CN106163746A - 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)；具有第1部位(210)和第2部位(220)的第2构件(200)；齿轮装置(300)，其具有：形成有第1偏心部(10a)的曲轴(10)、具有第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)，该齿轮装置(300)构成为，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；将外筒(2)和第1构件(100)固定的第1固定构件(30)；将齿轮架(4)和第2构件(200)固定的第2固定构件(40)，第2固定构件(40)具有将第1部位(210)和齿轮架(4)固定的一侧固定部(40a)以及将第2部位(220)和齿轮架(4)固定的另一侧固定部(40b)。

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。在该关节机构中，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，存在增大从减速器向第1构件或第2构件传递的转矩这样的期望。在专利文献1所记载的关节机构中，采用难以承受高负荷的谐波齿轮装置作为减速器。因此，该谐波齿轮装置的输出侧齿轮是弹性外齿轮，因此，弹性外齿轮与主体上半部的主体外壳之间的固定部位受到限制，由此，难以增大从谐波齿轮装置向主体上半部的传递转矩。

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部分并且具有彼此相对的第1部位和第2部位；齿轮装置，其具有：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；外筒，其配置于所述齿轮架的径向的外侧，并且具有与所述摆动齿轮的各所述外齿啮合的多个内齿，该齿轮装置构成为，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，并且，该齿轮装置配置于所述第1部位与所述第2部位之间；第1固定构件，其用于将所述外筒和所述第1构件固定；以及第2固定构件，其用于将所述齿轮架和所述第2构件固定，所述第2固定构件具有：一侧固定部，其用于将所述第2构件的所述第1部位和所述齿轮架固定；另一侧固定部，其用于将所述第2构件的所述第2部位和所述齿轮架固定。

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的(A)是表示本实施方式的关节机构Y1中的第1部位210的内壁的概略主视图，是以虚线表示齿轮架所处的区域的图。

图3的(B)是表示本实施方式的关节机构Y1中的第2部位220的内壁的概略主视图，是以虚线表示齿轮架所处的区域的图。

图4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5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6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7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X1的关节机构Y1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。第1部位210具有设于与第2部位220相对的内壁的槽状的第1引导部210a，第2部位220具有设于与第1部位210相对的内壁的槽状的第2引导部220a。第1引导部210a具有第1停止部210b，第2引导部220a具有第2停止部220b。第1停止部210b和第2停止部220b具有沿着齿轮装置300的齿轮架4的外缘的形状。

齿轮装置300以被第1引导部210a和第2引导部220a引导的方式在预定的插入方向上插入第1部位210与第2部位220之间的空间。并且，插入到所述空间的齿轮装置300被定位于齿轮架4的外缘与第1停止部210b以及第2停止部220b碰触的位置。

此外，第1引导部210a、第2引导部220a也可以没有形成为槽状。例如也可以呈轨道状形成于第1部位210、第2部位220各自的内壁。

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。具体而言，齿轮装置300配置成，在第1部位210与第2部位220之间的空间中，齿轮架4与第1停止部210b以及第2停止部220b接触。

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沿着外筒2的周向以等间隔排列。

在外筒2中具有许多内齿销3。各内齿销3分别安装于各销槽2b。具体而言，各内齿销3分别嵌入所对应的销槽2b，并以沿着外筒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、各轴4c以及端板4b由后述的第2固定构件40彼此固定。基板4a和端板4b由密度比轴4c的密度小的轻量的材料构成。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也可以形成为一体，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的径向上与第1停止部210b接触，并且在该基板4a的轴向上与第1部位210的内壁接触。

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的径向上与第2停止部220b接触，并且在该端板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。

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以及被设于第2摆动齿轮16的第2贯通孔16c。各轴4c的一端部分分别嵌入基板4a中的设于与第1摆动齿轮14相对的面的多个凹部分。各轴4c的另一端部分分别嵌入端板4b中的设于与第2摆动齿轮16相对的面的多个凹部分。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，在第1偏心部10a、第2偏心部10b随着曲轴10的旋转而偏心旋转之际，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。各第1固定构件30固定着第1构件100和外筒2。各第2固定构件40固定着第2构件200和齿轮架4。

各第1固定构件30是将第1构件100固定于外筒2的构件。在此，第1构件100的安装部110具有将该安装部110的一部分沿着外筒2的轴向贯通的多个紧固孔110a。另外，外筒2的凸缘部具有多个贯穿孔2c，该贯穿孔2c将凸缘部的一部分沿着外筒2的轴向贯通并且与各紧固孔110a连通。各第1固定构件30通过穿过凸缘部的贯穿孔2c而插入紧固孔110a，从而将外筒2的凸缘部和第1构件100的安装部110紧固起来。

各第2固定构件40是将第2构件200和齿轮架4固定的构件。各第2固定构件40包括多个一侧固定部40a和多个另一侧固定部40b。

各一侧固定部40a是将第2构件200的第1部位210和齿轮架4固定的构件。在此，第1部位210具有将该第1部位210的一部分沿着齿轮架4的轴向贯通的多个贯穿孔210c。另外，基板4a在齿轮架4的轴向上具有与各贯穿孔210c连通并且供贯通轴4c的一端嵌入的凹部分的多个贯穿孔4e。另外，轴4c在齿轮架4的轴向上具有与各贯穿孔4e连通的多个紧固孔4h。各一侧固定部40a通过穿过贯穿孔210c和贯穿孔4e而插入紧固孔4h，从而将第1部位210和基板4a紧固，并且将该基板4a和轴4c紧固起来。此外，一侧固定部40a也可以不将基板4a和轴4c紧固，而将基板4a和第1部位210紧固起来即可。在一侧固定部40a不将基板4a和轴4c紧固的情况下，该基板4a和轴4c既可以由一体的构件形成，也可以利用除了一侧固定部40a以外的其他固定构件紧固。

在本实施方式中，如图3的(A)所示，在第1部位210形成有在基板4a的整个周向上以等间隔配置的6个贯穿孔210c。并且，与该6个贯穿孔210c相对应地设有6个一侧固定部40a。此外，一侧固定部40a的个数是任意的，能够根据关节机构Y1的使用形态适当变更。

各另一侧固定部40b是将第2构件200的第2部位220和齿轮架4固定的构件。在此，第2部位220具有将该第2部位220的一部分沿着齿轮架4的轴向贯通的多个贯穿孔220c。另外，端板4b在齿轮架4的轴向上具有与各贯穿孔220c连通并且贯通供轴4c的另一端嵌入的凹部分的多个贯穿孔4g。另外，轴4c在齿轮架4的轴向上具有与各贯穿孔4g连通的多个紧固孔4i。各另一侧固定部40b通过穿过贯穿孔220c和贯穿孔4g而插入紧固孔4i，从而将第2部位220和端板4b紧固，并且将该端板4b和轴4c紧固起来。此外，另一侧固定部40b也可以不将端板4b和轴4c紧固，而将端板4b和第2部位220紧固起来即可。在另一侧固定部40b不将端板4b和轴4c紧固的情况下，该端板4b和轴4c既可以由一体的构件形成，也可以利用除了另一侧固定部40b以外的其他固定构件紧固。

在本实施方式中，如图3的(B)所示，在第2部位220形成有在端板4b的整个周向上以等间隔配置的6个贯穿孔220c。并且，与该6个贯穿孔220c相对应地设有6个另一侧固定构件40b。此外，另一侧固定部40b的个数是任意的，能够根据关节机构Y1的使用形态适当变更。

在本实施方式中，一侧固定部40a和另一侧固定部40b在齿轮架4的轴向上彼此相对地设置。具体而言，齿轮架4以在该齿轮架4的轴向上被一侧固定部40a和另一侧固定部40b夹持的方式固定于第1部位210和第2部位220。此外，一侧固定部40a和另一侧固定部40b也可以不在齿轮架4的轴向上彼此相对，一侧固定部40a和另一侧固定部40b分别将第1部位210以及第2部位220分别和齿轮架4固定即可。

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的转矩经由彼此相对的一侧固定部40a和第2固定构件40向第1部位210和第2部位220传递，从而第2构件200相对于第1构件100相对地转动。

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，第2构件200中的第1部位210与第2部位220彼此相对，在该第1部位210与第2部位220之间配置有齿轮装置300。并且，利用一侧固定部40a将第1部位210和齿轮架4的基板4a固定，并且利用另一侧固定部40b将第2部位220和齿轮架4的端板4b固定。即、齿轮装置300的作为输出构件的齿轮架4在该齿轮架4的轴向的两侧固定于第2构件200。因此，能够增大利用齿轮架4的旋转从齿轮装置300向第2构件200传递的转矩。而且，该关节机构Y1采用了齿轮装置300作为减速器，该齿轮装置300构成为利用第1摆动齿轮14和第2摆动齿轮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。该齿轮装置300是比谐波齿轮装置耐高负荷的装置，因此，能够抑制从该齿轮装置300向第2构件200的传递转矩变小。

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，由刚性较高的原材料形成易于从第1摆动齿轮14和第2摆动齿轮16施加负荷的轴4c，并且由密度比轴4c的密度小的轻量原材料形成基板4a和端板4b。因此，能够构成耐久力较高且轻量的齿轮架4。

而且，在本实施方式的关节机构Y1中，能够利用用于将第1部位210和齿轮架4固定的一侧固定部40a将基板4a和轴4c固定，并且能够利用用于将第2部位220和齿轮架4固定的另一侧固定部40b将端板4b和轴4c固定。因此，即使基板4a、端板4b以及轴4c是彼此独立的构件，也不增加零部件个数就能够将轴4c、基板4a以及端板4b固定。另外，能够在利用一侧固定部40a将第1部位210和基板4a固定的作业工序中将该基板4a和轴4c固定，并且能够在利用另一侧固定部40b将第2部位220和端板4b固定的作业工序中将该端板4b和轴4c固定。因此，能够抑制作业工序复杂化。

而且，在本实施方式的关节机构Y1中，一侧固定部40a穿过第1部位210的贯穿孔210c而插入轴4c的紧固孔4h，另一侧固定部40b穿过第2部位220的贯穿孔220c而插入轴4c的紧固孔4i。因此，从第1摆动齿轮14和第2摆动齿轮16传递到各轴4c的转矩从该各轴4c向各一侧固定部40a和各另一侧固定部40b直接传递。由此，能够增大向第2构件200的传递转矩。

而且，在本实施方式的关节机构Y1中，在第1部位210设有第1引导部210a，并且在第2部位220设有第2引导部220a，被该第1引导部210a、第2引导部220a引导且插入到第1部位210与第2部位220之间的空间的齿轮装置300在预定的位置停止。因此，在借助第2固定构件40将齿轮架4和第2构件200固定之际，能够可靠地进行该齿轮架4与第2构件200之间的相对的定位。由此，关节机构Y1的组装作业效率得以提高。此外，在本说明书中，上述的预定的位置是指，第1部位210的各贯穿孔210c与基板4a的各贯穿孔4e连通、并且第2部位220的各贯穿孔220c与端板4b的各贯穿孔4g连通的位置。并且，设有第1停止部210b和第2停止部220b以使齿轮装置300的插入在该位置停止。

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以及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如以下那样，能够进行各种变更。

在图4所示的关节机构Y1的变形例1中，以将在第1部位210的内壁与基板4a之间产生的间隙填埋的方式设有由较薄的平板构成的板状构件即垫片50a。另外，以将在第2部位220的内壁与基板4a之间产生的间隙填埋的方式设有由较薄的平板构成的板状构件即垫片50b。根据这样的结构，即使是在齿轮架4的轴向上的该齿轮架4的长度比第1部位210的内壁与第2部位220的内壁之间的间隔小的情况下，也无需根据齿轮装置300的尺寸来调整第1部位210的内壁与第2部位220的内壁之间的间隔。因此，关节机构Y1的组装作业效率得以提高。

另外，如图4所示的关节机构Y1的变形例1那样，于在第1部位210的内壁与基板4a之间设有垫片50a并且在第2部位220的内壁与端板4b之间设有垫片50b的情况下，能够进行第1构件100的旋转轴向上的位置调整。此外，也可以仅设有垫片50a、50b中的任一者。

另外，在图4所示的关节机构Y1的变形例1中，在垫片50a设有与第1部位210的贯穿孔210c以及基板4a的贯穿孔4e连通的孔，通过一侧固定部40a贯穿于该孔，垫片50a被保持。另外，在垫片50b设有与第2部位220的贯穿孔220c以及端板4b的贯穿孔4g连通的孔，通过另一侧固定部40b贯穿于该孔，垫片50b被保持。根据这样的结构，能够利用将第1部位210和基板4a固定的一侧固定部40a保持垫片50a，并且能够利用将第2部位220和端板4b固定的另一侧固定部40b保持垫片50b。因此，不增加零部件个数或者作业工序，就能够达成垫片50a、50b的保持。

在图5所示的关节机构Y1的变形例2中，第1部位210和第2部位220由彼此独立的构件构成，以填埋该第1部位210与第2部位220之间的间隙的方式设有由较薄的平板构成的板状构件即垫片50c。并且，在垫片50c设于所述间隙的状态下，彼此独立的第1部位210和第2部位220被第3固定构件60紧固。根据这样的结构，即使是在齿轮架4的轴向上的该齿轮架4的长度比较大的情况下，通过利用垫片50c使第1部位210的内壁与第2部位220的内壁之间的间隔扩大，从而能够将齿轮装置300配置于第1部位210与第2部位220之间的空间。

在图6所示的关节机构Y1的变形例3中，采用扁平伺服马达70替代输入部11，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的外壁相对的面上具有多个凹陷，在该各凹陷中收容有各第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3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。

另外，使向曲轴10传递驱动力的马达和第2构件200一体化的结构并不限于图6所示的变形例3，也可以是如下结构：如图7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，并且将该马达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。

这样，在图6和图7所示的关节机构Y1的变形例3、4中，将向曲轴10传递驱动力的马达(扁平伺服马达70、马达90)安装于第2构件200。由此，能够构成如下组件，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与第2构件200相对地转动的齿轮装置300；以及向该齿轮装置300传递驱动力的马达(扁平伺服马达70、马达90)。因此，在图6和图7所示的关节机构Y1的变形例3、4中，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，从而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，所述组件不仅能够适用于一对肘关节部分，也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而设置有沿着径向自齿轮装置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进行概略说明。

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部分并且具有彼此相对的第1部位和第2部位；齿轮装置，其具有：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；外筒，其配置于所述齿轮架的径向的外侧，并且具有与所述摆动齿轮的各所述外齿啮合的多个内齿，该齿轮装置构成为，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，并且，该齿轮装置配置于所述第1部位与所述第2部位之间，第1固定构件，其用于将所述外筒和所述第1构件固定；以及第2固定构件，其用于将所述齿轮架和所述第2构件固定。所述第2固定构件具有：一侧固定部，其用于将所述第2构件的所述第1部位和所述齿轮架固定；另一侧固定部，其用于将所述第2构件的所述第2部位和所述齿轮架固定。

在上述的类人机器人的关节机构中，在第2构件中，第1部位与第2部位彼此相对，在该第1部位与第2部位之间配置有齿轮装置。并且，利用一侧固定部将第1部位和齿轮装置的齿轮架固定，并且利用另一侧固定部将第2部位和齿轮装置的齿轮架固定。即、齿轮装置的齿轮架在轴向的两侧固定于第2构件。因此，能够使由于齿轮架的旋转而向第2构件传递的转矩增大。而且，在上述的类人机器人的关节机构中，采用了齿轮装置作为减速器，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。该齿轮装置是比上述的专利文献1中的谐波齿轮装置耐高负荷的装置，因此，能够抑制由于由该高负荷导致的爬齿或者压曲等而使所述传递转矩变小。

优选的是，所述摆动齿轮具有沿着轴向将该摆动齿轮贯通的贯通孔，所述齿轮架具有：基板，其与所述第1部位相对；端板，其与所述第2部位相对并且隔着所述摆动齿轮位于与所述基板相反的一侧；以及轴，其具有比所述贯通孔的直径小的直径并且至少一部分位于该贯通孔内、并将所述基板和所述端板连接。在该情况下，优选的是，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，在该状态下将轴、基板以及端板连接。由此，能够容易地组装关节机构。另外，作为关节机构，通过采用这样的结构，能够由与基板以及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，并且，由比较轻量的原材料形成基板和端板。由此，能够形成耐久力高且轻量的齿轮架。

优选的是，所述一侧固定部用于将所述基板和所述轴固定，所述另一侧固定部用于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，能够利用一侧固定部将第2构件的第1部位和齿轮架固定，并且将基板和轴固定。另外，也能够利用另一侧固定部将第2构件的第2部位和齿轮架固定，并且将端板和轴固定。因此，在上述的类人机器人的关节机构中，不增加零部件个数或者作业工序就能够将轴、基板以及端板连接。

优选的是，所述基板和端板由密度比所述轴的密度小的材料形成。

在上述的类人机器人的关节机构中，通过使基板和端板由密度比轴的密度小的轻量材料形成，从而能够维持轴的刚性且达成齿轮架整体的轻量化。

优选的是，上述的类人机器人的关节机构还具有板状构件，该板状构件设于所述齿轮架与所述第1部位之间的间隙以及所述齿轮架与所述第2部位之间的间隙中的至少一者并填埋该至少一者。

在上述的类人机器人的关节机构中，即使是在齿轮架的轴向上的长度比第2构件中的第1部位与第2部位之间的间隔小的情况下，也能够在所述轴向上利用板状构件将在第1部位和第2部位中的至少一者与齿轮架之间产生的间隙填埋。因此，无需根据齿轮装置的尺寸调整第1部位与第2部位之间的间隔，由此，关节机构的组装作业效率得以提高。

优选的是，所述第1部位和所述第2部位具有引导部，该引导部对所述齿轮装置向该第1部位与该第2部位之间的插入进行引导并且使所述插入停止在预定位置。在该情况下，优选的是，所述第2固定构件在所述预定位置将所述齿轮架和所述第2构件固定。

在上述的类人机器人的关节机构中，在第1部位和第2部位设有对齿轮装置的插入进行引导的引导部，利用该引导部使齿轮装置停止在齿轮架和第2构件被固定的预定位置。因此，在借助第2固定构件将齿轮架和第2构件固定之际，能够可靠地进行该齿轮架与第2构件之间的相对的定位，由此，关节机构的组装作业效率得以提高。

优选的是，上述的类人机器人的关节机构还具有安装于所述第2构件并向所述曲轴传递使该曲轴旋转的驱动力的马达。

在上述的类人机器人的关节机构中，向曲轴传递使该曲轴旋转的驱动力的马达安装于第2构件。由此，作为关节机构整体，能够构成为如下组件，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，从而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 (7)

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部分并且具有彼此相对的第1部位和第2部位；

齿轮装置，其包括：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；外筒，其配置于所述齿轮架的径向的外侧，并且具有与所述摆动齿轮的各所述外齿啮合的多个内齿，该齿轮装置构成为，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移位，并且该齿轮装置配置于所述第1部位与所述第2部位之间；

第1固定构件，其用于将所述外筒和所述第1构件之间固定；以及

第2固定构件，其用于将所述齿轮架和所述第2构件之间固定，

所述第2固定构件具有：一侧固定部，其用于将所述第2构件的所述第1部位和所述齿轮架固定；另一侧固定部，其用于将所述第2构件的所述第2部位和所述齿轮架固定。

2.根据权利要求1所述的类人机器人的关节机构，其中，

所述摆动齿轮具有将该摆动齿轮沿着轴向贯通的贯通孔，

所述齿轮架具有：基板，其与所述第1部位相对；端板，其与所述第2部位相对，并且隔着所述摆动齿轮位于与所述基板相反的一侧；轴，其具有比所述贯通孔的直径小的直径，并且至少一部分位于该贯通孔内，将所述基板和所述端板连接起来，

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，

所述一侧固定部将所述基板和所述轴固定，

所述另一侧固定部将所述端板和所述轴固定。

4.根据权利要求2或3所述的类人机器人的关节机构，其中，

所述基板和端板由密度比所述轴的密度小的材料形成。

5.根据权利要求1～4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板状构件，该板状构件设于所述齿轮架与所述第1部位之间的间隙以及所述齿轮架与所述第2部位之间的间隙中的至少一者，用于填埋该至少一者。

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，

所述第1部位和所述第2部位具有引导部，所述引导部对所述齿轮装置的向该第1部位与该第2部位之间的插入进行引导并且使所述插入停止在预定位置，

所述第2固定构件在所述预定位置将所述齿轮架和所述第2构件之间固定。

7.根据权利要求1～6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，所述马达安装于所述第2构件并向所述曲轴传递使该曲轴旋转的驱动力。