(57)【要約】【課題】入力を規則的な運動に変換する構造を有する装置の性能を向上させること。【解決手段】運動変換リンク構造１は、４節リンク機構１Ａと、揺動リンク部材１Ｂと、揺動制御部材１Ｃと、を備える。４節リンク機構１Ａは、外力の入力に応じて構成要素間の位置関係が変化する。揺動リンク部材１Ｂは、４節リンク機構１Ａに連結される。揺動制御部材１Ｃは、４節リンク機構１Ａが第１の状態（伸長状態）から第２の状態（基準状態）に変化した場合に、揺動リンク部材１Ｂを一方向に揺動させる運動量を発生させ、４節リンク機構が第１の状態から第２の状態に変化する場合以外では、揺動リンク部材１Ｂの運動量を発生させない構造を有する。【選択図】図１
2019019932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力の入力に応じて構成要素間の位置関係が変化するリンク機構と、
前記リンク機構に連結された揺動リンク部材と、
前記リンク機構が第１の状態から第２の状態に変化した場合に、前記揺動リンク部材を一方向に揺動させる運動量を発生させ、前記リンク機構が前記第１の状態から前記第２の状態に変化する場合以外では、前記揺動リンク部材の前記運動量を発生させない構造を有する揺動制御部材と、
を備えることを特徴とする運動変換機構。
【請求項２】
前記リンク機構は、４節以上の多節リンク機構によって構成され、前記第１の状態は、隣接する第１のリンク部材と第２のリンク部材との位置関係が特定の方向に屈曲した状態であり、前記第２の状態は、前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材との位置関係が直線状となる状態であり、
前記揺動制御部材は、前記第１の状態と前記第２の状態とで距離が変化する部分を経由して引き回され、一端が前記揺動リンク部材に連結された線状部材によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の運動変換機構。
【請求項３】
前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材とが、前記第１の状態とは逆方向に屈曲した状態において、前記揺動制御部材は前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材とに沿って屈曲した配置となり、前記第２の状態において、前記揺動制御部材は前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材とに沿って直線状の配置となり、前記第１の状態において、前記揺動制御部材は前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材とを短絡した直線状の配置となることを特徴とする請求項２に記載の運動変換機構。
【請求項４】
前記揺動制御部材は、前記リンク機構が第１の状態から第２の状態に変化した場合に、前記揺動リンク部材を係数励振の理想軌道に追従させる力を加えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の運動変換機構。
【請求項５】
上体部と下肢部とが連結された歩行ロボットであって、
前記上体部と前記下肢部とを回転可能に連結するジョイントを備え、
前記下肢部は、
外力の入力に応じて構成要素間の位置関係が変化するリンク機構と、
前記リンク機構に連結された揺動リンク部材を有する脚部材と、
前記リンク機構が第１の状態から第２の状態に変化した場合に、前記揺動リンク部材を一方向に揺動させる運動量を発生させ、前記リンク機構が前記第１の状態から前記第２の状態に変化する場合以外では、前記揺動リンク部材の前記運動量を発生させない構造を有する揺動制御部材と、
を含む脚部を左右それぞれに備え、
左右の前記脚部における前記リンク機構の対応する位置に設定された第１の支持点を支持する左右脚連結部材を備え、
前記上体部は、
左右の前記脚部における前記リンク機構の対応する位置に設定された前記第１の支持点とは異なる第２の支持点を支持するリンク機構支持部材と、
前記ジョイントよりも前記上体部の重心を鉛直方向下方に設定するためのバランスウェイトと、
を備えることを特徴とする歩行ロボット。
【請求項６】
外力の入力に応じて構成要素間の位置関係が変化するリンク機構と、
前記リンク機構に対して連結され、鉛直上方に延びる揺動リンク部材と、
前記リンク機構が第１の状態から第２の状態に変化した場合に、前記揺動リンク部材を一方向に揺動させる運動量を発生させ、前記リンク機構が前記第１の状態から前記第２の状態に変化する場合以外では、前記揺動リンク部材の前記運動量を発生させない構造を有する揺動制御部材と、
を備える運動変換機構と、
水平を維持可能に前記揺動リンク部材に設置された載置部材と、
を備える個別搬送機構を含むことを特徴とする搬送機構。
【請求項７】
前記載置部材は、所定間隔で空隙を有する部材からなり、
隣接する前記個別搬送機構の前記載置部材が、互いに空隙を通過するように前記個別搬送機構が複数配列されていることを特徴とする請求項６に記載の搬送機構。
【請求項８】
複数の前記個別搬送機構は、搬送物の搬送方向における上流から下流に向けて、鉛直方向における位置が低くなるように設置されていることを特徴とする請求項７に記載の搬送機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動変換機構、歩行ロボット及び搬送機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、動力を用いることなく、脚部を規則的に繰り出して移動する受動歩行と呼ばれる技術が知られている。
受動歩行を用いた技術は、例えば、玩具等に用いられており、転倒する力を利用して斜面上を自律的に歩行するため、エネルギー効率に優れた歩行技術として注目されている。しかし、受動歩行を用いた技術では、自律的な平地歩行はできず、歩行速度の向上にも課題を有する。
一方、係数励振歩行と呼ばれる歩行方法を実現するエネルギー供給により、平地における高速歩行を実現した技術が知られている。係数励振とは、ブランコを漕ぐ運動に用いられる振動である。この振動は、重心の上下動に使用したエネルギーをブランコの運動エネルギーに回生できるため、係数励振を利用することで、省エネルギーな運動を実現することができる。
なお、歩行を実現する機構に関する技術は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第２１４０２７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術において、係数励振歩行は２次元運動のみで実現され、脚部のみの構成に着目されている。そのため、従来の係数励振歩行を実現する機構では、上体を備えた場合に、適切な歩行機能を実現することが困難である。また、上体や脚部に対する複雑な制御を行うことは、省エネルギーの観点から望ましいものではない。
このような問題は、従来の歩行機能を実現するための機構が、入力を規則的な運動に変換する適切な構造となっていないことに一因があると考えられる。
また、このような問題は、歩行以外にも、入力を規則的な運動に変換する構造を有する種々の装置において共通するものである。
【０００５】
本発明の課題は、入力を規則的な運動に変換する構造を有する装置の性能を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る運動変換機構は、
外力の入力に応じて構成要素間の位置関係が変化するリンク機構と、
前記リンク機構に連結された揺動リンク部材と、
前記リンク機構が第１の状態から第２の状態に変化した場合に、前記揺動リンク部材を一方向に揺動させる運動量を発生させ、前記リンク機構が前記第１の状態から前記第２の状態に変化する場合以外では、前記揺動リンク部材の前記運動量を発生させない構造を有する揺動制御部材と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、入力を規則的な運動に変換する構造を有する装置の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る運動変換リンク構造の一例を示す模式図である。
【図２】運動変換リンク構造において、４節リンク機構が変形した状態を示す模式図である。
【図３】運動変換リンク構造を適用した二足歩行ロボットの構成例を示す模式図である。
【図４】二足歩行ロボットの歩行動作における運動変換リンク構造の状態変化を示す模式図である。
【図５】二足歩行ロボットの歩行状態と運動変換リンク構造の状態との対応関係例を示す模式図である。
【図６】二足歩行ロボットの歩行状態と運動変換リンク構造の状態との対応関係例を示す模式図である。
【図７】二足歩行ロボットの歩行状態と運動変換リンク構造の状態との対応関係例を示す模式図である。
【図８Ａ】本発明に係る運動変換リンク構造を用いた搬送機構の構造例を示す模式図である。
【図８Ｂ】本発明に係る運動変換リンク構造を用いた搬送機構の構造例を示す模式図である。
【図９】短尺のリンク部材に揺動リンク部材に対するストッパーを備える構成例を示す模式図である。
【図１０】運動変換リンク構造に直動機構を備える構成例を示す模式図である。
【図１１】運動変換リンク構造に弾性体（ばね）を備える構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
本実施形態においては、本発明により実現された入力を規則的な運動に変換する構造（以下、「運動変換リンク構造」と称する。）を下肢部に適用すると共に、当該運動変換リンク構造を上体部の姿勢を適切に維持する構造と連動させることにより、効率的かつ安定的に係数励振歩行を実現する二足歩行ロボットについて説明する。
【００１０】
［運動変換リンク構造］
初めに、入力を規則的な運動に変換する運動変換リンク構造について説明する。
図１は、本発明に係る運動変換リンク構造１の一例を示す模式図である。
図１に示すように、本発明に係る運動変換リンク構造１は、４節リンク機構１Ａと、揺動リンク部材１Ｂと、揺動制御部材１Ｃとを備えている。
【００１１】
４節リンク機構１Ａは、長尺の２つのリンク部材１１，１２と短尺の２つのリンク部材１３，１４とが４つの連結点１５〜１８で回転可能に連結された四辺形のリンク機構を構成している。具体的には、４節リンク機構１Ａにおいて、長尺のリンク部材１１，１２は、連結点１５によって互いに回転可能に連結され、短尺のリンク部材１３，１４は、連結点１６によって互いに回転可能に連結されている。また、長尺のリンク部材１１と短尺のリンク部材１３とが連結点１７によって互いに回転可能に連結され、長尺のリンク部材１２と短尺のリンク部材１４とが連結点１８によって互いに回転可能に連結されている。
【００１２】
したがって、４節リンク機構１Ａにおいては、長尺のリンク部材１１，１２を連結する連結点１５と、短尺のリンク部材１３，１４を連結する連結点１６とが、互いに接近する方向及び離間する方向に四辺形が変形可能である。なお、連結点１５と連結点１６との距離が変化する場合、連結点１７と連結点１８とは、短尺のリンク部材１３，１４の連結状態が直線状に近づくほど離間し、短尺のリンク部材１３，１４の連結状態が屈曲するほど近接する。
【００１３】
揺動リンク部材１Ｂは、連結点１６において、短尺のリンク部材１３，１４に対して回転可能に連結されている。また、揺動リンク部材１Ｂの点Ｍ（ここでは、長手方向の中央）には、ワイヤからなる揺動制御部材１Ｃの一端が連結されている。
揺動制御部材１Ｃは、ワイヤによって構成されており、一端を揺動リンク部材１Ｂの点Ｍに連結され、連結点１８に設置されたプーリＰ１に巻き掛けられると共に、連結点１６に設置されたプーリＰ２の上側（連結点１５側）を引き回されて、連結点１７に他端が固定されている。
【００１４】
このような構成により、運動変換リンク構造１は、４節リンク機構１Ａ内の位置関係の変化を揺動リンク部材１Ｂの幾何学的な拘束条件に変換する機能を実現している。
即ち、運動変換リンク構造１において、４節リンク機構１Ａに外力が入力し、４節リンク機構１Ａに変形が生じると、連結点１５に対する連結点１６の距離が変化する。すると、揺動制御部材１Ｃによって、揺動リンク部材１Ｂに対して、一方向（ここでは連結点１７側）への揺動を規制すると共に、他方向（ここでは連結点１８側）への揺動を誘発する力が作用する。これにより、揺動リンク部材１Ｂにおいて、一方向へ揺動する運動量が発生する。換言すると、運動変換リンク構造１における４節リンク機構１Ａの変形によって、揺動制御部材１Ｃを介して、揺動リンク部材１Ｂを係数励振の理想軌道に追従させる力が加えられ、揺動リンク部材１Ｂに係数励振が生じる。
【００１５】
図２は、運動変換リンク構造１において、４節リンク機構１Ａが変形した状態を示す模式図である。
図２左側に示すように、４節リンク機構１Ａにおいて、短尺のリンク部材１３，１４の連結状態が直線状よりも下に凸の状態で屈曲している場合、連結点１７と連結点１８とは、短尺のリンク部材１３，１４の合計よりも近い距離に接近し、揺動制御部材１Ｃが連結点１７から連結点１８に略直線的に延び、連結点１８に巻き掛けられて、揺動制御部材１Ｃの点Ｍまで撓んで配置された状態となる。４節リンク機構１Ａの図２左側の状態を以下、「伸長状態」と称する。４節リンク機構１Ａが伸長状態となっている場合、揺動リンク部材１Ｂは、連結点１６に対して連結点１７側及び連結点１８側に揺動可能である。ただし、揺動リンク部材１Ｂは、連結点１６よりも連結点１７側には、揺動制御部材１Ｃの全長による規制の範囲で揺動可能である。
【００１６】
そして、図２中央に示すように、４節リンク機構１Ａにおいて、短尺のリンク部材１３，１４の連結状態が直線状となっている場合、揺動制御部材１Ｃが連結点１７からリンク部材１３，１４に沿って、伸長状態よりも強い張力で直線状に連結点１８に延び、連結点１８に巻き掛けられて、揺動制御部材１Ｃの点Ｍまで直線状に配置された状態となる。４節リンク機構１Ａのこの状態を以下、「基準状態」と称する。４節リンク機構１Ａが基準状態となっている場合、揺動リンク部材１Ｂは、短尺のリンク部材１３，１４から垂直に下方に延びた状態となっていると共に、揺動制御部材１Ｃによって、連結点１６よりも連結点１７側に揺動しないよう規制されている。また、揺動制御部材１Ｃが揺動リンク部材１Ｂに加える張力により、揺動リンク部材１Ｂを連結点１６から連結点１８の方向に揺動させる作用が発生する。
【００１７】
さらに、図２右側に示すように、４節リンク機構１Ａにおいて、短尺のリンク部材１３，１４の連結状態が直線状よりも上に凸の状態で屈曲している場合、揺動制御部材１Ｃは、プーリＰ２に押し上げられることにより、連結点１７と連結点１８との間において、短尺のリンク部材１３，１４の合計と略等しい距離で連結され、連結点１８に巻き掛けられて、揺動制御部材１Ｃの点Ｍまで撓んで配置された状態となる。４節リンク機構１Ａのこの状態を以下、「圧縮状態」と称する。４節リンク機構１Ａが圧縮状態となっている場合、揺動リンク部材１Ｂは、連結点１６よりも連結点１７側及び連結点１８側に揺動可能である。ただし、揺動リンク部材１Ｂは、連結点１６よりも連結点１７側には、揺動制御部材１Ｃの全長による規制の範囲で揺動可能である。
【００１８】
運動変換リンク構造１において、連結点１５及び１６の距離を周期的に変化させると、４節リンク機構１Ａが、伸長状態、基準状態及び圧縮状態を順に遷移することとなる。
すると、伸長状態から基準状態となったときに揺動制御部材１Ｃが揺動リンク部材１Ｂに加える張力により、揺動リンク部材１Ｂが連結点１６から連結点１８の方向に揺動される。
揺動制御部材１Ｃによる揺動リンク部材１Ｂへの張力の作用により、外力の入力によって発生する４節リンク機構１Ａの変形を、揺動リンク部材１Ｂが一方向に揺動される規則性のある運動へと変換することができる。
【００１９】
即ち、運動変換リンク構造１によれば、入力された複雑な運動を規則性のある運動に引き込む効果や、一時的な一方向駆動効果がもたらされる。引き込み効果とは、入力によって変化する拘束条件が、運動を規制したり、促したりすることで、出力軌道を特定の軌道に追従させる効果である。また、一方向駆動効果とは、拘束条件に一致するときのみ一方に駆動力を発揮して出力を生み出す効果である。この一方向駆動効果は、拘束条件に一致するときのみ現れるため、駆動後は慣性力を活かした省エネルギーな運動を出力できる。
【００２０】
［二足歩行ロボットの構成］
次に、図１の運動変換リンク構造１を適用した二足歩行ロボット１００の構成を説明する。
図３は、運動変換リンク構造１を適用した二足歩行ロボット１００の構成例を示す模式図である。なお、図３においては、説明の便宜のため、詳細な構成は適宜省略あるいは簡略化して示している。
【００２１】
図３に示す二足歩行ロボット１００は、受動歩行ロボットとして構成され、上体部１１０と、下肢部１２０とを備えている。
上体部１１０は、上体部１１０の中心に鉛直方向に配置される上体支持部材１１１と、上体支持部材１１１の上端側から左右方向に延びるリンク機構支持部材１１２と、上体支持部材１１１の下端から前後方向に延びるウェイト支持部材１１３と、ウェイト支持部材１１３に固定されたバランスウェイト１１４とを備えている。なお、上体支持部材１１１の下端側（下端から所定距離の位置）には、自在継手等から構成されるジョイント１１５が設置されている。
【００２２】
下肢部１２０は、左脚の接地部材である左足板１２１と、左脚を構成するリンク部材である左脚部材１２２と、左脚部材１２２を揺動リンク部材１Ｂとして構成される左運動変換リンク構造１２３と、右脚の接地部材である右足板１２４と、右脚を構成するリンク部材である右脚部材１２５と、右脚部材１２５を揺動リンク部材１Ｂとして構成される右運動変換リンク構造１２６と、左運動変換リンク構造１２３及び右運動変換リンク構造１２６の連結点１６を連結する左右脚連結部材１２７とを備えている。なお、左運動変換リンク構造１２３及び右運動変換リンク構造１２６の連結点１５は、上体部１１０のリンク機構支持部材１１２に支持されている。また、下肢部１２０は、左右脚連結部材１２７の中央において、ジョイント１１５を介して、上体部１１０と連結されている。即ち、上体部１１０と下肢部１２０とは、ジョイント１１５を介して、任意の方向に回転可能に連結されている。また、本実施形態において、左足板１２１及び右足板１２４の底面は、所定の球面として構成されている。例えば、左足板１２１及び右足板１２４の底面を、左脚部材１２２及び右脚部材１２５の歩行動作における瞬間中心から接地面までの距離を半径とする球面とすることができる。
【００２３】
受動歩行ロボットが構成される場合、遊脚時に股関節を振り上げ、遊脚を前方に振り出す機能が必要となる。二足歩行ロボット１００においては、運動変換リンク構造１による引き込み効果及び一方向駆動効果によって、股関節の振り上げ運動を遊脚の振り出し運動に変換することが可能となっている。遊脚の振り上げ動作は、遊脚の動きが係数励振歩行の理想軌道に近いほど、エネルギー効率に優れた動作になると考えられる。
【００２４】
また、受動歩行ロボットが構成される場合、上体のバランスを維持する機能が必要となる。二足歩行ロボット１００においては、下肢部１２０に対して、上体部１１０が支点となる点（ジョイント１１５）で支持されると共に、上体部１１０の重心は支点よりも下方に設定されている。そのため、上体部１１０には、常時水平を保持しようとする作用が働くため、股関節の振り上げに伴う下肢部１２０の姿勢変化に対して、バランスを維持することが可能となっている。
【００２５】
［二足歩行ロボット１００の動作］
次に、二足歩行ロボット１００の動作について説明する。
以下、二足歩行ロボット１００における歩行動作と運動変換リンク構造１の状態との関係を対応付けて、二足歩行ロボット１００の動作を説明する。
図４は、二足歩行ロボット１００の歩行動作における運動変換リンク構造１の状態変化を示す模式図である。なお、図４中に示す番号は、二足歩行ロボット１００の歩行動作における工程の進捗を示している。
また、図５から図７は、二足歩行ロボット１００の歩行状態と運動変換リンク構造１の状態との対応関係例を示す模式図である。なお、図５から図７においては、説明の便宜のため、詳細な構成は適宜省略あるいは簡略化して示している。
【００２６】
二足歩行ロボット１００が歩行動作を行う場合、左右一方の脚（支持脚）に重心を掛け、他方の脚を遊脚の状態（揺動する状態）とする。以下、支持脚であった脚部が重心の移動により遊脚に変化を始める時点から説明する。
二足歩行ロボット１００において、重心の移動が生じると、下肢部１２０は、重心が掛けられた脚側に傾くことから、下肢部１２０の左右脚連結部材１２７は、水平面に対して、遊脚側が高く、支持脚側が低くなるように左右に傾斜していく。
【００２７】
すると、左右脚連結部材１２７に連結されている左右の運動変換リンク構造１の連結点１６は、遊脚側が高く、支持脚側が低くなるように変化する。
このとき、上体部１１０は水平が維持されることから、左右の運動変換リンク構造１の連結点１５は、水平方向の位置が維持される。
そのため、遊脚となる側の運動変換リンク構造１は、支持脚に対応する伸長状態から遊脚に対応する圧縮状態へと変化を始める（工程１）。
【００２８】
そして、遊脚となる側の運動変換リンク構造１が基準状態となると（工程２）、揺動制御部材１Ｃが、揺動リンク部材１Ｂに対して、一方向（進行方向に対して逆向き）への揺動を規制すると共に、他方向（進行方向）への揺動を誘発する力を作用させる。
なお、図５には、支持脚となる側の運動変換リンク構造１が基準状態となったときの二足歩行ロボット１００の歩行状態と運動変換リンク構造１の状態とが示されている。
これにより、遊脚の脚部（揺動リンク部材１Ｂ）が、進行方向へ揺動した状態（即ち、脚部が振り出された状態）となる（工程３）。
【００２９】
続いて、遊脚となった脚部が接地し、二足歩行ロボット１００の重心が当該脚部へと移動を始めると（工程４）、遊脚であった脚部が支持脚に変化し、当該脚部の運動変換リンク構造１は、遊脚に対応する圧縮状態から支持脚に対応する伸長状態へと変化を始める（工程５）。
なお、図６には、支持脚となる側の運動変換リンク構造１が伸長状態となったときの二足歩行ロボット１００の歩行状態と運動変換リンク構造１の状態とが示されている。
【００３０】
支持脚となった脚部は、二足歩行ロボット１００を支持すると共に、二足歩行ロボット１００の歩行に伴い、相対的に二足歩行ロボット１００の後方に移動する（工程６〜８）。このとき、運動変換リンク構造１の伸長状態が維持され、揺動制御部材１Ｃが支持脚の脚部（揺動リンク部材１Ｂ）の動きを規制することなく、二足歩行ロボット１００の状態が変化していく。
なお、図７には、支持脚となった側の運動変換リンク構造１が伸長状態を維持されながら、支持脚が二足歩行ロボット１００の後方に移動するときの、二足歩行ロボット１００の歩行状態と運動変換リンク構造１の状態とが示されている。
そして、遊脚となった他方の脚部が接地し、二足歩行ロボット１００の重心が再び移動すると、工程１以降の歩行動作が繰り返される。
【００３１】
以上のように、本実施形態に係る二足歩行ロボット１００は、左右の脚部それぞれに運動変換リンク構造１を備えている。左右の脚部における運動変換リンク構造１の連結点１６は、重心の移動により左右に傾斜する左右脚連結部材１２７によって連結されている。また、左右の脚部における運動変換リンク構造１の連結点１５は、水平が保持される上体部１１０のリンク機構支持部材１１２に支持されている。
そして、二足歩行ロボット１００が歩行動作を行う場合、二足歩行ロボット１００の重心を左右に揺動させると、左右の脚部における運動変換リンク構造１において、半周期ずれた位相で伸長状態から基準状態となるタイミングが発生する。このとき、揺動制御部材１Ｃの張力によって遊脚の脚部が前方に振り出される。なお、支持脚は圧縮状態となっていることから、支持脚の脚部は揺動制御部材１Ｃの規制を受けることなく、歩幅を確保することができる。
したがって、入力を規則的な運動に変換する構造（運動変換リンク構造）を有する二足歩行ロボットの性能を向上させることができる。
【００３２】
［変形例１］
近年、生産の現場では、高効率で多品種少量生産に対応することが望まれている。
そこで、本変形例においては、運動変換リンク構造１を用いて、省エネルギーで、組み立て・配置の自由度が高い生産ラインの搬送機構ＴＳを実現する。
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明に係る運動変換リンク構造１を用いた搬送機構ＴＳの構造例を示す模式図であり、図８Ａは側面図、図８Ｂは上面図を示している。
【００３３】
図８Ａに示すように、搬送機構ＴＳにおいては、運動変換リンク構造１を第１実施形態の設置形態とは上下反転させて設置し、搬送テーブルＴｂを揺動リンク部材１Ｂによって下から支持する。なお、４節リンク機構１Ａについては、連結点１５が支柱Ｂに固定されると共に、連結点１６が支柱Ｂに沿って直線上をスライド可能に支持されている。また、揺動制御部材１Ｃは、製品の搬送方向に揺動リンク部材１Ｂの揺動を誘発する向きに設置されている。
【００３４】
また、図８Ｂに示すように、搬送テーブルＴｂは、所定間隔で空隙を有する櫛歯状の部材によって構成され、搬送テーブルＴｂの空隙は、他の搬送テーブルＴｂの櫛歯部分が上下に通過できる幅を有している。なお、搬送テーブルＴｂは、水平を維持する機構を有している。
このように構成された運動変換リンク構造１及び搬送テーブルＴｂを個別搬送機構ＴＥと称する。
【００３５】
そして、このような個別搬送機構ＴＥが、製品の搬送方向に複数配置され、下流の個別搬送機構ＴＥほど低い位置に設置されることにより、生産ラインの搬送機構ＴＳが構成される。
生産ラインの搬送機構ＴＳでは、個別搬送機構ＴＥに製品の荷重が加わると、４節リンク機構１Ａに変形が生じ、揺動制御部材１Ｃの作用により、搬送テーブルＴｂが、水平を維持したまま、製品の搬送方向に揺動される。
複数の個別搬送機構ＴＥは、製品の搬送方向に揺動された搬送テーブルＴｂと、隣接する個別搬送機構ＴＥの搬送テーブルＴｂとにおいて、互いの櫛歯が空隙を通過する距離（即ち、搬送テーブルＴｂが搬送方向にオーバーラップする距離）に設置されている。
そのため、上流の個別搬送機構ＴＥの搬送テーブルＴｂが製品の搬送方向に揺動されると、隣接する個別搬送機構ＴＥの搬送テーブルＴｂに上方から製品を載置する形態で移送が行われる。
したがって、生産ラインの搬送機構ＴＳでは、製品に発生する摩擦を抑制しつつ、製品の移送を行うことができる。また、下流の個別搬送機構ＴＥは、上流の個別搬送機構ＴＥよりも低い位置に設置されているため、複数の個別搬送機構ＴＥを介した搬送をより円滑に行うことができる。
【００３６】
さらに、搬送テーブルＴｂに製品が載置された下流の個別搬送機構ＴＥにおいても、同様に、製品の荷重によって、４節リンク機構１Ａに変形が生じ、揺動制御部材１Ｃの作用により、搬送テーブルＴｂが、水平を維持したまま、製品の搬送方向に揺動される。
このような動作が繰り返されることにより、上流の個別搬送機構ＴＥから、下流の個別搬送機構ＴＥに順に製品が移送される。
なお、各個別搬送機構ＴＥは、製品の移送後、バネ等の復元力により、初期姿勢（例えば、揺動リンク部材１Ｂが鉛直となる姿勢）に戻る構成となっている。
【００３７】
このように、本変形例に係る生産ラインの搬送機構ＴＳでは、運動変換リンク構造１の一方向駆動効果により、動力を用いることなく、省エネルギーな搬送機構が実現されている。また、複数の個別搬送機構ＴＥを目的とする搬送方向に所定間隔で並べて配置することで、生産ラインの搬送機構ＴＳを構成することができるため、生産ラインの搬送機構における組み立て・配置の自由度を高めることができる。
【００３８】
［変形例２］
上述の実施形態において、揺動制御部材１Ｃをワイヤによって構成するものとして説明したが、これに限られない。即ち、揺動制御部材１Ｃは、ワイヤに限らず、揺動リンク部材１Ｂの揺動方向の規制及び初期運動量（揺動作用）を与えることが可能な構成であれば、各種構成とすることができる。
【００３９】
図９は、短尺のリンク部材１３に揺動リンク部材１Ｂに対するストッパーＳｔを備える構成例を示す模式図である。
図９に示すように、本変形例においては、短尺のリンク部材１３の連結点１６に隣接する位置に、突起状のストッパーＳｔが設置されている。
そのため、揺動リンク部材１Ｂがリンク部材１３に対して直角の位置関係となると、ストッパーＳｔが揺動リンク部材１Ｂの揺動を規制すると共に、ストッパーＳｔとは逆方向へ揺動する運動量を発生させる。
これにより、４節リンク機構１Ａ内の位置関係の変化を揺動リンク部材１Ｂの幾何学的な拘束条件に変換する機能が実現される。
【００４０】
［変形例３］
上述の実施形態において、運動変換リンク構造１は、外力による変形を生じる構成として、４節リンク機構１Ａを例に挙げて説明したが、これに限られない。
例えば、４節リンク機構１Ａに代えて、４節以上の多節リンク機構を用いて運動変換リンク構造１を構成することも可能である。
また、多節リンク機構内の位置関係の変化を揺動リンク部材１Ｂの幾何学的な拘束条件に変換する機能が実現されれば、各種要素を含む機構を用いることも可能である。
【００４１】
図１０は、運動変換リンク構造１に直動機構を備える構成例を示す模式図である。
図１０に示すように、図１における４節リンク機構１Ａの長尺の２つのリンク部材１１，１２に代えて、連結点１７，１８間に設置された直動部材ＬＭ及び直動案内部材ＬＧ（直動機構ＬＵ）を備える構成とすることができる。
図１０に示す構成の場合、運動変換リンク構造１は、例えば、直動案内部材ＬＧが所定の固定部に支持され、揺動制御部材１Ｃは、一端を揺動リンク部材１Ｂの点Ｍに連結され、連結点１８に設置されたプーリＰ１に巻き掛けられると共に、連結点１７に他端が固定される。
【００４２】
このような構成の場合、外力により直動案内部材ＬＧに対する連結点１６の距離が変化すると、直動案内部材ＬＧに対して直動部材ＬＭが直動運動し、連結点１７と連結点１８との距離が変化する。すると、揺動制御部材１Ｃによって、揺動リンク部材１Ｂに対して、一方向（ここでは連結点１７側）への揺動を規制すると共に、他方向（ここでは連結点１８側）への揺動を誘発する力が作用する。これにより、揺動リンク部材１Ｂにおいて、一方向へ揺動する運動量が発生する。
【００４３】
また、図１１は、運動変換リンク構造１に弾性体（ばねＣＳ）を備える構成例を示す模式図である。
図１１に示すように、図１における４節リンク機構１Ａの長尺の２つのリンク部材１１，１２に代えて、連結点１７，１８間に設置された固定長のリンク部材ＳＬと、固定長のリンク部材ＳＬと所定の固定部とを連結するばねＣＳとを備える構成とすることができる。
図１１に示す構成の場合、運動変換リンク構造１は、例えば、ばねＣＳが所定の固定部に支持され、揺動制御部材１Ｃは、一端を揺動リンク部材１Ｂの点Ｍに連結され、連結点１８に設置されたプーリＰ１に巻き掛けられると共に、所定の固定部に他端が固定される。
【００４４】
このような構成の場合、外力により所定の固定部に対する連結点１６の距離が変化すると、ばねＣＳが伸長し、所定の固定部と連結点１６との距離が変化する。すると、揺動制御部材１Ｃによって、揺動リンク部材１Ｂに対して、一方向（ここでは連結点１７側）への揺動を規制すると共に、他方向（ここでは連結点１８側）への揺動を誘発する力が作用する。これにより、揺動リンク部材１Ｂにおいて、一方向へ揺動する運動量が発生する。
本変形例に示すように、多節リンク機構内の位置関係の変化を揺動リンク部材１Ｂの幾何学的な拘束条件に変換する機能は、種々の形態で実現することができる。
【００４５】
以上説明したように、本発明に係る運動変換リンク構造１は、４節リンク機構１Ａと、揺動リンク部材１Ｂと、揺動制御部材１Ｃと、を備える。
４節リンク機構１Ａは、外力の入力に応じて構成要素間の位置関係が変化する。
揺動リンク部材１Ｂは、４節リンク機構１Ａに連結される。
揺動制御部材１Ｃは、４節リンク機構１Ａが第１の状態（伸長状態）から第２の状態（基準状態）に変化した場合に、揺動リンク部材１Ｂを一方向に揺動させる運動量を発生させ、４節リンク機構が第１の状態から第２の状態に変化する場合以外では、揺動リンク部材１Ｂの運動量を発生させない構造を有する。
これにより、入力された複雑な運動を規則性のある運動に引き込む効果や、一時的な一方向駆動効果がもたらされる。
したがって、入力を規則的な運動に変換する構造を有する装置の性能を向上させることができる。
【００４６】
４節リンク機構１Ａは、４節以上の多節リンク機構によって構成され、第１の状態は、隣接するリンク部材１３とリンク部材１４との位置関係が特定の方向に屈曲した状態であり、第２の状態は、リンク部材１３とリンク部材１４との位置関係が直線状となる状態である。
揺動制御部材１Ｃは、第１の状態と第２の状態とで距離が変化する部分を経由して引き回され、一端が揺動リンク部材１Ｂに連結された線状部材によって構成される。
これにより、ワイヤ等の線状部材を適切に引き回すことによって、入力された複雑な運動を規則性のある運動に引き込む効果や、一時的な一方向駆動効果を簡単な構成で実現することができる。
【００４７】
リンク部材１３とリンク部材１４とが、第１の状態とは逆方向に屈曲した状態において、揺動制御部材１Ｃはリンク部材１３とリンク部材１４とに沿って屈曲した配置となり、第２の状態において、揺動制御部材１Ｃはリンク部材１３とリンク部材１４とに沿って直線状の配置となり、第１の状態において、揺動制御部材１Ｃはリンク部材１３とリンク部材１４とを短絡した直線状の配置となる。
これにより、隣接するリンク部材１３、リンク部材１４及びこれらの連結点に沿って、線状部材を引き回すことで、入力された複雑な運動を規則性のある運動に引き込む効果や、一時的な一方向駆動効果を容易に実現することができる。
【００４８】
揺動制御部材１Ｃは、４節リンク機構１Ａが第１の状態から第２の状態に変化した場合に、揺動リンク部材１Ｂを係数励振の理想軌道に追従させる力を加える。
これにより、運動変換リンク構造１に繰り返し外力が入力された場合に、揺動リンク部材１Ｂを係数励振させることができるため、省エネルギーな運動を実現することができる。
【００４９】
また、二足歩行ロボット１００は、上体部１１０と、下肢部１２０と、ジョイント１１５と、を備える。下肢部１２０は、左運動変換リンク構造１２３（右運動変換リンク構造１２６）と、左脚部材１２２（右脚部材１２５）と、揺動制御部材１Ｃと、左右脚連結部材１２７と、を備える。上体部１１０は、リンク機構支持部材１１２と、バランスウェイト１１４と、を備える。
ジョイント１１５は、上体部１１０と下肢部１２０とを回転可能に連結する。
下肢部１２０の左運動変換リンク構造１２３（右運動変換リンク構造１２６）において、４節リンク機構１Ａは、外力の入力に応じて構成要素間の位置関係が変化する。
揺動リンク部材１Ｂは、４節リンク機構１Ａに連結される。
揺動制御部材１Ｃは、４節リンク機構１Ａが第１の状態（伸長状態）から第２の状態（基準状態）に変化した場合に、揺動リンク部材１Ｂを一方向に揺動させる運動量を発生させ、４節リンク機構が第１の状態から第２の状態に変化する場合以外では、揺動リンク部材１Ｂの運動量を発生させない構造を有する。
左右脚連結部材１２７は、左右の脚部における４節リンク機構１Ａの対応する位置に設定された第１の支持点（連結点１６）を支持する。
上体部１１０のリンク機構支持部材１１２は、左右の脚部における４節リンク機構１Ａの対応する位置に設定された第１の支持点とは異なる第２の支持点（連結点１５）を支持する。
バランスウェイト１１４は、ジョイント１１５よりも上体部１１０の重心を鉛直方向下方に設定する。
これにより、上体部１１０は、下肢部１２０に対して水平が維持された状態で、上体部１１０のリンク機構支持部材１１２が左右の脚部における第２の支持点（連結点１５）を支持する。また、左右の脚部における運動変換リンク構造１の第１の支持点（連結点１６）は、二足歩行ロボット１００の左右方向への重心の移動により、左右に傾斜する左右脚連結部材１２７によって連結されている。そして、二足歩行ロボット１００の重心を左右に揺動させると、左右の脚部における運動変換リンク構造１において、半周期ずれた位相で第１の状態（伸長状態）から第２の状態（基準状態）となるタイミングが発生する。このとき、揺動制御部材１Ｃの張力によって遊脚の脚部が前方に振り出される。
したがって、入力を規則的な運動に変換する構造（運動変換リンク構造）を有する二足歩行ロボット１００の性能を向上させることができる。
【００５０】
また、搬送機構ＴＳは、個別搬送機構ＴＥを備え、個別搬送機構ＴＥは、運動変換リンク構造１と、搬送テーブルＴｂと、を備える。
個別搬送機構ＴＥの運動変換リンク構造１において、４節リンク機構１Ａは、外力の入力に応じて構成要素間の位置関係が変化する。
揺動リンク部材１Ｂは、４節リンク機構１Ａに連結される。
揺動制御部材１Ｃは、４節リンク機構１Ａが第１の状態（伸長状態）から第２の状態（基準状態）に変化した場合に、揺動リンク部材１Ｂを一方向に揺動させる運動量を発生させ、４節リンク機構が第１の状態から第２の状態に変化する場合以外では、揺動リンク部材１Ｂの運動量を発生させない構造を有する。
搬送テーブルＴｂは、水平を維持可能に揺動リンク部材１Ｂに設置されている。
これにより、運動変換リンク構造１の一方向駆動効果によって、動力を用いることなく、省エネルギーな搬送機構を実現することができる。また、複数の個別搬送機構ＴＥを目的とする搬送方向に所定間隔で並べて配置することで、生産ラインの搬送機構ＴＳを構成することができるため、生産ラインの搬送機構における組み立て・配置の自由度を高めることができる。
【００５１】
搬送テーブルＴｂは、所定間隔で空隙を有する部材からなる。
個別搬送機構ＴＥは、隣接する個別搬送機構ＴＥの搬送テーブルＴｂが、互いに空隙を通過するように複数配列されている。
これにより、隣接する個別搬送機構ＴＥの搬送テーブルＴｂに上方から搬送物を載置する形態で移送が行われる。
したがって、搬送物に発生する摩擦を抑制しつつ、搬送物の移送を行うことができる。
【００５２】
複数の個別搬送機構ＴＥは、搬送物の搬送方向における上流から下流に向けて、鉛直方向における位置が低くなるように設置されている。
これにより、複数の個別搬送機構ＴＥを介した搬送をより円滑に行うことができる。
【００５３】
なお、上述の実施形態において、１つのリンク部材を複数のリンク部材で構成すること等により、上述の実施形態で示された各種構成例と実質的に同等のリンク構造を有する機構を用いることが可能である。
また、上述の実施形態で示す装置の動作を安定化あるいは円滑化する目的等のために、各種機能を有する部材（規制部材、緩衝部材あるいは補強部材等）を適宜備えることとしてもよい。
また、上述の実施形態において、二足歩行ロボット１００を受動歩行ロボットであるものとして説明したが、歩行のためのエネルギーを供給する装置を備えることも可能である。例えば、二足歩行ロボット１００の重心を左右に移動させるためのアクチュエータを備えること等が可能である。
【００５４】
また、本発明は、上述の実施形態で示す各種適用例の他、入力を規則的な運動に変換する構造を有する各種装置に適用することができる。
例えば、本発明は、アスリートや健康の維持を図るユーザにおけるトレーニング、高齢者やリハビリ患者等における歩行支援、介護あるいは看護サービス等を提供するユーザにおける自律移動支援、玩具や工作キット等のエンターテイメント、教材や実験キット等の教育といった分野に適用することができる。
【００５５】
なお、上記実施形態は、本発明を適用した一例を示しており、本発明の技術的範囲を限定するものではない。即ち、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができ、上記実施形態以外の各種実施形態を取ることが可能である。本発明が取ることができる各種実施形態及びその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１  運動変換リンク構造、１Ａ  ４節リンク機構、１Ｂ  揺動リンク部材、１Ｃ  揺動制御部材、１１〜１４、ＳＬ  リンク部材、１５〜１８  連結点、Ｐ１，Ｐ２  プーリ、１００  二足歩行ロボット、１１０  上体部、１１１  上体支持部材、１１２  リンク機構支持部材、１１３  ウェイト支持部材、１１４  バランスウェイト、１１５  ジョイント、１２０  下肢部、１２１  左足板、１２２  左脚部材、１２３  左運動変換リンク構造、１２４  右足板、１２５  右脚部材、１２６  右運動変換リンク構造、１２７  左右脚連結部材、ＴＳ  搬送機構、Ｂ  支柱、Ｔｂ  搬送テーブル、ＴＥ  個別搬送機構、Ｓｔ  ストッパー、ＬＭ  直動部材、ＬＧ  直動案内部材、ＬＵ  直動機構、ＣＳ  ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019019932.tif 000009
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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