JP2000153488A - Oscillation rotation mechanism for robot - Google Patents

Oscillation rotation mechanism for robot

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JP2000153488A
JP2000153488A JP10325030A JP32503098A JP2000153488A JP 2000153488 A JP2000153488 A JP 2000153488A JP 10325030 A JP10325030 A JP 10325030A JP 32503098 A JP32503098 A JP 32503098A JP 2000153488 A JP2000153488 A JP 2000153488A
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motor
gear
rotating plate
cable
encoder
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Tadashi Tateno
正 舘野
Tadashi Akita
正 秋田
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Fujitsu Ltd
富士通株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem of space for disposing a motor, and smoothly rotate a rotation plate. SOLUTION: This rotation mechanism is provided with a rotatably provided rotation plate 52, a motor unit 40 installed on the rotation plate 52, a first gear 76 positioned above the rotation plate 52 and driven by a motor, and a second gear 78 disposed to be fixed, and engaged with the first gear 76. In this case, the rotation plate 52 is composed to be rotatable about the second gear 78 through the first gear 76 by driving force of the motor. In addition, the rotation plate 52 is provided with a display to display information, and an information inputting camera at least.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、映像情報を提示す
るためのディスプレイと、映像情報を入力するためのカ
メラと、音声情報を入力するためのマイクと、音声情報
を出力するためのスピーカとを備えたロボットの首振り
回転機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display for presenting video information, a camera for inputting video information, a microphone for inputting audio information, and a speaker for outputting audio information. The present invention relates to a robot swing rotation mechanism having a robot.
【0002】[0002]
【従来の技術】上記したようなロボットの首振り回転機
構は、人間の頭部に相当する部分であり、本発明が対象
とするロボットの首振り回転機構は、ロボット本体に対
して回転可能に形成されている。このロボットの首振り
回転機構は、操作者又はロボットの周囲に居る者が情報
の入出力を可能にするために、映像情報を提示するため
のディスプレイと、映像情報を入力するためのカメラ
と、音声情報を入力するためのマイクと、音声情報を出
力するためのスピーカとを備えている。
2. Description of the Related Art The above-described robot swinging / rotating mechanism is a portion corresponding to a human head, and the robot swinging / rotating mechanism to which the present invention is applied is capable of rotating with respect to the robot body. Is formed. The swinging mechanism of the robot, a display for presenting video information, and a camera for inputting video information, so that an operator or a person around the robot can input and output information, A microphone for inputting audio information and a speaker for outputting audio information are provided.
【0003】ロボットの首振り回転機構の回転運動を可
能にするために、モータと、回転板と、モータから回転
板へ駆動力を伝達する駆動伝達装置と、モータの回転位
置を検出するエンコーダと、モータコントローラとが使
用されている。従来は、モータやエンコーダおよびモー
タコントローラは回転板の外側に配置され、回転板をベ
ルト又はギアによって駆動する方式をとっている。この
方式のよい点は、機構的に簡単であり、モータ制御が安
定していることである。また、モータやエンコーダに接
続されたケーブルの配線は単純である。
A motor, a rotating plate, a drive transmitting device for transmitting a driving force from the motor to the rotating plate, and an encoder for detecting a rotating position of the motor, for enabling a rotational movement of a swinging rotation mechanism of the robot. , A motor controller and the like. Conventionally, a motor, an encoder, and a motor controller are arranged outside a rotating plate, and the rotating plate is driven by a belt or a gear. The advantage of this method is that it is mechanically simple and the motor control is stable. The wiring of the cables connected to the motor and the encoder is simple.
【0004】しかし、モータやエンコーダを回転板の外
側に設置すると、それを設置するためのスペースが必要
であり、コンパクトなデザインにできないという問題が
ある。また設置場所によりモータ等の取り付け条件が左
右されるため、ロボット本体に合わせて製作する必要が
でてくる。そこで、モータやエンコーダ等をリング状の
回転板の内側の空間に設置する構成がある。例えば、モ
ータを回転板の回転中心の位置に配置し、モータの軸線
上にある減速器の出力軸と回転板とをアームにより接続
する。減速器の出力軸の回転はアームを介して回転板に
伝達される。こうすれば、モータによって回転板を回転
させることができ、且つスペースの問題はかなり改善さ
れる。
However, when the motor and the encoder are installed outside the rotary plate, a space for installing the motor and the encoder is required, and there is a problem that a compact design cannot be achieved. In addition, since the mounting conditions of the motor and the like depend on the installation location, it is necessary to manufacture the motor in accordance with the robot body. Therefore, there is a configuration in which a motor, an encoder, and the like are installed in a space inside a ring-shaped rotating plate. For example, the motor is disposed at the position of the rotation center of the rotating plate, and the output shaft of the speed reducer on the axis of the motor and the rotating plate are connected by the arm. The rotation of the output shaft of the speed reducer is transmitted to the rotating plate via the arm. In this way, the rotating plate can be rotated by the motor, and the space problem is considerably improved.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】この場合、モータや、
減速器やエンコーダは固定のベース上に配置されるが、
ディスプレイやスピーカ及びカメラなどは回転テーブル
の上に配置されている。ディスプレイやスピーカ及びカ
メラなどは人間の顔の役割を果たす部材であり、回転テ
ーブルの上に比較的にかたまって配置される。このため
に、回転板の上の重量が局部的に偏り、重量バランスが
崩れて滑らかな回転ができないという問題がある。特
に、回転速度が上がってくると装置が振動してしまう問
題がある。
In this case, a motor,
The reducer and encoder are placed on a fixed base,
A display, a speaker, a camera, and the like are arranged on a rotary table. A display, a speaker, a camera, and the like are members that play the role of a human face, and are disposed relatively collectively on a rotary table. For this reason, there is a problem that the weight on the rotating plate is locally biased, the weight balance is lost, and smooth rotation is not possible. In particular, there is a problem that the apparatus vibrates when the rotation speed increases.
【0006】さらに、モータやエンコーダ、並びにディ
スプレイやスピーカ及びカメラなどの電気部品からケー
ブルが延びる。モータとエンコーダは回転しないので、
モータやエンコーダから延びるケーブルはそのまま下方
に延ばすことができる。しかし、回転板上のディスプレ
イやスピーカ及びカメラなどの電気部品から延びるケー
ブルは、1つの束に束ねられ、ある電気部品の頂部から
中央のモータへアーチ状に渡され、モータ及びエンコー
ダ等の固定部品に沿って下方に延びる。この場合、ケー
ブルを束ねてアーチ状にして装置中央に通す方法では、
回転板の回転に伴って、ケーブルが固定されている根元
の部分がひねられてしまい、捩じれ応力がかかり、ケー
ブルの寿命に大きな影響を与える。このため、装置全体
の信頼性の低下を招くことになる。また、ケーブルの通
し方もモータやブロック等にしばりつけながら下方へ通
している。ケーブルを通すところを一つ一つ考えながら
作業しなければならない。もちろんメンテナンス上の問
題も出てくる。
In addition, cables extend from electrical components such as motors and encoders and displays, speakers and cameras. Since the motor and encoder do not rotate,
The cable extending from the motor or the encoder can be extended downward as it is. However, cables extending from electric components such as a display, a speaker, and a camera on a rotating plate are bundled into one bundle, passed from the top of an electric component to a central motor in an arch shape, and fixed components such as a motor and an encoder. Extends downward along. In this case, in the method of bundling cables and making them into an arch shape and passing them through the center of the device,
With the rotation of the rotating plate, the root portion where the cable is fixed is twisted, and torsional stress is applied, which greatly affects the life of the cable. For this reason, the reliability of the entire device is reduced. Also, the cable is passed downward while being fixed to a motor, a block, or the like. You have to think about where to put the cables. Of course, there will be maintenance issues.
【0007】本発明の目的は、モータの配置のためのス
ペースの問題を解決でき、且つ回転板がスムーズに回転
できるようにしたロボットの首振り回転機構を提供する
ことである。本発明の他の目的は、モータ及びエンコー
ダ並びにディスプレイやスピーカ及びカメラなどの電気
部品から延びるケーブルが捩じれないようにしたロボッ
トの首振り回転機構を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a robot swinging mechanism capable of solving the problem of space for arranging a motor and enabling a rotating plate to rotate smoothly. Another object of the present invention is to provide a robot swiveling mechanism in which cables extending from electric parts such as a motor and an encoder and a display, a speaker and a camera are not twisted.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明によるロボットの
首振り回転機構は、回転可能に設けられた回転板と、該
回転板に取り付けられたモータと、該回転板上に位置し
且つ該モータによって駆動される第1のギアと、固定的
に配置され且つ該第1のギアと係合する第2のギアとを
備え、該回転板は該モータの駆動力によって該第1のギ
アを介して該第2のギアの回りを回転することができる
ようになっていることを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a pivoting and rotating mechanism for a robot, comprising: a rotating plate rotatably provided; a motor mounted on the rotating plate; And a second gear fixedly disposed and engaged with the first gear, wherein the rotating plate is driven by the driving force of the motor through the first gear. Thus, the second gear can be rotated around the second gear.
【0009】この構成によれば、回転運動する回転板上
にモータとモータコントローラ、及びエンコーダ等の回
転駆動手段と、ディスプレイや、カメラや、あるいはそ
の他の例えばスピーカが搭載されている。回転板は、モ
ータにつながる第1のギアを介して第2のギアの回りを
回転し、カメラにより周囲の状況を、マイクにより音声
状況を認識しながら、ディスプレイにより映像情報を、
スピーカにより音声を出力する。これらの部材は、回転
板上に重量のバランスよく配置され、回転板はスムーズ
に回転することができる。しかも、モータを回転板の外
側に配置する必要がないので、余分なスペースを必要と
しない。
According to this configuration, a motor, a motor controller, a rotary drive unit such as an encoder, a display, a camera, or another speaker, for example, are mounted on a rotating plate that rotates. The rotating plate rotates around the second gear via the first gear connected to the motor, and recognizes the surrounding situation by the camera, the voice situation by the microphone, and the video information by the display.
Sound is output from the speaker. These members are arranged on the rotating plate with good weight balance, and the rotating plate can rotate smoothly. In addition, there is no need to arrange the motor outside the rotating plate, so that no extra space is required.
【0010】上記構成とともに、以下の特徴を備えるこ
とができる。該第2のギアの内側には筒が配置され、該
回転板上に配置されたモータを含む電気部品に接続され
たケーブルが該筒の上部から該筒の内部に通される。モ
ータとモータコントローラ、及びエンコーダ等の回転駆
動手段を回転板上に配置したので、第2のギアの内側の
スペースが空き、このスペースにケーブルを通すための
筒を配置することができる。各部品から延びるケーブル
はこの筒に通され、回転運動によるケーブルの捩じれが
小さくなる。ベースは、回転板の支持部材の取り付け穴
とケーブルを通す穴だけが必要になり、非常に簡単にな
る。
In addition to the above configuration, the following features can be provided. A cylinder is arranged inside the second gear, and a cable connected to an electric component including a motor arranged on the rotating plate is passed through the inside of the cylinder from an upper part of the cylinder. Since the motor, the motor controller, and the rotary drive means such as the encoder are arranged on the rotating plate, a space inside the second gear is vacant, and a tube for passing a cable can be arranged in this space. The cable extending from each component is passed through this tube, and the twist of the cable due to the rotational movement is reduced. The base is very simple, requiring only mounting holes for the support members of the rotating plate and holes for passing cables.
【0011】該筒の上部に該筒に対して回転可能に回転
リングを設けた。こうすれば、各部品から延びるケーブ
ルは各部品とともに回転するので、ケーブル間のからみ
などが生じない。該回転リングにケーブル固定用の手段
が配置される。全てのケーブルは回転によるずれをなく
すために筒の上部で一旦固定され、該筒を通してその下
方に出す。こうすれば、ケーブルの処理方法が簡単であ
り、しかも装置内部で捩じれを吸収しているので、装置
外へ出たケーブルの配線を安定して行える。
A rotary ring is provided on the upper part of the cylinder so as to be rotatable with respect to the cylinder. In this case, the cable extending from each component rotates together with each component, so that no entanglement between cables occurs. Means for fixing the cable are arranged on the rotating ring. All cables are fixed once at the top of the tube to eliminate any slippage due to rotation and exit through the tube below. In this case, the method for treating the cable is simple, and since the twist is absorbed inside the apparatus, the cable can be stably wired out of the apparatus.
【0012】該モータはエンコーダ付きモータであり、
さらに該モータのエンコーダとは別のエンコーダを有す
る。このように、エンコーダ付きモータによりモータの
回転制御を行い、別のエンコーダで装置の回転角度を計
測することにより、安定した回転運動を実現する。
[0012] The motor is a motor with an encoder,
Furthermore, it has an encoder different from the encoder of the motor. As described above, the rotation of the motor is controlled by the motor with the encoder, and the rotation angle of the device is measured by another encoder, thereby realizing stable rotation.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例によるロボ
ットの首振り回転機構をもったロボットを示す斜視図で
ある。ロボット10は、ロボット本体部分12と、ヘッ
ド部分14とを有する。ヘッド部分12はベース16に
回転可能に取り付けられ、ベース16はロボット本体部
分12に固定されている。本発明の首振り回転機構はベ
ース16とヘッド部分14とからなる。
FIG. 1 is a perspective view showing a robot having a swinging rotation mechanism of a robot according to an embodiment of the present invention. The robot 10 has a robot body 12 and a head 14. The head portion 12 is rotatably mounted on a base 16, and the base 16 is fixed to the robot body portion 12. The swinging rotation mechanism of the present invention includes a base 16 and a head portion 14.
【0014】ロボット本体部分12は図示しない移動手
段(例えば走行輪や走行足など)を有し、図示しない軌
道に沿ってあるいは遠隔操作に従って移動可能である。
ロボット本体部分12は例えばロボットハンド18及び
物品収納部20を有し、ロボットハンド18を使用して
物品22を物品収納部20に積み込み、あるいは物品2
2を物品収納部20から下ろすことができる。
The robot body 12 has moving means (not shown) (for example, running wheels and running feet) and can move along a track (not shown) or by remote control.
The robot body 12 has, for example, a robot hand 18 and an article storage unit 20, and loads the articles 22 into the article storage unit 20 using the robot hand 18, or
2 can be lowered from the article storage unit 20.
【0015】ヘッド部分14は、情報を提示するディス
プレイ24と、情報入力用カメラ26と、音声出力用ス
ピーカ28とを有する。さらに音声入力用マイク30が
ベース16に取り付けられている。ディスプレイ24
と、カメラ26と、スピーカ28とは、ヘッド部分14
の正面部分(顔の部分)に配置され、ヘッド部分14は
カバー32で覆われている。
The head section 14 has a display 24 for presenting information, a camera 26 for inputting information, and a speaker 28 for outputting sound. Further, a voice input microphone 30 is attached to the base 16. Display 24
, Camera 26, and speaker 28,
The head portion 14 is covered with a cover 32.
【0016】図2は図1のヘッド部分14の正面部分を
示す正面図である。ディスプレイ24と、カメラ26
と、スピーカ28とは門形の実装フレーム34に配置さ
れている。ディスプレイ24は実装フレーム34の中央
に位置し、5台のカメラ26はディスプレイ24の両側
及び上部に位置し、2台のスピーカ28はディスプレイ
24の両側に位置している。4台のマイク30はベース
16の正面と後面及び両側に配置されている。
FIG. 2 is a front view showing a front portion of the head portion 14 of FIG. Display 24 and camera 26
And the speaker 28 are arranged on a gate-shaped mounting frame 34. The display 24 is located at the center of the mounting frame 34, five cameras 26 are located on both sides and an upper part of the display 24, and two speakers 28 are located on both sides of the display 24. The four microphones 30 are arranged on the front, rear, and both sides of the base 16.
【0017】ディスプレイ24はタッチパネルとして形
成されており、人がタッチパネルの表示の一部をタッチ
することにより情報を入力することができる。ディスプ
レイ24と、カメラ26と、スピーカ28と、マイク3
0とによって、ヘッド部分14は目の前にいる人と会話
及び情報の交換を行うことができる。これらの会話及び
情報の交換は、無線等の手段によって図示しない遠隔の
部位にあるセンターに送られる。
The display 24 is formed as a touch panel, and allows a person to input information by touching a part of the display on the touch panel. Display 24, camera 26, speaker 28, microphone 3
A value of 0 allows the head section 14 to communicate and exchange information with the person in front of him. These conversations and information exchange are sent to a center located at a remote site (not shown) by means such as wireless communication.
【0018】図3はベース16を示す平面図である。ベ
ース16は平坦な板材であり、短辺に沿った中央部に貫
通穴36を有し、貫通穴36の周囲に取り付け穴38を
有する。図4は図1のカバー32を取り外したヘッド部
分14を示す平面図である。実装フレーム34が貫通穴
36の前方に位置に配置される。そして、実装フレーム
34及び次に述べる部材が貫通穴36の周りに配置され
ている。すなわち、モータブロック40、モータコント
ローラ42、エンコーダ44、カメラ信号分配器及びス
ピーカ制御基板46、カメラ基板48、及びファン50
がある。貫通穴36の周りに配置されている。
FIG. 3 is a plan view showing the base 16. The base 16 is a flat plate material, has a through hole 36 at the center along the short side, and has a mounting hole 38 around the through hole 36. FIG. 4 is a plan view showing the head portion 14 with the cover 32 of FIG. 1 removed. The mounting frame 34 is arranged at a position in front of the through hole 36. The mounting frame 34 and the members described below are arranged around the through hole 36. That is, the motor block 40, the motor controller 42, the encoder 44, the camera signal distributor and speaker control board 46, the camera board 48, and the fan 50
There is. It is arranged around the through hole 36.
【0019】また、図4には回転板52及びケーブル挿
通用円筒54が示されている。回転板52はリング状の
板である。実装フレーム34、モータユニット40、モ
ータコントローラ42、エンコーダ44、カメラ信号分
配器及びスピーカ制御基板46、カメラ基板48、及び
ファン50は、回転板52に重量のバランスよく配置さ
れる。すなわち、これらの部材の重量が回転板52の全
周に沿ってバランスよく分布するようになっている。
FIG. 4 shows a rotating plate 52 and a cable insertion cylinder 54. The rotating plate 52 is a ring-shaped plate. The mounting frame 34, the motor unit 40, the motor controller 42, the encoder 44, the camera signal distributor and speaker control board 46, the camera board 48, and the fan 50 are arranged on the rotating plate 52 with good weight balance. That is, the weights of these members are distributed in a well-balanced manner along the entire circumference of the rotating plate 52.
【0020】ケーブル挿通用円筒54は貫通穴36の上
に貫通穴36に対して共軸上に配置され、上記した電気
部材から延びるケーブルをケーブル挿通用円筒54及び
貫通穴36を通ってロボット本体部分12に引き出すこ
とができるようになっている。また、回転板52の内縁
部には検出突起片55が設けられている。一方、第1の
センサ56及び第2のセンサ58が配置され、さらに、
第1のメカストッパ60及び第2のメカストッパ62が
配置されている。
The cable insertion cylinder 54 is disposed on the through-hole 36 and coaxially with the through-hole 36, and the cable extending from the above-mentioned electric member is passed through the cable insertion cylinder 54 and the through-hole 36 and the robot main body. It can be pulled out to the part 12. A detection projection 55 is provided on the inner edge of the rotating plate 52. On the other hand, a first sensor 56 and a second sensor 58 are arranged, and
A first mechanical stopper 60 and a second mechanical stopper 62 are arranged.
【0021】図5は図4の線V−Vに沿った断面図であ
る。図6は図5の支持部材及び回転駆動部材の分解斜視
図である。図6の部材は簡略化して示されている。図5
及び図6を参照すると、環状の内フランジ64がベース
16にねじ66によって固定される。環状の外フランジ
68がベアリング70を介して内フランジ64に取り付
けられる。回転板52は外フランジ68に取り付けら
れ、従って、回転板52はベース16に対して回転可能
である。
FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. FIG. 6 is an exploded perspective view of the support member and the rotation drive member of FIG. The components of FIG. 6 are shown in a simplified manner. FIG.
Referring to FIG. 6 and FIG. 6, an annular inner flange 64 is fixed to the base 16 by screws 66. An annular outer flange 68 is attached to the inner flange 64 via a bearing 70. The rotating plate 52 is attached to the outer flange 68, so that the rotating plate 52 is rotatable with respect to the base 16.
【0022】モータユニット40は回転板52に取り付
けられている。図7はモータユニット40を示してい
る。図5及び図7において、モータユニット40は、エ
ンコーダ71付きモータ72と、減速器74と、減速器
74の出力軸に取り付けられた第1のギア76とを有す
る。これらの部品はモータブロック75に取りつけられ
ている。一方、図5及び図6に示されるように、第2の
ギア78が内フランジ64の頂部にねじ80によって固
定され、第1のギア76は第2のギア78に係合する。
内フランジ64、外フランジ68、ベアリング70、及
び第2のギア78は、ケーブル挿通用円筒54は貫通穴
36に対して共軸上に配置されている。
The motor unit 40 is mounted on a rotating plate 52. FIG. 7 shows the motor unit 40. 5 and 7, the motor unit 40 has a motor 72 with an encoder 71, a speed reducer 74, and a first gear 76 attached to an output shaft of the speed reducer 74. These parts are mounted on the motor block 75. On the other hand, as shown in FIGS. 5 and 6, the second gear 78 is fixed to the top of the inner flange 64 by the screw 80, and the first gear 76 is engaged with the second gear 78.
The inner flange 64, the outer flange 68, the bearing 70, and the second gear 78 are arranged such that the cable insertion cylinder 54 is coaxial with the through hole 36.
【0023】第2のギア78は固定の大きなリングギア
であり、第1のギア76は第2のギア78に沿って動く
小さな可動ギアである。従って、モータ72を駆動する
と、第1のギア76が回転し、第1のギア76は第2の
ギア78に沿って動きながら、回転板52を回転させ
る。なお、図7において、ケーブル82がモータ72か
ら上向きに延びている。
The second gear 78 is a fixed large ring gear, and the first gear 76 is a small movable gear that moves along the second gear 78. Therefore, when the motor 72 is driven, the first gear 76 rotates, and the first gear 76 rotates along with the second gear 78 while rotating the rotating plate 52. In FIG. 7, a cable 82 extends upward from the motor 72.
【0024】図5にはさらに回転板52の内縁部に設け
られた検出突起片55及び第2のセンサ58が示されて
いる。第1及び第2のセンサ56、58は固定の位置に
配置され光透過型のセンサであり、検出突起片55の下
向き舌片が第1及び第2のセンサ56、58の光進路を
遮断することにより、回転板52が所定の限界位置に達
したことを検出する。図示しない制御手段は、回転板5
2が第1及び第2のセンサ56、58によって定められ
る角度範囲(例えば120度)内で回転されるようにモ
ータ72を制御する。この検出突起片55はさらに第1
及び第2のメカストッパ60、62と当接するように配
置されている。第1及び第2のメカストッパ60、62
は回転板52が第1及び第2のセンサ56、58によっ
て定められる角度範囲よりも少し大きい角度範囲(例え
ば135度)内で回転されるのを許容する。すなわち、
回転板52が第1及び第2のセンサ56、58によって
定められる角度範囲を越えて回転する場合に、検出突起
片55が第1及び第2のメカストッパ60、62のいず
れかに当接して、モータ72が暴走するのを防止する。
FIG. 5 further shows a detection projection 55 and a second sensor 58 provided on the inner edge of the rotating plate 52. The first and second sensors 56 and 58 are light-transmitting sensors disposed at fixed positions, and the downward tongues of the detection protrusion 55 block the light paths of the first and second sensors 56 and 58. Thus, it is detected that the rotating plate 52 has reached the predetermined limit position. The control means (not shown) includes the rotating plate 5
The motor 72 is controlled such that the motor 2 is rotated within an angle range (for example, 120 degrees) defined by the first and second sensors 56 and 58. The detection projection 55 is further attached to the first
And the second mechanical stoppers 60 and 62. First and second mechanical stoppers 60, 62
Allows the rotating plate 52 to be rotated within an angle range slightly larger than the angle range defined by the first and second sensors 56, 58 (eg, 135 degrees). That is,
When the rotating plate 52 rotates beyond the angle range defined by the first and second sensors 56 and 58, the detection protrusion 55 contacts one of the first and second mechanical stoppers 60 and 62, The motor 72 is prevented from running away.
【0025】図8及び図9はケーブル挿通用円筒54及
び実装フレーム34を示している。実装フレーム34は
回転板52に固定される。ケーブル挿通用円筒54は第
2のギア78の内側にあってブラケット86及びねじ8
8によってベース16に固定される。図7に示したモー
タ72から延びるケーブル82、及びその他の電気部材
(例えばディスプレイ24、カメラ26、スピーカ2
8、モータブロック40のモータ72及びエンコーダ、
モータコントローラ42、エンコーダ44、カメラ信号
分配器及びスピーカ制御基板46、カメラ基板48、及
びファン50)から延びるケーブル82は、それぞれの
部材の上方位置からケーブル挿通用円筒54の頂部を跨
いでケーブル挿通用円筒54内へ通される。ケーブル8
2はケーブル挿通用円筒54及びベース16の貫通項3
6を通ってロボット本体部分12へ延びる。従って、各
ケーブル82を束ねたり、どこかに縛ったり、何かの部
材に沿わせたりする必要がない。
FIGS. 8 and 9 show the cable insertion cylinder 54 and the mounting frame 34. FIG. The mounting frame 34 is fixed to the rotating plate 52. The cable insertion cylinder 54 is located inside the second gear 78 and includes a bracket 86 and a screw 8.
It is fixed to the base 16 by 8. The cable 82 extending from the motor 72 shown in FIG. 7 and other electric members (for example, the display 24, the camera 26, the speaker 2
8, the motor 72 and the encoder of the motor block 40,
The cables 82 extending from the motor controller 42, the encoder 44, the camera signal distributor and speaker control board 46, the camera board 48, and the fan 50) are inserted from above the respective members over the top of the cable insertion cylinder 54. It is passed through the passage cylinder 54. Cable 8
2 is a penetration item of the cable insertion cylinder 54 and the base 16;
6 to the robot body 12. Therefore, there is no need to bundle the cables 82, tie them somewhere, or follow any members.
【0026】回転リング90がケーブル挿通用円筒54
の頂部に回転可能に取り付けられる。回転リング90は
ケーブル挿通用円筒54の頂部に固定された固定フラン
ジ92にベアリング94を介して取り付けられる。回転
リング90にはケーブル固定用のクランパ96が取り付
けられ、各ケーブル82がクランパ96によって回転リ
ング90に固定される。
The rotating ring 90 is connected to the cable insertion cylinder 54.
Is rotatably mounted on top of the. The rotating ring 90 is attached via a bearing 94 to a fixing flange 92 fixed to the top of the cable insertion cylinder 54. A cable fixing clamper 96 is attached to the rotating ring 90, and each cable 82 is fixed to the rotating ring 90 by the clamper 96.
【0027】このように、ケーブル挿通用円筒54を設
けることより、回転板52の回転運動によるケーブル8
2の捩じれを吸収しつつ、ケーブル82を引き出すこと
ができる。ケーブル82をクランパ96によって回転リ
ング90に一旦固定してから、円筒54を通して装置の
下に出すため、ケーブル82のずれによるケーブル同志
の摩擦や、円筒上部との摩擦によるケーブルの損傷がな
い。全てのケーブル82を中央にまとめ、円筒54に落
としこむ方式はケーブル毎の配線経路を設ける必要がな
い。しかも装置内部で捩じれを全て吸収できるため、装
置外に出たケーブルに回転運動によるねじれの影響がな
く、配線を安定して行える。
As described above, by providing the cable insertion cylinder 54, the cable 8 due to the rotational movement of the rotating plate 52 is provided.
The cable 82 can be pulled out while absorbing the twist of FIG. Since the cable 82 is once fixed to the rotating ring 90 by the clamper 96, and then pulled out of the apparatus through the cylinder 54, there is no friction between the cables due to the displacement of the cable 82 or damage to the cable due to friction with the upper part of the cylinder. In a system in which all the cables 82 are collected at the center and dropped into the cylinder 54, it is not necessary to provide a wiring path for each cable. In addition, since all the twists can be absorbed inside the device, the cable that has exited the device is not affected by the twist due to the rotational motion, and the wiring can be stably performed.
【0028】以上の構成において、回転運動する回転板
52上に、モータ72とモータコントローラ42、及び
エンコーダ等の回転駆動手段、並びに、情報を提示する
ディスプレイ24や、音声出力用のスピーカ28や、情
報入力用のカメラ26を配置し、音声認識用のマイク3
0をベース16の周囲に配置している。また、円板52
上に、モータ72に接続された減速器74や、モータ内
蔵のエンコーダとは別のエンコーダ44や、カメラ信号
分配器及びスピーカ制御基板46等が配置される。
In the above construction, the motor 72, the motor controller 42, the rotary driving means such as the encoder, the display 24 for presenting information, the speaker 28 for audio output, A camera 26 for information input is arranged, and a microphone 3 for voice recognition is provided.
0 is arranged around the base 16. The disk 52
Above, a speed reducer 74 connected to the motor 72, an encoder 44 different from an encoder with a built-in motor, a camera signal distributor and a speaker control board 46, and the like are arranged.
【0029】モータについているエンコーダを使用して
モータ72の回転制御、加速度の制御を行い、また装置
の回転の精度を高くするために、別に設けたエンコーダ
44で回転板52の回転量を検出している。このエンコ
ーダ44は、バックラッシュの少ないギアを介して第2
のギア78にくみこまれていて、モータ72についてい
るエンコーダの回転量と比較し、装置の回転量を修正す
るために用いられる。こうして、装置の回転制御を安定
して行える。
An encoder provided on the motor controls the rotation and acceleration of the motor 72, and the encoder 44 provided separately detects the amount of rotation of the rotating plate 52 in order to improve the rotation accuracy of the apparatus. ing. This encoder 44 is connected to the second gear via a gear with low backlash.
And is used to correct the amount of rotation of the apparatus by comparing the amount of rotation of the encoder with respect to the motor 72. Thus, the rotation control of the apparatus can be stably performed.
【0030】モータ72についているエンコーダは第1
のギア76と減速器74のバックラッシュ、モータ72
の機械的な誤差、モータ72の回転に伴うトルクが第1
のギア76に作用するため、駆動系の捩じれによる誤差
も累積される。しかし、別に設けたエンコーダ44は歯
車を2枚重ねてばねで第2のギア78を挟みこむバック
ラッシュレスギアを使用しており、機械的な誤差を最小
にしている。バックラッシュレスギアには、回転に伴う
トルクが作用しないために、捩じれによる誤差が少な
い。
The encoder attached to the motor 72 is the first
Backlash of gear 76 and reducer 74, motor 72
Mechanical error, the torque accompanying the rotation of the motor 72 is the first
, The error due to the torsion of the drive system is also accumulated. However, the separately provided encoder 44 uses a backlashless gear in which two gears are stacked and the second gear 78 is sandwiched by a spring, thereby minimizing mechanical errors. The backlash-less gear does not receive torque due to rotation, so that there is little error due to torsion.
【0031】このエンコーダ44はバッテリでバックア
ップされているため、何らかの原因で装置の電源が切れ
てしまった場合でも、装置は自分の回転位置を覚えてい
るため、装置を復旧させた後の原点出しをする必要がな
く、止まった位置から再び回転を開始することができ
る。
Since the encoder 44 is backed up by a battery, even if the power of the apparatus is cut off for some reason, since the apparatus remembers its own rotational position, the home search after restoring the apparatus is performed. The rotation can be restarted from the stopped position without having to perform the operation.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モータ及びその他の部材を回転板上にバランスよく配置
し、回転板が滑らかな回転ができる。ケーブル挿通用の
筒を設けることによって、ケーブルの捩じれがないロボ
ットの首振り回転機構を得ることができる。広い範囲の
回転域をもち、滑らかで高速回転が可能な、コンパクト
な構造で、信頼性の高いロボットの首振り回転機構を得
ることができる。
As described above, according to the present invention,
The motor and other members are arranged on the rotating plate in a well-balanced manner, so that the rotating plate can rotate smoothly. By providing the cable insertion tube, it is possible to obtain a robot swinging rotation mechanism without twisting of the cable. It is possible to obtain a highly reliable robot swinging rotation mechanism with a compact structure having a wide range of rotation, smooth rotation at a high speed, and a compact structure.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の実施例によるロボットの首振り回転機
構をもったロボットを示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a robot having a robot swinging rotation mechanism according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のヘッド部分(首振り回転機構)の正面部
分を示す正面図である。
FIG. 2 is a front view showing a front portion of a head portion (a swing rotation mechanism) of FIG. 1;
【図3】図1のヘッド部分のベースを示す平面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view showing a base of a head part of FIG. 1;
【図4】図1のカバーを取り外したヘッド部分を示す平
面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a head portion from which a cover of FIG. 1 is removed.
【図5】図4の線V−Vに沿った断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 4;
【図6】図5の支持部材及び回転駆動部材の分解斜視図
である。
FIG. 6 is an exploded perspective view of the support member and the rotation drive member of FIG.
【図7】図4のモータブロックの側面図である。FIG. 7 is a side view of the motor block shown in FIG. 4;
【図8】図4の矢印VIII から見た側面図である。FIG. 8 is a side view as viewed from the arrow VIII in FIG. 4;
【図9】図4のケーブル挿通用円筒を示す断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view showing the cable insertion cylinder of FIG. 4;
【符号の説明】[Explanation of symbols]
14…ヘッド部分 16…ベース 24…ディスプレイ 26…カメラ 28…スピーカ 30…マイク 40…モータユニット 42…モータコントローラ 44…エンコーダ 52…回転板 54…ケーブル挿通用円筒 72…モータ 74…減速器 76…第1のギア 78…第2のギア 82…ケーブル 90…回転リング 96…クランパ DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... Head part 16 ... Base 24 ... Display 26 ... Camera 28 ... Speaker 30 ... Microphone 40 ... Motor unit 42 ... Motor controller 44 ... Encoder 52 ... Rotating plate 54 ... Cable insertion cylinder 72 ... Motor 74 ... Reducer 76 ... 1st gear 78 ... second gear 82 ... cable 90 ... rotating ring 96 ... clamper
フロントページの続き Fターム(参考) 3F060 AA01 CA12 CA14 GA05 GA13 GB21 GC01 GC03 GD06 GD14 HA02 HA05 Continued on the front page F term (reference) 3F060 AA01 CA12 CA14 GA05 GA13 GB21 GC01 GC03 GD06 GD14 HA02 HA05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 回転可能に配置された回転板と、該回転
    板に取り付けられたモータと、該回転板上に位置し且つ
    該モータによって駆動される第1のギアと、固定的に配
    置され且つ該第1のギアと係合する第2のギアとを備
    え、該回転板は該モータの駆動力によって該第1のギア
    を介して該第2のギアの回りを回転することができるよ
    うになっていることを特徴とするロボットの首振り回転
    機構。
    1. A rotating plate rotatably arranged, a motor mounted on the rotating plate, a first gear located on the rotating plate and driven by the motor, fixedly arranged. And a second gear engaged with the first gear, wherein the rotating plate can rotate around the second gear via the first gear by a driving force of the motor. A robot's swinging rotation mechanism, characterized in that:
  2. 【請求項2】 該第2のギアの内側には筒が配置され、
    該回転板上に配置されたモータを含む電気部品に接続さ
    れたケーブルが該筒の上部から該筒の内部に通されるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のロボットの首振り回転
    機構。
    2. A cylinder is arranged inside the second gear,
    The mechanism according to claim 1, wherein a cable connected to an electric component including a motor disposed on the rotating plate is passed through the inside of the cylinder from an upper part of the cylinder.
  3. 【請求項3】 該筒の上部に該筒に対して回転可能に回
    転リングを設けたことを特徴とする請求項2に記載のロ
    ボットの首振り回転機構。
    3. The mechanism according to claim 2, wherein a rotation ring is provided above the cylinder so as to be rotatable with respect to the cylinder.
  4. 【請求項4】 該回転リングにケーブル固定用の手段が
    配置されることを特徴とする請求項3に記載のロボット
    の首振り回転機構。
    4. The mechanism according to claim 3, wherein a cable fixing means is disposed on the rotating ring.
  5. 【請求項5】 該モータはエンコーダ付きモータであ
    り、さらに該モータのエンコーダとは別のエンコーダを
    有することを特徴とする請求項1に記載のロボットの首
    振り回転機構。
    5. The mechanism according to claim 1, wherein the motor is a motor with an encoder, and further includes an encoder different from the encoder of the motor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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