WO2006064625A1 - ロボットの関節構造 - Google Patents

Abstract

　ロボットリンクに対し、ロボットリンクに結合される結合体（５１）を動作させるロボットの関節構造であって、結合体（５１）の縦振り動作を行わせる第１モータ（１０）と、結合体の横振り動作を行わせる第２モータ（２０）と、結合体のねじり動作を行わせる第３モータ（３０）とを備え、第１モータ（１０）と第２モータ（２０）とは、第１モータ（１０）の出力軸と第２モータ（２０）の出力軸とが互いに平行となると共にロボットリンクに対して直交するように設置されており、第３モータ（３０）は、当該第３モータ（３０）の出力軸が結合体のねじり動作の中心軸からずらして設置されている。

Description

明 細 書

ロボットの関節構造

技術分野

[0001] 本発明は、ロボットの関節構造に関し、特にリンク長さを短縮できるロボットの関節構 造に関する。

背景技術

[0002] 従来、例えば、ロボットの手首の関節構造として、縦振り動作および横振り動作に加 え、ねじり動作を行うために、回転モータと送りねじ機構等を用いたものが知られてい る（特開 2003— 170381号公報 参照)。

この特開 2003— 170381号公報に開示された関節構造では、縦振りおよび横振り 動作のための第 1のモータと第 2のモータをそれぞれアーム（リンク）の軸に沿って配 置し、送りねじによって、各モータの回転運動を直線運動に変換することにより、手首 の縦振りまたは横振り動作を可能としている。さらに、手首のねじり動作を行うために 、第 3のモータをアームの軸線上に配置して、手首の 3自由度の動作を可能としてい る。

[0003] し力しながら、回転モータと送りねじ機構とを用いて、縦振り動作と横振動作とねじり 動作とを行う関節構造の場合、広範囲な動作角度を確保しょうとすると、ねじの送りス トロークが長くなると共に、アーム自体の長さも長くなつてしまう。この場合、アームの 慣性モーメントが大きくなつてモータの負担が増大すると共に、デザイン上の制約と なるという問題があった。

また、動作角度を大きく設定した場合には、関節部のカバーがモータ等の内蔵物と 干渉して、関節部の動作を阻害するという問題もあった。

[0004] よって、動作範囲を確保しながら、リンク長さを短縮して、コンパクトなロボットの関節 構造に対する要求があった。

発明の開示

[0005] 本発明は、ロボットリンクに結合される結合体を動作させるロボットの関節構造に関 するものである。このロボットの関節構造は、前記ロボットリンクに対し、前記結合体の 縦振り動作を行わせる第 1モータと、前記結合体の横振り動作を行わせる第 2モータ とを備えている。このロボットの関節構造では、前記第 1モータと前記第 2モータとは、 前記第 1モータの出力軸と前記第 2モータの出力軸とが互いに平行となると共に前記 ロボットリンクに対して直交するように設置されて!、ることが好ま 、。

ここで、「結合体」とは、関節を介してロボットリンクに結合される手や腕のような結合 部材をいい、リンクに結合される末端の部材のほか、リンクのような中間部材も含む。

[0006] この場合、縦振り動作を行わせる第 1モータの出力軸と横振り動作を行わせる第 2 モータの出力軸とが平行になるようにモータが配置されているので、第 1モータと第 2 モータとをコンパクトに収容することができる。

また、第 1モータの出力軸と第 2モータの出力軸とがロボットリンクに対して直交する ように、第 1モータと第 2モータとが設置されているので、第 1モータの出力軸と第 2モ ータとは、ロボットリンクと直交する方向に収容される。これにより、ロボットリンクの長 手方向のスペース効率を高め、リンク長を短縮することができる。

[0007] また、本発明では、前記ロボットリンクに対し、前記結合体のねじり動作を行わせる 第 3モータをさらに備えており、前記第 3モータの出力軸は、前記ねじり動作の中心 軸力も所定量ずらされて 、ることが好ま 、。

[0008] この場合、結合体のねじり動作を行わせる第 3モータ力 3軸動作を可能としながら 、第 3モータの出力軸をねじり動作の中心軸力 所定量ずらして配置されているので 、ねじり動作の中心軸の近傍に新たなスペースを確保することができる。

これにより、このスペースをノヽーネスの通路等に有効に利用することができるため、 全体としてロボットリンクの関節構造をコンパクトにすることができる。

[0009] さらに、本発明では、前記結合体および前記ロボットリンクの少なくとも一方に対し、 回動可能な可動カバーと、前記結合体および前記ロボットリンクの少なくとも一方と前 記可動カバーとの間で付勢力を発生し、前記可動カバーを所定位置に復帰させる弾 性部材と、を備えていることが好ましい。

[0010] この場合、関節部に回動可能な可動カバーを備えたことで、可動カバーと関節部 内の内蔵物との干渉によって結合体の動作が阻害されることを防止することができる 。また、可動カバーを所定位置に復帰させる弾性部材を備えたことで、モータやリンク 機構等の内蔵物を覆い隠すことができるとともに、内蔵物の露出を防止して、異物の 混入等を防止することができる。

[0011] 本発明によれば、動作範囲を確保しながら、リンク長さを短縮して、コンパクトなロボ ットの関節構造を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の実施形態に係るロボットの関節構造の全体構成を示す斜視図である。

[図 2]本発明の実施形態に係るロボットの関節構造の 3軸動作の全体機構を説明す るための分解斜視図である。

[図 3]本発明の実施形態に係るロボットの関節構造の縦振り機構を説明するための図 1における下方向から見た部分拡大斜視図である。

[図 4]本発明の実施形態に係るロボットの関節構造の横振り機構を説明するための図 1における上方向から見た部分拡大斜視図である。

[図 5] (a)力も (c)は本発明の実施形態に係るロボットの関節構造の縦振り動作を説 明するための手首部の正面図、（d)から (f)は横振り動作を説明するための手首部の 平面図である。

[図 6]本発明の実施形態に係るロボットの関節構造のねじり機構を説明するための図 1の部分拡大斜視図である。

[図 7]本発明の実施形態に係るロボットの関節構造の関節部の可動カバーの取付状 態を説明するための図である。

[図 8]本発明の実施形態に係るロボットの関節構造の関節部の可動カバーの構造を 説明するための斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

なお、参照する図面において、説明の便宜上、腕力バー等、一部の構成要素を省 略して図示する場合がある。

[0014] ここで、本実施形態では、本発明に係るロボットの関節構造を、人間型ロボットの手 首の関節構造を例として説明するが、本発明はこれに限定されるものではなぐ人間 型ロボットの足首の関節であっても良いし、工業用ロボットのリンクの結合部等であつ てもよい。

また、以下の説明において、説明の便宜上、図 1における手先側を前側、肘側を後 側といい、上を上側、下を下側といい、紙面手前を左側、紙面奥を右側という。

[0015] 最初に、図 1を参照して、本実施形態に係るロボットの関節構造の全体の構成につ いて説明する。

図 1は、本実施形態に係るロボットの関節構造を説明するための説明図である。こ の図 1においては、手を構成する部品の結合体である手 51と、手 51と腕 53とを回動 可能に連結する手首 52と、ロボットリンクである腕 53と、肘 54とが表わされている。 図 1に示すように、本実施形態に係るロボットの関節構造は、人間型ロボットの手首 52の関節構造である。この関節構造は、手 51の縦振り動作を行わせる第 1モータ 10 と、手 51の横振り動作を行わせる第 2モータ 20と、手 51のねじり動作を行わせる第 3 モータ 30と、手首 52の関節部を覆う可動カバー 40とを備えて構成されている。

言い換えると、第 1モータ 10は、腕 53の中心軸に直交する第 1軸周りに手 51を揺 動させるものである。第 2モータ 20は、腕 53の中心軸上で第 1軸と直交する第 2軸周 りに、手 51を揺動させるものである。そして、第 3モータ 30は、腕 53の中心軸周りに 手 51を回転させるものである。ここで、腕 53の中心軸とは、腕 53の中心部を通って 腕 53の長手方向に伸びる軸のことである。

尚、以下の説明においては、腕の中心軸のことを、手のねじり動作の回動軸ともいう ものとする。

[0016] まず、本実施形態に係るロボットの関節構造における駆動源となるモータのレイァゥ トについて説明する。

第 1モータ 10と第 2モータ 20は、腕 53の中心軸の左右に、互いに平行となるように 、横並びに配置されている。第 1モータ 10と第 2モータ 20は、それぞれ出力軸の方 向力 上下方向に向くように配置されており、本実施形態の場合、腕 53の中心軸に 対して右側が第 1モータ 10であり、左側が第 2モータ 20である。

さらに、第 3モータ 30は、その出力軸が手のねじり動作の回動軸から右方向へずれ て、第 1モータ 10と第 2モータ 20の後側 (肘寄り）に配置されている。

なお、本実施形態においては、手首の関節構造の動作に係る構成を説明するため 、それ以外の構成要素、制御機構、ハーネス等は図示を省略している。

[0017] 図 2に示すように、本実施形態に係るロボットの手首の関節構造は、縦振り動作の ための縦回転体 1と、横振り動作のための横回転体 2と、縦回転体 1および横回転体 2に連結してねじり動作を行なうためのモータ架台 3および駆動側プーリ 35 (図 1参照 )とを備えて構成されている。

詳細には、縦回転体 1および横回転体 2は腕 53の前端部に配置され、縦回転体 1 および横回転体 2の後部にはモータ架台 3に横並びに設置された第 1モータ 10と第 2モータ 20が配置されている。前記モータ架台 3は、図 1に示すように、リブ 36に回動 自在に軸支された駆動側プーリ 35に一体的に固定されて 、る。

[0018] 前記縦回転体 1は、図 2に示すように、中央部が円形に貫通された基板 laと、この 基板 laの左右に立設されたサイドブラケット lbl, lb2と、このサイドブラケット lbl, 1 b2に内蔵された軸受 ldl, ld2と、基板 laの下部力 斜め下方に延出して形成され たアーム lcと、このアーム lcのヒンジとなる連結ピン 4とを備えて構成されている。

[0019] 前記横回転体 2は、上リンク 2aと、下リンク 2bと、右フレーム 2c2とでコの字状に一体 に形成し、さらに、コの字の開放側の端部同士を左フレーム 2clで連結して、中央部 が大きく貫通する矩形状に構成されている。したがって、この貫通した中央部には、 ハーネス等の付帯部品を配設することも可能である。

また、上リンク 2aと下リンク 2bには横振り動作の回動支点となる横回動軸 6, 6 'が挿 入される中心孔 2d, 2d'がそれぞれ形成されており、左右のフレーム 2cl, 2c2には それぞれ縦振り動作の回動支点となる縦回動軸 5, 5 'が内側に突設して形成されて いる。ここで、横回動軸 6, 6 'を結ぶ線分が前記した第 2軸に、縦回動軸 5, 5 'を結ぶ 線分が前記した第 1軸に、それぞれ相当する。

なお、左フレーム 2clに形成された縦回動軸 5には、貫通孔 2eが設けられ、この貫 通孔 2eにはハーネスガイド 5aが嵌入されている。

[0020] ここで、横回転体 2の左右のフレーム 2cl, 2c2には縦回転体 1が回動自在に軸支 されている。すなわち、縦回転体 1は、横回転体 2の左右のフレーム 2cl, 2c2に形成 された縦回動軸 5, 5 'に、軸受 ldl, ld2を介して回動自在に軸支されて、縦振り動 作をすることになる。 [0021] 前記モータ架台 3は、平行に並んだ上フランジ 3aおよび下フランジ 3bと、これらを つなぐ取付板 3cからなる略コの字状に形成されている。

前記上フランジ 3aと下フランジ 3bの手先側の端部には、横振り動作の中心軸となる 中心孔 3d, 3d'がそれぞれ形成されている。この中心孔 3d, 3d'は、上下に貫通さ せて設けられており、横回動軸 6, 6 'を支持する軸受 3e, 3e'が、中心孔 3d, 3d'に 内蔵されている。

なお、本実施形態においては、横回動軸 6は上リンク 2aに直接螺入され、横回動 軸 6 'は、止めねじ 6 '，により下リンク 2bに固着されている。

また、上フランジ 3aの後部 (肘側）には左側に張り出すように第 2モータ取付座 3a， が形成され、下フランジ 3bの後部 (肘側）には右側に張り出すように第 1モータ取付 座 3b 'が形成されている。すなわち、第 2モータ取付座 3a'と第 1モータ取付座 3b 'と は、互いに反対方向に延出している。

そして、第 2モータ取付座 3a，には、減速機 21が上側に位置するように、第 2モータ 20が取付ボルト 8により設置され、第 1モータ取付座 3b 'には、減速機（図示せず）が 下側に位置するように、第 1モータ 10が設置されている。

[0022] 以上のように、縦回転体 1は、縦回動軸 5, 5 'の回りに回動可能となるように、横回 転体 2の左フレーム 2clと右フレーム 2c2とに連結されているため、縦回転体 1の縦振 り動作が可能となっている。

さらに、横回転体 2は、横回動軸 6, 6 'の回りに回動可能となるように、モータ架台 3 に連結されて 、るため、横回転体 2の横振り動作が可能となって 、る。

そして、モータ架台 3は、前記のように、リブ 36に回動自在に軸支された駆動側プ ーリ 35に一体的に固定されているため（図 1参照）、モータ架台 3の回動により、モー タ架台 3のねじり動作が可能となる。

[0023] 続 、て、前記した各動作 (縦振り動作、横振り動作、そしてねじり動作)を構成する 機構について説明する。

縦振り機構は、図 3に示すように、駆動源となる第 1モータ 10と、この第 1モータ 10 の減速機 11に連結された揺動レバー 12と、この揺動レバー 12に連結された球面継 手 13と、この球面継手 13に連結された縦回転体 1とを備えて構成されて！、る。 前記第 1モータ 10は、腕の中心軸の右側に配置され、第 1モータ 10の出力軸に連 結されて!、る減速機 11が下側になるようにモータ架台 3に設置されて 、る。

[0024] 前記揺動レバー 12は、その根元側 12aが第 1モータ 10の減速機 11に一体的に固 着され、揺動レバー 12の先端側 12bには、調芯機能を有する球面軸受 13aを介して 球面継手 13の一端側が回動自在に連結されている。

また、球面継手 13の他端側は、同様に球面軸受 13bを介して縦回転体 1のアーム lcに設置された連結ピン 4に回転自在に連結されて!、る。

[0025] 本実施の形態では、図 5 (a)から図 5 (c)に示すように、第 1モータ 10の出力軸の回 転は減速機 11に伝達されて揺動レバー 12の揺動運動に変換される。そして、この揺 動運動は、球面継手 13を介して縦回転体 1に伝達されて、縦回転体 1を縦回動軸 5

, 5 '回りに回転させる。ここで、縦回転体 1には手 51が固着されているので、縦回転 体 1の回転により、手 51の縦振り動作を行なうことができる。

[0026] なお、本実施形態においては、球面継手を使用しているが、球面継手に限定され ることはなく、ユニバーサルジョイント等であってもよ！/、。

[0027] 一方、横振り機構は、図 4に示すように、駆動源となる第 2モータ 20と、この第 2モー タ 20の減速機 21の出力側に一体的に連結された揺動レバー 22と、この揺動レバー

22に回動自在に連結されたロッド 23と、このロッド 23に回動自在に連結された横回 転体 2とを備えて構成されて 、る。

前記第 2モータ 20は、腕の中心軸の左側に配置され、第 2モータ 20の出力軸に連 結されている減速機 21の出力側が上側になるようにモータ架台 3に設置されている。

[0028] 前記揺動レバー 22は、その根元側 22aが第 2モータ 20の減速機 21の出力軸に固 着され、揺動レバー 22の先端側 22bには、ロッド 23の一端側 23aが回動自在に連結 さている。また、ロッド 23の他端側 23bは、横回転体 2の上リンク 2aに回動自在に連 結されている。

本実施の形態では、図 5 (d)から図 5 (f)に示すように、第 2モータ 20の出力軸の回 転は減速機 21に伝達されて揺動レバー 22の揺動運動に変換される。そして、この揺 動運動は、ロッド 23を介して横回転体 2に伝達されて、横回転体 2を横回動軸 6, 6 ' 回りに回転させる。ここで、手 51は縦回転体 1を介して横回転体 2に接続されている ので、横回転体 2の回転により、手 51の横振り動作を行なうことができる。 なお、本実施形態においては、レバーや継手でリンク機構を用いて、縦振り機構と 横振り機構とを構成しているが、本発明はこの態様に限定されることはなぐ歯車や ベルト等の種々の手段を用いることができる。

[0029] ねじり機構は、図 6に示すように、駆動源となる第 3モータ 30と、この第 3モータ 30を 固定する台座 31と、第 3モータ 30の減速機 32の出力軸に固着された出力側プーリ 3 3と、ベルト 34と、駆動側プーリ 35と、リブ 36とを備えて構成されている。

例えば、前記第 3モータ 30は、その出力軸をねじり動作の回動軸 (駆動側プーリ 35 の回動軸）に対して平行に右側にずらして配置されて 、る。

[0030] また、第 3モータ 30の出力軸には減速機 32がー体的に連結されており、この減速 機 32には出力側プーリ 33が固着されいる。本実施の形態では、出力側プーリ 33の 回動が駆動側プーリ 35に伝達されるように、出力側プーリ 33と駆動側プーリ 35の外 周面とにベルト 34が卷回されている。よって、駆動側プーリ 35は、出力側プーリ 33の 回動に従って回動するように構成されて 、る。

[0031] 駆動側プーリ 35は、円筒状に形成され、内周側は大きな空洞 35aが形成されてい る。そして、駆動側プーリ 35の外周の両端にはフランジ 35bl, 35b2が形成されてお り、ベルト 34の回転をガイドしている。そして、駆動側プーリ 35は腕 53の横断面の方 向に形成されたリブ 36に図示しな 、ベアリング等を介して回動自在に軸支されて!ヽ る。

[0032] これにより、第 3モータ 30の回転を減速して出力側プーリ 33からベルト 34を介して 駆動側プーリ 35に伝達し、駆動側プーリ 35を回動させている。そして、この駆動側プ ーリ 35の前側（手先側）の端面には、モータ架台 3が固着されている。したがって、駆 動側プーリ 35を介して、モータ架台 3を回動することによって、横回転体 2および縦 回転体 1に連結された手 51のねじり動作を行なっている。

[0033] 本実施形態におけるロボットの関節構造は、図 1に示すように、手 51に固定された 手首カバー 41と、腕 53の外殻をなす腕力バー 42と、これら両者をつなぐように両者 の間に介設された可動カバー 40とを備えて 、る。

この可動カバー 40は、図 7に示すように、手首カバー 41の外周面に取り付けられて いる。本実施形態の場合、可動カバー 40は、手首カバー 41に周りに設けられた係止 突起 41a (例えば、 6つの係止突起)用いて、手首カバー 41に係止されている。 したがって、可動カバー 40は、手首カバー 41の外側を覆うように短い筒状に形成 され、外周面 40aは前後方向にも曲率を有し、その曲率は肘側で大きぐ手首側では 肘側よりもやや小さく形成されている。なお、図 7は、腕 53 (図 1参照）の中心軸の左 側を示して 、るが、右側にお 、ても同様の構成である。

可動カバー 40は、本実施形態においては、図 8に示すように、上下に 2分割してな る上側可動カバー 401と下側可動カバー 402とをビス 44で一体に結合して構成され ている。

また、可動カバー 40の肘側の周縁部 40c, 40cの外側には、ビス 44の軸方向に沿 つて、可動カバー 40の分割面を境にしてその両側に平坦面 40d, 40dが形成されて いる。

一方、可動カバー 40の肘側の周縁部 40c, 40cの内側には、ばねストッパ 40bが設 けられている。このばねストッノ 40bは正面視において 3角形状を有しており、平坦面 40d, 40dから手先側に突設した状態で設けられて 、る。

このばねストッノ 40bには、ねじりコイルばね 43が収容される開口部 40blが形成さ れている。

[0034] 本実施形態においては、「弾性部材」の一例として、ねじりコイルばね 43を使用して おり、可動カバー 40はねじりコイルばね 43を介して、手首カバー 41に回動自在に固 定されている。

ねじりコイルばね 43は、図 8に示すように、中心部と端部とからなり、その中心部 43 aがコイル状に巻かれている。ここでは、ねじりコイルばね 43を 2本使用し、中心部 43 a, 43aからそれぞれ端部 43b, 43bがくの字状に延出するように設置されている。 そして、ねじりコイルばね 43, 43の中心部 43a, 43aを手首カバー 41に形成された ノブ 41bに挿人して支持させ、ねじりコィノレば、ね 43, 43の各カーノレ咅 43c, 43c力 S可 動力バー 40の平坦面 40d, 40dに手先側力 肘側に付勢される状態で当接するよう に構成されている。

[0035] このように、ねじりコイルばね 43, 43は、それぞれの端部 43b, 43bでつくる挟み角 が閉じる方向に弾性反発力（付勢力）を作用させて、カール部 43c, 43cで前記平坦 面 40d, 40dの裏側の面を押圧するとともに、可動カバー 40の内周面が手首カバー 41に形成された係止突起 41a, 41a - · ·に係止保持されるように構成されている。

[0036] なお、本実施形態においては、ねじりコイルばね 43を使用している力 本発明はこ れに限定されることはなぐ圧縮コイルばねやゴム紐等であってもよい。

また、本実施形態においては、可動カバー 40を、弾性部材（ねじりコイルばね 43) を介して、手 51 (結合体)側に装着したが、腕 53 (ロボットリンク)側や、手 51側と腕 5 3側の両方に、弾性部材を介して装着してもよい。

[0037] 以上のように構成されたロボットの手首の関節構造の作用について、図 1および図 2を参照して説明する。

本実施形態に係る関節構造は、縦回転体 1と横回転体 2と駆動側プーリ 35に連結 されたモータ架台 3等力もなる回動機構により、それぞれ第 1モータ 10による縦振り 動作、第 2モータ 20による横振り動作、および第 3モータ 30によるねじり動作の 3自 由度の動作を構成している。

そして、前記第 1モータ 10と第 2モータ 20は、その出力軸を上下方向に平行に横 並びにして配置し、その後部に第 3モータ 30をねじり動作の中心軸力 平行にずらし て配置している。

[0038] したがって、第 1モータ 10と第 2モータ 20とを上下方向に平行に配置したことにより

、腕 53の長さを短縮して、肘 54回りの慣性モーメントを低減することができる。

[0039] さらに、第 3モータ 30をねじり動作の中心軸力もずらして配置したことにより、ねじり 動作の中心軸の近傍にスペースを確保することができるため、ハーネスをねじり動作 の中心軸の近傍に通すことができる。

具体的には、ハーネスを肘 54の部分から、第 3モータ 30の傍らを通過し、駆動側プ ーリ 35の内周部に形成された空洞 35a (図 6参照）を貫通して、第 1モータ 10と第 2モ ータ 20との間を通って、さらに横回転体 2および縦回転体 1の中心部の貫通孔（図 2 参照）を通って手首 52まで達するように配設することができる。

このように、縦振り動作、横振り動作、およびねじり動作の中心軸の近傍にハーネス を通すことにより、ハーネスによる手の動作角への制限を最小限に抑えることができ、 ハーネスの断線等も防止することができる。

なお、本実施形態においては、手の先端部までノヽーネスを通線する場合も考慮し て、横回転体の左フレーム 2clには貫通孔 2eを設けハーネスの通路を確保して!/、る

[0040] 続いて、図 7および図 8を参照しながら、可動カバー 40の作用について説明する。

本実施形態においては、ねじりコイルばね 43, 43のカール部 43c, 43cが、可動力 バー 40に形成された平坦面 40d, 40dを手先側力も肘側に付勢するとともに、可動 カバー 40の内周面力 手首カバー 41に形成された係止突起 41a, 41a ' · ·に係止 保持される。これにより、可動カバー 40は、手首カバー 41に回動可能に保持される。 このため、手 51の回動動作に伴って、可動カバー 40も追随して回動するが、可動 カバー 40がモータ等の内蔵物に干渉しても、手 51の回動力がねじりコイルばね 43 の弾性反発力に打ち勝って、可動カバー 40が内蔵物に干渉した位置力 さらに手 5 1を回動させることが可能となる。

したがって、可動カバー 40の干渉による手 51の回動動作が阻害されることを防止 することができる。

一方、手首 52が往き側の回動動作力も戻り側の回動動作に移行した場合には、干 渉物から離れる方向に可動カバー 40が移動するため、ねじりコイルばね 43の弾性反 発力により、可動カバー 40を所定位置まで復帰させることができる。

また、ねじり動作においても、手 51の回動に伴って、可動カバー 40も追随して回動 し、可動カバー 40が内蔵物に干渉した場合には、手首カバー 41側に固着されたね じりコイルばね 43のカール部 43cがばねストッパ 40bの壁部 40b2に当接し、その後 は手 51の回動力がねじりコイルばね 43の弾性反発力に打ち勝って、可動カバー 40 が内蔵物に干渉した位置力もさらに手 51を回動させることが可能となる。

したがって、ねじり動作においても、可動カバー 40の干渉による手 51の回動が阻 害されることを防止することができ、戻り側の回動動作に移行した場合にも、可動カバ 一 40を所定位置まで復帰させることができる。

[0041] 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限 定されるものではなぐ適宜変更して実施することが可能である。 たとえば、本実施形態においては、第 1モータと第 2モータは腕の中心軸に対し左 右に並べて配置した力 これに限定されるものではなぐ前後方向に位置をずらして 出力軸が互いに平行となるように配置してもよい。このように配置した場合には、モー タの重量を先端側力ゝら肘側に寄せて、肘回りの慣性モーメントの大きさを適宜調整す ることがでさる。

[0042] また、本実施形態において、第 3モータは、その出力軸がねじり動作の中心軸に沿 うように配置した力 これに限定されるものではなぐねじり動作の中心軸に直交する ように配置してもよい。このように配置した場合には、腕の長さをより短縮することがで きるとともに、慣性モーメントの大きさも調整することができる。

なお、本実施形態においては、人間型ロボットの手首のねじり動作を一例として説 明したが、これに限定されるものではなぐ工業用ロボットにおいては、ドリルの回転 のように連続的に回転するものであってもよ 、。

[0043] さらに、本実施形態においては、第 1モータと第 2モータの後ろに第 3モータを配置 したが、第 3モータを前に配置し、その後ろに第 1モータと第 2モータを配置してもよ い。このように配置することによつても、肘回りの慣性モーメントを調整することができ る。

また、各モータの位置関係は変更することなぐそれぞれのモータの位置を調整し て、慣性モーメントを調整することもできる。このように、使用用途や使用条件に合わ せて、適宜設計変更が可能であり、慣性モーメントおよび重量バランス等を適宜設定 することができる。

Claims

請求の範囲

[1] ロボットリンクに対し、前記ロボットリンクに結合される結合体を動作させるロボットの 関節構造であって、

前記ロボットリンクに対し、前記結合体の縦振り動作を行わせる第 1モータと、 前記ロボットリンクに対し、前記結合体の横振り動作を行わせる第 2モータとを備え、 前記第 1モータと前記第 2モータとは、前記第 1モータの出力軸と前記第 2モータの 出力軸とが互いに平行となると共に前記ロボットリンクに対して直交するように設置さ れたことを特徴とするロボットの関節構造。

[2] 前記ロボットリンクに対し、前記結合体のねじり動作を行わせる第 3モータをさらに備 え、

前記第 3モータの出力軸を、前記ねじり動作の中心軸から所定量ずらしたことを特 徴とする請求の範囲第 1項に記載のロボットの関節構造。

[3] 前記結合体および前記ロボットリンクの少なくとも一方に対し、回動可能な可動カバ 一と、

前記結合体および前記ロボットリンクの少なくとも一方と前記可動カバーとの間で付 勢力を発生し、前記可動カバーを所定位置に復帰させる弾性部材と

をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項または請求の範囲第 2項に記載の ロボットの関節構造。

[4] 前記結合体が接続される第 1回転体と

前記第 1回転体を第 1軸周りに回動自在に支持する第 2回転体と

前記第 2回転体を、前記第 1軸に直交する第 2軸周りに回動自在に支持すると共に 、前記第 1モータと前記第 2モータとが搭載される架台と、

をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第 1項または請求の範囲第 2項に記載の ロボットの関節構造。

[5] 前記第 1モータの出力軸に接続されており、前記第 1モータの出力軸の回転運動を 揺動運動に変換する第 1揺動レバーと、

前記第 1揺動レバーと前記第 1回転体とに接続されており、前記揺動運動を前記第 1回転体に伝達して、第 1回転体を前記第 1軸周りに回動させる継手と、 前記第 2モータの出力軸に接続されており、前記第 2モータの出力軸の回転運動を 揺動運動に変換する第 2揺動レバーと、

前記第 2揺動レバーと前記第 2回転体とに接続されており、前記揺動運動を前記第 2回転体に伝達して、第 2回転体を前記第 2軸周りに回動させるロッドと

をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載のロボットの関節構造。

[6] 前記第 3モータの出力軸に接続されたモータ側プーリと

前記架台と接続されると共に、前記架台を前記ねじり動作の中心軸周りに回動させ る駆動側プーリと、

前記モータ側プーリの回転を、前記駆動側プーリに伝達するベルトと

を備えることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載のロボットの関節構造。

[7] 前記第 3モータの出力軸に接続されたモータ側プーリと

前記架台と接続されると共に、前記架台を前記ねじり動作の中心軸周りに回動させ る駆動側プーリと、

前記モータ側プーリの回転を、前記駆動側プーリに伝達するベルトと

を備えることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載のロボットの関節構造。

[8] 前記可動カバーには、前記弾性部材が当接する当接面が形成されており、

前記可動カバーの内周面には、前記弾性部材と接触して、前記可動カバーの前記 ねじり動作の中心軸周りの回動範囲を規制するストツバが設けられている

ことを特徴とする請求の範囲第 3項に記載のロボットの関節構造。