次摆线驱动机构和移动体制造技术

本发明专利技术提供次摆线驱动机构和移动体。次摆线驱动机构包括：支承一个车轮（41）的支承部（36、42、43、50），所述车轮（41）具有与操舵轴（15）垂直的车轴（411），所述操舵轴（15）与输出轴（121）隔开距离（r）并围绕输出轴（121）旋转；以及操舵部（20、30），与操舵轴（15）同步旋转，在旋转面上与输出轴（121）的相对位置能发生位移，操舵部（20、30）包括：第一连杆机构（16、32、34、50），与位移联动，使车轴（411）围绕操舵轴（15）转动以调整车轮（41）的转向角（θ）；以及第二连杆机构（32、42、43、50），与第一连杆机构连接，通过使车轴以与转向角对应的角度，在与平行于转向角的面垂直的面上倾倒，来调整车轮（41）的外倾角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】次摆线驱动机构和移动体
本专利技术涉及使车轮在沿次摆线的轨道上运动的次摆线驱动机构(除了次摆线驱动机构以外、还包含与其类似的驱动机构)和移动体。
技术介绍
专利文献I公开了利用次摆线推进机构，使具有露出于下部的八个脚轮及防滑动用的一对后轮的座椅型汽车在地面上全方位行走。所述机构能用与各脚轮卡合的系杆，对围绕旋转的圆筒旋转轴均等配置的八个脚轮的旋转方向进行操舵。更具体而言，与各脚轮对应的系杆以能在中心基部一体旋转的方式构成，在中心基部的位置与旋转轴一致的状态下，仅圆筒旋转而行驶车辆处于停止状态，另一方面，当把中心基部的位置从旋转轴操舵操作为在水平面上偏心的状态时，行驶车辆在使脚轮旋转的同时，在地面上向偏心方向并进移动。非专利文献I也和上述同样，公开了在铅直的旋转驱动轴周围圆周状配置多个带转向机构的从动车轮而构成的全方位移动机构。此外，专利文献2、3和非专利文献2、3公开了与直升机、摆线机构或者螺旋桨具有同样的推进原理、轴对称且带有全方位性的推进机构，特别记载了连续改变并进速度的机构。非专利文献4记载了具备调整外倾角的机构的曲折运动推进机构。专利文献1:日本专利公开公报特开2000-33876号 专利文献2:日本专利公开公报特开2004-224147号专利文献3:美国专利公报第5993157号非专利文献1:前田太郎、安藤英由树，“幾何学的完全解i ?卜α 2 4 F曲線全実現+ ^機械的回転機構0提案一才A 二 * 4 一 ^ &用全方位移動機構0提案一(作为几何学通解实现次摆线的机械旋转机构的提案-不使用全向轮的全方位移动机构的提案)”，机器人技术.机械电子技术演讲会’ 10，2A2-D11非专利文献2:Roy.P.Gibbens,“Construction and flying a radio controlledligter than aircraft powered by cycloidal propellers，，4th International AirshipConvention and Exhibition，2002，PaperA-1非专利文献3 !Virginia Downward & William M.Clark，“Vertical PaddlePropeller Wheel” 1930非专利文献4:中泽贤，第4章“蛇行運動^ J: 3推進機構(曲折运动推进机构)”46页，图4、8，生物机械学会编，“生物(二学；才 > 力二 < A機械；^ r A設計O新P発想(仿生生物机械机械系统设计的新思想)”工业调查会，1987年平面内的全方位移动，要求作为利用旋转机构的连续运动的直线移动的几何学解来实现沿次摆线的轨道。但是，实际上如专利文献I所示，由于用近似解再现次摆线，所以用脚轮驱动行走时，存在脚轮的旋转方向的运动与并进方向的运动之间产生的、成为与地面的无效成分的滑动所带来的摩擦损失大的问题。因此，实用上如专利文献2、3和非专利文献2、3所示，仅限于应用在滑动带来的摩擦影响小的流体环境下的螺旋桨等。此外，非专利文献4所示的蛇行推进机构中，用于设定外倾角的曲率半径只能得到近似解。因此，本专利技术的专利技术人提出了通过简单的机械要素组成的机构实现次摆线的几何学通解的、低损失的次摆线驱动机构(日本专利特愿2010-134580)。非专利文献I记载了相关内容。按照所述次摆线驱动机构，通过围绕驱动轴设置三个作为从动轮的车轮，使其以规定速度圆周运动并在二维方向对操舵部进行操舵，从而利用连杆机构单独调整三个车轮的转向角，使整体在指示的方向上并进。可是，非专利文献I中所述的次摆线驱动机构，由于外倾角为固定式，用于沿曲线弯曲行走的转向阻力大幅残留，所以降低了行走效率。此外，作为本次摆线推进机构的应用对象例如可以考虑轮椅，能占有的空间标准(电动轮椅Jis T9203 (轮椅)，以及手动和电动轮椅:IS07193，7176/5 (轮椅))由于被规定为L120XW70XH109 (cm)以下，所以为了实现作为轮椅一个重要功能的、跨越(跨越台阶)上坡20cm斜度40度的台阶等，需要大直径的车轮，而另一方面考虑所述标准，使三个轮围绕驱动轴圆周运动的机构存在极限。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供车轮旋转型的次摆线驱动机构、与其类似的驱动机构以及使用它们的移动体，通过以机构方式联动调整车轮的转向角和外倾角而提高行走效率。第一方式记载的专利技术的次摆线驱动机构包括:支承从动型车轮的支承部，所述车轮具有与操舵轴垂直的车轴，所述操舵轴与驱动轴隔开规定距离，围绕所述驱动轴旋转并平行于所述驱动轴；以及操舵部，与所述操舵轴同步旋转，在旋转面上与所述驱动轴的相对位置能发生位移，所述操舵部包括:第一连杆机构，与所述位移联动，使所述车轴围绕所述操舵轴转动以调整所述车轮的转向角；以及第二连杆机构，与所述第一连杆机构连接，通过使所述车轴以与所述转向角对应的角度，在与平行于所述转向角的面垂直的面上倾倒，来调整所述车轮的外倾角。按照本专利技术，取代使三个车轮圆周运动的次摆线驱动机构，可以用使一个车轮旋转的次摆线驱动机构在旋转面上移动。即，车轮通过围绕驱动轴旋转，始终接触地面。操舵部与车轮的旋转共同旋转。操舵部能在旋转面上相对移动(操舵操作)，如果没有操舵操作，车轮仅仅沿旋转方向在地面上围绕驱动轴旋转。即，第一连杆机构将操舵轴的正下方作为车轮的接地点，使车轮以预先设定的转向角围绕驱动轴转动。另一方面，进行操舵操作时，设定了转向角，且使所述转向角与围绕驱动轴的车轮的旋转同步，始终发生角度变化。由此，本驱动机构在操舵的方向上移动。另一方面，车轮的外倾角对应于利用第二连杆机构的转向角的变化，即与车轮的圆周运动同步变化。因此，通过以机构方式联动调整并设定车轮的转向角和外倾角，行走摩擦阻力降低，本驱动机构的移动效率得到提高。通过以机构方式联动调整车轮的转向角和外倾角，可以提高行走效率。【附图说明】图1是表示以一定的角速度ω在特定的方向上并进时，在同机构中对各车轮求出的舵角的图。图2是示意性表示使用图1所示的次摆线的推进机构的一例的图，(a)为俯视图，(b)为侧视图，(c)为主视图。图3是用于表示使外倾角朝向使用两个转向角生成机构得到的方向的一个方法的图，Ca)是用于说明外倾角的图，(b)是用于说明伴随车轮转动利用外倾角的连杆系统进行角度调整的图。图4是用于说明本次的转向机构的变更方案的一例、从作为旋转系统的车轮舵角机构周围(驱动臂坐标系)观察的速度与各连杆系统的关系的图，(a)是表不速度关系的图，(b)是表示本 申请人:的所述在先申请的连杆连接的图，(c)是表示本次的连杆连接的图。图5是用于说明求出曲率中心与曲率半径的精确解的机构的图。图6相当于沿图5所示的边b的铅垂平面，是用于说明根据曲率中心位置求出外倾角的机构的图。图7是说明驱动轮从静止速度跨越台阶的条件的图。图8是说明本机构的跨越台阶条件的图。图9是设置追加的接地点时的示意图，Ca)是表示三轮结构的图，(b)是表示从动轮控制结构的图，(c)是表示圆环车轮化和多重反转的结构的图。图10将图9 Ca)的方式应用于轮椅时的简要侧视图。图11是表示图5的简化连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种次摆线驱动机构，其特征在于包括：支承从动型车轮的支承部，所述车轮具有与操舵轴垂直的车轴，所述操舵轴与驱动轴隔开规定距离，围绕所述驱动轴旋转并平行于所述驱动轴；以及操舵部，与所述操舵轴同步旋转，在旋转面上与所述驱动轴的相对位置能发生位移，所述操舵部包括：第一连杆机构，与所述位移联动，使所述车轴围绕所述操舵轴转动以调整所述车轮的转向角；以及第二连杆机构，与所述第一连杆机构连接，通过使所述车轴以与所述转向角对应的角度，在与平行于所述转向角的面垂直的面上倾倒，来调整所述车轮的外倾角。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.25 JP 2011-1174961.一种次摆线驱动机构，其特征在于包括: 支承从动型车轮的支承部，所述车轮具有与操舵轴垂直的车轴，所述操舵轴与驱动轴隔开规定距离，围绕所述驱动轴旋转并平行于所述驱动轴；以及 操舵部，与所述操舵轴同步旋转，在旋转面上与所述驱动轴的相对位置能发生位移， 所述操舵部包括:第一连杆机构，与所述位移联动，使所述车轴围绕所述操舵轴转动以调整所述车轮的转向角；以及第二连杆机构，与所述第一连杆机构连接，通过使所述车轴以与所述转向角对应的角度，在与平行于...

【专利技术属性】
技术研发人员：前田太郎，
申请(专利权)人：国立大学法人大阪大学，
类型：
国别省市：