机器人的膝部构造制造技术

本发明专利技术提供一种机器人的膝部构造，在使膝部轻微弯曲的情况下，能够将促动器为了使膝部弯曲所需的扭矩抑制为少。腿部(5)具备：大腿部(10)、配置于比大腿部(10)靠下方的位置的小腿部(11)、将大腿部(10)与小腿部(11)之间连接成能够弯曲的膝关节部(12)、以及安装成以在腿部(5)直立时具有松弛的方式跨在大腿部(10)与小腿部(11)的橡胶部件(15)。在腿部(5)处于以橡胶部件(15)伸长的方式大幅弯曲的状态时，橡胶部件(15)的复原力被施加于大腿部(10)与小腿部(11)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人的膝部构造
本专利技术涉及在机器人从膝部弯曲的状态向膝部直立的状态复原时，将辅助的扭矩施加于膝部的机器人的膝部构造。
技术介绍
以往，针对利用双腿进行行走的机器人进行了开发。这样的机器人能够进行与人相同的作业，因此期待发生灾害时拆除瓦砾、抢救人命等在人难以进入的场所进行作业。在这样的机器人从膝部弯曲的状态向膝部变得笔直而直立的状态复原时，膝关节需要大的扭矩。因此，提出了在膝关节配置弹性体，而在从膝部弯曲的状态向膝部直立的状态复原时使用弹性体的复原力的结构。专利文献1公开了一种在膝关节配置弹性体的腿式机器人。在专利文献1的腿式机器人中，公开了在膝关节安装弹簧，而在使膝部从弯曲的状态向直立的状态复原时使用弹簧的复原力的结构。另外，在专利文献1中，公开了在需要大的复原力时安装于膝部的弹簧被拉伸，从而增大复原力的结构。专利文献1：日本特开2001－287177公报在专利文献1所公开的腿式机器人中，将弹簧以与膝部的弯曲对应地被拉伸的方式安装于膝关节。因此，在机器人欲弯曲膝部时，弹簧与膝部的弯曲对应地被拉伸。然而，膝部每当弯曲时，安装于膝部的弹簧均被拉伸，因此即便在膝部小幅弯曲的情况下，也需要用于使膝部弯曲的扭矩与用于拉伸弹簧的扭矩这两个扭矩。因此，针对使膝部轻微弯曲的情况以及使膝部大幅弯曲的情况双方，膝部每当弯曲时，弯曲膝部时所需的扭矩均增大，从而使膝部弯曲时所消耗的电力增大。由于人形机器人的消耗电力增大，因此运转成本相应地提高。
技术实现思路
因此，本专利技术鉴于上述的情况，目的在于，提供一种机器人的膝部构造，在使膝部轻微弯曲的情况下，能够将使膝部弯曲所需的扭矩抑制为少。本专利技术的机器人的膝部构造的特征在于，上述机器人是具有能够弯曲的腿部的机器人，上述腿部具备：大腿部；小腿部，配置于比上述大腿部靠下方的位置；膝关节部，将上述大腿部与上述小腿部之间连接成能够弯曲；以及复原力施加机构，安装成以在上述腿部直立时具有松弛的方式跨在上述大腿部与上述小腿部，在上述腿部处于以上述复原力施加机构伸长的方式大幅弯曲的状态时，上述复原力施加机构的复原力被施加于上述大腿部与上述小腿部。在上述结构的机器人的膝部构造中，复原力施加机构构成为安装成以具有松弛的方式跨在大腿部与小腿部，因此复原力施加机构仅在以某种程度大幅弯曲了腿部时被拉伸。因此，在使腿部轻微弯曲时，复原力施加机构不作用有拉伸力，因此使腿部弯曲所需的扭矩小即可。另外，在腿部处于以复原力施加机构伸长的方式大幅弯曲的状态时，通过复原力施加机构将复原力施加于大腿部与小腿部，因此能够将扭矩辅助地施加于大腿部与小腿部。另外，上述复原力施加机构也可以由橡胶形成，并形成为带状。由于复原力施加机构由带状的橡胶形成，因此复原力施加机构容易伸缩，从而能够将复原力适当地施加于大腿部与小腿部。另外，上述复原力施加机构也可以以堵塞在弯曲了上述腿部时所产生的上述大腿部与上述小腿部之间的间隙的方式安装。由于复原力施加机构以堵塞在弯曲了腿部时所产生的大腿部与小腿部之间的间隙的方式安装，因此能够抑制物体进入大腿部与小腿部之间的间隙。另外，上述复原力施加机构也可以安装为：在比上述膝关节部更靠在弯曲了上述腿部时从直立的状态突出的一侧的位置通过。由于复原力施加机构安装为在弯曲了腿部时从直立的状态突出的一侧的位置通过，因此在大幅弯曲了腿部时，复原力施加机构伸长，在腿部弯曲的程度轻微时，复原力施加机构收缩。因此，在腿部从大幅弯曲的状态变成轻微弯曲的程度时，复原力施加机构能够将复原力高效地施加于大腿部与小腿部。另外，也可以具备被压缩部，上述被压缩部安装于上述大腿部和上述小腿部这两者中的任一个的比上述膝关节部更靠与在弯曲了上述腿部时从直立的状态突出的一侧相反的一侧的位置，在上述腿部成为规定以上的弯曲角时，上述被压缩部被夹在上述大腿部与上述小腿部之间而被压缩由此产生复原力。由于被压缩部的复原力被施加于大腿部与小腿部，因此能够在与复原力施加机构不同的位置，将复原力施加于大腿部与小腿部。因此，能够通过复原力施加机构与被压缩部，复合地将复原力施加于大腿部与小腿部，从而能够将大的复原力施加于大腿部与小腿部。另外，在腿部成为规定以上的弯曲角时，产生被压缩部的复原力，因此在腿部轻微弯曲那样的情况下，被压缩部不被压缩，从而不使用被压缩部的压缩用的扭矩即可。根据本专利技术，复原力施加机构仅在需要比较大的扭矩的、使腿部大幅弯曲的状态时，向大腿部与小腿部施加复原力，因此复原力施加机构能够仅在必要时将复原力施加于大腿部与小腿部。在使腿部轻微弯曲的情况下，复原力施加机构不发挥拉伸力的作用，因此能够以少的扭矩弯曲腿部。因此，被消耗的电力少即可，从而能够将机器人的运转成本抑制为少。附图说明图1的(a)是本专利技术的第1实施方式所涉及的人形机器人的主视图，图1的(b)是图1的(a)的人形机器人的侧视图。图2是表示图1的人形机器人的控制系统的结构的框图。图3是针对图1的人形机器人中的膝关节部的罩以及小腿部的罩剖切一部分而示出膝部构造的内部的局部剖视图。图4是图1的人形机器人中的取下膝关节部的罩并使膝部弯曲的状态的膝部构造的立体图。图5是表示使图1的人形机器人中的腿部从直立的状态弯曲后再次复原为直立的状态时的各工序的腿部的侧视图。图6是使图1的人形机器人中的腿部从直立的状态弯曲时的各工序的腿部的取下罩而示出内部构造的侧视图。图7的(a)是本专利技术的第2实施方式所涉及的人形机器人中的取下膝关节部的罩，并使膝部弯曲的状态的膝部构造的立体图，图7的(b)是图7的(a)的膝部构造的俯视图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的实施方式所涉及的机器人的膝部构造进行说明。(第1实施方式)首先，对本专利技术的第1实施方式所涉及的机器人的膝部构造进行说明。图1的(a)是本专利技术的第1实施方式所涉及的人形机器人的主视图，图1的(b)是人形机器人的侧视图。作为本实施方式的机器人的人形机器人1具有模仿人的形状，具有头部2、躯体部3、臂部4以及腿部5。人形机器人1构成为通过控制腿部5的驱动，由此能够进行双腿行走。另外，通过驱动臂部4、腿部5，使手脚移动，由此能够进行与人相同的作业。臂部4、腿部5等部分是通过利用关节连接多个连杆而构成。各个连杆彼此之间构成为通过关节的部分能够弯曲。在各个关节配置有伺服马达、促动器之类的驱动装置。通过控制驱动装置的驱动，由此控制连杆彼此之间的弯曲的程度，从而控制臂部4、腿部5等的驱动。与人形机器人1所具有的能够弯曲的多个关节对应地具备多个驱动装置。在人形机器人1的躯体部3的背面部6连接有电缆7。电缆7由柔软的材料形成，构成为能够弯曲。在电缆7的内部配置有布线，经由配置于电缆7内部的布线向人形机器人1供给来自电源的电流。在本实施方式中，来自电缆7的布线被分支，从而连接于多个伺服马达。构成为来自电缆7的电流经由布线供给至伺服马达。在腿部5的末本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人的膝部构造，所述机器人是具有能够弯曲的腿部的机器人，/n所述机器人的膝部构造的特征在于，/n所述腿部具备：/n大腿部；/n小腿部，配置于比所述大腿部靠下方的位置；/n膝关节部，将所述大腿部与所述小腿部之间连接成能够弯曲；以及/n复原力施加机构，安装成以在所述腿部直立时具有松弛的方式跨在所述大腿部与所述小腿部，/n在所述腿部处于以所述复原力施加机构伸长的方式大幅弯曲的状态时，所述复原力施加机构的复原力被施加于所述大腿部与所述小腿部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171124 JP 2017-2263571.一种机器人的膝部构造，所述机器人是具有能够弯曲的腿部的机器人，
所述机器人的膝部构造的特征在于，
所述腿部具备：
大腿部；
小腿部，配置于比所述大腿部靠下方的位置；
膝关节部，将所述大腿部与所述小腿部之间连接成能够弯曲；以及
复原力施加机构，安装成以在所述腿部直立时具有松弛的方式跨在所述大腿部与所述小腿部，
在所述腿部处于以所述复原力施加机构伸长的方式大幅弯曲的状态时，所述复原力施加机构的复原力被施加于所述大腿部与所述小腿部。


2.根据权利要求1所述的机器人的膝部构造，其特征在于，
所述复原力施加机构由橡胶形成，并形成为带状。

【专利技术属性】
技术研发人员：扫部雅幸，木谷健二，铃木美宇，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP