(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地面に対して転動自在な球殻体と、
該球殻体内に配設され、球殻体の内面に接触した駆動輪を有し、球殻体に対して相対的に走行することにより球殻体を転動させる走行体と、
該走行体に取着されると共に、上記球殻体の中心を挟んで走行体の重心位置と反対側の位置において球殻体の内面に近接又は接触するように配置された転倒防止手段と、
上記走行体に取着されると共に、上記駆動輪が球殻体の内面に接触した状態において球殻体の内面に接触するように配置された姿勢保持手段とを備えた
ことを特徴とする球殻体移動装置。
【請求項２】
転倒防止手段における球殻体の内面に近接又は接触する部分が転動体である
ことを特徴とする請求項１に記載の球殻体移動装置。
【請求項３】
転倒防止手段が走行体に取着されたアーチ状の支持部材に支持された
ことを特徴とする請求項１に記載の球殻体移動装置。
【請求項４】
転動体が走行体に取着されたアーチ状の支持部材に支持された
ことを特徴とする請求項２に記載の球殻体移動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な球殻体移動装置に関する。詳しくは、球殻体を転動させて接地面を移動する球殻体移動装置において、その内部の機構の姿勢が球殻体に対して悪くなっても、正規の姿勢に復帰することができ、球殻体が移動不能になることを防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
球殻体移動装置としては、例えば、本出願の出願人が平成６年４月２０日に出願した「球殻の回転駆動方法及び球殻を用いた走行装置」（特願平６−１０４４５１号）が提案されている。
【０００３】
かかる走行装置（球殻体移動装置）は、接地面に対して転動自在な球殻体と、該球殻体内に配設され、球殻体の内面に接触した駆動輪を有し、球殻体に対して相対的に走行することにより球殻体を転動させる走行体とを有する。
【０００４】
図９及び図１０は、従来の球殻体移動装置ａの概略を示すものである。
【０００５】
球殻体移動装置ａは、移動輪となる球体状の球殻体ｂと、該球殻体ｂの内部に配設され球殻体ｂを転動させる走行体ｃとから成る。
【０００６】
走行体ｃは、１つのフレームｄに取着され独立に駆動される２つの駆動手段ｅ、ｅと、該駆動手段ｅ、ｅにより各別に駆動される２つの駆動輪ｆ、ｆとを備え、駆動輪ｆ、ｆが上記球殻体ｂの内面にそれぞれ接触しており、該走行体ｃの重心Ｇは球殻体ｂの中心Ｏよりも低い位置に位置するようになっている。
【０００７】
そして、上記２つの駆動手段ｅ、ｅを駆動すると、その各駆動手段ｅ、ｅの回転方向に見合った方向に、駆動輪ｆ、ｆが各別に回転され、走行体ｃが球殻体ｂ内を相対的に走行しようとする。そして、走行体ｃを含む球殻体ｂの全体の重心Ｇが斜め上方へ移動しようとするが、球殻体ｂが走行体ｃに対して自由であり、かつ、球殻体ｂが接地面に対して自由であるため、結局、走行体ｃはその姿勢を変えずに、球殻体ｂが接地面に対して転動することになる。
【０００８】
また、駆動輪ｆ、ｆはそれぞれの駆動手段ｅ、ｅの回転方向により、互いに同一方向、逆方向、或いは異なった回転速度で回転され、これにより、球殻体ｂは直線方向に転動したり、その場で旋回したり、或いは曲線方向に転動する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の球殻体移動装置ａにあっては、走行体ｃの駆動輪ｆ、ｆの回転加速度が大き過ぎると、球殻体ｂの慣性により球殻体ｂが転動する前に球殻体ｂ内面を走行体ｃが駆け上がってしまい走行体ｃが球殻体ｂ内においてその天地が逆になって転倒してしまうという問題があった（図１１参照）。
【００１０】
また、かかる問題は、球殻体ｂが接地面に対して転動しにくい場合、例えば、接地面に凹凸があったり、障害物があったりした場合にも生じることがあった。
【００１１】
そこで、本発明は、球殻体に対する走行体の姿勢が悪くなって、走行体の天地が逆になっても、正規の姿勢に復帰させて、球殻体が移動不能にならないようにすることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明球殻体移動装置は、上記した課題を解決するために、接地面に対して転動自在な球殻体と、該球殻体内に配設され、球殻体の内面に接触した駆動輪を有し、球殻体に対して相対的に走行することにより球殻体を転動させる走行体と、該走行体に取着されると共に、上記球殻体の中心を挟んで走行体の重心位置と反対側であって球殻体の内面に近接又は接触するように位置され、走行体が球殻体内において転倒しないようにする転倒防止手段と、上記走行体に取着されると共に、上記駆動輪が球殻体の内面に接触した状態において球殻体の内面に接触するように配置された姿勢保持手段とを備えたものである。
【００１３】
従って、本発明によれば、球殻体に対する走行体の姿勢が悪くなって、走行体の重心が球殻体の中心よりも上方へ行ってしまい、走行体の天地が逆になっても、転倒防止手段が球殻体の下部の内面に接触して、走行体が天地逆の状態で下方に落下して裏返しになってしまうことを防止することができ、これにより、走行体は天地が逆にならずに、再び、正規の状態に復帰することができる。また、走行体は駆動輪と姿勢保持手段を介して球殻体の内面に接触することになるので、走行体が傾くことがなくなり、安定した球殻体の移動が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る球殻体移動装置の基本構成を概念的に示すものである。球殻体移動装置１は、移動輪となる球体状の球殻体２と、該球殻体２の内部に配設され球殻体２を転動させる走行体３と、該走行体３に取着されると共に、その一部が上記球殻体２の中心Ｏを挟んで走行体の重心Ｇの位置と反対側の位置において球殻体２内面に近接又は接触するように配置された転倒防止手段４とを備える。
【００１５】
球殻体２は、所定の厚みを有する球状の殻で内部空間を有する。尚、球殻体２は、上記走行体３により転動可能なものであれば良く、従って、その外形が真球状である必要はなく、例えば、面が多数の正多面体であってもよい。
【００１６】
走行体３は、１つのフレーム５に取着され独立に駆動する２つの駆動手段６、６と、該駆動手段６、６により各別に駆動される２つの駆動輪７、７とを備え、駆動輪７、７が上記球殻体２の内面にそれぞれ接触されている。そして、走行体３はその重心Ｇが球殻体２の中心Ｏよりも低い位置に位置している。
【００１７】
駆動手段６には、例えば、モータ、内燃機関、発条（ぜんまい）等、回転運動を得ることができるものすべてが含まれる。
【００１９】
上記２つの駆動手段６、６を駆動すると、その各駆動手段６、６の回転方向に見合った方向に、駆動輪７、７が各別に回転され、走行体３が球殻体２内を相対的に走行しようとする。そして、走行体３を含む球殻体２の全体の重心Ｇが斜め上方へ移動しようとするが、球殻体２が走行体３に対して自由であり、かつ、球殻体２が接地面に対して自由であるため、結局、走行体３はその姿勢を変えずに、球殻体２が接地面に対して転動することになる。
【００２０】
また、駆動輪７、７はそれぞれの駆動手段６、６の回転方向により、互いに同一方向、逆方向、或いは異なった回転速度で回転され、これにより、球殻体２は直線方向に転動したり、その場で旋回したり、或いは曲線方向に転動する。
【００２１】
尚、駆動手段６、６は、リモートコントロールによる遠隔操作、或いは予め、記録されたプログラムにより制御されるようになっている。
【００２２】
転倒防止手段４は、走行体３が球殻体２の内面を駆け上がって天地が逆さになったときに、走行体３がそのまま下方へ落下して裏返しになってしまうことを回避するためのものである。例えば、球殻体２の内面を駆け上がって走行体３の天地が逆さになり下方に落下しても、その落下を走行体３の重心Ｇが球殻体２の中心Ｏよりも下方に移動しないように阻止できるものであれば良く、走行体２のフレーム５にその上方に突出するように取着された部材、片材、板材、棒材等あらゆるものが含まれる。また、転倒防止手段４の球殻体２の内面との近接部又は接触部に、ローラ、ボールキャスター等の転動体を設けておけば、球殻体２の内面と接触部との摩擦抵抗が少なくなり、よって、天地が逆さになった走行体３を正規の状態に復帰させるのが容易である。尚、本発明は、転倒防止手段４の球殻体２の内面との近接部又は接触部を、辷り性の良好な材料で形成することによっても、球殻体２の内面との摩擦抵抗を少なくすることができる。
【００２３】
これにより、走行体３が球殻体２の上部においてその天地が逆さになって落下しても、転倒防止手段４の先端が球殻体２の下部内面に接触して、転倒防止手段４を含む走行体３の重心Ｇが球殻体２の中心Ｏよりも上方に位置されるため（図２参照）、走行体３が球殻体２内で姿勢を変えたり、球殻体２が「起き上がり小法師」のようになって転動したりして、走行体２はその天地が正規の状態、即ち、駆動輪７、７が球殻体２の内面に接触した状態となる。
【００２４】
尚、転倒防止手段４と球殻体２の内面とは、近接していても、或いは接触していても良い。近接している場合には、走行体３が正規の姿勢で球殻体２を転動させているときの抵抗を少なくすることができる。また、接触している場合には、走行体３が球殻体２の上部に移動して天地が逆さになったときでも、これが落下することはなく、走行体３及びこれに取り付けられる各種装置に衝撃を与えることを回避することができる。
【００２５】
【実施例】
以下に、本発明の詳細を添付図面に示した実施例に従って説明する。
【００２６】
図３は、球殻体移動装置８の一部を切り欠いて示す全体の斜視図であり、移動輪となる球体状の球殻体９と、該球殻体９を駆動する走行体１０と、該走行体１０にその上方に突出するように取着された転倒防止手段１１等から成る。
【００２７】
尚、図示は省略したが、球殻体９は２つに分割することができ、その内部に走行体１０及び転倒防止手段４等の後述する内部機構が収納される。
【００２８】
走行体１０は、１つのフレーム１２に取着され独立に駆動される２つの駆動手段１３、１３と、該駆動手段１３、１３により各別に駆動される２つの駆動輪１４、１４とを備え、駆動輪１４、１４が上記球殻体９の内面にそれぞれ接触されている。
【００２９】
フレーム１２は、平面で見て矩形で側方から見て逆台形状の箱状を為し、平面から見た矩形の部分（上板１２ａ）の対角線の長さが球殻体９の直径よりも小さく形成されており、走行体１０は球殻体９内の下部に位置される（図３、図４、図５参照）。これにより、フレーム１２及びこれに取着される駆動手段１３、転倒防止手段１１の重心Ｇが球殻体９の中心Ｏよりも下方に位置されるようになっている。尚、図示は省略したが、フレーム１２には、駆動手段１３を駆動するためのバッテリー等が、できるだけ低い位置に配設されており、これにより、フレーム１２及びこれに取着される各部品の重心Ｇができるだけ低くなるようになっている。
【００３０】
フレーム１２内には、それぞれモータ及び減速機を含む２組の駆動手段１３、１３が配設され、それぞれの駆動軸１３ａ、１３ａには駆動輪１４、１４が取着されている。駆動軸１３ａ、１３ａはその先端がフレーム１２の側板１２ｂ、１２ｂから側方へ突出され、また、それぞれの軸心は一致し、各軸心が平面で見て球殻体９の直径と重なるように配置されている。そして、駆動輪１４、１４はフレーム１２の側板１２ｂ、１２ｂから側方に突出した状態で、駆動軸１３ａ、１３ａに取着され、球殻体９の内面に接触されている。これにより、駆動軸１３ａ、１３ａの軸回り方向以外に走行体１０が傾かない限り、フレーム１２が球殻体９に接触することはない。
【００３１】
フレーム１２の斜め下方を向いた傾斜板１２ｃ、１２ｃには、フレーム１２の上記駆動軸１３ａ、１３ａに水平方向に直交する方向に対する姿勢を保持するための姿勢保持手段として、ボールキャスター１５、１５がそれぞれ設けられている。
【００３２】
ボールキャスター１５は、円筒状のハウジング１６にボール１７が回転自在に支持されたものであり、ボール１７は、ハウジング１６に対して抜け止めが為され、かつ、ハウジング１６に対していずれの方向にも回転可能となっている。そして、ボールキャスター１５、１５は、駆動輪１４、１４が球殻体９の内面に接触した状態で、そのボール１７、１７も球殻体９の内面に接触するようになっている。
【００３３】
これにより、フレーム１２は駆動輪１４、１４とボールキャスター１５、１５のボール１７、１７との４点を介して球殻体９の内面に接触することになり、駆動輪１４、１４の軸を中心にフレーム１２が傾くことはなく、安定した球殻体９の移動を可能にする。尚、姿勢保持手段はボールキャスター１５に限らず、補助車輪であっても良いことは勿論である。更に、姿勢保持手段は回転部材に限らず、辷り性の良好な材料で形成された突部を設けるようにしても良い。
【００３４】
駆動輪１４、１４はその外周部がゴムなどの弾性部材にて形成されており、球殻体９との摩擦が大きくなるようになっていると共に、駆動手段１３、１３により発生する振動が球殻体９に伝達されにくくなっている。尚、駆動手段１３を構成する各モータ、減速機にあっても、振動をできるだけ小さくするためにそれぞれ振動防止手段を施すことが好ましい。
【００３５】
そして、このような駆動手段１３、１３は、リモートコントロールによる遠隔操作、或いは予め、記録されたプログラムにより制御され、各別に駆動されるようになっている。
【００３６】
転倒防止手段１１は、フレーム１２に取着されたアーチ状支持板１８と、該アーチ状支持板１８の中央部であって、その上端部に球殻体９の内面に近接して回転自在に支持された転動体としてのローラ２１とから成る。
【００３７】
アーチ状支持板１８は球殻体９の内面に沿うアーチ部１８ａと該アーチ部１８ａの両端縁から下方に延びフレーム１２の前板１２ｄ及び後板１２ｅに各別に取着された側部１８ｂ、１８ｂとからなり、これにより、フレーム１２の上方には大きな空間ができ、例えば、当該球殻体移動装置を遠隔操作するための無線の受信機や各種装置を配設することができ、球殻体移動装置の設計の自由度を大きくし、また、その利用性の拡大を図ることができる。
【００３８】
また、上記アーチ部１８ａの中央部には矩形の孔１９が形成され、該矩形孔１９の両側縁に下方に向かってローラ支持部材２０、２０が垂設されている。
【００３９】
ローラ支持部材２０、２０は上記駆動軸１３ａ、１３ａと平行になる向きで互いに対向され、それぞれの対向面に下方に開口したＵ字状の切欠２０ａ、２０ａが形成されている。
【００４０】
上記ローラ２１は、ローラ軸２２に対して回転自在にされており、そのローラ軸２２がローラ支持部材２０、２０のＵ字状切欠２０ａ、２０ａに嵌合され、該ローラ軸２２の両端部がナット締めされることによりローラ支持部材２０、２０に回転自在に支持され、そのローラ面２１ａの一部が上記矩形孔１９から外方に突出してアーチ部１８ａより外方に位置され、球殻体９の内面に近接される。
【００４１】
また、ローラ２１はアーチ状支持板１８にローラ支持部材２０、２０を介して回転自在に支持された状態で、転倒防止手段１１を含む走行体１０の重心Ｇの上方、即ち、走行体１０の重心Ｇと球殻体９の中心Ｏとを結んだ線の延長上に位置される。
【００４２】
しかして、上記２つの駆動手段１３、１３により駆動輪１４、１４は同一方向、逆方向、或いは異なった回転速度で各別に回転され、駆動輪１４、１４が球殻体９内を相対的に走行しようとする。そして、走行体１０を含む球殻体９の全体の重心Ｇが斜め上方へ移動しようとするが、球殻体９が走行体１０に対して自由であり、かつ、球殻体９が接地面に対して自由であるため、結局、走行体１０の姿勢は変化せずに、球殻体９が接地面に対して転動することになる。
【００４３】
例えば、駆動輪１４と１４とが同一方向に同じ速度で回転をすると球殻体９は接地面を直線方向に転動し、同一方向に異なった速度で回転するとその回転速度の差に見合った方向に円弧を描きながら転動することになる。また、駆動輪１４と１４とを逆方向に同じ速度で回転させると、球殻体９はその場で旋回することになる。
【００４４】
ところで、球殻体９内の走行体１０の加速度が大きい場合、或いは接地面との関係で球殻体９の転がりが悪い場合等には、走行体１０が球殻体９内面を駆け上がってしまい天地が逆になることがある。天地が逆になった走行体１０は自重により下方に少し落下するが、その落下は、アーチ状支持板１８に支持されたローラ２１のローラ面２１ａが球殻体９の内面に接触するため、走行体１０は天地が逆さの状態のまま、球殻体９の下部まで落下することはない（図７参照）。
【００４５】
そして、走行体１０の天地が逆さでローラ２１が球殻体１０の内面に接触した状態では、転倒防止手段１１を含む走行体１０の重心Ｇが球殻体１０の中心Ｏよりも上方に位置しているため不安定であり、走行体１０が球殻体９内で姿勢を変えたり、球殻体９が「起き上がり小法師」のようになって転動してたりして安定し、走行体１０は球殻体９の下部に正規の姿勢となって位置され、これにより、球殻体９は、再び、走行体１０の走行により転動される。
【００４６】
尚、上記実施例において転倒防止手段１１として、転動体であるローラ２１を適用したものについて説明したが、本発明はこれに限らず、アーチ状支持板の上端に辷り性の良好な材料から成る突部を設けても良い。
【００４７】
図８は上記実施例における転倒防止手段の変形例を示すものである。
【００４８】
この変形例が前記実施例と比較して相違する点は、転倒防止手段における球殻体との接触部としてのローラが２つある点であるので、図面には要部のみを示し、また、その説明は上記相違点についてのみ行い、他の部分については図面の各部に前記実施例に係る球殻体移動装置における同様の部分に付した符号と同じ符号を付することによりその説明を省略する。
【００４９】
変形例に係る転倒防止手段１１Ａは、上記実施例に係る球殻体移動装置８の転倒防止手段１１と同様に、走行体１０のフレーム１２に取着されたアーチ状支持板２３と該アーチ状支持板２３の中心から前後（アーチ状支持板の長手方向）にそれぞれ寄った位置に球殻体９の内面に近接して回転自在に支持されたローラ２４、２４とを有する。
【００５０】
このように配置された２つのローラ２４、２４は、走行体１０の重心Ｇと球殻体９の中心Ｏとを結んだ線の延長上にないが、走行体１０が球殻体９の内面を駆け上がって天地が逆さになった状態において、アーチ状支持板２３が球殻体９の内面に接触する前に上記ローラ２４、２４が球殻体９の内面に接触するため、上記実施例に係る転倒防止手段１１と同様に、天地が逆さになった走行体１０を正規の状態に復帰させることができる。これにより、球殻体９は、再び走行体１０の走行により転動される。
【００５１】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１に記載した本発明によれば、接地面に対して転動自在な球殻体と、該球殻体内に配設され、球殻体の内面に接触した駆動輪を有し、球殻体に対して相対的に走行することにより球殻体を転動させる走行体と、該走行体に取着されると共に、上記球殻体の中心を挟んで走行体の重心位置と反対側であって球殻体の内面に近接又は接触するように位置され、走行体が球殻体内において転倒しないようにする転倒防止手段と、上記走行体に取着されると共に、上記駆動輪が球殻体の内面に接触した状態において球殻体の内面に接触するように配置された姿勢保持手段とを備えたので、球殻体に対する走行体の姿勢が悪くなって、走行体の重心が球殻体の中心よりも上方へ行ってしまい、走行体の天地が逆になっても、転倒防止手段が球殻体の下部の内面に接触して、走行体が天地逆の状態で下方に落下して裏返しになってしまうことを防止することができ、これにより、走行体は天地が逆にならずに、再び、正規の状態に復帰することができる。また、走行体は駆動輪と姿勢保持手段を介して球殻体の内面に接触することになるので、走行体が傾くことがなくなり、安定した球殻体の移動が可能になる。
【００５２】
請求項２に記載した本発明によれば、転倒防止手段における球殻体の内面に近接又は接触する部分を転動体としたので、天地が逆さになった走行体の正規の姿勢への復帰をスムーズにすることができる。
【００５３】
請求項３又は請求項４に記載した本発明によれば、転倒防止手段又は転動体を走行体に取着したアーチ状の支持部材に支持したので、走行体の上部に空間を確保することができ、各種装置、部材等を配置することができ、球殻体移動装置としての利用可能性を拡大することができる。
【００５４】
尚、前記した実施例において示した各部の具体的な形状乃至構造は、本発明を実施するに当たっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る球殻体移動装置の基本構成を概念的に示す図である。
【図２】本発明に係る球殻体移動装置の走行体の天地が逆さになった状態を概念的に示す図である。
【図３】図４乃至図７と共に本発明に係る球殻体移動装置の実施の一例を説明するための図であり、本図は一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図４】球殻体を切り欠いて示す側面図である。
【図５】球殻体を切り欠いて示す正面図である。
【図６】球殻体を切り欠いて示す平面図である。
【図７】球殻体移動装置の走行体の天地が逆さになった状態を示す側面図である。
【図８】転倒防止手段の変形例を示す側面図である。
【図９】図１０及び図１１と共に、従来の球殻体移動装置を説明するための図であり、本図は球殻体を切り欠いて示す側面図である。
【図１０】球殻体を切り欠いて示す平面図である。
【図１１】球殻体移動装置の走行体の天地が逆さになった状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１…球殻体移動装置、２…球殻体、３…走行体、４…転倒防止手段、７…駆動輪、Ｇ…走行体の重心、Ｏ…球殻体の中心、８…球殻体移動装置、９…球殻体、１０…走行体、１１…転倒防止手段、１４…駆動輪、１５…ボールキャスター（姿勢保持手段）、１８…アーチ状支持板（アーチ状の支持部材）、２１…ローラ（転動体）、２３…アーチ状支持板、２４…ローラ（転動体）
【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】
0003794130.tif 000008
【図８】
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【図９】
0003794130.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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