WO2018097249A1 - ロボットの関節構造体 - Google Patents

ロボットの関節構造体 Download PDF

Info

Publication number
WO2018097249A1
WO2018097249A1 PCT/JP2017/042233 JP2017042233W WO2018097249A1 WO 2018097249 A1 WO2018097249 A1 WO 2018097249A1 JP 2017042233 W JP2017042233 W JP 2017042233W WO 2018097249 A1 WO2018097249 A1 WO 2018097249A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
link
robot
shaft
hole
housing
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/042233
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
掃部　雅幸
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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 川崎重工業株式会社 filed Critical 川崎重工業株式会社
Priority to CN201780064516.4A priority Critical patent/CN109863004B/zh
Priority to US16/464,025 priority patent/US11014251B2/en
Publication of WO2018097249A1 publication Critical patent/WO2018097249A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/106—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
    • B25J9/123—Linear actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/2031—Actuator casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/204—Axial sliding means, i.e. for rotary support and axial guiding of nut or screw shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/2046—Screw mechanisms with gears arranged perpendicular to screw shaft axis, e.g. helical gears engaging tangentially the screw shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2081—Parallel arrangement of drive motor to screw axis

Definitions

  • the present invention relates to a joint structure of a robot.
  • a robot that includes a linear motion actuator in which a first link and a second link are connected via a joint portion, and the second link swings with respect to the first link (for example, see Patent Document 1).
  • a linear motion actuator in which a first link and a second link are connected via a joint portion, and the second link swings with respect to the first link (for example, see Patent Document 1).
  • an electric motor a nut member that is rotationally driven via a belt by the electric motor, a screw shaft that is screwed into the nut member, a housing that stores the nut member, It has.
  • the present invention solves the above-described conventional problems, and in a joint structure of a robot including a linear motion actuator that connects a first link and a second link, a shaft portion that supports the first link (
  • An object of the present invention is to provide a joint structure of a robot that can sufficiently maintain the strength of the first shaft portion and can reduce the size of the robot.
  • a joint structure of a robot includes a first link and a second link that are rotatably connected via a joint portion, and are separated from the joint portion. And a linear motion actuator that connects the first link and the second link, the linear motion actuator relative to the housing in the axial direction. And a pair of first shaft portions that are arranged so that the shaft center is positioned on the shaft center of the shaft member and are integrally formed on the outer surface of the housing.
  • the first link is pivotally supported by the first shaft portion so as to be swingable with respect to the linear motion actuator, and the first link is moved forward and backward by moving the linear motion actuator forward and backward. It is configured to swing relative to the two links.
  • the strength of the first shaft portion that pivotally supports the first link can be sufficiently maintained. Further, since the thickness of the housing can be reduced, the size of the robot can be reduced.
  • the strength of the second shaft portion that pivotally supports the second link can be sufficiently maintained, and the size of the robot can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the joint structure of the robot according to the first embodiment.
  • 2 is a side view of the joint structure of the robot shown in FIG. 3 is a side view of the joint structure of the robot shown in FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the joint structure of the robot shown in FIG.
  • FIG. 5 is a left side view schematically showing a schematic configuration of the linear actuator in the joint structure of the robot shown in FIG. 6 is a top view of the linear motion actuator shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • FIG. 8 is a functional block diagram schematically showing the configuration of the control device in the joint structure of the robot shown in FIG.
  • the joint structure of the robot according to the first embodiment includes a first link and a second link that are rotatably connected via a joint portion, and a portion separated from the joint portion.
  • a linear motion actuator connected to the second link, the linear motion actuator having a housing, a shaft member that linearly moves relative to the housing in the axial direction, and a shaft center of the shaft member.
  • a pair of first shaft portions that are disposed so as to be positioned on the shaft center of the shaft member and are integrally formed on the outer surface of the housing, and the first link is directly connected by the first shaft portion.
  • the first link is configured to swing relative to the second link when the linear actuator is moved forward and backward.
  • the first link has a pair of first link members, and the pair of first link members are arranged so as to sandwich the casing of the linear actuator. It may be provided.
  • the first link member is provided with a through hole, the through hole is provided with a bearing member, and the first link is It may be pivotally supported by the 1st axis part via a bearing member.
  • the housing may be configured to accommodate the shaft member.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the joint structure of the robot according to the first embodiment.
  • 2 and 3 are side views of the joint structure of the robot shown in FIG. 1, FIG. 2 shows a state where the second link is erected, and FIG. 3 shows a state where the second link is inclined.
  • 4 is a longitudinal sectional view of the joint structure of the robot shown in FIG.
  • FIG. 1 the vertical direction, the front-rear direction, and the left-right direction in the joint structure of the robot are represented as the vertical direction, the front-rear direction, and the left-right direction in the drawings.
  • FIGS. The up-down direction and the front-rear direction in FIG.
  • the joint structure 100 of the robot according to the first embodiment includes a first link 10, a second link 20, a linear motion actuator 30, and a control device 101.
  • the first link 10 is configured to swing relative to the second link 20 by moving the moving actuator 30 forward and backward.
  • the first link 10 and the second link 20 are swingably connected via the joint portion 1.
  • the linear motion actuator 30 connects the first link 10 and the second link 20 at a portion separated from the joint portion 1 portion.
  • the first link 10 constitutes the head portion of the robot
  • the second link 20 constitutes the body portion of the robot
  • the joint portion 1 is the robot.
  • the first link 10 constitutes the lower leg part of the robot
  • the second link 20 constitutes the thigh part of the robot
  • the joint part 1 constitutes the knee joint of the robot.
  • the control apparatus 101 may be arrange
  • the first link 10 includes a pair of first link members 10 ⁇ / b> A and 10 ⁇ / b> B, a plate-like fixing member 16, and a screw 17.
  • the first link member 10A and the first link member 10B are arranged so as to sandwich a first housing 31 of a linear actuator 30 described later.
  • the fixing member 16 is disposed so as to straddle the first link members 10A and 10B, and is fixed to each of the first link members 10A and 10B by screws 17.
  • the head portion of the robot may be attached to the fixing member 16, or the head portion of the robot may be directly attached without providing the fixing member 16. May be fixed to the first link members 10A and 10B.
  • the first link member 10A is formed in a substantially strip shape.
  • a first through hole 11A is provided at the distal end portion (the upper end portion in FIG. 1 and the like) of the main surface of the first link member 10A, and the base end portion ( In FIG. 1 etc., the 2nd through-hole 12A is provided in the lower end part).
  • a bearing member 13A is fitted into the first through hole 11A, and a bearing member 14A is fitted into the second through hole 12A.
  • the bearing member 13A may be a ball bearing, and the bearing member 14A may be a radial bearing.
  • the first link member 10B is configured in the same manner as the first link member 10A, and a first through hole 11B and a second through hole 12B are provided at both ends of the main surface, respectively.
  • a bearing member 13B is fitted into the first through hole 11B, and a bearing member 14B is fitted into the second through hole 12B.
  • the bearing member 13B may be a ball bearing, and the bearing member 14B may be a radial bearing.
  • first shaft portion 31A of the linear actuator 30 described later is inserted through the first through hole 11A of the first link member 10A via the bearing member 13A.
  • a first shaft portion 31B of a linear motion actuator 30 to be described later is inserted through the first through hole 11B of the first link member 10B via a bearing member 13B.
  • the second link 20 has a base portion 20A, a step portion 20B, and a wall portion 20C that are formed in a plate shape.
  • the step portion 20B is formed in the front portion of the upper surface of the base portion 20A
  • the wall portion 20C is formed in the rear portion of the upper surface of the base portion 20A.
  • the two wall portions 20C and 20C are erected so that the second housing 32 of the linear motion actuator 30 to be described later can be sandwiched.
  • the first through-hole 21 is provided in the wall portion 20C so that its axis is oriented in the horizontal direction (here, the left-right direction). Further, the step portion 20B is provided with a second through hole 22 so that its axis is oriented in the horizontal direction (here, the left-right direction) (see FIG. 4). That is, the first through hole 21 and the second through hole 22 are formed so that their axis centers are parallel to each other.
  • a cylindrical collar 45A is provided between the right side surface of the step portion 20B and the left side surface of the first link member 10A.
  • a cylindrical collar 45B is provided between the left side surface of the step portion 20B and the right side surface of the first link member 10B.
  • the collars 45 ⁇ / b> A and 45 ⁇ / b> B are arranged such that the axis centers thereof coincide with the axis centers of the second through holes 22. Thereby, the backlash of the 1st link member 10A and the 1st link member 10B is suppressed in the left-right direction.
  • a bearing member 23 is fitted in the first through hole 21.
  • the bearing member 23 may be a radial bearing.
  • the first shaft member 41 is inserted into the first through hole 21 via the bearing member 23.
  • the first shaft member 41 is fitted into a through hole 32A formed in the second housing 32 of the linear actuator 30 described later. Thereby, the linear actuator 30 is pivotally supported by the first shaft member 41 so as to be swingable.
  • the first shaft member 41, the bearing member 23, and the second housing 32 are fastened together by a nut member 43.
  • the first shaft member 41 is inserted through the first through hole 21 via the bearing member 23.
  • the present invention is not limited to this.
  • a configuration in which a pair of shaft portions are provided on the outer surface of the second housing 32 and the shaft portions are inserted through the first through holes 21 may be employed.
  • the second shaft member 42 is inserted into the second through hole 22.
  • the second shaft member 42 is inserted through the collar 45A, and is inserted through the second through hole 12A of the first link member 10A via the bearing member 14A. Further, the second shaft member 42 is inserted through the collar 45B and is inserted through the second through hole 12B of the first link member 10B via the bearing member 14B.
  • the second shaft member 42, the collars 45 ⁇ / b> A and 45 ⁇ / b> B, and the first link members 10 ⁇ / b> A and 10 ⁇ / b> B are fastened together by the nut member 44, and these members constitute the joint portion 1.
  • the second shaft member 42 is inserted through the second through holes 12A and 12B via the bearing members 14A and 14B.
  • the present invention is not limited to this.
  • a pair of shaft portions may be provided on the outer surface of the stepped portion 20B, and the shaft portion may be inserted through the second through holes 12A and 12B.
  • the linear actuator 30 includes a first housing 31, a second housing 32, a third housing 33, a drive motor (not shown) housed in the third housing 33, and a first rotation transmission.
  • the nut member 62 is advanced and retracted by the rotation of the screw shaft 61.
  • linear actuator 30 will be described in detail with reference to FIGS.
  • FIG. 5 is a left side view schematically showing a schematic configuration of the linear actuator in the joint structure of the robot shown in FIG. 6 is a top view of the linear motion actuator shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • the vertical direction and the front-rear direction in the linear motion actuator are represented as the vertical direction and the front-rear direction in the drawing, and in FIGS. It represents as the left-right direction.
  • the first housing 31 to the third housing 33 are formed in a rectangular parallelepiped shape in the first embodiment.
  • casing 33 are arranged in parallel so that the extending
  • the second housing 32 is disposed such that its outer peripheral surface slides with the inner peripheral surface of the first housing 31.
  • a pair of first shaft portions 31 ⁇ / b> A and 31 ⁇ / b> B are disposed on the outer surface of the first housing 31.
  • the first shaft portion 31 ⁇ / b> A is disposed on the right side surface of the first housing 31, and the first shaft portion 31 ⁇ / b> B is disposed on the left side surface of the first housing 31.
  • the first shaft portion 31 ⁇ / b> A and the first shaft portion 31 ⁇ / b> B are formed so that their axes coincide with each other.
  • the first shaft portion 31A and the first shaft portion 31B are arranged so that the respective shaft centers 3 are positioned on the shaft center 61A of the screw shaft 61 (see FIG. 7).
  • the first shaft portion 31 ⁇ / b> A and the first shaft portion 31 ⁇ / b> B are disposed so as to overlap the screw shaft 61 when viewed from the horizontal direction (left-right direction). Further, the first shaft portion 31 ⁇ / b> A and the first shaft portion 31 ⁇ / b> B are integrally formed with the first housing 31.
  • a first through hole 35A is provided on the rear side of the lid member 35, and a second through hole 35B is provided on the front side of the lid member 35 (see FIG. 1).
  • the output shaft of the drive motor is inserted into the first through hole 35A, and the first rotation transmission member 51 is fixed to the output shaft.
  • the drive motor may be, for example, a servo motor that is servo-controlled by a control device 101 described later.
  • the third housing 33 is provided with a rotation sensor (not shown) for detecting the rotational position of the drive motor and a current sensor (not shown) for detecting a current for controlling the rotation of the drive motor. ing.
  • the rotation sensor may be an encoder, for example.
  • a base end portion of a screw shaft (shaft member) 61 is inserted into the second through hole 35B, and a second rotation transmission member 52 is fixed to the base end portion of the screw shaft 61.
  • a bearing member for example, a ball bearing or the like
  • bearing the screw shaft 61 may be disposed in the second through hole 35B.
  • the first rotation transmission member 51 and the second rotation transmission member 52 are engaged with each other, and the rotation of the electric motor is transferred to the second rotation transmission member 52 (and thus the screw shaft 61) via the first rotation transmission member 51. It is configured to be transmitted.
  • the first rotation transmission member 51 and the second rotation transmission member 52 may be gears, for example.
  • the first rotation transmission member 51 and the second rotation transmission member 52 are engaged to transmit the rotation of the drive motor.
  • the present invention is not limited to this.
  • the rotation of the motor can be transmitted, any form may be adopted.
  • the first rotation transmission member 51 and the second rotation transmission member 52 may be constituted by pulleys, and a form in which the rotation of the drive motor is transmitted by winding a belt around the pulleys may be employed.
  • fixing members 36 to 38 are fixed to the upper end portion of the inner peripheral surface of the first casing 31.
  • Each of the fixing members 36 to 38 is provided with a through hole having the same axial center, and the base end portion of the screw shaft 61 is fitted into the through hole. Thereby, the screw shaft 61 is fixed to the first housing 31 so as to be rotatable.
  • a screw groove is provided on the outer surface of the tip of the screw shaft 61 (not shown).
  • a nut member 62 is disposed so as to be screwed into the thread groove. Since the nut member 62 is configured in the same manner as a nut member of a known ball screw mechanism, a detailed description thereof is omitted.
  • the base end portion of the second housing 32 is fixed to the nut member 62.
  • the proximal end of the second housing 32 is opened, and the distal end portion of the screw shaft 61 is inserted.
  • casing 32 is closed, and 32 A of through-holes extended in the left-right direction are provided.
  • the first shaft member 41 is fitted into the through hole 32A.
  • the control device 101 controls the drive motor, so that the linear actuator 30 moves forward and backward. Accordingly, the distance between the first shaft portion 31 ⁇ / b> A and the first shaft member 41 varies, and the first link 10 swings with respect to the second link 20.
  • FIG. 8 is a functional block diagram schematically showing the configuration of the control device in the joint structure of the robot shown in FIG.
  • the control device 101 includes a calculation unit 101a such as a CPU, a storage unit 101b such as a ROM and a RAM, and a servo control unit 101c.
  • the control device 101 is a robot controller including a computer such as a microcontroller.
  • the control device 101 may be configured by a single control device 101 that performs centralized control, or may be configured by a plurality of control devices 101 that perform distributed control in cooperation with each other.
  • the storage unit 101b is arranged in the control device 101.
  • the present invention is not limited to this, and the storage unit 101b is provided separately from the control device 101. You may employ
  • the storage unit 101b stores information such as a basic program as a robot controller and various fixed data.
  • the calculation unit 101a controls various operations of the robot by reading and executing software such as a basic program stored in the storage unit 101b. That is, the calculation unit 101a generates a robot control command and outputs it to the servo control unit 101c.
  • the servo control unit 101c is configured to control the drive of the servo motor provided in each joint based on the control command generated by the calculation unit 101a.
  • the calculation unit 101a of the control device 101 reads a predetermined program stored in the storage unit 101b, thereby driving the drive motor so that the nut member 62 moves to the tip end side of the screw shaft 61.
  • the control device 101 drives the drive motor so that the nut member 62 moves to the proximal end side of the screw shaft 61.
  • the second housing 32 of the linear actuator 30 moves toward the first housing 31, and the linear actuator 30 is degenerated. Accordingly, the first link 10 swings with respect to the second link 20 such that the tip thereof is directed upward, and the first link 10 stands up as shown in FIG.
  • the first shaft portion 31A and the first shaft portion 31B are formed integrally with the first housing 31. For this reason, compared with the robot disclosed in Patent Document 1, the strength of the first shaft portion 31A and the first shaft portion 31B with respect to the first housing 31 can be sufficiently maintained.
  • the robot disclosed in Patent Document 1 unlike the robot disclosed in Patent Document 1, it is not necessary to increase the thickness of the housing in order to maintain the strength of the support shaft sufficiently, and therefore the thickness of the first housing 31 can be reduced. it can. For this reason, the robot provided with the joint structure 100 according to the first embodiment can be reduced in size.
  • the linear actuator further includes a drive motor and a rotation transmission member that transmits the rotation of the drive motor to the shaft member, and the housing includes the rotation transmission member. Is configured to accommodate.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration of the joint structure of the robot according to the second embodiment. 10 is a side view of the joint structure of the robot shown in FIG.
  • the vertical direction, the front-rear direction, and the left-right direction in the joint structure of the robot are represented as the vertical direction, the front-rear direction, and the left-right direction in the figure.
  • the front-rear direction is represented as the up-down direction and the front-rear direction in the drawing.
  • the joint structure 100 of the robot according to the second embodiment is configured in the same manner as the joint structure 100 of the robot according to the first embodiment. Different.
  • the first link 10 has a box-shaped main body 10C arranged so as to be sandwiched between a pair of first link members 10A and 10B.
  • the main body 10C is arranged such that its base end portion (rear side end portion) is sandwiched between lower end portions of the first link members 10A and 10B.
  • the lower end part of 1st link member 10A, 10B is being fixed to the base end part of 10 C of main bodies with the screw 17.
  • FIG. Note that the first link member 10A is not shown in FIGS.
  • first link member 10A and the first link member 10B are arranged so as to sandwich a fourth housing 34 of the linear actuator 30 described later. Specifically, the first shaft portions 31A and 31B provided in the fourth housing 34 are inserted into the first through holes 11A and 11B via the bearing members 13A and 13B, respectively. 1 link member 10A, 10B is arrange
  • first link member 10A is pivotally supported by the first shaft portion 31A
  • first link member 10B is pivotally supported by the first shaft portion 31B.
  • the second link 20 has a pair of second link members 20D and 20E.
  • 2nd link member 20D, 20E is formed in strip shape, and is arrange
  • the second through hole 22B is provided at the center of the second link member 20E, and the bearing member 24B is fitted into the second through hole 22B.
  • a ball bearing or the like may be used as the bearing member 24B.
  • a second through hole is provided in the central portion of the second link member 20D, and a bearing member is fitted into the second through hole 22 (none of which is shown).
  • a ball bearing or the like may be used as the bearing member.
  • a through hole (not shown) is provided at the tip of the main body 10C so as to communicate with the second through hole 22B.
  • the second shaft member 42 is inserted through the second through hole of the second link member 20D, the second through hole 22B of the second link member 20E, and the through hole of the main body 10C.
  • the second shaft member 42, the second link member 20 ⁇ / b> D, the main body 10 ⁇ / b> C, and the second link member 20 ⁇ / b> E are fastened together by a nut member 44.
  • the first through hole 21A is provided at the upper end of the second link member 20D, and the bearing member 23A is fitted into the first through hole 21A.
  • a first through hole 21B is provided at the upper end of the second link member 20E, and a bearing member 23B is fitted into the first through hole 21B.
  • ball bearings or the like may be used as the bearing members 23A and 23B.
  • the first shaft member 41 is inserted through the first through hole 21A, the through hole 32A of the second housing 32, and the first through hole 21B.
  • the first shaft member 41, the second link member 20D, the second housing 32, and the second link member 20E are fastened together by a nut member 43.
  • the first rotation transmission member 51 and the second rotation transmission member 52 are constituted by pulleys, and the belt 53 is wound around the pulleys to rotate the drive motor.
  • the form which transmits is adopted.
  • the linear motion actuator 30 has a fourth housing 34 disposed so as to cover the second rotation transmission member 52.
  • the first shaft portion 31 ⁇ / b> A and the first shaft portion 31 ⁇ / b> B are integrally formed in the fourth housing 34, not the first housing 31.
  • the first shaft portion 31A and the first shaft portion 31B are disposed on the shaft center 61A of the screw shaft 61, but are disposed so as not to overlap the screw shaft 61 when viewed from the horizontal direction.
  • the first shaft portion 31A and the first shaft portion 31B are formed integrally with the fourth housing 34. For this reason, compared with the robot disclosed in Patent Document 1, the strength of the first shaft portion 31A and the first shaft portion 31B with respect to the fourth housing 34 can be sufficiently maintained.
  • the robot disclosed in Patent Document 1 unlike the robot disclosed in Patent Document 1, it is not necessary to increase the thickness of the housing in order to maintain the strength of the support shaft sufficiently, and therefore the thickness of the fourth housing 34 can be reduced. it can. For this reason, the robot provided with the joint structure 100 according to the second embodiment can be reduced in size.
  • the robot joint structure of the present invention is useful in the field of industrial robots because the robot can be miniaturized.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

関節部（１）を介して、回動自在に連結されている、第１リンク（１０）及び第２リンク（２０）と、関節部（１）から離間した部分で、第１リンク（１０）と第２リンク（２０）とを連結している、直動アクチュエータ（３０）と、を備え、直動アクチュエータ（３０）は、筐体と、筐体の外表面に一体成形されている、一対の第１軸部（３１Ａ、３１Ｂ）と、を有し、第１リンク（１０）は、第１軸部（３１Ａ、３１Ｂ）により、直動アクチュエータ（３０）に対して、揺動自在に軸支されていて、直動アクチュエータ（３０）が進退することにより、第１リンク（１０）が第２リンク（２０）に対して、相対的に揺動するように構成されている、ロボットの関節構造体。

Description

ロボットの関節構造体
　本発明は、ロボットの関節構造体に関する。
　第１リンクと第２リンクとが関節部を介して連結され、第１リンクに対して第２リンクを揺動させる直動アクチュエータを備えたロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されているロボットでは、電動モータと、電動モータによりベルトを介して回転駆動されるナット部材と、当該ナット部材に螺合するネジ軸と、ナット部材を収納する筐体と、を備えている。
　そして、特許文献１に開示されているロボットでは、筐体に設けられた貫通穴に装着された軸受部材に第１リンクに設けられた支軸が嵌挿されている。これにより、筐体は、支軸の軸心周りに、揺動自在に第１リンクに支持される。
特開２０１１－１８５３２８号公報
　しかしながら、上記特許文献１に開示されているロボットでは、筐体に設けられた貫通穴に軸受部材を装着しているため、当該貫通穴の深さ（長さ）分で支軸を支えるため、強度が不充分となるおそれがあった。また、強度を充分に保つために、貫通穴の深さを大きくすると、筐体の厚みを大きくすることになり、直動アクチュエータ、ひいてはロボットが大型化し、未だ改善の余地があった。
　本発明は、上記従来の課題を解決するもので、第１リンクと第２リンクとを連結している、直動アクチュエータを備えるロボットの関節構造体において、第１リンクを軸支する軸部（第１軸部）の強度を充分に保つことができ、ロボットの小型化を図ることができる、ロボットの関節構造体を提供することを目的とする。
　上記従来の課題を解決するために、本発明に係るロボットの関節構造体は、関節部を介して、回動自在に連結されている、第１リンク及び第２リンクと、前記関節部から離間した部分で、前記第１リンクと前記第２リンクとを連結している、直動アクチュエータと、を備え、前記直動アクチュエータは、筐体と、前記筐体に対して軸心方向に相対的に直線運動する軸部材と、その軸心が前記軸部材の軸心上に位置するように配置され、前記筐体の外表面に一体成形されている、一対の第１軸部と、を有し、前記第１リンクは、前記第１軸部により、前記直動アクチュエータに対して、揺動自在に軸支されていて、前記直動アクチュエータが進退することにより、前記第１リンクが前記第２リンクに対して、相対的に揺動するように構成されている。
　これにより、第１リンクを軸支する第１軸部の強度を充分に保つことができる。また、筐体の厚みを小さくすることができるため、ロボットの小型化を図ることができる。
　本発明のロボットの関節構造体によれば、第２リンクを軸支する第２軸部の強度を充分に保つことができ、ロボットの小型化を図ることができる。
図１は、本実施の形態１に係るロボットの関節構造体の概略構成を示す斜視図である。 図２は、図１に示すロボットの関節構造体の側面図である。 図３は、図１に示すロボットの関節構造体の側面図である。 図４は、図１に示すロボットの関節構造体の縦断面図である。 図５は、図１に示すロボットの関節構造体における直動アクチュエータの概略構成を模式的に示す左側面図である。 図６は、図５に示す直動アクチュエータの上面である。 図７は、図５に示すＡ－Ａ線断面図である。 図８は、図１に示すロボットの関節構造体における制御装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 図９は、本実施の形態２に係るロボットの関節構造体の概略構成を示す斜視図である。 図１０は、図９に示すロボットの関節構造体の側面図である。
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
　（実施の形態１）
　本実施の形態１に係るロボットの関節構造体は、関節部を介して、回動自在に連結されている、第１リンク及び第２リンクと、関節部から離間した部分で、第１リンクと第２リンクとを連結している、直動アクチュエータと、を備え、直動アクチュエータは、筐体と、筐体に対して軸心方向に相対的に直線運動する軸部材と、その軸心が軸部材の軸心上に位置するように配置され、筐体の外表面に一体成形されている、一対の第１軸部と、を有し、第１リンクは、第１軸部により、直動アクチュエータに対して、揺動自在に軸支されていて、直動アクチュエータが進退することにより、第１リンクが第２リンクに対して、相対的に揺動するように構成されている。
　また、本実施の形態１に係るロボットの関節構造体では、第１リンクは、一対の第１リンク部材を有し、一対の第１リンク部材は、直動アクチュエータの筐体を挟み込むように配設されていてもよい。
　また、本実施の形態１に係るロボットの関節構造体では、第１リンク部材には、貫通孔が設けられていて、貫通孔には、軸受部材が配設されていて、第１リンクは、軸受部材を介して、第１軸部に軸支されていてもよい。
　さらに、本実施の形態１に係るロボットの関節構造体では、筐体が、軸部材を収容するように構成されていてもよい。
　以下、本実施の形態１に係るロボットの関節構造体の一例について、図１～図８を参照しながら説明する。
　［ロボットの構成］
　図１は、本実施の形態１に係るロボットの関節構造体の概略構成を示す斜視図である。図２及び図３は、図１に示すロボットの関節構造体の側面図であり、図２は、第２リンクが起立した状態を示し、図３は、第２リンクが傾斜した状態を示す。図４は、図１に示すロボットの関節構造体の縦断面図である。
　なお、図１においては、ロボットの関節構造体における上下方向、前後方向、及び左右方向を図における上下方向、前後方向、及び左右方向として表し、図２～図４においては、ロボットの関節構造体における上下方向及び前後方向を図における上下方向及び前後方向として表している。
　図１～図４に示すように、本実施の形態１に係るロボットの関節構造体１００は、第１リンク１０、第２リンク２０、直動アクチュエータ３０、及び制御装置１０１を備えていて、直動アクチュエータ３０が進退動作をすることで、第１リンク１０が第２リンク２０に対して、相対的に揺動するように構成されている。第１リンク１０と第２リンク２０は、関節部１を介して、揺動自在に連結されている。また、直動アクチュエータ３０は、関節部１部分から離間した部分で、第１リンク１０と第２リンク２０とを連結している。
　なお、本実施の形態１に係るロボットの関節構造体１００は、例えば、第１リンク１０がロボットの頭部分を構成し、第２リンク２０がロボットの胴体部分を構成し、関節部１がロボットの首関節を構成する形態であってもよく、第１リンク１０がロボットの下腿部分を構成し、第２リンク２０がロボットの大腿部分を構成し、関節部１がロボットの膝関節を構成する形態であってもよい。また、制御装置１０１は、ロボットの頭部分に配置されていてもよく、胴体部分に配置されていてもよく、後述する直動アクチュエータ３０の第３筐体３３内に配置されていてもよい。
　第１リンク１０は、一対の第１リンク部材１０Ａ、１０Ｂと、板状の固定部材１６と、ネジ１７と、を有している。第１リンク部材１０Ａと第１リンク部材１０Ｂは、後述する直動アクチュエータ３０の第１筐体３１を挟み込むように配設されている。固定部材１６は、第１リンク部材１０Ａ、１０Ｂを跨ぐように配置されていて、ネジ１７により、第１リンク部材１０Ａ、１０Ｂのそれぞれに固定されている。
　なお、第１リンク１０が、例えば、ロボットの頭を構成する場合には、固定部材１６にロボットの頭部分が装着されてもよく、また、固定部材１６を設けずに、直接ロボットの頭部分を第１リンク部材１０Ａ、１０Ｂに固定してもよい。
　第１リンク部材１０Ａは、ここでは、略短冊状に形成されている。また、第１リンク部材１０Ａの主面の先端部（図１等においては、上端部）には、第１貫通孔１１Ａが設けられていて、第１リンク部材１０Ａの主面の基端部（図１等においては、下端部）には、第２貫通孔１２Ａが設けられている。第１貫通孔１１Ａには、軸受部材１３Ａが嵌着されていて、第２貫通孔１２Ａには、軸受部材１４Ａが嵌着されている。なお、軸受部材１３Ａは、ボールベアリングであってもよく、軸受部材１４Ａは、ラジアルベアリングであってもよい。
　第１リンク部材１０Ｂは、第１リンク部材１０Ａと同様に構成されていて、その主面の両端部には、第１貫通孔１１Ｂと第２貫通孔１２Ｂが、それぞれ、設けられている。第１貫通孔１１Ｂには、軸受部材１３Ｂが嵌着されていて、第２貫通孔１２Ｂには、軸受部材１４Ｂが嵌着されている。なお、軸受部材１３Ｂは、ボールベアリングであってもよく、軸受部材１４Ｂは、ラジアルベアリングであってもよい。
　そして、第１リンク部材１０Ａの第１貫通孔１１Ａには、軸受部材１３Ａを介して、後述する直動アクチュエータ３０の第１軸部３１Ａが挿通されている。また、第１リンク部材１０Ｂの第１貫通孔１１Ｂには、軸受部材１３Ｂを介して、後述する直動アクチュエータ３０の第１軸部３１Ｂが挿通されている。これにより、第１リンク部材１０Ａは、第１軸部３１Ａにより、揺動自在に軸支され、第１リンク部材１０Ｂは、第１軸部３１Ｂにより、揺動自在に軸支される。
　第２リンク２０は、板状に形成されている基部２０Ａ、段部２０Ｂ、及び壁部２０Ｃを有している。段部２０Ｂは、基部２０Ａの上面の前方部分に形成されていて、壁部２０Ｃは、基部２０Ａの上面の後方部分に形成されている。なお、本実施の形態１においては、後述する直動アクチュエータ３０の第２筐体３２を挟み込むことができるように、２つの壁部２０Ｃ、２０Ｃが立設されている。
　壁部２０Ｃには、その軸心が水平方向（ここでは、左右方向）に向くように、第１貫通孔２１が設けられている。また、段部２０Ｂには、その軸心が水平方向（ここでは、左右方向）に向くように、第２貫通孔２２が設けられている（図４参照）。すなわち、第１貫通孔２１と第２貫通孔２２は、その軸心が、それぞれ、平行になるように形成されている。
　また、段部２０Ｂの右側面と第１リンク部材１０Ａの左側面との間には、筒状のカラー４５Ａが設けられている。同様に、段部２０Ｂの左側面と第１リンク部材１０Ｂの右側面との間には、筒状のカラー４５Ｂが設けられている。具体的には、カラー４５Ａ、４５Ｂは、その軸心が、第２貫通孔２２の軸心と一致するように配設されている。これにより、第１リンク部材１０Ａ及び第１リンク部材１０Ｂは、左右方向のガタツキが抑制される。
　第１貫通孔２１には、軸受部材２３が嵌着されている。なお、軸受部材２３は、ラジアルベアリングであってもよい。
　第１貫通孔２１には、軸受部材２３を介して、第１軸部材４１が挿通されている。なお、第１軸部材４１は、後述する直動アクチュエータ３０の第２筐体３２に形成されている貫通孔３２Ａに嵌挿されている。これにより、直動アクチュエータ３０は、第１軸部材４１により、揺動自在に軸支される。
　そして、第１軸部材４１、軸受部材２３、及び第２筐体３２は、ナット部材４３により、共締めされている。なお、本実施の形態１においては、第１軸部材４１が、軸受部材２３を介して、第１貫通孔２１を挿通する形態を採用したが、これに限定されない。例えば、第２筐体３２の外表面に一対の軸部を設けて、当該軸部が、第１貫通孔２１を挿通する形態を採用してもよい。
　一方、第２貫通孔２２には、第２軸部材４２が挿通されている。第２軸部材４２は、カラー４５Ａを挿通していて、軸受部材１４Ａを介して、第１リンク部材１０Ａの第２貫通孔１２Ａを挿通している。また、第２軸部材４２は、カラー４５Ｂを挿通していて、軸受部材１４Ｂを介して、第１リンク部材１０Ｂの第２貫通孔１２Ｂを挿通している。
　そして、第２軸部材４２と、カラー４５Ａ、４５Ｂと、第１リンク部材１０Ａ、１０Ｂと、は、ナット部材４４により、共締めされていて、これらの部材が、関節部１を構成する。
　なお、本実施の形態１においては、第２軸部材４２が、軸受部材１４Ａ、１４Ｂを介して、第２貫通孔１２Ａ、１２Ｂを挿通する形態を採用したが、これに限定されない。例えば、段部２０Ｂの外表面に一対の軸部を設けて、当該軸部が、第２貫通孔１２Ａ、１２Ｂを挿通する形態を採用してもよい。
　直動アクチュエータ３０は、第１筐体３１と、第２筐体３２と、第３筐体３３と、第３筐体３３に収納されている駆動モータ（図示せず）と、第１回転伝達部材５１と、第２回転伝達部材５２と、ネジ軸６１及びナット部材６２を有するボールネジ機構と、を備えていて、駆動モータの回転を第１回転伝達部材５１、第２回転伝達部材５２を介して、ネジ軸６１に伝達し、ネジ軸６１の回転により、ナット部材６２が進退するように構成されている。
　ここで、図５～図７を参照しながら、直動アクチュエータ３０について、詳細に説明する。
　図５は、図１に示すロボットの関節構造体における直動アクチュエータの概略構成を模式的に示す左側面図である。図６は、図５に示す直動アクチュエータの上面である。図７は、図５に示すＡ－Ａ線断面図である。なお、図５においては、直動アクチュエータにおける上下方向及び前後方向を図における上下方向及び前後方向として表し、図６及び図７においては、直動アクチュエータにおける上下方向及び左右方向を図における上下方向及び左右方向として表している。
　図５～図７に示すように、第１筐体３１～第３筐体３３は、本実施の形態１においては、直方体状に形成されている。第１筐体３１と第３筐体３３は、その延伸方向が平行となるように、並設されている。第２筐体３２は、その外周面が、第１筐体３１の内周面と摺動するように配設されている。
　第１筐体３１の外表面には、一対の第１軸部３１Ａ、３１Ｂが配設されている。具体的には、第１筐体３１の右側側面に第１軸部３１Ａが配設されていて、第１筐体３１の左側側面に第１軸部３１Ｂが配設されている。第１軸部３１Ａと第１軸部３１Ｂは、その軸心が一致するように形成されていて、本実施の形態１においては、左右方向に軸心が向くように形成されている。また、第１軸部３１Ａと第１軸部３１Ｂは、それぞれの軸心３が、ネジ軸６１の軸心６１Ａ上に位置するように、配設されている（図７参照）。より詳細には、本実施の形態１においては、水平方向（左右方向）から見て、第１軸部３１Ａと第１軸部３１Ｂは、ネジ軸６１と重なるように配設されている。さらに、第１軸部３１Ａと第１軸部３１Ｂは、第１筐体３１と一体成形されている。
　また、第１筐体３１と第３筐体３３の基端（図５等における上端）は、蓋部材３５により閉鎖されている。蓋部材３５の後方側には、第１貫通孔３５Ａが設けられていて、蓋部材３５の前方側には、第２貫通孔３５Ｂが設けられている（図１参照）。
　第１貫通孔３５Ａには、駆動モータの出力軸が挿通されていて、当該出力軸には、第１回転伝達部材５１が固定されている。駆動モータは、例えば、後述する制御装置１０１によってサーボ制御されるサーボモータであってもよい。また、第３筐体３３には、駆動モータの回転位置を検出する回転センサ（図示せず）と、駆動モータの回転を制御する電流を検出する電流センサ（図示せず）と、が設けられている。回転センサは、例えば、エンコーダであってもよい。
　また、第２貫通孔３５Ｂには、ネジ軸（軸部材）６１の基端部が挿通されていて、ネジ軸６１の基端部には、第２回転伝達部材５２が固定されている。なお、第２貫通孔３５Ｂには、ネジ軸６１を軸受するための軸受部材（例えば、ボールベアリング等）が配置されていてもよい。
　第１回転伝達部材５１と第２回転伝達部材５２は、歯合されていて、電動モータの回転が第１回転伝達部材５１を介して、第２回転伝達部材５２（ひいては、ネジ軸６１）に伝達されるように構成されている。第１回転伝達部材５１及び第２回転伝達部材５２としては、例えば、歯車であってもよい。
　なお、本実施の形態１においては、第１回転伝達部材５１と第２回転伝達部材５２を歯合することにより、駆動モータの回転を伝達させる形態を採用したが、これに限定されず、駆動モータの回転を伝達することができれば、どのような形態を採ってもよい。例えば、第１回転伝達部材５１と第２回転伝達部材５２をプーリで構成し、当該プーリにベルトを巻きかけることにより、駆動モータの回転を伝達させる形態を採用してもよい。
　また、第１筐体３１における内周面の上端部には、固定部材３６～３８が固定されている。固定部材３６～３８は、それぞれ、軸心が一致する貫通孔が設けられていて、当該貫通孔には、ネジ軸６１の基端部が嵌挿されている。これにより、ネジ軸６１は、回動自在に第１筐体３１に固定される。
　ネジ軸６１の先端部の外表面には、ネジ溝が設けられている（図示せず）。そして、当該ネジ溝に螺合するように、ナット部材６２が配設されている。なお、ナット部材６２は、公知のボールネジ機構のナット部材と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。
　ナット部材６２には、第２筐体３２の基端部が固定されている。第２筐体３２の基端は、開口されていて、ネジ軸６１の先端部が挿通されている。また、第２筐体３２の先端部は閉鎖されていて、左右方向に延びる貫通孔３２Ａが設けられている。貫通孔３２Ａには、上述したように、第１軸部材４１が嵌挿されている。
　そして、本実施の形態１に係るロボットの関節構造体１００では、制御装置１０１が駆動モータを制御することにより、直動アクチュエータ３０が進退動作を行う。これにより、第１軸部３１Ａと第１軸部材４１との距離が変動して、第１リンク１０が第２リンク２０に対して、揺動する。
　次に、制御装置１０１の構成について、図８を参照しながら説明する。
　図８は、図１に示すロボットの関節構造体における制御装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。
　図８に示すように、制御装置１０１は、ＣＰＵ等の演算部１０１ａと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部１０１ｂと、サーボ制御部１０１ｃと、を備える。制御装置１０１は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えたロボットコントローラである。
　なお、制御装置１０１は、集中制御する単独の制御装置１０１によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置１０１によって構成されていてもよい。また、本実施の形態１においては、記憶部１０１ｂが、制御装置１０１内に配置されている形態を採用したが、これに限定されず、記憶部１０１ｂが、制御装置１０１と別体に設けられている形態を採用してもよい。
　記憶部１０１ｂには、ロボットコントローラとしての基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部１０１ａは、記憶部１０１ｂに記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボットの各種動作を制御する。すなわち、演算部１０１ａは、ロボットの制御指令を生成し、これをサーボ制御部１０１ｃに出力する。サーボ制御部１０１ｃは、演算部１０１ａにより生成された制御指令に基づいて、各関節に設けられているサーボモータの駆動を制御するように構成されている。
　［ロボットの関節構造体の動作及び作用効果］
　次に、本実施の形態１に係る関節構造体１００の動作及び作用効果について、説明する。
　まず、図２に示すように、第１リンク１０が起立（直立）した状態にあるとする。そして、制御装置１０１の演算部１０１ａが、記憶部１０１ｂに格納されている所定のプログラムを読み出すことにより、ナット部材６２がネジ軸６１の先端部側に移動するように、駆動モータを駆動させる。
　これにより、直動アクチュエータ３０の第２筐体３２は、第１筐体３１から離間するように移動し、直動アクチュエータ３０は伸長する。これに従って、第１軸部３１Ａと第１軸部材４１との距離が大きくなる。そして、これに伴い、第１リンク１０は、第２リンク２０に対して、その先端部が下方に向かうように、揺動し、図３に示すように、第１リンク１０が傾斜した状態となる。
　一方、図３に示すように、第１リンク１０が傾斜した状態にあるときに、制御装置１０１が、ナット部材６２がネジ軸６１の基端部側に移動するように、駆動モータを駆動させたとする。すると、直動アクチュエータ３０の第２筐体３２は、第１筐体３１に向かって移動し、直動アクチュエータ３０は縮退する。これに伴い、第１リンク１０は、第２リンク２０に対して、その先端部が上方に向かうように、揺動し、図２に示すように、第１リンク１０が起立した状態となる。
　このように構成された、本実施の形態１に係るロボットの関節構造体１００では、第１軸部３１Ａ及び第１軸部３１Ｂが、第１筐体３１と一体成形により形成されている。このため、上記特許文献１に開示されているロボットに比して、第１筐体３１に対する第１軸部３１Ａ及び第１軸部３１Ｂの強度を充分に保つことができる。
　また、特許文献１に開示されているロボットのように、支軸の強度を充分に保つために、筐体の厚みを大きくする必要がないため、第１筐体３１の厚みを小さくすることができる。このため、本実施の形態１に係る関節構造体１００を備えるロボットを小型化することができる。
　（実施の形態２）
　本実施の形態２に係るロボットの関節構造体は、直動アクチュエータが、駆動モータと、駆動モータの回転を軸部材に伝達する回転伝達部材と、をさらに有し、筐体が、回転伝達部材を収容するように構成されている。
　以下、本実施の形態２に係るロボットの関節構造体の一例について、図９～図１０を参照しながら説明する。
　［ロボットの構成］
　図９は、本実施の形態２に係るロボットの関節構造体の概略構成を示す斜視図である。図１０は、図９に示すロボットの関節構造体の側面図である。
　なお、図９においては、ロボットの関節構造体における上下方向、前後方向、及び左右方向を図における上下方向、前後方向、及び左右方向として表し、図１０においては、ロボットの関節構造体における上下方向及び前後方向を図における上下方向及び前後方向として表している。
　図９～図１０に示すように、本実施の形態２に係るロボットの関節構造体１００は、実施の形態１に係るロボットの関節構造体１００と同様に構成されているが、以下の点が異なる。
　第１リンク１０は、一対の第１リンク部材１０Ａ、１０Ｂにより、挟みこまれるように配置されている箱状の本体１０Ｃを有している。本体１０Ｃは、その基端部（後方側端部）が、第１リンク部材１０Ａ、１０Ｂの下端部に挟まれるように配置されている。そして、第１リンク部材１０Ａ、１０Ｂの下端部は、ネジ１７により、本体１０Ｃの基端部に固定されている。なお、第１リンク部材１０Ａについては、図９及び図１０には、図示されていない。
　また、第１リンク部材１０Ａと第１リンク部材１０Ｂは、後述する直動アクチュエータ３０の第４筐体３４を挟み込むように配置されている。具体的には、第４筐体３４に設けられている第１軸部３１Ａ、３１Ｂが、それぞれ、軸受部材１３Ａ、１３Ｂを介して、第１貫通孔１１Ａ、１１Ｂに挿通されるように、第１リンク部材１０Ａ、１０Ｂが配置されている。
　これにより、第１リンク部材１０Ａは、第１軸部３１Ａにより、揺動自在に軸支され、第１リンク部材１０Ｂは、第１軸部３１Ｂにより、揺動自在に軸支される。
　また、第２リンク２０は、一対の第２リンク部材２０Ｄ、２０Ｅを有している。第２リンク部材２０Ｄ、２０Ｅは、短冊状に形成されていて、本体１０Ｃの先端部（前方側端部）を挟むように配置されている。また、第２リンク部材２０Ｄ、２０Ｅは、直動アクチュエータ３０の第２筐体３２の先端部を挟むように配置されている。
　第２リンク部材２０Ｅの中央部には、第２貫通孔２２Ｂが設けられていて、第２貫通孔２２Ｂには、軸受部材２４Ｂが嵌着されている。軸受部材２４Ｂは、例えば、ボールベアリング等を用いてもよい。同様に、第２リンク部材２０Ｄの中央部には、第２貫通孔が設けられていて、当該第２貫通孔２２には、軸受部材が嵌着されている（いずれも図示せず）。軸受部材は、例えば、ボールベアリング等を用いてもよい。また、本体１０Ｃの先端部には、第２貫通孔２２Ｂと連通するように、貫通孔（図示せず）が設けられている。
　そして、第２リンク部材２０Ｄの第２貫通孔、第２リンク部材２０Ｅの第２貫通孔２２Ｂ、及び本体１０Ｃの貫通孔には、第２軸部材４２が挿通されている。第２軸部材４２、第２リンク部材２０Ｄ、本体１０Ｃ、及び第２リンク部材２０Ｅは、ナット部材４４により、共締めされている。
　また、第２リンク部材２０Ｄの上端部には、第１貫通孔２１Ａが設けられていて、第１貫通孔２１Ａには、軸受部材２３Ａが嵌着されている。同様に、第２リンク部材２０Ｅの上端部には、第１貫通孔２１Ｂが設けられていて、第１貫通孔２１Ｂには、軸受部材２３Ｂが嵌着されている。軸受部材２３Ａ、２３Ｂは、例えば、ボールベアリング等を用いてもよい。
　そして、第１貫通孔２１Ａ、第２筐体３２の貫通孔３２Ａ、及び第１貫通孔２１Ｂには、第１軸部材４１が挿通されている。第１軸部材４１、第２リンク部材２０Ｄ、第２筐体３２、及び第２リンク部材２０Ｅは、ナット部材４３により、共締めされている。
　直動アクチュエータ３０は、本実施の形態２においては、第１回転伝達部材５１と第２回転伝達部材５２がプーリで構成されていて、当該プーリにベルト５３を巻きかけることにより、駆動モータの回転を伝達させる形態を採用している。
　また、直動アクチュエータ３０は、第２回転伝達部材５２を覆うように配置されている第４筐体３４を有している。上述したように、本実施の形態２においては、第１軸部３１Ａと第１軸部３１Ｂが、第１筐体３１ではなく、第４筐体３４に一体形成されている。また、第１軸部３１Ａと第１軸部３１Ｂは、ネジ軸６１の軸心６１Ａ上に配設されているが、水平方向から見て、ネジ軸６１と重ならないように配置されている。
　このように構成された、本実施の形態２に係るロボットの関節構造体１００では、第１軸部３１Ａ及び第１軸部３１Ｂが、第４筐体３４と一体成形により形成されている。このため、上記特許文献１に開示されているロボットに比して、第４筐体３４に対する第１軸部３１Ａ及び第１軸部３１Ｂの強度を充分に保つことができる。
　また、特許文献１に開示されているロボットのように、支軸の強度を充分に保つために、筐体の厚みを大きくする必要がないため、第４筐体３４の厚みを小さくすることができる。このため、本実施の形態２に係る関節構造体１００を備えるロボットを小型化することができる。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
　本発明のロボットの関節構造体は、ロボットの小型化を図ることができるため、産業ロボットの分野において有用である。
　１　関節部
　３　軸心
　１０　第１リンク
　１０Ａ　第１リンク部材
　１０Ｂ　第１リンク部材
　１０Ｃ　本体
　１１Ａ　第１貫通孔
　１１Ｂ　第１貫通孔
　１２Ａ　第２貫通孔
　１２Ｂ　第２貫通孔
　１３Ａ　軸受部材
　１３Ｂ　軸受部材
　１４Ａ　軸受部材
　１４Ｂ　軸受部材
　１６　固定部材
　１７　ネジ
　２０　第２リンク
　２０Ａ　基部
　２０Ｂ　段部
　２０Ｃ　壁部
　２０Ｄ　第２リンク部材
　２０Ｅ　第２リンク部材
　２１　第１貫通孔
　２１Ａ　第１貫通孔
　２１Ｂ　第１貫通孔
　２２　第２貫通孔
　２２Ｂ　第２貫通孔
　２３　軸受部材
　２３Ａ　軸受部材
　２３Ｂ　軸受部材
　２４Ｂ　軸受部材
　３０　直動アクチュエータ
　３１　第１筐体
　３１Ａ　第１軸部
　３１Ｂ　第１軸部
　３２　第２筐体
　３２Ａ　貫通孔
　３３　第３筐体
　３４　第４筐体
　３５　蓋部材
　３５Ａ　第１貫通孔
　３５Ｂ　第２貫通孔
　３６　固定部材
　４１　第１軸部材
　４２　第２軸部材
　４３　ナット部材
　４４　ナット部材
　４５Ａ　カラー
　４５Ｂ　カラー
　５１　第１回転伝達部材
　５２　第２回転伝達部材
　５３　ベルト
　６１　ネジ軸
　６１Ａ　軸心
　６２　ナット部材
　１００　関節構造体
　１０１　制御装置
　１０１ａ　演算部
　１０１ｂ　記憶部
　１０１ｃ　サーボ制御部
 
 
 

Claims (5)

  1. 　関節部を介して、回動自在に連結されている、第１リンク及び第２リンクと、
    　前記関節部から離間した部分で、前記第１リンクと前記第２リンクとを連結している、直動アクチュエータと、を備え、
    　前記直動アクチュエータは、筐体と、前記筐体の外表面に一体成形されている、一対の第１軸部と、を有し、
    　前記第１リンクは、前記第１軸部により、前記直動アクチュエータに対して、揺動自在に軸支されていて、
    　前記直動アクチュエータが進退することにより、前記第１リンクが前記第２リンクに対して、相対的に揺動するように構成されている、ロボットの関節構造体。
  2. 　前記第１リンクは、一対の第１リンク部材を有し、
    　前記一対の第１リンク部材は、前記直動アクチュエータの前記筐体を挟み込むように配設されている、請求項１に記載のロボットの関節構造体。
  3. 　前記第１リンク部材には、貫通孔が設けられていて、
    　前記貫通孔には、軸受部材が配設されていて、
    　前記第１リンクは、前記軸受部材を介して、前記第１軸部に軸支されている、請求項２に記載のロボットの関節構造体。
  4. 　前記筐体は、前記軸部材を収容するように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のロボットの関節構造体。
  5. 　前記直動アクチュエータは、駆動モータと、前記駆動モータの回転を前記軸部材に伝達する回転伝達部材と、をさらに有し、
    　前記筐体は、前記回転伝達部材を収容するように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のロボットの関節構造体。 
     
PCT/JP2017/042233 2016-11-24 2017-11-24 ロボットの関節構造体 WO2018097249A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780064516.4A CN109863004B (zh) 2016-11-24 2017-11-24 机器人的关节构造体
US16/464,025 US11014251B2 (en) 2016-11-24 2017-11-24 Joint structure for robot

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016228123A JP6936573B2 (ja) 2016-11-24 2016-11-24 ロボットの関節構造体
JP2016-228123 2016-11-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018097249A1 true WO2018097249A1 (ja) 2018-05-31

Family

ID=62195255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/042233 WO2018097249A1 (ja) 2016-11-24 2017-11-24 ロボットの関節構造体

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11014251B2 (ja)
JP (1) JP6936573B2 (ja)
CN (1) CN109863004B (ja)
WO (1) WO2018097249A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020031772A1 (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 ソニー株式会社 リンク構造
DE102018214601A1 (de) * 2018-08-29 2020-03-05 Skf Motion Technologies Ab System zum Erfassen der Position einer Lineareinheit eines Linearsystems
CN212811478U (zh) * 2018-11-28 2021-03-26 炼马机电（东莞）有限公司 直线驱动器、驱动器装置
JP7149208B2 (ja) * 2019-03-14 2022-10-06 川崎重工業株式会社 ロボットの関節構造体
JP6774541B1 (ja) * 2019-08-07 2020-10-28 株式会社バンダイ 関節構造及び人形体

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005536317A (ja) * 2002-08-22 2005-12-02 ヴィクソム ヒューマン バイオニクス インコーポレーテッド 膝上部肢切断患者用の駆動源付き義足
JP2007524483A (ja) * 2004-02-12 2007-08-30 オサール ハゥーエッフ 動作制御式足ユニットのためのシステム及び方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2540184B2 (ja) * 1988-03-25 1996-10-02 社会福祉法人兵庫県社会福祉事業団 大腿義足の膝折れ防止装置
US5596254A (en) * 1994-08-12 1997-01-21 Sandia Corporation Two-axis angular effector
US8138707B2 (en) * 2007-10-23 2012-03-20 Honda Motor Co., Ltd. Bipedal walking robot
JP5340640B2 (ja) * 2008-05-26 2013-11-13 Ｔｈｋ株式会社 電動リニアアクチュエータ
JP2011185328A (ja) 2010-03-05 2011-09-22 Honda Motor Co Ltd 直動アクチュエータ及びこれを備えたロボット
JP5722747B2 (ja) * 2011-10-24 2015-05-27 Thk株式会社 ロボットの関節構造及びこの関節構造が組み込まれたロボット
JP5872846B2 (ja) * 2011-10-27 2016-03-01 Thk株式会社 ロボットの関節構造及びこの関節構造が組み込まれた人間型ロボット
US20150352727A1 (en) * 2012-12-28 2015-12-10 Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha Manipulator
US9289316B2 (en) * 2013-05-03 2016-03-22 Springactive, Inc. Quasi-active prosthetic joint system
DE102015204074B4 (de) * 2015-03-06 2016-12-15 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Linearer Stellantrieb und Verfahren zur Montage eines Stellantriebs
WO2017223442A1 (en) * 2016-06-24 2017-12-28 The Regents Of The University Of California Semi-active robotic joint

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005536317A (ja) * 2002-08-22 2005-12-02 ヴィクソム ヒューマン バイオニクス インコーポレーテッド 膝上部肢切断患者用の駆動源付き義足
JP2007524483A (ja) * 2004-02-12 2007-08-30 オサール ハゥーエッフ 動作制御式足ユニットのためのシステム及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11014251B2 (en) 2021-05-25
US20190381677A1 (en) 2019-12-19
JP6936573B2 (ja) 2021-09-15
CN109863004B (zh) 2022-10-18
CN109863004A (zh) 2019-06-07
JP2018083255A (ja) 2018-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018097249A1 (ja) ロボットの関節構造体
EP2252437B1 (en) Two degree-of-freedom parallel manipulator
US8579343B2 (en) Robot actuator and humanoid robot having the same
JP5327312B2 (ja) ロボットの関節ユニット及びロボット
JP2016168647A (ja) 関節駆動装置およびロボット装置
US8690212B2 (en) Robot hand
EP2253434A1 (en) Robot system
CN107073720A (zh) 机械手手部以及机械手
JP2010094749A (ja) 多関節ロボット及びロボットシステム
JP6351244B2 (ja) アーム機構
CN109843520B (zh) 机器人的关节构造体
CN111356560B (zh) 操作装置
EP3272470A1 (en) Industrial robot
JP2006198703A (ja) 人型ロボットの腕駆動装置
JP7339817B2 (ja) ロボットの関節構造体
JP6920336B2 (ja) ロボットの関節構造体
JP2006007355A (ja) ロボットの手首装置
JP2018002361A (ja) 荷重変換器及びこれを用いた荷役助力装置
JP4333625B2 (ja) ロボットアームおよび人間型ロボット
JP2016078221A (ja) 水平多関節ロボット
JP7149208B2 (ja) ロボットの関節構造体
JP6924129B2 (ja) 人型ロボット
JP2016059144A (ja) サーボ装置
JP2021130160A (ja) 物体把持装置
JP2015174175A (ja) 人型ロボットの関節構造

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17872920

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17872920

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1