JPS6213156B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、人間類似型上肢ロボツトに関するも
のであり、特にその関節駆動機構の改良に関する
ものである。

人間が行う各種作業の代替腕、手掌としての作
業ロボツトは、多種多様な作業を行う人間の上肢
と、機能、外観等において共通性を有することが
望ましい。しかしながら、人間の上肢は手掌部に
自由度が集中しているため、それらの自由度位置
にアクチユエータを配設して関節を動作させる場
合には、その手掌部の重量が著しく増大し、現実
的な使用に堪えないか、非常に頑丈で大型なもの
になる。

そこで、アクチユエータを各自由度位置に配設
することなく、体幹側に配設し、その動力伝達系
としてプーリ・ワイヤ方式を採用することが考え
られるが、この場合には、各自由度が受ける他の
自由度の動作の影響をできるだけ小さくする配慮
が必要となる。

即ち、例えば上肢における一つの関節をワイヤ
の引張によつて屈曲させると、その関節の屈曲に
伴つてその関節より手先側の他の関節を屈曲させ
るためのワイヤが引張または弛緩せしめられるこ
とがあり、それによつて他の関節が屈伸動作を行
うことになる。従つて、上記プーリ・ワイヤ方式
を採用するにあたつては、ある関節を駆動したと
きにその影響に関節に及ぶのをできるだけ小さく
することが必要になる。

本発明は、簡単な機構によつてこのような問題
を解決したワイヤ駆動方式の関節駆動機構を有す
る人間類似型上肢ロボツトを提供しようとするも
のである。

かかる目的を達成するため、本発明の人間類似
型上肢ロボツトは、複数の肢骨を順次連結軸によ
り回転自在に連結し、各肢骨の基端側に設けたプ
ーリに、体幹側に設けたアクチユエータで引張弛
緩せしめられるワイヤを巻掛け、上記アクチユエ
ータの駆動により各肢骨間の関節を屈伸させるよ
うにしたものにおいて、先端側の肢骨を屈伸させ
るワイヤが通過する関節の連結軸に、それらのワ
イヤに肢骨の回転中心を通過させるためのガイド
を設け、上記ガイドを、連結軸に先端肢骨側の略
半分を切欠いた切溝を設けると共に、残る半分に
上記切溝内に開口する径方向のワイヤ挿通孔を穿
設し、上記切溝とワイヤ挿通孔との交叉位置に、
肢骨の回転位置の如何にかかわらず上記ワイヤが
肢骨の回転中心を通る状態で当接する低摩擦接触
ピンを固定することにより構成している。

このような本発明の上肢ロボツトにおいては、
重量が非常に大きいアクチユエータを体幹側に配
置することにより、上肢の重量を著しく軽量化
し、肩部、肘部、手首部等の慣性モーメントを十
分に小さくすることができ、このように慣性モー
メントが小さく、しかもワイヤによつて関節を屈
伸させるようにしているので、外観を人間の上肢
に類似させることができる。

また、一つの関節の屈伸時に、それより先端側
の肢骨を屈伸させるワイヤは、連結軸に設けた切
溝、その切溝内に開口するワイヤ挿通孔、及び上
記切溝とワイヤ挿通孔の交叉位置に固定した接触
ピンからなるガイドによつて、肢骨の回転中心を
中心として屈伸するので、アクチユエータとプー
リのワイヤの長さが肢骨の回転位置の如何にかか
わらず常に一定で、一つの関節の屈伸の影響が全
く他の関節に及ぶことがなく、制御のアルゴリズ
ムを単純化することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図及び第２図は、本発明に係る人間類似型
上肢ロボツトの要部の一例として、その手掌部の
構成を示すもので、基端の肢骨１に複数の肢骨
２，３，４を順次連結軸５，６，７により回転自
在に連結している。

上記肢骨２，３，４は、その基端側における連
結軸５，６，７上にそれらの肢骨に対して固定さ
れたプーリ８，９，１０を備え、連結軸５，６，
７に対して回転するこれらのプーリ８，９，１０
に、対幹側に設けた図示しないアクチユエータで
引張弛緩せしめられるワイヤ１１，１２，１３を
巻掛け、上記アクチユエータの駆動により各肢骨
間の関節を屈伸させるようにしている。１２ａ，
１３ａはそれぞれのプーリ９，１０と肢骨２，３
間に連結した復帰スプリングを示している。

而して、先端側の肢骨を屈伸させるワイヤ１
２，１３が通過する関節の連結軸５，６に、それ
らのワイヤが肢骨２，３の回転中心を通過するよ
うにしたガイド１４，１５を設けている。上記連
結軸６に設けたガイド１５は、肢骨２に固定され
た連結軸６における先端肢骨４側の略半分に切溝
１６を設けると共に、残る半分に上記切溝１６内
に開口する径方向のワイヤ挿通孔１７を穿設し、
且つ上記切溝１６とその挿通孔１７との交叉位置
に、肢骨３の回転位置の如何にかかわらず上記ワ
イヤ１３が肢骨３の回転中心を通る状態で当接す
る低摩擦接触ピン１８を固定することにより構成
したものである。上記連結軸５上に設けるガイド
１４についても、この構成を採用している。

また、例えば上記肢骨１と肢骨２を連結軸５に
よつて回転可能にすると同時に、その連結軸５と
直交する連結軸１９のまわりにおいても回転可能
にする場合には、連結軸１９にも上記構成のガイ
ドを設けることが必要である。

このような構成を有する人間類似型上肢ロボツ
トによれば、体幹側に設けたアクチユエータによ
つてワイヤを引張弛緩させることにより、所期の
関節を屈伸させることができ、しかも、その屈伸
の影響が他の関節に及ぶのを完全に防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例の要部平面
図及び同側面図である。 １〜４……肢骨、５〜７……連結軸、８〜１０
……プーリ、１１〜１３……ワイヤ、１４，１５
……ガイド、１６……切溝、１７……ワイヤ挿通
孔、１８……低摩擦接触ピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の肢骨を順次連結軸により回転自在に連
   結し、各肢骨の基端側に設けたプーリに、体幹側
   に設けたアクチユエータで引張弛緩せしめられる
   ワイヤを巻掛け、上記アクチユエータの駆動によ
   り各肢骨間の関節を屈伸させるようにしたものに
   おいて、先端側の肢骨を屈伸させるワイヤが通過
   する関節の連結軸に、それらのワイヤに肢骨の回
   転中心を通過させるためのガイドを設け、上記ガ
   イドを、連結軸に先端肢骨側の略半分を切欠いた
   切溝を設けると共に、残る半分に上記切溝内に開
   口する径方向のワイヤ挿通孔を穿設し、上記切溝
   とワイヤ挿通孔との交叉位置に、肢骨の回転位置
   の如何にかかわらず上記ワイヤが肢骨の回転中心
   を通る状態で当接する低摩擦接触ピンを固定する
   ことにより構成したことを特徴とする人間類似型
   上肢ロボツト。