(57)【要約】【課題】関節軸が予想外の動作を起こしたときに、破損して残った部分をリンクから容易に取り外して新しいストッパに交換でき、復旧・調整を短時間で容易に行い得るようにすることにある。【解決手段】ロボットの股ピッチ軸を挟む二つのリンクのうちの一方である脚支持部材１６に設けられ、他方のリンクである脚２のストッパ２０に当接してそれらの股ピッチ軸線Ｐ周りの相対回動を機械的に規制するストッパ１７において、脚支持部材１６に着脱可能に固定される基部１９と、脚２のストッパ２０に当接するピン２１の先端部と、基部１９とピン２１の先端部との間に位置するとともにそれら基部１９およびピン２１の先端部よりも低い所定の強度を有する低強度部としての根元部とを具えることを特徴とする、ロボットの関節軸用ストッパである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの関節軸を挟む二つのリンクのうちの一方のリンクに設けられ、他方のリンクの固定部分に当接してそれら二つのリンクの前記関節軸周りの相対回動を機械的に規制するストッパにおいて、
前記一方のリンクに着脱可能に固定される基部と、
前記他方のリンクの固定部分に当接する当接部と、
前記基部と前記当接部との間に位置するとともにそれら基部および当接部よりも低い所定の強度を有する低強度部と、
を具えることを特徴とする、ロボットの関節軸用ストッパ。
【請求項２】
前記当接部は、前記基部から突出した凸部の根元部より先端側に位置する部分であり、
前記低強度部は、前記凸部の根元部であることを特徴とする、請求項１記載のロボットの関節軸用ストッパ。
【請求項３】
前記凸部は、前記基部に圧入された軸状部材の、その基部から突出している部分であることを特徴とする、請求項２記載のロボットの関節軸用ストッパ。
【請求項４】
前記低強度部は一本または複数本の横断方向貫通孔を有していることを特徴とする、請求項１から３までの何れか記載のロボットの関節軸用ストッパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロボットの関節軸を挟む二つのリンクのうちの一方のリンクに設けられ、他方のリンクの固定部分に当接してそれら二つのリンクの前記関節軸周りの相対回動を機械的に規制するストッパに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボット、特に人型ロボットは、多くの関節軸を有しており、各関節軸は、動作範囲を確定するストッパを必要とする。位置出しのために関節軸を挟む二つのリンクのうちの一方に設けられたストッパが他方のリンクの固定部分に当たるまで関節軸を決められたトルクで動かし得るようにすることが本来のストッパの目的であるが、制御外の動作（誤動作）や設定ミス（人為的ミス）など予想外の動作でストッパが固定部分に当たってしまう場合もある。このような場合、ストッパで軸回転を受け止めきれればよいが、そうでないときはロボットのどこかの部分が破損することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、予想外の動作を起こしたときにロボットの破損する部分が不特定であると、交換等に手間のかかる部分が破損した場合に、復旧・調整に時間を要してしまうという問題があった。
【０００４】
また、ストッパを一方のリンクの、他方のリンクの固定部分に向いた側からねじ込み固定している場合には、そのストッパの、リンクから出ている部分が折損してしまうと、リンク内にねじ込まれた部分がそこに残って除去が困難になり、復旧・調整にさらに時間を要してしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、この発明のロボットの関節軸用ストッパは、ロボットの関節軸を挟む二つのリンクのうちの一方のリンクに設けられ、他方のリンクの固定部分に当接してそれら二つのリンクの前記関節軸周りの相対回動を機械的に規制するストッパにおいて、前記一方のリンクに着脱可能に固定される基部と、前記他方のリンクの固定部分に当接する当接部と、前記基部と前記当接部との間に位置するとともにそれら基部および当接部よりも低い所定の強度を有する低強度部と、を具えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
かかるこの発明のロボットの関節軸用ストッパによれば、位置出しのために関節軸を挟む二つのリンクのうちの一方に設けられたストッパが他方のリンクの固定部分に当たるまで関節軸を決められたトルクで動かす際には、そのトルクに耐える所定の強度を有する低強度部が破損せず持ちこたえて当該ストッパが本来の相対回動規制の役目を果たし、その一方、関節軸が予想外の動作を起こしたときには、他方のリンクの固定部分に当接する当接部からの曲げモーメントで低強度部が破損し、その破損により基部には過大な力が及ばないから、基部をリンクから容易に取り外して新しいストッパに交換することができるので、復旧・調整を短時間で容易に行うことができる。
【０００７】
なお、この発明のロボットの関節軸用ストッパにおいては、前記当接部は、前記基部から突出した凸部の根元部より先端側に位置する部分であり、前記低強度部は、前記凸部の根元部であっても良く、このようにすれば、根元部には応力集中が生ずるので、その応力集中の度合いを適宜に設定することで、低強度部を所望の低強度にすることができる。
【０００８】
また、この発明のロボットの関節軸用ストッパにおいては、前記凸部は前記基部と一体でも良いが、前記凸部は、前記基部に圧入された軸状部材の、その基部から突出している部分であっても良く、このようにすれば、基部と別個に製造した軸状部材を基部に圧入することでストッパを製造できるので、個々の製造工程を単純化し得て、製造をより容易で安価にすることができる。
【０００９】
そして、この発明のロボットの関節軸用ストッパにおいては、前記低強度部は一本または複数本の横断方向貫通孔を有していても良く、このようにすれば、ストッパの基部を一方のリンクの、他方のリンクの固定部分に向いた側からねじ込み固定している場合に、そのストッパの低強度部が横断方向貫通孔の部分で応力集中により折損すると、横断方向貫通孔が横断方向溝となって上記一方のリンクの、他方のリンクの固定部分に向いた側に露出するから、その溝に通常のマイナスドライバの先端を掛けて回すだけで、そのストッパの基部を容易に除去することができる。また、横断方向貫通孔の内径を変えたり本数を増減したりすることにより、低強度部が有する強度を容易に変えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、人型ロボットの股関節軸に適用したこの発明のロボットの関節軸用ストッパの一実施例を示す斜視図、図２（ａ），（ｂ）は、その人型ロボットの全体を示す正面図および側面図、図３および図４は、上記人型ロボットのフレーム構成を示す正面図および斜視図、図５は、上記人型ロボットの足首関節軸に適用したこの発明のロボットの関節軸用ストッパの他の一実施例を示す斜視図、そして図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、この発明のロボットの関節軸用ストッパのさらに他の一実施例を示す元の状態での平面図、側面図、斜視図、および破損状態での斜視図である。
【００１１】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、上記人型ロボットは胴体１の下に二本の脚２を具え、それらの脚２で既知の方法により倒立振り子的に動的バランスをとりながら歩行するものである。この人型ロボットはまた、胴体１のロボット自身から見て左右に腕３を具えるとともに、胴体１上に頭４を具えている。
【００１２】
ここにおける胴体１は、腰の部分で互いに前後および左右回動可能に連結された上半部１ａと下半部１ｂとからなり、図３および図４に示すように、上記胴体上半部１ａのフレームは、アルミニウム合金の鋳造で形成された胴体外殻５と、その胴体外殻５に装着されたタワーバー６および二本のパイプフレーム７とを具えてなり、前後二分割式の胴体上半部カバー８の内側に配置されていて、その胴体外殻５の内部および後部左右側部は図示しない電装機器の搭載スペースとなっている。また、上記胴体下半部１ｂのフレーム１２は、正面から見て略逆Ｔ字状をなすようにアルミニウム合金の鋳造で形成され、胴体下半部前カバー１３および尻カバー１４の内側に配置されていて、そのフレーム１２のＴ字の腕の部分に相当する左右側部は、図示しない二つのバッテリユニットの搭載スペースとなっている。
【００１３】
そして、上記胴体下半部１ｂへの各脚２の付根である股関節は、図３および図４に示すように、上記フレーム１２に対し股関節フレーム１５を軸線Ｙ周りに相対的に左右に回動させる股ヨー軸と、その股関節フレーム１５に対し脚支持部材１６を軸線Ｒ周りに相対的に左右に回動させる股ロール軸と、その脚支持部材１６に対し脚２を軸線Ｐ周りに相対的に前後に回動させる股ピッチ軸との三つの関節軸を有している。
【００１４】
しかして上記脚支持部材１６に対し脚２を軸線Ｐ周りに相対的に前後に回動させる股ピッチ軸に適用された、図１中符号１７で示す上記実施例のロボットの関節軸用ストッパは、股ピッチ軸を挟む二つのリンクのうちの一方のリンクとしての脚支持部材１６に設けられ、他方のリンクとしての脚２の固定部分であるストッパ２０に当接してそれら脚支持部材１６と脚２の軸線Ｐひいては股ピッチ軸周りの相対回動を機械的に規制するもので、一方のリンクとしての脚支持部材１６の溝内に嵌め合わされてボルト１８により脚支持部材１６に着脱可能に固定される基部１９と、他方のリンクとしての脚２のストッパ２０に当接する当接部としての、ピン２１の根元部より先端側に位置する部分である先端部と、その基部１９とピン２１の先端部との間に位置するとともにそれら基部１９およびピン２１の先端部よりも低い所定の強度を有する低強度部としての、ピン２１の根元部とを具えており、ここにおけるピン２１は、軸状部材として、基部１９に開けられた孔内にその一端部を圧入固定されて、他端部側を基部１９から突出させている。
【００１５】
かかる実施例のロボットの関節軸用ストッパ１７によれば、位置出しのために股ピッチ軸を挟む二つのリンクのうちの一方としての脚支持部材１６に設けられたストッパ１７のピン２１の先端部が他方のリンクとしての脚２のストッパ２０に当接するまで股ピッチ軸を決められたトルクで動かす際には、そのトルクに耐える所定の強度を有する低強度部としてのピン２１の根元部が破損せず持ちこたえて当該ストッパ１７が本来の相対回動規制の役目を果たし、その一方、股ピッチ軸が予想外の動作を起こしたときには、脚２のストッパ２０に当接するピン２１の先端部からの曲げモーメントでピン２１の根元部が破損し、その破損により基部１９には過大な力が及ばないから、ボルト１８を緩めることで基部１９を脚支持部材１６から容易に取り外して新しいストッパ１７に交換することができるので、復旧・調整を短時間で容易に行うことができる。
【００１６】
しかも、この実施例のロボットの関節軸用ストッパ１７によれば、当接部は、ピン２１の、基部１９から突出した部分（凸部）の根元部より先端側に位置する部分である先端部であり、低強度部は、そのピン２１の突出した部分の根元部であるから、根元部には応力集中が生ずるので、その応力集中の度合いを適宜に設定することで、低強度部を所望の低強度にすることができる。
【００１７】
さらに、この実施例のロボットの関節軸用ストッパ１７によれば、上記凸部は、基部１９に圧入されたピン２１の、その基部１９から突出している部分であるから、基部１９と別個に製造したピン２１を基部１９に圧入することでストッパ１７を製造できるので、個々の製造工程を単純化し得て、製造をより容易で安価にすることができる。
【００１８】
図５は、上記人型ロボットの足首関節軸に適用したこの発明のロボットの関節軸用ストッパの他の一実施例を示し、ここにおける足首関節は、脚２に対し足首フレーム９を軸線ｐ周りに相対的に前後に回動させる足首ピッチ軸と、その足首フレーム９に対し足１０を軸線ｒ周りに相対的に左右に回動させる足首ロール軸との二つの関節軸を有している。
【００１９】
そして、図５中符号２２で示すこの実施例の二個のストッパの一方（図５中右側のストッパ２２）は、脚２に対し上記足首フレーム９を軸線ｐ周りに相対的に前後に回動させる足首ピッチ軸に適用され、足首ピッチ軸を挟む二つのリンクのうちの一方のリンクとしての足首フレーム９に設けられ、他方のリンクとしての脚２の固定部分であるストッパ２４に当接してそれら足首フレーム９と脚２の軸線ｐひいては足首ピッチ軸周りの相対回動を機械的に規制するもので、一方のリンクとしての足首フレーム９のフランジに設けられたねじ孔内にストッパ２４に向く側と反対の側からねじ込まれて着脱可能に固定される基部２３と、他方のリンクとしての脚２のストッパ２４に当接する当接部としての、ピン２５の根元部より先端側に位置する部分である先端部と、その基部２３とピン２５の先端部との間に位置するとともにそれら基部２３およびピン２５の先端部よりも低い所定の強度を有する低強度部としての、ピン２５の根元部とを具えており、ここにピン２５は基部２３と一体に形成されている。なお、他方のストッパ２２は、上記足首ロール軸に適用されたものである。
【００２０】
この実施例のストッパ２２も、先の実施例と同様、通常時はピン２５の根元部が破損せずに持ちこたえるが、足首ピッチ軸や足首ロール軸が予想外の動作を起こしたときには、脚２のストッパ２０等に当接するピン２５の先端部からの曲げモーメントでピン２５の根元部が破損し、その破損により基部２３には過大な力が及ばないから、基部２３を緩めることで足首フレーム９から容易に取り外して新しいストッパ２２に交換することができるので、復旧・調整を短時間で容易に行うことができる。
【００２１】
図６は、ストッパの基部を一方のリンクの、他方のリンクの固定部分に向いた側からねじ込み固定している場合に用いて好適な、この発明のロボットの関節軸用ストッパのさらに他の一実施例を示し、図６中符号２６で示すこの実施例のストッパにおいては、一方のリンクにねじ込まれる基部２７と、他方のリンクの固定部分に根元部より先端側の部分が当接部として当接するピン２８とが一体で形成され、そのピン２８の先端面に、ストッパのねじ込み装着時にマイナスドライバの先端と掛合する横断方向溝２８ａが形成されるとともに、そのピン２８の、低強度部としての根元部に互いに直交する二本の横断方向（直径方向）貫通孔２９を有している。
【００２２】
この実施例のストッパ２６によれば、先の実施例と同様、通常時はピン２８の根元部が破損せずに持ちこたえるが、関節軸が予想外の動作を起こしたときには、他方のリンクの固定部分に当接するピン２８の先端部からの曲げモーメントでピン２８の根元部の横断方向貫通孔２９付近が応力集中により破損し、その破損により基部２７には過大な力が及ばないから、基部２７を緩めることで上記一方のリンクから容易に取り外して新しいストッパ２６に交換することができるので、復旧・調整を短時間で容易に行うことができる。
【００２３】
しかもこの実施例のストッパ２６によれば、横断方向貫通孔２９の部分で応力集中により折損すると、図６（ｄ）に示すように、横断方向貫通孔２９が横断方向溝（便宜上同一符号で示す）２９となって、上記一方のリンクの、他方のリンクの固定部分に向いた側に露出するから、その溝に通常のマイナスドライバの先端を掛けて回すだけで、そのストッパ２６の基部２７を容易に除去することができる。また、横断方向貫通孔２９の内径を変えたり本数を増減したりすることにより、低強度部が有する強度を容易に変えることができる。
【００２４】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上記例に限定されるものでなく、例えば、この発明のロボットの関節軸用ストッパは、上記例の関節軸以外の関節軸にも適用することができ、人型ロボット以外のロボットの関節軸にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
かくしてこの発明のロボットの関節軸用ストッパによれば、関節軸が予想外の動作を起こしたときには、他方のリンクの固定部分に当接する当接部からの曲げモーメントで低強度部が破損し、その破損により基部には過大な力が及ばないから、基部をリンクから容易に取り外して新しいストッパに交換することができるので、復旧・調整を短時間で容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】人型ロボットの股関節軸に適用したこの発明のロボットの関節軸用ストッパの一実施例を示す斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、上記人型ロボットの全体を示す正面図および側面図である。
【図３】上記人型ロボットのフレーム構成を示す正面図である。
【図４】上記人型ロボットのフレーム構成を示す斜視図である。
【図５】上記人型ロボットの足首関節軸に適用したこの発明のロボットの関節軸用ストッパの他の一実施例を示す斜視図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、この発明のロボットの関節軸用ストッパのさらに他の一実施例を示す元の状態での平面図、側面図、斜視図、および破損状態での斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  胴体
１ａ  胴体上半部
１ｂ  胴体下半部
２  脚
３  腕
４  頭
５  胴体外殻
６  タワーバー
７  パイプフレーム
８  胴体上半部カバー
９  足首フレーム
１０  足
１２  胴体下半部用フレーム
１３  胴体下半部前カバー
１４  尻カバー
１５  股関節フレーム
１６  脚支持部材
１７，２２，２６  関節軸用ストッパ
１８  ボルト
１９，２３，２７  基部
２０，２４  ストッパ
２１，２５，２８  ピン
Ｐ，ｐ  ピッチ軸線
Ｒ，ｒ  ロール軸線
Ｙ  ヨー軸線
【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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