JPS59205292A - モジュラ−形関節ロボット - Google Patents

モジュラ−形関節ロボット

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JPS59205292A
JPS59205292A JP7917483A JP7917483A JPS59205292A JP S59205292 A JPS59205292 A JP S59205292A JP 7917483 A JP7917483 A JP 7917483A JP 7917483 A JP7917483 A JP 7917483A JP S59205292 A JPS59205292 A JP S59205292A
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JP
Japan
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unit
joint
drive unit
wrist
arm
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JP7917483A
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JPS6150758B2 (ja
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岸浪 建史
守 田中
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多関節ロボット、特に駆動部、アーム関節部お
よびリスト関節部がユニット化され、必要に応じてこれ
らを順次連結1〜目的に合った所要の動きおよび作業を
行わせることのできるモジュラ−型多関節ロボツ)K関
する。
多関節ロボットとしては種々のものが開発されているが
、いずれもその関節部は両車の組み合せで構成され、ま
たその駆動源も1本の出力軸をもつ空油圧あるいは電気
モータを用い、関節部内で歯車列を介して他の部材へ動
力を伝達するのが普通であυ、装置全体が大形になり、
作動も円滑さに欠けるという問題があった。また駆動部
分あるいは関節部分を自由に取り付けたり取り外したり
して必要に応じて継ぎ足していくという構成にはなって
おらず、使用箇所あるいは使用目的ごとに新たに設計、
製作するという構造であった。
本発明は、各部をユニット化]−で駆動ユニット、アー
ムユニットないしりストコ、ニットとし、必要に応じて
複数個のユニットを自由に継ぎ足してロボットの総体的
な自由度を高めることができ才だ全体の動作もきわめて
円滑かつ精緻であって、しかもコンパクトで機能性の高
いモジュラ−型多関節ロボットを提供することを目的と
する。
以下、本発明を、図面を参照しながら、実施例について
説明する。
第1図は本発明のモジュラ−型多関節ロボットに適用さ
れるアームユニット(アーム関節ユニット)の内部構造
を示した斜視図、第3図は第1図の部分的な縦断面図で
ある。こりtらの図を参照すれば、一端が円筒形で他端
が中空の半球体となつた2個のハウジング1,2が該半
球体の部分で互いに相対摺動回転し得るように面接触に
より接合されている。なお、同図で下側のノ・ウジング
1が多関節ロボットの基部側、上側のノ・ウジング2が
先端側である。下側の/%ウジング1内にはそのほぼ中
心部に中央回転軸3(第1図には破線で示される)が配
置され、この中央回転軸3を囲むようにその周囲にほぼ
等間隔で4本の伸縮軸4,5,6゜7が配置されている
。図示のように各伸縮軸4゜5.6.7の下端にはそれ
ぞれ歯車4a、5a、6a。
7aが固着されている。これらの伸縮軸は好ましくけボ
ールスクリューの形態に形成され、ハウジング1内周部
に保持されプとボールスクリューナラ) 4b、5b、
6J7bと螺合して中火回転軸3と平行方向に往復移動
するようになっている。
他方のハウジング2内にも同様に中央回転軸8(破線)
および該軸を囲むよりに4本のボールスクリュー形状の
伸縮軸’1,10,11.12が配置され、これらの伸
縮軸がハウジング2内周部に保持された4個のボールス
クリューナラ) 9b、10b。
3− 11b、12bとそれぞれ螺合して伸縮移動するように
なっている。これら上下の中央回転軸および伸縮軸は互
いに一対づつ対応しておシ、かつこれらがハウジング1
,2の中空半球体内で一平面内に配列された等速ジョイ
ン) 13,14,15,16゜17によって連結され
ている。なお、ここでは各軸4〜7および9〜12が等
速ジヨイント13〜17側へ移動する場合を伸張と称し
、その反対側へ移動する場合を収縮と称することとし、
この意味で中央回転軸を囲む前記8本の軸4〜7および
9〜12を伸縮軸と称l−でいる。
上側ハウジング2の中央回転軸8にはネジ溝が形成され
、該ノ・ウジング2の先端に収納された円筒形雌ネジ部
制御8と螺合し、中央回転軸8の回転によりこの円筒形
雌ネジ部材18がノ・ウジング2に対して出入するよう
Kなっている。19はノ・ウジング内周壁に形成された
雌ネジ部材18の回り止め用突起でおって雌ネジ部材1
8の外周に形成した縦溝181Lに摺動可能に嵌入され
ている。
各伸縮軸4〜7および9〜12の伸縮関係は、4− 伸縮軸4が伸張するとき伸縮軸9もジヨイント13を介
して伸張し、同時にこれらとそれぞれ対向している伸縮
軸7.12がともに同量収縮し、また同様に伸縮軸5が
伸張するとき伸縮軸10が伸張し、これらとそれぞれ対
向している伸縮軸6゜11が同量収縮する、という関係
に定められ、またこのとき各伸縮軸の4個の等速ジヨイ
ント13゜14.15.16が同一平面上にあり、かつ
ノーウジング1,2の半球体軸受の中心(この点に中央
回転軸3.8のジヨイント17がある)を通る平面上に
存することとなるように設定される。伸張、収縮逆の場
合も同様であって、このために伸縮軸4゜9(まだは5
.10)と伸縮軸7.12(または6.1.1)のボー
ルスクリューがそれぞれ互いに逆リードに形成されるか
あるいは下側伸縮軸の歯車4aと7a(または5aと6
a)が互いに逆回転するように構成される。上述した関
係で各伸縮軸が伸縮することによシ、その伸縮方向に応
じて、上下のハウジングの相対角度が変化し、アームの
関節運動がもたらされる。なお、互いに連結される上下
の伸縮軸のスクリューピッチは同一ピッチに形成される
第2図は本発明のモジュラ−型多関節ロボットのリスト
ユニット(リスト関節ユニット)の内部構造を示した斜
視図である。上下ノ・ウジング1゜2および中央回転軸
3,8、伸縮軸4〜7,9〜12で構成される関節部分
は第1図で説明した構成と全く同一であり、しだがって
その部分の重複した説明は省略するが、このリストユニ
ットは上側ハウジング2の中央回転軸8にはネジ溝が形
成されず、これと螺合するような雌ネジ部材(第1図の
18相当)は設けられていない。その代りに図示実施例
では上側の中央回転軸8がノ・ウジング2から突出し、
この突出部分に回転環20が固着され、この回転環20
に第6図に関して後述する作業部材が連結されるように
なっている。なお、第1図、第2図では中央回転軸ある
いは伸縮軸の軸支部分、その他ボールスクリューナツト
のノ・ウジング内周部への保持構造は明瞭化のため図示
省略しである。
第4図は本発明に係るモジュラ−型多関節ロボットに好
適に採用される駆動ユニット21の斜視図、第5図は前
記駆動ユニットの縦断面図である。
ユニットハウジング22内に第1.第2.第3の3個の
電気モータ23,24.25が同芯状に上下に重ね合せ
て配置されている。最上端の第3モータ25の出力!1
1128は中空状に形成され、その外周に歯車30が固
着されている。中間部にβる第2モータ24の出力軸2
7も中空状に形成され、かつ前記第3モータの出力軸2
8内を貫通してユニットハウジング22外へ延在し、該
出力軸28の外周に別の歯車29が固着されている。最
下段の第1モータ23の出力軸26は同様に第2モータ
24の前記中空状出力軸27を貫通して延在している。
出力軸26の上端には図示の場合は他の被動軸と係合す
るための係止溝31が形成されているが、勿論これに限
るものでなく、歯車などの回転伝達手段であればよい。
この第1.第2.第3の各モータ2:L24,25はそ
れぞれ別個に駆動され、17たがって同一軸線上の位置
から3つの異なるパワ7− 一の駆動力を取り出すことができる。
この3出力1lII型の、駆動ユニット21は第1図で
示した関節アームの下側ハウジング1の下部に取り付け
られ、該ユニット21の第1モータ23の出力軸26が
中央回転軸3に係合され、第2モータ24の出力軸27
の1′!f車29および第3モータ25の出力軸28の
歯車30がそれぞれ対角線上に対向]〜た一対の伸an
+ 4. 、70平歯車4a、’7aおよび一対の伸縮
軸5,6の平歯車5a、5aと噛み合される。図示の構
成例では各モータは同じ方向に回転され、このときの各
モータの回転数に応じて上側ハウジング2は所望方向に
角度を変えることができ、またその先端の円筒形雌ネジ
部材18を伸縮させることができる。
第6図は上述した駆動ユニット、アームユニット、リス
トユニットを組み合せて本発明に係るモジュラ−型多関
節ロボットを構成した場合の1例を示す分解斜視図であ
る。既に述べたようにアームユニット32の下端に駆動
ユニット21を取り付け、このアームユニット32の円
筒形雌ネジ部8− 材18に別の駆動ユニット21′を取り付け、さらにこ
の駆動ユニット21′の上に第2図で説明したリストユ
ニット33を取り付け、該駆動ユニットの各出力軸をリ
ストユニット33の中央回転軸に係合させるとともに伸
縮軸に歯車を介I−で連結する。リストユニット33の
上部の回転環20には作業部材34を連結する。
既に上述の説明からも明らかなように、このようにユニ
ット化した部分を連結し、最下段の駆動ユニット21を
駆動すればアームユニット320角度変化およびその先
端部の伸張によりリストユニット33を所望位置へもっ
てくることができ、さらに中間部の駆動ユニット21′
の付勢によりその位置でリスト先端がリスト基部の関節
部に対して角度を変える、即ち酸振りを行うことができ
、さらにこのリスト先端の作業部材34はその軸線まわ
りに回転運動することができる。したがって作業部材と
して各種の切削工具、穿孔ゴ[具、溶接工具あるいはロ
ボットノ・ンドなどを用いることにより任意所望の動作
を行わせるととができる。上述の実施例ではアーム関節
ユニット32およびリスト関節ユニット33を1個づつ
組み合せたが、必要に応じて複数個のアームあるいはリ
スト関節ユニットおよび駆動ユニットを順次連結するこ
とができるのはいうまでもない。第8図(a) 、 (
b) 、 (e)はそれぞれアームユニット32および
リストユニット33の接続例を概略的に示したものであ
る。
複数個のアームユニット32と1個のリストユニット3
3との組み合せ(第8図(a))、1個のアームユニッ
ト32と複数個のリストユニット33との組み合せ(同
図(b) ) 、あるいは複数個のアームユニット32
と複数個のリストユニット33との組み合せ(同図(C
))など状況に応じて種々の組み合せが可能である。い
ずれも各ユニットの間には駆動ユニットが介在される。
駆動ユニットと関節ユニットが分離可能であるため、駆
動ユニットのみを交換して必要とするパワーを任意に選
択することができる。さらに本発明ではアームあるいは
リスト駆動用のモータ(パルスモータ)が駆動ユニット
内に一体として組み込まれているので、第7図のように
アーム内にパワーケーブル、アドレスバス、データバス
をとり入れ、これから各モータ23,24.25に電力
、信号を供給するようにすることができ、これによって
いくらでも関節数を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のモジュラ−型多関節ロボットに使用さ
れるアーム関節ユニットの内部構造を示す概略的な斜視
図、第2図は同じく本発明に適用されるリスト関節ユニ
ットの概略的な斜視図、第3図は第1図に示すアーム関
節ユニットの部分縦断面図、第4図は本発明に適用され
る駆動ユニットの斜視図、第5図は第4図の縦断面図、
第6図は本発明の実施例に係るモジュラ−型多関節ロボ
ットを組立順に分解して示した斜視図、第7図は駆動ユ
ニットの電源、信号供給系統を示した図、第8図(a)
 、 (b) 、 (c)はそれぞれ任意個数のアーム
ユニットとリストユニットとの接続例を示した概略図で
ある。 1・・・基部側ハウジング、 11− 2・・−先端側ハウジング、  3.8・・・中央回転
軸、4.5,6,7,9,10,11.12・・・伸縮
軸、13.14,15,16.17・・・等速ジヨイン
ト、21・・・駆動ユニット、  32・・・アームユ
ニット、33・・・リストユニット、  34・・・作
業部材。 代理人 弁理士 染用利吉(ほか1名)12− / 第1図 18 q 18α / メ;ゝ・/ 、′   、J 7  (・ミ7′、・7 ノウI/ l     −’h   、。 lF−:y7′・、19 1〈′   7ど:””;コ1 、、−、:・、/ 、
・4.7.r 第2図 第3図 旧 rON 「Orつ N     ぐ rQ    、、。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、複数個のモータを同芯状に積み重ねてそれぞれ
    の出力軸を互いに入子式に突出させた駆動ユニットと、
    球面接触で相対回転可能に連結された一対のハワジング
    内にそれぞれ中央回転軸および少なくとも2本のネジ式
    伸縮軸を配置し対応する各軸とおしを等速ジョインで連
    結しかつ前記中央回転軸の一端に伸縮部材または回転部
    材を取り付けた関節ユニットとを有し、前記駆動ユニッ
    トの出力軸が前記中央回転軸および前記ネジ式伸縮軸に
    連結されることを特徴とするモジュラ−型多関節ロボッ
    l−6
  2. (2)、前記駆動ユニットと前記関節ユニットとを1組
    としてこれを複数組順次軸方向に連結したことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載したモジュラ−型多関
    節ロボット。
  3. (3)、前記関節ユニットはアーム関節ユニットであを
    1組としてこれを複数組順次軸方向に連結したことを特
    徴とする特許請求の範囲第2項に記載したモジュラ−型
    多関節ロボット。
  4. (4)、前記関節ユニットはリスト関節ユニットであシ
    、該リスト関節ユニットと前記駆動ユニットとを1組と
    してこれを複数組順次軸方向に連結したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項に記載したモジュラ−型多関節
    ロボット。
JP7917483A 1983-05-06 1983-05-06 モジュラ−形関節ロボット Granted JPS59205292A (ja)

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JP7917483A JPS59205292A (ja) 1983-05-06 1983-05-06 モジュラ−形関節ロボット

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Publication Number Publication Date
JPS59205292A true JPS59205292A (ja) 1984-11-20
JPS6150758B2 JPS6150758B2 (ja) 1986-11-05

Family

ID=13682612

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JP (1) JPS59205292A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61131890A (ja) * 1984-11-30 1986-06-19 株式会社神戸製鋼所 多関節型ロボツト
JPS61236493A (ja) * 1985-04-12 1986-10-21 三菱重工業株式会社 多関節ロボツトア−ム
JPH0247149U (ja) * 1988-09-28 1990-03-30

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61131890A (ja) * 1984-11-30 1986-06-19 株式会社神戸製鋼所 多関節型ロボツト
JPS61236493A (ja) * 1985-04-12 1986-10-21 三菱重工業株式会社 多関節ロボツトア−ム
JPH0247149U (ja) * 1988-09-28 1990-03-30

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