[发明专利]关节机构及关节装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种关节机构，主要是涉及一种用于机器人用操纵器(roboticmanipulator)的关节机构及关节装置。 

背景技术

近年来，随着少子老龄化，可以预见到劳动力不足、并且老龄化的问题，从而一种弥补这些问题的产业用、家庭用机器人备受期待。尤其是，一种为了完成复杂的作业而能够握持各种各样物品的握持机构或可以取得任意姿势的关节机构是必需的，也是是重要的。并且，还对这些握持机构在用作手残疾的人的假手中的应用也做了各种研究。 

考虑到这种情形，以往提出了几种用于握持物品的指机构。图21是将使用蜗杆和蜗轮的指的握持机构用作为假手的例子(例如参照日本专利公表公报特表平9-510128号)。 

蜗轮93通过设置在马达91的先端的蜗杆92而转动，由此，作为握持指的连杆94、95转动，进行例如向握持方向的握持动作。即使连杆95受到张开方向的力，也由于蜗轮93与蜗杆92卡合，所以不会反转。因此，可以持续紧握住物品。 

另外，图22是使用多台马达提高了自由度的握持机构的手指的例子(例如参照日本专利公开公报特开平11-156778号)。在该握持机构中，通过使用四台马达96～99而得到4种自由度。 

然而，在以往的握持机构中存在下述问题。例如，在图21所示的握持机构中，由于自由度仅为1种，所以难以握持各种形状的物品。例如，由于作为手指的连杆95不能适应平板状的物体，所以无法施加适当的摩擦力进行握持。换言之，在该关节机构中，作为手指的连杆95不能取得任意的姿势。 

另一方面，虽然图22所示的握持机构具有足够的握持自由度，但马达的数目较多，导致成本上升。即，在该关节机构中，虽然能够取得任意的姿势，但驱动源会相应地增加。 

发明内容

本发明为了解决上述的问题，其目的在于提供一种以简单的结构即可实现能取得任意的姿势的关节机构。

本发明所提供的关节机构，包括：第一连杆；可转动地与上述第一连杆连结的第二连杆；可转动地与上述第二连杆连结的第三连杆；被支撑在上述第二连杆上的连结部件；通过上述连结部件互相连结，可绕轴旋转且可沿轴向移动的第一及第二蜗杆；与上述第一蜗杆啮合，使上述第一连杆相对于上述第二连杆转动的第一蜗轮；以及与上述第二蜗杆啮合，使上述第三连杆相对于上述第二连杆转动的第二蜗轮，当设上述第一连杆和上述第二连杆所成的角为角度A，上述第二连杆和上述第三连杆所成的角为角度B，角度A的变化量为dA，角度B的变化量为dB时，在所述第一连杆受到的外力和所述第三连杆受到的外力处于平衡的状态下，通过上述两个蜗杆的旋转，所述关节机构满足dA×dB≥0；在所述第一连杆受到的外力和所述第三连杆受到的外力处于不平衡的状态下，通过上述第一及第二蜗杆的轴向移动，所述关节机构满足dA×dB≤0。 

附图说明

图1(a)～(c)是表示本发明实施例1的关节机构的结构的示意图。 

图2(a)～(c)是用于说明在本发明实施例1的关节机构中，在固定第一连杆的状态下转动轴时的动作的示意图。 

图3(a)～(c)是用于说明在本发明实施例1的关节机构中，握持对象的物品位置偏离时的动作的示意图。 

图4(a)～(c)是用于说明在本发明实施例1的关节机构中，握持较小物品时的动作的示意图。 

图5(a)～(c)是表示本发明实施例2的关节机构的结构的示意图。 

图6(a)～(c)是表示本发明实施例3的关节机构的结构的示意图。 

图7(a)～(c)是表示本发明实施例4的关节机构的结构的示意图。 

图8(a)、(b)是表示在本发明实施例5的关节机构中所设置的制动器机构的结构的示意图。 

图9(a)～(c)是表示本发明实施例5的关节机构的结构的示意图。 

图10(a)、(b)是表示在本发明实施例6的关节机构中所设置的离合器机构及第三连杆的示意图。 

图11(a)～(c)是表示本发明实施例6的关节机构的结构的示意图。 

图12是表示本发明实施例7的握持装置的示意图。 

图13是表示本发明实施例7的其他方式的握持装置的示意图。 

图14是表示本发明实施例8的关节机构的结构的示意图。 

图15(a)是表示本发明实施例9的关节机构的结构的示意图，(b)是表示固定单元的示意图。 

图16是表示本发明实施例9的其他方式的关节机构的结构的示意图。