JP7510836B2 - Power transmission device and robot device - Google Patents

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Description

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。 The present invention relates to a power transmission device and a robot device, and is suitable for use in, for example, the joint mechanism of a robot arm.

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。 Conventionally, in humanoid robots, it is common for each joint mechanism of a multi-joint robot arm to be equipped with a single actuator for each rotation axis.

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。 In such robot arms, cables are arranged for power supply and signal transmission to drive and control the end effector at the tip of the arm. These cables are housed inside the robot and connect to each part via inside the robot in order to save space and prevent contact or interference with the arm or peripheral devices.

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。 This cable is a flexible member, and when it is installed inside the robot arm, there is a risk that it may be damaged due to friction with the casing or twisting at the points where it rotates around the joints.

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）。 For this reason, in the past, in robots equipped with articulated arms, a cable has been arranged to pass through the hollow part of the robot arm, and a folded part of the cable has been provided around the outer periphery of the motor at the joint, to prevent the cable from twisting or breaking (see Patent Document 1).

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）。 In addition, in a robot equipped with an articulated arm, a guide part has been provided on the periphery of the receiving part of the arm, and a flexible cable is guided from one side of the arm to the other side via the guide part, thereby preventing the cable from twisting locally (see Patent Document 2).

特開２０１７－１３１９６９号公報JP 2017-131969 A 特開２０１８－１５８７２号公報JP 2018-15872 A

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。 However, in robots equipped with articulated arms such as those in Patent Documents 1 and 2, all they do is reduce the flexibility of the cable by preventing excessive load from being applied to the joints when they rotate. This means that there is a limit to the durability of the cable, and there is a problem that it cannot be said to be sufficient for practical use.

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。 The present invention was made in consideration of the above points, and aims to propose a power transmission device and robot device that can reduce the space of the entire device and improve the durability of the cables.

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。 In order to solve the above problem, the present invention provides a pair of actuators each having an output shaft with a drive gear of the same structure engaged thereto, a support frame for fixedly supporting the pair of actuators in a state in which the corresponding drive gears are disposed so as to face each other coaxially and inwardly, a driven rotor having a differential gear engaged with each drive gear of the pair of actuators in a contacting or non-contacting manner and rotating integrally with the differential gear , with a notch formed in the support frame as a movable area , and a cylindrical output shaft engaged with the support frame such that the axial direction is perpendicular to the output shaft of each actuator, and a pair of actuators are moved in response to the rotation of the cylindrical output shaft. The system includes an additional actuator that rotates the support frame together with the actuator, and a power supply control cable that is arranged to pass through a gap formed between a pair of opposing drive gears in the support frame and a hollow portion formed in the driven rotor and the differential gear along the rotation center of the differential gear, via a through hole of a predetermined diameter formed along the axial center of the cylindrical output shaft of the additional actuator and a frame through hole of the same diameter formed in the support frame and communicating with the through hole of the cylindrical output shaft, and a power supply control cable that is arranged to pass through the gap formed between a pair of opposing drive gears in the support frame and a hollow portion formed in the driven rotor and the differential gear along the rotation center of the differential gear, and power is supplied to the pair of actuators and the additional actuator via the power supply control cable.

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。 As a result, in the power transmission device, when the support frame is rotated relative to the additional actuator, the power control cable is not at all affected by the rotational movement and direction of the cylindrical output shaft of the additional actuator, and when the driven rotor is rotated relative to the support frame, the power control cable is not at all affected by the rotational movement and direction of the driven rotor. Therefore, in the power transmission device, the power control cable can be arranged in a movable part having a rotation mechanism without applying any load such as twisting or breaking.

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。 In addition, the present invention includes a control unit that drives and controls each of the pair of actuators and the additional actuator , and the control unit rotates both actuators simultaneously in the same direction to rotate the differential gear and the driven rotor, which are fixed in a non-rotating state, around the output shafts of the pair of actuators as the center of rotation relative to the support frame, while simultaneously rotating both actuators in opposite directions to rotate the differential gear and the driven rotor relative to the support frame.

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。 As a result, in the power transmission device, the control unit can rotate the driven rotor relative to the support frame while simultaneously driving and rotating the pair of actuators to apply double the torque. At this time, the control unit can change the rotation direction of the driven rotor relative to the support frame by switching between driving and rotating the pair of actuators in the same or opposite directions.

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。 Furthermore, in the present invention, instead of simultaneously driving and rotating both actuators in opposite directions, the control unit drives and rotates only one of the actuators in a desired direction to rotate the differential gear and the driven rotor relative to the support frame .

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。 As a result, in the power transmission device, when the driven rotor is rotated integrally in response to the rotation of the differential gear, only one of the pair of actuators is rotationally driven and the other is torque-free, so that the rotational torque of the differential gear can be applied only from one of the actuators.

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。 Furthermore, in the present invention, a robot device equipped with the above-mentioned power transmission device includes first and second arms connected to be rotatable in a specific direction based on a joint portion, the first arm has a support frame , and the second arm has a driven rotor, the joint portion is composed of a pair of actuators, a pair of drive gears, an additional actuator and a differential gear, and a power supply control cable is arranged inside the first arm and the second arm via the joint portion.

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。 As a result, in the robot device, the second arm can be rotated relative to the first arm in a specific direction corresponding to the joint, while the second arm can be rotated relative to the first arm in a twisting direction about a rotation center that is a direction perpendicular to the specific direction. In addition, in the robot device, by applying additional actuators to base joints of the limbs of a humanoid robot, such as shoulder joints and hip joints, it becomes possible to make the entire mechanism of the base joints compact.

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。 The present invention makes it possible to realize a power transmission device and a robot device that can reduce the space required for the entire device and improve the durability of the cables.

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。1 is a conceptual diagram showing an external configuration of a power transmission device according to a first embodiment. 図１に示す動力伝達装置の２方向からの断面図である。2 is a cross-sectional view of the power transmission device shown in FIG. 1 from two directions. 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。2A and 2B are a cross-sectional view and an exploded view showing a configuration of an actuator in the power transmission device. 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。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration of a robot arm in the first embodiment. 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。5A to 5C are cross-sectional views of the robot arm shown in FIG. 4 from two directions. 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。FIG. 11 is a conceptual diagram showing a configuration of a power transmission device according to a second embodiment. 図６に示すロボットレッグの概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram of the robot leg shown in FIG. 他の実施の形態における動力伝達装置の概念図である。FIG. 13 is a conceptual diagram of a power transmission device according to another embodiment. 図８に示す動力伝達装置の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of the power transmission device shown in FIG. 8 . 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。FIG. 13 is a conceptual diagram showing a configuration of a robot device to which a power transmission device according to another embodiment is applied.

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。 One embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

（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。 (1) Configuration of a power transmission device according to a first embodiment Fig. 1 shows a power transmission device 1 according to a first embodiment. Fig. 2(A) and (B) are cross-sectional views of the power transmission device in Fig. 1 taken along arrows A-A' and B-B'. Arrows A-A' and B-B' are perpendicular to each other.

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。 In FIG. 1, the power transmission device 1 has a housing portion 3 on which a pair of actuators 2 are mounted, and a driven rotor 4 that is rotatably engaged with the housing portion 3 in two different rotational directions. In FIG. 1, the housing ends of the housing portion 3 and the driven rotor 4 are omitted.

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。 As shown in Figures 2(A) and (B), the housing section 3 has a pair of actuators 2, each of which has an identical bevel gear 6 engaged at the tip of the output shaft 5, and the actuators 2, each of which has the same structure, are fixed and held in place with the corresponding bevel gears 6 positioned coaxially and facing inward.

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。 The driven rotor 4 has a differential gear 15 that meshes with each bevel gear 6 of the pair of actuators 2, and rotates together with the differential gear 15.

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。 A power supply control cable 20 is arranged to pass through the gap G1 formed between a pair of opposing bevel gears 6 in the housing portion 3 and the hollow portion H1 formed along the rotation center of the differential gear 15 in the driven rotor 4 and the differential gear 15. The pair of actuators 2 in the housing portion 3 are each supplied with power and receive control signals, etc., via the power supply control cable 20.

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。 In this way, in the power transmission device 1, the power supply control cable 20 is arranged to pass through the gap G1 in the housing portion 3 and the hollow portion H1 in the driven rotor 4 including the differential gear 15, so that when the driven rotor 4 is rotated relative to the housing portion 3, the power supply control cable 20 is not affected at all by the rotational motion and direction of the driven rotor 4.

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。 Therefore, in the power transmission device 1, it is possible to arrange the power supply control cable 20 in the movable part having the rotation mechanism without applying any load such as twisting or breaking.

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。 As shown in Figures 3(A) and (B), the actuator 2 is, for example, a flat brushless DC motor, and includes a stator 30 having an armature winding, and a rotor 40 including a group of permanent magnets rotatably supported relative to the stator.

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。 The rotor 40 of this actuator 2 is composed of a Halbach array of permanent magnets (a circular array of individual magnets) 41 and an annular band 42 made of a high magnetic susceptibility material that surrounds the outer periphery of the permanent magnets 41.

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。 Here, the Halbach array permanent magnet group 41 is a combination of a main magnetic pole magnet in which north and south poles are alternately arranged in the radial direction of the rotor 40, and auxiliary magnets magnetized in a direction other than the radial direction (circumferential direction) on both circumferential sides of the main magnetic pole magnet, and by optimizing the direction of the magnetic poles, it is possible to strengthen the magnetic field strength in a specific direction.

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。 Each individual magnet in the permanent magnet group 41 is arranged such that the magnetic field of adjacent magnets in an array segment (e.g., a unit of 8 magnets) is tilted at 45 degrees from each other, so that the composite magnetic field is generated perpendicular to the array direction (towards the inner center) and the magnetic field shape approximates a sine wave.

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。 The annular band 42 is designed to have a predetermined thickness around its outer periphery so as to confine the magnetic field lines emanating from the permanent magnet group 41 and increase the internal magnetic field.

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。 The stator 30 of the actuator 2 has a ring-shaped fixed pole 31 consisting of an armature winding wound around each iron core, and a reducer 32 that converts the rotational speed of the rotor 40 of the actuator 2 to a predetermined reduction ratio and outputs it. The ring-shaped fixed pole 31 is designed to ensure the maximum magnetic field in relation to the rotor by the dimensions, volume, and outer diameter of the core and the number of cores arranged (number of teeth). The ring-shaped fixed pole 31 also has a ring member that supports each core in an annular shape and has a thickness designed to confine the generated magnetic field and prevent magnetic flux leakage in the direction of the center of rotation.

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。 In addition, in the actuator 2, the number of individual magnets in the permanent magnet group 41 of the rotor 40 and the number of cores (number of poles) of the ring-shaped fixed pole 31 of the stator 30 are set to have optimal magnetic pole pairs so that the driving torque can be maximized.

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。 The motion transmission device 1 has a built-in actuator control unit (not shown) consisting of an MCM (Multi-Chip Module) equipped with a CPU (Central Processing Unit), memory, etc., and is configured to drive and control the pair of actuators 2.

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。 The actuator control unit controls the actuators 2 to rotate simultaneously in the same direction, rotating the differential gears 15 and driven rotors 4, which are fixed in a non-rotating state, around the output shafts 5 of the pair of actuators 2 as the center of rotation relative to the housing unit 3, while simultaneously rotating the actuators 2 in the opposite direction, rotating the differential gears 15 and driven rotors 4 relative to the housing unit 3.

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。 As a result, in the power transmission device 1, the actuator control unit can rotate the driven rotor 4 relative to the housing part 3 while simultaneously driving and rotating the pair of actuators 2 to apply double the torque. In this case, the actuator control unit can change the rotation direction of the driven rotor 4 relative to the housing part 3 by switching between driving and rotating the pair of actuators 2 in the same or opposite directions.

（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。 (2) Configuration of Robot Arm in First Embodiment A case where the power transmission device 1 shown in Fig. 1 is applied to a robot arm 60 will be described with reference to Fig. 4 and Figs. 5(A) and (B). Figs. 5(A) and (B) are cross-sectional views of the robot arm 60 in Fig. 4 taken along the lines of arrows A-A' and B-B'.

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。 In the robot arm 60, the power transmission device 1 is applied to the shoulder joint and elbow joint, and the power control cable 20 drawn from the robot device body is arranged on the hand side through both the shoulder joint and elbow joint.

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。 That is, as shown in FIG. 4, the robot arm 60 includes a shoulder body frame 61 and an upper arm arm 62 connected to be rotatable in a specific direction with the power transmission device 1 serving as the shoulder joint, and an upper arm arm 62 and a forearm arm 63 connected to be rotatable in a specific direction with the power transmission device 1 serving as the elbow joint.

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。 As shown in Figures 5(A) and (B), in the power transmission device 1 that serves as the shoulder joint, the housing 3 constitutes a part of the shoulder body frame 61, the driven rotor 4 constitutes a part of the upper arm arm 62, and the shoulder joint is composed of a pair of bevel gears 6 and a differential gear 15. The power supply control cable 20 is arranged inside the shoulder body frame 61 and the upper arm arm 62 via the shoulder joint.

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。 In this way, in the robot arm 60, the power transmission device 1 can rotate the upper arm arm 62 relative to the shoulder body frame 61 in a specific direction corresponding to the shoulder joint, while also rotating the upper arm arm 62 relative to the shoulder body frame 61 in a twisting direction with the perpendicular direction to the specific direction as the center of rotation.

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。 In the power transmission device 1, which is the elbow joint, the housing 3 constitutes a part of the upper arm arm 62, and the driven rotor 4 constitutes a part of the forearm arm 63, and the elbow joint is composed of a pair of bevel gears 6 and a differential gear 15. The power supply control cable 20 drawn out through the shoulder joint is arranged inside the upper arm arm 62 and the forearm arm 63 via the joint.

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。 In this way, in the robot arm 60, the power transmission device 1 can rotate the forearm arm 63 relative to the upper arm arm 62 in a specific direction corresponding to the elbow joint, while rotating the forearm arm 63 relative to the upper arm arm 62 in a twisting direction with the perpendicular direction to the specific direction as the center of rotation.

（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。 (3) Configuration of the power transmission device in the second embodiment Figures 6(A) and (B) show a power transmission device 70 in the second embodiment. In the power transmission device 70 shown in Figures 6(A) and (B), a housing portion 71 on which a pair of actuators 2 are mounted has a driving pulley 72 engaged with the output shaft 5 of the actuator 2, and a pair of bevel gears (driven pulleys) 74 of the same structure that are engaged with the driving pulleys 72 via wires 73, and that face each other coaxially and inwardly.

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。 In this housing part 71, a differential gear 75 is meshed with each bevel gear 74, and a driven rotor 76 rotates integrally with the differential gear 75. In Figures 6 (A) and (B), the housing end of the driven rotor 76 is omitted.

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。 A power supply control cable 20 is arranged to pass through the gap formed between a pair of opposing bevel gears 74 in the housing part 71 and through a hollow portion formed along the rotation center of the differential gear 75 in the driven rotor 76 and the differential gear 75. The pair of actuators 2 in the housing part 71 are each supplied with power via the power supply control cable 20.

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。 In this way, in the power transmission device 70, the power supply control cable 20 is arranged to pass through the gap in the housing portion 71 and the hollow portion in the driven rotor 76 including the differential gear 75, so that when the driven rotor 76 is rotated relative to the housing portion 71, the power supply control cable 20 is not affected at all by the rotational motion and direction of the driven rotor 76.

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。 Therefore, in the power transmission device 70, it is possible to arrange the power supply control cable 20 in a movable part having a rotation mechanism without applying any load such as twisting or breaking.

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。 The actuator 2 and the structure of the actuator 2 are the same as those shown in Figs. 3(A) and (B) above. The actuator control unit in the power transmission device 70 controls the actuators 2 to rotate simultaneously in the same direction, rotating the differential gears 75 and driven rotors 76, which are fixed in a non-rotating state, around the output shafts 5 of the pair of actuators 2 as the center of rotation relative to the housing unit 71, while simultaneously rotating both actuators 2 in the opposite direction, rotating the differential gears 75 and driven rotors 76 relative to the housing unit 71.

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。 As a result, in the power transmission device 70, the actuator control unit can rotate the driven rotor 76 relative to the housing part 71 while simultaneously driving and rotating the pair of actuators 2 to apply double the torque. In this case, the actuator control unit can change the rotation direction of the driven rotor 76 relative to the housing part 71 by switching between driving and rotating the pair of actuators 2 in the same or opposite directions.

（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。 (4) Configuration of Robot Leg in Second Embodiment A case where the power transmission device 70 shown in Figures 6(A) and (B) described above is applied to a robot leg 80 will be described with reference to Figures 7(A) and (B). In the robot leg 80, the power transmission device 70 is applied to the knee joint and the ankle joint, respectively, and the power supply control cable 20 drawn out from the robot device main body is arranged to pass through both the knee joint and the ankle joint and to be routed to the hand side.

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。 In addition, in this robot leg 80, the power transmission device 1 according to the first embodiment described above is applied to the hip joint, and the driven rotor 4 of the power transmission device 1 is fixed integrally to the hip joint side of the thigh frame 81 serving as a housing part.

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。 The robot leg 80 comprises a thigh frame 81 and a shin frame 82 connected to the power transmission device 70, which serves as the knee joint, so as to be rotatable in a specific direction, and a shin frame 82 and an instep frame 83 connected to the power transmission device 70, which serves as the ankle joint, so as to be rotatable in a specific direction.

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。 In the power transmission device 70, which is the knee joint part, the housing part 71 constitutes a part of the thigh frame 81, and the driven rotor 76 constitutes a part of the shin frame 82, and the knee joint part is composed of a pair of bevel gears 74 and a differential gear 75. The power supply control cable 20, which is pulled out through the hip joint part, is arranged inside the thigh frame 81 and the shin frame 82 via the shin joint part.

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。 In this way, in the robot leg 80, the power transmission device 70 can rotate the shin frame 82 relative to the thigh frame 81 in a specific direction corresponding to the knee joint, while also rotating the shin frame 82 relative to the thigh frame 81 in a twisting direction with the perpendicular direction to the specific direction as the center of rotation.

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。 In the power transmission device 70, which serves as the ankle joint, the housing 71 constitutes part of the shin frame 82, and the driven rotor 76 constitutes part of the instep frame 83, with the ankle joint being made up of a pair of bevel gears 74 and a differential gear 75. The power supply control cable 20 is pulled out via the knee joint and is arranged inside the shin frame 82 and instep frame 83 via the joint.

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。 In this way, in the robot leg 80, the power transmission device 70 can rotate the instep frame 83 relative to the shin frame 82 in a specific direction corresponding to the elbow joint, while also rotating the instep frame 83 relative to the shin frame 82 in a twisting direction with the perpendicular direction to the specific direction as the center of rotation.

（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。 (5) Other Embodiments In the above-mentioned first and second embodiments, the two types of power transmission devices 1, 70 are applied to the robot arm 60 and the robot leg 80. However, the present invention is not limited to this, and may be widely applied to robot devices having various joints, such as human-type or animal-type robot devices.

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。 For example, in a humanoid robot device (not shown), it can be applied not only to the shoulder joints and elbow joints, but also to the waist joints and the connection parts with the drive wheels.

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。 In the above-mentioned first embodiment, the housing portion 3 that holds the pair of actuators 2 in the power transmission device 1 is fixed, but the present invention is not limited to this. The power transmission device may be directly rotated integrally with the entire housing portion.

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。 That is, for example, the power transmission device 100 shown in Figures 8 and 9 has a support frame 102 that supports a pair of actuators 2 inside a housing part 101 that has a generally spherical shell structure as a whole. This support frame 102 has a notch 102A formed at one end that corresponds to the movable range of the driven rotor 4, and has a structure in which the output shaft 104 of an additional actuator 103 is engaged at the other end.

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。 The driven rotor is omitted from FIG. 8. The pair of actuators 2 and the corresponding bevel gears 6 may have the same configuration as the power transmission device 1 in the first embodiment. Although not shown, the driven rotor 4 and differential gear 15 may also have the same configuration as the motion transmission device 1 in the first embodiment.

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。 This additional actuator 103 has a through hole 104A of a predetermined diameter formed along the axial center of the output shaft 104. The support frame 102 also has a through hole 102B of the same diameter that communicates with the through hole 104A of the output shaft 104. This allows the power supply control cable 20 to be inserted through the through hole 104A of the output shaft 104 of the additional actuator 103 and the through hole 102B of the support frame 102.

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。 As a result, the power transmission device 100 can be arranged so that the power supply control cable 20 drawn from the outside is inserted through the through hole 104A of the output shaft 104 of the additional actuator 103, through the gap G1 formed between a pair of opposing bevel gears 6 in the housing portion 101, and through the hollow portion H1 formed along the rotation center of the driven rotor 4 and the differential gear 15 in the differential gear 15.

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。 Therefore, in the power transmission device 100, when the housing part 101 is rotated relative to the additional actuator 103, the power control cable 20 is not affected at all by the rotational movement and direction of the output shaft 104 of the additional actuator 103, and when the driven rotor 4 is rotated relative to the housing part 101, the power control cable 20 is not affected at all by the rotational movement and direction of the driven rotor 4. Therefore, in the power transmission device 100, it is possible to arrange the power control cable 20 in a movable part having a rotation mechanism without applying any load such as twisting or breaking.

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。 The power transmission device 100 including such an additional actuator 103 can be applied to the base joint of a limb of a humanoid robot, such as the shoulder joint or hip joint, as a robot device 110 as shown in FIG. 10, making it possible to make the entire mechanism of the base joint compact.

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。 Furthermore, in the power transmission devices 1, 70 of the first and second embodiments described above, instead of simultaneously driving and rotating both actuators 2 in opposite directions, the actuator control unit may drive and rotate only one of the actuators 2 in a desired direction to rotate the differential gears 15, 75 and the driven rotors 4, 76 relative to the housing parts 3, 71.

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。 As a result, in the power transmission device 1, 70, when the driven rotors 4, 76 are rotated integrally in response to the rotation of the differential gears 15, 75, only one of the pair of actuators 2 is rotationally driven and the other is torque-free, so that the rotational torque of the differential gears 15, 75 can be applied only from one of the actuators 2.

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。 In the above-mentioned first and second embodiments, the actuator control unit is built into the power transmission device 1, 70. However, the present invention is not limited to this. An actuator control unit may be applied to control the power transmission device 1, 70, 100 and a robot device (including a robot arm and a robot leg) including the power transmission device 1, 70, 100 in whole or in part. In this case, the control signal from the actuator control unit may be transmitted to each actuator 2 via a signal line included in the power supply control cable 20.

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。 In addition, in the power transmission devices 1, 70, 100 in the first and second embodiments described above, the drive gears engaged with the pair of actuators 2 are configured from bevel gears 6, 74, and the differential gears rotating integrally with the driven rotors 4, 76 are configured from differential gears 15, 75. However, the present invention is not limited to this, and the drive gear may be a non-contact coaxial center transmission gear such as a magnet gear or a contact coaxial center transmission gear such as a friction roller, in addition to the bevel gear, and the differential gears engaged in contact or non-contact with the drive gear may have a differential transmission mechanism according to the drive gear.

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。 Furthermore, in the power transmission device 70 according to the second embodiment, the housing portion 71 on which the pair of actuators 2 are mounted is described as having a drive pulley 72 engaged with the output shaft 5 of each of the actuators 2, and each of the drive pulleys 72 and the drive gear (driven pulley) 74 engaged via a wire 73, but the present invention is not limited to this, and in addition to the drive pulleys and wires, various configurations of drive ropes and rope-like bodies (belts, ropes, etc.) may be used as the transmission mechanism.

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。 1, 70, 100...Power transmission device, 2...Actuator, 3, 71, 101...Housing section, 4, 76...Driven rotor, 5, 104...Output shaft, 6, 74...Bevel gear, 15, 75...Differential gear, 20...Power supply control cable, 30...Stator, 31...Ring-shaped fixed pole, 32...Reduction gear, 40...Rotor, 41...Permanent magnet group, 42...Annular band, 60...Robot arm, 61...Shoulder body frame, 62...Upper arm arm, 63...Forearm arm, 72...Driving pulley, 73...Wire, 80...Robot leg, 81...Thigh frame, 82...Shin frame, 83...Instep frame, 110...Robot device, 102...Support frame, 103...Additional actuator.

Claims (4)

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。 A pair of actuators, each having an output shaft connected to a drive gear of the same structure,
a support frame that fixes and supports the pair of actuators in a state in which the corresponding drive gears are disposed coaxially and inwardly facing each other;
a driven rotor having a differential gear that is engaged with the drive gears of the pair of actuators in a contact or non-contact manner, and that rotates integrally with the differential gear and has a notch formed in the support frame as a movable region ;
an additional actuator having a cylindrical output shaft engaged with the support frame such that an axial direction of the additional actuator is perpendicular to the output shafts of the actuators, and rotating the support frame together with the pair of actuators in response to rotation of the cylindrical output shaft;
a power supply control cable arranged to pass through a gap formed between a pair of opposing drive gears in the support frame and a hollow portion formed in the driven rotor and the differential gear along the rotation center of the differential gear, via a through hole of a predetermined diameter formed along the axial center of the cylindrical output shaft of the additional actuator and a frame through hole of the same diameter formed in the support frame and communicating with the through hole of the cylindrical output shaft, wherein power is supplied to the pair of actuators and the additional actuator via the power supply control cable. 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。 a control unit that drives and controls the pair of actuators and the additional actuator ,
2. The power transmission device according to claim 1, wherein the control unit simultaneously drives and rotates both of the actuators in the same direction to rotate the differential gear and the driven rotor, which are fixed in a non-rotating state, relative to the support frame about the output shafts of the pair of actuators as centers of rotation, while simultaneously drives and rotates both of the actuators in opposite directions to rotate the differential gear and the driven rotor relative to the support frame . 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。 3. The power transmission device according to claim 2, wherein the control unit rotates only one of the actuators in a desired direction to rotate the differential gear and the driven rotor relative to the support frame , instead of simultaneously driving and rotating both of the actuators in opposite directions. 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。 A robot device comprising the power transmission device according to any one of claims 1 to 3,
The robot has a first and a second arm connected to each other so as to be rotatable in a specific direction with respect to a joint portion as a reference,
the first arm has the support frame and the second arm has the driven rotor;
the joint portion is composed of a pair of the actuators, a pair of the drive gears , the additional actuator, and the differential gear;
the power supply control cable is arranged inside the first arm and the second arm via the joint portion.
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