JP2009190117A

JP2009190117A - Robot arm and robot

Info

Publication number: JP2009190117A
Application number: JP2008032917A
Authority: JP
Inventors: Hironori Ogawa; 博教小川
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2009-08-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot arm favorable for miniaturization and reduction of weight. <P>SOLUTION: This robot arm 300 is provided with: a linear actuator 310 for moving a nut 324 linearly; a pulley 350a arranged at one end in the direction of linear movement of the linear actuator 310 and fixed on a rotary joint 14 with the direction crossing the direction of linear movement of the linear actuator 310 orthogonally taken as an axis; a pulley 350b arranged at the other end in the direction of linear movement of the linear actuator 310 and being rotatable around a shaft in the axial direction of the pulley 350a; and a belt 360 attached to the pulleys 350a, 350b and fixing the nut 324 on it. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ロボットの関節に適用されるロボットアームおよびロボットに係り、特に、小型化および軽量化を図るのに好適なロボットアームおよびロボットに関する。 The present invention relates to a robot arm and a robot applied to a joint of a robot, and more particularly, to a robot arm and a robot suitable for reducing size and weight.

従来、ロボットアームとしては、例えば、特許文献１、２記載のロボットアームが知られている。
特許文献１記載のロボットアームは、上腕節および前腕節を有し、関節駆動用アクチュエータとしてのエアシリンダを上腕節と前腕節の内骨格構造部材として共用し、上腕節および前腕節それぞれの軸線回りのねじり運動を実現するジョイントは、その節の中央に配置され、節の構造部材の一部を兼ねるエアシリンダのロッドの伸縮運動により駆動される送りねじ機構を内蔵している。 Conventionally, as a robot arm, for example, the robot arms described in Patent Documents 1 and 2 are known.
The robot arm described in Patent Document 1 has an upper arm and a forearm, and uses an air cylinder as an actuator for joint drive as an endoskeleton structure member for the upper arm and the forearm. The joint that realizes the torsional motion is disposed at the center of the joint and incorporates a feed screw mechanism that is driven by the expansion and contraction motion of the rod of the air cylinder that also serves as a part of the structural member of the joint.

特許文献２記載のロボットアームは、ロボットアームの第１と第２の軸ユニットが、それぞれ、減速機構を一体に組み込んだ減速機一体型モータを備える。第２軸ユニットは、第２軸ユニットのモータの静止部分を第１軸ユニットのモータの減速機構出力軸に直接固定して、または第２軸ユニットのモータの静止部分若しくは減速機構出力軸を一方の側に固定し、他方の側を第１軸ユニットのモータの減速機構出力軸に固定したブラケットを介して、第１軸ユニットに連結する。
特開２００３−１７５４８４号公報特開２００５−１４０９７号公報 In the robot arm described in Patent Document 2, the first and second axis units of the robot arm each include a reduction gear integrated motor in which a reduction mechanism is integrated. In the second shaft unit, the stationary portion of the motor of the second shaft unit is directly fixed to the output shaft of the reduction mechanism of the motor of the first shaft unit, or the stationary portion of the motor of the second shaft unit or the output shaft of the reduction mechanism is The other side is connected to the first shaft unit via a bracket fixed to the output shaft of the speed reduction mechanism of the motor of the first shaft unit.
JP 2003-175484 A JP 2005-14097 A

しかしながら、特許文献１記載のロボットアームにあっては、エアシリンダの伸縮動作を軸線回りのねじり運動に変換するために、送りねじ機構が設けられているため（同文献〔００１９〕、図７）、ロボットアームが大型化するとともに重量が増加するという問題があった。
また、特許文献２記載のロボットアームにあっては、関節部分にモータと減速機を用いているため、ロボットアームが大型化するとともに重量が増加するという問題があった。 However, in the robot arm described in Patent Document 1, a feed screw mechanism is provided to convert the expansion / contraction operation of the air cylinder into a torsional motion around the axis (refer to the same document [0019], FIG. 7). There is a problem that the robot arm becomes larger and the weight increases.
In addition, the robot arm described in Patent Document 2 has a problem in that, since a motor and a speed reducer are used in a joint portion, the robot arm is increased in size and weight.

そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、小型化および軽量化を図るのに好適なロボットアームおよびロボットを提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and an object thereof is to provide a robot arm and a robot suitable for reducing the size and weight. It is said.

〔発明１〕上記目的を達成するために、発明１のロボットアームは、ロボットの関節に連結されるロボットアームであって、可動子を直線運動させるリニアアクチュエータと、前記リニアアクチュエータの直線運動方向の一端に配置され、前記リニアアクチュエータの直線運動方向と直交する方向を軸心として前記関節に固定された第１回転車と、前記リニアアクチュエータの直線運動方向の他端に配置され、前記第１回転車の軸方向を軸回りに回転可能な第２回転車と、前記第１回転車および前記第２回転車に取り付けられ、前記可動子が固定された伝達手段とを備える。 [Invention 1] In order to achieve the above object, a robot arm according to Invention 1 is a robot arm connected to a joint of a robot, and includes a linear actuator that linearly moves a mover, and a linear motion direction of the linear actuator. A first rotating wheel disposed at one end and fixed to the joint with a direction orthogonal to the linear motion direction of the linear actuator as an axis; and disposed at the other end of the linear actuator in the linear motion direction; A second rotating vehicle capable of rotating in the axial direction of the vehicle about an axis; and a transmission means attached to the first rotating vehicle and the second rotating vehicle and having the mover fixed thereto.

このような構成であれば、リニアアクチュエータにより可動子が直線運動すると、可動子が固定された伝達手段が直線運動し、リニアアクチュエータの両端に配置された第１回転車および第２回転車に伝達手段を介して動力が伝達される。第１回転車は、関節に固定されているので、伝達手段からの動力により関節とロボットアームが相対的に回転する。すなわち、関節を軸回りとしてロボットアームが回転する。 With such a configuration, when the mover moves linearly by the linear actuator, the transmission means to which the mover is fixed moves linearly and is transmitted to the first rotating wheel and the second rotating wheel disposed at both ends of the linear actuator. Power is transmitted through the means. Since the first rotating wheel is fixed to the joint, the joint and the robot arm rotate relatively by the power from the transmission means. That is, the robot arm rotates around the joint.

このように、ロボットアームの伸長方向と、リニアアクチュエータの直線運動方向とを一致させ、出力となる関節の回転軸方向をリニアアクチュエータの直線運動方向と直交する方向とする変換機構を採用することにより、リニアアクチュエータの直線運動をコンパクトな構成で回転運動に変換することができる。
ここで、リニアアクチュエータは、少なくとも一方向に可動子を直線運動させるものであればよく、必ずしも往復運動させるものであることを要しない。 In this way, by adopting a conversion mechanism that matches the extension direction of the robot arm and the linear motion direction of the linear actuator and sets the rotation axis direction of the joint to be output as the direction orthogonal to the linear motion direction of the linear actuator. The linear motion of the linear actuator can be converted into a rotational motion with a compact configuration.
Here, the linear actuator only needs to move the mover linearly in at least one direction, and is not necessarily required to reciprocate.

〔発明２〕さらに、発明２のロボットアームは、発明１のロボットアームにおいて、前記リニアアクチュエータは、ねじ軸および前記ねじ軸に螺合するナットを有するボールねじ装置と、前記ねじ軸の一端に連結されたモータとを有し、前記可動子として前記ナットが前記伝達手段に固定されている。
このような構成であれば、モータの回転に伴ってねじ軸が回転し、ねじ軸に螺合されたナットが直線運動する。そして、ナットが固定された伝達手段が直線運動し、第１回転車および第２回転車に伝達手段を介して動力が伝達される。 [Invention 2] The robot arm of Invention 2 is the robot arm of Invention 1, wherein the linear actuator is connected to a screw shaft and a ball screw device having a nut screwed to the screw shaft, and one end of the screw shaft. The nut is fixed to the transmission means as the mover.
With such a configuration, the screw shaft rotates as the motor rotates, and the nut screwed to the screw shaft moves linearly. Then, the transmission means to which the nut is fixed moves linearly, and power is transmitted to the first rotating wheel and the second rotating wheel via the transmission means.

〔発明３〕さらに、発明３のロボットアームは、発明１および２のいずれか１のロボットアームにおいて、前記第１回転車および前記第２回転車は、プーリであり、前記伝達手段は、ベルトである。
このような構成であれば、リニアアクチュエータにより可動子が直線運動すると、可動子が固定されたベルトが直線運動し、第１プーリおよび第２プーリにベルトを介して動力が伝達される。第１プーリは、関節に固定されているので、ベルトからの動力により関節とロボットアームが相対的に回転する。 [Invention 3] The robot arm according to Invention 3 is the robot arm according to any one of Inventions 1 and 2, wherein the first rotating wheel and the second rotating wheel are pulleys, and the transmission means is a belt. is there.
With such a configuration, when the mover moves linearly by the linear actuator, the belt to which the mover is fixed moves linearly, and power is transmitted to the first pulley and the second pulley via the belt. Since the first pulley is fixed to the joint, the joint and the robot arm rotate relatively by the power from the belt.

〔発明４〕さらに、発明４のロボットアームは、発明１および２のいずれか１のロボットアームにおいて、前記第１回転車および前記第２回転車は、スプロケットであり、前記伝達手段は、チェーンである。
このような構成であれば、リニアアクチュエータにより可動子が直線運動すると、可動子が固定されたチェーンが直線運動し、第１スプロケットおよび第２スプロケットにチェーンを介して動力が伝達される。第１スプロケットは、関節に固定されているので、チェーンからの動力により関節とロボットアームが相対的に回転する。 [Invention 4] The robot arm according to Invention 4 is the robot arm according to any one of Inventions 1 and 2, wherein the first rotating vehicle and the second rotating vehicle are sprockets, and the transmission means is a chain. is there.
With such a configuration, when the mover moves linearly by the linear actuator, the chain to which the mover is fixed moves linearly, and power is transmitted to the first sprocket and the second sprocket via the chain. Since the first sprocket is fixed to the joint, the joint and the robot arm rotate relatively by the power from the chain.

〔発明５〕一方、上記目的を達成するために、発明５のロボットは、関節と、前記関節に連結されるロボットアームとを備え、前記ロボットアームは、発明１ないし４のいずれか１項に記載のロボットアームである。
このような構成であれば、発明１ないし４のいずれか１項に記載のロボットアームと同等の作用が得られる。 [Invention 5] On the other hand, in order to achieve the above object, the robot of Invention 5 includes a joint and a robot arm connected to the joint, and the robot arm is described in any one of Inventions 1 to 4. The robot arm described.
With such a configuration, an action equivalent to that of the robot arm according to any one of the first to fourth aspects of the invention can be obtained.

以上説明したように、発明１のロボットアームによれば、ロボットアームの伸長方向と、リニアアクチュエータの直線運動方向とを一致させ、出力となる関節の回転軸方向をリニアアクチュエータの直線運動方向と直交する方向とする変換機構を採用することにより、リニアアクチュエータの直線運動をコンパクトな構成で回転運動に変換することができるので、送りねじ機構のような大型な変換機構を設けなくてすみ、従来に比して、大型化および重量の増加を抑制することができるという効果が得られる。 As described above, according to the robot arm of the first aspect, the extending direction of the robot arm and the linear motion direction of the linear actuator are matched, and the rotation axis direction of the joint to be output is orthogonal to the linear motion direction of the linear actuator. By adopting a conversion mechanism that changes the direction of rotation, the linear motion of the linear actuator can be converted into a rotational motion with a compact configuration, so there is no need to provide a large conversion mechanism such as a feed screw mechanism. In comparison, it is possible to suppress the increase in size and weight.

一方、発明５のロボットによれば、発明１ないし４のいずれか１項に記載のロボットアームと同等の効果が得られる。 On the other hand, according to the robot of the invention 5, the same effect as the robot arm described in any one of the inventions 1 to 4 can be obtained.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図５は、本発明に係るロボットアームおよびロボットの実施の形態を示す図である。
まず、本発明を適用する脚車輪型ロボット１００の構成を説明する。
図１は、脚車輪型ロボット１００の正面図である。
図２は、脚車輪型ロボット１００の側面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 5 are diagrams showing an embodiment of a robot arm and a robot according to the present invention.
First, the configuration of a leg wheel type robot 100 to which the present invention is applied will be described.
FIG. 1 is a front view of a leg wheel type robot 100.
FIG. 2 is a side view of the leg wheel type robot 100.

脚車輪型ロボット１００は、図１および図２に示すように、基体１０と、基体１０に連結された４つの脚部１２とを有して構成されている。
基体１０の前部には、２本の脚部１２が回転関節１４を介して左右対称の位置に連結されている。また、基体１０の後部には、２本の脚部１２が回転関節１４を介して左右対称の位置に連結されている。回転関節１４は、脚車輪型ロボット１００の底面と直交する方向を軸方向として回転する。すなわち、ヨー軸回りに回転する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the leg-wheel type robot 100 includes a base body 10 and four leg portions 12 coupled to the base body 10.
Two legs 12 are connected to the front portion of the base body 10 via a rotary joint 14 at symmetrical positions. In addition, two legs 12 are connected to the rear part of the base body 10 via a rotary joint 14 at symmetrical positions. The rotary joint 14 rotates with the direction orthogonal to the bottom surface of the leg wheel type robot 100 as an axial direction. That is, it rotates around the yaw axis.

各脚部１２には、２つの回転関節１６、１８が設けられている。回転関節１４は、下方を軸方向として回転し、回転関節１６、１８は、回転関節１４が図１の状態であるときは、脚車輪型ロボット１００の側面と直交する方向を軸方向として回転する。すなわち、回転関節１４が図１の状態であるときは、ピッチ軸回りに回転し、回転関節１４が図１の状態から９０度回転した状態であるときは、ロール軸回りに回転する。したがって、脚部１２は、それぞれ３自由度を有する。 Each leg portion 12 is provided with two rotary joints 16 and 18. The rotary joint 14 rotates with the lower side as the axial direction, and the rotary joints 16 and 18 rotate with the direction orthogonal to the side surface of the leg wheel type robot 100 as the axial direction when the rotary joint 14 is in the state of FIG. . That is, when the rotary joint 14 is in the state of FIG. 1, it rotates about the pitch axis, and when the rotary joint 14 is rotated 90 degrees from the state of FIG. 1, it rotates about the roll axis. Therefore, each leg 12 has three degrees of freedom.

各脚部１２の先端には、回転関節１６、１８と軸方向を同一にして駆動輪２０が回転可能に設けられている。
各脚部１２の先端には、脚車輪型ロボット１００の移動経路上に存在する物体までの距離を測定する前方脚先センサ２２と、接地面までの距離を測定する下方脚先センサ２４とが設けられている。 A driving wheel 20 is rotatably provided at the tip of each leg 12 with the same axial direction as the rotary joints 16 and 18.
At the tip of each leg 12, a front leg tip sensor 22 for measuring the distance to an object existing on the movement path of the leg wheel type robot 100 and a lower leg tip sensor 24 for measuring the distance to the ground plane are provided. Is provided.

一方、基体１０の正面には、３次元距離測定装置２００が取り付けられている。３次元距離測定装置２００は、測距センサの測定方向に対して直交する２つの軸回りに測距センサを回転させ、これにより得られた測定結果に基づいて、測定範囲内に存在する物体上の連続面を認識する。
３次元距離測定装置２００の座標系（以下、センサ座標系という。）は、基体１０の奥行き（前後の長さ）方向をｘrs軸、基体１０の幅（左右の長さ）方向をｙrs軸、基体１０の高さ方向をｚrs軸とする。なお、測距センサの原点位置においては、測距センサの測定方向がｘrs軸と一致し、測距センサの第１回転軸がｙrs軸と一致する。測距センサの第１回転軸は、ｚ軸回りの走査角度によって向きが変化するが、原点位置においてｙrs軸と一致するため、説明の便宜上、測距センサの第１回転軸をｙrs’軸と表記する。 On the other hand, a three-dimensional distance measuring device 200 is attached to the front surface of the base body 10. The three-dimensional distance measuring device 200 rotates the distance measuring sensor around two axes orthogonal to the measuring direction of the distance measuring sensor, and on the object existing within the measuring range based on the measurement result obtained thereby. Recognize the continuous surface.
The coordinate system (hereinafter referred to as a sensor coordinate system) of the three-dimensional distance measuring apparatus 200 has a depth (front-rear length) direction of the base body 10 as an xrs axis, and a width (left-right length) direction of the base body 10 as a yrs axis. The height direction of the substrate 10 is taken as the zrs axis. At the origin position of the distance measuring sensor, the measurement direction of the distance measuring sensor matches the xrs axis, and the first rotation axis of the distance measuring sensor matches the yrs axis. Although the direction of the first rotation axis of the distance measuring sensor changes depending on the scanning angle around the z axis, it coincides with the yrs axis at the origin position. Therefore, for convenience of explanation, the first rotation axis of the distance measuring sensor is referred to as the yrs' axis. write.

次に、脚部１２の構成を説明する。
図３は、脚部１２の一部であって、回転関節１４およびこれに連結されるロボットアーム３００を示す斜視図である。
ロボットアーム３００は、図３に示すように、伸長方向に往復直線運動を行うリニアアクチュエータ３１０を有して構成されている。 Next, the structure of the leg part 12 is demonstrated.
FIG. 3 is a perspective view showing a part of the leg 12 and showing the rotary joint 14 and the robot arm 300 connected thereto.
As shown in FIG. 3, the robot arm 300 includes a linear actuator 310 that reciprocates linearly in the extending direction.

リニアアクチュエータ３１０は、ロボットアーム３００のリンクを構成し、ボールねじ装置３２０と、ボールねじ装置３２０を駆動するモータ４０とを有して構成されている。
ボールねじ装置３２０は、外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸３２２と、内周面に軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナット３２４と、軸軌道溝とナット軌道溝とを螺合させる複数のボール（不図示）と、ねじ軸３２２等を支持する左側板３２８、仕切板３２６および右側板３３６と、左側板３２８等を連結するフレーム３３０ａ、３３０ｂ、３３８ａ、３３８ｂとを有して構成されている。 The linear actuator 310 constitutes a link of the robot arm 300 and includes a ball screw device 320 and a motor 40 that drives the ball screw device 320.
The ball screw device 320 includes a screw shaft 322 having a spiral shaft raceway groove formed on an outer peripheral surface, a nut 324 having a nut raceway groove opposed to the shaft raceway groove on an inner peripheral surface, and a shaft raceway groove and a nut raceway groove. A plurality of balls (not shown) for screwing together, a left side plate 328, a partition plate 326 and a right side plate 336 for supporting the screw shaft 322 and the like, and frames 330a, 330b, 338a, 338b for connecting the left side plate 328 and the like It is comprised.

ねじ軸３２２の一端は、仕切板３２６に設置された深溝玉軸受等の軸受（不図示）により回転可能に支持されている。ねじ軸３２２の他端は、左側板３２８に設置された深溝玉軸受等の軸受（不図示）により回転可能に支持されている。
左側板３２８および仕切板３２６は、対向して配置され、２本のフレーム３３０ａ、３３０ｂにより連結されている。 One end of the screw shaft 322 is rotatably supported by a bearing (not shown) such as a deep groove ball bearing installed on the partition plate 326. The other end of the screw shaft 322 is rotatably supported by a bearing (not shown) such as a deep groove ball bearing installed on the left side plate 328.
The left side plate 328 and the partition plate 326 are disposed to face each other and are connected by two frames 330a and 330b.

ナット３２４の底面には、ガイド板３３２が取り付けられている。ガイド板３３２には、ねじ軸３２２およびフレーム３３０ａ、３３０ｂを挿通する穴が形成されている。そのため、ナット３２４は、ガイド板３３２を介してフレーム３３０ａ、３３０ｂに案内されながらねじ軸３２２上を移動する。
ねじ軸３２２の一端には、モータ４０が配置され、カップリング（不図示）を介してねじ軸３２２とモータ４０が連結されている。 A guide plate 332 is attached to the bottom surface of the nut 324. The guide plate 332 has a hole through which the screw shaft 322 and the frames 330a and 330b are inserted. Therefore, the nut 324 moves on the screw shaft 322 while being guided by the frames 330 a and 330 b via the guide plate 332.
A motor 40 is disposed at one end of the screw shaft 322, and the screw shaft 322 and the motor 40 are connected via a coupling (not shown).

モータ４０は、ステッピングモータ等の正逆回転可能なものであって、正方向（または逆方向）の回転によりナット３２４を左側板３２８側に移動させ、逆方向（または正方向）の回転によりナット３２４を仕切板３２６側に移動させる。
モータ４０の底面には、右側板３３６が取り付けられている。右側板３３６および仕切板３２６は、２本のフレーム３３８ａ、３３８ｂにより連結されている。 The motor 40 is a stepping motor or the like that can rotate forward and backward, and moves the nut 324 toward the left side plate 328 by rotating in the forward direction (or the reverse direction), and rotates the nut in the reverse direction (or the forward direction). 324 is moved to the partition plate 326 side.
A right side plate 336 is attached to the bottom surface of the motor 40. The right side plate 336 and the partition plate 326 are connected by two frames 338a and 338b.

ロボットアーム３００は、さらに、リニアアクチュエータ３１０の直線運動方向の両端にそれぞれ配置された一対のプーリ３５０ａ、３５０ｂと、プーリ３５０ａ、３５０ｂに巻き掛けられた無端のベルト３６０とを有して構成されている。
リニアアクチュエータ３１０の左側板３２８側には、回転関節１４が配置されている。回転関節１４は、プーリ３５０ａを取り付けるコの字状のブラケット３５２を有している。そして、プーリ３５０ａは、リニアアクチュエータ３１０の直線運動方向と直交する方向を軸心として、ブラケット３５２にその回転軸が固定されて取り付けられている。 The robot arm 300 further includes a pair of pulleys 350a and 350b disposed at both ends of the linear actuator 310 in the linear motion direction, and an endless belt 360 wound around the pulleys 350a and 350b. Yes.
The rotary joint 14 is arranged on the left side plate 328 side of the linear actuator 310. The rotary joint 14 has a U-shaped bracket 352 to which the pulley 350a is attached. The pulley 350a is attached to the bracket 352 with its rotation axis fixed with the direction orthogonal to the linear motion direction of the linear actuator 310 as the axis.

ブラケット３５２は、円弧状の円弧端面３５２ａを有し、円弧端面３５２ａは、左側板３２８の外向きの面に当接している。そして、左側板３２８の外向きの面と円弧端面３５２ａが摺接しながら、リニアアクチュエータ３１０が回転関節１４を軸回りに回転する。
一方、リニアアクチュエータ３１０の右側板３３６側には、プーリ３５０ｂを取り付けるコの字状のブラケット３５４が配置されている。ブラケット３５４は、右側板３３６の外向きの面に取り付けられている。そして、プーリ３５０ｂは、プーリ３５０ａの軸方向を軸回りに回転可能にブラケット３５４に取り付けられている。 The bracket 352 has an arcuate arc end surface 352a, and the arc end surface 352a is in contact with an outward surface of the left side plate 328. Then, the linear actuator 310 rotates around the rotary joint 14 about the axis while the outward surface of the left side plate 328 and the arc end surface 352a are in sliding contact.
On the other hand, a U-shaped bracket 354 for attaching the pulley 350b is disposed on the right side plate 336 side of the linear actuator 310. The bracket 354 is attached to the outward surface of the right side plate 336. The pulley 350b is attached to the bracket 354 so as to be rotatable around the axis of the pulley 350a.

ベルト３６０には、Ｌ字金具３３４によりガイド板３３２が固定されている。Ｌ字金具３３４は、その垂直片部がガイド板３３２に、その水平片部がベルト３６０の内周面にそれぞれ止め具により取り付けられている。
このように、ロボットアーム３００は、ロボットアーム３００の伸長方向と、リニアアクチュエータ３１０の直線運動方向とを一致させ、出力となる回転関節１４の回転軸方向をリニアアクチュエータ３１０の直線運動方向と直交する方向とする変換機構を採用することにより、リニアアクチュエータ３１０の直線運動をコンパクトな構成で回転運動に変換することができる。
なお、回転関節１６、１８が連結するリンク、並びに回転関節１８および駆動輪２０が連結するリンクも、ロボットアーム３００と同様に構成されている。 A guide plate 332 is fixed to the belt 360 by an L-shaped metal fitting 334. The L-shaped metal fitting 334 has a vertical piece attached to the guide plate 332 and a horizontal piece attached to the inner peripheral surface of the belt 360 by a stopper.
As described above, the robot arm 300 matches the extension direction of the robot arm 300 with the linear motion direction of the linear actuator 310, and the rotational axis direction of the rotary joint 14 to be output is orthogonal to the linear motion direction of the linear actuator 310. By adopting the conversion mechanism for the direction, the linear motion of the linear actuator 310 can be converted into a rotational motion with a compact configuration.
The link connecting the rotary joints 16 and 18 and the link connecting the rotary joint 18 and the drive wheel 20 are configured in the same manner as the robot arm 300.

次に、脚車輪型ロボット１００の移動制御システムを説明する。
図４は、脚車輪型ロボット１００の移動制御システムを示すブロック図である。
各モータ４０には、図４に示すように、モータ４０の回転角度位置を検出するエンコーダ４２と、モータ指令信号およびエンコーダ４２の出力信号に基づいてモータ４０の駆動を制御するドライバ４４が設けられている。 Next, the movement control system of the leg wheel type robot 100 will be described.
FIG. 4 is a block diagram showing a movement control system of the leg wheel type robot 100.
As shown in FIG. 4, each motor 40 is provided with an encoder 42 that detects the rotation angle position of the motor 40, and a driver 44 that controls the driving of the motor 40 based on the motor command signal and the output signal of the encoder 42. ing.

各脚部１２の駆動輪２０には、駆動輪２０を回転駆動する車輪モータ５０がそれぞれ設けられている。各車輪モータ５０には、車輪モータ５０の回転角度位置を検出するエンコーダ５２と、モータ指令信号およびエンコーダ５２の出力信号に基づいて車輪モータ５０の駆動を制御するドライバ５４が設けられている。
脚車輪型ロボット１００は、さらに、ＣＰＵ６０と、脚車輪型ロボット１００の姿勢を検出する３軸姿勢センサ７０と、外部のＰＣ等と無線通信を行う無線通信部７４と、無線通信部７４とＣＰＵ６０の入出力を中継するハブ７６と、警告音等を出力するスピーカ７８とを有して構成されている。 A wheel motor 50 that rotationally drives the drive wheel 20 is provided on the drive wheel 20 of each leg 12. Each wheel motor 50 is provided with an encoder 52 that detects the rotational angle position of the wheel motor 50, and a driver 54 that controls the driving of the wheel motor 50 based on the motor command signal and the output signal of the encoder 52.
The leg-wheel type robot 100 further includes a CPU 60, a three-axis attitude sensor 70 that detects the attitude of the leg-wheel type robot 100, a wireless communication unit 74 that performs wireless communication with an external PC, the wireless communication unit 74, and the CPU 60. Are provided with a hub 76 that relays the input / output of the sound and a speaker 78 that outputs a warning sound or the like.

３軸姿勢センサ７０は、ジャイロ若しくは加速度センサ、またはその両方を有し、地軸に対して脚車輪型ロボット１００の姿勢の傾きを検出する。
ＣＰＵ６０は、モータ指令出力Ｉ／Ｆ６１を介してドライバ４４、５４にモータ指令信号を出力し、角度取込Ｉ／Ｆ６２を介してエンコーダ４２、５２の出力信号を入力する。また、センサ入力Ｉ／Ｆ６３を介して、３次元距離測定装置２００、前方脚先センサ２２、下方脚先センサ２４および３軸姿勢センサ７０からそれぞれセンサ信号を入力する。また、通信Ｉ／Ｆ６４を介してハブ７６と信号の入出力を行い、サウンド出力Ｉ／Ｆ６５を介してスピーカ７８に音声信号を出力する。 The triaxial attitude sensor 70 includes a gyroscope or an acceleration sensor, or both, and detects the inclination of the attitude of the leg wheel type robot 100 with respect to the ground axis.
The CPU 60 outputs motor command signals to the drivers 44 and 54 via the motor command output I / F 61 and inputs output signals of the encoders 42 and 52 via the angle fetch I / F 62. In addition, sensor signals are input from the three-dimensional distance measuring device 200, the front leg tip sensor 22, the lower leg tip sensor 24, and the three-axis posture sensor 70 via the sensor input I / F 63, respectively. Further, signals are input / output to / from the hub 76 via the communication I / F 64, and an audio signal is output to the speaker 78 via the sound output I / F 65.

次に、３次元距離測定装置２００の構成を説明する。
３次元距離測定装置２００は、測距センサと、測距センサをｙrs’軸回りに回転させるｙrs’軸回転機構と、測距センサをｚrs軸回りに回転させるｚrs軸回転機構と、測距センサの測定結果に基づいて連続面を認識するセンシングプロセッサとを有して構成されている。 Next, the configuration of the three-dimensional distance measuring apparatus 200 will be described.
The three-dimensional distance measuring apparatus 200 includes a distance measuring sensor, a yrs 'axis rotating mechanism that rotates the distance measuring sensor about the yrs' axis, a zrs axis rotating mechanism that rotates the distance measuring sensor about the zrs axis, and a distance measuring sensor. And a sensing processor that recognizes a continuous surface based on the measurement result.

センシングプロセッサは、まず、ＣＰＵ６０からの指令信号に基づいて、ｙrs’軸回転機構およびｚrs軸回転機構の走査角度範囲および走査単位角度を設定し、ｙrs’軸回転機構に指令信号を出力することにより、走査角度範囲内において、測距センサを走査単位角度ずつｙrs’軸回りに回転させるとともに、各走査角度に応じた距離情報を測定する第１走査処理を実行する。 The sensing processor first sets a scanning angle range and a scanning unit angle of the yrs 'axis rotation mechanism and the zrs axis rotation mechanism based on a command signal from the CPU 60, and outputs a command signal to the yrs' axis rotation mechanism. Within the scanning angle range, the distance measuring sensor is rotated around the yrs' axis by the scanning unit angle, and the first scanning process for measuring the distance information corresponding to each scanning angle is executed.

次いで、測定した距離情報に対してフィルタリング処理を実行してノイズ成分を除去し、ノイズ除去後の回転座標系の距離情報を直交座標系の座標情報に変換し、変換された座標情報に基づいてハフ変換等により直交座標系における線分を検出する。
そして、検出した線分の端点を連続面の境界として判定し、連続面の境界として判定した端点の座標情報をセンサ座標系に変換し、変換された座標情報をＲＡＭ等のメモリに記憶する。 Next, filtering processing is performed on the measured distance information to remove noise components, and the distance information of the rotating coordinate system after the noise removal is converted into the coordinate information of the orthogonal coordinate system, based on the converted coordinate information A line segment in the orthogonal coordinate system is detected by Hough transform or the like.
Then, the end point of the detected line segment is determined as the boundary of the continuous surface, the coordinate information of the end point determined as the boundary of the continuous surface is converted into a sensor coordinate system, and the converted coordinate information is stored in a memory such as a RAM.

ｙrs’軸回りの走査範囲で測定可能な領域（以下、走査平面という。）の１つについてこれら一連の処理が終了すると、ｚrs軸回転機構に指令信号を出力することにより、走査角度範囲内において、測距センサを走査単位角度ずつｚrs軸回りに回転させる第２走査処理を実行する。
すべての走査平面についてこれら一連の処理が終了すると、メモリの座標情報に基づいて面データを生成する。連続面の境界として判定した端点を結ぶ線分は、物体上の連続面と走査平面が交わる交線であるので、面データの生成は、例えば、ある走査平面において、連続面の境界として判定した端点を結ぶ線分と、ｚrs軸回りに隣接する走査平面において、連続面の境界として判定した端点を結ぶ線分との傾きおよび座標が所定範囲にあるものを連続面と判定し、それら線分に対応する座標情報を対応付けたり、公知の補間法を用いてつなぎ合わせたりすることにより行う。例えば、傾きが０に近い連続面は、水平面とみなすことができるので、そこが歩行可能な面であると判定することができる。
そして、センサ入力Ｉ／Ｆ６３を介して面データをＣＰＵ６０に出力する。 When these series of processes are completed for one of the regions that can be measured in the scanning range around the yrs' axis (hereinafter referred to as a scanning plane), a command signal is output to the zrs axis rotation mechanism, so that it is within the scanning angle range. Then, a second scanning process is performed in which the distance measuring sensor is rotated around the zrs axis by a scanning unit angle.
When these series of processes are completed for all scanning planes, plane data is generated based on the coordinate information in the memory. The line segment connecting the end points determined as the boundary of the continuous surface is an intersection line where the continuous surface on the object and the scanning plane intersect. Therefore, for example, the generation of the surface data is determined as the boundary of the continuous surface in a certain scanning plane. The line segment connecting the end points and the line connecting the end points determined as the boundary of the continuous surface in the scanning plane adjacent to the zrs axis is determined as a continuous surface if the slope and coordinates are within a predetermined range. This is performed by associating coordinate information corresponding to, or connecting them using a known interpolation method. For example, since a continuous surface having an inclination close to 0 can be regarded as a horizontal surface, it can be determined that the surface is a walkable surface.
Then, the surface data is output to the CPU 60 via the sensor input I / F 63.

次に、ＣＰＵ６０で実行される処理を説明する。
ＣＰＵ６０は、ＲＯＭ等の所定領域に格納されている制御プログラムを起動させ、その制御プログラムに従って、図５のフローチャートに示す昇降制御処理を実行する。
図５は、昇降制御処理を示すフローチャートである。 Next, processing executed by the CPU 60 will be described.
The CPU 60 activates a control program stored in a predetermined area such as a ROM, and executes the elevation control process shown in the flowchart of FIG. 5 according to the control program.
FIG. 5 is a flowchart showing the elevation control process.

昇降制御処理は、脚部１２の昇降制御を行う処理であって、ＣＰＵ６０において実行されると、まず、図５に示すように、ステップＳ１００に移行する。
ステップＳ１００では、３次元距離測定装置２００から面データを入力し、ステップＳ１０２に移行して、入力した面データに基づいて、センサ座標系の座標をグローバル座標系の座標に変換し、連続面の境界線上の点を階段の特徴点として検出する。 The elevation control process is a process for performing the elevation control of the leg portion 12. When the elevation control process is executed by the CPU 60, the process first proceeds to step S100 as shown in FIG.
In step S100, surface data is input from the three-dimensional distance measuring apparatus 200, and the process proceeds to step S102. Based on the input surface data, the coordinates of the sensor coordinate system are converted into the coordinates of the global coordinate system, and A point on the boundary line is detected as a feature point of the staircase.

次いで、ステップＳ１０４に移行して、検出した階段の特徴点に基づいて階段の幅を算出し、ステップＳ１０６に移行して、検出した階段の特徴点に基づいて階段の段鼻部の実座標を算出し、ステップＳ１０８に移行する。
ステップＳ１０８では、算出した階段の幅および段鼻部の実座標、並びに３軸姿勢センサ７０のセンサ信号に基づいて逆運動学計算および重心計算を行い、ステップＳ１１０に移行して、ステップＳ１０８の計算結果に基づいて脚先（駆動輪２０）の着地位置を決定し、ステップＳ１１２に移行する。 Next, the process proceeds to step S104, the width of the staircase is calculated based on the detected feature point of the staircase, and the process proceeds to step S106, where the actual coordinates of the stair nosing part of the staircase are calculated based on the detected feature point of the staircase. Then, the process proceeds to step S108.
In step S108, inverse kinematics calculation and centroid calculation are performed based on the calculated stair width and actual coordinates of the nose and the sensor signal of the three-axis posture sensor 70. The process proceeds to step S110, and the calculation result in step S108. The landing position of the leg tip (drive wheel 20) is determined based on the above, and the process proceeds to step S112.

ステップＳ１１２では、前方脚先センサ２２および下方脚先センサ２４からそれぞれセンサ信号を入力し、ステップＳ１１４に移行して、入力した前方脚先センサ２２のセンサ信号に基づいて蹴込板までの距離を算出し、ステップＳ１１６に移行して、入力した下方脚先センサ２４のセンサ信号に基づいて脚先と踏板の位置関係を算出し、ステップＳ１１８に移行する。 In step S112, sensor signals are input from the front leg tip sensor 22 and the lower leg tip sensor 24, respectively, and the process proceeds to step S114 to calculate the distance to the kick plate based on the input sensor signal of the front leg tip sensor 22. Then, the process proceeds to step S116, where the positional relationship between the leg tip and the tread is calculated based on the input sensor signal of the lower leg tip sensor 24, and the process proceeds to step S118.

ステップＳ１１８では、決定した着地位置および算出した両距離に基づいてドライバ４４、５４へのモータ指令信号を生成し、ステップＳ１２０に移行して、生成したモータ指令信号をドライバ４４、５４に出力し、ステップＳ１２２に移行する。
ステップＳ１２２では、脚先が踏板に着地したか否かを判定し、脚先が着地したと判定したとき(Yes)は、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
一方、ステップＳ１２２で、脚先が着地しないと判定したとき(No)は、ステップＳ１１２に移行する。 In step S118, a motor command signal to the drivers 44 and 54 is generated based on the determined landing position and the calculated both distances, the process proceeds to step S120, and the generated motor command signal is output to the drivers 44 and 54. The process proceeds to step S122.
In step S122, it is determined whether or not the leg tip has landed on the tread. If it is determined that the leg tip has landed (Yes), the series of processes is terminated and the process returns to the original process.
On the other hand, when it is determined in step S122 that the leg tip does not land (No), the process proceeds to step S112.

次に、本実施の形態の動作を説明する。
脚車輪型ロボット１００の移動経路上に階段が存在し、これを乗り越える場合を説明する。
まず、３次元距離測定装置２００により、連続面の境界が判定され、面データが生成される。次いで、ステップＳ１００、Ｓ１０２を経て、ＣＰＵ６０により、面データが入力され、入力された面データに基づいて階段の特徴点が検出される。そして、ステップＳ１０４〜Ｓ１１０を経て、検出された階段の特徴点に基づいて階段の幅および段鼻部の実座標が算出され、算出された階段の幅および段鼻部の実座標に基づいて脚先の着地位置が決定される。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
A case will be described in which a stairway exists on the movement path of the leg-wheel type robot 100 and the stairs are overcome.
First, the boundary of the continuous surface is determined by the three-dimensional distance measuring apparatus 200, and surface data is generated. Next, through steps S100 and S102, the CPU 60 inputs the surface data, and the staircase feature point is detected based on the input surface data. Through steps S104 to S110, the width of the staircase and the actual coordinates of the stair nose are calculated based on the detected feature points of the staircase. The landing position is determined.

さらに、ステップＳ１１２〜Ｓ１１６を経て、脚先センサ２２、２４からそれぞれセンサ信号が入力され、蹴込板までの距離および脚先と踏板の位置関係が算出される。そして、ステップＳ１１８、Ｓ１２０を経て、決定された着地位置および算出された両距離に基づいてモータ指令信号が生成され、生成されたモータ指令信号がドライバ４４、５４に出力される。これにより、駆動輪２０が回転するとともに回転関節１４〜１８が駆動し、脚車輪型ロボット１００が姿勢を適切に保ちつつ階段を乗り越える。また、状況によっては階段を回避、停止する。したがって、脚型ロボットと同様に階段への適応性が高い。
一方、平地では、脚車輪型ロボット１００は、車輪走行で移動することができる。したがって、車輪型ロボットと同様に平地での移動性が高い。 Further, through steps S112 to S116, sensor signals are input from the leg tip sensors 22 and 24, respectively, and the distance to the kick plate and the positional relationship between the leg tip and the tread plate are calculated. Then, through steps S118 and S120, a motor command signal is generated based on the determined landing position and the calculated both distances, and the generated motor command signal is output to the drivers 44 and 54. As a result, the driving wheel 20 rotates and the rotary joints 14 to 18 are driven, and the leg-wheel type robot 100 gets over the stairs while keeping its posture properly. Depending on the situation, the stairs are avoided and stopped. Therefore, the adaptability to the stairs is high like the legged robot.
On the other hand, on a flat ground, the leg-wheel type robot 100 can move by wheel running. Therefore, the mobility on the flat ground is high like the wheel type robot.

次に、回転関節１４を駆動させる場合を例にとってロボットアーム３００の動作を説明する。
ドライバ４４によりモータ４０が駆動されると、モータ４０の回転に伴ってねじ軸３２２が回転し、ねじ軸３２２に螺合されたナット３２４が直線運動する。そして、ナット３２４が固定されたベルト３６０が直線運動し、リニアアクチュエータ３１０の両端に配置されたプーリ３５０ａ、３５０ｂにベルト３６０を介して動力が伝達される。プーリ３５０ａは、回転関節１４に固定されているので、ベルト３６０からの動力により回転関節１４とロボットアーム３００が相対的に回転する。すなわち、回転関節１４を軸回りとしてロボットアーム３００が回転する。 Next, the operation of the robot arm 300 will be described taking the case where the rotary joint 14 is driven as an example.
When the motor 40 is driven by the driver 44, the screw shaft 322 rotates with the rotation of the motor 40, and the nut 324 screwed to the screw shaft 322 moves linearly. The belt 360 to which the nut 324 is fixed linearly moves, and power is transmitted to the pulleys 350 a and 350 b disposed at both ends of the linear actuator 310 via the belt 360. Since the pulley 350 a is fixed to the rotary joint 14, the rotary joint 14 and the robot arm 300 are relatively rotated by the power from the belt 360. That is, the robot arm 300 rotates around the rotary joint 14 as an axis.

このようにして、本実施の形態では、ロボットアーム３００は、ナット３２４を直線運動させるリニアアクチュエータ３１０と、リニアアクチュエータ３１０の直線運動方向の一端に配置され、リニアアクチュエータ３１０の直線運動方向と直交する方向を軸心として回転関節１４に固定されたプーリ３５０ａと、リニアアクチュエータ３１０の直線運動方向の他端に配置され、プーリ３５０ａの軸方向を軸回りに回転可能なプーリ３５０ｂと、プーリ３５０ａ、３５０ｂに取り付けられ、ナット３２４が固定されたベルト３６０とを備える。 Thus, in the present embodiment, the robot arm 300 is arranged at one end of the linear actuator 310 that linearly moves the nut 324 and the linear actuator 310 in the linear motion direction, and is orthogonal to the linear motion direction of the linear actuator 310. A pulley 350a fixed to the rotary joint 14 with the direction as an axis, a pulley 350b disposed at the other end of the linear actuator 310 in the linear motion direction, and rotatable about the axis in the axial direction of the pulley 350a, and pulleys 350a, 350b And a belt 360 to which a nut 324 is fixed.

これにより、ロボットアーム３００の伸長方向と、リニアアクチュエータ３１０の直線運動方向とを一致させ、出力となる回転関節１４の回転軸方向をリニアアクチュエータ３１０の直線運動方向と直交する方向とする変換機構を採用することにより、リニアアクチュエータ３１０の直線運動をコンパクトな構成で回転運動に変換することができるので、送りねじ機構のような大型な変換機構を設けなくてすみ、従来に比して、大型化および重量の増加を抑制することができる。 As a result, a conversion mechanism that matches the extension direction of the robot arm 300 with the linear motion direction of the linear actuator 310 and sets the rotation axis direction of the output rotary joint 14 to a direction orthogonal to the linear motion direction of the linear actuator 310 is provided. By adopting it, the linear motion of the linear actuator 310 can be converted into rotational motion with a compact configuration, so there is no need to provide a large conversion mechanism such as a feed screw mechanism, which is larger than in the past. And an increase in weight can be suppressed.

また、リニアアクチュエータ３１０本体をロボットアーム３００のリンクとして構成することにより、軽量化を図ることができる。さらに、減速比の高いボールねじ装置３２０を使用することにより、歯車等の減速機も不要となり、さらに軽量化を図ることができる。
さらに、本実施の形態では、測距センサをｙrs’軸回りに回転させるｙrs’軸回転機構と、測距センサをｚrs軸回りに回転させるｚrs軸回転機構とを備え、ｙrs’軸回転機構により測距センサを回転させながらｙrs’軸回転機構の走査単位角度ごとに測距センサの測定結果を取得する第１走査を、ｚrs軸回転機構により測距センサを回転させながらｚrs軸回転機構の走査単位角度ごとに行う第２走査を行うことにより、ｙrs’軸回転機構の走査単位角度ごとおよびｚrs軸回転機構の走査単位角度ごとの測定結果を取得する。 Further, by configuring the main body of the linear actuator 310 as a link of the robot arm 300, the weight can be reduced. Further, by using the ball screw device 320 having a high reduction ratio, a reduction gear such as a gear becomes unnecessary, and the weight can be further reduced.
Further, the present embodiment includes a yrs 'axis rotation mechanism that rotates the distance measurement sensor about the yrs' axis, and a zrs axis rotation mechanism that rotates the distance measurement sensor about the zrs axis. The first scanning for obtaining the measurement result of the distance measuring sensor at every scanning unit angle of the yrs' axis rotating mechanism while rotating the distance measuring sensor, and the scanning of the zrs axis rotating mechanism while rotating the distance measuring sensor by the zrs axis rotating mechanism By performing the second scanning performed for each unit angle, measurement results for each scanning unit angle of the yrs' axis rotation mechanism and each scanning unit angle of the zrs axis rotation mechanism are acquired.

これにより、連続面として物体の立体的な形状を把握することができるので、脚型ロボットや脚車輪型ロボット１００のように複雑な姿勢制御を必要とするロボットの姿勢制御にさらに好適な認識結果を得ることができる。また、測距センサを回転させる回転機構を採用したので、移動機構に比して、走査に必要なスペースが小さくてすみ、走査のための機構が簡素となり、しかも高速な走査を実現することができる。 As a result, since the three-dimensional shape of the object can be grasped as a continuous surface, the recognition result is more suitable for posture control of robots that require complex posture control, such as legged robots and leg-wheel type robots 100. Can be obtained. In addition, since a rotation mechanism that rotates the distance measuring sensor is adopted, the space required for scanning is smaller than that of the moving mechanism, the scanning mechanism is simplified, and high-speed scanning can be realized. it can.

さらに、本実施の形態では、脚先センサ２２、２４を備え、脚先センサ２２、２４で測定した距離に基づいて階段を認識し、その認識結果に基づいてモータ４０、５０を制御する。
これにより、脚先センサ２２、２４を用いて未知の階段を認識しながら脚部１２の昇降制御を行うので、従来に比して、未知の階段に対して高い適応性を実現することができる。また、人が活動する環境での動作を行えるので、人と一緒に行動する用途に用いられるホームロボット、パーソナルロボット等に好適である。 Further, in the present embodiment, leg tip sensors 22 and 24 are provided, the stairs are recognized based on the distance measured by the leg tip sensors 22 and 24, and the motors 40 and 50 are controlled based on the recognition result.
Thereby, since the raising / lowering control of the leg part 12 is performed while recognizing the unknown staircase using the leg tip sensors 22 and 24, it is possible to realize higher adaptability to the unknown staircase than in the past. . In addition, since it can operate in an environment where people are active, it is suitable for home robots, personal robots, and the like that are used for acting with people.

さらに、本実施の形態では、３次元距離測定装置２００を基体１０の正面に設け、脚先センサ２２、２４を脚部１２の先端に設けた。
これにより、脚車輪型ロボット１００の移動経路上に存在する物体を広い視野で検出することができるとともに、階段昇降時に駆動輪２０と階段の距離を精度よく測定することができる。 Further, in the present embodiment, the three-dimensional distance measuring device 200 is provided on the front surface of the base body 10, and the leg tip sensors 22 and 24 are provided on the distal ends of the leg portions 12.
As a result, it is possible to detect an object existing on the movement path of the leg wheel type robot 100 with a wide field of view, and to accurately measure the distance between the drive wheel 20 and the staircase when moving up and down the stairs.

さらに、本実施の形態では、前方脚先センサ２２の測定結果に基づいて階段の蹴込板までの距離を算出し、下方脚先センサ２４の測定結果に基づいて駆動輪２０と階段の踏板の位置関係を算出する。
これにより、階段の特徴のうち脚部１２の昇降制御にさらに有効な特徴を検出することができるので、未知の階段に対してさらに高い適応性を実現することができる。 Further, in the present embodiment, the distance to the stair riser plate is calculated based on the measurement result of the front leg tip sensor 22, and the positions of the drive wheels 20 and the step board of the staircase are calculated based on the measurement result of the lower leg tip sensor 24. Calculate the relationship.
Thereby, since the characteristic more effective for the raising / lowering control of the leg part 12 can be detected among the characteristics of the staircase, higher adaptability can be realized for the unknown staircase.

上記実施の形態において、ナット３２４は、発明１または２の可動子に対応し、プーリ３５０ａは、発明１または３の第１回転車に対応し、プーリ３５０ｂは、発明１または３の第２回転車に対応し、ベルト３６０は、発明１ないし３の伝達手段に対応している。
なお、上記実施の形態においては、プーリ３５０ａ、３５０ｂおよびベルト３６０を用いて構成したが、これに代えて、２つのスプロケットおよびチェーンを用いて構成することもできる。また、これに準ずる他の構成も採用することができる。 In the above embodiment, the nut 324 corresponds to the mover of the first or second aspect, the pulley 350a corresponds to the first rotating wheel of the first or third aspect, and the pulley 350b corresponds to the second rotation of the first or third aspect. Corresponding to the car, the belt 360 corresponds to the transmission means of the inventions 1 to 3.
In the above embodiment, the pulleys 350a and 350b and the belt 360 are used. However, instead of this, two sprockets and a chain may be used. Also, other configurations corresponding to this can be employed.

また、上記実施の形態においては、ボールねじ装置３２０を挟んで回転関節１４の反対側にモータ４０を配置したが、これに限らず、回転関節１４、モータ４０およびボールねじ装置３２０の順で配置することもできる。
また、上記実施の形態においては、リニアアクチュエータ３１０を用いて構成したが、これに限らず、リニアアクチュエータとしては、電気式（電磁式、静電式、圧電式等）、流体圧式（油圧式、水圧式等）、空圧式その他任意の方式のアクチュエータを採用することができる。 In the above embodiment, the motor 40 is arranged on the opposite side of the rotary joint 14 with the ball screw device 320 interposed therebetween. However, the present invention is not limited to this, and the rotary joint 14, the motor 40, and the ball screw device 320 are arranged in this order. You can also
Moreover, in the said embodiment, although comprised using the linear actuator 310, it is not restricted to this, As a linear actuator, an electric type (electromagnetic type, electrostatic type, piezoelectric type, etc.), fluid pressure type (hydraulic type, hydraulic type, It is possible to adopt an actuator of any type such as a hydraulic type or a pneumatic type.

また、上記実施の形態においては、リニアアクチュエータ３１０を往復直線運動を行うものとして構成したが、これに限らず、一方向にのみ直線運動を行うものとして構成することもできる。
また、上記実施の形態においては、本発明に係るロボットアームおよびロボットを、回転関節１４〜１８が連結するリンク、並びに回転関節１８および駆動輪２０が連結するリンクに適用したが、これに限らず、それらリンクのうちいずれかに適用し、他のリンクには他の駆動機構を採用することもできる。 Moreover, in the said embodiment, although the linear actuator 310 was comprised as what performs reciprocating linear motion, it can also comprise not only this but linear motion only in one direction.
In the above embodiment, the robot arm and the robot according to the present invention are applied to the link connecting the rotary joints 14 to 18 and the link connecting the rotary joint 18 and the drive wheel 20. It is also possible to apply to any one of these links and employ other drive mechanisms for the other links.

また、上記実施の形態においては、本発明に係るロボットアームおよびロボットを、脚車輪型ロボット１００の脚部１２に適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。例えば、脚車輪型ロボット１００その他のロボットの腕部、脚部、指部その他関節に連結されるロボットアームに適用することもできる。 In the above embodiment, the robot arm and the robot according to the present invention are applied to the leg portion 12 of the leg-wheel type robot 100. However, the present invention is not limited to this, and other cases are possible without departing from the gist of the present invention. It is also applicable to. For example, the present invention can be applied to a robot arm connected to the arm, leg, finger or other joints of the leg-wheel type robot 100 or other robots.

脚車輪型ロボット１００の正面図である。1 is a front view of a leg wheel type robot 100. FIG. 脚車輪型ロボット１００の側面図である。1 is a side view of a leg wheel type robot 100. FIG. 脚部１２の一部であって、回転関節１４およびこれに連結されるロボットアーム３００を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a rotary joint 14 and a robot arm 300 connected to the rotary joint 14 as a part of the leg 12. 脚車輪型ロボット１００の移動制御システムを示すブロック図である。2 is a block diagram showing a movement control system of a leg wheel type robot 100. FIG. 昇降制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a raising / lowering control process.

Explanation of symbols

１００脚車輪型ロボット
１０基体
１２脚部
１４〜１８回転関節
２０駆動輪
２２、２４脚先センサ
４０、５０モータ
４２、５２エンコーダ
４４、５４ドライバ
７０３軸姿勢センサ
２００３次元距離測定装置
３００ロボットアーム
３１０リニアアクチュエータ
３２０ボールねじ装置
３２２ねじ軸
３２４ナット
３２６仕切板
３２８左側板
３３０ａ、３３０ｂ、３３８ａ、３３８ｂフレーム
３３２ガイド板
３３４Ｌ字金具
３３６右側板
３５０ａ、３５０ｂプーリ
３５２、３５４ブラケット
３５２ａ円弧端面
３６０ベルト DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Leg wheel type robot 10 Base body 12 Legs 14-18 Rotary joint 20 Drive wheel 22, 24 Leg tip sensor 40, 50 Motor 42, 52 Encoder 44, 54 Driver 70 Three-axis attitude sensor 200 Three-dimensional distance measuring apparatus 300 Robot arm 310 Linear actuator 320 Ball screw device 322 Screw shaft 324 Nut 326 Partition plate 328 Left side plate 330a, 330b, 338a, 338b Frame 332 Guide plate 334 L-shaped bracket 336 Right side plate 350a, 350b Pulley 352, 354 Bracket 352a Arc end surface 360 Belt

Claims

A robot arm connected to the joint of the robot,
A linear actuator that linearly moves the mover;
A first rotating wheel disposed at one end of the linear actuator in the linear motion direction and fixed to the joint with the direction orthogonal to the linear motion direction of the linear actuator as an axis;
A second rotating wheel disposed at the other end of the linear actuator in the linear motion direction and capable of rotating about the axis of the first rotating wheel;
A robot arm comprising: transmission means attached to the first rotating wheel and the second rotating wheel, to which the mover is fixed.

In claim 1,
The linear actuator is
A ball screw device having a screw shaft and a nut screwed onto the screw shaft;
A motor connected to one end of the screw shaft;
A robot arm, wherein the nut is fixed to the transmission means as the mover.

In any one of Claim 1 and 2,
The first rotating wheel and the second rotating wheel are pulleys;
The robot arm according to claim 1, wherein the transmission means is a belt.

In any one of Claim 1 and 2,
The first rotating wheel and the second rotating wheel are sprockets,
The robot arm according to claim 1, wherein the transmission means is a chain.

A joint, and a robot arm connected to the joint,
The robot arm according to claim 1, wherein the robot arm is the robot arm according to claim 1.