專利名稱：機器人關節(jié)結構和機器人手指的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機器人關節(jié)結構以及組合機器人關節(jié)結構而構成的機 器人手指，特別涉及能實現(xiàn)順暢的關節(jié)動作且提高把持力的機器人關 節(jié)結構以及機器人手指。
背景技術：
人的指關節(jié)是上肢中對于把持物體來說最重要的部分，是最基本 的鉸鏈關節(jié)。如果指關節(jié)的功能受損，則可說上肢的大半功能都會喪 失，所以指關節(jié)是人把持物體非常重要的部位。手指的基本結構，如 果例舉說明從第二指到第五指(食指、中指、無名指、小拇指)的結
構，則如表示人手的骨骼結構的圖6所示，人的手指，從指根起按掌 骨10、基節(jié)骨12、中節(jié)骨14、末節(jié)骨16的順序構成，作為它們的連 接部的指關節(jié)，由手掌基節(jié)關節(jié)(以下記作MP關節(jié))11、基節(jié)中節(jié) 關節(jié)(以下記作PIP關節(jié))13以及中節(jié)末節(jié)關節(jié)(以下記作DIP關節(jié)) 15構成。而且，將掌骨10的部位叫做手掌20，以下同樣將基節(jié)骨12 的部位叫做基節(jié)22，中節(jié)骨14的部位叫做中節(jié)24，末節(jié)骨16的部位 叫做末節(jié)26。
由于手指的結構非常復雜，所以其動作也復雜。例如，手指根部 的MP關節(jié)11可單獨動作，但位于其末端的PIP關節(jié)13和DIP關節(jié) 15則是聯(lián)動動作。即，如果以無意識的自然狀態(tài)彎曲手指，則首先PIP 關節(jié)13開始彎曲，PIP關節(jié)13彎曲使得DIP關節(jié)15可以彎曲。因此， 人的手指具有基節(jié)22、中節(jié)24、末節(jié)26整體以MP關節(jié)11為支點一 體彎曲的動作、和以PIP關節(jié)13以及DIP關節(jié)15為支點基節(jié)22、中 節(jié)24、末節(jié)26分別彎曲的動作。另外，這些動作借助復雜的肌肉關聯(lián) 動作實現(xiàn)。
一直以來，有將具有以上復雜的結構、動作的人的手指作為機器 人再現(xiàn)，來代替人進行各種作業(yè)的要求。如果可對高溫、多濕等的惡 劣場所或存在放射線照射的危險場所、宇宙空間等特殊環(huán)境下的作業(yè) 等使用具有人手指功能的機器人，則可提高作業(yè)效率和安全性，并降
低成本。此前提出過各種機器人的關節(jié)結構。
例如，在下述專利文獻1中公開了使驅動臂的馬達的旋轉軸與該 臂的擺動運動的中心軸平行地設置的技術。在該關節(jié)結構中，在第1
臂的末端旋轉自如地軸支承第2臂而構成關節(jié)部，另一方面，在該關 節(jié)部的擺動運動的中心軸上設置馬達，該馬達的旋轉運動通過由直齒 輪等構成的減速機構傳遞給第1臂或笫2臂，將與馬達的旋轉方向和 旋轉量對應的擺動運動傳遞到這些臂之間。
另一方面，在下述專利文獻2以及下述專利文獻3中公開了利用 連桿機構擺動自如地連接笫1臂與第2臂之間，并且該連桿4幾構的一 部分使用滾珠絲杠，利用馬達使該滾珠絲杠旋轉，從而使第1臂相對 笫2臂擺動的技術。例如，在下述專利文獻2所述的關節(jié)結構中，笫2 臂相對第1臂擺動自如地被軸支承，在第2臂上與該臂大致平行地設 置絲杠軸，該絲杠軸由搭栽于第2臂上的馬達驅動旋轉。又，在上述 絲杠軸上螺紋結合有螺母部件，在該螺母部件上，旋轉自如地結合從
第1臂延伸的連桿板的端部。從而當馬達旋轉時螺紋結合在絲杠軸上 的螺母部件在絲杠軸上與馬達的旋轉量以及旋轉方向對應地移動，但
由于在該螺母部件上結合有連桿板的端部，所以與螺母部件的移動對
應的推出力以及拉回力由連桿板作用在笫2臂上，從而使第2臂相對
第l臂產(chǎn)生擺動運動。
專利文獻1:特開平05-092377號公報
專利文獻2:特開平10-217158號公報
專利文獻3:特開2002-113681號公報
上述專利文獻1的關節(jié)結構中，由于馬達的旋轉軸與擺動運動的 中心軸平行地設置，所以結構上非常簡單。但是，由于用于驅動臂的 馬達和減速機構伸出關節(jié)部的外側很多，所以存在不能緊湊構成關節(jié) 部的問題。所以上述專利文獻1的關節(jié)結構，雖然適合重視牢固度和 維護性的大型的產(chǎn)業(yè)用機器人等的關節(jié)結構，但不適合用于機械手上 的手指結構等小型的關節(jié)結構。
另一方面，在上述專利文獻2所述的關節(jié)結構中，利用與絲杠軸 的旋轉相伴的螺母部件的移動推拉連桿板，從而使第2臂相對第l臂 擺動，但進行這樣的擺動運動時作用在連桿板上的推出力或拉回力的 方向與螺母部件的移動方向不一致。因此，在第2臂進行擺動運動時，
彎曲力矩會作用在絲杠軸上，有如果不通過加粗絲杠軸的軸徑等來提
高絲杠軸的剛性，則不能對第2臂的擺動施加足夠力的問題。
又，使用上述專利文獻2所述的關節(jié)結構構成把持物品的機械手 的機器人手指時，把持物品時產(chǎn)生的反作用力通過連桿板作為彎曲力 矩作用在絲杠軸上，所以仍然是如果不充分保障絲杠軸的剛性則機器 人手指不能發(fā)揮足夠把持力。但是，如果提高絲杠軸相對于彎曲力矩 的剛性，則存在關節(jié)結構本身大型化、重型化而不能構成小型輕量的 機器人手指的問題。又，這樣的機器人手指，每個關節(jié)都必須設置作 為驅動機構的滾珠絲杠，所以也存在控制對象增多的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的問題作出的，目的在于提供能實現(xiàn)人手指那 樣順暢的關節(jié)動作且提高把持力的機器人關節(jié)結構以及機器人手指。
本發(fā)明的一種機器人關節(jié)結構特征在于，具有手掌部件，具有 基準面；手掌側驅動機構，設置在上述基準面上，并使可動體在與上 述基準面大致平行的方向上進行推拉動作；基節(jié)部件，通過鉸鏈擺動 自如地連接在上述手掌部件的側端部；以及MP關節(jié)用直線引導裝置， 設置在上述基節(jié)部件的與上述手掌部件連接的連接側端面上，具有能 與基節(jié)部件的擺動相對應地移動的移動體，上述可動體與上述移動體 通過連桿機構連接，由此，上述基節(jié)部件與借助上述手掌側驅動機構 實現(xiàn)的上述可動體的推拉動作相對應地擺動。
另外，在本發(fā)明的一種機器人關節(jié)結構中，可以設計成，上述手 掌部件具有手掌用直線引導裝置，所述手掌用直線引導裝置具備與上
述可動體連接且能向與該可動體的移動方向相同的方向移動的移動 體，該手掌用直線引導裝置引導上述可動體。
進而，在本發(fā)明的一種機器人關節(jié)結構中，可以設計成，上述連 桿機構包括旋轉軸承、固定收納上述旋轉軸承的外圏側并設置在上述 移動體上的軸承箱、以及旋轉自如地插通上述旋轉軸承的內(nèi)圍內(nèi)部且 連接在上述可動體上的連桿軸。
進而，在本發(fā)明的一種機器人關節(jié)結構中，可以設計成，上述手 掌側驅動機構是氣缸，該氣缸能夠使作為上述可動體的桿進行推拉動 作。
本發(fā)明的另一種機器人關節(jié)結構其特征在于,具有基節(jié)部件、通 過鉸鏈擺動自如地與上述基節(jié)部件連接的中節(jié)部件、以及通過鉸鏈與
擺動自如"方式連接的末節(jié)^p件:上述(節(jié)部件具備i可4體進;推
拉動作的中節(jié)側驅動機構、和傳動軸，所述傳動軸連接在上述可動體
方向i移動:上述基節(jié)部件以及上述末;部;:分別在與上i中4部
件連接的連接側端面上設置有PIP關節(jié)用直線引導裝置以及DIP關節(jié)
用直線引導裝置，所述PIP關節(jié)用直線引導裝置以及DIP關節(jié)用直線
引導裝置具有能與上述基節(jié)部件以及上述末節(jié)部件的擺動相對應地移
動的移動體；上述傳動軸的兩端，分別通過連桿機構與上述PIP關節(jié)
用直線引導裝置以及上述DIP關節(jié)用直線引導裝置的各移動體連接，
由此，上述基節(jié)部件以及上述末節(jié)部件對應于借助上述中節(jié)側驅動機 構實現(xiàn)的上述可動體的推拉動作而擺動。
另外，在本發(fā)明的另一種機器人關節(jié)結構中，可以設計成，上述 中節(jié)部件具有中節(jié)用直線引導裝置，所述中節(jié)用直線引導裝置具備與 上述傳動軸連接且能在與該傳動軸的移動方向相同的方向上移動的移 動體，該中節(jié)用直線引導裝置引導上述傳動軸。
進而，在本發(fā)明的另一種機器人關節(jié)結構中，可以設計成，上述 連桿機構包括旋轉軸承、固定收納上述旋轉軸承的外圍側并設置在上 述移動體上的軸承箱、以及旋轉自如地插通上述旋轉軸承的內(nèi)圈內(nèi)部 且連接在上述可動體上的連桿軸。
進而，在本發(fā)明的另一種機器人關節(jié)結構中，可以設計成，上述 中節(jié)側驅動機構是氣缸，該氣缸能使作為上述可動體的桿進行推拉動 作。
另外，可以通過組合上述本發(fā)明的一種機器人關節(jié)結構和本發(fā)明 的另一種機器人關節(jié)結構，構成機器人手指。
另外，上述發(fā)明的概要，沒有舉出本發(fā)明的所有的必要特征，這 些特征的各種組合也可作為發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明，可提供能實現(xiàn)人的手指那樣順暢的關節(jié)動作且能提 高把持力的機器人關節(jié)結構以及機器人手指。


圖1A表示本實施方式的機器人手指的外觀側面，是表示機器人手 指位于初始位置的狀態(tài)的圖。
圖1B表示本實施方式的機器人手指的外觀側面，是表示機器人手 指被驅動而移動到把持物體的位置的狀態(tài)的圖。
圖2是用于說明本實施方式的笫1機器人關節(jié)結構的側面透視圖。
圖3A是例示適合用于本實施方式的一般的直線引導裝置的圖。
圖3B是表示本實施方式的連桿機構的構成的圖。
圖4是用于說明本實施方式的第2機器人關節(jié)結構的側面透視圖。
圖5是用于說明本實施方式的第2機器人關節(jié)結構的立體透視圖。
圖6是表示人的手的骨骼結構，且用于說明各部位的名稱的圖。 附圖標記說明
10掌骨，IIMP關節(jié)，12基節(jié)骨，13PIP關節(jié)，14中節(jié)骨，15 DIP關節(jié)，16末節(jié)骨，20手掌，22基節(jié)，24中節(jié)，26末節(jié)，30手 掌部件，31a基準面，31、 61、 71鉸鏈，32、 62氣缸，32a、 62a桿， 40基節(jié)部件，40a、 40b、 70a連接側端面，42、 46、 55、 64、 72移 動體，42a凹槽，43、 56、 65導軌，43a滾珠滾動槽，44MP關節(jié)用 直線引導裝置，45滾珠，48PIP關節(jié)用直線引導裝置，50、 69、 75連 桿機構，51旋轉軸承，52軸承箱，53、 58連接部件，54連桿軸， 57手掌用直線引導裝置，60中節(jié)部件，63傳動軸，66中節(jié)用直線 引導裝置，70末節(jié)部件，74DIP關節(jié)用直線引導裝置。
具體實施例方式
以下，參照

用于實施本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式。另外， 以下的實施方式不是對各權利要求的發(fā)明進行限定，并且實施方式中 說明的特征的全部組合對于發(fā)明的解決方案來說不一定是必需的。
圖1A以及圖1B是表示本實施方式的機器人手指的外7見側面的 圖，特別是圖1A表示機器人手指位于初始位置的狀態(tài)。又，圖1B表
示機器人手指被驅動而移動到把持物體的位置的狀態(tài)。而且，本實施 方式的機器人手指，因具有兩個驅動機構的關系，從而由分為兩大類 的機器人關節(jié)結構構成。
首先，笫l機器人關節(jié)結構，是在圖1A中用標記oc表示的部位， 是相當于人手指上的手掌20、 MP關節(jié)ll、基節(jié)22的部分。又，第2 機器人關節(jié)結構，是在圖1A中用標記P表示的部位，是相當于人手指 上的基節(jié)22、 PIP關節(jié)13、中節(jié)24、 DIP關節(jié)15、末節(jié)26的部分。 而且，第1以及第2機器人關節(jié)結構，分別具有獨立的驅動機構，且 構成為能進行與人手指同樣的驅動動作。以下，詳細說明各機器人關 節(jié)結構。
第l機器人關節(jié)結構
圖2是用于說明本實施方式的第1機器人關節(jié)結構的側視透視 圖。本實施方式的第1機器人關節(jié)結構包括具有基準面30a的手掌 部件30、通過鉸鏈31擺動自如地連接在手掌部件30的側端部的基節(jié) 部件40。如果使之與人的手指對應，則手掌部件30是相當于手掌20 的部件，鉸鏈31是相當于MP關節(jié)11的部件，基節(jié)部件40是相當于 基節(jié)22的部件。
在手掌部件30的基準面30a上，設置有能使作為可動體的桿32a 在與基準面30a大致平行的方向上進行推拉動作的、作為手掌側驅動 機構的氣缸32。該氣缸32，利用空氣的供給推出桿32a，利用空氣的 吸引拉回桿32a。
另一方面，在基節(jié)部件40的與手掌部件30連接的連接側端面40a 上，設置有MP關節(jié)用直線引導裝置44，該MP關節(jié)用直線引導裝置 44具有能對應基節(jié)部件40的擺動而移動的移動體42。該MP關節(jié)用 直線引導裝置44優(yōu)選采用例如圖3A所示的一般的直線引導裝置。
采用圖3A所示的直線引導裝置時，首先將形成為截面大致矩形的 導軌43利用螺栓等連接機構固定在基節(jié)部件40的連接側端面40a上。 在此，在導軌43的兩側面上，沿縱向形成滾珠45…滾動的滾珠滾動槽 43a。又，移動體42具有凹槽42a而形成為槽狀，導軌43松配合在該 凹槽42a內(nèi)。在凹槽42a的內(nèi)側面上形成有與導軌43的滾珠滾動槽43a 對置的負荷滾動槽，多個滾珠45…一邊在導軌43的滾珠滾動槽43a與 移動體42的負荷滾動槽之間滾動， 一邊承受作用在導軌43與移動體
42之間的載荷。并且，在移動體42上，形成有滾珠45…的無限循環(huán) 通道，這多個滾珠45…在無限循環(huán)通道上循環(huán)，從而移動體42可相對 導軌43向軸向移動。
另外，本實施方式中使用的MP關節(jié)用直線引導裝置44,相對手 掌部件30的基準面30a有角度地設置，這是因為本實施方式的基節(jié)部 件40的初始位置如圖1A所示朝向斜下方設定，考慮能使基節(jié)部件40 順滑地進行擺動運動而設定的。關于該MP關節(jié)用直線引導裝置44的 設置角度，根據(jù)機器人關節(jié)結構的整體構成和把持對象物任意設定即 可。
并且，在本實施方式的第1機器人關節(jié)結構中，桿32a與移動體 42通過連桿機構50連接。該連桿機構50包括收納旋轉軸承51的軸承 箱52、和插通旋轉軸承51的連桿軸54。關于該連桿機構50，如果利 用圖2以及圖3B更詳細說明，則是在移動體42上固定設置有軸承箱 52，在該軸承箱52中以外圍側被固定的狀態(tài)收納有旋轉軸承51。另一 方面，在桿32a側，設置通過連接部件53而與桿32a連接的連桿軸54, 該連桿軸54旋轉自如地插通在旋轉軸承51的內(nèi)團內(nèi)。因此，來自桿 32a的推出力以及拉回力，通過連桿軸54傳遞給旋轉軸承51，進而傳 遞給移動體42。
通過具有以上構成，基節(jié)部件40對應由氣缸32驅動的桿32a的 推拉動作而擺動。即，當利用空氣的供給推出桿32a時，移動體42承 受來自桿32a的推出力，利用該推出力，基節(jié)部件40以鉸鏈31為旋轉 中心向箭頭A的方向擺動(參照圖2)。此時，桿32a的推出力通過連 桿機構50傳遞給移動體42，移動體42可對應基節(jié)部件40的擺動而移 動，所以能現(xiàn)基節(jié)部件40的順暢擺動。
反之，利用空氣的吸引使桿32a被拉回時，移動體42承受來自桿 32a的拉回力，利用該拉回力，基節(jié)部件40以鉸鏈31為旋轉中心向箭 頭B的方向擺動(參照圖2)。此時也同樣，桿32a的拉回力通過連桿 機構50傳遞給移動體42，移動體42可對應基節(jié)部件40的擺動而移動， 從而能實現(xiàn)基節(jié)部件40的順暢擺動。
并且，在本實施方式的第l機器人關節(jié)結構的手掌部件30上，設 置有手掌用直線引導裝置57，該手掌用直線引導裝置57具備與桿32a 連接而能向相同方向移動的移動體55。關于該手掌用直線引導裝置
57，也適合采用例如圖3A所示的一般的直線引導裝置。作為具體的結 構，如圖2所示，手掌用直線引導裝置57具有的導軌56被固定在氣 缸32主體上。又，桿32a與移動體55通過連接部件58連接，移動體 55可對應桿32a的推拉動作而向與桿32a相同的方向移動。于是，移 動體55可承擔施加在桿32a上的伴隨基節(jié)部件40的擺動運動而產(chǎn)生的 栽荷和力矩的一部分。即，手掌用直線引導裝置57可減輕施加在桿32a
上的栽荷，有利于第l機器人關節(jié)結構的穩(wěn)定動作。 [第2機器人關節(jié)結構
下面利用圖4以及圖5說明本實施方式的第2機器人關節(jié)結構。 圖4是用于說明本實施方式的第2機器人關節(jié)結構的側視透視圖，圖5 是用于說明本實施方式的第2機器人關節(jié)結構的立體透視圖。本實施 方式的第2機器人關節(jié)結構包括基節(jié)部件40、通過鉸鏈61擺動自如 地與基節(jié)部件40連接的中節(jié)部件60、通過鉸鏈71與中節(jié)部件60連接
部件70:這些ip件，如果使之與°人的5手指^構對應，則基節(jié)部件40相 當于基節(jié)22，鉸鏈61相當于PIP關節(jié)13，中節(jié)部件60相當于中節(jié)24， 鉸鏈71相當于DIP關節(jié)15，末節(jié)部件70相當于末節(jié)26。
首先，在本實施方式的第2機器人關節(jié)結構所具有的中節(jié)部件60 上，設置有能使作為可動體的桿62a進行推拉動作的作為中節(jié)側驅動 機構的氣缸62、和連接在桿62a上且能與該桿62a的推拉動作聯(lián)動地 在相同方向上移動的傳動軸63。氣缸62以下述方式動作利用空氣的 供給推出桿62a，利用空氣的吸引拉回桿62a。另一方面，在傳動軸63 上連接著能向與傳動軸63相同的方向移動的移動體64。該移動體64， 是能在固定設置于中節(jié)部件60上的驅動軌65上移動的部件，利用移 動體64和驅動軌65構成中節(jié)用直線引導裝置66。而且，移動體64引 導傳動軸63的移動，起到實現(xiàn)與桿62a之間的穩(wěn)定聯(lián)動動作的作用。
又，在隔著中節(jié)部件60設置在其兩端的基節(jié)部件40以及末節(jié)部 件70上，分別在與中節(jié)部件60連接的連接側端面40a、 70a上設置有 PIP關節(jié)用直線引導裝置48以及DIP關節(jié)用直線引導裝置74，所述 PIP關節(jié)用直線引導裝置48以及DIP關節(jié)用直線引導裝置74具有能 對應基節(jié)部件40以及末節(jié)部件70的擺動而移動的移動體46、 72。而 且，傳動軸63的兩端分別通過連桿機構69、 75連接在這些PIP關節(jié)
用直線引導裝置48以及DIP關節(jié)用直線引導裝置74所具有的移動體 46、 72上。
即，當利用空氣的供給推出桿62a時，使傳動軸63在圖4中向紙 面左方移動，所以在基節(jié)部件40側，移動體46承受拉回力而向紙面 下方移動，結果，基節(jié)部件40以鉸鏈61為旋轉中心向箭頭C的方向 擺動。另一方面，在末節(jié)部件70側，相反地，移動體72承受推出力 而向紙面上方移動，結果，末節(jié)部件70以鉸鏈71為旋轉中心向箭頭E 的方向擺動。此時，傳動軸63的拉回力或推出力通過連桿機構69、 75 傳遞給移動體46、 72，移動體46、 72能對應基節(jié)部件40以及末節(jié)部 件70的擺動而移動。從而實現(xiàn)基節(jié)部件40以及末節(jié)部件70的順暢的 擺動。
反之，利用空氣的吸引拉回桿62a時，傳動軸63向紙面右方移動 而變成圖4所示狀態(tài)，所以在基節(jié)部件40側，移動體46承受推出力 而向紙面上方移動，變成圖4所示狀態(tài)。結果，基節(jié)部件40以鉸鏈61 為旋轉中心向箭頭D的方向擺動。另一方面，在末節(jié)部件70側，相反 地，移動體72承受拉回力而向紙面下方移動，結果，末節(jié)部件70以 鉸鏈71為旋轉中心向箭頭F的方向擺動。此時，傳動軸63的推出力 或拉回力通過連桿機構69、 75傳遞給移動體46、 72，移動體46、 72 能對應基節(jié)部件40以及末節(jié)部件70的擺動而移動。從而實現(xiàn)基節(jié)部 件40以及末節(jié)部件70的順暢的擺動。
另外，關于連桿機構69、 75，是與第1機器人關節(jié)結構中說明的 連桿機構50同樣的結構，所以省略說明。又，關于PIP關節(jié)用直線引 導裝置48、中節(jié)用直線引導裝置66以及DIP關節(jié)用直線引導裝置74， 也與第l機器人關節(jié)結構一樣適合采用例如圖3A所示的一般的直線引 導裝置。
[機器人手指
以上，作為例示本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的結構，說明了第1機器 人關節(jié)結構以及第2機器人關節(jié)結構這兩種機器人關節(jié)結構。而在各 機器人關節(jié)結構中，具有叫做基節(jié)部件40的同一部件，這些第l以及 第2機器人關節(jié)結構，能在共有的基節(jié)部件40處組合，可構成例如圖 1A以及圖1B所示的機器人手指。
而且，利用手掌部件30、鉸鏈31、基節(jié)部件40、鉸鏈61、中節(jié)
部件60、鉸鏈71、末節(jié)部件70，再現(xiàn)作為人的手指結構的手掌20、 MP關節(jié)ll、基節(jié)22、 PIP關節(jié)13、中節(jié)24、 DIP關節(jié)15、末節(jié)26， 利用兩個氣缸32、 62和傳動軸63、 3個連桿機構50、 69、 75、 5個直 線引導裝置44、 48、 57、 66、 74發(fā)揮手指的肌肉纖維的功能。
在本實施方式中說明了的第1以及第2機器人關節(jié)結構、機器人 手指中，作為其驅動機構，例示了采用氣缸32、 62的情況。這樣采用 氣缸32、 62作為驅動機構是因為可比較簡單地獲得高的把持力。另外， 借助氣缸32、 62，機器人關節(jié)結構以及機器人手指的動作限于把持、 放開這兩個動作，但可適用于本發(fā)明的驅動機構不限于氣缸32、 62。 可采用例如電動壓力缸或馬達等所有的驅動機構。例如，通過采用步 進馬達等，可獲得姿勢維持和位置控制優(yōu)良的機器人關節(jié)結構。
又，關于兩個驅動機構即手掌側驅動才幾構和中節(jié)側驅動機構，可 同時控制，也可分別控制。例如，如本實施方式那樣采用氣缸32、 62 時，可獲得空氣同時供給而產(chǎn)生的"把持，，(圖1B的狀態(tài))、空氣同 時吸引而產(chǎn)生的"放開"(圖1A的狀態(tài))、僅向氣缸32供給空氣而 產(chǎn)生的"僅機器人手指根部彎折"、僅向氣缸62供給空氣而產(chǎn)生的"僅 機器人手指指尖部分彎折"4種動作狀態(tài)。并且，如果驅動機構采用停 止精度高反應速度快的馬達等，則可再現(xiàn)更接近人手指動作的動作。
以上，說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限 于上述實施方式所述的范圍。在上述實施方式上可進行多種變更或改 進。例如在本實施方式中，例示利用氣缸、直線引導裝置、連桿機構 的組合而構成機器人手指的情況進行了說明，但本發(fā)明具有的技術構 思的適用范圍不限于人的手指結構，可適用于包括腕等上肢結構、腳 或腳踝等下肢結構、動物的關節(jié)結構等在內(nèi)的所有關節(jié)結構。進行那 樣的變更或改進后的形式也包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)，這可從權利 要求書的記載得到明確。
權利要求
1、一種機器人關節(jié)結構，其特征在于，具有手掌部件，具有基準面；手掌側驅動機構，設置在上述基準面上，并使可動體在與上述基準面大致平行的方向上進行推拉動作；基節(jié)部件，通過鉸鏈擺動自如地連接在上述手掌部件的側端部；以及MP關節(jié)用直線引導裝置，設置在上述基節(jié)部件的與上述手掌部件連接的連接側端面上，具有能與基節(jié)部件的擺動相對應地移動的移動體，上述可動體與上述移動體通過連桿機構連接，由此，上述基節(jié)部件與借助上述手掌側驅動機構實現(xiàn)的上述可動體的推拉動作相對應地擺動。
2、 如權利要求1所述的機器人關節(jié)結構，其特征在于，上述手掌部 件具有手掌用直線引導裝置，所述手掌用直線引導裝置具備與上述可動體連接且能向與該可動體的移動方向相同的方向移動的移動體，該 手掌用直線引導裝置引導上述可動體。
3、 如權利要求l所述的機器人關節(jié)結構，其特征在于，上述連桿機 構包括旋轉軸承、固定收納上述旋轉軸承的外團側并設置在上述移動 體上的軸承箱、以及旋轉自如地插通上述旋轉軸承的內(nèi)圏內(nèi)部且連接 在上述可動體上的連桿軸。
4、 如權利要求1-3中任一項所述的機器人關節(jié)結構，其特征在于，上述手掌側驅動機構是氣缸， 該氣缸能夠使作為上述可動體的桿進行推拉動作。
5、 一種機器人關節(jié)結構，其特征在于，具有 基節(jié)部件、通過鉸鏈擺動自如地與上述基節(jié)部件連接的中節(jié)部件、動方向相同的方向〗擺動自如;方式連接的末節(jié)^件， "上述中節(jié)部件具備使可動體進行推拉動作的中節(jié)側驅動機構、和 傳動軸，所述傳動軸連接在上述可動體上且與上述可動體的推拉動作 聯(lián)動地在與該可動體的移動方向相同的方向上移動； 上述基節(jié)部件以及上述末節(jié)部件，分別在與上述中節(jié)部件連接的連接側端面上設置有PIP關節(jié)用直線引導裝置以及DIP關節(jié)用直線引 導裝置，所述PIP關節(jié)用直線引導裝置以及DIP關節(jié)用直線引導裝置 具有能與上述基節(jié)部件以及上述末節(jié)部件的擺動相對應地移動的移動 體；上述傳動軸的兩端，分別通過連桿機構與上述PIP關節(jié)用直線引導裝置以及上述DIP關節(jié)用直線引導裝置的各移動體連接，由此，上述基節(jié)部件以及上述末節(jié)部件對應于借助上述中節(jié)側驅 動機構實現(xiàn)的上述可動體的推拉動作而擺動。
6、 如權利要求5所述的機器人關節(jié)結構，其特征在于，上述中節(jié)部 件具有中節(jié)用直線引導裝置，所述中節(jié)用直線引導裝置具備與上述傳 動軸連接且能在與該傳動軸的移動方向相同的方向上移動的移動體， 該中節(jié)用直線引導裝置引導上述傳動軸。
7、 如權利要求5所述的機器人關節(jié)結構，其特征在于，上述連桿機構包括旋轉軸承、固定收納上述旋轉軸承的外團側并設置在上述移動 體上的軸承箱、以及旋轉自如地插通上述旋轉軸承的內(nèi)圏內(nèi)部且連接 在上述可動體上的連桿軸。
8、 如權利要求5~7中任一項所述的機器人關節(jié)結構，其特征在于，上述中節(jié)側驅動機構是氣缸， 該氣缸能使作為上述可動體的桿進行推拉動作。
9、 一種機器人手指，其特征在于，通過組合權利要求1~4中任一 項所述的機器人關節(jié)結構和權利要求5 ~ 8中任一項所述的機器人關節(jié) 結構而構成。
全文摘要
第1機器人關節(jié)結構(α)由手掌部件(30)、和通過鉸鏈(31)擺動自如地連接在手掌部件(30)的側端部上的基節(jié)部件(40)構成。而且，基節(jié)部件(40)具有MP關節(jié)用直線引導裝置(44)，該MP關節(jié)用直線引導裝置具備能對應基節(jié)部件的擺動而移動的移動體，桿(32a)與移動體通過連桿機構(50)連接，由此氣缸(32)的驅動力傳遞給基節(jié)部件(40)。另一方面，第2機器人關節(jié)結構(β)也設置有直線引導裝置(48、66、74)、連桿機構(69、75)，氣缸(62)的驅動力通過與桿(32a)聯(lián)動的傳動軸(63)傳遞給它們。利用第1以及第2機器人關節(jié)結構構成機器人手指。利用該構成，可獲得能實現(xiàn)順暢的關節(jié)動作，且能提高把持力的機器人關節(jié)結構以及機器人手指。
文檔編號B25J17/00GK101107101SQ200580046789
公開日2008年1月16日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權日2004年11月17日
發(fā)明者小澤浩司, 星出薰, 白井武樹 申請人:Thk株式會社