CN105189051B - 连杆动作装置的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制装置(4)，该控制装置(4)以促动器(3)驱动作为多个连杆机构(11～13)的基端侧的连杆的各臂部(11a～13a)，变更前端侧的连杆枢毂(15)的姿势。在一系列的动作中，在将前端侧的连杆枢毂(15)以规定量以上的角度变更姿势的场合，为了缓和三个轴的臂部(11a～13a)的干涉，设置中转姿势设定机构(42)，该中转姿势设定机构(42)在各臂部(11a～13a)的起点和终点之间设置中转点。姿势变更控制机构(41)以上述各臂部(11a～13a)同时通过已经设定的中转点的方式进行位置控制。

Description

连杆动作装置的控制装置

相关申请

本申请要求申请日为2013年3月26日、申请号为JP特愿2013—063948号申请；申请日为2013年7月29日、申请号为JP特愿2013—156546号申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而引用。

技术领域

本发明涉及医疗器械、产业机械等的必须要求精密、范围较广的动作范围的器械的连杆动作装置的控制装置。

背景技术

具有平行连杆机构的作业装置的一个例子在专利文献1中公开。因为各连杆的动作角小，为将移动板的动作范围进行较大的设定，该作业装置的平行连杆机构的连杆长度有必要设置的很长。由此，机构整体的尺寸变大，会产生装置变大的问题。又，如果将连杆的长度加长，会导致机构整体的刚性的降低。因此，存在下述问题，移动板上所搭载的工件的重量，即移动板的可搬重量也被限制在很小。

作为克服上述问题点的方案，提案有设置三组以上的4节连锁的连杆机构的连杆动作装置(比如，专利文献2、3)。如果是该构成，可以在结构紧凑的基础上，进行精密且较宽的动作范围的动作。

图22～图23显示三组以上的三节连锁的连杆机构的连杆动作装置的一个例子。该连杆动作装置1由基端侧的连杆枢毂14和前端侧的连杆枢毂15、将这些连杆枢毂14、15相互连接的三组的连杆机构11、12、13构成。各连杆机构11、12、13以基端侧的端部连杆部件11a、12a、13a；前端侧的端部连杆部件11b、12b、13b；以及中间连杆部件11c、12c、13c构成，形成由四个旋转对偶构成的三节连锁的连杆机构。又，在图22、图23中，基端侧的端部连杆部件13a并没有被图示。又，上述基端侧的端部连杆部件11a、12a、13a在以下称为臂部11a、12a、13a。

根据该连杆动作装置1的构成，由基端侧的连杆枢毂14和前端侧的连杆枢毂15、三组的连杆机构11、12、13构成有：前端侧的连杆枢毂15相对基端侧的连杆枢毂14以垂直的两个轴方向自由移动的两个自由度机构构成。该两个自由度机构在紧凑的同时，扩大前端侧的连杆枢毂15的活动范围。比如，基端侧的连杆枢毂14的中心轴QA和前端侧的连杆枢毂15的中心轴QB的最大折角为约±90°，可将前端侧的连杆枢毂15相对基端侧的连杆枢毂14的转向角φ设定在0°～360°的范围内。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2000—94245号公报

专利文献2：US5893296号专利文献

专利文献3：JP特开2011—240440号公报

专利文献4：JP特许第4476603号

发明内容

发明要解决的课题

如图22～图23例子中那样的设置三节连锁的三组的连杆机构11、12、13的连杆动作装置中，在将两个自由度的连杆机构11、12、13以三个电动机等的促动器(图中未示出)进行驱动的场合，根据折角θ和转向角φ，决定前端侧的连杆枢毂15的姿势。折角θ为相对于基端侧的连杆枢毂14的中心轴QA，前端侧的连杆枢毂15的中心轴QB的倾斜角度，转向角φ为相对于基端侧的连杆枢毂14的中心轴QA，前端侧的连杆枢毂15的中心轴QB的转向角度。通过其折角θ和转向角φ，求出作为上述基端侧的端部连杆部件的各臂部11a、12a、13a的旋转角(以下，称为“臂部旋转角”)(β1n、β2n、β3n)，使驱动臂部11a、12a、13a的促动器进行定位。

例如，关于前端侧的连杆枢毂15的某个姿势A(θa、φa)与B(θb、φb)，各姿势所对应的各臂部旋转角根据基端侧以及前端侧的连杆枢毂14、15与臂部旋转角的关系式，作为A(β1a、β2a、β3a)与B(β1b、β2b、β3b)而求出。在此，从姿势A向姿势B的移动，以各臂部11a、12a、13a的旋转角从β1a向β1b、β2a向β2b、β3a向β3b进行移动而实行。

图24以虚线的曲线L1～L3来显示臂部旋转角β的指令值与折角θ的关系。如该图所示，例如，在旋转角以15°固定后的状态下，将折角θ从-60°变化到60°而改变姿势的场合，各臂部11a、12a、13a从起点A向终点B，以三个臂部11a、12a、13a进行点对点(Point-to-Point)的控制，以同步等速运动来进行控制。

但是，折角θ比如根据-60°、-45°、-30°、15°分别进行分割，采用前端侧枢毂15与臂部旋转角的关系式，从各前端侧枢毂15的姿势求出各自的臂部旋转角，若如此，以通过图24的实线所示曲线M1～M3路径决定各姿势。如该图可以明白，特别是曲线L1与曲线M1中，在折角0°附近，路径的乖离比较大。

如此，如果以曲线L1～L3的路径实施驱动的指令，则与以曲线M1～M3的路径实施驱动的指令的场合相比，各臂部旋转角β1、β2、β3在除了起点与终点的途中的路径中，各臂部11a、12a、13a的位置相对连杆枢毂与臂部旋转角的关系式，经过有很大不同的位置，成为定位指令。

此时，臂部11a、12a、13a相互连接，根据前端侧枢毂15的姿势，三个臂部旋转角的相对位置唯一地确定，由此，臂部旋转角的相对位置走样，三个臂部11a、12a、13a产生过大的干涉。即，三个臂部11a、12a、13a采用对各自的促动器的指令值产生偏差的臂部旋转角。因此，在曲线L1～L3的路径上，连杆的驱动需要更大的转矩。

这意味着，每次的驱动的姿势变更量越大，在路径途中，越会作出与下述臂部旋转角更大不同位置的定位指令，该臂部旋转角由基端侧以及前端侧的连杆枢毂14、15与臂部旋转角β的关系式而规定。由此意味着，各臂部11a、12a、13a之间产生干涉，连杆机构11、12、13的驱动需要过大的转矩。此时，连杆机构11、12、13也负担荷载，会产生连杆机构11、12、13的组装不佳、异常磨损等问题，成为定位精度恶化的原因。为了克服该问题，为了经过靠近图24的曲线M1～M3的路径，有驱动各臂部的必要。

但是，为了在前端侧的连杆枢毂15的姿势A到姿势B的整个路径中不产生干涉(即，相对指令值，与以三个连杆机构11、12、13的关系而规定的位置产生的偏差)的方式而控制各臂部11a、12a、13a的旋转角，需要从前端侧的连杆枢毂15的姿势到各臂部11a、12a、13a的旋转角的变换运算时间，移动时间会变长。又，在预先存储整个路径的坐标而进行控制的场合，有需要更大的存储器的问题。

本发明的目的在于，提供一种连杆动作装置的控制装置，在前端侧连杆枢毂的姿势进行较大变更时，不会与以多个连杆机构的相互关系唯一确定的各臂部旋转角产生大的偏移而进行各臂部的促动器的定位控制，能够对连杆机构的各部分以不施加过大负荷的方式进行驱动，而且，运算时间产生的延迟也能够回避，可以谋求高速移动，用于控制的存储器的容量也可较小。

解决课题用的技术方案

对本发明的连杆动作装置的控制装置赋予实施方式中所采用的符号进行说明。本发明的连杆动作装置的控制装置1中，该连杆动作装置经由三组以上的连杆机构11～13，以可变更姿势的方式将前端侧的连杆枢毂15连接于基端侧的连杆枢毂14上，上述各连杆机构11～13由基端侧和前端侧的端部连杆部件11a～13a、11b～13b与中间连杆部件11c～13c构成，该基端侧和前端侧的端部连杆部件11a～13a、11b～13b的一端分别以可旋转方式连接于上述基端侧的连杆枢毂14和前端侧的连杆枢毂15上，该中间连杆部件11c～13c的两端以可旋转的方式分别连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件11a～13a、11b～13b的另一端，在上述各连杆机构11～13中，通过直线表示该连杆机构11～13的几何学模型为：相对上述中间连杆部件11c～13c的中间部的基端侧部分和前端侧部分呈对称的形状，该连杆动作装置还设置促动器3，该促动器3分别设置于上述三组以上的连杆机构11～13中，通过旋转作为上述基端侧的端部连杆部件的臂部11a～13a，任意地改变作为上述前端侧的连杆枢毂15相对上述基端侧的连杆枢毂14的姿势；其中，该连杆动作装置的控制装置以下述方式控制上述各促动器3，将上述前端侧的连杆枢毂15相对上述基端侧的连杆枢毂14的姿势，从起点姿势A向所指令的终点姿势B进行变更。

该控制装置1还设置有姿势变更控制机构41和中转姿势设定机构42，该姿势变更控制机构41对上述各促动器3以点对点的方式相互同步驱动，该点对点的方式为：从作为构成上述起点姿势A时的上述臂部11a～13a的旋转角的起点到作为构成上述终点姿势B时的旋转角的终点，该中转姿势设定机构42将从上述起点姿势向终点姿势的姿势变更时的上述前端侧的连杆枢毂15的姿势变更量与规定量进行比较，在为规定量以上的场合，在从上述起点姿势向终点姿势变更的姿势变更路径的中途，根据已规定的规则设定一个以上的中转姿势，求出并设定到达该中转姿势时的构成上述各臂部11a～13a的旋转路径的中转点的旋转角。上述姿势变更控制机构41进行下述位置控制，使上述各臂部11a～13a同时通过上述中转姿势设定机构42所设定的上述中转点。

根据该构成，根据中转姿势设定机构42，在前端侧的连杆枢毂15的姿势变更量为规定量以上的场合，设定中转姿势，设定到达该中转姿势时的构成上述各臂部11a～13a的旋转路径的中转点。姿势变更控制机构以上述各臂部11a～13a同时通过的方式对该已经设定的中转点进行位置控制。

如此，设定前端侧的连杆枢毂15的中转姿势，以各臂部11a～13a同时通过构成该中转姿势时的中转点的方式进行控制。由此，在将该前端侧的连杆枢毂15的姿势以较大幅度进行变更时，不会与以多个连杆机构11～13的相互关系唯一确定的各臂部旋转角产生大的偏移，能够进行各臂部11a～13a的促动器3的定位控制。因此，能够对连杆机构11～13的各部分以不施加过大负荷的方式进行驱动。

又，求出中转点的运算是必要的，基本上以点对点的方式进行控制，因此，与为了在前端侧的连杆枢毂15的姿势变更的整个路径中不产生干涉而控制旋转角的情况不同，控制所必须的运算时间很短就可以完成，不会发生运算时间导致的延迟，可以谋求高速移动。又，与预先存储整个路径的坐标而进行控制的情况不同，较小存储器容量即可。

又，上述的“前端侧的连杆枢毂15的姿势变更量与规定量进行比较”中的姿势变更量以及规定量可以根据折角θ、转向角φ而直接确定，但是以点对点进行控制的场合，在上述促动器3所产生的最大转矩也可为成为规定值的折角θ、或转向角φ、或折角θ与转向角φ这两者的值。

在该发明中，上述中转姿势设定机构42也可基于下述数值对上述各臂部11a～13a的旋转量进行分割，该数值为将上述前端侧的连杆枢毂15的上述起点姿势到终点姿势的姿势变更量以规定量以下进行分割的数值。上述“规定量”比如也可将驱动前端侧的连杆枢毂15的上述各促动器3以点对点的方式控制，以规定值以下可驱动的移动量，这是由连杆装置的几何学上的尺寸以及给予连杆的初期增压决定的。又，所谓的关于驱动的促动器3的规定的值，表示为连杆装置的输入转矩允许值以下的值。在连杆装置于输入部具有减速机的场合，表示为该减速机的输入转矩允许值以下的值。

通过如此分割姿势变更时的路径，缓和了各轴的臂部11a～13a的干涉，能以不会产生连杆机构的组装不佳、异常磨损的合适的促动器转矩进行驱动。从起点姿势到终点姿势的前端侧的连杆枢毂15的移动路径也可近似求出。

在该发明中，上述连杆机构为三组，根据上述中转姿势设定机构42而设定上述中转点的上述已规定的规则如下，在上述前端侧的连杆枢毂15的上述起点姿势到终点姿势的姿势变更的过程进行动作的三个臂部11a～13a中，选出两个臂部，将该选出的两个臂部的旋转路径等分，剩下一个臂部位于根据与其它的两个臂部的相对位置关系而唯一确定的位置。

在该场合，作为从三个臂部11a～13a中选出两个臂部的基准，可以选择旋转量大的臂部。在该控制中，旋转量大的两个臂部能够以各轴的最大速度进行等速移动，因此，能够以最短的移动时间进行驱动。又，如果不考虑旋转时间，三个臂部11a～13a中的两个臂部的选择可以任意地选出。但是，此时连杆前端的轨迹不保证为最短路径的通过。

如上述那样，从三个臂部11a～13a中选出两个臂部的场合，关于确定剩下一个的臂部的旋转角，从已选择两个臂部的旋转角，以将上述前端侧的连杆枢毂15的姿势(θ、φ)进行的顺序变换的变换式而求出，也可根据上述连杆枢毂15的姿势(θ、φ)进行逆序变换的变换式而规定上述剩下一个的臂部的旋转角。据此，能够将剩下一个的臂部的旋转角合适地求出。

在该场合，上述前端侧的连杆枢毂15的姿势(θ、φ)也可使用上述三个臂部11a～13a中的两个臂部的旋转角与顺序变换的变换式进行收敛运算而求出。通过进行收敛运算，前端侧的连杆枢毂15的姿势(θ、φ)从两个臂部的旋转角可容易且合适地求出。

在本发明中，作为求出上述各臂部的中转点而确定的规则，上述中转姿势设定机构42也可在上述前端侧的连杆枢毂15于最短距离而移动的路径上作出一个以上的中转姿势，在上述路径上的上述起点姿势、中转姿势、以及终点姿势中的任意一个的各姿势中，构成相邻姿势之间所形成距离等的量为规定量以下的连杆枢毂15的姿势(θ、φ)所对应的各臂部的旋转角作为上述中转点。在该场合下，也可根据上述连杆枢毂15的姿势(θ、φ)通过逆序变换的变换式求出各臂部的旋转角。

即，关于前端侧的连杆枢毂15的某个起点姿势(折角、旋转角)A(θa、φa)与终点姿势B(θb、φb)，在姿势A、B之间移动的前端侧的连杆枢毂15的姿势变更路径能以尽量短的方式求出。此时，根据需要进行适合的近似，由此，能够缩短求出路径的时间。通过将姿势A向姿势B的路径分割为多个姿势，从前端侧的连杆枢毂15的姿势N(θn、φn)，根据逆序变换算法得到相对前端侧的连杆枢毂15的姿势的臂部轴的旋转角N(β1n,β2n，β3n)。连杆姿势控制以将各轴的位置同步移动的方式进行。

在该发明中也可为下述结构，上述连杆机构为三组，在将上述前端侧的连杆枢毂15的上述起点姿势到终点姿势的姿势变更量分割为规定量以下的场合，由上述前端侧的连杆枢毂15的上述起点姿势A(θa、φa)与终点姿势B(θb、φb)以逆序变换的变换式来求出：各自的折角θ的移动量△θ与转向角φ的移动量△φ为了构成为规定的移动量以下而等分的前端侧的各连杆枢毂15的姿势(θ1、θ2、......θn、φ1、φ2......φn，其中n:分割数-1)，将该求出的前端侧连杆枢毂15的姿势(θ1、θ2、......θn、φ1、φ2......φn)作为上述中转姿势。如此，折角θ的移动量△θ与转向角φ的移动量△φ同时为了构成为规定的移动量以下而等分，由此，可以使干涉更加减少，进行不会产生过大负荷的驱动。

在该发明中，也可为下述结构，上述姿势变更控制机构41除去加速区间和减速区间而在姿势变更路径的所有区间以没有加减速的方式进行上述前端侧的连杆枢毂15的从上述起点姿势A到终点姿势B的定位控制，该加速区间为上述起点姿势A到开始姿势变更时的区间，该减速区间为到达上述终点姿势B之前而进行减速的区间。如此，通过在途中的点不进行加减速而进行位置控制，能够从起点姿势到终点姿势以一定速度进行顺畅的驱动。

在该发明中，分别定义如下参数，在上述连杆动作装置中，

以可旋转的方式连接于上述基端侧的端部连杆部件上的上述中间连杆部件的连接端轴、与以可旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的上述中间连杆部件的连接端轴之间的角度为γ；以可旋转的方式连接于上述基端侧以及前端侧的端部连杆部件上的上述中间连杆部件的连接端轴、与以可旋转的方式连接于上述基端侧以及前端侧的端部连杆部件上的上述基端侧以及前端侧的连杆枢毂的连接端轴之间的角度为α；相对于上述基端侧的连杆枢毂使上述基端侧的端部连杆部件的旋转角为βn(n＝1,2,3......)；相对于构成基准的基端侧的端部连杆部件的各基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn(n＝1,2,3......)；相对于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度为θ；相对于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度为φ；在上述基端侧的端部连杆部件和上述中间连杆部件的旋转对偶部所通过的圆周上，相对构成基准的位相的各旋转对偶部的圆周方向的间隔角为εn(n＝1,2,3......)；相对于上述基端侧的连杆枢毂，上述前端侧的连杆枢毂的姿势处于原点位置(θ＝0、φ＝0)的状态下，构成基准的基端侧的端部连杆部件与上述中间连杆部件的旋转对偶部的间隔角为ε0，

此时为了充分满足下述关系式，通过将下述式1进行逆序变换，依据相对作为目标的上述基端侧的连杆枢毂的上述前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)，求出上述基端侧的端部连杆部件的旋转角βn，为了构成该求出的旋转角βn，对上述各促动器进行控制。

…式1

…式2

本申请人在上述专利文献4提案有连杆动作装置的控制方法。被提案的控制方法中，关于四个函数进行如下定义。端部连杆部件的旋转角βn；以可旋转的方式连接于基端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴、与以可旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴之间的角度为γ；相对于构成基准的基端侧的端部连杆部件的各基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn；相对于基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度为θ；相对于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度为φ。

但是作为构成连杆动作装置所必要的参数，没有包含α的函数，端部连杆部件的轴角α被限定为90°的场合。其中，该轴角α被定义为：以可旋转的方式连接于端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴、与以可旋转的方式连接于端部连杆部件上的连杆枢毂的连接端轴之间的角度(端部连杆部件的轴角)。因此，提案的控制方法中，只能控制端部连杆部件的轴角α为90°的连杆动作装置。

根据上述构成，如果确定作为目标的前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)，通过将下述式(1)进行逆序变换可以求出端部连杆部件的旋转角βn。为了构成该求出的旋转角βn，对上述各促动器进行控制，由此，从相对基端侧的连杆枢毂的前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)变成了作为目标的姿势。在式(1)中，含有端部连杆部件的轴角α的函数，因此，式(1)中α的值作为各自的连杆动作装置的端部连杆部件的轴角α，由此，即使是端部连杆部件的轴角α为90°以外的连杆作动装置，也能够对动作进行控制。

又，可以设置姿势计算装置，该姿势计算装置通过对式1进行顺序变换来，根据上述基端侧的端部连杆部件的旋转角βn，计算相对现在的上述基端侧的连杆枢毂的上述前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)。

根据该构成，根据姿势计算装置，通过将现在的基端侧的端部连杆部件的旋转角βn代入式1进行顺序变换，由此计算前端侧的连杆枢毂相对现在的基端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)。式(1)中，包含有端部连杆部件的轴角α的函数，因此，式1中α的值作为各自的连杆动作装置的端部连杆部件的轴角α，由此，即使是关于端部连杆部件的轴角α为90°以外的连杆作动装置，也能够计算前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)。

在本发明中，上述式1中的左侧第二行记载的正负以及上述式2中的右侧的正负可根据下述方向而决定，该方向为：上述基端侧的端部连杆装入到上述基端侧的连杆枢毂的方向。间隔角ε0根据相对于基端侧的连杆枢毂的前端侧的端部连杆部件的装入方向，有两个不同的解。因此，式1中的左侧第二行记载的正负、以及式2中的右侧的正负根据基端侧的端部连杆装入到基端侧的连杆枢毂的方向而确定。例如，根据组装方向在右方向的场合为“+”，在左方向的场合为“-”的方式确定式1。据此，可以控制动作，而且能够计算前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)。

根据该发明，上述端部连杆部件的轴角α可以为90℃。端部连杆部件的轴角α为90℃，以可旋转的方式连接于基端侧以及前端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴、与以可旋转的方式连接于上述基端侧以及前端侧的端部连杆部件上的基端侧以及前端侧的连杆枢毂的连接端轴之间如果相互垂直，则端部连杆部件的孔加工等的加工性好，量产性优异。

上述端部连杆部件的轴角α也可不足90℃。如果端部连杆部件的轴角α不足90℃，则作为机构，连杆动作装置的动作范围会有变小的场合，但是构成连杆机构之间难以干涉的结构。又，能够实现端部连杆部件的轻量化、紧凑化，从材料费等方面来看，端部连杆部件能以低成本制作。据此，能够实现连杆动作装置整体的轻量化，紧凑化。进而，连杆动作装置的内部空间也变大，可以形成在其内部空间中配置电缆类或其它部件的合适构造。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图仅用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由添附的权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相当的部分。

图1为将本发明的第1实施方式的连杆动作装置的控制装置的框图与构成其控制对象的连杆动作装置的一部分省略的主视图进行组合的说明图；

图2为表示与该连杆动作装置的图1不同的动作状态的省略了一部分的主视图；

图3为表示该连杆动作装置的连杆动作装置主体的主视图；

图4为通过直线表示该连杆动作装置的连杆机构之一的几何学模型图；

图5为该连杆动作装置的基端侧的连杆枢毂、基端侧的端部连杆部件以及中央连杆部件的剖视图；

图6为该连杆动作装置的控制装置中的坐标变换处理的流程图；

图7为表示连杆动作装置的控制装置中的控制的一个例子的时间与速度的关系的图表；

图8为将本发明的第2实施方式的连杆动作装置的一部分省略的主视图上附加了显示各种圆周方向的角度的说明图的图；

图9为表示该连杆动作装置的连杆动作装置主体的一个状态的一部分的主视图；

图10为表示与该连杆动作装置的连杆动作装置主体不同状态的一部分的主视图；

图11为以三维方式表示该连杆动作装置的连杆动作装置主体的立体图；

图12为通过直线表示该连杆动作装置的一个连杆机构的图；

图13为展开该连杆动作装置的基端侧的连杆枢毂、基端侧的端部连杆部件以及中央连杆部件而表示的剖视图；

图14为在将本发明的第3实施方式的连杆动作装置的一部分省略的主视图上附加了显示各种圆周方向的角度的说明图的图；

图15为在将本发明的第4实施方式的连杆动作装置的一部分省略的主视图上附加了显示各种圆周方向的角度的说明图的图；

图16为展开该连杆动作装置的基端侧的连杆枢毂、基端侧的端部连杆部件、以及中央连杆部件而表示的剖视图；

图17为将本发明的第5实施方式的连杆动作装置的一部分省略的主视图。

图18为展开该连杆动作装置的基端侧的连杆枢毂、基端侧的端部连杆部件以及中央连杆部件而表示的剖视图；

图19为该图18的部分扩大图；

图20为以三维方式表示该发明的第6连杆动作装置的连杆动作装置主体的立体图；

图21(A)为展开该连杆动作装置的基端侧的连杆枢毂、基端侧的端部连杆部件、以及中央连杆部件而表示的剖视图；

图21(B)为该图21(A)的部分扩大图；

图22为已知的设置三组以上的三节连锁的连杆机构的连杆动作装置的一个例子的立体图；

图23为该连杆动作装置的姿势变更动作的说明图；

图24为表示对该连杆动作装置进行姿势变更场合的折角与基端侧的端部连杆的旋转角的关系的图。

具体实施方式

将该发明的实施例与附图同时进行说明。首先，将构成控制对象的连杆动作装置与图1～图5同时进行说明。如图1～图2所示那样，该连杆动作装置1具有：连杆动作装置主体2；使该连杆动作装置主体2进行动作的多个姿势控制用的促动器3，这些姿势控制用的促动器3由控制装置4进行控制。在图的例子中，连杆动作装置主体2的基端侧通过间隔片6以悬吊状态被设置在支持部件5上。连杆动作装置主体2的前端侧通过前端安装部件7搭载末端执行器8。

连杆动作装置主体2有与前述的图22的连杆动作装置1基本相同的构成。如图3所示那样，连杆动作装置主体2具有三组连杆机构11、12、13(以下，标记为11～13)。另外，图1以及图2中，仅表示一组连杆机构11的形状，在图1中，关于其它的两组的连杆机构12、13，为了进行控制的说明以框图表示。这些三组的连杆机构11～13中的每个在几何学上为相互一致的形状。即，各连杆机构11～13中的通过直线表示后述各连杆部件11a～13a、11b～13b、11c～13c的几何学模型为相对中间连杆部件11c～13c的中间部的基端侧部分和前端侧部分呈对称的形状。

各连杆机构11、12、13由基端侧的端部连杆部件11a、12a、13a(在下面标记为“11a～13a”)、前端侧的端部连杆部件11b、12b、13b(在下面标记为“11b～13b”)以及中间连杆部件11c、12c、13c(在下面标记为“11c～13c”)构成，形成由四个旋转对偶构成的三节连锁的连杆机构。

基端侧和前端侧的端部连杆部件11a～13a、11b～13b呈L状，基端以可自由旋转的方式与相应的基端侧的连杆枢毂14和前端侧的连杆枢毂15连接。中间连杆部件11c～13c在两端处，以可分别自由旋转的方式连接基端侧和前端侧的端部连杆部件11a～13a、11b～13b的前端。又，端部连杆部件11a～13a为连杆动作装置1的“臂部”，关于以下的说明中，也有称为“臂部11a～13a”的场合。

基端侧的连杆枢毂14和前端侧的连杆枢毂15为六棱柱状，在构成外周面的六个侧面16中的每隔一个而离开的三个侧面16上，分别以可自由旋转的方式连接有基端侧和前端侧的端部连杆部件11a～13a、11b～13b。

三组的连杆机构11～13的各基端侧和前端侧的端部连杆部件11a～13a、11b～13b为被称之为球面连杆结构的构造。即，基端侧的各端部连杆部件11a～13a的球面连杆中心PA(图1、图2)互相一致，前端侧的各端部连杆部件11b～13b的球面连杆中心PB(图1、图2)也互相一致。又，球面连杆中心PA到基端侧的各端部连杆部件11a～13a的距离相同，球面连杆中心PB到前端侧的各端部连杆部件11b～13b的距离也相同。构成基端侧和前端侧的端部连杆部件11a～13a、11b～13b与中间连杆部件11c～13c的连接部的转动副轴，可成某交叉角，也可是平行的。

即，三组连杆机构11～13从几何学方面来说为同一形状。从几何学方面来说为同一形状是指：通过直线表示各连杆部件11a～13a、11b～13b、11c～13c的几何学模型，即，通过各旋转对偶与将这些旋转对偶之间连接的直线所表示的模型为相对中间连杆部件11c～13c的中间部的基端侧部分和前端侧部分呈对称的形状。图4为通过直线表示一组连杆机构11的图。

该实施方式的连杆机构11～13为旋转对称型，基端侧的连杆枢毂14和基端侧的端部连杆部件11a～13a与前端侧的连杆枢毂15和前端侧的端部连杆部件11b～13b的位置关系为，相对中间连杆部件11c～13c的中心线C而旋转对称的位置结构。图1表示基端侧的连杆枢毂14的中心轴QA和前端侧的连杆枢毂15的中心轴QB位于同一线上的状态，图2表示相对基端侧的连杆枢毂14的中心轴QA，前端侧的连杆枢毂15的中心轴QB具有规定的动作角的状态。即使在各连杆机构11～13的姿势变化的情况下，基端侧和前端侧的球面连杆中心PA、PB之间的距离H仍不改变。

图5为表示基端侧的连杆枢毂14和基端侧的端部连杆部件11a～13a的连接部的剖视图。轴部18从基端侧的连杆枢毂14的侧面16突出，在该轴部18上外嵌有多排的轴承17的内圈(图中未示出)，在基端侧的端部连杆部件11a～13a的基端侧的连杆枢毂侧的端部上内嵌有轴承17的外圈(图中未示出)。即，形成内圈固定于基端侧的连杆枢毂14上，外圈与基端侧的端部连杆部件11a～13a一起旋转的结构。

轴承17为比如深槽球轴承、角接触球轴承等的球轴承，通过螺母19的紧固，施加规定的预负荷量而固定。轴承17除了如图示的例子那样，按照多排的方式将球轴承排列以外，也可采用滚子轴承、滑动轴承。前端侧的连杆枢毂15和前端侧的端部连杆部件11b～13b的连接部也为相同的结构。

另外，基端侧的端部连杆部件11a～13a和中间连杆部件11c～13c的连接部也经由多排的轴承20，相互以可自由旋转的方式连接。即，在基端侧的端部连杆部件11a～13a上外嵌有轴承20的外圈(图中未示出)，在设置于中间连杆部件11c～13c的轴部21上外嵌有轴承20的内圈(图中未示出)。轴承20为比如深槽球轴承、角接触球轴承等的球轴承，通过螺母22的紧固，施加规定的预负荷量而固定。轴承20除了如图示的例子那样的按照多排的方式将球轴承排列以外，也可采用滚子轴承、滑动轴承。前端侧的端部连杆部件11b～13b与中间连杆部件11c～13c连接部也为相同的结构。

上述连杆机构11～13中，基端侧和前端侧的端部连杆部件11a～13a、11b～13b的轴部18的角度、长度、以及这些端部连杆部件11a～13a、11b～13b的几何学形状在基端侧和前端侧相同，另外，同样关于中间连杆部件11c～13c，在基端侧和前端侧形状相同。

此时，相对中间连杆部件11c～13c的对称面使中间连杆部件11c～13c、与基端侧以及前端侧的连杆枢毂14、15所连接的基端侧以及前端侧的端部连杆部件11a～13a、11b～13b的角度位置关系，在基端侧和前端侧相同。如此，则从几何学的对称性来说，基端侧的连杆枢毂14和基端侧的端部连杆部件11a～13a、与前端侧的连杆枢毂15和前端侧的端部连杆部件11b～13b相同地动作，基端侧和前端侧形成相同的旋转角、以等速的方式旋转。该等速旋转时的中间连杆部件11c～13c的对称面称为等速二等分面。

因此，通过将共同具有基端侧的连杆枢毂14和前端侧的连杆枢毂15的相同的几何学形状的连杆机构11～13按照多个的方式而设置于圆周，因此，作为多个连杆机构11～13没有矛盾地动作的位置，限于中间连杆部件11c～13c仅仅在等速二等分面上的动作。由此，即使基端侧和前端侧间取任意的动作角，也可获得等速旋转。

各连杆机构11～13具有四个旋转对偶的旋转部。具体来说，基端侧的连杆枢毂14与基端侧的端部连杆部件11a～13a的连接部分；前端侧的连杆枢毂15与前端侧的端部连杆部件11b～13b的连接部分；以及基端侧和前端侧的端部连杆部件11a～13a、11b～13b、与中间连杆部件11c～13c的两个连接部分。由此，通过将这四个旋转对偶的旋转部作为轴承结构，可抑制该连接部分的摩擦阻力，谋求减少旋转阻力，可确保平滑的动力传递，并且可提高耐久性。

按照该连杆机构部2的结构，使前端侧的连杆枢毂15相对基端侧的连杆枢毂14的活动范围扩大。具体比如，可使基端侧的连杆枢毂14的中心轴QA和前端侧的连杆枢毂15的中心轴QB的折角θ的最大值(最大折角)为约±90°。另外，可将前端侧的连杆枢毂15相对基端侧的连杆枢毂14的转向角φ设定在0°～360°的范围内。

在图1以及图2中，上述多个促动器3在支持部件5上于圆周方向被等间隔设置。促动器3的个数为与连杆机构11、12、13相同的三个。在该实施例中，促动器3由电动机构成，在其输出轴3a上设置有小齿轮30。另一方面，上述基端侧的端部连杆部件11a～13a中的与上述轴部18的旋转对偶部上固定安装有连接部件31(图5)，在该连接部件31上设有与上述小齿轮30啮合的扇形齿轮32。扇形齿轮32的中心轴与轴部18(图5)的中心轴一致。上述小齿轮30与扇形齿轮32构成减速机构33。

如果旋转驱动各促动器3，则该旋转以减速机构33传达到轴部18(图5)，相对基端侧的连杆枢毂14，作为基端侧的端部连杆部件的臂部11a～13a的角度进行变更。据此，相对基端侧的连杆枢毂14，前端侧的连杆枢毂15被确定。该姿势，根据折角θ(图3)、以及转向角φ(图3)而规定。臂部11a～13a的旋转角β1、β2、β3根据旋转角检测机构35所检测出的值与减速机构33的减速比的值来推定。

接着，根据图1对控制装置4进行说明。控制装置4为控制各促动器3的装置，以使相对基端侧的连杆枢毂14的前端侧的连杆枢毂15的姿势，从作为现在姿势的起点姿势变更为由外部的指令机构40对于该控制装置4给予的终点姿势。控制装置4为基于计算机而进行数值控制式的装置，主要具有：进行基本控制的姿势变更控制机构41、关于特征的控制的中转姿势设定机构42。

姿势变更控制机构41对上述各促动器3以点对点的方式驱动，该点对点的方式为：从作为构成上述起点姿势时的上述臂部11a～13a的旋转角的起点，到作为构成上述终点姿势时的旋转角的终点。姿势变更控制机构41具有下述功能，进行同步控制，具体为各促动器3相互同时从起点开始移动，相互同时到达终点，而且，控制相互同时通过中转点。

姿势变更控制机构41具体由分别控制各连杆机构11～13的促动器3的多个个别控制部43、指令变换部44、同步控制部45、个别指令部48构成。

各个别控制部43为将对应的促动器3以点对点的方式从被给予的起点到终点进行位置控制的机构，比如，进行加速、等速移动、减速的梯形速度控制。该梯形速度控制的等速移动的速度、加减速时的加速度根据同步控制部45而给予。更具体地说，个别控制部43比如由将臂部旋转角变换为促动器移动量的动作量变换部(图中未示出)、动作指令生成部(图中未示出)、伺服控制部(图中未示出)构成。动作指令生成部根据上述梯形速度控制的速度曲线，以脉冲输出等对伺服控制器发送动作指令，伺服控制部采用其被付与的动作指令和上述旋转角检测机构35的检测值进行反馈控制。

指令变换部44为将指令B(θb、φb)变换为各连杆机构11～13的臂部11a～13a的旋转角β的机构，该被变换后的旋转角β构成各臂部旋转角的终点，其中，指令B为从指令机构40以折角θ、转向角φ的方式给予的终点姿势的指令。指令变换部44将该变换后的各臂部11a～13a的旋转角β作为终点位置而给予对应的个别指令部48。从折角θ、转向角φ求出各臂部11a～13a的旋转角β的运算根据后述的关系式(1)的逆序变换而进行。

起点姿势为现在的姿势，给予各个别指令部48的起点为现在的各臂部11a～13a的位置。该起点为上次移动时的终点，或根据各旋转角检测机构35所检测出的值与减速机构33的减速比的值来推定的现在位置，或规定的基准位置等。

同步控制部45为下述机构，为了各臂部11a～13a同时从起点开始旋转，同时在终点停止，设定各个别控制部43中的上述梯形速度控制的等速移动时的速度、以及加减速时的加速度(或加减速时间常数)，由此进行同步控制。代替加速度，可以规定加速的结束时刻以及减速的开始时刻。此外，为了各臂部11a～13a同时通过上述中转点这样的位置和速度控制被实行，同步控制部45规定上述速度曲线。

中转姿势设定机构42为下述机构，将前端侧的连杆枢毂15从上述起点姿势向终点姿势的姿势变更时的前端侧的连杆枢毂15的姿势变更量、与设定部46所规定的规定量以比较部47进行比较，在为规定量以上的场合，在姿势变更路径的中途，根据已规定的规则设定一个以上的中转姿势。中转姿势设定机构42将构成该中转姿势时的上述各臂部11a～13a的旋转路径的中转点的旋转角求出而设定。又，前端侧的连杆枢毂15的姿势变更的路径比如为该连杆枢毂15的中心的路径。又，前端侧的连杆枢毂15可以在任意的路径进行姿势变更，但是，中转姿势为比如通过最短路径的姿势变更路径的场合的中转姿势。

中转姿势设定机构42在该例子中，基于将前端侧的连杆枢毂15的上述起点姿势到终点姿势的姿势变更量以规定量以下进行分割的数值，对上述各臂部11a～13a的旋转量进行分割，该数值为。上述“已规定的规则”比如可以为，上述起点姿势到终点姿势的姿势变更的过程中进行动作的三个臂部11a～13a中，选出两个臂部，将该选出的两个臂部的旋转路径等分，剩下一个臂部位于根据与其它的两个臂部的相对位置关系而唯一确定的位置。作为从三个臂部11a～13a中选出两个臂部的基准，可以选择旋转量大的臂部。

上述同步控制部45如上所述使各个别控制部43规定上述速度曲线，以使各臂部11a～13a同时通过中转姿势设定机构42所规定的各臂部11a～13a的中转点。各个别控制部43以该规定的速度曲线控制各臂部11a～13a的促动器3。由此，姿势变更控制机构41进行下述同步控制，以使各促动器3相互同时从起点开始移动，相互同时到达终点，而且，相互同时通过中转点。

对上述构成的动作进行说明。构成控制对象的连杆动作装置1将上述折角θ和转向角φ、与各基端侧的端部连杆11a、12a、13a的旋转角βn(β1、β2、β3)的关系以下述式(A)表示。

cos(θ/2)sinβn－sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)＝0 (式A)

在这里，γ是指以可旋转的方式连接于臂部11a、12a、13a上的中间连杆部件11c、12c、13c的连接端轴、和以可旋转的方式连接于前端侧的端部连杆部件11b、12b、13b上的中间连杆部件11c、12c、13c的连接端轴所形成的角度。δn(δ1、δ2、δ3)是指，相对于构成基准的臂部11a的各基端侧的端部连杆部件11a、12a、13a的圆周方向的间隔角。连杆机构11、12、13的数量为三组，各连杆机构11、12、13在圆周方向等分配置的场合，各臂部11a、12a、13a的间隔角δ1、δ2、δ3分别为0°、120°、240°。

根据该关系，关于前端侧的连杆枢毂15的某个起点姿势(折角、旋转角)A(θa、φa)与终点姿势B(θb、φb)，各姿势A、B所对应的各臂部旋转角根据基端侧以及前端侧的连杆枢毂14、15与臂部旋转角的上述关系式(A)，分别成立下述关系，旋转角A1(β1a、β2a、β3a)、旋转角B1(β1b、β2b、β3b)。

此时，中转姿势设定机构42求出将前端侧的连杆枢毂15的从起点姿势A向终点姿势B的前端侧的连杆枢毂15的移动量，求出的移动量比规定的移动量大的场合，为了达到规定的移动量以下，将起点姿势A到终点姿势B之间分割为多个姿势。在此，所谓“规定的移动量”例如为，由电动机构成的各促动器3的电动机转矩在规定的值以下可驱动的移动量。该移动量根据给予连杆动作装置1的几何学的尺寸以及连杆的初期预负荷而确定。又，所谓关于驱动的电动机转矩的规定的值，比如，表示为构成连杆动作装置1的输入部的上述减速机构33等的输入转矩允许值以下的值。

通过如此分割姿势变更时的路径，以各轴的臂部11a～11c同时通过作为该分割部的中转点的方式进行控制，由此，缓和了各轴的臂部11a～11c的干涉，能以不会产生连杆机构的组装不佳、异常磨损等的合适的电动机转矩进行驱动。在这里所述的“干涉”是指，如上所述，对于促动器3的指令值构成产生偏差的臂部旋转角的含义。从起点姿势A到终点姿势B的前端侧的连杆枢毂15的移动路径近似地求出。

又，求出中转点的运算是必要的，基本上以点对点的方式进行控制，因此，与为了在前端侧的连杆枢毂15的姿势变更的整个路径中不产生干涉而控制旋转角的情况不同，控制所必须的运算时间很短就可以完成，不会发生运算时间导致的延迟，可以谋求高速移动。又，与预先存储整个路径的坐标而进行控制的情况不同，有较小的存储器容量即可。

作为根据中转姿势设定机构42而求出中转点的分割方法，采用下述第1～3的例子。首先，在表1中表示分割方法的第1例。

【表1】

1

2

3

···

n-2

n-1

N

β1

β1a

β1a+x

β1a+2x

···

β1a+(n-3)x

β1a+(n-2)x

β1b

β2

β2a

β2a+y

β2a+2y

···

β2a+(n-3)y

β2a+(n-2)y

β2b

β3

β3a

β3b

从起点姿势A到终点姿势B的移动中，求出臂部轴β1、β2、β3的旋转角移动量，选出移动量大的两个臂部。此时，如果将移动量大的臂部轴作为β1、β2，则将β1、β2的移动量以之前求出的分割数n进行等分，确定各臂部11～13所分割后的旋转角位置。此时，分割数n以下述方式计算，将前端侧的连杆枢毂15的起点姿势A到终点姿势B的移动量定义为L、将规定的移动量定义为d，则L÷d＝m(商)···a(余数)，此时分割数n设为n＝m+1。

臂部轴β3的旋转角如图6所示那样，采用两轴的臂部轴β1、β2的旋转角与顺序变换算法所求出的前端侧的连杆枢毂15的姿势(θn、φn)，根据逆序变换得到β3的臂部旋转角。关于顺序变换，根据连杆枢毂与臂部旋转角的上述关系式(A)，β1a、β2a、θ、φ这四个角度满足下述式(B)、(C)。

f：cosθsinβ1a－sinθsinφcosβ1a+sinγ＝0≡f(θ、φ)···(式B)

g：cosθsinβ2a－sinθsin(φ+σ)cosβ2a+sinγ＝0≡g(θ、φ)···(式C)

该式(B)、(C)为θ、φ的非线形方程式，以数值求解。从该两轴的臂部轴β1、β2的旋转角以顺序变换的变换式所求出的前端侧的连杆枢毂15的姿势(θn、φn)的运算，比如根据收敛运算而进行。在这里，γ是指根据连杆的设计构造而确定的轴角度、σ是指根据三个臂部的排列位置而确定的位相角度。又，关于逆序变换，根据连杆枢毂与臂部旋转角的前述关系式(A)或连杆枢毂的姿势(θ、φ)中的β1、β2、β3的臂部旋转角唯一地求出。表2中表示分割3轴的臂部的旋转角移动量的位置。

【表2】

1

2

3

···

n-2

n-1

N

β1

β1a

Β1a+x

β1a+2x

···

β1a+(n-3)x

β1a+(n-2)x

β1b

β2

β2a

Β2a+y

β2a+2y

···

β2a+(n-3)y

β2a+(n-2)y

β2b

β3

β3a

Β3c

β3d

···

β3p

β3q

β3b

连杆姿势控制为将表2所示的各轴的旋转角位置，根据同步控制部45的控制以同步移动的方式进行。

在该控制中，移动量大的两个臂部11a、11b能以各轴的最大速度等速移动，所以能以最短的移动时间进行驱动。又，如果不考虑移动时间，β1、β2、β3中两个臂部的选择可以任意进行。但是，此时连杆前端的轨迹不保证通过最短路径。

说明第二分割方法。在该方法中，前端侧的连杆枢毂15在最短距离而移动的路径上作出一个以上的中转姿势，在上述路径上的上述起点姿势、中转姿势、以及终点姿势中的任意一个的各姿势中，构成相邻姿势之间所形成的距离等的量为规定量以下的连杆枢毂15的姿势(θ、φ)所对应的各臂部11a～13a的旋转角作为上述中转点。在该场合，从上述连杆枢毂15的姿势(θ、φ)，以逆序变换的变换式来求出各臂部11a～13a的旋转角也可以。

第二分割方法中，更具体地说，根据前端侧的连杆枢毂15的某起点姿势(折角、旋转角)A(θa、φa)与终点姿势(θb、φb)，在姿势A、B之间移动的前端侧的连杆枢毂15的路径尽量以最短的方式而求出。此时，根据需要，通过进行适宜的近似而求出路径的时间可以被缩短。从起点姿势A到终点姿势B的路径分割为多个姿势，从各前端侧的连杆枢毂15的姿势N(θn、φn)，根据逆序变换算法得到相对各连杆枢毂15的姿势的臂部轴的旋转角N(β1n,β2n，β3n)。

上述逆序变换算法，为比如根据上述的关系式(A)从折角θ以及转向角φ算出旋转角βn的变换。连杆姿势控制根据同步控制部45的控制将各轴的促动器3的位置同步进行移动而控制。说明第三分割方法。在该方法中，根据前端侧的连杆枢毂15的某起点姿势A(θa、φa)与终点姿势B(θb、φb)，以逆序变换的变换式来求出：各自的折角θ的移动量△θ与转向角φ的移动量△φ为了构成规定的移动量以下而等分的前端侧的连杆枢毂15的姿势(θ1、θ2、......θn、φ1、φ2......φn)，将该求出的连杆枢毂15的姿势(θ1、θ2、......θn、φ1、φ2......φn)作为上述中转姿势。在此，n＝(分割数-1)。

在第三分割方法中，更具体地说，在前端侧的连杆枢毂15的某起点姿势(折角、旋转角)A(θa、φa)与终点姿势B(θb、φb)之间，分别以等间隔分割折角移动量△θ与旋转角移动量△φ，求出前端侧的连杆枢毂15的多个姿势。此时，分割后的移动量变为规定的移动角度以下。接着，从前端侧的连杆枢毂15的各姿势N(θa+n×△θ/M、φa+n×△φ/M)，以逆序变换算法来得到臂部轴的旋转角N(β1n,β2n，β3n)。在此，N、n为分割后的各姿势的第N(或n)个，M为分割数。

连杆姿势控制根据同步控制部45的控制，将各轴的位置以同步移动的方式进行。如此，折角θ的移动量△θ与转向角φ的移动量△φ均为了成为规定的移动量以下而等分，由此，能够更加减少干涉，进行不会产生过大负荷的驱动。

即使在上述第1、2、3中的任何一个分割方法的场合下，姿势变更控制机构41的同步控制部45在这些方法获得的前端侧的连杆枢毂15的某起点姿势A(θa、φa)向终点姿势B(θb、φb)的移动路径中，如图7所示的那样，向各臂部轴β1～β3的旋转角βA(β1a,β2a，β3a)、旋转角βB(β1b,β2b，β3b)的控制以通过中途的中转点不进行加减速的方式进行定位控制。

在该场合，将表3所显示的各轴的旋转角位置通过同步控制部45而进行同步移动而进行。即，关于所有的臂部11a～13a的轴β1～β3，进行梯形速度控制的加速的时间(时刻(1)～(2))、以及减速的时间(时刻(4)～(5))一致，比如时刻(3)等那样，在进行等速动作期间(时刻(2)～(4))，以通过各中间点的方式进行控制。

【表3】

①1

②2

③3

···

n-2

④n-1

⑤N

β1

β1a

β1a+x

β1a+2x

···

β1a+(n-3)x

Β1a+(n-2)x

β1b

β2

β2a

β2a+y

β2a+2y

···

β2a+(n-3)y

Β2a+(n-2)y

β2b

β3

β3a

β3c

β3d

···

β3p

Β3q

β3b

如此，通过不加减速地定位控制中间点，能够从起点姿势A到终点姿势B以一定速度进行顺畅的驱动。

根据以上的各实施方式，将连杆作动装置1以广角进行姿势变更的场合，驱动中途的各臂部旋转角的相对位置关系为多个连杆机构的相互关系，能够以不会从唯一确定的满足式(A)的位置产生较大的偏移的方式进行定位控制，由此，能够对连杆不施加过大负荷，而且能够高速移动。

将该发明的第2实施形式与图8～13共同进行说明。关于与第1实施方式相同的位置采用相同的标号，将说明省略。图8为在将连杆动作装置的一部分省略的正面图上，将显示各种的圆周方向的角度的说明附图进行附加的附图。如该图所示，该连杆作动装置1具有：连杆动作装置主体2；支承该连杆动作装置主体2的基座52；使连杆动作装置主体2动作的多个促动器3；控制这些促动器3的控制装置4；姿势计算装置59。在该例子中，控制装置4以及姿势计算装置59设置于控制组件54的内部，但是，控制装置4以及姿势计算装置59也可独立于控制组件54而设置。

基端侧的连杆枢毂14和前端侧的连杆枢毂15中，贯通孔10在其中心部沿轴方向而形成，外形为呈球面状的面包圈形状。贯通孔10的中心与基端侧和前端侧的连杆枢毂14、15的中心轴QA、QB一致。

端部连杆部件11a～13a、11b～13b与中间连杆部件11c～13c的各旋转对偶中心轴S1～S2既可具有某交差角，也可平行。图中的例子具有交差角，将该交差角称为“中央连杆部件的轴角γ”。旋转对偶部中心轴S1为“以可自由旋转的方式连接于基端侧的端部连杆部件上的中央连杆部件的连接端轴”，旋转对偶部中心轴S2为“以可自由旋转的方式连接于前端侧的端部连杆部件上的中央连杆部件的连接端轴”。

折角θ为相对基端侧的连杆枢毂14的中心轴QA，前端侧的连杆枢毂15的中心轴QB所倾斜的垂直角度；转向角φ为相对基端侧的连杆枢毂14的中心轴QA，前端侧的连杆枢毂15的中心轴QB所倾斜的水平角度。又，转向角φ将从前端侧的连杆枢毂15侧观看沿逆时针旋转的方向称之为正方向。

图13为展开基端侧的连杆枢毂14、基端侧的端部连杆部件11a～13a、以及中央连杆部件11c～13c而表示的剖视图。关于基端侧的连杆枢毂2，上述轴向的通孔10与外周侧连通的半径方向的轴孔111于圆周方向形成三个。根据设置于各轴孔111内的两个轴承112，轴部件113分别以可被自由旋转的方式而支承。在图的例子中，各轴部件113处于圆周方向均等分配的位置，但是并不限定于此。轴部件113的外侧端部从基端侧的连杆枢毂14突出，在其突出螺纹部113a连接有基端侧的端部连杆部件11a～13a，通过螺母114而进行拧紧固定。在图的例子中，端部连杆部件的轴角α为90°，但不限于此。

上述轴承112例如为深槽球轴承等的滚动轴承，其外圈(图中未示出)与上述轴孔111的内周嵌合，其内圈(图中未示出)与上述轴部件113的外周嵌合。通过止动圈115而防止外圈的抽出。另外，在内圈与基端侧的端部连杆部件11a～13a之间介设有间隔件116，螺母114的紧固力经由基端侧的端部连杆部件11a～13a和间隔件116传递给内圈，对轴承112施加规定的预负荷。

各基端侧的端部连杆部件11a～13a的圆周方向位相如下表示。即，规定构成以三组的连杆机构11～13中的一个为基准的连杆机构11，构成该基准的连杆机构11中的基端侧的端部连杆部件11a的连接端轴(指旋转对偶中心轴S3)的圆周方向位相作为δ1(比如δ1＝0)。而且，相对该基端侧的端部连杆部件11a的连接端轴S3的其它的两个基端侧的端部连杆部件12a、13a的连接端轴S4、S5的圆周方向的间隔角分别为δ2、δ3。间隔角δn(n＝1、2、3)将从前端侧的连杆枢毂15侧观看沿逆时针旋转的方向称之为正方向。

又，关于基端侧的端部连杆部件11a～13a与中央连杆部件11c～13c的旋转对偶部T1～T3，形成下述构造，于中央连杆部件11c～13c的两端所形成的通孔118上设置两个轴承119，通过这些轴承119，将基端侧的端部连杆部件11a～13a的前端的轴部120以可自由旋转的方式支承。轴承119通过间隔件121以螺母122而进行紧固固定。

上述轴承119比如为深槽球轴承等的滚动轴承，其外圈(图中未示出)与上述通孔118的内周嵌合，其内圈(图中未示出)与上述轴部120的外周嵌合。通过止动圈123而防止外圈的抽出。另外，螺合于轴部120的前端螺纹部120a的螺母122的紧固力经由间隔件121传递给内圈，对轴承119施加规定的预负荷。

图13中，对基端侧的端部连杆部件11a～13a与中央连杆部件11c～13c的旋转对偶部T1，以其旋转对偶中心轴S1上的两个轴承119的轴方向的中心位置表示。代替它，将旋转对偶部T1位于旋转对偶中心轴S1上，而且在三组连杆机构11～13的全部上，从基端侧的连杆枢毂14的球面中心PA的距离为相同的位置来表示也可以。如此，在将旋转对偶部T1以一点来表示的位置进行表示的场合，如图8所示那样，各连杆机构11～13的旋转对偶部T1平时位于相同圆周E上。

各连杆机构11～13的旋转对偶部T1的圆周方向位相如下表示。即，构成该基准的连杆机构11的旋转对偶部T1的，相对基端侧的端部连杆部件11a的连接端轴S3的圆周方向的间隔角为ε1。而且，相对构成该基准的连杆机构11的旋转对偶部T1的其它两个旋转对偶部T1的圆周方向的间隔角分别作为ε2、ε3(图中未示出)。间隔角为εn(n＝1、2、3......)也将从前端侧的连杆枢毂15侧观看沿逆时针旋转的方向称之为正方向。又，如图8所示那样，前端侧的连杆枢毂15的姿势处于原点位置(θ＝0、φ＝0)的状态下，构成基准的连杆机构11的旋转对偶部T1的圆周方向位相为ε0。

以上，与图13一起，对基端侧的连杆枢毂14与基端侧的端部连杆部件11a～13a的连接构造、以及基端侧的端部连杆部件11a～13a与中央连杆部件11c～13c的连接构造进行说明，但是，前端侧的连杆枢毂15与前端侧的端部连杆部件11b～13b的连接构造、以及前端侧的端部连杆部件11b～13b与中央连杆部件11c～13c的连接构造也为相同的构成。

如此，形成各连杆机构11～13中的四个旋转对偶部T1～T4上设置轴承112、119的结构，据此，能够抑制在各对偶部T1～T4上的摩擦阻力、谋求降低旋转阻力，在能够确保顺畅的动力传达的同时，能够提高耐久性。

在设置该轴承112、119的结构中，对轴承112、119付与预负荷，由此，径向间隙与轴向间隙消失，可以抑制旋转对偶部T1～T4的晃动，基端侧的连杆枢毂14侧与前端侧的连杆枢毂15侧之间的旋转相位差变消失，能够维持等速性，同时可抑制震动、异音的发生。特别是，上述轴承112、119的轴承间隙为负间隙，由此，输入输出之间所产生的侧隙可以减小。

通过将轴承112以埋设状态设置于基端侧的连杆枢毂14与前端侧的连杆枢毂15，可以不将连杆动作装置主体2整体的外形扩大，而将基端侧的连杆枢毂14与前端侧的连杆枢毂15的外形扩大。因此，将基端侧的连杆枢毂14与前端侧的连杆枢毂15安装于其它部件的安装空间容易保证。

在图8中，基座52为长条的部件，在其顶面上固定有连杆动作装置主体2的基端侧的连杆枢毂14。在基座52的顶部的外周上，设置有凸缘状的促动器安装座55，在该促动器安装座55上以垂吊状态而安装有上述促动器3。促动器3的数量比如为与连杆机构11～13相同的三个。促动器3由旋转促动器构成，安装于其输出轴上的锥齿轮56和安装于基端侧的连杆枢毂14的轴部件113上的扇形的锥齿轮57啮合。

该连杆动作装置1对控制组件54上所设置的操作件(图中未示出)进行操作，旋转驱动各促动器3，由此，使连杆动作装置主体2动作。具体来说，如果促动器3旋转驱动，则该旋转经由一对锥齿轮56、57传递给轴部件113，基端侧的端部连杆部件11a～13a相对基端侧的连杆枢毂14的角度变更。由此，确定了相对于基端侧的连杆枢毂14的前端侧的连杆枢毂15的姿势。在此，采用锥齿轮56、57变更基端侧的端部连杆部件11a～13a的角度，但是其它的机构也可(比如，平齿轮或者蜗轮机构)。

控制组件54具有：控制各促动器3的控制装置4以及姿势计算装置59，该姿势计算装置59计算前端侧的连杆枢毂15的姿势(θ、φ)。这些控制装置4以及姿势计算装置59为根据计算机而进行数值控制式的装置。在该例子中，控制装置4以及姿势计算装置59可以相互设置于不同装置，但是，两个装置58、59统一为一个装置也可以。

控制装置4如果根据上述操作工具对前端侧的连杆枢毂15的姿势进行指令，则对应该指令的的前端侧的连杆枢毂15的姿势，求出各基端侧的端部连杆部件11a～13a的旋转角βn(n＝1、2、3)，为了构成该求出的旋转角βn，对各促动器3进行控制。旋转角βn为各基端侧的端部连杆部件11a～13a相对发出指令的前端侧的连杆枢毂15的姿势的旋转角度，比如，如图8所示的从水平开始的角度。

对应指令的前端侧的连杆枢毂15的姿势的旋转角βn，为了充分满足下述式(1)所表示的关系，通过将式(1)进行逆序变换而求出。所谓逆序变换为：算出从上述折角θ以及转向角φ(图11)到基端侧的端部连杆部件11a～13a的旋转角βn的变换。折角θ和转向角φ、与旋转角βn具有相互关系，可以从一侧的值导出另一侧的值。

…式1

…式2

另外，式1的右边的3×3矩阵为(φ-δn)、θ、-(φ-δn)的基于欧拉角的变换矩阵。

构成基准的连杆机构11的旋转对偶部T1的圆周方向位相ε0，根据相对于基端侧的连杆枢毂14的基端侧的端部连杆部件11a～13a的装入方向，有两个不同的解。由此，式1中的左侧第二行记载的正负以及上述式2中的右侧的正负可根据下述方向而决定，该方向为：基端侧的端部连杆11a～13a装入到基端侧的连杆枢毂14的方向。组装方向在右方向的场合为“+”，在左方向的场合为“-”的方式确定。比如，图8的第2实施方式那样，基端侧的端部连杆11a～13a向左方向装入的场合，式1、式2如式3、式4那样被确定。

…式3

…式4

为了构成如此求出的旋转角βn，控制各促动器3，由此，前端侧的连杆枢毂15的姿势(θ、φ)变成了作为目标的姿势。在式3中，含有端部连杆部件的轴角α的函数，因此，通过在式3的α中，代入各自的连杆动作装置1的端部连杆部件的轴角α，因此，即使在端部连杆部件的轴角α是90°以外的连杆动作装置1中，也能够控制动作。

又，根据姿势计算装置59，通过将现在的基端侧的端部连杆部件11a～13a的旋转角βn代入式3进行顺序变换，计算现在的前端侧的连杆枢毂15的姿势(θ、φ)。式3中，包含有端部连杆部件的轴角α的函数，因此，在式3的α中代入各自的连杆动作装置1的端部连杆部件的轴角α，由此，即使是端部连杆部件的轴角α为90°以外的连杆作动装置1，也能够计算前端侧的连杆枢毂15的姿势(θ、φ)。

图14中，表示连杆动作装置主体2的各连杆机构11～13的镜像对称类型的第3实施形式。在该连杆动作装置1中，基端侧的连杆枢毂14以及基端侧的端部连杆部件11a～13a、前端侧的连杆枢毂15以及前端侧的端部连杆部件11b～13b的位置关系，相对中央连杆部件11c～13c的中心线C构成为镜像对称的位置构成。其它构成与图8的第2实施方式相同。在图14的第3实施方式中，也与图8的第1实施方式相同，对基端侧的连杆枢毂14从左方向装入基端侧的端部连杆部件11a～13a，因此，采用式3、式4的关系式，能够进行促动器3的控制、以及前端侧的连杆枢毂15的姿势的计算。

在图15以及图16中，表示第4实施方式的连杆动作装置1。该连杆动作装置1中连杆动作装置主体2的各连杆机构11～13为旋转对称类型，而且，相对基端侧的连杆枢毂14，将基端侧的端部连杆部件11a～13a从右方向装入。该连杆动作装置1的场合，式1中的左侧第二行记载的正负以及式2中的右侧的正负为“+”，如下述式5、式6而被确定。采用这些式5、式6的关系式，能够进行促动器3的控制、以及前端侧的连杆枢毂15的姿势的计算。

…式5

…式6

在图17到图19中，表示连杆动作装置的第5实施方式。该连杆动作装置1中，如图17所示的那样，在基座62上通过间隔件64而设置有连杆动作装置主体2的基端侧的连杆枢毂14。连杆动作装置主体2相对基端侧的连杆枢毂14从左方向装入基端侧的端部连杆部件11a～13a。因此，采用上述式3、式4的关系式，可进行后述的促动器70的控制、以及前端侧的连杆枢毂15的姿势的计算。

在图18到图19中，连杆动作装置主体2将轴承131设置为外轮旋转类型，该轴承131相对基端侧的连杆枢毂14以及前端侧的连杆枢毂15将端部连杆部件11a～13a、11b～13b以分别可自由旋转的方式进行支承。

以基端侧的连杆枢毂14和基端侧的端部连杆部件11a～13a的旋转对偶部为例子进行说明，在基端侧的连杆枢毂14的圆周方向的三个部位形成有轴部132，在该轴部132的外周嵌合有两个轴承131的内圈(图中未示出)，在形成于基端侧的端部连杆部件11a～13a上的连通孔133的内周上嵌合有轴承131的外圈(图中未示出)。轴承131为比如深槽球轴承、角接触球轴承等的球轴承，通过螺母134的紧固，在被施加规定的预负荷量的状态下被固定。前端侧的连杆枢毂15和前端侧的端部连杆部件11b～13b的旋转对偶部也为与上述相同的结构。

另外，在设置于基端侧的端部连杆部件11a～13a和中间连杆部件11c～13c的连接部的轴承136中，外圈(图中未示出)嵌合于形成在基端侧的端部连杆部件11a～13a的前端上的连通孔137的内周，而内圈(图中未示出)嵌合于与中间连杆部件11c～13c一体的轴部138的外周。轴承136为比如深槽球轴承、角接触球轴承等的球轴承，通过螺母139的紧固，在被施加规定的预负荷量的状态下被固定。前端侧的端部连杆部件11b～13b和中间连杆部件11c～13c的旋转对偶部也为与上述相同的结构。

连杆动作装置主体2的三组连杆机构11～13均设置有：促动器70，该促动器70可使基端侧的端部连杆11a～13a旋转，任意地改变前端位置姿势；减速机构71，该减速机构71以减速方式将该促动器70的动作量传递给基端侧的端部连杆部件11a～13a。促动器70为旋转促动器，更具体地说，为带有减速器70a的伺服电动机，通过电动机固定部件72而固定于基座62上。减速机构71由促动器70的减速器70a、与齿轮式的减速部73构成。以下中，减速机构71使用平齿轮，但是其它的机构(例如锥齿轮或蜗轮机构)也可以。

齿轮式的减速部73由小齿轮76与大齿轮77构成，该小齿轮76按照可经由联轴节75而传递转矩的方式与促动器70的输出轴70b连接，该大齿轮77固定于基端侧的端部连杆部件5上，与上述小齿轮76啮合。在图示例子中，小齿轮76与大齿轮77为平齿轮，大齿轮77为仅仅于扇形的周面上形成有齿的扇形齿轮。大齿轮77的节圆半径大于小齿轮76，促动器70的输出轴70b的旋转按照减速为：基端侧的连杆枢毂14和基端侧的端部连杆部件11a～13a围绕旋转对偶轴S1的旋转的方式，传递给基端侧的端部连杆部件11a～13a。该减速比为10以上。

大齿轮77的节圆半径在基端侧的端部连杆部件11a～13a的臂长度L的1/2以上。上述臂长度L为从下述点P1到下述点P3的距离，该点P1是指：基端侧的连杆枢毂14和基端侧的端部连杆部件11a～13a的旋转对偶轴的中心轴S3的轴向中心点P1，该点P3是指：将基端侧的端部连杆部件11a～13a和中间连杆部件11c～13c的旋转对偶中心轴S1的轴向中心点P2，投影于与基端侧的连杆枢毂14和基端侧的端部连杆部件11a～13a的旋转对偶中心轴S3相垂直并穿过该轴向中心点P1的平面上的点P3。在该实施方式的场合，大齿轮77的节圆半径在上述臂长度L以上。由此，有利于获得较高的减速比。

小齿轮76包括向与大齿轮77啮合的齿部76a的两侧突出的轴部76b，该两个轴部76b通过两个轴承80分别以可旋转的方式支承在设于基座62上的旋转支承部件79上。轴承80为比如深槽球轴承、角接触球轴承等的球轴承。轴承80除了像图示的例子按照两排的方式将球轴承排列以外，也可采用滚柱轴承、滑动轴承。在两个轴承80的各外圈(图中未示出)之间设置有接缝(图中未示出)，通过将与轴部76b螺合的螺母81紧固，由此对轴承80施加预负荷。轴承80的外圈由旋转支承部件79压配合。

在第5实施方式的场合，大齿轮77为独立于基端侧的端部连杆部件11a～13a的部件，通过螺栓等的连接件82而可装卸地安装于基端侧的端部连杆部件11a～13a上。大齿轮77也可与基端侧的端部连杆部件11a～13a形成一体。

促动器70的旋转轴心O1和小齿轮76的旋转轴心O2位于相同轴上。这些旋转轴心O1、O2、与基端侧的连杆枢毂14和基端侧的端部连杆部件11a～13a的旋转对偶轴S3平行，并且相对于基座62的高度相同。

如图17所示，该连杆动作装置1的控制组件54具有：控制各促动器70的控制装置4以及姿势计算装置59，该姿势计算装置59计算前端侧的连杆枢毂15的姿势(θ、φ)。在第5实施方式中，与图8的第2实施方式相比，如上所述那样，虽然细节的构造不同，但是基本构成相同，另外与图8的第2实施方式相同，相对基端侧的连杆枢毂14从左方向装入基端侧的端部连杆部件11a～13a。因此，根据控制装置4以及姿势计算装置59，采用上述式3、式4的关系式，能进行促动器70的控制、以及前端侧的连杆枢毂15的姿势的计算。

该连杆动作装置1通过在全部三组的连杆机构11～13上设置促动器70和减速机构71，可按照抑制连杆动作装置主体2、减速机构71的晃动的方式进行控制，在前端侧的连杆枢毂15的定位精度得到提高的同时，可实现连杆动作装置1本身的刚性的提高。

又，减速机构71的齿轮式的减速部73由小齿轮76和大齿轮77组合而成，可获得10以上的较高的减速比。如果减速比高，则由于编码器等的定位分辨率变高，前端侧的连杆枢毂15的定位分辨率得到提高。另外，可采用低输出的促动器70。在本实施方式中，采用带有减速器70a的促动器70，但是如果齿轮式的减速部73的减速比较高，则也可采用没有减速器的促动器70，可使促动器70小型化。

通过使大齿轮77的节圆半径在基端侧的端部连杆部件11a～13a的臂长度L的1/2以上，由此，前端负荷的基端侧的端部连杆部件11a～13a的弯矩变小。由此，不用按照必要程度以上的程度提高连杆动作装置1整体的刚性即可，并且可实现基端侧的端部连杆部件11a～13a的轻质化。比如，可将基端侧的端部连杆部件11a～13a从不锈钢(SUS)变更为铝。另外，由于大齿轮77的节圆半径较大，故大齿轮77的齿部的面压减少，连杆动作装置1整体的刚性变高。

另外，如果大齿轮77的节圆半径在上述臂长度的1/2以上，则由于大齿轮77有足够地大于设置于基端侧的连杆枢毂14和基端侧的端部连杆部件11a～13a的旋转对偶部上的轴承131的外径的直径，在大齿轮77的齿部和轴承131之间可形成空间，容易设置大齿轮77。

特别是在该第5实施方式的场合，由于大齿轮77的节圆半径在上述臂长度L以上，故大齿轮77的节圆半径进一步增加，上述作用和效果会更加显著。此外，可将小齿轮76设置于连杆机构11～13的外径侧。其结果是，可容易地确保小齿轮76的设置空间，增加设计的自由度。另外，小齿轮76和其它的部件的妨碍变得难以产生，连杆动作装置1的活动范围扩大。

由于小齿轮76和大齿轮77分别为平齿轮，故容易制作，而且旋转的传递效率较高。由于小齿轮76于轴向两侧通过轴承80而支承，故小齿轮76的支承刚性较高。由此，前端负荷的基端侧的端部连杆部件11a～13a的角度保持刚性变高，连杆动作装置1的刚性、定位精度提高。此外，由于促动器70的旋转轴心O 1、小齿轮76的旋转轴心O2、以及基端侧的连杆枢毂14和基端侧的端部连杆部件11a～13a的旋转对偶轴S3位于同一平面上，故整体的平衡良好，装配性良好。

由于大齿轮77可相对于基端侧的端部连杆部件11a～13a而自由装卸，故齿轮式的减速部73的减速比、相对于基端侧的连杆枢毂14的前端侧的连杆枢毂15的动作范围等的规格参数的变更容易，连杆动作装置1的量产性提高。即，可仅仅通过改变大齿轮77，将该连杆动作装置1用于各种用途。另外，维护性良好。比如，在齿轮式的减速部73产生故障的场合，可通过仅仅更换该减速部73来进行应对。

上述的第2～5实施方式中，端部连杆部件的轴角α为90°，但是，端部连杆部件的轴角α也可以为90°以外。例如，图20所示的第6实施方式的连杆动作装置主体2与图17～19的第5实施方式相同，各连杆机构11～13为旋转对称的类型，而且，相对基端侧的连杆枢毂2，将基端侧的端部连杆部件5从左方向装入而构成，端部连杆部件的轴角α为45°。

如此，如果端部连杆部件的轴角α不足90℃，则各连杆机构11～13的内侧的内部空间可以变大。据此，在内部空间能够配置电缆类或其它部件。又，即使将连杆动作装置的尺寸加大，也可以构成各端部连杆部件11a～13a、11b～13b轻量、紧凑的机构。能够实现连杆动作装置整体的轻量化，紧凑化。

该连杆动作装置主体2的基端侧以及前端侧的连杆枢毂14、15由下述构成，具有通孔92a的圆板部92、在该圆板部92的圆周方向三个位置分别固定的支持部件93、从各支持部件93以与上述圆板部92平行的方式向外径侧延伸的轴部件94。支持部件93以螺栓等(图中未示出)固定于圆板部92。基端侧的连杆枢毂14的圆板部92构成该连杆动作装置91的基础，前端侧的连杆枢毂15的圆板部92上安装有各种器具等。

图21(A)为展开具有图20的连杆动作装置主体2的连杆动作装置1的基端侧的连杆枢毂14、基端侧的端部连杆部件11a～13a以及中央连杆部件11c～13c而表示的剖视图。图21(B)为该图21(A)的部分扩大图。

上述轴部件94比如通过压入等固定于支持部件93上。而且，端部连杆部件11a～13a(11b～13b)的一端通过两个轴承131以可自由旋转的方式连接于轴部件94上。端部连杆部件11a～13a(11b～13b)的另一端通过两个轴承136以可自由旋转的方式连接于中央连杆部件11c～13c的轴部件139上。轴部件139比如通过压入等固定于中央连杆部件11c～13c上。中央连杆部件11c～13c的两端具有轴部件139，一端的轴部件139连接于基端侧的端部连杆部件11a～13a，另一端的轴部件139连接于前端侧的端部连杆部件11b～13b。上述轴承131、136均为外圈旋转类型。

如图21B所示那样，连杆枢毂14(15)的轴部件94的外周嵌合轴承131的内圈(图中未示出)，将该内圈与其两侧所配置的两个间隔件95、96相对于轴部件94的法兰部94a以螺母97而紧固。由此，在对轴承131赋予预负荷的状态，端部连杆部件11a～13a(11b～13b)相对中央连杆部件11c～13c以可自由旋转的方式进行连接。

又，中央连杆部件11c～13c的轴部件139的外周上嵌合轴承136的内圈(图中未示出)，该内圈与其两侧所配置的两个间隔件98、99相对于轴部件139的法兰部139a以螺母100而紧固。由此，在对轴承136赋予预负荷的状态，端部连杆部件11a～13a(11b～13b)相对中央连杆部件11c～13c以可自由旋转的方式进行连接。其它的构造与图17～19的第5实施形式的情况相同。

关于以上说明的图8～图21A以及图21B的第2～6实施方式，作为并非将“姿势变更控制机构”、“中转姿势设定机构”作为要件的形式，有如下的情况。

【样式1】

关于样式1的连杆动作装置的控制装置，该连杆动作装置经由三组以上的连杆机构，以可变更姿势的方式将前端侧的连杆枢毂连接于基端侧的连杆枢毂上，上述各连杆机构由基端侧和前端侧的端部连杆部件与中间连杆部件构成，该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别以可旋转方式连接于上述基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂上，该中间连杆部件的两端以可旋转的方式分别连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端，

分别定义如下参数，在连杆动作装置中，以可旋转的方式连接于上述基端侧的端部连杆部件上的上述中间连杆部件的连接端轴、与以可旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的上述中间连杆部件的连接端轴之间的角度为γ；

以可旋转的方式连接于上述基端侧以及前端侧的端部连杆部件上的上述中间连杆部件的连接端轴、与以可旋转的方式连接于上述基端侧以及前端侧的端部连杆部件上的上述基端侧以及前端侧的连杆枢毂的连接端轴之间的角度为α，

在上述各连杆机构中，通过直线表示该连杆机构的几何学模型为：相对上述中间连杆部件的中间部的基端侧部分和前端侧部分呈对称的形状，该连杆动作装置还设置促动器，该促动器分别设置于上述三组以上的连杆机构中的两组以上的连杆机构中，任意地改变作为上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势，进而，设置将该促动器进行控制的控制装置。

关于样式1的连杆动作装置，在上述基本构成中，

相对于上述基端侧的连杆枢毂使上述基端侧的端部连杆部件的旋转角为βn(n＝1、2、3......)；

相对于构成基准的基端侧的端部连杆部件的各基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn(n＝1、2、3......)；

相对于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度为θ；

相对于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度为φ；

在上述基端侧的端部连杆部件和上述中间连杆部件的旋转对偶部所通过的圆周上，相对构成基准的位相的各旋转对偶部的圆周方向的间隔角为εn(n＝1、2、3......)；

相对于上述基端侧的连杆枢毂，上述前端侧的连杆枢毂的姿势处于原点位置(θ＝0、φ＝0)的状态下，构成基准的基端侧的端部连杆部件与上述中间连杆部件的旋转对偶部的间隔角为ε0，

此时上述控制装置为了充分满足下述关系式所表示的关系，通过将下述式1进行逆序变换，依据相对作为目标的上述基端侧的连杆枢毂的上述前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)，求出上述基端侧的端部连杆部件的旋转角βn，为了构成该求出的旋转角βn，对上述各促动器进行控制。

…式1

…式2

在样式1中，在三组以上的连杆机构中的至少两组中，如果基端侧的端部连杆部件的旋转角βn被确定，相对于基端侧的连杆枢毂的前端侧的连杆枢毂的姿势也被决定。因此，于三组以上的连杆机构中的两组以上的连杆机构中设置促动器，通过对这些促动器进行合适的控制，由此，可任意变更相对基端侧的连杆枢毂的前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)。

【样式2】

关于样式2的连杆动作装置，在上述基本构成中，

相对于上述基端侧的连杆枢毂使上述基端侧的端部连杆部件的旋转角为βn(n＝1、2、3......)；

相对于构成基准的基端侧的端部连杆部件的各基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn(n＝1、2、3......)；

相对于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度为θ；

相对于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度为φ；

在上述基端侧的端部连杆部件和上述中间连杆部件的旋转对偶部所通过的圆周上，相对构成基准的位相的各旋转对偶部的圆周方向的间隔角为εn(n＝1、2、3......)；

相对于上述基端侧的连杆枢毂，上述前端侧的连杆枢毂的姿势处于原点位置(θ＝0、φ＝0)的状态下，构成基准的基端侧的端部连杆部件与上述中间连杆部件的旋转对偶部的间隔角为ε0，

此时，该姿势计算装置通过对下述关系式的式1进行顺序变换，依据从上述基端侧的端部连杆部件的旋转角βn，计算相对现在的上述基端侧的连杆枢毂的上述前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)。

…式1

…式2

【样式3】

在样式1或样式2中，上述式1中的左侧第二行记载的正负以及上述式2中的右侧的正负根据下述方向而决定，该方向为：上述基端侧的端部连杆装入到上述基端侧的连杆枢毂的方向。

【样式4】

在样式1或样式2中，上述端部连杆部件的轴角α也可为90℃。

【样式5】

在样式1或样式2中，上述端部连杆部件的轴角α也可不足90℃。

又，本发明并不限于上述实施方式，只要是在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行种种的追加、变更或删除，这些均应包含在本发明的范围内。

标号的说明：

符号1表示连杆动作装置；

符号2表示连杆动作装置主体；

符号3、70表示促动器；

符号4表示控制装置；

符号14表示基端侧的连杆枢毂；

符号15表示前端侧的连杆枢毂；

符号11～13表示连杆机构；

符号11a、12a、13a表示基端侧的端部连杆部件(臂部)；

符号11b、12b、13b表示前端侧的端部连杆部件；

符号11c、12c、13c表示中间连杆部件；

符号41表示姿势变更控制机构；

符号42表示中转姿势设定机构；

符号59表示姿势计算装置；

符号E表示圆周；

符号QA表示基端侧的连杆枢毂的中心轴；

符号QB表示前端侧的连杆枢毂的中心轴；

符号T1表示基端侧的端部连杆部件与中央连杆部件的旋转对偶部。

Claims (15)

1.一种连杆动作装置的控制装置，该连杆动作装置经由三组以上的连杆机构，以能变更姿势的方式将前端侧的连杆枢毂连接于基端侧的连杆枢毂上，上述各连杆机构由基端侧和前端侧的端部连杆部件与中间连杆部件构成，该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别以能旋转的方式连接于上述基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂上，该中间连杆部件的两端以能旋转的方式分别连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端，在上述各连杆机构中，通过直线表示该连杆机构的几何学模型为：相对上述中间连杆部件的中间部的基端侧部分和前端侧部分呈对称的形状，该连杆动作装置还设置促动器，该促动器分别设置于上述三组以上的连杆机构中，通过旋转作为上述基端侧的端部连杆部件的臂部，任意地改变上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势；

其中，该连杆动作装置的控制装置以下述方式控制上述各促动器：将上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势，从起点姿势向所指令的终点姿势进行变更，

其特征在于，

该连杆动作装置的控制装置还设置有姿势变更控制机构和中转姿势设定机构，该姿势变更控制机构对上述各促动器以点对点的方式相互同步驱动，该点对点的方式为：从作为构成上述起点姿势时的上述臂部的旋转角的起点，到作为构成上述终点姿势时的旋转角的终点，

该中转姿势设定机构将从上述起点姿势向终点姿势的姿势变更时的上述前端侧的连杆枢毂的姿势变更量与规定量进行比较，在为规定量以上的场合，在从上述起点姿势向终点姿势变更的姿势变更路径的中途，设定一个以上的中转姿势，求出并设定到达该中转姿势时的构成上述各臂部的旋转路径的中转点的旋转角，

上述姿势变更控制机构进行下述位置控制：使上述各臂部同时通过上述中转姿势设定机构所设定的上述中转点。

2.根据权利要求1所述的连杆动作装置的控制装置，其中，上述中转姿势设定机构基于下述数值对上述各臂部的旋转量进行分割，该数值为将上述前端侧的连杆枢毂的上述起点姿势到终点姿势的姿势变更量以规定量以下进行分割的数值。

3.根据权利要求1或2所述的连杆动作装置的控制装置，其中，上述连杆机构为三组，上述中转姿势设定机构在上述前端侧的连杆枢毂的上述起点姿势到终点姿势的姿势变更的过程中进行动作的三个臂部中，选出两个臂部，将该选出的两个臂部的旋转路径等分，剩下一个臂部位于根据与其它的两个臂部的相对位置关系而唯一确定的位置，由此设定上述中转点。

4.根据权利要求3所述的连杆动作装置的控制装置，其中，作为从上述三个臂部中选出两个臂部的基准，选出旋转量大的臂部。

5.根据权利要求3所述的连杆动作装置的控制装置，其中，关于确定剩下的一个臂部的旋转角，从已选择两个臂部的旋转角，以顺序变换的变换式求出上述前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)，根据上述连杆枢毂的姿势(θ、φ)通过逆序变换的变换式而规定上述剩下的一个臂部的旋转角。

6.根据权利要求5所述的连杆动作装置的控制装置，其中，上述前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)是使用上述三个臂部中两个臂部的旋转角和变换式进行收敛运算而得到的。

7.根据权利要求1或2所述的连杆动作装置的控制装置，其中，上述中转姿势设定机构在上述前端侧的连杆枢毂于最短距离而移动的路径上作出一个以上的中转姿势，在上述路径上的上述起点姿势、中转姿势、以及终点姿势中的任意一个的各姿势中，构成相邻姿势之间所形成的量为规定量以下的前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)所对应的各臂部的旋转角作为上述中转点。

8.根据权利要求7所述的连杆动作装置的控制装置，其中，根据上述前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)，以逆序变换的变换式来求出各臂部的旋转角。

9.根据权利要求1或2所述的连杆动作装置的控制装置，其中，上述连杆机构为三组，根据上述前端侧的连杆枢毂的上述起点姿势(θa、φa)与终点姿势(θb、φb)，以逆序变换的变换式来求出：各自的折角θ的移动量△θ与转向角φ的移动量△φ为了构成为规定的移动量以下而等分的各连杆枢毂姿势(θ1、θ2、……θn、φ1、φ2……φn，其中n:分割数-1)，将该求出的连杆枢毂姿势(θ1、θ2、……θn、φ1、φ2……φn)作为上述中转姿势。

10.根据权利要求1或2所述的连杆动作装置的控制装置，其中，上述姿势变更控制机构除去加速区间和减速区间而在姿势变更路径的所有区间以没有加减速的方式进行上述前端侧的连杆枢毂的上述起点姿势到终点姿势的定位控制，该加速区间为上述起点姿势到开始姿势变更时的区间，该减速区间为到达上述终点姿势之前而进行减速的区间。

11.根据权利要求1所述的连杆动作装置的控制装置，其中，

分别定义如下参数，在连杆动作装置中，

以能旋转的方式连接于上述基端侧的端部连杆部件上的上述中间连杆部件的连接端轴、与以能旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的上述中间连杆部件的连接端轴之间的角度为γ；

以能旋转的方式连接于上述基端侧以及前端侧的端部连杆部件上的上述中间连杆部件的连接端轴、与以能旋转的方式连接于上述基端侧以及前端侧的端部连杆部件上的上述基端侧以及前端侧的连杆枢毂的连接端轴之间的角度为α；

相对于上述基端侧的连杆枢毂使上述基端侧的端部连杆部件的旋转角为βn，其中n＝1、2、3……；

相对于构成基准的基端侧的端部连杆部件的各基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn，其中n＝1、2、3……；

相对于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度为θ；

相对于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度为φ；

在上述基端侧的端部连杆部件和上述中间连杆部件的旋转对偶部所通过的圆周上，相对构成基准的位相的各旋转对偶部的圆周方向的间隔角为εn，其中n＝1、2、3……；

相对于上述基端侧的连杆枢毂，上述前端侧的连杆枢毂的姿势处于原点位置(θ＝0、φ＝0)的状态下，构成基准的基端侧的端部连杆部件与上述中间连杆部件的旋转对偶部的间隔角为ε0，

此时为了充分满足下述关系式，通过将下述式(1)进行逆序变换，依据相对作为目标的上述基端侧的连杆枢毂的上述前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)，求出上述基端侧的端部连杆部件的旋转角βn，为了构成该求出的旋转角βn，对上述各促动器进行控制。

12.根据权利要求1所述的连杆动作装置的控制装置，其中，设置姿势计算装置，

分别定义如下参数，在连杆动作装置中，

以能旋转的方式连接于上述基端侧的端部连杆部件上的上述中间连杆部件的连接端轴、与以能旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的上述中间连杆部件的连接端轴之间的角度为γ；

以能旋转的方式连接于上述基端侧以及前端侧的端部连杆部件上的上述中间连杆部件的连接端轴、与以能旋转的方式连接于上述基端侧以及前端侧的端部连杆部件上的上述基端侧以及前端侧的连杆枢毂的连接端轴之间的角度为α；

相对于上述基端侧的连杆枢毂使上述基端侧的端部连杆部件的旋转角为βn，其中n＝1、2、3……；

相对于构成基准的基端侧的端部连杆部件的各基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn，其中n＝1、2、3……；

相对于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度为θ；

相对于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度为φ；

在上述基端侧的端部连杆部件和上述中间连杆部件的旋转对偶部所通过的圆周上，相对构成基准的位相的各旋转对偶部的圆周方向的间隔角为εn，其中n＝1、2、3……；

相对于上述基端侧的连杆枢毂，上述前端侧的连杆枢毂的姿势处于原点位置(θ＝0、φ＝0)的状态下，构成基准的基端侧的端部连杆部件与上述中间连杆部件的旋转对偶部的间隔角为ε0，

此时，该姿势计算装置通过对下述关系式的式(1)进行顺序变换，依据从上述基端侧的端部连杆部件的旋转角βn，计算相对现在的上述基端侧的连杆枢毂的上述前端侧的连杆枢毂的姿势(θ、φ)。

13.根据权利要求11或12所述的连杆动作装置的控制装置，其中，上述式1中的左侧第二行的正负以及上述式2中的右侧的正负根据下述方向而决定，该方向为：上述基端侧的端部连杆装入到上述基端侧的连杆枢毂的方向。

14.根据权利要求11或12所述的连杆动作装置的控制装置，其中，上述端部连杆部件的轴角α为90℃。

15.根据权利要求11或12所述的连杆动作装置的控制装置，其中，上述端部连杆部件的轴角α不足90℃。