JPH01163696A - 水平保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、不整地全移動するロボットに設けられる各
種センサなどを水平状態に保持する水平保持装置に関す
る。

〔従来の技術］ 一般に、不整地を走行する種々の移動装置である移動ロ
ボットが開発されて３す、この種の移動ロボットには、
６個の自由度と持ち、様々な方向に運動するマニピュレ
ータなどの移動体が設けられ、この移動体を使っている
いろな作業が行なわれる。

ところで、前記した移動体全制御して所定の運動を行な
わせるためには、視覚センサ、方位角センサやレンジフ
ァインダなどの各種センサからの信号にもとづき、前記
移動体の位置、姿勢全検出しながら、前記移動体を制御
する必要があるが、これらのセンサを移動ロボットの本
体や前記移動体に固定してしまうと、前記センサが前記
本体や移動体と同じような運動をし、前記センサが運動
による影響を受ｉすることＫなる。

そこで従来、前記センサからの信号処理の際に、前記本
体や移動体の運動による前記センサ自体の位置、姿勢全
考慮して補正処理することが行なわれているが、センサ
からの信号の補正処理が非常に複雑になるという不都合
がある。

このような不都合を簡単に解消する手法として、前記セ
ンサを常に水平に保持することが考えられ、これにより
前記した補正処理を比較的容易に行なうことが可能にな
り、前記センサを水平に保持する水平保持装置として、
たとえばジャイロスコープに代表さ扛る機構がよく知ら
れてどり、第２図に示すように構成されている。

第２図に８いて、ｆｉｌは水平リング体、（２１は水平
リング体（１）の下側に設けられた半円弧状の補強体、
（３）は水平リング体（１）の内側に中心が一致して配
設され軸受（４）により水平リング体（１）に回転自在
に支持された第Ｉ垂直リング体、（５）は第１垂直リン
グ体（３）に直交して設けられた第ｌ垂直リング体（３
）と同一半径の第２垂直リング体、（６）は水平円板で
あり、面垂直リング体＋３１．　＋５１の内側に中心が
一致して配設され、軸受（７）により第２垂直リング体
（５）に回転自在に支持されている。

（８）は３もりであり、支持体（９）により水平円板（
６）の中心に吊下されて２す、軸受（４）全回転中心と
して面垂直リング体（３１，＋５１が回転し、軸受（７
）全回転中心として水平円板（６）が回転し、外側の水
平リング体（１）の回転に関係なく、水平円板（６）が
常に水平に保持きれる。

従って、水平円板（６）に前記ロボットのセンサを取り
付けることにより、センサの水平保持が可能となる。

「発明が解決しようとする問題点〕 しかし、前記した水平保持装置の場合、前記ロボットが
急Ｐｙ動して加速度が加わると、２もり（８）が偶力を
受けて水平円板（６）トよび面垂直リング体＋３１．　
＋５１が偶力の方向に回転し、加速度が加わる間、水平
円板（６）が水平状態から回転するため、加速度が加わ
る間、水平円板（６）全水平に保持できないという問題
点がある。

そこで、この発明では、前記した移動ロボット等の移動
装置が急移動して加速度が生じても、前記センサ等を常
に水平状態に保持できるようにすること全技術的課題と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

そして、前記した従来技術の問題点を解決するための手
段を、実施例に対応する第１図を用いて説明する。

すなわち、この発明では、下半分が半球面を有しａ性流
体（１３）が注入された容器（１１）と、底部の外面が
前記半球面より若干小さい半球面を有し前記磁性流体（
１３）上に浮」ニジて配設された浮上体（１４１と、 前記浮上体（１４１の周側に設けられたリング状の磁石
ｔ＋６１と、 前記浮上体（１４）の中ノし付近に固定して設けられ加
、速度全検出して検出信号を出力する加速度センサ（＋
８８）、　（＋８ｂ）と、 前記浮上体（１４）の底部に設けられた磁性体（Ｉ９］
と、前記容器（１１１のド仙に設けら７した電磁石跡と
、前記各検出信号により前記電磁石１２０１を駆動し前
記磁性体（Ｉ９）を吸肴させる駆動手段防）とを設ける
という技術的手段を講じている。

〔作用〕

したがって、この発明によると、容器（１１１が加速度
を受けないとき、容器（１１）の回転に拘らず磁性流体
（１３）の表面は常に水平状態にあるため、磁性流体（
１３（上に浮上した浮上体１１４）の上面も、磁性流体
（Ｉ３］の表面と同じく水平状態に保持され、容器用）
が加速度を受けると、両センサ（１８ａ）、　（＋８ｂ
）により力り速度が検出されて検出信号が１駆動手段圀
）に出力され、駆動手段（２１により、加速度の方向、
大きさに応じた電流が各電磁石（２０）に出力されて各
電磁石跡が駆動され、各電磁石１２０）により感性体（
１９）が吸鳩されて力０速度の作用による浮上体（１４
１の揺動が防止され、加速度が加わる間、浮」一体（１
４）は加速度が加わる前と同じく」二面が水平状態に保
持される。

このとき、浮上体（１４１に、移動ロボットに設けるべ
き各種センサを取り付けて２けば、センサを常に水平状
態に保持できることになる。

［実施例〕 つぎに、この発明を、その１実施例を示した第１図とと
もに詳細に説明する。

同図に３いて、（ＩｃＩは前記した移動ロボット等の本
体あるいは移動体に固定された固定台、（１１）は複数
個の脚体（１２＋を介して固定台０！に取り付けられ。

下半分が半球面ヲ発する容器、（１３）は容器（１１１
内に注入された磁性流体、（１４）は中空の浮上体であ
り、底部の外囲が容器（Ｉｌｌの半球面より若干小さい
半球面ヲ杓し、磁性流体（１３）上に浮上して配設され
ている。

（１５）は浮上体（１４）の内部周側に形成された段部
、（１６）は段部（１５）上に載置され浮上体（１４）
の周側に設けられ表面近くの磁性流体（＋３）　’ｆ：
吸看して磁性流体（１３）の表面の揺動を押面」するリ
ング状の永久磁石、＋１７１は永久磁石（１６）上に載
置された載置板、（＋８２）、　（＋８ｂ）は第ｌ、第
２加速度センサであり、載置板（＋７１上に載置され、
浮上体（１４１の中心付近に固定して設けられ、互いに
直交する水平２方向：Ｆ６よひ鉛直方向への加速反全そ
れぞれ検出して検出４−号を出力する。

（１９）は浮上体（１４１の底部内面に配設された鉄等
からなる磁性体、１２０）は容器（１１１の一ト側に設
けられた３個の電磁石、（２１（は駆動手段であり、両
センサ（１８３）。

（１８ｂ）からの検出信号により、各電磁石（２ｏ）そ
れぞれに、加速度の方向、大きさに応じた電流を通流し
て各電磁石（２０）を駆動し、各電磁石１２０１により
磁性体（１９）を吸着させる。

な２、Ｉ２ｚ、＋２３＋はそれぞれ容器＋Ｉｌｌ　、浮
上体＋１４１　＋７）上■を閉塞した蓋体である。

そして、容器（１１）が、加速度を受けることなく第１
図に示す状態から回転した場合、容器（１１）の回転に
拘らず磁性流体（１３）の表向は常に水平状態にあるた
め、磁性流体（１３１上に浮上した浮上体（１４）の上
面も。

磁性流体（１３）の表面と同じく水平状態に保持される
。

つぎに、固定台００が固定された前記本体や移動体が急
移動し、固定台α０）、容器間が加速度を受けると、両
センサ（１８ａ）、　（＋８ｂ）により、互いに直交す
る水平２方向、鉛直方向のカロ速度成分が検出されて検
出信号が駆動手段（２１）に出力さ汎、駆動手段（２１
）により、加速度の方向、大きさに応じた電流が各電磁
石＋２０ｉに出力されて各電磁石（２ｏ）が、駆動され
、各電磁石２０）により磁性体（１９）が吸宿されて加
速度の作用による浮上体）１４）の揺動が防止され、加
速度が加わる間、浮上体（１４１は加速度が加わる前と
同じく」二面が水平状態に保持される。

このとき、加速度の作用により磁性流体（１３）の表面
が揺動しようとするが、磁石（国により表面近くの磁性
流体（１３）が吸着されて捕捉されるため、磁性流体（
１３）の表面の揺動が防止される。

したがって、前記実施例によると、容器（１１１内の磁
性流体（１３）」二に浮上体（１４）が浮上して配設さ
れているため、浮上体（１４）の上面を容器Ｉｆｔの回
転に関係なく水平に保持することができ、容器（１１）
が、これ全支持する移動ロボットの本体や移動体などの
急移動により加速度を受けても、電磁石（イ））による
磁性体（１９）の吸着により浮上体（１４）の揺動を防
止でき、加速度が加わる間も浮上体（１４］の上面を水
平に保持することができ、浮上体（１４）にロボット用
の各種センサ等を取り付けることにより、これらのセン
サを常に水平状態に保持することが可能となる。

また、浮上体ｌ］４）の周側にリング状の永久磁石（１
Ｇ）を配設したため、加速度の作用により磁性流体（１
３）の表向が揺動しようとしても、磁石（１６）により
表面近くの磁性流体（１３）　’ｉ吸着して捕捉するこ
とができ、磁性流体（１３）の表向の揺動を防止するこ
とができる。

な３、永久磁石０６＋　ＶＣ代えて電磁石を用いてもよ
い。

［発明の効果］ 以上のように、この発明の水平保持装置によると、容器
内の磁性流体上に浮」一体を浮」ニして配設したため、
浮上体の」二面を容器の回転に関係なく水平に保持する
ことができ、加速度センサからの検出信号により、駆動
手段により電磁石全駆動するようにしたため、容器が、
これを支持する移動ロボットの本体や移動体などの急移
動により加速度を受けても、容器下側の電磁石による磁
性体の吸着により浮上体の揺動全防止でき、加速度が加
わる間も浮上体の上面を水平に保持することができ、浮
上体にロボット用の各種センサ等を取り付けることによ
り、これらのセンサを常に水平状態に保持することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の水平保持装置の１実施例の切断正面
図、第２図は従来例の一部切久正面図である。 ｆｌｌ＋・・容器、（１３）　　磁性流体、ｉ４１・−
浮上体、（１６１・永久磁石、（１８２）、　（１８ｂ
）　　加速度センサ、＋１９１−　＋ｉｆｌ　ｆｉ体、
１２０）・・・電磁石、（２＋１・・駆動手段。 代理人　弁理士　藤　１）龍太部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）下半分が半球面を有し磁性流体が注入された容器
   と、 底部の外面が前記半球面より若干小さい半球面を有し前
   記磁性流体上に浮上して配設された浮上体と、 前記浮上体の周側に設けられたリング状の磁石と、 前記浮上体の中心付近に固定して設けられ加速度を検出
   して検出信号を出力する加速度センサと、前記浮上体の
   底部に設けられた磁性体と、 前記容器の下側に設けられた電磁石と、 前記検出信号により前記電磁石を、駆動し前記磁性体を
   吸着させる駆動手段と を備えたことを特徴とする水平保持装置。