JP2012152853A - Robotic device - Google Patents

Robotic device Download PDF

Info

Publication number
JP2012152853A
JP2012152853A JP2011013962A JP2011013962A JP2012152853A JP 2012152853 A JP2012152853 A JP 2012152853A JP 2011013962 A JP2011013962 A JP 2011013962A JP 2011013962 A JP2011013962 A JP 2011013962A JP 2012152853 A JP2012152853 A JP 2012152853A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
link
robot
head
gear
neck joint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011013962A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5652230B2 (en
Inventor
Kunihiro Iwamoto
国大 岩本
Tatsu Isobe
達 礒部
Original Assignee
Toyota Motor Corp
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, トヨタ自動車株式会社 filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2011013962A priority Critical patent/JP5652230B2/en
Publication of JP2012152853A publication Critical patent/JP2012152853A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5652230B2 publication Critical patent/JP5652230B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robotic device that can secure a wide recognition viewable area while keeping the height of a head low.SOLUTION: The robot 1 includes: a body 2; a neck joint mechanism 4 coupled to an upper part of the body 2; the head 5 supported by the neck joint mechanism 4; and a recognition unit 6 disposed at a front surface of the head 5. The neck joint mechanism 4 moves the head 5 along an oval trajectory that is defined by setting a horizontal direction relative to a top surface of the body 2 as a long axis while setting a vertical direction relative to the top surface of the body 2 as a short axis.

Description

本発明は、首関節機構を備えたロボット装置に関する。   The present invention relates to a robot apparatus including a neck joint mechanism.
近年、移動機能(車輪など)や認識機能(カメラなど)を備え、自律移動や自律マニピレーションを行うロボットや、或いは、カメラ画像によって操縦操作を行うロボットなどが開発されている。このようなロボットでは、搭載した認識部に関して、広い認識領域を確保することが要求される。   In recent years, a robot that has a movement function (wheel or the like) or a recognition function (camera or the like) and performs autonomous movement or autonomous manipulation, or a robot that performs a steering operation using a camera image has been developed. In such a robot, it is required to secure a wide recognition area for the installed recognition unit.
なお、本発明に関連する技術として、例えば特許文献1には、カメラなどの認識部を備えた作業機器が開示されている。そして、作業機器が備えるアーム機構により、認識部を移動させる構成が開示されている。具体的には、特許文献1には、カメラを備えた作業機器を、支持台の上下及び左右に移動可能とする首振り機構が開示されている。   As a technique related to the present invention, for example, Patent Document 1 discloses a work device including a recognition unit such as a camera. And the structure which moves a recognition part by the arm mechanism with which work equipment is provided is disclosed. Specifically, Patent Document 1 discloses a swing mechanism that enables a work device equipped with a camera to move up and down and to the left and right of a support base.
特開昭62−105044号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-105044
認識部の可視領域として、ロボットの正面からロボットの台車前面部までの範囲を想定する場合、認識部を移動させるための首機構としては、例えば、図6に示すような機構を採用することが考えられる。   Assuming a range from the front of the robot to the front of the cart of the robot as the visible region of the recognition unit, for example, a mechanism as shown in FIG. 6 may be adopted as a neck mechanism for moving the recognition unit. Conceivable.
図6の左図に示すロボット31は、認識部35の可視領域を変更する首機構を備えている。首機構は、胴体32の上面に配置された1軸(ピッチ軸)関節33と、関節33の駆動により回転されるリンク34と、リンク34により支持されたカメラなどの認識部35と、を備え、関節33を回転駆動することで、認識部35の可視領域を変更する。このような首機構は、自由度数が最も少なく簡素なものとして実現できるというメリットを有するが、台車前面部までの視野を確保するためには、リンク34を長くする必要が生じる(すなわち、図6の中央図に示すように、台車前面部を可視領域に含むように、リンク34の長さを確保する必要がある)。   The robot 31 shown in the left diagram of FIG. 6 includes a neck mechanism that changes the visible region of the recognition unit 35. The neck mechanism includes a uniaxial (pitch axis) joint 33 disposed on the upper surface of the body 32, a link 34 rotated by driving the joint 33, and a recognition unit 35 such as a camera supported by the link 34. By rotating the joint 33, the visible region of the recognition unit 35 is changed. Such a neck mechanism has an advantage that it can be realized as a simple one with the least number of degrees of freedom, but in order to secure a field of view up to the front surface of the carriage, it is necessary to lengthen the link 34 (that is, FIG. 6). It is necessary to secure the length of the link 34 so that the front part of the carriage is included in the visible region, as shown in the central view of FIG.
従って、このような構成を採用すると、ロボット31の正面を認識する場合には胴体32に対してリンク34が倒立し、ロボット31の台車部底面から認識部35(頭部)までの全長が高くなる。このため、以下のような問題が生じる。   Accordingly, when such a configuration is adopted, when the front of the robot 31 is recognized, the link 34 is inverted with respect to the body 32, and the total length from the bottom of the carriage unit of the robot 31 to the recognition unit 35 (head) is high. Become. For this reason, the following problems arise.
まず、図6の右図に例示する机36の下部などの高さ制限のある空間に進入する際には、ロボット31の正面に認識部35を向けて進入することができない。このため、作業性の低下や、作業環境に制約が生じてしまう。   First, when entering a space with a height restriction such as the lower part of the desk 36 illustrated in the right diagram of FIG. 6, the recognition unit 35 cannot be entered in front of the robot 31. For this reason, workability is deteriorated and the work environment is restricted.
また、首機構のリンク34及び頭部がロボット31から突出しているため、ロボット31の正面に認識部35を向けて進入する際には、人や環境との衝突或いは引っ掛けをおこしかねず、安全性が低下してしまう。   Further, since the link 34 and the head of the neck mechanism protrude from the robot 31, when approaching the recognition unit 35 toward the front of the robot 31, there is a risk of collision or hooking with a person or the environment. The nature will decline.
さらにまた、首機構のリンク34が長いため、首機構の関節33が必要とする主力が大きくなり、関節の体格増加、コスト増加、安全性低下などをもたらしてしまう。
また、図6に例示したような首機構では、意匠性の悪化をもたらしてしまう。
Furthermore, since the link 34 of the neck mechanism is long, the main force required by the joint 33 of the neck mechanism is increased, resulting in an increase in the physique of the joint, an increase in cost, and a reduction in safety.
In addition, the neck mechanism as illustrated in FIG. 6 causes a deterioration in design.
このような問題が発生する理由として、以下のような点が挙げられる。
まず、首機構のリンク34の倒立時と屈曲時とで、首機構の関節33から認識部35までの距離が一定であり、認識部35の移動する軌跡が、首機構の関節33の関節軸を中心として円軌道を描くものであることが挙げられる。
The reason why such a problem occurs is as follows.
First, the distance from the joint 33 of the neck mechanism to the recognition unit 35 is constant when the link 34 of the neck mechanism is inverted and bent, and the movement path of the recognition unit 35 is the joint axis of the joint 33 of the neck mechanism. It is mentioned that it draws a circular orbit around the center.
また、首機構のリンク34の倒立時には認識部35までの距離が短く、屈曲時には認識部35までの距離が長いことが好ましいが、首機構のリンク34の倒立時と屈曲時とで、首機構の関節33から認識部35までの距離を可変とする首機構が存在しないことが挙げられる。   Further, it is preferable that the distance to the recognition unit 35 is short when the link 34 of the neck mechanism is inverted, and that the distance to the recognition unit 35 is long when the link 34 of the neck mechanism is bent. This is because there is no neck mechanism that can change the distance from the joint 33 to the recognition unit 35.
従って、本発明は、上述した課題を解決して、頭部の高さを低く抑えたままで広い認識可視領域を確保可能なロボット装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a robot apparatus that can ensure a wide recognition visible region while keeping the height of the head low.
本発明に係る第一の態様のロボット装置は、胴体と、前記胴体の上部に連結された首関節機構と、前記首関節機構により支持された頭部と、前記頭部の前面に配置された認識部と、を備え、前記首関節機構は、前記胴体の上面に対する水平方向を長軸とし、前記胴体の上面に対する垂直方向を短軸とする楕円形の軌道に沿って、前記頭部を移動させることを特徴とするものである。   A robot apparatus according to a first aspect of the present invention is disposed on a body, a neck joint mechanism connected to an upper portion of the body, a head supported by the neck joint mechanism, and a front surface of the head. The neck joint mechanism moves the head along an elliptical orbit having a major axis in the horizontal direction with respect to the upper surface of the trunk and a minor axis in the direction perpendicular to the upper surface of the trunk. It is characterized by making it.
これにより、頭部の高さを低く抑えたままで広い認識可視領域を確保することができる。   Thereby, it is possible to secure a wide recognition visible region while keeping the height of the head low.
また、前記首関節機構は、ロボット正面を前記認識部の可視領域とする位置から、ロボット足元前方を前記認識部の可視領域とする位置へと、前記楕円形の軌道に沿って前記頭部を移動させるようにしてもよい。   The neck joint mechanism moves the head along the elliptical trajectory from a position where the front of the robot is the visible region of the recognition unit to a position where the front of the robot foot is the visible region of the recognition unit. You may make it move.
さらにまた、前記首関節機構は、前記胴体の上部に固定して設けられた支持部と、前記支持部に固定して配置された第1の歯車と、一端が前記第1の歯車の回転軸と一致する位置に配置された第1のリンクと、前記第1のリンクを介して前記支持部に支持され、回転軸が前記第1のリンクの他端に配置されて、前記第1の歯車と噛み合って当該第1の歯車の回りを回転する第2の歯車と、一端が前記第2の歯車の回転軸と一致する位置に配置された第2のリンクと、前記第2のリンクを介して前記第1のリンクに支持され、回転軸が前記第2のリンクの他端に配置されて、前記第2の歯車と噛み合って当該第2の歯車の回りを回転する第3の歯車と、一端が前記第3の歯車の回転軸と一致する位置に配置され、他端が前記頭部を支持する第3のリンクと、を備え、前記第1のリンクを回転駆動させることで、前記頭部を移動させるようにしてもよい。   Furthermore, the neck joint mechanism includes a support portion fixed to the upper portion of the body, a first gear fixedly disposed on the support portion, and one end of the rotation shaft of the first gear. A first link disposed at a position that coincides with the first link, supported by the support portion via the first link, and a rotation shaft disposed at the other end of the first link, the first gear A second gear that meshes with the first gear and rotates around the first gear, a second link disposed at a position where one end coincides with the rotation axis of the second gear, and the second link. A third gear supported by the first link and having a rotation shaft disposed at the other end of the second link and meshing with the second gear to rotate around the second gear; A third end disposed at a position coincident with a rotation axis of the third gear and the other end supporting the head; It includes a link, and the first link that is driven to rotate, may be caused to move the head.
また、前記首関節機構は、前記胴体の上部に固定して設けられた第4のリンクと、一端が第1の支点を介して前記第4のリンクに支持されると共に、他端が前記頭部を支持する第3のリンクと、前記胴体の上面に対する垂直方向に前記第1の支点をスライドさせる第1のスライダと、前記胴体の上部に対して固定された第2の支点と、前記第2の支点により支持され、前記第3のリンクをスライドさせる第2のスライダと、を備え、前記第1の支点を直動運動させることで、前記頭部を移動させるようにしてもよい。   The neck joint mechanism includes a fourth link fixed to the upper portion of the body, one end supported by the fourth link via a first fulcrum, and the other end supported by the head. A third link that supports the first portion, a first slider that slides the first fulcrum in a direction perpendicular to the upper surface of the fuselage, a second fulcrum fixed to the upper portion of the fuselage, and the first A second slider that is supported by two fulcrums and slides the third link, and the head may be moved by linearly moving the first fulcrum.
さらにまた、前記認識部は、カメラを用いて構成されるようにしてもよい。また前記ロボット装置を移動させる移動機能を更に備えるようにしてもよい。   Furthermore, the recognition unit may be configured using a camera. Moreover, you may make it further provide the movement function to which the said robot apparatus is moved.
本発明によれば、頭部の高さを低く抑えたままで広い認識可視領域を確保可能なロボット装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the robot apparatus which can ensure a wide recognition visible area can be provided, keeping the height of a head low.
実施の形態1に係るロボットと従来のロボットとの比較図である。It is a comparison figure of the robot which concerns on Embodiment 1, and the conventional robot. 実施の形態1に係るロボットの首関節機構の詳細図である。3 is a detailed view of a neck joint mechanism of the robot according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るロボットの首関節機構の動作を説明するための図である。6 is a diagram for explaining the operation of the neck joint mechanism of the robot according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るロボットと従来のロボットとの比較図である。It is a comparison figure of the robot which concerns on Embodiment 1, and the conventional robot. 実施の形態2に係るロボットの首関節機構の詳細図である。6 is a detailed view of a neck joint mechanism of a robot according to Embodiment 2. FIG. 従来技術の問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem of a prior art.
実施の形態1.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
Embodiment 1 FIG.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, in the description in the text, the symbols described before are used as necessary.
図1は、本実施の形態に係るロボットと従来のロボットとの比較図である。図1(a)は、胴体に対して首機構を倒立させた状態を示し、図1(b)は、胴体に対して首機構を屈曲させた状態を示している。また、図1(a)及び(b)では、右側に本実施の形態に係るロボットを示し、左側に従来のロボットを示している。   FIG. 1 is a comparison diagram between the robot according to the present embodiment and a conventional robot. 1A shows a state in which the neck mechanism is inverted with respect to the trunk, and FIG. 1B shows a state in which the neck mechanism is bent with respect to the trunk. 1A and 1B, the robot according to the present embodiment is shown on the right side, and the conventional robot is shown on the left side.
図1(a)の右側に例示するように、本実施の形態に係るロボット1は、移動機能や認識機能を備え、自律移動、自律マニピレーション、カメラ画像を用いた操縦操作などを行うことができる。本実施の形態に係るロボット1は、頭部5(認識部6)を移動させる首関節機構4を備えていることを特徴としている。   As illustrated on the right side of FIG. 1A, the robot 1 according to the present embodiment has a movement function and a recognition function, and can perform autonomous movement, autonomous manipulation, a steering operation using a camera image, and the like. it can. The robot 1 according to the present embodiment includes a neck joint mechanism 4 that moves the head 5 (recognition unit 6).
ロボット1は、胴体2と、胴体2に接続された手腕部3と、胴体2の上部に連結された首関節機構4と、首関節機構4により支持された頭部5と、頭部5の前面に配置された認識部6と、を備えている。なお、図に示す例では、ロボット1は、移動機能を実現する一手段としての車輪を備えている。また、本実施の形態では、ロボット1が手腕部3を備えた構成を図に示したが、ロボット1は手腕部3を備えていなくてもよい。   The robot 1 includes a torso 2, a hand arm 3 connected to the torso 2, a neck joint mechanism 4 coupled to the upper part of the torso 2, a head 5 supported by the neck joint mechanism 4, And a recognition unit 6 disposed on the front surface. In the example shown in the figure, the robot 1 includes wheels as one means for realizing a moving function. Further, in the present embodiment, the configuration in which the robot 1 includes the hand / arm unit 3 is shown in the figure, but the robot 1 may not include the hand / arm unit 3.
図1(b)の右側に示すように、首関節機構4は、胴体2の上面に対する水平方向を長軸とし、胴体2の上面に対する垂直方向を短軸とする楕円形の軌道に沿って、頭部5(認識部6)を移動させる。首関節機構4は、ロボット1の正面を可視領域とする位置から、ロボット1の足元前方を可視領域とする位置へと、認識部6を移動させる。楕円軌道は、首関節機構4が倒立状態にある場合に短径となり、首関節機構4が屈曲状態にある場合に長径となる。   As shown on the right side of FIG. 1 (b), the neck joint mechanism 4 has an elliptical trajectory having a major axis in the horizontal direction with respect to the upper surface of the trunk 2 and a minor axis in the direction perpendicular to the upper surface of the trunk 2. The head 5 (recognition unit 6) is moved. The neck joint mechanism 4 moves the recognition unit 6 from a position where the front of the robot 1 is a visible area to a position where the front of the robot 1 is a visible area. The elliptical trajectory has a short diameter when the neck joint mechanism 4 is in an inverted state, and has a long diameter when the neck joint mechanism 4 is in a bent state.
なお、本実施の形態では、楕円とは、平面上のある2定点からの距離の和が一定となるような点の集合から作られる曲線を指すが、2定点が一致する場合(円になる場合)は含んではいない。また、楕円内部の2定点を通る直線を長軸と称し、長軸の長さを長径と称する。また、長軸の垂直二等分線を短軸と称し、短軸の長さを短径と称する。   In the present embodiment, an ellipse refers to a curve formed from a set of points whose distance from a certain fixed point on the plane is constant. Case) is not included. A straight line passing through two fixed points inside the ellipse is referred to as a major axis, and the length of the major axis is referred to as a major axis. Further, the long perpendicular bisector is referred to as the short axis, and the length of the short axis is referred to as the short diameter.
首関節機構4は、1自由度により構成される。なお、楕円軌道に沿って認識部6を移動可能とする機構としては様々な構成を採用することができ、後述する具体的な機構に限定されず、他の機構を採用してもよい。   The neck joint mechanism 4 is configured with one degree of freedom. It should be noted that various configurations can be adopted as a mechanism that enables the recognition unit 6 to move along the elliptical orbit, and other mechanisms may be adopted without being limited to the specific mechanism described below.
従って、図1(a)に比較して示すように、本実施の形態に係る首関節機構4によれば、従来の首関節機構7と比較して、頭部の高さをより低く抑えることができる。このため、机の下など高さ制限のある空間に進入する場合であっても、ロボット1の正面に認識部6を向けたまま進入することができ、ロボット1の作業領域を拡大することができる。   Therefore, as shown in comparison with FIG. 1A, according to the neck joint mechanism 4 according to the present embodiment, the height of the head is kept lower than that of the conventional neck joint mechanism 7. Can do. For this reason, even when entering a space with a height restriction such as under a desk, it is possible to enter with the recognition unit 6 facing the front of the robot 1 and to enlarge the work area of the robot 1. it can.
また、図1(b)に比較して示すように、本実施の形態に係る首関節機構4によれば、従来の首関節機構7と比較して、首関節機構7の屈曲時にはより前方へと認識部6を移動させることができるため、足元前方の認識可能領域をより拡大することができる。   Further, as shown in comparison with FIG. 1B, according to the neck joint mechanism 4 according to the present embodiment, compared with the conventional neck joint mechanism 7, the neck joint mechanism 7 is more forward when it is bent. Since the recognition unit 6 can be moved, the recognizable area in front of the feet can be further expanded.
また、首関節の出力低下、胴体からの首・頭部の突出量の低下を図ることができ、衝突・引っ掛けをおこす可能性を抑制することができる。このため、安全性を向上させることができる   In addition, it is possible to reduce the output of the neck joint and the amount of protrusion of the neck / head from the trunk, thereby suppressing the possibility of collision / hooking. For this reason, safety can be improved.
さらに、自由度を追加することで関節の折り畳み機構や伸縮機構を搭載するような場合と比較して、本実施の形態に係る首関節機構4では1自由度で構成するものであるため、関節の体格やコスト面などで優位である。   Furthermore, since the neck joint mechanism 4 according to the present embodiment is configured with one degree of freedom as compared with a case where a joint folding mechanism or an expansion / contraction mechanism is mounted by adding a degree of freedom, the joint Is superior in terms of physique and cost.
次に、図2乃至4を参照して、首関節機構4の詳細について説明する。
図2は、首関節機構4の詳細図である。
図2に示すように、首関節機構4は、支持部11と、アクチュエータ12と、平歯車13と、リンク14と、平歯車15と、リンク16と、平歯車17と、リンク18と、を備えている。
Next, the details of the neck joint mechanism 4 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a detailed view of the neck joint mechanism 4.
As shown in FIG. 2, the neck joint mechanism 4 includes a support portion 11, an actuator 12, a spur gear 13, a link 14, a spur gear 15, a link 16, a spur gear 17, and a link 18. I have.
支持部11は、胴体2の上面に固定して設けられている。支持部11には、軸C2を中心として、リンク14を回転させる回転手段(軸C1周りの回転力を発生するアクチュエータ12と、アクチュエータ12の動力を伝達するプーリー及びベルトなど)が備えられている。平歯車13は、その中心位置が軸C2上に位置するように、支持部11に対して固定して配置されている。   The support portion 11 is fixed to the upper surface of the body 2. The support part 11 is provided with a rotating means (an actuator 12 that generates a rotational force around the axis C1, a pulley and a belt that transmits the power of the actuator 12, etc.) that rotates the link 14 around the axis C2. . The spur gear 13 is fixedly arranged with respect to the support portion 11 so that the center position thereof is located on the axis C2.
リンク14の一端は、軸C2を中心として回転可能となるように、支持部11に対して配置されている。また、リンク14の他端は、軸C3を中心として回転可能となるように、リンク16を支持している。平歯車15は、その中心位置が軸C3上に位置するように、リンク14に対して配置されている。また、平歯車15は、平歯車13と歯が噛み合うように配置されている。これにより、平歯車15は、軸C2を中心とする円軌道に沿って、平歯車13と噛み合いながら移動する。   One end of the link 14 is disposed with respect to the support portion 11 so as to be rotatable about the axis C2. The other end of the link 14 supports the link 16 so as to be rotatable about the axis C3. The spur gear 15 is disposed with respect to the link 14 so that the center position thereof is located on the axis C3. Further, the spur gear 15 is arranged so that the spur gear 13 and the teeth mesh with each other. As a result, the spur gear 15 moves while meshing with the spur gear 13 along a circular orbit centered on the axis C2.
リンク16の一端は、軸C3を中心として回転可能となるように、リンク14に対して配置されている。また、リンク16の他端は、軸C4を中心として回転可能となるように、平歯車17及びリンク18を支持している。平歯車17は、その中心位置が軸C4上に位置するように、リンク16に対して配置されている。また、平歯車17は、平歯車15と歯が噛み合うように配置されている。これにより、平歯車17は、軸C3を中心とする円軌道に沿って、平歯車15と噛み合いながら移動する。   One end of the link 16 is disposed with respect to the link 14 so as to be rotatable about the axis C3. Further, the other end of the link 16 supports the spur gear 17 and the link 18 so as to be rotatable about the axis C4. The spur gear 17 is disposed with respect to the link 16 so that the center position thereof is located on the axis C4. Further, the spur gear 17 is arranged so that the spur gear 15 and the teeth mesh with each other. As a result, the spur gear 17 moves while meshing with the spur gear 15 along a circular orbit centered on the axis C3.
リンク18の一端は、平歯車17に対して固定して配置されている。また、リンク18の他端は、頭部5を固定して支持している。これにより、平歯車17の回転に応じて、頭部5も移動する。   One end of the link 18 is fixed to the spur gear 17. The other end of the link 18 supports the head 5 fixedly. Thereby, the head 5 also moves in accordance with the rotation of the spur gear 17.
従って、アクチュエータ12が回転力を発生することで、平歯車15が軸C2を中心として回転すると共に、平歯車17が回転軸C3を中心として回転し、同時に、頭部5が移動することになる。例えば、アクチュエータ12が時計回り方向に回転することで、平歯車15が軸C2を中心として時計回り方向に回転し、同時に、平歯車15が回転することで、平歯車17が回転軸C3を中心として反時計周り方向に回転する。このとき、平歯車17が回転軸C3を中心として反時計周り方向に回転することで、頭部5が倒立状態へと移動される。   Therefore, when the actuator 12 generates a rotational force, the spur gear 15 rotates about the axis C2, and the spur gear 17 rotates about the rotation axis C3. At the same time, the head 5 moves. . For example, when the actuator 12 rotates clockwise, the spur gear 15 rotates clockwise about the axis C2, and at the same time, the spur gear 15 rotates so that the spur gear 17 rotates about the rotation axis C3. Rotate counterclockwise as At this time, the spur gear 17 rotates counterclockwise about the rotation axis C3, whereby the head 5 is moved to the inverted state.
なお、歯数13、15、17の歯数、リンク14、16の長さや初期の組み付け角度などについては、頭部5を移動させる軌道が楕円形となるように、適当な値が設定される。本実施の形態では、例えば、歯数については、平歯車13の歯数を、平歯車17の2倍の歯数とすることができる。また、平歯車15の歯数を、中間歯車と、リンク14、リンク16の長さと、によって決めることができる。さらに、リンク14、16、18の長さは、必要とする長径及び短径によって決めることができる。また、リンク14、16の初期の組付角度は、頭部5の軌道が、首倒立時に短径をとり、首屈曲時に長径をとるように設定することができる。   For the number of teeth 13, 15, 17 and the length of the links 14, 16 and the initial assembly angle, appropriate values are set so that the trajectory for moving the head 5 is elliptical. . In the present embodiment, for example, with respect to the number of teeth, the number of teeth of the spur gear 13 can be set to twice that of the spur gear 17. Further, the number of teeth of the spur gear 15 can be determined by the intermediate gear and the lengths of the links 14 and 16. Furthermore, the lengths of the links 14, 16, 18 can be determined by the required major axis and minor axis. The initial assembly angle of the links 14 and 16 can be set so that the track of the head 5 takes a short diameter when the head is inverted and takes a long diameter when the neck is bent.
図3は、首関節機構の動作を説明するための図である。
ロボット1は、首関節機構4を駆動することで、胴体2の上面に対する垂直方向に沿った位置(倒立状態)と、胴体2の上面に対する水平方向に沿った位置(屈曲状態)との間で、楕円軌道に沿って頭部5を移動させることができる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the neck joint mechanism.
The robot 1 drives the neck joint mechanism 4 to move between a position along the vertical direction with respect to the upper surface of the body 2 (inverted state) and a position along the horizontal direction with respect to the upper surface of the body 2 (bent state). The head 5 can be moved along the elliptical orbit.
図4は、本実施の形態に係るロボットと従来のロボットとの比較図である。図4(a)は、胴体に対して首機構を倒立させた状態を示し、図4(b)は、胴体に対して首機構を屈曲させた状態を示している。また、図4(a)及び(b)では右側に本実施の形態に係るロボットを示し、左側に従来のロボットを示している。   FIG. 4 is a comparison diagram between the robot according to the present embodiment and a conventional robot. 4A shows a state in which the neck mechanism is inverted with respect to the body, and FIG. 4B shows a state in which the neck mechanism is bent with respect to the body. 4A and 4B show the robot according to the present embodiment on the right side and the conventional robot on the left side.
図4(a)の右側に例示するように、本実施の形態に係る首関節機構4によれば、従来の首関節機構7と比較して、倒立時における頭部の高さをより低く抑えることができる。また、図4(b)の右側に例示するように、本実施の形態に係る首関節機構4によれば、従来の首関節機構7と比較して、屈曲時には足元前方により広い認識可能領域を確保することができる。   As illustrated on the right side of FIG. 4A, according to the neck joint mechanism 4 according to the present embodiment, the height of the head at the time of inversion is suppressed lower than that of the conventional neck joint mechanism 7. be able to. Further, as illustrated on the right side of FIG. 4B, according to the neck joint mechanism 4 according to the present embodiment, a wider recognizable region is provided in front of the foot when bent compared to the conventional neck joint mechanism 7. Can be secured.
実施の形態2.
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態では、上述した実施の形態1と比較して、首関節機構4の具体的な構成が異なる。このため、以下では、本実施の形態に係る首関節機構4の詳細な構成について説明し、その他の共通する説明は省略する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the specific configuration of the neck joint mechanism 4 is different from that in the first embodiment described above. For this reason, below, the detailed structure of the neck joint mechanism 4 which concerns on this Embodiment is demonstrated, and the other common description is abbreviate | omitted.
図5は、本実施の形態に係る首関節機構4の詳細図である。
図5に示すように、首関節機構4は、リンク21と、スライダ22と、支点23と、リンク24と、スライダ25と、支点26と、を備えている。
FIG. 5 is a detailed view of the neck joint mechanism 4 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 5, the neck joint mechanism 4 includes a link 21, a slider 22, a fulcrum 23, a link 24, a slider 25, and a fulcrum 26.
リンク21は、胴体2の上面に固定して設けられている。リンク21は、胴体2の上面に対する垂直方向に支点23をスライドさせるスライダ22と、スライダ22において支点23を上下方向に直動運動させるアクチュエータ(不図示)と、を備えている。   The link 21 is fixed to the upper surface of the body 2. The link 21 includes a slider 22 that slides the fulcrum 23 in a direction perpendicular to the upper surface of the body 2, and an actuator (not shown) that linearly moves the fulcrum 23 in the slider 22.
リンク24は、支点23と、リンク24をスライドさせるスライダ25と、支点26と、を備えている。リンク24の一端に、支点23が設けられている。支点23は、リンク21により支持されると共に、スライダ22においてスライドされる。リンク24の他端には、頭部5が設けられている。   The link 24 includes a fulcrum 23, a slider 25 that slides the link 24, and a fulcrum 26. A fulcrum 23 is provided at one end of the link 24. The fulcrum 23 is supported by the link 21 and is slid on the slider 22. A head 5 is provided at the other end of the link 24.
スライダ25は、支点23と、頭部5と、の間に設けられている。支点26は、スライダ25及びリンク24を支持する。支点26は、胴体2の上面に対して固定して設けられている支持機構(不図示)により支持されている。すなわち、支点26は、胴体2に対して固定されている。   The slider 25 is provided between the fulcrum 23 and the head 5. The fulcrum 26 supports the slider 25 and the link 24. The fulcrum 26 is supported by a support mechanism (not shown) that is fixed to the upper surface of the body 2. That is, the fulcrum 26 is fixed to the body 2.
リンク24の一端に設けられた支点23は、リンク21のスライド22において、上下方向に直動運動される。支点23がスライドされると共に、リンク24が前後方向にスライドされる。これにより、支点23の直動運動に応じて、頭部5も移動する。   The fulcrum 23 provided at one end of the link 24 is linearly moved in the vertical direction on the slide 22 of the link 21. While the fulcrum 23 is slid, the link 24 is slid in the front-rear direction. Thereby, the head 5 also moves according to the linear motion of the fulcrum 23.
従って、例えば、支点23がスライダ22において胴体2の上面から離れる方向にスライドすることで、支点24を中心としてリンク24が時計回り方向に回転し、頭部5が屈曲状態へと移動される。また、支点23がスライダ22において胴体2の上面に近づく方向にスライドすることで、支点24を中心としてリンク24が反時計回り方向に回転し、頭部5が倒立状態へと移動される。   Therefore, for example, when the fulcrum 23 slides in the direction away from the upper surface of the body 2 in the slider 22, the link 24 rotates clockwise around the fulcrum 24, and the head 5 is moved to the bent state. Further, when the fulcrum 23 slides in the direction approaching the upper surface of the body 2 at the slider 22, the link 24 rotates counterclockwise around the fulcrum 24, and the head 5 is moved to the inverted state.
ここで、頭部5を移動させる際には、支点26を中心としてリンク24がスライドすることで、支点2から頭部5までの距離が変化する。このため、頭部5が移動する軌跡は、楕円軌道となる。   Here, when the head 5 is moved, the distance from the fulcrum 2 to the head 5 changes as the link 24 slides around the fulcrum 26. For this reason, the locus along which the head 5 moves is an elliptical orbit.
なお、支点2と、リンク1との間の距離を適当な値に設定することで、楕円軌道の長径・短径の比を決めることができる。   Note that the ratio of the major axis to the minor axis of the elliptical trajectory can be determined by setting the distance between the fulcrum 2 and the link 1 to an appropriate value.
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、認識部6としては、公知の手法を採用すればよく、カメラに限定されず、レーザレンジファインダなどを用いても良い。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, a known method may be employed as the recognition unit 6 and is not limited to a camera, and a laser range finder or the like may be used.
1 ロボット、 2 胴体、 3 手腕部、 4 首関節機構、 5 頭部、
6 認識部、 7 首関節機構、
11 支持部、 12 アクチュエータ、 13 平歯車、 14 リンク、
15 平歯車、 16 リンク、 17 平歯車、 18 リンク、
21 リンク、 22 スライダ、 23 支点、 24 リンク、
25 スライダ、 26 支点、
31 ロボット、 32 胴体、 33 関節、 34 リンク、 35 認識部、
36 机
1 robot, 2 torso, 3 arms, 4 neck joint mechanism, 5 head,
6 recognition unit, 7 neck joint mechanism,
11 Support section, 12 Actuator, 13 Spur gear, 14 Link,
15 spur gear, 16 link, 17 spur gear, 18 link,
21 links, 22 sliders, 23 fulcrums, 24 links,
25 slider, 26 fulcrum,
31 robots, 32 trunks, 33 joints, 34 links, 35 recognition units,
36 desks

Claims (6)

  1. 胴体と、
    前記胴体の上部に連結された首関節機構と、
    前記首関節機構により支持された頭部と、
    前記頭部の前面に配置された認識部と、を備え、
    前記首関節機構は、
    前記胴体の上面に対する水平方向を長軸とし、前記胴体の上面に対する垂直方向を短軸とする楕円形の軌道に沿って、前記頭部を移動させる
    ことを特徴とするロボット装置。
    The torso,
    A neck joint mechanism connected to the upper part of the torso;
    A head supported by the neck joint mechanism;
    A recognition unit disposed in front of the head,
    The neck joint mechanism is
    The robot apparatus according to claim 1, wherein the head is moved along an elliptical trajectory having a major axis in a horizontal direction with respect to the upper surface of the trunk and a minor axis in a direction perpendicular to the upper surface of the trunk.
  2. 前記首関節機構は、
    ロボット正面を前記認識部の可視領域とする位置から、ロボット足元前方を前記認識部の可視領域とする位置へと、前記楕円形の軌道に沿って前記頭部を移動させる
    ことを特徴とする請求項1に記載のロボット装置。
    The neck joint mechanism is
    The head is moved along the elliptical trajectory from a position where the front of the robot is the visible region of the recognition unit to a position where the front of the robot is the visible region of the recognition unit. Item 2. The robot device according to Item 1.
  3. 前記首関節機構は、
    前記胴体の上部に固定して設けられた支持部と、
    前記支持部に固定して配置された第1の歯車と、
    一端が前記第1の歯車の回転軸と一致する位置に配置された第1のリンクと、
    前記第1のリンクを介して前記支持部に支持され、回転軸が前記第1のリンクの他端に配置されて、前記第1の歯車と噛み合って当該第1の歯車の回りを回転する第2の歯車と、
    一端が前記第2の歯車の回転軸と一致する位置に配置された第2のリンクと、
    前記第2のリンクを介して前記第1のリンクに支持され、回転軸が前記第2のリンクの他端に配置されて、前記第2の歯車と噛み合って当該第2の歯車の回りを回転する第3の歯車と、
    一端が前記第3の歯車の回転軸と一致する位置に配置され、他端が前記頭部を支持する第3のリンクと、を備え、
    前記第1のリンクを回転駆動させることで、前記頭部を移動させる
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のロボット装置。
    The neck joint mechanism is
    A support portion fixed to the upper portion of the body,
    A first gear fixedly disposed on the support portion;
    A first link disposed at a position where one end coincides with the rotation axis of the first gear;
    A first shaft that is supported by the support portion via the first link and that has a rotation shaft disposed at the other end of the first link, meshes with the first gear, and rotates around the first gear. Two gears,
    A second link disposed at a position where one end coincides with the rotation axis of the second gear;
    Supported by the first link through the second link, the rotation shaft is disposed at the other end of the second link, meshes with the second gear, and rotates around the second gear. A third gear to
    A third link having one end disposed at a position coinciding with the rotation axis of the third gear and the other end supporting the head;
    The robot apparatus according to claim 1, wherein the head is moved by rotationally driving the first link.
  4. 前記首関節機構は、
    前記胴体の上部に固定して設けられた第4のリンクと、
    一端が第1の支点を介して前記第4のリンクに支持されると共に、他端が前記頭部を支持する第3のリンクと、
    前記胴体の上面に対する垂直方向に前記第1の支点をスライドさせる第1のスライダと、
    前記胴体の上部に対して固定された第2の支点と、
    前記第2の支点により支持され、前記第3のリンクをスライドさせる第2のスライダと、を備え、
    前記第1の支点を直動運動させることで、前記頭部を移動させる
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のロボット装置。
    The neck joint mechanism is
    A fourth link fixedly provided at an upper portion of the body;
    A third link having one end supported by the fourth link via a first fulcrum and the other end supporting the head;
    A first slider that slides the first fulcrum in a direction perpendicular to the upper surface of the body;
    A second fulcrum fixed to the upper part of the fuselage;
    A second slider that is supported by the second fulcrum and slides the third link;
    The robot apparatus according to claim 1, wherein the head is moved by linearly moving the first fulcrum.
  5. 前記認識部は、カメラを用いて構成される
    ことを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項に記載のロボット装置。
    The robot apparatus according to claim 1, wherein the recognition unit is configured using a camera.
  6. 前記ロボット装置を移動させる移動機能を更に備える
    ことを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項に記載のロボット装置。
    The robot apparatus according to claim 1, further comprising a moving function for moving the robot apparatus.
JP2011013962A 2011-01-26 2011-01-26 Robot equipment Active JP5652230B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011013962A JP5652230B2 (en) 2011-01-26 2011-01-26 Robot equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011013962A JP5652230B2 (en) 2011-01-26 2011-01-26 Robot equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012152853A true JP2012152853A (en) 2012-08-16
JP5652230B2 JP5652230B2 (en) 2015-01-14

Family

ID=46835147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011013962A Active JP5652230B2 (en) 2011-01-26 2011-01-26 Robot equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5652230B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017020627A1 (en) * 2015-08-04 2017-02-09 深圳市金刚蚁机器人技术有限公司 Apparatus for realizing seamless motion of head and neck of robot and method therefor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4943340A (en) * 1972-08-31 1974-04-24
JPS53119133A (en) * 1977-03-26 1978-10-18 Takao Kuga Elliptical compass
JPS62105044A (en) * 1985-11-01 1987-05-15 Tokyo Gas Co Ltd Movement type operating device
JP2006167832A (en) * 2004-12-14 2006-06-29 Honda Motor Co Ltd Head support structure of humanoid robot
JP2009132484A (en) * 2007-11-29 2009-06-18 Denso Corp Workpiece transfer device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4943340A (en) * 1972-08-31 1974-04-24
JPS53119133A (en) * 1977-03-26 1978-10-18 Takao Kuga Elliptical compass
JPS62105044A (en) * 1985-11-01 1987-05-15 Tokyo Gas Co Ltd Movement type operating device
JP2006167832A (en) * 2004-12-14 2006-06-29 Honda Motor Co Ltd Head support structure of humanoid robot
JP2009132484A (en) * 2007-11-29 2009-06-18 Denso Corp Workpiece transfer device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017020627A1 (en) * 2015-08-04 2017-02-09 深圳市金刚蚁机器人技术有限公司 Apparatus for realizing seamless motion of head and neck of robot and method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP5652230B2 (en) 2015-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110133417A (en) Legged mobile robot
JP6468804B2 (en) Robot arm mechanism
JP6582491B2 (en) robot
JP3931296B2 (en) 4-DOF parallel robot
JP2011045984A (en) Parallel mechanism with six-degree of freedom
JP5995404B2 (en) Wafer transfer robot
JP2005127475A (en) Link operating device
US10737378B2 (en) Robot and robot system
US9132556B2 (en) Robot arm
TW201442838A (en) Delta robot and linear delta mechanism
KR101383878B1 (en) Transmission mechanism of rotational motion in parallel robot manipulator
CN101049698A (en) Spatial mechanism in three degrees of freedom in use for parallel-connected moving devices
US10773177B2 (en) Transformable robot
JP6105024B2 (en) Rotation drive mechanism in robot
JP5652230B2 (en) Robot equipment
KR101419897B1 (en) 5-dof micro robot of parallel-type
CN108438186B (en) Multi-joint movement mechanism of amphibious frog board robot
JP2009072895A (en) Scara robot
US20180185102A1 (en) Parallel-type micro robot and surgical robot system having the same
RU172752U1 (en) Portal manipulator of parallel structure
JP6053991B2 (en) Positioning device
JP2016150409A (en) Robot
JP2016068226A (en) robot
KR100624217B1 (en) Coupled close loop link mechanism for joints of robot
JP6730314B2 (en) Robot arm mechanism

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131115

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140724

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140729

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140925

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141021

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141103

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5652230

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151