CN102744725A - 机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人。该机器人包括臂以及设置在该臂的一个端部上的关节，并且所述臂或所述关节设置有末端执行器驱动源，该末端执行器驱动源用于操作经由所述关节安装到所述臂的末端执行器。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，并且更具体地，本发明涉及一种包括关节的机器人。

背景技术

包括关节的机器人通常是已知的，例如如日本专利特开No.2010-094749中所公开的。

前述日本专利特开No.2010-094749公开了一种机器人，该机器人包括臂以及设置在该臂的一个端部上的腕部(关节)。该机器人的腕部形成为能够绕B轴和与该B轴正交的T轴的两个轴线操作。

包括臂和关节的机器人的结构通常是已知的，其中末端执行器经由所述关节安装到所述臂。

假如在根据前述日本专利特开No.2010-094749的机器人中经由腕部(关节)将末端执行器安装到臂，则能想到将为了操作末端执行器的驱动源(伺服马达等)以及末端执行器设置在机器人的前端上。在该情况下，机器人的位于前端侧(末端执行器那一侧)的重量增大，因此基于臂的基部的惯性力矩增大。因此，机器人的操作精度被不利地降低。

发明内容

已提出本公开内容以便解决前述问题，并且本公开内容的目的在于提供一种机器人，该机器人能够抑制安装有末端执行器的结构中的操作精度的降低。

为了实现前述目的，根据本公开内容的一方面的机器人包括臂以及设置在该臂的一个端部上的关节，而所述臂或所述关节设置有末端执行器驱动源，该末端执行器驱动源用于操作经由所述关节安装到所述臂的末端执行器。

在根据本公开内容的该方面的所述机器人中，如上文所述，所述臂或所述关节设置有以操作经由所述关节安装到所述臂的所述末端执行器的所述末端执行器驱动源，因此与所述末端执行器驱动源设置在机器人的前端侧(所述末端执行器那一侧)的情况不同，所述机器人在前端侧(所述末端执行器那一侧)的重量减少了所述末端执行器驱动源的重量，从而基于所述臂的基部的惯性力矩能被降低。因此，能够抑制在安装有所述末端执行器的结构中所述机器人的操作精度的降低。

当结合附图考虑时从公开内容的下列详细描述中将更清楚本公开内容的前述和其他目的、特征、方面以及优点。

附图说明

图1是用于示出根据第一实施方式和第二实施方式中的每个的机器人的整体结构的示意图；

图2是示出根据第一实施方式的机器人的腕关节的局部剖视图；

图3是从图2中的X1侧所观察到的根据第一实施方式的机器人的腕关节的侧视图；

图4是从图2中的X2侧所观察到的根据第一实施方式的机器人的腕关节的侧视图；

图5是沿图2中的线400-400剖取的剖视图；

图6是示出根据第一实施方式的机器人的手的前视图；

图7是示出根据第二实施方式的机器人的腕关节的局部剖视图；

图8是示出根据第三实施方式的机器人的腕关节的局部剖视图；

图9是从图8中的X1侧所观察到的根据第三实施方式的机器人的腕关节的侧视图；以及

图10是从图8中的X2侧所观察到的根据第三实施方式的机器人的腕关节的侧视图。

具体实施方式

现在参照附图描述实施方式。

(第一实施方式)

首先，参照图1描述根据第一实施方式的机器人1的结构。

根据第一实施方式的机器人1是六轴(S轴、L轴、U轴、R轴、B轴以及T轴)的竖直多关节型机器人，如图1所示。机器人1包括转动基座11、臂支承部12、下臂13、上臂14、腕关节15、臂端16以及手17。手17是“末端执行器”的示例。

转动基座11的下表面固定到安装面(地板面、壁面、天花板面、行进车架的安装面等)，并且转动基座11在上表面侧支承臂支承部12，从而允许臂支承部12在水平面中旋转。转动基座11和臂支承部12经由减速器18a相互联接，并且臂支承部12形成为借助伺服马达(未示出)相对于转动基座11在水平面中相对旋转(转动)。因此，形成了S轴关节，该S轴关节使转动基座11和臂支承部12绕S轴(转动轴)相对旋转。

臂支承部12设置在转动基座11上，并且形成为支承机器人1的包括下臂13和上臂14的整个臂。臂支承部12经由位于向上延伸的下臂安装部121处的减速器18b可旋转地支承下臂13。下臂安装部121和下臂13在水平方向上彼此相对，并且相互联接成能绕水平延伸的旋转轴(L轴)相对旋转。下臂13由连接到减速器18b的伺服马达(未示出)转动地驱动以便相对于下臂安装部121(臂支承部12)在竖直平面中向前或向后倾斜。因此，形成了L轴关节，该L轴关节使臂支承部12和下臂13绕L轴(下臂轴)相对旋转。

下臂13在上端部以可转动方式支承上臂14，然而该下臂13在下端部由臂支承部12以前后可转动方式支承。下臂13经由减速器18c被联接到上臂14的第一上臂部141，从而在上端部处与第一上臂部141水平地相对。上臂14由连接到减速器18c的伺服马达(未示出)相对于下臂13在竖直面中竖直地转动驱动。因此，形成了U轴关节，该U轴关节使下臂13和上臂14绕U轴(上臂轴)相对旋转。

上臂14在第一端(前端)上的第二上臂部142处支承腕关节15，而该上臂14在第二端(基部)上的第一上臂部141处由下臂13以竖直地可转动的方式支承。第一上臂部141经由减速器18d联接到第二上臂部142，并且支承第二上臂部142以便允许该第二上臂部142绕联接轴(R轴)旋转。第二上臂部142由连接到减速器18d的伺服马达(未示出)以旋转的方式驱动。因此，形成了R轴关节，该R轴关节使第一上臂部141和第二上臂部142绕R轴(第二上臂旋转轴)相对旋转。第二上臂部142是“臂”的示例。

腕关节15设置在上臂14(第二上臂部142)的前端上。腕关节15设置有臂端16。腕关节15形成为能够使安装到臂端16的手17相对于第二上臂部142绕B轴(腕部弯曲轴)旋转。腕关节15还形成为能够使手17相对于第二上臂部142绕与B轴正交的T轴(臂端旋转轴)旋转。稍后将描述腕关节15的详细结构。腕关节15是“关节”的示例。B轴和T轴分别是“第一轴线”和“第二轴线”的示例。

机器人1经由机器人指令线缆10连接到机器人控制装置2。机器人控制装置2形成为控制多个伺服马达，所述多个伺服马达驱动机器人1的每个关节以使该机器人1执行规定操作。机器人控制装置2是“控制装置”的示例。

接着，参照图2至图5详细地描述腕关节15的结构。

如图2至图4所示，使安装到臂端16的手17绕B轴旋转的B轴马达21以及使手17绕T轴旋转的T轴马达22设置在第二上臂部142的内部。使手17执行抓取操作的θ轴马达23也设置在第二上臂部142的内部。B轴马达21、T轴马达22以及θ轴马达23在第二上臂部142中相对于腕关节15布置在后侧(Y2侧)。此外，B轴马达21、T轴马达22以及θ轴马达23均包括伺服马达，并且形成为使得其驱动由机器人控制装置2控制。B轴马达21、T轴马达22以及θ轴马达23分别是“第一关节驱动源”、“第二关节驱动源”以及“末端执行器驱动源”的示例。

(B轴旋转机构)

滑轮212安装在B轴马达21的输出轴211上，如图2所示。如图2和图4所示，循环地形成的传动带214卷绕在滑轮212和绕作为旋转轴的B轴旋转的滑轮213上。滑轮213利用螺旋构件213a联接到减速器215的输入轴(未示出)，如图2和图5所示。减速器215的输出轴(未示出)利用螺旋构件215a联接到B轴旋转部216。因此，在B轴马达21的传递速度被减速器215减小的情况下，该B轴马达21的驱动力被传递到B轴旋转部216。环形轴承217a和217b沿B轴的延伸方向设置在B轴旋转部216的相应两端上。B轴旋转部216由轴承217a和217b支承为能相对于第二上臂部142绕B轴(作为旋转轴)旋转。由于该结构，B轴旋转部216借助B轴马达21的驱动力而相对于第二上臂部142绕B轴(作为旋转轴)旋转。B轴旋转机构110主要由减速器215和B轴旋转部216构成，如上所述。B轴旋转机构110是“第一旋转机构”的示例。

(T轴旋转机构)

滑轮222安装在T轴马达22的输出轴221上，如图2所示。如图2和图3所示，循环地形成的传动带224卷绕在滑轮222和绕作为旋转轴的B轴旋转的滑轮223上。滑轮223利用螺旋构件223a联接到T轴驱动部225，如图2和图5所示。T轴驱动部225沿B轴布置，并且由环形轴承226a和226b支承为以能相对于第二上臂部142绕B轴(作为旋转轴)旋转。由于该结构，T轴驱动部225借助T轴马达22的驱动力而相对于第二上臂部142绕B轴(作为旋转轴)旋转。T轴驱动部225是“第二驱动部”的示例。

大体上为圆锥状的齿轮部225a形成在T轴驱动部225的末端(point)上。齿轮部225a形成为与大体上为圆锥状的齿轮部16a接合(啮合)，该齿轮部16a形成在臂端16的与安装有手17的一侧相对的一侧(图2中的Y2侧)的端部上。具体地，齿轮部225a和齿轮部16a构成具有高减速比的准双曲面齿轮(注册商标)。换言之，T轴旋转机构120在T轴驱动部225和臂端16的啮合部处具有减速功能。如图5所示，T轴驱动部225的齿轮部225a在沿与B轴正交的方向与臂端16的齿轮部16a的旋转轴(T轴)偏离距离D的位置处与齿轮部16a接合，如从T轴的轴向所观察到的。换言之，T轴驱动部225的齿轮部225a的旋转轴(B轴)以及臂端16的齿轮部16a的旋转轴(T轴)沿与B轴正交的方向彼此分开距离D，如从T轴的轴向所观察到的。T轴驱动部225的齿轮部225a形成为在机器人1的相对于旋转轴(B轴)的前端侧(图2中的Y1侧)与臂端16的齿轮部16a接合。臂端16是“第二从动部”的示例。T轴驱动部225具有沿B轴的延伸方向贯穿的通孔225b，从而形成为中空形状。

臂端16由B轴旋转机构110的B轴旋转部216支承为能绕T轴(作为旋转轴)旋转。具体地，臂端16沿着与B轴正交的T轴布置，并且由环形轴承227a和227b支承为能相对于B轴旋转部216绕T轴(作为旋转轴)旋转，如图2所示。由于该结构，T轴马达22使T轴驱动部225绕B轴旋转以便使臂端16绕T轴旋转。为了安装手17的螺孔16b设置在臂端16的前端中。臂端16具有沿T轴的延伸方向贯穿的通孔16c，因此形成为中空形状。T轴旋转机构120主要由T轴驱动部225和臂端16构成，如上所述。T轴旋转机构120是“第二旋转机构”的示例。

(θ轴旋转机构)

滑轮232安装在θ轴马达23的输出轴231上，如图2所示。如图2和图3所示，循环地形成的传动带234卷绕在滑轮232和绕作为旋转轴的B轴旋转的滑轮233上。滑轮233利用螺旋构件233a联接到θ轴驱动部235，如图2和图5所示。θ轴驱动部235沿着B轴布置在T轴驱动部225的通孔225b的内部。此外，θ轴驱动部235由环形轴承236a和236b支承为能相对于T轴驱动部225绕B轴(作为旋转轴)旋转。由于该结构，θ轴驱动部235借助θ轴马达23的驱动力而相对于T轴驱动部225绕B轴(作为旋转轴)旋转。θ轴驱动部235是“第一驱动部”的示例。

大体上为圆锥状的齿轮部235a形成在θ轴驱动部235的一点上。齿轮部235a形成为与形成在θ轴从动部237上的大体上为圆锥状的齿轮部237a接合(啮合)。具体地，齿轮部235a和齿轮部237a构成具有高减速比的准双曲面齿轮(注册商标)。换言之，θ轴旋转机构130在θ轴驱动部235和θ轴从动部237的啮合部处具有减速功能。由θ轴驱动部235的齿轮部235a和θ轴从动部237的齿轮部237a构成的准双曲面齿轮(注册商标)具有比由T轴驱动部225的齿轮部225a和臂端16的齿轮部16a构成的准双曲面齿轮(注册商标)高的减速比。θ轴从动部237是“第一从动部”的示例。

如图5所示，θ轴驱动部235的齿轮部235a在沿与B轴正交的方向与θ轴从动部237的齿轮部237a的旋转轴(θ轴)偏离距离D的位置处与齿轮部237a接合，如从θ轴的轴向所观察到的。换言之，θ轴驱动部235的齿轮部235a的旋转轴(B轴)以及θ轴从动部237的齿轮部237a的旋转轴(θ轴)沿与B轴正交的方向彼此分开距离D，如从θ轴的轴向所观察到的。如图2和图5所示，臂端16的齿轮部16a的旋转轴(T轴)以及θ轴从动部237的齿轮部237a的旋转轴(θ轴)位于同一轴线上。因此，如图5所示，θ轴驱动部235的齿轮部235a以及T轴驱动部225的齿轮部225a在沿与B轴正交的方向与T轴(θ轴)分开相同距离D的位置处分别与θ轴从动部237的齿轮部237a以及臂端16的齿轮部16a接合，如从T轴(θ轴)的轴向所观察到的。θ轴从动部237的齿轮部237a与臂端16的齿轮部16a相对，如图2所示。θ轴驱动部235的齿轮部235a形成为在相对于旋转轴(B轴)与机器人1的前端侧相对的一侧(图2中的Y2侧)与θ轴从动部237的齿轮部237a接合。θ轴是“第三轴线”的示例。

如图2所示，θ轴从动部237沿着θ轴布置在臂端16的通孔16c的内部。θ轴从动部237由B轴旋转机构110的B轴旋转部216支承为能绕θ轴(作为旋转轴)旋转。具体地，θ轴从动部237由环形轴承238a和238b支承为能相对于臂端16和B轴旋转部216绕θ轴(作为旋转轴)旋转。由于该结构，θ轴马达23使θ轴驱动部235绕B轴旋转以便使θ轴从动部237绕θ轴旋转。θ轴旋转机构130主要由θ轴驱动部235和θ轴从动部237构成，如上所述。θ轴旋转机构130是“驱动传递机构”的示例。θ轴从动部237具有连接部237b，该连接部237b在设置有手17的一侧(图2中的Y1侧)的端部中连接到手17。当不安装手17时，连接部237b经由臂端16的通孔16c从腕关节15露出。

由于前述结构，B轴马达21被驱动使得B轴旋转部216绕B轴旋转，随后使臂端16和θ轴从动部237绕B轴旋转。换言之，B轴旋转部216绕B轴旋转以便使T轴和θ轴绕B轴旋转。因此，安装到臂端16的手17借助B轴马达21的驱动力而绕B轴旋转。T轴马达22被驱动使得T轴驱动部225绕B轴旋转，随后使臂端16绕T轴旋转。因此，安装到臂端16的手17借助T轴马达22的驱动力而绕T轴旋转。θ轴马达23被驱动使得θ轴驱动部235绕B轴旋转，随后使θ轴从动部237绕θ轴旋转。因此，θ轴马达23的驱动力经由连接部237b被传递到手17。B轴旋转机构110、T轴旋转机构120以及θ轴旋转机构130能彼此独立地操作。

手17具有基部171以及一对指部172，如图2至4以及6所示。基部171利用螺旋构件173固定地附接到臂端16的前端，如图2所示。基部171形成为大体上的矩形形状，如从T轴(θ轴)的轴向所观察到的。基部171设置有呈圆形形状的旋转部174，如从T轴(θ轴)的轴向所观察到的。旋转部174连接到θ轴从动部237的连接部237b，并且形成为相对于基部171绕θ轴旋转，随后使连接部237b绕θ轴旋转。旋转部174设置有以弓形形成的一对狭缝174a，如从T轴(θ轴)的轴向所观察到的。一对狭缝174a布置成沿径向彼此偏离。具体地，弓形狭缝174a中的一个弓形狭缝的中心沿图6中的方向X1与θ轴偏离，并且弓形狭缝174a中的另一个弓形狭缝的中心沿图6中的方向X2与θ轴偏离。

一对指部172设置在基部171的表面侧(图2至图4中的Y1侧)上。此外，该一对指部172彼此相对。该一对指部172形成为能沿这对指部172彼此相对的方向(图6中的方向X)移动。具体地，该一对指部172横跨沿方向X延伸的一对轨道175安装，并且形成为能沿着所述一对轨道175沿方向X移动。该一对指部172均设置有朝向基部171突出的销172a。指部172中的一个指部的销172a插入狭缝174a中的一个狭缝中，并且指部172中的另一个指部的销172a插入狭缝174a中的另一个狭缝中。旋转部174旋转使得销172a沿着对应的狭缝174a沿方向X移动。因此，该一对指部172沿指部172彼此接近的方向或沿指部172彼此分开的方向移动。换言之，执行手17的抓取操作。由于该结构，θ轴马达23的驱动力作为动力经由θ轴旋转机构130被传递到手17以执行抓取操作。

根据第一实施方式，如上文所述，为了操作手17的θ轴马达23设置在第二上臂部142中，由此与θ轴马达23设置在机器人1的前端侧(图2中的Y1侧)的情况不同，机器人1在前端侧(手17的那一侧)的重量减少了θ轴马达23的重量，使得基于第二上臂部142的基部的惯性力矩能被降低。因此，能抑制机器人1的操作精度降低。此外，根据第一实施方式，在手17中可以不设置驱动手17的驱动源(马达)，因此能使用作末端执行器的手17小型化。因此，能在较窄场所利用手17执行工作。

根据第一实施方式，如上文所述，θ轴马达23、B轴马达21以及T轴马达22设置在第二上臂部142中。根据该结构，即使在使腕关节15能绕两个轴线B轴和T轴)操作的结构中还设置为了操作手17的θ轴马达23，θ轴马达23、B轴马达21以及T轴马达22也全部设置在第二上臂部142中，由此抑制机器人1在前端侧的重量增大，从而能抑制机器人1的操作精度降低。

根据第一实施方式，如上文所述，θ轴旋转机构130的θ轴驱动部235和θ轴从动部237设置在腕关节15中。根据该结构，与θ轴旋转机构130与腕关节15分开地布置的情况相比，θ轴旋转机构130和腕关节15能布置在较小的布置空间中，因此能使机器人1小型化。

根据第一实施方式，如上文所述，除θ轴旋转机构130的θ轴驱动部235和θ轴从动部237以外，使手17绕B轴旋转的B轴旋转机构110以及使手17绕T轴旋转的T轴旋转机构120也设置在腕关节15中。根据该结构，与θ轴旋转机构130、B轴旋转机构110以及T轴旋转机构120布置在彼此分开的位置中的情况相比，θ轴旋转机构130、B轴旋转机构110以及T轴旋转机构120全部能布置在较小的布置空间(腕关节15)中，因此，即使在包括能够绕B轴和T轴这两个轴操作的腕关节15的结构中还设置θ轴旋转机构130，也能抑制机器人1尺寸增大。

根据第一实施方式，如上文所述，当不安装手17时，θ轴从动部237的连接部237b形成为从腕关节15露出。根据该结构，连接部237b能容易地连接到手17，因此，即使θ轴从动部237设置在腕关节15的一侧，也能抑制用于安装手17的作业性降低。

根据第一实施方式，如上文所述，在T轴和θ轴与B轴正交并且B轴旋转机构110使手17绕B轴旋转从而T轴和θ轴绕B轴旋转的结构中，T轴旋转机构120形成为通过使臂端16绕T轴旋转而使手17绕T轴旋转，并且θ轴旋转机构130形成为通过使θ轴从动部237绕θ轴旋转而将θ轴马达23的驱动力传递到手17。根据该结构，即使在T轴和θ轴绕B轴旋转且随后借助B轴旋转机构110使手17绕B轴旋转的结构中，T轴旋转机构120也能使手17绕T轴可靠地旋转，并且θ轴旋转机构130也能将θ轴马达23的驱动力可靠地传递到手17。

根据第一实施方式，如上文所述，在T轴和θ轴布置在同一轴线上的结构中，θ轴旋转机构130的θ轴从动部237设置在T轴旋转机构120的臂端16的内部。根据该结构，在臂端16和θ轴从动部237以节省空间的方式布置的情况下，臂端16和θ轴从动部237能容易地绕同一轴线(T轴和θ轴)旋转。

根据第一实施方式，如上文所述，θ轴旋转机构130的θ轴驱动部235绕B轴旋转以便使θ轴从动部237绕θ轴旋转，并且T轴旋转机构120的T轴驱动部225绕B轴旋转以使臂端16绕T轴旋转。根据该结构，θ轴从动部237借助绕B轴旋转的θ轴驱动部235能容易地绕与B轴正交的θ轴旋转，并且臂端16借助绕B轴旋转的T轴驱动部225能容易地绕与B轴正交的T轴旋转。

根据第一实施方式，如上文所述，θ轴马达23、B轴马达21以及T轴马达22受共用机器人控制装置2的控制。根据该结构，θ轴马达23、B轴马达21以及T轴马达22指令时钟(instruction clock)能由共用机器人控制装置2容易地匹配，因此B轴旋转机构110、T轴旋转机构120以及θ轴旋转机构130的操作能容易地协作。因此，能提高机器人1的操作精度。

根据第一实施方式，如上文所述，机器人1形成为能够绕六个轴移动手17并且能够将设置在第二上臂部142中的θ轴马达23的驱动力传递到手17。根据该结构，在对于手17的运动自由度高的六轴机器人1中，用于抓取操作的驱动力能被传递到手17，而机器人1的前端侧的重量被减小以抑制机器人1的操作精度的降低。

根据第一实施方式，如上文所述，θ轴旋转机构130形成为在θ轴驱动部235和θ轴从动部237的啮合部处具有减速功能，并且T轴旋转机构120形成为在T轴驱动部225和臂端16的啮合部处具有减速功能。根据该结构，在不分开地设置减速器的情况下，通过θ轴旋转机构130和T轴旋转机构120能够进行减速，因此使手17执行抓取操作的转矩以及使手17绕T轴旋转的转矩能被容易地增大。

根据第一实施方式，如上文所述，θ轴旋转机构130的θ轴驱动部235以及T轴旋转机构120的T轴驱动部225布置在同一轴线(B轴)上，并且θ轴旋转机构130的θ轴从动部237以及T轴旋转机构120的臂端16布置在同一轴线(θ轴和T轴)上。此外，θ轴旋转机构130形成为在θ轴驱动部235和θ轴从动部237的啮合部处具有减速功能，并且T轴旋转机构120形成为在布置于与θ轴驱动部235在相同的轴线上的T轴驱动部225以及布置在与θ轴从动部237在相同的轴线上的臂端16的啮合部处具有减速功能。根据该结构，在θ轴驱动部235和θ轴从动部237分别布置在与T轴驱动部225和臂端16相同的轴线上的结构中，使手17执行抓取操作的转矩以及使手17绕T轴旋转的转矩能被容易地增大。

根据第一实施方式，如上文所述，B轴旋转机构110支承θ轴旋转机构130的θ轴从动部237以及T轴旋转机构120的臂端16，从而允许θ轴从动部237和臂端16分别绕θ轴和T轴旋转。根据该结构，在B轴旋转机构110稳定地支承θ轴从动部237和臂端16的情况下，θ轴从动部237和臂端16能绕θ轴和T轴旋转。

根据第一实施方式，如上文所述，θ轴旋转机构130的θ轴驱动部235布置在T轴旋转机构120的T轴驱动部225的内部。根据该结构，在θ轴驱动部235和T轴驱动部225以节省空间的方式布置的情况下，θ轴驱动部235和T轴驱动部225两者能容易地绕同一轴线(B轴)旋转。

(第二实施方式)

现在参照图1和图7描述第二实施方式。根据该第二实施方式，与机器人1包括手17的前述第一实施方式不同，机器人201不包括末端执行器。在第二实施方式中，与前述第一实施方式中的部分类似的部分由相同的附图标记表示，以省略多余描述。

如图7所示，根据第二实施方式的机器人201不包括末端执行器，并且形成为可在机器人201上安装作为外部部件的末端执行器。与前述第一实施方式类似，使作为外部部件安装到臂端16的末端执行器绕B轴旋转的B轴马达21以及使末端执行器绕T轴旋转的T轴马达22设置在第二上臂部242的内部。为了操作末端执行器的θ轴马达23也设置在第二上臂部242的内部。第二上臂部242是“臂”的示例。

根据第二实施方式的机器人201的其余结构类似于根据前述第一实施方式的机器人1的其余结构，如图1和图7所示。换言之，已将手17拆下的根据前述第一实施方式的机器人1是根据第二实施方式的机器人201。因此，根据第二实施方式的机器人201是六轴(S轴、L轴、U轴、R轴、B轴以及T轴)的竖直多关节型机器人，不包括末端执行器，但包括转动基座11、臂支承部12、下臂13、上臂14、腕关节15以及臂端16。

根据第二实施方式，如上文所述，为了操作作为外部部件的末端执行器的θ轴马达23设置在第二上臂部242中，由此，与前述第一实施方式类似，机器人201在前端侧的重量能被减小以抑制机器人201的操作精度的降低。

第二实施方式的其余效果类似于前述第一实施方式的其余效果。

(第三实施方式)

现在参照图8至图10描述第三实施方式。与腕关节15中采用准双曲面齿轮(注册商标)的前述第一实施方式不同，根据该第三实施方式，在腕关节15a中采用伞齿轮。腕关节15a是“关节”的示例。在第三实施方式中，与前述第一实施方式中的部分类似的部分由相同的附图标记表示，以省略多余描述。

如图8至图10所示，根据第三实施方式，使安装到臂端310的手17(见图1)绕B轴旋转的B轴马达21a以及使手17绕T轴旋转的T轴马达22a设置在第二上臂部342的内部。使手17执行抓取操作的θ轴马达23a也设置在第二上臂部342的内部。B轴马达21a、T轴马达22a以及θ轴马达23a在第二上臂部342中相对于腕关节15a布置在后侧(Y2侧)。B轴马达21a、T轴马达22a以及θ轴马达23a均包括伺服马达，并且形成为使得其驱动受机器人控制装置2(见图1)控制。B轴马达21a、T轴马达22a以及θ轴马达23a分别是“第一关节驱动源”、“第二关节驱动源”以及“末端执行器驱动源”的示例。第二上臂部342是“臂”的示例，并且B轴和T轴分别是“第一轴线”和“第二轴线”的示例。

(B轴旋转机构)

滑轮312安装在B轴马达21a的输出轴311上，如图8所示。如图8和图9所示，循环地形成的传动带314卷绕在轮312和绕作为旋转轴的B轴旋转的滑轮313上。滑轮313利用螺旋构件313a联接到减速器315的输入轴(未示出)，如图8所示。减速器315的输出轴(未示出)利用螺旋构件315a联接到B轴旋转部316。因此，在B轴马达21a的传递速度被减速器315减小的情况下，该B轴马达21a的驱动力被传递到B轴旋转部316。环形轴承317a和317b设置在B轴旋转部316的沿B轴的延伸方向的相应两端上。B轴旋转部316由轴承317a和317b支承为能相对于第二上臂部342绕B轴(作为旋转轴)旋转。由于该结构，B轴旋转部316借助B轴马达21a的驱动力而相对于第二上臂部342绕B轴(作为旋转轴)旋转。B轴旋转机构110a主要由减速器315和B轴旋转部316构成，如上所述。B轴旋转部316具有位于机器人1的前端侧(Y1侧)的凹部316a。B轴旋转机构110a是“第一旋转机构”的示例。

(T轴旋转机构)

滑轮322安装在T轴马达22a的输出轴321上，如图8所示。如图8和图10所示，循环地形成的传动带324卷绕在滑轮322和绕作为旋转轴的B轴旋转的滑轮323上。滑轮323与T轴驱动部325形成一体，如图8所示。T轴驱动部325沿着B轴布置，并且由环形轴承326a和326b支承为能相对于第二上臂部342绕B轴(作为旋转轴)旋转。由于该结构，T轴驱动部325借助T轴马达22a的驱动力而相对于第二上臂部342绕B轴(作为旋转轴)旋转。T轴驱动部325是“第二驱动部”的示例。

大体上为圆锥状的齿轮部325a形成在T轴驱动部325的末端上。齿轮部325a形成为与形成在稍后描述的减速器320的输入轴320a的端部上的大体上为圆锥状的齿轮部320b接合(啮合)。具体地，齿轮部325a和齿轮部320b构成伞齿轮。换言之，输入轴320a的齿轮部320b的旋转轴(T轴)位于T轴驱动部325的齿轮部325a的旋转轴(B轴)上，如从T轴的轴向所观察到的。T轴驱动部325的齿轮部325a形成为相对于旋转轴(B轴)在机器人301的前端侧(图8中的Y1侧)与输入轴320a的齿轮部320b接合。输入轴320a是“第二从动部”的示例。T轴驱动部325具有沿B轴的延伸方向贯穿的通孔325b，因此形成为中空形状。

减速器320具有输入轴320a以及输出轴(未示出)，所述输入轴沿着与B轴正交的T轴布置。输出轴利用螺旋构件320c联接到臂端310。减速器320具有减小输入轴320a的旋转速度并且将驱动力传递到臂端310的功能。因此，在T轴马达22a的传递速度被减速器320减小的情况下，该T轴马达22a的驱动力被传递到臂端310。

臂端310沿着与B轴正交的T轴布置在B轴旋转部316的凹部316a的内部，如图8所示。臂端310由环形轴承327a和327b支承为能相对于B轴旋转部316绕T轴(作为旋转轴)旋转。由于该结构，T轴马达22a使T轴驱动部325绕B轴旋转以便经由减速器320使臂端310绕T轴旋转。为了安装手17(见图1)的螺孔310a设置在臂端310的前端。臂端310具有沿T轴的延伸方向贯穿的通孔310b，因此形成为中空形状。T轴旋转机构120a主要由T轴驱动部325、减速器320以及臂端310构成，如上所述。T轴旋转机构120a是“第二旋转机构”的示例。

(θ轴旋转机构)

滑轮332安装在θ轴马达23a的输出轴331上，如图8所示。如图8和图10所示，循环地形成的传动带334卷绕在滑轮332和绕作为旋转轴的B轴旋转的滑轮333上。滑轮333利用螺旋构件(未示出)联接到θ轴驱动部335，如图8所示。θ轴驱动部335沿着B轴布置在T轴驱动部325的通孔325b的内部。此外，θ轴驱动部335由环形轴承336a和336b支承为能相对于T轴驱动部325绕B轴(作为旋转轴)旋转。由于该结构，θ轴驱动部335借助θ轴马达23a的驱动力而相对于T轴驱动部325绕B轴(作为旋转轴)旋转。θ轴驱动部335是“第一驱动部”的示例。

大体上为圆锥状的齿轮部335a形成在θ轴驱动部335的末端上。齿轮部335a形成为与形成在θ轴从动部337上的大体上为圆锥状的齿轮部337a接合(啮合)。具体地，齿轮部335a和齿轮部337a构成伞齿轮。换言之，θ轴从动部337的齿轮部337a的旋转轴(θ轴)位于θ轴驱动部335的齿轮部335a的旋转轴(B轴)上，如从T轴的轴向所观察到的。臂端310的旋转轴(T轴)和θ轴从动部337的旋转轴(θ轴)位于同一轴线上。θ轴驱动部335的齿轮部335a形成为相对于旋转轴(B轴)在机器人301的前端侧(图8中的Y1侧)与θ轴从动部337的齿轮部337a接合。θ轴从动部337是“第一从动部”的示例。θ轴是“第三轴线”的示例。

θ轴从动部337沿着θ轴布置在臂端310的通孔310b的内部。θ轴从动部337由环形轴承338a和338b支承为能相对于臂端310和减速器320绕θ轴(作为旋转轴)旋转。由于该结构，θ轴马达23a使θ轴驱动部335绕B轴旋转以便使θ轴从动部337绕θ轴旋转。θ轴旋转机构130a主要由θ轴驱动部335和θ轴从动部337构成，如上所述。θ轴旋转机构130a是“驱动传递机构”的示例。θ轴从动部337具有连接部337b，该连接部在设置有手17的一侧(图8中的Y1侧)的端部中连接到手17。当未安装手17时，连接部337b经由臂端310的通孔310b从腕关节15a露出。连接部337b朝向前端侧从臂端310的前端(Y1侧)突出。

由于前述结构，B轴马达21a被驱动使得B轴旋转部316绕B轴旋转，随后臂端310和θ轴从动部337绕B轴旋转。换言之，B轴旋转部316绕B轴旋转以便使T轴和θ轴绕B轴旋转。因此，安装到臂端310的手17借助B轴马达21a的驱动力而绕B轴旋转。T轴马达22a被驱动使得T轴驱动部325绕B轴旋转，随后臂端310经由减速器320而绕T轴旋转。因此，安装到臂端310的手17借助T轴马达22a的驱动力而绕T轴旋转。θ轴马达23a被驱动使得θ轴驱动部335绕B轴旋转，随后θ轴从动部337绕θ轴旋转。因此，θ轴马达23a的驱动力经由连接部337b被传递到手17。B轴旋转机构110a、T轴旋转机构120a以及θ轴旋转机构130a能彼此独立地操作。

根据第三实施方式的机器人301的其余结构类似于根据前述第一实施方式的机器人1的其余结构。

根据第三实施方式，如上文所述，为了操作手17的θ轴马达23a设置在第二上臂部342中，由此，与前述第一实施方式类似，机器人301在前端侧的重量能被减小以抑制该机器人301的操作精度的降低。

根据第三实施方式，如上文所述，在腕关节15a中采用伞齿轮的结构中，减速器320设置在T轴旋转机构120a中，该T轴旋转机构120a使手17绕T轴旋转。根据该结构，即使在不采用具有高减速比的准双曲面齿轮(注册商标)的结构中，在减速器320能进行减速的情况下手17也能绕T轴旋转。

第三实施方式的其余效果类似于前述第一实施方式的那些其余效果。

虽然本发明已被详细地描述和说明，但是显然应理解，本发明仅作为例示和实施例并且不构成限制，本发明的精神和范围通过附随的权利要求的术语来限制。

例如，虽然在前述每个实施方式中竖直多关节型机器人被作为根据本发明的机器人的实施例示出，但是本发明不限于此。本发明能应用于除竖直多关节型机器人以外的机器人。

虽然在每个前述实施方式中执行抓取操作的手被作为本发明中末端执行器的实施例示出，但是本发明不限于此。在本发明中，可以另选地采用除手以外的诸如焊炬或抛光工具的末端执行器。

虽然在前述每个实施方式中用作本发明中末端执行器驱动源的θ轴马达设置在第二上臂部(臂)中，但是本发明不限于此。在本发明中，末端执行器驱动源可以另选地设置在关节中。

虽然在前述每个实施方式中用作本发明中第一关节驱动源的B轴马达以及用作本发明中第二关节驱动源的T轴马达设置在第二上臂部(臂)中，但是本发明不限于此。在本发明中，第一关节驱动源和第二关节驱动源可以另选地设置在关节中，或者第一关节驱动源和第二关节驱动源中的一个可另选地设置在臂中，而第一关节驱动源和第二关节驱动源中的另一个可以另选地设置在关节中。

虽然在前述每个实施方式中包括伺服马达的θ轴马达被作为本发明中末端执行器驱动源的实施例示出，但是本发明不限于此，在本发明中，末端执行器驱动源可以另选地是不包括伺服马达的驱动源，只要该驱动源是为了操作末端执行器的驱动源即可。在该情况下，另选地不但可以采用旋转驱动末端执行器的驱动源而且可以采用线性驱动末端执行器的驱动源(诸如气缸)。

虽然在前述每个实施方式中能够绕B轴和T轴这两个轴操作的腕关节被作为本发明中关节的实施例示出，但是本发明不限于此。另选地可以采用绕单个轴操作的关节，或者另选地可以采用绕两个以上的轴操作的关节。

Claims (10)

1.一种机器人，该机器人包括：

臂；以及

关节，该关节设置在所述臂的一个端部上，

其中

所述臂或所述关节设置有末端执行器驱动源，该末端执行器驱动源用于操作经由所述关节安装到所述臂的末端执行器。

2.根据权利要求1所述的机器人，其中

所述臂或所述关节设置有用于操作所述关节的关节驱动源。

3.根据权利要求2所述的机器人，其中

所述关节驱动源包括第一关节驱动源和第二关节驱动源，并且

所述末端执行器驱动源、所述第一关节驱动源以及所述第二关节驱动源设置在所述臂中。

4.根据权利要求3所述的机器人，该机器人还包括驱动传递机构，该驱动传递机构将所述末端执行器驱动源的驱动力传递到所述末端执行器，其中

所述驱动传递机构的至少一部分设置在所述关节中。

5.根据权利要求4所述的机器人，其中

除所述驱动传递机构的至少一部分外，所述关节设置有第一旋转机构和第二旋转机构，所述第一旋转机构借助所述第一关节驱动源的驱动力使所述末端执行器绕第一轴线旋转，所述第二旋转机构借助所述第二关节驱动源的驱动力使所述末端执行器绕第二轴线旋转。

6.根据权利要求4所述的机器人，其中

所述驱动传递机构设置成使得至少该驱动传递机构的连接到所述末端执行器的部分从所述关节露出。

7.根据权利要求5所述的机器人，其中

所述驱动传递机构包括设置在所述末端执行器驱动源那一侧的第一驱动部以及借助该第一驱动部绕第三轴线旋转的第一从动部，

所述第二轴线和所述第三轴线大体上与所述第一轴线正交，而所述第一旋转机构使所述末端执行器绕所述第一轴线旋转，从而所述第二轴线和所述第三轴线绕所述第一轴线旋转，

所述第二旋转机构包括设置在所述第二关节驱动源那一侧的第二驱动部以及借助该第二驱动部绕所述第二轴线旋转的第二从动部，并且所述第二旋转机构形成为，使得所述第二从动部绕所述第二轴线旋转，以便使所述末端执行器绕该第二轴线旋转，并且

所述驱动传递机构形成为，使得所述第一从动部绕所述第三轴线旋转，以将所述末端执行器驱动源的驱动力传递到所述末端执行器。

8.根据权利要求7所述的机器人，其中

所述第二轴线和所述第三轴线布置在同一轴线上，并且

所述驱动传递机构的所述第一从动部设置在所述第二旋转机构的所述第二从动部的内部，或者所述第二从动部设置在所述第一从动部的内部，使得所述第一从动部和所述第二从动部能绕所述同一轴线旋转。

9.根据权利要求8所述的机器人，其中

所述驱动传递机构的所述第一驱动部绕所述第一轴线旋转以使所述第一从动部绕所述第三轴线旋转，并且

所述第二旋转机构的所述第二驱动部绕所述第一轴线旋转以使所述第二从动部绕所述第二轴线旋转。

10.根据权利要求1所述的机器人，该机器人还包括经由所述关节安装到所述臂的末端执行器。

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