JP5885235B2 - Motion transmission mechanism and robot leg mechanism - Google Patents
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本発明は、平行リンク機構を用いた動作伝達機構及びロボットの脚機構に関する。 The present invention relates to a motion transmission mechanism using a parallel link mechanism and a leg mechanism of a robot.
従来のこの種の動作伝達機構及びロボットの脚機構として、特許文献１に記載のロボット装置及び関節軸駆動装置がある。
As a conventional motion transmission mechanism and robot leg mechanism of this type, there are a robot apparatus and a joint axis driving apparatus described in
この装置は、各関節にアクチュエータを配置し、関節角度の制御により歩行を行わせる。 In this device, an actuator is arranged at each joint, and walking is performed by controlling the joint angle.
しかし、各関節にアクチュエータを配置するので慣性負荷が大きくなり、大きな駆動トルクを必要とする。 However, since an actuator is arranged at each joint, the inertia load becomes large and a large driving torque is required.
これに対し、特許文献２には、平行リンク機構による伸縮アームとサーボ・モータとを用いた装置が記載されている。 On the other hand, Patent Document 2 describes an apparatus using a telescopic arm and a servo motor by a parallel link mechanism.
この装置では、サーボ・モータの制御により伸縮アームを伸縮させることができる。 In this apparatus, the telescopic arm can be expanded and contracted by the control of the servo motor.
しかし、この装置では、伸縮動作はできるが、歩行動作のように複雑な動作に適用するには無理がある。 However, this device can expand and contract, but it cannot be applied to a complicated motion such as a walking motion.
解決しようとする問題点は、各関節にアクチュエータを配置するので慣性負荷が大きくなり、大きな駆動トルクを必要とし、平行リンク機構を用いたものでは複雑な動作への適用に限界がある点である。 The problem to be solved is that an actuator is arranged at each joint, so that the inertia load becomes large, a large driving torque is required, and the use of the parallel link mechanism has a limit in application to a complicated operation. .
本発明は、駆動トルクの減少及び複雑な動作への適用を可能とするために、第１、第２構成リンクの一側がベースに同芯で回転自在に結合されこの第１、第２構成リンクの各他側に各一側が回転自在に結合され他側が相対回転自在に結合された第３、第４構成リンクを有する第１平行リンク機構と、前記第４構成リンクを共有し、この共有された第４構成リンクの一側と前記第２構成リンクの他側とに一側が相対回転自在に結合された第５構成リンクを有し、前記第４構成リンクの他側に形成した延長部に一側が相対回転自在に結合された第６構成リンクの他側と前記第５構成リンクに一側が相対回転自在に結合された第７構成リンクの他側とが相対回転自在に結合され、前記第１平行リンク機構に交差するように結合された第２平行リンク機構と、 前記第２平行リンク機構の第５構成リンクの一側に一体的に突設されこの第５構成リンクを一側中心に回転連動させるためのリンク・アームと、 前記第１、第２構成リンクと同芯で前記ベースに一側が回転自在に結合された第８構成リンク及びこの第８構成リンクの他側と前記リンク・アームの先端側とに相対回転自在に結合された第９構成リンクを有し、前記第２構成リンクを共有して前記第１平行リンク機構に併設された第３平行リンク機構とを備え、前記第１構成リンクは、一対相互間隔を有して備えられ他側が第１結合ピンで結合され、 前記第２構成リンクは、単一で前記第１構成リンクの相互間に配置され、前記第３、第４、第５、第６構成リンクは、それぞれ一対相互間隔を有して備えられ、前記第７構成リンクは、単一で前記第５構成リンクの相互間に配置され、前記第８構成リンクは、前記第１及び第３構成リンクの各一対の相互間で前記第２構成リンクの両側に配置され、 前記第９構成リンクは、単一で前記前記第３構成リンクに併設されて前記第８構成リンクの相互間に配置されたことを動作伝達機構の特徴とする。 In the present invention, one side of the first and second constituent links is concentrically and rotatably coupled to the base so that the drive torque can be reduced and applied to complicated operations. And the first parallel link mechanism having the third and fourth constituent links each having one side rotatably coupled to each other side and the other side relatively coupled to each other. An extension portion formed on the other side of the fourth configuration link, having a fifth configuration link in which one side is coupled to one side of the fourth configuration link and the other side of the second configuration link so as to be relatively rotatable. The other side of the sixth component link, one side of which is coupled to be relatively rotatable, and the other side of the seventh component link, which is coupled to the fifth component link so as to be relatively rotatable, are coupled to each other so as to be relatively rotatable . Second parallel link coupled to cross one parallel link mechanism A link arm integrally projecting on one side of the fifth component link of the second parallel link mechanism and rotatingly interlocking the fifth component link about the one side, the first and second An eighth configuration link that is concentric with the configuration link and has one side rotatably coupled to the base, and a ninth configuration that is coupled to the other side of the eighth configuration link and the tip side of the link arm so as to be relatively rotatable. And a third parallel link mechanism that is shared with the first parallel link mechanism and shares the second configuration link, and the first configuration link is provided with a pair of mutual intervals. The second connecting links are single and disposed between the first connecting links, and the third, fourth, fifth, and sixth connecting links are each paired with each other. The seventh component link is provided with an interval, The eighth configuration link is disposed between the pair of the first and third configuration links on both sides of the second configuration link, and the ninth configuration link is arranged between the fifth configuration link and the ninth configuration link. A feature of the motion transmission mechanism is that a single configuration link is provided adjacent to the third configuration link and disposed between the eighth configuration links .
前記動作伝達機構を用いたロボットの脚機構であって、 前記ベースを腰部とし、 前記第１平行リンク機構を上腿部とし、 前記第２平行リンク機構を下腿部とし、 前記第６構成リンクに足部を形成し、 前記第３平行リンク機構を前記足部の動作用筋とし、前記動作用筋としての第３平行リンク機構は、前記第８構成リンクの前記ベースに対する回転により前記第９構成リンクを動作させて前記リンク・アーム及び第５構成リンクを回転させ前記第７構成リンクを動作させて３前記足部をそのままの位置で上向き又は下向きに動作させる ことをロボットの脚機構の特徴とする。 A leg mechanism of a robot using the motion transmission mechanism, wherein the base is a waist part, the first parallel link mechanism is an upper leg part, the second parallel link mechanism is a lower leg part, and the sixth component link The third parallel link mechanism is used as an operating muscle of the foot, and the third parallel link mechanism as the operating muscle is formed by rotating the eighth component link with respect to the base. The feature of the leg mechanism of the robot is to operate the constituent link to rotate the link arm and the fifth constituent link and operate the seventh constituent link to operate the three feet upward or downward at the same position. And
本発明の動作伝達機構は、上記構成であるから、第１構成リンクを回転操作すると第３構成リンクを介して第４構成リンクを第２構成リンクに対して回転させ、第１，第２平行リンクを伸縮動作させることができる。この伸縮動作により第６構成リンクをベースに対し接近離反させるように移動させることができる。 Since the motion transmission mechanism of the present invention has the above-described configuration, when the first configuration link is rotated, the fourth configuration link is rotated with respect to the second configuration link via the third configuration link, and the first and second parallel links are rotated. The link can be expanded and contracted. By this expansion / contraction operation, the sixth component link can be moved so as to approach and separate from the base.
第２構成リンクを回転操作すると第１平行リンク機構に対し第２平行リンク機構をベースに対し斜め方向へ動作させることができる。この動作により第６構成リンクがベースに対し斜め方向へ移動することができる。 When the second component link is rotated, the second parallel link mechanism can be moved in an oblique direction with respect to the base with respect to the first parallel link mechanism. By this operation, the sixth component link can move in an oblique direction with respect to the base.
第８構成リンクを回転操作する第９構成リンク及びリンク・アームを介して第５構成リンクを第２構成リンクに対して回転させることができる。この第５構成リンクの回転は、第７構成リンクを介して第６構成リンクに伝達され、第６構成リンクを第４構成リンクに対して回転させることができる。 The fifth component link can be rotated with respect to the second component link via the ninth component link and the link arm that rotate the eighth component link. The rotation of the fifth configuration link is transmitted to the sixth configuration link via the seventh configuration link, and the sixth configuration link can be rotated with respect to the fourth configuration link.
このため、第I，第２，第８構成リンクの回転操作をベース側で集中させることができ、第１、第２、第３平行リンク機構動作の慣性負荷を小さくして、駆動トルクの減少を図り、しかも第１、第２平行リンク機構の伸縮動作のみならず、第６構成リンクの斜め方向動作及び回転動作も行わせることができる。 For this reason, the rotation operations of the first, second, and eighth constituent links can be concentrated on the base side, and the inertia load of the first, second, and third parallel link mechanism operations is reduced, and the drive torque is reduced. Moreover, not only the expansion and contraction operations of the first and second parallel link mechanisms but also the diagonal operation and rotation operation of the sixth component link can be performed.
本発明の前記動作伝達機構を用いたロボットの脚機構は、上記構成であるから、腰部に対して上腿部及び下腿部を屈伸させ、足部の斜め方向動作及び回転動作を行わせることができる。 Since the leg mechanism of the robot using the motion transmission mechanism of the present invention has the above-described configuration, the upper leg and the lower leg are bent and stretched with respect to the waist, and the leg is operated obliquely and rotated. Can do.
駆動トルクの減少及び複雑な動作への適用を可能にするという目的を、伸縮動作等を行う第１、第２平行リンク機構と第１平行リンク機構に併設され第１平行リンク機構とは独立して第２平行リンク機構を動作させる第３平行リンク機構を備えることで実現した。 The first and second parallel link mechanisms that perform expansion and contraction operations and the like are provided alongside the first parallel link mechanism for the purpose of enabling reduction in driving torque and application to complicated operations, and are independent of the first parallel link mechanism. This is realized by providing a third parallel link mechanism for operating the second parallel link mechanism.
［動作伝達機構、ロボットの脚機構］
図１は、本発明の実施例１に係る動作伝達機構を用いたロボットの脚機構の一部省略側面図、図２は、ロボットの脚機構の一部省略正面図、図３は、第I、第３、第４構成リンクとベースとの関係を示す側面図、図４は、第I、第３、第４構成リンクとベースとの関係を示す正面図、図５は、第５、第６、第７、第８構成リンクとベースとの関係を示す側面図、図６は、第５、第６、第７、第８構成リンクとベースとの関係を示す正面図、図７は、第２、第９構成リンクとベースとの関係を示す側面図、図８は、第２、第９構成リンクとベースとの関係を示す正面図である。
[Motion transmission mechanism, robot leg mechanism]
1 is a partially omitted side view of a leg mechanism of a robot using a motion transmission mechanism according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially omitted front view of the leg mechanism of the robot, and FIG. FIG. 4 is a side view showing the relationship between the third and fourth constituent links and the base, FIG. 4 is a front view showing the relationship between the first, third and fourth constituent links and the base, and FIG. 6 is a side view showing the relationship between the seventh, eighth and eighth constituent links and the base, FIG. 6 is a front view showing the relationship between the fifth, sixth, seventh and eighth constituent links and the base, and FIG. FIG. 8 is a front view showing the relationship between the second and ninth constituent links and the base, and FIG. 8 is a front view showing the relationship between the second and ninth constituent links and the base.
なお、図３、図４と図５、図６と図７、図８とは、構成リンクの重なりにおいて、正面側から見て順次外側から中央側へ配置したものを分解して示し、図３、図４が外側に配置する構成リンク、図５、図６はその内側に配置する構成リンク、図７、図８は、さらにその内側で中央に配置する構成リンクである。 3, FIG. 4 and FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 8 are exploded views showing the overlapping of the constituent links arranged sequentially from the outside to the center as viewed from the front side. 4 is a configuration link disposed on the inside, FIGS. 5 and 6 are configuration links disposed on the inside thereof, and FIGS. 7 and 8 are configuration links disposed further on the inside thereof.
図１、図２のように、動作伝達機構を用いたロボットの脚機構１は、腰部を構成するベース３と、上腿部を構成する第１平行リンク機構５と、下腿部を構成する第２平行リンク機構７と、足部８の動作を担う動作用筋としての第３平行リンク機構９とを備えている。なお、図１では、第１、第３平行リンク機構５，９が重なっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
ベース３は、例えば２枚の矩形のベース・プレート１１，１３が六角スペーサ１５，回転支持軸１７を用いて締結結合されたものである。六角スペーサ１５，回転支持軸１７は、両端に雌ねじ部を備えてベース・プレート１１，１３間に介設され、各雌ねじ部にベース・プレート１１，１３外面側からボルトが締結されている。この締結によりベース・プレート１１，１３の相互間隔を保持した結合が行われている。
For example, the
第１平行リンク機構５は、一対の第１構成リンク１９、単一の第２構成リンク２１、各一対の第３構成リンク２３、第４構成リンク２５を有している。
The first
図１〜図８のように、正面方向で一対の第１構成リンク１９及び単一の第２構成リンク２１は、その一側がベース３の回転支持軸１７に軸受け（図示せず）を介して同芯で回転自在に支持されている。なお、以下の説明において各リンクの回転結合部には、軸受けを介設しているが、逐一の説明は省略する。
As shown in FIGS. 1 to 8, one side of the pair of
第１構成リンク１９は、ベース・プレート１１，１３側にそれぞれ配置され、相互間隔を有している。第２構成リンク２１は、ベース・プレート１１，１３間の中央に配置されている。
The first component links 19 are respectively arranged on the
第１構成リンク１９は、一側に第１円形部１９ａを有し、この第１円形部１９ａに第１連動アーム１９ｂが一体に形成されたものである。第１構成リンク１９は、第１円形部１９ａにおいて回転支持軸１７に対する前記支持が行われている。第１連動アーム１９ｂ相互間には、第１結合ピン１９ｃが設けられている。
The
第２構成リンク２１は、一側に第１円形部１９ａに対応した第２円形部２１ａを有し、この第２円形部２１ａに第２連動アーム２１ｂが一体に形成されたものである。第２構成リンク２１は、第２円形部２１ａにおいて回転支持軸１７に対する前記支持が行われている。第２連動アーム２１ｂには、第２結合ピン２１ｃが設けられている。
The
第３構成リンク２３は、一側がピン２９により第1構成リンク１９の他側に回転自在に結合されている。第４構成リンク２５は、一側がピン３１により第２構成リンク２１の他側に回転自在に結合されている。
One side of the
第３，第４構成リンク２３，２５相互は、他側がピン３３により相対回転自在に結合されている。
The third and fourth
第１構成リンク１９及び第４構成リンク２５、第２構成リンク２１及び第３構成リンク２３がそれぞれ平行に配置され、第１平行リンク機構５が構成されている。
The
第２平行リンク機構７は、第１平行リンク機構５の第４構成リンク２５を共有し、正面視で一対の第５構成リンク３５、第６構成リンク３７、及び単一の第７構成リンク３９を有している。
The second
第４構成リンク２５には、延長部２５ａが形成され、第１平行リンク機構５に対して交差方向へ延出している。
The
図１〜図６のように、第５構成リンク３５は、第４構成リンク２５の一側と第２構成リンク２１の他側とにピン３１を介し一側が相対回転自在に結合されている。この第５構成リンク３５には、リンク・アーム４１が直行するように突設されている。リンク・アーム４１は、第５構成リンク３５を連動させるものである。
As shown in FIGS. 1 to 6, the
第６構成リンク３７の一側は、ピン４３により延長部２５ａに相対回転自在に結合されている。第７構成リンク３９の一側は、ピン４５により第５構成リンク３５の他側に相体回転自在に結合されている。第６構成リンク３７の他側と第７構成リンク３９の他側は、ピン４７により相対回転自在に結合されている。
One side of the
第４構成リンク２５（含む延長部２５ａ）及び第７構成リンク３９、第５構成リンク３５及び第６構成リンク３７がそれぞれ平行に配置され、前記第１平行リンク機構５に交差するように結合された第２平行リンク機構７が構成されている。
The fourth component link 25 (including the
足部８は、第６構成リンク３７に接地板４９を取り付けて構成している。
The
第３平行リンク機構９は、第８構成リンク５１を備えている。この第８構成リンク５１は、一側に第１円形部５１ａを有し、この第１円形部５１ａの両側に第８連動アーム５１ｂが一体に形成されたものである。第８構成リンク５１は、第１円形部５１ａにおいて回転支持軸１７に回転自在に結合されている。したがって、第８構成リンク５１は、第１、第２構成リンク１９，２１と同芯でベース３に一側が回転自在に結合された構成となっている。
The third
この第８構成リンク５１の他側及びリンク・アーム４１の先端側とに、図７で示す第９構成リンク５３が相対回点自在に結合されている。第８構成リンク５１及びアーム・リンク４１、第９構成リンク５３及び第２構成リンク２１平行に配置され、第１平行リンク機構５に併設された第３平行リンク機構９が構成されている。
A
ベース３には、第１〜第３アクチュエータとして、第１〜第３モータ５５，５７，５９が固定支持されている。この第１〜第３モータ５５，５７，５９は、第１、第２構成リンク１９，２１と第８構成リンク５１とを選択的に駆動するためのものである。選択的な駆動は、コンピュータ制御により行わせることができる。
First to
第１〜第３モータ５５，５７，５９には、駆動アーム５５ａ，５７ａ，５９ａが設けられている。各駆動アーム５５ａ，５７ａ，５９ａは、各ロッド６１，６３，６５により第１連動アーム１９ｂ、第２連動アーム２１ｂ、第８連動アーム５１ｂにそれぞれ連動結合されている。
The first to
第１、第２構成リンク１９，２１及び第８構成リンク５１とベース３との間に、第１、第２構成リンク１９，２１及び第８構成リンク５１の動作位置を元位置に復帰させる付勢部材として、第１コイル・スプリング６７、第２コイル・スプリング６９、第８コイル・スプリング７１が設けられている。
Between the first and second
第１、第２構成リンク１９，２１の第１、第２連動アーム１９ｂ，２１ｂには、第１、第２結合ピン１９ｃ，２１Ｃにブラケット７３，７５が回転自在に支持されている。このブラケット７３，７５及び第８連動アーム５１ｂとベース３側とに係合ピン７７，７９，８１，８３，８５が突設されている。
第１コイル・スプリング６７は、係合ピン７７，８３間に取り付けられ、第２コイル・スプリング６９は、係合ピン７９，８５間に取り付けられ、第８コイル・スプリング７１は、係合ピン８１，８５間に取り付けられている。
The
一対の第１コイル・スプリング６７は、第１連動アーム１９ｂに元位置である中立位置への復帰力を与え、一対の第２コイル・スプリング６９は、第２連動アーム２１ｂに元位置である中立位置への復帰力を与え、一対の第８コイル・スプリング７１は、第８連動アーム５１ｂに元位置である中立位置への復帰力を与えることができる。
The pair of first coil springs 67 gives a return force to the neutral position which is the original position for the
［動作］
図９は、ロボットの脚機構の伸長動作を示す一部省略側面図、図１０は、ロボットの脚機構の伸長動作を示す一部省略正面図、図１１は、ロボットの脚機構の屈折動作を示す一部省略側面図、図１２は、ロボットの脚機構の屈折動作を示す一部省略正面図、図１３は、ロボットの脚機構の足部の回転を示す一部省略側面図、図１４は、ロボットの脚機構の足部の回転を示す一部省略正面図である。
[Operation]
9 is a partially omitted side view showing the extending operation of the robot leg mechanism, FIG. 10 is a partially omitted front view showing the extending operation of the robot leg mechanism, and FIG. 11 shows the bending operation of the robot leg mechanism. FIG. 12 is a partially omitted front view showing the refraction operation of the leg mechanism of the robot, FIG. 13 is a partially omitted side view showing the rotation of the foot part of the robot leg mechanism, and FIG. FIG. 4 is a partially omitted front view showing rotation of a foot portion of a leg mechanism of a robot.
図９、図１０のように、第１モータ５５を通電制御して駆動アーム５５ａを回転駆動すると、ロッド６１を介して第１連動アーム１９ｂが回転連動する。この回転連動により第１構成リンク１９が回転支持軸１７を中心に図上反時計回りに回転する。
As illustrated in FIGS. 9 and 10, when the
この第１構成リンク１９の回転により第３構成リンク２３が押されて平行移動し、第４構成リンク２５がピン３１を中心に図上反時計回りに回転し、足部８が矢印方向の下方へ移動する。
By the rotation of the
同様に、第１モータ５５により第１構成リンク１９を図上時計回りに回転させると、足部８が反矢印方向の上方へ移動する。
Similarly, when the
すなわち、第１モータ５５の駆動により第１構成リンク１９及び第４構成リンク２５を介して第1平行リンク機構５及び第２平行リンク機構７を伸縮動作させ、足部８を上下動させることができる。
That is, when the
図１１、図１２のように、第２モータ５７を通電制御して駆動アーム５７ａを回転駆動すると、ロッド６３を介して第２連動アーム２１ｂが回転連動する。この回転連動により第２構成リンク２１が回転支持軸１７を中心に図上反時計回りに回転する。
As shown in FIGS. 11 and 12, when the
この第２構成リンク２１の回転により第４構成リンク２５が回転支持軸１７を中心に図上反時計回りに斜めに引き上げられ、足部８が矢印方向へ移動する。
The rotation of the
同様に、第２モータ５７により第２構成リンク２１を図上時計回りに回転させると、足部８が反矢印方向へ移動する。
Similarly, when the
すなわち、第２モータ５７の駆動により第２構成リンク２９を介して第1平行リンク機構５を動作させ、足部８を斜めに動作させることができる。
That is, by driving the
図１３、図１４のように、第３モータ５９を通電制御して駆動アーム５９ａを回転駆動すると、ロッド６５を介して第８連動アーム５１ｂが回転連動する。この回転連動により第８構成リンク５１が回転支持軸１７を中心に図上反時計回りに回転する。
As shown in FIGS. 13 and 14, when the
この第８構成リンク５１の回転により第９構成リンク５３が押されてリンク・アーム４１及び第５構成リンク３５がピン３１を中心に図上反時計回りに回転し、ピン４５を介して第７構成リンク３９が図上ピン３１回りに引き上げられる。
The
この第７構成リンク３９の引き上げにより第２平行リンク機構７を動作させ、足部８をピン４３回りの図上反時計回りに下向き動作させることができる。
By pulling up the
同様に、第３モータ５９により第８構成リンク５１を図上時計回りに回転させると、足部８をピン４３回りの図上時計回りに上向き動作させることができる。
Similarly, when the
すなわち、第３モータ５９の駆動により第８構成リンク５１及び第９構成リンク５３を介して第３平行リンク機構９を独立に動作させ、さらにリンク・アーム４１及び第５構成リンク３５を介して第２平行リンク機構７を動作させて足部８をそのままの位置で上向き又は下向きに動作させることができる。
In other words, the
各動作後に図１、図２の中立位置へ戻るときは、第１、第２、第８コイル・スプリング６７，６９，７１の付勢力が働き、動作エネルギを減少させることができる。 When returning to the neutral position in FIGS. 1 and 2 after each operation, the urging force of the first, second, and eighth coil springs 67, 69, and 71 acts to reduce the operating energy.
図１の中立位置での倒立時には、第１、第２、第３コイル・スプリング６７，６９，７１が自重を支えるから第１、第２、第３モータ５５，５７，５９に負荷をかけずに倒立させることができる。
At the time of inversion in the neutral position of FIG. 1, the first, second, and third coil springs 67, 69, and 71 support their own weights, so that no load is applied to the first, second, and
図９のような非中立位置での倒立時には、各リンクを介して足部８側から第１、第２、第８連動アーム１９ｂ，２１ｂ、５１ｂへ入力され、この入力に対して第１、第２、第３モータ５５，５７，５９の駆動で反力を発生させ、倒立させることができる。
When the head is inverted at the non-neutral position as shown in FIG. 9, the first, second, and eighth interlocking
図９のような非中立位置での倒立時から足部８を上げるとき、第１コイル・スプリング６７のエネルギを利用し、第１モータ５５の負荷を低減させることができる。
When raising the
着地時には、各リンクを介して入力される力を第１、第２、第３コイル・スプリング６７，６９，７１により緩衝することができ、衝撃吸収を行わせることができる。 At the time of landing, the force input through each link can be buffered by the first, second, and third coil springs 67, 69, and 71, and shock absorption can be performed.
ロッド６１，６３，６５をばねで構成すれば、第１、第２、第８連動アーム１９ｂ，２１ｂ，５１ｂからの衝撃入力に対して緩衝することができ、第１、第２、第３モータ５５，５７，５９を保護することができる。
If the
［実施例の効果］
本発明実施例の動作伝達機構は、第１、第２構成リンク１９，２１の一側がベース３のベース・プレ−ト１１，１３の回転支持軸１７に同芯で回転自在に結合されこの第１、第２構成リンク１９，２１の各他側に各一側が回転自在に結合され他側が相対回転自在に結合された第３、第４構成リンク２３，２５を有する第１平行リンク機構５と、第４構成リンク２３を共有し、この共有された第４構成リンク２３の一側と第２構成リンク２１の他側とに一側が相対回転自在に結合された第５構成リンク３５を有し、第４構成リンク２３の他側に形成した延長部２５ａに一側が相対回転自在に結合された第６構成リンク３７の他側と第５構成リンク３５に一側が相対回転自在に結合された第７構成リンク３９の他側とが相体回転自在に結合され、第１平行リンク機構５に交差するように結合された第２の平行リンク機構７と、第５構成リンク３５の一側に一体的に突設されこの第５構成リンク３５を一側中心に回転連動させるためのリンク・アーム４１と、第１、第２構成リンク１９，２１と同芯でベース・プレ−ト１１，１３の回転支持軸１７に一側が回転自在に結合された第８構成リンク５１及びこの第８構成リンク５１の他側とリンク・アーム４１の先端側とに相対回点自在に結合された第９構成リンク５３を有し、第２構成リンク２１を共有して前記第１平行リンク機構５に併設された第３の平行リンク機構９とを備えた。
[Effect of Example]
In the motion transmission mechanism of the embodiment of the present invention, one side of the first and second component links 19 and 21 is concentrically connected to the
このため、第１、第２、第３平行リンク機構５，７，９の動作をベース３側で集中して行わせることができ、第１、第２、第３平行リンク機構５，７，９動作の慣性負荷を小さくして、駆動トルクの減少を図り、しかも第１、第２平行リンク機構の伸縮動作のみならず、第６構成リンクの斜め方向動作及び回転動作を行わせることができる。
Therefore, the operations of the first, second, and third
ベース３に支持され第１、第２構成リンク１９，２１と第８構成リンク５１とを各別に駆動するための第１〜第３モータ５５，５７，５９を備えた。
The first to
したがって、ベース３に集中させて支持した第１〜第３モータ５５，５７，５９により第１、第２、第３平行リンク機構５，７，９を動作させることができ、各関節にモータを設ける必要がなく、慣性負荷を確実に小さくして、駆動トルクの減少を図ることができる。
Therefore, the first, second, and third
第１、第２構成リンク１９，２１及び第８構成リンク５１とベース３との間に、第１、第２構成リンク１９，２１及び第８構成リンク５１の動作位置を元位置に復帰させる第１、第２、第３コイル・スプリング６７，６９，７１を備えた。
Between the first and second
このため、動作エネルギを減少させることができ、第１、第２、第３モータ５５，５７，５９に負荷をかけずに倒立させることができ、倒立時から足部８を上げるとき負荷を低減させることができる。
Therefore, the operating energy can be reduced, the first, second, and
非中立位置での倒立時から足部８を上げるとき、第１コイル・スプリング６７のエネルギを利用し、第１モータ５５の負荷を低減させることができる。
When raising the
着地時には、各リンクを介して入力される力を第１、第２、第３コイル・スプリング６７，６９，７１により緩衝することができ、衝撃吸収を行わせることができる。 At the time of landing, the force input through each link can be buffered by the first, second, and third coil springs 67, 69, and 71, and shock absorption can be performed.
ベース３を腰部とし、第１平行リンク機構５を上腿部とし、第２平行リンク機構を下腿部７とし、第６構成リンク３７を足部８とし、第３平行リンク機構９を足部８の動作用筋とした。
The
このため、ロボットの脚機構１により上記各効果を奏することができる。
For this reason, each said effect can be show | played by the
すなわち、平行機構により腰部にアクチュエータを集中させることにより各関節の質量、慣性モーメントを小さくすることが可能となる。脚歩行機構の軽量化、アクチュエータの小型化、衝撃力の吸収、省エネルギ化などをはかることができる。
［その他］
上記実施例では、１脚分の機構を示すが、複数組み合わせることで２脚、３脚、４脚、６脚等のロボットへ利用することもできる。
That is, it is possible to reduce the mass and moment of inertia of each joint by concentrating the actuator on the waist by the parallel mechanism. It is possible to reduce the weight of the leg walking mechanism, reduce the size of the actuator, absorb impact force, and save energy.
[Others]
In the above embodiment, a mechanism for one leg is shown, but a combination of a plurality of mechanisms can be used for robots such as two legs, three legs, four legs, and six legs.
動作伝達機構としては、ロボットの脚機構以外に物品移載装置などとして構成することも可能である。この場合、足部をつかみ部などとして構成する。 The motion transmission mechanism may be configured as an article transfer device in addition to the robot leg mechanism. In this case, the foot is configured as a gripping part.
１ ロボットの脚機構
３ ベース
５ 第１平行リンク機構（上腿部）
７ 第２平行リンク機構（下腿部）
８ 足部
９ 第３平行リンク機構（動作用筋）
１９ 第１構成リンク
２１ 第２構成リンク
２３ 第３構成リンク ２５ 第４構成リンク
３５ 第５構成リンク
３７ 第６構成リンク
３９ 第７構成リンク
４１ リンク・アーム
４９ 接地板
５１ 第８構成リンク
５３ 第９構成リンク
５５ 第１モータ
５７ 第２モータ
５９ 第３モータ
６７ 第１コイル・スプリング
６９ 第２コイル・スプリング
７１ 第３コイル・スプリング
1
7 Second parallel link mechanism (crus)
8
19
Claims (5)
前記第４構成リンクを共有し、この共有された第４構成リンクの一側と前記第２構成リンクの他側とに一側が相対回転自在に結合された第５構成リンクを有し、前記第４構成リンクの他側に形成した延長部に一側が相対回転自在に結合された第６構成リンクの他側と前記第５構成リンクに一側が相対回転自在に結合された第７構成リンクの他側とが相対回転自在に結合され、前記第１平行リンク機構に交差するように結合された第２平行リンク機構と、
前記第２平行リンク機構の第５構成リンクの一側に一体的に突設されこの第５構成リンクを一側中心に回転連動させるためのリンク・アームと、
前記第１、第２構成リンクと同芯で前記ベースに一側が回転自在に結合された第８構成リンク及びこの第８構成リンクの他側と前記リンク・アームの先端側とに相対回転自在に結合された第９構成リンクを有し、前記第２構成リンクを共有して前記第１平行リンク機構に併設された第３平行リンク機構と、
を備え、
前記第１構成リンクは、一対相互間隔を有して備えられ他側が第１結合ピンで結合され、
前記第２構成リンクは、単一で前記第１構成リンクの相互間に配置され、
前記第３、第４、第５、第６構成リンクは、それぞれ一対相互間隔を有して備えられ、
前記第７構成リンクは、単一で前記第５構成リンクの相互間に配置され、
前記第８構成リンクは、前記第１及び第３構成リンクの各一対の相互間で前記第２構成リンクの両側に配置され、
前記第９構成リンクは、単一で前記前記第３構成リンクに併設されて前記第８構成リンクの相互間に配置され、
たことを特徴とする動作伝達機構。 One side of the first and second constituent links is concentrically connected to the base and is rotatably connected, one side is rotatably connected to the other side of the first and second constituent links, and the other side is connected to be relatively rotatable. A first parallel link mechanism having third and fourth constituent links;
A fifth configuration link that shares the fourth configuration link and has one side coupled to one side of the shared fourth configuration link and the other side of the second configuration link so as to be relatively rotatable; The other side of the sixth component link, one side of which is coupled to the extension formed on the other side of the four component link so as to be relatively rotatable, and the other of the seventh component link, which is coupled to the fifth component link so as to be relatively rotatable. A second parallel link mechanism that is coupled so as to be rotatable relative to each other and intersects the first parallel link mechanism;
A link arm projecting integrally on one side of the fifth component link of the second parallel link mechanism and rotatingly interlocking the fifth component link about the one side;
An eighth component link that is concentric with the first and second component links and has one side rotatably coupled to the base, and is rotatable relative to the other side of the eighth component link and the distal end side of the link arm. A third parallel link mechanism that has a combined ninth configuration link and is shared with the first parallel link mechanism by sharing the second configuration link;
With
The first component link is provided with a pair of mutual intervals, and the other side is coupled by a first coupling pin,
The second configuration link is single and is disposed between the first configuration links,
The third, fourth, fifth, and sixth constituent links are provided with a pair of mutual intervals,
The seventh configuration link is a single unit and is disposed between the fifth configuration links.
The eighth constituent link is disposed on both sides of the second constituent link between each pair of the first and third constituent links,
The ninth configuration link is a single unit and is disposed adjacent to the third configuration link and between the eighth configuration links.
An action transmission mechanism characterized by that.
前記ベースに支持され前記第１、第２構成リンクと前記第８構成リンクとを各別に駆動するための第１〜第３のアクチュエータを備えた、
ことを特徴とする動作伝達機構。 The motion transmission mechanism according to claim 1,
Comprising first to third actuators supported by the base for driving the first and second constituent links and the eighth constituent link separately;
An action transmission mechanism characterized by that.
前記第１、第２構成リンク及び前記第８構成リンクと前記ベースとの間に、前記第１、第２構成リンク及び前記第８構成リンクの動作位置を元位置に復帰させる付勢部材を備えた、
ことを特徴とする動作伝達機構。 The motion transmission mechanism according to claim 2,
A biasing member is provided between the first and second constituent links and the eighth constituent link and the base to return the operation positions of the first and second constituent links and the eighth constituent link to their original positions. The
An action transmission mechanism characterized by that.
前記第１、第２構成リンク及び前記第８構成リンクは、それぞれ連動アームを備え、
前記第１〜第３のアクチュエータとしてそれぞれ駆動アームを備えた第１〜第３モータを備え、
前記各駆動アームと前記各連動アームとを連動可能にロッドで結合した、
ことを特徴とする動作伝達機構。 The motion transmission mechanism according to claim 2 or 3,
Each of the first, second and eighth constituent links includes an interlocking arm,
Comprising first to third motors each having a drive arm as the first to third actuators;
The drive arms and the interlocking arms are coupled with a rod so as to be interlocked.
An action transmission mechanism characterized by that.
前記ベースを腰部とし、
前記第１平行リンク機構を上腿部とし、
前記第２平行リンク機構を下腿部とし、
前記第６構成リンクに足部を形成し、
前記第３平行リンク機構を前記足部の動作用筋とし、
前記動作用筋としての第３平行リンク機構は、前記第８構成リンクの前記ベースに対する回転により前記第９構成リンクを動作させて前記リンク・アーム及び第５構成リンクを回転させ前記第７構成リンクを動作させて３前記足部をそのままの位置で上向き又は下向きに動作させる、
ことを特徴とするロボットの脚機構。 A robot leg mechanism using the motion transmission mechanism according to claim 1,
The base is the waist,
The first parallel link mechanism is the upper thigh,
The second parallel link mechanism is a lower leg,
Forming a foot on the sixth component link;
The third parallel link mechanism is a muscle for movement of the foot,
The third parallel link mechanism as the operation line operates the ninth constituent link by rotating the eighth constituent link relative to the base to rotate the link arm and the fifth constituent link. 3 to move the foot part upward or downward at the same position,
The robot's leg mechanism.
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