JPH1086090A

JPH1086090A - 関節機構及びこれを使用するロボット

Info

Publication number: JPH1086090A
Application number: JP8276534A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Murase; 有一村瀬; Hiroki Kobayashi; 弘樹小林
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 1998-04-07
Anticipated expiration: 2016-10-18
Also published as: JP3419637B2; US5765443A

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はロボットの関節部分に使用される関
節機構に関し、操作容易で位置精度の向上を図ることを
目的とする。【解決手段】Ｘ軸上で慣性系Ｌ１に固定されたＡ自由
度３２₁，３２₂間で回転自在な固定シャフト３３が連
結され、一方Ｙ軸上でＢ自由度３５₁，３５₂で回転自
在な出力シャフト３４が連結されて該固定シャフト３３
と出力シャフト３４とが原点Ｏの固定点で固定されると
共に、Ｂ自由度３５₁，３５₂間には出力シャフト３４
とオフセットされたジンバル３６が連結される。また、
Ｚ軸上で慣性系Ｌ１に固定されたＣ自由度３７で回転入
力が伝達される入力シャフト３８が回転自在に設けられ
ると共に、入力シャフト３８の先端にＺ軸と角度αで原
点Ｏに向うＤ自由度３９が設けられ、該Ｄ自由度３９が
ジンバル３６に固定されて関節機構３１が構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの関節部
分に使用される関節機構（軸傾斜機構）に関する。

【０００２】近年、工場の生産ラインや宇宙開発等でロ
ボットが使用されており、特に宇宙開発で使用されるも
のは、小型、軽量であることが常に望まれており、これ
に加えて高い位置精度のものが望まれている。

【０００３】

【従来の技術】図１４に、従来のロボットの関節機構の
説明図を示す。図１４（Ａ）に示す関節機構１１は、リ
ンク１２₁，１２₂に対してリンク軸１３が回動自在に
連結され、リンク軸１３にはリンク１２₁を矢印Ａ方向
に揺動させるためのモータ１４が所定数の歯車が噛合さ
れたギア（減速機）１５を介在させて取り付けられる。
また、リンク１２₂にはモータ１６が取り付けられ、該
リンク１２₂を矢印Ｂ方向に回動させる。そして、モー
タ１４，１６はコントローラ１７によって駆動制御され
るもので、該コントローラ１７から各モータ１４，１６
にコード１８ａ，１８ｂで配線が行われる。

【０００４】このような関節機構１１は、リンク１２₁
を出力アームとしたときの位置決めは、コントローラ１
７の制御により、例えばモータ１６を駆動してリンク１
２₂を角度α回転させ、またモータ１４を駆動してリン
ク１２₁を角度θ揺動させることにより行われる。

【０００５】また、図１４（Ｂ）に示す関節機構２１
は、いわゆるユニバーサルジョイントを用いたもので、
例えば特開昭６０−２６０７２０号公報に記載されてい
る。すなわち、関節機構２１をユニバーサルジョイント
２２とモータ２３，２４とで構成したもので、各モータ
２３，２４の出力軸に回転軸２５，２６が取り付けら
れ、各回転軸２５，２６の先端に摺動板２７，２８が取
り付けられたものである。この場合、摺動板２７と摺動
板２８とはベアリング等で摺動自在に結合状態であり、
各回転軸２５，２６に対して傾斜されている。

【０００６】このような関節機構２１は、例えばモータ
２４側を固定系としたときに、該モータ２４の回転とモ
ータ２３との回転とで各回転軸２５，２６の回転が摺動
板２７，２８を摺動させることにより、モータ２３側
を、ユニバーサルジョイント２２の軸交差点Ｏを中心と
して円錐状範囲２９内で位置決めすることができるもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１４（Ａ）
に示す関節機構１１は、リンク軸１３にモータ１４が軸
方向に取り付けられることから関節部分にモータ１４や
ギア１５が突出して機械的干渉を起こすと共に、またモ
ータ配線のためのコード１８ａ，１８ｂの捩れ限度によ
り可動範囲が限定されるという問題がある。また、ギア
１５による歯車のバックラッシを小さくすることが困難
であり位置精度が低下するという問題がある。

【０００８】一方、図１４（Ｂ）に示す関節機構２１
は、単一のモータ（モータ２３，２４の何れか）で操作
できる可動自由度が平面でないことから、指等のような
単純な平面上のみの動作であっても２個のモータ２３，
２４により可動自由度を混合させて平面上の動きをさせ
る制御をしなければならず、操作が煩雑になるという問
題がある。

【０００９】そこで、本発明は上記課題を鑑みなされた
もので、操作容易で位置精度の向上を図る関節機構を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１では、第１〜第３の軸系の空間に配置され
る関節機構において、前記第１の軸系で回転する所定数
の第１の回転自由度を有する第１の回転体と、該第１の
回転体に固定点で連結されて該第１の軸系回りで回転さ
れる所定数の第２の回転自由度を有し、該第２の回転自
由度の少なくとも軸上とオフセットされて該第２の回転
自由度に連結される入力伝達体を有する第２の回転体
と、前記第３の軸系で回転する第３の回転自由度を有
し、該第３の回転自由度より、該第３の軸系と所定角度
であり、かつ前記固定点に向って連結される第４の回転
自由度を有する第３の回転体と、を備え、該第３の回転
体の該第３の回転自由度からの入力で該第４の回転自由
度及び前記入力伝達体を介して前記第２の回転体を前記
第１の軸系回りで回動させる関節機構が構成される。

【００１１】請求項２では、請求項１において、２組の
前記第２及び第３の回転体を備えるものであって、一方
組の該第２の回転体を他方組の前記第１の回転体として
共用し、他方組の該第２の回転体を一方組の前記第１の
回転体として共用して前記固定点で該２組の第２の回転
体を固定すると共に、該２組の第２の回転体のそれぞれ
の前記入力伝達体に連結される該２組の第３の回転体の
それぞれの前記第４の回転自由度の配置位置の位相を異
ならせてなる。

【００１２】請求項３では、請求項１又は２記載の第３
の回転体の第４の回転自由度における前記第３の軸系に
対する角度及び前記第２の回転自由度に対する前記入力
伝達体の連結角度に応じて前記第２の回転体の第２の回
転自由度の傾斜可動範囲に応じて調整されてなる。

【００１３】請求項４では、請求項１乃至３の何れか一
項において、回動される前記第２の回転体の第２の回転
自由度の位置が前記第３の軸系上に不一致とすべく前記
第１の回転体の第１の回転自由度と該第２の回転自由度
とを斜交させて配置してなる。

【００１４】請求項５では、請求項１〜４の何れか一項
において、前記第１の回転体が第１の接続部材に取り付
けられ、前記第２の回転体が第２の接続部材に取り付け
られたときに、該第２の回転体の最大傾斜時に該第１の
接続部材と第２の接続部との連結角度を初期状態として
一方向側のみに往復回動させてなる。

【００１５】請求項６では、請求項１〜５の何れか一項
に記載の関節機構を所定数のリンク部材間の関節部に用
いて指機構を構成させ、該指機構を所定数備えて求心自
由度としたハンド機構を有するロボットが構成される。

【００１６】請求項７では、請求項１〜５の何れか一項
に記載の関節機構を所定数のリンク部材間の関節部に用
いてアーム機構を有するロボットが構成される。上述の
ように請求項１の発明では、第１の回転自由度を有する
第１の回転体に第２の回転体の第２の回転自由度が連結
され、第２の回転自由度に連結された入力伝達体に、第
３の回転体の第３の回転自由度の入力を、第３の軸系と
所定角度の第４の回転自由度より伝達することで第２の
回転体を第１の軸系回りで回動させる。これにより、例
えば、第１及び第３の回転体を備える第１の接続部材を
基台として第２の回転体に連結される第２の接続部材を
単一の入力で１自由度の方向に回動させることが可能と
なることから、簡易構造で操作が容易であり、位置精度
を向上させることが可能となる。

【００１７】請求項２の発明では、２組の第２及び第３
の回転体を用いて互いの第２の回転体を他の組の第１の
回転体と共用すると共に、それぞれの第４の回転自由度
の位相を異にして配置する。これにより、簡易構成かつ
操作容易に２自由度の動作を行わせることが可能とな
り、位置精度を向上させることが可能となる。

【００１８】請求項３の発明では、第２の回転自由度に
対する入力伝達体の連結角度及び第４の回転自由度の第
３の軸系に対する配置角度で第２の回転自由度の傾斜可
動範囲を調整する。これにより、特に第２の回転自由度
の傾斜方向が片側のみの場合に、入力駆動を行う駆動手
段の駆動力の効率化を図ることが可能となる。

【００１９】請求項４の発明では、第１の回転自由度と
第２の回転自由度とを斜交配置する。これにより、第２
の回転自由度が第３の軸系に重なって傾斜可動不能とな
ることが回避され、位置精度の向上を図ることが可能と
なる。

【００２０】請求項５の発明では、第１の回転体に第１
の接続部材を取り付け、第２の回転体に第２の接続部材
を取り付けて、第２の回転体の最大傾斜時を初期状態と
する。これにより、第２の回転体を初期状態位置より一
方向側のみに往復回動させることとなり、一方向のみの
大きな範囲で操作させることが可能となる。

【００２１】請求項６又は７の発明では、上記関節機構
を所定数のリンク部材間の関節部に用い、適宜指機構と
して所定数備えて求心自由度としたハンド機構を構成さ
せ、又は適宜アーム機構を構成させる。これにより、小
型かつ操作容易で高位置精度のロボットを実現させるこ
とが可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施の形態〕図１に、本発明の第１の実施の形
態の構成図を示す。図１（Ａ）は、本発明の関節機構３
１の概念図を示したもので、図１（Ｂ）はその動作状態
を示したものである。図１（Ａ）に示す関節機構３１
は、いわゆるデカルト座標系Ｏ−ＸＹＺの空間で配置さ
れるもので、原点Ｏに対して第１の軸系をＸ軸、第２の
軸系をＹ軸、第３の軸系をＺ軸とする。

【００２３】Ｘ軸上で慣性系Ｌ１に固定された２つの第
１の回転自由度としてのＡ自由度３２₁，３２₂に、該
Ｘ軸上で回転自在な固定シャフト３３が連結される。こ
こで、自由度は例えばベアリング等の回転部材であり、
貫通された固定シャフト３３がＸ軸回りに回転自在とな
る。このＡ自由度３２₁，３２₂及び固定シャフト３３
により第１の回転体が構成される。

【００２４】また、Ｙ軸上に配置された出力シャフト３
４は上記固定シャフト３３に所定位置（本例では中心位
置とする）で連結固定され、この固定点をデカルト座標
系Ｏ−ＸＹＺの原点Ｏとする。上記出力シャフト３４の
両端には第２の回転自由度としてのＢ自由度３５₁，３
５₂が設けられ、このＢ自由度３５₁，３５₂で該出力
シャフトと連結された出力シャフト３４の軸上とオフセ
ットされた入力伝達体であるジンバル３６は例えば曲線
形状での連結状態であり、貫通される該出力シャフト３
４に対し回転自在とする。該ジンバル３６の所定位置に
は後述のＤ自由度が固定される。上記出力シャフト３
４，Ｂ自由度３５₁，３５₂及びジンバル３６により第
２の回転体が構成される。

【００２５】さらに、Ｚ軸上で慣性系Ｌ１に第３の回転
自由度としてのＣ自由度３７が固定され、このＣ自由度
３７が原点Ｏに向う入力シャフト３８が回転自在に貫通
する。この入力シャフト３８の一端は回転力を入力させ
る駆動手段（図示せず、図３参照）に連結される。ま
た、入力シャフト３８の他方側は途中を湾曲させて該Ｏ
点を通り、かつＺ軸に対し所定角度αを成す先端に第４
の回転自由度としてのＤ自由度３９が該入力シャフト３
８を回転自在に貫通させる。

【００２６】すなわち、Ｄ自由度３９は原点Ｏに向っ
て、角度αで配置される。このＤ自由度３９に上述のジ
ンバル３６が固定される。上記Ｃ自由度３７、入力シャ
フト３８及びＤ自由度３９により第３の回転体が構成さ
れる。

【００２７】いま、図１（Ａ）に示すように、出力シャ
フト３４がＹ軸上にあり、ジンバル３６に固定されたＤ
自由度がＸ−Ｚ平面上に位置された状態を初期状態とす
る。そして、図１（Ｂ）に示すように、入力シャフト３
８に所定の入力回転量（角度）が入力されると、Ｚ軸を
回転軸としてＤ自由度３９が原点Ｏに求心した状態で回
転し、これがジンバル３６を介して出力シャフト３４
（Ｂ自由度３５₁，３５ ₂）が固定点（原因Ｏ）を中心
としてＸ軸回りに回動させるように伝達する。すなわち
Ｚ軸回りのシャフト３８の回転θを、Ｘ軸回りの出力シ
ャフト３４の傾斜φに変換するものである。

【００２８】このとき、ジンバル３６のＢ自由度３
５₁，３５₂は、Ｄ自由度３９の回転中心軸の円錐運動
のうち、Ｙ軸回りの回転成分をフィルタリングする作用
として働き、出力シャフト３４はＸ軸回りの運動のみを
行う。なお、出力シャフト３４の傾斜角φは入力回転角
がθ＝０からθ＝π／２まで回転するにしたがって大き
くなる。θ＝π／２のときに最大となり、その最大傾斜
角の大きさはＤ自由度３９とＺ軸との角度αとなるもの
である。

【００２９】そして、さらに入力回転角がθ＝π／２か
らθ＝πまで回転するに従い、φは小さくなり、θ＝π
のとき出力シャフト３４（Ｂ自由度３５₁，３５₂）は
図１（Ａ）のようにＹ軸（Ｂ自由度３５₁が上側位置）
になり、続いて入力回転角がθ＝πからθ＝３π／２の
ときにはθ＝０からθ＝π／２のときと逆向きの傾斜角
φになるように運動し、さらに入力回転角がθ＝３π／
２からθ＝２πのときには図１（Ａ）に戻るものであ
る。

【００３０】ここで、図２に、入力シャフト回転に対す
る出力シャフト傾斜角の関係のグラフを示す。図２に示
すように、入力シャフト３８の連続的な入力回転に伴
い、出力シャフト３４の傾斜角φは−αから＋αの間で
往復運動を行うものである。

【００３１】なお、Ｃ自由度３７及びＡ自由度３２₁，
３２₂は慣性系Ｌ１に対して定義された自由度であり、
この慣性系を入力シャフト３８を回転させるモータ外周
を固定する第１の接続部材としての構体に置き換えると
ロボットの指機構に実現することができる。

【００３２】そこで、図３に、図１の関節機構のリンク
結合における動作説明図を示す。図３（Ａ）において、
第１の接続部材としての第１のリンク部材４１は対向す
る支持部４２ａ，４２ｂが延出して一体に形成されてお
り、また第１のリンク部材４１内に駆動手段（回転駆動
源）としてのモータ４３が設けられる。この第１のリン
ク部材４１の支持部４２ａ，４２ｂの先端には関節機構
３１のＡ自由度３２₁，３２₂が剛に連結されて取り付
けられる。また、関節機構３１のＣ自由度３７がモータ
４３と固定状態で入力シャフト３８が該モータ４３の回
転軸に取り付けられる。

【００３３】一方、第２の接続部材としての第２のリン
ク部材４４においても対向する支持部４５ａ，４５ｂが
延出して一体に形成されており、該支持部４５ａ，４５
ｂの先端に関節機構３１のＢ自由度３５₁，３５₂が剛
に連続されて取り付けられる。従って、Ｏ−ＸＹＺ座標
系で第１のリンク部材４１の支持部４２ａ，４２ｂと第
２のリンク部材４４の支持部４５ａ，４５ｂとは互いに
Ｚ軸回りにπ／２の位相で配置されたことになる。すな
わち、第２のリンク部材４４は第１のリンク部材４１に
対してＸ軸回りの１自由度の回転運動を行うものであ
る。

【００３４】そこで、図３（Ｂ）で等価動作を説明する
と、モータ４３の回転で関節機構３１への軸回転入力に
対して、出力シャフト３４がＸ軸回りで回転することに
より、出力シャフト３４（Ｂ自由度３５₁，３５₂）に
連結された第２のリンク部材４４がＹ−Ｚ軸平面上に回
転運動を行うものである。このように、１自由度の平面
上の傾斜動作を、単一の回転入力を行わせる一つのモー
タ４３で制御することができ、操作容易とすることがで
きると共に、位置精度の向上を実現することができるも
のである。

【００３５】ところで、入力シャフト３８の回転に伴う
出力シャフト３４（Ｂ自由度３５₁，３５₂）の傾斜可
動範囲は、初期状態（例えば、図３（Ａ）の第１及び第
２のリンク部材４１，４４が直線状態の場合）のジンバ
ル３６の角度とＤ自由度３９のＺ軸に対する角度で決定
される。すなわち、図１（Ａ）の初期状態でＤ自由度３
９が０＜α＜（π／２）で設定されると、入力シャフト
３８の回転角θが０〜π〜２πで連続回転によって出力
シャフト３４の傾斜角φは図２に示すように±αの間で
推移する。

【００３６】そこで、図１（Ｂ）に示す状態を初期状
態、すなわち出力シャフト３４（Ｂ自由度３５₁，３５
₂）の最大傾斜時に、図３に示すような第１及び第２の
リンク部材４１，４４が直線状態となる初期状態とした
ときには、出力シャフト３４の傾斜角度は０と２π間で
推移する。図２でいえば−α又は＋αの何れかを０にシ
フトした状態と同じになる（一般的にはそのシフト量は
自由に設定できる）。

【００３７】従って、出力シャフト３４（第２のリンク
部材４４）を初期状態から片側（一方向）のみの大きな
範囲で往復運動させることができ、指関節等に適用する
ことでモータトルクを有効に働かせることができるもの
である（後述する）。

【００３８】このように片側のみに連動する場合の初期
状態でＤ自由度３９が（π／４）≦α＜（π２）で設定
されると、入力シャフト３８の回転角θが０〜πの回転
に応動して出力シャフト３４の傾斜角φが０〜２αとは
ならず最大傾斜角は常にπ／２となる。これはＢ自由度
３５₁，３５₂がＺ軸（Ｃ自由度３７）に一致して重な
る事態を生じると、出力シャフト３４がＣ自由度３７と
同軸になると入力シャフト３８の回転がジンバル３６を
Ｚ軸回りで回転させるだけとなり出力シャフト３４の傾
斜に何ら影響を及ぼさないという特異点となるからであ
る。

【００３９】そこで、出力シャフト３４（Ｂ自由度３５
₁，３５₂）が特異点に存在させない（Ｚ軸と不一致）
状態とするために、図示しないが、図１（Ａ）の状態か
らＢ自由度３５₁，３５₂を連結する出力シャフト３４
をＸ軸方向（ＸＹ平面上）で斜交させるように配置させ
るものである。これにより、Ｄ自由度３９の角度を０＜
α＜（π／２）に設定範囲で入力シャフト３８の回転角
θが０〜π〜２πの連続回転で出力シャフト３４の傾斜
角φがＺ軸に重ならずに±α間又は０から２αで往復運
動されるものである。

【００４０】すなわち、出力シャフト３４の傾斜角φが
π／２となったときでもＢ自由度３５₁，３５₂とＣ自
由度３７が重ならずに、上述のように、該出力シャフト
３４の最大傾斜角を大きくとることができるものであ
る。

【００４１】続いて、図４に、図１の１自由度の関節機
構を連結した適用例の説明図を示す。図４（Ａ）は本発
明の関節機構３１を用いて指機構５１を構成したもの
で、慣性系Ｌ２に対して第１〜第４のリンク部材５２₁
〜５２₄が各関節部５３₁〜５３₃で連結され、該各関
節部５３₁〜５３₃に上記関節機構３１がそれぞれ使用
される。そして、第１〜第３のリンク部材５２₁〜５２
₃内に各関節機構３１を回転駆動するモータ４３₁〜４
３₃が内蔵される。

【００４２】従って、第１のリンク部材５２₁が第２の
リンク部材５２₂に対してモータ４３₁を駆動して関節
部５３₁の関節機構３１の出力シャフト３４（第２のリ
ンク部材５２₂と連結固定）を片側のみで傾斜させるこ
とで１自由度の往復運動をさせる。同様に、第２のリン
ク部材５２₂がモータ４３₂を駆動して第３のリンク部
材５２₃を１自由度で往復運動させ、第３のリンク部材
５２₃がモータ４３₃を駆動して第４のリンク部材５２
₄を１自由度で往復運動をさせるものである。

【００４３】そこで、図４（Ｂ）に示すように、図４
（Ａ）に示す３個の指機構４１を慣性系Ｌ２としてのロ
ボットアーム５４の先端に求心自由度で設けてハンド機
構５５を備えるロボット５６を構成することができる。
これにより、モータ４３₁〜４３₃を各関節部５３₁〜
５３₃間の各第１〜第３のリンク部材５２₁〜５２₄に
配置可能となって、必要最小限数のモータ数で求心自由
度を有する関節における突起部分が小さな指機構５１の
ハンド機構５５を実現することができるものである。

【００４４】〔第２の実施の形態〕次に、図５に、本発
明の第２の実施の形態の構成例を示す。図５は、基本構
成的な２組の上記関節機構３１を用いて２自由度の関節
機構６１を構成したものである。なお、図３（Ａ）に示
す構成部分を基準にして説明する。

【００４５】図５において、第１のリンク部材４１は、
図３（Ａ）と同様に、各支持部４２ａ，４２ｂの先端に
Ａ自由度３２₁，３２₂が剛に連結され、第２のリンク
部材４４の各支持部４５ａ，４５ｂの先端にＢ自由度３
５₁，３５₂が剛に連結される。また、第１のリンク部
材４１にモータ４３₁が内蔵され、その回転軸にＣ自由
度３７で回転自在な入力シャフト３８が連結される。そ
して、入力シャフト３８のＺ軸と所定角度（α）のＤ自
由度３９が、Ｂ自由度３５₁，３５₂間で連結されたジ
ンバル３６に連結されたものである。

【００４６】一方、第２のリンク部材４４にモータ４３
₂が内蔵されており、その回転軸にＺ軸方向のＣ自由度
３７ａで回転自在な入力シャフト３８ａが連結される。
また、上記Ａ自由度３２₁，３２₂間にジンバル３６ａ
が固定シャフト３３とオフセットされて連結されてお
り、該ジンバル３６ａの所定位置に入力シャフト３８ａ
でＺ軸と所定角度（上記Ｄ自由度３９のＺ軸の角度と同
じ）のＤ自由度３９ａが連結される。この場合Ｄ自由度
３９ａは一方のＤ自由度３９と同様に原点Ｏに向ってお
り、各Ｄ自由度３９，３９ａ間には例えばπ／２の位相
差が設けられている。

【００４７】すなわち、第１のリンク部材４１側のＸ軸
上の固定シャフト３３が第２のリンク部材４４側のＹ軸
に相当する出力シャフト３４ａとなって共用され、第１
のリンク部材４１側のＹ軸上の出力シャフト３４が第２
のリンク部材４４側のＸ軸に相当する固定シャフト３３
ａとなって共用されるものである。これにより、原点Ｏ
を中心とした２自由度を操作でき、各モータ４３₁，４
３₂の回転軸の成す角を少ないモータ数で操作容易かつ
高位置精度で円錐可動範囲内において制御することを実
現することができるものである。

【００４８】ここで、図６に、図５の２自由度軸傾斜可
動域の説明図を示す。例えば、図５の第１のリンク部材
４１を慣性系Ｌ３に固定し、２自由度の関節機構６１を
介して第２リンク部材４４が連結された状態で、モータ
４３₁，４３₂を回転駆動することで、第２のリンク部
材４４を円錐可動域６２で制御することができるもので
ある。

【００４９】続いて、図７に、２自由度傾斜機構の適用
例のロボットの概念図を示す。図７において、ロボット
７１は、慣性系Ｌ４に対して固定された第１のリンク部
材７２₁より各関節部７３₁〜７３₇を介して第２〜第
８のリンク部材７２₂〜７２ ₈を連結したアーム機構７
４により構成したものである。

【００５０】各関節部７３₁〜７３₇には、上記２自由
度の関節機構６１が使用されるもので、第１及び第８の
リンク部材７２₁，７２₈にはそれぞれ１個のモータが
内蔵され、他の第２〜第７のリンク部材７２₂〜７２₇
にはそれぞれ２個のモータが内蔵されて、それぞれ２自
由度の動作を行わせることで、アーム機構７４を備えて
全体として多自由度のロボット７１を操作容易かつ高精
度で実現することができるものである。

【００５１】〔第３の実施の形態〕図８は本発明の第３
の実施の形態の要部構成を示す分解斜視図であり、組立
ロボットや作業ロボット等に採用される多関節アーム機
構の関節部分を示している。

【００５２】同図において、１０１は第１のアーム（リ
ンク）であり、１０２は第２のアーム（リンク）であ
る。第２のアーム１０２は略八角形状の取付部１０３を
一体的に有している。この取付部１０３には第１の軸Ｘ
１方向に配置された一対の貫通穴１０４が形成されてい
るとともに、第２の軸Ｘ２方向に配置された一対の貫通
穴１０５が形成されている。この第１の軸Ｘ１と第２の
軸Ｘ２は、屈曲点（原点）Ｏにて互いに直交している。

【００５３】第１のアーム１０１は一対の突出した支持
部１０６を一体的に有している。第１のアーム１０１
は、この支持部１０６の先端が第２のアーム１０２の取
付部１０３の貫通穴１０４にピン部材１０７を介して取
り付けられることにより、第２のアーム１０２に第１の
軸Ｘ１を回転中心として回転自在に支持されている。

【００５４】１０８は概略Ｕ字状に形成されたジンバル
であり、ジンバル１０８は、その両端部が第２のアーム
１０２の取付部１０３の貫通穴１０５にピン部材１０９
を介して取り付けられることにより、第２のアーム１０
２に第２の軸Ｘ２を回転中心として回転自在に支持され
ている。

【００５５】第１のアーム１０１の内部には、駆動モー
タ１１０が取り付けられている。駆動モータ１１０の出
力シャフトの軸心は、第１の軸Ｘ１に対して屈曲点Ｏに
て直交する第３の軸Ｘ３に一致している。駆動モータ１
１０の出力シャフトには、動力伝達部材１１１が一体的
に取り付けられている。動力伝達部材１１１は、駆動モ
ータ１１０により第３の軸Ｘ３を回転中心として回転駆
動される。

【００５６】ジンバル１０８は、第２の軸Ｘ２から離間
した位置（中央部分）に第１の連結部を有している。動
力伝達部材１１１は、第３の軸Ｘ３から離間した位置
（先端部分）に第２の連結部を有している。ジンバル１
０８と動力伝達部材１１１は、第２の軸Ｘ２に対して屈
曲点Ｏにて直交するとともに第３の軸Ｘ３に対して所定
の角度αをなす第４の軸Ｘ４を回転中心として、互いに
回転自在となるように、該第１の連結部及び該第２の連
結部にてピン部材１１２により連結されている。第３の
軸Ｘ３と第４の軸Ｘ４とのなす角度αはπ／２よりも小
さい角度に設定されている。尚、軸Ｘ２と軸Ｘ４のなす
角度は初期状態の角度を決定するための角度であって直
交する必要はない。但し、軸Ｘ２と軸Ｘ４のなす角度
は、角度αよりも大きい角度に設定されている。

【００５７】このような構成により、駆動モータ１１０
による連続回転運動は、動力伝達部材１１１及びジンバ
ル１０８の作用により、第１のアーム１０１の第２のア
ーム１０２に対する屈曲（スイング）運動又は第２のア
ーム１０２の第１のアーム１０１に対する屈曲運動に変
換される。例えば、第２のアーム１０２を固定して考え
ると、図９に示されているように、駆動モータ１１０に
よる回転運動ａが第１のアーム１０１の第２のアーム１
０２に対する屈曲運動ｂに変換される。

【００５８】上述した第３の実施の形態によると、動力
伝達部材１１１及びジンバル１０８等により構成された
関節機構を採用したから、以下のような利益を得ること
ができる。即ち、駆動モータ１１０はアーム（この実施
の形態では第１のアーム１０１）の内部に収容すること
ができ、従来技術のように駆動モータがアームの外部に
突出するものと比較して、機械的干渉を起こし難くな
る。アームの屈曲運動に伴い、駆動モータ１１０に対す
る電源線（コード）等の配線に捩じれを生じることが無
い。歯車を使用する必要がないから、高い精度で位置決
めすることができる。

【００５９】〔第４の実施の形態〕図１０は本発明の第
４の実施の形態の要部構成を示す分解斜視図であり、図
１１は同じく斜視図である。この第４の実施の形態は、
前記第３の実施の形態の改良に係るものである。よっ
て、前記第３の実施の形態と同一の構成部分には同一の
番号を付し、改良点のみについて説明する。

【００６０】前記第３の実施の形態においては、第１の
アーム１０１の第２のアーム１０２に対する回転中心軸
としての第１の軸Ｘ１と、ジンバル１０８の第２のアー
ム１０２に対する回転中心軸としての第２の軸Ｘ２を、
屈曲点Ｏにて直交、即ち第１の軸Ｘ１と第２の軸Ｘ２の
なす角度βをπ／２に設定している。これに対して、こ
の第４の実施の形態では、第１の軸Ｘ１と第２の軸Ｘ２
を、屈曲点Ｏにて斜交させている。第１の軸Ｘ１と第２
の軸Ｘ２とのなす角度βは、π／４に設定している。第
１の軸Ｘ１と第２の軸Ｘ２とのなす角度βは、０＜β＜
π／２の範囲でπ／４以外の角度に設定できる。

【００６１】前記第３の実施の形態によると、各構成部
材の配置や軸支持位置等の関係から構成部品が互いに干
渉を起こし易いため、ジンバル１０８等の構成部品の寸
法的制約が多く、関節機構の小型化の要請に応じるため
には、ジンバル１０８等の肉厚を薄くして機械的干渉を
回避せざるを得ない。

【００６２】即ち、アームの傾斜動作範囲を大きくする
ためには、第３の軸Ｘ３と第４の軸Ｘ４とのなす角度α
を０＜α＜π／２の範囲でなるべく大きくする必要があ
るが、該角度αを大きくすると、第４の軸Ｘ４が第１の
軸Ｘ１に接近することになり、ジンバル１０８等の肉厚
を薄くする必要がある。

【００６３】この第４の実施の形態では、第１のアーム
１０１の第２のアーム１０２に対する回転中心軸として
の第１の軸Ｘ１と、ジンバル１０８の第２のアーム１０
２に対する回転中心軸としての第２の軸Ｘ２を、屈曲点
Ｏにて斜交させたので、第３の軸Ｘ３と第４の軸Ｘ４と
のなす角度αを大きく設定した場合であっても、第４の
軸Ｘ４と第１の軸Ｘ１とがそれ程近接することがないか
ら、ジンバル１０８等の肉厚を厚く設定することがで
き、関節機構を大型化することなく強度を向上すること
ができる。

【００６４】図１２は駆動モータによる動力伝達部材の
回転角度（入力回転角）とアームの傾斜角度（出力傾斜
角）との関係を示す図である。図１２において、第１の
軸Ｘ１と第２の軸Ｘ２とのなす角度βを、前記第３の実
施の形態のようにπ／２に設定した場合の関係は実線で
示され、この第４の実施の形態のようにπ／４に設定し
た場合の関係は点線で示されている。

【００６５】減速比を、〔入力回転角〕÷〔出力傾斜
角〕で定義し、最大傾斜角（屈曲角）を６０度として、
この第４の実施の形態（β＝π／４）の場合の減速比の
最小値と、前記第３の実施の形態（β＝π／２）の場合
の減速比の最小値を比較すると、この第４の実施の形態
では０．８３であり、前記第３の実施の形態では０．５
８であり、この第４の実施の形態の方が減速比の最小値
が大きい。従って、この減速比が最小となる部分を適宜
に使用することにより、この第４の実施の形態の方が前
記第３の実施の形態よりも、駆動モータ１１０の出力シ
ャフトの軸心の第３の軸Ｘ３に対する誤差（位置ズレ）
や該出力シャフトの捩じり変形による出力傾斜角に対す
る影響を少なくでき、位置決めの制御を容易化すること
ができる。

【００６６】また、図１２から明らかなように、駆動モ
ータ１１０の出力シャフトの入力回転角度によって、同
じ出力傾斜角度に対して、異なる減速比を実現すること
ができる。例えば、出力傾斜角が３２度である点ａ及び
点ｂを比較すると、点ａの方が減速比が大きく、点ｂの
方が減速比が小さい。

【００６７】従って、ロボットの関節機構に応用した場
合に、同じ姿勢（同じ傾斜角度）で高速に動作するモー
ドと、大きな推力を発生できるモードを、駆動モータ１
１０の出力シャフトの入力回転角度によって選択できる
ことになる。

【００６８】例えば、工業用ロボットで高速性を要求さ
れる作業を行う場合には減速比の小さい範囲（点ｂの近
傍）に駆動モータ１１０の出力シャフトの入力回転角度
を設定しておき、高推力を要求される作業を行う場合に
は減速比の大きい範囲（点ａの近傍）に駆動モータ１１
０の出力シャフトの入力回転角度を設定しておくことに
より、１種類のロボットで異なる性質の作業を行うこと
ができ、ロボットの作業範囲を拡大することができる。〔第５の実施の形態〕前記第３及び第４の実施の形態
は、１自由度を有する関節機構を採用したロボットにつ
いて説明しているが、同様な原理に基づく２自由度の関
節機構を採用することができる。この場合の構成を図１
３を参照して説明する。

【００６９】図１３はロボットアームの一部である第１
のアームと第２のアームとを連結する２自由度の関節機
構を示している。第１のアーム２０１とこれに連結すべ
き第２のアーム２０２の間にはアーム連結部材２０３が
配置されている。このアーム連結部材２０３には、第１
のアーム２０１が第１の軸Ｘ１を回転中心として回転自
在に支持されているとともに、第２のアーム２０２が第
２の軸Ｘ２を回転中心として回転自在に支持されてい
る。第２の軸Ｘ２は第１の軸Ｘ１に対して屈曲点Ｏにて
直交している。

【００７０】アーム連結部材２０３には、第１のジンバ
ル２０４が第１の軸Ｘ１に対して屈曲点Ｏにて交差する
第３の軸Ｘ３を回転中心として回転自在に支持されてい
る。第１の軸Ｘ１と第３の軸Ｘ３とのなす角度β１は、
π／４に設定している。第１の軸Ｘ１と第３の軸Ｘ３と
のなす角度β１は、０＜β１＜π／２の範囲でπ／４以
外の角度に設定できる。

【００７１】第１の軸Ｘ１と第３の軸Ｘ３とのなす角度
β１はπ／２に設定することもでき、角度β１をπ／２
とした場合には、第３の軸Ｘ３は第２の軸Ｘ２に一致す
ることになる。第１のジンバル２０４は、第３の軸Ｘ３
から離間した位置（中央部分）に第１の連結部を有して
いる。

【００７２】アーム連結部材２０３には、第２のジンバ
ル２０５が第２の軸Ｘ２に対して屈曲点Ｏにて交差する
第４の軸Ｘ４を回転中心として回転自在に支持されてい
る。第２の軸Ｘ２と第４の軸Ｘ４とのなす角度β２は、
π／４に設定している。第２の軸Ｘ２と第４の軸Ｘ４と
のなす角度β２は、０＜β２＜π／２の範囲でπ／４以
外の角度に設定できる。第２の軸Ｘ２と第４の軸Ｘ４と
のなす角度β２はπ／２に設定することもでき、角度β
２をπ／２とした場合には、第４の軸Ｘ４は第１の軸Ｘ
１に一致することになる。

【００７３】第３の軸Ｘ３と第４の軸Ｘ４は屈曲点Ｏに
て直交している。第２のジンバル２０５は、第４の軸Ｘ
４から離間した位置（中央部分）に第２の連結部を有し
ている。

【００７４】第１のアーム２０１には、第１の動力伝達
部材２０６が第１の軸Ｘ１に対して屈曲点Ｏにて直交す
る第５の軸Ｘ５を回転中心として、回転自在に支持され
ている。第１の動力伝達部材２０６は、第５の軸Ｘ５か
ら離間した位置（先端部分）に第３の連結部を有してい
る。第１の動力伝達部材２０６は、第３の軸Ｘ３に屈曲
点Ｏにて直交するとともに、第５の軸Ｘ５に対して屈曲
点Ｏにて所定の角度で交差する第６の軸を回転中心とし
て、該第３の連結部が該第１のジンバル２０４に該第１
の連結部にて回転自在に連結されている。

【００７５】第２のアーム２０２には、第２の動力伝達
部材２０７が第２の軸Ｘ２に対して屈曲点Ｏにて直交す
る第７の軸Ｘ７を回転中心として、第２のアーム２０２
に回転自在に支持されている。第２の動力伝達部材２０
７は、第７の軸Ｘ７から離間した位置（先端部分）に第
４の連結部を有している。第２の動力伝達部材２０７
は、第４の軸Ｘ４に屈曲点Ｏにて直交するとともに、第
７の軸Ｘ７に対して屈曲点Ｏにて所定の角度で交差する
第８の軸を回転中心として、該第４の連結部が該第２の
ジンバル２０５に該第２の連結部にて回転自在に連結さ
れている。

【００７６】図示は省略しているが、第１のアーム２０
１には第１の動力伝達部材２０６を第５の軸Ｘ５を回転
中心として回転駆動する第１の駆動モータが取り付けら
れ、第２のアーム２０２には第２の動力伝達部材２０７
を第７の軸Ｘ７を回転中心として回転駆動する第２の駆
動モータが取り付けられている。

【００７７】上述した第５の実施の形態によると、以下
のような利益を得ることができる。即ち、第１の駆動モ
ータは第５の軸Ｘ５上に位置させた状態で第１のアーム
２０１に取り付けることができ、第２の駆動モータは第
７の軸Ｘ７上に位置させた状態で第２のアーム２０２に
取り付けることができ、従来技術のように、駆動モータ
がアームの外部に突出しないようにできるから、ロボッ
トアームが機械的干渉を起こし難くなる。アームの屈曲
運動に伴い、駆動モータに対する電源線（コード）等の
配線に捩じれを生じることが無い。歯車を使用する必要
がないから、高い精度で位置決めすることができる。

【００７８】また、第１の軸Ｘ１と第３の軸Ｘ３及び第
２の軸Ｘ２と第４の軸Ｘ４を斜交させた場合には、第１
の軸Ｘ１と第３の軸Ｘ３及び第２の軸Ｘ２と第４の軸Ｘ
４を直交させた場合と比較して、各構成部材の機械的干
渉が少なくなり、関節機構を大型化することなく強度を
向上することができる。

【００７９】さらに、第１の軸Ｘ１と第３の軸Ｘ３及び
第２の軸Ｘ２と第４の軸Ｘ４を斜交させた場合には、第
１の軸Ｘ１と第３の軸Ｘ３及び第２の軸Ｘ２と第４の軸
Ｘ４を直交させた場合と比較して、同じ姿勢（同じ傾斜
角度）で高速に動作するモードと、大きな推力を発生で
きるモードを、第１の駆動モータによる第１の動力伝達
部材２０６の入力回転角度及び／又は第２の駆動モータ
による第２の動力伝達部材２０７の入力回転角度によっ
て選択でき、１種類のロボットで異なる性質の作業を行
うことができ、ロボットの作業範囲を拡大することがで
きる。

【００８０】なお、前記第５の実施の形態においては、
第１の軸Ｘ１と第２の軸Ｘ２を直交させ、第３の軸Ｘ３
と第４の軸Ｘ４を直交させているが、これは必須ではな
く、斜交させることもできる。

【００８１】本発明は、その精神又は主要な特徴から逸
脱することなく、他のいろいろな形で実施することがで
きる。そのため、前述の実施の形態は、あらゆる点で単
なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発
明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであっ
て、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特
許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本
発明の範囲内のものである。

【００８２】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
第１の回転自由度を有する第１の回転体に第２の回転体
の第２の回転自由度が連結され、第２の回転自由度に連
結された入力伝達体に、第３の回転体の第３の回転自由
度の入力を、第３の軸系と所定角度の第４の回転自由度
より伝達することで第２の回転体を第１の軸系回りで回
動させることにより、例えば、第１及び第３の回転体を
備える第１の接続部材を基台として第２の回転体に連結
される第２の接続部材を単一の入力で１自由度の方向に
回動させることが可能となることから、簡易構造で操作
が容易であり、位置精度を向上させることができる。

【００８３】請求項２の発明によれば、２組の第２及び
第３の回転体を用いて互いの第２の回転体を他の組の第
１の回転体と共用すると共に、それぞれの第４の回転自
由度の位相を異にして配置することにより、簡易構成か
つ操作容易に２自由度の動作を行わせることが可能とな
り、位置精度を向上させることができる。

【００８４】請求項３の発明によれば、第２の回転自由
度に対する入力伝達体の連結角度及び第４の回転自由度
の第３の軸系に対する配置角度で第２の回転自由度の傾
斜可動範囲を調整することにより、特に第２の回転自由
度の傾斜方向が片側のみの場合に、入力駆動を行う駆動
手段の駆動力の効率化を図ることができる。

【００８５】請求項４の発明によれば、第１の回転自由
度と第２の回転自由度とを斜交配置することにより、第
２の回転自由度が第３の軸系に重なって傾斜可動不能と
なることが回避され、可動範囲の拡大を図ることができ
る。

【００８６】請求項５の発明によれば、第１の回転体に
第１の接続部材を取り付け、第２の回転体に第２の接続
部材を取り付けて、第２の回転体の最大傾斜時を初期状
態とすることにより、第２の回転体を初期状態位置より
一方向側のみに往復回動させることとなり、一方向のみ
の大きな範囲で操作させることができる。

【００８７】請求項６又は７の発明によれば、上記軸傾
斜機構を所定数のリンク部材間の関節部に用い、適宜指
機構として所定数備えて求心自由度としたハンド機構を
構成させ、又は適宜アーム機構を構成させることによ
り、小型かつ操作容易で高位置精度のロボットを実現さ
せるこができる。

【００８８】請求項８〜１８の発明によれば、以下のよ
うな効果がある。即ち、アームの屈曲運動に伴う機械的
干渉や配線等の捩じれが少なくなり、動作に対する制約
を少なくすることができる。また、構成が簡略であると
ともに、高い精度で位置決めすることができる。さら
に、関節機構を大型化することなく強度の向上を図るこ
とができるとともに、単一の関節機構で異なる性質の作
業を行うことができ、ロボットの作業（適用）範囲を拡
大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構成図である。

【図２】入力シャフト回転対出力シャフト傾斜角の関係
のグラフである。

【図３】図１の関節機構のリンク結合における動作説明
図である。

【図４】図１の１自由度関節機構を連結した適用例の説
明図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の構成図である。

【図６】図５の２自由度軸傾斜可動域の説明図である。

【図７】２自由度関節機構の適用例のロボットの概念図
である。

【図８】本発明の第３の実施の形態の構成を示す分解斜
視図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態の動作を示す斜視図
である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態の構成を示す分解
斜視図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態の構成を示す斜視
図である。

【図１２】本発明の第４の実施の形態の入力回転角と出
力傾斜角との関係を示すグラフである。

【図１３】本発明の第５の実施の形態の構成を示す斜視
図である。

【図１４】従来のロボットの関節機構の説明図である。

【符号の説明】

３１，６１関節機構３２₁，３２₂ Ａ自由度３３，３３ａ固定シャフト３４，３４ａ出力シャフト３５₁，３５₂ Ｂ自由度３６，３６ａジンバル３７，３７ａＣ自由度３８，３８ａ入力シャフト３９，３９ａＤ自由度４１第１のリンク部材４２ａ，４２ｂ，４５ａ，４５ｂ支持部４４第２のリンク部材５１指機構５２₁〜５２₄，７２₁〜７２₈ リンク部材５３₁〜５３₃，７３₁〜７３₇ 関節部５４ロボットアーム５５ハンド機構５６，７１ロボット６２円錐可動域１０１第１のアーム１０２第２のアーム１０３取付部１０８ジンバル１１０駆動モータ１１１動力伝達部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１〜第３の軸系の空間に配置される関
節機構において、前記第１の軸系で回転する所定数の第１の回転自由度を
有する第１の回転体と、該第１の回転体に固定点で連結されて該第１の軸系周り
で回動される所定数の第２の回転自由度を有し、該第２
の回転自由度の少なくとも軸上とオフセットされて該第
２の回転自由度に連結される入力伝達体を有する第２の
回転体と、前記第３の軸系で回転する第３の回転自由度を有し、該
第３の回転自由度より、該第３の軸系と所定角度であ
り、かつ前記固定点に向って連結される第４の回転自由
度を有する第３の回転体と、を備え、該第３の回転体の該第３の回転自由度からの入力で該第
４の回転自由度及び前記入力伝達体を介して前記第２の
回転体を前記第１の軸系回りで回動させることを特徴と
する関節機構。
【請求項２】請求項１において、２組の前記第２及び
第３の回転体を備えるものであって、一方組の該第２の
回転体を他方組の前記第１の回転体として共用し、他方
組の該第２の回転体を一方組の前記第１の回転体として
共用して前記固定点で該２組の第２の回転体を固定する
と共に、該２組の第２の回転体のそれぞれの前記入力伝
達体に連結される該２組の第３の回転体のそれぞれの前
記第４の回転自由度の配置位置の位相を異ならせること
を特徴とする関節機構。
【請求項３】請求項１又は２記載の第３の回転体の第
４の回転自由度における前記第３の軸系に対する角度及
び前記第２の回転自由度に対する前記入力伝達体の連結
角度に応じて前記第２の回転体の第２の回転自由度の傾
斜可動範囲に応じて調整されてなることを特徴とする関
節機構。
【請求項４】請求項１乃至３の何れか一項において、
回動される前記第２の回転体の第２の回転自由度の位置
が前記第３の軸系上に不一致とすべく前記第１の回転体
の第１の回転自由度と該第２の回転自由度とを斜交させ
て配置してなることを特徴とする関節機構。
【請求項５】請求項１〜４の何れか一項において、前
記第１の回転体が第１の接続部材に取り付けられ、前記
第２の回転体が第２の接続部材に取り付けられたとき
に、該第２の回転体の最大傾斜時に該第１の接続部材と
第２の接続部との連結角度を初期状態として一方向側の
みに往復回動させてなることを特徴とする関節機構。
【請求項６】請求項１〜５の何れか一項に記載の関節
機構を所定数のリンク部材間の関節部に用いて指機構を
構成させ、該指機構を所定数備えて求心自由度としたハ
ンド機構を有することを特徴とするロボット。
【請求項７】請求項１〜５の何れか一項に記載の関節
機構を所定数のリンク部材間の関節部に用いてアーム機
構を有することを特徴とするロボット。
【請求項８】第１のアーム部材と、該第１のアーム部材に第１の軸を回転中心として回転自
在に支持された第２のアーム部材と、該第１の軸に対して屈曲点にて交差する第２の軸を回転
中心として、該第２のアーム部材に回転自在に支持さ
れ、該第２の軸から離間した位置に第１の連結部を有す
るジンバル部材と、該第１の軸に対して該屈曲点にて直交する第３の軸を回
転中心として、該第１のアーム部材に回転自在に支持さ
れ、該第３の軸から離間した位置に第２の連結部を有
し、該第２の軸に対して該屈曲点にて交差するとともに
該第３の軸に対して斜交する第４の軸を回転中心とし
て、該第２の連結部が該ジンバル部材に該第１の連結部
にて回転自在に連結された動力伝達部材とを備えた関節
機構。
【請求項９】請求項８に記載の関節機構において、前
記動力伝達部材を前記第３の軸を回転中心として回転駆
動する、前記第１のアーム部材に取り付けられた駆動手
段をさらに備えた関節機構。
【請求項１０】請求項９に記載の関節機構において、前記第１の軸と前記第２の軸は直交している関節機構。
【請求項１１】請求項９に記載の関節機構において、前記第１の軸と前記第２の軸の交差角度をπ／４に設定
した関節機構。
【請求項１２】第１のアーム部材と、該第１のアーム部材に第１の軸を回転中心として回転自
在に支持された第２のアーム部材と、該第１の軸に対して屈曲点にて交差する第２の軸を回転
中心として、該第２のアーム部材に回転自在に支持さ
れ、該第２の軸から離間した位置に第１の連結部を有す
るジンバル部材と、該第１の軸に対して該屈曲点にて直交する第３の軸を回
転中心として、該第１のアーム部材に回転自在に支持さ
れ、該第３の軸から離間した位置に第２の連結部を有
し、該第２の軸に対して該屈曲点にて交差するとともに
該第３の軸に対して斜交する第４の軸を回転中心とし
て、該第２の連結部が該ジンバル部材に該第１の連結部
にて回転自在に連結された動力伝達部材と、該動力伝達部材を該第３の軸を回転中心として回転駆動
する、該第１のアーム部材に取り付けられた駆動手段と
を備えた関節機構を有するロボット。
【請求項１３】第１のアーム部材と、第２のアーム部材と、該第１のアーム部材に第１の軸を回転中心として回転自
在に支持されるとともに、該第１の軸に対して屈曲点に
て交差する第２の軸を回転中心として、該第２のアーム
部材に回転自在に支持されたアーム連結部材と、該第１の軸に対して該屈曲点にて交差する第３の軸を回
転中心として、該アーム連結部材に回転自在に支持さ
れ、該第３の軸から離間した位置に第１の連結部を有す
る第１のジンバル部材と、該第３の軸に対して該屈曲点にて交差する第４の軸を回
転中心として、該アーム連結部材に回転自在に支持さ
れ、該第４の軸から離間した位置に第２の連結部を有す
る第２のジンバル部材と、該第１の軸に対して該屈曲点にて直交する第５の軸を回
転中心として、該第１のアーム部材に回転自在に支持さ
れ、該第５の軸から離間した位置に第３の連結部を有
し、該第３の軸に対して該屈曲点にて交差するとともに
該第５の軸に対して斜交する第６の軸を回転中心とし
て、該第３の連結部が該第１のジンバル部材に該第１の
連結部にて回転自在に連結された第１の動力伝達部材
と、該第２の軸に対して該屈曲点にて直交する第７の軸を回
転中心として、該第２のアーム部材に回転自在に支持さ
れ、該第７の軸から離間した位置に第４の連結部を有
し、該第４の軸に対して該屈曲点にて交差するとともに
該第７の軸に対して斜交する第８の軸を回転中心とし
て、該第４の連結部が該第２のジンバル部材に該第２の
連結部にて回転自在に連結された第２の動力伝達部材と
を備えた関節機構。
【請求項１４】請求項１３に記載の関節機構におい
て、前記第１の動力伝達部材を前記第５の軸を回転中心とし
て回転駆動する、前記第１のアーム部材に取り付けられ
た第１の駆動手段と、前記第２の動力伝達部材を前記第７の軸を回転中心とし
て回転駆動する、前記第２のアーム部材に取り付けられ
た第２の駆動手段をさらに備えた関節機構。
【請求項１５】請求項１３に記載の関節機構におい
て、前記第１の軸と前記第３の軸は直交し、前記第２の軸と
前記第４の軸は直交している関節機構。
【請求項１６】請求項１５に記載の関節機構におい
て、前記第１の軸と前記第４の軸は一致し、前記第２の軸と
前記第３の軸は一致している関節機構。
【請求項１７】請求項１３に記載の関節機構におい
て、前記第１の軸と前記第３の軸の交差角度をπ／４に設定
し、前記第２の軸と前記第４の軸の交差角度をπ／４に
設定した関節機構。
【請求項１８】第１のアーム部材と、第２のアーム部材と、該第１のアーム部材に第１の軸を回転中心として回転自
在に支持されるとともに、該第１の軸に対して屈曲点に
て交差する第２の軸を回転中心として、該第２のアーム
部材に回転自在に支持されたアーム連結部材と、該第１の軸に対して該屈曲点にて交差する第３の軸を回
転中心として、該アーム連結部材に回転自在に支持さ
れ、該第３の軸から離間した位置に第１の連結部を有す
る第１のジンバル部材と、該第３の軸に対して該屈曲点にて交差する第４の軸を回
転中心として、該アーム連結部材に回転自在に支持さ
れ、該第４の軸から離間した位置に第２の連結部を有す
る第２のジンバル部材と、該第１の軸に対して該屈曲点にて直交する第５の軸を回
転中心として、該第１のアーム部材に回転自在に支持さ
れ、該第５の軸から離間した位置に第３の連結部を有
し、該第３の軸に対して該屈曲点にて交差するとともに
該第５の軸に対して斜交する第６の軸を回転中心とし
て、該第３の連結部が該第１のジンバル部材に該第１の
連結部にて回転自在に連結された第１の動力伝達部材
と、該第２の軸に対して該屈曲点にて直交する第７の軸を回
転中心として、該第２のアーム部材に回転自在に支持さ
れ、該第７の軸から離間した位置に第４の連結部を有
し、該第４の軸に対して該屈曲点にて交差するとともに
該第７の軸に対して斜交する第８の軸を回転中心とし
て、該第４の連結部が該第２のジンバル部材に該第２の
連結部にて回転自在に連結された第２の動力伝達部材
と、該第１の動力伝達部材を該第５の軸を回転中心として回
転駆動する、該第１のアーム部材に取り付けられた第１
の駆動手段と、該第２の動力伝達部材を該第７の軸を回転中心として回
転駆動する、該第２のアーム部材に取り付けられた第２
の駆動手段とを備えた関節機構を有するロボット。