電子部件和機器人裝置的制造方法

電子部件和機器人裝置的制造方法
【專利摘要】本公開涉及電子部件和機器人裝置。在包括多個電子部件的機器人裝置中，可以任意地確定電子部件之間的耦合方向。一種電子部件包括具有孔部的機架以及包含在機架中且通過孔部可電耦合至外部的連接件。連接件具有可在機架中繞孔部的法線方向上的軸旋轉的結構。
【專利說明】電子部件和機器人裝置
[0001 ] 相關申請的交叉參考
[0002]2015年3月30日提交的日本專利申請第2015-067880號的包括說明書、附圖和摘要的公開的內容以引用的方式全部引入本申請。
技術領域
[0003]本發明涉及電子部件和機器人裝置，例如涉及當用戶任意地組合多個電子部件時形成的機器人裝置。
【背景技術】
[0004]例如，國際公開第2004/066132號公開了一種結構，其中旋轉型操作單元基于外部電子設備中的USB插入端口而旋轉，其中外部電設備包括USB插入端口和耦合至USB插入端口的旋轉型操作單元。此外，日本未審查專利申請公開第2014-75349號公開了一種結構，其中旋轉體基于電源出口中的主體而旋轉，其中電源出口包括設置有電源插座的主體以及通過旋轉軸件耦合至主體并設置有USB插入端口的旋轉體。

【發明內容】

[0005]近年來，例如，已知電子樂高積木等代表的電子愛好套件(hobby kit)。當使用電子愛好套件時，用戶可以通過任意地組合各種模塊部件(諸如微計算機、傳感器和電機)來制造期望的機器人裝置。這里，在一般的電子愛好套件中，例如通過兩種方式來提供每個模塊部件之間耦合的電力布線。
[0006]第一種方法是外部分別設置的線纜耦合在為每個模塊部件固定設置的連接件之間的方法。然而，在該方法中，線纜在模塊部件外露出，使得會發生用戶不喜歡的情況，諸如機器人裝置的設計被損傷的情況。
[0007]第二種方法是針對每個模塊部件固定設置的連接件被形成為能夠直接相互耦合的形狀并且連接件被直接耦合的方法。在這種情況下，例如可以考慮一種方法，其中包括兩個連接件的特有布線部件被準備為一種部件并且通過特有布線部件來耦合模塊部件。然而，在上述方法中，根據布置連接件的方向來限制模塊部件的位置關系，使得存在降低確定機器人裝置的整體形狀的自由度的風險。此外，存在通過連接件之間的耦合部分降低整個機器人裝置的機械強度的風險。
[0008]另一方面，作為提高確定模塊部件的位置關系的自由度的方法，例如，考慮應用國際公開第2014/066132號和日本未審查專利申請公開第2014-75349號的方法。在這些方法中，可以通過在兩個部件之間設置可移動部分來改變兩個部件之間的位置關系。然而，當部件被安裝在機器人裝置中時，會發生外力被施加至可移動部分的情況，使得存在整個機器人裝置的機械強度不能充分保證的風險。
[0009]考慮到上述情況而做出稍后描述的實施例，并且根據說明書和附圖的描述可以明白其他目的和新穎特征。
[0010]根據實施例的電子部件包括:機架(chassis)，具有孔部以及連接件，連接件包含在機架中并且可以通過孔部電耦合至外部。連接件具有可在機架中繞孔部的法線方向上的軸旋轉的結構。
[0011]根據上述實施例，在包括多個電子部件的機器人裝置中，可以任意地確定電子部件之間的耦合方向。
【附圖說明】
[0012]圖1A和圖1B是示出根據本發明第一實施例的機器人裝置的外形示例的示意圖。
[0013]圖2是示出圖1B的機器人裝置的控制系統的示意性結構示例的框圖。
[0014]圖3A和圖3B是示出圖1A、圖1B和圖2的機器人裝置的結構單元的結構示例的示意圖。
[0015]圖4是示出圖3B中的框架部分被插入到圖3A的接合部分中的情況的示意圖。
[0016]圖5是示出本發明第一實施例的電子部件的示意性外形示例的示意圖。
[0017]圖6是示出根據本發明第二實施例的電子部件中的旋轉型連接件周圍的結構示例的示意圖。
[0018]圖7A和圖7B是不出根據本發明第三實施例的電子部件的結構不例的不意圖。
[00?9]圖8A和圖8B是不出根據本發明第四實施例的電子部件的結構不例的不意圖。
[0020]圖9是示出根據本發明第五實施例的電子部件的結構示例的示意圖。
[0021]圖10是示出根據本發明第六實施例的電子部件的結構示例的示意圖。
[0022]圖11是示出根據本發明第七實施例的電子部件的結構示例的示意圖。
[0023]圖12是示出根據本發明第八實施例的電子部件的結構示例的示意圖。
[0024]圖13是不出國際公開第2004/066132號所不的外部電子設備的外形的不圖。
【具體實施方式】
[0025]以下將對實施例進行解釋，如果需要的話將被劃分為多個部分或實施例。除了具體示出的情況，它們相互之間相關并且具有諸如作為另一個的一些或整體的修改、細節和補充說明的關系。在以下實施例中，當參考元件數字(包括標號、數值、量、范圍等)等時，可以不限于具體的數字，而是可以大于或小于具體數字，除了具體說明的情況和理論上明確限于具體數字的情況。
[0026]此外，在以下實施例中，不需要說明元件(包括基礎步驟等)是必不可少的，除了明確說明的情況和認為理論點明確不可缺少的情況。類似地，在以下實施例中，當描述元件等的形狀、位置關系等時，基本應該包括類似的形狀，除了明確指定的情況和明確認為與理論點相比不正確的情況。這同樣適用于上述數值和范圍。
[0027]形成實施例的每個功能塊的電路元件不具體進行限制。然而，通過已知的CMOS(互補MOS晶體管)等的集成電路技術將電路元件形成在半導體襯底(諸如單晶硅)上。
[0028]以下，將參照附圖詳細描述本發明的實施例。在用于解釋實施例的附圖中，原則上相同的符號屬于相同的構件，并且將省略重復說明。
[0029]第一實施例
[0030]機器人裝置的綜述
[0031]圖1A和圖1B是示出根據本發明第一實施例的機器人裝置的外形示例的示意圖。圖1A示出了形成機器人裝置的框架的結構單元STU。盡管稍后描述細節，但結構單元STU包括作為電子部件的多個框架部分FLM以及耦合在框架部分之間的多個接合部分JC。用戶等可以通過任意地組合框架部分FLM和接合部分JC來構造機器人裝置的框架。
[0032]圖1B示出了作為機器人裝置的示例的汽車裝置。用戶等可以通過任意地將作為電子部件的控制單元CTLU和各種可控模塊附接至圖1A所示的結構單元STU并根據需要進一步附接各種機械部件來構造圖1B所示的機器人裝置。在圖1B所示的示例中，作為各種可控模塊，附接多個(例如，四個)電機模塊MDLm和傳感器模塊MDLs。
[0033]在該示例中，電機模塊MDLm分別附接至布置在結構單元STU的四個角部處的接合部分JC。作為機械部件的輪WH附接至每個電機模塊MDLm，從而構造汽車裝置的四個輪。傳感器模塊MDLs不進行具體限制。然而，傳感器模塊MLDs是激光傳感器等，其感應前方的障礙并且例如附接至結構單元STU的前部中布置的框架部分FLM。控制單元CTLU基于傳感器模塊MDLs的檢測結果控制電機模塊MDLm(即，汽車裝置的前進)。
[0034]圖2是示出圖1B的機器人裝置的控制系統的示意性結構示例的框圖。圖2所示的控制系統包括控制單元CTLU、多個可控模塊(這里為電機模塊MDLm和傳感器模塊MDLs)以及耦合控制單元和可控模塊的總線BS2。控制單元CTLU例如包括主控制器HCTL、通信IF模塊MDLif以及耦合它們的總線BSl。
[0035]盡管沒有具體限制，但主控制器HCTL由廣泛使用的印刷電路板(例如Arduino(注冊商標)電路板和Raspberry Pi(注冊商標)電路板由所代表)組成。通信IF模塊MDLif由印刷電路板(其上安裝有例如由微控制器等代表的半導體器件MCUc)組成。例如，通信IF模塊MDLif耦合至用于為主控制器HCTL設置的總線BSl的終端并且與主控制器HCTL集成。例如，總線BSl是SPI(串行外圍接口)總線等。
[0036]半導體器件(例如，微控制器)M⑶c具有總線IF單元BSIF，其位于與總線BSl的通信和與總線BS2的通信之間。總線BS2是串行總線，并且例如為12C (集成電路間)總線等。12C總線由四個布線組成，包括電源電壓布線、地電源電壓布線、時鐘布線和數據布線。這里，為圖1A所示的結構單元STU設置總線BS2。盡管稍后將描述細節，但除了形成機器人裝置的機械框架之外，結構單元STU還形成機器人裝置中的電源路徑/通信路徑。
[0037]電機模塊MDLm包括由微控制器等表示的控制設備MCUm和電機MT。類似地，傳感器模塊MDLs包括控制設備MCUm和傳感器SEN。盡管圖中沒有示出，但控制設備MCUm包括位于與總線BS2(例如，I2C總線)通信之間的串行接口。在該示例中，獨立地提供用于為電機模塊MDLm的電機MT提供電能的電源單元PWU。
[0038]在圖2中，例如，用戶等通過使用個人計算機PC等創建由主控制器HCTL執行的控制程序。主控制器HCTL基于控制程序朝各個受控模塊(這里為電機模塊MDLm和傳感器模塊MDLs)適當地發布控制指令。通信IF模塊MDLif接收到來自主控制器HCTL的控制指令，將控制指令轉換為用于總線(例如，I2C總線)BS2的指令格式，并且此后將轉換后的控制指令傳輸至總線BS2。各個受控模塊通過總線BS2接收來自主控制器HCTL的控制指令并根據控制指令執行處理。
[0039]盡管圖2示出了包括一條總線BSl的情況作為示例，但其可以包括多條總線。例如，當安裝在機器人裝置中的受控模塊的數量較多且一條總線BS2不足以滿足預定的控制速度時，可以通過提供多條總線BS2來滿足要求。可選地，還可以有利地根據受控模塊的控制方法的差異來提供多條總線BS2。具體地，例如，一條總線BS2是用于通過廣播向多個受控模塊發布控制指令的總線，以及另一總線BS2是用于分別為每個受控模塊發布控制指令的總線。
[0040]機器人裝置的問題
[0041]這里，對于圖1B和圖2所示的機器人裝置，要求確定機器人裝置的整體形狀、機器人裝置的機械強度、機器人裝置的設計性等的自由度。具體地，首先，可以通過使用圖1A所示的結構單元STU以高自由度確定機器人裝置的框架。然而，當通過將各個受控模塊組合成這種框架來確定機器人裝置的整體形狀時，可能發生問題。
[0042]例如，在圖1B中，傳感器模塊MDLs附接至框架部分FLM。具體地，例如，在框架部分FLM的預定位置(這里在底面上)處設置用于附接受控模塊的耦合部分，并且傳感器模塊MDLs附接至耦合部分。在這種情況下，用戶可以組裝圖1A的結構單元STU，使得耦合部分被布置在框架部分FLM的底面上，此后用戶可以將傳感器模塊MDLs耦合至線纜形狀的總線BS2，其中總線BS2的一端耦合至控制單元CTLU。
[0043]這里，在這些情況下，在外側露出線纜，從而劣化了機器人裝置的設計性。此外，當存在大量的受控模塊被安裝時，要求以復雜的模式來繪制露出的線纜，使得除了進一步劣化設計性之外，還會發生用戶的布線錯誤等的風險。因此，優選將總線BS2包括在框架部分FLM和接合部分JC中。具體地，例如，總線BS2被設置在框架部分FLM和接合部分JC的內側，并且在框架部分FLM和接合部分JC的每個端部處設置總線BS2的連接件。在這種情況下，可以通過將框架部分FLM插入到接合部分JC中來機械且電地耦合框架部分FLM和接合部分JC。
[0044]然而，在這種情況下，根據連接件的方向來限制傳感器模塊MDLs的附接方向。換句話說，一般地，連接件的插入方向固定。因此，在上述示例中，當將傳感器模塊MDLs附接的框架部分FLM插入到接合部分JC中時，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，難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，降低了確定機器人裝置的整體形狀的自由度。
[0045]因此，例如，考慮應用在上述國際公開第2004/066132號和日本未審查專利申請公開第2014-75349號中描述的方法。圖13是示出國際公開第2004/066132號所示的外部電子設備的外形的示圖。在圖13中，可以通過可移動部分BB相對于旋轉型操作單元AA旋轉連接件CN’的方向。當通過應用這種方法提供具有通過可移動部分BB耦合的結構的框架部分時，可以改變傳感器模塊MDLs的附接方向。然而，在這種情況下，可移動部分BB處的機械強度不夠強，并且例如發生傳感器模塊MDLs相對于框架擺動的問題。
[0046]結構單元的細節
[0047 ]圖3A和圖3B是示出圖1A、圖1B和圖2的機器人裝置的結構單元的結構示例的示意圖。圖3A示出了結構單元STU中的接合部分(電子部件)JC的結構示例。圖3B示出了結構單元STU中的框架部分(電子部件)FLM的結構示例。圖4是示出圖3B的框架部分被插入到圖3A的接合部分中的情況的示圖。
[0048]圖3A所示的接合部分JC包括機架(第一機架)CH(其具有兩個孔部APla和APlb)、包含在機架CH中的旋轉型連接件CNRla和CNRlb以及線纜CBL。旋轉型連接件(第一 A連接件)CNRla可以通過孔部(第一A孔部)APla電耦合至外部，并且旋轉型連接件(第一B連接件)CNRlb可以通過孔部(第一 B孔部)APlb電耦合至外部。線纜CBL形成圖2所示的總線BS2并耦合機架CH中的旋轉型連接件CNRla和旋轉型連接件CNRlb。
[0049]這里，旋轉型連接件CNRla具有可在機架CH中繞著孔部(第一A孔部)APla的法線方向上的軸旋轉的結構。類似地，旋轉型連接件CNRlb具有可在機架CH中繞著孔部(第一 B孔部)APlb的法線方向上的軸旋轉的結構。作為上述示例，圖3A中的旋轉型連接件CNRla和CNRlb的每一個都具有圓柱形狀，并且包括旋轉件RT(旋轉件RT具有可在圓柱形的圓周方向上旋轉的結構)和其上形成用于與外部電耦合的金屬布線(布線層)ML的印刷電路板。這里，在I2C總線的示例中使用四條金屬布線ML的集合和四條線纜CBL的集合。
[0050]例如，旋轉型連接件CNRla的旋轉件RT包含在機架CH中，使得其旋轉軸的方向對應于孔部APIa的法線方向。印刷電路板PCB集成地附接至旋轉件RT。從而，可以通過旋轉件RT的旋轉來適當地改變從外部觀看孔部APla時印刷電路板PCB的安裝角度(換句話說，從外部插入連接件的角度)。線纜CBL根據旋轉型連接件CNRla和CNRlb的旋轉來扭轉，使得線纜CBL具有足夠的長度來允許由扭轉而引起的擴展方向上的變化。
[0051]另一方面，圖3B所示的框架部分FLM包括機架(第二機架)CH(其具有兩個孔部(第二孔部)AP2a和AP2b)、包含在機架CH中的固定型連接件(第二連接件)CNS2a和CNS2b以及線纜CBL。固定型連接件CNS2a可以通過孔部AP2a電耦合至外部，并且固定型連接件CNS2b可以通過孔部AP2b電耦合至外部。線纜CBL形成圖2所示的總線BS2，并且耦合機架CH中的固定型連接件CNS2a和固定型連接件CNS2b。
[0052]這里，以與圖3A相同的方式，固定型連接件CNS2a和CNS2b中的每一個都包括印刷電路板PCB。然而，與圖3A的情況不同的是，固定型連接件CNS2a和CNS2b中的每一個都不包括旋轉件RT并且固定至機架CH(即使圖3B中沒有示出)。因此，例如，當從外部觀看孔部AP2a時印刷電路板PCB的安裝角度(換句話說，從外部插入連接件的角度)是固定的。
[0053]圖4示出了圖3B所示的框架部分FLMl附接至圖3A所示的接合部分JCl的情況。在該示例中，模塊安裝螺紋孔THm被設置到框架部分FLMl的預定表面，并且圖1B所示的傳感器模±夬1?)1^附接至螺紋孔。盡管圖4中未示出，但框架部分FLMl分別設置有用于將內部總線BS2耦合至傳感器模塊MDLs的電耦合部分。
[0054]如圖3A所示，接合部分JCl設置有旋轉型連接件CNRla，并且如圖3B所示，框架部分FLMl設置有固定型連接件CNS2a。接合部分JCl的機架(第一機架)CH具有可在兩個機架的孔部(例如，具有正方形的兩個表面)相對面對的方向上機械耦合至框架部分FLMl的機架(第二機架)CH的結構。在該示例中，接合部分JCl的機架具有一孔部，該孔部具有可以插入框架部分FLMl的機架的面積。在這種情況下，可以將框架部分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包圍。因此，可以在插入部分中確保機械強度。
[0055]在該示例中，框架部分FLMl和接合部分JCl之間的電耦合通過使圖3A的接合部分JC中的印刷電路板PCB上的金屬布線ML接觸圖3B的框架部分FLM中的印刷電路板PCB上的金屬布線ML來實現。在這種情況下，需要調整每個印刷電路板(S卩，旋轉型連接件CNRla和固定型連接件CNS2a)的安裝角度，使得兩個印刷電路板PCB的金屬布線ML相互接觸。
[0056]在這些情況下，在圖4的示例中，為接合部分JCl設置旋轉型連接件CNRla。接合部分JCl的旋轉型連接件(第一 A連接件)CNRla具有可在機架CH中繞孔部的法線方向上的軸旋轉的結構從而固定框架部分FLMl的固定型連接件(第二連接件)CNS2a的形狀。因此，可以將框架部分FLMl插入到接合部分JCl中，使得模塊安裝螺紋孔THm面對任何方向(在該示例中，每90°的方向)。在圖1B的示例中，可以將傳感器模塊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個。
[0057]此外，在圖3A、圖3B和圖4中，為接合部分JC的機架CH的每個90°設置四個螺紋孔THc中的一個螺紋孔(第一螺紋孔)。為接合部分JC的印刷電路板PCB設置一個螺紋孔(第二螺紋孔)THp。線性夾具(jig)(例如，螺釘)可以穿過四個螺紋孔THc中彼此相對的兩個螺紋孔THc和印刷電路板PCB中的螺紋孔THp。
[0058]另一方面，為框架部分FLM的機架CH的每180°設置兩個螺紋孔THC中的一個螺紋孔。為框架部分FLM的印刷電路板PCB設置一個螺紋孔ΤΗρ。線性夾具(例如，螺釘)可以穿過兩個螺紋孔THc和印刷電路板PCB中的螺紋孔THp。
[0059]在這種結構的情況下，如圖4所示，在以預定安裝角度將框架部分FLMl插入到接合部分JCl中之后，可以利用螺釘等穿過螺紋孔來固定這兩個部分。例如，如圖3Α和圖3Β所示，以從接合部分的機架(步驟I)到框架部分的機架(步驟S2)到框架部分的印刷電路板(步驟S3)到接合部分的印刷電路板(步驟S4)到框架部分的機架(步驟S5)到接合部分的機架(步驟S6)的順序，可以利用螺釘等固定兩個部分。
[0060]從而，可以進一步增加框架部分FLMl和接合部分JCl之間的耦合部分的機械強度。具體地，可以防止兩個機架CH之間的位置偏移等，并且進一步可以保持兩個機架CH的連接件之間的良好接觸狀態。然而，不限于上述螺釘方法。例如，可以僅通過將框架部分的機架插入到接合部分的機架中來防止位置偏移等。此外，例如，可以通過如USB等所使用的將連接件的形狀形成為凹陷和凸起來保持連接件之間的良好接觸狀態。
[0061]第一實施例的典型效果
[0062]當使用上述第一實施例時，典型地，在包括多個電子部件的機器人裝置中，可以任意地確定電子部件之間的耦合方向。更具體地，可以自由地確定機器人裝置的整體形狀，同時充分確保機器人裝置的機械強度和設計性。因此，例如，可以提高用戶等的便利性。
[0063]這里，將描述與上述圖13的結構的差異。圖5是示出本發明第一實施例的電子部件的示意性外形示例的示意圖。在圖5所示的電子部件中，旋轉型連接件CNR包含在機架CH中，并且旋轉型連接件CNR具有可在機架CH中旋轉的結構。另一方面，圖13所示的配置具有圖5所示機架CH本身可以扭轉的結構。此外。當圖13中的USB插入端口 CH，被認為是包含圖13的連接件CN’的機架時，連接件CN’具有不能夠在機架中旋轉的結構。
[0064]這里，框架部分FLM和接合部分JC的機架CH的孔部具有正方形形狀。然而，不限于此，并且孔部例如可以具有圓形等。在這種情況下，例如，以圖3Α相同的方式，當為機架的每45°設置螺紋孔時，可以以安裝角度的每45°將框架部分FLM插入到接合部分JC中。因此，可以每45°改變受控模塊的安裝角度。
[0065]第二實施例
[0066]旋轉型連接件的形狀
[0067]圖6是示出根據本發明第二實施例的電子部件中的旋轉型連接件的結構示例的示意圖。如第一實施例所描述的，旋轉型連接件CNR可以在機架CH中旋轉。然而，例如，當旋轉型連接件CNR旋轉多于360°并且旋轉兩次或三次時，存在線纜CBL被過分扭轉并損傷的風險。因此，例如，有利地如圖6所示使用旋轉型連接件CNR。
[0068]在圖6的示例中，為旋轉件RT的外圓周設置凸起狀止停器STPr，并且為機架CH的內圓周設置凸起狀止停器STPc。例如，當旋轉型連接件的安裝角度為0°時，止停器STPr和STPc在旋轉件RT和機架CH之間的間隙中相互接觸。在這種情況下，當旋轉型連接件CNR被旋轉時，在旋轉型連接件的安裝角度達到360°之前止停器STPr和STPc相互接觸，從而停止旋轉。從該狀態開始，當旋轉型連接件CNR在相反方向上旋轉時，在旋轉型連接件的安裝角度達到0°時止停器STPr和STPc相互接觸，從而停止旋轉。
[0069]以這種方式，通過設置止停器STPr和STPc，可以限制旋轉件RT的旋轉角度，使得可以防止線纜CBL被損傷。因此，可以確保電子部件的機械強度。
[0070]第三實施例
[0071]旋轉型連接件或固定型連接件的形狀
[0072]圖7A和圖7B是示出根據本發明第三實施例的電子部件的結構示例的示意圖。圖7A示出了圖3A所示接合部分JC的旋轉型連接件的結構示例。圖7B示出了圖3B所示框架部分FLM的固定型連接件的結構示例。圖7A和圖7B所示的連接件與圖3 A和圖3B的結構示例的不同之處在于，半導體器件IC被安裝在印刷電路板PCB上。半導體器件IC耦合至印刷電路板PCB上的金屬布線(布線層)ML。
[0073]半導體器件IC的示例包括噪聲濾波器、中繼器(S卩，雙向緩沖器)和微計算機。例如，當圖1B所示的電機模塊MDLm耦合至總線BS2時，存在總線BS2上的噪聲增加的風險。此夕卜，當總線BS2的長度較長時，存在總線上的信號量減小的風險。在這種情況下，可以通過在印刷電路板PCB上安裝諸如噪聲濾波器和中繼器的半導體器件IC來提高總線通信的可靠性。
[0074]當諸如微計算機的半導體器件IC被安裝在印刷電路板PCB上時，可以將預定信息傳輸至主控制器HCTL，使得可以構造具有較多功能的機器人裝置。具體地，例如，可以將預先存儲的電子部件的信息通過總線BS2傳輸至主控制器HCTL，或者可以通過使用包括傳感器的微計算機將電子部件的連接件的傾斜(^(^![!^!^(^!^傳輸至主控制器^^^匕半導體器件IC不需要安裝在所有印刷電路板PCB上，但是可以安裝在一些印刷電路板PCB上。
[0075]第四實施例
[0076]旋轉型連接件或固定型連接件的形狀
[0077]圖8A和圖8B是不出根據本發明第四實施例的電子部件的結構不例的不意圖。圖8A和圖8B所示的接合部分HC和框架部分FLM與圖3A和圖3B所示結構示例的不同之處在于，旋轉型連接件和固定型連接件被交換。
[0078]具體地，與圖3A的情況不同，圖8A所示的接合部分JC包括固定型連接件(第二連接件)CNSla和CNSlb，并且與圖3B的情況不同，圖8B所示的框架部分FLM包括旋轉型連接件(第一A連接件和第一B連接件)CNR2a和CNR2b。以這種方式，當接合部分JC和框架部分FLM中的至少一個包括旋轉型連接件時，可以得到第一實施例所述的效果。
[0079]第五實施例
[0080]接合部分的結構
[0081]圖9是示出根據本發明第五實施例的電子部件的結構示例的示意圖。圖9示出了具有六個孔部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口的法線方向對應于X軸的正向，孔部APxn的法線方向對應于X軸的負向。類似地，孔部APyp和APyn的法線方向分別對應于y軸的正向和負向，以及孔部APzp和APzn的法線方向分別對應于z軸的正向和負向C3X軸、y軸和Z軸相互垂直。
[0082]以與圖3A相同的方式，旋轉型連接件分別設置在六個孔部APxp、APxn、APyp、APyn、APzp和APzn附近。例如，在圖9中，旋轉型連接件(第一 A連接件)CNRxp可以通過孔部(第一 A孔部)電耦合至外部。此外，旋轉型連接件(第一B連接件)CNRyn可以通過孔部(第一B孔部)APyn電耦合至外部，并且旋轉型連接件(第一 C連接件)CNRzp可以通過孔部(第一 C孔部)APzp電耦合至外部。盡管圖9中未示出，但對于其他孔部也是如此。
[0083]旋轉型連接件(第一A連接件)CNRxp和旋轉型連接件(第一 B連接件)CNRyn通過線纜(第一線纜)CBLl耦合。此外，旋轉型連接件(第一B連接件)CNRyn和旋轉型連接件(第一C連接件)CNRzp通過線纜(第二線纜)CBL2耦合。以相同方式，每個旋轉型連接件均通過線纜串行耦合。不具體限制耦合的順序。換句話說，例如，可以提供通過線纜以規則的間隔預先串行耦合的六個旋轉型連接件，并且可以分別在六個孔部處適當地布置六個旋轉型連接件。
[0084]通過使用這種接合部分JC，當將相互垂直的三個軸(x、y和z軸)定義為旋轉軸時，可以從三個軸的正向和負向以任何安裝角度(例如，每90°)插入框架部分FLM。因此，可以進一步提高確定機器人裝置的整體形狀的自由度，使得可以提高用戶的便利性。
[0085]六個旋轉型連接件的耦合方法不需要限于上述串聯耦合，而是可以使用六個旋轉型連接件以一些形式共同耦合的方法。例如，根據條件，可以使用一個旋轉型連接件被用作基礎并且其他旋轉型連接件以樹形耦合的方法。然而，在這種情況下，用作基礎的旋轉型連接件具有五個分支點，使得存在結構復雜的風險，并且存在當旋轉型連接件被旋轉時由扭轉引起的損傷的風險以及劣化總線BS2的電特性的風險。從這點來說，期望使用圖6的方法。
[0086]這里，接合部分JC被描述為對應于包括三個軸的正向和負向的六個方向。然而，以相同方式，可以提供對應于六個方向中的三個以上方向的接合部分JC。順便提及，對應于六個方向中的兩個方向的接合部分JC具有圖3A所示結構或者圖3A中的機架CH的形狀被變為線性形狀的結構。
[0087]此外，這里，六個旋轉型連接件耦合至一條總線BS2。然而，例如，可以采用如圖2所示提供兩條總線BS2且三個旋轉型連接件耦合至每條總線的結構。在這種情況下，以與圖9相同的方式，簡單地，提供三個旋轉型連接件的串聯耦合的兩個集合，并且六個旋轉型連接件的總數可以分別適當地針對六個孔部進行布置。
[0088]第六實施例
[0089]旋轉型連接件或固定型連接件的形狀。
[0090]圖10是示出根據本發明第六實施例的電子部件的結構示例的示意圖。圖10示出了固定型連接件CNS3被插入到旋轉型連接件CNR3中的情況。如第一和第四實施例所示，旋轉型連接件CNR3和固定型連接件CNS3中的一個包含在接合部分JC中且另一個包含在框架部分FLM中。
[0091 ]旋轉型連接件CNR3包括旋轉件(第一構件)RT2 (其形狀不同于圖3A的情況)和接觸部分(第一接觸部分)CTla。旋轉件RT2具有通過沿著圓周方向將圓柱件的環面處理為螺旋狀并且在螺旋狀的環面ARrl的端部處形成沿著圓柱件的旋轉軸(這里為z軸)的方向的切面ARs I而獲得的形狀。
[0092]接觸部分CTla被設置在旋轉件RT2的切面ARsl上。這里，接觸部分CTla由與z軸平行布置的四個金屬端組成。在與圖3A所示圓柱旋轉件RT的情況相同的方式，上述旋轉件RT2包含在圖10中未示出的機架CH中，使得圓柱件的旋轉軸的方向對應于機架CH的孔部的法線方向。
[0093]另一方面，固定型連接件CNS3具有印刷電路板(第二構件)PCB，其中設置接觸部分(第二接觸部分)CT2。接觸部分CT2包括與z方向平行布置的四個金屬端，以符合旋轉型連接件CNR3的接觸部分CTla。例如，四個金屬端由圖3A所示的四個金屬布線ML的端部的區域形成。
[0094]這里，假設旋轉型連接件CNR3和固定型連接件CNS3耦合到一起的情況。具體地，假設固定型連接件CNS3在z方向上插入到旋轉型連接件CNR3中的情況。在這種情況下，如圖10所示，印刷電路板(第二構件)PCB沿著螺旋狀環面ARrl移動，使得旋轉件(第一構件)RT2旋轉直到接觸部分CTla和接觸部分CT2耦合到一起。
[0095]因此，在圖10的示例中，只要在固定型連接件CNS3被插入到旋轉型連接件CNR3中時旋轉型連接件CNR3的安裝角度在0°至180°的范圍內(即，只要印刷電路板PCB與環面ARrl接觸)，就可以僅通過z方向上的插入操作電耦合兩個連接件。換句話說，例如，在上述圖4的情況下，在用戶等手動地將旋轉型連接件CNRla的安裝角度調整到一定程度之后執行插入操作。然而，在圖10的示例中，不需要這種手動調整。因此，可以提高用戶的便利性。
[0096]此外，圖10的示例中，對應于旋轉型連接件CNR3的安裝角度在180°至360°的范圍內的情況，旋轉件(第一構件)RT2具有環面(第一 B環面)ARr2和切面(第一 B切面)ARs2，其類似于上述環面(第一A環面)ARr I和切面(第一A切面)ARs I。以與環面ARr I相同的方式，通過從切面八1^1開始將環面處理為螺旋狀來形成環面八1^2。切面八1^2形成在環面八1^2的端部處。
[0097]接觸部分(第一B接觸部分)CTlb被設置在切面ARs2上。接觸部分CTlb電耦合至切MARs I上的接觸部分(第一A接觸部分)CTI a。從而，即使當旋轉型連接件CNR3的安裝角度在180°至360°的范圍內時(換句話說，不管旋轉型連接件CNR3的安裝角度如何)，都可以僅通過z方向上的插入操作來電耦合固定型連接件CNS3和旋轉型連接件CNR3。
[0098]這里，描述了每180°設置兩個螺旋狀環面中的一個的結構示例。然而，不需要具體限于此。例如，類似地，可以每90°設置四個螺旋狀環面中的一個，或者可以在360°的范圍內設置一個螺旋狀環面。根據將要形成的螺旋狀環面的數量，環面的傾斜度(即，連接件之間的耦合的舒適度)和由一個插入操作引起的線纜CBL的扭轉量發生變化，使得將要形成的螺旋狀環面的數量可以被適當確定以使傾斜度和扭轉梁是適當的。
[0099]在圖10的示例中，每當執行一個插入操作時，旋轉件RT2在相同方向上(這里為逆時針)總是旋轉達到180°。因此，每當執行插入操作時，存在線纜CBL的扭轉被累積的風險，使得期望提供圖6所示的止停器STPr和STPc。
[0100]第七實施例
[0101]受控模塊的結構
[0102]圖11是示出根據本發明第七實施例的電子部件的結構示例的示意圖。在圖11的示例中，不出了作為一種電子部件的傳感器模塊MDLs的結構不例。雖然在上面的實施例中描述了接合部分JC和框架部分FLM的機械和電耦合方法，但相同的方法可以應用于受控模塊。
[0103]圖11所示的傳感器模塊MDLs包括機架CH、包含在機架CH中的模塊連接件CNm和傳感器襯底BDsen。模塊連接件CNm可以通過孔部AP3電耦合至外部。在圖11的示例中，以與圖3A相同的方式，模塊連接件CNm由包括旋轉件RT和印刷電路板PCB的旋轉型連接件組成。傳感器襯底BDsen機械親合至模塊連接件CNm。在傳感器襯底BDsen上，如圖2所示，安裝控制設備MCUm和預定的傳感器SEN。
[0104]這里，例如，假設圖11中的傳感器模塊MDLm耦合至圖9中的接合部分JC的孔部APyp的情況，并且將描述傳感器模塊MDLs的連接件結構和接合部分JC的連接件結構的組合方法。作為組合方法，考慮以下二種方法。
[0105]第一，考慮傳感器模塊MDLs的連接件是圖11所示的旋轉型連接件且接合部分JC的連接件是圖8a所示的固定型連接件的情況。在這種情況下，根據接合部分JC的固定型連接件的安裝角度來限制傳感器襯底BDsen的安裝角度。然而，可以任意地確定傳感器模塊MDLs的機架CH的安裝角度(在圖11的示例中，通過將y軸用作旋轉軸，針對每90°)。
[0106]第二，考慮傳感器模塊MDLs的連接件是圖3B所示的固定型連接件且接合部分JC的連接件是圖9所示的旋轉型連接件的情況。在這種情況下，可以任意地確定傳感器襯底BDsen的安裝角度(例如，通過將y軸用作旋轉軸，針對每90°)。然而，根據傳感器襯底BDsen的安裝角度限制傳感器模塊MDLs的機架CH的安裝角度。
[0107]第三，考慮傳感器模塊MDLs的連接件是圖11所示的旋轉型連接件且接合部分JC的連接件也是圖9所示的旋轉型連接件的情況。在這種情況下，可以任意地確定傳感器襯底BDsen的安裝角度(例如，通過將y軸用作旋轉軸，針對每90°)。此外，可以相對于傳感器襯底BDsen的安裝角度任意地確定傳感器模塊MDLs的機架CH的安裝角度(例如，通過將y軸用作旋轉軸，針對每90° )。
[0108]例如，傳感器襯底BDsen的安裝角度等可以是重要的。此外，當以與圖4相同的方式進一步將一些種類的部件附接至機架CH時，可以要求從設計性和位置關系的觀點來確定傳感器模塊MDLs的機架CH的安裝角度。出于這點，上述三種方法可以根據需要提升自由度，使得可以提高用戶的便利性。具體地，三種方法具有最高的自由度。然而，從成本角度來看，第一和第二種方法是有利的。
[0109]這里，假設確定傳感器襯底BDsen的安裝角度且此后在機器人裝置中以確定的安裝角度固定地使用傳感器襯底BDsen的情況。然而，根據條件，可以通過應用上述第三種方法在機器人裝置的傳感器模塊MDLs的機架中動態改變傳感器襯底BDsen的安裝角度的機制。
[0110]第八實施例
[0111]框架部分或接合部分的結構
[0112]圖12是示出根據本發明第八實施例的電子部件的結構示例的示意圖。在上述實施例中，I2C總線被應用為總線BS2的情況被描述為示例。然而，不限于此，并且可以應用各種串行總線。作為示例，圖12示出了當USB總線被應用于總線BS2時框架部分或接合部分的結構示例。
[0113]在圖12的示例中，廣泛使用的USB線纜USBC包含在機架CH中。盡管省略了細節，但例如具有與圖3A相同的形狀的旋轉件RT在USB線纜USBC的兩端處附接至連接件部分。此外，通過使用這種結構，可以獲得與第一實施例相同的效果。
[0114]在USB中，使用三種形狀的拓撲，使得要求在分支點處提供集線器。在這種情況下，例如，以與圖7A和圖7B的情況相同的方式，USB連接件部分可以由印刷電路板形成，并且集線器可以由安裝在印刷電路板上的半導體器件形成。然而，當在上述分支點處要求集線器時，存在整個機器人裝置的成本增加的風險，并且進一步，根據條件，存在由于與集線器的位置關系而使可安裝在機器人裝置中的受控模塊的數量被限制且受控模塊的安裝位置被限制的風險。因此，從這點來說，應用諸如I2C總線的串行總線是有利的。
[0115]雖然基于實施例具體描述了發明人的發明，但本發明不限于實施例并且可以在不背離本發明的范圍的情況下進行各種修改。例如，詳細描述上述實施例來以容易理解的方式描述本發明，并且實施例不需要限于包括上述所有部件。此外，特定實施例的一些部件可以被另一實施例的部件所替換，并且特定實施例的部件可以添加至另一實施例的部件。此夕卜，關于每個實施例的部件，可以執行其他部件的添加/刪減/交換。
【主權項】
1.一種電子部件，包括: 機架，包括第一A孔部；以及 第一 A連接件，包含在所述機架中并且能夠通過所述第一 A孔部電耦合至外部， 其中所述第一 A連接件具有能夠在所述機架中繞所述第一 A孔部的法線方向上的軸旋轉的結構。2.根據權利要求1所述的電子部件， 其中所述機架還包括第一 B孔部， 其中所述電子部件還包括: 第一 B連接件，包含在所述機架中并且能夠通過所述第一 B孔部電耦合至外部，以及 線纜，在所述機架中將所述第一 A連接件和所述第一 B連接件耦合到一起， 其中所述第一 B連接件具有能夠在所述機架中繞所述第一 B孔部的法線方向上的軸旋轉的結構，并且 其中所述線纜根據所述第一 A連接件或所述第一 B連接件的旋轉而扭轉并具有允許在由所述扭轉引起的擴展方向上的變化的足夠長度。3.根據權利要求2所述的電子部件， 其中所述機架還包括第一 C孔部， 其中所述電子部件還包括第一 C連接件，所述第一 C連接件包含在所述機架中并且能夠通過所述第一 C孔部電耦合至外部， 其中所述第一 C連接件具有能夠在所述機架中繞所述第一 C孔部的法線方向上的軸旋轉的結構，并且 其中所述線纜包括: 第一線纜，將所述第一A連接件和所述第一B連接件耦合到一起，以及 第二線纜，將所述第一 B連接件和所述第一 C連接件耦合到一起。4.根據權利要求3所述的電子部件， 其中所述第一 A孔部的法線方向上的軸、所述第一 B孔部的法線方向上的軸和所述第一C孔部的法線方向上的軸相互垂直。5.根據權利要求1所述的電子部件， 其中所述第一 A連接件包括: 旋轉件，具有能夠在所述機架中繞所述第一 A孔部的法線方向上的軸旋轉的形狀，以及 印刷電路板，附接至所述旋轉件，并且在所述印刷電路板上形成電耦合至外部的布線層。6.根據權利要求5所述的電子部件， 其中所述旋轉件具有圓柱形。7.根據權利要求5所述的電子部件， 其中所述旋轉件和所述機架設置有限制所述旋轉件的旋轉范圍的止停器。8.根據權利要求5所述的電子部件， 其中耦合至所述布線層的半導體器件被安裝在所述印刷電路板上。9.根據權利要求5所述的電子部件， 其中針對每90°，為所述機架設置四個第一螺紋孔中的一個螺紋孔， 其中為所述印刷電路板設置第二螺紋孔，并且 其中線性夾具能夠穿過所述四個第一螺紋孔中彼此相對的兩個第一螺紋孔，以及所述第二螺紋孔。10.根據權利要求2所述的電子部件， 其中所述線纜形成串行總線。11.根據權利要求1所述的電子部件， 其中所述電子部件被用作機器人裝置中能夠由用戶組裝的一個部件。12.一種機器人裝置，能夠在用戶組合多個電子部件時形成， 其中作為所述電子部件中的一個電子部件的第一電子部件包括: 第一機架，包括第一A孔部，以及 第一 A連接件，包含在所述第一機架中并且能夠通過所述第一 A孔部電耦合至外部， 其中作為所述電子部件中的另一個電子部件的第二電子部件包括: 第二機架，包括第二孔部；以及 第二連接件，包含在所述第二機架中并且能夠通過所述第二孔部電耦合至外部， 其中所述第一機架具有在所述第一 A孔部和所述第二孔部彼此面對的方向上所述第一機架能夠機械耦合至所述第二機架的結構，并且 其中所述第一 A連接件具有能夠在所述第一機架中繞所述第一 A孔部的法線方向上的軸旋轉的結構以配合所述第二連接件的形狀。13.根據權利要求12所述的機器人裝置， 其中所述第一機架還包括第一 B孔部， 其中所述第一電子部件還包括: 第一 B連接件，包含在所述第一機架中并且能夠通過所述第一 B孔部電耦合至外部，以及 線纜，在所述第一機架中將所述第一 A連接件和所述第一 B連接件耦合到一起， 其中所述第一 B連接件具有能夠在所述第一機架中繞所述第一 B孔部的法線方向上的軸旋轉的結構，并且 所述線纜根據所述第一 A連接件或所述第一 B連接件的旋轉而扭轉并具有允許在由所述扭轉引起的擴展方向上的變化的足夠長度。14.根據權利要求12所述的機器人裝置， 其中所述第一 A連接件包括: 旋轉件，具有能夠在所述第一機架中繞所述第一 A孔部的法線方向上的軸旋轉的形狀，以及 印刷電路板，附接至所述旋轉件并且其上形成電耦合至外部的布線層。15.根據權利要求14所述的機器人裝置， 其中所述旋轉件具有圓柱形。16.根據權利要求14所述的機器人裝置， 其中所述旋轉件和所述第一機架設置有限制所述旋轉件的旋轉范圍的止停器。17.根據權利要求14所述的機器人裝置， 其中耦合至所述布線層的半導體器件被安裝在所述印刷電路板上。18.根據權利要求13所述的機器人裝置， 其中所述線纜形成串行總線。19.根據權利要求12所述的機器人裝置， 其中所述第一 A連接件包括: 第一構件，具有通過沿著圓周方向將圓柱構件的環面處理為螺旋狀而得到的形狀，沿著所述圓柱構件的旋轉軸的方向的切面形成在所述螺旋狀的環面的端部處，所述第一構件包含在所述第一機架中，使得所述圓柱構件的旋轉軸的方向對應于所述第一A孔部的法線方向，以及 第一接觸部分，設置在所述切面上， 其中所述第二連接件包括設置有第二接觸部分的第二構件，并且其中當所述第一 A連接件和所述第二 A連接件耦合到一起時，所述第二構件沿著所述螺旋狀的環面移動，使得所述第一構件旋轉直到所述第一接觸部分和所述第二接觸部分耦合到一起。20.根據權利要求19所述的機器人裝置， 其中所述第一構件包括: 螺旋狀第一A環面，通過在小于360°的預定角度范圍內將所述環面處理為螺旋狀來形成， 第一 A切面，形成在所述第一 A環面的端部處， 螺旋狀第一 B環面，通過從所述第一 A切面開始在預定角度范圍內將所述環面處理為螺旋狀而形成，以及 第一 B切面，形成在所述第一 B環面的端部處， 其中所述第一 A連接件包括: 第一 A接觸部分，設置在所述第一 A切面上，以及 第一 B接觸部分，設置在所述第一 B切面上并且電耦合至所述第一 A接觸部分。
【文檔編號】H01R13/02GK106025743SQ201610118430
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月2日
【發明人】吉田洋, 吉田洋一
【申請人】瑞薩電子株式會社