本發(fā)明涉及用于使作為機(jī)器人的一部分的構(gòu)件彼此相對地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

近年來，不僅是工業(yè)用機(jī)器人，作為民生用而承擔(dān)各種各樣的任務(wù)的機(jī)器人的研究開發(fā)也越來越盛行。在機(jī)器人中，特別是能直立行走的人型機(jī)器人(智能機(jī)器人)被期待能夠代替人類的行動。就這樣的人型機(jī)器人而言，為了模仿人類的動作而設(shè)置有較多的關(guān)節(jié)部，而且，在其關(guān)節(jié)部要求能進(jìn)行具有多個自由度的各種各樣的動作。

例如，在專利文獻(xiàn)1的圖6中公開了機(jī)器人的腿部的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。具體而言，位于腿部的上側(cè)的大腿部和位于下側(cè)的小腿部以旋轉(zhuǎn)自如的方式與盤狀構(gòu)件連接。并且，在腿部成為最伸長的狀態(tài)時，以盤構(gòu)件與大腿部側(cè)的止擋件和小腿部側(cè)的止擋件相抵接的方式配置各構(gòu)件。通過這樣的構(gòu)成，在機(jī)器人將腿部伸展而直立時，由于機(jī)器人的自重，成為各止擋件與盤狀構(gòu)件抵接的狀態(tài)，因此，能夠比較穩(wěn)定地維持機(jī)器人的該直立狀態(tài)。另外，為了維持該直立時的止擋件與盤構(gòu)件的抵接狀態(tài)，也采用在大腿部側(cè)和小腿部側(cè)分別設(shè)置彈簧而賦予彈性力的構(gòu)成。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：國際公開第2013/084789號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

在如作為機(jī)器人的一部分的腿部、臂部那樣多個構(gòu)件分別通過關(guān)節(jié)部旋轉(zhuǎn)自如地相連接的構(gòu)成(以下稱為“機(jī)器人構(gòu)成部”)中，為了盡可能地擴(kuò)寬機(jī)器人的可動范圍、提高其通用性，也優(yōu)選盡可能地擴(kuò)寬各關(guān)節(jié)部處的構(gòu)件彼此的旋轉(zhuǎn)范圍。但是，一般來說，在形成機(jī)器人構(gòu)成部的各構(gòu)件的內(nèi)部，除了用于剛性強(qiáng)化的骨骼結(jié)構(gòu)之外，還收容有用于驅(qū)動各關(guān)節(jié)部的促動器、電纜、信號纜等較多的電裝件，各構(gòu)件也是具有一定的大小的結(jié)構(gòu)體。

因此，應(yīng)該在機(jī)器人構(gòu)成部的各構(gòu)件彼此進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時，由各自的大小劃定的外側(cè)表面彼此不接觸、干涉的范圍內(nèi)，確定各構(gòu)件的可動范圍，該可動范圍難以設(shè)定為較寬的范圍。另一方面，為了避免機(jī)器人構(gòu)成部的各構(gòu)件的干涉，需要對發(fā)生干涉的部位的各構(gòu)件的外側(cè)表面進(jìn)行挖剜等來實施規(guī)定的變形，但在該情況下，必須改變各構(gòu)件的內(nèi)部的骨骼結(jié)構(gòu)、電裝件的配置等，機(jī)器人的設(shè)計自由度大幅降低。

本發(fā)明是鑒于上述的問題點而做成的，其目的在于提供設(shè)于機(jī)器人中被相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的兩個構(gòu)件之間、能不對兩構(gòu)件的外側(cè)表面的形狀施加較大的變更而盡可能地擴(kuò)寬兩構(gòu)件之間的旋轉(zhuǎn)范圍的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

用于解決課題的手段

在本發(fā)明中，為了解決上述課題，關(guān)于相當(dāng)于進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)移動的第一構(gòu)件與第二構(gòu)件之間的關(guān)節(jié)部的構(gòu)成，采用利用第一連桿部和第二連桿部將兩構(gòu)件建立關(guān)聯(lián)的構(gòu)成，該第一連桿部將第一構(gòu)件與第二構(gòu)件以分別旋轉(zhuǎn)自如的方式相連接，該第二連桿部使第一構(gòu)件側(cè)的第一支承軸與第二構(gòu)件側(cè)的第二支承軸之間的軸間距離為恒定。由此，能在第一構(gòu)件與第二構(gòu)件之間確保旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所用的空間，能夠避免兩構(gòu)件的干涉。

詳細(xì)而言，本發(fā)明涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)是用于利用具有直動的輸出軸的直動促動器使作為機(jī)器人的一部分的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件在規(guī)定的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面上進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其中，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)具備：第一連桿部，其與所述直動促動器的輸出軸連接，配置為借助第一旋轉(zhuǎn)軸相對于所述第一構(gòu)件旋轉(zhuǎn)自如，且配置為借助第二旋轉(zhuǎn)軸相對于所述第二構(gòu)件側(cè)旋轉(zhuǎn)自如，該第一旋轉(zhuǎn)軸與該第二旋轉(zhuǎn)軸之間的軸間距離被設(shè)定為能進(jìn)行所述規(guī)定的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面內(nèi)的該第一構(gòu)件與該第二構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的規(guī)定距離；第二連桿部，其與設(shè)于所述第一構(gòu)件側(cè)的第一支承軸和設(shè)于所述第二構(gòu)件側(cè)的第二支承軸連接，使該第一支承軸與該第二支承軸之間的軸間距離恒定。并且，以在所述規(guī)定的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面內(nèi)將所述第一支承軸與所述第二支承軸相連的直線和將所述第一旋轉(zhuǎn)軸與所述第二旋轉(zhuǎn)軸相連的直線交叉的方式，相對于該第一旋轉(zhuǎn)軸和該第二旋轉(zhuǎn)軸配置該第一支承軸和該第二支承軸。

本發(fā)明涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)是用于實現(xiàn)第一構(gòu)件與第二構(gòu)件的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的機(jī)構(gòu)，具備第一連桿部和第二連桿部。第一連桿部是將第一構(gòu)件和第二構(gòu)件分別借助第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸以旋轉(zhuǎn)自如的方式連接的連桿構(gòu)件。因此，第一構(gòu)件和第二構(gòu)件雖然是被相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的構(gòu)件，但各構(gòu)件并不是以彼此能旋轉(zhuǎn)的方式直接連接，而是經(jīng)由第一連桿部以各構(gòu)件能以不同的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方式連接。該各構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)面相當(dāng)于上述的規(guī)定的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面。因此，在以第一旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)的第一構(gòu)件與以第二旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)的第二構(gòu)件之間形成有與兩旋轉(zhuǎn)軸間的軸間距離、即規(guī)定距離相應(yīng)的分離空間，因此，由于該分離空間的存在，第一構(gòu)件和第二構(gòu)件在規(guī)定的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動中難以干涉。由此，能在更寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。

另一方面，通過分別利用第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸將第一構(gòu)件和第二構(gòu)件連接，從而在第一構(gòu)件與第二構(gòu)件之間的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動中，在結(jié)構(gòu)上述成為兩構(gòu)件獨立的狀態(tài)。因此，經(jīng)由第二連桿部將兩構(gòu)件連接。具體而言，如上所述，以設(shè)于第一構(gòu)件側(cè)的第一支承軸和設(shè)于第二構(gòu)件側(cè)的第二支承軸之間的軸間距離為恒定的方式將第二連桿部與兩支承軸連接。并且，以在規(guī)定的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面內(nèi)將第一支承軸與第二支承軸相連的直線和將第一旋轉(zhuǎn)軸與第二旋轉(zhuǎn)軸相連的直線交叉的方式配置這四個軸，從而能夠在利用第二連桿部使第一支承軸與第二支承軸之間的距離為恒定的狀態(tài)下實現(xiàn)第一構(gòu)件與第二構(gòu)件的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。

綜上，本發(fā)明涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)被從直動促動器施加輸出時，例如，第一構(gòu)件被相對于第一連桿部以第一旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。此時，第一構(gòu)件與第二構(gòu)件經(jīng)由第二連桿部相連接，因此，第二構(gòu)件與第一構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)連動地被相對于第一連桿部以第二旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)第一構(gòu)件與第二構(gòu)件的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。根據(jù)這樣的本發(fā)明涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，利用一個直動促動器就能夠?qū)崿F(xiàn)以不同的兩個旋轉(zhuǎn)軸連接的第一構(gòu)件與第二構(gòu)件的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，因此，能減小促動器的配置所需要的空間容積，且能夠盡可能地避免兩構(gòu)件的干涉。其結(jié)果是，能不對第一構(gòu)件與第二構(gòu)件的外側(cè)表面的形狀施加較大的變更而盡可能地擴(kuò)寬兩構(gòu)件之間的旋轉(zhuǎn)范圍。

發(fā)明效果

能夠提供設(shè)于機(jī)器人中的被相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的兩個構(gòu)件之間、不對兩構(gòu)件的外側(cè)表面的形狀施加較大的變更而能盡可能地擴(kuò)寬兩構(gòu)件之間的旋轉(zhuǎn)范圍的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

附圖說明

圖1是適用本發(fā)明涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的機(jī)器人的主視圖。

圖2是圖1所示的機(jī)器人的側(cè)視圖。

圖3是圖1所示的機(jī)器人的后視圖。

圖4是表示在圖1所示的機(jī)器人中拆下了臂部和驅(qū)動單元的狀態(tài)的圖。

圖5是裝入圖1所示的機(jī)器人的臂部的、第一實施例涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的外觀圖。

圖6是表示圖5所示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的連桿構(gòu)件的動作的第一圖。

圖7是表示圖5所示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的連桿構(gòu)件的動作的第二圖。

圖8是表示圖5所示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的連桿構(gòu)件的動作的第三圖。

圖9是表示本發(fā)明中的第一實施例涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的變形例的第一圖。

圖10是表示本發(fā)明中的第一實施例涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的變形例的第二圖。

圖11是裝入圖1所示的機(jī)器人的臂部的、第二實施例涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的第一外觀圖。

圖12是裝入圖1所示的機(jī)器人的臂部的、第二實施例涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的第二外觀圖。

具體實施方式

以下，基于附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。只要沒有特別說明，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不僅限定于本實施例所記載的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對配置等。

實施例1

<機(jī)器人10的構(gòu)成>

基于圖1～圖3說明搭載有本發(fā)明涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的機(jī)器人10的概略構(gòu)成。圖1是機(jī)器人10的主視圖，圖2是機(jī)器人10的左側(cè)視圖，圖3是機(jī)器人10的后視圖。需要說明的是，在本實施例中，在使機(jī)器人10的行進(jìn)方向為x軸正方向、從機(jī)器人10看的左手方向為y軸正方向、機(jī)器人10的重力相反方向為z軸正方向時，x軸為側(cè)傾軸，y軸為俯仰軸，z軸為橫擺軸。因此，繞x軸的旋轉(zhuǎn)成為側(cè)傾動作，繞y軸的旋轉(zhuǎn)成為俯仰動作，繞z軸的旋轉(zhuǎn)成為橫擺動作。另外，本實施例中的上方是z軸正方向、即重力相反方向，另一方面，下方是z軸負(fù)方向、即重力方向，左右方向是從機(jī)器人10看時的左右方向，y軸正方向為左方，y軸負(fù)方向為右方。

機(jī)器人10是人型機(jī)器人，具有模仿了人類的骨骼結(jié)構(gòu)的身體。概略地說，在圖1中，通過沿z軸方向延伸的脊骨部14及后述的由板金形成的各種骨部14a～14d、以支承脊骨部14的方式與脊骨部14連結(jié)的腰骨部15、進(jìn)一步支承腰骨部15且連接有未圖示的機(jī)器人10的一對腿部的骨盆部16形成機(jī)器人10的上半身的骨骼結(jié)構(gòu)(以下簡稱為“上半身骨骼結(jié)構(gòu)”)。并且，在脊骨部14連接有機(jī)器人10的頸部13，進(jìn)一步在該頸部13上配置有頭部11。需要說明的是，在頭部11搭載有用于拍攝外部的相機(jī)12。通過經(jīng)由該頸部13的、頭部11與脊骨部14的連接，頭部11能相對于脊骨部14進(jìn)行側(cè)傾動作、橫擺動作，這些動作所用的機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不是構(gòu)成本發(fā)明的核心的結(jié)構(gòu)，因此在本說明書中省略其詳細(xì)的說明。

另外，在機(jī)器人10中，與右上半身和左上半身分別對應(yīng)地配置有擔(dān)任其上半身的驅(qū)動的驅(qū)動單元20。在此，如圖4所示，脊骨部14在位于機(jī)器人10的肩部分的部位連接有機(jī)器人前面?zhèn)鹊那胺芥i骨部14a和機(jī)器人背面?zhèn)鹊谋趁骀i骨部14b。而且，脊骨部14在位于機(jī)器人10的胸部分(比肩部分靠下方的部位)的部位連接有機(jī)器人前面?zhèn)鹊那胺叫毓遣?4c和機(jī)器人背面?zhèn)鹊谋趁嫘毓遣?4d。通過這些骨部14a～14d及脊骨部14而在夾著脊骨部14的機(jī)器人10的上半身內(nèi)的左右形成規(guī)定的空間，配置為在該左右的規(guī)定的空間分別收納有驅(qū)動單元20，相對于各骨部14a～14d連接驅(qū)動單元20。由此，在機(jī)器人10內(nèi)安裝有兩個驅(qū)動單元20。骨部14a～14d相對于脊骨部14而言由平板狀的板金形成，因此，驅(qū)動單元20相對于脊骨部14的安裝能比較彈性地進(jìn)行。

圖4表示機(jī)器人10的左側(cè)的臂部50和與其對應(yīng)的左上半身用的驅(qū)動單元20成為一體而從機(jī)器人10的上半身骨骼結(jié)構(gòu)拆下的狀態(tài)。這樣，驅(qū)動單元20構(gòu)成為能與對應(yīng)的臂部50一起從機(jī)器人10的上半身骨骼結(jié)構(gòu)拆下，從而能適當(dāng)?shù)鼐S持機(jī)器人10的組裝性、維護(hù)性。在該驅(qū)動單元20內(nèi)搭載有用于使臂部50進(jìn)行俯仰旋轉(zhuǎn)的促動器和將該促動器的輸出傳遞至臂部50的傳遞機(jī)構(gòu)，但驅(qū)動單元20本身并不是構(gòu)成本發(fā)明的核心的結(jié)構(gòu)，因此在本說明書中省略其詳細(xì)的說明。

<臂部50的構(gòu)成>

在此，基于圖5～圖8說明臂部50的構(gòu)成。圖5是表示擔(dān)任構(gòu)成臂部50的兩個臂構(gòu)件、即上臂側(cè)的第一臂構(gòu)件51和下臂側(cè)的第二臂構(gòu)件52的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的關(guān)節(jié)部、即肘關(guān)節(jié)部54的外觀圖。需要說明的是，為了容易把握該肘關(guān)節(jié)部54的構(gòu)成，在圖5中省略了圖1等所示的覆蓋各臂構(gòu)件的蓋構(gòu)件的記載。另外，圖6～圖8是用于說明形成該肘關(guān)節(jié)部54的第一連桿部53和第二連桿部55的動作的圖，是以沿著臂部50的長軸方向的剖面表示第一臂構(gòu)件51、第二臂構(gòu)件52及肘關(guān)節(jié)部54的剖視圖。

第一臂構(gòu)件51具有沿著其長軸方向的一對板狀框架51a和將該一對板狀框架51a連接的基座框架51b。另外，關(guān)于第二臂構(gòu)件52，也同樣地具有沿著其長軸方向的一對板狀框架52a和將該一對板狀框架52a連接的基座框架52b。在此，第二臂構(gòu)件52側(cè)的板狀框架52a之間的距離設(shè)定為與第一臂構(gòu)件51側(cè)的板狀框架51a之間的距離大致相同。并且，一對板狀框架51a的長軸方向的開口側(cè)和一對板狀框架52a的長軸方向的開口側(cè)配置為彼此對置。因此，利用一對板狀框架51a、52a及基座框架51b、52b形成有大致圍成的空間，成為在該被圍成的空間內(nèi)收容有用于對肘關(guān)節(jié)部54進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的促動器57以及用于將該促動器57的輸出向各臂構(gòu)件傳遞的、相當(dāng)于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的肘關(guān)節(jié)部54所用的連桿機(jī)構(gòu)的狀態(tài)。

首先，說明促動器57。促動器57是具有伺服馬達(dá)、主體部和沿促動器的軸向進(jìn)行直線移動的輸出軸57a的直動促動器。在輸出軸57a的外周面形成有螺旋狀的螺紋槽，在主體部以僅允許繞軸線的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)收納有與輸出軸57a的螺紋槽螺合的滾珠絲杠螺母(未圖示)。并且，伺服馬達(dá)以使該滾珠絲杠螺母旋轉(zhuǎn)的方式與主體部連接，在主體部內(nèi)限制滾珠絲杠螺母的軸線方向的移動，因此，通過伺服馬達(dá)的驅(qū)動，輸出軸57a沿軸向進(jìn)行直線運(yùn)動、即直動。

并且，促動器57的輸出軸57a與構(gòu)成肘關(guān)節(jié)部54的第一連桿部53和第二連桿部55中的第一連桿部53連接。并且，如圖5所示，第一連桿部53具有從基部53c的兩端向相同方向延伸出的兩個壁部53a，并且，以將兩壁部53a相連的方式設(shè)有與基部53c平行的橋部53b。該第一連桿部53以相對于第一臂構(gòu)件51旋轉(zhuǎn)自如的方式由軸承支承，其旋轉(zhuǎn)軸由附圖標(biāo)記61表示，稱為第一旋轉(zhuǎn)軸61。而且，第一連桿部53以相對于第二臂構(gòu)件52也旋轉(zhuǎn)自如的方式由軸承支承，其旋轉(zhuǎn)軸由附圖標(biāo)記62表示，稱為第二旋轉(zhuǎn)軸62。需要說明的是，第一旋轉(zhuǎn)軸61和第二旋轉(zhuǎn)軸62為彼此平行的旋轉(zhuǎn)軸。

另外，在橋部53b，以相對于第一連桿部53的朝向可變的方式連接有促動器57的輸出軸57a，其連接點設(shè)為57b(參照圖6～圖8)。并且，促動器57配置于第一臂構(gòu)件51的一對板狀框架51a之間，為了在如后述那樣從促動器57向第一連桿部53施加輸出時能根據(jù)第一連桿部53的姿勢適當(dāng)?shù)卣{(diào)整促動器57的輸出軸的朝向，而將促動器57以相對于第一臂構(gòu)件51、即一對板狀框架51a旋轉(zhuǎn)自如的方式由軸承支承，其旋轉(zhuǎn)軸用附圖標(biāo)記56表示。即，該旋轉(zhuǎn)軸56是用于根據(jù)由第一連桿部53的繞第一旋轉(zhuǎn)軸61的旋轉(zhuǎn)引起的、輸出軸57a與橋部53b的連接點57b的位移使促動器57相對于第一臂構(gòu)件51適當(dāng)?shù)貎A斜的構(gòu)件。

這樣構(gòu)成的第一連桿部53形成分別經(jīng)由第一旋轉(zhuǎn)軸61和第二旋轉(zhuǎn)軸62分別旋轉(zhuǎn)自如地連接第一臂構(gòu)件51和第二臂構(gòu)件52的、雙軸關(guān)節(jié)。此時，第一旋轉(zhuǎn)軸61與第二旋轉(zhuǎn)軸62之間的軸間距離隔開規(guī)定距離，因此，以各旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第一臂構(gòu)件51和第二臂構(gòu)件52分別配置于不易干涉的狀況。但是，促動器57的輸出軸57a僅與第一連桿部53側(cè)連接，因此，并不是促動器57的輸出直接向第二臂構(gòu)件62傳遞的構(gòu)成。因此，設(shè)有將第一臂構(gòu)件51和第二臂構(gòu)件52相連的第二連桿部55。

第二連桿部55如上所述是形成肘關(guān)節(jié)部54的連桿部之一。具體而言，第二連桿部55與以將第一臂構(gòu)件51的一對板狀框架51a之間相連的方式設(shè)置的第一支承軸63和以將第二臂構(gòu)件52的一對板狀框架52a之間相連的方式設(shè)置的第二支承軸64連接。在此，以在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面內(nèi)將第一支承軸63和第二支承軸64相連的直線與將第一旋轉(zhuǎn)軸61和第二旋轉(zhuǎn)軸62相連的直線交叉的方式，相對于第一旋轉(zhuǎn)軸61和第二旋轉(zhuǎn)軸62配置第一支承軸63和第二支承軸64，并且，第一支承軸63及第二支承軸64成為與第一旋轉(zhuǎn)軸61及第二旋轉(zhuǎn)軸62彼此平行的軸。由此，后述的、由促動器57產(chǎn)生的第一臂構(gòu)件51、第二臂構(gòu)件52、第一連桿部53、第二連桿部55的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動在同一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面上進(jìn)行。并且，第二連桿部55通過其連桿主體將第一支承軸63與第二支承軸64相連，從而將兩支承軸之間的軸間距離保持為一定的距離。通過這樣的構(gòu)成，能夠使具有各自的旋轉(zhuǎn)軸的第一臂構(gòu)件51和第二臂構(gòu)件53之間形成相關(guān)關(guān)系，因此，能使第二臂構(gòu)件53與促動器57的輸出連動。需要說明的是，第二連桿部55配置為位于第一連桿部53的兩個壁部53a之間。

在此，第一支承軸63和第二支承軸64分別配置為架設(shè)于對置的板狀框架51a、52a上，因此，在形成有圖5所示的肘關(guān)節(jié)部54的狀態(tài)下，在第一連桿部53的內(nèi)部形成有供第一支承軸63沿其軸長方向插入且通過的第一引導(dǎo)貫通孔53d和供第二支承軸64沿其軸長方向插入且通過的第二引導(dǎo)貫通孔53e(參照圖6～圖8)。更具體而言，第一引導(dǎo)貫通孔53d分別設(shè)于第一連桿部53的兩個壁部53a，其形狀是沿著第一連桿部53以第一旋轉(zhuǎn)軸61為中心旋轉(zhuǎn)時的第一支承軸63的軌跡延伸的形狀，其延伸方向上的長度為第一規(guī)定長度。因此，例如，如圖6所示，第一引導(dǎo)貫通孔53d是在作為該旋轉(zhuǎn)時的軌跡延伸的方向上具有有限的長度的貫通孔，在其延伸方向的兩側(cè)分別存在有第一引導(dǎo)貫通孔53d的端部。因此，第一支承軸63能夠僅在第一引導(dǎo)貫通孔53d的延伸方向的范圍內(nèi)相對于第一連桿部53進(jìn)行相對移動。

而且，第二引導(dǎo)貫通孔53e設(shè)于第一連桿部53的基部53c，其形狀是沿著第一連桿部53以第二旋轉(zhuǎn)軸62為中心旋轉(zhuǎn)時的第二支承軸64的軌跡延伸的形狀，其延伸方向上的長度為第二規(guī)定長度。因此，例如，如圖6所示，第二引導(dǎo)貫通孔53e是在作為該旋轉(zhuǎn)時的軌跡延伸的方向上具有有限的長度的貫通孔，在其延伸方向的兩側(cè)分別存在有第二引導(dǎo)貫通孔53e的端部。因此，第二支承軸64能夠僅在第二引導(dǎo)貫通孔53e的延伸方向的范圍內(nèi)相對于第一連桿部53進(jìn)行相對移動。這些第一引導(dǎo)貫通孔53d和第二引導(dǎo)貫通孔53e相當(dāng)于本發(fā)明涉及的引導(dǎo)貫通孔。

在此，基于圖6～圖8說明由上述的第一連桿部53和第二連桿部55形成的肘關(guān)節(jié)部54的動作。圖6表示臂部50筆直地伸長了的狀態(tài)、即第一臂構(gòu)件51的軸中心和第二臂構(gòu)件52的軸中心在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面上位于一直線上的狀態(tài)。需要說明的是，該狀態(tài)相當(dāng)于本發(fā)明涉及的最大伸長狀態(tài)。并且，通過促動器57的輸出軸57a向第一連桿部53側(cè)伸長，從而第二臂構(gòu)件52逐漸相對于第一臂構(gòu)件51旋轉(zhuǎn)、彎折(圖7所示的狀態(tài))。并且，最終，如圖8所示，形成第二臂構(gòu)件52相對于第一臂構(gòu)件51最彎折的狀態(tài)、即第一臂構(gòu)件51的旋轉(zhuǎn)內(nèi)側(cè)側(cè)面51c與第二臂構(gòu)件52的旋轉(zhuǎn)內(nèi)側(cè)側(cè)面52c所成的角(以下稱為“彎折角度”)最小的狀態(tài)。以下，詳細(xì)說明各連桿部的動作。

在圖6所示的最大伸長狀態(tài)下，成為第一臂構(gòu)件51和第二臂構(gòu)件52筆直地伸長了的狀態(tài)。此時，第一臂構(gòu)件51側(cè)的第一支承軸63在圖6中成為與第一引導(dǎo)貫通孔53d的右側(cè)的端部(即靠第二臂構(gòu)件52的端部)抵接的狀態(tài)。與此同時，第二臂構(gòu)件53側(cè)的第二支承軸64在圖6中成為與第二引導(dǎo)貫通孔53e的右側(cè)的端部抵接的狀態(tài)。即，最大伸長狀態(tài)是通過成為第一支承軸63和第二支承軸64分別與對應(yīng)的引導(dǎo)貫通孔53d、53e的端部抵接、其動作被阻止的狀態(tài)而形成為臂部50的狀態(tài)。

另外，在包含該最大伸長狀態(tài)、第一臂構(gòu)件51和第二臂構(gòu)件52大致伸長了的狀態(tài)(相當(dāng)于本發(fā)明涉及的規(guī)定的伸長狀態(tài)的狀態(tài))下，如圖6所示，連接點57b在沿著旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面內(nèi)的輸出軸57a的延伸方向(在圖6中用單點劃線所示的方向。另外，圖中用虛線表示從第一旋轉(zhuǎn)軸61相對于上述單點劃線的垂線。需要說明的是，在后述的圖7、圖8中也相同。)的可動范圍內(nèi)相對于第一旋轉(zhuǎn)軸61而言位于左側(cè)。需要說明的是，該可動范圍是通過如下方式特定的連接點57b能位移的范圍，即，在圖6所示的最大伸長狀態(tài)下，連接點57b位于其一方的端部(是比上述虛線與單點劃線的交點靠左側(cè)的端部，換言之，相對于第一旋轉(zhuǎn)軸61而言位于第一臂構(gòu)件52側(cè)的端部)，在后述的圖8所示的最大彎折狀態(tài)下，連接點57b位于另一方的端部(是比上述虛線與單點劃線的交點靠右側(cè)的端部，換言之相對于第一旋轉(zhuǎn)軸61而言位于右側(cè)的端部)。因此，連接點57b構(gòu)成為在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面內(nèi)沿著輸出軸57a的延伸方向向相對于第一旋轉(zhuǎn)軸61的左右兩側(cè)位移。通過這樣地設(shè)定連接點57b的可動范圍，在如后述那樣驅(qū)動輸出軸57a時，能夠盡可能地縮小促動器57相對于第一臂構(gòu)件51的傾斜，容易實現(xiàn)第一臂構(gòu)件51的緊湊化、避免彎折時的第一臂構(gòu)件51與第二臂構(gòu)件52的干涉。

從該最大伸長狀態(tài)，通過促動器57的驅(qū)動，其輸出軸57a向第一連桿部53側(cè)突出，連接點57b向圖中的虛線接近。于是，以第一臂構(gòu)件51為中心觀察時，如圖7所示，第一連桿部53以第一旋轉(zhuǎn)軸61為中心繞順時針旋轉(zhuǎn)。此時，如上述那樣以將第一支承軸63與第二支承軸64相連的直線和將第一旋轉(zhuǎn)軸61與第二旋轉(zhuǎn)軸62相連的直線交叉的方式配置這四個軸，通過第二連桿部55將第一支承軸63與第二支承軸64相連，因此，當(dāng)產(chǎn)生上述第一連桿部53的繞順時針的旋轉(zhuǎn)時，對第二臂構(gòu)件52作用有以第二旋轉(zhuǎn)軸62為中心的繞順時針的旋轉(zhuǎn)力矩。其結(jié)果是，彎折角度逐漸減小，例如，在圖7所示的狀態(tài)下，彎折角度大致為90度。需要說明的是，在該狀態(tài)下，第一支承軸63位于第一引導(dǎo)貫通孔53d的延伸長度的大致中央部分，第二支承軸64位于第二引導(dǎo)貫通孔53e的延伸長度的大致中央部分。另外，通過第一連桿部53繞順時針旋轉(zhuǎn)，促動器57的輸出軸57a與橋部53b的連接點57b的位置位于圖中的虛線上，與圖6所示的位置相比向圖中上方移動。但是，由于促動器57安裝為能以旋轉(zhuǎn)軸56為中心相對于第一臂構(gòu)件51傾斜，因此，例如，如圖7所示，即使上述連接點57b向上方移動，也能適當(dāng)?shù)乩^續(xù)從促動器57向第一連桿部53施加輸出。

并且，當(dāng)促動器57的輸出軸57a進(jìn)一步向第一連桿部53側(cè)突出、連接點57b向圖中的虛線的右側(cè)、即向上述可動范圍的另一方的端部側(cè)位移時，第一連桿部53以第一旋轉(zhuǎn)軸61為中心進(jìn)一步繞順時針旋轉(zhuǎn)，與其相應(yīng)地，第二臂構(gòu)件52以第二旋轉(zhuǎn)軸62為中心進(jìn)一步繞順時針旋轉(zhuǎn)，從而形成圖8所示的最大彎折狀態(tài)。需要說明的是，該最大彎折狀態(tài)是通過成為第一支承軸63與第一引導(dǎo)貫通孔53d的左側(cè)的端部(即靠第一臂構(gòu)件51的端部)抵接、從圖6所示的最大伸長狀態(tài)起的、第一支承軸63在第一引導(dǎo)貫通孔53d內(nèi)的移動被阻止的狀態(tài)而形成為臂部50的狀態(tài)。

這樣構(gòu)成的第一臂構(gòu)件51和第二臂構(gòu)件52的肘關(guān)節(jié)部54將第一臂構(gòu)件51和第二臂構(gòu)件52分別經(jīng)由對應(yīng)的第一旋轉(zhuǎn)軸61、第二旋轉(zhuǎn)軸62與第一連桿部53連接。并且，由于第一旋轉(zhuǎn)軸61與第二旋轉(zhuǎn)軸62之間的軸間距離被設(shè)定為規(guī)定距離，因此，能盡可能地縮小以各旋轉(zhuǎn)軸為中心的各臂構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)范圍彼此干涉的區(qū)域。其結(jié)果是，如圖8所示，能不對第一臂構(gòu)件51及第二臂構(gòu)件52的外側(cè)表面的形狀施加較大的變更而盡可能地縮小臂部50的最大彎折角度。另外，第一臂構(gòu)件51與第二臂構(gòu)件52通過第二連桿部55相連，從而利用一臺直動促動器57就能實現(xiàn)雙軸結(jié)合的第一臂構(gòu)件51與第二臂構(gòu)件52的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。由此，能減小兩臂構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所用的促動器所占的空間容積。

而且，在如上述那樣設(shè)定連接點57b的可動范圍時，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面內(nèi)，連接點57b與第一支承軸63相對于將第一旋轉(zhuǎn)軸61與第二旋轉(zhuǎn)軸62相連的直線而言位于同一側(cè)。在此，當(dāng)連接點57b從圖6所示的狀態(tài)向圖8所示的狀態(tài)位移時，第二連桿部55繞順時針旋轉(zhuǎn)，并且，將第一旋轉(zhuǎn)軸61與第二旋轉(zhuǎn)軸62相連的直線和將第一支承軸63與第二支承軸64相連的直線構(gòu)成為交叉。但是，通過如上述那樣設(shè)定連接點57b和第一支承軸63的位置，從而在第二連桿部55繞順時針旋轉(zhuǎn)時，其旋轉(zhuǎn)方向成為遠(yuǎn)離第一旋轉(zhuǎn)軸61、第二旋轉(zhuǎn)軸62的方向，因此難以與兩軸干涉。這意味著盡可能寬地確保第二臂構(gòu)件52相對于第一臂構(gòu)件51的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的范圍，可以說是極其有用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)涉及的構(gòu)成。

另外，在第一臂構(gòu)件51與第二臂構(gòu)件52的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動中，在臂部50最伸長的最大伸長狀態(tài)和臂部50最彎折的最大彎折狀態(tài)下，成為連接有第二連桿部55的第一支承軸63、第二支承軸64的至少任一方與各自對應(yīng)的引導(dǎo)貫通孔的端部抵接的狀態(tài)。其結(jié)果是，能夠容易地形成對第一臂構(gòu)件51與第二臂構(gòu)件52的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的范圍進(jìn)行機(jī)械限制的止擋件，換言之，即使為容易的止擋件構(gòu)成，也能適當(dāng)?shù)匾种频谝槐蹣?gòu)件51與第二臂構(gòu)件52的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動中的不合適、例如第一臂構(gòu)件51與第二臂構(gòu)件52的旋轉(zhuǎn)沖撞等。

<變形例>

另外，基于圖9及圖10說明肘關(guān)節(jié)部54的變形例。圖9與圖6相同表示臂部50處于最大伸長狀態(tài)的狀態(tài)，另外，圖10與圖8相同表示處于最大彎折狀態(tài)的狀態(tài)。需要說明的是，在圖9及圖10中，對與圖6～圖8所示的構(gòu)成基本對應(yīng)的構(gòu)成標(biāo)注相同的參照符號，并省略其詳細(xì)的說明。

在此，本變形例與圖6～圖8所示的實施例不同的點在于，連接點57b的位置與各臂構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的相互關(guān)系。具體而言，在包含最大伸長狀態(tài)、第一臂構(gòu)件51與第二臂構(gòu)件52大致伸長的狀態(tài)下，如圖9所示，連接點57b在沿著旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面內(nèi)的輸出軸57a的延伸方向(在圖8、9中用單點劃線表示的方向。另外，圖中用虛線表示從第一旋轉(zhuǎn)軸61相對于上述單點劃線的垂線。)的可動范圍內(nèi)相對于第一旋轉(zhuǎn)軸61而言位于右側(cè)。需要說明的是，該可動范圍是以下述方式特定的連接點57b能位移的范圍，即，在圖9所示的最大伸長狀態(tài)下，連接點57b位于其一方的端部(是比上述虛線與單點劃線的交點靠右側(cè)的端部，換言之，相對于第一旋轉(zhuǎn)軸61而言位于第二臂構(gòu)件52側(cè)的端部)，在后述的圖10所示的最大彎折狀態(tài)下，連接點57b位于另一方的端部(是比上述虛線與單點劃線的交點靠左側(cè)的端部，換言之相對于第一旋轉(zhuǎn)軸61而言位于第一臂構(gòu)件51側(cè)的端部)。因此，連接點57b構(gòu)成為在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面內(nèi)沿著輸出軸57a的延伸方向向相對于第一旋轉(zhuǎn)軸61的左右兩側(cè)位移。通過這樣設(shè)定連接點57b的可動范圍，與圖6～圖8所示的實施例相同，在驅(qū)動輸出軸57a時，能夠盡可能地減小促動器57相對于第一臂構(gòu)件51的傾斜，容易實現(xiàn)第一臂構(gòu)件51的緊湊化、避免彎折時的第一臂構(gòu)件51與第二臂構(gòu)件52的干涉。

從該最大伸長狀態(tài)，通過促動器57的驅(qū)動，將其輸出軸57a向促動器57內(nèi)拉入，從而第一連桿部53繞逆時針旋轉(zhuǎn)，與其相應(yīng)地，第二臂構(gòu)件52以第二旋轉(zhuǎn)軸62為中心繞逆時針旋轉(zhuǎn)，從而，最終如圖10所示，連接點57b位于圖中的虛線的左側(cè)、即上述可動范圍的最左側(cè)的端部，形成最大彎折狀態(tài)。

在這樣地設(shè)定連接點57b的可動范圍時，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面內(nèi)，連接點57b與第一支承軸63隔著將第一旋轉(zhuǎn)軸61與第二旋轉(zhuǎn)軸62相連的直線分別位于相反側(cè)。在此，當(dāng)連接點57b從圖9所示的狀態(tài)向圖10所示的狀態(tài)位移時，第二連桿部55繞逆時針旋轉(zhuǎn)，并且將第一旋轉(zhuǎn)軸61與第二旋轉(zhuǎn)軸62相連的直線和將第一支承軸63與第二支承軸64相連的直線構(gòu)成為交叉。但是，通過如上述那樣設(shè)定連接點57b和第一支承軸63的位置，從而在第二連桿部55繞逆時針旋轉(zhuǎn)時，其旋轉(zhuǎn)方向成為遠(yuǎn)離第一旋轉(zhuǎn)軸61、第二旋轉(zhuǎn)軸62的方向，因此難以與兩軸干涉。這意味著盡可能寬地確保第二臂構(gòu)件52相對于第一臂構(gòu)件51的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的范圍，可以說是極其有用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)涉及的構(gòu)成。

在此，對本變形例與上述的實施例進(jìn)行比較，在本變形例涉及的肘關(guān)節(jié)部54中，通過將促動器57的輸出軸57a拉入，而使第二臂構(gòu)件52相對于第一臂構(gòu)件51彎折，另一方面，在上述的實施例涉及的肘關(guān)節(jié)部54中，通過使促動器57的輸出軸57a突出，而使第二臂構(gòu)件52相對于第一臂構(gòu)件51彎折。這樣，輸出軸57a的直動方向和肘關(guān)節(jié)部54的彎折方向的相互關(guān)系在兩例中不同，但作為機(jī)器人中的肘關(guān)節(jié)部54，根據(jù)各種各樣的理由適當(dāng)選擇應(yīng)用任一形式即可。例如，在促動器57中，在輸出軸57a的特定的直動方向上獲得優(yōu)選的摩擦特性的情況下，在考慮其摩擦特性地確定輸出軸的直動方向的基礎(chǔ)上，基于上述公開的內(nèi)容確定該情況下的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動面內(nèi)的連接點57b與第一支承軸63的配置，從而能夠形成旋轉(zhuǎn)驅(qū)動范圍較寬的肘關(guān)節(jié)部54。

實施例2

基于圖11及圖12說明本發(fā)明的第二實施例。圖11表示處于最大伸長狀態(tài)的臂部50，圖12表示從最大伸長狀態(tài)在一定程度上相對于第一臂構(gòu)件51對第二臂構(gòu)件52進(jìn)行了相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的狀態(tài)、即彎折了的狀態(tài)。在此，在上述的第一實施例中，形成肘關(guān)節(jié)部54的第二連桿部55配置為處于第一連桿部53的兩個壁部53a之間，肘關(guān)節(jié)部54自身成為被收容在第一臂構(gòu)件51的板狀框架51a與第二臂構(gòu)件52的板狀框架52a之間的空間的狀態(tài)。因此，在本實施例中，將形成肘關(guān)節(jié)部54的第二連桿部55作為側(cè)面板形成在該空間之外、即相對于旋轉(zhuǎn)內(nèi)側(cè)側(cè)面51c、52c正交的側(cè)面上。這樣形成為側(cè)面板的第二連桿部55，如圖12所示，即使在臂部50彎折了的狀態(tài)下，也不會存在于與旋轉(zhuǎn)內(nèi)側(cè)側(cè)面51c、52c干涉的位置。

在這樣構(gòu)成的肘關(guān)節(jié)部54中，作為側(cè)面板的第二連桿部55與第一支承軸63及第二支承軸64連接，第一支承軸63和第二支承軸64與上述第一實施例相同成為插入在第一連桿部51設(shè)置的、與各支承軸對應(yīng)的引導(dǎo)貫通孔53d、53e(在圖11、圖12中未圖示)的狀態(tài)。需要說明的是，第一連桿部51與第一臂構(gòu)件51及第二臂構(gòu)件52的經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸61、62的連接與上述的第一實施例相同，但其各旋轉(zhuǎn)軸61、62位于作為側(cè)面板的第二連桿部55的下方，因此，在圖11及圖12所示的狀態(tài)下未圖示。而且，各引導(dǎo)貫通孔的端部與各支承軸的抵接狀態(tài)和臂部50的姿勢(即最大伸長狀態(tài)及最大彎折狀態(tài))的相關(guān)關(guān)系也與第一實施例相同，因此省略其詳細(xì)的說明。通過這樣將第二連桿部55形成為側(cè)面板，與上述的第一實施例相同，能不對第一臂構(gòu)件51及第二臂構(gòu)件52的外側(cè)表面的形狀較大的變更而盡可能地減小臂部50的最大彎折角度，而且，能夠容易地形成對第一臂構(gòu)件51與第二臂構(gòu)件52的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的范圍進(jìn)行機(jī)械限制的止擋件。

<其他的實施例>

在上述的實施例中，作為本發(fā)明涉及的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，例示了臂部50中的肘關(guān)節(jié)部54，但取而代之也可以將本發(fā)明應(yīng)用于機(jī)器人10的腿部的膝關(guān)節(jié)部，即，在腿部由上腿部和小腿部形成的情況下，用于使上腿部與小腿部相對地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的膝關(guān)節(jié)部。另外，也可以將本發(fā)明應(yīng)用于其他的關(guān)節(jié)部、即將構(gòu)成機(jī)器人的構(gòu)件中的進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的構(gòu)件彼此相連的關(guān)節(jié)部。

附圖標(biāo)記說明

10…機(jī)器人、14…背骨部、14a…前方鎖骨部、14b…背面鎖骨部、14c…前方胸骨部、14d…背面胸骨部、15…腰骨部、19…彈簧、20…驅(qū)動單元、50…臂部、51…第一臂構(gòu)件、51c…旋轉(zhuǎn)內(nèi)側(cè)側(cè)面、52…第二臂構(gòu)件、52c…旋轉(zhuǎn)內(nèi)側(cè)側(cè)面、53…第一連桿部、54…肘關(guān)節(jié)部、55…第二連桿部、56…旋轉(zhuǎn)軸、57…促動器、61…第一旋轉(zhuǎn)軸、62…第二旋轉(zhuǎn)軸、63…第一支承軸、64…第二支承軸。