特許 7311930 新型の足部力採集装置及びそれを利用した四足ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-11

(45)【発行日】2023-07-20

(54)【発明の名称】新型の足部力採集装置及びそれを利用した四足ロボット

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/02 20060101AFI20230712BHJP

   B25J 19/02 20060101ALI20230712BHJP

【ＦＩ】

G01L1/02

B25J19/02

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022513259

(86)(22)【出願日】2020-10-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-01

(86)【国際出願番号】 CN2020123185

(87)【国際公開番号】W WO2021037287

(87)【国際公開日】2021-03-04

【審査請求日】2022-02-25

(73)【特許権者】

【識別番号】521161428

【氏名又は名称】杭州宇▲樹▼科技有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】王▲興▼▲興▼

【審査官】大森 努

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０８２００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１７１１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１８０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１７２５９１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００４－２２３６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０５－５０６７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０１５８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１９１１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１４９４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１２６９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４７７６８５２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ １／００－１／２６，５／００－５／２８，２５／００，

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２，

Ｆ１５Ｂ １５／００－１５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の連接棒（１）と、圧力信号採集板と、前記第１の連接棒（１）に転動可能に接続される第２の連接棒（２）と、気管（４）とを含み、
前記第１の連接棒（１）又は前記第２の連接棒（２）には、前記気管（４）を収納する取付槽又は取付チャンバーがあり、
前記第１の連接棒（１）又は前記第２の連接棒（２）には、気管（４）を引っ張り可能な弾性部材が設けられ、前記弾性部材の一端が前記第１の連接棒（１）又は前記第２の連接棒（２）に固着され、前記弾性部材の他端が前記気管（４）に固着され、前記気管（４）の回転関節にある部分を、第２の連接棒（２）が第１の連接棒（１）に対して転動している過程において、ずっとテンション状態を維持させ、
前記第２の連接棒（２）の端部には弾性足パッド（５）が固設され、前記弾性足パッド（５）にはエアチャンバー（６）が設けられ、前記気管（４）の一端が前記エアチャンバー（６）に連通しており、前記気管（４）の他端が前記圧力信号採集板に接続され、
前記弾性足パッド（５）が地面に接触して歪みを生じて前記エアチャンバー（６）を押し付け、前記圧力信号採集板は、前記気管（４）によって前記エアチャンバー（６）における圧力の値の変化を測量し、前記弾性足パッド（５）に受けられた力の信号に対する採集を実現することを特徴とする足部力採集装置。

【請求項2】

前記第２の連接棒（２）の端部には足パッド取付マウント（７）が設けられ、前記弾性足パッド（５）が前記足パッド取付マウント（７）に固設されていることを特徴とする請求項１に記載の足部力採集装置。

【請求項3】

前記気管（４）は、前記第１の連接棒（１）と前記第２の連接棒（２）に沿って配置されると共に、前記気管（４）は、前記第１の連接棒（１）と前記第２の連接棒（２）が構成する回転関節に跨り、前記圧力信号採集板が、前記第１の連接棒（１）又は前記第１の連接棒（１）に接続されるその他の部品に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の足部力採集装置。

【請求項4】

前記気管（４）と前記エアチャンバー（６）は一体構造又は個別構造であり、前記気管（４）と前記エアチャンバー（６）には、ガス又は液体が充填されていることを特徴とする請求項３に記載の足部力採集装置。

【請求項5】

前記足パッド取付マウント（７）には前記気管（４）を収納する配置槽（８）が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の足部力採集装置。

【請求項6】

前記弾性部材は、テンションスプリング、又はプレスプリング、又はトーションバースプリング、又は弾性シリカゲル、又は弾性プラスチックであることを特徴とする請求項１に記載の足部力採集装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の足部力採集装置を含むことを特徴とする四足ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット設備の技術分野に関し、特に、新型の足部力採集装置及びそれを利用した四足ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

現在、四足ロボットの四つのあしの足部には、普通、力センサーが設けられ、それから、ケーブルによって力センサーの採集した電気信号を主制御基板に伝送して処理し、この過程において、ケーブルが第２の連接棒、膝関節、第１の連接棒を主制御基板までに経る必要があり、電気構造がかなり複雑である。
伝統のゲイジによる又は感圧性抵抗器又は静電容量式の力センサーは、足部が衝撃力を受ける時に、力センサーが損なわれやすく、且つ構造がかなり複雑である一方、電気ケーブルが第１の連接棒の第２の連接棒に転動して接続されるところ（関節）を経る部分は、膝関節が動く過程において繰り返して曲がるため、この部分の電気ケーブルが非常に疲労及び損壊しやすい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】（国際調査報告を参照）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

既有の技術の不足を克服するために、本発明の目的の一つは、新型の足部力採集装置を提供することにあり、足部の力採集の方式が簡単であり、力信号の採集と輸送が電気ケーブルによる必要がなく、構造が簡単でコストが低く、故障しにくい（ものを提供することにある）。

【0005】

本発明の目的の二つ目は、四足ロボットを提供することにあり、上記足部力採集装置を含み、足部の力採集の方式が簡単であり、力信号の採集と輸送が電気ケーブルによる必要がなく、構造が簡単でコストが低く、故障しにくい（ものを提供することにある）。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の目的の一つは、次のような技術的解決手段を用いて実現される。

【0007】

新型の足部力採集装置であり、第１の連接棒と、圧力信号採集板と、前記第１の連接棒に転動して接続される第２の連接棒と気管を含み、前記第２の連接棒の端部には弾性足パッドが固設され、前記弾性足パッドにはエアチャンバーが設けられ、前記気管の一端が前記エアチャンバーに連通しており、他端が前記圧力信号採集板に接続されている。前記弾性足パッドが地面を接触して歪みを生じて前記エアチャンバーを押し付け、前記圧力信号採集板が前記気管によって前記エアチャンバーにおける圧力の値の変化を測量して、前記弾性足パッドに受けられる力の信号に対する採集を実現する。

【0008】

さらに、気圧の変化によって、前記弾性足パッドに受けられる力を得ることができる。エアチャンバーが既有の弾性足パッドに直接に設けられてもよく、定数以外の部品を必要とせず、力採集の構造と方式が簡潔で信頼でき、コストが低い。

【0009】

さらに、前記第２の連接棒の端部には足パッド取付マウントが設けられ、前記弾性足パッドが前記足パッド取付マウントに固設される。弾性足パッドと足パッド取付マウントが予め一緒に取り付けられて足部の部品になってもよく、この足部の部品はまた第２の連接棒に固着されることによって、取付しやすく、変更しやすい。

【0010】

さらに、前記気管は、前記第１の連接棒と前記第２の連接棒に沿って配置され、前記気管は、前記第１の連接棒と前記第２の連接棒が構成する回転関節に跨っている。前記圧力信号採集板は、前記第１の連接棒又は前記第１の連接棒に接続されるその他の部品に配置される。気管を用いて回転関節に直接に跨ることは、より疲労と損壊しやすい電気ケーブルの回転関節への跨りを回避し、信頼性を向上させる。センサーを第１の連接棒の内部に上へ移った後又はさらに別の部品に上へ移った後で、センサーが外部の環境によって影響されず、センサーの故障する確率を低減する。且つ、伝統的な電気ケーブルを用いて関節に巻き付く必要がなく、弾性の気管を用いて関節に巻き付き、関節が繰り返して転動している過程において、疲労及び損壊しにくい。

【0011】

さらに、前記気管と前記エアチャンバーが一体的構造又は個別構造である。前記気管と前記エアチャンバーにはガス又は液体を充填してもよい。気管とエアチャンバー内の充填物は、実際の作動温度、被検力の大きさなどの状況によって選ぶことができる。

【0012】

さらに、前記足パッド取付マウントには前記気管を収納する配置槽が設けられる。足パッド取付マウントに配置槽が設けられることは、気管がエアチャンバーに連通しやすく、構造が簡単で依頼できる。

【0013】

さらに、前記第１の連接棒又は前記第２の連接棒には前記気管を収納する取付槽又は取付チャンバーがある。第１の連接棒と第２の連接棒における気管は、第２の連接棒に沿って第１の連接棒に対して転動して旋回しやすく、複数回繰り返して旋回した後で、気管が動きやすく、従って、取付槽又は取付チャンバーを設けることによって、気管を固定して、且つ構造が簡単で信頼でき、集積度が高い。

【0014】

さらに、前記第１の連接棒又は前記第２の連接棒には気管を引っ張る可能な弾性部材が設けられ、前記弾性部材の一端が前記第１の連接棒又は前記第２の連接棒に固着され、他端が前記気管に固着され、前記気管の回転関節にある部分を、第２の連接棒が第１の連接棒に対して転動している過程において、ずっとテンション状態を維持させる。弾性部材を設けて、気管を、第２の連接棒が第１の連接棒に対して転動している過程において、でたらめに捻じ曲がるか揺れ動くことなく、ずっとテンションの規則状態にさせ、構造が簡単で信頼でき、回転関節に跨っている気管の疲労寿命を高める。

【0015】

さらに、前記弾性部材は、テンションスプリング、又はプレスプリング、又はトーションバースプリング、又は弾性シリカゲル、又は弾性プラスチックである。

【0016】

本発明の目的の二つ目は、次のような技術的解決手段を用いて実現される。

【0017】

四足ロボットであり、上記の新型の足部力採集装置を含む。

【0018】

本発明の目的の一つを実現するために、別の技術的解決手段を用いる。

【0019】

新型の足部力採集装置であり、第２の連接棒と気管を含み、前記第２の連接棒の端部には、弾性足パッドが固設され、前記弾性足パッドにはエアチャンバーが設けられ、前記気管の一端が前記エアチャンバーに連通している。前記弾性足パッドが地面を接触して歪みを生じて前記エアチャンバーを押し付け、前記弾性足パッドに受けられる力の信号に対する採集を実現する。

【0020】

本発明は、足部にエアチャンバーを設け、気管によってエアチャンバーにおける圧力の値を採集して、足部にセンサーを配置する必要がなく、センサーの故障する確率を低減する。気管を用いて圧力信号の採集と伝導を行い、足部と第２の連接棒の上には全然電子回路を必要としないようにして、ケーブルの摩損は圧力信号の採集及び輸送に影響することを回避できるに対して、本発明の信号の採集がより信頼できて安定的である。

【発明の効果】

【0021】

１．本発明にかかる新型の足部力採集装置は、力信号の採集について、圧力信号採集板を用いて、足部にエアチャンバーを設けることによって、気管によってエアチャンバー内の圧力値を採集し、足部にセンサーを配置する必要がなく、センサーの故障する確率を低減する。気管を用いて圧力信号の採集と伝導を行い、足部と第２の連接棒の上には全然電子回路を必要としないようにして、ケーブルの摩損は圧力信号の採集及び輸送に影響することを回避できるに対して、本発明の信号の採集がより信頼できて安定的である。

【0022】

２．本発明にかかる四足ロボットは、上記足部力採集装置を含み、力信号の採集について、圧力信号採集板を配置して、足部にエアチャンバーを設けることによって、気管によってエアチャンバーにおける圧力の値を採集し、足部にセンサーを配置する必要がなく、センサーの故障する確率を低減する。気管を用いて圧力信号の採集と伝導を行い、足部と第２の連接棒の上には全然電子回路を必要としないようにして、ケーブルの摩損は圧力信号の採集及び輸送に影響することを回避できるに対して、本発明の信号の採集がより信頼できて安定的である。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の構造全体の模式図である。

【図2】本発明の断面図である。

【図3】本発明のＡ－Ａ断面模式図である。

【図4】本発明のＢ－Ｂ断面模式図である。

【0024】

（図２の説明を段落００２３に移動）

【0025】

（図３の説明を段落００２３に移動）

【0026】

（図４の説明を段落００２３に移動）

【0027】

図面においては、１は第１の連接棒であり、２は第２の連接棒であり、４は気管であり、５は弾性足パッドであり、６はエアチャンバーであり、７は足パッド取付マウントであり、８は配置槽である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面及び具体的な実施形態を組み合わせて、本発明をさらに説明し、なお、衝突しない前提で、以下に説明される各実施例の間又は各技術的特徴の間は新たな実施例を任意に組み合わせて形成することができる。

【0029】

なお、二つの素子（要素）が「固設される」時に、二つの素子が直接に接続してもよいかそれらの中間にある素子（要素）があってもよい。別に定義しない限り、本文に用いられる全ての技術的用語と科学的用語は、当業者が普通わかる意味と同じである。本文に用いられる用語はただ具体的な実施例を説明するためのものに過ぎず、本発明を制限するためのものではない。

【0030】

図１から図４に示されるように、新型の足部力採集装置であり、第１の連接棒１と、第１の連接棒１に設けられる圧力信号採集板と、第１の連接棒１に転動して（即ち転動可能に）接続される第２の連接棒２と、第１の連接棒１と第２連接棒２に設けられる気管４を含む。気管４は弾性軟管であり、第２の連接棒２の端部には弾性足パッド５が固設され、弾性足パッド５にエアチャンバー６が設けられ、気管４の一端がエアチャンバー６に連通しており、他端が第１の連接棒１と第２の連接棒２と転動して（即ち転動可能に）接続しているところに巻き付いて圧力信号採集板に接続している。弾性足パッド５が地面に接触して歪みを生じてエアチャンバー６を押し付け、圧力信号採集板は気管４によってエアチャンバー６における圧力の値の変化を測量（測定）し、弾性足パッド５に受けられる力の信号に対する採集を実現し、さらに気圧の変化値によって、弾性足パッド５に受けられる力を得ることができる。上記圧力信号採集板はまた、第１の連接棒１に固着されるその他の部品に配置されてもよい。

【0031】

本発明の気管４の配置方式

【0032】

上記実施例では、気管４は、第１の連接棒１と第２の連接棒２に沿って配置され、気管４が第１の連接棒１と第２の連接棒２の構成する回転関節に跨る。圧力信号採集板は、第１の連接棒１、又は第１の連接棒１に接続されるその他の部品に配置される。気管４を用いて直接に回転関節（膝関節）に跨ることは、より疲労及び損壊しやすい電気ケーブルの回転関節への跨りを回避し、依頼性を向上させる。気管４とエアチャンバー６は一体的構造又は個別構造（別体的構造）である。気管４とエアチャンバー６にはガス又は液体を充填してもよい。気管４とエアチャンバー６における充填物は、実際の作動温度、被検力の大きさなどの状況によって選ぶことができる。

【0033】

第２の連接棒２の端部には足パッド取付マウント７が設けられ、弾性足パッド５が足パッド取付マウント７に固設されている。弾性足パッド５と足パッド取付マウント７は直接に固設されるか一体に成型（成形）され、弾性足パッドと足パッド取付マウント７が予め一緒に取り付けられて足部の部品になってもよく、この足部の部品はまた第２の連接棒に固着されて、取付及び変更しやすい。足パッド取付マウント７には気管４を収納する配置槽８が設けられる。足パッド取付マウント７に配置槽８を設けることは、気管４をエアチャンバー６に連通しやすい。且つ、配置槽８が足パッド取付マウント７に対称して（即ち対称的配置で）設けられ、取付の需要に応じて、配置槽８を選択する。

【0034】

第２の連接棒２と第１の連接棒１には、気管４を収納する取付槽又は取付チャンバーが設けられる。気管４は、第２の連接棒２につれて第１の連接棒１に対して転動して旋回して、複数回繰り返して旋回した後で、気管４が動きやすく、従って、取付槽又は取付チャンバーを設けることによって、気管４を固定する。

【0035】

本発明の弾性部材を増設する実施例

【0036】

第１の連接棒１又は第２の連接棒２には気管４を引っ張り可能な弾性部材が設けられ、弾性部材の一端が第１の連接棒１又は第２の連接棒２に固着され、他端が気管４に固着され、気管４の回転関節にある部分を、第２の連接棒２が第１の連接棒１に対して転動している過程において、ずっとテンション状態を維持させる。弾性部材を配置して、気管４を、第２の連接棒２が第１の連接棒１に対して転動している過程において、でたらめに捻じ曲がるか揺れ動くことなく、ずっとテンションの規則状態にさせ、構造が簡単で信頼でき、回転関節に跨る気管４の疲労寿命を高める。弾性部材は、テンションスプリング、又はプレスプリング、又はトーションバースプリング、又は弾性シリカゲル、又は弾性プラスチックである。

【0037】

本発明の構造がコンパクトな実施例

【0038】

新型の足部力採集装置であり、第２の連接棒２と気管４を含み、前記第２の連接棒２の端部には弾性足パッド５が固設され、前記弾性足パッド５にはエアチャンバー６が設けられ、前記気管４の一端が前記エアチャンバー６に連通しており、前記弾性足パッド５が地面に接触して歪みを生じて前記エアチャンバー６を押し付け、前記弾性足パッド５に受けられる力の信号に対する採集を実現する。

【0039】

本発明は、足部にエアチャンバーを設け、気管によってエアチャンバーにおける圧力の値を採集し、足部にセンサーを配置する必要がなく、センサーの故障する確率を低減する。気管を用いて圧力信号の採集と伝導を行い、足部と第２の連接棒の上には全然電子回路を必要としないようにして、ケーブルの摩損は圧力信号の採集及び輸送に影響することを回避できるに対して、本発明の信号の採集がより信頼できて安定的である。

【0040】

四足ロボットの実施例であり、（当該四足ロボットは）上記の新型の足部力採集装置を含む。

【0041】

上記実施形態はただ本発明の好ましいものに過ぎず、これをもって本発明の保護範囲を制限できるものではなく、当業者は本発明の基礎でいかなる非実質的な変化及び取り替えはいずれも、本願の特許請求の範囲に属している。

【符号の説明】

【0042】

１ 第１の連接棒
２ 第２の連接棒
４ 気管
５ 弾性足パッド
６ エアチャンバー
７ 足パッド取付マウント
８ 配置槽

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】