(57)【要約】      （修正有）【課題】略平行４節リンクの主動節、従動節、内側結合節、外側結合節で囲まれる空間に物や手が挟まることを防止するようにした平行４節リンクを用いたロボット装置の脚部機構を提供する。【解決手段】モータにより駆動される主動節３１、従動節３２、内側結合節３３、外側結合節３４の４つのリンク部材からなる略平行４節リンクにおいて、略平行４節リンクの４つのリンク部材に囲まれる空間を常に覆った状態にする側面保護部材３１２、３２２とを主動節３１と従動節３２との少なくともいずれかに設けるようにする。【選択図】図３
2005246521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより駆動される主動節、主動節に略平行な従動節、主動節の内側端に対して一定距離を隔てて従動節の内側端を回転自在に支持する内側結合節、主動節の外側端と従動節の外側端とを回転自在に結合する外側結合節の４つのリンク部材からなる略平行４節リンク機構を脚部の一部に用いたロボット装置の脚部機構であって、
略平行４節リンク機構は、４つのリンク部材に囲まれる空間を常に覆った状態にする側面保護部材を、主動節と従動節との少なくともいずれかに設けることを特徴とするロボット装置の脚部機構。
【請求項２】
側面保護部材は、主動節または従動節のいずれか一方のリンク部材から他方のリンク部材に向けて突出するように取り付けられる一対の第１立設部材と、他方のリンク部材から一方のリンク部材に向けて突出するように取り付けられる一対の第２立設部材とから構成され、第１立設部材と第２立設部材とが重なり合うようにしてリンク部材に囲まれる空間を覆うことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置の脚部機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行動作を行うロボット装置の脚部機構に関し、さらに詳細には脚部の一部に略平行４節リンク機構を形成したロボット装置の脚部機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、住宅や工場などの建物の異常の有無を監視する監視ロボット、音声を発して人とのコミュニケーションを図ることが可能な集客用や宣伝用の広告ロボットなどのように多方面でのロボット装置の実用化が始まっている。
このようなロボット装置のひとつの形態として脚部を有し、ロボット装置自身が歩行できるようにしたロボット装置がある（例えば特許文献１参照）。歩行ロボット装置は、脚部を交互に動作して一歩ずつ歩行する動作を行う。
【０００３】
図４は歩行ロボット装置の一例として試作した４脚ロボット装置の全体構造を示す模式図である。このロボット装置１０は、カメラ９ａやマイク９ｂなどの各種センサ、送受信機器、制御用のコンピュータ、バッテリー電源などを搭載した胴部１１と、胴部１１を支持する右前脚部１２ａ、左前脚部１２ｂ、右後脚部１２ｃ、左後脚部１２ｄの４本の脚部とからなる。
【０００４】
４本の脚部１２ａ〜１２ｄは、後述するリンク機構の支軸を支点として前後方向（水平方向）および上下方向にそれぞれ円弧を描くように旋回する右前上腿部１３ａ、左前上腿部１３ｂ、右後上腿部１３ｃ、左後上腿部１３ｄと、これら４本の上腿部１３ａ〜１３ｄの動きに従動する右前下腿部１４ａ、左前下腿部１４ｂ、右後下腿部１４ｃ、左後下腿部１４ｄと、４つの下腿部１４ａ〜１４ｄの先端に取り付けられ、床面と接する脚先１８ａ〜１８ｄとから構成される。
【０００５】
図５は、図４のロボット装置の１本の脚部を骨格構造で示した図である。なお、以後の説明で、４本の脚部それぞれを区別することなく説明する場合は、符号のａ〜ｄを付さずに数字のみを記す（例えば脚部１２ａ〜１２ｄを総称する場合は、１２と記す）。
脚部１２には、上腿部１３、下腿部１４の上下方向の運動を規制する骨格部分を構成する略平行４節リンク４、上腿部１３を胴部１１に対して前後方向に駆動するモータ６、上腿部１３を上下方向に駆動するモータ７、モータ６に接続され、モータ６の前後方向の駆動力をモータ７および平行４節リンク４に伝達する支持リンク３、平行４節リンク４に接続され、下腿部１４の一部となるアーム５が取り付けられている。
【０００６】
平行４節リンク４は、２本の平行な主動節３１、従動節３２を有し、これらを胴部１１側で結合する内側結合節３３と、胴部１１から離れた外側で結合する外側結合節３４とにより結合するようにしてある。略平行４節リンク４を形成する主動節３１、従動節３２、内側結合節３３、外側結合節３４のうち、主動節３１は、モータ７により上下方向に駆動される。内側結合節３３は、従動節３２を、主動節３１から一定距離隔てた位置で回転可能に支持する。従動節３２は、内側結合節３３、外側結合節３４と回転自在に結合される。外側結合軸３４は、主動節３１、従動節３２と回転自在に結合される。また、外側結合節３４は下方に延伸されアーム５を形成する。アーム５は、先端が脚先１８となる。
【０００７】
これらのうち、支持リンク３、外側結合節３４を除いた他の平行４節リンク４（主動節３１、従動節３２、内側結合節３３）により上腿部１３が構成され、外側結合軸３４およびアーム５により下腿部１４が構成される。上腿部１３と下腿部１４とは、あたかも主動節３１と外側結合節３４との結合部が関節となるような連動動作を行う。
【０００８】
図６は、図５の略平行４節リンク４の構成を示す斜視図である。主動節３１と従動節３２とは、角材で形成される。内側結合軸３３は、支持リンク３の一部が兼用される。外側結合軸３４は延伸されてアーム５を兼ねる。
この略平行４節リンク４は、内側結合軸３３が基準となり、軸５１を中心として主動軸３１が回転する。従動軸３２は、主動軸３１の回転運動に従動して軸５２を中心として回転する。さらに、外側結合軸３４およびアーム５は、主動軸３１の回転運動に従動して軸５３、軸５４を中心として内側結合軸３３に略平行な運動をする。この略平行な運動により、外側結合軸３４およびアーム５、すなわち下腿部１４が、上下に昇降する動作を行うようになる。このとき４つのリンク部材に囲まれる空間Ｓの形状は変化する。
【特許文献１】特開２００３−７１７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したような略平行４節リンク４は、主動節３１、従動節３２、内側結合節３３、外側結合節３４で囲まれる空間Ｓがある。空間Ｓの形状は、主動節３１の動きに応じて変形する。空間Ｓ内に物を入れた状態で、誤って平行４脚リンク４を駆動すると、これを挟んでしまい、損壊、故障を引き起こすことになる。また、誤って手を入れた状態で駆動すると、怪我をすることとなる。
【００１０】
そこで、本発明は、平行４節リンクとしての機能を損なうことなく、４つのリンク部材に囲まれる空間Ｓに、物や手が挟まらないようにした平行４節リンクを用いたロボット装置の脚部機構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】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた本発明のロボット装置の脚部機構は、略平行４節リンク機構の４つのリンク部材に囲まれる空間が発生しないように側面保護部材を設ける。
すなわち、モータにより駆動される主動節、主動節に略平行な従動節、主動節の内側端に対して一定距離を隔てて従動節の内側端を回転自在に支持する内側結合節、主動節の外側端と従動節の外側端とを回転自在に結合する外側結合節の４つのリンク部材からなる略平行４節リンク機構を脚部の一部に用いたロボット装置の脚部機構であって、略平行４節リンク機構は、４つのリンク部材に囲まれる空間がこれらのリンク部材の位置関係に拘わらずに覆われた状態にする側面保護部材を、主動軸と従動軸との少なくともいずれかに設けるようにしている。
【００１２】
また、上記構成において、側面保護部材は、主動節または従動節のいずれか一方のリンク部材から他方のリンク部材に向けて突出するように取り付けられる一対の第１立設部材と、他方のリンク部材から一方のリンク部材に向けて突出するように取り付けられる一対の第２立設部材とから構成され、第１立設部材と第２立設部材とが重なり合うようにしてリンク部材に囲まれる空間を覆うようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、主動節、従動節、内側結合節、外側結合節で形成される略平行４節リンクに対して、モータが主動節を駆動すると、主動節が回転運動する。これに伴い、従動節、外側結合節が、平行４節リンク機構による規制を受けながら従動する。すなわち、従動節は主動節に対して略平行を維持しながら回転運動する。外側結合節は、主動節および従動節の回転運動にともない、平行４節リンクによる規制によって略平行移動するようになる。
このような運動により主動節、従動節の位置、形状が変化するが、主動節と従動節との少なくともいずれかに設けられた側面保護部材が、４つのリンク部材に囲まれた空間を常に覆うことにより、物や手を挟み込むことがなくなる。
【００１４】
また、上記構成において、側面保護部材が、主動節または従動節のいずれか一方のリンク部材から他方のリンク部材に向けて突出するように取り付けられる一対の第１立設面と、他方のリンク部材から一方のリンク部材に向けて突出するように取り付けられる一対の第２立設面とから構成され、第１立設面と第２立設面とが重なり合うようにしてリンク部材に囲まれる空間を覆うようにすれば、部品点数を増やすことなく、確実に４つのリンク部材に囲まれた空間を覆うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施例は、一例にすぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変形実施することが可能である。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態であるロボット装置の脚部の一部に用いる略平行４節リンク機構の構造を示す正面図であり、図２はその右側面図、図３は斜視図である。
なお、このロボット装置の全体構造は図４、脚部の骨格構造は図５で示した従来例と同様であるので、図４、図５と同じものについては、同符号を付すことにより説明を一部省略する。
平行４節リンク４は、図５に示すように胴部１１に接続される上腿部１３の一部として用いられる。
【００１７】
図１〜図３に示すように、この平行４節リンク４は、主動節３１と、主動節３１に略平行に配置される従動節３２と、主動節３１および従動節３２を胴部１１に近い内側で結合する内側結合節３３と、胴部１１から離れた外側で結合する外側結合節３４との４本のリンク部材により構成される。主動節３１と内側結合節３３とは軸５１、内側結合節５１と従動節３２とは軸５２、主動節３１と従動節３４とは軸５３、従動節３２と外側結合節３４とは軸５４で回転自在に結合される。このうち内側結合節３３は、支持リンク３の一部で形成される。また、外側結合節３４は、延伸されアーム５となる。アーム５の先端には着地面となる脚先１８が取り付けられている。
【００１８】
主動節３１を構成するリンク部材は、軸５１、軸５３が貫通する主動節本体３１１と、主動節本体３１１から突出する一対の側面部材３１２、３１３（第１立設部材）とからなる。
側面部材３１２、３１３は、主動節本体３１１自身の側面よりわずかに内側に形成され、後述する従動節の側面部材３２３、３２３と干渉しないようにしてある。
従動節３２は、軸５２、軸５４が貫通する従動節本体３２１と、従動節本体３２１から突出する一対の側面部材３２２、３２３（第２立設部材）とからなる。
側面部材３２２、３２３は従動節本体３２１自身の側面と同一面に沿って形成される。上述したように側面部材３１２と側面部材３２２、側面部材３１３と側面部材３２３とが干渉しないようにしてあり、また、主動節３１と従動節３２とがどのような位置関係であっても、互いに常に重なり合うようにしてある。
【００１９】
以上の構成をした平行４節リンク４を、モータ７により駆動すると、モータ７の駆動力が主動節３１の軸５１から伝達されて主動節５１に回転運動を与える。
主動節５１の回転運動に従動して従動節３２、外側結合節３４が従動する。このとき主動節３１の側面部材３１２、３１３と、従動節３２の側面部材３２２、３２３とは、互いに重なり合った状態で位置、形状を変化する。このとき、主動節３１と従動節３２とがどのような位置関係であっても重なり合うようになる。
【００２０】
上記実施形態では、主動節３１と従動節３２との双方に側面部材を形成し、互いに重なり合うようにしたが、いずれか一方にのみ側面部材を形成してもよい。この場合は、主動節３１または従動節３２のいずれかに設けた側面部材が他方の主動節本体３１１または従動節本体３２１を覆うようになる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、ロボット装置の脚部機構に用いる平行４節リンクに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態であるロボット装置の脚部に用いる平行４節リンクの構成を示す正面図。
【図２】本発明の一実施形態であるロボット装置の脚部に用いる平行４節リンクの構成を示す右側面図。
【図３】本発明の一実施形態であるロボット装置の脚部に用いる平行４節リンクの構成を示す斜視図。
【図４】４脚歩行のロボット装置の全体構成を示す図。
【図５】ロボット装置の脚部の骨格構成を示す図。
【図６】従来からのロボット装置の脚部に用いる平行４節リンクの構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２３】
３      支持リンク
４      平行４節リンク
５      アーム
６      モータ（前後方向駆動）
７      モータ（上下方向駆動）
１０    ロボット装置
１１    胴部
１２    脚部
１３    上腿部
１４    下腿部
１８    脚先
３１    主動節
３１１  主動節本体
３１２、３１３  側面部材
３２    従動節
３２１  従動節本体
３２２、３２３  側面部材
３３    内側結合節
３４    外側結合節
【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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