JP2003136461A - ロボットの関節部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ロボットの構体を形成する２つの要素、たと
えば猫ロボットの肩部模擬体と頭部模擬体とを連結する
関節部の新規な構造を提供する。 【解決手段】 第１軸Ｌ１の周りで回動可能な可動体
に、第１軸Ｌ１と直交する第２軸Ｌ２の周りで回動可能
な軸体６０を取り付ける。可動体と軸体６０とにロボッ
トの構体を形成する第１及び第２の２つの要素を取り付
ける。第２要素のベース体４０を軸体６０に外嵌合す
る。軸体６０の環状溝６２に嵌め込んだ締め輪７０の欠
円部に一対の突片部７２，７３を設け、これらの突片部
７２，７３をベース体４０の突起４５の両側に嵌合す
る。突片部７２，７３を締付けねじ７７で突起４５に締
め付ける。軸体６０の凸部８１と締め輪７０の凹部８２
とを嵌合させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの関節部
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボット、たとえば猫のような動物を象
った構体に縫いぐるみを被せることによって製作される
ロボットにおいて、肩部を模した肩部模擬体と頭部を模
した頭部模擬体とを関節部としての首部で連結し、その
関節部の作用によって頭部模擬体を肩部模擬体に対して
動かせることができるようになっていると、頭部模擬体
に実際の生きた猫の頭部と同じような動きをさせること
が可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情に
鑑みてなされたものであり、ロボットの構体を形成する
２つの要素を連結する関節部の新規な構造を提供するこ
とを目的とする。

【０００４】また、本発明は、関節部の構成部品に合成
樹脂成形体を用いてコストダウンを図ったとしても、２
つの要素の相対動作が確実に行われるロボットの関節部
構造を提供することを目的とする。

【０００５】さらに、本発明は、関節部に形成される隙
間を防塵用カバー部材で塞ぐ場合に、そのカバー部材に
よる防塵作用が良好に発揮されるものでありながら、そ
のカバー部材によって２つの要素の相対動作が阻害され
ないロボットの関節部構造を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るロボットの
関節部構造は、第１軸の周りで回動される可動体に、上
記第１軸に対して直交する第２軸の周りで回動される軸
体が取り付けられ、上記可動体と上記軸体とのそれぞれ
に、ロボットの構体を形成する第１及び第２の２つの要
素が各別に取り付けられている。このため、軸体は可動
体と共に第１軸の周りで回動可能であり、軸体に取り付
けられた第２要素は、軸体と共に第２軸の周りで回動可
能である。したがって、第２要素が、第１軸及び第２軸
の各軸の周りで回動可能になる。

【０００７】本発明では、上記第２要素に具備された開
口部が上記軸体に外嵌合され、かつ、上記軸体の外周面
に具備された環状溝に嵌め込まれた欠円形状の締め輪の
欠円部が上記第２要素に具備された突起の両側に嵌合さ
れ、上記欠円部に相対向状に具備された一対の突片部が
上記突起に対し締付けねじで締め付けられていると共
に、上記軸体及び上記締め輪のうちのいずれか一方側部
材に設けられた凸部と他方側部材に設けられて上記凸部
に係合された凹部とでなる係合機構が、上記軸体と上記
締め輪との嵌合箇所の少なくとも１箇所に介在されてい
る。

【０００８】これによれば、軸体の第１軸周りでの回動
が締付けねじによる締付け箇所を介し締め輪に伝わって
締め輪が第１軸周りで回動し、その締め輪の回動が、係
合機構を介し第２要素に伝わって第２要素が第１軸の周
りで回動する。また、軸体と締め輪との嵌合箇所に介在
されている係合機構が凹部と凸部とでなり、そのうちの
いずれか一方が軸体に、他方が締め輪に設けられている
ので、係合機構を構成している凸部や凹部が、軸体や締
め輪に対して別部品にならず、そのことが部品点数の増
大によるコストアップを防ぐことに役立つ。

【０００９】本発明では、上記軸体と上記締め輪とが合
成樹脂成形体でなり、上記係合機構が上記軸体と上記締
め輪との嵌合箇所の２箇所に介在され、片側の係合機構
の凹部が、一対の上記突片部の対向空間によって形成さ
れていることが望ましい。

【００１０】これによれば、軸体と締め輪とがそれらの
嵌合箇所の２箇所で係合しているので、締め輪の回動時
に係合箇所に加わる負荷が嵌合箇所の２箇所に分散され
て個々の係合箇所に加わる負荷が軽減される。そのた
め、軸体や締め輪が合成樹脂成形体で製作されていると
しても、軸体や締め輪が損壊するというような事態が起
こりにくく、しかも、締め輪の回動が確実に軸体に伝わ
る。また、片側の係合機構の凹部が、一対の上記突片部
の対向空間によって形成されているため、締め輪の他の
箇所に凹部を形成する場合よりも締め輪の強度を高める
ことが可能になる。

【００１１】本発明では、上記締付けねじが、一方側の
上記突片部に具備されたねじ挿通孔と上記突起に具備さ
れた溝部とに挿通されて他方側の上記突片部に具備され
たねじ孔にねじ込まれていることが望ましい。

【００１２】これによれば、締付けねじにより一対の突
片部と突起とが一体化されるので、振動などによって突
起から一対の突片部が外れるという事態が起こりにく
い。

【００１３】本発明では、上記係合機構が、上記軸体と
上記締め輪との嵌合箇所の相反する側にそれぞれ介在さ
れていることが望ましく、これによれば、締め輪が左右
どらの方向に回動しても、係合機構に加わる負荷が一様
になる。

【００１４】本発明では、第１及び第２の上記要素の相
互間に形成される隙間を覆う可撓性を備えたカバー部材
を有し、このカバー部材が、第１要素側に取り付けられ
た第１カバー体と、一端部が第２要素側に取り付けられ
て他端部が上記第１カバー体に摺動自在に重ね合わされ
た第２カバー体とに分割されている、という構成を採用
することが可能である。

【００１５】これによれば、カバー部材が防塵作用を発
揮して関節部が防塵される。また、第２要素が第１軸や
第２軸の周りで回動したときに第２カバー体の他端部が
第１カバー体と摺動するので、第２要素の動作がカバー
部材によって損なわれるという事態が起こらない。

【００１６】本発明では、上記第２カバー体が、２枚重
ねに折り畳まれてその折曲げ部が上記第１カバー体に摺
動自在に重ね合わされた柔軟な合成樹脂フィルムでなる
ことが望ましい。

【００１７】これによれば、第２要素の動作時に第２カ
バー体の他端部が第１カバー体の表面に突き当たってそ
の摺動性が損なわれたような事態が起こったとしても、
２枚重ねに折り畳まれた合成樹脂フィルムでなる第２カ
バー体の折曲げ部が展開して第２要素を円滑に動作させ
るという作用が発揮される。

【００１８】本発明では、上記第１要素が動物の肩部を
模した肩部模擬体であり、上記第２要素が動物の頭部を
模した頭部模擬体であり、上記関節部によって上記肩部
模擬体と上記頭模擬体とを連結している首部が形成され
ている、という構成を採用することが可能であり、これ
によれば、動物ロボットの頭部模擬体を実際の生きた動
物の頭部の動作と同じように動作させることが可能にな
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用したロボット
の一例である猫ロボットの構体１００を示した概略側面
図、図２は肩部模擬体１０と関節部２０とを示した平面
図、図３は肩部模擬体１０などを示した平面図、図４は
カバー部材５０を取り付けた状態での肩部模擬体１０な
どを示した平面図、図５はカバー部材５０の作用を説明
するための側面図、図６は軸体６０に取り付けられたベ
ース体４０の平面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に
沿う部分の断面図、図８は軸体６０や締め輪７０などを
示した説明図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う部分で
の締め輪７０の断面図、図１０は第１カバー体５１を裏
面側から見た平面図、図１１は第２カバー体５２を表面
側から見た平面図、図１２は第２カバー体５２の取付構
造を示した断面図である。

【００２０】図１に示した猫ロボットの構体１００は、
実際の生きた猫の外観を象って製作した被覆材（不図
示）で包み込まれるものであって、猫ロボットを保形す
る役割などを担っている。この構体１００の胴体１１０
は複数のモジュールによって形作られており、その胴体
１１０の前端上部に肩部模擬体１０が備わっている。ま
た、頭部模擬体３０が図２に示した関節部２０によって
肩部模擬体１０に連結されていると共に、関節部２０が
猫ロボットの首部を形成している。この猫ロボットの関
節部２０は胴体１１０に内蔵した電池を動力源として動
作する。

【００２１】図２のように肩部模擬体１０の前端部に中
空の球形部１１が備わり、この球形部１１の内部に中空
球状の可動体２１がその中心を通る水平軸線としての第
１軸Ｌ１の周りに回動自在に収容されている。可動体２
１の内部に合成樹脂成形体でなる円筒状の軸体６０が取
り付けられていて、この軸体６０の端部が可動体２１に
具備された円環状凸部２２の開口２３から可動体２１の
外側に突出されている。そして、可動体２１が図示して
いない制御モータの動作によって第１軸Ｌ１の周りで任
意の角度だけ回動制御されたときに、球形部１１に具備
された長孔状の開口１２の内部で、円環状凸部２２がそ
の開口１２の長手方向に上下に旋回移動するようになっ
ている。

【００２２】図７に示したように、軸体６０は、可動体
２１（図２参照）の内部に配置された歯車部６１を備
え、この歯車部６１に図示していない制御モータの回転
が伝達されて軸体６０が第２軸Ｌ２の周りで任意の角度
だけ回転制御されるようになっている。第２軸Ｌ２は上
記した第１軸Ｌ１に対して直交している。また、可動体
６０の円環状凸部２２の開口２３から外側に突出されて
いる軸体６０の端部には環状溝６２が形成されている。

【００２３】図３、図６及び図７において、４０は図１
に示した頭部模擬体３０の下端部分を形成しているベー
ス体である。このベース体４０は、平坦な頂部４１とこ
の頂部４１の周囲に位置する球形部４２とその球形部４
２の周囲の鍔部４３とを一体に有し、頂部４１の中央に
開設されている円形の開口部４４が、上記軸体６０に上
方から外嵌合されている。

【００２４】７０は合成樹脂成形体でなる締め輪であ
る。図８又は図９のように、締め輪７０は、周方向の一
箇所が欠除された欠円形状に形成されていて、その欠円
部７１に相対向する一対の突片部７２，７３が備わって
いると共に、一方側の突片部７２にねじ挿通孔７４が具
備され、他方側の突片部７３にねじ孔７５が具備されて
いる。これに対し、上記ベース体４０の頂部４１には、
その偏心箇所に溝部４６を有する突起４５が一体に形成
されている。そして、図６のように、締め輪７０の内周
部７６が軸体６０の環状溝６２に嵌め込まれ、かつ、一
対の突片部７２，７３が上記突起４５を挟む両側に嵌合
されていると共に、締付けねじ７７が、一方側の突片部
７２のねじ挿通孔７４と突起４５の溝部４６とに挿通さ
れて他方側の突片部７３のねじ孔７５にねじ込まれて締
め付けられている。

【００２５】ここで、軸体６０と締め輪７０との嵌合箇
所の相反する側の２箇所にそれぞれ係合機構８０が介在
されている。一方側の係合機構８０は、締め輪７０の欠
円部７１の反対側に介在されていて、軸体６０に設けら
れて環状溝６２内に位置する凸部８１と、締め輪７０の
内周部７６に設けられて上記凸部８１に係合された凹部
８２とでなる。これに対し、他方側の係合機構８０は、
軸体６０に設けられて環状溝６２内に位置する凸部８１
と、締め輪７０の一対の突片部７２，７３の対向空間に
よって形成された凹部８２とでなる。

【００２６】このため、軸体６０の第１軸Ｌ１周りでの
回動が締付けねじ７７による締付け箇所を介し締め輪７
０に伝わって締め輪７０が第１軸Ｌ１周りで回動し、そ
の締め輪７０の回動が、２箇所の係合機構８０，８０を
介しベース体４０に伝わってベース体４０が第１軸Ｌ１
の周りで回動する。この実施形態では、軸体６０と締め
輪７０との嵌合箇所の相反する側の２箇所に係合機構８
０，８０が介在されているので、締め輪７０が左右どら
の方向に回動しても、２箇所の係合機構８０，８０に加
わる負荷が一様になる。また、締め輪７０の回動時に負
荷が２箇所の係合機構８０，８０に分散されて個々の係
合機構８０に加わる負荷が軽減される。そのため、軸体
６０や締め輪７０が合成樹脂成形体で製作されていると
しても、軸体６０や締め輪７０が損壊するというような
事態が起こりにくく、しかも、締め輪７０の回動が確実
に軸体６０に伝わる。また、片側の係合機構８０の凹部
８２が、締め輪７０の一対の突片部７２，７３の対向空
間によって形成されているため、締め輪７０の他の箇所
に凹部を形成する場合よりも締め輪７０の強度を高めら
れている。

【００２７】図４又は図５のように、上記ベース体４０
には、柔軟性に富む合成樹脂成形体でなる緩衝板９１
（図５参照）を介して中間環状枠９２が取り付けられて
いる。具体的には、中間環状枠９２に内嵌合された緩衝
板９１の径小部９３（図４参照）の上に押え板９４が重
ねられ、この押え板９４と中間環状枠９２と緩衝板９１
とが、それらに具備されたねじ挿通孔に挿通されて上記
ベース体４０に設けられているボス部４７（図３参照）
にねじ込まれた取付ねじ９５を介してベース体４０に取
り付けられている。また、中間環状枠９２に図示してい
ない外殻が取り付けられて図１に示した頭部模擬体３０
が形作られる。

【００２８】図１に一点鎖線で示したように、このロボ
ットは、頭部模擬体３０と肩部模擬体１０との相互間に
形成される隙間を覆う可撓性を備えたカバー部材５０を
有している。図４又は図５のように、このカバー部材５
０は、肩部模擬体１０側に取り付けられたシート状の第
１カバー体５１と、一端部が頭部模擬体３０を形成して
いる中間環状枠９２に取り付けられて他端部５２ａが第
１カバー体５１に摺動自在に重ね合わされた第２カバー
体５２とに分割されている。第１カバー体５１は矩形の
肉薄のゴムシートでなり、図１０に示したようにその左
右方向両端部に具備させた粘着部５３，５３を肩部模擬
体１０に貼り付けることによって肩部模擬体１０側に取
り付けられていて、図２又は図３に示したように、この
第１カバー体５１が、球形部１１の開口１２の端部を覆
っている。また、第２カバー体５２は略横長矩形の厚手
のゴムシートでなり、図１０に示したようにその一端部
の複数箇所に孔部５４が設けられている。そして、図１
２に示したように、第２カバー体５２の一端部が中間環
状枠９２に具備されている立上り壁９６に重なり状に巻
き回されていると共に、その重なり箇所で、第２カバー
体５２の一端部が、上記孔部５４と立上り壁９６の孔部
９７とに挿通された止め具９８によって立上り壁９６に
固定されている。

【００２９】図４及び図５に示した構成のカバー部材５
０は、頭部模擬体３０と肩部模擬体１０との相互間に形
成される隙間を覆って関節部２０（図２参照）を防塵す
る作用を発揮する。特に、頭部模擬体３０を形成してい
る中間環状枠９２が、図４の矢印Ｈのように第２支軸Ｌ
２（図７参照）の周りで回動したときや、図５の矢印Ｖ
のように第１支軸Ｌ１（図２参照）の周りで回動したと
きには、第２カバー体５２の他端部５２ａが第１カバー
体５１と摺動して上記隙間を覆ったままに保つ。そのた
め、頭部模擬体３０の動作が損なわれたり、頭部模擬体
３０の動作によって防塵作用が損なわれたりすることは
ない。また、第１カバー５１と第２カバー体５２とが両
方ともゴムシートでなるので、両者が擦れ合うときに異
音が発生しないという利点もある。

【００３０】図１３は第２カバー体５２をポリエチレン
シートのような柔軟な合成樹脂フィルムに置き換えた事
例を示している。この第２カバー体５２は、図１４のよ
うに、合成樹脂フィルムを２枚重ねに折り畳むことによ
って形成されており、その他端部５２ａの折曲げ部５５
が第１カバー体５１に摺動自在に重ね合わされている。

【００３１】こうしておけば、中間環状枠９２が第１支
軸Ｌ１（図２参照）の周りで前から後に向かって回動し
たときに第２カバー体５２の他端部５２ａが第１カバー
体５１の表面に突き当たってその摺動性が損なわれたよ
うな事態が起こったとしても、図１３のように２枚重ね
に折り畳まれた合成樹脂フィルムでなる第２カバー体５
２の折曲げ部５５が展開して中間環状枠９２を円滑に動
作させるという作用が発揮される。

【００３２】この実施形態では、係合機構８０が、軸体
６０と締め輪７０との嵌合箇所の２箇所に介在されてい
るけれども、この点は、少なくとも１箇所に介在されて
いればよい。

【００３３】この実施形態では、動物ロボットの一例で
ある猫ロボットの首部を関節部２０によって形成した事
例を説明したけれども、本発明は、他の関節部にも適用
することが可能である。また、猫ロボット以外の動物ロ
ボットや人間を模したロボットなどにも適用することが
可能である。

【００３４】さらに、この実施形態では、カバー部材５
０を肩部模擬体１０と頭部模擬体３０を連結している首
部（関節部２０）の後側部分を覆うようにしてあるけれ
ども、カバー部材を筒状にして首部の全周を覆わせるよ
うにしてもよい。

【００３５】図１〜図１４においては、同一又は相応す
る部分に同一符号を付すことによって説明の重複を回避
した。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、ロボットの構体を形成
する２つの要素、たとえば猫ロボットの肩部模擬体と頭
部模擬体とを連結する関節部の新規な構造を提供するこ
とが可能である。そして、本発明によれば、関節部の構
成部品である軸体や締め輪などに合成樹脂成形体を用い
てコストダウンを図ったとしても、２つの要素の相対動
作が確実に行われるようになる。また、関節部に形成さ
れる隙間を防塵用カバー部材で塞ぐ場合、そのカバー部
材による防塵作用が良好に発揮されるものでありなが
ら、そのカバー部材によって２つの要素の相対動作が阻
害されないロボットの関節部構造を提供することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したロボットの一例である猫ロボ
ットの構体を示した概略側面図である。

【図２】肩部模擬体と関節部とを示した平面図である。

【図３】肩部模擬体などを示した平面図である。

【図４】カバー部材を取り付けた状態での肩部模擬体な
どを示した平面図である。

【図５】カバー部材の作用を説明するための側面図であ
る。

【図６】軸体に取り付けられたベース体の平面図であ
る。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う部分の断面図で
ある。

【図８】軸体や締め輪などを示した説明図である。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う部分での締め輪の断
面図である。

【図１０】第１カバー体を裏面側から見た平面図であ
る。

【図１１】第２カバー体を表面側から見た平面図であ
る。

【図１２】第２カバー体の取付構造を示した断面図であ
る。

【図１３】第２カバー体を合成樹脂フィルムに置き換え
た事例を示した説明図である。

【図１４】合成樹脂フィルムでなる第２カバー体を示し
た概略斜視図である。

【符号の説明】

Ｌ１ 第１軸 Ｌ２ 第２軸 １０ 肩部模擬体（第１要素） ２１ 可動体 ３０ 頭部模擬体（第２要素） ４４ 開口部 ４５ 突起 ４６ 溝部 ５０ カバー部材 ５１ 第１カバー体 ５２ 第２カバー体 ５２ａ 第２カバー体の他端部 ５５ 折曲げ部 ６０ 軸体 ６２ 環状溝 ７０ 締め輪 ７１ 締め輪の欠円部 ７２，７３ 突片部 ７４ ねじ挿通孔 ７５ ねじ孔 ７７ 締付けねじ ８０ 係合機構 ８１ 凸部 ８２ 凹部 １００ 構体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 弘隆 大阪府八尾市北久宝寺１丁目４番33号 ホ シデン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C150 CA02 DA05 DA24 DA26 DA27 DA28 EH07 EH08 EH16 EH21 EH25 FB14 FB43 3C007 AS36 CS08 CX01 HT21 WA04 WA14 WC25

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１軸の周りで回動される可動体に、上
   記第１軸に対して直交する第２軸の周りで回動される軸
   体が取り付けられ、上記可動体と上記軸体とのそれぞれ
   に、ロボットの構体を形成する第１及び第２の２つの要
   素が各別に取り付けられているロボットの関節部構造で
   あって、 上記第２要素に具備された開口部が上記軸体に外嵌合さ
   れ、かつ、上記軸体の外周面に具備された環状溝に嵌め
   込まれた欠円形状の締め輪の欠円部が上記第２要素に具
   備された突起の両側に嵌合され、上記欠円部に相対向状
   に具備された一対の突片部が上記突起に対し締付けねじ
   で締め付けられていると共に、上記軸体及び上記締め輪
   のうちのいずれか一方側部材に設けられた凸部と他方側
   部材に設けられて上記凸部に係合された凹部とでなる係
   合機構が、上記軸体と上記締め輪との嵌合箇所の少なく
   とも１箇所に介在されていることを特徴とするロボット
   の関節部構造。
2. 【請求項２】 上記軸体と上記締め輪とが合成樹脂成形
   体でなり、上記係合機構が上記軸体と上記締め輪との嵌
   合箇所の２箇所に介在され、片側の係合機構の凹部が、
   一対の上記突片部の対向空間によって形成されている請
   求項１に記載したロボットの関節部構造。
3. 【請求項３】 上記締付けねじが、一方側の上記突片部
   に具備されたねじ挿通孔と上記突起に具備された溝部と
   に挿通されて他方側の上記突片部に具備されたねじ孔に
   ねじ込まれている請求項１又は請求項２に記載したロボ
   ットの関節部構造。
4. 【請求項４】 上記係合機構が、上記軸体と上記締め輪
   との嵌合箇所の相反する側にそれぞれ介在されている請
   求項２に記載したロボットの関節部構造。
5. 【請求項５】 第１及び第２の上記要素の相互間に形成
   される隙間を覆う可撓性を備えたカバー部材を有し、こ
   のカバー部材が、第１要素側に取り付けられた第１カバ
   ー体と、一端部が第２要素側に取り付けられて他端部が
   上記第１カバー体に摺動自在に重ね合わされた第２カバ
   ー体とに分割されている請求項１ないし請求項４のいず
   れか１項に記載したロボットの関節部構造。
6. 【請求項６】 上記第２カバー体が、２枚重ねに折り畳
   まれてその折曲げ部が上記第１カバー体に摺動自在に重
   ね合わされた柔軟な合成樹脂フィルムでなる請求項５に
   記載したロボットの関節部構造。
7. 【請求項７】 上記第１要素が動物の肩部を模した肩部
   模擬体であり、上記第２要素が動物の頭部を模した頭部
   模擬体であり、上記関節部によって上記肩部模擬体と上
   記頭模擬体とを連結している首部が形成されている請求
   項１ないし請求項６のいずれか１項に記載してロボット
   の関節部構造。