机器人 |
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| 申请号 | CN201310285463.2 | 申请日 | 2013-07-09 | 公开(公告)号 | CN103538080A | 公开(公告)日 | 2014-01-29 |
| 申请人 | 佳能株式会社; | 发明人 | 浅野秀忠; 小上和训; 小河原隆行; 木村明弘; | ||||
| 摘要 | 一种 机器人 ，其包括： 机械臂 ，所述机械臂包括第一 框架 和第二框架，所述第二框架联接到第一框架，从而可围绕关节轴转动；缆索，所述缆索沿着第一框架的侧表面和第二框架的侧表面布置；第一固定构件，所述第一固定构件用于将缆索固定到第一框架的侧表面；第二固定构件，所述第二固定构件用于将缆索固定到第二框架的侧表面；保持构件，所述保持构件用于保持缆索在第一固定构件与第二固定构件之间的部分；和 支撑 机构，所述支撑机构用于管制保持构件沿着关节轴的轴线方向的运动，支撑机构支撑保持构件，以便使保持构件可沿着与关节轴的轴线方向垂直的方向运动以顺应缆索的弯曲运动。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种机器人，所述机器人包括： |
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| 说明书全文 | 机器人技术领域[0001] 本发明涉及一种机器人，所述机器人包括：机械臂，所述机械臂包括第一框架和第二框架，所述第一框架和第二框架彼此联接成可围绕关节轴转动；和缆索，所述缆索在沿着机械臂的侧表面铺设的同时固定到机械臂。 背景技术[0002] 在工业机器人的关节部分中，设有缆索，例如，电力线、信号线和空气管道。随关节部分的转动一起，缆索接收弯曲力和扭转力而变形。此时，缆索可以松弛以反复地碰撞周围装置和在周围装置上滑动，并且因而，缆索会被破坏。尤其，当缆索是空气管道时，缆索会以较小的曲率半径弯曲而使空气压力波动，或者空气会从缆索中所产生的裂纹泄漏到外部。 [0003] 在工业机器人的关节部分中，缆索通常布设成使得缆索可以随关节部分的转动一起扭曲。然而，为了使缆索能够扭曲，必须沿着转动轴线方向三维地设置缆索，这导致关节结构尺寸变大的问题。鉴于此，某些工业机器人具有其中缆索沿着关节部分的外侧铺设的构造，以便使缆索可以弯曲以顺应关节部分的转动。 [0004] 另外，已经提出这样一种装置，即，在所述装置中，在关节部分的两个端部处，即，在第一框架和第二框架的侧表面上，缆索由支架支撑，每个所述支架都由板弹簧形成，由此能够使固定位置位移和倾斜（参见日本专利申请特开No.H10-34588）。该构造防止缆索由于缆索的过度张紧而被破坏，并且防止缆索由于挠曲而接触到周围装置。 [0005] 然而，在日本专利申请特开No.H10-34588中，支架弹性地变形，并且因此，随关节部分的转动一起运动的缆索不会被支架固定，并且整个缆索可以随支架的弹性变形一起运动。当整个缆索如上所述运动时，力会作用在诸如连接器的连接部分上，导致缆索在连接部分处断开。 [0006] 因此，缆索需要被固定在每个框架的侧表面上。然而，当缆索沿着每个框架的侧表面铺设时，缆索可以通过围绕关节轴弯曲运动而弯曲，这会导致缆索沿着关节轴方向挠曲。当缆索如上所述沿着关节轴方向挠曲时，缆索会反复地碰撞周围装置或在周围装置上滑动。 [0007] 为了解决该问题，提供这样一种措施，即，将机器人放置在离周围装置一定距离的位置处以防止缆索接触到周围装置，但是问题在于，增大了布置空间。另外，缆索会与机械臂自身反复地接触，并且因此，不能仅通过将机器人放置在离周围装置一定距离的位置处而防止破坏缆索。 [0009] 然而，需要更多的空间来安装外盖，并且因此，问题在于，机器人尺寸变大。另外，当缆索在外盖内部挠曲时，缆索反复地接触外盖的内壁，并且因此，不能有效地防止破坏缆索。 发明内容[0010] 鉴于此，本发明的目的是提供一种机器人，所述机器人能够管制缆索的挠曲以防止破坏缆索。 [0011] 根据本发明的一个实施例，提供一种机器人，所述机器人包括：机械臂，所述机械臂包括第一框架和第二框架，所述第二框架联接到第一框架，从而可围绕关节轴转动；缆索，所述缆索沿着第一框架的侧表面和第二框架的侧表面布置；第一固定构件，所述第一固定构件用于将缆索固定到第一框架的侧表面；第二固定构件，所述第二固定构件用于将缆索固定到第二框架的侧表面；保持构件，所述保持构件用于保持缆索在第一固定构件与第二固定构件之间的一部分；和支撑机构，所述支撑机构用于管制保持构件沿着关节轴的轴线方向的运动，支撑机构支撑保持构件，以便使保持构件可沿着与关节轴的轴线方向垂直的方向运动以顺应缆索的弯曲运动。 附图说明[0013] 图1是示出根据本发明的第一实施例的机器人的示意性构造的透视图； [0014] 图2是示出根据本发明的第一实施例的机器人的示意性构造的局部透视图； [0015] 图3A和3B是示出在本发明的第一实施例中的保持构件和支撑机构的示意性构造的解释性视图； [0016] 图4A和4B是示出根据本发明的第一实施例的机器人的示意图； [0017] 图5是示出根据本发明的第一实施例的机器人的示意图； [0018] 图6A和6B是示出根据比较示例的机器人的示意图； [0019] 图7A和7B是示出根据所述比较示例的机器人的示意图； [0020] 图8是示出根据本发明的第一实施例的缆索上的点的轨迹和轨迹的近似圆的解释性视图； [0021] 图9是示出根据本发明的第一实施例的缆索的取向和保持构件的取向的解释性视图； [0022] 图10是根据本发明的第二实施例的机器人的保持构件和支撑机构的透视图； [0023] 图11A和11B是示出根据本发明的第三实施例的机器人的示意图； [0024] 图12是示出根据本发明的第四实施例的机器人的示意图； [0025] 图13是沿着图12的线13-13得到的机器人的局部剖视图； [0026] 图14是当机械臂的第二框架运动以相对于第一框架转动时的示意图； [0027] 图15是示出根据本发明的第五实施例的机器人的示意图； [0028] 图16A和16B是示出根据本发明的第六实施例的机器人的主部件的解释性视图；和 [0029] 图17是示出根据本发明的第七实施例的机器人的主部件的剖视图。 具体实施方式[0030] 现在，参照附图详细地说明本发明的实施例。 [0031] （第一实施例） [0032] 图1是示出根据本发明的第一实施例的机器人的示意性构造的透视图。注意到，在图1中，图纸的右前方向被称为X方向，图纸的左前方向被称为Z方向，并且图纸的向上方向被称为Y方向。另外，图2是示出根据本发明的第一实施例的机器人的示意性构造的局部透视图。图1中所示的机器人100是工业机器人，并且包括6轴机械臂101、设置在机械臂101的远侧端部上的末端执行器（例如，机械手）88和沿着机械臂101的外侧表面铺设的缆索102。 [0033] 机械臂101包括：框架111，其用作由纵向构件形成的第一框架（第一连杆）；和框架112，其用作由纵向构件形成的第二框架（第二连杆）。框架111的远侧端部和框架112的近侧端部在关节轴（关节的轴）113处彼此联接。借此，框架112可以相对于框架111围绕关节轴113转动。框架112通过设置在框架112内的马达（未示出）相对于框架111围绕关节轴113执行在±90°的范围内的转动动作。 [0034] 机械臂101还包括基座81，所述基座81固定到底板表面F并且用作用于支撑框架111的近侧端部的基座部件。在基座81的内部，设置有马达（未示出）以导致框架111围绕关节轴54执行在±180°的范围内的转动运动。 [0035] 机械臂101还包括：框架84，所述框架84联接到框架112，从而可围绕关节轴56转动；和框架85，所述框架85联接到框架84，从而可围绕关节轴57转动。机械臂101还包括：框架86，所述框架86联接到框架85，从而可围绕关节轴58转动；和框架87，所述框架87联接到框架86，从而可围绕关节轴59转动。 [0036] 框架84通过设置在框架112内的马达（未示出）围绕关节轴56执行在±90°的范围内的转动动作。框架85通过设置在框架84内的马达（未示出）围绕关节轴57执行在±180°的范围内的转动动作。框架86通过设置在框架85内的马达（未示出）围绕关节轴58执行在±90°的范围内的转动动作。框架87通过设置在框架86内的马达（未示出）围绕关节轴59执行在±180°的范围内的转动动作。末端执行器88安装到框架87并且被设置在末端执行器88内的马达（未示出）驱动以能够抓紧或释放物体（未示出）。 [0037] 机械臂101构造成使得框架111、112、84、85、86和87均执行转动动作或旋转动作，并且因此，与其中执行直线动作的构造比较，可以减小由机械臂101所占据的空间。另外，框架111、112、84、85、86和87可以独立地执行动作，并且因此，机械臂101的远侧端部可以获取具有六个自由度的姿态。 [0038] 用于驱动框架111、框架112、框架84、框架85、框架86、框架87和末端执行器88的相应的马达经由缆索供给动力和控制信号。缆索从设置在机械臂101之外的控制装置（未示出）连接到基座81，并且缆索穿过每个框架以连接到每个马达。例如，当缆索102连接到设置在框架112内的马达时，与基座81连接的缆索102经过框架111内部而通向外部。通向外部的缆索102沿着框架111的侧表面朝向框架112布设。然后，缆索102进入框架 112内部以连接到设置在框架112内的马达（未示出）。 [0039] 如图2中所示，框架111具有侧表面111a，并且框架112具有侧表面112a。侧表面111a和侧表面112a彼此齐平。侧表面111a是在框架111的外侧上的表面，并且侧表面112a是在框架112的外侧上的表面。侧表面111a是其法线与关节轴113的轴线平行的表面，并且侧表面112a是其法线与关节轴113的轴线平行的表面。换言之，侧表面111A和 112a是与关节轴113垂直的表面。 [0040] 注意到，侧表面111a和侧表面112a可以不齐平，而是彼此偏移，并且侧表面111A和112a可以是不与关节轴113垂直的表面，而是从垂直状态偏移的表面。 [0041] 缆索102沿着侧表面111a和侧表面112a布置，从而沿着纵向方向延伸。缆索102是电力线、信号线、空气管道或它们的组合，并且缆索102的两个端部经由诸如连接器的连接部分连接到控制装置、马达等（未示出）。 [0042] 在第一实施例中，机器人100包括用于保持缆索102的保持构件117和用于支撑保持构件117的支撑机构118。支撑机构118管制保持构件117沿着关节轴113的轴线方向（Z方向）的运动。另外，支撑机构118支撑保持构件117，使得保持构件117可沿着与关节轴113的轴线方向垂直的方向（X方向和Y方向）运动以顺应缆索102的弯曲运动。 [0043] 面板131可去除地安装到框架111的侧表面111a上，并且支撑机构118通过面板131的中介作用固定到侧表面111a。在第一实施例中，支撑机构118安装到面板131。用作第一固定构件的固定构件114和支撑机构118可去除地安装到面板131上，并且可以依据缆索102的直径和刚度容易地改变固定构件114和支撑机构118。 [0044] 缆索102由用作第一固定构件的固定构件114通过面板131的中介作用固定到框架111的侧表面111a，并且由用作第二固定构件的固定构件115固定到框架112的侧表面112a。具体地，缆索102的一部分被夹持在固定构件114与框架111的侧表面111a（面板 131）之间以被固定到侧表面111a。另外，缆索102的另一部分被夹持在固定构件115与框架112的侧表面112a之间以被固定到侧表面112a。在第一实施例中，缆索102由固定构件114和115固定到机械臂101，以便防止整个缆索102由于机械臂101的弯曲运动（框架 112相对于框架111的转动运动）而运动。因此，可以防止张力作用于在缆索102与控制装置、马达或类似物之间的连接部分上，并且可以防止缆索102在连接部分处与控制装置、马达或类似物断开。 [0045] 此时，缆索102被固定成使得当机械臂101呈预定姿态时，缆索102在固定到固定构件114的部分与固定到固定构件115的部分之间的部分是直线的。在第一实施例中，预定姿态指的是基准姿态，在所述基准姿态中框架111的纵向轴线和框架112的纵向轴线变得彼此平行。 [0046] 图3A和3B是示出在本发明的第一实施例中的保持构件和支撑机构的示意性构造的解释性视图。图3A是保持构件和支撑机构的剖视图，并且图3B是保持构件和支撑机构的透视图。 [0047] 支撑机构118包括：转动轴121，所述转动轴121设置成与关节轴113平行；和摇板122，所述摇板122用作摇摆构件，所述摇板122固定到转动轴121以由框架111的侧表面111a支撑，从而可围绕转动轴121的轴线C1摇摆。摇板122在相对于面板131（侧表面111a）的间隔处由转动轴121支撑，从而防止接触到面板131（侧表面111a）。摇板122由刚体形成，并且不会由于缆索102的挠曲力而变形。甚至当摇板122变形时，摇板122也在避免接触到面板131（侧表面111a）的程度上变形。借此，甚至当缆索102弯曲时，摇板122也不与面板131（侧表面111a）接触。 [0048] 保持构件117相对于轴线C1在靠近关节轴113的轴线的位置处借助用作紧固件的螺栓125固定到摇板122。因而，缆索102在固定构件114与固定构件115之间的部分通过被夹持在保持构件117与摇板122之间而被保持。在缆索102靠近关节轴113的部分处产生较大的挠曲力。因此，该部分通过保持构件117保持，由此有效地防止缆索102挠曲。 [0050] 转动轴121通过滚动轴承132A和132b插入，并且转动轴121的一个端部通过铆接而与摇板122成一体。转动轴121的另一端部借助螺栓133和垫圈134固定到滚动轴承132A和132b的内座圈，以便使转动轴121不从滚动轴承132A和132b滑出。 [0052] 在第一实施例中，将滚动轴承132A和132b作为用于转动转动轴121的机构的示例，但是也可以采用滑动轴承。 [0053] 另外，在第一实施例中，摇板122和转动轴121彼此成一体地固定，并且转动轴121相对于侧表面111a（面板131）转动，以便使摇板122围绕轴线C1摆动。然而，本发明不限于此。可以使用固定到侧表面111a（面板131）的固定轴，代替转动轴121。摇板122可以通过轴承的中介作用由固定轴支撑，并且摇板122可以围绕固定轴的轴线摆动。 [0054] 图4A和4B是示出根据本发明的第一实施例的机器人的示意图。图4A是机器人的示意性正视图，并且图4B是机器人的示意性侧视图。缆索102通过在关节轴113附近的保持构件117固定到摇板122。基准姿态指的是其中如图4A和4B中所示，框架111和框架112沿着纵向方向彼此笔直地布置的状态。 [0055] 图5是示出根据本发明的第一实施例的机器人的示意图，并且示出其中机械臂101弯曲的状态，即，其中框架112相对于框架111转动的状态。如图5中所示，摇板122被动地绕转动轴121摆动，从而顺应缆索102的弯曲运动。借此，保持构件117的位置和姿态围绕轴线C1沿着与关节轴113的轴线方向（Z方向）垂直的X方向和Y方向被动地改变。 此时，因为摇板122固定到转动轴121，而且摇板122由刚体形成，所以保持构件117沿着Z方向的运动被管制。 [0056] 如上所述，通过支撑机构118管制保持构件117沿着Z方向的运动，并且因此，沿着Z方向管制由保持构件117所保持的缆索102的挠曲。尤其，在第一实施例中，保持构件117通过将缆索102推压在摇板122的表面上而保持缆索102，并且因此，通过摇板122的表面有效地管制缆索102的挠曲。 [0057] 另外，保持构件117通过支撑机构118支撑，从而可沿着与关节轴113的轴线方向垂直的X方向和Y方向运动以顺应缆索102的弯曲运动。借此，沿着X方向和Y方向不抑制缆索102在固定构件114与固定构件115之间的部分的运动。因此，防止力局部地集中到缆索102上，并且防止破坏缆索102。另外，缆索102不需要用诸如Cableveyor（商标）或波纹管之类的外盖覆盖，并且因此，可以减小用于缆索102的安装空间。因而，机器人100可以减小尺寸。 [0058] 接下来，说明比较示例，在所述比较示例中省略了作为本发明的第一实施例的特征的保持构件117和支撑机构118。图6A、6B、7A和7B是示出根据比较示例的机器人的示意图。图6A和6B示出其中机械臂未弯曲的状态，并且图7A和7B示出其中机械臂在关节处弯曲的状态。图6A是机器人的示意性正视图，并且图6B是机器人的示意性侧视图。图7A是机器人的示意性正视图，并且图7B是机器人的示意性侧视图。 [0059] 与图4A和4B类似，基准姿态指的是其中如图6A和6B中所示，框架111和框架112沿着纵向方向笔直地布置的情况。另外，如图7A和7B中所示，其中框架112相对于框架111转动到关节轴113的可运动范围极限的状态称为极限弯曲，并且此时的姿态称为极限弯曲姿态。 [0060] 在缆索102的两个端部在基准姿态状态中用适当的张力固定成使得缆索102不松弛的情况下，当关节轴113转动时，缆索102弯曲而导致挠曲。此时，如图7B中所示，缆索102相对于由固定构件114和固定构件115分别固定缆索102的高度而挠曲。另外，在缆索102的两个端部在弯曲姿态中用适当的张力固定成使得缆索102不松弛的情况下，当关节轴113转动而返回基准姿态时，缆索102挠曲。 [0061] 接下来，参照图8和9说明保持构件117与转动轴121之间的位置关系。如图8中所示，在基准姿态中经过关节轴113附近的缆索102上的点称为缆索保持位置点9。缆索保持位置点9指的是缆索102由保持构件117保持的位置。缆索102的挠曲在关节轴113附近最容易发生，并且因此，为了有效地防止挠曲，缆索保持位置点9被设定在关节轴113附近。 [0062] 另外，缆索保持位置点9随关节轴113的转动一起运动。该运动范围称为缆索保持位置点运动范围11。通过将在基准姿态中的缆索保持位置点9作为分歧点，右侧对应于右弯，并且左侧对应于左弯。 [0063] 当缆索102在框架112相对于框架111绕关节轴113的可转动范围内在左侧和右侧上弯曲时，通过缆索保持位置点9画出的轨迹称为缆索保持位置轨迹10。接下来，产生缆索保持位置轨迹10的近似圆12。作为产生近似圆12的方法，可以采用最小二乘法对缆索保持位置轨迹10画圆，但是用于产生近似圆12的方法是任意的。 [0064] 转动轴121放置在近似圆12的中心点13处，并且用于保持缆索102的保持构件117放置在近似圆12上。保持构件117可以围绕转动轴121被动地转动（旋转）。例如，当框架112相对于框架111转动而使缆索102在左侧和右侧上弯曲时，保持构件117接收缆索102的弯曲力而围绕转动轴121转动（旋转）以顺应缆索102的弯曲运动。 [0065] 在第一实施例中，机械臂101的基准姿态指的是其中框架112位于框架112相对于框架111的可转动范围的中心处的姿态。在该状态下，固定构件114和115布置成使得缆索102在固定构件114与固定构件115之间的部分是直线的。借此，增大了缆索102的曲率半径的最小值，并且延长了缆索102的寿命。 [0066] 如图9中所示，当关节轴113转动到可运动范围极限时缆索102在缆索保持位置点9处的切线方向称为缆索102的纵向方向15。在缆索保持位置点9处连接缆索保持位置点9和中心点13的方向称为摇摆保持方向16。 [0067] 图9中的符号θ指示在缆索102的纵向方向15与摇摆保持方向16之间所形成的角，并且对应于缆索固定部分变形角。缆索固定部分变形角被设定成甚至当反复地弯曲了预定的次数时也能防止破坏缆索102的角。所述预定的次数依据第一实施例的机器人100的寿命设定。 [0068] 当缆索固定部分变形角θ不小于或等于预定值时，使缆索保持位置点9略微偏移，并且通过上述方法获得转动轴121的位置。确定缆索固定部分变形角是否小于或等于预定值，并且当缆索固定部分变形角大于预定值时，再次使缆索保持位置点9偏移。确定保持构件117的位置，以便使缆索固定部分变形角小于或等于预定值。另外，当缆索固定部分变形角没有变得小于或等于预定值时，则将关节可运动范围限制成使得缆索固定部分变形角变成小于或等于预定值。通过借助软件或机械地限制工业机器人的运动而限制关节可运动范围。 [0069] 如上所述，在第一实施例中，缆索102设有固定构件114、固定构件115和保持构件117，并且保持构件117通过支撑机构118支撑。这样，可以防止缆索102沿着图4A的Z方向挠曲。借此，宽度没有由于缆索102的挠曲而扩大到框架111和112的外侧。另外，消除了缆索102与侧表面111A和112a的摩擦，并且因而，缆索102可以具有更长的寿命。 [0070] （第二实施例） [0071] 接下来，说明根据本发明的第二实施例的机器人。图10是示出根据本发明的第二实施例的机器人的保持构件和支撑机构的透视图。注意到，机械臂的构造与第一实施例中的机械臂的构造类似，并且因此，参照图1说明机械臂。 [0072] 在图10中，支撑机构218包括用作第一摇摆构件的摇板229，所述摇板229通过用作第一框架的框架111的侧表面111a（图1）支撑，从而可围绕用作第一轴线的转动轴228的轴线C21摇摆，所述轴线C21设置成与关节轴113（图1）平行。支撑机构218还包括用作第二摇摆构件的摇板230，所述摇板230通过摇板229支撑，从而可围绕用作第二轴线的转动轴231的轴线C22摇摆，所述轴线C22设置成与轴线C21不同并且与关节轴113平行。换言之，轴线C21和轴线C22彼此不相交，但是彼此平行。保持构件217固定到摇板230。 [0073] 摇板229由刚体形成，并且不会由于缆索的挠曲力而变形。甚至当摇板229变形时，摇板229也在避免接触到侧表面111a（面板131）的程度上变形。借此，甚至当缆索弯曲时，摇板229也不与侧表面111a（面板131）接触。 [0074] 在第二实施例中，摇板230的中心固定到转动轴231，并且摇板230围绕转动轴231可转动地被支撑。摇板230可以通过顺应机械臂101的弯曲运动的缆索的弯曲运动而相对于摇板229被动地改变其姿态。 [0075] 换言之，在第二实施例中，为了增大关节的可运动角度，如图10中所示，为保持构件217提供转动轴228和转动轴231。在该情况下，与第一实施例类似，采用轴承结构作为用于转动轴228和231的支撑结构。另外，摇板229固定到转动轴228，并且摇板230固定到转动轴231。注意到，当代替转动轴228和231而采用固定轴时，摇板229和230中的每个都可以通过轴承的中介作用相对于固定轴可摇摆地被支撑。 [0076] 如上所述，摇板230围绕轴线C22转动，并且因此，缆索的摇摆保持方向16和纵向方向15彼此基本匹配。这样，力没有局部地施加到缆索。 [0077] 在第一实施例中，缆索固定部分变形角会限制关节的可运动角度。换言之，当使缆索固定部分变形角变得小于或等于预定值的布设无法实现时，需要减小关节的可运动角度。在第二实施例中，与第一实施例比较，可以增大关节的可运动角度，并且可以维持较小的缆索固定部分变形角。 [0078] 另外，摇板230相对于轴线C1在靠近关节轴113（图1）的位置处通过摇板229可摇摆地支撑，并且因此，可以进一步有效地增大关节的可运动角度。 [0079] （第三实施例） [0080] 接下来，说明根据本发明的第三实施例的机器人。在第一实施例中，其中框架112的纵向轴线设置成与框架111的纵向轴线平行的状态称为基准姿态，并且说明了其中从基本姿态对称地执行转动的情况。然而，在一般的工业机器人中，由于机械臂101的可运动区域的原因，有许多框架112不相对于基准姿态围绕关节对称地运动的情况。在第三实施例中，说明其中框架112没有围绕关节对称地运动的情况。 [0081] 图11A和11B示出根据本发明的第三实施例的机器人300的示意图。在该机械臂101中，当框架112从其中框架111的纵向轴线和框架112的纵向轴线彼此匹配的基准状态在左侧和右侧上转动时，可转动和可运动的范围在每个侧上可以不同。此时，在左侧和右侧中的一个上的转动角大于在另一侧上的转动角。 [0082] 固定构件114和固定构件115布置成使得在其中机械臂101呈预定姿态的状态下缆索102在固定构件114与固定构件115之间的部分变成直线的。在第三实施例中，机械臂101的预定姿态对应于这样的姿态，即，框架112位于框架112的相对于框架111的可转动范围的中心处。 [0083] 换言之，如图11A和11B中所示，固定构件114、固定构件115和保持构件117布置成位于一直线上，以便使缆索102在框架112相对于框架111的可转动范围中的中心位置处变成直线的（笔直的）。在该布置下，在左侧和右侧两侧上以相同的角度执行转动，并且因此，缆索102从保持构件117所接收的力不会仅在可运动范围的一侧上增大。固定构件114和固定构件115设置成使得缆索102在如上所述的可转动范围的中心处变成笔直的，并且因而可以增大关节的可运动范围。 [0084] 另外，为了使机器人300尺寸变小并且防止保持构件117自身和周围装置由于保持构件117在周围装置上碰撞和滑动而破坏，保持构件117优选的是在小于框架111和112的宽度的范围内运动。因此，当产生近似圆12时，在其中缆索保持位置轨迹10大于框架111和112的宽度的情况下，缆索保持位置点9略微朝向缆索的纵向方向15偏移，并且再次画出近似圆。确定使缆索保持位置轨迹10变得小于框架111和112的宽度的条件，以确定保持构件117的保持位置和转动中心位置。如上所述，保持构件117在小于框架111或 112的宽度的范围内运动，并且因而，机器人300的尺寸可以变小。 [0085] （第四实施例） [0086] 接下来，说明根据本发明的第四实施例的机器人。图12是示出根据本发明的第四实施例的机器人的示意图。图13是沿着图12的线13-13得到的机器人的局部剖视图。注意到，与第一实施例的部件类似的部件用相同的附图标记指示，并且省略其说明。 [0087] 机器人400包括与第一实施例的那些类似的机械臂101和缆索102。机械臂101的框架111和框架112经由关节部分J彼此联接。与第一实施例类似，缆索102沿着框架111的侧表面111a和框架112的侧表面112a布置，并且经过关节部分J附近。缆索102的框架111侧通过固定构件114固定到框架111的侧表面111a，并且缆索102的框架112侧通过固定构件115固定到框架112的侧表面112a。 [0088] 机器人400包括用作保持构件的缆索固定构件417，用于保持缆索102在固定构件114与固定构件115之间的部分。另外，机器人400包括支撑机构418，用于管制缆索固定构件417沿着关节轴113的轴线方向（Z方向）的运动，并且用于支撑缆索固定构件417，使得缆索固定构件417可沿着与Z方向垂直的X方向和Y方向运动。 [0089] 支撑机构418包括可运动本体421和支撑构件422。可运动本体421包括用于缆索的固定部分421a和法兰部分421b。用于缆索的固定部分421a具有用于缆索的固定表面421c，缆索102通过缆索固定构件417固定到所述固定表面421c。法兰部分421b从用于缆索的固定部分421a沿着与轴线方向（Z方向）垂直的方向（X方向和Y方向）突出，并且法兰部分421b形成为与框架111和112中的一个的侧表面形成表面接触，例如与框架111的侧表面111a形成表面接触。 [0090] 缆索102通过缆索固定构件417固定到可运动本体421的用于缆索的固定部分421a的用于缆索的固定表面421c，并且缆索102和可运动本体421一体地运动。在用作可运动本体421的缆索安装表面的、用于缆索的固定表面421c中，以小于缆索102的直径的间隔开两个通孔421d。另外，缆索固定构件417的两个端部部分417a均形成爪形状。缆索固定构件417的两个爪状端部部分417a分别通过通孔421d插入。因而，两个爪状端部部分417a被缆索102向外推动，并且两个爪状端部部分417a分别钩到通孔421d的边缘部分。借此，缆索102固定到用于缆索的固定表面421c。 [0091] 因此，当缆索102通过缆索固定构件417固定时，不需要设置诸如螺栓的用于固定的部件，并且可以减少部件的数量。 [0092] 支撑构件422通过将法兰部分421b夹持在支撑构件422与框架111的侧表面111a之间而支撑法兰部分421b。支撑构件422在支撑构件422与法兰部分421b之间设有空隙412的情况下固定到侧表面111a，用于允许可运动本体421沿着框架111的侧表面111a运动。另外，支撑构件422具有形成在其中的开口部分422a，用于避免与用于缆索的固定部分421a干涉。用于缆索的固定部分421a从被支撑构件422和侧表面111a所包围的区域通过开口部分422a突出到外部。如上所述，可运动本体421的法兰部分421b被支撑在空隙412内，该空隙设置在支撑构件422与框架111的侧表面111a之间。 [0093] 图14是示出当机械臂101的框架112相对于框架111执行转动时的状态的示意图。可运动本体421可以在空隙412内沿着X方向和Y方向运动，并且可以围绕Z方向（沿由箭头R1和R2指示的方向）转动。另外，可运动本体421沿着Z方向的运动及其围绕X方向和Y方向的转动被管制。借此，与可运动本体421一体运动的缆索102可以类似地沿着X方向和Y方向运动，并且可以类似地围绕Z方向转动。另外，缆索102沿着Z方向的运动及其围绕X方向和Y方向的转动被管制。 [0094] 另外，氟树脂材料用于可运动本体421，从而能够在空隙412内平滑运动，并且优选的是在可运动本体421的表面上施加油脂以用于润滑。注意到，可运动本体421的用于缆索的固定部分421a从支撑构件422的开口部分422a暴露于外部，并且缆索102固定到用于缆索的固定表面421c的暴露的部分。 [0095] 如图14中所示，当框架112相对于框架111围绕关节部分J转动了+90°或-90°时，缆索102根据框架112的运动而变形。此时，可运动本体421与缆索102一起运动，但是可运动本体421被支撑构件422支撑（管制），并且因此，防止沿着Z方向的运动和围绕X方向和Y方向的转动。借助该构造，甚至当缆索102由于框架112的转动而挠曲时，缆索102不沿着Z方向运动，并且因此，可以防止缆索102与周围装置干涉。因此，可以防止破坏缆索102和防止缩短缆索102的寿命。 [0096] 另外，缆索102可以沿着三个自由度的方向运动，所述三个自由度与沿着X方向和Y方向的运动和围绕Z方向的转动对应，在所述三个自由度中不管制缆索102的运动。因此，没有力沿着所述三个自由度的方向施加到缆索102。因此，可以抑制由于张力或压缩力施加到缆索102而导致的寿命缩短。 [0097] 所述三个自由度是对于用于第四实施例中的缆索102所必要的足够的自由度。另外，缆索102固定到可运动本体421，并且因此，在缆索102与可运动本体421之间没有产生摩擦，并且因而可以防止缆索102的寿命由于与可运动本体421摩擦而缩短。另外，在第四实施例中，缆索102的运动的轨迹遵循圆弧形状。因此，考虑到支撑构件422容易制造，确定空隙412的形状是作为最简单的形状的三角形。 [0098] 如上所述，根据第四实施例，当框架112相对于框架111转动时，布置成经过关节部分J上方的缆索102根据框架112的运动而弯曲和扭曲。此时，缆索102固定到可运动本体421，并且缆索102与可运动本体421一起运动。可运动本体421允许沿着这样的方向运动，即，所述方向是设置在支撑构件422与框架111或框架112之间的空隙412不管制运动的方向，并且可运动本体421不允许沿着运动被管制的方向运动。因此，通过任意地确定空隙412的形状，可以任意地管制与可运动本体421一起运动的缆索102的运动，并且可以防止缆索102的寿命由于缆索102的自由度不足而缩短。另外，缆索102固定到可运动本体421，并且因此，可以防止由于缆索102抵靠可运动本体421摩擦造成磨损所导致的缆索102的寿命缩短。另外，支撑机构418仅由可运动本体421和支撑构件422形成，并且因此，结构简单。 [0099] （第五实施例） [0100] 接下来，说明根据本发明的第五实施例的机器人。图15是示出根据本发明的第五实施例的机器人的示意图。注意到，与第一实施例的部件类似的部件用相同的附图标记指示，并且省略其说明。 [0101] 当驱动源或减速器布置在关节部分J处时，可运动本体和支撑构件不可以布置在固定构件114与固定构件115之间的中间位置附近，否则驱动源和减速器会与可运动本体和支撑构件发生干涉。在第五实施例中，用作保持构件的缆索固定构件517和包括可运动本体521和支撑构件522在内的支撑机构518布置在固定构件114（或固定构件115）附近。 [0102] 当框架112转动时，得到的缆索102的轨迹是基本直线的。因此，通过使空隙512在如图15中所示的平面图中形成为椭圆形，支撑构件522可以具有最小尺寸的形状，并且可以减小部件的尺寸。另外，空隙512仅设置在必要的运动范围内，并且因此，可以优化支撑构件522的形状。 [0103] 此时，通过将可运动本体521和支撑构件522也布置在固定构件115侧上以通过缆索固定构件517固定缆索102，可以进一步减小缆索102沿着Z方向的变形量。当固定构件114和固定构件115之间的距离较长时，第五实施例的构造是有效的。 [0104] （第六实施例） [0105] 接下来，说明根据本发明的第六实施例的机器人。图16A和16B是示出根据本发明的第六实施例的机器人的主部件的解释性视图。图16A是机器人的主部件的局部剖视图。图16B是支撑机构的分解透视图。注意到，与第一实施例的部件类似的部件用相同的附图标记指示，并且省略其说明。 [0106] 如图16A和16B中所示，机器人包括用作保持构件的缆索固定构件617和支撑机构618。支撑机构618包括可运动本体621和支撑构件622。 [0107] 可运动本体621包括：用于缆索的固定部分621a，所述用于缆索的固定部分621a具有用于缆索的固定表面621c，缆索102固定到所述用于缆索的固定表面621c；和法兰部分621b。用于缆索的固定部分621a穿过形成在支撑构件622中的开口部分622a以暴露于外部。 [0108] 在第六实施例中，用于缆索的固定表面621c形成为具有大于开口部分622a的开口面积的面积。具体地，在可运动本体621的用于缆索的固定部分621a的一部分中形成有狭窄部分621e，可运动本体621的用于缆索的固定部分621a的所述一部分对应于开口部分622a。狭窄部分621e布置成穿过支撑构件622的开口部分622a。借此，不管开口部分622a的尺寸如何，都可以自由地确定可运动本体621的用于缆索的固定表面621c的尺寸。 因此，可运动本体621和支撑构件622可以在没有受到缆索102的直径影响的情况下使尺寸最小化。此时，支撑构件622通过设置到支撑构件622的多个爪部分622b固定到框架 111的侧表面111a。 [0109] 当支撑构件622安装到框架111时，在框架111中开口的通孔111b弹性地变形以能够供爪部分622b穿过。因而，爪部分622b钩到框架111。借此，可运动本体621的法兰部分621b通过被夹持在支撑构件622的本体侧与框架111的侧表面111a之间而被支撑。因此，不需要设置诸如螺栓的、用于固定支撑构件622的紧固构件，并且结构简单。 [0110] 另外，如图16B中所示，支撑构件622包括两个分开的支撑构件半本体631和支撑构件半本体632。另外，在其中形成开口部分622a的切口部631a和632a夹持狭窄部分621e的状态下，支撑构件622被组装到框架111。 [0111] 如上所述，借助第六实施例的构造，能够消除了其中可运动本体621的待布置在空隙中的部分大于用于固定缆索102的部分的相关性。因此，可运动本体621和支撑构件622可以使尺寸最小化。 [0112] （第七实施例） [0113] 接下来，说明根据本发明的第七实施例的机器人。图17是示出根据本发明的第七实施例的机器人的主部件的剖视图。注意到，与第一实施例的部件类似的部件用相同的附图标记指示，并且省略其说明。 [0114] 在第一实施例至第六实施例中，说明了其中缆索102布置在框架111和112的外侧上的情况，但是本发明不限于此。 [0115] 机器人700包括机械臂101，所述机械臂101包括框架111和框架112，所述框架112联接到框架111，从而可围绕关节轴113转动。另外，机器人700包括缆索102，所述缆索102沿着关节轴113的轴线方向（Z方向）穿过框架111和112，并且分别沿着框架111和 112的内侧上的侧表面111c和112c布置。机器人700还包括：固定构件714，用于将缆索 102固定到框架111的侧表面111c；和固定构件715，用于将缆索102固定到框架112的侧表面112c。 [0116] 机器人700还包括用作保持构件的可运动本体717，用于保持缆索102在固定构件714与固定构件715之间的部分，即，在轴线方向（Z方向）上沿着关节轴113经过的部分102c。机器人700还包括支撑机构718，用于管制可运动本体717沿着与关节轴113的轴线方向垂直的方向（X方向和Y方向）的运动，并且用于支撑可运动本体717，以便使可运动本体717可沿着轴线方向运动和可围绕关节轴113转动。 [0117] 支撑机构718包括：环状轴构件748，所述环状轴构件748安装到框架111；和支撑构件745，所述支撑构件745固定到轴构件748的中空部分。轴构件748的外圆周通过轴承749的中介作用联接到轴构件746，并且轴构件746安装到框架112。 [0118] 可运动本体717设置在支撑构件745中的空隙747内。可运动本体717可以在空隙747内围绕Z方向转动和沿着Z方向运动。 [0119] 缆索102在其中缆索102穿过可运动本体717的中心的状态下经过框架111内部并且固定到可运动本体717。此外，缆索102穿过轴构件748的中心和轴构件746的中心，并且固定到框架112的内侧。缆索102可以在固定到可运动本体717的部分（换言之，部分102c）处围绕Z方向转动和沿着Z方向运动。 [0120] 因此，当框架112围绕关节轴113转动时，根据转动运动，缆索102围绕Z方向转动和扭曲并且沿着Z方向运动。因此，没有力局部地施加到缆索102。 [0121] 另外，围绕X方向和Y方向的转动及沿着X方向和Y方向的运动被管制，并且因此，可以防止缆索102与框架111的缆索引入孔和框架112的缆索引入孔发生干涉。 [0122] 如上所述，可以缓和施加到缆索102的扭曲力和张力，并且可以防止由于缆索102与周围部件干涉而缩短缆索102的寿命。 [0123] 另外，缆索102固定到可运动本体717，并且因此，可以防止缆索102与可运动本体717之间的摩擦，并且可以防止缩短缆索102的寿命。 [0125] 在第一实施例至第七实施例中，说明了机械臂101具有六个框架的实例，但是本发明可应用于机械臂101具有两个或更多个框架的实例。 [0126] 另外，在第一实施例至第三实施例中，说明了支撑机构118或218通过面板131的中介作用固定到框架111的实例，但是支撑机构118或218可以直接固定到框架111。 [0127] 另外，优选的是机械臂101的预定姿态是其中框架112位于框架112相对于框架111的可转动范围的中心处的姿态，但是不排除除了该姿态以外的姿态。 [0128] 另外，在第七实施例中，说明了缆索102布置在框架111的内侧上的侧表面111c和框架112的内侧上的侧表面112c上的实例，但是本发明不限于此。在第七实施例中，缆索102可以穿过框架111以达到外侧并且可以在外侧上沿着框架111的侧表面布置。另外，缆索102可以穿过框架112以达到外侧并且可以在外侧上沿着框架112的侧表面布置。 [0129] 根据本发明的一个实施例，防止力在缆索上局部地集中，并且可以防止破坏缆索。 |
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