JP4105580B2 - Ball actuator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は球アクチュエータに関し、特に全方向に移動することができる移動体などとして用いられる球アクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、全方向に移動することができる移動体として、たとえば全方向移動車が特開2000−355223公報に開示されている。この全方向移動車では、ボールホイールを備えた駆動手段が3個以上台車に備えられる(特許文献1参照)。
このようなボールホイールを用いた全方向移動車では、タイヤを用いた全方向移動車と比べて、進行方向を変える際に接地面との摩擦が小さいので、進行方向を目的とする方向に直接変えることができるという利点がある。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−355223公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のようなボールホイールを用いた全方向移動車は、ボールホイールを備えた駆動手段が3個以上台車に備えられるので、構造が複雑であるとともに大型であり、たとえば障害物の多いプラントの通路などの狭隘な場所を移動することが困難である。
【0005】
それゆえに、この発明の主たる目的は、全方向に移動することができしかも狭隘な場所を容易に移動することができる移動体として用いられる、球アクチュエータを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる球アクチュエータは、シャーシと、シャーシに対して回転可能に支持されるフライホイールと、シャーシに対してフライホイールを回転するためのフライホイール駆動手段と、シャーシ、フライホイールおよびフライホイール駆動手段を覆い、かつ、シャーシに対して全方向に回転可能に支持される球形のシェルと、シェル内に設けられ、シェルが全方向に転がるようにシャーシに対してシェルを回転するためのシェル駆動手段とを含む、球アクチュエータである。
この発明にかかる球アクチュエータでは、フライホイールをフライホイール駆動手段で回転することによって、フライホイールに慣性が生じる。このようにフライホイールに慣性が生じている状態で、フライホイールを支持しているシャーシに対してシェルをシェル駆動手段で回転すれば、シェルを全方向に転がすことができる。したがって、この発明にかかる球アクチュエータは、移動体として全方向に移動することができる。
さらに、この発明にかかる球アクチュエータでは、シャーシ、フライホイール、フライホイール駆動手段およびシェル駆動手段が、球形のシェルで覆われまたはそのシェル内に設けられ、球形のシェルの外部には、それを支持する部材など邪魔になり得る他の部材が存在しない。したがって、この発明にかかる球アクチュエータは、移動体として、たとえば障害物の多いプラントの通路などの狭隘な場所を容易に移動することができる。
【0007】
この発明にかかる球アクチュエータでは、シェル駆動手段は、たとえば、シェルがフライホイールの回転軸に直交する第1の方向またはその逆方向に転がるようにシェルを回転するための第1のシェル駆動部と、シェルがフライホイールの回転軸に直交しかつ第1の方向に交差する第2の方向またはその逆方向に転がるようにシェルを回転するための第2のシェル駆動部と、第1のシェル駆動部および第2のシェル駆動部によるシェルの転がる方向を制御するために第1のシェル駆動部および第2のシェル駆動部を制御する制御部とを含む。この場合、たとえば、第1のシェル駆動部は、シャーシに設けられる第1のシェル駆動用モータと、第1のシェル駆動用モータに接続され、シェルの内面における一部分に接触する第1のシェル駆動用ローラとを含み、第2のシェル駆動部は、シャーシに設けられる第2のシェル駆動用モータと、第2のシェル駆動用モータに接続され、シェルの内面における他の部分に接触する第2のシェル駆動用ローラとを含み、制御部は、第1のシェル駆動用モータおよび第2のシェル駆動用モータを制御する。
このようにすれば、シェルを第1の方向および第2の方向を含む平面における全方向に転がすことができ、球アクチュエータをその全方向に移動することができる。
【0008】
また、この発明にかかる球アクチュエータでは、シェル駆動手段は、シャーシに設けられ、シェルの内面に接触するように2次元的に配列された複数の素子を有し、シェルがフライホイールの回転軸に直交する全方向に転がるようにシェルを回転するための超音波モータと、超音波モータによるシェルの転がる方向を制御するために超音波モータの複数の素子を制御する制御部とを含む。
このようにすれば、シェルを全方向に転がして球アクチュエータを全方向に移動することができる。
さらに、このようにすれば、シェルをその場で回転することができ、球アクチュエータの向きをその場で変えることができる。
【0009】
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明にかかる球アクチュエータの一例を示す正面図解図であり、図2はその球アクチュエータの平面図解図である。図1および図2に示す球アクチュエータ10はシャーシ20を含む。
シャーシ20は、合成樹脂からなる円板状の2枚のボディシャーシ22aおよび22bを含む。これらのボディシャーシ22aおよび22bは、それらに内接する正方形の4隅に対応して配置された合成樹脂からなる直方体状の4つのスペーサ24、24、・・を介して、互いに間隔を隔てて固着される。
一方のボディシャーシ22aの外側には、合成樹脂からなる円板状のサポートシャーシ26aが、金属からなる円柱状の4本のポール28a、28a、・・を介して、ボディシャーシ22aに間隔を隔てて固着される。
同様に、他方のボディシャーシ22bの外側には、合成樹脂からなる円板状のサポートシャーシ26bが、金属からなる円柱状の4本のポール28b、28b、・・を介して、ボディシャーシ22bに間隔を隔てて固着される。
【0011】
シャーシ20には、たとえば金属からなる円板状のフライホイール30が回転可能に支持される。
フライホイール30の中央には、たとえば金属からなる円柱状のフライホイールシャフト32が、フライホイール30を貫通するようにして設けられる。この場合、フライホイール30の中央には、4角形の孔が形成される。また、フライホイールシャフト32において、フライホイール30の中央の孔を貫通する中央部分は、その孔に対応して断面4角形に形成される。そのため、フライホイールシャフト32をその軸を中心に回転した場合に、フライホイールシャフト32とフライホイール30との間で滑りが生じない。
フライホイール30は、シャーシ20の2枚のボディシャーシ22aおよび22b間に配置される。また、フライホイールシャフト32は、シャーシ20の2枚のボディシャーシ22aおよび22bのそれぞれの中央に設けられたベアリング34aおよび34bで回転可能に支持される。また、フライホイールシャフト32の両端部は、シャーシ20の2枚のサポートシャーシ26aおよび26bのそれぞれの中央に形成されたたとえば円形の孔36aおよび36bに通される。それによって、フライホイール30は、シャーシ20の中央でシャーシ20に対して回転可能に支持される。
【0012】
なお、フライホイールシャフト32の軸方向において、フライホイールシャフト32に対してフライホイール30を固定するために、フライホイールシャフト32には、フライホイール30の両側に、Eリング38aおよび38bがそれぞれ設けられる。
また、フライホイールシャフト32の軸方向において、シャーシ20に対してフライホイールシャフト32を固定するために、フライホイールシャフト32には、2枚のサポートシャーシ26aおよび26bの内側に、Cリング40aおよび40bがそれぞれ設けられる。
【0013】
シャーシ20には、フライホイール30を回転するためのフライホイール駆動手段として、フライホイール駆動部が設けられる。フライホイール駆動部は、フライホイール駆動用モータ50を含む。フライホイール駆動用モータ50は、シャーシ20の一方のサポートシャーシ26aの内側に設けられる。この場合、フライホイール駆動用モータ50の軸は、フライホイールシャフト32と平行になるように配置される。フライホイール駆動用モータ50の軸には、フライホイール駆動用ローラ52が接続される。また、フライホイール駆動用ローラ52は、フライホイールシャフト32に接触される。したがって、シャーシ20に対してフライホイール30およびフライホイールシャフト32をフライホイール駆動用モータ50およびフライホイール駆動用ローラ52で回転することができる。
【0014】
なお、重量バランスをとるために、シャーシ20の一方のサポートホイール26aの内側において、フライホイール駆動用モータ50の反対側には、バランスウエイト54が設けられる。
【0015】
上述のシャーシ20、フライホイール30およびフライホイール駆動部などは、たとえば透明な合成樹脂からなる球形のシェル60で覆われる。このシェル60は、球形に嵌め合わされる半球形の2つのシェル部からなる。
【0016】
また、シャーシ20の一方のサポートシャーシ26aの外側には、4つのボールキャスタ62a、62a、・・が、4つのキャスタマウント64a、64a、・・でそれぞれ取り付けられる。同様に、シャーシ20のサポートシャーシ26bの外側にも、4つのボールキャスタ62b、62b、・・が、4つのキャスタマウント64b、64b、・・でそれぞれ取り付けられる。シェル60は、これらのボールキャスタ62a、62a、・・および62b、62b、・・によって、シャーシ20に対して全方向に回転可能に支持される。
【0017】
シェル60内においてシャーシ20には、シェル60が全方向に転がるようにシャーシ20に対してシェル60を回転するためのシェル駆動手段として、第1のシェル駆動部および第2のシェル駆動部などが設けられる。
【0018】
第1のシェル駆動部は、シェル60がフライホイール30の回転軸(フライホイールシャフト32の軸)に直交する第1の方向またはその逆方向に転がるようにシェル60を回転するためのものである。なお、その第1の方向は、フライホイール30の回転軸に直交する1つの方向であればどの方向であってもよい。
第1のシェル駆動部は、2つの第1のシェル駆動用モータ70a、70aを含む。
一方の第1のシェル駆動用モータ70aは、シャーシ20の2枚のボディシャーシ22aおよび22b間において、1つのスペーサ24の近傍に設けられる。また、そのスペーサ24の近傍には、第1のシェル駆動用ローラ72aが、そのスペーサ24に設けられたローラシャフトで回転可能に支持される。この場合、第1のシェル駆動用ローラ72aは、シェル60の内面における一部分に接触するように設けられる。さらに、第1のシェル駆動用モータ70aは、第1の駆動用ローラ72aに、歯車などからなるドライブカップリングを介して接続される。
同様に、他方の第1のシェル駆動用モータ70aやそれに接続される第1のシェル駆動用ローラ72aなどが、シャーシ20の2枚のボディシャーシ22aおよび22b間において、上述のスペーサ24の反対側のスペーサ24やその近傍に設けられる。
上述の2つの第1のシェル駆動用モータ70a、70aおよび2つの第1のシェル駆動用ローラ72a,72aなどによって、シェル60がフライホイール30の回転軸に直交する第1の方向またはその逆方向に転がるようにシェル60を回転することができる。
【0019】
第2のシェル駆動部は、シェル60がフライホイール30の回転軸に直交しかつ上述の第1の方向に直交する第2の方向またはその逆方向に転がるようにシェル60を回転するためのものである。
第2のシェル駆動部は、第1のシェル駆動部と同様の構成であるが、シャーシ20の2枚のボディシャーシ22aおよび22b間において、他の2つのスペーサ24、24やそれらの近傍に設けられる。
すなわち、第2のシェル駆動部は、2つの第2のシェル駆動用モータ70b、70bなどを含み、2つの第2のシェル駆動用モータ70b、70bやそれらに接続される2つの第2のシェル駆動用ローラ72b、72bなどが、シャーシ20の2枚のボディシャーシ22aおよび22b間において、他の2つのスペーサ24、24やそれらの近傍に設けられる。この場合、2つの第2のシェル駆動用ローラ72b、72bは、それぞれ、シェル60の内面における他の部分に接触するように設けられる。
上述の2つの第2のシェル駆動用モータ70b、70bおよび2つの第2のシェル駆動用ローラ72b、72bなどによって、シェル60がフライホイール30の回転軸に直交しかつ上述の第1の方向に直交する第2の方向またはその逆方向に転がるようにシェル60を回転することができる。
【0020】
なお、第1のシェル駆動用ローラ72a、72aおよび第2のシェル駆動用ローラ72b、72bの回転が阻害されないようにするために、それらローラの近傍において、シャーシ20の2枚のボディシャーシ22aおよび22bは切り欠かれている。
【0021】
上述の第1のシェル駆動部および第2のシェル駆動部によるシェル60の転がる方向を制御するために、第1のシェル駆動部および第2のシェル駆動部を制御する制御部80が、シャーシ20の他方のサポートシャーシ26bの内側に設けられる。制御部80は、2つの第1のシェル駆動用モータ70a、70aおよび2つの第2のシェル駆動用モータ70b、70bの回転数や回転方向を制御するために、それらに接続される。この制御部80によって、第1のシェル駆動部および第2のシェル駆動部によるシェル60の転がる方向を制御することができる。
【0022】
なお、シャーシ20の他方のサポートシャーシ26bの内側において、制御部80の近傍には、送信機(図示せず)で制御部80の遠隔操作が可能となるように、制御部80に接続される受信機(図示せず)が設けられる。
さらに、シャーシ20の他方のサポートシャーシ26bの内側において、制御部80や受信機の反対側には、バランスウエイト82が設けられる。このバランスウエイト82および上述のバランスウエイト54などによって、この球アクチュエータ10の重心が、球アクチュエータ10の中央に設定される。
【0023】
この球アクチュエータ10では、フライホイール30をフライホイール駆動用モータ50などで回転することによって、フライホイール30に慣性が生じる。このようにフライホイール30に慣性が生じている状態で、フライホイール30の回転軸を鉛直方向にし、フライホイール30を支持しているシャーシ20に対してシェル60をシェル駆動手段で回転すれば、シェル60を全方向に転がすことができる。
すわわち、シェル駆動手段の第1のシェル駆動用ローラ72a、72aでシェル60を回転すれば、図3の矢印で示すように、球アクチュエータ10を第1の方向に移動することができる。
また、シェル駆動手段の第2のシェル駆動用ローラ72b、72bでシェル60を回転すれば、図4の矢印で示すように、球アクチュエータ10を第2の方向に移動することができる。
さらに、シェル駆動手段の第1のシェル駆動用ローラ72a、72aおよび第2のシェル駆動用ローラ72b、72bでシェル60を回転すれば、図5の矢印で示すように、球アクチュエータ10を第1の方向および第2の方向を合成した第3の方向に移動することができる。
また、制御部80などによって、シェル駆動手段の第1のシェル駆動用ローラ72a、72aおよび第2のシェル駆動用ローラ72b、72bの回転数のバランスや回転方向を変更してシェル60を回転すれば、球アクチュエータ10を他の方向に移動することができる。
したがって、この球アクチュエータ10は、移動体として全方向に移動することができる。
【0024】
さらに、この球アクチュエータ10では、シャーシ20、フライホイール30、フライホイール駆動手段およびシェル駆動手段などが、球形のシェル60で覆われまたはそのシェル60内に設けられ、球形のシェル60の外部には、それを支持する部材など邪魔になり得る他の部材が存在しない。したがって、この球アクチュエータ10は、移動体として、たとえば障害物の多いプラントの通路などの狭隘な場所を容易に移動することができる。
【0025】
また、この球アクチュエータ10は、フライホイール30によってシャーシ20を静止させるので、シェル60内においてシャーシ20にカメラや環境計測センサなどを取り付ければ、球アクチュエータ10の移動経路や移動先における映像を見たり環境を調べたりすることができる。
【0026】
さらに、この球アクチュエータ10は、フライホイール30によってシャーシ20を静止させるので、球形のシェル60の表面に指向性を有するアンテナ、カメラ、センサなどを取り付ければ、水中や宇宙において、アンテナ、カメラ、センサなどの方位を制御する方位制御手段として用いることができる。
【0027】
図6はこの発明にかかる球アクチュエータの他の例を示す正面図解図であり、図7はその球アクチュエータの平面図解図である。図6および図7に示す球アクチュエータ10は、図1および図2に示す球アクチュエータ10と比べて、シャーシ20の他方のサポートシャーシ26bに4つのボールキャスタ62b、62b、・・および4つのキャスタマウント64b、64b、・・が取り付けられておらず、しかも、シャーシ20に第1のシェル駆動部および第2のシェル駆動部が設けられていない。
【0028】
その代わりに、シャーシ20の他方のサポートシャーシ26bの外側には、超音波モータ90が固着される。この超音波モータ90は、シャーシ20の一方のサポートシャーシ26aに取り付けられた4つのボールキャスタ62a、62a、・・と協働してシャーシ20に対してシェル60を全方向に回転可能に支持するとともに、シェル60がフライホイール30の回転軸に直交する全方向に転がるようにシェル60を回転するためのものである。
超音波モータ90は、多重の円を放射状に分割したように2次元的に配列された複数の素子92、92、・・を有する。これらの素子92、92、・・は、シェル60の内面に接触するように、球面状に形成される。
この超音波モータ90は、制御部80に接続される。制御部80は、超音波モータ90の複数の素子92、92、・・の動きを個別に制御するように構成されている。
そのため、制御部80によって、超音波モータ90によるシェル60の転がる方向を制御することができる。
したがって、図6および図7に示す球アクチュエータ10でも、図7の矢印で示すように、シェル60を全方向に転がして、全方向に移動することができる。
【0029】
さらに、図6および図7に示す球アクチュエータ10では、超音波モータ90によって、図7の矢印で示すように、シェル60をその場で回転することができ、球アクチュエータ10の向きをその場で変えることができる。
【0030】
また、図6および図7に示す球アクチュエータ10でも、図1および図2に示す球アクチュエータ10と同様に、たとえば障害物の多いプラントの通路などの狭隘な場所を容易に移動することができ、シェル60内においてシャーシ20にカメラや環境計測センサなどを取り付ければ、球アクチュエータ10の移動経路や移動先における映像を見たり環境を調べたりすることができ、さらに、球形のシェル60の表面に指向性を有するアンテナ、カメラ、センサなどを取り付ければ、水中や宇宙において、アンテナ、カメラ、センサなどの方位を制御する方位制御手段として用いることができる。
【0031】
なお、図6および図7に示す球アクチュエータ10において、超音波モータ90は、複数の素子92、92、・・が多重の円を放射状に分割したように2次元的に配列されているが、たとえば、図8に示すように各素子92が矩形に形成されてマトリクス状に配列されたり、図9に示すように各素子92が3角形に形成されてマトリクス状に配列されたり、図10に示すように6角形に形成されてマトリクス状に配列されたりしてもよい。
【0032】
なお、図1および図2に示す球アクチュエータ10では、第1のシェル駆動部において、第1のシェル駆動用モータ70aおよび第1のシェル駆動用ローラ72aが2組用いられているが、それらは1組しか用いられなくてよい。同様に、第2のシェル駆動部においても、第2のシェル駆動用モータ70bおよび第2のシェル駆動用ローラ72bが1組しか用いられなくてよい。
【0033】
また、図1および図2に球アクチュエータ10では、フライホイール30の回転軸と、第1のシェル駆動部によるシェル60の転がる第1の方向と、第2のシェル駆動部によるシェル60の転がる第2の方向とが、互いに直交するように構成されているが、たとえば第1のシェル駆動部および第2のシェル駆動部の少なくと一方のシェル駆動部の位置を変えることによって、第1の方向および第2の方向がフライホイール30の回転軸とそれぞれ直交するが、第1の方向および第2の方向が直交せずに交差するように構成されてもよい。
【0034】
また、図1、図2、図6および図7に示す各球アクチュエータ10では、それぞれ、重心が中央に設定されているが、フライホイール30の回転軸を鉛直方向にした状態で重心の位置を上下に変位する重心位置変位手段を設けてもよい。このような重心位置変位手段としては、たとえば、シャーシ20に対して、フライホイール30などを回転軸に沿って変位する手段がある。このように重心位置変位手段を設ければ、フライホイール30の回転軸が鉛直方向からずれた場合に、重心を下げることによって、フライホイール30の回転軸を鉛直方向に修正することができる。
【0035】
また、図1、図2、図6および図7に示す各球アクチュエータ10では、それぞれ、フライホイール30の回転軸が1方向しか存在しないが、回転軸が多方向に存在するように複数のフライホイールを設けてもよい。このように複数のフライホイールを設ければ、より多くの方向に慣性が働き、より安定な動きとなる。
【0036】
【発明の効果】
この発明によれば、全方向に移動することができしかも狭隘な場所を容易に移動することができる移動体として用いられる、球アクチュエータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる球アクチュエータの一例を示す正面図解図である。
【図2】図1に示す球アクチュエータの平面図解図である。
【図3】図1および図2に示す球アクチュエータが第1の方向に移動する状態を示す平面図解図である。
【図4】図1および図2に示す球アクチュエータが第2の方向に移動する状態を示す平面図解図である。
【図5】図1および図2に示す球アクチュエータが第3の方向に移動する状態を示す平面図解図である。
【図6】この発明にかかる球アクチュエータの他の例を示す正面図解図である。
【図7】図6に示す球アクチュエータの平面図解図である。
【図8】超音波モータの他の例を示す平面図解図である。
【図9】超音波モータのさらに他の例を示す平面図解図である。
【図10】超音波モータのさらに他の例を示す平面図解図である。
【符号の説明】
10 球アクチュエータ
20 シャーシ
22a、22b ボディシャーシ
24 スペーサ
26a、26b サポートシャーシ
28a、28b ポール
30 フライホイール
32 フライホイールシャフト
34a、34b ベアリング
36a、36b 孔
38a、38b Eリング
40a、40b Cリング
50 フライホイール駆動用モータ
52 フライホイール駆動用ローラ
54 バランスウエイト
60 シェル
62a、62b ボールキャスタ
64a、64b キャスタマウント
70a 第1のシェル駆動用モータ
70b 第2のシェル駆動用モータ
72a 第1のシェル駆動用ローラ
72b 第2のシェル駆動用ローラ
80 制御部
82 バランスウエイト
90 超音波モータ
92 素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ball actuator, and more particularly to a ball actuator used as a moving body that can move in all directions.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, an omnidirectional vehicle is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-355223 as a movable body that can move in all directions. In this omnidirectional vehicle, three or more driving means including a ball wheel are provided in a cart (see Patent Document 1).
In such an omnidirectional vehicle using a ball wheel, compared with a omnidirectional vehicle using a tire, the friction with the ground contact surface is small when changing the traveling direction, so the traveling direction is directly in the target direction. The advantage is that it can be changed.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-355223
[Problems to be solved by the invention]
However, since the omnidirectional vehicle using the ball wheel as described above is provided with three or more driving means provided with the ball wheel in the bogie, the structure is complicated and large, for example, a plant with many obstacles. It is difficult to move in a narrow place such as a passageway.
[0005]
Therefore, a main object of the present invention is to provide a spherical actuator that can be used as a moving body that can move in all directions and can easily move in a narrow place.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A ball actuator according to the present invention includes a chassis, a flywheel that is rotatably supported with respect to the chassis, flywheel drive means for rotating the flywheel with respect to the chassis, chassis, flywheel, and flywheel drive. A spherical shell covering the means and supported rotatably in all directions relative to the chassis, and a shell drive provided in the shell for rotating the shell relative to the chassis so that the shell rolls in all directions And a ball actuator.
In the ball actuator according to the present invention, inertia occurs in the flywheel by rotating the flywheel by the flywheel driving means. When the shell is rotated by the shell driving means with respect to the chassis supporting the flywheel in a state where inertia occurs in the flywheel in this way, the shell can be rolled in all directions. Therefore, the ball actuator according to the present invention can move in all directions as a moving body.
Furthermore, in the ball actuator according to the present invention, the chassis, flywheel, flywheel drive means and shell drive means are covered with or provided in the spherical shell, and the outside of the spherical shell supports it. There are no other members that can get in the way, such as members that do. Therefore, the ball actuator according to the present invention can easily move as a moving body in a narrow place such as a passage of a plant with many obstacles.
[0007]
In the ball actuator according to the present invention, the shell drive means includes, for example, a first shell drive unit for rotating the shell so that the shell rolls in a first direction orthogonal to the rotation axis of the flywheel or in the opposite direction. A second shell drive for rotating the shell so that the shell rolls in a second direction perpendicular to the axis of rotation of the flywheel and intersecting the first direction or vice versa; and a first shell drive And a control unit for controlling the first shell driving unit and the second shell driving unit in order to control the rolling direction of the shell by the first shell driving unit and the second shell driving unit. In this case, for example, the first shell driving unit is connected to the first shell driving motor provided in the chassis and the first shell driving motor, and is in contact with a part of the inner surface of the shell. And a second shell drive unit connected to the second shell drive motor provided in the chassis and in contact with the other part of the inner surface of the shell. And a shell driving roller, and the control unit controls the first shell driving motor and the second shell driving motor.
In this way, the shell can be rolled in all directions on a plane including the first direction and the second direction, and the ball actuator can be moved in all directions.
[0008]
In the ball actuator according to the present invention, the shell driving means is provided on the chassis and has a plurality of elements arranged two-dimensionally so as to come into contact with the inner surface of the shell, and the shell serves as the rotational axis of the flywheel. An ultrasonic motor for rotating the shell so as to roll in all directions orthogonal to each other, and a controller for controlling a plurality of elements of the ultrasonic motor for controlling the direction of rolling of the shell by the ultrasonic motor.
In this way, the ball actuator can be moved in all directions by rolling the shell in all directions.
Further, in this way, the shell can be rotated on the spot and the direction of the ball actuator can be changed on the spot.
[0009]
The above object, other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the embodiments of the present invention with reference to the drawings.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a front view showing an example of a ball actuator according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing the ball actuator. The
The
On the outside of one
Similarly, on the outside of the
[0011]
For example, a disk-
In the center of the
The
[0012]
In order to fix the
Further, in order to fix the
[0013]
The
[0014]
In order to balance the weight, a
[0015]
The
[0016]
Further, four
[0017]
Within the
[0018]
The first shell drive unit is for rotating the
The first shell driving unit includes two first
One first
Similarly, the other first
The first direction in which the
[0019]
The second shell drive unit is for rotating the
The second shell drive unit has the same configuration as the first shell drive unit, but is provided between the two
That is, the second shell driving unit includes two second
By the two second
[0020]
In order to prevent the rotation of the first
[0021]
In order to control the rolling direction of the
[0022]
In addition, in the inside of the
Further, a
[0023]
In the
In other words, if the
Further, if the
Further, if the
Further, the
Therefore, the ball actuator 10 can move in all directions as a moving body.
[0024]
Further, in the
[0025]
In addition, since the ball actuator 10 stops the
[0026]
Further, since the
[0027]
FIG. 6 is a front view solution view showing another example of the ball actuator according to the present invention, and FIG. 7 is a plan view solution view of the ball actuator. The ball actuator 10 shown in FIGS. 6 and 7 has four
[0028]
Instead, the
The
The
Therefore, the direction in which the
Therefore, also in the ball actuator 10 shown in FIGS. 6 and 7, the
[0029]
Further, in the ball actuator 10 shown in FIGS. 6 and 7, the
[0030]
In addition, the ball actuator 10 shown in FIGS. 6 and 7 can easily move in a narrow place such as a passage of a plant with many obstacles, like the ball actuator 10 shown in FIGS. If a camera, an environmental measurement sensor, or the like is attached to the
[0031]
In the
[0032]
In the ball actuator 10 shown in FIG. 1 and FIG. 2, the first shell driving unit uses two sets of the first
[0033]
1 and 2, in the
[0034]
Further, in each of the ball actuators 10 shown in FIGS. 1, 2, 6, and 7, the center of gravity is set at the center, but the position of the center of gravity is determined with the rotation axis of the
[0035]
Further, in each of the ball actuators 10 shown in FIGS. 1, 2, 6, and 7, the
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a spherical actuator that can be used as a moving body that can move in all directions and can easily move in a narrow place.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an illustration of a front view showing an example of a ball actuator according to the present invention.
FIG. 2 is an illustrative plan view of the ball actuator shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an illustrative plan view showing a state in which the ball actuator shown in FIGS. 1 and 2 moves in a first direction;
4 is an illustrative plan view showing a state in which the ball actuator shown in FIGS. 1 and 2 is moved in a second direction; FIG.
FIG. 5 is an illustrative plan view showing a state where the ball actuator shown in FIGS. 1 and 2 moves in a third direction;
FIG. 6 is a front view solution view showing another example of the ball actuator according to the present invention.
7 is an illustrative plan view of the ball actuator shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is an illustrative plan view showing another example of an ultrasonic motor.
FIG. 9 is an illustrative plan view showing still another example of an ultrasonic motor.
FIG. 10 is an illustrative plan view showing still another example of an ultrasonic motor.
[Explanation of symbols]
10
Claims (4)
前記シャーシに対して回転可能に支持されるフライホイール、
前記シャーシに対して前記フライホイールを回転するためのフライホイール駆動手段、
前記シャーシ、前記フライホイールおよび前記フライホイール駆動手段を覆い、かつ、前記シャーシに対して全方向に回転可能に支持される球形のシェル、および
前記シェル内に設けられ、前記シェルが全方向に転がるように前記シャーシに対して前記シェルを回転するためのシェル駆動手段を含む、球アクチュエータ。Chassis,
A flywheel supported rotatably with respect to the chassis;
Flywheel drive means for rotating the flywheel relative to the chassis;
A spherical shell that covers the chassis, the flywheel and the flywheel driving means and is rotatably supported in all directions with respect to the chassis, and provided in the shell, the shell rolls in all directions A ball actuator comprising shell drive means for rotating the shell relative to the chassis.
前記シェルが前記フライホイールの回転軸に直交する第1の方向またはその逆方向に転がるように前記シェルを回転するための第1のシェル駆動部、
前記シェルが前記フライホイールの回転軸に直交しかつ前記第1の方向に交差する第2の方向またはその逆方向に転がるように前記シェルを回転するための第2のシェル駆動部、および
前記第1のシェル駆動部および前記第2のシェル駆動部による前記シェルの転がる方向を制御するために前記第1のシェル駆動部および前記第2のシェル駆動部を制御する制御部を含む、請求項1に記載の球アクチュエータ。The shell driving means includes
A first shell driving unit for rotating the shell so that the shell rolls in a first direction perpendicular to the rotation axis of the flywheel or in the opposite direction;
A second shell drive for rotating the shell so that the shell rolls in a second direction perpendicular to the axis of rotation of the flywheel and intersecting the first direction or vice versa; and The control part which controls the said 1st shell drive part and the said 2nd shell drive part in order to control the rolling direction of the said shell by the 1 shell drive part and the said 2nd shell drive part is included. Ball actuator described in 1.
前記シャーシに設けられる第1のシェル駆動用モータ、および
前記第1のシェル駆動用モータに接続され、前記シェルの内面における一部分に接触する第1のシェル駆動用ローラを含み、
前記第2のシェル駆動部は、
前記シャーシに設けられる第2のシェル駆動用モータ、および
前記第2のシェル駆動用モータに接続され、前記シェルの内面における他の部分に接触する第2のシェル駆動用ローラを含み、
前記制御部は、前記第1のシェル駆動用モータおよび前記第2のシェル駆動用モータを制御する、請求項2に記載の球アクチュエータ。The first shell driving unit includes:
A first shell driving motor provided in the chassis; and a first shell driving roller connected to the first shell driving motor and contacting a part of the inner surface of the shell;
The second shell driving unit includes:
A second shell driving motor provided in the chassis, and a second shell driving roller connected to the second shell driving motor and contacting another portion of the inner surface of the shell;
The ball actuator according to claim 2, wherein the control unit controls the first shell driving motor and the second shell driving motor.
前記シャーシに設けられ、前記シェルの内面に接触するように2次元的に配列された複数の素子を有し、前記シェルが前記フライホイールの回転軸に直交する全方向に転がるように前記シェルを回転するための超音波モータ、および
前記超音波モータによる前記シェルの転がる方向を制御するために前記超音波モータの複数の素子を制御する制御部を含む、請求項1に記載の球アクチュエータ。The shell driving means includes
A plurality of elements provided in the chassis and arranged two-dimensionally so as to contact the inner surface of the shell, and the shell is rolled in all directions perpendicular to the rotation axis of the flywheel. The ball actuator according to claim 1, further comprising: an ultrasonic motor for rotating; and a control unit that controls a plurality of elements of the ultrasonic motor to control a rolling direction of the shell by the ultrasonic motor.
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