本發明涉及一種具有光纜的鉸接關節機構，所述光纜延伸穿過所述關節機構。

背景技術：

例如機器人的多種機器使用鉸接關節實現機器工作端的期望動作。jp2015-174208a公開了一種機器人，所述機器人設有收發器和機械連接相鄰連桿的鉸接關節。在這些應用中，例如光纜的纜線需要穿過這些鉸接關節。然而，所述纜線常常不能承受過度彎曲以使對每個纜線給予某個數量的松弛。

這個問題在機器人領域中特別嚴重，這些機器人常常設有大量連桿和鉸接關節。每個連桿設有一個或多個收發器，并且信號需要在這些收發器之間交換，收發器橫穿這些彼此機械連接的相鄰連桿的鉸接關節。因此，重要的是，保證每個鉸接關節處光纜的整體性。

技術實現要素：

鑒于現有技術的這些問題，本發明的主要目的是提供一種鉸接關節機構，所述鉸接關節機構彼此機械連接相鄰連桿并且具有延伸穿過所述鉸接關節的光纜，所述鉸接關節能夠阻止對光纜造成任何損害，即使當相鄰連桿經由鉸接關節相對于彼此移動時。

為了實現這個目的，本發明提供一種鉸接關節機構，所述鉸接關節機構包括第一連桿(l1、a1、m1、u1)、第二連桿(l2、a2、m2、u2)、連接器(kr、kr1、er、er1、er2、mr、ur)和光纜(11、21、31、41)，其中，所述連接器以具有至少一個自由度的相互可移動的方式機械地連接所述第一連桿與所述第二連桿；所述光纜從所述第一連桿經由連接器延伸到所述第二連桿，并且所述光纜包括光纖芯(f1、f2、f3、f4)和圍繞所述光纖芯的護套(c1、c2、c3、c4)，所述機構包括：第一纜線保持部分(p1)和第一纜線接合部分(q1)，其中所述第一纜線保持部分(p1)設置在所述第一連桿的部分中并且包括用于將所述護套牢固地固定到所述第一連桿的護套固定部分(p1-2)和用于將所述光纖芯牢固地固定到所述第一連桿的芯固定部分(p1-1)；所述第一纜線接合部分(q1)設置在第一連桿的位于所述第一纜線保持部分和所述連接器之間的部分中，并且包括護套固定部分(q1-2)，所述護套固定部分(q1-2)用于將所述護套牢固地固定到所述第一連桿同時允許所述光纖芯自由偏轉。

所述光纖芯牢固地固定在所述纜線保持部分，但允許在所述纜線接合部分自由地偏轉。因此，當所述光纜在鄰近所述連接器的部分中彎曲、扭轉或者變形時，所述光纖芯被允許在所述護套中移動，并且比所述護套更少急劇地彎曲，從而所述光纖芯中可能產生的應力能夠達到最小。

在本發明的優選實施方式中，所述鉸接關節機構進一步包括第二纜線保持部分(p2)和第二纜線結合部分(q2)，其中，所述第二纜線保持部分(p2)設置在所述第二連桿的部分中，并包括用于將所述護套牢固地固定到所述第二連桿的護套固定部分(p2-2)和用于將所述光纖芯牢固地固定到所述第二連桿的芯固定部分(p2-1)；所述第二芯接合部分(q2)設置在所述第二連桿的位于所述第二纜線保持部分和所述連接器之間的部分中，并且包括用于將所述護套牢固地固定到所述第二連桿同時允許所述光纖芯自由地偏轉的護套固定部分(q2-2)。

由此，所述光纖芯能夠在所述第一連桿和第二連桿中的所述護套內自由地偏轉，從而當所述第一連桿和第二連桿相對于彼此圍繞所述連接器移動時，所述光纖芯的應力能夠達到最小。

在本發明的另一優選實施方式中，所述第一連桿和第二連桿經由依序串聯連接的第一連接器、中間連桿和第二連接器相互機械連接，每個連接器以具有至少一個自由度的相互可移動的方式連接相關連桿，并且所述中間連桿設有一對中間纜線接合部分，所述中間纜線接合部分以軸向間隔開的關系進行定位并且每個都包括用于將所述護套牢固地固定到所述中間連桿同時允許光纖芯自由偏轉的護套固定部分。

在這個實施例中，所述第一連桿和第二連桿能夠具有至少兩個自由度地相對于彼此移動，但是所述光纜能夠經由中間連桿在所述第一連桿和第二連桿之間延伸，而且不受到任何過度應力。

在本發明的又一實施方式中，所述第一連桿進一步包括輔助纜線接合部分，所述輔助纜線接合部分設置在所述第一纜線保持部分和第一纜線接合部分之間，并且包括用于將所述護套牢固地固定到所述第一連桿同時允許所述光纖芯自由偏轉的護套固定部分。

由此，所述光纜可沿著所述第一連桿延伸，不對沿著所述中間連桿延伸的光纖芯的部分造成任何過度應力。

在本發明的又一實施方式中，所述第一連桿進一步包括第一輔助纜線接合部分，其中所述第一輔助纜線接合部分設置在所述第一纜線保持部分和所述第一纜線接合部分之間，并且包括用于將所述護套牢固地固定到所述第一連桿同時允許所述光纖芯自由偏轉的護套固定部分；并且所述第二連桿進一步包括第二輔助纜線接合部分，其中所述第二輔助纜線接合部分設置在所述第二纜線保持部分和第二纜線接合部分之間，并且包括用于將所述護套牢固地固定到所述第二連桿同時允許所述光纖芯自由偏轉的護套固定部分。

所述輔助纜線接合部分允許所述光纜整齊地(neatly)布置，但在所述光纖芯中不引起任何過度彎曲。

所述連接器典型地包括樞軸連接器。在這種情形中，所述連接器可包括樞軸管，所述樞軸管樞轉地連接所述第一連桿和第二連桿的相對端部，并且所述光纜穿過所述樞軸管的內孔。

由此，所述光纜能夠以高度緊湊的方式布置，而且在所述光纖芯中不引起任何過度的應力。

所述第一連接器和第二連接器可分別包括樞軸連接器，它們的樞軸連接器具有相互垂直的旋轉中心線。由此，所述關節機構可允許所述第一連桿和第二連桿之間以具有兩個自由度的簡單方式移動。

在本發明的又一實施方式中，所述連接器包括線性連接器，所述線性連接器配置成允許所述第一連桿和第二連桿相對于彼此軸向可移動。在這種情形中，所述第一連桿和第二連桿可包括彼此套筒式組合的管狀構件，并且所述第一纜線保持部分和第一纜線接合部分設置在所述第一連桿的內壁表面上。

還在這種情形中，即使當所述第一連桿和第二連桿相對于彼此折回和延伸時，作為結果，所述光纜的護套可以彎曲，但所述光纖芯被阻止過度彎曲或者受到過度應力。

在本發明的又一實施方式中，所述連接器包括扭轉連接器，其中所述扭轉連接器配置成允許所述第一連桿和第二連桿圍繞軸線相對于彼此轉動。在這種情形中，所述第一連桿和第二連桿可包括彼此共軸地組合的管狀構件，并且所述第一纜線接合部分定位在兩個連桿的軸向中心線上。

還在這種情形中，即使當所述第一連桿和第二連桿相對于彼此扭轉時，作為結果，所述光纜的護套可以彎曲或扭轉，但是所述光纖芯被阻止過度彎曲或者受到過度應力。當所述光纜的大部分保持沿著所述第一連桿和/或第二連桿的中心軸線時，所述光纜的彎曲能夠達到最小，并且所述光纖芯上的應力能夠達到最小。

所述光纜典型地包括被容納在所述護套中的單一光纖芯，但也可以包括被容納在同一護套中的兩個或更多個光纖芯。

所述光纖芯的容許的最小曲率半徑可以小于所述護套的容許的最小曲率半徑。

由此，對光纜的任何損害可以容易地從外側檢測到，因為只要所述護套位于良好的狀態，就可以推測所述光纖芯是完好的。如果檢測到護套中的任何損害，則光纖芯有可能被損害。

所述芯固定部分可包括共軸地置于所述光纖芯和護套之間的環形構件。

由此，所述芯固定部分可以經由所述護套固定部分將所述光纖芯牢固地固定到相關的連桿，從而所述材料成本能夠得到節省，并且所述纜線保持部分的整體結構能夠得到簡化。

在本發明的又一實施方式中，所述護套在從纜線保持部分遠離所述纜線接合部分地移位的部分具有終端，并且所述芯固定部分比所述護套的終端更遠離所述第一纜線接合部分地延伸。

由此所述光纜的從所述護套露出的部分有利地受到所述芯固定部分的支撐，從而所述光纖芯的延伸出所述護套的部分能夠受到保護，免于遭受應力或損害。

附圖說明

圖1是裝配有根據本發明的鉸接關節機構的機器人的立體圖；

圖2是表示所述鉸接關節機構和光學收發器模塊的定位的示圖；

圖3是表示機器人的膝關節的示圖，其中包括延伸穿過所述膝關節的光纜；

圖4a是沿圖3的線iv-iv剖切的剖視圖，顯示光纜的橫截面；

圖4b是類似于圖4a的示圖，顯示包括兩個光纖芯的光纜；

圖5是表示機器人的肘關節的示圖，其中包括延伸穿過所述肘關節的光纜；

圖6a是線性關節機構的剖面圖，其中包括延伸穿過線性關節機構的光纜；

圖6b是類似于圖6a的示圖，顯示呈折回狀態的線性關節；

圖7a是扭轉關節機構的剖面圖，其中包括延伸穿過所述扭轉關節機構的光纜；和

圖7b是沿圖7a的線vii-vii剖切的剖面圖。

具體實施方式

下面參照附圖描述本發明的優選實施方式。

如圖1所示，所示實施方式的機器人r包括能夠自主行走和奔跑的兩足機器人。在下列描述中，從機器人r的視點來看，前后方向定義為x軸，橫向方向定義為y軸和豎直方向定義為z軸。機器人r設有頭h、一對臂al和ar、軀干b和一對腿ll和lr。頭h經由頸關節n連接到軀干b，軀干b是機器人r的主要部分。其中一個臂al經由肩關節sl連接到軀干b的左側，而另一臂ar經由肩關節sr連接到軀干b的右側。其中一個腿ll經由髖關節jl連接到軀干b的左下側，而另一腿lr經由髖關節jr連接到軀干b的右下側。軀干b的背部背負的背包包括控制單元殼體c，控制單元殼體c包含用于控制頭h、軀干b、臂al和ar、和腿ll和lr的控制單元。因為機器人r關于縱分面對稱，由于兩個身體部分互為鏡像，下面的描述中只描述一對身體部分中的一個。

腿lr包括上部連桿l1和下部連桿l2，其中上部連桿l1具有經由髖關節jr連接到軀干b的右下部分的上端部，下部連桿l2具有經由膝關節kr連接到上部連桿l1的下端部的上端部。下部連桿l2的下端部經由踝關節fr連接到接觸地表面的足ir。

臂ar包括上部連桿a1和下部連桿a2，其中上部連桿a1具有經由肩關節sr連接到軀干b的右上部分的上端部，下部連桿a2經由肘關節er連接到上部連桿a1的下端部。下部連桿a2的下端部經由腕關節wr連接到模仿人手抓握東西的抓爪gr。

如圖2所示，機器人的每個關節都包括一個或多個連接器，所述連接器具有至少一個自由度地可運動連接相鄰連桿。兩個相鄰連桿之間的每個連接器允許的所述運動，可以包括圍繞x軸的滾動運動、圍繞y軸的俯仰運動、圍繞z軸的偏轉運動。作為一個具體實例，連接器可允許沿著相鄰連桿之間的軸線相對線性(套筒式)運動，或者圍繞相鄰連桿之間的軸線扭轉運動。通過組合這些連接器，每個關節都可以允許相關連桿之間一個或多個自由度的相對運動。形成機器人r的可運動部分的每一個連桿都設有一個或多個光學收發器模塊lo1、lo2、lo3、ao1、ao2、ao3，用于傳送和接收相應關節的姿態控制的光學信號。這些光學收發器模塊lo1、lo2、lo3、ao1、ao2、ao3經由穿過相應關節的光纜11、21、31和41相互連接。

在所示實施方式中，光學收發器模塊lo1、lo2、lo3、ao1、ao2、ao3經由光纜11、21、31和41相互連接，光纜11、21、31和41形成具有環形網絡拓撲的光纜網。如圖2所示，每個臂或腿由串聯連接的多個連桿形成。因此，一對光纜完全穿過每個關節以沿相互相反的方向傳送信號。另一方面，在全部連接的網絡拓撲中，當存在三個或更多個連桿時，需要三條或更多條光纜穿過每個關節。因為這個原因，環形網絡拓撲在需要信號穿過各個關節的機器人中是有利的。

腿lr經由髖關節jr連接到軀干b的下端部，髖關節jr設有能夠分別圍繞x軸、y軸和z軸(三個軸)樞轉的三個連接器jr1、jr2和jr3。上部連桿l1連接到被設置在髖關節jr的最下部分的連接器jr3。下部連桿l2經由膝關節kr連接到上部連桿l1的下端部，其中膝關節kr包括可圍繞y軸線樞轉的連接器kr1。光學收發器模塊lo1設置在上部連桿l1的上部部分中，光學收發器模塊lo2設置在上部連桿l1的下部部分中。光學收發器模塊lo3設置在下部連桿l2的下部部分中。

臂ar的上部連桿a1具有經由肩關節sr連接到軀干b的右上端的上端部。上部連桿a1的下端部經由肘關節er連接到下部連桿a2的上端部。肘關節er包括用于圍繞x軸樞轉運動的連接器er1和用于圍繞y軸樞轉運動的連接器er2。中間連桿e連接在兩個連接器er1和er2之間。上部連桿a1設有光學收發器模塊ao1，下部連桿a2設有光學收發器模塊ao2。

(第一實施方式)

現在，下面參照用于機器人r的右腿lr的關節機構101描述能夠在任意上述關節運動中使用的關節機構101。參照圖3，光學收發器模塊lo2附接到上部連桿l1的右側(y軸的負側)，并且光學收發器模塊lo3附接到下部連桿l2的左側(y軸的正側)。連接在光學收發器lo2和光學收發器lo3之間的光纜11包括單一光纖芯f1和以大致共軸且彼此間隔開的關系圍繞光纖芯f1的管狀護套c1。

光纖芯f1優選但非排他地包括用于傳送光學信號的芯部和覆蓋芯部外周表面的包覆層，并且可以還包括塑料材料或者纖維制成的、覆蓋包覆層的外表面的覆蓋層。在所示實施方式中，護套c1包括實心的但柔性的管，但可以還形成有狹縫、波紋和其它結構以增加護套c1的柔韌性。護套c1的材料優選但非排他地包括例如低密度聚乙烯的柔性塑料材料。

如圖4a所示，光纖芯f1以大致共軸的方式居中地接收在護套c1中。因為存在限定于光纖芯f1的外周面和護套c1的內周面之間的環形空間，光纖芯f1可以在護套c1內偏轉或者移動。由于存在護套c1，可施加于光纜11的任何側壓力被阻止施加于光纖芯f1，從而能夠避免光纜11的傳送性能的任何損失。在圖4a所示的實施方式中，護套c1只接收一條光纖芯f1，但如圖4b所示，在一個護套c1中可接收兩條或更多條光纖芯f1-1和f1-2。

再次參照圖3，光纖芯f1的一端連接到光學收發器模塊lo2的光學傳送器lo2t，用于傳送來自光學收發器模塊lo2的光學信號。光纖芯f1然后向下延伸，并且在纜線保持部分p1進入護套c1。在纜線保持部分p1，護套c1的端部經由護套固定部分p1-2固定地附接到上部連桿l1，并且光纖芯f1經由芯固定部分p1-1固定地附接到護套c1。護套c1穩定地置于芯固定部分p1-1和護套固定部分p1-2之間。因此，光纖芯f1經由芯固定部分p1-1和護套固定部分p1-2固定地附接到上部連桿l1。備選地，通過將芯固定部分p1-1直接固定到上部連桿l1，光纖芯f1可以唯一地經由芯固定部分p1-1固定地附接到上部連桿l1。

在所示實施方式中，芯固定部分p1-1將光纖芯f1居中地保持在護套c1中，并且進一步向上延伸超過護套c1的上部開口端。因為芯固定部分p1-1進一步延伸向上超過護套c1的上部開口端，光纖芯f1被阻止在護套c1的開口端急劇地彎曲(或者受到應力集中)。

在向下穿過纜線保持部分p1后，光纜11在稍微離開膝關節kr的點處穿過纜線接合部分q1，在這種情形下，膝關節kr由膝連接器kr1組成。纜線接合部分q1包括將護套c1牢固地固定到上部連桿l1的護套固定部分q1-2。纜線接合部分q1不設有將光纖芯f1保持到護套c1或上部連桿l1的部分。因此，光纖芯f1能夠在纜線接合部分q1在護套c1中偏轉或者移動。在穿過纜線接合部分q1后，光纜11繼續沿著上部連桿l1延伸到其下端。

芯固定部分p1-1可以以多種不同的方式將光纖芯f1固定到護套c1。例如，彈性體或其他彈性材料制成的并且圍繞光纖芯f1形成的彈性件可以被強制置于護套c1中，從而光纖芯f1可被護套c1摩擦地接合。備選地或附加地，可選地經由相對硬的管狀構件居中地接收光纖芯f1，粘合劑可以涂敷到護套c1的內圓周面上，將光纖芯f1牢固地固定到護套c1。

護套c1經由護套固定部分p1-2和護套固定部分q1-2牢固地固定到上部連桿l1。護套c1可以優選但非排他地使用粘合劑牢固地固定到上部連桿l1，或者使用繩索、帶子或者其它捆綁材料將護套c1綁縛到上部連桿l1來牢固地固定到上部連桿l1。

上部連桿l1的下端部設有連桿連接部l1-2，連桿連接部l1-2具有板狀結構并且具有垂直地穿過其主平面的孔。補充結構的相應的連桿連接部l2-2設置在下部連桿l2的上端部。樞軸管12穿過兩個連桿連接部l1-2和l2-2的孔，以便共同形成連接器kr1，利用連接器kr1，上部連桿l1和下部連桿l2相互連接以圍繞y軸樞轉。

從纜線接合部分q1向下延伸的光纜11向左(沿y軸的負方向)彎曲(在彎曲部14)，并且在連接器kr1處穿過樞軸管12的內孔13。在光纜11的彎曲部14，護套c1和光纖芯f1可以以大致共軸的方式彼此間隔開，但更精確地，在彎曲部14，光纖芯f1可比護套c1具有大致更大的曲率半徑。因此，在彎曲部14施加于光纖芯f1的彎曲應力能夠達到最小。還有，光纜11可被給予足夠的松弛度，但光纜11不接觸樞軸管12的開口端。即使當光纜11接觸樞軸管12的開口端時，只有護套c1接觸樞軸管12的開口端，并且光纖芯f1被阻止接觸護套c1。因為這個原因，可施加到光纖芯f1的應力或者光纖芯f1的傳送損失能夠達到最小。

光纖芯f1期望能夠承受在操作中產生的彎曲應力。特別地，光纖芯f1容許的曲率半徑可小于護套c1容許的曲率半徑。由此，對光纜11的任何損害都能夠容易地從外部檢測，因為只要護套c1完好無損，就能推測光纖芯f1是完好的。如果檢測到護套c1中的任何損害，那么光纖芯f1可能也被損害。

光纜11延伸穿過樞軸管12的內孔13，并且內孔13的內直徑顯著大于光纜11的外直徑，從而光纜11能夠在垂直于y軸的任意方向上自由地偏轉，并且圍繞y軸扭轉，但在內孔13中不受到任意過度的應力。

在穿過樞軸管12的內孔13之后，光纜11向下(沿z軸的負方向)彎曲，并且沿著下部連桿l2的左側向下延伸。光纜11穿過纜線接合部分q2，并且纜線接合部分q2包括護套固定部分q2-2，用于將光纜11的護套c1牢固地固定到下部連桿l2。由此，護套c1由護套固定部分q2-2牢固地固定到下部連桿l2。在纜線接合部分q2，光纖芯f1不固定到下部連桿l2以便在護套c1中可移動。也就是說，光纖芯f1能夠在護套c1中偏轉和扭轉，但在纜線接合部分q2不觸摸護套c1的壁表面。

光纜11從纜線接合部分q2進一步向下延伸，穿過位于纜線接合部分q2和光學收發器模塊lo3之間的纜線保持部分p2。在纜線保持部分p2，護套c1由護套固定部分p2-2牢固地固定到下部連桿l2，并且光纖芯f1由芯固定部分p2-1牢固地固定到護套c1(并因此經由護套固定部分p2-2固定到下部連桿l2)。

光纜11的護套c1穿過纜線接合部分q2和纜線保持部分p2，終止于纜線保持部分p2和光學收發器模塊lo3之間的點。在這部分中，芯固定部分p2-1從護套c1的終端朝向光學收發器模塊lo3向下突出，并且光纖芯f1從芯固定部分p2-1居中地延伸直到被連接到光學收發器模塊lo3的光學接收器lo3r。

(第二實施方式)

下面參照圖5以機器人的右臂ar為例描述本發明的第二實施方式。如本領域技術人員可理解的，如圖5所示的用于右臂ar的關節機構201還可以適用于機器人的其它身體部分，包括關節。

參照圖5，光學收發器模塊ao1附接到上部連桿a1的右側(在y軸的負側)，并且光學收發器模塊ao2附接到下部連桿a2的前側(x軸的正側)。連接在光學收發器模塊ao1和光學收發器模塊ao2之間的光纜21包括單一光纖芯f2和以大致共軸且間隔開的關系圍繞光纖芯f2的管狀護套c2。光纜21的結構可能類似于第一實施方式的光纜11的結構。

光纖芯f2的一端連接到光學收發器模塊ao1的光學傳送器ao1t，用于傳送來自光學收發器模塊ao1的光學信號。光纖芯f2然后向下延伸，并且在纜線保持部分p3進入護套c2。在纜線保持部分p3，護套c2的一端經由護套固定部分p3-2牢固地附接到上部連桿a1，并且光纖芯f2經由芯固定部分p3-1牢固地附接到護套c2。護套c2穩定地置于芯固定部分p3-1和護套固定部分p3-2之間。因此，光纖芯f2經由芯固定部分p3-1和護套固定部分p3-2牢固地附接到上部連桿a1。備選地，通過將芯固定部分p3-1直接固定到上部連桿a1，光纖芯f2可唯一經由芯固定部分p3-1牢固地附接到上部連桿a1。

在所示實施例中，芯固定部分p3-1將光纖芯f2居中地保持在護套c2中，并且進一步向上延伸超過護套c2的上部開口端。因為芯固定部分p3-1進一步向上延伸超過護套c2的上部開口端，光纖芯f2被阻止在護套c2的開口處急劇彎曲(或者受到應力集中)。

在向下穿過纜線保持部分p3后，光纜21在稍微離開上部連桿a1的下端部的點處穿過纜線接合部分q3。纜線接合部分q3包括將護套c2牢固地固定到上部連桿a1的護套固定部分q3-2。纜線接合部分q3不設有將光纖芯f2保持到護套c2或上部連桿a1的部分。因此，光纖芯f2能夠在纜線接合部分q3在護套c2內偏轉或移動。在穿過纜線接合部分q3后，光纖芯f2沿著上部連桿a1進一步延伸到上部連桿a1的下端部。

在穿過纜線接合部分q3后，光纜21延伸到肘關節er，在這種情形中，肘關節包括第一連接器er1、具有連接到第一連接器er1的一端的中間連桿e、和連接到中間連桿e的另一端的第二連接器er2。第一連接器er1包括樞軸管22，樞軸管22樞轉地連接上部連桿a1的下端部與中間連桿e的上端部。第二連接器er2包括樞軸銷23，樞軸銷23樞轉地連接中間連桿e的下端部與下部連桿a2的上端部。第一連接器er1的旋轉中心線(沿著y軸延伸)垂直于第二連接器er2的旋轉中心線(沿著x軸延伸)。

光纖芯f2以大致共軸的方式居中地接收在護套c2中。因為存在限定于光纖芯f2的外周面和護套c2的內周面之間的環形空間，光纖芯f2可以在護套c2內偏轉或移動。由于存在護套c2，施加到光纜21的側壓力被阻止施加到光纖芯f2，從而能夠避免光纜21的傳送性能的任何損失。在圖4a所示的實施例中，護套c2接收僅僅一個光纖芯f2，但是如圖4b所示，兩個或更多個光纖芯f2-1和f2-2可接收在一個護套c2中。

從纜線接合部分q3向下延伸的光纜21向左(沿著y軸正向)彎曲，并且在第一肘連接器er1穿過樞軸管22的內孔24。在光纜21的彎曲部，護套c2和光纖芯f2可以以大致共軸的方式彼此間隔開，但更精確地，在彎曲部，光纖芯f2可比護套c2具有大致更大的曲率半徑。因此，在彎曲部施加到光纖芯f2的彎曲應力能夠達到最小。還有，光纜21可以給予適于光纜21的充分松弛度，不接觸樞軸管22的開口端。即使當光纜21接觸樞軸管22的開口端時，只有護套c2與樞軸管22的開口端形成接觸，并且光纖芯f2被阻止接觸護套c2。還因為這個原因，施加到光纖芯f2的應力能夠達到最小。

光纜21延伸穿過樞軸管22的內孔24，并且內孔24的內直徑顯著大于光纜21的外直徑，從而光纜21能夠在垂直于y軸的任意方向上自由地偏轉，并且圍繞y軸扭轉，但不受到任何過度的應力。

光纖芯f2被希望能夠承受在操作中可能產生的彎曲應力。特別地，光纖芯f2容許的曲率半徑可以比護套c2容許的曲率半徑小。由此，對光纜21的任何損害能夠容易從外側檢測到，因為只要護套c2完好無損，就能推測光纖芯f2完好。如果檢測到護套c2中的任意損害，那么光纖芯f2可能被損害了。

在穿過樞軸管22的內孔24后，光纜21向下(沿z軸的負方向)彎曲，沿著中間連桿e的左側向下延伸。光纜21穿過纜線接合部分q4，纜線接合部分q4包括護套固定部分q4-2，用于將光纜21的護套c2牢固地固定到中間連桿e。在纜線接合部分q4，光纖芯f2不被固定到中間連桿e以便可在護套c2中移動。也就是說，光纖芯f2能夠在護套c2中偏轉和扭轉，但在纜線接合部分q4不觸摸護套c2的壁表面。

光纜21從纜線接合部分q4繼續向下延伸，并且在向后和向右的方向上彎曲后，沿著中間連桿e的后側向下延伸。光纜21然后穿過纜線接合部分q5，其中纜線接合部分q5包括護套固定部分q5-2。中間連桿e的下端部經由樞軸管23連接到下部連桿a2的上端部，其中樞軸管23垂直于紙面延伸并且限定內孔25。

在中間連桿e的下端部，光纜21在垂直方向(朝向離開紙面的方向)上彎曲，并且穿過樞軸管23的內孔25。光纜21然后再次彎曲成豎直方向，以沿著下部連桿a2的前側向下延伸。光纜21接著依序穿過纜線接合部分q6和纜線保持部分p4，到達光學收發器模塊ao2。

纜線接合部分q6包括護套固定部分q6-2，其中護套固定部分q6-2將護套c2牢固地固定到下部連桿a2。纜線接合部分q6不設有將光纖芯f2保持到護套c2或下部連桿a2的部分。因此，光纖芯f2能夠在纜線接合部分q6在護套c2內偏轉或移動。在穿過纜線接合部分q6后，光纖芯f2繼續沿著下部連桿a2延伸。

在纜線保持部分p4，護套c2由護套固定部分p4-2牢固地固定到下部連桿a2，并且光纖芯f2由芯固定部分p4-1牢固地固定到護套c2(并且因此經由護套固定部分p4-2固定到下部連桿a2)。

光纜21的護套c2穿過纜線接合部分q6和纜線保持部分p4，終止于纜線保持部分p4和光學收發器模塊ao2之間的點。在這部分中，芯固定部分p4-1從護套c2的終端朝向光學收發器模塊ao2向下突出，并且光纖芯f2從芯固定部分p4-1居中地延伸直到被連接到光學收發器模塊ao2的光學接收器ao2r。

因而，在這個實施方式中，下部連桿a2能夠圍繞y軸和x軸相對于上部連桿a1樞轉，而光纜21在上部連桿a1和下部連桿a2之間延伸，但不受到任何過度的應力。

可選地，附加的纜線接合部分或者輔助纜線接合部分q11可以設置在纜線接合部分q3旁邊或者纜線保持部分p3和纜線接合部分q3之間。還有，附加的纜線接合部分或輔助纜線接合部分q12和q13可以分別設置在纜線接合部分q4和a5之間，從而光纜21可以沿著中間連桿e的左側和后側以有利的方式被引導。類似于輔助纜線接合部分q11，附加的輔助纜線接合部分q14可以設置在纜線接合部分q6旁邊或者在纜線保持部分p4和纜線接合部分q6之間。

(第三實施方式)

圖6a示出根據本發明的第三實施方式，其包括由關節機構301形成的線性關節(套筒式關節)mr，上部連桿m1能夠相對于下部連桿m2線性移動，下部連桿m2與上部連桿m1沿著共同的軸線共軸地延伸。

上部連桿m1包括設有沿徑向向內方向指向的第一凸緣m1-1開口下端的管狀構件，并且光學收發器模塊mo1牢固地附接到上部連桿m1的內壁表面。下部連桿m2的上部開口端從上部連桿m1的開口下端部裝配到上部連桿m1的內孔中，從而上部連桿m1和下部連桿m2以套筒的方式相互可滑動地接合。光學收發器模塊mo2牢固地附接到下部連桿m2的內壁表面。

下部連桿m2的上部開口端設有沿徑向向外指向的第二凸緣m2-1，從而當上部連桿m1和下部連桿m2在圖6a所示的軸向方向上拉離時，第一凸緣m1-1和第二凸緣m2-1相互接合。下部連桿m2附加地設有沿徑向向外指向的第三凸緣m2-2，從而下部連桿m2能夠通過規定的行程而滑動到上部連桿m1中，其中所述規定的行程能夠由第二凸緣m2-1和第三凸緣m2-2之間的軸向距離確定。也就是說，下部連桿m2能夠滑動到上部連桿m1中，直到如圖6b所示，第一凸緣m1-1鄰接第三凸緣m2-2。

光纜31經由線性關節mr連接在上部連桿m1的光學收發器模塊mo1和下部連桿m2的光學收發器模塊mo2之間。光纜31包括光纖芯f3和以大致共軸的方式圍繞光纖芯f3的護套c3。光纖芯f3的一端連接到光學收發器模塊mo1的光學傳送器mo1t，用于傳送來自光學收發器模塊mo1的光學信號。光纖芯f3然后向下延伸，在纜線保持部分p5進入護套c3。在纜線保持部分p5，護套c3的一端經由護套固定部分p5-2牢固地附接到上部連桿m1，并且光纖芯f3經由芯固定部分p5-1牢固地附接到護套c3。護套c3穩定地置于芯固定部分p5-1和護套固定部分p5-2之間。因此，光纖芯f3經由芯固定部分p5-1和護套固定部分p5-2牢固地附接到上部連桿m1。備選地，通過將芯固定部分p5-1直接固定到上部連桿m1上，光纖芯f3可唯一地經由芯固定部分p5-1牢固地附接到上部連桿m1。

在向下穿過纜線保持部分p5后，光纜31在稍微離開線性關節mr的點處穿過纜線接合部分q7。纜線接合部分q7包括護套固定部分q7-2，其中護套固定部分q7-2將護套c3牢固地固定到上部連桿m1。纜線接合部分q7不設有將光纖芯f3保持到護套c3或上部連桿m1的部分。因此，光纖芯f3可在纜線接合部分q7在護套c3內偏轉或移動。在穿過纜線接合部分q7后，光纖芯f3沿著上部連桿m1繼續延伸到上部連桿m1的下端部。

光纜31經由線性關節mr延伸到下部連桿m2中，并且沿著下部連桿m2的內壁表面向下延伸。光纜31然后穿過纜線接合部分q8，其中纜線接合部分q8包括用于將光纜31的護套c3牢固地固定到下部連桿m2的護套固定部分q8-2。在纜線接合部分q8，光纖芯f3不固定到下部連桿m2以便在護套c3中可移動。也就是說，光纖芯f3能夠在護套c3中偏轉和扭轉但不在纜線接合部分q8觸摸護套c3的壁表面。

光纜31從纜線接合部分q8繼續向下延伸，穿過纜線保持部分p6，纜線保持部分p6位于纜線接合部分q8和光學收發器模塊mo2之間。在纜線保持部分p6，護套c3通過護套固定部分p6-2牢固地固定到下部連桿m2，并且光纖芯f3通過芯固定部分p6-1牢固地固定到護套c3(并因此經由護套固定部分p6-2固定到下部連桿m2)。

光纜31的護套c3穿過纜線接合部分q8和纜線保持部分p6，終止于纜線保持部分p6和光學收發器模塊mo2之間的點處。在這個部分中，芯固定部分p6-1從護套c3的終端朝向光學收發器模塊mo2向下突出，并且光纖芯f3從芯固定部分p6-1居中地延伸直到被連接到光學收發器模塊mo2的光學接收器mo2r。

如圖6a所示，在線性關節mr的延伸狀態中，光纜31沿著上部連桿m1和下部連桿m2的內壁表面大致線性地延伸。如圖6b所示，在線性關節mr的縮回狀態中，光纜31彎曲，從而光纜31的中間部分朝向上部連桿m1和下部連桿m2的相對內壁表面成弓形。線性關節mr的線性行程和上部連桿m1和下部連桿m2的內直徑被確定為使得光纜31避免觸摸上部連桿m1和下部連桿m2的內壁表面。可選地，光纜31可觸摸上部連桿m1和下部連桿m2的內壁表面，但不在光纜31中引起任何過度的應力。

還在這個實施方式中，由于存在被限定于光纖芯f3和護套c3之間的環形間隙，當上部連桿m1和下部連桿m2朝向彼此回縮時，光纜31的光纖芯f3的最大曲率半徑大致大于護套c3的最大曲率半徑，結果，光纜31彎曲。因此，光纖芯f3有利地被阻止受到任何過度的應力。

(第四實施方式)

圖7a和7b示出根據本發明的第四實施方式，其包括由關節機構401形成的扭轉關節ur，上部連桿u1能夠相對于下部連桿u2扭轉(經歷扭轉運動)，其中下部連桿u2與上部連桿u1圍繞共同軸線共軸地延伸。

上部連桿u1包括具有開口下端的管狀構件，且下部連桿u2也包括具有開口上端的管狀構件，其中下部連桿u2的開口上端緊密地接收在上部連桿u1的開口下端中。扭轉關節ur由一對圓周槽u1-1和一對凸起u2-1構成，其中圓周槽u1-1形成在上部連桿u1的內周面上，并且凸起u2-1從下部連桿u2的外周面徑向向外凸起。圓周槽u1-1彼此恰好相反，并且每個都延伸超過約45°的角度范圍。凸起u2-1在恰好相反的方向上凸起，并且接收在各圓周槽u1-1中。

光學收發器模塊uo1牢固地附接到上部連桿u1的內壁表面，并且另一光學收發器模塊uo2牢固地附接到下部連桿u2的內壁表面。光纜41從上部連桿u1中的光學收發器模塊uo1延伸到下部連桿u2中的光學收發器模塊uo2。

光纜41包括光纖芯f4和護套c4，其中護套c4以大致共軸的方式圍繞光纖芯f4。光纖芯f4的一端連接到光學收發器模塊uo1的光學傳送器uo1t，用于傳送來自光學收發器模塊uo1的光學信號。光纖芯f4然后向下延伸，并且在纜線保持部分p7進入護套c4中。在纜線保持部分p7處，護套c4的一端經由護套固定部分p7-2牢固地附接到上部連桿u1，并且光纖芯f4經由芯固定部分p7-1牢固地附接到護套c4。護套c4穩定地置于芯固定部分p7-1和護套固定部分p7-2之間。因此，光纖芯f4經由芯固定部分p7-1和護套固定部分p7-2牢固地附接到上部連桿u1。備選地，通過將芯固定部分p7-1直接固定到上部連桿u1，光纖芯f4可以唯一地經由芯固定部分p7-1牢固地附接到上部連桿u1。

在穿過纜線保持部分p7后，光纜41穿過纜線接合部分q9，其中纜線接合部分q9由從上部連桿u1的內壁表面延伸的定位部42支撐，從而光纜41在上部連桿u1的內孔的中心處由纜線接合部分o9接合。纜線接合部分q9包括護套固定部分q9-2，護套固定部分q9-2將護套c4到上部連桿u1。纜線接合部分q9不設有將光纖芯f4保持到護套c4或上部連桿u1的部分。因此，光纖芯f4能夠在纜線接合部分q9在護套c4內偏轉或者移動。在穿過纜線接合部分q9后，光纖芯f4沿上部連桿u1的中心軸線繼續延伸到上部連桿u1的下端部。

光纖芯f4以大致共軸的方式居中地接收在護套c4。因為存在限定于光纖芯f4的外周面和護套c4的內周面之間的環形空間，光纖芯f4可以在護套c4內偏轉或移動。由于存在護套c4，可施加到光纜41上的任何側壓力被阻止施加到光纖芯f4，從而能夠避免光纜41的傳送性能的任何損失。在圖4a所示的實施方式中，護套c4接收僅僅一個光纖芯f4，但如圖4b所示，兩條或更多條光纖芯f4-1和f4-2可接收在一個護套c4中。

光纜41經由扭轉關節ur延伸到下部連桿u2中，并且沿著下部連桿u2的中心軸線向下延伸。光纜41然后穿過纜線接合部分q10，纜線接合部分q10也由從下部連桿u2的內周面沿徑向向內延伸的定位部42支撐，從而光纜41在下部連桿u2的內孔的中心處被纜線接合部分q10接合。纜線接合部分q10包括將護套c4牢固地固定到下部連桿u2的護套固定部分q10-2。纜線接合部分q10不設有將光纖芯f4保持到護套c4或上部連桿u1的部分。因此，光纖芯f4能夠在纜線接合部分q10在護套c4內偏轉或移動。在穿過纜線接合部分q10后，光纖芯f4沿著下部連桿u2的內壁繼續延伸，穿過纜線保持部分p8，其中纜線保持部分p8位于纜線接合部分q10和光學收發器模塊uo2之間。在纜線保持部分p8，護套c4通過護套固定部分p8-2牢固地固定到下部連桿u2，并且光纖芯f4通過芯固定部分p8-1牢固地固定到護套c4(并因此經由護套固定部分p8-2固定到下部連桿u2)。

光纜41的護套c4穿過纜線接合部分q10和纜線保持部分p8后，終止于位于纜線保持部分p8和光學收發器模塊uo2之間的點處。在這個部分中，芯固定部分p8-1從護套c4的終端朝向光學收發器模塊uo2向下突出，并且光纖芯f4從芯固定部分p8-1居中地延伸直到被連接到光學收發器模塊uo2的光學接收器uo2r。

還在這個實施方式中，由于存在被限定于光纖芯f4和護套c4之間的環形間隙，當上部連桿u1和下部連桿u2相對于彼此扭轉時，光纜41的光纖芯f4的最大曲率半徑大致大于護套c4的最大曲率半徑，并且作為結果光纜41彎曲。因此，光纖芯f4有利地被阻止受到任何過度的應力。

盡管本發明已經結合其優選實施方式進行了說明，但在不偏離本發明的保護范圍的條件下可能做出的各種改型和變型，對于本領域普通技術人員來說顯而易見的。