(57)【要約】【課題】  軽量化が可能であり、変則的な動作による回動速度の変動が無く、駆動力にも制限のない全方向車輪及びこれを用いた全方向移動車両と地震動シミュレータを含む加振装置、並びにこれらの使用方法を提供すること【解決手段】  駆動軸の回動中心廻りに回動可能な主車輪と、前記主車輪の外周に沿って複数個が配置され、前記主車輪の車輪面と平行に設けられた受動軸の回動中心廻りに回動可能な円板状の、スパイクを表面に持つ車輪とを有し、前記主車輪は前記駆動軸に駆動源が接続されて前記駆動軸の回動中心廻りを能動的に回動し、前記スパイクを表面に持つ車輪は、前記受動軸の回動中心廻りを受動的に回動する、全方向車輪及びこれを用いる全方向移動車両並びに地震動シミュレータを含む加振装置を提供する。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸の回動中心廻りに回動可能な主車輪と、
前記主車輪の外周に沿って複数個が配置され、前記主車輪の車輪面と平行に設けられた受動軸の回動中心廻りに回動可能な円板状の、スパイクを表面に持つ車輪とを有し、
前記主車輪は前記駆動軸に駆動源が接続されて前記駆動軸の回動中心廻りを能動的に回動し、
前記スパイクを表面に持つ車輪は、前記受動軸の回動中心廻りを受動的に回動することを特徴とする全方向車輪。
【請求項２】
前記スパイクを表面に持つ車輪の外周面は、円周方向に沿って設けられた区分帯により少なくとも２以上の部分に分割されている請求項１に記載の全方向車輪。
【請求項３】
前記駆動軸は、リング状の形態を有し、前記主車輪は、少なくとも前記駆動軸を構成するリングの内側面から回動可能に支持される請求項１又は２に記載の全方向車輪。
【請求項４】
前記スパイクを表面に持つ車輪の外周面は、前記スパイクを表面に持つ車輪の両側面側からその中央にかけて凸状となるように、平面又は曲面により形成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の全方向車輪。
【請求項５】
前記スパイクを表面に持つ車輪の外周面は、前記スパイクを表面に持つ車輪の両側面側からその中央にかけて凹状となるように、平面又は曲面により形成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の全方向車輪。
【請求項６】
前記スパイクを表面に持つ車輪の厚さは、前記受動軸の周縁よりも外周面側が薄く構成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の全方向車輪。
【請求項７】
前記スパイクを表面に持つ車輪の厚さは、前記受動軸の周縁よりも外周面側が厚く構成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の全方向車輪。
【請求項８】
前記スパイクを表面に持つ車輪の受動軸は、前記主車輪の外周の接線方向に対して、全て又はその一部が、±４５度以内の傾斜を設けて配置されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の全方向車輪。
【請求項９】
前記主車輪の外周は、前記主車輪の外縁と等しい円周上の線又は、前記主車輪の外縁よりも内側の１又は複数の円周上の線である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の全方向車輪。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の全方向車輪を用いる全方向移動車両であって、前記全方向車輪は、前記全方向移動車両を水平面上に載置した場合の重心の廻りに、少なくとも３台以上の複数が、前記主車輪の回動面が鉛直で等間隔になるように配置され、前記全方向車輪の主車輪の回動面と床面との交線を示す車輪接線軸は全てが同一の一点で交わらないように配置したことを特徴とする全方向移動車両。
【請求項１１】
請求項１０に記載の全方向移動車両であって、前記全方向車輪の駆動軸は、前記重心の廻りの仮想的な第１の円の接線方向上にあり、前記全方向車輪の前記車輪接線軸は、前記重心廻りの仮想的な第１の円よりも小さな仮想的な第２の円の接線方向上にあることを特徴とする全方向移動車両。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の全方向移動車両を用いる加振装置。
【請求項１３】
前記加振装置は地震動シミュレータである、請求項１２に記載の加振装置。
【請求項１４】
請求項１０又は１１に記載の全方向移動車両を移動面を用いて使用する、全方向移動車両の使用方法であって、
前記移動面は、ブラシ状の繊維又は繊維束が複数立設され、
前記ブラシ状の繊維又は繊維束の太さは、前記区分帯の幅よりも小さく、前記スパイクを表面に持つ車輪と有意な摩擦力を集ずる程度に大きく製作され、
前記ブラシ状の繊維又は繊維束が立設された高さは、前記区分帯の深さよりも小さく、前記スパイクを表面に持つ車輪と有意な摩擦力を集ずる程度に大きく製作されている床用の敷物の表面であること、
を特徴とする全方向移動車両の使用方法。
【請求項１５】
請求項１２又は１３に記載の加振装置を移動面を用いて使用する、加振装置の使用方法であって、
前記移動面は、ブラシ状の繊維又は繊維束が複数立設され、
前記ブラシ状の繊維又は繊維束の太さは、前記区分帯の幅よりも小さく、前記スパイクを表面に持つ車輪と有意な摩擦力を集ずる程度に大きく製作され、
前記ブラシ状の繊維又は繊維束が立設された高さは、前記区分帯の深さよりも小さく、前記スパイクを表面に持つ車輪と有意な摩擦力を集ずる程度に大きく製作されている床用の敷物の表面であること、
を特徴とする加振装置の使用方法。
【請求項１６】
前記移動面は、表面が平滑なゴムシートである床用の敷物の表面である、請求項１４に記載の全方向移動車両の使用方法。
【請求項１７】
前記移動面は、表面が平滑なゴムシートである床用の敷物の表面である、請求項１５に記載の加振装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動軸の回動中心廻りに回動可能な主車輪と、その主車輪の外周に沿って複数個が配置された円板状の、スパイクを表面に持つ車輪とからなる全方向車輪、及び、当該全方向車輪を用いた全方向移動車両と地震動シミュレータを含む加振装置、並びにこれらの使用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平面上の全方向への移動を可能にする装置として、例えば、特開２０１４−２０１２３９号公報（特許文献１）に記載されたような、全方向移動車両が知られている。
【０００３】
また、同様に、このような全方向移動車両などに用いられる車輪として、例えば、特開２０１３−１８９０６８号公報（特許文献２）に記載されたような、いわゆるオムニホイール等が知られている。
【０００４】
このうち、特許文献１に記載されたような全方向移動車両は、「基台の底面に、それぞれ直線移動方向を異ならせて配置された少なくとも３組のクローラを備え、前記少なくとも３組のクローラのそれぞれの直線方向の移動量を制御することにより、前記基台を特定される方向に移動させ、又は、特定される方位に回転できるように」構成されている。
【０００５】
そして、特許文献１に記載される各クローラは、それぞれ、２つの無限軌道体と、ガイド板と、２つの無限軌道体の間にフリーローラ支持軸により支持して配設された複数のフリーローラ等から構成されており、無限軌道体にはモータが接続されている。
【０００６】
そのため、特許文献１に記載された全方向移動車両では、モータにより各クローラの無限軌道体が駆動されると、２つの無限軌道体の間に配設された複数のフリーローラは、無限軌道体の駆動に連動して移動することにより床面（移動面）との摩擦により推進力を発生させ、それと共に、かかる２つの無限軌道体の間に配設された複数のフリーローラは、無限軌道体の駆動方向に対して垂直方向には、受動的に回動することが可能になっている。
【０００７】
従って、特許文献１に記載された全方向移動車両では、かかる構成により、各クローラは、無限軌道体の駆動方向に能動的に移動可能であると共に、これに垂直な方向にも、こうした能動的な移動に伴う外力に応じて、受動的に移動できるようになっている。
【０００８】
また、特許文献２に記載されたようなオムニホイールは、基本的には、「バレルフレームの外周部に複数のバレル（樽型ローラ）を装備してなり、バレルを接触面としたバレルフレームの回転による移動と、バレルフレームの周方向と直交する方向へのバレルの回転による移動が可能」な構造を有している。
【０００９】
そのため、特許文献２に記載されたようなオムニホイールを複数個組み合わせて、全方向移動車両の車輪として用いた場合には、バレルフレームの回転による移動を制御することで、全方向への移動が可能な全方向移動車両を実現することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−２０１２３９号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８９０６８号公報
【特許文献３】実公昭６３−０３９１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に記載されたような全方向移動車両は、それが用いられる用途によっては、重量が過大になること等によって、可搬性や車両を駆動させる際の応答性などに支障を生ずる場合が有った。
【００１２】
すなわち、例えば、特許文献１に記載されたような全方向移動車両を地震動シミュレータとして用いる場合には、次のような課題が有った。
【００１３】
ここで、地震動シミュレータとは、加振対象に地震動と同様の振動を加えて、地震発生時の地面や建物の床面の揺れを模擬する装置である。
【００１４】
そのため、こうした地震動シミュレータは、加振装置の一種と分類することも可能であり、加振装置は、一般的には、固定した本体の振動台の上に加振対象を載置して、加振対象に振動を加える装置である。
【００１５】
そして、こうした地震動シミュレータについては、例えば、本願出願人が、「地震ザブトン」として商標登録済であり（登録番号：第６０６８７３４号）、地震動シミュレータとして商品化を図っているが、本出願人による地震動シミュレータは、一般的な加振装置とは異なり、次の図１に例示したように、本体が固定されて振動台が動くというものでは無く、本体自体が前後左右に運動することで、加振対象に地震動を加えるものであるという特徴を有している。
【００１６】
すなわち、図１に示した本出願人による地震動シミュレータ１００の例は、車両１１０の上に椅子１３０を固定して、その椅子１３０に体験者を着座させることが可能に構成されているものであり、車両１１０は、太い実線で示した矢印のように、平面上の直交するＸ軸及びＹ軸方向、並びに、必ずしも必須のものでは無いが、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直な方向であるＺ軸の廻りに車両自体を回動させる方向、の全方向に移動が可能な全方向移動車両となっている。
【００１７】
そして、かかる地震動シミュレータ１００では、全方向移動車両１１０の床面側に備える（図示しない）駆動機構により、全方向移動車両１１０を、過去に実際に発生した地震の振動等に併せて床面上（移動面上）を前後又は左右に移動させたり、或いは、それ自体を回動させたりすることによって、椅子に着座した体験者に地震を体感させるようになっており、本出願人は更に、例えば、図２０に関して後述するように、映像（動画）と音とを組み合わせて、リアリティを向上させることができるように構成されている。
【００１８】
そのため、上述のように本出願人による地震動シミュレータ１００は、一般的な加振装置とは異なり、装置自体がその場に固定されて振動を発生させるものではなく、装置を移動させることで体験者に振動を体感させるものであることから、例えば、直下型の地震による地面の急激な振動や、或いは、遠隔地で起こった地震により発生する高層ビルにおける長周期の振動（例えば、振幅が数メートル程度の横揺れ）なども、体験することが可能である。
【００１９】
そして、このような地震動シミュレータは、防災訓練の補助教材などに使用されるものでもあるため、可搬性が高い事が求められ、例えば、重量では全体でも８Ｋｇを超えない程度のものが望ましい。
【００２０】
しかし、例えば、特許文献１に記載されたような全方向移動車両を地震動シミュレータに用いた場合には、全体の重量が例えば９３Ｋｇを超える程度となり、寸法も（縦）８０．５×（横）８２．７×（高さ）１４０（Ｃｍ）程度と大きくなってしまうことから、防災訓練などの行事に使用する際には、運搬や取扱いに手間や工夫を要していた。
【００２１】
そのため、こうした地震動シミュレータに、特許文献１に記載されたような全方向移動車両を用いる場合には、小型で軽量のものを製造することは困難である、という課題があった。
【００２２】
また、地震による揺れは振動数の帯域が広い為、地震動シミュレータに求められる稼働周波数帯域は、例えば、０．０１Ｈｚから２０Ｈｚ程度のものであり、稼働最大加速度が１Ｇ程度でも迅速な駆動が可能なものが要請される。
【００２３】
しかし、特許文献１に記載されたような装置を用いることによっては、こうした要請に充分に応えることができなかった。
【００２４】
また、特許文献２に記載されたようなオムニホイール等は、全方向移動車両に用いる車輪として、小型軽量化に寄与できる可能性が内在している。
【００２５】
しかし、一般的なオムニホイール（オムニ車輪）は、例えば特許文献２ではバレルと呼称されるビア樽型の車輪（ビア樽車輪）を２列並べる方式であるが、この方式は接触点の半径が変動するのでオムニ車輪の軸方向に移動しながら当該オムニ車輪自体が回る動作を実現しようとすると、ビア樽車輪の回転速度は、突然早くなり減速して更に早くなって突然床から離れる、というように変則的な動作をすることになる。そのため、ビア樽車輪の両端をギリギリまで使おうとすると、この速度変動の効果が大きくなり正確な振動の再現に支障を生ずるという課題があった。
【００２６】
また、かかるオムニ車輪の床面との接点は、更に具体的には、上記ビア樽車輪と床面との接点であり、駆動力はその摩擦力に依存し、大きな加速度を出そうとすると床面との滑りが発生したりドリフトを生じたりする場合が有り、振動数の大きい（周期の短い）振動と振動数の小さい振動の双方に対して、迅速な応答をするために出せる加速度（或いは駆動力）に制限があるという課題があった。そのため、かかるオムニ車輪を上記のような地震動シミュレータに用いようとしても、床面との摩擦が不十分になることなどから、十分な性能を達成することが困難であった。
【００２７】
また、更に、こうしたオムニホイールを全方向移動車両に用いようとする場合には、例えば、実公昭６３−０３９１６４号公報（特許文献３）に記載されるように、後述する図１６（Ａ）に示したように、４つの主車輪の駆動軸の回動中心の延長線Ａｘを筐体の重心Ｇ１の部分で交差させるのが一般的であるが、こうした構成を採用する場合には、重心の位置がずれた場合に、これを元に戻す復元力が不十分であるという課題もあった。
【００２８】
そこで、本発明は、上記課題を解決することを目的とするものであり、軽量化が可能であり、変則的な動作による回転速度（回動速度）の変動が無く、駆動力にも制限のない全方向車輪及びこれを用いた全方向移動車両と地震動シミュレータを含む加振装置、並びにこれらの使用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記課題を解決するために本発明は、駆動軸の回動中心廻りに回動可能な主車輪と、前記主車輪の外周に沿って複数個が配置され、前記主車輪の車輪面と平行に設けられた受動軸の回動中心廻りに回動可能な円板状の、スパイクを表面に持つ車輪とを有し、前記主車輪は前記駆動軸に駆動源が接続されて前記駆動軸の回動中心廻りを能動的に回動し、前記スパイクを表面に持つ車輪は、前記受動軸の回動中心廻りを受動的に回動することを特徴とする全方向車輪を提供する。
【００３０】
また、上記課題の解決は、前記スパイクを表面に持つ車輪の外周面は、円周方向に沿って設けられた区分帯により少なくとも２以上の部分に分割されていることにより、或いは、前記駆動軸は、リング状の形態を有し、前記主車輪は、少なくとも前記駆動軸を構成するリングの内側面から回動可能に支持されることにより、或いは、前記スパイクを表面に持つ車輪の外周面は、前記スパイクを表面に持つ車輪の両側面側からその中央にかけて凸状となるように、平面又は曲面により形成されていることにより、或いは、前記スパイクを表面に持つ車輪の外周面は、前記スパイクを表面に持つ車輪の両側面側からその中央にかけて凹状となるように、平面又は曲面により形成されていることにより、或いは、前記スパイクを表面に持つ車輪の厚さは、前記受動軸の周縁よりも外周面側が薄く構成されていることにより、或いは、前記スパイクを表面に持つ車輪の厚さは、前記受動軸の周縁よりも外周面側が厚く構成されていることにより、或いは、前記スパイクを表面に持つ車輪の受動軸は、前記主車輪の外周の接線方向に対して、全て又はその一部が、±４５度以内の傾斜を設けて配置されていることにより、或いは、前記主車輪の外周は、前記主車輪の外縁と等しい円周上の線又は、前記主車輪の外縁よりも内側の１又は複数の円周上の線であることにより、更に効果的に達成される。
【００３１】
また、上記課題の解決のために本発明は、上記記載の全方向車輪を用いる全方向移動車両であって、前記全方向車輪は、前記全方向移動車両を水平面上に載置した場合の重心の廻りに、少なくとも３台以上の複数が、前記主車輪の回動面が鉛直で等間隔になるように配置され、前記全方向車輪の主車輪の回動面と床面との交線を示す車輪接線軸は全てが同一の一点で交わらないように配置したことを特徴とする全方向移動車両を提供する。
【００３２】
また、上記課題の解決は、前記全方向車輪の駆動軸は、前記重心の廻りの仮想的な第１の円の接線方向上にあり、前記全方向車輪の前記車輪接線軸は、前記重心廻りの仮想的な第１の円よりも小さな仮想的な第２の円の接線方向上にあることにより更に効果的に達成される。
【００３３】
また、上記課題の解決のために本発明は、上記記載の全方向移動車両を用いる加振装置又は上記加振装置である地震動シミュレータを提供する。
【００３４】
また、上記課題の解決のために本発明は、上記全方向移動車両を移動面を用いて使用する、全方向移動車両の使用方法であって、前記移動面は、ブラシ状の繊維又は繊維束が複数立設され、前記ブラシ状の繊維又は繊維束の太さは、前記区分帯の幅よりも小さく、、前記スパイクを表面に持つ車輪と有意な摩擦力を集ずる程度に大きく製作され、前記ブラシ状の繊維又は繊維束が立設された高さは、前記区分帯の深さよりも小さく、前記スパイクを表面に持つ車輪と有意な摩擦力を集ずる程度に大きく製作されている床用の敷物の表面であること、を特徴とする全方向移動車両の使用方法を提供する。
【００３５】
また、上記課題の解決のために本発明は、上記の加振装置を移動面を用いて使用する、加振装置の使用方法であって、前記移動面は、ブラシ状の繊維又は繊維束が複数立設され、前記ブラシ状の繊維又は繊維束の太さは、前記区分帯の幅よりも小さく、前記スパイクを表面に持つ車輪と有意な摩擦力を集ずる程度に大きく製作され、前記ブラシ状の繊維又は繊維束が立設された高さは、前記区分帯の深さよりも小さく、前記スパイクを表面に持つ車輪と有意な摩擦力を集ずる程度に大きく製作されている床用の敷物の表面である、ことを特徴とする加振装置の使用方法を提供する。
【００３６】
また、上記課題の解決は、上記全方向移動車両の使用方法において、前記移動面は、表面が平滑なゴムシートである床用の敷物の表面であることにより、更に効果的に達成される。
【００３７】
また、上記課題の解決は、上記加振装置又は上記加振装置である地震動シミュレータの使用方法において、前記移動面は、表面が平滑なゴムシートである床用の敷物の表面であることにより、更に効果的達成される。
【００３８】
なお、上記課題の解決は、前記全方向車輪において、前記スパイクを表面に持つ車輪の外周面は、前記区分帯を１つ有し、前記外周面は前記区分帯により２つの部分に分割されていることにより、或いは、前記スパイクを表面に持つ車輪は前記主車輪の外周に沿って、少なくとも２つが前記主車輪の回動中心に対して対称な位置に配置されていることにより、或いは、前記スパイクを表面に持つ車輪は前記主車輪の外周に沿って、前記スパイクを表面に持つ車輪の車輪面の間隔が前記主車輪の回動中心から見て径方向に等間隔に配置されている事により、或いは、前記スパイクを表面に持つ車輪の受動軸は前記主車輪の外周の接線方向と平行に配置されていることにより、或いは、前記スパイクを表面に持つ車輪の配置は、前記主車輪の外周に配置された２つのスパイクを表面に持つ車輪の組を複数用いたものであって、前記２つのスパイクを表面に持つ車輪の相互の間隔は、前記主車輪の回動中心から離れる側で狭く、前記主車輪の回動中心寄りで広く形成されていることにより、或いは、前記複数個のスパイクを表面に持つ車輪のうち、前記主車輪の回動中心から最も離れた部分は、前記主車輪の回動中心から等円周上にあることによっても、更に効果的に達成することが可能である。
【発明の効果】
【００３９】
上記のような本発明による全方向車輪では、主車輪の周囲に多数の円板状の、スパイクを表面に持つ車輪を備えているため、主車輪の駆動により、当該スパイクを表面に持つ車輪が床面（移動面）に対して食い込むように作用することにより、床面との相互作用を増大させて、駆動力を強化させることが可能である。そして、かかるスパイクを表面に持つ車輪は円板状であり、一枚ずつが薄いことから、従来のオムニホイールにおけるビア樽車輪よりも主車輪の外周に多数配置することが可能であり、スムーズな駆動を達成することが可能である。
【００４０】
また、本発明の全方向車輪によれば、従来技術で問題視されていた変則的な回転速度と駆動力の制限の課題を解決することが可能であり、軽量化を図ることも可能である。
【００４１】
そして、かかる全方向車輪を用いることにより、軽量で可搬性が高く、車両を駆動させる際の応答性に優れた全方向移動車両と３自由度の加振装置とを提供することが可能であり、これを地震動シミュレータに用いることにより、効果的な利用が可能である。
【００４２】
また、これらの装置を、スパイクを表面に持つ車輪との摩擦を向上させることが可能な特有の床面（移動面）を用いて使用することにより、更に効果的な利用をすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】地震動シミュレータの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による全方向車輪を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の実施形態による全方向車輪にモータとギヤボックスとを接続した場合の例を示す斜視図であり、（Ｂ）はその側断面図である。
【図４】（Ａ）は主車輪の凹部周辺の部分の構造を示す斜視図であり、（Ｂ）は、主車輪の凹部周辺の部分の構造を示す一部透視図を含む正面図である。
【図５】（Ａ）は、スパイクを表面に持つ車輪の斜視図、（Ｂ）は、スパイクを表面に持つ車輪の外輪部の正面図、（Ｃ）は、スパイクを表面に持つ車輪の外輪部の側面図である。
【図６】（Ａ）はスパイクを表面に持つ車輪の外輪部の側断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ領域の拡大図である。
【図７】スパイクを表面に持つ車輪の外周面の形態を例示した側断面図である。
【図８】主車輪の回動中心及びスパイクを表面に持つ車輪の受動軸の位置並びにスパイクを表面に持つ車輪の半径との関係の例について、図３（Ａ）に示した構成例により正面から示した正面図である。
【図９】（Ａ）はスパイクを表面に持つ車輪の外周面に周方向に対して斜めの溝を設けた例を示す側面図であり、（Ｂ）は同じくその正面図である。
【図１０】スパイクを表面に持つ車輪の配置の、異なる例を示した概念図であり、（Ａ）は相互の間隔を異なるものとして配置した例を示し、（Ｂ）は、主車輪の外周側の中心からの距離が異なる部分に配置した例を示したものである。
【図１１】スパイクを表面に持つ車輪の配置の、更に異なる例を示した概念図である。
【図１２】従来型のオムニ車輪に設けられるビヤ樽型のバレルとして、スパイクを表面に持つものを配置した例を示したものである。
【図１３】本発明の実施形態による全方向移動車両に全方向車輪を配置した例を示す斜視図である。
【図１４】（Ａ）は本発明の実施形態による全方向移動車両の例を示す上面図であり、（Ｂ）はその側面図である。
【図１５】本発明の実施形態による全方向移動車両に配置する全方向車輪の配置例を示す上面図である。
【図１６】（Ａ）は、本発明の実施形態による全方向車輪を、全方向移動車両に一般的に用いられるオムニ車輪の配置に併せて配置した例を示した上面図であり、（Ｂ）は、主車輪２００の回動面及びその仮想的な延長面Ｓｆが重心Ｇ１の部分で交差するように配置した例を示した上面図である。
【図１７】全方向移動車両に配置する全方向車輪の、更に汎用的な配置例を示す上面図である。
【図１８】全方向移動車両の制御を行うための数式モデルに示すパラメータを表示したものである。
【図１９】本発明の実施形態による地震動シミュレータの例を示す側面図である。
【図２０】本発明による地震動シミュレータを床面上で駆動させる例を示した上面図である。
【図２１】本発明の実施形態によるスパイクを表面に持つ車輪の外輪部と移動面とを対比して例示した側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
次に、本発明による全方向車輪について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、同一の構成要素については、他の形態を採り得るものについても同一の記号を用い、重複する構成やその説明については、一部省略する場合がある。また、本発明の理解を容易にするために、全方向車輪を構成する主車輪やスパイクを表面に持つ車輪の大きさ、並びに、これらを構成する要素の大きさの比率や図面の縮尺等は、実際のものとは適宜変更して表現する場合が有る。また、本願において、回動とは軸を中心にして時計回り（正方向）又は反時計回り（逆方向）に回転運動を行うことを意味するが、これを回転と表記する場合も有る。
【００４５】
図２は、本発明の実施形態による全方向車輪１０００を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【００４６】
また図３（Ａ）は、同様に、本発明の実施形態による全方向車輪１０００の全体像を示す斜視図であり、ここでは、本発明の実施形態による全方向車輪１０００にモータ５００とギヤボックス５５０とを接続して、ギヤボックス５５０側から蓋体５７０で封止した例を示している。また、図３（Ｂ）では、更に、図３（Ａ）に示したような全方向車輪１０００を側方から見た断面図（側断面図）を示している。なお、図３（Ｂ）においては、内部構造の一部を省略して表示している。
【００４７】
始めに、本発明の全体的な構成を概説すれば、例えば、図２及び図３に示したように、本発明の主要な構成要素は、駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃを中心にしてその廻りを回動可能な主車輪２００と、主車輪２００の円形の外周に沿って、例えば、等間隔に配置された、複数個のスパイクを表面に持つ車輪３００とからなっている。（なお、ここで、回動中心２１０Ｃは、図示した例では駆動軸２１０がリング状の形態であることから仮想的なものである。）
【００４８】
そして、主車輪２００は、駆動軸２１０にモータなどの駆動源５００が接続されて当該駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃを中心にして回動が可能になっており、スパイクを表面に持つ車輪３００は円板状であって、後述する受動軸３１０の回動中心（ここでは受動軸の中心軸（軸心））を中心にしてその廻りを主車輪の駆動等に伴って生じる外力に応じて受動的に回動可能になっている。
【００４９】
そのため、以上のような構成を有する本発明の実施形態による全方向車輪１０００は、主車輪２００の円形の外周の接線方向に対してはスパイクを表面に持つ車輪３００を介して床面（移動面）に接触した上で、モータ５００による駆動軸２１０の回動に伴って、スパイクを表面に持つ車輪３００の車輪面に垂直な方向へ向けて、正逆方向に能動的に移動が可能であり、主車輪２００の車輪面に垂直な方向に対しては、複数のスパイクを表面に持つ車輪３００が、主車輪の駆動に伴って生じる外力に応じて受動的に回動することにより、床面上（移動面上）を滑らかに移動することが可能となっている。
【００５０】
次に、上記の全方向車輪１０００の構成要素のうち、主車輪２００は、上記のようにモータ等の駆動源５００が接続されて回動することにより、全方向車輪１０００を能動的に駆動させる機能等を有している。そのため、主車輪２００は容易に変形しないように、金属合金などの剛体により形成された円形を基本形状としている。
【００５１】
そして、主車輪２００は、その外周部分にスパイクを表面に持つ車輪のための接続部が形成されており、本実施形態の例では、主車輪２００は、後述する図４（Ａ）に示すように、スパイクを表面に持つ車輪のための接続部に、スパイクを表面に持つ車輪３００の受動軸３１０を挟み込んで支持するために、主車輪構成円板２００α及び主車輪構成円板２００βの２枚の円板から構成されている。
【００５２】
また、かかる主車輪構成円板２００αと２００βとには、これらの円板を連通して一体化できるように設けた複数のねじ穴２０３、２０５が設けられており、これらの円板の外周部分にスパイクを表面に持つ車輪の受動軸を挟み込んだ上で、上記ねじ穴２０３、２０５を用いて、ねじ止めなどによりこれらの円板を結合して、一体の主車輪２００として完成されるように構成されている。
【００５３】
また、主車輪２００を構成する円板の中心部分には駆動軸２１０が設けられていて、主車輪２００は、かかる駆動軸２１０にモータなどの駆動源５００が直接的又は間接的に接続されることにより、駆動源５００の駆動により、駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃの廻りに回動可能になっている。
【００５４】
そのため、駆動軸２１０の具体的構成については、かかる駆動軸２１０が回動中心２１０Ｃの廻りに回動可能であれば、特に限定を設けるものではなく、例えば、文字通り軸状のものでも、或いはリング状のものでも構わない。そして、軸状に形成した場合の回動中心はその軸の中心軸となり、リング状に形成した場合には、上述した図２又は図３に示したように、その回動中心はそのリングの仮想的な中心軸となる。
【００５５】
また、本実施形態の場合には、駆動軸２１０は、上述したように、主車輪２００の中心部分の回動中心２１０Ｃの廻りで、主車輪２００を構成する円板の直径に対して比較的大きな口径を有するリング状に構成されている。
【００５６】
すなわち、図２に記載した構成例において、主車輪２００の駆動軸２１０は、リング状の形態を有しており、当該駆動軸２１０を構成するリングは、主車輪２００の中心部分を構成しており、更に、図２（Ｂ）に示すように、上記主車輪２００を構成する円板２００αの側から、その円板２００αの板面から立設するように円板２００αと一体的に構成されている。
【００５７】
また、本発明では、主車輪２００の外縁部には、当該外縁部にスパイクを表面に持つ車輪３００を取付けるためのスパイクを表面に持つ車輪のための接続部が形成されている。
【００５８】
そして、かかるスパイクを表面に持つ車輪のための接続部は、本実施形態では、主車輪の外縁側から当該主車輪の回動中心２１０Ｃ方向に設けられたＵ字状の凹部として形成されており、主車輪の外縁側に設けられた（後述する図４Ｂの）Ｕ字状の凹部２３０の内側近く迄の口径を有するように形成されていて、図２（Ｂ）に示すように、上記主車輪２００を構成する円板２００αの側から、その円板２００αの板面から立設するように一体的に構成されている。
【００５９】
そのため、上記主車輪２００の駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃは、上述のように、リング状の形態を有する駆動軸２１０のリングの中心軸を形成するようになっている。
【００６０】
そして、かかる駆動軸２１０を構成するリングと、モータなどの駆動源５００とは、図３に示すように、略円筒形状のギヤボックス５５０の内部に構成されている（図示しない）ギヤ機構や当該ギヤボックスの蓋体５７０を介して接続されている。また、上記主車輪２００は、少なくとも上記駆動軸２１０を構成するリングの内側面側から回動可能に支持されており、これによって、上記モータなどの駆動源５００の回転軸の駆動によって、上記駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃを回動できるようになっている。
【００６１】
したがって、主車輪２００は、駆動源５００を駆動させることにより、主車輪２００の駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃが回動することにより、駆動軸２１０を中心にして回動することが可能に構成されている。
【００６２】
また、上記構成例において、かかる駆動源５００とギヤボックス５５０とは、主車輪２００の円形の板面の両側面に近接して配置されている。そのため、主車輪２００の駆動軸２１０を構成するリングの内側面の一部は、コロベアリング５９０等の軸受を介して、当該ギヤボックス５５０の円筒状の筐体の外側面の一部に回動可能に支持する構成を採用することも可能である。
【００６３】
したがって、そのような構成を採用した場合には、主車輪２００の支持が、駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃ乃至その周辺部分のみではなく、当該回動中心２１０Ｃの軸上から離れた、主車輪２００の外周に近い部分である駆動軸２１０を構成するリングの内側面の部分で行われる事により、主車輪２００を更に一層強固に支持することが可能である。
【００６４】
なお、本発明では、上記構成例では図示しないが、同様に主車輪２００を強固に支持することを目的として、例えば、上記構成例に加え又はこれに代えて、主車輪２００を主車輪２００の円形の板面の片側側面乃至両側面から、駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃから離間した位置で、上記駆動源５００やギヤボックス５５０等により回動可能に支持する支持機構、を備える構成とすることも可能である。
【００６５】
また、上記主車輪２００を構成する円板の外縁部分には、受動軸３１０を介して複数のスパイクを表面に持つ車輪３００を配置するために、かかるスパイクを表面に持つ車輪３００と同数の複数のＵ字状の凹部２３０が相互に等間隔で形成されている。そして、かかる凹部２３０は、主車輪２００の外周部分から駆動軸２１０方向に形成された、主車輪の板面に垂直な方向から見て、略Ｕ字状の凹み形状を有している。
【００６６】
そして、かかる略Ｕ字状の凹み形状については、本発明では、特に形態を限定するものではないが、本実施形態では、外形上は、例えば、図４に示したように構成されている。
【００６７】
ここで、図４（Ａ）は、主車輪を構成する円板の外縁部分の一部を拡大して示した斜視図であり、図４（Ｂ）は、主車輪を構成する円板の外縁部分の一部を主車輪の板面に垂直な方向から見た正面図である。
【００６８】
図４に示した例では、当該凹部２３０は、主車輪の板面に垂直な方向から見て、概ねＵ字形状の形態を有しており、図４（Ｂ）中に一点鎖線で示した凹部２３０の中央部分側面２３０Ｓが、かかる凹部２３０内に配置されるスパイクを表面に持つ車輪３００を構成する円板の板面と平行になるように、概ね相互に平行に構成されている他、主車輪２００の外周側方向では滑らかに広がるように形成され、主車輪２００の内周側方向では、図４（Ｂ）中に二点鎖線で示したＵ字状の底部を構成する主車輪の円形の外周に沿った方向と略平行な方向に構成された辺２３０Ｉの両端部分が、中央部分側面２３０Ｓの下側部分から連続して滑らかに接続されるように構成されている。
【００６９】
また、主車輪２００の凹部２３０の中央部分側面２３０Ｓを構成する平行な部分の一部には、かかる凹部２３０を構成している主車輪２００の内側部分を相互に連続させるような方向（すなわち、主車輪の円形の外周に沿った方向と平行な方向）に向けて、スパイクを表面に持つ車輪３００の受動軸３１０を収納して支持するための連続する窪みである受動軸支持部２３１が形成されている。そのため、後述するスパイクを表面に持つ車輪３００は、かかる主車輪２００の凹部２３０に設けられた受動軸支持部２３１に受動軸３１０の両末端を支持されて、受動軸３１０の廻りをベアリング３７０を介して回動可能に配置されている。
【００７０】
次に、本発明の実施形態による全方向車輪１０００の構成要素のうち、スパイクを表面に持つ車輪３００について説明する。
【００７１】
ここで、スパイクを表面に持つ車輪とは、いわゆるスパイク（爪）として、床面に作用する加工が表面に施された車輪を意味しており、かかる作用を有するものであれば、特に限定を設けるものでは無い。
【００７２】
そのため、例えば、車輪の表面に、爪状の突起を、等間隔乃至不等間隔で設けたものや、車輪の側面や外周面等の全部又は一部に、爪として作用する溝状の形態や突起等を設けたものなどでも構わないが、本実施形態では、例えば、次のように構成されている。
【００７３】
本発明の実施形態におけるスパイクを表面に持つ車輪３００は、外形上は、例えば、図５（Ａ）に示すような円板状をしており、外輪部３００Ｗと、その内側に配置される受動軸部３００Ｉとから構成されている。
【００７４】
このうち、外輪部３００Ｗは図５（Ｂ）、（Ｃ）に示したように、外周面３３０に区分帯３５０が設けられたリング状をしており、受動軸部３００Ｉは、図５（Ａ）に示したように、更に、受動軸３１０とその廻りに配置されたベアリング３７０とから構成されている。そのため、受動軸部３００Ｉを外輪部３００Ｗの内周側に接続して組み合わせる事で、スパイクを表面に持つ車輪３００は、全体的には円板状に構成されることになる。なお、ここで、図５は、本発明の実施形態によるスパイクを表面に持つ車輪３００を図示したものであり、（Ａ）はスパイクを表面に持つ車輪３００の斜視図、（Ｂ）はスパイクを表面に持つ車輪３００を構成する外輪部３００Ｗの正面図、（Ｃ）は同じく外輪部の側面図である。
【００７５】
そして、本発明の実施形態によるスパイクを表面に持つ車輪３００は、本発明の実施形態における全方向車輪１０００と移動面との間で、荷重を支えると共に、かかる移動面との間で推進力を伝達する部分でもあるために、容易に変形しないようにステンレス合金などの金属材料等からなる剛体で形成される。
【００７６】
かかるスパイクを表面に持つ車輪３００のうち、受動軸部３００Ｉは、スパイクを表面に持つ車輪３００を受動軸３１０の回動中心（ここでは受動軸の中心軸）廻りに、受動的に回動させる機能を有する部分である。そのため、本実施形態の例では、受動軸３１０の廻りにベアリング３７０を配しており、受動軸３１０を主車輪２００の凹部の中央部側面２３０Ｓに形成された受動軸支持部２３１の内側に固定して、ベアリング３７０を介して、外輪部３００Ｗの部分が自由に受動軸３１０の廻りを回動できるように構成されている。
【００７７】
但し、本実施形態ではこのような構成を採るものの、本発明では、スパイクを表面に持つ車輪３００が受動軸３１０の廻りで回動可能であれば、特に構成に限定を設けるものではない。そのため、受動軸３１０の廻りにベアリング３７０を直接配置しない場合であっても、例えば、受動軸部３００Ｉと外輪部３００Ｗとを一体化した上で、主車輪２００の受動軸支持部２３１の廻りにベアリング等の軸受を配して、それにより受動軸３１０を回動可能に構成し、スパイクを表面に持つ車輪３００を回動可能にする構成等を採用するもの等であっても構わない。
【００７８】
また、スパイクを表面に持つ車輪３００のうち外輪部３００Ｗは、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示したようなリング形状の部分である。そして、かかる外輪部３００Ｗは、スパイクを表面に持つ車輪３００の内側にある受動軸部３００Ｉに対しては、その板面に沿ってその外縁の外側に接続されている。そのため、外輪部３００Ｗは、スパイクを表面に持つ車輪３００全体としては、外周部分を構成している。
【００７９】
そして、スパイクを表面に持つ車輪３００の外輪部３００Ｗの外周面３３０は、図５（Ｃ）に示したように、区分帯３５０により、外輪部３００Ｗの外周面３３０を円周方向に沿って分割されている。
【００８０】
そのため、次に説明するように、本発明の実施形態による全方向車輪１０００では、このような構造を採用することによって、床面（移動面）に対して、スパイクを表面に持つ車輪３００の外周面３３０及びその両側面が爪のように作用して、床面との摩擦を向上させ、接地面を引っ掛け、かつ容易に離反できる機能を実現するための形状に形成されている。
【００８１】
すなわち、本発明のスパイクを表面に持つ車輪３００の外周面３３０は、更に詳細には、図５（Ｃ）に加えて図６（Ａ）にも示したように、外周面３３０が区分帯３５０により分割されており、このように分割されることにより、外周面３３０には、図６（Ｂ）に示したように、スパイクを表面に持つ車輪３００の板面の両側部分方向に該当する外側外周側面３３１に加えて、内側外周側面３３３が接するように構成されることになる。ここで図６（Ａ）は、スパイクを表面に持つ車輪３００の外輪部３００Ｗの断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に鎖線で示したＸの領域を拡大して示した図である。
【００８２】
そして、このように構成された外側外周側面３３１と内側外周側面３３３とは、外周面３３０に接する部分でその断面方向から見た場合には、外側外周側面３３１と外周面３３０との間には、角部Ｐを形成するようになり、内側外周側面３３３と外周面３３０との間には、角部Ｑを形成するようになる。そのため、本発明では、こうした角部Ｐ、Ｑを床面（移動面）に対する爪として利用することにより、スパイクを表面に持つ車輪３００が主車輪２００の回動に伴って板面に垂直な方向に移動する際に、例えば、移動面に対して直角又は１〜２［°］程度の（後述する）すくい角をなす断面が形成されるようにして、床面との摩擦を向上させることが可能である。
【００８３】
また、図７は、このように構成される外輪部３００Ｗの外周面３３０部分とその両側面である外側外周側面３３１と内側外周側面３３３との構成例を、図６と同様の断面方向から示したものである。
【００８４】
このうち、図７（Ａ）は外周面を平面として、区分帯を１つ設けた例を示したものであり、図７（Ｂ）は外周面を平面として、区分帯を２つ設けた例を示したものである。そして、図７（Ａ）及び（Ｂ）の例では、外周面と外側外周側面とが作る角部Ｐと外周面と内側外周側面とが作る角部Ｑとは共に直角に構成されているが、かかる角部の角度の選択や形態の選択は、本発明の実施形態による全方向車輪１０００を用いる床面の形態を想定して、床面に対して最適なグリップを得ることを目的に、予め任意に構成しておくことが可能である。
【００８５】
そのため、例えば、図７（Ｃ）〜（Ｇ）に示したように、スパイクを表面に持つ車輪３００の外周面３３０を、スパイクを表面に持つ車輪３００の両側面側からその中央にかけて凸状となるように形成したり、或いは、図７（Ｈ）〜（Ｊ）に示したように、スパイクを表面に持つ車輪３００の外周面３３０を、スパイクを表面に持つ車輪３００の両側面側からその中央にかけて凹状となるように形成したり、することも可能である。
【００８６】
また、同様に、上記図７（Ｄ）、（Ｅ）のように、例えば、車輪の外縁の両側面を車輪面から相互に離れるように反らすことで、スパイクを表面に持つ車輪３００の厚さを、受動軸３１０の周縁よりも外周面３３０側で厚く構成したり、或いは、図７（Ｇ）、（Ｉ）、（Ｊ）のように、例えば、車輪の外縁の両側面の車輪面を相互に接近させることや末端側の幅を減少させること等によって、スパイクを表面に持つ車輪３００の厚さを、受動軸３１０の周縁よりも外周面３３０側を薄く構成したりすることで、外周面３３０と外側外周側面３３１とが作る角部Ｐと外周面３３０と内側外周側面３３３とが作る角部Ｑの角度を調整することも可能である。
【００８７】
また、外周面３３０を区分する区分帯３５０は、少なくとも１つを外周面側に設けることで、外周面３３０をスパイクを表面に持つ車輪３００の円周に沿って分割して、外周面３３０の側面に、上述したような複数の角部Ｐ、Ｑを形成することを目的としたものである。そのため、かかる角部が形成されれば、区分帯３５０の形態や数は、特に限定を設けるものでは無い。したがって、区分帯３５０の形態は、例えば、図６（Ａ）、（Ｂ）に示したように、外輪部３００Ｗを側面方向から見た場合の断面が半円乃至曲面状の凹部を形成するものでも良いし、或いは、図７（Ａ）等に示したように、かかる断面が略コの字型のものや、図７（Ｄ）等に示したように、かかる略コの字型のものが外周面３３０側で広がったり、逆に図７（Ｉ）で示したように、受動軸３１０側で広がったりするものであっても良い。また、かかる区分帯３５０は、予め、外周面３３０とは別体に構成しても構わない。そのため、そのように別体に構成する場合には、例えば、スパイクを表面に持つ車輪３００自体を３枚の円板から構成して、径の小さな円板の両側の板面に径の大きな円板を接続して一体化し、径の小さな円板を実質的な区分帯３５０として用いるものであっても構わない。
【００８８】
また、外周面３３０の表面は、スパイクとしての作用を発揮させることを考慮して、多孔質の素材などを用いて摩擦力を向上させたものでも良く、表面形状については、表面が平面状であっても、或いは、図７（Ｃ）、（Ｋ）に示したように、外輪部３００Ｗを側面方向から見た場合に、曲率を有する曲面状のものであっても良い。そして、かかる曲率の曲率半径Ｒは、本発明の実施形態による全方向車輪を用いる床面の形態を想定して、予め任意に構成しておくことが可能である。そのため、例えば、図８に概略を示したように、主車輪２００の駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃからスパイクを表面に持つ車輪３００の受動軸３１０の回動中心までの距離ｒ１にスパイクを表面に持つ車輪の半径ｒ２を加えた大きさＲであっても構わない。
【００８９】
また、同様に、外側外周側面３３１と内側外周側面３３３の表面形状についても、図６（Ａ）、（Ｂ）に示したように、曲面状でも、或いは、図７（Ａ）等に示したように平面状でも良く、これらの形態により角部Ｐ、Ｑが床面に対して爪として機能するための、床面（移動面）との摩擦や、スパイクを表面に持つ車輪３００の強度等を考慮して決定される。
【００９０】
そして、上述の区分帯３５０の数や角部Ｐ、Ｑの角度などについては、床面（移動面）の形態を想定して、上記それぞれの構成要素の選択により、例えば、図７（Ｋ）〜（Ｍ）に記載したように、区分帯３５０を２つ設けて、中央の外周面３３０を矩形としつつ、両側面の外周面３３０の角部Ｐが床面とグリップしやすいような鋭角や鈍角を採る形態とすることも可能である。
【００９１】
また、上記のような、スパイクを表面に持つ車輪３００の外周面３３０の形態とは別に、或いは、これらの形態と共に、外周面３３０に、外周溝３３５を設ける構成としても良く、その際には、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、スパイクを表面に持つ車輪３００の外周面３３０に、周方向に対して斜めに外周溝３３５を設けても良い。ここで、図９はスパイクを表面に持つ車輪３００の外周面３３０に外周溝３３５を設けた例を図示したものであり、図９（Ａ）は、かかる外周溝３３５が設けられた外輪部３００Ｗの側面図であり、図９（Ｂ）は、その正面図である。なお、図９に示した例は、外周溝３３５を外周面３３０に周方向に対して斜め方向に相互に交差するように設けた例であるが、例えば、このように外周溝を設けることによって、スパイクを表面に持つ車輪３００が周方向に回動する際の床面との摩擦を向上させて、スパイクを表面に持つ車輪３００が受動軸３１０を中心として受動的に回動する際の応答性を向上させることが可能である。
【００９２】
また、実施形態として示した、上記図２等に記載した全方向車輪１０００の例では、主車輪２００に備えられるスパイクを表面に持つ車輪３００の数は、２４枚であるが、スパイクを表面に持つ車輪の数は、主車輪２００の円周の大きさとスパイクを表面に持つ車輪３００の幅などに応じて適宜選択することが可能である。そのため、例えば、１２枚以上や、１６枚以上等を用いるものであっても良い。
【００９３】
以上のように構成される本発明の実施形態による全方向車輪１０００によれば、主車輪２００の周囲に外周面３３０に沿って、多数の円板状のスパイクを表面に持つ車輪３００を備えているため、当該スパイクを表面に持つ車輪３００が床面（移動面）に対して食い込むようになることで床面との相互作用を増大させて、駆動力を強化させることが可能である。また、かかるスパイクを表面に持つ車輪３００は円板状であり、一枚ずつが薄いことから、主車輪２００の外周に多数配置することが可能であり、これによりスムーズな駆動を達成することが可能である。
【００９４】
更に、上記のような構成により、本発明の実施形態による全方向車輪１０００によれば、従来の課題であった変則的な回転速度と駆動力の制限の課題を解決することが可能であり、軽量化を図ることも可能である。
【００９５】
なお、上述の例では、スパイクを表面に持つ車輪は主車輪の外周に沿って、基本的には等間隔に配置されているが、スパイクを表面に持つ車輪の配置はこれに限られず、次のような構成を採用することも可能である。
【００９６】
すなわち、例えば、図１０（Ａ）に記載したように、スパイクを表面に持つ車輪全てを主車輪の外周に沿って等間隔に配置せずに、一部のスパイクを表面に持つ車輪について相互の間隔を不等間隔にして配置することも可能である。
【００９７】
また、ここで、スパイクを表面に持つ車輪を配置する主車輪の外周については、例えば、上述のように、主車輪の外縁と等しい円周上の線のみならず、主車輪の外縁よりも内側の１又は複数の円周上の線として想定することも可能である。そのため、図１０（Ｂ）に示したように、上記外周を主車輪の外縁と等しい円周上の線、又は、前記主車輪の外縁よりも内側の１又は複数の円周上の線とした場合には、スパイクを表面に持つ車輪を、主車輪の外縁と等しい円周上の線又はかかる主車輪の外縁よりも内側の円周上の線にそって、分散して配置することも可能である。
【００９８】
そして、スパイクを表面に持つ車輪の受動軸３１０についても、図１１に示したように、主車輪の外周の接線方向に沿って配置したものに限らずに、その全部又は一部を、同図中の点線で示した接線に対して主車輪の中心から外方方向（＋方向）へ４５度［°］の範囲から、主車輪の中心方向（−方向）へ４５度［°］の範囲内で、傾斜を設けて配置することも可能である。
【００９９】
また、こうした構成を採用する場合には、図１１で示したように、これらの構成を組み合わせて、例えば、スパイクを表面に持つ車輪の配置について、主車輪の外周に配置された（中心に対して対称又は隣接する）２つのスパイクを表面に持つ車輪の組を複数用いたものであって、当該２つのスパイクを表面に持つ車輪の間隔は、主車輪の回動中心から離れる側で狭く、主車輪の回動中心寄りで広く形成するような構成を採用することも可能である。そして、この場合であっても、これらのスパイクを表面に持つ車輪のうち、主車輪の回動中心から最も離れた部分は、当該主車輪の回動中心から等距離にある円周ＣＯ上になるように構成することも可能である。
【０１００】
そのため、こうした構成を採用することにより、スパイクを表面に持つ車輪のエッジが床面に対して鋭利な角度で当接することになるため、床面に対するスパイクを表面に持つ車輪のグリップ力を更に向上させることも可能である。
【０１０１】
また、ここで、スパイクを表面に持つ車輪を配置する主車輪の外周とは、例えば、上述のように、主車輪の外縁と等しい円周上の線のみならず、主車輪の外縁よりも内側の１又は複数の円周上の線として想定することも可能である。
【０１０２】
なお、上述した、表面にスパイクを持つ車輪の構成については、例えば、図１２に示したように、従来型のオムニ車輪に活用することも可能である。
【０１０３】
ここで、図１２（Ａ）は、従来型のオムニ車輪に設けられるビヤ樽型のバレルＢａとして、スパイクを表面に持つものを配置した例を斜視図で示したものであり、図１２（Ｂ）は、バレルＢａの表面のスパイクを、複数の溝ｇにより形成した例を示し、図１２（Ｃ）は、バレルＢａの表面のスパイクを、直径が異なる複数の円板の組合せにより構成した例を示したものである。（なお、図中の溝ｇと円板Ｄの表示については一部省略して示している）
そして、これらの例による表面のスパイクは、図１２（Ｂ）の例では、図示するように、バレルＢａの断面をバレルの主軸Ｍａに垂直な方向から見た場合に、当該バレルＢａの表面をなぞるような仮想的な曲面Ｃａの曲率中心方向（図示しない）に向けた一定の幅ｗｄを有する複数の溝ｇが、バレルＢａの主軸Ｍａに対して垂直な方向に相互に平行に形成されている。
【０１０４】
また、当該バレルＢａが直径の異なる複数の円板Ｄから構成される図１２（Ｃ）の例では、表面のスパイクは、図示するように、バレルＢａの断面をバレルの主軸Ｍａに垂直な方向から見た場合に、当該複数の円板の外縁部をなぞるような仮想的な輪郭線Ｃｂが構成する曲面の曲率中心から外方へ向かって、当該円板の外縁部分が一定の幅ｗｄで曲折されたようにすることで、複数の溝ｇが構成されることにより、表面のスパイクが形成されている。
【０１０５】
そのため、このように表面にスパイクを持つ車輪を従来型のオムニ車輪に活用した場合であっても、床面との間のグリップを向上させることにより、従来よりも応答性能の良いオムニ車輪を得ることも可能である。
【０１０６】
次に、上述したような本発明の実施形態による全方向車輪を用いた、全方向移動車両の例について、図面を用いて説明する。
【０１０７】
図１３は、本発明の実施形態による全方向移動車両２０６０の例を示した斜視図であり、図１４（Ａ）は、かかる全方向移動車両２０６０の上面図、図１４（Ｂ）は、同じくその側面図である。
【０１０８】
図１３等に示した全方向移動車両２０６０は、上述した全方向車輪１０００を、当該全方向移動車両の筐体９００の底部側に設けられた支持板９１０の上に、支持台９３０を介して、６台配置した例を示したものである。そして、図１４（Ｂ）に示したように、全方向車輪１０００の主車輪２００の外周部の一部が支持板９１０の下面から突出して、床面（移動面）に接触するように構成されている。また、筐体９００の形態は、円の半径に比較して高さの短い略円筒形状を有しており、その内部には制御装置やバッテリーなどが内蔵されていて、これらは、図示しない操作装置により操作されるようになっている。
【０１０９】
なお、ここで、全方向移動車両２０６０の筐体９００は略円筒形状の形態を有しているが、他に、例えば、図１に示した全方向移動車両１１０のように、四角形状をベースとした台状のものを用いるなどしても良く、特に形態に限定を設けるものでは無い。
【０１１０】
また、ここでは、全方向車輪を６台配置しているが、全方向車輪は少なくとも２台以上であれば、（図示しない）任意の補助輪等を用いたり、或いは、予想される荷重や用途を考慮して、任意の台数を用いることが可能である。
【０１１１】
また、図１５は、本発明の実施形態による全方向移動車両に全方向車輪を配置する際の配置方法を説明する図であり、図１５（Ａ）は、本発明の実施形態による全方向車輪１０００を３台用いた全方向移動車両２０３０において、かかる全方向移動車両２０３０を水平面上に載置した場合の車輪配置を上面から見た場合の概念図である。また、図１５（Ｂ）は、同様に、本発明の実施形態による全方向車輪１０００を８台用いた全方向移動車両２０８０について、図１５（Ａ）の場合と同様に示した概念図である。なお、上記図１５では、図１４（Ａ）に示したと同様の筐体を有する全方向移動車両２０３０及び２０８０を上面から見た場合の車輪配置を示しているが、かかる全方向移動車両の筐体部分は省略して表示しており、全方向車輪の数も異なった構成例を用いている。
【０１１２】
また、図１５（Ａ）、（Ｂ）において、図中に点線で示した直線Ｓｆは、全方向車輪１０００の主車輪２００の回動面及びその回動面の延長面上にある仮想的な面を表示したものである。
【０１１３】
そして、かかる全方向車輪１０００の主車輪２００は水平面に対して垂直に配置されているため、図１５上では、かかるＳｆは直線として表示されている。また、かかる全方向車輪１０００の主車輪２００の回動面及びその回動面の延長面上にある仮想的な面と床面との接線を車輪接線軸Ｗｃｓと定義すると、上記直線Ｓｆと車輪接線軸Ｗｃｓとは図１５から図１７における上面図上では一致した線となる。
【０１１４】
また、図１５（Ａ）中に一点鎖線で示した直線Ａｘは、全方向車輪１０００の駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃとその延長線を示したものである。そして、図１５（Ａ）、（Ｂ）中に一点鎖線で示した円Ｃ１は、本発明の実施形態による全方向移動車両２０３０乃至２０８０を平面上に載置した場合の重心Ｇを中心とした仮想的な第１の円Ｃ１を示しており、同じく点線で示した円Ｃ２は、同様に重心Ｇを中心とした仮想的な円Ｃ２を示している。
【０１１５】
また、本発明の全方向移動車両において、上記直線Ａｘは、重心Ｇを中心とした仮想的な第１の円Ｃ１の接線ともなっており、上記直線Ｓｆ（或いは、車輪接線軸Ｗｃｓ）は、重心Ｇを中心とした仮想的な円Ｃ２の接線ともなっている。
【０１１６】
本発明では、こうした構成を採用することにより、各全方向車輪１０００の主車輪２００の駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃの回動を制御することで、上記全方向移動車両２０３０等を、床面（移動面）上を前後左右方向（すなわち、図１に示すＸ、Ｙ方向）に移動させ、全方向移動車両２０３０等自体を、その場で、図１に示すＺ軸廻りで回動させることも可能である。
【０１１７】
すなわち、本発明の実施形態による全方向移動車両では、例えば、上述した図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、全方向車輪１０００の主車輪２００の車輪面の配置と、かかる主車輪２００の駆動軸２１０の配置とが、全方向移動車両２０３０等の筐体に対して一定の方向になるように構成されている。
【０１１８】
これを更に具体的に説明すると、上述した図１５（Ａ）又は（Ｂ）に示したように、全方向車輪１０００は、全方向移動車両２０３０等を水平面上に載置した場合の重心Ｇの廻りに、主車輪２００の回動面及びその仮想的な延長面Ｓｆ（或いは、車輪接線軸Ｗｃｓ）が鉛直で等間隔（等角度）になるように複数配置されている。これは、かかる全方向移動車両２０３０等に係る荷重を全方向車輪１０００により均等に支えるためである。
【０１１９】
そして、このように配置された複数の全方向車輪１０００の駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃの軸線方向Ａｘは、重心Ｇの廻りの仮想的な第１の円Ｃ１の接線方向に重なるように向けられており、全方向車輪１０００の主車輪２００の回動面の延長面Ｓｆ（或いは、車輪接線軸Ｗｃｓ）は、重心Ｇ廻りの仮想的な第１の円Ｃ１よりも小さな仮想的な第２の円Ｃ２の接線方向に重なるように向けられている。すなわち、各ＡｘはＣ１の接線になっていることから当該Ｃ１上にあり、各Ｓｆ（或いは、車輪接線軸Ｗｃｓ）はＣ２の接線になっていることから当該Ｃ２上にあるように構成されている。
【０１２０】
したがって、重心Ｇから放射状に引いた線Ｇｌに対して当該Ｓｆ（或いは、車輪接線軸Ｗｃｓ）は、図１５（Ａ）に示すように、上記Ａｘと交差する位置で、例えば、１０〜３０［°］程度の角度（ねじり角）αを採るように配置されている。なお、ここで、ねじり角αは、９０［°］にすると図１６（Ａ）に示した配置例と同様になり、０［°］にすると図１６（Ｂ）に示した配置と同様になるため、これらの角度の範囲内で、希望する回動制御の大きさ等に応じて選択することも可能である。
【０１２１】
そのため、このような配置を行うことで、本発明の実施形態による全方向移動車両２０３０等では、床面（移動面）上を前後左右方向に移動させることが可能であり、更に、全方向移動車両２０３０等自体を、その場で、図１に示すＺ軸廻りで回動させることも可能である。
【０１２２】
そして更に、本発明による実施形態では、全方向車輪１０００をこのような配置にすることにより、全方向移動車両２０３０等の重心（或いは、動的重心）の移動に対する復原力を発生させて、安定な稼働を行うことが可能である。
【０１２３】
すなわち、本発明の実施形態による全方向移動車両を地震動シミュレータとして用いる場合には、例えば、後述する図１９に示したように、全方向移動車両２０６０等の筐体の上に設けられた椅子１３０に体験者を着座させた後に、全方向移動車両２０６０等を稼働させることになる。そうすると、当該全方向移動車両２０６０等の稼働による前後左右方向の移動に伴う加速度により、体験者と全方向移動車両２０６０等の筐体とを合わせた重心（動的重心）の移動面（床面）への投影位置（ＺＭＰ）が大きく変動することになる。
【０１２４】
そして、このような場合には、地震動シミュレータが転倒しないように、動的重心の位置（ＺＭＰ）を元に戻す必要があるが、本発明の実施形態による全方向移動車両の全方向車輪の配置によれば、かかる復原力を容易に発生させることが可能である。
【０１２５】
これを更に図１６を用いて説明する。ここで、図１６（Ａ）は、本発明の実施形態による全方向車輪を、例えば、実公昭６３−０３９１６４号公報（特許文献３）に記載されたような、全方向移動車両に一般的に用いられるオムニ車輪の配置に併せて配置した例を示した上面図である。また、図１６（Ｂ）は、主車輪２００の回動面Ｓｆが重心Ｇ１の部分で交差するように配置した例を示した上面図である。
【０１２６】
そして、図１６（Ａ）では、本発明とは異なり、４つの主車輪２００の駆動軸の回動中心の延長線Ａｘが筐体の重心Ｇ１の部分で交差しており、その結果、主車輪２００の回動面Ｓｆは重心Ｇ１と主車輪２００の中心を結ぶ線に対して、垂直方向になるため、主車輪２００の駆動による駆動力ｆ１は、重心Ｇ１を中心とした円の接線方向に作用するようになっている。
【０１２７】
そのため、図１６（Ａ）のような配置において、例えば、静止状態で中心にある重心Ｇ１が、全方向移動車両の稼働により前後左右に揺動し動的重心の投影位置（ＺＭＰ）がＧ３の位置に移動したときの運動を考えてみると、全方向車輪１、４を駆動すれば重心Ｇ１の位置を中心の位置に戻す力を出すことが可能である。
【０１２８】
しかし、動的重心の投影位置（ＺＭＰ）がＧ２の位置に重心が移動したときは、実質的に全方向車輪１しか推力が出せず、これはｆ１の方向の推力しか出せないので、移動した重心の位置を、元の方向である重心Ｇ１方向の位置に戻す復元力が出せない状態になる。
【０１２９】
そこで、これに対して、図１６（Ｂ）に示したように、４つの主車輪２００の回動面Ｓｆが重心Ｇ１の部分で交差するように構成した場合には、動的重心の投影位置（ＺＭＰ）がＧ２、Ｇ３のように移動したとしても、元の重心Ｇ１の位置の方向に戻す復原力を全方向車輪により出しやすくなるが、全方向移動車両の車体を回動させることができないという欠点がある。
【０１３０】
その一方、地震動シミュレータに使用することを想定した場合には、回転力（回動力）の生成機能はほとんど不要では有るものの、種々の原因により地震動シミュレータの姿勢が回転した際には、それを戻せる程度の若干の運動性能を有することが必要である。
【０１３１】
そこで本発明では、図１５等に示したように、全方向車輪の駆動軸２１０の回動中心２１０Ｃの軸線方向は、重心Ｇの廻りの仮想的な第１の円Ｃ１の接線方向と上記Ａｘの方向とが重なるように同一方向に向けられており、全方向車輪の主車輪２００の回動面の延長面Ｓｆ（或いは、車輪接線軸Ｗｃｓ）は、重心廻りの仮想的な第１の円Ｃ１よりも小さな仮想的な第２の円Ｃ２の接線方向と重なるように同一方向に向けられて構成している。そのため、本発明の実施形態による全方向移動車両２０３０等では、動的重心がＧ２、Ｇ３のような位置に移動したとしても、元の重心Ｇ１の位置に戻す復原力を全方向車輪１０００により出しやすくし、同時に回動運動も生成できるために、動作中の動きの誤差の補正を行なうことを可能としている。
【０１３２】
したがって、例えば、これを地震動シミュレータとして用いた場合には、車両が高速で移動することにより体験者の姿勢が変動し、これによって重心の位置が変動したとしても、回動運動を加えたりすることにより、重心の位置を復元し、安定性や安全性を向上させることが可能である。
【０１３３】
以上の例は、全方向移動車両に配置する、全方向車輪の配置の一例を示したものであるが、更に汎用的には、例えば、図１７に記載したような配置を行うことも可能である。ここで、図１７は、全方向移動車両に配置する全方向車輪の、更に汎用的な配置例を示す上面図である。そして、図１７では、全方向車輪１０００の車輪接線軸Ｗｃｓ（或いは、Ｓｆ）の交点Ｃｐは、全てが同一の一点Ｇで交わらないように構成されている。
【０１３４】
すなわち、上述したように、本発明では、主車輪の回動面及びその延長面と床面との車輪接線軸Ｗｃｓが中心（重心Ｇ、或いは、動的重心の投影位置（ＺＭＰ））の一点で交わると回動できなくなるため避けたいが、当該車輪接線軸Ｗｃｓが仮想的な第１の円Ｃ２に接するように構成されなくとも、或いは、全方向車輪１０００の駆動軸中心の一点からそれぞれがある距離以上にばらばらにしなくとも問題が無い。
【０１３５】
そのため、例えば、図１７に図示したように、全方向車輪１０００を用いる全方向移動車両において、当該全方向車輪１０００は、全方向移動車両を水平面上に載置した重心Ｇの廻りに、少なくとも３台以上の複数が、主車輪の回動面が鉛直で等間隔になるように配置され、各全方向車輪の主車輪の回動面及びその延長面と床面との交線を示す車輪接線軸Ｗｃｓが全て同一の一点で交わらないように配置することによっても、本発明の目的を達成することが可能である。
【０１３６】
また、更に言えば、図１７においては、各全方向車輪１０００の主車輪の駆動軸が仮想的な円（図中の一点鎖線で示すＣ１）の接線方向上にあるが、必ずしも、これらは当該接線方向上に無くとも機能し、また、各全方向車輪１０００の間隔も、必ずしも等間隔上に無くとも汎用的に機能し得ることは、上記の事から当然である。
【０１３７】
なお、本発明では、駆動力に寄与可能な全方向車輪の方向依存性を検討すると、どの進行方向にも等しく駆動力を生じるには、全方向車輪は多い方がよいが、確実な同時接地と車体空間内に組み込む設計を勘案すると、例えば、６輪程度が良いと判断される。そしてこの場合には、進行方向に若干依存するが、原理上は、最低３．４輪分以上４輪分まで駆動力に寄与することが可能である。
【０１３８】
また、次に、上記のような全方向移動車両の制御を行うための数式モデルの例を図１８を用いて説明する。ここで、図１８は、全方向移動車両の制御を行うための数式モデルに示すパラメータを表示したものであり、重心を中心として床面上にＸ−Ｙ座標を設定した場合に、図中Ψｉ、ｒは重心から各主車輪の中心までの距離、ωｉは主車輪の角速度、αはねじり角を、それぞれ表している。
【０１３９】
制御の目的は、目標となる本体中心のＸ、Ｙ方向の速度および角速度の3自由度
2020059448.tif 000003
を生成することを目標として、各車輪の出すべき角速度
2020059448.tif 000004
を算出するものである。
【０１４０】
全方向車輪の主車輪（車輪）直径は等しく全てdとし、車輪番号を添え字のiとおく。そのため全方向車輪を6輪設けた例では、iは1〜6となる。車体中心の重心方向から放射方向に対する車輪接地中心位置の半径をr、角度をψi、ねじり角を−αとおき、車輪の駆動方向周速度をVai、これに直角な非駆動方向速度をVbiとおく。また、VaiおよびVbiで合成される速度はViである。
各車輪について平面の並進運動は、X−Y成分で、次の式（１）のように示される。
2020059448.tif 000005
各全方向車輪（車輪）において、駆動軸が重心方向から見て右ねじ方向に回転したとき、上記Vai及びVbiは、次の式（２）、式（３）のように示すことができる。
2020059448.tif 000006
2020059448.tif 000007
式(1)〜(3)より、各車輪接地点の駆動方向と受動方向から合成される速度ベクトルが一致していればよく、次の式（４）を満たす。
2020059448.tif 000008
駆動輪の軸の速度制御であるため駆動方向の周速度のみが制御できるので、vaiについて解けば充分であり、式（５）のように各車輪の出すべき角速度は簡潔にまとめられる。
2020059448.tif 000009
なお、実際の動作時は、接地状態による滑りにより、並進、回転とも誤差を生じるが、自己位置推定で修正すれば誤差の解消が可能である。
以上の様に、本発明の実施形態による全方向移動車両によれば、軽量で可搬性が高く、車両を駆動させる際の応答性に優れ、動作中の動きの誤差の少ない全方向移動車両を得ることが可能である。また、例えば、これを図１９に記載したような地震動シミュレータ１３００に用いた場合には、同様に、軽量で可搬性が高く、駆動させる際の応答性に優れ、動作中の動きの誤差の少ない地震動シミュレータを得ることが可能である。なお、ここで、図１９は地震動シミュレータ１３００の例を図示した側面図であり、図１９では、全方向移動車両９００として、図１３に示したような、全方向車輪を６台搭載したものを用いており、その筐体９００上に、椅子１３０を接続したものを示している。
【０１４１】
また、このような地震動シミュレータは、例えば、図２０で示したように、移動面の周囲乃至その一部に画像表示装置を設けて、そこに模擬する地震による振動に連動させて、動画を表示することも可能である。
【０１４２】
ここで、図２０は、上記のような地震動シミュレータを床面上で駆動させる例を示したものである。図２０で示した例は、かかる地震動シミュレータを初期の位置として床面の略中央部分に載置している。そして、その正面側にプロジェクタとスクリーンとからなる画像表示装置を設けた上で、背面側にはスピーカを配置しており、床面の略３０００ｍｍ四方の領域を駆動域とし、その周囲の４０００ｍｍ四方の領域を駆動時の立ち入り禁止領域としている。（なお、ここでは、操作台を後方側に有線接続により配置しているが、操作台は有線接続に限らず無線接続で行っても良い。）
【０１４３】
そのため、このような構成で、地震動シミュレータを駆動させると、かかる地震動シミュレータは、着座した体験者を乗せたまま、床面（移動面）を前後左右に移動することにより、体験者に地震動を体験させることが可能であり、併せて、かかる地震動に連動した動画を表示することにより、更に臨場感の向上した感覚を体験者に提供することが可能である。
【０１４４】
次に、上記のような全方向移動車両や地震動シミュレータを、上記のような床面として特有な床面（移動面）を用いて使用する使用方法について、図２１を用いて説明する。
【０１４５】
ここで、図２１（Ａ）は、スパイクを表面に持つ車輪３００の外輪部３００Ｗと移動面１４００Ｓとを、対比して例示した側断面図であり、（Ｂ）はスパイクを表面に持つ車輪と床面とのすくい角を表示した概念図である。
【０１４６】
本発明の実施形態による、全方向移動車両を移動面を用いて使用する全方向移動車両の使用方法では、移動面１４００Ｓは、市販のカーペット等の床用の敷物１４００の上面に形成されている。そして、かかる移動面１４００Ｓ上には、ブラシ状の繊維又は繊維束１４００Ｐが、複数立設されている。
【０１４７】
そして、それら複数立設されるうちの個々のブラシ状の繊維又は繊維束１４００Ｐの太さ乃至幅ｗは、少なくともスパイクを表面に持つ車輪３００の外周面３３０に形成される区分帯３５０の幅Ｗよりも小さく、また、これら個々のブラシ状の繊維又は繊維束１４００Ｐが、スパイクを表面に持つ車輪３００の外周面３３０と有意な摩擦力を生じる程度に大きく、製作されている。なお、ここで、有意な摩擦力を生じる程度とは、例えば、上記スパイクを表面に持つ車輪３００の外周面３３０が、上記ブラシ状の繊維又は繊維束１４００Ｐ上で、横滑り等を生じない程度の摩擦力を生じ得る大きさをいう。
【０１４８】
また、これら、ブラシ状の繊維又は繊維束１４００Ｐが立設された高さｈは、少なくとも当該区分帯３５０の深さＨよりも小さく製作されていると共に、上記太さ乃至幅の場合と同様に、スパイクを表面に持つ車輪３００の外周面３３０と有意な摩擦力を生じる程度に大きく（例えば、当該区分帯３５０の深さＨの３分の２程度に）、製作されている。
【０１４９】
そのため、このような特有の形態を有する移動面を使用して、本発明の実施形態による全方向移動車両を使用する場合には、全方向車輪の区分帯３５０の内側に、ブラシ状の繊維又は繊維束１４００Ｐが入り込み、外側外周面３３１と内側外周面３３３との間で、ブラシ状の繊維又は繊維束１４００Ｐを挟み込んだりすることにより、床面との間の摩擦力の向上を図ることが可能である。
【０１５０】
そして、スパイクを表面に持つ車輪３００の側面がその板面に垂直な方向に、主車輪の回動に伴って移動する際などには、外側外周面３３１と内側外周面３３３とが、かかるブラシ状の繊維又は繊維束１４００Ｐの上を横滑りすること無く、ブラシ状の繊維又は繊維束１４００Ｐの側方に対して相互作用することが可能になる。そのため、外周面と外側外周側面とが作る角部Ｐと外周面と内側外周側面とが作る角部Ｑとが、ブラシ状の繊維又は繊維束１４００Ｐの側方に対して爪のように作用して、本発明の実施形態による全方向車輪の運動性を向上させることが可能である。
【０１５１】
すなわち、本発明では、例えば図２１（Ｂ）に示すように、移動面に対して、スパイクを表面に持つ車輪の側面が、すくい角Ｒａを設けるような断面が形成されるようにして、床面を引っ掻くようにして移動することが可能である。なお、ここで、すくい角Ｒａとは床面からの垂線に対して、上記スパイクを表面に持つ車輪の側面が、回動に伴って床面と接触する際になす角度のことであり、すくい角Ｒａの大きさについては特に限定を設けるものでは無いが、例えば、０〜４［°］程度の範囲が効果的であり、１〜２［°］程度の範囲が更に効果的である。
【０１５２】
また、上記のように、ブラシ状の繊維又は繊維束１４００Ｐを用いない場合には、表面状態により、上記の場合と同様に、スパイクを表面に持つ車輪の角部Ｐ、Ｑが爪のような効果を発揮できるゴムシート等を用いて、本発明の実施形態による全方向移動車両や地震動シミュレータを用いることも可能である。
【０１５３】
以上のように、本発明による、全方向車輪及び全方向車輪を用いた全方向移動車両と地震動シミュレータ並びにこれらの使用方法によれば、本発明による全方向車輪では、主車輪の周囲に多数のスパイクを表面に持つ車輪を備えているため、当該スパイクを表面に持つ車輪が床面（移動面）に対して食い込むように作用することにより、床面との相互作用を増大させて、駆動力を強化させることが可能である。そして、かかるスパイクを表面に持つ車輪は円板状であり、一枚ずつが薄いことから、従来のオムニホイールにおけるビア樽車輪よりも主車輪の外周に多数配置することが可能であり、スムーズな駆動を達成することが可能である。
【０１５４】
また、本発明の全方向車輪によれば、従来の課題であった変則的な回転速度と駆動力の制限の課題を解決することが可能であり、軽量化を図ることも可能である。
【０１５５】
そして、かかる全方向車輪を用いることにより、軽量で可搬性が高く、車両を駆動させる際の応答性に優れた全方向移動車両と地震動シミュレータとを提供することが可能であり、これらの装置をスパイクを表面に持つ車輪との摩擦を向上させることが可能な特有の床面を用いて使用することにより、更に効果的な利用も可能である。
【０１５６】
なお、上記に記載した構成例は例示であるため、同様の機能を達成できるものであれば、かかる構成に限定を設けるものでは無い。そのため、かかる構成例及びその構成要素は、本発明の趣旨の範囲で、他の形態の選択も可能である。
【符号の説明】
【０１５７】
１００  １３００  地震動シミュレータ
１１０  ２０３０  ２０６０  ２０８０  全方向移動車両
１３０    椅子
２００    主車輪
２００α、２００β    主車輪構成円板
２０３  ２０５    ねじ穴
２１０    駆動軸
２１０Ｃ  駆動軸の回動中心乃至それが属する軸
２３０    凹部
２３０Ｓ  凹部の中央部分側面
２３０Ｉ  凹部の底辺部分
２３１    受動軸支持部
３００    スパイクを表面に持つ車輪
３００Ｗ  外輪部
３００Ｉ  受動軸部
３１０    受動軸
３３０    外周面（曲率が有るものと無いもの）
３３１    外側外周側面
３３３    内側外周側面
３３５    外周溝
３５０    区分帯
３７０    ベアリング
５００    駆動源（モータ）
５５０    ギヤボックス
５７０    蓋体部
５９０    コロベアリング
９００    全方向移動車両の筐体
９１０    支持板
９３０    支持台
１０００  全方向車輪
１４００  床用の敷物
１４００Ｐ  ブラシ状の繊維又は繊維束
１４００Ｓ  移動面
Ｐ        外周面と外側外周側面とが作る角部
Ｑ        外周面と内側外周側面とが作る角部
ｒ１      主車輪の駆動軸の回動中心から受動軸支持部の中心までの距離
ｒ２      スパイクを表面に持つ車輪の半径
Ｇ        全方向移動車両の重心
Ｃ１      重心廻りの仮想的な第１の円
Ｃ２      重心廻りの仮想的な第２の円
Ａｘ      駆動軸の回動中心の延長線
Ｓｆ      主車輪の回動面の仮想的な延長面
Ｗｃｓ    車輪接線軸（主車輪の回動面の仮想的な延長面と床面との接線）
ｗ        繊維（乃至繊維束）の太さ（幅）
Ｗ        区分帯の幅
Ｈ        区分帯の高さ（深さ）
ｈ        繊維（乃至繊維束）の高さ
α        ねじり角
Ｒａ      すくい角
【図１】
2020059448.tif 000010
【図２】
2020059448.tif 000011
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020059448.tif 000016
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2020059448.tif 000022
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2020059448.tif 000026
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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