JPH0624885U - エア−式ロボット用関節部機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 宣伝や広報等を目的とする軽量簡易タイプの
ロボット、特にはエア−式ロボット用関節部が人間の動
作に近付けた折曲作動や関節部の回動が容易に可能と成
し、構造が簡単で製作費も安価で、且つ静かな作動が得
られる。 【構成】 略扇状に膨張可能な蛇腹体１をロボットの関
節間に配置し、該蛇腹体１に空気供給及び排気用の連通
管２と接続させ、前記略扇の柄側の蛇腹体１に蝶番３を
取付けて関節部が折曲可能と成す。又、回動自在な関節
部を構成させるために、固定関節に２枚の突出片を適宜
角度開いて固定し、該突出片の間で回動自在な回転ウイ
ングを前記可動関節に固着すると共に、前記膨張体１を
前記回転ウイングの両面に装着させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は宣伝や広報等を目的とする軽量簡易タイプのロボット、特にはエア− 式ロボット用関節部機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ロボットとしては産業用ロボットが工場内で多く用いられおり、そのロ ボットの目的が物の運搬を主体にするため、構造体が強固に作られていると共に 構造が複雑化し、且つ、高価で、制御の技術も比較的難しいものであった。また 動きが強固で、強力であるので、産業用ロボットの場合には安全上の制約を受け ているのが現状である。近年においては、前記ロボットの利用は工場だけでなく 、広い産業分野でも使用されている。このため、宣伝や広報を目的に用いられる 各種のロボットに於いても、産業用のロボットをそのまま使用し、或いは一部の 動作を行わせるものが用いられている。この時のロボット用関節部機構としては 、主に各関節部毎に電動モ−タ−を取付け、該モ−タ−の回転が制御されて予め 設定した動きを行うようにさせたものが殆どである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記ロボット用関節部機構は、精密な作動を行うと共に人間の 動作に近いものにするためには、制御の難しさもあるが、構造が複雑化し、且つ 、構造体が強固に作られる。又、前記モ−タ−を使用するので、モ−タ−の回転 音が発生し、騒音問題が生じる恐れがある等の問題点があった。

【０００４】 尚、この騒音防止のために、油圧を使用する場合もあるが、構造が従来のモ− タ−のものよりも複雑になると共に制御もより一層難しくなる。その上、構造体 を更に強固する必要があり、その操作には、以前のものよりも大きな動力源が必 要となる。この大きな動力源で作動する腕や指等が、人に接触したり、当ったり 、挾み込んだりすることにより、人身事故になり易く危険であった。このため一 般の公共場所や人の出入りが多い場所等にロボットを設置する場合には、安全柵 を設けなければならなかった。

【０００５】 本考案はロボットの運転が安全で、より人間の動作に近付き、且つ長時間の運 転にも耐え、しかも安価で、騒音問題の発生の恐れが無いと共に運転経費が安価 となるエア−式ロボット用関節部機構を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記問題点を解決するために本考案は成されたものであり、つまり関節部が人 間の動作に近付けた折曲作動をするために、略扇状に膨張可能な膨張体を、ロボ ットの関節間にそれぞれ配置し、該膨張体の端面に給排気口を設け、その給排気 口に空気供給及び排気用の連通管と接続させる。そして前記膨張体に空気を前記 連通管から送ることにより、指，腕，足などに相当する関節部が折曲可能となる 。また前記略扇の柄側の膨張体には、弾力で復元可能な蝶番を取付けることによ り、この蝶番の復元力で前記膨張体が元の形状に戻されて折曲前の位置に戻る。 更に前記関節部が折曲されて物を把持したことが確認できるようにするため、前 記関節先端の折曲側表面に、ゴム製の感圧本体と、該感圧本体内部に対向して配 置させた電気用接点と、導線とから成る感圧センサ−を装着することによって把 持されたことが確認可能となる。

【０００７】 又、回動自在な関節部を構成させるために、固定関節に２枚の突出片を適宜角 度開いて放射状に固定し、可動関節に前記突出片の間で回動自在な回転ウイング を固着すると共に、前記膨張体を前記回転ウイングの両面に装着させることによ り、関節部の回動が容易に可能と成す。

【０００８】

【作用】

次に本考案の作用について説明する。予め、人にぶつかっても危険でないゴム 製で形成されたエア−式ロボットの腕，指，足等の各関節間に、ゴム製の膨張体 （１）を収縮した状態で、折曲方向或いは回動状態に合わせて配置させておく。 先ず関節部が折曲する場合を図１に示す指で説明する。この時、関節部は真っ直 に伸びた状態である［図３（ａ）参照］。前記関節部を作動させる時には、図示 しないスイッチを入れることにより、図示しない制御部の指示に従ってエア−ポ ンプから連通管（２）へ空気が供給される。この空気は連通管（２）から給排気 口（１１）を通過して膨張体（１）に入り、先端の膨張体（１）が徐々に膨らむ と共に２番目，３番目の膨張体（１）も少し遅れて順次徐々に膨らみ、各関節が 図１に示す矢印の如く少しずつ折曲される。先端の膨張体（１）が略扇状に膨ら むと、２番目，３番目の膨張体（１）も略扇状に膨らみ、把持可能な状態となる ［図３（ｂ）参照］。この時、物を把持して所定圧力が加わると、感圧本体（４ １）が押し潰されて電気用接点（４２），（４３）同志は接触し、電流が流れる ことにより、前記感圧センサ−（４）は作動する。該感圧センサ−（４）が作動 すると、図示しない前記制御部の指令によって前記エア−シリンダ−からの空気 の供給が停止され、前記指の折曲は完了するのである［図３（ｃ）参照］。尚、 前記指の折曲速度は空気の供給量によって調節される。

【０００９】 前記指が物から離れる場合には、前記制御部の指令によって前記指の把持状態 を解除する。この時、膨張体（１）の内部に充填されていた空気は逆流して前記 膨張体（１）から連通管（２）を介して排気される。すると、感圧本体（４１） が自力で元に戻り、電気用接点（４２），（４３）は隙間が開いて対向する［図 ３（ｂ）参照］。更に膨張体（１）内の空気は、図示しない排気手段により徐々 に排気され、前記膨張体（１）が徐々に収縮すると共に蝶番（３）の弾性力によ って、指が元の真っ直な状態に戻されるのである［図３（ａ）参照］。

【００１０】 次に関節部が回動する場合について説明する。予め可動関節（６）の回転軸（ ６ａ）を固定関節（５）に挿入させて成した回動自在な腕や胴などの関節部に於 いて、前記固定関節（５）には２枚の突出片（５１）を適宜角度開いて固定し、 前記可動関節（６）には前記突出片（５１）の間で回動自在な回転ウイング（６ １）を固着し、該回転ウイング（６１）の両面に膨張体（１）を２つ装着させて おく。前記関節部を作動させる時には、先ず図示しないスイッチを入れることに より、制御部の指示に従ってエア−ポンプから一方の連通管（２）へ空気が供給 される。この空気は連通管（２）から給排気口（１１）を通過して一方の膨張体 （１）に入り、該膨張体（１）が図５に示す矢印の如く徐々に膨らむ。すると回 転ウイング（６１）は前記突出片（５１）から徐々に離れていく。該回転ウイン グ（６１）が離れて移動することにより、前記回転ウイング（６１）と固定した 可動関節（６）は右方向に回転されるのである（図５参照）。

【００１１】 前記可動関節（６）を元の状態に戻す場合には、前記制御部の指令によって膨 張体（１）内に充填する空気を連通管（２）から排気させると共に他方の膨張体 （１）内に空気を供給させることにより、回転ウイング（６１）が元の位置に戻 されるのである。

【００１２】 前記可動関節（６）を前記方向と反対に回転させる場合には、膨張した膨張体 （１）の空気を抜いて収縮させ、他方の膨張体（１）に空気を供給させて膨らま せることにより、前記可動関節（６）は反対方向に回転するのである。尚、その 回転速度は膨張体（１）への空気供給量によって調節される。又、前記膨張体（ １）の膨張，収縮によって、前記可動関節（６）を約６０度回転させることが可 能となる。

【００１３】

【実施例】

図１は本考案の実施例を示す図であり、これは指の関節部が折曲する場合の機 構を示す。この機構について詳細に説明すれば、（１）は略扇状に膨張可能なゴ ム製の膨張体であり、該膨張体（１）は蛇腹体の一方を固定させたものを用いる 。又、前記膨張体（１）には給排気口（１１）を一端又は両端に設けている。そ して前記膨張体（１）はロボットの関節間に配置させると共に内側に前記略扇の 柄部が来るようにさせる。尚、前記膨張体（１）は前記蛇腹体に限定されるもの ではない。また前記膨張体（１）の大きさは、各関節部の大きさに応じて異なる ものを配置させると良い。

【００１４】 （２）は給排気口（１１）と接続した連通管であり、該連通管（２）にはゴム チュ−ブを用い、その役目は膨張体（１）に空気の供給及び排出を行うためのも のである。尚、前記連通管（２）は図示しないエア−ポンプと接続されている。 （３）は膨張体（１）の固定させた柄側に取付けるゴム製の蝶番であり、該蝶番 （３）は関節部が元の位置に復元されるための弾性力を有している。尚、関節部 の蝶番（３）の弾性力の強さを作動の順序に変えておけば、例えば指の各関節部 の作動が何の制御を行わなくとも自然に滑らかな作動として動かすことが出来る 。又、前記蝶番（３）はゴム製に限定されるものではなく、復元力を有したもの であれば他のものでも良い。

【００１５】 （４）は指先端の折曲側表面に配置させた感圧センサ−であり、該感圧センサ −（４）は、扁平筒状に形成したゴム製の感圧本体（４１）と、該感圧本体（４ １）内部に対向して配置させた電気用接点（４２），（４３）と、導線（４４） とから成る。この感圧センサ−（４）は握力を検出することにより、関節部が折 曲されて物を把持したことが確認できる構造のものである。尚、前記導線（４４ ）は図示しない制御部と接続されている。又、前記感圧本体（４１）の弾性力の 大きさは用途により決定する。

【００１６】 図４は本考案の別実施例を示す図であり、これは関節部が回動する場合の機構 を示す。この機構について詳細に説明すると、（１）は膨張体であり、（２）は 連通管である。前記膨張体（１）は２つ用意し蝶番（３）の役目も成すため、前 記蝶番（３）は不要である。又、握力を検出する必要がないので感圧センサ−（ ４）も不要となる。（５）は固定関節であり、該固定関節（５）には、後述する 回転軸（６ａ）を挿入するための穴と、前記固定関節（５）の外周から突設し且 つ適宜角度開いて放射状に固定する２枚の突出片（５１）とがある。（６）は回 転軸（６ａ）を有する回動自在な可動関節であり、該可動関節（６）の外周から 回転ウイング（６１）が突設されると共に前記突出片（５１）の間に配置される 。また前記回転軸（６ａ）は前記固定関節（５）の穴に挿入されて、前記可動関 節（６）が固定関節（５）と回動自在に取付けられる。（７）は抜け防止用のネ ジである。尚、前記膨張体（１）は回転ウイング（６１）の両面にそれぞれの一 端面と貼着されると共に両突出片（５１）の内面と前記膨張体（１）の他方の端 面とがそれぞれ貼着されている。又、その２つの膨張体（１）には、別々にゴム チュ−ブ製の連通管（２）が接続されている。

【００１７】

【考案の効果】

本考案は電気や油圧が利用される従来の機械的で複雑な構造を使用せずに、空 気圧の性質を利用し、圧力の抵抗に弱いところから作動される原理を利用し、圧 力に抗する力を蝶番（３）で容易に配分させることができ、それによって、構造 がより簡単に、且つ人間らしく作動させるロボットを製作することが可能となる 。つまりゴム製の膨張体（１）を関節部に配置させ、その膨張体（１）に空気の 供給量を制御しながら供給し、その膨らみを利用することにより、ロボットの指 や腕等を動かすことが出来るのである。従って、前記ロボットの作動が人間の動 作に近付き、空気の供給量を制御することによって、作動速度が思いのままにな ると共に、圧力を制御することによって力のコントロ−ルも可能となるのである 。

【００１８】 前記関節部に用いる膨張体（１）は構造が簡単で且つゴムで一体成形出来るの で、極めて簡単で安価に製作できる。又、繰返し作動に耐えるものを製作するこ とは極めて簡単となり、しかもゴム製の膨張体（１）に空気を僅かに送るだけで 、作動させることが出来るために騒音の発生も殆どない。

【００１９】 本考案を用いれば、人間の動作に近付き、且つ、構造も人体に近いゴム製或い は軟質合成樹脂製の材料を用いてロボットが製作されることにより、作動に使用 するエア−の量、圧力を極力小さくすることができるため、ロボットの腕や足等 が人に接触しても危険は殆ど無く、しかも長時間の使用を可能とすると共に、運 転経費も激減し、広い範囲の利用が可能となる。

【００２０】 前記ロボットを広告や宣伝用として使用場所に設置すれば、従来人材不足であ った業務、例えば客の呼び込み、客の案内、ノベルチ−商品の配布、チラシの配 布等の業務をロボットに行わせることが出来ると共に、高速道路の案内人形は危 険な作業を人形に代えらせているが、更に人間らしい動きをする物を提供するこ とによって、人間を危険作業から開放することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す説明図である。

【図２】本考案の実施例に使用する感圧センサ−の構造
を示す説明図である。

【図３】本考案の作用を示す説明図である。

【図４】本考案の別実施例を示す説明図である。

【図５】図４のＡ−Ａ拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 膨張体 １１ 給排気口 ２ 連通管 ３ 蝶番 ４ 感圧センサ− ４１ 感圧本体 ４２，４３ 電気用接点 ４４ 導線 ５ 固定関節 ５１ 突出片 ６ 可動関節 ６ａ 回転軸 ６１ 回転ウイング

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 略扇状に膨張可能な膨張体（１）をロボ
   ットの関節間に配置させると共に、前記略扇の柄側の膨
   張体（１）には、弾力で復元可能な蝶番（３）を取付
   け、前記膨張体（１）の端面には給排気口（１１）を設
   け、該給排気口（１１）に空気供給及び排気用の連通管
   （２）と接続させたことを特徴とするエア−式ロボット
   用関節部機構。
2. 【請求項２】 前記関節先端の折曲側表面には、扁平筒
   状に形成したゴム製の感圧本体（４１）と、該感圧本体
   （４１）内部に対向して配置させた電気用接点（４
   ２），（４３）、導線（４４）とから成る感圧センサ−
   （４）を装着する請求項１記載のエア−式ロボット用関
   節部機構。
3. 【請求項３】 前記膨張体（１）が蛇腹体であり、その
   一側面を固定させて成る請求項１記載のエア−式ロボッ
   ト用関節部機構。
4. 【請求項４】 回転軸（６ａ）を挿入させる固定関節
   （５）と、前記回転軸（６ａ）を有する可動関節（６）
   とから成る回動自在な関節部に於いて、前記固定関節
   （５）には２枚の突出片（５１）を適宜角度開いて固定
   し、前記可動関節（６）には前記突出片（５１）の間で
   回動自在な回転ウイング（６１）を固着し、該回転ウイ
   ング（６１）の両面に前記膨張体（１）を装着させたこ
   とを特徴とするエア−式ロボット用関節部機構。