(57)【要約】【課題】    従来の全方向車輪は段差乗り越えの能力は一般的に車輪の半径に依存するため、オムニホイール車輪において、小車輪が転がる向きに方向に移動する際には、全方向車輪全体の径に比べて段差乗り越え能力が低いという問題があった。【解決手段】  本発明の全方向移動体用球状車輪２６において車輪全体回転軸１６ａと垂直方向で走行面と平行な方向には車輪全体の回転で移動し、車輪全体回転軸１６ａと同一方向には半球状車輪１５の回転軸が走行面に対して垂直な場合以外は、半球状車輪１５の回転によって、半球状車輪１５の回転軸が走行面に対して垂直な場合には小車輪１７の回転によって移動する。また、段差を乗り越える際に、段差との接触を保ちながら半球状車輪１５の回転軸を水平な状態、つまり、段差乗り越え能力が依存する半球状車輪１５の径最大にすることで、段差乗り越えを行うことが可能となる。【選択図】図９
2007210576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の半球状車輪、半球状車輪支持体、車輪全体回転軸を備える全方向移動体用球状車輪。
（イ）移動時に外界に接する外面が一定の曲率半径を有する半球状車輪
（ロ）上記半球状車輪の回転軸の全てを同一直線上に保ち、かつ、上記半球車輪の一定曲率半径を有する外面に囲まれた半球状車輪支持体
（ハ）上記半球状車輪の回転軸と垂直、かつ、半球状車輪の曲率半径の中心を、自身の回転軸上または回転軸の延長線上に有し、上記半球状車輪と半球状車輪支持体とを共に含めた車輪全体を回転可能にする車輪全体回転軸
【請求項２】
以下の半球状車輪、小車輪、半球状車輪・小車輪総支持体、車輪全体回転軸を備える全方向移動体用球状車輪。
（ニ）移動時に外界に接する外面が一定の曲率半径を有する半球状の車輪
（ホ）半球状車輪の回転軸と、半球状車輪が移動時に外界に接する曲面との交点を、その外界接触面内に含めることが可能になる位置に、回転軸を有する小車輪
（ヘ）上記半球状車輪の回転軸を同一直線上に保ち、上記小車輪の回転軸を半球状車輪の回転軸とは垂直になるように回転対偶支持し、かつ、上記半球車輪の一定曲率を有する外面に囲まれる半球状車輪・小車輪総支持体
（ト）上記半球状車輪の回転軸と垂直かつ半球状車輪の曲率半径の中心を、自身の回転軸上または回転軸の延長線上に有し、上記半球状車輪と小車輪と半球状車輪・小車輪総支持体とを共に含めた車輪全体を回転可能にする車輪全体回転軸
【請求項３】
球の中心が間に位置するような２以上の枚数の平行な平面で分割された３以上の数の球被分割体のうち、球の中心を含む中央リングを有することを特徴とする上記請求項１、請求項２記載の全方向移動体用球状車輪
【請求項４】
請求項１、請求項２、請求項３記載の全方向移動体用球状車輪を複数個有する全方向移動体
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、全方向移動体用球状車輪に関する。
また、本発明は、全方向移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、移動体がその進行方向を変えるときに、車輪のステアリング角を変えるものがあった。しかしながら、この種類の移動体は、その場で進行方向を変える際に、車輪がステアリングを切り終わるまで待たねばならず、瞬時に任意の方向に移動することが不可能であった。【０００３】  上記問題を解決するために、図１のようなオムニホイールが開示されている（例えば、非特許文献１参照。）。図１はオムニホイールの一例を示す斜視図である。また、図２はオムニホイールの一例を示す三面図である。（ａ）側面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は側面図（ａ）をＡ−Ａで切断したときの断面図を、（ｄ）は側面図（ａ）をＢ−Ｂで切断したときの断面図を表す。図３（ａ），（ｂ）はオムニホイール５を用いた全方向移動車両の一例を示す斜視図である。図４はオムニホイール５を用いた全方向移動車両の一例を示す三面図である。（ａ）は上面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は側面図を、（ｄ）は底面図を表す。オムニホイール５の樽状受動回転小車輪１は、図２のように、樽状受動回転小車輪保持体に対して、小車輪用軸４と小車輪用ベアリング４ａをもって、回転可能なように配置されている。【０００４】  また、メカナム車輪が開示されている（例えば、非特許文献１参照。）。【０００５】  また、２軸型の方向性車輪が開示されている（例えば、非特許文献１参照。）。【０００６】  また、球状の車輪が報告されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。
【非特許文献１】米田完、大隅久、坪内孝司共著「ここが知りたいロボット創造設計」講談社出版、２００５年９月２０日、ｐ．２１−２７
【特許文献１】特開２００１−５５１５６号公報  （段落００１０〜００１５）
【特許文献２】特開２００１−３５４１５６号公報  （段落００１４〜００１８）
【特許文献３】特開２００１−３０１４０６号公報  （段落０００９〜００１４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  しかしながら、段差乗り越えの能力は一般的に車輪の半径に依存するため、オムニホイールにおいて、図５のように、樽状受動回転小車輪１が転がる向きに方向に移動する際には、全方向車輪全体の径に比べて段差乗り越え能力が低いという問題がある。
また、構成要素の数の増大という問題もある。【０００８】  メカナム車輪の場合も同様に、小車輪が転がる方向へ移動する場合に全方向車輪全体の径に比べて段差乗り越え能力が低いという問題がある。
また、構成要素の数の増大という問題もある。【０００９】    また、球状車輪においては、その車輪の機構上の相対位置を保持するための支持機構が球体の半径よりも低い位置に取り付ける必要があり、方向によって保持具が球状車輪より先に段差に接触するといった問題がある。【００１０】  ２軸型方向性車輪の場合は、その保持部分が車輪の外側にあるために、段差を乗り越える際に、段差に保持部が接触する可能性がある。【００１１】  本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、構成要素の数が少なく、高い段差乗り越え能力有する全方向移動体用球状車輪を提供することを目的とする。
また、本発明は、該車輪を搭載した移動体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】
【００１２】  本発明の全方向移動体用球状車輪によれば、段差を乗り越える際に、段差との接触を保ちながら半球状受動車輪の回転軸を水平な状態、つまり、段差乗り越え能力が依存する受動車輪の径を最大にすることで、高い段差を乗り越えることが可能となる。【００１３】  また、本発明の移動体は、上記の全方向移動体用球状車輪を複数個有するものである。また、この移動体に全方向移動機能を求めるためには、上述の全方向移動体用球状車輪が少なくとも３つ必要となる。【００１４】  本発明の全方向移動体によれば、移動体の本体を多面体状とし、その中心から頂点に向けて伸ばした直線と一致する方向に全方向移動体用球状車輪の車輪全体回転軸を配置すれば、移動体の本体を車輪で囲んだ形状となる。これにより、この移動体が如何なる姿勢になっても平面上では車輪が外界に対して接地し、本体を守る構造となる。
【発明の効果】
【００１５】  本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１記載の発明全方向移動体用球状車輪によれば、車輪全体回転軸と垂直方向で走行面と平行な方向には車輪全体の回転で移動し、車輪全体回転軸と同一方向に移動する際は、半球状車輪の回転軸が走行面に対して垂直な場合以外は、半球状車輪の回転により移動することが可能となる。また、段差を乗り越える際に、段差との接触を保ちながら半球状車輪の回転軸を水平な状態、つまり、段差乗り越え能力が依存する半球状車輪の径最大にすることで、段差乗り越えを行うことが可能となる。【００１６】  また、請求項２記載の発明の全方向移動体用球状車輪によれば、車輪全体回転軸と垂直方向で走行面と平行な方向には車輪全体の回転で移動し、車輪全体回転軸と同一方向には、半球状車輪の回転により移動する。半球状車輪の回転軸が走行面に対して垂直な場合でも、小車輪が回転することで、すべり摩擦なく移動することが可能となる。また、段差を乗り越える際に、段差との接触を保ちながら半球状車輪の回転軸を水平な状態、つまり、段差乗り越え能力が依存する半球状車輪の径最大にすることで、段差乗り越えを行うことが可能となる。【００１７】  請求項３記載の発明の全方向移動体用球状車輪によれば、車輪全体回転軸と垂直方向で走行面と平行な方向には車輪全体の回転で移動し、車輪全体回転軸と同一方向には半球状車輪の回転軸が走行面に対して垂直な場合以外は、半球状車輪の回転により移動することが可能となる。また、半球車輪支持体も、構造上強度を確保するのに容易な構造となっている。また、段差を乗り越える際に、段差との接触を保ちながら半球状車輪の回転軸を水平な状態、つまり、段差乗り越え能力が依存する半球状車輪の径最大にすることで、段差乗り越えを行うことが可能となる。【００１８】  また、請求項４記載の発明の移動体によれば、請求項１、２、３記載の全方向移動体用球状車輪を３つ以上有することで瞬時に任意の方向への全方向移動が可能となる。また、段差を乗り越える際に、段差との接触を保ちながら半球状車輪の回転軸を水平な状態、つまり、段差乗り越え能力が依存する半球状車輪の径最大に回転させることで、段差乗り越えを行うことが可能となる。【００１９】  また、請求項４記載の発明の移動体によれば、請求項１、２、３記載の全方向移動体用球状車輪を３つ以上有することで瞬時に任意の方向への全方向移動が可能となる。また、段差を乗り越える際に、段差との接触を保ちながら半球状車輪の回転軸を水平な状態、つまり、段差乗り越え能力が依存する半球状車輪の径最大に回転させることで、段差乗り越えを行うことが可能となる。また、移動体の本体は車輪で囲まれているため、この移動体が如何なる姿勢になっても平面上では車輪が外界に対して接地し、本体を守る構造となる。つまり転倒しても車輪が必ず先に接地し本体は接地しないため、走行が可能な移動体となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  以下、本発明の全方向移動体用球状車輪および全方向移動体を実施するための最良の形態について説明する。
まず、全方向移動体用球状車輪にかかる請求項１の発明を実施するための最良の形態について説明する。【００２１】図６（ａ），（ｂ）は、本発明の全方向移動体用球状車輪の一例を示す斜視図である。
図７は、本発明の全方向移動体用球状車輪の一例の４分の１をカットして内部構造を示した斜視図である。図１８は本発明の全方向移動体用球状車輪の一例の三面図である。図１８において（ａ）は側面図を、（ｂ）は側面図（ａ）において、断面Ａ−Ａでカットした場合の断面図を、（ｃ）は側面図（ａ）において、断面Ｂ−Ｂでカットした場合の断面図を表している。該全方向移動体用球状車輪２５は、半球状車輪９、半球状車輪支持体１０、車輪全体回転軸１１、ベアリング１３、ベアリング押さえ１４、回転駆動部１２により構成される。【００２２】半球状車輪９について説明する。
半球状車輪９は二つ存在する。半球状車輪９の被分割数は二つに限定されない。半球状車輪９の数は２以上あればよい。半球状車輪９は金属が好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを材料として使用することができる。また、該半球状車輪９の走行面に接触する球状表面部分はゴムなどグリップを増大させる弾性体材質のものが付けられているのが好ましい。半球状車輪９は、それぞれの曲率の中心が一致するように、車輪全体回転軸に対して対称的に配置されている。半球状車輪９は半球車輪支持体に対して相対的に回転する。【００２３】半球状車輪支持体１０について説明する。
半球状車輪支持体１０は１つ存在する。半球状車輪支持体１０の数は１に限定されない。半球車輪支持体それぞれの相対位置が変わらなければ、半球状車輪支持体１０の数が１つであっても、複数部品により一体化して構成されていてもよい。半球状車輪支持体１０の材料には金属が好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを使用することができる。【００２４】車輪全体回転軸１１について説明する。
車輪全体回転軸１１は、半球状車輪９の回転軸に対して垂直になるように配置されている。また、車輪全体回転軸１１は複数の半球状車輪９の中央に位置する。車輪全体支持軸は金属からなるのが好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを使用することができる。【００２５】ベアリング１３およびベアリング押さえ１４について説明する。
半球状車輪９を半球状車輪支持体１０に対して相対回転させるために、ベアリング１３およびベアリング押さえ１４を設けることが好ましい。ベアリング押さえ１４は金属からなるのが好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを使用することができる。【００２６】回転駆動部１２１２について説明する。
全方向移動体用球状車輪を能動的に回転させるために回転駆動部１２を設けてもよい。回転駆動部１２には一般にモータなどの回転型アクチュエータなどを使用できる。回転駆動部１２の軸は、車輪全体回転軸１１と一致し、該車輪全体駆動軸に連結されている。請求項１の全方向移動体用球状車輪が、その車輪全体回転軸１１のまわりに能動回転する場合は、この回転駆動体を有し、概回転駆動体により回転駆動を行う。請求項１の全方向移動体用球状車輪が、その車輪全体回転軸１１のまわりに受動回転する場合は、回転駆動部１２は必要ない。【００２７】  以上のことから、請求項１の発明を実施するための最良の形態によれば、車輪全体回転軸１１と垂直方向で走行面と平行な方向には車輪全体の回転で移動し、車輪全体回転軸１１と同一方向には半球状車輪９の回転軸が走行面に対して垂直な場合以外は、半球状車輪９の回転により移動することが可能となる。また、段差を乗り越える際に、段差との接触を保ちながら半球状車輪９の回転軸を水平な状態、つまり、段差乗り越え能力が依存する半球状車輪９の径最大にすることで、段差乗り越えを行うことが可能となる。【００２８】  つぎに、全方向移動体用球状車輪にかかる請求項２の発明を実施するための最良の形態について説明する。【００２９】図８は、本発明の請求項２の全方向移動体用球状車輪の一例を示す斜視図である。
図９は、本発明の請求項２の全方向移動体用球状車輪の一例の４分の１をカットして内部構造を示した斜視図である。図１０は本発明の請求項２の全方向移動体用球状車輪の一例の三面図である。図１０において（ａ）は正面図を、（ａ）は側面図を（ｃ）は正面図（ａ）において、断面Ａ−Ａでカットした場合の断面図を、（ｄ）は正面図（ａ）において、断面Ｂ−Ｂでカットした場合の断面図を表している。該全方向移動体用球状車輪２６は、半球状車輪１５、小車輪１７、小ベアリング１８、小ベアリング用軸１９、半球状車輪・小車輪総支持体１６、車輪全体回転軸１６ａ、半球状車輪用ベアリング２０、回転駆動部１２により構成される。【００３０】半球状車輪１５について説明する。
半球状車輪１５は二つ存在する。半球状車輪１５の被分割数は二つに限定されない。半球状車輪１５の数は２つ以上あればよい。半球状車輪１５は金属からなるのが好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを材料として使用することができる。また、該半球状車輪１５の走行面に接触する球状表面部分はゴムなどグリップを増大させる弾性体材質のものが付けられているのが好ましい。半球状車輪１５は、それぞれの曲率の中心が一致するように、車輪全体回転軸１６ａに対して対称的に配置されている。半球状車輪１５は半球車輪支持体に対して相対的に回転する。【００３１】小車輪１７について説明する。
小車輪１７は金属からなるのが好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを使用することができる。また、該小車輪１７の走行面に接触する球状表面部分はゴムなどグリップを増大させる弾性体材質のものが付けられているのが好ましい。小車輪１７は、半球状車輪１５と、半球状車輪１５および小車輪支持体の端部との交差点に位置する箇所に配置される。つまり、半球状車輪１５の球状外面部と、該半球状車輪１５自身の回転軸との交点にあたる位置に配置される。小車輪１７の回転軸は、半球状車輪１５の回転軸、および車輪全体回転軸１６ａの双方に対して垂直な向きである。すなわち、請求項２の全方向移動体用球状車輪が、車輪全体回転軸１６ａ方向に移動する際、かつ、半球状車輪１５の回転軸が走行面に対して垂直である場合、小車輪１７が回転することにより、地面とのすべり摩擦なく移動することができる。また、小車輪１７の形状を、半球状車輪１５と同じ曲率を有する樽状とすることで、よりなめらかな走行が可能となる。【００３２】小ベアリング１８について説明する。
小ベアリング１８は小車輪１７を小ベアリング用軸１９に対して相対的に回転させるためのものである。図９において小ベアリング１８は各小車輪１７に対して二つ設けられているが、小車輪１７内に納まるのであれば、二つ以上あってもよい。【００３３】小ベアリング用軸１９について説明する。
小ベアリング用軸１９は金属からなるのが好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを使用することができる。小ベアリング用軸１９は、小車輪１７の外部表面を半球状車輪１５の回転軸と車輪全体回転軸１６ａとの交点に一致させる位置に配置される。かつ、小ベアリング用軸１９の向きは、半球状車輪１５、および車輪全体回転軸１６ａのいずれに対しても垂直な向きである。【００３４】半球状車輪・小車輪総支持体について説明する。
半球状車輪・小車輪総支持体は１つ存在する。半球状車輪・小車輪総支持体の数は１つに限定されない。半球状車輪・小車輪総支持体を構成するそれぞれの部品の相対位置が変わらなければ、半球状車輪・小車輪総支持体の構成部品数が１であっても、複数の部品を一体化して構成されていてもよい。修理時などにおける分解や組み立て作業を容易にするために、中央付近において分割可能な構成にすることが好ましい。半球状車輪・小車輪総支持体の材料には金属が好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを使用することができる。【００３５】車輪全体回転軸１６ａについて説明する。
車輪全体回転軸１６ａは、半球状車輪１５の回転軸に対して垂直になるように配置されている。また、車輪全体回転軸１６ａは複数の半球状車輪１５の中央に位置する。車輪全体支持軸の材料には金属が好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを使用することができる。【００３６】半球状車輪用ベアリング２０について説明する。
半球状車輪用ベアリング２０は半球状車輪１５を半球状車輪支持体１０に対して相対回転させるために設けることが好ましい。【００３７】回転駆動部１２について説明する。全方向移動体用球状車輪を能動的に回転させるために回転駆動部１２を設けてもよい。回転駆動部１２には一般にモータなどの回転型アクチュエータなどを使用できる。回転駆動部１２の軸は、車輪全体回転軸１６ａと一致し、該車輪全体駆動軸に連結されている。請求項２の全方向移動体用球状車輪が、その車輪全体回転軸１６ａのまわりに能動回転の場合は、この回転駆動体を有し、概回転駆動体により回転駆動を行う。請求項２の全方向移動体用球状車輪が、その車輪全体回転軸１６ａのまわりに受動回転の場合は、回転駆動部１２は必要ない。【００３８】  以上のことから、請求項２の発明を実施するための最良の形態によれば、車輪全体回転軸１６ａと垂直方向で走行面と平行な方向には車輪全体の回転で移動し、車輪全体回転軸１６ａと同一方向には半球状車輪１５の回転軸が走行面に対して垂直な場合以外は、半球状車輪１５の回転によって、半球状車輪１５の回転軸が走行面に対して垂直な場合には小車輪１７の回転によって移動することが可能となる。また、段差を乗り越える際に、段差との接触を保ちながら半球状車輪１５の回転軸を水平な状態、つまり、段差乗り越え能力が依存する半球状車輪１５の径最大にすることで、段差乗り越えを行うことが可能となる。【００３９】  なお、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。【００４０】  つぎに、全方向移動体用球状車輪にかかる請求項３の発明を実施するための最良の形態について説明する。【００４１】図１１（ａ），（ｂ）は、本発明の請求項３の全方向移動体用球状車輪の一例を示す正面図である。該球状車輪は、中央リング２１、半球状車輪２２、または半球状車輪２２ｂ、小車輪２４、小ベアリング、小ベアリング用軸、中央リング・半球状車輪・小車輪総支持体２３、車輪全体回転軸２３ａ２３ａ、半球状車輪用ベアリング、により構成される。全体を能動的に回転させる際は回転駆動部を中央リング・半球状車輪・小車輪総支持体２３に取り付ける。【００４２】中央リング２１について説明する。
中央リング２１は一つ存在する。中央リング２１は、全方向移動体用球状車輪の球状部の両端を切り取り中央部のみを残したときに形成される形状をしている。また、半球状車輪および中央リング２１および小車輪支持体に対して相対回転させるために、内側にベアリング配置用の円筒上の穴を有する。中央リング２１は金属からなるが好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを使用することができる。また、該中央リング２１の走行面に接触する球状表面部分はゴムなどグリップを増大させる材質のものが付けられているのが好ましい。中央リング２１は、全方向移動体用球状車輪における中央に、つまり、該中央リング２１の中心が車輪全体回転軸２３ａと一致するように配置される。【００４３】半球状車輪について説明する。
半球状車輪は二つ存在する。半球状車輪の被分割数は２に限定されない。半球状車輪の数は２つ以上あればよい。半球状車輪は金属からなるが好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを使用することができる。また、該半球状車輪の走行面に接触する球状表面部分はゴムなどグリップを増大させる材質のものが付けられているのが好ましい。半球状車輪は、それぞれの曲率の中心が一致するように、車輪全体回転軸２３ａに対して対称的に配置されている。半球状車輪は中央リング・半球状車輪・小車輪総支持体２３に対して相対的に回転する。【００４４】小車輪２４について説明する。
小車輪２４は２つ存在する。小車輪２４１つにおいて、分割されていても問題はない。
半球状車輪の数は２つ以上あればよい。小車輪２４は金属からなるのが好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを材料として用いることができる。また、該小車輪２４の走行面に接触する球状表面部分はゴムなどグリップを増大させる弾性体材質のものが付けられているのが好ましい。小車輪２４は、半球状車輪と、半球状車輪および小車輪支持体の端部との交差点に位置する箇所に配置される。つまり、半球状車輪の球状外面部と、該半球状車輪自身の回転軸との交点にあたる位置に配置される。小車輪２４の回転軸は、半球状車輪の回転軸、および車輪全体回転軸２３ａの双方に対して垂直な向きである。すなわち、請求項２の全方向移動体用球状車輪が、車輪全体回転軸２３ａ方向に移動する際、かつ、半球状車輪の回転軸が走行面に対して垂直である場合、小車輪２４が回転することにより、地面とのすべり摩擦なく移動することができる。また、小車輪２４の形状を、半球状車輪と同じ曲率を有する樽状とすることでよりなめらかな走行が可能となる。【００４５】小ベアリングについて説明する。
小ベアリングは小車輪２４を小ベアリング用軸に対して相対回転させるためのものである。図  において小ベアリングは各小車輪２４に対して二つ設けられているが、小車輪２４内に納まるのであれば、二つ以上あってもよい。【００４６】小ベアリング用軸について説明する。
小ベアリング用軸は金属からなるのが好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを使用することができる。小ベアリング用軸は、小車輪２４の外部表面を半球状車輪の回転軸と車輪全体回転軸２３ａとの交点に一致させる位置に配置される。また、小ベアリング用軸の向きは、半球状車輪、および車輪全体回転軸２３ａのいずれに対しても垂直な向きである。【００４７】中央リング・半球状車輪・小車輪総支持体２３について説明する。
中央リング・半球状車輪・小車輪総支持体２３は１つ存在する。中央リング・半球状車輪・小車輪総支持体２３の数は１に限定されない。中央リング・半球状車輪・小車輪総支持体２３それぞれの相対位置が変わらなければ、中央リング・半球状車輪・小車輪総支持体２３の数が１つであっても、複数部品により一体化して構成されていてもよい。中央リング・半球状車輪・小車輪総支持体２３の材料には金属が好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを使用することができる。【００４８】車輪全体回転軸２３ａについて説明する。
車輪全体回転軸２３ａは、半球状車輪の回転軸に対して垂直になるように配置されている。また、車輪全体回転軸２３ａは複数の半球状車輪の中央に位置する。車輪全体支持軸の材料には金属を用いるのが好ましいが、これに限定されるものではなく、プラスチック、木材などを使用することができる。【００４９】半球状車輪用ベアリングについて説明する。
半球状車輪用ベアリングは半球状車輪を半球状車輪を中央リング・半球状車輪・小車輪総支持体２３に対して相対回転させるものである。【００５０】回転駆動部１２について説明する。全方向移動体用球状車輪を能動的に回転させるために回転駆動部１２を設けてもよい。回転駆動部１２には一般にモータなどの回転型アクチュエータなどを使用できる。回転駆動部１２の軸は、車輪全体回転軸２３ａと一致し、該車輪全体駆動軸に連結されている。請求項３の全方向移動体用球状車輪が、その車輪全体回転軸２３ａのまわりに能動回転の場合は、この回転駆動体を有し、概回転駆動体により回転駆動を行う。請求項３の全方向移動体用球状車輪が、その車輪全体回転軸２３ａのまわりに受動回転の場合は、回転駆動部１２は必要ない。【００５１】  以上のことから、請求項３の発明を実施するための最良の形態によれば、車輪全体回転軸２３ａと垂直方向で走行面と平行な方向には車輪全体の回転で移動し、車輪全体回転軸２３ａと同一方向には半球状車輪の回転軸が走行面に対して垂直な場合以外は、半球状車輪の回転により移動することが可能となる。また、段差を乗り越える際に、段差との接触を保ちながら半球状車輪の回転軸を水平な状態、つまり、段差乗り越え能力が依存する半球状車輪の径最大にすることで、段差乗り越えを行うことが可能となる。【００５２】  なお、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。【００５３】  つぎに、全方向移動体用球状車輪にかかる請求項４の発明を実施するための最良の形態について説明する。【００５４】該全方向移動体は、複数個の請求項１、請求項２、請求項３の全方向移動体用球状車輪を車体に搭載することにより構成される。
図１２および図１３のように、平坦形状車体２７に請求項２の全方向移動体用球状車輪を４つ搭載して、本発明の請求項４の全方向移動体は構成される。
図１４のように、平坦形状車体２７に請求項２の全方向移動体用球状車輪を搭載して、本発明の請求項４の全方向移動体が構成されていてもよい。【００５５】図１５のように多面体状車体に請求項１の全方向移動体用球状車輪を４つ搭載して、四面体状の全方向移動体を構成してもよい。また、四面体に限らず、車輪を４つ以上設けて多面体状移動体としてもよい。例えば図１７のように、請求項１の全方向移動体用球状車輪を８つ搭載して８面体全方向移動体とすることもできる。【００５６】  なお、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来のオムニホイールの一例を示す斜視図である。
【図２】従来のオムニホイールの一例を示す三面図である。（ａ）側面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は側面図（ａ）をＡ−Ａで切断したときの断面図を、（ｄ）は側面図（ａ）をＢ−Ｂで切断したときの断面図を表す。
【図３】従来のオムニホイールを用いた全方向移動車両の一例を示す斜視図である。
【図４】従来のオムニホイールを用いた全方向移動車両の一例を示す三面図である。（ａ）は上面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は側面図を、（ｄ）は底面図を表す。
【図５】従来のオムニホイールが、車輪全体としての回転軸方向に推進する際に、段差の遭遇し、段差を乗り越える瞬間を表す側面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）ともに本発明の請求項１記載の全方向移動体用球状車輪の一例の斜視図である。
【図７】本発明の請求項１記載の全方向移動体用球状車輪の一例の４分の１をカットして内部構造を示した斜視図である。
【図８】本発明の請求項２における全方向移動体用球状車輪の一例の斜視図である。
【図９】本発明の請求項２記載の全方向移動体用球状車輪の一例の４分の１をカットして内部構造を示した斜視図である。
【図１０】本発明の請求項２記載の全方向移動体用球状車輪の一例の三面図である。（ａ）は正面図を、（ｂ）は側面図を（ｃ）は正面図（ａ）において、断面Ａ−Ａでカットした場合の断面図を、（ｄ）は正面図（ａ）において、断面Ｂ−Ｂでカットした場合の断面図を表している。
【図１１】本発明の請求項３記載の全方向移動体用球状車輪の一例の正面図である。（ａ）は請求項１に該当する車輪を、（ｂ）は請求項２に該当する車輪をそれぞれ表す。
【図１２】平坦形状車体に請求項２の全方向移動体用球状車輪を４つ搭載した、本発明の請求項４の全方向移動体の一例を示す斜視図である。
【図１３】平坦形状車体に請求項２の全方向移動体用球状車輪を４つ搭載した、本発明の請求項４の全方向移動体の一例の裏面を示す斜視図である。
【図１４】平坦形状車体に請求項２の全方向移動体用球状車輪を４つ搭載した、本発明の請求項４の全方向移動体の一例の三面図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）ともに、多面体状車体に請求項１の全方向移動体用球状車輪を４つ搭載した、本発明の請求項４の全方向移動体の一例を示す斜視図である。
【図１６】多面体状車体に請求項１の全方向移動体用球状車輪を４つ搭載した、本発明の請求項４の全方向移動体の一例を示す三面図である。（ａ）は上面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は側面図を、（ｄ）は側面図をそれぞれ表す。
【図１７】多面体状車体に請求項１の全方向移動体用球状車輪を４つ搭載した、本発明の請求項４の全方向移動体の一例を示す三面図および斜視図である。（ａ）は上面図を、（ｂ）は正面図を、（ｃ）は側面図を、（ｄ）は側面図を、（ｅ）は斜視図をそれぞれ表す。
【図１８】本発明の請求項１記載の全方向移動体用球状車輪の一例の三面図である。
【符号の説明】
【００５８】１‥‥樽状受動回転小車輪、２‥‥車軸、３‥‥樽状受動回転小車輪保持体、４‥‥小車輪用軸、４ａ‥‥小車輪用ベアリング、５‥‥オムニホイール、６‥‥基盤、７‥‥バッテリーホルダ、９‥‥半球状車輪、１０‥‥半球車輪支持体、１１‥‥車輪全体回転軸、１２‥‥回転駆動部、１３‥‥ベアリング、１４‥‥ベアリング押さえ、１５‥‥半球状車輪、１６‥‥半球状車輪・小車輪総支持体、１７‥‥小車輪、１８‥‥小ベアリング、１９‥‥小ベアリング用軸、２０‥‥半球状車輪用ベアリング、２１‥‥中央リング、２２‥‥半球状車輪、２２ｂ‥‥半球状車輪、２３‥‥中央リング・半球状車輪・小車輪総支持体、２３ａ‥‥車輪全体回転軸、２４‥‥小車輪、２５‥‥全方向移動体用球状車輪、２６‥‥全方向移動体用球状車輪、２７‥‥平坦形状車体、２８‥‥バッテリーホルダ、２９‥‥四面体状車体、３０‥‥八面体状車体、１６ａ‥‥車輪全体回転軸
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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