[发明专利]旋转驱动装置

说明书

本发明提供一种具有较大的旋转驱动范围、例如0°～180°的旋转驱动范围的旋转驱动装置。旋转驱动装置(100)包括：曲柄构件(2)，其能够绕曲柄轴(3)旋转；第一工作缸(6a)，其具有第一活塞(7a)，该第一工作缸(6a)能够绕第一工作缸旋转轴(5a)旋转；以及第二工作缸(6b)，其具有第二活塞(7b)，该第二工作缸(6b)能够绕第二工作缸旋转轴(5b)旋转。将曲柄构件(2)和第一活塞(7a)以能够绕与曲柄轴(3)分离的第一活塞旋转轴(4a)旋转的方式连结起来，将曲柄构件(3)和第二活塞(7b)以能够绕与曲柄轴(3)分离的第二活塞旋转轴(4b)旋转的方式连结起来。

技术领域

本发明涉及一种旋转驱动装置，例如涉及一种能够使用于人型机器人等的驱动的旋转驱动装置。

背景技术

很多大企业、有才能的研究者对机器人进行了至少50年以上的研究，但尚未实现能够在灾害现场、护理现场、家庭等处可实际上替代人类进行作业的实用性的人型机器人。

[实现人型机器人的条件]

为了实现人型机器人，需要以与人类相同程度的重量来设计与关节数量相应的多个驱动器和其关联部件且将它们容纳于与人类相同程度的体积中，并且，要求各个驱动器具有与作业相应的强大的功率。

[驱动器的方式]

驱动器的方式存在电动、液压、气压这三种，但出于以下叙述的理由，在任一方式中均未实现满足上述条件的驱动器。

[电动伺服马达控制技术]

电动伺服马达控制技术是最先进的控制技术，其在工业领域广泛使用。很多研究者也对使用有电动伺服马达的人型机器人进行研发，还在研发通过运用AI等技术来进行接近人类的举止的机器人。另一方面，存在马达、减速器非常重驱动器每单位体积的功率较小的问题。若欲增大功率，则驱动器会进一步变大变重，从而抵消了功率增大的效果。当为了发出功率而使大电流流过小型的驱动器时，发热量会增加而产生破损。为了防止这种情况，需要进行冷却，其结果，重量、体积增加。如此，即使仅考虑到重量和体积的问题，也不可能实现大量使用电动伺服马达的人型机器人。而且，动作控制需要伺服放大器，为了防止施加有过载、反作用力时的破损，需要检测扭矩、保护电路，从而存在构造变得复杂的问题。

[液压伺服控制技术]

液压伺服控制技术与电动伺服马达控制技术同样地在工业领域中广泛使用，是在机床、工业用机械中不可或缺的技术。最大优点是驱动器每单位体积的功率较大。控制设备也众多，液压的伺服技术也高度发展。另一方面，从对人型机器人的应用的观点看，必须搭载液压源是最大的缺点。由于液压源由马达、发动机来驱动，因此重量、体积变得非常大。还需要伺服放大器。因而，难以利用液压驱动方式来实现人型机器人。另外，对于液压，缺乏压缩性，存在因过载而对周围的物体、人造成损害的危险，有可能因漏油而将周围污染，难以在对人的用途中使用。

[气压伺服控制技术]

气压缸(气压式驱动器)的主要部件能够采用铝，因此气压缸能够实现轻量化，存在每单位体积的功率较大的优点，在各种领域中作为驱动源被广泛利用。但是，气压缸的伺服控制是非常难的技术。伺服的目的是活塞位置和/或速度的控制，但基本上，在气压缸的驱动中会伴随压缩性和摩擦，因此与电动方式、液压方式相比，难以进行精准的控制。

图7示出以往的气压伺服控制的框图。该框图在电动伺服、液压伺服中也基本相同。在此，位置传感器的输出信号可以是数字信号也可以是模拟信号。通常，指令信号一般为数字信号。

气压伺服放大器通常检测指令信号与位置传感器信息的差，根据作为最优控制的PID(Proportional Integral Derivative：比例积分微分)等数字运算处理来控制气压伺服阀。但是，目前通常可获得的气压伺服阀限于模拟方式。作为目前可使用的气压伺服阀，主要是滑阀式伺服阀(专利文献1)和挡板式伺服阀(专利文献2)，但它们都是模拟方式。