特許 7510836 動力伝達装置およびロボット装置

(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】2024-06-26

(45)【発行日】2024-07-04

(54)【発明の名称】動力伝達装置およびロボット装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 17/02 20060101AFI20240627BHJP

   B25J 19/00 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

B25J17/02 Z

B25J19/00 E

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020173815

(22)【出願日】2020-10-15

(65)【公開番号】P2022065317

(43)【公開日】2022-04-27

【審査請求日】2023-08-14

(73)【特許権者】

【識別番号】506310865

【氏名又は名称】ＣＹＢＥＲＤＹＮＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高間 正博

【審査官】樋口 幸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１２１０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６４５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１６４７０５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １７／０２

Ｂ２５Ｊ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれ出力軸の先端に同一構造の駆動ギアが係合された一対のアクチュエータと、
一対の前記アクチュエータを、対応する前記駆動ギアが同軸中心かつ内向きに対向するように配置した状態で固定支持する支持フレームと、
一対の前記アクチュエータの前記各駆動ギアに接触または非接触に係合される差動ギアを有し、当該差動ギアと一体となって回転しつつ、前記支持フレームに形成された切欠きを可動領域とする従動回転体と、
前記各アクチュエータの出力軸に対して軸方向が垂直関係を有するように前記支持フレームに係合された筒形出力軸を有し、当該筒形出力軸の回転に応じて一対の前記アクチュエータと一体となって前記支持フレームを回転させる追加アクチュエータと、
前記追加アクチュエータの前記筒形出力軸の軸中心に沿って形成される所定径の貫通孔と、当該筒形出力軸の貫通孔と連通して前記支持フレームに形成される同一径のフレーム貫通孔とを介して、前記支持フレームにおける相対向する一対の前記駆動ギアの間に形成される間隙と、前記従動回転体および前記差動ギアにおける当該差動ギアの回転中心に沿って形成される中空部とを挿通するように配設される電源制御用ケーブルと
を備え、一対の前記アクチュエータおよび前記追加アクチュエータは、前記電源制御用ケーブルを経由してそれぞれ電力供給される
ことを特徴とする動力伝達装置。

【請求項2】

一対の前記アクチュエータおよび前記追加アクチュエータをそれぞれ駆動制御する制御部を備え、
前記制御部は、両方の前記アクチュエータを同一方向に同時に回転駆動させて、非回転状態に固定される前記差動ギアおよび前記従動回転体を前記支持フレームに対して一対の前記アクチュエータの前記出力軸を回転中心として回転させる一方、両方の前記アクチュエータを反対方向に同時に回転駆動させて、前記差動ギアおよび前記従動回転体を前記支持フレームに対して相対回転させる
ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。

【請求項3】

前記制御部は、両方の前記アクチュエータを反対方向に同時に回転駆動させる代わりに、いずれか一方の前記アクチュエータのみ所望方向に回転駆動させて、前記差動ギアおよび前記従動回転体を前記支持フレームに対して相対回転させる
ことを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の動力伝達装置を備えるロボット装置において、
関節部位を基準に特定方向に対して回動自在に連結された第１および第２アームを備え、
前記第１アームは、前記支持フレームを有するとともに、前記第２アームは、前記従動回転体を有し、
前記関節部位は、一対の前記アクチュエータ、一対の前記駆動ギア、前記追加アクチュエータおよび前記差動ギアから構成され、
前記電源制御用ケーブルは、前記第１アームおよび前記第２アームの内部に前記関節部位を介して配設される
ことを特徴とするロボット装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、動力伝達装置およびロボット装置に関し、例えばロボットアームの関節機構に適用して好適なものである。

【背景技術】

【0002】

従来から人間型ロボットにおいて、多関節型のロボットアームの各関節機構には、回転軸ごとに単一のアクチュエータを配置するようになされたものが一般的である。

【0003】

このようなロボットアームには、アーム先端のエンドエフェクタ等を駆動制御するための電源供給用や信号伝達用のケーブルが配設されている。このケーブルは、省スペースを図ったり、アームや周辺装置類との接触や干渉等を防止したりするために、ロボット内部に収容し、ロボット内部を経由して各部に接続するようになされている。

【0004】

このケーブルは可撓性部材であり、ロボットアームの内部に配設される際に、関節部を中心に回動部位では、ケーシングとの摩擦や捻り等により損傷するおそれがある。

【0005】

このため従来から、多関節型アームを備えるロボットでは、ロボットアームの中空部を挿通するようにケーブルを配置するとともに、関節部位のモータの外周にケーブルの折り返し部を設けて、当該ケーブルの捻れや断線を抑制するようになされたものが提案されている（特許文献１参照）。

【0006】

また多関節型アームを備えるロボットにおいて、アームの受け部の周縁部に案内部を設けることにより、当該案内部を介してアームの一方側から他方側に可撓性のあるケーブルを案内するようにして、当該ケーブルが局所的に捻れることを防止するようになされたものが提案されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１７－１３１９６９号公報

【文献】特開２０１８－１５８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところが、特許文献１および２のような多関節型アームを備えるロボットでは、いずれも関節部位の回動動作時に過剰な負荷がかからないようにして、ケーブルの可撓性を緩和した程度に過ぎない。このためケーブルの耐久性にも限界があり、実用上十分とは言い得ない問題があった。

【0009】

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、装置全体の省スペース化およびケーブルの耐久性向上を実現可能な動力伝達装置およびロボット装置を提案しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

かかる課題を解決するため本発明においては、それぞれ出力軸の先端に同一構造の駆動ギアが係合された一対のアクチュエータと、一対のアクチュエータを、対応する駆動ギアが同軸中心かつ内向きに対向するように配置した状態で固定支持する支持フレームと、一対のアクチュエータの各駆動ギアに接触または非接触に係合される差動ギアを有し、当該差動ギアと一体となって回転しつつ、支持フレームに形成された切欠きを可動領域とする従動回転体と、各アクチュエータの出力軸に対して軸方向が垂直関係を有するように支持フレームに係合された筒形出力軸を有し、当該筒形出力軸の回転に応じて一対のアクチュエータと一体となって支持フレームを回転させる追加アクチュエータと、追加アクチュエータの筒形出力軸の軸中心に沿って形成される所定径の貫通孔と、当該筒形出力軸の貫通孔と連通して支持フレームに形成される同一径のフレーム貫通孔とを介して、支持フレームにおける相対向する一対の駆動ギアの間に形成される間隙と、従動回転体および差動ギアにおける当該差動ギアの回転中心に沿って形成される中空部とを挿通するように配設される電源制御用ケーブルとを備え、一対のアクチュエータおよび追加アクチュエータは、電源制御用ケーブルを経由してそれぞれ電力供給されるようにした。

【0011】

この結果、動力伝達装置では、追加アクチュエータに対して支持フレームを回転させる際に、電源制御用ケーブルが追加アクチュエータの筒形出力軸の回転動作および回転方向に全く影響されることがなくて済むとともに、支持フレームに対して従動回転体を回転させる際にも、電源制御用ケーブルが従動回転体の回転動作および回転方向に全く影響されることがなくて済む。したがって、動力伝達装置では、回転機構を有する可動部位に電源制御用ケーブルを全く捻りや断線などの負荷を与えることなく配設することが可能となる。

【0012】

また本発明においては、一対のアクチュエータおよび追加アクチュエータをそれぞれ駆動制御する制御部を備え、制御部は、両方のアクチュエータを同一方向に同時に回転駆動させて、非回転状態に固定される差動ギアおよび従動回転体を支持フレームに対して一対のアクチュエータの出力軸を回転中心として回転させる一方、両方のアクチュエータを反対方向に同時に回転駆動させて、差動ギアおよび従動回転体を支持フレームに対して相対回転させるようにした。

【0013】

この結果、動力伝達装置では、制御部は、一対のアクチュエータを同時に回転駆動させて２倍のトルクを付加しながら、支持フレームに対して従動回転体を回転させることができる。その際、制御部は、一対のアクチュエータを同方向または反対方向に切り替えて回転駆動させることにより、支持フレームに対する従動回転体の回転方向を変更することが可能となる。

【0014】

さらに本発明においては、制御部は、両方のアクチュエータを反対方向に同時に回転駆動させる代わりに、いずれか一方のアクチュエータのみ所望方向に回転駆動させて、差動ギアおよび従動回転体を支持フレームに対して相対回転させるようにした。

【0015】

この結果、動力伝達装置では、従動回転体を差動ギアの回転に応じて一体化して回転させる際に、一対のアクチュエータのいずれか一方のみ回転駆動させて他方をトルクフリーにさせることにより、差動ギアの回転トルクを一方のアクチュエータからのみ付与することができる。

【0016】

さらに本発明においては、上述の動力伝達装置を備えるロボット装置において、関節部位を基準に特定方向に対して回動自在に連結された第１および第２アームを備え、第１アームは、支持フレームを有するとともに、第２アームは、従動回転体を有し、関節部位は、一対のアクチュエータ、一対の駆動ギア、追加アクチュエータおよび差動ギアから構成され、電源制御用ケーブルは、第１アームおよび第２アームの内部に関節部位を介して配設されるようにした。

【0017】

この結果、ロボット装置では、第１アームに対して第２アームを関節部位に準じた特定方向に回転させることができる一方、第１アームに対して第２アームを特定方向に対する垂直方向を回転中心とする捻り方向に回転させることができる。これに加えて、ロボット装置では、肩関節部位や股関節部位のような人間型ロボットの四肢の根元関節に追加アクチュエータを適用することにより、当該根元関節の機構全体をコンパクト化させることが可能となる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、装置全体の省スペース化およびケーブルの耐久性向上を実現可能な動力伝達装置およびロボット装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第１実施の形態に係る動力伝達装置の外観構成を示す概念図である。

【図2】図１に示す動力伝達装置の２方向からの断面図である。

【図3】動力伝達装置におけるアクチュエータの構成を示す断面図および分解図である。

【図4】第１実施の形態におけるロボットアームの構成を示す概念図である。

【図5】図４に示すロボットアームの２方向からの断面図である。

【図6】第２実施の形態における動力伝達装置の構成を示す概念図である。

【図7】図６に示すロボットレッグの概念図である。

【図8】他の実施の形態における動力伝達装置の概念図である。

【図9】図８に示す動力伝達装置の断面図である。

【図10】他の実施の形態における動力伝達装置を適用したロボット装置の構成を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

【0029】

（１）第１実施の形態による動力伝達装置の構成
図１は、第１実施の形態による動力伝達装置１を示す。また図２（Ａ）および（Ｂ）は、図１における動力伝達装置を矢印Ａ－Ａ’および矢印Ｂ－Ｂ’を基準に切断した場合の各断面図である。矢印Ａ－Ａ’と矢印Ｂ－Ｂ’は互いに垂直関係にある。

【0030】

図１において、動力伝達装置１は、一対のアクチュエータ２が搭載されたハウジング部３と、当該ハウジング部３に対して２種類の回転方向に回転可能に係合された従動回転体４とを有する。図１では、ハウジング部３および従動回転体４の筐体端部はそれぞれ省略されている。

【0031】

図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ハウジング部３は、それぞれ出力軸５の先端に同一構造の傘歯車６が係合された一対のアクチュエータ２を有し、それぞれ同一構造のアクチュエータ２が、対応する傘歯車６が同軸中心かつ内向きに対向するように配置した状態で固定保持されている。

【0032】

従動回転体４は、一対のアクチュエータ２の各傘歯車６に歯合される差動歯車１５を有し、当該差動歯車１５と一体となって回転するようになされている。

【0033】

ハウジング部３における相対向する一対の傘歯車６の間に形成される間隙Ｇ１と、従動回転体４および差動歯車１５における当該差動歯車１５の回転中心に沿って形成される中空部Ｈ１とを挿通するように電源制御用ケーブル２０が配設されている。ハウジング部３内の一対のアクチュエータ２は、電源制御用ケーブル２０を経由してそれぞれ電力供給および制御信号等の伝送がされるようになされている。

【0034】

このように、動力伝達装置１では、電源制御用ケーブル２０をハウジング部３内の間隙Ｇ１と差動歯車１５を含む従動回転体４内の中空部Ｈ１とを挿通するように配設したことにより、ハウジング部３に対して従動回転体４を回転させる際に電源制御用ケーブル２０が、従動回転体４の回転動作および回転方向に全く影響されることがなくて済む。

【0035】

従って、動力伝達装置1では、回転機構を有する可動部位に電源制御用ケーブル２０を全く捻りや断線などの負荷を与えることなく配設することが可能となる。

【0036】

アクチュエータ２は、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、例えば扁平形のブラシレスＤＣモータからなり、電機子巻線を有する固定子３０と、当該固定子に対して回転可能に支持された永久磁石群を含む回転子４０とを備える。

【0037】

このアクチュエータ２の回転子４０は、ハルバッハ配列の永久磁石群（個別磁石の円形配列）４１と、当該永久磁石群４１の外周を囲むように高磁化率材料から成形される円環状バンド４２とからなる。

【0038】

ここでハルバッハ配列の永久磁石群４１は、回転子４０の径方向にＮ極とＳ極とを交互に配置した主磁極磁石と、当該主磁極磁石の周方向両面に径方向以外（周方向）に着磁された補助磁石とを組み合わせたものであり、磁極の方向を最適化することにより特定の方向への磁場強度を強めることが可能となる。

【0039】

永久磁石群４１の各個別磁石は、磁場が配列セグメント（例えば８個単位）内の隣接する磁石同士で45度傾いた状態で配列されており、合成磁場が配列方向に対して垂直方向（内側中心方向）に出るとともに、磁場形状が正弦波形に近似するようになされている。

【0040】

円環状バンド４２は、永久磁石群４１からでる磁力線を閉じ込めて内部磁場を増大させるように、外周部分の厚みが所定幅となるように設計されている。

【0041】

アクチュエータ２の固定子３０は、鉄製の各コアに巻回された電機子巻線からなるリング状固定極３１と、アクチュエータ２の回転子４０の回転速度を所定の減速比に変換して出力する減速機３２とを有する。リング状固定極３１は、コアの寸法、体積および外径と当該コアの配置数（歯数）とを回転子との関係で最大磁場を確保できるように設計されている。またリング状固定極３１は、発生する磁場を閉じ込めて回転中心方向に磁束漏れを生じないように、各コアを円環状に支持するリング部材の厚みが設計されている。

【0042】

なお、アクチュエータ２において、回転子４０の永久磁石群４１の各個別磁石の数と、固定子３０のリング状固定極３１のコア数（極数）とは、駆動トルクが最大限出力できるように最適な磁極対を有するように設定されている。

【0043】

動作伝達装置１には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等が搭載されたＭＣＭ（Multi-Chip Module）からなるアクチュエータ制御部（図示せず）が内蔵され、一対のアクチュエータ２を駆動制御するようになされている。

【0044】

アクチュエータ制御部は、両方のアクチュエータ２を同一方向に同時に回転駆動させて、非回転状態に固定される差動歯車１５および従動回転体４をハウジング部３に対して一対のアクチュエータ２の出力軸５を回転中心として回転させる一方、両方のアクチュエータ２を反対方向に同時に回転駆動させて、差動歯車１５および従動回転体４をハウジング部３に対して相対回転させるように制御する。

【0045】

この結果、動力伝達装置１では、アクチュエータ制御部は、一対のアクチュエータ２を同時に回転駆動させて２倍のトルクを付加しながら、ハウジング部３に対して従動回転体４を回転させることができる。その際、アクチュエータ制御部は、一対のアクチュエータ２を同方向または反対方向に切り替えて回転駆動させることにより、ハウジング部３に対する従動回転体４の回転方向を変更することが可能となる。

【0046】

（２）第１実施の形態におけるロボットアームの構成
上述した図１に示す動力伝達装置１をロボットアーム６０に適用した場合について、図４と図５（Ａ）および（Ｂ）とを用いて説明する。図４におけるロボットアーム６０を矢印Ａ－Ａ’および矢印Ｂ－Ｂ’を基準に切断した場合の各断面図が図５（Ａ）および（Ｂ）に相当する。

【0047】

ロボットアーム６０において、動力伝達装置１を肩関節および肘関節にそれぞれ適用するとともに、ロボット装置本体から引き出した電源制御用ケーブル２０を肩関節および肘関節の両方を通じて手先側に配設するようになされている。

【0048】

すなわち、図４に示すように、ロボットアーム６０は、肩関節部位となる動力伝達装置１を基準に特定方向に対して回動自在に連結された肩本体フレーム６１および上腕アーム６２と、肘関節部位となる動力伝達装置１を基準に特定方向に対して回動自在に連結された上腕アーム６２および前腕アーム６３とを備える。

【0049】

図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、肩関節部位となる動力伝達装置１において、ハウジング部３が肩本体フレーム６１の一部を構成するとともに、従動回転体４が上腕アーム６２の一部を構成し、肩関節部位は一対の傘歯車６および差動歯車１５から構成される。そして電源制御用ケーブル２０は、肩本体フレーム６１および上腕アーム６２の内部に肩関節部位を介して配設されている。

【0050】

このようにロボットアーム６０では、動力伝達装置１は、肩本体フレーム６１に対して上腕アーム６２を肩関節部位に準じた特定方向に回転させることができる一方、肩本体フレーム６１に対して上腕アーム６２を特定方向に対する垂直方向を回転中心とする捻り方向に回転させることができる。

【0051】

また肘関節部位となる動力伝達装置１において、ハウジング部３が上腕アーム６２の一部を構成するとともに、従動回転体４が前腕アーム６３の一部を構成し、肘関節部位は一対の傘歯車６および差動歯車１５から構成される。そして肩関節部位を介して引き出された電源制御用ケーブル２０は、上腕アーム６２および前腕アーム６３の内部に関節部位を介して配設されている。

【0052】

このようにロボットアーム６０では、動力伝達装置１は、上腕アーム６２に対して前腕アーム６３を肘関節部位に準じた特定方向に回転させることができる一方、上腕アーム６２に対して前腕アーム６３を特定方向に対する垂直方向を回転中心とする捻り方向に回転させることができる。

【0053】

（３）第２実施の形態における動力伝達装置の構成
図６（Ａ）および（Ｂ）に、第２実施の形態による動力伝達装置７０を示す。この図６（Ａ）および（Ｂ）に示す動力伝達装置７０において、一対のアクチュエータ２が搭載されたハウジング部７１は、それぞれアクチュエータ２の出力軸５に係合された駆動用プーリ７２と、当該各駆動用プーリ７２とそれぞれワイヤ７３を介して係合され、同軸中心かつ内向きに対向するように同一構造からなる一対の傘歯車（従動用プーリ）７４とを有する。

【0054】

このハウジング部７１には、各傘歯車７４に差動歯車７５が歯合され、当該差動歯車７５と一体となって従動回転体７６が回転するようになされている。図６（Ａ）および（Ｂ）では、従動回転体７６の筐体端部は省略されている。

【0055】

ハウジング部７１における相対向する一対の傘歯車７４の間に形成される間隙と、従動回転体７６および差動歯車７５における当該差動歯車７５の回転中心に沿って形成される中空部とを挿通するように電源制御用ケーブル２０が配設されている。ハウジング部７１内の一対のアクチュエータ２は、電源制御用ケーブル２０を経由してそれぞれ電力供給されるようになされている。

【0056】

このように、動力伝達装置７０では、電源制御用ケーブル２０をハウジング部７１内の間隙と差動歯車７５を含む従動回転体７６内の中空部とを挿通するように配設したことにより、ハウジング部７１に対して従動回転体７６を回転させる際に電源制御用ケーブル２０が、従動回転体７６の回転動作および回転方向に全く影響されることがなくて済む。

【0057】

従って、動力伝達装置７０では、回転機構を有する可動部位に電源制御用ケーブル２０を全く捻りや断線などの負荷を与えることなく配設することが可能となる。

【0058】

なお、アクチュエータ２および当該アクチュエータ２の構造は上述した図３（Ａ）および（Ｂ）と同一である。動力伝達装置７０におけるアクチュエータ制御部は、両方のアクチュエータ２を同一方向に同時に回転駆動させて、非回転状態に固定される差動歯車７５および従動回転体７６をハウジング部７１に対して一対のアクチュエータ２の出力軸５を回転中心として回転させる一方、両方のアクチュエータ２を反対方向に同時に回転駆動させて、差動歯車７５および従動回転体７６をハウジング部７１に対して相対回転させるように制御する。

【0059】

この結果、動力伝達装置７０では、アクチュエータ制御部は、一対のアクチュエータ２を同時に回転駆動させて２倍のトルクを付加しながら、ハウジング部７１に対して従動回転体７６を回転させることができる。その際、アクチュエータ制御部は、一対のアクチュエータ２を同方向または反対方向に切り替えて回転駆動させることにより、ハウジング部７１に対する従動回転体７６の回転方向を変更することが可能となる。

【0060】

（４）第２実施の形態におけるロボットレッグの構成
上述した図６（Ａ）および（Ｂ）に示す動力伝達装置７０をロボットレッグ８０に適用した場合について、図７（Ａ）および（Ｂ）を用いて説明する。ロボットレッグ８０において、動力伝達装置７０を膝関節および足首関節にそれぞれ適用するとともに、ロボット装置本体から引き出した電源制御用ケーブル２０を膝関節およびの両方を通じて手先側に配設するようになされている。

【0061】

なお、このロボットレッグ８０において、股関節には上述した第１実施の形態による動力伝達装置１を適用しており、当該動力伝達装置１の従動回転体４がハウジング部としての大腿フレーム８１の股関節側と一体に固定された構造を有する。

【0062】

ロボットレッグ８０は、膝関節部位となる動力伝達装置７０を基準に特定方向に対して回動自在に連結された大腿フレーム８１および脛フレーム８２と、足首関節部位となる動力伝達装置７０を基準に特定方向に対して回動自在に連結された脛フレーム８２および足甲フレーム８３とを備える。

【0063】

膝関節部位となる動力伝達装置７０において、ハウジング部７１が大腿フレーム８１の一部を構成するとともに、従動回転体７６が脛フレーム８２の一部を構成し、膝関節部位は一対の傘歯車７４および差動歯車７５から構成される。そして股関節部位を介して引き出された電源制御用ケーブル２０は、大腿フレーム８１および脛フレーム８２の内部に脛関節部位を介して配設されている。

【0064】

このようにロボットレッグ８０では、動力伝達装置７０は、大腿フレーム８１に対して脛フレーム８２を膝関節部位に準じた特定方向に回転させることができる一方、大腿フレーム８１に対して脛フレーム８２を特定方向に対する垂直方向を回転中心とする捻り方向に回転させることができる。

【0065】

また足首関節部位となる動力伝達装置７０において、ハウジング部７１が脛フレーム８２の一部を構成するとともに、従動回転体７６が足甲フレーム８３の一部を構成し、足首関節部位は一対の傘歯車７４および差動歯車７５から構成される。そして膝関節部位を介して引き出された電源制御用ケーブル２０は、脛フレーム８２および足甲フレーム８３の内部に関節部位を介して配設されている。

【0066】

このようにロボットレッグ８０では、動力伝達装置７０は、脛フレーム８２に対して足甲フレーム８３を肘関節部位に準じた特定方向に回転させることができる一方、脛フレーム８２に対して足甲フレーム８３を特定方向に対する垂直方向を回転中心とする捻り方向に回転させることができる。

【0067】

（５）他の実施の形態
なお上述の第１および第２実施の形態においては、２種類の動力伝達装置１、７０をロボットアーム６０およびロボットレッグ８０に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、人間型や動物型など種々の関節部位を有するロボット装置に広く適用するようにしてもよい。

【0068】

例えば、人間型のロボット装置（図示せず）において、肩関節部位および肘関節部位のみならず、腰関節部位や駆動輪との連結部位などに応用することも可能である。

【0069】

また上述の第１実施の形態においては、動力伝達装置１における一対のアクチュエータ２を保持するハウジング部３自体が固定されている場合について述べたが、本発明はこれに限らず、動力伝達装置をハウジング部全体と一体となって直接回転駆動させるようにしてもよい。

【0070】

すなわち、例えば図８および図９に示す動力伝達装置１００は、全体として略球殻構造のハウジング部１０１の内部に、一対のアクチュエータ２を支持する支持フレーム１０２が保持されている。この支持フレーム１０２には、一端に従動回転体４の可動領域に応じた切欠き１０２Ａが形成されるとともに、他端に追加アクチュエータ１０３の出力軸１０４が係合された構造を有する。

【0071】

なお、図８には従動回転体は省略されている。また一対のアクチュエータ２および対応する各傘歯車６は、第１実施の形態における動力伝達装置１と同一構成のものを適用してもよい。図示しないが従動回転体４および差動歯車１５も第１実施の形態における動作伝達装置１と同一構成のものを適用してもよい。

【0072】

この追加アクチュエータ１０３は、出力軸１０４の軸中心に沿って所定径の貫通孔１０４Ａが形成されている。支持フレーム１０２にも、出力軸１０４の貫通孔１０４Ａと連通して同一径の貫通孔１０２Ｂが形成されている。これにより、電源制御用ケーブル２０は、追加アクチュエータ１０３の出力軸１０４の貫通孔１０４Ａおよび支持フレーム１０２の貫通孔１０２Ｂに挿通可能となる。

【0073】

この結果、動力伝達装置１００は、外部から引き出された電源制御用ケーブル２０を、追加アクチュエータ１０３の出力軸１０４の貫通孔１０４Ａを介して、ハウジング部１０１における相対向する一対の傘歯車６の間に形成される間隙Ｇ１と、従動回転体４および差動歯車１５における当該差動歯車１５の回転中心に沿って形成される中空部Ｈ１とを挿通するように配設することが可能となる。

【0074】

したがって、動力伝達装置１００では、追加アクチュエータ１０３に対してハウジング部１０１を回転させる際に、電源制御用ケーブル２０が追加アクチュエータ１０３の出力軸１０４の回転動作および回転方向に全く影響されることがなくて済むとともに、ハウジング部１０１に対して従動回転体４を回転させる際にも、電源制御用ケーブル２０が従動回転体４の回転動作および回転方向に全く影響されることがなくて済む。従って、動力伝達装置１００では、回転機構を有する可動部位に電源制御用ケーブル２０を全く捻りや断線などの負荷を与えることなく配設することが可能となる。

【0075】

このような追加アクチュエータ１０３を含む動力伝達装置１００は、例えば図１０に示すようなロボット装置１１０として、肩関節部位や股関節部位のような人間型ロボットの四肢の根元関節に適用することにより、当該根元関節の機構全体をコンパクト化させることが可能となる。

【0076】

さらに上述の第１および第２実施の形態の動力伝達装置１、７０においては、アクチュエータ制御部は、両方のアクチュエータ２を反対方向に同時に回転駆動させる代わりに、いずれか一方のアクチュエータ２のみ所望方向に回転駆動させて、差動歯車１５、７５および従動回転体４、７６をハウジング部３、７１に対して相対回転させるようにしてもよい。

【0077】

この結果、動力伝達装置１、７０では、従動回転体４、７６を差動歯車１５、７５の回転に応じて一体化して回転させる際に、一対のアクチュエータ２のいずれか一方のみ回転駆動させて他方をトルクフリーにさせることにより、差動歯車１５、７５の回転トルクを一方のアクチュエータ２からのみ付与することができる。

【0078】

なお、上述の第１および第２実施形態においては、アクチュエータ制御部を動力伝達装置１、７０に内蔵した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、動力伝達装置１、７０、１００および当該動力伝達装置１、７０、１００を含むロボット装置（ロボットアームやロボットレッグを含む）の全体または一部を制御するためのアクチュエータ制御部を適用するようにしてもよい。この場合、アクチュエータ制御部からの制御信号は電源制御用ケーブル２０に含まれる信号線を介して各アクチュエータ２に伝達するようにしてもよい。

【0079】

また、上述の第１および第２実施形態における動力伝達装置１、７０、１００においては、一対のアクチュエータ２に係合される駆動ギアを傘歯車６、７４から構成するとともに、従動回転体４、７６と一体となって回転する差動ギアを差動歯車１５、７５から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、駆動ギアとしては、傘歯車以外にもマグネットギアのような非接触式の同軸中心伝達ギアや、摩擦ローラのような接触式の同軸中心伝達ギアを適用するようにしてもよく、当該駆動ギアに接触または非接触に係合される差動ギアも駆動ギアに応じた差動伝達機構を有するものを適用するようにしてもよい。

【0080】

さらに、第２実施の形態による動力伝達装置７０においては、一対のアクチュエータ２が搭載されたハウジング部７１は、それぞれアクチュエータ２の出力軸５に駆動用プーリ７２が係合されるとともに、当該各駆動用プーリ７２と駆動ギア（従動用プーリ）７４とがそれぞれワイヤ７３を介して係合され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、駆動用プーリおよびワイヤ以外にも、種々の構成からなる駆動用索輪と索状体（ベルトやロープ等）を伝達機構として適用するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１、７０、１００…動力伝達装置、２…アクチュエータ、３、７１、１０１…ハウジング部、４、７６…従動回転体、５、１０４…出力軸、６、７４…傘歯車、１５、７５…差動歯車、２０…電源制御用ケーブル、３０…固定子、３１…リング状固定極、３２…減速機、４０…回転子、４１…永久磁石群、４２…円環状バンド、６０…ロボットアーム、６１…肩本体フレーム、６２…上腕アーム、６３…前腕アーム、７２…駆動用プーリ、７３…ワイヤ、８０…ロボットレッグ、８１…大腿フレーム、８２…脛フレーム、８３…足甲フレーム、１１０…ロボット装置、１０２…支持フレーム、１０３…追加アクチュエータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】