JP6928769B2 - ロボットの腰部骨格及びロボット - Google Patents

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Description

本発明の実施例はロボットの技術分野に関し、特に、ロボットの腰部骨格及びロボットに関する。
現在、ロボットは種類が多くあり、分野により、ロボットが実現する機能が異なるため、その構造も異なり、例えば、外形が人類の外形と同じような飲食業又は政務用のヒューマノイドロボットが挙げられる。
しかし、本発明の発明者らは、本発明を実現させる過程で、従来のヒューマノイドロボットにおいて、ヒューマノイドロボットの腰部部材がヒューマノイドロボットの半身部材と頭部部材を接続する受け渡し部材として用いられ、大部分のヒューマノイドロボットの腰部部材が一体であり、且つ運動できず、ヒューマノイドロボットの腰部の柔軟性が低いことを発見した。
本発明の実施例は、従来技術の上記欠陥に対してなされるものであって、ロボットの腰部骨格及びロボットを提供することで、ロボットの腰部骨格のモジュール化設計を実現するとともに、ロボットの腰部骨格に人類に倣って3自由度の運動を実現し、ロボットの腰部の柔軟性を向上させることを目的とする。
上記の技術的問題を解決するために、本発明の実施例が採用する1つの技術的解決手段にて提供されるロボットの腰部骨格は、腰振りアクチュエーターと、一端が前記腰振りアクチュエーターの出力端に接続される第1のホルダと、ハウジングが前記第1のホルダの他端に接続される腰屈めアクチュエーターと、一端が前記腰屈めアクチュエーターのハウジングに接続される第2のホルダと、出力端が前記第2のホルダの他端に接続される腰回しアクチュエーターと、一端が前記腰回しアクチュエーターのハウジングに接続される第3のホルダとを含む。
好ましくは、前記第1のホルダは第1の縦板と第2の縦板とを含み、前記第1の縦板の一端は前記腰振りアクチュエーターのハウジングに回転可能に接続され、前記第1の縦板の他端は前記腰屈めアクチュエーターのハウジングに接続される。前記第2の縦板の一端は前記腰振りアクチュエーターの出力端に接続され、前記第2の縦板の他端は前記腰屈めアクチュエーターのハウジングに接続される。
好ましくは、前記ロボットの腰部骨格は第1の軸受けをさらに含む。前記腰振りアクチュエーターのハウジングに第1のボスが設けられており、前記第1のボスと前記腰振りアクチュエーターの出力端は対向して設置される。前記第1の縦板の一端に第1の貫通孔が設けられており、前記第1の軸受けは前記第1の貫通孔内に固定され、前記第1のボスは前記第1の軸受け内に嵌設される。
好ましくは、前記腰屈めアクチュエーターのハウジングに第1の平面部及び第2の平面部が設けられており、前記第1の平面部と第2の平面部は対向して設置され、前記第1の縦板の他端は前記第1の平面部に固定され、前記第2の縦板の他端は前記第2の平面部に固定される。
好ましくは、前記前記第2のホルダは、第1の接続ブロック、第3の縦板及び第4の縦板を含む。前記第3の縦板の一端と前記第4の縦板の一端は前記第1の接続ブロックの対向する両側にそれぞれ固定され、前記第3の縦板の他端は前記腰屈めアクチュエーターのハウジングに回転可能に接続され、前記第4の縦板の他端は前記腰屈めアクチュエーターの出力端に接続され、前記第1の接続ブロックは前記腰回しアクチュエーターの出力端に接続される。
好ましくは、前記ロボットの腰部骨格は第2の軸受けをさらに含む。前記腰屈めアクチュエーターのハウジングに第2のボスが設けられており、前記第2のボスと前記腰屈めアクチュエーターの出力端は対向して設置される。前記第3の縦板の他端に第2の貫通孔が設けられており、前記第2の軸受けは第2の貫通孔に固定され、前記第2のボスは前記第2の軸受け内に嵌設される。
好ましくは、前記第1の接続ブロックに第3の貫通孔が設けられており、前記腰回しアクチュエーターの出力端に第3のボスが設けられており、前記第3のボスは前記第3の貫通孔に挿着され、前記第3のボスは前記第1の接続ブロックと固定される。
好ましくは、前記第3のホルダは縦柱を含み、前記縦柱は中空の管状構造である。前記腰回しアクチュエーターのハウジングに第4のボスが設けられており、前記第4のボスは前記縦柱の一端と挿着され、前記第4のボスは前記縦柱と固定される。
好ましくは、前記腰振りアクチュエーターは平行型アクチュエーターであり、前記腰屈めアクチュエーター及び前記腰回しアクチュエーターはいずれも同軸型アクチュエーターである。
上記の技術的問題を解決するために、本発明の実施例が採用する別の技術的解決手段にて提供されるロボットは上記のロボットの腰部の骨格を含む。
従来技術と比べて、本発明の実施例はロボットの腰部骨格を腰振りアクチュエーター、第1のホルダ、腰屈めアクチュエーター、第2のホルダ、腰回しアクチュエーター及び第3のホルダという6つのモジュールに分割し、ロボットの腰部骨格のモジュール化設計を実現する。腰振りアクチュエーターはロボットの腰部骨格の腰振れ運動を実現するために用いられ、腰屈めアクチュエーターはロボットの腰部骨格の腰かがめ運動を実現するために用いられ、腰回しアクチュエーターはロボットの腰部骨格の腰回し運動を実現するために用いられ、それにより、ロボットは人類に倣って3自由度の腰部運動を実現し、腰かがめ、腰振れ及び腰回しなどの動作を柔軟に行うことができる。
本発明の具体的な実施例又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、具体的な実施例又は従来技術の説明に必要な図面について簡単に紹介する。すべての図面において、類似の素子又は部分には、一般的に、類似の符号を付する。図面において、各素子又は部分は必ずしも実際の縮尺で描かれているとは限られない。
本発明のロボットの腰部骨格に係る実施例の組立図である。 本発明のロボットの腰部骨格に係る実施例の分解図である。 本発明のロボットの腰部骨格に係る実施例の腰振りアクチュエーターの立体図である。 本発明のロボットの腰部骨格に係る実施例の第1のホルダの分解図である。 本発明のロボットの腰部骨格に係る実施例の腰屈めアクチュエーターの立体図である。 本発明のロボットの腰部骨格に係る実施例の第2のホルダの分解図である。 本発明のロボットの腰部骨格に係る実施例の第3のホルダの分解図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の技術的解決手段の実施例について詳細に説明する。以下の実施例は、本発明の技術的解決手段をより明確に説明することのみに用いられるため、例示であり、これをもって本発明の保護範囲が限定されるわけではない。
なお、断りが無い限り、本願に用いられる技術用語又は科学用語は、当業者が理解している通常の意義を有する。
本願の説明において、用語の「上」、「下」、「内」、「外」、「軸方向」、「直径方向」などが指示する方位又は位置関係は、図面に基づいて示される方位又は位置関係であり、本発明の説明の便宜上及び説明の簡素化の観点から記載されたものであるが、その対象となる装置又は素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構成及び操作することを指示又は示唆するものではないため、本発明を限定するものとして理解できないことが理解されるであろう。
また、用語の「第1」、「第2」などは、説明のために用いられるにすぎず、相対的な重要性を指示若しくは示唆するか、又は指示される技術的特徴の数を暗黙的に示すと理解されるべきではない。本発明の説明において、「複数」は、別途の明確で具体的な限定がない限り、2つ以上を意味する。
本願において、別途の明確な規定及び限定がない限り、用語の「取り付ける」、「繋ぐ」、「接続」、「固定」などは広義に理解すべきであり、例えば、固定して接続してもよいし、取り外し可能に接続するか、又は一体になってもよく、機械的に接続してもよく、電気的に接続してもよく、直接繋いでもよく、中間の媒体を介して間接に繋いでもよく、2つの素子の内部の連通であるか、又は2つの素子の相互作用関係であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて本発明における上記の用語の具体的な意味を理解してもよい。
本願において、別途の明確な規定及び限定がない限り、第1の特徴が第2の特徴の「上」又は「下」にあることは、第1と第2の特徴が直接接触するか、又は第1と第2の特徴が中間の媒体を介して間接に接触することであってもよい。また、第1の特徴が第2の特徴の「上」、「上方」及び「以上」にあることは、第1の特徴が第2の特徴のまっすぐ上方若しくは斜め上方にあるか、又は第1の特徴の水平面からの高さが第2の特徴より高いことのみを示すことであってもよい。第1の特徴が第2の特徴の「下」、「下方」及び「以下」にあることは、第1の特徴が第2の特徴のまっすぐ下方若しくは斜め下方にあるか、又は第1の特徴の水平面からの高さが第2の特徴より低いことのみを示すことであってもよい。
図1及び図2に示すように、ロボットの腰部骨格100は、腰振りアクチュエーター10、第1のホルダ20、第1の軸受け30、腰屈めアクチュエーター40、第2のホルダ50、第2の軸受け60、腰回しアクチュエーター70及び第3のホルダ80を含む。腰振りアクチュエーター10のハウジングはロボットの他の部材に固定するために用いられ、腰振りアクチュエーター10の出力端は第1のホルダ20の一端に接続され、第1のホルダ20の他端は腰屈めアクチュエーター40のハウジングに接続され、第2のホルダ50の一端は腰屈めアクチュエーター40の出力端に接続され、第2のホルダ50の他端は腰回しアクチュエーター70の出力端に接続され、腰回しアクチュエーター70のハウジングは第3のホルダ80に接続される。
上記の腰振りアクチュエーター10について、図2及び図3に示すように、腰振りアクチュエーター10のハウジングに第1のボス11が設けられており、その出力端に第1のネジ穴12が設けられている。ただし、腰振りアクチュエーター10の第1のボス11と第1のネジ穴12は対向して設置される。
上記の第1のホルダ20について、図2及び図4に示すように、第1のホルダ20は第1の縦板21と第2の縦板22とを含む。第1の縦板21の一端に第1の貫通孔211が設けられており、他端に第1の接続孔212が設けられている。第2の縦板22の一端に第2の接続孔221が設けられており、他端に第3の接続孔222が設けられている。第1のボス11は第1の軸受け30の内輪内に嵌設され、外輪は第1の貫通孔211に固定されることで、第1の縦板21と腰振りアクチュエーター10のハウジングを回転可能に接続させる。ネジが第2の接続孔221を通して第1のネジ穴12に螺着することにより、第2の縦板22の一端を腰振りアクチュエーター10の出力端に接続させる。第2の縦板22と腰振りアクチュエーター10は係合や挿着など、他の方式により接続することもできることが理解されたい。
いくつかの実施例では、図4に示すように、第1のホルダ20には縦板接続ブロック23がさらに設けられてもよく、縦板接続ブロック23は第1の縦板21と第2の縦板22との間に位置するとともに、その両端はネジによる螺着、又はプラグピンによる挿着などの方式により、第1の縦板21及び第2の縦板22にそれぞれ接続される。第1の縦板21と第2の縦板22との間に縦板接続ブロック23を設置することにより、第1の縦板21と第2の縦板22との接続強度を向上させることができる。
上記の腰屈めアクチュエーター40について、図2及び図5に示すように、腰屈めアクチュエーター40の出力端に第2のネジ穴41が設けられており、そのハウジングに第2のボス42、第1の平面部43及び第2の平面部44が設けられている。第2のボス42と腰屈めアクチュエーター40の出力端は対向して設置され、第1の平面部43と第2の平面部44は対向して設置される。第1の平面部43に第3のネジ穴431が設けられており、第2の平面部44に第4のネジ穴441が設けられている。ネジが第1の接続孔212を通して第3のネジ穴431に螺着することにより、第1の縦板21の他端を腰屈めアクチュエーター40のハウジングの第1の平面部43に固定させ、他のネジが第3の接続孔222を通して第4のネジ穴441に螺着することにより、第2の縦板22の他端を腰屈めアクチュエーター40のハウジングの第2の平面部44に固定させる。第1の縦板21及び第2の縦板22と腰屈めアクチュエーター40のハウジングとの固定方式は、上記方式に限定されるものではなく、係合、挿着、係合や螺着の組み合わせなど、他の方式により接続することもできることが理解されたい。
腰振りアクチュエーター10が動作すると、腰振りアクチュエーター10のハウジングが第1のホルダ20に対して回転することで、ロボットの腰部骨格100の腰振れ運動が実現される。
上記の第2のホルダ50について、図2及び図6に示すように、第2のホルダ50は、第3の縦板51、第4の縦板52及び第1の接続ブロック53を含む。第3の縦板51の一端に第1の溝512が設けられており、他端に第2の貫通孔511が設けられている。第4の縦板52の一端に第2の溝521が設けられており、他端に第4の接続孔522が設けられている。第1の接続ブロック53に第3の貫通孔531、第1の突起532及び第2の突起533が設けられており、第1の突起532と第2の突起533は第1の接続ブロック53の対向する両側にそれぞれ位置する。第3の縦板51の一端を第1の接続ブロック53の片側に固定するように、第1の溝512と第1の突起532は凹凸嵌合されるとともに、ネジによる螺着又はプラグピンによる挿着など取り外し可能な方式により接続される。第4の縦板52の一端を第1の接続ブロック53の他方側に固定するように、第2の溝521と第2の突起533は凹凸嵌合されるとともに、ネジによる螺着又はプラグピンによる挿着など取り外し可能な方式により接続される、それにより、第3の縦板51の一端と第4の縦板52の一端が第1の接続ブロック53の対向する両側にそれぞれ固定されることを実現する。第3の縦板51の他端と腰屈めアクチュエーター40のハウジングを回転可能に接続するように、第2の軸受け60の外輪は第1の貫通孔511内に固定され、第2の軸受け60の内輪は第2のボス42外に嵌設される。ネジが第4の接続孔522を通して第2のネジ穴41に螺着することにより、第4の縦板52の他端を腰屈めアクチュエーター40の出力端に接続させ、当然のことながら、第4の縦板52と腰屈めアクチュエーター40の出力端は係合や挿着、螺着など他の接続方式により接続されてもよく、第3の縦板51の他端と腰屈めアクチュエーター40のハウジングとの回転可能な接続方式は他の方式にしてもよい。
腰屈めアクチュエーター40が動作すると、腰屈めアクチュエーター40のハウジングが第2のホルダ50に対して回転することで、ロボットの腰部骨格100の腰かがめ運動が実現される。
上記の腰回しアクチュエーター70について、その出力端に第3のボス71が設けられており、そのハウジングに第4のボス72が設けられているとともに、第3のボス71と第4のボス72は対向して設置される。腰回しアクチュエーター70の出力端と第2のホルダ50を固定して接続するように、第3のボス71は第3の貫通孔531に挿着されるとともに、ネジによる螺着又はプラグピンによる挿着などの取り外し可能な接続方式により第1の接続ブロック53に固定して接続される。
腰回しアクチュエーター70の出力端が第1の接続ブロック53の回転を駆動すると、第1の接続ブロック53に連動して第2のホルダ50は腰回しアクチュエーター70の出力端に対して回転し、それにより、ロボットの腰部骨格100の腰回し運動を実現する。
上記の第3のホルダ80について、図2及び図7に示すように、第3のホルダ80は、縦柱81、第2の接続ブロック82、第5の縦板83及び第6の縦板84を含む。縦柱81は中空の円筒型管状構造である。第2の接続ブロック82に縦柱位置決め突起821、第3の突起822及び第4の突起823が設けられており、第3の突起822と第4の突起823は第2の接続ブロック82の両側に対向して設置される。第5の縦板83の一端に第3の溝831が設けられており、第6の縦板84の一端に第4の溝841が設けられている。縦柱81の一端は第4のボス72に挿着され、また、ネジによる螺着、プラグピンによる挿着又は係合などの取り外し可能な方式により接続されることで、縦柱81と腰回しアクチュエーター70のハウジングが固定される。縦柱81の他端は縦柱位置決め突起821に挿着されるとともに、螺着、溶接、加締めなどの方式により接続されることで、第2の接続ブロック82と縦柱81が接続される。第3の突起822と第3の溝831は凹凸嵌合され、第4の突起823と第4の溝841は凹凸嵌合され、また、螺着、挿着又は係合などの取り外し可能な方式により接続されることで、第5の縦板83及び第6の縦板84が第2の接続ブロック82の対向する両側にそれぞれ固定される。
いくつかの実施例では、腰振りアクチュエーター10は平行型アクチュエーターであることが好ましく、ただし、平行型アクチュエーターはモータの回転軸と減速機の回転軸が並設されるアクチュエーターであり、腰振りアクチュエーター10が平行型アクチュエーターを用いれば、腰振りアクチュエーター10が軸方向に占用する空間を低減できる。腰屈めアクチュエーター40及び腰回しアクチュエーター70は同軸型アクチュエーターであることが好ましく、ただし、同軸型アクチュエーターはモータの回転軸と減速機の回転軸が同一の軸線にあるアクチュエーターであり、腰屈めアクチュエーター40及び腰回しアクチュエーター70が同軸型アクチュエーターを用いれば、腰屈めアクチュエーター40及び腰回しアクチュエーター70が直径方向に占用する空間を低減できる。
本発明の実施例では、ロボットの腰部骨格100を腰振りアクチュエーター10、第1のホルダ20、腰屈めアクチュエーター40、第2のホルダ50、腰回しアクチュエーター70及び第3のホルダ80という6つのモジュールに分割するとともに、6つのモジュールを取り外し可能な接続方式により直接又は間接に接続することにより、ロボットの腰部骨格100のモジュール化設計を実現する。また、腰振りアクチュエーター10はロボットの腰部骨格100の腰振れ運動を実現するために用いられ、腰屈めアクチュエーター40はロボットの腰部骨格100の腰かがめ運動を実現するために用いられ、腰回しアクチュエーター70はロボットの腰部骨格100の腰回し運動を実現するために用いられ、それにより、ロボットの腰部骨格100の腰振り、腰屈め、腰回しの3自由度の運動を実現する。
本発明はロボットの別の実施例をさらに提供し、ロボットはロボットの腰部骨格100を含み、前記ロボットの腰部骨格100の構造機能は上記の実施例におけるロボットの腰部骨格100の構造機能と同じであり、ここでは詳細な説明を省略する。
なお、以上の各実施例は、本発明の技術的解決手段を説明するにすぎず、それを限定するものではない。前述した各実施例を参照しながら本発明について詳細に説明するにもかかわらず、当業者であれば、前述した各実施例に記載の技術的解決手段を補正するか、又はそのうち一部若しくは全部の技術的特徴に対して等価置換を行うことができ、これらの補正又は置換は、対応する技術的解決手段の本質を本発明の各実施例の技術的解決手段の範囲から逸脱させるものではなく、いずれも本発明の特許請求の範囲及び明細書の範囲に属することが理解されたいであろう。特に、構造上の矛盾がない限り、各実施例に言う各技術的特徴は任意の方式により組み合わせてもよい。本発明は明細書に開示された特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に属するすべての技術的解決手段を含むものである。
100...ロボットの腰部骨格、10...腰振りアクチュエーター、20...第1のホルダ、30...第1の軸受け、40...腰屈めアクチュエーター、50...第2のホルダ、60...第2の軸受け、70...腰回しアクチュエーター、80...第3のホルダ、11...第1のボス、12...第1のネジ穴、21...第1の縦板、22...第2の縦板、211...第1の貫通孔、212...第1の接続孔、221...第2の接続孔、222...第3の接続孔、23...縦板接続ブロック、41...第2のネジ穴、42...第2のボス、43...第1の平面部、44...第2の平面部、431...第3のネジ穴、441...第4のネジ穴、51...第3の縦板、52...第4の縦板、53...第1の接続ブロック、511...第2の貫通孔、512...第1の溝、521...第2の溝、522...第4の接続孔、531...第3の貫通孔、532...第1の突起、533...第2の突起、71...第3のボス、72...第4のボス、81...縦柱、82...第2の接続ブロック、83...第5の縦板、84...第6の縦板、821...縦柱位置決め突起、822...第3の突起、823...第4の突起、831...第3の溝、841...第4の溝。

Claims (7)

  1. 腰振りアクチュエーターと、
    一端が前記腰振りアクチュエーターの出力端に接続される第1のホルダと、
    ハウジングが前記第1のホルダの他端に接続される腰屈めアクチュエーターと、
    一端が前記腰屈めアクチュエーターのハウジングに接続される第2のホルダと、
    出力端が前記第2のホルダの他端に接続される腰回しアクチュエーターと、
    一端が前記腰回しアクチュエーターのハウジングに接続される第3のホルダと、を含み、
    前記腰振りアクチュエーター、前記第1のホルダ、前記腰屈めアクチュエーター、前記第2のホルダ、前記腰回しアクチュエーター、前記第3のホルダは順に接続され、
    前記第1のホルダは第1の縦板と第2の縦板とを含み、
    前記第1の縦板の一端は前記腰振りアクチュエーターのハウジングに回転可能に接続され、前記第1の縦板の他端は前記腰屈めアクチュエーターのハウジングに接続され、
    前記第2の縦板の一端は前記腰振りアクチュエーターの出力端に接続され、前記第2の縦板の他端は前記腰屈めアクチュエーターのハウジングに接続され、
    前記第2のホルダは、第1の接続ブロック、第3の縦板及び第4の縦板を含み、
    前記第3の縦板の一端と前記第4の縦板の一端は前記第1の接続ブロックの対向する両側にそれぞれ固定され、前記第3の縦板の他端は前記腰屈めアクチュエーターのハウジングに回転可能に接続され、前記第4の縦板の他端は前記腰屈めアクチュエーターの出力端に接続され、前記第1の接続ブロックは前記腰回しアクチュエーターの出力端に接続され、
    前記腰振りアクチュエーターは平行型アクチュエーターであり、前記腰屈めアクチュエーター及び前記腰回しアクチュエーターはいずれも同軸型アクチュエーターである、
    ことを特徴とするロボットの腰部骨格。
  2. 前記ロボットの腰部骨格は第1の軸受けをさらに含み、
    前記腰振りアクチュエーターのハウジングに第1のボスが設けられており、前記第1のボスと前記腰振りアクチュエーターの出力端は対向して設置され、
    前記第1の縦板の一端に第1の貫通孔が設けられており、前記第1の軸受けは前記第1の貫通孔内に固定され、前記第1のボスは前記第1の軸受け内に嵌設される
    ことを特徴とする請求項1に記載のロボットの腰部骨格。
  3. 前記腰屈めアクチュエーターのハウジングに第1の平面部及び第2の平面部が設けられており、前記第1の平面部と第2の平面部は対向して設置され、前記第1の縦板の他端は前記第1の平面部に固定され、前記第2の縦板の他端は前記第2の平面部に固定される
    ことを特徴とする請求項1に記載のロボットの腰部骨格。
  4. 前記ロボットの腰部骨格は第2の軸受けをさらに含み、
    前記腰屈めアクチュエーターのハウジングに第2のボスが設けられており、前記第2のボスと前記腰屈めアクチュエーターの出力端は対向して設置され、
    前記第3の縦板の他端に第2の貫通孔が設けられており、前記第2の軸受けは第2の貫通孔に固定され、前記第2のボスは前記第2の軸受け内に嵌設される
    ことを特徴とする請求項1に記載のロボットの腰部骨格。
  5. 前記第1の接続ブロックに第3の貫通孔が設けられており、前記腰回しアクチュエーターの出力端に第3のボスが設けられており、前記第3のボスは前記第3の貫通孔に挿着され、前記第3のボスは前記第1の接続ブロックと固定される
    ことを特徴とする請求項1に記載のロボットの腰部骨格。
  6. 前記第3のホルダは縦柱を含み、前記縦柱は中空の管状構造であり、
    前記腰回しアクチュエーターのハウジングに第4のボスが設けられており、前記第4のボスは前記縦柱の一端と挿着され、前記第4のボスは前記縦柱と固定される
    ことを特徴とする請求項1に記載のロボットの腰部骨格。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のロボットの腰部骨格を含むロボット。
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