CN101791797A - 并联机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明的并联机器人具备可动部驱动机构和手腕部驱动机构。手腕部驱动机构具备：以第一旋转轴为中心可旋转地与基部连接的空心的外侧支架；以正交于第一旋转轴的第二旋转轴为中心可旋转地内设在外侧支架内的空心的中间支架；以正交于第二旋转轴的第三旋转轴为中心可旋转地内设在中间支架内的空心的内侧支架；绕第一旋转轴旋转驱动外侧支架的原动机；以及沿着正交于第三旋转轴的直动轴以旋转约束状态可直动地容纳在内侧支架内，并且在从内侧支架隔离的一端通过万向接头与手腕部连接的棒状的传动部件。传动部件将以第一旋转轴为中心的外侧支架的旋转传递给手腕部，使手腕部绕正交于第三旋转轴的第四旋转轴进行旋转运动。

Description

并联机器人
技术领域
本发明涉及并联机器人。
背景技术
并联机器人在机械手上具备利用并联配置的多个组的连杆构造连接基部(静止节)与可动部(输出节)而成的所谓并联机械装置，并且与关节机器人等串联机器人相比，能够比较容易地实现高速、高输出、高精度、高刚性等特性。尤其是，已知在可动部相对基部仅进行三轴平移运动的形式的并联机器人中，将用于控制设在可动部的手部等工具(也称之为手端操作装置)的姿势的辅助性的驱动机构与包括并联连杆的可动部驱动机构分别设置。
日本特公平4-45310号公报(JP4-45310B)所记载的并联机器人不同于配置在底座部件与可动部件之间的并联机械装置形式的可动部件驱动机构(并联连杆及连杆驱动马达)，作为用于使设在可动部件上的作业部件旋转的辅助性的驱动机构，具备配置在底座部件上的马达和将马达的转矩传递给作业部件的嵌套式的臂。另外，在日本特表2002-532269号公报(JP2002-532269A)中，记载了与JP4-45310B的并联机器人类似的并联机器人。JP2002-532269A的并联机器人中的构成辅助性的驱动机构的可伸缩的轴具有组合了外管与内轴的嵌套式构造。作为在外管内直动式引导内轴的轴承，在外管的内侧设有“筒状的硬的套筒”。
日本特许4109062号公报(JP4109062B)所记载的并联机器人不同于配置在基本要素与承载要素之间的并联机械装置形式的承载要素驱动机构(并联连杆及连杆驱动马达)，作为用于使设在承载要素上的把持要素旋转的辅助性的驱动机构，具备配置在基本要素上的马达和将马达的转矩传递给把持要素的可变长度轴。可变长度轴与JP4-45310B及JP2002-532269A记载的嵌套式构造的方案不同，具备彼此平行偏移而邻接配置的一对杆，并且在这些杆分别设置的“滑动轴承要素”的引导下在维持平行状态的同时相对进行直线移动。
而且，JP4109062B中明确公开了可变长度轴的各个杆通过万向接头分别与基本要素上的马达和把持要素连接的结构。
如上所述，就用于控制设在并联机器人的可动部上的工具的姿势的辅助驱动机构而言，作为将马达的转矩传递给工具的传动部件，使用嵌套式构造(JP4-45310B及JP2002-532269A)或平行直动式构造(JP4109062B)的其自身可伸缩的棒状体。由此，传动部件顺利追随根据并联机械装置的可动部的3轴平移运动而进行伸缩及摆动，在可动部位于其工作区域内的任意(即被指令)的空间位置时，能够将马达的转矩传递给可动部上的工具。
在上述现有的并联机器人中，工具姿势控制用的辅助驱动机构所具有的由可伸缩的棒状体构成的传动部件通过万向接头，直接或间接与基部上的马达和可动部上的工具分别连接。从而，当传动部件伸缩时，通过呈嵌套式构造或平行直动式构造的一对棒状要素之间的直动轴承部件(JP2002-532269A的“筒状的硬的套筒”、JP4109062B的“滑动轴承要素”)与设在各个棒状要素的末端上的万向接头构成部件的相互干涉，限制传动部件的伸缩行程，结果有时可动部本来所具有的工作区域受到限制。另外，组合一对棒状要素而构成的传动部件由于存在惯性力变大的倾向，因此担心传动部件的惯性力对可动部的运动造成影响。若为控制惯性力而缩小各棒状要素的直径尺寸，则恐怕传动部件的刚性降低或动作精度恶化。
发明内容
本发明作为一个方案，提供一种在具备用于控制设在可动部的工具的姿势的辅助驱动机构的并联机器人中，能够解决根据并联机械装置规定的可动部的本来的工作区域受到辅助驱动机构的结构所带来的限制的问题，而且能够提高辅助驱动机构的刚性及动作精度的并联机器人。
根据本发明的一个方案，并联机器人具备：基部；相对基部可移动的可动部；设在基部与可动部之间，且使可动部相对基部进行3轴平移运动的并联机械装置形式的可动部驱动机构；可旋转地设置在可动部的手腕部；以及使手腕部相对可动部进行旋转运动的手腕部驱动机构。手腕部驱动机构具备：以第一旋转轴为中心可旋转地与基部连接的空心的外侧支架；以正交于第一旋转轴的第二旋转轴为中心可旋转地内设在外侧支架内的空心的中间支架；以正交于第二旋转轴的第三旋转轴为中心可旋转地内设在中间支架内的空心的内侧支架；绕第一旋转轴旋转驱动外侧支架的原动机；以及沿着正交于第三旋转轴的直动轴以旋转约束状态可直动地容纳在内侧支架内，并且在从内侧支架隔离的一端通过万向接头与手腕部连接的棒状的传动部件，传动部件将以第一旋转轴为中心的外侧支架的旋转传递给手腕部，使手腕部绕正交于第三旋转轴的第四旋转轴进行旋转运动。
附图说明
通过结合附图进行的以下实施方式的说明，本发明的目的、特征及优点将更加明确。该附图如下。
图1是本发明的一实施方式的并联机器人的立体图。
图2是图1的并列机器人的纵剖视图。
图3是表示图1的并联机器人的可动部及手腕部的放大剖视图。
图4A是图1的并联机器人的手腕部驱动机构的主要部分放大剖视图，是表示支架组装体的纵剖视图。
图4B是表示支架组装体的其他纵剖视图。
图5是图1的并联机器人的手腕部驱动机构的主要部分放大剖视图。
图6是表示本发明的其他实施方式的并联机器人的可动部及手腕部的放大立体图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。附图中，在相同或类似的结构要素上标注共同的附图标记。
参照附图，图1及图2表示本发明的一实施方式的并联机器人10。并联机器人10在机械手上具备利用并联配置的三组连杆构造连接基部与可动部而成的所谓并联机械装置，而且如后所述，具有可动部相对基部只进行3轴平移运动(即具备3自由度的并联机械装置)的结构。但是本发明不限于此，也能够应用于可动部相对基部除了进行3轴平移运动之外还进行1～3轴的旋转运动的具备4自由度以上的并联机械装置的结构。
并联机器人10具备：基部12；相对基部12可移动的可动部14；设在基部12与可动部14之间，并使可动部14相对基部12进行3轴平移运动的并联机械装置形式的可动部驱动机构16；可旋转地设置在可动部14上的手腕部18；以及使手腕部18相对可动部14进行旋转运动的手腕部驱动机构20。
基部12由在放置于并联机器人10的设置面上的圆弧壁状的台架22的上端以向侧方水平伸出的方式固定设置的板状构造体构成。基部12是承载后述的可动部驱动机构16及手腕部驱动机构20的结构要素组的静止部件，在基部12的上侧固定安装覆盖驱动用的马达和动力传递机构等的罩24。
可动部驱动机构16具备相互并排配置的三组连杆构造26和分别驱动这些连杆构造26的三个原动机(伺服马达)28(图2中仅表示一个)。各组连杆构造26具备通过多个旋转运动副及辅助连杆与基部12及对应的原动机28的输出部铰接的驱动连杆30、和通过旋转运动副与驱动连杆30的末端铰接的一对平行从动连杆32。平行从动连杆32在其末端通过旋转运动副与可动部14铰接。
更详细地说，在驱动连杆30和从动连杆32之间、以及从动连杆32和可动部14之间设有万向接头(例如具有一对旋转运动副)。
驱动连杆30被原动机28驱动，并且相对基部12沿着铅垂的虚拟平面进行各种摆动。从动连杆32伴随着驱动连杆30的摆动进行位移。此时，由于一组连杆构造26的从动连杆32通过可动部14与其他2组连杆构造的从动连杆32连接，因此3组连杆构造26的从动连杆32根据三个驱动连杆30的摆动状态以从动方式进行各种摆动。
三组连杆构造26各个驱动连杆30在基部12上在彼此各分离中心角120度的三处固定位置与基部12连接，并且各个从动连杆32在可动部14上在彼此各分离中心角120度的三处固定位置与可动部14连接。其结果，通过可动部驱动机构16的动作，可动部14相对基部12只进行3轴平移运动。
如图3所示，可动部14由在中心具有贯通孔34的圆板状部件构成，在其外周的三处形成有连接从动连杆32的连接部36。在可动部14的贯通孔34设置旋转轴承装置38，手腕部18安装在旋转轴承装置38上并可旋转地支撑在贯通孔34内(将手腕部18的旋转中心轴线称为第四旋转轴18a)。手腕部18具备以第四旋转轴18a为中心可旋转地支撑于可动部14的旋转部件40。在旋转部件40上，在其圆筒状外周面固定旋转轴承装置38的内圈，在其轴线方向一端(图中下端)，设置用于安装未图示的手部等工具(手端操作装置)的安装面42。在旋转部件40的轴线方向另一端(图中上端)，固定安装将后述的手腕部驱动机构20的传动部件连接在手腕部18上的万向接头的从动侧结构部件。
手腕部驱动机构20是安装在手腕部18(旋转部件40)上用于控制设置于可动部14的工具(未图示)的姿势的辅助性的驱动机构，如图2～图5所示，具备：将三个空心圆筒状的支架44、46、48彼此可旋转地且以3重的嵌套式组装而构成的支架组装体50；旋转驱动支架组装体50的外侧支架44的原动机(伺服马达)52(图5)；以及可直线移动地(即直动)地容纳在支架组装体50的内侧支架48内的棒状的传动部件54。
在基部12，在3组连杆构造26的大致中心位置，形成有向罩24一侧突出的空心圆筒状的支座部56，支架组装体50的外侧支架44通过旋转轴承装置58安装在支座部56上。在图示的实施方式中，旋转轴承装置58的内圈固定在外侧支架44的外周面的轴线方向一端(图中下端)区域，并且旋转轴承装置58的外圈固定在空心圆筒状的安装部件60的内周面，安装部件60固定在支座部56的轴线方向一端(图中上端)(图5)。在该状态下，外侧支架44将其内部空间以同心状连接配置在支座部56的内部空间，并且以相对基部12(进而相对并联机器人10的设置面)铅垂延伸的第一旋转轴44a为中心可旋转地与基部12连接。在图示的实施方式中，第一旋转轴44a与圆筒状的外侧支架44的几何学中心轴线一致。而且，也可以不使用安装部件60，而是将旋转轴承装置58的外圈直接固定在支座部56上。
如图4A所示，支架组装体50的中间支架46具有直径尺寸比外侧支架44的内周面还小的外周面，在该外周面的彼此分隔180度的相反侧的规定处，形成有向径向外侧突出的一对支轴62。这些支轴62配置成使各自的几何学中心轴线彼此一致并且与中间支架46的几何学中心轴线正交。另一方面，在外侧支架44，在内周面的彼此分隔180度的相反侧的规定处，形成有向径向贯通的一对轴孔64。这些轴孔64配置成使各自的几何学中心轴线彼此一致并且与外侧支架44的几何学中心轴线正交。
中间支架46将各个支轴62插入外侧支架44的对应的轴孔64中，并通过设置在这些轴孔64中的一对旋转轴承装置66安装在外侧支架44上。详细地说，各旋转轴承装置66的内圈固定在中间支架46的各支轴62的外周面，并且各旋转轴承装置66的外圈固定在外侧支架44的各轴孔64的内周面。在该状态下，中间支架46以正交于其自身的几何学中心轴线及第一旋转轴44a的双方的第二旋转轴46a为中心可旋转地内设在外侧支架44内。
如图4B所示，支架组装体50的内侧支架48具有直径尺寸比中间支架46的内周面还小的外周面，在该外周面的彼此分隔180度的相反侧的规定处，形成有向径向外侧突出的一对支轴68。这些支轴68配置成使各自的几何学中心轴线彼此一致并且与内侧支架48的几何学中心轴线正交。另一方面，在中间支架46，在从一对支轴62偏离中心角90度的位置且彼此分隔180度的相反侧的规定处，形成有向径向贯通的一对轴孔70。这些轴孔70配置成使各自的几何学中心轴线彼此一致并且与中间支架46的几何学中心轴线正交。
内侧支架48将各个支轴68插入中间支架46的对应的轴孔70中，并通过设置在这些轴孔70的一对旋转轴承装置72安装在中间支架46上。详细地说，各旋转轴承装置72的内圈固定在内侧支架48的各支轴68的外周面，并且各旋转轴承装置72的外圈固定在中间支架46的各轴孔70的内周面。在该状态下，内侧支架48以正交于其自身的几何学中心轴线及第二旋转轴46a的双方的第三旋转轴48a为中心可旋转地内设在中间支架46内。
外侧支架44在其外周面的轴线方向另一端(图中上端)，固定有作为动力传递要素的齿轮74，原动机(伺服马达)52的输出轴76与齿轮74连接(图5)。原动机52通过齿轮74绕第一旋转轴44a旋转驱动外侧支架44。另外，也可以代替齿轮74，将带及带轮作为动力传递要素使用。
传动部件54是具有直径尺寸比支架组装体50的内侧支架48的内周面还小的外周面的一体件的棒状要素，并通过设置在内侧支架48的内部的直动轴承部件78安装在内侧支架48上。在该状态下，传动部件54沿着与其自身及内侧支架48的几何学中心轴线的双方平行且正交于第三旋转轴48a的直动轴54a，遍及全长以旋转约束状态可直动地容纳在内侧支架48内。在图示的实施方式中，直动轴54a与传动部件54及内侧支架48的几何学中心轴线一致。
就以旋转约束状态引导传动部件54的直动轴承部件78而言，从提高工具姿势控制的精度的观点，要求将原动机52的输出尽量无损失地传递给传动部件54。作为这种直动轴承部件78，适合使用球形花键装置的花键螺母。此时，传动部件54具有球形花键装置的花键轴的构造。由于球形花键装置的详细结构是公知的，因此省略其说明。
支架组装体50在基部12及原动机52的输出轴76与传动部件54之间，作为能够向传动部件54的几何学中心轴线(直动轴54a)的方向相对移动的特殊构造的万向接头起作用。换言之，外侧支架44为万向接头的原动侧结构部件，内侧支架48为万向接头的从动侧结构部件。从而，传动部件54在其直动轴54a相对于外侧支架44的第一旋转轴44a平行及斜交的任何位置关系下，都与被原动机52驱动的外侧支架44旋转同步，以直动轴54a为中心与内侧支架48一体旋转。
在支架组装体50中，传动部件54相对于外侧支架44(即直动轴54a相对于第一旋转轴44a)的允许倾斜角度根据外侧支架44、中间支架46及内侧支架48的相对的位置及尺寸关系决定。在利用并联机器人10的一般的作业(例如装卸作业)中，最好传动部件54能够在0度～40度左右的范围内倾斜。另外，将三个空心圆筒状的支架44、46、48以3重嵌套方式组合而构成的支架组装体50如图所示，可构成为中间支架46及内侧支架48实质上不向外侧支架44的外侧突出，因此能比较容易地缩小支架组装体50的整体尺寸而不损害所要求的万向接头能力。
传动部件54在从支架组装体50的内侧支架48隔离的一端(图中下端)，通过一般构造的万向接头80，可摆动地与手腕部18(旋转部件40)连接(图3)。根据这种结构，传动部件54将外侧支架44以支架组装体50的第一旋转轴44a为中心的旋转顺利传递给手腕部18(旋转部件40)，使手腕部18(旋转部件40)绕正交于支架组装体50的第三旋转轴48a的第四旋转轴18a进行旋转运动。手腕部18(旋转部件40)由于利用旋转轴承装置38安装在可动部14，因此能够利用简单的结构进行工具(未图示)的1轴姿势控制。
尤其在并联机器人10中，传动部件54能够顺利追随利用并联机械装置形式的可动部驱动机构16的可动部14及手腕部18的3轴平移运动，相对于基部12及原动机输出轴76与传动部件54之间的作为万向接头的支架组装体50，被动地向直动轴54a的方向移动。由此，在可动部14及手腕部18位于其工作区域内的任意(即被指令)的空间位置时，原动机52的转矩都可靠地传递到手腕部18上的工具(未图示)。在此，如上所述，可动部驱动机构16驱动可动部14使其相对基部12只进行3轴平移运动，因此在可动部驱动机构16动作期间，手腕部18的第四旋转轴18a总是相对支架组装体50的第一旋转轴44a平行配置。其结果，与传动部件54相对基部12的倾斜角度无关，外侧支架44的角速度与手腕部18(旋转部件40)的角速度彼此一致，能比较容易进行工具姿势的高精度控制。
在上述结构中，传动部件54追随可动部14及手腕部18的3轴平移运动，向承载于基部12的支架组装体50的外侧支架44的上方，以各种角度和各种长度延伸。从而，手腕部驱动机构20的原动机52在与外侧支架44邻接的位置，承载于基部12上而没有比外侧支架44更向远离可动部14的方向(图中上方)突出，这在避免原动机52与传动部件54的相互干涉的观点上是有利的(图5)。
如上所述，根据本发明的实施方式的并联机器人10作为工具姿势控制用的辅助性机构的手腕部驱动机构20，利用将能够绕彼此正交的轴44a、46a、48a旋转的三个支架44、46、48以3重嵌套方式组合而成的支架组装体50，将原动机52与传动部件54以万向接头方式相互连接，并且相对于作为支架组装体50的从动侧结构部件的内侧支架48，传动部件54以旋转约束状态被动式地直动，通过采用这种结构，在可动部14及手腕部18位于其工作区域内的任意的空间位置时，都能够将原动机52的转矩传递给手腕部18而控制工具姿势。从而，在现有的并联机器人中，工具姿势控制用的辅助驱动机构所采用的由嵌套式构造或平行直动式构造的一对棒状要素构成的传动部件，由于装备于各个棒状部件的一对万向接头的结构部件与作为不同于这些万向接头的部件的直动轴承部件的相互干涉，存在伸缩行程受限的情况，而相对于此，在并联机器人10中，由于作为传动部件54的直动轴承部件的内侧支架48在构造上与传动部件54的一方的作为万向接头的支架组装体50一体化，因此能够将传动部件54的直动行程确保在一对万向接头彼此(即支架组装体50与万向接头80)干涉的传动部件54的实质上遍及全长的范围。其结果。根据并联机器人10，在由并联机械装置形式的可动部驱动机构16规定的可动部14及手腕部18的本来的工作区域不受手腕部驱动机构20结构的限制的状态下，在可动部14及手腕部18位于这种工作区域内的任意空间位置时，都能够将原动机52的转矩可靠地传递给手腕部18而控制工具姿势。
而且，相对于现有的并联机器人具有将一对棒状要素组合而构成的传动部件的惯性力所引起的各种问题，在并联机器人10中，由于做成传动部件54的整体相对于具有万向接头功能的支架组装体50进行直动的结构，因此能够由一体件的简单的棒状要素制作传动部件54。其结果，根据并联机器人10，能够排除传动部件54的惯性力对可动部14的运动造成影响的危险，并能充分确保传动部件54的刚性，能够提高手腕部驱动机构20的动作精度。而且，将三个支架44、46、48以3重嵌套方式组合而构成的支架组装体50与一般结构的万向接头(例如万向接头80)相比能够容易提高转矩传递部分的刚性，因此能够进一步有效提高手腕部驱动机构20的刚性及动作精度。
图6表示根据本发明的其他实施方式的并联机器人的可动部10及手腕部102。根据该实施方式的并联机器人除了可动部100及手腕部102的结构以外，具有与上述并联机器人10实质上相同的结构，而对于这些实质上相同的结构，在省略图示的同时使用共同的附图标记进行说明。
根据图示的实施方式的并联机器人具备能彼此独立动作的三个手腕部驱动机构20(支架组装体50、原动机52、传动部件54)。在基部12，与图2所示的支座部56相同的三个支座部56形成于包围3组连杆构造26的大致中心的适当的位置，各个支架组装体50的外侧支架44安装在对应的支座部56。由此，三个手腕部驱动机构20将各个支架组装体50的第一旋转轴44a互相平行地配置而构成。
可动部100由具有未图示的空腔部的圆筒状部件构成，在其外周的三处，形成有连接可动部驱动机构16的3组连杆构造26的从动连杆32的连接部104。在可动部100的空腔部，容纳未图示的旋转轴承装置和动力传递机构，在可动部100的图中下侧，可旋转地支撑手腕部102。
手腕部102具备：以第四旋转轴106a为中心可旋转地支撑在可动部100上的第一旋转部件106；以正交于第四旋转轴106a的第五旋转轴108a为中心可旋转地与第一旋转部件106连接的第二旋转部件108；以及以正交于第五旋转轴108a的第六旋转轴110a为中心可旋转地与第二旋转部件108连接的第三旋转部件110。而且，在第三旋转部件110上设有用于安装工具(未图示)的安装面112。
三个手腕部驱动机构20之中，第一手腕部驱动机构20具备通过第一万向接头80-1及未图示的齿轮组等动力传递要素与第一旋转部件106连接的第一传动部件54-1。第一传动部件54-1将被第一原动机52旋转驱动的第一外侧支架44的旋转传递给第一旋转部件106，使第一旋转部件106绕第四旋转轴106a进行旋转运动。这种第一手腕部驱动机构20的动作状态与上述并联机器人10的手腕部驱动机构20的动作状态实质上相同。
三个手腕部驱动机构20之中，第二手腕部驱动机构20具备通过第二万向接头80-2及未图示的齿轮组等动力传递要素与第二旋转部件108连接的第二传动部件54-2。第二传动部件54-2将被第二原动机52旋转驱动的第二外侧支架44的旋转传递给第二旋转部件108，使第二旋转部件108绕第五旋转轴108a进行旋转运动。这种第二手腕部驱动机构20的动作状态除了进行上述并联机器人10的手腕部驱动机构20的动作状态之外，例如还进行利用内装于手腕部102内的动力传递要素进行的旋转轴的90度转换动作。
三个手腕部驱动机构20之中，第三手腕部驱动机构20具备通过第三万向接头80-3及未图示的齿轮组等动力传递要素与第三旋转部件110连接的第三传动部件54-3。第三传动部件54-3将被第三原动机52旋转驱动的第三外侧支架44的旋转传递给第三旋转部件110，使第三旋转部件110绕第六旋转轴110a进行旋转运动。这种第三手腕部驱动机构20的动作状态除了进行上述并联机器人10的手腕部驱动机构20的动作状态之外，例如还进行利用内装于手腕部102内的动力传递要素进行的旋转轴的每正反90度的转换动作。
在具有上述结构的并联机器人中，也能得到与上述并联机器人10相同的效果。而且，上述并联机器人由于具备3自由度的手腕部102和驱动这种手腕部102的三个手腕部驱动机构20，因此利用这些手腕部驱动机构20和上述3自由度的可动部驱动机构16的动作，使安装在手腕部102的工具(未图示)适当组合3轴平移运动与3轴旋转运动而进行运动。
这样，本发明的一个方式的并联机器人具备：基部；相对基部可移动的可动部；设在基部与可动部之间，并使可动部相对基部进行3轴平移运动的并联机械装置形式的可动部驱动机构；可旋转地设置在可动部的手腕部；以及使手腕部相对可动部进行旋转运动的手腕部驱动机构。手腕部驱动机构具备：以第一旋转轴为中心可旋转地与基部连接的空心的外侧支架；以正交于第一旋转轴的第二旋转轴为中心可旋转地内设在外侧支架内的空心的中间支架；以正交于第二旋转轴的第三旋转轴为中心可旋转地内设在中间支架内的空心的内侧支架；绕第一旋转轴旋转驱动外侧支架的原动机；以及沿着正交于第三旋转轴的直动轴以旋转约束状态可直动地容纳在内侧支架内，并在从内侧支架隔离的一端通过万向接头与手腕部连接的棒状的传动部件，传动部件将以第一旋转轴为中心的外侧支架的旋转传递给手腕部，使手腕部绕正交于第三旋转轴的第四旋转轴进行旋转运动。
在该结构中，作为工具姿势控制用的辅助性机构的手腕部驱动机构，利用将能够绕彼此正交的第一～第三旋转轴旋转的三个支架以3重嵌套方式组合而成的支架组装体，将原动机与传动部件以万向接头方式相互连接，并且相对于作为支架组装体的从动侧结构部件的内侧支架，传动部件以旋转约束状态被动式地直动，通过采用这种结构，在可动部及手腕部位于其工作区域内的任意的空间位置时，都能够将原动机的转矩传递给手腕部而使手腕部旋转。从而，由于作为传动部件的直动轴承部件的内侧支架在构造上与传动部件的一方的作为万向接头的支架组装体一体化，因此能够将传动部件的直动行程确保在一对万向接头彼此(即支架组装体与一端的万向接头)干涉的传动部件的实质上遍及全长的范围。其结果。在由并联机械装置形式的可动部驱动机构规定的可动部及手腕部的本来的工作区域不受手腕部驱动机构结构的限制的状态下，在可动部及手腕部位于这种工作区域内的任意空间位置时，都能够将原动机的转矩可靠地传递给手腕部而控制工具姿势。而且，由于做成传动部件的整体相对于具有万向接头功能的支架组装体进行直动的结构，因此能够由一体件的简单的棒状要素制作传动部件。其结果，能够排除传动部件的惯性力对可动部的运动造成影响的危险，并能充分确保传动部件的刚性，能够提高手腕部驱动机构的动作精度。
上述并联机器人可以做成如下结构，手腕部具备以第四旋转轴为中心可旋转地支撑于可动部的旋转部件，并且在该旋转部件上设置用于安装工具的安装面。在该结构中，能够利用简单的结构进行工具的1轴姿势控制。
上述并联机器人可以做成如下结构，具备能够彼此独立动作的三个手腕部驱动机构，这些三个手腕部驱动机构的各个第一旋转轴互相平行配置，手腕部具备：以第四旋转轴为中心可旋转地支撑在可动部上的第一旋转部件；以正交于第四旋转轴的第五旋转轴为中心可旋转地与第一旋转部件连接的第二旋转部件；以及以正交于第五旋转轴的第六旋转轴为中心可旋转地与第二旋转部件连接的第三旋转部件，在第三旋转部件上设有用于安装工具的安装面，第一手腕部驱动机构具备通过第一万向接头与第一旋转部件连接的第一传动部件，第一传动部件将被第一原动机旋转驱动的第一外侧支架的旋转传递给第一旋转部件，使第一旋转部件绕第四旋转轴进行旋转运动，第二手腕部驱动机构具备通过第二万向接头与第二旋转部件连接的第二传动部件，第二传动部件将被第二原动机旋转驱动的第二外侧支架的旋转传递给第二旋转部件，使第二旋转部件绕第五旋转轴进行旋转运动，第三手腕部驱动机构具备通过第三万向接头与第三旋转部件连接的第三传动部件，第三传动部件将被第三原动机旋转驱动的第三外侧支架的旋转传递给第三旋转部件，使第三旋转部件绕第六旋转轴进行旋转运动。在该结构中，利用驱动3自由度的手腕部的三个手腕部驱动机构和3自由度的可动部驱动机构的动作，能够使安装在手腕部的工具适当组合3轴平移运动与3轴旋转运动进行运动。
上述并联机器人可以做成如下结构，可动部驱动机构具备构成并联机械装置的3组连杆构造，这些3组连杆构造在每分离中心角120度的固定位置与基部连接，在可动部驱动机构动作期间，第四旋转轴总是相对第一旋转轴平行配置。在该结构中，与传动部件相对基部的倾斜角度无关，能够使外侧支架的角速度与手腕部的角速度彼此一致，并能够比较容易地高精度控制工具姿势。
上述并联机器人可以做成在内侧支架与传动部件之间设置球形花键装置的结构。在该结构中，能够将原动机的输出尽量无损失地传递给传动部件，从而能够提高工具姿势控制的精度。
上述并联机器人还可以做成如下结构，外侧支架承载于基部，原动机与外侧支架邻接，并承载于基部上而没有比外侧支架更向远离可动部的方向突出。在该结构中，能够避免在传动部件追随可动部及手腕部的3轴平移运动进行动作的期间原动机与传动部件的彼此干涉。
以上结合适当的实施方式说明了本发明，但是本领域技术人员应该明白，在不脱离本发明的公开范围的情况下可以进行各种修正及变更。

Claims (6)

1.一种并联机器人，具备：基部(12)；相对该基部可移动的可动部(14、100)；设在该基部与该可动部之间，且使该可动部相对该基部进行3轴平移运动的并联机械装置形式的可动部驱动机构(16)；可旋转地设置在该可动部的手腕部(18、102)；以及使该手腕部相对该可动部进行旋转运动的手腕部驱动机构(20)，其特征在于，
上述手腕部驱动机构具备：
以第一旋转轴(44a)为中心可旋转地与上述基部连接的空心的外侧支架(44)；
以正交于该第一旋转轴的第二旋转轴(46a)为中心可旋转地内设在该外侧支架内的空心的中间支架(46)；
以正交于该第二旋转轴的第三旋转轴(48a)为中心可旋转地内设在该中间支架内的空心的内侧支架(48)；
绕该第一旋转轴旋转驱动该外侧支架的原动机(52)；以及
沿着正交于该第三旋转轴的直动轴(54a)以旋转约束状态可直动地容纳在该内侧支架内，并且在从该内侧支架隔离的一端通过万向接头(80)与上述手腕部连接的棒状的传动部件(54)，
该传动部件将以该第一旋转轴为中心的该外侧支架的旋转传递给上述手腕部，使上述手腕部绕正交于该第三旋转轴的第四旋转轴(18a、106a)进行旋转运动。
2.根据权利要求1所述的并联机器人，其特征在于，
上述手腕部具备以上述第四旋转轴为中心可旋转地支撑于上述可动部的旋转部件(40)，并且在该旋转部件上设有用于安装工具的安装面(42)。
3.根据权利要求1所述的并联机器人，其特征在于，
具备能够彼此独立动作的三个上述手腕部驱动机构，该三个手腕部驱动机构的各个上述第一旋转轴互相平行配置，
上述手腕部具备：以上述第四旋转轴(106a)为中心可旋转地支撑在上述可动部的第一旋转部件(106)；以正交于上述第四旋转轴的第五旋转轴(108a)为中心可旋转地与该第一旋转部件连接的第二旋转部件(108)；以及以正交于该第五旋转轴的第六旋转轴(110a)为中心可旋转地与该第二旋转部件连接的第三旋转部件(110)，在该第三旋转部件上设有用于安装工具的安装面(112)，
第一上述手腕部驱动机构具备通过第一上述万向接头(80-1)与该第一旋转部件连接的第一上述传动部件(54-1)，该第一上述传动部件将被第一上述原动机旋转驱动的第一上述外侧支架的旋转传递给该第一旋转部件，使该第一旋转部件绕上述第四旋转轴进行旋转运动，
第二上述手腕部驱动机构具备通过第二上述万向接头(80-2)与该第二旋转部件连接的第二上述传动部件(54-2)，该第二上述传动部件将被第二上述原动机旋转驱动的第二上述外侧支架的旋转传递给该第二旋转部件，使该第二旋转部件绕该第五旋转轴进行旋转运动，
第三上述手腕部驱动机构具备通过第三上述万向接头(80-3)与该第三旋转部件连接的第三上述传动部件(54-3)，该第三上述传动部件将被第三上述原动机旋转驱动的第三上述外侧支架的旋转传递给该第三旋转部件，使该第三旋转部件绕该第六旋转轴进行旋转运动。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的并联机器人，其特征在于，
上述可动部驱动机构具备构成并联机械装置的三组连杆构造(26)，该三组连杆构造在每分离中心角120度的固定位置与上述基部连接，在上述可动部驱动机构动作期间，上述第四旋转轴总是相对上述第一旋转轴平行配置。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的并联机器人，其特征在于，
在上述内侧支架与上述传动部件之间设有球形花键装置(54、78)。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的并联机器人，其特征在于，
上述外侧支架承载于上述基部，上述原动机与上述外侧支架邻接，并承载于上述基部上而没有比上述外侧支架更向远离上述可动部的方向突出。
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