JP7043109B2 - 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する足手段、及び、その混在接続のロボットプラットフォーム - Google Patents

剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する足手段、及び、その混在接続のロボットプラットフォーム Download PDF

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Description

本発明は、汎用的な装置のドッキングや組立を支援する設備の技術分野に関し、特に、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段、及び、その全空間において多自由度で移動姿勢を調整して混在接続とされる縦型のロボットプラットフォームに関し、さらに、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段、及び、その全空間において多自由度で移動姿勢を調整して混在接続とされる横型のロボットプラットフォームに関する。
汽船、飛行機、電力などの設備を製造する分野では、その製品が一般的に、複数の部品により組立てられたものであって、これらの部品の体積や質量が比較的大きいことから、人工で直接に操作できない。従って、移動姿勢を調整するプラットフォームにより、姿勢調整と組立てを支援することが必要となる。従来、移動姿勢を調整するプラットフォームは、ホイール式の運搬車とメカナムホイール式の運搬車に分けられる。この二つの運搬車は、一般的に平面に移動し、又は、搬送プラットフォームの法線周りに回転するなどの三つの自由度しかを有さず、部品を空間において六自由度で調整することができず、部品がドッキングされる際にドッキングができないことがある。当業者は、この問題を解決するために、運搬車と並列接続の機構を組み合わせ、例えば、中国特許CN109231065Aに開示されている全方向に移動可能なモジュールに基づいて六自由度で姿勢を調整するシステムに、多自由度で並列接続とされ姿勢を調整する機構を運搬車に取り付け、空間において六自由度で運搬車の姿勢調整が実現できるようになった。
運搬車と並列接続の機構からなる姿勢を調整するシステムは、本質的に、二つの独立するシステムに該当しており、運搬車と並列接続の機構は、作業する過程において生じた運動の誤差が互いに相乗することから、移動姿勢を調整するプラットフォーム末端の運動精度を低下させ、部品を高精度でドッキングして組立てることに役立たない。また、並列接続の機構が車体に取り付けられると、全体として姿勢調整の車体の高さが大幅に高くなり、車体の通過可能性が低くなり、高くない空間に設備を組み立て、又は、ドッキングすることができなくなる。運動と姿勢調整の集積、柔軟性、又は、知能性が比較的低い。また、この組み合わせによる姿勢調整システムは、姿勢を調整する時に搬送物の質量や重心への測定ができないため、重心を測定することが必要となる場合に、この姿勢調整システムが要求を満たさない恐れがある。
本発明は、上記の課題を解決するために、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する足手段、及び、全空間において多自由度で移動姿勢を調整して混在接続とされるロボットプラットフォームを提供しており、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する足手段は、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段と剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段との二つの種類に分けられる。
本発明は、上記の技術課題を解決することに採用する技術手段は、以下の通りである。
第二移動装置、第一昇降ホルダー、第一移動駆動、第一移動機構、第一操舵駆動、第一操舵ホルダー、第一ばね装置、及び、第一主動差動輪グループを含む、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段であって、
二つのグループの第二移動装置は、第二スライダーを介して第一昇降ホルダーの両側に対称に設置され、前記第一移動駆動は、第一モータ取り付けホルダーを介して第一操舵ホルダーの中央に固定され、前記第一移動機構における第一スライダーと第一ナットは、セットとして第一昇降ホルダーの内側に取り付けられ、二つのグループの第一移動機構は、それぞれ、高低差が設けられるように、第一操舵ホルダーの両側に固定して接続され、四つのグループの第一ばね装置は、ばね固定ホルダーを介して第一操舵ホルダーの外側の底部の四隅に対称に固定して接続され、前記第一ばね装置のばね押さえブロックは、第一昇降ホルダーの内部の四隅に対称に固定して接続され、前記第一操舵駆動は、第一操舵モータ取り付けホルダーを介して第一操舵ホルダーの内側に固定して接続され、前記第一操舵駆動の操舵受動同期輪は、第一主動差動輪グループの鉛直軸の先端に固定して接続され、前記第一主動差動輪グループは、鉛直軸を介して第一操舵ホルダーの底部の中心に回転し得るように取り付けられ、
前記第二移動装置は、第一車体アダプタ、第二ガイドレール、第二スライダー、第二ボールねじ支持座、第二ボールねじ、第二ナット、第二ボールねじ固定座、第二サーボモータ、及び、第二減速機を含み、前記第二ガイドレールは、それぞれ、第一車体アダプタの両側に固定して接続され、前記第二スライダーと第二ガイドレールとが摺動対偶Pz2を形成し、前記第二ボールねじの両端が、それぞれ、第二ボールねじ固定座及び第二ボールねじ支持座により支持され、それらの軸線が第二ガイドレールと平行し、前記第二ナットと第二ボールねじとが螺旋対偶を形成し、前記第二サーボモータが第二減速機を介して第二ボールねじに接続され、
前記第一移動駆動は、第一サーボモータ、ウォームギヤ減速機、第一クラッチ、第一減速機、第一同期軸、第一高位主動同期輪、第一低位主動同期輪、第一モータ取り付けホルダー、及び、第一同期ベルトを含み、前記第一サーボモータは、ウォームギヤ減速機を介して第一クラッチの左端に接続され、前記第一クラッチの右端が第一減速機に固定して接続され、前記第一減速機が第一モータ取り付けホルダーを介して第一操舵ホルダーに固定して接続され、前記第一同期軸回転が第一モータ取り付けホルダーに取り付けられ、前記第一高位主動同期輪と第一低位主動同期輪がそれぞれ、第一同期軸に接続され、前記第一減速機の出力軸が第一同期軸にキージョイントを介して接続され、
前記第一移動機構は、第一受動同期輪、第一ボールねじ固定座、第一ボールねじ、第一ナット、第一ボールねじ支持座、第一ガイドレール、及び、第一スライダーを含み、前記第一ガイドレールが第一操舵ホルダーに固定して接続され、前記第一スライダーと第一ガイドレールとが移動対偶Pz1を形成し、前記第一ボールねじの両端がそれぞれ第一ボールねじ固定座及び第一ボールねじ支持座により支持され、それらの軸線が第一ガイドレールと平行し、前記第一ナットと第一ボールねじとが螺旋対偶を形成し、前記第一受動同期輪が第一ボールねじの入力端に固定して接続され、前記第一受動同期輪が第一同期ベルトを介して第一高位主動同期輪と第一低位主動同期輪とに同期するように噛み合って接続され、
前記第一操舵駆動は、第一操舵モータ、第一操舵減速機、第一操舵モータ取り付けホルダー、操舵主動同期輪、操舵同期ベルト、及び、操舵受動同期輪を含み、前記第一操舵モータ取り付けホルダーが第一操舵ホルダーの内側に固定して接続され、前記第一操舵モータが第一操舵減速機を介して操舵主動同期輪に接続され、前記操舵主動同期輪と操舵受動同期輪とが操舵同期ベルトを介して接続され、前記操舵受動同期輪が鉛直軸に固定して接続され、鉛直軸が第一操舵ホルダーに接続され回転対偶Rzを構成し、
前記第一主動差動輪グループは、回転モータ取り付けホルダー、鉛直軸、十字軸、左車輪、右車輪、回転受動同期輪、回転同期ベルト、回転主動同期輪、回転減速機、回転モータ、及び、回転角度エンコーダーを含み、前記十字軸の横方向軸が鉛直軸の底部に回転可能に接続され、回転対偶Rxを形成し、前記鉛直軸の側面に回転角度エンコーダーが設けられ、前記左車輪と右車輪がそれぞれ、十字軸の縦軸の左端と右端に接続され、回転対偶Ry1と回転対偶Ry2を形成し、両車輪が地面に接触して回転対偶Rpを形成し、前記回転モータが回転減速機に固定して接続され、前記回転減速機が回転モータ取り付けホルダーを介して十字軸の上方に固定して接続され、前記回転主動同期輪が回転減速機の出力軸に固定して接続され、前記回転受動同期輪がそれぞれ、左車輪と右車輪の外側に固定して接続され、前記回転主動同期輪と回転受動同期輪とが回転同期ベルトを介して接続され、
前記第一ばね装置は、ばね固定ホルダー、ばね、ばね摺動筒、磁気スケール、磁気ヘッド、ばね押さえブロック、及び、ばねガイド柱を含み、前記ばねガイド柱がばね固定ホルダーに固定して接続され、前記ばねとばね摺動筒がばねガイド柱に摺動可能に取り付けられ、ばねがばね固定ホルダーとばね摺動筒との間に取り付けられ、前記ばね固定ホルダーに上方位置制限ブロックが設置され、前記磁気ヘッドがばね摺動筒に固定して接続され、前記磁気スケールがばね固定ホルダーの一側に固定して接続され、その方向が磁気ヘッド移動方向と一致する。
好ましくは、移動対偶Pz2の軸線、移動対偶Pz1の軸線、回転対偶Rzの軸線、及び、第一ばね装置の軸線が互いに平行し、回転対偶Rxの軸線と回転対偶Rzの軸線とが垂直し、回転対偶Ry1の軸線と回転対偶Ry2の軸線とが垂直し、回転対偶Ry1と回転対偶Ry2との軸線が重なり、移動対偶Pz1と第一ばね装置とが並列して接続され、移動対偶Pz2と第一ばね装置とが直列接続される。
好ましくは、前記第一ボールねじは、オートロック機能を有さないボールねじとされ、前記第二ボールねじは、オートロック機能を有する摺動ボールねじとされる。
剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段を含む、混在接続とされるロボットプラットフォームは、フレーム、駆動器セット、バッテリーパック、及び、制御箱を含み、前記剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段がフレームの辺縁に対称に設置され、第一車体アダプタを介して接続されることにより、複数の足手段で姿勢を調整して並列接続とされる機構のプラットフォームを構成しており、並列接続とされる機構のプラットフォームには、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段が三本、四本、六本、又は、八本だけ含まれており、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する各縦型の足手段における回転対偶Rzの軸線同士が平行し、フレームの平面に垂直し、前記駆動器セット、バッテリーパック及び制御箱がフレームの内部に固定される。
操舵装置、第四移動装置、第三移動駆動、第三移動機構、第二操舵ホルダー、第二主動差動輪グループ、第二昇降ホルダー、及び、第二ばね装置、を含む、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段は、二つのグループの第四移動装置が共に旋回アダプタを介して前記操舵装置における大歯車旋回リングに接続され、前記第三移動駆動が第三モータ取り付けホルダーを介して第二操舵ホルダーの中央に固定して接続され、前記第三移動機構における第三ガイドレールが第二操舵ホルダーに接続され、前記第三移動機構における第三スライダーが第二昇降ホルダーの内側面に接続され、二つのグループの第三移動機構に高低差が設けられ、前記第二主動差動輪グループが第二鉛直軸を介して第二操舵ホルダーの底部に接続され、前記四つのグループの第二ばね装置が第二ばね固定ホルダーを介して第二操舵ホルダーの内側の中央に対称に固定して接続され、前記四つのグループの第二ばね装置が第二ばね押さえブロックを介して第二昇降ホルダーの内側に対称に固定して接続され、
前記操舵装置は、第二車体アダプタ、第二操舵モータ取り付けホルダー、第二操舵減速機、第二操舵モータ、小歯車、及び、大歯車旋回リングを含み、前記大歯車旋回リングの内周の上面が第二車体アダプタに接続され、前記第二操舵モータが第二操舵減速機を介して小歯車に接続され、前記小歯車が大歯車旋回リングの外部と噛み合い、回転対偶Rzを形成し、
前記第四移動装置は、旋回アダプタ、第四スライダー、第四ガイドレール、第四サーボモータ、第四減速機、第四ボールねじ固定座、第四ボールねじ、第四ナット、及び、第四ボールねじ支持座を含み、前記第四スライダーと第四ガイドレールとが移動対偶Pz2を構成し、前記第四ガイドレールが旋回アダプタの内部に固定され、前記第四ボールねじが前記第四ボールねじ固定座と第四ボールねじ支持座とを介して支持され、その軸線が第四ガイドレールと平行し、前記第四サーボモータが第四減速機を介して第四ボールねじに接続され、前記第四ボールねじが第四ナットに螺旋して接続され、
前記第三移動駆動は、第三サーボモータ、第三ウォームギヤ減速機、第三クラッチ、第三モータ取り付けホルダー、第三低位主動同期輪、第三高位主動同期輪、第三同期軸、及び、第三同期ベルトを含み、前記第三サーボモータが第三ウォームギヤ減速機と第三クラッチとを介して第三同期軸に接続され、前記第三クラッチが第三モータ取り付けホルダーを介して第二操舵ホルダーの中央に固定して接続され、前記第三同期軸が第三モータ取り付けホルダーに回転可能に接続され、前記第三高位主動同期輪と第三低位主動同期輪とがそれぞれ第三同期軸の高位と低位に固定して接続され、
前記第三移動機構は、第三スライダー、第三ガイドレール、第三ボールねじ支持座、第三ナット、第三ボールねじ、第三ボールねじ固定座、及び、第三受動同期輪を含み、前記第三ガイドレールが第二操舵ホルダーに平行するように固定して接続され、前記第三スライダーと第三ガイドレールとが移動対偶Pz1を構成し、前記第三ボールねじが第三ボールねじ固定座と第三ボールねじ支持座とを介して支持され、その軸線が第三ガイドレールに平行し、前記第三受動同期輪が第三ボールねじの入力端に固定して接続され、前記第三ボールねじが第三ナットに螺旋して接続され、
前記第三低位主動同期輪と下方の第三受動同期輪とが第三同期ベルトを介して接続され、前記第三高位主動同期輪と上方の第三受動同期輪とが第三同期ベルトを介して接続され、
前記第二主動差動輪グループは、第二回転モータ取り付けホルダー、第二鉛直軸、第二十字軸、第二左車輪、第二右車輪、第二回転受動同期輪、第二回転同期ベルト、第二回転主動同期輪、第二回転減速機、第二回転モータ、及び、第二回転角度エンコーダーを含み、前記第二十字軸の横方向軸が第二鉛直軸の底部に回転可能に接続され、回転対偶Rxを形成し、横方向軸の端面に第二回転角度エンコーダーが取り付けられ、前記第二左車輪と第二右車輪とがそれぞれ、第二十字軸縦軸の左端と右端に回転可能に取り付けられ、回転対偶Ry1と回転対偶Ry2を形成し、二つの車輪が地面に接触して回転対偶Rpを形成し、前記第二回転受動同期輪がそれぞれ第二左車輪と第二右車輪の外側に固定して接続され、前記第二回転受動同期輪と第二回転主動同期輪とが第二回転同期ベルトを介して接続され、前記第二回転主動同期輪が第二回転減速機を介して第二回転モータに接続され、
前記第二ばね装置は、第二ばね固定ホルダー、第二ばね、第二ばね摺動筒、第二磁気スケール、第二磁気ヘッド、第二ばね押さえブロック、及び、第二ばねガイド柱を含み、前記第二ばねガイド柱の先端部が第二ばね固定ホルダーに接続され、前記第二ばね固定ホルダーに上方位置制限ブロックが設置され、前記第二ばねと第二ばね摺動筒とが第二ばねガイド柱に摺動可能に取り付けられ、第二ばねが第二ばね固定ホルダーと第二ばね摺動筒との間に取り付けられ、前記第二磁気ヘッドが第二ばね摺動筒に固定して接続され、前記第二磁気スケールが第二ばね固定ホルダーの一側に固定して接続され、その方向が第二磁気ヘッドの移動方向と一致している。
好ましくは、前記回転対偶Rzの軸線、前記移動対偶Pz2の軸線、前記移動対偶Pz1の軸線、及び、前記第二ばね装置軸線同士が平行し、前記回転対偶Rxの軸線と前記回転対偶Rzの軸線とが垂直すると共に、回転対偶Ry1の軸線、回転対偶Ry2の軸線とも垂直し、前記回転対偶Ry1の軸線と回転対偶Ry2の軸線とが重ねる。
好ましくは、前記第四ボールねじは、オートロック機能を有する摺動ボールねじとされ、前記第三ボールねじは、オートロック機能を有さないボールねじとされる。
剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段を含み、フレーム、駆動器セット、バッテリーパック、及び、制御箱を含む、混在接続とされるロボットプラットフォームにおいては、前記剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段は、フレームの辺縁に対称に設置され、第二車体アダプタを介して接続されることにより、複数の足手段で姿勢を調整して並列接続とされる機構のプラットフォームを構成し、並列接続とされる機構のプラットフォームには、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段が三本、四本、六本、又は、八本だけ含まれており、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する各横型の足手段の回転対偶Rzの軸線同士が平行し、フレームの平面と垂直し、前記駆動器セット、バッテリーパック、及び、制御箱が、フレームの内部に固定される。
本発明は、従来技術に比べると、その利点が以下の通りである。
(1)剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型、横型の足手段は、剛性で姿勢を調整し、弾性に懸架がされ、剛性・柔軟性がカプリングされ姿勢を調整する機能を有しており、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の第一操舵モータと剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の第二操舵モータとは、回転対偶Rzに対応し、二つの主動差動輪を非同期で運動することにより生じた操舵運動により、冗長の駆動を構成して、姿勢を調整する足手段が操舵する時に高精度を保証することができ、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型又は横型の足手段により、複数の枝分かれの足を有し、多自由度で全空間において移動し、任意空間の位置で姿勢を調整して並列接続の機構とされるロボットプラットフォームを提供することができ、また、三本、四本、六本、又は八本の足全体が並列して接続される機構を構成することができる。
(2)解放となる地面を固定プラットフォームとして導入し、車輪と地面との間の単純な転がり運動を考慮し、車体の支持足を設計することにより、本発明に係る姿勢調整足手段に、通常の走行機能を有させる以外に、車体の姿態を調整する機能をも有させ、車体の全方向の移動と姿態の調節を有機的に結合することができる。空間において六自由度で姿勢を調整する機能を実現すると共に、移動の姿勢を調整するプラットフォームに運動精度を高めることができ、移動姿勢を調整するプラットフォーム全体の高さを効果的に低下させ、高くない空間の環境でも、依然として、六自由度で姿勢を調整してドッキングと組立を完了させることができる。
(3)剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型又は横型の足手段については、移動対偶Pz1とばねとが、並列して接続される関係にあり、移動対偶Pz1の位置を調整することにより、車全体の重さを第二移動装置と第一昇降ホルダーとによりばねに移転させ、ばねが圧縮され、負荷を受けることになる。第一クラッチを外して、第一ボールねじをオートロックさせず、連動するようにさせると、車全体が弾性に懸架される状態になり、この特徴により、自働的に走行中の地面の不整の状況に適応することができることになる。ばねの移動先に位置する磁気スケールにより、各足の圧縮量や垂直方向の力を検測すると共に、リアルタイムで車載物体の重量や重心の座標を検測することができる。さらに、移動対偶Pz2とばねが直列接続される機構により、動態で移動対偶Pz2の位置を調整して、高低差が複雑である地面についても車体を、一定の状態を保持しながら、走行させ、剛性・柔軟性がカプリングされ姿勢の調整を実現することができる。
剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の全体構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の第二移動装置の構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の第一移動駆動の構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の第一移動機構の構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の第一ばね装置の構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の第一操舵駆動の構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の第一主動差動輪グループの構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の第一主動差動輪グループの他の角度での構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の構成の原理図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の混在接続とされるロボットプラットフォーム全体の構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段全体の構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の構成の断面の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の第四移動装置の構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の第三移動駆動と第三移動機構との構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の第二主動差動輪グループの構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の第二ばね装置の構成の模式図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の構成の原理図である。 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の混在接続とされるロボットプラットフォーム全体の構成の模式図である。
以下には、本発明の実施例に係る図面を参照しながら、本発明の実施例の技術手段を、明確にするように、詳しく説明する。本発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をしない前提でなされた他の実施例も、本発明の保護範囲に含まれている。
以下には、図面を参照しながら、本発明に係る剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する足手段及びその混在接続とされるロボットプラットフォームを詳しく説明する。
図1、2、9に示されるように、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段は、二つの第二移動装置11、第一昇降ホルダー12、第一移動駆動13、二つの第一移動機構14、第一操舵駆動15、第一操舵ホルダー16、四つの第一ばね装置17、及び、第一主動差動輪グループ18を含み、第二移動装置11に第一車体アダプタ111、二つの第二ガイドレール112、四つの第二スライダー113、第二ボールねじ支持座114、第二ボールねじ115、第二ナット116、第二ボールねじ固定座117、第二サーボモータ118、及び、第二減速機119を含み、二つの第二ガイドレール112が第一車体アダプタ111の両側に固定して取り付けられ、四つの第二スライダー113が二つずつ、二つの第二ガイドレール112に摺動可能に取り付けられ、第二ボールねじ115が第二ボールねじ固定座117と第二ボールねじ支持座114とを介して二つの第二ボールねじ115の間に回転可能に取り付けられ、その軸線が第二ガイドレール112と平行し、第二ナット116が第二ボールねじ115に螺旋して取り付けられ、第二サーボモータ118が第二減速機119を介して第一車体アダプタホルダー111の先端部に固定して取り付けられ、第二サーボモータ118の出力軸が第二減速機119入力孔にキージョイントを介して接続され、第二減速機119の出力孔が第二ボールねじ115入力端にキージョイントを介して接続され、第二移動装置11における四つの第二スライダー113と第二ナット116とが第一昇降ホルダー12に固定して接続され、二つの第二移動装置11がそれぞれ四つの第二スライダー113を介して第一昇降ホルダー12の前後の両側に対称に取り付けられ、二つの第二サーボモータ118が回転するように同期駆動して、二つの第二減速機119による減速の転動を経てから、第二ボールねじ115の同期回転を実現し、二つの第二ナット116がそれぞれ二つの第二ボールねじ115に沿って同期移動することにより、最終的に、第一昇降ホルダー12に対する二つの第一車体アダプタ111の移動を実現して、移動対偶Pz2を形成する。好適には、第二ボールねじ115がオートロックの機能を有している摺動ボールねじとされる。
図1、3、4、9に示されるように、第一移動駆動13は、第一サーボモータ131、ウォームギヤ減速機132、第一クラッチ133、第一減速機134、第一同期軸135、第一高位主動同期輪136、第一低位主動同期輪137、第一モータ取り付けホルダー138、及び、二つの第一同期ベルト139を含み、第一サーボモータ131がウォームギヤ減速機132に固定して取り付けられ、その出力軸がウォームギヤ減速機132の入力軸にキージョイントを介して接続され、第一クラッチ133の左端がウォームギヤ減速機132に固定して接続され、その右端が第一減速機134に固定して接続され、その入力孔がウォームギヤ減速機132の出力軸に固定して接続され、出力端が第一減速機134の入力孔に固定して接続され、第一減速機134が第一モータ取り付けホルダー138を介して第一操舵ホルダー16に固定して取り付けられ、第一同期軸135が第一モータ取り付けホルダー138に回転可能に取り付けられ、第一高位主動同期輪136と第一低位主動同期輪137との上下が第一同期軸135に固定して取り付けられ、第一減速機134の出力軸が第一同期軸135にキージョイントを介して接続され、第一クラッチ133がロックされた時に第一サーボモータ131を駆動し、ウォームギヤ減速機132、第一クラッチ133、第一減速機134及び第一同期軸135による転動を経てから、第一高位主動同期輪136と第一低位主動同期輪137との回転を実現する。第一移動機構14は、第一受動同期輪141、第一ボールねじ固定座142、第一ボールねじ143、第一ナット144、第一ボールねじ支持座145、二つの第一ガイドレール146、及び、四つの第一スライダー147を含み、二つの第一ガイドレール146が第一操舵ホルダー16の一側に平行するように固定して取り付けられ、四つの第一スライダー147が二つずつ、二つの第一ガイドレール146に摺動可能に取り付けられ、第一ボールねじ143が第一ボールねじ固定座142と第一ボールねじ支持座145とを介して上方向に第一操舵ホルダー16に回転可能に取り付けられ、二つの第一ガイドレール146間に位置し、その軸線が第一ガイドレール146に平行し、第一ナット144が第一ボールねじ143に螺旋して取り付けられ、第一受動同期輪141が第一ボールねじ143の入力端に固定して取り付けられ、四つの第一スライダー147と第一ナット144とが第一昇降ホルダー12の内側に固定して取り付けられ、二つの第一移動機構14がそれぞれ第一操舵ホルダー16の左右両側に固定して取り付けられ、しかも、二つの第一移動機構14間に一つの同期輪の高低差だけ存在し、二つの第一同期ベルト139の一つにより、左側の第一移動機構14の第一受動同期輪141が第一低位主動同期輪137と同期に噛み合って接続されるということを実現し、もう一つにより、右側の第一移動機構14の第一受動同期輪141が第一高位主動同期輪136に同期に噛み合って接続されることを実現し、第一サーボモータ131の駆動により、第一高位主動同期輪136と第一低位主動同期輪137との同期回転を実現し、二本の第一同期ベルト139の転動により、二つの第一ボールねじ143の回転を実現し、そして、第一ナット144がボールねじに沿って移動して第一昇降ホルダー12が移動するように連動して、最終的に、第一操舵ホルダーに対してボールねじに沿って第一昇降ホルダー12が軸方向に移動することを実現して、移動対偶Pz1を形成する。
好適には、第一ボールねじ143がオートロック機能を有さないボールねじとされる。移動対偶Pz1の位置オートロックは、直列接続とされる運動チェーンにおけるウォームギヤ減速機及びモータの末端のブレーキによる。好適には、移動対偶Pz1と移動対偶Pz2とが相互に平行しており、二つずつが四つの側面に対称に分布する。
図1、5、9に示されるように、第一ばね装置17は、ばね固定ホルダー171、ばね172、ばね摺動筒173、磁気スケール174、磁気ヘッド175、ばね押さえブロック176、及び、ばねガイド柱177を含み、ばねガイド柱177がばね固定ホルダー171に上向きに固定して取り付けられ、ばね172とばね摺動筒173とがばねガイド柱177に摺動可能に取り付けられ、しかも、ばね172がばね固定ホルダー171とばね摺動筒173との間に取り付けられる。ばね固定ホルダー171に上方位置制限ブロックが設置され、ばね172が自然の状態にあり、又は、所定のプリロードがあった状態に、ばね摺動筒173がばね固定ホルダー171の上方位置制限ブロックに接触し、下圧ばね摺動筒173がばね172をばねガイド柱177に沿って押さえさせる。磁気ヘッド175が摺動筒173に固定して取り付けられ、磁気スケール173がばね固定ホルダー171の一側に固定して取り付けられ、その方向が磁気ヘッド175の移動方向と一致し、磁気スケールに対する磁気ヘッド175の変位がばね172の変形量となる。四つの第一ばね装置17は、ばね固定ホルダー171を介して、第一操舵ホルダー16の外側の底部の四隅に対称に固定して取り付けられ、四つの第一ばね装置17のばね押さえブロック176が第一昇降ホルダー12の内部の四隅に対称に下向きに固定して取り付けられ、その下部が円筒状であり、円筒の軸線がばねガイド柱177の軸線と重なり、第一昇降ホルダー12は、ばね押さえブロック176がばね摺動筒173と接触するように連動する時、継続して下向きに下に押し、ばね172が圧縮され、磁気ヘッド175と磁気スケール174とにより圧縮量が測れる。また、ばね弾性率が分かるため、第一昇降ホルダー12に対するばね172の支持力の大きさが算出され得る。
好適には、移動対偶Pz1とばねとが並列接続関係にあり、移動対偶Pz2とばねとが直列接続関係にある。移動対偶Pz1が負荷を受ける時に、剛性で姿勢を調整することに用いられる。ばねは、負荷を受けた時に、移動対偶Pz1の転動チェーンにおけるクラッチが分離するように連動して、従動し追従することとなり、弾性懸架システムに用いられる。そして、移動対偶Pz2とばねとが直列接続を構成し、Pz2移動は、剛性・柔軟性の混在している姿勢調整が構成される。
図1、6、7、8、9に示されるように、第一操舵駆動15は、第一操舵モータ151、第一操舵減速機152、第一操舵モータ取り付けホルダー153、操舵主動同期輪154、操舵同期ベルト155、及び、操舵受動同期輪156を含み、第一操舵モータ151が第一操舵減速機152に固定して取り付けられ、第一操舵減速機152が第一操舵モータ取り付けホルダー153を介して第一操舵ホルダー16の内側に固定して取り付けられ、第一操舵モータ151の出力軸が第一操舵減速機152の入力孔にキージョイントを介して接続され、操舵主動同期輪154が第一操舵減速機152の出力軸に固定して接続され、操舵受動同期輪156が第一主動差動輪グループ18の鉛直軸181の先端に固定して取り付けられ、操舵同期ベルト155が同期に操舵主動同期輪154と操舵受動同期輪156との間に噛み合う。鉛直軸181が第一操舵ホルダーを通過して、回転対偶Rzを構成している。第一主動差動輪グループ18は、二つの回転モータ取り付けホルダー180、鉛直軸181、十字軸182、左車輪183、右車輪184、二つの回転受動同期輪185、二つの回転同期ベルト186、二つの回転主動同期輪187、二つの回転減速機188、二つの回転モータ189、及び、回転角度エンコーダー190を含み、第一主動差動輪グループ18は、鉛直軸181を介して第一操舵ホルダー16の底部の中心に回転可能に取り付けられ、第一操舵モータ151により駆動し、第一操舵減速機152による減速の転動を経てから、操舵主動同期輪154の回転を実現し、操舵同期ベルト155と操舵受動同期輪156との同期転動により、第一主動差動輪グループ18が鉛直軸181の軸線に回して回転することを実現し、回転対偶Rzを形成する。十字軸182の横方向軸が鉛直軸181の底部に回転可能に接続され、回転対偶Rxを形成し、Rx軸の一端に一つの回転角度エンコーダーが取り付けられる。左車輪183と右車輪184とは、それぞれ十字軸182の縦軸の左端と右端とに回転可能に取り付けられ、回転対偶Ry1と回転対偶Ry2とを形成し、両車輪が地面に接触して回転対偶Rpを形成する。回転モータ189が回転減速機188に固定して取り付けられ、回転減速機188は、回転モータ取り付けホルダー180を介して十字軸182の上方に固定して取り付けられ、回転主動同期輪187が回転減速機188の出力軸に固定して取り付けられ、二つの回転受動同期輪185がそれぞれ車輪183と右車輪184との外側に固定して取り付けられ、回転同期ベルト186が回転主動同期輪187と回転受動同期輪185との間に同期して噛み合う。回転モータ189により駆動して回転減速機188、回転主動同期輪187、回転同期ベルト186及び回転受動同期輪185の転動を経てから車輪が十字軸182の縦軸に回して軸線の回転を実現する。両輪は、同期に回転することにより走行を実現し、非同期に回転することにより操舵を実現し、第一操舵モータ151の駆動により互いに矯正を行う。
図9に示されるように、移動対偶Pz2の軸線がその移動対偶Pz1の軸線と平行し、回転対偶Rzの軸線、第一ばね装置17軸線と相互に平行し、移動対偶Pz1とばね172とが並列接続になり、移動対偶Pz2とばね172とが直列接続を構成し、回転対偶Rxの軸線が回転対偶Rzの軸線と垂直しながら、回転対偶Ry1と回転対偶Ry2軸線と垂直し、回転対偶Ry1と回転対偶Ry2の軸線とが同軸である。
図1、9、10に示されるように、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の混在接続とされるロボットプラットフォームは、四つの剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段1、フレーム3、二つの駆動器セット4、バッテリーパック5、及び、制御箱6を含み、四つの剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段1は、第一車体アダプタ111を介して、フレーム3の四隅に固定して取り付けられ、それらがそれぞれ第一姿勢調整足手段1a、第二姿勢調整足手段1b、第三姿勢調整足手段1c、及び、第四姿勢調整足手段1dである。二つの駆動器セット4は、それぞれ、フレーム3の左側と右側に固定され、バッテリーパック5がフレーム3の中央に固定して取り付けられ、制御箱6が外向きにフレーム3の中央の前側に固定して取り付けられ、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する各縦型の足手段1の移動対偶Pz1、移動対偶Pz2、回転対偶Rzが、互いに平行しながら、フレーム平面に垂直する。
特に、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の混在接続とされるロボットプラットフォームは、四足の並列接続の機構のプラットフォームに限らず、三本、四本、六本や八本の同一の、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行の姿勢を調整する、縦型の足手段を含み、対称にフレームの辺縁に分布されるものであってもよい。車全体について全空間においてインテリジェントに走行し、六自由度で姿勢を調整することが実現される。
剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の混在接続とされるロボットプラットフォームは、その姿勢を調整する原理が以下の通りである。
四つの剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段における八つの回転モータ189が同期に反対方向に回転するように駆動することにより、第一主動差動輪グループ18の十字軸182がその軸線周りに回転し、十字軸182の横方向軸の軸線がX向に回転して、同期に二つ以上の姿勢調整手段の二つの回転モータ189が同方向に回転するように駆動して、姿勢を調整するプラットフォームがX向に移動することが実現される。同様に、十字軸182の横方向軸の軸線がY向に回転すると、二つ以上の姿勢調整手段の二つの回転モータ189が同方向に回転するように同期に駆動して、姿勢を調整するプラットフォームがY向に移動することが実現される。四つの剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段における八つの回転モータ189が同期に反対方向に回転するように駆動することにより、第一主動差動輪グループ18の十字軸182がその軸線周りに回転して、平面における四つの姿勢調整手段の四つの十字軸182の縦軸の軸線の投影線が、平面におけるZ軸の投影点を交差した場合に、八つの回転モータ189の転速を統合すると、姿勢を調整するプラットフォームがZ軸全体周りに回転することが実現される。四つの姿勢調整手段の第一サーボモータ131又は第二サーボモータ118を同期に駆動することにより、四つの第一車体アダプタ111を同期に昇降させ、姿勢を調整するプラットフォームが、姿勢を調整するプラットフォームの法線又はZ軸に沿って移動することが実現される。第一姿勢調整足手段1aと第二姿勢調整足手段1bとの第一サーボモータ131又は第二サーボモータ118を同期に駆動することにより、第一姿勢調整足手段1aと第二姿勢調整足手段1bとの第一車体アダプタ111が上がるようにしながら、第三姿勢調整足手段1cと第四姿勢調整足手段1dとの第一サーボモータ131又は第二サーボモータ118を同期に駆動することにより、第三姿勢調整足手段1cと第四姿勢調整足手段1dとの第一車体アダプタ111が下がるようにする場合には、姿勢を調整するプラットフォームがX軸に時計回りに回転することが実現され、さもなければ、X軸に反時計回りに回転することが実現される。同様に、第一姿勢調整足手段1aと第四姿勢調整足手段1dとの第一サーボモータ131又は第二サーボモータ118を同期に駆動することにより、第一姿勢調整足手段1aと第四姿勢調整足手段1dとの第一車体アダプタ111が上がるようにして、第二姿勢調整足手段1bと第三姿勢調整足手段1cとの第一サーボモータ131又は第二サーボモータ118を同期に駆動することにより、第二姿勢調整足手段1bと第三姿勢調整足手段1cとの第一車体アダプタ111が下がるようにする場合には、姿勢を調整するプラットフォームがY軸に時計回りに回転することが実現され、さもなければ、Y軸に反時計回りに回転することが実現される。
図11に示されるように、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段は、操舵装置21、二つの第四移動装置22、第三移動駆動23、二つの第三移動機構24、第二操舵ホルダー25、第二主動差動輪グループ26、第二昇降ホルダー27、及び、四つの第二ばね装置28を含む。
図11、図12、図17に示されるように、操舵装置21は、第二車体アダプタ211、第二操舵モータ取り付けホルダー212、第二操舵減速機213、第二操舵モータ214、小歯車215、及び、大歯車旋回リング216を含み、大歯車旋回リング216は、その内周により第二車体アダプタ211の底部に固定して取り付けられ、その外輪に外歯即ち大歯車が加工され、第二操舵モータ214が第二操舵減速機213に固定して取り付けされ、第二操舵減速機213は、第二操舵モータ取り付けホルダー212を介して第二車体アダプタ211内壁に固定して取り付けられ、小歯車215が第二操舵減速機213の出力軸に固定して取り付けられ、その大歯車旋回リング216の外歯と噛み合って回転する。第二操舵モータ214による駆動により、第二操舵減速機213の転動を経てから、小歯車215が転動し、大歯車旋回リング216がその軸線周りに回転し、足全体が垂直軸周りに回転し、即ち、回転対偶Rzを形成することが実現される。
図11、13、17に示されるように、第四移動装置22は、旋回アダプタ221、四つの第四スライダー222、二つの第四ガイドレール223、第四サーボモータ224、第四減速機225、第四ボールねじ固定座226、第四ボールねじ227、第四ナット228、及び、第四ボールねじ支持座229を含み、旋回アダプタ221が大歯車旋回リング216の外輪の底部に固定して取り付けられ、四つの第四スライダー222が二つの第四ガイドレール223を介して、二つずつ、旋回アダプタ221の内部の一側に摺動可能に取り付けられる。第四ボールねじ227は、第四ボールねじ固定座226及び第四ボールねじ支持座229を介して、下向きに旋回アダプタ221の内部の一側に回転可能に取り付けられ、しかも、位置が二つの第四ガイドレール223の中間に位置して、ボールねじ軸線がガイドレールの取り付けの方向と平行し、第四ナット228が第四ボールねじ227に螺旋して取り付けられ、ボールねじの回転により、ナットがボールねじの軸線に移動するように連動し、第四サーボモータ224が第四減速機225に固定して取り付けられ、第四減速機225が上向きに旋回アダプタ221の底部に固定して取り付けられ、その出力軸が第四ボールねじ227の入力軸と固定して接続される。四つの第四スライダー222と第四ナット228とが第二昇降ホルダー27の外側に固定して取り付けられ、二つの第四移動装置22がそれぞれ旋回アダプタの内部の両側に布置され、二つの第四サーボモータ224の同期駆動により、二つの第四減速機225、二つの第四ボールねじ227及び二つの第四ナット228の同期転動を経てから、第二昇降ホルダー27が第四ボールねじ227の軸線に移動して、移動対偶Pz2を形成することが実現される。好適には、第四ボールねじ227が摺動ボールねじとされ、オートロック機能が有される。好適には、回転対偶Rzの軸線と移動対偶Pz2の移動ガイドレールと平行しており、両者が直列接続の関係にある。
図11、14、17に示されるように、第三移動駆動23は、第三サーボモータ231、第三ウォームギヤ減速機232、第三クラッチ233、第三モータ取り付けホルダー234、第三低位主動同期輪235、第三高位主動同期輪236、第三同期軸237、及び、二つの第三同期ベルト238を含み、第三移動機構24は、四つの第三スライダー241、二つの第三ガイドレール242、第三ボールねじ支持座243、第三ナット244、第三ボールねじ245、第三ボールねじ固定座246、及び、第三受動同期輪247を含み、第三サーボモータ231が第三ウォームギヤ減速機232に固定して取り付けられる。第三ウォームギヤ減速機232は、上向きに第三クラッチ233の底部に固定して取り付けられ、その入力端が第三サーボモータ231の出力端とキージョイントを介して接続され、その出力端が第三クラッチ233の入力端にキージョイントを介して接続される。第三クラッチ233の先端部は、第三モータ取り付けホルダー234を介して第二操舵ホルダー25の中央に固定して取り付けられ、その出力端が第三同期軸237にキージョイントを介して接続され、第三同期軸237が下向きに第三モータ取り付けホルダー234に回転可能に取り付けられ、第三高位主動同期輪236と第三低位主動同期輪235とがそれぞれ、第三同期軸237の高位と低位に固定して取り付けられる。二つの第三ガイドレール242は、第二操舵ホルダー25の一側に平行するように固定して取り付けられる。四つの第三スライダー241は、二つずつ、二つの第三ガイドレール242に摺動可能に取り付けられる。第三ボールねじ245は、第三ボールねじ固定座246及び第三ボールねじ支持座243を介して上向きに第二操舵ホルダー25に回転可能に取り付けられ、二つの第三ガイドレール242の中間に位置し、その軸線が第三ガイドレール242と平行し、第三ナット244が第三ボールねじ245に螺旋して取り付けられる。第三受動同期輪247が第三ボールねじ245の入力端に固定して取り付けられる。四つの第三スライダー241と第三ナット244とが第二昇降ホルダー27の内側に固定して取り付けられ、二つの第三移動機構24がそれぞれ第二操舵ホルダー25の左右の両側に固定して取り付けられ、しかも、二つの第三移動機構24の間に一つの同期輪の高低差だけを有する。二つの第三同期ベルト238は、その一つが第三移動機構24の第三受動同期輪247と第三低位主動同期輪235との間に同期に噛み合い、もう一つが第三移動機構24の第三受動同期輪247と第三高位主動同期輪236との間に同期に噛み合う。第三サーボモータ231の駆動により、第三高位主動同期輪236と第三低位主動同期輪235との同期回転が実現され、二つの第三同期ベルト238の転動を経てから、二つの第三ボールねじ245の回転が実現され、さらに、第三ナット244がボールねじに沿って移動することにより第二昇降ホルダー27が移動するように連動し、最終的に第二昇降ホルダー27が第一操舵ホルダーに対してボールねじの軸方向に移動し、移動対偶Pz1を形成することが実現される。
好適には、第三ボールねじ245がボールねじとされ、オートロックの機能を有さない。移動対偶Pz1の位置ロックは、第三ウォームギヤ減速機232と第三サーボモータ231の末端のブレーキとの両者により実現される。好適には、回転対偶Rzの軸線と移動対偶Pz2、移動対偶Pz1の移動ガイドレールとが平行し、三者が直列接続の関係にある。
図11、15、17に示されるように、第二主動差動輪グループ26は、二つの第二回転モータ取り付けホルダー260、第二鉛直軸261、第二十字軸262、第二左車輪263、第二右車輪264、二つの第二回転受動同期輪265、二つの第二回転同期ベルト266、二つの第二回転主動同期輪267、二つの第二回転減速機268、二つの第二回転モータ269、及び、第二回転角度エンコーダー290を含む。第二主動差動輪グループ26は、第二鉛直軸261を介して第二操舵ホルダー25の底部の中央に固定して取り付けられる。第二十字軸262の横方向軸は、第二鉛直軸261の底部に回転可能に接続され、回転対偶Rxを形成し、Rx軸の一端に第二回転角度エンコーダー290が取り付けられる。第二左車輪263と第二右車輪264とは、それぞれ、第二十字軸262の縦軸の左端と右端とに回転可能に取り付けられ、回転対偶Ry1と回転対偶Ry2を形成し、両車輪が地面に接触して回転対偶Rpを形成する。第二回転モータ269は、第二回転減速機268に固定して取り付けられ、第二回転減速機268が第二回転モータホルダー260を介して第二十字軸262の上方に固定して取り付けられ、第二回転主動同期輪267が第二回転減速機268の出力軸に固定して取り付けられ、二つの第二回転受動同期輪265がそれぞれ第二左車輪263と第二右車輪264との外側に固定して取り付けられ、第二回転同期ベルト266が第二回転主動同期輪267と第二回転受動同期輪265との間に同期に噛み合う。第二回転モータ269の駆動により、第二回転減速機268、第二回転主動同期輪267、第二回転同期ベルト266、及び、第二回転受動同期輪265の転動を経てから車輪が第二十字軸262の縦軸の軸線周りに回転することが実現される。両輪は、同期に回転することにより走行を実現し、非同期に回転することにより操舵を実現し、第二操舵モータ駆動214の駆動により互いに矯正を行う。
好適には、回転対偶Rzの軸線は、移動対偶Pz1、移動対偶Pz2と平行し、回転対偶Rxと垂直する。回転対偶Ry1と回転対偶Ry2とが同軸となる。
図11、16、17に示されるように、第二ばね装置28は、第二ばね固定ホルダー281、第二ばね282、第二ばね摺動筒283、第二磁気スケール284、第二磁気ヘッド285、第二ばね押さえブロック286、及び、第二ばねガイド柱287を含む。第二ばねガイド柱287が上向きに第二ばね固定ホルダー281に固定して取り付けられ、第二ばね282と第二ばね摺動筒283とが第二ばねガイド柱287に摺動可能に取り付けられ、しかも、第二ばね282が第二ばね固定ホルダー281と第二ばね摺動筒283との間に取り付けられる。第二ばね固定ホルダー281に上方位置制限ブロックが設置されており、第二ばね282が自然の状態にあり、又は、一部のプリロードが保留される状態にある場合には、第二ばね摺動筒283が第二ばね固定ホルダー281の上方位置制限ブロックに接触して、第二ばね摺動筒283を下に押し、第二ばね282を第二ばねガイド柱287に押さえることになる。第二磁気ヘッド285は、第二ばね摺動筒283に固定して取り付けられ、第二磁気スケール284が第二ばね固定ホルダー281の一側に固定して取り付けられ、その方向が第二磁気ヘッド285の移動方向と一致しており、第二磁気スケール284に対する第二磁気ヘッド285の変位が第二ばねの変形量となる。四つの第二ばね装置28は、第二ばね固定ホルダー281を介して、二つずつ、第二操舵ホルダー25の内側の中央に対称に固定取り付けられる。四つの第二ばね装置28の第二ばね押さえブロック286は、二つずつ、第二昇降ホルダーの内側に対称に固定して取り付けられ、その下部が円筒状であり、円筒軸線が第二ばねガイド柱287の軸線と重なり、第二昇降ホルダー27は、第二ばね押さえブロック286が第二ばね摺動筒283と接触する時でも継続して下に押すように連動し、第二ばね282を圧縮させる。また、第二磁気スケール284により、第二昇降ホルダー27に対する第二ばね282の支持力の大きさを算出することができる。
好適には、第二ばね装置28と移動対偶Pz1とが並列接続の関係にあり、移動対偶Pz1が負荷を受ける時に、ばね172が稼働しない状態にあり、足が剛性で姿勢を調整する状態にある。ばね172は、負荷を受ける時に、移動対偶Pz1の転動システムにおけるクラッチがオンされて、従動して追従する状態になり、足が柔性で懸架される状態にある。第二ばね装置17と移動対偶Pz2とが直列接続の関係にあり、懸架される状態に、移動対偶Pz2を駆動すると、剛性・柔軟性がカプリングされ姿勢を調整する機能がされる。
図17に示されるように、回転対偶Rzの軸線は、移動対偶Pz2、移動対偶Pz1、第二ばね装置28の軸線と相互に平行する。回転対偶Rxの軸線は、回転対偶Rzの軸線と垂直しながら、回転対偶Ry1と回転対偶Ry2との軸線と垂直し、回転対偶Ry1と回転対偶Ry2との軸線方向が同軸となる。
図11、17、18に示されるように、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の混在接続とされるロボットプラットフォームは、四つの剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段2、フレーム3、二つの駆動器セット4、バッテリーパック5、及び、制御箱6を含み、四つの剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段2は、第二車体アダプタ211を介してフレーム3の四隅に固定して取り付けられ、ただし、それぞれが第三姿勢調整足手段2a、第四姿勢調整足手段2b、第五姿勢調整足手段2c、及び、第六姿勢調整足手段2dである。二つの駆動器セット4は、それぞれフレーム3の左側と右側に固定され、バッテリーパック5がフレーム3の中央に固定して取り付けられ、制御箱6が外向きにフレーム3の中央の前側に固定して取り付けられ、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段における回転対偶Rzの軸線同士が平行しながら、フレーム3の平面と垂直する。四つの剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段2における移動対偶Pz1、移動対偶Pz2、回転対偶Rz、回転対偶Ry1、及び、回転対偶Ry2を駆動することにより空間において六自由度で姿勢を調整することが実現される。
特には、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の混在接続とされるロボットプラットフォームには、四足の並列接続機構に限定されておらず、三本、四本、六本又は八本の足を含み、並列接続とされるものであって、それが対称にフレーム3の辺縁に分布する機構のプラットフォームであってもよい。
剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の混在接続とされるロボットプラットフォームは、その姿勢を調整する原理は、以下の通りである。
四つの剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の八つの回転モータ189が同期に反対方向に回転するように駆動することにより、第二主動差動輪グループ26の十字軸182がその軸線周りに回転し、十字軸182の横方向軸の軸線がX向に回転して、二つ以上の姿勢調整手段の二つの回転モータ189が同方向に回転するように同期に駆動し、姿勢を調整するプラットフォームがX向に移動することが実現される。同様に、十字軸182の横方向軸の軸線がY向に回転すると、二つ以上の姿勢調整手段の二つの回転モータ189が同方向に回転するように同期に駆動して、姿勢を調整するプラットフォームがY向に移動することが実現される。四つの剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段の八つの回転モータ189が同期に反対方向に回転するように駆動することにより、第二主動差動輪グループ26の十字軸182がその軸線周りに回転し、平面における四つの姿勢調整手段の四つの十字軸182の縦軸軸線の投影線が、平面におけるZ軸の投影点を交差した場合に、八つの回転モータ189の回転速度を合わせると、姿勢を調整するプラットフォームがZ軸全体周りに回転することが実現される。四つの姿勢調整手段の第三サーボモータ231又は第四サーボモータ224を同期に駆動することにより、四つの第二車体接続件211が同期に昇降するようにして、姿勢を調整するプラットフォームが、姿勢を調整するプラットフォームの法線又はZ向に移動することが実現される。第五姿勢調整足手段2aと第六姿勢調整足手段2bとの第三サーボモータ231又は第四サーボモータ224を同期に駆動することにより、第五姿勢調整足手段2aが第六姿勢調整足手段2bの第二車体アダプタ211が上がるようにし、第七姿勢調整足手段2cと第八姿勢調整足手段2dとの第三サーボモータ231又は第四サーボモータ224を同期に駆動することにより、第七姿勢調整足手段2cと第八姿勢調整足手段2dとの第二車体アダプタ211が下がるようにする場合に、姿勢を調整するプラットフォームがX軸に時計回りに回転することが実現され、さもなければ、X軸に反時計回りに回転することが実現される。同様に、通第五姿勢調整足手段2aと第八姿勢調整足手段2dとの第三サーボモータ231又は第四サーボモータ224を同期に駆動することにより、第五姿勢調整足手段2aと第八姿勢調整足手段2dとの第二車体アダプタ211が上がるようにして、第六姿勢調整足手段2bと第七姿勢調整足手段2cとの第三サーボモータ231又は第四サーボモータ224を同期に駆動することにより、第六姿勢調整足手段2bと第七姿勢調整足手段2cとの第二車体アダプタ211が下がるようにする場合に、姿勢を調整するプラットフォームがY軸に時計回りに回転することが実現され、さもなければ、Y軸に反時計回りに回転することが実現される。
前記の各実施例は、本発明の技術手段を説明するためのものに過ぎず、それを限定するものではない。前述の実施例を参照しながら本発明を詳しく説明したが、当業者にとって理解可能なのは、依然として、前述の実施例に記載されている技術手段を修正したり、その一部や全体に係る技術特徴を均等置換したりすることができ、これらの修正や置換などにより、関連する技術手段の趣旨を本発明の各実施例の技術手段による範囲から逸脱させるわけではないということである。
1 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段
2 剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する横型の足手段
3 フレーム
4 駆動器セット
5 バッテリーパック
6 制御箱
1a 第一姿勢調整足手段
1b 第二姿勢調整足手段
1c 第三姿勢調整足手段
1d 第四姿勢調整足手段
2a 第五姿勢調整足手段
2b 第六姿勢調整足手段
2c 第七姿勢調整足手段
2d 第八姿勢調整足手段
11 第二移動装置
12 第一昇降ホルダー
13 第一移動駆動
14 第一移動機構
15 第一操舵駆動
16 第一操舵ホルダー
17 第一ばね装置
18 第一主動差動輪グループ
21 操舵装置
22 第四移動装置
23 第三移動駆動
24 第三移動機構
25 第二操舵ホルダー
26 第二主動差動輪グループ
27 第二昇降ホルダー
28 第二ばね装置
111 第一車体アダプタ
112 第二ガイドレール
113 第二スライダー
114 第二ボールねじ支持座
115 第二ボールねじ
116 第二ナット
117 第二ボールねじ固定座
118 第二サーボモータ
119 第二減速機
131 第一サーボモータ
132 ウォームギヤ減速機
133 第一クラッチ
134 第一減速機
135 第一同期軸
136 第一高位主動同期輪
137 第一低位主動同期輪
138 第一モータ取り付けホルダー
139 第一同期ベルト
141 第一受動同期輪
142 第一ボールねじ固定座
143 第一ボールねじ
144 第一ナット
145 第一ボールねじ支持座
146 第一ガイドレール
147 第一スライダー
151 第一操舵モータ
152 第一操舵減速機
153 第一操舵モータ取り付けホルダー
154 操舵主動同期輪
155 操舵同期ベルト
156 操舵受動同期輪
171 ばね固定ホルダー
172 ばね
173 ばね摺動筒
174 磁気スケール
175 磁気ヘッド
176 ばね押さえブロック
177 ばねガイド柱
180 回転モータ取り付けホルダー
181 鉛直軸
182 十字軸
183 左車輪
184 右車輪
185 回転受動同期輪
186 回転同期ベルト
187 回転主動同期輪
188 回転減速機
189 回転モータ
190 回転角度エンコーダー
211 第二車体アダプタ
212 第二操舵モータ取り付けホルダー
213 第二操舵減速機
214 第二操舵モータ
215 小歯車
216 大歯車旋回リング
221 旋回アダプタ
222 第四スライダー
223 第四ガイドレール
224 第四サーボモータ
225 第四減速機
226 第四ボールねじ固定座
227 第四ボールねじ
228 第四ナット
229 第四ボールねじ支持座
231 第三サーボモータ
232 第三ウォームギヤ減速機
233 第三クラッチ
234 第三モータ取り付けホルダー
235 第三低位主動同期輪
236 第三高位主動同期輪
237 第三同期軸
238 第三同期ベルト
241 第三スライダー
242 第三ガイドレール
243 第三ボールねじ支持座
244 第三ナット
245 第三ボールねじ
246 第三ボールねじ固定座
247 第三受動同期輪
260 第二回転モータ取り付けホルダー
261 第二鉛直軸
262 第二十字軸
263 第二左車輪
264 第二右車輪
265 第二回転受動同期輪
266 第二回転同期ベルト
267 第二回転主動同期輪
268 第二回転減速機
269 第二回転モータ
281 第二ばね固定ホルダー
282 第二ばね
283 第二ばね摺動筒
284 第二磁気スケール
285 第二磁気ヘッド
286 第二ばね押さえブロック
287 第二ばねガイド柱
290 第二回転角度エンコーダー

Claims (5)

  1. 第二移動装置、第一昇降ホルダー、第一移動駆動、第一移動機構、第一操舵駆動、第一操舵ホルダー、第一ばね装置、及び、第一主動差動輪グループを含む、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段であって、
    二つのグループの第二移動装置は、第二スライダーを介して第一昇降ホルダーの両側に対称に設置され、前記第一移動駆動は、第一モータ取り付けホルダーを介して第一操舵ホルダーの中央に固定され、前記第一移動機構における第一スライダーと第一ナットは、セットとして第一昇降ホルダーの内側に取り付けられ、二つのグループの第一移動機構は、それぞれ、高低差が設けられるように、第一操舵ホルダーの両側に固定して接続され、四つのグループの第一ばね装置は、ばね固定ホルダーを介して第一操舵ホルダーの外側の底部の四隅に対称に固定して接続され、前記第一ばね装置のばね押さえブロックは、第一昇降ホルダーの内部の四隅に対称に固定して接続され、前記第一操舵駆動は、第一操舵モータ取り付けホルダーを介して第一操舵ホルダーの内側に固定して接続され、前記第一操舵駆動の操舵受動同期輪は、第一主動差動輪グループの鉛直軸の先端に固定して接続され、前記第一主動差動輪グループは、鉛直軸を介して第一操舵ホルダーの底部の中心に回転し得るように取り付けられ、
    前記第二移動装置は、第一車体アダプタ、第二ガイドレール、第二スライダー、第二ボールねじ支持座、第二ボールねじ、第二ナット、第二ボールねじ固定座、第二サーボモータ、及び、第二減速機を含み、前記第二ガイドレールは、それぞれ、第一車体アダプタ両側に固定して接続され、前記第二スライダーと第二ガイドレールとが摺動対偶Pz2を形成し、前記第二ボールねじの両端が、それぞれ、第二ボールねじ固定座及び第二ボールねじ支持座により支持され、それらの軸線が第二ガイドレールと平行し、前記第二ナットと第二ボールねじとが螺旋対偶を形成し、前記第二サーボモータが第二減速機を介して第二ボールねじに接続され、
    前記第一移動駆動は、第一サーボモータ、ウォームギヤ減速機、第一クラッチ、第一減速機、第一同期軸、第一高位主動同期輪、第一低位主動同期輪、第一モータ取り付けホルダー、及び、第一同期ベルトを含み、前記第一サーボモータは、ウォームギヤ減速機を介して第一クラッチの左端に接続され、前記第一クラッチの右端が第一減速機に固定して接続され、前記第一減速機が第一モータ取り付けホルダーを介して第一操舵ホルダーに固定して接続され、前記第一同期軸第一モータ取り付けホルダーに回転可能に取り付けられ、前記第一高位主動同期輪と第一低位主動同期輪がそれぞれ、第一同期軸に接続され、前記第一減速機の出力軸が第一同期軸にキージョイントを介して接続され、
    前記第一移動機構は、第一受動同期輪、第一ボールねじ固定座、第一ボールねじ、第一ナット、第一ボールねじ支持座、第一ガイドレール、及び、第一スライダーを含み、前記第一ガイドレールが第一操舵ホルダーに固定して接続され、前記第一スライダーと第一ガイドレールとが移動対偶Pz1を形成し、前記第一ボールねじの両端がそれぞれ第一ボールねじ固定座及び第一ボールねじ支持座により支持され、それらの軸線が第一ガイドレールと平行し、前記第一ナットと第一ボールねじとが螺旋対偶を形成し、前記第一受動同期輪が第一ボールねじの入力端に固定して接続され、前記第一受動同期輪が第一同期ベルトを介して第一高位主動同期輪と第一低位主動同期輪とに同期に噛み合って接続され、
    前記第一操舵駆動は、第一操舵モータ、第一操舵減速機、第一操舵モータ取り付けホルダー、操舵主動同期輪、操舵同期ベルト、及び、操舵受動同期輪を含み、前記第一操舵モータ取り付けホルダーが第一操舵ホルダーの内側に固定して接続され、前記第一操舵モータが第一操舵減速機を介して操舵主動同期輪に接続され、前記操舵主動同期輪と操舵受動同期輪とが操舵同期ベルトを介して接続され、前記操舵受動同期輪が鉛直軸に固定して接続され、鉛直軸が第一操舵ホルダーに接続され回転対偶Rzを構成し、
    前記第一主動差動輪グループは、回転モータ取り付けホルダー、鉛直軸、十字軸、左車輪、右車輪、回転受動同期輪、回転同期ベルト、回転主動同期輪、回転減速機、回転モータ、及び、回転角度エンコーダーを含み、前記十字軸の横方向軸が鉛直軸の底部に回転可能に接続され、回転対偶Rxを形成し、前記鉛直軸の側面に回転角度エンコーダーが設けられ、前記左車輪と右車輪がそれぞれ、十字軸の縦軸の左端と右端に接続され、回転対偶Ry1と回転対偶Ry2を形成し、両車輪が地面に接触して回転対偶Rpを形成し、前記回転モータが回転減速機に固定して接続され、前記回転減速機が回転モータ取り付けホルダーを介して十字軸の上方に固定して接続され、前記回転主動同期輪が回転減速機の出力軸に固定して接続され、前記回転受動同期輪がそれぞれ、左車輪と右車輪の外側に固定して接続され、前記回転主動同期輪と回転受動同期輪とが回転同期ベルトを介して接続され、
    前記第一ばね装置は、ばね固定ホルダー、ばね、ばね摺動筒、磁気スケール、磁気ヘッド、ばね押さえブロック、及び、ばねガイド柱を含み、前記ばねガイド柱がばね固定ホルダーに固定して接続され、前記ばねとばね摺動筒がばねガイド柱に摺動可能に取り付けられ、ばねがばね固定ホルダーとばね摺動筒との間に取り付けられ、前記ばね固定ホルダーに上方位置制限ブロックが設置され、前記磁気ヘッドがばね摺動筒に固定して接続され、前記磁気スケールがばね固定ホルダーの一側に固定して接続され、その方向が磁気ヘッド移動方向と一致する、ことを特徴とする剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段。
  2. 移動対偶Pz2の軸線、移動対偶Pz1の軸線、回転対偶Rzの軸線、及び、第一ばね装置の軸線が互いに平行し、回転対偶Rxの軸線と回転対偶Rzの軸線とが垂直し、回転対偶Ry1の軸線と回転対偶Ry2の軸線とが垂直し、回転対偶Ry1と回転対偶Ry2との軸線が重なり、移動対偶Pz1と第一ばね装置とが並列して接続され、移動対偶Pz2と第一ばね装置とが直列接続される、ことを特徴とする請求項1に記載の剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段。
  3. 前記第一ボールねじは、オートロック機能を有さないボールねじとされ、前記第二ボールねじは、オートロック機能を有する摺動ボールねじとされる、ことを特徴とする請求項1に記載の剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段。
  4. 請求項1から3のいずれ一つに記載の剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段を含む、混在接続とされるロボットプラットフォームであって、フレーム、駆動器セット、バッテリーパック、及び、制御箱を含み、前記剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段がフレームの辺縁に対称に設置され、第一車体アダプタを介して接続され、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する各縦型の足手段における回転対偶Rzの軸線同士が平行し、フレームの平面に垂直し、前記駆動器セット、バッテリーパック及び制御箱がフレームの内部に固定される、ことを特徴とする剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の混在接続とされるロボットプラットフォーム。
  5. 前記フレームと、複数の本の剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段とが、並列接続とされる機構のプラットフォームを構成し、並列接続とされる機構のプラットフォームには、剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段が三本、四本、六本或いは八本だけ含まれている、ことを特徴とする請求項4に記載の剛性・柔軟性がカプリングされ多自由度で走行姿勢を調整する縦型の足手段の混在接続とされるロボットプラットフォーム。
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