(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギー消耗が少なく、制御システムが簡単な多関節可撓性ロボットアームを提供する。【解決手段】複数のプッシュロッド１１を駆動して往復直線運動を行わせる駆動部１と、直交して交互に接続された縦方向の回転関節２と横方向の回転関節３とを備え、縦方向の回転関節の枢軸が横方向の回転関節の枢軸と垂直し、縦方向の回転関節と横方向の回転関節がそれぞれの枢軸を中心に回転及び停止できる回転関節部と、一端がそれぞれ各プッシュロッドに接続され、回転関節部の各回転関節を順次に突き通った後、他端が最先端の回転関節を突き抜けて固定される複数のワイヤ５〜８と、各回転関節に取り付けられたブレーキと、を備え、プッシュロッドの往復直線運動を利用してワイヤを締めたり緩めたりすることによって、回転関節の回転を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプッシュロッドを駆動して往復直線運動を行わせる駆動部と、
直交して交互に接続された縦方向の回転関節と横方向の回転関節とを備え、前記縦方向の回転関節の枢軸が前記横方向の回転関節の枢軸と垂直し、前記縦方向の回転関節と前記横方向の回転関節がそれぞれの枢軸を中心に回転及び停止できる回転関節部と、
一端がそれぞれ前記各プッシュロッドに接続され、前記回転関節部の各回転関節を順次に突き通った後、他端が最先端の回転関節を突き抜けて固定される複数のワイヤと、
各回転関節に取り付けられたブレーキと、を備え、
プッシュロッドの往復直線運動を利用してワイヤを締めたり緩めたりすることによって、前記回転関節部の回転を制御することを特徴する多関節の可撓性ロボットアーム。
【請求項２】
前記ブレーキは非通電式電磁ブレーキであることを特徴とする請求項１に記載の多関節の可撓性ロボットアーム。
【請求項３】
同じ制御タイミングで、前記縦方向の回転関節と横方向の回転関節のいずれか１つしか回転しないことを特徴とする請求項１に記載の多関節の可撓性ロボットアーム。
【請求項４】
前記最先端の回転関節に環境感知センサが取り付けられることを特徴する請求項１に記載の多関節の可撓性ロボットアーム。
【請求項５】
前記プッシュロッドに位置センサが設置されることを特徴とする請求項１に記載の多関節の可撓性ロボットアーム。
【請求項６】
前記プッシュロッドに、プッシュロッドのモータの回転数を検出するエンコーダが設置されることを特徴する請求項１に記載の多関節の可撓性ロボットアーム。
【請求項７】
回転関節と同軸に固定して接続され、両端面が歯面である止リングと、
スプラインと枢軸によって前記止リングの両端に摺動自在に接続され、止リングに近接する端面が歯面であり、軸方向の外側に複数のばねを有することによって可動リングと止リングを押し出して歯面をかみ合わせる２つの可動リングと、
可動リングの軸方向の外側に設置された電磁コイルと、を備えたブレーキであって、
電磁コイルが通電時、可動リングを吸引して止リングと分離した状態まで摺動させて、回転関節が非制動の状態となり、電磁コイルが非通電時、ばねの弾性力によって可動リングを止リングの歯面とかみ合う状態まで摺動させて、回転関節が制動の状態となることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の多関節の可撓性ロボットアームに適用するブレーキ。
【請求項８】
付勢ねじを通じてばねの圧縮量を調整することによって、可動リングと止リングの付勢程度を調整することを特徴とする請求項７に記載のブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット分野に関し、特に多関節の可撓性ロボットアームに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットアームは、産業で一番よく使われるロボットの一種類であり、産業レベルおよび要求の向上に伴い、ロボットアームを用いるロボットに対する要求も高まっている。自由度が高いロボットは敏捷性を有し、さらに適用範囲と作業空間と遠隔処理能力を向上し、狭いラビリンス通路の空間に入って探傷を行うことができるとともに、障害物を回避する能力を備えるが、これらは一般のロボットにとっては達しにくい。また、ケースを着脱する必要がなく、のぞき孔からその内部に入って、機器の運行状況又はキー部材の清潔、メンテナンスなどの動作を検査し、曲線型配管接続部の密封、検出、低侵襲技術などに活用できる。蛇行多関節の可撓性アームは一般的に移動用台車又は自動線に取り付けられて作業を行い、その末端にはいろんな手段、例えば、カメラ、サーチライト、折割装置、およびブラシが取り付けられ、密封性検査を実施でき、ナセル内の限られた空間において伸縮掘削式安全検査を行うことができる。
【０００３】
現在のロボットアームの多くは、関節モータを採用して各関節の動作を駆動しているため、各関節に１つの関節モータが必要となり、その取り付け構造が複雑であり、故障率が高い。それに、複数のモータが協調制御することも極めて複雑である。上記した課題について、現在ではまだよい解決案がない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、先行技術において、複数のモータがロボットアームを協調制御するに当たって、少なくとも取り付け構造が複雑であり、エネルギー消耗が大きく、制御システムが複雑であるなどの問題を解決するための多関節の可撓性ロボットアームを提供する。
【０００５】
本発明は、複数のプッシュロッドを駆動して往復直線運動を行わせる駆動部と、直交して交互に接続された縦方向の回転関節と横方向の回転関節とを備え、前記縦方向の回転関節の枢軸が前記横方向の回転関節の枢軸と垂直し、前記縦方向の回転関節と前記横方向の回転関節がそれぞれの枢軸を中心に回転及び停止できる回転関節部と、一端がそれぞれ前記各プッシュロッドに接続され、前記回転関節部の各回転関節を順次に突き通った後、他端が最先端の回転関節を突き抜けて固定される複数のワイヤと、各回転関節に取り付けられたブレーキとを備え、プッシュロッドの往復直線運動を利用してワイヤを締めたり緩めたりすることによって、前記回転関節部の回転を制御することを特徴する多関節の可撓性ロボットアームを提供する。
【０００６】
一方、本発明は、回転関節と同軸に固定して接続され、両端面が歯面である止リングと、スプラインと枢軸によって前記止リングの両端に摺動自在に接続され、止リングに近接する端面も歯面であり、軸方向の外側に複数のばねを有することによって可動リングと止リングを押し出して歯面をかみ合わせる２つの可動リングと、可動リングの軸方向の外側に設置された電磁コイルと、を備えたブレーキであって、電磁コイルが通電時、可動リングを吸引して止リングと分離の状態まで摺動させて、回転関節が非制動の状態となり、電磁コイルが非通電時、ばねの弾性力によって可動リングを止リングの歯面とかみ合う状態まで摺動させて、回転関節が制動の状態となる、上記した前記多関節の可撓性ロボットアームに適用するブレーキを提供する。
【０００７】
本発明に係る多関節の可撓性ロボットアームは、プッシュロッドによってワイヤを動かし、ブレーキと結合して各関節を駆動して回転させるとともに、プッシュロッドに位置センサを設置することによってプッシュロッドのシフト量を感知し、各関節の回転角度を精密に制御する。従来の工業用ロボットに比べて、モジュール化設計の単一性を有し、コンパクトな構成で互換性が良く、製造とメンテナンスに係るコストが低減される。また、自由度が高く敏捷性が強く、適用範囲と作業空間を向上でき、自己の関節角度を変化させることによって、最適な姿勢で異なる作業任務と周囲の環境の変化に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る多関節の可撓性ロボットアームを示す斜視模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る駆動部を示す斜視模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る回転関節を示す斜視模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る回転関節を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る多関節の可撓性ロボットアームを示す動作模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示したように、回転関節部は直交して交互に接続された縦方向の回転関節２と横方向の回転関節３を含む。
本発明の実施形態において、回転関節が駆動部１から順次に接続して延出される方向を先端と、先端の反対側を後端と設定する。縦方向の回転関節２は関節マウント４によって後端の横方向の回転関節３と接続し、もう１つの関節マウント４によってその先端の横方向の回転関節３と接続する。関節マウント４は平板状であり、具体的に、外周面が円形で内部に角穴を持つ平板状であり、関節制御電線が内部の角穴を通る。回転関節はボルトによって関節マウント４と接続される。前記縦方向の回転関節２はその縦方向枢軸２１を中心に回転及び制動され、前記横方向の回転関節３はその横方向枢軸３１を中心に回転及び制動される。ブレーキの構成については後で説明する。
【００１０】
本発明の実施形態では、ワイヤが４本の例を挙げているが、ワイヤをもっと多く使用してもよく、例えば、８本、１２本などにしてもよい。ワイヤ本数が多いほどその電力が大きく、回転モーメントも大きい。それに、関節マウント４において、ワイヤの数に対応してワイヤ孔が加工されている。４つのワイヤ孔は関節マウントの円周方向に沿って等間隔に配置される。それに、対称して設置されたワイヤ孔の円中心の結線は枢軸の軸線とそれぞれ平行する。４つのワイヤ孔からそれぞれ４本のワイヤを通させて、ワイヤがこれらの縦方向の回転関節と横方向の回転関節をつながせるように、対応するワイヤ孔を順次に突き通る。上記した構成で接続することによって、ロボットアームの動作部分を構成し、また、駆動部１によってワイヤを駆動することによって、ロボットアームが動作するように駆動できる。
【００１１】
本発明の実施形態では、１２個の縦方向の回転関節と１１個の横方向の回転関節を採用しており、ワイヤがすべての縦方向の回転関節と横方向の回転関節を突き通ったら、アームをＳ字状に折り曲げることによって、多くの複雑な動作を完成できる。ワイヤの後端は接続継手１２によってプッシュロッド１１と接続され、駆動部１の出力端がプッシュロッド１１と接続されることによってプッシュロッド１１に動力を提供し、プッシュロッド１１に往復直線運動を行わせる。プッシュロッド１１の先端には回路基板１４と位置決めリング１３が設置されており、位置決めリング１３は４つの電動プッシュロッドの軸線位置と関節マウントの４つのワイヤ孔の位置を精密に決めることによって、電動プッシュロッドの軸線位置とワイヤ孔の位置を精密に合わせる。４つの電動プッシュロッドの先端とワイヤは接続継手１２によって接続される。ワイヤの先端、つまり最先端の回転関節の関節マウント４では、接続継手１２でワイヤを固定し、駆動部１のプッシュロッド１１によって、ワイヤの緩締を制御することで縦方向の回転関節または横方向の回転関節を制御して回転させる。
【００１２】
次に、その制御経過について詳しく説明する。
ワイヤは、それぞれ、上ワイヤ５、下ワイヤ６、左ワイヤ７、右ワイヤ８である。図２に示すように、プッシュロッド１１は、上プッシュロッド１１１と、下プッシュロッド１１２と、左プッシュロッド１１３と、右プッシュロッド１１４とを含み、各ワイヤとそれぞれ対応する。
上ワイヤ５と下ワイヤ６は縦方向の回転関節を制御することによって回転関節を中心に上下に回転する。左ワイヤ７と右ワイヤ８は横方向の回転関節を制御することによって前後に揺動する。
また、ワイヤは、プッシュロッド１１により動力を提供することによって、引っ張り運動を行い、電動プッシュロッドの前に押し出す移動量や後ろに引っ張る移動量が上ワイヤ５と下ワイヤ６を制御して締めたり緩めたりし、さらに、関節マウントのワイヤ孔を利用して、必要な関節の回転角度に変換する。例えば、ロボットアームを垂直面で上方向へ揺動させるために、まず、すべての縦方向の回転関節と横方向の回転関節を制動し、次に、回転させようとする関節の制動を解除する。この時、上プッシュロッド１１１は、上ワイヤ５を後ろに引っ張り、つまり、プッシュロッド１１が後へ締められ、下ワイヤ６を前へ緩め、つまり、下プッシュロッド１１２が前に押し出されるように制御する。
また、左ワイヤ７と右ワイヤ８はそのまま動かない。上ワイヤ５が後へ締められるため、上ワイヤ５はワイヤ孔によって関節マウント４を動かして上方向へ引き上げるとともに、下ワイヤ６が前へ緩められるため、上ワイヤ５と下ワイヤ６の配合動作によって、回転関節部を上方向へ引き上げる。ワイヤを締めたり緩めたりすることによって揺動する角度を制御し、揺動する角度が要求に達した場合、再び当該回転関節部を制動する。即ち、ロボットアームに垂直面で上方向へ揺動する動作を完成させることができる。
また、下方向へ揺動する場合、つまり、上ワイヤ５を緩め、下ワイヤ６を締め、左ワイヤ７と右ワイヤ８をそのままにして、ロボットアームに垂直面で下方向へ揺動する動作を完成できる。
【００１３】
一般的な多関節ロボットアームは、各関節に角度検出装置を設置しているが、構成が複雑で、制御設計が複雑である。それに対して、本発明の実施形態の多関節ロボットアームの電動プッシュロッドは、サーボモータと、減速機と、ねじナットとから構成されており、電動プッシュロッドにはまた位置センサ１５が設置されている。よって、プッシュロッドの伸縮量、即ち、プッシュロッドを前に押し出す移動量や後ろに引っ張る移動量を検出でき、上下２つの電動プッシュロッドの後ろに引っ張る移動量と前に押し出す移動量が大体同じである。
なお、電動プッシュロッドにエンコーダを設置することによって、プッシュロッドの伸縮の精度を検出するためのサーボモータの回転数を検出できる。また、プッシュロッドの伸縮量を精密に制御でき、さらに、回転関節の回転角度を精密に制御できる。位置センサを有する電動プッシュロッドを採用してワイヤの動作を駆動することによって、関節センサを大量に減らせることができる。
【００１４】
また、例えば、ロボットアームを水平面で左方向へ揺動させるために（図面における紙面の奥向き方向）、まず、すべての縦方向の回転関節と横方向の回転関節を制動し、次に、回転が必要な回転関節の制動を解除する。上ワイヤ５と下ワイヤ６の緩締程度は維持し、駆動部１の左プッシュロッド１１３により左ワイヤ７を締め、右プッシュロッド１１４により右ワイヤ８を緩めることによって、ロボットアームを水平面で左方向へ揺動させる。
【００１５】
同じ回転方向の回転関節には、制御タイミング毎に回転して動作可能な回転関節が１つしかなく、その他の同じ回転方向の回転関節はすべてブレーキによってロックされる。そして、縦方向の回転関節と横方向の回転関節は同時に動作でき、つまり、上記した上方向への揺動と左方向への揺動は同時に動作できる。まず、すべての縦方向の回転関節と横方向の回転関節を制動し、次に、１つの縦方向の回転関節と１つの横方向の回転関節の制動を解除する。上ワイヤ５と左ワイヤ７を締めるとともに、下ワイヤ６と右ワイヤ８を緩めることによって、上方向への揺動動作と左方向への揺動動作を完成できる。
【００１６】
本発明のロボットアームによると、関節モータを取り消し、電動プッシュロッドを採用してワイヤを制御することによって、回転関節部を動かして回転させる。また、ブレーキと配合してロボットアームを駆動することによって、空間動作を完成できる。
本発明に係る多関節ロボットアームは、従来の工業用ロボットに比べて、モジュール化設計の単一性を有し、コンパクトな構成で互換性が良く、製造とメンテナンスに係るコストが低減される。また、自由度が高く敏捷性が強く、適用範囲と作業空間を向上でき、自己の関節角度を変化させることによって、最適な姿勢で異なる作業任務と周囲の環境の変化に適応できる。例えば、ナセル、車室、曲線配管など構成が狭い空間で検出任務を完成できるが、これらは、一般のロボットにとっては完成できない任務である。また、アームの末端に環境感知センサを設置することによって、自己の記憶機能を利用して障害物を回避でき、末端の実行部品を交換することによって、飛行機のキャビティに対して糊付け、排出、不要な物の取り出しなどを行うことができる。なお、未知、危険などの環境で遠距離操作作業を行うに当たって、より大きな優位性を備える。ワイヤ式の多関節アームを採用することで剛性を向上できる。
【００１７】
縦方向の回転関節と横方向の回転関節は、取り付けられ軸線がお互いに垂直であれば、構成が同じであってもよい。図３は回転関節の構成図であり、２つの関節マウント４が接続部品によってそれぞれ枢軸１００と接続される。接続部品は、薄鋼板が関節マウント４との接続位置において垂直に折り曲げるようになっている。具体的に、上関節マウント４１と上接続部品４１１はボルトにより接続され、上接続部品４１１が軸受によって枢軸１００に取り付けられ、回転対偶を形成し、軸受が主に径方向の力を受ける。枢軸１００の軸方向の中心には止リング１０３が設置され、ブレーキのケース１０７はリベット１０５によって止リング１０３、上接続部品４１１と一体に接続される。即ち、止リング１０３は上接続部品４１１に対して相対的な回転がない。止リング１０３の内径が枢軸１００の外径より大きいため、止リング１０３と枢軸１００には接続による位置決め関係がない。
【００１８】
下関節マウント４２と下接続部品４２１は、ボルトによって接続される。下接続部品４２１は、接続部品１０２、円錐ピン１０１によって枢軸１００と固定接続される。よって、枢軸１００は下関節マウントに対して相対的な回転がなく、固定接続される。関節の内部の制動構成は止リング１０３に基づいて両側が対称し、２つの可動リング１０４と枢軸１００の中段がスプラインずれにより接続され、止リング１０３の両側に配置される。即ち、可動リングと枢軸は円周方向で位置決めされ、両者の間には相対的な回転がない。
【００１９】
止リング１０３の両側端面には歯１０３１が設置されている。可動リング１０４は止リング１０３と配合する歯１０４１を有し、可動リングと止リングが歯面の歯のかみ合いによって関節を制動する。また、複数の階段状の孔がケース１０７の円周方向に沿って等間隔に配置されており、孔の内部にはキャリアーロッド１０７３、ばね１０７２、及び付勢ねじ１０７１が取り付けられている。可動リング１０４の軸方向の両側にはそれぞれ外部の回路に接続するコイル１０６が設置されている。
【００２０】
制動する時、コイル１０６は遮断され、ばね１０７２の付勢ねじ１０７１の圧力によって、可動リング１０４が枢軸１００の軸線方向に沿って止リング１０３の端面に向かって移動し、さらに、端面の歯をかみ合わせて、可動リングと止リングの相対的な回転がなくなるように促して、回転関節が回転できなく制動状態となる。
【００２１】
制動解除時、コイル１０６に通電し、コイルが可動リング１０４を吸引して枢軸１００の軸線方向に沿って止リング１０３から離反する方向へ摺動させることによって、歯１０３１と歯１０４１がかみ合わなくなり、ワイヤ孔４１２を突き通るワイヤによって上関節マウント４１を引き上げると、上関節マウント４１と一体に接続されている上接続部品４１１及び止リング１０３が同時に回転する。
【００２２】
本発明の実施形態の電磁ブレーキは、一般のブレーキと区別して、非通電制動を採用している。関節が多いため、同じ回転方向（横方向または縦方向）において１つの回転関節の回転しかなく、その他は全部制動状態になる。よって、本発明の実施形態は非通電制動を採用することによって、電力消費を節約できる。以上は一種類のブレーキの構成でありが、ブレーキは、例えば、ディスクブレーキ、ドラムブレーキなどのさまざまな形式を採用して、本発明のワイヤ式多関節ロボットアームと配合して使用できる。
【００２３】
なお、先端の回転関節には環境感知センサ９が設置されており、環境感知センサによって物体の位置情報をフィードバックする。また、アーム制御システムを利用して各関節の回転とロボットアーム全体の移動を協調させて狭い空間に入る。ロボットアームが垂直面の２つの点のそれぞれを中心に通過運動を行う経過を例にすると、図５の点Ｂと点Ａは同じ垂直面に位置し、図５はロボットアームが点Ｂと点Ａのそれぞれを中心に移動した後の状態を示す図である。
ロボットアームは、点Ｂの右下側から点Ｂを中心に移動して、点Ｂと点Ａの間を通って、点Ｂの左上側から点Ａを中心に移動して、点Ａの上側から突き抜ける。台車に取り付けられたロボットアームの最初の状態は縦方向の回転関節が水平方向へ伸ばされているとともにすべて制動されている。台車の開始位置は点Ｂの左下側で、ロボットアームの最先端が点Ｂの左下側に位置する。環境感知センサ９は点Ｂの位置情報をアーム制御システムにフィードバックし、ロボットアームを載せた台車が水平方向で右側へ移動し始める。一番目の縦方向の回転関節２０１が点Ｂを経過時（点Ｂの直下を経過）、台車が停止し、回転関節２０１が制動を停止し、ワイヤが当該関節を制御して反時計方向へ４５度回転してから制動する。台車は、引き続き水平方向で前に向かって運動し、二番目の縦方向の回転関節２０２が点Ｂを経過時、台車が停止し、回転関節２０２が制動を停止し、ワイヤが当該関節を制御して反時計方向へ４５度回転してから制動する。台車は、引き続き水平方向で前に向かって運動し、このように、回転関節２０４が反時計方向へ４５度回転するまで以上の運動を順次に繰り返してから、台車を停止させる。この場合、ロボットアームの先端は点Ｂと点Ａの間に位置し、先端が水平方向で左側を向く。点Ｂを中心に移動する経過において、台車が停止する毎に１つの縦方向の回転関節を回転させる。
【００２４】
続いて、ロボットアームの後端は引き続き点Ｂを中心に運動し、点Ｂと点Ａの間を通った先端は点Ａを中心に運動する。
【００２５】
台車は、引き続き水平方向で右側に向かって運動し、五番目の縦方向の回転関節２０５が点Ｂを経過時、台車が停止し、回転関節２０２が制動を停止し、回転関節２０５を制御して反時計方向へ４５度回転し制動する。続いて、回転関節２０１が制動を停止し、ワイヤは回転関節２０１を制御して時計方向へ９０度回転してから制動する。台車は引き続き水平方向で右側に向かって運動し、ロボットアームの先端が水平方向で右側へ伸ばされるまでに順次に類推する。
【００２６】
アームの後端が点Ｂを中心に行う運動とアームの先端が点Ａを中心に行う運動は順次に連続した運動であり、つまり、台車が停止する毎に２つの関節を回転させる。
【００２７】
関節の制御経過を具体的に説明するために、台車の運動は間欠運動を採用する。実際の多関節のアームに対する操作経過において、台車が直線運動を行うことと非制動関節の回転協調性さえ満たせば、台車が適切に等速で進む場合、関節は同時に回転を行って障害物を乗り越えることができる。
【００２８】
以上はロボットアームが垂直面の２つの点のそれぞれを中心に通過運動を行う経過である。上記により、直後の関節と台車の協調運動が直前の関節と台車の協調運動を繰り返していることが分かる。よって、関節プログラムの記憶機能を利用して、簡単で確実な制御を実現できる。フーリエ級数によって、どんなに複雑な周期の波形軌道であっても簡単な余弦または正弦波形が重ね合って形成されることが分かる。図５の多関節のアームはＳ字状（横から見ると余弦波形と類似する）に変換でき、即ち、大部分の軌道または姿勢の生成を満たせ、複数種類の作業が狭いラビリンス通路の通過に対する要求を完成している。
なお、本発明は、縦方向の回転関節と横方向の回転関節の接続順次について制限してなく、例えば、１つ以上の縦方向の回転関節を順次に接続してから横方向の回転関節と接続してもいい。また、空間の制限と動作の要求によって、回転関節を任意に組み合わせてもいい。例えば、平面での運動のみ必要とする場合、複数の縦方向の回転関節または横方向の回転関節のみ接続すればいい。
【００２９】
一方、本発明によると、ロボットアーム用のブレーキを提供する。上関節マウント４１と上接続部品４１１はボルトにより接続され、上接続部品４１１が軸受１０８によって枢軸１００に取り付けられ、回転対偶を形成し、軸受１０８が主に径方向の力を受ける。枢軸１００の軸方向の中心には止リング１０３が設置され、駆動部１のケース１０７はリベット１０５によって止リング１０３、上接続部品４１１と一体に接続される。止リング１０３の内径が枢軸１００の外径より大きいため、止リング１０３と枢軸１００は接続による位置決め関係がない。
【００３０】
下関節マウント４２と下接続部品４２１はボルトにより接続される。下接続部品４２１は接続部品１０２、円錐ピン１０１によって枢軸１００と固定接続される。よって、枢軸１００は下関節マウントに対して相対的な回転がなく、固定接続される。止リング１０３の両側の枢軸にはそれぞれ可動リング１０４が設置されており、可動リング１０４と枢軸１００はスプラインずれを採用して接続される。即ち、可動リングと枢軸は円周方向で位置決めされ、両者の間には相対的な回転がない。
【００３１】
止リング１０３の両側面には歯１０３１が設置されている。可動リング１０４は止リング１０３と配合する歯１０４１を有し、可動リングと止リングが歯面のかみ合いによって制動を制御する。また、複数の階段状の孔がケース１０７の円周方向に沿って等間隔に配置されており、孔の内部にはキャリアーロッド１０７３と、ばね１０７２と、付勢ボルト１０７１とが取り付けられている。可動リング１０４の軸方向の両側にはそれぞれ外部の回路に接続するコイル１０６が設置されている。
【００３２】
制動する時、コイル１０６は遮断され、ばね１０７２の圧力によって、可動リング１０４の歯１０４１と止リング１０３の歯１０３１がかみ合う状態になり、枢軸１００が回転できないため、可動リングと止リングの回転が制限されて、回転関節が回転できなく制動状態となる。
【００３３】
制動解除時、コイル１０６に通電し、コイルが可動リング１０４を吸引して軸方向の両側へ摺動させることによって、歯１０３１と歯１０４１がかみ合わなくなり、ワイヤ孔４１２を突き通るワイヤによって上関節マウント４１を引き上げると、上関節マウント４１と一体に接続されている上接続部品４１１及び止リング１０３が同時に回転する。
【００３４】
本発明の多関節ロボットアームは、従来の工業用ロボットに比べて、モジュール化設計の単一性を有し、コンパクトな構成で互換性が良く、製造とメンテナンスに係るコストが低減される。また、自由度が高く敏捷性が強く、適用範囲と作業空間を向上でき、自己の関節角度を変化させることによって、最適な姿勢で異なる作業任務と周囲の環境の変化に適応できる。また、ワイヤ式の多関節アームを採用することで剛性を向上できる。多関節の可撓性ロボットアームは関節モータを取り消し、電動プッシュロッドを採用してワイヤを駆動することによって、回転関節を動かして回転させる。そのため、関節モータの代わりにワイヤとブレーキを結合して使用することによって、関節構造の複雑性と消費した電力が低減されるとともに、制御設計が簡単で実現しやすい。
【符号の説明】
【００３５】
１      駆動部
２      回転関節
３      回転関節
５      上ワイヤ
６      下ワイヤ
７      左ワイヤ
８      右ワイヤ
１１      プッシュロッド
１１１      上プッシュロッド
１１２      下プッシュロッド
１１３      左プッシュロッド
１１４      右プッシュロッド
【図１】
2018024073.tif 000003
【図２】
2018024073.tif 000004
【図３】
2018024073.tif 000005
【図４】
2018024073.tif 000006
【図５】
2018024073.tif 000007