CN117597529A - 直线运动机构 - Google Patents

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CN117597529A CN202280046935.6A CN202280046935A CN117597529A CN 117597529 A CN117597529 A CN 117597529A CN 202280046935 A CN202280046935 A CN 202280046935A CN 117597529 A CN117597529 A CN 117597529A
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Abstract

[问题]提供一种具有进一步增强的结构强度的直线运动机构。[解决方案]一种直线运动机构，包括：中间连杆，该中间连杆包括用于将来自电机的旋转力转换成直线方向上的驱动力的转换机构，并且被布置成在直线方向上延伸；第一连杆，该第一连杆基于直线方向上的驱动力，从中间连杆的第一侧上的端部朝向直线方向上的第一侧直线运动；以及第二连杆，该第二连杆基于直线方向上的驱动力，从中间连杆的第二侧上的端部朝向与第一侧相反的第二侧直线运动。第一连杆和第二连杆相互锁定，并且在直线方向上相对于彼此对称地直线运动。

Description

直线运动机构
技术领域
本公开内容涉及直线运动机构。
背景技术
近年来，通过电磁或机械作用模仿人类动作的机器人技术的发展得到了推进。
例如，已知在一个方向上伸缩的直线运动机构作为用于操作机器人的腿部或臂部的机构。要求直线运动机构行程长、紧凑且轻量，并且具有足够的强度。
下面的专利文献1公开了圆柱坐标型伸/缩轴致动机构，该圆柱坐标型伸/缩轴致动机构具有从转台直立的竖直轴以及在与竖直轴正交的水平轴方向上伸缩的伸/缩轴。专利文献1中公开的伸/缩轴致动机构可以通过使伸/缩轴臂自伸/缩轴套管伸缩来执行伸/缩操作。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第3-111196号
发明内容
本发明要解决的问题
然而，上述专利文献1中公开的伸/缩轴致动机构的伸/缩轴臂的轴承部在结构上强度低。因此，难以将上述专利文献1中公开的伸/缩轴致动机构应用于生成冲击荷载的用途(例如，机器人的腿部)或者提升重物的用途(例如，起重机)。
因此，本公开内容提供了能够进一步增强强度的新颖且改进的直线运动机构。
问题的解决方案
根据本公开内容，提供了直线运动机构，该直线运动机构包括：中间连杆，该中间连杆包括转换机构，该转换机构将来自电机的旋转力转换成直线方向上的驱动力，中间连杆在直线方向上延伸；第一连杆，该第一连杆基于直线方向上的驱动力，从中间连杆的第一侧的端部在直线方向上朝向第一侧直线地运动；以及第二连杆，该第二连杆基于直线方向上的驱动力，从中间连杆的与第一侧相反的第二侧的端部朝向第二侧直线地运动，其中，第一连杆和第二连杆彼此连动地在直线方向上对称地直线运动。
附图说明
图1是示出应用根据本公开内容的技术的移动体的配置的示意性立体图。
图2是示出包括直线运动机构的腿部的配置的截面图。
图3是沿线A-AA截取的图2中的腿部的截面图。
图4是示出中间连杆的具体配置的说明图。
图5是示出根据第一修改的腿部的配置的截面图。
图6是示出根据第二修改的腿部的配置的截面图。
图7是示出根据第三修改的腿部的中间连杆的配置的示意图。
图8是示出根据第四修改的腿部与主体之间的联接的附近的透视图。
图9是图8中所示的锁定机构在固定状态下的截面图。
图10是图8中所示的锁定机构在自由状态下的截面图。
图11是示出使用齿条小齿轮机构插入或拔出钥匙部的操作的示意图。
图12是示出使用齿条小齿轮机构插入或拔出钥匙部的操作的示意图。
图13是示出包括根据第四修改的腿部的移动体从启动到停止的流程的流程图。
图14是示出根据本公开内容的实施方式的包括直线运动机构的机器人臂装置的配置的示意图。
具体实施方式
在下文中将参照附图详细描述本公开内容的优选实施方式。注意，在本说明书和附图中，对具有基本上相同功能配置的部件赋予相同的附图标记并且不重复其描述。
注意，将按以下顺序给出描述。
1.配置示例
1.1.移动体的配置
1.2.直线运动机构的配置
1.3.中间连杆的配置
2.修改
2.1.第一修改
2.2.第二修改
2.3.第三修改
2.4.第四修改
3.附录
<1.配置示例>
(1.1.移动体的配置)
首先，将参照图1描述应用根据本公开内容的技术的移动体。图1是示出应用根据本公开内容的技术的移动体1的配置的示意性立体图。
如图1所示，移动体1包括主体12和多个腿部11A、11B、11C和11D。例如，移动体1是具有四条腿的腿式机器人装置。然而，移动体1可以是具有三条腿或两条腿的腿式机器人装置，或者可以是具有五条或更多条腿的腿式机器人装置。在下文中，不对腿部11A、11B、11C和11D进行彼此区分，并且将它们统称为腿部11。
主体12对应于移动体1的身体。例如，主体12设置有对移动体1的整体操作进行控制的控制装置、对移动体1的外部环境进行感测的各种传感器装置、向移动体1的每个单元提供电力的电力供应装置等。
腿部11附接至主体12、支承主体12并且用于移动体1的行走。根据本公开内容的实施方式的直线运动机构100包括在多个腿部11中的至少一个或更多个中。例如，腿部11包括可旋转地附接至主体12的直线运动机构100和设置在直线运动机构100的端部的地面接触部150。
直线运动机构100是可以在腿部11的延伸方向上伸缩的机构。直线运动机构100通过串联联接多个连杆来配置，并且可以通过使多个联接的连杆相互滑动来使腿部11在延伸方向上伸缩。移动体1可以通过使包括在每个腿部11中的直线运动机构100旋转和伸缩来使用腿部11行走。
地面接触部150包括轮子151。轮子151在外周处与行进表面接触，并且形成可绕与行进表面平行的旋转轴旋转的圆盘形状或圆柱形状。轮子151通过电机的驱动而旋转，使得移动体1可以利用轮子行进而无需移动腿部11。
例如，具有以上配置的移动体1可以在不平坦的行进表面(例如，楼梯或未铺设的道路)上通过交替地旋转和伸缩腿部11中的每一个而不驱动轮子151来执行腿式行走。另一方面，在平坦的行走表面(例如，铺设的道路)上，移动体1可以通过驱动轮子151同时保持每个腿部11的姿势来执行轮式行走。
在具有以上配置的移动体1中，可以通过直线运动机构100来使腿部11伸缩。因此，具有以上配置的移动体1可以在腿部11收缩时进一步降低移动体1的高度。另外，由于即使在具有大台阶的不平坦地面(例如，楼梯)中，具有以上配置的移动体1也能降低台阶等与腿部11之间的干扰的可能性，因此能够更平稳地执行腿式行走。
(1.2.直线运动机构的配置)
接下来，将参照图2和图3描述根据本实施方式的直线运动机构100的具体配置。图2是示出包括直线运动机构100的腿部11的配置的截面图。图3是沿线A-AA截取的图2中的腿部11的截面图。
如图2和图3所示，直线运动机构100包括第一连杆110、第二连杆120和中间连杆130。包括轮子151的地面接触部150如上所述，并且因此此处省略对其的描述。
中间连杆130包括将电机的旋转力转换成直线方向上的驱动力的转换机构，并且被设置成在一个方向上延伸。直线运动机构100可以基于在中间连杆130中生成的驱动力，通过使第一连杆110和第二连杆120在彼此相反的方向上伸缩来进行多级伸缩。直线运动机构100通过使用中间连杆130作为驱动单元来使第一连杆110和第二连杆120伸缩，可以减少驱动力的传动机构的数目，使得可以简化结构并且可以减轻重量。将在后面描述中间连杆130的具体配置。
第一连杆110可滑动地联接至中间连杆130。具体地，第一连杆110在地面接触部150侧(第一侧D1)的端部包括具有轮子151的地面接触部150，并且在主体12侧(第二侧D2)的端部联接至中间连杆130。第一连杆110可以基于由包括在中间连杆130中的转换机构生成的驱动力而沿着中间连杆130朝向第一侧D1滑动。
第二连杆120在与第一连杆110相对的端部处可滑动地联接至中间连杆130。具体地，第二连杆120在主体12侧(第二侧D2)的端部包括联接至移动体1的主体12的关节部140，并且在地面接触部150侧(第一侧D1)的端部联接至中间连杆130。第二连杆120可以基于由包括在中间连杆130中的转换机构生成的驱动力而沿着中间连杆130朝向第二侧D2滑动。
第一连杆110可以在面向移动体1的移动方向的第一面S1上联接至中间连杆130。另外，第二连杆120可以在第二面S2上联接至中间连杆130，该第二面S2在中间连杆130介于第一面S1与第二面S2之间的情况下而与第一面S1相对，并且与第一面S1平行。
例如，第一面S1和第二面S2中的每一个是如下这样的面，该面的法线方向为在腿部11竖直地竖立在行进表面上的情况下与行进表面上的轮子151的旋转轴方向正交的移动方向。具体地，第一面S1是相对于移动体1的移动方向面向前进方向侧的面，并且第二面S2侧是面向相对于移动体1的移动方向的后退方向的面。
利用这种布置，第一连杆110和第二连杆120可以在移动体1行走时在第一连杆110或第二连杆120与中间连杆130之间的联接面(第一面S1和第二面S2)上接收从移动方向施加的荷载。因此，直线运动机构100可以进一步提高对抗在移动体1向前移动时施加的荷载的刚性。
另外，第一连杆110和第二连杆120中的每一个可以设置为箱形结构，使得另一连杆可以容纳在其中。具体地，第一连杆110可以设置为能够将中间连杆130容纳在其中的箱形结构，并且第二连杆120可以设置为能够将中间连杆130和第一连杆110容纳在其中的箱形结构。利用这种布置，在收缩时，直线运动机构100被配置成使得第一连杆110可以容纳中间连杆130并且第二连杆120可以容纳第一连杆110和中间连杆130，并且因此可以缩小到更紧凑的尺寸。
然而，为了防止在直线运动机构100的收缩时第一连杆110与第二连杆120干扰，可以将第一连杆110设置为比第二连杆120的箱形结构小的箱形结构，并且具有部分开口的面。例如，可以将第一连杆110设置为比第二连杆120的箱形结构小的箱形结构，并且在与作为与中间连杆130的联接面的第一面S1相对的第二面S2侧上具有开口。利用这种布置，第一连杆110被设置为如下箱形结构：其中移动体1的后退方向侧上的面被开口，使得可以减轻重量同时保持对抗在移动体1向前移动时施加的荷载的刚性。因此，直线运动机构100可以进一步减轻第一连杆110的重量。
(1.3.中间连杆的配置)
接下来，将参照图4描述中间连杆130的具体配置。图4是示出中间连杆130的具体配置的说明图。
如图4所示，中间连杆130包括动力单元330、第一转换机构310、第二转换机构320、壳体340、第一联接单元315和第二联接单元325。
第一转换机构310和第二转换机构320被设置成相互平行，并且将来自动力单元330的旋转力转换成彼此相反的直线方向上的驱动力。利用这种布置，第一转换机构310和第二转换机构320可以使联接了第一连杆110的第一联接单元315和联接了第二连杆120的第二联接单元325在相反的方向上直线地运动。因此，第一转换机构310和第二转换机构320可以使第一连杆110和第二连杆120在沿中间连杆130的直线方向上伸缩。
动力单元330包括电机334、电机齿轮333、第一齿轮331和第二齿轮332。
电机334是通过将电能转换成机械能而生成旋转力的电电机。例如，电机334可以包括围绕轴旋转的转子、通过与转子相互作用而生成旋转力矩的定子、将转子的旋转传递至外部的旋转轴以及支承旋转轴的轴承。
电机齿轮333是通过电机334的旋转而旋转的正(spur)齿轮。电机齿轮333连接至电机334的旋转轴，并且与第一齿轮331和第二齿轮332啮合。因此，电机齿轮333可以将由电机334生成的旋转力传递至第一齿轮331和第二齿轮332。
第一齿轮331是与电机齿轮333啮合的正齿轮，并且连接至第一转换机构310。因此，第一齿轮331可以将由电机334生成的旋转力传递至将旋转力转换成直线方向上的驱动力的第一转换机构310。
第二齿轮332是与电机齿轮333啮合的正齿轮，并且连接至第二转换机构320。因此，第二齿轮332可以将由电机334生成的旋转力传递至将旋转力转换成直线方向上的驱动力的第二转换机构320。
在动力单元330中，通过在第一齿轮331与第二齿轮332之间设置电机齿轮333，可以以较短的距离将电机334的旋转力传递至第一转换机构310和第二转换机构320。利用这种布置，由于电机齿轮333、第一齿轮331和第二齿轮332可以减小齿轮的直径和线速度，因此可以高效地将高速旋转力从电机334传递至第一转换机构310和第二转换机构320。因此，由于动力单元330可以利用较简单的机构将旋转力从电机334传递至第一转换机构310和第二转换机构320，因此可以提高直线运动机构100的可靠性。
第一转换机构310包括第一螺纹轴311、第一直线引导件314、第一轴承313和第一直线运动部312。利用这些配置，例如，第一转换机构310可以包括将旋转力转换成直线方向上的驱动力的滚珠丝杠。
第一螺纹轴311是联接至第一齿轮331并且基于来自电机齿轮333的旋转力而旋转的螺纹轴。第一轴承313设置在第一螺纹轴311的端部、与设置有第一齿轮331的端部相对，并且支承第一螺纹轴311。第一直线运动部312是经由滚珠附接至第一螺纹轴311的螺母，并且在第一螺纹轴311旋转时在第一螺纹轴311的轴向方向上直线地运动。利用这种布置，第一转换机构310可以通过第一直线运动部312将来自电机齿轮333的旋转力转换成第一螺纹轴311的轴向方向上的直线运动。
第一直线引导件314包括与第一螺纹轴311的轴向方向平行的轨道，以及与第一直线运动部312的直线运动相结合地在轨道上平滑地直线地运动的滑动部。设置在中间连杆130的壳体340的表面上的第一联接单元315联接至第一直线引导件314的滑动部。利用这种布置，第一直线引导件314可以使联接有第一连杆110的第一联接单元315与滑动部的直线运动一起沿中间连杆130滑动。因此，第一转换机构310可以基于来自电机334的旋转力使第一连杆110沿中间连杆130滑动。
与第一转换机构310一样，第二转换机构320包括第二螺纹轴321、第二直线引导件324、第二轴承323和第二直线运动部322。例如，利用这些配置，第二转换机构320可以包括将旋转力转换成直线方向上的驱动力的滚珠丝杠。
第二螺纹轴321是联接至第二齿轮332并且基于来自电机齿轮333的旋转力而旋转的的螺纹轴。然而，第二螺纹轴321可以设置为与第一螺纹轴311平行，并且具有与第一螺纹轴311的螺纹切削方向相反的螺纹切削方向。第二轴承323设置在第二螺纹轴321的端部、与设置有第二齿轮332的端部相对，并且支承第二螺纹轴321。第二直线运动部322是经由滚珠附接至第二螺纹轴321的螺母，并且在第二螺纹轴321旋转时在第二螺纹轴321的轴向方向上直线地运动。利用这种布置，第二转换机构320可以通过第二直线运动部322将来自电机齿轮333的旋转力转换成第二螺纹轴321的轴向方向上的直线运动。
此处，将第一螺纹轴311和第二螺纹轴321设置成使得其螺纹切削方向彼此相反。因此，在第一转换机构310和第二转换机构320中，由于来自电机齿轮333的旋转力被转换成相反方向上的驱动力，因此第一直线运动部312和第二直线运动部322可以通过来自电机齿轮333的同一旋转力而在相反的方向上直线地运动。因此，直线运动机构100可以利用一个电机334使中间连杆130、第一连杆110和第二连杆120执行两级伸缩操作。
第二直线引导件324包括与第二螺纹轴321的轴向方向平行的轨道，以及与第二直线运动部322的直线运动相结合地在轨道上平滑地直线运动的滑动部。设置在中间连杆130的壳体340的表面上的第二联接单元325联接至第二直线引导件324的滑动部。利用这种布置，第二直线引导件324可以使联接有第二连杆120的第二联接单元325与滑动部的直线运动一起沿中间连杆130滑动。因此，第二转换机构320可以基于来自电机334的旋转力使第二连杆120沿中间连杆130滑动。
壳体340容纳动力单元330、第一转换机构310和第二转换机构320。壳体340与第一联接单元315和第二联接单元325之间的间隙由密封单元密封。
密封单元包括：条带密封件，该条带密封件覆盖设置在壳体340中的间隙以使第一联接单元315和第二联接单元325直线运动；以及磁铁密封件，该磁铁密封件通过将条带密封件附接至壳体340来密封壳体340的内部。第一联接单元315和第二联接单元325在部分地剥离由磁铁密封件附接的条带密封件的同时进行直线运动，使得可以在使壳体340与第一联接单元315和第二联接单元325之间生成的间隙最小化的同时进行直线运动。因此，由于中间连杆130可以抑制灰尘进入到壳体340中，因此可以进一步降低由于灰尘而在第一转换机构310和第二转换机构320出现故障的可能性。
在具有以上配置的中间连杆130中，来自电机334的旋转力经由电机齿轮333、第一齿轮331和第二齿轮332被传递至第一螺纹轴311和第二螺纹轴321。由于第一螺纹轴311和第二螺纹轴321的螺纹切削方向彼此相反，因此第一直线运动部312和第二直线运动部322随着第一螺纹轴311和第二螺纹轴321的旋转而在在相反的方向上直线地运动。因此，联接至第一直线运动部312和第二直线运动部322的第一连杆110和第二连杆120可以沿中间连杆130彼此连动地在相反的方向上滑动。根据以上操作，直线运动机构100可以使第一连杆110和第二连杆120相对于中间连杆130彼此连动地直线运动。
注意，在以上描述中，第一转换机构310和第二转换机构320包括滚珠丝杠，但是根据本公开内容的技术不限于以上示例。第一转换机构310和第二转换机构320可以包括滑动丝杠而不是滚珠丝杠。
<2.修改>
接下来，将参照图5至图12描述根据本实施方式的包括直线运动机构100的腿部11的第一修改至第五修改。
(2.1.第一修改)
图5是示出根据第一修改的腿部11的配置的截面图。
如图5所示，根据第一修改的腿部11还可以包括第一电缆托架161和第二电缆托架162。
第一电缆托架161和第二电缆托架162是如下结构构件，该结构构件通过连续地联接能够支承细小的间距的布线的多个连杆，可以变形成任何弯曲的结构同时而保持刚性结构。
在腿部11中，在第一连杆110、中间连杆130与第二连杆120之间设置有布线，以将电力从主体12供应至设置在第一连杆110的远端处的轮子151并且传输控制命令。然而，设置在第一连杆110、中间连杆130与第二连杆120之间的布线随着直线运动机构100的伸缩而移动，并且因此可能在其他配置中被缠绕或损坏。因此，在根据第一修改的腿部11中，由第一电缆托架161和第二电缆托架162来支承设置在第一连杆110、中间连杆130与第二连杆120之间的布线，使得可以保护布线。
例如，第一电缆托架161可以支承电连接中间连杆130和第一连杆110的布线。另外，第二电缆托架162可以支承电连接中间连杆130和第二连杆120的布线。利用这种布置，第一电缆托架161和第二电缆托架162可以在与轮子151旋转轴垂直的平面上变形成任何弯曲的结构，同时保持刚性结构。因此，由于第一电缆托架161和第二电缆托架162可以防止第一连杆110、中间连杆130与第二连杆120之间的布线意外移动，因此它们可以保护布线。
另外，由于第一电缆托架161和第二电缆托架162在与旋转轴垂直的平面上的有限范围内变形，因此当腿部11收缩时，它们可以紧凑地容纳在轮子151的第二连杆120内部。因此，当腿部11收缩时，根据第一修改的腿部11可以紧凑地容纳设置在第一连杆110、中间连杆130与第二连杆120之间的布线。
(2.2.第二修改)
图6是示出根据第二修改的腿部11的配置的截面图。
如图6所示，根据第二修改的腿部11还可以包括中间连杆130与第二连杆120之间的弹性单元170。
例如，弹性单元170包括诸如弹簧的弹性构件，并且使弹性力作用在中间连杆130与第二连杆120之间。具体地，弹性单元170包括设置在中间连杆130上的弹簧和弹簧保持器，以及设置在第二连杆120上的弹簧承载结构。当腿部11收缩时，弹性单元170可以通过利用弹簧承载结构接纳弹簧并且将弹簧压缩在中间连杆130与第二连杆之间，来使弹簧弹性变形。
利用这种布置，弹性单元170可以在腿部11收缩后伸长时使用弹簧的斥力来辅助直线运动机构100的伸长。另外，由于弹性单元170被设置成使得弹簧仅在腿部11收缩时弹性地变形，因此即使利用相对于直线运动机构100的整个长度较短的弹簧，也能够充分辅助直线运动机构100的伸长。
此外，根据第二修改的腿部11还可以包括根据第一修改的腿部11中描述的第一电缆托架161和第二电缆托架162。在这样的情况下，弹性单元170可以被设置成在与轮子151的旋转轴垂直的平面上与第一电缆托架161和第二电缆托架162平行。利用这种布置，第一电缆托架161、第二电缆托架162和弹性单元170可以在彼此不干扰的情况下被设置在直线运动机构100内部。因此，由于腿部11可以在弹性单元170、第一电缆托架161和第二电缆托架162彼此不干扰的情况下将它们设置在直线运动机构100内部，因此可以更高效地利用直线运动机构100的内部空间。
(2.3.第三修改)
图7是示出根据第三修改的腿部11的中间连杆130的配置的示意图。
如图7所示，根据第三修改的腿部11的中间连杆130可以使用桥接在一对链轮341与342之间的链条343使第一直线运动部312和第二直线运动部322在相反的方向上直线运动。
具体地，中间连杆130可以包括电机334、一对链轮341和342、链条343、第一直线引导件314、第二直线引导件324、第一直线运动部312和第二直线运动部322，而不是包括动力单元330、第一转换机构310和第二转换机构320。
一对链轮341和342是将轴的旋转传递至链条343的机械元件，例如齿轮。链条343以张力桥接在一对链轮341与342之间，以将链轮341的旋转作为直线方向上的驱动力传递至第一直线运动部312和第二直线运动部322。链条343可以是滚子链、块链等，或者可以是金属线、同步带等。电机334例如是使链轮341旋转的动力源，并且可以使桥接在一对链轮341与342之间的链条343往复运动。
第一直线运动部312联接至链条343的预定部分，并且基于链条343的往复运动产生的驱动力沿第一直线引导件314直线运动。第一直线引导件314包括与一对链轮341和342的布置方向平行的轨道以及可在轨道上平滑移动的滑动部，并且使连接至滑动部的第一直线运动部312沿着轨道平滑地直线运动。
第二直线运动部322联接至链条343的预定部分，并且基于链条343的往复运动产生的驱动力沿第二直线引导件324直线运动。第二直线引导件324包括与一对链轮341和342的布置方向平行的轨道以及可在轨道上平滑移动的滑动部，并且使连接至滑动部的第二直线运动部322沿着轨道平滑地直线运动。
因此，中间连杆130可以通过使电机334旋转以使链条343进行往复运动，从而使联接至链条343的第一直线运动部312和第二直线运动部322沿一对链轮341和342的布置方向直线运动。
第一直线运动部312和第二直线运动部322例如可以设置在其中一对链轮341和342插在其间的彼此相对侧。例如，在第一直线运动部312设置在一个链轮342附近的情况下，第二直线运动部322可以设置在其中一对链轮341和342插在其间的另一链轮341附近以与第一直线运动部312成对角。利用这种布置，第一直线运动部312和第二直线运动部322通过链条343的往复运动而在相反的方向上直线运动。因此，联接至第一直线运动部312和第二直线运动部322的第一连杆110和第二连杆120可以沿中间连杆130彼此连动地在相反的方向上滑动。
即使在使用链轮和链条来代替滚珠丝杠或滑动丝杠的情况下，根据第三修改的中间连杆130也可以使第一连杆110和第二连杆120沿中间连杆130彼此连动地在相反的方向上滑动。在根据第三修改的中间连杆130中，通过使用比滚珠丝杠或滑动丝杠更轻且更便宜的链轮和链条，可以以更低的成本来配置直线运动机构100。
(2.4.第四修改)
图8是示出根据第四修改的腿部11与主体12之间的联接的附近的透视图。图9是图8中所示的锁定机构180在固定状态下的截面图，并且图10是图8中所示的锁定机构180在自由状态下的截面图。
如图8所示，根据第四修改的腿部11还包括腿部与主体12之间的锁定机构180。如图8至图10所示，锁定机构180包括包含钥匙孔182H的钥匙孔部182、钥匙部181、连杆183和186、旋转轴184、关节185和螺线管187。
具体地，钥匙孔部182设置在腿部11上，并且钥匙孔部182在与腿部11的旋转轴垂直的面上具有钥匙孔182H。钥匙部181设置在主体12侧，并且钥匙部181具有棒状结构，该棒状结构能够与腿部11的与旋转轴垂直的面相交。利用这种配置，钥匙部181可以通过将棒状结构插入钥匙孔部182的钥匙孔182H中并防止联接腿部11和主体12的关节部140旋转，来固定腿部11的旋转角度。
此外，钥匙部181经由连杆183、关节185和连杆186连接至螺线管187。连杆183被设置成可绕旋转轴184旋转。螺线管187是自保持螺线管，并且可以通过螺线管187的电磁力牵引柱塞并对牵引的柱塞施加保持力。
例如，如图9所示，处于固定状态的锁定机构180可以通过将柱塞拉入到螺线管187中而使连杆183绕旋转轴184旋转。因此，钥匙部181突出以与腿部11的垂直于旋转轴的面相交，并且插入到钥匙孔部182的钥匙孔182H中，使得可以防止联接腿部11和主体12的关节部140旋转。另外，由于通过经由连杆183和186传递由螺线管187生成的固定力来固定钥匙部181的姿态，因此可以保持插入到钥匙孔182H中的状态。
另外，如图10所示，在自由状态下的锁定机构180中，柱塞未被拉入到螺线管187中。因此，钥匙部181不会突出来与腿部11的垂直于旋转轴的面相交，并且未插入到钥匙孔部182的钥匙孔182H中。因此，由于钥匙部181不防止联接腿部11和主体12的关节部140旋转，因此锁定机构180使得腿部11可以相对于主体12旋转。
注意，在锁定机构180中，即使在使用另一配置来代替螺线管187的情况下，也可以将钥匙部181插入到钥匙孔182H中或从钥匙孔182H中拔出。图11和图12是示出使用齿条小齿轮机构来插入或拔出钥匙部181的操作的示意图。
如图11和图12所示，可以通过由电机旋转的小齿轮192和齿条191来将钥匙部181插入或拔出钥匙孔182H。
具体地，小齿轮192是具有小直径的圆形正齿轮，并且齿条191是具有纵向形状的构件，其中在一个面上形成有与小齿轮192啮合的齿。钥匙部181在与齿条191和小齿轮192的啮合面相对的面上固定至齿条191，并且被设置为可沿其上放置了钥匙部181的引导件193滑动。
因此，通过电机使小齿轮192旋转，使得与小齿轮192啮合的齿条191在与引导件193平行的方向上移动。因此，由于固定至齿条191的钥匙部181类似地在与引导件193平行的方向上移动，因此钥匙部被插入或拔出钥匙孔182H。
根据以上配置，即使在使用齿条小齿轮机构代替螺线管187的情况下，锁定机构180也可以将钥匙部181插入或拔出钥匙孔182H。在这样的情况下，锁定机构180可以以更简单的配置固定腿部11的旋转角度。
接下来，将参照图13描述包括根据第四修改的腿部11的移动体1中的锁定机构180的操作。图13是示出包括根据第四修改的腿部11的移动体1的从启动到停止的流程的流程图。
如图13所示，例如，首先，向移动体1施加电力(S101)。然而，在移动体1的停止状态下，假设由上述锁定机构180来固定每个腿部11的旋转角度。随后，移动体1控制每个关节的电机的位置，使得每个关节进行启动或停止姿态(S102)。因此，每个关节的锁定机构180从钥匙孔182H中拔出钥匙部181，使得释放锁定机构180(S103)，并且腿部11中的每一个可相对于移动体1的主体12旋转。
在以上操作之后，移动体1切换至正常操作模式(S104)，并且在正常操作模式下执行诸如腿式行走的操作(S105)。此后，在期望的操作结束的情况下，移动体1切换至结束操作模式(S106)。
在结束操作模式下，移动体1控制每个关节的电机的位置，使得每个关节进行启动或停止姿态(S107)。因此，通过每个关节的锁定机构180将钥匙部181插入到钥匙孔182H中，从而锁定机构180被固定(S108)，并且腿部11中的每一个相对于移动体1的主体12的旋转角度被固定。此后，切断移动体1的电源(S109)。
利用以上操作，在包括根据第四修改的腿部11的移动体1中，在不通电时，通过锁定机构180固定每个腿部11的旋转角度，使得可以防止每个腿部11在自由方向上延伸。因此，由于包括根据第四修改的腿部11的移动体1可以在不通电时将腿部11相对于主体12的角度固定在直立状态，因此移动体1可以具有更适合存放的紧凑形状。
具体地，在移动体1的腿部11中包括第二修改中所描述的弹性单元170的情况下，在收缩时，来自弹性单元170的用于使腿部11伸长的斥力被施加至腿部11。在这样的情况下，包括根据第四修改的腿部11的移动体1可以通过移动体1的自重来抑制来自弹性单元170的斥力，并且通过将腿部11相对于主体12的角度固定在直立状态来将腿部11保持在收缩状态。利用这种布置，包括根据第四修改的腿部11的移动体1可以容易地保持更适合存放的紧凑形状。
<3.附录>
在以上实施方式中，描述了直线运动机构100包括在移动体1的腿部11中的示例，但是根据本公开内容的技术不限于这样的示例。例如，直线运动机构100可以包括在机器人臂装置2中。图14是示出根据本实施方式的包括直线运动机构100的机器人臂装置2的配置的示意图。
如图14所示，机器人臂装置2包括基座20、第一直线运动连杆21、第二直线运动连杆22和执行器单元23。
基座20是支承机械臂装置2的基部。例如，基座20可以固定至地板表面或墙壁表面。
第一直线运动连杆21是包括根据本实施方式的直线运动机构100的结构构件，并且可在与基座20的主表面垂直的方向上直线地运动。第一直线运动连杆21可以设置在基座20上，以便可绕基座20主表面的法线旋转。
第二直线运动连杆22是包括根据本实施方式的直线运动机构100的结构构件，并且可在与第一直线运动连杆21的直线运动方向正交的方向上直线地运动。第二直线运动连杆22可以联接至第一直线运动连杆21，以与第一直线运动连杆21的直线运动方向正交。
执行器单元23包括夹取对象等的夹具，并且设置在第二直线运动连杆22的远端处。机械臂装置2可以通过执行器单元23对对象执行期望的作业。
当直线运动机构100收缩时，机器人臂装置2可以通过将根据本实施方式的直线运动机构100应用于第一直线运动连杆21和第二直线运动连杆22来进一步减小尺寸。因此，机器人臂装置2可以减小占用面积，并且进一步降低第一直线运动连杆21和第二直线运动连杆22与外界之间干扰的可能性。
以上已经参照附图详细描述了本公开内容的优选实施方式，但是本公开内容的技术范围不限于这样的示例。明显的是，具有本公开内容的技术领域中的技术人员可以在权利要求书所述的技术构思的范围内设想到各种修改或校正，并且自然地理解的是，这些修改或校正也落入本公开内容的技术范围内。
此外，本说明书中描述的效果仅说明性的或示例性的，而非限制性的。即，与上述效果一起或代替上述效果，根据本公开内容的技术可以展现根据本说明书的描述对于本领域技术人员而言明显的其他效果。
注意，以下配置也落入本公开内容的技术范围内。
(1)一种直线运动机构，包括：
中间连杆，其包括转换机构，所述转换机构将来自电机的旋转力转换成直线方向上的驱动力，所述中间连杆在所述直线方向上延伸；
第一连杆，其基于所述直线方向上的驱动力，从所述中间连杆的第一侧的端部在所述直线方向上朝向第一侧直线地运动；以及
第二连杆，其基于所述直线方向上的驱动力，从所述中间连杆的与所述第一侧相反的第二侧的端部朝向所述第二侧直线地运动，
其中，所述第一连杆和所述第二连杆彼此连动地在所述直线方向上彼此对称地直线运动。
(2)根据项(1)所述的直线运动机构，
其中，所述转换机构包括彼此平行设置的第一滚珠丝杠和第二滚珠丝杠，
所述第一连杆基于由所述第一滚珠丝杠生成的驱动力直线地运动，并且
所述第二连杆基于由所述第二滚珠丝杠生成的驱动力直线地运动。
(3)根据项(2)所述的直线运动机构，其中，所述第一滚珠丝杠和所述第二滚珠丝杠将同一旋转力转换成朝向所述第一侧的驱动力和朝向所述第二侧的驱动力。
(4)根据项(2)或(3)所述的直线运动机构，其中，所述旋转力通过正齿轮被传递至所述第一滚珠丝杠和所述第二滚珠丝杠。
(5)根据项(1)所述的直线运动机构，
其中，所述转换机构包括设置在所述直线方向上的一对链轮和桥架于所述一对链轮之间的链条，并且
所述第一连杆和所述第二连杆通过来自所述链条的驱动力在所述直线方向上彼此对称地直线运动。
(6)根据项(1)至(5)中任一项所述的直线运动机构，其中，所述第一连杆和所述第二连杆分别沿着包括在所述中间连杆中的直线引导件来直线地运动。
(7)根据项(1)至(6)中任一项所述的直线运动机构，
其中，所述第一连杆和所述中间连杆在第一面上联接，并且
所述第二连杆和所述中间连杆在与所述第一面平行的第二面上联接，所述中间连杆夹在所述第一面与所述第二面之间
(8)根据项(1)至(7)中任一项所述的直线运动机构，
其中，所述中间连杆在内部包括所述转换机构，并且
所述中间连杆的内部被密封部密封。
(9)根据项(1)至(8)中任一项所述的直线运动机构，其中，所述直线运动机构被包括在移动体的至少一条或更多条腿部中。
(10)根据项(9)所述的直线运动机构，
其中，所述第二连杆设置有与所述移动体的主体部连接的关节，并且
所述关节利用与所述直线方向正交的旋转轴使所述第二连杆旋转。
(11)根据项(10)所述的直线运动机构，还包括锁定机构，所述锁定机构固定所述主体部与所述第二连杆之间的旋转角度。
(12)根据项(9)至第(11)中任一项所述的直线运动机构，其中，在所述第一连杆的所述第一侧的端部设置有包括轮子的地面接触部。
(13)根据项(9)至(12)中任一项所述的直线运动机构，其中，所述腿部通过所述第一连杆和所述第二连杆的线性运动而伸缩。
(14)根据项(13)所述的直线运动机构，
其中，所述第一连杆具有部分面被开口的箱形结构，并且
当所述腿部收缩时，所述中间连杆容纳在所述第一连杆的所述箱形结构的内部。
(15)根据项(14)所述的直线运动机构，其中，所述第一连杆具有至少在与所述移动体的前进方向相反的后退方向上的一个面被开口的箱形结构。
(16)根据项(13)至(15)中任一项所述的直线运动机构，其中，当所述腿部收缩时，所述中间连杆和所述第一连杆容纳在所述第二连杆的内部。
(17)根据项(16)所述的直线运动机构，还包括弹性部，当所述腿部收缩时，所述弹性部在所述中间连杆与所述第二连杆之间弹性变形。
(18)根据项(9)至(17)中任一项所述的直线运动机构，还包括电缆托架，所述电缆托架支承电连接所述中间连杆和所述第一连杆或所述第二连杆的布线。
附图标记列表
1移动体
11腿部
12主体
100直线运动机构
110第一连杆
120第二连杆
130中间连杆
140关节部
150地面接触部
151轮子
161第一电缆托架
162第二电缆托架
170弹性单元
310第一转换机构
311第一螺纹轴
312第一直线运动部
313第一轴承
314第一直线引导件
315第一联接单元
320第二转换机构
321第二螺纹轴
322第二直线运动部
323第二轴承
324第二直线引导件
325第二联接单元
330动力单元
331第一齿轮
332第二齿轮
333电机齿轮
334电机
D1第一侧
D2第二侧

Claims (18)

1.一种直线运动机构，包括：
中间连杆，其包括转换机构，所述转换机构将来自电机的旋转力转换成直线方向上的驱动力，所述中间连杆在所述直线方向上延伸；
第一连杆，其基于所述直线方向上的驱动力，从所述中间连杆的第一侧的端部在所述直线方向上朝向第一侧直线地运动；以及
第二连杆，其基于所述直线方向上的驱动力，从所述中间连杆的与所述第一侧相反的第二侧的端部朝向所述第二侧直线地运动，
其中，所述第一连杆和所述第二连杆彼此连动地在所述直线方向上彼此对称地直线运动。
2.根据权利要求1所述的直线运动机构，
其中，所述转换机构包括彼此平行设置的第一滚珠丝杠和第二滚珠丝杠，
所述第一连杆基于由所述第一滚珠丝杠生成的驱动力直线地运动，并且
所述第二连杆基于由所述第二滚珠丝杠生成的驱动力直线地运动。
3.根据权利要求2所述的直线运动机构，其中，所述第一滚珠丝杠和所述第二滚珠丝杠将同一旋转力转换成朝向所述第一侧的驱动力和朝向所述第二侧的驱动力。
4.根据权利要求2所述的直线运动机构，其中，所述旋转力通过正齿轮被传递至所述第一滚珠丝杠和所述第二滚珠丝杠。
5.根据权利要求1所述的直线运动机构，
其中，所述转换机构包括设置在所述直线方向上的一对链轮和桥架于所述一对链轮之间的链条，并且
所述第一连杆和所述第二连杆通过来自所述链条的驱动力在所述直线方向上彼此对称地直线运动。
6.根据权利要求1所述的直线运动机构，其中，所述第一连杆和所述第二连杆分别沿着包括在所述中间连杆中的直线引导件来直线地运动。
7.根据权利要求1所述的直线运动机构，
其中，所述第一连杆和所述中间连杆在第一面上联接，并且
所述第二连杆和所述中间连杆在与所述第一面平行的第二面上联接，所述中间连杆夹在所述第一面与所述第二面之间。
8.根据权利要求1所述的直线运动机构，
其中，所述中间连杆在内部包括所述转换机构，并且
所述中间连杆的内部被密封部密封。
9.根据权利要求1所述的直线运动机构，其中，所述直线运动机构被包括在移动体的至少一条或更多条腿部中。
10.根据权利要求9所述的直线运动机构，
其中，所述第二连杆设置有与所述移动体的主体部连接的关节，并且
所述关节利用与所述直线方向正交的旋转轴使所述第二连杆旋转。
11.根据权利要求10所述的直线运动机构，还包括锁定机构，所述锁定机构固定所述主体部与所述第二连杆之间的旋转角度。
12.根据权利要求9所述的直线运动机构，其中，在所述第一连杆的所述第一侧的端部设置有包括轮子的地面接触部。
13.根据权利要求9所述的直线运动机构，其中，所述腿部通过所述第一连杆和所述第二连杆的直线运动而伸缩。
14.根据权利要求13所述的直线运动机构，
其中，所述第一连杆具有部分面被开口的箱形结构，并且
当所述腿部收缩时，所述中间连杆容纳在所述第一连杆的所述箱形结构的内部。
15.根据权利要求14所述的直线运动机构，其中，所述第一连杆具有至少在与所述移动体的前进方向相反的后退方向上的一个面被开口的箱形结构。
16.根据权利要求13所述的直线运动机构，其中，当所述腿部收缩时，所述中间连杆和所述第一连杆容纳在所述第二连杆的内部。
17.根据权利要求16所述的直线运动机构，还包括弹性部，当所述腿部收缩时，所述弹性部在所述中间连杆与所述第二连杆之间弹性变形。
18.根据权利要求9所述的直线运动机构，还包括电缆托架，所述电缆托架支承电连接所述中间连杆和所述第一连杆或所述第二连杆的布线。
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