JP2004286205A - Torque limiter device, component holding device, articulating device and robot device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボット装置に関し、例えばヒューマノイド型のエンターテインメントロボットに適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、本願特許出願人によりヒューマノイド型のエンターテインメントロボットが研究開発されている。
【0003】
かかるエンターテインメントロボットにおいては、CCD(Charge Coupled Device)カメラやマイクロホン及びタッチセンサ等の各種外部センサと、温度センサや加速度センサ等の各種内部センサが搭載され、これら外部センサ及び内部センサのセンサ出力に基づいて外部及び内部の状態を認識し、認識結果に基づいて自律的に行動し得るようになされたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のロボットに用いられるトルクリミッタ機構としては、板ばねを用いて回転軸を押さえる機構、インサート成形により回転軸を押さえてトルクを生じさせる機構など様々な形式がある(例えば特開2001−3951号)。
【0005】
しかしながら、いずれも機構が複雑で製造が煩雑かつ高価となるため、非常に多くの関節を有するロボットの全ての関節にこのような従来のトルクリミッタ機構を採用することは、ロボット自体の構成を煩雑化及び大型化させ、ロボットの製造コストを上げる原因となる問題があった。
【0006】
一方、従来のロボットの中には一対のCCDカメラを搭載し、これらCCDカメラから出力される画像信号に基づいていわゆるステレオ距離測定法により対象物までの距離を測定し得るようになされたものがある。
【0007】
そしてこのような従来のロボットでは、かかる一対のCCDカメラがそれぞれねじ等を用いてロボット内の所定位置に完全に固定されており、外部からの衝撃に対してはCCDカメラの部品剛性によって対応していた。
【0008】
このため、かかる従来のロボットでは、当該ロボットの転倒や落下したときにCCDカメラの部品剛性が弱い場合には、CCDカメラに可塑変形や破壊が生じる問題があった。
【0009】
他方、従来のロボットでは、より繊細な動作を発現できるようにするため、数多くの関節が設けられている。このような関節部分では、ユーザが誤って指を挟まれるおそれがあり、例えばトルクの大きなアクチュエータを用いるロボットでは怪我の原因ともなり得る。
【0010】
従って、関節の駆動源として特にトルクの大きなアクチュエータを用いるロボットでは、かかるユーザの怪我を防止するため、何らかの安全対策が必要となる。
【0011】
本願発明は以上の点を考慮してなされたもので、第1に、構成を簡易化及び小型化させ得るトルクリミッタ装置、第2に、部品の破損を有効かつ確実に防止しながら一定状態に保持し得る部品保持装置、第3に、安全性を向上させ得る関節装置及びロボット装置を提案しようとするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、トルクリミッタ装置において、屈曲自在に連結された第1及び第2のリンクと、第1のリンクに回転自在に配設され、一面に多角柱の突起部が形成されたギアと、第2のリンクに配置され、ギアの突起部を所定の挟持力で挟持する挟持手段とを設けるようにした。
【0013】
この結果このトルクリミッタ装置は、全体として簡易かつ小型に構成することができる。
【0014】
また本発明においては、部品保持装置において、部品を保持する保持手段と、保持手段を挟むように配置された第1及び第2の部材と、第1の部材及び保持手段間に配置され、保持手段を第2の部材に圧接させるように付勢する付勢手段とを設けるようにした。
【0015】
この結果この部品保持装置は、外部からの衝撃が部品に直接与えられるのを有効に防止しながら、当該部品を常に一定の状態に保持することができる。
【0016】
さらに本発明においては、関節装置において、第1及び第2のリンクを屈曲自在に連結する関節機構と、関節機構を覆うように配置されたカバーと、第1又は第2のリンクの変位に応じて生じるカバーの隙間を覆うようにカバーの内側に設けられたシャッタ機構とを設けるようにした。
【0017】
この結果この関節装置では、カバーの隙間を通してユーザの指等の異物がカバー内部に入り込むのを有効かつ確実に防止することができる。
【0018】
さらに本発明においては、ロボット装置において、第1及び第2のリンクを屈曲自在に連結する関節機構と、第1及び又は第2のリンクにおける当該第1及び第2のリンクにより挟まれる部位に配置され、外部物体の接触を検出する接触検出手段と、接触検出手段により外部物体の接触が検出されたときに所定の制御処理を実行する制御手段とを設けるようにした。
【0019】
この結果このロボット装置では、第1及び第2のリンクにユーザの指などが挟まった場合においても怪我の発生等を有効に防止することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【0021】
(1)本実施の形態によるロボット1の全体構成
図1及び図2において、1は全体として本実施の形態によるロボットを示し、胴体部ユニット2の上部に首部3を介して頭部ユニット4が連結されると共に、当該胴体部ユニット2の上部左右両側面にそれぞれ腕部ユニット5A、5Bが連結され、かつ当該胴体部ユニット2の下部に一対の脚部ユニット6A、6Bが連結されることにより構成されている。
【0022】
この場合、首部3は、図3に示すように、首関節ピッチ軸10回り、首関節ヨー軸11回り及び首関節ピッチ軸12回りの自由度を有する首関節機構部13により保持されている。また頭部ユニット4は、この首部3の先端部に図3のように首部ロール軸14回りの自由度をもって取り付けられている。これによりこのロボット1においては、頭部ユニット4を前後、左右及び斜めの所望方向に向かせることができるようになされている。
【0023】
また各腕部ユニット5Aは、図1及び図2において明らかなように、上腕部ブロック15、前腕部ブロック16及び手先部ブロック17の3つのブロックから構成され、上腕部ブロック15の上端部が図3のように肩ピッチ軸18回り及び肩ロール軸19回りの自由度を有する肩関節機構部20を介して胴体部ユニット2に連結されている。
【0024】
このとき前腕部ブロック16は、図3のように上腕部ブロック15に上腕ヨー軸21回りの自由度をもって連結されている。また手先部ブロック17は、図3のように前腕部ブロック16に手首ヨー軸22回りの自由度をもって連結されている。さらに前腕部ブロック16には、肘ピッチ軸23回りの自由度を有する肘関節機構部24が設けられている。
【0025】
これによりロボット1においては、これら腕部ユニット5A、5Bを全体としてほぼ人間の腕部と同様の自由度をもって動かすことができ、かくして片手を上げた挨拶や腕部ユニット5A、5Bを振り回すダンスなどの当該腕部ユニット5A、5Bを用いた各種行動を行い得るようになされている。
【0026】
さらに手先部ブロック17の先端部には、5本の指部25がそれぞれ屈曲及び伸長自在に取り付けられており、これによりこれら指部を使って物を摘んだり、把持することができるようになされている。
【0027】
他方、各脚部ユニット6A、6Bは、図1及び図2において明らかなように、大腿部ブロック30、脛部ブロック31及び足平部ブロック32の3つのブロックから構成され、大腿部ブロック30の上端部が図3のように股関節ヨー軸33回り、股関節ロール軸34回り及び股関節ピッチ軸35回りの自由度を有する股関節機構部36を介して胴体部ユニット2に連結されている。
【0028】
このとき大腿部ブロック30及び脛部ブロック31は、図3のように脛ピッチ軸37回りの自由度を有する膝関節機構部38を介して連結されると共に、脛ブロック31及び足平ブロック32は、図3のように足首ピッチ軸39回り及び足首ロール軸40回りの自由度を有する足首関節機構部41を介して連結されている。
【0029】
これによりロボット1においては、これら脚部ユニット6A、6Bを人間の脚部とほぼ同様の自由度をもって動かすことができ、かくして歩行やボールを蹴るなどの脚部ユニット6A、6Bを用いた各種行動を行い得るようになされている。
【0030】
なおこのロボット1の場合、各股関節機構部36は、図3のように体幹ロール軸42回り及び体幹ピッチ軸43回りの自由度を有する腰関節機構部44により支持されており、これにより胴体部ユニット2を前後、左右方向に自在に傾かせることもできるようになされている。
【0031】
ここでロボット1においては、上述のように頭部ユニット4、各腕部ユニット5A、5B、各脚部ユニット6A、6B及び胴体部ユニット2を動かすための動力源として、図4に示すように、首関節機構部13及び肩関節機構部20等の各関節機構部を含む各自由度を有する部位に、それぞれその自由度数分のアクチュエータA1〜A17が配設されている。
【0032】
また胴体部ユニット2には、当該ロボット1全体の動作制御を司るメイン制御部50と、電源回路及び通信回路などの周辺回路51と、バッテリ52(図5)となどが収納されると共に、各構成ユニット(胴体部ユニット2、頭部ユニット4、各腕部ユニット5A、5B及び各脚部ユニット6A、6B)内には、それぞれメイン制御部50と電気的に接続されたサブ制御部53A〜53Dが収納されている。
【0033】
さらに頭部ユニット4には、図5に示すように、このロボット1の「目」として機能する一対のCCDカメラ60A、60B及び「耳」として機能するマイクロホン61などの各種外部センサと、「口」として機能するスピーカ62となどがそれぞれ所定位置に配設されている。また各脚部ユニット6A、6Bにおける足平部ブロック32の裏面等の各所定部位には外部センサとしてのタッチセンサ63が配設されている。
【0034】
さらに胴体部ユニット2内には、バッテリセンサ64及び加速度センサ65などの各種内部センサが配設されると共に、各構成ユニット内には、それぞれ各アクチュエータA1〜A17にそれぞれ対応させて、対応するアクチュエータA1〜A17の出力軸の回転角度を検出する内部センサとしてのポテンショメータP1〜P17が設けられている。
【0035】
そして各CCDカメラ60A、60Bは、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号S1Aをサブ制御部53B(図5において図示せず)を介してメイン制御部50に送出する一方、マイクロホン61は、各種外部音を集音し、かくして得られた音声信号S1Bをサブ制御部53Bを介してメイン制御部50に送出する。また各タッチセンサ63は、ユーザからの物理的な働きかけや、外部との物理的な接触を検出し、検出結果を圧力検出信号S1Cとして対応するサブ制御部53A〜53D(図5において図示せず)を介してメイン制御部50に送出する。
【0036】
さらにバッテリセンサ64は、バッテリ52のエネルギ残量を所定周期で検出し、検出結果をバッテリ残量信号S2Aとしてメイン制御部50に送出する一方、加速度センサ65は、3軸(x軸、y軸及びz軸)の加速度を所定周期で検出し、検出結果を加速度検出信号S2Bとしてメイン制御部50に送出する。また各ポテンショメータP1〜P17は、対応するアクチュエータA1〜A17の出力軸の回転角度を検出し、検出結果を所定周期で角度検出信号S2C1〜S2C17として対応するサブ制御部53A〜53Dを介してメイン制御部50に送出する。
【0037】
メイン制御部50は、CCDカメラ60A、60B、マイクロホン61及び各タッチセンサ63等の各種外部センサからそれぞれ供給される画像信号S1A、音声信号S1B及び圧力検出信号S1C等の外部センサ信号と、バッテリセンサ64、加速度センサ65及び各ポテンショメータP1〜P17等の各種内部センサからそれぞれ供給されるエネルギ残量信号S2A、加速度検出信号S2B及び各角度検出信号S2C1〜S2C17等の内部センサ信号とに基づいて、ロボット1の外部及び内部の状況や、ユーザの物理的な働きかけの有無等を判断する。
【0038】
そしてメイン制御部50は、この判断結果と、予め内部メモリ50Aに格納されている制御プログラムと、そのとき装填されている外部メモリ66に格納されている各種制御パラメータとなどに基づいて続くロボット1の行動を決定し、当該決定結果に基づく制御コマンドを対応するサブ制御部53A〜53D(図4)に送出する。
【0039】
この結果、この制御コマンドに基づき、そのサブ制御部53A〜53Dの制御のもとに、対応するアクチュエータA1〜A17が駆動され、かくして頭部ユニット4を上下左右に揺動させたり、腕部ユニット5A、5Bを上に上げたり、歩行するなどの各種行動がロボット1により発現される。
【0040】
このようにしてこのロボット1においては、外部及び内部の状況等に基づいて自律的に行動することができるようになされている。
【0041】
(2)ロボット1の各種特徴的構成
次に、このロボット1に搭載された各種特徴的構成について説明する。
(2−1)指部25におけるトルクリミッタ機構
図6は、このロボット1の指部25の内部構成を示すものである。この図6からも明らかなように、各指部25は、それぞれ指元部70、指中部71及び指先部72の3つのパーツが当該指部25の内側方向に屈曲自在に連結されることにより構成されている。
【0042】
この場合、指元部70の一端部にはモータ73が固定されており、その出力軸にはピニオンギア74が取り付けられている。またピニオンギア74は、指元部70の内部に回転自在に枢支されたウォームギア75に歯合されると共に、当該ウォームギア75は、それぞれ指元部70の内部に回転自在に配設された複数のギア761〜763からなるギア列76を介して、指元部70及び指中部71を連結するシャフト77に回転自在に保持されたギア78と歯合している。
【0043】
さらにギア78は、指中部71の内部にそれぞれ回転自在に配設された複数のギア791〜793からなるギア列79を介して、指中部71及び指先部72を連結するシャフト80に回転自在に保持されたギア(以下、これを最終段ギアと呼ぶ)81と歯合しており、かくしてモータ73を回転駆動することによって、最終段ギア81を所望の回転方向に回転駆動させることができるようになされている。
【0044】
このとき最終段ギア81の一面側には、図7に示すように、四角柱形状の角柱部81Aが形成されている。そしてこの角柱部81Aには、弦巻コイルばね82の第1及び第2の足部82B、82C(図7)が交差させた状態で掛けられている。
【0045】
この弦巻コイルスばね82は、図8に示すように、第1の足部82Aが全体として屈曲されて鉤型に形成されると共に、第1及び第2の足部82B、82Cの先端がそれぞれ外側に屈曲されたものであり、コイル部82A(図7)が指先部72の内側に突出形成された突起72Aに嵌め込むようにして当該指先部72の内部に配設されている。
【0046】
そしてこの弦巻コイルばね82の第1及び第2の足部82B、82Cは、上述のように交差させた状態で最終段ギア81の角柱81A部に掛けられており、かくしてこれら第1及び第2の足部82B、82Cによって当該最終段ギア81の角柱部を81A一定の圧力で挟み込むようにして保持し得るようになされている。
【0047】
これにより指部25においては、モータ73を回転駆動させて最終段ギア81を回転させることによって、当該最終段ギア81の角柱部81Aと一体に指先部72を屈曲又は伸張させるように動かすことができ、またこの際に指中部71に設けられた他のギア791〜793に与えられる負荷に基づいて指先部72と一体に指中部71をも屈曲又は伸張させることができるようになされている。
【0048】
また弦巻コイルばね82においては、指元部70及び指中部71の連結部(関節)や指中部71及び指先部72の連結部(関節)が可動範囲の端(ハードリミット)まで達した状態でさらにモータ73が駆動し続けたときに、最終段ギア81の角柱部81Aが空回りする程度の挟持力で最終段ギア81の角柱部81Aを保持し得るようにそのバネ定数が選定されている。
【0049】
これにより指部25においては、各関節のハードリミットに達した状態でのモータ73の回転駆動に起因する最終段ギア81等の破損を未然に防止し得、さらには指先部72に一定以上の外力が与えられた場合にも、弦巻コイルばね82の第1及び第2の足部82B、82Cの間で最終段ギア81の角柱部81Aが空回りすることにより、当該外力に起因する最終段ギア81等の破損を未然にかつ有効に防止し得るようになされている。
【0050】
(2−2)CCDカメラ保持機構の構成
次に、このロボット1に搭載されたCCDカメラ保持機構について説明する。
【0051】
本実施の形態によるロボット1では、2つのCCDカメラ60A、60Bを用い、これらCCDカメラ60A、60Bから出力される画像信号S1Aに基づいてステレオ距離測定法により対象物までの距離を測定するようになされている。
【0052】
従って、頭部ユニット4に与えられた衝撃によって、これら2つのCCDカメラ60A、60Bの位置関係が変化すると、かかる対象物までの距離測定にも影響を与え、ひいてはロボット1の自律行動に多大な悪影響を及ぼすこととなる。
【0053】
そこでこのロボット1では、図9〜図12に示すように構成されたCCDカメラ保持機構部90によってこれら2つのCCDカメラ60A、60Bを保持しており、これにより外部から衝撃が与えられた場合においてもこれら2つのCCDカメラ60A、60Bの位置関係が変化するのを有効に防止し得るようになされている。
【0054】
実際上、CCDカメラ保持機構部90においては、図9〜図11からも明らかなように、全体としてほぼ三角形状に形成されたベースプレート91を有し、当該ベースプレート91の前面側にほぼ逆正三角形の頂点の位置関係をもって3つのボス92A〜92Cが設けられている。
【0055】
そしてこれらボス92A〜92Cのうち、横方向(y方向)に隣接する第1及び第2のボス92A、92Bにはそれぞれ一体形成された円錐圧縮コイルばね93A、93Bが嵌め込まれ、他のもう1つのボス92Cには圧縮コイルばね94が嵌め込まれている。
【0056】
またベースプレート91の一面側には、円錐圧縮コイルばね93A、93B及び圧縮コイルばね94よりも前側に位置するように、所定の位置関係で2つのCCDカメラ60A、60Bが固着されたCCDカメラホルダ95が配設されている。
【0057】
実際上、CCDカメラホルダ95は、幅方向の中央部にベースプレート91の各ボス92A〜92Cにそれぞれ対応させて貫通孔95A〜95Cが穿設されており、これら各貫通孔95A〜95Cにそれぞれベースプレート91の対応するボス92A〜92Cを嵌め込むようにして当該ベースプレート91に取り付けられている。
【0058】
さらにベースプレート91には、CCDカメラホルダ95の前側に位置するように、固定プレート96がねじ97A〜97Cを用いて各ボス92A〜92Cにねじ止めするようにして固定されている。
【0059】
これによりこのCCDカメラ保持機構部90においては、通常時、円錐圧縮コイルばね93A、93B及び圧縮コイルばね94の弾性力によってCCDカメラホルダ95を固定プレート96に圧接させるようにして、CCDカメラホルダ95に保持された2つのCCDカメラ60A、60Bを所定の位置関係をもって保持し得るようになされている。
【0060】
そしてこのCCDカメラ保持機構部90においては、その幅方向の中心線を通る仮想的なxz平面を対称面として、ベースプレート91、CCDカメラホルダ95及び固定プレート96が鏡写状の構造を有しており、当該仮想的なxz平面が頭部ユニット4のカバー98における幅方向の中心を通るように、ベースプレート91が頭部ユニット4内部に配設されたフレーム99の前面側に固定されている。
【0061】
またこの状態において、固定プレート96及びCCDカメラホルダ95はそれぞれ頭部ユニット4のカバー98の内側と当接されており、これにより衝撃回避機構部90をフレーム99及びカバー98によって安定して保持し得るようになされている。
【0062】
かくしてCCDカメラ保持機構部90においては、図12(A)のように頭部ユニット4の正面中央部に衝撃が与えられた場合には、頭部ユニット4のカバー98(図9)を介して固定プレート96に与えられる衝撃を図12(B)のように当該固定プレート96及びベースプレート91を介してフレーム99(図9)に逃がすことができ、これによりCCDカメラホルダ95に保持されたCCDカメラ60A、60Bに衝撃が伝達されるのを回避し、当該衝撃による2つのCCDカメラ60A、60Bの位置関係が変化するのを有効に防止することができる。
【0063】
またCCDカメラ保持機構部90においては、例えば図13(A)や図14(A)のように頭部ユニット4の正面左右端部に衝撃が与えられた場合には、頭部ユニット4のカバー98(図9)を介して当該CCDカメラホルダ95に与えられる衝撃を図13(B)や図14(B)のように円錐圧縮コイルばね92A、92B及び圧縮コイルばね93(図9)がたわむことにより吸収することができ、これによりCCDカメラホルダ95に保持されたCCDカメラ60A、60Bに衝撃が伝達されるのを回避し、当該衝撃による2つのCCDカメラ60A、60Bの位置関係が変化するのを有効に防止することができるようになされている。
【0064】
(2−3)股関節機構部36におけるシャッタ機構部の構成
次に、ロボット1の股関節機構部36に設けられたシャッタ機構部の構成について説明する。
【0065】
図15〜図20は、ロボット1の股関節機構部36の一部構成を示すものであり、x方向と並行に配設された股関節ロール軸34(図3)用のアクチュエータA13(図4)の出力軸100に、股関節ヨー軸33(図3)用のアクチュエータA12(図4)の出力軸と連結部するための連結部材101が固定され、これをロボット1の裏面側から覆うようにカバー102が取り付けられている。
【0066】
この場合、カバー102の左右両側面の上部にはそれぞれ所定形状の切欠き102Aが設けられており、これにより図17及び図18のように脚部ユニット6A、6Bの大腿部ブロック30が大腿部ロール軸34の回りに回転した場合におけるカバー102と大腿部ブロック30との接触を未然に防止し得るようになされている。
【0067】
このため股関節機構部36には、このカバー102の切欠き102Aにユーザの指等が挟まれないようにするため、これらカバー102の左右の切欠き102Aをカバー102の内側から塞ぐように股関節機構部36の左右両側にアウターシャッタ103及びインナーシャッタ104からなるシャッタ機構部105が設けられている。
【0068】
実際上、アウターシャッタ103においては、アクチュエータA13を覆うケース106に、ロボット1の前後方向(矢印x方向及びこれと逆方向)と、左右方向(矢印y方向及びこれと逆方向)とを含む平面(xy平面)と平行にかつ矢印x方向に対して45〔°〕程度の傾きをもって配設された軸体107により回転自在に保持されている。
【0069】
また、このアウターシャッタ103の先端部には、図21に示すように、ほぼ三角形状の開口部103Aが設けられており、この開口部103A内を自在に移動できるようにインナーシャッタ104に保持された軸体108が配置されている。
【0070】
またインナーシャッタ104は、全体としてほぼ扇形状に形成されたその扇形状の中心近傍に孔(図示せず)が穿設されると共に、この孔には連結部材102に固定されたブラケット109に植立された軸体110が嵌め込まれている。
【0071】
これによりシャッタ機構部105においては、股関節機構部36の股関節ロール軸34用のアクチュエータA13が回転駆動して連結部材101と一体にブラケット109が図19及び図20のように回転したときに、図20のようにインナーシャッタ104の扇形状の中心近傍を軸体110により持ち上げることができるようになされている。
【0072】
かくしてシャッタ機構部105においては、図15及び図16のように脚部ユニット6A、6Bの大腿部ブロック30が股関節ロール軸34(図4)方向に回転していない状態のときにはアウターシャッタ103及びインナーシャッタ104によってカバー102の切欠き102Aを当該カバー102の内側から塞ぐ一方、図19及び図20のように脚部ユニット6A、6Bの大腿部ブロック30が股関節ロール軸34方向に回転した場合には、インナーシャッタ104がカバー102の内壁に邪魔されることなく変位してカバー102の切欠き102A近傍を広く塞ぐことができるようになされている。
【0073】
(2−4)ロボット1における安全対策用のタッチセンサ63(図5)の配置
次に、ロボット1の随所に配設された安全対策用のタッチセンサ63について説明する。
【0074】
このロボット1では、各関節機構部等を含むユーザが指等を挟むおそれのある随所にタッチセンサ63が設けられており、ユーザが指等を挟まれたときには当該タッチセンサ63によってこれを検出して適切な処理を行うようになされている。
【0075】
実際上、図22〜図24に示すように、各腕部ユニット5A、5Bにおけるわきの下及び左肘内側と、各脚部ユニット6A、6Bにおける大腿部ブロック30及び脛部ブロック31の各内側と、各脚部ユニット6A、6Bにおける大腿部ブロック30の裏面下端部とには、それぞれ安全対策用のタッチセンサ63として面接触スイッチ63F1〜63F5が配設されている。
【0076】
またロボット1における左右の肩部と、各脚部ユニット6A、6Bにおける大腿部ブロック30及び脛部ブロック31の各前面側と、各脚部ユニット6A、6Bにおける大腿部ブロック30の上端部外側とには、それぞれ安全対策用のタッチセンサ63としてタクトスイッチ63T1〜63T3が配設されている。
【0077】
この場合面接触スイッチ63F1〜63F5は、図25(A)及び(B)に示すように、一面側に所定の第1及び第2の導体パターン120A、120Bが互いに絶縁された状態で形成された下層シート121と、当該下層シート121との対向面に一面に渡って導体層122が形成された上層シート123とを、図25(C)に示すように、ゴム等でなるスペーサ124を介して積層することにより構成されている。
【0078】
これにより面接触スイッチ63F1〜63F5においては、上層シート123が押圧されたときに当該上層シート123が下層シート121と接触し、当該上層シート123の導体層122によって下層シート121の第1及び第2の導体パターン120A、120Bが導通することにより、第1及び第2の導体パターン120A、120B間が導通しているか否かに基づいて上層シート123に外圧が与えられたことを検出できるようになされたものである。
【0079】
そしてロボット1においては、このような面接触スイッチ63F1〜63F5が上述のように各腕部ユニット5A、5Bにおけるわきの下及び左肘内側と、各脚部ユニット6A、6Bにおける大腿部ブロック30及び脛部ブロック31の各内側と、各脚部ユニット6A、6Bにおける大腿部ブロック30の裏面下端部とにそれぞれ下層シート121を貼り付けるようにして配設されており、これによりこれら面接触スイッチ63F1〜63F5によってこのような狭いスペースにおけるユーザの指の挟み込み等を確実に検出し得るようになされている。
【0080】
これに対してタクトスイッチ63T1〜63T3は、図26に示すように、ロボット1の外部筐体(ケース)の一部を形成する、他の外部筐体部分から切り離されたスイッチカバー130の内側にタクトスイッチ131が配設されると共に、スイッチカバー130がその内側に配設された図示しないばね等の弾性体によりタクトスイッチ131から離反する方向に付勢されることにより構成されており、スイッチカバー130が押圧されるとこれに応じてタクトスイッチ131が押されることにより、スイッチカバー130に外力が与えられたことを検出できるようになされたものである。
【0081】
そしてこのロボット1においては、このようなタクトスイッチ63T1〜63T3が上述のように左右の肩部と、各脚部ユニット6A、6Bにおける大腿部ブロック30及び脛部ブロック31の各前面側と、各脚部ユニット6A、6Bにおける大腿部ブロック30の上端部外側とに設けられており、これによりこれらタクトスイッチ63T1〜63T3によって例えばロボット1が倒れた場合における脚部ユニット6A、6Bの大腿部ブロック30又は脛部ブロック31と、床面との間におけるユーザの指の挟み込み等を確実に検出し得るようになされている。
【0082】
さらにこのロボット1の場合、足平部ブロック32の上面にも、図27〜図30に示すように、足首関節機構部41の可動範囲に対応させて、安全対策用のタッチセンサ63としてスイッチ63Sが設けられている。
【0083】
この場合、このスイッチ63Sにおいては、足平部ブロック32の上面に設けられた窪み部32Aの外側の一部周囲に沿って狭い幅で形成されている。これは、かかるユーザの指が挟まる隙間の入り口近傍にスッチ63Sを設けることで、脚部ユニット6A、6Bの脛部ブロック31の下端部と足平部ブロック31の上面との間にユーザの指が挟まったことを確実に検出でき、しかも構成を容易化させ得るからである。
【0084】
またスイッチ63Sは、ユーザの指との接触面積がなるべく小さくなるように、その上面の幅方向の中央部が幅方向の端部に比して僅かに高く形成されており、これにより例えば脚部ユニット6A、6Bの脛部ブロック31の下端部とスイッチ63Sとの間にユーザの指が挟まれた場合においても、ユーザがその指を容易に引き抜き得るようになされている。
【0085】
一方、これら各タッチセンサ63(面接触センサ63F1〜63F5、タクトスイッチ63T1〜63T3及びスイッチ63S)による圧力検出結果は、上述のように圧力検出信号S1Cとしてメイン制御部50に与えられる。
【0086】
そしてメイン制御部50は、これら各タッチセンサ63からそれぞれ与えられる圧力検出信号S1Cを常時監視し、いずれかのタッチセンサ63が押圧されたことを検出すると、そのタッチセンサ63の位置と、そのときのロボット1の姿勢及び状態となどに基づいて、例えばロボット1の動きを即時停止させるなどの適切な対処動作をロボット1に実行させる。
【0087】
このようにしてこのロボット1においては、ユーザの指の挟み込み等の事故の発生を有効に防止し得るようになされている。
【0088】
なお、このロボット1の場合、例えば首関節機構部13のようにアクチュエータA1〜A4の出力トルクが小さい又は指部25のようにトルクリミッタが内蔵されているためユーザが指を挟まれても怪我をするおそれがない、又は内部構造を破壊するおそれがない部位にはタッチセンサ63は設けられておらず、これらの箇所においてはサーボエラー信号に基づいて一定時間以上異物を挟み込んでいることが確認できた場合にはアクチュエータA1〜A4及びモータ73(図6)の駆動を停止させ、サーボゲインを落とし又は逆転駆動するなどにより対応するようになされている。
【0089】
また肘関節機構部24の外側部分などでは、カバーの形状により異物を挟み込むと関節の外側に異物が排除される構造となっている。
【0090】
(3)本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、ロボット1では、指部25の先端に弦巻コイルばね82及び最終段ギア81の角柱部81Aによりトルクリミッタが構成され、弦巻コイルばね82の第1及び第2の足部82B、82Cによって最終段ギア81の角柱部81Aを挟み込む挟持力よりも大きな負荷が指部25の指先部72に与えられたときや、当該挟持力よりも大きな回転駆動力が最終段ギア81に与えられたときには、当該最終段ギア81の角柱部81Aが弦巻コイルばね82の第1及び第2の足部82B、82Cの間で空回りする。
【0091】
従って、このロボット1では、指部25の指先部72に外力が与えられた場合や、指部25が完全に伸びた状態でモータ73(図6)が駆動した場合にあっても、これに起因して最終段ギア81や、他のギア761〜763、791〜793が破損するのを有効に防止することができる。
【0092】
この場合において、このトルクリミッタは、最終段ギア81の角柱部81A及び弦巻コイルばね82のみで構成されるため構成要素が少なく、その分全体として簡易かつ小型に構築することができる。
【0093】
またこのロボット1では、CCDカメラ60A、60Bが図9〜図11について上述したCCDカメラ保持機構部90により保持され、頭部ユニット4の正面中央部に衝撃が与えられた場合には、頭部ユニット4のカバー98(図9)を介して固定プレート96に与えられる衝撃を当該固定プレート96及びベースプレート91を介してフレーム99(図9)に逃がし、頭部ユニット4の正面左右端部に衝撃が与えられた場合には、頭部ユニット4のカバー98(図9)を介して当該CCDカメラホルダ95に与えられる衝撃を円錐圧縮コイルばね92A、92B及び圧縮コイルばね93(図9)がたわむことにより吸収する。
【0094】
従って、このロボット1では、衝撃が直接CCDカメラ60A、60Bに伝達されることがなく、その分この衝撃によるCCDカメラ60A、60Bの破損を有効に防止することができる。
【0095】
この場合において、このロボット1では、CCDカメラ保持機構部90のCCDカメラホルダ95が円錐圧縮コイルばね92A、92B及び圧縮コイルばね93によって常に固定プレート96に押し付けられるように付勢されているため、頭部ユニット4の正面左右端部に衝撃が与えられてCCDカメラホルダ95が図13(B)や図14(B)のように変位した場合にあっても、その後円錐圧縮コイルばね92A、92B及び圧縮コイルばね93の付勢力によってCCDカメラホルダ95直ちに図11に示す元の状態に戻るため、当該衝撃によって2つのCCDカメラ60A、60Bの位置関係が変化するのを有効に防止することができる。
【0096】
さらにこのロボット1では、股関節機構部36の裏側を覆うカバー102(図15)の内側にシャッタ機構部105が設けられており、股関節機構部36の股関節ロール軸34(図3)用のアクチュエータA13(図4)が駆動して、脚部ユニット6A、6Bが股関節ロール軸34の回りに回転することにより、股関節機構部36の裏側に配設されたカバー102(図15)と他のカバーとの間に隙間が生じると、これに伴ってシャッタ機構部105のインナーシャッタ104がこの隙間部分を内側から塞ぐように回転する。
【0097】
従って、このロボット1では、かかる股関節機構部36が駆動したことにより生じたカバー102(図15)と他のカバーとの間に隙間にユーザが指を入れることや当該隙間を介して異物がカバー102内部に入り込むのを有効かつ確実に防止することができる。
【0098】
さらにこのロボット1では、機体の随所に安全対策用のタッチセンサ63が設けられ、そのうちのいずれかが押圧されると、そのタッチセンサ63の位置と、そのときのロボット1の姿勢及び状態となどに基づいて、例えばロボット1の動きを即時停止させるなどの適切な対処動作を実行する。
【0099】
従って、このロボット1では、ユーザの指の挟み込み等の事故の発生を有効に防止することができる。
【0100】
以上の構成によれば、ロボット1における指部25のトルクリミッタを弦巻コイルばね82と、最終段ギア81に形成した角柱部81Aとで形成するようにしたことにより、少ない構成要素でトルクリミッタを構築することができ、かくしてトルクリミッタの構成を簡易化及び小型化することができる。
【0101】
また以上の構成によれば、CCDカメラ60A、60Bが取り付けられたCCDカメラホルダ95を円錐圧縮コイルばね92A、92B及び圧縮コイルばね93の付勢力によって固定プレート96に押し付けるようにしてこれらCCDカメラ60A、60Bを保持するようにしたことにより、頭部ユニット4の正面中央部や正面左右端部に与えられた衝撃が直接CCDカメラ60A、60Bに伝達されるのを有効に防止することができ、かくしてCCDカメラ60A、60Bの破損を有効かつ確実に防止しながら一定状態に保持することができる。
【0102】
さらに以上の構成によれば、股関節機構部36の裏側を覆うカバー102(図15)の内側にシャッタ機構部105が設け、脚部ユニット6A、6Bにおける股関節ロール軸34の回りの回転に起因して生じる股関節機構部36の裏側に配設されたカバー102(図15)と他のカバーとの間の隙間をシャッタ機構部105のインナーシャッタ104により内側から塞ぐようにしたことにより、当該隙間にユーザが指を入れることや当該隙間を介して異物がカバー102内部に入り込むのを有効かつ確実に防止することができ、かくしてロボットの安全性を向上させることができる。
【0103】
さらに以上の構成によれば、機体の随所に安全対策用のタッチセンサ63を設け、そのうちのいずれかが押圧されたときに、そのタッチセンサ63の位置と、そのときのロボット1の姿勢及び状態となどに基づいて、例えばロボット1の動きを即時停止させるなどの適切な対処動作を実行するようにしたことにより、ユーザの指の挟み込み等の事故の発生を有効に防止することができ、かくしてロボットの安全性を向上させることができる。
【0104】
(4)他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、ロボット1の指部25における最終段ギア81の角柱部81Aを所定の挟持力で挟持する挟持手段として弦巻コイルばね82を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば板ばね等のこの他種々の弾性部材を広く適用することができる。
【0105】
また上述の実施の形態においては、指部25内部に設けられたギア列の最終段にトルクリミッタを設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、途中に同様の構成を有するトルクリミッタを設けるようにしても良い。
【0106】
さらに上述の実施の形態においては、本発明によるトルクリミッタ装置をロボット1の指部25に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の機器に広く適用することができる。
【0107】
さらに上述の実施の形態においては、指部25の一面に形成するトルクリミッタの一部を構成する突起部を四角柱形状とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、四角柱以外の多角柱形状とするようにしても良い。
【0108】
さらに上述の実施の形態においては、CCDカメラ60A、60Bを保持する保持手段としてのCCDカメラホルダ95と、CCDカメラホルダ95を挟むように配置された第1及び第2の部材としてのベースプレート91及び固定プレート96とをそれぞれ図9〜図11のように構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の形状を広く適用することができる。
【0109】
さらに上述の実施の形態においては、CCDカメラホルダ95を固定プレート96に圧接させるように付勢する付勢手段として円錐圧縮コイルばね92A、92B及び圧縮コイルばね93を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ゴムや板ばね等の弾性力を有するこの他種々の材料を広く適用することができる。
【0110】
さらに上述の実施の形態においては、本発明による部品保持装置をCCDカメラ60A、60Bを保持するCCDカメラ保持機構部90に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、CCDカメラ60A、60B以外の部品を保持する部品保持装置に広く適用することができる。
【0111】
さらに上述の実施の形態においては、本発明による関節装置を図1〜図5のように構成されたロボット1に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他関節を有する種々の装置に広く適用することができる。
【0112】
さらに上述の実施の形態においては、シャッタ機構部105(図15)をアウターシャッタ103及びインナーシャッタ104により構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、カバー102内部において股関節機構部36の動きの邪魔とならないように伸縮できる構成であるのならば、この他種々の構成を広く適用することができる。
【0113】
この場合において、上述の実施の形態においては、アウターシャッタ103の開口部103Aを三角形状とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該開口部103Aを丸形状とし、インナーシャッタ104に保持される軸体108を長丸形状とするようにしても良い。
【0114】
さらに上述の実施の形態においては、安全対策用のタッチセンサ63を図22〜図30について上述した箇所に配置するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらに加えて又はこれらに代えて他の部位に配置するようにしても良い。
【0115】
さらに上述の実施の形態においては、ユーザの接触を検出する接触検出手段として面接触センサやタクトスイッチ等を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々のセンサを広く適用することができる。例えば接触式のものであれば静電容量式センサや、感圧ゴム、ひずみゲージ又は圧電素子などを適用でき、非接触式のものであれば反射型フォトセンサやフォトインタラプタ等を適用することができる。
【0116】
【発明の効果】
上述のように発明によれば、トルクリミッタ装置において、屈曲自在に連結された第1及び第2のリンクと、第1のリンクに回転自在に配設され、一面に多角柱の突起部が形成されたギアと、第2のリンクに配置され、ギアの突起部を所定の挟持力で挟持する挟持手段とを設けるようにしたことにより、全体として簡易かつ小型に構成することができ、かくして搭載される機器の構成を容易化及び小型化させ得るトルクリミッタ装置を実現できる。
【0117】
また本発明によれば、部品保持装置において、部品を保持する保持手段と、保持手段を挟むように配置された第1及び第2の部材と、第1の部材及び保持手段間に配置され、保持手段を第2の部材に圧接させるように付勢する付勢手段とを設けるようにしたことにより、外部からの衝撃が部品に直接与えられるのを有効に防止しながら、当該部品を常に一定の状態に保持することができ、かくして部品の破損を有効かつ確実に防止しながら一定状態に保持し得る部品保持装置を実現できる。
【0118】
さらに本発明によれば、関節装置において、第1及び第2のリンクを屈曲自在に連結する関節機構と、関節機構を覆うように配置されたカバーと、第1又は第2のリンクの変位に応じて生じるカバーの隙間を覆うようにカバーの内側に設けられたシャッタ機構とを設けるようにしたことにより、カバーの隙間を通してユーザの指等の異物がカバー内部に入り込むのを有効かつ確実に防止することができ、かくして安全性を向上させ得る関節装置を実現できる。
【0119】
さらに本発明によれば、ロボット装置において、第1及び第2のリンクを屈曲自在に連結する関節機構と、第1及び又は第2のリンクにおける当該第1及び第2のリンクにより挟まれる部位に配置され、外部物体の接触を検出する接触検出手段と、接触検出手段により外部物体の接触が検出されたときに所定の制御処理を実行する制御手段とを設けるようにしたことにより、第1及び第2のリンクにユーザの指などが挟まった場合においても怪我の発生等を有効に防止することができ、かくして安全性を向上させ得るロボット装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態によるロボットの外観構成を示す略線的な斜視図である。
【図2】本実施の形態によるロボットの外観構成を示す略線的な斜視図である。
【図3】ロボットの各関節機構部等における自由度の説明に供する概念図である。
【図4】ロボットの内部構成の説明に供するブロック図である。
【図5】ロボットの内部構成の説明に供するブロック図である。
【図6】指部の内部構成を示す略線的な分解図である。
【図7】最終段ギアの構成を示す斜視図である。
【図8】弦巻コイルばねを示す斜視図である。
【図9】本実施の形態によるロボットに搭載された衝撃回避機構部の構成を示す分解斜視図である。
【図10】衝撃回避機構部の構成を示す斜視図である。
【図11】衝撃回避機構部の構成を示す斜視図である。
【図12】衝撃回避機構部の機能の説明に供する斜視図である。
【図13】衝撃回避機構部の機能の説明に供する斜視図である。
【図14】衝撃回避機構部の機能の説明に供する斜視図である。
【図15】本実施の形態によるロボットに搭載された股関節機構部におけるシャッタ機構部の説明に供する斜視図である。
【図16】シャッタ部の構成を示す分解斜視図である。
【図17】シャッタ部の説明に供する斜視図である。
【図18】シャッタ部の構成を示す分解斜視図である。
【図19】シャッタ部の説明に供する斜視図である。
【図20】シャッタ部の構成を示す分解斜視図である。
【図21】アウターシャッタの構成を示す正面図である。
【図22】安全対策用のタッチセンサの配置位置の説明に供する正面図である。
【図23】安全対策用のタッチセンサの配置位置の説明に供する正面図である。
【図24】安全対策用のタッチセンサの配置位置の説明に供する背面図である。
【図25】面接触スイッチの構成を示す略線的な分解図及び断面図である。
【図26】タクトスイッチの構成を示す略線的な断面図である。
【図27】足平部ブロックに配設された安全対策用のタッチセンサの説明に供する斜視図である。
【図28】足平部ブロックに配設された安全対策用のタッチセンサの説明に供する斜視図である。
【図29】足平部ブロックに配設された安全対策用のタッチセンサの説明に供する上面図である。
【図30】足平部ブロックに配設された安全対策用のタッチセンサの説明に供する上面図である。
【符号の説明】
1……ロボット、50……メイン制御部、25……指部、60A、60B……CCDカメラ、63……タッチセンサ、63F1〜63F5……面接触スイッチ、63T1〜63T3……タクトスイッチ、63T4……スイッチ、70……指元部、71……指中部、72……指先部、73……モータ、81……最終段ギア、81A……角柱部、82……弦巻コイルばね、82B、82C……足部、90……CCDカメラ保持機構部、91……ベースプレート、92A〜92C……ボス、93A、93B……円錐圧縮ばね、94……圧縮コイルばね、95……CCDカメラホルダ95……固定プレート、103……アウターシャッタ、103A……開口部、104……インナーシャッタ、105……シャッタ部、107、108、110……軸体。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a robot device, and is suitably applied to, for example, a humanoid entertainment robot.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a humanoid entertainment robot has been researched and developed by the present applicant.
[0003]
In such an entertainment robot, various external sensors such as a CCD (Charge Coupled Device) camera, a microphone, and a touch sensor, and various internal sensors such as a temperature sensor and an acceleration sensor are mounted, and based on the sensor outputs of these external sensors and the internal sensors. It recognizes external and internal states, and can act autonomously based on the recognition result.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as a torque limiter mechanism used for a conventional robot, there are various types such as a mechanism for holding down a rotating shaft using a leaf spring and a mechanism for holding down a rotating shaft by insert molding to generate a torque (for example, JP-A-2001-2001). No. 3951).
[0005]
However, since the mechanism is complicated and the manufacturing is complicated and expensive in each case, adopting such a conventional torque limiter mechanism for all the joints of a robot having a large number of joints makes the configuration of the robot itself complicated. There has been a problem that the size and size of the robot are increased and the manufacturing cost of the robot is increased.
[0006]
On the other hand, some conventional robots are equipped with a pair of CCD cameras and can measure a distance to an object by a so-called stereo distance measuring method based on image signals output from these CCD cameras. is there.
[0007]
In such a conventional robot, such a pair of CCD cameras are completely fixed to predetermined positions in the robot using screws or the like, and respond to external impacts by the rigidity of the CCD camera components. I was
[0008]
For this reason, in such a conventional robot, when the rigidity of the parts of the CCD camera is low when the robot falls or falls, there is a problem that the plastic deformation or destruction occurs in the CCD camera.
[0009]
On the other hand, in a conventional robot, many joints are provided in order to be able to express more delicate motion. In such a joint portion, the user may erroneously pinch a finger. For example, a robot using an actuator having a large torque may cause an injury.
[0010]
Therefore, in a robot using an actuator having a particularly large torque as a drive source for a joint, some kind of safety measure is required to prevent such an injury to the user.
[0011]
The present invention has been made in consideration of the above points, and firstly, a torque limiter device capable of simplifying and miniaturizing the configuration, and secondly, a constant state while effectively and reliably preventing breakage of parts. A third object of the present invention is to propose a component holding device that can be held, and thirdly, a joint device and a robot device that can improve safety.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, in the present invention, in a torque limiter device, a first link and a second link that are flexibly connected to each other, and a polygonal prism protruding portion that is rotatably disposed on the first link and that is provided on one surface. And a pinching means disposed on the second link for pinching the projection of the gear with a predetermined pinching force.
[0013]
As a result, this torque limiter device can be configured simply and compactly as a whole.
[0014]
Further, in the present invention, in the component holding device, holding means for holding the component, first and second members arranged so as to sandwich the holding means, and holding means arranged between the first member and the holding means, And an urging means for urging the means so as to press the second member against the second member.
[0015]
As a result, the component holding device can always keep the component in a constant state while effectively preventing external impact from being directly applied to the component.
[0016]
Further, according to the present invention, in the joint device, a joint mechanism that flexibly connects the first and second links, a cover disposed so as to cover the joint mechanism, and a joint that responds to displacement of the first or second link. And a shutter mechanism provided inside the cover so as to cover the resulting gap between the covers.
[0017]
As a result, in this joint device, it is possible to effectively and reliably prevent a foreign substance such as a user's finger from entering the inside of the cover through the gap of the cover.
[0018]
Further, according to the present invention, in the robot apparatus, a joint mechanism that flexibly connects the first and second links, and a joint mechanism disposed between the first and second links between the first and second links are provided. Then, a contact detecting means for detecting a contact of the external object and a control means for executing a predetermined control process when the contact of the external object is detected by the contact detecting means are provided.
[0019]
As a result, in the robot apparatus, even when the user's finger or the like is caught between the first and second links, it is possible to effectively prevent the occurrence of injuries and the like.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021]
(1) Overall configuration of
1 and 2,
[0022]
In this case, as shown in FIG. 3, the neck 3 is held by a
[0023]
1 and 2, each
[0024]
At this time, the
[0025]
As a result, in the
[0026]
Further, five
[0027]
On the other hand, each
[0028]
At this time, the
[0029]
Thereby, in the
[0030]
In the case of the
[0031]
Here, in the
[0032]
The
[0033]
Further, as shown in FIG. 5, the
[0034]
Further, various internal sensors such as a
[0035]
Then, each of the
[0036]
Further, the
[0037]
The
[0038]
Then, the
[0039]
As a result, based on the control command, the corresponding actuator A is controlled under the control of the
[0040]
In this way, the
[0041]
(2) Various characteristic configurations of the
Next, various characteristic configurations mounted on the
(2-1) Torque limiter mechanism in
FIG. 6 shows an internal configuration of the
[0042]
In this case, a
[0043]
Further, the
[0044]
At this time, as shown in FIG. 7, a
[0045]
As shown in FIG. 8, the
[0046]
The first and
[0047]
Thus, in the
[0048]
In the
[0049]
Thus, in the
[0050]
(2-2) Configuration of CCD camera holding mechanism
Next, a CCD camera holding mechanism mounted on the
[0051]
In the
[0052]
Therefore, if the positional relationship between these two
[0053]
Therefore, in the
[0054]
Actually, the CCD camera
[0055]
Among these
[0056]
On one surface of the
[0057]
In practice, the
[0058]
Further, a fixing
[0059]
As a result, in the CCD
[0060]
In the CCD
[0061]
In this state, the fixing
[0062]
Thus, in the CCD camera
[0063]
Further, in the CCD
[0064]
(2-3) Configuration of shutter mechanism in hip
Next, the configuration of the shutter mechanism provided in the hip
[0065]
15 to 20 show a partial configuration of the hip
[0066]
In this case,
[0067]
Therefore, in order to prevent the user's finger or the like from being caught in the
[0068]
Actually, in the
[0069]
As shown in FIG. 21, a substantially
[0070]
The
[0071]
Accordingly, in the
[0072]
Thus, in the
[0073]
(2-4) Arrangement of Touch Sensor 63 (FIG. 5) for Safety Measures in
Next, a description will be given of the
[0074]
In the
[0075]
Actually, as shown in FIG. 22 to FIG. 24, the
[0076]
The left and right shoulders of the
[0077]
In this case, the surface contact switch 63F 1 ~ 63F 5 As shown in FIGS. 25A and 25B, a
[0078]
Thereby, the surface contact switch 63F 1 ~ 63F 5 In the above, when the
[0079]
And in the
[0080]
On the other hand, tact switch 63T 1 ~ 63T 3 As shown in FIG. 26, a
[0081]
And in this
[0082]
Further, in the case of this
[0083]
In this case, the
[0084]
The
[0085]
On the other hand, each of these touch sensors 63 (surface contact sensor 63F) 1 ~ 63F 5 , Tact switch 63T 1 ~ 63T 3 And the pressure detection result by the
[0086]
Then, the
[0087]
In this way, in the
[0088]
In the case of the
[0089]
In addition, the outside portion of the elbow
[0090]
(3) Operation and effect of this embodiment
In the above configuration, in the
[0091]
Therefore, in the
[0092]
In this case, since the torque limiter includes only the
[0093]
In the
[0094]
Therefore, in the
[0095]
In this case, in the
[0096]
Further, in the
[0097]
Therefore, in the
[0098]
Further, in this
[0099]
Therefore, in the
[0100]
According to the above configuration, the torque limiter of the
[0101]
Further, according to the above configuration, the
[0102]
Further, according to the above configuration, the
[0103]
Further, according to the above configuration, the
[0104]
(4) Other embodiments
In the above-described embodiment, the case where the
[0105]
Further, in the above-described embodiment, the case where the torque limiter is provided at the last stage of the gear train provided inside the
[0106]
Furthermore, in the above-described embodiment, a case has been described in which the torque limiter device according to the present invention is applied to the
[0107]
Further, in the above-described embodiment, a case has been described in which the protrusion that forms a part of the torque limiter formed on one surface of the
[0108]
Further, in the above-described embodiment, the
[0109]
Further, in the above-described embodiment, a case is described in which the conical
[0110]
Further, in the above-described embodiment, a case has been described in which the component holding device according to the present invention is applied to the CCD
[0111]
Furthermore, in the above-described embodiment, a case has been described in which the joint device according to the present invention is applied to the
[0112]
Further, in the above-described embodiment, the case where the shutter mechanism 105 (FIG. 15) is configured by the
[0113]
In this case, in the above-described embodiment, a case has been described in which the
[0114]
Furthermore, in the above-described embodiment, a case has been described in which the
[0115]
Furthermore, in the above-described embodiment, a case has been described in which a surface contact sensor, a tact switch, or the like is applied as contact detection means for detecting a user's contact, but the present invention is not limited to this, and various other The sensor can be widely applied. For example, for a contact type, a capacitance type sensor, a pressure-sensitive rubber, a strain gauge, a piezoelectric element, or the like can be applied. For a non-contact type, a reflection type photo sensor, a photo interrupter, or the like can be applied. it can.
[0116]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention, in the torque limiter device, the first and second links flexibly connected to each other, and the first link is rotatably disposed, and a polygonal column projection is formed on one surface. And a pinching means arranged on the second link for pinching the projection of the gear with a predetermined pinching force, so that the overall structure can be simplified and reduced in size, and thus mounted. Thus, it is possible to realize a torque limiter device that can simplify and reduce the configuration of the device to be used.
[0117]
Further, according to the present invention, in the component holding device, a holding means for holding a component, first and second members arranged so as to sandwich the holding means, and a first member and a holding member are arranged between the first member and the holding means. By providing the urging means for urging the holding means to press against the second member, it is possible to prevent the external impact from being directly applied to the part, and to keep the part constant. Thus, it is possible to realize a component holding device capable of holding the component in a constant state while effectively and reliably preventing breakage of the component.
[0118]
Furthermore, according to the present invention, in a joint device, a joint mechanism that flexibly connects the first and second links, a cover disposed to cover the joint mechanism, and a displacement of the first or second link. By providing a shutter mechanism provided inside the cover so as to cover the gap between the covers that occurs in response to the above, foreign substances such as a user's finger can be effectively and reliably prevented from entering the inside of the cover through the gap between the covers. Thus, a joint device that can improve safety can be realized.
[0119]
Furthermore, according to the present invention, in the robot apparatus, a joint mechanism that flexibly connects the first and second links and a portion of the first and / or second links that are sandwiched between the first and second links are provided. The first and the second are provided by providing contact detection means for detecting contact of an external object, and control means for executing a predetermined control process when the contact of the external object is detected by the contact detection means. Even when the user's finger or the like is caught in the second link, it is possible to effectively prevent the occurrence of injuries and the like, and thus to realize a robot device capable of improving safety.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an external configuration of a robot according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an external configuration of the robot according to the embodiment.
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a degree of freedom in each joint mechanism of the robot.
FIG. 4 is a block diagram for explaining an internal configuration of the robot.
FIG. 5 is a block diagram for explaining an internal configuration of the robot.
FIG. 6 is a schematic exploded view showing an internal configuration of a finger unit.
FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a final gear.
FIG. 8 is a perspective view showing a helical coil spring.
FIG. 9 is an exploded perspective view illustrating a configuration of an impact avoiding mechanism mounted on the robot according to the present embodiment.
FIG. 10 is a perspective view illustrating a configuration of an impact avoiding mechanism.
FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of an impact avoiding mechanism.
FIG. 12 is a perspective view for explaining a function of an impact avoiding mechanism.
FIG. 13 is a perspective view for explaining the function of an impact avoiding mechanism.
FIG. 14 is a perspective view for explaining the function of an impact avoiding mechanism.
FIG. 15 is a perspective view for explaining a shutter mechanism in the hip joint mechanism mounted on the robot according to the present embodiment.
FIG. 16 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a shutter unit.
FIG. 17 is a perspective view for explaining a shutter unit.
FIG. 18 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a shutter unit.
FIG. 19 is a perspective view for explaining a shutter unit.
FIG. 20 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a shutter unit.
FIG. 21 is a front view showing a configuration of an outer shutter.
FIG. 22 is a front view for explaining an arrangement position of a touch sensor for safety measures.
FIG. 23 is a front view for explaining an arrangement position of a touch sensor for safety measures.
FIG. 24 is a rear view for explaining an arrangement position of a touch sensor for safety measures.
FIG. 25 is a schematic exploded view and a sectional view showing the configuration of the surface contact switch.
FIG. 26 is a schematic sectional view showing the configuration of a tact switch.
FIG. 27 is a perspective view for explaining a touch sensor for safety measures provided on the foot block;
FIG. 28 is a perspective view for explaining a touch sensor for safety measures provided on the foot block;
FIG. 29 is a top view for explaining a touch sensor for safety measures provided on the foot block;
FIG. 30 is a top view for explaining a touch sensor for safety measures provided in the foot block;
[Explanation of symbols]
1 ... Robot, 50 ... Main control unit, 25 ... Finger unit, 60A, 60B ... CCD camera, 63 ... Touch sensor, 63F 1 ~ 63F 5 .... Surface contact switch, 63T 1 ~ 63T 3 ...... Tact switch, 63T 4 , Switch, 70, finger base, 71, middle finger, 72, fingertip, 73, motor, 81, final gear, 81A, prism, 82, helical coil spring, 82B, 82C: Foot, 90: CCD camera holding mechanism, 91: Base plate, 92A to 92C: Boss, 93A, 93B: Conical compression spring, 94: Compression coil spring, 95:
Claims (4)
上記第1のリンクに回転自在に配設され、一面に多角柱の突起部が形成されたギアと、
上記第2のリンクに配置され、上記ギアの上記突起部を所定の挟持力で挟持する挟持手段と
を具えることを特徴とするトルクリミッタ装置。First and second links that are flexibly connected;
A gear rotatably disposed on the first link, and having a polygonal columnar projection formed on one surface;
A torque limiting device disposed on the second link and configured to clamp the protrusion of the gear with a predetermined clamping force.
上記保持手段を挟むように配置された第1及び第2の部材と、
上記第1の部材及び上記保持手段間に配置され、上記保持手段を上記第2の部材に圧接させるように付勢する付勢手段と
を具えることを特徴とする部品保持装置。Holding means for holding the component;
First and second members arranged so as to sandwich the holding means,
A component holding device, comprising: urging means disposed between the first member and the holding means, for urging the holding means to press against the second member.
上記関節機構を覆うように配置されたカバーと、
上記第1又は第2のリンクの変位に応じて生じる上記カバーの隙間を覆うように上記カバーの内側に設けられたシャッタ機構と
を具えることを特徴とする関節装置。An articulation mechanism for flexibly connecting the first and second links;
A cover arranged to cover the joint mechanism;
A joint mechanism provided with a shutter mechanism provided inside the cover so as to cover a gap between the covers generated in accordance with displacement of the first or second link.
上記第1及び又は第2のリンクにおける当該第1及び第2のリンクにより挟まれる部位に配置され、外部物体の接触を検出する接触検出手段と、
上記接触検出手段により上記外部物体の接触が検出されたときに所定の制御処理を実行する制御手段と
を具えることを特徴とするロボット装置。An articulation mechanism for flexibly connecting the first and second links;
A contact detection unit disposed at a portion of the first and / or second link sandwiched between the first and second links, and detecting contact of an external object;
A control unit for executing a predetermined control process when the contact of the external object is detected by the contact detection unit.
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