(57)【要約】【課題】方向性を有する接着部材が接着力を発生する方向と重力方向が異なる場合でも、この接着部材を備えた装置を被接着面に対して相対的に移動させられる技術を提供する。【解決手段】３以上の相対移動用機構１１０と制御装置１３２を有する装置１３０である。各相対移動用機構は、被接着面１５０に接着するための接着部材１１１と、接着部材に力を作用させる力発生手段１１５、１１８、１２１、１２４と、被接着面に対する接着部材の接着力を検知する力検知手段１１３を備える。制御装置は、被接着面に接着した複数の接着部材が作る面において３以上の相対移動用機構の相対的な形状の変化に応じて定義される接着力の平衡条件と、力検知手段の検出結果と、に応じて力発生手段を駆動する。これにより、被接着面に複数の接着部材を常に接着させるとともに、３以上の相対移動用機構の相対的な形状を変えることで装置１３０を被接着面に対して相対的に移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上の相対移動用機構と、制御装置と、を有する装置であって、
前記３以上の相対移動用機構は、それぞれ、被接着面に接着するための方向性を有する接着部材と、前記接着部材に力を作用させる力発生手段と、被接着面に対する前記接着部材の接着力を検知する力検知手段と、を備え、
前記制御装置は、被接着面に接着した複数の前記接着部材が作る面において前記３以上の相対移動用機構の相対的な形状の変化に応じて定義される接着力の平衡条件と、前記力検知手段の検出結果と、に応じて前記力発生手段を駆動して、被接着面に複数の前記接着部材を常に接着させるとともに、前記３以上の相対移動用機構の相対的な形状を変えることで当該装置を被接着面に対して相対的に移動させることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記平衡条件は、複数の前記相対移動用機構の接着部材について、被接着面に対する接線方向の接着力の合力がゼロで、被接着面に対する法線方向の接着力のうちの重力方向の成分の合力が、重力と反対の方向で大きさが重力以上となる条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記平衡条件は、前記３以上の相対移動用機構の接着部材が負担する重力の割合に応じて定義されることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記平衡条件は、被接着面に対する接着から剥離に移行する前記接着部材の接着力を解放するように定義されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記平衡条件は、複数の前記接着部材における互いに直交する複数の接着力の成分を含んで定義されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の装置。
【請求項６】
重力検知手段を備え、
前記平衡条件は、当該装置に対する重力の方向の変化に応じて定義されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記制御装置を有する本体を備え、前記３以上の相対移動用機構は、それぞれ、前記本体の異なる部分から伸び出していることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記相対移動用機構は、被接着面と平行な面内の軸の回りで回転可能に前記本体に取り付けられたリンクと、被接着面に垂直な軸の回りで回転可能で、前記本体に取り付けられたリンクの先端部に接続されたリンクと、被接着面に垂直な軸の回りで回転可能で、先端部に前記接着部材が取り付けられたリンクと、を少なくとも含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記平衡条件は、前記接着部材を前記本体に引き付ける方向、又は、前記本体から離す方向で定義されることを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記力検知手段により検知された接着力から被接着面における接着力の平衡成分を抽出する平衡力抽出器と、前記平衡成分に対する指令値を生成する指令値生成器と、前記指令値と前記平衡成分との差を演算する減算器と、前記差を用いて、前記接着部材において発生すべき力に対応する前記被接着面に垂直な軸の回りのトルクを演算する平衡力分配器と、を含むことを特徴とする請求項７から９の何れか１項に記載の装置。
【請求項１１】
空間に固定された被接着面に対して移動することを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の装置。
【請求項１２】
空間に固定され、被搬送体である被接着面を移動させることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の装置。
【請求項１３】
被接着面に接着するための方向性を有する接着部材を先端部にそれぞれ備えた３以上の相対移動用機構を有する装置を被接着面に対して相対移動させる方法であって、
被接着面に全ての相対移動用機構の接着部材を接着させるステップと、被接着面から次に剥離させる１以上の相対移動用機構を決定するステップと、前記次に剥離させる１以上の相対移動用機構を除いて、被接着面に２以上の相対移動用機構の接着部材を接着させるための、被接着面における接着部材の接着力の第１の平衡条件を決定するステップと、第１の平衡条件を満たすような接着力を前記２以上の相対移動用機構の接着部材に発生させるステップと、前記剥離させる１以上の相対移動用機構をそれまで接着していた場所から次の場所に移動させるステップと、被接着面に全ての相対移動用機構の接着部材を接着させるための、被接着面における接着部材の接着力の第２の平衡条件を決定するステップと、第２の平衡条件を満たすような接着力を前記全ての相対移動用機構の接着部材に発生させるステップと、
を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着部材を備え、被接着面に対して相対的に移動する装置などに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、活発に開発されているヤモリロボットは、ヤモリの足を模擬した接着部材を足先に取り付けている。壁面や木を登ることでロボットの行動範囲の拡大が期待されている。ヤモリの足を模擬した接着部材には、限られた方向に接着力を発生するという特性がある。特許文献１は、ヤモリの足を模擬した接着部材が重力方向に接着力を発生するようにこの接着部材をロボットに装着して、ロボットに壁を登らせる技術を開示している。
【０００３】
また、物体を搬送する搬送手段として、ハンドのような機構で物体を掴んで搬送するのでなく、方向性を有する接着部材の接着力を制御して、接着部材と物体との接着及び剥離で物体を搬送する手段が知られている。特許文献２は、接着部材に加える力を操作することで、方向性を有する接着部材の接着力を制御する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，７６２，３６２号
【特許文献２】特開２０１４−１０７３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２０は方向性を有する接着部材の接着力を説明する図である。図２０（ａ）は、方向性を有する接着力と対比される等方的な接着力を示す。斜線部が接着力の発生範囲を示す。接着部材と被接着面とが形成する接着平面において、接着平面の接線方向と法線方向とのどちらにも接着力が発生する。ただし、法線方向では極性を含めた図示をしている。プラスの向きは接着力でありマイナスの向きは反発力もしくは斥力と定義すると、マイナス方向では接着力はゼロである。図２０（ｂ）は、方向性を有する接着力を示す。矢印Ａの方向には大きな接着力を発生するが、矢印Ｂの方向ではわずかな接着力しか発生しない。
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、方向性を有する接着部材をロボットに搭載する際に、大きな接着力を発生可能な接線方向のプラスの向きを重力方向と一致させることで、ロボットに鉛直方向の壁を登る動作をさせている。しかしながら、重力方向が接着部材の法線方向に相当する場合は、接着力を発生させる術を持たない。この典型的な場合として、ロボットが天井に張り付きながら歩行することは出来ない。
【０００７】
特許文献２の開示する搬送装置では、方向性を有する２つの接着部材を、図２０（ｂ）における接線方向のプラス向きが対向するように配置する。これら接着部材に、接線方向で同じ大きさの逆向きの力を作用させて法線方向の接着力を制御する。法線方向と重力方向とが一致する場合でも被搬送物を接着することができる。しかしながら、被搬送物を搬送するには、被搬送物との接着を維持しつつ、接着部材と被搬送物とを一体のまま移動させる必要がある。すなわち、方向性を有する接着部材を足先に搭載したロボットに特許文献２の開示する技術を適用した場合、天井に張り付いたまま静止していることは出来ても、ロボットを天井に対して移動させることは出来ない。
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、方向性を有する接着部材が大きな接着力を発生する方向と重力方向が異なる場合などでも、この接着部材を備えた装置を被接着面に対して相対的に移動させる技術を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による装置は、３以上の相対移動用機構と、制御装置と、を備えた装置である。前記３以上の相対移動用機構は、それぞれ、被接着面に接着するための方向性を有する接着部材と、前記接着部材に力を作用させる力発生手段と、被接着面に対する前記接着部材の接着力を検知する力検知手段と、を備える。前記制御装置は、被接着面に接着した複数の前記接着部材が作る面において前記３以上の相対移動用機構の相対的な形状の変化に応じて定義される接着力の平衡条件と、前記力検知手段の検出結果と、に応じて前記力発生手段を駆動して、被接着面に複数の前記接着部材を常に接着させるとともに、前記３以上の相対移動用機構の相対的な形状を変えることで当該装置を被接着面に対して相対的に移動させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被接着面に接着した複数の接着部材が作る面において接着力が平衡する。そして、該平衡力（平衡条件を満たす接着力）の作用で、方向性を有する接着部材は、重力方向が該面に含まれない場合でも重力方向に重力と釣り合う接着力を発生する。これにより、装置は被接着面に静止できる。さらに、該平衡力は相対移動用機構の相対的な形状の変化に応じて定義されるため、相対移動用機構のうちの幾つか（少なくとも２つ）で平衡力を発生させ、残りの相対移動用機構の接着部材を被接着面に対して相対的に移動させることができる。これを順次繰り返せば、装置と被接着面とを相対的に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】移動装置の外観斜視図である。
【図２】相対移動用機構の構成を示す斜視図である。
【図３】相対移動用機構の回転軸を示す図である。
【図４】接着部材が有する接着力の方向性を示す図である。
【図５】接着部材の一例の断面構造を示す図である。
【図６】移動装置が被接着面に静止している状態を示す側面図である。
【図７】相対移動用機構の動きを説明する図である。
【図８】接着力の平衡条件を示す平面図である。
【図９】関節角と関節トルクを示す平面図である。
【図１０】制御装置における演算のブロック図である。
【図１１】相対移動用機構の形状を示す平面図である。
【図１２】互いに直交する平衡条件を示す図である。
【図１３】相対移動用機構の動きを説明する図である。
【図１４】接着力の平衡条件を示す平面図である。
【図１５】被搬送体の移動を示す斜視図である。
【図１６】慣性センサを搭載した移動装置の外観斜視図である。
【図１７】重力方向の変化に応じた平衡条件を示す図である。
【図１８】傾いた被接着面に沿っての移動を示す図である。
【図１９】フローチャートを示す図である。
【図２０】接着力の方向性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の以下の実施形態では、被接着面に接着した複数の接着部材が作る面において定義される接着力の平衡条件と、被接着面に対する接着部材の接着力を検知する力検知手段の検出結果と、に応じて、接着部材に力を作用させる力発生手段を駆動する。これにより、被接着面に複数の接着部材を常に接着させつつ、３以上の相対移動用機構の相対的な形状を変えることで当該装置を被接着面に対して相対的に移動させる。前記平衡条件は、例えば、３以上の相対移動用機構の相対的な形状の変化に応じて定義される。そして、複数の相対移動用機構の接着部材について、被接着面に対する接線方向の接着力の合力が略ゼロで、被接着面に対する法線方向の接着力のうちの重力方向の成分の合力が、重力と略反対の方向で大きさが重力以上となる条件を満たす。
【００１３】
本発明に係る実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第１の実施形態として、図１は移動装置１３０の外観を示す。移動装置１３０の本体１３１には、４組の相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄと制御装置１３２とが搭載されている。複数の相対移動用機構は、それぞれ、本体１３１の異なる部分から伸び出している。制御装置１３２には、相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの動作を制御するための処理回路、電力増幅器、動力源などが搭載されているが、図示を簡潔にするため、制御装置１３２のこれら構成要素は不図示である。移動装置１３０は、相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの先端部に搭載された接着部材を介して被接着面１５０に接着する。矢印Ａは重力の方向を示す。矢印Ａは、被接着面１５０の法線方向と概略一致する。被接着面１５０が天井面だとすると移動装置１３０は天井に張り付いている状態である。
【００１４】
図２は相対移動用機構１１０ａの構成を示す。４組ある相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの構成はほぼ同じであるので、そのうちの１組のみを説明する。構成要素にａ、ｂ、ｃ、ｄの符号をつけて４組を区別する。接着部材１１１ａはプレート１１２ａに搭載されており、相対移動用機構１１０ａを被接着面１５０に接着させる。力センサ１１３ａは、プレート１１２ａと第４リンク１１４ａに挟まれて搭載されており、接着部材１１１ａの発生する接着力を検知する。接着部材１１１ａが被接着面１５０に接着していて、かつ、第４リンク１１４ａが後述するモータによって駆動されるか、重力によって移動装置１３０が被接着面１５０から剥がれる方向に引っ張られる場合、次の接着力が検知される。即ち、プレート１１２ａと第４リンク１１４ａとの間に発生する張力として接着力が検知される。この力センサ１１３ａが相対移動用機構１１０ａの力検知手段である。第４リンク１１４ａは、回転型のモータである第４モータ１１５ａを介して第３リンク１１７ａに接続される。第４エンコーダ１１６ａは第４モータの回転角と回転角速度を検知する。
【００１５】
第３リンク１１７ａは第３モータ１１８ａを介して第２リンク１２０ａに接続される。第２リンク１２０ａは第２モータ１２１ａを介して第１リンク１２３ａに接続される。第３エンコーダ１１９ａと第２エンコーダ１２２ａは、それぞれ、第３モータ１１８ａと第２モータ１２１ａの回転角と回転角速度を検知する。第１リンク１２３ａは第１モータ１２４ａを介して本体１３１に接続される。第１エンコーダ１２５ａは第１モータ１２４ａの回転角と回転角速度を検知する。これらモータが相対移動用機構１１０ａの力発生手段である。
【００１６】
図３は各モータの回転軸の方向を示す。矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ第４モータ１１５ａ、第３モータ１１８ａ、第２モータ１２１ａ、第１モータ１２４ａの回転軸を示す。図３（ｂ）に示すように、矢印Ａ、Ｂ、Ｃの方向は紙面の奥行き方向であり同一である。矢印Ｄの方向は矢印Ａ、Ｂ、Ｃの方向と直交する。回転軸が矢印Ｄで示される第１モータ１２４ａは、第１リンク１２３ａから先の機構を本体１３１に対して振り上げるように作用する。第４モータ１１５ａ、第３モータ１１８ａ、第２モータ１２１ａの３つは、第２リンク１２０ａから先の機構を１つの平面内で動かすように作用する。矢印Ａで示される第４モータ１１５ａの回転軸は、一点鎖線で示された、第４リンク１１４ａの図心を通る。本実施形態では、以上のように、各相対移動用機構は、次のリンクを少なくとも含む。即ち、被接着面と平行な面内の軸の回りで回転可能に本体に取り付けられたリンク（第１リンク１２３ａに相当）。被接着面に垂直な軸の回りで回転可能で、本体に取り付けられたリンクの先端部に接続されたリンク（第２リンク１２０ａに相当）。被接着面に垂直な軸の回りで回転可能で、先端部に接着部材が取り付けられたリンク（第４リンク１１４ａに相当）。
【００１７】
図４で接着部材１１１が有する接着力の方向性を説明する。図４（ａ）において斜線で示した三角形状が接着力の発生範囲である。先に図３で示した矢印Ａ、Ｂ、Ｃと図４（ａ）の法線方向の軸とは同一方向で逆極性である。法線方向は、接着部材１１１が搭載されたプレート１１２の面に対する法線方向と同意である。プレート１１２を被接着面１５０に引き付けるような極性を法線方向の正の極性と定義すると、矢印Ａ、Ｂ、Ｃとは逆極性になる。図４（ａ）において接線方向とはプレート１１２の面内に存在する１つの軸の方向である。法線方向の接着力の発生範囲は、原点付近で小さく、接線方向の接着力が大きくなるにつれて大きくなる。これが接着力の方向性である。モータでプレート１１２に接線方向の力を作用させることで、法線方向に発生可能な接着力の大きさを制御できる。
【００１８】
また、図４（ｂ）において、軸Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｔはどれも法線方向の軸と直交するように取られている。軸Ｓと軸Ｔは直交する。軸Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は軸Ｓと軸Ｔとの間に存在する。これらの軸はどれも接線方向を示す軸である。接着力の発生範囲を軸Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に沿って示すと、図４（ｃ）のように接着力の発生範囲に大小関係ができる。軸Ｓ２の方向が、接着力の発生範囲が最も大きく現れる方向である。以後、軸Ｓ２の方向を接線方向と定義する。図４（ｄ）は、以上の説明をまとめたものである。法線方向とはプレート１１２の面に対する法線方向である。接線方向とは、プレート１１２の面内にある１つの軸の方向であり、かつ、接着力の発生範囲を最大とする方向である。接線方向は四角形状であるプレート１１２の辺のどれかと平行である必要はない。プレート１１２の回転角は第４エンコーダ１１６によって検知される。接線方向も第４エンコーダ１１６によって同様に検知される。
【００１９】
図５は接着部材１１１の断面構造を示す。図４（ｄ）で示した法線方向と接線方向との軸を含む平面で切った場合の断面構造である。接着部材１１１としては上記特許文献２で開示されている公知の部材が使用できる。図５の構造は、この公知の部材と同じである。特徴は平行四辺形状の支柱が連続することである。接着部材１１１は、ポリジメチルシロキサン、ポリウレタン、あるいはポリメタクリル酸メチル樹脂などの材質で形成された形態をとる。この構造によって図４で示したような接着力の方向性が発生する。
【００２０】
図６は、移動装置１３０が天井面である被接着面１５０に張り付いて静止している状態を示す。矢印Ｆｎ、Ｆｔ、ｆａｎ、ｆａｔ、ｆｃｎ、ｆｃｔは作用している力を示す。力の方向は矢印で示している。４組の相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは、それぞれ先端に搭載された接着部材１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを介して被接着面１５０に接着している。ただし、図６では、図示を簡潔にするため、本体１３１に対して対角にある２組の相対移動用機構１１０ａ、１１０ｃのみを図示している。以下の説明もこれら２組の相対移動用機構１１０ａ、１１０ｃに限定するが、同様の作用が残り２組の相対移動用機構１１０ｂ、１１０ｄにも適用される。
【００２１】
接着部材１１１ａと接着部材１１１ｃのそれぞれにはモータによって同じ大きさで逆極性の力Ｆｔが作用する。接着部材１１１ａ、１１１ｃはモータによって本体１３１の中心に向かって引っ張られている。本体１３１に作用する力Ｆｎは重力である。接着部材１１１ａ、１１１ｃにはそれぞれに作用するＦｔと同じ大きさで逆極性の接線方向の接着力ｆａｔ、ｆｃｔが発生する。これらの力Ｆｔ、ｆａｔ、ｆｃｔは平衡している。接着部材１１１ａ、１１１ｃが発生する法線方向の接着力ｆａｎ、ｆｃｎは、重力Ｆｎと平衡するように（即ち、接着力の合力が、重力と反対の方向で大きさが重力以上となるように）、本体１３１と相対移動用機構１１０ａ〜ｄの幾何的形状で定まる。これに対して、力Ｆｔの大きさは接着部材の接着力の方向性を考慮して制御装置１３２が決定する。制御装置１３２は次のように力Ｆｔの大きさを定める。即ち、接着部材１１１ａにおいて、接線方向の接着力ｆａｔと法線方向の接着力ｆａｎの成すベクトルが接着力の発生範囲を示す三角形の内側に入るようにする。また、接着部材１１１ｃにおいて、接線方向の接着力ｆｃｔと法線方向の接着力ｆｃｎの成すベクトルが接着力の発生範囲を示す三角形の内側に入るようにする。
【００２２】
図７は、本体１３１を挟んで対角にある相対移動用機構１１０ａ、１１０ｃを同時に動かし、また、別の対角にある相対移動用機構１１０ｂ、１１０ｄを同時に動かして、本体１３１を移動するような動作を示す。図７（ａ）は時間軸での動作を示す。記号ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの動作を示す。斜線を引いた支持脚期とは、それぞれの相対移動用機構において接着部材が被接着面１５０と接着している期間である。白抜きの遊脚期とは、本体１３１を移動させるために接着部材をそれまでに接着していた場所から次の場所に移動させる期間である。時刻ｔ１は相対移動用機構１１０ｂ、１１０ｄの接着部材１１１ｂ、１１１ｄが被接着面１５０から剥離して移動する瞬間である。また、時刻ｔ３は別の対角にある相対移動用機構１１１ａ、１１１ｃの接着部材１１０ａ、１１０ｃが被接着面１５０から剥離して移動する瞬間である。時刻ｔ２、ｔ４では全ての相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが支持脚期にある。
【００２３】
図７（ｂ）、（ｃ）は時刻ｔ２、ｔ４における相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの本体１３１に対する支持箇所の座標を示す。記号ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの略号である。ｘｙ座標系の原点は本体１３１の中心に一致する。ｘ軸の方向が移動方向である。どちらの時刻でも支持箇所はｙ軸に対して対称である。また、時刻ｔ２、ｔ４で、支持箇所のｙ座標の符号が反転する。対角にある支持箇所同士を結ぶ線の傾きの絶対値は全てｖ／ｕである。
【００２４】
図８は接着力の平衡条件を示す。ｘ軸とｙ軸の定義は図７と同じである。相対移動用機構１１０ａがｘｙ座標系の第１象限にあり、相対移動用機構１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄがそれぞれ第２、３、４象限にあることも、図７と同じである。また、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を区別している時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の定義も図７の場合と同じである。記号ｆｒｅｆａ、ｆｒｅｆｂ、ｆｒｅｆｃ、ｆｒｅｆｄのそれぞれは接着部材１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが発生する接着力のなかで、不図示の被接着面１５０に接着している複数の接着部材が作る接着平面内の成分である。図８（ａ）は相対移動用機構１１０ｂ、１１０ｄが遊脚期に入る瞬間であり、接着部材１１１ａ、１１１ｃの２つが接着している。ｆｒｅｆａとｆｒｅｆｃは同じ大きさで逆向きであり接着平面内で平衡する。ｆｒｅｆａとｆｒｅｆｃを結ぶ直線がｘ軸に対して作る角度はａｔａｎ（ｖ／ｕ）である。ｕとｖの定義も図７と同じであり、支持箇所の本体１３１に対する座標である。ｆｒｅｆａとｆｒｅｆｃのプレート１１２ａ、１１２ｃに対する方向は、先に図４（ｄ）で説明した接着部材の接線方向と一致する。ｆｒｅｆａとｆｒｅｆｃの大きさは接着部材１１１ａ、１１１ｃが法線方向に重力と平衡するだけの接着を発生できるように制御装置１３２が決定する。
【００２５】
図８（ｃ）は相対移動用機構１１０ａ、１１０ｃが遊脚期に入る瞬間であり、接着部材１１１ｂ、１１１ｄの２つが接着している。ｆｒｅｆｂとｆｒｅｆｄは同じ大きさで逆向きであり接着平面内で平衡する。ｆｒｅｆｂとｆｒｅｆｄを結ぶ直線がｘ軸に対して作る角度は−ａｔａｎ（ｖ／ｕ）である。ｆｒｅｆｂとｆｒｅｆｄのプレート１１２ｂ、１１２ｄに対する方向は、先に図４（ｄ）で説明した接着部材の接線方向と一致する。ｆｒｅｆｂとｆｒｅｆｄの大きさは接着部材１１１ｂ、１１１ｄが法線方向に重力と平衡するだけの接着を発生できるように制御装置１３２が決定する。
【００２６】
図８（ｂ）と図８（ｄ）では全ての相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが支持脚期にある。図８（ｂ）は相対移動用機構１１０ｂ、１１０ｄが遊脚期を終えて本体１３１に対してｘ軸方向に移動した後の場合であり、図８（ｄ）は相対移動用機構１１０ａ、１１０ｃが同様な移動をした後の場合である。図８（ｂ）、（ｄ）でｆｒｅｆａとｆｒｅｆｃが同じ大きさで逆向きであり、ｆｒｅｆｂとｆｒｅｆｄが同じ大きさで逆向きとなる。対角の位置にある接着力を結んだ直線がそれぞれｘ軸と作る角度は、図８（ｂ）、（ｄ）では図示を簡潔にするため不図示としているが、ａｔａｎ（ｖ／ｕ）と−ａｔａｎ（ｖ／ｕ）であって図８（ａ）、（ｃ）と同じである。図８（ｂ）、（ｄ）のように４つの接着部材１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが接着している場合は、重力も４つのそれぞれが分担する。図８（ｂ）ｔ２から図８（ｃ）ｔ３に移行する際、遊脚期に入る相対移動用機構１１０ａ、１１０ｃの接線方向の接着力をゼロとしている。接着部材１１１ａ、１１１ｃの接着力を解放することで接着部材１１１ａ、１１１ｃと被接着面１５０の剥離を容易にする。同様にして、図８（ｄ）ｔ４から図８（ａ）ｔ１に移行する際、遊脚期に入る相対移動用機構１１０ｂ、１１０ｄの接線方向の接着力をゼロとしている。接着部材１１１ｂ、１１１ｄの接着力を解放することで接着部材１１１ｂ、１１１ｄと被接着面１５０の剥離を容易にする。このように、被接着面と接着していた接着部材を剥離させて被接着面に対して移動させる際、この接着部材の接着力を解放するように前記平衡条件が定義される。これによって、大きな力を作用させなくても接着部材を被接着面から剥離でき、移動装置を移動させる際に過大な力が作用せず、振動や剥離反力による不安定性を低減することができる。
【００２７】
図９は関節角と関節トルクの定義を示す。不図示の接着部材１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄは全て不図示の被接着面１５０に接着しているとする。全ての第３リンク１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄと全ての第２リンク１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄの長手方向を示すベクトルが本体１３１に定義されたｘｙ座標系のｘｙ平面内にあるとする。なお、図示を簡潔にするため、記号ａで区別されるリンクにのみ記号１１４ａ、１１７ａ、１２０ａを記載している。座標（ｐａｘ、ｐａｙ）は第４リンク１１４ａの図心の座標である。座標（ｐｂｘ、ｐｂｙ）、（ｐｃｘ、ｐｃｙ）、（ｐｄｘ、ｐｄｙ）についても同様である。座標（ｑａｘ、ｑａｙ）は第２リンク１２０ａを回転させる関節の回転中心の座標である。座標（ｑｂｘ、ｑｂｙ）、（ｑｃｘ、ｑｃｙ）、（ｑｄｘ、ｑｄｙ）についても同様である。座標軸ｘに対する第２リンク１２０ａの作る関節角をθ２ａ、第２リンク１２０ａと第３リンク１１７ａとの間の相対的な関節角をθ３ａとする。記号ｂ、ｃ、ｄをつけた関節角の定義も同様である。第４リンク１１４の座標と各関節角との関係は（１）式のようである。
【００２８】
【数１】
2017035747.tif 000003
【００２９】
ただし、（１）式でｌ２は第２リンク１２０の長さであり記号ａ、ｂ、ｃ、ｄで区別した各リンクで共通である。ｌ３は、同様に定義された第３リンク１１７の長さである。（１）式の両辺を時間で微分すると（２）式を得る。
【００３０】
【数２】
2017035747.tif 000004
【００３１】
式（２）で記号ｖは速度、記号ωは角速度を示す。また、図９でτ２ａは第２リンク１２０ａと本体１３１との間に作用する関節トルクであり、図示の矢印の極性は第２リンク１２０ａに作用する関節トルクが正の場合である。τ３ａは第３リンク１１７ａと第２リンク１２０ａの間に作用する関節トルクであり、図示の矢印の極性は第３リンク１１７ａに作用する関節トルクが正の場合である。記号ｂ、ｃ、ｄをつけた関節トルクの定義も同様である。記号Ｆａｘ、Ｆａｙは、τ２ａとτ３ａによって第４リンク１１４ａの図心に伝達する力のｘ軸成分とｙ軸成分である。記号ｂ、ｃ、ｄをつけた力の定義も同様である。（２）式の係数行列の転置をとることで、力と関節トルクの関係式が（３）式のように得られる。
【００３２】
【数３】
2017035747.tif 000005
【００３３】
図１０は制御装置１３２における演算のブロック図である。接着力ｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄには、本体１３１に定義されたｘｙ座標系のｘ軸成分とｙ軸成分を示す記号ｘ、ｙが添えられている。なお、前述した図８では記号ｆｒｅｆａ、ｆｒｅｆｂ、ｆｒｅｆｃ、ｆｒｅｆｄは重力と釣り合うための所望の接着力を示した。これに対して、図１０の記号ｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄは、被接着面内所望の値でない場合も含めて接着平面内における接着部材１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの接着力を示す。これら接着力は、力センサ１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄにより検知される。平衡力抽出器１３３は、検知された接着力から接着平面内における接着力の平衡成分を抽出する。平衡条件は、相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの幾何的形状に応じて図８で示したｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の４通りに場合分けされる。平衡力抽出器１３３における演算式は、図８（ａ）ｔ１の場合の平衡力をｇａｃとして（４）式のようになる。
【００３４】
【数４】
2017035747.tif 000006
【００３５】
（４）式において上付きの添え字ｔは行列の転置を示す。指令値生成器１３４は、抽出された平衡力に対する所望の指令値を生成する。図８（ａ）ｔ１の場合ではｆｒｅｆａとｆｒｅｆｃとの大きさが該当する。なお、ｆｒｅｆａとｆｒｅｆｃが同じ大きさを持つことは前述したとおりである。減算器１３５で指令値と検出値との差が演算され、さらに補償器１３６で比例演算や比例＋積分演算などの適切な演算が施される。平衡力分配器１３７は、接着部材において発生すべき力に対応する被接着面に垂直な軸の回りの関節トルクを演算する。図８（ａ）ｔ１の場合で補償器１３６の出力をｆｃｍｐａｃとして平衡力分配器１３７での演算式は（５）式と（６）式のようである。
【００３６】
【数５−６】
2017035747.tif 000007
【００３７】
（５）式と（６）式の導出には（３）式を利用している。また、図８（ｃ）ｔ３の場合に平衡力抽出器１３３における演算式は、平衡力をｇｂｄとして（７）式のようになる。
【００３８】
【数７】
2017035747.tif 000008
【００３９】
指令値生成器１３４が生成する指令値はｆｒｅｆｂとｆｒｅｆｄの大きさに等しい。補償器１３６の出力をｆｃｍｐｂｄとして平衡力分配器１３７での演算式は（８）式と（９）式のようである。
【００４０】
【数８−９】
2017035747.tif 000009
【００４１】
図８（ｂ）ｔ２および図８（ｄ）ｔ４の場合は、図８（ａ）ｔ１と図８（ｃ）ｔ３の２つの制御を同時に実行する。以上の制御装置１３２の動作によって移動装置１３０は被接着面１５０に対して移動ができる。
【００４２】
第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では本体１３１を挟んで対角の位置にある２組の相対移動用機構で平衡条件を定義していた。４組の相対移動用機構が取り得る平衡条件を考えると、平衡条件の定義の仕方は第１の実施形態に限定されるわけではない。図１０で示した制御装置１３２によって制御される平衡力は所望の値に整定するが、これ以外の非制御な平衡力は不定であり、不要なドリフトが発生する場合もある。不定な状態を回避するための実施形態を説明する。相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの本体１３１に対する動きと支持箇所の座標は第１の実施形態と同様で図７に示したとおりである。第２の実施形態では、本体１３１を挟んで対角にある相対移動用機構１１０ａ、１１０ｃを同時に動かし、また、別の対角にある相対移動用機構１１０ｂ、１１０ｄを同時に動かして、本体を移動する。
【００４３】
図１１は、全ての相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが不図示の被接着面１５０に接着している場合の形状を示す。図１１（ａ）における支持箇所の座標は図７（ｂ）と同等であり、図１１（ｂ）の場合は図７（ｃ）と同等である。被接着面内で第４リンク１１４ａの図心を通る接着力を、本体１３１に固定したｘｙ座標系のｘ軸成分とｙ軸成分で成分表示したものがｆａｘとｆａｙである。第４リンク１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄの接着力についても同様である。これらの接着力から、本体１３１を被接着面１５０に対して力学的に動かす成分と平衡成分とを求める。図１１（ａ）の形状では（１０）式から（１４）式がこのための演算式となる。
【００４４】
【数１０−１４】
2017035747.tif 000010
【００４５】
（１０）式で右辺の接着力がｆａｘからｆｄｙまで８つの要素から成ることに対応して、右辺の係数行列は８×８の要素を持つ。Ａ１からＢ５までの８つの行ベクトルは互いに直交する。（１０）式で左辺のｆｘは本体１３１をｘ軸方向に動かす力であり、ｆｙはｙ軸方向の力である。τｚはｘ軸、ｙ軸と直交して右手系を成すｚ軸まわりのモーメントであり、本体１３１を回転させる。
【００４６】
ｇ１からｇ５までが平衡成分である。力の平衡の様子を図１２（ａ）から図１２（ｅ）に示す。図１２において記号ｆａはｆａｘとｆａｙをベクトルとして合成した力である。記号ｆｂ、ｆｃ、ｆｄについても同様である。図１２（ａ）Ｂ１、（ｂ）Ｂ２が示す平衡条件はそれぞれ対角にある接着力の釣り合いであり、第１の実施形態で説明した平衡条件に等しい。（４）式のｇａｃは（１０）式のｇ１と同じであり、（７）式のｇｂｄは（１０）式のｇ２と同じである。図１２（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は図１２（ａ）、（ｂ）と力のベクトルが直交（即ち、ベクトルの内積がゼロ）するように選んだ平衡条件である。制御装置１３２の平衡力抽出器１３３では、力検知手段により検知されたｆａｘなどを用いて、（１０）式から（１４）式に従ってｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ３、ｇ４、ｇ５が抽出される。ただし、ｇ１、ｇ２の演算式はそれぞれ（４）式、（７）式と等価である。ｇ１、ｇ２に対して指令値生成器１３４が出力する指令値は第１の実施形態と同様にそれぞれｆｒｅｆａ、ｆｒｅｆｂの大きさに等しい。ｇ３、ｇ４、ｇ５に対して指令値生成器１３４が出力する指令値はゼロである。指令値をゼロとすることで平衡力のドリフトをゼロに制御する。補償器１３６の出力をそれぞれｆｃｍｐ１、ｆｃｍｐ２、ｆｃｍｐ３、ｆｃｍｐ４、ｆｃｍｐ５として平衡力分配器１３７での演算式は（１５）式と（１６）式のようである。
【００４７】
【数１５−１６】
2017035747.tif 000011
【００４８】
（１５）式と（１６）式においてＣａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄは要素数が２の列ベクトルである。先に示した図８で時刻ｔ２の支持脚期に相当する期間では、これら５つの平衡条件を同時に制御する。
【００４９】
次に、図１１（ｂ）の形状で本体１３１を被接着面１５０に対して力学的に動かす成分と平衡成分を求めるには（１７）式から（２１）式を用いる。
【００５０】
【数１７−２１】
2017035747.tif 000012
【００５１】
図１１（ａ）の場合との差異は、本体１３１に対する相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの形状が異なることで、差異は（１７）式右辺の係数行列に現れる。力が平衡する様子を図１２（ｆ）から図１２（ｊ）に示す。図１２（ｆ）Ｂ’１、（ｇ）Ｂ’２が示す平衡条件はそれぞれ対角にある接着力の釣り合いであり、第１の実施形態で説明した平衡条件に等しい。図１２（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）は図１２（ｆ）、（ｇ）と力のベクトルが直交するように選んだ平衡条件である。先に示した図８で時刻ｔ４の支持脚期に相当する期間では、これら５つの平衡条件を同時に制御する。制御装置１３２で行われる演算式は、図１１（ａ）の場合と同様に導出できる。以上によって、接着力が不要にドリフトすることを回避できる。この様に、本実施形態では、平衡条件が互いに直交する複数の成分を含んで定義される。そして、ある時点の移動用装置の相対形状に対して取り得る複数の平衡条件を、互いに直交する複数の成分に分離し、重力と釣り合うことに寄与しない成分がゼロとなるように力発生手段が制御される。この作用によって、被接着面に接着した複数の接着部材が作る平面において不要な接着力の発生を抑制でき、力発生手段に無駄な出力が発生することを抑制でき、出力に伴う力発生手段の無駄な発熱を抑制できる。
【００５２】
第１の実施形態と第２の実施形態では、本体１３１を挟んで対角の位置にある相対移動用機構を同時に本体１３１に対して前進させることで移動をさせた。次に説明する第３の実施形態では、相対移動用機構を１つずつ本体１３１に対して前進させる場合を示す。移動速度は遅くなるものの同時に接着状態にある相対移動用機構が増えるため、安定性は増す。図１３はこのような移動の仕方による相対移動用機構の動きを示す。
【００５３】
図１３（ａ）は時間軸での動作を示す。記号ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの動作を示す。遊脚期が記号ｂ、ａ、ｃ、ｄの順に１つずつ現れる。時刻ｔ１は相対移動用機構１１０ｂの接着部材１１１ｂが被接着面１５０から剥離して移動する瞬間である。時刻ｔ２では全ての相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが支持脚期にある。以後、ｔ３、ｔ４と時刻が進むにつれて順次移動が行われる。
【００５４】
図１３（ｂ）は時刻ｔ２における相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの本体１３１に対する支持箇所の座標を示す。記号ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの略号である。ｘｙ座標系の原点は不図示の本体１３１の中心に一致する。ｘ軸の方向が移動方向である。対角にある支持箇所同士を結ぶ線の傾きの絶対値はどれもｖ／ｕである。図１３（ｃ）は時刻ｔ４における支持箇所の座標を示す。ｘｙ座標系の第２象限と第４象限にまたがる破線は相対移動用機構１１０ｂ、１１０ｄの支持箇所を結んでおり、その傾きは−ｖ／ｕである。第１象限と第３象限にまたがる２つの破線は相対移動用機構１１０ａ、１１０ｃの支持箇所のどちらか一方を通り、かつ、傾きがこれまでに説明した図１３（ｂ）と同じｖ／ｕとなるように引かれる。対角にある支持箇所の傾きの絶対値が相対移動用機構１１０ｂ、１１０ｄと相対移動用機構１１０ａ、１１０ｃとで異なることが分かる。これに対応した接線方向の接着力の設定については図１４で改めて説明する。
【００５５】
図１３（ｄ）は時刻ｔ６における支持箇所の座標を示す。図１３（ｂ）の時刻ｔ２における支持箇所をｘ軸まわりに反転させた配置である。図１３（ｅ）は時刻ｔ８における支持箇所の座標を示す。相対移動用機構１１０ａ、１１０ｃの支持箇所は傾きｖ／ｕの破線で結ばれる。これに対して、傾き−ｖ／ｕの２つの破線は相対移動用機構１１０ｂ、１１０ｄの支持箇所のどちらか一方を通る。
【００５６】
図１４は被接着面内における接着力の平衡条件を示す。図１４（ａ）のｘ軸とｙ軸の定義は図１３と同じである。図１４（ｂ）から図１４（ｈ）では図示を簡潔にするためｘｙ座標系を省略している。図１４（ａ）の時刻ｔ１から図１４（ｈ）の時刻ｔ８の定義は図１３の場合を継承する。矢印は接着力の大きさと方向を表す力ベクトルであり、接着部材１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが発生する接着力のなかで、不図示の被接着面１５０に接着している複数の接着部材が作る接着平面内の成分である。図１４（ａ）において接着部材１１１ｂは接着力が解放されてこれから移動する直前であり、残り３つの接着部材は接着している。接着部材１１１ａの接着力はｆｒｅｆａ＿ａｃとｆｒｅｆａ＿ｄの２つの力ベクトルの和である。記号＿ａｃが付いた力ベクトルは対角の位置にある接着部材１１１ａ、１１１ｃの接着力のうちで傾きｖ／ｕの破線で示された線の上で平衡する成分である。もう一方の対角の位置にある接着部材１１１ｂ、１１１ｄでは接着部材１１１ｂが剥離しているので傾き−ｖ／ｕの破線で示された線の上で平衡を作れない。そこで、接着部材１１１ｄの接着力ｆｒｅｆｄと平衡するようにｆｒｅｆａ＿ｄ、ｆｒｅｆｃ＿ｄの記号＿ｄを付けた力ベクトルが受け持つ。平衡力ｇ１を抽出する演算式は（２２）、（２３）式のようである。
【００５７】
【数２２−２３】
2017035747.tif 000013
【００５８】
（２２）式で、｜ｆｒｅｆａ＿ａｃ｜は力ベクトルｆｒｅｆａ＿ａｃの絶対値である。｜ｆｒｅｆａ＿ａｃ｜と｜ｆｒｅｆｃ＿ａｃ｜は等しい。（２３）式でｆａｘ、ｆａｙは力センサ１１３ａで検知する接着力のｘ軸およびｙ軸方向成分であり、記号ｂ、ｃ、ｄをつけたものについても同様である。図１０に示した制御装置１３２のブロック図で平衡力抽出器１３３はこれらの演算式を実行する。指令値生成器１３４が出力する指令値は｜Ｄ１｜である。｜Ｄ１｜は｜ｆｒｅｆａ＿ａｃ｜と｜ｆｒｅｆｄ｜の２つから決まる。｜ｆｒｅｆａ＿ａｃ｜と｜ｆｒｅｆｄ｜は、接着部材１１１ａ、１１１ｃ、１１１ｄが法線方向に重力と平衡するだけの接着を発生できるように決定する。ここで、接着部材１１１ａ、１１１ｃ、１１１ｄを結ぶ三角形を考えると、本体１３１の重心は接着部材１１１ａ、１１１ｃを結ぶ対角線の近傍にある。重力を負担する割合は、相対的に接着部材１１１ａ、１１１ｃの２つが大きくて接着部材１１１ｄは小さい。そこで、この割合に応じて｜ｆｒｅｆａ＿ａｃ｜と｜ｆｒｅｆｄ｜を決める。｜ｆｒｅｆａ＿ａｃ｜は｜ｆｒｅｆｄ｜よりも相対的に大きい。このように、重力と接着力とが釣り合う際、該平衡力はそれぞれの接着部材が負担する重力の割合で定義され、重力の割合は移動装置の重心とそれぞれの相対移動用機構の相対位置で決まる。重力負担が大きい接着部材に大きな平衡力が作用するように該平衡力を定義するので、重力と釣り合う接着力を確実に発生させることができる。
【００５９】
平衡力分配器１３７が実行する演算式も第１の実施形態と同様に導出できる。図１４（ｂ）ｔ２と図１４（ｆ）ｔ６の場合は、４つの接着部材１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが傾きｖ／ｕか−ｖ／ｕの対角線上にある。ｆｒｅｆａ、ｆｒｅｆｂ、ｆｒｅｆｃ、ｆｒｅｆｄの方向は、先に図４（ｄ）で説明した接着部材の接線方向と一致する。制御装置１３２で実行される演算式は第１の実施形態と同様である。図１４（ｄ）ｔ４の場合、４つの接着部材１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの全てが接着しているが、接着部材１１１ａ、１１１ｃは１つの傾きｖ／ｕの破線で結べるような支持箇所にない。接着部材の接線方向を相対移動用機構の配置によって変えては制御を煩雑にする。接着部材１１１ａ、１１１ｃを傾きｖ／ｕとは異なる線で結び、その線の上で平衡条件を定義することは避ける。そこで、ｆｒｅｆａと平衡する接着力をｆｒｅｆｂ＿ａとｆｒｅｆｄ＿ａとに分担させ、ｆｒｅｆｃと平衡する接着力をｆｒｅｆｂ＿ｃとｆｒｅｆｄ＿ｃに分担させる。平衡力ｇ４の演算式は（２４）式、（２５）式となる。
【００６０】
【数２４−２５】
2017035747.tif 000014
【００６１】
式（２４）において｜ｆｒｅｆａ｜と｜ｆｒｅｆｃ｜は同じである。また、本体１３１の図心に対する支持箇所の座標から言って｜ｆｒｅｆａ｜、｜ｆｒｅｆｃ｜、｜ｆｒｅｆｂ＿ｂｄ｜は同じでよい。指令値生成器１３４が出力する指令値は｜Ｄ４｜である。平衡力分配器１３７が実行する演算式も第１の実施形態と同様に導出できる。
【００６２】
図１４（ｃ）ｔ３、（ｅ）ｔ５、（ｇ）ｔ７、（ｈ）ｔ８の場合における平衡力ｇ３、ｇ５、ｇ７、ｇ８、の演算式を式（２６）から式（３０）に示す。
【００６３】
【数２６−３０】
2017035747.tif 000015
【００６４】
指令値生成器１３４が出力する指令値と平衡力分配器１３７が実行する演算値も同様に導出できる。
【００６５】
第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態では、天井面のように、空間に固定された被接着面１５０に対して移動装置１３０が移動する場合を述べた。次に説明する第４の実施形態は、空間に固定された移動装置１３０によって被搬送体である被接着面１５０を移動させる場合に係わる。図１５は被搬送体１５１の移動を示す図である。移動装置１３０の本体１３１は固定材１５２によって空間に固定されている。矢印Ａは重力の方向を示す。被搬送体１５１は、移動装置１３０の動作により固定材１５２に対して移動する。相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは、重力によって被搬送体１５１が落下しないように被搬送体１５１への接着と剥離を繰り返す。移動装置１３０の本体１３１と被搬送体１５１は、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態と同様な動作によって相対的に移動する。本体１３１が固定材１５２に固定されているので被搬送体１５１が搬送される。
【００６６】
次に説明する第５の実施形態は、移動装置１３０に対して重力の方向が変わる場合の実施形態である。図１６は第５の実施形態に関する移動装置１３０の外観を示す。先に図１で示した第１の実施形態との差異は、本体１３１に慣性センサ１４０を備えることである。慣性センサ１４０は、重力加速度を含めた加速度の検知部と角速度の検知部を備える。これら検知信号を合わせて、慣性系に対する本体１３１の姿勢を検知する。言い換えると、慣性センサ１４０を固定した本体１３１に対する重力方向の変化を検知する。本体１３１は被接着面１５０に沿って移動するので、被接着面１５０の傾きを検知することとも実質的に同じである。第１、第２、第３の実施形態では本体１３１が被接着面１５０である天井面に対して移動する場合を開示した。第５の実施形態では、被接着面１５０が天井面も含めて斜めの面や垂直な壁などであり得る。重力方向が変化しても移動装置１３０が移動できるためには、先に図１０で示した指令値生成器１３４の出力である指令値を重力方向に応じて変える。
【００６７】
このように、重力検知手段を備え、平衡条件が移動装置に対する重力方向の変化に応じて定義される本実施形態によれば、平衡力が定義される平面に対する重力方向の変化を検知する。移動装置の姿勢が変われば重力方向も変わり、重力と釣り合うための接着力の方向も変わる。よって、重力方向の検知結果に応じて平衡条件を定義することで接着を維持しながら移動が出来る。
【００６８】
図１７に従って指令値の演算式を説明する。図１７（ａ）のように被接着面１５０は水平面に対して角度θで傾いているとする。移動装置１３０は傾斜した被接着面１５０に対して移動する。記号ｆｄｘ、ｆｄｚは、接着部材１１１ｄの発生する接着力を図１７（ｂ）の本体１３１に固定したｘｙｚ座標系で成分表示したものである。記号ｆｃｘ、ｆｃｚについても同様である。記号Ｍｇは移動装置１３０に作用する重力であり、移動装置１３０の質量をＭ、重力加速度をｇとしている。記号ｌｚは、被接着面１５０の法線方向における移動装置１３０の重心と被接着面１５０との距離を示す。
【００６９】
図１７（ｂ）で相対移動用機構の支持箇所は前述した図１４（ａ）と同じである。支持箇所の座標を示す記号ｕ、ｖ、ｗも図１３と同じである。支持箇所の配置は図１４（ｂ）から図１４（ｈ）の場合や図８（ａ）から図８（ｄ）の場合もあり得るが、演算式の導出過程は同様であるので、説明を簡潔にするため図１４（ａ）および図１７（ｂ）の場合を対象とする。ｘｙｚ座標系の原点は移動装置１３０の重心と一致する。図１７（ａ）および図１７（ｂ）より重力Ｍｇと接着力との釣り合いの式は（３１）式のようである。
【００７０】
【数３１】
2017035747.tif 000016
【００７１】
ｘ方向の接着力ｆａｘ、ｆｃｘ、ｆｄｘが３つの変数であるのに対して（３１）式が示す釣り合いの式は２つであり、釣り合いを満たす接着力の組み合わせが無数に存在する。ここでは、重心を挟んで対角の位置にあるｆａｘとｆｃｘが主として重力を担うように拘束条件を設定すると、接着力は（３２）式のように定まる。
【００７２】
【数３２】
2017035747.tif 000017
【００７３】
図１７（ｃ）は先に示した図１４（ａ）と同じであり、３組の相対移動用機構の接着力が接着平面内で平衡する様子を示す。第４リンク１１４ａと第４リンク１１４ｃは重心を挟んで対向する。これら第４リンクに作用する接着力ベクトルであるｆｒｅｆａ＿ａｃとｆｒｅｆｃ＿ａｃは大きさが同じで逆向きである。第４リンク１１４ｄと対向する第４リンク１１４ｂは移動する直前であって接着力が作用していない。接着力ベクトルｆｒｅｆａ＿ｄとｆｒｅｆｃ＿ｄが分担して第４リンク１１４ｄの接着力ベクトルｆｒｅｆｄと平衡する。（３２）式の重力と釣り合う接着力が、図４で示した接着部材における接着力の発生範囲に入るように、平衡力の大きさを決める。ｆｒｅｆａ＿ａｃとｆｒｅｆｄの大きさは（３３）式のように定まる。
【００７４】
【数３３】
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【００７５】
（３３）式において、関数Ｆｎｔは法線方向の接着力を入力としてこれを発生させるために必要な接線方向の接着力を出力する。指令値生成器１３４が出力する指令値は先に（２２）式と（２３）式で示した｜Ｄ１｜である。｜Ｄ１｜は｜ｆｒｅｆａ＿ａｃ｜と｜ｆｒｅｆｄ｜の２つから決まり、これらは（３３）式に従って、重力方向を示す角度θに応じて定まる。これによって、重力方向が変化しても移動装置１３０は被接着面１５０との接着を維持しながら移動することが出来る。
【００７６】
図１８は角度θと指令値｜Ｄ１｜の関係を示す。図１８（ａ）では角度θが０度から３６０度まで変化した場合の指令値｜Ｄ１｜である。実線は（２２）式と（３３）式による計算値である。θに応じて幾つかのピークが見られる。これは支持箇所の座標や距離ｌｚなどのパラメータに応じて定まる。破線は実線の計算値をカバーするように滑らかな１つの曲線を定めたものである。指令値生成器１３４の出力としては破線のようなより単純なものを選択すると、計算負荷を低減できる。角度θに応じて本体１３１に対する重力方向が変化する様子を示したのが図１８（ｂ）から図１８（ｅ）である。図１８（ｃ）と図１８（ｅ）はそれぞれθが９０度と２７０度であり、垂直な壁を上り下りする場合に相当する。被接着面１５０がθで示される角度で傾いており、傾いた被接着面１５０に沿って移動が行われる。図１８（ｂ）ではθが１８０度であり天井面での移動を示す。図１８（ｄ）ではθが１３５度であり、垂直な壁を登る場合と天井面との中間の状態を示す。
【００７７】
図１９は、以上で説明してきた各実施形態の動作のフローチャートである。移動装置１３０は、被接着面１５０に対して相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの剥離、移動、接着を繰り返すことで移動を行う。Ｓ１０１では、被接着面１５０に対して全ての相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが接着している状態を初期状態として、被接着面１５０から次に剥離させる相対移動用機構を決定する。Ｓ１０２では、被接着面１５０から次に剥離させる相対移動用機構を除いて、接着平面における接着力の平衡条件を決定する。Ｓ１０３では平衡条件を満たすような接着力を発生させる。より詳細には図１０に示した演算のブロック図を実行するように制御装置１３２が動作する。
【００７８】
Ｓ１０４では、剥離させた相対移動用機構をそれまで接着していた場所から次の場所に移動させる。Ｓ１０５では、剥離させた相対移動用機構が次の場所に移動した後の状態なので、全ての相対移動用機構１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを対象に、接着平面における接着力の平衡条件を決定する。Ｓ１０６では、この平衡条件を満たすような接着力を発生させる。Ｓ１０３との差異は、平衡条件が異なることによる演算の違いである。Ｓ１０７において、引き続き移動を行うと判定されるならば、Ｓ１０１に戻る。例えば、目標物に到達したと判定されれば、終了する。このフローチャートにおいて、移動方向や移動距離などの決定は、予めプログラムされていてもよいが、例えば、装置本体に取り付けられた目の役割のセンサによる目標物の検知などに基づいて行うこともできる。上記平衡条件の決定において、被接着面の性質に応じて演算を調整することもできる。被接着面の性質は、これ用のセンサで検知する形態にすることも出来る。
【００７９】
このように、被接着面に接着するための方向性を有する接着部材を先端部にそれぞれ備えた３以上の相対移動用機構を有する装置を被接着面に対して相対移動させる本実施形態の方法は、次のステップを有する。被接着面に全ての相対移動用機構の接着部材を接着させるステップ。被接着面から次に剥離させる１以上の相対移動用機構を決定するステップ。前記次に剥離させる１以上の相対移動用機構を除いて、被接着面に２以上の相対移動用機構の接着部材を接着させるための、被接着面における接着部材の接着力の第１の平衡条件を決定するステップ。第１の平衡条件を満たすような接着力を前記２以上の相対移動用機構の接着部材に発生させるステップ。前記剥離させる１以上の相対移動用機構をそれまで接着していた場所から次の場所に移動させるステップ。被接着面に全ての相対移動用機構の接着部材を接着させるための、被接着面における接着部材の接着力の第２の平衡条件を決定するステップ。第２の平衡条件を満たすような接着力を前記全ての相対移動用機構の接着部材に発生させるステップ。
【００８０】
図１９のフローチャートの手順について、例えば、１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介して装置に供給し、その装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理で実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【００８１】
なお、以上の５つの実施形態では、４組の相対移動用機構を持つ装置を対象として説明した。平衡条件は最低２組の相対移動用機構があれば定義できる。２組の相対移動用機構で平衡条件を作りながら、もう１組の相対移動用機構を本体に対して動かせば移動が可能である。本発明による装置を実施できる形態は、３以上の相対移動用機構を備えた装置である。相対移動用機構が６組、８組、あるいはそれ以上の場合でも、相対移動用機構の相対的な幾何的形状に応じて平衡条件を定義すればよい。
【００８２】
また、以上の説明では力検知手段として力センサを備えている場合を説明したが、力検知手段は力センサでなくともよい。力センサを搭載せず、力発生手段をその位置情報や速度情報に基づいて制御して、制御の状態量から、力に相当する情報を演算で導出することも力検知手段の１つの実施形態である。また、以上の説明では接着部材を本体に引き付ける方向で平衡条件を定義したが、その逆に、接着部材を本体から離す方向で平衡条件を定義してもよい。このように、本発明は以上に開示した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲において、種々の変更形態で好適に実施することが出来る。
【符号の説明】
【００８３】
１１０：相対移動用機構
１１１：接着部材
１１３：力センサ（力検出手段）
１１５、１１８、１２１、１２４：モータ（力発生手段）
１３０：装置（移動装置）
１３２：制御装置
１５０：被接着面
【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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【図１９】
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【図２０】
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