JPS6190894A - Robot - Google Patents

Robot

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Publication number
JPS6190894A
JPS6190894A JP14152585A JP14152585A JPS6190894A JP S6190894 A JPS6190894 A JP S6190894A JP 14152585 A JP14152585 A JP 14152585A JP 14152585 A JP14152585 A JP 14152585A JP S6190894 A JPS6190894 A JP S6190894A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
robot
electric motor
arm member
joint structure
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.)
Pending
Application number
JP14152585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
浅川 和雄
文夫 田畑
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP14152585A priority Critical patent/JPS6190894A/en
Publication of JPS6190894A publication Critical patent/JPS6190894A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、種々の産業用途等に用いられるロボットに関
し、特に旋回腕を有し、その旋回腕とロボット基体又は
隣接腕相互の間に関節構造を有するロボットに関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a robot used for various industrial applications, and more particularly to a robot having a rotating arm and a joint structure between the rotating arm and a robot base or adjacent arms. be.

人体構造に見られるような関節構造の腕とその腕先端に
ハンド部分を有するロボットは物品の把持・搬送や該物
品を用いて一定の作業を行なう等に近年広く利用されて
いる。
2. Description of the Related Art Robots having arms with a joint structure similar to that seen in the human body and a hand portion at the tip of the arm have been widely used in recent years to grasp and transport objects and perform certain tasks using the objects.

すなわち、人力作業を省力化したり、高速作業や高負荷
作業を人力作業と協調して実施する等の有利を有してい
る。
That is, it has advantages such as saving labor in manual work, and performing high-speed work and high-load work in cooperation with manual work.

このようなロボットの腕又はハンドの動作5動には、一
般に油圧アクチュエータや空気圧アクチェエータ又は電
動機からなる駆動源等が用いられているが、家庭用途や
事務処理用途等に用いられるロボットは電動機によるお
動が簡便であシ、特に電源コンセントに接続するだけで
駆動することが可能であることから、駆動源として導入
する面で有利である。
Generally, a drive source consisting of a hydraulic actuator, pneumatic actuator, or an electric motor is used for the five movements of the arm or hand of a robot, but robots used for household use or office processing use an electric motor. Since it is easy to operate and can be driven simply by connecting it to a power outlet, it is advantageous in terms of introducing it as a driving source.

また、電動機を駆動源とするロボットにおいて、一台の
電動機から歯車機構やベルト・プーリ機構又は鋼索等で
駆動力を複数の腕作動部に伝達する機構が一般的ではあ
るが、この駆動力伝達構造によると駆動用電動機から遠
い位置に配設された腕やハンドの動作が高速化及び高精
度の位置決め等の点で不利になる。
In addition, in robots that use an electric motor as a drive source, it is common to have a mechanism in which the driving force is transmitted from one electric motor to multiple arm actuating parts using a gear mechanism, belt/pulley mechanism, steel cable, etc. According to the structure, the operation of the arm or hand disposed far from the driving electric motor is disadvantageous in terms of high-speed and high-precision positioning.

従って、この不利を解消すべく口ぎットの各関節部分に
各一台の電動機を取付けて各腕毎に駆動する構造を有し
たロボットも既に提案されている。
Therefore, in order to overcome this disadvantage, a robot has already been proposed in which a motor is attached to each joint of the mouth and each arm is driven.

然し乍ら、この後者の関節構造を有したロボットでは、
各関節部分に適宜の出力仕様を有した電動機を外部搭載
する構造が採られるために各関節部分が必然的に大形し
てしまう欠点がある。
However, in a robot with this latter joint structure,
Since a structure is employed in which an electric motor having an appropriate output specification is externally mounted on each joint, each joint has the disadvantage that it is inevitably large in size.

第1図はこのような各関節構造に各一台の電動機を搭載
したロボットの構成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a robot in which one electric motor is mounted on each joint structure.

第1図の例では、二段腕を有する口がットを示している
The example in FIG. 1 shows a gutter with two-stage arms.

さて、このロボットは基体10のブラケット12に設け
られた関節部14の上方に第一段腕】6を、弔、く動す
る電動モータMAIが搭載され、該電動モータMAIの
駆動力はベルト・プーリ機構18を介して伝達されてい
る。即ち、第二段腕24は関節20において矢印人で示
す方向に枢動旋回する。また第一段腕16の関節20の
上方には別のt動モータMA2が搭載されておシ、この
電動モータMA2の駆動力がベルト・プーリ機構22を
介して第二段腕24に伝達され、第二段腕24はそのブ
ラケット24&と共に矢印Bで示す方向に旋回動作する
。また第二段腕24は電動モータMA3によって矢印C
の方向にも旋回動作するように構成され、第二段腕24
の先端にはハンド26が設けられて該ハンド26には把
持空間28に設けられた板ばね30の弾性把持力によっ
て作業工具等の物品(図示なし)が把持されるようにな
っている。また電動モータMAD、MA2の各上部には
エンコーダ32.34が設けられている。即ち、これら
のエンコーダ32.34は回転検出円板32a、34a
と検出信号検出装置32b 、34bを具備して構成さ
れ、各モータ軸の回転量を検出することによって第一段
腕16と第二段腕24との動作量をそれぞれ検出できる
ようになっている。32c 、34cは検出信号の送出
線である。このロボットの構成から明らかなように電動
モータMAI〜MA3は全て関節構造部に搭載されて外
部に突出状態で配設されていることから既述のように各
関節構造部が大形化してしまい、コンパクト性に欠ける
不利がある。
Now, this robot is equipped with an electric motor MAI that moves the first stage arm [6] above the joint 14 provided on the bracket 12 of the base body 10, and the driving force of the electric motor MAI is transmitted from the belt. It is transmitted via a pulley mechanism 18. That is, the second stage arm 24 pivots at the joint 20 in the direction indicated by the arrow. Further, another t-motor MA2 is mounted above the joint 20 of the first stage arm 16, and the driving force of this electric motor MA2 is transmitted to the second stage arm 24 via a belt/pulley mechanism 22. , the second stage arm 24 pivots in the direction shown by arrow B together with its bracket 24&. Further, the second stage arm 24 is moved by the arrow C by the electric motor MA3.
The second stage arm 24
A hand 26 is provided at the tip of the hand 26 , and the hand 26 is configured to grip an article (not shown) such as a working tool by the elastic gripping force of a leaf spring 30 provided in a gripping space 28 . Furthermore, encoders 32 and 34 are provided above each of the electric motors MAD and MA2. That is, these encoders 32, 34 are connected to rotation detection discs 32a, 34a.
and detection signal detection devices 32b and 34b, and by detecting the amount of rotation of each motor shaft, the amount of movement of the first stage arm 16 and the second stage arm 24 can be respectively detected. . 32c and 34c are detection signal transmission lines. As is clear from the configuration of this robot, all of the electric motors MAI to MA3 are mounted on the joint structure and are arranged in a state of protrusion to the outside, so as mentioned above, each joint structure becomes large. , it has the disadvantage of lack of compactness.

このため、例えば特開昭51−104180号公報等に
て示されるように、電動機を各関節内部に収納し、小型
化を図ったロボットが提案されている。
For this reason, as shown in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 51-104180, a robot has been proposed in which an electric motor is housed inside each joint to reduce the size of the robot.

しかしながら、このロボットは、第1段のアームの端部
に励磁コイルを有する固定子を固定し、第2段のアーム
の端部に弾磁性体からなる可動子を固定すると共に、第
1段のアームに回転可能に支持された回転軸を第2段ア
ームの中間部に固定して関節を構成している。
However, in this robot, a stator having an excitation coil is fixed to the end of the first stage arm, a movable element made of an elastomagnetic material is fixed to the end of the second stage arm, and A rotating shaft rotatably supported by the arm is fixed to the intermediate portion of the second stage arm to form a joint.

従って、この関節構造のロホ′ットでは、回転軸から強
磁性体部迄のアーム長が必要となるため、関バフイ゛−
瑯が亡めて太になると共に、関節構造部のN量が極めて
重いものになるという欠点を有する他、アームの長さを
有効に使用することができないという欠点を有する。
Therefore, in the lo-hot of this joint structure, the arm length from the rotation axis to the ferromagnetic part is required, so the
This has the disadvantage that the enamel becomes thicker and the amount of N in the joint structure becomes extremely heavy, and the length of the arm cannot be used effectively.

更には、強磁性体を第2段のアームの先端に設けている
ので、第2段のアームを回転1駆動したときに、中間部
より先のアームが第1段のアームに衝突することになシ
、電動機の配誼できる範囲が小であり、広い動作範囲と
することができ々いという欠点がある。
Furthermore, since a ferromagnetic material is provided at the tip of the second-stage arm, when the second-stage arm is driven one rotation, the arm beyond the middle part will not collide with the first-stage arm. However, the range in which the electric motor can be arranged is small, making it difficult to achieve a wide operating range.

本発明は、前述したような従来の口・・ピットの欠点を
解消することができ、動作範囲を広くとることができ、
且つ関節構造部を小型、軽ぶ・Kすることのできるロボ
ットを提供することを目的とするものである。
The present invention can eliminate the drawbacks of the conventional mouth/pit as described above, and can widen the range of motion.
Another object of the present invention is to provide a robot whose joint structure can be made small and lightweight.

第2図および第3図はこのような従来の0 、;? 7
トの関節構造部の大形化によるネオ11を克服するよう
に新規工夫された本発明による0ポツトの「・コ節rI
;造の外観立体図と分解図でL)ジ、特に隈接vi間に
設けた関節構造を代表的に示したものでちる。
Figures 2 and 3 show such conventional 0,;? 7
The present invention has been newly devised to overcome the neo-11 problem caused by the enlargement of the joint structure of the 0-pot joint.
This is a three-dimensional external view and an exploded view of the structure, typically showing the joint structure between L)ji, especially the joint structure between the joints and vi.

同第2図、第3図から明らかなように、本発明によれば
第−腕40と第2腕42との間に枢動関節構造部44を
設け、この枢動関節構造部44に電動モータ46を組み
込んで該枢動関節構造部44自体が駆動モータ機能を有
するように形成しているのである、電動モータ46は第
3図に明瞭に示されるように第−腕40に上下軸受部材
(例えばエンドベル型転動軸受)48.48と励磁コイ
ル52を有した固定子50とを固定し、一方、第二腕4
2には軸54と永久磁石56とからなる電機子58とを
固定することによって形成されている。
As is clear from FIGS. 2 and 3, according to the present invention, a pivot joint structure 44 is provided between the first arm 40 and the second arm 42, and the pivot joint structure 44 is electrically powered. The electric motor 46 incorporates a motor 46 so that the pivot joint structure 44 itself has a drive motor function.As clearly shown in FIG. (for example, an end bell type rolling bearing) 48.48 and a stator 50 having an excitation coil 52 are fixed, while the second arm 4
2 is formed by fixing a shaft 54 and an armature 58 consisting of a permanent magnet 56.

即ち、固定子50の励磁コイル52に励磁電流を供給す
ることによシミ様子58に回転力を発生させる通常のモ
ータ機能を発揮せしめ、軸受部材48.48が介在する
ことによって第一段腕40と第二段腕42との間に相対
的な枢動作用を発生させるのでらる。上述の構成・作用
から明らかなように本発明によるロボットの関節構造で
は該関節構造部44において外部に突出する構造体がな
く、また関節構造自体がモータ機能を有するので小形化
と軽分化とが共に達成される効果を有するのである。ま
た上述した電動モータ46をスロット巻線式直流モータ
として形成すれば、単位重量当シの所要出力量とトルク
とを供給電眞量の制御を介して容易に制御することがで
きることから極めて好適である。なお、第3図に示した
電動モータ46はブラシレスモータの例であるが、第4
図に示すようなブラシホルダ49を有する軸受部材48
′を上述の軸受部材48に代えて用い、磁石からなる固
定子50’を上述の固定子50に換えて第一段アーム4
0に固定し、更に上述の電機子58を励磁コイル付き電
機子58′に置換すればブラシモータに形成することも
可能である。また電動モータ46をパルスモータに形成
すればパルス入力によって第一段腕40と第二段腕42
との間の相対的な枢動量を制御することも容易に達成で
きる。
That is, by supplying an excitation current to the excitation coil 52 of the stator 50, the normal motor function of generating rotational force on the stain 58 is exerted, and by the interposition of the bearing members 48 and 48, the first stage arm 40 This creates a relative pivoting motion between the second stage arm 42 and the second stage arm 42. As is clear from the above-mentioned configuration and operation, the joint structure of the robot according to the present invention has no structure protruding to the outside in the joint structure portion 44, and the joint structure itself has a motor function, so that it can be made smaller and lighter. Both have the same effect. Furthermore, it is extremely preferable to form the above-mentioned electric motor 46 as a slot-wound DC motor because the required output amount and torque per unit weight can be easily controlled by controlling the amount of power supplied. be. Note that the electric motor 46 shown in FIG. 3 is an example of a brushless motor;
Bearing member 48 having a brush holder 49 as shown in the figure
' is used in place of the above-mentioned bearing member 48, and a stator 50' made of a magnet is used in place of the above-mentioned stator 50.
It is also possible to form a brush motor by fixing it to 0 and further replacing the above-mentioned armature 58 with an armature 58' with an excitation coil. Furthermore, if the electric motor 46 is formed as a pulse motor, the first stage arm 40 and the second stage arm 40 can be moved by pulse input.
Controlling the amount of relative pivoting between the two can also be easily accomplished.

なお、上述の例は隣接腕相互の間に設けられた関節構造
の例を示したが、ロボットの基体と腕との間及び腕とハ
ンドとの間にも同様の関節構造を形成することが可能で
あることは言うまでもないつそして関節構造部の小形軽
量化に伴いロボット自体の小型軽量化も達成され、特に
家庭用途や事務処理用途の口y15ットの場合には外観
構造の単純性からロボット自体のスマート感を付与する
ことも可能である。
Although the above example shows an example of a joint structure provided between adjacent arms, it is also possible to form a similar joint structure between the base body and the arm of the robot and between the arm and the hand. It goes without saying that this is possible, but as the joint structure becomes smaller and lighter, the robot itself becomes smaller and lighter.Especially in the case of a 15-inch robot for home use or office processing, the robot's simple external structure makes it easier to use. It is also possible to give it a smart feel.

以上説明したように、本発明によれば、第1段のアーム
と第2段のアームの端部同士が重なり合うよう構成して
お夛、そし、て両者を回転可能にするための回転軸を、
回転軸受間に配置された電動モータによυ回転駆動する
ようにしているので、余分なアーム長を必要とせず、ア
ーム長さを有効に°使用できると共に、関節構造部を小
型、軽分とすることができ、また、電動モータがアーム
の回転駆動の邪魔にならないため、アームの回転移動の
範囲を充分に広くとることができるという標めて大なる
効果を奏するものでおる。
As explained above, according to the present invention, the ends of the first stage arm and the second stage arm are configured to overlap with each other, and a rotation shaft is provided to enable rotation of both. ,
Since the υ rotation is driven by an electric motor placed between the rotating bearings, there is no need for extra arm length, and the arm length can be used effectively, and the joint structure can be made smaller and lighter. In addition, since the electric motor does not interfere with the rotational drive of the arm, the arm can have a sufficiently wide range of rotational movement, which is a particularly great effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の多段腕型ロボットの代茨オ、′″;成例
を示す正面図、第2図は本発明によるロボットの関節構
造の実施例における外観立体図、第3図は同分解図、第
4図は別の実施例を説明するための各要素間の立体図。 10・・・基体、16・・・第一段腕、18・・・第二
段腕、40・・・第−腕、42・・・第二腕、44・・
・関節4ε造部、46・・・電力モータ、50・・・固
定子、58・・・電機子。
Fig. 1 is a front view showing an example of a conventional multi-arm robot, Fig. 2 is an external three-dimensional view of an embodiment of the robot joint structure according to the present invention, and Fig. 3 is an exploded view of the same structure. Figure 4 is a three-dimensional view between each element for explaining another embodiment. 10... base body, 16... first stage arm, 18... second stage arm, 40... 1st arm, 42... 2nd arm, 44...
- Joint 4 epsilon structure, 46... electric motor, 50... stator, 58... armature.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1の腕部材と、第2の腕部材と、該第1の腕部材
の端部に設けられ、その両端が当該第1の腕部材に支持
されてなる軸と、該第2の腕部材の端部に設けられ、該
軸の両端を夫々回転可能に支持する回転軸受と、を備え
、該第1の腕部材と該第2の腕部材の端部同士が重り合
うよう構成されて成ると共に、該第2の腕部材の該回転
軸受間に固定された固定子と、該軸の該回転軸受間に固
定された電機子とを含み、該軸を回転駆動するように設
けられた電動モータとを具備してなることを特徴とする
ロボット。 2、前記電動モータが直流モータであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のロボット。 3、前記電動モータがパルスモータであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のロボット。
[Claims] 1. A first arm member, a second arm member, and a shaft provided at an end of the first arm member and having both ends supported by the first arm member. and a rotary bearing provided at an end of the second arm member to rotatably support both ends of the shaft, the ends of the first arm member and the second arm member being mutually connected. and a stator fixed between the rotation bearings of the second arm member and an armature fixed between the rotation bearings of the shaft, and configured to rotate the shaft. A robot characterized by comprising an electric motor installed to drive the robot. 2. The robot according to claim 1, wherein the electric motor is a DC motor. 3. The robot according to claim 1, wherein the electric motor is a pulse motor.
JP14152585A 1985-06-29 1985-06-29 Robot Pending JPS6190894A (en)

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JP14152585A JPS6190894A (en) 1985-06-29 1985-06-29 Robot

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5060677A (en) * 1973-10-01 1975-05-24
JPS55157494A (en) * 1979-05-22 1980-12-08 Fujitsu Ltd Joint structure of robot

Patent Citations (2)

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