(57)【要約】【課題】  稼働可能な状態でメンテナンスを行うことができるとともに、メンテナンスを行ったことによって新たな故障を惹起するおそれを回避することができる歩行型ロボットのリンクを提供する。【解決手段】  上腕部７Ａの外形を構成するリンク本体７０を、鋳造により一体物に成形し、その一部に、着脱自在な蓋体７１で塞がれる開口７０ａを形成する。リンク本体７０内には、開口７０ａから出し入れできるモータ１２０や基板１４０等が収容され、それらを、リンク本体７０の内壁面にボルトで固定する。これら内装部品に対しメンテナンスする際は、蓋体７１を外して開口７０ａから行う。【選択図】      図４
2005131733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行型ロボットの基体に直接あるいは間接的に連結されるリンクであって、
該リンクの外形を形成し、一部に開口が形成された略筒状の一体物のリンク本体と、
前記開口を覆って前記リンク本体に着脱自在に取り付けられる蓋体と、
前記開口から前記リンク本体内に対して出し入れ可能であり、該リンク本体の内壁面に固定される内装部品と
を備えることを特徴とする歩行型ロボットのリンク。
【請求項２】
前記蓋体が透明材質で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の歩行型ロボットのリンク。
【請求項３】
前記リンク本体は鋳造によって一体物に成形されていることを特徴とする請求項１または２に記載の歩行型ロボットのリンク。
【請求項４】
ロボットの腕部、脚部、手部等の可動部を構成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の歩行型ロボットのリンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人型すなわち二足歩行型等の歩行可能なロボットに係り、特に、腕部や脚部等の可動部を構成するリンクの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、この種の歩行型ロボットの開発はめざましく、主にエンターテインメント性を重視したものや、人の補助をしたり作業を行ったりするワークロボット等、様々な種類のものが挙げられる。人型の歩行型ロボットは、人体の構成と同様に、胴体に対して腕部や脚部等が関節を介して連結されており、その腕部や脚部は、内部に収容された駆動装置およびこの駆動装置を制御するコンピュータ等で動かされる（例えば、特許文献１，２）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２０５０７０号公報
【特許文献２】特開２００２−１５４０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のロボットにおける腕部や脚部等の可動部は、概ね、筒状を呈するケーシングのようなリンク本体で外形が形成されており、その中に、関節を駆動して可動部を動かすためのモータや駆動伝達系等からなる駆動装置や、制御用のコンピュータ、あるいはそれらに不随する配線ケーブル類といった各種内装部品が収容されている。リンク本体は、複雑な意匠を得ることが可能なことから、軽合金等の鋳造によって製造される場合が多く、一般には、径方向に分割される（縦割りにされる）一対の半割りパーツを合体させる構造である。この半割り構造により、各種内装部品を各半割りパーツに固定してから合体させ、リンクを組み立てている。
【０００５】
ところで、このようなリンクの構造では、内装部品の点検や修理といったメンテナンスを行う場合は、一対の半割りパーツの結合を外してリンクを分割し、内装部品を露出させるといった方法を採らざるを得ない。この方法では、作業スペースを広く取れるといった利点はあるものの、半割りパーツの脱着作業が繁雑であり、また、ロボットが稼働可能な状態で速やかにメンテナンスを済ますことができないといった不利な面がある。しかも、半割りパーツの脱着に伴い、全ての内装部品を動かすことになるので、メンテナンスを行ったことにより、修理不要の箇所が新たに故障してしまうといった不具合を招くことも懸念される。さらに、半割パーツの接合面にリブを設け、そのリブに接合用のねじ孔を形成する場合があるが、この形態ではリブの重量がリンク全体の重量増加を招き、また、リブの内側への突出があると、その突出部分がリンクの内部搭載容積を低減させてしまうという問題もあった。
よって本発明は、稼働可能な状態でメンテナンスを行うことができるとともに、メンテナンスを行ったことによって新たな故障を惹起するおそれを回避することができる歩行型ロボットのリンクを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、歩行型ロボットの基体に直接あるいは間接的に連結されるリンクであって、該リンクの外形を形成し、一部に開口が形成された略筒状の一体物のリンク本体と、開口を覆ってリンク本体に着脱自在に取り付けられる蓋体と、開口からリンク本体内に対して出し入れ可能であり、該リンク本体の内壁面に固定される内装部品とを備えることを特徴としている。本発明のリンクは、例えば、ロボットの腕部、脚部、手部等の可動部を構成するものに好適とされる。
【０００７】
本発明のリンクによれば、リンク本体内の内装部品に対するメンテナンスは、リンク本体から蓋体を外し、開口から行うことができる。蓋体を外した状態でロボットを稼働可能な構成にすることは容易であるから、ロボットが稼働可能な状態のままで、リンク本体内の内装部品のメンテナンスを行うことができる。また、従来のように半割りパーツを外してリンクを分割させるといった手間を要さないので、この点からもメンテナンスは容易に行うことができ、しかも、新たな箇所に故障が起こるおそれがない。
【０００８】
本発明では、蓋体が透明材質で形成されていることを好ましい形態としている。この形態によれば、蓋体をリンク本体から外さなくとも、リンク本体内の内装部品を蓋体を通して目視することができるので、内装部品の点検をある程度行うことができるといった利点がある。また、リンク本体は、従来のように半割りパーツを合体させるといった複数のパーツからなるものではなく、一体物であるからこそ、上記の作用ならびに効果を得るものである。そのようなリンク本体としては、複雑な意匠を得ることが可能な観点から、軽合金等の鋳造によって成形されたものが良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のリンクによれば、ロボットが稼働可能な状態のままで、リンク本体内の内装部品のメンテナンスを容易に行うことができるとともに、メンテナンスによって新たな箇所に故障が惹起するおそれがないといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を人型ロボットの上腕部（本発明で言うリンクに相当する）に適用した実施形態を説明する。
図１は実施形態の自立二足歩行が可能な人型ロボットＲの全体図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。このロボットＲは、腰部１および胴体２を備え、腰部１には、先端に足部３を有する左右の脚部４が、また、胴体２には、頭部５と、先端に手部６を有する左右の腕部７が、それぞれ連結されている。以下の説明で上下左右、前後といった方向は、注釈しない限り、図１に示す基本姿勢、すなわち、手部６の掌が前方に向き、この手部６および腕部７が真っ直ぐ下方に伸び、脚部４も真っ直ぐに伸び、胴体２および頭部５が前方を向いている姿勢に基づくものとする。
【００１１】
胴体２は、腰部１の上に、左右方向に所定角度の範囲で水平回転し、かつ、前後方向に所定角度で傾倒するように取り付けられており、この胴体２の上に、頭部５が左右・前後に首振り可能に取り付けられている。また、胴体２の両肩には、肩関節部１１を介して腕部７の上腕部７Ａが連結されている。腕部７は、図２にも示すように（図２は左側の腕部７）、上腕部７Ａと、上腕部７Ａに肘関節部１２を介して連結された下腕部７Ｂとからなり、下腕部７Ｂの先端に、手首関節部１３を介して手部６が連結されている。肩関節部１１は、前後方向、左右方向および上下方向に延びる３つの関節軸を有しており、左右方向の関節軸を中心として肩関節部１１自体が回転自在に胴体２に取り付けられている。前後方向の関節軸は肩関節部１１に回転自在に取り付けられ、その前後方向の関節軸に上下方向の関節軸が取り付けられている。そして、この上下方向の関節軸に、上腕部７Ａが回転自在に取り付けられている。肘関節部１２は左右方向に延びる関節軸を有し、この関節軸を中心に下腕部７Ｂが揺動自在とされている。手首関節部１３は、上下方向および左右方向に延びる２つの関節軸を有し、上下方向の関節軸を介して下腕部７Ｂの先端に回転自在に取り付けられ、左右方向の関節軸を介して、手部６が揺動自在に取り付けられている。
【００１２】
左右の脚部４は、股関節部１４を介して腰部１の下端に連結されている。股関節部１４は、軸回りに回転自在に腰部１に取り付けられた前後方向に延びる関節軸に、左右方向に延びる関節軸が取り付けられた構成であり、左右方向の関節軸に、脚部４の上脚部４Ａが揺動自在に取り付けられている。脚部４は、上脚部４Ａと、上脚部４Ａに膝関節部１５を介して連結された下脚部４Ｂとからなり、下脚部４Ｂの先端に、足首関節部１６を介して足部３が連結されている。膝関節部１５は左右方向に延びる関節軸を有し、この関節軸を中心に下脚部４Ｂが揺動自在とされている。足首関節部１６は、左右方向および前後方向に延びる２つの関節軸を有し、足部３は、これら関節軸を中心に揺動自在とされている。なお、上記各関節部１１〜１６を構成する関節軸は、内蔵されているため、図１では図示されていない。
【００１３】
上記の各可動パーツ、すなわち胴体２、足部３、脚部４（上脚部４Ａと下脚部４Ｂ）、頭部５、手部６、腕部７（上腕部７Ａと下腕部７Ｂ）の回転あるいは揺動動作は、それぞれモータを駆動源とする駆動系と、これら駆動系を制御するコンピュータによってなされる。コンピュータおよびモータの電源であるバッテリは適宜な箇所に収容され、この場合は、コンピュータは胴体２内に、バッテリは腰部１内に収容されている。なお、図１および図２では、脚部４、腕部７および各関節部１１〜１６は、外観デザインを形成するとともに保護のためのカバーで覆われており、駆動されて実際に可動する主体すなわち被駆動要素は、カバー内に存在する。これら被駆動要素は、マグネシウム合金等の軽合金による鋳造によって成形される。
【００１４】
図３および図４は、そのようなカバーを外した状態の肩関節部１１、上腕部７Ａおよび肘関節部１２を示しており、図５は、この部分の断面図である。肩関節部１１は、被駆動要素としてケーシング１１０を備えており、このケーシング１１０の図中上面が、胴体２の側面に対向させられ、図示せぬ左右方向の関節軸を中心として胴体２に対し回転自在に取り付けられている。このケーシング１１０内には、円筒状を呈する前後方向の関節軸１１１が回転自在に取り付けられ、この関節軸１１１は、図示せぬ駆動装置によって回転させられる。図５に示すように、関節軸１１１には、この関節軸１１１に直交して下方に延びる上下方向の関節軸１１２が一体に形成されており、この関節軸１１２に、ハーモニックドライブ式の減速機ユニット８０Ａを介して、上腕部７Ａが連結されている。これによって腕部７は、前後方向の関節軸１１１を中心として揺動する。なお、図３〜図５は、図１に示した状態から、上腕部７Ａを、関節軸１１１回りに９０°回転させて水平に上げ、かつ、関節軸１１２回りに内側（図１（ｂ）で反時計方向）に９０°回転させた状態を示している。
【００１５】
減速機ユニット８０Ａは、図６に示すように、関節軸１１２にボルト８１によって固定されるフレックススプライン支持軸８２と、関節軸１１２およびフレックススプライン支持軸８２の両者にクロスローラベアリング８３を介して回転自在に支持されたギヤケース８４と、ギヤケース８４の下方にサーキュラスプライン８５を挟んで重ねられるキャップ８６と、ギヤケース８４の上方に重ねられるカバーリング８７とを備えている。フレックススプライン支持軸８２には入力軸８８が外装され、この入力軸８８の下端に、従動プーリ８９（タイミングプーリ）が一体に固定されている。入力軸８８に対し、入力軸ベアリング９０を介してキャップ８６が回転自在に支持され、また、入力軸８８にボルト９１で固定されたウェブジェネレータ９２と、ボルト８１によってフレックススプライン支持軸８２に共締めされたフレックススプライン９３とが、サーキュラスプライン８５と入力軸８８との間に介在されている。
【００１６】
上腕部７Ａは、主体となる被駆動要素として、図４に示すように、軸方向が上下方向に沿った円筒状のリンク本体７０を備えている。このリンク本体７０の側部には、適宜な大きさを有する矩形状の開口７０ａが形成されており、この開口７０ａは、リンク本体７０にボルト７２で着脱自在に固定される蓋体７１によって塞がれるようになっている。この蓋体７１には、放熱用兼軽量化のための多数のスリット７１ａが形成されている。また、図４（ｂ）および図６に示すように、リンク本体７０の上端開口縁には、フランジ部７３が形成されている。図６に示すように、上記減速機ユニット８０Ａは、カバーリング８７からギヤケース８４、サーキュラスプライン８５、キャップ８６を貫通するボルト９４を、フランジ部７３にねじ込んで締結することにより、リンク本体７０に固定され、これによって肩関節部１１と上腕部７Ａが連結される。
【００１７】
図４および図５に示すように、リンク本体７０内には、減速機ユニット８０Ａを駆動させて上腕部７Ａを上下方向の関節軸１１２回りに回転させるための駆動源であるモータ１２０が収容されている。このモータ１２０は、図５に示すように、駆動プーリ（タイミングプーリ）１２１が上方に配され、その軸方向がリンク本体７０のそれと平行な状態とされており、上部に固定されたブラケット１２２を介して、リンク本体７０の内壁面に、ボルト１２３で固定されている。この固定状態で、モータ１２０の駆動プーリ１２１と、上記減速機ユニット８０Ａの従動プーリ８９とが平行状態で近接し、これらプーリ８９，１２１に、タイミングベルト１２４が巻回されている。
【００１８】
モータ１２０が駆動されると、タイミングベルト１２４を介して回転力が減速機ユニット８０Ａの従動プーリ８９に伝わり、これに追従して、入力軸８８、フレックススプライン支持軸８２が回転しようとするが、フレックススプライン支持軸８２は肩関節部１１の関節軸１１２を介して関節軸１１１に固定されているのでこれらは回転せず、その反力がモータ１２０側に伝わって、このモータ１２０が固定されているリンク本体７０、すなわち上腕部７Ａが、関節軸１１２回りに回転する。
【００１９】
上記リンク本体７０は、前述の如く軽合金の鋳造によって一体物に成形されているが、図４（ｂ）および図５に示すように、その下端には、軸方向がリンク本体７０のそれに直交する円筒状の肘関節軸ホルダ部７４が一体に成形され、さらに、その上方（リンク本体７０と肘関節軸ホルダ部７４との境界部当たり）に、軸方向が肘関節軸ホルダ部７４のそれと平行な円筒状のモータ挿入部７５が一体に成形されている。モータ挿入部７５からは、下腕部７Ｂを揺動させるモータ１３０がリンク本体７０内に挿入され、その挿入方向の奥側の端部が、リンク本体７０の内壁面に固定されている。肘関節軸ホルダ部７４内には、上記減速機ユニット８０Ａと同様の減速機ユニット８０Ｂが収容、固定されており、図５に示すように、この減速機ユニット８０Ｂのフレックススプライン支持軸８２ｂの一端に、出力軸９５が固定されている。この出力軸９５には、上記下腕部７Ｂが固定される。モータ１３０の駆動プーリ１３１および減速機ユニット８０Ｂの従動プーリ８９ｂは外部に露出し、これらプーリ８９ｂ、１３１に、タイミングベルト１３２が巻回されている。
【００２０】
モータ１３０が駆動されると、タイミングベルト１３２を介して回転力が減速機ユニット８０Ｂの従動プーリ８９ｂに伝わり、これに追従して、減速機ユニット８０Ｂの入力軸８８ｂ、フレックススプライン支持軸８２ｂ、出力軸９５が回転し、これによって、下腕部７Ｂが揺動する。
【００２１】
リンク本体７０内には、上記のように、上腕部７Ａの上下方向の軸回りの回転用モータ１２０と、下腕部７Ｂの揺動用モータ１３０がそれぞれ収容、固定されるが、図４に示すように、リンク本体７０内には、さらに、上記コンピュータに接続されるモータ制御用の複数の基板１４０と、その接続用の図示せぬ配線等が収容されている。基板１４０は、図４（ｂ）に示すような、リンク本体７０の内壁面に形成されたボス７６に対し、ボルト１４１で固定される。モータ１２０および基板１４０は、開口７０ａからリンク本体７０内に出し入れ可能であり、開口７０ａを利用してリンク本体７０の内壁面に固定することができるようになっている。その固定作業が完了したら、蓋体７１によって開口７０ａが塞がれる。
【００２２】
以上が本実施形態であるが、上記上腕部７Ａによれば、リンク本体７０内に収容される内装部品、すなわちモータ１２０、基板１４０および配線等に対して点検や修理といったメンテナンスの必要が生じた場合には、リンク本体７０から蓋体７１を外し、開口７０ａから容易に行うことができる。蓋体７１を外した状態でも、当該ロボットＲは稼働可能であるから、ロボットＲが稼働可能な状態のままで、リンク本体７０内の上記内装部品のメンテナンスを行うことができる。また、従来のようにリンク本体を分割するといった手間を要さないので、この点からもメンテナンスは容易に行うことができ、しかも、そのように分割させることによって新たな箇所に故障を惹起させるといった不具合も起こるおそれがない。
【００２３】
リンク本体７０の開口７０ａを塞ぐ蓋体７１は、リンク本体７０に固定された状態で、上腕部７Ａの強度を増大させるようなものであることが望ましい。また、図３（ｂ）に示すように、透明な材質の蓋体７１Ｂを採用すると、蓋体７１Ｂをリンク本体７０から外さなくとも、リンク本体７０内の内装部品を蓋体７１Ｂを通して目視することができるので、内装部品の点検をある程度行うことができるといった利点がある。蓋体を透明なものにする場合には、強化プラスチック等、ある程度強度を有する材質で形成すると良い。
【００２４】
なお、上記実施形態は、本発明を上腕部７Ａに適用したものであるが、当該ロボットＲでは、本発明を、下腕部７Ｂあるいは脚部４等にも適用することができることは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る二足歩行型ロボットの（ａ）正面図、（ｂ）左側面図である。
【図２】同ロボットの腕部の（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）斜視図である。
【図３】（ａ）は同ロボットのカバーを外した状態の上腕部および肩関節部の斜視図、（ｂ）は同様の図で透明な蓋体が装着された変形例の斜視図である。
【図４】（ａ）は上腕部のリンク本体から蓋体を外した状態の斜視図、（ｂ）は（ａ）の分解斜視図である。
【図５】図３（ａ）で示した部分の断面図である。
【図６】減速機ユニットの一部断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２…胴体（基体）、７Ａ…上腕部（リンク）、７０…リンク本体、７０ａ…開口、
７１，７１Ｂ…蓋体、１２０…モータ（内装部品）、１４０…基板（内装部品）、
Ｒ…二足歩行型ロボット。
【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】
2005131733.tif 000007
【図６】
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