JPH0712596B2 - Robot arm wire-interference drive system - Google Patents

Robot arm wire-interference drive system

Info

Publication number
JPH0712596B2
JPH0712596B2 JP8959891A JP8959891A JPH0712596B2 JP H0712596 B2 JPH0712596 B2 JP H0712596B2 JP 8959891 A JP8959891 A JP 8959891A JP 8959891 A JP8959891 A JP 8959891A JP H0712596 B2 JPH0712596 B2 JP H0712596B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
joint
wires
wire
pulley
drive system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP8959891A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04300179A (en
Inventor
一仁 横井
和雄 谷江
Original Assignee
工業技術院長
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 工業技術院長 filed Critical 工業技術院長
Priority to JP8959891A priority Critical patent/JPH0712596B2/en
Publication of JPH04300179A publication Critical patent/JPH04300179A/en
Publication of JPH0712596B2 publication Critical patent/JPH0712596B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はロボットアームを駆動
するためのワイヤー干渉駆動方式に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wire interference driving system for driving a robot arm.

【0002】[0002]

【従来の技術】ロボットアームは複数のリンクとそのリ
ンクを結合する複数の関節を有する。ロボットアームは
最も駆動系側に近い基端部のリンクから作業を行う先端
部のリンクまで複数のリンクを有し、それらのリンクの
隣り合うものを関節で結合しており、それぞれのリンク
が発生する力は各関節のトルクによって決定される。各
関節はアクチュエータにより駆動される。
2. Description of the Related Art A robot arm has a plurality of links and a plurality of joints connecting the links. The robot arm has multiple links from the link at the base end closest to the drive system side to the link at the tip end for working, and adjacent ones of these links are connected by joints, and each link is generated. The force to do is determined by the torque of each joint. Each joint is driven by an actuator.

【0003】しかるに関節を駆動するアクチュエータは
重量が大きいため、アクチュエータを関節に直接取り付
けたのでは出力重量比の点から不利であり、特にロボッ
トアームの手先の近傍の関節にアクチュエータを取り付
けるのは得策ではなく、アクチュエータを目標関節部よ
り駆動系側に近い位置に取り付けて、何らかの手段によ
ってアクチュエータから目標関節部に駆動力を伝達する
ことが必要となる。
However, since the actuator for driving the joint has a large weight, it is disadvantageous in terms of the output weight ratio if the actuator is directly attached to the joint, and it is particularly advantageous to attach the actuator to the joint near the hand of the robot arm. Instead, it is necessary to mount the actuator at a position closer to the drive system side than the target joint portion and transmit the driving force from the actuator to the target joint portion by some means.

【0004】このようなワイヤ―・プーリ駆動方式はた
とえばStanford/JPLハンド(Robot
Hands and the Mechanics o
fManipulation by M. T. Ma
son and K. J. Salisbury−
The MIT Press)やCTア―ム(広瀬、
馬、“ワイヤ―干渉駆動型多関節マニピュレ―タの開
発”、計測自動制御学会論文集、Vol. 26, N
o11,)によって提案されている。
Such a wire / pulley drive system is, for example, a Stanford / JPL hand (Robot).
Hands and the Mechanicals o
fManipulation by M.F. T. Ma
son and K.S. J. Salisbury-
The MIT Press and CT arm (Hirose,
Ma, "Development of Wire-Interference Driven Articulated Manipulator", Proceedings of the Society of Instrument and Control Engineers, Vol. 26, N
o11,).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかるにこれら従来の
技術においては、たとえばStanford/JPLハ
ンドの方法では、各ワイヤーの張力を一カ所で測定して
おり、プーリ部の摩擦損失の影響を無視できない。また
CTア―ムの方法はn関節のロボットア−ムに対して2
n本のワイヤ―が必要であり、必要なワイヤ―数が多く
なり、駆動系の構造が複雑になっている。このようなこ
とからより軽量で必要なワイヤー数が少なく、よりスリ
ムであり、制御性がよく、かつ安価に製作することがで
きるロボットアームのワイヤー干渉駆動方式の開発が望
まれている。
However, in these conventional techniques, for example, in the Stanford / JPL hand method, the tension of each wire is measured at one place, and the influence of friction loss of the pulley cannot be ignored. The CT arm method is 2 for n-joint robot arm.
N wires are required, the number of wires required is large, and the structure of the drive system is complicated. For this reason, it is desired to develop a wire interference drive system for a robot arm that is lighter in weight, requires fewer wires, is slimmer, has better controllability, and can be manufactured at low cost.

【0006】この発明は上記のごとき事情に鑑みてなさ
れたものであって、軽量で必要なワイヤー数が少なく、
よりスリムであり、安価に製作することができ、基部に
近い関節ほど多くのワイヤ―を掛けることができ、均一
のワイヤ―駆動系を用いてもベースに近い関節ほど大き
なトルクが発生でき、したがって、ワイヤ―駆動系の機
器部品の共通化を図ることができ、また各関節軸近傍に
配置された張力作動型トルクセンサにより各関節トルク
を直接計測することができ、これによって、計測された
各関節トルクを制御系にフィードバックすることによ
り、プーリ部の摩擦損失の影響を取り除くことができる
ロボットアームのワイヤー干渉駆動方式を提供すること
を目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances and is lightweight and requires a small number of wires.
It is slimmer, cheaper to manufacture, more wire can be applied to the joint closer to the base, and even if a uniform wire drive system is used, a greater torque can be generated to the joint closer to the base. , Wire-drive system component parts can be standardized, and each joint torque can be directly measured by the tension actuated torque sensor arranged near each joint axis. An object of the present invention is to provide a wire interference drive system for a robot arm that can eliminate the influence of friction loss of the pulley section by feeding back the joint torque to the control system.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この目的に対応して、こ
の発明のロボットアームのワイヤー干渉駆動方式は、n
個の関節を有するロボットアームを駆動するワイヤー干
渉駆動方式であって、各関節にそこに掛かるワイヤーの
本数と同数のプーリを互いに独立して回転が可能に設置
し、nを越える最小の偶数本のワイヤーを準備し、前記
各関節軸に掛かるワイヤ―はプ―リに一回転以上巻きつ
いてその関節軸を経由し、その関節軸に掛かるワイヤ―
の数が最基端部側のとなりの関節軸に掛かるワイヤ―の
数と同じときはその関節軸に掛かるワイヤ―のうち2本
のワイヤ―はその関節軸より最先端部側のリンク部材に
固定し、最先端部の関節には2本のワイヤ―が掛かり、
最基端部の関節にはnを越える最小の偶数本のワイヤ―
が掛かり、最基端部から(n−i)番目の関節には(i
+1)を越える最小の偶数本のワイヤ―が掛かるように
し、それぞれの関節軸に掛かる偶数のワイヤーは同数の
正方向回転用ワイヤーと逆方向回転用ワイヤーとの合計
本数とし各ワイヤ―の張力を制御して目標の関節の所定
のトルクを実現することを特徴としている。
To solve this problem, the wire interference drive system of the robot arm of the present invention is n
This is a wire interference drive system for driving a robot arm having a number of joints, in which each joint is installed with the same number of pulleys as the number of wires hung on it so that they can rotate independently of each other, and the smallest even number exceeding n. Wire for each joint shaft is wound around the pulley for one or more turns, passes through the joint shaft, and is hung on the joint shaft.
When the number of wires is the same as the number of wires that hang on the joint axis next to the most proximal end side, two of the wires that hang on the joint axis are on the link member on the most distal side of the joint axis. Fix it, two wires hang on the joint at the tip,
The smallest even number of wires exceeding n for the proximalmost joint
And the (n−i) th joint from the most proximal end is (i
+1) minimum even number of wires are applied, and the even number of wires applied to each joint axis is the total number of the same number of forward rotation wires and reverse rotation wires, and the tension of each wire is It is characterized by controlling and realizing a predetermined torque of a target joint.

【0008】[0008]

【作用】n個のリンク部材をn個の関節で連結し、基端
部からn番目の関節には2本、(n−1)番目の関節に
は4本、(n−2)番目の関節には4本、…、(n−
i)番目の関節には(i+1)本を越える最小の偶数
本、…、1番目の関節にはnを越える最小の偶数本のワ
イヤ―を掛け、この各ワイヤ―の張力を制御して、目標
の関節に所定のトルクを発生させる。そのためには、ま
ず各関節の目標トルクの組を決定し、目標トルクの組を
満足しかつ最基端部の関節の軸力が零となるワイヤ―張
力の組を求め、その組における最小のワイヤ―の張力の
n倍を最基端部の関節の軸力の設定値とし、目標トルク
の組及び最基端部の関節の軸力の設定値を満足するワイ
ヤ―の張力の組を求める。また、各関節張力差動型セン
サからのフィ―ドバック信号を利用したトルクサ―ボを
行い、プ―リ部の摩擦損失の影響を取り除く。
Operation: n link members are connected by n joints, and the nth joint from the base end has two joints, the (n-1) th joint has four joints, and the (n-2) th joint. There are 4 joints, ... (n-
The i) th joint has a minimum even number of wires exceeding (i + 1), ..., The first joint has a minimum even number of wires exceeding n, and the tension of each wire is controlled. Generate a predetermined torque at the target joint. To do so, first determine the set of target torques for each joint, find the set of wire-tension that satisfies the set of target torques, and the axial force of the joint at the most proximal end is zero, and then determine the minimum set in that set. Using n times the wire tension as the set value of the axial force of the joint at the most proximal end, obtain a set of target torque and a set of wire tension that satisfies the set value of the axial force of the most proximal joint. . In addition, torque servo is performed using the feedback signal from each joint tension differential type sensor to eliminate the effect of friction loss in the pulley section.

【0009】[0009]

【実施例】以下この発明の詳細をー実施例を示す図面に
ついて説明する。図1には7関節のロボットアーム1が
示されている。ロボットアーム1は駆動系側の基端部か
ら手先側の先端部にかけてリンク部材L1 ーL7 を備え
ており、各リンク部材L1 −L7 は隣合うリンク部材と
関節J1 −J7 で連結している。関節J1 −J7 の関節
軸Z1 −Z7 には、そこを経由するワイヤーWの本数と
同数のプーリP(P11−P72)を独立して回転が可能に
設置している。
The details of the present invention will be described below with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 shows a robot arm 1 having seven joints. The robot arm 1 is provided with a link member L 1 over L 7 to the tip portion of the hand-side from the proximal end of the drive system side, each link member L 1 -L 7 are adjacent link member and joint J 1 -J 7 Are connected with. On the joint axes Z 1 -Z 7 of the joints J 1 -J 7, the same number of pulleys P (P 11 -P 72 ) as the number of wires W passing therethrough are independently rotatably installed.

【0010】各部品の結合状態は次の通りである。第i
軸に対し、プーリPは下記の場合を除いて回転自由に結
合している。リンクLi とリンクLi-1 はZi 軸を介し
て回転自由に結合している。アイドルプーリai はケー
ブルの運動方向を90度回転させるものである。すなわ
ち関節J1 の関節軸Z1 には、プーリP11−P18を独立
して回転が可能に設置している。
The connection state of each component is as follows. I-th
The pulley P is rotatably connected to the shaft except in the following cases. The link L i and the link L i-1 are rotatably connected via the Z i axis. The idle pulley a i rotates the movement direction of the cable by 90 degrees. That is, the joint axis Z 1 of the joint J 1, rotation is established capable independently pulley P 11 -P 18.

【0011】関節J2 の関節軸Z2 には、プーリP21
28を独立して回転が可能に設置している。 関節J3 の関節軸Z3 には、プーリP31−P36を独立し
て回転が可能に設置している。 関節J4 の関節軸Z4 には、プーリP41−P46を独立し
て回転が可能に設置している。 関節J5 の関節軸Z5 には、プーリP51−P54を独立し
て回転が可能に設置している。 関節J6 の関節軸Z6 には、プーリP61−P64を独立し
て回転が可能に設置している。関節J7 の関節軸Z7
は、プーリP71−P72を独立して回転が可能に設置し ている。
A pulley P 21 -is attached to the joint axis Z 2 of the joint J 2.
P 28 is installed so that it can rotate independently. Pulleys P 31 -P 36 are independently rotatably installed on the joint axis Z 3 of the joint J 3 . Pulleys P 41 -P 46 are independently rotatably installed on the joint axis Z 4 of the joint J 4 . The joint axis Z 5 of the joint J 5, rotation is established capable independently pulley P 51 -P 54. Pulleys P 61 -P 64 are independently rotatably installed on the joint axis Z 6 of the joint J 6 . Pulleys P 71 -P 72 are independently rotatably installed on the joint axis Z 7 of the joint J 7 .

【0012】関節数nを越える最小の偶数本のワイヤー
1 〜n+1本またはn+2本(本実施例の場合 8
本)を準備し、以下に述べるようにプーリP1 −P72
巻き掛ける。それぞれの関節軸に掛けられる偶数のワイ
ヤーは同数の正方向回転用ワイヤーと逆方向回転用ワイ
ヤーとの合計本数になっている。アイドルプーリa11
71はワイヤの方向を90度変更するために使用され
る。
The smallest even number of wires W 1 to n + 1 or n + 2 exceeding the number of joints n (8 in the case of this embodiment)
Book) and wrap it around the pulleys P 1 -P 72 as described below. The even number of wires hung on each joint axis is the total number of the same number of wires for forward rotation and wires for reverse rotation. Idle pulley a 11
a 71 is used to change the direction of the wire by 90 degrees.

【0013】各ワイヤ―駆動経路は次の通りである。 (ワイヤ―1)ワイヤ―1駆動系から、プーリP11に一
周巻き付け、アイドルプーリa11を通過し、プーリP21
に一周巻き付け、アイドルプーリa12を通過し、プーリ
31に1.25周巻き付き、アイドルプーリa13,a14
を通過し、プーリP41に一周巻き付き、アイドルプーリ
15を通過し、プーリP51に1.25周巻き付き、アイ
ドルプーリa16を通過し、プーリP61に一周巻き付き、
プーリP71に一周巻き付き、リンク部材L7 に固定され
る。
Each wire-driving path is as follows. From (wire -1) wire -1 driveline, wound around the pulley P 11, passes through the idle pulley a 11, a pulley P 21
Around the idle pulley a 12 and then around the pulley P 31 by 1.25 turns around the idle pulleys a 13 and a 14.
Passing around the pulley P 41 , passing around the idle pulley a 15 , passing around the pulley P 51 for 1.25 turns, passing through the idle pulley a 16 , passing around the pulley P 61 ,
It is wound around the pulley P 71 once and is fixed to the link member L 7 .

【0014】(ワイヤ―2)ワイヤ―2駆動系から、プ
ーリP12に一周巻き付け、アイドルプーリa21、a22
通過し、プーリP22に一周巻き付け、アイドルプーリa
23、a24を通過し、プーリP32に1周巻き付き、アイド
ルプーリa25を通過し、プーリP42に一周巻き付き、ア
イドルプーリa26、a27を通過し、プーリP52に1.5
周巻き付き、アイドルプーリa28を通過し、プーリP62
に一周巻き付き、プーリP71に一周巻き付き、リンク
部材L7 に固定される。
(Wire-2) From the wire-2 drive system, it is wound around the pulley P 12 once, passes through the idle pulleys a 21 and a 22, and is wound around the pulley P 22 once.
23 , a 24 , one turn around pulley P 32 , idle pulley a 25 , one turn around pulley P 42 , idle pulleys a 26 and a 27 , and 1.5 on pulley P 52 .
With peripheral winding, passes through the idle pulley a 28, a pulley P 62
Once-wound with the, once-wound with a pulley P71, is secured to the link member L 7.

【0015】(ワイヤ―3)ワイヤ―3駆動系から、プ
ーリP13に一周巻き付け、アイドルプーリa31,a32
通過し、プーリP23に一周巻き付き、アイドルプーリa
33を通過し、プーリP33に1.25周巻き付き、アイド
ルプーリa34を通過し、プーリP43に一周巻き付き、ア
イドルプーリa35、a36を通過し、プーリP53に1.5
周巻き付き、アイドルプーリa37を通過し、プーリP63
に一周巻き付き、リンク部材L6 に固定される。
(Wire-3) From the wire-3 drive system, it is wound around the pulley P 13 once, passed through the idle pulleys a 31 and a 32, and wound around the pulley P 23 once, and the idle pulley a
Through 33, 1.25 lap winding with a pulley P 33, passes through the idle pulley a 34, once-wound with a pulley P 43, passes through the idle pulley a 35, a 36, a pulley P 53 1.5
It goes around the idle pulley a 37 with a circle, and the pulley P 63
It is wound around once and fixed to the link member L 6 .

【0016】(ワイヤ―4)ワイヤ―4駆動系から、プ
ーリP14に一周巻き付け、アイドルプーリa41、a42
通過し、プーリP24に一周巻き付け、アイドルプーリa
43を通過し、プーリP34に1.25周巻き付き、アイド
ルプーリa44を通過し、プーリP44に一周巻き付き、ア
イドルプーリa45を通過し、プーリP54に1.25周巻
き付き、アイドルプーリa46を通過し、プーリP64に一
周巻き付き、リンク部材L6 に固定される。
(Wire-4) From the wire-4 drive system, it is wound around the pulley P 14 once, passes through the idle pulleys a 41 and a 42, and is wound around the pulley P 24 once.
After passing through 43 , winding around the pulley P 34 for 1.25 rounds, passing through the idle pulley a 44 , passing around the pulley P 44 once around, passing through the idle pulley a 45 , winding around the pulley P 54 for 1.25 rounds, idle pulley After passing through a 46 , it is wound around the pulley P 64 once and is fixed to the link member L 6 .

【0017】(ワイヤ―5)ワイヤ―5駆動系から、プ
ーリP15に一周巻き付け、アイドルプーリa51、a52
通過し、プーリP25に一周巻き付け、アイドルプーリa
53を通過し、プーリP35に1.5周巻き付き、アイドル
プーリa54を通過し、プーリP45に一周巻き付き、リン
ク部材L4 に固定される。
(Wire-5) From the wire-5 drive system, it is wound around the pulley P 15 once, passes through the idle pulleys a 51 and a 52, and is wound once around the pulley P 25.
After passing through 53, it is wound around the pulley P 35 for 1.5 turns, passes through the idle pulley a 54, is wound around the pulley P 45 once, and is fixed to the link member L 4 .

【0018】(ワイヤ―6)ワイヤ―6駆動系から、プ
ーリP16に一周巻き付け、アイドルプーリa61、a62
通過し、プーリP26に一周巻き付け、アイドルプーリa
63を通過し、プーリP36に1周巻き付き、アイドルプー
リa64を通過し、プーリP46に一周巻き付き、リンク部
材L4 に固定される。
(Wire-6) From the wire-6 drive system, it is wound around the pulley P 16 once, passes through idle pulleys a 61 and a 62, and is wound around the pulley P 26 once, and idle pulley a
After passing through 63 , it winds around the pulley P 36 once, passes through the idle pulley a 64 , winds around the pulley P 46 once, and is fixed to the link member L 4 .

【0019】(ワイヤ―7)ワイヤ―7駆動系から、プ
ーリP17に一周巻き付け、アイドルプーリa71を通過
し、プーリP27に一周巻き付き、リンク部材L2 に固定
される。
(Wire-7) From the wire-7 drive system, it is wound around the pulley P 17 once, passed through the idle pulley a 71 , wound around the pulley P 27 once, and fixed to the link member L 2 .

【0020】(ワイヤ―8)ワイヤ―8駆動系から、プ
ーリP18に一周巻き付け、アイドルプーリa81を通過
し、プーリP28に一周巻き付き、リンク部材L2 に固定
される。
(Wire-8) From the wire-8 drive system, it is wound around the pulley P 18 once, passed through the idle pulley a 81 , wound around the pulley P 28 once, and fixed to the link member L 2 .

【0021】それぞれの関節J1 −J7 のトルクを張力
差動型トルクセンサーで検出する。そのような張力差動
型センサーとしては昭和62年特許出願第289998
号で示されているものを使用することができる。このよ
うな構成のロボットアームのワイヤー干渉駆動機構おい
て、目標関節のトルクは各ワイヤの張力を制御しておこ
なう。
The torque of each joint J 1 -J 7 is detected by the tension differential type torque sensor. As such a tension differential type sensor, a patent application No. 289998 was issued in 1987.
It is possible to use the one indicated by the issue. In the wire interference drive mechanism of the robot arm having such a configuration, the torque of the target joint is controlled by controlling the tension of each wire.

【0022】その各ワイヤの張力の制御及び目標関節の
トルクの決定は次のようにしておこなう。まず、ワイヤ
―の張力とプ―リの径、関節トルク及び関節J1 の軸力
の関係は下記の数式1の通りである。
The control of the tension of each wire and the determination of the torque of the target joint are performed as follows. First, the relationship among the tension of the wire, the diameter of the pulley, the joint torque, and the axial force of the joint J 1 is represented by the following mathematical formula 1.

【0023】[0023]

【数1】 ここで fi :ワイヤ―iの張力(fi ≧0) τi :関節Ji のトルク P1 :関節J1 の軸力(全ワイヤ―張力の和) A ;プ―リ径、ワイヤ―のかけ方で決まる8×8の変
換行列
[Equation 1] Here f i: wire -i tension (f i ≧ 0) τ i : joint J i of the torque P 1: axial force of the joint J 1 (all wire - the sum of the tension) A; flop - Li diameter, wire - 8x8 transformation matrix determined by how to multiply

【0024】各ワイヤ―張力の決定法 1.目標関節トルクτri(i=1〜7)を決定する。目
標関節トルクの決定にはDCC法,JT の使用、その他
の方法を用いることができる。
Method for determining tension of each wire 1. The target joint torque τ ri (i = 1 to 7) is determined. The DCC method, the use of J T , and other methods can be used to determine the target joint torque.

【0025】2.数式2を計算する。2. Formula 2 is calculated.

【数2】 [Equation 2]

【0026】3.最小のfi を求める。 min(fi ) (i=1〜8)3. Find the smallest f i . min (f i) (i = 1~8)

【0027】4.プ―リ1の軸力の目標値Pr1を数式3
により求める。
4. The target value P r1 of the axial force of the pulley 1 is calculated by Equation 3
Ask by.

【数3】 Pr1=−8・min(f[Number 3] P r1 = -8 · min (f i)

【0028】5.再び、数式4を計算し目標張力f
ri(i=1〜8)を求める。
5. Equation 4 is calculated again, and the target tension f
ri (i = 1 to 8) is calculated.

【数4】 *但し、簡易的な方法としてPr1を正の十分大きな値に
設定しておく方法もある。
[Equation 4] * However, as a simple method, there is also a method of setting P r1 to a sufficiently large positive value.

【0029】6.数式5により各関節張力作動型センサ
からのフィ―ドバック信号τsi(i=1〜8)を利用し
たトルクサ―ボを行ない、各ワイヤ―に加える張力fai
(i=1〜8)を求め、各ワイヤ―駆動系により加え
る。
6. According to the formula 5, torque servo is performed using the feedback signal τ si (i = 1 to 8) from each joint tension operation type sensor, and the tension f ai applied to each wire is calculated.
(I = 1 to 8) is obtained and added by each wire-driving system.

【数5】 *但し、PID{・}は、関節トルク偏差(τri
τsi)(i=1〜8)を用いたPID制御を行なうこと
を意味する。
[Equation 5] * However, PID {•} is the joint torque deviation (τ ri
τ si ) (i = 1 to 8) means performing PID control.

【0030】[0030]

【発明の効果】この発明のロボットア―ムのワイヤ―干
渉駆動方式では、必要なワイヤ―数が「nを越える最小
の偶数本」と少ない。これにより軽量、スリム、しかも
安価なロボットア―ムを製作することができる。またベ
―スに近い関節ほど多くのワイヤ―が掛かる。これによ
り均一のワイヤ―駆動系を用いてもベ―スに近い関節ほ
ど大きなトルクが発生できる。またワイヤ―駆動系の共
通部品化ができる。更に、各関節近傍に配置された張力
作動型トルクセンサで各関節トルクを直接計測すること
ができ、計測された各関節トルクを制御系にフィ―ドバ
ックすることにより、プ―リ部の摩擦損失の影響を取り
除くことができる。このようなことから、この発明によ
れば制御性の良好なロボットア―ムのワイヤ―干渉駆動
方式を得ることができる。
According to the wire interference drive system of the robot arm of the present invention, the number of wires required is as small as "the smallest even number exceeding n". This makes it possible to manufacture a lightweight, slim, and inexpensive robot arm. Also, the closer the joint is to the base, the more wire it takes. As a result, even if a uniform wire drive system is used, greater torque can be generated at joints closer to the base. In addition, the wire-drive system can be used as a common component. Furthermore, each joint torque can be directly measured by the tension actuated torque sensor arranged near each joint, and the measured joint torque is fed back to the control system to reduce the friction loss of the pulley. The effect of can be removed. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a wire-interference drive system for a robot arm with good controllability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ロボットア―ムの構成を示す正面説明図であ
る。
FIG. 1 is a front explanatory view showing the configuration of a robot arm.

【図2】張力作動型トルクセンサの斜視説明図である。FIG. 2 is a perspective explanatory view of a tension actuated torque sensor.

【図3】全ワイヤ―の経路を示す斜視説明図である。FIG. 3 is an explanatory perspective view showing paths of all wires.

【図4】ワイヤ―1の経路を示す斜視説明図である。FIG. 4 is a perspective explanatory view showing a route of a wire-1.

【図5】ワイヤ―2の経路を示す斜視説明図である。FIG. 5 is a perspective explanatory view showing a route of a wire-2.

【図6】ワイヤ―3の経路を示す斜視説明図である。FIG. 6 is an explanatory perspective view showing a route of a wire-3.

【図7】ワイヤ―4の経路を示す斜視説明図である。FIG. 7 is an explanatory perspective view showing a route of a wire-4.

【図8】ワイヤ―5の経路を示す斜視説明図である。FIG. 8 is an explanatory perspective view showing a route of a wire-5.

【図9】ワイヤ―6の経路を示す斜視説明図である。FIG. 9 is a perspective explanatory view showing a route of a wire-6.

【図10】ワイヤ―7の経路を示す斜視説明図である。FIG. 10 is an explanatory perspective view showing a route of a wire-7.

【図11】ワイヤ―8の経路を示す斜視説明図である。FIG. 11 is an explanatory perspective view showing a route of a wire-8.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボットア―ム 11 トルク検出センサ W ワイヤ― L リンク部材 J 関節 a アイドルプ―リ P プ―リ A ワイヤ―駆動系 1 Robot arm 11 Torque detection sensor W Wire-L Link member J Joint a Idle pulley P pulley A Wire drive system

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 n個の関節を有するロボットアームを駆
動するワイヤー干渉駆動方式であって、各関節にそこに
掛かるワイヤーの本数と同数のプーリを互いに独立して
回転が可能に設置し、nを越える最小の偶数本のワイヤ
ーを準備し、前記各関節軸に掛かるワイヤ―はプ―リに
一回転以上巻きついてその関節軸を経由し、その関節軸
に掛かるワイヤ―の数が最基端部側のとなりの関節軸に
掛かるワイヤ―の数と同じときはその関節軸に掛かるワ
イヤ―のうち2本のワイヤ―はその関節軸より最先端部
側のリンク部材に固定し、最先端部の関節には2本のワ
イヤ―が掛かり、最基端部の関節にはnを越える最小の
偶数本のワイヤ―が掛かり、最基端部から(n−i)番
目の関節には(i+1)を越える最小の偶数本のワイヤ
―が掛かるようにし、それぞれの関節軸に掛かる偶数の
ワイヤーは同数の正方向回転用ワイヤーと逆方向回転用
ワイヤーとの合計本数とし、各ワイヤ―の張力を制御し
て目標の関節の所定のトルクを実現することを特徴とす
るロボットアームのワイヤー干渉駆動方式
1. A wire interference driving method for driving a robot arm having n joints, wherein each joint is provided with pulleys of the same number as the number of wires hanging thereon so that they can rotate independently of each other. Prepare a minimum even number of wires that exceed the number of wires, and wrap the wire that hangs on each joint axis more than one turn around the pulley, then go through that joint axis, and the number of wires that hang on that joint axis is the most proximal When the number of wires that hang on the joint axis next to the joint side is the same, two of the wires that hang on the joint axis are fixed to the link member on the most distal side of the joint axis, and The joint has two wires, the joint at the most proximal end has an even number of wires exceeding n, and the (n-i) th joint from the most proximal end has (i + 1) ) So that the smallest even number of wires over , The number of even-numbered wires on each joint axis should be the total number of wires for forward rotation and wires for backward rotation of the same number, and the tension of each wire should be controlled to achieve the desired torque of the target joint. Interference drive system for robot arm characterized by
JP8959891A 1991-03-28 1991-03-28 Robot arm wire-interference drive system Expired - Fee Related JPH0712596B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8959891A JPH0712596B2 (en) 1991-03-28 1991-03-28 Robot arm wire-interference drive system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8959891A JPH0712596B2 (en) 1991-03-28 1991-03-28 Robot arm wire-interference drive system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04300179A JPH04300179A (en) 1992-10-23
JPH0712596B2 true JPH0712596B2 (en) 1995-02-15

Family

ID=13975212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8959891A Expired - Fee Related JPH0712596B2 (en) 1991-03-28 1991-03-28 Robot arm wire-interference drive system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0712596B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5807377A (en) * 1996-05-20 1998-09-15 Intuitive Surgical, Inc. Force-reflecting surgical instrument and positioning mechanism for performing minimally invasive surgery with enhanced dexterity and sensitivity
US5792135A (en) * 1996-05-20 1998-08-11 Intuitive Surgical, Inc. Articulated surgical instrument for performing minimally invasive surgery with enhanced dexterity and sensitivity
JP4457794B2 (en) 2004-07-22 2010-04-28 トヨタ自動車株式会社 robot
JP4355781B2 (en) * 2006-07-12 2009-11-04 国立大学法人東京工業大学 Gripping device
US8060250B2 (en) * 2008-12-15 2011-11-15 GM Global Technology Operations LLC Joint-space impedance control for tendon-driven manipulators
US8364314B2 (en) * 2009-04-30 2013-01-29 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for automatic control of a humanoid robot

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04300179A (en) 1992-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1354670B1 (en) Multi-finger hand device
JP3914045B2 (en) Multi-finger hand device
US5910720A (en) Cross-shaped torsional spring
US5062673A (en) Articulated hand
EP2229868B1 (en) Endoscope
JP3973504B2 (en) Tow positioning device
JPS5895974A (en) Actuator
JP2013528066A (en) Driving force control in medical equipment with position measurement
JPH0712596B2 (en) Robot arm wire-interference drive system
US20100111645A1 (en) Anthropomorphic force-reflective master arm
JPH10138182A (en) Teaching device for robot
JPH09131687A (en) Robot arm
JP7267688B2 (en) Robot system, robot arm control method, article manufacturing method, driving device, and driving device control method
JPS6072004A (en) Control device of direct teaching type industrial robot
JP3005671B2 (en) Robot arm drive control system
JPH0622904A (en) Motor-driven endoscope device
JPH03293296A (en) Wire grip
JPH0144475B2 (en)
WO1984004722A1 (en) Articulated robot
JP2519749B2 (en) Robot power transmission device
JP2020196091A (en) Servo motor device enabling torque control
JP3791682B2 (en) Power transmission method for end effector
JPS6260235B2 (en)
JP4010618B2 (en) Steel belt mounting structure for horizontal articulated robot
CN116088418A (en) Flexible arm compensation control method

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term