(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボットの手首の運動自由度を高め、柔軟性と作業範囲を改善できるロボットの手首構造を提供すること。【解決手段】ロボットの手首構造は、ハウジングと、第１のモータと、第２のモータと、第１の伝達機構と、第２の伝達機構と、第１の駆動傘歯車と、第２の駆動傘歯車と、従動傘歯車と、ホルダと、出力リンクとを備え、第１のモータおよび第２のモータがハウジング上に取り付けられ、第１の駆動傘歯車、第２の駆動傘歯車および従動傘歯車がそれぞれホルダ上に回転可能に取り付けられ、第１の駆動傘歯車の軸線が第２の駆動傘歯車の軸線と同一直線上にあり、かつ従動傘歯車の軸線と直交しており、第１の駆動傘歯車と第２の駆動傘歯車とが共に従動傘歯車に噛合し、第１のモータが第１の伝達機構を介して第１の駆動傘歯車に連結され、第２のモータが第２の伝達機構を介して第２の駆動傘歯車に連結され、出力リンクが従動傘歯車に固着される。【選択図】図２
2020138319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１）と、第１のモータ（２）と、第２のモータ（３）と、第１の伝達機構と、第２の伝達機構と、第１の駆動傘歯車（６）と、第２の駆動傘歯車（７）と、従動傘歯車（８）と、ホルダ（９）と、出力リンク（１０）とを備え、第１のモータ（２）および第２のモータ（３）がハウジング（１）上に取り付けられ、第１の駆動傘歯車（６）、第２の駆動傘歯車（７）および従動傘歯車（８）がそれぞれホルダ（９）上に回転可能に取り付けられ、第１の駆動傘歯車（６）の軸線が第２の駆動傘歯車（７）の軸線と同一直線上にあり、かつ従動傘歯車（８）の軸線と直交しており、第１の駆動傘歯車（６）と第２の駆動傘歯車（７）とが共に従動傘歯車（８）に噛合し、第１のモータ（２）が第１の伝達機構を介して第１の駆動傘歯車（６）に連結され、第２のモータ（３）が第２の伝達機構を介して第２の駆動傘歯車（７）に連結され、出力リンク（１０）が従動傘歯車（８）に固着されることを特徴とするロボットの手首構造（１００）。
【請求項２】
出力リンク（１０）は、Ｕ字状のフォーク構造を有し、出力リンク（１０）は、第１中間部（１００３）と、前記第１中間部（１００３）の両端から平行に延びて対向して設けられた第１のフォーク枝（１００１）および第２のフォーク枝（１００２）とを備え、ホルダ（９）は、第１のフォーク枝（１００１）と第２のフォーク枝（１００２）との間に設けられ、第１のフォーク枝（１００１）は、従動傘歯車（８）に固着され、第２のフォーク枝（１００２）は、ホルダ（９）に回転可能に接続されることを特徴とする請求項１に記載のロボットの手首構造（１００）。
【請求項３】
前記ロボットの手首構造（１００）は、ホルダ（９）上に回転可能に取り付けられた回転軸（１１）をさらに備え、回転軸（１１）の軸線は、従動傘歯車（８）の軸線と同一直線上にあり、第２のフォーク枝（１００２）は、回転軸（１１）に固着されることを特徴とする請求項２に記載のロボットの手首構造（１００）。
【請求項４】
ホルダ（９）は、六面体状に形成され、ホルダ（９）の左側面に内方に凹む第１の装着室（９１）が形成され、右側面に内方に凹む第２の装着室（９２）が形成され、前側面に内方に凹む第３の装着室（９３）が形成され、後側面に内方に凹む第４の装着室が形成されており、ただし、第１の装着室（９１）内に第１の駆動傘歯車（６）が設けられ、第２の装着室（９２）内に第２の駆動傘歯車（７）が設けられ、第３の装着室（９３）内に従動傘歯車（８）が設けられ、前記第４の装着室内に回転軸（１１）が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のロボットの手首構造（１００）。
【請求項５】
各駆動傘歯車（６、７）は、ホルダ（９）の中心に近い内端部（６７１）と、ホルダ（９）の中心から遠い外端部（６７２）と、内端部（６７１）と外端部（６７２）との間に位置する歯車部（６７３）とを備え、内端部（６７１）の直径は、外端部（６７２）の直径よりも小さく、内端部（６７１）は、第１の軸受（１２）を介してホルダ（９）上に取り付けられ、外端部（６７２）は、第２の軸受（１３）を介してハウジング（１）上に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のロボットの手首構造（１００）。
【請求項６】
従動傘歯車（８）は、ホルダ（９）の中心に近い内端と、ホルダ（９）の中心から遠い外端（８１）と、前記内端と前記外端（８１）との間に位置する第２中間部（８２）とを備え、前記第２中間部（８２）に歯が形成されており、前記内端の直径は、前記外端（８１）の直径よりも小さく、前記内端は、第３の軸受（１４）を介してホルダ（９）上に取り付けられ、前記外端（８１）は、第４の軸受（１５）を介してホルダ（９）上に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のロボットの手首構造（１００）。
【請求項７】
前記第１の伝達機構と前記第２の伝達機構とは同一構造であり、各伝達機構は、歯車伝達機構と、ベルト伝達機構とを備え、各モータ（２、３）は、順次前記歯車伝達機構および前記ベルト伝達機構を介して対応する駆動傘歯車（６、７）を回転させることを特徴とする請求項１に記載のロボットの手首構造（１００）。
【請求項８】
前記歯車伝達機構は、駆動歯車（１７）と、二連歯車（１８）と、伝達歯車（１９）と、第１の遊星歯車列と、第２の遊星歯車列とを備え、前記第１の遊星歯車列は、第１の太陽歯車（２０）と、第１の遊星歯車（２１）と、第１のキャリア（２２）と、第１のリング歯車（２６）とを備え、前記第２の遊星歯車列は、第２の太陽歯車（２３）と、第２の遊星歯車（２４）と、第２のキャリア（２５）と、第２のリング歯車（２６）とを備え、前記ベルト伝達機構は、入力プーリ（２７）と、出力プーリ（２８）と、入力プーリ（２７）および出力プーリ（２８）に巻き掛けられた伝達ベルト（２９）とを備え、駆動歯車（１７）がモータ（２、３）の出力軸に連結され、二連歯車（１８）がハウジング（１）内に回転可能に取り付けられ、駆動歯車（１７）が二連歯車（１８）の小歯車部に噛合し、二連歯車（１８）の大歯車部が伝達歯車（１９）に噛合し、伝達歯車（１９）が第１の太陽歯車（２０）に連結され、前記第１のリング歯車（２６）および前記第２のリング歯車（２６）がハウジング（１）内に固定され、第１のキャリア（２２）と第２の太陽歯車（２３）とが固着または一体成型され、第２のキャリア（２５）が入力プーリ（２７）に連結され、出力プーリ（２８）が前記駆動傘歯車に連結されることを特徴とする請求項７に記載のロボットの手首構造（１００）。
【請求項９】
ハウジング（１）は、フォーク構造を有し、本体と、前記本体の両側から平行に延びて対向して設けられた第１の支持板（１０５）および第２の支持板（１０６）とを備え、前記本体は、相互に接続された第１の半体（１０１）および第２の半体（１０２）を備え、第１の半体（１０１）および第２の半体（１０２）は、第１のモータ（２）、第２のモータ（３）、前記第１の伝達機構および前記第２の伝達機構を収容する空洞を共同して画定し、第１の支持板（１０５）が第１の半体（１０１）に連結され、第２の支持板（１０６）が第２の半体（１０２）に連結され、第１の駆動傘歯車（６）が第１の支持板（１０５）上に回転可能に取り付けられ、第２の駆動傘歯車（７）が第２の支持板（１０６）上に回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のロボットの手首構造（１００）。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のロボットの手首構造（１００）を備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ロボットの分野に関し、特に、ロボットの手首構造およびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットは、通常、複数のロボットアームを備えており、ロボットアームの揺動により様々な作業機能が実現される。ロボットの手首は、ロボットアームの揺動を実現するための重要な構成要素であり、従来のロボットの手首は、主として、手首関節ベースと、手首ハウジングとを備え、手首ハウジングは、通常、フォーク構造に形成され、手首関節ベースは、手首ハウジングのフォーク端部に回転可能に取り付けられ、手首ハウジング内には、手首関節ベースを手首ハウジングに対して側方に揺動運動させるための複数の駆動機構および減速機構が取り付けられている。従来のロボットの手首の運動自由度は、１つの側方揺動方向に限られており、柔軟性が乏しく、かつ作業範囲が狭い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本開示の目的は、運動パターンが多様化し、柔軟性が高く、作業範囲が広いロボットの手首構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成すべく、本開示は、ハウジングと、第１のモータと、第２のモータと、第１の伝達機構と、第２の伝達機構と、第１の駆動傘歯車と、第２の駆動傘歯車と、従動傘歯車と、ホルダと、出力リンクとを備えるロボットの手首構造を提供し、前記第１のモータおよび前記第２のモータが前記ハウジング上に取り付けられ、前記第１の駆動傘歯車、前記第２の駆動傘歯車および前記従動傘歯車がそれぞれ前記ホルダ上に回転可能に取り付けられ、前記第１の駆動傘歯車の軸線が前記第２の駆動傘歯車の軸線と同一直線上にあり、かつ前記従動傘歯車の軸線と直交しており、前記第１の駆動傘歯車と前記第２の駆動傘歯車とが共に前記従動傘歯車に噛合し、前記第１のモータが前記第１の伝達機構を介して前記第１の駆動傘歯車に連結され、前記第２のモータが前記第２の伝達機構を介して前記第２の駆動傘歯車に連結され、前記出力リンクが前記従動傘歯車に固着される。
【０００５】
好ましくは、前記出力リンクは、Ｕ字状のフォーク構造を有し、前記出力リンクは、第１中間部（１００３）と、前記第１中間部（１００３）の両端から平行に延びて対向して設けられた第１のフォーク枝および第２のフォーク枝とを備え、前記ホルダは、前記第１のフォーク枝と前記第２のフォーク枝との間に設けられ、前記第１のフォーク枝は、前記従動傘歯車に固着され、前記第２のフォーク枝は、前記ホルダに回転可能に接続される。
【０００６】
好ましくは、前記ロボットの手首構造は、前記ホルダ上に回転可能に取り付けられた回転軸をさらに備え、前記回転軸の軸線は、前記従動傘歯車の軸線と同一直線上にあり、前記第２のフォーク枝は、前記回転軸に固着される。
【０００７】
好ましくは、前記ホルダは、六面体状に形成され、前記ホルダの左側面に内方に凹む第１の装着室が形成され、右側面に内方に凹む第２の装着室が形成され、前側面に内方に凹む第３の装着室が形成され、後側面に内方に凹む第４の装着室が形成され、ここで、前記第１の装着室内に前記第１の駆動傘歯車が設けられ、前記第２の装着室内に前記第２の駆動傘歯車が設けられ、前記第３の装着室内に前記従動傘歯車が設けられ、前記第４の装着室内に前記回転軸が設けられている。
【０００８】
好ましくは、各駆動傘歯車は、前記ホルダの中心に近い内端部と、前記ホルダの中心から遠い外端部と、前記内端部と前記外端部との間に位置する歯車部とを備え、前記内端部の直径は、前記外端部の直径よりも小さく、前記内端部は、第１の軸受を介して前記ホルダ上に取り付けられ、前記外端部は、第２の軸受を介して前記ハウジング上に取り付けられている。
【０００９】
好ましくは、前記従動傘歯車は、前記ホルダの中心に近い内端と、前記ホルダの中心から遠い外端と、前記内端と前記外端との間に位置する第２中間部とを備え、前記第２中間部に歯が形成されており、前記内端の直径は、前記外端の直径よりも小さく、前記内端は、第３の軸受を介して前記ホルダ上に取り付けられ、前記外端は、第４の軸受を介して前記ホルダ上に取り付けられている。
【００１０】
好ましくは、前記第１の伝達機構と前記第２の伝達機構とは同一構造であり、各伝達機構は、歯車伝達機構と、ベルト伝達機構とを備え、各モータは、順次前記歯車伝達機構および前記ベルト伝達機構を介して対応する前記駆動傘歯車を回転させる。
【００１１】
好ましくは、前記歯車伝達機構は、駆動歯車と、二連歯車と、伝達歯車と、第１の遊星歯車列と、第２の遊星歯車列とを備え、前記第１の遊星歯車列は、第１の太陽歯車と、第１の遊星歯車と、第１のキャリアと、第１のリング歯車とを備え、前記第２の遊星歯車列は、第２の太陽歯車と、第２の遊星歯車と、第２のキャリアと、第２のリング歯車とを備え、前記ベルト伝達機構は、入力プーリと、出力プーリと、入力プーリおよび出力プーリに巻き掛けられた伝達ベルトとを備え、前記駆動歯車が前記モータの出力軸に連結され、前記二連歯車が前記ハウジング内に回転可能に取り付けられ、前記駆動歯車が前記二連歯車の小歯車部に噛合し、前記二連歯車の大歯車部が前記伝達歯車に噛合し、前記伝達歯車が前記第１の太陽歯車に連結され、前記第１のリング歯車および前記第２のリング歯車が前記ハウジング内に固定され、前記第１のキャリアと前記第２の太陽歯車とが固着または一体成型され、前記第２のキャリアが前記入力プーリに連結され、前記出力プーリが前記駆動傘歯車に連結される。
【００１２】
好ましくは、前記ハウジングは、フォーク構造を有し、本体と、前記本体の両側から平行に延びて対向して設けられた第１の支持板および第２の支持板とを備え、前記本体は、相互に接続された第１の半体および第２の半体を備え、前記第１の半体および前記第２の半体は、前記第１のモータ、前記第２のモータ、前記第１の伝達機構および前記第２の伝達機構を収容する空洞を共同して画定し、前記第１の支持板が前記第１の半体に連結され、前記第２の支持板が前記第２の半体に連結され、前記第１の駆動傘歯車が前記第１の支持板上に回転可能に取り付けられ、前記第２の駆動傘歯車が前記第２の支持板上に回転可能に取り付けられている。
【００１３】
本開示の別の態様は、上記に記載のロボットの手首構造を備えるロボットをさらに提供する。
【発明の効果】
【００１４】
上記技術案により、本開示の実施例に係るロボットの手首構造は、柔軟性が高く、作業範囲が広い。本開示の実施例に係るロボットの手首構造は、第１の駆動傘歯車、第２の駆動傘歯車および従動傘歯車の差動嵌合によって、ロボットの手首構造の上下揺動、側方揺動およびそれらの結合などの様々な運動パターンを可能にし、ロボットの手首構造の柔軟性を増大させ、かつその作業範囲を拡大する。
【００１５】
本開示の他の特徴および利点は、後段の発明を実施するための形態の欄で詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
図面は、本開示のさらなる理解を提供するために使用され、本明細書の一部を構成し、以下の具体的な実施形態とともに本開示を説明するために使用されるが、本開示を限定するものではない。図面において、
【図１】本開示の実施例のロボットの手首構造の斜視模式図であり、ロボットの手掌コンポーネントを備える。
【図２】本開示の実施例のロボットの手首構造の分解模式図である。
【図３】本開示の実施例のロボットの手首構造の伝達機構およびハウジングの分解模式図である。
【図４】本開示の実施例のホルダおよびその内部コンポーネントの分解模式図である。
【図５】図１のＡ−Ａ線に沿ったロボットの手首構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を参照して本開示の具体的な実施形態について詳細に説明する。本明細書に記載された具体的な実施形態は、本開示の説明および解釈のみに用いられ、本開示を限定するものではないと理解すべきである。
【００１８】
逆に説明されない限り、「前」、「後」、「左」、「右」などの用語で指示される方位や位置関係は、図面に示された方位や位置関係に基づくものであり、本開示の説明を容易にするためのものにすぎず、言及された装置または要素が特定の方位を有し、特定の方位で構築および動作しなければならないことを示すかまたは示唆するものではなく、したがって、本開示を限定するものと解釈されるべきではない。
【００１９】
図１〜図５に示すように、本開示の実施例は、ハウジング１と、第１のモータ２と、第２のモータ３と、第１の伝達機構と、第２の伝達機構と、第１の駆動傘歯車６と、第２の駆動傘歯車７と、従動傘歯車８と、ホルダ９と、出力リンク１０とを備えるロボットの手首構造１００を提供する。第１のモータ２および第２のモータ３がハウジング１上に取り付けられ、第１の駆動傘歯車６、第２の駆動傘歯車７および従動傘歯車８がそれぞれホルダ９上に回転可能に取り付けられ、第１の駆動傘歯車６の軸線ａ１が第２の駆動傘歯車７の軸線ａ２と同一直線上にあり、かつ従動傘歯車８の軸線ｂと直交しており、第１の駆動傘歯車６と第２の駆動傘歯車７とが共に従動傘歯車８に噛合し、第１のモータ２が第１の伝達機構を介して第１の駆動傘歯車６に連結され、第２のモータ３が第２の伝達機構を介して第２の駆動傘歯車７に連結され、出力リンク１０が従動傘歯車８に固着される。
【００２０】
第１のモータ２および第２のモータ３が同方向に同じ速度で回転すると、第１の伝達機構および第２の伝達機構を介して第１の駆動傘歯車６および第２の駆動傘歯車７をホルダ９上で同方向に同じ速度で回転させることができ、第１の駆動傘歯車６と第２の駆動傘歯車７とが共に従動傘歯車８に噛合するため、噛合している歯によって従動傘歯車８を係止してその軸線ｂ回りの回転を規制し、モータ２、３の駆動力によって、第１の駆動傘歯車６および第２の駆動傘歯車７が従動傘歯車８に対して従動傘歯車８の軸線に直交する力を加えることで、従動傘歯車８がホルダ９および出力リンク１０を軸線ａ１回りに回転させ、これによりロボットの手首の軸線ａ１回りの側方揺動運動が実現される。
【００２１】
第１のモータ２および第２のモータ３が異なる方向に同じ速度で回転すると、第１の伝達機構および第２の伝達機構を介して第１の駆動傘歯車６および第２の駆動傘歯車をホルダ９上で異なる方向に同じ速度で回転させることができ、これにより従動傘歯車８を軸線ｂ回りに回転させ、このときホルダ９が静止しており、従動傘歯車８が出力リンク１０を軸線ｂ回りに回転させ、これによりロボットの手首の軸線ｂ回りの上下揺動運動が実現される。
【００２２】
第１のモータ２および第２のモータ３が同方向に異なる速度で回転するかまたは異なる方向に異なる速度で回転すると、第１の伝達機構および第２の伝達機構を介して第１の駆動傘歯車６および第２の駆動傘歯車７をホルダ９上で同方向に異なる速度で回転させるかまたは異なる方向に異なる速度で回転させることができ、これにより従動傘歯車８を差動回転させ、その結果、従動傘歯車８は、ホルダ９および出力リンク１０を軸線ａ１回りに回転させるだけでなく、また出力リンク１０を軸線ｂ回りに回転させ、これによりロボットの手首の軸線ａ１回りの側方揺動および軸線ｂ回りの上下揺動の結合運動が実現される。
【００２３】
以上に記載の運動プロセスによれば、本開示の実施例に係るロボットの手首構造１００は、第１の駆動傘歯車６、第２の駆動傘歯車７および従動傘歯車８の差動嵌合によって、ロボットの手首構造１００の上下揺動、側方揺動およびそれらの結合などの様々な運動パターンを可能にし、ロボットの手首構造１００の柔軟性を増大させ、かつその作業範囲を拡大する。
【００２４】
さらに、図１および図４に示すように、本開示の実施例における出力リンク１０は、Ｕ字状のフォーク構造を有し、出力リンク１０は、第１中間部１００３と、第１中間部１００３の両端から平行に延びて対向して設けられた第１のフォーク枝１００１および第２のフォーク枝１００２とを備え、ホルダ９は、第１のフォーク枝１００１と第２のフォーク枝１００２との間に設けられる。第１のフォーク枝１００１および第２のフォーク枝１００２の端部に複数の取り付け孔、例えば三角形状に間隔をおいて配置された３つの取り付け孔が形成されているが、これに限定されず、従動傘歯車８に上記取り付け孔に整合する孔が形成されており、第１のフォーク枝１００１は、従動傘歯車８に固着され、例えばボルト、リベット、ピンなどの締結具で締結されてもよく、第２のフォーク枝１００２は、ホルダ９に回転可能に接続される。
【００２５】
出力リンク１０は、ロボットの実行端末を取り付けるために使用されてもよく、例えば、ロボットの手掌コンポーネント４を出力リンク１０上に取り付け、出力リンク１０を介してロボットの手掌コンポーネント４を軸線ａ１および／または軸線ｂ回りに回転させることで、ロボットの手掌の上下揺動および側方揺動運動が実現され、柔軟性が高い。好ましくは、他の実施形態において、出力リンク１０は次段のアームなどの他の構造に接続されてもよく、本開示はこれに限定されない。
【００２６】
好適な実施形態として、図４に示すように、ロボットの手首構造１００は、回転軸１１と、第５の軸受１１１とをさらに備えてもよく、回転軸１１は、第５の軸受１１１を介してホルダ９に回転可能に取り付けられ、回転軸１１の外端周縁には、第５の軸受１１１がホルダ９から抜けないように、第５の軸受１１１を位置決めするためのフランジ１１２がさらに形成されてもよい。該回転軸１１の軸線は、従動傘歯車８の軸線ｂと同一直線上にあり、かつホルダ９の両側にそれぞれ対向して設けられ、回転軸１１の外端面には、第２のフォーク枝１００２がボルト、リベット、ピンなどの締結具で回転軸１１に固着されるように、第２のフォーク枝１００２上における取り付け孔に整合する孔がさらに形成されてもよい。
【００２７】
さらに、ホルダ９は、六面体状に形成されてもよく、ホルダ９の左側面に内方に凹む第１の装着室９１（図２）が形成され、右側面に内方に凹む第２の装着室９２が形成され、前側面に内方に凹む第３の装着室９３が形成され、後側面に内方に凹む第４の装着室（図示せず）が形成されており、ただし、第１の装着室９１内に第１の駆動傘歯車６が設けられ、第２の装着室９２内に第２の駆動傘歯車７が設けられ、第３の装着室９３内に従動傘歯車８が設けられ、第４の装着室内に回転軸１１が設けられている。
【００２８】
具体的には、図２、図４、図５に示すように、各駆動傘歯車６、７は、ホルダ９の中心に近い内端部６７１と、ホルダ９の中心から遠い外端部６７２と、内端部６７１と外端部６７２との間に位置する歯車部６７３とを備える。内端部６７１および外端部６７２は、円柱状に形成され、かつ内端部６７１の直径が外端部６７２の直径よりも小さく、歯車部６７３は、テーパ状に形成され、かつ歯車部６７３の直径が外端部６７２から内端部６７１に向かって徐々に縮径する。好ましくは、駆動傘歯車６、７の内端部６７１、外端部６７２および歯車部６７３は、第１の装着室９１および第２の装着室９２内に一体的に収容され、内端部６７１は、第１の軸受１２を介して第１の装着室９１および第２の装着室９２におけるホルダ９の中心に近い位置に取り付けられ、外端部６７２は、第２の軸受１３を介してハウジング１上に取り付けられ、ただし、ハウジング１に第２の軸受１３を嵌設する環状構造１０７が形成され、該環状構造１０７は第１の装着室９１および第２の装着室９２内に突出でき、これにより全体構造をよりコンパクトにさせ、全体構造の占有空間を小さくする。
【００２９】
同様に、従動傘歯車８は、ホルダ９の中心に近い内端と、ホルダ９の中心から遠い外端８１と、内端と外端８１との間に位置する第２中間部８２とを備える。内端および外端８１は円柱状構造に形成され、内端の直径が外端８１の直径よりも小さく、第２中間部に歯が形成されており、第２中間部８２は外端８１から内端に向かって漸減するテーパ状に形成され、内端は第３の軸受１４を介して第３の装着室９３におけるホルダ９の中心に近い位置に取り付けられ、外端８１は第４の軸受１５を介してホルダ９上に取り付けられる。好ましくは、第４の軸受１５は、軸受ホルダ１６を介してホルダ９の内壁に固定されてもよく、軸受ホルダ１６は第４の軸受１５に対して位置決めおよび密封の役割を果たし、該軸受ホルダ１６は係止または接着などの方式によりホルダ９の内壁に固定されてもよいが、これに限定されず、例えば、本開示の他の実施例では、軸受ホルダ１６はさらにホルダ９と一体成型されてもよい。
【００３０】
図２〜図５に示すように、本開示の実施例では、第１の伝達機構と第２の伝達機構とは同一構造であり、かつモータ２、３による各駆動傘歯車６、７に対する同期駆動を実現するように、鏡像関係となるようにハウジング１内に配置されてもよく、各伝達機構は、歯車伝達機構と、ベルト伝達機構とを備え、各モータ２、３は、順次歯車伝達機構およびベルト伝達機構を介して対応する駆動傘歯車６、７を回転させる。
【００３１】
具体的には、歯車伝達機構は、駆動歯車１７と、二連歯車１８と、伝達歯車１９と、第１の遊星歯車列と、第２の遊星歯車列とを備える。ただし、二連歯車１８は、小歯車部と、大歯車部とを備え、第１の遊星歯車列は、第１の太陽歯車２０と、第１の遊星歯車２１と、第１のキャリア２２と、第１のリング歯車とを備え、第２の遊星歯車列は、第２の太陽歯車２３と、第２の遊星歯車２４と、第２のキャリア２５と、第２のリング歯車とを備え、好ましくは、本開示の実施例では、第１の遊星歯車列および第２の遊星歯車列は１つのリング歯車２６に一体成型されてもよい。
【００３２】
ベルト伝達機構は、入力プーリ２７と、出力プーリ２８と、入力プーリ２７および出力プーリ２８に巻き掛けられた伝達ベルト２９とを備える。
【００３３】
以下に図１〜図５を参照しながら歯車伝達機構およびベルト伝達機構の具体的な接続形態を詳細に説明する。
【００３４】
駆動歯車１７は、モータ２、３の出力軸に接続され、二連歯車１８は、ハウジング１内に回転可能に取り付けられ、該ロボットの手首構造１００は、第１の芯出し軸３０と、第２の芯出し軸３１とをさらに備え、第１の芯出し軸３０および第２の芯出し軸３１の中間位置に径方向に沿って延在する仕切板がそれぞれ形成されており、第１の芯出し軸３０の両端がハウジング１の内壁上にそれぞれ固定され、第１の芯出し軸３０の仕切板の両側に二連歯車１８がそれぞれ取り付けられ、駆動歯車１７は二連歯車１８の小歯車部に噛合し、二連歯車１８の大歯車部は伝達歯車１９に噛合する。
【００３５】
伝達歯車１９は、第１の太陽歯車２０に連結され、好適な実施形態として、伝達歯車１９は、外リング歯車構造に形成されてもよく、第１の遊星歯車列は、遊星回転盤３２と、伝達軸３３とをさらに備え、伝達歯車１９は、伝達軸３３上に嵌設されて伝達軸３３を回転させる。好ましくは、遊星回転盤３２、伝達軸３３および第１の太陽歯車２０は、部品数を減らすように一体成型されてもよく、第１の遊星歯車２１は、第１のキャリア２２および第１のリング歯車を介して第１の太陽歯車２０の周囲に保持され、第１のキャリア２２は、第２の太陽歯車２３に固着されるかまたは一体成型され、第２の遊星歯車２４は、第２のキャリア２５および第２のリング歯車を介して第２の太陽歯車２３の周囲に保持され、第１のリング歯車および第２のリング歯車は、ハウジング１内に固定され、第２のキャリア２５の他側は、ボルトなどの締結具で入力プーリ２７に連結され、入力プーリ２７は、伝達ベルト２９を介して出力プーリ２８に連結され、出力プーリ２８は、ボルトなどの締結具で駆動傘歯車６、７に連結される。このようにして、モータ２、３は、歯車伝達機構およびベルト伝達機構を介して駆動傘歯車６、７を回転させることができる。
【００３６】
本開示の実施例では、第２のキャリア２５と入力プーリ２７との間に押輪３４がさらに設けられてもよく、押輪３４はボルトなどの締結具で第２のキャリア２５上に固定され、押輪３４および第２のキャリア２５は共にハウジング１上に取り付けられ、押輪３４は第２のキャリア２５の回転を支持するために用いられる。
【００３７】
好適な実施形態として、ロボットの手首構造１００のハウジング１は、フォーク構造を有し、本体と、接続部材５とを備え、本体は、相互に接続された第１の半体１０１および第２の半体１０２を備え、第１の半体１０１および第２の半体１０２は、第１のモータ２、第２のモータ３、第１の伝達機構および第２の伝達機構を収容する空洞を共同して画定し、接続部材５上に締結具を取り付けるための貫通孔が形成されており、第１の半体１０１および第２の半体１０２上に接続部材５とマッチングするための溝１０４がそれぞれ形成されており、これによりハウジング１が占有する外部空間を減らし、接続部材５は溝１０４中に置かれて第１の半体１０１および第２の半体１０２を締結具で接続する。
【００３８】
ハウジング１は、本体の両側から平行に延びて対向して設けられた第１の支持板１０５と、第２の支持板１０６とをさらに備え、第１の支持板１０５は第１の半体１０１に連結され、第２の支持板１０６は第２の半体１０２に連結され、例えばボルトなどの締結具による接続または溶接などによって連結されてもよく、本開示はこれに限定されない。第１の駆動傘歯車６は第１の支持板１０５上に回転可能に取り付けられ、第２の駆動傘歯車７は第２の支持板１０６上に回転可能に取り付けられる。ホルダ９は第１の支持板１０５と第２の支持板１０６との間に取り付けられ、第１の駆動傘歯車６および第２の駆動傘歯車７はホルダ９を軸線ａ１回りに回転させることができる。第１の支持板１０５および第２の支持板１０６に駆動傘歯車６、７の外端部６７２を取り付けるための環状構造１０７が形成されており、第１の支持板１０５および第２の支持板１０６にベルト伝達機構を避けるための貫通孔がさらに形成されており、入力プーリ２７は第２のキャリア２５上に固定され、かつ第１の半体１０１および第２の半体１０２の外側に突出し、ロボットの手首構造１００をよりコンパクトにさせるために、上記第１の支持板１０５および第２の支持板１０６上における貫通孔は入力プーリ２７、出力プーリ２８および伝達ベルト２９を収容でき、これによりベルト伝達機構を保護する。
【００３９】
好ましくは、ハウジング１上にボス１０３がさらに形成されてもよく、ボス１０３は、ロボットの手首構造１００の上段のアーム構造または他の接続構造に連結されるために使用される。ハウジング１の外側には、ロボットの手首構造１００の入力および出力信号を制御するための複数の集積回路基板３５がさらに固定されている。以上説明したロボットの手首構造１００はコンパクトで、集積度が高く、占有空間が小さく、ロボットが人の手首を模倣する運動を比較的容易に実現することができる。
【００４０】
本開示の実施例におけるロボットの手首構造１００の動作原理は以下のとおりである。
モータ２、３が始動すると、モータ２、３の出力軸は駆動歯車１７を回転させ、駆動歯車１７は二連歯車１８の小歯車部を回転させ、次に、二連歯車１８の大歯車部は伝達歯車１９を回転させ、伝達歯車１９は第１の太陽歯車２０を回転させ、第１の太陽歯車２０は第１の遊星歯車２１を回転させ、第１の遊星歯車２１は第１のキャリア２２を回転させ、第１のキャリア２２上における第２の太陽歯車２３もこれに伴って回転し、第２の太陽歯車２３は第２の遊星歯車２４を回転させ、第２の遊星歯車２４は入力プーリ２７を回転させ、入力プーリ２７は伝達ベルト２９を介して出力プーリ２８を回転させ、出力プーリ２８は駆動傘歯車６、７を回転させ、駆動傘歯車６、７は従動傘歯車８を回転させ、従動傘歯車８は出力リンク１０を回転させる。
【００４１】
第１のモータ２および第２のモータ３が同じ方向に同じ速度で回転すると、従動傘歯車８は、ホルダ９および出力リンク１０を軸線ａ１回りに回転させ、これによりロボットの手首の軸線ａ１回りの側方揺動運動が実現される。
【００４２】
第１のモータ２および第２のモータ３が異なる方向に同じ速度で回転すると、従動傘歯車８は出力リンク１０を軸線ｂ回りに回転させ、これによりロボットの手首の軸線ｂ回りの上下揺動運動が実現される。
【００４３】
第１のモータ２および第２のモータ３が同方向に異なる速度で回転するかまたは異なる方向に異なる速度で回転すると、従動傘歯車８はホルダ９および出力リンク１０を軸線ａ１回りに回転させるだけでなく、また出力リンク１０を軸線ｂ回りに回転させ、これによりロボットの手首の軸線ａ１回りの側方揺動および軸線ｂ回りの上下揺動の結合運動が実現される。
【００４４】
本開示の別の態様は、上記のロボットの手首構造１００を備えるロボットをさらに提供する。
【００４５】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示は上記実施形態の具体的な詳細に限定されるものではなく、本開示の技術的思想の範囲内において、本開示の技術案について様々な変更が可能であり、これらの変更は本開示の技術的範囲に属するものである。
【００４６】
なお、上述した具体的な実施形態に説明された各具体的な技術的特徴は、矛盾がない限り、任意に組み合わせることが可能である。説明の重複を避けるために、本開示は、様々な可能な組み合わせについて、別途に説明しない。
【００４７】
また、本開示の様々な実施形態を任意に組み合わせることも可能であり、それらは本開示の思想に反しない限り、本開示の開示内容と同様に解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００４８】
１００...ロボットの手首構造、１...ハウジング、１０１...第１の半体、１０２...第２の半体、１０３...ボス、１０４...溝、１０５...第１の支持板、１０６...第２の支持板、１０７...環状構造、２...第１のモータ、３...第２のモータ、４...ロボットの手掌コンポーネント、５...接続部材、６...第１の駆動傘歯車、７...第２の駆動傘歯車、６７１...内端部、６７２...外端部、６７３...歯車部、９２...第２の装着室、９３...第３の装着室、９...ホルダ、９１...第１の装着室、８...従動傘歯車、８１...外端、８２...第２中間部、１０...出力リンク、１００１...第１のフォーク枝、１００２...第２のフォーク枝、１００３...第１中間部、１１...回転軸、１１１...第５の軸受、１１２...フランジ、１２...第１の軸受、１３...第２の軸受、１４...第３の軸受、１５...第４の軸受、１６...軸受ホルダ、１７...駆動歯車、１８...二連歯車、１９...伝達歯車、２０...第１の太陽歯車、２７...入力プーリ、２１...第１の遊星歯車、２２...第１のキャリア、２８...出力プーリ、２３...第２の太陽歯車、２４...第２の遊星歯車、２９...伝達ベルト、２５...第２のキャリア、２６...リング歯車(第１のリング歯車および第２のリング歯車)、３２...遊星回転盤、３０...第１の芯出し軸、３１...第２の芯出し軸、３３...伝達軸、３４...押輪、３５...集積回路基板、ａ１...第１の駆動傘歯車の軸線、ａ２...第２の駆動傘歯車の軸線、ｂ...従動傘歯車の軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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