操作装置

文档序号:1617921 发布日期:2020-01-10 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 操作装置 (Operating device ) 是由 扫部雅幸 笠秀行 于 2018-05-15 设计创作,主要内容包括:一种操作装置,其中,具备:基座部(101);操作部(102),其配置于基座部(101)的上方,具有可动部(11)和被把持部(12);平行连杆机构,其具有一对臂部和一对连杆部;位置传感器,其对臂部的基端部的位置进行检测;以及控制器(110),其基于位置传感器检测到的位置,对机器人的位置和/或姿势进行控制,臂部的基端部转动自如地连接于基座部(101),连杆部的基端部转动自如地连接于臂部,末端部转动自如地连接于可动部(11),基座部(101)与可动部(11)之间以具有6自由度的方式,被3组平行连杆机构(103A~103C)连结。(An operation device is provided with: a base part (101); an operation section (102) which is arranged above the base section (101) and has a movable section (11) and a gripped section (12); a parallel link mechanism having a pair of arm portions and a pair of link portions; a position sensor that detects a position of a base end portion of the arm portion; and a controller (110) that controls the position and/or posture of the robot based on the position detected by the position sensor, wherein the base end portion of the arm portion is rotatably connected to the base portion (101), the base end portion of the link portion is rotatably connected to the arm portion, the tip end portion is rotatably connected to the movable portion (11), and the base portion (101) and the movable portion (11) are connected by 3 sets of parallel link mechanisms (103A to 103C) so as to have 6 degrees of freedom.)

操作装置

技术领域

本发明涉及操作装置。

背景技术

已知有一种能够以6自由度进行动作的平行操纵器(例如,参照专利文献1)。在专利文献1所公开的平行操纵器中,包括:端部平台,其用于对要操作的对象物进行支承;以及中间平台,其与端部平台分离配置,并通过连结要素连结于端部平台。多个第1连杆连结于端部平台,多个第2连杆连结于中间平台。

而且,在专利文献1所公开的平行操纵器中,记载有如下内容:使用者能够握住安装于端部平台的手柄,且使用者对端部平台如操纵杆那样进行操作。

专利文献1:日本特表2005-536703号公报

然而,在上述专利文献1所公开的平行操纵器中,第1连杆连结于端部平台,第2连杆连结于中间平台。即,第1连杆与第2连杆连结于不同的平台,因而存在装置大型化这一课题。

发明内容

本发明解决上述现有的课题,其目的在于,提供一种与现有的操作装置相比能够形成为小型的操作装置。

为了解决上述现有的课题,本发明所涉及的操作装置具备:基座部;操作部,其配置于上述基座部的上方,具有可动部和被把持部;平行连杆机构,其具有一对臂部和一对连杆部;位置传感器,其对上述臂部的基端部的位置进行检测;以及控制器,其基于上述位置传感器检测到的位置,对机器人的位置和/或姿势进行控制,上述臂部的基端部转动自如地连接于上述基座部,上述连杆部的基端部转动自如地连接于上述臂部,末端部转动自如地连接于上述可动部,上述基座部与上述可动部之间以具有6自由度的方式,被3组上述平行连杆机构连结。

由此,与现有的操作装置相比,能够形成为小型。

根据本发明的操作装置,与现有的操作装置相比,能够形成为小型。

附图说明

图1是表示本实施方式1所涉及的操作装置的简要结构的立体图。

图2是图1所示的操作装置的俯视图。

图3是表示图1所示的操作装置的一对臂部的简要结构的立体图。

图4是表示具备本实施方式1所涉及的操作装置的机器人系统的简要结构的框图。

图5A是表示图1所示的操作装置的一对臂部的简要结构的示意图。

图5B是表示图1所示的操作装置的一对臂部的简要结构的示意图。

图6是表示本实施方式1中的变形例2的操作装置的简要结构的立体图。

图7是表示图6所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的立体图。

图8是表示本实施方式1中的变形例3的操作装置的简要结构的立体图。

图9是表示图8所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的立体图。

图10是表示图8所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的俯视图。

图11是表示图8所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的侧视图。

图12是表示图8所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的示意图。

图13是表示本实施方式2所涉及的操作装置的简要结构的立体图。

图14是图13所示的操作装置的侧视图。

图15是表示图13所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的立体图。

图16是表示图13所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的立体图。

图17是表示图13所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的侧视图。

图18是表示图13所示的操作装置中的可动部附近的简要结构的侧视图。

图19是表示图13所示的操作装置中的可动部附近的简要结构的立体图。

图20是表示本实施方式3所涉及的操作装置的主要部分的简要结构的示意图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外,在所有附图中,对相同或者相当部分标注相同附图标记,并省略重复的说明。另外,在所有附图中,存在选取用于对本发明进行说明的构成要素进行图示,并对其他构成要素省略图示的情况。并且,本发明并不限定于以下的实施方式。

(实施方式1)

本实施方式1所涉及的操作装置具备:基座部;操作部,其配置于基座部的上方,具有可动部和被把持部;平行连杆机构,其具有一对臂部和一对连杆部;位置传感器,其对臂部的基端部的位置进行检测;以及控制器,其基于位置传感器检测到的位置,对机器人的位置和/或姿势进行控制,臂部的基端部转动自如地连接于基座部,连杆部的基端部转动自如地连接于臂部,末端部转动自如地连接于可动部,基座部与可动部之间以具有6自由度的方式,被3组平行连杆机构连结。

另外,在本实施方式1所涉及的操作装置中,一对臂部也可以通过第1连接部件而相互连接,上述第1连接部件具有预先设定的规定的第1保持力。

另外,在本实施方式1所涉及的操作装置中,也可以为:当由于操作者对操作部进行操作而在第1连接部件施加不足第1保持力的载荷时,一对臂部构成为以跟随一个臂部的动作的方式使另一个臂部动作,当在第1连接部件施加第1保持力以上的载荷时,一对臂部构成为分别独立地动作。

以下,参照图1~图5B对本实施方式1所涉及的操作装置的一个例子进行说明。

[操作装置的结构]

图1是表示本实施方式1所涉及的操作装置的简要结构的立体图。图2是图1所示的操作装置的俯视图。此外,在图1中,将操作装置中的上下方向、前后方向、以及左右方向表示为附图中的上下方向、前后方向、以及左右方向,在图2中,将操作装置中的前后方向以及左右方向表示为附图中的前后方向以及左右方向。

如图1以及图2所示,本实施方式1所涉及的操作装置100具备基座部101、操作部102、平行连杆机构103A~103C、位置传感器104A~104F、以及控制器110,操作者操作操作部102,从而对后述的机器人200的位置和/或姿势进行控制。

基座部101形成为大致矩形,在其上方配置有操作部102。基座部101与操作部102以具有6自由度的方式,被3组平行连杆机构103A~103C连结。

操作部102具有可动部11和被把持部12。可动部11由连接有平行连杆机构103A~103C的上端的板状部、以及立设于该板状部的上表面的圆柱部构成。在可动部11的圆柱部的上表面立设有大致圆柱状的被把持部12。被把持部12是供操作者把持的部分,设置有用于操作机器人200的各种按钮12A、12B。按钮12A和/或按钮12B例如也可以作为开关(触发器;切换器)发挥作用,该开关用于对机器人200的位置控制和姿势控制进行切换。

此外,在本实施方式1中,被把持部12配置为在初始状态(原点位置)下,其轴心向前方倾斜。由此,在操作者把持被把持部12时,能够抑制多余的力施加至操作者的手腕。

从上方观察时,平行连杆机构103A~103C以等角度间隔(120°间隔)配置。平行连杆机构103A具有一对臂部14A、14B和一对连杆部15A、15B。相同地,平行连杆机构103B具有一对臂部14C、14D和一对连杆部15C、15D,平行连杆机构103C具有一对臂部14E、14F和一对连杆部15E、15F。

连杆部15A的上端部(末端部)经由第1接头107A而转动自如地连接于操作部102的可动部11。另外,连杆部15A的下端(基端部)经由第2接头108A而转动自如地连接于臂部14A的外侧端部3A(末端部)(参照图3)。

相同地,连杆部15B的上端部(末端部)经由第1接头107B而转动自如地连接于操作部102的可动部11。另外,连杆部15B的下端(基端部)经由第2接头108B而转动自如地连接于臂部14B的外侧端部3B(末端部)(参照图3)。

第1接头107A、107B以及第2接头108A、108B也可以分别使用万向接头或者球窝接头等各种接头。

此外,连杆部15C~15F与连杆部15A、15B相同地构成,因而省略其详细的说明。

臂部14A的基端部经由大致L字状的支承部件111A并通过适当的机构而转动自如地连接于基座部101。另外,臂部14B的基端部经由大致L字状的支承部件111B并通过适当的机构而转动自如地连接于基座部101。相同地,臂部14C~14F各自的基端部经由大致L字状的支承部件111C~111F并通过适当的机构而转动自如地连接于基座部101。

这里,参照图3对一对臂部14A、14B详细地进行说明。此外,臂部14B与臂部14A相同地构成,因而省略其详细的说明。另外,另一对臂部14C~14F也与臂部14A相同地构成,因而省略其详细的说明。

图3是表示图1所示的操作装置的一对臂部的简要结构的立体图。

如图3所示,臂部14A形成为大致V字状,其弯曲部分1A构成臂部14A的基端部。另外,在弯曲部分1A设置有贯通孔2A。驱动器(这里为伺服马达)106A的输出轴通过适当的机构而直接或者间接地固定于贯通孔2A(未图示)。

此外,驱动器106A的输出轴也可以被设置于支承部件111A的轴承部件(例如,轴承等)支承。另外,驱动器106A也可以构成为:以不使操作部102由于操作部102等的重量而被从原点位置压低的方式驱动操作部102。

另外,臂部14A的外侧端部3A构成臂部14A的末端部。在外侧末端3A,如上述那样经由第2接头108A而转动自如地连接有连杆部15A的基端部(参照图1以及图2)。

并且,在臂部14A的内侧端部4A,通过第1紧固部件5A而转动自如地连接有第1连接部件105A的一端。第1连接部件105A的另一端通过第1紧固部件5B而转动自如地连接于臂部14B的内侧端部4B。更详细而言,第1连接部件105A构成为:在操作部102处于原点位置时,以相对于臂部14A的延伸方向正交的方式将臂部14A与臂部14B连接。此外,这里,第1紧固部件5A以及第1紧固部件5B由螺栓和螺母构成。

对于第1连接部件105A而言,若施加不足预先设定的规定的第1保持力的载荷,则在臂部14A、14B中,以跟随一个臂部的动作的方式使另一个臂部动作,若对第1连接部件105A施加第1保持力以上的载荷,则臂部14A和臂部14B分别独立地动作。

作为第1连接部件105A,例如也可以由拉簧构成。另外,作为第1连接部件105A,例如也可以由驱动器106A、106B构成。在该情况下,臂部14A与臂部14B电连接。而且,在由驱动器106A、106B构成第1连接部件105A的情况下,在驱动器106A、106B的输出轴设置转矩传感器等,控制器110根据转矩传感器检测到的转矩值等判断是否施加有第1保持力以上的载荷,并基于该判断对驱动器106A、106B进行控制。

另外,第1保持力能够预先通过实验等进行设定。具体而言,第1保持力也可以为0.1N·m~1.0N·m。而且,在由拉簧构成第1连接部件105A的情况下,只要以使拉簧具有第1保持力的方式适当地设定弹簧常数等即可。另外,在由驱动器106A、106B构成第1连接部件105A的情况下,只要根据操作部102的重量、施加至第1接头107A等接头的载荷等选定马达即可。

另外,如图1以及图2所示,在支承部件111A设置有对臂部14A的基端部(这里为弯曲部分1A)的位置进行检测的位置传感器104A。另外,在支承部件111B设置有对臂部14B的基端部(这里为弯曲部分1B)的位置进行检测的位置传感器104B。

相同地,在支承部件111C设置有对臂部14C的基端部的位置进行检测的位置传感器104C,在支承部件111D设置有对臂部14D的基端部的位置进行检测的位置传感器104D。另外,在支承部件111E设置有对臂部14E的基端部的位置进行检测的位置传感器104E,在支承部件111F设置有对臂部14F的基端部的位置进行检测的位置传感器104F。

位置传感器104A~104F分别构成为对臂部14A~14F的基端部的位置进行检测,并将检测到的位置信息输出至控制器110。位置传感器104A~104F例如也可以是对臂部14A~14F的基端部的各自的旋转位置进行检测的旋转传感器。作为旋转传感器,例如可举出旋转编码器、电位器、或者激光传感器等。此外,位置传感器104A~104F可以对臂部14A~14F的基端部的旋转位置进行直接检测,也可以间接检测。例如,位置传感器104A~104F也可以将驱动器106A~106F的输出轴的旋转位置作为臂部14A~14F的基端部的各自的旋转位置进行检测。

另外,位置传感器104A~104F例如也可以使用将旋转运动(旋转动作)转换为直线运动(直线动作)的机构(滚珠丝杠等)而将臂部14A~14F的旋转运动(旋转动作)转换为直线运动,并利用线性传感器对其位移量进行检测。作为线性传感器,例如可举出线性编码器、或者激光传感器等。

控制器110具备微处理器、CPU等运算部、与ROM、RAM等存储部(未图示)。在存储部存储有基本程序、各种固定数据等信息。运算部读出并执行存储于存储部的基本程序等软件,从而对机器人200的各种动作进行控制。

此外,控制器110既可以由进行集中控制的单独的控制器110构成,也可以由相互协作而进行分散控制的多个控制器110构成。另外,控制器110可以由微型计算机构成,也可以由MPU、PLC(Programmable Logic Controller:可编程序逻辑控制器)、逻辑电路等构成。

[机器人系统的结构]

接下来,参照图4对具备本实施方式1所涉及的操作装置的机器人系统的一个例子进行说明。

图4是表示具备本实施方式1所涉及的操作装置的机器人系统的简要结构的框图。

如图4所示,具备本实施方式1所涉及的操作装置的机器人系统300具备操作装置100和机器人200。机器人200可以是水平多关节型的双臂机器人,也可以是水平多关节型·垂直多关节型等其他机器人。

机器人200具有用于使各关节相对驱动的驱动器201。驱动器201构成为:基于从控制器110输出的机器人200的位置和/或姿势的指令值进行驱动。作为驱动器201,例如也可以是伺服马达。

另外,机器人200也可以具有力觉传感器202。力觉传感器202构成为:对从外部作用于末端执行器等的反作用力、或者末端执行器等作用于外部的力进行检测,并将检测到的力觉信息输出至控制器110。而且,控制器110也可以执行将力觉传感器202检测到的力觉信息反馈至驱动器106A~106F的触觉控制。另外,控制器110也可以对操作装置100和机器人200进行双向控制。

[操作装置以及具备该操作装置的机器人系统的动作以及作用效果]

接下来,参照图1~图5B对本实施方式1所涉及的操作装置的动作以及作用效果进行说明。

图5A以及图5B是表示图1所示的操作装置的一对臂部的简要结构的示意图,图5A表示对第1连接部件施加有不足第1保持力的载荷的状态,图5B表示对第1连接部件施加有第1保持力以上的载荷的状态。

操作者把持操作部102的被把持部12对操作部102进行操作,使得可动部11向上下、前后、左右方向移动。伴随于此,连杆部15A~15F以及臂部14A~14F进行转动(摆动)。

此时,如图5A所示,若对第1连接部件105A施加有不足第1保持力的载荷,则臂部14A、14B利用第1连接部件105A的弹力,以跟随一个臂部的动作(摆动)的方式使另一个臂部动作(摆动)。

相同地,若对第1连接部件105B施加有不足第1保持力的载荷,则臂部14C、14D利用第1连接部件105B的弹力,以跟随一个臂部的动作(摆动)的方式使另一个臂部动作。另外,若对第1连接部件105C施加有不足第1保持力的载荷,则臂部14E、14F利用第1连接部件105C的弹力,以跟随一个臂部的动作(摆动)的方式使另一个臂部动作(摆动)。

由此,操作部102的可动部11保持着水平状态向上下、前后、左右方向移动。因此,从控制器110输出的控制指令值成为变更机器人200的位置信息的指令值,使得机器人200能够保持操作者即将对操作部102进行操作之前的姿势状态。即,操作者以对第1连接部件105A~105C施加不足第1保持力的载荷的方式(以可动部11保持水平状态的方式)操作操作部102,从而能够操作来变更机器人200的位置。

另一方面,如图5B所示,若对第1连接部件105A施加有第1保持力以上的载荷,则臂部14A、14B分别独立地动作(摆动)。相同地,若对第1连接部件105B施加有第1保持力以上的载荷,则臂部14C、14D分别独立地动作(摆动)。另外,若对第1连接部件105C施加有第1保持力以上的载荷,则臂部14E、14F分别独立地动作(摆动)。

由此,操作部102的可动部11向任意的方向倾斜,另外,一边倾斜一边向上下、前后、左右方向移动。因此,从控制器110输出的控制指令值成为机器人200的姿势信息、或者机器人200的姿势信息和位置信息,而能够变更机器人200的姿势、或者机器人200的姿势和位置。即,操作者以对第1连接部件105A~105C中的至少1个以上的第1连接部件施加第1保持力以上的载荷的方式操作操作部102,从而能够操作来变更机器人200的位置、或者机器人200的位置和姿势。

在这样构成的本实施方式1所涉及的操作装置100中,构成平行连杆机构103A~103C的连杆部15A~15F分别转动自如地连接于1个可动部11。因此,与上述专利文献1所公开的平行操纵器相比,能够实现小型化。

另外,在本实施方式1所涉及的操作装置100中,被把持部12配置为当处于初始状态(原点位置)时,其轴心向前方倾斜。由此,在操作者把持被把持部12时,能够抑制多余的力施加至操作者的手腕。因此,能够减轻操作者的疲劳。

另外,在本实施方式1所涉及的操作装置100中,在一对臂部配置有第1连接部件。

由此,操作者以对第1连接部件105A~105C施加不足第1保持力的载荷的方式操作操作部102,从而能够操作来变更机器人200的位置。

另一方面,操作者以对第1连接部件105A~105C中的至少1个以上的第1连接部件施加第1保持力以上的载荷的方式操作操作部102,从而能够操作来变更机器人200的位置、或者机器人200的位置和姿势。

即,操作者对施加至第1连接部件的载荷进行变动,从而能够对机器人200的位置控制和姿势控制进行切换。

此外,在本实施方式1所涉及的操作装置100中,采用了设置有驱动器106A~106F的方式,但并不限定于此。也可以采用未设置有驱动器106A~106F中的1个以上的驱动器的方式。

[变形例1]

接下来,对本实施方式1所涉及的操作装置100的变形例进行说明。

本实施方式1中的变形例1的操作装置还具备驱动器,上述驱动器设置于臂部的基端部,对该臂部进行驱动,控制器在执行机器人的位置控制的情况下使驱动器驱动,上述驱动器以在一对臂部中跟随一个臂部的动作的方式对另一个臂部进行驱动。

另外,在本变形例1的操作装置中,也可以还具备切换器,上述切换器对机器人的位置控制和姿势控制进行切换。

以下,对本变形例1的操作装置的一个例子进行说明。

[操作装置的结构]

本变形例1的操作装置100是与实施方式1所涉及的操作装置100相同的结构,因而省略其详细的说明。

此外,在本变形例1中,按钮12A和/或按钮12B作为切换器发挥作用,该切换器用于对机器人200的位置控制和姿势控制进行切换。具体而言,例如,操作者通过操作(按压)按钮12A,执行机器人200的位置控制,通过操作(按压)按钮12B,执行机器人200的姿势控制(包括姿势控制和位置控制双方)。

另外,在本变形例1的操作装置100中,也可以不设置第1连接部件105A~105C中的至少1个以上的第1连接部件。

[操作装置的动作以及作用效果]

若操作者为了执行机器人200的位置控制而操作(按压)按钮12A对操作部102进行操作,则控制器110控制驱动器,上述驱动器以在一对臂部中跟随一个臂部的动作(摆动)的方式对另一个臂部进行驱动。具体而言,控制器110从位置传感器取得一个臂部的基端部的位置信息(例如,旋转角度),并以该位置信息为基础控制对另一个臂部进行驱动的驱动器。

另一方面,若操作者为了执行机器人200的姿势控制而操作(按压)按钮12B对操作部102进行操作,则控制器110以在一对臂部中各个臂部独立地动作(摆动)的方式对驱动器进行控制。此时,控制器110也可以以不使操作者感到负荷的方式控制驱动器。另外,控制器110也可以执行将力觉传感器202检测到的力觉信息反馈至驱动器106A~106F的触觉控制。另外,控制器110也可以对操作装置100和机器人200进行双向控制。

即使是这样构成的本变形例1的操作装置100,也起到与实施方式1所涉及的操作装置100相同的作用效果。

另外,在本变形例1的操作装置100中,能够通过按钮12A和按钮12B来切换机器人200的位置控制和姿势控制,因而能够容易地对机器人200进行操作。

此外,在本变形例1中,采用由按钮12A和按钮12B执行机器人200的位置控制和姿势控制的切换的方式,但并不限定于此。关于机器人200的位置控制和姿势控制的切换,既可以采用由按钮12A执行的方式,也可以采用由按钮12B执行的方式。在该情况下,也可以通过按压1次按钮的情况、连续按压2次按钮的情况来切换机器人200的位置控制和姿势控制。

[变形例2]

[操作装置的结构]

图6是表示本实施方式1中的变形例2的操作装置的简要结构的立体图。图7是表示图6所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的立体图。

此外,在图6中,将操作装置中的上下方向、前后方向、以及左右方向表示为附图中的上下方向、前后方向、以及左右方向,在图7中,将操作装置中的上下方向表示为附图中的上下方向。

如图6所示,本实施方式1中的变形例2的操作装置100与实施方式1所涉及的操作装置100基本结构相同,但构成平行连杆机构的臂部的基端部的转动轴与驱动器的输出轴由带驱动器连接这方面、以及在臂部的末端部设置有第1连接部件这方面不同。

以下,参照图7对平行连杆机构103A的结构进行说明。此外,平行连杆机构103B、103C与平行连杆机构103A相同地构成,因而省略其详细的说明。另外,臂部14B与臂部14A相同地构成,因而省略其详细的说明。

如图7所示,臂部14A形成为棒状,在外侧端部(末端部)3A经由第1紧固部件5A而连接有第1连接部件105A的一端。第1连接部件105A的另一端通过第1紧固部件5B而转动自如地连接于臂部14B的外侧端部(末端部)3B。更详细而言,第1连接部件105A构成为:在操作部102处于原点位置时,以相对于臂部14A的延伸方向正交的方式将臂部14A与臂部14B连接。

臂部14A的内侧端部(基端部)4A经由轴承部件130A而转动自如地连接于板状的支承部件111A的上端部。具体而言,在内侧端部4A设置有贯通孔,在该贯通孔嵌合有嵌合***至轴承部件130A的螺栓131A的基端部。

另外,螺栓131A在其中途嵌合有第1带轮141A,其末端部经由轴承部件132A而转动自如地设置于支承部件112A的上端部。即,螺栓131A构成臂部14A的基端部的旋转轴,并以第1带轮141A随着臂部14A的转动进行转动的方式将臂部14A与第1带轮141A连接。

此外,支承部件111A与支承部件112A立设于基板120A的上表面,基板120A配置于基座部101的上表面。

第1带轮141A配置为被支承部件111A与支承部件112A夹着。另外,在第1带轮141A的下方配置有半径小于第1带轮141A的第2带轮(未图示)。在第2带轮经由适当的机构(例如,轴承等)而连接有驱动器106A的输出轴。另外,在第1带轮141A与第2带轮的外周面挂有带143A。

由此,臂部14A的转动动作被由第1带轮141A、带143A、以及第2带轮构成的带驱动器140A传递至驱动器106A的输出轴。

即使是这样构成的本变形例2的操作装置100,也起到与实施方式1所涉及的操作装置100相同的作用效果。

[变形例3]

[操作装置的结构]

图8是表示本实施方式1中的变形例3的操作装置的简要结构的立体图。图9是表示图8所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的立体图。图10是表示图8所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的俯视图。图11是表示图8所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的侧视图。图12是表示图8所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的示意图。

此外,在图8中,将操作装置中的上下方向、前后方向、以及左右方向表示为附图中的上下方向、前后方向、以及左右方向,在图9、11、以及12中,将操作装置中的上下方向表示为附图中的上下方向。

如图8~图12所示,本实施方式1中的变形例3的操作装置100与实施方式1所涉及的操作装置100基本结构相同,但构成平行连杆机构的臂部的基端部的转动轴与驱动器的输出轴由准双曲面齿轮和带驱动器连接这方面、以及第1连接部件配置于臂部的延伸方向这方面不同。

以下,参照图9~图12对平行连杆机构103A的结构进行说明。此外,平行连杆机构103B、103C与平行连杆机构103A相同地构成,因而省略其详细的说明。

如图9~图12所示,臂部14A形成为棒状,且内侧端部(基端部)4A经由轴承部件130A而转动自如地连接于大致L字状的支承部件111A的上端部。相同地,臂部14B形成为棒状,且内侧端部(基端部)4B经由轴承部件130B而转动自如地连接于大致L字状的支承部件111B的上端部。

这里,参照图12对臂部14A的内侧端部4A和驱动器106A的输出轴26A连接的连接方式详细地进行说明。

在臂部14A的内侧端部4A设置有贯通孔,在该贯通孔嵌合有嵌合***至轴承部件130A的螺栓131A的基端部。另外,在螺栓131A的末端部嵌合有准双曲面齿轮151A。准双曲面齿轮151A形成为大致圆板状,并呈圆环状配置有齿。在准双曲面齿轮151A的外周面配置有轴承部件130A,对准双曲面齿轮151A进行轴支承。

另外,在准双曲面齿轮151A啮合有准双曲面小齿轮152A。准双曲面小齿轮152A的轴部被轴承部件132A轴支承,且其基端部嵌合于第1带轮141A。在第1带轮141A的外侧配置有第2带轮142A。

在第2带轮142A经由适当的机构(例如,轴承等)而连接有驱动器106A的输出轴26A。另外,在第1带轮141A与第2带轮的外周面挂有带143A。由此,臂部14A的转动动作传递至驱动器106A的输出轴26A。

驱动器106A具有壳体36A、驱动器主体16A、以及输出轴26A,驱动器主体16A以及输出轴26A配置于壳体36A内。驱动器主体16A例如也可以是伺服马达的转子和定子。

另外,在壳体36A内配置有位置传感器104A,位置传感器104A对驱动器106A的输出轴26A的旋转位置进行检测,并将检测到的旋转位置信息输出至控制器110。

此外,臂部14B的内侧端部4B和驱动器106B的输出轴连接的连接方式与臂部14A的内侧端部4A和驱动器106A的输出轴26A相同地构成,因而省略其详细的说明。

另外,如图10~图11所示,在臂部14A的内侧端部4A的上部设置有限位器6A。限位器6A构成为:在臂部14A与臂部14B分别独立地摆动的情况下,对臂部14B的摆动范围进行限制。

另外,在臂部14B的基端7B经由第1紧固部件5B而连接有第1连接部件105A的一端。第1连接部件105A的另一端连接有线109A。线109A配置为穿过一对带轮121B、122B之间,一对带轮121B、122B设置于臂部14B的外侧端部(末端部)3B。另外,线109A的末端部固定于臂部14A的外侧端部3A。即,在本变形例3中,第1连接部件105A以沿着臂部14A的延伸方向的方式进行配置。

由此,若对第1连接部件105A施加不足第1保持力的载荷,则臂部14A与臂部14B以跟随一个臂部的动作(摆动)的方式使另一个臂部动作(摆动)。另外,若对第1连接部件105A施加第1保持力以上的载荷,则臂部14A与臂部14B相互独立地动作(摆动)。

即使是这样构成的本变形例3的操作装置100,也起到与实施方式1所涉及的操作装置100相同的作用效果。

另外,在本变形例3的操作装置100中,第1连接部件105A以沿着臂部14A的延伸方向的方式配置。因此,与第1连接部件105A配置为将臂部14A与臂部14B桥接的、实施方式1所涉及的操作装置100相比,能够缩小臂部14A与臂部14B间的距离,而能够将操作装置100更加形成为小型。

并且,在本变形例3的操作装置100中,在臂部14A与臂部14B分别独立地动作(摆动)时,将其位移量(角度差)经由带轮121B、122B而转换为直线上的变化量。而且,在本变形例3的操作装置100中,以第1连接部件105A的伸缩方向与被带轮121B、122B转换的直线方向(施加至第1连接部件105A的应力的方向)一致的方式配置有第1连接部件105A。

因此,在使臂部14A与臂部14B独立地动作时,能够相对于施加至第1连接部件105A的载荷更灵敏地使臂部14A与臂部14B动作。

(实施方式2)

本实施方式2所涉及的操作装置在实施方式1(包括变形例)所涉及的操作装置中,在可动部设置有反转抑制部件,上述反转抑制部件构成为对连杆部的反转进行抑制。

另外,在本实施方式2所涉及的操作装置中,也可以在一对臂部中的一个臂部设置有滚子部,在另一个臂部设置有滚子引导部,该滚子引导部构成为供滚子部移动。

以下,参照图13~图19对本实施方式2所涉及的操作装置的一个例子进行说明。

[操作装置的结构]

图13是表示本实施方式2所涉及的操作装置的简要结构的立体图。图14是图13所示的操作装置的侧视图。另外,图15是表示图13所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的立体图。图16是表示图13所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的立体图。图17是表示图13所示的操作装置中的平行连杆机构的主要部分的简要结构的侧视图。

此外,在图13中,将操作装置中的上下方向、前后方向、以及左右方向表示为附图中的上下方向、前后方向、以及左右方向,在图14中,将操作装置中的上下方向以及前后方向表示为附图中的上下方向以及前后方向。另外,在图17中,省略附图中的近前侧的臂部的一部分记载。

如图13以及图14所示,本实施方式2所涉及的操作装置100与实施方式1所涉及的操作装置100基本结构相同,但在可动部11设置有反转抑制部件这方面、以及构成平行连杆机构的臂部的基端部的转动轴与驱动器的输出轴由带驱动器连接这方面不同。

另外,如图15~图17所示,在本实施方式2所涉及的操作装置100中,第1连接部件配置于臂部的延伸方向,在一对臂部中的一个臂部设置有滚子部,在另一个臂部设置有滚子引导部,该滚子引导部构成为供滚子部移动。

以下,参照图13~图17对平行连杆机构103A的结构进行说明。此外,平行连杆机构103B、103C与平行连杆机构103A相同地构成,因而省略其详细的说明。

如图13以及图14所示,与实施方式1的变形例2相同,臂部14A的内侧端部(基端部)4A的转动轴与驱动器106A的输出轴由带驱动器140A连接。此外,在实施方式1的变形例2中,臂部14A与带驱动器140A配置为被支承部件111A与支承部件112A夹着,相对于此,在本实施方式2中,臂部14A与带驱动器140A配置为夹着支承部件111A与支承部件112A这方面不同。

臂部14A通过第1轴部件161A与第1带轮141A连接。具体而言,第1轴部件161A的一端通过适当的机构嵌合于在臂部14A的内侧端部4A设置的贯通孔2A(参照图15~图17),第1轴部件161A的另一端通过适当的机构嵌合于第1带轮141A。另外,第1轴部件161A配置为嵌合***至轴承部件,该轴承部件设置于支承部件111A以及支承部件112A的各自的上端部。

由此,第1带轮141A能够随着臂部14A的转动进行转动。即,第1轴部件161A构成臂部14A的旋转轴。

另外,在第1带轮141A的下方配置有半径小于第1带轮141A的第2带轮142A。在第2带轮142A经由第2轴部件162A而连接有驱动器106A的输出轴。另外,在第1带轮141A与第2带轮142A的外周面挂有带143A。

由此,臂部14A的转动动作被由第1带轮141A、带143A、以及第2带轮构成的带驱动器140A传递至驱动器106A的输出轴。

接下来,参照图15~图17对构成平行连杆机构103A的一对臂部14A、14B的结构进行说明。此外,构成平行连杆机构103B的一对臂部14C、14D和构成平行连杆机构103C的一对臂部14E、14F与一对臂部14A、14B相同地构成,因而省略其详细的说明。

如图15~图17所示,臂部14A形成为大致T字状,并在内侧端部(基端部)4A设置有用于相对于外侧端部(末端部)3A维持重量平衡的平衡配重9A。在比内侧端部4A的平衡配重9A靠末端侧的适当位置设置有贯通孔2A。如上述那样,在贯通孔2A嵌合有第1轴部件161A(在图15~图17中未图示)的一端。

相同地,臂部14B形成为大致T字状,并在内侧端部(基端部)4B设置有用于相对于外侧端部(末端部)3B维持重量平衡的平衡配重9B。在比内侧端部4B的平衡配重9B靠末端侧的适当位置设置有贯通孔2B。在贯通孔2B嵌合有第1轴部件(未图示)的一端。

另外,如图15~图17所示,在臂部14A的比贯通孔2A靠末端侧的上部设置有限位器6A。限位器6A构成为:在臂部14A与臂部14B分别独立地摆动的情况下,对臂部14B的摆动范围进行限制。

另一方面,在臂部14B的内侧端部4B经由第1紧固部件5B而连接有第1连接部件105A的一端。第1连接部件105A的另一端连接有线109A。线109A配置为穿过一对带轮121B、122B之间,一对带轮121B、122B设置于臂部14B的外侧端部(末端部)3B。另外,线109A的末端部固定于臂部14A的外侧端部3A。即,在本实施方式2中,第1连接部件105A以沿着臂部14A的延伸方向的方式进行配置。

另外,在臂部14B的内侧端部4B的比带轮121B靠基端侧的适当位置配置有滚子部171B、172B。更详细而言,滚子部171B、172B配置于臂部14B中的与臂部14A对置的侧面。另一方面,在臂部14A的与滚子部171B、172B对置的部分,以在上下方向上延伸的方式设置有滚子引导部173A。此外,也可以在滚子引导部173A设置有阶部174A、175A。

接下来,参照图18以及图19对反转抑制部件的结构进行说明。

图18是表示图13所示的操作装置中的可动部附近的简要结构的侧视图。图19是表示图13所示的操作装置中的可动部附近的简要结构的立体图。此外,在图18以及图19中,省略操作部的被把持部等的记载。

如图18以及图19所示,可动部11形成为大致圆板状,在其侧面,以分别向3个方向突出的方式设置有板状的突起部41A~41C。

在突起部41A的一个侧壁的中央部,经由第1接头107A而转动自如地连接有连杆部15A。另外,在突起部41A的另一个侧壁的中央部,经由第1接头107B而转动自如地连接有连杆部15B。

而且,在突起部41A的一个侧壁的末端部设置有棒状的反转抑制部件51A,在突起部41A的另一个侧壁的末端部设置有棒状的反转抑制部件51B。

反转抑制部件51A构成为通过与连杆部15A抵接来抑制连杆部15A反转。相同地,反转抑制部件51B构成为通过与连杆部15B抵接来抑制连杆部15B反转。

这里,连杆部反转是指,连杆部转动,使得该连杆部和可动部11所成的角度大于180°。此外,在被把持部12处于初始状态(原点位置)时,连杆部和可动部11所成的角度为180°以下。

相同地,在突起部41B的两侧壁的中央部,分别经由第1接头107C、107D而转动自如地连接有连杆部15C、15D。在突起部41B的两侧壁的末端部设置有棒状的反转抑制部件51C、51D。另外,在突起部41C的两侧壁的中央部,分别经由第1接头107E、107F而转动自如地连接有连杆部15E、15F。在突起部41C的两侧壁的末端部设置有棒状的反转抑制部件51E、51F。

此外,在本实施方式2中,采用相对于连杆部15A~15F分别设置反转抑制部件51A~51F的方式,但并不限定于此。只要相对于连杆部15A~15F中的至少1个连杆部设置反转抑制部件即可,也可以采用相对于任一个连杆部都不设置反转抑制部件的方式。

即使是这样构成的本实施方式2所涉及的操作装置100,也起到与实施方式1所涉及的操作装置100相同的作用效果。

另外,在本实施方式2所涉及的操作装置100中,在臂部14B设置有滚子部171B、172B,在臂部14A设置有滚子引导部173A,滚子引导部173A构成为供滚子部171B、172B移动。

由此,即使臂部14A或者臂部14B由于第1连接部件105A的第1保持力而挠曲,通过滚子部171B、172B沿着滚子引导部173A移动,也能够抑制臂部14A与臂部14B抵接、滑动。

另外,当在滚子引导部173A设置有阶部174A、175A的情况下,为了使臂部14B独立于臂部14A进行摆动,滚子部171B、172B必须越过阶部174A、175A。因此,与未设置有阶部174A、175A的情况相比,能够减小第1保持力。

并且,在本实施方式2所涉及的操作装置100中,在可动部11,相对于连杆部15A~15F分别设置有反转抑制部件51A~51F。

由此,能够抑制各连杆部反转。另外,连杆部与反转抑制部件抵接,因而操作者能够容易地理解操作部102的操作范围。因此,操作者能够集中于机器人200的操作,而能够实现作业的效率化。

(实施方式3)

本实施方式3所涉及的操作装置在实施方式1(包括变形例)或者实施方式2所涉及的操作装置中,还具备第2连接部件,上述第2连接部件将臂部与基座部连接。

以下,参照图20对本实施方式3所涉及的操作装置的一个例子进行说明。

[操作装置的结构]

图20是表示本实施方式3所涉及的操作装置的主要部分的简要结构的示意图。

如图20所示,本实施方式3所涉及的操作装置100与实施方式1所涉及的操作装置100基本结构相同,但设置有将臂部与基座部101连接的第2连接部件这方面不同。

具体而言,第2连接部件113A的一端经由第1紧固部件5A而转动自如地连接于臂部14A的内侧端部4A,其另一端经由第2紧固部件8A而转动自如地连接于基座部101的适当位置。

相同地,第2连接部件113B的一端经由第1紧固部件5B而转动自如地连接于臂部14B的内侧端部4B,其另一端经由第2紧固部件8B而转动自如地连接于基座部101的适当位置。

此外,在臂部14C~14F中,也与臂部14A、14B相同地设置有第2连接部件。

第2连接部件构成为不使操作部102由于操作部102等的重量而被从原点位置压低。作为第2连接部件,例如,也可以由拉簧构成。在该情况下,以不使操作部102由于操作部102等的重量而被从原点位置压低的方式,适当地设定有弹簧常数等。另外,该拉簧也可以构成为:若施加第1保持力以上的载荷,则进行弹性变形。通过这样构成,该拉簧能够兼做第1连接部件的功能。

另外,第2连接部件也可以由驱动器构成。在该情况下,驱动器通过控制器110,以不使操作部102由于操作部102等的重量而被从原点位置压低的方式进行驱动。

另外,也可以在驱动器的输出轴设置转矩传感器等。在该情况下,控制器110在根据转矩传感器检测到的转矩值等而判定为施加有不足第1保持力的载荷的情况下使驱动器驱动,上述驱动器以在一对臂部中跟随一个臂部的动作的方式使另一个臂部动作。另外,控制器110在判定为施加有第1保持力以上的载荷的情况下,以使一对臂部分别独立地动作的方式使驱动器驱动。

由此,驱动器能够兼做第1连接部件的功能。

即使是这样构成的本实施方式3所涉及的操作装置100,也起到与实施方式1所涉及的操作装置100相同的作用效果。

根据上述说明,对于本领域技术人员而言,本发明的更多改良或其它实施方式是清楚的。因此,上述说明应仅作为例示解释,其提供的目的在于向本领域技术人员教导执行本发明的最优选的形态。不脱离本发明的精神,而能够实质性地变更其构造以及/或者功能的详细情况。

工业上的可利用性

本发明的操作装置与现有的操作装置相比能够形成为小型,因而在工业机器人的领域中有用。

附图标记说明:

1A…弯曲部分;1B…弯曲部分;2A…贯通孔;3A…外侧端部;3B…外侧端部;4A…内侧端部;4B…内侧端部;5A…第1紧固部件;5B…第1紧固部件;6A…限位器;7B…基端;8A…第2紧固部件;8B…第2紧固部件;9A…平衡配重;9B…平衡配重;11…可动部;12…被把持部;12A…按钮;12B…按钮;14A…臂部;14B…臂部;14C…臂部;14D…臂部;14E…臂部;14F…臂部;15A…连杆部;15B…连杆部;15C…连杆部;15D…连杆部;15E…连杆部;15F…连杆部;16A…驱动器主体;26A…输出轴;36A…壳体;41A…突起部;41B…突起部;41C…突起部;51A…反转抑制部件;51B…反转抑制部件;51C…反转抑制部件;51D…反转抑制部件;51E…反转抑制部件;51F…反转抑制部件;100…操作装置;101…基座部;102…操作部;103A…平行连杆机构;103B…平行连杆机构;103C…平行连杆机构;104A…位置传感器;104B…位置传感器;104C…位置传感器;104D…位置传感器;104E…位置传感器;104F…位置传感器;105A…第1连接部件;105B…第1连接部件;105C…第1连接部件;106A…驱动器;106B…驱动器;106C…驱动器;106D…驱动器;106E…驱动器;106F…驱动器;107A…第1接头;107B…第1接头;107C…第1接头;107D…第1接头;107E…第1接头;107F…第1接头;108A…第2接头;108B…第2接头;109A…线;110…控制器;111A…支承部件;111B…支承部件;111C…支承部件;111D…支承部件;111E…支承部件;111F…支承部件;112A…支承部件;113A…第2连接部件;113B…第2连接部件;120A…基板;121B…带轮;130A…轴承部件;130B…轴承部件;131A…螺栓;132A…轴承部件;140A…带驱动器;141A…第1带轮;142A…第2带轮;143A…带;151A…准双曲面齿轮;152A…准双曲面小齿轮;161A…第1轴部件;162A…第2轴部件;171B…滚子部;172B…滚子部;173A…滚子引导部;174A…阶部;175A…阶部;200…机器人;201…驱动器;202…力觉传感器;300…机器人系统。

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