JP6069147B2 - Robot wrist device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a wrist device for a robot capable of performing an operation in which a hand portion of a robot is bent with respect to a lower arm portion.
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。
In recent years, various research and development of robots imitating human beings have been conducted.
For example, a wrist device of a robot that imitates a human wrist is provided on the hand side while accommodating a drive source and a first frame provided on the lower arm side, and rotatably supported by the first frame. A second frame. And it is comprised so that the operation | movement which the hand part provided in the front end side of the 2nd frame bends with respect to a lower arm part can be performed because the 2nd frame rotates with the drive force of a drive source.
Moreover, in the wrist device of the prior art robot, a force sensor is provided in the second frame so that a load acting on the hand portion can be measured.
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。
Moreover, in the wrist device of the robot of the following
On the other hand, on the first frame side, a wiring group is routed between the driving source and the inner surface of the side wall portion of the first frame, and the wiring group is configured not to be exposed to the outside of the wrist device.
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。
Furthermore, in the wiring / pipe support member of the following
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。 However, in the conventional wiring / pipe support member, when the wiring / pipe support member pushes up the wiring group upward by the rotation of the second frame, the curved portion bulges outward greatly, and the vicinity of the force sensor. There was a possibility that extra length would occur in the wiring group. Then, if a surplus length occurs in the wiring group near the force sensor, an unnecessary interference value is generated, and the interference value may adversely affect the detection of the force sensor. For this reason, a structure in which no extra length is generated in the wiring group in the vicinity of the force sensor has been desired.
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。 Therefore, the present invention was devised in view of the above-described background, and suppresses the occurrence of extra length in the wiring group near the force sensor, and more accurately measures the load acting on the hand portion. It is an object of the present invention to provide a wrist device for a robot that can be used.
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。 In order to solve the above-described problems, a wrist device for a first robot according to the present invention is supported on one side of a lower arm portion, and is provided with a first frame of a housing provided with a drive source, and a first frame mounted on the first frame. A second frame that is movably supported and rotates around the first frame by a driving force of the driving source; and a through-hole penetrating in a vertical direction connecting the lower arm portion and the hand portion; A force sensor that rotates together with two frames, and a fixing portion that is provided in the second frame and rotates together with the second frame and fixes a wiring group that passes through the through hole of the force sensor. A wrist device of a robot in which the wiring group extending from the lower arm portion to the hand portion passes through the first frame, the second frame, and the force sensor, wherein the first frame is Formed in the upper opening and the lower wall formed in the wall The wiring group is vertically inserted through the lower opening, and the wiring group extends in the vertical direction between the inner surface of the separated side wall and the outer surface of the drive source. The wiring group is vertically inserted through an opening facing the lower opening of the first frame, and the fixing portion fixes the wiring group between the through hole and the drive source. The wiring group is fixed while being inclined with respect to the vertical direction so that the wiring group extends straightly between the outer surface of the drive source and the inner surface of the side wall portion. A bent portion is formed between an upper and lower portion extending in an up and down direction between an inner surface of the portion and an outer surface of the driving source and an inclined portion that is fixed to the fixing portion and extends inclined. Due to the rotation of the frame, the bent portion of the first frame Characterized in that it bulges toward the inner surface of the wall portion.
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。
According to the above-described invention, when the fixing portion pushes up the wiring group, the bending portion is more easily bulged outward than the inclined portion and the upper and lower portions extending in a substantially linear shape. For this reason, it is suppressed that an inclined part bulges outside, and extra length does not generate | occur | produce in an inclined part.
In addition, the bent portion bulges outward to contact the inner surface of the side wall portion of the first frame, but the inclination angle of the inclined portion gradually decreases due to the rotation of the fixed portion, and the direction of the force pushing the bent portion is upward. It becomes. For this reason, since the bent part which contact | abutted to the inner surface of the 1st frame slides upward along the inner surface of a 1st frame toward upper direction, the surplus length does not generate | occur | produce in a bent part.
Furthermore, since the upper and lower portions are lifted by the bent portion and move upward, no extra length is generated in the upper and lower portions.
For this reason, generation | occurrence | production of the extra length is suppressed in the inclination part, the bending part, and the up-and-down part arranged near the force sensor, and generation | occurrence | production of an unnecessary interference value can be prevented.
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。 In the wrist device for a robot according to the present invention, the fixing portion extends in a lateral direction perpendicular to the vertical direction above the through hole and straddles the through hole. A second straddling portion arranged in parallel to the first straddling portion with a space above the one straddling portion, and the wiring group between the first straddling portion and the second straddling portion It is preferable to be inserted and sandwiched between the first straddle portion and the second straddle portion.
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。 According to the wrist device of the robot having the above-described configuration, since the wiring group is sandwiched between the first straddling portion and the second straddling portion, it is not necessary to use a binding member. For this reason, there is no fear that the wire group may be damaged due to the tightening by the binding member being too strong, or the wire group may not be fixed due to the tightening by the binding member being too weak.
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。 In the wrist device for a robot according to the present invention, a part of the wiring group is inserted from one of the first straddle part and the second straddle part, and the other part of the wiring group is the first straddle part. It is preferable that it is inserted from between the other of the first straddling part and the second straddling part, and a part of the wiring group and the other part of the wiring group intersect and are fixed at a fixing part.
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。 According to the wrist device of the robot having the above-described configuration, the wiring group extending from the first straddling portion into the through hole of the force sensor is routed separately on the front side and the rear side. Therefore, compared to the case where the entire wiring group is routed on the front side of the first straddling portion, the wiring group can be routed from the central axis of the through hole, and the diameter of the through hole of the force sensor can be reduced.
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、前記円筒部の前記下腕部側端部から前記下腕部側に延出し、前記力覚センサよりも前記下腕部側に突出した一対の突出部と、両端が前記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。 In order to solve the above-described problem, a wrist device for a second robot according to the present invention is supported on one side of a lower arm portion, and includes a first frame of a housing provided with a drive source, and the first frame. A second frame that is pivotally supported by the driving source and rotates around the first frame, and a through hole that penetrates in the vertical direction connecting the lower arm portion and the hand portion, A force sensor that rotates together with the second frame, and a fixing portion that is provided on the second frame and rotates together with the second frame, and fixes a wiring group that passes through the through hole of the force sensor. A wrist device of a robot in which the wiring group extending from the lower arm portion to the hand portion passes through the first frame, the second frame, and the force sensor, wherein the first frame is Formed in the upper wall and lower wall formed in the upper wall The wiring group is vertically inserted through the lower opening formed, and the wiring group extends in the vertical direction between the inner surface of the separated side wall portion and the outer surface of the drive source. frame, the wiring group through an opening facing the lower opening of the first frame is inserted in the vertical direction, the fixing unit includes a fitted cylindrical portion in the through-hole, the lower of the cylindrical portion extending from the arm portion end to the lower arm portion, and a pair of protrusions than the force sensor projecting into the lower arm portion, both ends of the through hole through said pair of projections A penetrating member that straddles the center and divides the wiring group into one side and the other side, a binding member that clamps the wiring group divided into one side and the other side of the penetrating member together with the penetrating member, and the binding member And a rubber member interposed between the wiring group and the wiring group It features a.
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。
According to the invention described above, since the penetrating member is interposed in the center, the wiring group is pushed out to one side and the other side across the straddling portion, in other words, between the driving source and the inner surface of the first frame. The wiring group moves in the direction. For this reason, in the wiring group, the degree of bending of the portion extending upward from the fixed portion and extending between the drive source and the inner surface of the first frame is reduced.
Therefore, when the fixing portion pushes the wiring group upward by the rotation of the second frame, the curved portion is difficult to bulge outward, and the occurrence of extra length can be suppressed.
Further, since the rubber member is interposed, the fixing force for fixing the wiring group is improved, and it is possible to avoid the possibility of damaging the wiring group because the force is too tight by the bundling member.
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。 According to the wrist device for a robot according to the present invention, the load acting on the hand portion can be measured more accurately.
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。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the size, positional relationship, and the like of members illustrated in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and the description will be omitted as appropriate.
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。
First, the
As shown in FIG. 1, the
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of pipes H <b> 1 (one of the wiring groups H) for transmitting hydraulic pressure are provided in the
As shown in FIG. 2, the pipe H <b> 1 and the wiring H <b> 2 entering the
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。
As shown in FIG. 1, a
The
When the
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。
As shown in FIG. 3, on the front side and the rear side of the outer peripheral surface of the
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。
A
According to the second fixing
The
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
Further, two
Further, a
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。
As shown in FIG. 1, the
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。
As shown in FIG. 3, the
The
The
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。
The
As shown in FIG. 2, the rotation axis L <b> 2 of the
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。
As shown in FIGS. 4 and 5, the hand
The
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。
As shown in FIG. 4, the
The
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。
As shown in FIG. 5, the third fixing
Note that the pair of fixing
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。
As shown in FIG. 4, the first straddling
When the wiring group H is bent on the front side or the rear side of the first straddling
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。
Moreover, the space | interval between the 1st bridge | crossing
In FIG. 4, the number of the pipes H <b> 1 and the wirings H <b> 2 shown in FIG. 4 is small, so that the wiring group H passing between the first straddling
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。
Further, the first straddling
In addition, the position which provides the 1st bridge | crossing
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。
In addition, the wiring group H extending to the hand side from the portion sandwiched by the third fixing
The wiring group H sandwiched between the first straddling
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。
In addition, in the
The pipe H1 is configured to be guided by a guide (not shown) and to contact (slide) the
Further, the surface of the
And regarding piping H1, the part extended to the
In addition, rigidity can be improved by bundling the piping H1 extended to the
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。
Next, the driving time of the
As shown in FIG. 6, when the rotation shaft L1 of the
Since the wiring H2 is fixed by the second fixing
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。
Further, the third fixing
Further, since the pipe H1 is slid on the
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。
As shown in FIG. 7, when the
On the other hand, when the 3rd fixing | fixed
Here, when a force to push up is applied to the wiring group H arranged in the vicinity of the
Then, due to the pushing-up force of the inclined portion I and the rigidity of the pipe H <b> 1, the bent portion R moves so as to bulge forward and comes into contact with the inner
When the
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。
As described above, according to the
Further, the bent portion R of the wiring group H slides upward along the inner
Further, since the upper and lower portions J of the wiring group H are lifted by the bent portion R and moved upward, no extra length is generated in the upper and lower portions J.
For this reason, generation | occurrence | production of extra length is suppressed in the inclination part I, the bending part R, and the up-and-down part J which were routed in the vicinity of the
Further, in the
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。
Next, a second embodiment of the
As shown in FIGS. 8 and 9, the third fixing
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。
The
The penetrating
Furthermore, holes 73a are formed at both ends of the penetrating
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。
The
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。
As described above, according to the wrist device of the robot including the
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。
The robot wrist device according to the first embodiment and the second embodiment has been described above. However, the present invention is not limited to the example described in the embodiment, and the design may be changed as appropriate.
For example, as shown in FIG. 4, in the embodiment, only the pipe H <b> 1 enters the front
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
DESCRIPTION OF
52
57 penetrating
Claims (4)
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。 A first frame of a housing supported on one side of the lower arm and provided with a drive source;
A second frame rotatably supported by the first frame and rotated around the first frame by a driving force of the driving source;
A force sensor having a through-hole penetrating in the vertical direction connecting the lower arm part and the hand part and rotating together with the second frame;
A fixing portion that is provided in the second frame, rotates together with the second frame, and fixes a wiring group that is inserted through the through hole of the force sensor;
A wrist device for a robot in which the wiring group extending from the lower arm portion to the hand portion passes through the first frame, the second frame, and the force sensor,
The first frame allows the wiring group to be vertically inserted through an upper opening formed in the upper wall portion and a lower opening formed in the lower wall portion, and the inner surface of the separated side wall portion and the drive Extend the wiring group in the vertical direction between the outer surface of the source,
The second frame has the wiring group inserted vertically through an opening facing a lower opening of the first frame,
The fixing portion fixes the wiring group between the through hole and the driving source, and the wiring group extends straight between the outer surface of the driving source and the inner surface of the side wall portion. The wiring group is inclined and fixed with respect to the vertical direction,
The wiring group includes a bent portion between an upper and lower portion that extends in the vertical direction between an inner surface of the side wall portion and an outer surface of the drive source and an inclined portion that is fixed to the fixing portion and extends in an inclined manner. Formed,
The wrist device for a robot, wherein the bent portion bulges toward an inner surface of a side wall portion of the first frame by the rotation of the second frame.
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。 The fixing part is
A first straddling portion extending in a lateral direction perpendicular to the vertical direction above the through hole and straddling the through hole;
A second straddling portion disposed in parallel to the first straddling portion while being spaced above the first straddling portion,
The said wiring group is inserted between the said 1st bridge | crossing part and the said 2nd bridge | crossing part, and is clamped by the said 1st bridge | crossing part and the said 2nd bridge | crossing part. Robot wrist device.
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。 A part of the wiring group is inserted between one of the first straddle part and the second straddle part,
The other part of the wiring group is inserted between the other of the first straddle part and the second straddle part,
The robot wrist device according to claim 2, wherein a part of the wiring group and the other part of the wiring group intersect and are fixed at a fixing part.
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、
前記円筒部の前記下腕部側端部から前記下腕部側に延出し、前記力覚センサよりも前記下腕部側に突出した一対の突出部と、
両端が前記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。 A first frame of a housing supported on one side of the lower arm and provided with a drive source;
A second frame rotatably supported by the first frame and rotated around the first frame by a driving force of the driving source;
A force sensor having a through-hole penetrating in the vertical direction connecting the lower arm part and the hand part and rotating together with the second frame;
A fixing portion that is provided in the second frame, rotates together with the second frame, and fixes a wiring group that is inserted through the through hole of the force sensor;
A wrist device for a robot in which the wiring group extending from the lower arm portion to the hand portion passes through the first frame, the second frame, and the force sensor,
The first frame allows the wiring group to be vertically inserted through an upper opening formed in the upper wall portion and a lower opening formed in the lower wall portion, and the inner surface of the separated side wall portion and the drive Extend the wiring group in the vertical direction between the outer surface of the source,
The second frame has the wiring group inserted vertically through an opening facing a lower opening of the first frame,
The fixing part is
A cylindrical portion fitted in the through hole;
Extending the lower arm portion from the lower arm portion end of said cylindrical portion, and a pair of projecting portions projecting to the lower arm portion than the force sensor,
Both ends through said pair of projecting portions straddling the center of the through hole, and the penetrating member to divide the wiring group on the one side and the other side,
A bundling member for fastening the wiring group divided into one side and the other side of the penetrating member together with the penetrating member;
A robot wrist device comprising a rubber member interposed between the binding member and the wiring group.
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