專利名稱：行走機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)行走機(jī)器人。
以往，例如在搬運(yùn)物品場合使用搬運(yùn)機(jī)器人。作為移動手段是在這些搬運(yùn)機(jī)器人上使用輪子或履帶。另外，已知的還有目前仍處于研究階段，用電動機(jī)驅(qū)動其關(guān)節(jié)，使其進(jìn)行與四足動物或人類行走相類似的動作的四足或雙足行走機(jī)器人。
然而，上述傳統(tǒng)的機(jī)器人存在下述課題。
在使用輪子或履帶作為移動手段的機(jī)器人場合，在行走道路上存在障礙物時，如不改變行走路線，則不可避免受其影響，因此，存在一個當(dāng)通路狹窄，存在障礙物時不可避免其影響的問題。此外，四足或雙足行走機(jī)器人，有時會發(fā)生三足或單足行走狀態(tài)，控制平衡很難，尚未達(dá)到實用階段。
因此，本發(fā)明目的在于提供一種既能容易地避讓障礙物，又容易地取得平衡的步行機(jī)器人。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明包括以下組成部分。
即，該步行機(jī)器人的特征在于包括與X軸方向相平行配置的一對X導(dǎo)軸，與垂直于X軸方向的Y軸方向相平行配置的一對Y導(dǎo)軸，連接上述X導(dǎo)軸各端部和Y導(dǎo)軸各端部的四個角部塊體，能沿著上述X導(dǎo)軸、向上述X軸方向移動的一對X軸移動體，能沿著上述Y導(dǎo)軸、向上述Y軸方向移動的一對Y軸移動體，沿上述X軸方向配置并插通到上述一對Y軸移動體內(nèi)的X軸桿，沿上述Y軸方向配置并插通到上述一對X軸移動體內(nèi)，使與上述X軸桿垂直相交的部位連結(jié)到X軸桿上的Y軸桿，使上述一對X軸移動體向上述X軸方向移動的X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使上述一對Y軸移動體向上述Y軸方向移動的Y軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，設(shè)置在上述角部塊體、上述X軸桿的端部以及上述Y軸桿端部上、并使角部塊體、X軸移動體和Y軸移動體向著垂直于上述X軸方向和Y軸方向的Z軸方向移動的多個Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
應(yīng)用本發(fā)明的步行機(jī)器人時，因為設(shè)置了使角部塊體、X軸移動體和Y軸移動體向Z軸方向移動的多個Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所以即使在行進(jìn)路上存在障礙物，通過開動Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可以使角部塊體、X軸移動體和Y軸移動體以及與角部塊體、X軸移動體和Y軸移動體相連的各組成構(gòu)件進(jìn)行上下運(yùn)動，不改變行進(jìn)路線地避開障礙物的影響。
此外，因為作為腳部的Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)置在位于行走機(jī)器人的最外側(cè)的角部塊體、X軸桿端部和Y軸桿端部上，所以容易控制平衡，所以始終穩(wěn)定的狀態(tài)支承整個行走機(jī)器人，也容易對行走機(jī)器人進(jìn)行計算機(jī)控制，可以實現(xiàn)計算機(jī)負(fù)載小、高性能的行走機(jī)器人，效果非常顯著。
對附圖的簡單說明。


圖1為本發(fā)明行走機(jī)器人第1實施例的立體圖，圖2為表示X軸移動體、Y軸移動體和Z軸氣缸構(gòu)造部分的剖面圖，圖3為表示X軸氣缸和Y軸氣缸構(gòu)造部分的剖面圖，圖4為對行走機(jī)器人的直線行走進(jìn)行說明的俯視圖，圖5為對行走機(jī)器人的斜行進(jìn)行說明的俯視圖，圖6為對行走機(jī)器人的方向轉(zhuǎn)換進(jìn)行說明的俯視圖，圖7為俯視圖，對把行走機(jī)器人作為二元運(yùn)動機(jī)構(gòu)使用的應(yīng)用例進(jìn)行說明，圖8為俯視圖，對把行走機(jī)器人作為二元運(yùn)動機(jī)構(gòu)使用的應(yīng)用例進(jìn)行說明，圖9為表示行走機(jī)器人使用例的立體圖，圖10為表示行走機(jī)器人使用例的立體圖，圖11為表示行走機(jī)器人使用例的立體圖，圖12為表示有關(guān)本發(fā)明行走機(jī)器人和第2實施例的立體圖，圖13為表示第2實施例的Z軸氣缸的儲存機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的部分的剖面圖，圖14為表示本發(fā)明行走機(jī)器人的第3實施例的俯視圖，圖15為表示第3實施例的省去X軸移動體附近一部分的后視圖，圖16為表示第3實施例的Z軸氣缸構(gòu)造的剖面圖。
以下，參照附圖對本發(fā)明實施例作詳細(xì)說明。
現(xiàn)參照圖1-10對第1實施例進(jìn)行說明。
首先，以圖1-3對其構(gòu)造進(jìn)行說明。
圖1中，12a，12b為X軸導(dǎo)距以規(guī)定的間隔與沿X軸方向平行配置，都是金屬制的軸。
14a，14b為Y導(dǎo)軌以規(guī)定間隔與垂直于X軸方向的Y軸方向平行配置，也都是金屬制的軸。由X導(dǎo)軸12a，12b和Y導(dǎo)軸14a，14b圍成水平矩形平面16。
18a，18b，18c，18d為角部塊體，配置在矩形平面16的各角部。X導(dǎo)軸12a，12b的各端部和Y導(dǎo)軸14a，14b的各端部固定在各角部塊體18a，18b，18c，18d上。各角部塊體18a，18b，18c，18d的上面形成平面。
20a，20b為X軸移動體，其詳細(xì)構(gòu)造在后文中敘述，它們是由上側(cè)的第1X軸移動體組成部件22a，22b和下側(cè)的第2X軸移動體組成部件24a，24b構(gòu)成。X軸移動體20a，20b能分別沿著X向?qū)лS12a，12b朝X軸方向移動。
26a，26b為Y軸移動體，詳細(xì)構(gòu)造由后文敘述，它們是由上側(cè)的第1Y軸移動體組成部件28a，28b，和下側(cè)的第2Y軸移動體組成部件30a，30b構(gòu)成。Y軸移動體26a，26b能分別沿著Y導(dǎo)軸朝Y軸方向移動。
32為X軸桿，向X軸方向配置，并插通到Y(jié)軸移動體26a，26b內(nèi)。X軸桿32的兩端從Y軸移動體26a，26b向外突出。X軸桿32從金屬制的軸。
34為Y軸桿，向Y軸方向配置并插通到X軸移動體20a，20b內(nèi)，Y軸桿34的兩端從X軸移動體20a，20b向外突出。Y軸桿34也為金屬制的軸。Y軸桿34和X軸桿32的垂直相交部位，例如用焊接等固定成十字狀。
36a，36b為作為X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)一例的X軸氣缸，其詳細(xì)構(gòu)造將在后文中敘述，它們分別設(shè)置在X軸移動體20a，20b上。X軸氣缸36a，36b是為了使X軸移動體20a，20b向X軸方向移動而設(shè)置的。
38a，38b為作為Y軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)一例的Y軸氣缸，其詳細(xì)構(gòu)造將在后文中敘述，它們分別設(shè)置在Y軸移動體26a，26b上。Y軸氣缸38a，38b是為了使Y軸移動體26a，26b向Y軸方向移動而設(shè)置的。
40a-40h分別為作為Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)一例的Z軸氣缸。Z軸氣缸40a-40h具有行走機(jī)器人10的腳部功能。Z軸氣缸40a，40b，40c和40d分別與角部塊體18a，18b，18c和18d成一體地設(shè)置在這些角部塊體的外側(cè)。另外，Z軸氣缸40e，40f，40g和40h設(shè)置在X軸桿32和Y軸桿34的端部。Z軸氣缸40a-40h的詳細(xì)構(gòu)造在后文中敘述。通過氣缸桿42的伸縮運(yùn)動，角部塊體18a，18b，18c，18d和X軸移動體20a，20b以及Y軸移動體26a，26b能向Z軸方向移動。即通過氣缸桿42的伸縮運(yùn)動，能使除了氣缸桿42以外的行走機(jī)器人10的各部分進(jìn)行上下運(yùn)動。
44為作為載放部一例的滑塊，固定在Y軸桿34和X軸桿32呈十字狀垂直相關(guān)的部位。滑塊44能載放工具、加工作業(yè)用機(jī)器人頭，計測儀器，被加工工件等。
現(xiàn)參照圖2對X軸移動體20a，20b，Y軸移動體26a，26b以及Z軸氣缸40a-40h的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。另外，由于X軸移動體20a，20b和Y軸移動體26a，26b結(jié)構(gòu)基本相同，故對Y軸移動體26a的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。同時，Z軸氣缸40a-40h的結(jié)構(gòu)也基本相同，故對Z軸氣缸40e的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
首先，對Y軸移動體26a進(jìn)行說明。
Y軸移動體26a由借助Y軸氣缸38a能在Y導(dǎo)軸14a上方向Y軸方向移動的第1Y軸移動體組成構(gòu)件28a和插入了X軸桿32的第2Y軸移動體組成構(gòu)件30a組成。第1Y軸移動體組成構(gòu)件28a和第2Y軸移動體組成構(gòu)件30a借助回轉(zhuǎn)軸46可相互轉(zhuǎn)動。
接著，對Z軸氣缸40e進(jìn)行說明。
在Z軸氣缸40e的內(nèi)部，由引成于氣缸桿42的上端的活塞部48分隔成空氣室50a，50b，從空口52a向空氣室50a供給壓縮空氣(未圖示出由空氣壓縮機(jī)供氣，以下同)時，氣缸桿42伸長。另外，從空氣口52b向空氣室50b供給壓縮空氣時，氣缸桿42縮短。在氣缸桿42的下端設(shè)有置包括具有足部關(guān)節(jié)功能的萬向接頭54在內(nèi)的接地部56。當(dāng)氣缸桿42伸長時接地部56接地，反之縮短時則離開地面。另外，根據(jù)用途，接地部56也可用真空墊代替圓板同時在各Z軸氣缸40a-40h上設(shè)置測距傳感器，檢測出接地部56和地面間的距離，調(diào)整氣缸桿42的伸縮量，以此能夠進(jìn)行控制，使角部塊體18a-18d的上面和滑塊44的上面經(jīng)常保持水平。
再次，參照圖3對X軸氣缸36a，36b和Y軸氣缸38a，38b的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。另外，因為X軸氣缸36a，36b和Y軸氣缸38a，38b的結(jié)構(gòu)基本相同，所以對X軸氣缸36a的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
X導(dǎo)軸12a插通在X軸氣缸36a上，在X導(dǎo)軸12a的中央部上形成大孔徑部58，把X軸氣缸36a的內(nèi)部分隔成空氣室60a，60b。把從空氣口62a向空氣室60a供給壓縮空氣時，X軸氣缸36a接著X軸移動體20a向右移動。另外，從空氣口62b向空氣室60b供給壓縮空氣時，X軸氣缸36a，接著X軸移動體20a向左移動。
現(xiàn)參照圖4-6，對具有上述結(jié)構(gòu)的行走機(jī)器人10的各種動作進(jìn)行說明。另外，在以下的說明中，圖中的黑圓點表示接地部56接地時，白圓點表示在接地部56不接地時的Z軸氣缸40a-40h。
首先，參照圖4，對直行進(jìn)行說明。
圖4(a)的狀態(tài)是Z軸氣缸40a-40d接地時的狀態(tài)。為了使行走機(jī)器人10向箭頭A方向移動，驅(qū)動Y軸氣缸38a，38b，使Y軸氣缸38a，38b靠近角部塊體18b，18c，這時，X軸桿32，Y軸桿34，滑塊44向箭頭方向A前進(jìn)(圖4(a)的狀態(tài))。
隨后，在使Z軸氣缸40e-40h處于接地狀態(tài)后，使Z軸氣缸40a-40d處于非接地狀態(tài)。在該狀態(tài)下，驅(qū)動Y軸氣缸38a，38b，使Y軸氣缸38a，38b和角部塊體18a，18d相對靠近。這時，X導(dǎo)軸12a，12b，Y導(dǎo)軸14a，14b以及角部塊體18a-18d向箭頭方向A前進(jìn)(圖4(b)的狀態(tài))。通過反復(fù)進(jìn)行這一連串的動作，就能使行走機(jī)器人10向箭頭方向A直線行走。上述例子是通過驅(qū)動Y軸氣缸38a，38b使行走機(jī)器人10向箭頭A方向(Y軸方向)行走，通過驅(qū)動X軸氣缸36a，36b，則能使行走機(jī)器10向X軸方向行走。
下面，參照圖5，對斜行進(jìn)行說明圖5(a)的狀態(tài)是Z軸氣缸40a-40d接地時的狀態(tài)。為了行走機(jī)器人10向箭頭B方向移動，驅(qū)動X軸氣缸36a，36b，使X軸氣缸36a，36b靠近角部塊體18a，18b，并驅(qū)動Y軸氣缸38a，38b，使Y軸氣缸38a，38b靠近角部塊體18a，18b。這時，X軸桿32，Y軸桿34和滑塊44向箭頭B方向前進(jìn)(圖5(a)的狀態(tài))。
隨后，在使Z軸氣缸40e-40h處于接地狀態(tài)后，使Z軸氣缸40a-40d處于非接地狀態(tài)。在該狀態(tài)下，驅(qū)動X軸氣缸36a，36b，使X軸氣缸36a，36b和角部塊體18c，18d相對接近，并驅(qū)動Y軸氣缸38a，38b，使Y軸氣缸38a，38b和角部塊體18b，18c相對接近。這時，X導(dǎo)軸12a，12b，Y導(dǎo)軸14a，14b，角部塊體18a-18d向箭頭B方向前進(jìn)(圖5(b)的狀態(tài))。通過反復(fù)進(jìn)行這一連串動作就能使行走機(jī)器人10向箭頭B方向直行。
接著，參照圖6對回轉(zhuǎn)動作(方向轉(zhuǎn)換)進(jìn)行說明。
圖6(a)的狀態(tài)是Z軸氣缸40a-40d接地時狀態(tài)。為了使行走機(jī)器人10向箭頭方向C回轉(zhuǎn)，驅(qū)動X軸氣缸36a，36b，使X軸氣缸36a靠近角部塊體18c，并使X軸氣缸36b靠近角部塊體18a，同時，驅(qū)動Y軸氣缸38a，38b，使Y軸氣缸38a靠近角部塊體18b且使Y軸氣缸38b靠近角部塊體18d。這時，因為第1X軸移動體組成構(gòu)件22a和第2X軸移動體組成構(gòu)件24a、第1X軸移動體組成構(gòu)件22b和第2X軸移動體組成構(gòu)件24b、第1X軸移動體組成構(gòu)件28a和第2Y軸移動體組成構(gòu)件30b，借助回轉(zhuǎn)軸46能夠相互回轉(zhuǎn)，所以X軸桿32、Y軸桿34、滑動體44向箭頭C方向回轉(zhuǎn)(圖6(a)的狀態(tài))。
隨后，在使Z軸氣缸40e-40h處于接地狀態(tài)后，使Z軸氣缸40a-40d處于非接地狀態(tài)。在該狀態(tài)下，驅(qū)動X軸氣36a、36b，使X軸氣缸36a、36b向X導(dǎo)軸12a、12b的中央相對移動，且驅(qū)動Y軸氣缸38a、38b，使Y軸氣缸38a、38b向Y導(dǎo)軸14a、14b的中央相對移動。這時，X導(dǎo)軸12a、12b，Y導(dǎo)軸14a、14b，角部塊體18a-18d，向箭頭方向C回轉(zhuǎn)，行走機(jī)器人10向箭頭方向C回轉(zhuǎn)(圖6(h)的狀態(tài))。通過反復(fù)進(jìn)行這一連串動作就能使行走機(jī)器人10進(jìn)一步向箭頭方向C回轉(zhuǎn)。此外，關(guān)于回轉(zhuǎn)角度，通過改變X軸氣缸36a、36b與X導(dǎo)軸12a、12b的相對移動量以及Y軸氣缸38a、38b與Y導(dǎo)軸14a、14b的相對移動量，能夠以任意角度使行走機(jī)器人10回轉(zhuǎn)。
下面參照圖7和圖8，對以第1實施例的行走機(jī)器人10作為運(yùn)動機(jī)構(gòu)使用的應(yīng)用例進(jìn)行說明。
圖7所示例子，Z軸氣缸40a-40d處于接地狀態(tài)，Z軸氣缸40e-40h處于非接地狀態(tài)。在該狀態(tài)下，向同一方向驅(qū)動X軸氣缸36a、36b，也向同一方向驅(qū)動Y軸氣缸38a、38b。這時，X軸桿32，Y軸桿34，滑動體44可以進(jìn)行二元運(yùn)動。因此，例如可以在安裝滑動體44上的工具等進(jìn)行二元運(yùn)動。
另外，圖8所示的例子，Z軸氣缸40a-40d處于非接地狀態(tài)，Z軸氣缸40e-40h處于接地狀態(tài)。在該狀態(tài)下，驅(qū)動X軸氣缸36a、36b，使X導(dǎo)軸12a、12b向同一方向驅(qū)動，驅(qū)動Y軸氣缸38a、38b使Y導(dǎo)軸14a、14b也向同一方向驅(qū)動。這時，就能使X導(dǎo)軸12a、12b，Y導(dǎo)軸14a、14b以及角部塊體18a-18d進(jìn)行二元運(yùn)動。因此，例如能使安裝在角部塊體18a-18d上的工具等進(jìn)行二元運(yùn)動。
在由圖7和圖8所示例子中，若再增加由圖6說明的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，以及使Z軸氣缸40a-40d或Z軸氣缸40e-40h伸縮的上下運(yùn)動，就能夠?qū)崿F(xiàn)更多功能的運(yùn)動機(jī)構(gòu)。
接下來，參照圖9-11，對第1實施例行走機(jī)器人10的使用例進(jìn)行說明。
圖9所示例子是把滑塊44作為載放部使用，用于搬運(yùn)搬送物70的行走機(jī)器人10在滑塊44上設(shè)置搬送物70的維持機(jī)構(gòu)(未圖示)。
圖10所示例子是把角部塊體18a-18d作為載放部使用，搬運(yùn)大型搬送物72的行走機(jī)器人10。這時，不需要滑塊44，在角部塊體18a-18d上設(shè)置搬送物72的維持機(jī)構(gòu)(未圖示)。
圖11所示例子是將作業(yè)用機(jī)器人74固定在滑塊44上的例子。通過把行走機(jī)器人10的功能和由圖7所示的運(yùn)動機(jī)構(gòu)的功能以及作監(jiān)用機(jī)器人74的功能組合起來，就能實現(xiàn)多功能行走機(jī)器人10。
現(xiàn)參照圖12-13，對第2實施例進(jìn)行說明。另外，第2實施例為第1實施例的應(yīng)用，對于與第1實施例相同的構(gòu)件，標(biāo)上了與第1實施例相同的標(biāo)號，說明予以省略。
第1實施例的行走機(jī)器人100的移動通常以行走形態(tài)進(jìn)行。但是搬運(yùn)行走機(jī)器人10單單依靠行走要化費(fèi)很多時間。因此，在第2實施例行走機(jī)器人100的角部塊體18a-18d的下部設(shè)置了轉(zhuǎn)動行走用的滾子102a-102d。在Z軸氣缸40a-40h的氣缸桿42處于縮短狀態(tài)時，滾子102a-102d能夠接地，而且滾子102a-102d也能進(jìn)行方向轉(zhuǎn)換。
在本實施例中，當(dāng)在平坦地等障礙物少路面上，搬運(yùn)行走機(jī)器人100將行走機(jī)器人100連結(jié)到牽引車輛上，就能依靠滾子102a-102d進(jìn)行行走。此外，也可以做成使行走機(jī)器人100本身搭載驅(qū)動源(例如電動機(jī))，依靠自己的動力使?jié)L子102a-102d回轉(zhuǎn)而行走。
在用滾子102a-102d使行走機(jī)器人100行走時，有必要盡可能地減少Z軸氣缸40e-40h的向外伸出。因此，在第2實施例行走機(jī)器人100上設(shè)有Z軸氣缸40e-40h的存放機(jī)構(gòu)。
此存放機(jī)構(gòu)包含滑塊104，能夠收容到滑塊104內(nèi)的由X軸桿組成構(gòu)件106a，106b組成的X軸桿106，能夠收容到滑塊104內(nèi)的由Y軸桿組成構(gòu)件108a，108b組成的Y軸桿108。由于針對滑塊104的X軸桿106和Y軸桿108的結(jié)構(gòu)實質(zhì)上是相同的，故參照圖13對滑塊104和X軸桿106的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
在滑塊104內(nèi)沿X軸方向引成一空間。X軸桿的組成構(gòu)件106a，106b被插入到該空間內(nèi)。通過適當(dāng)?shù)姆椒?例如使在X軸桿組成構(gòu)件106a，106b的外周面長度方向挖的花鍵槽與在滑塊104上形成的凸部相配合使其不能以軸線為中心進(jìn)行回轉(zhuǎn)。在X軸桿組成構(gòu)件106a，106b的內(nèi)端部上形成活塞部110a，110b，將上述空間分隔成空氣室112a-112c。通過空氣口114a、114b，向空氣室112a，112b供給壓縮空氣，X軸桿組成構(gòu)成106a、106b分別向箭頭D、E方向移動，固定在外端部的Z軸氣缸40e、40g靠近且收容到Y(jié)軸移動體內(nèi)。另一方面，通過空氣口114e向空氣室112c供給壓縮空氣時另一方面，X軸桿組成構(gòu)件106a、106b分別向箭頭D、E相反的方向移動，固定在外端部的Z軸氣缸40e、40g離開Y軸移動體26a，26b，恢復(fù)到圖12所示的運(yùn)用狀態(tài)。
參照圖14-16，對第3實施例進(jìn)行說明。另外，在第3實施例中，對于與前述實施例相同的構(gòu)件標(biāo)上與前述實施例相同的符號，說明予以省略。
首先，對X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明。在圖14中，X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)由向著X軸方向配置，且分別與X軸移動體20a、20b相連接的一對X軸同步皮帶200a，200b組成。X軸同步皮帶200a卷繞在設(shè)在角部塊體18b、18c內(nèi)的同步皮帶輪202a，另一方面，X軸同步皮帶200b卷繞在設(shè)在角部塊件18a，18d內(nèi)的同步皮帶輪202c，202d上。同步皮帶輪202a，202c通過能旋轉(zhuǎn)地插在內(nèi)空的Y導(dǎo)軸14a內(nèi)的軸(未圖示)可以整體地回轉(zhuǎn)。同步皮帶輪202b，202d通過能旋轉(zhuǎn)地插在內(nèi)空的Y導(dǎo)軸14b內(nèi)的軸204，可以整體地回轉(zhuǎn)。軸204由伺服電動機(jī)206直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
因此，當(dāng)驅(qū)動電動機(jī)206使軸204以其軸線為中心回轉(zhuǎn)時，驅(qū)動同步皮帶200a，200b向X軸方向驅(qū)動。其結(jié)果，使與X軸同步皮帶200a，200b相連的X軸移動體20a，20b同步向X軸方向移動。
下面，對Y軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明。Y軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)由向著Y軸方向配置，且分別與Y軸移動體26a，26b相連接的一對Y軸同步皮帶208a，208b組成。Y軸定時皮帶208a卷繞在設(shè)在角部塊體18a，18b內(nèi)的同步皮帶輪202e，202f上。另外，Y軸定時皮帶208b卷繞在設(shè)在角部塊體18c，18d內(nèi)的同步皮帶輪202g，202h上。同步皮帶輪202f，202g通過能轉(zhuǎn)地插在內(nèi)空的X導(dǎo)軸12a內(nèi)的軸(未圖示出)可以整體地回轉(zhuǎn)。同步皮帶輪202e，202h通過能旋轉(zhuǎn)地插在內(nèi)空的X導(dǎo)軸12b內(nèi)的軸210，可以整體地回轉(zhuǎn)。軸210由伺服電動機(jī)212直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
因此，當(dāng)驅(qū)動電動機(jī)212，使軸210以其軸線為中心回轉(zhuǎn)時，Y軸同步皮帶208a、208b向Y軸方向驅(qū)動，其結(jié)果使與Y軸同步皮帶208a，208b相連的Y軸移動體26a，26b同步向Y軸方向移動。
接下來，對X軸移動體20a，20b和Y軸移動體26a，26b的組成進(jìn)行說明。此外，由于X軸移動體20a，20b，Y軸移動體26a，26b基本上是同一構(gòu)造，所以參照圖15，對X軸移動體20a進(jìn)行說明。
在X軸移動體20a中，第1X軸移動體組成構(gòu)件是由兩個輔助構(gòu)件214a，214b組成。輔助構(gòu)件214a，214b能滑動地外嵌在X導(dǎo)軸12a上。輔助構(gòu)件214a與X軸同步皮帶200a相連，另外，輔助構(gòu)件214b對X軸同步皮帶200a處于自由狀態(tài)。輔助構(gòu)件214a和214b通過第1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)即氣缸組件216相連接。氣缸組件216的本體固定在輔助構(gòu)件214b上，氣缸組件216的桿218的頂端固定在輔助構(gòu)件214a上。此外，垂直地設(shè)置在輔助構(gòu)件214b下面的軸部220樞設(shè)在第2X軸移動體組成構(gòu)件222上。
此外，如圖14所示，在X軸移動體20a中，輔助構(gòu)件214a設(shè)置在右側(cè)，輔助構(gòu)件214b設(shè)置在左側(cè)。另外，在X軸移動體20b中，輔助構(gòu)件214a設(shè)置在左側(cè)，輔助構(gòu)件214b設(shè)置在右側(cè)。
對于Y軸移動體26a，26b與X軸移動體20a，20b一樣地設(shè)置第2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)即氣缸組件228，以此機(jī)構(gòu)同時驅(qū)動四個氣缸組件216，228時，可以使呈十字狀連接的X軸桿224和Y軸桿226向X軸方向和Y軸方向回轉(zhuǎn)。因此，通過反復(fù)驅(qū)動氣缸組件216，228，可以使X軸桿224和Y軸桿226向X軸方向和Y軸方向回轉(zhuǎn)所需角度。
此外，在第3實施例中，使用花鍵軸作為X軸桿224和Y軸桿226，在插入了X軸桿224和Y軸桿226的第2Y軸移動體組成構(gòu)件(未圖示出)和第2X軸移動體組成構(gòu)件222上固定著與花鍵嚙合的花鍵軸螺帽230。通過使用花鍵軸能更可靠地防止X軸桿224和Y軸桿226以其軸線為中心進(jìn)行回轉(zhuǎn)。
下面，參照圖16對第3實施例的Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明。此外，因為Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)即Z軸氣缸232a-232h結(jié)構(gòu)完全相同，所以這里對軸氣缸232a進(jìn)行說明。
行走機(jī)器人行走的地面等幾乎都不平坦。因此，常常會給設(shè)置在氣缸桿42下端的接地部56很大的沖擊。而且，有時還要在凹凸不平場所行走。因此，在第3實施例的Z軸氣缸232a上，在氣缸桿42和接地部56之間設(shè)置連接筒234，使其與氣缸桿42的頂端部形成滑動接合，在連接筒234的下端設(shè)置萬向接頭54，使其嵌合在接地部56上。在連接筒234的外周面上沿上下方向開設(shè)長孔236，沿徑向突出地安裝在氣缸桿42的頂端的銷238伸入到長孔236內(nèi)。因此，氣缸桿42雖然不能相對于連接筒234回轉(zhuǎn)，但是能在長孔236的長度范圍內(nèi)上下運(yùn)動。在連接筒234內(nèi)設(shè)置彈性體(例如彈簧)240，形成振動吸收器，吸收接地部56所承受的沖擊。通過設(shè)置振動吸收器，除了吸收沖擊以外，在凹凸地面上行走時還能可靠地使接地部56接地，移定地行走。進(jìn)而，也能將行走機(jī)器人保持成水平狀態(tài)。
以上，對本發(fā)明的合適的實施例作了種種描述，但本發(fā)明并不局限上述實施例，例如X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)、Y軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)和Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)并不局限于使用空氣缸，也可以使用滾珠絲桿機(jī)構(gòu)或皮帶傳動機(jī)構(gòu)等，氣缸組件也可以使用油壓缸代替空氣缸等。當(dāng)然，在不超出本發(fā)明精神的范圍內(nèi)可進(jìn)一步作很多的改變。
權(quán)利要求
1.一種行走機(jī)器人，其特征在于它包括與X軸方向相平行配置的一對X導(dǎo)軸；與垂直于X軸方向的Y軸方向相平行配置的一對Y導(dǎo)軸；連接上述X導(dǎo)軸各端部和Y導(dǎo)軸各端部的4個角部塊體；能沿著上述X導(dǎo)軸向X軸方向移動的一對X軸移動體；沿上述Y導(dǎo)軸向Y軸方向移動的一對Y軸移動體；沿上述X軸方向配置并插通到上述一對Y軸移動體的X軸桿；沿上述Y軸方向配置并插通到上述一對X軸移動體內(nèi)，使與上述X軸桿垂直相交的部位連結(jié)到X軸桿的Y軸桿；使上述一對X軸移動體向上述X軸方向移動的X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)；使上述一對Y軸移動體向上述Y軸方向移動的Y軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)；設(shè)置在上述角部塊體、上述X軸桿端部和Y軸桿端部上，并使角部塊體、X軸移動體和Y軸移動體向著垂直于上述X軸方向和Y軸方向的Z軸方向移動的多個Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，上述X軸驅(qū)動機(jī)是一個有一對沿X軸方向配置并固定在各X軸移動體上的X軸氣缸組件;并由于上述X導(dǎo)軸起著上述X軸氣缸的氣缸桿的功能，所以上述X軸移動體能相對X導(dǎo)軸向X軸向移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，上述Y軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)是一個含有一對沿Y軸方向配置并固定在各Y軸移動體上的Y軸氣缸的氣缸組件;并由于上述Y導(dǎo)軸起著上述Y軸氣缸的氣缸桿的功能，所以上述Y軸移動體能相對Y導(dǎo)軸向Y軸方向移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，上述Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)是一個氣缸組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器人，其特征在于，上述氣缸組件的氣缸桿可向下方伸縮，在該氣缸桿下端設(shè)置接地部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)器人，其特征在于，上述接地部包含萬向接頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，上述X軸移動體包含能沿上述X導(dǎo)軸移動的第1X軸移動體組成部件;相對于該第1X軸移動體組成部件配置在上述Z軸方向一側(cè)，同時相對于第1X軸移動體組成部件并能以Z軸方向的軸線為中心回轉(zhuǎn)地設(shè)置的，且內(nèi)部插有上述Y軸桿的第2X軸移動體組成構(gòu)件。上述Y軸移動體包含能沿上述Y導(dǎo)軸移動的第1Y軸移動體組成部件;相對于該第1Y軸移動體組成部件配設(shè)在上述Z軸方向一側(cè)，同時，相對于第1Y軸移動體組成部件并能以Z軸方向軸線為中心回轉(zhuǎn)，且內(nèi)部插有上述X軸桿的第2Y軸移動體組成構(gòu)件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，在上述X軸桿和Y軸桿的垂直相交的部件設(shè)置能夠載放工具、工件等的載放部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，在上述角部塊體上設(shè)置能載放工具、工件等的載放部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，在上述角部塊體上設(shè)置轉(zhuǎn)動行走用的轉(zhuǎn)動滾子。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，上述X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)是一對沿X軸方向配置并與各X軸移動體相連結(jié)的同步皮帶，通過驅(qū)動該同步皮帶，上述X軸移動體能相對于X導(dǎo)軸向X軸方向移動。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，上述Y軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)是一對沿Y軸方向配置并與各Y軸移動體相連結(jié)的同步皮帶，通過驅(qū)動該同步皮帶，上述Y軸移動體能相對于Y導(dǎo)軸向Y軸方向移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)器人，其特征在于，在上述氣缸桿上設(shè)有減振器，吸收上述接地部所承受的沖擊。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器人，其特征在于，在上述X軸移動體上設(shè)有使上述第1X軸移動體組成部件和上述第2X軸移動體組成部件相對回轉(zhuǎn)的第1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu);在上述Y軸移動體上設(shè)有使上述第1Y軸移動體組成部件和第2Y軸移動體組成部件相對回轉(zhuǎn)的第2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)器人，其特征在于，上述第1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和第2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為氣缸組件。
全文摘要
一種容易避讓障礙物且易保持平衡的行走機(jī)器人，它包括一對X軸向的X導(dǎo)軸和一對Y軸向的Y導(dǎo)軸；連接X導(dǎo)軸和Y導(dǎo)軸各端部的角部塊體；一對X軸向移動體和一對Y軸向移動體；插向Y軸向移動體內(nèi)的X軸桿和插向X軸向移動體內(nèi)，且與X軸桿垂直相交的部位連結(jié)在X軸桿上的Y軸桿；驅(qū)動X軸移動體向X軸方向移動的X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)和驅(qū)動Y軸移動體向Y軸方向移動的Y軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)；設(shè)置在角部塊體、X軸桿和Y軸桿端部、沿Z軸向驅(qū)動角部塊體、X軸移動體和Y軸移動體的多個Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
文檔編號B25J5/00GK1097157SQ9312040
公開日1995年1月11日 申請日期1993年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月1日
發(fā)明者柳沢健 申請人:柳沢健