JPS59227395A - ロボツトの関節構造 - Google Patents
ロボツトの関節構造Info
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- JPS59227395A JPS59227395A JP58103026A JP10302683A JPS59227395A JP S59227395 A JPS59227395 A JP S59227395A JP 58103026 A JP58103026 A JP 58103026A JP 10302683 A JP10302683 A JP 10302683A JP S59227395 A JPS59227395 A JP S59227395A
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- JP
- Japan
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- shaft
- link
- bevel gear
- joint
- joint structure
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Links
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 description 2
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 2
- 210000003857 wrist joint Anatomy 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 210000002310 elbow joint Anatomy 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
- B25J17/0258—Two-dimensional joints
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
- F16K31/16—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid with a mechanism, other than pulling-or pushing-rod, between fluid motor and closure member
- F16K31/163—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid with a mechanism, other than pulling-or pushing-rod, between fluid motor and closure member the fluid acting on a piston
- F16K31/1635—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid with a mechanism, other than pulling-or pushing-rod, between fluid motor and closure member the fluid acting on a piston for rotating valves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔1〕技術分野
本発明は、ロボットの関節の機構に関するものである。
ロボットのアームは人の上肢に似た機能が必要であり互
いに回転あるいは摺動し得るように取りつけられたいく
つかの剛体から構成されている。これらの個々の剛体は
リンクと呼ばれているが、本発明は隣接して接続された
2個のリンクの接続ケ所、つまりロボットの関節の新ら
しい機構に関するもので、一方のリンクに設置された2
個のモータによって駆動され、2個のリンクが成る1点
を中心として互いに自由に折れ曲がることができること
を特徴としている。
いに回転あるいは摺動し得るように取りつけられたいく
つかの剛体から構成されている。これらの個々の剛体は
リンクと呼ばれているが、本発明は隣接して接続された
2個のリンクの接続ケ所、つまりロボットの関節の新ら
しい機構に関するもので、一方のリンクに設置された2
個のモータによって駆動され、2個のリンクが成る1点
を中心として互いに自由に折れ曲がることができること
を特徴としている。
(2)背景技術
2つのリンクを、ある一本の軸を中心に、その廻りにの
み回転が可能であるように接続した部分を1自由度の関
節と呼ぶ。人間の腕にたとえて説明すれば、肘の関節は
、上腕に対して前腕は1つの方向にしか折れ曲がること
ができないため、■自由度の関節である。一方、人間の
手首の関節は1点を中心に手の部分があらゆる方向に折
れ曲がることができる。このように、2つのリンクを、
ある1点を中心に、互いにあらゆる方向に折れ曲がるこ
とができるように接続した部分を、ここでは2自由度屈
曲の関節と呼ぶ。
み回転が可能であるように接続した部分を1自由度の関
節と呼ぶ。人間の腕にたとえて説明すれば、肘の関節は
、上腕に対して前腕は1つの方向にしか折れ曲がること
ができないため、■自由度の関節である。一方、人間の
手首の関節は1点を中心に手の部分があらゆる方向に折
れ曲がることができる。このように、2つのリンクを、
ある1点を中心に、互いにあらゆる方向に折れ曲がるこ
とができるように接続した部分を、ここでは2自由度屈
曲の関節と呼ぶ。
複数のリンクを、基台に固定したリンクから順順に1自
由度の関節で連結していけば、人の上肢に似た構造は実
現できる。しかし、人が操縦するス1ノープマlピーレ
ータで、人と全く同じ関節構造にしたい場合や、関節の
数を減らして、小型で操作性の良いロボットを実現した
い場合には、2自由度屈曲の関節が必要となる。2自由
度屈曲の関節としては、従来は2個のリンクのそれぞれ
に1個ずつのモータを固定し、それによって関節を駆動
する方法が用いられており、例えばN I KKE I
MECHAN I CAL誌1982年12月20日号
、第57〜58頁記載のものがそれである。
由度の関節で連結していけば、人の上肢に似た構造は実
現できる。しかし、人が操縦するス1ノープマlピーレ
ータで、人と全く同じ関節構造にしたい場合や、関節の
数を減らして、小型で操作性の良いロボットを実現した
い場合には、2自由度屈曲の関節が必要となる。2自由
度屈曲の関節としては、従来は2個のリンクのそれぞれ
に1個ずつのモータを固定し、それによって関節を駆動
する方法が用いられており、例えばN I KKE I
MECHAN I CAL誌1982年12月20日号
、第57〜58頁記載のものがそれである。
し〕従来技術の問題点
前述の従来技術を手首の関節に対応する機能を要求され
る場合に用いた場合次のような問題がある。例えばロボ
ットが狭←空間内で複雑な作業を行う場合、手先から手
首までの長さを短かくしておかないと、手の向きを変え
たい時に手首の部分が障害物に接触してしまう。従来技
術に見られるような構造の関節を手首部に用いた場合に
は関節と手の部分との間に歯車、モータ、支持構造など
多くの部品かは入るスペースが必要となり間隔が長くな
って機能を果さなくなってしまう。
る場合に用いた場合次のような問題がある。例えばロボ
ットが狭←空間内で複雑な作業を行う場合、手先から手
首までの長さを短かくしておかないと、手の向きを変え
たい時に手首の部分が障害物に接触してしまう。従来技
術に見られるような構造の関節を手首部に用いた場合に
は関節と手の部分との間に歯車、モータ、支持構造など
多くの部品かは入るスペースが必要となり間隔が長くな
って機能を果さなくなってしまう。
〔4〕発明の構成
本発明の構成を第1図、第2図及び第3図を用いて説明
する。
する。
図において第1のリンク1と第2のリンク2とは口型部
材3を介して接続されており、第2のリンク2の先端部
には物体を把持するためのハンド機構、スプレーガン等
がとりつけられる。これを人の手首に例えて説明すると
、第1のリンク1は前腕部に、第2のリンクは手のひら
の伺は根の部分に相当する。
材3を介して接続されており、第2のリンク2の先端部
には物体を把持するためのハンド機構、スプレーガン等
がとりつけられる。これを人の手首に例えて説明すると
、第1のリンク1は前腕部に、第2のリンクは手のひら
の伺は根の部分に相当する。
第2図は第1図の関節構造を方向Aから見た図であり、
第3図は方向Bから見た図である。次にその構成につい
て詳述する。
第3図は方向Bから見た図である。次にその構成につい
て詳述する。
第1のリンクlと第2のリンク2は口型部材3を介して
接続され、リンク1と口型部材3は軸6を中心に互いに
回転できるように取り付けられている。又、口型部拐3
とリンク2とは、その中心線が同一直線上にある2つの
軸7と軸8とによって互いに回転できるように取り付け
されている。
接続され、リンク1と口型部材3は軸6を中心に互いに
回転できるように取り付けられている。又、口型部拐3
とリンク2とは、その中心線が同一直線上にある2つの
軸7と軸8とによって互いに回転できるように取り付け
されている。
軸7と軸8との共通の中心線と軸6の中心線とは交叉し
得る位置関係にあって、このような構造をとることによ
り、リンク2はリンク1に対して1点、すなわち軸7お
よび軸8の中心線と軸6の中心線との交点を中心に、あ
らゆる方向に折れ曲ることか可能になる。
得る位置関係にあって、このような構造をとることによ
り、リンク2はリンク1に対して1点、すなわち軸7お
よび軸8の中心線と軸6の中心線との交点を中心に、あ
らゆる方向に折れ曲ることか可能になる。
然しなからロボットの関節としての機能を果すためには
2つのリンクが外力によって受動的に折れ曲がるだけで
は不充分であって、モータその他の制御可能な動力源に
よってリンクの回転が駆動される必要がある。本発明で
はリンクの一方から軸6及び軸7にベベルギヤを介して
他のリンクへ動力を伝達するよう構成することによって
このような要求を達成することを可能ならしめた。
2つのリンクが外力によって受動的に折れ曲がるだけで
は不充分であって、モータその他の制御可能な動力源に
よってリンクの回転が駆動される必要がある。本発明で
はリンクの一方から軸6及び軸7にベベルギヤを介して
他のリンクへ動力を伝達するよう構成することによって
このような要求を達成することを可能ならしめた。
〔5]実施例
第4図は本発明を適用したロボットの関節の内部構造を
示した図で第2図の詳細構造を示す図である。また第5
図は第3図で示した関節構造についてその内部を示した
図であり以下詳述する。
示した図で第2図の詳細構造を示す図である。また第5
図は第3図で示した関節構造についてその内部を示した
図であり以下詳述する。
軸6に固定したベベルギヤ11にエリ軸6へ、また軸6
のまわりに回転自由になるように取り付けた両歯のベベ
ルギヤ13を介してベベル42ヤ15を固定した軸7へ
、それぞれ動力をリンク1の側から伝達することにより
、これを可能にしてし)る。
のまわりに回転自由になるように取り付けた両歯のベベ
ルギヤ13を介してベベル42ヤ15を固定した軸7へ
、それぞれ動力をリンク1の側から伝達することにより
、これを可能にしてし)る。
すなわち、モータ17の回転軸19に固定さJtたベベ
ルギヤ12と軸6に固定されたベベルギヤ11がかみ合
っている。従ってモータ17に、Yつて軸6が回転駆動
される。一方、モータ16の回転軸18にはベベルギヤ
14が固定され、これは両歯のベベルギヤ13とかみ合
っている。両歯のベベルギヤ13を軸6が貫通している
が、この両者は互いに固定されておらず、軸6の回りに
自由に回転できる。両歯のベベルギヤ13は、2個のベ
ベルギヤを一体にしたもので、他の一方のギヤは、軸7
に固定されたベベルギヤ15とかみ合っている。従って
、モータ16によって、軸7を回転j駆動することがで
きる。
ルギヤ12と軸6に固定されたベベルギヤ11がかみ合
っている。従ってモータ17に、Yつて軸6が回転駆動
される。一方、モータ16の回転軸18にはベベルギヤ
14が固定され、これは両歯のベベルギヤ13とかみ合
っている。両歯のベベルギヤ13を軸6が貫通している
が、この両者は互いに固定されておらず、軸6の回りに
自由に回転できる。両歯のベベルギヤ13は、2個のベ
ベルギヤを一体にしたもので、他の一方のギヤは、軸7
に固定されたベベルギヤ15とかみ合っている。従って
、モータ16によって、軸7を回転j駆動することがで
きる。
以上のように、モータ17によって駆動される輔6の回
転によって、リンクlに対して1口型部材3を回転させ
ることができる。この場合、軸6によって直接駆動させ
ることもできるが、本実施例では、さらにこの回転をノ
・−モニノクドライブ減速器4、により減速し、回転ト
ルクを増加させて駆動シティる。ハーモニックドライブ
減速器4、の内部構造を第6図に示す。これは、2個の
サーキュラスプライン31.32及びフレクスプライン
を装着したウェーブジェネレータ33より成る。ウェー
ブジェネレータに軸84・を固定し、これを回転させる
ことにより、サーキュラスプライン31と32の間に相
対的な回転を生じる。この回転は、ウェーブジェネレー
タの回転の数10分の1ないし数100 分の1に減速
されたものとなる。従ってサーキュラスプライン31を
部材35に、サーキュラスプライン32を部材36に固
定しておけば、軸84を回転駆動することにより、それ
を減速した回転力によって部材35を部材36に対し軸
34のまわりに回転させることができる。実施例におけ
るハーモニックドライブ減速器では、上の説明の部材3
6がリンクlに、部材35が1」型部材3に、軸34が
軸6にそれぞれ相当する。また口型部材3に対するリン
ク2の回転駆動も同様に、軸7の回転を、ハーモニック
ドライブ減速器5により減速して行っている。
転によって、リンクlに対して1口型部材3を回転させ
ることができる。この場合、軸6によって直接駆動させ
ることもできるが、本実施例では、さらにこの回転をノ
・−モニノクドライブ減速器4、により減速し、回転ト
ルクを増加させて駆動シティる。ハーモニックドライブ
減速器4、の内部構造を第6図に示す。これは、2個の
サーキュラスプライン31.32及びフレクスプライン
を装着したウェーブジェネレータ33より成る。ウェー
ブジェネレータに軸84・を固定し、これを回転させる
ことにより、サーキュラスプライン31と32の間に相
対的な回転を生じる。この回転は、ウェーブジェネレー
タの回転の数10分の1ないし数100 分の1に減速
されたものとなる。従ってサーキュラスプライン31を
部材35に、サーキュラスプライン32を部材36に固
定しておけば、軸84を回転駆動することにより、それ
を減速した回転力によって部材35を部材36に対し軸
34のまわりに回転させることができる。実施例におけ
るハーモニックドライブ減速器では、上の説明の部材3
6がリンクlに、部材35が1」型部材3に、軸34が
軸6にそれぞれ相当する。また口型部材3に対するリン
ク2の回転駆動も同様に、軸7の回転を、ハーモニック
ドライブ減速器5により減速して行っている。
〔6〕効 果
本発明では2自由度屈曲の関節を一方のリンクに取付け
に2個のモータを用いて駆動できるよう構成しであるた
め、次のような効果が期待できる。
に2個のモータを用いて駆動できるよう構成しであるた
め、次のような効果が期待できる。
(イ)隣接する2個のリンクの中、ロボットアームの根
元側をテ近い方のリンクに動力源を固定するよう設計す
れば、先端リンクには関節駆動用動力源を取付ける必要
がない。従って、先端部が軽くなって、小さい駆動力で
敏速に運動するようになる。
元側をテ近い方のリンクに動力源を固定するよう設計す
れば、先端リンクには関節駆動用動力源を取付ける必要
がない。従って、先端部が軽くなって、小さい駆動力で
敏速に運動するようになる。
(ロ)先端部のリンクが小型化され、関節とハンド部と
の間隔が短かくできる。
の間隔が短かくできる。
(ハ)従来モータの近傍に減速器を設置し、この動力を
歯車、ベルト、あるいはチェーン、並行リンク機構等に
より関節部に伝達していたため、パラフラノシー等に起
因する伝達速度の精度低下が見られたが、本発明の関節
構造ではハーモニックドライブ減速器の如き高精度の減
速器が関節部の軸に直結して使用可能となり望ましい速
度で精度よく関節が動かせる。
歯車、ベルト、あるいはチェーン、並行リンク機構等に
より関節部に伝達していたため、パラフラノシー等に起
因する伝達速度の精度低下が見られたが、本発明の関節
構造ではハーモニックドライブ減速器の如き高精度の減
速器が関節部の軸に直結して使用可能となり望ましい速
度で精度よく関節が動かせる。
第1図は本発明のロボットの関節の構成を示す正面図で
ある。 第2図は第1図の関節を方向Aから見た側面図である。 第3図は第1図の関節を方向Bから見た側面図である。 第4・図は第2図の関節の内部構造を示す図である。 第5図は第3図の関節の内部構造を示す図である。 第6図はハーモニックドライブ減速器の構成を示す斜視
図である。 1・・・・・・・・・・・・・・・・第1リンク2・・
・・・・・・・・・・・・・第2リンク3・・・・・・
・・・・・・・・・口型部材4.5 ・・・・・・・・
・ハーモニックドライブ減速器6.7.8・・−・・・
軸 七当岳中烏→ 11〜J5・・・・・・ベベルギヤ 31.82・・・・・・サーキュラスプライン33 ・
・・・・・・・・・・・フレクスプラインを装着したウ
ェーブジェネレータ 34・・・・・・・・・・・・・軸 35.36・・・・・・部 材
ある。 第2図は第1図の関節を方向Aから見た側面図である。 第3図は第1図の関節を方向Bから見た側面図である。 第4・図は第2図の関節の内部構造を示す図である。 第5図は第3図の関節の内部構造を示す図である。 第6図はハーモニックドライブ減速器の構成を示す斜視
図である。 1・・・・・・・・・・・・・・・・第1リンク2・・
・・・・・・・・・・・・・第2リンク3・・・・・・
・・・・・・・・・口型部材4.5 ・・・・・・・・
・ハーモニックドライブ減速器6.7.8・・−・・・
軸 七当岳中烏→ 11〜J5・・・・・・ベベルギヤ 31.82・・・・・・サーキュラスプライン33 ・
・・・・・・・・・・・フレクスプラインを装着したウ
ェーブジェネレータ 34・・・・・・・・・・・・・軸 35.36・・・・・・部 材
Claims (1)
- (1)第1のリンク1と介在リンクとを第1の軸6の廻
りに回転可能に連結し、介在リンクと第2のリンク2と
を、その中心線が第1の軸6の中心線と交差する同一直
線上にある第2の軸7及び第3の軸8により回転可能に
連結した関節構造を有し第1の軸6に固定したベベルギ
ヤ11に対応するベベルギヤ12を回転駆動せしめる動
力源17と第2の軸7に固定したベベルギヤ15に対応
し、かつ第1の軸6の廻りに回転自在にとりつけられた
ベベルギヤ13と、それを駆動する動力源16とを具え
、第1のリンク1に対して第2のリンク2を、第1の軸
6の中心線と、第2、第3の軸7及び8の中心線との交
点を中心にして自在に屈曲し得るようにしたことを特徴
とするロボットの関節構造。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58103026A JPS59227395A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | ロボツトの関節構造 |
KR1019840003139A KR850000283A (ko) | 1983-06-08 | 1984-06-05 | 로보트의 관절구조 |
EP84106542A EP0128544B1 (en) | 1983-06-08 | 1984-06-07 | A joint structure between link members primarily of an industrial robot arm |
DE8484106542T DE3461997D1 (en) | 1983-06-08 | 1984-06-07 | A joint structure between link members primarily of an industrial robot arm |
DK282884A DK164397C (da) | 1983-06-08 | 1984-06-08 | Ledkonstruktion mellem isaer en industriel robotarms leddele |
KR2019860002854U KR860000927Y1 (ko) | 1983-06-08 | 1986-03-11 | 로보트의 관절구조 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58103026A JPS59227395A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | ロボツトの関節構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59227395A true JPS59227395A (ja) | 1984-12-20 |
Family
ID=14343131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58103026A Pending JPS59227395A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | ロボツトの関節構造 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0128544B1 (ja) |
JP (1) | JPS59227395A (ja) |
KR (1) | KR850000283A (ja) |
DE (1) | DE3461997D1 (ja) |
DK (1) | DK164397C (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP2018527200A (ja) * | 2015-07-22 | 2018-09-20 | シーエムアール サージカル リミテッドCmr Surgical Limited | ロボットアーム |
GB2603881A (en) * | 2016-07-22 | 2022-08-17 | Cmr Surgical Ltd | Gear packaging for robotic joints |
JP2022122889A (ja) * | 2016-07-22 | 2022-08-23 | シーエムアール サージカル リミテッド | 外科用ロボットアーム |
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FR2582978B1 (fr) * | 1985-06-10 | 1987-09-04 | Barland Michel | Tete articulee pour robot industriel et robot equipe d'une telle tete |
CN104786224B (zh) * | 2015-04-07 | 2016-11-30 | 上海大学 | 仿人机器人下颚咀嚼运动机构 |
EP3524394B1 (en) | 2015-07-22 | 2024-02-21 | CMR Surgical Limited | Torque sensors |
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JP6608774B2 (ja) * | 2016-07-22 | 2019-11-20 | 株式会社スギノマシン | 送り台装置 |
CN107933728A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-04-20 | 华南理工大学广州学院 | 清洁爬壁机器人的腿部结构 |
CN108393901A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-14 | 沈阳建筑大学 | 一种五自由度多功能机械加工设备 |
CN112589773A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-02 | 安徽机电职业技术学院 | 一种可调节工业机器人底座 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS6039518B2 (ja) * | 1980-09-30 | 1985-09-06 | ファナック株式会社 | 工業用ロボットの手首機構 |
-
1983
- 1983-06-08 JP JP58103026A patent/JPS59227395A/ja active Pending
-
1984
- 1984-06-05 KR KR1019840003139A patent/KR850000283A/ko not_active Withdrawn
- 1984-06-07 DE DE8484106542T patent/DE3461997D1/de not_active Expired
- 1984-06-07 EP EP84106542A patent/EP0128544B1/en not_active Expired
- 1984-06-08 DK DK282884A patent/DK164397C/da not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
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