JP3794130B2

JP3794130B2 - Spherical shell moving device

Info

Publication number: JP3794130B2
Application number: JP28210097A
Authority: JP
Inventors: 篤越山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2017-10-15
Also published as: JPH11114234A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な球殻体移動装置に関する。詳しくは、球殻体を転動させて接地面を移動する球殻体移動装置において、その内部の機構の姿勢が球殻体に対して悪くなっても、正規の姿勢に復帰することができ、球殻体が移動不能になることを防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
球殻体移動装置としては、例えば、本出願の出願人が平成６年４月２０日に出願した「球殻の回転駆動方法及び球殻を用いた走行装置」（特願平６−１０４４５１号）が提案されている。
【０００３】
かかる走行装置（球殻体移動装置）は、接地面に対して転動自在な球殻体と、該球殻体内に配設され、球殻体の内面に接触した駆動輪を有し、球殻体に対して相対的に走行することにより球殻体を転動させる走行体とを有する。
【０００４】
図９及び図１０は、従来の球殻体移動装置ａの概略を示すものである。
【０００５】
球殻体移動装置ａは、移動輪となる球体状の球殻体ｂと、該球殻体ｂの内部に配設され球殻体ｂを転動させる走行体ｃとから成る。
【０００６】
走行体ｃは、１つのフレームｄに取着され独立に駆動される２つの駆動手段ｅ、ｅと、該駆動手段ｅ、ｅにより各別に駆動される２つの駆動輪ｆ、ｆとを備え、駆動輪ｆ、ｆが上記球殻体ｂの内面にそれぞれ接触しており、該走行体ｃの重心Ｇは球殻体ｂの中心Ｏよりも低い位置に位置するようになっている。
【０００７】
そして、上記２つの駆動手段ｅ、ｅを駆動すると、その各駆動手段ｅ、ｅの回転方向に見合った方向に、駆動輪ｆ、ｆが各別に回転され、走行体ｃが球殻体ｂ内を相対的に走行しようとする。そして、走行体ｃを含む球殻体ｂの全体の重心Ｇが斜め上方へ移動しようとするが、球殻体ｂが走行体ｃに対して自由であり、かつ、球殻体ｂが接地面に対して自由であるため、結局、走行体ｃはその姿勢を変えずに、球殻体ｂが接地面に対して転動することになる。
【０００８】
また、駆動輪ｆ、ｆはそれぞれの駆動手段ｅ、ｅの回転方向により、互いに同一方向、逆方向、或いは異なった回転速度で回転され、これにより、球殻体ｂは直線方向に転動したり、その場で旋回したり、或いは曲線方向に転動する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の球殻体移動装置ａにあっては、走行体ｃの駆動輪ｆ、ｆの回転加速度が大き過ぎると、球殻体ｂの慣性により球殻体ｂが転動する前に球殻体ｂ内面を走行体ｃが駆け上がってしまい走行体ｃが球殻体ｂ内においてその天地が逆になって転倒してしまうという問題があった（図１１参照）。
【００１０】
また、かかる問題は、球殻体ｂが接地面に対して転動しにくい場合、例えば、接地面に凹凸があったり、障害物があったりした場合にも生じることがあった。
【００１１】
そこで、本発明は、球殻体に対する走行体の姿勢が悪くなって、走行体の天地が逆になっても、正規の姿勢に復帰させて、球殻体が移動不能にならないようにすることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明球殻体移動装置は、上記した課題を解決するために、接地面に対して転動自在な球殻体と、該球殻体内に配設され、球殻体の内面に接触した駆動輪を有し、球殻体に対して相対的に走行することにより球殻体を転動させる走行体と、該走行体に取着されると共に、上記球殻体の中心を挟んで走行体の重心位置と反対側であって球殻体の内面に近接又は接触するように位置され、走行体が球殻体内において転倒しないようにする転倒防止手段と、上記走行体に取着されると共に、上記駆動輪が球殻体の内面に接触した状態において球殻体の内面に接触するように配置された姿勢保持手段とを備えたものである。
【００１３】
従って、本発明によれば、球殻体に対する走行体の姿勢が悪くなって、走行体の重心が球殻体の中心よりも上方へ行ってしまい、走行体の天地が逆になっても、転倒防止手段が球殻体の下部の内面に接触して、走行体が天地逆の状態で下方に落下して裏返しになってしまうことを防止することができ、これにより、走行体は天地が逆にならずに、再び、正規の状態に復帰することができる。また、走行体は駆動輪と姿勢保持手段を介して球殻体の内面に接触することになるので、走行体が傾くことがなくなり、安定した球殻体の移動が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る球殻体移動装置の基本構成を概念的に示すものである。球殻体移動装置１は、移動輪となる球体状の球殻体２と、該球殻体２の内部に配設され球殻体２を転動させる走行体３と、該走行体３に取着されると共に、その一部が上記球殻体２の中心Ｏを挟んで走行体の重心Ｇの位置と反対側の位置において球殻体２内面に近接又は接触するように配置された転倒防止手段４とを備える。
【００１５】
球殻体２は、所定の厚みを有する球状の殻で内部空間を有する。尚、球殻体２は、上記走行体３により転動可能なものであれば良く、従って、その外形が真球状である必要はなく、例えば、面が多数の正多面体であってもよい。
【００１６】
走行体３は、１つのフレーム５に取着され独立に駆動する２つの駆動手段６、６と、該駆動手段６、６により各別に駆動される２つの駆動輪７、７とを備え、駆動輪７、７が上記球殻体２の内面にそれぞれ接触されている。そして、走行体３はその重心Ｇが球殻体２の中心Ｏよりも低い位置に位置している。
【００１７】
駆動手段６には、例えば、モータ、内燃機関、発条（ぜんまい）等、回転運動を得ることができるものすべてが含まれる。
【００１９】
上記２つの駆動手段６、６を駆動すると、その各駆動手段６、６の回転方向に見合った方向に、駆動輪７、７が各別に回転され、走行体３が球殻体２内を相対的に走行しようとする。そして、走行体３を含む球殻体２の全体の重心Ｇが斜め上方へ移動しようとするが、球殻体２が走行体３に対して自由であり、かつ、球殻体２が接地面に対して自由であるため、結局、走行体３はその姿勢を変えずに、球殻体２が接地面に対して転動することになる。
【００２０】
また、駆動輪７、７はそれぞれの駆動手段６、６の回転方向により、互いに同一方向、逆方向、或いは異なった回転速度で回転され、これにより、球殻体２は直線方向に転動したり、その場で旋回したり、或いは曲線方向に転動する。
【００２１】
尚、駆動手段６、６は、リモートコントロールによる遠隔操作、或いは予め、記録されたプログラムにより制御されるようになっている。
【００２２】
転倒防止手段４は、走行体３が球殻体２の内面を駆け上がって天地が逆さになったときに、走行体３がそのまま下方へ落下して裏返しになってしまうことを回避するためのものである。例えば、球殻体２の内面を駆け上がって走行体３の天地が逆さになり下方に落下しても、その落下を走行体３の重心Ｇが球殻体２の中心Ｏよりも下方に移動しないように阻止できるものであれば良く、走行体２のフレーム５にその上方に突出するように取着された部材、片材、板材、棒材等あらゆるものが含まれる。また、転倒防止手段４の球殻体２の内面との近接部又は接触部に、ローラ、ボールキャスター等の転動体を設けておけば、球殻体２の内面と接触部との摩擦抵抗が少なくなり、よって、天地が逆さになった走行体３を正規の状態に復帰させるのが容易である。尚、本発明は、転倒防止手段４の球殻体２の内面との近接部又は接触部を、辷り性の良好な材料で形成することによっても、球殻体２の内面との摩擦抵抗を少なくすることができる。
【００２３】
これにより、走行体３が球殻体２の上部においてその天地が逆さになって落下しても、転倒防止手段４の先端が球殻体２の下部内面に接触して、転倒防止手段４を含む走行体３の重心Ｇが球殻体２の中心Ｏよりも上方に位置されるため（図２参照）、走行体３が球殻体２内で姿勢を変えたり、球殻体２が「起き上がり小法師」のようになって転動したりして、走行体２はその天地が正規の状態、即ち、駆動輪７、７が球殻体２の内面に接触した状態となる。
【００２４】
尚、転倒防止手段４と球殻体２の内面とは、近接していても、或いは接触していても良い。近接している場合には、走行体３が正規の姿勢で球殻体２を転動させているときの抵抗を少なくすることができる。また、接触している場合には、走行体３が球殻体２の上部に移動して天地が逆さになったときでも、これが落下することはなく、走行体３及びこれに取り付けられる各種装置に衝撃を与えることを回避することができる。
【００２５】
【実施例】
以下に、本発明の詳細を添付図面に示した実施例に従って説明する。
【００２６】
図３は、球殻体移動装置８の一部を切り欠いて示す全体の斜視図であり、移動輪となる球体状の球殻体９と、該球殻体９を駆動する走行体１０と、該走行体１０にその上方に突出するように取着された転倒防止手段１１等から成る。
【００２７】
尚、図示は省略したが、球殻体９は２つに分割することができ、その内部に走行体１０及び転倒防止手段４等の後述する内部機構が収納される。
【００２８】
走行体１０は、１つのフレーム１２に取着され独立に駆動される２つの駆動手段１３、１３と、該駆動手段１３、１３により各別に駆動される２つの駆動輪１４、１４とを備え、駆動輪１４、１４が上記球殻体９の内面にそれぞれ接触されている。
【００２９】
フレーム１２は、平面で見て矩形で側方から見て逆台形状の箱状を為し、平面から見た矩形の部分（上板１２ａ）の対角線の長さが球殻体９の直径よりも小さく形成されており、走行体１０は球殻体９内の下部に位置される（図３、図４、図５参照）。これにより、フレーム１２及びこれに取着される駆動手段１３、転倒防止手段１１の重心Ｇが球殻体９の中心Ｏよりも下方に位置されるようになっている。尚、図示は省略したが、フレーム１２には、駆動手段１３を駆動するためのバッテリー等が、できるだけ低い位置に配設されており、これにより、フレーム１２及びこれに取着される各部品の重心Ｇができるだけ低くなるようになっている。
【００３０】
フレーム１２内には、それぞれモータ及び減速機を含む２組の駆動手段１３、１３が配設され、それぞれの駆動軸１３ａ、１３ａには駆動輪１４、１４が取着されている。駆動軸１３ａ、１３ａはその先端がフレーム１２の側板１２ｂ、１２ｂから側方へ突出され、また、それぞれの軸心は一致し、各軸心が平面で見て球殻体９の直径と重なるように配置されている。そして、駆動輪１４、１４はフレーム１２の側板１２ｂ、１２ｂから側方に突出した状態で、駆動軸１３ａ、１３ａに取着され、球殻体９の内面に接触されている。これにより、駆動軸１３ａ、１３ａの軸回り方向以外に走行体１０が傾かない限り、フレーム１２が球殻体９に接触することはない。
【００３１】
フレーム１２の斜め下方を向いた傾斜板１２ｃ、１２ｃには、フレーム１２の上記駆動軸１３ａ、１３ａに水平方向に直交する方向に対する姿勢を保持するための姿勢保持手段として、ボールキャスター１５、１５がそれぞれ設けられている。
【００３２】
ボールキャスター１５は、円筒状のハウジング１６にボール１７が回転自在に支持されたものであり、ボール１７は、ハウジング１６に対して抜け止めが為され、かつ、ハウジング１６に対していずれの方向にも回転可能となっている。そして、ボールキャスター１５、１５は、駆動輪１４、１４が球殻体９の内面に接触した状態で、そのボール１７、１７も球殻体９の内面に接触するようになっている。
【００３３】
これにより、フレーム１２は駆動輪１４、１４とボールキャスター１５、１５のボール１７、１７との４点を介して球殻体９の内面に接触することになり、駆動輪１４、１４の軸を中心にフレーム１２が傾くことはなく、安定した球殻体９の移動を可能にする。尚、姿勢保持手段はボールキャスター１５に限らず、補助車輪であっても良いことは勿論である。更に、姿勢保持手段は回転部材に限らず、辷り性の良好な材料で形成された突部を設けるようにしても良い。
【００３４】
駆動輪１４、１４はその外周部がゴムなどの弾性部材にて形成されており、球殻体９との摩擦が大きくなるようになっていると共に、駆動手段１３、１３により発生する振動が球殻体９に伝達されにくくなっている。尚、駆動手段１３を構成する各モータ、減速機にあっても、振動をできるだけ小さくするためにそれぞれ振動防止手段を施すことが好ましい。
【００３５】
そして、このような駆動手段１３、１３は、リモートコントロールによる遠隔操作、或いは予め、記録されたプログラムにより制御され、各別に駆動されるようになっている。
【００３６】
転倒防止手段１１は、フレーム１２に取着されたアーチ状支持板１８と、該アーチ状支持板１８の中央部であって、その上端部に球殻体９の内面に近接して回転自在に支持された転動体としてのローラ２１とから成る。
【００３７】
アーチ状支持板１８は球殻体９の内面に沿うアーチ部１８ａと該アーチ部１８ａの両端縁から下方に延びフレーム１２の前板１２ｄ及び後板１２ｅに各別に取着された側部１８ｂ、１８ｂとからなり、これにより、フレーム１２の上方には大きな空間ができ、例えば、当該球殻体移動装置を遠隔操作するための無線の受信機や各種装置を配設することができ、球殻体移動装置の設計の自由度を大きくし、また、その利用性の拡大を図ることができる。
【００３８】
また、上記アーチ部１８ａの中央部には矩形の孔１９が形成され、該矩形孔１９の両側縁に下方に向かってローラ支持部材２０、２０が垂設されている。
【００３９】
ローラ支持部材２０、２０は上記駆動軸１３ａ、１３ａと平行になる向きで互いに対向され、それぞれの対向面に下方に開口したＵ字状の切欠２０ａ、２０ａが形成されている。
【００４０】
上記ローラ２１は、ローラ軸２２に対して回転自在にされており、そのローラ軸２２がローラ支持部材２０、２０のＵ字状切欠２０ａ、２０ａに嵌合され、該ローラ軸２２の両端部がナット締めされることによりローラ支持部材２０、２０に回転自在に支持され、そのローラ面２１ａの一部が上記矩形孔１９から外方に突出してアーチ部１８ａより外方に位置され、球殻体９の内面に近接される。
【００４１】
また、ローラ２１はアーチ状支持板１８にローラ支持部材２０、２０を介して回転自在に支持された状態で、転倒防止手段１１を含む走行体１０の重心Ｇの上方、即ち、走行体１０の重心Ｇと球殻体９の中心Ｏとを結んだ線の延長上に位置される。
【００４２】
しかして、上記２つの駆動手段１３、１３により駆動輪１４、１４は同一方向、逆方向、或いは異なった回転速度で各別に回転され、駆動輪１４、１４が球殻体９内を相対的に走行しようとする。そして、走行体１０を含む球殻体９の全体の重心Ｇが斜め上方へ移動しようとするが、球殻体９が走行体１０に対して自由であり、かつ、球殻体９が接地面に対して自由であるため、結局、走行体１０の姿勢は変化せずに、球殻体９が接地面に対して転動することになる。
【００４３】
例えば、駆動輪１４と１４とが同一方向に同じ速度で回転をすると球殻体９は接地面を直線方向に転動し、同一方向に異なった速度で回転するとその回転速度の差に見合った方向に円弧を描きながら転動することになる。また、駆動輪１４と１４とを逆方向に同じ速度で回転させると、球殻体９はその場で旋回することになる。
【００４４】
ところで、球殻体９内の走行体１０の加速度が大きい場合、或いは接地面との関係で球殻体９の転がりが悪い場合等には、走行体１０が球殻体９内面を駆け上がってしまい天地が逆になることがある。天地が逆になった走行体１０は自重により下方に少し落下するが、その落下は、アーチ状支持板１８に支持されたローラ２１のローラ面２１ａが球殻体９の内面に接触するため、走行体１０は天地が逆さの状態のまま、球殻体９の下部まで落下することはない（図７参照）。
【００４５】
そして、走行体１０の天地が逆さでローラ２１が球殻体１０の内面に接触した状態では、転倒防止手段１１を含む走行体１０の重心Ｇが球殻体１０の中心Ｏよりも上方に位置しているため不安定であり、走行体１０が球殻体９内で姿勢を変えたり、球殻体９が「起き上がり小法師」のようになって転動してたりして安定し、走行体１０は球殻体９の下部に正規の姿勢となって位置され、これにより、球殻体９は、再び、走行体１０の走行により転動される。
【００４６】
尚、上記実施例において転倒防止手段１１として、転動体であるローラ２１を適用したものについて説明したが、本発明はこれに限らず、アーチ状支持板の上端に辷り性の良好な材料から成る突部を設けても良い。
【００４７】
図８は上記実施例における転倒防止手段の変形例を示すものである。
【００４８】
この変形例が前記実施例と比較して相違する点は、転倒防止手段における球殻体との接触部としてのローラが２つある点であるので、図面には要部のみを示し、また、その説明は上記相違点についてのみ行い、他の部分については図面の各部に前記実施例に係る球殻体移動装置における同様の部分に付した符号と同じ符号を付することによりその説明を省略する。
【００４９】
変形例に係る転倒防止手段１１Ａは、上記実施例に係る球殻体移動装置８の転倒防止手段１１と同様に、走行体１０のフレーム１２に取着されたアーチ状支持板２３と該アーチ状支持板２３の中心から前後（アーチ状支持板の長手方向）にそれぞれ寄った位置に球殻体９の内面に近接して回転自在に支持されたローラ２４、２４とを有する。
【００５０】
このように配置された２つのローラ２４、２４は、走行体１０の重心Ｇと球殻体９の中心Ｏとを結んだ線の延長上にないが、走行体１０が球殻体９の内面を駆け上がって天地が逆さになった状態において、アーチ状支持板２３が球殻体９の内面に接触する前に上記ローラ２４、２４が球殻体９の内面に接触するため、上記実施例に係る転倒防止手段１１と同様に、天地が逆さになった走行体１０を正規の状態に復帰させることができる。これにより、球殻体９は、再び走行体１０の走行により転動される。
【００５１】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１に記載した本発明によれば、接地面に対して転動自在な球殻体と、該球殻体内に配設され、球殻体の内面に接触した駆動輪を有し、球殻体に対して相対的に走行することにより球殻体を転動させる走行体と、該走行体に取着されると共に、上記球殻体の中心を挟んで走行体の重心位置と反対側であって球殻体の内面に近接又は接触するように位置され、走行体が球殻体内において転倒しないようにする転倒防止手段と、上記走行体に取着されると共に、上記駆動輪が球殻体の内面に接触した状態において球殻体の内面に接触するように配置された姿勢保持手段とを備えたので、球殻体に対する走行体の姿勢が悪くなって、走行体の重心が球殻体の中心よりも上方へ行ってしまい、走行体の天地が逆になっても、転倒防止手段が球殻体の下部の内面に接触して、走行体が天地逆の状態で下方に落下して裏返しになってしまうことを防止することができ、これにより、走行体は天地が逆にならずに、再び、正規の状態に復帰することができる。また、走行体は駆動輪と姿勢保持手段を介して球殻体の内面に接触することになるので、走行体が傾くことがなくなり、安定した球殻体の移動が可能になる。
【００５２】
請求項２に記載した本発明によれば、転倒防止手段における球殻体の内面に近接又は接触する部分を転動体としたので、天地が逆さになった走行体の正規の姿勢への復帰をスムーズにすることができる。
【００５３】
請求項３又は請求項４に記載した本発明によれば、転倒防止手段又は転動体を走行体に取着したアーチ状の支持部材に支持したので、走行体の上部に空間を確保することができ、各種装置、部材等を配置することができ、球殻体移動装置としての利用可能性を拡大することができる。
【００５４】
尚、前記した実施例において示した各部の具体的な形状乃至構造は、本発明を実施するに当たっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る球殻体移動装置の基本構成を概念的に示す図である。
【図２】本発明に係る球殻体移動装置の走行体の天地が逆さになった状態を概念的に示す図である。
【図３】図４乃至図７と共に本発明に係る球殻体移動装置の実施の一例を説明するための図であり、本図は一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図４】球殻体を切り欠いて示す側面図である。
【図５】球殻体を切り欠いて示す正面図である。
【図６】球殻体を切り欠いて示す平面図である。
【図７】球殻体移動装置の走行体の天地が逆さになった状態を示す側面図である。
【図８】転倒防止手段の変形例を示す側面図である。
【図９】図１０及び図１１と共に、従来の球殻体移動装置を説明するための図であり、本図は球殻体を切り欠いて示す側面図である。
【図１０】球殻体を切り欠いて示す平面図である。
【図１１】球殻体移動装置の走行体の天地が逆さになった状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１…球殻体移動装置、２…球殻体、３…走行体、４…転倒防止手段、７…駆動輪、Ｇ…走行体の重心、Ｏ…球殻体の中心、８…球殻体移動装置、９…球殻体、１０…走行体、１１…転倒防止手段、１４…駆動輪、１５…ボールキャスター（姿勢保持手段）、１８…アーチ状支持板（アーチ状の支持部材）、２１…ローラ（転動体）、２３…アーチ状支持板、２４…ローラ（転動体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel spherical shell moving device. Specifically, in a spherical shell moving device that rolls the spherical shell and moves on the ground surface, even if the posture of the internal mechanism becomes worse with respect to the spherical shell, it can return to the normal posture. The present invention relates to a technique for preventing a spherical shell from becoming immobile.
[0002]
[Prior art]
As the spherical shell moving device, for example, “the spherical shell rotational drive method and the traveling device using the spherical shell” (Japanese Patent Application No. 6-104451) filed on April 20, 1994 by the applicant of the present application. ) Has been proposed.
[0003]
Such a traveling device (ball shell moving device) has a spherical shell that can roll with respect to a ground contact surface, and a drive wheel that is disposed in the spherical shell and is in contact with the inner surface of the spherical shell. A traveling body that rolls the spherical shell body by traveling relative to the shell body.
[0004]
9 and 10 show an outline of a conventional spherical shell moving device a.
[0005]
The spherical shell moving device a includes a spherical spherical shell b serving as a moving wheel, and a traveling body c that is disposed inside the spherical shell b and rolls the spherical shell b.
[0006]
The traveling body c includes two drive means e and e that are attached to one frame d and driven independently, and two drive wheels f and f that are driven separately by the drive means e and e, The driving wheels f and f are in contact with the inner surface of the spherical shell b, and the center of gravity G of the traveling body c is positioned lower than the center O of the spherical shell b.
[0007]
When the two drive means e and e are driven, the drive wheels f and f are rotated separately in directions corresponding to the rotation directions of the drive means e and e, so that the traveling body c is in the spherical shell b. Try to travel relatively. The center of gravity G of the entire spherical shell b including the traveling body c tends to move obliquely upward, but the spherical shell b is free with respect to the traveling body c, and the spherical shell b is As a result, the traveling body c does not change its posture, and the spherical shell body b rolls with respect to the ground contact surface.
[0008]
The drive wheels f and f are rotated at the same direction, in the opposite direction, or at different rotational speeds depending on the rotation direction of the respective drive means e and e, whereby the spherical shell b rolls in a linear direction. Or turn on the spot or roll in a curved direction.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional spherical shell moving device a, if the rotational acceleration of the driving wheels f and f of the traveling body c is too large, the spherical shell b is rolled before the rolling due to the inertia of the spherical shell b. There was a problem that the traveling body c ran up on the inner surface of the spherical shell b, and the traveling body c would fall in the spherical shell b with its top and bottom reversed (see FIG. 11).
[0010]
Such a problem may also occur when the spherical shell b is difficult to roll with respect to the ground surface, for example, when the ground surface is uneven or has an obstacle.
[0011]
Therefore, the present invention prevents the spherical shell from becoming unmovable by returning to the normal posture even when the posture of the traveling body is deteriorated with respect to the spherical shell and the top and bottom of the traveling body is reversed. Is an issue.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in order to solve the above-described problems, the spherical shell moving device of the present invention has a spherical shell that can roll with respect to the grounding surface, and is disposed in the spherical shell and contacts the inner surface of the spherical shell. A traveling body that rolls the spherical shell by traveling relative to the spherical shell, and attached to the traveling body, with the center of the spherical shell sandwiched therebetween A fall prevention means that is located on the opposite side of the center of gravity of the traveling body and is close to or in contact with the inner surface of the spherical shell, and is attached to the traveling body to prevent the traveling body from falling within the spherical shell. And a posture holding means arranged so as to contact the inner surface of the spherical shell when the drive wheel is in contact with the inner surface of the spherical shell .
[0013]
Therefore, according to the present invention, the posture of the traveling body with respect to the spherical shell is deteriorated, the center of gravity of the traveling body goes above the center of the spherical shell, and the top and bottom of the traveling body is reversed. The fall prevention means can be prevented from coming into contact with the inner surface of the lower part of the spherical shell, so that the traveling body falls down in an upside down state and turned upside down. Without returning, the normal state can be restored again. In addition, since the traveling body comes into contact with the inner surface of the spherical shell through the driving wheel and the posture holding means, the traveling body is not inclined, and the spherical shell can be moved stably.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 conceptually shows the basic structure of a spherical shell moving device according to the present invention. A spherical shell moving device 1 includes a spherical spherical shell 2 that serves as a moving wheel, a traveling body 3 that is disposed inside the spherical shell 2 and rolls the spherical shell 2, and the traveling body 3. A part of the ball shell 2 is mounted so as to be close to or in contact with the inner surface of the spherical shell 2 at a position opposite to the position of the center of gravity G of the traveling body across the center O of the spherical shell 2. And prevention means 4.
[0015]
The spherical shell 2 is a spherical shell having a predetermined thickness and has an internal space. The spherical shell 2 only needs to be rollable by the traveling body 3, and therefore, the outer shape of the spherical shell 2 does not have to be a true sphere, and may be a regular polyhedron having a large number of surfaces, for example.
[0016]
The traveling body 3 includes two driving means 6 and 6 that are attached to one frame 5 and are independently driven, and two driving wheels 7 and 7 that are individually driven by the driving means 6 and 6. Rings 7 and 7 are in contact with the inner surface of the spherical shell 2. The traveling body 3 is located at a position where the center of gravity G is lower than the center O of the spherical shell 2.
[0017]
The drive means 6 includes all devices that can obtain a rotational motion, such as a motor, an internal combustion engine, and a spring (spring).
[0019]
When the two driving means 6 and 6 are driven, the driving wheels 7 and 7 are individually rotated in directions corresponding to the rotational directions of the driving means 6 and 6, and the traveling body 3 is relatively moved in the spherical shell 2. Trying to drive. The entire center of gravity G of the spherical shell 2 including the traveling body 3 tends to move obliquely upward, but the spherical shell 2 is free with respect to the traveling body 3 and the spherical shell 2 is in contact with the ground plane. As a result, the traveling body 3 rolls with respect to the ground contact surface without changing its posture.
[0020]
Further, the drive wheels 7 and 7 are rotated at the same direction, in the opposite direction, or at different rotational speeds depending on the rotation direction of the respective drive means 6 and 6, whereby the spherical shell 2 rolls in a linear direction. Or turn on the spot or roll in a curved direction.
[0021]
The driving means 6 and 6 are controlled by remote operation by remote control or by a previously recorded program.
[0022]
The fall prevention means 4 is used to prevent the traveling body 3 from falling down and turned upside down when the traveling body 3 runs up the inner surface of the spherical shell 2 and is turned upside down. Is. For example, even if the top surface of the traveling body 3 is upside down as it runs up the inner surface of the spherical shell 2 and falls downward, the center of gravity G of the traveling body 3 moves below the center O of the spherical shell 2 due to the fall. Any member such as a member, a piece, a plate, a bar attached to the frame 5 of the traveling body 2 so as to protrude upward may be included. Further, if a rolling element such as a roller or a ball caster is provided in a proximity portion or contact portion with the inner surface of the spherical shell 2 of the fall prevention means 4, the frictional resistance between the inner surface of the spherical shell 2 and the contact portion is reduced. Therefore, it is easy to return the traveling body 3 whose top and bottom are upside down to the normal state. In the present invention, the frictional resistance with the inner surface of the spherical shell 2 can also be achieved by forming the proximity portion or the contact portion of the tipping prevention means 4 with the inner surface of the spherical shell 2 with a material having good curlability. Can be reduced.
[0023]
As a result, even if the traveling body 3 falls in an upside down position on the upper part of the spherical shell 2, the tip of the fall prevention means 4 comes into contact with the lower inner surface of the spherical shell 2, and the fall prevention means 4 is Since the center of gravity G of the traveling body 3 is located above the center O of the spherical shell 2 (see FIG. 2), the traveling body 3 changes its posture in the spherical shell 2 or the spherical shell 2 The traveling body 2 is in a normal state, i.e., the driving wheels 7 and 7 are in contact with the inner surface of the spherical shell 2, as if it is rolled up like a “getting up method”.
[0024]
In addition, the fall prevention means 4 and the inner surface of the spherical shell 2 may be close to each other or may be in contact with each other. When close to each other, the resistance when the traveling body 3 rolls the spherical shell 2 in a normal posture can be reduced. Moreover, even if the traveling body 3 moves to the upper part of the spherical shell body 2 and is turned upside down when it is in contact, the traveling body 3 and various devices attached thereto are not dropped. Can be avoided.
[0025]
【Example】
Details of the present invention will be described below with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.
[0026]
FIG. 3 is an overall perspective view showing a part of the spherical shell moving device 8 with a part cut away, and a spherical spherical shell 9 serving as a moving wheel, and a traveling body 10 for driving the spherical shell 9. , And a fall prevention means 11 attached to the traveling body 10 so as to protrude upward.
[0027]
Although not shown in the figure, the spherical shell 9 can be divided into two, and internal mechanisms to be described later such as the traveling body 10 and the fall prevention means 4 are accommodated therein.
[0028]
The traveling body 10 includes two drive means 13 and 13 that are attached to one frame 12 and are independently driven, and two drive wheels 14 and 14 that are driven separately by the drive means 13 and 13, respectively. Drive wheels 14 are in contact with the inner surface of the spherical shell 9.
[0029]
The frame 12 has a rectangular shape when viewed from the plane and an inverted trapezoidal box shape when viewed from the side. The length of the diagonal line of the rectangular portion (the upper plate 12a) when viewed from the plane is larger than the diameter of the spherical shell 9. The traveling body 10 is positioned in the lower part of the spherical shell 9 (see FIGS. 3, 4, and 5). As a result, the center of gravity G of the frame 12, the driving means 13 attached to the frame 12, and the tipping prevention means 11 is positioned below the center O of the spherical shell 9. Although not shown in the figure, the frame 12 is provided with a battery or the like for driving the driving means 13 at a position as low as possible, whereby the frame 12 and each component attached to the frame 12 are mounted. The center of gravity G is as low as possible.
[0030]
In the frame 12, two sets of driving means 13 and 13 each including a motor and a speed reducer are disposed, and driving wheels 14 and 14 are attached to the respective driving shafts 13a and 13a. The drive shafts 13a and 13a have their tips protruding laterally from the side plates 12b and 12b of the frame 12, and the respective axes coincide with each other so that each axis coincides with the diameter of the spherical shell 9 when viewed in plan. Is arranged. The drive wheels 14, 14 are attached to the drive shafts 13 a, 13 a and are in contact with the inner surface of the spherical shell 9 while projecting sideways from the side plates 12 b, 12 b of the frame 12. As a result, the frame 12 does not contact the spherical shell 9 as long as the traveling body 10 does not tilt in directions other than the directions around the drive shafts 13a, 13a.
[0031]
Ball casters 15 and 15 are provided on the inclined plates 12c and 12c facing obliquely below the frame 12 as posture holding means for holding the frame 12 in the direction perpendicular to the horizontal direction with respect to the drive shafts 13a and 13a. Each is provided.
[0032]
The ball caster 15 is configured such that a ball 17 is rotatably supported by a cylindrical housing 16, and the ball 17 is prevented from being detached from the housing 16 and in any direction with respect to the housing 16. Is also rotatable. The ball casters 15 and 15 are configured such that the balls 17 and 17 are in contact with the inner surface of the spherical shell 9 while the driving wheels 14 and 14 are in contact with the inner surface of the spherical shell 9.
[0033]
As a result, the frame 12 comes into contact with the inner surface of the spherical shell 9 through the four points of the drive wheels 14 and 14 and the balls 17 and 17 of the ball casters 15 and 15, and the shafts of the drive wheels 14 and 14 are connected to each other. The frame 12 is not inclined at the center, and the spherical shell 9 can be moved stably. Needless to say, the posture holding means is not limited to the ball caster 15 but may be an auxiliary wheel. Further, the posture holding means is not limited to the rotating member, and may be provided with a protrusion formed of a material with good curling property.
[0034]
The outer periphery of the drive wheels 14 and 14 is formed of an elastic member such as rubber, and friction with the spherical shell 9 is increased, and vibration generated by the drive means 13 and 13 is spherical. It is difficult to be transmitted to the shell body 9. Even in each motor and speed reducer constituting the drive means 13, it is preferable to provide vibration prevention means in order to minimize vibrations.
[0035]
The driving means 13 and 13 are driven by remote control by remote control or by a previously recorded program and are driven separately.
[0036]
The fall prevention means 11 includes an arch-shaped support plate 18 attached to the frame 12, and a central portion of the arch-shaped support plate 18, and an upper end portion thereof is proximate to the inner surface of the spherical shell 9 and is rotatable. It comprises a roller 21 as a supported rolling element.
[0037]
The arch-shaped support plate 18 includes an arch portion 18a along the inner surface of the spherical shell 9, and side portions 18b extending downward from both end edges of the arch portion 18a and attached to the front plate 12d and the rear plate 12e of the frame 12, respectively. Thus, a large space is formed above the frame 12, and for example, a wireless receiver and various devices for remotely operating the spherical shell moving device can be provided. The degree of freedom in designing the body movement device can be increased, and the usability can be expanded.
[0038]
In addition, a rectangular hole 19 is formed at the center of the arch portion 18a, and roller support members 20 and 20 are suspended from both side edges of the rectangular hole 19 downward.
[0039]
The roller support members 20 and 20 are opposed to each other in a direction parallel to the drive shafts 13a and 13a, and U-shaped cutouts 20a and 20a that are opened downward are formed on respective facing surfaces.
[0040]
The roller 21 is rotatable with respect to the roller shaft 22, and the roller shaft 22 is fitted into U-shaped notches 20 a and 20 a of the roller support members 20 and 20. By tightening the nut, the roller support members 20 and 20 are rotatably supported. A part of the roller surface 21a protrudes outward from the rectangular hole 19 and is positioned outward from the arch portion 18a. 9 is close to the inner surface.
[0041]
Further, the roller 21 is rotatably supported by the arch-shaped support plate 18 via the roller support members 20, 20, and is above the center of gravity G of the traveling body 10 including the fall prevention means 11, that is, the traveling body 10. It is located on the extension of the line connecting the center of gravity G and the center O of the spherical shell 9.
[0042]
Accordingly, the driving wheels 14 and 14 are rotated by the two driving means 13 and 13 respectively in the same direction, in the opposite direction, or at different rotational speeds, and the driving wheels 14 and 14 are relatively moved in the spherical shell 9. Try to run. The entire center of gravity G of the spherical shell 9 including the traveling body 10 tends to move obliquely upward, but the spherical shell 9 is free with respect to the traveling body 10 and the spherical shell 9 is in contact with the ground plane. As a result, the spherical body 9 rolls with respect to the ground surface without changing the posture of the traveling body 10 after all.
[0043]
For example, when the drive wheels 14 and 14 rotate at the same speed in the same direction, the spherical shell 9 rolls on the ground surface in a linear direction, and when rotating at different speeds in the same direction, the difference in rotational speed is met. It will roll while drawing an arc in the direction. Further, when the driving wheels 14 and 14 are rotated in the opposite directions at the same speed, the spherical shell 9 turns on the spot.
[0044]
By the way, when the acceleration of the traveling body 10 in the spherical shell 9 is large, or when the rolling of the spherical shell 9 is poor due to the contact with the ground surface, the traveling body 10 runs up the inner surface of the spherical shell 9. The heaven and earth may be reversed. The traveling body 10 whose top and bottom is reversed slightly falls downward due to its own weight, but because the roller surface 21a of the roller 21 supported by the arch-shaped support plate 18 contacts the inner surface of the spherical shell 9, The traveling body 10 does not fall to the lower part of the spherical shell 9 with the top and bottom being upside down (see FIG. 7).
[0045]
When the top of the traveling body 10 is upside down and the roller 21 is in contact with the inner surface of the spherical shell 10, the center of gravity G of the traveling body 10 including the fall prevention means 11 is positioned above the center O of the spherical shell 10. It is unstable because the running body 10 changes its posture in the spherical shell 9, and the spherical shell 9 rolls like a "getting up little lawyer" and running stably. The body 10 is positioned in a normal posture below the spherical shell 9, whereby the spherical shell 9 is again rolled by the traveling of the traveling body 10.
[0046]
In the above-described embodiment, the rolling prevention roller 11 as the rolling element has been described as an example of the fall prevention means 11. However, the present invention is not limited to this, and the upper end of the arch-shaped support plate is made of a material having good sagability. Protrusions may be provided.
[0047]
FIG. 8 shows a modification of the fall prevention means in the above embodiment.
[0048]
The difference between this modification and the above embodiment is that there are two rollers as contact parts with the spherical shell in the fall prevention means, so only the main part is shown in the drawing, The description will be made only on the above-mentioned differences, and the other parts will be omitted by attaching the same reference numerals to the same parts in the spherical shell moving device according to the above embodiment as the respective parts of the drawings. .
[0049]
The fall prevention means 11A according to the modification includes the arch-shaped support plate 23 attached to the frame 12 of the traveling body 10 and the arch-like shape, similarly to the fall prevention means 11 of the spherical shell moving device 8 according to the above embodiment. Rollers 24 and 24 that are rotatably supported in the vicinity of the inner surface of the spherical shell 9 are provided at positions that are close to the front and rear (the longitudinal direction of the arch-shaped support plate) from the center of the support plate 23.
[0050]
The two rollers 24, 24 arranged in this way are not on the extension of the line connecting the center of gravity G of the traveling body 10 and the center O of the spherical shell 9, but the traveling body 10 is on the inner surface of the spherical shell 9. Since the rollers 24 and 24 come into contact with the inner surface of the spherical shell 9 before the arch-shaped support plate 23 comes into contact with the inner surface of the spherical shell 9 in a state where the top and bottom are turned upside down, Similarly to the fall prevention means 11 according to the above, the traveling body 10 whose top and bottom is inverted can be returned to the normal state. Thereby, the spherical shell 9 is rolled by the traveling of the traveling body 10 again.
[0051]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the present invention described in claim 1, a spherical shell that can roll with respect to the ground surface, and a spherical shell that is disposed in the spherical shell, A driving body having a drive wheel in contact with the inner surface and rolling the spherical shell by traveling relative to the spherical shell, and a center of the spherical shell that is attached to the traveling body A fall prevention means that is located on the opposite side of the center of gravity of the traveling body and is close to or in contact with the inner surface of the spherical shell, and prevents the traveling body from falling within the spherical shell ; And a posture holding means arranged so as to come into contact with the inner surface of the spherical shell when the drive wheel is in contact with the inner surface of the spherical shell. The center of gravity of the traveling body goes upward from the center of the spherical shell, Even if the ground is reversed, the fall prevention means contacts the inner surface of the lower part of the spherical shell, and it can be prevented that the traveling body falls down in the inverted state and turned over. Thereby, the traveling body can return to the normal state again without turning upside down. In addition, since the traveling body comes into contact with the inner surface of the spherical shell through the driving wheel and the posture holding means, the traveling body is not inclined, and the spherical shell can be moved stably.
[0052]
According to the second aspect of the present invention, since the portion close to or in contact with the inner surface of the spherical shell in the fall prevention means is the rolling element, the returning of the traveling body in the upside down to the normal posture is performed. It can be smooth.
[0053]
According to the third or fourth aspect of the present invention, since the fall prevention means or the rolling element is supported by the arch-shaped support member attached to the traveling body, it is possible to secure a space above the traveling body. In addition, various devices, members, and the like can be arranged, and the applicability as a spherical shell moving device can be expanded.
[0054]
It should be noted that the specific shapes and structures of the respective parts shown in the above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and these limit the technical scope of the present invention. It should not be interpreted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram conceptually showing the basic structure of a spherical shell moving device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram conceptually showing a state in which the traveling body of the spherical shell moving device according to the present invention is turned upside down.
FIG. 3 is a view for explaining an example of a spherical shell moving apparatus according to the present invention together with FIGS. 4 to 7, and this figure is a perspective view with a part cut away.
FIG. 4 is a side view showing a spherical shell cut away.
FIG. 5 is a front view showing a spherical shell cut away.
FIG. 6 is a plan view showing a spherical shell cut away.
FIG. 7 is a side view showing a state in which the running body of the spherical shell moving device is upside down.
FIG. 8 is a side view showing a modification of the fall prevention means.
FIG. 9 is a view for explaining a conventional spherical shell moving apparatus together with FIGS. 10 and 11, and this figure is a side view showing the spherical shell cut away.
FIG. 10 is a plan view showing a spherical shell cut away.
FIG. 11 is a side view showing a state in which the traveling body of the spherical shell moving device is turned upside down.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spherical shell moving apparatus, 2 ... Spherical shell, 3 ... Traveling body, 4 ... Falling prevention means, 7 ... Driving wheel, G ... Center of gravity of traveling body, O ... Center of spherical shell, 8 ... Spherical shell Moving device, 9 ... spherical shell body, 10 ... running body, 11 ... falling prevention means, 14 ... drive wheel, 15 ... ball caster (posture holding means), 18 ... arch-shaped support plate (arch-shaped support member), 21 ... Roller (rolling element), 23 ... Arch-shaped support plate, 24 ... Roller (rolling element)

Claims

接地面に対して転動自在な球殻体と、
該球殻体内に配設され、球殻体の内面に接触した駆動輪を有し、球殻体に対して相対的に走行することにより球殻体を転動させる走行体と、
該走行体に取着されると共に、上記球殻体の中心を挟んで走行体の重心位置と反対側の位置において球殻体の内面に近接又は接触するように配置された転倒防止手段と、
上記走行体に取着されると共に、上記駆動輪が球殻体の内面に接触した状態において球殻体の内面に接触するように配置された姿勢保持手段とを備えた
ことを特徴とする球殻体移動装置。A spherical shell that can roll with respect to the ground surface,
A traveling body disposed within the spherical shell and having a driving wheel in contact with the inner surface of the spherical shell, and rolling the spherical shell by traveling relative to the spherical shell;
While it is attached to the traveling body, and arranged to prevent tipping means so as to be close to or in contact with the inner surface of the spherical shell in a position opposite the center of gravity of the traveling body across a center of the spherical shell,
And a posture holding means arranged to be in contact with the inner surface of the spherical shell when the driving wheel is in contact with the inner surface of the spherical shell while being attached to the traveling body. Shell moving device.

転倒防止手段における球殻体の内面に近接又は接触する部分が転動体である
ことを特徴とする請求項１に記載の球殻体移動装置。The spherical shell moving device according to claim 1, wherein a portion in proximity to or in contact with the inner surface of the spherical shell in the fall prevention means is a rolling element.

転倒防止手段が走行体に取着されたアーチ状の支持部材に支持された
ことを特徴とする請求項１に記載の球殻体移動装置。The spherical shell moving device according to claim 1, wherein the fall prevention means is supported by an arch-shaped support member attached to the traveling body.

転動体が走行体に取着されたアーチ状の支持部材に支持された
ことを特徴とする請求項２に記載の球殻体移動装置。The spherical shell moving device according to claim 2, wherein the rolling element is supported by an arch-shaped support member attached to the traveling body.