JPH0871977A - Robot device - Google Patents

Robot device

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Publication number
JPH0871977A
JPH0871977A JP23942094A JP23942094A JPH0871977A JP H0871977 A JPH0871977 A JP H0871977A JP 23942094 A JP23942094 A JP 23942094A JP 23942094 A JP23942094 A JP 23942094A JP H0871977 A JPH0871977 A JP H0871977A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
stators
arm
spherical
robot
Prior art date
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Pending
Application number
JP23942094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasutaro Miyatani
保太郎 宮谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP23942094A priority Critical patent/JPH0871977A/en
Publication of JPH0871977A publication Critical patent/JPH0871977A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide a small-sized lightweight robot device which can take motion resembling a human motion. CONSTITUTION: Four stators 5 which drives in a principle similar to that used as a ultrasonic motor, are located on end the same circumference so that their center axes pass through the center of a substantially spherical rotor, and accordingly, the rotor 4 are held at opposite sides between the stators 5 in two pairs, that is, the rotor 4 is supported only by the four stators 5, so that a spherical actuator 3 is formed. The rotor 4 incorporates a first arm part l corresponding to a hand, and a second arm part 2 corresponding to a front arm, and a cover part 6 made of soft materials, with which the spherical actuator 3 is covered, is provided so as to obtain an upper extremity prosthesis A. Accordingly, the rotor 4 can be smoothly rotated, and accordingly, the first arm can be smoothly actuated as if it is a human joint.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はロボット装置に関する。
具体的には、人間の各部位の動きを真似たロボット装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot device.
Specifically, the present invention relates to a robot apparatus that mimics the movement of each part of a human.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、障害者の自立支援、又は介助者の
負担軽減の目的で、ロボット装置を用いて肢体不自由者
を介助する試みが行なわれている(「四肢麻痺者のため
のロボットによる麺類摂食介助」、日本機械学会 ロボ
ティクス・メカトロニクス講演会、講演論文集p.11
13〜1114)。従来、人間の手足などの代替となる
介助ロボットや義手などのロボット装置では、関節部分
に回転型の電磁モータが使用されており、例えば図7に
示すロボット装置Fのように、アーム部51の先端に回
転軸方向の異なる2つの電磁モータ52、53が取り付
けられている。このロボット装置Fにあっては、2つの
電磁モータ52、53を用いることにより手首の動きを
表わしており、2つの電磁モータ52、53を駆動し、
電磁モータ52の駆動軸に取り付けられたスプーンやフ
ォーク54を使って食事の介護を行うことができる。
2. Description of the Related Art In recent years, attempts have been made to assist a physically handicapped person with a robot device for the purpose of supporting independence of persons with disabilities or reducing the burden on caregivers. By Noodles ”, The Japan Society of Mechanical Engineers Robotics and Mechatronics Lecture, Proceedings p.11
13-1114). 2. Description of the Related Art Conventionally, in a robot device such as an assisting robot or a prosthetic hand, which is an alternative to human limbs, a rotary electromagnetic motor is used in a joint portion. For example, like a robot device F shown in FIG. Two electromagnetic motors 52 and 53 having different rotation axis directions are attached to the tips. In this robot apparatus F, the movement of the wrist is represented by using the two electromagnetic motors 52 and 53, and the two electromagnetic motors 52 and 53 are driven,
A spoon or fork 54 attached to the drive shaft of the electromagnetic motor 52 can be used to care for meals.

【0003】産業用ロボットのように、機械の組み立て
や物の搬送など対象が物であればその動き方や速さなど
人間からの見た目を考慮する必要がないが、義手や介助
ロボット等人間を対象とするロボット装置にあっては、
その機能などから人間のような柔らかな動きや感情に対
応した動作が必要となる。
If an object such as an industrial robot is an object for assembling a machine or transporting an object, it is not necessary to consider the appearance of a human such as its movement and speed, but a human such as an artificial hand or an assisting robot is required. For the target robot device,
Due to its functions, it is necessary to perform actions that correspond to human-like soft movements and emotions.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転型
の電磁モータを使用したロボット装置にあっては、一軸
回りの回転や直線運動しか実現できず、動作がぎこちな
く非常に冷たく感じられてしまう。また、人間の動きを
回転型の電磁モータだけによって実現しようとすれば、
複雑な伝達変換機構を用いなければならず、装置も大型
化、重量化してしまうという問題点があった。
However, in a robot apparatus using a rotary type electromagnetic motor, only a rotation about one axis and a linear movement can be realized, and the operation feels awkward and extremely cold. Also, if we try to realize human movement only by a rotary electromagnetic motor,
Since a complicated transmission conversion mechanism has to be used, there is a problem that the device becomes large and heavy.

【0005】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、小型で軽量
で、人間に近い滑らかで柔らかな動きのできるロボット
装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and an object of the present invention is to provide a robot apparatus which is small in size and light in weight, and which can move smoothly and softly like a human. It is in.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の第1のロボット
装置にあっては、複数のステータを略球状のロータの表
面に圧接させ、ステータに発生させた微小振動をロータ
へ伝達させて該ロータを回転駆動させるようにした球面
アクチュエータを、関節部分に用いたことを特徴として
いる。
In a first robot apparatus according to the present invention, a plurality of stators are brought into pressure contact with the surface of a substantially spherical rotor, and minute vibrations generated in the stator are transmitted to the rotor. It is characterized in that a spherical actuator that drives the rotor to rotate is used in the joint portion.

【0007】また、前記複数のステータを、前記ロータ
の所定の同一円周上に沿って設け、該円周を境界にして
ロータの一方の側に第1のアームを設け、他方の側に第
2のアームを設けることにしてもよい。
Further, the plurality of stators are provided along a predetermined same circumference of the rotor, the first arm is provided on one side of the rotor with the circumference as a boundary, and the first arm is provided on the other side. Two arms may be provided.

【0008】このとき、前記球面アクチュエータを軟質
部材で覆うのが好ましく、前記球面アクチュエータを義
手や義足の関節部分として用いることができる。
At this time, it is preferable that the spherical actuator is covered with a soft member, and the spherical actuator can be used as a joint portion of a prosthetic hand or artificial leg.

【0009】本発明の第2のロボット装置にあっては、
複数のステータを略球状のロータの表面に圧接させ、ス
テータに発生させた微小振動をロータへ伝達させて該ロ
ータを回転駆動させるようにした球面アクチュエータ
を、眼球の部分に用いたことを特徴としている。
According to the second robot apparatus of the present invention,
A spherical actuator in which a plurality of stators are brought into pressure contact with the surface of a substantially spherical rotor and minute vibrations generated in the stator are transmitted to the rotor to drive the rotor to rotate is used for the eyeball portion. There is.

【0010】このとき、ロータを眼球として用いるのが
好ましく、前記眼球を義眼として用いることができる。
At this time, the rotor is preferably used as an eyeball, and the eyeball can be used as an artificial eye.

【0011】上記の各ロボット装置にあっては、前記複
数のステータに、それぞれ、前記ロータの中心を通る軸
を軸心とした略円形状に沿って微小振動を発生させ、前
記各ステータから前記それぞれの軸心回りの回転運動力
をロータに与えることにより球面アクチュエータを駆動
してもよく、前記各ステータの発生する回転駆動力の合
成により、前記ロータを任意の方向へ回転駆動すること
にしてもよい。
In each of the above-mentioned robot devices, a minute vibration is generated in each of the plurality of stators along a substantially circular shape with an axis passing through the center of the rotor as an axis, and each of the stators receives the vibration. The spherical actuator may be driven by applying a rotational kinetic force around each axis to the rotor, and the rotor is rotationally driven in an arbitrary direction by combining the rotational drive forces generated by the respective stators. Good.

【0012】[0012]

【作用】本発明のロボット装置に用いる球面アクチュエ
ータは、表面に圧接させたステータによってロータを滑
らかに回転駆動させることができる。このため、本発明
の第1のロボット装置のように、球面アクチュエータを
関節部分に用いることにより、ロータに取り付けられた
第1のアーム若しくは第2のアームを滑らかに駆動する
ことができ、あたかも人間の関節のごとく動作できる。
また、この球面アクチュエータにあっては小型で軽量な
ため、ロボット装置を小型化、軽量化することができ
る。したがって、義手や義足などとして利用することが
でき、人間に近い動作をするロボット装置とすることが
できる。特に、球面アクチュエータを軟質部材で覆うこ
とにすれば関節部分を隠すことができ、外観上好まし
い。
In the spherical actuator used in the robot apparatus according to the present invention, the rotor can be smoothly rotated by the stator pressed against the surface. Therefore, by using the spherical actuator for the joint portion as in the first robot apparatus of the present invention, the first arm or the second arm attached to the rotor can be smoothly driven, and it is as if a human being. It can operate like a joint.
Further, since this spherical actuator is small and lightweight, the robot apparatus can be made compact and lightweight. Therefore, the robot device can be used as a prosthetic hand or a prosthetic leg, and can be a robot device that behaves like a human. Particularly, by covering the spherical actuator with a soft member, the joint portion can be hidden, which is preferable in terms of appearance.

【0013】また、本発明の第2のロボット装置のよう
に、球面アクチュエータを眼球の部分に用いることによ
り、ロータに取り付けた眼球模型を滑らかに駆動するこ
とができる。このため、人間の眼球に近い動きをする義
眼として用いることができ、人間の目にも優しく感じら
れる。特に、ロータ自体を眼球として用いることがで
き、さらに、ロボット装置の小型化、軽量化をすること
ができる。
Further, as in the second robot apparatus of the present invention, by using the spherical actuator for the eyeball portion, the eyeball model attached to the rotor can be smoothly driven. For this reason, it can be used as a prosthesis that moves close to the human eyeball, and the human eye can feel it gently. In particular, the rotor itself can be used as an eyeball, and the robot device can be made smaller and lighter.

【0014】[0014]

【実施例】図1は本発明によるロボット装置として、義
手Aについて示したものである。義手Aは、手に相当す
る第1のアーム部1及び前腕に相当する第2のアーム部
2と、手首関節として機能する球面アクチュエータ3と
から構成されている。第1のアーム部1と第2のアーム
部2との間には、球面アクチュエータ3を覆い隠すよう
にして、ゴムや軟質プラスチックなどの軟質部材からな
るカバー部6が設けられており、一見して義手であるこ
とが分からないように工夫されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a prosthetic hand A as a robot apparatus according to the present invention. The prosthetic hand A includes a first arm portion 1 corresponding to a hand, a second arm portion 2 corresponding to a forearm, and a spherical actuator 3 that functions as a wrist joint. Between the first arm portion 1 and the second arm portion 2, a cover portion 6 made of a soft material such as rubber or soft plastic is provided so as to cover the spherical actuator 3, and at first glance. It is designed so that you do not know that it is a prosthetic hand.

【0015】球面アクチュエータ3は、カバー部6の内
面に圧電体を用いたステータ5が固定され、球体状をし
たロータ4が複数のステータ5によって回転可能に支持
されて構成されている。すなわち、ロータ4はステータ
5の非駆動時にはステータ4との間の摩擦によって回転
できないが、ステータ5を駆動してステータ5表面にい
わゆる超音波振動(圧電体表面でのたわみ進行波)を発
生させると、それによってロータ4が回転する。また、
駆動するステータ5を切り替えたり、ステータ5の振動
モードを変化させたりすると異なった方向にロータ4が
回転する。
The spherical actuator 3 is constructed such that a stator 5 using a piezoelectric material is fixed to the inner surface of a cover portion 6, and a spherical rotor 4 is rotatably supported by a plurality of stators 5. That is, the rotor 4 cannot rotate due to friction with the stator 4 when the stator 5 is not driven, but drives the stator 5 to generate so-called ultrasonic vibration (flexure traveling wave on the piezoelectric surface) on the surface of the stator 5. The rotor 4 rotates accordingly. Also,
When the stator 5 to be driven is switched or the vibration mode of the stator 5 is changed, the rotor 4 rotates in different directions.

【0016】球面アクチュエータ3としては、例えば特
願平5−252273号として特許出願されているもの
を用いることができる。この球面アクチュエータ3は、
図2(a)に示すように、4個のステータ5を球面状を
したロータ4の最大円(赤道)に沿って90度の角度を
おいて配置し、4個のステータ5によってロータ4を支
持したものである。各ステータ5は図2(b)(c)に
示すような回転型表面波振動子からなる。すなわち、金
属等の弾性材料によって形成された弾性体10は略皿状
をしており、その外周部表面には一定ピッチ毎に接触片
11が突設されて環状に配列しており、接触片11と対
応して弾性体10の外周部裏面にはPZT等の圧電素子
12が貼り付けられている。ステータ5は、接触片11
をロータ4と接触させるようにしてロータ4を支持する
ようになっており、そのため接触片11の上面にはロー
タ4の表面の曲率と同一の曲率を有する凹状のアール面
11aが施されている。
As the spherical actuator 3, it is possible to use, for example, one that has been applied for a patent as Japanese Patent Application No. 5-252273. This spherical actuator 3
As shown in FIG. 2A, the four stators 5 are arranged at an angle of 90 degrees along the maximum circle (equator) of the spherical rotor 4 and the rotors 4 are arranged by the four stators 5. I supported it. Each stator 5 is composed of a rotary type surface acoustic wave oscillator as shown in FIGS. That is, the elastic body 10 formed of an elastic material such as metal has a substantially dish shape, and the contact pieces 11 are projected and arranged in a ring shape on the outer peripheral surface at a constant pitch. Corresponding to 11, a piezoelectric element 12 such as PZT is attached to the back surface of the outer peripheral portion of the elastic body 10. The stator 5 has a contact piece 11
The rotor 4 is supported in such a manner that it contacts the rotor 4. Therefore, the upper surface of the contact piece 11 is provided with a concave rounded surface 11a having the same curvature as that of the surface of the rotor 4. .

【0017】しかして、ステータ5は超音波モータの原
理によってロータ4を駆動するものであって、圧電素子
12を振動させることによって弾性体10の接触片11
の表面にたわみ振動や伸縮振動等の表面波振動を発生さ
せるものである。しかして、この圧電素子12を所定の
駆動モードで駆動すると、弾性体10の表面を円周方向
に進む進行波(たわみ進行波)により接触片11の表面
の粒子が楕円軌道を描いて運動し、ロータ4の表面がス
テータ5の円周方向に沿って移動する。この結果、ロー
タ4は駆動されているステータ5の軸心の回りに回転す
る。
However, the stator 5 drives the rotor 4 according to the principle of an ultrasonic motor, and vibrates the piezoelectric element 12 to contact the contact piece 11 of the elastic body 10.
It generates surface wave vibration such as flexural vibration and stretching vibration on the surface of the. When the piezoelectric element 12 is driven in a predetermined driving mode, the traveling particles traveling on the surface of the elastic body 10 in the circumferential direction (flexing traveling wave) cause the particles on the surface of the contact piece 11 to move in an elliptical orbit. , The surface of the rotor 4 moves along the circumferential direction of the stator 5. As a result, the rotor 4 rotates around the axis of the driven stator 5.

【0018】第1のアーム部1は例えば図1に示すよう
に、4つのステータ5が配置されたロータ4の赤道面の
いずれか一方の側に設けられており、赤道面を対称面と
して第2のアーム部2が設けられている。4つのステー
タ5にはそれぞれ外部に設置された制御ユニット(図示
せず)から制御信号が送信されており、互いに向かい合
う対となったステータ5を駆動することにより、駆動さ
れているステータ5の軸心回りにロータ4が回転され
る。また、4つのステータ5を駆動することにより、そ
れぞれ対となるステータ5の軸心回りの回転力が合成さ
れ、合成された力の方向にロータ4が回転される。した
がって、4つのステータ5を駆動することにより、ロー
タ4に設けられた第1のアーム部1を図1に示すように
矢印方向に自由に回動させることができる。もちろん、
駆動するステータ5を切り替えたり、ステータ5の振動
モードを変化させて第1のアーム部1を回転させること
としてもよい。
As shown in FIG. 1, for example, the first arm portion 1 is provided on either side of the equatorial plane of the rotor 4 on which the four stators 5 are arranged, and the first equatorial plane is the symmetry plane. Two arm portions 2 are provided. A control signal (not shown) installed outside each of the four stators 5 transmits a control signal. By driving the paired stators 5 facing each other, the shafts of the stators 5 being driven are driven. The rotor 4 is rotated around the center. Further, by driving the four stators 5, the rotational forces around the axes of the paired stators 5 are combined, and the rotor 4 is rotated in the direction of the combined force. Therefore, by driving the four stators 5, the first arm portion 1 provided on the rotor 4 can be freely rotated in the arrow direction as shown in FIG. of course,
It is also possible to switch the stator 5 to be driven or change the vibration mode of the stator 5 to rotate the first arm unit 1.

【0019】この義手Aにあっては手首関節として機能
する球面アクチュエータ3のロータ4はスムーズに回動
させて、手に相当する第1のアーム部1をあたかも人間
のように滑らかに柔らかく動作させ、第1のアーム部1
を任意の方向に向けることができる。また、球面アクチ
ュエータ3はロータ4を自由に回動させることができ、
一個の球面アクチュエータ3により2自由度の動きが可
能で、関節部分を小型化、軽量化することができる。特
に、超音波モータと同様な原理によって球面アクチュエ
ータ3を動作させているので、万が一球面アクチュエー
タ3に故障が生じた場合でも、その時の位置や姿勢をそ
のまま維持することができるという利点を有している。
In the artificial hand A, the rotor 4 of the spherical actuator 3 functioning as a wrist joint is smoothly rotated so that the first arm portion 1 corresponding to the hand operates smoothly and softly as if a human being. , The first arm unit 1
Can be oriented in any direction. The spherical actuator 3 can freely rotate the rotor 4,
The single spherical actuator 3 can move in two degrees of freedom, and can reduce the size and weight of the joint portion. In particular, since the spherical actuator 3 is operated according to the same principle as that of the ultrasonic motor, even if the spherical actuator 3 should fail, the position and orientation at that time can be maintained as they are. There is.

【0020】また、使用者の筋電信号を解析し、解析し
た筋電信号に基づいて球面アクチュエータ3を制御する
ことにより、使用者の意思によって第1のアーム部1を
動作させることも可能である。さらには、第1のアーム
部1に指の運動機能を持たせることとしてもよく、より
一層人間の手に近づいた義手とすることが考えられる。
Further, by analyzing the myoelectric signal of the user and controlling the spherical actuator 3 based on the analyzed myoelectric signal, it is possible to operate the first arm portion 1 according to the intention of the user. is there. Furthermore, the first arm portion 1 may be provided with a finger movement function, and it is conceivable that the first arm portion 1 is a prosthetic hand that is closer to the human hand.

【0021】図3は本発明の別な実施例であるロボット
装置として、義眼Bについて示したものである。球面ア
クチュエータ3のロータ4が眼球として機能しており、
ロータ4の表面には光彩7や瞳8が描かれ、球面アクチ
ュエータ3は、人間の頭部9内(眼窩内)に納められて
いる。なお、13はロータ4やステータ5を納めたケー
シングであって、ロータ4はケーシング13の内壁面に
接することなく4つのステータ5のみにより支持されて
いる。
FIG. 3 shows a artificial eye B as a robot apparatus according to another embodiment of the present invention. The rotor 4 of the spherical actuator 3 functions as an eyeball,
The iris 7 and the pupil 8 are drawn on the surface of the rotor 4, and the spherical actuator 3 is housed in the human head 9 (in the eye socket). Reference numeral 13 denotes a casing that houses the rotor 4 and the stator 5, and the rotor 4 is supported only by the four stators 5 without contacting the inner wall surface of the casing 13.

【0022】しかして、ステータ5を駆動することによ
り、ロータ4は対となったステータ5の軸心の回りにス
ムーズに回動される。このため、ロータ4が上下左右へ
と滑らかに動き、あたかも人間の眼球が上下左右へ動い
ているかのように思わせることができる。しかも、球面
アクチュエータ3は非常に小型で軽量であり、特に眼球
のような小さな部位に使用するのは有効な方法である。
By driving the stator 5, the rotor 4 is smoothly rotated around the axis of the pair of stators 5. Therefore, the rotor 4 smoothly moves up and down, and left and right, and it can be made as if the human eyeball is moving up and down and left and right. Moreover, the spherical actuator 3 is extremely small and lightweight, and it is an effective method to use it particularly in a small area such as an eyeball.

【0023】また図4に示すように、光彩7や瞳8が描
かれた眼球部14が回動自在に眼窩内に納められ、眼球
部14の裏側においてロータ4の表面に圧接されてい
る。しかして、ステータ5を駆動することにより、眼球
部14を滑らかに回動させることができる。
As shown in FIG. 4, an eyeball portion 14 on which the iris 7 and the pupil 8 are drawn is rotatably housed in the eye socket, and is pressed against the surface of the rotor 4 on the back side of the eyeball portion 14. Thus, by driving the stator 5, the eyeball portion 14 can be smoothly rotated.

【0024】図5に示すものはさらに別な実施例である
ロボット装置である摂食介護用ロボット装置Dの概略図
である。摂食介護用ロボット装置Dは、腕として機能す
るアーム部21の先端に手首関節として機能する球面ア
クチュエータ3が取り付けられており、球面アクチュエ
ータ3の駆動軸(図示せず)にはスプーンやフォーク2
2が取り付けられている。アーム部21の中ほどには一
軸回りの電磁モータ23が備えられており、電磁モータ
23を駆動することによって前腕部21aが電磁モータ
23の軸心回りに回動し、アーム部21が屈伸可能にな
っている。また、アーム部21の装置本体25への取り
付け部にも一軸回りの電磁モータ24が備えられてお
り、電磁モータ24を駆動することによって後腕部21
bが電磁モータ24の軸心回りに回動可能になってい
る。しかして、装置本体25あるいはリモートコントロ
ール装置(図示せず)から制御信号を送信し、電磁モー
タ23、24を駆動してアーム部21を屈伸させ、スプ
ーンやフォーク22をご飯や麺などが盛り付された椀や
皿に近づけ、ご飯などをすくい取る。次いで球面アクチ
ュエータ3を上下左右に回動させて余分な量を振り落と
した後、ご飯をスプーンやフォーク22に載せたまま
で、2つの電磁モータ23、24を駆動させて口元に近
づける。球面アクチュエータ3を回転させてスプーンや
フォーク22を逆さまにして、スプーンやフォーク22
にすくい取られたご飯を口の中に入れることができる。
FIG. 5 is a schematic view of a feeding / care robot apparatus D which is a robot apparatus according to another embodiment. In the feeding and nursing robot apparatus D, a spherical actuator 3 that functions as a wrist joint is attached to the tip of an arm portion 21 that functions as an arm, and a spoon or fork 2 is attached to a drive shaft (not shown) of the spherical actuator 3.
2 is attached. A uniaxially-rotated electromagnetic motor 23 is provided in the middle of the arm portion 21. By driving the electromagnetic motor 23, the forearm portion 21a rotates about the axis of the electromagnetic motor 23, and the arm portion 21 can bend and stretch. It has become. The mounting portion of the arm portion 21 to the apparatus body 25 is also provided with an electromagnetic motor 24 around one axis, and the rear arm portion 21 is driven by driving the electromagnetic motor 24.
b is rotatable about the axis of the electromagnetic motor 24. Then, a control signal is transmitted from the device body 25 or a remote control device (not shown) to drive the electromagnetic motors 23 and 24 to bend and stretch the arm portion 21, and the spoon or fork 22 is served with rice or noodles. Bring it close to the bowl or plate and scoop up the rice. Next, the spherical actuator 3 is turned up and down, left and right to shake off the excess amount, and then the two electromagnetic motors 23 and 24 are driven while the rice is still placed on the spoon or the fork 22 to bring it closer to the mouth. Rotate the spherical actuator 3 to turn the spoon or fork 22 upside down,
You can put the rice scooped into your mouth.

【0025】このように本発明の摂食介護用ロボット装
置Dにあっては、球面アクチュエータ3の駆動軸に取り
付けたスプーンやフォーク22を上下左右に滑らかに回
動させ、あたかも手首の関節のごとく滑らかにスプーン
やフォーク22を動かすことができ、容易に一口で食べ
られる適当な量とすることができる。また、手首に相当
する関節部分が小さくできるので、ロボット装置Dを小
型化することができる。
As described above, in the feeding / care robot apparatus D of the present invention, the spoon or fork 22 attached to the drive shaft of the spherical actuator 3 is smoothly rotated vertically and horizontally so that it is as if it were a wrist joint. The spoon or fork 22 can be moved smoothly, and the amount can be easily adjusted to an appropriate amount for easy eating. Moreover, since the joint portion corresponding to the wrist can be made small, the robot device D can be made compact.

【0026】図6は本発明のさらに別な実施例であるロ
ボット装置として、マスタスレーブロボットEについて
示したものである。マスタスレーブロボットEは、例え
ば、海底探査機などに用いられており、海底探査機31
から海中に向けて突き出すようにして左右一対の作業部
32が設けられている。作業部32は人の腕や手と同じ
動作ができるように、手に相当する第1のアーム部3
3、下腕部に相当する第2のアーム部34及び上腕部に
相当する第3のアーム部35とから構成されており、第
1のアーム部33は球面アクチュエータ35によって第
2のアーム部36に回動自在に支持され、第2のアーム
部34は一軸回りの電磁モータ(図示せず)によって第
3のアーム部35に支持されている。海底探査機31内
には作業部32を操作するための左右一対のアーム(図
示せず)が備えられている。アームは、例えば第1のア
ーム部を操作するための手部と第2のアーム部を操作す
るための下腕部と第3のアーム部を操作するための上腕
部とから構成されている。しかして、アームの上腕部を
操作者の上腕に取り付け、下腕部を操作者の下腕に取り
付け、操作者は手部を持つ。操作者はアームの手部を握
ったり開いたりすることにより、作業部32の第1のア
ーム部33を握ったり開いたりすることができ、また、
手首を上下左右にひねることにより、球面アクチュエー
タ36を駆動させ、作業部32の第1のアーム部33を
上下左右にひねることができる。また、アームを握った
ままで腕を伸ばしたり縮めたりすることによって、作業
部32を伸ばしたり縮めたりすることができる。したが
って、あたかも操作者自らが作業するかのように、作業
部32によって海底の岩石の採取や海中に置かれた機械
の操作などを行うことができる。もちろん、海上からケ
ーブル等によって制御信号を送信することによって、マ
スタスレーブロボットEを操作することもできる。この
ようなマスタスレーブロボットEにあっては、第1のア
ーム部33はあたかも人間の手と同じような滑らかな動
作を行なうことができ、操作性の向上を図ることができ
る。また、マスタスレーブロボットEは海底探査機のみ
ならず、放射性物質の取り扱いなど危険な作業を防壁の
外側から行なう用途やヴァーチャルリアリティ等にも用
いることもできる。
FIG. 6 shows a master-slave robot E as a robot apparatus according to still another embodiment of the present invention. The master-slave robot E is used, for example, in an undersea explorer, and the undersea explorer 31 is used.
A pair of left and right working units 32 are provided so as to protrude from the inside toward the sea. The working unit 32 includes a first arm unit 3 corresponding to a hand so that the working unit 32 can perform the same movement as a human arm or hand.
3, a second arm portion 34 corresponding to the lower arm portion and a third arm portion 35 corresponding to the upper arm portion, and the first arm portion 33 is constituted by the spherical actuator 35 and the second arm portion 36. The second arm portion 34 is rotatably supported by the third arm portion 35 by an electromagnetic motor (not shown) around one axis. A pair of left and right arms (not shown) for operating the working unit 32 is provided inside the seabed probe 31. The arm includes, for example, a hand portion for operating the first arm portion, a lower arm portion for operating the second arm portion, and an upper arm portion for operating the third arm portion. Then, the upper arm of the arm is attached to the upper arm of the operator, the lower arm is attached to the lower arm of the operator, and the operator holds the hand. The operator can grasp and open the first arm portion 33 of the working portion 32 by grasping and opening the hand portion of the arm, and
By twisting the wrist vertically and horizontally, the spherical actuator 36 can be driven and the first arm portion 33 of the working unit 32 can be twisted vertically and horizontally. Further, the working unit 32 can be extended or contracted by extending or contracting the arm while holding the arm. Therefore, as if the operator himself / herself is working, the working unit 32 can collect rocks on the seabed and operate a machine placed in the sea. Of course, the master-slave robot E can also be operated by transmitting a control signal from the sea by a cable or the like. In such a master-slave robot E, the first arm portion 33 can perform a smooth motion as if it were a human hand, and the operability can be improved. Further, the master-slave robot E can be used not only for a seabed probe, but also for applications such as handling radioactive materials from the outside of a barrier, and virtual reality.

【0027】本発明は上記の各実施例に限定されるもの
でなく、足首、膝や肱あるいは首などその他の関節部分
にも用いることができる。また、摂食用のみならずその
他の介助用ロボット装置や救助用ロボット装置など、人
の動作を真似た各種のロボット装置に用いることができ
るのはいうまでもない。なお、本発明にいう球面アクチ
ュエータとは、ここで説明したような構造のものに限定
されるものでなく、略球状のロータを回転させることが
できるものであればよいことは、もちろんである。
The present invention is not limited to the above embodiments, but can be applied to other joints such as ankles, knees, knees and necks. Further, it goes without saying that it can be used not only for feeding but also for various robot devices that imitate human motions, such as other assisting robot devices and rescue robot devices. The spherical actuator referred to in the present invention is not limited to the structure described here, and it is needless to say that it may be any one capable of rotating a substantially spherical rotor.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明のロボット装置にあっては、関節
部分や眼球の部分に球面アクチュエータを用いているの
で、人間の動きに近い関節や眼球の動きを表現すること
ができる。また、球面アクチュエータは小型で軽量なた
め、ロボット装置が小型化、軽量化することができる。
したがって、義手や義足、義眼などとして用いることが
でき、人間の動作を必要とする各種のロボット装置とし
て用いることができる。
In the robot apparatus according to the present invention, since the spherical actuator is used in the joint portion and the eyeball portion, it is possible to express the movements of the joint and the eyeball which are close to those of a human. Further, since the spherical actuator is small and lightweight, the robot apparatus can be made compact and lightweight.
Therefore, it can be used as an artificial hand, an artificial leg, an artificial eye, and the like, and can be used as various robot devices that require human motion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例である義手を示す一部破断し
た斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a prosthetic hand as an embodiment of the present invention.

【図2】(a)は同上の球面アクチュエータを示す一部
断面した概略構造図、(b)(c)はそれぞれ同上のス
テータを示す正面図及び断面図である。
FIG. 2A is a partially sectional schematic structural view showing the spherical actuator of the above, and FIGS. 2B and 2C are a front view and a sectional view showing the stator of the same.

【図3】本発明の別な実施例である義眼を示す正面説明
図である。
FIG. 3 is a front view showing a artificial eye which is another embodiment of the present invention.

【図4】本発明のさらに別な実施例である義眼を示す側
面説明図である。
FIG. 4 is a side view showing a artificial eye which is still another embodiment of the present invention.

【図5】本発明によるさらに別な実施例であるロボット
装置を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a robot apparatus according to still another embodiment of the present invention.

【図6】本発明によるさらに別な実施例であるロボット
装置を示す概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a robot apparatus according to still another embodiment of the present invention.

【図7】従来例であるロボット装置を示す構成図であ
る。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a robot device as a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 義手 B、C 義眼 3 球面アクチュエータ 4 ロータ 5 ステータ 14 眼球部 A artificial hand B, C artificial eye 3 spherical actuator 4 rotor 5 stator 14 eyeball part

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のステータを略球状のロータの表面
に圧接させ、ステータに発生させた微小振動をロータへ
伝達させて該ロータを回転駆動させるようにした球面ア
クチュエータを、関節部分に用いたことを特徴とするロ
ボット装置。
1. A spherical actuator in which a plurality of stators are brought into pressure contact with the surface of a substantially spherical rotor and micro-vibration generated in the stator is transmitted to the rotor to drive the rotor to rotate, is used in a joint portion. A robot device characterized by the above.
【請求項2】 前記複数のステータは、前記ロータの所
定の同一円周上に沿って設けられ、該円周を境界にして
ロータの一方の側に第1のアームが設けられ、他方の側
に第2のアームが設けられていることを特徴とする請求
項1に記載のロボット装置。
2. The plurality of stators are provided along a predetermined same circumference of the rotor, a first arm is provided on one side of the rotor with the circumference as a boundary, and the other side is provided. The robot apparatus according to claim 1, further comprising a second arm.
【請求項3】 前記球面アクチュエータを軟質部材で覆
ったことを特徴とする請求項1又は2に記載のロボット
装置。
3. The robot apparatus according to claim 1, wherein the spherical actuator is covered with a soft member.
【請求項4】 前記球面アクチュエータを、義手又は義
足の関節部分として用いたことを特徴とする請求項1、
2又は3に記載のロボット装置。
4. The spherical actuator is used as a joint portion of a prosthetic hand or a prosthetic foot.
The robot apparatus according to 2 or 3.
【請求項5】 複数のステータを略球状のロータの表面
に圧接させ、ステータに発生させた微小振動をロータへ
伝達させて該ロータを回転駆動させるようにした球面ア
クチュエータを、眼球の部分に用いたことを特徴とする
ロボット装置。
5. A spherical actuator, in which a plurality of stators are brought into pressure contact with the surface of a substantially spherical rotor and micro-vibration generated in the stator is transmitted to the rotor to drive the rotor to rotate, is applied to an eyeball portion. A robot device characterized by being used.
【請求項6】 前記ロータを眼球として用いたことを特
徴とする請求項5に記載のロボット装置。
6. The robot apparatus according to claim 5, wherein the rotor is used as an eyeball.
【請求項7】 前記眼球が義眼であることを特徴とする
請求項5又は6に記載のロボット装置。
7. The robot apparatus according to claim 5, wherein the eyeball is an artificial eye.
【請求項8】 前記複数のステータは、それぞれ、前記
ロータの中心を通る軸を軸心とした略円形状に沿って微
小振動を発生し、前記各ステータは前記それぞれの軸心
回りの回転運動力をロータに与えることを特徴とする請
求項1、2、3、4、5、6又は7に記載のロボット装
置。
8. The plurality of stators each generate a minute vibration along a substantially circular shape with an axis passing through a center of the rotor as an axis, and each of the stators has a rotational movement about the axis. The robot device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, wherein force is applied to the rotor.
【請求項9】 前記各ステータの発生する回転駆動力の
合成により、前記ロータを任意の方向へ回転駆動するこ
とを特徴とする請求項8に記載のロボット装置。
9. The robot apparatus according to claim 8, wherein the rotor is rotationally driven in an arbitrary direction by combining rotational drive forces generated by the respective stators.
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