JP2015200349A

JP2015200349A - Actuator and articulation structure using actuator

Info

Publication number: JP2015200349A
Application number: JP2014078529A
Authority: JP
Inventors: 秀伸安齊; Hidenobu Anzai; 三井　和幸; Kazuyuki Mitsui; 和幸三井; 丈晴下大川; Takeharu Shimookawa; 澄孝寺阪; Sumitaka Terasaka
Original assignee: Fujikura Kasei Co Ltd; Sanyo Metal Industries Corp
Current assignee: Fujikura Kasei Co Ltd; Sanyo Metal Industries Corp
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2034-04-07
Also published as: JP5771716B1

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator capable of driving an articulation part of a robot and the like without being dependent upon a control over a driving source.SOLUTION: This invention relates to an actuator for driving articulation parts 7a to 7d in which movable articulation members 9b to 9e are oscillatably connected to the articulation members 9a to 9e at the base side via a hinge 11. The actuator comprises an endless unit 17 having a belt 25 run and driven over base side and movable side articulation members 9a to 9e, and a resistance applying part 19 arranged to the movable side articulation members 9b to 9e, attracting a part of the belt 25 in response to an application of voltage to apply resistance against running of the belt 25.

Description

本発明は、ロボットの指、腕、脚等の関節部に適用可能なアクチュエータ及びこれを用いた関節構造体に関する。 The present invention relates to an actuator applicable to joint portions such as fingers, arms, and legs of a robot, and a joint structure using the actuator.

ロボットの指等の関節構造体の関節部を駆動するアクチュエータとしては、電動モータ及び減速機構を用いたもの、電動モータ及びワイヤーを用いたもの、或いはシリンダ装置を用いたもの等が知られている（例えば特許文献１〜３）。 Known actuators for driving the joints of joint structures such as robot fingers include those using an electric motor and a speed reduction mechanism, those using an electric motor and a wire, and those using a cylinder device. (For example, Patent Documents 1 to 3).

これらのアクチュエータでは、駆動源である電動モータやシリンダ装置の出力制御に応じて直接的に関節部を駆動するため、複数の関節部を駆動する場合に関節部毎に駆動源を設ける必要があり、構造の複雑化を招く等の問題があった。 In these actuators, the joint part is directly driven in accordance with the output control of the electric motor or cylinder device that is the drive source. Therefore, when driving a plurality of joint parts, it is necessary to provide a drive source for each joint part. There was a problem that the structure was complicated.

特開２０１１−２２０３８０号JP 2011-220380 特開２００９−２９７８８９号JP 2009-297889 国際公開第ＷＯ２０１０／００７７４６号International Publication No. WO2010 / 007746

解決しようとする問題点は、駆動源の出力制御に応じて直接的に関節部を駆動していた点である。 The problem to be solved is that the joint is directly driven according to the output control of the drive source.

本発明のアクチュエータは、駆動源の出力制御によらずに関節部を駆動することを可能とするため、基部側の関節部材にヒンジを介して可動側の関節部材が揺動自在に結合された関節部を駆動するアクチュエータであって、前記基部側及び可動側の関節部材にわたって走行駆動される無端体を有する無端体ユニットと、前記可動側の関節部材に設けられ電圧の印加に応じて前記無端体の一部を引き付けて前記無端体の走行に抵抗を与える抵抗付与部とを備えたことを最も主な特徴とする。 In the actuator of the present invention, the movable joint member is swingably coupled to the joint member on the base side via a hinge in order to be able to drive the joint portion regardless of output control of the drive source. An actuator for driving a joint portion, the endless unit having an endless body that is driven and driven across the base side and movable side joint members; and the endless unit provided in the movable side joint member according to application of a voltage The main feature is that it includes a resistance imparting portion that attracts a part of the body and provides resistance to the travel of the endless body.

本発明のアクチュエータでは、無端体が走行駆動されている状態で、抵抗付与部によって無端体の走行に電圧の印加に応じた抵抗を与えれば、無端体が抵抗付与部を介して対応する可動側の関節部材を引張ることができる。これにより、関節部材を揺動させて関節部を駆動することができる。 In the actuator according to the present invention, if the resistance applying unit gives a resistance corresponding to the application of voltage to the endless body running in a state where the endless body is driven to travel, the endless body corresponds to the movable side via the resistance applying unit. The joint member can be pulled. Thereby, the joint member can be driven by swinging the joint member.

従って、本発明のアクチュエータでは、駆動源の出力制御によらず、抵抗付与部に対する電圧制御によって関節部を駆動することが可能となる。 Therefore, in the actuator of the present invention, it is possible to drive the joint portion by voltage control on the resistance applying portion, not by output control of the drive source.

関節構造体の本体部を示す斜視図である（実施例１）。(Example 1) which is a perspective view which shows the main-body part of a joint structure. 関節構造体を示す断面図である（実施例１）。(Example 1) which is sectional drawing which shows a joint structure. 図２の関節構造体のアクチュエータに用いられる無端体ユニットの概略構成を示す斜視図である（実施例１）。(Example 1) which is a perspective view which shows schematic structure of the endless body unit used for the actuator of the joint structure of FIG. 図２の関節構造体の一つの関節部材を示す拡大図である（実施例１）。(Example 1) which is an enlarged view which shows one joint member of the joint structure of FIG. 図４の関節部材に設けられた抵抗付与部の吸着層部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図５（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図５（Ｂ）は、電圧が印可された状態である（実施例１）。FIG. 5A is a conceptual diagram showing a specific structure of the adsorption layer portion of the resistance applying portion provided in the joint member of FIG. 4 together with the belt, FIG. 5A is a state where no voltage is applied, and FIG. The voltage is applied (Example 1). 図２の関節構造体の動作を示す断面図である（実施例１）。(Example 1) which is sectional drawing which shows operation | movement of the joint structure of FIG. 変形例に係り、抵抗付与部の吸着層部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図７（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図７（Ｂ）は、電圧が印可された状態である（実施例１）。FIG. 7A is a conceptual diagram showing a specific structure of an adsorption layer portion of a resistance applying portion together with a belt according to a modified example, FIG. 7A is a state where no voltage is applied, and FIG. 7B is a state where a voltage is applied. (Example 1). 他の変形例に係り、抵抗付与部の吸着層部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図７（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図７（Ｂ）は、電圧が印可された状態である（実施例１）。FIG. 7A is a conceptual diagram showing a specific structure of an adsorption layer portion of a resistance applying portion together with a belt in accordance with another modification. FIG. 7A shows a state where no voltage is applied, and FIG. It is in the applied state (Example 1). 更に他の変形例に係り、抵抗付与部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図９（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図９（Ｂ）は、電圧が印可された状態である（実施例１）。FIG. 9A is a conceptual diagram showing a specific structure of a resistance applying portion together with a belt according to another modification, FIG. 9A shows a state where no voltage is applied, and FIG. 9B shows a case where a voltage is applied. (Example 1). 更に他の変形例に係り、抵抗付与部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図１０（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図１０（Ｂ）は、電圧が印可された状態である（実施例１）。FIG. 10A is a conceptual diagram showing a specific structure of a resistance applying portion together with a belt according to another modification, FIG. 10A shows a state where no voltage is applied, and FIG. 10B shows a case where a voltage is applied. (Example 1). 関節構造体を示す断面図である（実施例２）。(Example 2) which is sectional drawing which shows a joint structure. 関節構造体を示す断面図である（実施例３）。(Example 3) which is sectional drawing which shows a joint structure. 関節構造体を示す断面図である（実施例４）。(Example 4) which is sectional drawing which shows a joint structure. 関節構造体を示す断面図である（実施例５）。(Example 5) which is sectional drawing which shows a joint structure. 関節構造体を適用した歩行機構を示す斜視図である（実施例６）。(Example 6) which is a perspective view which shows the walking mechanism to which a joint structure is applied. 図１５の歩行機構を示す背面図である（実施例６）。(Example 6) which is a rear view which shows the walking mechanism of FIG. 図１５の歩行機構を示す側面図である（実施例６）。(Example 6) which is a side view which shows the walking mechanism of FIG.

ロボット等の関節部を駆動源の出力制御によらずに駆動することを可能にするという目的を、揺動自在な基部側及び可動側の関節部材にわたって走行駆動される無端体を設け、無端体の走行に電圧の印加に応じて抵抗を与える抵抗付与部を可動側の関節部材に設けたアクチュエータにより実現した。 Provided with an endless body that is driven to run over a swingable base side and movable side joint member for the purpose of enabling the joint portion of a robot or the like to be driven without output control of the drive source, This is realized by an actuator provided with a movable joint member that gives resistance in response to the application of a voltage to the traveling of the joint.

抵抗付与部による無端体への抵抗の付与には、電気レオロジー材料や電磁石を利用することができる。 An electrorheological material or an electromagnet can be used for imparting resistance to the endless body by the resistance imparting section.

かかるアクチュエータを利用した関節構造体は、基部側及び可動側の関節部材がヒンジを介して揺動自在に結合された関節部を有し、アクチュエータが関節部の基部側の関節部材に対して可動側の関節部材を揺動させる。 A joint structure using such an actuator has a joint part in which a base side and a movable side joint member are slidably coupled via a hinge, and the actuator is movable with respect to the joint member on the base side of the joint part. The side joint member is swung.

関節構造体が複数の関節部を有する場合は、複数の関節部材を直列に設け、隣接する関節部材がヒンジを介して揺動自在に結合されて関節部を構成する。アクチュエータは、無端体が複数の関節部材にわたって走行駆動され、抵抗付与部が各関節部での可動側となる関節部材に設けられる。 When the joint structure has a plurality of joint portions, a plurality of joint members are provided in series, and adjacent joint members are swingably coupled via a hinge to form a joint portion. In the actuator, the endless body is driven and driven over a plurality of joint members, and the resistance applying portion is provided on the joint member on the movable side of each joint portion.

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

［関節構造体の構成］
図１は、実施例１に係る関節構造体の本体部を示す斜視図、図２は、実施例１に係る関節構造体を示す断面図である。 [Composition of joint structure]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a main body portion of a joint structure according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the joint structure according to the first embodiment.

関節構造体１は、図１及び図２のように、本体部３と、アクチュエータ５とを備えている。本体部３は、ロボットの指等に適用可能な複数の関節部７ａ〜７ｄを有する多関節部材であり、アクチュエータ５によって関節部７ａ〜７ｄがそれぞれ駆動可能となっている。 The joint structure 1 includes a main body 3 and an actuator 5 as shown in FIGS. 1 and 2. The main body 3 is a multi-joint member having a plurality of joints 7 a to 7 d that can be applied to the fingers of the robot, and the joints 7 a to 7 d can be driven by the actuator 5.

本体部３は、複数の関節部材９ａ〜９ｅが直列に設けられ、隣接する関節部材９ａ及び９ｂ、９ｂ及び９ｃ、９ｃ及び９ｄ、９ｄ及び９ｅがヒンジ１１を介して揺動自在に結合されて各関節部７ａ〜７ｄが構成されている。各関節部７ａ〜７ｄにおいては、隣接する関節部材の一方（図１の左側）が基部側となり、同他方（図１の右側）が可動側となる。関節部材９ａは、本実施例において本体部３の基端部となっており、ロボット等に対して取り付けられる。関節部材９ｅは、本体部３の先端部となっている。 The main body 3 includes a plurality of joint members 9a to 9e provided in series, and adjacent joint members 9a and 9b, 9b and 9c, 9c and 9d, 9d and 9e are coupled to each other through a hinge 11 so as to be swingable. Each joint part 7a-7d is comprised. In each of the joint portions 7a to 7d, one of the adjacent joint members (left side in FIG. 1) is the base side, and the other (right side in FIG. 1) is the movable side. The joint member 9a is a base end portion of the main body 3 in this embodiment, and is attached to a robot or the like. The joint member 9 e is the tip of the main body 3.

各関節部材９ａ〜９ｅは、中空状に構成されており、本体部３の延設方向の前後二箇所で一対の対向壁部１３，１５間にヒンジ１１が取り付けられている。なお、関節部材は、中実状に形成しても良い。 Each joint member 9 a to 9 e is configured in a hollow shape, and hinges 11 are attached between the pair of opposing wall portions 13 and 15 at two locations in the front-rear direction in the extending direction of the main body portion 3. The joint member may be formed in a solid shape.

本実施例の対向壁部１３，１５は、同一形状の板状体であり、例えば金属等で構成されている。対向壁部１３，１５は、本体部３の延設方向の前後が山型に突出し、対向する突出部分間にヒンジ１１が取り付けられる。なお、関節部材９ａには、本体部３の延設方向の後部に突出する突出部分が形成されていない。 The opposing wall parts 13 and 15 of a present Example are the plate-shaped bodies of the same shape, for example, are comprised with the metal etc. The opposing wall portions 13 and 15 protrude in a mountain shape in the extending direction of the main body portion 3, and the hinge 11 is attached between the opposing protruding portions. The joint member 9a is not formed with a protruding portion that protrudes to the rear portion in the extending direction of the main body 3.

ヒンジ１１は、円筒又は円柱状のピンからなり、例えば金属等で構成されている。隣接する関節部材間では、ヒンジ１１が共用され、ヒンジ１１を支点とした関節部材相互の揺動が許容される。 The hinge 11 is composed of a cylindrical or columnar pin and is made of, for example, metal. Between adjacent joint members, the hinge 11 is shared, and swinging of the joint members around the hinge 11 is allowed.

アクチュエータ５は、無端体ユニット１７と、抵抗付与部１９とを備えている。 The actuator 5 includes an endless body unit 17 and a resistance applying unit 19.

図３は、無端体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the endless unit.

無端体ユニット１７は、図２及び図３のように、本体部３の内部、つまり関節部材９ａ〜９ｅの対向壁部１３，１５間を通って設けられ、駆動ローラ２１と、従動ローラ２３と、無端体としてのベルト２５とを備える。 2 and 3, the endless body unit 17 is provided inside the main body 3, that is, between the opposing wall portions 13 and 15 of the joint members 9a to 9e, and includes a driving roller 21, a driven roller 23, And a belt 25 as an endless body.

駆動ローラ２１は、例えば金属等で構成され、基端部の関節部材９ａの対向壁部１３，１５間に回転自在に取り付けられている。駆動ローラ２１は、スプロケット等を介して、駆動源としての電動モータ２７により回転駆動される。 The drive roller 21 is made of, for example, metal and is rotatably mounted between the opposing wall portions 13 and 15 of the joint member 9a at the base end portion. The drive roller 21 is rotationally driven by an electric motor 27 as a drive source via a sprocket or the like.

従動ローラ２３は、例えば金属等で構成され、先端部の関節部材９ｅの対向壁部１３，１５間に回転自在に取り付けられている。 The driven roller 23 is made of, for example, metal, and is rotatably mounted between the opposing wall portions 13 and 15 of the joint member 9e at the tip.

本実施例の駆動ローラ２１及び従動ローラ２３は、ヒンジ１１に対して関節部材９ａ〜９ｅの揺動方向の一側に偏倚し、且つ本体部３が直線状となっている基本姿勢において本体部３の延設方向で相互に重なる位置に設けられている。なお、駆動ローラ２１及び従動ローラ２３の位置は、関節構造体１の用途やそれに基づく本体部３の基本姿勢等に応じ、適宜設定することが可能である。 The driving roller 21 and the driven roller 23 of the present embodiment are biased to one side in the swing direction of the joint members 9a to 9e with respect to the hinge 11, and the main body portion is in a basic posture in which the main body portion 3 is linear. 3 are provided at positions overlapping each other in the extending direction. The positions of the drive roller 21 and the driven roller 23 can be set as appropriate according to the use of the joint structure 1 and the basic posture of the main body 3 based on the use.

駆動ローラ２１及び従動ローラ２３間には、ベルト２５が巻回されている。これにより、ベルト２５は、全ての関節部材９ａ〜９ｅにわたって走行駆動される構成となっている。 A belt 25 is wound between the driving roller 21 and the driven roller 23. Thereby, the belt 25 is configured to be driven and driven over all the joint members 9a to 9e.

本実施例のベルト２５は、導電性材料からなる無端ループ状であり、電気的に接地されている。ベルト２５の接地は、ブラシ等を利用して適宜行わせることが可能である。 The belt 25 of this embodiment has an endless loop shape made of a conductive material and is electrically grounded. The grounding of the belt 25 can be appropriately performed using a brush or the like.

ベルト２５の中間部は、各関節部材９ａ〜９ｅに設けられたガイド・ローラ２９により走行がガイドされる。また、ベルト２５は、テンショナー３１によって張力が与えられて緩みが防止されている。 The intermediate portion of the belt 25 is guided by a guide roller 29 provided in each joint member 9a to 9e. Further, the belt 25 is tensioned by the tensioner 31 to prevent loosening.

テンショナー３１は、例えばバネ等の弾性部材で構成され、駆動ローラ２１を関節部材９ａに対して支持している。このテンショナー３１は、駆動ローラ２１を従動ローラ２３に対して本体部３の延設方向で離反するように付勢する。これにより、ベルト２５の自由走行時に本体部３（関節部材９ａ〜９ｅ）を基本姿勢とすることができる。 The tensioner 31 is made of an elastic member such as a spring, for example, and supports the driving roller 21 with respect to the joint member 9a. The tensioner 31 urges the driving roller 21 to move away from the driven roller 23 in the extending direction of the main body 3. Thereby, the main-body part 3 (joint member 9a-9e) can be made into a basic posture at the time of the belt 25 free-running.

図４は、図２の一つの関節部材を示す拡大図である。図５は、図４の関節部材に設けられた抵抗付与部の吸着層部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図５（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図５（Ｂ）は、電圧が印可された状態である。 FIG. 4 is an enlarged view showing one joint member of FIG. FIG. 5 is a conceptual diagram showing a specific structure of the adsorption layer portion of the resistance applying portion provided on the joint member of FIG. 4 together with the belt. FIG. 5 (A) shows a state where no voltage is applied, FIG. B) is a state in which a voltage is applied.

抵抗付与部１９は、図２及び図４のように、各関節部７ａ〜７ｄにおいて可動側となる関節部材９ｂ〜９ｅにそれぞれ設けられている。各抵抗付与部１９は、全体として板状に構成されて関節部材９ｂ〜９ｅの対向壁部１３，１５間に固定され、無端体ユニット１７のベルト２５の一部表面に対向している。本実施例の抵抗付与部１９は、関節部材９ｂ〜９ｅの揺動方向の一方の縁部に位置している。 As shown in FIGS. 2 and 4, the resistance applying unit 19 is provided in each of the joint members 9 b to 9 e that are movable in each of the joint portions 7 a to 7 d. Each resistance applying portion 19 is configured in a plate shape as a whole, is fixed between the opposing wall portions 13 and 15 of the joint members 9 b to 9 e, and faces a part of the surface of the belt 25 of the endless body unit 17. The resistance applying portion 19 of the present embodiment is located at one edge portion in the swing direction of the joint members 9b to 9e.

抵抗付与部１９は、図４のように、絶縁層部３３と吸着層部３５とで構成されている。 As shown in FIG. 4, the resistance applying unit 19 includes an insulating layer portion 33 and an adsorption layer portion 35.

絶縁層部３３は、電気絶縁性を有する板状体からなる。この絶縁層部３３は、無端体ユニット１７のベルト２５に沿って関節部材９ｂ〜９ｅの対向壁部１３，１５間に固定されている。絶縁層部３３の表面には、吸着層部３５が積層されている。 The insulating layer portion 33 is made of a plate-like body having electrical insulation. The insulating layer portion 33 is fixed between the opposing wall portions 13 and 15 of the joint members 9 b to 9 e along the belt 25 of the endless body unit 17. An adsorption layer portion 35 is laminated on the surface of the insulating layer portion 33.

吸着層部３５は、図５（Ａ）のように、電気絶縁媒体３７に複数の電気レオロジー粒子３９を分散させた電気レオロジー材料の板状体からなる。なお、吸着層部３５は、導電性材料で構成することも可能である。この場合は、無端体ユニット１７のベルト２５が電気レオロジー材料で構成される。 As shown in FIG. 5A, the adsorption layer portion 35 is made of a plate-like body made of an electrorheological material in which a plurality of electrorheological particles 39 are dispersed in an electrically insulating medium 37. In addition, the adsorption layer part 35 can also be comprised with an electroconductive material. In this case, the belt 25 of the endless unit 17 is made of an electrorheological material.

電気絶縁媒体３７は、例えば粘着性のないフッ素系樹脂やシリコン樹脂等からなり、電気レオロジー粒子３９は、例えばシリカゲルやカーボン等の固体粒子からなる。 The electrical insulating medium 37 is made of, for example, a non-adhesive fluorine-based resin or silicon resin, and the electrorheological particles 39 are made of, for example, solid particles such as silica gel or carbon.

吸着層部３５の裏面には、銅等の導電性金属からなる電極４１が取り付けられている。電極４１は、電圧源４３に接続されている。これにより、電圧源４３は、無端体ユニット１７のベルト２５と吸着層部３５（抵抗付与部１９）との間に対し、スイッチ４５を通じて電圧の印加及びその解除が切り替え可能となっている。電極４１の裏面側は、絶縁層部３３に取り付けられている。 An electrode 41 made of a conductive metal such as copper is attached to the back surface of the adsorption layer portion 35. The electrode 41 is connected to the voltage source 43. As a result, the voltage source 43 can switch between applying and releasing the voltage through the switch 45 between the belt 25 of the endless unit 17 and the adsorption layer part 35 (resistance applying part 19). The back side of the electrode 41 is attached to the insulating layer portion 33.

吸着層部３５の表面は、対向する無端体ユニット１７のベルト２５に摺接する摺接面４７を構成している。摺接面４７では、電気レオロジー粒子３９の断面からなる吸着面４９が外部に露出している。なお、本実施例の吸着面４９は、摺接面４７と面一となっている。 The surface of the adsorption layer portion 35 constitutes a slidable contact surface 47 that is slidably contacted with the belt 25 of the endless unit 17 that is opposed thereto. At the sliding contact surface 47, an adsorption surface 49 consisting of a cross section of the electrorheological particles 39 is exposed to the outside. Note that the suction surface 49 of the present embodiment is flush with the slidable contact surface 47.

この吸着面４９は、図５（Ｂ）のように、吸着層部３５とベルト２５との間の電圧の印加時にも摺接面４７上で外部に露出して保持され、電気力によってベルト２５に対する吸着力を発生する。 As shown in FIG. 5B, the suction surface 49 is exposed and held on the sliding contact surface 47 even when a voltage is applied between the suction layer portion 35 and the belt 25, and the belt 25 is subjected to electric force. Adsorption force is generated against.

具体的には、吸着層部３５の電極４１とベルト２５との間で生じる電気力線により、吸着層部３５の吸着面４９に電気力によってベルト２５に対する吸着力が生じる。かかる吸着力は、マクスウェル応力によって生じていると考えられる。 Specifically, due to an electric force line generated between the electrode 41 of the adsorption layer portion 35 and the belt 25, an adsorption force to the belt 25 is generated on the adsorption surface 49 of the adsorption layer portion 35 by an electric force. This adsorption force is considered to be caused by Maxwell stress.

これにより、抵抗付与部１９は、電圧の印加に応じてベルト２５の一部を引き付けてベルト２５の走行に抵抗を与える構成となっている。 As a result, the resistance applying unit 19 is configured to attract a part of the belt 25 in accordance with the application of the voltage to give resistance to the running of the belt 25.

電圧が印可されていない平常状態においては、図５（Ａ）のように、吸着面４９による吸着力が生じず、吸着面４９を含む摺接面４７がベルト２５の自由な走行を許容する。
［関節構造体の動作］
図６は、図２の関節構造体の動作を示す断面図である。 In a normal state where no voltage is applied, as shown in FIG. 5A, the suction force by the suction surface 49 is not generated, and the sliding contact surface 47 including the suction surface 49 allows the belt 25 to travel freely.
[Operation of joint structure]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the operation of the joint structure of FIG.

本実施例の関節構造体１は、例えばロボットの指として対象物を把持する場合等に、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）のように、関節部７ａ〜７ｄがアクチュエータ５により駆動されて曲げられる。 In the joint structure 1 of the present embodiment, for example, when a target is grasped as a finger of a robot, the joint portions 7a to 7d are driven by the actuator 5 as shown in FIGS. 6 (A) to 6 (D). And bent.

具体的には、まず、図２の基本姿勢において、アクチュエータ５の無端体ユニット１７のベルト２５を電動モータ２７によって走行駆動させておく。この状態で、駆動対象となる関節部７ａ〜７ｄの何れか一つ又は複数において、可動側となる関節部材９ｂ〜９ｅを揺動させる。 Specifically, first, in the basic posture of FIG. 2, the belt 25 of the endless unit 17 of the actuator 5 is driven to travel by the electric motor 27. In this state, in any one or a plurality of the joint portions 7a to 7d to be driven, the joint members 9b to 9e on the movable side are swung.

具体的には、関節部７ａ〜７ｄの何れか一つ又は複数において、可動側となる関節部材９ｂ〜９ｅに取り付けられたアクチュエータ５の抵抗付与部１９と無端体ユニット１７のベルト２５との間に電圧を印加する。 Specifically, in any one or a plurality of the joint portions 7a to 7d, between the resistance applying portion 19 of the actuator 5 attached to the joint members 9b to 9e on the movable side and the belt 25 of the endless unit 17 Apply voltage to

これにより、図５（Ｂ）のように、抵抗付与部１９の吸着層部３５の吸着面４９により摺接面４７にベルト２５に対する吸着力が生じて、ベルト２５の走行に抵抗が与えられる。 As a result, as shown in FIG. 5B, the suction surface 49 of the suction layer portion 35 of the resistance applying portion 19 causes the suction force to the belt 25 on the sliding contact surface 47, and resistance is given to the running of the belt 25.

結果として、ベルト２５は、走行に与えられた抵抗に基づく抵抗付与部１９のせん断力と電動モータ２７による走行駆動力とに応じ、抵抗付与部１９の摺接面４７、吸着層部３５、絶縁層部３３を介し、駆動対象の関節部（７ａ〜７ｄ）における可動側の関節部材（９ｂ〜９ｅ）を引張ることができる。 As a result, according to the shearing force of the resistance applying unit 19 based on the resistance given to traveling and the traveling driving force of the electric motor 27, the belt 25 has a sliding contact surface 47 of the resistance applying unit 19, an adsorption layer unit 35, and an insulating layer. Via the layer part 33, the movable joint members (9b to 9e) in the joint parts (7a to 7d) to be driven can be pulled.

なお、ベルト２５の一部を摺接面４７に吸着力で固定すれば、動作を安定させることができる。吸着力は、電圧の変化に応じて変化させることができる。 If a part of the belt 25 is fixed to the sliding contact surface 47 with an attracting force, the operation can be stabilized. The attractive force can be changed according to the change in voltage.

かかる引張りに応じ、可動側の関節部材（９ｂ〜９ｅ）がヒンジ１１を介して選択的に基部側の関節部材（９ａ〜９ｄ）に対して揺動し、関節構造体１が曲がる。 In response to such pulling, the movable joint members (9b to 9e) selectively swing with respect to the base joint members (9a to 9d) via the hinge 11, and the joint structure 1 bends.

このように関節部７ａ〜７ｄは、アクチュエータ５により必要に応じて選択的に駆動され、関節部材９ｂ〜９ｅを選択的に揺動させて関節構造体１を曲げることができる。 As described above, the joint portions 7a to 7d are selectively driven as necessary by the actuator 5, and the joint structure 1 can be bent by selectively swinging the joint members 9b to 9e.

例えば、図６（Ａ）のように関節部７ｄが駆動される場合は、可動側の関節部材９ｅが基部側の関節部材９ｄに対して揺動して関節構造体１が曲げられる。 For example, when the joint 7d is driven as shown in FIG. 6A, the movable joint member 9e swings with respect to the base-side joint member 9d, and the joint structure 1 is bent.

また、図６（Ｂ）のように更に関節部７ｃが駆動された場合は、関節部７ｄで基部側であった関節部材９ｄも、関節部７ｃで可動側となって基部側の関節部材９ｃに対して揺動する。 When the joint portion 7c is further driven as shown in FIG. 6B, the joint member 9d that is the base side of the joint portion 7d also becomes the movable side of the joint portion 7c and becomes the base side joint member 9c. Swings against.

同様に、図６（Ｃ）のように更に関節部７ｂが駆動された場合は、関節部材９ｃが関節部材９ｂに対して揺動し、図６（Ｄ）のように更に関節部７ａが駆動された場合は、関節部材９ｂが関節部材９ａに対して揺動する。 Similarly, when the joint portion 7b is further driven as shown in FIG. 6C, the joint member 9c swings with respect to the joint member 9b, and the joint portion 7a is further driven as shown in FIG. 6D. When it is done, the joint member 9b swings with respect to the joint member 9a.

なお、関節構造体１では、図６（Ａ）〜（Ｄ）のように、先端側の関節部７ｄ〜７ａから順次駆動する必要はなく、上述のように関節部７ａ〜７ｄの何れか一つ又は複数を必要に応じて適宜駆動することが可能である。 In the joint structure 1, it is not necessary to sequentially drive from the joint portions 7 d to 7 a on the distal end side as shown in FIGS. 6A to 6D, and any one of the joint portions 7 a to 7 d as described above. One or more can be driven as needed.

ただし、相対的に先端側の関節部、例えば関節部７ｄと、相対的に基部側の関節部、例えば関節部７ｃとの双方を駆動する場合は、図６（Ｂ）のように先端側の関節部７ｄを駆動した後に基部側の関節部７ｂを順次駆動する必要がある。 However, when both the relatively distal joint portion, for example, the joint portion 7d and the relatively proximal joint portion, for example, the joint portion 7c are driven, the distal end side as shown in FIG. It is necessary to sequentially drive the joint portion 7b on the base side after driving the joint portion 7d.

各関節部７ａ〜７ｄの駆動時には、抵抗付与部１９に対する電圧の印加と、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅの揺動をベルト２５の走行駆動を継続させることで維持される。このため、例えば関節構造体１を用いて対象物を把持する際等には、対象物に対して圧力をかけ続けることができ、対象物の落下等を抑制することができる。 During the driving of the joint portions 7a to 7d, the voltage application to the resistance applying portion 19 and the swinging of the movable joint members 9b to 9e are maintained by continuing the driving of the belt 25. For this reason, when grasping an object using joint structure 1, for example, pressure can be continuously applied to an object, and a fall etc. of an object can be controlled.

このとき、アクチュエータ５の抵抗付与部１９及びベルト２５間の電圧及びベルト２５の走行駆動力を調整すれば、対象物に対する圧力の制御が可能である。 At this time, if the voltage between the resistance applying portion 19 of the actuator 5 and the belt 25 and the travel driving force of the belt 25 are adjusted, the pressure on the object can be controlled.

関節構造体１（揺動した可動側の関節部材９ｂ〜９ｅ）を基本姿勢に戻す際は、関節部７ａ〜７ｄの抵抗付与部１９に対する電圧の印加を解除すればよい。これにより、ベルト２５は、自由走行状態となり、テンショナー３１により与えられる張力によって関節構造体１（揺動した可動側の関節部材９ｂ〜９ｅ）を基本姿勢とすることができる。
［実施例１の効果］
本実施例のアクチュエータ５は、基部側の関節部材９ａ〜９ｄにヒンジ１１を介して可動側の関節部材９ｂ〜９ｅが揺動自在に結合された関節部７ａ〜７ｄを駆動するアクチュエータであって、基部側及び可動側の関節部材９ａ〜９ｅにわたって走行駆動されるベルト２５を有する無端体ユニット１７と、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅに設けられ電圧の印加に応じてベルト２５の一部を引き付けてベルト２５の走行に抵抗を与える抵抗付与部１９とを備えている。 When the joint structure 1 (swinged movable joint members 9b to 9e) is returned to the basic posture, the application of voltage to the resistance applying portion 19 of the joint portions 7a to 7d may be canceled. Accordingly, the belt 25 is in a free running state, and the joint structure 1 (the swingable movable joint members 9b to 9e) can be in the basic posture by the tension applied by the tensioner 31.
[Effect of Example 1]
The actuator 5 of this embodiment is an actuator that drives joint portions 7a to 7d in which movable joint members 9b to 9e are slidably coupled to base side joint members 9a to 9d via a hinge 11. The endless unit 17 having the belt 25 that is driven to run over the base-side and movable-side joint members 9a to 9e, and a part of the belt 25 that is provided in the movable-side joint members 9b to 9e according to the application of voltage. A resistance applying unit 19 that attracts and applies resistance to the running of the belt 25 is provided.

従って、本実施例のアクチュエータ５では、ベルト２５を走行駆動している状態で、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅの抵抗付与部１９により電圧の印加に応じてベルト２５の走行に抵抗を与えれば、ベルト２５が抵抗付与部１９を介して対応する可動側の関節部材を引張ることで揺動させることができる。 Therefore, in the actuator 5 of the present embodiment, when the belt 25 is driven to travel, the resistance applying unit 19 of the movable joint members 9b to 9e provides resistance to the traveling of the belt 25 according to the application of voltage. The belt 25 can be swung by pulling the corresponding movable joint member via the resistance applying portion 19.

このため、本実施例のアクチュエータ５では、駆動源である電動モータ２７の出力制御によらず、抵抗付与部１９に対する電圧制御によって関節部７ａ〜７ｄを駆動することが可能となる。 For this reason, in the actuator 5 of the present embodiment, it is possible to drive the joint portions 7a to 7d by voltage control with respect to the resistance applying portion 19 without depending on output control of the electric motor 27 which is a drive source.

結果として、本実施例のアクチュエータ５では、電動モータ２７はベルト２５を走行駆動するために一つ設ければよく、構造の簡素化や軽量化等を図ることができる。特に、複数の関節部７ａ〜７ｄを駆動する場合には、駆動源に代えて関節部７ａ〜７ｄに抵抗付与部１９をそれぞれ設ければよいので、構造の簡素化や軽量化等の上で有利である。 As a result, in the actuator 5 of the present embodiment, only one electric motor 27 may be provided for driving the belt 25, and the structure can be simplified and the weight can be reduced. In particular, when driving a plurality of joint portions 7a to 7d, the resistance applying portion 19 may be provided in each of the joint portions 7a to 7d instead of the drive source. It is advantageous.

また、本実施例のアクチュエータ５では、上述のように駆動源である電動モータ２７の出力制御によらずに抵抗付与部１９に対する電圧制御によって関節部７ａ〜７ｄを駆動することが可能となるので、関節部７ａ〜７ｄの駆動後に可動側の関節部材９ｂ〜９ｅを容易に基本姿勢に戻すことができる。 Further, in the actuator 5 of the present embodiment, the joint portions 7a to 7d can be driven by the voltage control on the resistance applying portion 19 without depending on the output control of the electric motor 27 which is a drive source as described above. The movable joint members 9b to 9e can be easily returned to the basic posture after the joint portions 7a to 7d are driven.

すなわち、従来のように駆動源の出力制御によって関節部を駆動する場合は、可動側の関節部材を基本姿勢に戻す際も駆動源の出力制御を行う必要がある。 That is, when the joint portion is driven by output control of the drive source as in the prior art, it is necessary to perform output control of the drive source even when the movable joint member is returned to the basic posture.

これに対し、本実施例のアクチュエータ５では、抵抗付与部１９に対する電圧の印加を解除すれば、関節部材９ｂ〜９ｅを自由に揺動させることができるので、バネのような付勢部材等を用いることで関節部材９ｂ〜９ｅを容易に基本姿勢に戻すことができる。また、そのような付勢部材を用いれば、関節構造体１を曲げない待機状態において、関節部材９ｂ〜９ｅの基本姿勢を保持するのにも有効である。 On the other hand, in the actuator 5 of the present embodiment, the joint members 9b to 9e can be freely swung if the application of the voltage to the resistance applying portion 19 is released. By using it, the joint members 9b to 9e can be easily returned to the basic posture. Further, using such an urging member is effective for maintaining the basic postures of the joint members 9b to 9e in a standby state in which the joint structure 1 is not bent.

本実施例のアクチュエータ５では、ベルト２５に張力を与えて自由走行時に可動側の関節部材９ｂ〜９ｅを基本姿勢とするテンショナー３１を備える。 The actuator 5 according to the present embodiment includes a tensioner 31 that applies tension to the belt 25 and sets the movable joint members 9b to 9e to the basic posture during free running.

従って、アクチュエータ５では、ベルト２５のたるみを防止するテンショナー３１を利用して、関節部材９ｂ〜９ｅを容易且つ確実に基本姿勢に戻すこと及び基本姿勢の保持が可能となる。 Therefore, the actuator 5 can easily and reliably return the joint members 9b to 9e to the basic posture and maintain the basic posture by using the tensioner 31 that prevents the belt 25 from sagging.

抵抗付与部１９は、電気レオロジー材料及び導電性材料の一方で構成されてベルト２５に対する摺接面４７を有し、ベルト２５は、電気レオロジー材料及び導電性材料の他方で構成され、抵抗付与部１９は、ベルト２５との間に印可された電圧に応じてベルト２５の一部を摺接面４７に吸着する。 The resistance applying portion 19 is configured by one of an electrorheological material and a conductive material and has a sliding contact surface 47 with respect to the belt 25. The belt 25 is configured by the other of the electrorheological material and the conductive material, and the resistance applying portion. 19 adsorbs a part of the belt 25 to the sliding contact surface 47 in accordance with the voltage applied between the belt 25 and the belt 25.

従って、本実施例のアクチュエータ５では、容易且つ確実にベルト２５の走行に抵抗を与えて関節部７ａ〜７ｄを駆動することができると共に、より確実に構成の簡素化を図ることができる。 Therefore, in the actuator 5 of the present embodiment, the joints 7a to 7d can be driven by giving resistance to the running of the belt 25 easily and reliably, and the configuration can be simplified more reliably.

本実施例のアクチュエータ５を適用した関節構造体１は、複数の関節部材９ａ〜９ｅを直列に設け、隣接する関節部材がヒンジ１１を介して揺動自在に結合されて関節部７ａ〜７ｄを構成し、アクチュエータ５のベルト２５が複数の関節部材９ａ〜９ｅにわたって走行駆動され、アクチュエータ５の抵抗付与部１９が、各関節部７ａ〜７ｄでの可動側となる関節部材９ｂ〜９ｅに設けられた。 In the joint structure 1 to which the actuator 5 of the present embodiment is applied, a plurality of joint members 9a to 9e are provided in series, and adjacent joint members are slidably coupled via a hinge 11 to connect the joint portions 7a to 7d. The belt 25 of the actuator 5 is driven to travel over a plurality of joint members 9a to 9e, and the resistance applying portion 19 of the actuator 5 is provided on the joint members 9b to 9e on the movable side of the joint portions 7a to 7d. It was.

このため、関節構造体１では、複数の各関節部７ａ〜ｄの駆動を抵抗付与部１９の電圧制御により容易且つ確実に行うことができる。 For this reason, in the joint structure 1, the plurality of joint portions 7 a to 7 d can be easily and reliably driven by the voltage control of the resistance applying portion 19.

また、関節部７ａ〜７ｄが駆動時には、抵抗付与部１９に対する電圧印加と、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅの揺動をベルト２５の走行駆動とを継続させることで維持される。このため、例えば関節構造体１を用いて対象物を把持する際等には、対象物に対して圧力をかけ続けることができ、対象物の落下等を抑制することができる。 Further, when the joint portions 7 a to 7 d are driven, the voltage application to the resistance applying portion 19 and the swinging of the movable joint members 9 b to 9 e are maintained by continuing the driving of the belt 25. For this reason, when grasping an object using joint structure 1, for example, pressure can be continuously applied to an object, and a fall etc. of an object can be controlled.

関節構造体１では、各関節部７ａ〜７ｄにベルト２５に対する駆動源がないので、構造の簡素化や軽量化等が実現される。 In the joint structure 1, each of the joint portions 7a to 7d does not have a driving source for the belt 25, so that the structure is simplified and the weight is reduced.

なお、アクチュエータ５を有する関節構造体は、必ずしも複数の関節部７ａ〜７ｄが要求されず、少なくとも１つの関節部を有するものとして構成できる。
［変形例］
図７は、実施例１の変形例に係り、抵抗付与部の吸着層部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図７（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図７（Ｂ）は、電圧が印可された状態である。 The joint structure having the actuator 5 does not necessarily require the plurality of joint portions 7a to 7d, and can be configured to have at least one joint portion.
[Modification]
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a specific structure of the adsorption layer portion of the resistance applying portion together with the belt according to a modification of the first embodiment. FIG. 7A shows a state where no voltage is applied, B) is a state in which a voltage is applied.

本変形例の抵抗付与部１９は、吸着層部３５が電気レオロジー材料からなり、摺接面４７に対する反対側面に一対の電極４１ａ，４１ｂを有している。抵抗付与部１９は、一対の電極４１ａ，４１ｂ間に電圧を印加することで摺接面４７にベルト２５を吸着する。 In the resistance applying portion 19 of this modification, the adsorption layer portion 35 is made of an electrorheological material, and has a pair of electrodes 41 a and 41 b on the side surface opposite to the sliding contact surface 47. The resistance applying unit 19 attracts the belt 25 to the sliding contact surface 47 by applying a voltage between the pair of electrodes 41 a and 41 b.

このように、本変形例では、抵抗付与部１９が、電気レオロジー材料で構成されて、ベルト２５に対する摺接面４７と、この摺接面４７に対する反対側面に少なくとも一対の電極４１ａ，４１ｂとを有し、一対の電極４１ａ，４１ｂ間に電圧を印加することで摺接面４７にベルト２５を吸着する。 As described above, in this modification, the resistance applying portion 19 is made of an electrorheological material, and the sliding contact surface 47 with respect to the belt 25 and at least a pair of electrodes 41 a and 41 b on the side surface opposite to the sliding contact surface 47 are provided. The belt 25 is attracted to the sliding contact surface 47 by applying a voltage between the pair of electrodes 41a and 41b.

従って、かかる変形例では、実施例１と同様の作用効果を奏することができるのに加え、ベルト２５を接地する必要がなく、構成を簡素化することができる。 Therefore, in this modification, in addition to having the same effects as in the first embodiment, it is not necessary to ground the belt 25, and the configuration can be simplified.

図８は、実施例１の他の変形例に係り、抵抗付与部の吸着層部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図８（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図８（Ｂ）は、電圧が印可された状態である。 FIG. 8 is a conceptual diagram showing a specific structure of the adsorption layer portion of the resistance applying portion together with the belt according to another modification of Example 1, and FIG. 8A is a state in which no voltage is applied, FIG. 8 (B) is a state in which a voltage is applied.

図８の変形例では、抵抗付与部１９の吸着層部３５の電気レオロジー粒子３９が電圧の印加に応じて摺接面４７に対して出没する構成となっている。 In the modification of FIG. 8, the electrorheological particles 39 of the adsorption layer portion 35 of the resistance applying portion 19 are configured to appear and disappear with respect to the sliding contact surface 47 in response to application of voltage.

吸着層部３５は、粘着性及び弾性を有する電気絶縁媒体３７に複数の電気レオロジー粒子３９を分散させて形成されている。 The adsorption layer portion 35 is formed by dispersing a plurality of electrorheological particles 39 in an electrically insulating medium 37 having adhesiveness and elasticity.

電気レオロジー粒子３９は、吸着層部３５の摺接面４７から突出した状態で保持され、電気レオロジー効果によって、電圧の印加時に吸着層部３５の内部に相対的に没入する。 The electrorheological particles 39 are held in a state of protruding from the sliding contact surface 47 of the adsorption layer portion 35, and relatively immerse into the adsorption layer portion 35 when a voltage is applied due to the electrorheological effect.

この没入により、吸着層部３５は、その粘着性によって摺接面４７にベルト２５に対する物理的な吸着力及びそれによる抵抗を生じさせる。 Due to this immersion, the adsorbing layer portion 35 generates a physical adsorbing force on the belt 25 on the sliding contact surface 47 and a resistance caused by the adhering property.

かかる変形例でも、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができる。 Even in this modification, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

図９は、実施例１の更に他の変形例に係り、抵抗付与部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図９（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図９（Ｂ）は、電圧が印可された状態である。 FIG. 9 is a conceptual diagram showing a specific structure of the resistance applying portion together with a belt according to still another modification of the first embodiment. FIG. 9A shows a state where no voltage is applied, and FIG. ) Is a state where a voltage is applied.

図９の変形例では、図９（Ａ）のように、抵抗付与部１９を電磁石５１とアーマチャ５３とで構成し、ベルト２５を非磁性体で構成したものである。 In the modification of FIG. 9, as shown in FIG. 9A, the resistance applying portion 19 is configured by an electromagnet 51 and an armature 53, and the belt 25 is configured by a non-magnetic material.

電磁石５１は、関節部材９ｂ〜９ｅの対向壁部１３，１５間に固定されると共に電圧源４３に接続されている。アーマチャ５３は、電磁石５１に対してベルト２５を挟んで対向配置され、対向壁部１３，１５間で電磁石５１に対して近接離反可能に支持されている。 The electromagnet 51 is fixed between the opposing wall portions 13 and 15 of the joint members 9 b to 9 e and connected to the voltage source 43. The armature 53 is disposed to face the electromagnet 51 with the belt 25 interposed therebetween, and is supported so as to be able to approach and separate from the electromagnet 51 between the opposed wall portions 13 and 15.

本変形例では、各関節部７ａ〜７ｄの駆動時に、図９（Ｂ）のように、電磁石５１が電圧を印加に応じて磁力を発生させ、磁力によって電磁石５１にアーマチャ５３を引き付ける。これにより、ベルト２５が電磁石５１とアーマチャ５３との間で挟持され、ベルト２５の走行に磁力に基づく抵抗が与えられる。 In this modification, when the joints 7a to 7d are driven, as shown in FIG. 9B, the electromagnet 51 generates a magnetic force in response to the application of a voltage, and the armature 53 is attracted to the electromagnet 51 by the magnetic force. Accordingly, the belt 25 is sandwiched between the electromagnet 51 and the armature 53, and resistance based on magnetic force is given to the running of the belt 25.

このように、本変形例の抵抗付与部１９は、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅに固定された電磁石５１と、この電磁石５１に対してベルト２５を挟んで対向配置された磁性体のアーマチャ５３とを備え、電磁石５１の電圧の印加に応じた磁力に基づいてベルト２５を電磁石５１とアーマチャ５３との間で挟持する。 As described above, the resistance applying unit 19 of the present modification includes an electromagnet 51 fixed to the movable joint members 9b to 9e, and a magnetic armature 53 that is disposed to face the electromagnet 51 with the belt 25 interposed therebetween. The belt 25 is clamped between the electromagnet 51 and the armature 53 based on the magnetic force according to the application of the voltage of the electromagnet 51.

従って、本変形例においても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。 Therefore, also in this modification, the same operation effect as Example 1 can be produced.

図１０は、実施例１の更に他の変形例に係り、抵抗付与部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図１０（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図１０（Ｂ）は、電圧が印可された状態である。 FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a specific structure of the resistance applying portion together with a belt according to still another modification of the first embodiment. FIG. 10A illustrates a state where no voltage is applied, and FIG. ) Is a state where a voltage is applied.

図１０の変形例では、図９の変形例に対してアーマチャ５３を省略し、ベルト２５を導電性材料による磁性体としたものである。 In the modification of FIG. 10, the armature 53 is omitted from the modification of FIG. 9, and the belt 25 is made of a magnetic material made of a conductive material.

かかる変形例では、各関節部７ａ〜７ｂの駆動時に、図１０（Ｂ）のように、電磁石５１が電圧の印加に応じて磁力を発生させ、発生した磁力によってベルト２５を引き付ける。これにより、ベルト２５の走行に磁力に基づく抵抗が与えられる。 In such a modification, when the joints 7a to 7b are driven, as shown in FIG. 10B, the electromagnet 51 generates a magnetic force in response to the application of voltage, and the belt 25 is attracted by the generated magnetic force. Thereby, resistance based on magnetic force is given to the running of the belt 25.

このように、本変形例では、ベルト２５が、磁性体で構成され、抵抗付与部１９が、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅに固定された電磁石５１であり、電磁石５１の電圧の印加に応じた磁力に基づいてベルト２５を吸着する。 As described above, in the present modification, the belt 25 is made of a magnetic material, and the resistance applying unit 19 is the electromagnet 51 fixed to the movable joint members 9b to 9e, according to the application of the voltage of the electromagnet 51. The belt 25 is attracted based on the magnetic force.

図１１は、実施例２に係る関節構造体を示す断面図である。なお、実施例２は、基本構成が実施例１と共通するため、対応する構成部分に同符号又は同符号にＡを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。 FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the joint structure according to the second embodiment. Since the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, redundant description is omitted by using the same reference numerals or the same reference numerals with A added to the corresponding components.

本実施例の関節構造体１Ａでは、アクチュエータ５Ａの無端体ユニット１７Ａが一対のベルト２５Ａａ，２５Ａｂを備え、抵抗付与部１９Ａが一対の各ベルト２５Ａａ，２５Ａｂに対して設けられている。 In the joint structure 1A of the present embodiment, the endless unit 17A of the actuator 5A includes a pair of belts 25Aa and 25Ab, and a resistance applying portion 19A is provided for each of the pair of belts 25Aa and 25Ab.

ベルト２５Ａａ，２５Ａｂは、ヒンジ１１に対する関節部材９ａＡ〜９ｅＡの揺動方向の両側にそれぞれ配置されて逆向きに走行駆動されるようになっている。 The belts 25 Aa and 25 Ab are arranged on both sides of the swinging direction of the joint members 9 a A to 9 e A with respect to the hinge 11 and are driven to run in the opposite directions.

なお、一対のベルト２５Ａａ，２５Ａｂは、対称な構成であるため、主に一方のベルト２５Ａａについて説明し、他方のベルト２５Ａｂについて同一の符号を付して重複した説明を省略する。 Since the pair of belts 25Aa and 25Ab has a symmetric configuration, one belt 25Aa will be mainly described, and the other belt 25Ab will be denoted by the same reference numeral and redundant description will be omitted.

ベルト２５Ａａは、従動ローラ２３Ａ，５５間に巻き回されている。従動ローラ５５は、実施例１の駆動ローラ２１に代えて設けられている。この従動ローラ５５は、テンショナー３１により付勢されている。 The belt 25Aa is wound around the driven rollers 23A and 55. The driven roller 55 is provided in place of the drive roller 21 of the first embodiment. The driven roller 55 is urged by the tensioner 31.

本実施例の駆動ローラ２１Ａは、従動ローラ５５に対して関節構造体１Ａの延設方向前方側で関節部材９ａＡに設けられている。駆動ローラ２１Ａは、ピンチ・ローラ５７と対で設けられ、ピンチ・ローラ５７との間に一対のベルト２５Ａａ，２５Ａｂの対向部分の一部を挟持している。これにより、駆動ローラ２１Ａは、一対のベルト２５Ａａ，２５Ａｂを逆方向に走行駆動可能となっている。なお、ベルト２５Ａａ，２５Ａｂに対しては、それぞれ電動モータ２７を設けてもよい。 The driving roller 21A of the present embodiment is provided on the joint member 9aA on the front side in the extending direction of the joint structure 1A with respect to the driven roller 55. The drive roller 21 A is provided in a pair with the pinch roller 57, and sandwiches a part of the facing portion of the pair of belts 25 Aa and 25 Ab between the pinch roller 57. Thereby, the driving roller 21A can drive the pair of belts 25Aa and 25Ab in the opposite directions. An electric motor 27 may be provided for each of the belts 25Aa and 25Ab.

抵抗付与部１９Ａは、基本的に実施例１と同様の構成であるが、ベルト２５Ａａ，２５Ａｂの双方に対応して、各関節部材９ａＡ〜９ｅＡに一対ずつ設けられている。 The resistance applying portion 19A has basically the same configuration as that of the first embodiment, but a pair of each is provided for each of the joint members 9aA to 9eA corresponding to both the belts 25Aa and 25Ab.

各一対の抵抗付与部１９Ａは、関節部材９ａＡ〜９ｅＡの揺動方向の両縁部で相互に対向配置され、摺接面４７，４７がベルト２５Ａａ，２５Ａｂにそれぞれ摺接している。 The pair of resistance applying portions 19A are arranged to face each other at both edges in the swing direction of the joint members 9aA to 9eA, and the sliding contact surfaces 47 and 47 are in sliding contact with the belts 25Aa and 25Ab, respectively.

本実施例では、図１１の二点鎖線で示すように、ヒンジ１１に対して揺動方向の両側に位置するベルト２５Ａａ，２５Ａｂ及び抵抗付与部１９Ａによって各関節部７ａＡ〜７ｄＡを駆動し、関節部材９ｂＡ〜９ｅＡを揺動方向の両側に揺動させて関節構造体１Ａを曲げることができる。 In this embodiment, as shown by a two-dot chain line in FIG. 11, the joints 7aA to 7dA are driven by the belts 25Aa and 25Ab and the resistance applying portion 19A located on both sides of the swing direction with respect to the hinge 11, The joint structure 1A can be bent by swinging the members 9bA to 9eA to both sides in the swing direction.

また、本実施例では、関節部７ａＡ〜７ｄＡの内の複数を駆動する場合、駆動される関節部を逆方向に揺動させることができる。例えば、関節部７ｅＡを図１１の二点差線のように図中左側に揺動させ、他の関節部７ｂＡや７ｃＡを図１１の二点差線のように図中右側に揺動させることも可能である。 In the present embodiment, when driving a plurality of the joint portions 7aA to 7dA, the driven joint portion can be swung in the reverse direction. For example, the joint 7eA can be swung to the left in the figure as shown by the two-dotted line in FIG. 11, and the other joints 7bA and 7cA can be swung to the right in the figure as shown by the two-dotted line in FIG. It is.

このため、本実施例では、関節構造体１Ａの動きの自由度を向上させることができる。 For this reason, in a present Example, the freedom degree of a motion of 1 A of joint structures can be improved.

また、本実施例のベルト２５Ａａ，２５Ａｂは、対向部分を挟持する駆動ローラ２１Ａ及びピンチ・ローラ５７を備え、駆動ローラ２１Ａによって逆向きに走行駆動される。 Further, the belts 25Aa and 25Ab of the present embodiment are provided with a driving roller 21A and a pinch roller 57 that sandwich the opposed portions, and are driven to travel in the reverse direction by the driving roller 21A.

従って、一対のベルト２５Ａａ，２５Ａｂに対して駆動ローラ２１Ａを駆動するための単一の駆動源を設ければよく、構造の簡素化等を図ることができる。 Therefore, it is sufficient to provide a single drive source for driving the drive roller 21A for the pair of belts 25Aa and 25Ab, and the structure can be simplified.

その他、本実施例においても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。なお、実施例２においても、実施例１の変形例の構造を採用することができる。 In addition, also in the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In the second embodiment, the structure of the modification of the first embodiment can be employed.

図１２は、実施例３に係る関節構造体を示す断面図である。なお、実施例３は、基本構成が実施例１と共通するため、対応する構成部分に同符号又は同符号にＢを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。また、図１２では、アクチュエータの記載を省略してあるが、実施例１又は２のアクチュエータ５又は５Ａを適用すればよい。 FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the joint structure according to the third embodiment. Since the basic configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, redundant description is omitted by using the same reference numerals or corresponding symbols with B added to the corresponding components. In FIG. 12, the description of the actuator is omitted, but the actuator 5 or 5A of the first or second embodiment may be applied.

本実施例の関節構造体１Ｂは、各関節部７ａＢ〜７ｄＢにおいて、隣接する関節部材間に付勢部材としてのバネ６１を設けたものである。なお、付勢部材としては、ゴム等を用いることも可能である。 In the joint structure 1B of the present embodiment, a spring 61 as a biasing member is provided between adjacent joint members in each of the joint portions 7aB to 7dB. Note that rubber or the like can be used as the biasing member.

バネ６１は、ねじりバネ、圧縮バネ、引張バネ、板バネ等、各種のバネを関節構造体１Ｂの用途や基本姿勢等に応じて適宜採用することができる。本実施例のバネ６１は、ねじりバネとして構成され、コイル状のバネ本体６３の両端にアーム６５ａ，６５ｂが設けられている。 As the spring 61, various springs such as a torsion spring, a compression spring, a tension spring, and a leaf spring can be appropriately employed according to the use and basic posture of the joint structure 1 B. The spring 61 of the present embodiment is configured as a torsion spring, and arms 65 a and 65 b are provided at both ends of a coiled spring body 63.

各関節部７ａＢ〜７ｄＢのバネ６１は、バネ本体６３内にヒンジ１１を挿通させ、一方のアーム６５ａが可動側の関節部材９ｂＢ〜９ｅＢに固定され、且つ他方のアーム６５ｂが基部側の関節部材９ａＢ〜９ｄＢに固定されている。これにより、バネ６１は、各関節部７ａＢ〜７ｄＢで隣接する関節部材を基本姿勢となるように付勢する。本実施例の基本姿勢は、実施例１と同様に、本体部３Ｂを直線状とするが、関節構造体１Ｂの用途等に応じて適宜設定される。 The springs 61 of the joint portions 7aB to 7dB are inserted through the hinge 11 into the spring main body 63, one arm 65a is fixed to the movable side joint members 9bB to 9eB, and the other arm 65b is the base side joint member. It is fixed at 9aB to 9dB. Thereby, the spring 61 biases the adjacent joint members at the joint portions 7aB to 7dB so as to be in the basic posture. As in the first embodiment, the basic posture of the present embodiment is set to be linear according to the application of the joint structure 1B and the like, although the main body 3B is linear.

本実施例の関節構造体１Ｂでは、アクチュエータのベルトを走行させなくても、バネ６１によって関節構造体１Ｂを基本姿勢に容易に戻すことができると共に、関節構造体１Ｂの待機状態において基本姿勢を容易に保持することができる。 In the joint structure 1B of the present embodiment, the joint structure 1B can be easily returned to the basic posture by the spring 61 without running the belt of the actuator, and the basic posture is maintained in the standby state of the joint structure 1B. It can be easily held.

基本姿勢の保持においては、例えば、図１２のように関節構造体１Ｂを上向きで用いる場合、関節構造体１Ｂの倒れを防止することができる。また、図１２とは逆に関節構造体１Ｂを下向きで用いる場合は、関節構造体１Ｂが不用意に揺動してふらつくことを防止できる。 In maintaining the basic posture, for example, when the joint structure 1B is used upward as shown in FIG. 12, the joint structure 1B can be prevented from falling. In contrast to FIG. 12, when the joint structure 1B is used in a downward direction, the joint structure 1B can be prevented from swinging and wobbling carelessly.

その他、本実施例でも、実施例１と同様の作用効果を奏することができ、また、実施例１と同様の変形例を適用することができる。 In addition, also in the present embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained, and the same modification as that of the first embodiment can be applied.

図１３は、実施例４に係る関節構造体を示す断面図である。なお、実施例４は、基本構成が実施例１と共通するため、対応する構成部分に同符号又は同符号にＣを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。また、図１３では、アクチュエータの記載を省略してあるが、実施例１又は２のアクチュエータ５又は５Ａを適用すればよい。 FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating the joint structure according to the fourth embodiment. Since the basic configuration of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment, duplicated description is omitted by using the same reference numerals or corresponding symbols with C added to corresponding components. In FIG. 13, the description of the actuator is omitted, but the actuator 5 or 5A of the first or second embodiment may be applied.

本実施例の関節構造体１Ｃは、各関節部７ａＣ〜７ｄＣにおいて、隣接する関節部材間に緩衝部材としてのダンパー６７を設けたものである。 In the joint structure 1C of the present embodiment, a damper 67 as a buffer member is provided between adjacent joint members in each of the joint portions 7aC to 7dC.

ダンパー６７は、直動ダンパーや回転ダンパー等、各種のダンパーを関節構造体１Ｃの用途や基本姿勢等に応じて適宜採用することができる。本実施例のダンパー６７は、直動ダンパーとして構成され、シリンダ６９に対してロッド７１が出没するようになっている。 As the damper 67, various types of dampers such as a linear motion damper and a rotary damper can be appropriately employed depending on the use of the joint structure 1C, the basic posture, and the like. The damper 67 of the present embodiment is configured as a linear motion damper, and the rod 71 is projected and retracted with respect to the cylinder 69.

各関節部７ａＣ〜７ｄＣのダンパー６７は、例えばロッド７１の端部が可動側の関節部材９ｂＣ〜９ｅＣに軸支され、シリンダ６９の端部が基部側の関節部材９ａＢ〜９ｄＢに軸支されている。これにより、ダンパー６７は、各関節部７ａ〜７ｄで可動側の関節部材９ｂＣ〜９ｅＣの揺動を緩衝することができる。 In the dampers 67 of the joint portions 7aC to 7dC, for example, the end portion of the rod 71 is pivotally supported by the movable side joint members 9bC to 9eC, and the end portion of the cylinder 69 is pivotally supported by the base side joint members 9aB to 9dB. Yes. Thereby, the damper 67 can buffer the swing of the movable joint members 9bC to 9eC at the joint portions 7a to 7d.

本実施例では、関節構造体１Ｃを関節部７ａＣ〜７ｄＣの駆動によって曲げる際や外部からの急激な力によって強制的に曲げられる際等に、可動側の関節部材９ｂＣ〜９ｅＣの揺動をダンパー６７によって緩衝することができる。このため、関節構造体１Ｃの動作速度を調節して、動作の安定性や確実性を向上できる。 In the present embodiment, when the joint structure 1C is bent by driving the joint portions 7aC to 7dC, or when it is forcibly bent by an abrupt force from the outside, the swinging of the movable joint members 9bC to 9eC is controlled by the damper. 67 can be buffered. For this reason, the operation speed of the joint structure 1C can be adjusted to improve the stability and certainty of the operation.

また、ダンパー６７は、関節構造体１Ｃの動作開始時や停止時の振動を抑制することもでき、より確実に関節構造体１Ｃの動作の安定性や確実性を向上できる。 Further, the damper 67 can also suppress vibration at the start and stop of the operation of the joint structure 1C, and can more reliably improve the stability and reliability of the operation of the joint structure 1C.

また、実施例３のバネ６１を更に採用すれば、バネ６１と共に関節部材９ｂＣ〜９ｅＣの揺動を緩衝すること等ができ、ダンパー６７による効果とバネ６１による効果とを相乗的に高めることができる。 Further, if the spring 61 of the third embodiment is further employed, the swinging of the joint members 9bC to 9eC can be buffered together with the spring 61, and the effect of the damper 67 and the effect of the spring 61 can be synergistically enhanced. it can.

図１４は、実施例５に係る関節構造体を示す側面図である。なお、実施例５は、基本構成が実施例１と共通するため、対応する構成部分に同符号又は同符号にＤを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。また、図１４では、アクチュエータの記載を省略してあるが、実施例１又は２のアクチュエータ５又は５Ａを適用すればよい。 FIG. 14 is a side view illustrating the joint structure according to the fifth embodiment. Since the basic configuration of the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment, redundant description is omitted by using the same reference numerals or corresponding symbols with D added to the corresponding components. In FIG. 14, the actuator is not shown, but the actuator 5 or 5A of the first or second embodiment may be applied.

本実施例では、関節構造体１Ｄが三つの関節部材９ａＤ〜９ｃＤによる二つの関節部７ａＤ及び７ｂＤを有する場合を例示している。この関節構造体１Ｄでは、各関節部７ａＤ及び７ｂＤにおいて、隣接する関節部材の揺動範囲を規制するストッパー７３ａ，７３ｂが設けられている。 In the present embodiment, a case where the joint structure 1D has two joint portions 7aD and 7bD formed by three joint members 9aD to 9cD is illustrated. In the joint structure 1D, stoppers 73a and 73b for restricting the swing range of adjacent joint members are provided in the joint portions 7aD and 7bD.

ストッパー７３ａ，７３ｂは、それぞれ隣接する関節部材の一方に設けられた突起部７５と、隣接する関節部材の他方に設けられた突当部７７とからなっている。本実施例では、関節構造体１Ｄの中間部に位置する関節部材９ｂＤに、両関節部７ａＤ及び７ｂＤに対するストッパー７３ａ，７３ｂの突起部７５を設け、両端部に位置する関節部材９ａＤ，９ｃＤに、それぞれストッパー７３ａ，７３ｂの突当部７７を設けている。 Each of the stoppers 73a and 73b includes a protrusion 75 provided on one of the adjacent joint members and an abutting portion 77 provided on the other of the adjacent joint members. In the present embodiment, the joint member 9bD located in the middle part of the joint structure 1D is provided with the protrusions 75 of the stoppers 73a and 73b with respect to both joint parts 7aD and 7bD, and the joint members 9aD and 9cD located at both ends are provided with Abutting portions 77 for the stoppers 73a and 73b are provided.

本実施例のストッパー７３ａ，７３ｂの突起部７５は、関節部材９ｂＤの対向壁部１３Ｄ，１５Ｄそれぞれに設けられている。なお、対向壁部１３Ｄ，１５Ｄは、対称な構成であるため、対向壁部１３Ｄについてのみ説明する。図１４においては、対向壁部１３Ｄを図示し、対向壁部１５Ｄについて符号のみを括弧書きで示す。 The protrusions 75 of the stoppers 73a and 73b of the present embodiment are provided on the opposing wall portions 13D and 15D of the joint member 9bD, respectively. In addition, since opposing wall part 13D, 15D is a symmetrical structure, only opposing wall part 13D is demonstrated. In FIG. 14, the opposing wall portion 13D is illustrated, and only the reference numerals for the opposing wall portion 15D are shown in parentheses.

ストッパー７３ａ，７３ｂの突起部７５は、対向壁部１３Ｄに対し、本体部３Ｄの延設方向の両側で一体に形成されている。これら突起部７５は、それぞれヒンジ１１に対する揺動方向の両側で、対向壁部１３Ｄの対角近傍に位置している。各突起部７５は、ブロック状に形成されており、対向壁部１３Ｄの表面から突出している。 The protrusions 75 of the stoppers 73a and 73b are integrally formed on both sides in the extending direction of the main body 3D with respect to the opposing wall 13D. These protrusions 75 are located on opposite sides of the opposing wall 13D on both sides of the swing direction with respect to the hinge 11, respectively. Each protrusion 75 is formed in a block shape and protrudes from the surface of the opposing wall 13D.

ストッパー７３ａ，７３ｂの突当部７７は、関節部材９ａＤ及び９ｃＤの突起部７５に対応する端縁部で構成されている。 The abutting portions 77 of the stoppers 73a and 73b are configured by edge portions corresponding to the protruding portions 75 of the joint members 9aD and 9cD.

ストッパー７３ａの突当部７７は、本体部３Ｄの基本姿勢において、ストッパー７３ａの突起部７５に向けて関節部材９ａＤの端縁部を膨出させて形成されている。この突当部７７は、突起部７５に対して、本体部３Ｄの延設方向で間隔をあけて対向している。 The abutting portion 77 of the stopper 73a is formed by bulging the end edge portion of the joint member 9aD toward the protruding portion 75 of the stopper 73a in the basic posture of the main body portion 3D. The abutting portion 77 is opposed to the projecting portion 75 with a gap in the extending direction of the main body portion 3D.

ストッパー７３ｂの突当部７７も同様に、本体部３Ｄの基本姿勢において、ストッパー７３ｂの突起部７５に向けて関節部材９ｃＤの端縁部を膨出させて形成され、本体部３Ｄの延設方向で突起部７５に間隔をあけて対向する。 Similarly, the abutting portion 77 of the stopper 73b is formed by bulging the end edge of the joint member 9cD toward the protruding portion 75 of the stopper 73b in the basic posture of the main body 3D, and the extending direction of the main body 3D. The projection 75 is opposed to the projection 75 with a gap.

本実施例の関節構造体１Ｄでは、本体部３Ｄの延設方向の荷重を支える際に、ストッパー７３ａ，７３ｂの突起部７５及び突当部７７を相互に突き当てることができる。 In the joint structure 1D of the present embodiment, when supporting the load in the extending direction of the main body 3D, the protrusions 75 and the abutting portions 77 of the stoppers 73a and 73b can be abutted against each other.

このため、本実施例の関節構造体１Ｄでは、相対的に大きな荷重であっても、関節部材９ｂＤ，９ｃＤの揺動範囲を規制して安定的に支えることが可能となる。従って、関節構造体１Ｄをロボットの脚部等の関節構造に適用することが可能となる。 For this reason, in the joint structure 1D of the present embodiment, even if the load is relatively large, the swing range of the joint members 9bD and 9cD can be regulated and stably supported. Therefore, the joint structure 1D can be applied to a joint structure such as a leg portion of a robot.

また、ストッパー７３ａ，７３ｂの突起部７５及び突当部７７が相互に突き当たることで、関節部材９ｂＤや９ｃＤが過度に揺動することを規制でき、アクチュエータの損傷を防止することができる。また、実施例３のバネ６１や実施例４のダンパー６７を更に採用した場合は、バネ６１やダンパー６７の損傷をも防止できる。 Further, the protrusions 75 and the abutting portions 77 of the stoppers 73a and 73b abut against each other, so that the joint members 9bD and 9cD can be prevented from excessively swinging, and the actuator can be prevented from being damaged. Moreover, when the spring 61 of Example 3 and the damper 67 of Example 4 are further employ | adopted, damage to the spring 61 and the damper 67 can also be prevented.

図１５は、実施例６に係る関節構造体を適用した歩行機構を示す斜視図、図１６は、同背面図、図１７は、同側面図である。なお、実施例６は、実施例１〜５と対応する構成部分に同符号又は同符号にＥを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。 15 is a perspective view showing a walking mechanism to which the joint structure according to Embodiment 6 is applied, FIG. 16 is a rear view thereof, and FIG. 17 is a side view thereof. In the sixth embodiment, the same components as those in the first to fifth embodiments are denoted by the same reference numerals or symbols with E added to the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施例では、関節構造体１Ｅが歩行機構８３に適用され、歩行機構８３の一対の歩行用の脚部を、それぞれ関節構造体１Ｅによって構成している。本実施例の歩行機構８３は、矩形板状の連結ベース部８５に、脚部としての一対の関節構造体１Ｅが結合されている。 In the present embodiment, the joint structure 1E is applied to the walking mechanism 83, and the pair of walking legs of the walking mechanism 83 is configured by the joint structure 1E. In the walking mechanism 83 of the present embodiment, a pair of joint structures 1E as legs are coupled to a rectangular plate-shaped connection base portion 85.

各関節構造体１Ｅは、実施例５の関節構造体１Ｄに対して、上下逆向きに構成されている。なお、図１５〜図１７の例では、関節構造体１Ｅが四つの関節部材９ａＥ〜９ｄＥによる三つの関節部７ａＥ〜７ｃＥを有する場合であり、人間の脚部に対応した構成となっている。 Each joint structure 1E is configured upside down with respect to the joint structure 1D of the fifth embodiment. In the example of FIGS. 15 to 17, the joint structure 1 E has three joint portions 7 a E to 7 c E composed of four joint members 9 a E to 9 d E, and has a configuration corresponding to a human leg.

具体的には、基端部の関節部材９ａＥが連結ベース部８５に一体に結合され、下端部の関節部材９ａＥから下方に順次関節部材９ｂＥ〜９ｄＥがヒンジ１１により揺動自在に結合されている。関節部材９ｂＥ〜９ｄＥは、それぞれ脚部の大腿部、下腿部、足に対応し、関節部７ａＥ〜７ｃＥは、それぞれ股関節、膝、足首に対応する。 Specifically, the joint member 9aE at the base end is integrally coupled to the connection base portion 85, and the joint members 9bE to 9dE are sequentially coupled downward by the hinge 11 from the joint member 9aE at the lower end. . The joint members 9bE to 9dE correspond to the thigh, leg, and foot, respectively, and the joint portions 7aE to 7cE respectively correspond to the hip joint, knee, and ankle.

かかる関節構造体１Ｅでは、関節部７ａＥ及び７ｂＥ間にストッパー７３ａＥ，７３ｂＥが設けられている。ストッパー７３ａＥ，７３ｂＥは、実施例３と同様に、突起部７５Ｅ及び突当部７７Ｅで構成されている。 In the joint structure 1E, stoppers 73aE and 73bE are provided between the joint portions 7aE and 7bE. The stoppers 73aE and 73bE are composed of a projecting portion 75E and a projecting portion 77E, as in the third embodiment.

ただし、本実施例のストッパー７３ａＥ，７３ｂＥの突起部７５Ｅは、関節部材９ａＥ，９ｂＥに設けられ、突当部７７Ｅは、関節部材９ｂＥ及び９ｃＥに設けられている。 However, the protrusions 75E of the stoppers 73aE and 73bE of this embodiment are provided on the joint members 9aE and 9bE, and the abutting portions 77E are provided on the joint members 9bE and 9cE.

これらストッパー７３ａＥ，７３ｂＥは、関節部材９ｂＤ，９ｃＤの揺動範囲を規制できる点で実施例３と同様である。特に、ストッパー７３ｂＥは、ヒンジ１１に対する揺動方向の一側、本実施例では歩行機構８３の歩行方向の前方側に位置しており、ストッパー７３ａＥは、ヒンジ１１に対する揺動方向の他側、本実施例では歩行機構８３の歩行方向の後方側に位置している。 These stoppers 73aE and 73bE are similar to the third embodiment in that the swinging range of the joint members 9bD and 9cD can be restricted. In particular, the stopper 73bE is located on one side of the swinging direction with respect to the hinge 11, in this embodiment, on the front side of the walking direction of the walking mechanism 83, and the stopper 73aE is located on the other side of the swinging direction with respect to the hinge 11. In the embodiment, the walking mechanism 83 is located on the rear side in the walking direction.

従って、関節部材９ｂＤ，９ｃＤの揺動範囲の規制を通じ、関節部７ａＥ及び７ｂＥを股関節及び膝と同様の可動範囲とすることができる。 Therefore, the joint portions 7aE and 7bE can be set to have a movable range similar to that of the hip joint and the knee through regulation of the swing range of the joint members 9bD and 9cD.

関節構造体１Ｅのアクチュエータ５Ｅは、図１７のように、実施例２のアクチュエータ５Ａを上下逆向きにした構成に略対応する。 The actuator 5E of the joint structure 1E substantially corresponds to a configuration in which the actuator 5A of the second embodiment is turned upside down as shown in FIG.

すなわち、関節構造体１Ｅでは、アクチュエータ５Ｅの無端体ユニット１７Ｅが一対のベルト２５Ｅａ，２５Ｅｂを備え、抵抗付与部１９Ｅが一対の各ベルト２５Ｅａ，２５Ｅｂに対して設けられている。 That is, in the joint structure 1E, the endless unit 17E of the actuator 5E includes a pair of belts 25Ea and 25Eb, and a resistance applying portion 19E is provided for each of the pair of belts 25Ea and 25Eb.

ベルト２５Ｅａ，２５Ｅｂは、それぞれ基端部の関節部材９ａＥに支持された従動ローラ５５Ｅと、下端部の関節部材９ｄＥに支持された従動ローラ２３Ｅとの間に巻き回されている。これらベルト２５Ｅａ，２５Ｅｂは、関節部材９ａＥに支持された駆動ローラ２１Ｅ及びピンチ・ローラ５７Ｅに部分的に挟持され、駆動ローラ２１Ｅによって逆方向に走行駆動可能となっている。 The belts 25Ea and 25Eb are respectively wound around a driven roller 55E supported by the joint member 9aE at the base end and a driven roller 23E supported by the joint member 9dE at the lower end. The belts 25Ea and 25Eb are partially sandwiched between a driving roller 21E and a pinch roller 57E supported by the joint member 9aE, and can be driven to travel in the reverse direction by the driving roller 21E.

駆動ローラ２１Ｅは、図１６のように、電動モータ２７Ｅによって回転駆動される。電動モータ２７Ｅは、一対の関節構造体１Ｅ間に配置され、出力軸８７ａ，８７ｂが一対の関節構造体１Ｅの対向壁部１５Ｅに回転自在に支持されている。この出力軸８７ａ，８７ｂに一対の関節構造体１Ｅの駆動ローラ２１Ｅがそれぞれ結合されている。従って、電動モータ２７Ｅは、一対の関節構造体１Ｅの駆動ローラ２１Ｅを駆動する単一の駆動源となっている。 The drive roller 21E is rotationally driven by an electric motor 27E as shown in FIG. The electric motor 27E is disposed between the pair of joint structures 1E, and the output shafts 87a and 87b are rotatably supported by the opposing wall portions 15E of the pair of joint structures 1E. Drive rollers 21E of the pair of joint structures 1E are coupled to the output shafts 87a and 87b, respectively. Therefore, the electric motor 27E is a single drive source that drives the drive roller 21E of the pair of joint structures 1E.

かかる構成の歩行機構８３は、一対の脚部としての関節構造体１Ｅにおいてアクチュエータ５Ｅにより関節部７ａＥ〜７ｃＥを駆動し、それら関節構造体１Ｅを曲げながら歩行することができる。 The walking mechanism 83 configured as described above can walk while bending the joint structure 1E by driving the joint parts 7aE to 7cE by the actuator 5E in the joint structure 1E as a pair of legs.

また、各関節構造体１Ｅは、実施例１で説明したように、電動モータ２７Ｅによってベルト２５Ｅａ，２５Ｅｂを走行状態とさえしておけば、あとは抵抗付与部１９Ｅに対する電圧制御によって関節部７ａＥ〜７ｃＥを駆動することが可能である。 In addition, as described in the first embodiment, each joint structure 1E is configured so that the belts 25Ea and 25Eb are brought into a running state by the electric motor 27E, and then the joint portions 7aE to 7E are controlled by voltage control on the resistance applying portion 19E. 7cE can be driven.

結果として、一対の関節構造体１Ｅに対しても、電動モータ２７Ｅはベルト２５Ｅａ，２５Ｅｂを走行駆動するために一つ設ければよく、構造の簡素化や軽量化等を図ることができる。 As a result, it is only necessary to provide one electric motor 27E for driving the belts 25Ea and 25Eb with respect to the pair of joint structures 1E, and the structure can be simplified and reduced in weight.

このように構成しても、歩行機構８３は、一対の関節構造体１Ｅの動作に対し、アクチュエータ５Ｅでの抵抗付与部１９Ｅの電圧制御を通じた複雑な制御ができ、確実な歩行を実現できる。 Even if comprised in this way, the walking mechanism 83 can perform complicated control through voltage control of the resistance applying unit 19E by the actuator 5E with respect to the operation of the pair of joint structures 1E, and can realize reliable walking.

また、本実施例の走行機構８３は、実施例５と同様、ストッパー７３ａＥ，７３ｂＥによって大きな荷重でも安定的に支えることができ、歩行型ロボットの脚部等として確実に適用できる。 Further, as in the fifth embodiment, the traveling mechanism 83 according to the present embodiment can be stably supported even with a large load by the stoppers 73aE and 73bE, and can be reliably applied as a leg portion or the like of a walking robot.

また、本実施例の歩行機構８３では、ストッパー７３ａＥ，７３ｂＥの配置を通じて人間の脚部を再現でき、歩行性能を向上することができる。 In the walking mechanism 83 of the present embodiment, the human leg can be reproduced through the arrangement of the stoppers 73aE and 73bE, and the walking performance can be improved.

その他、本実施例においても、上記実施例１〜５と同様の作用効果を奏することができ、また、実施例１と同様の変形例を適用することができる。
[その他]
実施例１〜６では、アクチュエータ及び間接構造体をロボットの指や脚部等に適用する場合を例について説明したが、本発明のアクチュエータ及び関節構造体は、駆動が必要な関節部を有する各種の構造体に広く適用することができる。例えば、クレーンや関節部での蛇行運動により走行する走行体等にも適用可能である。 In addition, also in the present embodiment, the same operational effects as those in the first to fifth embodiments can be obtained, and the same modification as in the first embodiment can be applied.
[Other]
In the first to sixth embodiments, the case where the actuator and the indirect structure are applied to the fingers, legs, and the like of the robot has been described as an example. However, the actuator and the joint structure of the present invention have various joint portions that need to be driven. It can be widely applied to the structure. For example, the present invention can be applied to a traveling body that travels in a meandering motion at a crane or a joint.

１関節構造体
５アクチュエータ
７ａ〜７ｂ関節部
９ａ〜９ｅ関節部材
１１ヒンジ
１７無端体ユニット
１９抵抗付与部
２１，２１Ａ駆動ローラ
２３，２３Ａ，５５従動ローラ
２５，２５Ａａ，２５Ａｂベルト
２７電動モータ（駆動源）
３１テンショナー
４７，４７Ａａ，４７Ａｂ摺接面
５１電磁石
５３アーマチャ
５７ピンチ・ローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Joint structure 5 Actuator 7a-7b Joint part 9a-9e Joint member 11 Hinge 17 Endless body unit 19 Resistance provision part 21,21A Drive roller 23,23A, 55 Drive roller 25,25Aa, 25Ab Belt 27 Electric motor (drive source) )
31 Tensioners 47, 47Aa, 47Ab Sliding contact surface 51 Electromagnet 53 Armature 57 Pinch roller

本発明のアクチュエータは、駆動源の出力制御によらずに関節部を駆動することを可能とするため、直列に隣接する複数の関節部材と、前記複数の関節部材をヒンジにより揺動自在に結合する複数の関節部とを備え、前記複数の関節部を選択的に駆動するアクチュエータであって、前記複数の関節部材にわたって走行駆動される無端体を有した無端体ユニットと、前記複数の関節部材にそれぞれ設けられ電圧の選択的な印加に応じて前記無端体の一部を引き付けて前記無端体の走行に抵抗を与える抵抗付与部とを備えたことを最も主要な特徴とする。 Since the actuator of the present invention can drive the joint without depending on the output control of the drive source, a plurality of joint members adjacent in series and the plurality of joint members are swingably coupled by a hinge. to a plurality of joints, an actuator for selectively driving the plurality of joints, and the endless member unit having an endless body which is traveling drive across the plurality of joint members, said plurality of joint members the most important feature that a resistance application portion that attracts a portion of said endless member provide resistance to the travel of the endless member in response to selective application of provided voltage respectively.

Claims

An actuator for driving a joint part in which a movable joint member is swingably coupled to a joint member on a base side via a hinge,
An endless unit having an endless body that is driven and driven across the joint member on the base side and the movable side;
A resistance applying unit that is provided in the movable-side joint member and attracts a part of the endless body according to application of a voltage to give resistance to travel of the endless body;
An actuator comprising:

The actuator according to claim 1,
The endless unit includes a pair of endless bodies that are disposed on both sides of the swing direction of the joint member with respect to the hinge and are driven to run in opposite directions,
The resistance applying portion is provided for the pair of endless bodies,
An actuator characterized by that.

The actuator according to claim 2, wherein
The endless unit includes a driving roller and a pinch roller that sandwich the opposed portions of the pair of endless bodies, and the pair of endless bodies are driven to travel by the driving roller.
An actuator characterized by that.

The actuator according to any one of claims 1 to 3,
A tensioner that applies tension to the endless body and has the base side and movable side joint members as a basic posture during free running,
An actuator characterized by that.

The actuator according to any one of claims 1 to 4,
An urging member provided between the base-side and movable joint members and having the base-side and movable joint members in a basic posture;
An actuator characterized by that.

The actuator according to any one of claims 1 to 5,
Provided between the base side and movable side joint members, and provided with a buffer part for buffering the swinging between the base side and movable side joint members.
An actuator characterized by that.

The actuator according to any one of claims 1 to 6,
Provided with a stopper provided between the base side and movable side joint members to regulate swinging between the base side and movable side joint members;
An actuator characterized by that.

A joint structure comprising the actuator according to any one of claims 1 to 7,
The joint member on the base side and the movable side has a joint part swingably coupled via a hinge;
The actuator swings the movable joint member with respect to the base joint member of the joint;
A joint structure characterized by that.

The joint structure according to claim 8,
A plurality of joint members are provided in series, and adjacent joint members are swingably coupled via a hinge to form a joint portion.
An endless body of the actuator is driven to travel across the plurality of joint members;
The actuator is provided with a resistance applying portion on a joint member on the movable side of each joint portion.
A joint structure characterized by that.

A walking mechanism having the joint structure according to claim 9,
A pair of legs for walking is configured by the joint structure in which the movable joint member swings in the walking direction,
A walking mechanism characterized by that.