CN106132641A - 类人机器人的关节机构 - Google Patents

Abstract

关节机构(Y1)包括第1构件(100)、第2构件(200)、在第1构件(100)与第2构件(200)之间以预定的转速比转换转速而传递驱动力的齿轮装置(300)，齿轮装置(300)构成为，包括形成有第1偏心部(10a)的曲轴(10)、具有供第1偏心部(10a)插入的第1插入孔(14b)和第1外齿(14a)的第1摆动齿轮(14)、保持曲轴(10)的齿轮架(4)以及具有内齿销(3)的外筒(2)，利用第1摆动齿轮(14)的摆动使齿轮架(4)和外筒(2)呈同心状移位。

Description

类人机器人的关节机构

技术领域

本发明涉及类人机器人的关节机构。

背景技术

以往，公知有借助减速器使第1构件和第2构件能够相对转动的类人机器人的关节机构。在专利文献1中记载有主体上半部和主体下半部借助作为减速器的谐波齿轮装置即谐波驱动器(ハーモニックドライブ：注册商标)连接的关节机构。在该关节机构中，谐波齿轮装置具有作为固定侧齿轮的环状内齿轮以及与该环状内齿轮啮合且旋转的作为输出侧齿轮的弹性外齿轮，主体下半部的上部轴部固定于环状内齿轮，并且主体上半部的主体外壳固定于弹性外齿轮，从而处于主体上半部和主体下半部能够相对转动的状态。

近年来，在类人机器人的关节机构中，期望提高从减速器向第1构件或第2构件的输出转矩的传递效率。然而，在专利文献1所记载的关节机构中，采用了谐波齿轮装置作为减速器。因此，在谐波齿轮装置中，输出侧齿轮是以能够弹性变形的方式形成的薄的弹性外齿轮，或者为了维持高减速比而该弹性外齿轮的齿的大小形成得比较小，因此，由于来自外部的冲击而产生爬齿、压曲。因此，存在转矩的传递效率降低的可能性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－161438号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决了上述的问题的类人机器人的关节机构。

按照本发明的一技术方案的类人机器人的关节机构包括：第1构件，其构成所述类人机器人的第1部分；第2构件，其构成所述类人机器人的第2部分；齿轮装置，其在所述第1构件与所述第2构件之间以预定的转速比转换转速来传递驱动力，所述齿轮装置构成为，包括：曲轴，其形成有偏心部；摆动齿轮，其具有供所述偏心部插入的插入孔和多个外齿；齿轮架，其以所述曲轴能够转动的方式保持所述曲轴并且安装于所述第2构件；外筒，其配置于所述齿轮架的径向的外侧，具有与所述摆动齿轮的各所述外齿啮合的多个内齿并且安装于所述第1构件，利用所述摆动齿轮的随着所述曲轴的旋转而产生的摆动使所述齿轮架与所述外筒呈同心状相对地移位。

附图说明

图1是表示本实施方式的类人机器人的概略构成的主视图。

图2是表示本实施方式的关节机构Y1的主要部分的概略剖视图。

图3是从端板侧观察本实施方式的齿轮装置的概略侧视图，且是省略了端板的一部分的图示的图。

图4的(A)是将本实施方式的关节机构Y1中的一个固定部与轴之间的固定部位放大的概略剖视图。(B)是将本实施方式的关节机构Y1中的另一固定部与轴之间的固定部位放大的概略剖视图。

图5是表示本实施方式的关节机构Y1的变形例1的图，示出了与图2同样的部位。

图6是表示本实施方式的关节机构Y1的变形例2的图，示出了与图2同样的部位。

图7是表示本实施方式的关节机构Y1的变形例3的图，示出了与图2同样的部位。

图8是表示本实施方式的关节机构Y1的变形例4的图，示出了与图2同样的部位。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。但是，为了便于说明，以下所参照的各图将为了说明本实施方式所需的主要构件简单化地表示。因而，本实施方式的类人机器人的关节机构可包括本说明书所参照的各图中没有示出的任意的构成构件。

如图1所示，本实施方式的类人机器人X1是具有多个关节部分的人型机器人。类人机器人X1包括关节机构Y1，该关节机构Y1包括：第1构件100，其构成从手到肘的部分；第2构件200，其构成从肘到肩的部分；齿轮装置300，其构成肘部分并且实现第1构件100与第2构件200之间的相对的转动。此外，在本实施方式中，对关节机构Y1构成类人机器人X1的肘关节部分的例子进行说明，但并不限于此，关节机构Y1也可以构成类人机器人X1的其他关节部分。另外，在本实施方式中，将关节机构Y1适用于外观形状完全是人型的类人机器人X1，但并不限于此，也可适用于具有类人的外观形状的猿那样的类人机器人。

以下，参照图2和图3且详细地说明关节机构Y1所具有的第1构件100、第2构件200以及齿轮装置300。

第1构件100具有主体部120和安装部110。主体部120是构成类人机器人X1中的从手到肘的部分的主要部位。安装部110从主体部120的顶端向后述的第2构件200的第1部位210与第2部位220之间的空间延伸，安装于后述的齿轮装置300的外筒2。

第2构件200具有主体部250、第1部位210以及第2部位220。主体部250是构成类人机器人X1中的从肘到肩的部分的主要部位。第1部位210和第2部位220从主体部250的顶端向第1构件100侧延伸，以彼此分开的方式相对。

齿轮装置300适用作构成类人机器人X1的肘关节部分的减速器。该齿轮装置300具有例如80～200的减速比。齿轮装置300配置于第2构件200的第1部位210与第2部位220之间的空间。

齿轮装置300是中心曲轴式的齿轮装置。齿轮装置300构成为，根据来自外部的输入而使位于该齿轮装置300的中央部分的曲轴10旋转，与曲轴10的偏心部10a、10b联动而使摆动齿轮14、16摆动旋转，从而从输入旋转获得减速后的输出旋转。由此，能够在第1构件100与第2构件200之间产生相对旋转。

齿轮装置300具有外筒2、齿轮架4、曲轴10、第1摆动齿轮14以及第2摆动齿轮16。

外筒2用于构成齿轮装置300的外表面，具有大致圆筒形状。在外筒2的内周面形成有许多销槽2b。各销槽2b以沿着外筒2的轴向延伸的方式配置，在与轴向正交的截面上具有半圆形的截面形状。这些销槽2b沿着周向以等间隔排列于外筒2的内周面。

外筒2具有许多内齿销3。各内齿销3分别安装于销槽2b。具体而言，各内齿销3分别嵌入所对应的销槽2b，以沿着外筒2的轴向延伸的姿势配置。由此，许多内齿销3沿着外筒2的周向以等间隔排列。第1摆动齿轮14的第1外齿14a以及第2摆动齿轮16的第2外齿16a与这些内齿销3啮合。

外筒2具有向外筒2的径向的外侧延伸的凸缘部。凸缘部在外筒2的轴向上位于与安装部110重叠的位置。

外筒2中的除了各内齿销3之外的主要部位由密度比该各内齿销3的密度小的轻量材料形成。在本实施方式中，外筒2中的除了各内齿销3之外的主要部位由铝材料形成，各内齿销3由铁材料形成。

齿轮架4以与外筒2配置于同轴上的状态收容于该外筒2内。齿轮架4配置于外筒2的径向内侧。在齿轮架4与外筒2之间设有沿着轴向彼此分开的一对主轴承6a、6b。主轴承6a、6b容许外筒2与齿轮架4之间的相对旋转。

齿轮架4具有基板4a、多个轴4c以及端板4b。基板4a、各轴4c以及端板4b是分别独立的构件。基板4a和端板4b由密度比轴4c的密度小的轻量材料形成。另外，各轴4c由刚性比基板4a和端板4b这两者的刚性高的材料形成。在本实施方式中，基板4a和端板4b由铝材料形成，各轴4c由铁材料形成。此外，基板4a、各轴4c以及端板4b也可以不是分别独立的构件，例如基板4a和各轴4c也可以由一体的材料形成，并且该形成体和端板4b是分别独立的构件。

基板4a在外筒2内配置于轴向的第1部位210侧。在该基板4a的径向中央部设有圆形的贯通孔4d。基板4a在该基板4a的轴向上与第1部位210的内壁接触。

另外，基板4a具有与第1摆动齿轮14相对的面的一部分凹陷而成的基板凹陷部4j。基板凹陷部4j沿着基板4a的周向以等间隔设有多个。各基板凹陷部4j起到保持后述的轴4c的一端的作用。

端板4b沿着轴向与基板4a分开地设置，在外筒2内配置于轴向的第2部位220侧。在该端板4b的径向中央部设有圆形的贯通孔4f。端板4b在该端板4b的轴向上与第2部位220的内壁接触。基板4a和端板4b隔着后述的第1摆动齿轮14和第2摆动齿轮16彼此相对。

另外，端板4b具有与第2摆动齿轮16相对的面的一部分凹陷而成的端板凹陷部4k。端板凹陷部4k沿着端板4b的周向以等间隔设有多个。各端板凹陷部4k起到保持后述的轴4c的另一端的作用。

各轴4c沿着基板4a和端板4b的轴向延伸，将该基板4a和端板4b连接起来。具体而言，各轴4c位于基板4a与端板4b之间的空间，插入被设于后述的第1摆动齿轮14的第1贯通孔14c和被设于第2摆动齿轮16的第2贯通孔16c。并且，各轴4c的一端嵌入基板4a的各基板凹陷部4j，各轴4c的另一端嵌入端板4b的各端板凹陷部4k。由此，各轴4c由基板4a和端板4b保持。各轴4c沿着齿轮架4的周向以等间隔配置。此外，轴4c的个数能够根据齿轮装置300的使用形态适当变更。

曲轴10以其轴心与外筒2以及齿轮架4的轴心一致的方式配置于齿轮装置300的中心部，是绕轴线旋转的构件。具体而言，在齿轮装置300的中心部，基板4a的贯通孔4d、端板4b的贯通孔4f、后述的第1摆动齿轮14的第1插入孔14b以及后述的第2摆动齿轮16的第2插入孔16b彼此连通，在这些连通孔部分插入有曲轴10。另外，在曲轴10中的靠第2部位220侧的顶端部安装有省略图示的供驱动马达的驱动力输入的带轮等输入部11。具体而言，输入部11穿过与端板4b的贯通孔4f连通的第2部位220的输入孔220d而安装于曲轴10的顶端部。输入部11通过将驱动马达的驱动力向曲轴10传递而使该曲轴10绕轴线旋转。

曲轴10被一对曲轴轴承12a、12b支承为能够相对于齿轮架4绕轴线旋转。具体而言，第1曲轴轴承12a配置于曲轴10的轴向上的靠第1部位210侧的一端部分与基板4a之间。另一方面，第2曲轴轴承12b配置于曲轴10的轴向上的靠第2部位220侧的另一端部分与端板4b之间。由此，曲轴10能够旋转地支承于基板4a和端板4b。

曲轴10具有轴主体10c和与该轴主体10c形成为一体的偏心部10a、10b。第1偏心部10a和第2偏心部10b沿着轴向排列配置于轴主体10c中的由两曲轴轴承12a、12b支承着的部分之间。第1偏心部10a和第2偏心部10b分别具有圆柱形状，均以相对于轴主体10c的轴心偏心了的状态从轴主体10c向径向外侧伸出。第1偏心部10a和第2偏心部10b分别相对于轴心以预定的偏心量偏心，以彼此具有预定角度的相位差的方式配置。

第1摆动齿轮14配置于外筒2内的基板4a与端板4b之间的空间。第1摆动齿轮14具有比外筒2的内径稍小的大小的外径。第1摆动齿轮14具有第1外齿14a、第1插入孔14b以及多个第1贯通孔14c。第1外齿14a是在第1摆动齿轮14的整个周向上平滑地连续的波形状的部位。第1外齿14a的齿数设定得比内齿销3的数量少。第1插入孔14b是供第1偏心部10a插入的部位，在该第1插入孔14b中，第1摆动齿轮14借助第1滚子轴承安装于第1偏心部10a。各第1贯通孔14c是供各轴4c插入的部位，具有比该各轴4c的外径稍大的直径。

第2摆动齿轮16配置于外筒2内的基板4a与端板4b之间的空间，位于比第1摆动齿轮14靠第2部位220侧的位置。第2摆动齿轮16具有比外筒2的内径稍小的大小的外径。第2摆动齿轮16具有第2外齿16a、第2插入孔16b以及多个第2贯通孔16c。第2外齿16a是在第2摆动齿轮16的整个周向上平滑地连续的波形状的部位。第2外齿16a的齿数设定得比内齿销3的数量少。第2插入孔16b是供第2偏心部10b插入的部位，且在该第2插入孔16b中第2摆动齿轮16借助第2滚子轴承安装于第2偏心部10b。各第2贯通孔16c是供各轴4c插入的部位，具有比该各轴4c的外径稍大的直径。

对于第1摆动齿轮14、第2摆动齿轮16，在随着曲轴10的旋转而第1偏心部10a、第2偏心部10b偏心旋转之际，与该偏心旋转联动，以第1外齿14a、第2外齿16a与内齿销3啮合的方式以不同的相位摆动旋转。

此外，在本实施方式中，采用了相位彼此不同的第1摆动齿轮14和第2摆动齿轮16这两个摆动齿轮，但并不限于此，也可以采用1个或者3个以上的摆动齿轮。

在具有这样的结构的齿轮装置300中，通过借助输入部11向曲轴10传递驱动力，曲轴10以与该驱动力相应的预定的转速旋转，并且第1摆动齿轮14和第2摆动齿轮16以与该旋转相应的预定的转速摆动旋转。此时，第1摆动齿轮14和第2摆动齿轮16一边以啮合位置依次移动的方式与内齿销3啮合一边公转。由此，外筒2和齿轮架4呈同心状相对地移位。

在此，齿轮装置300还具有多个第1固定构件30和多个第2固定构件40，外筒2借助各第1固定构件30固定于第1构件100，并且齿轮架4借助各第2固定构件40固定于第2构件200。

各第1固定构件30是用于固定第1构件100和外筒2的构件。在此，第1构件100的安装部110具有沿着外筒2的轴向贯通的多个螺孔110a，外筒2的凸缘部在外筒2的轴向上具有与各螺孔110a连通的多个贯穿孔2c。各第1固定构件30沿着外筒2的周向以等间隔排列设置。

各第1固定构件30通过穿过凸缘部的贯穿孔2c而插入螺孔110a，在该螺孔11a中紧固于凸缘部，由此，将凸缘部和第1构件100的安装部110固定。

各第2固定构件40是用于固定第2构件200和齿轮架4的构件。各第2固定构件40沿着齿轮架4的周向以等间隔排列设置。各第2固定构件40包括在齿轮架4的轴向上彼此相对地设置的多个一个固定部40a和多个另一固定部40b。

各一个固定部40a是用于固定第2构件200的第1部位210、齿轮架4的基板4a以及齿轮架4的轴4c的构件。

在此，如图4的(A)所示，第1部位210具有沿着轴向贯通齿轮架4的多个贯穿孔210c。基板4a在齿轮架4的轴向上具有将各贯穿孔210c和各基板凹陷部4j的凹陷的区域连通的多个基板贯穿孔4e。各轴4c的一端在齿轮架4的轴向上具有与基板贯穿孔4e连通并且位于基板凹陷部4j的凹陷的区域的一侧螺孔4h。

各一个固定部40a穿过贯穿孔210c和基板贯穿孔4e而插入一侧螺孔4h。并且，通过一个固定部40a和轴4c的一端在一侧螺孔4h处被固定，第1部位210、基板4a以及齿轮架4被固定。

此外，第1部位210、基板4a以及齿轮架4也可以不由单一的一个固定部40a固定，例如，也可以是，基板4a和轴4c由一个固定构件固定并且基板4a和第1部位210由另一固定构件固定。

各另一固定部40b是用于固定第2构件200的第2部位220、齿轮架4的端板4b以及齿轮架4的轴4c的构件。

在此，如图4的(B)所示，第2部位220具有沿着齿轮架4的轴向贯通的多个贯穿孔220c。端板4b在齿轮架4的轴向上具有将各贯穿孔220c和各端板凹陷部4k的凹陷的区域连通的多个端板贯穿孔4g。各轴4c的另一端在齿轮架4的轴向上具有与端板贯穿孔4g连通并且位于端板凹陷部4k的凹陷区域的另一侧螺孔4i。

各另一固定部40b穿过贯穿孔220c和端板贯穿孔4g而插入另一侧螺孔4i。并且，另一固定部40b和轴4c的另一端在另一侧螺孔4i处被固定，从而第2部位220、端板4b、齿轮架4被固定。

此外，第2部位220、端板4b以及齿轮架4也可以不由单一的另一固定部40b固定，例如，也可以是，端板4b和轴4c由一个固定构件固定并且端板4b和第2部位220由另一固定构件固定。

通过从曲轴10经由第1摆动齿轮14和第2摆动齿轮16传递到齿轮架4的转矩经由各第2固定构件40向第1部位210和第2部位220传递，从而由各第2固定构件40固定于齿轮架4的第2构件200相对于第1构件100相对地转动。

此外，齿轮架4也可以在该齿轮架4的轴向的两侧不固定于第1部位210和第2部位220这两个部位。例如，在第2构件200不具有彼此相对的第1部位210和第2部位220的情况下，也可以是，由一个固定部40a固定基板4a、轴4c以及第2构件200这3个构件，由另一固定部40b固定端板4b和轴4c这两个构件。即、第1构件100和第2构件200只要能够相对地转动，齿轮架4与第2构件200之间的固定部位就是任意的。

如以上说明那样，在本实施方式的类人机器人X1的关节机构Y1中，作为减速器，采用了构成为利用摆动齿轮14、16的随着曲轴10的旋转而产生的摆动使齿轮架4和外筒2呈同心状相对地移位的齿轮装置300。在由这样的结构构成的齿轮装置300中，摆动齿轮14、16在摆动时并不伴随着宏观的变形，无需具有像谐波齿轮装置中的弹性外齿轮那样能够弹性变形的形状。另外，在谐波齿轮装置中，弹性外齿轮与环状内齿轮之间的齿数差设定为2以上，而在齿轮装置300中，摆动齿轮14、16的外齿14a、16a与外筒2的内齿销3之间的齿数差设定为1。因此，能够使齿轮装置300中的外齿14a、16a的齿数比谐波齿轮装置中的弹性外齿轮的齿数少，由此，能够使外齿14a、16a中的各齿的大小比较大。因此，类人机器人X1的关节机构Y1与采用了谐波齿轮装置的类人机器人的关节机构相比，能够抑制由来自外部的冲击导致的爬齿、压曲的产生，由此，能够使转矩的传递效率提高。

而且，在本实施方式的关节机构Y1中，基板4a、端板4b以及轴4c由彼此独立的构件构成。因此，能够容易地组装关节机构Y1。具体而言，在组装关节机构Y1之际，首先，将轴4c插入第1摆动齿轮14的第1贯通孔14c和第2摆动齿轮16的第2贯通孔16c，在此基础上以隔着第1摆动齿轮14和第2摆动齿轮16的方式配置基板4a和端板4b。接着，将轴4c、基板4a以及端板4b连接起来。由此，关节机构Y1被组装好。

而且，在本实施方式的关节机构Y1中，易于从第1摆动齿轮14和第2摆动齿轮16施加负荷的轴4c由刚性较高的原材料形成，并且基板4a和端板4b由密度比轴4c的密度小的轻量原材料形成。因此，能够维持从摆动齿轮14、16直接施加外力的轴4c的刚性且使齿轮架4整体轻量化。

而且，在本实施方式的关节机构Y1中，通过使一个固定部40a在一侧螺孔4h处紧固于轴4c，从而基板4a和轴4c被固定，通过另一固定部40b在另一侧螺孔4i处紧固于轴4c，从而端板4b和轴4c被固定。在此，设有螺孔的构件在借助固定件固定于对象侧构件之际被直接紧固于该固定件，因此，高负荷被施加的可能性较高。在关节机构Y1中，在由刚性比基板4a和端板4b的刚性高的材料形成的轴4c设有螺孔4h、4i，因此，能够抑制齿轮架4由于从一个固定部40a和另一固定部40b施加的负荷而破损。

而且，本实施方式的关节机构Y1中，轴4c的一端嵌入基板凹陷部4j、轴4c的另一端嵌入端板凹陷部4k，从而轴4c由基板4a和端板4b保持。因此，能够抑制轴4c因从一个固定部40a和另一固定部40b施加的负荷而破损。尤其是，在本实施方式中，一侧螺孔4h位于基板凹陷部4j的凹陷的区域，并且另一侧螺孔4i位于端板凹陷部4k的凹陷的区域。因此，能够将在各螺孔4h，4i处从一个固定部40a和另一固定部40b直接施加负荷的轴4c的一端和另一端有效地保持在各凹陷部4j、4k中。

而且，在本实施方式的关节机构Y1中，利用用于固定基板4a和轴4c的一个固定部40a固定着齿轮架4和第1部位210，并且利用用于固定端板4b和轴4c的另一固定部40b固定着齿轮架4和第2部位220。因此，零部件个数不会增加就能够将基板4a、端板4b、各轴4c、第1部位210以及第2部位220固定。

而且，在本实施方式的关节机构Y1中，在一侧螺孔4h中直接紧固于轴4c的一个固定部40a固定着第1部位210和齿轮架4，并且在另一侧螺孔4i中直接固定于轴4c的另一固定部40b固定着第2部位220和齿轮架4。因此，从摆动齿轮14、16传递到各轴4c的转矩从该各轴4c向各一个固定部40a和各另一固定部40b直接传递。由此，能够抑制转矩的传递效率的降低。

而且，在本实施方式的关节机构Y1中，设有第1摆动齿轮14和第2摆动齿轮16这两个摆动齿轮。因此，例如与设有三个该摆动齿轮的情况相比，能够使齿轮装置300整体轻量化，由此，能够抑制齿轮装置300相对于输出转矩而言的重量变重。另外，例如与该摆动齿轮由三个以上的齿轮构成的情况相比，能够实现齿轮装置300的在齿轮架4的轴向上的小型化。

此外，应该认为此次公开的实施方式在全部方面都是例示，并非限制性的内容。本发明的范围不是由上述的实施方式的说明示出而是由权利要求书示出，还包括在与权利要求书同等的意味和范围内的全部的变更。

例如，本实施方式的类人机器人X1的关节机构Y1能够如以下那样进行各种变更。

在图5所示的关节机构Y1的变形例1中，在第2部位220没有设置各贯穿孔220c，各另一固定部40b直接着固定端板4b和轴4c。并且，穿过输入孔220d而安装于曲轴10的输入部11在该输入部11处支承于轴承50。这样，在第2部位220没有固定于齿轮架4的情况下，通过在该第2部位220的输入孔220d中设置支承输入部11的轴承50，能够由各一个固定部40a和轴承50从齿轮装置300的轴向的两侧支承该齿轮装置300。

在图6所示的关节机构Y1的变形例2中，替代输入部11而采用扁平伺服马达70，该扁平伺服马达70由多个第4固定构件80固定于第2部位220。该扁平伺服马达70在与第2部位220的外壁相对的面具有多个凹陷，在该各凹陷收容有各第2固定构件40的螺钉头。这样，在图6所示的关节机构Y1的变形例2中，通过采用扁平伺服马达70能够提高停止位置精度。另外，通过将该扁平伺服马达70固定于第2部位220，能够使向曲轴10传递驱动力的马达和第2构件200一体化。

在图7所示的关节机构Y1的变形例3中，扁平伺服马达70配置于安装部110与外筒2之间。另外，该扁平伺服马达70在贯穿孔2c与螺孔110a之间具有与该贯穿孔2c以及螺孔110a连通的孔。第1固定构件30穿过贯穿孔2c和扁平伺服马达70的孔而插入螺孔110a。由此，扁平伺服马达70固定于外筒2和安装部110。这样，在图7所示的关节机构Y1的变形例3中，无需如图6那样设置用于固定扁平伺服马达70的第4固定构件80，由此，能够削减零部件个数。

此外，使向曲轴10传递驱动力的马达与第1构件100或第2构件200一体化的结构并不限于图6和图7所示的变形例2、3，也可以是如下结构：如图8所示的变形例4那样，将马达90收容于被设于第2构件200的收容部230，并且使该马达90与输入部11连结，由此，从马达90经由输入部11向曲轴10传递驱动力。

在这样的关节机构Y1的变形例4中，向曲轴10传递驱动力的马达安装于第1构件100或第2构件200。由此，能够构成这样的组件，该组件具有构成类人机器人X1的一部分的第1构件100和第2构件200、能够使该第1构件100和第2构件200之间相对转动的齿轮装置300以及向该齿轮装置300传递驱动力的马达。因此，通过将所述组件适用于单一的类人机器人X1中的一对肘关节部分，能够达成该类人机器人X1的组装作业效率的提高或者零部件个数的削减。此外，所述组件不仅适用于一对肘关节部分，而且能够适用于例如一对股关节部分或者一对膝关节部分等关节中的轴的朝向或者位置构成近似的部分。

此外，上述的本实施方式和各变形例1～4的关节机构Y1的齿轮装置300均是中心曲轴式的齿轮装置，曲轴10的轴主体10c的轴线成为齿轮装置300的中心轴线，但并不限于此。例如，也可以替代曲轴10而设置有沿着径向与齿轮装置300的中心轴线分开预定间隔且沿着周向排列的多个曲轴。另外，除了曲轴10之外，也可以还设置有沿着周向排列的所述多个曲轴。这样，曲轴10的配置、个数是任意的，能够根据齿轮装置300的使用形态适当变更。

在此，对上述实施方式和变形例1～4进行概说。

本实施方式的类人机器人的关节机构包括：第1构件，其构成所述类人机器人的第1部分；第2构件，其构成所述类人机器人的第2部分；齿轮装置，其在所述第1构件与所述第2构件之间以预定的转速比转换转速而传递驱动力，所述齿轮装置构成为，包括：曲轴，其形成有偏心部；摆动齿轮，其具有供所述偏心部插入的插入孔和多个外齿；齿轮架，其以所述曲轴能够转动的方式保持所述曲轴并且安装于所述第2构件；外筒，其配置于所述齿轮架的径向的外侧，具有与所述摆动齿轮的各所述外齿啮合的多个内齿并且安装于所述第1构件，利用所述摆动齿轮的随着所述曲轴的旋转而产生的摆动使所述齿轮架和所述外筒呈同心状相对地移位。

在上述的类人机器人的关节机构中，作为减速器，采用了齿轮装置，该齿轮装置构成为，利用摆动齿轮的随着曲轴的旋转而产生的摆动使齿轮架和外筒呈同心状相对地移位。在该齿轮装置中，摆动齿轮无需像上述的专利文献1的谐波齿轮装置中的弹性外齿轮那样能够弹性变形。另外，能够将摆动齿轮的齿数设定得比上述的专利文献1的谐波齿轮装置中的弹性外齿轮的齿数少，因此，能够使该摆动齿轮的齿的大小比较大。因此，上述的类人机器人的关节机构与采用了谐波齿轮装置的上述的专利文献1的关节机构相比，能够抑制由来自外部的冲击导致的爬齿、压曲的产生，由此，能够提高转矩的传递效率。

另外，优选的是，所述摆动齿轮具有沿着轴向贯通该摆动齿轮的贯通孔，所述齿轮架具有基板、隔着所述摆动齿轮位于与所述基板相反的一侧的端板、穿过该贯通孔而将所述基板和所述端板连接起来的轴。在该情况下，优选所述基板、所述端板以及所述轴由彼此独立的构件构成。

在上述的类人机器人的关节机构中，在将轴插入到摆动齿轮的贯通孔的基础上，以隔着该摆动齿轮的方式配置基板和端板，通过在该状态下将轴、基板和端板连接，能够容易地组装该关节机构。另外，通过采用这样的结构作为关节机构，能够以与基板和端板不同的原材料形成轴。因此，例如，能够由刚性较高的原材料形成易于施加高负荷的轴且由较轻量的原材料形成基板和端板。由此，能够形成耐久力较高且轻量的齿轮架。

另外，优选的是，所述轴由刚性比所述基板和所述端板的刚性高的材料形成，所述基板和所述端板由密度比所述轴的密度小的轻量材料形成。

在上述的类人机器人的关节机构中，轴由刚性比基板和端板的刚性高的材料形成，并且基板和端板由密度比轴的密度小的轻量材料形成。因此，能够维持轴的刚性且达成齿轮架整体的轻量化。

另外，优选的是，上述的类人机器人的关节机构还具有固定所述基板和所述轴的一个固定构件以及固定所述端板和所述轴的另一固定构件。在该情况下，优选的是，所述轴包括具有一侧螺孔并且位于所述摆动齿轮的轴向上的所述基板侧的一端以及具有另一侧螺孔并且位于所述摆动齿轮的轴向上的所述端板侧的另一端。另外，优选的是，所述基板具有与所述一侧螺孔连通的基板贯穿孔。另外，优选的是，所述端板具有与所述另一侧螺孔连通的端板贯穿孔。另外，优选的是，所述一个固定构件穿过所述基板贯穿孔而在所插入的所述一侧螺孔处紧固于所述轴，从而将所述基板和所述轴固定，所述另一固定构件穿过所述端板贯穿孔而在所插入的所述另一侧螺孔处紧固于所述轴，从而将所述端板和所述轴固定。

在上述的类人机器人的关节机构中，一个固定构件在一侧螺孔处紧固于轴，从而基板和轴被固定，另一固定构件在另一侧螺孔处紧固于轴，从而端板和轴被固定。在此，设有螺孔的构件是与固定构件直接紧固的构件，因此，从该固定构件施加高负荷的可能性较高。在上述的类人机器人的关节机构中，螺孔设于由刚性比基板和端板的刚性高的材料形成的轴，因此，能够抑制齿轮架因从固定构件施加的负荷而破损。

另外，优选的是，所述基板具有与所述摆动齿轮相对的面的一部分凹陷而成的基板凹陷部，所述端板具有与所述摆动齿轮相对的面的一部分凹陷而成的端板凹陷部。在该情况下，优选的是，在所述摆动齿轮的轴向上，所述轴的所述一端嵌入所述基板凹陷部，并且所述轴的所述另一端嵌入所述端板凹陷部。

在上述的类人机器人的关节机构中，轴的一端嵌入基板凹陷部，并且轴的另一端嵌入端板凹陷部。这样，从固定构件直接施加负荷的轴的一端和另一端保持于基板和端板，因此，能够抑制齿轮架因从固定构件施加的负荷而破损。

另外，优选的是，还具有马达，该马达安装于所述第1构件或所述第2构件，向所述曲轴传递使该曲轴旋转的驱动力。

在上述的类人机器人的关节机构中，传递使曲轴旋转的驱动力的马达安装于第1构件或第2构件。由此，作为关节机构整体，能够构成这样的组件，该组件具有构成类人机器人的一部分的第1构件和第2构件、能够使该第1构件与第2构件相对转动的齿轮装置、向齿轮装置传递驱动力的马达。因此，通过将所述组件适用于单一的类人机器人中的构造比较近似的多个关节部分，能够达成该类人机器人的组装作业效率的提高或者零部件个数的削减。此外，单一的类人机器人中的构造比较近似的关节部分是指该关节中的轴的朝向或者位置构成近似的部分，能够将上述组件分别适用于例如一对股关节、一对膝关节或者一对肘关节。

Claims (6)

1.一种类人机器人的关节机构，其包括：

第1构件，其构成所述类人机器人的第1部分；

第2构件，其构成所述类人机器人的第2部分；

齿轮装置，其在所述第1构件与所述第2构件之间以预定的转速比转换转速而传递驱动力，

所述齿轮装置构成为，包括：曲轴，其形成有偏心部；摆动齿轮，其具有供所述偏心部插入的插入孔和多个外齿；齿轮架，其以所述曲轴能够转动的方式保持所述曲轴，并且安装于所述第2构件；外筒，其配置于所述齿轮架的径向的外侧，具有与所述摆动齿轮的各所述外齿啮合的多个内齿并且安装于所述第1构件，利用所述摆动齿轮的随着所述曲轴的旋转而产生的摆动使所述齿轮架和所述外筒呈同心状相对地移位。

2.根据权利要求1所述的类人机器人的关节机构，其中，

所述摆动齿轮具有沿着轴向贯通该摆动齿轮的贯通孔，

所述齿轮架具有基板、隔着所述摆动齿轮位于与所述基板相反的一侧的端板、穿过该贯通孔而将所述基板和所述端板连接的轴，

所述基板、所述端板以及所述轴由彼此独立的构件构成。

3.根据权利要求2所述的类人机器人的关节机构，其中，

所述轴由刚性比所述基板和所述端板这两者的刚性高的材料形成，

所述基板和所述端板由密度比所述轴的密度小的轻量材料形成。

4.根据权利要求3所述的类人机器人的关节机构，其中，

该类人机器人的关节机构还具有：

一个固定构件，其用于固定所述基板和所述轴；

另一固定构件，其用于固定所述端板和所述轴，

所述轴包括具有一侧螺孔并且位于所述摆动齿轮的轴向上的所述基板侧的一端以及具有另一侧螺孔并且位于所述摆动齿轮的轴向上的所述端板侧的另一端，

所述基板具有与所述一侧螺孔连通的基板贯穿孔，

所述端板具有与所述另一侧螺孔连通的端板贯穿孔，

所述一个固定构件穿过所述基板贯穿孔而在所插入的所述一侧螺孔处紧固于所述轴，从而将所述基板和所述轴固定，

所述另一固定构件穿过所述端板贯穿孔而在所插入的所述另一侧螺孔处紧固于所述轴，从而将所述端板和所述轴固定。

5.根据权利要求4所述的类人机器人的关节机构，其中，

所述基板具有与所述摆动齿轮相对的面的一部分凹陷而成的基板凹陷部，

所述端板具有与所述摆动齿轮相对的面的一部分凹陷而成的端板凹陷部，

在所述摆动齿轮的轴向上，所述轴的所述一端嵌入所述基板凹陷部，并且所述轴的所述另一端嵌入所述端板凹陷部。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的类人机器人的关节机构，其中，

该类人机器人的关节机构还具有马达，该马达安装于所述第1构件或所述第2构件，向所述曲轴传递使该曲轴旋转的驱动力。