(57)【要約】【課題】駆動に伴う重心変動を抑制する支持機構に関する技術を提供する。【解決手段】支持機構は、曲面状の表面を有する第一部材４０８と、この表面上を移動する複数のアクチュエータ４１０−１、４０１−２、４０１−３と、この複数のアクチュエータに接続され、第一部材４０８の周りを回転する第二部材４０７とを備える。第二部材４０７は、複数の被支持体４０１１、４０１−２、４０１−３の少なくとも２つを、第一部材４０８を挟んで互いに反対側の位置で支持可能である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面状の表面を有する第一部材と、
前記表面上を移動する複数のアクチュエータと、
前記複数のアクチュエータに接続され、前記第一部材の周りを回転する第二部材と、を備え、
前記第二部材は、複数の被支持体の少なくとも２つを、前記第一部材を挟んで互いに反対側の位置で支持可能である、支持機構。
【請求項２】
前記第二部材は、前記第一部材を囲むリングを有する、請求項１に記載の支持機構。
【請求項３】
前記複数の被支持体は、前記リングの周方向に等間隔で支持される、請求項２に記載の支持機構。
【請求項４】
前記複数の被支持体は、異なる重量の被支持体を含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項５】
前記複数の被支持体は、同一重量の被支持体を含む、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項６】
前記第二部材は、前記第一部材のヨー軸周りに回転可能であり、
前記複数の被支持体を支持した前記第二部材の重心は、前記ヨー軸上に位置する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項７】
前記複数の被支持体は、異なる種類の被支持体を含む、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項８】
前記複数の被支持体は、同一種類の被支持体を含む、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項９】
前記複数の被支持体の少なくとも一つは、全天球カメラまたは半天球カメラである、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項１０】
前記複数の被支持体の少なくとも一つは錘である、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項１１】
前記第二部材または前記複数の被支持体の少なくとも一つに取り付けられる慣性センサを備える、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項１２】
曲面状の表面を有する第一部材と、
前記表面上を移動する複数のアクチュエータと、
前記複数のアクチュエータに接続され、前記第一部材の周りを回転する第二部材と、
前記第二部材に取り付けられた慣性センサと、を備える支持機構。
【請求項１３】
前記慣性センサは、角速度センサまたは加速度センサである、請求項１２に記載の支持機構。
【請求項１４】
前記慣性センサに基づいて、前記第二部材の位置、姿勢、角速度及び角加速度の少なくとも一つを検知する、請求項１２または請求項１３に記載の支持機構。
【請求項１５】
前記第一部材は、基体に接続されており、
前記慣性センサは、前記第二部材と前記基体との相対位置または前記第二部材と前記支持機構の外部の所定の参照位置との相対位置に基づいて較正される、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項１６】
前記第二部材は、一つまたは複数の被支持体を支持可能である、請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項１７】
前記慣性センサにより検知した前記第二部材の動きに基づいて、少なくとも一つの前記被支持体の姿勢が制御される請求項１６に記載の支持機構。
【請求項１８】
前記慣性センサは、少なくとも一つの前記被支持体に取り付けられている、請求項１６または請求項１７に記載の支持機構。
【請求項１９】
前記慣性センサは、前記被支持体から離間している、請求項１６または請求項１７に記載の支持機構。
【請求項２０】
前記慣性センサは、前記被支持体の駆動中に前記第二部材の動きを検知する、請求項１６から請求項１９のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項２１】
前記第一部材は、基体に接続されており、
前記基体は、慣性センサをさらに有する、請求項１６から請求項２０のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項２２】
前記慣性センサは、少なくとも前記第一部材のピッチ軸及びロール軸のいずれかに対する前記第二部材の姿勢角を検知する、請求項２１に記載の支持機構。
【請求項２３】
前記基体が有する前記慣性センサは、第一部材のヨー軸に対する前記第二部材または前記基体の姿勢角を検知する、請求項２２に記載の支持機構。
【請求項２４】
少なくとも前記第二部材の姿勢角及び前記基体の姿勢角を用いて、前記第二部材を前記基体に対して較正する、請求項２１から請求項２３のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項２５】
前記複数のアクチュエータは、所定の姿勢角に基づいて前記第二部材を移動させる、請求項１２から請求項２４のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項２６】
前記所定の姿勢角に基づいて前記複数のアクチュエータが出力するトルクを決定する、請求項２５に記載の支持機構。
【請求項２７】
ＰＩＤコントローラを用いて前記トルクを決定する、請求項２６に記載の支持機構。
【請求項２８】
前記ＰＩＤコントローラは、前記第二部材に設けられている、請求項２７に記載の支持機構。
【請求項２９】
前記第一部材は、基体に接続され、
前記ＰＩＤコントローラは、前記基体に設けられている、請求項２７に記載の支持機構。
【請求項３０】
前記支持機構は、前記第一部材に接続される基体を介して移動体に接続され、
前記ＰＩＤコントローラは、前記移動体に設けられている、請求項２７に記載の支持機構。
【請求項３１】
前記ＰＩＤコントローラは、前記慣性センサによって検知された姿勢角と前記所定の姿勢角との差に基づいて角速度を決定し、前記決定した角速度と前記慣性センサによって検知された角速度との差に基づいて、前記トルクを決定する、請求項２７から請求項３０のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項３２】
前記複数のアクチュエータは、前記第一部材の前記表面に接触する、請求項１から請求項３１のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項３３】
前記第一部材は球体であり、前記複数のアクチュエータは、前記球体表面の同一円周上に沿って等間隔で配置されている、請求項１から請求項３２のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項３４】
前記第一部材は、基体に対して固定されている、請求項１から請求項３３のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項３５】
前記第二部材は、前記第一部材の周りを少なくとも前記第一部材のロール軸、ピッチ軸またはヨー軸周りで回転する、請求項３４に記載の支持機構。
【請求項３６】
前記第一部材は、基体にモータを介して回転可能に接続されている、請求項１から請求項３３のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項３７】
前記第一部材または前記基体は、前記モータのロータに取り付けられている、請求項３６に記載の支持機構。
【請求項３８】
前記モータの回転角は、磁気センサを用いて検知される、請求項３６または請求項３７に記載の支持機構。
【請求項３９】
前記モータは、前記第一部材を前記基体に対して前記第一部材のヨー軸周りに回転させる、請求項３６から請求項３８のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項４０】
前記第二部材は、前記第一部材の周りを少なくとも前記第一部材のロール軸またはピッチ軸周りで回転する、請求項３８から請求項３９のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項４１】
前記第二部材は、前記第一部材の周りをさらに前記第一部材のヨー軸周りで回転する、請求項４０に記載の支持機構。
【請求項４２】
外部の電源から前記支持機構へ電力が供給される、請求項１から請求項４１のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項４３】
前記第一部材は、基体に接続され、
前記基体に前記電源が設けられている、請求項４２に記載の支持機構。
【請求項４４】
前記支持機構は、前記第一部材に接続する基体を介して移動体に接続され、
前記移動体に前記電源が設けられている、請求項４２に記載の支持機構。
【請求項４５】
前記支持機構は、前記第一部材に接続する基体を介して移動体に接続される、請求項１から請求項４４のいずれか一項に記載の支持機構。
【請求項４６】
請求項１から請求項４５のいずれか一項に記載の支持機構と、
前記支持機構が取り付けられた移動体と、を備えるシステム。
【請求項４７】
曲面状の表面を有する第一部材と、前記表面上を移動する複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータに接続され、慣性センサが取り付けられた第二部材と、を備える支持機構の制御方法あって、
前記慣性センサを用いて前記第二部材の動きを検知する工程と、
前記検知した前記第二部材の動きに基づいて前記複数のアクチュエータを駆動して、前記第二部材を前記第一部材の周りで回転させる工程と、
を含む制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持機構の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
球面アクチュエータを用いてカメラ等を支持することが知られている。例えば、特許文献１では、球体の表面に沿って回転する可動部材の台座にカメラを一つ取り付けて、可動部材とともに球体の周りを回転させる球面アクチュエータが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２５５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この球面アクチュエータは、可動部材の重心がカメラのある台座側に大きく偏っている。そのため、可動部材の回転に伴って球面アクチュエータの重心が大きく変動してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、駆動に伴う重心変動を抑制する支持機構に関する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様において、支持機構は、曲面状の表面を有する第一部材と、この表面上を移動する複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータに接続され、第一部材の周りを回転する第二部材と、を備え、第二部材は、複数の被支持体の少なくとも２つを、第一部材を挟んで互いに反対側の位置で支持可能である。
【０００７】
この態様では、複数のアクチュエータは、第一部材の曲面状の表面上を移動する。複数のアクチュエータに接続された第二部材もこの表面に沿って移動し、第一部材の周りを回転する。第二部材は、複数の被支持体を支持可能であるので、第二部材により支持された複数の被支持体も、第一部材の周りを回転する。
【０００８】
ここで、第二部材に支持される被支持体の少なくとも２つは、第一部材を挟んで互いに反対側に位置する。これらの被支持体は、その自重により第二部材に対して互いに反対方向の力（回転モーメント）を作用させる。
【０００９】
これにより、第二部材に一つの被支持体のみが支持されている場合や複数の被支持体が同じ側のみで支持されている場合に比べて、第二部材の重心は、第二部材の回転中心に対して近づく。そのため、第二部材の駆動（第一部材周りの第二部材及び複数の被支持体の回転）に伴う支持機構の重心変動を抑制できる。
【００１０】
第二部材は、第一部材を囲むリングを有するようにしてもよい。
【００１１】
複数の被支持体は、リングの周方向に等間隔で支持されるようにしてもよい。
【００１２】
複数の被支持体は、異なる重量の被支持体を含むようにしてもよい。
【００１３】
複数の被支持体は、同一重量の被支持体を含むようにしてもよい。
【００１４】
第二部材は、第一部材のヨー軸周りに回転可能であり、複数の被支持体を支持した第二部材の重心はヨー軸上に位置するようにしてもよい。
【００１５】
この態様では、複数の被支持体を支持した状態で、第二部材の重心がヨー軸に対してバランスするので、第二部材を水平姿勢（水平面（地面）に平行な姿勢）に維持するのに必要なトルクを減少させることができる。また、第二部材のヨー軸周りの回転に伴って支持機構の重心が変動することも抑制できる。
【００１６】
複数の被支持体は、異なる種類の被支持体を含むようにしてもよい。
【００１７】
複数の被支持体は、同一種類の被支持体を含むようにしてもよい。
【００１８】
複数の被支持体の少なくとも一つは、全天球カメラまたは半天球カメラであるようにしてもよい。
【００１９】
複数の被支持体の少なくとも一つは錘であるようにしてもよい。
【００２０】
第二部材または複数の被支持体の少なくとも一つに取り付けられる慣性センサを備えるようにしてもよい。
【００２１】
他の態様において、支持機構は、曲面状の表面を有する第一部材と、この表面上を移動する複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータに接続され、第一部材の周りを回転する第二部材と、第二部材に取り付けられた慣性センサと、を備えるようにしてもよい。
【００２２】
この態様では、複数のアクチュエータは、第一部材の曲面上の表面を移動する。複数のアクチュエータに接続された第二部材もこの表面に沿って移動し、第一部材の周りを回転する。ここで、第二部材には、慣性センサが取り付けられているので、第二部材の動きを簡易な構成で検知し、第一部材の周りの姿勢や回転を制御することができる。
【００２３】
慣性センサは、角速度センサまたは加速度センサであるようにしてもよい。
【００２４】
慣性センサに基づいて、第二部材の位置、姿勢（ピッチ角、ロール角、ヨー角等）、角速度及び角加速度の少なくとも一つを検知するようにしてもよい。
【００２５】
第一部材は、基体に接続されており、慣性センサは、第二部材と基体との相対位置または第二部材と支持機構の外部の所定の参照位置との相対位置に基づいて較正されるようにしてもよい。
【００２６】
第二部材は、一つまたは複数の被支持体を支持可能であるようにしてもよい。
【００２７】
慣性センサにより検知した第二部材の動きに基づいて、少なくとも一つの被支持体の姿勢が制御されるようにしてもよい。
【００２８】
慣性センサは、少なくとも一つの被支持体に取り付けられているようにしてもよい。
【００２９】
慣性センサは、被支持体から離間しているようにしてもよい。
【００３０】
慣性センサは、被支持体の駆動中に第二部材の動きを検知するようにしてもよい。
【００３１】
第一部材は、基体に接続されており、基体は、慣性センサをさらに有するようにしてもよい。
【００３２】
慣性センサは、少なくとも第一部材のピッチ軸及びロール軸のいずれかに対する第二部材の姿勢角を検知するようにしてもよい。
【００３３】
基体が有する慣性センサは、第一部材のヨー軸に対する第二部材または基体の姿勢角を検知するようにしてもよい。
【００３４】
少なくとも第二部材の姿勢角及び基体の姿勢角を用いて、第二部材を基体に対して較正するようにしてもよい。
【００３５】
複数のアクチュエータは、所定の姿勢角に基づいて第二部材を移動させるようにしてもよい。
【００３６】
所定の姿勢角に基づいて複数のアクチュエータが出力するトルクを決定するようにしてもよい。
【００３７】
ＰＩＤコントローラを用いてトルクを決定するようにしてもよい。
【００３８】
ＰＩＤコントローラは、第二部材に設けられているようにしてもよい。
【００３９】
第一部材は、基体に接続され、ＰＩＤコントローラは、基体に設けられているようにしてもよい。
【００４０】
支持機構は、第一部材に接続される基体を介して移動体に接続され、ＰＩＤコントローラは、移動体に設けられているようにしてもよい。
【００４１】
ＰＩＤコントローラは、慣性センサによって検知された姿勢角と所定の姿勢角との差に基づいて角速度を決定し、決定した角速度と慣性センサによって検知された角速度との差に基づいて、トルクを決定するようにしてもよい。
【００４２】
複数のアクチュエータは、第一部材の表面に接触するようにしてもよい。
【００４３】
第一部材の表面は球状であり、複数のアクチュエータは、表面の大円または小円に沿って等間隔で配置されているようにしてもよい。
【００４４】
第一部材は、基体に対して固定されているようにしてもよい。
【００４５】
第二部材は、第一部材の周りを少なくとも第一部材のロール軸、ピッチ軸またはヨー軸周りで回転するようにしてもよい。
【００４６】
第一部材は、基体にモータを介して回転可能に接続されているようにしてもよい。
【００４７】
第一部材または基体は、モータのロータに取り付けられているようにしてもよい。
【００４８】
モータの回転角は、磁気センサを用いて検知されるようにしてもよい。
【００４９】
モータは、第一部材を基体に対して第一部材のヨー軸周りに回転させるようにしてもよい。
【００５０】
第二部材は、第一部材の周りを少なくとも第一部材のロール軸またはピッチ軸周りで回転するようにしてもよい。
【００５１】
第二部材は、第一部材の周りをさらに第一部材のヨー軸周りで回転するようにしてもよい。
【００５２】
外部の電源から支持機構へ電力が供給されるようにしてもよい。
【００５３】
第一部材は、基体に接続され、基体に電源が設けられているようにしてもよい。
【００５４】
支持機構は、第一部材に接続する基体を介して移動体に接続され、移動体に電源が設けられているようにしてもよい。
【００５５】
支持機構は、第一部材に接続する基体を介して移動体に接続されるようにしてもよい。
【００５６】
一態様において、上記いずれかの態様の支持機構と、支持機構が取り付けられた移動体とを備えるシステムを構成してもよい。
【００５７】
一態様において、曲面状の表面を有する第一部材と、この表面上を移動する複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータに接続され、慣性センサが取り付けられた第二部材と、を備える支持機構を駆動する方法であって、慣性センサを用いて第二部材の動きを検知する工程と、検知した第二部材の動きに基づいて複数のアクチュエータを駆動して、第二部材を第一部材の周りで回転させる工程と、を含む方法を構成してもよい。
【００５８】
この態様では、複数のアクチュエータは、第一部材の曲面状の表面を移動する。複数のアクチュエータに接続された第二部材もこの表面に沿って移動し、第一部材の周りを回転する。ここで、第二部材には、慣性センサが取り付けられているので、第二部材の動きを簡易な構成で検知し、第一部材の周りの姿勢や回転を制御することができる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によれば、駆動に伴う重心変動を抑制する支持機構に関する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】支持機構を備えたシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は、支持機構の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は、アクチュエータの配置を説明するための模式図である。
【図３】支持機構の一例を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）は、３つの被支持体の支持位置の一例を示す模式図であり、（Ｂ）は、２つの被支持体の支持位置の一例を示す模式図である。
【図５】支持機構の一例を示す斜視図である。
【図６】支持機構の較正方法を説明するためのブロック図である。
【図７】支持機構の較正方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】支持機構のＰＩＤ制御を説明するためのブロック図である。
【図９】支持機構の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】無人航空機を示す斜視図である。
【図１１】支持機構を取り付けた無人航空機の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の実施形態において説明する構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。各実施形態及びその変形例は、技術的に可能な限り、置換または組合せできる。なお、以下の説明では、同一または同様の構成には、特に断りのない限り、同一の名称を用いている。
【００６２】
特許請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。
【００６３】
図１を参照して、支持機構と可動体とを備えたシステムの構成例を説明する。同図に示すように、システム１は、支持機構１００と可動体１０１とが基体１０３を介して連結して構成されている。
【００６４】
支持機構１００は、固定子１０５（第一部材）、フレーム１０７（第二部材）及び複数のアクチュエータ１０９等を備える。固定子１０５と複数のアクチュエータ１０９とは、モータ組立体１１１を構成する。
【００６５】
固定子１０５は、球状表面を有する球体である。変形例として、固定子１０５は、曲面状の表面を有する他の形状、例えば、半球体、円筒体、回転楕円体等であってもよい。
【００６６】
フレーム１０７は、複数のアクチュエータ１０９に接続されている。フレーム１０７は、一つまたは複数の被支持体を支持可能である。被支持体は、フレーム１０７に支持される物体である。例えば、被支持体は、撮像装置（全天球カメラ、半天球カメラ、ビデオカメラ等）、センサ（画像センサ、音声センサ等）、画像出力装置もしくは音声出力装置（テレビ、スピーカ等）または通信装置及びロボットアーム等の機器でもよい。例えば、被支持体は、この機器に対して重量を釣り合わせるための錘でもよい。フレーム１０７は、例えばその表面上に被支持体を固定して直接支持してもよいし、フレームに接続された取付部材等を介して被支持体を間接的に支持してもよい。
【００６７】
複数のアクチュエータ１０９は、固定子１０５に対する回転子として機能する。複数のアクチュエータ１０９は、固定子１０５に接触して球状表面上を移動し、フレーム１０７を固定子１０５に対して例えば３軸（ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸）で回転させる。
【００６８】
複数のアクチュエータ１０９は、例えば、圧電アクチュエータである。圧電アクチュエータは、電圧の印加により圧電素子が微小振動する。この微小振動により発生した超音波が固定子１０５の球状表面に伝達されると、摩擦力により複数のアクチュエータ１０９が固定子１０５の表面に沿って移動する。これに伴い複数のアクチュエータ１０９に接続されたフレーム１０７も固定子１０５に対して回転する。複数のアクチュエータ１０９のそれぞれに印加する電圧を制御することで、フレーム１０７の固定子１０５に対する姿勢や回転が制御できる。
【００６９】
モータ組立体１１１は、固定子１０５と、複数のアクチュエータ１０９とから構成される。モータ組立体１１１は、例えば、フレーム１０７に直接力（例えば、超音波）を作用させるモータであり、フレーム１０７を基体１０３及び可動体１０１に対して一つまたは複数軸で回転させる。変形例として、モータ組立体１１１は、駆動力にコイルやマグネットによる電磁力を利用するモータでもよい。
【００７０】
可動体１０１は、例えば、移動体である。移動体としては、無人航空機（Unmanned Aerial Vehicle、以下、「ＵＡＶ」という。）、航空機、空中を移動する他の機器、地上を移動する車両、水上を移動する船舶、ロボット等が含まれる。変形例として、可動体１０１は、生体（人、動物）、生体に支持または装着されるデバイスでもよい。
【００７１】
基体１０３は、支持機構１００と可動体１０１とを接続する。基体１０３は、支持機構１００と可動体１０１とが互いに相対移動しないように両者を接続してもよい。または、基体１０３は、支持機構１００と可動体１０１とが相対移動（例えば、一つまたは複数軸で回転）するように両者を接続してもよい。変形例として、基体１０３を用いずに、支持機構１００と可動体１０１とが直接連結されてもよい。
【００７２】
図２を参照して、支持機構の一例を示す。図２（Ａ）に示すように、支持機構２００は、固定子２０１、３つの圧電アクチュエータ２０３−１、２０３−２及び２０３−３（以下、まとめて「圧電アクチュエータ２０３」ともいう）、接続部材２０４、フレーム２０９並びにシャフト２１１等を備えている。
【００７３】
支持機構２００は、シャフト２１１を介して基体２１３に連結されている。同図中、互いに直交する３つの軸２０７−１、２０７−２及び２０７−３は、それぞれ、ヨー軸、ピッチ軸及びロール軸である。
【００７４】
固定子２０１は、球状表面を有する球体であり、表面上の一点において棒状のシャフト２１１の一端に固定されている。シャフト２１１は、他端にて基体２１３に固定されている。
【００７５】
圧電アクチュエータ２０３は、固定子２０１に接続され、固定子２０１の表面上（シャフト２１１が固定されている箇所を除く）を移動する。圧電アクチュエータ２０３は、固定子２０１の同一円周上に沿って、より具体的には、固定子２０１を構成する球体の小円（固定子２０１をその中心を含まない平面で切ったときの切断円）の周方向に沿ってそれぞれ均一に離間して配置される。ここでは、圧電アクチュエータ２０３は、固定子２０１の中心に対して互いに相対角度１２０度離間して配置されている。
【００７６】
この小円の大きさは、図２（Ｂ）に示すように、ピッチ軸２０７−２及びロール軸２０７−３を含む面に対する圧電アクチュエータ２０３の姿勢角αで規定される。姿勢角αは、例えば、０度から±８５度等とすることができる。
【００７７】
変形例として、圧電アクチュエータ２０３は、小円の周方向に沿って不均一に配置されてもよい。また、圧電アクチュエータ２０３は、固定子２０１の表面上の大円（固定子２０１をその中心を含む平面で切ったときの切断円）に沿って均一または不均一に配置されてもよい（この場合、図２（Ｂ）の姿勢角αは０度になる）。また、圧電アクチュエータの数に限定はなく、例えば４つ以上としてもよい。
【００７８】
圧電アクチュエータ２０３は、それぞれ圧電素子を備える。圧電素子には、例えば、超音波域の交流電圧が印加される。印加する電圧特性（例えば、振幅、位相差及び周波数等）を変化させることで圧電素子の伸縮が制御される。これにより圧電アクチュエータ２０３は、それぞれ角速度ベクトル２０５−１、２０５−２及び２０５−３で固定子２０１の表面上を移動する。
【００７９】
圧電アクチュエータ２０３を駆動するための電力は、支持機構２００の内部の電源（例えば、フレーム２０９に搭載したバッテリ等）から供給してもよいし、支持機構２００の外部の電源（例えば基体２１３または基体２１３が接続される可動体のバッテリ等）からケーブルやワイヤまたは無線で供給してもよい。この電力は、支持機構２００の他の部材または支持機構２００に接続された他の構成を駆動するためにも用いることができる。
【００８０】
接続部材２０４は、例えば、薄厚平板状の弾性部材であり、圧電アクチュエータ２０３それぞれをフレーム２０９の周方向に沿って接続する。このとき、接続部材２０４は、圧電アクチュエータ２０３を固定子２０１の中心方向に対して一方向に偏るような力を加えて、固定子２０１に予め負荷を付与してもよい。この場合、圧電アクチュエータ２０３が固定子２０１から外れてしまうことが抑制される。接続部材２０４は、フレーム２０９と一体成形されていてもよいし、フレーム２０９とは別体で接着、溶着または固定手段（ねじや、釘、ピン等）で接続されていてもよい。変形例として、フレーム２０９と接続部材２０４とを、互いに取り外し可能に接続してもよい。
【００８１】
フレーム２０９は、リング状であり、固定子２０１の外周面を囲むように配置されている。フレーム２０９のリングの半径は、圧電アクチュエータ２０３が配置される固定子２０１の小円または大円の半径よりも少なくとも大きく、フレーム２０９の固定子２０１周りの回転の障害にならない大きさである。
【００８２】
変形例として、フレーム２０９は、固定子２０１の外周の一部を覆うような平板状（例えば、図５のフレーム５０３を参照）や多角形等の他の形状であってもよい。フレーム２０９は、点対称又は軸対称の形状でもよいし、非対称の形状でもよい。
【００８３】
フレーム２０９は、圧電アクチュエータ２０３の固定子２０１上の移動により、角速度ベクトル２０５−１、２０５−２及び２０５−３の合力からなる角速度ベクトルを有する。これにより、フレーム２０９は、固定子２０１に対して３軸（ヨー軸２０７−１、ピッチ軸２０７−２及びロール軸２０７−３）周りに所定の可動域で回転する。変形例として、フレーム２０９は、３つの軸のいずれか２軸または１軸周りのみで回転するようにしてもよい。
【００８４】
フレーム２０９は、一つまたは複数の被支持体を支持することができる。図２（Ａ）に示す例では、フレーム２０９の表面上に一つの被支持体２０６が固定されている。被支持体２０６は、フレーム２０９の動きに連動して固定子２０１に対して回転する。
【００８５】
変形例として、フレーム２０９は、被支持体２０６をフレーム２０９の内部に収容してもよい。また、フレーム２０９は、取付部材を用いて被支持体をフレーム２０９の上方、側方または下方等に間接的に支持してもよい。このような取付部材は、フレーム２０９と一体成形されていてもよいし、フレーム２０９に接着、溶着または固定手段（ねじや、釘、ピン等）等で接続されていてもよい。また、フレーム２０９は、例えば被支持体２０６をワイヤで吊り下げる等して、被支持体２０６をフレーム２０９に対して相対移動可能に支持してもよい。また、フレーム２０９は、被支持体２０６をフレーム２０９に対して取り外し可能に支持してもよい。
【００８６】
シャフト２１１は、例えば、ヨー軸２０７−１方向に伸びる棒状部材である。シャフト２１１は、一端で固定子２０１に固定され、他端で基体２１３に固定される。すなわち、シャフト２１１は、固定子２０１と基体２１３とを互いに相対移動できないように連結する。シャフト２１１の形状や大きさには特に限定はない。変形例として、シャフト２１１を用いずに、固定子２０１と基体２１３とを直接連結してもよい。
【００８７】
基体２１３は、可動体（例えば、移動体や生体）や静止体（例えば、建築物）等の他の物体に接続可能である。基体２１３は、他の物体の表面（例えば、移動体の筐体内側または外側表面）に接続されてもよい。基体２１３は、他の物体の一部（例えば、移動体の筐体の一部）を構成してもよい。基体２１３は、他の物体に対して相対移動できないように固定されてもよいし、相対移動できるように接続されてもよい。基体は、他の物体に対して、取り外し可能に接続されてもよい。基体２１３は、接続する他の物体からの振動が支持機構２００に伝達されるのを抑制するために、ダンパ等の衝撃吸収機構を備えてもよい。
【００８８】
図３を参照して、支持機構の他の例を示す。図３に示す支持機構３００は、固定子３１５が基体３０３に対してヨー軸３０１周りで回転可能である点で、図２で説明した支持機構２００とは異なる。
【００８９】
支持機構３００のその余の構成（固定子３１５、圧電アクチュエータ３１１、フレーム３１３）は、支持機構２００の対応する構成（固定子２０１、圧電アクチュエータ２０３、フレーム２０９）と同一または同様の構成をとることができる。なお、図３においては、フレーム３１３に３つの被支持体３０９が支持された様子が示されているが、被支持体３０９の配置及び数はこれに限定されるものではない。
【００９０】
図３に示すように、シャフト３０７は、一端で固定子３１５に固定され、他端でモータ３０５のロータ（回転子）に固定されている。モータ３０５の筐体（固定子）は、シャフト３０７に接続されている。モータ３０５は、例えば、ＤＣサーボモータであり、ヨー軸３０１周りで所望の方向（時計周りまたは反時計周り）で回転する。モータ３０５は、例えば、エンコーダやポテンショメータを有しており、その回転角や回転速度が検知可能である。
【００９１】
固定子３１５は、モータ３０５により、基体３０３に対してヨー軸周りで回転する。すなわち、フレーム３１３の基体３０３に対する回転は、固定子３１５の基体３０３に対するヨー軸周りの回転（回転１）と、フレーム３１３の固定子３１５に対する回転（回転２）とを合せたものになる。
【００９２】
フレーム３１３の固定子３１５に対する回転（回転２）をロール軸及びピッチ軸の２軸周りの回転にしてもよい。この場合でも、固定子３１５の基体３０３に対するヨー軸周りの回転（回転１）により、フレーム３１３は、基体３０３に対してヨー軸、ロール軸及びピッチ軸の３軸周りで回転可能である。
【００９３】
フレーム３１３の固定子３１５に対する回転（回転２）をロール軸、ピッチ軸及びヨー軸の３軸周りの回転としてもよい。この場合、ヨー軸周りの大きな動きをモータ３０５に担わせ、ヨー軸周りの微小な動きを圧電アクチュエータ３１１に担わせるようにしてもよい。
【００９４】
図４を参照して、支持機構が複数の被支持体を支持する際の支持位置について説明する。図４（Ａ）は、重量が同一の３つの被支持体を支持する場合の一例であり、図４（Ｂ）は、重量が異なる２つの被支持体を支持する場合の一例である。いずれの例においても、フレームは、複数の被支持体の少なくとも２つを、回転子を挟んで互いに反対側の位置で支持する。すなわち、被支持体の一方と被支持体の他方との相対角度（回転子の中心から一方の被支持体４０１−１に延びる半直線と、回転子の中心から他方の被支持体に延びる半直線とがなす角度）が９０度より大きくなる。
【００９５】
図４（Ａ）に示すように、３つの被支持体４０１−１、４０１−２、４０１−３（以下、「被支持体４０１」ともいう。）は、重量が同一であり、固定子４０８に対して互いに反対側に位置する。より具体的には、被支持体４０１は、リング状のフレーム４０７の周方向に互いに等間隔（相対角度１２０度）で、かつ、３つの圧電アクチュエータ４１０−１、４１０−２、４１０−３（以下、「圧電アクチュエータ４１０」ともいう。）の中間に位置する。
【００９６】
これにより、被支持体４０１を支持した状態のフレーム４０７（被支持体４０１及び圧電アクチュエータ４１０等のフレーム４０７とともに回転する物体を含む）の重心４０５が、ヨー軸４０３上に位置する。すなわち、フレーム４０７は、ヨー軸４０３に対して重量がバランスする。
【００９７】
これにより、フレーム４０７を水平姿勢に維持するのに必要なトルクを減少させることができる。また、フレーム４０７のヨー軸４０３周りの回転に伴って支持機構の重心が変動することも抑制できる。
【００９８】
フレーム４０７の重心４０５は、フレーム４０７に一つの被支持体のみが支持されている場合や複数の被支持体が固定子４０８の同じ側のみで支持されている場合に比べて、回転中心Ｏに近くなっている（回転中心Ｏと一致してもよい）。そのため、その余の回転軸（ピッチ軸又はロール軸）に対して姿勢を維持する際のトルクも減少する。また、フレーム４０７のこれらの回転軸周りの回転に伴って支持機構の重心が変動することも抑制できる。
【００９９】
この支持機構を例えばＵＡＶに取り付けて例えばカメラ等の撮像装置を支持するようにしてもよい。この場合、例えば、カメラを水平方向（水平面（地面）に対し平行な方向）に維持したまま撮像をしても、フレーム４０７を水平姿勢に維持するのに必要なトルクが少なくてすむ。すなわちカメラの水平姿勢を維持するために圧電アクチュエータ４１０に印加する電力を小さくできる。また、撮像対象に向けてカメラを水平方向で回転させても、フレーム４０７のヨー軸４０３周りの回転に伴う重心変動が抑制できるので、航行中のＵＡＶのバランスが崩れることを抑制できる。
【０１００】
図４（Ｂ）は、互いに重量の異なる２つの被支持体を支持する場合の例である。被支持体４１１と４１３とは、それぞれフレーム４０９の周方向に沿って配置され、互いに対向するように（相対角度１８０度の対称位置）位置する。より具体的には、被支持体４１１は、フレーム４０９の周方向で、圧電アクチュエータ４１０−１と４１０−３との中間に位置する。被支持体４１３は、圧電アクチュエータ４１０−２に対向してフレーム４０９の半径方向外側に位置する。フレーム４０９（被支持体４１１、４１３、３つの圧電アクチュエータ４１０−１、４１０−２、４１０−３等ともに回転する物体を含む）の重心は、少なくとも一つの回転軸（例えば、ヨー軸）上に位置する。
【０１０１】
被支持体のフレーム上の位置は、被支持体の総数、各被支持体の大きさ、重さ、形状等に応じて適宜変更できる。例えば、支持機構またはフレームがヨー軸に対して対称形の場合、複数の被支持体の重量がヨー軸においてバランスするように（それぞれのヨー軸に対する回転モーメントが互いに打ち消し合うように）、被支持体を配置してもよい。例えば、同じ重さの複数の被支持体を支持する場合は、これらの被支持体をヨー軸周りに均等に配置する。一方、異なる重さの複数の被支持体を支持する場合は、（ヨー軸に対するそれぞれの回転モーメントが互いに打ち消されるように）重い被支持体をヨー軸のより近くに配置し、軽い被支持体をヨー軸のより遠くに配置する。これにより、被支持体を支持したフレームのヨー軸に対する重量がバランスする（重心がヨー軸上に位置する）。
【０１０２】
複数の被支持体の種類は、同一でも互いに異なっていてもよい。例えば、被支持体の少なくとも一つは、撮像装置（全天球カメラ、半天球カメラ、ビデオカメラ等）、センサ（画像センサ、音声センサ等）、画像出力装置もしくは音声出力装置（テレビ、スピーカ等）または通信装置及びロボットアーム等の機器でもよい。例えば、被支持体の少なくとも１つは、この機器に対して重量を釣り合わせるための錘でもよい。錘は、フレームに別途取り付けられてもよいし、フレームに一体成形されてもよい。
【０１０３】
図５を参照して、慣性センサを備える支持機構の一例を示す。同図に示すように、支持機構５００は、慣性センサ５０１、平板状のフレーム５０３、球状の固定子５０５、棒状のシャフト５０７、被支持体５０９、複数の圧電アクチュエータ５１１等を備えている。支持機構５００は、慣性センサ５０１を備えている点を除いては、例えば、図１から図３で説明した支持機構１００、支持機構２００または支持機構３００と同一または同様の構成にすることができる。
【０１０４】
慣性センサ５０１は、対象の加速度、角速度又は角加速度を検出するためのセンサ（Inertial Measurement Unit：ＩＭＵ）であり、例えば、センサの３軸に対し３つの角速度センサ（ジャイロセンサ）と３つの加速度センサを取り付けたセンサ群である。変形例として、慣性センサ５０１は、角速度センサや加速度センサの誤差を補正するための地磁気センサ、傾斜センサ及びＧＰＳ等を含んでもよい。慣性センサ５０１は、一つでも複数でもよい。
【０１０５】
慣性センサ５０１は、平板状のフレーム５０３の表面上に固定されている。フレーム５０３に支持される被支持体５０９は、例えば、カメラのように撮像対象に応じてその位置や姿勢が制御されるものであってもよい。被支持体５０９が、制御装置を備える場合、慣性センサ５０１は、被支持体５０９の制御装置に電気的に接続されてもよい。
【０１０６】
フレーム５０３が固定子５０５の周りを回転すると、慣性センサ５０１及び被支持体５０９も固定子５０５の周りを回転する。すなわち、慣性センサ５０１の動きは、フレーム５０３及び被支持体５０９の動きに連動する。ここで、慣性センサ５０１とフレーム５０３及び被支持体５０９との位置関係は既知である。そのため、慣性センサ５０１は、フレーム５０３及び被支持体５０９の動き（例えば、位置、姿勢、角速度、角加速度等）を検知できる。すなわち、動きの検知に、例えばエンコーダ等の複雑な構成は不要になる。検知した動きは、フレーム５０３及び被支持体５０９の位置や姿勢の制御に用いられる。
【０１０７】
慣性センサ５０１は、フレーム５０３に一体成形されていてもよいし、例えば、接着、溶着、固定手段（ねじや、釘、ピン等）で取り外しできないように接続されていてもよい。慣性センサ５０１のフレーム５０３における位置や数は、適宜設定可能である。例えば、動きを検知する対象となる被支持体５０９上またはその近傍に慣性センサ５０１を取り付けてもよい。
【０１０８】
変形例として、慣性センサ５０１は、フレーム５０３に取り外し可能に接続されてもよい。また、慣性センサ５０１は、フレーム５０３にダンパ等の他の部材を介して間接的に接続されてもよい。
【０１０９】
図６及び図７を参照して、このような慣性センサを用いた支持機構の較正（初期化）方法を説明する。図６に示すように、支持機構６００は、球状の固定子６０２に複数の圧電アクチュエータ６０４を介して回転可能に接続されたフレーム６０５を備える。フレーム６０５には、慣性センサ６０９が固定されるとともに、一つまたは複数の被支持体６１０が支持されている。
【０１１０】
支持機構６００は、固定子６０２に接続されたシャフト６０６を介して、基体６０３に接続されている。基体６０３は、センサ６０７を備える。フレーム６０５は、固定子６０２及び基体６０３に対して、３軸（ヨー軸６０１−１、ピッチ軸６０１−２及びロール軸６０１−３）周りで回転する。支持機構６００は、例えば、図５で示した支持機構５００と同一または同様の構成とすることができる。
【０１１１】
慣性センサ６０９は、例えば、加速度センサと角速度センサに加えて、地磁気センサを備えてもよい。この場合、慣性センサ６０９は、フレーム６０５のピッチ軸６０１−２及びロール軸６０１−３に対する姿勢角を加速度センサと角速度センサで検知し、フレーム６０５のヨー軸６０１−１に対する姿勢角は地磁気センサ（例えばコンパス）で検知してもよい。
【０１１２】
センサ６０７は、基体６０３の位置または姿勢を検知するセンサである。センサ６０７は、例えば慣性センサであり、加速度センサ、角速度センサ及び地磁気センサを備えてもよい。例えば、センサ６０７は、基体６０３のヨー軸６０１−１に対する姿勢角を、地磁気センサ（例えばコンパス）で検知してもよい。
【０１１３】
センサ６０７は、基体６０３に固定されている。センサ６０７は、基体６０３に一体成形されていてもよいし、例えば、接着、溶着または固定手段（ねじや、釘、ピン等）で取り外しできないように接続されていてもよい。
【０１１４】
変形例として、基体６０３が例えば可動体に固定され、基体６０３と可動体の動きが連動する場合、センサ６０７を基体６０３ではなく可動体に設け、センサ６０７で可動体の位置または姿勢を検知するようにしてもよい。
【０１１５】
図７を参照して、支持機構６００の較正（初期化）手順を説明する。較正は、例えば支持機構６００、被支持体６１０、基体６０３または可動体等に設けられた制御装置によって行うことができる。制御装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と半導体メモリなどの記憶媒体とから構成され、記憶媒体に記憶されたプログラムを実行し、各種の機能を実現する。
【０１１６】
ステップ７０１において、フレーム６０５のピッチ軸６０１−２及びロール軸６０１−３に対する姿勢角が慣性センサ６０９により検出される。
【０１１７】
ステップ７０３において、制御装置は、ステップ７０１で検出した姿勢角に基づいて、フレーム６０５を、ピッチ軸６０１−２及びロール軸６０１−３周りで参照位置まで回転させる。参照位置は、例えば、支持機構６００の外部の所定位置（例えば、地面（水平）のような固定位置）としてもよいし、基体６０３の主平面としてもよい。変形例として、ステップ７０３は、ステップ７０７と同時またはステップ７０７の後に行ってもよい。
【０１１８】
ステップ７０５において、フレーム６０５のヨー軸６０１−１に対する姿勢角が慣性センサ６０９の例えば地磁気センサにより検出される。また、基体６０３のヨー軸６０１−１に対する姿勢角が慣性センサ６０９の例えば地磁気センサを用いて検出される。
【０１１９】
ステップ７０７において、制御装置は、ステップ７０５で検出したフレーム６０５及び基体６０３それぞれのヨー軸６０１−１に対する姿勢角に基づいて、フレーム６０５をヨー軸６０１−１周りで参照位置まで回転させる。参照位置は、基体６０３が可動体に取り付けられる場合、例えば、可動体の進行方向としてもよい。固定子６０２が基体６０３に対してヨー軸周りで回転可能に接続されている場合は、制御装置は、固定子６０２を基体６０３に対して回転させてもよい。
【０１２０】
図８を参照して、このような慣性センサを用いて、フィードバック制御により圧電アクチュエータの出力（トルク）を決定する方法について説明する。フィードバック制御は、Ｐ制御、ＰＤ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御またはこれらの組み合わせを含むことができる。ここではＰＩＤ制御を用いた例で説明する。
【０１２１】
図８に示すとおり、フィードバックループ８００は、制御装置８０２、センサ８０４（例えば、慣性センサ）、アクチュエータ８０６（例えば、圧電アクチュエータ）及びフレーム８０８等を備える。ここで、センサ８０４、アクチュエータ８０６及びフレーム８０８は、例えば、図５の支持機構５００または図６の支持機構６００の対応する構成（慣性センサ５０１及び６０９、圧電アクチュエータ５１１及び６０４、フレーム５０３及び６０５）と同一または同様の構成とすることができる。
【０１２２】
制御装置８０２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と半導体メモリなどの記憶媒体とから構成される。制御装置８０２は、記憶媒体に記憶されたプログラムを実行し、各種の機能を実現する。制御装置８０２は、支持機構のフレーム（例えば、図５の支持機構５００のフレーム５０３や図６の支持機構６００のフレーム６０５等）、基体（例えば、図６の基体６０３等）及び基体が接続される可動体等の一部または全部に設けられている。
【０１２３】
制御装置８０２には、目標（所定）の姿勢角８１０が入力される。姿勢角８１０は、例えば、フレームまたは被支持体の所望の姿勢（ロール角、ピッチ角、ヨー角）である。また、制御装置８０２には、センサ８０４からフレーム８０８の姿勢角８１２が入力される。姿勢角８１２は、例えば、センサ８０４の角速度センサ（ジャイロセンサ）で検出したフレーム８０８の現在または直近の角速度を積分することで算出される。
【０１２４】
制御装置８０２は、姿勢角８１０と姿勢角８１２との差分８１４を算出し、第一ＰＩＤコントローラ８１６に入力する。第一ＰＩＤコントローラ８１６から出力される角速度８１８は、フレーム８０８を所望の姿勢にするための角速度である。
【０１２５】
制御装置８０２には、センサ８０４から、フレーム８０８の角速度８２０が入力される。角速度８２０は、例えば、センサ８０４の角速度センサ（ジャイロセンサ）で検出したフレーム８０８の現在または直近の角速度である。
【０１２６】
制御装置８０２は、角速度８１８と角速度８２０との差分８２２を算出し、第二ＰＩＤコントローラ８２４に入力する。第二ＰＩＤコントローラから出力されるトルク８２６は、フレーム８０８を所望の姿勢にするためにアクチュエータ８０６が出力すべきトルクである。
【０１２７】
制御装置８０２は、トルク８２６を出力するようにアクチュエータ８０６に指令を送る。指令を受けたアクチュエータ８０６は、支持機構の固定子にトルク８２６を加えて固定子上を移動する。これにより、フレーム８０８は、所望の姿勢に向けて回転される。
【０１２８】
図９を参照して、支持機構の制御方法について説明する。この制御方法は、図１から図８を用いて説明した支持機構及びその変形例のいずれにも適用可能である。支持機構の制御は、例えば、図８で説明した制御装置８０２を用いて行ってもよいし、別の制御装置を用いてもよい。
【０１２９】
ステップ９０１において、支持機構のフレームを回転させるに先立ち、制御装置は、支持機構の較正（初期化）を行う。制御装置は、例えば、図７のステップ７０１から７０７で説明した較正方法を用いて、フレームを参照位置（例えば、水平かつ可動体の進行方向等）に対して位置合わせする。
【０１３０】
ステップ９０３において、制御装置は、フレームに設けられた慣性センサ（例えば、図５の慣性センサ５０１または図６の慣性センサ６０９等）を用いて、フレームの動きを検知する。
【０１３１】
ステップ９０５において、制御装置は、ステップ９０３で検知したフレームの動きに基づいて、例えば図８を用いて説明したＰＩＤ制御を行う。制御装置は、ＰＩＤ制御により決定したトルクに基づいて、圧電アクチュエータを駆動させ、フレームを所望の姿勢まで回転させる。
【０１３２】
図１０を参照して、支持機構が取り付けられる可動体について説明する。ここでは、ＵＡＶを例に説明する。同図に示すとおり、ＵＡＶ１０００は、互いに所定の離間距離１０１０で位置する４つの回転翼１００２、１００４、１００６及び１００８を備える。ＵＡＶ１０００は、これらの回転翼の回転により揚力及び推進力を生じさせ、飛行する。ＵＡＶ１０００は、ユーザ操作によるマニュアル飛行、及び、予め設定された経路を飛行する自動飛行等が可能である。
【０１３３】
変形例として、ＵＡＶ１０００の回転翼の数は４つに限定されるものではなく、１つでもよいし、複数でもよい。また、ＵＡＶ１０００は、回転翼を有さずに固定翼を有してもよいし、回転翼及び固定翼の双方を有してもよい。
【０１３４】
図１１を参照して、このようなＵＡＶに、支持機構を取り付けた例を説明する。同図に示すとおり、ＵＡＶ１１００は、回転翼等の推進機構１１０６、センサシステム１１０８及び通信システム１１１０等を備える。ＵＡＶ１１００には、支持機構１１０２が接続されている。支持機構１１０２は、被支持体１１０４を支持可能である。
【０１３５】
支持機構１１０２及び被支持体１１０４は、図１から図９を用いて説明した支持機構お及び被支持体を適宜用いることができる。支持機構１１０２は、例えばＵＡＶ１１００の底面中央に接続される。
【０１３６】
支持機構１１０２は、被支持体１１０４として例えば複数のカメラ（例えば２つ）を支持可能である。支持機構１１０２は、例えば、ヨー軸、ピッチ軸及びロール軸を中心にカメラを回転させ、ＵＡＶ１１００の航行中にカメラの姿勢を調整する。
【０１３７】
このとき、支持機構１１０２は、図４を用いて説明したと同様に、被支持体１１０４（複数のカメラ）の重量を回転軸または回転中心に対してバランスさせることができる。これにより航行中にカメラの姿勢を変えても回転に伴う重心変動を抑制できる。そのため、航行中のＵＡＶ１１００のバランスが崩れることを抑制できる。支持機構１１０２は、ＵＡＶ１１００の複数のカメラを支持するジンバルとして機能する。
【０１３８】
センサシステム１１０８は、ＵＡＶ１１００の状態を検知するための各種センサである。センサシステム１１０８は、例えば、ＧＰＳ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ等を用いて、ＵＡＶ１１００の位置、姿勢、速度、角速度または加速度等を取得する。センサシステム１１０８は、例えば、図６で説明したセンサ６０７を含んでもよい。
【０１３９】
通信システム１１１０は、ネットワーク１１１６を介して、外部端末１１１２と一方向または双方向で通信する。外部端末１１１２からの通信は、例えば、ＵＡＶ１１１０、支持機構１１０２及び被支持体１１０４の位置や姿勢を変更させるための制御指令を含んでもよい。通信システム１１１０からの通信は、センサシステム１１０８で検出したＵＡＶ１１００の状態についての情報を含んでもよい。
【０１４０】
ネットワーク１１１６は、例えば、無線、ＷｉＦｉ、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、赤外線、ポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワーク、電気通信ネットワーク及びクラウド通信等の１つ以上を含む。
【０１４１】
外部端末１１１２は、ＵＡＶ１１００と通信する通信システム１１１４を有している。通信システム１１１４は、データをウェブサイトやサーバにアップロードまたはデータをウェブサイトからダウンロードできるように、インターネットまたは他のネットワークに接続されてもよい。
【０１４２】
外部端末１１１２は、手持ち型または装着型デバイスであってもよい。外部端末１１１２は、例えば、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、コンピュータ、眼鏡、手袋、ヘルメット、マイクロホンまたはこれらの組合せで構成することができる。
【０１４３】
外部端末１１１２は、例えば、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーンまたはディスプレイ等のユーザインターフェースを含むことができる。外部端末１１１２は、例えば、ＵＡＶ１１００からの情報を表示する表示装置を含むことができる。
【０１４４】
本発明は、上記の態様に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な変更を加えて実施することができる。すなわち、上記の態様はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではなく、様々な変形例を採用することができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１……システム、１００……支持機構、１０１……可動体、１０３……基体、１０５……固定子、１０７……フレーム、１０９……アクチュエータ、１１１……モータ組立体
２００……支持機構、２０１……固定子、２０３、２０３−１、２０３−２、２０３−３……圧電アクチュエータ、２０４……接続部材、２０５−１、２０５−２、２０５−３……角速度ベクトル、２０６……被支持体、２０７−１……ヨー軸、２０７−２……ピッチ軸、２０７−３……ロール軸、２０９……フレーム、２１１……シャフト、２１３……基体
３００……支持機構、３０１……ヨー軸、３０３……基体、３０５……モータ、３０７……シャフト、３０９……被支持体、３１１……圧電アクチュエータ、３１３……フレーム、３１５……固定子
４０１、４０１−１、４０１−２、４０１−３……被支持体、４０５……重心、４０７、４０９……フレーム、４０８……固定子、４１０……圧電アクチュエータ、４１１、４１３…………被支持体
５００……支持機構、５０１……慣性センサ、５０３……フレーム、５０５……固定子、５０７……シャフト、５０９……被支持体、５１１……圧電アクチュエータ
６００……支持機構、６０１−１……ヨー軸、６０１−２……ピッチ軸、６０１−３……ロール軸、６０２……固定子、６０３……基体、６０４……圧電アクチュエータ、６０５……フレーム、６０６……シャフト、６０７……センサ、６０９……慣性センサ、６１０……被支持体
８００……フィードバックループ、８０２……制御装置、８０４……センサ、８０６……アクチュエータ、８０８……フレーム、８１０、８１２……姿勢角、８１４……差分、８１６……第一ＰＩＤコントローラ、８１８、８２０……角速度、８２２……差分、８２４……第二ＰＩＤコントローラ、８２６……トルク
１００２、１００４、１００６、１００８……回転翼、１０１０……離間距離
１１０２……支持機構、１１０４……被支持体、１１０６……推進機構、１１０８……センサシステム、１１１０……通信システム、１１１２……外部端末、１１１４……通信システム、１１１６……ネットワーク
【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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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月15日(2017.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面状の表面を有する第一部材と、
前記表面上を移動する複数のアクチュエータと、
前記複数のアクチュエータに接続され、前記第一部材の周りを回転する第二部材と、を備え、
前記第二部材は、複数の被支持体の少なくとも２つを、前記第一部材を挟んで互いに反対側の位置で支持可能であるとともに、前記第一部材のヨー軸周りに回転可能であり、
前記複数の被支持体を支持した前記第二部材の重心は、前記ヨー軸上に位置する、
支持機構。
【請求項２】
前記第二部材または前記複数の被支持体の少なくとも一つに取り付けられる慣性センサを備える、請求項１に記載の支持機構。
【請求項３】
前記複数のアクチュエータは、前記第一部材の前記表面に接触する、請求項１又は２に記載の支持機構。
【請求項４】
前記第一部材は球体であり、
前記複数のアクチュエータは、前記球体表面の同一円周上に沿って等間隔で配置されている、請求項１から３の何れか一項に記載の支持機構。
【請求項５】
前記第一部材は、基体に対して固定されている、請求項１から４の何れか一項に記載の支持機構。
【請求項６】
前記支持機構は、前記第一部材に接続する基体を介して移動体に接続される、請求項１から５の何れか一項に記載の支持機構。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載の支持機構と、
前記支持機構が取り付けられた移動体と、
を備える、システム。