WO2023181888A1 - 移動体及び伸縮直動機構 - Google Patents

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WO2023181888A1
WO2023181888A1 PCT/JP2023/008364 JP2023008364W WO2023181888A1 WO 2023181888 A1 WO2023181888 A1 WO 2023181888A1 JP 2023008364 W JP2023008364 W JP 2023008364W WO 2023181888 A1 WO2023181888 A1 WO 2023181888A1
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WO
WIPO (PCT)
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link
leg
chain
spring
moving body
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/008364
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
康久 神川
惇之 鈴木
克文 杉本
Original Assignee
ソニーグループ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00—Arms
    • B25J18/02—Arms extensible
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • 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 technology relates to a movable body and a telescopic linear motion mechanism, and particularly relates to a movable body and a telescopic linear motion mechanism that can be miniaturized.
  • the present technology was developed in view of this situation, and is intended to make it possible to downsize the telescopic linear motion mechanism. Moreover, it is possible to downsize a moving body provided with a telescopic linear motion mechanism.
  • a moving body includes a telescopic linear motion mechanism that expands and contracts in a first direction
  • the telescopic linear motion mechanism includes a first link, a second link, and the first link.
  • a plurality of sprockets arranged on a plane parallel to the first direction, and a chain connecting each of the sprockets and having both ends connected to the second link. and at least a portion of the first link and the second link overlap in a second direction perpendicular to the plane, and the drive sprocket is driven, so that the first link and the second link move toward or away from each other in the first direction.
  • the telescopic linear motion mechanism includes a first link, a second link, and a drive sprocket disposed on the first link, and is arranged on a plane parallel to the first direction. a plurality of sprockets arranged in the chain; and a chain connecting each of the sprockets and having both ends connected to a first connection part of the second link, the chain connecting the first link and the second link. At least a portion of the links overlap in a second direction perpendicular to the plane, and when the driving sprocket is driven, the first link and the second link move toward or apart from each other. moving in the first direction;
  • the first link and the second link move in the first direction so as to approach or separate from each other.
  • FIG. 2 is a perspective view from the front left of the leg in the most retracted state to which the present technology is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a cover is removed from the leg of FIG. 1;
  • FIG. 2 is a perspective view from the rear left of the leg in the most retracted state to which the present technology is applied.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the cover is removed from the leg of FIG. 3;
  • FIG. 2 is a perspective view from the front left of a state where the legs are fully extended to which the present technology is applied.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the cover is removed from the leg of FIG. 5;
  • FIG. 2 is a perspective view from the rear left of a state where the legs are fully extended to which the present technology is applied.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the cover is removed from the leg of FIG. 7;
  • FIG. 2 is a perspective view from the front left of a state in which the present technology is applied with the legs extended to a moderate extent.
  • 10 is a perspective view showing a state in which the cover is removed from the leg of FIG. 9.
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view from the left rear of a state in which the present technology is applied with the legs extended to a moderate extent.
  • 12 is a perspective view showing a state in which the cover is removed from the leg of FIG. 11.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the leg to which the present technology is applied when viewed from the front in its most retracted state.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the leg to which the present technology is applied, viewed from the back, in its most retracted state.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view from the left of a state where the legs are most retracted to which the present technology is applied.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view from the right of the leg in its most retracted state to which the present technology is applied. It is a cross-sectional view from the left of a state where the legs are most extended to which the present technology is applied.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a leg to which the present technology is applied, viewed from below.
  • FIG. 3 is a perspective view of the root link with the cover attached, viewed from the front left.
  • FIG. 3 is a perspective view of the root link with the cover removed, seen from the front left.
  • FIG. 3 is a perspective view of the intermediate link seen from the front and slightly to the right. It is a left side view of an intermediate link.
  • FIG. 3 is a right side view of the intermediate link.
  • FIG. 3 is a sectional view of the tip link viewed from the left. It is a perspective view of the tip link seen from the left rear.
  • 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a legged robot to which the present technology is applied. 27 is a diagram for explaining the operation of the legged robot shown in FIG. 26.
  • FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an arm robot to which the present technology is applied.
  • Embodiment >> Embodiments of the present technology will be described with reference to FIGS. 1 to 25.
  • FIG. 1 to 25 show configuration examples of a leg 1 equipped with a telescopic linear motion mechanism to which the present technology is applied.
  • the leg 1 is used, for example, as the left leg of a robot.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis indicate the coordinate system of the leg 1.
  • the X-axis indicates the left-right direction of the leg 1, with the right direction being the positive direction.
  • the Y-axis indicates the front-back direction of the leg 1, with the back direction being the positive direction.
  • the Z axis indicates the vertical direction of the leg 1, with the downward direction being the positive direction.
  • the XC axis, the YC axis, and the ZC axis indicate a coordinate system of a moving body including the legs 1 (for example, the legged robot 101 in FIG. 26 described later).
  • the XC axis indicates the left and right direction of the moving body, with the right direction being the positive direction.
  • the YC axis indicates the front and back direction of the moving body, and the front direction is the positive direction, contrary to the Y axis.
  • the ZC axis indicates the vertical direction of the moving body, and contrary to the Z axis, the upward direction is the positive direction.
  • the negative side of the Y axis of the leg 1 will be referred to as the front side of the leg 1, and the positive direction side of the leg 1 will be referred to as the rear side of the leg 1.
  • the negative side of the X-axis of the leg 1 is the left side or outside of the leg 1, and the positive side is the right side or inside of the leg 1.
  • the negative direction side of the leg 1 on the Z axis is the upper side of the leg 1, and the positive direction side of the leg 1 is the lower side of the leg 1.
  • FIG. 1 is a perspective view of the leg 1 in its most retracted state, viewed from the left front.
  • FIG. 2 is a perspective view of the leg 1 shown in FIG. 1 with the cover 17 removed.
  • FIG. 3 is a perspective view of the leg 1 in its most retracted state, viewed from the left rear.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the cover 17 is removed from the leg 1 in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a perspective view of the leg 1 in its most extended state, viewed from the left front.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the cover 17 is removed from the leg 1 in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a perspective view of the leg 1 in its most extended state, viewed from the left rear.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the cover 17 is removed from the leg 1 in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a perspective view of the leg 1 in a moderately extended state, viewed from the left front.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a state in which the cover 17 is removed from the leg 1 in FIG. 9.
  • FIG. 11 is a perspective view of the leg 1 in a moderately extended state, viewed from the left rear.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a state in which the cover 17 is removed from the leg 1 in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a sectional view of the leg 1 in its most retracted state, viewed from the front.
  • FIG. 14 is a sectional view of the leg 1 in its most retracted state, viewed from the back.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the leg 1 in its most retracted state, viewed from the left.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the leg 1 in its most retracted state, viewed from the right.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the leg 1 in its most extended state, viewed from the left.
  • FIG. 18 is a sectional view of the leg 1 viewed from below.
  • 19 to 25 individually show the configurations of the root link 11, intermediate link 12, and tip link 13, which are the main parts constituting the leg 1.
  • FIG. 19 is a perspective view of the root link 11 with the cover 17 attached, viewed from the front left.
  • FIG. 20 is a perspective view of the root link 11 with the cover 17 removed, viewed from the front left.
  • FIG. 21 is a perspective view of the tip link 13 viewed from the front and slightly to the right.
  • FIG. 22 is a left side view of the intermediate link 12.
  • FIG. 23 is a right side view of the intermediate link 12.
  • FIG. 24 is a sectional view of the tip link 13 viewed from the left.
  • FIG. 25 is a perspective view of the tip link 13 viewed from the rear left.
  • FIGS. 1 to 25 Note that in FIGS. 1 to 25, some parts are omitted as necessary to make the figures easier to understand.
  • the leg 1 includes a root link 11, an intermediate link 12, a tip link 13, casters 14, a motor 15, a hip joint 16, and a cover 17.
  • the root link 11, the intermediate link 12, and the tip link 13 are connected to each other via a chain 31. Then, as shown in FIGS. 1 to 12 and the like, the root link 11, the intermediate link 12, and the tip link 13 are moved in the vertical direction by the chain 31 so as to approach or separate from each other. Thereby, the leg 1 having a direct-acting two-stage telescopic structure is realized.
  • the root link 11 is a member that extends in the vertical direction.
  • a driving sprocket 34, a passive sprocket 35, a passive sprocket 36, a guide connection portion 53, and a cable carrier 55 are arranged on the left side of the root link 11.
  • a motor 15 and a hip joint 16 are connected to the right side of the root link 11 on the back side of the left side.
  • the drive sprocket 34 is arranged near the upper end and front end of the left side surface of the root link 11.
  • the motor 15 is, for example, a dust-proof and waterproof motor with a planetary gear.
  • the motor 15 is disposed on the right side of the root link 11 at a position corresponding to the drive sprocket 34.
  • the drive sprocket 34 is directly connected to the output shaft of the motor 15 and driven by the motor 15.
  • the passive sprocket 35 is arranged slightly below the upper end of the left side surface of the root link 11 and near the rear end.
  • the passive sprocket 35 is located at a lower position than the driving sprocket 34.
  • the passive sprocket 36 is arranged near the lower end and rear end of the left side surface of the root link 11. As shown in FIG. 15 and the like, the passive sprocket 36 is arranged slightly behind the passive sprocket 35.
  • the passive sprocket 35 and the passive sprocket 36 are each supported by, for example, a bearing (not shown) with a dust-proof and waterproof contact type seal.
  • the guide connection portion 53 is made of, for example, a guide nut.
  • the guide connecting portion 53 is arranged at the lower end of the left side surface of the root link 11 and near the center in the front-rear direction.
  • the hip joint 16 is located near the center of the right side surface of the root link 11 in the vertical and front-back directions.
  • the cable carrier 55 is located on the left side of the root link 11 between a position corresponding to the front end and upper end of the hip joint 16 and a position slightly above the passive sprocket 36 and near the rear end, with a J-shape upside down. They are arranged in an inverted J shape. Furthermore, as shown in FIG. 6 etc., the cable carrier 55 is arranged in a J-shape slightly above the passive sprocket 36 on the left side of the root link 11 and between the rear end and the tip link 13. They are arranged in an inverted J shape with the left and right sides reversed. The cable carrier 55 stores and protects cables extending from the hip joint 16.
  • the intermediate link 12 is a member that extends in the vertical direction.
  • a linear guide 52 including a rail 52A and a guide portion 52B is provided in front of the intermediate link 12.
  • the linear guide 52 is, for example, a dustproof and waterproof linear guide.
  • the rail 52A is arranged to extend from the upper end of the front surface of the intermediate link 12 to almost the lower end.
  • the guide portion 52B moves in the vertical direction along the rail 52A.
  • a passive sprocket 37 and a passive sprocket 38 are arranged on the left side of the intermediate link 12.
  • the passive sprocket 37 is arranged slightly below the upper end of the left side surface of the intermediate link 12 and near the rear end.
  • the passive sprocket 38 is arranged at the lower end of the left side surface of the intermediate link 12 and near the center in the front-rear direction.
  • the passive sprocket 37 and the passive sprocket 38 are each supported by, for example, a bearing (not shown) with a contact type seal that is dustproof and waterproof.
  • a linear guide 51 including a rail 51A and a guide portion 51B is provided on the right side of the intermediate link 12.
  • the linear guide 51 is made of a dustproof and waterproof linear guide, for example, like the linear guide 52.
  • the rail 51A is arranged near the rear of the left side surface of the intermediate link 12 so as to extend from approximately the upper end to approximately the lower end.
  • the guide portion 51B moves in the vertical direction along the rail 51A.
  • the guide connection portion 53 of the root link 11 described above is attached to the guide portion 51B. Thereby, the root link 11 is guided by the linear guide 51 and moves in the vertical direction.
  • a rib 12A higher than the upper end of the linear guide 51 is formed on the right side surface of the intermediate link 12.
  • the tip link 13 is a member that extends in the vertical direction.
  • the tip link 13 includes a left side surface and a right side surface that face each other, and a side surface in which a front surface perpendicular to the left side surface and the right side surface is arranged in a U shape (U-shape).
  • the back side of the side surface of the tip link 13 is open.
  • the guide connecting portion 54 is arranged slightly below the upper end of the back surface of the front surface of the tip link 13 and approximately in the center in the left-right direction. As described above, the guide connecting portion 54 is attached to the guide portion 52B of the linear guide 52, which is disposed on the surface of the intermediate link 12 that faces the back surface of the front surface of the tip link 13.
  • the spring 32 is arranged near the upper end and left end of the tip link 13.
  • the lower end of the spring 32 is connected to and fixed to the tip link 13.
  • the upper end of the spring 32 is connected to a chain fastening part 33 , and the chain fastening part 33 projects from the top surface of the tip link 13 .
  • the spring 40 is disposed at the distal end link 13 at a position slightly rearward and slightly movable relative to the spring 32.
  • the upper end of the spring 40 is connected to and fixed to the tip link 13.
  • the lower end of the spring 40 is connected to the chain fastening section 39.
  • casters 14 are provided on the lower surface of the tip link 13.
  • the front end of the intermediate link 12 is sandwiched between the left side and right side of the tip link 13. As a result, at least a portion of the intermediate link 12 and the tip link 13 overlap in the left-right direction. Then, the guide connecting portion 54 on the back side of the front surface of the tip link 13 is attached to the guide portion 52B of the linear guide 52 on the front surface of the intermediate link 12.
  • the spring 32, the chain fastening part 33, the driving sprocket 34, the passive sprocket 35 to the passive sprocket 38, the chain fastening part 39, and the spring 40 are aligned parallel to the left side of the root link 11. (hereinafter referred to as chain placement plane).
  • the chain arrangement plane is a plane parallel to the direction of expansion and contraction of the legs 1.
  • the chain fastening portion 39 and the spring 40 overlap the intermediate link 12 in a direction perpendicular to the chain arrangement surface (left-right direction).
  • the linear guide 51 and the cable carrier 55 are arranged between the left side of the root link 11 and the right side of the intermediate link 12, which face each other. ing.
  • the cable carrier 55 is arranged so as to partially surround the linear guide 51 so as not to interfere with the linear guide 51 of the intermediate link 12.
  • the linear guide 52 is arranged between the front surface of the intermediate link 12 and the back surface of the front surface of the tip link 13.
  • the chain arrangement surface is opened without being interfered with by the linear guide 51, linear guide 52, cable carrier 55, etc. Therefore, the degree of freedom in arranging the chain 31 is increased, and for example, the number of sprockets can be reduced.
  • the root link 11, intermediate link 12, and tip link 13 are stacked in a direction perpendicular to the chain arrangement surface (left-right direction). Furthermore, the linear guide 51 and the cable carrier 55 are stacked in a direction perpendicular to the chain arrangement surface. Thereby, the leg 1 can be downsized.
  • the strength of the root link 11 can be improved without increasing the size of the root link 11. be able to.
  • the intermediate link 12 becomes thinner, and the intermediate link 12 becomes more easily bent due to the tension of the chain 31.
  • the rib 12A on the right side surface of the intermediate link 12, it is possible to prevent the intermediate link 12 from bending without increasing the volume of the leg 1.
  • connection portion between the guide connection portion 53 of the root link 11 and the linear guide 51 of the intermediate link 12, and the connection portion between the guide connection portion 54 of the tip link 13 and the linear guide 52 of the intermediate link 12 have a simple structure. be. Thereby, the leg 1 can be downsized.
  • the most severe load condition is a load from a direction diagonal to the direction of movement.
  • the linear guide 52 of the intermediate link 12 and the guide connecting portion 54 of the tip link 13 are arranged to overlap in the front-rear direction. This allows the tip link 13 to receive a load from an oblique direction in the direction of travel without twisting.
  • the drive sprocket 34 is arranged near the upper end and front end of the leg 1.
  • the spring 32 is located near the front end of the leg 1 and slightly below the drive sprocket 34.
  • the passive sprocket 35 is arranged slightly below the driving sprocket 34 near the rear end of the leg 1.
  • the passive sprocket 36 is arranged near the lower end and rear end of the leg 1, and is arranged slightly rearward than the passive sprocket 35.
  • the passive sprocket 37 is arranged slightly above the center of the leg 1.
  • the passive sprocket 38 is located near the lower end of the leg 1 and slightly forward of the passive sprocket 37.
  • the spring 40 is arranged slightly below and slightly behind the spring 32.
  • the chain 31 is made of, for example, a sealed chain.
  • One end of the chain 31 extending from the direction of the tip link 13 is connected to the spring 32 via a chain fastening portion 33. Therefore, one end of the chain 31 is connected to the tip link 13 via the chain fastening portion 33 and the spring 32.
  • the other end of the chain 31 extending from the direction of the intermediate link 12 is connected to a spring 40 via a chain fastening portion 39 . Therefore, the other end of the chain 31 is connected to the tip link 13 via a chain fastening portion 39 and a spring 40.
  • the chain 31 connects the sprockets in the following order between the spring 32 and the spring 40: driving sprocket 34, passive sprocket 35, passive sprocket 36, passive sprocket 37, and passive sprocket 38.
  • the chain 31 extends upward from the chain fastening part 33, and is turned backward and diagonally downward by the drive sprocket 34. Further, the chain 31 is turned downward and slightly backward by the passive sprocket 35. Furthermore, the chain 31 is turned upward by a passive sprocket 36. Further, the chain 31 is turned downward and slightly backward by the passive sprocket 37. Further, the chain 31 is turned upward by a passive sprocket 37 and connected to a chain fastening portion 39 . That is, the chain 31 is arranged in a meandering manner in the vertical direction between the passive sprocket 35 and the chain fastening portion 39.
  • the driving sprocket 34 is rotated forward by the motor 15, the spring 32 and the spring 40 connected to both ends of the chain 31 are moved downward.
  • the tip link 13 to which the spring 32 and the spring 40 are fixed moves in a direction away from the base link 11 (downward).
  • the passive sprocket 37 is pulled by the chain 31 and moves downward.
  • the intermediate link 12 to which the passive sprocket 37 is fixed moves in a direction away from the root link 11 (downward).
  • the spring 32 and the spring 40 are used for pretensioning (pressurizing) the chain 31 and prevent the chain 31 from loosening.
  • the chain 31 extending from the tip link 13 is connected to the intermediate link 12 via the pretension spring 40, when the tip of the leg 1 collides with the outside world in the direction in which the leg 1 extends, The shock is absorbed by the spring 40. Furthermore, the maximum spring force of the spring 40 is set to be greater than or equal to the maximum load generated on the chain fastening section 39 that is the connection section with the chain 31. This makes it easier to protect the drive system from impact caused by a collision. For example, when the leg 1 is used as a leg of a robot, the drive system of the robot can be protected from the impact that is applied when the tip of the leg collides with the ground (for example, when it lands on the floor).
  • the chain 31 extending from the root link 11 is connected to the intermediate link 12 via a pretensioning spring 32, when the tip of the leg 1 collides with the outside world in the direction in which the leg 1 contracts, The shock is absorbed by the spring 32.
  • the maximum spring force of the spring 32 is set to be greater than or equal to the maximum load generated on the chain fastening section 33 that is the connection section with the chain 31. This makes it easy to protect the drive system of the leg 1 from impact caused by a collision. For example, when a telescopic linear motion mechanism similar to the leg 1 is used in an arm robot, the drive system of the robot can be protected from the impact applied when the arm robot lifts a heavy object.
  • the leg 1 when the leg 1 is used as a robot leg, the maximum load when the leg 1 is extended is greater than the maximum load when the leg 1 is contracted. Therefore, the amount of deformation of the spring 40 from when the spring 40 is pressurized when the maximum load occurs is set to be larger than the amount of deformation from the time when the spring 32 is pressurized when the maximum load occurs. That is, the spring constant of the spring 40 is set larger than the spring constant of the spring 32.
  • a sealed chain is used as the chain 31.
  • a dust-proof and waterproof planetary geared motor is adopted as the motor 15, and the output shaft of the motor 15 is directly connected to the drive sprocket 34.
  • Passive sprockets 35 to 38 are each supported by bearings with contact type seals.
  • the linear guide 51 and the linear guide 52 are dustproof and waterproof linear guides. Thereby, dustproof and waterproof specifications can be realized without covering the casing of the leg 1.
  • FIG. 26 is a perspective view showing a configuration example of a legged robot 101 to which a telescopic linear motion mechanism to which the present technology is applied is applied. Note that the direction indicated by the arrow in FIG. 26 is the front of the legged robot 101.
  • the legged robot 101 includes legs 111A to 111F and a body 112.
  • the leg 111A is connected to the diagonally right front part of the body 112.
  • the legs 111B are connected to the front and center of the body 112.
  • the leg 111C is connected to the front left side of the body 112.
  • the leg 111D is connected to the diagonally right rear part of the body 112.
  • the legs 111E are connected to the rear and center of the body 112.
  • the leg 111F is connected to the diagonally rear left side of the body 112.
  • legs 111A to 111F individually, they will be simply referred to as legs 111.
  • each leg 111 For each leg 111, the leg 1 described above or a leg equipped with a telescopic translational mechanism similar to the leg 1 is used.
  • the above-described hip joint 16 or a joint mechanism similar to the hip joint 16 is used for the joint connecting each leg 111 and the body 112.
  • the above-mentioned telescopic linear motion mechanism is used in the knee joint of each leg 111.
  • the legged robot 101 can be downsized and its height can be kept low.
  • the legged robot 101 can go up and down stairs by changing the inclination of each leg 111 with respect to the body 112 or by extending and contracting each leg 111, as shown in FIG. 27.
  • the legged robot 101 can have shorter legs 111 than legged robots with legs whose joints bend in the front-back direction, so the risk of the legs 111 interfering with the stairs is reduced.
  • FIG. 28 is a schematic diagram showing a configuration example of an arm robot 151 to which a telescopic linear motion mechanism to which the present technology is applied is applied.
  • the arm robot 151 includes a rotating shaft 161, a telescopic linear motion mechanism 162, a connecting portion 163, a telescopic linear motion mechanism 164, and a gripper 165.
  • the telescopic linear motion mechanism 162 is connected to the rotating shaft 161.
  • the telescopic linear motion mechanism 162 is connected to a telescopic linear motion mechanism 164 via a connecting portion 163.
  • the gripper 165 is an end effector of the arm robot 151 and is connected to the tip of the telescopic linear motion mechanism 164.
  • the telescopic linear motion mechanism 162 can be rotated by the rotating shaft 161 around the longitudinal direction of the telescopic linear motion mechanism 162 .
  • the height of the gripper 165 can be changed by the telescopic linear motion mechanism 162. Further, the distance of the gripper 165 from the connecting portion 163 can be changed by the telescopic linear motion mechanism 164.
  • the arm robot 151 can be downsized. Furthermore, for example, when the telescopic linear motion mechanism 162 and the telescopic linear motion mechanism 164 are retracted, the gripper 165 can be positioned while keeping the footprint of the arm robot 151 small and reducing the risk of interference with the outside world. .
  • a part of the sprocket may be placed on the tip link 13, if necessary.
  • the present technology can also be applied to a linear motion mechanism with a single stage telescopic structure with two links, and a linear motion mechanism with a three stage or more telescopic structure with four or more links.
  • the present technology can be applied to moving objects other than the legged robot 101 and arm robot 151 described above that use a telescopic linear motion mechanism.
  • the present technology can also have the following configuration.
  • the telescopic linear motion mechanism is The first link and a second link; a plurality of sprockets including a driving sprocket located on the first link and located on a plane parallel to the first direction; a chain connecting each of the sprockets and having both ends connected to the second link; At least a portion of the first link and the second link overlap in a second direction perpendicular to the plane, A moving body in which the first link and the second link move in the first direction toward or away from each other by driving the driving sprocket.
  • the telescopic linear motion mechanism is Further comprising a third link, At least some of the plurality of sprockets are arranged on the first link and the third link, At least a portion of the third link overlaps the first link and the second link in the second direction,
  • a first side surface and a second side surface are parallel to the plane and are opposite to each other, and are perpendicular to the first side surface and the second side surface and in the first direction.
  • a third side parallel to is arranged in a U-shape;
  • the moving body according to (2) wherein a part of the third link is sandwiched between the first side surface and the second side surface of the second link.
  • At least a portion of the second link and the third link are housed in a space formed by a cover that covers a surface on which the first link and the sprocket of the first link are arranged.
  • the first side of the second link faces the first link
  • the moving body according to (4), wherein a cable carrier that accommodates a cable is arranged between the first link and the first side surface of the second link.
  • a linear guide that guides movement of the second link in the first direction is arranged on a surface of the third link that faces the third side surface of the second link.
  • the mobile object according to any one of (6) to (6).
  • (2) A linear guide that guides the movement of the first link in the first direction is arranged on the first surface on the plane side and the second surface on the back side of the third link.
  • (11) The movable body according to (10), wherein a rib higher than the upper end of the linear guide is formed on the second surface of the third link.
  • (12) The moving body according to (10) or (11), wherein the linear guide is dustproof and waterproof.
  • one end of the chain extends from the first link to the second link and is connected to the second link via a first spring; The other end of the chain extends from the third link toward the second link, and is connected to the second link via a second spring.
  • the maximum spring force of the first spring is greater than or equal to the maximum load generated at the connection with the chain
  • the telescopic linear motion mechanism is used for the leg, the first link is located at the base of the leg, the second link is located at the tip of the leg, The third link is located between the base and the tip of the leg, The moving body according to (13) or (14), wherein the second spring has a spring constant greater than the first spring.
  • the motor is a dust-proof and waterproof motor with a planetary gear, the drive sprocket is directly connected to the output shaft of the motor, A passive sprocket among the plurality of sprockets is supported by a bearing with a contact type seal,
  • the first link and a second link a plurality of sprockets, including a driving sprocket disposed on the first link, disposed on a plane parallel to the first direction; a chain connecting each of the sprockets and having both ends connected to the first connection portion of the second link; At least a portion of the first link and the second link overlap in a second direction perpendicular to the plane,
  • the telescopic linear motion mechanism is such that when the driving sprocket is driven, the first link and the second link move in the first direction so as to approach or separate from each other.

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Abstract

本技術は、伸縮直動機構を備える移動体を小型化することができるようにする移動体及び伸縮直動機構に関する。 移動体は、第１の方向に伸縮する伸縮直動機構を備え、前記伸縮直動機構は、第１のリンクと、第２のリンクと、前記第１のリンクに配置されている駆動スプロケットを含み、前記第１の方向に平行な平面上に配置されている複数のスプロケットと、各前記スプロケットを接続し、両端が前記第２のリンクに接続されているチェーンとを備え、前記第１のリンクと前記第２のリンクの少なくとも一部が、前記平面に対して垂直な第２の方向に重なり、前記駆動スプロケットが駆動されることにより、前記第１のリンクと前記第２のリンクが互いに接近又は離間するように前記第１の方向に移動する。本技術は、例えば、脚ロボットに適用できる。

Description

移動体及び伸縮直動機構
　本技術は、移動体及び伸縮直動機構に関し、特に、小型化できるようにした移動体及び伸縮直動機構に関する。
　従来、垂直方向に延びる複数のリンクを水平方向に並べ、各リンクをチェーンにより接続し、垂直方向にスライドさせることにより、垂直方向に伸縮する伸縮直動機構が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６－４３８６７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の伸縮直動機構では、複数のリンクが単純に水平方向に並べられるため、リンクが占める空間が大きくなり、伸縮直動機構が大型化してしまう。
　本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、伸縮直動機構を小型化できるようにするものである。また、伸縮直動機構を備える移動体を小型化できるようにするものである。
　本技術の第１の側面の移動体は、第１の方向に伸縮する伸縮直動機構を備え、前記伸縮直動機構は、第１のリンクと、第２のリンクと、前記第１のリンクに配置されている駆動スプロケットを含み、前記第１の方向に平行な平面上に配置されている複数のスプロケットと、各前記スプロケットを接続し、両端が前記第２のリンクに接続されているチェーンとを備え、前記第１のリンクと前記第２のリンクの少なくとも一部が、前記平面に対して垂直な第２の方向に重なり、前記駆動スプロケットが駆動されることにより、前記第１のリンクと前記第２のリンクが互いに接近又は離間するように前記第１の方向に移動する。
　本技術の第２の側面の伸縮直動機構は、第１のリンクと、第２のリンクと、前記第１のリンクに配置されている駆動スプロケットを含み、第１の方向に平行な平面上に配置されている複数のスプロケットと、各前記スプロケットを接続し、両端が前記第２のリンクの第１の接続部に接続されているチェーンとを備え、前記第１のリンクと前記第２のリンクの少なくとも一部が、前記平面に対して垂直な第２の方向に重なり、前記駆動スプロケットが駆動されることにより、前記第１のリンクと前記第２のリンクが互いに接近又は離間するように前記第１の方向に移動する。
　本技術の第１の側面又は第２の側面においては、第１のリンクと第２のリンクが互いに接近又は離間するように第１の方向に移動する。
本技術を適用した脚を最も縮めた状態を左前方から見た斜視図である。 図１の脚からカバーを取り外した状態を示す斜視図である。 本技術を適用した脚を最も縮めた状態を左後方から見た斜視図である。 図３の脚からカバーを取り外した状態を示す斜視図である。 本技術を適用した脚を最も伸ばした状態を左前方から見た斜視図である。 図５の脚からカバーを取り外した状態を示す斜視図である。 本技術を適用した脚を最も伸ばした状態を左後方から見た斜視図である。 図７の脚からカバーを取り外した状態を示す斜視図である。 本技術を適用した脚を中程度に伸ばした状態を左前方から見た斜視図である。 図９の脚からカバーを取り外した状態を示す斜視図である。 本技術を適用した脚を中程度に伸ばした状態を左後方から見た斜視図である。 図１１の脚からカバーを取り外した状態を示す斜視図である。 本技術を適用した脚を最も縮めた状態を正面から見た断面図である。 本技術を適用した脚を最も縮めた状態を背面から見た断面図である。 本技術を適用した脚を最も縮めた状態を左から見た断面図である。 本技術を適用した脚を最も縮めた状態を右から見た断面図である。 本技術を適用した脚を最も伸ばした状態を左から見た断面図である。 本技術を適用した脚を下から見た断面図である。 カバーを装着した状態の根元リンクを左前方から見た斜視図である。 カバーを取り外した状態の根元リンクを左前方から見た斜視図である。 中間リンクを前方やや右寄りから見た斜視図である。 中間リンクの左側面図である。 中間リンクの右側面図である。 先端リンクの左から見た断面図である。 先端リンクを左後方から見た斜視図である。 本技術を適用した脚ロボットの構成例を示す模式図である。 図２６の脚ロボットの動作を説明するための図である。 本技術を適用したアームロボットの構成例を示す模式図である。
　以下、本技術を実施するための形態について説明する。説明は以下の順序で行う。
　１．実施の形態
　２．適用例
　３．変形例
　４．その他
　＜＜１．実施の形態＞＞
　図１乃至図２５を参照して、本技術の実施の形態について説明する。
　図１乃至図２５は、本技術を適用した伸縮直動機構を備える脚１の構成例を示している。脚１は、例えば、ロボットの左脚に用いられる。
　なお、図１等において、Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸は、脚１の座標系を示している。Ｘ軸は、脚１の左右方向を示し、右方向が正の方向である。Ｙ軸は、脚１の前後方向を示し、後ろ方向が正の方向である。Ｚ軸は、脚１の上下方向を示し、下方向が正の方向である。ＸＣ軸、ＹＣ軸、及び、ＺＣ軸は、脚１を備える移動体（例えば、後述する図２６の脚ロボット１０１）の座標系を示している。ＸＣ軸は、移動体の左右方向を示し、右方向が正の方向である。ＹＣ軸は、移動体の前後方向を示し、Ｙ軸とは逆に前方向が正の方向である。ＺＣ軸は、移動体の上下方向を示し、Ｚ軸とは逆に上方向が正の方向である。
　なお、以下、脚１のＹ軸の負の方向側を脚１の前側とし、正の方向側を脚１の後ろ側とする。脚１のＸ軸の負の方向側を脚１の左側又は外側とし、正の方向側を脚１の右側又は内側とする。脚１のＺ軸の負の方向側を脚１の上側とし、正の方向側を脚１の下側とする。
　図１乃至図１８は、脚１を組み立てた状態の構成例を示している。
　具体的には、図１は、最も縮めた状態の脚１を左前方から見た斜視図である。図２は、図１の脚１からカバー１７を取り外した状態を示す斜視図である。図３は、最も縮めた状態の脚１を左後方から見た斜視図である。図４は、図３の脚１からカバー１７を取り外した状態を示す斜視図である。
　図５は、最も伸ばした状態の脚１を左前方から見た斜視図である。図６は、図５の脚１からカバー１７を取り外した状態を示す斜視図である。図７は、最も伸ばした状態の脚１を左後方から見た斜視図である。図８は、図７の脚１からカバー１７を取り外した状態を示す斜視図である。
　図９は、中程度に伸ばした状態の脚１を左前方から見た斜視図である。図１０は、図９の脚１からカバー１７を取り外した状態を示す斜視図である。図１１は、中程度に伸ばした状態の脚１を左後方から見た斜視図である。図１２は、図１１の脚１からカバー１７を取り外した状態を示す斜視図である。
　図１３は、最も縮めた状態の脚１を正面から見た断面図である。図１４は、最も縮めた状態の脚１を背面から見た断面図である。図１５は、最も縮めた状態の脚１を左から見た断面図である。図１６は、最も縮めた状態の脚１を右から見た断面図である。図１７は、最も伸ばした状態の脚１を左から見た断面図である。図１８は、脚１を下から見た断面図である。
　図１９乃至図２５は、脚１を構成する主要な部品である根元リンク１１、中間リンク１２、及び、先端リンク１３の構成をそれぞれ個別に示している。
　具体的には、図１９は、カバー１７を装着した状態の根元リンク１１を左前方から見た斜視図である。図２０は、カバー１７を取り外した状態の根元リンク１１を左前方から見た斜視図である。
　図２１は、先端リンク１３を前方やや右寄りから見た斜視図である。図２２は、中間リンク１２の左側面図である。図２３は、中間リンク１２の右側面図である。
　図２４は、先端リンク１３の左から見た断面図である。図２５は、先端リンク１３を左後方から見た斜視図である。
　なお、図１乃至図２５においては、図を分かりやすくするために、必要に応じて部品の一部の図示が省略されている。
　図１及び図２等に示されるように、脚１は、根元リンク１１、中間リンク１２、先端リンク１３、キャスタ１４、モータ１５、ヒップ関節１６、及び、カバー１７を備える。
　図１５等に示されるように、根元リンク１１、中間リンク１２、及び、先端リンク１３は、チェーン３１を介して相互に接続されている。そして、図１乃至図１２等に示されるように、根元リンク１１、中間リンク１２、及び、先端リンク１３が、チェーン３１により互いに接近又は離間するように上下方向に移動する。これにより、直動型の２段伸縮構造の脚１が実現される。
　図２０等に示されるように、根元リンク１１は、上下方向に延びる部材である。根元リンク１１の左側面には、駆動スプロケット３４、受動スプロケット３５、受動スプロケット３６、ガイド接続部５３、及び、ケーブルキャリア５５が配置されている。根元リンク１１の左側面の裏側の右側面には、モータ１５及びヒップ関節１６が接続されている。
　駆動スプロケット３４は、根元リンク１１の左側面の上端かつ前端付近に配置されている。
　モータ１５は、例えば、防塵防水仕様の遊星ギア付きモータからなる。モータ１５は、根元リンク１１の右側面において、駆動スプロケット３４に対応する位置に配置されている。駆動スプロケット３４は、モータ１５の出力軸に直接接続され、モータ１５により駆動される。
　受動スプロケット３５は、根元リンク１１の左側面の上端よりやや下寄り、かつ、後端付近に配置されている。受動スプロケット３５は、駆動スプロケット３４より低い位置に配置されている。
　受動スプロケット３６は、根元リンク１１の左側面の下端かつ後端付近に配置されている。図１５等に示されるように、受動スプロケット３６は、受動スプロケット３５よりやや後方に配置されている。
　なお、受動スプロケット３５及び受動スプロケット３６は、例えば、それぞれ防塵防水仕様の接触式シール付きのベアリング（不図示）により支持される。
　ガイド接続部５３は、例えば、ガイドナットからなる。ガイド接続部５３は、根元リンク１１の左側面の下端かつ前後方向の中央付近に配置されている。
　ヒップ関節１６は、根元リンク１１の右側面の上下方向及び前後方向の中央付近に配置されている。
　ケーブルキャリア５５は、根元リンク１１の左側面において、ヒップ関節１６の前端かつ上端に対応する位置付近と、受動スプロケット３６よりやや上方、かつ、後端付近との間に、Ｊの字を上下反転させた逆Ｊ字状に配置されている。さらに、図６等に示されるように、ケーブルキャリア５５は、根元リンク１１の左側面の受動スプロケット３６よりやや上方、かつ、後端付近と、先端リンク１３との間に、Ｊの字を上下左右反転させた逆Ｊ字状に配置されている。ケーブルキャリア５５は、ヒップ関節１６から延びるケーブル類を収納及び保護する。
　図２１乃至図２３等に示されるように、中間リンク１２は、上下方向に延びる部材である。
　図２１に示されるように、中間リンク１２の正面には、レール５２Ａ及びガイド部５２Ｂを備えるリニアガイド５２が設けられている。リニアガイド５２は、例えば、防塵防水仕様のリニアガイドからなる。レール５２Ａは、中間リンク１２の正面の上端からほぼ下端まで延びるように配置されている。ガイド部５２Ｂは、レール５２Ａに沿って上下方向に移動する。
　後述する先端リンク１３のガイド接続部５４（図２４）が、ガイド部５２Ｂに取り付けられる。これにより、先端リンク１３は、リニアガイド５２により案内されて、上下方向に移動する。
　図２２に示されるように、中間リンク１２の左側面には、受動スプロケット３７及び受動スプロケット３８が配置されている。受動スプロケット３７は、中間リンク１２の左側面の上端よりやや下方向、かつ、後端付近に配置されている。受動スプロケット３８は、中間リンク１２の左側面の下端、かつ、前後方向の中央付近に配置されている。
　なお、受動スプロケット３７及び受動スプロケット３８は、例えば、それぞれ防塵防水仕様の接触式シール付きのベアリング（不図示）により支持される。
　図２３に示されるように、中間リンク１２の右側面には、レール５１Ａ及びガイド部５１Ｂを備えるリニアガイド５１が設けられている。リニアガイド５１は、例えば、リニアガイド５２と同様に、防塵防水仕様のリニアガイドからなる。レール５１Ａは、中間リンク１２の左側面の後ろ寄りにおいて、ほぼ上端からほぼ下端まで延びるように配置されている。ガイド部５１Ｂは、レール５１Ａに沿って上下方向に移動する。
　ガイド部５１Ｂには、上述した根元リンク１１のガイド接続部５３が取り付けられる。これにより、根元リンク１１は、リニアガイド５１により案内されて、上下方向に移動する。
　また、図２１に示されるように、中間リンク１２の右側面には、リニアガイド５１の上端より高いリブ１２Ａが形成されている。
　図２４乃及び図２５等に示されるように、先端リンク１３は、上下方向に延びる部材である。先端リンク１３は、互いに対向する左側面及び右側面、並びに、左側面及び右側面に垂直な前面がＵ字型（コの字型）に配置された側面を備える。先端リンク１３の側面の背面側は開放されている。
　図２４に示されるように、先端リンク１３の前面の裏側の面の上端から少し下方向、かつ、左右方向のほぼ中央付近に、ガイド接続部５４が配置されている。上述したように、ガイド接続部５４は、先端リンク１３の前面の裏側の面に対向する中間リンク１２の面に配置されているリニアガイド５２のガイド部５２Ｂに取り付けられる。
　図１５及び図２５等に示されるように、バネ３２は、先端リンク１３の上端かつ左端付近に配置されている。バネ３２の下端は先端リンク１３に接続され、固定されている。バネ３２の上端は、チェーン締結部３３に接続され、チェーン締結部３３は、先端リンク１３の上面から突出している。
　図１５及び図２５等に示されるように、バネ４０は、先端リンク１３において、バネ３２よりやや後方かつやや可能に配置されている。バネ４０の上端は先端リンク１３に接続され、固定されている。バネ４０の下端は、チェーン締結部３９に接続されている。
　図２４及び図２５等に示されるように、先端リンク１３の下面には、キャスタ１４が設けられている。
　図１５等に示されるように、根元リンク１１、中間リンク１２、及び、先端リンク１３が組み合わされ、脚１を最も縮めた状態において、中間リンク１２及び先端リンク１３が、根元リンク１１の左側面、及び、根元リンク１１の左側面を覆うカバー１７により形成される空間内に収納される。
　図１５及び図１８等に示されるように、中間リンク１２の前端部は、先端リンク１３の左側面と右側面との間に挟まれている。これにより、中間リンク１２と先端リンク１３の少なくとも一部が、左右方向に重なる。そして、先端リンク１３の前面の裏側の面のガイド接続部５４が、中間リンク１２の前面のリニアガイド５２のガイド部５２Ｂに取り付けられる。
　図１５等に示されるように、バネ３２、チェーン締結部３３、駆動スプロケット３４、受動スプロケット３５乃至受動スプロケット３８、チェーン締結部３９、及び、バネ４０が、根元リンク１１の左側面に平行な同一の平面（以下、チェーン配置面と称する）上に配置される。チェーン配置面は、脚１の伸縮方向に平行な面である。チェーン締結部３９及びバネ４０は、チェーン配置面に対して垂直な方向（左右方向）において、中間リンク１２と重なっている。
　図１３、図１４、図１６、及び、図１８等に示されるように、リニアガイド５１及びケーブルキャリア５５は、互いに対向する根元リンク１１の左側面と中間リンク１２の右側面の間に配置されている。ケーブルキャリア５５は、中間リンク１２のリニアガイド５１に干渉しないように、リニアガイド５１の周囲の一部を囲むように配置されている。
　図１５及び図１８等に示されるように、リニアガイド５２は、中間リンク１２の前面と、先端リンク１３の前面の裏側の面との間に配置されている。
　このように、チェーン配置面が、リニアガイド５１、リニアガイド５２、及び、ケーブルキャリア５５等により干渉されずに、開放される。従って、チェーン３１の配置の自由度が増し、例えば、スプロケットの数を削減することができる。
　また、根元リンク１１、中間リンク１２、及び、先端リンク１３が、チェーン配置面に対して垂直な方向（左右方向）に重ねられる。また、リニアガイド５１及びケーブルキャリア５５が、チェーン配置面に対して垂直な方向に重ねられる。これにより、脚１を小型化することができる。
　さらに、根元リンク１１のチェーン配置面側に開放されている左側面を、チェーン３１の組立て後に、強度を持つカバー１７により覆うことにより、根元リンク１１のサイズを大きくすることなく、強度を向上させることができる。
　また、脚１を小型化すると、中間リンク１２が薄くなり、チェーン３１の張力により、中間リンク１２が撓みやすくなる。これに対して、中間リンク１２の右側面にリブ１２Ａを形成することにより、脚１の体積を増加させることなく、中間リンク１２の撓みを防止することができる。
　さらに、根元リンク１１のガイド接続部５３と中間リンク１２のリニアガイド５１との接続部、及び、先端リンク１３のガイド接続部５４と中間リンク１２のリニアガイド５２との接続部がシンプルな構造である。これにより、脚１を小型化することができる。
　また、例えば、脚１を用いたロボットにおいて、最も厳しい負荷条件は、進行方向の斜め方向からの負荷となる。これに対して、中間リンク１２のリニアガイド５２と先端リンク１３のガイド接続部５４が、前後方向に重なるように配置されている。これにより、先端リンク１３が捩れることなく、進行方向の斜め方向からの負荷を受けることが可能になる。
　図１５等に示されるように、脚１を最も縮めた状態において、駆動スプロケット３４は、脚１の上端かつ前端付近に配置されている。バネ３２は、脚１の前端付近において、駆動スプロケット３４よりやや下方に配置されている。受動スプロケット３５は、脚１の後端付近において、駆動スプロケット３４よりやや下方に配置されている。受動スプロケット３６は、脚１の下端かつ後端付近に配置され、かつ、受動スプロケット３５よりやや後方に配置されている。受動スプロケット３７は、脚１の中央よりやや上方向に配置されている。受動スプロケット３８は、脚１の下端付近において、受動スプロケット３７よりやや前方に配置されている。バネ４０は、バネ３２よりやや下方かつやや後方に配置されている。
　チェーン３１は、例えば、シールチェーンからなる。
　チェーン３１の先端リンク１３の方向から延びる一端は、チェーン締結部３３を介してバネ３２に接続されている。従って、チェーン３１の一端は、チェーン締結部３３及びバネ３２を介して、先端リンク１３に接続されている。チェーン３１の中間リンク１２の方向から延びる他端は、チェーン締結部３９を介してバネ４０に接続されている。従って、チェーン３１の他端は、チェーン締結部３９及びバネ４０を介して、先端リンク１３に接続されている。
　チェーン３１は、バネ３２とバネ４０の間において、駆動スプロケット３４、受動スプロケット３５、受動スプロケット３６、受動スプロケット３７、受動スプロケット３８の順にスプロケットを接続する。
　例えば、図１５等に示されるように、脚１を最も縮めた状態において、チェーン３１は、チェーン締結部３３から上方向に延び、駆動スプロケット３４により、後方かつ斜め下方向に向きが変えられる。また、チェーン３１は、受動スプロケット３５により、下方向かつやや後方に向きが変えられる。さらに、チェーン３１は、受動スプロケット３６により、上方向に向きが変えられる。また、チェーン３１は、受動スプロケット３７により、下方向かつやや後方に向きが変えられる。また、チェーン３１は、受動スプロケット３７により、上方向に向きが変えられ、チェーン締結部３９に接続される。すなわち、チェーン３１は、受動スプロケット３５とチェーン締結部３９との間において、上下方向に蛇行状に配置されている。
　そして、モータ１５により駆動スプロケット３４が前方向に回転することにより、チェーン３１の両端に接続されているバネ３２及びバネ４０が下方向に移動する。バネ３２及びバネ４０が下方向に移動することにより、バネ３２及びバネ４０が固定されている先端リンク１３が、根元リンク１１から離れる方向（下方向）に移動する。先端リンク１３が根元リンク１１に対して下方向に移動することにより、受動スプロケット３７がチェーン３１により引っ張られて下方向に移動する。受動スプロケット３７が下方向に移動することにより、受動スプロケット３７が固定されている中間リンク１２が、根元リンク１１から離れる方向（下方向）に移動する。
　これにより、図１７等に示されるように、根元リンク１１、中間リンク１２、及び、先端リンク１３の上下方向の間隔がそれぞれ広がり、脚１が上下方向に伸びる。
　一方、モータ１５により駆動スプロケット３４が後ろ方向に回転することにより、チェーン３１の両端に接続されているバネ３２及びバネ４０が上方向に移動する。バネ３２及びバネ４０が上方向に移動することにより、バネ３２及びバネ４０が固定されている先端リンク１３が、根元リンク１１に近づく方向（上方向）に移動する。先端リンク１３が根元リンク１１に対して上方向に移動することにより、受動スプロケット３８がチェーン３１により引っ張られて上方向に移動する。受動スプロケット３８が上方向に移動することにより、受動スプロケット３８が固定されている中間リンク１２が、根元リンク１１に近づく方向（上方向）に移動する。
　これにより、図１５等に示されるように、根元リンク１１、中間リンク１２、及び、先端リンク１３の上下方向の間隔がそれぞれ狭まり、脚１が上下方向に縮む。
　バネ３２及びバネ４０は、チェーン３１のプリテンション（与圧）用に用いられ、チェーン３１の緩みを防止する。
　また、先端リンク１３から延びてくるチェーン３１が、プリテンション用のバネ４０を介して中間リンク１２に接続されているため、脚１が伸びる方向に脚１の先端部が外界と衝突した際の衝撃が、バネ４０により吸収される。さらに、バネ４０の最大バネ力は、チェーン３１との接続部であるチェーン締結部３９に生じる最大負荷以上に設定されている。これにより、衝突による衝撃から駆動系を保護することが容易になる。例えば、脚１がロボットの脚に用いられる場合、脚先が地面に衝突した際（例えば、着床した際）に加わる衝撃からロボットの駆動系を保護することができる。
　さらに、根元リンク１１から延びてくるチェーン３１が、プリテンション用のバネ３２を介して中間リンク１２に接続されているため、脚１が縮む方向に脚１の先端部が外界と衝突した際の衝撃が、バネ３２により吸収される。さらに、バネ３２の最大バネ力は、チェーン３１との接続部であるチェーン締結部３３に生じる最大負荷以上に設定されている。これにより、衝突による衝撃から脚１の駆動系を保護することが容易になる。例えば、脚１と同様の伸縮直動機構がアームロボットに用いられる場合、アームロボットが重い物を持ち上げる際に加わる衝撃からロボットの駆動系を保護することができる。
　また、脚１がロボットの脚に用いられる場合、脚１が伸びる際の最大負荷が縮む際の最大負荷よりも大きい。そのため、最大負荷が生じた場合のバネ４０の与圧時からの変形量が、最大負荷が生じた場合のバネ３２の与圧時からの変形量より大きく設定されている。すなわち、バネ４０のバネ定数が、バネ３２のバネ定数より大きく設定されている。
　これにより、脚１が伸びる際に大きな負荷が生じる瞬間に、バネ４０の与圧を経時変化を考慮して最小限に設定することが可能になり、チェーン３１の駆動機構全体の摩擦力が低減され、機械損失が軽減される。
　また、通常、多段の直動機構においては、筐体を覆うことなく防塵防水仕様を実現することは困難である。
　これに対して、チェーン３１にシールチェーンが採用されている。モータ１５に防塵防水仕様の遊星ギア付きモータが採用され、モータ１５の出力軸が駆動スプロケット３４に直接接続されている。受動スプロケット３５乃至受動スプロケット３８が、それぞれ接触式シール付きのベアリングにより支持されている。リニアガイド５１及びリニアガイド５２に防塵防水仕様のリニアガイドが採用されている。これにより、脚１の筐体を覆うことなく、防塵防水仕様を実現することができる。
　＜＜２．適用例＞＞
　次に、図２６乃至図２８を参照して、本技術を適用した伸縮直動機構の適用例について説明する。
　　＜脚ロボット１０１の構成例＞
　図２６は、本技術を適用した伸縮直動機構を適用した脚ロボット１０１の構成例を示す斜視図である。なお、図２６の矢印で示される方向が、脚ロボット１０１の前方である。
　脚ロボット１０１は、脚１１１Ａ乃至脚１１１Ｆ、及び、胴体１１２を備える。
　脚１１１Ａは、胴体１１２の右斜め前に接続されている。脚１１１Ｂは、胴体１１２の前方かつ中央に接続されている。脚１１１Ｃは、胴体１１２の左斜め前に接続されている。脚１１１Ｄは、胴体１１２の右斜め後ろに接続されている。脚１１１Ｅは、胴体１１２の後方かつ中央に接続されている。脚１１１Ｆは、胴体１１２の左斜め後ろに接続されている。
　なお、以下、脚１１１Ａ乃至脚１１１Ｆを個々に区別する必要がない場合、単に脚１１１と称する。
　各脚１１１には、上述した脚１、又は、脚１と同様の伸縮直動機構を備える脚が用いられる。各脚１１１と胴体１１２を接続する関節部には、上述したヒップ関節１６、又は、ヒップ関節１６と同様の関節機構が用いられる。各脚１１１の膝関節には、上述した伸縮直動機構が用いられる。
　これにより、脚ロボット１０１を小型化し、高さを低く抑えることができる。
　脚ロボット１０１は、例えば、図２７に示されるように、胴体１１２に対する各脚１１１の傾きを変えたり、各脚１１１を伸縮させたりすることにより、階段を上り下りすることができる。ここで、脚ロボット１０１は、関節が前後方向に折れ曲がる脚を備える脚ロボットと比較して、脚１１１を短くすることができるため、脚１１１が階段に干渉するリスクが低減する。
　　＜アームロボット１５１の構成例＞
　図２８は、本技術を適用した伸縮直動機構を適用したアームロボット１５１の構成例を示す模式図である。
　アームロボット１５１は、回転軸１６１、伸縮直動機構１６２、接続部１６３、伸縮直動機構１６４、及び、グリッパ１６５を備える。
　伸縮直動機構１６２は、回転軸１６１に接続されている。伸縮直動機構１６２は、接続部１６３を介して、伸縮直動機構１６４に接続されている。グリッパ１６５は、アームロボット１５１のエンドエフェクタであり、伸縮直動機構１６４の先端に接続されている。
　伸縮直動機構１６２は、回転軸１６１により、伸縮直動機構１６２の長手方向を軸にして回転することが可能である。
　伸縮直動機構１６２により、グリッパ１６５の高さを変化させることができる。また、伸縮直動機構１６４により、接続部１６３からのグリッパ１６５の距離を変化させることができる。
　これにより、アームロボット１５１を小型化することができる。また、例えば、伸縮直動機構１６２及び伸縮直動機構１６４を縮めた状態で、アームロボット１５１のフットプリントを小さく保ち、外界との干渉リスクを低減しつつ、グリッパ１６５の位置決めをすることができる。
　＜＜３．変形例＞＞
　次に、上述した実施の形態の変形例について説明する。
　例えば、必要に応じて、スプロケットの一部が先端リンク１３に配置されてもよい。
　本技術は、リンクが２つの１段伸縮構造の直動機構、及び、リンクが４つ以上の３段以上の伸縮構造の直動機構にも適用できる。
　本技術は、上述した脚ロボット１０１及びアームロボット１５１以外の、伸縮直動機構を用いた移動体に適用することができる。
　＜＜４．その他＞＞
　本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　例えば、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
（１）
　第１の方向に伸縮する伸縮直動機構を
　備え、
　前記伸縮直動機構は、
　　第１のリンクと、
　　第２のリンクと、
　　前記第１のリンクに配置されている駆動スプロケットを含み、前記第１の方向に平行な平面上に配置されている複数のスプロケットと、
　　各前記スプロケットを接続し、両端が前記第２のリンクに接続されているチェーンと　を備え、
　前記第１のリンクと前記第２のリンクの少なくとも一部が、前記平面に対して垂直な第２の方向に重なり、
　前記駆動スプロケットが駆動されることにより、前記第１のリンクと前記第２のリンクが互いに接近又は離間するように前記第１の方向に移動する
　移動体。
（２）
　前記伸縮直動機構は、
　　第３のリンクを
　さらに備え、
　複数の前記スプロケットの少なくとも一部が、前記第１のリンク及び前記第３のリンクに配置され、
　前記第３のリンクの少なくとも一部が、前記第１のリンク及び前記第２のリンクと前記第２の方向に重なり、
　前記駆動スプロケットが駆動されることにより、前記第１のリンク乃至前記第３のリンクが互いに接近又は離間するように前記第１の方向に移動する
　前記（１）に記載の移動体。
（３）
　前記第２のリンクの側面において、前記平面に平行で互いに対向する第１の側面及び第２の側面、並びに、前記第１の側面及び前記第２の側面に垂直、かつ、前記第１の方向に平行な第３の側面がＵ字型に配置され、
　前記第３のリンクの一部が、前記第２のリンクの前記第１の側面と前記第２の側面の間に挟まれている
　前記（２）に記載の移動体。
（４）
　前記第２のリンク及び前記第３のリンクの少なくとも一部が、前記第１のリンク、及び、前記第１のリンクの前記スプロケットが配置されている面を覆うカバーにより形成される空間内に収納される
　前記（３）に記載の移動体。
（５）
　前記第２のリンクの前記第１の側面が、前記第１のリンクと対向し、
　ケーブルを収納するケーブルキャリアが、前記第１のリンクと前記第２のリンクの前記第１の側面との間に配置されている
　前記（４）に記載の移動体。
（６）
　前記第１のリンクに接続される関節部を
　備え、
　前記ケーブルキャリアは、前記関節部から延びるケーブル類を収納する
　前記（５）に記載の移動体。
（７）
　前記第２のリンクの前記第１の方向の移動を案内するリニアガイドが、前記第３のリンクの前記第２のリンクの前記第３の側面に対向する面に配置されている
　前記（３）乃至（６）のいずれかに記載の移動体。
（８）
　前記リニアガイドは、防塵防水仕様である
　前記（７）に記載の移動体。
（９）
　前記チェーンが前記第２のリンクに接続されている部分が、前記第１の方向において前記第３のリンクと重なる
　前記（２）乃至（８）のいずれかに記載の移動体。
（１０）
　前記第１のリンクの前記第１の方向の移動を案内するリニアガイドが、前記第３のリンクの前記平面側の第１の面と裏側の第２の面に配置されている
　前記（２）乃至（９）のいずれかに記載の移動体。
（１１）
　前記第３のリンクの前記第２の面に前記リニアガイドの上端より高いリブが形成されている
　前記（１０）に記載の移動体。
（１２）
　前記リニアガイドは、防塵防水仕様である
　前記（１０）又は（１１）に記載の移動体。
（１３）
　前記チェーンの一端は、前記第１のリンクから前記第２のリンクの方向に延び、第１のバネを介して前記第２のリンクに接続され、
　前記チェーンの他端は、前記第３のリンクから前記第２のリンクの方向に延び、第２のバネを介して前記第２のリンクに接続されている
　前記（２）乃至（１２）のいずれかに記載の移動体。
（１４）
　前記第１のバネの最大バネ力は、前記チェーンとの接続部に生じる最大負荷以上であり、
　前記第２のバネの最大バネ力は、前記チェーンとの接続部に生じる最大負荷以上である
　前記（１３）に記載の移動体。
（１５）
　前記伸縮直動機構は、脚に用いられ、
　前記第１のリンクは、前記脚の根元に配置され、
　前記第２のリンクは、前記脚の先端に配置され、
　前記第３のリンクは、前記脚の根元と先端の中間に配置され、
　前記第２のバネのバネ定数が、前記第１のバネのバネ定数より大きい
　前記（１３）又は（１４）に記載の移動体。
（１６）
　前記駆動スプロケットを駆動するモータを
　さらに備える前記（１）乃至（１５）のいずれかに記載の移動体。
（１７）
　前記モータは、防塵防水仕様の遊星ギア付きモータであり、
　前記駆動スプロケットは、前記モータの出力軸に直接接続され、
　複数の前記スプロケットのうち受動スプロケットは、接触式シール付きのベアリングにより支持され、
　前記チェーンは、シールチェーンである
　前記（１６）に記載の移動体。
（１８）
　第１のリンクと、
　第２のリンクと、
　前記第１のリンクに配置されている駆動スプロケットを含み、第１の方向に平行な平面上に配置されている複数のスプロケットと、
　各前記スプロケットを接続し、両端が前記第２のリンクの第１の接続部に接続されているチェーンと
　を備え、
　前記第１のリンクと前記第２のリンクの少なくとも一部が、前記平面に対して垂直な第２の方向に重なり、
　前記駆動スプロケットが駆動されることにより、前記第１のリンクと前記第２のリンクが互いに接近又は離間するように前記第１の方向に移動する
　伸縮直動機構。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
　１　伸縮直動機構，　１１　根元リンク，　１２　中間リンク，　１３　先端リンク，　１４　キャスタ，　１５　モータ，　１６　ヒップ関節，　１７　カバー，　３１　チェーン，　３２　バネ，　３３　チェーン締結部，　３４　駆動スプロケット，　３５乃至３８　受動スプロケット，　３９　チェーン締結部，　４０　バネ，　５１　リニアガイド，　５１Ａ　レール，　５１Ｂ　ガイド部，　５２　リニアガイド，　５２Ａ　レール，　５２Ｂ　ガイド部，　５３，５４　ガイド接続部，　５５　ケーブルキャリア，　１０１　脚ロボット，　１１１Ａ乃至１１１Ｆ　脚，　１５１　アームロボット，　１６１　回転軸，　１６２　伸縮直動機構，　１６３　関節部，　１６４　伸縮直動機構，　１６５　グリッパ

Claims (18)

  1. 　第１の方向に伸縮する伸縮直動機構を
    　備え、
    　前記伸縮直動機構は、
    　　第１のリンクと、
    　　第２のリンクと、
    　　前記第１のリンクに配置されている駆動スプロケットを含み、前記第１の方向に平行な平面上に配置されている複数のスプロケットと、
    　　各前記スプロケットを接続し、両端が前記第２のリンクに接続されているチェーンと　を備え、
    　前記第１のリンクと前記第２のリンクの少なくとも一部が、前記平面に対して垂直な第２の方向に重なり、
    　前記駆動スプロケットが駆動されることにより、前記第１のリンクと前記第２のリンクが互いに接近又は離間するように前記第１の方向に移動する
    　移動体。
  2. 　前記伸縮直動機構は、
    　　第３のリンクを
    　さらに備え、
    　複数の前記スプロケットの少なくとも一部が、前記第１のリンク及び前記第３のリンクに配置され、
    　前記第３のリンクの少なくとも一部が、前記第１のリンク及び前記第２のリンクと前記第２の方向に重なり、
    　前記駆動スプロケットが駆動されることにより、前記第１のリンク乃至前記第３のリンクが互いに接近又は離間するように前記第１の方向に移動する
    　請求項１に記載の移動体。
  3. 　前記第２のリンクの側面において、前記平面に平行で互いに対向する第１の側面及び第２の側面、並びに、前記第１の側面及び前記第２の側面に垂直、かつ、前記第１の方向に平行な第３の側面がＵ字型に配置され、
    　前記第３のリンクの一部が、前記第２のリンクの前記第１の側面と前記第２の側面の間に挟まれている
    　請求項２に記載の移動体。
  4. 　前記第２のリンク及び前記第３のリンクの少なくとも一部が、前記第１のリンク、及び、前記第１のリンクの前記スプロケットが配置されている面を覆うカバーにより形成される空間内に収納される
    　請求項３に記載の移動体。
  5. 　前記第２のリンクの前記第１の側面が、前記第１のリンクと対向し、
    　ケーブルを収納するケーブルキャリアが、前記第１のリンクと前記第２のリンクの前記第１の側面との間に配置されている
    　請求項４に記載の移動体。
  6. 　前記第１のリンクに接続される関節部を
    　備え、
    　前記ケーブルキャリアは、前記関節部から延びるケーブル類を収納する
    　請求項５に記載の移動体。
  7. 　前記第２のリンクの前記第１の方向の移動を案内するリニアガイドが、前記第３のリンクの前記第２のリンクの前記第３の側面に対向する面に配置されている
    　請求項３に記載の移動体。
  8. 　前記リニアガイドは、防塵防水仕様である
    　請求項７に記載の移動体。
  9. 　前記チェーンが前記第２のリンクに接続されている部分が、前記第１の方向において前記第３のリンクと重なる
    　請求項２に記載の移動体。
  10. 　前記第１のリンクの前記第１の方向の移動を案内するリニアガイドが、前記第３のリンクの前記平面側の第１の面と裏側の第２の面に配置されている
    　請求項２に記載の移動体。
  11. 　前記第３のリンクの前記第２の面に前記リニアガイドの上端より高いリブが形成されている
    　請求項１０に記載の移動体。
  12. 　前記リニアガイドは、防塵防水仕様である
    　請求項１０に記載の移動体。
  13. 　前記チェーンの一端は、前記第１のリンクから前記第２のリンクの方向に延び、第１のバネを介して前記第２のリンクに接続され、
    　前記チェーンの他端は、前記第３のリンクから前記第２のリンクの方向に延び、第２のバネを介して前記第２のリンクに接続されている
    　請求項２に記載の移動体。
  14. 　前記第１のバネの最大バネ力は、前記チェーンとの接続部に生じる最大負荷以上であり、
    　前記第２のバネの最大バネ力は、前記チェーンとの接続部に生じる最大負荷以上である
    　請求項１３に記載の移動体。
  15. 　前記伸縮直動機構は、脚に用いられ、
    　前記第１のリンクは、前記脚の根元に配置され、
    　前記第２のリンクは、前記脚の先端に配置され、
    　前記第３のリンクは、前記脚の根元と先端の中間に配置され、
    　前記第２のバネのバネ定数が、前記第１のバネのバネ定数より大きい
    　請求項１３に記載の移動体。
  16. 　前記駆動スプロケットを駆動するモータを
    　さらに備える請求項１に記載の移動体。
  17. 　前記モータは、防塵防水仕様の遊星ギア付きモータであり、
    　前記駆動スプロケットは、前記モータの出力軸に直接接続され、
    　複数の前記スプロケットのうち受動スプロケットは、接触式シール付きのベアリングにより支持され、
    　前記チェーンは、シールチェーンである
    　請求項１６に記載の移動体。
  18. 　第１のリンクと、
    　第２のリンクと、
    　前記第１のリンクに配置されている駆動スプロケットを含み、第１の方向に平行な平面上に配置されている複数のスプロケットと、
    　各前記スプロケットを接続し、両端が前記第２のリンクの第１の接続部に接続されているチェーンと
    　を備え、
    　前記第１のリンクと前記第２のリンクの少なくとも一部が、前記平面に対して垂直な第２の方向に重なり、
    　前記駆動スプロケットが駆動されることにより、前記第１のリンクと前記第２のリンクが互いに接近又は離間するように前記第１の方向に移動する
    　伸縮直動機構。
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