(57)【要約】【課題】磁性体から成る走行面上を所望の方向に安定して移動することができる全方向移動機構と、全方向移動機構に用いられる磁気吸着機構及び伸縮ユニットを提供する。【解決手段】全方向移動機構が伸縮ユニットを環状に連結して成る移動装置と、各伸縮ユニットの伸縮の位相を制御する位相制御装置とを備え、位相制御装置が、伸縮ユニットの各吸着位置に、全方向移動機構の移動方向に進行する進行波を発生させるように、伸縮ユニットの位相を制御する構成とした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体から成る被吸着体の表面に吸着する磁気吸着機構であって、
板状の台座と、
磁性体から成り、前記台座における前記被吸着体と対向する側に取り付けられた脚部と、
前記台座上において、当該台座の板面に垂直な方向を回転軸として回転可能に取り付けられた永久磁石と、
前記永久磁石の周囲に取り付けられた第１のヨークと、
前記永久磁石の周囲において、前記永久磁石の回転軸方向から見て、前記第１のヨークに対して位置ずれした位置に配置された第２のヨークと、
前記第２のヨークを、前記台座の板面に垂直な方向に移動可能に保持するヨーク保持手段とを備え、
前記脚部の前記被吸着体に接する吸着部の摩擦係数が、前記第２のヨークの前記被吸着体に接する吸着部の摩擦係数よりも小さいことを特徴とする磁気吸着機構。
【請求項２】
前記第２のヨークの前記吸着部側の周囲に、
前記吸着部の摩擦係数よりも大きな摩擦係数を有する摩擦板が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気吸着機構。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の磁気吸着機構を備え、磁性体から成る吸着面に吸着しながら伸縮運動する伸縮ユニットであって、
基台と、
前記基台に移動可能に取り付けられた移動台と、
前記移動台を前記基台側に移動させて前記基台と前記移動台との距離を伸縮させる伸縮機構と、
を備え、
前記基台が、前記磁気吸着機構の台座を前記脚部と反対側から支持し、
前記伸縮機構が、回動手段と、当該回動手段の回転軸に取り付けられた原動節と、当該原動節と前記移動台との間に設けられ、前記原動節の回転に従って前記移動台を前記基台側に移動させる伸縮用従属節とを有するカム機構とを備えることを特徴とする伸縮ユニット。
【請求項４】
前記原動節に、前記永久磁石に取り付けられ、前記永久磁石を回転させる磁石回転用従属節が取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の伸縮ユニット。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の伸縮ユニットを環状に連結して成る移動装置と、
各伸縮ユニットの伸縮の位相を制御する位相制御装置と、
を備えた全方向移動機構であって、
前記位相制御装置が、前記伸縮ユニットの各吸着位置に、前記全方向移動機構の移動方向に進行する進行波を発生させるように、前記伸縮ユニットの位相を制御することを特徴とする全方向移動機構。
【請求項６】
前記伸縮ユニットの連結部に、連結された２つの伸縮ユニット間の角度を調整する角度調整用の回動手段が取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の全方向移動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体から成る走行面上を所望の方向に移動する全方向移動機構と、当該全方向移動機構に好適な磁気吸着機構、及び、伸縮ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁石から成る車輪を有し、構造物の壁面に車輪を吸着させながら回転させて移動する全方向移動ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５―１９０８７号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、従来の全方向移動ロボットは、車輪を用いて移動する構成なので、壁面との接触面積が少なく、そのため、ロボットの重量が重い場合には、壁面から脱落してしまうといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、天井や床などの磁性体から成る走行面上を所望の方向に安定して移動することができる全方向移動機構と、全方向移動機構に好適な磁気吸着機構及び伸縮ユニット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】
【０００６】
上記課題を解決するための構成として、磁性体から成る被吸着体の表面に吸着する磁気吸着機構であって、板状の台座と、磁性体から成り、台座における被吸着体と対向する側に取り付けられた脚部と、台座上において、当該台座の板面に垂直な方向を回転軸として回転可能に取り付けられた永久磁石と、永久磁石の周囲に取り付けられた第１のヨークと、永久磁石の周囲において、永久磁石の回転軸方向から見て、第１のヨークに対して位置ずれした位置に配置された第２のヨークと、第２のヨークを台座の板面に垂直な方向に移動可能に保持するヨーク保持手段とを備え、脚部の被吸着体に接する吸着部の摩擦係数が、第２のヨークの被吸着体に接する吸着部の摩擦係数よりも小さい構成とした。
本構成によれば、磁気吸着機構を被吸着体との間の摩擦係数の小さな脚部にて吸着させたり、摩擦係数の大きな第２のヨークにて吸着させたりすることができるので、磁気吸着機構を被吸着体に吸着させた状態で移動させることができるとともに、吸着体に強固に固定することも可能な磁気吸着機構を得ることができる。
また、前記第２のヨークの前記吸着部側の周囲に、前記吸着部の摩擦係数よりも大きな摩擦係数を有する摩擦板が取り付けられている構成とした。
本構成によれば、磁気吸着機構を被吸着体に更に強固に固定することができる。
【０００７】
また、他の構成として、上記いずれかの磁気吸着機構を備え、磁性体から成る吸着面に吸着しながら伸縮運動する伸縮ユニットであって、基台と、基台に移動可能に取り付けられた移動台と、移動台を基台側に移動させて基台と移動台との距離を伸縮させる伸縮機構とを備え、基台が、磁気吸着機構の台座を脚部と反対側から支持し、伸縮機構が、回動手段と、当該回動手段の回転軸に取り付けられた原動節と、当該原動節と移動台との間に設けられ、原動節の回転に従って移動台を基台側に移動させる伸縮用従属節とを有するカム機構とを備えた構成とした。
本構成によれば、摩擦力の小さな状態で被吸着体に吸着している状態の伸縮ユニットを伸縮させることができるので、伸縮ユニットを容易に伸縮させることができる。
また、原動節に、永久磁石に取り付けられて永久磁石を回転させる磁石回転用従属節が取り付けられている構成とした。
本構成によれば、１つの回動手段で伸縮ユニットの伸縮と永久磁石の回転を同時に行うことができる。
【０００８】
また、他の構成として、上記いずれかの伸縮ユニットを環状に連結して成る移動装置と、各伸縮ユニットの伸縮の位相を制御する位相制御装置とを備えた全方向移動機構であって、位相制御装置が、伸縮ユニットの各吸着位置に、全方位移動機構の移動方向に進行する進行波を発生させるように、伸縮ユニットの位相を制御する構成とした。
本構成によれば、伸縮中の伸縮ユニットは摩擦の少ない状態で被吸着面に吸着し、それ以外の伸縮ユニットは被吸着面に強固に吸着しているので、全方向移動機構を、天井や床などの磁性体から成る走行面上において所望の方向に安定して移動させることができる。
また、伸縮ユニットの連結部に、連結された２つの伸縮ユニット間の角度を調整する角度調整用の回動手段が取り付けられている構成とした。
本構成によれば、伸縮ユニット間の連結角を確実に同じにすることができるので、全方向移動機構を精度よく移動させることができる。
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】磁気吸着機構を示す斜視図である。
【図２】移動時における磁気吸着機構を示す図である。
【図３】固定時における磁気吸着機構を示す図である。
【図４】摩擦板を備えた磁気吸着機構を示す図である。
【図５】全方向移動機構の概要を示す図である。
【図６】伸長時の伸縮ユニットを示す図である。
【図７】収縮時の伸縮ユニットを示す図である。
【図８】駆動用モータの回転角度に対する永久磁石の回転角度及び伸縮ユニットの長さの関係を示すグラフである。
【図９】伸縮ユニットを伸縮させたときの全方向移動機構の部分拡大図である。
【図１０】全方向移動機構の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態１．
図１（ａ），（ｂ）は、磁気吸着機構１の全体構成を示す斜視図で、（ａ）図は永久磁石１３側から見た図、（ｂ）図は車輪１２側から見た図である。
磁気吸着機構１は、長方形板状の台座１１と、台座１１の一方の板面に取り付けられた脚部としての車輪１２と、他方の板面に取り付けられた永久磁石１３と、永久磁石１３の外周側に配設される第１のヨークとしての一対の走行用ヨーク１４，１４と、第２のヨークとしての一対の停止用ヨーク１５，１５と、台座１１及び取付板１７間に亘って延長するガイドシャフト１８，１８に沿って、第２のヨーク１５，１５を台座１１の板面に垂直な方向にスライド可能に保持するヨーク保持手段１６と、台座１１の板面と平行な板面を有し、台座１１と共にガイドシャフト１８，１８の端部を固定する取付板１７とを備える。
上記構成からなる磁気吸着機構１は、車輪１２側にて、鉄板などの磁性体から成る被吸着体Ｆの表面に磁力により吸着する。なお、被吸着体Ｆについては、平らな床面や傾斜した床面は勿論のこと、表面が鉄板などの磁性体であれば、天井や壁などであってもよい。
【００１１】
車輪１２と走行用ヨーク１４と停止用ヨーク１５とは磁性体から構成され、台座１１とヨーク保持手段１６と取付板１７とは非磁性体から構成され、車輪１２もしくは停止用ヨーク１５が永久磁石１３により磁化されて被吸着体Ｆの表面に吸着する。
永久磁石１３は、台座１１の板面に垂直な方向に延長する柱状体で、柱状体の軸方向を回転軸とし、軸受１３Ｊを介して、台座１１に対して回転可能に取り付けられる。この永久磁石１３の磁化方向は、図１（ａ）の矢印に示すように、当該永久磁石１３の回転軸に対して垂直な方向である。
【００１２】
一対の走行用ヨーク１４，１４は、それぞれが、台座１１の板面に垂直な方向に延長する垂直片１４Ａと、垂直片１４Ａの台座１１側の端部から永久磁石１３側とは反対方向に突出して台座１１上に固定される下部水平片１４Ｂと、垂直片１４Ａの取付板１７側の端部から永久磁石１３とは反対方向に突出して取付板１７に固定される上部水平片１４Ｃとを備えた、台座１１の板面に垂直な断面で見た形状がコの字状の部材で、永久磁石１３の外周側にそれぞれ配置される。
具体的には、走行用ヨーク１４の垂直片１４Ａは、図１（ａ）及び図２に示すように、磁気吸着機構１が車輪１２にて被吸着体Ｆの表面に吸着している場合（移動可能状態）は、垂直片１４Ａが、永久磁石１３の磁極面側（図１（ａ）のＮ極側とＳ極側）に対向し、図３に示すように、磁気吸着機構１が停止用ヨーク１５にて被吸着体Ｆの表面に吸着している場合（固定状態）には、垂直片１４Ａが永久磁石１３の磁極面ではない面（非磁極面）に対向する。
【００１３】
垂直片１４Ａと下部水平片１４Ｂとは、後述するように、永久磁石１３とともに磁気回路を構成する磁気ヨークとして機能し、上部水平片１４Ｃは、コの字状の一辺を構成することで、磁気吸着機構１を補強する機能を有する。
【００１４】
一対の停止用ヨーク１５，１５は、それぞれが、台座１１の板面に垂直な方向に延長する板状の部材で、永久磁石１３の回転軸方向から見たとき、永久磁石１３の外周側において、永久磁石１３の回転軸を中心として走行用ヨーク１４の垂直片１４Ａと９０°位置ずれ（回転）した位置に配置される。具体的には、図１（ａ）及び図２に示すように、磁気吸着機構１が車輪１２にて被吸着体Ｆの表面に吸着している場合には、停止用ヨーク１５の板面は、永久磁石１３の非磁極面に対向し、図３に示すように、停止用ヨーク１５，１５にて被吸着体Ｆの表面に吸着している場合には、永久磁石１３の磁極面側に対向する。
【００１５】
ヨーク保持手段１６は、停止用ヨーク１５，１５を保持するヨーク保持部１６Ａと、当該ヨーク保持部１６Ａを基点として対称となるように台座１１及び取付板１７と平行に延在し、先端部に架設板１６Ｆを介挿可能な凹部が形成された複数の架設板保持部１６Ｂ乃至１６Ｅと、架設板保持部１６Ｂ，１６Ｃ間、及び架設板保持部１６Ｄ，１６Ｅ間にそれぞれ架設される架設板１６Ｆとを有する。ヨーク保持部１６Ａは、長方形状の停止用ヨーク１５，１５の外形と対応するように停止用ヨーク１５の上部及び両側部を取り囲むように形成された凹部であって、停止用ヨーク１５，１５は、当該凹部内において脱落不能に係止される。架設板保持部１６Ｂ，１６Ｃ及び架設板保持部１６Ｄ，１６Ｅは、走行用ヨーク１４，１４の奥行方向の寸法と対応するように、互いに離間して延在する。架設板１６Ｆは、互いに離間する架設板保持部１６Ｂ，１６Ｃ間、及び架設板保持部１６Ｃ，１６Ｄ間に亘って脱落不能に架設される平板状である。また、架設板１６Ｆの略中央部には、ガイドシャフト１８，１８が挿通可能な貫通孔が開設されている。また、架設板１６Ｆの上面及び下面には貫通孔の周囲を取り囲むように、リニアブッシュ１６Ｈが配設されており、ヨーク保持手段１６の上下方向への移動動作に伴う衝撃が緩和される。
【００１６】
上記構成から明らかなとおり、ヨーク保持手段１６は、架設板１６Ｆに開設された貫通孔を介してガイドシャフト１８，１８に対して上下方向に摺動可能に設けられており、ヨーク保持手段１６が、ガイドシャフト１８，１８に沿って摺動動作することにより、停止用ヨーク１５，１５が、台座１１の板面に垂直な方向に移動可能となる。
【００１７】
次に、磁気吸着機構１の動作について説明する。
図２（ａ）に示すように、永久磁石１３を、磁化方向が走行用ヨーク１４，１４側を向くように回転させると、図２（ｂ）の矢印Ｘ１で示すように、永久磁石１３と走行用ヨーク１４，１４と車輪１２及び被吸着体Ｆとにより磁気回路が形成される。その結果、車輪１２が被吸着体Ｆの表面に吸着する。磁気吸着機構１は、磁力により被吸着体Ｆの表面に吸着するが、車輪１２は被吸着体Ｆに接しているだけなので、吸着力は小さい。すなわち、この状態（移動可能状態）では、磁気吸着機構１は、被吸着体Ｆに対して摩擦力が小さい状態で吸着しているので、磁気吸着機構１を被吸着体Ｆに吸着させた状態で磁気吸着機構１を容易に移動させることができる。
またこのとき、停止用ヨーク１５，１５は、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、永久磁石１３からの漏れ磁束により被吸着体Ｆ側とは反対側に引き寄せられ、停止用ヨーク１５，１５の被吸着体Ｆ側の面である吸着面１５Ｋは、被吸着体Ｆの表面から離れた位置にあり、停止用ヨーク１５，１５が磁気吸着機構１の移動を妨げることはない。
【００１８】
一方、図３（ａ）に示すように、永久磁石１３を磁化方向が停止用ヨーク１５，１５側を向くように回転させると、図３（ｃ）の矢印Ｘ２で示すように、永久磁石１３と停止用ヨーク１５，１５と被吸着体Ｆとにより磁気回路を形成しようとするため、停止用ヨーク１５，１５には、被吸着体Ｆの表面に引き寄せようとする方向の磁力が作用する。
この磁力により、停止用ヨーク１５，１５を保持するヨーク保持手段１６には、台座１１側に移動させる力が作用するので、ヨーク保持手段１６は、ガイドシャフト１８，１８に沿って台座１１側に移動し、その結果、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、停止用ヨーク１５，１５の吸着面１５Ｋが被吸着体Ｆの表面に吸着する。これにより、磁気吸着機構１は、車輪１２の接触面よりもはるかに大きな面積を有する停止用ヨーク１５，１５の吸着面１５Ｋにより被吸着体Ｆの表面に吸着するので、磁気吸着機構１は停止用ヨーク１５，１５により被吸着体Ｆの表面に固定される。すなわち、磁気吸着機構１は固定状態となる。
【００１９】
次に、図２（ａ）に示すように、永久磁石１３を磁化方向が走行用ヨーク１４，１４側を向くように再度回転させると、永久磁石１３からの磁束は走行用ヨーク１４，１４を通って被吸着体Ｆに流れるので、停止用ヨーク１５，１５には、被吸着体Ｆの表面に引き寄せようとする方向の磁力は作用せず、その代わり、永久磁石１３から、停止用ヨーク１５，１５を被吸着体Ｆ方向と反対の方向に引き寄せようとする磁力が作用する。
この磁力により、ヨーク保持手段１６には、取付板１７側に移動させる力が作用するので、ヨーク保持手段１６は、ガイドシャフト１８，１８に沿って取付板１７側に移動し、その結果、停止用ヨーク１５，１５の吸着面１５Ｋは、被吸着体Ｆの表面から離れ、代わって、車輪１２が被吸着体Ｆの表面に吸着する。
なお、永久磁石１３の回転は手動で行ってもよいし、別途磁石回転用の回動手段としてのモータを設け、永久磁石１３を回転軸の周りに回転させるようにしてもよい。
【００２０】
このように、本発明に係る磁気吸着機構１は、永久磁石１３を回転させることによって、その磁化方向を走行用ヨーク１４，１４側と、停止用ヨーク１５，１５側とに切換える構成を有するので、被吸着体Ｆが天井面や床面であっても、磁気吸着機構１を被吸着体Ｆに吸着させた状態で被吸着体Ｆ面上を移動させたり、被吸着体Ｆ面上に強固に固定したりすることができる。なお、上記実施形態においては、走行用ヨーク１４，１４及び停止用ヨーク１５，１５を永久磁石１３の回転軸方向から見たときに、当該回転軸を中心として永久磁石１３の外周側において、互いに９０°位置ずれした位置に配置したが、位置ずれの角度はこれに限られるものではなく、永久磁石１３の回転によって磁化方向（磁気回路）を切替可能な角度であればいかなる角度であってもよい。
【００２１】
また、本実施形態１では、停止用ヨーク１５，１５の吸着面１５Ｋにより磁気吸着機構１を被吸着体Ｆの表面に固定したが、図４（ａ），（ｂ）に示すように、停止用ヨーク１５，１５の周りに、停止用ヨーク１５，１５の吸着面１５Ｋの摩擦係数よりも大きな摩擦係数を有する摩擦板１９を取り付けることにより、磁気吸着機構１を被吸着体Ｆ面上に更に強固に固定することができる。図４に示すように、摩擦板１９は、架設板保持部１６Ｂ，１６Ｄ間、及び架設板保持部１６Ｃ，１６Ｅ間に亘って個別に取り付けられる非磁性体からなる断面略Ｌ字状の板材である。摩擦板１９における被吸着体Ｆと対向する摩擦面１９Ａには、ゴムシートなどの摩擦係数の大きな部材が貼着されている。また、摩擦面１９Ａ上には、前述の停止用ヨーク１５，１５の吸着面１５Ｋが望む開口部１９Ｂが開設されており、被吸着体Ｆに対する吸着が阻害されることはない。
摩擦板１９を上記のように取り付けたことにより、摩擦板１９が停止用ヨーク１５，１５の移動と連動して動き、固定状態では被吸着体Ｆの表面に当接し、移動可能状態では被吸着体Ｆの表面から離れた位置に位置するので、磁気吸着機構１を更に強固に被吸着体Ｆの表面上に固定することができるとともに、移動可能状態では磁気吸着機構１の移動を妨げることがないので、磁気吸着機構１をスムースに移動させることができる。
また、本実施形態１では、脚部として車輪１２を用いたが、これに限るものではなく、ブロック状の部材を用いてもよい。この場合には、ブロック状の部材の被吸着体Ｆに接する側の形状を球面にするなどして、被吸着体Ｆとの間の摩擦係数を小さくしてやる必要があることはいうまでもない。また、ブロック状の部材の被吸着体Ｆに接する側に潤滑処理を施してもよい。
【００２２】
実施の形態２．
図５は、本発明の全方向移動機構２を示す図で、図６（ａ），（ｂ）は、伸縮ユニット３を示す平面図と側面図である。
全方向移動機構２は、複数（ここでは、８個）の伸縮ユニット３を環状に連結した全方位移動体と、回動手段としての各伸縮ユニット３の駆動用モータＭ１の駆動位相を制御するとともに、角度調整用の回動手段としての角度調整用モータＭ２の回転角度を制御して互いに隣接する伸縮ユニット３，３間の連結角度を調整する位相制御装置Ｓとを備え、磁性体から成る天井や壁などの被吸着体Ｆの表面に吸着しながら任意の方向に移動する。
伸縮ユニット３は、基台３１と、基台３１に移動可能に取り付けられた移動台３２と、スライド機構３３とカム機構３４とを有し、伸縮ユニット３の長さを伸縮させる伸縮手段３５と、磁気吸着機構１と、連結板３６と、角度調整用モータＭ２とを備え、磁性体から成る被吸着体Ｆの表面に吸着した状態で基台３１と移動台３２との距離を伸縮する。磁気吸着機構１は、図４に記載の摩擦板１９を備えた磁気吸着機構である。なお、本例では、後述するように、伸縮手段３５により磁気吸着機構１の永久磁石１３を回転させる構成としている。
以下、図６（ａ）の紙面の右側（基台３１側）を前方、左側（移動台３２側）を後方、とし、上下方向を左右方向とし、図６（ｂ）の紙面左右方向を前後方向とし、上下方向を上方、下方として説明する。
【００２３】
基台３１及び移動台３２は、下面に補助車輪３１Ｒ，３２Ｒが取り付けられた直方体状の部材で、所定の距離を隔てて互いに対向するように配置されている。
また、連結板３６は基台３１に、板面が基台３１の上面と平行になるように取付られ、角度調整用モータＭ２は移動台３２に、出力軸が基台３１の上面に垂直な方向になるように取り付けられる。磁気吸着機構１は基台３１に取り付けられる。本例では、磁気吸着機構１を、基台３１の移動台３２と対向する側に取り付けた。
【００２４】
スライド機構３３は、基台３１の左右の側面にそれぞれ取り付けられ、移動台３２方向に延長するガイドレール３３Ａと、移動台３２の左右の側面にそれぞれ取り付けられ、ガイドレール３３Ａに沿ってスライドするガイド部材３３Ｂとを備える。
カム機構３４は、基台３１の移動台３２と対向する側の左側に取り付けられる駆動用モータＭ１と、駆動用モータＭ１の出力軸に取り付けられて回転する原動節３４Ａと、移動台３２の左側に取り付けられる伸縮用従属節３４Ｂと、磁気吸着機構１の永久磁石１３の上端部に取り付けられる磁石回転用従属節３４Ｃとを備える。駆動用モータＭ１は、回転軸が上下方向、すなわち、磁気吸着機構１の永久磁石１３の回転軸と平行な方向になるように基台３１に取り付けられる。
【００２５】
図６（ａ）に示すように、原動節３４Ａは、駆動用モータＭ１の出力軸が連結される回転中心部から左後方に延びる移動台側腕部３４１と、右後方に延びる磁石側腕部３４２とを有する略ハート形の板状の部材で、移動台側腕部３４１の先端側と磁石側腕部３４２には、それぞれ、伸縮用従属節３４Ｂの外縁部に当接する移動台側軸受３４３と、磁石回転用従属節３４Ｂの案内孔３４５の周縁部に当接する磁石側軸受３４４が取り付けられている。
【００２６】
伸縮用従属節３４Ｂは長方形板状の部材で、基台３１側には、円弧部３４５Ｒと直線部３４５Ｋとから成り幅が移動台側軸受３４３の外径にほぼ等しい案内孔３４５が形成されている。本例では重量を軽くするため、基台３１側に案内孔３４５と同形状の切り欠き部を設けている。
円弧部３４５Ｒの円弧の中心は、原動節３４Ａの回転中心である駆動用モータＭ１の出力軸の位置と対応し、円弧の角度は、原動節３４Ａが磁石回転用従属節３４Ｃを９０°回転させるに要する回転角に等しくなるように設定されている。直線部３４５Ｋは、円弧部３４５Ｒの右側の端部（終端部）から右前方に延長して、当該伸縮用従属節３４Ｂの内部で終端する。
【００２７】
磁石回転用従属節３４Ｃは、当接腕部３４６と非当接腕部３４７とを有する板状の部材で、当接腕部３４６は、永久磁石１３の回転中心部から左後方に延びる腕部で、先端側に、原動節３４Ａの磁石側軸受３４４と当接する円弧部３４６Ｒが形成されている。一方、非当接腕部３４７は、当接腕部３４６と隔てられ、回転中心部から左方に延びる腕部で、磁石回転用従属節３４Ｃが回転した場合でも磁石側軸受３４４には当接しない形状を有する。
本例では、原動節３４Ａ、伸縮用従属節３４Ｂ、及び磁石回転用従属節３４Ｃはそれぞれ移動台側軸受３４３及び磁石側軸受３４４を介して当接しているため摩擦がほとんどない。したがって、伸縮用従属節３４Ｂと磁石回転用従属節３４Ｃとをスムースに回転させることができる。
【００２８】
次に、伸縮ユニット３の動作について説明する。
図６（ａ），（ｂ）に示すように、磁気吸着機構１が固定状態、すなわち、永久磁石１３の磁化方向が停止用ヨーク１５，１５側を向いており、かつ、伸縮ユニット３の長さが最大である状態を、以下伸長状態という。
伸長初期状態では、原動節３４Ａの移動台側軸受３４３が伸縮用従属節３４Ｂの案内孔３４５の円弧部３４５Ｒの左側の端部（始端端部）に位置し、磁石側軸受３４４が磁石回転用従属節３４Ｃの当接腕部３４６の円弧部３４６Ｒの前方側の端部（始端部）に位置している。
駆動用モータＭ１を駆動して、原動節３４Ａを反時計回りに回転させると、移動台側軸受３４３は円弧部３４５Ｒに沿って移動する。円弧部３４５Ｒの円弧の中心は原動節３４Ａの回転中心と一致しているので、移動台側軸受３４３は伸縮用従属節３４Ｂに対して力を及ぼさない。したがって、移動台側軸受３４３が円弧部３４５Ｒの始端から終端まで移動する間は、伸縮用従属節３４Ｂは初期位置にある。すなわち、伸縮ユニット３は伸縮運動を行わない。
このとき、磁石回転用従属節３４Ｃの当接腕部３４６の円弧部３４６Ｒには、磁石側軸受３４４から、当該磁石回転用従属節３４Ｃを回転させる方向に力が作用するので、磁石回転用従属節３４Ｃは時計回りに回転する。移動台側軸受３４３が円弧部３４５Ｒの終端まで移動すると、磁石回転用従属節３４Ｃは、時計回りに９０°回転して永久磁石１３の磁化方向が走行用ヨーク１４側を向くので、磁気吸着機構１は固定状態から移動可能状態に移行する。
【００２９】
原動節３４Ａを更に回転させると、移動台側軸受３４３は円弧部３４５Ｒから直線部３４５Ｋに入る。直線部３４５Ｋは、移動台側軸受３４３の軌道である円の内側にあるので、移動台側軸受３４３は伸縮用従属節３４Ｂを右前方に押すような力が作用する。その結果、伸縮用従属節３４Ｂに連結された移動台３２は、ガイドレール３３Ａに沿って前方に移動する。一方、磁石側軸受３４４は、磁石回転用従属節３４Ｃの当接腕部３４６には当接しないので、磁石回転用従属節３４Ｃは回転しない。
すなわち、移動台側軸受３４３が直線部３４５Ｋに入ると、伸縮ユニット３は移動可能な状態で収縮運動を開始する。図７（ａ），（ｂ）に示すように、移動台側軸受３４３が直線部３４５Ｋの終端部近傍まで移動した段階で、伸縮ユニット３の収縮が完了する。この状態を収縮状態という。
【００３０】
次に、駆動用モータＭ１を逆回転させて、原動節３４Ａを時計回りに回転させると、移動台側軸受３４３は直線部３４５Ｋから円弧部３４５Ｒ方向に移動する。伸縮ユニット３が収縮しているときには、図７（ａ）に示すように、直線部３４５Ｋは、移動台側軸受３４３の軌道である円の内側にあるので、移動台側軸受３４３は伸縮用従属節３４Ｂを左後方に押すような力が作用する。その結果、移動台３２は、ガイドレール３３Ａに沿って後方に移動する。すなわち、移動台側軸受３４３が直線部３４５Ｋから円弧部３４５Ｒ方向に移動を開始すると、伸縮ユニット３は伸長運動を開始する。移動台側軸受３４３が直線部３４５Ｋの円弧部３４５Ｒ側の端部まで達すると移動台３２は後方に戻り、伸縮ユニット３は収縮状態から伸長状態に戻る。
このとき、磁石側軸受３４４は、磁石回転用従属節３４Ｃの非当接腕部３４７側を通るので磁石回転用従属節３４Ｃには当接しない。したがって、磁気吸着機構１は移動可能状態のままなので、伸縮ユニット３は移動可能な状態で伸長運動する。
【００３１】
原動節３４Ａを更に回転させると、移動台側軸受３４３は円弧部３４５Ｒに入る。円弧部３４５Ｒでは、収縮時と同様に、移動台側軸受３４３は伸縮用従属節３４Ｂに対して力を及ぼさないので、伸縮ユニット３は伸長したままである。
一方、移動台側軸受３４３が、再び、円弧部３４５Ｒに沿って移動し始めると、磁石側軸受３４４は、磁石回転用従属節３４Ｃの当接腕部３４６の円弧部３４６Ｒに当接して磁石回転用従属節３４Ｃを反時計回りに回転させる。そして、移動台側軸受３４３が円弧部３４５Ｒの始端まで移動すると、磁石回転用従属節３４Ｃは反時計回りに９０°回転し、その結果、永久磁石１３の磁化方向が停止用ヨーク１５，１５側を向くので、磁気吸着機構１は移動可能状態から固定状態に移行する。すなわち、伸縮ユニット３は伸長状態に戻る。
以上のような動作を繰り返すことで、伸縮ユニット３を、磁性体から成る被吸着体Ｆが設けられた天井や床に吸着しながら伸縮運動させることができる。なお、上記実施形態においては、原動節３４Ａを回動手段の一例としての駆動用モータＭ１により回転させる構成としたが、回動手段としてはこれに限られるものではなく、例えばエアシリンダやソレノイド等のリニアアクチュエータと、当該リニアアクチュエータの直動動作を回転動作に変換するクランクシャフトとにより回動手段を構成し、クランクシャフトと原動節３４Ａとを接続することにより原動節３４Ａを回転させる構成としてもよい。また、当該回動手段の構成は、駆動用モータＭ１のみならず、角度調整用モータＭ２についてもこれに替えて適用できる。
【００３２】
図８は、原動節３４Ａの回転角度[deg.]と永久磁石１３の回転角度[deg.]及び伸縮ユニット３の長さ（ユニット長[mm]）との関係を示す図である。同図から明らかなように、永久磁石１３が回転した後に伸縮ユニット３の収縮が始まっていることがわかる。これによって、一つのアクチュエータで永久磁石の回転とユニットの伸縮運動を行い、かつ、必ず永久磁石を吸着面との摩擦力が弱まる方向に回転した状態でユニットの伸縮運動が行えることがわかる。
【００３３】
伸縮ユニット３を連結する際には、一方の伸縮ユニット３の移動台３２に取り付けられた角度調整用モータＭ２の出力軸を、他方の伸縮ユニット３の基台３１に取り付けられた連結板３６に取り付ければよい。図９に示すように、伸縮ユニット３を８個の環状に連結すると、互いに隣接する伸縮ユニット３，３同士のなす角度（以下、連結角という）は４５°となる。
図９は、１個の伸縮ユニット３Ａを収縮させたときの部分拡大図で、伸縮ユニット３Ａを縮小させると、伸縮ユニット３Ａと、伸縮ユニット３Ａに隣接する伸縮ユニット３Ｂ，３Ｃとの距離が長くなる。つまり、伸縮ユニット３Ａを収縮させると、伸縮ユニット３Ａと伸縮ユニット３Ｂ，３Ｃとの連結角は４５°よりも小さくなる。
角度調整用モータＭ２に代えて、移動台３２にも連結板３６を取り付け、連結板３６同士をピン等で連結角を可変できるように連結しても、伸縮ユニット３Ａの収縮により、伸縮ユニット３Ａと伸縮ユニット３Ｂ，３Ｃとの連結角はともに小さくなる。
ところで、伸縮ユニット３は前後で重量が違うなどの要因により、壁面などを走行する場合には、伸縮ユニット３Ａと伸縮ユニット３Ｂとの連結角と、伸縮ユニット３Ａと伸縮ユニット３Ｃとの連結角とが異なってしまう場合がある。そこで、本例のように、角度調整用モータＭ２を用いて連結角を調整できる構成とすれば、伸縮ユニット３Ａと伸縮ユニット３Ｂとの連結角と、伸縮ユニット３Ａと伸縮ユニット３Ｃとの連結角とを確実に同じにすることができる。
【００３４】
次に、全方向移動機構２の動作について説明する。
図１０（ａ）に示すように、全方向移動機構２を８角形にモデル化する。このとき、８角形の辺が伸縮ユニット３となる。このモデル化した８角形の各辺の長さを伸縮させる制御を行うことで、全方向移動機構２を任意の方向に移動させる。
具体的には、図１０（ａ）の直線Ｋで示すような波動伝搬線と呼ばれる仮想的な波（進行波）を伝搬させ、図１０（ｂ）〜（ｄ）に示すように、波動伝搬線と重なった伸縮ユニット３が収縮状態になるように、各伸縮ユニット３の駆動用モータＭ１の駆動位相を順次制御することで、全方向移動機構２を、同図の矢印で示す方向に１波長分（λ）だけ移動させる。
すなわち、位相制御装置Ｓにより、各伸縮ユニット３の駆動用モータＭ１の駆動位相を制御するとともに、角度調整用モータＭ２の回転角度を制御して、互いに隣接する伸縮ユニット３，３間の連結角度を調整するような位相制御を波動伝搬線の進行に応じて行えば、全方向移動機構２を波動伝搬線に直交する方向に移動させることができる。
波動伝搬線は、どの方向にも伝搬可能であるので、全方向移動機構２を任意の方向に移動させることができる。
【００３５】
なお、実施形態２では、駆動用モータＭ１とカム機構３４とを用いて伸縮ユニット３を伸縮させるとともに永久磁石１３を回転させたが、伸縮ユニット３の伸縮と永久磁石１３の回転を別個に行ってもよい。例えば、リニアアクチュエータなどの直線移動機構を用いて移動台３２を基台３１側にスライドさせ、永久磁石回転用のモータを用いて永久磁石１３を回転させるなど、他の移動・回転機構を用いてもよい。なお、この場合も、伸縮ユニット３の伸縮時には永久磁石１３の磁化方向を走行用ヨーク１４側に回転させ、伸縮ユニット３の伸縮動作が完了したときには、永久磁石１３の磁化方向を停止用ヨーク１５側に回転させるように移動・回転機構を制御することはいうまでもない。
また、実施形態２では、全方向移動機構２を８個の伸縮ユニット３から構成したが、伸縮ユニット３を９個以上、もしくは、５個〜７個としてもよい。なお、伸縮ユニット３が少ない場合には、摩擦の少ない状態で被吸着面に吸着している伸縮中の伸縮ユニット３の割合が多くなり、全方向移動機構２全体の吸着力が小さくなるので、伸縮ユニット３の個数としては５個以上とすることが好ましい。
【００３６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
【符号の説明】
【００３７】
１  磁気吸着機構、２  全方向移動機構、３  伸縮ユニット、１１  台座、
１２  車輪、１３  永久磁石、１４  走行用ヨーク、１５  停止用ヨーク、
１６  ヨーク保持手段、１７  取付板、１８  ガイドシャフト、３１  基台、
３２  移動台、３３  スライド機構、３３Ａ  ガイドレール、３３Ｂ  ガイド部材、
３４  カム機構、３４Ａ  原動節、３４Ｂ  伸縮用従属節、３４Ｃ  磁石回転用従属節、
３５  伸縮手段、３６  連結板、
Ｆ  被吸着体、Ｍ１  駆動用モータ、Ｍ２  角度調整用モータ、Ｓ  位相制御装置。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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