JP2015054375A - ロボットの手首装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、力覚センサの近傍の配線群に余長が発生することを抑制し、手部に作用した荷重をより正確に計測することができるロボットの手首装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係るロボットの手首装置は、第１フレーム１０と、第２フレーム３０と、貫通孔５７を有する力覚センサ５２と、第３固定部５３とを備え、第１フレーム１０は、側壁部の内面１８、１９と駆動源４０との間に配線群Ｈが上下方向に延在し、第３固定部５３は、配線群Ｈが駆動源４０と側壁部の内面１８、１９との間に向かって真っ直ぐ延在するように配線群Ｈを上下方向に対し傾斜して固定し、配線群Ｈには曲げ部Ｒが形成され、第２フレーム３０の回動により第３固定部５３が配線群Ｈを押し上げて、配線群Ｈの曲げ部Ｒが第１フレーム１０の内面１８、１９に当接する方向に膨出することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、ロボットの手部が下腕部に対して折れ曲がる動作を行うことができるロボットの手首装置に関する。

近年、人間を模倣したロボットの研究開発が種々行われている。
例えば、人間の手首を模倣したロボットの手首装置は、駆動源を収容するとともに下腕部側に設けられた第１フレームと、第１フレームに回動自在に支持されて手部側に設けられた第２フレームと、を備えている。そして、駆動源の駆動力により第２フレームが回動することで、第２フレームの先端側に設けられた手部が下腕部に対して折れ曲がる動作を実行できるように構成されている。
また、従来技術のロボットの手首装置では、第２フレームに力覚センサが設けられ、手部に作用した荷重を計測できるように構成されている。

また、下記特許文献１のロボットの手首装置では、第２フレーム側に、下腕部と手部を結ぶ上下方向に貫通する貫通孔が設けられた円環状の力覚センサと、貫通孔内に嵌め込まれた略円筒状の配線・配管支持部材と、が設けられている。そして、下腕部から手部まで亘って延在する多数の配線や配管（以下、総称して「配線群」という。）が配線・配管支持部材の内部空間内に配索され、配線群が第２フレームの外部に露出しないように構成されている。
一方で、第１フレーム側では、駆動源と第１フレームの側壁部の内面との間に配線群が配索され、配線群が手首装置の外部に露出しないように構成されている。

さらに、下記特許文献１の配線・配管支持部材では、第２フレーム側から第１フレーム側に向かって延在する配線群を力覚センサの貫通孔の延長線上に向かって、言い換えれば、第１フレーム内の駆動源に向かって延出するように配線群を結束部材で固定している。そのため、配線群は、配線・配管支持部材に支持される部分よりも上方側に、駆動源と第１フレームの側壁部の内面との間を通るために湾曲する湾曲部が生じている。

特開２０１３−９４９３９号公報

しかしながら、従来技術の配線・配管支持部材では、第２フレームの回動により配線・配管支持部材が配線群を上方へ押し上げた場合、湾曲部が外側に大きく膨出してしまい、力覚センサの近傍の配線群に余長が生じる可能性があった。そして、力覚センサの近傍の配線群に余長が発生すると不要な干渉値が発生し、その干渉値が力覚センサの検出に悪影響を与えることがあった。そのため、力覚センサの近傍の配線群に余長が発生しない構造が望まれていた。

そこで、本発明は、前記する背景に鑑みて創案された発明であって、力覚センサの近傍の配線群に余長が発生することを抑制し、手部に作用した荷重をより正確に計測することができるロボットの手首装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る第１のロボットの手首装置は、下腕部の一側に支持され、駆動源が設けられる筐体の第１フレームと、前記第１フレームに回動自在に支持され、前記駆動源の駆動力により前記第１フレーム周りに回動する第２フレームと、前記下腕部と手部とを結ぶ上下方向に貫通する貫通孔を有し、前記第２フレームとともに回動する力覚センサと、前記第２フレームに設けられ前記第２フレームとともに回動し、前記力覚センサの貫通孔内を挿通する配線群を固定する固定部と、を備え、前記下腕部から手部に亘って延在する前記配線群が前記第１フレームと前記第２フレームと前記力覚センサとを挿通するロボットの手首装置であって、前記第１フレームは、上壁部に形成された上部開口と下壁部に形成された下部開口を介して上下方向に前記配線群を挿通させるとともに、離間している側壁部の内面と前記駆動源の外面との間に前記配線群を上下方向に延在させ、前記第２フレームは、前記第１フレームの下部開口に対向する開口を介して前記配線群を上下方向に挿通させ、前記固定部は、前記貫通孔と前記駆動源との間で前記配線群を固定しているとともに、前記配線群が前記駆動源の外面と前記側壁部の内面との間に向かって真っ直ぐ延在するように、前記配線群を上下方向に対し傾斜させて固定し、前記配線群は、前記側壁部の内面と前記駆動源の外面との間で上下方向に延在する上下部分と前記固定部に固定されて傾斜して延在する傾斜部分との間に曲げ部が形成され、前記第２フレームの回動により、前記曲げ部が前記第１フレームの側壁部の内面に向かって膨出することを特徴とする。

前記する発明によれば、固定部が配線群を押し上げた場合、略直線状に延在している傾斜部分や上下部分よりも曲げ部が外側に膨出し易くなっている。このため、傾斜部分は外側に向かって膨出することが抑制され、傾斜部分に余長が発生しないようになっている。
また、曲げ部が外側へ膨出することで第１フレームの側壁部の内面に当接するが、固定部の回動により次第に傾斜部分の傾斜角度が小さくなり、曲げ部を押す力の向きが上方となる。このため、第１フレームの内面に当接した曲げ部は、上方に向かって第１フレームの内面に沿って上方に摺動するため、曲げ部に余長が発生しないようになっている。
さらに、上下部分は、曲げ部に持ち上げられて上方に移動するため、上下部分に余長が発生しないようになっている。
このため、力覚センサの近傍に配索された傾斜部分、曲げ部、上下部分に余長が発生することが抑制されており、不要な干渉値の発生を防止することができる。

また、本発明に係るロボットの手首装置は、前記固定部が、前記貫通孔よりも上方で前記上下方向に直交する横方向に延在して前記貫通孔を跨ぐ第１跨ぎ部と、前記第１跨ぎ部の上方に間隔を空けながら前記第１跨ぎ部に平行に配置された第２跨ぎ部と、を備え、前記配線群は、前記第１跨ぎ部と前記第２跨ぎ部との間に挿通されて前記第１跨ぎ部と前記第２跨ぎ部との間で挟持されていることが好ましい。

前記する構成を備えるロボットの手首装置によれば、配線群が第１跨ぎ部と第２跨ぎ部とに挟持されるため、結束部材を用いる必要が無い。このため、結束部材による締め付けが強すぎて配線群を破損するおそれや、結束部材による締め付けが弱すぎて配線群が固定されないというおそれがない。

また、本発明に係るロボットの手首装置は、前記配線群の一部が、前記第１跨ぎ部と前記第２跨ぎ部との一方の間から挿通され、前記配線群の他部が、前記第１跨ぎ部と前記第２跨ぎ部との他方の間から挿通され、前記配線群の一部と前記配線群の他部とが固定部で交差して固定されているが好ましい。

前記する構成を備えるロボットの手首装置によれば、第１跨ぎ部から力覚センサの貫通孔内に向かう配線群を前側と後側とに分けて配索されている。そのため、第１跨ぎ部の前側に配線群の全部を配索した場合に比べ、配線群を貫通孔の中心軸よりに配索することができ、力覚センサの貫通孔の径を小さくできる。

また、前記課題を解決するために、本発明に係る第２のロボットの手首装置は、下腕部の一側に支持され、駆動源が設けられる筐体の第１フレームと、前記第１フレームに回動自在に支持され、前記駆動源の駆動力により前記第１フレーム周りに回動する第２フレームと、前記下腕部と手部とを結ぶ上下方向に貫通する貫通孔を有し、前記第２フレームとともに回動する力覚センサと、前記第２フレームに設けられ前記第２フレームとともに回動し、前記力覚センサの貫通孔内を挿通する配線群を固定する固定部と、を備え、前記下腕部から手部に亘って延在する前記配線群が前記第１フレームと前記第２フレームと前記力覚センサとを挿通するロボットの手首装置であって、前記第１フレームは、上壁部に形成された上部開口と下壁部に形成された下部開口を介して上下方向に前記配線群を挿通させるとともに、離間している側壁部の内面と前記駆動源の外面との間に前記配線群を上下方向に延在させ、前記第２フレームは、前記第１フレームの下部開口に対向する開口を介して前記配線群を上下方向に挿通させ、前記固定部は、前記貫通孔内に嵌められた円筒部と、前記円筒部の下腕部側端面から下腕部が延出し、前記力覚センサよりも下腕部側に突出した一対の突出部と、両端が一対の突出部を貫通して前記貫通孔の中央を跨ぎ、前記配線群を一方側と他方側とに分ける貫通部材と、前記貫通部材の一方側と他方側とに分けられた前記配線群を前記貫通部材とともに締め付ける結束部材と、前記結束部材と前記配線群との間に介在するゴム部材と、を有することを特徴とする。

前記する発明によれば、貫通部材が中央に介在しているため、跨ぎ部を挟んで一方側と他方側に配線群を押し出すこと、言い換えれば、駆動源と第１フレームの内面との間の方に配線群が移動する。このため、配線群において、固定部から上方に延出し、駆動源と第１フレームの内面との間までに延在している部分の曲り具合が低減する。
よって、第２フレームの回動により、固定部が配線群を上方へ押し上げた場合、湾曲している部分が外側に膨出し難くなっており、余長が発生することを抑制できる。
また、ゴム部材が介在しているため、配線群の固定する固定力が向上するとともに、力を結束部材による締め付けが強すぎて配線群を破損するおそれを回避できる。

本願発明に係るロボットの手首装置によれば、手部に作用した荷重をより正確に計測することができる。

第１実施形態に係るロボットの手首装置と下腕部とを示す斜視図である。 第１実施形態に係る配線群の配索経路を示す経路図である。 第１モータを除くロボットの手首装置を示す斜視図である。 図３に示すロボットの手首装置を、第２フレームの回動軸（突出部）を含むように上下方向で切った場合の断面図である。 第１実施形態に係る手部連結部を示す斜視図である。 第１モータが駆動した場合における配線群の配索状態を示す経路図である。 第２モータが駆動した場合の断面図である。 第２実施形態に係る手部連結部を示す斜視図である。 第２実施形態に係る手部連結部を上下方向で切った場合の断面図である。

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張して示すことがある。さらに、以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、説明を適宜省略する。

最初に、実施形態に係るロボットの手首装置１が連結する下腕部２について説明する。
図１に示すように、下腕部２は、人間の下腕を模倣したものであり、上腕部（不図示）に連結する円環状の円環部３と、円環部３の下側に固定された略円筒状のケース部４と、を主に備えている。また、ケース部４には、ケース部４の下端縁から下方に延出する一対の延出部５（図１では１つのみ図示。図４を参照。）が設けられている。

図１、図２に示すように、下腕部２のケース部４内には、円環部３の中央孔３ａを介して、油圧を伝達するための複数の配管Ｈ１（配線群Ｈの一方）が進入している。さらに、ケース部４の側面上部に形成された孔４ａ（特に図２参照。）を介して、電気信号を送るための複数の配線Ｈ２（配線群Ｈの他方）がケース部４内に進入している。なお、図２に示すように、配線Ｈ２は、ケース部４の内周面に設けられた第１固定部４ｂにより固定されている。
ケース部４内に進入している配管Ｈ１と配線Ｈ２とは、図２に示すように、手部まで延在している。以下、配管Ｈ１と配線Ｈ２を総称して配線群Ｈと称する場合がある。なお、配管Ｈ１と配線Ｈ２の本数に関し、図面中で１、２本としているが、本発明は特に配管Ｈ１と配線Ｈ２との本数について制限されない。

図１に示すように、ロボットの手首装置１は、人間の手首を模倣したものであり、下腕部２と手部との間に介在し、手部を手の平側に折り曲げたり、又は手部を左右方向に振ったりなどの動作を行う。
ロボットの手首装置１は、下腕部２の延出部５に回動自在に支持された有底円筒状の第１フレーム１０と、下腕部２のケース部４内に収容された第１モータ２０と、第１フレーム１０の下側に配置された第２フレーム３０と、第１フレーム１０内に収容された第２モータ４０と、第２フレーム３０の下側に固定されて手部が連結される手部連結部５０と、を備える。
なお、上下方向からロボットの手首装置１を見た場合、第１モータ２０の回動軸Ｌ１と第２モータ４０の回動軸Ｌ２とが直交しており、第１モータ２０の回動軸Ｌ１が延びる方向を前後方向と称し、第２モータ４０の回動軸Ｌ２が延びる方向を左右方向と称する。

図３に示すように、第１フレーム１０の外周面の前面側と後面側とには、前方又は後方に突出する円柱の先端に円盤を設けた突出部１１、１１（図３では１つのみ図示。図４を参照。）が設けられている。この突出部１１、１１は下腕部２の延出部５、５が支持され、第１フレーム１０が突出部１１、１１周りに回動自在に構成されている。なお、以下の説明で、第１フレーム１０が突出部１１、１１周りに回動する軸を回動軸Ｌ３と称する。

第１フレーム１０の外周面の上面側には、配線Ｈ２を固定するための第２固定部１７が設けられている。この第２固定部１７は、第１フレーム１０の上面に固定される側面視Ｌ状の金属片１５と、環状を成して配線Ｈ２を金属片１５に括りつける結束部材１６とで構成されている。
この第２固定部１７によれば、第２固定部１７が固定している箇所を基準として、上方側に延在する配線Ｈ２の長さと、下方側（手部側）に延在する配線Ｈ２の長さとが固定される。このため、第１固定部４ｂ（図２参照）と第２固定部１７との間に配索された配線Ｈ２の余長が、第２固定部１７よりも下方側である第２フレーム３０の近傍に移動することが防止される。
また、第２固定部１７は、左右方向に延在するように配線Ｈ２を固定しており、第２固定部１７から右側に延出する配線Ｈ２が、右側に大きく膨出してから第１フレーム１０に進入している。このため、第１フレーム１０よりも上方の配線Ｈ２で余長が発生し、第１フレーム１０内から下方側（手部側）に延在する配線Ｈ２に対して余長が発生しないようになっている。

図４に示すように、第１フレーム１０の内部空間の中央部には、第２モータ４０が配置されているとともに、第１フレーム１０の前壁部の内周面１８と後壁部の内周面１９とが第２モータ４０に対して離間している。そのため、第１フレーム１０内では、第２モータ４０の前後側に、配線群Ｈが上下方向に挿通可能な空間が設けられている。なお、内周面１８と、内周面１９とは平坦な面になっており、配線群Ｈが摺動し易くなっている。

また、第１フレーム１０の上壁部１０ａには、第２モータ４０の前後に設けられた空間に対応するように、２つの上部開口１３が形成されている。そして、２つの上部開口１３を介して第２モータ４０の前側と後側に分かれて配線群Ｈが配索されている。以下、配線群Ｈにおいて、第１フレーム１０の内周面１８、１９と第２モータ４０との間に延在する部分を単に上下部分Ｊという。
さらに、第１フレーム１０の下壁部には下部開口１４が形成されており、第２モータ４０の前側と後側とに分かれて配索された配線群Ｈが下方に向かって延在している。

図１に示すように、第１モータ２０は、第１フレーム１０を回動させるための駆動源である。第１モータ２０の回動軸Ｌ１は、その回動軸Ｌ１に固定された回動リンクアーム２１と、その回動リンクアーム２１に連結して上下動する上下動リンクアーム２２と、を介して、第１フレーム１０の左面に設けられた連結部１２、１２に連結している。そして、第１モータ２０の回動軸Ｌ１が回動すると、上下動リンクアーム１１ｂが上下動し、第１フレーム１０が回動軸Ｌ３周りに回動する。

図３に示すように、第２フレーム３０は、正面視で上方が開放した略コ字状の部材であり、第１フレーム１０の下方に配置された平板状の底部３１と、底部３１の上面右側に設けられた環状のリング部３２と、底部３１の上面左側に設けられて第１フレーム１０の右側に配置された円盤部３３とで構成されている。
底部３１は、手部連結部５０を固定するための部位であり、手部連結部５０を固定するボルトが貫通する複数の孔（不図示）が設けられている。また、底部３１の中央部には、上下方向に貫通する孔３１ａが形成されており、第１フレーム１０の下方に延在する配線群Ｈが底部３１の孔３１ａを介して下方側に延在している。
リング部３２は、第１フレーム１０の外周面に形成された図示しない溝に外嵌され、第２フレーム３０が第１フレーム１０に回動自在に支持されている。

第２モータ４０は、第２フレーム３０を回動させるための駆動源である。なお、実施形態に係る第２モータ４０が特許請求の範囲中の「駆動源」に相当する構成である。
図２に示すように、第２モータ４０の回動軸Ｌ２は、第１フレーム１０を貫通して第１フレーム１０よりも右側に延出し、第２フレーム３０の円盤部３３に連結している。そのため、第２モータ４０が回動すると、第２フレーム３０が回動軸Ｌ２（図２参照）周りに回動するようになっている。

図４、図５に示すように、手部連結部５０は、第２フレーム３０と図示しない手部とを連結するためのものである。手部連結部５０は、第２フレーム３０の底部３１の下面に固定される円環状のセンサ支持部５１と、センサ支持部５１の下面に固定されセンサ支持部５１と同心である円環状の力覚センサ５２と、センサ支持部５１の上面に固定された第３固定部５３とを備えている。なお、実施形態に係る第３固定部５３が特許請求の範囲中の「固定部」に相当する構成である。
センサ支持部５１は、略円盤状の部材であり、図示しないボルトにより第２フレーム３０に固定されて第２フレーム３０とともに回動する。

図４に示すように、力覚センサ５２は、上下方向に貫通する貫通孔５７を有する内環部５４と、外環部５５と、内環部５４と外環部５５と間で周方向に配設された複数のひずみ部５６とで構成されている。
内環部５４は、図示しないボルトにより、センサ支持部５１の下側に固定されている。また、外環部５５は、外周側に設けられたフランジ５５ａを介して図示しない手部が連結されている。そして、手部に作用した荷重により外環部５５が移動することでひずみ部５６がひずみ、その歪量を検出することで手部に作用した荷重の大きさ、向きを検出するようになっている。

図５に示すように、第３固定部５３は、力覚センサ５２の貫通孔５７の前後側に配置されてセンサ支持部５１の上面に固定される一対の固定部６０、６０と、固定部６０、６０間に介在して上方に延出する一対の延出部６１、６１と、貫通孔５７を跨ぐように左右方向に延びる第１跨ぎ部６４及び第２跨ぎ部６２と、を備えている。
なお、一対の固定部６０、６０と、一対の延出部６１、６１と、第２跨ぎ部６２とは、一体に形成されている。また、第２跨ぎ部６２は円柱状の部材であり、一対の延出部６１に設けられた切り欠き６３に嵌合している。

図４に示すように、第１跨ぎ部６４と第２跨ぎ部６２とは、上下方向に間隔を空けて配置されている。そして、配線群Ｈが第１跨ぎ部６４の前側又は後側で配線群Ｈを折り曲げられて、第１跨ぎ部６４と第２跨ぎ部６４との間を挿通している。
なお、第１跨ぎ部６４の前側又は後側で配線群Ｈを折り曲げる場合、配線群Ｈの負荷を低減させるために、内側に剛性が低い低剛性配線Ｈ２２を配索し、外側に剛性が高い高剛性配線Ｈ２１することが望ましい。

また、第１跨ぎ部６４と第２跨ぎ部６２との間の間隔は、挿通された配線群Ｈを挟持することができる程度の間隔となっている。そのため、挿通された配線群Ｈが移動することなく固定されるとともに、配線群Ｈにおいて第１跨ぎ部６４と第２跨ぎ部６２とに挟まれている箇所よりも上方側に延出する部分が上下方向に対して前側又は後側に傾斜するようになっている。以下、配管Ｈ１と配線Ｈ２の傾斜している部分を単に傾斜部分Ｉという。
なお、図４において、図示している配管Ｈ１と配線Ｈ２の本数が少ないため、第１跨ぎ部６４と第２跨ぎ部６２との間を通過する配線群Ｈと、第１跨ぎ部６４又は第２跨ぎ部６２との間に隙間があるように見えるが、実際は多数の配線群Ｈが第１跨ぎ部６４と第２跨ぎ部６２との間の挿通し、挿通する配線群Ｈと第１跨ぎ部６４又は第２跨ぎ部６２との間に隙間がないようになっている。

さらに、第１跨ぎ部６４と第２跨ぎ部６２とは、配線群Ｈの傾斜部分Ｉが第１フレーム１０の内周面１８、１９と第２モータ４０との間に向かって延出するように挟み持っている。このため、配線群Ｈにおいて、第１フレーム１０の内周面１８、１９と第２モータ４０との間に延在する上下部分Ｊと、傾斜部分Ｉとの間には、曲っている曲げ部Ｒが生じ、配線群Ｈの傾斜部分Ｉを曲げることなく略直線状に配索することができる。
なお、第１跨ぎ部６４と第２跨ぎ部６２とを設ける位置を上下方向に移動させること、または、第１跨ぎ部６４と第２跨ぎ部６２とにより上下方向から締め付ける間隔を変更することで、配線群Ｈの傾斜部分Ｉを、第１フレーム１０の内周面１８、１９と第２モータ４０との間に向かって延出するように設定することができる。

また、第３固定部５３により挟持される箇所よりも手部側に延在している配線群Ｈは、余長がないように挟持されている。そのため、配線群Ｈが張った状態となり、貫通孔５７を延在して力覚センサ５２の内周面５４ａに当接しないようになっているとともに、第２フレーム３０が回動した場合においても、力覚センサ５２の内周面５４ａを摺動しないように構成されている。
また、第１跨ぎ部６４と第２跨ぎ部６２との間に挟持される配線群Ｈは、前方側と後方側との両側から挿通し、第１跨ぎ部６４と第２跨ぎ部６２との間で交差するようになっている。このことから、第１跨ぎ部６４から力覚センサ５２の貫通孔５７内に向かう配線群Ｈが前側と後側とに分かれており、たとえば、第１跨ぎ部６４の前側に配線群Ｈの全部を配索した場合に比べ、配線群Ｈを貫通孔５７の中心軸よりに配索することができ、力覚センサ５２の貫通孔５７の小径化を図れる。

そのほか、実施形態に係る手首装置１では、リンクアーム１１と第１フレーム１０との間に上下方向に延びてフレキシブルに動くガイド（不図示）が設けられており、配管Ｈ１がこのガイドによって曲ることなく略直線状で上下方向に延在するようになっている。
また、配管Ｈ１は、ガイド（不図示）に案内されて回動リンクアーム１１に当接（摺動）するように構成されている。
また、回動リンクアーム１１の表面にはテフロン（登録商標）コーティングが施されており、配管Ｈ１が係止することなく摺動するようになっている。
そして、配管Ｈ１に関し、上腕部（不図示）に延在している部分よりも下腕部２側に延在している部分の方が高い剛性を有するように構成されている。そのため、上腕部側に延在する配管Ｈ１に余長が生じるようになっており、下腕部２側に延在している配管Ｈ１には、余長が発生しないようになっている。
なお、下腕部２側に延在している配管Ｈ１を、ガイド（不図示）により束ねることで剛性を向上させることができる。

つぎに、第１モータ２０と第２モータ４０との駆動時について説明する。
図６に示すように、第１モータ２０の回動軸Ｌ１が回動した場合（図６に示す回動方向は左回り。）、第２固定部１７が配線Ｈ２を下方に引っ張り（図６の矢印Ａ参照）、配線Ｈ２における左側へ膨出している部分が減る。
なお、配線Ｈ２は第２固定部１７により固定されているため、下方へ引っ張り出された配線Ｈ２の余長部分が第３固定部５３の方に移動することがない。そのため、第３固定部５３近傍の配線Ｈ２に余長が発生するおそれがない。

また、第１モータ２０の回動軸Ｌ１の回動により第３固定部５３も回動軸Ｌ３（図１参照）周りに回動し、配管Ｈ１を略直線状に引っ張る。そのため、図示しない上腕部内から配管Ｈ１の余長部分が引きずり出される（図６の矢印Ｂ参照）。
また、配管Ｈ１は、回動リンクアーム２１に摺動するようになっているため、配管Ｈ１が回動リンクアーム２１よりも下方側に移動することが抑制されている。このため、第３固定部５３の近傍で配管Ｈ１が外側に膨出しないようになっている。

図７に示すように、第２モータ４０が前回りに回動した場合、第３固定部５３が前側に向かって回動する（図７の矢印Ｃ参照。）。よって、第３固定部５３は、第２モータ４０の後側に配索された配線Ｈ２を前側下方に引っ張り、第２固定部１７近傍右側に膨出している配線Ｈ２が下方側に移動する（図７の矢印Ｄ参照。）。
一方で、第３固定部５３が前回りに回動することで、配管Ｈ１に対して上方へ向かって押し上げるようとする力が作用する。
ここで、力覚センサ５２近傍に配索された配線群Ｈに対して押し上げるようとする力が作用した場合、傾斜部分Ｉは、第３固定部５３が押し上げる方向に対して略直線状に延在しているため、押し上げるようとする力が作用しても膨出や屈曲し難くなっている。そのため、傾斜部分Ｉは、膨出や屈曲することなく前側上方へ移動する。
そして、傾斜部分Ｉの押し上げ力と配管Ｈ１の剛性とにより、曲げ部Ｒが前側に膨出するように移動し、第１フレーム１０の内周面１８に当接する。
さらに第２フレーム３０が回動すると、傾斜部分Ｉの傾斜角度が減り、曲げ部Ｒを上方に向かって押し上げるようになる。そのため、曲げ部Ｒが内周面１８を摺動しながら上方へ移動し、併せて上下部分Ｊも内周面１８に沿って上方へ移動することとなる。

以上、実施形態に係るロボットの手首装置１によれば、第２フレーム３０の回動により配線群Ｈを押し上げた場合、略直線状に延在している傾斜部分Ｉや上下部分Ｊよりも曲げ部Ｒが外側に膨出し易くなっている。このため、配線群Ｈの傾斜部分Ｉが外側に向かって膨出することが抑制され、傾斜部分Ｉに余長が発生しないようになっている。
また、配線群Ｈの曲げ部Ｒは、内周面１８に沿って上方に摺動し、外側に向かって大きく膨出しないようになっており、曲げ部Ｒに余長が発生しないようになっている。
さらに、配線群Ｈの上下部分Ｊは、曲げ部Ｒに持ち上げられて上方に移動するため、上下部分Ｊに余長が発生しないようになっている。
このため、力覚センサ５２の近傍に配索された傾斜部分Ｉ，曲げ部Ｒ、上下部分Ｊに余長が発生することが抑制され、不要な干渉値の発生を防止でき、力覚センサ５２が手部に作用した荷重をより正確に計測することができるようになっている。
また、実施形態に係るロボットの手首装置１では、配線群Ｈが第１跨ぎ部６４と第２跨ぎ部６２とに挟持されるため、結束部材を用いる必要が無い。このため、結束部材による締め付けが強すぎて配線群Ｈを破損するおそれや、結束部材による締め付けが弱すぎて配線群Ｈが固定されないというおそれがない。

つぎに、本発明のロボットの手首装置１における第２実施形態について、図８、図９を参照しながら説明する。なお、第２実施形態に係るロボットの手首装置と、第１実施形態に係るロボットの手首装置１との相違点は、第３固定部の構成である。よって、以下では、相違点である第２実施形態の第３固定部７０についてのみ説明する。
図８、図９に示すように、第２実施形態に係る第３固定部７０は、力覚センサ５２の貫通孔５７に嵌めこまれた円柱状の円筒部７２と、円筒部７２の上端から上方に突出した一対の突出部７１、７１と、一対の突出部７１、７１を貫通する貫通部材７３と、貫通部材７３の両端部を貫通して配線群Ｈを貫通部材７３に括り付ける結束部材７４と、結束部材７４と配線群Ｈとの間に介在する板状のゴム部材７５とを備えている。

円筒部７２は、力覚センサ５２の内周面５４ａに嵌合することで固定されている。
貫通部材７３は、貫通孔５７の中央を跨いでおり、配線群Ｈを一方側と他方側とに分けている。また、貫通部材７３は貫通孔５７の中央に配索されているため、貫通部材７３が無い場合よりも、配線群Ｈが配索される位置が貫通孔５７の中心軸よりも前側と後側とに移動する。このため、配線群Ｈにおいて、第３固定部７０から上方に延出し、第２モータ４０と第２フレーム３０の内周面１８，１９（図４参照）との間までに延在している部分に発生する湾曲部を小さくすることができる。
さらに、貫通部材７３の両端には、結束部材７４を貫通させるための孔７３ａが形成されており、結束部材７４が脱落しないようになっている。

ゴム部材７５は、配線群Ｈと結束部材７４と間に介在する板状のゴム板である。このゴム部材７５によれば、配線群Ｈと結束部材７４との摩擦力を向上し、配線群Ｈを固定する固定力が向上するとともに、結束部材７４による締め付けが強すぎて配線群Ｈを破損するおそれを回避できる。

以上、第２実施形態に係る第３固定部７０を備えるロボットの手首装置によれば、配線群Ｈの湾曲部が小さくなっており、第２フレーム３０の回動により第３固定部７０が配線群Ｈを上方へ押し上げた場合に湾曲部が外側に膨出するおそれが低減される。そのため、力覚センサ５２の近傍に配索された湾曲部に余長が発生することを抑制できるようになっている。

以上、第１実施形態と第２実施形態に係るロボットの手首装置について説明したが、本発明は実施形態で説明した例に限定されるものでなく、適宜設計変更してもよいものである。
たとえば、図４に示すように、実施形態では、２つの上部開口１３のうち前側の上部開口１３には配管Ｈ１のみが進入し、後側の上部開口１３には配線Ｈ２のみが進入しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、１つの上部開口１３に対し、配管Ｈ１と配線Ｈ２と両方が進入するようにしてよい。

１ 手首装置
２ 下腕部
４ｂ 第１固定部
１０ 第１フレーム
１３ 上部開口
１４ 下部開口
１７ 第２固定部
１８、１９ 内周面
２０ 第１モータ
３０ 第２フレーム
４０ 第２モータ（駆動源）
５２ 力覚センサ
５３、７０ 第３固定部（固定部）
５７ 貫通部材
５７ 貫通孔
６２ 第２跨ぎ部
６４ 第１跨ぎ部
７１ 突出部
７２ 円筒部
７３ 貫通部材
７４ 結束部材
７５ ゴム部材
Ｉ 傾斜部分
Ｒ 曲げ部
Ｊ 上下部分

Claims (4)

1. 下腕部の一側に支持され、駆動源が設けられる筐体の第１フレームと、
   前記第１フレームに回動自在に支持され、前記駆動源の駆動力により前記第１フレーム周りに回動する第２フレームと、
   前記下腕部と手部とを結ぶ上下方向に貫通する貫通孔を有し、前記第２フレームとともに回動する力覚センサと、
   前記第２フレームに設けられ前記第２フレームとともに回動し、前記力覚センサの貫通孔内を挿通する配線群を固定する固定部と、
   を備え、前記下腕部から手部に亘って延在する前記配線群が前記第１フレームと前記第２フレームと前記力覚センサとを挿通するロボットの手首装置であって、
   前記第１フレームは、上壁部に形成された上部開口と下壁部に形成された下部開口を介して上下方向に前記配線群を挿通させるとともに、離間している側壁部の内面と前記駆動源の外面との間に前記配線群を上下方向に延在させ、
   前記第２フレームは、前記第１フレームの下部開口に対向する開口を介して前記配線群を上下方向に挿通させ、
   前記固定部は、前記貫通孔と前記駆動源との間で前記配線群を固定しているとともに、前記配線群が前記駆動源の外面と前記側壁部の内面との間に向かって真っ直ぐ延在するように、前記配線群を上下方向に対し傾斜させて固定し、
   前記配線群は、前記側壁部の内面と前記駆動源の外面との間で上下方向に延在する上下部分と前記固定部に固定されて傾斜して延在する傾斜部分との間に曲げ部が形成され、
   前記第２フレームの回動により、前記曲げ部が前記第１フレームの側壁部の内面に向かって膨出することを特徴とするロボットの手首装置。
2. 前記固定部は、
   前記貫通孔よりも上方で前記上下方向に直交する横方向に延在して前記貫通孔を跨ぐ第１跨ぎ部と、
   前記第１跨ぎ部の上方に間隔を空けながら前記第１跨ぎ部に平行に配置された第２跨ぎ部と、を備え、
   前記配線群は、前記第１跨ぎ部と前記第２跨ぎ部との間に挿通されて前記第１跨ぎ部と前記第２跨ぎ部とに挟持されていることを特徴とする請求項１に記載のロボットの手首装置。
3. 前記配線群の一部は、前記第１跨ぎ部と前記第２跨ぎ部との一方の間から挿通され、
   前記配線群の他部は、前記第１跨ぎ部と前記第２跨ぎ部との他方の間から挿通され、
   前記配線群の一部と前記配線群の他部とが固定部で交差して固定されていることを特徴とする請求項２に記載のロボットの手首装置。
4. 下腕部の一側に支持され、駆動源が設けられる筐体の第１フレームと、
   前記第１フレームに回動自在に支持され、前記駆動源の駆動力により前記第１フレーム周りに回動する第２フレームと、
   前記下腕部と手部とを結ぶ上下方向に貫通する貫通孔を有し、前記第２フレームとともに回動する力覚センサと、
   前記第２フレームに設けられ前記第２フレームとともに回動し、前記力覚センサの貫通孔内を挿通する配線群を固定する固定部と、
   を備え、前記下腕部から手部に亘って延在する前記配線群が前記第１フレームと前記第２フレームと前記力覚センサとを挿通するロボットの手首装置であって、
   前記第１フレームは、上壁部に形成された上部開口と下壁部に形成された下部開口を介して上下方向に前記配線群を挿通させるとともに、離間している側壁部の内面と前記駆動源の外面との間に前記配線群を上下方向に延在させ、
   前記第２フレームは、前記第１フレームの下部開口に対向する開口を介して前記配線群を上下方向に挿通させ、
   前記固定部は、
   前記貫通孔内に嵌められた円筒部と、
   前記円筒部の下腕部側端面から下腕部が延出し、前記力覚センサよりも下腕部側に突出した一対の突出部と、
   両端が一対の突出部を貫通して前記貫通孔の中央を跨ぎ、前記配線群を一方側と他方側とに分ける貫通部材と、
   前記貫通部材の一方側と他方側とに分けられた前記配線群を前記貫通部材とともに締め付ける結束部材と、
   前記結束部材と前記配線群との間に介在するゴム部材と、を有することを特徴とするロボットの手首装置。

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