(57)【要約】【課題】関節部の大型化を避け、関節部の可動範囲を広げ、かつ関節軸の回転動作の高出力化を達成可能な関節構造を提供する。【解決手段】関節構造１０は、第１部材１４と第２部材１８と関節軸１６とを備え、第１部材１４には略三角形状のモータ配置領域Ｓが形成されている。モータ配置領域Ｓ内には、第１のモータ２４の出力軸２４ａに設けられた第１の駆動輪２６と第２のモータ２８の出力軸２８ａに設けられた第２の駆動輪３０と転動輪３２とが配置される。第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０および転動輪３２は、それらの軸線を結んだ形状ｆが略三角形状と略相似をなすよう配置され、無端状部材３６は、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０および転動輪３２のうちの１つが無端状部材３６の外側に位置するよう第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０、転動輪３２および被駆動輪３４に掛架されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、第２部材と、前記第１部材および前記第２部材を回転自在に連結する関節軸と、を備え、前記第１部材に、前記関節軸に近づくに連れて一方の側面が反対側の他方の側面へ近づくことで略三角形状とされたモータ配置領域が形成された関節構造であって、
前記モータ配置領域内にそれぞれ配置され、前記第１部材および前記第２部材を、減速機を介して前記関節軸の軸線周りに相対的に回転させる第１のモータおよび第２のモータと、
前記第１のモータの出力軸に設けられた第１の駆動輪と、
前記第２のモータの出力軸に設けられた第２の駆動輪と、
前記モータ配置領域内に配置された転動輪と、
前記減速機の入力部に接続された被駆動輪と、
前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪、前記転動輪および前記被駆動輪に掛架されて前記第１の駆動輪および前記第２の駆動輪からの駆動力を前記被駆動輪に伝達する無端状部材と、を備え、
前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪および前記転動輪は、それらの軸線を結んだ形状が前記略三角形状のモータ配置領域と略相似をなすよう配置されており、
前記無端状部材は、前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪および前記転動輪のうちの１つが前記無端状部材の外側に位置するよう前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪、前記転動輪および前記被駆動輪に掛架されていることを特徴とする関節構造。
【請求項２】
前記無端状部材は、その両面を使用して、第１の駆動輪、第２の駆動輪、転動輪および被駆動輪の間に掛架され、駆動力を伝達することを特徴とする、請求項１に記載の関節構造。
【請求項３】
前記第２部材は、前記第１部材側の端部の側面に位置する前記関節軸を介して前記第１部材に片持ち支持される構造を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の関節構造。
【請求項４】
前記第１の駆動輪および前記第２の駆動輪のうちの一方が前記無端状部材の内側に、他方が前記無端状部材の外側にそれぞれ配置されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の関節構造。
【請求項５】
前記転動輪は、前記無端状部材の張力を調整可能なようにその固定位置が変更可能であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の関節構造。
【請求項６】
前記第１のモータはマスターモータであり、前記第２のモータは、前記第１のモータに追従制御するスレーブモータであることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の関節構造。
【請求項７】
前記転動輪に代えて第３のモータと第３の駆動輪を備え、
前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪および前記第３の駆動輪は、それらの軸線を結んだ形状が前記略三角形状のモータ配置領域と略相似をなすよう配置されており、
前記無端状部材は、前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪および前記第３の駆動輪のうちの１つが前記無端状部材の外側に位置するよう前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪、前記第３の駆動輪および前記被駆動輪に掛架されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載の関節構造。
【請求項８】
前記第１のモータはマスターモータであり、前記第２のモータおよび前記第３のモータは、前記第１のモータに追従制御するスレーブモータであることを特徴とする、請求項７に記載の関節構造。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の関節構造を、一対の脚の開閉動作を行う股関節部に備えることを特徴する二足歩行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、第１部材と、第２部材と、第１部材および第２部材を回転自在に連結する関節軸と、第１部材および第２部材を減速機を介して関節軸の軸線周りに相対的に回転させるモータとを備える関節構造に関する。また、この発明は、その関節構造を股関節部に備える二足歩行ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットのリンクを駆動する関節構造として、サーボ駆動されるモータと、減速機と、モータの動力を減速機に伝動する例えばベルトおよびプーリからなる伝動装置とを備え、減速機の出力軸に取り付けられたリンクを回転させるものがある。ところで、近年、関節軸動作の高出力化が求められている。それを実現する一般的な手法として、モータを大型化することが考えられるが、ロボットに対して搭載可能なモータの寸法には制限がある場合がほとんどであり、容易に関節軸動作を高出力化することは難しい。異なる手法の一つとしては、リンクを複数個のモータによって駆動することが考えられるが、その一方で、ロボットには小型化も要求されており、関節部の大型化や関節部の可動範囲の狭小化を避けつつ複数個のモータおよびこれに関連した伝動装置を設置するのは容易ではない。
【０００３】
特許文献１には、二足歩行ロボットにおいて、股関節を腰板、腰板に対して鉛直周りの外旋または内旋運動する旋回リンク、旋回リンクに対して開閉運動をする開閉リンク、および開閉リンクに対して前後運動する前後動リンクにより構成し、開閉リンクおよび前後動リンクを旋回リンクに対して片持ち支持構造とするとともに、旋回リンクの、開閉リンクの開閉時に開閉リンクおよび旋回リンクと干渉する部分を略三角形状に形成することで、開閉リンクの広い動作範囲を確保した股関節構造が開示されている。しかしながら、特許文献１では、開閉リンクの開閉運動のために複数個のモータを配置することは検討されていない。
【０００４】
特許文献２には、１つのモータドライバにより、同じ特性を持ち直列に配線された少なくとも２つ以上のブラシ付きＤＣモータを駆動し、各モータの出力を伝達機構により回転軸に伝達し、１自由度の運動を作りだす駆動装置が提案されている。しかしながら、特許文献２では、例えば二足歩行ロボットの太腿部など、比較的広い空間を持つ場所に複数のモータを配置しており、特許文献１における旋回リンクのように、モータを配置できる空間が限定される場所への配置については検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０８９０８０号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５０５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、上記従来技術の問題を解消し、関節部の大型化を避け、関節部の可動範囲を広げ、かつ関節動作の高出力化を達成可能な関節構造およびその関節構造を股関節部に備えた二足歩行ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、第１部材と、第２部材と、前記第１部材および前記第２部材を回転自在に連結する関節軸と、を備え、前記第１部材に、前記関節軸に近づくに連れて一方の側面が反対側の他方の側面へ近づくことで略三角形状とされたモータ配置領域が形成された関節構造であって、上記目的を達成するため、前記モータ配置領域内にそれぞれ配置され、前記第１部材および前記第２部材を、減速機を介して前記関節軸の軸線周りに相対的に回転させる第１のモータおよび第２のモータと、前記第１のモータの出力軸に設けられた第１の駆動輪と、前記第２のモータの出力軸に設けられた第２の駆動輪と、前記モータ配置領域内に配置された転動輪と、前記減速機の入力部に接続された被駆動輪と、前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪、前記転動輪および前記被駆動輪に掛架されて前記第１の駆動輪および前記第２の駆動輪からの駆動力を前記被駆動輪に伝達する無端状部材と、を備え、前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪および前記転動輪は、それらの軸線を結んだ形状が前記略三角形状のモータ配置領域と略相似をなすよう配置されており、前記無端状部材は、前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪および前記転動輪のうちの１つが前記無端状部材の外側に位置するよう前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪、前記転動輪および前記被駆動輪に掛架されている。ここで、「前記略三角形状のモータ配置領域と略相似をなす」とは、第１の駆動輪の軸線、第２の駆動輪の軸線および転動輪の軸線を結んだ三角形の３辺のうちの１つが、第１部材の一方の側面に平行または該一方の側面に対して±２０度以下の角度差をなし、３辺のうちの他の１つが、第１部材の他方の側面に平行または該他方の側面に対して±２０度以下の角度差をなすことを意味するものとする。
【０００８】
なお、この発明の関節構造にあっては、前記無端状部材は、その両面を使用して、第１の駆動輪、第２の駆動輪、転動輪および被駆動輪の間に掛架され、駆動力を伝達することが好ましい。
【０００９】
また、この発明の関節構造にあっては、前記第２部材は、前記第１部材側の端部の側面に位置する前記関節軸を介して前記第１部材に片持ち支持される構造を有することが好ましい。
【００１０】
さらに、この発明の関節構造にあっては、前記第１の駆動輪および前記第２の駆動輪のうちの一方が前記無端状部材の内側に、他方が前記無端状部材の外側にそれぞれ配置されていることが好ましい。
【００１１】
さらに、この発明の関節構造にあっては、前記転動輪は、前記無端状部材の張力を調整可能なようにその固定位置が変更可能であることが好ましい。
【００１２】
さらに、この発明の関節構造にあっては、前記第１のモータはマスターモータであり、前記第２のモータは、前記第１のモータに追従制御するスレーブモータであることが好ましい。
【００１３】
また、この発明の関節構造にあっては、前記転動輪に代えて第３のモータと第３の駆動輪を備え、前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪および前記第３の駆動輪は、それらの軸線を結んだ形状が前記略三角形状のモータ配置領域と略相似をなすよう配置されており、前記無端状部材は、前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪および前記第３の駆動輪のうちの１つが前記無端状部材の外側に位置するよう前記第１の駆動輪、前記第２の駆動輪、前記第３の駆動輪および前記被駆動輪に掛架されている。
【００１４】
さらに、この発明の関節構造にあっては、前記第１のモータはマスターモータであり、前記第２のモータおよび前記第３のモータは、前記第１のモータに追従制御するスレーブモータであることが好ましい。
【００１５】
また、この発明の二足歩行ロボットは、上記目的を達成するため、上記いずれか一に記載の関節構造を、一対の脚の開閉動作を行う股関節部に備えている。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の関節構造によれば、第１部材および第２部材を関節軸の軸線周りに相対的に回転させる駆動手段として第１のモータおよび第２のモータを備えているため、関節動作の高出力化を実現することができる。また、無端状部材が掛架される第１の駆動輪、第２の駆動輪および転動輪を略三角形状のモータ配置領域と略相似をなす位置関係で配置しているため、関節構造を大型化することなく略三角形状のモータ配置領域に２つのモータを配置し、関節構造の可動範囲を広げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第一の実施形態の関節構造を備える、この発明の第一の実施形態の二足歩行ロボットの股関節部を示した正面図である。
【図２】図１の股関節部の稼動状態（外転運動後の状態）を示した正面図である。
【図３】図１の股関節部において無端状部材としてのベルトの張力を調整した状態を示した正面図である。
【図４】この発明の第二の実施形態の関節構造を備える、この発明の第二の実施形態の二足歩行ロボットの股関節部を示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。ここで図１は、この発明の第一の実施形態の関節構造を適用した、この発明の第一の実施形態の二足歩行ロボットにおける股関節を示した図である。図１中、符号Ｚは、二足歩行ロボットの身体を前後に二分する面である前額面と、二足歩行ロボットの身体を左右に二分する面である矢状面とに共通する線分である正中軸を示す。
【００１９】
図１に示すように、実施形態の二足歩行ロボットにおける股関節構造１０は、内旋・外旋運動、内転・外転運動および屈曲・伸展運動を行うことができる３自由度の関節として構成され、主として、旋回軸の軸線（ヨー軸）ｚ１周りに回転して脚１２の内旋・外旋運動をもたらす第１部材としての旋回リンク１４と、関節軸としての開閉軸１６の軸線（ロール軸）ｘ１周りに回転して脚１２の内転・外転運動をもたらす第２部材としての開閉リンク１８と、前後動軸の軸線（ピッチ軸）ｙ１周りに回転して脚１２の屈曲・伸展運動をもたらす前後動リンク２０とを備えている。
【００２０】
旋回リンク１４は、上記旋回軸およびそれを支持する軸受を介して胴体２２に軸線ｚ１周りに回転可能に保持されている。胴体２２に対する旋回リンク１４の内旋・外旋運動は、胴体２２に配置されたサーボ駆動されるモータの回転を、例えばベルトおよびプーリからなる伝動装置を介してハーモニック減速機等の減速機に伝えることで行われる（図示省略）。
【００２１】
旋回リンク１４は、胴体２２と開閉軸１６との間のうち開閉軸１６側のプレート状部分が、正面視において、開閉軸１６に近づくに連れて外側側面（正中軸Ｚからみて外側に位置する側面）１４ａが反対側の内側側面（正中軸側の側面）１４ｂへ近づく略三角形状に形成されている。旋回リンク１４の略三角形状のプレート状部分は、後述するモータ配置領域Ｓとなる。図示例では、内側側面１４ｂは正中軸Ｚと平行な平面で構成され、外側側面１４ａは開閉軸１６に近づくにつれて正中軸Ｚ側へ近づく傾斜面で構成され、そして上辺１４ｃは、正中軸Ｚに対して直交する方向（ピッチ軸方向）に沿って形成されている。よって、この三角形は、外側側面１４ａおよびその延長線１４ａ’を斜辺とする直角三角形である。
【００２２】
開閉リンク１８は、旋回リンク１４の下端部（モータ配置領域Ｓの下方部分）に開閉軸１６およびそれを支持する軸受（図示省略）を介して軸線ｘ１周りに回転（揺動）可能に連結され、そこからピッチ軸方向外側（正中軸Ｚから離れる方向）に向けて形成されることにより、旋回リンク１４に片持ち支持されている。また、開閉リンク１８の先端部分は、前後動リンク２０の中に入れ子状態で配置されている。なお、開閉リンク１８と前後動リンク２０の入れ子構造は、開閉リンク１８の一部分を前後動リンク２０の中に入れ込む方式に代え、その逆でも可能である。
【００２３】
このように、開閉リンク１８を正中軸Ｚ寄りの位置にて旋回リンク１４に対する片持ち構造とするとともに、旋回リンク１４の開閉軸１６周辺部分の外側側面１４ａを斜面状に切り欠くことで、股関節をコンパクトに構成しつつ、開閉リンク１８を回転したときの開閉リンク１８および前後動リンク２０と旋回リンク１４との干渉を回避して、開閉リンク１８の回転動作範囲、つまり脚１２の内転・外転運動範囲を拡大することができる。図２は、旋回リンク１４の外側側面１４ａと開閉リンク１８および前後動リンク２０の上面とが略平行となるまで脚１２を外転させた様子を示している。
【００２４】
ところで、旋回リンク１４の外側側面１４ａを斜面状に切り欠くと、開閉リンク１８を駆動するためのモータおよび伝動装置を配置するためのモータ配置領域Ｓが略三角形状に制限され、脚１２の内転・外転運動の高出力化の観点で開閉リンク１８を２つ以上のモータで駆動する場合に、２つ以上のモータおよび各モータに対応した２つ以上の伝動装置のための設置スペースを十分に確保し得ない。
【００２５】
また、開閉リンク１８を回転したときの開閉リンク１８および前後動リンク２０と旋回リンク１４との干渉を回避しつつ、特に脚１２の外転運動における関節可動範囲が広くなるように開閉リンク１８の可動範囲を広くすると、外側側面１４ａの延長線１４ａ’と内側側面１４ｂがなす角度が鋭角となり、無端ベルト３６が旋回リンク１４の外側側面１４ａから外側にはみ出易くなるため、後述の無端ベルト３６の設置スペースも十分に確保し得ない。
【００２６】
そこで、この実施形態では、モータ配置領域Ｓに２つのモータを配置するが、それらの駆動力を伝達する伝動装置を共用しかつモータおよび伝動装置の配置を工夫することにより、制限されたモータ配置領域Ｓ内に２つのモータとこれに関連した伝動装置を配置できるようにしている。具体的には、モータ配置領域（プレート状部分）Ｓには、その出力軸２４ａに第１の駆動輪２６が設けられたサーボ制御される第１のモータ２４と、その出力軸２８ａに第２の駆動輪３０が設けられたサーボ制御される第２のモータ２８と、旋回リンク１４に自由回転可能に取り付けられた転動輪３２とが設けられ、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０および転動輪３２と、開閉軸１６と共通の軸線ｘ１を有し図示しない減速機の入力部（入力軸）に固定された被駆動輪３４とには、無端状部材としての無端ベルト３６が掛架されている。なお、第１および第２のモータ２４，２８は、略三角形状のプレート状部分の背面側に配置され、それらの出力軸２４ａ，２８ａは該プレート状部分を貫通し、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０および転動輪３２は、プレート状部分の正面側にそれぞれ配置されている。
【００２７】
無端ベルト３６は、無端ベルト３６の両面を使用して、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０、転動輪３２および被駆動輪３４の間に掛架されて、駆動力を伝達する。無端ベルト３６は、第１の駆動輪２６、転動輪３２および被駆動輪３４が無端ベルト３６の内側に位置し、残りの第２の駆動輪３０が無端ベルト３６の外側に位置するよう第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０、転動輪３２および被駆動輪３４に掛架されている。転動輪３２を自由回転可能に支持するベース３８は、旋回リンク１４のプレート状部分に形成された長孔状の固定孔４０にネジ等の締結具４２を挿通して固定されており、固定孔４０に対する締結具４２の位置を変更して転動輪３２の固定位置を調整することにより、無端ベルト３６の張力を調整できるようになっている。
【００２８】
また、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０および転動輪３２は、それらの軸線を結んだ形状ｆが略三角形状のモータ配置領域Ｓと略相似となるよう配置されている。図示例では、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０および転動輪３２を上下２段に配置するとともに、上段のピッチ軸方向外側（上段外側）に第１の駆動輪２６を、上段のピッチ軸方向内側（上段内側）に転動輪３２を、下段に第２の駆動輪３０をそれぞれ配置し、さらに、転動輪３２の軸線と第２の駆動輪３０の軸線とを結ぶ線分ｆ１が旋回リンク１４の内側側面１４ｂと平行または該内側側面１４ｂに対して±２０度以下の角度差をなすとともに、第１の駆動輪２６の軸線と第２の駆動輪３０の軸線とを結ぶ線分ｆ２が旋回リンク１４の傾斜した外側側面１４ａと平行または該外側側面１４ａに対して±２０度以下の角度差をなす位置関係としている。なお、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０および転動輪３２は、それらの軸線を結んだ形状ｆが略三角形状のモータ配置領域Ｓと略相似となる限り如何なる位置に配置してもよく、例えば、第１の駆動輪２６は、上段内側または下段に、第２の駆動輪３０は、上段内側または上段外側に、転動輪３２は、上段外側または下段にそれぞれ配置してもよい。いずれの場合も、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０および転動輪３２のうち下段に位置するものが無端ベルト３６の外側に位置するように、ピッチ軸方向外側から無端ベルト３６を掛架することが好ましく、これにより、無端ベルト３６が旋回リンク１４の外側側面１４ａから外側にはみ出るのを防止することができる。
【００２９】
図示例では、無端ベルト３６に両歯付きタイミングベルトを用いるとともに、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０および被駆動輪３４に歯付きプーリを、転動輪３２に歯車をそれぞれ用いているが、これは一例であり、第１の駆動輪２６および第２の駆動輪３０の駆動力を被駆動輪３４に伝達できれば如何なるものでもよく、例えば、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０、転動輪３２および被駆動輪３４として歯をもたないプーリを用いるとともに、無端状部材として歯をもたない無端ベルトを用いてもよく、あるいは、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０、転動輪３２および被駆動輪３４としてスプロケットを用いるとともに、無端状部材としてローラチェーンを用いてもよい。
【００３０】
入力部（入力軸）が被駆動輪３４に固定された減速機（図示省略）は、例えばハーモニック減速機で構成され、その出力部（出力軸）は開閉リンク１８に固定されて、無端ベルト３６を介して入力された第１のモータ２４および第２のモータ２８の回転動力を所定の減速比をもって開閉リンク１８に伝達する。
【００３１】
この発明の有利な実施形態では、第１のモータ２４はマスターモータであり、第２のモータ２８は、第１のモータ２４に追従制御されるスレーブモータである。例えば、ＣＰＵ（中央演算装置）等の図示しない制御装置により、第１のモータ２４を角度制御または速度制御により駆動し、第２のモータ２８をトルク制御により駆動し、無端ベルト３６に加わる動力が同一方向となるように、第１のモータ２４の回転に対して第２のモータ２８が追従して回転することで、被駆動輪３４または開閉軸１６において任意の目標角度または目標速度を得られるように、第１のモータ２４および第２のモータ２８の駆動力を決定することで、第１のモータ２４と第２のモータ２８の回転を互いに同期させることができる。
【００３２】
開閉リンク１８に対する前後動リンク２０の前後動運動、つまり脚１２の屈曲・伸展運動は、前後動リンク２０に配置されたサーボ駆動されるモータの回転を、例えばベルトおよびプーリからなる図示しない伝動装置を介してハーモニック減速機等の減速機に伝えることで行われる（図示省略）。
【００３３】
このように構成された股関節構造１０を用いて、二足歩行ロボットの脚１２の内転・外転運動を行うには、図示しない制御装置が図示しないモータドライバを介して、第１のモータ２４および第２のモータ２８を図２の矢印方向へ回転駆動する。第１のモータ２４および第２のモータ２８の回転動力は、第１の駆動輪２６および第２の駆動輪３０から無端ベルト３６を介して被駆動輪３４へ伝達され、被駆動輪３４に接続された減速機（図示省略）の入力部に入力され、減速機は、入力された回転動力を所定の減速比でもって減速して出力部に出力し、該出力部に接続された開閉リンク１８を開閉軸１６の軸線ｘ１周りに回転させる。このとき、旋回リンク１４の開閉軸１６周辺部分の外側側面１４ａは斜面状に切り欠かれているので、旋回リンク１４と開閉リンク１８および前後動リンク２０との干渉は回避され、図２に示すように、開閉リンク１８を旋回リンク１４の外側側面１４ａと平行となるまで外転させることも可能である。
【００３４】
また、股関節構造１０において、モータ配置領域Ｓに、その出力軸２４ａに第１の駆動輪２６が設けられた第１のモータ２４と、その出力軸２８ａに第２の駆動輪３０が設けられた第２のモータ２８と、旋回リンク１４に自由回転可能に取り付けられた転動輪３２とを設けるとともに、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０および転動輪３２と、減速機の入力部に固定された被駆動輪３４とに無端ベルト３６を掛架し、かつ、第１の駆動輪２６、第２の駆動輪３０および転動輪３２を、それらの軸線を結んだ形状ｆが略三角形状のモータ配置領域Ｓと略相似となるように配置したので、脚１２の内転・外転運動範囲の拡大による広関節可動範囲の実現と高出力化とを両立させることができる。
【００３５】
さらに、股関節構造１０において、開閉リンク１８を、開閉軸１６を介して旋回リンク１４に片持ち支持される構造としたので、開閉軸１６を正中軸Ｚに近づけて配置することができ、股関節をコンパクトに構成することができる。
【００３６】
さらに、股関節構造１０において、第１のモータ２４をマスターモータとし、第２のモータ２８を、第１のモータ２４に追従制御するスレーブモータとしたので、開閉リンク１８を協働して作動させる第１および第２のモータ２４，２８を互いに同期させ、開閉リンク１８をスムーズに内転ないし外転させることができる。
【００３７】
この発明の第二の実施形態の関節構造を備える、この発明の第二の実施形態の二足歩行ロボットの股関節構造１０を示した正面図である。先の実施形態と同様の要素には同じ符号を付し、説明を適宜省略する。
【００３８】
この実施形態の股関節構造１０では、図４に示すように、先の実施形態での転動輪３２に代えて、第３のモータ４４とその出力軸４４ａに固定された第３の駆動輪４６とを備えている。この実施形態の有利な態様では、第１のモータ２４はマスターモータであり、第２のモータ２８および第３のモータ４４は、第１のモータ２４に追従制御されるスレーブモータである。例えば、ＣＰＵ（中央演算装置）等の図示しない制御装置により、第１のモータ２４を角度制御または速度制御により駆動し、第２のモータ２８および第３のモータ４４をトルク制御により駆動し、無端ベルト３６に加わる動力が同一方向となるように、第１のモータ２４の回転に対して第２のモータ２８および第３のモータ４４が追従して回転することで、被駆動輪３４または開閉軸１６において任意の目標角度または目標速度を得られるように、第１のモータ２４、第２のモータ２８、および第３のモータ４４の駆動力を決定することで、第１のモータ２４、第２のモータ２８、および第３のモータ４４の回転を互いに同期させることができる。
【００３９】
この実施形態の股関節構造１０によれば、転動輪３２に代えて、第３のモータ４４および第３の駆動輪４６を備え、第１のモータ２４をマスターモータとし、第２のモータ２８および第３のモータ４４を、第１のモータ２４に追従制御するスレーブモータとしたので、開閉リンク１８を協働して可動させる第１のモータ２４、第２のモータ２８、および第３のモータ４４を互いに同期させ、開閉リンク１８をスムーズに内転ないし外転させることができ、第１のモータ２４および第２のモータ２８のみを備える場合に比べ、関節軸動作をさらに高出力化することができる。
【００４０】
以上、図示例に基づきこの発明を説明したが、この発明は実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載内において変更等可能であり、例えば、上記説明では、関節構造を二足歩行ロボットの股関節に適用した例を示したが、この発明の関節構造はロボットの腕関節等、他の関節にも適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
この発明によれば、関節構造を大型化することなく略三角形状のモータ配置領域に少なくとも２つのモータを配置し、可動範囲を広げることができ、かつ、関節軸の回転動作の高出力化を達成可能な関節構造およびその関節構造を股関節部に備えた二足歩行ロボットを提供することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  股関節構造
１２  脚
１４  旋回リンク
１４ａ  外側側面
１４ｂ  内側側面
１６  開閉軸
１８  開閉リンク
２０  前後動リンク
２２  胴体
２４  第１のモータ
２４ａ  出力軸
２６  第１の駆動輪
２８  第２のモータ
２８ａ  出力軸
３０  第２の駆動輪
３２  転動輪
３４  被駆動輪
３６  無端ベルト
３８  ベース
４０  固定孔
４２  締結具
４４  第３のモータ
４４ａ  出力軸
４６  第３の駆動輪
Ｓ  モータ配置領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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