WO2019103066A1 - ロボットの股関節構造体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a hip joint structure of a robot.
- a legged walking robot in which a torso portion and a waist plate of a foot link are connected via an impact absorbing mechanism (see, for example, Patent Document 1).
- the left and right legs are coupled to the trunk through the waist plate.
- a harmonic reduction gear (trade name) that constitutes a joint for rotating the legs is disposed inside the lumbar plate, and the fixed side of the circular spline in the harmonic reduction gear is the lumbar plate and the driving side of the circular spline is It is bolted to the output member which comprises a leg part. And the said volt
- the body portion is disposed above the waist plate, and the leg portion is disposed below the output member. For this reason, when tightening or removing a bolt, a gap into which a tool such as a driver to use is inserted is small, so when manufacturing a robot and performing a maintenance operation, attachment of a leg and / or / or There was a problem that removal work became difficult.
- the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and when manufacturing a robot and performing a maintenance operation, attachment and / or removal operations of legs can be easily performed. It aims at providing a hip joint structure.
- a hip joint structure of a robot comprises: a pair of thigh proximal end members; and a columnar pelvic member disposed so as to be sandwiched between the pair of thigh proximal end members;
- a flange portion is formed by a recess extending in the vertical direction at each of the left and right end portions and the left and right end portions of the back surface of the pelvis member, and the flange portion and the thigh base end member are fastened It is fastened by a member.
- the robot By forming the flange portion on the pelvis member by the recess, the robot can be miniaturized. In addition, since the flange portion and the thigh base end member are fastened by the fastening member, it is possible to easily attach and / or remove the thigh substrate member and hence the leg having the thigh substrate member to the pelvis member. it can.
- the robot hip joint structure of the present invention it is possible to easily carry out the mounting / dismounting operation of the leg unit while achieving the miniaturization of the robot.
- FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of a robot including the hip joint structure according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a functional block diagram schematically showing a configuration of a control device in the robot shown in FIG.
- FIG. 3 is an exploded view showing a schematic configuration of a hip joint structure of a robot according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a side view of the hip joint structure of the robot shown in FIG.
- FIG. 5 is a rear view of the hip joint structure of the robot shown in FIG.
- the robot hip joint structure according to the first embodiment includes a pair of thigh proximal end members and a columnar pelvic member disposed so as to be sandwiched between the pair of thigh proximal end members.
- the left and right end portions of the front surface and the left and right end portions of the rear surface of the pelvic member are respectively formed with a flange portion by a recess extending in the vertical direction, and the flange portion and the thigh base end member are formed by fastening members. It is concluded.
- the thigh base end member is provided with the through hole extending in the vertical direction, and the bearing member having the hollow portion is disposed in the through hole.
- a connector for connecting the first cable disposed in the leg and the second cable disposed in the body may be accommodated.
- the pelvic member communicates with the first through hole extending in the vertical direction and the concave portion formed on the front and / or the rear surface.
- a second through hole may be provided, and the second cable may be pulled out of the first through hole through the second through hole and out of the pelvis member.
- FIGS. 1 to 5 An example of a hip joint structure of a robot according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
- FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of a robot including the hip joint structure according to the first embodiment.
- the robot 100 includes a body 101, a head 102, a pair of arms 103 and 103, a pair of legs 104 and 104, and a control device 110 disposed in the body 101. ing.
- the head 102 is connected to the torso 101 via a neck joint 105.
- a drive mechanism (not shown) for swinging (rotating) the head 102 relative to the body 101 is disposed.
- the arm 103 is connected to the torso 101 via a shoulder joint 106.
- a drive mechanism for swinging (rotating) the arm 103 relative to the body 101 is disposed (not shown).
- the drive mechanism disposed in the neck joint 105 and the shoulder joint 106 is composed of an actuator (for example, an electric motor (servo motor)), and drive members such as a rack and pinion, a belt and a pulley.
- an actuator for example, an electric motor (servo motor)
- drive members such as a rack and pinion, a belt and a pulley.
- leg 104 is connected to the waist 108 which constitutes a part of the trunk 101 via the hip joint structure 111 according to the first embodiment.
- the configuration of the hip joint structure 111 will be described later.
- the controller 110 is disposed in the body 101.
- the present invention is not limited to this.
- the form in which control device 110 is arranged in other composition members, such as head 102, may be adopted, and the form in which control device 110 is arranged outside robot 100 may be adopted.
- control device 110 the configuration of the control device 110 will be described with reference to FIG.
- FIG. 2 is a functional block diagram schematically showing a configuration of a control device in the robot shown in FIG.
- the control device 110 includes an arithmetic unit 110 a such as a CPU, a storage unit 110 b such as a ROM and a RAM, and a servo control unit 110 c.
- the control device 110 may be, for example, a robot controller provided with a computer such as a microcontroller.
- the control device 110 may be configured of a single control device 110 that performs centralized control, or may be configured of a plurality of control devices 110 that perform distributed control in cooperation with each other.
- the storage unit 110 b is arranged in the control device 110.
- the present invention is not limited to this, and the storage unit 110 b is provided separately from the control device 110. May be adopted.
- the storage unit 110 b stores information such as a basic program and various fixed data.
- the arithmetic unit 110a controls various operations of the robot by reading and executing software such as a basic program stored in the storage unit 110b. That is, the calculation unit 110a generates a control command of the robot and outputs this to the servo control unit 110c.
- the servo control unit 110 c is configured to control the drive of the servomotor provided at each joint of the robot 100 based on the control command generated by the calculation unit 110 a.
- FIG. 3 is an exploded view showing a schematic configuration of a hip joint structure of a robot according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a side view of the hip joint structure of the robot shown in FIG.
- FIG. 5 is a rear view of the hip joint structure of the robot shown in FIG.
- the vertical and horizontal directions in the hip joint structure of the robot are indicated as the vertical and horizontal directions in the drawings.
- the hip joint structure 111 of the robot includes a pair of thigh proximal end members 20A and 20B and a pelvis member 10, and the pelvis member 10 is It is arrange
- the pelvic member 10 and the thigh proximal end members 20A and 20B are formed in a columnar shape (here, a square columnar shape).
- flanges 12 are formed by recesses 11 extending in the vertical direction.
- the pelvic member 10 is provided with a first through hole 15 penetrating the upper surface and the lower surface, and the lower end portion of the waist connecting member 90 is fitted in the first through hole 15.
- the waist connecting member 90 is provided with a through hole 91 extending in the vertical direction so as to communicate with the first through hole 15.
- a second through hole 16 is provided in the recess 11 on the rear surface side of the pelvic member 10 so as to communicate with the first through hole 15.
- the second through hole 16 may be provided in the recess 11 on the front side of the pelvic member 10.
- the flange portion 12 is provided with a through hole extending in the left-right direction, and a fastening member (here, a bolt) 13 is inserted through the through hole. Further, on the left and right side surfaces of the pelvic member 10, pins 14 for positioning are provided.
- a positioning recess 21A is provided on the left side of the thigh base end member 20A.
- the concave portion 21A can be positioned with the proximal end member 20A of the thigh by fitting with the pin 14 disposed on the right side surface of the pelvic member 10.
- a recess 22A for screwing the distal end portion of the fastening member 13 is disposed on the left side surface of the thigh base end member 20A.
- a recessed portion for positioning is disposed on the right side surface of the thigh proximal end member 20B (not shown).
- the concave portion can be positioned with the proximal end member 20B of the thigh by fitting with the pin 14 disposed on the left side surface of the pelvic member 10.
- tip part of the fastening member 13 is arrange
- the present invention is not limited to this.
- a through hole may be provided in the thigh base end members 20A and 20B, and the pin 14 may be fitted in the through hole.
- it may replace with crevice 22A in thigh base end members 20A and 20B, may arrange a penetration hole, and may adopt a form by which fastening member 13 is screwed in the penetration hole concerned.
- a through hole 23A extending in the vertical direction is disposed in the thigh base end member 20A.
- a bearing member 30A having a hollow portion 31A is disposed in the through hole 23A.
- a bearing or the like can be used as the bearing member 30A.
- the leg 104 is fixed to the lower end portion of the bearing member 30A via the first gear 40A.
- the second gear 50A meshes with the first gear 40A, and the output shaft of the electric motor 60A is fixed to the second gear 50A.
- the electric motor 60A is fixed to the rear surface of the thigh base end member 20A.
- the leg 104 can be relatively swung (rotated) around an axis (yaw axis) extending in the vertical direction with respect to the thigh base end member 20A. .
- a through hole 23B extending in the vertical direction is disposed in the thigh base end member 20B.
- a bearing member 30B having a hollow portion 31B is disposed in the through hole 23B.
- a bearing or the like can be used as the bearing member 30B.
- the leg 104 is fixed to the lower end portion of the bearing member 30B via the first gear 40B.
- the second gear 50B meshes with the first gear 40B, and the output shaft of the electric motor 60B is fixed to the second gear 50B.
- the electric motor 60B is fixed to the rear surface of the thigh proximal end member 20B.
- the leg 104 can be relatively swung (rotated) about an axis (yaw axis) extending in the vertical direction with respect to the thigh base end member 20B. .
- the base end of the first cable 70B is connected to the electric motor 60B.
- a connector 71B is disposed at the tip of the first cable 70B, and the connector 71B is connected to a connector 81B disposed at the proximal end of the second cable 80B.
- the connectors 71B and 81B are respectively accommodated in the hollow portion 31B of the bearing member 30B.
- the second cable 80B passes through the through hole 91 of the waist connecting member 90 from the second through hole 16 (on the left side) of the pelvic member 10 through the first through hole 15.
- the second cable 80B is disposed so as to be drawn out from above the pelvic member 10 into the trunk 101.
- the tip of the second cable 80B may be, for example, a battery disposed inside the robot 100, an electric motor other than the electric motors 60A and 60B, or an outlet disposed in a house (not shown). It may be connected with etc. In addition, the tip end of the second cable 80B may be connected to the control device 110, for example.
- the base end of the first cable 70A is connected to the electric motor 60A.
- a connector is disposed at the distal end of the first cable 70A, and the connector is connected to a connector disposed at the proximal end of the second cable 80A (all not shown). These connectors are respectively accommodated in the hollow portion 31A of the bearing member 30A.
- the second cable 80A passes through the through hole 91 of the waist connecting member 90 from the second through hole 16 (on the right side) of the pelvic member 10 through the first through hole 15.
- the second cable 80A is disposed so as to be pulled out from above the pelvic member 10 into the trunk 101.
- the end of the second cable 80A may be, for example, a battery disposed inside the robot 100, an electric motor other than the electric motors 60A and 60B, or an outlet disposed in a house or the like (all not shown) It may be connected with etc. Further, the tip end of the second cable 80A may be connected to the control device 110, for example.
- the flange portion 12 is formed by the recess 11 on the front surface and the rear surface of the pelvic member 10.
- the robot 100 can be miniaturized as compared with the case where the flange portion is formed to protrude from the front and rear surfaces of the pelvis member 10.
- the fastening member 13 is inserted from the flange 12 side to fasten the flange 12 and the thigh base end members 20A and 20B.
- the robot 100 can be miniaturized as compared with the case where the fastening member 13 is inserted from the thigh base end members 20A and 20 side to fasten the flange portion 12 and the thigh base end members 20A and 20B. it can.
- the fastening member 13 when inserting the fastening member 13 from the thigh base end members 20A, 20 side, it is necessary to arrange the fastening member 13 so as to avoid the bearing members 30A, 30B, and the longitudinal direction of the bearing members 30A, 30B The thickness increases. However, in the case where the fastening member 13 is inserted from the flange portion 12 side, the thickness of the bearing members 30A and 30B does not need to be increased, so that the robot 100 can be miniaturized.
- a connector for connecting the first cable 70A and the second cable 80A is accommodated in the hollow portion 31A of the bearing member 30A.
- connectors 71B and 81B for connecting the first cable 70B and the second cable 80B are accommodated in the hollow portion 31B of the bearing member 30B.
- the robot 100 can be miniaturized as compared with a configuration in which outlets for connecting two cables to the outer surfaces of the pelvic member 10, the proximal thigh members 20A, 20B, etc. are disposed. Further, by connecting and disconnecting the connector, electrical connection and disconnection of the first cable 70A and the second cable 80A or the first cable 70B and the second cable 80B can be easily performed. Therefore, maintenance work can be easily performed.
- the second cables 80A and 80B pass from the second through hole 16 of the pelvic member 10 through the first through hole 15 and the torso from above the pelvic member 10 It is arrange
- the robot 100 can be miniaturized as compared with the case where the second cables 80A and 80B are inserted from the lower end portion of the pelvis member 10.
- the robot 100 can be miniaturized.
- the hip joint structure 111 is applied to a biped walking robot.
- the hip joint structure 111 may be applied to a four-legged robot.
- the hip joint structure of the robot according to the present invention is useful in the field of industrial robots because the mounting and / or dismounting operation of the leg unit can be easily performed while achieving the miniaturization of the robot.
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Abstract
一対の大腿基端部材（２０Ａ，２０Ｂ）と、一対の大腿基端部材（２０Ａ、２０Ｂ）に挟まれるように配置されている、柱状の骨盤部材（１０）と、を備え、骨盤部材（１０）の前面における左右の端部と、骨盤部材（１０）の後面における左右の端部と、には、それぞれ、上下方向に延びる凹部（１１９により、フランジ部（１２）が形成されていて、フランジ部（１２）と大腿基端部材（２０Ａ、２０Ｂ）が締結部材（１３）により締結されている、ロボットの股関節構造体。
Description
本発明は、ロボットの股関節構造体に関する。
胴体部と足部リンクの腰板とを衝撃吸収機構を介して連結した、脚式歩行ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。上記特許文献１に開示されている脚式歩行ロボットでは、胴体部には、腰板を介して、左右の脚部が結合されている。
具体的には、腰板の内部に、脚部を回旋用の関節を構成するハーモニック減速機（商品名）が配置されていて、ハーモニック減速機におけるサーキュラスプラインの固定側が腰板に、サーキュラスプラインの駆動側が脚部を構成する出力部材に、ボルト止めされている。そして、当該ボルトは、それぞれ、腰板及び出力部材の上下方向に延びる貫通孔を挿通するように配置されている。
上記特許文献１に開示されている脚式歩行ロボットでは、腰板の上方には、胴体部が配置されており、また、出力部材の下方には、脚部が配置されている。このため、ボルトを締めたり、外したりするときに、使用するドライバ等の工具が入り込む隙間が小さいので、ロボットを製造するとき、及びメンテナンス作業を実行するときに、脚部の取り付け、及び／又は取り外し作業が困難となるという課題があった。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ロボットを製造するとき、及びメンテナンス作業を実行するときに、脚部の取り付け、及び／又は取り外し作業を容易に実行することができる、ロボットの股関節構造体を提供することを目的とする。
本発明に係るロボットの股関節構造体は、一対の大腿基端部材と、一対の前記大腿基端部材に挟まれるように配置されている、柱状の骨盤部材と、を備え、前記骨盤部材の前面における左右の端部と、前記骨盤部材の後面における左右の端部と、には、それぞれ、上下方向に延びる凹部により、フランジ部が形成されていて、前記フランジ部と前記大腿基端部材が締結部材により締結されている。
骨盤部材に、凹部によってフランジ部を形成することにより、ロボットの小型化を図ることができる。また、当該フランジ部と大腿基端部材とが締結部材により締結されているので、大腿基板部材、ひいては、大腿基板部材を有する脚を骨盤部材に取り付け、及び／又は取り外し作業を容易に行うことができる。
本発明のロボットの股関節構造体によれば、ロボットの小型化を図りつつ、脚ユニットの取り付け／及び又は取り外し作業を容易に実行することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
（実施の形態１）
本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体は、一対の大腿基端部材と、一対の大腿基端部材に挟まれるように配置されている、柱状の骨盤部材と、を備え、骨盤部材の前面における左右の端部と、骨盤部材の後面における左右の端部と、には、それぞれ、上下方向に延びる凹部により、フランジ部が形成されていて、フランジ部と大腿基端部材が締結部材により締結されている。
本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体は、一対の大腿基端部材と、一対の大腿基端部材に挟まれるように配置されている、柱状の骨盤部材と、を備え、骨盤部材の前面における左右の端部と、骨盤部材の後面における左右の端部と、には、それぞれ、上下方向に延びる凹部により、フランジ部が形成されていて、フランジ部と大腿基端部材が締結部材により締結されている。
また、本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体では、大腿基端部材には、上下方向に延びる貫通孔が設けられていて、貫通孔には、中空部を有する軸受部材が配置されていて、軸受部材の中空部には、脚に配設されている第１ケーブルと、胴体に配設されている第２ケーブルと、を接続するコネクタが収納されていてもよい。
さらに、本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体では、骨盤部材には、上下方向に延びる第１貫通孔と、前面及び／又は後面に形成されている凹部に、第１貫通孔と連通するように、第２貫通孔と、が設けられていて、第２ケーブルは、第１貫通孔から第２貫通孔を経て、骨盤部材外に引き出されていてもよい。
以下、本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体の一例について、図１～図５を参照しながら説明する。
［ロボットの構成］
まず、本実施の形態１に係る股関節構造体を備える、ロボットの構成について、図１を参照しながら説明する。
まず、本実施の形態１に係る股関節構造体を備える、ロボットの構成について、図１を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態１に係る股関節構造体を備える、ロボットの概略構成を示す模式図である。
図１に示すように、ロボット１００は、胴体１０１と、頭１０２と、一対の腕１０３、１０３と、一対の脚１０４、１０４と、胴体１０１内に配置されている制御装置１１０と、を備えている。
頭１０２は、首関節１０５を介して、胴体１０１に接続されている。首関節１０５には、頭１０２を胴体１０１に対して相対的に揺動（回動）させるための駆動機構が配置されている（図示せず）。
同様に、腕１０３は、肩関節１０６を介して、胴体１０１に接続されている。肩関節１０６には、腕１０３を胴体１０１に対して相対的に揺動（回動）させるための駆動機構が配置されている（図示せず）。
首関節１０５及び肩関節１０６に配置されている駆動機構は、アクチュエータ（例えば、電動モータ（サーボモータ））、及びラック・ピニオン、ベルト・プーリ等の駆動部材で構成されている。
また、脚１０４は、本実施の形態１に係る股関節構造体１１１を介して、胴体１０１の一部を構成する腰１０８に接続されている。股関節構造体１１１の構成については、後述する。
なお、本実施の形態１においては、制御装置１１０が、胴体１０１内に配置されている形態を採用したが、これに限定されない。制御装置１１０が、頭１０２等の他の構成部材内に配置されている形態を採用してもよく、制御装置１１０が、ロボット１００外に配置されている形態を採用してもよい。
ここで、図２を参照しながら、制御装置１１０の構成について、説明する。
図２は、図１に示すロボットにおける制御装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。
図２に示すように、制御装置１１０は、ＣＰＵ等の演算部１１０ａと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部１１０ｂと、サーボ制御部１１０ｃと、を備える。制御装置１１０は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えるロボットコントローラであってもよい。
なお、制御装置１１０は、集中制御する単独の制御装置１１０によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置１１０によって構成されていてもよい。また、本実施の形態１においては、記憶部１１０ｂが、制御装置１１０内に配置されている形態を採用したが、これに限定されず、記憶部１１０ｂが、制御装置１１０と別体に設けられている形態を採用してもよい。
記憶部１１０ｂには、基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部１１０ａは、記憶部１１０ｂに記憶されている基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボットの各種動作を制御する。すなわち、演算部１１０ａは、ロボットの制御指令を生成し、これをサーボ制御部１１０ｃに出力する。サーボ制御部１１０ｃは、演算部１１０ａにより生成された制御指令に基づいて、ロボット１００の各関節に設けられているサーボモータの駆動を制御するように構成されている。
［ロボットの股関節構造体の構成］
次に、本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体１１１の構成について、図３～図５を参照しながら説明する。
次に、本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体１１１の構成について、図３～図５を参照しながら説明する。
図３は、本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体の概略構成を示す分解図である。図４は、図３に示すロボットの股関節構造体の側面図である。図５は、図３に示すロボットの股関節構造体の背面図である。なお、図３～図５においては、ロボットの股関節構造体における上下、左右、及び前後方向を図における上下、左右、及び前後方向として表している。
図３～図５に示すように、本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体１１１は、一対の大腿基端部材２０Ａ、２０Ｂと、骨盤部材１０と、を備えていて、骨盤部材１０は、一対の大腿基端部材２０Ａ、２０Ｂに挟まれるように配置されている。骨盤部材１０、及び大腿基端部材２０Ａ、２０Ｂは、柱状（ここでは、四角柱状）に形成されている。
骨盤部材１０の前面及び後面における左右の端部には、それぞれ、上下方向に延びる凹部１１により、フランジ部１２が形成されている。また、骨盤部材１０には、上面と下面とを貫通する第１貫通孔１５が設けられていて、第１貫通孔１５には、腰接続部材９０の下端部が嵌合している。腰接続部材９０には、第１貫通孔１５と連通するように、上下方向に延びる貫通孔９１が設けられている。
また、骨盤部材１０の後面側の凹部１１には、第１貫通孔１５と連通するように、第２貫通孔１６が設けられている。なお、第２貫通孔１６は、骨盤部材１０の前面側の凹部１１に設けられていてもよい。
フランジ部１２には、左右方向に延びる貫通孔が設けられていて、当該貫通孔には、締結部材（ここでは、ボルト）１３が挿通されている。また、骨盤部材１０の左右の側面には、位置決め用のピン１４が配設されている。
大腿基端部材２０Ａの左側面には、位置決め用の凹部２１Ａが配設されている。凹部２１Ａは、骨盤部材１０の右側面に配設されているピン１４と嵌合することで、骨盤部材１０と大腿基端部材２０Ａとの位置決めを行うことができる。
また、大腿基端部材２０Ａの左側面には、締結部材１３の先端部が螺合するための凹部２２Ａが配設されている。これにより、骨盤部材１０と大腿基端部材２０Ａが、締結部材１３により、締結される。
同様に、大腿基端部材２０Ｂの右側面には、位置決め用の凹部が配設されている（図示せず）。当該凹部は、骨盤部材１０の左側面に配設されているピン１４と嵌合することで、骨盤部材１０と大腿基端部材２０Ｂとの位置決めを行うことができる。
また、大腿基端部材２０Ｂの右側面には、締結部材１３の先端部が螺合するための凹部が配設されている（図示せず）。これにより、骨盤部材１０と大腿基端部材２０Ｂが、締結部材１３により締結される。
なお、本実施の形態１においては、大腿基端部材２０Ａ、２０Ｂに凹部２１Ａ、２２Ａが配設されている形態を採用したが、これに限定されない。例えば、大腿基端部材２０Ａ、２０Ｂに、凹部２１Ａに代えて、貫通孔を配設して、当該貫通孔に、ピン１４が嵌合する形態を採用してもよい。また、例えば、大腿基端部材２０Ａ、２０Ｂに、凹部２２Ａに代えて、貫通孔を配設して、当該貫通孔に、締結部材１３が螺合する形態を採用してもよい。
さらに、大腿基端部材２０Ａには、上下方向に延びる貫通孔２３Ａが配設されている。貫通孔２３Ａには、中空部３１Ａを有する軸受部材３０Ａが配置されている。軸受部材３０Ａとしては、例えば、ベアリング等を用いることができる。
軸受部材３０Ａの下端部には、第１歯車４０Ａを介して、脚１０４が固定されている。第１歯車４０Ａには、第２歯車５０Ａが歯合していて、第２歯車５０Ａには、電動モータ６０Ａの出力軸が固定されている。電動モータ６０Ａは、大腿基端部材２０Ａの後面に固定されている。これにより、電動モータ６０Ａが駆動することにより、脚１０４は、大腿基端部材２０Ａに対して、上下方向に延びる軸（ヨー軸）回りに、相対的に揺動（回動）することができる。
同様に、大腿基端部材２０Ｂには、上下方向に延びる貫通孔２３Ｂが配設されている。貫通孔２３Ｂには、中空部３１Ｂを有する軸受部材３０Ｂが配置されている。軸受部材３０Ｂとしては、例えば、ベアリング等を用いることができる。
軸受部材３０Ｂの下端部には、第１歯車４０Ｂを介して、脚１０４が固定されている。第１歯車４０Ｂには、第２歯車５０Ｂが歯合していて、第２歯車５０Ｂには、電動モータ６０Ｂの出力軸が固定されている。電動モータ６０Ｂは、大腿基端部材２０Ｂの後面に固定されている。これにより、電動モータ６０Ｂが駆動することにより、脚１０４は、大腿基端部材２０Ｂに対して、上下方向に延びる軸（ヨー軸）回りに、相対的に揺動（回動）することができる。
図４に示すように、電動モータ６０Ｂには、第１ケーブル７０Ｂの基端部が接続されている。第１ケーブル７０Ｂの先端部には、コネクタ７１Ｂが配置されていて、当該コネクタ７１Ｂは、第２ケーブル８０Ｂの基端部に配置されているコネクタ８１Ｂと接続されている。コネクタ７１Ｂ、８１Ｂは、それぞれ、軸受部材３０Ｂの中空部３１Ｂ内に収納されている。
また、図５に示すように、第２ケーブル８０Ｂは、骨盤部材１０の（左側の）第２貫通孔１６から第１貫通孔１５を経て、腰接続部材９０の貫通孔９１を通過する。そして、第２ケーブル８０Ｂは、骨盤部材１０の上方から胴体１０１内に引き出されるように配置されている。
なお、第２ケーブル８０Ｂの先端部は、例えば、ロボット１００の内部に配置されているバッテリ、電動モータ６０Ａ、６０Ｂ以外の電動モータ、又は家屋等に配置されているコンセント（いずれも図示せず）等と接続されていてもよい。また、第２ケーブル８０Ｂの先端部は、例えば、制御装置１１０に接続されていてもよい。
同様に、電動モータ６０Ａには、第１ケーブル７０Ａの基端部が接続されている。第１ケーブル７０Ａの先端部には、コネクタが配置されていて、当該コネクタは、第２ケーブル８０Ａの基端部に配置されているコネクタと接続されている（いずれも図示せず）。これらのコネクタは、それぞれ、軸受部材３０Ａの中空部３１Ａ内に収納されている。
また、図５に示すように、第２ケーブル８０Ａは、骨盤部材１０の（右側の）第２貫通孔１６から第１貫通孔１５を経て、腰接続部材９０の貫通孔９１を通過する。そして、第２ケーブル８０Ａは、骨盤部材１０の上方から胴体１０１内に引き出されるように配置されている。
なお、第２ケーブル８０Ａの先端部は、例えば、ロボット１００の内部に配置されているバッテリ、電動モータ６０Ａ、６０Ｂ以外の電動モータ、又は家屋等に配置されているコンセント（いずれも図示せず）等と接続されていてもよい。また、第２ケーブル８０Ａの先端部は、例えば、制御装置１１０に接続されていてもよい。
このように構成された、本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体１１１では、骨盤部材１０の前面及び後面に、凹部１１によってフランジ部１２が形成されている。これにより、骨盤部材１０の前面及び後面から突出するようにフランジ部を形成するような場合に比して、ロボット１００の小型化を図ることができる。
また、フランジ部１２を形成する凹部１１側には、他の部材が配置されていないので、ドライバ等の工具を配置するスペースを充分に確保することができる。このため、フランジ部１２と大腿基端部材２０Ａ、２０Ｂを締結するとき、又はフランジ部１２から大腿基端部材２０Ａ、２０Ｂを取り外す作業を容易に行うことができる。
また、本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体１１１では、締結部材１３をフランジ部１２側から挿通させて、フランジ部１２と大腿基端部材２０Ａ、２０Ｂを締結している。これにより、締結部材１３を大腿基端部材２０Ａ、２０側から挿通させて、フランジ部１２と大腿基端部材２０Ａ、２０Ｂを締結するような場合に比して、ロボット１００を小型化することができる。
すなわち、締結部材１３を大腿基端部材２０Ａ、２０側から挿通させる場合には、軸受部材３０Ａ、３０Ｂを避けるように、締結部材１３を配置させる必要があり、軸受部材３０Ａ、３０Ｂの前後方向の厚みが大きくなる。しかしながら、締結部材１３をフランジ部１２側から挿通させる場合には、軸受部材３０Ａ、３０Ｂの前後方向の厚みを大きくする必要がないため、ロボット１００を小型化することができる。
また、本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体１１１では、軸受部材３０Ａの中空部３１Ａ内に、第１ケーブル７０Ａと第２ケーブル８０Ａを接続するコネクタが収納されている。同様に、軸受部材３０Ｂの中空部３１Ｂ内に、第１ケーブル７０Ｂと第２ケーブル８０Ｂを接続するコネクタ７１Ｂ、８１Ｂが収納されている。
これにより、骨盤部材１０、大腿基端部材２０Ａ、２０Ｂ等の外表面に２つのケーブルを接続するためのコンセントを配置する形態に比して、ロボット１００を小型化することができる。また、コネクタを接続、解離することで、第１ケーブル７０Ａと第２ケーブル８０Ａ、又は第１ケーブル７０Ｂと第２ケーブル８０Ｂの電気的な接続、解離を容易に行うことができる。このため、メンテナンス作業を容易に行うことができる。
さらに、本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体１１１では、第２ケーブル８０Ａ、８０Ｂは、骨盤部材１０の第２貫通孔１６から第１貫通孔１５を経て、骨盤部材１０の上方から胴体１０１内に引き出されるように配置されている。これにより、図５の２点鎖線で示すように、第２ケーブル８０Ａ、８０Ｂを骨盤部材１０の下端部から挿通させる場合に比して、ロボット１００を小型化することができる。
すなわち、第２ケーブル８０Ａ、８０Ｂを下端部から挿通させる場合には、ケーブルの断線を抑制するために、ケーブルの曲率半径を大きくする必要がある。このため、骨盤部材１０の下端部を覆うカバー部材を配置するときに、当該カバー部材が大型化し、その結果、ロボットが大型化する。
一方、本実施の形態１に係るロボットの股関節構造体１１１では、骨盤部材１０の第２貫通孔１６から第２ケーブル８０Ａ、８０Ｂを挿通させているので、骨盤部材１０の下端部を覆うカバー部材を大型化する必要がない。このため、ロボット１００を小型化することができる。
なお、本実施の形態１においては、股関節構造体１１１を２足歩行ロボットに適用する形態を例示したが、これに限定されない。股関節構造体１１１を４足歩行ロボットに適用する形態を採用してもよい。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
本発明のロボットの股関節構造体は、ロボットの小型化を図りつつ、脚ユニットの取り付け／及び又は取り外し作業を容易に実行することができるため、産業ロボットの分野において有用である。
１０ 骨盤部材
１１ 凹部
１２ フランジ部
１３ 締結部材
１４ ピン
１５ 第１貫通孔
１６ 第２貫通孔
２０Ａ 大腿基端部材
２０Ｂ 大腿基端部材
２１Ａ 凹部
２２Ａ 凹部
２３Ａ 貫通孔
２３Ｂ 貫通孔
３０Ａ 軸受部材
３０Ｂ 軸受部材
３１Ａ 中空部
３１Ｂ 中空部
４０Ａ 第１歯車
４０Ｂ 第１歯車
５０Ａ 第２歯車
５０Ｂ 第２歯車
６０Ａ 電動モータ
６０Ｂ 電動モータ
７０Ａ 第１ケーブル
７０Ｂ 第１ケーブル
７１Ｂ コネクタ
８０Ａ 第２ケーブル
８０Ｂ 第２ケーブル
８１Ｂ コネクタ
９０ 腰接続部材
９１ 貫通孔
１０１ 胴体
１０２ 頭
１０３ 腕
１０４ 脚
１０５ 首関節
１０６ 肩関節
１０８ 腰
１１０ 制御装置
１１０ａ 演算部
１１０ｂ 記憶部
１１０ｃ サーボ制御部
１１１ 股関節構造体
１１ 凹部
１２ フランジ部
１３ 締結部材
１４ ピン
１５ 第１貫通孔
１６ 第２貫通孔
２０Ａ 大腿基端部材
２０Ｂ 大腿基端部材
２１Ａ 凹部
２２Ａ 凹部
２３Ａ 貫通孔
２３Ｂ 貫通孔
３０Ａ 軸受部材
３０Ｂ 軸受部材
３１Ａ 中空部
３１Ｂ 中空部
４０Ａ 第１歯車
４０Ｂ 第１歯車
５０Ａ 第２歯車
５０Ｂ 第２歯車
６０Ａ 電動モータ
６０Ｂ 電動モータ
７０Ａ 第１ケーブル
７０Ｂ 第１ケーブル
７１Ｂ コネクタ
８０Ａ 第２ケーブル
８０Ｂ 第２ケーブル
８１Ｂ コネクタ
９０ 腰接続部材
９１ 貫通孔
１０１ 胴体
１０２ 頭
１０３ 腕
１０４ 脚
１０５ 首関節
１０６ 肩関節
１０８ 腰
１１０ 制御装置
１１０ａ 演算部
１１０ｂ 記憶部
１１０ｃ サーボ制御部
１１１ 股関節構造体
Claims (3)
- 一対の大腿基端部材と、
一対の前記大腿基端部材に挟まれるように配置されている、柱状の骨盤部材と、を備え、
前記骨盤部材の前面における左右の端部と、前記骨盤部材の後面における左右の端部と、には、それぞれ、上下方向に延びる凹部により、フランジ部が形成されていて、
前記フランジ部と前記大腿基端部材が締結部材により締結されている、ロボットの股関節構造体。 - 前記大腿基端部材には、上下方向に延びる貫通孔が設けられていて、
前記貫通孔には、中空部を有する軸受部材が配置されていて、
前記軸受部材の中空部には、脚に配設されている第１ケーブルと、胴体に配設されている第２ケーブルと、を接続するコネクタが収納されている、請求項１に記載のロボットの股関節構造体。 - 前記骨盤部材には、上下方向に延びる第１貫通孔と、前記前面及び／又は前記後面に形成されている凹部に、前記第１貫通孔と連通するように、第２貫通孔と、が設けられていて、
前記第２ケーブルは、前記第１貫通孔から前記第２貫通孔を経て、前記骨盤部材外に引き出されている、請求項２に記載のロボットの股関節構造体。
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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- 2017-11-24 JP JP2017226263A patent/JP6886393B2/ja active Active
-
2018
- 2018-11-21 WO PCT/JP2018/043072 patent/WO2019103066A1/ja unknown
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- 2018-11-21 US US16/767,007 patent/US11192264B2/en active Active
- 2018-11-21 CN CN201880075826.0A patent/CN111386181B/zh active Active
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