JP6941790B1 - Joint device - Google Patents
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Abstract
【課題】ヒトを含む動物型のロボットの手に、当該動物の手の動作に近い動作をさせることができる関節装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る関節装置は、二つの部材を接続して、二つの部材の曲げ角度を制御する関節装置であって、ばね部材と、一方がばね部材の一端に接続するとともに、他方が二つの部材のうちの一方の部材に接続する第1の接続部材と、ばね部材に当接する当てコマと、当てコマの、ばね部材に対する当接位置を制御するコマ位置制御部材と、を備える。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a joint device capable of causing a hand of an animal-type robot including a human to perform a movement close to the movement of the hand of the animal. A joint device according to the present invention is a joint device that connects two members to control a bending angle of the two members, and connects the spring member and one to one end of the spring member. A first connecting member in which the other is connected to one of the two members, a contact piece that contacts the spring member, and a frame position control member that controls the contact position of the contact piece with respect to the spring member. Be prepared. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、例えば、ロボットの関節部に用いられる関節装置に関する。 The present invention relates to, for example, a joint device used for a joint portion of a robot.
従来、例えば産業用のロボットや、ヒト又は動物を模したロボットには、アーム等を曲げるための関節装置が設けられる(例えば特許文献1を参照)。 Conventionally, for example, an industrial robot or a robot imitating a human or an animal is provided with a joint device for bending an arm or the like (see, for example, Patent Document 1).
ところで、例えばヒト型のロボットでは、当該ロボットの手に、ヒトの手のように動作させることが求められる。 By the way, for example, in a humanoid robot, the robot's hand is required to operate like a human hand.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ヒトを含む動物型のロボットの手に、当該動物の手の動作に近い動作をさせることができる関節装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a joint device capable of causing an animal-type robot's hand including a human to perform a movement similar to that of the animal's hand. ..
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る関節装置は、二つの部材を接続して、前記二つの部材の曲げ角度を制御する関節装置であって、ばね部材と、一方が前記ばね部材の一端に接続するとともに、他方が前記二つの部材のうちの一方の部材に接続する第1の接続部材と、前記ばね部材に当接する当てコマと、前記当てコマの、前記ばね部材に対する当接位置を制御するコマ位置制御部材と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the joint device according to the present invention is a joint device that connects two members and controls the bending angle of the two members, and includes a spring member and a spring member. A first connecting member, one of which is connected to one end of the spring member and the other of which is connected to one of the two members, a contact piece that abuts on the spring member, and the contact piece of the contact piece. It is characterized by including a coma position control member for controlling the contact position with respect to the spring member.
また、本発明に係る関節装置は、上記発明において、一方が前記ばね部材の他端に接続するとともに、他方が前記第2のリンク部材に接続する第2の接続部材、をさらに備えることを特徴とする。 Further, the joint device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, one further includes a second connecting member which is connected to the other end of the spring member and the other is connected to the second link member. And.
また、本発明に係る関節装置は、上記発明において、少なくとも前記第1の接続部材に進退自在に挿通されるワイヤー、をさらに備えることを特徴とする。 Further, the joint device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, at least a wire that is freely inserted into the first connecting member is provided.
また、本発明に係る関節装置は、上記発明において、前記ばね部材は、形状回復性を有する板状の部材を湾曲してなる、ことを特徴とする。 Further, the joint device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the spring member is formed by bending a plate-shaped member having shape recovery property.
また、本発明に係る関節装置は、上記発明において、前記ばね部材は、ねじりばねを用いて形成される、ことを特徴とする。 Further, the joint device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the spring member is formed by using a torsion spring.
また、本発明に係る関節装置は、上記発明において、前記第1及び第2の接続部材には、前記当てコマが貫通する切欠き部がそれぞれ形成される、ことを特徴とする。 Further, the joint device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the first and second connecting members are formed with notches, respectively, through which the contact piece penetrates.
また、本発明に係る関節装置は、上記発明において、前記第1及び第2の接続部材には、前記ばね部材と接続する側と反対側において、球面ブッシュが設けられる、ことを特徴とする。 Further, the joint device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the first and second connecting members are provided with spherical bushes on the side opposite to the side connected to the spring member.
本発明によれば、ヒトを含む動物型のロボットの手に、当該動物の手の動作に近い動作をさせることができるという効果を奏する。 According to the present invention, the hand of an animal-type robot including a human can be made to perform a movement similar to that of the hand of the animal.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)を説明する。なお、図面は模式的なものであって、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合があり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as “embodiments”) will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and width of each part, the ratio of the thickness of each part, etc. may differ from the actual ones, and the dimensions of each part may differ from each other. There may be parts with different relationships and ratios.
(実施の形態1)
図1及び図2は、本発明の実施の形態1に係る関節装置の構成を示す図である。関節装置1は、ばね部材11、第1板12、第2板13、当てコマ14、スクリューギア15、及び、ステッピングモータ16を備える。関節装置1には、第1リンク部材101及び第2リンク部材102が接続される。関節装置1及び第1リンク部材101には、二本のワイヤー110が配設され、ワイヤー110の引張り量に応じて、第2リンク部材102に対する第1リンク部材101の向きが変わる。この際、関節装置1は、第2リンク部材102に対する第1リンク部材101の曲げ角度を調整する関節部として機能する。図1において、関節装置1に接続される第1リンク部材101の長手軸N1と、第2リンク部材102の長手軸N2とは、互いに平行であり、かつ、各長手軸に沿って延びる直線が一致する。また、二つのワイヤー110は、リンク部材の長手軸を挟んで対向する位置に設けられる。
関節装置1を含む上記構成は、被覆部材120によって被覆される。被覆部材120は、例えば樹脂を用いて形成される。
(Embodiment 1)
1 and 2 are views showing the configuration of the joint device according to the first embodiment of the present invention. The
The configuration including the
ばね部材11は、板状の部材を湾曲させてなる。ばね部材11は、形状回復性を有する。ばね部材11は、一端に第1板12が連結され、他端に第2板13が連結される。
The
第1板12は、平板状の剛体を用いて形成される。第1板12は、ばね部材11の一端に連結するとともに、第1リンク部材101が接続される。第1板12は、側部が湾曲されており、長手軸N1方向からみたときにU字状をなす。第1板12は、第1の接続部材に相当する。
The
第2板13は、平板状の剛体を用いて形成される。第2板13は、ばね部材11の他端に連結するとともに、第2リンク部材102が接続される。第2板13は、側部が湾曲されており、長手軸N2方向からみたときにU字状をなす。第2板13は、第2の接続部材に相当する。
The
図1において、第1板12の主面と、第2板13の主面とのなす角度は、90°である。換言すれば、長手軸N1と、長手軸N2とのなす角度は90°である。なお、第1板12及び第2板13は、所定の剛性を満たせば、上述したU字状に限らず、平板状又は棒状であってもよい。
In FIG. 1, the angle formed by the main surface of the
第1板12及び第2板13には、ワイヤー110を挿通する孔部が形成される。具体的には、第1板12には、二つの孔部12aが形成され、各孔部12aにワイヤー110がそれぞれ挿通される。同様に、第2板13には、二つの孔部13aが形成され、各孔部13aにワイヤー110がそれぞれ挿通される。
Holes through which the
また、各孔部には、ワイヤー110と接触して回転するローラーが設けられる。図3は、図1に示す領域R1における関節装置の構成を示す拡大図である。例えば、図3に示す孔部12aには、ローラー12bが設けられ、ワイヤー110と接触し、当該ワイヤー110の進退動作に連動して回転する。ワイヤー110の移動に連動してローラー12bが回転することによって、ワイヤー110と第1板12との間の摩擦を軽減することができる。図3では孔部12aに設けられるローラー12bについて図示したが、孔部13aについても同様のローラー13bが設けられる(図1参照)。
Further, each hole is provided with a roller that rotates in contact with the
当てコマ14は、スクリューギア15に取り付けられ、該スクリューギア15の回転軸N10に沿って移動可能である。当てコマ14は、回転軸N10に対して傾斜した平面部14a、14bを有する。図1において、平面部14a、14bは、ばね部材11に接触する。関節装置1では、スクリューギア15における当てコマ14の位置によって、当てコマ14のばね部材11へ接触位置が変わる。当てコマ14のばね部材11へ接触位置が変わると、ばね部材11の湾曲態様が変化する。ばね部材11の湾曲態様の変化によって、第1リンク部材101及び第2リンク部材102の曲げ角度を調整することができる。
The
ここで、関節装置1には、当てコマ14と、第1板12及び第2板13、並びに、第1リンク部材101及び第2リンク部材102との接触を回避させるための切欠き部が形成される。切欠き部には、当てコマ14が貫通する。具体的には、第1板12及び第1リンク部材101には、切欠き部131が形成される。切欠き部131は、第1板12及び第1リンク部材101にそれぞれ形成された切欠き部分を重ねることによって形成される。また、第2板13及び第2リンク部材102には、切欠き部132が形成される。切欠き部132は、第2板13及び第2リンク部材102にそれぞれ形成された切欠き部分を重ねることによって形成される。
Here, the
スクリューギア15は、ステッピングモータ16の駆動によって、回転軸N10のまわりに回転する。本実施の形態1において、スクリューギア15の中心軸は、回転軸N10と一致する。スクリューギア15の回転によって、当てコマ14が回転軸N10方向に移動する。
The
ステッピングモータ16は、図示しない制御装置(例えば後述する制御部210及びモータ制御部211)の制御のもと、スクリューギア15に接続する軸を回転させる。ステッピングモータ16は、入力されるパルス信号に基づいて所定の回転量(回転角度)で軸を回転させる。
また、ステッピングモータ16は、ブラケット16aに保持される。ブラケット16aは、ばね部材11における、屈曲への影響が小さい部分、例えば中央部に固定される。これにより、ばね部材11とステッピングモータ16との間の距離が固定される。なお、回転量を制御できれば、ステッピングモータに限らず、他の回転モータを用いることができる。
関節装置1では、スクリューギア15及びステッピングモータ16がコマ位置制御部材に相当する。
The stepping
Further, the stepping
In the
続いて、関節装置1の動作について、図4及び図5を参照して説明する。図4及び図5は、本発明の実施の形態1に係る関節装置の構成を示す図であって、関節を曲げた状態を示す図である。ワイヤー110が矢印Y1の方向に引っ張られると、第2リンク部材102に対する第1リンク部材101の角度が変わる。この際、当てコマ14の位置を移動させて、ばね部材11の湾曲態様が変えると、第1リンク部材101と第2リンク部材102とがなす角度(曲げ角度)が変わる。第1リンク部材101と第2リンク部材102との曲げ角度は、ワイヤー110の引張り量と、スクリューギア15に対する当てコマ14の位置とによって調整することができる。なお、図4に示す例は、当てコマ14がばね部材11から離間した状態、すなわち、当てコマ14が、最もステッピングモータ16側に移動し、切欠き部131、132に位置している状態を示している。この場合、ばね部材11は、最も湾曲した状態となる。
Subsequently, the operation of the
次に、関節装置1の適用例について、図6〜図16を参照して説明する。以下、複数の関節装置1を配設したロボットの手の動作について説明する。図6は、本発明の実施の形態1に係る関節装置をヒト型のロボットの手に適用した図である。図7は、図6のA−A線断面図である。本実施の形態1では、ヒト型のロボットの手の部分に関節装置を適用した例について説明するが、これに限らず、脚やその他関節を有する箇所に適用することが可能であり、又、ヒト以外の動物型のロボットの関節部分に適用することができる。
Next, an application example of the
ロボットの手200は、手掌部及び手背部を構成する本体部201と、本体部201から延びる五本の指部とを有する。具体的には、手200は、本体部201から延びる親指部202、人差し指部203、中指部204、薬指部205及び小指部206を有する。各指には、三つのリンク部材と、三つの関節部とを有する。例えば、親指部202には、指先側から順に、第1リンク部材101、第1関節部202a、第2リンク部材102、第2関節部202b、第3リンク部材103、第3関節部202cが設けられる。第3関節部202cは、本体部201に接続する。人差し指部203、中指部204、薬指部205及び小指部206についても同様に、第1リンク部材101と第2リンク部材102との間に第1関節部203a〜206aがそれぞれ設けられ、第2リンク部材102と第3リンク部材103との間に第2関節部203b〜206bがそれぞれ設けられ、第3リンク部材103と本体部201との間に第3関節部203c〜206cがそれぞれ設けられる。関節部は、本体部201の手掌部側に指部を折り曲げる。
なお、手200は、上述した構成要素が外皮によって覆われる。
The robot's
In the
第1関節部202a〜206a、及び、第2関節部202b〜206bには、上述した関節装置1が設けられる。第1関節部202a〜206aに設けられる関節装置1は、第1リンク部材101及び第2リンク部材102の間に介在する。第2関節部202b〜206bに設けられる関節装置1は、第2リンク部材102及び第3リンク部材103の間に介在する。
The above-mentioned
第3関節部202c〜206cには、関節装置1Aが設けられる。関節装置1Aは、上述した関節装置1において、ばね部材11に代えてばね部材11Aを備え、かつ第2板13を有しない構成である(後述する実施の形態3:図26〜図29を参照)。関節装置1Aは、第1板12が第3リンク部材103に連結し、ばね部材11Aの第1板12と反対側の端部がステッピングモータ16(又はブラケット16a)に固定される。
各指部には、ワイヤー110が挿通される。ワイヤー110は、一端が第1関節部の先端に固定され、他端が本体部201に接続される。
A
また、各指部の第3関節部の間には、第4関節部207a〜207dが設けられる。具体的には、親指部202の第3関節部202cと、人差し指部203の第3関節部203cとの間には第4関節部207aが設けられる。人差し指部203の第3関節部203cと中指部204の第3関節部204cとの間には第4関節部207bが設けられる。中指部204の第3関節部204cと薬指部205の第3関節部205cとの間には第4関節部207cが設けられる。薬指部205の第3関節部205cと小指部206の第3関節部206cとの間には第4関節部207dが設けられる。第4関節部207a〜207dには、関節装置1が設けられ、この関節装置1が第3関節部同士を連結する。
Further, the fourth
本体部201には、制御部210、モータ制御部211、及びDCモータ212〜216が設けられる。制御部210は、CPU(Central Processing Unit)やハードディスク等を含むPC(パーソナルコンピュータ)本体を備えたPC等を用いて構成され、モータ制御部211及びDCモータ212〜216を制御する。
The
モータ制御部211は、制御部210の制御のもと、各関節部のステッピングモータ16の駆動を制御する。具体的には、モータ制御部211は、各ステッピングモータ16にパルス信号を送信して、ステッピングモータ16を駆動させる。モータ制御部211は、CPU等を用いて構成される。
The
DCモータ212〜216は、制御部210の制御のもと、ワイヤー110を巻き取ることによって、指部におけるワイヤー110の長さを調整する。
The
図6及び図7に示す状態において、制御部210がDCモータを制御してワイヤー110をDCモータ内に引き込むと、関節部においてリンク部材間の曲げ角度が変化する。このリンク部材間の曲げ角度が変化すると、関節部において指部が曲がる。
In the state shown in FIGS. 6 and 7, when the
図8及び図9は、図7に示す指部(中指部204)を曲げた状態を示す図である。図7に示す状態において、DCモータ214がワイヤー110を巻き取ると、関節部において指部が曲がる。ワイヤー110が巻き取り方向Y2に沿って移動すると、第1リンク部材101が引っ張られて、第1リンク部材101〜第3リンク部材103が本体部201側に動く。この際、関節部の当てコマ14の位置を調整することによって、リンク部材の曲げ角度が調整される。例えば、ワイヤー110の巻き取り量が多く、当てコマ14がステッピングモータ16側にあるほど、リンク部材間の曲げ角度が大きく、中指部204の先端が本体部201(手掌部)に近付く(図8参照)。これに対し、ワイヤー110の巻き取り量が少なく、当てコマ14がばね部材11側にあると、リンク部材間の曲げ角度は小さい(図9参照)。この際、中指部204は、関節部における当てコマ14の位置によって、曲がる関節部や、その角度が調整される。
8 and 9 are views showing a state in which the finger portion (middle finger portion 204) shown in FIG. 7 is bent. In the state shown in FIG. 7, when the
また、第4関節部207a〜207dの関節装置1を駆動することによって、指部間の開き角度を変更することができる。図10及び図11は、図6に示す手の指部間の開き角度を変えた状態を示す図である。第4関節部207a〜207dを駆動することによって、図10及び図11に示すように、全部又は一部の指部間の開き角度を変えることができる。
Further, the opening angle between the fingers can be changed by driving the
まず、第4関節部207aの動作について、図12及び図13を参照して説明する。図12及び図13は、図10に示す領域R2の構成を示す図である。具体的には、図12及び図13は、図6に示す親指部202と人差し指部203との間の構成を示す図である。親指部202と人差し指部203との間に位置する第4関節部207aは、第1板12が、球面ブッシュ17を介して第3関節部203cに接続するとともに、第2板13が、球面ブッシュ18を介して第4リンク部材104に接続する。第4リンク部材104は、第2板13と接続する側と反対側の端部が、第3関節部202cに接続する。第4リンク部材104は、ベアリング等を介して第3関節部202cに接続する。図12及び図13に示すように、第4関節部207aの関節装置1における当てコマ14の位置を変えることによって、ばね部材11の曲げ態様を変えると、第4リンク部材104の変位によって、親指部202が、第3関節部202cの回転軸N3のまわりに回転する。親指部202が、第3関節部202cの回転軸N3のまわりに回転すると、親指部202と、人差し指部203との開き角度が変わる(例えば、図10及び図11を参照)。なお、回転軸N3は、親指部202の長手軸が通過し、かつ、この長手軸に対して垂直な軸である。回転軸N3の位置は、第3関節部202cの動作に影響しない位置であれば他の位置に配置してもよい。
First, the operation of the fourth
続いて、第4関節部207b〜207dの動作について、図14及び図15を参照して説明する。図14及び図15は、図10に示す領域R3の構成を示す図である。具体的には、図14及び図15は、図6に示す中指部204と薬指部205との間の構成を示す図である。中指部204と薬指部205との間に位置する第4関節部207cは、第1板12が、球面ブッシュ17を介して第3関節部204cに接続するとともに、第2板13が、球面ブッシュ18を介して第3関節部205cに接続する。図14及び図15に示すように、第4関節部207cにおける当てコマ14の位置を変えることによって、ばね部材11の曲げ態様が変わる。ばね部材11の曲げ態様が変わると、中指部204と、薬指部205とが、それぞれの軸の周りに回動し、中指部204及び薬指部205の開き角度が変わる(例えば、図10及び図11を参照)。
Subsequently, the operation of the fourth
ここで、第3関節部と第4関節部との接続について、図16を参照して説明する。図16は、図14に示す領域R4の構成を示す図である。図16は、第4関節部207cにおける、第3関節部205cとの接続について示しているが、他の部分についても同様である。球面ブッシュ18は、球状体181と、保持部材182と、延在部183とを有する。保持部材182は、球状体181を回転自在に保持し、例えばねじ止めによって第2板13に固定される。延在部183は、例えばねじ止めによって、一端が球状体181に固定されるとともに、他端が第3関節部205cのブラケット16aに固定される。これにより、第4関節部と第3関節部との間において、一方の関節部の動きに伴う他方の関節部への負荷が軽減される。
Here, the connection between the third joint portion and the fourth joint portion will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the region R 4 shown in FIG. FIG. 16 shows the connection of the fourth
以上説明した本発明の実施の形態1によれば、リンク部材を連結する関節部において、ばね部材11の湾曲態様を当てコマ14に調整することによって、リンク部材間の曲げ角度を変化させるようにしたので、単純にリンク部材同士を接続する回転軸のまわりに回転させる場合と比して、関節部における曲げ角度を一層ヒトの指の動きに近付けることができる。本実施の形態1によれば、ヒトを含む動物型のロボットの手に、当該動物の手の動作に近い動作をさせることができる。
According to the first embodiment of the present invention described above, in the joint portion connecting the link members, the bending angle between the link members is changed by adjusting the bending mode of the
(実施の形態1の変形例)
次に、上述した実施の形態1の変形例について、図17を参照して説明する。図17は、本発明の実施の形態1の変形例に係る関節装置の一部の構成を示す図である。上述した実施の形態1では、ローラー12bが配設された孔部12aに、ワイヤー110が挿通されて移動する例について説明したが、図17に示すように、ローラーを有しない孔のみの孔部12cとしてもよい。
(Modified Example of Embodiment 1)
Next, a modified example of the first embodiment described above will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a diagram showing a partial configuration of a joint device according to a modified example of the first embodiment of the present invention. In the first embodiment described above, an example in which the
(実施の形態2)
次に、上述した実施の形態2について、図18〜図21を参照して説明する。図18及び図19は、本発明の実施の形態2に係る関節装置の構成を示す図である。関節装置1Bは、ばね部材11B、第1板12、第2板13、当てコマ14、スクリューギア15、及び、ステッピングモータ16を備える。関節装置1Bは、上述した関節装置1のばね部材11に代えてばね部材11Bを備える構成である。ばね部材11B以外の構成は、上述した関節装置1と同様である。
(Embodiment 2)
Next, the above-described second embodiment will be described with reference to FIGS. 18 to 21. 18 and 19 are views showing the configuration of the joint device according to the second embodiment of the present invention. The
関節装置1Bには、第1リンク部材101及び第2リンク部材102が接続される。関節装置1B及び第1リンク部材101には、ワイヤー110が配設され、ワイヤー110の引張り量に応じて、第2リンク部材102に対する第1リンク部材101の向きが変わる。この際、関節装置1Bは、第2リンク部材102に対する第1リンク部材101の曲げ角度を調整する関節部として機能する。図18において、関節装置1Bに接続される第1リンク部材101の長手軸N1と、第2リンク部材102の長手軸N2とは、互いに平行であり、かつ、各長手軸に沿って延びる直線が一致する。
また、関節装置1B、第1リンク部材101及び第2リンク部材102は、被覆部材120によって被覆される。
The
Further, the
ばね部材11Bは、ねじりばね11a、11bと、板状部材11cと、ピン11d、11eとを有する。板状部材1cは、剛性を有し、ねじりばね11a、11bを境界として三つに分割されてなる。ピン11dは、ねじりばね11aのコイル内部に挿通されるとともに、板状部材11cのねじりばね11a側の境界を接続する。同様に、ピン11eは、ねじりばね11bのコイル内部に挿通されるとともに、板状部材11cのねじりばね11b側の境界を接続する。板状部材11cは、ねじりばね11a、11bによって、両端部が互いに近付く方向に付勢される。
The
続いて、関節装置1Bの動作について、図20及び図21を参照して説明する。図20及び図21は、本発明の実施の形態2に係る関節装置の構成を示す図であって、関節を曲げた状態を示す図である。ワイヤー110が矢印Y5の方向に引っ張られると、第2リンク部材102に対する第1リンク部材101の角度が変わる。この際、スクリューギア15における当てコマ14の位置によって、ばね部材11Bの湾曲態様が変わる。具体的には、当てコマ14の板状部材11cへの接触位置の変化に応じて板状部材11cの形状が変形する。具体的には、当てコマ14がばね部材11Bに近いほど、板状部材11cは広がり、当てコマ14がステッピングモータ16側に近付くほど板状部材11cが湾曲する。当てコマ14が切欠き部131、132に貫通すると、当てコマ14と板状部材11cとの接触が解除され、板状部材11cが最も湾曲した状態となる(図20参照)。ばね部材11Bの湾曲態様が変わると、第1リンク部材101と第2リンク部材102との曲げ角度が変わる。第1リンク部材101と第2リンク部材102との曲げ角度は、ワイヤー110の引張り量と、スクリューギア15に対する当てコマ14の位置とによって調整することができる。
Subsequently, the operation of the
以上説明した本発明の実施の形態2によれば、リンク部材を連結する関節部において、ばね部材11Bの湾曲態様を当てコマ14に調整することによって、リンク部材間の曲げ角度を変化させるようにしたので、単純にリンク部材同士を接続する回転軸のまわりに回転させる場合と比して、関節部における曲げ角度を一層ヒトの指の動きに近付けることができる。本実施の形態2によれば、ヒトを含む動物型のロボットの手に、当該動物の手の動作に近い動作をさせることができる。
According to the second embodiment of the present invention described above, in the joint portion connecting the link members, the bending angle between the link members is changed by adjusting the bending mode of the
(実施の形態2の変形例)
次に、上述した実施の形態2の変形例について、図22〜図25を参照して説明する。図22及び図23は、本発明の実施の形態2の変形例に係る関節装置の構成を示す図である。関節装置1Cは、ばね部材11C、第1板12、第2板13、当てコマ14、スクリューギア15、及び、ステッピングモータ16を備える。関節装置1Cは、上述した関節装置1Bのばね部材11Bに代えてばね部材11Cを備える構成である。ばね部材11C以外の構成は、上述した関節装置1、1Bと同様である。
(Modified Example of Embodiment 2)
Next, a modified example of the second embodiment described above will be described with reference to FIGS. 22 to 25. 22 and 23 are views showing the configuration of the joint device according to the modified example of the second embodiment of the present invention. The
関節装置1Cには、第1リンク部材101及び第2リンク部材102が接続される。関節装置1C及び第1リンク部材101には、ワイヤー110が配設され、ワイヤー110の引張り量に応じて、第2リンク部材102に対する第1リンク部材101の向きが変わる。この際、関節装置1Cは、第2リンク部材102に対する第1リンク部材101の曲げ角度を調整する関節部として機能する。図22において、関節装置1Cに接続される第1リンク部材101の長手軸N1と、第2リンク部材102の長手軸N2とは、互いに平行であり、かつ、各長手軸に沿って延びる直線が一致する。
また、関節装置1C、第1リンク部材101及び第2リンク部材102は、被覆部材120によって被覆される。
The
Further, the
ばね部材11Cは、ねじりばね11fと、ピン11gと、板状部材11h、11iとを有する。ピン11gは、ねじりばね11fのコイル内部に挿通され、板状部材11h、11iを回転可能に支持している。ばね部材11Cは、板状部材11hが第1板12に連結し、板状部材11iが第2板13に連結する。板状部材11h、11iは、ねじりばね11fによって、両端部が互いに近付く方向に付勢される。
The spring member 11C has a
続いて、関節装置1Cの動作について、図24及び図25を参照して説明する。図24及び図25は、本発明の実施の形態2の変形例に係る関節装置の構成を示す図であって、関節を曲げた状態を示す図である。ワイヤー110が引っ張られると、第2リンク部材102に対する第1リンク部材101の角度が変わる。この際、スクリューギア15における当てコマ14の位置によって、ばね部材11Cの湾曲態様が変わる。具体的には、ピン11gに対する板状部材11h、11iの回転位置が変化する。具体的には、当てコマ14がばね部材11C側に近いほど、板状部材111h、11iは互いに離れる方向に変位し、当てコマ14がステッピングモータ16側に近付くほど板状部材11h、11iが互いに近付く方向いうに変位する。当てコマ14が切欠き部131、132に貫通すると、当てコマ14と板状部材11h、11iとの接触が解除され、板状部材11cが最も屈曲した状態となる(図24参照)。ばね部材11Cの湾曲態様が変わると、第1リンク部材101と第2リンク部材102とのなす角度が変わる。第1リンク部材101と第2リンク部材102との曲げ角度は、ワイヤー110の引張り量と、スクリューギア15に対する当てコマ14の位置とによって調整することができる。
Subsequently, the operation of the
本変形例においても、上述した実施の形態2と同様に、ヒトを含む動物型のロボットの手に、当該動物の手の動作に近い動作をさせることができる。 In this modification as well, similarly to the second embodiment described above, the hand of an animal-type robot including a human can be made to perform a movement similar to the movement of the hand of the animal.
(実施の形態3)
次に、上述した実施の形態3について、図26〜図29を参照して説明する。図26及び図27は、本発明の実施の形態3に係る関節装置の構成を示す図である。関節装置1Dは、ばね部材11D、第1板12、当てコマ14、スクリューギア15、及び、ステッピングモータ16を備える。関節装置1Bは、上述した関節装置1のばね部材11に代えてばね部材11Bを備え、第2板13を有しない構成である。ばね部材11D以外の構成は、上述した関節装置1と同様である。
(Embodiment 3)
Next, the above-described third embodiment will be described with reference to FIGS. 26 to 29. 26 and 27 are views showing the configuration of the joint device according to the third embodiment of the present invention. The
関節装置1Dには、第1リンク部材101及び第2リンク部材102Aが接続される。関節装置1D及び第1リンク部材101には、ワイヤー110が配設され、ワイヤー110の引張り量に応じて、第2リンク部材102Aに対する第1リンク部材101の向きが変わる。この際、関節装置1Dは、第2リンク部材102に対する第1リンク部材101の曲げ角度を調整する関節部として機能する。図26において、関節装置1Dに接続される第1リンク部材101の長手軸N1と、第2リンク部材102Aの長手軸N2とは、互いに平行である。
また、関節装置1D、第1リンク部材101及び第2リンク部材102Aは、被覆部材120によって被覆される。
The
Further, the
ばね部材11Dは、板状の部材を湾曲させてなる。ばね部材11Dは、形状回復性を有する。ばね部材11Dは、C字状をなし、一端が第1板12に連結し、他端が第2リンク部材102Aに連結される。ばね部材11Dは、第1板12と接続する側と反対側の端部が、第2リンク部材102Aと接続する。
The
続いて、関節装置1Dの動作について、図28及び図29を参照して説明する。図28及び図29は、本発明の実施の形態3に係る関節装置の構成を示す図であって、関節を曲げた状態を示す図である。ワイヤー110が引っ張られると、第2リンク部材102Aに対する第1リンク部材101の角度が変わる。この際、スクリューギア15における当てコマ14の位置によって、ばね部材11Dの湾曲態様が変わる。ばね部材11Dの湾曲態様が変わると、第1リンク部材101と第2リンク部材102Aとのなす角度が変わる。第1リンク部材101と第2リンク部材102Aとの曲げ角度は、ワイヤー110の引張り量と、スクリューギア15に対する当てコマ14の位置とによって調整することができる。
Subsequently, the operation of the
以上説明した本発明の実施の形態3によれば、リンク部材を連結する関節部において、ばね部材11Dの湾曲態様を当てコマ14に調整することによって、リンク部材間の曲げ角度を変化させるようにしたので、単純にリンク部材同士を接続する回転軸のまわりに回転させる場合と比して、関節部における曲げ角度を一層ヒトの指の動きに近付けることができる。本実施の形態3によれば、ヒトを含む動物型のロボットの手に、当該動物の手の動作に近い動作をさせることができる。
According to the third embodiment of the present invention described above, in the joint portion connecting the link members, the bending angle between the link members is changed by adjusting the bending mode of the
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、上述した実施の形態では、ワイヤー110によってリンク部材を変位させる例について説明したが、ばね部材の形状回復性と、第1板(又は第2板)の剛性とによって、リンク部材の変位が制御できれば、ワイヤー110を有しない構成であってもよい。
Although the embodiments for carrying out the present invention have been described so far, the present invention should not be limited only to the above-described embodiments. For example, in the above-described embodiment, an example in which the link member is displaced by the
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。 As described above, the present invention may include various embodiments not described here, and make various design changes and the like within a range that does not deviate from the technical idea specified by the claims. It is possible.
以上説明したように、本発明に係る関節装置は、ヒトを含む動物型のロボットの手に、当該動物の手の動作に近い動作をさせるのに好適である。 As described above, the joint device according to the present invention is suitable for causing the hand of an animal-type robot including a human to perform a motion similar to that of the animal's hand.
1 関節装置
11、11A〜11D ばね部材
11a、11b、11f ねじりばね
11c、11h、11i 板状部材
11d、11e、11g ピン
12 第1板
13 第2板
14 当てコマ
15 スクリューギア
16 ステッピングモータ
17、18 球面ブッシュ
101 第1リンク部材
102、102A 第2リンク部材
103 第3リンク部材
104 第4リンク部材
110 ワイヤー
120 被覆部材
131、132 切欠き部
1
Claims (6)
ばね部材と、
一方が前記ばね部材の一端に接続するとともに、他方が前記二つの部材のうちの一方の部材に接続する第1の接続部材と、
前記ばね部材に当接する当てコマと、
前記当てコマの、前記ばね部材に対する当接位置を制御するコマ位置制御部材と、
少なくとも前記第1の接続部材に進退自在に挿通されるワイヤーと、
を備えることを特徴とする関節装置。 A joint device that connects two members and controls the bending angle of the two members.
With spring members
A first connecting member, one of which is connected to one end of the spring member and the other of which is connected to one of the two members.
A contact piece that abuts on the spring member and
A top position control member that controls the contact position of the contact piece with respect to the spring member, and
At least a wire that is freely inserted into the first connecting member and
A joint device comprising.
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の関節装置。 A second connecting member, one of which is connected to the other end of the spring member and the other of which is connected to the other of the two members.
The joint device according to claim 1, further comprising.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の関節装置。 The spring member is formed by bending a plate-shaped member having shape recovery property.
The joint device according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の関節装置。 The spring member is formed by using a torsion spring.
The joint device according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項2に記載の関節装置。 Notches through which the contact piece penetrates are formed in the first and second connecting members, respectively.
The joint device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2に記載の関節装置。 The first and second connecting members are provided with spherical bushes on the side opposite to the side connecting to the spring member.
The joint device according to claim 2.
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