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JP6855064B2 - Joint mechanism - Google Patents
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Description

本発明は、回転対偶を備えた関節機構に関する。 The present invention relates to a joint mechanism with rotational pairing.

軸と軸受とからなる従来の回転対偶は、リンク機構などの機械構造に広く用いられてきた。このような軸と軸受との回転対偶は、外力に起因する曲げ応力、捻り応力が軸に一点集中するため破壊されやすく、錆び、歪みに起因する拘束の劣化により可動性が著しく損なわれるという問題があった。従来の回転対偶において、外力による破壊を避けるためには、軸受(ベアリング)を基礎とした高精度な加工を要し、軸と軸受とに関する構造材が増加する。このため、軸と軸受とからなる回転対偶が、重くなり、高剛性になるという課題が存在した。この課題に対して、特許文献1は、球体関節を用いた柔軟な筋骨格アームを提案している。 Conventional rotary pairs consisting of shafts and bearings have been widely used in mechanical structures such as link mechanisms. Such rotational pairs of shafts and bearings are easily destroyed because bending stress and torsional stress due to external force are concentrated on the shaft at one point, and the mobility is significantly impaired due to deterioration of restraint due to rust and distortion. was there. In the conventional rotary pair, in order to avoid destruction due to an external force, high-precision processing based on the bearing is required, and the number of structural materials related to the shaft and the bearing increases. Therefore, there is a problem that the rotational pair of the shaft and the bearing becomes heavy and has high rigidity. To solve this problem, Patent Document 1 proposes a flexible musculoskeletal arm using a ball-jointed doll.

特開2011-121163号公報(2011年06月23日公開)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-121163 (published on June 23, 2011)

AC Etoundi, R Vaidyanathan, and SC Burgess. “A bio-inspired condylar hinge joint for mobile robots.” Inteligent Robots and Systems (IROS), 2011 IEEE/RSJ International Conference on. IEEE, 2011.AC Etoundi, R Vaidyanathan, and SC Burgess. “A bio-inspired condylar hinge joint for mobile robots.” Inteligent Robots and Systems (IROS), 2011 IEEE / RSJ International Conference on. IEEE, 2011.

しかしながら、特許文献1に記載の球体関節は、軸と軸受とからなる従来の関節と同様に、錆びや歪みに起因する劣化に弱く、重量も増加するという問題がある。 However, the ball-jointed doll described in Patent Document 1 has a problem that it is vulnerable to deterioration due to rust and distortion and also increases in weight, like a conventional joint composed of a shaft and a bearing.

人間の膝関節をリンク機構に近似した関節(非特許文献1)は、歩行ロボットに適した特性と耐久性とを有するが、寸法が大きく、重量が重い上、設計・製作の手順が複雑で困難を伴うという問題がある。また、その関節の構造上、転がり関節に滑りが発生することで関節の回転動作に乱れが生じる可能性が有るという問題がある。 A joint that approximates a human knee joint to a link mechanism (Non-Patent Document 1) has characteristics and durability suitable for a walking robot, but is large in size, heavy in weight, and complicated in design and manufacturing procedures. There is a problem that it is difficult. Further, due to the structure of the joint, there is a problem that the rotational movement of the joint may be disturbed due to the occurrence of slippage in the rolling joint.

本発明の一態様は、軸と軸受が不要であり、小型軽量で製作が容易な関節機構を実現することを目的とする。 One aspect of the present invention is to realize a joint mechanism that does not require a shaft and a bearing, is compact and lightweight, and is easy to manufacture.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る関節機構は、互いに平行に配置されて一端の少なくとも一部が曲線状に形成された一対の第1側平面と、前記一対の第1側平面の間に形成された第1転がり面とを有する第1部材と、前記一対の第1側平面に対応する一対の第2側平面と、前記第1転がり面の上を転がるために前記一対の第2側平面の間に形成された第2転がり面とを有する第2部材と、前記第2転がり面を前記第1転がり面に押し付けるために前記第1側平面と前記第2側平面とを跨ぐように配置された一対の側面ワイヤと、前記第1転がり面と前記第2転がり面との間の滑りを防止するために、前記第1転がり面と前記第2転がり面とに沿って互いに交差するように配置された一対の交差ワイヤとを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the joint mechanism according to one aspect of the present invention includes a pair of first side planes arranged in parallel with each other and at least a part of one end formed in a curved shape, and the pair of first side planes. To roll on the first member having the first rolling surface formed between the first side planes, the pair of second side planes corresponding to the pair of first side planes, and the first rolling surface. A second member having a second rolling surface formed between the pair of second side planes, and the first side plane and the second side in order to press the second rolling surface against the first rolling surface. A pair of side wire arranged so as to straddle a flat surface, and the first rolling surface and the second rolling surface in order to prevent slippage between the first rolling surface and the second rolling surface. It is characterized by having a pair of intersecting wires arranged so as to intersect each other along the line.

この特徴によれば、一対の側面ワイヤにより第2転がり面が第1転がり面に押し付けられ、一対の交差ワイヤにより第1転がり面と第2転がり面との間の滑りが防止される。このため、軸と軸受の無い回転対偶が転がり運動により回動し、小型軽量で製作が容易な関節機構を実現することができる。 According to this feature, the pair of side wires presses the second rolling surface against the first rolling surface, and the pair of intersecting wires prevents slippage between the first rolling surface and the second rolling surface. Therefore, a rotating pair without a shaft and a bearing rotates by a rolling motion, and a compact and lightweight joint mechanism that is easy to manufacture can be realized.

本発明の一態様に係る関節機構では、前記一対の第1側平面の前記一端が円弧状に形成されることが好ましい。 In the joint mechanism according to one aspect of the present invention, it is preferable that one end of the pair of first side planes is formed in an arc shape.

上記の構成によれば、第2転がり面が第1転がり面の上を転がることにより、第2部材が第1部材の周りを360度回動することができる。 According to the above configuration, the second rolling surface rolls on the first rolling surface, so that the second member can rotate 360 degrees around the first member.

本発明の一態様に係る関節機構では、前記一対の第1側平面を貫通する第1貫通孔が前記第1部材に形成され、前記一対の第2側平面を貫通する第2貫通孔が前記第2部材に形成され、前記一対の側面ワイヤの一方が、前記第1貫通孔を通って前記一対の側面ワイヤの他方と連結され、前記第2貫通孔を通って前記一対の側面ワイヤの他方と連結されることが好ましい。 In the joint mechanism according to one aspect of the present invention, the first through hole penetrating the pair of first side planes is formed in the first member, and the second through hole penetrating the pair of second side planes is said. One of the pair of side wires formed in the second member is connected to the other of the pair of side wires through the first through hole, and the other of the pair of side wires is connected through the second through hole. It is preferable to be connected with.

上記の構成によれば、一対の側面ワイヤを1本のワイヤで簡素に構成することができる。 According to the above configuration, the pair of side wires can be simply configured with one wire.

本発明の一態様に係る関節機構では、前記一対の第1側平面の一端の一部が円弧形状であり、前記一端の他の一部が、前記第2部材の前記第1部材の周りの回動範囲を限定する回動範囲限定形状を有することが好ましい。 In the joint mechanism according to one aspect of the present invention, a part of one end of the pair of first side planes has an arc shape, and the other part of the other end is around the first member of the second member. It is preferable to have a rotation range limiting shape that limits the rotation range.

上記の構成によれば、回動範囲限定形状が、第1部材の回動に対するストッパとして作用し、関節機構の可動範囲を制限することができる。 According to the above configuration, the rotation range limiting shape acts as a stopper for the rotation of the first member, and the movable range of the joint mechanism can be limited.

本発明の一態様に係る関節機構では、前記回動範囲限定形状が、前記円弧形状に接する第1直線形状と前記第1直線形状に直交する第2直線形状とを含むことが好ましい。 In the joint mechanism according to one aspect of the present invention, it is preferable that the rotation range limiting shape includes a first straight line shape in contact with the arc shape and a second straight line shape orthogonal to the first straight line shape.

上記の構成によれば、回動範囲限定形状を簡易な構成により実現することができる。 According to the above configuration, the rotation range limited shape can be realized by a simple configuration.

本発明の一態様に係る関節機構では、前記一対の第1側平面の一端の一部が円弧状であり、前記一端の他の一部は、前記第2部材が第1状態から第2状態に飛び移るための飛び移り形状を有することが好ましい。 In the joint mechanism according to one aspect of the present invention, a part of one end of the pair of first side planes has an arc shape, and the other part of the other end has the second member in a first state to a second state. It is preferable to have a jumping shape for jumping to.

上記の構成によれば、エネルギ蓄積状態からエネルギ解放状態に飛び移る過程でエネルギを一気に解放する特性が得られる。 According to the above configuration, the characteristic of releasing energy at once in the process of jumping from the energy storage state to the energy release state can be obtained.

本発明の一態様に係る関節機構では、前記飛び移り形状が、前記円弧形状に繋がる第1直線形状と前記第1直線形状に斜交する第2直線形状とを含むことが好ましい。 In the joint mechanism according to one aspect of the present invention, it is preferable that the jump shape includes a first straight line shape connected to the arc shape and a second straight line shape obliquely intersecting the first straight line shape.

上記の構成によれば、飛び移り形状を簡易な構成により実現することができる。 According to the above configuration, the jump shape can be realized by a simple configuration.

本発明の一態様に係る関節機構では、前記側面ワイヤの張力を調整する張力調整器が前記第1側平面と前記第2側平面との少なくとも一方に設けられることが好ましい。 In the joint mechanism according to one aspect of the present invention, it is preferable that a tension regulator for adjusting the tension of the side wire is provided on at least one of the first side plane and the second side plane.

上記の構成によれば、張力調整器で側面ワイヤの初期張力を調整することにより、関節機構の関節剛性などの力学的特性を微調整することができる。 According to the above configuration, by adjusting the initial tension of the side wire with the tension regulator, it is possible to finely adjust the mechanical characteristics such as the joint rigidity of the joint mechanism.

本発明の一態様によれば、小型軽量で製作が容易な関節機構を実現することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, it is possible to realize a joint mechanism that is compact, lightweight, and easy to manufacture.

(a)は実施形態1に係る関節機構に設けられたリンク部材の転がり面を説明するための斜視図であり、(b)は上記関節機構に設けられた側面ワイヤを説明するための斜視図であり、(c)は上記関節機構に設けられた他の側面ワイヤを説明するための斜視図であり、(d)は上記関節機構に設けられた交差ワイヤを説明するための斜視図であり、(e)は上記関節機構に設けられた他の交差ワイヤを説明するための斜視図である。(A) is a perspective view for explaining a rolling surface of a link member provided in the joint mechanism according to the first embodiment, and (b) is a perspective view for explaining a side wire provided in the joint mechanism. (C) is a perspective view for explaining another side wire provided in the joint mechanism, and (d) is a perspective view for explaining an intersecting wire provided in the joint mechanism. , (E) are perspective views for explaining other crossing wires provided in the joint mechanism. (a)〜(c)は上記関節機構の動作を示す側面図である。(A) to (c) are side views showing the operation of the joint mechanism. (a)〜(c)は上記関節機構の可動域を説明するための側面図である。(A) to (c) are side views for explaining the range of motion of the joint mechanism. (a)(b)は実施形態2に係る関節機構の斜視図である。(A) and (b) are perspective views of the joint mechanism according to the second embodiment. (a)は実施形態1に係る関節機構の側面図であり、(b)〜(d)は実施形態3に係る関節機構の動作を示す側面図である。(A) is a side view of the joint mechanism according to the first embodiment, and (b) to (d) are side views showing the operation of the joint mechanism according to the third embodiment. (a)(b)は実施形態4に係る関節機構の動作を示す側面図である。(A) and (b) are side views showing the operation of the joint mechanism according to the fourth embodiment. 実施形態5に係る関節機構の応用例を示す図である。It is a figure which shows the application example of the joint mechanism which concerns on Embodiment 5. 実施形態5に係る関節機構の他の応用例を示す図である。It is a figure which shows the other application example of the joint mechanism which concerns on Embodiment 5.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

(実施形態1)
図1(a)は実施形態1に係る関節機構1に設けられたリンク部材2aの転がり面3aを説明するための斜視図であり、(b)は関節機構1に設けられた側面ワイヤ5を説明するための斜視図であり、(c)は関節機構1に設けられた側面ワイヤ6を説明するための斜視図であり、(d)は関節機構1に設けられた交差ワイヤ7を説明するための斜視図であり、(e)は関節機構1に設けられた交差ワイヤ8を説明するための斜視図である。図2(a)〜(c)は関節機構1の動作を示す側面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1A is a perspective view for explaining a rolling surface 3a of the link member 2a provided in the joint mechanism 1 according to the first embodiment, and FIG. 1B is a perspective view showing a side wire 5 provided in the joint mechanism 1. It is a perspective view for demonstrating, (c) is a perspective view for demonstrating the side wire 6 provided in the joint mechanism 1, and (d) is the crossing wire 7 provided in the joint mechanism 1. (E) is a perspective view for explaining the crossing wire 8 provided in the joint mechanism 1. 2 (a) to 2 (c) are side views showing the operation of the joint mechanism 1.

関節機構1はリンク部材2a(第1部材)を備える。リンク部材2aは、互いに平行に配置されて一端が半円状に形成された一対の側平面4a(第1側平面)と、一対の側平面4aの間に形成された転がり面3a(第1転がり面)とを有する。リンク部材2aの一端には、一対の側平面4aを貫通する貫通孔9a(第1貫通孔)が形成される。 The joint mechanism 1 includes a link member 2a (first member). The link member 2a is a rolling surface 3a (first) formed between a pair of side planes 4a (first side plane) arranged parallel to each other and having one end formed in a semicircular shape and a pair of side planes 4a. It has a rolling surface). A through hole 9a (first through hole) penetrating the pair of side planes 4a is formed at one end of the link member 2a.

関節機構1にはリンク部材2b(第2部材)が設けられる。リンク部材2bはリンク部材2aと同様に構成される。即ち、リンク部材2bは、互いに平行に配置されて一端が半円状に形成された一対の側平面4b(第2側平面)と、一対の側平面4bの間に形成された転がり面3b(第2転がり面)とを有する。リンク部材2bの一端には、一対の側平面4bを貫通する貫通孔9b(第2貫通孔)が形成される。 The joint mechanism 1 is provided with a link member 2b (second member). The link member 2b is configured in the same manner as the link member 2a. That is, the link member 2b is a rolling surface 3b (2) formed between a pair of side planes 4b (second side plane) arranged parallel to each other and one end formed in a semicircular shape, and a pair of side planes 4b. It has a second rolling surface). A through hole 9b (second through hole) penetrating the pair of side planes 4b is formed at one end of the link member 2b.

リンク部材2aは、転がり面3aがリンク部材2bの転がり面3bと対向して、転がり面3aが転がり面3bの上を転がるように配置される。 The link member 2a is arranged so that the rolling surface 3a faces the rolling surface 3b of the link member 2b and the rolling surface 3a rolls on the rolling surface 3b.

関節機構1は一対の側面ワイヤ5・6を備える。側面ワイヤ5は、転がり面3bを転がり面3aに押し付けるために、一対の側平面4aの一方と一対の側平面4bの一方とを跨ぐように配置される。側面ワイヤ6は、転がり面3bを転がり面3aに押し付けるために、一対の側平面4aの他方と一対の側平面4bの他方とを跨ぐように配置される。 The joint mechanism 1 includes a pair of side wires 5 and 6. The side wire 5 is arranged so as to straddle one of the pair of side planes 4a and one of the pair of side planes 4b in order to press the rolling surface 3b against the rolling surface 3a. The side wire 6 is arranged so as to straddle the other of the pair of side planes 4a and the other of the pair of side planes 4b in order to press the rolling surface 3b against the rolling surface 3a.

側面ワイヤ5の一端は側平面4aの一方にネジ等の公知の方法により固定することができ、側面ワイヤ5の他端は側平面4bの一方にネジ等の公知の方法により固定することができる。側面ワイヤ6の一端は側平面4aの他方に公知の方法により固定することができ、側面ワイヤ6の他端は側平面4bの他方に公知の方法により固定することができる。 One end of the side surface wire 5 can be fixed to one of the side planes 4a by a known method such as a screw, and the other end of the side surface wire 5 can be fixed to one of the side planes 4b by a known method such as a screw. .. One end of the side surface wire 6 can be fixed to the other side plane 4a by a known method, and the other end of the side surface wire 6 can be fixed to the other side surface 4b by a known method.

側面ワイヤ5が、貫通孔9aを通って側面ワイヤ6の他方と連結され、貫通孔9bを通って側面ワイヤ6と連結されるように側面ワイヤ5と側面ワイヤ6とを1本のワイヤで構成しても良い。 The side wire 5 and the side wire 6 are composed of one wire so that the side wire 5 is connected to the other side wire 6 through the through hole 9a and is connected to the side wire 6 through the through hole 9b. You may.

関節機構1には一対の交差ワイヤ7・8が設けられる。交差ワイヤ7・8は、図1(d)(e)に示すように、転がり面3aと転がり面3bとに沿って互いに交差するように配置される。交差ワイヤ7・8により、関節機構1の動作時において、転がり面3aと転がり面3bとの間の滑りが防止される。 The joint mechanism 1 is provided with a pair of intersecting wires 7 and 8. As shown in FIGS. 1 (d) and 1 (e), the intersecting wires 7 and 8 are arranged so as to intersect each other along the rolling surface 3a and the rolling surface 3b. The intersecting wires 7 and 8 prevent slippage between the rolling surface 3a and the rolling surface 3b during the operation of the joint mechanism 1.

側面ワイヤ5・6、交差ワイヤ7・8の材質は、高い強度と伸びにくい性質を有する材質が好ましく、例えば、UHPE(Ultra High Molecular Weight Polyethylene、超高分子量ポリエチレン)繊維などが一例として挙げられる。 The materials of the side wires 5 and 6 and the cross wires 7 and 8 are preferably materials having high strength and non-stretchability, and examples thereof include UHPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) fibers.

このように構成された関節機構1は以下のように動作する。 The joint mechanism 1 configured in this way operates as follows.

まず、図2(a)に示すように、リンク部材2a・2bが一直線上に配置された状態から、転がり面3aが転がり面3bの上を滑らずに転がることにより、リンク部材2aが時計回りに回動してリンク部材2bに対して斜め方向に屈曲した図2(b)に示す状態を経て、リンク部材2aがリンク部材2bに対して垂直に屈曲する図2(c)に示す状態となる。 First, as shown in FIG. 2A, from the state where the link members 2a and 2b are arranged in a straight line, the rolling surface 3a rolls on the rolling surface 3b without sliding, so that the link member 2a rotates clockwise. The state shown in FIG. 2B, in which the link member 2a is bent perpendicularly to the link member 2b, after the state shown in FIG. 2B, which is rotated in the direction of the link member 2b and bent diagonally with respect to the link member 2b. Become.

このとき、側面ワイヤ5・6は、転がり面3a・3b同士の接触を保ち、屈曲方向以外の方向のリンク部材2a・2bの運動を拘束するように機能する。また、交差ワイヤ7・8は、転がり面3a・3b同士の滑りを防止するように機能する。 At this time, the side wires 5 and 6 function to maintain contact between the rolling surfaces 3a and 3b and restrain the movement of the link members 2a and 2b in directions other than the bending direction. Further, the intersecting wires 7 and 8 function to prevent the rolling surfaces 3a and 3b from slipping each other.

本実施形態は、人間の膝関節における軟骨に対応した転がり面3a・3bと、膝関節における靱帯に対応した側面ワイヤ5・6及び交差ワイヤ7・8とにより構成される回転機構である。本実施形態の新規な点は、関節を拘束するために軸を使用せず、軸の代わりに、人間の膝関節における靱帯を模した複数本のワイヤ(側面ワイヤ5・6、交差ワイヤ7・8)を使用する点にある。 The present embodiment is a rotation mechanism composed of rolling surfaces 3a and 3b corresponding to cartilage in a human knee joint, side wires 5.6 corresponding to ligaments in the knee joint, and crossing wires 7.8. The novelty of this embodiment is that the shaft is not used to restrain the joint, and instead of the shaft, a plurality of wires (side wires 5.6, crossing wires 7 and so on) that imitate the ligaments in the human knee joint are used. 8) is used.

図3(a)〜(c)は関節機構1の可動域を説明するための側面図である。リンク部材2aは、転がり面3aが転がり面3bの上を転がることにより、図3(b)に示す状態から、図3(c)に示す状態まで時計回りに180度回動することができ、そして、図3(b)に示す状態から、図3(a)に示す状態まで反時計回りに180度回動することができる。関節機構1は、リンク部材2aの屈曲動作の回動中心が転がり面3bに沿って移動するため、360度にわたる広い可動域を有する。 3A to 3C are side views for explaining the range of motion of the joint mechanism 1. The link member 2a can be rotated 180 degrees clockwise from the state shown in FIG. 3B to the state shown in FIG. 3C by rolling the rolling surface 3a on the rolling surface 3b. Then, the state shown in FIG. 3B can be rotated 180 degrees counterclockwise from the state shown in FIG. 3A to the state shown in FIG. 3A. The joint mechanism 1 has a wide range of motion of 360 degrees because the rotation center of the bending motion of the link member 2a moves along the rolling surface 3b.

軸と軸受とからなる従来の関節機構は、精密に構成されているため、軸の曲げ方向に外力が作用して軸が曲がってしまって軸受に対して僅かでもずれると、機能しなくなるという問題がある。 Since the conventional joint mechanism consisting of a shaft and a bearing is precisely configured, there is a problem that if an external force acts in the bending direction of the shaft and the shaft bends and even a slight deviation from the bearing, it will not function. There is.

これに対して、本実施形態の関節機構1は、ある程度曖昧に構成されているため、曲げ方向に外力が作用しても、ワイヤ(側面ワイヤ5・6、交差ワイヤ7・8)が引っ張られることに基づく伸びにより、リンク部材2a・2bの屈曲動作の方向以外の方向への変位が許容される。このため、関節機構1は、軸と軸受とからなる従来の関節機構よりも外力に対して強靭である。そして、関節機構1は、従来の関節機構に比べてその動作に柔らかさがあり、同質量を有する従来の関節機構よりも特に衝撃力に対して強靭である。 On the other hand, since the joint mechanism 1 of the present embodiment is configured to be ambiguous to some extent, the wires (side wires 5.6 and intersecting wires 7.8) are pulled even if an external force acts in the bending direction. Due to the elongation based on the above, the link members 2a and 2b are allowed to be displaced in a direction other than the bending operation direction. Therefore, the joint mechanism 1 is tougher against an external force than the conventional joint mechanism including the shaft and the bearing. The joint mechanism 1 is softer in its operation than the conventional joint mechanism, and is particularly tough against impact force as compared with the conventional joint mechanism having the same mass.

本実施形態によれば、軸や軸受を使用しないため、精密な機械加工が不要になり、製作コストを削減することができる。そして、軸や軸受を使用しないため、関節に係る構造材の削減による関節機構の軽量化が可能となる。 According to this embodiment, since no shaft or bearing is used, precise machining is not required, and the manufacturing cost can be reduced. Since no shaft or bearing is used, the weight of the joint mechanism can be reduced by reducing the number of structural materials related to the joint.

また、ワイヤは座屈を考慮する必要がないため荷重に強く、ワイヤの微小な伸びにより本実施形態の関節機構1に適度な柔軟性を持たせることで、関節機構1に作用する衝撃力を吸収することができる。 Further, since the wire does not need to consider buckling, it is strong against a load, and by giving the joint mechanism 1 of the present embodiment appropriate flexibility by the minute elongation of the wire, the impact force acting on the joint mechanism 1 can be applied. Can be absorbed.

さらに、従来の関節機構と比較して、図3に示すように、可動範囲が広くなり、ほぼ180度回動する折り畳み動作が可能となる。 Further, as shown in FIG. 3, the movable range is widened as compared with the conventional joint mechanism, and the folding operation that rotates by about 180 degrees becomes possible.

また、転がり面3a・3bの形状を後述するように改良することにより、関節機構1の柔軟性、剛性を調整することができる。 Further, by improving the shapes of the rolling surfaces 3a and 3b as described later, the flexibility and rigidity of the joint mechanism 1 can be adjusted.

本実施形態の関節機構1は、単一の機械要素としてモジュール化されているため、従来の機械構造における回転対偶との置換も容易である。 Since the joint mechanism 1 of the present embodiment is modularized as a single mechanical element, it can be easily replaced with a rotational pair even in a conventional mechanical structure.

上記の性質により、本実施形態は従来の機械構造への広い適用が可能であり、軸と軸受とを使用した従来の関節構造に比べて、耐衝撃性及び軽量性に優れる点で革新的である。 Due to the above properties, the present embodiment can be widely applied to a conventional mechanical structure, and is innovative in that it is superior in impact resistance and light weight as compared with a conventional joint structure using a shaft and a bearing. is there.

関節機構1は、リンク部材2a・2bの回動方向を拘束する2つの転がり面3a・3bと、転がり面3a・3bを拘束する4本のワイヤ(側面ワイヤ5・6、交差ワイヤ7・8)で構成される回転機構である。リンク部材2aの一端の半円の中心、及び、リンク部材2bの一端の半円の中心から伸びる2本の側面ワイヤ5・6は、転がり面3aを転がり面3bに押し付けつつ、リンク部材2a・2bの側平面4a・4bと垂直な面内での望まれない曲げ応力、リンク部材2a・2bの軸方向の望まれない捻り応力を支える役割を果たす。転がり面3a・3bに沿って交差して配置される交差ワイヤ7・8は、転がり面3a・3bの間の滑りを排除しつつ、望まない曲げ応力を支える役割を果たす。 The joint mechanism 1 includes two rolling surfaces 3a and 3b that restrain the rotation directions of the link members 2a and 2b, and four wires (side wire 5.6 and crossing wires 7.8) that restrain the rolling surfaces 3a and 3b. ) Is a rotation mechanism. The two side wire 5 and 6 extending from the center of the semicircle at one end of the link member 2a and the center of the semicircle at one end of the link member 2b press the rolling surface 3a against the rolling surface 3b while pressing the link member 2a. It plays a role of supporting an undesired bending stress in a plane perpendicular to the side planes 4a and 4b of 2b and an undesired torsional stress in the axial direction of the link members 2a and 2b. The intersecting wires 7 and 8 arranged so as to intersect along the rolling surfaces 3a and 3b play a role of supporting unwanted bending stress while eliminating slippage between the rolling surfaces 3a and 3b.

転がり面3a・3bが歪の無い半円柱形状により形成されている場合、2つの転がり面3a・3bを形成する2つの半円の間の中心間距離と、半円の円周とは、幾何学的に変化しない。このため、図2(a)〜(c)に示す関節機構1のリンク部材2aがリンク部材2bに対して折れ曲がる方向の回動運動をしている間は、ワイヤ(側面ワイヤ5・6及び交差ワイヤ7・8)が伸びず、転がり面3aの転がり面3bに対するスムーズな転がり回動が生じる。しかしながら、上記方向以外の方向に回動運動しようとすると、ワイヤに伸びが生じる。このため、ワイヤの剛性によって、上記方向以外の方向への望まれない回動運動を拘束することができる。 When the rolling surfaces 3a and 3b are formed by a semi-cylindrical shape without distortion, the distance between the centers between the two semicircles forming the two rolling surfaces 3a and 3b and the circumference of the semicircle are geometric. Does not change scientifically. Therefore, while the link member 2a of the joint mechanism 1 shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c) is rotating with respect to the link member 2b in the bending direction, the wires (side wires 5.6 and intersecting). The wires 7 and 8) do not stretch, and smooth rolling rotation of the rolling surface 3a with respect to the rolling surface 3b occurs. However, if an attempt is made to rotate in a direction other than the above direction, the wire is stretched. Therefore, the rigidity of the wire can restrain an undesired rotational movement in a direction other than the above direction.

従来の回転対偶と異なり、本実施形態の関節機構1は、軸と軸受とを使用しない。このため、精密な機械加工が不要となるほか、軸と軸受とに係る構造材の削減による関節機構の軽量化が可能となる。また、ワイヤの柔軟性により本実施形態の関節機構1は優れた耐荷重性・耐衝撃性を有する。そして、本実施形態の関節機構1は、単一の機械要素としてモジュール化されている。このため、機械構造における従来の回転対偶との置換も可能である。 Unlike the conventional rotary pair, the joint mechanism 1 of the present embodiment does not use a shaft and a bearing. Therefore, precision machining is not required, and the weight of the joint mechanism can be reduced by reducing the structural materials related to the shaft and the bearing. Further, due to the flexibility of the wire, the joint mechanism 1 of the present embodiment has excellent load resistance and impact resistance. The joint mechanism 1 of the present embodiment is modularized as a single mechanical element. Therefore, it is possible to replace the conventional rotating kinematic pair in the mechanical structure.

以上の性質より、本実施形態の関節機構1は、従来の機械構造への広い適用が可能であり、精密加工が不要で、且つ軽量の為、コスト削減が見込める。 From the above properties, the joint mechanism 1 of the present embodiment can be widely applied to a conventional mechanical structure, does not require precision processing, and is lightweight, so that cost reduction can be expected.

そして、従来の機械構造では実現が難しかった超軽量構造物への適用が可能であり、従来は危険性などの観点から実現が困難であった、外界との予期せぬ衝突や接触を伴う機械に新たに適用することができる。 It can be applied to ultra-lightweight structures that were difficult to realize with conventional mechanical structures, and machines with unexpected collisions and contact with the outside world, which were difficult to realize in the past from the viewpoint of danger and the like. Can be newly applied to.

本実施形態の関節機構1は、その軽量性から、展開可能な宇宙構造物、ドローンに搭載するロボットアームなどの超軽量な機構を要する用途に適用することができる。また、抵慣性及び耐衝撃性から、外界、対人との予期せぬ衝突の危険を伴う不整地走行ロボット及び医療・介護ロボットなど、実世界環境下で動作する機械構造に適用することができる。 Due to its light weight, the joint mechanism 1 of the present embodiment can be applied to applications requiring an ultra-lightweight mechanism such as a deployable space structure and a robot arm mounted on a drone. In addition, due to its inertia and impact resistance, it can be applied to mechanical structures that operate in a real-world environment, such as rough terrain traveling robots and medical / nursing robots that carry the risk of unexpected collisions with the outside world and people.

(実施形態2)
図4(a)(b)は実施形態2に係る関節機構1Aの斜視図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
(Embodiment 2)
4 (a) and 4 (b) are perspective views of the joint mechanism 1A according to the second embodiment. The same components as those described above are designated by the same reference numerals. The detailed description of these components will not be repeated.

関節機構1Aは張力調整器10を備える。張力調整器10は、側面ワイヤ5の張力を調整するために、リンク部材2aの側平面4aの一方、及び、リンク部材2bの側平面4bの一方に配置される。そして、側面ワイヤ6の張力を調整する張力調整器10が、リンク部材2aの側平面4aの他方、及び、リンク部材2bの側平面4bの他方に配置される。 The joint mechanism 1A includes a tension regulator 10. The tension regulator 10 is arranged on one of the side planes 4a of the link member 2a and one of the side planes 4b of the link member 2b in order to adjust the tension of the side wire 5. Then, the tension adjuster 10 for adjusting the tension of the side wire 6 is arranged on the other side plane 4a of the link member 2a and the other side plane 4b of the link member 2b.

図4(a)に示すように、張力調整器10により側面ワイヤ5・6の初期張力を小さく設定すると、関節機構1Aの矢印21に示す方向の捻り自由度が大きくなる。図4(b)に示すように、張力調整器10により側面ワイヤ5・6の初期張力を大きく設定すると、関節機構1Aの矢印22に示す方向の捻り自由度が小さくなる。このように、実施形態1の効果に加えて、実施形態2によれば、張力調整器10で側面ワイヤ5・6の初期張力を調整することにより、関節機構1Aの関節剛性などの力学的特性を微調整することができる。例えば、精密な回動動作が必要な場合は強い張力を張力調整器10により印加し、衝撃力の吸収などのための柔軟性が必要な場合は弱い張力を張力調整器10により印加すればよい。 As shown in FIG. 4A, when the initial tension of the side wire 5 and 6 is set small by the tension regulator 10, the degree of freedom of twisting in the direction indicated by the arrow 21 of the joint mechanism 1A increases. As shown in FIG. 4B, when the initial tension of the side wires 5 and 6 is set large by the tension regulator 10, the degree of freedom of twisting in the direction indicated by the arrow 22 of the joint mechanism 1A becomes small. As described above, in addition to the effect of the first embodiment, according to the second embodiment, by adjusting the initial tension of the side wires 5 and 6 with the tension regulator 10, mechanical characteristics such as joint rigidity of the joint mechanism 1A are obtained. Can be fine-tuned. For example, when precise rotation operation is required, a strong tension may be applied by the tension regulator 10, and when flexibility for absorbing impact force or the like is required, a weak tension may be applied by the tension regulator 10. ..

(実施形態3)
図5(a)は実施形態1に係る関節機構1の側面図であり、(b)〜(d)は実施形態3に係る関節機構1Bの動作を示す側面図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
(Embodiment 3)
5A is a side view of the joint mechanism 1 according to the first embodiment, and FIGS. 5B to 5D are side views showing the operation of the joint mechanism 1B according to the third embodiment. The same components as those described above are designated by the same reference numerals. The detailed description of these components will not be repeated.

関節機構1Bはリンク部材15a・15bを備える。リンク部材15aの先端には、円弧面11aと、円弧面11aに繋がる飛び移り形状面12aとが形成される。飛び移り形状面12aは、円弧面11aに繋がる第1直線形状面13aと第1直線形状面13aに斜交する第2直線形状面14aとを含む。リンク部材15bの先端には、円弧面11bと、円弧面11bに繋がる飛び移り形状面12bとが形成される。飛び移り形状面12bは、円弧面11bに繋がる第1直線形状面13bと第1直線形状面13bに斜交する第2直線形状面14bとを含む。 The joint mechanism 1B includes link members 15a and 15b. At the tip of the link member 15a, an arcuate surface 11a and a jump-shaped surface 12a connected to the arcuate surface 11a are formed. The jump-shaped surface 12a includes a first linear surface 13a connected to the arc surface 11a and a second linear surface 14a obliquely intersecting the first linear surface 13a. At the tip of the link member 15b, an arcuate surface 11b and a jump-shaped surface 12b connected to the arcuate surface 11b are formed. The jump-shaped surface 12b includes a first linear surface 13b connected to the arc surface 11b and a second linear surface 14b obliquely intersecting the first linear surface 13b.

このように構成された関節機構1Bは以下のように動作する。 The joint mechanism 1B configured in this way operates as follows.

まず、図5(b)に示すように、リンク部材15a・15bが一直線上に配置された状態から、リンク部材15aがリンク部材15bに対して時計回りに回動して、図5(c)に示すように、第1直線形状面13aが第1直線形状面13bと接してエネルギを蓄積するエネルギ蓄積状態(第1状態)に移行する。そして、リンク部材15aがリンク部材15bに対してさらに時計回りに回動して第1直線形状面13aが第1直線形状面13bから離れ、図5(d)に示すように、第2直線形状面14aが第2直線形状面14bに近づいてエネルギが一気に解放されるエネルギ解放状態(第2状態)に移行する。この現象を飛び移り座屈現象と呼ぶ。 First, as shown in FIG. 5 (b), from the state where the link members 15a and 15b are arranged in a straight line, the link member 15a rotates clockwise with respect to the link member 15b, and FIG. As shown in the above, the first linear shape surface 13a is in contact with the first linear shape surface 13b and shifts to an energy storage state (first state) in which energy is stored. Then, the link member 15a further rotates clockwise with respect to the link member 15b, and the first linear shape surface 13a separates from the first linear shape surface 13b, and as shown in FIG. 5D, the second linear shape is formed. The surface 14a approaches the second linearly shaped surface 14b and shifts to an energy release state (second state) in which energy is released at once. This phenomenon is called a jumping buckling phenomenon.

このように、本実施形態に係る関節機構1Bは、転がり面の形状を工夫することにより、所望の力学的特性を実現する。即ち、第1直線形状面13aと第2直線形状面14aとにより小さな山型形状を形成し、第1直線形状面13bと第2直線形状面14bとにより小さな山型形状を形成して、リンク部材2aの転がり面及びリンク部材2bの転がり面の曲率を部分的に変化させる。これにより、図5(b)に示す状態から図5(c)に示すエネルギ蓄積状態まででエネルギを蓄積し、図5(c)に示すエネルギ蓄積状態から図5(d)に示すエネルギ解放状態に移行する過程でエネルギを一気に解放する特性が得られる。このような関節機構1Bは、例えば瞬間的な大出力を要する跳躍ロボットなどへの適用が可能である。このような転がり面(円弧面11a・11b、飛び移り形状面12a・12b)の製作及び微調整は、積層型の3Dプリンタを用いて容易に実現することができる。 As described above, the joint mechanism 1B according to the present embodiment realizes desired mechanical characteristics by devising the shape of the rolling surface. That is, a small chevron shape is formed by the first linear shape surface 13a and the second straight shape surface 14a, and a small chevron shape is formed by the first straight shape surface 13b and the second straight shape surface 14b, and the link is formed. The curvatures of the rolling surface of the member 2a and the rolling surface of the link member 2b are partially changed. As a result, energy is accumulated from the state shown in FIG. 5 (b) to the energy storage state shown in FIG. 5 (c), and the energy release state shown in FIG. 5 (d) is changed from the energy storage state shown in FIG. 5 (c). In the process of shifting to, the characteristic of releasing energy at once is obtained. Such a joint mechanism 1B can be applied to, for example, a jumping robot that requires a large instantaneous output. The production and fine adjustment of such rolling surfaces (arc surfaces 11a / 11b, jumping shape surfaces 12a / 12b) can be easily realized by using a laminated 3D printer.

(実施形態4)
図6(a)(b)は実施形態4に係る関節機構1Cの動作を示す側面図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。
(Embodiment 4)
6 (a) and 6 (b) are side views showing the operation of the joint mechanism 1C according to the fourth embodiment. The same components as those described above are designated by the same reference numerals. The detailed description of these components will not be repeated.

関節機構1Cはリンク部材20a・20bを備える。リンク部材20aの先端には、円弧面19aと、円弧面19aに繋がる回動範囲限定形状面16aとが形成される。回動範囲限定形状面16aは、円弧面19aに繋がる第1直線形状面17aと第1直線形状面17aに直交する第2直線形状面18aとを含む。リンク部材20bの先端には、円弧面19bと、円弧面19bに繋がる回動範囲限定形状面16bとが形成される。回動範囲限定形状面16bは、円弧面19bに繋がる第1直線形状面17bと第1直線形状面17bに直交する第2直線形状面18bとを含む。 The joint mechanism 1C includes link members 20a and 20b. At the tip of the link member 20a, an arc surface 19a and a rotation range limited shape surface 16a connected to the arc surface 19a are formed. The rotation range limited shape surface 16a includes a first straight line shape surface 17a connected to the arc surface 19a and a second straight line shape surface 18a orthogonal to the first straight line shape surface 17a. At the tip of the link member 20b, an arc surface 19b and a rotation range limited shape surface 16b connected to the arc surface 19b are formed. The rotation range limited shape surface 16b includes a first straight line shape surface 17b connected to the arc surface 19b and a second straight line shape surface 18b orthogonal to the first straight line shape surface 17b.

このように構成された関節機構1Bは以下のように動作する。 The joint mechanism 1B configured in this way operates as follows.

まず、円弧面19a・19bが互いに接触し、回動範囲限定形状面16a・16bが互いに離れた図6(b)に示す状態から、円弧面19aが円弧面19bの上を転がることにより、リンク部材20aがリンク部材20bに対して反時計回りに回動し、リンク部材20a・20bが一直線上に位置する図6(a)に示す状態に移行する。そうすると、リンク部材20aのさらなる反時計回りの回動が、回動範囲限定形状面16a・16bの形状により阻止される。 First, from the state shown in FIG. 6B in which the arcuate surfaces 19a and 19b are in contact with each other and the rotation range limited shape surfaces 16a and 16b are separated from each other, the arcuate surface 19a rolls on the arcuate surface 19b to link. The member 20a rotates counterclockwise with respect to the link member 20b, and the state shifts to the state shown in FIG. 6A in which the link members 20a and 20b are located on a straight line. Then, further counterclockwise rotation of the link member 20a is blocked by the shapes of the rotation range limited shape surfaces 16a and 16b.

このように、本実施形態4に係る関節機構1Cは、実施形態3と同様に、転がり面の形状を工夫することにより、所望の力学的特性を実現する。即ち、第1直線形状面17aと第2直線形状面18aとにより大きな山型形状を形成し、第1直線形状面17bと第2直線形状面18bとにより大きな山型形状を形成して、リンク部材2aの転がり面及びリンク部材2bの転がり面の曲率を部分的に変化させる。これにより、回動範囲限定形状面16a・16bが、リンク部材20aの反時計回りの回動に対するストッパとして作用し、関節機構1Cの可動範囲を制限することができる。 As described above, the joint mechanism 1C according to the fourth embodiment realizes desired mechanical characteristics by devising the shape of the rolling surface as in the third embodiment. That is, a larger chevron shape is formed by the first linear shape surface 17a and the second straight shape surface 18a, and a larger chevron shape is formed by the first straight shape surface 17b and the second straight shape surface 18b to form a link. The curvatures of the rolling surface of the member 2a and the rolling surface of the link member 2b are partially changed. As a result, the rotation range limited shape surfaces 16a and 16b act as stoppers against the counterclockwise rotation of the link member 20a, and the movable range of the joint mechanism 1C can be limited.

(実施形態5)
図7は実施形態5に係る関節機構の応用例を示す図である。実施形態1〜4で前述した関節機構1、1A、1B、1Cは、例えば、人体に装着するパワーアシストスーツ23の関節部Aに搭載することができる。
(Embodiment 5)
FIG. 7 is a diagram showing an application example of the joint mechanism according to the fifth embodiment. The joint mechanisms 1, 1A, 1B, and 1C described in the first to fourth embodiments can be mounted on the joint portion A of the power assist suit 23 to be attached to the human body, for example.

図8は実施形態5に係る関節機構の他の応用例を示す図である。人体、環境との衝突を伴う四足歩行ロボット24の関節部Bに関節機構1、1A、1B、1Cを搭載することができる。 FIG. 8 is a diagram showing another application example of the joint mechanism according to the fifth embodiment. The joint mechanisms 1, 1A, 1B, and 1C can be mounted on the joint portion B of the quadruped walking robot 24 that collides with the human body and the environment.

また、関節機構1、1A、1B、1Cは、優れた超軽量性、耐衝撃性、安全性(耐衝撃性)を有しているので、例えば、テント、仮設住宅などの軽量且つ可搬な展開構造物、アンテナなどの宇宙構造物、ドローンに搭載する機構、及び、環境、人体への接触を伴うロボットに搭載することができる。 Further, since the joint mechanisms 1, 1A, 1B, and 1C have excellent ultralightness, impact resistance, and safety (impact resistance), for example, they are lightweight and portable for tents, temporary housing, and the like. It can be mounted on deployable structures, space structures such as antennas, mechanisms mounted on drones, and robots that come into contact with the environment or the human body.

金属部品を使用することなく製造可能であることから、医療用MRI(Magnetic Resonance Imaging、核磁気共鳴画像法)に係る周辺機器、及び、化学的な浸食の危険がある機器などのように金属部品の利用が制限される機器に関節機構1、1A、1B、1Cを搭載することができる。 Since it can be manufactured without using metal parts, metal parts such as peripheral equipment related to medical MRI (Magnetic Resonance Imaging) and equipment with a risk of chemical erosion. The joint mechanisms 1, 1A, 1B, and 1C can be mounted on a device whose use is restricted.

関節角により回動中心が変化する人体の関節構造と類似の幾何学的特性を有するため、人体に装着する装具に関節機構1、1A、1B、1Cを搭載することができる。 Since it has geometric characteristics similar to the joint structure of the human body whose rotation center changes depending on the joint angle, the joint mechanisms 1, 1A, 1B, and 1C can be mounted on the orthosis to be attached to the human body.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

1 関節機構
2a リンク部材(第1部材)
2b リンク部材(第2部材)
3a 転がり面(第1転がり面)
3b 転がり面(第2転がり面)
4a 側平面(第1側平面)
4b 側平面(第2側平面)
5、6 側面ワイヤ
7、8 交差ワイヤ
9a 貫通孔(第1貫通孔)
9b 貫通孔(第2貫通孔)
10 張力調整器
11a、11b 円弧面
12a、12b 飛び移り形状
13a、13b 第1直線形状面(飛び移り形状、第1直線形状)
14a、14b 第2直線形状面(飛び移り形状、第2直線形状)
15a リンク部材(第1部材)
15b リンク部材(第2部材)
16a、16b 回動範囲限定形状
17a、17b 第1直線形状(回動範囲限定形状)
18a、18b 第2直線形状(回動範囲限定形状)
19a、19b 円弧面
20a リンク部材(第1部材)
20b リンク部材(第2部材)
1 Joint mechanism 2a Link member (first member)
2b link member (second member)
3a Rolling surface (first rolling surface)
3b Rolling surface (second rolling surface)
4a side plane (first side plane)
4b side plane (second side plane)
5, 6 Side wire 7, 8 Crossing wire 9a Through hole (first through hole)
9b through hole (second through hole)
10 Tension regulators 11a, 11b Arc surface 12a, 12b Jump shape 13a, 13b First straight shape surface (jump shape, first straight shape)
14a, 14b 2nd straight line shape surface (jump shape, 2nd straight line shape)
15a link member (first member)
15b link member (second member)
16a, 16b Rotation range limited shape 17a, 17b First straight line shape (rotation range limited shape)
18a, 18b 2nd straight line shape (rotation range limited shape)
19a, 19b Arc surface 20a Link member (first member)
20b link member (second member)

Claims (8)

互いに平行に配置されて一端の少なくとも一部が曲線状に形成された一対の第1側平面と、前記一対の第1側平面の間に形成された第1転がり面とを有する第1部材と、
前記一対の第1側平面に対応する一対の第2側平面と、前記第1転がり面の上を転がるために前記一対の第2側平面の間に形成された第2転がり面とを有する第2部材と、
前記第2転がり面を前記第1転がり面に押し付けるために前記第1側平面と前記第2側平面とを跨ぐように配置された一対の側面ワイヤと、
前記第1転がり面と前記第2転がり面との間の滑りを防止するために、前記第1転がり面と前記第2転がり面とに沿って互いに交差するように配置された一対の交差ワイヤとを備えたことを特徴とする関節機構。
A first member having a pair of first side planes arranged parallel to each other and having at least a part of one end formed in a curved shape, and a first rolling surface formed between the pair of first side planes. ,
A second having a pair of second side planes corresponding to the pair of first side planes and a second rolling surface formed between the pair of second side planes for rolling on the first rolling surface. 2 members and
A pair of side wires arranged so as to straddle the first side plane and the second side plane in order to press the second rolling surface against the first rolling surface.
With a pair of intersecting wires arranged so as to intersect each other along the first rolling surface and the second rolling surface in order to prevent slippage between the first rolling surface and the second rolling surface. A joint mechanism characterized by being equipped with.
前記一対の第1側平面の前記一端が円弧状に形成される請求項1に記載の関節機構。 The joint mechanism according to claim 1, wherein one end of the pair of first side planes is formed in an arc shape. 前記一対の第1側平面を貫通する第1貫通孔が前記第1部材に形成され、
前記一対の第2側平面を貫通する第2貫通孔が前記第2部材に形成され、
前記一対の側面ワイヤの一方が、前記第1貫通孔を通って前記一対の側面ワイヤの他方と連結され、前記第2貫通孔を通って前記一対の側面ワイヤの他方と連結される請求項1に記載の関節機構。
A first through hole penetrating the pair of first side planes is formed in the first member.
A second through hole penetrating the pair of second side planes is formed in the second member.
Claim 1 in which one of the pair of side wires is connected to the other of the pair of side wires through the first through hole and is connected to the other of the pair of side wires through the second through hole. The joint mechanism described in.
前記一対の第1側平面の一端の一部が円弧形状であり、前記一端の他の一部が、前記第2部材の前記第1部材の周りの回動範囲を限定する回動範囲限定形状を有する請求項1に記載の関節機構。 A part of one end of the pair of first side planes has an arc shape, and the other part of the one end has a rotation range limiting shape that limits the rotation range of the second member around the first member. The joint mechanism according to claim 1. 前記回動範囲限定形状が、前記円弧形状に接する第1直線形状と前記第1直線形状に直交する第2直線形状とを含む請求項4に記載の関節機構。 The joint mechanism according to claim 4, wherein the rotation range limited shape includes a first straight line shape in contact with the arc shape and a second straight line shape orthogonal to the first straight line shape. 前記一対の第1側平面の一端の一部が円弧形状であり、前記一端の他の一部は、前記第2部材が第1状態から第2状態に飛び移るための飛び移り形状を有する請求項1に記載の関節機構。 A claim in which a part of one end of the pair of first side planes has an arc shape, and the other part of the other end has a jump shape for the second member to jump from the first state to the second state. Item 1. The joint mechanism according to item 1. 前記飛び移り形状が、前記円弧形状に繋がる第1直線形状と前記第1直線形状に斜交する第2直線形状とを含む請求項6に記載の関節機構。 The joint mechanism according to claim 6, wherein the jump shape includes a first straight line shape connected to the arc shape and a second straight line shape diagonally intersecting the first straight line shape. 前記側面ワイヤの張力を調整する張力調整器が前記第1側平面と前記第2側平面との少なくとも一方に設けられる請求項1に記載の関節機構。 The joint mechanism according to claim 1, wherein a tension regulator for adjusting the tension of the side wire is provided on at least one of the first side plane and the second side plane.
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