JPS6128710Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、いずれの方向へも手が屈曲可能なロ
ボツトの手首の構造に関する。

機械的な動力で動かされるロボツトの手は、あ
らゆる作業が迅速にできるよう手首を中心として
360゜のいずれの方向へも屈曲できることが望ま
しい。

従来、ロボツトの手は１関接で上下又は左右の
いずれか一方向へしか屈曲できず、上下左右へ手
が屈曲できるようにするためには２関接つまり手
首を２ケ所にしかも相互に離れたところに設けね
ばならなかつた。このように２ケ所に手首を設け
ることはロボツトの運動位置により、あるいは手
首の部分が全体として大きくなるので、ロボツト
の手の動きが制約される。

そこで本考案は斯る欠点を解消し、ロボツトの
手が手首を中心として360゜のいずれの方向へも
屈曲できる構造のロボツトの手首を提供すること
を目的とする。

斯る目的を達成する本考案のロボツトの手首の
構成は、 相対的に回転自在な回転部を持ち、この回転部
により一軸上に連結されるとともに、該回転部を
挾んで軸方向と直角な方向にそれぞれ貫通孔が設
けられれた支持柱と、 当該支持柱の先端部に球面軸受を介していかな
る方向へも傾動自在に連結された上板と、 前記支持柱の各貫通孔にそれぞれ摺動自在に通
され、それぞれ前記球面軸受の中心を中心とする
半円形状をなし、それぞれの両端が前記上板に相
対的に揺動自在に枢着されるとともに、これらの
着位置をそれぞれの両端の枢着位置同士を結ん
だ直線同士が前記球面軸受の中心で直交するよう
に設定してある一対の半輪材と、 各半輪材の端部近傍に一端が連結され、かつ他
端がそれぞれ半輪材に沿わせてから操作部側に延
ばされている索引部材と からなることを特徴とする。

以下、本考案を図面に示す実施例にもとづいて
詳細に説明する。

本考案に係るロボツトの手首の実施例について
正面図を第１図に示し、構造を理解し易くするた
めの平面図を第２図に示す。図のように、ロボツ
トの骨ともいうべき支持柱１があり、該支持柱１
には回転部が構成される。つまり、図中上部の支
持柱１と下部の支持柱１とが相互に摺動して回動
自在な球面で接し、回転接手２によつて結合され
る。このようになつていることから上部と下部の
支持柱１は回転部で軸心まわりに相対的に回動自
在となる。この回転部を挾んで上下には、軸心と
略直角な方向に相互に略直角な一対の貫通孔３，
４が設けられる。該貫通孔３，４は本実施例では
長方形の断面形状を有する。そして支持柱１の先
端は球体５が形成され、該支持柱１の上には上板
６が載せられる。該上板６は円盤形状を有すると
ともにその中央部下方には前記球体５と回動自在
に結合する結合部を具えている。結合部には前記
球体５を包み込み前記支持柱１と上板６とのなす
角度が自由に変えられるよう球軸受７が具えられ
る。この上板６の外周部には前記貫通孔３及び４
に夫々摺動自在に嵌通される半輪材としてのナベ
ヅル形支持部材８及び９の両端が夫々回転自在に
連結枢着される。ナベヅル形支持部材８及び９を
回動自在に上板６に連結するために皿形ピン１０
あるいはボルト２１がナベヅル形支持部材８，９
の各上板６への連結点同士を結ぶ直線同士は、前
記球体５、球軸受７が形成する球面軸受の中心に
おいて直交するようになつている。また、ナベヅ
ル形支持部材８及び９は前記球体５と中心とする
半円となつており、第２図に示すようにナベヅル
形支持部材８の寸法R₁がナベヅル形支持部材９
の内径寸法R₂よりも大きいので、ナベヅル形支
持部材８の両端はナベヅル形支持部材９の両端よ
り上板６の外側に取り付けられる。一方、前記支
持柱１には筒状の外皮１１が被せられて隙間１２
が形成され、索引部材としてこの隙間１２を通し
た４本のワイヤ１３，１４，１５，６の一端が第
２図において夫々ナベヅル形支持部材８の左端
部、右端部、ナベヅル形支持部材９の上端部、下
端部に連結される（ワイヤ１５，１６は図示せ
ず）。外皮１１の先端部は、ワイヤ１３〜１６の
引張時にワイヤがひつかかることのないよう外側
に向かつて曲げられている。そして前記ワイヤ１
３と１４及び１５と１６は一対となつており一方
を引つ張つた分だけ他方が引つ張られるので、ワ
イヤ１３と１４あるいは１５と１６を結合して一
本の回転軸に巻き付ければ該回転軸を回転させる
ことにより二本のワイヤを同時に操作できる。ゆ
えにモータの駆動源は２組設ければ足りる。以上
のように構成された手首の上板６には指１９及び
該指１９を動かす駆動装置２０等からなる手１７
がボルト１８で固定される。

斯るロボツトの手首の作用を説明する。第１図
の状態からワイヤ１３を引つ張ると、球体５の外
周を球軸受７が回動すると同時に貫通孔４内を見
動してナベヅル形支持部材８が移動し、第３図の
ように手１７が左に屈曲する。このような手１７
の動きを分類して第４図に示す。図面中、正面図
ｂ，ｄ，ｆ，ｈは夫々平面図ａ，ｃ，ｅ，ｇと対
応する。ａ，ｂは第１図と同じく支持柱１に対し
上板６が傾いていない状態を示し、ｃ，ｄはワイ
ヤ１５，１６を動かさずワイヤ１４のみを引つ張
つて第２図とは反対の右側へ上板６を傾けたもの
である。また、ｅ，ｆは前記と異なり、ワイヤ１
３，１４を動かさずワイヤ１６を引つ張つて図中
手前側へ上板６を傾けたものである。以上のよう
に上板６を四方向へ傾けることができるが、本考
案ではこのほかｇ，ｈに示すようにワイヤ１４と
１６とを同時に引つ張ることにより右方手前側に
傾けることもできる。これは、ナベヅル形支持部
材８と９とのなす角度が変えられない（交差角が
90゜）場合においてはｃ，ｄやｅ，ｆのようにワ
イヤ１３か１４又はワイヤ１５か１６のうち１本
しか引つ張ることができないのに対し、第１図
中、上部の支持柱１と下部の支持柱１とが相対的
に回動自在となつている結果ナベヅル形支持部材
８と９とのなす角θが任意に変えられることにな
りたとえばｇ，ｈに示すようにワイヤ１３か１４
及びワイヤ１５か１６の２本を同時に引くことが
できる。したがつて上板６を支持柱１の周囲のい
ずれかの方向へも傾けるとができ、また支持柱１
を中心に首を回すような円錐運動をすることもで
きる。このロボツト手首をマニプレータに適用し
た場合には、当該ロボツト手首が人間の手と同じ
ような動作をし得るので、操作するとき、自分の
手首と同じ感覚で操作できるようになる。また、
このロボツト手首を普通のロボツトに適用した場
合は、非常にコンパクトな構造で、一点を中心に
して半球面の広い範囲に渡つて回動できるので、
動作範囲を拡大できる。更に、ワイヤをモータで
操作する場合、モータの回転角度と手首の回転角
度が比例するので、制御性、操作性がよくなる。
更に又、すべてのワイヤはナベヅル形支持部材に
沿わされ且つ外皮先端で一律に曲げられてワイヤ
操作部側に延ばされているので、ワイヤ操作部側
において操作中心とワイヤの延びる方向が常に一
定となり、よつて操作トルクも一定となり、スム
ースな操作が可能となる。

なお、実施例では索引部材としてワイヤを用い
ているがこれに限るものではなく、チエン等結合
される構造のものに限られず、軸心に丸棒等の連
結材を埋め込んだ構造等いろいろなものが考えら
れる。

以上、実施例を図面と共に説明したように本考
案によれば、支持柱が相互に回動自在な構造とさ
れることにより２本の半輪状のなす角が自由に変
えられるので上板を支持柱の周囲いずれの方向へ
も自由に屈曲させることができる。また、主首は
ワイヤ又はチエン等により遠隔操作できる構造で
あるため、主首附近に駆動源を設けなくてもよく
小型軽量化でき、更に、操作の面でも有利とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本考案によるロボツトの手首
の実施例に係り、第１図は正面図、第２図は平面
図、第３図は作用説明図、第４図は手首の動きを
分類して示す作動図である。 図面中、１は支持柱、３，４は貫通孔、５は球
体、６は上板、７は球軸受、８，９は半輪材、１
３，１４はワイヤである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 相対的に回転自在な回転部を持ち、この回転部
   により一軸上に連結されるとともに、該回転部を
   挾んで軸方向と直角な方向にそれぞれ貫通孔が設
   けられた支持柱と、 当該支持柱の先端部に球面軸受を介していかな
   る方向への傾動自在に連結された上板と、 前記支持柱の各貫通孔にそれぞれ摺動自在に通
   され、それぞれ前記球面軸受の中心を中心とする
   半円形状をなし、それぞれの両端が前記上板に相
   対的に揺動自在に枢着されるとともに、これらの
   枢着位置をそれぞれの両端の枢着位置同士を結ん
   だ直線同士が前記球面軸受の中心で直交するよう
   に設定してある一対の半輪材と、 各半輪材の端部近傍に一端が連結され、かつ他
   端がそれぞれ半輪材に沿わせてから操作部側に延
   ばされている索引部材と からなることを特徴とするロボツトの手首。