JP2002166385A - ロボットアームの駆動機構 - Google Patents

ロボットアームの駆動機構

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JP2002166385A
JP2002166385A JP2000367106A JP2000367106A JP2002166385A JP 2002166385 A JP2002166385 A JP 2002166385A JP 2000367106 A JP2000367106 A JP 2000367106A JP 2000367106 A JP2000367106 A JP 2000367106A JP 2002166385 A JP2002166385 A JP 2002166385A
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JP
Japan
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arm
actuator
driving
connecting portion
robot
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JP2000367106A
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Shuichi Kawasaki
秀一 川崎
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットアームの駆動機構に関し、アーム先
端の重量を軽くして先端の慣性力を小さくする。 【解決手段】 ロボットの多機能アームの中間の連結部
10b内には従来は図1(a)のようにアクチュエータ
22と駆動部23が装着されていたが、これらを図1
(b)のように上部のアーム内に移設し、22と23間
はロッド30で連結して動力を伝達する。同様に、先端
の連結部10cのアクチュエータ24と駆動部25も上
部のアームへ移設し、24と25との間はロッド31で
連結し動力を伝達する。アクチュエータ22,24と駆
動部23,25が、それぞれ肩部、即ち本体側へ移動し
たので、その分先端側が軽くなり、先端の慣性力も小さ
くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はロボットアームの駆
動機構に関し、ロボットアームの駆動部品を先端側から
本体取付部に集約することにより手首部に加わる慣性力
を小さくし、操作性を良好とするものである。
【0002】
【従来の技術】宇宙ステーションのモジュール本体の船
外での点検や構造物の交換、船内での機器の操作や取付
け、取外し、等を目的としたロボットについて現在、本
出願人によって種々計画されているが、その一例を図4
により説明する。図において、1は本体であり、下面四
隅には4本の多機能アーム10,11,12,13が設
けられている。多機能アーム10は連結部10a,10
b,10cで連結されて三次元方向に自由に回動可能で
あり、同様に、多機能アーム11は連結部11a,11
b,11cで、多機能アーム12は連結部12a,12
b,12cで、又、多機能アーム13も連結部13a,
13b,13cでそれぞれ連結され、4本のアーム1
0,11,12,13を伸縮自在に変化させて自由に移
動できる構成である。
【0003】各アーム10,11,12,13の連結部
10c,11c,12c,13cには操作具2が連結さ
れている。操作具2には側面にカメラ3とライト4が取
付けられ、図示省略の制御装置によりライト4を点灯
し、カメラ3の映像を取り込んでデータ処理し、状況監
視及び位置の確認を行う。操作具2は構造体を取付けて
いる四隅のボルト頭、等を把持するアダプタを備え、又
はボルトを外し、アームを固定するためのネジアダプ
タ、等が装着されている。このような構造のロボットに
は制御装置、即ち、制御用CPU14を有し、各多機能
アーム10〜13の各連結部のモータの駆動や、アーム
先端の操作具2の操作を制御し、ロボット本体1を構造
体に沿って操作具2で構造体の突起物、例えばボルト頭
を把持して多機能アーム10〜13を順次移動させ、作
動させるものである。このようなロボットは本体1内の
単一の制御用CPU14により各アームの運動を統括し
て制御している。ロボットには各連結部の各々に三次元
方向の動きを行うモータや、各々の操作具を駆動させる
多数のモータ、アクチュエータが装備されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のように現在計画
されている宇宙での作業用ロボットは連結部で屈曲可能
に連結された多機能アームを複数本有し、これらアーム
を用いて構造物上を走行したり、その先端に取付けた操
作具により物体を把持したりすることにより各種の作業
を実施している。これらの多機能アームは連結部を屈曲
させ複雑な動きを必要とし、小型のモータやアクチュエ
ータ、それらの配線、歯車、リンク機構、等の精密な部
品を多く装備している。これらモータや駆動部品は各関
節、即ち各連結部に装備されており、特に手首部となる
操作具が取付けられる先端部には駆動部品が多く、重量
が増大し、アームを動かすと重量のアンバランスにより
先端の慣性力が大きくなる。
【0005】そこで本発明はロボットアームを駆動する
アクチュエータや駆動部の機能部品をできるだけアーム
の取付部近くに取付け、先端部の重量を軽くしてアーム
先端部の慣性力を小さくしてアームの操作性を良好にす
ることができるロボットアームの駆動機構を提供するこ
とを課題としてなされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。
【0007】ロボット本体に連結される本体連結部と、
同本体連結部に連結され複数の単一アームをそれぞれア
ーム連結部で連結したアーム組立体とからなるロボット
アームにおいて、前記アーム連結部に連結する下部アー
ムを駆動するアクチュエータと駆動機構とは同連結部に
連結される上部アーム内に装着され、前記アクチュエー
タは前記上部アームの上端側へ、前記駆動機構は前記上
部アームの下端側へ、それぞれ配設されると共に、前記
アクチュエータと前記駆動機構との間はロッドで連結さ
れ、同駆動機構は前記アーム連結部に連結され、これを
駆動することを特徴とするロボットアームの駆動機構。
【0008】本発明においては、従来アーム連結部内に
装着されているアクチュエータと駆動機構とは連結部の
上部アーム内に装着され、アクチュエータの駆動力はロ
ッドによりアーム下端の駆動機構へ伝達される。駆動機
構はその動力をアーム連結部に伝え、アーム連結部に接
続される下部アームを所望の位置へ回動させる。従っ
て、従来の連結部に存在していたアクチュエータと駆動
機構は、それぞれ上部のアームへ取付けられ、ロボット
アームの重量部品であるアクチュエータとその駆動機構
がアームの肩部、即ち本体取付部側に集約され、アーム
先端部がその分軽くなり、アーム作動時の慣性力が低減
し、ロボットアームの機動性が良好となる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の
実施の一形態に係るロボットアームの駆動機構を示し、
(a)は従来のアーム駆動機構の構成図、(b)は本発
明のアーム駆動機構の構成図である。なお、図では図4
に示す多機能アーム10について発表して説明するが、
その他の多機能アーム11,12,13も同様の構造で
あるので、これらの説明は省略する。
【0010】図(a)において、従来の多機能アーム1
0には、本体1に取付けられた連結部10a内に、これ
を駆動するモータ等からなるアクチュエータ20、アク
チュエータ20に連結し、連結部10cを駆動する駆動
部21が内蔵されている。又、途中の連結部10bに
も、同様にこれを駆動するアクチュエータ22、アクチ
ュエータ22に連結される駆動部23が内蔵され、更に
先端部の連結部10cにも、アクチュエータ24、駆動
部25が内蔵されている。
【0011】上記の従来の多機能アームの構造において
は、アームの先端部には連結部10cを駆動するアクチ
ュエータ24、駆動部25が内蔵されており、更に、操
作具2が取付けられ、操作具2には各種の工具、アダプ
タ類が装着され、これらを駆動するモータ類も操作具2
内に内蔵されており、先端部の重量が増大する耕造であ
る。このような多機能アーム10が動くと先端部の重量
が大きいので慣性力が大きくなり、迅速な作動と正確な
位置の制御に負担となってしまう。
【0012】図(b)の本発明において、本体1との連
結部10aには、従来と同じくアクチュエータ20と駆
動部22が内蔵されており従来と変化がないが、途中の
連結部10b内のアクチュエータ22は上部のアームに
移動し、これを連結部10aのアーム付根部に装着し、
駆動部23も連結部10b内から上部のアーム内に移動
している。アクチュエータ22と駆動部23とはロッド
30で連結し、駆動部23はロッド30によりアクチュ
エータ22から駆動力が伝達され、駆動部23はアーム
側から連結部10bの関節部の駆動を行う。従って連結
部10b内のアクチュエータ22や駆動部23は、その
上部のアーム側に移動し、重量部品がアームの本体側へ
集約されるので、連結部10bはそれだけ軽くなってい
る。
【0013】同様に連結部10c内のアクチュエータ2
4と駆動部25も連結部10c内から、その上部のアー
ムに移動し、アクチュエータ24は中間の連結部10b
の取付部へ、駆動部25もアーム側へ、それぞれ装置さ
れ、駆動部25はロッド31により上部のアクチュエー
タ24からの駆動力を受け、連結部10cの関節機構を
駆動する。従って、アーム先端の連結部10c内のアク
チュエータ24、駆動部25は、その上部のアーム側に
移動し、重量部品が先端部から上部へ集約され、先端の
連結部10cはそれだけ軽くなる。
【0014】図2は本体側の連結部とアーム駆動部の配
置の一例を示す詳細な構成図である。図において、本体
1側に接続する連結部10a内にはアクチュエータ20
と駆動部21とが内蔵されており、アクチュエータ20
は、連結部10aに連結するアーム先端を後述する方向
へ移動させるθX 駆動部21(A)を駆動するアクチュ
エータ20(A)と、アーム先端を後述するように移動
させるθY 駆動部21(B)を駆動するアクチュエータ
21(B)とを備えている。連結部10aは本体1側に
アームを連結し、このアーム先端をθX ,θY 駆動部2
1(A),21(B)により駆動し、アーム先端の連結
部10bを任意の位置へ移動可能としている。なお、θ
X ,θY は、X,Y,Zの3次元座標において、例えば
X−Y座標面内での先端の移動角をθX ,Y−Z座標面
での先端の移動をθY として表示している。
【0015】又、連結部10aに連結されているアーム
には、その先端の連結部10bを駆するアクチュエータ
22が連結部10a側に、駆動部23が先端側に、それ
ぞれ設けられ、両者の間はロッド30で連結され、アク
チュエータ22の駆動力を駆動部23へ伝えている。ア
クチュエータ22は、連結部10bに連結するアーム先
端を上記と同様にX−Y平面内で移動させるθX 駆動部
23(A)を駆動するアクチュエータ22(A)と、ア
ーム先端をY−Z平面内で移動させるθY 駆動部23
(B)を駆動するアクチュエータ22(B)とを備えて
いる。
【0016】連結部10bは、その上部のアームに装着
されたθX ,θY 駆動部23(A),23(B)によ
り、θX 方向、θY 方向へ任意に回転駆動され、その先
端に連結された連結部10cを任意の位置へ移動させる
ことができる。又、θX ,θY駆動部23(A)、23
(B)の駆動はアーム上部へ取付けられているアクチュ
エータ22(A),22(B)からロッド30(A),
30(B)により連結され、駆動力が伝達される。
【0017】図3はアーム先端部の連結部の駆動機構を
示す構成図であり、先端部の連結部10cの駆動部であ
る。図において、連結部10に従来装着されていたアク
チュエータ24と駆動部25は、それぞれ上部のアーム
側へ取付けられ、連結部10cは関節部のみとし駆動部
をなくしたものである。連結部10cは、上記図2の側
と同様にアーム側のθX 駆動部25(A)で先端の操作
具2を移動させ、θY駆動部でそれぞれ移動がなされ
る。これらθX ,θY 駆動部25(A),25(B)
は、それぞれアクチュエータ24(A),24(B)に
よりロッド31(A),31(B)により駆動力が与え
られる構成である。
【0018】以上説明した実施の形態によれば、多機能
アーム10の中間の連結部10bを駆動するアクチュエ
ータ22と駆動部23とを連結部10b内からその上部
のアームへ、先端の連結部10cのアクチュエータ24
と駆動部25とを連結部10c内からその上部のアーム
へ、それぞれ移動して駆動部品をアームに装着するよう
にしたので、多機能アーム先端部の重量部品がアームの
肩部、即ち本体1側へ集約され、先端部が軽くなって移
動時の慣性力が小さくなり、機動性が良好となるもので
ある。
【0019】
【発明の効果】本発明のロボットアームの駆動機構は、
ロボット本体に連結される本体連結部と、同本体連結部
に連結され複数の単一アームをそれぞれアーム連結部で
連結したアーム組立体とからなるロボットアームにおい
て、前記アーム連結部に連結する下部アームを駆動する
アクチュエータと駆動機構とは同連結部に連結される上
部アーム内に装着され、前記アクチュエータは前記上部
アームの上端側へ、前記駆動機構は前記上部アームの下
端側へ、それぞれ配設されると共に、前記アクチュエー
タと前記駆動機構との間はロッドで連結され、同駆動機
構は前記アーム連結部に連結され、これを駆動すること
を特徴としている。
【0020】このような駆動機構により、従来の連結部
に存在していたアクチュエータと駆動機構は、それぞれ
上部のアームへ取付けられ、ロボットアームの重量部品
であるアクチュエータとその駆動機構がアームの肩部、
即ち本体取付部側に集約され、アーム先端部がその分軽
くなり、アーム作動時の慣性力が低減し、ロボットアー
ムの機動性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係るロボットアームの
駆動機構を示し、(a)は従来のアーム駆動機構の全体
の構成図、(b)は本発明の構成図である。
【図2】本発明の実施の一形態に係るロボットアームの
本体側連結部とアームの駆動機構の構成図である。
【図3】本発明の実施の一形態に係るロボットアームの
先端側の連結部とアームの駆動機構の構成図である。
【図4】宇宙ステーションでの作業用ロボットの一例を
示す斜視図である。
【符号の説明】
10,11,12,13
多機能アーム 10a,10b,10c
連結部 20,20(A),20(B)
アクチュエータ 21,25
駆動部 21(A),23(A),25(A)
θX 駆動部 21(B),23(B),25(B)
θY 駆動部 22,22(A),22(B)
アクチュエータ 24,24(A),24(B)
アクチュエータ 30,31
ロッド 30(A),30(B),31(A),31(B)
ロッド

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボット本体に連結される本体連結部
    と、同本体連結部に連結され複数の単一アームをそれぞ
    れアーム連結部で連結したアーム組立体とからなるロボ
    ットアームにおいて、前記アーム連結部に連結する下部
    アームを駆動するアクチュエータと駆動機構とは同連結
    部に連結される上部アーム内に装着され、前記アクチュ
    エータは前記上部アームの上端側へ、前記駆動機構は前
    記上部アームの下端側へ、それぞれ配設されると共に、
    前記アクチュエータと前記駆動機構との間はロッドで連
    結され、同駆動機構は前記アーム連結部に連結され、こ
    れを駆動することを特徴とするロボットアームの駆動機
    構。
JP2000367106A 2000-12-01 2000-12-01 ロボットアームの駆動機構 Withdrawn JP2002166385A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100381259C (zh) * 2002-08-28 2008-04-16 本田技研工业株式会社 步行式移动机器人
US9649173B2 (en) 2011-06-03 2017-05-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Surgical device

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