全方向移动装置以及其姿势控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109414956A(43)申请公布日2019.03.01(21)申请号201780040317.X(74)专利代理机构北京超凡志成知识产权代理事务所(普通(22)申请日2017.06.28合伙)11371代理人孙辉王晖(30)优先权数据2016-1320902016.07.01JP(51)Int.Cl.2016-1709382016.09.01JPB60B19/00(2006.01)B60B19/14(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日B60B33/08(2006.01)2018.12.27B62K1/00(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据PCT/JP2017/0238222017.06.28(87)PCT国际申请的公布数据WO2018/003886JA2018.01.04(71)申请人学校法人东京理科大学地址日本东京(72)发明人星野祐权利要求书2页说明书22页附图10页(54)发明名称全方向移动装置以及其姿势控制方法(57)摘要全方向移动装置具有球状的旋转体(12)以及作为轮的全向轮(401)～(404)。轮在使旋转体(12)滚动来使旋转体(12)在直行方向上移动的旋转轴(120)的轴周围(121)与旋转体(12)的表面接触地配置有多个，轮沿着圆周方向旋转来向旋转体(12)传递动力，并且能够使旋转体(12)在与圆周方向交叉的方向上滚动。CN109414956ACN109414956A权利要求书1/2页1.一种全方向移动装置，具有：球状的旋转体；及轮，在使所述旋转体滚动来使所述旋转体在直行方向上移动的旋转轴的轴周围，以与所述旋转体的表面接触的方式配置有多个，所述轮沿着圆周方向旋转来向所述旋转体传递动力，并且能够使所述旋转体在与圆周方向交叉的方向上滚动。2.一种全方向移动装置，具有：球状的旋转体；第一轮，在使所述旋转体滚动来使所述旋转体在直行方向上移动的旋转轴的一端侧的轴周围，以与所述旋转体的上半球的表面接触的方式配置有多个，所述第一轮沿着圆周方向旋转来向所述旋转体传递动力，并且能够使所述旋转体在与圆周方向交叉的方向上滚动；及第二轮，配置为在所述旋转轴的一端侧的轴周围，接触所述旋转体的与下半球的表面的特定位置关于所述旋转体的中心对称的位置的表面，所述第二轮沿着圆周方向旋转来向所述旋转体传递动力，并且能够使所述旋转体在与圆周方向交叉的方向上滚动。3.一种全方向移动装置，具有：球状的旋转体；第一轮，在使所述旋转体滚动来使所述旋转体在直行方向上移动的旋转轴的一端侧的轴周围，以与所述旋转体的上半球的表面接触的方式配置有多个，所述第一轮沿着圆周方向旋转来向所述旋转体传递动力，并且能够使所述旋转体在与圆周方向交叉的方向上滚动；及第二轮，配置为在所述旋转轴的另一端侧的轴周围，与所述旋转体的上半球的表面接触，所述第二轮沿着圆周方向旋转来向所述旋转体传递动力，并且能够使所述旋转体在与圆周方向交叉的方向上滚动。4.根据权利要求2或3所述的全方向移动装置，其中，所述第一轮和所述第二轮是全向轮或麦克纳姆轮。5.根据权利要求2或3所述的全方向移动装置，其中，所述第一轮配置2个，所述第二轮配置1个或2个。6.根据权利要求2或3所述的全方向移动装置，其中，所述第一轮和所述第二轮配置于，在由所述第一轮和所述第二轮与所述旋转体的接触点的位置矢量以及所述接触点处的切线矢量决定的动力传递矩阵的矩阵元素中，所述旋转轴的矩阵元素的每列的绝对值都相等的位置。7.根据权利要求6所述的全方向移动装置，其中，所述动力传递矩阵包括表示角速度的传递矩阵。8.根据权利要求2或3所述的全方向移动装置，还具有：辅助轮，与所述旋转体的下半球的表面接触或接近，沿着圆周方向旋转，并且能够使所述旋转体在与圆周方向交叉的方向上滚动。9.根据权利要求2或3所述的全方向移动装置，进一步具有：车体，设置在所述旋转体上；2CN109414956A权利要求书2/2页第一驱动装置，安装在所述车体上，且使所述第一轮旋转；第二驱动装置，安装在所述车体上，且使所述第二轮旋转；及姿势稳定系统，配置在所述车体上，用于稳定地维持所述车体的姿势。10.根据权利要求9所述的全方向移动装置，所述姿势稳定系统具有：姿势角度检测部，安装在所述车体上，对所述车体的姿势角度以及随该姿势角度的变化而产生的第一角速度进行检测；转速检测部，对所述第一轮和所述第二轮的转速进行检测；角速度检测部，基于所述转速检测部的转速的检测结果，对所述旋转体滚动的第二角速度进行检测；及运算处理部，基于通过所述姿势角度检测部检测的姿势角度信息、第一角速度信息以及通过所述角速度检测部检测的第二角速度信息，计算用于维持所述车体的姿势的所述第一轮和所述