JP6924129B2

JP6924129B2 - Humanoid robot

Info

Publication number: JP6924129B2
Application number: JP2017226261A
Authority: JP
Inventors: 掃部　雅幸; 雅幸掃部; 創柚木崎; 美宇鈴木
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2037-11-24
Also published as: CN111417497A; CN111417497B; JP2019093498A; WO2019103065A1

Description

本発明は、人型ロボットに関する。 The present invention relates to a humanoid robot.

手部の手先部分が手先収納機構により収納可能に構成されている、二脚歩行式人型ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている二脚歩行式人型ロボットでは、姿勢センサの検出信号から胴体部の傾きを検知すると、手先収納機構を駆動制御して手部の手先部分を収納位置に収納させることにより、ロボットの転倒時等に、手先部分を床面に衝突する等の衝撃から保護するようにしている。 A bipod walking humanoid robot is known in which the hand portion of the hand portion can be stored by a hand storage mechanism (see, for example, Patent Document 1). In the two-legged walking humanoid robot disclosed in Patent Document 1, when the inclination of the body portion is detected from the detection signal of the posture sensor, the hand storage mechanism is driven and controlled to store the hand part of the hand in the storage position. This protects the hand part from impacts such as collision with the floor surface when the robot falls.

特許第３６７３８６９号Patent No. 3673869

しかしながら、上記特許文献１に開示されている人型ロボットでは、手先部分全体を手先収納機構の収納位置に収納させているため、手部が大型化するという課題があった。 However, in the humanoid robot disclosed in Patent Document 1, since the entire hand portion is stored in the storage position of the hand storage mechanism, there is a problem that the hand portion becomes large.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、従来の人型ロボットに比して、手を小型化することができる、ロボットを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a robot capable of miniaturizing a hand as compared with a conventional humanoid robot.

上記従来の課題を解決するために、本発明に係る人型ロボットは、一対の板部材と、その基端部が、一対の前記板部材に挟まれるように配置されている指部材と、前記指部材を駆動する駆動機構と、を備え、前記駆動機構により、前記指部材は、その先端部が、前記板部材の先端よりも内方に位置し、かつ、前記板部材の側面からはみ出るように動作する。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the humanoid robot according to the present invention includes a pair of plate members, a finger member whose base end portion is arranged so as to be sandwiched between the pair of plate members, and the above. A drive mechanism for driving the finger member is provided, and the drive mechanism ensures that the tip of the finger member is located inward of the tip of the plate member and protrudes from the side surface of the plate member. Works on.

これにより、指部材全体を板部材に収納させる必要がないため、小型の板部材を使用することができる。このため、従来の人型ロボットに比して、手を小型化することができる。 As a result, it is not necessary to store the entire finger member in the plate member, so that a small plate member can be used. Therefore, the hand can be miniaturized as compared with the conventional humanoid robot.

本発明の人型ロボットによれば、従来の人型ロボットに比して、手を小型化することができる。 According to the humanoid robot of the present invention, the hand can be miniaturized as compared with the conventional humanoid robot.

図１は、本実施の形態１に係る人型ロボットの概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a humanoid robot according to the first embodiment. 図２は、図１に示す人型ロボットにおける制御装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram schematically showing a configuration of a control device in the humanoid robot shown in FIG. 図３は、図１に示す人型ロボットのハンドの概略構成を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing a schematic configuration of a hand of the humanoid robot shown in FIG. 図４は、図３に示すハンドの正面図である。FIG. 4 is a front view of the hand shown in FIG. 図５は、図３に示すハンドの駆動機構を分解した平面図である。FIG. 5 is an exploded plan view of the drive mechanism of the hand shown in FIG. 図６は、図３に示すハンドの側面図である。FIG. 6 is a side view of the hand shown in FIG. 図７は、図３に示すハンドの側面図である。FIG. 7 is a side view of the hand shown in FIG. 図８は、図３に示すハンドの側面図である。FIG. 8 is a side view of the hand shown in FIG. 図９は、図３に示すハンドの側面図である。FIG. 9 is a side view of the hand shown in FIG. 図１０は、図３に示すハンドの側面図である。FIG. 10 is a side view of the hand shown in FIG. 図１１は、図３に示すハンドの第４傘歯車の概略構成を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic view showing a schematic configuration of the fourth bevel gear of the hand shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all drawings, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. Further, in all the drawings, the components for explaining the present invention are excerpted and shown, and the other components may be omitted. Furthermore, the present invention is not limited to the following embodiments.

（実施の形態１）
本実施の形態１に係る人型ロボットは、一対の板部材と、その基端部が、一対の板部材に挟まれるように配置されている指部材と、指部材を駆動する駆動機構と、を備え、駆動機構により、指部材は、その先端部が、板部材の先端よりも内方に位置し、かつ、板部材の側面からはみ出るように動作する。 (Embodiment 1)
The humanoid robot according to the first embodiment includes a pair of plate members, a finger member whose base end is arranged so as to be sandwiched between the pair of plate members, and a drive mechanism for driving the finger member. The finger member operates so that its tip is located inward of the tip of the plate member and protrudes from the side surface of the plate member by the drive mechanism.

また、本実施の形態１に係る人型ロボットでは、駆動機構が、指部材の基端部を軸に、当該指部材を回動するように構成されていてもよい。 Further, in the humanoid robot according to the first embodiment, the drive mechanism may be configured to rotate the finger member around the base end portion of the finger member.

さらに、本実施の形態１に係る人型ロボットでは、制御装置をさらに備え、制御装置は、人型ロボットが転倒したときの動作、人型ロボットが立ち上がるときの動作、及び人型ロボットが４足歩行するときの動作のうち、少なくとも１つの動作を実行するときに、駆動機構を駆動させて、指部材の先端部が、板部材の先端よりも内方に位置し、かつ、板部材の側面からはみ出るように指部材を動作させてもよい。 Further, the humanoid robot according to the first embodiment further includes a control device, and the control device includes an operation when the humanoid robot falls, an operation when the humanoid robot stands up, and four legs of the humanoid robot. When performing at least one of the movements during walking, the drive mechanism is driven so that the tip of the finger member is located inward of the tip of the plate member and the side surface of the plate member. The finger member may be operated so as to protrude from the finger member.

以下、本実施の形態１に係る人型ロボットの一例について、図１〜図１１を参照しながら説明する。 Hereinafter, an example of the humanoid robot according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 11.

［人型ロボットの構成］
図１は、本実施の形態１に係る人型ロボットの概略構成を示す模式図である。 [Structure of humanoid robot]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a humanoid robot according to the first embodiment.

図１に示すように、本実施の形態１に係る人型ロボット１００は、胴体１０１と、頭１０２と、ハンド１２０を有する、一対の腕１０３、１０３と、一対の脚１０４、１０４と、胴体１０１内に配置されている制御装置１１０と、を備えている。なお、ハンド１２０の構成については、後述する。 As shown in FIG. 1, the humanoid robot 100 according to the first embodiment has a body 101, a head 102, a pair of arms 103 and 103 having a hand 120, a pair of legs 104 and 104, and a body. It includes a control device 110 arranged in 101. The configuration of the hand 120 will be described later.

頭１０２は、首関節１０５を介して、胴体１０１に接続されている。首関節１０５には、頭１０２を胴体１０１に対して相対的に揺動（回動）させるための駆動機構が配置されている（図示せず）。 The head 102 is connected to the torso 101 via the neck joint 105. A drive mechanism for swinging (rotating) the head 102 relative to the body 101 is arranged in the neck joint 105 (not shown).

同様に、腕１０３は、肩関節１０６を介して、胴体１０１に接続されている。肩関節１０６には、腕１０３を胴体１０１に対して相対的に揺動（回動）させるための駆動機構が配置されている（図示せず）。 Similarly, the arm 103 is connected to the torso 101 via the shoulder joint 106. A drive mechanism for swinging (rotating) the arm 103 relative to the body 101 is arranged in the shoulder joint 106 (not shown).

また、脚１０４は、股関節１０７を介して、胴体１０１に接続されている。股関節１０７には、脚１０４を胴体１０１に対して、相対的に揺動（回動）させるための駆動機構が配置されている。 Further, the leg 104 is connected to the torso 101 via the hip joint 107. The hip joint 107 is provided with a drive mechanism for swinging (rotating) the legs 104 relative to the body 101.

各関節に配置されている駆動機構は、アクチュエータ（例えば、電動モータ（サーボモータ））、及びラック・ピニオン、ベルト・プーリ等の駆動部材で構成されている。 The drive mechanism arranged in each joint is composed of an actuator (for example, an electric motor (servo motor)) and a drive member such as a rack and pinion and a belt pulley.

また、本実施の形態１に係るロボット１００では、制御装置１１０が、一対の脚１０４、１０４を制御して、２足歩行を行い、一対の腕１０３、１０３と、一対の脚１０４、１０４と、を制御して、４足歩行を行うように構成されている。 Further, in the robot 100 according to the first embodiment, the control device 110 controls the pair of legs 104 and 104 to perform bipedal walking, and the pair of arms 103 and 103 and the pair of legs 104 and 104 , Is controlled to perform quadrupedal walking.

なお、本実施の形態１においては、制御装置１１０が、胴体１０１内に配置されている形態を採用したが、これに限定されない。制御装置１１０が、頭１０２等の他の構成部材内に配置されている形態を採用してもよく、制御装置１１０が、人型ロボット１００外に配置されている形態を採用してもよい。 In the first embodiment, the control device 110 is arranged in the body 101, but the present invention is not limited to this. The control device 110 may be arranged in another component such as the head 102, or the control device 110 may be arranged outside the humanoid robot 100.

ここで、図２を参照しながら、制御装置１１０の構成について、説明する。 Here, the configuration of the control device 110 will be described with reference to FIG.

図２は、図１に示す人型ロボットにおける制御装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 FIG. 2 is a functional block diagram schematically showing a configuration of a control device in the humanoid robot shown in FIG.

図２に示すように、制御装置１１０は、ＣＰＵ等の演算部１１０ａと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部１１０ｂと、サーボ制御部１１０ｃと、を備える。制御装置１１０は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えるロボットコントローラであってもよい。 As shown in FIG. 2, the control device 110 includes a calculation unit 110a such as a CPU, a storage unit 110b such as a ROM and RAM, and a servo control unit 110c. The control device 110 may be a robot controller including a computer such as a microprocessor.

なお、制御装置１１０は、集中制御する単独の制御装置１１０によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置１１０によって構成されていてもよい。また、本実施の形態１においては、記憶部１１０ｂが、制御装置１１０内に配置されている形態を採用したが、これに限定されず、記憶部１１０ｂが、制御装置１１０と別体に設けられている形態を採用してもよい。 The control device 110 may be composed of a single control device 110 for centralized control, or may be composed of a plurality of control devices 110 for distributed control in cooperation with each other. Further, in the first embodiment, the storage unit 110b is arranged in the control device 110, but the present invention is not limited to this, and the storage unit 110b is provided separately from the control device 110. You may adopt the form.

記憶部１１０ｂには、基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部１１０ａは、記憶部１１０ｂに記憶されている基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、人型ロボット１００の各種動作を制御する。すなわち、演算部１１０ａは、人型ロボット１００の制御指令を生成し、これをサーボ制御部１１０ｃに出力する。サーボ制御部１１０ｃは、演算部１１０ａにより生成された制御指令に基づいて、ロボット１００の各関節に設けられているサーボモータの駆動を制御するように構成されている。 Information such as a basic program and various fixed data is stored in the storage unit 110b. The calculation unit 110a controls various operations of the humanoid robot 100 by reading and executing software such as a basic program stored in the storage unit 110b. That is, the calculation unit 110a generates a control command for the humanoid robot 100 and outputs the control command to the servo control unit 110c. The servo control unit 110c is configured to control the drive of the servomotors provided in each joint of the robot 100 based on the control command generated by the calculation unit 110a.

次に、図３〜図１１を参照しながら、本実施の形態１に係る人型ロボット１００のハンド１２０について、説明する。 Next, the hand 120 of the humanoid robot 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 11.

図３は、図１に示す人型ロボットのハンドの概略構成を模式的に示す斜視図である。図４は、図３に示すハンドの正面図である。図５は、図３に示すハンドの駆動機構を分解した平面図である。図６〜図１０は、図３に示すハンドの側面図である。図１１は、図３に示すハンドの第４傘歯車の概略構成を示す模式図である。 FIG. 3 is a perspective view schematically showing a schematic configuration of a hand of the humanoid robot shown in FIG. FIG. 4 is a front view of the hand shown in FIG. FIG. 5 is an exploded plan view of the drive mechanism of the hand shown in FIG. 6 to 10 are side views of the hand shown in FIG. FIG. 11 is a schematic view showing a schematic configuration of the fourth bevel gear of the hand shown in FIG.

なお、図３〜図１０においては、ハンドにおける前後方向、左右方向、及び上下方向を、図における前後方向、左右方向、及び上下方向として表している。また、図６〜図１０においては、最も左側に位置する板部材の記載を省略している。 In FIGS. 3 to 10, the front-back direction, the left-right direction, and the up-down direction of the hand are represented as the front-back direction, the left-right direction, and the up-down direction in the figure. Further, in FIGS. 6 to 10, the description of the plate member located on the leftmost side is omitted.

図３〜図１１に示すように、本実施の形態１に係る人型ロボット１００のハンド１２０は、底板５０の上面から立設されている、一対の板部材１０、１０と、その基端部が、一対の板部材１０、１０に挟まれるように配置されている指部材２０と、指部材２０を駆動する駆動機構３０と、を備え、駆動機構３０により、指部材２０は、その先端部が、板部材１０の先端よりも内方に位置し、かつ、板部材１０の側面からはみ出るように動作するように構成されている。 As shown in FIGS. 3 to 11, the hand 120 of the humanoid robot 100 according to the first embodiment has a pair of plate members 10 and 10 standing upright from the upper surface of the bottom plate 50, and a base end portion thereof. However, the finger member 20 is arranged so as to be sandwiched between the pair of plate members 10 and 10, and the drive mechanism 30 for driving the finger member 20 is provided. Is located inward of the tip of the plate member 10 and is configured to operate so as to protrude from the side surface of the plate member 10.

なお、本実施の形態１においては、４枚の板部材１０が配置されていて、３本の指部材２０が、それぞれ、一対の板部材１０、１０の間に配置される形態を採用したが、これに限定されない。例えば、３枚の板部材１０が配置されていて、２本の指部材２０が、それぞれ、一対の板部材１０、１０の間に配置される形態を採用してもよく、６枚の板部材１０が配置されていて、５本の指部材２０が、それぞれ、一対の板部材１０、１０の間に配置される形態を採用してもよい。すなわち、ｎ（ｎは整数）本の指部材２０に対して、ｎ＋１枚の板部材１０が配置されていれば、どのような形態を採用してもよい。 In the first embodiment, four plate members 10 are arranged, and three finger members 20 are arranged between the pair of plate members 10, 10 respectively. , Not limited to this. For example, a form in which three plate members 10 are arranged and two finger members 20 are arranged between a pair of plate members 10 and 10, respectively, may be adopted, and six plate members may be adopted. 10 may be arranged, and the five finger members 20 may be arranged between the pair of plate members 10, 10 respectively. That is, any form may be adopted as long as n + 1 plate members 10 are arranged with respect to n (n is an integer) finger members 20.

駆動機構３０は、略直方体状の筐体３１、駆動モータ（電動モータ）３２、プーリ３３、３４、ベルト３５、第１傘歯車３６〜第３傘歯車３８、及び第１歯車３９〜第３歯車４１を有している（図５参照）。 The drive mechanism 30 includes a substantially rectangular housing 31, a drive motor (electric motor) 32, pulleys 33, 34, a belt 35, a first bevel gear 36 to a third bevel gear 38, and a first gear 39 to a third gear. It has 41 (see FIG. 5).

筐体３１の左端部には、駆動モータ３２が配置されていて、右端部には、第２傘歯車３７が配置されている。具体的には、駆動モータ３２は、その出力軸が筐体３１の外方に位置するように配置されている。また、駆動モータ３２の出力軸には、プーリ３３が固定されている。第２傘歯車３７は、その回転軸３７Ａが上下方向を向くように配置されていて、第２傘歯車３７には、第１傘歯車３６が歯合されている。第１傘歯車３６は、その回転軸の基端部が、筐体３１の外方に位置するように配置されている。また、第１傘歯車３６の回転軸の基端部には、プーリ３４が固定されている。そして、プーリ３３とプーリ３４には、ベルト３５が巻回されている。 A drive motor 32 is arranged at the left end of the housing 31, and a second bevel gear 37 is arranged at the right end. Specifically, the drive motor 32 is arranged so that its output shaft is located outside the housing 31. A pulley 33 is fixed to the output shaft of the drive motor 32. The second bevel gear 37 is arranged so that its rotating shaft 37A faces in the vertical direction, and the first bevel gear 36 is meshed with the second bevel gear 37. The first bevel gear 36 is arranged so that the base end portion of the rotating shaft thereof is located outside the housing 31. A pulley 34 is fixed to the base end of the rotating shaft of the first bevel gear 36. A belt 35 is wound around the pulley 33 and the pulley 34.

これにより、駆動モータ３２が駆動すると、その回転動作が、プーリ３３、ベルト３５、及びプーリ３４を介して、第１傘歯車３６に伝達され、第１傘歯車３６が回動する。第１傘歯車３６の回動に伴って、第２傘歯車３７が回動することができる。 As a result, when the drive motor 32 is driven, the rotational operation is transmitted to the first bevel gear 36 via the pulley 33, the belt 35, and the pulley 34, and the first bevel gear 36 rotates. The second bevel gear 37 can rotate with the rotation of the first bevel gear 36.

また、筐体３１の上端の右側端部には、第１蓋部材４２が配置されていて、第１蓋部材４２の上方には、当該第１蓋部材４２と当接するように、第２蓋部材４３が配置されている。第１蓋部材４２は、その中心部が開口していて、当該開口部分を第２傘歯車３７の回転軸３７Ａが挿通している。回転軸３７Ａの上端部には、第１歯車３９が固定されている。 A first lid member 42 is arranged at the right end of the upper end of the housing 31, and a second lid is placed above the first lid member 42 so as to come into contact with the first lid member 42. The member 43 is arranged. The central portion of the first lid member 42 is open, and the rotating shaft 37A of the second bevel gear 37 is inserted through the open portion. A first gear 39 is fixed to the upper end of the rotating shaft 37A.

第２蓋部材４３は、平面視にて、略６角形状に形成されていて、その中心部には、貫通孔４３Ａが設けられている。第２蓋部材４３の貫通孔４３Ａには、第１歯車３９が配置されている。また、第２蓋部材４３の貫通孔４３Ａの後方には、凹部４３Ｂが設けられている。さらに、第２蓋部材４３には、貫通孔４３Ａを囲むように、凹部４３Ｃが設けられている。 The second lid member 43 is formed in a substantially hexagonal shape in a plan view, and a through hole 43A is provided at the center thereof. The first gear 39 is arranged in the through hole 43A of the second lid member 43. Further, a recess 43B is provided behind the through hole 43A of the second lid member 43. Further, the second lid member 43 is provided with a recess 43C so as to surround the through hole 43A.

第２蓋部材４３の凹部４３Ｂには、第２歯車４０が回動自在に配置されていて、凹部４３Ｃには、軸受部材４４を介して、第３歯車４１が回動自在に配置されている。第２歯車４０は、第１歯車３９と歯合するように構成されている。第２蓋部材４３の前方側に配置されている第３歯車４１は、第１歯車３９と歯合するように構成されている。また、第２蓋部材４３の後方側に配置されている第３歯車４１は、第２歯車４０と歯合するように構成されている。 The second gear 40 is rotatably arranged in the recess 43B of the second lid member 43, and the third gear 41 is rotatably arranged in the recess 43C via the bearing member 44. .. The second gear 40 is configured to mesh with the first gear 39. The third gear 41 arranged on the front side of the second lid member 43 is configured to mesh with the first gear 39. Further, the third gear 41 arranged on the rear side of the second lid member 43 is configured to mesh with the second gear 40.

なお、軸受部材４４としては、ベアリングを用いてもよい。また、第１歯車３９〜第３歯車４１は、３つの第３歯車４１が同期するように、それぞれの歯数等が適宜設定されている。 A bearing may be used as the bearing member 44. Further, the number of teeth and the like of the first gear 39 to the third gear 41 are appropriately set so that the three third gears 41 are synchronized with each other.

これにより、第１歯車３９が回動すると、３つの第３歯車４１が同期しながら、回動することができる。 As a result, when the first gear 39 rotates, the three third gears 41 can rotate in synchronization with each other.

第３歯車４１の回転軸４１Ａの上端部には、第３傘歯車３８が固定されている。第３傘歯車３８は、一対の板部材１０、１０の間に配置されている、第４傘歯車４５と歯合している。第４傘歯車４５の回転中心には、第１軸部材４６が嵌挿されている。第１軸部材４６には、軸受部材４７を介して、指部材２０の第１リンク２１の基端部が挿通されている。また、第１軸部材４６は、板部材１０に設けられている貫通孔１０Ａを挿通するように配置されている。 A third bevel gear 38 is fixed to the upper end of the rotating shaft 41A of the third gear 41. The third bevel gear 38 meshes with the fourth bevel gear 45 arranged between the pair of plate members 10 and 10. A first shaft member 46 is fitted and inserted in the center of rotation of the fourth bevel gear 45. The base end portion of the first link 21 of the finger member 20 is inserted into the first shaft member 46 via the bearing member 47. Further, the first shaft member 46 is arranged so as to insert the through hole 10A provided in the plate member 10.

第４傘歯車４５の歯先側の内方（第４傘歯車４５の右側面）には、板部材１０の主面と平行な平面４５Ａが形成されている（図１１参照）。第４傘歯車４５の右側面は、軸受部材４７の左側面と当接していて、これらの摩擦により、所定の範囲内において、第４傘歯車４５の回動に伴い、第１リンク２１が回動するように構成されている。また、第１リンク２１には、当接部２３が設けられている。当接部２３は、第１リンク２１が回動すると、板部材１０の左側の主面に設けられている第１ストッパ６１、又は底板５０の上面から立設されている第２ストッパ６２と、当接するように配置されている。なお、所定の範囲とは、板部材１０の左側の主面に設けられている第１ストッパ６１と底板５０の上面から立設されている第２ストッパ６２との間をいう。また、軸受部材４７としては、ベアリングを用いてもよい。 A flat surface 45A parallel to the main surface of the plate member 10 is formed on the inner side of the tooth tip side of the fourth bevel gear 45 (the right side surface of the fourth bevel gear 45) (see FIG. 11). The right side surface of the fourth bevel gear 45 is in contact with the left side surface of the bearing member 47, and due to these frictions, the first link 21 rotates with the rotation of the fourth bevel gear 45 within a predetermined range. It is configured to work. Further, the first link 21 is provided with a contact portion 23. When the first link 21 rotates, the contact portion 23 includes a first stopper 61 provided on the left main surface of the plate member 10 or a second stopper 62 erected from the upper surface of the bottom plate 50. It is arranged so as to abut. The predetermined range is between the first stopper 61 provided on the left main surface of the plate member 10 and the second stopper 62 erected from the upper surface of the bottom plate 50. Further, as the bearing member 47, a bearing may be used.

また、図１１に示すように、第４傘歯車４５は、周面の一部が切り欠かれていて、当該切欠き部分には、軸支部材６３が締結部材６４により固定されている。軸支部材６３は、第２軸部材４８を軸支している。第２軸部材４８には、軸受部材４９を介して、指部材２０の第２リンク２２の基端部が挿通されている（図６〜図１０参照）。これにより、第４傘歯車４５の回動に伴い、第２リンク２２の基端部は、第４傘歯車４５の回転中心に対して、公転することができる。なお、軸受部材４９としては、ベアリングを用いてもよい。 Further, as shown in FIG. 11, a part of the peripheral surface of the fourth bevel gear 45 is cut out, and the shaft support member 63 is fixed to the cutout portion by the fastening member 64. The shaft support member 63 pivotally supports the second shaft member 48. The base end portion of the second link 22 of the finger member 20 is inserted through the second shaft member 48 via the bearing member 49 (see FIGS. 6 to 10). As a result, with the rotation of the fourth bevel gear 45, the base end portion of the second link 22 can revolve with respect to the rotation center of the fourth bevel gear 45. A bearing may be used as the bearing member 49.

第１リンク２１及び第２リンク２２の先端部には、指関節部材２４が配置されていて、指関節部材２４の先端部には、爪部材２５が配置されている。具体的には、第１リンク２１の先端部と指関節部材２４の基端部には、それぞれ、貫通孔が設けられていて、当該貫通孔には、軸受部材７１を介して、軸部材７２が嵌挿されている。同様に、第２リンク２２の先端部と指関節部材２４の基端部には、それぞれ、貫通孔が設けられていて、当該貫通孔には、軸受部材７３を介して、軸部材７４が嵌挿されている。これにより、指関節部材２４は、第１リンク２１及び第２リンク２２に対して、相対的に揺動することができる。 A knuckle member 24 is arranged at the tips of the first link 21 and the second link 22, and a knuckle member 25 is arranged at the tip of the knuckle member 24. Specifically, a through hole is provided at the tip of the first link 21 and the base end of the knuckle member 24, respectively, and the through hole is provided with a shaft member 72 via a bearing member 71. Is inserted. Similarly, a through hole is provided at the tip of the second link 22 and the base end of the knuckle member 24, respectively, and the shaft member 74 is fitted into the through hole via the bearing member 73. It is inserted. As a result, the knuckle member 24 can swing relative to the first link 21 and the second link 22.

なお、軸受部材７１は、回動自在に指関節部材２４に取り付けられている。また、軸受部材７１、７３としては、ベアリングを用いてもよい。 The bearing member 71 is rotatably attached to the knuckle member 24. Further, bearings may be used as the bearing members 71 and 73.

指関節部材２４の先端部と爪部材２５の基端部には、それぞれ、貫通孔が設けられていて、当該貫通孔には、軸受部材７５を介して、軸部材７６が嵌挿されている。軸受部材７５は、回動自在に指関節部材２４に取り付けられていて、爪部材２５が固着されている。また、軸受部材７５としては、ベアリングを用いてもよい。 Through holes are provided at the tip of the finger joint member 24 and the base end of the claw member 25, respectively, and the shaft member 76 is fitted into the through holes via the bearing member 75. .. The bearing member 75 is rotatably attached to the finger joint member 24, and the claw member 25 is fixed to the bearing member 75. Further, as the bearing member 75, a bearing may be used.

また、軸受部材７１及び軸受部材７５の外周面は、凹凸が形成されていて、互いに歯合するように配置されている。これにより、軸受部材７１が揺動すると、軸受部材７５が揺動する。また、軸受部材７５の揺動に伴い、爪部材２５が揺動する。 Further, the outer peripheral surfaces of the bearing member 71 and the bearing member 75 are formed with irregularities and are arranged so as to mesh with each other. As a result, when the bearing member 71 swings, the bearing member 75 swings. Further, the claw member 25 swings as the bearing member 75 swings.

［人型ロボットの動作及び作用効果］
次に、本実施の形態１に係る人型ロボット１００の動作及び作用効果について、図１〜図１１を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御装置１１０の演算部１１０ａが、記憶部１１０ｂに格納されている所定のプログラムを読み出すことにより、実行される。 [Motions and effects of humanoid robots]
Next, the operation and the effect of the humanoid robot 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 11. The following operations are executed by the arithmetic unit 110a of the control device 110 reading a predetermined program stored in the storage unit 110b.

まず、図３及び図６に示すように、ハンド１２０の指部材２０が開いた状態にあるとする。そして、人型ロボット１００が転倒した場合、人型ロボット１００が立ち上がる場合、及び人型ロボット１００が４足歩行をする場合のうち、少なくともいずれかの場合に、制御装置１１０は、駆動機構３０を駆動させて、指部材２０の先端部が、板部材１０の先端（上端）よりも内方に位置し、かつ、板部材１０の側面からはみ出るように指部材２０を動作（揺動）させる。 First, as shown in FIGS. 3 and 6, it is assumed that the finger member 20 of the hand 120 is in an open state. Then, in at least one of the cases where the humanoid robot 100 falls, the humanoid robot 100 stands up, and the humanoid robot 100 walks on four legs, the control device 110 sets the drive mechanism 30. By driving, the finger member 20 is operated (swinged) so that the tip end portion of the finger member 20 is located inward from the tip end (upper end) of the plate member 10 and protrudes from the side surface of the plate member 10.

具体的には、図７に示すように、駆動機構３０が駆動すると、後方側に配置されている指部材２０は、前方側に向かって揺動し、前方側に配置されている指部材２０は、後方側に向かって揺動する。これにより、指部材２０は、板部材１０の先端（上端）よりも内方（下方）に位置し、かつ、板部材１０の側面からはみ出る位置にまで移動することができる。このため、板部材１０の先端部（上端部）を地面と当接させることができ、指部材２０が地面と接触することを抑制することができる。 Specifically, as shown in FIG. 7, when the drive mechanism 30 is driven, the finger member 20 arranged on the rear side swings toward the front side, and the finger member 20 arranged on the front side. Swings toward the rear side. As a result, the finger member 20 can be moved to a position inward (downward) from the tip (upper end) of the plate member 10 and to a position protruding from the side surface of the plate member 10. Therefore, the tip end portion (upper end portion) of the plate member 10 can be brought into contact with the ground, and the finger member 20 can be prevented from coming into contact with the ground.

そして、図８に示すように、指部材２０の第１リンク２１に設けられている当接部２３が、第２ストッパ６２と当接すると、第１リンク２１は、揺動することができなくなる。一方、第４傘歯車４５は、駆動機構３０が駆動しているので、さらに揺動する。第４傘歯車４５の揺動に伴って、第２リンク２２は、ハンド１２０の外方に向かって、さらに移動する。これにより、指関節部材２４は、軸部材７２を軸として、下方に向かって揺動する。 Then, as shown in FIG. 8, when the contact portion 23 provided on the first link 21 of the finger member 20 comes into contact with the second stopper 62, the first link 21 cannot swing. .. On the other hand, since the drive mechanism 30 is driving the fourth bevel gear 45, the fourth bevel gear 45 further swings. As the fourth bevel gear 45 swings, the second link 22 further moves toward the outside of the hand 120. As a result, the knuckle member 24 swings downward with the shaft member 72 as the axis.

このとき、指関節部材２４の揺動に伴って、軸受部材７１が揺動する。軸受部材７１が揺動すると、軸受部材７１と歯合している軸受部材７５が揺動する。これにより、軸受部材７５に固着されている爪部材２５が揺動して、爪部材２５が閉じた状態になる（図９参照）。 At this time, the bearing member 71 swings as the finger joint member 24 swings. When the bearing member 71 swings, the bearing member 75 meshing with the bearing member 71 swings. As a result, the claw member 25 fixed to the bearing member 75 swings, and the claw member 25 is closed (see FIG. 9).

また、図９に示すように、指関節部材２４が閉じた状態から、当該指関節部材２４を開く場合には、制御装置１１０は、駆動機構３０を駆動させる。すると、図１０に示すように、後方側に配置されている指部材２０は、後方側に向かって揺動し、前方側に配置されている指部材２０は、前方側に向かって揺動する。 Further, as shown in FIG. 9, when the knuckle member 24 is opened from the closed state, the control device 110 drives the drive mechanism 30. Then, as shown in FIG. 10, the finger member 20 arranged on the rear side swings toward the rear side, and the finger member 20 arranged on the front side swings toward the front side. ..

そして、図６に示すように、第１リンク２１に設けられている当接部２３が、第１ストッパ６１と当接すると、第１リンク２１は、揺動することができなくなる。一方、第４傘歯車４５は、駆動機構３０が駆動しているので、さらに揺動する。第４傘歯車４５の揺動に伴って、第２リンク２２は、ハンド１２０の外方に向かって、さらに移動する。これにより、指関節部材２４は、軸部材７２を軸として、上方に向かって揺動する。 Then, as shown in FIG. 6, when the contact portion 23 provided on the first link 21 comes into contact with the first stopper 61, the first link 21 cannot swing. On the other hand, since the drive mechanism 30 is driving the fourth bevel gear 45, the fourth bevel gear 45 further swings. As the fourth bevel gear 45 swings, the second link 22 further moves toward the outside of the hand 120. As a result, the knuckle member 24 swings upward with the shaft member 72 as the axis.

このとき、指関節部材２４の揺動に伴って、軸受部材７１、７５が揺動する。これにより、軸受部材７５に固着されている爪部材２５が揺動して、爪部材２５が開いた状態になる。 At this time, the bearing members 71 and 75 swing as the finger joint member 24 swings. As a result, the claw member 25 fixed to the bearing member 75 swings, and the claw member 25 is opened.

このように構成された、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、駆動機構３０により、指部材２０は、その先端部が、板部材１０の先端よりも内方に位置し、かつ、板部材１０の側面からはみ出るように動作する。 In the humanoid robot 100 according to the first embodiment configured in this way, the tip of the finger member 20 is located inward of the tip of the plate member 10 by the drive mechanism 30, and the finger member 20 is located inward from the tip of the plate member 10. It operates so as to protrude from the side surface of the plate member 10.

これにより、人型ロボット１００が転倒した場合、人型ロボット１００が立ち上がる場合、及び人型ロボット１００が４足歩行をする場合のうち、少なくともいずれかの場合に、板部材１０の先端部（上端部）を地面と当接させることができ、指部材２０が地面と接触することを抑制することができる。 As a result, the tip end portion (upper end) of the plate member 10 occurs in at least one of the cases where the humanoid robot 100 falls, the humanoid robot 100 stands up, and the humanoid robot 100 walks on four legs. The portion) can be brought into contact with the ground, and the finger member 20 can be prevented from coming into contact with the ground.

また、板部材１０の側面から指部材２０の一部がはみ出るようにすることにより、板部材１０を小さくすることができる。このため、特許文献１に開示されている二脚歩行式人型ロボットに比して、ハンド１２０を小さくすることができる。また、ハンド１２０を小さくすることができることから、指部材２０を駆動する駆動機構３０、ハンド１２０を駆動する駆動機構を小さくすることができ、人型ロボット１００全体をコンパクトにすることができる。 Further, the plate member 10 can be made smaller by allowing a part of the finger member 20 to protrude from the side surface of the plate member 10. Therefore, the hand 120 can be made smaller than that of the bipod walking humanoid robot disclosed in Patent Document 1. Further, since the hand 120 can be made smaller, the drive mechanism 30 for driving the finger member 20 and the drive mechanism for driving the hand 120 can be made smaller, and the entire humanoid robot 100 can be made compact.

さらに、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、４枚の板部材１０を有する形態を採用している。このため、板部材１０の先端部による地面との接触面積を大きくすることができ、各板部材１０にかかる力を分散することができる。したがって、板部材１０の破損を抑制することができる。 Further, the humanoid robot 100 according to the first embodiment adopts a form having four plate members 10. Therefore, the contact area of the tip of the plate member 10 with the ground can be increased, and the force applied to each plate member 10 can be dispersed. Therefore, damage to the plate member 10 can be suppressed.

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。 From the above description, many improvements or other embodiments of the present invention will be apparent to those skilled in the art. Therefore, the above description should be construed as an example only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best aspects of carrying out the present invention. The details of its structure and / or function can be substantially changed without departing from the spirit of the present invention.

本発明の人型ロボットは、従来の人型ロボットに比して、手を小型化することができるため、産業ロボットの分野において有用である。 The humanoid robot of the present invention is useful in the field of industrial robots because the hand can be miniaturized as compared with the conventional humanoid robot.

１０板部材
１０Ａ貫通孔
２０指部材
２１第１リンク
２２第２リンク
２３当接部
２４指関節部材
２５爪部材
３０駆動機構
３１筐体
３２駆動モータ
３３プーリ
３４プーリ
３５ベルト
３６第１傘歯車
３７第２傘歯車
３７Ａ回転軸
３８第３傘歯車
３９第１歯車
４０第２歯車
４１第３歯車
４１Ａ回転軸
４２第１蓋部材
４３第２蓋部材
４３Ａ貫通孔
４３Ｂ凹部
４３Ｃ凹部
４４軸受部材
４５第４傘歯車
４５Ａ平面
４６第１軸部材
４７軸受部材
４８第２軸部材
４９軸受部材
５０底板
６１第１ストッパ
６２第２ストッパ
６３軸支部材
６４締結部材
７１軸受部材
７２軸部材
７３軸受部材
７４軸部材
７５軸受部材
７６軸部材
１００人型ロボット
１０１胴体
１０２頭
１０３腕
１０４脚
１０５首関節
１０６肩関節
１０７股関節
１１０制御装置
１１０ａ演算部
１１０ｂ記憶部
１１０ｃサーボ制御部
１２０ハンド
10 Plate member 10A Through hole 20 Finger member 21 1st link 22 2nd link 23 Contact part 24 Finger joint member 25 Claw member 30 Drive mechanism 31 Housing 32 Drive motor 33 Pulley 34 Pulley 35 Belt 36 1st bearing gear 37 2 Umbrella gear 37A Rotating shaft 38 3rd Umbrella gear 39 1st gear 40 2nd gear 41 3rd gear 41A Rotating shaft 42 1st lid member 43 2nd lid member 43A Through hole 43B Recess 43C Recess 44 Bearing member 45 4th umbrella Gear 45A Flat 46 1st shaft member 47 Bearing member 48 2nd shaft member 49 Bearing member 50 Bottom plate 61 1st stopper 62 2nd stopper 63 Shaft support member 64 Fastening member 71 Bearing member 72 Shaft member 73 Bearing member 74 Shaft member 75 Bearing Member 76 Shaft member 100 Humanoid robot 101 Body 102 Head 103 Arm 104 Leg 105 Neck joint 106 Shoulder joint 107 Hip joint 110 Control device 110a Calculation unit 110b Storage unit 110c Servo control unit 120 Hand

Claims

A pair of plate members and
A finger member whose base end is arranged so as to be sandwiched between the pair of plate members,
A drive mechanism for driving the finger member is provided.
A humanoid robot in which the tip of the finger member is located inward of the tip of the plate member and protrudes from the side surface of the plate member by the drive mechanism.

The humanoid robot according to claim 1, wherein the drive mechanism is configured to rotate the finger member around a base end portion of the finger member.

Equipped with an additional control device
When the control device executes at least one of an operation when the humanoid robot falls, an operation when the humanoid robot stands up, and an operation when the humanoid robot walks on four legs. The driving mechanism is driven so that the tip portion of the finger member is located inward of the tip of the plate member and the finger member is operated so as to protrude from the side surface of the plate member. Item 2. The humanoid robot according to Item 1 or 2.