JPH1110575A - Parallel link mechanism - Google Patents
Parallel link mechanismInfo
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- JPH1110575A JPH1110575A JP9170295A JP17029597A JPH1110575A JP H1110575 A JPH1110575 A JP H1110575A JP 9170295 A JP9170295 A JP 9170295A JP 17029597 A JP17029597 A JP 17029597A JP H1110575 A JPH1110575 A JP H1110575A
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- links
- link mechanism
- end effector
- mast
- detecting means
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はパラレルリンク機構
に係り、特にその制御方法の改善に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a parallel link mechanism, and more particularly to an improvement in a control method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5に従来のパラレルリンク機構の構成
の一例を示す。このパラレルリンク機構は、ベースプレ
ート3、ハンドあるいは工具などのエンドエフェクタ2
が取り付けられるエンドプレート6、エンドプレート6
の周縁部とベースプレート3の周縁部との間を連結する
伸縮可能な3本のリンク7、エンドプレート6の中央部
とベースプレート3の中央部との間を連結する1本のマ
スト1などから構成されている。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows an example of the configuration of a conventional parallel link mechanism. The parallel link mechanism includes a base plate 3, an end effector 2 such as a hand or a tool.
End plate 6 to which is attached, end plate 6
And three extendable links 7 connecting between the peripheral edge of the base plate 3 and the peripheral edge of the base plate 3, and one mast 1 connecting the central part of the end plate 6 and the central part of the base plate 3. Have been.
【0003】各リンク7の先端は、球面軸受8bを介し
てエンドプレート6の周縁部に取り付けられ、各リンク
7の後端は、それぞれ、ボールネジ19及び球面軸受8
aを順に介してベースプレート3の周縁部に取り付けら
れている。ボールネジ19は球面軸受8aの可動側コア
に取り付けられ、サーボモータ9を駆動することによっ
て各リンク7の伸縮が行われる。各サーボモータ9に
は、それぞれエンコーダ10が備えられ、回転角度から
換算された各リンク7の伸縮量が制御装置に送られる。
なお、エンコーダ10の代わりに、各リンク7の伸縮量
を直接測定するリニアセンサを使用することもできる。[0003] The tip of each link 7 is attached to the peripheral edge of the end plate 6 via a spherical bearing 8b, and the rear end of each link 7 is a ball screw 19 and a spherical bearing 8 respectively.
are attached to the peripheral portion of the base plate 3 in this order. The ball screw 19 is attached to the movable core of the spherical bearing 8a, and the link 7 is expanded and contracted by driving the servomotor 9. Each servo motor 9 is provided with an encoder 10, and the amount of expansion and contraction of each link 7 converted from the rotation angle is sent to the control device.
Note that, instead of the encoder 10, a linear sensor that directly measures the amount of expansion and contraction of each link 7 can be used.
【0004】一方、マスト1の先端はエンドプレート6
の裏面の中央部に固定され、後端は、円柱状のスライダ
4及びユニバーサルジョイント5を順に介して、ベース
プレート3の中央部に接続されている。On the other hand, the end of the mast 1 is an end plate 6
The rear end is connected to the center of the base plate 3 via the cylindrical slider 4 and the universal joint 5 in this order.
【0005】エンドプレート6の表面側には、エンドエ
フェクタ2が取り付けられる。以上の様な構成を備えた
パラレルリンク機構において、エンコーダ10の出力値
に基づいて各リンク7の伸縮量をそれぞれ独立にフィー
ドバック制御することによって、エンドエフェクタ2の
三次元位置が制御される。[0005] On the front side of the end plate 6, the end effector 2 is mounted. In the parallel link mechanism having the above-described configuration, the three-dimensional position of the end effector 2 is controlled by independently controlling the amount of expansion and contraction of each link 7 based on the output value of the encoder 10.
【0006】図6に、従来のパラレルリンク機構におけ
る制御方法の一例を示すブロック線図を示す。位置指令
はxr、yr、zr座標で表わされる。この座標値から
各リンク7への長さの指令値Ur、Vr、Wrを計算し
て各軸のサーボ制御機構へ送り、各リンク7が所定の長
さになるまでサーボモータ9を駆動して、エンドエフェ
クタ2を指令の位置へ移動させる。制御装置の能力が低
い場合には、三軸変換までを予めオフラインよって求め
ておき、直接三軸指令をサーボ制御機構へ送る。FIG. 6 is a block diagram showing an example of a control method in a conventional parallel link mechanism. The position command is represented by xr, yr, and zr coordinates. Calculate the length command values Ur, Vr, Wr for each link 7 from the coordinate values and send them to the servo control mechanism of each axis, and drive the servo motor 9 until each link 7 has a predetermined length. Then, the end effector 2 is moved to the command position. If the capability of the control device is low, up to the three-axis conversion is obtained in advance offline, and a three-axis command is directly sent to the servo control mechanism.
【0007】(従来技術の問題点)最終的に制御すべき
量はエンドエフェクタ2の座標値(x、y、z)である
が、上記の様な従来の制御方法においては、実際に制御
されている量は各リンクの伸縮量(U、V、W軸の値)
である。U、V、W軸は、エンコーダ10の出力値を介
してフィードバック制御されているが、エンドエフェク
タ2の位置を正確に保証するものではない。現実には、
パラレルリンク機構のがた等の影響で、エンドエフェク
タ2の位置精度には限界がある。(Problems of the prior art) The amount to be finally controlled is the coordinate value (x, y, z) of the end effector 2, but in the above-described conventional control method, it is actually controlled. The amount of extension / contraction of each link (U, V, W axis values)
It is. The U, V, and W axes are feedback-controlled via the output value of the encoder 10, but do not guarantee the position of the end effector 2 accurately. In reality,
Due to the influence of the backlash of the parallel link mechanism, the position accuracy of the end effector 2 is limited.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
従来のパラレルリンク機構における制御方法の問題点に
鑑み成されたもので、本発明の目的は、パラレルリンク
機構において制御方法を改善することによって、エンド
エフェクタの位置精度の向上を図ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the control method in the conventional parallel link mechanism, and an object of the present invention is to improve the control method in the parallel link mechanism. By doing so, the position accuracy of the end effector can be improved.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明のパラレルリンク
機構は、エンドエフェクタが取り付けられるエンドプレ
ートと、エンドプレートに対向して配置されたベースプ
レートと、エンドプレートの周縁部とベースプレートの
周縁部との間を連結し、連結部間の距離の制御が可能な
少なくとも3本のリンクと、前記各リンクの連結部間の
距離を検出する第一の検出手段と前記各リンクによって
囲まれた空間内に配置され、一端がエンドプレートの中
央部に固定され、他端が、回転が拘束され且つ二軸回り
の傾動及び軸方向移動が可能な状態でベースプレートの
中央部に接続された1本のマストとを備え、前記第一の
検出手段からの出力値に基づいて前記各リンクの連結部
間の距離をそれぞれ独立にフィードバック制御すること
によって、前記エンドエフェクタの三次元位置を制御す
るパラレルリンク機構において、前記マストの軸方向移
動量及び二軸回りの傾動角度を検出する第二の検出手段
を設け、この第二の検出手段からの出力及び前記第一の
検出手段からの出力を取り込むフィードバックループを
構成して、前記エンドエフェクタの三次元位置を制御す
ることを特徴とする。According to the present invention, there is provided a parallel link mechanism comprising: an end plate to which an end effector is attached; a base plate disposed to face the end plate; a peripheral portion of the end plate and a peripheral portion of the base plate. At least three links that connect between the links and can control the distance between the connecting portions, and first detecting means for detecting the distance between the connecting portions of the respective links, and a space surrounded by the respective links. A mast connected to the central portion of the base plate, with one end fixed to the central portion of the end plate and the other end restricted in rotation and capable of tilting and axial movement around two axes; And the feedback control of the distance between the linking portions of the respective links independently based on the output value from the first detecting means, whereby In a parallel link mechanism for controlling the three-dimensional position of the effector, a second detecting means for detecting an axial movement amount of the mast and a tilt angle around two axes is provided, and an output from the second detecting means and the A three-dimensional position of the end effector is controlled by forming a feedback loop for taking in an output from the first detecting means.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】図1に、本発明に基づくパラレル
リンク機構の構成の一例を示す。パラレルリンク機構の
基本的な構成は、先に図5で示した従来の装置と共通な
ので、それらについては同一の符号を付して説明を省略
する 本発明に基づくパラレルリンク機構においては、各リン
ク7の伸縮量を検出するエンコーダ10(第一の検出手
段)に加えて、マスト1の軸方向移動量を検出するリニ
アスケール11、及びマスト1のx軸及びy軸回りの傾
動角度を検出する2つのエンコーダ12a、12b(第
二の検出手段)が設けられている。エンドエフェクタ2
の位置制御は、エンコーダ10からの出力値に加えて、
リニアスケール11及びエンコーダ12a、12bから
の出力値を取り込んだフィードバックループを下記の様
に構成することにより行われる。FIG. 1 shows an example of a configuration of a parallel link mechanism according to the present invention. Since the basic configuration of the parallel link mechanism is the same as that of the conventional apparatus shown in FIG. 5, the same reference numerals are used to denote the same elements, and a description thereof will be omitted. In addition to an encoder 10 (first detecting means) for detecting the amount of expansion and contraction of the mast 7, a linear scale 11 for detecting the amount of movement of the mast 1 in the axial direction, and a tilt angle of the mast 1 around the x axis and the y axis are detected. Two encoders 12a and 12b (second detecting means) are provided. End effector 2
Position control, in addition to the output value from the encoder 10,
This is performed by constructing a feedback loop taking in the output values from the linear scale 11 and the encoders 12a and 12b as follows.
【0011】図2に、このフィードバックループのブロ
ック線図を示す。エンドエフェクタ2の位置指令をx、
y、zの直交三軸の座標zr、yr、zrで与えると、
制御装置は三軸のリンク伸縮量Ur、Vr、Wrに変換
する。変換されたデータは、三軸の各サーボ制御機構に
送られるが、その前に、リニアスケール11及びエンコ
ーダ12a、12bからの出力値から計算された値U
a、Va、Waと比較演算され、より正確な軸指令Ur
0、Vr0、Wr0に変換される。これにより、各リンク7
は、エンコーダ10の出力に基づいてフィードバック制
御され、各リンク7の長さは指令値Ur0、Vr0、Wr0に
保たれる。FIG. 2 shows a block diagram of this feedback loop. When the position command of the end effector 2 is x,
Given by the coordinates zr, yr, zr of the three orthogonal axes of y and z,
The control device converts the three-axis link expansion / contraction amounts Ur, Vr, and Wr. The converted data is sent to each of the three-axis servo control mechanisms, and before that, the value U calculated from the output values from the linear scale 11 and the encoders 12a and 12b.
a, Va, and Wa are compared and calculated to obtain a more accurate axis command Ur.
It is converted to 0, Vr0, Wr0. Thereby, each link 7
Are feedback-controlled based on the output of the encoder 10, and the length of each link 7 is maintained at the command values Ur0, Vr0, Wr0.
【0012】各リンク7の長さが変化しマスト1が移動
すると、マスト1に取り付けられているリニアスケール
11及び2つのエンコーダ12a、12bの出力値が変
化する。これらの出力値を三軸変換したUa、Va、W
aと、指令値xr 、yr 、zr から三軸変換されたUr
、Vr 、Wr とを比較し、その差をそれぞれの軸ごと
に計算する。これらの差に今までの伸縮量を加えて、よ
り正確な移動指令Ur0、Vr0、Wr0をそれぞれのサーボ
制御機構に与える。この結果、より正確な位置決め精度
が得られることになる。When the length of each link 7 changes and the mast 1 moves, the output values of the linear scale 11 and the two encoders 12a and 12b attached to the mast 1 change. Ua, Va, W obtained by three-axis conversion of these output values
a and three-axis converted Ur from the command values xr, yr, zr
, Vr and Wr, and the difference is calculated for each axis. By adding the amount of expansion and contraction up to now to these differences, more accurate movement commands Ur0, Vr0, Wr0 are given to the respective servo control mechanisms. As a result, more accurate positioning accuracy can be obtained.
【0013】図3に本発明に基づくパラレルリンク機構
の他の例を示す。3本のボールネジ7が球面軸受を介し
てベースプレート3とエンドプレート6につなげられて
いる。ボールネジのベースプレート側の球面軸受にはナ
ット22がある。このナットをサーボモータ9を回転さ
せることによりギア21を介して回転させ球面軸受間の
ボールネジの長さを制御することができる。このように
3本のボールネジを回転させることにより球面軸受間の
距離を変化させ、エンドプレートに取り付けられている
エンドエフェクタ2の位置を動かすことができる。FIG. 3 shows another example of the parallel link mechanism according to the present invention. Three ball screws 7 are connected to the base plate 3 and the end plate 6 via spherical bearings. There is a nut 22 on the spherical bearing on the base plate side of the ball screw. By rotating the nut by rotating the servo motor 9, the length of the ball screw between the spherical bearings can be controlled by rotating the nut via the gear 21. Thus, by rotating the three ball screws, the distance between the spherical bearings can be changed, and the position of the end effector 2 attached to the end plate can be moved.
【0014】図4に本発明に基づくパラレルリンク機構
の他の例を示す。ベースプレートの球面軸受にはサーボ
モータが取り付けられている。このサーボモータにはア
ーム25が取り付けられている。このアームとエンドプ
レートの球面軸受の間には2本のリンク23がピンジョ
イント24により連結されている。サーボモータの角度
を制御することにより3箇所のベースプレートの球面軸
受とサーボモータの軸間の距離を変化させ、エンドプレ
ートに取り付けられているエンドエフェクタの位置を動
かすことができる。FIG. 4 shows another example of the parallel link mechanism according to the present invention. A servo motor is mounted on the spherical bearing of the base plate. An arm 25 is attached to this servomotor. Two links 23 are connected by pin joints 24 between the arm and the spherical bearing of the end plate. By controlling the angle of the servomotor, the distance between the spherical bearing of the three base plates and the axis of the servomotor can be changed, and the position of the end effector attached to the end plate can be moved.
【0015】[0015]
【発明の効果】本発明のパラレルリンク機構によれば、
エンドプレート及びエンドエフェクタが固定されるマス
トの軸方向移動量及び二軸回りの傾動角度を直接検出
し、これらの値を制御系に取り込んでフィードバックル
ープを構成しているので、エンドフェクタの位置を正確
に制御することができる。According to the parallel link mechanism of the present invention,
The amount of axial movement of the mast to which the end plate and end effector are fixed and the tilt angle around the two axes are directly detected, and these values are taken into the control system to form a feedback loop. Can be controlled.
【図1】本発明に基づくパラレルリンク機構の概要を示
す図。FIG. 1 is a diagram showing an outline of a parallel link mechanism based on the present invention.
【図2】本発明に基づくパラレルリンク機構の制御ブロ
ック線図。FIG. 2 is a control block diagram of a parallel link mechanism according to the present invention.
【図3】本発明に基づくパラレルリンク機構の他の例を
示す図。FIG. 3 is a diagram showing another example of the parallel link mechanism according to the present invention.
【図4】本発明に基づくパラレルリンク機構の他の例を
示す図。FIG. 4 is a diagram showing another example of the parallel link mechanism based on the present invention.
【図5】従来のパラレルリンク機構の概要を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an outline of a conventional parallel link mechanism.
【図6】従来のパラレルリンク機構の制御ブロック線
図。FIG. 6 is a control block diagram of a conventional parallel link mechanism.
1・・・マスト、 2・・・エンドエフェクタ、 3・・・ベースプレート、 4・・・スライダ、 5・・・ユニバーサルジョイント、 6・・・エンドプレート、 7・・・リンク、 8a、8b・・・球面軸受、 9・・・サーボモータ、 10・・・エンコーダ、 11・・・リニアスケール、 12a、12b・・・エンコーダ、 19・・・ボールネジ、 21・・・ギア、 22・・・ナット、 23・・・リンク、 24・・・ピンジョイント、 25・・・アーム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mast, 2 ... End effector, 3 ... Base plate, 4 ... Slider, 5 ... Universal joint, 6 ... End plate, 7 ... Link, 8a, 8b ...・ Spherical bearing, 9 ・ ・ ・ Servo motor, 10 ・ ・ ・ Encoder, 11 ・ ・ ・ Linear scale, 12a, 12b ・ ・ ・ Encoder, 19 ・ ・ ・ Ball screw, 21 ・ ・ ・ Gear, 22 ・ ・ ・ Nut, 23 ... link, 24 ... pin joint, 25 ... arm.
Claims (1)
ドプレートと、 エンドプレートに対向して配置されたベースプレート
と、 エンドプレートの周縁部とベースプレートの周縁部との
間を連結し、連結部間の距離の制御が可能な少なくとも
3本のリンクと、 前記各リンクの連結部間の距離を検出する第一の検出手
段と 前記各リンクによって囲まれた空間内に配置され、一端
がエンドプレートの中央部に固定され、他端が、回転が
拘束され且つ二軸回りの傾動及び軸方向移動が可能な状
態でベースプレートの中央部に接続された1本のマスト
とを備え、 前記第一の検出手段からの出力値に基づいて前記各リン
クの連結部間の距離をそれぞれ独立にフィードバック制
御することによって、前記エンドエフェクタの三次元位
置を制御するパラレルリンク機構において、 前記マストの軸方向移動量及び二軸回りの傾動角度を検
出する第二の検出手段を設け、この第二の検出手段から
の出力及び前記第一の検出手段からの出力を取り込むフ
ィードバックループを構成して、前記エンドエフェクタ
の三次元位置を制御することを特徴とするパラレルリン
ク機構。1. An end plate to which an end effector is attached, a base plate disposed opposite to the end plate, a connection between a peripheral portion of the end plate and a peripheral portion of the base plate, and control of a distance between the connection portions. At least three links, and first detecting means for detecting a distance between connecting portions of the links, and a first detecting means disposed in a space surrounded by the links, and one end fixed to a central portion of the end plate A first mast connected to the center of the base plate in a state where the other end is restricted in rotation and capable of tilting and axial movement around two axes, and an output from the first detecting means. A parallel control for controlling the three-dimensional position of the end effector by independently performing feedback control on the distance between the connecting portions of the links based on the values. In the link mechanism, a second detecting means for detecting an axial movement amount of the mast and a tilt angle around two axes is provided, and an output from the second detecting means and an output from the first detecting means are taken in. A parallel link mechanism comprising a feedback loop for controlling a three-dimensional position of the end effector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9170295A JPH1110575A (en) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | Parallel link mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9170295A JPH1110575A (en) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | Parallel link mechanism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1110575A true JPH1110575A (en) | 1999-01-19 |
Family
ID=15902321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9170295A Pending JPH1110575A (en) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | Parallel link mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
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