CN112533740A - 连杆结构 - Google Patents

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Abstract

一种连杆结构(1)，具有：第一连杆(2)；待移动的构件(壳体)(3)，其设置在第一连杆(2)的内部并且能够在第一连杆(2)的内部移动；移动机构(4)，其固定于第一连杆(2)并且可以根据动力部的动力而使待移动的构件(3)在沿着第一连杆(2)的移动方向上移动；以及作用部(6)，其设置在待移动的构件(3)中并且作用于安装到第一连杆(2)的第二连杆(8)的移动。

Description

连杆结构
技术领域
本公开涉及连杆结构。
背景技术
连杆结构用于机器人的诸如膝盖和肘部的关节。专利文献1公开了一种包括由多个连杆组成的臂的医疗支承臂装置。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 2018-75121A
发明内容
技术问题
然而，在上述常规技术中，在通过线性运动机构驱动用于机器人的膝盖和肘部的旋转关节的连杆时，连杆被置于负荷下。因此，期望减小响应于连杆的驱动而引起的负荷。
因此，本公开提出了一种能够减小响应于连杆的驱动而引起的负荷的连杆结构。
问题的解决方案
为了解决上述问题，一种连杆结构包括：第一连杆；待移动的目标构件，其设置在第一连杆的内部，该待移动的目标构件能够在第一连杆的内部移动；移动机构，其固定至第一连杆，该移动机构被配置成响应于动力部的动力而使待移动的目标构件在沿着第一连杆的移动方向上移动；以及作用部，其被设置到待移动的目标构件，该作用部被配置成作用于安装到第一连杆上的第二连杆的移动。
发明的有益效果
根据本公开，可以提供一种连杆结构，其能够减小响应于连杆的驱动而引起的负荷。本文中描述的效果不必然是限制性的，并且可以是本公开中描述的效果中的任何一种效果。
附图说明
图1是示出应用根据本公开的技术的机器人的示例的视图。
图2是示出根据第一实施方式的连杆结构的构造示例的视图。
图3是根据第一实施方式的连杆结构的示意性截面图。
图4是示出根据第一实施方式的连杆结构的固定结构的示例的示意图。
图5是示出根据第一实施方式的第一修改例的连杆结构的构造示例的视图。
图6是示出根据第一实施方式的第二修改例的连杆结构的构造示例的视图。
图7是示出根据第一实施方式的第三修改例的连杆结构的构造示例的视图。
图8是示出根据第二实施方式的连杆结构的构造示例的视图。
图9是示出根据第三实施方式的连杆结构的构造示例的视图。
图10是示出根据第三实施方式的连杆结构的固定结构的示例的示意图。
图11是示出根据第四实施方式的连杆结构的构造示例的视图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本公开的实施方式。在以下的实施方式中，对相同的部分给予相同的附图标记，从而省略重复描述。
(第一实施方式)
[根据本公开的连杆结构的应用示例]
图1是示出应用根据本公开的技术的机器人的示例的视图。图1所示的机器人100具有连杆结构1和主体200，连杆结构1被设置到主体200。在图1所示的示例中，机器人100具有被设置到主体200的两个连杆结构1。连杆结构1用作例如机器人100的旋转关节。连杆结构1是用于驱动机器人100的旋转关节的线性运动致动器(linear motion actuator)的示例。旋转关节包括例如机器人100的诸如膝盖和肘部的关节。主体200具有控制连杆结构1的驱动的控制装置。
[根据第一实施方式的连杆结构的构造示例]
图2是示出根据第一实施方式的连杆结构1的构造示例的视图。图3是根据第一实施方式的连杆结构1的示意性截面图。图4是示出根据第一实施方式的连杆结构1的固定结构的示例的示意图。
如图2和图3所示，连杆结构1具有第一连杆2、壳体3、移动机构4、旋转部5、作用部6、动力部7和第二连杆8。例如，连杆结构1具有这样的结构：通过驱动作用部6进行线性地移动，来驱动以可旋转方式连接到第一连杆2的第二连杆8旋转。
第一连杆2固定至机器人100的主体200。第一连杆2例如是杆状空心框架。第一连杆2例如可以由合成树脂或金属的构件形成。在本实施方式中，第一连杆2是固定至主体200的固定连杆，但是不限于此。
壳体3设置在第一连杆2的内部。壳体3可以由例如合成树脂或金属的构件形成。壳体3被形成为具有能够在第一连杆2的内部移动的尺寸和形状。壳体3是待移动的目标构件的示例。使壳体3在沿着第一连杆2的纵向方向的移动方向M1、M2上移动。移动方向M1例如是移动壳体3以使第二连杆8相对于第一连杆2弯曲的方向。移动方向M2例如是移动壳体3以使第二连杆8相对于第一连杆2伸直的方向。
移动机构4固定至第一连杆2。移动机构4响应于动力部7的动力，使壳体3在第一连杆2的内部在沿着第一连杆2的移动方向M1和移动方向M2上移动。移动机构4使壳体3移动，以使与第一连杆2耦接的第二连杆8旋转。在本实施方式中，针对移动机构4是用于线性运动驱动的机构的情况描述了移动机构4。
在图2和图3所示的示例中，移动机构4具有螺杆轴(screw shaft)41、螺母42和引导部43。螺杆轴41设置在壳体3的内部，并且沿着移动方向M1和移动方向M2延伸。如图3所示，螺杆轴41在其两端由壳体3以可旋转方式支承。螺杆轴41耦接到动力部7的输出轴。螺杆轴41在由壳体3支承的同时，通过动力部7的动力而旋转。螺杆轴41具有在其表面上形成的螺旋螺纹槽。在本实施方式中，针对螺杆轴41在两端被支承的情况描述了移动机构4，但是不限于此。例如，移动机构4可以是具有悬臂螺杆轴41的机构。
螺杆轴41插入螺母42中。螺母42具有形成在其内周上的并且与螺杆轴41的螺纹槽啮合的螺纹槽。螺母42固定至第一连杆2，并且防止螺母42沿着第一连杆2的纵向方向在移动方向M1、M2上移动。螺母42用作连杆结构1的起点。
引导部43是沿着螺杆轴41设置的引导构件。引导部43平行于螺杆轴41，并且使壳体3沿着第一连杆2的纵向方向移动。对于引导部43，例如可以使用线性引导件。引导部43具有导轨43a和块43b。导轨43a例如是线性导轨。导轨43a被设置到壳体3以便与螺杆轴41平行。块43b被固定到螺母42。块43b被装配到导轨43a，并且被配置成可沿导轨43a滑动。在本实施方式中，连杆结构1具有设置在移动机构4中的引导部43，这提高了使壳体3移动的移动机构4的刚度。在本实施方式中，针对引导部43具有单个导轨43a的情况描述了引导部43，但是例如引导部43可以具有多个导轨。
如图4所示，移动机构4具有固定至螺母42的耦接板44。耦接板44是将螺母42耦接到第一连杆2的耦接构件。耦接板44具有用于支承从第一连杆2突出的旋转部5的轴承44a。在图4所示的示例中，轴承44a形成在耦接板44的竖直方向上的上端和下端。在移动机构4中，轴承44a支承从第一连杆2突出的旋转部5，从而防止螺母42沿着第一连杆2的纵向方向在移动方向M1、M2上移动。
旋转部5固定至第一连杆2，并且向移动机构4突出。旋转部5例如是形成为圆柱形的旋转轴。旋转部5由移动机构4的耦接板44的轴承44a支承，以便用作壳体3和移动机构4的旋转中心。即，壳体3和移动机构4被配置成当第二连杆8如图2所示的那样旋转时，能够以旋转部5作为旋转中心进行旋转。
如图2和图3所示，作用部6被设置到壳体3，并且作用于安装至第一连杆2上的第二连杆8的移动。作用部6是用于以可旋转方式支承第二连杆8的构件。作用部6包括例如球面轴承和球面滑动轴承。作用部6通过附接部61被设置到壳体3的在第一连杆2的纵向方向上的第一端部3a。壳体3的移动使作用部6在第一连杆2内部与壳体3一起移动。在本实施方式中，针对通过附接部61将作用部6设置到壳体3的情况描述了作用部6，但是不限于此。例如，作用部6可以直接固定至壳体3的第一端部3a。
动力部7输出用于使移动机构4的螺杆轴41旋转的动力。动力部7包括例如马达。动力部7被设置到壳体3的在第一连杆2的纵向方向上的第二端部3b。动力部7的输出轴耦接到螺杆轴41。动力部7由未示出的电源提供电力，并且在主体200的控制装置等的控制下被驱动。
第二连杆8以可旋转(可移动)方式安装到第一连杆2上。第二连杆8例如是杆状空心框架。第二连杆8例如可以由合成树脂或金属形成。在本实施方式中，第二连杆8是通过第一连杆2而移动的可移动连杆。第二连杆8以可旋转方式与被设置到壳体3的作用部6耦接。即，第二连杆8是通过作用部6的作用而移动的连杆。第二连杆8以可旋转方式与被设置到第一连杆2的旋转关节81耦接。第二连杆8通过被设置到第一连杆2的壳体3的作用部6的移动，以旋转关节81作为旋转中心进行旋转。即，旋转关节81用作使第二连杆8旋转的作用点。
在本实施方式中，针对连杆结构1具有第二连杆8的情况描述了连杆结构1，但是不限于此。例如，第二连杆8可以是机器人100的组成部分，而不是连杆结构1的组成部分。
[根据第一实施方式的连杆结构的操作]
接下来将描述根据第一实施方式的连杆结构1的示例性操作。在图2所示的状态S1中，在连杆结构1中，当动力部7生成用于在移动方向M1上移动的动力时，移动机构4的螺杆轴41在第一方向上旋转。在连杆结构1中，由于移动机构4的螺母42固定至第一连杆2，因此螺杆轴41的旋转不会使螺母42移动，但是响应于螺杆轴41的旋转，支承螺杆轴41的壳体3朝向移动方向M1移动。在连杆结构1中，朝向移动方向M1移动的壳体3还使作用部6朝向移动方向M1移动，从而使第二连杆8的端部8a移动。在连杆结构1中，响应于第一连杆2的作用部6的移动，第二连杆8于是以旋转关节81作为旋转中心进行旋转。在连杆结构1中，当通过驱动动力部7而使壳体3在移动方向M1上移动时，在第一连杆2的内部，随着螺母42靠近动力部7，螺母42绕旋转部5进行旋转。结果，在连杆结构1中，壳体3与螺母42一起旋转，使得壳体3的第一端部3a更靠近第一连杆2的内表面。结果，连杆结构1进入其中第二连杆8相对于第一连杆2弯曲的状态，如图2的状态S2所示。
在图2所示的状态S2中，在连杆结构1中，当动力部7生成用于在移动方向M2上移动的动力时，移动机构4的螺杆轴41在与第一方向相反的第二方向上旋转。在连杆结构1中，由于移动机构4的螺母42固定至第一连杆2，因此螺杆轴41的旋转不会使螺母42移动，但是响应于螺杆轴41的旋转，支承螺杆轴41的壳体3朝向移动方向M2移动。在连杆结构1中，朝向移动方向M2移动的壳体3还使作用部6朝向移动方向M2移动，从而使第二连杆8的端部8a移动。在连杆结构1中，响应于第一连杆2的作用部6的移动，第二连杆8于是以旋转关节81作为旋转中心进行旋转。结果，连杆结构1进入其中第二连杆8相对于第一连杆2伸直的状态，如图2的状态S1所示。
如上所述，在根据第一实施方式的连杆结构1中，滚珠螺杆用作传递线性运动驱动力的移动机构4，并且螺母42固定至第一连杆2。在连杆结构1中，作为连杆结构1的起点的旋转部5和螺母42彼此靠近为一体。在连杆结构1中，作用部6位于壳体3的第一端部3a处，并且动力部7位于壳体3的在另一侧的第二端部3b处。在连杆结构1中，移动机构4的螺杆轴41的旋转使壳体3在移动方向M1、M2上移动，从而驱动第二连杆8进行旋转。即，在连杆结构1中，移动机构4固定至第一连杆2，并且移动机构4用作连杆结构1的起点，以使得作用部6被设置到的壳体3能够移动。因此，通过第二连杆8施加到作用部6的应力被传递到壳体3，使得连杆结构1可以减小固定至第一连杆2的移动机构4上的负荷。结果，因为连杆结构1可以减小用于线性运动驱动的移动机构4上的负荷，所以可以缩小移动机构4的尺寸并简化移动机构4。
在根据本实施方式的连杆结构1中，旋转部5固定至第一连杆2，并且壳体3和移动机构4可以以旋转部5作为旋转中心，在第一连杆2的内部旋转。因此，旋转部5使壳体3和移动机构4在第一连杆2的内部旋转，使得连杆结构1可以扩大作用部6的运动范围。结果，连杆结构1可以减小移动机构4上的负荷，并且还可以扩大第二连杆8相对于第一连杆2的运动范围。
在根据本实施方式的连杆结构1中，移动机构4具有被壳体3保持的螺杆轴41，并且螺母42可以固定至第一连杆2。因此，连杆结构1可以减小螺母42上的屈曲力矩负荷(buckling moment load)，使得引导部43能够被制造得更小、更轻，以提高刚度。结果，连杆结构1可以被制造得更小、更轻。另外，旋转部5和作为起点的移动机构4的螺母42彼此靠近为一体，这使得连杆结构1能够进一步减小螺母42上的屈曲力矩负荷。此外，由于连杆结构1减小了螺母42上的负荷，因此连杆结构1可以减小螺杆轴41与螺母42之间的侧隙(backlash)。
在根据本实施方式的连杆结构1中，移动机构4可以使螺杆轴41在两端由壳体3支承。因此，连杆结构1使得壳体3能够与螺杆轴41一起在第一连杆2的内部移动。结果，即使由壳体3支承的螺杆轴41被制造得更长，连杆结构1也可以确保螺杆轴41的耐久性，从而可以扩大壳体3的移动范围。
在根据本实施方式的连杆结构1中，移动机构4可以设置有与螺杆轴41平行的引导部43。因此，连杆结构1使得螺杆轴41和引导部43能够使壳体3移动。结果，连杆结构1可以提高使壳体3移动的移动机构的刚度。
在根据本实施方式的连杆结构1中，动力部7可以被设置到在第一连杆2的内部的壳体3。因此，通过将动力部7设置到在第一连杆2的内部的壳体3，连杆结构1不需要将动力部7设置到外部，例如，设置到主体200。结果，连杆结构1可以应用于更多的目标，并且可以提高便利性。
已经针对连杆结构1具有第一连杆2、壳体3、移动机构4、旋转部5、作用部6、动力部7和第二连杆8的情况描述了根据第一实施方式的连杆结构1，但是不限于此。例如，连杆结构1可以具有第一连杆2、壳体3、移动机构4、旋转部5、作用部6和动力部7，并且第二连杆8可以从组成部分中删除。例如，第二连杆8可以是机器人100的组成部分。另外，在连杆结构1使壳体3在第一连杆2的内部线性移动而不使壳体3和移动机构4旋转的情况下，可以从组成部分中删除旋转部5。
已经通过示例的方式说明了上述第一实施方式，但是各种改变和应用均是可能的。
[第一实施方式的第一修改例]
例如，在根据第一实施方式的连杆结构1中，可以改变动力部7的位置。图5是示出根据第一实施方式的第一修改例的连杆结构1的构造示例的视图。
如图5所示，根据第一修改例的连杆结构1具有第一连杆2、壳体3、移动机构4、旋转部5、作用部6和动力部7。连杆结构1具有位于壳体3与作用部6之间的动力部7。即，动力部7设置在第一连杆2内部且在壳体3的在移动方向M1侧的第一端部3a。作用部6设置于固定至壳体3的动力部7，使得作用部6通过动力部7设置于壳体3。在第一修改例中，动力部7位于移动机构4的螺母42与作用部6之间。
在根据第一实施方式的第一修改例的连杆结构1中，当动力部7生成用于在移动方向M1上移动的动力时，移动机构4的螺杆轴41在第一方向上旋转。在连杆结构1中，由于移动机构4的螺母42固定至第一连杆2，因此螺杆轴41的旋转不会使螺母42移动，但是响应于螺杆轴41的旋转，支承螺杆轴41的壳体3朝向移动方向M1移动。在连杆结构1中，朝向移动方向M1移动的壳体3还使作用部6朝向移动方向M1移动，从而作用于第二连杆8的移动。与第一实施方式一样，在连杆结构1中，壳体3的移动使第二连杆8进行旋转。
在根据第一修改例的连杆结构1中，动力部7可以位于移动机构4的螺母42之间。因此，与将动力部7设置到壳体3的第二端部3b的情况相比，通过将动力部7设置到壳体3的第一端部3a，连接结构1例如可以减小由于动力部7的重量而引起的壳体3的摆动量。结果，因为连杆结构1可以减小用于线性运动驱动的移动机构4上的负荷，所以可以缩小移动机构4的尺寸并且简化移动机构4。此外，与将动力部7设置到壳体3的第二端部3b的情况相比，根据第一修改例的连杆结构1可以减小壳体3的占地面积，使得壳体3还可以应用于小型的第一连杆2。
[第一实施方式的第二修改例]
例如，在根据第一实施方式的连杆结构1中，还可以改变动力部7的位置。图6是示出根据第一实施方式的第二修改例的连杆结构1的构造示例的视图。
如图6所示，根据第二修改例的连杆结构1具有第一连杆2、壳体3、移动机构4、旋转部5、作用部6和动力部7。连杆结构1具有设置到壳体3的外表面3c的动力部7。壳体3的外表面3c是壳体3的将第一端部3a和第二端部3b耦接的侧表面。在图6所示的示例中，动力部7被定位成在纵向方向上与移动机构4的螺杆轴41和第一连杆2的内表面平行。动力部7具有输出轴71和传递部72。输出轴71输出用于使移动机构4的螺杆轴41旋转的动力。传递部72耦接到输出轴71，并且将输出轴71的动力传递到移动机构4的螺杆轴41。
对于传递部72，可以使用皮带机构(belt mechanism)。例如，设置到输出轴71的第一齿轮和设置到螺杆轴41的第二齿轮通过皮带耦接，并且传递部72使得移动机构4的螺杆轴41响应于输出轴71的旋转进行旋转。另外，壳体3的第一端部3a具有以可旋转方式支承螺杆轴41的突出件3d。传递部72插入到突出件3d中，并且耦接到螺杆轴41。
在根据第一实施方式的第二修改例的连杆结构1中，当动力部7生成用于在移动方向M1上移动的动力时，移动机构4的螺杆轴41通过传递部72在第一方向上旋转。在连杆结构1中，由于移动机构4的螺母42固定至第一连杆2，因此螺杆轴41的旋转不会使螺母42移动，但是响应于螺杆轴41的旋转，支承螺杆轴41的壳体3朝向移动方向M1移动。在连杆结构1中，朝向移动方向M1移动的壳体3还使作用部6朝向移动方向M1移动，从而作用于第二连杆8的移动。与第一实施方式一样，在连杆结构1中，壳体3的移动使第二连杆8进行旋转。
在根据第二修改例的连杆结构1中，动力部7可以设置到壳体3的外表面3c。因此，与将动力部7设置到壳体3的第二端部3b的情况相比，通过将动力部7设置到壳体3的外表面3c，连接结构1例如可以减小由于动力部7的重量而引起的壳体3的摆动量。结果，因为连杆结构1可以减小用于线性运动驱动的移动机构4上的负荷，所以可以缩小移动机构4的尺寸并且简化移动机构4。此外，连杆结构1可以减小壳体3的占地面积，使得壳体3还可以应用于小型的第一连杆2。
[第一实施方式的第三修改例]
例如，在根据第一实施方式的连杆结构1中，还可以改变移动机构4的构造。图7是示出根据第一实施方式的第三修改例的连杆结构1的构造示例的视图。
如图7所示，根据第三修改例的连杆结构1具有第一连杆2、壳体3、移动机构4、旋转部5、作用部6和动力部7。移动机构4具有螺杆轴41、螺母42、引导部43和检测部45。检测部45被设置到螺母42，并且检测作用于螺母42的力。检测部45例如设置到螺母42的在移动方向M1侧和移动方向M2侧的两端。对于检测部45，例如可以使用用于检测应变的螺旋弹簧或距离传感器。检测部45通过安装构件46被安装到螺母42的在壳体3的纵向方向上的两侧。检测部45检测作用于螺母42的力，并且将检测结果输出到主体200的控制装置等。在图7所示的示例中，已经针对在螺母42的两侧使用检测部45的情况描述了连杆结构1，但是连杆结构1可以具有设置到两侧中的任一侧的检测部45。
在根据第一实施方式的第三修改例的连杆结构1中，当动力部7生成用于在移动方向M1上移动的动力时，移动机构4的螺杆轴41通过传递部72在第一方向上旋转。在连杆结构1中，由于移动机构4的螺母42固定至第一连杆2，因此螺杆轴41的旋转不会使螺母42移动，但是响应于螺杆轴41的旋转，支承螺杆轴41的壳体3朝向移动方向M1移动。在连杆结构1中，朝向移动方向M1移动的壳体3还使作用部6朝向移动方向M1移动，从而作用于第二连杆8的移动。与第一实施方式一样，在连杆结构1中，壳体3的移动使第二连杆8进行旋转。另外，一旦检测部45检测到作用于壳体3的力，则连杆结构1将检测结果输出到主体200的控制装置等。因此，主体200的控制装置等可以基于由移动机构4的检测部45检测到的结果来控制动力部7。
在根据第三修改例的连杆结构1中，检测部45可以检测作用于移动机构4的螺母42上的力。因此，在连杆结构1中，检测部45可以检测出移动机构4的螺母42与壳体3接触。这使得能够基于壳体3与螺母42之间的位置关系进行移动控制，并且连杆结构1可以避免由于壳体3和螺母42彼此接触而导致的壳体3占地面积的增加。
(第二实施方式)
[根据第二实施方式的连杆结构的构造示例]
图8是示出根据第二实施方式的连杆结构1A的构造示例的视图。如图8所示，连杆结构1A具有第一连杆2、壳体3、移动机构4A、旋转部5、作用部6和动力部7A。例如，通过驱动作用部6进行线性移动，连杆结构1A可以驱动与第一连杆2耦接的第二连杆8进行旋转。
移动机构4A固定至第一连杆2。移动机构4A响应于动力部7A的动力，使壳体3在第一连杆2的内部在沿着第一连杆2的移动方向M1和移动方向M2上移动。移动机构4A使壳体3移动，以使与第一连杆2耦接的第二连杆8旋转。在本实施方式中，移动机构4是用于线性运动驱动的机构。
在图8所示的示例中，移动机构4A具有齿条47、小齿轮48和引导部43。齿条47是通过对扁条加齿而制成的构件。齿条47被设置成在壳体3的内部从壳体3的第一端部3a延伸到第二端部3b。齿条47沿着移动方向M1、M2延伸。小齿轮48是圆形齿轮。小齿轮48与动力部7A的输出轴71耦接。小齿轮48与齿条47啮合。
引导部43是沿着齿条47设置的引导构件。引导部43平行于齿条47，并且使壳体3在沿着第一连杆2的移动方向M1和移动方向M2上移动。对于引导部43，例如可以使用线性引导件。引导部43使齿条47和壳体3在移动方向M1、M2上移动。当小齿轮48响应于动力部7A的驱动而旋转时，移动机构4A使齿条47和壳体3响应于该旋转而在移动方向M1、M2上移动。
动力部7A输出用于使移动机构4的小齿轮48旋转的动力。动力部7A包括例如马达。动力部7A例如固定至第一连杆2，并且不被配置成在第一连杆2的内部移动。动力部7A的输出轴71与移动机构4的小齿轮48耦接。动力部7A与上述旋转部5成整体，并且动力部7A被设置到第一连杆2作为驱动单元70。动力部7A由未示出的电源提供电力，并且在主体200的控制装置的控制下被驱动。
在连杆结构1A中，上述第二连杆8以可旋转方式安装到第一连杆2上。连杆结构1A被配置成通过被设置到第一连杆2的壳体3的作用部6的移动来使第二连杆8旋转。
[根据第二实施方式的连杆结构的操作]
接下来将描述根据第二实施方式的连杆结构1A的示例性操作。在连杆结构1A中，当动力部7A生成用于在移动方向M1上移动的动力时，齿条47响应于移动机构4A的小齿轮48的旋转而在移动方向M1上移动。在连杆结构1A中，响应于齿条47的移动，壳体3也在移动方向M1上移动。在连杆结构1中，朝向移动方向M1移动的壳体3还使作用部6朝向移动方向M1移动，从而使上述第二连杆8移动。
在连杆结构1A中，当动力部7A生成用于在移动方向M2上移动的动力时，齿条47响应于移动机构4A的小齿轮48的旋转而在移动方向M2上移动。在连杆结构1A中，响应于齿条47的移动，壳体3也在移动方向M2上移动。在连杆结构1中，朝向移动方向M2移动的壳体3还使作用部6朝向移动方向M2移动，从而使上述第二连杆8移动。
如上所述，在根据本实施方式的连杆结构1A中，移动机构4A和动力部7A固定至第一连杆2，并且移动机构4A和动力部7A用作连杆结构1A的起点，以使得作用部6被设置到的壳体3能够移动。换言之，在连杆结构1A中，动力部7A和旋转部5固定至第一连杆2作为起点，并且移动机构4A可以使壳体3移动。因此，来自作用部6的应力被传递到壳体3，使得连杆结构1A可以减小固定至第一连杆2的移动机构4A上的负荷。结果，因为连杆结构1A可以减小用于线性运动驱动的移动机构4A上的负荷，所以可以缩小移动机构4A的尺寸并且简化移动机构4A。
已经针对连杆结构1A具有第一连杆2、壳体3、移动机构4A、旋转部5、作用部6和动力部7A的情况描述了根据第二实施方式的连杆结构1A，但是不限于此。例如，连杆结构1A可以具有上述第二连杆8作为组成部分。另外，在连杆结构1A使壳体3在第一连杆2的内部线性移动而不使壳体3、移动机构4A以及动力部7A旋转的情况下，可以从组成部分中删除旋转部5。
(第三实施方式)
[根据第三实施方式的连杆结构的构造示例]
图9是示出根据第三实施方式的连杆结构1B的构造示例的视图。图10是示出根据第三实施方式的连杆结构1B的固定结构的示例的示意图。
如图9和图10所示，连杆结构1B具有第一连杆2、两个移动对象31、32、移动机构4B、旋转部5、作用部6和动力部7B。例如，通过驱动作用部6线性移动，连杆结构1B可以驱动与第一连杆2耦接的第二连杆8进行旋转。
两个移动对象31、32被设置在第一连杆2的内部，以便将移动机构4B夹在它们之间。使两个移动对象31、32在沿着第一连杆2的纵向方向向的移动方向M1、M2上移动。两个移动对象31、32是待移动的目标构件的示例。在本实施方式中，移动对象31设置在第一连杆2的纵向方向上的移动方向M1侧。移动对象32设置在第一连杆2的纵向方向上的移动方向M2侧。两个移动对象31、32通过移动机构4B在移动方向M1、M2上移动。
在本实施方式中，针对两个移动对象31、32设置在第一连杆2内部的情况描述了连杆结构1B，但是不限于此。例如，在连杆结构1B中，可以仅设置两个移动对象31、32中的一个移动对象，或者可以用上述矩形壳体3代替移动对象31、32。
移动机构4B固定至第一连杆2。移动机构4B响应于动力部7B的动力，使两个移动对象31、32在第一连杆2的内部在沿着第一连杆2的移动方向M1和移动方向M2上移动。移动机构4B使两个移动对象31、32移动，以使与第一连杆2耦接的第二连杆8旋转。在本实施方式中，移动机构4B是用于线性运动驱动的机构。
在图9和图10所示的示例中，移动机构4B具有线49a、卷绕部49b和引导部43。线49a沿着移动方向M1、M2设置，并且一个端部固定至移动对象31，而另一端部固定至移动对象32。线49a是用于使移动对象31、32在第一连杆2的内部在移动方向M1、M2上移动的构件。卷绕部49b固定至第一连杆2且在移动对象31与移动对象32之间。卷绕部49b与动力部7B的输出轴71耦接。卷绕部49b在根据动力部7B的驱动的方向上对线49a进行卷绕，并且将移动对象31、32定位得更近或相距一定距离，从而使移动对象31、32在移动方向M1、M2上移动。
引导部43是沿着第一连杆2的纵向方向设置的引导构件。引导部43具有固定至其两端的移动对象31、32。引导部43与第一连杆2平行，并且使移动对象31、32移动。对于引导部43，例如可以使用线性引导件。引导部43使移动对象31、32在移动方向M1、M2上移动。当固定至移动对象31的线49a被卷绕时，引导部43通过输送固定至移动对象32的线49a而使移动对象32朝向移动方向M2移动。当固定至移动对象32的线49a被卷绕时，引导部43通过输送固定至移动对象31的线49a而使移动对象31朝向移动方向M1移动。即，当卷绕部49b响应于动力部7B的驱动而旋转时，移动机构4B响应于该旋转而使移动对象31、32在移动方向M1、M2上移动。
动力部7B输出用于使移动机构4B的卷绕部49b旋转的动力。动力部7B包括例如马达。动力部7B例如固定至第一连杆2，并且不被配置成在第一连杆2的内部移动。动力部7B的输出轴71与移动机构4的卷绕部49b耦接。动力部7B与上述旋转部5成整体，并且动力部7B被设置到第一连杆2作为驱动单元70。动力部7B由未示出的电源提供电力，并且在主体200的控制装置的控制下被驱动。
在连杆结构1B中，上述第二连杆8以可旋转方式安装到第一连杆2上。连杆结构1B被配置成通过被设置到第一连杆2的壳体3的作用部6的移动来使第二连杆8旋转。
[根据第三实施方式的连杆结构的操作]
接下来将描述根据第三实施方式的连杆结构1B的示例性操作。在连杆结构1B中，当动力部7B生成用于在移动方向M1上移动的动力时，响应于移动机构4B的卷绕部49b的旋转，线49a被卷绕以便使移动对象32更靠近。结果，在连杆结构1B中，移动对象32和引导部43在移动方向M1上移动，使得移动对象31也在移动方向M1上移动。在连杆结构1A中，朝向移动方向M1移动的壳体3还使作用部6朝向移动方向M1移动，从而使上述第二连杆8移动。
在连杆结构1B中，当动力部7生成用于在移动方向M2上移动的动力时，响应于移动机构4B的卷绕部49b的旋转，线49a被卷绕以便使移动对象31更靠近。结果，在连杆结构1B中，移动对象31和引导部43在移动方向M2上移动，使得移动对象32也在移动方向M2上移动。在连杆结构1B中，朝向移动方向M2移动的壳体3还使作用部6朝向移动方向M1移动，从而使上述第二连杆8移动。
如上所述，在根据本实施方式的连杆结构1B中，移动机构4B固定至第一连杆2，并且移动机构4B用作连杆结构1B的起点，以使得作用部6被设置到的移动对象31能够移动。换言之，在连杆结构1B中，动力部7B和旋转部5固定至第一连杆2作为起点，并且移动机构4B可以使移动对象31、32移动。因此，来自作用部6的应力被传递到移动对象31、32，使得连杆结构1B可以减小固定至第一连杆2的移动机构4B上的负荷。结果，因为连杆结构1B可以减小用于线性运动驱动的移动机构4B上的负荷，所以可以缩小移动机构4B的尺寸并且简化移动机构4B。
(第四实施方式)
[根据第四实施方式的连杆结构的构造示例]
图11是示出根据第四实施方式的连杆结构1C的构造示例的视图。
如图11所示，连杆结构1C具有第一连杆2、移动对象33、移动机构4C、旋转部5、作用部6和动力部7C。例如，通过驱动作用部6线性移动，连杆结构1C可以驱动与第一连杆2耦接的第二连杆8进行旋转。
移动对象33具有基部33a和端部33b、33c，并且形成为一体。使移动对象33在沿着第一连杆2的纵向方向的移动方向M1、M2上移动。移动对象33是待移动的目标构件的示例。基部33a沿着第一连杆2的纵向方向形成为杆状。端部33b沿着与基部33a相交的方向设置在基部33a的在移动方向M1侧的端部处。作用部6被设置到端部33b。端部33c沿着与基部33a相交的方向设置在基部33a的在移动方向M2侧的端部处。
在本实施方式中，针对两个端部33b、33c被设置到基部33a的情况描述了连杆结构1C，但是不限于此。例如，连杆结构1C可以仅具有作用部6被设置到的端部33b。
移动机构4C设置在第一连杆2的内部。移动机构4C响应于动力部7C的动力，使移动对象33在第一连杆2的内部在移动方向M1和移动方向M2上移动。动力部7C例如具有用以向移动机构4C输送流体并从移动机构4C排出流体的结构。移动机构4C使移动对象33移动，以使与第一连杆2耦接的第二连杆8旋转。
移动机构4C具有固定部40a、伸缩部40b和引导部40c。固定部40a固定至第一连杆2。固定部40a固定至第一连杆2，并且防止固定部40a在沿着第一连杆2的纵向方向的移动方向M1、M2上移动。固定部40a用作连杆结构1的起点。固定部40a具有用于支承从第一连杆2突出的旋转部5的轴承40d。在移动机构4C中，轴承40d支承从第一连杆2突出的旋转部5，从而防止固定部40a在沿着第一连杆2的纵向方向的移动方向M1、M2上移动。
伸缩部40b被设置成从移动对象33延伸到固定部40a。伸缩部40b例如用作通过气压而伸缩的人造肌肉。伸缩部40b例如由橡胶或碳纤维形成。伸缩部40b例如可以被实现为在内层具有可延展的空泡并且在外部具有可收缩的空泡的对抗型气动致动器。作为注入诸如空气的流体的结果，伸缩部40b在与第一连杆2的纵向方向相交的方向上扩展，从而使移动对象33在移动方向M1上移动。作为在扩展状态下的流体的排出的结果，伸缩部40b进行收缩，从而使移动对象33在移动方向M2上移动。
引导部40c是沿着第一连杆2的纵向方向设置的引导构件。引导部43与第一连杆2平行，并且使移动对象33移动。对于引导部40c，例如可以使用线性引导件。引导部40c使移动对象33在移动方向M1、M2上移动。当伸缩部40b响应于来自动力部7C的动力而扩展或收缩时，移动机构4C响应于该扩展或收缩而使移动对象33在移动方向M1、M2上移动。
连杆结构1C通过来自连接至移动机构4C的动力部7C的输出而进行操作。动力部7C控制移动机构4C以将流体注入伸缩部40b以及从伸缩部40b排出流体。动力部7C具有连接至伸缩部40b的管73、74。管73是待注入到伸缩部40b的流体流动通过的流道。管74是待从伸缩部40b排出的流体流动通过的流道。动力部7C控制被设置到管73、74的阀等的打开和关闭，从而使伸缩部40b扩展或收缩。在本实施方式中，针对动力部7C设置在第一连杆2外侧的情况描述了连杆结构1C，但是动力部7C还可以设置在第一连杆2的内部。
在连杆结构1C中，上述第二连杆8以可旋转方式安装到第一连杆2上。连杆结构1C被配置成通过被设置到第一连杆2的壳体3的作用部6的移动来使第二连杆8旋转。
[根据第四实施方式的连杆结构的操作]
接下来将描述根据第四实施方式的连杆结构1C的示例性操作。在状态S11下，在连杆结构1C中，通过动力部7C经由管73向移动机构4C的伸缩部40b注入流体，使伸缩部40b在连杆结构1C中的第一连杆2的短侧方向上扩展。结果，在连杆结构1C中，生成使伸缩部40b在第一连杆2的纵向方向上收缩的收缩力，并且该收缩力成为用于使移动对象33移动的驱动力。即，在连杆结构1C中，伸缩部40b的收缩使移动对象33朝向移动方向M1移动。
在状态S12下，在连杆结构1C中，在动力部7C的控制下，流体通过管74从扩展的伸缩部40b排出。结果，在连杆结构1C中，伸缩部40b在第一连杆2的短侧方向上收缩，并且在伸缩部40b中在第一连杆2的纵向方向上生成扩展力。即，在连杆结构1C中，扩展力使已经收缩的伸缩部40b在移动方向M2上扩展，从而使移动对象33朝向移动方向M2移动。在连杆结构1C中，如状态S13所示，一旦伸缩部40b返回到扩展之前的状态，则移动对象33完成移动。
如上所述，在根据本实施方式的连杆结构1C中，移动机构4C固定至第一连杆2，并且移动机构4C的固定部40a用作连杆结构1C的起点，以使得作用部6被设置到的移动对象33能够移动。换言之，在连杆结构1C中，固定部40a和旋转部5固定至第一连杆2作为起点，并且移动机构4C可以使移动对象33移动。因此，来自作用部6的应力被传递到移动对象33和伸缩部40b，使得连杆结构1C可以减小固定至第一连杆2的移动机构4C的固定部40a上的负荷。结果，因为连杆结构1C可以减小用于线性运动驱动的移动机构4C上的负荷，所以可以缩小移动机构4C的尺寸并且简化移动机构4C。
在上述本实施方式中，已经在假设第一连杆2固定的情况下描述了连杆结构1、1A、1B、1C，但是不限于此。例如，连杆结构1、1A、1B、1C可以以可移动方式被设置到机器人100上。
在上述本实施方式中，已经针对第二连杆8相对于第一连杆2旋转的情况描述了连杆结构1、1A、1B、1C，但是不限于此。例如，连杆结构1、1A、1B、1C可以被配置成使第二连杆相对于第一连杆2扩展或收缩。
尽管以上已经描述了本公开的实施方式，但是实施方式不旨在限制本公开的技术范围，并且在不脱离本公开的精神的情况下可以进行各种改变。也可以适当地组合不同实施方式和修改例的组成部分。
本文描述的实施方式的效果仅通过示例的方式呈现，并且其他效果也是可能的。
本技术还可以具有如下构造。
(1)
一种连杆结构，包括：
第一连杆；
待移动的目标构件，被设置在所述第一连杆的内部，所述待移动的目标构件能够在所述第一连杆的内部移动；
移动机构，固定至所述第一连杆，所述移动机构被配置成响应于动力部的动力而使所述待移动的目标构件在沿着所述第一连杆的移动方向上移动；以及
作用部，被设置到所述待移动的目标构件，所述作用部被配置成作用于安装到所述第一连杆上的第二连杆的移动。
(2)
根据(1)所述的连杆结构，还包括固定至所述第一连杆的旋转部，所述旋转部用作所述待移动的目标构件和所述移动机构的旋转中心。
(3)
根据(1)或(2)所述的连杆结构，其中，
所述待移动的目标构件是壳体，以及
所述移动机构包括：
由所述壳体支承的螺杆轴，所述螺杆轴沿着所述移动方向延伸；以及
螺母，所述螺杆轴插入到所述螺母中，所述螺母固定至所述第一连杆。
(4)
根据(3)所述的连杆结构，其中，所述壳体支承所述螺杆轴的两端。
(5)
根据(3)或(4)所述的连杆结构，其中，所述移动机构还包括沿着所述螺杆轴设置的引导部，并且所述引导部使所述壳体移动。
(6)
根据(3)至(5)中任一项所述的连杆结构，还包括被设置到在所述第一连杆的内部的所述壳体的所述动力部，所述动力部提供用以使所述壳体移动的所述动力。
(7)
根据(6)所述的连杆结构，其中，所述动力部位于所述壳体与所述作用部之间。
(8)
根据(6)所述的连杆结构，其中，
所述动力部被设置到沿着所述螺杆轴的所述壳体的外表面，以及
所述移动机构具有传递机构，所述传递机构被配置成将所述动力部的所述动力传递到所述螺杆轴。
(9)
根据(3)至(8)中任一项所述的连杆结构，其中，所述移动机构还包括被设置到所述螺母的检测部，所述检测部被配置成检测作用在所述螺母上的力。
(10)
根据(1)或(2)所述的连杆结构，其中，
所述移动机构包括：
齿条，被设置到所述待移动的目标构件，所述齿条能够与所述待移动的目标构件一起沿着所述移动方向移动；以及
小齿轮，固定至所述第一连杆，所述小齿轮被配置成将所述动力部的所述动力传递到所述齿条。
(11)
根据(1)或(2)所述的连杆结构，其中，
所述移动机构包括：
线，被设置成沿着所述移动方向从所述待移动的目标构件的一个端部延伸到另一端部，所述线被配置成使所述待移动的目标构件移动；以及
卷绕部，固定至所述第一连杆且在所述待移动的目标构件的所述一个端部与所述另一端部之间，所述卷绕部被配置成对所述线进行卷绕以使所述待移动的目标构件在所述移动方向上移动。
(12)
根据(1)或(2)所述的连杆结构，其中，
所述移动机构包括：
固定部，固定至所述第一连杆；以及
伸缩部，被设置成从所述待移动的目标构件延伸到所述固定部，所述伸缩部被配置成通过气压而伸展与收缩，以及
通过所述伸缩部的伸展与收缩使所述待移动的目标构件在所述移动方向上移动。
(13)
根据(1)至(12)中任一项所述的连杆结构，还包括安装到所述第一连杆上的所述第二连杆，所述第二连杆被配置成通过所述作用部的动作而移动。
(14)
一种机器人，包括：
连杆结构；以及
第二连杆，被配置成通过所述连杆结构进行移动，
所述连杆结构包括：
第一连杆；
待移动的目标构件，其设置在所述第一连杆的内部，所述待移动的目标构件能够在所述第一连杆的内部移动；
移动机构，固定至所述第一连杆，所述移动机构被配置成响应于动力部的动力而使所述待移动的目标构件在沿着所述第一连杆的移动方向上移动；以及
作用部，被设置到所述待移动的目标构件，所述作用部被配置成作用于安装到所述第一连杆上的第二连杆的移动。
附图标记列表
1、1A、1B、1C 连杆结构
2 第一连杆
3 壳体
3a 第一端部
3b 第二端部
3a 外表面
4、4A、4B、4C 移动机构
5 旋转部
6 作用部
7、7A、7B、7C 动力部
8 第二连杆
31、32、33 移动体
40a 固定部
40b 伸缩部
40c 引导部
41 螺杆轴
42 螺母
43 引导部
43a 导轨
43b 块
44 耦接板
45 检测部
47 齿条
48 小齿轮
49a 线
49b 卷绕部
71 输出轴
72 传递部
100 机器人
200 主体
M1、M2 移动方向

Claims (12)

1.一种连杆结构，包括：
第一连杆；
待移动的目标构件，被设置在所述第一连杆的内部，所述待移动的目标构件能够在所述第一连杆的内部移动；
移动机构，固定至所述第一连杆，所述移动机构被配置成响应于动力部的动力而使所述待移动的目标构件在沿着所述第一连杆的移动方向上移动；以及
作用部，被设置到所述待移动的目标构件，所述作用部被配置成作用于安装到所述第一连杆上的第二连杆的移动。
2.根据权利要求1所述的连杆结构，还包括固定至所述第一连杆的旋转部，所述旋转部用作所述待移动的目标构件和所述移动机构的旋转中心。
3.根据权利要求2所述的连杆结构，其中，
所述待移动的目标构件是壳体，以及
所述移动机构包括：
由所述壳体支承的螺杆轴，所述螺杆轴沿着所述移动方向延伸；以及
螺母，所述螺杆轴插入到所述螺母中，所述螺母固定至所述第一连杆。
4.根据权利要求3所述的连杆结构，其中，所述壳体支承所述螺杆轴的两端。
5.根据权利要求3所述的连杆结构，其中，所述移动机构还包括沿着所述螺杆轴设置的引导部，并且所述引导部使所述壳体移动。
6.根据权利要求3所述的连杆结构，还包括被设置到在所述第一连杆的内部的所述壳体的所述动力部，所述动力部提供用以使所述壳体移动的所述动力。
7.根据权利要求6所述的连杆结构，其中，所述动力部位于所述壳体与所述作用部之间。
8.根据权利要求6所述的连杆结构，其中，
所述动力部被设置到沿着所述螺杆轴的所述壳体的外表面，以及
所述移动机构具有传递机构，所述传递机构被配置成将所述动力部的所述动力传递到所述螺杆轴。
9.根据权利要求3所述的连杆结构，其中，所述移动机构还包括被设置到所述螺母的检测部，所述检测部被配置成检测作用在所述螺母上的力。
10.根据权利要求1所述的连杆结构，其中，
所述移动机构包括：
齿条，被设置到所述待移动的目标构件，所述齿条能够与所述待移动的目标构件一起沿着所述移动方向移动；以及
小齿轮，固定至所述第一连杆，所述小齿轮被配置成将所述动力部的所述动力传递到所述齿条。
11.根据权利要求1所述的连杆结构，其中，
所述移动机构包括：
线，被设置成沿着所述移动方向从所述待移动的目标构件的一个端部延伸到另一端部，所述线被配置成使所述待移动的目标构件移动；以及
卷绕部，固定至所述第一连杆且在所述待移动的目标构件的所述一个端部与所述另一端部之间，所述卷绕部被配置成对所述线进行卷绕以使所述待移动的目标构件在所述移动方向上移动。
12.根据权利要求1所述的连杆结构，其中，
所述移动机构包括：
固定部，固定至所述第一连杆；以及
伸缩部，被设置成从所述待移动的目标构件延伸到所述固定部，所述伸缩部被配置成通过气压而伸展与收缩，以及
通过所述伸缩部的伸展与收缩使所述待移动的目标构件在所述移动方向上移动。
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