JP2022154784A - arm unit - Google Patents

arm unit Download PDF

Info

Publication number
JP2022154784A
JP2022154784A JP2021057988A JP2021057988A JP2022154784A JP 2022154784 A JP2022154784 A JP 2022154784A JP 2021057988 A JP2021057988 A JP 2021057988A JP 2021057988 A JP2021057988 A JP 2021057988A JP 2022154784 A JP2022154784 A JP 2022154784A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
link
arm
base
rotation support
arm unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2021057988A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7248729B2 (en
Inventor
一也 菊地
Kazuya Kikuchi
功一 尾花
Koichi Obana
洋 大澤
Hiroshi Osawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Interactive Entertainment LLC
Original Assignee
Sony Interactive Entertainment LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Interactive Entertainment LLC filed Critical Sony Interactive Entertainment LLC
Priority to JP2021057988A priority Critical patent/JP7248729B2/en
Publication of JP2022154784A publication Critical patent/JP2022154784A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7248729B2 publication Critical patent/JP7248729B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

To expand a movable range of an arm 20 without increasing a size of a joint mechanism 30.SOLUTION: An arm unit 100 includes a base part 10 and a joint mechanism 30. The joint mechanism 30 includes: a first link 31 for connecting the base part 10 and an arm 20; a second link 32 that includes a rotation center of the arm 20 on an extension of the base part 10 in a vertical direction while the arm 20 is in an initial position; a third link 33 for connecting the base part 10 and the second link 32; and a fourth link 34 for connecting the base part 10 and the second link 32. When the arm 20 rotates by moving from the initial position to a bending position, the third link 33 and the fourth link 34 connect the base part 10 and the second link 32 in a manner that the rotation center of the arm 20 can move to a position outside the extension of the base part 10 in the vertical direction.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、アームユニットに関する。 The present disclosure relates to arm units.

例えば、特許文献1には、リンクにより連結される関節を有する動物を模したロボットが開示されている。具体的には、第3の回転関節13と、第3の回転関節13に対して回転可能に支持される第2のリンク15が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses an animal-like robot having joints connected by links. Specifically, a third revolute joint 13 and a second link 15 rotatably supported with respect to the third revolute joint 13 are disclosed.

特許第5185473号公報Japanese Patent No. 5185473

ここで、ロボット等の動作の表現の幅を増やすためにアームの可動範囲を広くすることの要請がある。特許文献1に開示される構成においては、第3の回転関節13は所定の回転角度となった位置において第2のリンク15に干渉し、その回転が規制されることとなる。また、アームの可動範囲を広くしようとした場合、関節機構の構造が複雑化、大型化してしまう。 Here, there is a demand for widening the movable range of the arm in order to increase the range of expression of the motion of the robot or the like. In the configuration disclosed in Patent Document 1, the third revolving joint 13 interferes with the second link 15 at a predetermined rotational angle position, and its rotation is restricted. Moreover, when trying to widen the movable range of the arm, the structure of the joint mechanism becomes complicated and large.

本開示で提案するアームユニットは、関節機構を大型化することなくアームの可動範囲を広くすることを目的とする。 An object of the arm unit proposed in the present disclosure is to widen the movable range of the arm without increasing the size of the joint mechanism.

本実施形態に係るアームユニットの全体構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the whole structure of the arm unit which concerns on this embodiment. 本実施形態のアームが初期位置にある状態を示している。The arm of this embodiment is shown in the initial position. 本実施形態のアームが屈曲位置にある状態を示している。The arm of this embodiment is shown in a bent position. 本実施形態のアームが初期位置から屈曲位置に移動する途中の状態を示している。The arm of this embodiment shows a state in the middle of moving from the initial position to the bent position. 本実施形態のアームが初期位置から屈曲位置に移動する途中の状態を示している。The arm of this embodiment shows a state in the middle of moving from the initial position to the bent position. 本実施形態のアームが初期位置から屈曲位置に移動する途中の状態を示している。The arm of this embodiment shows a state in the middle of moving from the initial position to the bent position. 本実施形態の変形例に係るアームユニットにおいてアームが初期位置にある状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has an arm in an initial position in the arm unit which concerns on the modification of this embodiment. 本実施形態の変形例に係るアームユニットにおいてアームが初期位置にある状態を示す図である。It is a figure which shows the state which has an arm in an initial position in the arm unit which concerns on the modification of this embodiment.

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

[アームユニット100]
図1は、本実施形態に係るアームユニットの全体構成の一例を示す図である。なお、図1においては、基部10の内部構成を破線で示している。
[Arm unit 100]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of an arm unit according to this embodiment. In addition, in FIG. 1 , the internal configuration of the base 10 is indicated by broken lines.

アームユニット100は、例えば、二足歩行や四足歩行が可能な人型又は動物型のロボットに用いられるとよい。本実施形態においては、アームユニット100が、上腕としての基部10と、基部10に対して回転可能に設けられる下腕としてのアーム20とを有する例について説明する。 The arm unit 100 may be used, for example, in a bipedal or quadrupedal humanoid or animal robot. In this embodiment, an example in which arm unit 100 has base 10 as an upper arm and arm 20 as a lower arm rotatably provided with respect to base 10 will be described.

本実施形態においては、図1のZ1が示す方向を上方、図1のZ2が示す方向を下方と定義する。また、図1のX1が示す方向を左方、図1のX2が示す方向を右方と定義する。これら方向の定義については、他の図においても同様とする。 In this embodiment, the direction indicated by Z1 in FIG. 1 is defined as upward, and the direction indicated by Z2 in FIG. 1 is defined as downward. Further, the direction indicated by X1 in FIG. 1 is defined as leftward, and the direction indicated by X2 in FIG. 1 is defined as rightward. The definitions of these directions are the same in other drawings.

また、アーム20は、基部10に対して正逆回転可能に設けられている。本実施形態においては、図1における反時計回り方向を正方向、時計回り方向を逆方向と定義する。他の図においても同様とする。 Further, the arm 20 is provided so as to be rotatable forward and backward with respect to the base portion 10 . In this embodiment, the counterclockwise direction in FIG. 1 is defined as the positive direction, and the clockwise direction is defined as the reverse direction. The same applies to other drawings.

アームユニット100は、基部10と、アーム20と、関節機構30とを有している。 The arm unit 100 has a base 10 , an arm 20 and a joint mechanism 30 .

[アームユニット100:基部10]
基部10は、外装カバー11と、外装カバー11に収容されると共に関節機構30を駆動させる駆動機構12とを有している。基部10は、例えば、その上端部が人型ロボットの肩部に対して固定して設けられているとよい。外装カバー11は、駆動機構12に加えて関節機構30の一部をその内部に収容している。
[Arm unit 100: Base 10]
The base 10 has an exterior cover 11 and a drive mechanism 12 that is housed in the exterior cover 11 and drives the joint mechanism 30 . The base 10 may, for example, be fixed at its upper end to the shoulder of the humanoid robot. The exterior cover 11 accommodates part of the joint mechanism 30 in addition to the drive mechanism 12 .

駆動機構12は、不図示のモータと、モータからの動力を関節機構30に伝達する輪列とを含んでいる。図1に示す例においては、輪列は、第1歯車G1と、第1歯車G1と噛み合っており、第1歯車G1の回転に伴い回転する第2歯車G2と、を含んでいる。第2歯車G2は、扇状であって、後述の第1リンク31と一体に回転するように設けられている。なお、駆動機構12、及び駆動機構12に含まれる輪列の配置や形状は、図1に示すものに限られるものではない。 The drive mechanism 12 includes a motor (not shown) and a gear train that transmits power from the motor to the joint mechanism 30 . In the example shown in FIG. 1, the train wheel includes a first gear G1 and a second gear G2 that meshes with the first gear G1 and rotates as the first gear G1 rotates. The second gear G2 is fan-shaped and provided so as to rotate integrally with a first link 31, which will be described later. The drive mechanism 12 and the arrangement and shape of the gear train included in the drive mechanism 12 are not limited to those shown in FIG.

[アームユニット100:アーム20]
アーム20は、関節機構30に連結される外装カバー21と、外装カバー21の先端部に取り付けられるエンドエフェクタ22とを有している。外装カバー21は、関節機構30の一部をその内部に収容している。なお、図1においては、球状のエンドエフェクタ22を示すが、これに限られない。エンドエフェクタ22は、例えば、ハンド型や足型であってもよい。
[Arm unit 100: arm 20]
The arm 20 has an exterior cover 21 connected to the joint mechanism 30 and an end effector 22 attached to the tip of the exterior cover 21 . The outer cover 21 accommodates a part of the joint mechanism 30 inside. Although the spherical end effector 22 is shown in FIG. 1, it is not limited to this. The end effector 22 may be, for example, hand-shaped or foot-shaped.

[アームユニット100:関節機構30]
図1~図3を参照して、本実施形態の関節機構30について説明する。図2は、本実施形態のアームが初期位置にある状態を示している。図3は、本実施形態のアームが屈曲位置にある状態を示している。図2、図3、及び後述の図4~6においては、関節機構30の構成を示すため、基部10の外装カバー11及びアーム20の外装カバー21のうち紙面手前側を省略している。
[Arm Unit 100: Joint Mechanism 30]
A joint mechanism 30 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. FIG. 2 shows the arm of this embodiment in its initial position. FIG. 3 shows the arm of this embodiment in a bent position. 2, 3, and FIGS. 4 to 6, which will be described later, the exterior cover 11 of the base 10 and the exterior cover 21 of the arm 20 are omitted from the front side of the paper surface in order to show the configuration of the joint mechanism 30. FIG.

なお、図2、図3、及び後述の図4~6に示す各構成の形状は、図1に示す各構成の形状と異なっているが、それら各構成の機能は共通である。そのため、図1と、図2~図6とを同一の実施形態とみなし、共通の構成については同一の符号を付けて説明することとする。 2, 3, and FIGS. 4 to 6, which will be described later, differ from the shape of each configuration shown in FIG. 1, but the functions of each configuration are common. Therefore, FIG. 1 and FIGS. 2 to 6 are regarded as the same embodiment, and the same reference numerals are assigned to the common configurations.

本実施形態においては、図1、図2に示すアーム20の位置を「初期位置」と定義する。初期位置は、アーム20が基部10と上下方向(第1方向)で隣り合う位置である。また、図3に示すアーム20の位置を「屈曲位置」と定義する。屈曲位置は、アーム20が初期位置から正方向に180°回転した位置であって、アーム20が基部10と左右方向(第2方向)で隣り合う位置である。 In this embodiment, the position of the arm 20 shown in FIGS. 1 and 2 is defined as "initial position". The initial position is a position where the arm 20 is adjacent to the base 10 in the vertical direction (first direction). Also, the position of the arm 20 shown in FIG. 3 is defined as a "bent position". The bent position is a position where the arm 20 is rotated 180 degrees in the positive direction from the initial position, and is a position where the arm 20 is adjacent to the base 10 in the left-right direction (second direction).

関節機構30は、基部10とアーム20を連結すると共に、アーム20を、基部10と上下方向で隣り合う初期位置から、基部10と左右方向で隣り合う屈曲位置へ回転移動させる。図2に示すように、関節機構30は、第1リンク31と、第2リンク32と、第3リンク33と、第4リンク34とを含んでいる。 The joint mechanism 30 connects the base 10 and the arm 20 and rotates the arm 20 from an initial position vertically adjacent to the base 10 to a bent position horizontally adjacent to the base 10 . As shown in FIG. 2, the joint mechanism 30 includes a first link 31, a second link 32, a third link 33, and a fourth link .

第1リンク31は、第1-1端部311と、第1-2端部312を含む形状である。第2リンク32は、第2-1端部321と、第2-2端部322と、第2-3端部323を含む形状である。第3リンク33は、第3-1端部331と、第3-2端部332を含む形状である。第4リンク34は、第4-1端部341と、第4-2端部342とを含む形状である。 The first link 31 has a shape including a 1-1 end portion 311 and a 1-2 end portion 312 . The second link 32 has a shape including a 2-1 end portion 321 , a 2-2 end portion 322 and a 2-3 end portion 323 . The third link 33 has a shape including a 3-1 end portion 331 and a 3-2 end portion 332 . The fourth link 34 has a shape including a 4-1 end portion 341 and a 4-2 end portion 342 .

関節機構30は、第1回転支持部A1~第7回転支持部A7をさらに含んでいる。 The joint mechanism 30 further includes a first rotation support portion A1 to a seventh rotation support portion A7.

第1回転支持部A1は、基部10に対して第1リンク31の第1-1端部311を回転可能に支持している。第2回転支持部A2は、第1リンク31の第1-2端部312に対してアーム20を回転可能に支持している。第3回転支持部A3は、基部10に対して第3リンク33の第3-1端部331を回転可能に支持している。第4回転支持部A4は、基部10に対して第4リンク34の第4-1端部341を回転可能に支持している。第5回転支持部A5は、第3リンク33の第3-2端部332に対して第2リンク32の第2-1端部321を回転可能に支持している。第6回転支持部A6は、第4リンク34の第4-2端部342に対して第2リンク32の第2-2端部322を回転可能に支持している。 The first rotation support portion A1 rotatably supports the 1-1 end portion 311 of the first link 31 with respect to the base portion 10. As shown in FIG. The second rotation support portion A2 rotatably supports the arm 20 with respect to the first-second end portion 312 of the first link 31. As shown in FIG. The third rotation support portion A3 rotatably supports the 3-1 end portion 331 of the third link 33 with respect to the base portion 10. As shown in FIG. The fourth rotation support portion A4 rotatably supports the 4-1 end portion 341 of the fourth link 34 with respect to the base portion 10. As shown in FIG. The fifth rotation support portion A5 rotatably supports the 2nd-1st end portion 321 of the second link 32 with respect to the 3rd-2nd end portion 332 of the third link 33 . The sixth rotation support portion A6 rotatably supports the 2nd-2nd end portion 322 of the second link 32 with respect to the 4th-2nd end portion 342 of the fourth link .

第7回転支持部A7は、第2リンク32の第2-3端部323に対してアーム20を回転可能に支持している。第7回転支持部A7は、第2リンク32に含まれるアーム20の回転中心である。アーム20の回転中心は、アーム20が初期位置にある状態において上下方向における基部10の延長上にある。図2、図3において、上下方向における基部10の延長上の領域をO1で示している。 The seventh rotation support portion A7 rotatably supports the arm 20 with respect to the second-third end portion 323 of the second link 32. As shown in FIG. The seventh rotation support portion A7 is the rotation center of the arm 20 included in the second link 32. As shown in FIG. The center of rotation of the arm 20 is on the extension of the base 10 in the vertical direction when the arm 20 is in the initial position. In FIGS. 2 and 3, O1 indicates an extended area of the base portion 10 in the vertical direction.

以上のように、基部10には、第1リンク31の第1-1端部311、第3リンク33の第3-1端部331、及び第4リンク34の第4-1端部341が回転可能に支持されている。また、アーム20には、第1リンク31の第1-2端部312、及び第2リンク32の第2-3端部323が回転可能に支持されている。また、第2リンク32には、第3リンク33の第3-2端部332、及び第4リンク34の第4-2端部342が回転可能に支持されている。 As described above, the base 10 includes the 1-1 end 311 of the first link 31, the 3-1 end 331 of the third link 33, and the 4-1 end 341 of the fourth link 34. rotatably supported. Also, the arm 20 rotatably supports the first-second end 312 of the first link 31 and the second-third end 323 of the second link 32 . The second link 32 rotatably supports the 3rd-2nd end 332 of the third link 33 and the 4th-2nd end 342 of the fourth link 34 .

なお、上述の各回転支持部は、一般的なリンク機構において関節又はジョイントとも呼ばれる部分である。各回転支持部の具体的な構造は特に限定されないが、例えば、第1回転支持部A1は、第1リンク31の第1-1端部311に固定される回転軸と、基部10の外装カバー11に形成される軸受けと、を含んで構成されるものであるとよい。または、例えば、第1回転支持部A1は、第1リンク31の第1-1端部311に形成される軸孔と、当該軸孔に挿通される回転軸と、基部10の外装カバー11に形成される軸受けと、を含んで構成されるものであるとよい。 In addition, each of the above-mentioned rotation support parts is a part called a joint in a general link mechanism. The specific structure of each rotation support is not particularly limited. and a bearing formed at 11. Alternatively, for example, the first rotation support portion A1 includes a shaft hole formed in the 1-1 end portion 311 of the first link 31, a rotating shaft inserted through the shaft hole, and an outer cover 11 of the base portion 10. and a bearing to be formed.

[アームユニット100:関節機構30の各リンクの詳細]
第3リンク33は、アーム20が正逆回転する際に、第7回転支持部A7に干渉しないように湾曲する形状を有している。第4リンク34は、アーム20が正逆回転する際に、第1リンク31に干渉しないように湾曲した形状を有している。
[Arm Unit 100: Details of Each Link of Joint Mechanism 30]
The third link 33 has a curved shape so as not to interfere with the seventh rotation support portion A7 when the arm 20 rotates forward and backward. The fourth link 34 has a curved shape so as not to interfere with the first link 31 when the arm 20 rotates forward and backward.

第4リンク34は、初期位置から屈曲位置へアーム20が回転移動する方向において第3リンク33よりも上流側に設けられている。すなわち、図示の例において、第4リンク34は、第3リンク33よりも左側に設けられている。 The fourth link 34 is provided upstream of the third link 33 in the direction in which the arm 20 rotates from the initial position to the bent position. That is, in the illustrated example, the fourth link 34 is provided on the left side of the third link 33 .

また、第4リンク34の長さは、第3リンク33の長さよりも長い。言い換えると、第4リンク34の回転の径は、第3リンク33の回転の径よりも長い。すなわち、第4回転支持部A4と第6回転支持部A6との間の距離は、第3回転支持部A3と第5回転支持部A5との間の距離よりも長い。 Also, the length of the fourth link 34 is longer than the length of the third link 33 . In other words, the diameter of rotation of the fourth link 34 is longer than the diameter of rotation of the third link 33 . That is, the distance between the fourth rotation support portion A4 and the sixth rotation support portion A6 is longer than the distance between the third rotation support portion A3 and the fifth rotation support portion A5.

また、第3リンク33及ぶ第4リンク34は、アーム20が初期位置から屈曲位置へ回転移動する際に、アーム20の回転中心(第7回転支持部A7)を、上下方向における基部10の延長上外の位置に移動可能に、基部10と第2リンク32を連結している。すなわち、アーム20の回転中心は、アーム20が初期位置から屈曲位置へ移動するのに伴い右方に移動する。 Further, the third link 33 and the fourth link 34 move the rotation center (seventh rotation support portion A7) of the arm 20 to the vertical extension of the base portion 10 when the arm 20 rotates from the initial position to the bent position. The base 10 and the second link 32 are connected so as to be movable to upper and lower positions. That is, the center of rotation of arm 20 moves to the right as arm 20 moves from the initial position to the bent position.

また、第3リンク33及ぶ第4リンク34は、アーム20が初期位置から屈曲位置へ回転移動する際に、アーム20の回転中心(第7回転支持部A7)を、左右方向における基部10の延長上にある位置に移動可能に、基部10と第2リンク32を連結している。図3において、左右方向における基部10の延長上の領域をO2で示している。すなわち、アーム20の回転中心は、アーム20が初期位置から屈曲位置へ移動するのに伴い上方に移動する。 Further, the third link 33 and the fourth link 34 move the rotation center (seventh rotation support portion A7) of the arm 20 to the extension of the base portion 10 in the left-right direction when the arm 20 rotates from the initial position to the bent position. The base 10 and the second link 32 are connected so as to be movable to the upper position. In FIG. 3, O2 indicates an extended area of the base portion 10 in the left-right direction. That is, the center of rotation of arm 20 moves upward as arm 20 moves from the initial position to the bent position.

第1リンク31も湾曲した形状を有している。具体的には、第1リンク31は、アーム20が正逆回転する際に、第3リンク33と干渉しないように湾曲する第1干渉回避部31eを含む形状である。また、第1干渉回避部31eは、アーム20が正逆回転する際に、第3回転支持部A3と干渉しないように湾曲する形状である。 The first link 31 also has a curved shape. Specifically, the first link 31 has a shape including a curved first interference avoidance portion 31e so as not to interfere with the third link 33 when the arm 20 rotates forward and backward. Further, the first interference avoiding portion 31e has a curved shape so as not to interfere with the third rotation support portion A3 when the arm 20 rotates forward and backward.

このような形状により、第1リンク31は、第1リンク31と、第1回転支持部A1と第2回転支持部A2とを結ぶ仮想線L1と、で囲まれる第1干渉回避領域E1を形成している。図3に示すように、第3回転支持部A3は、アーム20が屈曲位置にある状態において、少なくともその一部が干渉回避領域E1内に位置するように設けられている。 With such a shape, the first link 31 forms a first interference avoidance area E1 surrounded by the first link 31 and the imaginary line L1 connecting the first rotation support portion A1 and the second rotation support portion A2. is doing. As shown in FIG. 3, the third rotation support portion A3 is provided such that at least a part thereof is positioned within the interference avoidance area E1 when the arm 20 is in the bent position.

第2リンク32も湾曲した形状を有している。具体的には、第2リンク32は、アーム20が正逆回転する際に、第1リンク31と干渉しないように湾曲する第2干渉回避部32eを含む形状である。また、第2干渉回避部32eは、アーム20が正逆回転する際に、第2回転支持部A2と干渉しないように湾曲する形状である。 The second link 32 also has a curved shape. Specifically, the second link 32 has a shape including a curved second interference avoidance portion 32e so as not to interfere with the first link 31 when the arm 20 rotates forward and backward. Further, the second interference avoiding portion 32e has a curved shape so as not to interfere with the second rotation support portion A2 when the arm 20 rotates forward and backward.

このような形状により、第2リンク32は、第2リンク32と、第6回転支持部A6と第7回転支持部A7とを結ぶ仮想線L2と、で囲まれる第2干渉回避領域E2を形成している。図3に示すように、第2回転支持部A2は、アーム20が屈曲位置にある状態において、少なくともその一部が第2干渉回避領域E2内に位置するように設けられている。 With such a shape, the second link 32 forms a second interference avoidance area E2 surrounded by the second link 32 and the imaginary line L2 connecting the sixth rotation support portion A6 and the seventh rotation support portion A7. is doing. As shown in FIG. 3, the second rotation support portion A2 is provided such that at least a part thereof is positioned within the second interference avoidance area E2 when the arm 20 is in the bent position.

[アームユニット100の動作]
次に、図2~図6を参照して、本実施形態に係るアームユニット100の動作について説明する。図3~図5は、本実施形態のアームが初期位置から屈曲位置に移動する途中の状態を示している。すなわち、アーム20は、正方向に回転する場合、図2に示す初期位置から、図4、図5、図6の状態を経由して、図3に示す屈曲位置へ移動する。一方、アーム20は、逆方向に回転する場合、図3に示す屈曲位置から、図6、図5、図4の状態を経由して、図2に示す初期位置へ移動する。
[Operation of arm unit 100]
Next, operations of the arm unit 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 6. FIG. 3 to 5 show states in which the arm of this embodiment is in the process of moving from the initial position to the bent position. That is, when the arm 20 rotates in the positive direction, it moves from the initial position shown in FIG. 2 to the bent position shown in FIG. 3 via the states shown in FIGS. On the other hand, when the arm 20 rotates in the opposite direction, it moves from the bent position shown in FIG. 3 to the initial position shown in FIG. 2 via the states shown in FIGS.

以下の説明においては、アーム20が、初期位置から正方向に回転して屈曲位置に移動する際の動作について説明する。 In the following description, the operation when the arm 20 rotates in the positive direction from the initial position and moves to the bent position will be described.

まず、駆動機構12に含まれる不図示のモータからの動力により、図1に示した輪列が回転することで、第1回転支持部A1が回転する。これにより、第1リンク31が、第1回転支持部A1を回転中心として、正方向に回転する。第1リンク31の正方向の回転により、アーム20が第1リンク31の第1-2端部312によりに押され、アーム20が正方向に回転するように移動する。 First, the train wheel shown in FIG. 1 rotates with power from a motor (not shown) included in the drive mechanism 12, thereby rotating the first rotation support portion A1. As a result, the first link 31 rotates forward about the first rotation support portion A1. The positive rotation of the first link 31 causes the arm 20 to be pushed by the 1-2 end 312 of the first link 31, moving the arm 20 to rotate in the positive direction.

アーム20の移動に伴って、アーム20に接続されている第5回転支持部A5及び第6回転支持部A6が移動する。これにより、第3リンク33が、第3回転支持部A3を回転中心として正方向に回転する。同様に、第4リンク34が、第4回転支持部A4を回転中心として正方向に回転する。 As the arm 20 moves, the fifth rotation support portion A5 and the sixth rotation support portion A6 connected to the arm 20 move. As a result, the third link 33 rotates forward about the third rotation support portion A3. Similarly, the fourth link 34 rotates forward about the fourth rotation support portion A4.

また、第5回転支持部A5及び第6回転支持部A6に接続されている第2リンク32が、第5回転支持部A5及び第6回転支持部A6の移動に伴って移動する。 Also, the second link 32 connected to the fifth rotation support portion A5 and the sixth rotation support portion A6 moves along with the movement of the fifth rotation support portion A5 and the sixth rotation support portion A6.

図4~図6に示すように、第2リンク32が移動することにより、第7回転支持部A7が、上下方向における基部10と重ならない位置に移動する。言い換えると、第7回転支持部A7は、基部10の右端よりも右方に移動する。 As shown in FIGS. 4 to 6, the movement of the second link 32 moves the seventh rotation support portion A7 to a position where it does not overlap the base portion 10 in the vertical direction. In other words, the seventh rotation support portion A7 moves rightward from the right end of the base portion 10 .

第7回転支持部A7は、上下方向における基部10と重ならない位置に移動することにより、上下方向において、上方に移動可能となる。すなわち、第7回転支持部A7は、基部10の下端よりも上方に移動可能となる。 By moving to a position where it does not overlap with the base portion 10 in the vertical direction, the seventh rotation support portion A7 can move upward in the vertical direction. That is, the seventh rotation support portion A7 is movable above the lower end of the base portion 10 .

アーム20の回転中心である第7回転支持部A7が、基部10の右端よりも右方であって、基部10の下端よりも上方に移動することにより、アーム20は、基部10と干渉することなく、初期位置から180°回転した位置、すなわち図3に示す屈曲位置へ移動可能となる。 The arm 20 interferes with the base 10 by moving the seventh rotation support A7, which is the center of rotation of the arm 20, to the right of the right end of the base 10 and above the lower end of the base 10. It is possible to move to a position rotated by 180° from the initial position, that is, the bent position shown in FIG.

また、第1リンク31は、第1干渉回避部31eを含む形状であるため、アーム20が初期位置から屈曲位置へ移動する際に、第3リンク33や第3回転支持部A3に干渉することはない。また、第2リンク32は、第2干渉回避部32eを含む形状であるため、アーム20が初期位置から屈曲位置へ移動する際に、第1リンク31や第2回転支持部A2に干渉することはない。 In addition, since the first link 31 has a shape including the first interference avoidance portion 31e, it does not interfere with the third link 33 and the third rotation support portion A3 when the arm 20 moves from the initial position to the bent position. no. In addition, since the second link 32 has a shape including the second interference avoidance portion 32e, it does not interfere with the first link 31 and the second rotation support portion A2 when the arm 20 moves from the initial position to the bent position. no.

[まとめ]
以上説明した本実施形態のアームユニット100においては、アーム20の可動範囲を広くすることができる。具体的には、アーム20を、初期位置から180°回転させた屈曲位置へ移動させることができる。これにより、アームユニット100の動作の表現の幅を増やすことができる。また、本実施形態においては、アーム20の回転中心を左右に移動可能な構成を採用することより、関節機構30が左右方向に大型化することがない。そのため、基部10とアーム20とを連結する関節を目立たなくすることができる。また、本実施形態においては、複数のリンクを含む関節機構30を採用することより、関節を構成する機構を軽量化することができる。
[summary]
In the arm unit 100 of this embodiment described above, the movable range of the arm 20 can be widened. Specifically, the arm 20 can be moved to a bent position rotated 180° from the initial position. As a result, the range of expression of the motion of the arm unit 100 can be increased. In addition, in this embodiment, by adopting a configuration in which the center of rotation of the arm 20 can be moved left and right, the joint mechanism 30 does not become large in the left and right direction. Therefore, the joint connecting the base 10 and the arm 20 can be made inconspicuous. In addition, in this embodiment, by adopting the joint mechanism 30 including a plurality of links, the weight of the mechanism that constitutes the joint can be reduced.

[変形例]
次に、図7、図8を参照して、本実施形態の変形例に係るアームユニット200について説明する。図7は、本実施形態の変形例に係るアームユニットにおいてアームが初期位置にある状態を示す図である。図8は、本実施形態の変形例に係るアームユニットにおいてアームが屈曲位置にある状態を示す図である。
[Modification]
Next, an arm unit 200 according to a modification of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. FIG. 7 is a diagram showing a state in which the arm is in the initial position in the arm unit according to the modified example of the present embodiment. FIG. 8 is a diagram showing a state in which an arm is in a bent position in an arm unit according to a modification of this embodiment.

変形例においては、関節機構30を動作させる駆動機構の構成が異なることを除いて、図1等で示した本実施形態と同様の構成を有するものである。そのため、同じ機能を有する構成については同じ符号を用いてその詳細な説明については省略する。 The modified example has the same configuration as the present embodiment shown in FIG. 1 and the like, except that the configuration of the drive mechanism for operating the joint mechanism 30 is different. Therefore, configurations having the same functions are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

図1等においては、不図示のモータを含む駆動機構12からの回転運動を第1リンク31に伝達することでアーム20を駆動させる例について示したが、変形例においては、駆動機構212からの直線運動を第1リンク31に伝達することでアーム20を駆動させる構成を採用する。 1 and the like show an example in which the arm 20 is driven by transmitting rotational motion from the drive mechanism 12 including a motor (not shown) to the first link 31. A configuration is adopted in which the arm 20 is driven by transmitting linear motion to the first link 31 .

アームユニット200の基部10は、駆動機構212を含んでいる。駆動機構212は、駆動源51と、筒状部材52と、上下動部材53とを含んでいる。筒状部材52は、モータ等の駆動源51からの回転力により、上下方向を回転中心として回転する。また、筒状部材52には、らせん状の溝52aが形成されている。上下動部材53は、その上端が筒状部材52の溝52aに嵌っており、その下端が第1リンク31に接続されている。 The base 10 of the arm unit 200 includes a drive mechanism 212. As shown in FIG. The drive mechanism 212 includes a drive source 51 , a tubular member 52 and a vertically moving member 53 . The cylindrical member 52 rotates around the vertical direction by a rotational force from a driving source 51 such as a motor. A spiral groove 52 a is formed in the cylindrical member 52 . The vertically movable member 53 has its upper end fitted in the groove 52 a of the cylindrical member 52 and its lower end connected to the first link 31 .

筒状部材52が回転することにより、上下動部材53の上端が溝52aに沿って移動する。これにより、上下動部材53は上下方向に移動する。図7においては、上下動部材53の上端が、筒状部材52の溝52aの上端にあり、図8においては、上下動部材53の上端が、筒状部材52の溝52aの下端にある状態を示している。 As the cylindrical member 52 rotates, the upper end of the vertically moving member 53 moves along the groove 52a. As a result, the vertically movable member 53 moves vertically. 7, the upper end of the vertical movement member 53 is at the upper end of the groove 52a of the cylindrical member 52, and in FIG. 8, the upper end of the vertical movement member 53 is at the lower end of the groove 52a of the cylindrical member 52 is shown.

このように、変形例においては、筒状部材52が回転するのに伴い上下動部材53が上下動する。そして、上下動部材53が上下動するのに伴い、第1リンク31が第1回転支持部A1を回転中心として回転する。なお、この際の他のリンク及びアーム20の動きは、図2~図6で示した本実施形態の構成における動きと同様である。 As described above, in the modified example, the vertically moving member 53 moves vertically as the cylindrical member 52 rotates. As the vertically movable member 53 moves vertically, the first link 31 rotates around the first rotation support portion A1. The movements of the other links and arm 20 at this time are the same as those in the configuration of this embodiment shown in FIGS.

以上説明したように、本実施形態及びその変形例のアームユニットにおいては、回転運動に限らず、直線運動も利用することができるため、基部10の形状や大きさに応じた駆動機構を適用することが可能となる。 As described above, in the arm units of the present embodiment and its modifications, not only rotational motion but also linear motion can be used, so a drive mechanism suitable for the shape and size of the base 10 is applied. becomes possible.

[その他]
本実施形態及びその変形例においては、駆動源からの動力によりアーム20が駆動する例について説明したが、これに限られず、駆動源を有していなくてもよい。すなわち、アーム20は、ユーザが手で動かすものであってもよい。
[others]
Although the example in which the arm 20 is driven by the power from the drive source has been described in the present embodiment and its modification, the present invention is not limited to this, and the drive source may not be provided. That is, the arm 20 may be manually moved by the user.

また、本実施形態及びその変形例においては、駆動源からの動力を第1リンク31に伝達する例について説明したが、これに限られない。関節機構30の各リンクは互いに連動するものであるため、基部10側に接続されるいずれかのリンクが動力を受けるものであるとよい。例えば、第3リンク33又は第4リンク34に動力を伝達することでアーム20を駆動させる構成であってもよい。 Moreover, in the present embodiment and its modification, an example in which the power from the drive source is transmitted to the first link 31 has been described, but the present invention is not limited to this. Since each link of the joint mechanism 30 interlocks with each other, it is preferable that one of the links connected to the base 10 side receives power. For example, the arm 20 may be driven by transmitting power to the third link 33 or the fourth link 34 .

また、本実施形態及びその変形例においては、アーム20が、180°回転移動することで、初期位置から屈曲位置へ移動する例について説明したが、これに限られない。例えば、屈曲位置は、アーム20が初期位置から90°より大きく180°よりも小さい角度、正方向に回転した位置であってもよい。すなわち、屈曲位置は、上下方向に直交する左右方向においてアーム20が基部10に隣り合う位置に限らず、少なくとも上下方向に交差する方向においてアーム20が基部10に隣り合う位置であるとよい。 In addition, in the present embodiment and its modification example, the example in which the arm 20 moves from the initial position to the bent position by rotating 180° has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the bent position may be a position in which the arm 20 is rotated in the forward direction by an angle larger than 90° and smaller than 180° from the initial position. That is, the bent position is not limited to the position where the arm 20 is adjacent to the base 10 in the horizontal direction orthogonal to the vertical direction, but may be the position where the arm 20 is adjacent to the base 10 in at least the direction intersecting the vertical direction.

また、本実施形態及びその変形例においては、各回転支持部が各リンクの端部に設けられる例を示したが、これに限られるものではない。 Also, in the present embodiment and its modification, an example in which each rotation support portion is provided at the end of each link has been shown, but the present invention is not limited to this.

10 基部、11 外装カバー、12,212 駆動機構、20 アーム、21 外装カバー、22 エンドエフェクタ、30 関節機構、31 第1リンク、32 第2リンク、33 第3リンク、34 第4リンク、51 駆動源、52 筒状部材、53 上下動部材、100,200 アームユニット。

Reference Signs List 10 Base 11 Exterior Cover 12,212 Drive Mechanism 20 Arm 21 Exterior Cover 22 End Effector 30 Joint Mechanism 31 First Link 32 Second Link 33 Third Link 34 Fourth Link 51 Drive source, 52 cylindrical member, 53 vertically moving member, 100, 200 arm unit.

Claims (13)

基部と、
アームと、
前記基部と前記アームを連結すると共に、前記アームを、前記基部と第1方向で隣り合う初期位置から屈曲位置へ回転移動させる関節機構と、
を有し、
前記関節機構は、
前記基部と前記アームを連結する第1リンクと、
前記アームが前記初期位置にある状態において前記第1方向における前記基部の延長上にある前記アームの回転中心を含む第2リンクと、
前記基部と前記第2リンクを連結する第3リンクと、
前記基部と前記第2リンクを連結する第4リンクと、
を含み、
前記第3リンク及び前記第4リンクは、
前記アームが前記初期位置から前記屈曲位置へ回転移動する際に、前記アームの回転中心を、前記第1方向における前記基部の延長上外の位置に移動可能に、前記基部と前記第2リンクを連結している、
アームユニット。
a base;
an arm;
a joint mechanism that connects the base and the arm and rotates the arm from an initial position adjacent to the base in a first direction to a bent position;
has
The joint mechanism is
a first link connecting the base and the arm;
a second link including a center of rotation of the arm on the extension of the base in the first direction when the arm is in the initial position;
a third link connecting the base and the second link;
a fourth link connecting the base and the second link;
including
The third link and the fourth link are
When the arm rotates from the initial position to the bent position, the base and the second link are connected so that the center of rotation of the arm can be moved to a position outside the extension of the base in the first direction. connected,
arm unit.
前記屈曲位置は、前記第1方向に交差する第2方向で前記基部に隣り合う位置である、
請求項1に記載のアームユニット。
The bending position is a position adjacent to the base in a second direction intersecting the first direction,
The arm unit according to claim 1.
前記第2方向は前記第1方向に直交する方向である、
請求項2に記載のアームユニット。
The second direction is a direction orthogonal to the first direction,
The arm unit according to claim 2.
前記第3リンク及び前記第4リンクは、
前記アームが前記初期位置から前記屈曲位置へ回転移動する際に、前記アームの回転中心を、前記第2方向における前記基部の延長上にある位置に移動可能に、前記基部と前記第2リンクを連結している、
請求項2又は3に記載のアームユニット。
The third link and the fourth link are
When the arm rotates from the initial position to the bent position, the base and the second link are connected so that the center of rotation of the arm can be moved to a position on the extension of the base in the second direction. connected,
The arm unit according to claim 2 or 3.
前記第4リンクは、前記初期位置から前記屈曲位置へ前記アームが回転移動する方向において前記第3リンクよりも上流側に設けられており、
前記第4リンクの回転の径は、前記第3リンクの回転の径よりも長い、
請求項2~4のいずれか1項に記載のアームユニット。
The fourth link is provided upstream of the third link in a direction in which the arm rotates from the initial position to the bent position,
The diameter of rotation of the fourth link is longer than the diameter of rotation of the third link,
The arm unit according to any one of claims 2-4.
前記関節機構は、
前記基部に対して前記第1リンクを回転可能に支持する第1回転支持部と、
前記第1リンクに対して前記アームを回転可能に支持する第2回転支持部と、
前記基部に対して前記第3リンクを回転可能に支持する第3回転支持部と、
前記基部に対して前記第4リンクを回転可能に支持する第4回転支持部と、
前記第3リンクに対して前記第2リンクを回転可能に支持する第5回転支持部と、
前記第4リンクに対して前記第2リンクを回転可能に支持する第6回転支持部と、
を含む、
請求項5に記載のアームユニット。
The joint mechanism is
a first rotation support that rotatably supports the first link with respect to the base;
a second rotation support that rotatably supports the arm with respect to the first link;
a third rotation support that rotatably supports the third link with respect to the base;
a fourth rotation support that rotatably supports the fourth link with respect to the base;
a fifth rotation support that rotatably supports the second link with respect to the third link;
a sixth rotation support that rotatably supports the second link with respect to the fourth link;
including,
The arm unit according to claim 5.
前記第1リンクは、前記第3リンクと干渉しないように屈曲する第1干渉回避部を含む形状である、
請求項6に記載のアームユニット。
The first link has a shape including a first interference avoidance portion that bends so as not to interfere with the third link,
The arm unit according to claim 6.
前記第1干渉回避部は、前記第3回転支持部と干渉しないように屈曲する形状である、
請求項7に記載のアームユニット。
The first interference avoidance part has a shape that bends so as not to interfere with the third rotation support part.
The arm unit according to claim 7.
前記アームが前記屈曲位置にある状態において、前記第3回転支持部の少なくとも一部は、前記第1リンクと、前記第1回転支持部と前記第2回転支持部とを結ぶ仮想線とで囲まれる第1干渉回避領域内に配置される、
請求項8に記載のアームユニット。
When the arm is in the bent position, at least part of the third rotation support portion is surrounded by the first link and an imaginary line connecting the first rotation support portion and the second rotation support portion. is placed in the first interference avoidance area,
The arm unit according to claim 8.
前記第2リンクは、前記第1リンクと干渉しないように屈曲する第2干渉回避部を含む形状である、
請求項6~9のいずれか1項に記載のアームユニット。
The second link has a shape including a second interference avoidance portion that bends so as not to interfere with the first link.
The arm unit according to any one of claims 6-9.
前記第2干渉回避部は、前記第2回転支持部と干渉しないように屈曲する形状である、
請求項10に記載のアームユニット。
The second interference avoidance part has a shape that bends so as not to interfere with the second rotation support part.
The arm unit according to claim 10.
前記アームが前記屈曲位置にある状態において、前記第2回転支持部の少なくとも一部は、前記第アームの回転中心と前記第6回転支持部とを結ぶ仮想線とで囲まれる第2干渉回避領域内に配置される、
請求項11に記載のアームユニット。
When the arm is in the bent position, at least part of the second rotation support portion is a second interference avoidance area surrounded by a virtual line connecting the rotation center of the arm and the sixth rotation support portion. placed within the
The arm unit according to claim 11.
前記第1リンク、前記第3リンク、及び前記第4リンクの少なくともいずれかは、駆動源からの動力により回転可能に前記基部に接続されている、
請求項1~12のいずれか1項に記載のアームユニット。

at least one of the first link, the third link, and the fourth link is rotatably connected to the base by power from a drive source;
The arm unit according to any one of claims 1-12.

JP2021057988A 2021-03-30 2021-03-30 arm unit Active JP7248729B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021057988A JP7248729B2 (en) 2021-03-30 2021-03-30 arm unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021057988A JP7248729B2 (en) 2021-03-30 2021-03-30 arm unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022154784A true JP2022154784A (en) 2022-10-13
JP7248729B2 JP7248729B2 (en) 2023-03-29

Family

ID=83557837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021057988A Active JP7248729B2 (en) 2021-03-30 2021-03-30 arm unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7248729B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011251396A (en) * 2010-06-04 2011-12-15 Honda Motor Co Ltd Leg type mobile robot

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011251396A (en) * 2010-06-04 2011-12-15 Honda Motor Co Ltd Leg type mobile robot

Also Published As

Publication number Publication date
JP7248729B2 (en) 2023-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5499647B2 (en) Robot and robot system
JP4235931B2 (en) Parallel link robot
JP2010064242A (en) Robot hand and human type robot equipped with robot hand
US8429998B2 (en) Parallel mechanism and moveable linkage thereof
JPH0367839B2 (en)
JP6468804B2 (en) Robot arm mechanism
KR100525648B1 (en) Arm structure for man type working robots
WO2013014720A1 (en) Parallel link robot
JP2007175849A (en) Robot
WO2012164705A1 (en) Multijoint robot
US9656396B2 (en) Annular spring and robot joint mechanism using the same
TWI716690B (en) Dual-wrist robot
JPH01150042A (en) Manipulator joint mechanism
JPH10329078A (en) Parallel link manipulator device
US7765892B2 (en) Multi-degree-of-freedom motion mechanism
JP5681564B2 (en) robot
CN101157219A (en) Elbow joint of robot for implementing buckling and rotary motion
KR102246778B1 (en) Finger apparatus and robot hand having the finger apparatus
JP7248729B2 (en) arm unit
JP2008298165A (en) Three-dimensional cam mechanism
JP2005127475A (en) Link operating device
WO2015136648A1 (en) Parallel link mechanism, robot and assembly device
CN111670095B (en) Parallel type integrated driving device
JP2009072895A (en) Scara robot
JP5978588B2 (en) Double arm robot

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210901

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220906

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230316

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7248729

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150