CN116917092A - 机械臂和多关节机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明以实现兼顾轻型化和维护性且到达距离长的机械臂为目的，该机械臂(100)具备拉入金属丝(104)的气压缸(102)、以及放大由所述气压缸(102)产生的力而将其经由所述金属丝(104)进行传递的动滑轮(105)，该机械臂(100)与关节部(103)连接，通过由所述动滑轮(105)放大后的力而驱动所述关节部(103)。通过串联连接多个机械臂(100)并在多个机械臂之间配置关节部，能够实现多关节机械臂。

Description

机械臂和多关节机械臂

技术领域

本发明涉及机械臂和多关节机械臂。

背景技术

近年来，谋求用于进行基础设备的检查或维护的机器人。

在基础设备的检查或维护中使用机器人时，能够顺利地进行人类难以作业的部分(高处或狭窄部位等)的检查或维护的作业。

作为用于进行高处或狭窄部位等的作业的装置，能够例示多关节机械臂。

通常，对于多关节机械臂，谋求到达距离的长度和轻型化。

在作为现有技术的一例的专利文献1中，公开了一种使用金属丝来支承臂的多关节臂机构。

在专利文献1所公开的多关节臂机构中，采用通过作为臂的外部动力源的张力生成机构来拉伸对多关节臂机构的多个关节赋予转矩的金属丝而对臂进行驱动的结构，实现了轻型且消耗电力少、并且动作迅速且控制性高的多关节臂机构。

另外，在臂的内部具备动力源的情况下，也谋求动力源的轻型化。

作为轻型的动力源，能够例示气压缸。

在作为现有技术的一例的专利文献2中，公开了一种多关节臂装置，该多关节臂装置具有利用流体压力使活塞移动从而使安装于活塞的活塞杆移动的结构。

另外，在作为现有技术的一例的专利文献3中，公开了一种将空气用作流体并利用压缩后的空气的流体压力进行工作的臂型辅助装置。

专利文献2、3是公开使用了气压缸的例子的文献。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-89090号公报

专利文献2：日本特开2010-76089号公报

专利文献3：日本特开2019-181661号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在作为现有技术的专利文献1中，由于金属丝通过臂的关节，因此，臂的分解和更换作业是繁琐的。

因此，存在维护性低这样的问题。

另外，在作为现有技术的专利文献2、3中，在气压缸的轻型化的方面存在改善的余地。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，实现兼顾轻型化和维护性且到达距离长的机械臂。

用于解决问题的方案

解决上述问题并实现目的的本发明的一方案为一种机械臂，其特征在于，所述机械臂具备：气压缸，其拉入金属丝；以及动滑轮，其放大由所述气压缸产生的力，并将其经由所述金属丝进行传递，所述机械臂与关节部连接，通过由所述动滑轮放大后的力而驱动所述关节部。

在上述结构的机械臂中优选的是，具备：气压缸，其拉入金属丝；以及多个动滑轮，该多个动滑轮串联连接，并且放大由所述气压缸产生的力，将其经由所述金属丝进行传递，所述机械臂与关节部连接，通过由多个所述动滑轮放大后的力而驱动所述关节部。

或者，本发明的一方案为一种多关节机械臂，其中，具备多个串联连接的上述任意结构的机械臂，在多个所述机械臂之间配置有所述关节部。

在上述结构的多关节机械臂中优选的是，在所述金属丝被拉入到所述气压缸内时，所述机械臂以所述关节部为旋转轴在所述机械臂的长轴方向的正交方向上进行运动。

在上述结构的多关节机械臂中优选的是，所述金属丝从所述气压缸内的活塞延伸到定滑轮，从该定滑轮被引导到所述动滑轮，从该动滑轮引导的金属丝的一端被固定。

发明效果

根据本发明，能够实现兼顾轻型化和维护性且到达距离长的机械臂。

附图说明

图1是示出实施方式的多关节机械臂的概要图。

图2是示出实施方式的机械臂的侧剖视图。

图3是示出实施方式的使用了串联连结的两个动滑轮的机械臂的侧剖视图。

图4的(A)是示出实施方式中的气缸的结构的侧剖视图，图4的(B)是示出作为比较例的气缸的结构的侧剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。

但是，不通过以下的实施方式的记载对本发明进行限定解释。

(实施方式)

图1是示出本实施方式的多关节机械臂10的概要图。

图1所示的多关节机械臂10具备三个机械臂100，三个机械臂100经由配置在机械臂100之间的关节部103而串联连结。

需要说明的是，在本发明中，多关节机械臂10具备的机械臂100的数量不限定于三个，为多个即可。

图2是示出本实施方式的机械臂100的侧剖视图。

在图2中，示出臂101、气缸102、关节部103、金属丝104、第一滑轮105、第二滑轮106、支承部107、固定面108、以及金属丝固定部109。

臂101的作为根部的一端与关节部103连接，并且臂101具备配置于作为前端的另一端的第一滑轮105和配置于内部的气缸102。

图2所示的虚线的矩形表示臂101的轮廓。

气缸102是内部的活塞1020沿长轴方向进行往复运动的轻型且小径的气压缸，并拉入金属丝104。

需要说明的是，臂101的长轴方向与气缸102的长轴方向大致一致。

关节部103配置在臂101与支承部107之间，构成为能够使臂101的前端升降。

金属丝104是传递通过气缸102的活塞1020受到的压缩空气的压力而产生的力的构件，从气缸102内的活塞1020延伸到第一滑轮105，从第一滑轮105被引导到第二滑轮106，从第二滑轮106被引导到金属丝固定部109。

第一滑轮105是配置在臂101的前端附近并将从气缸102延伸的金属丝104向第二滑轮106引导的定滑轮。

第二滑轮106是与关节部103具有固定的距离地配置于支承部107、将从第一滑轮105引导的金属丝104向金属丝固定部109引导并构成为将由气缸102产生的力放大的动滑轮。

需要说明的是，通过该放大后的力对关节部103进行驱动。

支承部107固定于固定面108，具有突出部，在该突出部设置有关节部103。

金属丝固定部109配置在臂101的前端附近，对金属丝104的端部进行固定。

在图2所示的机械臂100中，第二滑轮106经由金属丝104和第一滑轮105，以由配置于臂101的内部的气缸102产生的力的两倍的强度被拉伸，该力对关节部103进行驱动。

通过采用这样的结构，即便是轻型且小径的气缸102，也能够产生驱动关节部103所需的力。

由于气缸102是小径的，因此，能够通过使臂101的长轴方向与气缸102的长轴方向一致而搭载于臂101内。

在图2中，说明了以由金属丝气缸102产生的力的两倍的力对关节部103进行驱动的方式，但本发明不限于此。

通过增设定滑轮和串联连接的动滑轮，能够进一步放大驱动关节部103的力。

图3是示出本实施方式的具有串联连结的两个动滑轮的机械臂100a的侧剖视图。

在图3中，示出臂101、气缸102、关节部103、金属丝104a、第一滑轮105、105a、第二滑轮106、106a、支承部107、固定面108、以及金属丝固定部109。

金属丝104a是传递气缸102的活塞1020的往复运动的构件，从气缸102内的活塞1020延伸到第一滑轮105，从第一滑轮105被引导到第二滑轮106，从第二滑轮106被引导到第一滑轮105a，从第一滑轮105a被引导到第二滑轮106a，从第二滑轮106a被引导到金属丝固定部109。

第一滑轮105a是配置在第一滑轮105的附近并将引导到第二滑轮106的金属丝104向第二滑轮106a引导的定滑轮。

需要说明的是，第一滑轮105a也可以配置为旋转轴与第一滑轮105一致。

第二滑轮106a是配置在第二滑轮106的附近并将从第一滑轮105a引导的金属丝104a向金属丝固定部109引导的动滑轮。

需要说明的是，第二滑轮106a也可以配置为旋转轴与第二滑轮106一致。

金属丝固定部109配置在第一滑轮105a的附近，对金属丝104a的端部进行固定。

在图3所示的机械臂100a中，对关节部103进行驱动的力被放大为由金属丝气缸102产生的力的四倍。

需要说明的是，在图2、3所示的结构中，气缸102对臂的驱动方向是箭头所示的一个方向。

因此，需要考虑向反方向的驱动力的产生源。

作为向反方向的驱动力的产生源，能够例示重力。

在向反方向的驱动力的产生源为重力的情况下，能够通过将气缸102对臂101的驱动方向设为以始终克服重力的方式抬起臂101的方向来实现。

需要说明的是，向反方向的驱动力不限于重力，作为向反方向的驱动力的其他产生源，能够例示弹簧和马达。

图4的(A)是示出本实施方式中的气缸102的结构的侧剖视图，图4的(B)是示出作为比较例的气缸102a的结构的侧剖视图。

图4的(A)所示的气缸102是金属丝气缸，具备配置在臂101内部的臂内空间1010内且连接有金属丝104的活塞1020。

活塞1020将气缸102内的空间区分为由连接有金属丝104的活塞1020的面和气缸102的内壁面包围的第一空间1021、以及由与连接有金属丝104的面相反的一侧的活塞1020的面和气缸102的内壁面包围的第二空间1022。

在第一空间1021和第二空间1022分别设置有未图示的空气导入孔，构成为能够从该空气导入孔向第一空间1021导入压缩后的空气，并且构成为能够从该空气导入孔相对于第二空间1022吸入排出常压的空气。

在从空气导入孔向第一空间1021导入压缩后的空气时，金属丝104被拉入到活塞1020内。

图4的(B)所示的气缸102a是杆式气缸，具备活塞1020a和杆1023，杆1023配置在金属丝104与活塞1020a之间。

活塞1020a将气缸102a内的空间区分为由连接有杆1023的活塞1020a的面和气缸102a的内壁面包围的第一空间1021a、以及由与连接有金属丝104的面相反的一侧的活塞1020a的面和气缸102a的内壁面包围的第二空间1022a。

在第一空间1021a和第二空间1022a分别设置有未图示的空气导入孔，构成为能够从该空气导入孔导入压缩后的空气。

当从空气导入孔向第一空间1021a导入压缩后的空气时，杆1023被拉入到活塞1020a内。

当从空气导入孔向第二空间1022a导入压缩后的空气时，杆1023从活塞1020a内被推出。

在图4的(A)所示的气缸102中，能够在与图4的(B)所示的气缸102a中的杆1023的长度相当的部分进行移动。

如图4的(A)所示，通过采用金属丝气缸，能够扩大行程长度，能够通过气缸102来增大在一次行程中产生的力学能量。

如以上说明的那样，根据本实施方式，能够实现轻型且强力的机械臂。

而且，通过将该机械臂串联连结，能够实现兼顾轻型化和维护性且到达距离长的多关节机械臂。

需要说明的是，本发明不限于上述的实施方式，也包括对上述的结构进行结构要素的附加、删除或转换而得到的各种变形例。

附图标记说明

10多关节机械臂

100、100a机械臂

101 臂

1010 臂内空间

102、102a气缸

1020、1020a活塞

1021、1021a第一空间

1022、1022a第二空间

1023 杆

103 关节部

104、104a金属丝

105、105a第一滑轮

106、106a第二滑轮

107 支承部

108 固定面

109 金属丝固定部

Claims (5)

1.一种机械臂，其特征在于，

所述机械臂具备：

气压缸，其拉入金属丝；以及

动滑轮，其放大由所述气压缸产生的力，并将其经由所述金属丝进行传递，

所述机械臂与关节部连接，通过由所述动滑轮放大后的力而驱动所述关节部。

2.一种机械臂，其特征在于，

所述机械臂具备：

气压缸，其拉入金属丝；以及

多个动滑轮，该多个动滑轮串联连接，并且放大由所述气压缸产生的力而将其经由所述金属丝进行传递，

所述机械臂与关节部连接，通过由多个所述动滑轮放大后的力而驱动所述关节部。

3.一种多关节机械臂，其特征在于，

所述多关节机械臂具备多个串联连接的权利要求1或2所述的机械臂，

在多个所述机械臂之间配置有所述关节部。

4.根据权利要求3所述的多关节机械臂，其特征在于，

在所述金属丝被拉入到所述气压缸内时，所述机械臂以所述关节部为旋转轴在所述机械臂的长轴方向的正交方向上进行运动。

5.根据权利要求4所述的多关节机械臂，其特征在于，

所述金属丝从所述气压缸内的活塞延伸到定滑轮，从该定滑轮被引导到所述动滑轮，从该动滑轮引导的金属丝的一端被固定。