(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒューマノイド型ロボット（１０’）の第１の肢部（７ａ）と第２の肢部（７ｂ）との間に取り付けられるように意図された固定電動関節において、
・前記第１の肢部（７ａ）に連結されるように意図された固定部（２５）と、前記固定部（２５）に対して移動されることができ、かつ前記第２の肢部（７ｂ）に連結されるように意図された可動部（２６）とを含むモータ（２１）と、
・前記固定部（２５）に対する前記可動部（２６）の動きを防止するために、ばね効果により前記モータ（２１）の前記可動部（２６）に力を及ぼすことが可能なブレーキ（２２）と、
・前記モータ（２１）の前記可動部（２６）を前記ブレーキ（２２）の前記力から解放し、かつ前記モータ（２１）が前記可動部（２６）を前記固定部（２５）に対して移動させることを可能にするために、前記ばね効果に対抗することにより前記ブレーキ（２２）を変位させることが可能なアクチュエータ（２３）と
を含むことと、
前記モータ（２１）が回転電気モータであり、前記固定部がベースパッド（２５）を含み、および前記可動部が前記ベースパッド（２５）に対して回転して駆動され得るシャフトと、前記シャフトに固定されたベルハウジング（２６）とを含み、および前記ブレーキ（２２）が、シュー（５０）であって、前記ベースパッド（２５）に対する前記シャフトの前記回転を摩擦により防止するために、前記ベルハウジング（２６）に接触する前記シュー（５０）が前記ベルハウジング（２６）に力を及ぼす固定位置と、前記シューが前記ベルハウジング（２６）から分離され、前記シャフトを前記ブレーキ（２２）の前記力から解放する動作位置との間で変位され得るシュー（５０）を含むことと、
前記ベルハウジング（２６）が、金属材料からなり、かつ略円筒形状であり、および前記シュー（５０）が、弾性材料からなり、かつ前記ベルハウジング（２６）に接触するように構成されることとを特徴とする、固定電動関節。
【請求項２】
前記ブレーキ（２２）が、所定の閾値力まで前記固定部（２５）に対する前記可動部（２６）の前記動きを防止するように構成され、前記モータ（２１）の前記可動部（２６）と前記固定部（２５）との間に及ぼされる前記閾値力よりも大きい力が、前記固定部（２５）に対する前記可動部（２６）の動きを発生させる、請求項１に記載の関節。
【請求項３】
前記ブレーキが、
・前記ベースパッド（２５）に固定された固定腕部（２７）と、
・前記シャフトの主軸線（Ｘ）に略平行な軸線（Ｘ’）のピボットリンク（２９）により、第１の端部によって前記固定腕部（２７）に連結された可動腕部（２８）であって、前記シューが前記可動腕部（２８）に固定される、可動腕部（２８）と、
・前記ピボットリンクの前記軸線（Ｘ’）に巻回され、かつ前記可動腕部（２８）と前記固定腕部（２７）とを分離しようとする力を及ぼすために、一方では前記固定腕部（２７）に、および他方では前記可動腕部（２８）に当接するコイルばね（４５）と
を含む、請求項１または２に記載の関節。
【請求項４】
前記ブレーキが、
・前記ベースパッド（２５）に固定された固定腕部（２７）と、
・前記シャフトの主軸線（Ｘ）に略平行な軸線（Ｘ’）のピボットリンク（２９）により、第１の端部によって前記固定腕部（２７）に連結された可動腕部（２８）であって、前記可動腕部（２８）に設けられたボールジョイントに取り付けられたパッド（５１）に前記シュー（５０）が固定される、可動腕部（２８）と、
・前記ピボットリンクの前記軸線（Ｘ’）に巻回され、かつ前記可動腕部（２８）と前記固定腕部（２７）とを分離しようとする力を及ぼすために、一方では前記固定腕部（２７）に、および他方では前記可動腕部（２８）に当接するコイルばね（４５）と
を含む、請求項１または２に記載の関節。
【請求項５】
前記アクチュエータ（２３）が、前記ベースパッド（２５）に固定されたシースと、前記シース内で並進移動可能であり、かつ前記可動腕部（２８）の第２の端部に連結されたロッドとを含むリニアアクチュエータであって、前記シース内での前記ロッドの並進により、前記ばね効果に対抗することにより、前記可動腕部（２８）を前記固定腕部（２７）に対して回転して変位させることを可能にするように構成される、リニアアクチュエータである、請求項３または４に記載の関節。
【請求項６】
前記可動腕部（２８）が、前記可動腕部（２８）の第１の端部と前記可動腕部（２８）の第２の端部との間に半月形状を有し、前記ベルハウジング（２６）を部分的に覆う半カバーを形成する、請求項５に記載の関節。
【請求項７】
前記モータ（２１）の前記可動部（２６）により駆動され、かつ前記第２の肢部（７ｂ）に連結されるように意図されたギヤ装置を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の関節。
【請求項８】
手動介入により前記ブレーキ（２２）を変位させることを可能にするための手段（４０、４１）を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の関節。
【請求項９】
前記ブレーキ（２２）の変位を検出することが可能な測定手段（４８）を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の関節。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の電動関節（１２、１３）を含む、ヒューマノイド型ロボット。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の関節（１３）により関節接続される、大腿部のような肢部（７ｂ）と胴部のような肢部（２）とを含む、請求項１０に記載のロボット。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の関節（１２）により関節接続される、脚部のような肢部（７ａ）と大腿部のような肢部（７ｂ）とを含む、請求項１０または１１に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒューマノイド型ロボットの２つの肢部間に取り付けられるように意図された固定電動関節に関する。より具体的には、本発明は、ばね効果により初期設定で起動させるブレーキによって固定される電動関節であって、アクチュエータがブレーキを不作動にしかつ関節の動作を解放することを可能にする、電動関節に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体は、身体の骨または肢部の間の接合を確実にする非常に多くの関節を含む。例えば、腰部から足首部に至るまで、人間の下肢部には約４０個の関節がある。これらの関節は、筋肉によって移動可能であり、かつ様々な動きを可能にするために種々の形状をとる。ヒューマノイド型ロボットにおいて人間の行動および動きを最も良く再現するために数多くの試みがなされてきた。１つまたは複数の自由度に従って１つの肢部を別の肢部に対して電気モータによって移動させることが可能である種々の種類の関節が知られている。
【０００３】
１つの困難な状況は、例えば、コンピュータエラーまたはバッテリ充電の損失に起因して起こり得る電力供給停止の状況である。電気モータによる駆動が中断された状態では、関節が自由になり、ロボットが落下する恐れがある。こうした状況は、ロボットが大型でありかつ非常に重い場合に一層困難である。消費者による広範な使用を目的として、ヒューマノイドロボットの安全性を高める取り組みがなされている。
【０００４】
特開２０１１−２５１０５７号公報には、人体に装着される支持部材と、モータと、回転部材と、ラチェットと、係止爪と、爪アクチュエータと、制御部とを備えたアシスト装置が開示されている。ラチェットと係止爪との間のコンタクトによって、ラチェットの急回転の停止がもたらされ、常時は望まれていないブレーキが作用しないようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２５１０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ヒューマノイドロボット、特に大型のロボットの使用の安全性を高めるために、動力供給停止のこうした特定の状況に対する解決策を提供することと、関連の新たな規制要件を満たすこととを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のために、本発明の主題は、ヒューマノイド型ロボットの第１の肢部と第２の肢部との間に取り付けられるように意図された固定電動関節において、
・第１の肢部に連結されるように意図された固定部と、固定部に対して移動されることができ、かつ第２の肢部に連結されるように意図された可動部とを含むモータと、
・固定部に対する可動部の動きを防止するために、ばね効果によりモータの可動部に力を及ぼすことが可能なブレーキと、
・モータの可動部をブレーキの力から解放し、かつモータが可動部を固定部に対して移動させることを可能にするために、ばね効果に対抗することによりブレーキを変位させることが可能なアクチュエータと
を含むことを特徴とする、固定電動関節である。
【０００８】
有利には、ブレーキは、所定の閾値力まで固定部に対する可動部の動きを防止するように構成され、モータの可動部と固定部との間に及ぼされる前記閾値力よりも大きい力が、固定部に対する可動部の動きを発生させる。
【０００９】
有利には、関節は、
・モータが回転電気モータであり、固定部がベースパッドを含み、および可動部がベースパッドに対して回転して駆動され得るシャフトと、シャフトに固定されたベルハウジングとを含み、
・ブレーキが、シューであって、ベースパッドに対するシャフトの回転を摩擦により防止するために、ベルハウジングに接触するシューがベルハウジングに力を及ぼす固定位置と、シューがベルハウジングから分離されシャフトをブレーキの力から解放する動作位置との間で変位され得るシューを含む
ように構成される。
【００１０】
有利には、関節は、
・ベルハウジングが、金属材料からなり、かつ略円筒形状であり、
・シューが、弾性材料からなり、かつベルハウジングに接触するように構成される
ように構成される。
【００１１】
有利には、ブレーキは、
・ベースパッドに固定された固定腕部と、
・シャフトの主軸線に略平行な軸線のピボットリンクにより、第１の端部によって固定腕部に連結された可動腕部であって、シューが可動腕部に固定される、可動腕部と、
・ピボットリンクの軸線に巻回され、かつ可動腕部と固定腕部とを分離しようとする力を及ぼすために、一方では固定腕部に、および他方では可動腕部に当接するコイルばねと
を含む。
【００１２】
有利には、ブレーキは、
・ベースパッドに固定された固定腕部と、
・シャフトの主軸線に略平行な軸線のピボットリンクにより、第１の端部によって固定腕部に連結された可動腕部であって、可動腕部上のボールジョイントに取り付けられたパッドにシューが固定される、可動腕部と、
・ピボットリンクの軸線に巻回され、かつ可動腕部と固定腕部とを分離しようとする力を及ぼすために、一方では固定腕部に、および他方では可動腕部に当接するコイルばねと
を含む。
【００１３】
有利には、アクチュエータは、ベースパッドに固定されたシースと、シース内で並進移動可能であり、かつ可動腕部の第２の端部に連結されたロッドとを含むリニアアクチュエータであって、シース内でのロッドの並進により、ばね効果に対抗することにより、可動腕部を固定腕部に対して回転して変位させることを可能にするように構成される、リニアアクチュエータである。
【００１４】
有利には、関節は、可動腕部が、可動腕部の第１の端部と可動腕部の第２の端部との間に半月形状を有し、ベルハウジングを部分的に覆う半カバーを形成するように構成される。
【００１５】
有利には、関節は、モータの可動部により駆動され、かつ第２の肢部に連結されるように意図されたギヤ装置を含む。
【００１６】
有利には、関節は、手動介入によりブレーキを変位させることを可能にするための手段を含む。
【００１７】
有利には、関節は、ブレーキの変位を検出することが可能な測定手段を含む。
【００１８】
本発明はまた、先に説明した特徴を備えた電動関節を含むヒューマノイド型ロボットに関する。
【００１９】
有利には、ロボットは、先に説明したような関節により関節接続される、大腿部のような肢部と胴部のような肢部とを含む。
【００２０】
有利には、ロボットは、先に説明したような関節により関節接続される、脚部のような肢部と大腿部のような肢部とを含む。
【００２１】
以下の図において例として与えられた実施形態の詳細な説明を読むことで、本発明がより良く理解され、かつ他の利点が明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１ａ】本発明による固定関節を備え得るヒューマノイドロボットの２つの例を示す。
【図１ｂ】本発明による固定関節を備え得るヒューマノイドロボットの２つの例を示す。
【図２ａ】固定位置にある固定関節の第１の例を第１の斜視図により示す。
【図２ｂ】固定位置にある固定関節の第１の例を第１の斜視図により示す。
【図３ａ】固定位置にある固定関節の例を平面図で示す。
【図３ｂ】固定位置にある固定関節の例を平面図で示す。
【図３ｃ】固定位置にある固定関節の例を平面図で示す。
【図４ａ】動作位置にある固定関節の例を第２の斜視図により示す。
【図４ｂ】動作位置にある固定関節の例を第２の斜視図により示す。
【図５ａ】動作位置にある固定関節の例を第３の斜視図により示す。
【図５ｂ】動作位置にある固定関節の例を第３の斜視図により示す。
【図６】固定関節の第２の例を下方からの図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
明確にするために、異なる図において同じ要素には同じ参照番号が付される。
【００２４】
図１ａおよび１ｂは、ＡＬＤＥＢＡＲＡＮ  ＲＯＢＯＴＩＣＳ（商標）社により開発されたヒューマノイドロボットの２つの例を示している。図１ａに示すヒューマノイドロボット１０は、頭部１と、胴部２と、２つの腕部３と、２つの手部４と、２つの脚部５と、２つの足部６とを含む。図１ｂに示すヒューマノイドロボット１０’は、頭部１と、胴部２と、２つの腕部３と、２つの手部４と、スカート７とを含む。これらの２つのロボットは、人間の形態および人間の動きを再現するためにロボットの異なる肢部の相対的な動きを可能にするいくつかの関節を含む。ロボット１０および１０’は、例えば、胴部２と腕部３の各々との間に関節１１を含む。関節１１は、人間の肩部により可能な動きのように腕部３が胴部２に対して移動することを可能にするために２つの回転軸線を中心に電動駆動される。
【００２５】
ヒューマノイドロボット１０はまた、ロボットの脚部を移動させて歩行動作を再現するためのいくつかの関節、特に、胴部と大腿部との間の腰部に、大腿部と脚部との間の膝部に、および脚部と足部との間の足首部に相当し得る関節を含む。いくつかの形状の電動関節が実装され、１つまたは複数の回転自由度に関して肢部の１つを移動させる。
【００２６】
ヒューマノイドロボット１０’は、異なるアーキテクチャを有する。安定性を改善し、ロボットの重心を低くするために、ロボットは、脚部ではなく、ロボットを移動させることが可能な３脚部１４をスカート７の基部に含むスカート７を含む。スカートはまた、脚部７ａと大腿部７ｂとの間に、膝部のような第１の関節１２を含む。腰部のような第２の関節１３が、胴部２と大腿部７ｂとの間に取り付けられる。これらの２つの関節１２および１３は、回転軸線を中心に電動駆動されるピボットリンクである。関節１２の回転軸線Ｘａおよび関節１３の回転軸線Ｘｂは、ロボットを前方または後方に傾斜させることを可能にする、ロボットの２つの肩部を結ぶ軸線に略平行である。
【００２７】
起立姿勢にあるヒューマノイドロボット１０’は、約２５〜３０ｋｇの総重量に対して長さが約１．１〜１．２メートルに及ぶ。ロボットの上部がその自重の影響下で関節を回転して駆動できないという保証が求められる。本発明による固定関節の目的は、関節への電力の供給停止の場合でさえも、ロボットの上部の、例えば、関節１２を中心とした回転による大腿部から頭部への落下を防止することである。より具体的には、本発明による関節は、ロボットの上部が垂直軸線のおよび約１０度程度の角度の円錐内にあるときに関節の回転を阻止することを可能にする。
【００２８】
以下、ヒューマノイドロボット１０’と同様の大型のロボットに実装される、１つの自由度を有するピボットリンク型の電動関節と、特に膝部または腰部に相当し得る関節に関して本発明を説明する。明らかに、本発明は、この特定の用途に限定されるものではない。より一般に、本発明による関節は、ヒューマノイド型ロボット、動物型ロボット、または更には産業用ロボットなどのロボットの第１の肢部と第２の肢部との間に取り付けられるように意図されている。第１の肢部および第２の肢部は一般に、互いに対して変位させる必要がある機械的組立部品である。以下、「肢部」は、脚部、大腿部、胴部、頭部、腕部、手部、またはこれらの組み合わせなどのロボットの機械的組立部品を意味するものと理解されるべきである。以下の図は１つの自由度を有するピボットリンク型の関節の特定の例を詳述しているが、本発明が原則として任意の種類の関節、例えば、２つの回転自由度を有する関節、または更には１つもしくは複数の並進自由度を有する関節に適用できることが理解されることにも留意されたい。一般に、本発明は、第２の肢部を第１の肢部に対して変位させることが可能なモータを含む関節に関する。
【００２９】
図２ａおよび図２ｂは、それぞれ固定位置および動作位置にある固定関節の例を第１の斜視図により示している。関節２０は、図に示されていない第１の肢部と第２の肢部との間に取り付けられるように意図されている。関節２０は、第２の肢部を第１の肢部に対して移動させることが可能なモータ２１であって、第１の肢部に連結されるように意図された固定部と、固定部に対して移動され得ることができ、かつ第２の肢部に連結されるように意図された可動部とを含む、モータ２１と、固定部に対する可動部の動きを防止するために、ばね効果によりモータ２１の可動部に力を及ぼすことが可能なブレーキ２２と、モータ２１の可動部をブレーキの力から解放し、かつモータ２１が可動部を固定部に対して移動させることを可能にするために、ばね効果に対抗することによりブレーキ２２を変位させることが可能なアクチュエータ２３とを含む。
【００３０】
モータ２１は、好ましくは、モータベースパッド２５と、軸線Ｘを中心にベースパッド２５に対して回転して駆動され得るシャフトとを含む、回転電気モータである。モータベースパッド２５は、モータの固定部を形成し、かつベースパッドの基部を中心としてある角度で分配配置された６つの固定用タブ２５ａによってロボットの第１の肢部に固定されるように意図された円盤形状の基部を含む。シャフト（図では視認できない）は、モータの可動部を形成し、かつモータの略円筒形状のベルハウジング２６に固定される。シャフトは、モータベースパッドを貫通し、かつギヤ装置（図示せず）を介して第２の肢部に優先的に連結されるように意図されている。このようして構成された電気モータ２１は、シャフトをベースパッドに対して回転して駆動することを可能にし、第２の肢部を第１の肢部に対して回転して駆動する。
【００３１】
関節２０はまた、ブレーキ２２を含む。図２ａにおいて、関節は、シャフトが回転して駆動されるのを防止するためにブレーキがモータの可動部に力を及ぼす、固定位置にある状態で示されている。図２ｂにおいて、関節は、モータをブレーキ力から解放し、かつシャフトを回転して駆動すること可能にするためにブレーキを変位させる、動作位置にある状態で示されている。固定位置において、ブレーキ２２は、円筒状のベルハウジングにその径方向部分に沿って接触する、好ましくは弾性材料からなるシューを介して、好ましくは金属材料からなるモータのベルハウジング２１に力を及ぼす。シューは、ベースパッドに対するシャフトの回転を摩擦により防止するためにモータのベルハウジングに力を及ぼす。
【００３２】
図示の例において、ブレーキ２２は、モータベースパッド２５に固定された固定腕部２７と、可動腕部２８とを含む。可動腕部２８は、第１の端部５０ａと第２の端部５０ｂとの間に半月形状を有し、モータのベルハウジングを部分的に覆う半カバーを形成する。可動腕部２８は、シャフトの回転軸線Ｘに略平行な軸線Ｘ’のピボットリンク２９により、第１の端部５０ａによって固定腕部２７に連結される。関節のこの第１の例において、シューは、軸線Ｘ’を中心とした可動腕部の回転時に、ベルハウジング２６の径方向表面に接触するように、可動腕部の内表面に固定される。シューは、可動腕部２８の第１の端部５０ａおよび第２の端部５０ｂから略等距離の位置に固定される。ブレーキ２２はまた、ばね機構、好ましくは、軸線Ｘ’に巻回され、かつ可動腕部と固定腕部とを分離しようとする力を及ぼすように固定腕部２７と可動腕部２８とに当接するコイルばねを含む。可動腕部と固定腕部との間のばねにより及ぼされる力は、ベルハウジングと接触するシューに伝達され、シャフトの回転を阻止することを可能にする。初期設定では、関節の回転が阻止される。
【００３３】
関節はまた、モータをブレーキの力から解放し、かつモータがシャフトを回転して駆動することを可能にするために、ばね効果に対抗することによりブレーキを変位させることが可能なアクチュエータ２３を含む。図示の例において、リニアアクチュエータ（図示せず）は、固定腕部２７と可動腕部２８の第２の端部５０ｂとの間に取り付けられる。リニアアクチュエータは、シースの内側の軸線Ｙに沿った２つの位置間を並進移動可能であるロッドを含む。シースは、固定腕部２７に固定された支持体３１に固定される。ロッドは、その端部に、可動腕部２８に形成された球形刻印３２と協働する球形状を有する。ロッドの２つの位置間での移動は、固定位置と動作位置との間での可動腕部の移動を規定する。初期設定では、例えば、関節に電力が供給されていないときには、ロッドは、ばねの効果により最伸長位置に保持される。逆に、関節に動力が供給されたときには、ばね効果に対抗する力を及ぼすことによりロッドをシース内に後退させるようにアクチュエータを制御することができる。リニアアクチュエータの種々の実施形態、特に電磁石により駆動され得るリニアアクチュエータを想定することができる。
【００３４】
関節はまた、２つの肢部の回転運動を解放するためにブレーキを手動で変位させるための手段を含む。特に、傾斜平面４０は、可動腕部の第２の端部に近接して可動腕部上に形成され、その結果、この傾斜平面４０に対してシャフトの回転軸線Ｘに平行に変位させた工具が、ばね効果に対抗することにより、可動腕部を固定位置から動作位置に変位させることができる。図４ａおよび図４ｂで視認可能である第２の傾斜平面４１もまた、可動腕部の中心半月形状に近接して形成される。実際には、図に示す電動関節は、ロボットの美的外観を与える図１ａおよび図１ｂに示す外側ジャケットの内部においてロボットに組み込まれる。有利には、外側ジャケットは、関節の傾斜平面に対向して形成されたオリフィスを含み、好適な鍵を挿入してブレーキを解放することを可能にし、かつ関節接続された肢部を手動で折り畳むまたは展開することを可能にする。
【００３５】
本発明の一態様によれば、関節の固定は、したがって、ばね機構によって初期設定で起動させるブレーキ機構を備えた駆動モータと、ばね機構に対抗することによりブレーキ機構を不作動にするための手段とを設けることからなる。したがって、バッテリ充電の損失、コンピュータクラッシュまたは意図的な緊急停止に関連する関節に対する動力供給停止の場合に、関節が阻止される。ブレーキ機構を不作動にするための手段は、アクチュエータの役割である電子的に駆動され得る手段と、傾斜平面の役割である手動手段とを含む。
【００３６】
図３ａ、図３ｂおよび図３ｃは、それぞれ、固定位置、動作位置および重ね合わされた２つの位置にある固定関節の例を平面図で示している。図示の例において、モータベースパッドの直径は約９０ｍｍであり、関節の高さは約４０ｍｍである。固定位置において、可動腕部２８は、弾性シューをモータのベルハウジング２６に押し付ける。可動腕部の半月形状が有利である。弾性シューがシャフトの径方向部分に沿ってベルハウジングに接触して配置され得るように、可動ベルハウジングの形状に密着することが可能となる。シューは図では視認できないが、シューの位置は参照符号４３によって示されている。通例、高さおよび幅が約１５ｍｍの略矩形のシューが保持される。半月形状はまた、減少した容積内で関節を固定することを可能にする。通例、約４度の角度αに相当するリニアアクチュエータの２．５ｍｍの移動により、固定位置と動作位置とが分けられる。半月形状の可動腕部がモータのベルハウジングの上部に位置決めされるように有利には関節がロボットの２つの肢部に連結されるように意図されることにも留意されたい。このように構成されたブレーキの可動部は、ばね効果によってだけでなく、当然ながら重力の影響によってもシューを押圧する。動力供給がなされないときにかつ復帰ばねの力が弱まった場合には、関節は当然ながらシューにより制動されたままである。
【００３７】
モータの可動部と固定部との間に及ぼされる外力がブレーキによりモータに及ぼされる力よりも小さいままである限り、関節は阻止されたままである。モータの可動部と固定部との間に加わる力がブレーキにより及ぼされる力よりも大きいときには、可動部が回転して駆動される。シューに対してベルハウジングを固定化するには摩擦力が不十分であるため、シューが及ぼす制動にもかかわらず、シャフトは滑って回転する。可動部は、制動されるが、固定化されない。換言すれば、シュー４３とベルハウジング２６との摩擦接触により、必ずしもベルハウジング２６の回転を停止させることなく制動することが可能となる。この特徴により、ベルハウジング２６を選択により減速または停止させることが可能となる。そのうえ、より良好な接触でベルハウジングの形状に密着し、かつ減少した容積内で関節を固定する技術的効果を有する、半月形状の可動腕部２８により接触がなされる。
【００３８】
ばねおよびシューの好適な寸法決めにより、ばね効果によりモータに及ぼされる力を規定することが可能である。換言すれば、ブレーキは、所定の閾値力まで固定部に対する可動部の動きを防止するように構成することができ、可動部分と固定部分との間に及ぼされる、この閾値力よりも大きい力が、固定部に対する可動部の動きを発生させる。
【００３９】
この閾値力の値を調節する能力は、本発明の特に有利な特徴である。遭遇する状況に関節の挙動を適応させることが可能になる。ヒューマノイドロボット１０’の場合には、（ここでは、大腿部７ｂと、胴部２と、腕部３と、頭部１とを含む）ロボットの上部が垂直軸線および約１０度程度の角度の円錐内にある限り、関節の回転が阻止されたままとなるように閾値力が決定される。この円錐の外側では、重力の影響によりロボットの上部から関節に及ぼされる力が閾値力より大きく、肢部が回転して駆動され、関節が簡単に制動される。制動される回転の速度を、有利には、シューおよびばねの寸法決めにより構成することができる。制動される回転動作はまた、大きい力にさらされる構成要素の破損を回避することで、関節を固定するのに有利である。換言すれば、このことは、モータに従うギヤ列に関わる部品の可動性を保つことを可能にする。この可動性は、例えば、衝撃のエネルギーを消散させるために、ギヤが更にゆっくりと回転することができるため、摺擦位置においてブレーキシステムを実装する関節への激しい衝撃に耐えることを可能にする。及ぼされる力から独立した機械的手段により関節を阻止する逆の条件では、落下したまたは激しい衝撃を受けた場合の衝撃力が関節の駆動列の全体にわたって伝えられ、例えば、モータまたはギヤ装置の最も壊れやすい構成要素の破損を最終的に生じさせる。
【００４０】
摩擦により作用するブレーキのこの実装形態は、使用する２つの範囲、すなわち、関節が阻止される第１の範囲であって、肢部間に及ぼされるいかなる力も関節の動きを生じさせない第１の範囲と、肢部間に及ぼされる力が肢部の動きを駆動する第２の範囲であって、関節が制動される第２の範囲とを規定する理由から有利である。
【００４１】
図４ａおよび図４ｂは、それぞれ固定位置および動作位置にある固定関節の例を第２の斜視図により示している。この第２の図は、可動腕部２８の第２の端部５０ｂに近接する、モータベースパッド２５上のリニアアクチュエータの位置を図示している。リニアアクチュエータは、固定腕部２７に形成された支持体３１に固定されたシースと、ロッドであって、ボールジョイントリンクを形成するために可動腕部に形成された球形刻印３２とその球形端部が協働する、ロッドとを含む。アクチュエータへの電力供給またはアクチュエータの制御がなされないときに、ロッドは、ばねの効果により後退位置に保持される。リニアアクチュエータにより制御された、軸線Ｙに沿った並進でのロッドの変位は、ばね効果に対抗してブレーキのグリップからシャフトを解放することを可能にする。
【００４２】
有利には、固定腕部２７および可動腕部２８は、好ましくはＰＡ６６−ＧＦ３５型のガラス繊維充填熱可塑性材料からなる。例えば支持体３１などの種々の構成要素を、オーバーモールド型の方法により可動腕部に追加することができる。シューは、ポリウレタン系弾性材料からなるものとすることができる。シューは、好ましくは、シューに及ぼされ得る力に適した分子結合を可能にする、２重射出成形型の方法により可動腕部に固定される。
【００４３】
有利には、固定腕部と、可動腕部と、シューと、コイルばねと、アクチュエータとを含む組立体が、第１のステップで組み立てられる。その後、予め組み立てられた組立体がモータベースパッド２５に取り付けられる。この目的のために、モータベースパッドおよび固定腕部は、固定腕部とモータベースパッドとに形成された３つの固定用刻印４６によって固定する前に、組立体をモータに対して予め位置決めすることを可能にする手段を含む。
【００４４】
図５ａおよび図５ｂは、それぞれ固定位置および動作位置にある固定関節の例を第３の斜視図により示している。この最後の斜視図は、固定腕部２７と可動腕部２８との間のピボットリンク２９の詳細を示している。ばね４５は、軸線Ｘ’に巻回され、かつ固定腕部と可動腕部とを分離しようとする力を及ぼすように可動腕部の表面と固定腕部の表面とに当接する。
【００４５】
有利には、固定腕部はまた、モータベースパッドと固定腕部との間に力伝達手段４７を含み、ばねにより固定腕部に及ぼされる力をモータベースパッドに伝えることを可能にする。
【００４６】
可動腕部位置測定手段を固定することも想定され、測定された位置情報は電動関節の駆動のために電子制御ユニットに送信される。光学的測定手段が特に想定される。そのために、可動腕部は、軸線Ｘに平行な軸線の光ビームを（固定位置においてのみ）遮断するように構成された、図２ｂで視認できる端部４８を含む。
【００４７】
図６は、固定関節の第２の例を下方からの図で示している。この第２の関節の例は、既に説明した第１の例との数多くの類似点を有する。前述したように、ブレーキは、ベースパッドに固定された固定腕部と、ピボットリンク２９により固定腕部に連結された可動腕部２８とを含む。図６には、ブレーキの可動腕部２８のみが示されている。モータ、アクチュエータまたはブレーキの固定腕部のような他の構成要素の動作の定義および原理は、系統的に詳細に繰り返されない。
【００４８】
この第２の関節の例は、モータのベルハウジングに接触するシューの定義により第１の例とは区別される。この第２の例において、モータのベルハウジングを制動するためにモータのベルハウジングに接触するように意図されたシュー５０は、可動腕部２８上のボールジョイントに取り付けられたパッド５１に取り付けられる。パッド５１は、接線方向の静止摩擦力および動摩擦力と圧力との複合作用下でゆっくり動くように構成された特定の形状を有する。この変形は、モータのベルハウジングの回転方向に関係なく対称に起こり得る。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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