特表 2023-530524 コンパクトな構造を有するロボット脚構造およびそれを用いた４脚ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-18

(54)【発明の名称】コンパクトな構造を有するロボット脚構造およびそれを用いた４脚ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 5/00 20060101AFI20230710BHJP

【ＦＩ】

B25J5/00 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022579052

(86)(22)【出願日】2021-10-28

(85)【翻訳文提出日】2022-12-21

(86)【国際出願番号】 CN2021127083

(87)【国際公開番号】W WO2022089541

(87)【国際公開日】2022-05-05

(31)【優先権主張番号】202022454860.6

(32)【優先日】2020-10-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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▼

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707CY36

3C707HS27

3C707HT11

3C707HT21

3C707WM22

(57)【要約】

コンパクトな構造を有するロボット脚構造およびそれを用いた４脚ロボットを開示する。本発明のロボット脚構造は、大腿ロッド（２）、及び、大腿ロッド（２）に回転可能に接続された脹脛ロッド（ふくらはぎロッド）（３）を含む。複雑な減速機構造をデュアルギア構造に置き換えることにより、脹脛ロッド（３）が大腿ロッド（２）に対して回転し、脹脛ロッド（３）の出力トルクがさらに増加し、ロボット全体の負荷がさらに増加し、モータの消費電力を低減させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

大腿ロッド（２）、及び、前記大腿ロッド（２）に回転可能に接続された脹脛ロッド（３）を含み、前記大腿ロッド（２）は脹脛動力ユニット（１）を介して脹脛ロッド（３）を相対回転させるように駆動する、コンパクトな構造を有するロボット脚構造であって、
前記脹脛動力ユニット（１）の出力端に第１歯車（４）が固定的に設けられ、
前記大腿ロッド（２）に、前記第１歯車（４）と噛み合う第２歯車（５）が設けられ、
前記第２歯車（５）のピッチ円直径が前記第１歯車（４）のピッチ円直径よりも大きく、
前記第２歯車（５）にロッカーアーム（６）が固定的に接続され、
前記ロッカーアーム（６）と前記脹脛ロッド（３）間に伝達部材（７）が設けられ、
前記脹脛動力ユニット（１）は第１歯車（４）を介して第２歯車（５）を駆動して高トルクを出力し、
前記第２歯車（５）に接続された前記ロッカーアーム（６）は、前記伝達部材（７）を介して前記脹脛ロッド（３）を前記大腿ロッド（２）に対して回転させるように駆動する、ことを特徴とするコンパクトな構造を有するロボット脚構造。

【請求項2】

前記第２歯車（５）は不完全歯車であり、ロッカーアーム（６）と同軸に固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のコンパクトな構造を有するロボット脚構造。

【請求項3】

前記不完全歯車の歯数は、大腿ロッド（２）に対する脹脛ロッド（３）の回転角度にマッチングする、ことを特徴とする請求項２に記載のコンパクトな構造を有するロボット脚構造。

【請求項4】

前記ロッカーアーム（６）と第２歯車（５）が接続された領域は扇形構造であり、伝達部材（７）と接続された領域はシート状構造である、ことを特徴とする請求項１に記載のコンパクトな構造を有するロボット脚構造。

【請求項5】

前記伝達部材（７）はリンクロッドであり、その一端が前記ロッカーアーム（６）とヒンジで接続され、他端が前記脹脛ロッド（３）とヒンジで接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載のコンパクトな構造を有するロボット脚構造。

【請求項6】

前記大腿ロッド（２）のロッカーアーム（６）に隣接する側面に、制限部（８）が設けられ、
前記制限部（８）は、ロッカーアーム（６）の限界ストロークに位置する、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のコンパクトな構造を有するロボット脚構造。

【請求項7】

前記制限部（８）は、制限緩衝を吸収するための強靭な材料を有する、ことを特徴とする請求項６に記載のコンパクトな構造を有するロボット脚構造。

【請求項8】

前記脹脛動力ユニット（１）は回転モータであり、その固定端が大腿ロッド（２）の端部に組み立てられている、ことを特徴とする請求項７に記載のコンパクトな構造を有するロボット脚構造。

【請求項9】

大腿ロッド（２）、及び、前記大腿ロッド（２）に回転可能に接続された脹脛ロッド（３）を含み、前記大腿ロッド（２）は脹脛動力ユニット（１）を介して脹脛ロッド（３）を相対回転させるように駆動するコンパクトな構造を有するロボット脚構造であって、
前記脹脛動力ユニット（１）の出力端に第１歯車（４）が固定的に設けられ、
前記大腿ロッド（２）に前記第１歯車（４）と噛み合う第２歯車（５）が設けられ、
前記第２歯車（５）のピッチ円直径は前記第１歯車（４）のピッチ円直径よりも大きく、
前記脹脛動力ユニット（１）は第１歯車（４）を介して第２歯車（５）を駆動して出力させ、前記脹脛ロッド（３）を前記大腿ロッド（２）に対して回転させるように駆動する、ことを特徴とするロボット脚構造。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載のコンパクトな構造を有するロボット脚構造を有する、ことを特徴とする４脚ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット技術分野に属する、コンパクトな構造を有するロボット脚構造およびそれを用いた４脚ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

中国特許（公開番号：ＣＮ１０９１７６５９５Ａ）では、第１モータおよび減速機アセンブリからなる第１関節と、第２モータアセンブリおよび第２減速機からなる第２関節を含み、第１モータおよび減速機アセンブリの出力軸に第１出力リンクロッドが固定され、第２減速機は前記第１出力リンクロッド内に設けられ、第２モータアセンブリは伝達ロッドを介して前記第２減速機を駆動する、高集積ロボット二関節ユニットを開示する。

【0003】

前記第２減速機の出力端に第２関節出力ロッカーアームが設けられ、前記収納室内に接続ロッドが設けられ、前記接続ロッドの一端が前記第２関節出力ロッカーアームに回転可能に接続され、他端が前記第２出力リンクロッドに回転可能に接続され、前記第２関節出力ロッカーアーム、前記接続ロッド、前記第１出力リンクロッドおよび前記第２出力リンクロッドはリンクロッド伝達を構成し、第１出力リンクロッドと第２出力リンクロッドが相対的かつ独立して移動して二関節構造を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】中国特許出願公開：ＣＮ１０９１７６５９５Ａ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の特許は第２減速機を介して第２関節出力ロッカーアームを駆動し、関節伝達を実現するが、減速機は剛性ハウジング内に封止された歯車伝達、ウォーム伝達、歯車-ウォーム伝達からなる独立部材であるため、減速機を用いた伝達方法では、必要な部品数が多くなる同時に、減速機の組立空間を確保しなければならなく、関節ユニットの占有体積が大きく、コンパクト構造を達成することができない。

【0006】

従来技術の欠点を解決するために、本発明の目的は、デュアルギア構造を有し、脹脛ロッド（ふくらはぎロッド）が大腿ロッドに対して高トルクで回転し、減速機を設置する必要がなく、必要な部品数が少なく、占有空間が小さいコンパクトな構造を有するロボット脚構造およびそれを用いた４脚ロボットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を実現するために、本発明の技術手段としては、
コンパクトな構造を有するロボット脚構造は、大腿ロッド、前記大腿ロッドに回転可能に接続された脹脛ロッドを含み、前記大腿ロッドは脹脛動力ユニットを介して脹脛ロッドを相対回転させるように駆動し、
前記脹脛動力ユニットの出力端に第１歯車が固定的に設けられ、
前記大腿ロッドに、前記第１歯車と噛み合う第２歯車が設けられ、
前記第２歯車のピッチ円直径が前記第１歯車のピッチ円直径よりも大きく、
前記第２歯車にロッカーアームが固定的に接続され、
前記ロッカーアームと前記脹脛ロッド間に伝達部材が設けられ、
前記脹脛動力ユニットは第１歯車を介して第２歯車を駆動して高トルクを出力し、
第２歯車に接続された前記ロッカーアームは前記伝達部材を介して前記脹脛ロッドを前記大腿ロッドに対して回転させるように駆動する。

【0008】

本発明は、継続的な探索と実験の結果、複雑な減速機構造をデュアルギア構造に置き換えることにより、前記脹脛ロッドが前記大腿ロッドに対して回転し、脹脛ロッドの出力トルクがさらに増加し、ロボット全体の負荷がさらに増加し、モータの消費電力を低減させることができる。

【0009】

同時に、本発明は従来技術と比較すると、必要な部品数が少なく、占有空間が小さく、構造がよりコンパクトである。

【0010】

好ましい技術手段としては、
前記第２歯車は不完全歯車であり、ロッカーアームと同軸に固定される。

【0011】

第２歯車は不完全歯車であるため、大腿ロッド内の空間占有を削減し、全体構造がよりコンパクトである。同時により軽量化でコストがより低くなる。

【0012】

好ましい技術手段としては、
前記不完全歯車の歯数は、大腿ロッドに対する脹脛ロッドの回転角度にマッチングする。よって、大腿ロッド内の空間占有をさらに節約でき、全体構造がよりコンパクトである。

【0013】

好ましい技術手段としては、
前記ロッカーアームと第２歯車が接続された領域は扇形構造であり、伝達部材と接続された領域がシート状構造である。

【0014】

扇形構造を設けることで、第２歯車との組立空間が増加し、両者の接続がより強固で信頼性が高い。

【0015】

シート状構造を設けることで、ロッカーアームの空間占有を削減する同時に、ロッカーアームの製造コストを削減できる。

【0016】

好ましい技術手段としては、
前記伝達部材はリンクロッドであり、その一端が前記ロッカーアームとヒンジで接続され、他端が前記脹脛ロッドとヒンジで接続される。従って、構造が簡単で、コストが低く信頼性が高い。

【0017】

好ましい技術手段としては、
前記大腿ロッドのロッカーアームに隣接する側面に制限部が設けられ、
前記制限部はロッカーアームの限界ストロークに位置する。機械構造によって制限され、正確かつ高信頼性で制限することができる。

【0018】

好ましい技術手段としては、
制限部は、制限緩衝を吸収するための強靭な材料を有する。緩衝効果が良好で、製造コストが低い。

【0019】

好ましい技術手段としては、
前記脹脛動力ユニットは回転モータであり、その固定端が大腿ロッドの端部に組み立てられ、簡単で実用的である。

【0020】

上記の目的を達成するために、本発明の別の技術手段としては、
コンパクトな構造を有するロボット脚構造は、大腿ロッド、前記大腿ロッドに回転可能に接続された脹脛ロッドを含み、前記大腿ロッドは脹脛動力ユニットを介して脹脛ロッドを相対回転させるように駆動し、
前記脹脛動力ユニットの出力端に第１歯車が固定的に設けられ、
前記大腿ロッドに、前記第１歯車と噛み合う第２歯車が設けられ、
前記第２歯車のピッチ円直径が前記第１歯車のピッチ円直径よりも大きく、
前記脹脛動力ユニットは第１歯車を介して第２歯車を駆動して出力し、前記脹脛ロッドを前記大腿ロッドに対して回転させるように駆動する。

【0021】

本発明は、継続的な探索と実験の結果、複雑な減速機構造をデュアルギア構造に置き換えることにより、前記脹脛ロッドが前記大腿ロッドに対して回転する。

【0022】

前記脹脛動力ユニットは第１歯車を介して第２歯車を駆動して出力し、第２歯車のピッチ円直径が前記第１歯車のピッチ円直径よりも大きいため、脹脛ロッドの出力トルクがさらに増加し、ロボット全体の負荷がより増加し、モータの消費電力を低減させることができる。

【0023】

好ましい技術手段としては、
４脚ロボットは、上記のコンパクトな構造を有するロボット脚構造を有する。

【0024】

本発明が提供する４脚ロボットは、その脹脛動力ユニットの出力端にデュアルギア構造を追加し、前記脹脛ロッドが前記大腿ロッドに対して回転し、脹脛ロッドの出力トルクがさらに増加し、４脚ロボット全体の負荷が増加し、モータの消費電力をさらに低減させることができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明は、継続的な探索と実験の結果、複雑な減速機構造をデュアルギア構造に置き換えることにより、前記脹脛ロッドが前記大腿ロッドに対して回転し、脹脛ロッドの出力トルクがさらに増加し、ロボット全体の負荷がさらに増加し、モータの消費電力を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の脚構造を完全に開いた時の構造概略図である。

【図2】本発明の脚構造を完全に閉じた時の構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明の目的、技術手段および利点をより明確にするために、以下、図面および実施例を参照して、本発明をより詳細に説明する。なお、ここで説明される具体的な実施例は本発明を理解することのみを目的とし、本発明を限定するものではない。

【0028】

むしろ、本発明は、特許請求の範囲によって定義される本発明の本質と範囲に基づく置換、修正、等価方法および形態をすべて含む。更に、本発明をより深く理解するために、以下の詳細な説明において、本発明の特定部分を詳細に説明する。当業者にとって、それらの詳細な説明がなくても本発明を完全に理解することができる。

【0029】

なお、２つのデバイスが「固定的に接続される」時、２つのデバイスは直接に接続されていてもよいし、または中間デバイスを介して接続されてもよい。逆に、デバイスが、別のデバイスが「上」に「直接」位置する時、中間デバイスが存在しない。本明細書における「上」、「下」および類似の用語は、説明の目的でのみ使用される。

【0030】

図１～図２に示すように、コンパクトな構造を有するロボット脚構造は、大腿ロッド２、前記大腿ロッド２に回転可能に接続された脹脛ロッド３を含み、前記大腿ロッド２は脹脛動力ユニット１を介して脹脛ロッド３を相対回転させるように駆動し、
前記脹脛動力ユニット１の出力端に第１歯車４が固定的に設けられ、
前記大腿ロッド２上に、前記第１歯車４と噛み合う第２歯車５が設けられ、前記第１歯車４と第２歯車５は少なくとも一部が同一平面内に位置して、両者を効果的に噛み合わせることができる。

【0031】

前記第２歯車５のピッチ円直径が前記第１歯車４のピッチ円直径よりも大きく、
前記第２歯車５にロッカーアーム６が固定的に接続され、
前記ロッカーアーム６と前記脹脛ロッド３間に伝達部材７が設けられ、
前記脹脛動力ユニット１は第１歯車４を介して第２歯車５を駆動して高トルクを出力し、
第２歯車５に接続された前記ロッカーアーム６は、前記伝達部材７を介して前記脹脛ロッド３を前記大腿ロッド２に対して回転させるように駆動する。

【0032】

本発明は、継続的な探索と実験の結果、複雑な減速機構造をデュアルギア構造に置き換えることにより、前記脹脛ロッド３が前記大腿ロッド２に対して回転し、脹脛ロッド３の出力トルクがさらに増加し、ロボット全体の負荷がさらに増加し、モータの消費電力を低減させることができる。

【0033】

同時に、本発明は従来技術と比較すると、必要な部品数が少なく、占有空間が小さく、構造がよりコンパクトである。

【0034】

本発明の第２歯車５の構造の具体的な実施例は以下の通りである。

【0035】

前記第２歯車５は不完全歯車であり、ロッカーアーム６と同軸に固定される。

【0036】

第２歯車５は不完全歯車であるため、大腿ロッド２内の空間占有を削減し、全体構造がよりコンパクトである。同時により軽量化でコストがより低くなる。

【0037】

前記不完全歯車の歯数は、大腿ロッド２に対する脹脛ロッド３の回転角度にマッチングし、大腿ロッド２内の空間占有をさらに節約でき、全体構造がよりコンパクトである。

【0038】

本発明のロッカーアーム６の構造の具体的な実施例は以下のとおりである。

【0039】

前記ロッカーアーム６と第２歯車５が接続された領域は扇形構造であり、伝達部材７と接続された領域がシート状構造である。

【0040】

扇形構造を設けることで、第２歯車５との組立空間が増加し、両者の接続がより強固で信頼性が高い。

【0041】

シート状構造を設けることで、ロッカーアーム６の空間占有を削減する同時に、ロッカーアーム６の製造コストを削減できる。

【0042】

前記ロッカーアーム６を第２歯車５に積層することで、第２歯車５によるロッカーアーム６の有効な駆動を実現する同時に、占有空間が少なく、本発明の構造がよりコンパクトである。

【0043】

本発明の伝達部材７の構造の具体的な実施例は以下のとおりである。

【0044】

前記伝達部材７はリンクロッドであり、その一端が前記ロッカーアーム６とヒンジで接続され、他端が前記脹脛ロッド３とヒンジで接続される。構造が簡単で、コストが低く信頼性が高い。

【0045】

本発明で追加される制限部８の具体的な実施例は以下のとおりである。

【0046】

前記大腿ロッド２のロッカーアーム６に隣接する側面に制限部８が設けられ、

【0047】

前記制限部８はロッカーアーム６の限界ストロークに位置し、機械的構造により正確かつ高信頼性で制限することができる。

【0048】

制限部８は、制限緩衝を吸収するための強靭な材料を有し、前記強靭な材料はゴムであり得、その緩衝効果が良好で、製造コストが低い。

【0049】

本発明の脹脛動力ユニット１の構造の具体的な実施例は以下のとおりである。

【0050】

前記脹脛動力ユニット１は回転モータであり、その固定端が大腿ロッド２の上端部に組み立てられ、簡単で実用的である。

【0051】

本発明を適用したコンパクトな構造を有するロボット脚構造の具体的な実施例は以下のとおりである。

【0052】

４脚ロボットは、上記のコンパクトな構造を有するロボット脚構造を有する。

【0053】

本発明が提供する４脚ロボットは、その脹脛動力ユニット１の出力端にデュアルギア構造を追加し、前記脹脛ロッド３が前記大腿ロッド２に対して回転し、脹脛ロッド３の出力トルクがさらに増加し、４脚ロボット全体の負荷がさらに増加し、モータの消費電力をさらに低減させることができる。

【0054】

本出願では、固定的接続は、ネジ止め、溶接、リベット止め、栓止め、または中間部材を介する接続が可能であり、当業者は実際の状況に応じて選択すればよい。

【0055】

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明を限定するものとして理解されてはならず、本発明の精神および原則から逸脱することなくなされた修正、等価置換および改善は、すべて本発明の保護範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0056】

１ 脹脛動力ユニット
２ 大腿ロッド
３ 脹脛ロッド（ふくらはぎロッド）
４ 第１歯車
５ 第２歯車
６ ロッカーアーム
７ 伝達部材
８ 制限部

【図1】

【図2】

【国際調査報告】