JP2003231082A - バックラッシュクラッチおよびそれを具えたロボット用関節機構 - Google Patents
バックラッシュクラッチおよびそれを具えたロボット用関節機構Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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- B25J17/00—Joints
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T74/20—Control lever and linkage systems
- Y10T74/20207—Multiple controlling elements for single controlled element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自由関節を実現するとともに、クラッチをつ
ないだ状態では高トルクを伝達するクラッチをもたらす
ことにある。 【解決手段】 同一軸線上に各々回動可能に配置され
て、互いの半径方向延在面３ａ，４ａ同士が当接するこ
とで互いに回動方向に掛合する第１回動部材３および第
２回動部材４を具え、前記第１回動部材３と前記第２回
動部材４との前記半径方向延在面３ａ，４ａ同士の間に
回動方向に隙間ｄが空けられてなるものである。
ないだ状態では高トルクを伝達するクラッチをもたらす
ことにある。 【解決手段】 同一軸線上に各々回動可能に配置され
て、互いの半径方向延在面３ａ，４ａ同士が当接するこ
とで互いに回動方向に掛合する第１回動部材３および第
２回動部材４を具え、前記第１回動部材３と前記第２回
動部材４との前記半径方向延在面３ａ，４ａ同士の間に
回動方向に隙間ｄが空けられてなるものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高トルク伝達と自
由関節との両方を実現するバックラッシュクラッチおよ
び、それを具えたロボット用関節機構に関するものであ
る。
由関節との両方を実現するバックラッシュクラッチおよ
び、それを具えたロボット用関節機構に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
にクラッチ機構は、駆動の伝達と切り離しを、摩擦を利
用した機溝によって実現する。この機構は、互いに摩擦
結合して駆動力を伝達する回動部材と、クラッチのオン
・オフを制御する部材とを具えており、摩擦を利用して
駆動力を伝達するため、大きな駆動力では滑りが生じ、
これを伝えることが難しい。
にクラッチ機構は、駆動の伝達と切り離しを、摩擦を利
用した機溝によって実現する。この機構は、互いに摩擦
結合して駆動力を伝達する回動部材と、クラッチのオン
・オフを制御する部材とを具えており、摩擦を利用して
駆動力を伝達するため、大きな駆動力では滑りが生じ、
これを伝えることが難しい。
【０００３】この現象は、クラッチ機構をヒユーマノイ
ドロボットの膝関節に適用した場合に、大きな間題を生
む。一般にヒユーマノイドロボットは、身体の各関節が
目標の軌道を生成するようにアクチュエータが制御され
て駆動されている。特に、膝関節には高出力を生み出す
アクチュエータが用いられる。
ドロボットの膝関節に適用した場合に、大きな間題を生
む。一般にヒユーマノイドロボットは、身体の各関節が
目標の軌道を生成するようにアクチュエータが制御され
て駆動されている。特に、膝関節には高出力を生み出す
アクチュエータが用いられる。
【０００４】ヒユーマノイドロボットが図９で表される
ような姿勢で静止する場合、股関節から上の重さを６０
〔ｋｇ〕、股関節と膝関節とのオフセットを１０〔ｃ
ｍ〕とすると、重力加速度９．８１〔ｍ／ｓ2 〕のも
と、膝関節を駆動するアクチュエータは５８．８６〔Ｎ
ｍ〕といった高トルクを出力する必要がある。そのため
膝の関節機構もこのトルクを伝達するのに必要な能力を
持たなければならない。
ような姿勢で静止する場合、股関節から上の重さを６０
〔ｋｇ〕、股関節と膝関節とのオフセットを１０〔ｃ
ｍ〕とすると、重力加速度９．８１〔ｍ／ｓ2 〕のも
と、膝関節を駆動するアクチュエータは５８．８６〔Ｎ
ｍ〕といった高トルクを出力する必要がある。そのため
膝の関節機構もこのトルクを伝達するのに必要な能力を
持たなければならない。
【０００５】一般には、高出力のモータとギア比の大き
な減速器とを用いて膝の関節機構が構成されている。一
方、人間の歩行動作を見た場合、脚が遊脚となったとき
に膝関節は由由関節として働く。これは、無駄な力を使
わないで済む、脚を前に投げ出すときに慣性力に従って
膝が自由に動く、着地時に足が地面に対し適切な角度に
自然に向くことで衝撃力が和らぐといった効果が考えら
れる。しかし、従来の膝機構では反力に従った由由な関
節を実現させることは難しく、遊脚時にも膝が制御され
たある角度を保つよう、制御されながら歩行動作が行わ
れる。
な減速器とを用いて膝の関節機構が構成されている。一
方、人間の歩行動作を見た場合、脚が遊脚となったとき
に膝関節は由由関節として働く。これは、無駄な力を使
わないで済む、脚を前に投げ出すときに慣性力に従って
膝が自由に動く、着地時に足が地面に対し適切な角度に
自然に向くことで衝撃力が和らぐといった効果が考えら
れる。しかし、従来の膝機構では反力に従った由由な関
節を実現させることは難しく、遊脚時にも膝が制御され
たある角度を保つよう、制御されながら歩行動作が行わ
れる。
【０００６】自由状態を実現する方法として、関節駆動
用減速機の出力軸にクラッチ機構を設けることが考えら
れる。しかし、一般に用いられているクラッチ機構は上
述のように摩擦式のため、高トルクの場合には滑りが起
こり、高トルクを伝達することが難しいため、クラッチ
機構を設けることができるのは駆動用減速機の入力軸側
にならざるを得ない。ヒユーマノイドロボットの膝関節
では、高トルクの伝達と自由状態との両方を実現する機
構として、駆動用減速機の出力軸側に設置できるクラッ
チ機構が必要となる。
用減速機の出力軸にクラッチ機構を設けることが考えら
れる。しかし、一般に用いられているクラッチ機構は上
述のように摩擦式のため、高トルクの場合には滑りが起
こり、高トルクを伝達することが難しいため、クラッチ
機構を設けることができるのは駆動用減速機の入力軸側
にならざるを得ない。ヒユーマノイドロボットの膝関節
では、高トルクの伝達と自由状態との両方を実現する機
構として、駆動用減速機の出力軸側に設置できるクラッ
チ機構が必要となる。
【０００７】それゆえこの発明は、高トルクの伝達と、
自由状態の維持との両立を可能とするクラッチ機構をも
たらすことを目的とし、さらに、これを具えたロボット
の関節機構をもたらすことを目的とする。特に、ヒユー
マノイドロボットの膝関節機構として用いられた場合
に、 （１）大きな駆動力を伝達する。 （２）自由関節の実現により、 （ａ）無駄な力を使わない。 （ｂ）自由な動きを実現する。 （ｃ）着地時の衝撃を吸収する。 というような歩行動作を実現することを目的とする。
自由状態の維持との両立を可能とするクラッチ機構をも
たらすことを目的とし、さらに、これを具えたロボット
の関節機構をもたらすことを目的とする。特に、ヒユー
マノイドロボットの膝関節機構として用いられた場合
に、 （１）大きな駆動力を伝達する。 （２）自由関節の実現により、 （ａ）無駄な力を使わない。 （ｂ）自由な動きを実現する。 （ｃ）着地時の衝撃を吸収する。 というような歩行動作を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的を有利に達成するこの発明のバックラッシュクラ
ッチは、同一軸線上に各々回動可能に配置されて、互い
の半径方向延在面同士が当接することで回動方向に互い
に掛合する第１回動部材および第２回動部材を具え、前
記第１回動部材と前記第２回動部材との前記半径方向延
在面同士の間に回動方向に隙間が空けられてなるもので
ある。
記目的を有利に達成するこの発明のバックラッシュクラ
ッチは、同一軸線上に各々回動可能に配置されて、互い
の半径方向延在面同士が当接することで回動方向に互い
に掛合する第１回動部材および第２回動部材を具え、前
記第１回動部材と前記第２回動部材との前記半径方向延
在面同士の間に回動方向に隙間が空けられてなるもので
ある。
【０００９】かかるバックラッシュクラッチによれば、
前記半径方向延在面同士の間に回動方向に空けられた隙
間が詰まるまでの第１回動部材と第２回動部材との相対
回動がバックラッシュとなり、そのバックラッシュによ
り、 （ａ）自由関節を実現する、 （ｂ）クラッチをつないだ状態では、高トルクを伝達す
る。 といった効果を得ることができる。
前記半径方向延在面同士の間に回動方向に空けられた隙
間が詰まるまでの第１回動部材と第２回動部材との相対
回動がバックラッシュとなり、そのバックラッシュによ
り、 （ａ）自由関節を実現する、 （ｂ）クラッチをつないだ状態では、高トルクを伝達す
る。 といった効果を得ることができる。
【００１０】また、この発明のバックラッシュクラッチ
を具えたロボット用関節機構は、ロボットの腕または脚
を構成する、互いに回動可能に結合された二部材のうち
の何れか一方にその回動軸線上で回動可能に前記第１回
動部材と前記第２回動部材とのうちの何れか一方が支持
されるとともに、前記二部材のうちの他方に前記第１回
動部材と前記第２回動部材とのうちの他方が固定された
請求項１記載のバックラッシュクラッチと、前記第１回
動部材と前記第２回動部材とのうちの前記一方をそれを
回動可能に支持する前記一方の部材に対し回動駆動する
駆動手段と、を具えてなるものである。
を具えたロボット用関節機構は、ロボットの腕または脚
を構成する、互いに回動可能に結合された二部材のうち
の何れか一方にその回動軸線上で回動可能に前記第１回
動部材と前記第２回動部材とのうちの何れか一方が支持
されるとともに、前記二部材のうちの他方に前記第１回
動部材と前記第２回動部材とのうちの他方が固定された
請求項１記載のバックラッシュクラッチと、前記第１回
動部材と前記第２回動部材とのうちの前記一方をそれを
回動可能に支持する前記一方の部材に対し回動駆動する
駆動手段と、を具えてなるものである。
【００１１】かかるバックラッシュクラッチを具えたロ
ボット用関節機構によれば、 （ｃ）自由関節によって、反力に従う従反力機構を実現
する。 （ｄ）その従反力機構の従反力運動によって、衝撃を吸
収する。 （ｅ）無駄なエネルギーの消費を防ぐ。 といった効果を得ることができる。
ボット用関節機構によれば、 （ｃ）自由関節によって、反力に従う従反力機構を実現
する。 （ｄ）その従反力機構の従反力運動によって、衝撃を吸
収する。 （ｅ）無駄なエネルギーの消費を防ぐ。 といった効果を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】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、この発明のバックラッシュクラッチの一実
施例およびそれを具えたこの発明のロボット用関節機構
の一実施例としてのヒユーマノイドロボットの膝関節機
構を示す正面図であり、図中符号１はヒユーマノイドロ
ボットの脚を構成する二部材のうちの一方としての膝上
脚部、２はその膝上脚部１に軸線Ｃ周りに回動可能に結
合された、上記脚を構成する二部材のうちの他方として
の膝下脚部、３は上記実施例のバックラッシュクラッチ
を構成する第１回動部材、４はこれも上記実施例のバッ
クラッシュクラッチを構成する第２回動部材、５は減速
機付き高出力モータの出力軸に設けられたプーリ、６は
ベルトである。
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、この発明のバックラッシュクラッチの一実
施例およびそれを具えたこの発明のロボット用関節機構
の一実施例としてのヒユーマノイドロボットの膝関節機
構を示す正面図であり、図中符号１はヒユーマノイドロ
ボットの脚を構成する二部材のうちの一方としての膝上
脚部、２はその膝上脚部１に軸線Ｃ周りに回動可能に結
合された、上記脚を構成する二部材のうちの他方として
の膝下脚部、３は上記実施例のバックラッシュクラッチ
を構成する第１回動部材、４はこれも上記実施例のバッ
クラッシュクラッチを構成する第２回動部材、５は減速
機付き高出力モータの出力軸に設けられたプーリ、６は
ベルトである。
【００１３】ここで、第１回動部材３と第２回動部材４
とは同一軸線Ｃ上に相対回動可能に配置されていて、第
１回動部材３は膝上脚部１に上記軸線Ｃ周りに回動可能
に支持され、第２回動部材４は膝下脚部２に一体的に固
定されている。そして第１回動部材３および第２回動部
材４は、互いに当接し得るとともに間に回動方向に隙間
（バックラッシュ）が空けられた半径方向延在面３ａ，
４ａを有している。
とは同一軸線Ｃ上に相対回動可能に配置されていて、第
１回動部材３は膝上脚部１に上記軸線Ｃ周りに回動可能
に支持され、第２回動部材４は膝下脚部２に一体的に固
定されている。そして第１回動部材３および第２回動部
材４は、互いに当接し得るとともに間に回動方向に隙間
（バックラッシュ）が空けられた半径方向延在面３ａ，
４ａを有している。
【００１４】また、上記プーリ５を有する減速機付き高
出力モータおよび、そのプーリ５と上記ベルト６とを用
いたベルト式伝動機構は、駆動手段を構成しており、そ
れら第１回動部材３および第２回動部材４と、減速機付
き高出力モータおよびベルト式伝動機構とは上記実施例
の膝関節機構を構成している。なお、この実施例では駆
動手段を、減速機付き高出力モータの出力回転をプーリ
５とベルト６とを用いて第１回動部材３に伝える構成と
しているが、この発明のロボット用関節機構における駆
動手段はこれに限られない。
出力モータおよび、そのプーリ５と上記ベルト６とを用
いたベルト式伝動機構は、駆動手段を構成しており、そ
れら第１回動部材３および第２回動部材４と、減速機付
き高出力モータおよびベルト式伝動機構とは上記実施例
の膝関節機構を構成している。なお、この実施例では駆
動手段を、減速機付き高出力モータの出力回転をプーリ
５とベルト６とを用いて第１回動部材３に伝える構成と
しているが、この発明のロボット用関節機構における駆
動手段はこれに限られない。
【００１５】この実施例のバックラッシュクラッチおよ
びロボット用関節機構では、以下の方法によって回転を
伝達したり、自由状態を実現したりする。
びロボット用関節機構では、以下の方法によって回転を
伝達したり、自由状態を実現したりする。
【００１６】（１）駆動力の伝達
この関節機構にあっては、図２に示すように、第１回動
部材３の半径方向延在面３ａと第２回動部材４の半径方
向延在面４ａとの間の周方向の間隔ｄを０として（図で
は便宜上多少離して描いている）、図の矢印方向にトル
クを伝達する。このとき第１回動部材３と第２回動部材
４とは、力の方向に垂直な半径方向延在面３ａ，４ａ同
士の当接による面接触となり、大きなトルタを伝達する
ことができる。この関節機構では、駆動力の伝達は一方
向であり、回転角を制御するようなサーボ機構では時間
遅れのある応答が生ずる。しかし、ヒユーマノイドロボ
ットの膝関節のように常に一定方向の力（ここでは重力
場と身体の質体によって生まれる力）が働くような機構
においては、この関節機構は有効に機能する。この関節
機構は、高トルクの伝達を可能とするため、図９に示す
ような膝を曲げた状態の姿勢を維持するのに適してい
る。
部材３の半径方向延在面３ａと第２回動部材４の半径方
向延在面４ａとの間の周方向の間隔ｄを０として（図で
は便宜上多少離して描いている）、図の矢印方向にトル
クを伝達する。このとき第１回動部材３と第２回動部材
４とは、力の方向に垂直な半径方向延在面３ａ，４ａ同
士の当接による面接触となり、大きなトルタを伝達する
ことができる。この関節機構では、駆動力の伝達は一方
向であり、回転角を制御するようなサーボ機構では時間
遅れのある応答が生ずる。しかし、ヒユーマノイドロボ
ットの膝関節のように常に一定方向の力（ここでは重力
場と身体の質体によって生まれる力）が働くような機構
においては、この関節機構は有効に機能する。この関節
機構は、高トルクの伝達を可能とするため、図９に示す
ような膝を曲げた状態の姿勢を維持するのに適してい
る。
【００１７】（２）自由状態の実現
かかる関節機構にあっては、例えば図３（ａ）〜（ｃ）
に示すように、膝下脚部２の揺動による第２回動部材４
の回動に合わせて間隔ｄをある一定量ｄ0 に保つように
第１回動部材３の回転角を制御することでも、自由な状
態の関節が実現されるが、一般に、高トルクを出力する
ようにギア比の大きな減速機を設けたアタチェエータで
は膝下脚部２の由由な動きに対して、ｄを一定間隔に保
つだけの回転速度を生み出すことはできない。しかし、
この関節機構ではバックラッシュの量だけ余裕が設けら
れているため、自由状態を実現し易くなる。すなわち、
膝上脚部１の回転角をθ、膝下脚部２の回転角をφ、回
転方向の隙間角をψとすると、ある角度（バックラッシ
ュ）ψ0 に対して、 θ−φ＝ψ＜ψ0 が満たされるようにθを制御すれば、自由関節が実現さ
れる。
に示すように、膝下脚部２の揺動による第２回動部材４
の回動に合わせて間隔ｄをある一定量ｄ0 に保つように
第１回動部材３の回転角を制御することでも、自由な状
態の関節が実現されるが、一般に、高トルクを出力する
ようにギア比の大きな減速機を設けたアタチェエータで
は膝下脚部２の由由な動きに対して、ｄを一定間隔に保
つだけの回転速度を生み出すことはできない。しかし、
この関節機構ではバックラッシュの量だけ余裕が設けら
れているため、自由状態を実現し易くなる。すなわち、
膝上脚部１の回転角をθ、膝下脚部２の回転角をφ、回
転方向の隙間角をψとすると、ある角度（バックラッシ
ュ）ψ0 に対して、 θ−φ＝ψ＜ψ0 が満たされるようにθを制御すれば、自由関節が実現さ
れる。
【００１８】例えば図４に示す制御例では、φの回転角
に対してθは振幅が小さく、位相遅れを持って追従して
いる。しかし、その差ψはψ0 （＝±０．２〔ラジア
ン〕）の範囲に収まっているため、由由関節が実現され
た状態になっている。
に対してθは振幅が小さく、位相遅れを持って追従して
いる。しかし、その差ψはψ0 （＝±０．２〔ラジア
ン〕）の範囲に収まっているため、由由関節が実現され
た状態になっている。
【００１９】上記実施例のバックラッシュクラッチによ
れば、ヒユーマノイドロボットの膝関節に具えられて自
由な関節を実現することにより、以下の如くして着地時
の衝撃を緩和することができる。図５（ａ）に示すよう
に、遊脚（図ではヒユーマノイドロボットの右足）が着
地状態に人ろうとするときを考える。このとき、図５
（ｂ）に示すように、床と足裏は線接触となる。膝関節
が高出力アクチュエータによって制御され、ある目的の
回転角で制御されている場合、接地線には大きな力が働
き、床や足裏が硬い場合には反発力で脚が浮いてしま
う。一方、膝の自由関節が実現されている場合には、図
６（ａ）に示すように、膝が床からの反力に従う運動
（従反力運動）を行い、図６（ｂ）に示すように、足裏
が面接触で床と接地するようになる。これにより、床か
らの衝撃を和らげる効果が現れる。
れば、ヒユーマノイドロボットの膝関節に具えられて自
由な関節を実現することにより、以下の如くして着地時
の衝撃を緩和することができる。図５（ａ）に示すよう
に、遊脚（図ではヒユーマノイドロボットの右足）が着
地状態に人ろうとするときを考える。このとき、図５
（ｂ）に示すように、床と足裏は線接触となる。膝関節
が高出力アクチュエータによって制御され、ある目的の
回転角で制御されている場合、接地線には大きな力が働
き、床や足裏が硬い場合には反発力で脚が浮いてしま
う。一方、膝の自由関節が実現されている場合には、図
６（ａ）に示すように、膝が床からの反力に従う運動
（従反力運動）を行い、図６（ｂ）に示すように、足裏
が面接触で床と接地するようになる。これにより、床か
らの衝撃を和らげる効果が現れる。
【００２０】次に、後ろ足として床を蹴り上げた遊脚
（図ではヒユーマノイドロボットの右足）は、 （１）先ず図７に示すように、その遊脚が地面に接しな
いようにするために大腿部を持ち上げ、それとともに膝
を曲げる。 （２）次いで図８に示すように、その遊脚を前に出すた
めに膝を伸ばす。 といった軌道を描く。一般に、制御された膝関節は、こ
の曲げと伸ばしとが指令回転角として制御され、設計者
が与えた軌道を描く。しかし、この動きは本来は重力と
慣性力によって生まれる自然な動きであるので、膝関節
を自由にすることで自動的に生成される。これより、自
由関節を実現することで、余計な力が生じず、効率の良
い歩行動作が実現されることが判る。
（図ではヒユーマノイドロボットの右足）は、 （１）先ず図７に示すように、その遊脚が地面に接しな
いようにするために大腿部を持ち上げ、それとともに膝
を曲げる。 （２）次いで図８に示すように、その遊脚を前に出すた
めに膝を伸ばす。 といった軌道を描く。一般に、制御された膝関節は、こ
の曲げと伸ばしとが指令回転角として制御され、設計者
が与えた軌道を描く。しかし、この動きは本来は重力と
慣性力によって生まれる自然な動きであるので、膝関節
を自由にすることで自動的に生成される。これより、自
由関節を実現することで、余計な力が生じず、効率の良
い歩行動作が実現されることが判る。
【００２１】かくしてこの実施例のバックラッシュクラ
ッチによれば、バックラッシュを利用して、 （ａ）自由関節を実現する。 （ｂ）クラッチをつないだ状態では、高トルクを伝達す
る。 といった効果を得ることができる。そしてこの実施例の
ロボット用関節機構によれば、 （ｃ）自由関節によって、反力に従う従反力機構を実現
する。 （ｄ）その従反力機構の従反力運動によって、衝撃を吸
収する。 （ｅ）無駄なエネルギーの消費を防ぐ。 といった効果を得ることができる。
ッチによれば、バックラッシュを利用して、 （ａ）自由関節を実現する。 （ｂ）クラッチをつないだ状態では、高トルクを伝達す
る。 といった効果を得ることができる。そしてこの実施例の
ロボット用関節機構によれば、 （ｃ）自由関節によって、反力に従う従反力機構を実現
する。 （ｄ）その従反力機構の従反力運動によって、衝撃を吸
収する。 （ｅ）無駄なエネルギーの消費を防ぐ。 といった効果を得ることができる。
【００２２】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、第１回
動部材を膝上脚部１に一体的に固定するとともに第２回
動部材４を膝下脚部２に回動可能に支持して、駆動手段
で回動駆動するようにしてももよい。また、上記実施例
では、第１回動部材３の内側に第２回動部材４を配置し
て、それらの内外周面に設けた半径方向凸部に半径方向
延在面を形成しているが、第１回動部材３と第２回動部
材４とを軸線方向に並置して、それらの軸線方向対向面
に設けた軸線方向凸部に半径方向延在面を形成してもよ
い。
明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、第１回
動部材を膝上脚部１に一体的に固定するとともに第２回
動部材４を膝下脚部２に回動可能に支持して、駆動手段
で回動駆動するようにしてももよい。また、上記実施例
では、第１回動部材３の内側に第２回動部材４を配置し
て、それらの内外周面に設けた半径方向凸部に半径方向
延在面を形成しているが、第１回動部材３と第２回動部
材４とを軸線方向に並置して、それらの軸線方向対向面
に設けた軸線方向凸部に半径方向延在面を形成してもよ
い。
【００２３】そして、この発明のバックラッシュクラッ
チはロボットの関節機構以外にも用いることができ、ま
た、この発明のロボット用関節機構は、脚以外に、腕の
自由な振り等を実現するのにも用いることができる。
チはロボットの関節機構以外にも用いることができ、ま
た、この発明のロボット用関節機構は、脚以外に、腕の
自由な振り等を実現するのにも用いることができる。
【図１】 この発明のバックラッシュクラッチの一実施
例およびそれを具えたこの発明のロボット用関節機構の
一実施例としてのヒユーマノイドロボットの膝関節機構
を示す正面図である。
例およびそれを具えたこの発明のロボット用関節機構の
一実施例としてのヒユーマノイドロボットの膝関節機構
を示す正面図である。
【図２】 上記実施例の膝関節機構を、半径方向延在面
同士の間の周方向の間隔を０としてトルクを伝達してい
る状態で示す説明図である。
同士の間の周方向の間隔を０としてトルクを伝達してい
る状態で示す説明図である。
【図３】 上記実施例の膝関節機構を自由関節の状態で
示す説明図である。
示す説明図である。
【図４】 上記実施例の膝関節機構を自由関節の状態に
する好ましい制御例を示す関係線図である。
する好ましい制御例を示す関係線図である。
【図５】 （ａ）は、ヒユーマノイドロボットの遊脚が
着地状態に人ろうとするときの状態を示す説明図、
（ｂ）は、（ａ）のＡ部を拡大した説明図である。
着地状態に人ろうとするときの状態を示す説明図、
（ｂ）は、（ａ）のＡ部を拡大した説明図である。
【図６】 （ａ）は、ヒユーマノイドロボットの遊脚が
着地状態に人ろうとするときの、上記実施例の膝関節機
構の作用を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）のＢ部を拡大
した説明図である。
着地状態に人ろうとするときの、上記実施例の膝関節機
構の作用を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）のＢ部を拡大
した説明図である。
【図７】 ヒユーマノイドロボットの後ろ足として床を
蹴り上げた後の遊脚の動きを示す説明図である。
蹴り上げた後の遊脚の動きを示す説明図である。
【図８】 ヒユーマノイドロボットの上記遊脚のさらな
る動きを示す説明図である。
る動きを示す説明図である。
【図９】 ヒユーマノイドロボットの膝を曲げた姿勢を
示す説明図である。
示す説明図である。
１ 膝上脚部
２ 膝下脚部
３ 第１回動部材
３ａ 半径方向延在面
４ 第２回動部材
４ａ 半径方向延在面
５ プーリ
６ ベルト
Claims (2)
- 【請求項１】 同一軸線上に各々回動可能に配置され
て、互いの半径方向延在面同士が当接することで互いに
回動方向に掛合する第１回動部材および第２回動部材を
具え、 前記第１回動部材と前記第２回動部材との前記半径方向
延在面同士の間に回動方向に隙間が空けられてなる、バ
ックラッシュクラッチ。 - 【請求項２】 ロボットの腕または脚を構成する、互い
に回動可能に結合された二部材のうちの何れか一方にそ
の回動軸線上で回動可能に前記第１回動部材と前記第２
回動部材とのうちの何れか一方が支持されるとともに、
前記二部材のうちの他方に前記第１回動部材と前記第２
回動部材とのうちの他方が固定された請求項１記載のバ
ックラッシュクラッチと、前記第１回動部材と前記第２
回動部材とのうちの前記一方をそれを回動可能に支持す
る前記一方の部材に対し回動駆動する駆動手段と、 を具えてなる、ロボット用関節機構。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002034076A JP3726130B2 (ja) | 2002-02-12 | 2002-02-12 | バックラッシュクラッチおよびそれを具えたロボット用関節機構 |
| US10/359,726 US6948400B2 (en) | 2002-02-12 | 2003-02-07 | Backlash clutch and joint mechanism for a robot comprising the clutch |
| CNB031038247A CN1221743C (zh) | 2002-02-12 | 2003-02-12 | 侧隙离合器及具有该侧隙离合器的机器人用关节机构 |
| EP03250854A EP1334808A3 (en) | 2002-02-12 | 2003-02-12 | Backlash clutch and joint mechanism for a robot comprising the clutch |
| KR10-2003-0008749A KR100523427B1 (ko) | 2002-02-12 | 2003-02-12 | 백래시 클러치 및 이를 구비한 로봇용 관절기구 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002034076A JP3726130B2 (ja) | 2002-02-12 | 2002-02-12 | バックラッシュクラッチおよびそれを具えたロボット用関節機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003231082A true JP2003231082A (ja) | 2003-08-19 |
| JP3726130B2 JP3726130B2 (ja) | 2005-12-14 |
Family
ID=27606566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002034076A Expired - Lifetime JP3726130B2 (ja) | 2002-02-12 | 2002-02-12 | バックラッシュクラッチおよびそれを具えたロボット用関節機構 |
Country Status (5)
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|---|---|
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| EP (1) | EP1334808A3 (ja) |
| JP (1) | JP3726130B2 (ja) |
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| CN (1) | CN1221743C (ja) |
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| TWM290829U (en) * | 2005-11-18 | 2006-05-21 | Life Style Metal Co Ltd | Connecting apparatus for controlling steering direction for towing vehicle |
| JP2007210065A (ja) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 擬似自由関節を有する非固定式ロボットおよびその制御方法ならびに擬似自由関節 |
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| US8475073B1 (en) | 2011-03-08 | 2013-07-02 | Structural Plastics, Inc. | Pivot connector for modular platform assemblies |
| CN103671603A (zh) * | 2012-09-07 | 2014-03-26 | 甘亚冰 | 间隙式联轴器、钢珠离合器及车辆防倒溜器 |
| US9285020B2 (en) | 2013-02-28 | 2016-03-15 | Adicep Technologies, Inc | Open belt clutch |
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| US1419791A (en) * | 1919-06-16 | 1922-06-13 | Christian Keck | Hinge joint |
| US1883322A (en) * | 1930-04-30 | 1932-10-18 | Woodruff & Edwards Inc | Combined desk and seat |
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| JPS58116823U (ja) | 1982-02-02 | 1983-08-09 | 株式会社東芝 | 軸継手 |
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-
2002
- 2002-02-12 JP JP2002034076A patent/JP3726130B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-02-07 US US10/359,726 patent/US6948400B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-02-12 CN CNB031038247A patent/CN1221743C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-02-12 EP EP03250854A patent/EP1334808A3/en not_active Withdrawn
- 2003-02-12 KR KR10-2003-0008749A patent/KR100523427B1/ko not_active Expired - Fee Related
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| CN1443949A (zh) | 2003-09-24 |
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| EP1334808A2 (en) | 2003-08-13 |
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