[发明专利]液压致动器及使用该液压致动器的关节驱动单元

说明书

技术领域

本发明涉及动作效率优良的液压致动器及使用该液压致动器的关节驱动单元。

背景技术

近年来，对医疗用机器人、家庭用服务机器人及工厂内的作业辅助机器人等在和人接近的区域内工作的机器人的期望不断提高。这样的机器人和工业用机器人不同，确保和人接触时的安全性非常重要。为此，要求实施作业的功率和轻量及低惯性并存，对于关节驱动用致动器，也要求高的功率重量比。作为对应这样的要求的致动器的例子，存在油压致动器(例如参照非专利文献1、专利文献1、专利文献2)。油压致动器由于使用非压缩性流体，利用高压进行驱动，因此能够获得高的功率重量比。

专利文献1：日本特开昭60-164677号公报；

专利文献2：USP4,903,578号公报；

非专利文献1：生物机械论协会发行，论文集「生物机械论」(バイオメカニズム学会発行、論文集「バイオメカニズム」)，1975年发行，Vol.3的104～114页。

油压致动器是使用非压缩性流体的油作为动作流体，因此用于产生压力的加压装置成为必需。作为加压装置，使用油压泵进行加压的方法被普遍采用，但是，为了连续产生压力，必须使泵连续运转。因此，在需要力而不需要位移的保持动作那样的情况下，即使不伴随向外部的能量传递，也必须持续进行泵的能量消耗。为了回避这种状态，公认利用蓄能器等蓄压装置较为有效，但是，来自蓄能器的能量消耗依赖于油的消耗量。在工作缸型或者叶片型油压致动器中，为了调节速度而使用了节流结构，但是在使用节流结构的结构中，越是以低速动作，蓄能器内的能量越会作为损失白白地被消耗。因此，对于工作缸型或者叶片型的油压致动器而言，在家庭用机器人所要求的那样的低速及高扭矩的条件下，存在油压泵及蓄能器变为大型，且用于抑制因损失产生的放热的冷却机构也成为必需等问题点，存在无法将作为系统的功率重量比提高的课题。

另一方面，在可变容量的轴向活塞型油压致动器中，能够通过使摆动板的角度变化来调节输出，因此，能够使油以定压进行动作，使蓄压器中的能量消耗和输出容易联动。但是，因为轴向活塞型油压致动器为利用有限个活塞的动作，所以为了使摆动板的角度变化，需要非常大的力，存在控制性方面有问题之类的课题。

发明内容

因此，鉴于上述的问题点，本发明的目的在于提供一种实现加压装置轻量化，并且控制性也非常优良的液压致动器及使用该致动器的关节驱动单元。

为了实现上述目的，本发明如下构成。

本发明的第一实施方式提供一种能够进行旋转动作的液压致动器，其特征在于，具备：

基座部件；

摆动部件，其相对于所述基座部件由万向接头机构保持，能够相对于以所述基座部件为基准并含有所述万向接头机构的接头中心的第一轴摆动；

第一旋转部件，其相对于所述摆动部件被保持为能够绕以所述摆动部件为基准并含有所述万向接头机构的接头中心的第二轴旋转；

第二旋转部件，其相对于所述第一旋转部件被保持为能够绕与所述第二轴垂直且含有所述万向接头机构的所述接头中心的第三轴旋转，并且相对于所述基座部件也被保持为能够绕所述第一轴旋转；

高压配管部，其由通过蓄压机构加压后的非压缩性流体充满；

低压配管部，其由所述非压缩性流体以压力被保持为比所述高压配管部内的所述非压缩性流体低的状态充满；

泵机构，其向所述高压配管部移送所述低压配管部的所述非压缩性流体；

多个摆动扭矩发生机构，其连接所述基座部件和所述摆动部件，并分别连接所述高压配管部、所述低压配管部以及所述泵机构，在所述非压缩性流体的驱动下，对所述摆动部件产生摆动扭矩；

控制阀装置，其控制所述摆动扭矩发生机构与所述高压配管部及所述低压配管部之间的所述非压缩性流体的连接；以及

摆动角调节装置，其使所述第一旋转部件和所述第二旋转部件的绕所述第三轴的相对角度变化，

所述控制阀装置进行控制，使得通过所述摆动扭矩发生机构，绕与所述第一轴以及所述第三轴垂直的第四轴产生相对于所述摆动部件的摆动扭矩。

本发明的第十一方面提供一种关节驱动单元，其通过第一～第十方式中任一方式所述的液压致动器进行驱动。