JP7402466B2 - Upper unit posture variable device - Google Patents

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JP7402466B2 JP2020129564A JP2020129564A JP7402466B2 JP 7402466 B2 JP7402466 B2 JP 7402466B2 JP 2020129564 A JP2020129564 A JP 2020129564A JP 2020129564 A JP2020129564 A JP 2020129564A JP 7402466 B2 JP7402466 B2 JP 7402466B2
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Description

本発明は、上部に搭載される上部ユニットの姿勢を変える上部ユニットの姿勢可変装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for changing the posture of an upper unit that changes the posture of an upper unit mounted thereon.

従来、カメラ、マイクなどを含むユニットを上部に取り付け、そのユニットの姿勢を変えることができる装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a device is known in which a unit including a camera, a microphone, etc. is attached to an upper part, and the posture of the unit can be changed (see, for example, Patent Document 1).

国際公開第2018/123431号International Publication No. 2018/123431

しかしながら、従来の上部ユニットの姿勢可変装置は、姿勢を変化させる際の動作が単調で面白みに欠けるものであった。一方、その動作を多様化すると、特定の姿勢が安定し難くなる場合がある。特に、上部ユニットにカメラが含まれる場合は、上部ユニットの姿勢が安定しないと、良質な画像データを得ることができない。 However, in the conventional apparatus for changing the posture of the upper unit, the operation when changing the posture is monotonous and lacks interest. On the other hand, if the movements are diversified, it may become difficult to stabilize a particular posture. In particular, when the upper unit includes a camera, high-quality image data cannot be obtained unless the upper unit has a stable posture.

そこで、本発明は、従来に無い動作を実現することができ、姿勢が安定し易い構造を備える上部ユニットの姿勢可変装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus for changing the posture of an upper unit, which is capable of realizing operations that have never been seen before and has a structure that allows the posture to be easily stabilized.

本発明の第1の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置は、上部に搭載される上部ユニットの姿勢を変えることが可能な装置であることを前提とし、ベース部と、回転体と、主軸と、内側リングと、外側リングと、3つ以上の高さ可変装置と、を備える。前記回転体は、中心部に軸穴を有し、前記ベース部に第1軸線回りに回転可能に支持される。前記主軸は、前記回転体の前記軸穴に対して、前記第1軸線の方向にスライド可能に且つ前記第1軸線回りに回転不能に嵌め込まれる。前記内側リングは、前記主軸の周囲に配され、前記主軸に対して、前記第1軸線と略交差する第2軸線回りに回動可能に連結される。前記外側リングは、前記内側リングの周囲に配され、前記内側リングに対して、前記第1軸線の方向から視て前記第2軸線と異なる方向に延び且つ前記第1軸線と略交差する第3軸線回りに回動可能に連結される。前記3つ以上の高さ可変装置は、前記外側リングの周方向の異なる部位の高さをそれぞれ変えることが可能である。 The apparatus for changing the attitude of an upper unit according to the first aspect of the present invention is based on the premise that the apparatus is capable of changing the attitude of the upper unit mounted on the upper part, and includes a base part, a rotating body, and a main shaft. , an inner ring, an outer ring, and three or more height variable devices. The rotating body has a shaft hole in the center thereof, and is supported by the base portion so as to be rotatable about a first axis. The main shaft is fitted into the shaft hole of the rotating body so as to be slidable in the direction of the first axis and unrotatable about the first axis. The inner ring is arranged around the main shaft and is connected to the main shaft so as to be rotatable about a second axis that substantially intersects the first axis. The outer ring is arranged around the inner ring, and the outer ring has a third ring that extends in a direction different from the second axis when viewed from the first axis and substantially intersects the first axis. They are connected to be rotatable around an axis. The three or more height variable devices are capable of varying the heights of different circumferential portions of the outer ring.

本発明の第2の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置は、第1の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置において、前記高さ可変装置は、前記回転体に設置された電動アクチュエータと、前記主軸と前記電動アクチュエータの駆動部とを連動させるリンク機構と、を有する。前記リンク機構は、少なくとも1自由度の関節と3自由度の関節を含む。 An upper unit posture variable device according to a second aspect of the present invention is the upper unit posture variable device according to the first aspect, in which the height variable device includes an electric actuator installed on the rotary body, and an electric actuator installed on the rotating body. It has a link mechanism that interlocks a main shaft and a drive section of the electric actuator. The link mechanism includes a joint with at least one degree of freedom and a joint with three degrees of freedom.

本発明の第3の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置は、第2の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置において、前記電動アクチュエータの駆動部は、横方向を向いた回転軸であって、前記リンク機構は、その一部が前記電動アクチュエータの前記回転軸に固定された第1リンク部材と、その一部が前記回転軸と平行な第4軸線回りに回動可能に前記第1リンク部材の他部に連結された第2リンク部材と、前記第2リンク部材の他部と、前記外側リングとを連結するボールジョイント又はユニバーサルジョイントと、を含む。 An upper unit posture variable device according to a third aspect of the present invention is an upper unit posture variable device according to the second aspect, wherein the drive section of the electric actuator is a rotation shaft facing in a horizontal direction, The link mechanism includes a first link member, a portion of which is fixed to the rotation shaft of the electric actuator, and a portion of the first link member rotatable around a fourth axis parallel to the rotation shaft. It includes a second link member connected to another part, and a ball joint or universal joint that connects the other part of the second link member and the outer ring.

本発明の第4の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置は、第2または第3の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置において、前記電動アクチュエータは、サーボモータである。 A posture varying device for an upper unit according to a fourth aspect of the present invention is a posture varying device for an upper unit according to the second or third aspect, wherein the electric actuator is a servo motor.

本発明の第5の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置は、第1~4の態様の何れか1の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置において、前記上部ユニットは、カメラおよび/またはマイクを有する。 An apparatus for changing the posture of an upper unit according to a fifth aspect of the present invention is an apparatus for changing the posture of an upper unit according to any one of the first to fourth aspects, in which the upper unit has a camera and/or a microphone. have

本発明の第6の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置は、第1~5の態様の何れか1の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置において、前記主軸は、内部に配線が挿通された中空軸である。 An upper unit attitude changing device according to a sixth aspect of the present invention is the upper unit attitude changing device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the main shaft has a wiring inserted therein. It is a hollow shaft.

本発明の第7の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置は、第1~6の態様の何れか1の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置において、前記第2軸線と前記第3軸線は互いに略直交する。 In the upper unit attitude changing device according to a seventh aspect of the present invention, in the upper unit attitude changing device according to any one of the first to sixth aspects, the second axis and the third axis are mutually arranged. Almost orthogonal.

本発明の第8の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置は、第1~7の態様の何れか1の態様に係る上部ユニットの姿勢可変装置において、前記回転体は、周囲にリングギヤが形成されたドラムである。当該上部ユニットの姿勢可変装置は、前記リングギヤに噛合するピニオンと、前記ピニオンを回転駆動するモータと、を更に備える。 An apparatus for changing the posture of an upper unit according to an eighth aspect of the present invention is an apparatus for changing the posture of an upper unit according to any one of the first to seventh aspects, in which the rotating body has a ring gear formed around it. It is a drum. The upper unit posture variable device further includes a pinion that meshes with the ring gear, and a motor that rotationally drives the pinion.

本発明によれば、従来に無い動作を実現することができ、姿勢が安定し易い構造を備える上部ユニットの姿勢可変装置を提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide an apparatus for changing the posture of an upper unit having a structure in which an unprecedented operation can be realized and the posture can be easily stabilized.

本実施形態に係る上部ユニットの姿勢可変装置を斜め前方から見た斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the upper unit posture variable device according to the present embodiment, viewed diagonally from the front. 本実施形態に係る上部ユニットの姿勢可変装置を斜め後方から見た斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the upper unit posture variable device according to the present embodiment, viewed obliquely from the rear. 高さ可変装置、主軸、内側リングおよび外側リングを示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the height variable device, the main shaft, the inner ring, and the outer ring. ベース部を示す斜視図である。It is a perspective view showing a base part. 回転体、主軸、内側リングおよび外側リングを示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a rotating body, a main shaft, an inner ring, and an outer ring. 回転体を示す部分断面図である。It is a partial sectional view showing a rotating body. 主軸、内側リングおよび外側リングを示す図である。内側リングおよび外側リングのみを断面化している。It is a figure showing a main axis, an inner ring, and an outer ring. Only the inner and outer rings are sectioned. 主軸、内側リングおよび外側リングを示す図である。内側リングおよび外側リングのみを断面化している。It is a figure showing a main axis, an inner ring, and an outer ring. Only the inner and outer rings are sectioned. 主軸、内側リングおよび外側リングを示す図である。外側リングのみを断面化している。It is a figure showing a main axis, an inner ring, and an outer ring. Only the outer ring is sectioned. 主軸、内側リングおよび外側リングを示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the main shaft, inner ring, and outer ring. 本実施形態に係る上部ユニットの姿勢可変装置が上部筐体および下部筐体に収容された状態を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the posture varying device for the upper unit according to the present embodiment is housed in an upper housing and a lower housing. 本実施形態に係る上部ユニットの姿勢可変装置が上部筐体および下部筐体に収容された状態を示す正面図であって、上部ユニットの姿勢状態の例を示す図である。FIG. 2 is a front view showing a state in which the upper unit posture variable device according to the present embodiment is accommodated in an upper housing and a lower housing, and is a diagram showing an example of the posture state of the upper unit.

以下、本発明の実施の形態に係る上部ユニットの姿勢可変装置について、図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus for changing the posture of an upper unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1~図3に示すように、本実施形態に係る上部ユニットの姿勢可変装置1は、ベース部2、回転体3、主軸5、回転体駆動装置6、内側リング7、外側リング8および高さ可変装置9を備えている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the upper unit posture variable device 1 according to the present embodiment includes a base portion 2, a rotating body 3, a main shaft 5, a rotating body driving device 6, an inner ring 7, an outer ring 8, and a height-adjustable upper unit. It is equipped with a length variable device 9.

ベース部2は、図2および図4に示すように、本実施形態では、中央に円形の開口10が形成された、平面視で略矩形のフレームを用いて構成されている。開口10には、回転体3が第1軸線A1回りに回転自在に嵌め込まれる。回転体3の最大径が、ベース部2の開口10の内径より大きいため、回転体3は、ベース部2の開口10の縁部に回転自在に支持される。 As shown in FIGS. 2 and 4, in this embodiment, the base portion 2 is configured using a substantially rectangular frame in plan view, with a circular opening 10 formed in the center. The rotating body 3 is fitted into the opening 10 so as to be rotatable about the first axis A1. Since the maximum diameter of the rotating body 3 is larger than the inner diameter of the opening 10 of the base portion 2, the rotating body 3 is rotatably supported at the edge of the opening 10 of the base portion 2.

ベース部2には、モータ11および回転位置検出器12が取り付けられている。モータ11は、その出力軸13を上方に向けてベース部2に取り付けられている。出力軸13には、回転体3の外周に形成されたリングギヤ17と噛み合ったピニオン14が設けられている。モータ11には、例えばDCモータを用いることができる。回転位置検出器12は、その入力軸16を上方に向けてベース部に取り付けられている。入力軸16には、リングギヤ17と噛み合ったピニオン15が設けられている。回転位置検出器12には、例えばポテンショメータを用いることができる。回転位置検出器12が検出したベース部2の回転位置に関する情報は、後述するコントローラ等に転送される。 A motor 11 and a rotational position detector 12 are attached to the base portion 2 . The motor 11 is attached to the base portion 2 with its output shaft 13 facing upward. The output shaft 13 is provided with a pinion 14 that meshes with a ring gear 17 formed on the outer periphery of the rotating body 3. For example, a DC motor can be used as the motor 11. The rotational position detector 12 is attached to the base portion with its input shaft 16 facing upward. The input shaft 16 is provided with a pinion 15 that meshes with a ring gear 17. For example, a potentiometer can be used as the rotational position detector 12. Information regarding the rotational position of the base portion 2 detected by the rotational position detector 12 is transferred to a controller, etc., which will be described later.

回転体3は、上述したように、ベース部2に回転自在に支持されている。本実施形態では、回転体3は、例えば図5に示すように、外周部に上記リングギヤ17が形成されたドラム18を用いて構成されている。リングギヤ17より低位置には、突起19が形成されている。この突起19は、回転体3の回転域を360°未満に制限するために設けられている。この突起19は、回転体3がベース部2に対して特定の回転位置まで回転したとき、ベース部2に設けられた係合部(不図示)と係合し、回転体3がそれ以上回転しないよう規制するために設けられている。 As described above, the rotating body 3 is rotatably supported by the base portion 2. In this embodiment, the rotary body 3 is configured using a drum 18 having the ring gear 17 formed on its outer circumference, as shown in FIG. 5, for example. A protrusion 19 is formed at a position lower than the ring gear 17. This protrusion 19 is provided to limit the rotation range of the rotating body 3 to less than 360°. When the rotary body 3 rotates to a specific rotational position with respect to the base portion 2, this protrusion 19 engages with an engaging portion (not shown) provided on the base portion 2, and the rotary body 3 rotates further. It has been established to prevent this from happening.

回転体3は、例えば図6に示すように、その上壁部3aが外周壁部3bの上端より低位置に形成され、上壁部3aの中央部から下方に向かって円筒部3cが延出している。円筒部3cと外周壁部3bとの間には、高さ可変装置9等を設置するための空間3dが形成されている。上壁部3aには、後述する第2リンク部材22が通る穴(不図示)が第2リンク部材32と同じ数だけ形成されている。また、円筒部3cの内側は、後述する主軸5が挿通する軸穴3eを形成している。この軸穴3eは、図6から明らかなように、回転体3の中心部に形成されている。 As shown in FIG. 6, for example, the rotating body 3 has an upper wall portion 3a formed at a lower position than the upper end of an outer peripheral wall portion 3b, and a cylindrical portion 3c extending downward from the center of the upper wall portion 3a. ing. A space 3d is formed between the cylindrical portion 3c and the outer circumferential wall portion 3b in which the height variable device 9 and the like are installed. The upper wall portion 3a has the same number of holes (not shown) through which second link members 22 (described later) pass through as the second link members 32. Further, the inside of the cylindrical portion 3c forms a shaft hole 3e through which a main shaft 5, which will be described later, is inserted. This shaft hole 3e is formed in the center of the rotating body 3, as is clear from FIG.

主軸5は、回転体3の軸穴3eに対して、第1軸線A1の方向にスライド可能に嵌め込まれている。但し、主軸5は、回転体3の軸穴3eに対して、第1軸線A1回りに回転不能に嵌め込まれている。回転不能とするために、例えば図7に示すように、主軸5の外周面6aに、スライド方向に沿って1又は複数(本実施形態では3本)の凸条23が形成され、この凸条23が軸穴3eに形成された溝25にスライド自在に嵌入している。 The main shaft 5 is fitted into the shaft hole 3e of the rotating body 3 so as to be slidable in the direction of the first axis A1. However, the main shaft 5 is fitted into the shaft hole 3e of the rotating body 3 such that it cannot rotate about the first axis A1. In order to prevent rotation, for example, as shown in FIG. 7, one or more (three in this embodiment) protrusions 23 are formed on the outer circumferential surface 6a of the main shaft 5 along the sliding direction. 23 is slidably fitted into a groove 25 formed in the shaft hole 3e.

主軸5は、真直に延びたストレート部26と上端部に形成された球面部27とを有している。球面部27は、後述する内側リング7の可動域を多く確保するために設けられている。主軸5は、中空状に形成されており、内部に配線(不図示)が挿通される。内部に配線を通すことで配線を他の動作部から保護することができる。配線は、例えば上部ユニットと下部ユニットとを繋ぐ、給電線、信号線等である。 The main shaft 5 has a straight portion 26 extending straight and a spherical portion 27 formed at the upper end. The spherical portion 27 is provided to ensure a wide range of motion for the inner ring 7, which will be described later. The main shaft 5 is formed in a hollow shape, and a wiring (not shown) is inserted into the main shaft 5. By passing the wiring inside, the wiring can be protected from other moving parts. The wiring is, for example, a power supply line, a signal line, etc. that connects the upper unit and the lower unit.

回転体駆動装置6は、例えば図2に示すように、回転体3の外周部に形成されたリングギヤ17と、このリングギヤ17と噛合したピニオン14と、ピニオン14を回転駆動するモータ11とで構成される。 For example, as shown in FIG. 2, the rotary body drive device 6 includes a ring gear 17 formed on the outer periphery of the rotary body 3, a pinion 14 that meshes with the ring gear 17, and a motor 11 that rotationally drives the pinion 14. be done.

内側リング7は、図3および図10に示すように、主軸5の周囲に配され、図8および図10に示すように、第2軸線A2回りに回動可能に、主軸5に対して連結されている。第2軸線A2は、第1軸線A1と略直交する。図8に示す例では、主軸5の球面部27から両側方に延びた2つの凸部27aと、内側リング7の内周部に形成された凹部7aとが嵌合している。これにより、内側リング7は、第2軸線A2回りに回動可能とされている。なお、第2軸線A2と第1軸線A1の位置関係は、略直交する場合に限定されず、略直交とは言い難い略交差であってもよい。 The inner ring 7 is disposed around the main shaft 5, as shown in FIGS. 3 and 10, and is connected to the main shaft 5 so as to be rotatable around the second axis A2, as shown in FIGS. 8 and 10. has been done. The second axis A2 is substantially perpendicular to the first axis A1. In the example shown in FIG. 8, two convex portions 27a extending on both sides from the spherical portion 27 of the main shaft 5 are fitted into a recessed portion 7a formed in the inner peripheral portion of the inner ring 7. Thereby, the inner ring 7 is rotatable around the second axis A2. Note that the positional relationship between the second axis A2 and the first axis A1 is not limited to being substantially perpendicular to each other, but may be substantially intersecting, which cannot be said to be substantially orthogonal.

外側リング8は、図3および図10に示すように、内側リング7の周囲に配され、第3軸線A3回りに回動可能に、内側リング7に対して連結されている。第3軸線A3は、図10に示すように、第1軸線A1の方向から視て第2軸線A2と直交し、第1軸線A1と略交差している。図9に示す例では、内側リング7から両側方に延びた2つの凸部7bと、外側リング8の内周部に形成された凹部8aとが嵌合している。これにより、外側リング8は、第3軸線A3回りに回動可能とされている。なお、第3軸線A3と第2軸線A2の位置関係は、直交する場合に限定されず、直交とは言い難い交差であってもよい。 As shown in FIGS. 3 and 10, the outer ring 8 is disposed around the inner ring 7 and is connected to the inner ring 7 so as to be rotatable about the third axis A3. As shown in FIG. 10, the third axis A3 is orthogonal to the second axis A2 when viewed from the direction of the first axis A1, and substantially intersects with the first axis A1. In the example shown in FIG. 9, two convex portions 7b extending from the inner ring 7 to both sides and a recess 8a formed in the inner peripheral portion of the outer ring 8 are fitted. Thereby, the outer ring 8 is rotatable around the third axis A3. Note that the positional relationship between the third axis A3 and the second axis A2 is not limited to being perpendicular to each other, and may be an intersection that cannot be called orthogonal.

高さ可変装置9は、図3に示すように、電動アクチュエータ24、リンク機構32等で構成されている。高さ可変装置9は、3つ以上(本実施形態では3つ)設けられ、外側リング8の周方向の異なる部位の高さをそれぞれ変えることが可能である。 As shown in FIG. 3, the height variable device 9 includes an electric actuator 24, a link mechanism 32, and the like. Three or more height variable devices 9 (three in this embodiment) are provided, and the heights of different portions of the outer ring 8 in the circumferential direction can be changed.

電動アクチュエータ24には、例えばサーボモータが用いられる。電動アクチュエータ24は、回転体3の空間3dに設置される。 For example, a servo motor is used as the electric actuator 24. The electric actuator 24 is installed in the space 3d of the rotating body 3.

リンク機構32は、図3に示すように、1自由度の関節30と、3自由度の関節31を含む。本実施形態におけるリンク機構32は、電動アクチュエータ24の横方向に配置された回転軸29と外側リング8とを連動可能に連結する。具体例として、第1リンク部材21、第2リンク部材22およびボールジョイント33を含むリンク機構32を挙げることができる。 As shown in FIG. 3, the link mechanism 32 includes a joint 30 with one degree of freedom and a joint 31 with three degrees of freedom. The link mechanism 32 in this embodiment connects the rotating shaft 29 of the electric actuator 24, which is disposed in the lateral direction, and the outer ring 8 in an interlocking manner. A specific example is a link mechanism 32 that includes a first link member 21, a second link member 22, and a ball joint 33.

第1リンク部材21には、アーム状の部材が使用されている。この第1リンク部材21の一部である基端部が電動アクチュエータ24の回転軸29に固定されている。 The first link member 21 is an arm-shaped member. A base end portion that is a part of the first link member 21 is fixed to a rotating shaft 29 of an electric actuator 24 .

第2リンク部材22にも、アーム状の部材が使用されている。この第2リンク部材22の一部である基端部が、第1リンク部材21の他部である先端部に対して、第4軸線A4回りに回動可能に連結されている。第4軸線A4は、電動アクチュエータ24の回転軸29と平行である。第1リンク部材21と第2リンク部材22との結合部は、1自由度の関節30を構成する。 An arm-shaped member is also used for the second link member 22. A proximal end portion, which is a part of the second link member 22, is connected to a distal end portion, which is the other portion of the first link member 21, so as to be rotatable about the fourth axis A4. The fourth axis A4 is parallel to the rotation axis 29 of the electric actuator 24. The joint between the first link member 21 and the second link member 22 constitutes a joint 30 with one degree of freedom.

ボールジョイント33は、第2リンク部材22の他部である先端部と、外側リング8の外周部とを連結する。具体的には、ボールジョイント33は、先端に球35が形成され、基端が外側リング8の外周に接続されたボールスタッド36と、第2リンク部材22の先端部に形成されたソケット37で構成されている。球34とソケット37とは球面接触しているため、ボールジョイント33は、任意の方向に回転可能である。ボールジョイント33に代えてユニバーサルジョイントを採用することも可能である。なお、上記ボールジョイント33およびユニバーサルジョイントは、3自由度の関節31を構成する。 The ball joint 33 connects the other portion of the second link member 22 , the tip, and the outer circumferential portion of the outer ring 8 . Specifically, the ball joint 33 includes a ball stud 36 having a ball 35 formed at its tip and a base end connected to the outer periphery of the outer ring 8, and a socket 37 formed at the tip of the second link member 22. It is configured. Since the ball 34 and the socket 37 are in spherical contact, the ball joint 33 can rotate in any direction. It is also possible to use a universal joint instead of the ball joint 33. Note that the ball joint 33 and the universal joint constitute a joint 31 with three degrees of freedom.

上部ユニット34は、外側リング8上に搭載され、外側リング8と一体に動作する。上部ユニット34は、カメラ、人感センサ、マイクおよび各種センサの何れか1つ以上を含んでいる。本実施形態では、上部ユニット34は、外側リング8に固定されるベースプレート39(図1参照)と、上記カメラ、人感センサ、マイクおよび各種センサ等を内蔵する上部筐体41(図11参照)とを備えている。 The upper unit 34 is mounted on the outer ring 8 and operates integrally therewith. The upper unit 34 includes one or more of a camera, a human sensor, a microphone, and various sensors. In this embodiment, the upper unit 34 includes a base plate 39 (see FIG. 1) fixed to the outer ring 8, and an upper housing 41 (see FIG. 11) that houses the camera, human sensor, microphone, various sensors, etc. It is equipped with

また、ベース部2、回転体3等は、図11に示すように、下部筐体42に収容されている。下部筐体42内では、回転体3の下方に、例えば、バッテリー、モータ11のコントローラ、および電動アクチュエータ24のコントローラが収容される。 Further, the base portion 2, the rotating body 3, etc. are housed in a lower housing 42, as shown in FIG. In the lower housing 42, below the rotating body 3, for example, a battery, a controller for the motor 11, and a controller for the electric actuator 24 are housed.

以上に説明した構成を備える上部ユニットの姿勢可変装置1において、各電動アクチュエータ24の回転軸29を回転駆動させると、リンク機構32と外側リング8との連結部であるボールジョイント33の高さ位置が変化する。例えば、3つのボールジョイント33の高さ位置が同時に同程度上下動するように電動アクチュエータ24の駆動を制御すると、外側リング8および外側リング8に搭載された上部ユニット34は、傾斜することなく全体的に上昇または下降する。また、3つのボールジョイント33の高さ位置が相違するように電動アクチュエータ24の駆動を制御すると、外側リング8および外側リング8に搭載された上部ユニット34は、任意の方向に傾く動作を行う。さらに、モータ11を回転することで、回転体3、主軸5および外側リング8とともに、上部ユニット34を第1軸線A1回りに回転させることができる。もちろん、モータ11と電動アクチュエータ24は、同時に駆動させることも、別々に駆動させることも可能である。 In the upper unit posture variable device 1 having the configuration described above, when the rotating shaft 29 of each electric actuator 24 is rotationally driven, the height position of the ball joint 33, which is the connecting portion between the link mechanism 32 and the outer ring 8, is changes. For example, if the drive of the electric actuator 24 is controlled so that the height positions of the three ball joints 33 move up and down to the same extent at the same time, the outer ring 8 and the upper unit 34 mounted on the outer ring 8 can be moved as a whole without tilting. to rise or fall. Further, when the drive of the electric actuator 24 is controlled so that the height positions of the three ball joints 33 are different, the outer ring 8 and the upper unit 34 mounted on the outer ring 8 perform an operation of tilting in an arbitrary direction. Furthermore, by rotating the motor 11, the upper unit 34 can be rotated around the first axis A1 together with the rotating body 3, the main shaft 5, and the outer ring 8. Of course, the motor 11 and the electric actuator 24 can be driven simultaneously or separately.

以上に説明した、高さ可変装置9の構造から明らかなように、電動アクチュエータ24とモータ11の回転を適宜制御することで、上部ユニットの姿勢を様々な状態に変化させることができる。例えば、図12に、上部ユニットの姿勢可変装置1によって可能な上部ユニット34の姿勢の例を示す。(a)は、上部ユニット34が傾斜されることなく、最低位置に配置された基本状態を示す。(b)は、基本状態から上部ユニット34が傾斜することなく、比較的高い位置に持ち上げられた状態を示す。(c)は、(b)の状態から上部ユニット34が後方へ傾斜した状態(Tilt軸動作をしている様子)を示す。(d)は、(c)の状態から上部ユニット34が傾動した状態(Roll軸動作をしている様子)を示す。(e)は、(e)の状態から上部ユニット34が傾動しながら、第1軸線A1回りに回転する状態(Pan軸動作をしている様子)を示す。 As is clear from the structure of the variable height device 9 described above, by appropriately controlling the rotation of the electric actuator 24 and the motor 11, the attitude of the upper unit can be changed to various states. For example, FIG. 12 shows an example of the posture of the upper unit 34 that is possible with the upper unit posture changing device 1. (a) shows the basic state in which the upper unit 34 is not tilted and is placed at the lowest position. (b) shows a state in which the upper unit 34 is lifted to a relatively high position without tilting from the basic state. (c) shows a state in which the upper unit 34 is tilted rearward from the state in (b) (a state in which it is performing Tilt axis operation). (d) shows a state in which the upper unit 34 is tilted from the state in (c) (a state in which it is performing a Roll axis operation). (e) shows a state in which the upper unit 34 rotates around the first axis A1 while tilting from the state in (e) (a state in which it is performing a Pan axis operation).

なお、上記したモータ11のコントローラおよび電動アクチュエータ24のコントローラは、例えば、カメラ、人感センサ、マイク等からの入力情報に基づいて、モータ11、電動アクチュエータ24を駆動制御する。例えば、人感センサが人を感知した場合やマイクが人の声を感知した場合に、上昇・下降動作、Tilt軸動作、Roll軸動作、Pan軸動作などによって、あるいは、これらの動作を組み合わせて、カメラを人の顔の方向や声の聞こえる方向に向ける動作をさせることができる。また、Roll軸動作により、首をかしげるようなインタラクション(可愛らしい動作)を行わせることも可能である。 Note that the controller of the motor 11 and the controller of the electric actuator 24 described above drive and control the motor 11 and the electric actuator 24 based on input information from a camera, a human sensor, a microphone, etc., for example. For example, when a human sensor detects a person or a microphone detects a person's voice, it can be activated by raising/lowering motion, Tilt axis motion, Roll axis motion, Pan axis motion, etc., or by a combination of these motions. , the camera can be moved to point in the direction of a person's face or the direction of the voice. Furthermore, it is also possible to perform an interaction (cute motion) that makes the user tilt their head by using the Roll axis motion.

また、上部ユニットの姿勢可変装置1によれば、上記のように多様な動作を可能にしつつも、主軸5、内側リング7、外側リング8、リンク機構32等からなる構造によって、上部ユニット34がどのような姿勢であってもその姿勢を安定させることができる。 Further, according to the upper unit posture changing device 1, while enabling various operations as described above, the upper unit 34 is It can stabilize any posture.

以上に説明した本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。すなわち、上記の実施形態は例にすぎない。 The invention as described above may be embodied in other forms without departing from its spirit, spirit or essential characteristics. Therefore, the above-described embodiments are merely illustrative in all respects, and should not be interpreted in a limiting manner. That is, the embodiments described above are merely examples.

1 上部ユニットの姿勢可変装置
2 ベース部
3 回転体
3e 軸穴
5 主軸
7 内側リング
8 外側リング
9 高さ可変装置
11 モータ
14 ピニオン
17 リングギヤ
18 ドラム
21 第1リンク部材
22 第2リンク部材
24 電動アクチュエータ
29 回転軸(駆動部)
30 1自由度の関節
31 3自由度の関節
32 リンク機構
33 ボールジョイント
34 上部ユニット
A1 第1軸線
A2 第2軸線
A3 第3軸線
1 Upper unit posture variable device 2 Base portion 3 Rotating body 3e Shaft hole 5 Main shaft 7 Inner ring 8 Outer ring 9 Height variable device 11 Motor 14 Pinion 17 Ring gear 18 Drum 21 First link member 22 Second link member 24 Electric actuator 29 Rotating shaft (drive part)
30 Joint with 1 degree of freedom 31 Joint with 3 degrees of freedom 32 Link mechanism 33 Ball joint 34 Upper unit A1 First axis A2 Second axis A3 Third axis

Claims (8)

上部に搭載される上部ユニットの姿勢を変えることが可能な上部ユニットの姿勢可変装置であって、
ベース部と、
中心部に軸穴を有し、前記ベース部に第1軸線回りに回転可能に支持された回転体と、
前記回転体の前記軸穴に対して、前記第1軸線の方向にスライド可能に且つ前記第1軸線回りに回転不能に嵌め込まれた主軸と、
前記主軸の周囲に配され、前記主軸に対して、前記第1軸線と略交差する第2軸線回りに回動可能に連結された内側リングと、
前記内側リングの周囲に配され、前記内側リングに対して、前記第1軸線の方向から視て前記第2軸線と異なる方向に延び且つ前記第1軸線と略交差する第3軸線回りに回動可能に連結された外側リングと、
前記外側リングの周方向の異なる部位の高さをそれぞれ変えることが可能な3つ以上の高さ可変装置と、
を備えることを特徴とする上部ユニットの姿勢可変装置。
An upper unit attitude changing device capable of changing the attitude of an upper unit mounted on the upper unit,
The base part and
a rotating body having a shaft hole in the center and rotatably supported by the base part about a first axis;
a main shaft fitted into the shaft hole of the rotary body so as to be slidable in the direction of the first axis and unrotatable about the first axis;
an inner ring arranged around the main shaft and connected to the main shaft so as to be rotatable around a second axis substantially intersecting the first axis;
A third axis arranged around the inner ring and rotating with respect to the inner ring about a third axis that extends in a direction different from the second axis when viewed from the direction of the first axis and substantially intersects the first axis. an outer ring possibly articulated;
three or more height variable devices capable of respectively changing the heights of different circumferential portions of the outer ring;
An apparatus for changing the posture of an upper unit, comprising:
前記高さ可変装置は、
前記回転体に設置された電動アクチュエータと、
前記主軸と前記電動アクチュエータの駆動部とを連動させるリンク機構と、
を有し、
前記リンク機構は、少なくとも1自由度の関節と3自由度の関節を含む、ことを特徴とする請求項1に記載の上部ユニットの姿勢可変装置。
The height variable device is
an electric actuator installed on the rotating body;
a link mechanism that interlocks the main shaft and a drive section of the electric actuator;
has
The upper unit posture varying device according to claim 1, wherein the link mechanism includes a joint with at least one degree of freedom and a joint with three degrees of freedom.
前記電動アクチュエータの前記駆動部は、横方向を向いた回転軸であって、
前記リンク機構は、
その一部が前記電動アクチュエータの前記回転軸に固定された第1リンク部材と、
その一部が前記回転軸と平行な第4軸線回りに回動可能に前記第1リンク部材の他部に連結された第2リンク部材と、
前記第2リンク部材の他部と、前記外側リングとを連結するボールジョイント又はユニバーサルジョイントと、
を含む、ことを特徴とする請求項2に記載の上部ユニットの姿勢可変装置。
The drive section of the electric actuator is a rotation shaft facing in a horizontal direction,
The link mechanism is
a first link member, a portion of which is fixed to the rotating shaft of the electric actuator;
a second link member, a part of which is rotatably connected to the other part of the first link member about a fourth axis parallel to the rotation axis;
a ball joint or a universal joint that connects the other part of the second link member and the outer ring;
The apparatus for changing the posture of an upper unit according to claim 2, further comprising:
前記電動アクチュエータは、サーボモータである、ことを特徴とする請求項2又は3に記載の上部ユニットの姿勢可変装置。 The apparatus for changing the posture of an upper unit according to claim 2 or 3, wherein the electric actuator is a servo motor. 前記上部ユニットは、カメラおよび/またはマイクを有する、ことを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の上部ユニットの姿勢可変装置。 The apparatus for changing the posture of an upper unit according to claim 1, wherein the upper unit has a camera and/or a microphone. 前記主軸は、内部に配線が挿通された中空軸である、ことを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の上部ユニットの姿勢可変装置。 The apparatus for changing the posture of an upper unit according to claim 1, wherein the main shaft is a hollow shaft into which a wire is inserted. 前記第2軸線と前記第3軸線は互いに略直交する、ことを特徴とする請求項1~6の何れか1項に記載の上部ユニットの姿勢可変装置。 The apparatus for changing the posture of an upper unit according to claim 1, wherein the second axis and the third axis are substantially orthogonal to each other. 前記回転体は、周囲にリングギヤが形成されたドラムであり、
前記リングギヤに噛合するピニオンと、
前記ピニオンを回転駆動するモータと、
を更に備えることを特徴とする請求項1~7の何れか1項に記載の上部ユニットの姿勢可変装置。
The rotating body is a drum around which a ring gear is formed,
a pinion meshing with the ring gear;
a motor that rotationally drives the pinion;
The apparatus for changing the posture of an upper unit according to any one of claims 1 to 7, further comprising:.
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