CN116367970A - 模块机器人 - Google Patents

Abstract

模块机器人(100)具备：第一连杆(10)；第二连杆(20)，其以相对移动自如的方式而与第一连杆(10)连结；液压缸(30)，其使第一连杆(10)和第二连杆(20)相对移动，第一连杆(10)具有缸体(32)，缸体(32)形成有液压缸(30)的缸室(31)。

Description

模块机器人

技术领域

本发明涉及一种模块机器人。

背景技术

在日本专利特开WO2007/034561号公报中，公开了一种具有多个臂构成部件的机器人臂。臂构成部件由臂驱动装置驱动，臂驱动装置具备杆以及使杆在轴向上移动的本体部。

发明内容

在日本专利特开WO2007/034561号公报所记载的机器人臂为具有构成连杆的臂构成部件和驱动臂构成部件的臂驱动装置的结构，零件个数较多，结构复杂。

本发明的目的在于，提供一种紧凑的结构的模块机器人。

根据本发明的某一方式，模块机器人具备：第一连杆；第二连杆，其以相对移动自如的方式与第一连杆连结；流体压力缸，其使第一连杆和第二连杆相对移动，第一连杆具有缸体，缸体形成有流体压力缸的缸室。

附图说明

图1为本发明的实施方式所涉及的模块的侧面示意图。

图2为本发明的实施方式所涉及的模块的正面侧的立体图。

图3为本发明的实施方式所涉及的模块的背面侧的立体图。

图4为本发明的实施方式所涉及的模块的正面侧的立体图，其为将第一连杆的各板拆下后的状态的图。

图5为模块机器人以及模块的系统结构图。

图6为示意地表示被形成于缸体的端口和油通路的图。

图7为表示模块的连结例的图。

图8为表示模块的连结例的图。

图9为模块被连结而构成脚部的模块机器人的侧视图。

图10为本发明的实施方式的变形例所涉及的模块的侧面示意图，其为对应于图1的图。

图11为本发明的实施方式的变形例所涉及的模块的示意图。

图12A为本发明的实施方式的变形例所涉及的模块的平面示意图。

图12B为本发明的实施方式的变形例所涉及的模块的侧面示意图。

图13为本发明的实施方式的变形例所涉及的模块机器人的平面示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的模块机器人100进行说明。

模块机器人100(参照图9)是将多个图1～3所示的模块101连结而被构成的。

首先，参照图1～5对模块101进行说明。图1为模块101的侧面示意图，图2为模块101的正面侧的立体图，图3为模块101的背面侧的立体图，图4为模块101的正面侧的立体图，且为拆下了第一连杆10的各板的状态的图，图5为模块机器人100以及模块101的系统结构图。

模块101具有：第一连杆10；第二连杆20，其以相对移动自如的方式而与第一连杆10连结；液压缸30，其使第一连杆10和第二连杆20相对移动。液压缸30相当于技术方案所记载的流体压力缸以及液压缸。

第一连杆10和第二连杆20经由旋转轴1而以旋转自如的方式被连结。在液压缸30和第二连杆20上以旋转自如的方式连结有第三连杆2。

液压缸30为通过从作为液压供给源的泵3(参照图5)被供给的工作油(工作流体)而进行伸缩工作的致动器。液压缸30具有：缸体32，其形成有缸室31；活塞33a，其以滑动自如的方式而被插入至缸室31内，并将缸室31划分为杆侧室31a和杆相反侧室31b；活塞杆33b，其一端与活塞33a连结，另一端从缸室31向外部延伸。

缸体32被收容于第一连杆10的外壳11内，并且以不能够旋转的方式而被固定于外壳11。另外，液压缸30以不能够旋转的方式与第一连杆10连结。缸体32被形成为大致长方体状的框状，并且在内部形成有缸室31和与缸室31连通的后述的油通路。缸室31作为在缸体32的端面32a上开口的圆柱状的孔而被形成。在缸体32的端面32a上，设置有对缸室31的开口进行堵塞、并供活塞杆33b插通的缸头34。在缸头34上设置有将活塞杆33b支持成滑动自如的轴承35和防止工作油从缸室31漏出的密封部件36。

如图1以及图4所示，在活塞杆33b的顶端结合有滑块50，在滑块50上经由旋转轴51而以旋转自如的方式连结第三连杆2的一端。滑块50被配置于在外壳11内沿着活塞杆33b的轴向而被设置的一对线性引导件52之间，并被线性引导件52引导而移动。第三连杆2的另一端经由旋转轴53而以旋转自如的方式与第二连杆20连结。

液压缸30通过从泵3向杆侧室31a供给工作油，并且杆相反侧室31b的工作油向流体箱4(参照图5)被排出，从而进行收缩工作。另一方面，液压缸30通过从泵3向杆相反侧室31b供给工作油，并且杆侧室31a的工作油向流体箱4被排出，从而进行伸长工作。通过液压缸30进行伸缩工作，从而使活塞杆33b的直线运动经由第三连杆2而被转换为第二连杆20的旋转运动，第一连杆10和第二连杆20以旋转轴1作为中心而进行相对旋转。这样，通过驱动液压缸30，从而能够使第一连杆10和第二连杆20相对旋转。模块101具有以旋转轴1作为中心的一个自由度的旋转自由度，第一连杆10、第二连杆20、以及液压缸30以形成单一的自由度的方式而被连结。

接着，主要参照图6，对被形成于缸体32的端口和油通路进行详细说明。图6为示意地表示被形成于缸体32的端口和油通路的图。

在缸体32的外表面，以开口的方式形成有能够与泵3连接的泵端口P和能够与流体箱4连接的流体箱端口T。在本实施方式中，泵端口P和流体箱端口T被形成于缸体32的多个外表面中的三个面。被形成于三个面的泵端口P中的一个经由软管、配管而与泵3连接，未被使用的泵端口P由栓塞封闭。同样地，被形成于三个面的流体箱端口T中的一个经由软管、配管而与流体箱4连接，未被使用的流体箱端口T由栓塞封闭。

在缸体32上，作为控制阀而设置有伺服阀5(参照图4)。伺服阀5控制泵端口P以及流体箱端口T与缸室31的连通。伺服阀5具有：供给端口5a，其与泵端口P连通；排出端口5b，其与流体箱端口T连通；杆侧端口5c，其与杆侧室31a连通；杆相反侧端口5d，其与杆相反侧室31b连通。伺服阀5通过其位置而对供给端口5a以及排出端口5b与杆侧端口5c以及杆相反侧端口5d的连通进行切换。

在缸体32上，形成有将泵端口P以及流体箱端口T和缸室31连接的油通路37。油通路37具有：供给通路37a，其将泵端口P和伺服阀5的供给端口5a连接；排出通路37b，其将流体箱端口T和伺服阀5的排出端口5b连接；杆侧通路37c，其将伺服阀5的杆侧端口5c和杆侧室31a连接；杆相反侧通路37d，其将伺服阀5的杆相反侧端口5d和杆相反侧室31b连接。

在通过伺服阀5而使供给端口5a和杆侧端口5c连通、并使排出端口5b与杆相反侧端口5d连通的情况下，从泵端口P向杆侧室31a供给工作油，并且，杆相反侧室31b的工作油向流体箱端口T被排出，液压缸30进行收缩工作。另一方面，在通过伺服阀5而使供给端口5a和杆相反侧端口5d连通、并使排出端口5b与杆侧端口5c连通的情况下，从泵端口P向杆相反侧室31b供给工作油，并且，杆侧室31a的工作油向流体箱端口T被排出，液压缸30进行伸长工作。

在缸体32的外表面，除了形成泵端口P以及流体箱端口T之外，还以开口的方式形成有能够选择性地与泵3和流体箱4连接的供排端口38。供排端口38具有与杆侧室31a连通的第一供排端口38A和与杆相反侧端口5d连通的第二供排端口38B。第一供排端口38A以及第二供排端口38B经由软管、配管而与被设置于模块101的外部的控制阀(未图示)连接。通过该控制阀的动作，使第一供排端口38A以及第二供排端口38B中的一方与泵3连接，另一方与流体箱4连接。在本实施方式中，第一供排端口38A和第二供排端口38B被形成于缸体32的多个外表面中的一个面。

在缸体32上，除了形成油通路37之外，还形成有将供排端口38和缸室31连接的油通路39。油通路39具有：第一供排通路39a，其将第一供排端口38A和杆侧室31a连接；第二供排通路39b，其将第二供排端口38B和杆相反侧室31b连接。第一供排通路39a的一部分和杆侧通路37c的一部分被共有，第二供排通路39b的一部分和杆相反侧通路37d的一部分被共有。

在第一供排端口38A与泵3连接、并且第二供排端口38B与流体箱4连接的情况下，向杆侧室31a供给工作油，并且杆相反侧室31b的工作油被排出，液压缸30进行收缩工作。另一方面，在第二供排端口38B与泵3连接、并且第一供排端口38A与流体箱4连接的情况下，向杆相反侧室31b供给工作油，并且杆侧室31a的工作油被排出，液压缸30进行伸长工作。

如上所述，在缸体32上，形成有泵端口P以及流体箱端口T和供排端口38。在泵端口P以及流体箱端口T被使用的情况下，供排端口38由栓塞封闭，在供排端口38被使用的情况下，泵端口P以及流体箱端口T由栓塞封闭。

另外，如上所述，在框状的缸体32的内部形成有缸室31，并且，形成有与缸室31连接的油通路37c、37d、39a、39b、将伺服阀5和泵3连接的油通路37a、以及将伺服阀5和流体箱4连接的油通路37b。因此，由于无需设置用于将缸室31和伺服阀5连接的软管、配管，因此，能够将模块101设为简单的结构。

缸体32根据作为模块101的用途而被要求的刚性，从而由金属或者树脂形成。虽然缸体32为在内部形成缸室31以及油通路37、39的复杂的结构，但是，若将3D打印用于缸体32的成形中，则能够容易地进行制造。

如图4所示，模块101还具有：伺服阀5；作为状态量检测器的传感器6，其对模块101的状态量进行检测；控制器7，其根据传感器6的检测结果而对伺服阀5的动作进行控制，从而对模块101的运动进行控制。这样，伺服阀5、传感器6、以及控制器7针对每个模块101而被设置，液压缸30被独立地控制。伺服阀5、传感器6、以及控制器7被设置于缸体32的外表面，并被收容于外壳11内。

在本实施方式中，作为传感器6，具有：线性编码器6a，其作为模块101的状态量而对液压缸30的行程量进行检测；压力传感器6b，其作为模块101的状态量而对液压缸30的压力进行检测。

线性编码器6a对活塞杆33b的行程量进行检测。线性编码器6a的检测结果被用于模块101的位置控制。控制器7根据线性编码器6a的检测结果而对第一连杆10和第二连杆20的相对旋转角度进行运算。也可以替代线性编码器6a，而在旋转轴1上设置转子编码器，并对第一连杆10和第二连杆20的相对旋转角度进行检测。

作为压力传感器6b，设置有对杆侧室31a的压力进行检测的压力传感器和对杆相反侧室31b的压力进行检测的压力传感器这两个传感器。压力传感器6b的检测结果被用于模块101的负载控制。也可以替代压力传感器6b，而将作为模块101的状态量而对作用于液压缸30的负载进行检测的负载传感器设置于液压缸30。

作为由传感器6检测出的模块101的状态量，除了上述液压缸30的行程量、第一连杆10和第二连杆20的相对旋转角度、液压缸30的压力、液压缸30的负载之外，也可以为液压缸30的行程速度、向液压缸30被供给的工作油的流量等。液压缸30的行程速度只要从线性编码器6a的检测结果运算出即可，向液压缸30被供给的工作油的流量只要在液压缸30上设置流量传感器即可。只要根据模块101的运动控制恰当地选择由传感器6检测出的模块101的状态量即可。

接着，参照图5，对模块机器人100以及模块101的系统结构进行说明。

模块101是第一连杆10、第二连杆20、液压缸30、伺服阀5、传感器6、以及控制器7的各零件模块化而被构成的。模块机器人100除了具备模块101之外，还具备向液压缸30供给工作油的泵3和贮存工作油的流体箱4。

控制器7对从输出装置8被输出的指令信号和来自传感器6的反馈信号的偏差进行运算，并以该偏差为零的方式而控制伺服阀5。这样，控制器7根据传感器6的检测结果而实施反馈控制。输出装置8和控制器7以有线或者无线的方式被连接，控制器7和伺服阀5也以有线或者无线的方式被连接。

从输出装置8被输出的指令信号为对模块101的运动进行规定的信息。从输出装置8被输出的指令信号为被直接输入至输出装置8的信息、经由通信线而被发送至输出装置8的信息、从存储介质中被读出的信息等。

接着，主要参照图1～图4，对第一连杆10以及第二连杆20的结构进行详细说明。

缸体32被形成为大致长方体状的框状，并且，作为外表面而具有供缸室31的开口形成的端面32a、与端面32a相反侧的端面32b、设置有伺服阀5、传感器6以及控制器7的表面32c、与表面32c相反侧的背面32d、和一对侧面32e、32f这六个面。另外，虽然在图4以及图6中，侧面32e、32f被形成为台阶状，但是，也可以为平坦面。

泵端口P和流体箱端口T被形成于缸体32的外表面中的端面32b以及一对侧面32e、32f。另外，第一供排端口38A被形成于缸体32的外表面中的侧面32e，第二供排端口38B被形成于缸体32的外表面中的侧面32f。

第一连杆10的外壳11具有：一对第一板12a、12b，其以面接触的方式分别被固定于缸体32的一对侧面32e、32f，并被彼此平行地设置；第二板13，其以面接触的方式被固定于缸体32的端面32b；第三板14，其被设置成与缸体32的表面32c隔着预定的间隔。第一板12a、12b、第二板13、以及第三板14通过螺钉等紧固件而被彼此结合。另外，在图1中，示出了被固定于缸体32的侧面32f的第一板12b被拆下后的状态。

在一对第一板12a、12b上以遍及两者的方式设置有旋转轴1。在第一板12a上形成有用于使泵端口P、流体箱端口T、以及第一供排端口38A露出的缺口70，在第一板12b上形成有用于使泵端口P、流体箱端口T、以及第二供排端口38B露出的缺口71。另外，在第二板13上，也形成有用于使泵端口P和流体箱端口T露出的缺口72。这样，泵端口P和流体箱端口T被形成于第一连杆10的外表面中的三个面，第一供排端口38A和第二供排端口38B被形成于第一连杆10的外表面中的一个面。

第一板12a、12b、第二板13、以及第三板14根据作为模块101的用途而被要求的刚性，从而由金属或者树脂形成。另外，也可以由金属形成第一板12a、12b、第二板13、以及第三板14的一部分，并由树脂形成剩余部分。

在第一板12a、12b、第二板13、以及第三板14上，彼此等间隔地形成有供用于连结模块101彼此的紧固件插入的多个紧固孔60。在本实施方式中，紧固孔60在第一板12a、12b上形成有六个，在第二板13上形成有四个，在第三板14上形成有八个。另外，多个紧固孔60也可以彼此不等间隔。

如图3所示，在缸体32的背面32d上不固定板，背面32d以露出的方式被形成。缸体32的背面32d与板12a、12b、13、14一起构成第一连杆10的外壳11的一部分。与板12a、12b、13、14相同地，在背面32d上，彼此等间隔地形成有供用于连结模块101彼此的紧固件插入的多个紧固孔60。在本实施方式中，背面32d的紧固孔形成有四个。在第一板12a、12b之间以排列于缸体32的背面32d的方式设置有板15。板15用于对第一连杆10的背面侧的开口进行封闭。板15并非是必须的结构，能够省略。

缸体32被固定于设置有旋转轴1的第一板12a、12b，并构成第一连杆10的一部分。换言之，第一连杆10具有作为液压缸30的一零件的缸体32。缸体32具有在内部形成缸室31以及油通路37、39的功能和连杆的功能这两个功能。因此，能够减少模块101的零件个数，并且，能够将模块101设为简单的结构。

虽然在本实施方式中，第一板12a、12b、第二板13、以及第三板14被分体形成并被彼此结合，但也可以作为被一体成形的一个零件而形成。另外，也可以将缸体32、第一板12a、12b、以及第二板13作为被一体成形的一个零件而形成。即，也可以设为由本实施方式的缸体32、第一板12a、12b、以及第二板13构成的一个缸体。在该情况下，第三板14作为外壳11的盖而起作用，仅第三板14作为不同零件而被形成。

第二连杆20被形成为平板状。在第二连杆20的表面20a上设置有将旋转轴53和旋转轴1支持成旋转自如的支架21。在第二连杆20的里面20b上，彼此等间隔地形成有供用于连结模块101彼此的紧固件插入的多个紧固孔60(参照图1)。被形成于第一连杆10的多个紧固孔60的间隔和被形成于第二连杆20的多个紧固孔60的间隔相同。另外，被形成于第二连杆20的多个紧固孔60也可以不是彼此等间隔。另外，第二连杆20的形状不限于平板状，只要形成为与模块101的用途相应的形状即可。

接着，主要参照图7～图9，对模块101彼此的连结进行详细说明。

两个模块101是通过一方的第一模块101A的第一连杆10或者第二连杆20和另一方的第二模块101B的第一连杆10或者第二连杆20被结合而被连结的。具体而言，将第一模块101A的板12a、12b、13、14、缸体32的背面32d、以及第二连杆20的里面20b中的任意一个设为连结板80A，并且，将第二模块101B的板12a、12b、13、14、缸体32的背面32d、以及第二连杆20的里面20b中的任意一个设为连结板80B，并在使连结板80A和连结板80B彼此面接触的状态下，以遍及连结板80A的紧固孔60和连结板80B的紧固孔60的方式插入紧固件，从而结合连结板80A和连结板80B。紧固件为例如以遍及连结板80A的紧固孔60和连结板80B的紧固孔60的方式而被压入的圆柱状的榫钉部件。此处，被形成于第一连杆10的多个紧固孔60彼此等间隔，被形成于第二连杆20的多个紧固孔60彼此等间隔，且被形成于第一连杆10的多个紧固孔60的间隔和被形成于第二连杆20的多个紧固孔60的间隔相同。因此，能够容易地结合第一模块101A的第一连杆10或者第二连杆20和第二模块101B的第一连杆10或者第二连杆20。另外，也可以不将两个模块101直接连结，而是经由附件而连结。在该情况下，最好使附件夹装于连结板80A和连结板80B之间，通过紧固件将连结板80A和附件结合，并且通过紧固件将连结板80B和附件结合。

参照图7以及图8，对构成模块机器人100的两个模块101A、101B的连结例进行说明。图7以及图8关于将彼此相同的两个模块101A、101B连结的情况进行说明。此处，在本说明书中，相同的模块是指，构成模块的零件彼此相同，且上述零件的形状以及尺寸彼此相同的意思。即，相同的模块也能够称为相同规格件。

图7为第一模块101A的连结板80A和第二模块101B的连结板80B均为缸体32的背面32d、且将第一模块101A和第二模块101B的背面彼此连结的背面连结的示例。由于缸体32构成第一连杆10的一部分，在背面32d上形成有紧固孔60，因此，能够将第一模块101A的缸体32和第二模块101B的第一连杆10或者第二连杆20结合。这样，能够利用构成第一连杆10的一部分的缸体32而将第一连杆10和第二连杆20结合。

图8为第一模块101A的连结板80A为第二连杆20的里面20b，第二模块101B的连结板80B为第一连杆10的第三板14，且将第一模块101A和第二模块101B串联地连结的串联连结的示例。作为串联连结的其他示例，也可以将第一模块101A的连结板80A设为第二连杆20的里面20b，将第二模块101B的连结板80B设为第一连杆10的第二板13，且将第一模块101A和第二模块101B连结。另外，也可以将第一模块101A的连结板80A和第二模块101B的连结板80B一起设为第二连杆20的里面20b，并将第一模块101A和第二模块101B连结。

在图7以及图8所示的连结例中，由于第一模块101A和第二模块101B的运动在相同平面内，因此，模块机器人100在整体上进行二维的运动。若将第一模块101A的连结板80A设为第一连杆10的第一板12a，将第二模块101B的连结板80B设为第一连杆10的缸体32的背面，且将第一模块101A和第二模块101B连结，则模块机器人100在整体上进行三维的运动。

以上为两个模块101A、101B的连结方法的一示例，两个模块101A、101B根据模块机器人100的期望的运动而被自由地连结。例如，也可以将第一模块101A的第一连杆10的第一板12a和第二模块101B的第一连杆10的第一板12b结合，并将第一模块101A和第二模块101B在相同的朝向上并列地连结。在该情况下，通过将第一模块101A和第二模块101B的第二连杆20与驱动对象连结，并对第一模块101A和第二模块101B的液压缸30进行同步控制，从而能够对模块机器人100的输出进行放大。在并列连结的情况下，也可以将旋转轴1共通化。

接着，参照图9，对模块机器人100的一个示例进行说明。图9所示的模块机器人100示出了三个相同的模块101A、101B、101C以分别对应于踝关节、膝关节、髋关节的方式被连结而构成脚部机器人的示例。具体而言，模块101A、101B、101C各自的旋转轴1对应于踝关节、膝关节、髋关节。模块101A的第二连杆20作为足部而起作用。模块机器人100的各模块101构成单关节模块，模块机器人100在整体上具有三个自由度。

模块101A和模块101B被图8所示的串联连结，模块101B和模块101C被图7所示的背面连结。

模块101A、101B、101C的各泵端口P通过软管、配管而被串联地连接，并且，模块101A、101B、101C的任意一个泵端口P与泵3连接。借此，从泵3被供给的工作油被供给至模块101A、101B、101C的各泵端口P。另外，模块101A、101B、101C的各流体箱端口T通过软管、配管而被串联地连接，并且，模块101A、101B、101C的任意一个流体箱端口T与流体箱4连接。借此，模块101A、101B、101C的各流体箱端口T与流体箱4连接。

由于泵端口P和流体箱端口T被形成于第一连杆10的外表面中的三个面，因此，能够根据模块101彼此的连结方式，并考虑软管、配管的处理，使用最佳的泵端口P和流体箱端口T。

另外，在不使用伺服阀5、而使用被设置于模块101的外部的控制阀来控制液压缸30的伸缩的情况下，泵端口P和流体箱端口T由栓塞封闭，第一供排端口38A以及第二供排端口38B经由软管、配管而与控制阀连接。

模块101A、101B、101C的各控制器7根据线性编码器6a的检测结果而使各液压缸30进行伸缩工作，并以第一连杆10和第二连杆20的相对旋转角度成为期望的角度的方式而控制模块101A、101B、101C的运动。由于各模块101A、101B、101C的运动被独立地控制，从而对模块机器人100的姿势进行控制。

另外，模块101A、101B、101C的各控制器7根据压力传感器6b的检测结果而对各关节的转矩进行控制。例如，实施以取消模块机器人100的自重的方式而控制各液压缸30的重力补偿控制。

模块机器人100被用作自主步行机器人、安装于人并对人的步行和姿势进行支援的机器人。

另外，模块机器人100也可以以将模块101A的第二连杆20固定于地面、壁面、基台的方式来使用。在该情况下，模块101A的第二连杆20只要通过基板而固定于地面、壁面、基台即可。在基板的表面以能够简易地装拆的方式而固定有模块101A的第二连杆20，基板的里面通过螺栓等而被固定于地面、壁面、基台。

模块机器人100不限于图9所示的脚部机器人。例如，通过将模块101A的第二连杆20固定于地面、底座，并且，在模块101C的第二连杆20上安装支架、杆、把手以作为附件，从而能够设为具有其他用途、功能的模块机器人100。另外，除了构成图9所示的脚部机器人之外，还通过将更多的模块101连结，从而构成人形机器人、蜈蚣机器人。这样，仅通过连结多个模块101，就能够简单地构成与用途、功能相应的各种机器人。

根据以上的实施方式，起到了以下所示的作用效果。

通过将具有第一连杆10、第二连杆20、以及液压缸30的多个模块101连结，从而能够简单地构成与各种用途对应的模块机器人100。另外，由于仅通过连结多个模块101，就能够构成模块机器人100，因此，组装容易，由于只要在输送时分割为各模块101即可，因此，容易组装以及输送。由此，能够构成可以对应于各种用途、且容易组装以及输送的模块机器人100。

另外，液压缸30的形成有缸室31的缸体32构成第一连杆10的一部分，因此，能够获得零件个数较少且简单的结构的模块101。由此，能够获得简单的结构的模块机器人100。

另外，由于模块101的驱动源为液压，因此，与驱动源为电动马达的情况相比较，模块重量比的输出较大。由此，即便是要求高输出的用途的模块机器人100，也能够防止大型化。另外，由于液压缸30的伸缩工作由伺服阀5控制，因此，能够高精度地控制模块101的运动。

以下，对上述实施方式的变形例进行说明。以下的变形例也在本发明的范围内，也能够将以下的变形例和上述实施方式的结构组合或者将以下的变形例彼此组合。另外，在以下的变形例的说明中，对于与上述实施方式相同的结构，使用相同的符号来说明。

(1)在上述实施方式中，对模块101具有一个自由度(单关节)的形态进行了说明。作为替代，模块也可以为具有多个自由度的形态。在设为多个自由度的情况下，只要增加连杆的数量、或者将液压缸变更为两杆类型即可。

(2)在上述实施方式中，对模块101具有旋转自由度的形态进行了说明。作为替代，模块也可以为具有多个并进自由度的形态。在该情况下，在彼此以滑动自如的方式被连结的第一连杆和第二连杆之间设置有液压缸。这样，第一连杆和第二连杆不限于以相对旋转自如的方式被连结的形态，只要以相对移动自如的方式而被连结即可。

(3)在上述实施方式中，对将彼此相同的模块101连结的形态进行了说明。作为替代，所连结的模块也可以不是相同的模块(相同规格)。例如，也可以将第一连杆的形状、尺寸彼此不同的模块彼此连结，或者，将具有行程长度彼此不同的液压缸在内的模块彼此连结。即，只要分别准备规定不同的多个模块，并根据模块机器人的期望的运动和模块机器人的用途、功能而自由地连结模块即可。但是，通过连结相同规格的多个模块而构成模块机器人，从而能够低成本地制造出模块机器人。

(4)第三连杆2并非是必须的结构，也可以将液压缸30的活塞杆33b和第二连杆20以旋转自如的方式直接连结。

(5)虽然在上述实施方式中，对液压缸30和第二连杆20经由第三连杆2而被连结成旋转自如的形态进行了说明，但是，液压缸30和第二连杆20的连结方法不限于此。例如，如图10所示，也可以将第一连杆10和第二连杆20通过以旋转轴91为中心进行转动的V字连杆90而连结成旋转自如。在该情况下，第三连杆2的一端以旋转自如的方式与滑块50连结，第三连杆2的另一端以旋转自如的方式与V字连杆90的旋转轴91连结。在该结构中，第一连杆10和第二连杆20的旋转轴1位于V字连杆90的内侧，伴随着第一连杆10和第二连杆20的相对旋转而使V字连杆90的角度变化，因此，能够缩短液压缸30的行程长度，能够使液压缸30紧凑。

(6)在上述实施方式中，泵端口P和流体箱端口T被形成于缸体32的多个外表面中的三个面。但是，泵端口P和流体箱端口T只要被形成于缸体32的多个外表面中的至少两个面即可。另外，也可以在缸体32的背面32d上形成泵端口P和流体箱端口T。

(7)在上述实施方式中，第一供排端口38A和第二供排端口38B被形成于缸体32的外表面中的一个面。但是，第一供排端口38A和第二供排端口38B被形成于缸体32的外表面中的两个面以上。另外，在上述实施方式中，第一供排端口38A和第二供排端口38B被形成于缸体32的彼此不同的面。作为替代，第一供排端口38A和第二供排端口38B也可以被形成于缸体32的相同的面。

(8)在上述实施方式中，对模块101A的第一连杆10或者第二连杆20与模块101B的第一连杆10或者第二连杆20的结合使用以遍及连结板80A的紧固孔60和连结板80B的紧固孔60的方式而被压入的圆柱状的榫钉部件的形态进行了说明。但是，模块101A和模块101B的两连杆的结合方法不限于此，例如，也可以不使用榫钉部件，而是利用电磁铁、液压夹具而结合两连杆。

(9)在上述实施方式中，对将模块101A的连结板80A和模块101B的连结板80B以彼此面接触的方式结合的形态进行了说明。作为替代，也可以使间隔件夹装于模块101A的连结板80A与模块101B的连结板80B之间，并通过间隔件而连结模块101A和模块101B。作为具体例，也可以将模块101A的缸体32和模块101B的第一连杆10或者第二连杆20通过间隔件而结合。通过夹装间隔件，从而能够在模块101A与模块101B之间设置间隙。

(10)在上述实施方式中，对模块101A和模块101B以不能够相对移动的方式连结的形态进行了说明。作为替代，也可以将模块101A和模块101B连结成能够相对移动。例如，也可以经由销而连结模块101A和模块101B，并且以将销作为中心而彼此能够旋转或者摆动、或者能够旋转且能够摆动的方式进行构成。在该形态的情况下，也可以设置用于将模块101A和模块101B彼此旋转或者摆动的动力源。

(11)在上述实施方式中，关于对工作油从泵3相对于液压缸30的供排进行控制的控制阀为伺服阀5的形态进行了说明。控制阀不限于伺服阀5，也可以为电磁先导式的控制阀。

(12)在上述实施方式中，对模块机器人100是多个模块101被连结而被构成的形态进行了说明。但是，本发明的模块机器人不限于多个模块被连结的结构，也可以由一个模块构成。

(13)参照图11，对本实施方式的变形例所涉及的模块201进行说明。图11为模块201的示意图。模块201具备：第二连杆20A，其以相对旋转自如的方式与第一连杆10的一端连结；第二连杆20B，其以相对旋转自如的方式与第一连杆10的另一端连结；第一液压缸30A(流体压力缸)，其使第一连杆10和第二连杆20A相对移动；第二液压缸30B(流体压力缸)，其使第一连杆10和第二连杆20B相对移动；第三连杆202a，其以旋转自如的方式与第二连杆20A和第一液压缸30A的活塞杆205a连结；第三连杆202b，其以旋转自如的方式与第二连杆20B和第二液压缸30B的活塞杆205b连结。对第一液压缸30A以及第二液压缸30B的活塞杆205a、205b的直线运动进行导向的线性引导件204a、204b沿着第一连杆10而被设置。第一液压缸30A以及第二液压缸30B在彼此相反朝向时与第一连杆10连结，且与上述实施方式相同地以不能够旋转的方式与第一连杆10连结。即，第一液压缸30A以及第二液压缸30B的各自的缸体203a、303b构成第一连杆10的一部分。

当第一液压缸30A进行伸缩工作时，第一连杆10和第二连杆20A以旋转轴1a作为中心而进行相对旋转，当第二液压缸30B进行伸缩工作时，第一连杆10和第二连杆20B以旋转轴1b作为中心而进行相对旋转。这样，模块201具有以旋转轴1a、1b作为中心的两个自由度的旋转自由度，并在整体上进行二维的运动。另外，也可以通过连结多个模块201，从而构成模块机器人。

也可以一体地形成第一液压缸30A的缸体203a和第二液压缸30B的缸体203b。在该情况下，在该被一体地形成的缸体上，以彼此相反朝向地开口的方式形成有第一液压缸30A的缸室31A和第二液压缸30B的缸室31B。

(14)参照图12，对本实施方式的变形例所涉及的模块301进行说明。图12A为模块301的平面示意图，图12B为模块301的侧面示意图。模块301具有：第一连杆10以及第二连杆20，其被连结成相对旋转自如；第一液压缸30A(流体压力缸)以及第二液压缸30B(流体压力缸)使第一连杆10和第二连杆20相对移动。第一液压缸30A以及第二液压缸30B在彼此相同朝向时与第一连杆10连结，且与上述实施方式相同地以不能够旋转的方式与第一连杆10连结。即，第一液压缸30A以及第二液压缸30B的各自的缸体307a、307b构成第一连杆10的一部分。

第一连杆10和第二连杆20经由球形接头308而以在任意的方向上旋转自如的方式被连结。模块301还具备一对第三连杆302a、302b。第三连杆302a、302b的一端分别以旋转自如的方式而与第一液压缸30A以及第二液压缸30B的活塞杆309a、309b连结。第三连杆302a、302b的另一端分别经由球形接头306a、306b而以在任意的方向上旋转自如的方式与第二连杆20连结。对第一液压缸30A以及第二液压缸30B的活塞杆309a、309b的直线运动进行导向的线性引导件303沿着第一连杆10而被设置。

当第一液压缸30A和第二液压缸30B彼此相反朝向地进行伸缩工作时，第二连杆20在图12A所示的主视观察时以球形接头308作为中心进行旋转。具体而言，当第一液压缸30A进行收缩工作，并且第二液压缸30B进行伸长工作时，第二连杆20在图12A所示的主视观察时以球形接头308作为中心而顺时针旋转。当第一液压缸30A进行伸长工作，并且第二液压缸30B进行收缩工作时，第二连杆20在图12A所示的主视观察时以球形接头308作为中心而逆时针旋转。另一方面，当第一液压缸30A和第二液压缸30B彼此相同朝向地进行伸缩工作时，第二连杆20在图12B所示的侧面观察时以球形接头308作为中心进行旋转。具体而言，当第一液压缸30A和第二液压缸30B进行伸长工作时，第二连杆20在图12B所示的侧面观察时以球形接头308作为中心而顺时针旋转。当第一液压缸30A和第二液压缸30B进行收缩工作时，第二连杆20在图12B所示的侧面观察时以球形接头308作为中心而逆时针旋转。这样，模块301具有以正交的两个轴作为中心的两个自由度的旋转自由度，并在整体上进行三维的运动。另外，也可以通过连结多个模块301，从而构成模块机器人。

(15)虽然在上述实施方式中，对工作液是工作油的作为液体压力缸的液压缸30的形态进行了说明，但作为工作液，也可以使用工作水等其他的流体，以替代工作油。另外，也可以使用通过压缩空气而进行驱动的空气压力缸，以替代液压缸30。即，使第一连杆10和第二连杆20相对移动的致动器只要是液体压力缸即可。

(16)参照图13，对本实施方式的变形例所涉及的模块机器人200进行说明。在上述实施方式中，对模块101彼此经由紧固件而被连结的形态进行了说明。作为替代，模块机器人200的模块101彼此的一部分被一体形成。模块机器人200由四个模块101A、101B、101C、101D构成。四个模块101A、101B、101C、101D的一部分、即缸体32被一体地形成。即，四个模块101A、101B、101C、101D的缸体32作为共通的一个零件而被形成。此外，如图13所示，四个模块101A、101B、101C、101D的第一连杆10也可以与缸体32一体地形成。模块机器人200具有由四个模块101A、101B、101C、101D构成的四个自由度。也可以在模块机器人200上，在图13中的纸面垂直上下方向上分别一体地形成两个模块，从而设为具有六个自由度的模块机器人。另外，也可以经由紧固件而连结多个模块机器人200。

以下，对本发明的实施方式的结构、作用、以及效果进行总结说明。

模块机器人100具备：第一连杆10；第二连杆20，其以相对移动自如的方式而与第一连杆10连结；液压缸30(流体压力缸、液体压力缸)，其使第一连杆10和第二连杆20相对移动，第一连杆10具有液压缸30的形成有缸室31的缸体32。

在该结构中，液压缸30的形成有缸室31的缸体32构成第一连杆10的一部分，因此，能够获得零件个数较少且简单的结构的模块101。由此，能够获得简单的结构的模块机器人100。

模块机器人100是多个模块101被连结而被构成的，模块101具有第一连杆10、第二连杆20、以及液压缸30，两个模块101A、101B是通过一方的第一模块101A的第一连杆10或者第二连杆20和另一方的第二模块101B的第一连杆10或者第二连杆20被结合而被连结的，第一模块101A的缸体32能够与第二模块101B的第一连杆10或者第二连杆20结合。

在该结构中，当连结多个模块101而构成模块机器人100时，能够利用构成第一连杆10的一部分的缸体32而结合第一连杆10和第二连杆20。

另外，模块机器人200由多个模块101构成，模块101彼此的一部分被一体地形成。

在该结构中，能够省略经由紧固件而连结模块101彼此的工夫。

另外，在缸体32的多个外表面中的至少两个面上，形成有能够与泵3(液体压力供给源)连接的泵端口P、和能够与流体箱4连接的流体箱端口T。

在该结构中，能够根据模块101彼此的连结形态而使用最佳的泵端口P和流体箱端口T。

另外，在缸体32上，形成有将泵端口P以及流体箱端口T和缸室31连接的油通路37。

由于在该结构中，在缸体32上除了形成缸室31之外，也还形成将泵端口P以及流体箱端口T和缸室31连接的油通路37，因此，无需与缸室31连接的配管，能够将模块101设为简单的结构。

另外，在缸体32的多个外表面中的至少两个面上，形成有能够与泵3(液压供给源)连接的泵端口P和能够与流体箱4连接的流体箱端口T，模块101还具有：传感器6(状态量检测器)，其对模块101的状态量进行检测；伺服阀5(控制阀)，其对泵端口P以及流体箱端口T和缸室31的连通进行控制；控制器7，其根据传感器6的检测结果而控制伺服阀5的动作，并对模块101的运动进行控制。

在该结构中，能够独立地控制模块101的运动。

另外，在缸体32的外表面形成有能够选择性地与泵3和流体箱4连接的供排端口38，在缸体32上，形成有将供排端口38和缸室31连接的油通路39。

在该结构中，能够根据模块机器人100的形态，恰当地选择泵端口P以及流体箱端口T的使用和供排端口38的使用。

另外，模块机器人100是通过将至少两个相同的模块101连结而被构成的。

在该结构中，能够低成本地制造模块机器人100。

另外，在第一模块101A的缸体32上，形成有供用于与第二模块101B的第一连杆10或者第二连杆20结合的紧固件插入的紧固孔60。

由于在该结构中，缸体32构成第一连杆10的一部分，因此，能够获得零件个数较少且简单的结构的模块101。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，上述实施方式仅仅表示本发明的应用例的一部分，并不是将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构的意思。

本申请要求基于在2020年10月2日向日本专利局提出的日本特愿2020-167735的优先权，并通过参照的方式在本说明书中引入了该申请的全部内容。

Claims (10)

1.一种模块机器人，其中，具备：

第一连杆；

第二连杆，其以相对移动自如的方式与所述第一连杆连结；

流体压力缸，其使所述第一连杆和所述第二连杆相对移动，

所述第一连杆具有缸体，所述缸体形成有所述流体压力缸的缸室。

2.如权利要求1所述的模块机器人，其中，

所述模块机器人通过连结多个模块而构成，

所述模块分别具有所述第一连杆、所述第二连杆、以及所述流体压力缸，

两个所述模块通过将一方的第一模块的所述第一连杆或者所述第二连杆、和另一方的第二模块的所述第一连杆或者所述第二连杆结合而连结。

3.如权利要求2所述的模块机器人，其中，

所述第一模块的所述缸体能够与所述第二模块的所述第一连杆或者所述第二连杆结合。

4.如权利要求1所述的模块机器人，其中，

所述模块机器人由多个模块构成，所述模块彼此的一部分一体地形成。

5.如权利要求1所述的模块机器人，其中，

所述流体压力缸为液压缸，

在所述缸体的多个外表面中的至少两个面形成有能够与液压供给源连接的泵端口和能够与流体箱连接的流体箱端口。

6.如权利要求5所述的模块机器人，其中，

在所述缸体上形成有将所述泵端口以及所述流体箱端口和所述缸室连接的通路。

7.如权利要求2所述的模块机器人，其中，

所述流体压力缸为液压缸，

在所述缸体的多个外表面中的至少两个面形成有能够与液压供给源连接的泵端口和能够与流体箱连接的流体箱端口，

所述模块还具有：

状态量检测器，其对所述模块的状态量进行检测；

控制阀，其对所述泵端口以及所述流体箱端口和所述缸室的连通进行控制；

控制器，其根据所述状态量检测器的检测结果而控制所述控制阀的动作，从而对所述模块的运动进行控制。

8.如权利要求1所述的模块机器人，其中，

所述流体压力缸为液压缸，

在所述缸体的外表面形成有能够选择性地与液压供给源和流体箱连接的供排端口，

在所述缸体上，形成有将所述供排端口和所述缸室连接的通路。

9.如权利要求2所述的模块机器人，其中，

所述模块机器人通过将至少两个相同的所述模块连结而构成。

10.如权利要求3所述的模块机器人，其中，

在所述第一模块的所述缸体上形成有紧固孔，所述紧固孔供与所述第二模块的所述第一连杆或者所述第二连杆结合的紧固件插入。

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