电子部件和机器人装置的制造方法

电子部件和机器人装置的制造方法
【专利摘要】本公开涉及电子部件和机器人装置。在包括多个电子部件的机器人装置中，可以任意地确定电子部件之间的耦合方向。一种电子部件包括具有孔部的机架以及包含在机架中且通过孔部可电耦合至外部的连接件。连接件具有可在机架中绕孔部的法线方向上的轴旋转的结构。
【专利说明】电子部件和机器人装置
[0001 ] 相关申请的交叉参考
[0002]2015年3月30日提交的日本专利申请第2015-067880号的包括说明书、附图和摘要的公开的内容以引用的方式全部引入本申请。
技术领域
[0003]本发明涉及电子部件和机器人装置，例如涉及当用户任意地组合多个电子部件时形成的机器人装置。
【背景技术】
[0004]例如，国际公开第2004/066132号公开了一种结构，其中旋转型操作单元基于外部电子设备中的USB插入端口而旋转，其中外部电设备包括USB插入端口和耦合至USB插入端口的旋转型操作单元。此外，日本未审查专利申请公开第2014-75349号公开了一种结构，其中旋转体基于电源出口中的主体而旋转，其中电源出口包括设置有电源插座的主体以及通过旋转轴件耦合至主体并设置有USB插入端口的旋转体。

【发明内容】

[0005]近年来，例如，已知电子乐高积木等代表的电子爱好套件(hobby kit)。当使用电子爱好套件时，用户可以通过任意地组合各种模块部件(诸如微计算机、传感器和电机)来制造期望的机器人装置。这里，在一般的电子爱好套件中，例如通过两种方式来提供每个模块部件之间耦合的电力布线。
[0006]第一种方法是外部分别设置的线缆耦合在为每个模块部件固定设置的连接件之间的方法。然而，在该方法中，线缆在模块部件外露出，使得会发生用户不喜欢的情况，诸如机器人装置的设计被损伤的情况。
[0007]第二种方法是针对每个模块部件固定设置的连接件被形成为能够直接相互耦合的形状并且连接件被直接耦合的方法。在这种情况下，例如可以考虑一种方法，其中包括两个连接件的特有布线部件被准备为一种部件并且通过特有布线部件来耦合模块部件。然而，在上述方法中，根据布置连接件的方向来限制模块部件的位置关系，使得存在降低确定机器人装置的整体形状的自由度的风险。此外，存在通过连接件之间的耦合部分降低整个机器人装置的机械强度的风险。
[0008]另一方面，作为提高确定模块部件的位置关系的自由度的方法，例如，考虑应用国际公开第2014/066132号和日本未审查专利申请公开第2014-75349号的方法。在这些方法中，可以通过在两个部件之间设置可移动部分来改变两个部件之间的位置关系。然而，当部件被安装在机器人装置中时，会发生外力被施加至可移动部分的情况，使得存在整个机器人装置的机械强度不能充分保证的风险。
[0009]考虑到上述情况而做出稍后描述的实施例，并且根据说明书和附图的描述可以明白其他目的和新颖特征。
[0010]根据实施例的电子部件包括:机架(chassis)，具有孔部以及连接件，连接件包含在机架中并且可以通过孔部电耦合至外部。连接件具有可在机架中绕孔部的法线方向上的轴旋转的结构。
[0011]根据上述实施例，在包括多个电子部件的机器人装置中，可以任意地确定电子部件之间的耦合方向。
【附图说明】
[0012]图1A和图1B是示出根据本发明第一实施例的机器人装置的外形示例的示意图。
[0013]图2是示出图1B的机器人装置的控制系统的示意性结构示例的框图。
[0014]图3A和图3B是示出图1A、图1B和图2的机器人装置的结构单元的结构示例的示意图。
[0015]图4是示出图3B中的框架部分被插入到图3A的接合部分中的情况的示意图。
[0016]图5是示出本发明第一实施例的电子部件的示意性外形示例的示意图。
[0017]图6是示出根据本发明第二实施例的电子部件中的旋转型连接件周围的结构示例的示意图。
[0018]图7A和图7B是不出根据本发明第三实施例的电子部件的结构不例的不意图。
[00?9]图8A和图8B是不出根据本发明第四实施例的电子部件的结构不例的不意图。
[0020]图9是示出根据本发明第五实施例的电子部件的结构示例的示意图。
[0021]图10是示出根据本发明第六实施例的电子部件的结构示例的示意图。
[0022]图11是示出根据本发明第七实施例的电子部件的结构示例的示意图。
[0023]图12是示出根据本发明第八实施例的电子部件的结构示例的示意图。
[0024]图13是不出国际公开第2004/066132号所不的外部电子设备的外形的不图。
【具体实施方式】
[0025]以下将对实施例进行解释，如果需要的话将被划分为多个部分或实施例。除了具体示出的情况，它们相互之间相关并且具有诸如作为另一个的一些或整体的修改、细节和补充说明的关系。在以下实施例中，当参考元件数字(包括标号、数值、量、范围等)等时，可以不限于具体的数字，而是可以大于或小于具体数字，除了具体说明的情况和理论上明确限于具体数字的情况。
[0026]此外，在以下实施例中，不需要说明元件(包括基础步骤等)是必不可少的，除了明确说明的情况和认为理论点明确不可缺少的情况。类似地，在以下实施例中，当描述元件等的形状、位置关系等时，基本应该包括类似的形状，除了明确指定的情况和明确认为与理论点相比不正确的情况。这同样适用于上述数值和范围。
[0027]形成实施例的每个功能块的电路元件不具体进行限制。然而，通过已知的CMOS(互补MOS晶体管)等的集成电路技术将电路元件形成在半导体衬底(诸如单晶硅)上。
[0028]以下，将参照附图详细描述本发明的实施例。在用于解释实施例的附图中，原则上相同的符号属于相同的构件，并且将省略重复说明。
[0029]第一实施例
[0030]机器人装置的综述
[0031]图1A和图1B是示出根据本发明第一实施例的机器人装置的外形示例的示意图。图1A示出了形成机器人装置的框架的结构单元STU。尽管稍后描述细节，但结构单元STU包括作为电子部件的多个框架部分FLM以及耦合在框架部分之间的多个接合部分JC。用户等可以通过任意地组合框架部分FLM和接合部分JC来构造机器人装置的框架。
[0032]图1B示出了作为机器人装置的示例的汽车装置。用户等可以通过任意地将作为电子部件的控制单元CTLU和各种可控模块附接至图1A所示的结构单元STU并根据需要进一步附接各种机械部件来构造图1B所示的机器人装置。在图1B所示的示例中，作为各种可控模块，附接多个(例如，四个)电机模块MDLm和传感器模块MDLs。
[0033]在该示例中，电机模块MDLm分别附接至布置在结构单元STU的四个角部处的接合部分JC。作为机械部件的轮WH附接至每个电机模块MDLm，从而构造汽车装置的四个轮。传感器模块MDLs不进行具体限制。然而，传感器模块MLDs是激光传感器等，其感应前方的障碍并且例如附接至结构单元STU的前部中布置的框架部分FLM。控制单元CTLU基于传感器模块MDLs的检测结果控制电机模块MDLm(即，汽车装置的前进)。
[0034]图2是示出图1B的机器人装置的控制系统的示意性结构示例的框图。图2所示的控制系统包括控制单元CTLU、多个可控模块(这里为电机模块MDLm和传感器模块MDLs)以及耦合控制单元和可控模块的总线BS2。控制单元CTLU例如包括主控制器HCTL、通信IF模块MDLif以及耦合它们的总线BSl。
[0035]尽管没有具体限制，但主控制器HCTL由广泛使用的印刷电路板(例如Arduino(注册商标)电路板和Raspberry Pi(注册商标)电路板由所代表)组成。通信IF模块MDLif由印刷电路板(其上安装有例如由微控制器等代表的半导体器件MCUc)组成。例如，通信IF模块MDLif耦合至用于为主控制器HCTL设置的总线BSl的终端并且与主控制器HCTL集成。例如，总线BSl是SPI(串行外围接口)总线等。
[0036]半导体器件(例如，微控制器)M⑶c具有总线IF单元BSIF，其位于与总线BSl的通信和与总线BS2的通信之间。总线BS2是串行总线，并且例如为12C (集成电路间)总线等。12C总线由四个布线组成，包括电源电压布线、地电源电压布线、时钟布线和数据布线。这里，为图1A所示的结构单元STU设置总线BS2。尽管稍后将描述细节，但除了形成机器人装置的机械框架之外，结构单元STU还形成机器人装置中的电源路径/通信路径。
[0037]电机模块MDLm包括由微控制器等表示的控制设备MCUm和电机MT。类似地，传感器模块MDLs包括控制设备MCUm和传感器SEN。尽管图中没有示出，但控制设备MCUm包括位于与总线BS2(例如，I2C总线)通信之间的串行接口。在该示例中，独立地提供用于为电机模块MDLm的电机MT提供电能的电源单元PWU。
[0038]在图2中，例如，用户等通过使用个人计算机PC等创建由主控制器HCTL执行的控制程序。主控制器HCTL基于控制程序朝各个受控模块(这里为电机模块MDLm和传感器模块MDLs)适当地发布控制指令。通信IF模块MDLif接收到来自主控制器HCTL的控制指令，将控制指令转换为用于总线(例如，I2C总线)BS2的指令格式，并且此后将转换后的控制指令传输至总线BS2。各个受控模块通过总线BS2接收来自主控制器HCTL的控制指令并根据控制指令执行处理。
[0039]尽管图2示出了包括一条总线BSl的情况作为示例，但其可以包括多条总线。例如，当安装在机器人装置中的受控模块的数量较多且一条总线BS2不足以满足预定的控制速度时，可以通过提供多条总线BS2来满足要求。可选地，还可以有利地根据受控模块的控制方法的差异来提供多条总线BS2。具体地，例如，一条总线BS2是用于通过广播向多个受控模块发布控制指令的总线，以及另一总线BS2是用于分别为每个受控模块发布控制指令的总线。
[0040]机器人装置的问题
[0041]这里，对于图1B和图2所示的机器人装置，要求确定机器人装置的整体形状、机器人装置的机械强度、机器人装置的设计性等的自由度。具体地，首先，可以通过使用图1A所示的结构单元STU以高自由度确定机器人装置的框架。然而，当通过将各个受控模块组合成这种框架来确定机器人装置的整体形状时，可能发生问题。
[0042]例如，在图1B中，传感器模块MDLs附接至框架部分FLM。具体地，例如，在框架部分FLM的预定位置(这里在底面上)处设置用于附接受控模块的耦合部分，并且传感器模块MDLs附接至耦合部分。在这种情况下，用户可以组装图1A的结构单元STU，使得耦合部分被布置在框架部分FLM的底面上，此后用户可以将传感器模块MDLs耦合至线缆形状的总线BS2，其中总线BS2的一端耦合至控制单元CTLU。
[0043]这里，在这些情况下，在外侧露出线缆，从而劣化了机器人装置的设计性。此外，当存在大量的受控模块被安装时，要求以复杂的模式来绘制露出的线缆，使得除了进一步劣化设计性之外，还会发生用户的布线错误等的风险。因此，优选将总线BS2包括在框架部分FLM和接合部分JC中。具体地，例如，总线BS2被设置在框架部分FLM和接合部分JC的内侧，并且在框架部分FLM和接合部分JC的每个端部处设置总线BS2的连接件。在这种情况下，可以通过将框架部分FLM插入到接合部分JC中来机械且电地耦合框架部分FLM和接合部分JC。
[0044]然而，在这种情况下，根据连接件的方向来限制传感器模块MDLs的附接方向。换句话说，一般地，连接件的插入方向固定。因此，在上述示例中，当将传感器模块MDLs附接的框架部分FLM插入到接合部分JC中时，例如，可以在耦合部分被布置在底面上的方向上插入框架部分FLM。然而，难以在耦合部分被布置在上表面、前表面或后表面上的方向上插入框架部分FLM。因此，降低了确定机器人装置的整体形状的自由度。
[0045]因此，例如，考虑应用在上述国际公开第2004/066132号和日本未审查专利申请公开第2014-75349号中描述的方法。图13是示出国际公开第2004/066132号所示的外部电子设备的外形的示图。在图13中，可以通过可移动部分BB相对于旋转型操作单元AA旋转连接件CN’的方向。当通过应用这种方法提供具有通过可移动部分BB耦合的结构的框架部分时，可以改变传感器模块MDLs的附接方向。然而，在这种情况下，可移动部分BB处的机械强度不够强，并且例如发生传感器模块MDLs相对于框架摆动的问题。
[0046]结构单元的细节
[0047 ]图3A和图3B是示出图1A、图1B和图2的机器人装置的结构单元的结构示例的示意图。图3A示出了结构单元STU中的接合部分(电子部件)JC的结构示例。图3B示出了结构单元STU中的框架部分(电子部件)FLM的结构示例。图4是示出图3B的框架部分被插入到图3A的接合部分中的情况的示图。
[0048]图3A所示的接合部分JC包括机架(第一机架)CH(其具有两个孔部APla和APlb)、包含在机架CH中的旋转型连接件CNRla和CNRlb以及线缆CBL。旋转型连接件(第一 A连接件)CNRla可以通过孔部(第一A孔部)APla电耦合至外部，并且旋转型连接件(第一B连接件)CNRlb可以通过孔部(第一 B孔部)APlb电耦合至外部。线缆CBL形成图2所示的总线BS2并耦合机架CH中的旋转型连接件CNRla和旋转型连接件CNRlb。
[0049]这里，旋转型连接件CNRla具有可在机架CH中绕着孔部(第一A孔部)APla的法线方向上的轴旋转的结构。类似地，旋转型连接件CNRlb具有可在机架CH中绕着孔部(第一 B孔部)APlb的法线方向上的轴旋转的结构。作为上述示例，图3A中的旋转型连接件CNRla和CNRlb的每一个都具有圆柱形状，并且包括旋转件RT(旋转件RT具有可在圆柱形的圆周方向上旋转的结构)和其上形成用于与外部电耦合的金属布线(布线层)ML的印刷电路板。这里，在I2C总线的示例中使用四条金属布线ML的集合和四条线缆CBL的集合。
[0050]例如，旋转型连接件CNRla的旋转件RT包含在机架CH中，使得其旋转轴的方向对应于孔部APIa的法线方向。印刷电路板PCB集成地附接至旋转件RT。从而，可以通过旋转件RT的旋转来适当地改变从外部观看孔部APla时印刷电路板PCB的安装角度(换句话说，从外部插入连接件的角度)。线缆CBL根据旋转型连接件CNRla和CNRlb的旋转来扭转，使得线缆CBL具有足够的长度来允许由扭转而引起的扩展方向上的变化。
[0051]另一方面，图3B所示的框架部分FLM包括机架(第二机架)CH(其具有两个孔部(第二孔部)AP2a和AP2b)、包含在机架CH中的固定型连接件(第二连接件)CNS2a和CNS2b以及线缆CBL。固定型连接件CNS2a可以通过孔部AP2a电耦合至外部，并且固定型连接件CNS2b可以通过孔部AP2b电耦合至外部。线缆CBL形成图2所示的总线BS2，并且耦合机架CH中的固定型连接件CNS2a和固定型连接件CNS2b。
[0052]这里，以与图3A相同的方式，固定型连接件CNS2a和CNS2b中的每一个都包括印刷电路板PCB。然而，与图3A的情况不同的是，固定型连接件CNS2a和CNS2b中的每一个都不包括旋转件RT并且固定至机架CH(即使图3B中没有示出)。因此，例如，当从外部观看孔部AP2a时印刷电路板PCB的安装角度(换句话说，从外部插入连接件的角度)是固定的。
[0053]图4示出了图3B所示的框架部分FLMl附接至图3A所示的接合部分JCl的情况。在该示例中，模块安装螺纹孔THm被设置到框架部分FLMl的预定表面，并且图1B所示的传感器模±夬1?)1^附接至螺纹孔。尽管图4中未示出，但框架部分FLMl分别设置有用于将内部总线BS2耦合至传感器模块MDLs的电耦合部分。
[0054]如图3A所示，接合部分JCl设置有旋转型连接件CNRla，并且如图3B所示，框架部分FLMl设置有固定型连接件CNS2a。接合部分JCl的机架(第一机架)CH具有可在两个机架的孔部(例如，具有正方形的两个表面)相对面对的方向上机械耦合至框架部分FLMl的机架(第二机架)CH的结构。在该示例中，接合部分JCl的机架具有一孔部，该孔部具有可以插入框架部分FLMl的机架的面积。在这种情况下，可以将框架部分FLMl插入接合部分JCl中，使得框架部分FLMl的一部分被接合部分JCl包围。因此，可以在插入部分中确保机械强度。
[0055]在该示例中，框架部分FLMl和接合部分JCl之间的电耦合通过使图3A的接合部分JC中的印刷电路板PCB上的金属布线ML接触图3B的框架部分FLM中的印刷电路板PCB上的金属布线ML来实现。在这种情况下，需要调整每个印刷电路板(S卩，旋转型连接件CNRla和固定型连接件CNS2a)的安装角度，使得两个印刷电路板PCB的金属布线ML相互接触。
[0056]在这些情况下，在图4的示例中，为接合部分JCl设置旋转型连接件CNRla。接合部分JCl的旋转型连接件(第一 A连接件)CNRla具有可在机架CH中绕孔部的法线方向上的轴旋转的结构从而固定框架部分FLMl的固定型连接件(第二连接件)CNS2a的形状。因此，可以将框架部分FLMl插入到接合部分JCl中，使得模块安装螺纹孔THm面对任何方向(在该示例中，每90°的方向)。在图1B的示例中，可以将传感器模块MDLs附接至框架部分FLM的底面、上表面、前表面和后表面中的任一个。
[0057]此外，在图3A、图3B和图4中，为接合部分JC的机架CH的每个90°设置四个螺纹孔THc中的一个螺纹孔(第一螺纹孔)。为接合部分JC的印刷电路板PCB设置一个螺纹孔(第二螺纹孔)THp。线性夹具(jig)(例如，螺钉)可以穿过四个螺纹孔THc中彼此相对的两个螺纹孔THc和印刷电路板PCB中的螺纹孔THp。
[0058]另一方面，为框架部分FLM的机架CH的每180°设置两个螺纹孔THC中的一个螺纹孔。为框架部分FLM的印刷电路板PCB设置一个螺纹孔ΤΗρ。线性夹具(例如，螺钉)可以穿过两个螺纹孔THc和印刷电路板PCB中的螺纹孔THp。
[0059]在这种结构的情况下，如图4所示，在以预定安装角度将框架部分FLMl插入到接合部分JCl中之后，可以利用螺钉等穿过螺纹孔来固定这两个部分。例如，如图3Α和图3Β所示，以从接合部分的机架(步骤I)到框架部分的机架(步骤S2)到框架部分的印刷电路板(步骤S3)到接合部分的印刷电路板(步骤S4)到框架部分的机架(步骤S5)到接合部分的机架(步骤S6)的顺序，可以利用螺钉等固定两个部分。
[0060]从而，可以进一步增加框架部分FLMl和接合部分JCl之间的耦合部分的机械强度。具体地，可以防止两个机架CH之间的位置偏移等，并且进一步可以保持两个机架CH的连接件之间的良好接触状态。然而，不限于上述螺钉方法。例如，可以仅通过将框架部分的机架插入到接合部分的机架中来防止位置偏移等。此外，例如，可以通过如USB等所使用的将连接件的形状形成为凹陷和凸起来保持连接件之间的良好接触状态。
[0061]第一实施例的典型效果
[0062]当使用上述第一实施例时，典型地，在包括多个电子部件的机器人装置中，可以任意地确定电子部件之间的耦合方向。更具体地，可以自由地确定机器人装置的整体形状，同时充分确保机器人装置的机械强度和设计性。因此，例如，可以提高用户等的便利性。
[0063]这里，将描述与上述图13的结构的差异。图5是示出本发明第一实施例的电子部件的示意性外形示例的示意图。在图5所示的电子部件中，旋转型连接件CNR包含在机架CH中，并且旋转型连接件CNR具有可在机架CH中旋转的结构。另一方面，图13所示的配置具有图5所示机架CH本身可以扭转的结构。此外。当图13中的USB插入端口 CH，被认为是包含图13的连接件CN’的机架时，连接件CN’具有不能够在机架中旋转的结构。
[0064]这里，框架部分FLM和接合部分JC的机架CH的孔部具有正方形形状。然而，不限于此，并且孔部例如可以具有圆形等。在这种情况下，例如，以图3Α相同的方式，当为机架的每45°设置螺纹孔时，可以以安装角度的每45°将框架部分FLM插入到接合部分JC中。因此，可以每45°改变受控模块的安装角度。
[0065]第二实施例
[0066]旋转型连接件的形状
[0067]图6是示出根据本发明第二实施例的电子部件中的旋转型连接件的结构示例的示意图。如第一实施例所描述的，旋转型连接件CNR可以在机架CH中旋转。然而，例如，当旋转型连接件CNR旋转多于360°并且旋转两次或三次时，存在线缆CBL被过分扭转并损伤的风险。因此，例如，有利地如图6所示使用旋转型连接件CNR。
[0068]在图6的示例中，为旋转件RT的外圆周设置凸起状止停器STPr，并且为机架CH的内圆周设置凸起状止停器STPc。例如，当旋转型连接件的安装角度为0°时，止停器STPr和STPc在旋转件RT和机架CH之间的间隙中相互接触。在这种情况下，当旋转型连接件CNR被旋转时，在旋转型连接件的安装角度达到360°之前止停器STPr和STPc相互接触，从而停止旋转。从该状态开始，当旋转型连接件CNR在相反方向上旋转时，在旋转型连接件的安装角度达到0°时止停器STPr和STPc相互接触，从而停止旋转。
[0069]以这种方式，通过设置止停器STPr和STPc，可以限制旋转件RT的旋转角度，使得可以防止线缆CBL被损伤。因此，可以确保电子部件的机械强度。
[0070]第三实施例
[0071]旋转型连接件或固定型连接件的形状
[0072]图7A和图7B是示出根据本发明第三实施例的电子部件的结构示例的示意图。图7A示出了图3A所示接合部分JC的旋转型连接件的结构示例。图7B示出了图3B所示框架部分FLM的固定型连接件的结构示例。图7A和图7B所示的连接件与图3 A和图3B的结构示例的不同之处在于，半导体器件IC被安装在印刷电路板PCB上。半导体器件IC耦合至印刷电路板PCB上的金属布线(布线层)ML。
[0073]半导体器件IC的示例包括噪声滤波器、中继器(S卩，双向缓冲器)和微计算机。例如，当图1B所示的电机模块MDLm耦合至总线BS2时，存在总线BS2上的噪声增加的风险。此夕卜，当总线BS2的长度较长时，存在总线上的信号量减小的风险。在这种情况下，可以通过在印刷电路板PCB上安装诸如噪声滤波器和中继器的半导体器件IC来提高总线通信的可靠性。
[0074]当诸如微计算机的半导体器件IC被安装在印刷电路板PCB上时，可以将预定信息传输至主控制器HCTL，使得可以构造具有较多功能的机器人装置。具体地，例如，可以将预先存储的电子部件的信息通过总线BS2传输至主控制器HCTL，或者可以通过使用包括传感器的微计算机将电子部件的连接件的倾斜(^(^![!^!^(^!^传输至主控制器^^^匕半导体器件IC不需要安装在所有印刷电路板PCB上，但是可以安装在一些印刷电路板PCB上。
[0075]第四实施例
[0076]旋转型连接件或固定型连接件的形状
[0077]图8A和图8B是不出根据本发明第四实施例的电子部件的结构不例的不意图。图8A和图8B所示的接合部分HC和框架部分FLM与图3A和图3B所示结构示例的不同之处在于，旋转型连接件和固定型连接件被交换。
[0078]具体地，与图3A的情况不同，图8A所示的接合部分JC包括固定型连接件(第二连接件)CNSla和CNSlb，并且与图3B的情况不同，图8B所示的框架部分FLM包括旋转型连接件(第一A连接件和第一B连接件)CNR2a和CNR2b。以这种方式，当接合部分JC和框架部分FLM中的至少一个包括旋转型连接件时，可以得到第一实施例所述的效果。
[0079]第五实施例
[0080]接合部分的结构
[0081]图9是示出根据本发明第五实施例的电子部件的结构示例的示意图。图9示出了具有六个孔部4?1口、4?111、4?7口、4?711、4?2口和4?211的接合部分凡。孔部4?1口的法线方向对应于X轴的正向，孔部APxn的法线方向对应于X轴的负向。类似地，孔部APyp和APyn的法线方向分别对应于y轴的正向和负向，以及孔部APzp和APzn的法线方向分别对应于z轴的正向和负向C3X轴、y轴和Z轴相互垂直。
[0082]以与图3A相同的方式，旋转型连接件分别设置在六个孔部APxp、APxn、APyp、APyn、APzp和APzn附近。例如，在图9中，旋转型连接件(第一 A连接件)CNRxp可以通过孔部(第一 A孔部)电耦合至外部。此外，旋转型连接件(第一B连接件)CNRyn可以通过孔部(第一B孔部)APyn电耦合至外部，并且旋转型连接件(第一 C连接件)CNRzp可以通过孔部(第一 C孔部)APzp电耦合至外部。尽管图9中未示出，但对于其他孔部也是如此。
[0083]旋转型连接件(第一A连接件)CNRxp和旋转型连接件(第一 B连接件)CNRyn通过线缆(第一线缆)CBLl耦合。此外，旋转型连接件(第一B连接件)CNRyn和旋转型连接件(第一C连接件)CNRzp通过线缆(第二线缆)CBL2耦合。以相同方式，每个旋转型连接件均通过线缆串行耦合。不具体限制耦合的顺序。换句话说，例如，可以提供通过线缆以规则的间隔预先串行耦合的六个旋转型连接件，并且可以分别在六个孔部处适当地布置六个旋转型连接件。
[0084]通过使用这种接合部分JC，当将相互垂直的三个轴(x、y和z轴)定义为旋转轴时，可以从三个轴的正向和负向以任何安装角度(例如，每90°)插入框架部分FLM。因此，可以进一步提高确定机器人装置的整体形状的自由度，使得可以提高用户的便利性。
[0085]六个旋转型连接件的耦合方法不需要限于上述串联耦合，而是可以使用六个旋转型连接件以一些形式共同耦合的方法。例如，根据条件，可以使用一个旋转型连接件被用作基础并且其他旋转型连接件以树形耦合的方法。然而，在这种情况下，用作基础的旋转型连接件具有五个分支点，使得存在结构复杂的风险，并且存在当旋转型连接件被旋转时由扭转引起的损伤的风险以及劣化总线BS2的电特性的风险。从这点来说，期望使用图6的方法。
[0086]这里，接合部分JC被描述为对应于包括三个轴的正向和负向的六个方向。然而，以相同方式，可以提供对应于六个方向中的三个以上方向的接合部分JC。顺便提及，对应于六个方向中的两个方向的接合部分JC具有图3A所示结构或者图3A中的机架CH的形状被变为线性形状的结构。
[0087]此外，这里，六个旋转型连接件耦合至一条总线BS2。然而，例如，可以采用如图2所示提供两条总线BS2且三个旋转型连接件耦合至每条总线的结构。在这种情况下，以与图9相同的方式，简单地，提供三个旋转型连接件的串联耦合的两个集合，并且六个旋转型连接件的总数可以分别适当地针对六个孔部进行布置。
[0088]第六实施例
[0089]旋转型连接件或固定型连接件的形状。
[0090]图10是示出根据本发明第六实施例的电子部件的结构示例的示意图。图10示出了固定型连接件CNS3被插入到旋转型连接件CNR3中的情况。如第一和第四实施例所示，旋转型连接件CNR3和固定型连接件CNS3中的一个包含在接合部分JC中且另一个包含在框架部分FLM中。
[0091 ]旋转型连接件CNR3包括旋转件(第一构件)RT2 (其形状不同于图3A的情况)和接触部分(第一接触部分)CTla。旋转件RT2具有通过沿着圆周方向将圆柱件的环面处理为螺旋状并且在螺旋状的环面ARrl的端部处形成沿着圆柱件的旋转轴(这里为z轴)的方向的切面ARs I而获得的形状。
[0092]接触部分CTla被设置在旋转件RT2的切面ARsl上。这里，接触部分CTla由与z轴平行布置的四个金属端组成。在与图3A所示圆柱旋转件RT的情况相同的方式，上述旋转件RT2包含在图10中未示出的机架CH中，使得圆柱件的旋转轴的方向对应于机架CH的孔部的法线方向。
[0093]另一方面，固定型连接件CNS3具有印刷电路板(第二构件)PCB，其中设置接触部分(第二接触部分)CT2。接触部分CT2包括与z方向平行布置的四个金属端，以符合旋转型连接件CNR3的接触部分CTla。例如，四个金属端由图3A所示的四个金属布线ML的端部的区域形成。
[0094]这里，假设旋转型连接件CNR3和固定型连接件CNS3耦合到一起的情况。具体地，假设固定型连接件CNS3在z方向上插入到旋转型连接件CNR3中的情况。在这种情况下，如图10所示，印刷电路板(第二构件)PCB沿着螺旋状环面ARrl移动，使得旋转件(第一构件)RT2旋转直到接触部分CTla和接触部分CT2耦合到一起。
[0095]因此，在图10的示例中，只要在固定型连接件CNS3被插入到旋转型连接件CNR3中时旋转型连接件CNR3的安装角度在0°至180°的范围内(即，只要印刷电路板PCB与环面ARrl接触)，就可以仅通过z方向上的插入操作电耦合两个连接件。换句话说，例如，在上述图4的情况下，在用户等手动地将旋转型连接件CNRla的安装角度调整到一定程度之后执行插入操作。然而，在图10的示例中，不需要这种手动调整。因此，可以提高用户的便利性。
[0096]此外，图10的示例中，对应于旋转型连接件CNR3的安装角度在180°至360°的范围内的情况，旋转件(第一构件)RT2具有环面(第一 B环面)ARr2和切面(第一 B切面)ARs2，其类似于上述环面(第一A环面)ARr I和切面(第一A切面)ARs I。以与环面ARr I相同的方式，通过从切面八1^1开始将环面处理为螺旋状来形成环面八1^2。切面八1^2形成在环面八1^2的端部处。
[0097]接触部分(第一B接触部分)CTlb被设置在切面ARs2上。接触部分CTlb电耦合至切MARs I上的接触部分(第一A接触部分)CTI a。从而，即使当旋转型连接件CNR3的安装角度在180°至360°的范围内时(换句话说，不管旋转型连接件CNR3的安装角度如何)，都可以仅通过z方向上的插入操作来电耦合固定型连接件CNS3和旋转型连接件CNR3。
[0098]这里，描述了每180°设置两个螺旋状环面中的一个的结构示例。然而，不需要具体限于此。例如，类似地，可以每90°设置四个螺旋状环面中的一个，或者可以在360°的范围内设置一个螺旋状环面。根据将要形成的螺旋状环面的数量，环面的倾斜度(即，连接件之间的耦合的舒适度)和由一个插入操作引起的线缆CBL的扭转量发生变化，使得将要形成的螺旋状环面的数量可以被适当确定以使倾斜度和扭转梁是适当的。
[0099]在图10的示例中，每当执行一个插入操作时，旋转件RT2在相同方向上(这里为逆时针)总是旋转达到180°。因此，每当执行插入操作时，存在线缆CBL的扭转被累积的风险，使得期望提供图6所示的止停器STPr和STPc。
[0100]第七实施例
[0101]受控模块的结构
[0102]图11是示出根据本发明第七实施例的电子部件的结构示例的示意图。在图11的示例中，不出了作为一种电子部件的传感器模块MDLs的结构不例。虽然在上面的实施例中描述了接合部分JC和框架部分FLM的机械和电耦合方法，但相同的方法可以应用于受控模块。
[0103]图11所示的传感器模块MDLs包括机架CH、包含在机架CH中的模块连接件CNm和传感器衬底BDsen。模块连接件CNm可以通过孔部AP3电耦合至外部。在图11的示例中，以与图3A相同的方式，模块连接件CNm由包括旋转件RT和印刷电路板PCB的旋转型连接件组成。传感器衬底BDsen机械親合至模块连接件CNm。在传感器衬底BDsen上，如图2所示，安装控制设备MCUm和预定的传感器SEN。
[0104]这里，例如，假设图11中的传感器模块MDLm耦合至图9中的接合部分JC的孔部APyp的情况，并且将描述传感器模块MDLs的连接件结构和接合部分JC的连接件结构的组合方法。作为组合方法，考虑以下二种方法。
[0105]第一，考虑传感器模块MDLs的连接件是图11所示的旋转型连接件且接合部分JC的连接件是图8a所示的固定型连接件的情况。在这种情况下，根据接合部分JC的固定型连接件的安装角度来限制传感器衬底BDsen的安装角度。然而，可以任意地确定传感器模块MDLs的机架CH的安装角度(在图11的示例中，通过将y轴用作旋转轴，针对每90°)。
[0106]第二，考虑传感器模块MDLs的连接件是图3B所示的固定型连接件且接合部分JC的连接件是图9所示的旋转型连接件的情况。在这种情况下，可以任意地确定传感器衬底BDsen的安装角度(例如，通过将y轴用作旋转轴，针对每90°)。然而，根据传感器衬底BDsen的安装角度限制传感器模块MDLs的机架CH的安装角度。
[0107]第三，考虑传感器模块MDLs的连接件是图11所示的旋转型连接件且接合部分JC的连接件也是图9所示的旋转型连接件的情况。在这种情况下，可以任意地确定传感器衬底BDsen的安装角度(例如，通过将y轴用作旋转轴，针对每90°)。此外，可以相对于传感器衬底BDsen的安装角度任意地确定传感器模块MDLs的机架CH的安装角度(例如，通过将y轴用作旋转轴，针对每90° )。
[0108]例如，传感器衬底BDsen的安装角度等可以是重要的。此外，当以与图4相同的方式进一步将一些种类的部件附接至机架CH时，可以要求从设计性和位置关系的观点来确定传感器模块MDLs的机架CH的安装角度。出于这点，上述三种方法可以根据需要提升自由度，使得可以提高用户的便利性。具体地，三种方法具有最高的自由度。然而，从成本角度来看，第一和第二种方法是有利的。
[0109]这里，假设确定传感器衬底BDsen的安装角度且此后在机器人装置中以确定的安装角度固定地使用传感器衬底BDsen的情况。然而，根据条件，可以通过应用上述第三种方法在机器人装置的传感器模块MDLs的机架中动态改变传感器衬底BDsen的安装角度的机制。
[0110]第八实施例
[0111]框架部分或接合部分的结构
[0112]图12是示出根据本发明第八实施例的电子部件的结构示例的示意图。在上述实施例中，I2C总线被应用为总线BS2的情况被描述为示例。然而，不限于此，并且可以应用各种串行总线。作为示例，图12示出了当USB总线被应用于总线BS2时框架部分或接合部分的结构示例。
[0113]在图12的示例中，广泛使用的USB线缆USBC包含在机架CH中。尽管省略了细节，但例如具有与图3A相同的形状的旋转件RT在USB线缆USBC的两端处附接至连接件部分。此外，通过使用这种结构，可以获得与第一实施例相同的效果。
[0114]在USB中，使用三种形状的拓扑，使得要求在分支点处提供集线器。在这种情况下，例如，以与图7A和图7B的情况相同的方式，USB连接件部分可以由印刷电路板形成，并且集线器可以由安装在印刷电路板上的半导体器件形成。然而，当在上述分支点处要求集线器时，存在整个机器人装置的成本增加的风险，并且进一步，根据条件，存在由于与集线器的位置关系而使可安装在机器人装置中的受控模块的数量被限制且受控模块的安装位置被限制的风险。因此，从这点来说，应用诸如I2C总线的串行总线是有利的。
[0115]虽然基于实施例具体描述了发明人的发明，但本发明不限于实施例并且可以在不背离本发明的范围的情况下进行各种修改。例如，详细描述上述实施例来以容易理解的方式描述本发明，并且实施例不需要限于包括上述所有部件。此外，特定实施例的一些部件可以被另一实施例的部件所替换，并且特定实施例的部件可以添加至另一实施例的部件。此夕卜，关于每个实施例的部件，可以执行其他部件的添加/删减/交换。
【主权项】
1.一种电子部件，包括: 机架，包括第一A孔部；以及 第一 A连接件，包含在所述机架中并且能够通过所述第一 A孔部电耦合至外部， 其中所述第一 A连接件具有能够在所述机架中绕所述第一 A孔部的法线方向上的轴旋转的结构。2.根据权利要求1所述的电子部件， 其中所述机架还包括第一 B孔部， 其中所述电子部件还包括: 第一 B连接件，包含在所述机架中并且能够通过所述第一 B孔部电耦合至外部，以及 线缆，在所述机架中将所述第一 A连接件和所述第一 B连接件耦合到一起， 其中所述第一 B连接件具有能够在所述机架中绕所述第一 B孔部的法线方向上的轴旋转的结构，并且 其中所述线缆根据所述第一 A连接件或所述第一 B连接件的旋转而扭转并具有允许在由所述扭转引起的扩展方向上的变化的足够长度。3.根据权利要求2所述的电子部件， 其中所述机架还包括第一 C孔部， 其中所述电子部件还包括第一 C连接件，所述第一 C连接件包含在所述机架中并且能够通过所述第一 C孔部电耦合至外部， 其中所述第一 C连接件具有能够在所述机架中绕所述第一 C孔部的法线方向上的轴旋转的结构，并且 其中所述线缆包括: 第一线缆，将所述第一A连接件和所述第一B连接件耦合到一起，以及 第二线缆，将所述第一 B连接件和所述第一 C连接件耦合到一起。4.根据权利要求3所述的电子部件， 其中所述第一 A孔部的法线方向上的轴、所述第一 B孔部的法线方向上的轴和所述第一C孔部的法线方向上的轴相互垂直。5.根据权利要求1所述的电子部件， 其中所述第一 A连接件包括: 旋转件，具有能够在所述机架中绕所述第一 A孔部的法线方向上的轴旋转的形状，以及 印刷电路板，附接至所述旋转件，并且在所述印刷电路板上形成电耦合至外部的布线层。6.根据权利要求5所述的电子部件， 其中所述旋转件具有圆柱形。7.根据权利要求5所述的电子部件， 其中所述旋转件和所述机架设置有限制所述旋转件的旋转范围的止停器。8.根据权利要求5所述的电子部件， 其中耦合至所述布线层的半导体器件被安装在所述印刷电路板上。9.根据权利要求5所述的电子部件， 其中针对每90°，为所述机架设置四个第一螺纹孔中的一个螺纹孔， 其中为所述印刷电路板设置第二螺纹孔，并且 其中线性夹具能够穿过所述四个第一螺纹孔中彼此相对的两个第一螺纹孔，以及所述第二螺纹孔。10.根据权利要求2所述的电子部件， 其中所述线缆形成串行总线。11.根据权利要求1所述的电子部件， 其中所述电子部件被用作机器人装置中能够由用户组装的一个部件。12.一种机器人装置，能够在用户组合多个电子部件时形成， 其中作为所述电子部件中的一个电子部件的第一电子部件包括: 第一机架，包括第一A孔部，以及 第一 A连接件，包含在所述第一机架中并且能够通过所述第一 A孔部电耦合至外部， 其中作为所述电子部件中的另一个电子部件的第二电子部件包括: 第二机架，包括第二孔部；以及 第二连接件，包含在所述第二机架中并且能够通过所述第二孔部电耦合至外部， 其中所述第一机架具有在所述第一 A孔部和所述第二孔部彼此面对的方向上所述第一机架能够机械耦合至所述第二机架的结构，并且 其中所述第一 A连接件具有能够在所述第一机架中绕所述第一 A孔部的法线方向上的轴旋转的结构以配合所述第二连接件的形状。13.根据权利要求12所述的机器人装置， 其中所述第一机架还包括第一 B孔部， 其中所述第一电子部件还包括: 第一 B连接件，包含在所述第一机架中并且能够通过所述第一 B孔部电耦合至外部，以及 线缆，在所述第一机架中将所述第一 A连接件和所述第一 B连接件耦合到一起， 其中所述第一 B连接件具有能够在所述第一机架中绕所述第一 B孔部的法线方向上的轴旋转的结构，并且 所述线缆根据所述第一 A连接件或所述第一 B连接件的旋转而扭转并具有允许在由所述扭转引起的扩展方向上的变化的足够长度。14.根据权利要求12所述的机器人装置， 其中所述第一 A连接件包括: 旋转件，具有能够在所述第一机架中绕所述第一 A孔部的法线方向上的轴旋转的形状，以及 印刷电路板，附接至所述旋转件并且其上形成电耦合至外部的布线层。15.根据权利要求14所述的机器人装置， 其中所述旋转件具有圆柱形。16.根据权利要求14所述的机器人装置， 其中所述旋转件和所述第一机架设置有限制所述旋转件的旋转范围的止停器。17.根据权利要求14所述的机器人装置， 其中耦合至所述布线层的半导体器件被安装在所述印刷电路板上。18.根据权利要求13所述的机器人装置， 其中所述线缆形成串行总线。19.根据权利要求12所述的机器人装置， 其中所述第一 A连接件包括: 第一构件，具有通过沿着圆周方向将圆柱构件的环面处理为螺旋状而得到的形状，沿着所述圆柱构件的旋转轴的方向的切面形成在所述螺旋状的环面的端部处，所述第一构件包含在所述第一机架中，使得所述圆柱构件的旋转轴的方向对应于所述第一A孔部的法线方向，以及 第一接触部分，设置在所述切面上， 其中所述第二连接件包括设置有第二接触部分的第二构件，并且其中当所述第一 A连接件和所述第二 A连接件耦合到一起时，所述第二构件沿着所述螺旋状的环面移动，使得所述第一构件旋转直到所述第一接触部分和所述第二接触部分耦合到一起。20.根据权利要求19所述的机器人装置， 其中所述第一构件包括: 螺旋状第一A环面，通过在小于360°的预定角度范围内将所述环面处理为螺旋状来形成， 第一 A切面，形成在所述第一 A环面的端部处， 螺旋状第一 B环面，通过从所述第一 A切面开始在预定角度范围内将所述环面处理为螺旋状而形成，以及 第一 B切面，形成在所述第一 B环面的端部处， 其中所述第一 A连接件包括: 第一 A接触部分，设置在所述第一 A切面上，以及 第一 B接触部分，设置在所述第一 B切面上并且电耦合至所述第一 A接触部分。
【文档编号】H01R13/02GK106025743SQ201610118430
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月2日
【发明人】吉田洋, 吉田洋一
【申请人】瑞萨电子株式会社