本發(fā)明涉及用于對(duì)機(jī)器人的臂部進(jìn)行側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，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(kāi)發(fā)也越來(lái)越盛行。在機(jī)器人中，特別是能直立步行的人型機(jī)器人(智能機(jī)器人)被期待能夠代替人類(lèi)的行動(dòng)。就這樣的人型機(jī)器人而言，為了模仿人類(lèi)的動(dòng)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(gè)自由度的各種各樣的動(dòng)作。因此，在人型機(jī)器人的關(guān)節(jié)部，與對(duì)其關(guān)節(jié)施加的自由度相對(duì)應(yīng)地，伺服馬達(dá)等的促動(dòng)器的搭載數(shù)增加，由此，關(guān)節(jié)部的小型化變得困難，促動(dòng)器的結(jié)構(gòu)、配置變得復(fù)雜。

在此，例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1(特別是圖3)中，公開(kāi)了用于以側(cè)傾軸為中心對(duì)機(jī)器人的臂部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。具體而言，在與機(jī)器人主體鄰接且連接有臂部的肩部的框體內(nèi)部配置有側(cè)傾旋轉(zhuǎn)所用的伺服馬達(dá)，伺服馬達(dá)的輸出經(jīng)由傳送帶與側(cè)傾軸相連。由此，伺服馬達(dá)的輸出軸的旋轉(zhuǎn)作為以側(cè)傾軸為中心的旋轉(zhuǎn)被傳遞。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2006-198703號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

在上述的以往的臂部的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中，在肩部?jī)?nèi)配置有以側(cè)傾軸為中心的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所用的促動(dòng)器(伺服馬達(dá))。在這樣的配置結(jié)構(gòu)中，由于在肩部需要用于收容促動(dòng)器的空間，因此不得不將肩部設(shè)置得較大。另外，當(dāng)在肩部?jī)?nèi)配置有促動(dòng)器時(shí)，與肩部連接的臂部的側(cè)傾軸與該促動(dòng)器的輸出軸之間的距離變短，來(lái)自臂部的負(fù)荷容易向促動(dòng)器傳遞。因此，對(duì)于促動(dòng)器要求較大的剛性，結(jié)果，導(dǎo)致促動(dòng)器的大型化，要求肩部的進(jìn)一步的大型化。

另外，若在肩部?jī)?nèi)配置有促動(dòng)器，則還可能導(dǎo)致臂部的側(cè)傾軸、俯仰軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)負(fù)荷的增加，從這點(diǎn)出發(fā)考慮也還會(huì)導(dǎo)致各軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器大型化，不能避免肩部的大型化。促動(dòng)器、肩部的大型化不僅會(huì)使機(jī)器人的外觀(guān)設(shè)計(jì)變差，而且會(huì)由于機(jī)器人的重量增加導(dǎo)致消耗能量的增加、特別是繞肩部(肩關(guān)節(jié))的機(jī)器人的可動(dòng)范圍受限，不優(yōu)選。

本發(fā)明是鑒于上述的問(wèn)題點(diǎn)而做成的，其目的在于提供用于避免機(jī)器人的肩部的大型化的、臂部的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所涉及的結(jié)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，采用直動(dòng)促動(dòng)器作為用于進(jìn)行機(jī)器人的臂部的繞側(cè)傾軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的促動(dòng)器，并且采用將該直動(dòng)促動(dòng)器配置為位于肩部的外側(cè)的構(gòu)成。由此，能夠抑制肩部的大小，能夠消除由肩部變大引起的上述不良情況。

詳細(xì)而言，本發(fā)明是一種機(jī)器人中的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，其用于在機(jī)器人的側(cè)傾方向上對(duì)臂部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，所述臂部借助側(cè)傾支承部以在所述機(jī)器人的側(cè)傾方向上旋轉(zhuǎn)自如的方式安裝于機(jī)器人的肩部，所述機(jī)器人中的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具備：直動(dòng)促動(dòng)器，其具有直動(dòng)的輸出軸；安裝部，其以使所述直動(dòng)促動(dòng)器的主體位于與所述肩部鄰接的所述機(jī)器人的主體側(cè)、且該直動(dòng)促動(dòng)器的所述輸出軸能在所述肩部?jī)?nèi)出入的方式將該直動(dòng)促動(dòng)器安裝于該肩部；連接部，其以使來(lái)自所述直動(dòng)促動(dòng)器的所述輸出軸的輸出生成所述臂部的所述側(cè)傾支承部處的側(cè)傾方向的旋轉(zhuǎn)力矩的方式，將該輸出軸與該臂部連接。

本發(fā)明涉及的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)通過(guò)將直動(dòng)促動(dòng)器的輸出傳遞到臂部來(lái)實(shí)現(xiàn)臂部的側(cè)傾方向上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中的機(jī)器人的側(cè)傾軸是沿著機(jī)器人的行進(jìn)方向(前后方向)的軸，側(cè)傾方向上的旋轉(zhuǎn)是以該側(cè)傾軸為中心的旋轉(zhuǎn)，以下稱(chēng)為側(cè)傾旋轉(zhuǎn)。需要說(shuō)明的是，在該機(jī)器人中，除了側(cè)傾軸之外還存在有俯仰軸、橫擺軸，俯仰軸是沿著機(jī)器人的側(cè)方(左右方向)的軸，橫擺軸是機(jī)器人的上下方向(從機(jī)器人的腿部向頭部延伸的方向)。并且，將以俯仰軸為中心的旋轉(zhuǎn)稱(chēng)為俯仰旋轉(zhuǎn)，將以橫擺軸為中心的旋轉(zhuǎn)稱(chēng)為橫擺旋轉(zhuǎn)。

在機(jī)器人中，利用側(cè)傾支承部以能夠進(jìn)行側(cè)傾旋轉(zhuǎn)的方式將臂部安裝于肩部。并且，該肩部與機(jī)器人的主體側(cè)連接。并且，該臂部的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)通過(guò)來(lái)自直動(dòng)促動(dòng)器的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，基于安裝部進(jìn)行的直動(dòng)促動(dòng)器向肩部的安裝以直動(dòng)促動(dòng)器的主體不是位于肩部而是位于機(jī)器人的主體側(cè)、在該狀態(tài)下直動(dòng)促動(dòng)器的輸出軸在肩部?jī)?nèi)出入的方式實(shí)現(xiàn)。換言之，以使直動(dòng)促動(dòng)器的輸出軸從肩部的外部相對(duì)于內(nèi)部出入，而將臂部的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所用的輸出傳遞至臂部的方式，進(jìn)行基于安裝部的直動(dòng)促動(dòng)器的安裝。

需要說(shuō)明的是，從肩部的外部插入內(nèi)部的直動(dòng)促動(dòng)器的輸出軸通過(guò)連接部與臂部連接。通過(guò)基于該連接部進(jìn)行的連接，直動(dòng)促動(dòng)器的輸出傳遞至臂部，從而實(shí)現(xiàn)基于側(cè)傾支承部的以支承點(diǎn)為中心的臂部的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)。在此，由連接部進(jìn)行的連接只要能夠?qū)崿F(xiàn)臂部的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)，也可以直接進(jìn)行輸出軸與臂部的連接，也可以借助連桿機(jī)構(gòu)、減速機(jī)構(gòu)等的規(guī)定的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行。

在這樣構(gòu)成的機(jī)器人的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中，安裝于肩部的臂部的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)通過(guò)將來(lái)自配置于肩部的外側(cè)的直動(dòng)促動(dòng)器的輸出經(jīng)由在肩部的內(nèi)部出入的輸出軸傳遞至臂部來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，關(guān)于臂部的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源，在肩部?jī)?nèi)需要收容空間的構(gòu)成物成為直動(dòng)促動(dòng)器的輸出軸和連接部，直動(dòng)促動(dòng)器的主體自身不收容于肩部?jī)?nèi)，因此能夠相應(yīng)地抑制肩部的大小。另外，一般而言，直動(dòng)促動(dòng)器的輸出軸在其直動(dòng)時(shí)所占的空間容積，與具有旋轉(zhuǎn)軸的伺服馬達(dá)等的旋轉(zhuǎn)促動(dòng)器的情況相比減小，因此，如本發(fā)明這樣將直動(dòng)促動(dòng)器配置于肩部的外部的安裝形式對(duì)于抑制肩部的大小是極其有用的。

并且，通過(guò)能夠如上所述那樣抑制肩部的大小，能夠消除由肩部的大型化引起的不良情況、例如機(jī)器人的外觀(guān)設(shè)計(jì)的變差、機(jī)器人的重量增加引起的消耗能量的增加、繞肩部的機(jī)器人的可動(dòng)范圍的限制等。

發(fā)明效果

能夠提供用于避免機(jī)器人的肩部的大型化的、關(guān)于臂部的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

圖1是適用本發(fā)明涉及的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)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)器人中拆下了肩部、臂部和驅(qū)動(dòng)單元的狀態(tài)的圖。

圖5是表示在圖4中拆下來(lái)的驅(qū)動(dòng)單元的圖。

圖6是表示臂部的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)涉及的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的外觀(guān)的第一圖。

圖7是表示臂部的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)涉及的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的外觀(guān)的第二圖。

圖8是表示臂部的俯仰旋轉(zhuǎn)所用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成的第一圖。

圖9是表示臂部的俯仰旋轉(zhuǎn)所用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成的第二圖。

圖10是表示臂部的俯仰旋轉(zhuǎn)所用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成的第三圖。

圖11是表示臂部的俯仰旋轉(zhuǎn)所用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成的第四圖。

圖12是用于說(shuō)明臂部的俯仰旋轉(zhuǎn)所用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所包含的連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的第一圖。

圖13是用于說(shuō)明臂部的俯仰旋轉(zhuǎn)所用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所包含的連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的第二圖。

圖14a是表示圖6、圖7所示的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)所包含的連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的第一圖。

圖14b是表示圖6、圖7所示的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)所包含的連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的第二圖。

圖14c是表示圖6、圖7所示的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)所包含的連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的第三圖。

圖15是表示另一方式涉及的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的圖。

具體實(shí)施方式

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

實(shí)施例1

＜機(jī)器人10的構(gòu)成＞

基于圖1～圖3說(shuō)明搭載有本發(fā)明涉及的臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)所用的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的機(jī)器人10的概略構(gòu)成。該臂部50經(jīng)由肩部55與后述的驅(qū)動(dòng)單元20連接，進(jìn)一步安裝于機(jī)器人10的主體側(cè)(后述的上半身骨骼結(jié)構(gòu)側(cè))。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(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，在使機(jī)器人10的行進(jìn)方向?yàn)閤軸正方向、從機(jī)器人10看的左手方向?yàn)閥軸正方向、機(jī)器人10的重力相反方向?yàn)閦軸正方向時(shí)，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)傾旋轉(zhuǎn)，繞y軸的旋轉(zhuǎn)成為俯仰旋轉(zhuǎn)，繞z軸的旋轉(zhuǎn)成為橫擺旋轉(zhuǎn)。另外，本實(shí)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(shí)的左右方向，y軸正方向?yàn)樽蠓?，y軸負(fù)方向?yàn)橛曳健?/p>

機(jī)器人10是人型機(jī)器人，具有模仿了人類(lèi)的骨骼結(jié)構(gòu)的身體。概略地說(shuō)，在圖1中，通過(guò)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(duì)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(jiǎn)稱(chēng)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(shuō)明的是，在頭部11搭載有用于拍攝外部的相機(jī)12。通過(guò)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(duì)于脊骨部14進(jìn)行側(cè)傾旋轉(zhuǎn)、橫擺旋轉(zhuǎn)，這些旋轉(zhuǎn)動(dòng)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(shuō)明書(shū)中省略其詳細(xì)的說(shuō)明。

另外，在機(jī)器人10中，與右上半身和左上半身分別對(duì)應(yīng)地配置有擔(dān)任其上半身的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)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，以朝向機(jī)器人10的側(cè)方延伸的方式連接有機(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，以同樣朝向機(jī)器人10的側(cè)方延伸的方式連接有機(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(guò)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(dòng)單元20，相對(duì)于各骨部14a～14d連接驅(qū)動(dòng)單元20。由此，在機(jī)器人10內(nèi)安裝有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元20。骨部14a～14d由比脊骨部14的厚度薄的平板狀的板金形成，因此，驅(qū)動(dòng)單元20相對(duì)于脊骨部14的安裝能比較彈性地進(jìn)行。這些骨部14a～14d相當(dāng)于本發(fā)明的上半身支承部。需要說(shuō)明的是，關(guān)于驅(qū)動(dòng)單元20的安裝的詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)后述。

＜臂部50的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所涉及的構(gòu)成＞

圖4是表示機(jī)器人10的左側(cè)的臂部50經(jīng)由肩部55和與其對(duì)應(yīng)的左上半身用的驅(qū)動(dòng)單元20連接并以成為一體的方式從機(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(dòng)單元20構(gòu)成為能與對(duì)應(yīng)的臂部50、肩部55一起從機(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的組裝線(xiàn)、維護(hù)性。在該驅(qū)動(dòng)單元20內(nèi)搭載有由連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成的、臂部50的俯仰旋轉(zhuǎn)所用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，將來(lái)自俯仰旋轉(zhuǎn)用的促動(dòng)器24的輸出傳遞至臂部50，從而能進(jìn)行臂部50的俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。另外，在驅(qū)動(dòng)單元20上配置有臂部60的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所用的促動(dòng)器26。

因此，基于圖5～圖8，與臂部50的具體的構(gòu)成一起說(shuō)明俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)及側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所涉及的構(gòu)成。圖5公開(kāi)了機(jī)器人10的左上半身用的驅(qū)動(dòng)單元20及安裝于該驅(qū)動(dòng)單元20的臂部50。另外，圖6是從圖5所示的構(gòu)成中去掉了驅(qū)動(dòng)單元20等的記載的臂部50的構(gòu)成，具體而言，是相對(duì)于安裝有臂部50的肩部55安裝臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)用的促動(dòng)器26的構(gòu)成的立體圖。并且，圖7是圖6所示的臂部50等的俯視圖。另外，圖8公開(kāi)機(jī)器人10的右上半身用的驅(qū)動(dòng)單元20的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。需要說(shuō)明的是，在圖8中，為了示出驅(qū)動(dòng)單元20的內(nèi)部，而省略一部分構(gòu)成(后述的外側(cè)基板21等的構(gòu)成)。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，左上半身用的驅(qū)動(dòng)單元20和右上半身用的驅(qū)動(dòng)單元20具有相同的構(gòu)成，基于圖5及圖8進(jìn)行的說(shuō)明適用于兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)單元20及其內(nèi)部的俯仰旋轉(zhuǎn)所用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

在此，如圖6、圖7所示，通過(guò)側(cè)傾支承軸61將在臂部50的端部形成的厚板狀的連接板50a旋轉(zhuǎn)支承于肩部55從而使得臂部50側(cè)傾旋轉(zhuǎn)自如。該側(cè)傾支承軸61進(jìn)行的支承相當(dāng)于本發(fā)明涉及的側(cè)傾支承部進(jìn)行的支承。并且，在肩部55的與安裝有臂部50的端部相反側(cè)的端部設(shè)有板51。該板51相當(dāng)于本發(fā)明涉及的固定板，如后所述是被傳遞臂部50的俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所用的旋轉(zhuǎn)力矩的構(gòu)件，并且也是安裝有臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所用的促動(dòng)器26的構(gòu)件。需要說(shuō)明的是，肩部55的端部和與其鄰接的板51的端部的區(qū)域r28形成在后述的支承構(gòu)件28以俯仰旋轉(zhuǎn)自如的方式支承臂部50時(shí)進(jìn)行接觸的支承面。

接著，說(shuō)明臂部50的俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)及側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所涉及的構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)單元20具有由與機(jī)器人10的上半身骨骼結(jié)構(gòu)連接的外側(cè)基板21和內(nèi)側(cè)基板22以及配置于兩基板之間的間隔件23劃定的收容空間。在驅(qū)動(dòng)單元20經(jīng)由肩部55連接有臂部50的狀態(tài)下，外側(cè)基板21是配置于機(jī)器人10的外側(cè)、即接近臂部50的一側(cè)的基板。另外，內(nèi)側(cè)基板22是配置于機(jī)器人10的內(nèi)側(cè)的基板。需要說(shuō)明的是，在外側(cè)基板21設(shè)有支承構(gòu)件28，該支承構(gòu)件28用于將臂部50支承為與肩部55一起俯仰旋轉(zhuǎn)自如。支承構(gòu)件28以與圖6、圖7所示的區(qū)域r28接觸的方式對(duì)肩部55及臂部50進(jìn)行旋轉(zhuǎn)支承。因此，經(jīng)由支承構(gòu)件28將臂部50與驅(qū)動(dòng)單元20側(cè)相連接。作為該支承構(gòu)件28，考慮到在有限的空間容積內(nèi)支承力矩比較大的機(jī)器人10的臂部50，優(yōu)選采用能夠用一個(gè)軸承支承徑向載荷、軸向載荷等所有的方向上的載荷的支承構(gòu)件。例如，能夠采用thk株式會(huì)社制的交叉輥。

并且，間隔件23是具有劃定兩基板的間隔的長(zhǎng)度的棒狀的構(gòu)件?；谶@些外側(cè)基板21、內(nèi)側(cè)基板22、間隔件23的構(gòu)成可以說(shuō)是形成驅(qū)動(dòng)單元20的框體的構(gòu)成，該框體固定于機(jī)器人10的上半身骨骼結(jié)構(gòu)，在此配置有三個(gè)促動(dòng)器24、25、26及與促動(dòng)器24關(guān)聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)30。促動(dòng)器24是臂部50的俯仰旋轉(zhuǎn)用促動(dòng)器，促動(dòng)器25是腰骨部驅(qū)動(dòng)用促動(dòng)器。促動(dòng)器26是臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)用促動(dòng)器，相當(dāng)于本發(fā)明的直動(dòng)促動(dòng)器。與促動(dòng)器26關(guān)聯(lián)的規(guī)定的連桿機(jī)構(gòu)(由后述的第一側(cè)傾連桿部56、第二側(cè)傾連桿部57構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu))配置于肩部55內(nèi)，關(guān)于其詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)后述。

首先，說(shuō)明促動(dòng)器24。促動(dòng)器24是具有伺服馬達(dá)、主體部24a和沿促動(dòng)器的軸向進(jìn)行直線(xiàn)移動(dòng)的輸出軸24b的直動(dòng)促動(dòng)器，固定于外側(cè)基板21及內(nèi)側(cè)基板22。在輸出軸24b的外周面形成有螺旋狀的螺紋槽，在主體部24a中收納有與輸出軸24b的螺紋槽螺合的滾珠絲杠螺母(未圖示)，該滾珠絲杠螺母以?xún)H允許繞軸線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)收納于主體部24a內(nèi)。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24a連接，在主體部24a內(nèi)限制滾珠絲杠螺母的軸線(xiàn)方向上的移動(dòng)，因此，通過(guò)伺服馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)，輸出軸24b沿軸向進(jìn)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、即直動(dòng)。

促動(dòng)器24的輸出軸24b與構(gòu)成連桿機(jī)構(gòu)30的第一俯仰連桿部31和第二俯仰連桿部32中的第一俯仰連桿部31連接。需要說(shuō)明的是，該連桿機(jī)構(gòu)30相當(dāng)于俯仰旋轉(zhuǎn)用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。并且，如后述的圖10、圖11所示，第一俯仰連桿部31具有從基部31c的兩端向相同方向延伸出的兩個(gè)壁部31a，而且，設(shè)有以與基部31c平行的方式將兩壁部31a相連的橋部31b。該基部31c由軸承支承為相對(duì)于外側(cè)基板21和內(nèi)側(cè)基板22旋轉(zhuǎn)自如，且形成有第一支承點(diǎn)33。另外，在橋部31b以與第一俯仰連桿部31的朝向可變的方式連接促動(dòng)器24的輸出軸24b，其連接點(diǎn)為31e。而且，在隔著基部31c與橋部31b相反的一側(cè)設(shè)有從基部31c延伸出的尾部31d。尾部31d的延伸方向不是在將橋部31b上的連接點(diǎn)31e與第一支承點(diǎn)33連結(jié)的直線(xiàn)上，而是相對(duì)于該直線(xiàn)未配置促動(dòng)器24的方向、即后述的第三支承點(diǎn)35所在的方向。并且，在尾部31d的端部(和與基部31c連接的連接部相反側(cè)的端部)，第二俯仰連桿部32由軸承支承為旋轉(zhuǎn)自如，且形成有第二支承點(diǎn)34。

這樣，將壁部31a、橋部31b、基部31c、尾部31d作為連桿主體而形成第一俯仰連桿部31。并且，第一俯仰連桿部31在以將其連桿主體支承為旋轉(zhuǎn)自如的第一支承點(diǎn)33為基準(zhǔn)時(shí)，連接有促動(dòng)器24的輸出軸24b的橋部31b位于其一方側(cè)，連接有第二俯仰連桿部32的尾部31d位于另一方側(cè)。因此，促動(dòng)器24的輸出起作用的點(diǎn)、即促動(dòng)器24的輸出向第一俯仰連桿部31輸入的連接點(diǎn)31e、與將經(jīng)由了第一俯仰連桿部31的力向第二俯仰連桿部32側(cè)傳遞的點(diǎn)、即將來(lái)自促動(dòng)器24的輸出向第二俯仰連桿部32側(cè)輸出的第二支承點(diǎn)34具有以第一支承點(diǎn)33為基準(zhǔn)而像蹺蹺板那樣擺動(dòng)的相互關(guān)系，因此，第一俯仰連桿部31形成為擺動(dòng)連桿。更具體而言，第一俯仰連桿部31形成為，若連接點(diǎn)31e向上方移動(dòng)，則第二支承點(diǎn)34向下方移動(dòng)，相反，若連接點(diǎn)31e向下方移動(dòng)，則第二支承點(diǎn)34向上方移動(dòng)。這樣，將第一俯仰連桿部31形成為擺動(dòng)連桿，從而能抑制促動(dòng)器24的輸出傳遞所需要的機(jī)構(gòu)的大小、特別是其長(zhǎng)度尺寸。另外，利用第一俯仰連桿部31的蹺蹺板形狀，還能謀求促動(dòng)器24的輸出的增幅，該點(diǎn)對(duì)促動(dòng)器24的小型化也有幫助。

接著，第二俯仰連桿部32在其一方的端部如上所述通過(guò)第二支承點(diǎn)34旋轉(zhuǎn)自如地與第一俯仰連桿部31的尾部31d連接，并且，在另一方的端部，由軸承支承為相對(duì)于與肩部55的端部連結(jié)的板51旋轉(zhuǎn)自如，且形成有第三支承點(diǎn)35。這樣，第二俯仰連桿部32形成為具有包含第二支承點(diǎn)34及第三支承點(diǎn)35的板狀的主體，并且，第二俯仰連桿部32使從第一俯仰連桿部31傳遞來(lái)的力向板51傳遞。該板51是與經(jīng)由支承構(gòu)件28旋轉(zhuǎn)自如地安裝的肩部55的端部連結(jié)的板，伴隨肩部55的俯仰方向的旋轉(zhuǎn)而與和肩部55連結(jié)的臂部50一起俯仰旋轉(zhuǎn)。并且，支承點(diǎn)35位于與該臂部50的俯仰方向的旋轉(zhuǎn)中心相比錯(cuò)開(kāi)規(guī)定距離的部位，從促動(dòng)器24經(jīng)由第一俯仰連桿部31及第二俯仰連桿部32向板51傳遞的力成為在俯仰方向上對(duì)臂部50進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。

這樣，促動(dòng)器24的驅(qū)動(dòng)力通過(guò)由第一俯仰連桿部31及第二俯仰連桿部32構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)30向臂部50傳遞，從而產(chǎn)生臂部50的俯仰方向上的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。并且，臂部50被外側(cè)基板21上的支承構(gòu)件28支承，且第一俯仰連桿部31被旋轉(zhuǎn)支承于外側(cè)基板21及內(nèi)側(cè)基板22上，因此，第一俯仰連桿部31及第二俯仰連桿部32的旋轉(zhuǎn)方向成為與臂部50的俯仰旋轉(zhuǎn)方向相同的方向。

另外，如圖6、圖7所示，從板51上設(shè)有沿機(jī)器人10的肩寬方向延伸出的彈簧安裝部52(需要說(shuō)明的是，也參照后述的圖9)。如圖9所示，在該彈簧安裝部52設(shè)有兩條對(duì)該彈簧安裝部52與背面胸骨部14d之間施加作用力的彈簧19。背面胸骨部14d處的彈簧19的連接位置由19a表示。彈簧安裝部52位于與臂部50一起進(jìn)行俯仰旋轉(zhuǎn)的板51上，且連接位置19a位于形成機(jī)器人10的上半身骨骼結(jié)構(gòu)的背面胸骨部14d側(cè)，因此，彈簧19所產(chǎn)生的作用力產(chǎn)生有助于臂部50的俯仰旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。關(guān)于該彈簧19所產(chǎn)生的作用力見(jiàn)后述。

需要說(shuō)明的是，關(guān)于收容于驅(qū)動(dòng)單元20內(nèi)的促動(dòng)器25，雖然與臂部50的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)，但也簡(jiǎn)單地進(jìn)行說(shuō)明。促動(dòng)器25也與促動(dòng)器24同樣地是直動(dòng)促動(dòng)器，固定于外側(cè)基板21及內(nèi)側(cè)基板22。促動(dòng)器25的輸出軸與經(jīng)由支承點(diǎn)18a旋轉(zhuǎn)自如地安裝于外側(cè)基板21及內(nèi)側(cè)基板22的擺動(dòng)連桿部18的一端側(cè)連接。并且，在擺動(dòng)連桿部18的另一方端側(cè)，經(jīng)由支承點(diǎn)18b旋轉(zhuǎn)自如地連接有傳遞連桿部17，該傳遞連桿部17進(jìn)一步與腰骨部15連接。該擺動(dòng)連桿部18與上述的第一俯仰連桿部31同樣地具有蹺蹺板形狀，因此，能抑制促動(dòng)器25的輸出傳遞所需要的機(jī)構(gòu)的大小、特別是其長(zhǎng)度尺寸，并且還能謀求促動(dòng)器25的輸出的增幅，該點(diǎn)對(duì)促動(dòng)器25的小型化也有幫助。

通過(guò)在機(jī)器人10的左右的上半身將促動(dòng)器25的輸出向腰骨部15傳遞，從而利用未圖示的腰骨部15的構(gòu)成，相對(duì)于骨盆部16在側(cè)傾方向及橫擺方向上對(duì)機(jī)器人10的上半身進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。需要說(shuō)明的是，關(guān)于相對(duì)于該骨盆部16的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所用的構(gòu)成，由于并不是構(gòu)成本發(fā)明的核心的構(gòu)成，因此省略其詳細(xì)的說(shuō)明。

另外，雖然促動(dòng)器25包含于驅(qū)動(dòng)單元20，但作為與促動(dòng)器25關(guān)聯(lián)的連桿的擺動(dòng)連桿部18及傳遞連桿部17不包含于驅(qū)動(dòng)單元20(參照?qǐng)D4所示的、拆下了驅(qū)動(dòng)單元的狀態(tài)。)。這是由于，若在拆下驅(qū)動(dòng)單元20時(shí)導(dǎo)致將傳遞連桿部17與腰骨部15的連接解開(kāi)，則擺動(dòng)連桿部18及傳遞連桿部17會(huì)從驅(qū)動(dòng)單元20的框體突出，從而操作變難。當(dāng)然，也可以使驅(qū)動(dòng)單元20內(nèi)包含擺動(dòng)連桿部18及傳遞連桿部17地將驅(qū)動(dòng)單元20從上半身骨骼結(jié)構(gòu)拆下。

接下來(lái)，說(shuō)明促動(dòng)器26。促動(dòng)器26也與促動(dòng)器24同樣地是直動(dòng)促動(dòng)器。促動(dòng)器26的輸出軸借助由后述的由第一側(cè)傾連桿部56、第二側(cè)傾連桿部57構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)與臂部50連接，形成臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。如圖6所示，促動(dòng)器26借助配件27安裝于板51。具體而言，配件27相對(duì)于板51以如下方式固定，即，在沿促動(dòng)器26的兩側(cè)面延伸的壁部處通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸27a將促動(dòng)器26的主體支承為側(cè)傾旋轉(zhuǎn)自如，并且將連結(jié)該壁部的基座部27b配置于板51上。這樣地利用配件27將促動(dòng)器26支承為側(cè)傾旋轉(zhuǎn)自如是為了如后所述那樣在臂部50進(jìn)行側(cè)傾旋轉(zhuǎn)時(shí)能調(diào)整促動(dòng)器26相對(duì)于肩部55的姿勢(shì)。

另外，在配件27的基座部27b的大致中央設(shè)有能供促動(dòng)器26的輸出軸26a插通的貫通孔27c。該貫通孔27c相當(dāng)于本發(fā)明涉及的中空部。并且，輸出軸26a穿過(guò)該貫通孔27c后進(jìn)一步穿過(guò)設(shè)于板51的未圖示的貫通孔而插入肩部55內(nèi)，在肩部55內(nèi)與后述的第一側(cè)傾連桿部56相連接。這樣地借助了配件27的、促動(dòng)器26向板51的安裝，由于能使促動(dòng)器26的主體配置于肩部55的外部，且能使輸出軸26a在肩部55內(nèi)出入，因此，相當(dāng)于本發(fā)明涉及的安裝部進(jìn)行的安裝。并且，在區(qū)域r28將臂部50支承為俯仰旋轉(zhuǎn)自如的狀態(tài)下，該板51伴隨該旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行俯仰旋轉(zhuǎn)。因此，利用板51及配件27安裝的促動(dòng)器26自身成為伴隨臂部50及肩部55的俯仰旋轉(zhuǎn)進(jìn)行俯仰旋轉(zhuǎn)的配置。需要說(shuō)明的是，關(guān)于包含促動(dòng)器26的臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)后述。

＜基于驅(qū)動(dòng)單元20的支承結(jié)構(gòu)＞

如上所述，在將促動(dòng)器24、25收容于由外側(cè)基板21和內(nèi)側(cè)基板22劃定的收容空間內(nèi)的狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)單元20在其上部前方部位、上部背面部位處分別與前方鎖骨部14a和背面鎖骨部14b連接。而且，驅(qū)動(dòng)單元20在其中央前方部位、中央背面部位處分別與前方胸骨部14c和背面胸骨部14d連接，在驅(qū)動(dòng)單元20的下方，經(jīng)由促動(dòng)器25的輸出軸、擺動(dòng)連桿部18、傳遞連桿部17與腰骨部15連接。

利用這樣的驅(qū)動(dòng)單元20與上半身骨骼結(jié)構(gòu)的連接方式，驅(qū)動(dòng)單元20以從下方進(jìn)行支承的方式與相當(dāng)于上半身支承部的各骨部14a～14d連接。并且，從圖中也明顯可知，相當(dāng)于第一連接點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)單元20與各骨部14a～14d的連接點(diǎn)位于從脊骨部14向機(jī)器人10的側(cè)方離開(kāi)了相當(dāng)于機(jī)器人10的肩寬的距離的位置，位于比支承點(diǎn)17a更靠機(jī)器人10的側(cè)方的位置。另外，相當(dāng)于第二連接點(diǎn)的支承點(diǎn)17a為與脊骨部14相連的腰骨部15上的連接點(diǎn)，據(jù)此，通過(guò)第一連接點(diǎn)、第二連接點(diǎn)及各骨部14a～14d與脊骨部14的連接點(diǎn)形成大致三角形的支承框架。即，驅(qū)動(dòng)單元20自身包含于該支承框架的一邊中。此時(shí)，如根據(jù)圖1、圖4等也能理解的那樣，臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用的促動(dòng)器26配置于被由脊骨部14、各骨部14a～14d構(gòu)成的上半身骨骼結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)單元20包圍的、機(jī)器人10的主體內(nèi)的空間內(nèi)。

在此，從圖中也明顯可知，在該支承框架中，驅(qū)動(dòng)單元20成為外側(cè)基板21與內(nèi)側(cè)基板22在它們的長(zhǎng)度方向上在第一連接點(diǎn)與第二連接點(diǎn)之間延伸的狀態(tài)。外側(cè)基板21和內(nèi)側(cè)基板22也是固定促動(dòng)器24、25的基板，因此，為了作為驅(qū)動(dòng)單元20的框體而發(fā)揮功能，兩基板的厚度相應(yīng)地變厚。因此，外側(cè)基板21和內(nèi)側(cè)基板22的剛性設(shè)定得比較高。

因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元20的各基板21、22包含于上述支承框架的一邊中時(shí)，能夠直接將各基板21、22的剛性利用于機(jī)器人10的上半身骨骼結(jié)構(gòu)、特別是骨部14a～14d的支承。這是指，即使沒(méi)有為了支承上半身骨骼結(jié)構(gòu)而設(shè)置特別的支承結(jié)構(gòu)，也能謀求機(jī)器人10的上半身的強(qiáng)度提高，換言之，能夠抑制為了機(jī)器人10的上半身的強(qiáng)度提高而導(dǎo)致上半身的重量增加。

另外，臂部50未與骨部14a～14d直接連接，而經(jīng)由肩部55安裝于驅(qū)動(dòng)單元20的外側(cè)基板21。并且，如上所述，骨部14a～14d由板金形成，因此，彈性地對(duì)驅(qū)動(dòng)單元20進(jìn)行支承。通過(guò)這樣地彈性地對(duì)驅(qū)動(dòng)單元20進(jìn)行支承，能夠利用骨部14a～14d的彈力吸收一部分來(lái)自臂部50的載荷。因此，能夠減輕應(yīng)由將臂部50安裝于外側(cè)基板21的支承構(gòu)件28支承的載荷，能夠使用允許載荷比較低的支承構(gòu)件28、例如允許的徑向載荷、軸向載荷比較低的交叉輥。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)支承構(gòu)件28的小型化，從該點(diǎn)出發(fā)也能抑制機(jī)器人10的上半身的重量增加。

而且，從抑制機(jī)器人10的上半身的重量增加的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，在將用于對(duì)臂部50進(jìn)行俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的促動(dòng)器24固定收容于在驅(qū)動(dòng)單元20形成的上述收容空間內(nèi)的狀態(tài)下與上半身骨骼結(jié)構(gòu)連接的構(gòu)成也可以說(shuō)是有用的。通過(guò)將促動(dòng)器24配置于臂部50、肩部55的外部，從而與配置于臂部50等的內(nèi)部的情況相比，能夠減輕臂部50等的重量。臂部50等是被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件，因此其輕量化歸結(jié)為臂部50等的力矩降低、進(jìn)而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)的載荷降低。其結(jié)果是，不需要大幅提高上半身骨骼結(jié)構(gòu)的耐載荷性，因此認(rèn)為有助于抑制上半身的重量增加。需要說(shuō)明的是，為了在將促動(dòng)器24配置于臂部50等的外部的基礎(chǔ)上對(duì)臂部50進(jìn)行俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)后述的連桿機(jī)構(gòu)30的動(dòng)作將來(lái)自促動(dòng)器24的直動(dòng)的輸出軸的輸出向臂部50傳遞的構(gòu)成是極其有用的。

＜基于連桿機(jī)構(gòu)30進(jìn)行的俯仰旋轉(zhuǎn)動(dòng)作＞

連桿機(jī)構(gòu)30如上所述由第一俯仰連桿部31和第二俯仰連桿部32構(gòu)成，通過(guò)將促動(dòng)器24的驅(qū)動(dòng)力向與臂部50連結(jié)的板51傳遞，從而臂部50被向俯仰方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。并且，關(guān)于該基于連桿機(jī)構(gòu)30進(jìn)行的俯仰旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的詳情，以下，基于圖10、圖11、圖12進(jìn)行說(shuō)明。

圖10表示在俯仰旋轉(zhuǎn)方向上臂部50向鉛垂下方延伸的狀態(tài)、即在臂部50由支承構(gòu)件28旋轉(zhuǎn)自如地支承的狀態(tài)下臂部50在俯仰旋轉(zhuǎn)方向上效仿重力成分而位于向最下方延伸的最下方位置的狀態(tài)下的、以連桿機(jī)構(gòu)30為中心的驅(qū)動(dòng)單元20內(nèi)的狀態(tài)。另一方面，圖11表示在俯仰旋轉(zhuǎn)方向上臂部50沿水平方向延伸的狀態(tài)、即在臂部50由支承構(gòu)件28旋轉(zhuǎn)自如地支承的狀態(tài)下臂部50位于從最下方位置逆著重力成分通過(guò)俯仰旋轉(zhuǎn)而上升的水平上升位置的狀態(tài)下的、以連桿機(jī)構(gòu)30為中心的驅(qū)動(dòng)單元20內(nèi)的狀態(tài)。即，圖10表示由臂部50的自重產(chǎn)生的對(duì)促動(dòng)器24的重力負(fù)荷成為最小的狀態(tài)，圖11表示該重力負(fù)荷成為最大的狀態(tài)。

另外，為了容易把握構(gòu)成連桿機(jī)構(gòu)30的各連桿部的狀態(tài)，圖12以向zy平面投影的狀態(tài)示出各連桿部。因此，第一俯仰連桿部31由將連接點(diǎn)31e與第一支承點(diǎn)33連結(jié)的直線(xiàn)和將第一支承點(diǎn)33與第二支承點(diǎn)34連結(jié)的直線(xiàn)彎折了的く形狀表示。需要說(shuō)明的是，具體而言，圖12的左圖(a)表示臂部50如圖10所示那樣位于最下方位置的情況下的連桿機(jī)構(gòu)30的狀態(tài)，圖12的右圖(b)表示臂部50如圖11所示那樣位于水平上升位置的情況下的連桿機(jī)構(gòu)30的狀態(tài)。

在此，關(guān)于機(jī)器人10的臂部50通過(guò)俯仰旋轉(zhuǎn)被從最下方位置上升驅(qū)動(dòng)至水平上升位置的情況下的連桿機(jī)構(gòu)30的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在機(jī)器人10的臂部50位于最下方位置的情況下，如圖10所示，處于促動(dòng)器24的輸出軸24b在驅(qū)動(dòng)單元20內(nèi)位于最上方的位置的狀態(tài)。因此，如圖12(a)所示，第二支承點(diǎn)34成為位于該第二支承點(diǎn)34能采用的位置中最下方的位置的狀態(tài)。因此，受該第二支承點(diǎn)34的位置的影響，成為第二俯仰連桿部32將板51向下方牽引的狀態(tài)，因此，經(jīng)由了圖12(a)所示的板51的狀態(tài)的、臂部50的最下方位置被確定。

這樣，從圖12(a)所示的狀態(tài)，通過(guò)促動(dòng)器24的驅(qū)動(dòng)將輸出軸24b向主體部24a牽引時(shí)(即、機(jī)器人10的輸出軸24b向下方直動(dòng)時(shí))，在圖12(a)中，第一俯仰連桿部31以第一支承點(diǎn)33為中心繞逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。即，通過(guò)輸出軸24b的向下方的直動(dòng)，連接點(diǎn)31e向下方移動(dòng)，且第二支承點(diǎn)34向上方移動(dòng)。其結(jié)果是，第二俯仰連桿部32沿順時(shí)針?lè)较蝽斊鸢?1，因此，在圖12中，臂部50伴隨板51的旋轉(zhuǎn)而沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)上升，從而到達(dá)圖12(b)所示的水平上升位置。

在此，在該臂部50俯仰旋轉(zhuǎn)上升的過(guò)程中，關(guān)注將第一支承點(diǎn)33與第二支承點(diǎn)34連結(jié)的直線(xiàn)(以下稱(chēng)為“第一直線(xiàn)”)和將第二支承點(diǎn)34與第三支承點(diǎn)35連結(jié)的直線(xiàn)(以下稱(chēng)為“第二直線(xiàn)”)所成的角度θ(以下稱(chēng)為“連桿間角度”)。由于第一支承點(diǎn)33形成于外側(cè)基板21及內(nèi)側(cè)基板22與第一俯仰連桿部31之間，因此，第一支承點(diǎn)33的位置與第一俯仰連桿部31的狀態(tài)無(wú)關(guān)而相對(duì)于外側(cè)基板21等不變。并且，第一俯仰連桿部31從圖12(a)所示的狀態(tài)繞逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，第二支承點(diǎn)34以該第一支承點(diǎn)33為中心上升，原來(lái)為銳角的連桿間角度θ超過(guò)90度而成為鈍角，在最終的圖12(b)所示的狀態(tài)下，成為接近180度的角度。即，通過(guò)第一俯仰連桿部31的繞逆時(shí)針?lè)较虻男D(zhuǎn)，連桿間角度θ逐漸打開(kāi)為接近180度，第三支承點(diǎn)35以自第一支承點(diǎn)33進(jìn)一步離開(kāi)的方式上升。

其結(jié)果是，在圖12(b)所示那樣的臂部50上升至水平的狀態(tài)下，將第一支承點(diǎn)33與第二支承點(diǎn)34連結(jié)的第一直線(xiàn)和將第二支承點(diǎn)34與第三支承點(diǎn)35連結(jié)的第二直線(xiàn)大致在一直線(xiàn)上，且以沿著z軸的方式延伸。此時(shí)，臂部50的重力成分所產(chǎn)生的重力負(fù)荷成為最大，連桿機(jī)構(gòu)30的三個(gè)支承點(diǎn)33、34、35在第一支承點(diǎn)33上大致排列在一直線(xiàn)上。因此，能夠在被外側(cè)基板21等支承的第一支承點(diǎn)33支承更多的從臂部50傳遞來(lái)的重力負(fù)荷，因此，能夠減輕經(jīng)由連接點(diǎn)31e向促動(dòng)器24側(cè)傳遞的負(fù)荷。

另外，在連桿機(jī)構(gòu)30中，以下述方式確定第一俯仰連桿部31和第二俯仰連桿部32的形狀、尺寸，即，在臂部50位于水平上升位置的附近的位置的情況下，與臂部50位于最下方位置的附近的位置的情況相比，使與臂部50連結(jié)的板51的旋轉(zhuǎn)量相對(duì)于促動(dòng)器24的輸出軸24b的位移量的比率變小。其結(jié)果是，就臂部50的位移量相對(duì)于搭載于促動(dòng)器24的伺服馬達(dá)的位移量的比率即減速比而言，臂部50越接近水平上升位置設(shè)定得越大。因此，在臂部50位于最下方位置的附近的情況下，雖然減速比較小，但由于臂部50所產(chǎn)生的重力負(fù)荷較小，因此，將相對(duì)于促動(dòng)器24的影響度保持得較小。另一方面，在臂部50所產(chǎn)生的重力負(fù)荷相對(duì)變大的水平上升位置的附近，進(jìn)一步增大減速比，從而能夠盡量減輕臂部50所產(chǎn)生的重力負(fù)荷對(duì)促動(dòng)器24的影響度，因此，能謀求促動(dòng)器24的小型化。

另外，在機(jī)器人10中，如圖9所示那樣進(jìn)行基于彈簧19的作用力的施加。關(guān)于該點(diǎn)，基于圖13進(jìn)行說(shuō)明。在圖13中，臂部50所產(chǎn)生的重力負(fù)荷的推移、及彈簧19的作用力的推移相對(duì)于臂部50的旋轉(zhuǎn)角度分別用線(xiàn)l1、l2表示。需要說(shuō)明的是，就圖13的橫軸而言，在臂部50位于最下方位置的情況下(圖12(a)所示的狀態(tài)的情況下)，旋轉(zhuǎn)角度為0度，在臂部50位于水平上升位置的情況下(圖12(b)所示的狀態(tài)的情況下)，旋轉(zhuǎn)角度為90度。另外，彈簧19的作用力在圖13所示的旋轉(zhuǎn)角度的范圍內(nèi)向產(chǎn)生使臂部50上升旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩的方向施加。

在此，根據(jù)線(xiàn)l1可知，臂部50從最下方位置旋轉(zhuǎn)上升至水平上升位置時(shí)，其重力負(fù)荷逐漸上升。此時(shí)，以如下方式?jīng)Q定彈簧的安裝位置、彈簧常數(shù)，即，就彈簧19的作用力而言，如根據(jù)線(xiàn)l2可知的那樣，在臂部50到達(dá)水平上升位置之前的區(qū)域(大致為旋轉(zhuǎn)角度從50度到75度的位置，成為“規(guī)定負(fù)荷區(qū)域”。)使作用力比由線(xiàn)l1表示的重力負(fù)荷大。通過(guò)這樣的彈簧19的設(shè)計(jì)，在臂部50所產(chǎn)生的重力負(fù)荷比較大的區(qū)域，能夠利用彈簧19的作用力有效地支承臂部50，能夠減輕對(duì)促動(dòng)器24施加的負(fù)荷。需要說(shuō)明的是，在臂部50所產(chǎn)生的重力負(fù)荷比規(guī)定負(fù)荷區(qū)域進(jìn)一步增大的區(qū)域(臂部50的旋轉(zhuǎn)角度大致為從75度到90度的位置)，如上所述，連桿機(jī)構(gòu)30所產(chǎn)生的減速比相對(duì)變大，因此，即使如圖13所示那樣彈簧19的作用力比重力負(fù)荷低，也能減輕對(duì)促動(dòng)器24施加的重力負(fù)荷。

另外，如圖13所示，在臂部50所產(chǎn)生的重力負(fù)荷比規(guī)定負(fù)荷區(qū)域小的區(qū)域(臂部50的旋轉(zhuǎn)角度大致為從0度到50度的位置)，如上所述，連桿機(jī)構(gòu)30所產(chǎn)生的減速比相對(duì)較小，但由于臂部50所產(chǎn)生的重力負(fù)荷自身相對(duì)較小，因此，即使如圖13所示那樣彈簧19的作用力比重力負(fù)荷低，對(duì)促動(dòng)器24施加的重力負(fù)荷也不會(huì)成為阻礙促動(dòng)器24的小型化的程度。

通過(guò)這樣地考慮與連桿機(jī)構(gòu)30所產(chǎn)生的減速比的相互關(guān)系地設(shè)定彈簧19所產(chǎn)生的作用力，能在臂部50的整個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)范圍內(nèi)減輕對(duì)促動(dòng)器24施加的重力負(fù)荷，能謀求促動(dòng)器24的小型化。

在此，返回圖12再次說(shuō)明連桿機(jī)構(gòu)30。在如圖12(b)那樣臂部50處于水平上升位置的情況下，第二支承點(diǎn)34、第三支承點(diǎn)35以第一支承點(diǎn)33為基準(zhǔn)沿z軸大致排列為直線(xiàn)狀，從而如上所述，能夠在第一支承點(diǎn)33有效地支承臂部50所產(chǎn)生的重力負(fù)荷。此時(shí)，第一俯仰連桿部31如上所述那樣向第三支承點(diǎn)35側(cè)偏倚而形成為彎折了的形狀(く形狀)。因此，在第一俯仰連桿部31的連接點(diǎn)31e從圖12(a)所示的狀態(tài)位移至圖12(b)所示的狀態(tài)的情況下，利用第一俯仰連桿部31的彎折了的形狀，將第一支承點(diǎn)33與第二支承點(diǎn)34連結(jié)的第一直線(xiàn)和將第二支承點(diǎn)34與第三支承點(diǎn)35連結(jié)的第二直線(xiàn)容易更接近直線(xiàn)狀。在連桿機(jī)構(gòu)30中，在臂部50位于水平上升位置的情況下，成為第一直線(xiàn)和第二直線(xiàn)更接近直線(xiàn)的狀態(tài)，從而容易享有第一支承點(diǎn)33所產(chǎn)生的重力負(fù)荷的支承的效果。因此，第一俯仰連桿部31的上述彎折形狀只要考慮該第一支承點(diǎn)33所產(chǎn)生的重力負(fù)荷的支承地進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。

另外，第一俯仰連桿部31的上述彎折形狀優(yōu)選也從第一俯仰連桿部31從第一直線(xiàn)和第二直線(xiàn)成為直線(xiàn)狀的狀態(tài)起的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的容易度的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)來(lái)決定。在第一直線(xiàn)和第二直線(xiàn)成為直線(xiàn)狀的情況下，若將連接點(diǎn)31e和第一支承點(diǎn)33連結(jié)的直線(xiàn)位于第一直線(xiàn)等的延長(zhǎng)線(xiàn)上，則從圖12(b)所示的狀態(tài)向圖12(a)所示的狀態(tài)返回時(shí)，難以對(duì)第一俯仰連桿部31施加所需要的轉(zhuǎn)矩。因此，優(yōu)選考慮第一俯仰連桿部31的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的容易度地決定第一俯仰連桿部31的彎折形狀。

需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，作為臂部50的旋轉(zhuǎn)支承所用的支承構(gòu)件28，如上所述能夠使用交叉輥。該交叉輥是能夠支承來(lái)自多方面的載荷的支承構(gòu)件。因此，關(guān)于與臂部50有關(guān)的負(fù)荷的支承，該交叉輥適當(dāng)?shù)仄鹱饔?，相?yīng)地，能減小擔(dān)任臂部50的俯仰旋轉(zhuǎn)的促動(dòng)器24所要求的剛性，從該點(diǎn)出發(fā)也能謀求促動(dòng)器24的小型化。

＜臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)動(dòng)作＞

如上所述，臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)通過(guò)利用促動(dòng)器26的輸出使臂部50以側(cè)傾支承軸61為中心旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行。在此，基于圖14a～圖14c說(shuō)明為了對(duì)臂部50進(jìn)行側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而在肩部55內(nèi)形成的連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)成及該連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。圖14a～圖14c是圖7所示的aa剖面中的剖視圖，圖14a表示臂部50在側(cè)傾旋轉(zhuǎn)方向上向鉛垂下方延伸的狀態(tài)，圖14c表示臂部50在側(cè)傾旋轉(zhuǎn)方向上沿大致水平方向延伸的狀態(tài)，圖14b表示圖14a所示的狀態(tài)和圖14c所示的狀態(tài)的中間的狀態(tài)、即在側(cè)傾旋轉(zhuǎn)方向上臂部50側(cè)傾旋轉(zhuǎn)至下方大致45度的位置的狀態(tài)。

如上所述，側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用的促動(dòng)器26借助配件27固定于板51。通過(guò)該配件27的固定，促動(dòng)器26的主體自身位于肩部55的外部，并且促動(dòng)器26的輸出軸26a穿過(guò)配件27的貫通孔27c而能夠在板51及肩部55的內(nèi)部出入。在此，如圖14a～圖14c所示，為了使來(lái)自促動(dòng)器26的輸出生成臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)所用的旋轉(zhuǎn)力矩，在促動(dòng)器26的輸出軸26a與臂部50的連接板50a之間形成有由第一側(cè)傾連桿部56和第二側(cè)傾連桿部57構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)(以下稱(chēng)作“側(cè)傾旋轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)”)。該側(cè)傾旋轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)是為了臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)而將促動(dòng)器26的輸出軸26a與臂部50連接的機(jī)構(gòu)，因此，相當(dāng)于本發(fā)明的連接部。

構(gòu)成側(cè)傾旋轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的第一側(cè)傾連桿部56具有大致l字的形狀，在其l字形狀中的一方的延伸部的前端側(cè)的連接部位26b處連接有促動(dòng)器26的輸出軸26a。另外，在第一側(cè)傾連桿部56的l字形狀的另一方的延伸部的前端側(cè)被支承部62旋轉(zhuǎn)支承為第一側(cè)傾連桿部56相對(duì)于肩部55側(cè)傾旋轉(zhuǎn)自如。具體而言，支承部62利用軸承對(duì)第一側(cè)傾連桿部56進(jìn)行旋轉(zhuǎn)支承，該支承部62相當(dāng)于本發(fā)明的第一肩支承部。并且，在具有l(wèi)字形狀的第一側(cè)傾連桿部56的基端部、即兩個(gè)延伸部相連的部位，利用支承部63將構(gòu)成側(cè)傾旋轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的第二側(cè)傾連桿部57支承為側(cè)傾旋轉(zhuǎn)自如。具體而言，支承部63利用軸承對(duì)第一側(cè)傾連桿部56與第二側(cè)傾連桿部57進(jìn)行旋轉(zhuǎn)支承，該支承部63相當(dāng)于本發(fā)明的第二肩支承部。并且，該第二側(cè)傾連桿部57具有直線(xiàn)形狀，在其一端側(cè)配置有支承部63。

而且，在第二側(cè)傾連桿部57的另一端側(cè)，利用支承部64旋轉(zhuǎn)支承為第二側(cè)傾連桿部57與臂部50的連接板50a彼此側(cè)傾旋轉(zhuǎn)自如。具體而言，支承部64利用軸承進(jìn)行旋轉(zhuǎn)支承，基于支承部64的旋轉(zhuǎn)支承位置也可以是側(cè)傾旋轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)與臂部50連接的部位，相當(dāng)于本發(fā)明涉及的連接部位。

就這樣構(gòu)成的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)而言，通過(guò)促動(dòng)器26的輸出軸26a在肩部55內(nèi)出入而使第一側(cè)傾連桿部56與第二側(cè)傾連桿部57連動(dòng)地位移，在第二側(cè)傾連桿部57與連接板50a的旋轉(zhuǎn)支承部位(連接部位)處，從第二側(cè)傾連桿部57傳遞有促動(dòng)器26的輸出。如圖14a等所示，該旋轉(zhuǎn)支承部位在側(cè)傾旋轉(zhuǎn)面上自側(cè)傾支承軸61的支承部位離開(kāi)規(guī)定距離，因此，結(jié)果，從第二側(cè)傾連桿部57傳遞來(lái)的輸出以生成使臂部50的連接板50a以側(cè)傾支承軸61為中心進(jìn)行側(cè)傾旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力矩的方式起作用。

在此，基于圖14a～圖14c說(shuō)明側(cè)傾旋轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的具體的動(dòng)作。如圖14a所示，在臂部50在側(cè)傾旋轉(zhuǎn)方向上向鉛垂下方延伸的狀態(tài)下，處于促動(dòng)器26的輸出軸26a位于最靠促動(dòng)器26的主體側(cè)的狀態(tài)、換言之輸出軸26a向肩部55內(nèi)的插入量最少的狀態(tài)。此時(shí)，l字形狀的第一側(cè)傾連桿部56成為支承部62與支承部63沿大致鉛垂方向排列的狀態(tài)，另外，輸出軸26a的連接部位26b位于支承部63的旁邊。當(dāng)促動(dòng)器26的輸出軸26a從該狀態(tài)向肩部55方向進(jìn)行直動(dòng)時(shí)，第一側(cè)傾連桿部56以支承部62為中心向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，到達(dá)圖14b所示的狀態(tài)。此時(shí)，支承部63向比圖14a所示的位置靠左側(cè)移動(dòng)，因此，其結(jié)果是，臂部50的連接板50a被第二側(cè)傾連桿部57向圖14b的左側(cè)按出。連接板50a由于借助側(cè)傾支承軸61以在傾轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)自如的方式支承于肩部55，因此，如上所述那樣被第二側(cè)傾連桿部57按出的結(jié)果是能實(shí)現(xiàn)臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)。

然后，促動(dòng)器26的輸出軸26a從圖14b所示的狀態(tài)進(jìn)一步朝向肩部55內(nèi)進(jìn)行直動(dòng)時(shí)，第一側(cè)傾連桿部56以支承部62為中心進(jìn)一步向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，到達(dá)圖14c所示的狀態(tài)。此時(shí)，支承部63在臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)移動(dòng)到最靠圖中的左側(cè)的位置。其結(jié)果是，臂部50的連接板50a被第二側(cè)傾連桿部57向最左側(cè)按出，臂部50成為在側(cè)傾旋轉(zhuǎn)方向上沿大致水平方向延伸的狀態(tài)。

根據(jù)上述側(cè)傾旋轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)，在臂部50通過(guò)側(cè)傾旋轉(zhuǎn)從圖14a所示的狀態(tài)到達(dá)圖14c所示的狀態(tài)的情況下，支承部63以將支承部62作為中心劃圓弧的方式沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，隨之，由第二側(cè)傾連桿部57產(chǎn)生的連接板50a的按出量發(fā)生變化。其結(jié)果是，臂部50在沿大致水平方向延伸的情況下，與沿鉛垂方向延伸的情況相比，臂部55的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)量相對(duì)于直動(dòng)促動(dòng)器26的位移量的比率變小、即相對(duì)于直動(dòng)促動(dòng)器26的位移的減速比變大。這是由于，隨著臂部50接近水平狀態(tài)，用于支承該狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)力矩變大，因此，如上所述通過(guò)減速比逐漸變大，能夠避免促動(dòng)器26所要求的輸出過(guò)度變大，能夠謀求促動(dòng)器26的小型化。

另外，為了實(shí)現(xiàn)這樣的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，需要第一側(cè)傾連桿部56以支承部62為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其結(jié)果是，輸出軸26a的連接部位26b的高度位置不能總是成為恒定。因此，為了應(yīng)對(duì)該連接部位26b的高度位置的變動(dòng)，促動(dòng)器26在被旋轉(zhuǎn)軸27a旋轉(zhuǎn)支承為側(cè)傾旋轉(zhuǎn)自如的狀態(tài)下借助配件27與肩部55連接，從而能夠適當(dāng)調(diào)整其姿勢(shì)。

在這樣構(gòu)成的臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所涉及的構(gòu)成中，借助配件27將促動(dòng)器26配置為位于肩部55的外部。其結(jié)果是，不需要像以往技術(shù)那樣在肩部55的內(nèi)部收容促動(dòng)器26，能夠使肩部55小型化。由此，在對(duì)臂部50進(jìn)行俯仰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)，肩部55不易與其他構(gòu)成構(gòu)件干涉，能夠確保作為機(jī)器人10的繞肩的可動(dòng)范圍較寬。另外，通過(guò)肩部55的小型化，也能謀求機(jī)器人10的輕量化，因此，能夠抑制機(jī)器人驅(qū)動(dòng)所需要的消耗能量。

實(shí)施例2

基于圖15說(shuō)明臂部50的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所涉及的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例2。圖15是實(shí)施例2涉及的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，與圖14a對(duì)應(yīng)。具體而言，在圖15所示的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中，與上述的實(shí)施例1同樣地，借助配件27將促動(dòng)器26安裝為位于肩部55的外部，但作為將其輸出軸26a與臂部50連接的連接部的構(gòu)成，未設(shè)置相當(dāng)于上述側(cè)傾旋轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)成，而將促動(dòng)器26的輸出軸26a與臂部50的連接板50a直接連接。即，輸出軸26a的連接部位26b設(shè)于連接板50a上。因此，在實(shí)施例2中，連接部位26b處的輸出軸26a與連接板50a的直接的連接相當(dāng)于本發(fā)明涉及的基于連接部進(jìn)行的連接。

在具有這樣的構(gòu)成的側(cè)傾旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中，雖然不能獲得由上述側(cè)傾旋轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的減速比帶來(lái)的利益，但能夠謀求肩部55的小型化，因此，能夠消除肩部55的大型化導(dǎo)致的不良情況。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

10…機(jī)器人、14…脊骨部、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(dòng)單元、21…外側(cè)基板、22…內(nèi)側(cè)基板、24、25、26…促動(dòng)器、27…配件、28…支承構(gòu)件、30…連桿機(jī)構(gòu)、31…第一俯仰連桿部、32…第二俯仰連桿部、50…臂部、50a…連接板、51…板、55…肩部、61…側(cè)傾支承軸、56…第一側(cè)傾連桿部、57…第二側(cè)傾連桿部、62、63、64…支承部。