WO2004101231A1 - 湾曲機構及びロボット - Google Patents

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WO2004101231A1
WO2004101231A1 PCT/JP2000/000937 JP0000937W WO2004101231A1 WO 2004101231 A1 WO2004101231 A1 WO 2004101231A1 JP 0000937 W JP0000937 W JP 0000937W WO 2004101231 A1 WO2004101231 A1 WO 2004101231A1
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WO
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wires
driven
bending mechanism
gears
wire
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Application number
PCT/JP2000/000937
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takeshi Yamagishi
Kazuhiro Kato
Original Assignee
Takeshi Yamagishi
Kazuhiro Kato
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Takeshi Yamagishi, Kazuhiro Kato filed Critical Takeshi Yamagishi
Priority to US09/673,510 priority Critical patent/US6458010B1/en
Publication of WO2004101231A1 publication Critical patent/WO2004101231A1/ja

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H11/00—Self-movable toy figures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H3/00—Dolls
    • A63H3/36—Details; Accessories
    • A63H3/48—Mounting of parts within dolls, e.g. automatic eyes or parts for animation

Definitions

  • the present invention relates to a bending mechanism and a robot, and is suitably applied to, for example, the tail of a small pet robot that resembles the shape of an animal such as a dog or a cat.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-3204473 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-2599725 have disclosed a bending mechanism applied to an insertion portion of an endoscope. . All of these disclosed bending mechanisms are configured to freely bend a multi-joint bending tube by a method of controlling the temperature of a plurality of shape memory alloys.
  • the present invention has been made in consideration of the above points, and has an extremely simple structure, for example, to express the autonomous bending motion of the tail of a small petropot so as to be more natural. It is intended to propose a bending mechanism and a robot that have been made possible.
  • the distal end is connected to a plurality of elastic wires that can be bent and inserted into a multi-joint cylindrical member.
  • Multiple driven ends in axial direction by actuator Since the movement is controlled selectively, a multi-joint bending mechanism with a simple structure, small size and low cost can be realized.
  • a bendable cylindrical member is inserted into the outer periphery of a plurality of elastic wires each having a distal end connected thereto, and is orthogonal to the axial direction of these wires.
  • the movable range in the direction is restricted by the cylindrical member, and the plurality of driven ends on the opposite side to the tip of these wires are selectively controlled in the axial direction by the actuator to control the movement of the cylindrical member.
  • these wires move relative to each other in the axial direction (the pulling operation and the pushing operation are performed simultaneously), and the distal end of the tubular member is autonomously bent at the distal end of these wires.
  • the number of actuator can be greatly reduced: simple structure, small size, and inexpensive bending mechanism can be realized, and it can be applied to the tail of small petrobot, etc. To What applies is obtained. '
  • a bendable cylindrical member is inserted into the outer periphery of the two wire portions which are bent into a substantially rectangular shape by one wire, and the two wire portions are bent.
  • the two driven ends of the unit are simultaneously controlled in rotation in two directions orthogonal to these axial directions by an actuator, and the two driven ends are reversibly moved in these axial directions.
  • one wire can constitute a part of two wires, and one actuating device can automatically drive the wires in the orthogonal direction and autonomous bending drive.
  • the structure can be further simplified and the cost can be further reduced.
  • the outer circumferences of two wire portions bent substantially into a pin shape by a single wire by inserting a multi-joint cylindrical member that can be bent, these two The two driven parts ⁇ of a part of the wire are simultaneously controlled in rotation in two directions perpendicular to these axial directions by an actuator, and these two driven ends are reversible in these axial directions.
  • two wires can be partly constructed with one wire. Bending drive can be performed. Further simplification of the structure of the bending mechanism of the joint and cost reduction can be realized.
  • a multi-joint cylindrical member that can be bent in two directions orthogonal to the outer circumference of a part of the two wires, which is bent into a substantially pin shape by one wire, is used.
  • the two driven ends of these two wires are simultaneously rotated and controlled in two directions orthogonal to their axial directions by an actuator, and these two driven ends are controlled to these two ends. Since the movement is controlled reversibly in the axial direction, one wire can constitute a part of the two wires, and one actuary can make the wire in two orthogonal directions. Dynamic driving and autonomous bending driving can be performed, and further simplification of the structure and cost reduction can be realized.
  • a cylindrical member that can be bent in a direction orthogonal to the outer circumference of a part of the two wires bent into a substantially rectangular shape by one wire is inserted,
  • a differential gear mechanism is incorporated in a box rotatable around the center of rotation of the differential gear mechanism, and rotates around a second center of rotation orthogonal to the first center of rotation of the differential gear mechanism.
  • a slide guide rotatable around the first rotation center between the first and second gears, and a slide in a direction orthogonal to the second rotation center along the slide guide.
  • Two freely arranged sliders are arranged, the two driven ends opposite to the ends of the two wires are fixed to the two sliders, and provided on the first gear of the differential gear mechanism.
  • the first gear of the differential gear mechanism is gearboxed by one actuator so that it can be rotationally driven between the two stops of the gearbox around the second center of rotation together with the guide. And the first gear can be driven to rotate around the first center of rotation integrally with the gearbox.
  • the rotational control of the differential gear mechanism by Yakuchi Yue controlled the rotation of the tubular member around the first and second rotation centers integrally with the wire, and the tip of the wire around the second rotation center. This makes it possible to easily control the autonomous bending of the bending mechanism, and realize a small, lightweight and low-cost bending mechanism as a whole.
  • the tail of the robot can swing and bend autonomously in two directions, up and down and left and right.
  • pseudo emotions and emotions such as dogs and cats with more natural movements, and to provide a pet robot with a rich expression.
  • FIG. 1 is a side view showing an external shape of a first embodiment of a bending mechanism in which the present invention is applied to the tail of a small pet robot.
  • FIG. 2 is a plan view showing an external shape of the bending mechanism according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional side view illustrating an autonomous bending operation of the bending mechanism according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a side view and a plan view schematically showing a cross section of the bending mechanism according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating a joint portion of the bending mechanism according to the first embodiment when viewed from above.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a joint portion of the bending mechanism according to the first embodiment as viewed from below.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating the gearbox and the actuator according to the first embodiment of the bending mechanism.
  • FIG. 8 is a plan view of FIG.
  • FIG. 9 is a view taken in the direction of arrows A—A in FIG.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 8 for explaining the differential gear mechanism in the gearbox according to the first embodiment of the bending mechanism.
  • FIG. 11 is a perspective view of the bending mechanism and the entire actuator of the above.
  • FIG. 12 is a cross-sectional side view taken along the line C-C of FIG. 10 showing a state where the entire bending mechanism and differential gear mechanism are in the center of vertical swinging motion.
  • FIG. 13 is a cross-sectional side view similar to FIG. 12 when the bending mechanism of FIG. 12 is driven to rotate from the vertical pivot center position to the upper swing limit position.
  • FIG. 14 is a cross-sectional side view similar to FIG. 13 when the bending mechanism of FIG. 13 is driven to bend autonomously upward from the upper swing limit position.
  • FIG. 15 is a cross-sectional side view of the differential gear mechanism shown in FIG. 12 and a pair of upper and lower sliders as viewed in the direction of arrows C-C in FIG. 10.
  • FIG. 16 is a cross-sectional side view similar to FIG. 15 in which the differential gear mechanism portion of FIG. 13 is an enlarged view of a pair of upper and lower sliders.
  • FIG. 17 is a cross-sectional side view similar to FIG. 16 in which the differential gear mechanism portion and a pair of upper and lower sliders of FIG. 14 are enlarged.
  • Fig. 18 is an enlarged cross-sectional view taken along the line D-D in Fig. 10 showing the differential guide mechanism and the slide guide that is driven to rotate upward and downward integrally with the pair of upper and lower sliders. It is a side view.
  • Fig. 19 is an enlarged view of the differential gear mechanism part and the pair of upper and lower sliders of Fig. 12 when viewed from the opposite side to Fig. 15.
  • Fig. 10 is a cross section taken along the line E-E. It is a side view.
  • FIG. 20 is a cross-sectional side view similar to FIG. 19 in which the differential gear mechanism portion and the pair of upper and lower sliders of FIG. 13 are enlarged when viewed from the opposite side to FIG.
  • FIG. 21 is a cross-sectional side view similar to FIG. 20 in which the differential gear mechanism portion and the pair of upper and lower sliders of FIG. 14 are enlarged when viewed from the side opposite to FIG.
  • FIG. 22 is a schematic perspective view illustrating a bending mechanism according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a perspective view of a pet robot incorporating the bending mechanism of the present invention in its tail.
  • Figure 23 shows a small pet robot that resembles a four-legged animal such as a dog or cat.
  • the head 3 is mounted on the front end of the torso 2 so as to be rotatable up and down, left and right via the neck joint 4, and the tail 5 at the rear of the torso 2.
  • 6 to be rotatable in two directions, up and down, left and right, and two front legs 7 and two rear legs 8 at the front and rear two places on the left and right sides of the body 2, respectively, with the shoulder joint 9 and the knee joint 10
  • It is mounted to be rotatable in two directions, up, down, left and right.
  • a main control unit (microcomputer) 12 is built in the body 2, and on the upper surface of the body 2, various necessary information can be input by manual operation. Part 13 is attached.
  • the head 3 has a sensor 14, an image display unit 15, an image recognition unit 16, a speaker 17, an infrared control unit 18, etc. attached to the head 3.
  • the main control section 12 drives a total of four front legs 7 and rear legs 8 to fold and extend the front legs 7 and rear legs 8, so that the walking robot 1 is capable of moving on its own. So you can lie down and get up.
  • the walking robot 1 can walk on its own by causing the front leg 7 and the rear leg 8 to perform a walking motion.
  • the head 3, the tail 5, the front leg 7, and the rear leg 8 can be freely swung up and down, left and right, etc. It is configured to be able to express performance such as movements and joking gestures similar to four-legged animals such as cats.
  • the head 3 and the tail 5 are shaken to express joyful movements, or one of the front legs 7 is lifted to lift the hand.
  • the image display unit 15 can display the face of the other party at the time of telephone communication, and the image recognition unit 16 recognizes an obstacle while walking and avoids the obstacle so as to avoid the obstacle. It is possible to walk safely to a place or capture the user's face during telephone communication using the telephone unit 19 and transmit it to the other party.
  • Speaking power 17 can generate the sound of animals such as dogs and cats such as “Wan Wan” and “Nyan Nyan Yang”, and the infrared control section 18 can be used for television or video tape recorders. It can control various infrared control devices such as a printer.
  • the bending mechanism 21 described below is applied to the tail 5 of the pet robot 1.
  • the bending mechanism 21 swings the tail 5 in the directions of arrows a1 and a2, which are vertical directions. In addition to being able to bend autonomously, it can also be moved in two directions, arrows bl and b, which are the left and right directions, so that pseudo-feelings and emotions of four-legged animals such as dogs and cats can be more natural It can be expressed by an action close to.
  • FIGS. 1 to 6 illustrate the basic structure of the articulated bending mechanism 21.
  • the base unit attached to the chassis 2a of the body 2 of the trobot 1
  • a spherical gear box 23 is arranged inside 22.
  • a multi-joint bending mechanism 21 is attached to a part of the outer periphery of the gear box 23, and the bending mechanism 21 constitutes the tail 5 of the robot 1.
  • the gear box 23 has a tail.
  • the joint 6 is configured.
  • the bending mechanism 21 uses an elastic wire, for example, a single wire 24 made of a superelastic alloy. Then, by bending this wire 24 in a substantially U-shaped (or almost V-shaped) shape at the center in the longitudinal direction, two substantially parallel wire portions 24a and 24b are formed. However, a hairpin-shaped wire 24 is formed in which the tips 24 c of these two wire portions 24 a and 24 b are integrally connected in a substantially U-shaped (or substantially V-shaped) shape. .
  • the two driven ends 24 d and 24, which are approximately L-shaped and bent symmetrically in the vertical direction at the base end opposite to the distal end 24 c of these two wire portions 24 a and 24 b e is configured.
  • a bendable tubular member 25 is inserted around the outer periphery of the substantially abyss-shaped wire 24.
  • the tubular member 25 is formed of a plurality of, for example, 4 A plurality of cylinders 26a to 26d and a plurality of tubes 26a to 26d adjacently connected to each other in a bendable manner, for example, a multi-joint structure by three joints 27. It is structured.
  • the cylindrical member 25 is formed in an elongated conical shape whose diameter gradually increases from the most advanced cylinder 26a to the most proximal cylinder 26d on the opposite side.
  • the outer diameter of the tail 5 of the pet robot 1 is designed by the shape member 25.
  • each of the three joints 27 of the cylindrical member 25 has a spherical surface 27a and a spherical seat 27b, and each of the four cylinders 26a to 26d is an arrow a1 which is orthogonal to the two directions.
  • spherical bearing a kind of universal joint
  • a spherical seat 27 b corresponding to the outer spherical surface of the gear box 23 is formed at the free end of the cylinder 26 d at the most proximal end.
  • Prevention means 29 are provided.
  • a stopper 30 formed at a right angle to the axial direction on the spherical surface 27a side is orthogonal to the axial direction along the spherical seat 27b. It employs a structure in which it is rotatably engaged in the groove 31 formed in the groove.
  • the spherical surface 27a and the spherical seat 27b are provided with an uneven surface along these circumferential directions. May be formed.
  • the basic structure of the bending mechanism 21 is configured as described above. As shown in FIGS. 1 and 2, the bending mechanism 21 has two directions orthogonal to each other, ie, arrows a1, a2 and A spherical gear box 23 for swinging and bending in the directions of the arrows b 1 and b 2 has a vertical Y-axis corresponding to a first rotation center in two orthogonal directions of the bending mechanism 21. An X axis in the horizontal direction corresponding to the second rotation center is set, and the X axis and the Y axis are orthogonal to each other at the center of the gear box 23. And Figure 11 and Figure As shown in FIG.
  • the Y axis is inclined at a predetermined angle in the vertical plane, for example, a rearward inclination angle of 15 °.
  • the base 21 b on the opposite side of the tip 21 a of the bending mechanism 21 is connected to the gear box 23 in a state perpendicular to the Y axis.
  • the two wire portions 24a and 24b of the wire 24 are arranged vertically in the vertical plane including the Y axis, and these two driven parts 2 4d and 24e are attached to a differential gear mechanism 38 described later in the gear box 23, and the free end of the cylinder 26d at the most proximal end of the cylindrical member 25 is formed by a spherical seat 27b.
  • the gearbox 23 is in sliding contact with the outer spherical surface of the gearbox 23.
  • the swing range (root angle) of the bending mechanism 21 in the directions of the arrows a 1 and a 2 in the vertical direction about the X axis is, for example, an elevation angle of 15 ° with respect to the horizontal reference P 1.
  • Y is set to ⁇ 20 ° up and down around the set vertical swing center position P2 (however, the horizontal reference P1 is set to -5 ° to 135 °) and Y
  • the swing range (root angle) in the directions of arrows b 1 and b 2, which are horizontal directions centered on the axis, is set, for example, to 30 ° left and right with the center of rotation P 11 in the left and right directions. Have been.
  • the bending mechanism 21 is swingably driven in the directions of the arrows bl and b 2 integrally with the wire 24 and the tubular member 25 while maintaining the vertical state of FIG. Further, with the gear box 23 stopped, the differential gear mechanism 38 described later covers the two wires 24a and 24b of the wire 24 inside the gear box 23. By driving the drive end 24 d 24 e simultaneously in the directions of the arrows a 1 and b 1 around the X axis, the parallelism of the two wires 24 a and 24 b is maintained.
  • the bending mechanism 21 is configured to be swingably driven in the directions of the arrows a 1 and a 2 integrally with the wire 24 and the cylindrical member 25.
  • a differential gear mechanism 38 which will be described later, is configured to swing the bending mechanism 21 in the direction of the arrow a1 or the direction of the arrow a2.
  • the bending mechanism 21 is moved to the upper swing limit position P 3 or the lower swing limit position P 4.
  • a one-dot chain line or a two-dot chain line in FIG. 1 is configured to be able to bend in the direction of arrow a 1 ′ or arrow a 2 ′.
  • the pulling force F1 in the direction of arrow e and the pushing force F2 in the direction of arrow f act simultaneously on the distal end 24c of the two wire portions 24a and 24b, 'The upward moment M1 due to these resultant forces acts on the ends 24c of the two wires 24a and 24b, and the entire wire 24 is in the vertical plane against its elasticity.
  • the bending mechanism 21 is automatically bent in the a1 'direction so that the cylindrical member 25 is sequentially bent between the three joints 27 between the four cylinders 26a to 26d. As shown by the one-dot chain line in Fig. 1, it is curved in an arc in the direction of arrow al '.
  • the pushing force F2 in the direction of arrow f and the pulling force F1 in the direction of arrow e act on the ends 24c of the two wire portions 24a and 24b at the same time.
  • the downward moment M2 caused by these resultant forces acts on the tips 24c of the two wire portions 24a and 24b, and the entire wire 24 becomes elastic.
  • the cylindrical member 25 bends autonomously in the direction of the arrow a 2 ′ in the vertical plane so that the cylindrical member 25 is sequentially bent between the three joints 27 between the four cylinders 26 a to 26 d.
  • the entire bending mechanism 21 autonomously bends in an arc shape in the direction of arrow a 2 ′, as shown by the two-dot chain line in FIG.
  • the bending mechanism 21 when the bending mechanism 21 is driven to swing in the directions of arrows bl and b2, the bending mechanism 21 is moved to the left swing limit position P 12 and the right swing limit position. Due to the inertial force at the time of reaching P 13, the part of the two wires of wire 24, the tip of wire 24, 24 b is piled elastically and parallel to the directions of arrows b 1, b 2. Accordingly, the cylindrical member 25 also curves in the directions of the arrows b1 and b2.
  • FIG. 7 to 21 illustrate the internal structure of the base unit 22.
  • a pair of upper and lower gear box mounting portions of a chassis 33 having a substantially U-shaped side surface is shown.
  • 3 A spherical gearbox 23 is mounted between the approximately triangular tips of 3a by a pair of upper and lower vertical support shafts 3 4 and 3 5 so that it can rotate freely in the directions of arrows bl and b around the Y axis.
  • the Y-axis corresponding to the center of the pair of upper and lower support shafts 34, 35 has a rearward inclination angle of, for example, 15 ° with respect to the vertical reference P0 in the vertical plane. It is inclined.
  • the gearbox 23 has a two-part structure in which a pair of upper and lower hemispherical members 23a and 23b, which are two-part spheres, are fastened together with a plurality of screws 36. . '
  • a hollow portion 37 formed at right angles to the X axis and in a flat shape is formed inside the gear box 23, and a differential gear mechanism 38 is formed in the hollow portion 37. It has been incorporated.
  • a horizontal support shaft 39 arranged on the horizontal X axis orthogonal to the Y axis at the center of the gearbox 23 is arranged so as to pass through the center of the hollow portion 37 in the horizontal direction. Both ends of the support shaft 39 in the left-right direction are supported in a pair of left and right support holes 40 formed in the upper and lower divided surfaces of the pair of upper and lower hemispheric members 23a and 23b.
  • First and second gears 41, 42 which are a pair of left and right large-diameter gears composed of opposed bevel gears, are rotatably attached to both ends of the support shaft 39, and the hollow portion 3 Left and right sides within 7 And a pair of upper and lower small-diameter gears composed of opposed bevel gears.
  • the third and fourth gears 4 3 and 4 4 rotate around the outer circumference of the upper and lower pair of support shafts 3 4 and 3 5.
  • the third and fourth gears 43 and 44 are freely mounted and disposed above and below the hollow portion 37, and are disposed above and below both the first and second gears 41 and 42. Have been combined.
  • the first, second, third, and fourth four gears 41, 42, 43, and 44 constitute a differential gear mechanism 38.
  • a pair of upper and lower gears 4 5 and 4 6 are connected to the outer periphery of the boss portions 4 3 a and 44 a of the third and fourth gears 43 and 44, respectively.
  • Both upper and lower ends of a pair of upper and lower hemispherical members 33a and 33b are rotatably supported on the outer periphery of a pair of upper and lower bosses 43a and 44a inside a pair of upper and lower gears 45 and 46. Have been.
  • the actuator 51 that drives the differential gear mechanism 38 is provided with water on the back of a motor mounting part 33 b formed in the chassis 33 in parallel with and perpendicular to the X axis.
  • a pair of left and right gears 5 2 and 5 3 mounted in a flat shape and the third and fourth gears 4 3 of the differential gear mechanism 38 by these gears 5 and 5 3 , 44 are constituted by a pair of gear transmission mechanisms 54, 55, which are driven to rotate via a pair of upper and lower gears 45, 46 integral with them.
  • These gear transmission mechanisms 54, 55 are helical gears 56a, 56b, and gears 56c, 56d are helical gears 57a, 57b, and gear 57.
  • the wheels 56b, 56c, 56 (1 and 571), 57c, and 57d are parallel to the Y axis between a pair of upper and lower gearbox mounting parts 33a of the chassis 33. It is rotatably mounted on the outer circumference of the three supported shafts 58, 59, 60. Note that two gears 56 d and 57 d are commonly mounted on the upper and lower sides of the central support shaft 60.
  • the slide guide 62 formed at right angles to the X axis is the outer periphery of the support shaft 39.
  • the pair of upper and lower sliders 63, 64 are symmetrically disposed at the upper and lower positions of the support shaft 39.
  • the slide guide 62 and the first gear 41 are incorporated parallel to each other.
  • a pair of upper and lower guide rails 62a, 62b are integrally formed on the side surfaces of the slider guide 62, on the side of the sliders 63, 64, in a direction perpendicular to the X axis and in parallel.
  • a pair of upper and lower guide rails 6 3 a and 6 2 b are formed on a pair of upper and lower guide rails 6 3 and 6 4. a and 63b are freely slidingly engaged.
  • a pair of upper and lower sliders 6 3 and 6 4 are guided by a pair of upper and lower guide rails 6 2 a and 6 2 b, and are parallel to the arrows e and f directions, which are perpendicular to the X axis with respect to the slide guide 62. It is configured so that it can be slid.
  • the upper and lower driven grooves 67, 68 formed at right angles to the longitudinal direction are slidably engaged.
  • the upper and lower pair of wire-one driving units 65 and 66 are disposed at the same radial position with respect to the X-axis and 180 ° opposite to each other.
  • a long hole opening 70 which is a long hole-shaped opening parallel to the Y axis, is formed on the front side of the gear box 23, and the slide guide 62 and a pair of upper and lower sliders 63, 64 are formed by this.
  • the gearbox 23 protrudes forward through the slot opening 70.
  • the approximately L-shaped driven ends 24 d and 24 e of the two wires 24 a and 24 b of the wire 24 are respectively connected to a pair of upper and lower sliders 63 and 64.
  • a pair of upper and lower wire mounting grooves 6 3b, 6 4 that are formed in a parallel shape along the bottom surface of the groove 6 3a, & 4a, and are symmetrically bent at the end. Fitted and fixed in b.
  • the base unit 22 is configured as described above, and the gear transmission mechanism 54, 55 is formed by the two gears 52, 53 of the actuator 51 shown in FIGS. 7 to 11.
  • the gear transmission mechanism 54, 55 is formed by the two gears 52, 53 of the actuator 51 shown in FIGS. 7 to 11.
  • gears 45 and 46 are integrated with the differential gear mechanism 38 inside the gear box 23.
  • the third and fourth gears 43, 44 are driven.
  • this differential gear mechanism 38 is simultaneously driven to rotate the third and fourth gears 43, 44 in the directions of arrows b2, b1 or the directions of arrows b1, b2 at the same time,
  • the first and second gears 41, 42 are simultaneously driven to rotate in the direction opposite to the arrow a1 direction or the direction of the arrow a2 in the gearbox 23, and the arrow a1 direction of the first gear 41 is driven.
  • the bending mechanism 21 is configured to be swingably driven in the arrow a1 direction or the arrow a2 direction by rotation in the arrow a2 direction.
  • the differential gear mechanism 38 When the third and fourth gears 43, 44 are simultaneously driven to rotate in the same direction of arrow b1 or arrow b2, the differential gear mechanism 38, Arrow b 1 in the left and right direction around the Y axis around a pair of upper and lower support shafts 34 and 35 via the gears 41, 42 and the support shaft 39.
  • the bending mechanism 21 is configured to be driven to swing in two directions, and to be swingably driven in the direction of the arrow b1 or the direction of the arrow b2 integrally with the gear box 23.
  • a pair of upper and lower sliders 63 and 64 are opposed to each other by a pair of upper and lower wire drivers 65 and 66. Thrust forces in the directions indicated by arrows e and f are applied, and these sliders 63 and 64 move along the pair of upper and lower guide rails 6 2a and 6 2b of the slide guide 62. Attempts to slide in the e and f directions. However, the sliding force in the directions of arrows e and f at this time is small, and the thrust force is transmitted from the pair of upper and lower sliders 63, 64 through the two driven ends 24 d, 24 e of the wire 24.
  • a pair of upper and lower driven ends 24 d and 24 e which are fixed to a pair of upper and lower sliders 63 and 64 are used to form a part of two wires 24 a and 24.
  • b is rotated in the direction of the arrow a1 or the arrow a2 in the vertical plane around the X axis while maintaining its substantially parallel state, and these wires are partially 24a, 24b and cylindrical.
  • the bending mechanism 21 integral with the member 25 as shown in Fig. 1 moves from the vertical swing center position P2 to the upper swing limit position P3 or the lower swing limit position P4 in the arrow a1 direction. Or, it is driven to swing in the vertical direction, which is the direction of arrow a2.
  • a one-dot chain line or a two-dot chain is shown in FIG.
  • the slide guide 62 is above the oblong hole opening 70 of the gearbox 23.
  • the stopper 71 is contacted with the lower stopper 72 from the direction of the arrow a 1 or the direction of the arrow a 2 to stop.
  • a pair of upper and lower sliders 6 3 and 6 4 are driven by a pair of upper and lower wires 1 drive portions 65 and 66 of the first gear 41.
  • the bending mechanism 21 is rotated in the direction of the arrow a 1 within the long hole 70 0 of the gear box 23 integrally with the guide 62 and the bending mechanism 21 is moved from the vertical swing center position P 1 shown in FIG. 13
  • the slide guide 6 2 The upper stopper-71 is stopped by being brought into contact with the arrow a1 from the direction of the arrow a.
  • a pair of upper and lower sliders 6 3 and 6 4 together with the slide guide 62 are also on the upper side. Stop at swing limit position P3. However, the first gear 41 continues to be driven to rotate in the direction of the arrow a1, and the pair of upper and lower wire driving units 65, 66 continue to rotate around the support shaft 39 in the direction of the arrow a1. Is done.
  • the slide guide 62 is in contact with the upper stopper 71 from the direction of the arrow a 1 and stopped, and a pair of upper and lower wires are driven.
  • the upper and lower pair of wires 1 A pair of upper and lower sliders 6 3 and 6 4 are forced by the arrow 6 in the opposite directions along the pair of upper and lower guide rails 6 2 a and 6 2 b of the slide guide 62 in the direction e. Sliding drive is required.
  • the pair of upper and lower driven ends 24 d and 24 e of the wire 14 are integrated with the pair of upper and lower sliders 6 3 and 6 4 reversibly and forcibly in the directions of arrows e and f. Drive (movement control), and a pulling force F1 in the direction of arrow e and a pushing force F2 in the direction of arrow f in the axial direction of the two substantially parallel wire portions 24a and 24b. Added at the same time.
  • the tip 24c of the two wires 24a and 24b of the wire 24 is autonomous in the direction of the arrow a1 'by the moment Ml.
  • the distal end 21a of the bending mechanism 21 is integrally bent with the wire 24 and the cylindrical member 25 from the upper swing limit position P3 in the direction of the arrow a1 '. become.
  • the tip 21a of the bending mechanism 21 is pointed to the arrow a2.
  • the pair of upper and lower wire drive units is driven.
  • 6 5 and 6 6 are integrated with a pair of upper and lower sliders 6 3 and 6 4 .
  • a pair of upper and lower driven ends 24 d and 24 e of the wire 24 are slide guides 62
  • a pair of upper and lower guide rails 6 2 Arrows along a, 62b: Forced slide drive (movement control) in f, e directions. Then, as described with reference to FIGS.
  • the pushing force F 2 in the direction of arrow f and the pulling force F 1 in the direction of arrow e extend in the axial direction of the two substantially parallel wires 24 a and 24 b.
  • the tip 24c of the wire 24 is autonomously bent in the direction of the arrow a2 'by the moment M2, and the tip 21a of the bending mechanism 21 is connected to the wire 24 and It is autonomously bent in the direction of arrow a 2 ′ from lower sliding limit position P 4 integrally with cylindrical member 25.
  • FIG. 22 a second embodiment of the bending mechanism 21 will be described with reference to FIG. 22.
  • three wires 241, 2442, and 2443 which are a plurality of wires, are used.
  • the tips 2 4 4 are connected to each other from three directions, and a tubular member 25 is inserted around the outer periphery of these three wires 1 4 1, 2 4 2, 2 4 3, and these 3 wires 1 2 4 1, 2 4 2,
  • the two gears 52, 53 used for the actuator 51 with a piston mechanism driven by hydraulic pressure or pneumatic pressure, etc.
  • the differential gear mechanism 38 which is driven to rotate in two orthogonal directions about the X axis and the Y axis, with two actuators arranged in a series.
  • the number of wires 24 may be 2 to 3 or more
  • the bendable tubular member 25 may be a member having elasticity (flexibility) such as rubber or plastic.
  • the plurality of joints 27 include various members other than the spherical surface 27a and the spherical seat 27b. It can be replaced with a universal joint or the like.
  • the bending mechanism 21 is applicable to the legs 5 of various small robots and other various articulated parts in addition to the tail 5 of the pet robot 1. Industrial potential

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Description

湾曲機構及びロボッ ト 技術分野
本発明は湾曲機構及びロボットに関し、 例えば、 犬や猫等の動物の形に似せた 小型のぺットロボットの尻尾等に適用して好適なものである。 明
背景技術 細
従来から、 例えば、 特閧平 6— 3 2 0 4 7 3号公報ゃ特開平 7— 2 5 9 7 2 5 号公報によって内視鏡の揷入部等に適用される湾曲機構が公開されている。 そし て、 これらの公開された湾曲機構は、 何れも、 多関節の湾曲管を複数の形状記憶 合金の温度制御方法によって自在に湾曲させるように構成したものであった。
しかし、 多関節の湾曲管を複数の形状記憶合金の温度制御方法によって自在に 湾曲させるものは、 湾曲管そのものの構造が著しく複雑で高価につく上に、 大型 で、 高価なコント口一ルユニット等が必要であることから、 例えば、 犬や猫等の 動物の形に似せた小型のぺットロボッ トの尻尾等の湾曲機構には不適当なもので あった。 発明の開示
本発明は以上の点を考慮してなされ もので、 極く簡単な構造でありながら、 例えば、 小型のぺットロポッ卜の尻尾の自律的な湾曲動作等をより自然に近いよ うに表現させることを可能にした湾曲機構及びロボヅトを提案しょうとするもの である。
かかる課題を解決するため本発明においては、 湾曲機構において、 先端が接続 された弾性を有する複数本のワイヤ一の外周に湾曲可能で、 多関節の筒状部材を 挿入して、 これらのワイヤーの複数の被駆動端をァクチユエ一夕によって軸方向 に選択的に移動制御するようにしたので、 構造が簡単で、 小型、 かつ、 安価な多 関節の湾曲機構を実現することができる。 、
また本発明においては、 湾曲機構において、 先端が接続された弾性を有する複 数本のワイヤ一の外周に湾曲可能な筒状部材を揷入して、 これらのワイヤーの軸 方向に対して直交する方向の可動範囲をその筒状部材で規制し、 ァクチユエ一夕 によってこれらのワイヤーの先端と.は反対側の複数の被駆動端を軸方向に選択的 に移動制御することにより、 筒状部材の内部でこれらのワイヤーが軸方向に相対 的に移動 （引っ張り動作と押し出し動作が同時に行われること） して、 これらの ワイヤーの先端で筒状部材の先端が自律的に湾曲されるようにしたので、 ァクチ ユエ一夕の数を大幅に削減することができて、：構造が簡単で、 小型、 かつ、 安価 な湾曲機構を実現することができ、 小型のぺヅトロボッ卜の尻尾等に適用するの に最適なものが得られる。 '
さらに本発明においては、 湾曲機構において、 1本のワイヤ一によってほぼへ ァピン形状に折り曲げられた 2本のワイヤー部の外周に湾曲可能な筒状部材を揷 入して、 これら 2本のワイヤ一部の 2つの被駆動端をァクチユエ一夕によってこ れらの軸方向に対して直交する 2方向に同時に回転制御すると共に、 これら 2つ の被駆動端をこれらの軸方向に可逆的に移動制御するようにしたので、 1本のヮ ィャ一で 2本のワイヤ一部を構成することができると共に、 1つのァクチユエ一 夕でワイヤ一の直交する方向の摇動駆動と自律的な湾曲駆動を行え、 より一層の 構造の簡素化及び低コスト化を実現できる。
さらに本発明においては、 湾曲機構において、 1本のワイヤーによってほぼへ ァピン形状に折り曲げられた 2本のワイヤー部の外周 (こ湾曲可能な多関節の筒状 部材を揷入して、 これら 2本のワイヤ一部の 2つの被駆動^^をァクチユエ一夕に よってこれらの軸方向に対して直交する 2方向に同時に回転制御すると共に、 こ れら 2つの被駆動端をこれらの軸方向に可逆的に移動制御するようにしたので、 1本のワイヤーで 2本のワイヤ一部を構成することができると共に、 1つのァク チユエ一夕でワイヤーの直交する方向の揺動駆動と自律的な湾曲駆動を行え、 多 関節の湾曲機構のより一層の構造の簡素化及び低コスト化を実現できる。
さらに本発明においては、 湾曲機構において、 1本のワイヤ一によってほぼへ ァピン形状に折り曲げられた 2本のワイヤ一部の外周に直交する 2方向に湾曲可 能な多関節の筒状部材を揷入して、 これら 2本のワイャ一部の 2つの被駆動端を ァクチユエ一夕によってこれらの軸方向に対して直交する 2方向に同時に回転制 御すると共に、 これら 2つの被駆動端をこれらの軸方向に可逆的に移動制御する ようにしたので、 1本のワイヤ一で 2本のワイヤ一部を構成することができると 共に、 1つのァクチユエ一夕でワイヤ一の直交する 2方向の摇動駆動と自律的な 湾曲駆動を行え、 より一層の構造の簡素化及び低コスト化を実現できる。
さらに本発明においては、 湾曲機構において、 1本のワイヤ一によってほぼへ ァピン形状に折り曲げられた 2本のワイヤ一部の外周に直交する方向に湾曲可能 な筒状部材を揷入し、 第 1の回転中心の周りに回転自在に構成されたギ ボック ス内に差動歯車機構を組み込み、 その差動歯車機構の第 1の回転中心に対して直 交する第 2の回転中心の周りに回転される第 1、 第.2の歯車間にその第 1の回転 中心の周りに回転可能なスライ ドガイ ドと、 そのスライ ドガイ ドに沿って第 2の 回転中心に対して直交する方向にスライ ド自在に構成された 2つのスライダーを 配置し、 2本のワイャ一部の先端とは反対側の 2つの被駆動端を 2つのスライダ —に固定し、 差動歯車機構の第 1の歯車に設けた 2つのワイヤー駆動部によって 2つのスライダーをスライ ドガイ ドと一緒に第 2の回転中心の周りでギアボック スの 2つのストヅパ一間で回転駆動できるように、 1つのァクチユエ一夕によつ て差動歯車機構の第 1の歯車をギアボックス内で第 2の回転中心の周りに回転駆 動すると共に、 その第 1の歯車をギアボックスと一体に第 1の回転中心の周りに も回転駆動することができるように構成したので、 1つのァクチユエ一夕による 差動歯車機構の回転制御によって、 ワイヤ—と一体に筒状部材を第 1、 第 2の回 転中心の周りの回転制御と、 ワイヤ一の先端を第 2の回転中心の周りに自律的に 湾曲させる制御を簡単に行え、 湾曲機構全体の小型、 軽量及び低コスト化を実現 できる。 さらに本発明においては、 上述した湾曲機構をロボッ卜の尻尾等の多関節部分 に組み込んだので、 そのロボッ卜の尻尾を上下方向及び左右方向の 2方向に揺動 及び自律的に湾曲させることができて、 犬や猫等の擬似感情や情緒等をより自然 に近い動作で表現することができて、 表情が豊かなぺットロボットを提供するこ とができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明を小型のぺットロボットの尻尾に適用した湾曲機構の第 1の実 施形擊の外観形状を示した側面図である。
図 2は、 同上の湾曲機構の第 1の実施形態の外観形状を示した平面図である。 図 3は、 同上の湾曲機構の第' 1の実施形態の自律的な湾曲動作を説明する概略 断面側面図である。
図 4は、 同上の湾曲機構の第 1の実施形態の断面を概略的に示した側面図及び 平面図である。
図 5は、 同上の湾曲機構の第 1の実施形態の関節部分を説明する上側から見た 状態の分解斜視図である。
図 6は、 同上の湾曲機構の第 1の実施形態の関節部分を説明する下側から見た 状態の斜視図である。
図 7は、 同上の湾曲機構の第 1の実施形態のギアボックスとァクチユエ一夕を 説明する斜視図である。
図 8は、 図 7の平面図である。
図 9は、 図 8の A— A矢視図である。
図 1 0は、 同上の湾曲機構の第 1の実施形態のギアボックス内の差動歯車機構 を説明する図 8の B— B矢視での拡大断面図である。
図 1 1は、 同上の湾曲機構及びァクチユエ一夕全体の斜視図である。
図 1 2は、 同上の湾曲機構及び差動歯車機構部分全体が上下方向の揺動中心位 置にある時を示した図 1 0の C一 C矢視での断面側面図である。 図 1 3は、 図 1 2の湾曲機構が上下方向の摇動中心位置から上側揺動限界位置 まで回転駆動された時の図 1 2と同様の断面側面図である。
図 1 4は、 図 1 3の湾曲機構が上側揺動限界位置から上方に自律的に湾曲駆動 された時の図 1 3と同様の断面側面図である。
図 1 5は、 図 1 2の差動歯車機構部分及び上下一対のスライダーを拡大して示 した図 1 0の C一 C矢視での断面側面図である。
図 1 6は、 図 1 3の差動歯車機構部分が上下一対のスライダーを拡大して示し た図 1 5と同様の断面側面図である。
図 1 7は、 図 1 4の差動歯車機構部分及び上下一対のスライダーを拡大して示 した図 1 6と同様の断面側面図である。
図 1 8は、 同上の差動歯車機構部分及び上下一対のスライダーと一体に上下方 向に回転駆動されるスライ ドガイ ドを拡大して示した図 1 0の D— D矢視での断 面側面図である。
図 1 9は、 図 1 2の差動歯車機構部分及び上下一対のス.ライダーを図 1 5とは 反対側から見て拡大して示した図 1 0の： E— E矢視での断面側面図である。 図 2 0は、 図 1 3の差動歯車機構部分及び上下一対のスライダーを図 1 6とは 反対側から見て拡大して示した図 1 9と同様の断面側面図である。
図 2 1は、 図 1 4の差動歯車機構部分及び上下一対のスライダーを図 1 7とは 皮対側から見て拡大して示した図 2 0と同様のに断面側面図である。
図 2 2は、 本発明の湾曲機構の第 2の実施形態を説明する概略斜視図である。 図 2 3は、 本発明の湾曲機構を尻尾に組み込んだぺットロボットの斜視図であ る 発明を実施するための最良の形態
以下図面について、 本発明の一実施例を詳述する。
( 1 ) ペットロボヅ 卜の説明
まず、 図 2 3は、 例えば犬や猫等の 4つ脚動物に似せだ小型のぺットロボット 1を示したものであって、 胴体部 2の前端に頭部 3が首関節 4を介して上下、 左 右の 2方向に回転自在に搭載され、 胴体部 2の後部に尻尾 5が尻尾関節 6を介し て上下、 左右の 2方向に回転自在に取り付けられ、 胴体部 2の左右両側の前後 2 箇所に 2本の前脚 7と 2本の後脚 8がそれぞれ肩関節 9及び膝関節 1 0を介して 上下、 左右の 2方向に回転自在に取り付けられている。 そして、 胴体部 2の内部 にはメインコ トロール部 （マイクロコンピュー夕） 1 2が内蔵されていて、 胴 体部 2の上面には必要な各種の情報をマニアル操作で入力することができるキー 入力部 1 3が取り付けられている。 また、 頭部 3には夕ヅチセンサ一 1 4、 画像 表示部 1 5、 画像認識部 1 6、 スピーカ一 1 7、 赤外線コントロール部 1 8等が 取り付けられていて、 胴体部 2や頭部 3には電話ユニット 1 9やマイク （図示せ ず） 等が内蔵されている。 ，
そして'、 メインコント口ール部 1 2が合計 4本の前脚 7及び後脚 8を駆動して 、 これら前脚 7及び後脚 8を折り畳んだり、 伸展させることによって、 この歩行 用ロボヅト 1は自力で、 寝そべったり、 立ち上がることができる。 そして、 これ ら前脚 7及び後脚 8を歩行運動させることにより、 この歩行用ロボット 1は自力 で歩行することができる。 更に、 メインコントロール部 1 2が頭部 3及び尻尾 5 を駆動することにより、 頭部 3、 尻尾 5、 前脚 7及び後脚 8を上下、 左右等に自 由に振ることができて、 犬や猫等の 4つ脚動物に似た動きやおどけたしぐさ等の パフォ一マンスを表現することができるように構成されている。 なお、 同様に、 使用者が頭部 3の夕ツチセンサ一 1 4に手を触れると、 頭部 3や尻尾 5を振って 喜びの動作を表現したり、 前脚 7の 1本を持ち上げてお手を表現したりすること ができる。 そして、 画像表示部 1 5は例えば電話通信時に電話相手の顏を表示す ることができ、 画像認識部 1 6は歩行中の障害物を認識して、 障害物を避けさよ うにして目的の場所まで安全な歩行を行ったり、 電話ュニット 1 9を使用する電 話通信時に使用者の顔を取り込んで電話相手に伝送することができる。 スピー力 一 1 7は 「ワンワン」 や 「二ヤン二ヤン」 等の犬や猫等の動物の鳴き声を発生す ることができ、 赤外線コントロール部 1 8はテレビジョンやビデオテープレコ一 ダ等の各種赤外線コントロール機器を制御することができる。
そして、 次に述べる湾曲機構 2 1は、 このペットロボット 1の尻尾 5部分に適 用されていて、 この湾曲機構 2 1によって尻尾 5を上下方向である矢印 a 1、 a 2方向に揺動及び自律的に湾曲させることができると共に、 左右方向である矢印 b l、 b 2方向にも摇動させることができるようにして、 犬や猫等の 4つ脚動物 の擬似感情や情緒等をより自然に近い動作で表現できるようにしたものである。 ( 2 ) 湾曲機構の説明
次に、 図 1〜図 2 1によって、 ペットロボヅ ト 1の尻尾 5に適用された湾曲機 構 2 1の第 1の実施形態について説明する。
即ち、 まず、 図 1〜図 6は多関節の湾曲機構 2 1の基本的構造を説明するもの であって、 ぺヅ トロボヅ ト 1の胴体部 2のシャーシ 2 a上に取り付けられたベー スュニヅ ト 2 2の内部に球型のギアボックス 2 3が配置されている。 そして、 'こ のギアボヅクス 2 3の外周の一部に多関節の湾曲機構 2 1が取り付けられていて 、 この湾曲機構 2 1によって ヅトロボット 1の尻尾 5が構成され、 そのギアボ ヅクス 2 3部分が尻尾関節 6に構成されている。
そして、 この湾曲機構 2 1には、 弾性を有するワイヤ一、 例えば超弾性合金製 の 1本のワイヤ一 2 4が使用されている。 そして、 このワイヤ一 2 4をその長さ 方向の中央部でほぼ U字状 （又はほぼ V字状） に折り曲げることによって、 ほぼ 平行な 2本のワイヤー部 2 4 a、 2 4 bを作成し、 これら 2本のワイヤー部 2 4 a、 2 4 bの先端 2 4 cがほぼ U字状 （又はほぼ V字状） に一体に接続されたほ ぼヘアピン形状のワイヤー 2 4が構成されている。 そしてこれら 2本のワイヤー 部 2 4 a、 2 4 bの先端 2 4 cとは反対側である基端がほぼ L型で上下対称状に 折り曲げられた 2つの被駆動端 2 4 d、 2 4 eに構成されている。
そして、 このほぼへアビン形状のワイヤー 2 4の外周には湾曲可能な筒状部材 2 5が挿入されていて、 この筒状部材 2 5は合成樹脂や軽金属等によって成形さ れた複数、 例えば 4つの筒 2 6 a〜2 6 dと、 これらの筒 2 6 a〜 2 6 dの隣接 間をそれぞれ屈曲可能に接続した複数、 例えば 3つの関節 2 7によって多関節構 造に構成されている。 そして、 この筒状部材 2 5は最先端の筒 2 6 aからそれと は反対側である最基端の筒 2 6 dにかけて直径が次第に拡大された細長い円錐形 状に構成されていて、 この筒状部材 2 5によってペットロボット 1の尻尾 5の外 径がデザインされている。 そして、 最先端の筒 2 6 aの先端寄りの位置に軸方向 に対して直角状に打ち込まれた仮止めピン 2 8によってワイヤ一 2 4に対する筒 状部材 2 5の抜け止めがなされていて、 2本のワイヤー部 2 4 a、 2 4 bの被駆 動端 2 4 d、 2 4 eは最基端側の筒 2 6 dの外方に突出されている。 そして、 筒 状部材 2 5の 3つの関節 2 7はそれぞれ球面 2 7 aと球面座 2 7 bを有し、 4つ の筒 2 6 a〜 2 6 dを直交する 2方向である矢印 a 1、 a 2方向及び矢印 b 1、 b 2方向に相互に回転自在に接続 （接触） させたいわゆる球面軸受 （一種のュニ バーサルジョイント） に構成されている。 なお、 最基端の筒 2 6 dの遊端部には ギアボックス 2 3の外周の球面に対応された球面座 2 7 bが形成されている。 しかし、 図 5及び図 6に点線の矢印 dで示すように、 4つの筒 2 6 a〜2 6 d がこれらの軸方向の周りに相互に回転することがあると、 内部の 2本のワイヤ一 部 2 4 a、 2 4 bに捩れが発生するので、 3つの関節 2 7にはこれらの筒 2 6 a 〜2 6 dが矢印 c方向に相互に 0転を防止するための軸周り回転防止手段 2 9が 設けられている。 この軸周り回転防止手段 2 9の一例として、 ここでは球面 2 7 a側に軸方向に対して直角状に形成したストッパー 3 0を球面座 2 7 bに沿って 軸方向に対して直交する状態に形成した溝 3 1内に回転自在に係合差せた構造を 採用しているが、 その他にも、 例えば球面 2 7 aと球面座 2 7 bにこれらの周方 向に沿った凹凸面等を形成してもよい。
この湾曲機構 2 1の基本的構造は以上のように構成されていて、 図 1及び図 2 に示すように、 この湾曲機構 2 1を直交する 2方向である矢印 a 1、 a 2方向及 び矢印 b 1、 b 2方向に揺動及び湾曲駆動するための球型のギアボックス 2 3に この湾曲機構 2 1の直交する 2 向である第 1の回転中心に相当する垂直方向の Y軸と、 第 2の回転中心に相当する水平方向の X軸が設定されていて、 これら X 軸及び Y軸はギアボックス 2 3の中心で直交されている。 そして、 図 1 1及び図 1 2に示すように、 Y軸は垂直面内で所定の角度、 例えば 1 5 ° の後傾角度に傾 斜されている。 そして、 湾曲機構 2 1の先端 2 1 aとは反対側の基体 2 1 bが Y 軸に対して直交する状態でギアボックス 2 3に接続されている。 但し、 ワイヤ一 2 4の 2本のワイヤ一部 2 4 a、 2 4 bが Y軸を含む垂直面内で上下に配置され た垂直状に構成されていて、 これらの 2つの被駆動部 2 4 d、 2 4 eがギアボヅ クス 2 3内の後述する差動歯車機構 3 8に取り付けられ、 筒状部材 2 5の最基端 の筒 2 6 dの遊端部が球面座 2 7 bによってギアボックス 2 3の外周の球面にス ライド自在に当接されている。
そして、 この湾曲機構 2 1の X軸を中心とした上下方向である矢印 a 1、 a 2 方向の揺動範囲 （根元角） が、 例えば水平基準 P 1に対して例えば 1 5 ° の仰角 に設定された上下方向の揺動中心位置 P 2を中心として上下に ± 2 0 ° に設定 （ 但し、 水平基準 P 1に対しては— 5 ° 〜十 3 5 ° に設定） されていて、 Y軸を中 心とした左右方向である矢印 b 1、 b 2方向の揺動範囲 （根元角） が、 例えば左 右方向の摇動中心位置 P 1 1を中心として左右に土 3 0 ° に設定されている。 そして、 後述するように、 ギアボックス 2 3を Y軸の周りに矢印 b 1、 b 2方 向に回転駆動することによって、 ワイヤ一 2 4の 2本のワイヤ一部 2 4 a、 2 4 bの垂直状態を維持したままで、 ワイヤ一 2 4及び筒状部材 2 5と一体に湾曲機 構 2 1が矢印 b l、 b 2方向に揺動駆動されるように構成されている。 また、 ギ ァボックス 2 3を停止した状態で、 後述する差動歯車機構 3 8により、 ギアボッ クス 2 3の内部で、 ワイヤ一 2 4の 2本のワイヤ一部 2 4 a、 2 4 bの被駆動端 2 4 d 2 4 eを X軸の周りに矢印 a 1、 b 1方向に同時に回転駆動することに よって、 2本のワイヤー部 2 4 a、 2 4 bの平行度が保たれた状態で、 ワイヤ一 2 4及び筒状部材 2 5と一体に湾曲機構 2 1が矢印 a 1、 a 2方向に揺動駆動さ れるように構成されている。
そして、 図 1に示すように、 後述する差動歯車機構 3 8は、 湾曲機構 2 1を矢 印 a 1方向又は矢印 a 2方向に揺動駆動している途中で、 その湾曲機構 2 1が上 側揺動限界位置 P 3又は下側揺動限界位置 P 4に到達した後に、 ワイヤー 2 4の 2つの被駆動端 2 4 d s 2 4 eをこれらの軸方向に可逆的に移動制御することに よって、 この湾曲機構 2 1を上側揺動限界位置 P 3又は下側揺動限界位置 P 4か ら更に上側又は下側に向けて図 1に 1点鎖線又は 2点鎖線で示すように、 矢印 a 1 ' 方向又は矢印 a 2 ' 方向に湾曲駆動することができるように構成されている 即ち、 矢印 a 1方向に揺動駆動される途中で湾曲機構 2 1が図 1に点線で示す' 上側揺動限界位置 P 3に到達した時には、 図 3及び後述する図 1 4に示すように 、 後述する差動歯車機構 3 8によってワイヤ一 2 4の 2本のワイヤ一部 2 4 a、 2 4 bの 2つの被駆動端 2 4 d、 2 4 eのうち、 上側の被駆動端 2 4 dが軸方向 である矢印 e方向に引っ張られると同時に、 下側の被駆動端 2 4 eが軸方向であ る矢印: 方向に押し出される。 すると、 筒状部材 2 5の内部で、 2本のワイヤー 部 2 4 a、 2 4 bの先端 2 4 cに対する矢印 e方向の引張り力 F 1と矢印 f方向 の押出し力 F 2が同時に働き、 'これらの合力による上向きのモーメント M 1が 2 本のワイヤ一部 2 4 a、 2 4 bの先端 2 4 cに働いて、 ワイヤ一 2 4全体がその 弾性に抗して垂直面内で矢印 a 1 ' 方向に自動的に湾曲して、 筒状部材 2 5が 4 つの筒 2 6 a〜2 6 d間の 3つの関節 2 7間で順次折れ曲がるようにして、 湾曲 機構 2 1全体が図 1に 1点鎖線で示すように、 矢印 a l ' 方向に円弧状に湾曲す る。
なお、 矢印 a 2方向に揺動駆動される途中で湾曲機構 2 1が図 1に点線で示す 下側揺動限界位置 P 4に到達した時には、 図 3に点線の矢印で示すように、 後述 する差動歯車機構 3 8によってワイヤ一 2 4の 2本のワイヤ一部 2 4 a、 2 4 b の 2つの被駆動端 2 4 d、 2 4 eのうち、 上側の被駆動端 2 4 dが軸方向である 矢印： f方向に押し出されると同時に、 下側の被駆動端 2 4 eが軸方向である矢印 e方向に引っ張られる。 すると、 筒状部材 2 5の内部で、 2つのワイヤー部 2 4 a、 2 4 bの先端 2 4 cに対する矢印 f方向の押出し力 F 2と矢印 e方向の引張 り力 F 1が同時に働き、 これらの合力による下向きのモ一メント M 2が 2本のヮ ィャ一部 2 4 a、 2 4 bの先端 2 4 cに働いて、 ワイヤ一 2 4全体がその弾性に 抗して垂直面内で矢印 a 2 ' 方向に自律的に湾曲して、 筒状部材 2 5が 4つの筒 2 6 a〜2 6 d間の 3つの関節 2 7間で順次折れ曲がるようにして、 湾曲機構 2 1全体が図 1に 2点鎖線で示すように、 矢印 a 2 ' 方向に円弧状に自律的に湾曲 る。
なお、 図 2に示すように、 湾曲機構 2 1が矢印 b l、 b 2方向に揺動駆動され る際には、 この湾曲機構 2 1が左側揺動限界位置 P 1 2及び右側揺動限界位置 P 1 3に到達した時の慣性力によってワイヤ一 2 4の 2本のワイヤ一部 2 4 a、 2 4 bの先端 2 4 c側が弾性に杭して矢印 b 1、 b 2方向に平行状に湾曲し、 これ と一緒に筒状部材 2 5も矢印 b 1、 b 2方向に湾曲することになる。
次に、 図 7〜図 2 1は、 ベ一スユニット 2 2の内部構造を説明するものであつ て、 側面形状がほぼコ字状に形成されたシャーシ 3 3の上下一対のギアボックス 取付部 3 3 aのほぼ三角形状の先端部間に球型のギアボックス 2 3が上下一対の 垂直状の支軸 3 4、 3 5によって Y軸の周りに矢印 b l、 b 2方向に回転自在に 取り付けられていて、 図 1 1に示すように、 上下一対の支軸 3 4、 3 5の中心に 相当する Y軸が垂直面内で垂直基準 P 0に対して例えば 1 5 ° に後傾角度に傾斜 されている。 なお、 ギアボックス 2 3は球体を上下.2分割した形状である上下一 対の半球状部材 2 3 a、 2 3 bを複数のネジ 3 6によって一体に締結した 2分割 構造に構成されている。 '
そして、 このギアボックス 2 3の内部に X軸に対して直角で、 かつ扁平状に形 成された中空部 3 7が形成されていて、 その中空部 3 7内に差動歯車機構 3 8が 組み込まれている。
即ち、 ギアボックス 2 3の中心で Y軸と直交する水平な X軸上に配置された水 平な支軸 3 9が中空部 3 7内の中央を水平方向に貫通する状態に配置されていて 、 この支軸 3 9の左右方向の両端が上下一対の半球状部材 2 3 a、 2 3 bの上下 分割面に形成された左右一対の支持穴 4 0内に支持されている。 そして、 相対向 する傘歯車で構成された左右一対の大径の歯車である第 1、 第 2の歯車 4 1、 4 2が支軸 3 9の両端に回転自在に取り付けられて、 中空部 3 7内の左右両側位置 に配置されていて、 相対向する傘歯車で構成された上下一対の小径の歯車である 第 3、 第 4の歯車 4 3、 4 4が上下一対の支軸 3 4、 3 5の外周に回転自在に取 り付けられて中空部 3 7の上下に配置され、 かつ、 これら第 3、 第 4の歯車 4 3 、 4 4が第 1、 第 2の歯車 4 1、 4 2の両方の上下に嚙合されている。 そして、 これら第 1、 第 2、 第 3及び第 4の 4つの歯車 4 1、 4 2、 4 3、 4 4によって 差動歯車機構 3 8が構成されている。 なお、 第 3、 第 4の歯車 4 3、 4 4のボス 部 4 3 a、 4 4 aの外周に上下一対の歯車 4 5、 4 6がー体に結合されていて、 ギアボックス 2 3の上下一対の半球状部材 3 3 a、 3 3 bの上下両端部が上下一 対の歯車 4 5、 4 6の内側で上下一対のボス部 4 3 a、 4 4 aの外周に回転自在 に支持されている。
そして、 この差動歯車機構 3 8を駆動するァクチユエ一夕 5 1は、 シャーシ 3 3に X軸と平行状で、 かつ、 垂直状に形成されたモ一夕取付部 3 3 bの背面に水 平状に取り付けられた左右一対のギア一ドモ一夕 5 2、 5 3と、 これらのギア一 ドモ一夕 5 2、 5 3によって差動歯車機構 3 8の第 3、 第 4の歯車 4 3、 4 4を これらと一体の上下一対の歯車 4 5、 4 6を介して回転駆動する 1組の歯車伝動 機構 5 4、 5 5とによって構成されている。 なお、 これらの歯車伝動機構 5 4、 5 5ははすば歯車 5 6 a、 5 6 b、 及び歯車 5 6 c、 5 6 dとはすば歯車 5 7 a 、 5 7 b及び歯車 5 7 c、 5 7 dによって構成されていて、 はすば歯車 5 6 a、 5 7 aがギア一ド乇一夕 5 2、 5 3の出力軸 5 2 a、 5 3 aに固着され、 他の歯 車 5 6 b、 5 6 c、 5 6 (1及び5 7 1)、 5 7 c , 5 7 dはシャーシ 3 3の上下一 対のギアボックス取付部 3 3 a間に Y軸と平行 に取り付けられた 3つの支軸 5 8、 5 9、 6 0の外周に回転自在に取り付けられている。 なお、 中央の支軸 6 0 の上下に 2つの齒車 5 6 d、 5 7 dが共通に取り付けられている。
そして、 ギアボックス 2 3の中央部 3 7内で、 第 1、 第 2の歯車 4 1、 4 2の 間に合成樹脂等にて成形された半球状のスライドガイ ド 6 2と角柱状の上下一対 のスライダー 6 3、 6 4が平行状に組み込まれている。
即ち、 X軸に対して直角状に構成されたスライ ドガイ ド 6 2が支軸 3 9の外周 に回転自在に取り付けられて第 2の歯車 4 2側に偏位されて配置され、 上下一対 のスライダー 6 3、 6 4が支軸 3 9の上下両側位置に対称状に配置された状態で' 、 スライ ドガイ ド 6 2と第 1の歯車 4 1との間に相互に平行状に組み込まれてい る。 そして、 スライ ドガイ ド 6 2のスライダー 6 3、 6 4側の側面に上下一対の ガイ ドレール 6 2 a、 6 2 bが X軸に対して直角な方向で、 かつ、 平行状に一体 成形されていて、 これら上下一対のガイドレール 6 2 a、 6 2 bに上下一対のス ライダ一 6 3、 6 4のガイ ドレール 6 2側の側面に平行状に成形された上下一対 のガイ ド溝 6 3 a、 6 3 bがスライ ド自在に係合されている。 従って、 上下一対 のスライダー 6 3、 6 4が上下一対のガイ ドレール 6 2 a、 6 2 bで案内されて スライ ドガイ ド 6 2に対して X軸に対する直方向である矢印 e、 f方向に平行状 にスライ ドできるように構成されている。 そして、 第 1の歯車 4 1のスライダー 6 3、 6 4側の側面に一体成形された上下一対のピン形状のワイヤー駆動部 6 5 、 6 6が上下一対のスライダー 6 3、 6 4の第 1の歯車 4 1側の側面の最奥端に これらの長さ方向に対して直角状に形成された上下一対の被駆動溝 6 7、 6 8内 にスライ ド自在に係合されている。 なお、 これら上下一対のワイヤ一駆動部 6 5 、 6 6は X軸に対する同一半径位置で 1 8 0 ° 対向状態に配置されている。
そして、 ギアボックス 2 3の前面側に Y軸と平行な長穴形状の開口である長穴 開口 7 0が形成されていて、 スライ ドガイ ド 6 2及び上下一対のスライダー 6 3 、 6 4がこの長穴開口 7 0を貫通してギアボックス 2 3の前方に突出され'ている 。 そして、 ワイヤ一 2 4の 2本のワイヤ一部 2 4 a、 2 4 bのほぼ L形の被駆動 端 2 4 d、 2 4 eが上下一対のスライダー 6 3、 6 4に上下一対のガイ ド溝 6 3 a、 & 4 aの底面に沿って平行状で、 かつ、 終端部が L形で対称状に屈曲された 形状に形成された上下一対のワイヤ一取付溝 6 3 b、 6 4 b内に嵌合されて固定 されている。 そして、 ギアボックス 2 3の長穴開口 7 0の上下両端縁が湾曲機構 2 1を上側、 下側摇動限界位置 P 3、 P 4で停止させるための上下一対のストツ パー 7 1、 7 2に構成されている。 そして、 湾曲機構 2 1の基端 2 1 bを構成し ている筒状部材 2 5の最基端の筒 2 6 dの端部が球面座 2 7 bによってギアボッ クス 2 3の外周面である球面に矢印 1、 a 2方向に回動自在に当接されている ο
ベースュニヅト 2 2は以上のように構成されていて、 図 7〜図 1 1に示したァ クチユエ一夕 5 1の 2つのギア一ドモ一夕 5 2、 5 3によって歯車伝動機構 5 4 、 5 5を介してギアボックス 2 3の上下に配置された一対の歯車 4 5、 4 6を駆 動すると、 これらの歯車 4 5、 4 6と一体にギアボックス 2 3内の差動歯車機構 3 8の第 3、 第 4の歯車 4 3、 4 4が駆動される。
そして、 この差動歯車機構 3 8は、 第 3、 第 4の歯車 4 3、 4 4を矢印 b 2、 b 1方向又は矢印 b 1、 b 2方向で互いに反対方向に同時に回転駆動された時に 、 第 1、 第 2の歯車 4 1、 4 2がギアボックス 2 3内で矢印 a 1方向又は矢印 a 2方向の互いに反対方向に同時に回転駆動され、 第 1の歯車 4 1の矢印 a 1方向 又は矢印 a 2方向の回転によって湾曲機構 2 1が矢印 a 1方向又は矢印 a 2方向 ,に揺動駆動されるように構成されている。 また、 この差勢歯車機構 3 8は、 第 3 、 第 4の歯車 4 3、 4 4を矢印 b 1方向又は矢印 b 2方向の同一方向に同時に回 転駆動された時に、 第 1、 第 2の歯車 4 1、 4 2及び支軸 3 9を介してギアボヅ クス 2 3全体が上下一対の支軸 3 4、 3 5の周りに Y軸を中心として左右方向で ある矢印 b 1方向又は矢印 b 2方向に摇動駆動されて、 そのギアボックス 2 3と 一体に湾曲機構 2 1が矢印 b 1方向又は矢印 b 2方向に揺動駆動されるように構 成されている。
即ち、 図 1 2に示すように、 湾曲機構 2 1が上下方向の揺動中心位置 P 2に位 置している時に、 図 1 5、 図 1 8及び図 1 9に示すように、 第 1の歯車 4 1の上 下一対のワイヤ一駆動部 6 5、 6 6が Y軸上で、 かつ、 X軸に対する上下対称位 置にあり、 ガイ ドレール 6 2及び上下一対のスライダー 6 3、 6 4がその揺動中 心位置 P 2上に位置出しされている。 そこで、 第 1の歯車 4 1が支軸 3 9の周り に矢印 a 1方向又は矢印 a 2方向に回転駆動されると、 その第 1の,歯車 4 1の上 下一対のワイヤー駆動部 6 5、 6 6がその支軸 3 9の周りに矢印 a 1方向又は矢 印 a 2方向に同時に回動されて、 これら上下一対のワイヤ一駆動部 6 5、 6 6が 上下一対のスライダー 6 3、 6 4の被駆動部 6 7、 6 8を矢印 a 1方向又は矢印 a 2方向に同時に回転駆動する。
この時、 図 1 5及び図 1 9に実線の矢印又は点線の矢印で示すように、 上下一 対のワイヤ一駆動部 6 5、 6 6によって上下一対のスライダー 6 3、 6 4に互い に反対方向である矢印 e、 f方向へのスラスト力が加えられて、 これらのスライ ダ一 6 3、 6 4がスライ ドガイ ド 6 2の上下一対のガイ ドレール 6 2 a、 6 2 b に沿って矢印 e、 f方向にスライ ドされようとする。 しかし、 この時の矢印 e、 f方向のスライ小力は小さく、 そのスラスト力が上下一対のスライダー 6 3、 6 4からワイヤ一 2 4の 2つの被駆動端 2 4 d、 2 4 eを介してほぼ平行状の 2本 のワイヤ一部 2 4 a、 2 4 bの軸方向に伝達されるものの、 そのスラスト力がこ れらのワイヤ一部 2 4 a、 2 4 bの先端 2 4 cの弾性反発力によってキャンセル されてしまう。 この結果、 この時には、 スライ ドガイ ド 6 2に対する上下一対の スライダー 6 3、 6 4の矢印6、 f方向のスライ ドが防止されて、 これら上下一 対のスライダー 6 3、 6 4が上下一対のガイ ド溝 6 3 a、 6 4 a及びガイ ドレー ル 6 2 a、 6 2 bを介してスライ ドガイ ド 6 2と一体に、 ギアボックス 2 3の長 穴開口 7 Qの内部で、 支軸 3 9の周りに矢印 a 1方向又は矢印 a 2方向にスムー ズに回転駆動されることになる。
そして、 図 1 2に示すように、 上下一対のスライダー 6 3、 6 4に固定されて いる上下一対の被駆動端 2 4 d、 2 4 eによって 2本のワイヤ一部 2 4 a、 2 4 bがそのほぼ平行状態を保ったまま X軸の周りの垂直面内で矢印 a 1方向又は矢 印 a 2方向に回転駆動されて、 これらのワイヤ一部 2 4 a、 2 4 b及び筒状部材 2 5と一体に湾曲機構 2 1が図 1に示すように、 上下方向の揺動中心位置 P 2か ら上側揺動限界位置 P 3又は下側揺動限界位置 P 4まで矢印 a 1方向又は矢印 a 2方向である上下方向に揺動駆動されることになる。
そして、 湾曲機構 2 1が上側揺動限界位置 P 3又は下側揺動限界位置 P 4まで 矢印 a 1方向又は矢印 a 2方向に回転された時に、 図 1 8に 1点鎖線又は 2点鎖 線で示すように、 スライ ドガイ ド 6 2がギアボックス 2 3の長穴開口 7 0の上側 ストッパ一 7 1又は下側ストヅパー 7 2に矢印 a 1方向又は矢印 a 2方向から当 接されて停止されるように構成されている。
ここで、 湾曲機構 2 1を上下方向の揺動中心位置 P 2から上側揺動限界位置 P 3まで矢印 a 1方向に回動した後に、 その湾曲機構 2 1の先端 2 1 a側を矢印 a 1 ' 方向に湾曲させる動作について説明する。
即ち、 図 1 5、 図 1 8及び図 1 9に示すように、 第 1の歯車 4 1の上下一対の ワイヤ一駆動部 6 5、 6 6によって上下一対のスライダー 6 3、 6 4がスライ ド ガイ ド 6 2と一体にギアボックス 2 3の長穴閧ロ 7 0内で矢印 a 1方向に回転し て、 湾曲機構 2 1が図 1 2に示す上下方向の揺動中心位置 P 1から図 1 3に示す 上側揺動限界位置 P 3まで矢印 a 1方向に回動すると、 図 1 8に 1点鎖線で示す ように、 スライ ドガイ ド 6 2がギアボックス 2 3の長穴開口 7 0の上側ストヅパ - 7 1に矢印 a 1方向から当接されて停止され、 図 1 6及び図 2 0に示すように 、 そのスライ ドガイ ド 6 2と一緒に上下一対のスライダー 6 3、 6 4も上側揺動 限界位置 P 3で停止される。 しかし、 第 1の歯車 4 1はこの後も引き続き矢印 a 1方向に回転駆動され、 上下一対のワイヤ一駆動部 6 5、 6 6が引き続き支軸 3 9の周りに矢印 a 1方向に回転駆動される。
すると、 この時には、 図 1 7及び図 2 1に示すように、 スライ ドガイ ド 6 2が 上側ストッパー 7 1に矢印 a 1方向から当接して停止されている状態で、 上下一 対のワイヤ一駆動部 6 5、 6 6が上下一対のスライダー 6 3、 6 4の上下一対の 被駆動溝 6 7、 6 8を矢印 a 1方向に回転駆動するため、 その上下一対のワイヤ 一駆動部 6 5、 6 6によって上下一対のスライダー 6 3、 6 4がスライ ドガイ ド 6 2の上下一対のガイ ドレール 6 2 a、 6 2 bに沿って互いに反対方向である矢 印 e、 ： f方向に強制的にスライ ド駆動することになる。 そして、 その上下一対の スライダー 6 3、 6 4と一体にワイヤ一 2 4の上下一対の被駆動端 2 4 d、 2 4 eが矢印 e、 f方向に可逆的に、 かつ、 強制的にスライ ド駆動 （移動制御するこ と） されて、 ほぼ平行状の 2つのワイヤー部 2 4 a、 2 4 bの軸方向に矢印 e方 向の引張り力 F 1と矢印 f方向の押出し力 F 2が同時に加えられる。 この結果、 図 1、 図 3及び図 1 4で説明したように、 ワイヤー 2 4の 2本のワイヤ一部 2 4 a、 2 4 bの先端 2 4 cがモーメント M lによって矢印 a 1 ' 方向に自律的に湾 曲して、 湾曲機構 2 1の先端 2 1 a側がワイヤ一 2 4及び筒状部材 2 5と一体に 上側揺動限界位置 P 3から矢印 a 1 ' 方向に自律的に湾曲されることになる。 なお、 湾曲機構 2 1を上下方向の揺動中心位置 P 2から下側揺動限界位置 P 4 まで矢印 a 2方向に回転した後に、 その湾曲機構 2 1の先端 2 1 a側を矢印 a 2 ' 方向に湾曲させる際には、 上述した矢印 a 1 ' 方向の，曲動作とは逆に、 図 1 8に 2点鎖線で示すように、 スライ ドガイ ド 6 2がギアボックス 2 3の長穴開口 7 0の下側ストッパー 7 2に矢印 a 2方向から当接されて停止された後に、 第 1 の歯車 4 1が矢印 a 2方向に引き続き回転駆動されることによって、 上下一対の ワイヤー駆動部 6 5、 6 6が上下一対のスライダー 6 3、 6 4と一体にワイヤー 2 4の上下一対の被駆動端 2 4 d、 2 4 eをスライ ドガイ ド 6 2の上下一対のガ イ ドレール 6 2 a、 6 2 bに沿って矢印: f、 e方向に強制的にスライ ド駆動 （移 動制御すること） される。 すると、 図 1及び図 3で説明したように、 ほぼ平行状 の 2つのワイヤ一部 2 4 a、 2 4 bの軸方向に矢印 f方向の押出し力 F 2と矢印 e方向の引張り力 F 1が同時に加えられて、 ワイヤ一 2 4の先端 2 4 cがモ一メ ント M 2によって矢印 a 2 ' 方向に自律的に湾曲して、 湾曲機構 2 1の先端 2 1 a側がワイヤー 2 4及び筒状部材 2 5と一体に下側摇動限界位置 P 4から矢印 a 2 ' 方向に自律的に湾曲されることになる。
次に、 図 2 2によって、 湾曲機構 2 1の第 2の実施形態について説明すると、 この場合は、 複数本のワイヤ一である 3本のワイヤ一 2 4 1、 2 4 2、 2 4 3の 先端 2 4 4を相互に 3方向から結合し、 これら 3本のワイヤ一 2 4 1、 2 4 2、 2 4 3の外周に筒状部材 2 5を挿入し、 これら 3本のワイヤ一 2 4 1、 2 4 2、
2 4 3の先端とは反対側の基端である 3つの被駆動端 2 4 1 a、 2 4 2 a、 2 4
3 aをこれらのワイヤ一 2 4 1、 2 4 2、 2 4 3の軸方向である矢印 e、 f方向 に選択的に移動制御することによって、 これらのワイヤ一 2 4 1、 2 4 2、 2 4 3の先端 2 4 4を矢印 a 1方向と矢印 a 2方向の直交する 2方向に 3 6 0 ° の範 囲で湾曲させることができるように構成したものである。
以上、 本発明の実施の形態について説明したが、 本発明は上記した実施の形態 に限定されることなく、 本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能である
。 例えば、 ァクチユエ一夕 5 1に用いた 2つのギア一ドモ一夕 5 2、 5 3を油圧 や空気圧等により駆動されるビス卜ン機構に置換することが可能であり、 湾曲機 構 2 1を X軸及び Y軸の周りの直交する 2方向に回転駆動する差動歯車機構 3 8 をシリーズに配置された 2つのァクチユエ一夕に置換することが可能である。 ま た、 ワイヤ一 2 4の本数は 2 ~ 3本以上であってもよいし、 湾曲可能な筒状部材 2 5はゴムやプラスチヅク等の弾性 （可撓性） を有する部材であってもよく、 こ の筒状部材 2 5を非弾性部材からなる複数め筒 2 6 a〜2 6 d等で構成する場合 の複数の関節 2 7は、 球面 2 7 a及び球面座 2 7 b以外の各種のユニバーサルジ ョイント等に置換することが可能である。 また、 この湾曲機構 2 1はペットロボ ット 1の尻尾 5以外にも各種の小型ロボット等の脚部その他の各種の多関節部分 等に適用可能である。 産業上の利用の可能性
湾曲機構及びロボットにおいて、 アミューズメントロボヅトや、 介護ロボット などに適用することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 先端が接続された弾性を有する複数本のワイヤ一と、
上記複数本のワイヤ一の外周に挿入された湾曲可能な筒状部材と、
上記複数本のヮィャ一の先端とは反対側の被駆動端をこれらの軸方向に選択的 に移動制御するァクチユエ一夕と'1
を具えたことを特徴とする湾曲機構。
2 . 先端が接続された弾性を有する複数本のワイヤ一と、
上記複数本のワイヤーの外周に挿入された湾曲可能で、 多関節の筒状部材と、 上記複数本のワイヤーの先端とは反対側の被駆動端をこれらの軸方向に選択的 に移動制御するァクチユエ一夕と
を具えたことを特徴とする湾曲機構。
3 . 弾性を有する 1本のワイヤーによってほぼヘアピン形状に折り曲げられた 2 本のワイヤ一部と、
上記 2本のワイヤー部の外周に挿入された湾曲可能な筒状部材と、
上記 2本のワイヤ一部の先端とは反対側の 2つの被駆動端をこれらの軸方向に 対して直交する方向に同時に回転制御すると共に、 これら 2つの被駆動端をこれ らの軸方向に可逆的に移動制御するァクチユエ一夕と
を具えたことを特徴とする湾曲機構。
4 . 弾性を有する 1本のワイヤーによってほぼヘアピン形状に折り曲げられた 2 本のワイヤー部と、
上記 2本のワイヤ一の外周に挿入された湾曲可能で、 多関節の筒状部材と、 上記 2本のワイヤ一部の先端とは反対側の 2つの被駆動端をこれらの軸方向に 対して直交する方向に同時に回転制御すると共に、 これら 2つの被駆動端をこれ らの軸方向に可逆的に移動制御するァクチユエ一夕と
を具えたことを特徴とする湾曲機構。
5 . 弾性を有する 1本のワイヤ一によってほぼヘアピン形状に折り曲げられた 2 本のワイヤー部と、
上記 2本のワイヤ一部の外周に挿入され、 これら 2本のワイヤ一部の軸方向に 対して直交する 2方向に湾曲可能に構成された多関節の筒状部材と、
上記 2本のワイヤー部の先端とは反対側の 2つの被駆動端をこれらの軸方向に 対して直交する 2方向に同期して回転制御すると共に、 これら 2つの被駆動端を これらの軸方向に可逆的に移動制御するァクチユエ一夕と
を具えたことを特徴とする湾曲機構。
6 . 弾性を有す 1本のワイヤ一によってほぼヘアピン形状に折り曲げられて形 成された 2本のワイヤ一部と、
上記 2本のワイヤ一部の外周に挿入され、 これらのワイヤー部の軸方向に対し て直交する 2方向に湾曲可能に構成された筒状部材と、
第 1の回転中心の周りに回転自在に支持されたギアボックスと、
上記ギアボックス内に組み込まれ、 上記第 1の回転中心に対して直交する第 2 の回転中心上に間隔を隔てて配置された第 1、 第 2の歯車及び上記第 1の回転中 心上に間隔を隔てて配置されて上記第 1、 第 2の歯車の両方に嚙合された第 3、 第 4の歯車によって構成された差動歯車機構と、
上記第 1、 第 2の歯車間に配置されて、 上記第 1の回転中心の周りに回転自在 に構成されたスライ ドガイ ドと、
上記第 1、 第 2の歯車間に配置されて、 上記スライ ドガイドに沿って上記第 2 の回転中心に対して直交する方向にスライ ド自在に構成され、 上記 2本のワイヤ —部の先端とは反対側の 2つの被駆動端が固定された 2つのスライダーと、 上記第 1、 第 2の歯車の何れか一方の対向面に形成されて上記 2つのスライダ —に係合された 2つ.のワイヤー駆動部と、
上記ギアボックスに設けられて、 上記スライ ドガイ ドの上記第 1の回転中心の 周りの回転量を規制する 2つのストッパーと、
上記差動歯車機構の第 3、 第 4の歯車を介して上記第 1、 第 2の歯車を上記ギ アポックス内で上記第 2の回転中心の周りに回転駆動すると共に、 これら第 1、 第 2の歯車を上記ギアボックスと一体に上記第 1の回転中心の周りに回転駆動す るァクチユエ一夕と
を具えたことを特徴とする湾曲機構。
7 . 請求の範囲第 1項又は第 2項又は第 3項又は第 4項又は第 5項又は第 6項に 記載の湾曲機構を尻尾等の多関節部分に組み込んだ
ことを特徴とするロボット。 ，
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