伸缩臂机构以及机械臂的制作方法

本发明涉及用于机器人等的臂的伸缩臂机构以及机械臂。

背景技术：

在工厂等中，为了节省劳力，采用许多机器人。这些机器人大多优先以速度、准确度、效率等进行动作。

近年来，也有为了照料人使用机器人。在这样的领域中，因为机器人在人的旁边活动，所以需要从不同观点考虑给人不会带来危险等。

例如，在机械臂中，考虑代替旋转关节而采用臂伸缩，当伸长时直线地伸长，当收缩时采用不占空间的直动关节的直动伸缩臂机构，正在实用化。

作为这种直动伸缩臂机构，已知如下的结构体：例如，如下述专利文献1记载的那样，由两个结构体组组成，这些结构体组通过驱动机构被叠合并延伸时，构成硬直的臂部，但当驱动机构反向旋转分离时，被弯曲收容于臂支撑体中。

但是，上述直动伸缩臂机构中，被叠合的两个结构体也有中途分离的可能性，不能形成十分稳定的刚体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO2011－152265号公报。

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明目的在于提供一种能够确实且顺畅地伸展以及缩短的伸缩臂机构以及机械臂。

用于解决问题的措施

本实施方式的伸缩臂机构具有多个第1结构体连接而成的第1结构体组、和多个第2结构体连接而成的第2结构体组。各个第1结构体具有固定第2结构体的锁定部。当使伸展时，锁定部把第2结构体固定于第1结构体。

附图说明

图1是表示第1实施方式的伸缩臂机构缩短时的结构的斜视图。

图2是表示第1实施方式的伸缩臂机构缩短时的结构的侧剖面图。

图3是第1实施方式的伸缩臂机构的伸展时的斜视图。

图4是表示第1实施方式的伸缩臂机构的下部结构体组的结构的侧面图。

图5A是表示在第1实施方式中的下部结构体的结构的侧面图。

图5B是在第1实施方式中的下部结构体的斜视图。

图5C是从第1实施方式中的下部结构体的其它位置观察的斜视图。

图5D是表示在第1实施方式中的下部结构体的旋转轴的其它例子的图。

图5E是表示在第1实施方式中的下部结构体的轴承部的其它例子的图。

图6是从第1实施方式中的上部结构体组的下方观察的斜视图。

图7A是表示在第1实施方式中的上部结构体的结构的侧面图。

图7B是表示在第1实施方式中在上部结构体所设的锁定部结构的侧面图。

图7C是从第1实施方式中的上部结构体的下方观察的斜视图。

图7D是从第1实施方式中的上部结构体的下方其它位置观察的斜视图。

图7E是表示在第1实施方式中的上部结构体的轴承部的其它例子的图。

图8A是用于说明下部结构体与第1实施方式中的上部结构体的锁定部啮合的动作的图。

图8B是用于说明下部结构体与第1实施方式中的上部结构体的锁定部啮合的动作的图。

图9A是表示在第2实施方式中的上部结构体的结构的侧面图。

图9B是表示在第2实施方式中的上部结构体的结构的正面图。

图10是表示在第2实施方式中的下部结构体的结构的侧面图。

图11A是用于说明在第2实施方式中下部结构体与上部结构体的锁定部啮合的状态的图。

图11B是表示在第2实施方式中下部结构体与上部结构体连接的状态的侧面图。

图12A是表示在第1实施方式中的上部结构体的其它锁定结构例的后方斜视图。

图12B是图12A的上部结构体的前方斜视图。

图13A是与图12A的上部结构体相对应的下部结构体的前方斜视图。

图13B是图13A的下部结构体的后方斜视图。

具体实施方式

以下，关于本发明的实施方式，参照附图进行说明。

＜第1实施方式＞

图1是表示第1实施方式的伸缩臂机构缩短时的结构的斜视图；图2为侧剖面图。机械臂10大致具有臂支撑体1、臂部2、以及手部3。

作为主要结构物，臂部2具备由具有能够弯曲连接的平板形状的多个上部结构体（第1结构体）22组成的上部结构体组（第1结构体组）20、和由在底板侧具有能够弯曲连接的剖面コ字形等槽形的多个下部结构体（第2结构体）23组成的下部结构体组（第2结构体组）21。多个上部结构体22中前端的上部结构体22与多个下部结构体23中前端的下部结构体23连接。通过保持上部结构体组20与下部结构体组21的接合状态来限制各个弯曲并构成作为具备预定刚性的柱状体的臂部2。通过上部结构体组20与下部结构体组21的分离来解除柱状体，上部结构体组20与下部结构体组21分别恢复到弯曲状态。为了保持上部结构体组20与下部结构体组21的接合状态而设置锁定结构。锁定结构由设置于上部结构体22的锁定部22ｂ1、22ｂ2的贯通孔（锁定销孔）29、和设置于下部结构体23的锁定部接受部27ｂ1、27ｂ2的突起（锁定销）26ｂ1、26ｂ2组成。通过将锁定销26ｂ1、26ｂ2插入锁定销孔29中来保持上部结构体组20与下部结构体组21的接合状态，通过将锁定销26ｂ1、26ｂ2从锁定销孔29中拔出，恢复到上部结构体组20与下部结构体组21的可弯曲状态。

（臂支撑体）

臂支撑体1具有以安装于未图示的固定台上的第1旋转关节部Ｊ1为中心形成的中空结构，支撑臂部2以及手部3。而且，也可考虑不使用固定台而把Ｇ作为接地面固定于地板等的臂支撑体1。

臂支撑体1具有安装于未图示的台上的第1支撑部11ａ、和第2支撑部11ｂ、和第3支撑部11ｃ、第1旋转关节部Ｊ1（旋转关节单元）以及第2旋转关节部Ｊ2。

如图1所示，第1支撑部11ａ以及第2支撑部11ｂ分别成为中空结构。第2支撑部11ｂ的一端被固定并配设置于第1旋转关节部Ｊ1。

第3支撑部11ｃ也具有中空结构，与第1支撑部11ａ以及第2支撑部11ｂ连通。后述臂部2的构件的一部分构成为能够收容于第1支撑部11ａ、第2支撑部11ｂ以及第3支撑部11ｃ的内部。

第1旋转关节部Ｊ1配设在第1支撑部11ａ和第2支撑部11ｂ之间。第1旋转关节部Ｊ1配设在臂支撑体1的上部中心附近，支撑第2支撑部11ｂ并作为旋转关节发挥作用。例如，第1旋转关节部Ｊ1作为旋转关节构成如下:该旋转关节具有旋转轴，该旋转轴以臂支撑体1的中心轴、即第1支撑部11ａ以及第2支撑部11ｂ的中心轴为中心。如果第1旋转关节部Ｊ1旋转的话，则第2支撑部11ｂ、第3支撑部11ｃ、臂部2以及手部3以上述旋转轴为中心在水平方向旋转。

第2旋转关节部Ｊ2位于第2支撑部11ｂ的靠臂部2侧的端部，作为旋转关节构成如下:该旋转关节具有旋转轴，该旋转轴相对于臂支撑体1的轴正交。如果第2旋转关节部Ｊ2旋转的话，则第3支撑体11ｃ、臂部2以及手部3相对于臂支撑体1以第2旋转关节部Ｊ2的旋转轴为中心在垂直方向转动。

第2旋转关节部Ｊ2以保持不会强固夹住位于臂支撑体1与臂部2之间物体的程度的角度、和离臂支撑体1的中心轴的一定距离的方式构成。

在本实施方式中，臂支撑体1从接地面Ｇ向铅直方向延伸，但本发明并不限于铅直方向，从接地面Ｇ具有预定的角度即可。

（手部）

如图1所示，手部3被配设置于臂部2的前端。手部3具有第4旋转关节部Ｊ4、第5旋转关节部Ｊ5、第6旋转关节部Ｊ6、第7旋转关节部Ｊ7、和第1手指16ａ以及第2手指16ｂ。该第1手指16ａ以及第2手指16ｂ构成二指手16。第4旋转关节部Ｊ4是具有旋转轴的旋转关节，该旋转轴以沿着臂部2的伸缩方向的臂部2的中心轴（也称臂轴）为中心。如果第4旋转关节部Ｊ4旋转的话，则手部3的从第4旋转关节部Ｊ4至前端为止的区域以上述旋转轴为中心转动。

第5旋转关节部Ｊ5是具有旋转轴的旋转关节，该旋转轴相对于臂轴正交。如果第5旋转关节旋转的话，则从第5旋转关节部Ｊ5至前端的二指手16为止的区域以上述旋转轴为中心转动。

第6旋转关节部Ｊ6是具有旋转轴的旋转关节，该旋转轴相对于臂轴和第5旋转关节部Ｊ5双方正交。如果第6旋转关节部Ｊ6旋转的话，则二指手16以上述旋转轴为中心转动。

第7旋转关节部Ｊ7转动二指手16的第1手指16ａ和第2手指16ｂ。即，通过第7旋转关节部Ｊ7以第1手指16ａ和第2手指16ｂ的前端部互相接近的方式进行转动，使二指手16闭合，成为二指手16握住某种物体的动作。

另一方面，以第1手指16ａ和第2手指16ｂ的前端部相互远离的方式进行动作，二指手16张开，成为使二指手16离开想要握住的物体的动作。并且，将二指手16插入杯子的内面等筒状的物体中，通过扩展可以保持物体。

另外，在本实施方式中，虽作为手部3使用了二指手16，但本发明不限于此，也可以是具有三个以上手指的手部。

而且，本发明并不限于具有手指部的构成，代替手部3，可以使用臂部，把想要配置成所希望的位置、姿势的所有种类的结构物连接到臂部的前端。例如，代替手部3，可以连接具有撮像功能的机器。

本发明所说的伸缩臂机构是该手部的基础部分，也可以不连接手。

（臂部）

臂部2具有直动伸缩臂关节部Ｊ3，在臂部2的前端设置有上述手部3。通过臂支撑体1、臂部2以及手部3能够使二指手16处于所希望的姿势、位置。通过使图1所示的直动伸缩臂关节从收缩状态伸展，能够使手部3延伸更远并抓住或者松开物体，并且，通过使该关节收缩能够握住或者松开更近的物体。

图2是沿图1所示的剖面线Ａ－Ａ切断机械臂后的伸缩臂机构的部分剖面图。

臂部2的主要构件是构成直动伸缩臂关节部Ｊ3的上部结构体组20以及下部结构体组21、和驱动该直动伸缩臂关节部Ｊ3的驱动机构24。

直动伸缩臂关节部Ｊ3以下述方式构成：如图1所示，能够从收容于向机械臂10的铅直方向延伸的臂支撑体1内部的状态起，构成经由第3支撑部11ｃ伸缩的臂部2，这时，下部结构体组21位于上部结构体组20的重力方向下方。

通过上部结构体组20与下部结构体组21的叠合，两结体硬直而形成臂部2。臂部2通过第2旋转关节部Ｊ2以第2旋转关节部Ｊ2为中心转动。

如图1以及图6所示，构成上部结构体组20的各上部结构体22在内面具有凹凸结构22ａ。该凹凸机构［线性齿轮（齿条）］22ａ在所连接的上部结构体22成为直线状时构成为连续结构，如图2所示，齿轮（小齿轮）24ａ与该连续凹凸结构22ａ啮合，通过驱动该齿轮的执行器使上部结构体22移动。在该凹凸结构22ａ的两侧设置有在图7D中可以观察到的锁定部22ｂ1、22ｂ2。当上部结构体22与下部结构体23啮合时，如后面所详述的那样，该锁定部22ｂ1、22ｂ2将发挥重要的功能。

上部结构体组20在垂直部分上下移动，在水平部分向左右方向移动，与其连接的下部结构体组也向相同方向移动。通过该动作，如箭头ＡＲ1所示，进行臂部2的伸缩。图3表示臂部2的伸展状态。齿轮24ａ被设置于上部结构体22成为直线状时的位置附近。

（公用块体）

在上部结构体组20和下部结构体组21的前端部分，如图2以及图6所示，设置有公用块体26，与公用块体26相邻的上部结构体22与该公用块体26连接，与公用块体26相邻的下部结构体23也与该公用块体26连接。公用块体26具有一个上部结构体22和一个下部结构体23成为一体的形状。当臂部伸展时，该公用块体26成为始端，上部结构体22与下部结构体连接，形成一个刚体。

另外，在本实施方式中，公用块体26成为一体形状。但是，本发明并不限于此，只要上部结构体20与下部结构体21的前端部分在直动伸缩臂关节部Ｊ3伸缩时不会突然分离即可。

因此，并不限于上述构成，例如，也可以把通过粘接剂或者焊接、螺钉固定那样的手段将一个上部结构体22和一个下部结构体23固接而成的部件作为公用块体26使用。

［下部结构体组（第2结构体组）］

下部结构体组21的侧面图如图4所示。下部结构体组21由多个下部结构体（第2结构体）23组成，所有的下部结构体23从一端的下部结构体23到另一端的下部结构体连成一串。下部结构体23彼此通过旋转轴Ｘ在与该旋转轴正交的方向连接。沿着与该旋转轴平行的方向的下部结构体的宽度均相等。

相邻设置的下部结构体23的结构如图5A～图5E所示。图5A是下部结构体23的侧面图；图5B是从图5A的箭头ＡＲ2方向观察下部结构体23的斜视图；图5C是从图5A的箭头AR3方向观察下部结构体23的斜视图；图5D以及图5E是相邻的下部结构体的变形例，是与图5B、图5C对应的一部分斜视图。

下部结构体23是顶面开放的中空块结构，与移动方向垂直具有剖面Ｕ形结构，相对于移动方向在底侧面的一方设置有能够转动地枢支于相邻的下部结构体23的贯通孔中的旋转轴25ａ，在另一方设置有从两侧接受另一方的相邻下部结构体23的旋转轴25ａ的轴承部25ｂ1、25ｂ2。在轴承部25ｂ1、25ｂ2与旋转轴25ａ上设置有贯通孔，通过使销通过该公用贯通孔，可旋转地连接下部结构体23。另外，即使没有上述贯通孔，只要轴承部25ｂ1、25ｂ2与旋转轴25ａ可相对地旋转即可。

即，旋转轴25ａ与轴承部25ｂ1、25ｂ2在彼此相邻的下部结构体23的边界上形成同一旋转轴Ｘ，由此，下部结构体被连接，下部结构体23能够以旋转轴Ｘ为中心旋转。

在轴承部25ｂ1、25ｂ2的上方具有插入上部结构体22孔中的突起26ｂ1、26ｂ2。并且，在旋转轴25ａ上方的两侧具有接受锁定部22ｂ1、22ｂ2的锁定部接受部27ｂ1、27ｂ2。

在图5B以及图5C的结构中，通过一个旋转轴、两个轴承部连接。但是，也可以把旋转轴分成两个，与其对应地轴承部成为三个即可。即，如图5D以及图5E所示，在一方的下部结构体中具有旋转轴25ｃ1、25ｃ2，与其对应地，在相邻的下部结构体中具有三个轴承部25ｄ1、25ｄ2、25ｄ3。同样，旋转轴以及与其对应的轴承部也可以更多。

如上述那样，因为各下部结构体的底面部被连接，所以下部结构体组21能够向下方弯曲，但因相邻的各下部结构体的侧面彼此碰撞，所以即使想向上方弯曲也不能弯曲，底面能成为直平面的程度。

另外，如果下部结构体如上述那样成为中空块结构（框体）的话，因中央部分的材料被除去，所以具有能够实现轻量化的优点。

［上部结构体组（第1结构体组）］

上部结构体组20和公用块体26从下方观察的斜视图如图6所示。这样，上部结构体组20的一端被固定于公用块体26。所连接的上部结构体（第1结构体）22在其中央附近具有预定宽度的凹凸结构22ａ。

上部结构体组20由多个上部结构体22组成，所有的上部结构体22从一端的上部结构体到另一端的上部结构体连接成一串。上部结构体之间通过旋转轴中心Ｙ在与该旋转轴中心Ｙ正交的方向上连接。沿着与旋转轴中心Ｙ平行方向的上部结构体22的大小均相等，即，上部结构体22的宽度均相等。

通过图7A～图7D说明各个上部结构体22的结构。图7A是上部结构体22的侧面图；图7B是表示锁定部结构的图。并且，图7C是从图7A的箭头ＡR5方向观察的上部结构体22的斜视图；图7D是从图7A的箭头AR6方向观察的上部结构体22的斜视图。

上部结构体22为平板状的结构，在其移动方向的中央附近具有预定宽度的凹凸结构22ａ，在其两侧具备一对锁定部22ｂ1、22ｂ2。上部结构体22也具有旋转轴28ａ、和在两侧接受该旋转轴28ａ的轴承部28ｂ1、28ｂ2。当然，也可以是不在两侧只在一侧具有轴承部的结构。

在轴承部28ｂ1、28ｂ2和旋转轴28ａ上设置有贯通孔，通过使销通过该公用贯通孔，可旋转地连接上部结构体22。

即，旋转轴28ａ和轴承部28ｂ1、28ｂ2在彼此相邻的下部结构体22的边界上形成同一旋转轴中心Ｙ，由此，上部结构体被连接，上部结构体22能够以旋转轴Ｙ为中心旋转。旋转轴28ａ以及轴承部28ｂ1、28ｂ2通过公用的旋转轴中心Ｙ连接。另外，即使没有贯通孔，只要上部结构体22能够旋转即可。

而且，如图7E所示，也可以设置三个轴承部，即：28ｄ1、28ｄ2、28ｄ3，对应的旋转轴设置两个。

相邻的上部结构体22在其边界上共享地具有旋转轴，以该旋转轴中心Ｙ为中心旋转。

各上部结构体22是板状体，因与相邻的上部结构体22连接，所以上部结构体组20能够向下方弯曲，但即使想向上方弯曲也弯不了，底面最多成为直平面的程度。使上部结构体22的连接部成为不能向上方弯曲的结构。

另外，设置于上部结构体22的凹凸结构22ａ两侧的一对锁定部22ｂ1、22ｂ2，如从图7B所示的侧面图所理解的那样为台形，设置于上部结构体22移动方向的大致中央且设置在凹凸结构22ａ的两侧。这样，一对锁定部22ｂ1、22ｂ2相对于与上部结构体的伸展缩短方向成直角的方向左右对称。在本发明中，没必要一定要这样左右对称。

一对锁定部22ｂ1、22ｂ2的台形的一面（相对于伸长时的移动方向是后面）为垂直面29ａ，另一面（相对于伸长时的移动方向是前面）为斜面29ｂ。并且，在其大致中央设置有贯通孔29。当上部结构体组20与下部结构体组21的一系列结构体啮合时，一对锁定部22ｂ1、22ｂ2的一对斜面29ｂ与下部结构体23的一对锁定部接受部27ｂ1、27ｂ2抵接，下部结构体23的突起26ｂ1、26ｂ2从左方（箭头ＡＲ7）嵌合（插入）到贯通孔29中。

通过该机构，当臂部伸展时，上部结构体22与下部结构体23啮合，上部结构体组20与下部结构体组21被锁定，成为刚体。

另外，因为将突起26ｂ1、26ｂ2插入锁定部的贯通孔29即可，所以贯通孔没必要一定要通到斜面29ｂ，也可以是左方（相对于伸长时的移动方向是后面）空着的凹部。

上述突起26ｂ1、26ｂ2也可以交错设置，也可以只设置一方。

这样，设置于下部结构体的上部角附近的嵌合部（在本实施方式中为突起）与设置于上部结构体的锁定机构嵌合并被锁定。

不过，这样与设置于上部结构体的锁定机构嵌合的嵌合部没必要一定要设置于下部结构体的上部角附近。

（驱动机构）

接着，对使臂部伸展缩短时的驱动机构、即对齿轮24ａ和使其旋转时的动作进行说明。齿轮24ａ与固设于上部结构体22底面的凹凸结构22ａ啮合。

如图2所示，齿轮24ａ通过皮带ＢＬ与驱动装置的马达Ｍ1连接。通过该马达Ｍ1的正反旋转，齿轮24ａ旋转，通过与上部结构体22的凹凸结构22ａ的啮合，上部结构体组20在其水平部分向箭头ＡＲ1方向移动。

首先，说明臂部2伸展时的动作。当马达Ｍ1使齿轮24ａ向顺时针方向正向旋转时，相邻的上部结构体22彼此向水平方向延伸。上部结构体组20与下部结构体组21的右端通过公用块体26而固定。并且，上部结构体组20的背面（顶面）通过上辊Ｒ1、Ｒ2支撑，下部结构体组21的背面（底面）通过下辊Ｒ4支撑。上辊Ｒ1、Ｒ2也可以向下方向产生按压力，下辊Ｒ4可以向上方向产生按压力。而且，也可以在侧面设置侧辊，从横向进行支撑。在此，虽图示出两个上辊、一个下辊，当然，也可以设置其以上或者以下数量的上辊、下辊。所设的侧辊个数并没有限定。

两方的结构体组被上辊Ｒ1、Ｒ2以及下辊Ｒ4夹持，上部结构体22与下部结构体23从由公用块体26固定的一端啮合。另外，上部结构体22与下部结构体23在移动方向上只错开其长度一半来啮合。

这时，下部结构体23的突起26ｂ1、26ｂ2与上部结构体22的锁定部22ｂ1、22ｂ2嵌合。通过表示这部分的示意图8A、图8B说明该机构的动作。因为锁定部22ｂ2和突起26ｂ2的关系与锁定部22ｂ1和突起26ｂ1的关系相同，在此，代表性地对锁定部22ｂ1和突起26ｂ1的关系进行叙述。

图8A表示相邻的下部结构体231、232接近上部结构体221的锁定部22ｂ1的状态。而且，图8B表示下部结构体231接触上部结构体221的状态。

在图8A的状态中，下部结构体231还没有与上部结构体221的底面抵接。但是，随着上部结构体组20以及下部结构体组21向右方向移动，如图8B所示，下部结构体231逐渐向上方上升，下部结构体231的顶面与上部结构体221抵接。下一个下部结构体232也逐渐向上方上升，下部结构体231的顶面与上部结构体221的底面抵接。这时，下部结构体的突起26ｂ1或者26ｂ2被插入上部结构体的锁定部的贯通孔29中而被锁定。

这个也可以看成通过上部结构体22的锁定部，从两侧将下部结构体23的上端之间固定。

接着，说明臂部2收缩（缩短）时的动作。当马达Ｍ1使齿轮24ａ向逆时针方向反向旋转时，相邻的上部结构体22彼此在水平方向上收缩成向铅直方向下垂的状态。上部结构体组20与下部结构体组21由公用块体26固定其右端，因此，下部结构体组的下部结构体也从与上部结构体组的上部结构体啮合的状态变成脱离状态。这时，为了确实、容易地使上部结构体从下部结构体脱离，在使上部结构体组20与下部结构体组21分开的附近，将导向部24ｂ设置在移动方向的垂直方向上。

导向部24ｂ剖面为三角形，如图2所示，被设置成厚度薄的部分在右侧、厚的部分在左侧。由此，下部结构体组向下侧弯曲，各下部结构体向下侧的转动顺畅地进行。即，被插入上部结构体贯通孔29的突起26ｂ1、26ｂ2被顺畅地分开。

该解除动作正好与图8A、图8B所示的嵌合动作相反。即，如图8B所示，首先，下部结构体232从上部结构体221离开，接着，如图8A所示，下部结构体231从上部结构体221离开。这样，被上部结构体221的锁定部22ｂ1锁定的下部结构体232、231被解除锁定。另外，导向部24ｂ并不限于三角形，也可以是轴承等旋转体或者圆形等。

如以上所述的那样，上部结构体22与下部结构体23在其移动方向上具有相同的长度，只相互错开其1／2的长度，两结构体组在手部侧的端部被固定并啮合。啮合时的锁定通过在处于上部结构体的大致中央且相对于移动方向在直角方向对称设置的一对锁定部的贯通孔中接受处在下部结构体的相同位置且向移动方向突出设置的一对突起而形成。

另一方面，下部结构体上部的另一端还设置有相对于移动方向在直角方向上具有斜面的锁定部接受部，该锁定部接受部在下部结构体向上方转动时与设置于锁定部前方的斜面抵接，确保保持锁定部中的锁定。通过该机构，当上部结构体组与下部结构体组啮合时，成为刚直状态。

而且，当上部结构体组与下部结构体组被分开时，与上部结构体的凹凸结构啮合的齿轮24ａ在图2中被反时针方向旋转驱动。并且，下部结构体组向下方弯曲，即，各下部结构体以位于自身下部的中心轴为中心旋转，从而下部结构体的锁定部接受部从设置于锁定部前进方向前面的斜面被解放出来，接着，下部结构体的上方所具有的突起从锁定部变成脱离状态。

这样，在伸展时，作为一体处于刚直状态的上部结构体组与下部结构体组从刚直状态解除。

在本实施方式中，因为突起从锁定部所具有的贯通孔的后方插入并锁定，所以具有确实锁定的优点。

通过该机构，当臂部伸展时，上部结构体22与下部结构体23啮合，上部结构体组20与下部结构体组21锁定成为刚体。

另外，因为将突起26ｂ1、26ｂ2插入锁定部的贯通孔29即可，所以贯通孔没必要一定要通到斜面28ｂ，也可以是左方空着的凹部。

另外，锁定部中所具有的贯通孔没必要一定要是贯通孔，也可以是接受上述突起的、突起长度以上的凹部。

而且，如图8B所示，在上述实施方式中，与相邻的下部结构体彼此之间碰撞的位置相对应地，能够在一方的下部结构体设置一对半圆球形的凹部31，在另一方下部结构体的对应位置上设置半圆球形的一对弹性突起32，该一对弹性突起32由具有弹性的材料、例如橡胶构成。当臂伸展时，下部结构体组伸展，当与上部结构体组啮合时，下部结构体彼此转动并碰撞，且上述弹性突起32与上述凹部31嵌合。当然，即使不是半圆球形，凹部与弹性突起不是精确的半圆形，只要设置对应的凹部和具有与凹部对应的弹性的突起即可。

在图8B中，表示了在位于伸展方向前方的下部结构体两侧的大致中央附近设置凹部31、在与后方连接的下部结构体两侧的大致中央附近设置对应的橡胶突起32的情况。也可以在位于伸展方向前方的下部结构体两侧的大致中央附近设置橡胶突起32，在与后方连接的下部结构体两侧的大致中央附近设置对应的凹部31。

如果采用这样的结构，具有通过弹性突起的弹性可抑制下部结构体彼此接触时产生的冲击以及发出的声音的效果。

而且，不只是下部结构体之间，在上部结构体之间、上部结构体与下部结构体之间的接触部分中也同样能够设置弹性突起和凹部。由此，具有能够抑制接触时的冲击以及发出的声音的效果。

（变形例）

在上述说明中，在上部结构体22的锁定部22ｂ1、22ｂ2设置贯通孔29，通过将下部结构体23的突起26ｂ1、26ｂ2插入该贯通孔29，把下部结构体23固定于上部结构体22。但是，如图12A、图12B所示，也可在上部结构体22的锁定部22ｂ1、22ｂ2设置突起（锁定销）26ｂ1、26ｂ2，如图13A、图13B所示，也可以在下部结构体23的锁定部接受部27ｂ1、27ｂ2设置锁定销孔29ｂ1、29ｂ2。当上部结构体组20与下部结构体组21接合时，上部结构体22的锁定部22ｂ1、22ｂ2被相邻的下部结构体23的锁定部接受部27ｂ1、27ｂ2所夹着，上部结构体22的锁定销26ｂ1、26ｂ2被嵌合于下部结构体23的锁定销孔29ｂ1、29ｂ2中，下部结构体23被固定于上部结构体22。由此，上部结构体组20与下部结构体组21的接合状态得到保持，构成作为具备预定刚性的柱状体的臂部2。

＜第2的实施方式＞

在上述第1实施方式中，嵌合部为通过下部结构体的突起与上部结构体锁定部的贯通孔嵌合来使上部结构体与下部结构体被锁定的结构。但是，并不限于这样的结构，也可以使用通过其它结构将上部结构体与下部结构体锁定的嵌合部。

嵌合部的其它结构例如为：在固定于上部结构体凹凸结构两侧的锁定部，沿水平方向设置弯曲部，并把设置于下部结构体上部的棒状体锁定于该凹部。关于该实施方式，将在下面叙述。关于在第1实施方式中针对臂支撑体、手部、臂部、公用块体、驱动机构记述的部分，除了针对上部结构体或者下部结构体记述的部分以外，在该第2实施方式中也相同。关于上部结构体以及下部结构体以外的部分，使用与上述第1实施方式中相同的编号进行说明。

该实施方式中的上部结构体42的结构表示在图9A以及图9B中，下部结构体43的结构表示在图10中。图9A是上部结构体42的侧面图。图9B是上部结构体42的相对其前进方向的正面图。图10是下部结构体43的侧面图。图11A是在下部结构体43与上部结构体42的连接状态下的相对其前进方向的正面图，图11B是在下部结构体43与上部结构体42的连接状态下的侧面图。

在本实施方式中，平板状的上部结构体42也连接而构成上部结构体组，下部结构体43也连接而构成下部结构体组。

［下部结构体组（第2结构体组）］

下部结构体43的侧面图表示在图10中。下部结构体组由多个下部结构体（第2结构体）43组成，所有下部结构体43从一端的下部结构体43到另一端的下部结构体连成一串。构成下部结构体组的下部结构体43的宽度均相等。图10表示下部结构体43与上部结构体连接前的状态，通过以旋转轴中心Ｘ为中心使下部结构体43向箭头ＡＲ8方向转动，与上部结构体42啮合。

如图11A所示，在转动时成为上部的下部结构体43的上角部的内侧，具有从两侧向内部突出的突出部46ｂ1、46ｂ2。另一方面，如图10所示，在下部结构体43的其它上角部的两侧，具有接受锁定部42ｂ1、42ｂ2的锁定部接受部47ｂ1、47ｂ2。

各下部结构体的底面部与旋转轴中心Ｘ连接。因此，下部结构体组能够向下方弯曲，但因相邻的各下部结构体的侧面彼此接触，所以即使想向上方弯曲也不能弯曲，底面最多成为直平面的程度。

［上部结构体组（第1结构体组）］

上部结构体组由多个上部结构体（第1结构体）42组成，所有上部结构体42从一端的上部结构体到另一端的上部结构体连接成一串。上部结构体42彼此通过旋转轴中心Ｙ以该旋转轴中心Ｙ为中心能够向下方旋转。因此，当臂部2处于延伸状态时，最大限度地向上方旋转，但以成为水平状态为极限，这意味着上部结构体组成为直线状的状态。

上部结构体组的一端固定于公用块体26。被连接的上部结构体42在其中央附近具有预定宽度的凹凸结构42ａ。构成上部结构体组的上部结构体42的宽度均相等。

上部结构体42为平板状的结构，在其移动方向的中央具有的凹凸结构42ａ的两侧具备锁定部42ｂ1、42ｂ2。

相邻的上部结构体42在其边界的下部共同地具有旋转轴，以该旋转轴中心Ｙ为中心旋转。

各上部结构体42为板状体，与相邻的上部结构体42连接。上部结构体42的连接部为不能向上方弯曲的结构。因此，上部结构体组虽然可向下方弯曲，但即使想向上方弯曲也不能弯曲，底面最多成为直平面的程度。

另外，设置于上部结构体42的凹凸结构42ａ两侧的锁定部42ｂ1、42ｂ2为台形，台形的一面为垂直面49ａ，另一面为斜面49ｂ。并且，在其中央附近，设置有在横方向上弯曲成棒状的凹部49。

如图11B所示，当上部结构体42与下部结构体43啮合时，锁定部42ｂ1、42ｂ2的斜面49ｂ与下部结构体43的锁定部接受部47ｂ1、47ｂ2抵接，下部结构体43的突出部46ｂ1、46ｂ2从左方插入凹部49。

在本实施方式中，也如表示第1实施方式的图8B所示的那样，与相邻的下部结构体彼此接触的位置相对应地，能够在一方的下部结构体设置一对半圆球形的凹部，在另一方下部结构体的对应位置上设置半圆球形的一对弹性突起，该一对弹性突起由具有弹性的材料、例如橡胶构成。当臂伸展时，下部结构体组伸展，当与上部结构体组啮合时，下部结构体彼此转动并碰撞，且上述弹性突起与上述凹部嵌合。当然，即使不是半圆球形，凹部与弹性突起不是精确的半圆形，只要设置对应的凹部和具有与凹部对应的弹性的突起即可。

图示了在位于伸展方向前方的下部结构体两侧的大致中央附近设置凹部、在与后方连接的下部结构体两侧的大致中央附近设置对应的橡胶突起的情况。也可以在位于伸展方向前方的下部结构体两侧的大致中央附近设置橡胶突起，在与后方连接的下部结构体两侧的大致中央附近设置对应的凹部。

在本实施方式中，如果采用这样的结构，也具有通过弹性突起的弹性能够抑制下部结构体彼此接触时产生的声音的效果。

而且，不只是下部结构体之间，在上部结构体之间、上部结构体与下部结构体之间的接触部分也同样能够设置弹性突起和凹部。由此，具有能够抑制接触时的冲击以及发出的声音的效果。

在本发明中，为了简便，啮合的结构体被称为上部结构体和下部结构体。但是，上部结构体并不限于总是位于下部结构体的上方，动作中，例如，在通过旋转关节等使臂部旋转时等，也会有下部结构体比上部结构体位于上方位置的情况。

在上述实施方式中，使上部结构体与下部结构体只错开大致一半的长度啮合。这样，具有强度强的优点。但是，在本发明中，也可以不这样只错开一半的长度，而错开一部分，或者者使上部结构体与下部结构体完全对齐地啮合。而且，上部结构体与下部结构体的长度也没必要一定要相同。

在上述实施方式中，在上部结构体的底面中央设置凹凸槽，在其两侧设置锁定部。但是，也可以不设置于上部结构体的底面中央而偏移设置。而且，锁定部也没必要在对称位置设置两个，也可以设置在不对称的位置，还可以使一个锁定部设置于上部结构体上。

按照本发明的实施方式，可得到能够确实且顺畅地伸展以及缩短的伸缩臂机构以及机械臂。

虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提示的，并没有限定发明范围的意图。这些新实施方式可以其它各种方式实施，在不脱离发明要旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或者其变形包含于发明的范围或者要旨中，同时包含于权利要求书记载的发明和其均等的范围内。

符号的说明

1：臂支撑体；2：臂部；3：手部；10：机械臂；11ａ：第1支撑部；11ｂ：第2支撑部；11ｃ：第3支撑部；Ｊ1：第1旋转关节部；Ｊ2：第2旋转关节部；Ｊ3：直动伸缩臂关节部；Ｊ4：第4旋转关节部；Ｊ5：第5旋转关节部；Ｊ6：第6旋转关节部；Ｊ7：第7旋转关节部；16：二指手；20：上部结构体组；21：下部结构体组；22、42：上部结构体；22ａ：凹凸结构；22ｂ1、22ｂ2：锁定部；23、43：下部结构体；24ａ：齿轮；24ｂ：导向部；25ａ：旋转轴；25ｂ1、25ｂ2：轴承部；26：公用块体；26ｂ1、26ｂ2：突起；27ｂ1、27ｂ2、47ｂ1、47ｂ2：锁定部接受部；Ｘ、Ｙ：旋转轴中心；29ａ：垂直面；29ｂ：斜面；29：贯通孔；31：凹部；32：弹性突起；46ｂ1、46ｂ2：突出部。