JP2013506571A

JP2013506571A - ロボットアーム用のモーター駆動自動ロック関節

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Publication number: JP2013506571A
Application number: JP2012532482A
Authority: JP
Inventors: リワンアレン; バンリジンジョナタン
Original assignee: コミサリヤアレネルジアトミクエウエネルジアルタナティブ
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2013-02-28
Also published as: WO2011042151A1; US20120192671A1; FR2950831A1; FR2950831B1; EP2485876B1; EP2485876A1

Abstract

本発明は、第一区分１と、前記第一区分上に移動可能に取り付けられた第二区分２と、前記第一区分１と前記第二区分２の間に取り付けられかつ制御装置に接続されたモーター駆動装置とを備える、ロボットアームのモーター駆動ジョイントにおいて、前記モーター駆動装置が、前記第一区分に対して前記第二区分に可逆的に運動を伝達するように配置されたアクチュエータ５と、前記第一区分と前記第二区分との間に配置されかつ前記運動の伝達を一時的に非可逆的にするように制御可能なブロック手段６、７、８、９；３１とを備え、前記ジョイントが、前記モーター駆動装置が前記ブロック手段の一部に機械的に接続されかつ設定された閾値より大きい駆動力の効果を受けて前記ブロック手段を作動するために移動可能であるように前記区分の一方に取り付けられた作動要素を含むことを特徴とする、モーター駆動ジョイントに関する。

Description

本発明は、特にハプティックス（触覚）及び／又はコボティックス用途におけるロボットアーム用のジョイントに関する。ハプティックスは、ロボット工学の１分野であり、この分野において、ロボットは仮想物理媒体との相互作用をシミュレートするのに役立つフォース・リターン・インターフェイス（force-return interface）として使用される。コボティックスは、ロボット工学の１分野であり、使用者を案内する、道具の重量を相殺する、力を増幅又は減少する、あるいは使用者の妨害的又は望ましくない動きを排除するように、使用者と同一のツール又はタスクを共用することによって、ロボットが使用者を支援する。

概して、この種のロボットアームのジョイントは第一区分と第二区分とを備え、これら２つの区分は、ある程度の自由度を有する接続部を介して相互に蝶番式に接続され、かつ第一区分に対して第二区分を動かすように配列されたアクチュエータによって一緒に接続される。第二区分の１つのゾーンは、使用者によって直接操作されるか（ハプティックス）、使用者によって操作されるツールなどの要素を備える（コボティックス）。ロボットアームは、概して、このタイプの複数のジョイントを有し、ジョイントの数は、所望の運動を全て実行するために必要な相互に移動可能なアーム部分の数に従って決まる。

本発明は、特に、使用者によって提供される力を増幅することが好ましくなく、単に使用者の動きを案内する又は使用者の動きが好ましくなくなった時にこれに対抗して動作の安全を改良することが好ましい用途に関する。

下流区分を動かす又は下流区分に作用力を加える本来の能力に加えて、作動は２つの相克する特性を持つ必要がある。

通常、アームの作動は、使用者にとって透明である必要がある。すなわち、使用者は、使用者が行おうとする動きに抵抗又は干渉を感じてはならない。しかし、必要な場合、アームは、高度な力を発揮して、使用者の動きに対抗して、使用者が好ましくない動きを実施することを防止できなければならない。このような大きな反力を発揮できる能力は、仮想表面への衝突をシミュレートするため又は仮想表面と当接させるために（アームが仮想現実ソフトウェアのインターフェイスとして使用される場合）、又は作業ゾーンの境界（その範囲内にアームの端部に締結された器具を維持する必要がある）を設定するために有用である。従って、アクチュエータは、高速であると同時に強力でなければならない。ハプティックス及びコボティックスにおいて、この２つの作用は、アクチュエータの性能を特徴付ける２つの規模を使用して説明できる。すなわち、
・アクチュエータが与えることができる力学的インピーダンス領域の範囲（ここで、「力学的インピーダンス」とは、アクチュエータが、外力の効果によって駆動されるアームの動きに対抗する抵抗力である）。この範囲は、可能な限り大きくなければならない。
・最小力学的インピーダンス（ロボットが使用者によって実施される動きに対して最小抵抗で対抗する。理想的には最小インピーダンスはゼロである）と、最大力学的インピーダンス（ロボットが使用者によって実施されるどの動きにも対抗する。理想の最大インピーダンスは無限である）との間の遷移に必要な時間。この遷移時間はできるだけ小さい必要がある。

特に空気圧シリンダ、油圧シリンダ又は電動モーターによって構成されたアクチュエータの使用が知られているが、これらのアクチュエータのどれも、上記の条件を完全に満たさない。特に、電動モーターの場合、より強力なモーターは慣性量が大きく摩擦が大きいので、予定される用途には許容できない遷移時間を生じる。他のタイプのアクチュエータにも同様の結果が推定される。

この欠点を緩和するために、アクチュエータを弾性カップリング、磁気カップリング、磁気流体学的流体を含むカップリング、変速歯車装置などと結合して、アクチュエータが提供できる力学的インピーダンス領域を拡大し、かつ最小力学的インピーダンスと最大力学的インピーダンスとの間の遷移時間を減少することが知られている。この種の解決法の実施はほどほどに満足できることが分かっているが、時には、複雑性と引き換えに得られ、この複雑性は比較的大きく、費用が掛かる。

本発明の目的は、人間工学又は性能を犠牲にすることなくハプティックス又はコボティックスの応用の安全性を改良できるモーター駆動のロボットアームを提供することである。

このために、本発明は、第一区分と、第一区分上に回転可能に取り付けられた第二区分と、第一区分と第二区分の間に取り付けられ制御装置に接続されたモーター駆動装置とを備えるロボットアームのモーター駆動ジョイントを提供する。モーター駆動装置は、第一区分に対して第二区分に可逆的に運動を伝達するように配置されたアクチュエータと、第一区分と第二区分との間に配置されかつ運動の伝達を一時的に非可逆的にするように制御可能なブロック手段とを備える。モーター駆動装置は、ブロック手段の一部に機械的に接続されかつ設定された閾値より大きい駆動力の効果を受けてブロック手段を作動するために移動可能であるように一方の区分上に取り付けられた作動要素を備える。

本発明は、第二区分の回転を一方向においてブロックする追加手段に依存する。追加手段は、回避が望ましい運動に対抗する反力を創生するためにアクチュエータと並列に作用する。このように、アクチュエータは、第一区分に対して第二区分を動かすため又はその運動に限界を課すために使用される。限界が課されると、第二区分に加えられる外力が設定された力より大きい場合、ブロック手段はアクチュエータに加わって、欠けている抵抗力を提供する。このブロック手段は、ブロック手段が取り付けられた区分の構造に外力を直接伝達する。特に、単純にブロック手段を作動でき、この作動は駆動力に直接依存する。「駆動力」と言う用語は、アクチュエータが作動要素に加える力を意味し、この力は反力を発生するのに役立つ。これによって、作動要素は、アクチュエータが発揮する力が設定された閾値に達した時にブロック手段をアクチュエータに加わらせることができる。

モーター駆動装置の第一実施形態において、アクチュエータは、第一ホイールに接続された出力シャフトを有するモーターを備え、第一ホイールは第二区分の駆動要素に係合される。作動要素は、その上にモーターが取り付けられる支持体である。

第二区分に対してアクチュエータが加えた力は、反力を創生し、反力は支持体に伝達される。このようにしてアクチュエータよって支持体に加えられた力が設定された閾値より大きい場合、支持体が移動し、それによって、ブロック手段を作動する。この実施形態におけるジョイントは、特に単純でコンパクトな構造を示す。

第二区分は、第一区分に対して直角を成す軸の周りを回動するように第一区分の上に取り付けられ、かつその軸として回動軸を有する第二ホイールに固体されるので、第二ホイールは第二区分の駆動要素を形成する。

このような状況において、ブロック手段の第一実施形態において、支持体は、第二区分の回転軸の周りの円弧経路に沿って、第一ホイールの回転をブロックするブロック装置の少なくとも１つの作動化状態と非作動化状態との間をスライドするように、第一区分に取り付けられる。好ましくは、ブロック装置は、第一区分に対して固定的に取り付けられた摩擦パッドと、第一ホイール上に固定的に取り付けられた円筒形摩擦パッドとを備え、２つのパッドは、作動化状態の時に相互に当接し、非作動化状態の時に相互に離間する。

アクチュエータがブロックされて、動きが第二区分に与えられた時に、第二区分は第二ホイールにトルクを加え、それによって、第二ホイールをジョイントの軸の周りでブロック手段の非作動化位置から作動化位置へスライドさせる。これは、第一ホイールをブロックする役割を果たす。

ブロック手段の第二実施形態において、支持体は、第二区分をブロックするブロック装置の少なくとも１つの作動化位置と非作動化位置との間を第一区分上で回動するように取り付けられる。

ジョイントのトルク（駆動トルク及び第二区分の動きに対抗する抵抗トルクの結果）によって発生した接線力が設定された閾値より低い限り、第二区分は自由に回転する。これに対して、この接線力が閾値より大きい時に、モーターの支持体は、支持体がブロック装置を作動するまで回転する。このように、第二区分に力を直接加えることによってブロックが実現される。

ブロック装置は、支持体上に偏心式に締結されて第二区分に取り付けられた摩擦パッドに対面して延びる摩擦パッドを備え、摩擦パッドは作動化位置の時に相互に当接し、非作動化位置の時に相互に分離する。

接線力が閾値より大きい時に、モーターの支持体は、パッドが当接して第二区分をブロックするまで回転する。このようにして、第二区分に力を直接加えることによってブロックが実現される。トリガー時の位置とブロックが有効になる時の位置との間の区分の残存運動は、支持体が非作動化位置にある時のパッド間の間隙を設定することによって調整できる。この間隙が小さいと、それだけ精度は高くなる。

この状況において、好ましくは、パッドは、相補的形状の雄型部分と雌型部分とを備える。

これによって、摩擦パッドの当接面積を大きくすることができ、それによって、ブロックの効力を増大し、軸が受ける力を制限できる。

また、好ましくは、支持体及びモーターは実質的に同じ軸上にある。

軸を共有するので支持体とモーター組立体の平衡化は比較的単純である。支持体に対してモーターが加える力は、特に支持体の回転軸が重力に対して平行ではない場合、重力場に対するアームの向きに関係がない。

モーター駆動装置の第二実施形態において、第二区分は、第一区分に対して回動するように取り付けられる。モーター駆動装置は、アクチュエータの出力シャフトの回転を第一区分に対する第二区分の回動に変換するホイールとウォームスクリューの接続体を備える。ウォームスクリューの回転をブロックするブロック装置は、第一区分に締結され、ウォームスクリューは、ブロック装置の作動化位置と非作動化位置との間を第一区分に対して並進移動可能である。

これによって、ホイールとウォームスクリューの接続体によって与えられる運動の伝達の非可逆性を強化でき、かつ接続体の反応性を増すためにより大きいねじれ角を持つことができる。

好ましくは、実施形態には関係なく、設定閾値は、ブロック手段を作動する作動要素の動きに対抗する力を作動要素に加えるように取り付けられた少なくとも１つのばねの定格によって定義される。

閾値のこのような定義方法は、非常に単純である。さらに、ばねのプレストレスを調整することによって、閾値を単純に設定できる。

本発明の他の特徴及び利点は、本発明の特定の非限定的な実施形態の以下の説明を読めば明らかである。

以下の添付図面を参照する。

本発明の第二実施形態に従ったアームの概略図である。図１のゾーンIIの拡大斜視図である。当接シミュレーションにおけるジョイントの位置（横座標）とジョイントに加えられたトルク（縦座標）との間の関係を示す図である。当接部に加えられる力がない場合の、本発明の第二実施形態に従ったアームの非可逆的接続のリンク装置の概略図である。当接部に加えられる力が存在する場合の図４と同様の図である。第二区分に加えられる力がない場合の、本発明の第一実施形態に従ったモーター駆動ジョイントの概略的斜視図である。第二区分に加えられる力が存在する場合の図６と同様の図である。第一実施形態に従ったモーター駆動ジョイントの下から見た図である。第二区分に加えられる力がない場合の、第一実施形態の変形を示す図８と同様の図である。第二区分に加えられる力が存在する場合の、第一実施形態の変形を示す図８と同様の図である。第二区分に加えられる力がない場合の、本発明の第一実施形態の別の変形のリンク装置の概略図である。ジョイントの第一実施形態の別の変形を示す図１１と同様の図である。ジョイントの第一実施形態の別の変形を示す図１１と同様の図である。ジョイントの第一実施形態の別の変形を示す図１１と同様の図である。第二区分に加えられる力がない場合の、第一実施形態のさらに別の変形に従ったジョイントの部分斜視図である。第二区分に加えられる力が存在する場合の、図１５の変形に従ったジョイントの平面図である。図１５のゾーンの拡大図である。第二区分に加えられる力がない場合の、第一実施形態の最後の変形に従ったジョイントの部分斜視図である。

本発明に係るモーター駆動ジョイントは、本明細書においては、外科用として説明される。アームの自由端は、外科医が操作して健康な部分には触れることなく患者の身体の不健康部分を取り除く回転式カッタを備える。

図１〜５を参照すると、本発明の第二実施形態に従ったアームは第一区分１と第二区分２とを備える。２つの区分は、アームジョイントの両側に延びて、アームの部分を形成する。このように、区分はアームの部分と一体的であるか、又は永久的又は取外し可能にこれに締結される。

第一区分１は、スタンド１１に接続された第一端部１.１と、シャフト３が固定された第二端部１.２とを有し、第二区分２の第一端部２．１はシャフト上で回動可能に取り付けられる。区分２は、反対側の第二端部２.２を有し、第二端部は器具（図示せず）を備える。この例において、第一端部２.１はＵ字形であり、ブランチ４.ａ及び４.ｂを有し、その自由端はシャフト３上で回動するように締結される。第一端部は、当然、他の形状を持つことができ、例えば、１つのブランチしか持たないもっと単純な形状を持つことができる。

第二区分２の端部２.１に固定された歯車６は、ブランチ４.ａと４.ｂとの間でシャフト３上を回転するように取り付けられる。

歯車６は、第一区分１の長手方向に平行でかつシャフト３に対して直角を成す軸の周りを回転するように第一区分１に締結されたウォームスクリュー８と噛み合う。ウォームスクリュー８の一端は、第一区分１に固定されたモーター５の出力シャフトと一緒に回転するように接続される。

モーター５は、第一区分と第二区分を接続するモーター駆動ジョイントのアクチュエータを構成する。モーターの寸法は、歯車６とウォームスクリュー８から成る組立体を動かす、従って第一区分１に対して第二区分２を動かす、又は第一区分１に対して第二区分２を動かす力の一部に対抗するように設計される。

アームは、また、ウォームスクリュー８の回転をブロックするブロック装置２０を含む。ブロック装置２０は、第一区分１に締結され、ウォームスクリュー８は、ブロック装置２０が作動化される位置と作動化されない位置との間で第一区分１に対して並進移動可能である。

ブロック装置２０は、第一区分１に対して固定的に取り付けられた摩擦パッド２１と、ウォームスクリュー８に固定的に取り付けられた摩擦パッド２２とを備え、パッド２１と２２は、作動化位置の時に相互に当接し、非作動化位置の時に相互に離間する。

ウォームスクリュー８は、モーター５の出力シャフトに接続されて、これと一緒に回転するように拘束される一方、前記出力シャフトに対して自由に並進移動できる。

モーター５は、制御装置１０に接続される。制御装置１０は、モーターを制御するプログラムを実行するように配列されたコンピュータである。予定される外科の用途において、制御プログラムは、境界線によって形成される作業ゾーンを定義する。境界線は、医療用画像処理によって決定される。制御装置１０は、アームが境界線の制限範囲内においては外科医が操作するカッタの動きに従い、かつカッタの動きが境界線の制限から外れるとこれに対抗するためにモーター５をブロックするように、モーター５を制御する。

図３に示すように、当接（点Ｃ）のシミュレーションにおいて、モーター５は、ブロック装置２０が作動される（トルクIIの増大）前に抵抗する（トルクＩの増大）ように制御される。境界線は、曲線の部分Ｉの範囲内で追跡できる。

第一実施形態及びその変形に関する図６〜１８において、上記のものと同一又は同様の要素には、同じ参照番号が与えられる。

図６〜８に示す第一実施形態において、第二区分２は、第一区分１に対して直角を成す軸の周りを回動するように第一区分１上に取り付けられ、その軸として回動軸を有する第一ホイール３６に固定される。アクチュエータは、第二ホイール３８に接続された出力シャフトを有する電動モーター５を備える。この例において、ホイール３６と３８は、相互に噛み合う歯車である。この例においてモーター５の出力シャフトは、円弧形スライダ３５上で回動可能に取り付けられ、スライダは、モーター５の支持体を形成し、第一区分１に形成された円弧形溝３０に受け入れられる（この例において、端部１.２はプレートを形成する）。スライダ３５は、溝に沿ってスライドできるので、ホイール３８は、ホイール３８の回転をブロックするブロック装置の少なくとも１つの非作動化位置とこの装置の２つの作動化位置との間で、第二区分２の回転軸の周りの一定の角度を自由に移動できる。作動化位置は、非活動化位置の両側に在る。

ブロック装置３１は、溝３０の両端において第一区分に対して固定的に取り付けられた２つの摩擦パッド３２と、ホイール３８に固定的に取り付けられた摩擦パッド３３とを有する。ホイール３８は、歯車３６と協働する歯状部分と円筒形のパッド３３を備える円周を持つ部分とを有する段状ホイールである。

パッド３３は、戻しばね３４（モーター５が省略された図８において見える）によって非作動化位置へ向かって押される。戻しばねは、溝３０に対して接線方向に作用し、端２.１とスライダ３５の各側との間に配置される。

非作動化位置において、ホイール３８は、実質的に溝３０の中間に延び、パッド３３は、パッド３２から離間する（図６）。モーター５及び９がブロックされ、回転力が第二区分２に加えられると、第二区分２は、ホイール３６を回転させ、それによって、パッド３３と対応するパッド３２（ホイール３６に作用するトルクの方向に応じる）とが相互に当接する（図７）ように、ホイールを作動化位置の１つに動かす。

パッド３２は円弧形であり、２つのパッドの間の当接面積を大きくするようにパッド３３の半径と同じ半径を有する。

ばね３４は、モーターがその最大力を生成する前にパッド３３がパッド３２の１つと当接するサイズを持つ必要がある。

アクチュエータによって第二区分に加えられる力は反力を創生し、反力は支持体に伝達されて、支持体はパッド３２のいずれかへ向かってスライドする傾向を持つ。

スライダ３５のスライドに対抗するばね３４によって与えられた抵抗力は、スライダ３５を従って区分２を動かすために打ち勝つべき第一力閾値を構成し、パッド３２と３３との間の摩擦は、第二区分２を動かすために打ち勝つべき第二力閾値を決定する。モーター５を制御して、ホイール３８がホイール３６によってすでに駆動されている方向にホイール３８を駆動することによって、パッド３３をより迅速にパッド３２と当接させるようにホイール３８を動かすことができる。これによって、ばね３４によって与えられる制動力を排除する。

例えば、モーターによってあるいは専用センサによって与えられた力のモデルに基づいて１つ又はそれ以上の力の閾値を超えたことを検出する機能として、モーター５の位置従ってホイール３８の位置を測定できる。

図９及び１０の変形において、ホイール３８に固定されたパッド３３は、ホイール３６に対して半径方向へ延びる戻しばね３７によって非作動化位置へ押される。戻しばねの一端は、端部１.２に重みを掛け、一端は、スライダ３５に形成されたＶ字型切込みの中に受け入れられるカム従動ホイール３９に対して作用する。Ｖ字型の角度は、ばね３７がパッド３３の動きに対抗する時にばね３７によって生じる力の関係を調整するのに役立つ。モーターがその最大力を生成する前にパッド３３はパッド３２の１つと当接する必要がある。

ブロック装置３１は、パッド３３が直線的に並進移動できるように配置できる。

図１１の変形において、パッド３３は円盤形に作られ、パッド３２の間に受け入れられ、かつモーター５の出力シャフトと同一軸上の中間シャフト４０に固定される。中間シャフト４０は、滑斜路接続体（slideway connection）４１によってモーター５の出力シャフトに接続され、また、らせん接続体（helical connection）４２によって、ホイール３８に接続された最終シャフト４３に接続される。ばね４４は、中間シャフトを、パッド３３がパッド３２から離間する中間位置に保持する。らせん接続体は、設定された閾値より大きい抵抗力が無い時に、中間シャフトの回転が最終シャフトを回転駆動するように配置される。これに対して、モーター５がブロックされると、区分２の従って最終シャフトの回転は、らせん接続体を介して中間シャフトをスライドするよう作用して、パッド３３をパッド３２の１つと当接させる。

図１２の変形において、滑斜路接続体４１、らせん接続タイ４２及びばね４４の位置は逆転する。

図１３の変形において、モーター５は、滑斜路接続体４１を介して端部１.２に取り付けられ、モーター５の出力シャフトは、直接、パッド３３を支持し、らせん接続体４２を介して最終シャフト４３に接続される。

図１４の変形において、滑斜路接続体４１、らせん接続体４２及びばね４４の位置は逆転する。

図１５〜１７を参照すると、別の変形において、ジョイントは、第一区分２と第二区分１との間でジョイントの軸に平行の軸７０の周りで回動するように第一区分１に取り付けられた支持体５５を備える。モーター５は、その出力シャフトが軸７０に対して平行に延びるように支持体５５上に取り付けられる。モーター５の出力シャフトは、ケーブルを介してホイール６６（図にはその一部のみ示す）と係合する。ホイールは、第二区分２の端部２.１に固定される。出力シャフトは、また、ホイール６６に形成された１組の歯と噛み合う歯車を持つ。

モーター５の横に、支持体５５は、摩擦パッド５３を備える端部を有する。摩擦パッドは接線方向に延びて、ホイール６６に固定され同じ軸を有する円弧形摩擦パッド５２に対面する。パッド５３は、軸７０を含む支持体５５の中央平面の両側に延びる。支持体５５は、支持体５５がパッド５２に対して半径方向に延びる時に非作動化位置にある。この位置の時に、パッド５２と５３との間には間隙がある。支持体５５は、パッド５２と５３が相互に当接する時に、作動化位置にある。支持体５５は（より正確には、軸７０とパッド５２と５３との当接点との間に延びる軸）は、パッド５３と５２との間の当接点を通過するパッド５２の半径との間に角度を形成する（図１６）。

平面当接の場合、ブロック条件は下記の通りである
ｔａｎ（θ）＜μ
ここで、θは、支持体５５と問題の半径との間の角度であり、μは、パッドを構成する対の材料の摩擦係数である。ジョイントに掛かる軸力を減少するには、パッド５２と５３の当接エリアは、相補的形状の雄型部分と雌型部分を備えることが好ましい。この例において、パッド５２と５３は、Ｖ字形断面を形成する当接表面である。Ｖ字の頂点の半角をαとすると、ブロック条件として
ｔａｎ（θ）ｓｉｎ（α）＜μである必要がある。また、ジャミングがなければホイール６６の解除に対抗するＶ字形におけるジャミングを避けるために、
ｔａｎ（α）＞μである必要がある。１つの変形において、パッド５２と５３は、重なり合うＶ字形断面を形成する（溝プーリのように）当接表面を持つことができる。

支持体５５は、ホイール６６に対して半径方向に延びる戻しばね３７によって非作動化位置へ向かって押される。戻しばねの一端は、端部１.２に重みを掛け、別の端は、支持体５５に形成されたＶ字型切込みに受け入れられるカム従動ホイール３９に重みを掛ける。Ｖ字形の角度は、ばねがパッド５３の動きに対抗する時にばね３７によって生成される力の関係を調整するのに役立つ。パッド５３は、モーターがその最大力を生成する前にパッド５２に当接する必要がある。

ブロック装置が起動される閾値を調整するように、容易にばね３７にプレストレスを与えられることが分かるはずである。例えば、カム従動ホイール３９を支えるフィンガと同じ軸にナットを取り付けて、ばね３７の長さを短くできる。

図１８に示す最後の変形において、図１５〜１７の変形との唯一の相違は、モーター５が、実質的に軸７０上にあることである。

当然、本発明は、説明される実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に属するあらゆる変形を包含する。

特に、第一区分は、アームの一部、トランク又はロボットのスタンドによって形成できる。

アームの構造は、上に説明したものと異なってもよい。例えば、第二区分は、第一区分に対して並進移動可能とすることができる。逆に、アクチュエータを、歯車と噛み合う歯板を駆動するジャッキとするか、又は任意の直線軌道に沿って走るホイールを駆動するモーターとすることができる。また、連結装置を反転することも想定できる。

アームは、そのジョイントの各々にアクチュエータを含むか、又は、ジョイントの１つ又はいくつか（胴部、肩、肘、手首）だけにアクチュエータを含むことができる。

区分は、図示するもの以外の形状を持つことができる。第一実施形態において、第二区分の端部２.１は１つのアームしか含まず、ホイール６を支持する軸は、端部１.２から側方に突出できる。

Claims

第一区分（１）と、前記第一区分上に移動可能に取り付けられた第二区分（２）と、前記第一区分（１）と前記第二区分（２）の間に取り付けられかつ制御装置に接続されたモーター駆動装置とを備える、ロボットアームのモーター駆動ジョイントにおいて、
前記モーター駆動装置が、前記第一区分に対して前記第二区分に可逆的に運動を伝達するように配置されたアクチュエータ（５）と、前記第一区分と前記第二区分との間に配置されかつ前記運動の伝達を一時的に非可逆的にするように制御可能なブロック手段（６、７、８、９；３１）とを備え、
前記ジョイントが、前記モーター駆動装置が前記ブロック手段の一部に機械的に接続されかつ設定された閾値より大きい駆動力の効果を受けて前記ブロック手段を作動するために移動可能であるように前記区分の一方に取り付けられた作動要素を含むことを特徴とする、モーター駆動ジョイント。
前記アクチュエータが、前記第二区分の駆動要素と係合する第一ホイール（３８）に接続された出力シャフトを有するモーター（５）を備え、前記作動要素が、その上に前記モーターが取り付けられる支持体であることを特徴とする、請求項１に記載のジョイント。
前記第二区分（２）が、前記第一区分に対して直角を成す軸の周りを回動するように前記第一区分（１）上に取り付けられ、かつその軸として前記回動軸を有する第二ホイールに固定されて、前記第二ホイールが前記第二区分の前記駆動要素を形成することを特徴とする、請求項２に記載のジョイント。
前記支持体が、前記第二区分の軸の周りの円弧形経路に沿って、前記第一ホイールの回転をブロックするブロック装置（３１）の少なくとも１つの作動化位置と非作動化位置との間をスライドするように前記第一区分上に取り付けられることを特徴とする、請求項３に記載のジョイント。
前記ブロック装置が、前記第一区分に対して固定的に取り付けられた摩擦パッド（３２）と前記第一ホイールに固定的に取り付けられた円筒形摩擦パッド（３３）とを備えて、前記パッドが前記作動化位置の時に相互に当接し、前記非作動化位置の時に相互に離間することを特徴とする、請求項４に記載のジョイント。
前記支持体が、前記第二区分をブロックするブロック装置（３１）の少なくとも１つの作動化位置と非作動化位置との間を前記第一区分上で回動するように取り付けられることを特徴とする、請求項２又は３に記載のジョイント。
前記ブロック装置が、前記支持体上に偏心的に締結されて延びて前記第二区分に固定された摩擦パッドと対面する摩擦パッドを備えて、前記摩擦パッドが、前記作動化位置の時に相互に当接し、前記非作動化位置の時に相互に離間することを特徴とする、請求項６に記載のジョイント。
前記パッドが相補的形状の雄型部分と雌型部分とを備えることを特徴とする、請求項７に記載のジョイント。
前記支持体と前記モーターとが実質的に同一軸上にあることを特徴とする、請求項６に記載のジョイント。
前記駆動要素が、前記第一区分に対する前記第二区分の回転軸を中心とするホイールであることを特徴とする、請求項６に記載のジョイント。
前記駆動要素が歯板であり、前記支持体に固定されたパッドが、前記支持体の前記回動軸を中心とする実質的に円弧形であることを特徴とする、請求項６に記載のジョイント。
前記第二区分が前記第一区分に対して回動するように取り付けられ、前記モーター駆動装置が、前記アクチュエータの出力シャフトの回転を前記第一区分に対する前記第二区分の回動に変換するホイールとウォームスクリューの接続体を備え、前記ウォームスクリュー（８）の回転をブロックするブロック装置（２０）が前記第一区分（１）に締結され、前記ウォームスクリューが前記ブロック装置の作動化位置と非作動化位置との間で前記第一区分に対して並進移動可能であることを特徴とする、請求項１に記載のジョイント。
前記ブロック装置（２０）が、前記第一区分（１）に対して固定的に取り付けられた摩擦パッド（２１）と、前記ウォームスクリュー（８）に固定的に取り付けられた摩擦パッド（２２）とを備えて、前記パッドが前記作動化位置の時に相互に当接し、前記非作動化位置の時に相互に離間することを特徴とする、請求項１２に記載のジョイント。
前記設定閾値が、前記ブロック手段を作動する前記作動要素の動きに対抗する力を前記作動要素に加えるように取り付けられた少なくとも１つのばねの定格によって定義されることを特徴とする、請求項１に記載のジョイント。
前記作動要素が、前記作動要素の前記経路に対して実質的に直角を成す方向に沿ってスライドするように前記区分に取り付けられたフィンガを受け入れる実質的にＶ字形の端部を有するハウジングを与え、前記ばねが、前記区分と前記フィンガとの間に延びて、前記フィンガが前記ハウジングの前記端部に重みを掛けるようにさせることを特徴とする、請求項１４に記載のジョイント。
前記ばねが前記作動要素の経路に対して接線方向に延びて、前記ブロック手段を作動する前記作動要素の動きに対抗することを特徴とする、請求項１４に記載のジョイント。