CN105459104A - 机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种减少惯性传感器的受连接部件影响所产生的噪声的机器人。具备：基台、设置于上述基台的臂、配置于上述基台的内部以及上述臂的内部的连接部件、在上述臂的内部固定上述连接部件并在上述臂的内部引导上述连接部件的第一固定部件、以及惯性传感器，上述惯性传感器不与上述连接部件接触。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及机器人，特别是涉及机器人的机械手的构造。

背景技术

以往，在多关节型机器人中，由于越接近基台的臂，越要收容很多电线、空气配管等软性的连接部件，因此，若欲使机械手小型化，则臂内部的部件布局变得死板。作为收容于臂的部件，有马达、带轮、带轮带、用于检测角速度、加速度的惯性传感器、存储臂的姿势的后备电路、以及后备电路的电池等。

专利文献1：日本特开2014-46401号公报

当在最接近基台的臂设置惯性传感器的情况下，惯性传感器与连接部件的干涉成为问题。例如对于根据极其微弱的电信号检测角速度、加速度的惯性传感器而言，以电线为发生源的电磁噪声成为问题。特别是，软性的连接部件因臂的旋转而扭曲移动，从而电磁噪声容易变大。

发明内容

本发明的目的在于减少惯性传感器的受软性的连接部件影响所产生的噪声。

用于解决上述课题的至少一部分的机器人的特征在于，具备：基台、设置于上述基台的臂、配置于上述基台的内部以及上述臂的内部的连接部件、在上述臂的内部固定上述连接部件并在上述臂的内部引导上述连接部件的第一固定部件、以及惯性传感器，上述惯性传感器不与上述连接部件接触。

根据本发明，连接部件的路径由固定部件决定，因此朝向基台集结的软性的连接部件不与设置于最接近基台的臂的内部的惯性传感器接触。因此，能够减少惯性传感器的受软性的连接部件影响所产生的噪声。这里，“软性的连接部件”是指具有能够与臂的动作对应地变形的柔软性，且用于使两个以上的功能部件电连接或者机械地连接的部件，例如电线、空气管那样的部件。

附图说明

图1A是本发明的实施方式所涉及的侧视图，图1B是本发明的实施方式所涉及的俯视图。

图2是图1B所示的B-B线剖视图。

图3是图1A所示的A-A线剖视图。

图4是本发明的实施方式所涉及的立体图。

图5是本发明的实施方式所涉及的立体图。

图6是本发明的实施方式所涉及的立体图。

图7是本发明的实施方式所涉及的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，对各图中对应的构成要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

1.概要

图1示出作为本发明的一实施例的机器人。本实施例的机器人是具备基台1以及包含多个臂2、3、4、5、6、7的机械手的垂直多关节机器人。如图2所示，在最接近基台1的第一臂2收容有集束多根电线、空气管这类的线状或者管状的连接部件而成的连接部件束10，其中，电线、空气管用于使收容于各个臂2、3、4、5、6、7的促动器、旋转编码器以及传感器与收容于基台1的驱动电路、电源电路、控制电路、压缩机连接。各个连接部件具有能够与各臂的旋转相应地变形的柔软性，因此连接部件束10也具有能够与各臂的旋转相应地变形的柔软性。

在第一臂2除了用于使第二臂3旋转的马达12之外，还如图3所示那样收容有带轮121、姿势控制单元20等。姿势控制单元20包含水晶振动型陀螺仪，并设置于不与连接部件束10接触的区域。如图2所示，连接部件束10从基台1的内部通过第一臂2的旋转轴部件60的通孔60b向第一臂2的内部被引出。在连接部件束10从旋转轴部件60被引出的出口设置有固定金属板30。作为第一固定部件的固定金属板30包含引导部30a以及带部30b。引导部30a将从旋转轴部件60延伸的连接部件束10向远离第一臂2的内壁面的路径引导。固定金属板30的引导部30a具有从旋转轴部件60提起连接部件束10的倾斜面。而且，如图3所示，在被引导部30a提起的连接部件束10与第一臂2的基座部件2a之间的间隙固定有姿势控制单元20。另外，如图4所示，连接部件束10被作为第二固定部件的固定金属板21固定于第一臂2的侧壁面2b。这样，本实施例的机器人的连接部件束10的路径在连接部件束10最粗的第一臂2的内部由固定金属板30、固定金属板21决定，因此在第一臂2的内部在连接部件束10的周围能够有效利用的空间所占的比例与以往相比变大。因此，能够将姿势控制单元20不与连接部件束10干涉地收容于第一臂2的内部。另外，利用连接部件束10的周围的空间，在从第一臂2的外部容易进行维护的区域收容有后备电路基板40以及保持后备电路基板40的电池51的电池保持部50。

2.结构

如图2所示，在基台1设置有使第一臂2与旋转轴部件60一起相对于基台1旋转的驱动部11。在驱动部11包含有马达、带轮、带轮带等。另外，在基台1收容有未图示的驱动电路、电源电路、控制电路、压缩机。电线、空气管这类的连接部件从这些驱动电路、电源电路、控制电路、压缩机延伸，集束了多个连接部件而成的连接部件束10被固定金属板30固定于基台1的内部。

第一臂2的旋转轴部件60具有将基台1的内部与第一臂2的内部连通的通孔60b，并经由轴承支承于基台1。旋转轴部件60的中心轴与通孔60b的中心轴一致。而且，连接部件束10通过旋转轴部件60的通孔60b。旋转轴部件60被未图示的螺钉固定于第一臂2的基座部件2a，因此与第一臂2一起旋转。

第一臂2的内壁面中的相当于底面的区域为第一臂2的基面2d。基面2d的具有开口的中央部较低，周缘部较高。形成于基面2d的中央部的开口从旋转轴部件60的中心轴方向观察与旋转轴部件60的通孔60b重叠。具体而言，旋转轴部件60的通孔60b位于形成于基面2d的中央部的开口的内侧。连接部件束10从基台1的内部通过旋转轴部件60的通孔60b以及基面2d的中央部的开口直至第一臂2的内部。固定金属板30的引导部30a被螺钉301b固定于该基面2d的周缘部。

如图5所示，固定金属板30的引导部30a是具有基段301、间隔段302、第一倾斜段303、以及第二倾斜段304这四个平坦的段，且相邻的段之间是弯折的金属板。在基段301形成有用于将引导部30a固定于基座部件2a的螺孔301a。间隔段302具有仅将连接部件束10从基面提至比姿势控制单元20高的位置的高度。如图2所示，第一倾斜段303、第二倾斜段304与从旋转轴部件60的通孔60b被引出的连接部件束10在第一臂2的内部延伸的方向一致地弯折。如图4所示，连接部件束10在第一臂2的内部延伸的方向只要设定为连接部件束10通过马达12与姿势控制单元20之间即可。在第一倾斜段303以及第二倾斜段304形成有用于固定带部30b、30c的螺孔302a、303a。连接部件束10被带部30b、30c固定为沿着第一倾斜段303、第二倾斜段304。

如图4所示，沿着第一倾斜段303延伸的连接部件束10在马达12的下方(基台1侧)弯曲大致90度，并在与马达12的旋转轴平行且进一步延伸的位置被固定金属板21固定于第一臂2的侧壁面2b。固定金属板21包含引导部21a以及带部21b。引导部21a被螺钉固定于第一臂2的侧壁面2b。如图6所示，固定金属板21的引导部21a是具有基段201、倾斜段202这两个平坦的段，且是相邻的段之间弯折的金属板。在基段201形成有用于将固定金属板21固定于第一臂2的侧壁面2b的螺孔211a。如图4所示，倾斜段202向使连接部件束10从第一臂2的侧壁面2b绕入马达12的下方的方式延伸的方向弯折。在倾斜段201形成有用于在引导部21a固定带部21b的螺孔212b。连接部件束10被带部21b以及固定带22沿倾斜段202固定。固定带22被螺钉固定于第一臂2的侧壁面2b。

如图4所示，在与第一臂2的旋转轴平行的第一臂2的侧壁面2b通过电池保持部50保持有电池51。第一臂2的侧壁面2b在取下未图示的罩的状态下从第一臂2的开口部2c露出，因此电池保持部50与电池51也因取下未图示的罩而露出。通过在第一臂2的开口部2c安装罩，与图1所示的相反侧也能够同样地隐藏电池51、电池保持部50以及连接部件束10。此外，图1所示的覆盖第一臂2的相反侧的罩隐藏带轮、带轮带等。

图4所示的后备电路基板40是用于向设置于使各臂旋转的马达的每一个的编码器供电的基板。从后备电路基板40被供电的编码器的输出示出马达的旋转角度。马达的旋转角度被存储为各臂的姿势。各臂的姿势由使各臂旋转的马达的旋转角度决定，因此，若中断向马达的编码器供电，则无法确定各臂的姿势。后备电路基板40的动作所需的电力由电池51供给。在从第一臂2的开口部2c露出的区域，后备电路基板40被金属板固定于图2所示的基座部件2a，并置于连接部件束10与基座部件2a之间的位置。

图2、图3、图4以及图7所示的姿势控制单元20包含水晶振动型陀螺仪、供其周边电路搭载的基板、以及封装。如图2所示，连接部件束10被固定金属板30从基面提至比姿势控制单元20高的位置，因此不与姿势控制单元20干涉。

3.动作

设置于基台1的驱动部11的马达使第一臂2相对于基台1旋转。包含水晶振动型陀螺仪的姿势控制单元20检测第一臂2的角速度。设置于第一臂2的马达12使第二臂3相对于第一臂2旋转。设置于第二臂3的马达使第三臂4相对于第二臂3旋转。设置于第三臂4的马达使第四臂5相对于第三臂4旋转。设置于第四臂5的马达使第五臂6相对于第四臂5旋转。设置于第五臂6的马达使第六臂7相对于第五臂6旋转。在第六臂7设置有利用空气压进行动作的促动器，并通过该促动器驱动未图示的手部。集束有从各臂的马达、旋转编码器以及传感器延伸的电线的连接部件束10传送对姿势控制单元20来说是噪声的各种信号。

若第一臂2相对于基台1旋转，则连接部件束10扭曲移动，但根据本实施例，由固定金属板30、21a决定连接部件束10的路径，因此，即使第一臂2相对于基台1旋转，连接部件束10也不会与姿势控制单元20干涉。因此，不会发生由于连接部件束10与姿势控制单元20接触，使姿势控制单元20的水晶型陀螺仪的噪声增加、水晶型陀螺仪检测出由连接部件束10与姿势控制单元20接触而产生的振动的角速度的情况。

另外，能够以在周围能够形成有效的空的空间的方式引导连接部件束10，因此能够通过固定金属板30、21使后备电路基板40与姿势控制单元20不重叠地固定于第一臂2的基座部件2a。而且，后备电路基板40与姿势控制单元20从第一臂2的开口露出，因此后备电路基板40与姿势控制单元20的维护较容易。

4.其他的实施方式

此外，本发明的技术范围并不限定于上述的实施例，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。

例如，构成机械手的臂的数量只要是1个以上即可，也可以在平动的臂应用本发明。另外，臂相对于基台的动作并不限定于旋转，也可以是伸缩、平动。另外，连接部件也可以是油压回路的油管。例如也可以将连接利用气压驱动手部用的促动器与压缩机的空气管变更为利用油压驱动手部用的油管。另外，惯性传感器可以是电容式，也可以是加速度传感器。另外，也可以在相对于基面垂直的侧壁面固定惯性传感器。

另外，图示的连接部件的路径只是例示，只要与臂的形状、马达、惯性传感器的配置、形状对应地适当设计即可。另外，代替用于决定连接部件的路径的固定金属板，也可以通过由树脂、金属构成的带在臂的壁面直接固定连接部件。在这种情况下，只要通过臂的壁面引导连接部件即可。另外，固定金属板的倾斜面等的引导部可以由平坦面构成，也可以由弯曲面构成。

附图标记说明：

1…基台；2…第一臂；2a…基座部件；2b…侧壁面；2c…开口部；3…第二臂；4…第三臂；5…第四臂；6…第五臂；7…第六臂；10…连接部件束；11…驱动部；12…马达；20…姿势控制单元；21…固定金属板；21a…引导部；21b…带部；22…固定带；30…固定金属板；30a…引导部；30b…带部；40…后备电路基板；50…电池保持部；51…电池；60…旋转轴部件；60b…通孔；121…带轮；201…基段；202…倾斜段；211a…螺孔；212b…螺孔；301…基段；301a…螺孔；301b…螺钉；302…间隔段；302a…螺孔；303…第一倾斜段；304…第二倾斜段。

Claims (8)

1.一种机器人，其特征在于，具备：

基台、

设置于所述基台的臂、

配置于所述基台的内部以及所述臂的内部的连接部件、

在所述臂的内部固定所述连接部件并在所述臂的内部引导所述连接部件的第一固定部件、以及

惯性传感器，

所述惯性传感器不与所述连接部件接触。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，具备：

固定于所述臂并具有将所述基台的内部与所述臂的内部连通的通孔的旋转轴部件、以及

设置于所述基台并使所述臂与所述旋转轴部件一起旋转的驱动部，

所述连接部件通过所述通孔。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，

所述第一固定部件包含将所述连接部件向远离所述臂的内壁面的路径引导的引导部，

所述惯性传感器设置于所述连接部件与所述臂的内壁面之间。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，

所述臂的内壁面包含从所述旋转轴部件的旋转轴向观察具有至少一部分与所述旋转轴部件的通孔重叠的开口的基面，

所述第一固定部件以及所述惯性传感器固定于所述基面，

所述引导部是将所述连接部件从所述基面提起的倾斜面。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的机器人，其特征在于，

所述第一固定部件包含在所述臂的侧壁面固定所述连接部件的第二固定部件。

6.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，具备：

固定于所述基面并用于存储所述臂的姿势的后备电路基板、以及

设置于所述臂的内部并保持所述后备电路基板的电池的电池保持部，

所述后备电路基板设置于所述连接部件与所述基面之间。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，

所述臂具有用于使所述电池保持部露出的能够开闭的开口部。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的机器人，其特征在于，

所述惯性传感器为水晶振动型陀螺仪。