WO2022071598A1 - モジュールロボット - Google Patents

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WO2022071598A1
WO2022071598A1 PCT/JP2021/036512 JP2021036512W WO2022071598A1 WO 2022071598 A1 WO2022071598 A1 WO 2022071598A1 JP 2021036512 W JP2021036512 W JP 2021036512W WO 2022071598 A1 WO2022071598 A1 WO 2022071598A1
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WO
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module
link
cylinder
port
robot
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/036512
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English (en)
French (fr)
Inventor
隼一 杉本
相昊 玄
靖 齊藤
定幸 上倉
祐二 福沢
Original Assignee
学校法人立命館
Kyb-Ys株式会社
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Publication date
Application filed by 学校法人立命館, Kyb-Ys株式会社 filed Critical 学校法人立命館
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Priority to JP2022554156A priority patent/JP7487899B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/14—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid
    • B25J9/142—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid comprising inflatable bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/106—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid

Definitions

  • the present invention relates to a module robot.
  • WO2007 / 034561 discloses a robot arm having a plurality of arm components.
  • the arm component is driven by an arm drive device, which comprises a rod and a main body for axially moving the rod.
  • the robot arm described in WO2007 / 034561 has a structure including an arm component that constitutes a link and an arm drive device that drives the arm component, and has a large number of parts and a complicated structure.
  • An object of the present invention is to provide a modular robot having a simple structure.
  • the module robot is a fluid pressure cylinder that moves the first link, the second link connected to the first link so as to be relatively movable, and the first link and the second link.
  • the first link has a cylinder block in which a cylinder chamber of a fluid pressure cylinder is formed.
  • module robot 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the module robot 100 (see FIG. 9) is configured by connecting a plurality of modules 101 shown in FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 1 is a schematic side view of the module 101
  • FIG. 2 is a perspective view of the front side of the module 101
  • FIG. 3 is a perspective view of the back side of the module 101
  • FIG. 4 is a perspective view of the front side of the module 101.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which each plate of the first link 10 is removed
  • FIG. 5 is a system configuration diagram of the module robot 100 and the module 101.
  • the module 101 has a first link 10, a second link 20 connected to the first link 10 so as to be relatively movable, and a hydraulic cylinder 30 for relatively moving the first link 10 and the second link 20.
  • the hydraulic cylinder 30 corresponds to the fluid pressure cylinder and the hydraulic cylinder according to claim.
  • the first link 10 and the second link 20 are rotatably connected via the rotation shaft 1.
  • the third link 2 is rotatably connected to the hydraulic cylinder 30 and the second link 20.
  • the hydraulic cylinder 30 is an actuator that expands and contracts with hydraulic oil (working fluid) supplied from the pump 3 (see FIG. 5) as a hydraulic pressure supply source.
  • the hydraulic cylinder 30 includes a cylinder block 32 in which a cylinder chamber 31 is formed, a piston 33a that is slidably inserted into the cylinder chamber 31 and divides the cylinder chamber 31 into a rod side chamber 31a and an anti-rod side chamber 31b, and a piston at one end. It has a piston rod 33b which is connected to 33a and whose other end extends from the cylinder chamber 31 to the outside.
  • the cylinder block 32 is housed in the housing 11 of the first link 10 and is non-rotatably fixed to the housing 11. That is, the hydraulic cylinder 30 is non-rotatably connected to the first link 10.
  • the cylinder block 32 is formed in a substantially rectangular parallelepiped block shape, and a cylinder chamber 31 and an oil passage, which will be described later, communicate with the cylinder chamber 31 are formed therein.
  • the cylinder chamber 31 is formed as a columnar hole that opens in the end surface 32a of the cylinder block 32.
  • the end surface 32a of the cylinder block 32 is provided with a cylinder head 34 through which the piston rod 33b is inserted while closing the opening of the cylinder chamber 31.
  • the cylinder head 34 is provided with a bearing 35 that slidably supports the piston rod 33b and a seal member 36 that prevents hydraulic oil from leaking from the cylinder chamber 31.
  • a slider 50 is connected to the tip of the piston rod 33b, and one end of the third link 2 is rotatably connected to the slider 50 via a rotation shaft 51.
  • the slider 50 is arranged in the housing 11 between a pair of linear guides 52 provided along the axial direction of the piston rod 33b, and is guided by the linear guides 52 to move.
  • the other end of the third link 2 is rotatably connected to the second link 20 via the rotation shaft 53.
  • the hydraulic cylinder 30 contracts by supplying hydraulic oil from the pump 3 to the rod side chamber 31a and discharging the hydraulic oil from the anti-rod side chamber 31b to the tank 4 (see FIG. 5).
  • the hydraulic cylinder 30 is extended by supplying hydraulic oil from the pump 3 to the anti-rod side chamber 31b and discharging the hydraulic oil from the rod side chamber 31a to the tank 4.
  • the hydraulic cylinder 30 expands and contracts, the linear motion of the piston rod 33b is converted into the rotational motion of the second link 20 via the third link 2, and the first link 10 and the second link 20 are centered on the rotation axis 1. Relative rotation as.
  • the module 101 has one degree of freedom of rotation about the axis of rotation 1, so that the first link 10, the second link 20, and the hydraulic cylinder 30 form a single degree of freedom. It is connected.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a port and an oil passage formed in the cylinder block 32.
  • a pump port P connectable to the pump 3 and a tank port T connectable to the tank 4 are formed on the outer surface of the cylinder block 32 by opening.
  • the pump port P and the tank port T are formed on three of the plurality of outer surfaces of the cylinder block 32.
  • One of the pump ports P formed on three surfaces is connected to the pump 3 via a hose or a pipe, and the unused pump port P is sealed by a plug.
  • one of the tank ports T formed on three surfaces is connected to the tank 4 via a hose or a pipe, and the unused tank port T is sealed by a plug.
  • the cylinder block 32 is provided with a servo valve 5 (see FIG. 4) as a control valve.
  • the servo valve 5 controls the communication between the pump port P and the tank port T and the cylinder chamber 31.
  • the servo valve 5 has a supply port 5a communicating with the pump port P, a discharge port 5b communicating with the tank port T, a rod side port 5c communicating with the rod side chamber 31a, and an anti-rod side port communicating with the anti-rod side chamber 31b. It has 5d and.
  • the servo valve 5 switches the communication between the supply port 5a and the discharge port 5b and the rod side port 5c and the anti-rod side port 5d depending on the position.
  • the cylinder block 32 is formed with an oil passage 37 that connects the pump port P and the tank port T to the cylinder chamber 31.
  • the oil passage 37 includes a supply passage 37a connecting the pump port P and the supply port 5a of the servo valve 5, a discharge passage 37b connecting the tank port T and the discharge port 5b of the servo valve 5, and a rod of the servo valve 5. It has a rod side passage 37c connecting the side port 5c and the rod side chamber 31a, and an anti-rod side passage 37d connecting the anti-rod side port 5d and the anti-rod side chamber 31b of the servo valve 5.
  • a supply / discharge port 38 that can be selectively connected to the pump 3 and the tank 4 is formed on the outer surface of the cylinder block 32 by opening.
  • the supply / discharge port 38 has a first supply / discharge port 38A communicating with the rod side chamber 31a and a second supply / discharge port 38B communicating with the anti-rod side port 5d.
  • the first supply / discharge port 38A and the second supply / discharge port 38B are connected to a control valve (not shown) provided outside the module 101 via a hose or a pipe.
  • a control valve By the operation of the control valve, one of the first supply / discharge port 38A and the second supply / discharge port 38B is connected to the pump 3, and the other is connected to the tank 4.
  • the first supply / discharge port 38A and the second supply / discharge port 38B are formed on one of a plurality of outer surfaces of the cylinder block 32.
  • an oil passage 39 connecting the supply / discharge port 38 and the cylinder chamber 31 is formed in the cylinder block 32.
  • the oil passage 39 includes a first supply / discharge passage 39a connecting the first supply / discharge port 38A and the rod side chamber 31a, a second supply / discharge passage 39b connecting the second supply / discharge port 38B and the anti-rod side chamber 31b, and the oil passage 39.
  • a part of the first supply / discharge passage 39a and a part of the rod side passage 37c are shared, and a part of the second supply / discharge passage 39b and a part of the anti-rod side passage 37d are shared.
  • the pump port P, the tank port T, and the supply / discharge port 38 are formed in the cylinder block 32.
  • the supply / discharge port 38 is sealed by a plug
  • the pump port P and the tank port T are sealed by a plug. ..
  • the cylinder chamber 31 is formed inside the block-shaped cylinder block 32, and the oil passages 37c, 37d, 39a, 39b connected to the cylinder chamber 31, the servo valve 5 and the pump 3 are formed.
  • An oil passage 37a connecting the above and an oil passage 37b connecting the servo valve 5 and the tank 4 are formed. Therefore, since it is not necessary to provide a hose or piping for connecting the cylinder chamber 31 and the servo valve 5, the module 101 can have a simple structure.
  • the cylinder block 32 is made of metal or resin depending on the rigidity required for the application of the module 101.
  • the cylinder block 32 has a complicated structure in which a cylinder chamber 31 and oil passages 37 and 39 are formed inside, but can be easily manufactured by using a 3D printer for molding the cylinder block 32.
  • the module 101 controls the operation of the servo valve 5, the sensor 6 as a state quantity detector for detecting the state quantity of the module 101, and the servo valve 5 based on the detection result of the sensor 6. Further includes a controller 7 for controlling the movement of the module 101.
  • the servo valve 5, the sensor 6, and the controller 7 are provided for each module 101, and the hydraulic cylinder 30 is individually controlled.
  • the servo valve 5, the sensor 6, and the controller 7 are provided on the outer surface of the cylinder block 32 and are housed in the housing 11.
  • the senor 6 includes a linear encoder 6a that detects the stroke amount of the hydraulic cylinder 30 as the state amount of the module 101, and a pressure sensor 6b that detects the pressure of the hydraulic cylinder 30 as the state amount of the module 101. ..
  • the linear encoder 6a detects the stroke amount of the piston rod 33b.
  • the detection result of the linear encoder 6a is used for the position control of the module 101.
  • the controller 7 calculates the relative rotation angle between the first link 10 and the second link 20 based on the detection result of the linear encoder 6a.
  • a rotary encoder may be provided on the rotation shaft 1 to detect the relative rotation angle between the first link 10 and the second link 20.
  • the pressure sensor 6b Two pressure sensors, a pressure sensor for detecting the pressure in the rod side chamber 31a and a pressure sensor for detecting the pressure in the anti-rod side chamber 31b, are provided as the pressure sensor 6b.
  • the detection result of the pressure sensor 6b is used for the load control of the module 101.
  • the hydraulic cylinder 30 may be provided with a load sensor that detects the load acting on the hydraulic cylinder 30 as the state quantity of the module 101.
  • the state amount of the module 101 detected by the sensor 6 includes the stroke amount of the hydraulic cylinder 30 described above, the relative rotation angle between the first link 10 and the second link 20, the pressure of the hydraulic cylinder 30, the load of the hydraulic cylinder 30, and the like. It may be the stroke speed of the hydraulic cylinder 30, the flow rate of the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 30, or the like.
  • the stroke speed of the hydraulic cylinder 30 may be calculated from the detection result of the linear encoder 6a, and the flow rate of the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 30 may be provided with a flow sensor in the hydraulic cylinder 30.
  • the state quantity of the module 101 detected by the sensor 6 may be appropriately selected according to the motion control of the module 101.
  • the module 101 is configured by modularizing each component of the first link 10, the second link 20, the hydraulic cylinder 30, the servo valve 5, the sensor 6, and the controller 7.
  • the module robot 100 includes a pump 3 that supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder 30, and a tank 4 that stores hydraulic oil.
  • the controller 7 calculates the deviation between the command signal output from the output device 8 and the feedback signal from the sensor 6, and controls the servo valve 5 so that the deviation becomes zero. In this way, the controller 7 performs feedback control based on the detection result of the sensor 6.
  • the output device 8 and the controller 7 are connected by wire or wirelessly, and the controller 7 and the servo valve 5 are also connected by wire or wirelessly.
  • the command signal output from the output device 8 is information that defines the motion of the module 101.
  • the command signal output from the output device 8 is information directly input to the output device 8, information transmitted to the output device 8 via the communication line, information read from the storage medium, and the like.
  • the cylinder block 32 is formed in a substantially rectangular parallelepiped block shape, and has an end surface 32a on which an opening of the cylinder chamber 31 is formed, an end surface 32b on the opposite side of the end surface 32a, a servo valve 5, a sensor 6, and an outer surface. It has six surfaces, a surface 32c on which the controller 7 is provided, a back surface 32d opposite to the surface 32c, and a pair of side surfaces 32e and 32f. Although the side surfaces 32e and 32f are formed in a stepped manner in FIGS. 4 and 6, they may be flat surfaces.
  • the pump port P and the tank port T are formed on the end surface 32b and the pair of side surfaces 32e and 32f of the outer surface of the cylinder block 32. Further, the first supply / discharge port 38A is formed on the side surface 32e of the outer surface of the cylinder block 32, and the second supply / discharge port 38B is formed on the side surface 32f of the outer surface of the cylinder block 32.
  • the housing 11 of the first link 10 has a pair of first plates 12a and 12b fixed in surface contact with each of the pair of side surfaces 32e and 32f of the cylinder block 32 and provided in parallel with each other, and an end surface 32b of the cylinder block 32. It has a second plate 13 fixed in surface contact with the cylinder block 32, and a third plate 14 provided at a predetermined distance from the surface 32c of the cylinder block 32.
  • the first plates 12a and 12b, the second plate 13, and the third plate 14 are connected to each other by fasteners such as screws. Note that FIG. 1 shows a state in which the first plate 12b fixed to the side surface 32f of the cylinder block 32 has been removed.
  • a rotation shaft 1 is provided on both of the pair of first plates 12a and 12b.
  • the first plate 12a is formed with a notch 70 for exposing the pump port P, the tank port T, and the first supply / discharge port 38A
  • the first plate 12b has the pump port P, the tank port T, and the like.
  • a notch 71 is formed to expose the second supply / discharge port 38B.
  • the second plate 13 is also formed with a notch 72 for exposing the pump port P and the tank port T.
  • the pump port P and the tank port T are formed on three surfaces of the outer surface of the first link 10, and the first supply / discharge port 38A and the second supply / discharge port 38B are one of the outer surfaces of the first link 10. Is formed in.
  • the first plates 12a and 12b, the second plate 13, and the third plate 14 are made of metal or resin depending on the rigidity required for the application of the module 101.
  • a part of the first plate 12a, 12b, the second plate 13, and the third plate 14 may be formed of metal, and the rest may be formed of resin.
  • a plurality of fastening holes 60 into which fasteners for connecting modules 101 are inserted are formed in the first plates 12a and 12b, the second plate 13, and the third plate 14 at equal intervals.
  • six fastening holes 60 are formed in the first plates 12a and 12b, four in the second plate 13, and eight in the third plate 14.
  • the plurality of fastening holes 60 do not have to be evenly spaced from each other.
  • the plate is not fixed to the back surface 32d of the cylinder block 32, and the back surface 32d is exposed and formed.
  • the back surface 32d of the cylinder block 32, together with the plates 12a, 12b, 13, 14 forms a part of the housing 11 of the first link 10.
  • a plurality of fastening holes 60 into which fasteners for connecting the modules 101 are inserted are formed on the back surface 32d at equal intervals.
  • four fastening holes are formed on the back surface 32d.
  • a plate 15 is provided alongside the back surface 32d of the cylinder block 32.
  • the plate 15 is for sealing the opening on the back side of the first link 10.
  • the plate 15 is not an essential configuration and can be omitted.
  • the cylinder block 32 is fixed to the first plates 12a and 12b on which the rotating shaft 1 is provided, and constitutes a part of the first link 10.
  • the first link 10 has a cylinder block 32 which is a part of the hydraulic cylinder 30.
  • the cylinder block 32 has two functions, that is, a cylinder chamber 31 and oil passages 37 and 39 are formed therein, and a link function. Therefore, the number of parts of the module 101 can be reduced, and the module 101 can have a simple structure.
  • the first plate 12a, 12b, the second plate 13, and the third plate 14 are formed separately and bonded to each other, but may be formed as one integrally molded part.
  • the cylinder block 32, the first plates 12a and 12b, and the second plate 13 may be formed as one integrally molded part. That is, it may be one cylinder block composed of the cylinder block 32, the first plates 12a, 12b, and the second plate 13 of the present embodiment.
  • the third plate 14 functions as a lid of the housing 11, and only the third plate 14 is formed as a separate part.
  • the second link 20 is formed in a flat plate shape.
  • a bracket 21 that rotatably supports the rotary shaft 53 and the rotary shaft 1 is provided.
  • a plurality of fastening holes 60 into which fasteners for connecting the modules 101 are inserted are formed at equal intervals.
  • the distance between the plurality of fastening holes 60 formed in the first link 10 and the distance between the plurality of fastening holes 60 formed in the second link 20 are the same.
  • the plurality of fastening holes 60 formed in the second link 20 do not have to be evenly spaced from each other.
  • the shape of the second link 20 is not limited to the flat plate shape, and may be formed according to the application of the module 101.
  • the two modules 101 are connected by combining the first link 10 or the second link 20 of one first module 101A and the first link 10 or the second link 20 of the other second module 101B. .. Specifically, any one of the plates 12a, 12b, 13, 14, the cylinder block 32, the back surface 32d of the cylinder block 32, and the back surface 20b of the second link 20 is used as the connecting plate 80A, and the first module 101A is the first.
  • One of the plates 12a, 12b, 13, 14 of the 2 module 101B, the back surface 32d of the cylinder block 32, and the back surface 20b of the second link 20 is used as the connecting plate 80B, and the connecting plate 80A and the connecting plate 80B are connected to each other.
  • a fastener is inserted over the fastening hole 60 of the connecting plate 80A and the fastening hole 60 of the connecting plate 80B to join the connecting plate 80A and the connecting plate 80B.
  • the fastener is, for example, a columnar dowel material that is press-fitted over the fastening hole 60 of the connecting plate 80A and the fastening hole 60 of the connecting plate 80B.
  • the plurality of fastening holes 60 formed in the first link 10 are equidistant to each other
  • the plurality of fastening holes 60 formed in the second link 20 are equidistant to each other, and the first link 10 is formed.
  • the spacing between the plurality of fastening holes 60 formed is the same as the spacing between the plurality of fastening holes 60 formed in the second link 20. Therefore, the first link 10 or the second link 20 of the first module 101A and the first link 10 or the second link 20 of the second module 101B can be easily connected.
  • the two modules 101 may not be directly connected but may be connected via an attachment. In that case, an attachment may be interposed between the connecting plate 80A and the connecting plate 80B, the connecting plate 80A and the attachment may be connected by the fastener, and the connecting plate 80B and the attachment may be connected by the fastener.
  • FIGS. 7 and 8 describe a case where two modules 101A and 101B that are identical to each other are connected to each other.
  • the same module means that the parts constituting the module are the same as each other, and the shapes and dimensions of the parts are the same as each other. That is, the same module can be said to be the same standard product.
  • the connecting plate 80A of the first module 101A and the connecting plate 80B of the second module 101B are both the back surface 32d of the cylinder block 32, and the back surface of the first module 101A and the back surface of the second module 101B are connected to each other.
  • the cylinder block 32 forms a part of the first link 10 and the fastening hole 60 is formed on the back surface 32d
  • the cylinder block 32 of the first module 101A has the first link 10 or the second link 10 of the second module 101B.
  • the link 20 can be combined. In this way, the first link 10 and the second link 20 can be connected by using the cylinder block 32 that constitutes a part of the first link 10.
  • the connecting plate 80A of the first module 101A is the back surface 20b of the second link 20
  • the connecting plate 80B of the second module 101B is the third plate 14 of the first link 10
  • the first module 101A and the first module 101A are shown.
  • This is an example of series connection in which two modules 101B are connected in series.
  • the connecting plate 80A of the first module 101A is used as the back surface 20b of the second link 20
  • the connecting plate 80B of the second module 101B is used as the second plate 13 of the first link 10.
  • the second module 101B may be connected.
  • the first module 101A and the second module 101B may be connected by using the connecting plate 80A of the first module 101A and the connecting plate 80B of the second module 101B as the back surface 20b of the second link 20.
  • the module robot 100 makes a two-dimensional movement as a whole.
  • the connecting plate 80A of the first module 101A is the first plate 12a of the first link 10
  • the connecting plate 80B of the second module 101B is the back surface 32d of the cylinder block 32 of the first link 10 and the first module 101A and the second module 101B are used. If the modules are connected, the module robot 100 makes a three-dimensional motion as a whole.
  • the above is an example of a method of connecting the two modules 101A and 101B, and the two modules 101A and 101B are freely connected according to the desired movement of the module robot 100.
  • the first plate 12a of the first link 10 of the first module 101A and the first plate 12b of the first link 10 of the second module 101B are coupled, and the first module 101A and the second module 101B are arranged in parallel in the same direction. It may be connected to.
  • the output of the module robot 100 is output by connecting the second link 20 of the first module 101A and the second module 101B to the drive target and synchronously controlling the hydraulic cylinders 30 of the first module 101A and the second module 101B. It can be amplified.
  • the rotation axis 1 may be shared.
  • the module robot 100 shown in FIG. 9 shows an example in which three identical modules 101A, 101B, and 101C are connected so as to correspond to an ankle joint, a knee joint, and a hip joint to form a leg robot.
  • each rotation axis 1 of the modules 101A, 101B, and 101C corresponds to an ankle joint, a knee joint, and a hip joint.
  • the second link 20 of the module 101A functions as a foot.
  • each module 101 constitutes a single-joint module and has three degrees of freedom as a whole.
  • Module 101A and module 101B are connected in series as shown in FIG. 8, and module 101B and module 101C are connected in back as shown in FIG. 7.
  • Each pump port P of the modules 101A, 101B, 101C is connected in series by a hose or a pipe, and one of the pump ports P of the modules 101A, 101B, 101C is connected to the pump 3.
  • the hydraulic oil supplied from the pump 3 is supplied to the pump ports P of the modules 101A, 101B, and 101C.
  • each tank port T of the modules 101A, 101B, 101C is connected in series by a hose or a pipe, and any tank port T of the modules 101A, 101B, 101C is connected to the tank 4.
  • each tank port T of the modules 101A, 101B, and 101C is connected to the tank 4.
  • the optimum pump port P and the optimum pump port P can be used in consideration of the routing of hoses and pipes according to the connection mode between the modules 101.
  • the tank port T can be used.
  • the pump port P and the tank port T are sealed by a plug, and the first is The first supply / discharge port 38A and the second supply / discharge port 38B are connected to the control valve via a hose or a pipe.
  • the controllers 7 of the modules 101A, 101B, and 101C expand and contract each hydraulic cylinder 30 so that the relative rotation angle between the first link 10 and the second link 20 becomes a desired angle.
  • the movement of the modules 101A, 101B, and 101C is controlled so as to be so as to control the movement of the modules 101A, 101B, and 101C.
  • the posture of the module robot 100 is controlled by individually controlling the movements of the modules 101A, 101B, and 101C.
  • each controller 7 of the modules 101A, 101B, and 101C controls the torque of each joint based on the detection result of the pressure sensor 6b. For example, gravity compensation control is performed to control each hydraulic cylinder 30 so as to cancel the own weight of the module robot 100.
  • the module robot 100 is used as an autonomous walking robot or a robot that is attached to a person to support the walking and posture of the person.
  • the module robot 100 may be used by fixing the second link 20 of the module 101A to the ground, a wall surface, or a base.
  • the second link 20 of the module 101A may be fixed to the ground, a wall surface, or a base via the base plate.
  • the second link 20 of the module 101A is easily detachably fixed to the front surface of the base plate, and the back surface of the base plate is fixed to the ground, a wall surface, or a base by bolts or the like.
  • the module robot 100 is not limited to the leg robot shown in FIG.
  • the module robot 100 by fixing the second link 20 of the module 101A to the ground or the base and attaching a bucket, a rod, or a hand as an attachment to the second link 20 of the module 101C, the module robot 100 has other uses and functions. be able to.
  • a humanoid robot or a centipede robot can be configured by further connecting a plurality of modules 101. In this way, various robots according to applications and functions can be easily configured simply by connecting a plurality of modules 101.
  • a module robot 100 corresponding to various uses can be easily configured. Further, since the module robot 100 can be configured only by connecting a plurality of modules 101, it is easy to assemble, and at the time of transportation, it may be divided into each module 101, so that it is easy to assemble and transfer. Therefore, it is possible to configure the module robot 100 that can be used for various purposes and is easy to assemble and transport.
  • the cylinder block 32 in which the cylinder chamber 31 of the hydraulic cylinder 30 is formed constitutes a part of the first link 10, a module 101 having a simple structure with a small number of parts can be obtained. Therefore, the module robot 100 having a simple structure can be obtained.
  • the drive source of the module 101 is hydraulic pressure
  • the output of the module weight ratio is large as compared with the case where the drive source is an electric motor. Therefore, even the module robot 100 for applications requiring high output can be prevented from increasing in size.
  • the expansion / contraction operation of the hydraulic cylinder 30 is controlled by the servo valve 5, the movement of the module 101 can be controlled with high accuracy.
  • the module 101 has one degree of freedom (single joint) has been described.
  • the module may be in the form of having multiple degrees of freedom. If there are multiple degrees of freedom, the number of links may be increased or the hydraulic cylinder may be changed to a double rod type.
  • the module 101 has a degree of freedom of rotation
  • the module may be in the form of having translational degrees of freedom.
  • a hydraulic cylinder is provided between the first link and the second link that are slidably connected to each other.
  • the first link and the second link are not limited to the form in which they are connected so as to be relatively rotatable, and may be connected so as to be relatively movable.
  • modules to be connected do not have to be the same (same standard).
  • modules having different shapes and dimensions of the first link may be connected to each other, or modules having hydraulic cylinders having different stroke lengths may be connected to each other. That is, a plurality of modules having different standards may be prepared, and the modules may be freely connected according to the desired movement of the module robot, the application and function of the module robot.
  • a module robot can be manufactured at low cost by connecting a plurality of modules of the same standard to form a module robot.
  • the third link 2 is not an indispensable configuration, and the piston rod 33b of the hydraulic cylinder 30 and the second link 20 may be directly connected rotatably directly.
  • the hydraulic cylinder 30 and the second link 20 are rotatably connected via the third link 2, but the method of connecting the hydraulic cylinder 30 and the second link 20 is as follows. Not limited to this.
  • the first link 10 and the second link 20 may be rotatably connected via a V-shaped link 90 that rotates about a rotation shaft 91.
  • one end of the third link 2 is rotatably connected to the slider 50, and the other end of the third link 2 is rotatably connected to the rotation shaft 91 of the V-shaped link 90.
  • the rotation axis 1 of the first link 10 and the second link 20 is located inside the V-shaped link 90, and the angle of the V-shaped link 90 changes with the relative rotation of the first link 10 and the second link 20. Since it changes, the stroke length of the hydraulic cylinder 30 can be shortened, and the hydraulic cylinder 30 can be made compact.
  • the pump port P and the tank port T are formed on three of the plurality of outer surfaces of the cylinder block 32.
  • the pump port P and the tank port T may be formed on at least two of the plurality of outer surfaces of the cylinder block 32.
  • the pump port P and the tank port T may be formed on the back surface 32d of the cylinder block 32.
  • the first supply / discharge port 38A and the second supply / discharge port 38B are formed on one surface of the outer surface of the cylinder block 32.
  • the first supply / discharge port 38A and the second supply / discharge port 38B may be formed on two or more of the outer surfaces of the cylinder block 32.
  • the first supply / discharge port 38A and the second supply / discharge port 38B are formed on different surfaces of the cylinder block 32.
  • the first supply / discharge port 38A and the second supply / discharge port 38B may be formed on the same surface of the cylinder block 32.
  • first link 10 or the second link 20 of the module 101A and the first link 10 or the second link 20 of the module 101B are connected to the fastening hole 60 of the connecting plate 80A and the connecting plate 80B.
  • a form using a columnar dowel material press-fitted over the fastening hole 60 of the above was described.
  • the method of connecting both links of the module 101A and the module 101B is not limited to this, and for example, both links may be connected by using an electromagnet or a hydraulic clamp without using a dowel material.
  • a spacer may be interposed between the connecting plate 80A of the module 101A and the connecting plate 80B of the module 101B, and the module 101A and the module 101B may be connected via the spacer.
  • the cylinder block 32 of the module 101A and the first link 10 or the second link 20 of the module 101B may be connected via a spacer.
  • the module 101A and the module 101B may be connected so as to be relatively immovable.
  • the module 101A and the module 101B may be connected so as to be relatively movable.
  • the module 101A and the module 101B may be connected via a pin so as to be rotatable or swingable with respect to each other around the pin, or may be configured to be rotatable and swingable.
  • a power source for rotating or swinging the module 101A and the module 101B with each other may be provided.
  • control valve for controlling the supply and discharge of hydraulic oil from the pump 3 to the hydraulic cylinder 30 is the servo valve 5
  • the control valve is not limited to the servo valve 5, and may be an electromagnetic pilot type control valve.
  • the module robot 100 is configured by connecting a plurality of modules 101 .
  • the module robot of the present invention is not limited to a configuration in which a plurality of modules are connected, and may be configured by one module.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of the module 201.
  • the module 201 includes a second link 20A rotatably connected to one end of the first link 10, a second link 20B rotatably connected to the other end of the first link 10, and a first link 10.
  • a first hydraulic cylinder 30A (fluid pressure cylinder) that relatively moves the second link 20A
  • a second hydraulic cylinder 30B (fluid pressure cylinder) that relatively moves the first link 10 and the second link 20B, and a second link 20A.
  • Linear guides 204a and 204b for guiding the linear motion of the piston rods 205a and 205b of the first hydraulic cylinder 30A and the second hydraulic cylinder 30B are provided along the first link 10.
  • the first hydraulic cylinder 30A and the second hydraulic cylinder 30B are connected to the first link 10 in opposite directions to each other, and are non-rotatably connected to the first link 10 as in the above embodiment. That is, the cylinder blocks 203a and 203b of the first hydraulic cylinder 30A and the second hydraulic cylinder 30B form a part of the first link 10.
  • the module 201 has two degrees of freedom of rotation centered on the rotation axes 1a and 1b, and moves in two dimensions as a whole.
  • a module robot may be configured by connecting a plurality of modules 201.
  • the cylinder block 203a of the first hydraulic cylinder 30A and the cylinder block 203b of the second hydraulic cylinder 30B may be integrally formed.
  • the cylinder chamber 31A of the first hydraulic cylinder 30A and the cylinder chamber 31B of the second hydraulic cylinder 30B are formed by opening in the cylinder block integrally formed thereof in opposite directions.
  • FIG. 12A is a schematic plan view of the module 301
  • FIG. 12B is a schematic side view of the module 301.
  • the module 301 is a first hydraulic cylinder 30A (fluid pressure cylinder) and a second hydraulic cylinder that relatively move the first link 10 and the second link 20 connected so as to be relatively rotatable, and the first link 10 and the second link 20. It has 30B (hydraulic cylinder).
  • the first hydraulic cylinder 30A and the second hydraulic cylinder 30B are connected to the first link 10 in the same direction as each other, and are non-rotatably connected to the first link 10 as in the above embodiment. That is, the cylinder blocks 307a and 307b of the first hydraulic cylinder 30A and the second hydraulic cylinder 30B form a part of the first link 10.
  • Module 301 further comprises a pair of third links 302a, 302b.
  • One ends of the third links 302a and 302b are rotatably connected to the piston rods 309a and 309b of the first hydraulic cylinder 30A and the second hydraulic cylinder 30B, respectively.
  • the other ends of the third links 302a and 302b are rotatably connected to the second link 20 via ball joints 306a and 306b, respectively.
  • a linear guide 303 for guiding the linear motion of the piston rods 309a and 309b of the first hydraulic cylinder 30A and the second hydraulic cylinder 30B is provided along the first link 10.
  • the second link 20 rotates about the ball joint 308 in the front view shown in FIG. 12A.
  • the first hydraulic cylinder 30A contracts and the second hydraulic cylinder 30B expands
  • the second link 20 rotates clockwise around the ball joint 308 in the front view shown in FIG. 12A. do.
  • the first hydraulic cylinder 30A is extended and the second hydraulic cylinder 30B is contracted
  • the second link 20 rotates counterclockwise around the ball joint 308 in the front view shown in FIG. 12A.
  • the first hydraulic cylinder 30A and the second hydraulic cylinder 30B expand and contract in the same direction, the second link 20 rotates about the ball joint 308 in the side view shown in FIG.
  • the module 301 has two degrees of freedom of rotation about two orthogonal axes, and makes a three-dimensional motion as a whole.
  • a module robot may be configured by connecting a plurality of modules 301.
  • the hydraulic cylinder 30 is a hydraulic cylinder in which the hydraulic fluid is the hydraulic fluid
  • other fluids such as hydraulic water may be used instead of the hydraulic fluid as the hydraulic fluid.
  • a pneumatic cylinder driven by compressed air may be used instead of the actuator that relatively moves the first link 10 and the second link 20. That is, the actuator that relatively moves the first link 10 and the second link 20 may be a fluid pressure cylinder.
  • the module robot 200 With reference to FIG. 13, the module robot 200 according to the modified example of the present embodiment will be described. In the above embodiment, a mode in which the modules 101 are connected to each other via fasteners has been described. Instead of this, in the module robot 200, a part of the modules 101 is integrally formed.
  • the module robot 200 is composed of four modules 101A, 101B, 101C and 101D.
  • the cylinder block 32 which is a part of the four modules 101A, 101B, 101C, and 101D, is integrally formed. That is, the cylinder block 32 of the four modules 101A, 101B, 101C, and 101D is formed as a common component. Further, as shown in FIG.
  • the first link 10 of the four modules 101A, 101B, 101C, 101D may also be integrally formed with the cylinder block 32.
  • the module robot 200 has four degrees of freedom composed of four modules 101A, 101B, 101C, and 101D.
  • the module robot 200 may be integrally formed with two modules in each of the vertical and vertical directions of the paper surface in FIG. 13, and may be a module robot having 6 degrees of freedom. Further, a plurality of module robots 200 may be connected via fasteners.
  • the module robot 100 is a hydraulic cylinder 30 (fluid pressure cylinder, which relatively moves the first link 10, the second link 20 connected to the first link 10 so as to be relatively movable, and the first link 10 and the second link 20.
  • the first link 10 has a cylinder block 32 in which the cylinder chamber 31 of the hydraulic cylinder 30 is formed.
  • the module robot 100 is configured by connecting a plurality of modules 101, the module 101 has a first link 10, a second link 20, and a hydraulic cylinder 30, and the two modules 101A and 101B are one of the first.
  • the first link 10 or the second link 20 of the module 101A is connected by connecting the first link 10 or the second link 20 of the other second module 101B, and the cylinder block 32 of the first module 101A is connected. It can be combined with the first link 10 or the second link 20 of the second module 101B.
  • the module robot 200 is composed of a plurality of modules 101, and a part of the modules 101 is integrally formed.
  • a pump port P that can be connected to the pump 3 (hydraulic pressure supply source) and a tank port T that can be connected to the tank 4 are formed.
  • the optimum pump port P and tank port T can be used according to the connection mode between the modules 101.
  • the cylinder block 32 is formed with an oil passage 37 connecting the pump port P and the tank port T to the cylinder chamber 31.
  • the cylinder block 32 is also formed with an oil passage 37 connecting the pump port P and the tank port T to the cylinder chamber 31, so that the piping connected to the cylinder chamber 31 is provided. It becomes unnecessary, and the module 101 can have a simple structure.
  • a pump port P connectable to the pump 3 (hydraulic pressure supply source) and a tank port T connectable to the tank 4 are formed, and a module is formed.
  • the 101 is a sensor 6 (state amount detector) that detects the state amount of the module 101, a servo valve 5 (control valve) that controls communication between the pump port P and the tank port T and the cylinder chamber 31, and the sensor 6. Further, the controller 7 controls the operation of the servo valve 5 based on the detection result to control the movement of the module 101.
  • the movement of the module 101 can be controlled individually.
  • a supply / discharge port 38 that can be selectively connected to the pump 3 and the tank 4 is formed, and in the cylinder block 32, an oil passage 39 that connects the supply / discharge port 38 and the cylinder chamber 31 is formed. Is formed.
  • the use of the pump port P and the tank port T and the use of the supply / discharge port 38 can be appropriately selected according to the form of the module robot 100.
  • the module robot 100 is configured by connecting at least two identical modules 101.
  • the module robot 100 can be manufactured at low cost.
  • a fastening hole 60 into which a fastener for connecting to the first link 10 or the second link 20 of the second module 101B is inserted is formed.

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Abstract

モジュールロボット１００は、第１リンク（１０）と、第１リンク（１０）に相対移動自在に連結された第２リンク（２０）と、第１リンク（１０）と第２リンク（２０）を相対移動させる油圧シリンダ（３０）と、を備え、第１リンク（１０）は、油圧シリンダ（３０）のシリンダ室（３１）が形成されたシリンダブロック（３２）を有する。

Description

モジュールロボット
　本発明は、モジュールロボットに関するものである。
　ＷＯ２００７／０３４５６１号公報には、複数のアーム構成部材を有するロボットアームが開示されている。アーム構成部材はアーム駆動装置により駆動され、アーム駆動装置は、ロッド及びロッドを軸方向に移動させる本体部を備える。
　ＷＯ２００７／０３４５６１号公報に記載のロボットアームは、リンクを構成するアーム構成部材と、アーム構成部材を駆動するアーム駆動装置と、を有する構成であり、部品点数が多く構造が複雑である。
　本発明は、シンプルな構造のモジュールロボットを提供することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、モジュールロボットであって、第１リンクと、第１リンクに相対移動自在に連結された第２リンクと、第１リンクと第２リンクを相対移動させる流体圧シリンダと、を備え、第１リンクは、流体圧シリンダのシリンダ室が形成されたシリンダブロックを有する。
本発明の実施形態に係るモジュールの側面模式図である。 本発明の実施形態に係るモジュールの正面側の斜視図である。 本発明の実施形態に係るモジュールの背面側の斜視図である。 本発明の実施形態に係るモジュールの正面側の斜視図であって、第１リンクの各プレートを取り除いた状態の図である。 モジュールロボット及びモジュールのシステム構成図である。 シリンダブロックに形成されたポートと油通路を模式的に示す図である。 モジュールの連結例を示す図である。 モジュールの連結例を示す図である。 モジュールが連結されて脚部を構成するモジュールロボットの側面図である。 本発明の実施形態の変形例に係るモジュールの側面模式図であって、図１に対応する図である。 本発明の実施形態の変形例に係るモジュールの模式図である。 本発明の実施形態の変形例に係るモジュールの平面模式図である。 本発明の実施形態の変形例に係るモジュールの側面模式図である。 本発明の実施形態の変形例に係るモジュールロボットの平面模式図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るモジュールロボット１００について説明する。
　モジュールロボット１００（図９参照）は、図１～３に示すモジュール１０１が複数連結されて構成される。
　まず、図１～５を参照して、モジュール１０１について説明する。図１はモジュール１０１の側面模式図であり、図２はモジュール１０１の正面側の斜視図であり、図３はモジュール１０１の背面側の斜視図であり、図４はモジュール１０１の正面側の斜視図であって第１リンク１０の各プレートを取り除いた状態の図であり、図５はモジュールロボット１００及びモジュール１０１のシステム構成図である。
　モジュール１０１は、第１リンク１０と、第１リンク１０に相対移動自在に連結された第２リンク２０と、第１リンク１０と第２リンク２０を相対移動させる油圧シリンダ３０と、を有する。油圧シリンダ３０は、請求項に記載の流体圧シリンダ及び液圧シリンダに相当する。
　第１リンク１０と第２リンク２０は、回転軸１を介して回転自在に連結される。油圧シリンダ３０と第２リンク２０には、第３リンク２が回転自在に連結される。
　油圧シリンダ３０は、液圧供給源としてのポンプ３（図５参照）から供給される作動油（作動流体）によって伸縮作動するアクチュエータである。油圧シリンダ３０は、シリンダ室３１が形成されたシリンダブロック３２と、シリンダ室３１内に摺動自在に挿入されシリンダ室３１をロッド側室３１ａと反ロッド側室３１ｂに区画するピストン３３ａと、一端がピストン３３ａに連結され他端がシリンダ室３１から外部へと延在するピストンロッド３３ｂと、を有する。
　シリンダブロック３２は、第１リンク１０のハウジング１１内に収容され、ハウジング１１に回転不能に固定される。つまり、油圧シリンダ３０は、第１リンク１０に回転不能に連結される。シリンダブロック３２は、略直方体状のブロック状に形成され、内部にシリンダ室３１と、シリンダ室３１に連通する後述する油通路とが形成される。シリンダ室３１は、シリンダブロック３２の端面３２ａに開口する円柱状の穴として形成される。シリンダブロック３２の端面３２ａには、シリンダ室３１の開口を塞ぐと共に、ピストンロッド３３ｂが挿通するシリンダヘッド３４が設けられる。シリンダヘッド３４には、ピストンロッド３３ｂを摺動自在に支持する軸受３５と、シリンダ室３１からの作動油の漏れを防止するシール部材３６とが設けられる。
　図１及び図４に示すように、ピストンロッド３３ｂの先端にはスライダ５０が結合され、スライダ５０には回転軸５１を介して第３リンク２の一端が回転自在に連結される。スライダ５０は、ハウジング１１内にピストンロッド３３ｂの軸方向に沿って設けられた一対のリニアガイド５２の間に配置され、リニアガイド５２にガイドされて移動する。第３リンク２の他端は回転軸５３を介して第２リンク２０に回転自在に連結される。
　油圧シリンダ３０は、ポンプ３からロッド側室３１ａに作動油が供給されると共に、反ロッド側室３１ｂの作動油がタンク４（図５参照）へと排出されることにより収縮作動する。一方、油圧シリンダ３０は、ポンプ３から反ロッド側室３１ｂに作動油が供給されると共に、ロッド側室３１ａの作動油がタンク４へと排出されることにより伸長作動する。油圧シリンダ３０が伸縮作動することによって、ピストンロッド３３ｂの直線運動が第３リンク２を介して第２リンク２０の回転運動に変換され、第１リンク１０と第２リンク２０は回転軸１を中心として相対回転する。このように、油圧シリンダ３０を駆動することによって、第１リンク１０と第２リンク２０を相対回転させることができる。モジュール１０１は、回転軸１を中心とする１自由度の回転自由度を有しており、第１リンク１０、第２リンク２０、及び油圧シリンダ３０は、単一の自由度を形成するように連結されている。
　次に、主に図６を参照して、シリンダブロック３２に形成されたポートと油通路について詳細に説明する。図６は、シリンダブロック３２に形成されたポートと油通路を模式的に示す図である。
　シリンダブロック３２の外面には、ポンプ３に接続可能なポンプポートＰと、タンク４に接続可能なタンクポートＴとが開口して形成される。本実施形態では、ポンプポートＰとタンクポートＴは、シリンダブロック３２の複数の外面のうち三面に形成される。三面に形成されたポンプポートＰのうちの１つがホースや配管を介してポンプ３に接続され、使用されないポンプポートＰはプラグにより封止される。同様に、三面に形成されたタンクポートＴのうちの１つがホースや配管を介してタンク４に接続され、使用されないタンクポートＴはプラグにより封止される。
　シリンダブロック３２には、制御弁としてサーボバルブ５（図４参照）が設けられる。サーボバルブ５は、ポンプポートＰ及びタンクポートＴとシリンダ室３１との連通を制御する。サーボバルブ５は、ポンプポートＰに連通する供給ポート５ａと、タンクポートＴに連通する排出ポート５ｂと、ロッド側室３１ａに連通するロッド側ポート５ｃと、反ロッド側室３１ｂに連通する反ロッド側ポート５ｄと、を有する。サーボバルブ５は、そのポジションによって、供給ポート５ａ及び排出ポート５ｂとロッド側ポート５ｃ及び反ロッド側ポート５ｄとの連通を切り換える。
　シリンダブロック３２には、ポンプポートＰ及びタンクポートＴとシリンダ室３１とを接続する油通路３７が形成される。油通路３７は、ポンプポートＰとサーボバルブ５の供給ポート５ａとを接続する供給通路３７ａと、タンクポートＴとサーボバルブ５の排出ポート５ｂとを接続する排出通路３７ｂと、サーボバルブ５のロッド側ポート５ｃとロッド側室３１ａとを接続するロッド側通路３７ｃと、サーボバルブ５の反ロッド側ポート５ｄと反ロッド側室３１ｂとを接続する反ロッド側通路３７ｄと、を有する。
　サーボバルブ５によって供給ポート５ａとロッド側ポート５ｃが連通すると共に、排出ポート５ｂと反ロッド側ポート５ｄが連通する場合には、ポンプポートＰからロッド側室３１ａに作動油が供給されると共に、反ロッド側室３１ｂの作動油がタンクポートＴへと排出され、油圧シリンダ３０は収縮作動する。一方、サーボバルブ５によって供給ポート５ａと反ロッド側ポート５ｄが連通すると共に、排出ポート５ｂとロッド側ポート５ｃが連通する場合には、ポンプポートＰから反ロッド側室３１ｂに作動油が供給されると共に、ロッド側室３１ａの作動油がタンクポートＴへと排出され、油圧シリンダ３０は伸長作動する。
　シリンダブロック３２の外面には、ポンプポートＰ及びタンクポートＴに加えて、ポンプ３とタンク４に選択的に接続可能な給排ポート３８が開口して形成される。給排ポート３８は、ロッド側室３１ａに連通する第１給排ポート３８Ａと、反ロッド側ポート５ｄに連通する第２給排ポート３８Ｂと、を有する。第１給排ポート３８Ａ及び第２給排ポート３８Ｂは、ホースや配管を介してモジュール１０１の外部に設けられる制御弁（図示せず）に接続される。その制御弁の動作により、第１給排ポート３８Ａ及び第２給排ポート３８Ｂの一方がポンプ３に接続され、他方がタンク４に接続される。本実施形態では、第１給排ポート３８Ａと第２給排ポート３８Ｂは、シリンダブロック３２の複数の外面のうち一面に形成される。
　シリンダブロック３２には、油通路３７に加えて、給排ポート３８とシリンダ室３１を接続する油通路３９が形成される。油通路３９は、第１給排ポート３８Ａとロッド側室３１ａとを接続する第１給排通路３９ａと、第２給排ポート３８Ｂと反ロッド側室３１ｂとを接続する第２給排通路３９ｂと、を有する。第１給排通路３９ａの一部とロッド側通路３７ｃの一部とは共有され、第２給排通路３９ｂの一部と反ロッド側通路３７ｄの一部とは共有される。
　第１給排ポート３８Ａがポンプ３に接続されると共に、第２給排ポート３８Ｂがタンク４に接続される場合には、ロッド側室３１ａに作動油が供給されると共に、反ロッド側室３１ｂの作動油が排出され、油圧シリンダ３０は収縮作動する。一方、第２給排ポート３８Ｂがポンプ３に接続されると共に、第１給排ポート３８Ａがタンク４に接続される場合には、反ロッド側室３１ｂに作動油が供給されると共に、ロッド側室３１ａの作動油が排出され、油圧シリンダ３０は伸長作動する。
　以上のように、シリンダブロック３２には、ポンプポートＰ及びタンクポートＴと、給排ポート３８とが形成される。ポンプポートＰ及びタンクポートＴが用いられる場合には、給排ポート３８はプラグにより封止され、給排ポート３８が用いられる場合には、ポンプポートＰ及びタンクポートＴはプラグにより封止される。
　また、以上のように、ブロック状のシリンダブロック３２の内部には、シリンダ室３１が形成されると共に、シリンダ室３１に接続された油通路３７ｃ，３７ｄ，３９ａ，３９ｂ、サーボバルブ５とポンプ３を接続する油通路３７ａ、及びサーボバルブ５とタンク４を接続する油通路３７ｂが形成される。したがって、シリンダ室３１とサーボバルブ５とを接続するためのホースや配管を設ける必要がないため、モジュール１０１をシンプルな構造とすることができる。
　シリンダブロック３２は、モジュール１０１の用途として要求される剛性に応じて金属又は樹脂にて形成される。シリンダブロック３２は、内部にシリンダ室３１及び油通路３７，３９が形成される複雑な構造であるが、シリンダブロック３２の成形に３Ｄプリンタを利用すれば、容易に製造することができる。
　図４に示すように、モジュール１０１は、サーボバルブ５と、モジュール１０１の状態量を検出する状態量検出器としてのセンサ６と、センサ６の検出結果に基づいてサーボバルブ５の動作を制御してモジュール１０１の運動を制御するコントローラ７と、をさらに有する。このように、サーボバルブ５、センサ６、及びコントローラ７はモジュール１０１毎に設けられ、油圧シリンダ３０は個別に制御される。サーボバルブ５、センサ６、及びコントローラ７は、シリンダブロック３２の外面に設けられて、ハウジング１１内に収容される。
　本実施形態では、センサ６として、モジュール１０１の状態量として油圧シリンダ３０のストローク量を検出するリニアエンコーダ６ａと、モジュール１０１の状態量として油圧シリンダ３０の圧力を検出する圧力センサ６ｂと、を有する。
　リニアエンコーダ６ａは、ピストンロッド３３ｂのストローク量を検出する。リニアエンコーダ６ａの検出結果は、モジュール１０１の位置制御に使用される。コントローラ７は、リニアエンコーダ６ａの検出結果に基づいて、第１リンク１０と第２リンク２０の相対回転角度を演算する。リニアエンコーダ６ａに代えて、回転軸１にロータリーエンコーダを設け、第１リンク１０と第２リンク２０の相対回転角度を検出してもよい。
　圧力センサ６ｂとして、ロッド側室３１ａの圧力を検出する圧力センサと、反ロッド側室３１ｂの圧力を検出する圧力センサの２つが設けられる。圧力センサ６ｂの検出結果は、モジュール１０１の荷重制御に使用される。圧力センサ６ｂに代えて、モジュール１０１の状態量として油圧シリンダ３０に作用する荷重を検出する荷重センサを油圧シリンダ３０に設けてもよい。
　センサ６によって検出するモジュール１０１の状態量としては、上述した油圧シリンダ３０のストローク量、第１リンク１０と第２リンク２０の相対回転角度、油圧シリンダ３０の圧力、油圧シリンダ３０の荷重の他、油圧シリンダ３０のストローク速度、油圧シリンダ３０へ供給される作動油の流量等であってもよい。油圧シリンダ３０のストローク速度は、リニアエンコーダ６ａの検出結果から演算すればよいし、油圧シリンダ３０へ供給される作動油の流量は、油圧シリンダ３０に流量センサを設ければよい。センサ６によって検出するモジュール１０１の状態量は、モジュール１０１の運動制御に応じて適宜選択すればよい。
　次に、図５を参照して、モジュールロボット１００及びモジュール１０１のシステム構成について説明する。
　モジュール１０１は、第１リンク１０、第２リンク２０、油圧シリンダ３０、サーボバルブ５、センサ６、及びコントローラ７の各部品がモジュール化して構成される。モジュールロボット１００は、モジュール１０１に加えて、油圧シリンダ３０に作動油を供給するポンプ３と、作動油を貯留するタンク４と、を備える。
　コントローラ７は、出力装置８から出力された指令信号とセンサ６からのフィードバック信号との偏差を演算し、その偏差がゼロとなるようにサーボバルブ５を制御する。このように、コントローラ７は、センサ６の検出結果に基づいてフィードバック制御を行う。出力装置８とコントローラ７は有線又は無線で接続され、コントローラ７とサーボバルブ５も有線又は無線で接続される。
　出力装置８から出力される指令信号は、モジュール１０１の運動を規定する情報である。出力装置８から出力される指令信号は、出力装置８に直接入力された情報や、通信回線を介して出力装置８に送信された情報、記憶媒体から読み出された情報等である。
　次に、主に図１～図４を参照して、第１リンク１０及び第２リンク２０の構成について詳しく説明する。
　シリンダブロック３２は、略直方体状のブロック状に形成され、外面として、シリンダ室３１の開口が形成される端面３２ａと、端面３２ａとは逆側の端面３２ｂと、サーボバルブ５，センサ６，及びコントローラ７が設けられた表面３２ｃと、表面３２ｃとは逆側の背面３２ｄと、一対の側面３２ｅ，３２ｆと、の六面を有する。なお、図４及び図６では、側面３２ｅ，３２ｆは段状に形成されているが、平坦面であってもよい。
　ポンプポートＰとタンクポートＴは、シリンダブロック３２の外面のうち、端面３２ｂ及び一対の側面３２ｅ，３２ｆに形成される。また、第１給排ポート３８Ａは、シリンダブロック３２の外面のうち側面３２ｅに形成され、第２給排ポート３８Ｂは、シリンダブロック３２の外面のうち側面３２ｆに形成される。
　第１リンク１０のハウジング１１は、シリンダブロック３２の一対の側面３２ｅ，３２ｆのそれぞれに面接触して固定され互いに平行に設けられた一対の第１プレート１２ａ，１２ｂと、シリンダブロック３２の端面３２ｂに面接触して固定された第２プレート１３と、シリンダブロック３２の表面３２ｃと所定の間隔を空けて設けられた第３プレート１４と、を有する。第１プレート１２ａ，１２ｂ、第２プレート１３、及び第３プレート１４は、ねじ等の締結具により互いに結合される。なお、図１では、シリンダブロック３２の側面３２ｆに固定される第１プレート１２ｂが取り外された状態を示している。
　一対の第１プレート１２ａ，１２ｂには、両者にわたって回転軸１が設けられる。第１プレート１２ａには、ポンプポートＰ，タンクポートＴ，及び第１給排ポート３８Ａを露出するための切り欠き７０が形成され、第１プレート１２ｂには、ポンプポートＰ，タンクポートＴ，及び第２給排ポート３８Ｂを露出するための切り欠き７１が形成され。また、第２プレート１３にも、ポンプポートＰとタンクポートＴを露出するための切り欠き７２が形成される。このように、ポンプポートＰとタンクポートＴは、第１リンク１０の外面のうち三面に形成され、第１給排ポート３８Ａと第２給排ポート３８Ｂは、第１リンク１０の外面のうち一面に形成される。
　第１プレート１２ａ，１２ｂ、第２プレート１３、及び第３プレート１４は、モジュール１０１の用途として要求される剛性に応じて金属又は樹脂にて形成される。なお、第１プレート１２ａ，１２ｂ、第２プレート１３、及び第３プレート１４の一部を金属、残りを樹脂にて形成してもよい。
　第１プレート１２ａ，１２ｂ、第２プレート１３、及び第３プレート１４には、モジュール１０１同士を連結するための締結具が挿入される複数の締結穴６０が互いに等間隔で形成される。本実施形態では、締結穴６０は、第１プレート１２ａ，１２ｂには６つ、第２プレート１３には４つ、第３プレート１４には８つ形成される。なお、複数の締結穴６０は互いに等間隔でなくてもよい。
　図３に示すように、シリンダブロック３２の背面３２ｄにはプレートが固定されず、背面３２ｄは露出して形成される。シリンダブロック３２の背面３２ｄは、プレート１２ａ，１２ｂ，１３，１４と一緒に、第１リンク１０のハウジング１１の一部を構成する。プレート１２ａ，１２ｂ，１３，１４と同様に、背面３２ｄには、モジュール１０１同士を連結するための締結具が挿入される複数の締結穴６０が互いに等間隔で形成される。本実施形態では、背面３２ｄの締結穴は４つ形成される。第１プレート１２ａ，１２ｂの間には、シリンダブロック３２の背面３２ｄに並んで、プレート１５が設けられる。プレート１５は、第１リンク１０の背面側の開口を封止するためのものである。プレート１５は必須の構成ではなく、省略することが可能である。
　シリンダブロック３２は、回転軸１が設けられる第１プレート１２ａ,１２ｂに固定されており、第１リンク１０の一部を構成する。換言すれば、第１リンク１０は、油圧シリンダ３０の一部品であるシリンダブロック３２を有する。シリンダブロック３２は、内部にシリンダ室３１及び油通路３７，３９が形成される機能と、リンクの機能との２つの機能を有する。したがって、モジュール１０１の部品点数を少なくすることができると共に、モジュール１０１をシンプルな構造とすることができる。
　本実施形態では、第１プレート１２ａ，１２ｂ、第２プレート１３、及び第３プレート１４は、別体に形成されて互いに結合されるが、一体成形された一部品として形成してもよい。また、シリンダブロック３２、第１プレート１２ａ，１２ｂ、及び第２プレート１３を一体成形された一部品として形成してもよい。つまり、本実施形態のシリンダブロック３２、第１プレート１２ａ，１２ｂ、及び第２プレート１３によって構成される一つのシリンダブロックとしてもよい。この場合、第３プレート１４はハウジング１１の蓋として機能し、第３プレート１４のみが別部品として形成される。
　第２リンク２０は平板状に形成される。第２リンク２０の表面２０ａには、回転軸５３と回転軸１を回転自在に支持するブラケット２１が設けられる。第２リンク２０の裏面２０ｂには、モジュール１０１同士を連結するための締結具が挿入される複数の締結穴６０（図１参照）が互いに等間隔で形成される。第１リンク１０に形成される複数の締結穴６０の間隔と、第２リンク２０に形成される複数の締結穴６０の間隔とは同じである。なお、第２リンク２０に形成される複数の締結穴６０は互いに等間隔でなくてもよい。また、第２リンク２０の形状は平板状に限定されず、モジュール１０１の用途に応じた形状に形成すればよい。
　次に、主に図７～図９を参照して、モジュール１０１同士の連結について詳しく説明する。
　２つのモジュール１０１は、一方の第１モジュール１０１Ａの第１リンク１０又は第２リンク２０と、他方の第２モジュール１０１Ｂの第１リンク１０又は第２リンク２０とが結合されることによって連結される。具体的には、第１モジュール１０１Ａのプレート１２ａ，１２ｂ，１３，１４，シリンダブロック３２の背面３２ｄ，及び第２リンク２０の裏面２０ｂのうちのいずれか一つを連結板８０Ａとすると共に、第２モジュール１０１Ｂのプレート１２ａ，１２ｂ，１３，１４，シリンダブロック３２の背面３２ｄ，及び第２リンク２０の裏面２０ｂのうちのいずれか一つを連結板８０Ｂとし、連結板８０Ａと連結板８０Ｂを互いに面接触させた状態で、連結板８０Ａの締結穴６０と連結板８０Ｂの締結穴６０とにわたって締結具を挿入して連結板８０Ａと連結板８０Ｂを結合する。締結具は、例えば、連結板８０Ａの締結穴６０と連結板８０Ｂの締結穴６０とにわたって圧入される円柱状のダボ材である。ここで、第１リンク１０に形成される複数の締結穴６０は互いに等間隔であり、第２リンク２０に形成される複数の締結穴６０は互いに等間隔であり、かつ、第１リンク１０に形成される複数の締結穴６０の間隔と、第２リンク２０に形成される複数の締結穴６０の間隔とは同じである。したがって、第１モジュール１０１Ａの第１リンク１０又は第２リンク２０と、第２モジュール１０１Ｂの第１リンク１０又は第２リンク２０とを容易に結合することができる。なお、２つのモジュール１０１を直接連結せずに、アタッチメントを介して連結してもよい。その場合には、連結板８０Ａと連結板８０Ｂの間にアタッチメントを介在させ、連結板８０Ａとアタッチメントを締結具によって結合すると共に、連結板８０Ｂとアタッチメントを締結具によって結合するとよい。
　図７及び図８を参照して、モジュールロボット１００を構成する２つのモジュール１０１Ａ，１０１Ｂの連結例について説明する。図７及び図８は、互いに同一の２つのモジュール１０１Ａ，１０１Ｂを連結する場合について説明する。ここで、本明細書において、同一のモジュールとは、モジュールを構成する部品が互いに同一であり、かつ、それらの部品の形状及び寸法が互いに同一であることを意味する。つまり、同一のモジュールとは、同一規格品ということもできる。
　図７は、第１モジュール１０１Ａの連結板８０Ａと第２モジュール１０１Ｂの連結板８０Ｂとが共にシリンダブロック３２の背面３２ｄであり、第１モジュール１０１Ａと第２モジュール１０１Ｂの背面同士を連結した背面連結の例である。シリンダブロック３２は第１リンク１０の一部を構成し、背面３２ｄには締結穴６０が形成されるため、第１モジュール１０１Ａのシリンダブロック３２に、第２モジュール１０１Ｂの第１リンク１０又は第２リンク２０を結合することができる。このように、第１リンク１０の一部を構成するシリンダブロック３２を利用して第１リンク１０と第２リンク２０を結合することができる。
　図８は、第１モジュール１０１Ａの連結板８０Ａが第２リンク２０の裏面２０ｂであり、第２モジュール１０１Ｂの連結板８０Ｂが第１リンク１０の第３プレート１４であり、第１モジュール１０１Ａと第２モジュール１０１Ｂを直列に連結した直列連結の例である。直列連結の他の例として、第１モジュール１０１Ａの連結板８０Ａを第２リンク２０の裏面２０ｂとし、第２モジュール１０１Ｂの連結板８０Ｂを第１リンク１０の第２プレート１３として、第１モジュール１０１Ａと第２モジュール１０１Ｂを連結してもよい。また、第１モジュール１０１Ａの連結板８０Ａと第２モジュール１０１Ｂの連結板８０Ｂを共に第２リンク２０の裏面２０ｂとして、第１モジュール１０１Ａと第２モジュール１０１Ｂを連結してもよい。
　図７及び図８に示す連結例では、第１モジュール１０１Ａと第２モジュール１０１Ｂの運動は同一平面内であるため、モジュールロボット１００は全体として２次元の運動をする。第１モジュール１０１Ａの連結板８０Ａを第１リンク１０の第１プレート１２ａとし、第２モジュール１０１Ｂの連結板８０Ｂを第１リンク１０のシリンダブロック３２の背面３２ｄとして第１モジュール１０１Ａと第２モジュール１０１Ｂを連結すれば、モジュールロボット１００は全体として３次元の運動をする。
　以上は２つのモジュール１０１Ａ，１０１Ｂの連結方法の一例であって、２つのモジュール１０１Ａ，１０１Ｂは、モジュールロボット１００の所望の運動に応じて自由に連結される。例えば、第１モジュール１０１Ａの第１リンク１０の第１プレート１２ａと第２モジュール１０１Ｂの第１リンク１０の第１プレート１２ｂとを結合し、第１モジュール１０１Ａと第２モジュール１０１Ｂを同じ向きに並列に連結してもよい。この場合、第１モジュール１０１Ａと第２モジュール１０１Ｂの第２リンク２０を駆動対象に連結し、第１モジュール１０１Ａと第２モジュール１０１Ｂの油圧シリンダ３０を同期制御することによって、モジュールロボット１００の出力を増幅することができる。並列連結の場合には、回転軸１を共通化してもよい。
　次に、図９を参照して、モジュールロボット１００の一例について説明する。図９に示すモジュールロボット１００は、３つの同一のモジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃがそれぞれ足首関節、膝関節、股関節に対応するように連結されて脚部ロボットを構成する例を示している。具体的には、モジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃのそれぞれの回転軸１が足首関節、膝関節、股関節に対応する。モジュール１０１Ａの第２リンク２０は、足として機能する。モジュールロボット１００は、各モジュール１０１が単関節モジュールを構成し、全体として３自由度を有する。
　モジュール１０１Ａとモジュール１０１Ｂは、図８に示す直列連結され、モジュール１０１Ｂとモジュール１０１Ｃは、図７に示す背面連結される。
　モジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃの各ポンプポートＰは、ホースや配管により直列に接続されると共に、モジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１ＣのいずれかのポンプポートＰはポンプ３に接続される。これにより、ポンプ３から供給された作動油は、モジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃの各ポンプポートＰに供給される。また、モジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃの各タンクポートＴは、ホースや配管により直列に接続されると共に、モジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１ＣのいずれかのタンクポートＴはタンク４に接続される。これにより、モジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃの各タンクポートＴは、タンク４に接続される。
　ポンプポートＰとタンクポートＴは、第１リンク１０の外面のうち三面に形成されるため、モジュール１０１同士の連結態様に応じて、ホースや配管の取り回しを考慮して、最適なポンプポートＰとタンクポートＴを使用することができる。
　また、サーボバルブ５を使用せずに、モジュール１０１の外部に設けられる制御弁を用いて油圧シリンダ３０の伸縮を制御する場合には、ポンプポートＰとタンクポートＴはプラグにより封止され、第１給排ポート３８Ａ及び第２給排ポート３８Ｂがホースや配管を介して制御弁に接続される。
　モジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃの各コントローラ７は、リニアエンコーダ６ａの検出結果に基づいて、各油圧シリンダ３０を伸縮作動させて第１リンク１０と第２リンク２０の相対回転角度が所望の角度となるようにモジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃの運動を制御する。各モジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃの運動が個別に制御されることによって、モジュールロボット１００の姿勢が制御される。
　また、モジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃの各コントローラ７は、圧力センサ６ｂの検出結果に基づいて、各関節のトルクを制御する。例えば、モジュールロボット１００の自重をキャンセルするように各油圧シリンダ３０を制御する重力補償制御を行う。
　モジュールロボット１００は、自律歩行ロボットや、人に装着して人の歩行や姿勢を支援するロボットとして用いられる。
　また、モジュールロボット１００は、モジュール１０１Ａの第２リンク２０を地面や、壁面、基台に固定することによって使用してもよい。この場合には、モジュール１０１Ａの第２リンク２０は、ベースプレートを介して地面や、壁面、基台に固定すればよい。ベースプレートの表面には、モジュール１０１Ａの第２リンク２０が簡易的に脱着可能に固定され、ベースプレートの裏面はボルト等により地面や、壁面、基台に固定される。
　モジュールロボット１００は、図９に示す脚部ロボットに限定されない。例えば、モジュール１０１Ａの第２リンク２０を地面や土台に固定すると共に、モジュール１０１Ｃの第２リンク２０にアタッチメントとしてバケットやロッド、ハンドを取り付けることによって、他の用途、機能を有するモジュールロボット１００とすることができる。また、図９に示す脚部ロボットに加えて、さらに複数のモジュール１０１を連結することによってヒューマノイドロボットやムカデロボットを構成することができる。このように、複数のモジュール１０１を連結するだけで、用途、機能に応じた様々なロボットを簡単に構成することができる。
　以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
　第１リンク１０、第２リンク２０、及び油圧シリンダ３０を有するモジュール１０１を複数連結することによって多様な用途に対応するモジュールロボット１００を簡単に構成することができる。また、モジュールロボット１００は、複数のモジュール１０１を連結するだけで構成することができるため、組み立てが容易であり、搬送時には、各モジュール１０１に分割すればよいため、組み立て及び搬送が容易である。よって、多様な用途に対応でき、かつ組み立て及び搬送が容易なモジュールロボット１００を構成することができる。
　また、油圧シリンダ３０のシリンダ室３１が形成されたシリンダブロック３２は第１リンク１０の一部を構成するため、部品点数が少なくシンプルな構造のモジュール１０１が得られる。よって、シンプルな構造のモジュールロボット１００が得られる。
　また、モジュール１０１の駆動源は油圧であるため、駆動源が電動モータである場合と比較して、モジュール重量比の出力が大きい。よって、高出力を要する用途のモジュールロボット１００であっても、大型化を防止することができる。また、油圧シリンダ３０の伸縮作動はサーボバルブ５によって制御されるため、モジュール１０１の運動を高精度に制御することができる。
　以下に、上記実施形態の変形例について説明する。以下のような変形例も本発明の範囲内であり、以下の変形例と上記実施形態の構成とを組み合わせたり、以下の変形例同士を組み合わせたりすることも可能である。なお、以下の変形例に説明において、上記実施形態と同様の構成には、同一の符号を用いて説明する。
　（１）上記実施形態では、モジュール１０１が１自由度（単関節）を有する形態について説明した。これに代わり、モジュールは複数の自由度を有する形態であってもよい。複数の自由度とする場合には、リンクの数を増やすか、油圧シリンダを両ロッドタイプに変更すればよい。
　（２）上記実施形態では、モジュール１０１が回転自由度を有する形態について説明した。これに代わり、モジュールは、並進自由度を有する形態であってもよい。この場合には、互いに摺動自在に連結された第１リンクと第２リンクとの間に油圧シリンダが設けられる。このように、第１リンクと第２リンクは、相対回転自在に連結される形態には限定されず、相対移動自在に連結されればよい。
　（３）上記実施形態では、互いに同一のモジュール１０１を連結する形態について説明した。これに代わり、連結するモジュールは同一のもの（同一規格）でなくてもよい。例えば、第１リンクの形状や寸法が互いに異なるモジュール同士を連結したり、ストローク長が互いに異なる油圧シリンダを有するモジュール同士を連結したりしてもよい。つまり、規格の異なるモジュールをそれぞれ複数用意し、モジュールロボットの所望の運動やモジュールロボットの用途、機能に応じて自由にモジュールを連結すればよい。ただ、同一規格の複数のモジュールを連結してモジュールロボットを構成することによって、モジュールロボットを低コストで製造することができる。
　（４）第３リンク２は必須の構成ではなく、油圧シリンダ３０のピストンロッド３３ｂと第２リンク２０とを回転自在に直接連結してもよい。
　（５）上記実施形態では、油圧シリンダ３０と第２リンク２０は、第３リンク２を介して回転自在に連結される形態について説明したが、油圧シリンダ３０と第２リンク２０の連結方法は、これに限定されない。例えば、図１０に示すように、第１リンク１０と第２リンク２０を、回転軸９１を中心に回動するＶ字リンク９０を介して回転自在に連結してもよい。この場合には、第３リンク２の一端はスライダ５０に回転自在に連結され、第３リンク２の他端はＶ字リンク９０の回転軸９１に回転自在に連結される。この構成では、第１リンク１０と第２リンク２０の回転軸１がＶ字リンク９０の内側に位置し、第１リンク１０と第２リンク２０の相対回転に伴ってＶ字リンク９０の角度が変化するため、油圧シリンダ３０のストローク長を短くすることができ、油圧シリンダ３０をコンパクトにすることができる。
　（６）上記実施形態では、ポンプポートＰとタンクポートＴは、シリンダブロック３２の複数の外面のうち三面に形成される。しかし、ポンプポートＰとタンクポートＴは、シリンダブロック３２の複数の外面のうち少なくとも二面に形成されればよい。また、シリンダブロック３２の背面３２ｄに、ポンプポートＰとタンクポートＴを形成してもよい。
　（７）上記実施形態では、第１給排ポート３８Ａと第２給排ポート３８Ｂは、シリンダブロック３２の外面のうち一面に形成される。しかし、第１給排ポート３８Ａと第２給排ポート３８Ｂは、シリンダブロック３２の外面のうち二面以上に形成してもよい。また、上記実施形態では、第１給排ポート３８Ａと第２給排ポート３８Ｂは、シリンダブロック３２の互いに異なる面に形成される。これに代えて、第１給排ポート３８Ａと第２給排ポート３８Ｂは、シリンダブロック３２の同じ面に形成してもよい。
　（８）上記実施形態では、モジュール１０１Ａの第１リンク１０又は第２リンク２０と、モジュール１０１Ｂの第１リンク１０又は第２リンク２０との結合は、連結板８０Ａの締結穴６０と連結板８０Ｂの締結穴６０とにわたって圧入される円柱状のダボ材を用いる形態について説明した。しかし、モジュール１０１Ａとモジュール１０１Ｂの両リンクの結合方法は、これに限定されない、例えば、ダボ材を用いずに、電磁石や油圧クランプを利用して両リンクを結合してもよい。
　（９）上記実施形態では、モジュール１０１Ａの連結板８０Ａとモジュール１０１Ｂの連結板８０Ｂとを互いに面接触させて結合する形態について説明した。これに代わり、モジュール１０１Ａの連結板８０Ａとモジュール１０１Ｂの連結板８０Ｂとの間にスペーサを介在させ、スペーサを介してモジュール１０１Ａとモジュール１０１Ｂを連結するようにしてもよい。具体例としては、モジュール１０１Ａのシリンダブロック３２と、モジュール１０１Ｂの第１リンク１０又は第２リンク２０とをスペーサを介して結合してもよい。スペーサを介在させることによって、モジュール１０１Ａとモジュール１０１Ｂの間に隙間を設けることができる。
　（１０）上記実施形態では、モジュール１０１Ａとモジュール１０１Ｂが相対移動不能に連結する形態について説明した。これに代わり、モジュール１０１Ａとモジュール１０１Ｂを、相対移動可能に連結するようにしてもよい。例えば、モジュール１０１Ａとモジュール１０１Ｂをピンを介して連結し、ピンを中心として互いに回転可能又は揺動可能に、或いは回転可能かつ揺動可能に構成してもよい。この形態の場合には、モジュール１０１Ａとモジュール１０１Ｂを互いに回転又は揺動するための動力源を設けてもよい。
　（１１）上記実施形態では、ポンプ３から油圧シリンダ３０に対する作動油の給排を制御する制御弁がサーボバルブ５である形態について説明した。制御弁は、サーボバルブ５には限定されず、電磁パイロットタイプの制御弁であってもよい。
　（１２）上記実施形態では、モジュールロボット１００が複数のモジュール１０１が連結されて構成される形態について説明した。しかし、本発明のモジュールロボットは、複数のモジュールが連結される構成には限らず、１つのモジュールで構成するようにしてもよい。
　（１３）図１１を参照して、本実施形態の変形例に係るモジュール２０１について説明する。図１１は、モジュール２０１の模式図である。モジュール２０１は、第１リンク１０の一端に相対回転自在に連結された第２リンク２０Ａと、第１リンク１０の他端に相対回転自在に連結された第２リンク２０Ｂと、第１リンク１０と第２リンク２０Ａを相対移動させる第１油圧シリンダ３０Ａ（流体圧シリンダ）と、第１リンク１０と第２リンク２０Ｂを相対移動させる第２油圧シリンダ３０Ｂ（流体圧シリンダ）と、第２リンク２０Ａと第１油圧シリンダ３０Ａのピストンロッド２０５ａとに回転自在に連結された第３リンク２０２ａと、第２リンク２０Ｂと第２油圧シリンダ３０Ｂのピストンロッド２０５ｂとに回転自在に連結された第３リンク２０２ｂと、を備える。第１油圧シリンダ３０Ａ及び第２油圧シリンダ３０Ｂのピストンロッド２０５ａ，２０５ｂの直線運動を案内するリニアガイド２０４ａ，２０４ｂが第１リンク１０に沿って設けられる。第１油圧シリンダ３０Ａ及び第２油圧シリンダ３０Ｂは、互いに逆向きに第１リンク１０に連結され、かつ上記実施形態と同様に第１リンク１０に回転不能に連結される。つまり、第１油圧シリンダ３０Ａ及び第２油圧シリンダ３０Ｂのそれぞれのシリンダブロック２０３ａ，２０３ｂは、第１リンク１０の一部を構成する。
　第１油圧シリンダ３０Ａが伸縮作動すると、第１リンク１０と第２リンク２０Ａは回転軸１ａを中心として相対回転し、第２油圧シリンダ３０Ｂが伸縮作動すると、第１リンク１０と第２リンク２０Ｂは回転軸１ｂを中心として相対回転する。このように、モジュール２０１は、回転軸１ａ，１ｂを中心とする２自由度の回転自由度を有し、全体として２次元の運動をする。なお、複数のモジュール２０１を連結することによって、モジュールロボットを構成してもよい。
　第１油圧シリンダ３０Ａのシリンダブロック２０３ａと第２油圧シリンダ３０Ｂのシリンダブロック２０３ｂとを一体に形成してもよい。その場合には、その一体に形成されたシリンダブロックに、第１油圧シリンダ３０Ａのシリンダ室３１Ａと第２油圧シリンダ３０Ｂのシリンダ室３１Ｂとが、互いに逆向きに開口して形成される。
　（１４）図１２を参照して、本実施形態の変形例に係るモジュール３０１について説明する。図１２Ａは、モジュール３０１の平面模式図であり、図１２Ｂはモジュール３０１の側面模式図である。モジュール３０１は、相対回転自在に連結された第１リンク１０及び第２リンク２０と、第１リンク１０と第２リンク２０を相対移動させる第１油圧シリンダ３０Ａ（流体圧シリンダ）及び第２油圧シリンダ３０Ｂ（流体圧シリンダ）と、を有する。第１油圧シリンダ３０Ａ及び第２油圧シリンダ３０Ｂは、互いに同じ向きに第１リンク１０に連結され、かつ上記実施形態と同様に第１リンク１０に回転不能に連結される。つまり、第１油圧シリンダ３０Ａ及び第２油圧シリンダ３０Ｂのそれぞれのシリンダブロック３０７ａ，３０７ｂは、第１リンク１０の一部を構成する。
　第１リンク１０と第２リンク２０は、ボールジョイント３０８を介して任意の方向に回転自在に連結される。モジュール３０１は、一対の第３リンク３０２ａ，３０２ｂをさらに備える。第３リンク３０２ａ，３０２ｂの一端は、それぞれ第１油圧シリンダ３０Ａ及び第２油圧シリンダ３０Ｂのピストンロッド３０９ａ，３０９ｂに回転自在に連結される。第３リンク３０２ａ，３０２ｂの他端は、それぞれ第２リンク２０にボールジョイント３０６ａ，３０６ｂを介して任意の方向に回転自在に連結される。第１油圧シリンダ３０Ａ及び第２油圧シリンダ３０Ｂのピストンロッド３０９ａ，３０９ｂの直線運動を案内するリニアガイド３０３が第１リンク１０に沿って設けられる。
　第１油圧シリンダ３０Ａと第２油圧シリンダ３０Ｂが互いに逆向きに伸縮作動すると、第２リンク２０は、図１２Ａに示す正面視で、ボールジョイント３０８を中心として回転する。具体的には、第１油圧シリンダ３０Ａが収縮作動すると共に、第２油圧シリンダ３０Ｂが伸長作動すると、第２リンク２０は、図１２Ａに示す正面視で、ボールジョイント３０８を中心として時計回りに回転する。第１油圧シリンダ３０Ａが伸長作動すると共に、第２油圧シリンダ３０Ｂが収縮作動すると、第２リンク２０は、図１２Ａに示す正面視で、ボールジョイント３０８を中心として反時計回りに回転する。一方、第１油圧シリンダ３０Ａと第２油圧シリンダ３０Ｂが互いに同じ向きに伸縮作動すると、第２リンク２０は、図１２Ｂに示す側面視で、ボールジョイント３０８を中心として回転する。具体的には、第１油圧シリンダ３０Ａと第２油圧シリンダ３０Ｂが伸長作動すると、第２リンク２０は、図１２Ｂに示す側面視で、ボールジョイント３０８を中心として時計回りに回転する。第１油圧シリンダ３０Ａと第２油圧シリンダ３０Ｂが収縮作動すると、第２リンク２０は、図１２Ｂに示す側面視で、ボールジョイント３０８を中心として反時計回りに回転する。このように、モジュール３０１は、直交する２軸を中心とする２自由度の回転自由度を有し、全体として３次元の運動をする。なお、複数のモジュール３０１を連結することによって、モジュールロボットを構成してもよい。
　（１５）上記実施形態では、作動液が作動油である液圧シリンダとしての油圧シリンダ３０である形態について説明したが、作動液として作動油に代わり、作動水等の他の流体を用いてもよい。また、油圧シリンダ３０に代えて、圧縮空気により駆動する空気圧シリンダを用いてもよい。つまり、第１リンク１０と第２リンク２０を相対移動させるアクチュエータは、流体圧シリンダであればよい。
　（１６）図１３を参照して、本実施形態の変形例に係るモジュールロボット２００について説明する。上記実施形態では、モジュール１０１同士が締結具を介して連結される形態について説明した。これに代わり、モジュールロボット２００は、モジュール１０１同士の一部が一体に形成される。モジュールロボット２００は、４つのモジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄにて構成される。４つのモジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄの一部であるシリンダブロック３２が一体に形成される。つまり、４つのモジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄのシリンダブロック３２は、共通の一部品として形成される。さらに、図１３に示すように、４つのモジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄの第１リンク１０もシリンダブロック３２と一体に形成してもよい。モジュールロボット２００は、４つのモジュール１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄにて構成される４自由度を有する。モジュールロボット２００に、図１３中の紙面垂直上下方向のそれぞれに２つのモジュールを一体に形成し、６自由度を有するモジュールロボットとしてもよい。また、締結具を介してモジュールロボット２００を複数連結してもよい。
　以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
　モジュールロボット１００は、第１リンク１０と、第１リンク１０に相対移動自在に連結された第２リンク２０と、第１リンク１０と第２リンク２０を相対移動させる油圧シリンダ３０（流体圧シリンダ、液圧シリンダ）と、を備え、第１リンク１０は、油圧シリンダ３０のシリンダ室３１が形成されたシリンダブロック３２を有する。
　この構成では、油圧シリンダ３０のシリンダ室３１が形成されたシリンダブロック３２は第１リンク１０の一部を構成するため、部品点数が少なくシンプルな構造のモジュール１０１が得られる。よって、シンプルな構造のモジュールロボット１００が得られる。
　モジュールロボット１００は、複数のモジュール１０１が連結されて構成され、モジュール１０１は、第１リンク１０、第２リンク２０、及び油圧シリンダ３０を有し、２つのモジュール１０１Ａ，１０１Ｂは、一方の第１モジュール１０１Ａの第１リンク１０又は第２リンク２０と、他方の第２モジュール１０１Ｂの第１リンク１０又は第２リンク２０とが結合されることによって連結され、第１モジュール１０１Ａのシリンダブロック３２は、第２モジュール１０１Ｂの第１リンク１０又は第２リンク２０と結合可能である。
　この構成では、複数のモジュール１０１を連結してモジュールロボット１００を構成する際、第１リンク１０の一部を構成するシリンダブロック３２を利用して第１リンク１０と第２リンク２０を結合することができる。
　また、モジュールロボット２００は、複数のモジュール１０１にて構成され、モジュール１０１同士の一部が一体に形成される。
　この構成では、締結具を介してモジュール１０１同士を連結する手間を省くことができる。
　また、シリンダブロック３２の複数の外面のうち少なくとも二面には、ポンプ３（液圧供給源）に接続可能なポンプポートＰと、タンク４に接続可能なタンクポートＴと、が形成される。
　この構成では、モジュール１０１同士の連結態様に応じて、最適なポンプポートＰとタンクポートＴを使用することができる。
　また、シリンダブロック３２には、ポンプポートＰ及びタンクポートＴとシリンダ室３１とを接続する油通路３７が形成される。
　この構成では、シリンダブロック３２には、シリンダ室３１に加えて、ポンプポートＰ及びタンクポートＴとシリンダ室３１とを接続する油通路３７も形成されるため、シリンダ室３１に接続される配管が不要となり、モジュール１０１をシンプルな構造とすることができる。
　また、シリンダブロック３２の複数の外面のうち少なくとも二面には、ポンプ３（液圧供給源）に接続可能なポンプポートＰと、タンク４に接続可能なタンクポートＴと、が形成され、モジュール１０１は、モジュール１０１の状態量を検出するセンサ６（状態量検出器）と、ポンプポートＰ及びタンクポートＴとシリンダ室３１との連通を制御するサーボバルブ５（制御弁）と、センサ６の検出結果に基づいてサーボバルブ５の動作を制御してモジュール１０１の運動を制御するコントローラ７と、をさらに有する。
　この構成では、モジュール１０１の運動を個別に制御することができる。
　また、シリンダブロック３２の外面には、ポンプ３とタンク４に選択的に接続可能な給排ポート３８が形成され、シリンダブロック３２には、給排ポート３８とシリンダ室３１を接続する油通路３９が形成される。
　この構成では、モジュールロボット１００の形態に応じて、ポンプポートＰ及びタンクポートＴの使用と、給排ポート３８の使用とを適宜選択することができる。
　また、モジュールロボット１００は、同一のモジュール１０１が少なくとも２つ連結されて構成される。
　この構成では、モジュールロボット１００を低コストで製造することができる。
　また、第１モジュール１０１Ａのシリンダブロック３２には、第２モジュール１０１Ｂの第１リンク１０又は第２リンク２０と結合するための締結具が挿入される締結穴６０が形成される。
　この構成では、シリンダブロック３２は第１リンク１０の一部を構成するため、部品点数が少なくシンプルな構造のモジュール１０１が得られる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本願は２０２０年１０月２日に日本国特許庁に出願された特願２０２０－１６７７３５に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (10)

  1. 　モジュールロボットであって、
    　第１リンクと、
    　前記第１リンクに相対移動自在に連結された第２リンクと、
    　前記第１リンクと前記第２リンクを相対移動させる流体圧シリンダと、を備え、
    　前記第１リンクは、前記流体圧シリンダのシリンダ室が形成されたシリンダブロックを有するモジュールロボット。
  2. 　請求項１に記載のモジュールロボットであって、
    　前記モジュールロボットは、複数のモジュールが連結されて構成され、
    　前記モジュールのそれぞれは、前記第１リンク、前記第２リンク、及び前記流体圧シリンダを有し、
    　２つの前記モジュールは、一方の第１モジュールの前記第１リンク又は前記第２リンクと、他方の第２モジュールの前記第１リンク又は前記第２リンクとが結合されることによって連結されるモジュールロボット。
  3. 　請求項２に記載のモジュールロボットであって、
    　前記第１モジュールの前記シリンダブロックは、前記第２モジュールの前記第１リンク又は前記第２リンクと結合可能であるモジュールロボット。
  4. 　請求項１に記載のモジュールロボットであって、
    　前記モジュールロボットは、複数のモジュールにて構成され、前記モジュール同士の一部が一体に形成されるモジュールロボット。
  5. 　請求項１に記載のモジュールロボットであって、
    　前記流体圧シリンダは、液圧シリンダであって、
    　前記シリンダブロックの複数の外面のうち少なくとも二面には、液圧供給源に接続可能なポンプポートと、タンクに接続可能なタンクポートと、が形成されるモジュールロボット。
  6. 　請求項５に記載のモジュールロボットであって、
    　前記シリンダブロックには、前記ポンプポート及び前記タンクポートと前記シリンダ室とを接続する通路が形成されるモジュールロボット。
  7. 　請求項２に記載のモジュールロボットであって、
    　前記流体圧シリンダは、液圧シリンダであって、
    　前記シリンダブロックの複数の外面のうち少なくとも二面には、液圧供給源に接続可能なポンプポートと、タンクに接続可能なタンクポートと、が形成され、
    　前記モジュールは、
    　前記モジュールの状態量を検出する状態量検出器と、
    　前記ポンプポート及び前記タンクポートと前記シリンダ室との連通を制御する制御弁と、
    　前記状態量検出器の検出結果に基づいて前記制御弁の動作を制御して前記モジュールの運動を制御するコントローラと、
    をさらに有するモジュールロボット。
  8. 　請求項１に記載のモジュールロボットであって、
    　前記流体圧シリンダは、液圧シリンダであって、
    　前記シリンダブロックの外面には、液圧供給源とタンクに選択的に接続可能な給排ポートが形成され、
    　前記シリンダブロックには、前記給排ポートと前記シリンダ室を接続する通路が形成されるモジュールロボット。
  9. 　請求項２に記載のモジュールロボットであって、
    　同一の前記モジュールが少なくとも２つ連結されて構成されるモジュールロボット。
  10. 　請求項３に記載のモジュールロボットであって、
    　前記第１モジュールの前記シリンダブロックには、前記第２モジュールの前記第１リンク又は前記第２リンクと結合するための締結具が挿入される締結穴が形成されるモジュールロボット。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5838053Y2 (ja) * 1978-07-18 1983-08-27 株式会社クボタ 作業機のパイロットバルブ操作構造
JP2015036566A (ja) * 2013-08-12 2015-02-23 株式会社Ihi リニアアクチュエータ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5838053Y2 (ja) * 1978-07-18 1983-08-27 株式会社クボタ 作業機のパイロットバルブ操作構造
JP2015036566A (ja) * 2013-08-12 2015-02-23 株式会社Ihi リニアアクチュエータ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SUGIMOTO, SHOICHI; KAMIKURA, SADAYUKI; SAITO, YASUSHI; GEN, SOKO: "Development of a hydraulic robot that can be disassembled and assembled easily using a single-joint module", THE 37TH ANNUAL CONFERENCE OF THE ROBOTICS SOCIETY OF JAPAN; SEPTEMBER 3-7, 2019, vol. 37, no. RSJ2019AC1C1-03, 3 September 2019 (2019-09-03) - 7 September 2019 (2019-09-07), pages 1 - 2, XP009535637 *

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