CN101547773B - 关节机构及关节装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以简单的结构实现能取得任意姿势的关节机构。关节机构包括：第一连杆(1)；第二连杆(2)；第三连杆(3)；可绕轴旋转且可沿轴向移动的被支撑在第二连杆(2)上的轴(11)；设置在轴(11)上的第一及第二蜗杆(9)、(10)；与第一蜗杆(9)啮合，使第一连杆(1)相对于第二连杆(2)转动的第一蜗轮(7)；以及与第二蜗杆(10)啮合，使第三连杆(3)相对于第二连杆(2)转动的第二蜗轮(8)。第一及第三连杆(1)、(3)通过轴(11)的旋转而互相反向转动，另一方面，通过轴(11)的轴向移动都向相同方向转动。

Description

关节机构及关节装置 

技术领域

本发明涉及一种关节机构，主要是涉及一种用于机器人用操纵器(roboticmanipulator)的关节机构及关节装置。 

背景技术

近年来，随着少子老龄化，可以预见到劳动力不足、并且老龄化的问题，从而一种弥补这些问题的产业用、家庭用机器人备受期待。尤其是，一种为了完成复杂的作业而能够握持各种各样物品的握持机构或可以取得任意姿势的关节机构是必需的，也是是重要的。并且，还对这些握持机构在用作手残疾的人的假手中的应用也做了各种研究。 

考虑到这种情形，以往提出了几种用于握持物品的指机构。图21是将使用蜗杆和蜗轮的指的握持机构用作为假手的例子(例如参照日本专利公表公报特表平9-510128号)。 

蜗轮93通过设置在马达91的先端的蜗杆92而转动，由此，作为握持指的连杆94、95转动，进行例如向握持方向的握持动作。即使连杆95受到张开方向的力，也由于蜗轮93与蜗杆92卡合，所以不会反转。因此，可以持续紧握住物品。 

另外，图22是使用多台马达提高了自由度的握持机构的手指的例子(例如参照日本专利公开公报特开平11-156778号)。在该握持机构中，通过使用四台马达96～99而得到4种自由度。 

然而，在以往的握持机构中存在下述问题。例如，在图21所示的握持机构中，由于自由度仅为1种，所以难以握持各种形状的物品。例如，由于作为手指的连杆95不能适应平板状的物体，所以无法施加适当的摩擦力进行握持。换言之，在该关节机构中，作为手指的连杆95不能取得任意的姿势。 

另一方面，虽然图22所示的握持机构具有足够的握持自由度，但马达的数目较多，导致成本上升。即，在该关节机构中，虽然能够取得任意的姿势，但驱动源会相应地增加。 

发明内容

本发明为了解决上述的问题，其目的在于提供一种以简单的结构即可实现能取得任意的姿势的关节机构。

本发明所提供的关节机构，包括：第一连杆；可转动地与上述第一连杆连结的第二连杆；可转动地与上述第二连杆连结的第三连杆；被支撑在上述第二连杆上的连结部件；通过上述连结部件互相连结，可绕轴旋转且可沿轴向移动的第一及第二蜗杆；与上述第一蜗杆啮合，使上述第一连杆相对于上述第二连杆转动的第一蜗轮；以及与上述第二蜗杆啮合，使上述第三连杆相对于上述第二连杆转动的第二蜗轮，当设上述第一连杆和上述第二连杆所成的角为角度A，上述第二连杆和上述第三连杆所成的角为角度B，角度A的变化量为dA，角度B的变化量为dB时，在所述第一连杆受到的外力和所述第三连杆受到的外力处于平衡的状态下，通过上述两个蜗杆的旋转，所述关节机构满足dA×dB≥0；在所述第一连杆受到的外力和所述第三连杆受到的外力处于不平衡的状态下，通过上述第一及第二蜗杆的轴向移动，所述关节机构满足dA×dB≤0。 

附图说明

图1(a)～(c)是表示本发明实施例1的关节机构的结构的示意图。 

图2(a)～(c)是用于说明在本发明实施例1的关节机构中，在固定第一连杆的状态下转动轴时的动作的示意图。 

图3(a)～(c)是用于说明在本发明实施例1的关节机构中，握持对象的物品位置偏离时的动作的示意图。 

图4(a)～(c)是用于说明在本发明实施例1的关节机构中，握持较小物品时的动作的示意图。 

图5(a)～(c)是表示本发明实施例2的关节机构的结构的示意图。 

图6(a)～(c)是表示本发明实施例3的关节机构的结构的示意图。 

图7(a)～(c)是表示本发明实施例4的关节机构的结构的示意图。 

图8(a)、(b)是表示在本发明实施例5的关节机构中所设置的制动器机构的结构的示意图。 

图9(a)～(c)是表示本发明实施例5的关节机构的结构的示意图。 

图10(a)、(b)是表示在本发明实施例6的关节机构中所设置的离合器机构及第三连杆的示意图。 

图11(a)～(c)是表示本发明实施例6的关节机构的结构的示意图。 

图12是表示本发明实施例7的握持装置的示意图。 

图13是表示本发明实施例7的其他方式的握持装置的示意图。 

图14是表示本发明实施例8的关节机构的结构的示意图。 

图15(a)是表示本发明实施例9的关节机构的结构的示意图，(b)是表示固定单元的示意图。 

图16是表示本发明实施例9的其他方式的关节机构的结构的示意图。 

图17(a)是表示本发明实施例10的关节机构的结构的示意图，(b)是表示转矩限制器的示意图。 

图18是表示本发明实施例10的其他方式的转矩限制器的示意图。 

图19(a)、(b)是表示本发明实施例11的关节机构的结构的示意图。 

图20(a)～(c)是表示本发明实施例12的关节机构的结构的示意图。 

图21是表示以往的关节机构的示意图。 

图22是表示以往的关节机构的示意图。 

具体实施方式

下面参照附图对用于实施本发明的最佳方式进行详细说明。 

(实施例1) 

图1～图4是表示本发明的关节机构的一个实施例的结构图。本实施例所涉及的关节机构，作为可以握持物品的握持机构而构成，该握持机构如图1(a)所示，具有：作为握持指的第一连杆1；作为握持指的第二连杆2；以及作为握持指的第三连杆3。第一连杆1和第二连杆2通过转动销(pivot pin)5互相可转动地被连结，第二连杆2和第三连杆3通过转动销6互相可转动地被连结。第一连杆1通过转动销4a与掌部件4连结。转动销5和6都被固定在第二连杆2。转动销5和转动销6被配置在第二连杆2的长度方向两端部，它们互相平行。而且，第二连杆2的基端部通过转动销5与第一连杆1的先端部连结，第三连杆3的基端部通过转动销6与第二连杆2的先端部连结。 

握持机构具有两个蜗轮(worm wheels)7、8。蜗轮7、8分别被嵌在转动销5、6上。蜗轮7相对于转动销5转动自如，而蜗轮8相对于转动销6转动自如。蜗轮7被固定在第一连杆1的一端部，而蜗轮8被固定在第三连杆3的一端部。因此，第一连杆1可以和蜗轮7一体地转动，而第三连杆3可以和蜗轮8一体地转动。另外，蜗轮7也可以与第一连杆1一体形成，蜗轮8也可以与第三连杆3一体形成。 

蜗杆(worm)9与蜗轮7啮合，而蜗杆10与蜗轮8啮合。蜗杆9和蜗杆10互相隔开间隔，被刚性地固定在作为连结部件的一个例子的轴11上，两个蜗杆9、10通过轴11而互相连接。蜗杆9是所谓的右旋螺纹，蜗杆10是所谓的左旋螺纹。因此，这两个蜗杆9、 10具有互相反向的螺旋。 

另外，蜗轮7及蜗杆9的模数(module)、与蜗轮8及蜗杆10的模数相同，而且其对应的齿数、直径也相同。 

在两蜗杆9、10之间的轴11的中间部设有凸缘11a。另外，齿轮12被刚性地结合在轴11的中间部。轴11由形成在第二连杆2上的一对支撑壁18、19支撑，沿着第二连杆2的长度方向加以配置。该支撑壁18、19上分别设有贯穿孔，轴11以插通贯穿孔使凸缘11a位于支撑壁18、19之间的状态而被加以保持。因此，轴11可绕轴旋转，且可沿轴向即移动方向(translational direction)移动。 

各弹簧16、17以保持残留压缩复原力的状态被安装在各支撑壁18、19与凸缘11a的之间。通过凸缘11a、弹簧16、17以及支撑壁18、19构成蜗杆9、10的定中心(centering)单元20。 

第二连杆2上搭载有作为驱动源的马达13。在马达13的驱动轴的先端设置有齿轮14。马达13相对于轴11被配置在蜗轮7、8侧，并配置在蜗轮7、8之间的空间内。即，由于利用该空间来设置马达13，所以能够有效利用空间，使握持机构进一步小型化。在该齿轮14与设在上述轴11上的齿轮12之间存在齿轮15，马达13的驱动力通过齿轮14、齿轮15及齿轮12而被传递给轴11。齿轮15只被容许绕其轴心旋转，而齿轮12沿轴向较长，使得即使对于轴11的平移移动也能维持与齿轮15卡合的状态。 

以下说明如上述那样构成的握持机构的动作。 

首先，第一连杆1、第二连杆2、第三连杆3，作为初始状态而处于图1(a)的状态。若在此状态下驱动马达13，则齿轮14、齿轮15及齿轮12转动，轴11例如向图示的F方向转动。此时，由于齿轮12和蜗杆9、10与轴11刚性结合，所以两个蜗杆9、10也都向F方向转动。 

若将视线固定于第二连杆2来进行观察，由于蜗杆9的转动，蜗轮7开始向图1(b)的V方向转动，从而使与蜗轮7结合的第一连杆1向V方向转动。同样，由于蜗杆10的转动，使第三连杆3向图1(b)的W方向转动。当轴11转动了某转动角度，设第一连杆1和第二连杆2所成的角为角度A，同样设第二连杆和第三连杆所成的角为角度B。然后，使轴11进一步转动，角度A和B如图1(c)所示分别达到约90度的状态。 

在该一系列的动作中，轴11的转动所引起的角度A和B的变化量dA和dB都会增加。另一方面，若轴11向反方向转动，则变化量dA和dB都会减小。即，dA×dB≥0的关系成立。另外，在该一系列的动作中，只要在左右两侧的传递转矩是平衡的，轴11就 不会沿轴向移动，而绕轴转动。 

在此，若蜗杆9、10使蜗轮7、8转动的转矩产生短暂的不平衡，则弹簧16、17会伸长或者收缩，轴11沿轴向移动，但通常通过定中心单元20，轴11会返回中立位置，使第一连杆1及第三连杆3的位置稳定。 

接下来，图2(a)～(c)表示将掌部件4作为静止系统进行观察时的第一至第三连杆1～3的动作。在图2(b)中，若设纸面下方为重力方向，则重力发生作用使第二连杆2向逆时针方向转动。由此，轴11相对于第二连杆2向Q方向平移，由此角度A增加，并且角度B减小。定中心单元20起到抵消该重力的作用、维持姿势的作用。另外，对于其他振动等扰动也具有同样的作用。 

图3(a)～(c)表示存在作为握持对象物品时的动作状态。图3(a)是与图1(b)相同的状态，角度A与角度B基本相等。现在，例如如图3(b)所示，在握持靠近第一连杆1一侧的物体81时，由于首先第一连杆1按压于物体81，所以第一连杆1绕转动销5开始向使角度A减小的方向转动。由此，平移力通过蜗轮7及蜗杆9而传递到轴11，克服定中心单元20的弹簧17的力，轴11向P方向移动。由此，旋转驱动力通过蜗杆10及蜗轮8被传递到第三连杆3，第三连杆3则向角度B增加的方向转动。而且，轴11一直移动到作用于第一连杆1和第三连杆3的转矩的不平衡消除为止。这样，即使在两转矩存在不平衡时，也能够通过蜗杆9、10的轴向平移而将其消除，从而自动适应作为握持对象的物品81。在该动作中，轴11的平移所引起的A、B的变化量为dA≤0、dB≥0。即，对于轴11的平移所引起的角度A和B的变化量dA和dB，dA×dB≤0的关系成立。 

另外，如图3(c)所示，对于靠近第三连杆3的物品82，由轴11结合的蜗杆9、10向Q方向平移，与上述同样，取得平衡进行握持。在该动作中，轴11的平移所引起的A和B的变化量为aA≥0，且dB≤0。即，对于轴11的平移所引起的角度A和B的变化量dA和dB，dA×dB≤0的关系成立。 

由于齿轮12沿轴向形成得较长，所以如图3(b)、图3(c)所示，即使轴11沿轴向平移移动，齿轮12也能维持与齿轮15的卡合状态。 

图4(a)～(c)是握持更小的物品83、84时的例子，同样也能够通过轴11的平移使第一连杆1及第三连杆3适应物品83、84的位置偏离，以进行握持。 

如上所述，根据本实施例1，可以通过包含蜗杆9、10的轴11的转动来适应握持的物品的尺寸等，可以通过轴11的平移来适应物品的位置偏离。由此，可以提供能适应各种物品或状态的握持机构。 

即，在本实施例1中，若在握持物品之前的阶段轴11转动，则两个蜗轮7、8互相反向转动，第一及第三连杆1、3的张开角度变化。即，由于角度A及角度B同时增大或者同时减小，所以dA×dB≥0。因此，通过轴11根据握持对象物品的大小而转动，可以调整第一及第三连杆1、3的角度而使其能够握持物品，从而可以在其调整后的状态下来握持物品。另一方面，当握持对象的物品相对于第一及第三连杆1、3位置偏离等，第一及第三连杆1、3从物品受到的力不平衡时，蜗杆9、10通过蜗轮7、8所受到的转矩互相不平衡，所以轴11会沿轴向位移与两个蜗杆9、10的转矩差相应的距离。此时，两个蜗轮7、8分别向相同方向转动，或者附加转矩较大的蜗轮7、8不转动，而只有另一蜗轮8、7转动，以使第一及第三连杆1、3从物品受到的转矩平衡，从而消除转矩。即，在蜗杆9、10沿轴向移动时，dA×dB≤0。此时，在蜗轮7、8承受反作用力，轴11沿轴向移动。由此，即使在握持机构相对于物品位置偏离时，也能很好地进行握持。这样，通过根据握持对象的大小使轴11转动，可以应对各种大小的物体，而且，通过根据形状或位置关系使轴11沿轴向移动，也能够应对受到的转矩的不平衡。所以，即使不使用多台马达，也能够实现结构简单而具有握持所需的自由度且能够适应物体的形状进行握持的握持机构。 

另外，在本实施例1中，由于一体形成的轴11构成连结部件，所以能够实现能以简单的结构得到所需的握持力的结构。 

另外，在本实施例1中，由于两个蜗杆9、10为互相反向的螺旋，所以能以简单的结构实现通过轴11的转动使两个连杆1、3向互相相反的方向转动的结构。 

另外，在本实施例1中，由于设有使轴11复原至中立位置的定中心单元20，所以在没有握持物品时，可以使第一及第三连杆1、3的方向稳定。而且，由于定中心单元20利用弹簧16、17的弹力使轴11复原，所以能以简单的结构使轴11复原至指定位置。 

另外，在本实施例中，为了维持握持动作的接近时连杆间的形状而设置定中心单元20，但如果接近物品时的精度要求不高，也可以省略定中心单元20。这种情况下可以实现成本下降。 

另外，在本实施例中，齿轮12被固定在轴11上，但也可以使齿轮12与轴11的结合为键结合，以便容许齿轮12相对于轴11的移动，限制其相对于轴11的转动。如果这样，可以谋求齿轮12的小型化，空间因素得以改善，还可以防止齿轮齿面的滑动摩耗。另外，产生摩擦力的区域被限定在轴11附近，轴11的平移移动更为容易。 

(实施例2) 

下面，参照附图说明本发明的实施例2。 

图5(a)～(c)是表示本发明的实施例2的关节机构的结构示意图。本实施例将实施例1的蜗轮7及蜗杆9变更为蜗轮27及蜗杆29，其他的包括定中心单元20在内的结构都是相同的。 

蜗轮27、蜗杆29与蜗轮8、蜗杆10的直径相同，但模数设定为一半。因此，蜗轮27的齿数是蜗轮8的两倍，作为蜗轮传动(worm gear)的减速比为两倍。 

因此，通过轴11的转动，在第一连杆1和第二连杆2之间产生的转矩为在第二连杆2和第三连杆3之间产生的转矩的两倍。这种结构适应于一般对结构体施加负载时根部侧的力矩比先端侧大的状况。 

下面，对实施例2的动作进行说明。由于定中心单元20的动作等大致与实施例1相同，所以省略，只说明不同点。 

相对于轴11的转动，如上所述，由于根部侧的蜗轮传动的减速比为两倍，所以靠近掌部件4一侧的力矩增大。因此，握持的负载能力增大。此时，如图5(b)所示，伴随着轴11的转动的角度A小于角度B，处于不平衡，但可以通过轴11的平移恢复平衡。 

如上所述，根据本实施例，能够容易地应对产生的转矩的不同，容易实现与适合其结构的适当力矩相对应的关节机构。 

另外，在本实施例中，减速比的变更是通过变更模数来进行的，但也可以通过改变蜗轮的直径来变更减速比。 

(实施例3) 

下面，参照附图说明本发明的实施例3。 

图6(a)～(c)是表示本发明实施例3的关节机构的结构示意图。本实施例3中设有阻力单元，来取代实施例1的定中心单元。而且，在本实施例3中使用没有凸缘的轴31。其他与实施例1相同。 

阻力单元具有固定在第二连杆2上的套筒32及粘性物质33。轴31被插入并穿过套筒32。而且，粘性物质33装在套筒32与轴31之间。作为粘性物质33的粘度，较为理想的是该粘度使轴31通过自重以大约10mm/s以下的速度移动。作为材料，较为理想的是凝胶状的物质或高粘性的油状物质。 

粘性物质33是产生与轴31和套筒32间的相对速度相适应的阻力的物质。所以，对于过大的相对速度，轴31的动作受阻。 

对本实施例的动作，只说明与实施例1的不同点。 

由于粘性物质33的效果，轴31靠自重或重力变化等缓缓地沿轴向位移。而且，由于在为握持而接近时轴31不会大幅变化，所以可以抑制第一及第三连杆1、3急剧转动，稳定的动作的以实现。 

如图6(b)、(c)所示，与实施例1同样，在握持位置偏离的物品81、82时，粘性物质33根据第一连杆1及第三连杆3的接触状态，容许轴31向P方向或者Q方向缓缓地位移。而且，在本实施例中，也不需要产生克服弹簧变形的力。 

(实施例4) 

下面，参照附图说明本发明的实施例4。 

图7(a)～(c)是表示本发明的实施例4的关节机构的结构示意图。在本实施例4中设有阻力单元，来取代实施例1的定中心单元，但该阻力单元与实施例3不同。在本实施例4中也使用没有凸缘的轴41。其他与实施例1相同。 

阻力单元由封入到转动销5、6与蜗轮47、48之间的粘性物质42构成。作为粘性物质42，可以使用与实施例3的粘性物质33相同的物质。 

粘性物质42产生与转动销5和蜗轮47之间的相对速度相适应的阻力，并产生与转动销6和蜗轮48之间的相对速度相适应的阻力。因此，可以防止第一连杆1及第三连杆3急剧转动。 

本实施例4的动作，如图7(b)、(c)所示，与实施例3大致相同，另外，效果也与实施例3大致相同。 

另外，在本实施例4中，是将粘性物质42装入在转动销5、6和蜗轮47、48之间，以赋予速度阻力，但也可以使粘性物质介于第二连杆2与蜗轮47、48之间。 

另外，在实施例3、4中，采用了基于粘性物质的速度阻力结构，但也可以采用基于摩擦体的速度阻力结构，来取代粘性物质。作为该速度阻力结构，例如可以由环状的树脂部件构成。此时也能得到与上述同样的效果。 

另外，在要求有速度阻力和向标准状态的复原力时，除了速度阻力结构之外也可以同时使用实施例1中使用的定中心单元20。 

(实施例5) 

下面，参照附图说明本发明的实施例5。 

图8(a)、(b)、图9(a)～(c)是表示本发明的实施例5的关节机构的结构示意图。 

图8(a)表示作为制动机构的制动器机构50。制动器机构50具有螺线管，包括：由磁性材料制成的磁极52；设置于其先端的由橡胶等弹性体构成的垫51；由磁性材料构成的有底筒状的轭54；配置在轭54内部的圆状线圈(ring-like coil)53；以及设置在磁极52的与垫51相反一侧的端部、处于轭54之间的弹簧55。 

图8(a)表示断电状态，该状态下弹簧55以自由长度延伸。另一方面，图8(b)表示通电状态，该状态下，在线圈53产生的磁通量通过轭54而被引导，磁极52克服弹簧55的弹力被磁力吸引。 

图9(a)表示设置有制动器机构50的关节机构的整体。本实施例5除了制动器机构50之外，与实施例1的结构相同。制动器机构50搭载于第三连杆3上，通常处于通电状态。图中的符号58、59是转动销，在位于第三连杆3一侧的转动销59上刚性地固定摩擦板57。即，摩擦板57被固定于第二连杆2。 

在摩擦板57上，沿着与垫51相对置的圆弧面形成粗糙的摩擦面。一旦制动器机构50处于断电状态，则磁极52会如图8(a)所示从制动器机构50伸出。由此，垫51与摩擦板57的粗糙的摩擦面接触，产生较大的摩擦力。 

在第二连杆2上搭载有角度传感器71、72。角度传感器71测定第一连杆1相对于第二连杆2的角度A，角度传感器72测定第三连杆3相对于第二连杆2的角度B。角度传感器71、72可收发信号地与未图示的控制部连接。该控制部根据从角度传感器71、72输出的信号，对制动器机构50及马达13进行控制。 

其他结构与实施例1相同。 

以下说明如上述那样构成的关节机构的动作。 

在图9(a)～(b)的状态，由于将制动器机构50通电，所以垫51不与摩擦板57接触。因此，与实施例1相同，第一连杆1及第三连杆3转动。然后，如图9(b)所示，由于当第三连杆3转动到指定的角度时，角度传感器72的输出为指定的值，所以若在此时将制动器机构50断电，则吸引磁极52的磁场消失。相应地，磁极52由于弹簧55而从制动器机构50突出，垫51与摩擦板57接触。因此，第三连杆3相对于第二连杆2而固定。 

若在该状态下使轴11进一步转动，由于第三连杆3相对于第二连杆2固定，所以第三连杆3维持图9(b)的状态。与此相对，由于第一连杆1可以转动，所以向角度A增加的方向转动。此时，由于蜗轮8不转动，所以通过蜗杆10的转动，轴11边转动边克服定中心单元20的弹簧力，向图示的Q方向平移移动。而且，若通过监控角度传感器71的输 出，在图9(c)的状态下停止马达13，则第一至第三连杆1～3的相对角度得以保持。 

以上，如本实施例所述，通过制动器机构50固定第三连杆3和第二连杆2使它们之间没有相对转动，由此可以得到关节机构的期望状态下的静止状态。而且，在握持各种物品时，可以在预先调整为合适的静止状态后握持物品。并且，实质上能够用一台马达取得两种自由度的状态。 

另外，在本实施例5中，将制动器机构50配置于第三连杆3，停止与第二连杆2之间的运动，但并不限于此。即，也可以将制动器机构50搭载在第一连杆1上，并在转动销58上配置摩擦板57，预先固定角度A后调整角度B。或者也可以在两者上均搭载制动器机构50。无论是哪种情况都能形成静止的握持状态。 

另外，摩擦板57的形状或制动器机构50的结构不限于上述结构。只要能固定连杆间的相对移动即可，可以进行各种变更。作为螺线管例举了制动器机构50，是因为一般而言可以使致动器形成得较小。另外，在从耐久性的角度而言利用摩擦进行固定较为困难时，也可以采用机械固定的结构。例如，可以沿转动方向形成多个销孔，通过将销插入从其中选择的销孔中来进行固定。但这种情况下是离散值式的固定形式。 

另外，使用了角度传感器71、72作为检测角度A、B的单元，但也可以例如通过由外部的照相机进行的图像测量，来检测角度A、B。 

这样，根据本实施例，通过从有限的马达向多个关节分配驱动力，在这些关节配置适当的制动器机构，使其固定于理想的位置，从而可以利用有限的马达使自由度实质上具有变化。 

(实施例6) 

下面，参照附图说明本发明的实施例6。 

图10(a)、(b)、图11(a)～(c)是表示本发明实施例6的关节机构的结构示意图。符号与实施例1相同的构件表示相同部件。 

图10(a)、(b)表示本实施例6的第三连杆3及其搭载构件，(b)是侧视图，(a)是俯视图。符号61表示作为由电磁体构成的离合机构的离合器机构。离合器机构61被固定在第三连杆3上，可嵌入转动销6。蜗轮67、68具有与实施例1的蜗轮7、8相同的形状，但由磁性材料形成这一点与蜗轮7、8不同。另外，蜗轮68未被固定在第三连杆3上这一点与实施例1不同。角度传感器71、72与实施例5相同。 

离合器机构61通过切换蜗轮68和第三连杆3的结合状态，连接或切断马达13和第 三连杆3之间的驱动力的传递路径。在本实施例中，离合器机构61通过由磁吸引力所产生的摩擦力连接驱动力的传递路径。在图10(a)，若离合器机构61断电，则蜗轮68与第三连杆3分离，不传递驱动力。换言之，蜗轮68可以相对于第三连杆3进行空转。另一方面，若向离合器机构61通电，则蜗轮68吸附于离合器机构61，可以与第三连杆3进行一体化的转动。 

另外，第三连杆3和第二连杆2之间如实施例4等所述那样粘性结合。其他结构与实施例1相同。 

以下说明如上述那样构成的关节机构的动作。 

在图11(a)～(b)的状态，由于离合器机构61通电，所以蜗轮68与第三连杆3一体化。因此，第一连杆1、第三连杆3与实施例1相同，随着轴11的旋转而转动。在图11(b)，若在角度传感器72的输出为指定值的时刻，将离合器机构61断电，则蜗轮68能够与第三连杆3分离而进行空转。 

若在该状态下使轴11进一步转动，则第三连杆3与第二连杆2粘性结合，由于蜗轮68可以进行空转，所以第三连杆3不动，只有蜗轮68向W方向空转。因此，第三连杆3维持图11(b)的状态。另一方面，由于第一连杆1可以随着轴11的旋转而转动，所以向角度A增加的方向转动。然后，当例如通过监视角度传感器71的输出，在图11(c)的状态下停止马达13，并再次将离合器机构61通电，则第一至第三连杆1～3的相对角度被保持为该状态。 

以上，在本实施例6中，通过离合器机构61可以制止第三连杆3和第二连杆2之间的相对转动，与实施例5同样，可以得到关节机构的期望状态的静止状态。而且，在握持各种物品时，可以在预先调整为合适的静止状态后握持物品。 

另外，与实施例5同样，可以将离合器机构搭载在第一连杆1上，或者也可以搭载在第一连杆1和第三连杆3这两者之上。 

另外，在本实施例6中，使用基于电磁体的离合器机构61来作为结合蜗轮68和第三连杆3的机构，但并不限于此，可以在不脱离权利要求书内容的范围内进行适当变更。 

这样，根据本实施例6，与实施例5同样，通过从有限的马达向多个关节分配驱动力，在这些关节上配置适当的离合器机构，使其固定于理想的位置，从而可以利用有限的马达使自由度实质上具有变化。 

实施例1～6都对关节机构作为握持机构而构成的例子进行了说明，但并不限于此。即，也可以不是用于握持物品的连杆机构，而是具有除此之外的用途的关节机构。 

(实施例7) 

以上，通过将实施例1～6所示的关节机构作为关节装置的一种方式的握持装置的握持指来应用，可以容易地实现低成本且可以适应握持大多数物品的握持装置。例如，图12表示包括一个关节机构的握持装置的一个例子，图13表示包括多个关节机构的握持装置的一个例子。 

图12所示的握持装置是与掌相对置的一根指的握持装置。关节机构101是作为实施例1进行了说明的握持机构而构成的关节机构。关节机构101的第一连杆1通过转动销73a与掌部件73结合。而且，关节机构101被支撑在作为支撑体的掌部件73上。掌部件73与腕部件74结合。关节机构101通过内置于掌部件73中的马达(未图示)，绕掌部件73的转动销73a转动。而且，轴11通过马达13的驱动而旋转并沿轴向位移，由此连杆1、3可顺着物品85将其握持住。另外，第一连杆1与和掌部件73也可以一体构成，来取代将第一连杆1与掌部件73销结合的结构。在此结构中，该一体构成的连杆作为第一连杆而发挥功能，该第一连杆被支撑在作为支撑体而发挥功能的腕部件74上。 

图13所示的握持装置是两根指的握持装置。关节机构102、103分别是作为实施例1进行了说明的握持机构而构成的关节机构。关节机构102的第一连杆1通过转动销75a与掌部件75结合，而关节机构103的第一连杆1通过转动销75b与掌部件75结合。掌部件75与腕部件76结合，但也可以将其一体构成。掌部件75和腕部件76作为支撑体而发挥功能。关节机构102、103绕转动销75a、75b的转动是通过内置于掌部件75中的马达来进行的。而且，与一根指的握持装置同样，通过关节机构102、103内的轴11、11的旋转及轴向移动，连杆1、3可顺着物品85将其握持住。 

另外，其中之一的关节机构102的第一连杆1和掌部件75也可以一体构成。在此结构中，该一体构成的弯曲形状的连杆作为第一连杆而发挥功能，该第一连杆被支撑在作为支撑体而发挥功能的腕部件76上，并且，该第一连杆与另一关节机构103的第一连杆1连结。另外，另一关节机构103的第一连杆1和掌部件75也可以一体构成。 

另外，两个关节机构102、103的第一连杆1、1和掌部件75也可以一体构成。在此结构中，该一体构成的部件作为第一连杆而发挥功能，该第一连杆被支撑在作为支撑体而发挥功能的腕部件76上。即，在此结构中，对于两个关节机构102、103，第一连杆实现了共用化。 

也可以在上述掌部件75搭载与关节机构同样的机构。另外，作为关节机构可以使用 实施例2～6中的任意之一。另外，也可以构成以并列状态配置关节机构的握持装置。在这种情况下，可以使握持力增加。另外，也可以实现使用这些握持装置的机器人等。 

(实施例8) 

下面，参照附图说明本发明的实施例8。 

图14是表示本发明实施例8的关节机构的结构示意图。符号与实施例1相同的构件表示相同部件。 

在本实施例8中，设置在轴11上的齿轮212被配置在蜗杆9的外侧。即，在上述实施例1中，齿轮12位于在轴11的端部配置的一对蜗杆9、10的之间，而在本实施例8中，其中之一的蜗杆9配置在轴11的中间部，并在该蜗杆9的外侧配置齿轮212。随此，第一连杆1的蜗轮7也被配置在离开第二连杆2的端部而稍微靠近中央的部位。因此，在本实施例8中，与上述实施例1相比，可以缩小蜗轮7、8间的间隔，从而缩小第一连杆1与第三连杆3的间隔。 

(实施例9) 

下面，参照附图说明本发明的实施例9。 

图15(a)、(b)是表示本发明实施例9的关节机构的结构示意图。符号与实施例1相同的构件表示相同部件。 

本实施例9中，蜗杆309相对于轴311可转动地加以设置，并且具有将该蜗杆309固定于轴311的固定单元。另一蜗杆10与实施例1同样，被固定在轴311上。下面进行具体说明。 

在蜗杆309上设有轴311可插通的插通孔309b，轴311插入该插通孔309b。因此，在蜗杆309没有被后述的键320固定的状态下，蜗杆309可相对于轴311绕轴相对地转动。 

固定单元具有：作为设在蜗杆309的插通孔309b中的键槽的蜗杆侧槽部309a；作为设在轴311上的键槽的轴侧槽部311a；作为被插入这些槽部309a、311a的固定部件的键320。 

蜗杆侧槽部309a沿插通孔309b的圆周方向隔开间隔而被设置多个。图例是四个蜗杆侧槽部309a被等间隔地加以设置的例子。另一方面，轴侧槽部311a在轴311的蜗杆309侧的端部的外周面设置一个。 

键320可以插入由蜗杆侧槽部309a与轴侧槽部311a形成的空间。而且，通过将键320配置在该空间内，蜗杆309则不能绕轴311的轴心转动。即，蜗杆309和轴311的相对角度被固定。 

在将第一连杆1组装到第二连杆2上时，若使蜗杆309可相对于轴311转动，则可以使与该蜗杆309啮合的第一连杆1绕着转动销5自由转动。因此，基于与第三连杆3的关系可以对第一连杆1的张开角度A进行微调整。而且，若将蜗杆侧槽部309a与轴侧槽部311a对齐使张开角度最接近指定角度并插入键320，则可以固定蜗杆309。图中，虚线所示的1a、1b表示通过变更选择的蜗杆侧槽部309a，第一连杆1的初始位置发生变化。在该初始位置的第一连杆1的张开角度A的变化量由蜗杆309的螺距(pitch)、蜗轮7的齿数、蜗杆侧槽部309a的间隔决定。因此，蜗杆侧槽部309a的数目可以适当地设定。 

在本实施例9中，在将蜗杆309组装到轴311上时，可以先设置蜗杆309使其相对于轴311为指定的朝向，并调整第一连杆1及第三连杆3的张开角度，然后固定蜗杆309。 

另外，作为固定单元，并不限于由键和键槽组成的结构。例如，也可以将蜗杆可转动地设置在轴上，并用粘接剂将蜗杆固定在轴上。或者，如图16所示，也可以形成沿半径方向贯穿蜗杆309的螺钉孔309c，通过拧入作为固定部件的螺钉321将蜗杆309固定于轴311上。 

(实施例10) 

下面，参照附图说明本发明的实施例10。 

图17(a)、(b)是表示本发明实施例10的关节机构的结构示意图。符号与实施例1相同的构件表示相同构件。 

本实施例10是设置有用于针对旋转转矩来保护齿轮等的转矩限制器(torquelimiter)420的实施例。转矩限制器420设置在马达13与轴11之间的驱动力传递系统中。转矩限制器420具有第一齿轮415a、第二齿轮415b、将这些齿轮415a、415b向互相按压的方向压靠的弹簧431、用于承受该弹簧431的反作用力的凸缘430a、430b。凸缘430a、430b设置在贯穿两个齿轮415a、415b的轴430上。 

第一齿轮415a与设在马达13的驱动轴上的齿轮14啮合，第二齿轮415b与设在轴11上的齿轮12啮合。第一齿轮415a与第二齿轮415b配置在同轴上。 

第一齿轮415a和第二齿轮415b与压缩状态的弹簧431一起配置在一对凸缘430a、430b的之间，在弹簧431的弹力作用下互相按压。在两个齿轮间产生摩擦，通过该静摩 擦而传递的转矩被设定在不会损伤齿轮等的程度。而且，若产生超过最大静摩擦的转矩，则在第一齿轮415a和第二齿轮415b之间会产生滑动，从而进行相对转动。 

与马达13的输出轴一体的齿轮14与第一齿轮415a啮合，该第一齿轮415a与第二齿轮415b通过摩擦传递转矩。该转矩被传递到设置在轴11上的齿轮12。而且，在因某种异常而导致轴11停止转动时，较大的转矩会作用于从马达13到轴11的传递系统，但由于在不损坏齿轮等程度的极限转矩以下，在第一齿轮415a和第二齿轮415b之间会产生滑动，所以可以防止齿轮等的损坏。 

另外，转矩限制器420并不限于切断齿轮415a、415b间的转矩传递的结构。例如，如图18所示，转矩限制器420也可以设置在轴411上。即，轴411被分割成设有齿轮12的第一轴部411a和设有蜗杆9的第二轴部411b，并设置连结部433使其跨过这些轴部411a、411b。通过连结部433与轴部411a、411b之间的摩擦传递转矩，另一方面，在极限转矩以上的转矩被施加时，在连结部433与轴部411a、411b之间产生滑动。 

另外，转矩限制器并不限于利用摩擦的结构。例如，也可以将第一齿轮415a的与第二齿轮415b相对置的面形成为锯齿状，并将第二齿轮415b的与第一齿轮415a相对置的面形成为锯齿状，使其互相啮合。然后，将超过锯齿的峰的势能设为限度。在此形式下，转矩限制器也与利用摩擦的方式一样，相对于转矩的增加产生非线性的作用。 

(实施例11) 

下面，参照附图说明本发明的实施例11。 

图19(a)、(b)是表示本发明实施例11的关节机构的结构示意图。符号与实施例1相同的构件表示相同部件。 

本实施例11是作为机器手的指机构的开合关节而发挥功能的关节机构。该关节机构的第一连杆是相当于无名指的指机构101，第三连杆是相当于食指的指机构103，第二连杆是相当于手掌的掌机构102。掌机构102具有第一掌部102a和第二掌部102b、以及连结它们的摇动臂85和齿轮86。第一掌部102a与第二掌部102b的连结角度可变。在第一掌部102a上设有相当于中指的指机构104a，在第二掌部102b上设有相当于拇指的指机构104b。 

马达113及支撑壁118、119被固定在掌机构102的第一掌部102a上。弹簧116、117被设置在支撑壁之间，并在这些弹簧116、117之间设置轴111的凸缘111a。凸缘11a、弹簧116、117以及支撑壁118、119构成蜗杆109、110的定中心单元。 

齿轮112被设置在轴111上，该齿轮112通过齿轮115与马达113的齿轮114连结以便可以传递驱动力。指机构101与蜗轮107一体地转动，指机构103与蜗轮108一体地转动。因此，指机构101和指机构103都可以通过马达113的驱动改变其张开的角度。而且，指机构101、103还可以根据握持物品的形状等各自改变其张开角度。 

另外，在第一掌部102a还设有用来支撑转动销6的销支撑部102c，在该销支撑部102c设有用于支撑指机构101可向握持方向转动的转动销120。指机构103、104a、104b同样也可以向握持方向转动。 

(实施例12) 

下面，参照附图说明本发明的实施例12。 

图20(a)～(c)是表示本发明实施例12的关节机构的结构示意图。符号与实施例1相同的构件表示相同部件。 

实施例1～6、8～10表示了作为握持机构而构成的关节机构，但在本实施例12中，关节机构不是用于握持物体的机构，而是具有两个关节以便可以取任意姿势的关节机构。例如，该关节机构是作为机器人的腿关节而发挥功能的机构，第三连杆3相当于机器人的脚。第一连杆1例如是相当于大腿的连杆，该连杆1通过销4a与相当于机器人躯体的部件4销结合。第二连杆2例如相当于小腿。 

该关节机构通过马达13的驱动，其第一连杆1及第三连杆3相对于第二连杆2的角度相对地变化。此时，若第三连杆3处于与地板面接触的状态，则第三连杆3不动而是第二连杆2绕着转动销6转动。另一方面，第一连杆1根据从躯体部件4受到的力决定相对于第二连杆2的转动角度。即，如实施例1中所说明的那样，若第一连杆1受到的外力和第三连杆3受到的外力大小相同，则由于轴11不沿轴向移动而是第一及第三连杆1、3转动，所以第一连杆1相对于第二连杆2的转动角度和第三连杆3相对于第二连杆2的转动角度相同(图20(b))。另一方面，若第一连杆1受到的外力和第三连杆3受到的外力大小不同，则轴11应此不同而沿轴向位移，使得两者的转动角度不同。图20(c)例示出第三连杆3受到的力大于第一连杆1受到的力的情况。 

另外，在本实施例12中，根据第一连杆1及第三连杆3受到的力的大小来决定两个连杆1、3的转动角度的关系。因此，若在该关节机构中设置实施例5所示的制动机构或实施例6所示的离合器机构，则可以积极地控制连杆1、3的转动角度，将连杆1、3的角度调整为所期望的角度，从而使关节机构可以容易地取得任意的姿势。 

(实施例的概要) 

以下对本实施方式的概要进行说明。 

(1)如以上说明，在本实施方式中，当第一及第三连杆未受到外力时两个蜗杆向相同方向转动，则两个蜗轮互相反向转动，第一及第三连杆的张开角度变化。即由于第一连杆和第二连杆所成的角度A、第二连杆和第三连杆所成的角度B同时增大或者同时减小，所以使得dA×dB≥0。因此，可以根据第一及第二蜗杆的转动来调整第一及第三连杆的角度。另一方面，在第一连杆受到的外力和第三连杆受到的外力处于不平衡时，由于通过蜗轮而接受到的两个蜗杆的转矩互相不平衡，所以两个蜗杆沿轴向位移与两个蜗轮的转矩差相应的距离。此时，两个蜗杆一体地沿轴向位移，以使第一及第三连杆受到的转矩平衡。伴随于此，两个蜗轮分别向相同方向转动，或者附加转矩较大的蜗轮不转动而另一蜗轮转动。即，在蜗杆沿轴向移动时，dA×dB≤0。这样，在本实施例中，可以将第一及第三连杆的张开角度设为与两个蜗杆的转动量相对应的张开角，而且，通过采用连结部件可沿轴向移动的结构，可以改变第一连杆或者第三连杆相对于第二连杆的角度。因此，能以简单的结构实现可以取得任意姿势的关节机构。 

(2)较为理想的是上述连结部件采用一体形成的轴结构。 

(3)较为理想的是上述第一蜗杆和上述第二蜗杆具有互相反向的螺旋。在此结构中，能以简单的结构实现通过连结部件的转动使第一及第三连杆向互相相反的方向转动的结构。 

(4)较为理想的是马达被固定在上述第二连杆上，上述连结部件通过该马达而转动。 

(5)较为理想的是设有将上述连结部件复原至轴向的指定位置的定中心单元。在此结构中，当第一及第三连杆未受到外力时，可以使第一及第三连杆的朝向稳定。 

(6)在上述结构下，较为理想的是上述定中心单元中包含弹性部件，通过该弹性部件的弹力将上述连结部件复原至指定位置。在此结构中，能以简单的结构使连结部件复原至指定位置。 

(7)较为理想的是在上述第一连杆具有可与支撑体连结的结构时，上述第一蜗杆及蜗轮的减速比大于上述第二蜗杆及蜗轮的减速比。在作为与支撑体连结的根部侧连杆的第一连杆中，虽然由蜗杆及蜗轮产生的转矩增大，但在此结构中，由于根部侧的蜗杆齿轮的减速比大于另一蜗杆及蜗轮的减速比，所以容易应对转矩的不同。 

(8)也可以设有产生与上述连结部件相对于上述第二连杆的轴向相对移动速度相适 应的阻力的阻力单元。在此结构中，当因与第二连杆的朝向相应的重力变化的发生或连结部件的自重等而引起连结部件欲沿轴向移动时，可以抑制连结部件的急剧移动。因此，在为握持而接近时可以得到稳定的动作。 

(9)也可以设有产生与上述第一及第二蜗轮相对于上述第二连杆的相对转动速度相适应的阻力的阻力单元。在此结构中，可以抑制第一及第三连杆急剧转动。 

(10)较为理想的是，上述阻力单元具有介于进行相对移动的两者之间的粘性物质。 

(11)也可以设有阻止上述第一连杆相对于上述第二连杆的角度变化的制动机构、以及阻止上述第三连杆相对于上述第二连杆的角度变化的制动机构的至少其中之一。在此结构中，由于第二连杆和第一或者第三连杆之间的角度可以维持而不产生变化，所以在握持物体的动作等指定的动作之前可以预先设定第一及第三连杆的至少其中之一的朝向。因此，在即将进行指定的动作之前，被调整到最佳的状态。 

(12)在上述结构中，较为理想的是还包括检测具有上述制动机构的连杆间的相对角度的角度传感器，基于上述角度传感器的输出使上述制动机构动作。在此结构中，可以高精度地控制连杆的角度。 

(13)也可以设有切换上述第一蜗轮相对于上述第一连杆的连接状态的离合机构、以及切换上述第二蜗轮相对于上述第三连杆的连接状态的离合机构的至少其中之一。在此结构中，由于第二连杆与第一和第三连杆之间的角度可以维持而不产生变化，所以在握持物体的动作等指定的动作之前可以预先决定第一及第三连杆的至少其中之一的朝向。所以，在即将进行指定的动作之前，被调整到最佳的状态。 

(14)也可以在上述马达和上述第一连杆之间的驱动力传递路径、以及上述马达和上述第三连杆之间的驱动力传递路径的至少其中之一的传递路径中设置驱动力的离合机构。 

(15)而且，也可以包括检测具有上述离合机构的第一或者第三连杆与上述第二连杆的相对角度的角度传感器，基于上述角度传感器的输出使上述离合机构动作。 

(16)也可以在上述马达和上述连结部件之间设置传递马达转矩的多个齿轮；以及切断过大转矩的传递的转矩限制器。在此结构中，可以防止用于从马达向连结部件传递驱动力的齿轮的损伤。 

(17)关节机构也可以作为可握持物体的握持机构而构成。在此结构中，若在第一及第三连杆未从握持对象物体受到力时两个蜗杆向相同方向转动，则两个蜗轮互相反向转动，第一及第三连杆的张开角度变化。即由于角度A及角度B同时增大或者同时减小，所以使得dA×dB≥0。因此，通过根据握持对象物体的大小连结部件加以转动，可以调整第 一及第三连杆的角度以便能够握持物体，可以在该调整后的状态下握持物体。另一方面，在握持对象物体相对于第一及第三连杆位置偏离等第一或者第三连杆从该物体受到的力不平衡时，由于通过蜗轮接受到的两个蜗杆的转矩互相不平衡，所以两个蜗杆沿轴向位移与两个蜗轮的转矩差相应的距离。此时，两个蜗杆一体地沿轴向位移，以使第一及第三连杆从物体所受到的转矩平衡。伴随于此，两个蜗轮分别向相同方向转动，或者附加转矩较大的蜗轮不转动而另一蜗轮转动。即，在蜗杆沿轴向移动时，dA×dB≤0。由此，即使在物体位置偏离时，也能顺利握持。这样，在本发明中，通过根据握持对象的大小使连结部件转动，可以应对各种大小的物体，而且，通过根据物品的形状或位置关系使连结部件沿轴向移动，也可以应对所受到的转矩的不平衡。所以，即使不使用多台马达，也能以简单的结构实现具有握持所需要的自由度且可以适应物体的形状进行握持的握持机构。 

(18)上述第一及第二蜗杆的至少其中之一可转动地设置于上述轴，并设有用于以指定的角度将上述可转动的蜗杆固定在上述轴上的固定单元。在此结构中，在将第一及第二蜗杆组装于轴上时，可以容易地将蜗杆以指定的方向组装在轴上。 

(19)本实施方式的关节机构包括：单一的机构驱动源；具有三个以上的多个部件，上述多个部件通过多个关节连接，从上述机构驱动源向上述多个部件分配并传递驱动力的传递系统；以及制动上述多个关节的至少其中之一的间接运动的制动机构。在本实施方式中，由于通过单一的机构驱动源驱动多个部件，所以结构简单，且可以具有握持所需要的自由度。另外，可以通过制动机构的动作使自由度具有变化。 

(20)较为理想的是，该关节机构具有检测上述多个部件之间的相对角度的角度传感器，利用基于上述角度传感器的输出的信号，使上述制动机构动作。 

(21)本实施方式的关节机构包括：单一的机构驱动源；具有三个以上的多个部件，上述多个部件通过多个关节连接，从上述机构驱动源向上述多个部件分配并传递驱动力的传递系统；以及切换上述传递系统的上述驱动力的传递和切断的离合机构。在本实施方式中，由于通过单一的机构驱动源驱动多个部件，所以结构简单，且可以具有握持所需要的自由度。另外，通过离合机构的动作可以使自由度具有变化。 

(22)较为理想的是，该关节机构具有检测上述多个部件之间的相对角度的角度传感器，利用基于上述角度传感器的输出的信号，使上述离合机构动作。 

(23)本实施方式的关节装置包括：上述的关节机构；以及支撑该关节机构的支撑体。 

如以上说明，根据本发明，能以简单的结构实现可取得任意姿势的关节机构。 

产业上的利用可能性 

本发明所涉及的关节机构可以作为用于机器人用操纵器的手指的握持机构、机器人的关节机构而加以利用。 

Claims (19)

1.一种关节机构，其特征在于包括：

第一连杆；

可转动地与所述第一连杆连结的第二连杆；

可转动地与所述第二连杆连结的第三连杆；

被支撑在所述第二连杆上的轴；

通过所述轴而互相连结，并可绕轴旋转且可沿轴向移动的第一及第二蜗杆；

与所述第一蜗杆啮合，使所述第一连杆相对于所述第二连杆转动的第一蜗轮；以及

与所述第二蜗杆啮合，使所述第三连杆相对于所述第二连杆转动的第二蜗轮，其中，

当设所述第一连杆和所述第二连杆所成的角为角度A、所述第二连杆和所述第三连杆所成的角为角度B、角度A的变化量为dA、角度B的变化量为dB时，在所述第一连杆受到的外力和所述第三连杆受到的外力处于平衡的状态下，通过所述两蜗杆的旋转，所述关节机构满足dA×dB≥0；在所述第一连杆受到的外力和所述第三连杆受到的外力处于不平衡的状态下，通过所述第一及第二蜗杆的轴向移动，所述关节机构满足dA×dB≤0。

2.根据权利要求1所述的关节机构，其特征在于：所述轴为一体形成。

3.根据权利要求1所述的关节机构，其特征在于：所述第一蜗杆和所述第二蜗杆具有互相反向的螺旋。

4.根据权利要求1所述的关节机构，其特征在于还包括：被固定在所述第二连杆上的马达，所述轴通过该马达而旋转。

5.根据权利要求1所述的关节机构，其特征在于还包括：将所述轴复原至轴向的指定位置的定中心单元。

6.根据权利要求5所述的关节机构，其特征在于：所述定中心单元包括弹性部件，通过该弹性部件的弹力将所述轴复原至指定位置。

7.根据权利要求1所述的关节机构，其特征在于：

所述第一连杆具有可与支撑体连结的结构，

所述第一蜗杆及蜗轮的减速比大于所述第二蜗杆及蜗轮的减速比。

8.根据权利要求1所述的关节机构，其特征在于还包括：产生与所述轴相对于所述第二连杆的轴向相对移动速度相适应的阻力的阻力单元。

9.根据权利要求8所述的关节机构，其特征在于：所述阻力单元具有介于进行所述相对移动的两者之间的粘性物质。

10.根据权利要求1所述的关节机构，其特征在于还包括：产生与所述第一及第二蜗轮相对于所述第二连杆的相对旋转速度相适应的阻力的阻力单元。

11.根据权利要求10所述的关节机构，其特征在于：所述阻力单元具有介于进行所述相对旋转的两者之间的粘性物质。

12.根据权利要求1所述的关节机构，其特征在于：设有阻止所述第一连杆相对于所述第二连杆的角度变化的制动机构、以及阻止所述第三连杆相对于所述第二连杆的角度变化的制动机构的至少其中之一。

13.根据权利要求12所述的关节机构，其特征在于还包括，检测具有所述制动机构的连杆之间的相对角度的角度传感器，基于所述角度传感器的输出，使所述制动机构动作。

14.根据权利要求1所述的关节机构，其特征在于：设有切换所述第一蜗轮相对于所述第一连杆的连接状态的离合机构、以及切换所述第二蜗轮相对于所述第三连杆的连接状态的离合机构的至少其中之一。

15.根据权利要求4所述的关节机构，其特征在于：在所述马达和所述第一连杆之间的驱动力传递路径、以及所述马达和所述第三连杆之间的驱动力传递路径的至少其中之一的传递路径中，设有切换驱动力的传递和切断状态的离合机构。

16.根据权利要求14或15所述的关节机构，其特征在于还包括，检测具有所述离合机构的第一或者第三连杆与所述第二连杆的相对角度的角度传感器，基于所述角度传感器的输出，使所述离合机构动作。

17.根据权利要求4所述的关节机构，其特征在于还包括：

在所述马达和所述轴之间传递马达转矩的多个齿轮，和

用来切断过大转矩的传递的转矩限制器。

18.根据权利要求1所述的关节机构，其特征在于：所述关节机构为可握持物体的握持机构。

19.根据权利要求2所述的关节机构，其特征在于：

所述第一及第二蜗杆的至少其中之一被设置可绕所述轴旋转，

所述关节机构还包括用于将所述可旋转的蜗杆以相对于所述轴的指定角度进行固定的固定单元。

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