关节机构

技术领域

本发明涉及一种机械臂等的关节机构。

背景技术

已知一种关节机构，所述关节机构具备：第一关节部；第二关节部，其经由连结部件并以能够绕连结部件的轴线进行相对旋转的方式而被连结于第一关节部；多条缆索，所述多条缆索的一端侧分别以直线状而排列并从第一关节部起朝向第二关节部而延伸，并且另一端侧分别以圆周状而被固定于第二关节部上并被牵拉(例如，参照日本专利第6545768)。

发明内容

然而，在上述关节机构中，如果第二关节部相对于第一关节部而以一定角度以上进行相对旋转，则缆索彼此有可能会发生干涉。

本发明为鉴于这样的问题点而完成的发明，其主要目的在于，提供一种即使第二关节部相对于第一关节部而以一定角度以上进行相对旋转也能够避免缆索彼此的干涉的关节机构。

用于实现上述目的的本发明的一个方式为一种关节机构，所述关节机构具备：第一关节部；第二关节部，其经由连结部件并以能够绕该连结部件的轴线进行相对旋转的方式而被连结于该第一关节部；多条缆索，所述多条缆索的一端侧分别以直线状而排列并从所述第一关节部起朝向所述第二关节部而延伸，并且另一端侧分别以圆周状而被安装于所述第二关节部上并被牵拉；错位部件，其被设置于所述第一关节部与所述第二关节部之间，并且所述缆索通过经由所述错位部件从而使以所述直线状而排列的缆索的一端侧相互错位。

在该一个方式中，也可以设为，所述错位部件使以所述直线状而排列的缆索的一端侧错位成圆周状。

在该一个方式中，也可以设为，所述错位部件使以所述直线状而排列的缆索的一端侧错位成，与将所述缆索的另一端侧以圆周状而固定时的该圆呈同心圆状。

在该一个方式中，也可以设为，所述第一关节部为机械臂的肘关节部，且所述第二关节部为机械臂的腕关节部。

根据本发明，可提供一种即使第二关节部相对于第一关节部而以一定角度以上进行相对旋转也能够避免缆索彼此的干涉的关节机构。

附图说明

本发明的代表性实施例的特征，优点，技术和工业价值将被描绘至如下的附图中以供参考，图中相同符号表示相同要素，其中：

图1为表示本实施方式所涉及的关节机构的概要的结构的立体图。

图2A为表示缆索的干涉的图。

图2B为表示缆索的干涉的其他图。

图2C为表示缆索的干涉的其他图。

图3A为从肘关节部侧向腕关节部侧观察缆索的俯视图。

图3B为从肘关节部侧向腕关节部侧观察缆索的其他俯视图。

图3C为从肘关节部侧向腕关节部侧观察缆索的其他俯视图。

图4为表示通过错位部件而使四条缆索错位了的状态的图。

图5为表示本实施方式所涉及的缆索的干涉的模拟结果的图。

图6为表示本实施方式所涉及的缆索的干涉的模拟结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图而对本发明的实施方式进行说明。本实施方式所涉及的关节机构例如被设置在机械手臂等上。图1为表示本实施方式所涉及的关节机构的概要的结构的立体图。

本实施方式所涉及的关节机构1例如具备肘关节部2、腕关节部3以及多条缆索4，其中，所述腕关节部3经由连结部件(未图示)并以能够绕连结部件的轴线进行相对旋转的方式而被连结于肘关节部2，所述多条缆索4从肘关节部2起朝向腕关节部3而延伸且被牵拉。

肘关节部2为第一关节部的一个具体例。腕关节部3为第二关节部的一个具体例。连结部件例如由联杆或框架等而构成。腕关节部3被构成为，相对于肘关节部2而能够绕连结部件的轴线、即绕横摆轴进行相对旋转。

从肘关节部2到腕关节部3为止例如设置有四条缆索4。另外，虽然在本实施方式中设置有四条缆索4，但是并未被限定于此，也可以设置任意条数的缆索4。

在肘关节部2上设置有滑轮21。各缆索4的一端侧被卷绕在滑轮21上。因此，各缆索4的一端侧分别以隔开预定间隔的方式直线状地排列成横向一列，且从肘关节部2的滑轮21起朝向腕关节部3而延伸。另一方面，各缆索4的另一端侧分别以圆周状而安装于腕关节部3的端部上。通过使各缆索4的一端侧被牵拉，从而例如腕关节部3被构成为，绕侧倾轴或者绕俯仰轴而进行旋转驱动。

此处，一直以来，如图2A所示，在四条缆索4的配置中，在使腕侧相对于肘侧绕横摆轴而大幅度地进行了相对旋转的情况下，缆索4彼此有可能会发生干涉。因此，绕横摆轴的旋转范围被限制在从图2B所示的-90deg到图2C所示的+90deg为止的180deg的范围内。

但是，对于实际的人而言，腕关节的相对于肘关节的绕横摆轴的旋转范围为270deg左右，从而希望实现与上述范围相比而较大、较宽的绕横摆轴的旋转范围。

对此，如图1所示，本实施方式所涉及的关节机构1还具备错位部件5，所述错位部件5被设置于肘关节部2与腕关节部3之间，并且通过缆索4从中经过，从而使排列成直线状的缆索4的一端侧相互错位。

在肘关节部2与腕关节部3之间，错位部件5以即使腕关节部3相对于肘关节部2而以固定角度以上相对旋转也会避免缆索4彼此的干涉的方式而使缆索4错位。因此，即使腕关节部3相对于肘关节部2而以固定角度以上相对旋转，也能够避免缆索4彼此的干涉。

在错位部件5上，形成有四个贯穿孔51，所述四个贯穿孔51分别为大致圆柱状的部件，且与四条缆索4相对应，并被形成为圆周状。贯穿孔51在横摆轴线方向上延伸。从肘关节部2的滑轮21延伸出的各缆索4通过穿过错位部件5的贯穿孔51从而错位成圆周状。错位成圆周状的缆索4在该状态下延伸，并以圆周状而被安装在腕关节部3上。

接下来，对上述的缆索4的错位方法进行详细说明。图3A-3C为从肘关节部侧向腕关节部侧观察缆索的俯视图。

首先，为了易于理解，设想了两条缆索L1、L2的错位。如图3A所示，在使腕关节部3相对于肘关节部2而绕横摆轴旋转了90deg的情况下，根据缆索L1、L2的粗度，会产生缆索L1的动作区域X1与缆索L2的动作区域X2重叠的区域，从而会相互干涉。

另一方面，如图3B所示，使缆索L1、L2的肘关节部侧的端以相互分离的方式而错位。在此情况下，不会产生缆索L1的动作区域X1与缆索L2的动作区域X2重叠的区域，从而缆索L1和缆索L2不会相互干涉。

接下来，设想了四条缆索L1、L2、L3、L4的错位。如图3C所示，使缆索L1、L2、L3、L4的肘关节部侧的端以相互分离的方式而错位成圆周状。在此情况下，不会产生缆索L1的动作区域X1、缆索L2的动作区域X2、缆索L3的动作区域X3以及缆索L4的动作区域X4重叠的区域。缆索L1、L2、L3、L4不会相互干涉。

图4为表示通过错位部件而使四条缆索错位了的状态的图。四条缆索L1、L2、L3、L4在排列成直线状的状态下从肘关节部2的滑轮21起朝向腕关节部3而各自延伸。

在被设置于腕关节部3与肘关节部2之间的错位部件5上，如上文所述那样而形成有四个贯穿孔，所述四个贯穿孔与各缆索L1、L2、L3、L4相对应，并被形成为圆周状。因此，从肘关节部2的滑轮21延伸出的缆索L1、L2、L3、L4通过穿过该贯穿孔，从而错位成圆周状。缆索L1、L2、L3、L4在错位成圆周状的状态下延伸至腕关节部3为止，且另一端侧分别以圆周状而被安装于腕关节部3上。

另外，优选为，错位部件5使排列成直线状的缆索L1、L2、L3、L4的一端侧错位成与将缆索L1、L2、L3、L4的另一端侧以圆周状而固定在腕关节部3上时的圆的同心圆状。由此，即使腕关节部3相对于肘关节部2而以固定角度以上相对旋转，也能够避免缆索L1、L2、L3、L4彼此的干涉。

错位部件5例如被固定在联杆等上。因此，在使腕关节部3相对于肘关节部2而绕横摆轴进行了相对旋转的情况下，如图4所示，缆索L1、L2、L3、L4的从肘关节部2的滑轮21起至错位部件5为止的部分Y不进行动作，从而不会相互干涉。

另一方面，缆索L1、L2、L3、L4的从错位部件5起至腕关节部3为止的部分在动作区域的范围内进行动作。但是，如上述那样，由于通过错位部件5而错位成圆周状，因此如图4所示，缆索L1的动作区域X1、缆索L2的动作区域X2、缆索L3的动作区域X3以及缆索L4的动作区域X4不重叠。缆索L1、L2、L3、L4不会相互干涉。

图5及图6为表示本实施方式所涉及的缆索的干涉的模拟结果的图。在图5及图6中，箭头标记的左侧为表示缆索L1、L2、L3、L4的初始状态的图，箭头标记的右侧为表示缆索L1、L2、L3、L4的动作后的状态的图。图5为使各缆索L1、L2、L3、L4向逆时针方向旋转后的图，图6为使各缆索L1、L2、L3、L4向顺时针方向旋转后的图。

如图5所示，可知如下情况，即，即使从初始状态开始使腕关节部3相对于肘关节部2而绕横摆轴进行相对旋转，并且使各缆索L1、L2、L3、L4逆时针地旋转了-135deg，也能够避免缆索L1、L2、L3、L4彼此的干涉。

同样地，如图6所示，可知如下情况，即，即使从初始状态开始使腕关节部3相对于肘关节部2而绕横摆轴进行相对旋转，并且使各缆索L1、L2、L3、L4顺时针地旋转了+180deg，也能够避免缆索L1、L2、L3、L4彼此的干涉。这样，通过利用本实施方式所涉及的错位部件5而使缆索L1、L2、L3、L4错位成圆周状，从而即使腕关节部3相对于肘关节部2而绕横摆轴在-135deg至+180deg(角度范围315deg)的较大范围内旋转，也能够避免缆索L1、L2、L3、L4彼此的干涉。

以上，本实施方式所涉及的关节机构1还具备错位部件5，所述错位部件5被设置于肘关节部2与腕关节部3之间，并通过缆索4从中经过从而使排列成直线状的缆索4的一端侧相互错位。由此，即使腕关节部3相对于肘关节部2而以固定角度以上相对旋转，也能够避免缆索4彼此的干涉。

虽然对本发明的一些实施方式进行了说明，但是这些实施方式是作为示例而提示出的实施方式，并非意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他各种各样的方式而被实施，并且能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种各样的省略、置换、变更。这些实施方式机器变形被包含在发明的范围和主旨中，并且被包含在技术方案中所记载的发明及其均等的范围内。