CN108136590B - 并行链节机器人和操作装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种可以以简单的构成实现小型化的并行链节机器人及其操作装置。并行链节机器人具有可动部(60)、基部(11)、多个驱动源(15)、多个链节(13)、和张力构件(30)。多个驱动源附接在基部上。多个链节分别连接至多个驱动源。张力构件连接在多个链节中的至少一个与可动部之间，从而产生弯曲张力。

Description

并行链节机器人和操作装置

技术领域

本技术涉及一种并行链节机器人及操作其的操作装置。

背景技术

并行链节机器人具有以下特点：用作手部的可动部可构造成非常轻，可相对廉价地构成机器人，由于驱动电机可聚集在根部所以不需要活动驱动电机自身，等等。因此，近年来，并行链节机器人作为工业机器人引起了注意。

专利文献1中描述的并行链节机器人一般称为hexa型。例如，其包括经由万向节连接至可活动板的外周的总共3对手臂(例如参见专利文献1的第[0015]段)。

专利文献2中描述的并行机构包括：板状驱动侧构件和被驱动侧构件、连接在它们之间的多条弹性线、以及用于控制驱动侧构件的姿势的驱动机构(6个线性致动器)(例如参见专利文献2的说明书第[0030]和[0043]段)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开No.2013-059852

专利文献2：日本专利申请公开No.2012-96337

发明内容

技术问题

由于如专利文献1和2中公开的到目前为止的并行链节具有复杂的结构，所以存在不容易组装且并行链节趋于变大的问题。此外，由于复杂的结构，并行链节趋于变得昂贵。

本公开内容的目的是提供一种能够以简单的结构实现小型化的并行链节机器人及其操作装置。

解决问题的方案

为了达到上述目的，根据本技术的并行链节机器人包括可动部、基部、多个驱动源、多个链节、和张力构件。

所述多个驱动源附接至所述基部。

所述多个链节分别连接至所述多个驱动源。

所述张力构件以产生弯曲张力的方式连接在所述多个链节中的至少一个与所述可动部之间。

由于张力构件连接在可动部与链节之间以产生弯曲张力，所以可通过单个弯曲构件构成一个或多个链节结构(关节结构)。其结果是，可实现具有简单结构的小型化的并行链节机器人。

所述张力构件可连接至所述多个链节中的至少一个并且还连接至所述可动部。

所述多个链节可包括多个设置的一对链节而构成的多对链节。所述张力构件的两个端部可至少分别连接至所述一对链节，并且所述张力构件的中央部分可连接至所述可动部。

因此，可通过包括单个张力构件的简单构造来实现两个链节。此外，还可实现小型化和成本降低。

所述基部可形成为容器形状，以容纳所述多个驱动源，并且所述多个链节可在所述基部的外周部分处连接至所述具有多个驱动源的动力轴。

因此，可将多个驱动源尽可能地聚集在一个地方，以实现小型化，并且还容易在基部中实现驱动源的防尘和防水结构。

所述张力构件可以是通过弯曲而产生弯曲张力的长弹簧。

由于张力构件是长弹簧，所以可以以简单的构造实现链节，并且还可实现小型化和成本降低。

所述张力构件可以是螺旋弹簧。

因此，难以发生张力构件的塑性变形，从而张力构件难以断裂。

在该情形中，并行链节机器人或之后描述的操作装置可进一步包括检测螺旋弹簧的变形的传感器。

所述多个驱动源可包括多个设置的一对驱动源而构成的多对驱动源，并且所述基部可包括公共附接表面，所述一对驱动源附接至所述公共附接表面，使得所述一对驱动源的动力轴彼此平行。

因此，可以以高精度确保所述一对驱动源的动力轴的平行。此外，由于该结构简单且易于组装，所以可实现成本降低。

所述基部可包括附接表面，所述多个驱动源附接至所述附接表面，并且所述基部支撑所述多个驱动源，使得所述多个驱动源的动力轴垂直配置于所述附接表面。

通过尽可能靠近外侧来布置电机，可尽可能缩短动力轴，从而提高刚性。

所述张力构件可包括：第一部分，所述第一部分构成所述多个链节中的至少一个；和产生弯曲张力的第二部分。在该情形中，可设置多个第一部分从而构成多个链节，并且可设置多个第二部分以与多个第一部分对应。

因此，可减少部件的数量，从而以简单的构造实现并行链节机器人，并且实现成本降低。

并行链节机器人可进一步包括限制机构，所述限制机构限制与所述可动部的活动有关的自由度。

因此，例如，设计者可将可动部所具备的大量自由度适应性地设计成适当数量的自由度。

所述限制机构可包括关节部，所述关节部设置在所述基部与所述可动部之间并且包括具有一个或多个自由度的可动区域。

并行链节机器人可进一步包括：分别检测所述多个链节的活动的多个传感器。

根据本技术的操作装置包括可动部、基部、多个链节、多个传感器、和张力构件。

所述多个链节可活动地设置在所述基部上。

所述多个传感器分别检测所述多个链节的活动。

所述张力构件以产生弯曲张力的方式连接在所述多个链节中的至少一个与所述可动部之间。

这样，可以以与并行链节机器人类似的构造实现操作装置。

所述可动部可包括致动器或传感器。

因此，操作装置可通过致动器给予操作者提供触觉或力觉，或者通过传感器检测操作者的操作。

操作装置可进一步包括设置在所述基部中的电路单元。所述张力构件的导电材料可用作将所述电路单元与所述致动器或所述传感器电性导通的导线。

由于张力构件的导电材料用作导线，所以可以以简单的构造实现操作装置，并且还可实现成本降低。

发明的效果

如上所述，根据本技术，可实现具有简单结构的小型化并行链节机器人。

应当注意，在此描述的效果必然不是限制性的，可获得本公开内容中描述的任何效果。

附图说明

图1是根据本技术一实施方式的并行链节机器人的立体图。

图2是示意性显示图1中所示的并行链节机器人的平面图。

图3显示了可动部在x方向上进行平移的状态。

图4显示了可动部在y方向上进行平移的状态。

图5显示了可动部在z方向上进行平移的状态。

图6显示了可动部围绕x轴旋转的状态。

图7显示了可动部围绕y轴旋转的状态。

图8显示了可动部围绕z轴旋转的状态。

图9是显示根据本技术第二实施方式的并行链节机器人的主要部分的立体图。

图10是显示根据第三实施方式的装置的构造的框图。

图11A是根据第四实施方式的并行链节机器人的侧视图，图11B是显示图11A中所示的并行链节机器人的张力构件和旋转轴的示图。

图12A是显示根据第五实施方式的并行链节机器人的照片，图12B是主要显示图12A的关节部的侧视图。

图13是显示根据本技术第六实施方式的装置，即，本文的操作装置的示意图。

发明的实施方式

下文中，将参照附图描述本技术的实施方式。

1.第一实施方式

1.1)并行链节机器人的构造

图1是根据本技术一实施方式的并行链节机器人的立体图。图2是示意性显示图1中所示的并行链节机器人的平面图。

并行链节机器人100A包括固定部10、板状的可动部60、以及将固定部10和板状的可动部60连接的张力构件30。

固定部10包括基部11、固定至基部11的多个电机(驱动源)15、以及链节13，链节13分别固定至作为这些电机15的动力轴的旋转轴16。

下文中，为便于描述，如图1和2中所示的基部11和可动部60进行排列的纵向方向假定为z方向。垂直于z方向且包括在水平面中的两个相互正交的轴假定为x轴和y轴。然而，该并行链节机器人100A的姿势不是必然被确定为其纵向方向沿z轴指向，而是可以以任何姿势使用并行链节机器人100A。

基部11形成为容器形状(例如，盘状)，并且多个电机15布置在该容器中。基部11包括3个侧部11a(参见图2)，这3个侧部11a以120°的角度间隔设置并形成基部11的外形的一部分。两个电机15对应布置在一个侧部11a上，从而在3个侧部11a上总共布置6个电机15。电机15设置在距基部11的中心(大致)相同距离的位置处。

通过设置6个电机15，该并行链节机器人100A被赋予了沿3个轴平移和围绕3个轴旋转的自由度，即，总共6个自由度的运动自由度。

电机15各自包括朝向基部11的外部输出的旋转轴16。例如，旋转轴16的输出方向与水平面(x-y平面)之间的角度设为0°，但不是必须为0°。电机15设置在基部11上，使得其旋转轴16在与各个侧部11a正交的方向上输出。然而，旋转轴16不限于它们与各个侧部11a正交的构造，可适当改变其角度。

例如，只要电机15可固定至基部，基部11可采取诸如框架形状和板形状之类的任何形状来代替容器形状。或者，基部11可以是密闭型的，其中整个外周被外壁包围。

开口11b设置在基部11的中央。电缆(未示出)经由该开口11b从基部的外部被布线至每个电机15。例如，电缆连接至用于构成设置在基部11的下部或外部处的控制单元42(之后参照图10描述)的控制板、以及电源。电源可以是可充电电池。通过围绕开口11b布置多个电机15并使电缆以该方式穿过开口11b，固定部10可被小型化，这有助于并行链节机器人100A的小型化。

链节13在基部11的外周部处分别连接并固定至电机15的旋转轴16。链节13可通过电机15在预定角度范围内绕旋转轴16旋转。张力构件30连接在链节13与可动部60之间，从而通过弯曲产生弯曲张力。

例如，使用长弹簧作为张力构件30。“长弹簧”是这样的一种弹簧：在其长度方向上不会导致实质的弹性变形，但通过弯曲产生弹力(弯曲张力)。换句话说，弯曲张力是通过弯曲张力构件30产生的恢复力。张力构件30在产生弯曲张力的状态中呈现出二次曲线(例如，椭圆、抛物线和双曲线)的形状。

长弹簧的构造包括棒型弹簧、板簧等。关于长弹簧的构造，随着与其长度方向垂直的剖面形状变得越接近圆形，弹簧变得越接近棒型弹簧，而随着剖面形状变得更扁平，弹簧变得越接近板簧。换句话说，在本技术中，将棒型弹簧和板簧彼此区分开不重要。可使用诸如金属、树脂和橡胶之类的任何材料作为长弹簧的材料。

在该实施方式中，张力构件30由金属线构成。张力构件30的一个端部连接至一个链节13，其另一个端部连接至另一个链节13。张力构件30的中央部分连接至可动部60。通过将一个张力构件30连接至可动部60和两个链节13而被弯曲，张力构件30产生弯曲张力。

与一个张力构件30连接的两个链节13构成一对链节。因此，总共6个链节13形成3对链节以作为多对链节。一对链节是分别设置在不同侧部11a上的两个相邻链节13。此外，关于电机15，与多对链节相对应，一对电机15，15分别连接至一对链节13，13，从而构成多对电机(该实施方式中是3对电机)。

一对链节可以是设置在同一侧部11a上的两个相邻链节13。在该情形中，分别与该对链节连接的电机的旋转轴彼此靠近而布置，张力构件在沿着侧部11a比那些旋转轴更外侧的位置处固定至链节。

应当注意，一个张力构件30的一半(一个张力构件30的位于一个链节13与可动部60之间的部分)与该一个链节13的组合在下面的描述中可称为“链节结构”。

基部11包括沿侧部11a的附接表面11c(见图1)，并且一对电机15，15附接到该附接表面11c，使得一对电机15，15的旋转轴16，16变得彼此平行。通过以这种方式将一对电机15，15附接到一个公共的附接表面11c，使得以较高精度确保旋转轴16，16的平行成为可能。此外，由于该结构简单且易于组装，所以可实现成本降低。

此外，一对电机15，15的旋转轴16，16垂直于附接表面11c而布置。在该情形中，通过将电机尽可能布置成靠近外侧，使得尽可能缩短动力轴从而提高刚性成为可能。此外，可基于旋转轴16的长度(基于链节13的布置)来适当设计可动部60的面积。特别是在可动部60用作工作台的情形中，适当设计工作台的面积是有利的。

如图1中所示，可动部60、张力构件30和链节13设置在基部11上，使得张力构件30的弯曲张力在可动部60的初始位置处是平衡的。如图1中所示，在可动部60的初始位置处，可动部60沿3个轴的所有位移都是0，并且关于3个轴的所有旋转角度都是0°。在初始位置处，链节13例如呈现出其长度方向变得平行于水平面(x-y平面)的姿势。这样在可动部60处于初始位置的状态中的链节13的旋转角度呈现为0°。

孔13a设置在每个链节13的操作端部处，并且张力构件30的端部配合并连接至这些孔13a。优选将链节13和张力构件30固定。作为其固定方法，可例举配合、使用粘合剂、熔接、螺丝固定等。然而，不是必须进行固定。例如，以下结构也是可能的：其中张力构件30能够在链节13的孔(具有底部的孔)13a内旋转，即，张力构件30能够在孔13a内围绕张力构件的长度方向上的轴旋转。

如图2中所示，在可动部60中，附接部62以120°的角度间隔设置，每个附接部62包括在水平方向上贯穿附接部62的通孔62a。优选将张力构件30固定在通孔62a中。作为其固定方法，可例举配合、使用粘合剂、熔接、螺丝固定等。在螺丝固定的情形中，螺丝(未示出)从设置在附接部62的外周部分处的螺孔62b(见图1)在与通孔62a正交的方向上***，从而固定张力构件30。

与上述内容类似，可动部60和张力构件30不是必须被固定。例如，以下结构也是可能的：其中张力构件30能够旋转，即，张力构件30能够在通孔62a内围绕张力构件的长度方向上的轴旋转。

1.2)并行链节机器人的操作示例

图3显示了可动部60沿x方向进行平移的状态。图4显示了可动部60沿y方向进行平移的状态。图5显示了可动部60沿z方向进行平移的状态。这些附图分别显示了可动部60以任意位移量平移的状态。

图6显示了可动部60围绕x轴旋转的状态。图7显示了可动部60围绕y轴旋转的状态。图8显示了可动部60围绕z轴旋转的状态。这些附图分别显示了可动部60以任意旋转角度旋转的状态。

如图3到8中所示，由于张力构件30不具有旋转关节，所以张力构件30通过变形来发挥关节的功能。

通过独立且任意地控制各个链节13的旋转角度，可动部60沿各个轴向方向的平移以及围绕各个轴的旋转成为可能。例如，为了使进行这种操作成为可能，仅需要在控制单元42(未示出)中存储用于各个电机15的旋转角度(各个链节13的旋转角度)的组合和可动部60的位置相关联的查找表。

通过组合这些x平移、y平移、z平移、围绕x轴的旋转、围绕y轴的旋转和围绕z轴的旋转的操作中的至少两个操作，该组合的至少2个自由度的动作成为可能。

1.3)并行链节机器人的优点

这种并行链节机器人100A具有如下构造：其中电机15被链节13和张力构件30连接。具体地说，可通过一个张力构件30的一半(一个链节13与可动部60之间的部分)与对应的一个链节13的组合构成一个链节结构(关节结构)。换句话说，可仅通过一对链节和一个张力构件30构成两个链节结构。因此，可用极其简单的结构实现链节结构。此外，由于链节结构简单，所以可减少组件的数量，从而实现具有简单结构的小型化并行链节机器人100A。此外，由于简单的结构，还可实现成本降低。因此，有利于产品的批量生产。

由于可实现并行链节机器人100A的小型化，可降低运输成本。例如，在并行链节机器人100A要组装用在宇宙空间中的情形中，具有巨大的优点，诸如易于组装以及组件运输成本的降低。

此外，通过将并行链节机器人100A小型化，可动部的活动的分辨率也可较高。

由于张力构件30是长弹簧，所以在组装时可仅通过弯曲长弹簧并将其附接到链节13和可动部60而预先赋予长弹簧以张力。换句话说，很容易促使在张力构件30中产生张力。

此外，由于张力构件30是长弹簧，所以容易改变其强度(刚性)和长度。因此，可根据用途很容易调整链节结构的机械特性。可通过张力构件的数量、材料和截面直径等调整张力构件的强度。

由于链节结构是非常轻的，所以可实现具有极小惯性的并行链节机器人100A。

电机15经布置以容纳在基部11中，并且链节13在基部11的外周部分处连接至旋转轴16。因此，电机15可尽可能聚集在一个地方，并且固定部10可被小型化。此外，可很容易实现固定部10的防尘和防水结构。换句话说，可很容易为并行链节机器人100A增加防尘和防水功能。

由于作为固定部10以外的其它构件的张力构件30和可动部60可被容易地替换，所以易于将并行链节机器人100A用在具有清洁需求的环境中。

由于仅在电机15中存在润滑剂，所以通过将基部11形成为壳体形状，污物不会分散。

在并行链节机器人100A操作的同时将过大的负载施加至可动部60的情形中，通过使用张力构件30的弯曲张力(弹力)可使得在每个链节结构中发挥缓冲功能。因此，可降低对固定部10的损坏，并且固定部10可被安全地保持在诸如宇宙空间和水下之类的极端环境中。此外，作业者可在对周围安全的同时进行操作。

通过在并行链节机器人100A的操作过程中使用张力构件30的缓冲功能，并行链节机器人100A还可用在不需要高精度定位可动部60的场合中。例如，假设以下情形：在可动部60中设置有保持特定部件的保持部的情形中，可动部60进行活动从而将该部件配合到具有锥形内表面的孔中。在该情形中，由于张力构件30的弯曲张力发挥缓冲功能，所以即使可动部60未被高精度定位，只要执行特定程度的简单定位，该部件仍可沿锥形内表面活动从而配合到该孔中。

1.4)并行链节机器人的应用例

例如，在诸如智能手机之类的电子装置的制造工艺中的自动检查工艺中，目前是在通过昂贵的机械手臂改变角度的同时使用相机执行该电子装置的外观检查。可代替机械手臂使用根据本技术的并行链节机器人100A。在该情形中，相机在包括整个电子装置的视野中拍摄电子装置。拍摄的图像反馈到并行链节机器人100A的控制单元42，从而并行链节机器人100A可适当执行可动部60的定位控制。

并行链节机器人100A可以以低成本批量生产。因此，如之后将参照图10描述的，可将并行链节机器人100A用作家用小工具，其中孩子(经由操作装置200)操作并行链节机器人100A或并行链节机器人100A对孩子做出响应。

或者，该并行链节机器人100A可用作展示商品和产品的展示台。例如，可实现以下操作：其中在展览馆中，并行链节机器人100A活动可动部60，使得参观者可很容易看到商品和产品。在该情形中，如之后将参照图10描述的，其中参观者使用操作装置200操作并行链节机器人100A的构造也是可能的。

此外，该并行链节机器人100A可用作医用操作装置、相机的聚焦操作或作业台。

2.第二实施方式

图9是显示根据本技术第二实施方式的并行链节机器人的主要部分的立体图。在下面的描述中，包括与根据图1等中所示实施方式的并行链节机器人100A大致相似的构件、功能等的要素由相同的符号表示，将简化或省略其描述，将主要描述不同点。

根据该实施方式的并行链节机器人100B包括3个链节结构20。一个链节结构20包括链节23以及连接在链节23与可动部60之间从而产生弯曲张力的张力构件30。一个张力构件30连接至一个链节23。张力构件30的两个端部均连接至链节23的操作端，从而形成环，并且可动部60连接至张力构件30的中央部分。

电机(未示出)的旋转轴固定到链节23的操作端部的另一侧上的端部。旋转轴经设定以包含在一个平面中。3个电机在预定旋转角度范围内独立驱动各个链节23。电机附接至基部(未示出)。

通过这种结构，并行链节机器人100B可使可动部60在上述一个平面内进行平移，即，可动部60具有在一个平面内的3个自由度的运动(平移)自由度。

3.第三实施方式

接下来，将描述第三实施方式。图10是显示根据第三实施方式的装置的构造的框图。该装置包括并行链节机器人100C及操作其的操作装置200。并行链节机器人100C是通过向根据第一实施方式的并行链节机器人100A增加接收单元44而获得的装置。代替该并行链节机器人100C，通过向根据第二实施方式的并行链节机器人100B增加接收单元44而获得的装置。

接收单元44包括接收由用户输入并从发射单元46发射的操作信号并且将其输出至控制单元42的功能。控制单元42包括每个电机15的驱动器，并且控制单元42包括产生用于活动可动部60的控制信号并将该控制信号输出至每个驱动器的功能。

操作装置200包括操作单元120、张力构件30、链节23、传感器25、接口单元46和发射单元46。操作单元120、张力构件30和链节23分别具有与并行链节机器人100C(100A)的可动部60、张力构件30和链节23大致相同的构造。

操作单元120作为用户可操作的构件，例如，只要操作单元120具有诸如操纵杆之类的把持部，就可被很容易地操作。

作为传感器25，例如，使用检测链节23的旋转的角度位移的旋转编码器、电位计或类似传感器。如将在之后描述的，在其中链节23进行线性活动的装置的情形中，使用检测这种线性位移的传感器作为传感器25。

接口单元48包括用于将从传感器25传送的各个检测信号输出至发射单元46的接口功能。

发射单元46包括将检测信号(用户的操作信号)传送至并行链节机器人100C的接收单元44的功能。发射单元46和接收单元44通过有线连接或无线连接。作为其通信手段，例如，可采用任何已知的手段。

例如，这种***适用于玩具、游戏机等。不限于游戏的应用，可采用任何适用对象，只要其是可适用于其中操作操作装置200以活动并行链节机器人100C(的可动部60)的本***的技术的对象即可。

例如，根据第三实施方式的包括并行链节机器人100C和操作装置200的***可适用于双向控制。双向控制主要是指在第一装置(例如，主装置)与第二装置(例如，从装置)之间进行的力触觉反馈控制。具体地，双向控制不仅包括第二装置向外部输出与由用户(操作者)输入至第一装置的力对应的力的控制，而且还包括第二装置将接收的力反馈至第一装置的控制。在第三实施方式中，第一装置对应于操作装置200，第二装置对应于并行链节机器人100C。

例如，双向控制适用于***作装置200远程操作的机器人和无人机。并行链节机器人100C用作机器人或无人机。在该情形中，双向控制还可适用于hand-eye***。

或者，例如第三实施方式中实现的双向控制***可适用于VR(虚拟现实)。VR的示例包括游戏、操作模拟等。

4.第四实施方式

图11A是显示根据第四实施方式的并行链节机器人的侧视图。该并行链节机器人100D的张力构件32包括根据第一实施方式的链节13的功能。张力构件32各自包括构成链节的第一部分32a和产生弯曲张力的第二部分32b。

如图11B中所示，用作张力构件32的线的两端分别直接连接至作为驱动源的电机15的旋转轴16。例如，在径向方向上贯穿旋转轴16的通孔16a设置在旋转轴16中，并且线的端部***到该通孔16a中。在通孔16a中，线的端部被从旋转轴16的末端***的螺丝17挤压，从而将线固定至旋转轴16。应当注意，减速器可设置在电机15中。

在第一部分32a与第二部分32b之间出现“弯曲迹线”，因而张力构件32保持其形状。

通过如上所述的构造，减少部件的数量，从而以简单的构造实现并行链节机器人100D成为可能，并且还实现成本降低。

5.第五实施方式

图12A是显示根据第五实施方式的并行链节机器人的照片。该并行链节机器人100E包括限制可动部60的活动自由度的限制机构90。例如，限制机构90包括设置在基部11与可动部60之间并且将它们连接的关节部92。

例如，当从顶部看时，3个电机15以等角度间隔(120°)安装在基部11上，并且3个链节13分别连接至这些电机15。然后，3个链节13和三个张力构件30分别进行连接。

图12B是主要显示图12A中所示的关节部92的侧视图。例如，关节部由球形关节构成，设置在上部的球93可旋转地连接至可动部60。关节部92的下部被支撑部19支撑，支撑部19经设置以从基部11向上突出。

通过以这种方式限制可动部60的活动自由度的限制机构90，设计者可适应性地将可动部60的大量自由度设计成适当数量的自由度。

特别是，根据该实施方式的并行链节机器人100E，活动部60绕x、y和z轴这3个轴旋转成为可能。因此，以简单的构造和低成本实现具有三轴旋转自由度的并行链节成为可能。

此外，由于可动部60通过关节部92连接至基部11，所以稳定了可动部60的活动。

关节部92不是必须为球形关节，可以是其它三轴关节，只要其可实现三轴自由度即可。或者，代替具有三轴自由度的可活动范围，关节部92可根据电机15的数量而包括2个或更少自由度的可活动范围。

例如可使用弹簧作为限制机构90来代替关节部92。作为弹簧，使用螺旋弹簧、板簧或类似弹簧。

根据第五实施方式的并行链节机器人100E的技术还可适用于如第三实施方式(图10)中描述的操作装置。

6.第六实施方式

图13是显示根据本技术第六实施方式的装置，即，在此的操作装置的示意图。如第三实施方式中所述，该操作装置200A的可动部65包括把持部(或把手部)64，使得操作者很容易操作该操作装置。

例如，致动器75设置在把持部64中。可设置多个致动器75。致动器75给操作者提示力感觉或触觉。作为致动器75，例如使用音圈电机、压电装置、振动电机等。

在如上所述构成的操作装置200A中，致动器75可给操作者的手指提供触觉或力感觉。

例如，电路板(电路单元)77设置在操作装置200A的基部11中。电源电路(未示出)安装在电路板77上。或者，安装在另一基板(未示出)上的电源电路连接至该电路板77。例如，电力和控制信号从电路板77传送至致动器75。

在该实施方式中，张力构件35可用作连接至致动器75的电线78的一部分。具体地，作为构成张力构件35的主要材料的导电材料用作连接致动器75和电路板77的电线78的一部分。可通过用绝缘体覆盖导线来获得张力构件35。

通过这种构造，可以以简单的构造实现操作装置，并且可降低成本。

代替致动器75或除致动器75以外，还可在可动部65中设置传感器(未示出)。可设置多个传感器。传感器检测与用于检测可动部65的活动的传感器25(见图10)的检测对象不同的对象。

在如上所述的情形中，例如，传感器可包括检测操作者已把持了把持部64的功能。在该情形中，使用压力传感器、温度传感器、接触传感器、力传感器、距离测量传感器等作为传感器。

或者，传感器例如可以是能够检测传感器25所不能检测的对象(诸如可动部的加速度和角速度之类的活动)的传感器。

应当注意在第六实施方式中，张力构件35主要由线形成，但如之后将描述的，可使用螺旋弹簧代替线。

7.各种其它实施方式

本技术不限于如上所述的实施方式，可实现各种其它实施方式。

在上面的实施方式中，例举了6个自由度和3个自由度的运动自由度，但本技术可适用于具有至少2个自由度的运动自由度并行链节结构。

在上面的实施方式中，使用长弹簧作为张力构件。然而，本技术不限于此，张力构件可包括也在其长度方向上实质伸缩以产生弹力的功能。在该情形中，例如，使用橡胶或螺旋弹簧作为张力构件。由于螺旋弹簧的使用，难以发生张力构件的塑性变形，并且因此张力构件难以断裂。特别是通过在操作装置200(图10)和200A(见图13)中使用螺旋弹簧，具有耐久性提高且即使当操作者进行操作时操作装置也难以断裂的优点。

在使用螺旋弹簧的情形中，并行链节机器人或操作装置可进一步包括检测螺旋弹簧的变形的传感器。变形是压缩、伸长、弯曲等。例如，传感器电性连接至螺旋弹簧并检测由于螺旋弹簧的变形产生的涡电流，结果是传感器或计算机可计算螺旋弹簧的变形度(压缩度、伸长度和弯曲度)。因此，传感器或计算机可计算例如输入至操作装置的操作单元的活动(操作量)。张力构件不限于螺旋弹簧，可类似地使用其它张力构件，使得该传感器通过检测涡电流来检测变形。

尽管可动部60具有板状形状，但其可采取任何形状。就结构设计和控制操作而言，优选在z轴方向上看是对称的或在3个方向(每120°设定的径向方向)上具有相同形状的那种形状。

电机可包括减速功能。可通过使用齿轮和线的减速结构实现减速功能。通过使用线减速结构，可提高反向驱动能力。

在上面的实施方式中，使用旋转轴16作为动力轴的电机15用作驱动源。然而，作为代替，可使用线性致动器(诸如音圈电机)和液压缸。类似地，对于图10中所示的链节13，可使用进行线性活动的链节。

代替如上面实施方式中的沿水平面2维布置电机15，可通过增加z方向来3维布置电机15。然而，就结构设计和控制操作而言，优选在z轴方向上看是对称的或在3个方向(每120°设定的径向方向)上具有相同形状的电机15的布置。

在上面的实施方式中，描述了其中控制板等设置在基部11外部的构造。然而，这些控制板等可布置在基部11内部(例如，壳体内)。

在第三实施方式中(见图10)，并行链节机器人100C可包括分别连接至链节13的传感器(例如，旋转编码器、电位计等)。换句话说，并行链节机器人100C也包括作为操作装置的功能。类似地，操作装置200可包括分别连接至链节23的作为驱动源的电机。

例如，在图10所示的操作装置200中，其上安装有多个传感器25的基板例如可设计得很小，使得操作装置尽可能做得较小。此外，在该情形中，为了能够使操作者用他/她的手或多个手指把持操作装置，以用一个手指(例如，拇指等)操作可动部(操作单元)120，例如，操作装置的可动部可包括把手部或环(手指***的环)。

在上面的各个实施方式中，电机15布置在基部11上，使得电机15的旋转轴16向外输出。然而，相反，电机15可布置成使得电机15的旋转轴16向内输出(在z轴方向上看时朝向基部的中央)。

在该情形中，适当改变基部的形状和尺寸的设计。通过这种构造，连接至旋转轴16的链节布置在电机的内侧上，从而不会成为阻碍。此外，可缩短张力构件的长度，并且可降低整个装置的高度。

根据上述各个实施方式的至少两个特征部分可组合。

注意，本技术还可采取以下构成。

(1)一种并行链节机器人，包括：

可动部；

基部；

附接至所述基部的多个驱动源；

分别连接至所述多个驱动源的多个链节；和

张力构件，所述张力构件以产生弯曲张力的方式连接在所述多个链节中的至少一个与所述可动部之间。

(2)如(1)所述的并行链节机器人，其中

所述张力构件连接至所述多个链节中的至少一个，并且还连接至所述可动部。

(3)如(2)所述的并行链节机器人，其中

所述多个链节包括多个设置的一对链节而构成的多对链节，并且

所述张力构件的两个端部至少分别连接至所述一对链节，并且所述张力构件的中央部分连接至所述可动部。

(4)如(1)至(3)任一项所述的并行链节机器人，其中

所述基部形成为容器形状，以容纳所述多个驱动源，并且

所述多个链节在所述基部的外周部分处连接至具有所述多个驱动源的动力轴。

(5)如(1)至(4)任一项所述的并行链节机器人，其中

所述张力构件是通过弯曲而产生弯曲张力的长弹簧。

(6)如(1)至(4)任一项所述的并行链节机器人，其中

所述张力构件是螺旋弹簧。

(7)如(1)至(5)任一项所述的并行链节机器人，其中

所述多个驱动源包括多个设置的一对驱动源而构成的多对驱动源，并且

所述基部包括公共附接表面，所述一对驱动源附接至所述公共附接表面，使得所述一对驱动源的动力轴彼此平行。

(8)如(1)至(5)任一项所述的并行链节机器人，其中

所述基部包括附接表面，所述多个驱动源附接至附接表面，并且所述基部支撑所述多个驱动源，使得所述多个驱动源的动力轴垂直配置于所述附接表面。

(9)如(1)所述的并行链节机器人，其中

所述张力构件包括

第一部分，所述第一部分构成所述多个链节中的至少一个，和

产生弯曲张力的第二部分。

(10)如(1)至(9)任一项所述的并行链节机器人，进一步包括：

限制机构，所述限制机构限制与所述可动部的活动有关的自由度。

(11)如(10)所述的并行链节机器人，其中

所述限制机构包括关节部，所述关节部设置在所述基部与所述可动部之间并且包括具有一个或多个自由度的可动区域。

(12)如(1)至(7)任一项所述的并行链节机器人，进一步包括：

分别检测所述多个链节的活动的多个传感器。

(13)一种操作装置，包括：

可动部；

基部；

可活动地设置在所述基部上的多个链节；

分别检测所述多个链节的活动的多个传感器；和

张力构件，所述张力构件以产生弯曲张力连接在所述多个链节中的至少一个与所述可动部之间。

(14)如(9)所述的操作装置，其中

所述张力构件连接至所述多个链节中的至少一个并且还连接至所述可动部。

(15)如(10)所述的操作装置，其中

所述多个链节包括其中设置有多个一对链节的多对链节，并且

所述张力构件的两个端部分别至少连接至所述一对链节，并且所述张力构件的中央部分连接至所述可动部。

(16)如(9)至(11)任一项所述的操作装置，其中

所述张力构件是通过弯曲而产生弯曲张力的长弹簧。

(17)如(13)至(15)任一项所述的操作装置，其中

所述张力构件是螺旋弹簧。

(18)如(13)至(17)任一项所述的操作装置，进一步包括：

限制机构，所述限制机构限制与所述可动部的活动有关的自由度。

(19)如(18)所述的操作装置，其中

所述限制机构包括关节部，所述关节部设置在所述基部与所述可动部之间并且包括具有一个或多个自由度的可动区域。

(20)如(13)至(19)任一项所述的操作装置，其中

所述可动部包括致动器或传感器。

(21)如(20)所述的操作装置，进一步包括：

设置在所述基部中的电路单元，

其中

所述张力构件的导电材料用作将所述电路单元与所述致动器或所述传感器电性导通的导线。

(22)如(1)至(12)任一项所述的并行链节机器人，进一步包括：

检测所述张力构件的变形的传感器。

(23)如(13)至(21)任一项所述的操作装置，进一步包括：

检测所述张力构件的变形的传感器。

附图标记

11 基部

13、23 链节

15 电机

25 传感器

30、32、35 张力构件

32a 第一部分

32b 第二部分

60、65 可动部

75 致动器

77 电路板

90 限制机构

92 关节部

100A、100B、100C、100D、100E 并行链节机器人

200、200A 操作装置

Claims (17)

1.一种并行链节机器人，包括：

可动部；

基部；

附接至所述基部的多个驱动源；

分别连接至所述多个驱动源的多个链节，其中所述多个链节包括多对链节；和

张力构件，所述张力构件经构造以产生弯曲张力，其中所述张力构件的中央部分连接至所述可动部，并且所述张力构件的两个端部至少分别连接至所述多对链节中的一对链节。

2.如权利要求1所述的并行链节机器人，其中

所述基部形成为容器形状，以容纳所述多个驱动源，并且

所述多个链节在所述基部的外周部分处连接至具有所述多个驱动源的动力轴。

3.如权利要求1所述的并行链节机器人，其中

所述张力构件是通过弯曲而产生弯曲张力的长弹簧。

4.如权利要求1至2任一项所述的并行链节机器人，其中

所述张力构件是螺旋弹簧。

5.如权利要求1所述的并行链节机器人，其中

所述多个驱动源包括多个设置的一对驱动源而构成的多对驱动源，并且所述基部具有公共附接表面，所述一对驱动源附接至所述公共附接表面，使得所述一对驱动源的动力轴彼此平行。

6.如权利要求1所述的并行链节机器人，其中

所述基部包括附接表面，所述多个驱动源附接至所述附接表面，并且所述基部支撑所述多个驱动源，使得所述多个驱动源的动力轴垂直配置于所述附接表面。

7.如权利要求1所述的并行链节机器人，其中

所述张力构件包括

第一部分，所述第一部分构成所述多个链节中的至少一个，和

产生所述弯曲张力的第二部分。

8.如权利要求1所述的并行链节机器人，进一步包括：

限制机构，所述限制机构限制与所述可动部的活动有关的自由度。

9.如权利要求8所述的并行链节机器人，其中

所述限制机构包括关节部，所述关节部设置在所述基部与所述可动部之间并且包括具有一个或多个自由度的可动区域。

10.如权利要求1所述的并行链节机器人，进一步包括：

分别检测所述多个链节的活动的多个传感器。

11.一种操作装置，包括：

可动部；

基部；

可活动地设置在所述基部上的多个链节，其中所述多个链节包括多对链节；

分别检测所述多个链节的活动的多个传感器；和

张力构件，所述张力构件经构造以产生弯曲张力，其中所述张力构件的中央部分连接至所述可动部，并且所述张力构件的两个端部至少分别连接至所述多对链节中的一对链节。

12.如权利要求11所述的操作装置，其中

所述张力构件是通过弯曲而产生弯曲张力的长弹簧。

13.如权利要求11所述的操作装置，其中

所述张力构件是螺旋弹簧。

14.如权利要求11所述的操作装置，进一步包括：

限制机构，所述限制机构限制与所述可动部的活动有关的自由度。

15.如权利要求14所述的操作装置，其中

所述限制机构包括关节部，所述关节部设置在所述基部与所述可动部之间并且包括具有一个或多个自由度的可动区域。

16.如权利要求11所述的操作装置，其中

所述可动部包括致动器或传感器。

17.如权利要求16所述的操作装置，进一步包括：

设置在所述基部中的电路单元，

其中

所述张力构件的导电材料用作将所述电路单元与所述致动器或所述传感器电性导通的导线。

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