关节装置的驱动方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103153556103153556B(45)授权公告日2014.08.20(21)申请号201180016120.5审查员陈华(22)申请日2011.03.23(85)PCT国际申请进入国家阶段日2012.09.26(86)PCT国际申请的申请数据PCT/JP2011/0017042011.03.23(87)PCT国际申请的公布数据WO2012/127532JA2012.09.27(73)专利权人丰田自动车株式会社地址日本爱知县(72)发明人土井将弘(74)专利代理机构北京东方亿思知识产权代理有限责任公司11258代理人柳春雷(51)Int.Cl.B25J17/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书10页说明书10页附图11页附图11页(54)发明名称关节装置的驱动方法(57)摘要提供一种适用于机器人关节且改善了可反向驱动性的关节装置的驱动方法。将第一马达和第二马达固定地设置在第一联杆。将第一马达的输出轴与差动减速器的内齿轮连结。将第二马达的输出轴与差动减速器的外齿轮连结。将第二联杆与差动减速器的内齿轮连结。在使第一联杆和第二联杆相对静止来确保固定的关节角的情况下，使第一马达和第二马达都以大于零的转速旋转并且使第一马达和第二马达的转速不同，从而使第二联杆静止。CN103153556BCN10356BCN103153556B权利要求书1/1页1.一种关节装置的驱动方法，所述关节装置在第一联杆和第二联杆之间具有驱动部和差动减速器，并且将所述第一联杆和所述第二联杆作为关节来进行驱动控制，所述关节装置的驱动方法的特征在于，所述差动减速器具有内齿轮、中间齿轮、以及外齿轮，所述驱动部具有第一马达和第二马达，将所述第一马达和所述第二马达固定地设置在所述第一联杆上，将所述第一马达的输出轴与所述差动减速器的内齿轮、中间齿轮、以及外齿轮中的任一个连结，将所述第二马达的输出轴与所述差动减速器的内齿轮、中间齿轮、以及外齿轮中的、和与所述第一马达的所述输出轴连结的齿轮不同的齿轮中的任一个连结，将所述差动减速器的内齿轮、中间齿轮、以及外齿轮中的、和与所述第一马达的所述输出轴连结的所述齿轮以及与所述第二马达的所述输出轴连结的所述齿轮不同的一个齿轮与所述第二联杆连结，在使所述第一联杆和所述第二联杆相对静止来将关节角保持固定的情况下，使所述第一马达和所述第二马达都以大于零的转速旋转，并且使所述第一马达和所述第二马达的转速不同，从而使第二联杆静止。2.如权利要求1所述的关节装置的驱动方法，其特征在于，所述差动减速器是波动齿轮机构或者行星齿轮机构。3.如权利要求1或2所述的关节装置的驱动方法，其特征在于，在所述差动减速器中，将内齿轮、中间齿轮、以及外齿轮之间的相对速度差和摩擦力的关系确定为摩擦模型，以成为能够实现关节静止的转速比且成为摩擦变得最小的速度差的方式确定所述第一马达和所述第二马达各自的转速。2CN103153556B说明书1/10页关节装置的驱动方法技术领域[0001]本发明涉及机器人关节装置以及机器人的关节部的驱动控制方法。具体来说，涉及对于外力具有灵活性(可反向驱动，backdrivability)的机器人关节装置以及机器人关节部的驱动控制方法。背景技术[0002]近年来，在与人接近的环境中使用的服务机器人的开发正在发展。例如，已知有在娱乐会场演出(Performance)、或者在人群中步行的两脚步行机器人，而且，也正以真正实用化为目标开展护理辅助机器人的研究。[0003]当如上所述的那样机器人和人近距离共存时，设想了人和机器人接触的情况的安全对策也变得非常重要。[0004]例如，在机器人和人接触的情况下，需要使接触时的作用力缓和。[0005]为此，需要对机器人的关节提供所谓的柔软度。[0006]在这里，要求服务机器人质量轻、输出扭矩、能够进行高精度的动作控制。从该观点出发，在几乎所有的服务机器人中，其关节部分采用伺服马达(Servomotor)和差动减速器的组合。差动减速器紧凑、质量轻、高精度，并且能够实现高的减速比，是服务机器人的关节驱动中不可缺少的要素。这样的差动减速器能够以紧凑的空间实现无轮齿侧向间隙(Backlash)的高精度的驱动，然而，在另一方面，可反向驱动性非常低。尤其是，在关节静止的状态下，在差动减速器内的齿轮的啮合上产生大的静摩擦。因此，如果不从输出侧作用相当大的扭矩，则无法抵抗差动减速器内的静摩擦来从输出侧使关节转动。[0007]在这里，有如高频抖动(dithering)这样的方法。[0008]这是指：在关节静止状态下，通过使马达以小的振幅高频振动，模拟地形成静摩擦不进行作用的状态。[0009]摩擦模型例如被非专利