JP2003291086A - 直動リンク装置及びそれを備えた２足歩行ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 アクチュエータの停止時に直動リンク装置が
伸縮しないように保持ブレーキにより保持固定すること
ができるので、アクチュエータにかかる負荷を低減する
と共に、電力消費を抑えることができる直動リンク装置
及びそれを備えた２足歩行ロボットを提供することを目
的とする。 【解決手段】 本発明の直動リンク装置は、アクチュエ
ータ２８を備え、アクチュエータ２８の駆動により長手
方向に伸縮自在な直動リンク装置１であって、アクチュ
エータ２８の可動部を保持固定する保持ブレーキ３０を
備えた構成する。また、本発明の２足歩行ロボットは、
アクチュエータ２８の可動部を保持固定する保持ブレー
キ３０を有する直動リンク装置１を備えた構成を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータの
停止時に直動リンク装置が伸縮しないように保持固定す
る保持ブレーキを有する直動リンク装置及びそれを備え
た２足歩行ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、パラレルリンク機構を用いた
ロボットとして各種構成のものが提案されている。一般
にパラレルリンク機構は、伸縮駆動される６本の直動リ
ンクを備え、各直動リンクの一端部が自在継手を介して
ベースに結合され他端部が他の自在継手を介してエンド
エフェクタに結合された構成を有している。

【０００３】このようなパラレルリンク機構を用いたロ
ボットとしては、特開平７−６０６７８号公報（以下、
イ号公報という）に、「ベースプレートとエンドエフェ
クタとそれらを連結するアクチュエータを有する６本の
直動リンクを備え、直動リンクは一端にユニバーサルジ
ョイント、他端にユニバーサルジョイントとそれに直列
に接続される軸まわりの回転ジョイントを有し、直動リ
ンクを大出力を出したい方向に対して線対称に、且つそ
の軸に近づけて配置することを特徴とするパラレルリン
クマニピュレータ」が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術では、以下のような課題を有していた。 （１）イ号公報に開示のパラレルリンクマニピュレータ
では、エンドエフェクタを直動リンクにより支持してい
るが、動作時のみならず静止時においても、エンドエフ
ェクタの自重及びそれにかかる重量を直動リンクにより
支持するためにアクチュエータを駆動する必要がありア
クチュエータに多大な負荷がかかるという課題を有して
いた。 （２）また、パラレルリンク機構を用いたロボットで電
源としてバッテリを搭載した場合、動作時のみならず静
止時においてもアクチュエータを駆動するため、１回の
バッテリの交換又は充電で動作できる動作時間が短縮さ
れロボットの稼動率が低下するという課題を有してい
た。

【０００５】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、アクチュエータの停止時に直動リンク装置が伸縮し
ないように保持ブレーキにより保持固定することができ
るので、アクチュエータにかかる負荷を低減すると共
に、電力消費を抑えることができる直動リンク装置及び
それを備えた２足歩行ロボットを提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の直動リンク装置及びそれを備えた２足歩行ロ
ボットは、以下の構成を有している。

【０００７】本発明の請求項１に記載の直動リンク装置
は、アクチュエータを備え、前記アクチュエータの駆動
により長手方向に伸縮自在な直動リンク装置であって、
前記アクチュエータの可動部を保持固定する保持ブレー
キを備えた構成を有している。

【０００８】この構成により、以下のような作用を有す
る。 （１）直動リンク装置により重量物を支持した状態でア
クチュエータを停止させた場合であっても、保持ブレー
キにより可動部を保持固定することができるので可動部
が重量物の重みにより従動することなく、支持状態を維
持することができる。 （２）直動リンク装置により重量物を支持した状態でア
クチュエータを停止させることができるので、アクチュ
エータにかかる負荷を低減することができると共に、ア
クチュエータの稼動エネルギの消費を抑えることができ
る。

【０００９】ここで、アクチュエータとしては、電力に
より駆動されるモータや油圧、水圧、空気圧シリンダ、
直動アクチュエータ等が用いられる。また、保持ブレー
キとしては、アクチュエータがモータ等の場合は、押圧
板の押圧による摩擦力により制動を行うもの、アクチュ
エータがシリンダの場合は、油や水の供給を停止させる
開閉弁やサーボ弁等が用いられる。また、押圧板の押圧
による摩擦力により制動を行う場合は、押圧板を押圧板
制動部に圧接させるために、両者に永久磁石を配設した
り着磁したりして磁着させてもよく、或いは、押圧板を
ばね等の弾性体の弾性力により押圧板制動部に圧接して
もよい。

【００１０】請求項２に記載の直動リンク装置は、請求
項１に記載の発明において、前記保持ブレーキは、前記
アクチュエータの停止時に、前記アクチュエータの前記
可動部を保持固定する構成を有している。

【００１１】この構成により、請求項１の作用に加え、
以下のような作用を有する。 （１）直動リンク装置により重量物を支持した状態で、
機器の故障等により不意にモータが停止した場合であっ
ても、保持ブレーキにより可動部を保持固定することに
より支持状態を維持することができるので、安定性及び
安全性に優れる。

【００１２】請求項３に記載の直動リンク装置は、請求
項２に記載の発明において、前記アクチュエータとして
のモータと、前記モータの回動軸に固定され前記直動リ
ンク装置の長手方向に配設された長尺棒状の雄螺子軸部
と、前記雄螺子軸部に螺合する雌螺子ナット部と、前記
雌螺子ナット部に固定され前記モータの駆動により前記
直動リンク装置の長手方向に摺動するインナーロッド部
と、前記モータの前記回動軸を保持固定する保持ブレー
キと、を備えた構成を有している。

【００１３】この構成により、請求項２の作用に加え、
以下のような作用を有する。 （１）保持ブレーキにより回動軸の回動を制動しインナ
ーロッド部を固定することができるので、直動リンク装
置により重量物を支持した状態でモータを停止させるこ
とができ、支持状態を維持することができる。 （２）直動リンク装置により重量物を支持した状態で静
止する場合、保持ブレーキにより静止状態を維持したま
まモータを停止させることができるので、モータにかか
る負荷トルクを軽減することができると共に、モータの
消費電力を抑えることができる。

【００１４】請求項４に記載の２足歩行ロボットは、ベ
ース部と、右足部及び左足部と、前記ベース部と前記右
足部及び前記左足部の各々に配設された複数の受動ジョ
イントと、前記ベース部に配設された前記受動ジョイン
トと前記右足部に配設された前記受動ジョイントとの
間、及び、前記ベース部に配設された前記受動ジョイン
トと前記左足部に配設された前記受動ジョイントとの間
に各々配設されたパラレルリンク機構部と、前記パラレ
ルリンク機構部のリンクとして請求項１乃至３の内いず
れか１項に記載の直動リンク装置と、備えた構成を有し
ている。

【００１５】この構成により、以下のような作用を有す
る。 （１）２足歩行ロボットの静止状態すなわち姿勢固定状
態において、保持ブレーキによりアクチュエータの可動
部を保持固定することができるので、アクチュエータの
可動部がロボットの自重等により従動することがなく静
止状態の姿勢を維持することができると共に、アクチュ
エータにかかる負荷を低減させることができる。 （２）２足歩行ロボットの静止状態すなわち姿勢固定状
態において、アクチュエータへの稼動エネルギの供給を
停止させることができるので、アクチュエータの消費エ
ネルギを低減させることができ、例えば、搭載されたバ
ッテリにより電気アクチュエータに電力が供給されてい
る場合、１回のバッテリの交換又は充電で動作できる動
作時間が長くなり２足歩行ロボットの稼動率を向上させ
ることができる。 （３）機器の故障等により動作中に不意にアクチュエー
タが停止した場合であっても、２足歩行ロボットは姿勢
を維持することができるので、転倒による２足歩行ロボ
ット自体の破損や転倒による事故が起こらず安定性及び
安全性に優れる。 （４）２足歩行ロボットの搬送時や待機時において、ア
クチュエータを駆動させることなく姿勢を維持すること
ができるので、アクチュエータにかかる負荷トルクを軽
減することができると共に、アクチュエータの稼動エネ
ルギの消費を抑えることができる。

【００１６】請求項５に記載の２足歩行ロボットは、請
求項４に記載の発明において、前記ベース部と前記右足
部との間及び前記ベース部と前記左足部との間に配設さ
れた各々３組の前記パラレルリンク機構部を備えた構成
を有している。

【００１７】この構成により、請求項４の作用に加え、
以下のような作用を有する。 （１）左右の脚部に用いられる各々のパラレルリンク機
構部は、２本のリンクを１組としてＶ字形状に配設さ
れ、それが３組配設されたスチュワートプラットフォー
ムにより構成されているので、安定性及び剛性に優れる
と共に、動作制御を簡便化することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本実施の形態１における直動リ
ンク装置の要部斜視図であり、図２（ａ）は本実施の形
態１における直動リンク装置の要部側面図であり、図２
（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線の要部矢視断面図であ
り、図３（ａ）は保持ブレーキのモータ駆動時の状態を
示す構成図であり、図３（ｂ）は保持ブレーキのモータ
停止時の状態を示す構成図である。

【００１９】図１又は図２において、１は直動リンク装
置、２１は後述のモータ、ギアユニット、保持ブレー
キ、ロータリエンコーダ等を保持する保持ケーシング、
２２は保持ケーシング２１から延設された中空状のアウ
ターチューブ部、２３はアウターチューブ部２２に挿入
され直動リンク装置１の長手方向に摺動するインナーロ
ッド部である。直動リンク装置１の伸縮はインナーロッ
ド部２３が摺動することにより行われる。２４はインナ
ーロッド部２３にその長手方向に形成された雄螺子軸挿
通孔、２５はインナーロッド部２３の外周に上下に対向
してその長手方向に形設されたロッドレール部、２６は
ロッドレール部２５が嵌合して摺動するレールガイド
部、２７はインナーロッド部２３の初期位置を検出する
初期位置センサ、２８は直動リンク装置１を伸縮させる
アクチュエータとしてのモータ、２９はモータ２８の回
動軸の回動を所定の回動速度に減速するギアユニット、
３０はモータ２８の後部側に配設された保持ブレーキ、
３１はモータ２８の回動軸の回動を検出するロータリエ
ンコーダ、３２はギアユニット２９を介して回動軸と後
述の雄螺子軸部を連結するカップリング、３３は後述の
雄螺子軸部を支持するベアリング、３４はアウターチュ
ーブ部２２の内部にインナーロッド部２３の雄螺子軸挿
通孔２４に挿通されて配設され外周が螺子切りされた雄
螺子軸部、３５はインナーロッド部２３のアウターチュ
ーブ部２２の内部側の端部の雄螺子軸挿通孔２４内に固
定され雄螺子軸部３４に螺合した雌螺子ナット部、３６
ａ、３６ｂはストッパである。

【００２０】図３において、２８はモータ、３０は保持
ブレーキ、４１はモータ２８の後部側に延設されたモー
タ２８の回動軸、４２は回動軸４１に周設されたコイル
部、４３ａ、４３ｂはコイル部４２の端子である。コイ
ル部４２の端子４３ａ、４３ｂは図示しない論理回路に
接続され、この論理回路は外部のコンピュータ等の制御
装置の指令によりリレーを介してコイル部４２に電圧を
印加又は印加を停止する。これにより、コイル部４２
は、モータ２８の駆動、停止に伴って通電、開放され
る。なお、論理回路の代わりに、端子４３ａ、４３ｂを
モータ２８に接続された駆動電源の配線に並列に接続
し、モータ２８の駆動、停止に伴って同期して電圧が印
加されるよう制御してもよい。コイル部４２に電圧を印
加するタイミングとしては、例えば、モータ２８が停止
状態にありコイル部４２に電圧が印加されていないとし
て、外部の制御装置からモータ２８を制御するモータド
ライバへモータ２８を回転させるよう速度指令が与えら
れた場合に、論理回路はコイル部４２へ電圧を印加し、
モータ２８の駆動に伴って保持ブレーキ３０を開放させ
る。コイル部４２に電圧の印加を停止するタイミングと
しては、例えば、モータ２８が駆動されコイル部４２に
電圧が印加されているとして、外部の制御装置からモー
タ２８を制御するモータドライバへモータ２８の速度を
０とする速度指令が与えられた場合に、論理回路はコイ
ル部４２への電圧の印加を停止し、モータ２８の停止に
伴って保持ブレーキ３０を作動させる。

【００２１】４４は回動軸４１に回動軸４１の長手方向
に摺動自在に配設された円板状の押圧板、４４ａは押圧
板４４の後述の押圧板制動部側に形成された押圧面、４
５は押圧板４４の中心部に穿設され回動軸４１が挿通さ
れる回動軸挿通孔、４６は回動軸４１の先端部に突設さ
れたキー、４７は押圧板４４の回動軸挿通孔４５の内周
面に形成されキー４６が嵌合して摺動するキー摺動溝、
４８は押圧板４４のモータ２８側に押圧面４４ａに対向
して配設された押圧板制動部である。

【００２２】ここで、押圧板４４と押圧板制動部４８
は、互いに磁着される構成となっている。押圧板４４は
少なくとも押圧面４４ａにおいてＳ極又はＮ極に磁化さ
れ、押圧面４４ａに対向して配設されている押圧板制動
部４８はＮ極又はＳ極に磁化されている。また、押圧板
４４と押圧板制動部４８は各々所定の磁極が着磁された
永久磁石を用いてもよく、或いはコイル等を巻線して通
電により所定の磁力が発生するようにしてもよい。例え
ば、押圧板４４がＳ極に磁化され、押圧板制動部４８が
Ｎ極に磁化されている場合、コイル部４２により発生す
る磁力は、押圧板４４のＳ極と反発するようにＳ極に設
定される。また、押圧板制動部４８の磁力はコイル部４
２の通電により発生する磁力より小さくなるよう設定さ
れている。コイル部４２に通電されている際には、コイ
ル部４２の押圧板４４側に発生するＳ極の磁力が、押圧
板制動部４８のＮ極の磁力より大きいため、押圧板４４
はモータ２８の後部側へ反発され、押圧板制動部４８か
ら離隔される。また、保持ブレーキ３０による制動力
は、押圧板４４が押圧板制動部４８に押圧される押圧力
に比例する。押圧板４４の押圧板制動部４８への押圧力
は、押圧板４４や押圧板制動部４８のＳ極又はＮ極の磁
力、及びコイル部４２により発生する磁力を適宜設定す
ることにより調整される。特に、コイル部４２に印加さ
れる電圧を大きくすることで、コイル部４２に発生する
磁力を大きくすることができる。なお、保持ブレーキ３
０による制動力は、ギアユニット２９の減速比や雄螺子
軸部３４とそれに螺合している雌螺子ナット部３５のリ
ード角等を考慮して設定されることが好ましい。また、
保持ブレーキ３０が設定された制動力を得ることができ
るように、コイル部４２に印加される電圧が設定される
ことが好ましい。

【００２３】また、押圧板４４は、押圧板４４の回動軸
挿通孔４５に形成されたキー摺動溝４７に回動軸４１の
周面に突設されたキー４６が摺動自在に嵌合しているた
め、回動軸４１の回動に伴って連動して回動すると共
に、回動軸４１の長手方向に自在に摺動する。なお、図
示していないが、キー摺動溝４７の少なくともモータ２
８側の端部には、キー４１の抜け防止のためにストッパ
を配設することが好ましい。

【００２４】以上のように構成された本実施の形態１に
おける直動リンク装置について、以下その動作を図を用
いて説明する。

【００２５】図１又は図２に示すように、モータ２８が
駆動されると、モータ２８の回動軸が回動し、ギアユニ
ット２９により所定の減速比で減速され、雄螺子軸部３
４が回動する。雄螺子軸部３４にはインナーロッド部２
３に固定された雌螺子ナット部３５が螺合している。こ
こで、インナーロッド部２３は外周面に設けられたロッ
ドレール部２５がレールガイド２６に嵌合しているた
め、長手方向には摺動するが軸周方向には回動しない。
これにより、雄螺子軸部３４が回動すると、送り螺子機
構により雌螺子ナット部３５を介してインナーロッド部
２３がその長手方向に摺動する。このようにして、直動
リンク装置１が伸縮する。

【００２６】モータ２８の駆動時には、図３（ａ）に示
すように、保持ブレーキ３０のコイル部４２に電圧が印
加され通電される。本実施の形態１においては、モータ
２８の駆動に伴って、コイル部４２に２４ボルトの電圧
が印加されるようにした。コイル部４２に通電される
と、コイル部４２により押圧板４４側にＳ極の磁力が発
生するため、押圧板４４に与えられたＳ極の磁力は、コ
イル部４２の押圧板４４側に発生したＳ極の磁力と反発
して、押圧板４４はモータ２８の後部側へ付勢される。
このように、モータ２８の駆動時には、押圧板４４が押
圧板制動部４８から離隔するため、押圧板４４は回動軸
４１に連動して抵抗なく回動する。

【００２７】モータ２８が停止時すると、図３（ｂ）に
示すように、保持ブレーキ３０のコイル部４２への電圧
の印加が停止される。コイル部４２の印加電圧の停止に
より、押圧板制動部４８のＮ極と押圧板４４のＳ極が引
き合って押圧板４４は押圧板制動部４８側へ付勢され、
押圧面４４ａにおいて押圧板制動部４８に圧設する。こ
のように、モータ２８の停止時には、押圧板４２の押圧
面４４ａが押圧板制動部４８に当接し押圧されるため、
回動軸４１は押圧面４４ａにおける摩擦力により制動さ
れる。

【００２８】回動軸４１が制動されると、図２に示すよ
うに、直動リンク装置１の雄螺子軸部３４が固定される
ためインナーロッド部２３が固定され、直動リンク装置
１の長手方向に力が加えられた場合であっても摺動する
ことはない。このように、モータ２８の停止時には直動
リンク装置１が伸縮することはない。

【００２９】なお、本実施の形態１においては、保持ブ
レーキ３０をモータ２８の後部側に配設しているが、こ
れに限られるものではなく、保持ブレーキ３０をモータ
２８の前部側に配設してもよい。また、本実施の形態１
においては、保持ブレーキ３０は押圧板４４を磁力によ
り押圧して制動力を発生させているが、これに限られる
ものではなく、コイルばねや板ばね等の弾性体の弾性力
により押圧板を押圧し制動させてもよい。また、本実施
の形態１においては、直動リンク装置１はアクチュエー
タとしてモータを用いた送り螺子機構により長手方向に
伸縮自在に形成されているが、これに限られるものでは
なく、モータを用いた送り螺子機構の代わりに油圧、水
圧、空気圧等を用いたシリンダやラック・ピニオン等を
介して回転運動を直線運動に変換する形式等の直動型ア
クチュエータを用いてもよい。油圧シリンダを用いた場
合は、シリンダ内への油の供給を停止させる又はシリン
ダからの油の流出を停止させる開閉弁やサーボ弁等を保
持ブレーキとして用いることができる。この場合、この
開閉弁やサーボ弁の開閉のタイミングは、本実施の形態
１で説明した保持ブレーキの作動のタイミングと同様で
あり、これにより、同様の効果を得ることができる。

【００３０】以上のように、本実施の形態１における直
動リンク装置は構成されているので、以下のような作用
を有する。 （１）保持ブレーキ３０によりモータ２８回動軸４１の
回動を制動することができるので、直動リンク装置１に
より重量物を支持した状態でモータ２８を停止させるこ
とができ、支持状態を維持することができる。 （２）直動リンク装置１により重量物を支持した状態で
静止する場合、保持ブレーキ３０により静止状態を維持
したままモータ２８を停止させることができるので、モ
ータ２８にかかる負荷トルクを軽減することができると
共に、モータ２８の消費電力を抑えることができる。 （３）直動リンク装置１により重量物を支持した状態
で、機器の故障等により不意にモータ２８が停止した場
合であっても、保持ブレーキ３０により回動軸４１を保
持固定することにより支持状態を維持することができる
ので、安定性及び安全性に優れる。

【００３１】次に、実施の形態１で説明した直動リンク
装置を用いた２足歩行ロボットについて説明する。 （実施の形態２）図４は本実施の形態２における２足歩
行ロボットの斜視図である。

【００３２】図４において、１は実施の形態１において
説明した直動リンク装置、１０１は本実施の形態２にお
ける２足歩行ロボット、１０１ａは２足歩行ロボット１
０１の右脚のパラレルリンク機構部、１０１ｂは２足歩
行ロボット１０１の左脚のパラレルリンク機構部、１０
２はベース部、１０３はベース部１０２の下部に離隔し
て配設された右足部、１０３ａは右足部１０３の上部に
固定された平板状の固定板、１０４はベース部１０２の
下部に離隔して右足部１０３に並設された左足部、１０
４ａは左足部１０４の上部に固定された平板状の固定
板、１０６はベース部１０２の下面側の所定位置に固定
されたベース部側自在受動ジョイント、１０７は右足部
１０３及び左足部１０４の固定板１０３ａ、１０４ａの
上面側の所定位置に固定された足部側自在受動ジョイン
ト、１０８はベース部１０２の上面に配設された制御装
置部、１０９は制御装置部１０８の後部に配設された制
御用コンピュータ、１１０はジャイロ、１１１はバッテ
リ、１１２はモータ駆動用回路部である。

【００３３】ここで、直動リンク装置１は、２つを１組
として上端部が各々ベース部側自在受動ジョイント１０
６に連結され下端部が１つの足部側自在受動ジョイント
１０７に連結されたＶ字形状に配設されている。１組の
直動リンク装置１は、右脚及び左脚に各々３組ずつ、平
面視三角形状に配設され、片脚に６本、合計１２本が配
設されている。すなわち、本実施の形態１における２足
歩行ロボット１０１の左右の脚部は、各々スチュワート
プラットフォームにより構成されている。これにより、
動作の安定性及び強度に優れる。また、１つのベース部
側自在受動ジョイント１０６には１つの直動リンク装置
１の上端部が連結され、１つの足部側自在受動ジョイン
ト１０７には２つの直動リンク装置１の下端部が連結さ
れている。ジャイロ１１０、バッテリ１１１、モータ駆
動用回路部１１２は制御装置部１０８に配設されてい
る。本実施の形態２においては、バッテリ１１１として
ニッケル水素バッテリを使用した。また、右足部１０３
及び左足部１０４の底面側に、床反力を検出する６軸力
覚センサを設けることもできる。６軸力覚センサは、各
軸方向の力３成分と各軸周りのモーメント３成分を同時
に且つ逐次連続的に高精度で検出することができる。ま
た、６軸力覚センサで検出された値を基にＺＭＰ（Ｚｅ
ｒｏ ＭｏｍｅｎｔＰｏｉｎｔ）制御を行うこともでき
る。

【００３４】以上のように構成された本実施の形態２に
おける２足歩行ロボットについて、以下その動作を図を
用いて説明する。なお、本実施の形態２においては、２
足歩行ロボット１０１の右脚の動作について説明する。
左脚の動作については右脚と同様であるので説明を省略
する。

【００３５】右脚を動作させる場合、予め設定された歩
行パターンに基づいて右足部１０３の逆運動学を計算
し、算出された値に基づいて直動リンク装置１の各々の
モータ２８を駆動させ、インナーロッド部２３を摺動さ
せて直動リンク装置１を伸縮させる。直動リンク装置１
とベース部１０２又は右足部１０３との連結部分に配設
されているベース部側自在受動ジョイント１０６、足部
側自在受動ジョイント１０７は、直動リンク装置１の伸
縮に追従してこれを妨げることなく円滑に従動する。直
動リンク装置１のモータ２８の回動は各々に配設された
ロータリエンコーダ３１により検出され、取得された検
出値は角度データとしてフィードバックされ、直動リン
ク装置１はフィードバック制御される。これにより、右
足部１０３は、一歩踏み出す動作やその場で足踏みする
動作等を行うことができる。更に、このような動作を右
足部１０３と左足部１０４で交互に連続して行うことに
より、歩行動作を行うことができる。

【００３６】２足歩行ロボット１０１が動作状態にある
場合、モータ２８へ電力の供給がなされ、コイル部４２
へも通電されている。これにより、保持ブレーキ３０は
開放されている。２足歩行ロボット１０１が静止状態す
なわち姿勢固定状態にある場合、モータ２８への電力の
供給を停止させると、それに伴って、コイル部４２への
通電が停止され、保持ブレーキ３０によりモータ２８の
回動軸４１を保持固定し、インナーロッド部２３を固定
する。これにより、直動リンク装置１が自重により従動
して伸縮することがなく静止状態の姿勢を維持すること
ができる。

【００３７】なお、本実施の形態２において、保持ブレ
ーキ３０の作動やモータ２８の停止を行うことができる
外部スイッチを設けることもできる。これにより、２足
歩行ロボット１０１の操作者は、操作中に危険を察知し
た場合、速やかに２足歩行ロボット１０１の動作を停止
させることができると共に、２足歩行ロボット１０１は
姿勢を維持することができるので、急停止の際に転倒に
よる２足歩行ロボット１０１自体の破損や転倒による事
故が起こらず安定性及び安全性に優れる。

【００３８】以上のように、本実施の形態２における２
足歩行ロボットは構成されているので、以下のような作
用を有する。 （１）２足歩行ロボット１０１の静止状態すなわち姿勢
固定状態において、保持ブレーキ３０によりモータ２８
の回動軸４１を保持固定することができるので、インナ
ーロッド部２３が自重により従動することがなく静止状
態の姿勢を維持することができると共に、モータ２８に
かかる負荷を低減させることができる。 （２）２足歩行ロボット１０１の静止状態すなわち姿勢
固定状態において、モータ２８への電力の供給を停止さ
せることができるので、モータ２８の消費エネルギを低
減させることができ、搭載されたバッテリ１１１の１回
の交換又は充電で動作できる動作時間が長くなり２足歩
行ロボット１０１の稼動率を向上させることができる。 （３）機器の故障等により動作中に不意にモータ２８が
停止した場合であっても、２足歩行ロボット１０１は姿
勢を維持することができるので、転倒による２足歩行ロ
ボット１０１自体の破損や転倒による事故が起こらず安
定性及び安全性に優れる。 （４）２足歩行ロボット１０１の搬送時や待機時におい
て、モータ２８を駆動させることなく姿勢を維持するこ
とができるので、モータ２８にかかる負荷トルクを軽減
することができると共に、モータ２８の電力消費を抑え
ることができる。 （５）脚部が各々ベース部１０２と右足部１０３、左足
部１０４との間に複数の直動リンク装置１を並列に配設
したパラレルリンク機構により形成されているので、右
足部１０３及び左足部１０４における出力が大きく、大
きな負荷に耐えることができ重量物の搬送が可能で実用
性に優れる。 （６）２足歩行ロボット１０１の左右の脚部が各々ベー
ス部１０２と右足部１０３及び左足部１０４との間に複
数の直動リンク装置１を並列に配設したパラレルリンク
機構により形成されているので、大きな負荷に耐えるこ
とができ重量物の搬送が可能で実用性に優れると共に、
２足歩行ロボット１０１の脚部の動作に上半身の補償動
作を必要としないため、重量の大きい上半身を搭載又は
組み込むことができ設計の自由度に優れる。 （７）歩行動作中における直動リンク装置１の可動変位
の誤差による右足部１０３又は左足部１０４の位置誤差
が平均化されるため、高精度の動作を行うことができる
と共に、直動リンク装置１の変位を検出するロータリエ
ンコーダ３１に高い分解能を必要としないため生産性に
優れる。 （８）各々の直動リンク装置１には引っ張り力及び圧縮
力のみが印加され曲げモーメントが加わらないため、強
度及び剛性に優れると共に、材質や形状の選択の幅が広
がり設計の自由度に優れる。また、雄螺子軸部３４と雌
螺子ナット部３５を用いた送り螺子機構によりインナー
ロッド部２３を摺動させることで、制御が容易で且つ強
度及び剛性に優れる。 （９）複数の直動リンク装置１として同一の構造のもの
を用いることができるので、製造時の省コスト性及び省
力性に優れると共に、メンテナンス性を向上させること
ができる。 （１０）直動リンク装置１が２つを１組としてＶ字形状
に配設され、右足部及び左足部に各々少なくとも３組配
設され平面視三角形状に配設されているので、２足歩行
ロボットの左右の脚部が各々スチュワートプラットフォ
ームにより構成され安定性及び強度に優れる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の直動リン
ク装置及びそれを備えた２足歩行ロボットによれば以下
のような有利な効果が得られる。

【００４０】請求項１に記載の発明によれば、 （１）直動リンク装置により重量物を支持した状態でア
クチュエータを停止させた場合であっても、保持ブレー
キにより可動部を保持固定することができるので可動部
が重量物の重みにより従動することなく、支持状態を維
持することができる直動リンク装置を提供することがで
きる。 （２）直動リンク装置により重量物を支持した状態でア
クチュエータを停止させることができるので、アクチュ
エータにかかる負荷を低減することができると共に、ア
クチュエータの稼動エネルギの消費を抑えることができ
る直動リンク装置を提供することができる。

【００４１】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の効果に加え、 （１）直動リンク装置により重量物を支持した状態で、
機器の故障等により不意にモータが停止した場合であっ
ても、保持ブレーキにより可動部を保持固定することに
より支持状態を維持することができるので、安定性及び
安全性に優れる直動リンク装置を提供することができ
る。

【００４２】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
の効果に加え、 （１）保持ブレーキにより回動軸の回動を制動しインナ
ーロッド部を固定することができるので、直動リンク装
置により重量物を支持した状態でモータを停止させるこ
とができ、支持状態を維持することができる直動リンク
装置を提供することができる。 （２）直動リンク装置により重量物を支持した状態で静
止する場合、保持ブレーキにより静止状態を維持したま
まモータを停止させることができるので、モータにかか
る負荷トルクを軽減することができると共に、モータの
消費電力を抑えることができる直動リンク装置を提供す
ることができる。

【００４３】請求項４に記載の発明によれば、 （１）２足歩行ロボットの静止状態すなわち姿勢固定状
態において、保持ブレーキによりアクチュエータの可動
部を保持固定することができるので、アクチュエータの
可動部がロボットの自重等により従動することがなく静
止状態の姿勢を維持することができると共に、アクチュ
エータにかかる負荷を低減させることができる２足歩行
ロボットを提供することができる。 （２）２足歩行ロボットの静止状態すなわち姿勢固定状
態において、アクチュエータへの稼動エネルギの供給を
停止させることができるので、アクチュエータの消費エ
ネルギを低減させることができ、例えば、搭載されたバ
ッテリにより電気アクチュエータに電力が供給されてい
る場合、１回のバッテリの交換又は充電で動作できる動
作時間が長くなり２足歩行ロボットの稼動率を向上させ
ることができる２足歩行ロボットを提供することができ
る。 （３）機器の故障等により動作中に不意にアクチュエー
タが停止した場合であっても、２足歩行ロボットは姿勢
を維持することができるので、転倒による２足歩行ロボ
ット自体の破損や転倒による事故が起こらず安定性及び
安全性に優れる２足歩行ロボットを提供することができ
る。 （４）２足歩行ロボットの搬送時や待機時において、ア
クチュエータを駆動させることなく姿勢を維持すること
ができるので、アクチュエータにかかる負荷トルクを軽
減することができると共に、アクチュエータの稼動エネ
ルギの消費を抑えることができる２足歩行ロボットを提
供することができる。

【００４４】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
の効果に加え、 （１）左右の脚部に用いられる各々のパラレルリンク機
構部は、２本のリンクを１組としてＶ字形状に配設さ
れ、それが３組配設されたスチュワートプラットフォー
ムにより構成されているので、安定性及び剛性に優れる
と共に、動作制御を簡便化することができる２足歩行ロ
ボットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１における直動リンク装置の要部斜
視図

【図２】（ａ）実施の形態１における直動リンク装置の
要部側面図 （ｂ）図２（ａ）のＡ−Ａ線の要部矢視断面図

【図３】（ａ）保持ブレーキのモータ駆動時の状態を示
す構成図 （ｂ）保持ブレーキのモータ停止時の状態を示す構成図

【図４】実施の形態２における２足歩行ロボットの斜視
図

【符号の説明】

１ 直動リンク装置 ２１ 保持ケーシング ２２ アウターチューブ部 ２３ インナーロッド部 ２４ 雄螺子軸挿通孔 ２５ ロッドレール部 ２６ レールガイド部 ２７ 初期位置センサ ２８ モータ ２９ ギアユニット ３０ 保持ブレーキ ３１ ロータリエンコーダ ３２ カップリング ３３ ベアリング ３４ 雄螺子軸部 ３５ 雌螺子ナット部 ３６ａ、３６ｂ ストッパ ４１ 回動軸 ４２ コイル部 ４３ａ、４３ｂ 端子 ４４ 押圧板 ４４ａ 押圧面 ４５ 回動軸挿通孔 ４６ キー ４７ キー摺動溝 ４８ 押圧板制動部 １０１ ２足歩行ロボット １０２ ベース部 １０３ 右足部 １０３ａ 固定板 １０４ 左足部 １０４ａ 固定板 １０６ ベース部側自在受動ジョイント １０７ 足部側自在受動ジョイント １０８ 制御装置部 １０９ 制御用コンピュータ １１０ ジャイロ １１１ バッテリ １１２ モータ駆動用回路部

フロントページの続き (72)発明者 高本 陽一 福岡県北九州市小倉北区浅野三丁目８番１ 号 株式会社テムザック内 (72)発明者 馬場 勝之 福岡県北九州市小倉北区浅野三丁目８番１ 号 株式会社テムザック内 (72)発明者 井野 重秋 福岡県北九州市小倉北区浅野三丁目８番１ 号 株式会社テムザック内 Ｆターム(参考） 3C007 AS36 CS08 HS27 HT11 HT20 HT40 WA03 WA13 WC22 3J058 CC13 CC77 FA34

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクチュエータを備え、前記アクチュエ
   ータの駆動により長手方向に伸縮自在な直動リンク装置
   であって、前記アクチュエータの可動部を保持固定する
   保持ブレーキを備えていることを特徴とする直動リンク
   装置。
2. 【請求項２】 前記保持ブレーキは、前記アクチュエー
   タの停止時に、前記アクチュエータの前記可動部を保持
   固定することを特徴とする請求項１に記載の直動リンク
   装置。
3. 【請求項３】 前記アクチュエータとしてのモータと、
   前記モータの回動軸に固定され前記直動リンク装置の長
   手方向に配設された長尺棒状の雄螺子軸部と、前記雄螺
   子軸部に螺合する雌螺子ナット部と、前記雌螺子ナット
   部に固定され前記モータの駆動により前記直動リンク装
   置の長手方向に摺動するインナーロッド部と、前記モー
   タの前記回動軸を保持固定する保持ブレーキと、を備え
   ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の直動リ
   ンク装置。
4. 【請求項４】 ベース部と、右足部及び左足部と、前記
   ベース部と前記右足部及び前記左足部の各々に配設され
   た複数の受動ジョイントと、前記ベース部に配設された
   前記受動ジョイントと前記右足部に配設された前記受動
   ジョイントとの間、及び、前記ベース部に配設された前
   記受動ジョイントと前記左足部に配設された前記受動ジ
   ョイントとの間に各々配設されたパラレルリンク機構部
   と、前記パラレルリンク機構部のリンクとして請求項１
   乃至３の内いずれか１項に記載の直動リンク装置と、備
   えていることを特徴とする２足歩行ロボット。
5. 【請求項５】 前記ベース部と前記右足部との間及び前
   記ベース部と前記左足部との間に配設された各々３組の
   前記パラレルリンク機構部を備えていることを特徴とす
   る請求項４に記載の２足歩行ロボット。