JP2002187090A - Manipulator - Google Patents

Manipulator

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JP2002187090A
JP2002187090A JP2000388082A JP2000388082A JP2002187090A JP 2002187090 A JP2002187090 A JP 2002187090A JP 2000388082 A JP2000388082 A JP 2000388082A JP 2000388082 A JP2000388082 A JP 2000388082A JP 2002187090 A JP2002187090 A JP 2002187090A
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JP
Japan
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shape memory
memory alloy
arm
manipulator
alloy material
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Pending
Application number
JP2000388082A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Mitani
宏一 三谷
Shigeru Douno
茂 堂埜
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
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Publication of JP2002187090A publication Critical patent/JP2002187090A/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V21/00Supporting, suspending, or attaching arrangements for lighting devices; Hand grips
    • F21V21/14Adjustable mountings
    • F21V21/26Pivoted arms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21WINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/20Lighting for medical use
    • F21W2131/208Lighting for medical use for hospital wards
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2101/00Point-like light sources

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manipulator which can characteristically control the turning action of a turning arm with a simple structure by connecting a supporting arm and the turning arm through a meshy shape memory alloy material formed into a mesh shape and controlling the expansion of the meshy shape memory alloy material by heating and cooling. SOLUTION: Disclosed is a serial link manipulator provided with a joint shaft comprising a turning shaft 3 supported by a turning action supporting member of the turning arm 1 and the turning arm 4 connected to the turning shaft 3 in a turnable manner, wherein the supporting arm 1 and turning arm 4 are connected through the meshy shape memory alloy material 6 formed into the mesh shape and the turning action of the turning arm is controlled by controlling the expansion of the meshy shape memory alloy material 6 by heating and cooling.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は回動関節を有するシ
リアルリンクマニピュレータであって、形状記憶合金材
料を利用して軽量、コンパクト且つ人間に対して安全に
作用する小型化されたマニピュレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a serial link manipulator having a rotary joint, and more particularly to a miniaturized manipulator utilizing a shape memory alloy material, which is lightweight, compact, and acts safely on humans.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、従来の産業ロボットに代表され
るマニピュレータにおいて、駆動源としてモータ、油
圧、空圧等が用いられ、さらにこの駆動を伝達機構とし
て、ギヤ、リンク、ワイヤ等が汎用されている。しかし
ながら、これらの駆動源や伝達機構は大型となり、装置
全体が重くなるという欠点があった。そのため、マニピ
ュレータに過大な付加が作用した場合、そのパワーと慣
性により装置或いは人間に多大な損傷を与えかねないも
のであった。さらに、小型のものが開発されればコスト
やデザイン面においても大きな制約を受けることがあっ
たので照明器具等の小型商品に組込みにくいという問題
があった。
2. Description of the Related Art Generally, in a manipulator represented by a conventional industrial robot, a motor, a hydraulic pressure, a pneumatic pressure, or the like is used as a drive source, and a gear, a link, a wire, and the like are widely used as a transmission mechanism. I have. However, these drive sources and transmission mechanisms are large, and have the disadvantage that the entire apparatus becomes heavy. Therefore, if an excessive load acts on the manipulator, the power and inertia of the manipulator may cause a great deal of damage to the device or a person. Further, if a small-sized device is developed, cost and design may be greatly restricted, so that there is a problem that it is difficult to incorporate it into a small product such as a lighting fixture.

【0003】これらの問題を解決しようとして、種々検
討されてはいるが、第25図に示したように、特開昭5
9−102586号公報の多関節ロボットに開示されて
いるように、変態温度より高温側と低温側との間で見か
け上伸縮又は屈伸するワイヤー状の形状記憶合金50を
備え、この形状記憶合金50に通電する電力量を変化さ
せることにより、屈伸量が制御されるようにしたものが
開示されている。そして、通電停止により形状記憶合金
50を低温度で所望の形状にする際に、この形状を補助
するように働くばね等の弾性部材51を補助するように
したものがある。
Various attempts have been made to solve these problems, but as shown in FIG.
As disclosed in the articulated robot disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-102586, a wire-shaped shape memory alloy 50 that apparently expands and contracts or bends between a higher temperature side and a lower temperature side than the transformation temperature is provided. There is disclosed an apparatus in which the amount of bending and elongation is controlled by changing the amount of electric power supplied to the power supply. In some cases, when the shape memory alloy 50 is formed into a desired shape at a low temperature by stopping power supply, an elastic member 51 such as a spring that assists the shape is assisted.

【0004】しかしながら、このように直線的なワイヤ
ー状の形状記憶合金を用いると大きな力で関節を屈曲さ
せることができるが、変位量が小さいためにわずかな変
位しか作動することができなかった。又、この問題を解
決するために変位量を大きくしようとすると形状記憶合
金をばね部材のように形成すれば変位量が増大する。こ
のように、変位量が増大する反面、力が落ちるという問
題がった。
However, when such a linear wire-shaped shape memory alloy is used, the joint can be bent with a large force, but only a small displacement can be operated due to a small displacement. In order to solve this problem, if an attempt is made to increase the amount of displacement, if the shape memory alloy is formed like a spring member, the amount of displacement will increase. As described above, there is a problem that the force decreases while the displacement amount increases.

【0005】そこで、本発明は形状記憶合金を用いて大
きな変位量を大きな力で作動することが可能で、装置全
体を小型化し、安全性が良好でしかも軽量化が図れたマ
ニピュレータを鋭意開発するに至ったものである。
Accordingly, the present invention has been devoted to the development of a manipulator capable of operating a large displacement with a large force by using a shape memory alloy, reducing the size of the entire apparatus, improving safety and reducing weight. It has been reached.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたもので、編目状に形成した編目
形状記憶合金材料を介して、支持アームと回動アームと
を接続し、編目形状記憶合金材料の伸縮を加熱・冷却制
御することにより、簡単な構造で前記回動アームの回動
動作を制御することを特徴とするマニピュレータを提供
するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and connects a supporting arm and a rotating arm through a stitch shape memory alloy material formed in a stitch shape. Another object of the present invention is to provide a manipulator characterized in that the expansion and contraction of the stitch shape memory alloy material is controlled by heating and cooling to control the turning operation of the turning arm with a simple structure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
マニピュレータは支持アームに備えた回動支持部で保持
された回動軸と前記回動軸と回動可能に接続された回動
アームから構成される関節軸を備えたシリアルリンクマ
ニピュレータであって、編目状に形成した編目形状記憶
合金材料を介して前記支持アームと回動アームとを接続
し、前記編目形状記憶合金材料の伸縮を加熱・冷却制御
することにより、前記回動アームの回動動作を制御する
ことを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a manipulator comprising: a rotating shaft held by a rotating support provided on a supporting arm; and a rotating shaft rotatably connected to the rotating shaft. A serial link manipulator having an articulated shaft composed of an arm, wherein the support arm and the rotating arm are connected to each other via a stitch-shaped stitch shape memory alloy material, so that the stitch-shaped shape memory alloy material can be expanded and contracted. By controlling the heating and cooling of the rotating arm, the rotating operation of the rotating arm is controlled.

【0008】したがって、駆動源に編目形状記憶合金材
料が用いられているので、大きな変位量を大きな力で作
動することが可能となり、装置全体が小型化、軽量化が
図れるとともにマニピュレータが人に衝突した場合の安
全性が良好となる。又、ベルトコンベアのように薄型化
が図れるので照明器具等の種々の関節軸として使用可能
となり、デザイン面での冗長性も増す。
Accordingly, since the stitch shape memory alloy material is used for the drive source, it is possible to operate a large displacement with a large force, and the whole device can be reduced in size and weight, and the manipulator collides with a person. The safety in case of doing is good. In addition, since it can be made thinner like a belt conveyor, it can be used as various joint shafts of lighting equipment and the like, and redundancy in design is increased.

【0009】本発明の請求項2記載のマニピュレータは
請求項1における編目形状記憶合金材料を回動アームに
拮抗するように複数接続して成るものである。
A manipulator according to a second aspect of the present invention is formed by connecting a plurality of stitch shape memory alloy materials according to the first aspect in such a manner as to oppose the rotating arm.

【0010】したがって、回動アームに拮抗するように
編目形状記憶合金材料を配設することで、この編目形状
記憶合金材料の発生力を種々変えて制御することによ
り、関節の剛性が変化し、人間に対するマニピュレータ
の衝撃による安全性を確保することができる。
Therefore, by arranging the stitch shape memory alloy material so as to antagonize the rotating arm, the stiffness of the joint changes by controlling the generation force of the stitch shape memory alloy material by variously changing it. Safety due to the impact of the manipulator on humans can be ensured.

【0011】本発明の請求項3記載のマニピュレータは
請求項1又は請求項2における平板状の編目形状記憶合
金材料の編目開口部に固定ピンを通すことにより前記支
持アーム及び回動アームに接続したり、又は前記編目形
状記憶合金材料をベルトコンベアのように屈性して楕円
筒状に形成して、固定ピンを通すことにより前記支持ア
ーム及び回動アームに接続したことを特徴とするもので
ある。
According to a third aspect of the present invention, the manipulator is connected to the support arm and the rotating arm by passing a fixing pin through a stitch opening of the flat stitch shape memory alloy material according to the first or second aspect. Or the stitch shape memory alloy material is formed into an elliptical cylindrical shape with flexibility like a belt conveyor, and is connected to the support arm and the rotating arm by passing a fixing pin. is there.

【0012】したがって、編目形状記憶合金材料がしわ
になることもなく、簡単に固定ピンにより固定すること
が可能である。又、接続ピン1本で2本の編目形状記憶
合金材料同士を接続することが可能であるので省スペー
スを実現できる。
Therefore, the stitch shape memory alloy material can be easily fixed by the fixing pin without wrinkling. Further, since two stitch shape memory alloy materials can be connected to each other with one connection pin, space can be saved.

【0013】本発明の請求項4記載のマニピュレータは
請求項1又は請求項2記載の編目形状記憶合金材料を前
記回動アームに絶縁ワイヤを介して接続したことを特徴
とするものである。
A manipulator according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that the stitch shape memory alloy material according to the first or second aspect is connected to the rotary arm via an insulating wire.

【0014】したがって、編目形状記憶合金材料が直接
に回動アームに接触するのを防止することにより、編目
形状記憶合金材料と回動アームとのすべり摩擦抵抗を低
減することができる。又、編目形状記憶合金材料の絶縁
がワイヤのみ絶縁すれば良いようになり、編目形状記憶
合金材料自身を絶縁する必要がなくなり、マニピュレー
タ全体としての絶縁処理が簡単である。
Therefore, by preventing the stitch shape memory alloy material from directly contacting the turning arm, the sliding friction resistance between the stitch shape memory alloy material and the turning arm can be reduced. In addition, the insulation of the stitch shape memory alloy material only needs to insulate the wire, and there is no need to insulate the stitch shape memory alloy material itself, and the insulation processing of the entire manipulator is simple.

【0015】本発明の請求項5記載のマニピュレータは
請求項3に記載された固定ピンの表面に凹凸加工からな
る滑り防止部を形成したことを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the manipulator according to the third aspect, wherein an anti-slip portion formed by embossing is formed on the surface of the fixing pin.

【0016】したがって、編目形状記憶合金材料と固定
ピンとの摩擦抵抗が大きくなり、編目形状記憶合金材料
の接続がより確実となる。さらに、編目形状記憶合金材
料の横ずれ防止が図れる。
Therefore, the frictional resistance between the stitch shape memory alloy material and the fixing pin increases, and the connection of the stitch shape memory alloy material becomes more reliable. Further, the lateral displacement of the stitch shape memory alloy material can be prevented.

【0017】本発明の請求項6記載のマニピュレータは
請求項3乃至請求項5記載のいづれか1項に記載の編目
形状記憶合金材料が前記固定ピンにより接続した複数の
編目形状記憶合金材料の連結体であることを特徴とする
ものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the manipulator according to any one of the third to fifth aspects, wherein the stitch shape memory alloy material is connected to the plurality of stitch shape memory alloy materials by the fixing pins. It is characterized by being.

【0018】したがって、編目形状記憶合金材料を省ス
ペースで簡単且つ確実に固定ピンと連結することができ
る。又、ある一定の長さの編目形状記憶合金材料を用意
しておけば、自由に連結することにより、編目形状記憶
合金材料の長さを選択することが可能となり経済的であ
る。
Therefore, the stitch shape memory alloy material can be easily and reliably connected to the fixing pin in a small space. If a stitch shape memory alloy material having a certain length is prepared, the length of the stitch shape memory alloy material can be selected by connecting freely, which is economical.

【0019】本発明の請求項7記載のマニピュレータは
請求項1に記載された支持アームもしくは回動アームの
いづれかに、前記回動アームのブレーキ機構を設けたこ
とを特徴とするものである。
A manipulator according to a seventh aspect of the present invention is characterized in that either the supporting arm or the rotating arm according to the first aspect is provided with a brake mechanism for the rotating arm.

【0020】したがって、マニピュレータの関節が非駆
動時に回動アームが落下するのを防止することができ
る。
Therefore, it is possible to prevent the rotating arm from falling when the joint of the manipulator is not driven.

【0021】本発明の請求項8記載のマニピュレータは
請求項7記載の回動アームのブレーキ力は、前記回動ア
ームに発生するトルク値により算出することを特徴とす
るものである。
The manipulator according to claim 8 of the present invention is characterized in that the braking force of the turning arm according to claim 7 is calculated by a torque value generated in the turning arm.

【0022】したがって、ブレーキ力を回転アームの重
力落下、摩擦等の最大トルクのキャンセルに使うことに
より、マニピュレータを駆動する際の編目形状記憶合金
材料自体の必要発生力は、重力や摩擦を考慮しない、か
なり小さな発生力で動作させることができる。
Therefore, by using the braking force to cancel the maximum torque of the rotating arm such as gravitational drop and friction, the required force of the stitch shape memory alloy material itself when driving the manipulator does not consider gravity and friction. , It can be operated with a considerably small generating force.

【0023】本発明の請求項9記載のマニピュレータは
請求項8に記載されたように、ブレーキ機構が支持アー
ムを介して設置され、回動アームを押圧する摩擦板と押
圧力調整部を設けたことを特徴とするものである。
According to the ninth aspect of the present invention, as described in the eighth aspect, the brake mechanism is provided via the support arm, and the friction plate for pressing the rotating arm and the pressing force adjusting section are provided. It is characterized by the following.

【0024】したがって、マニピュレータの関節が非駆
動時に回動アームが落下するのを防止することができ
る。又、任意位置で回動アームを停止させることができ
る。
Therefore, it is possible to prevent the rotating arm from falling when the joint of the manipulator is not driven. Further, the rotating arm can be stopped at an arbitrary position.

【0025】本発明の請求項10記載のマニピュレータ
は請求項7に記載されたように、ブレーキ機構に前記回
動軸とする2ウエイクラッチ機構を設けたことを特徴と
するものである。
According to a tenth aspect of the present invention, as described in the seventh aspect, the brake mechanism is provided with a two-way clutch mechanism serving as the rotation axis.

【0026】したがって、2ウエイクラッチにおいて、
ボールがカム面に食い込む楔効果により、省スペースで
多大な静止トルクを得ることができる。又、ロック方向
を選択することができる。
Therefore, in a two-way clutch,
Due to the wedge effect of the ball biting into the cam surface, a large amount of static torque can be obtained in a small space. Further, the locking direction can be selected.

【0027】本発明の請求項11記載のマニピュレータ
は請求項10に記載されたように、回動アームの回動方
向を逆転駆動させる際は、一旦、前記回動アームを所望
の駆動方向とは逆方向に微少量駆動後、前記回動アーム
を所望の方向へ駆動することを特徴とするものである。
According to the eleventh aspect of the present invention, when the manipulator is driven to reversely rotate the rotating direction of the rotating arm, the manipulator may temporarily move the rotating arm to a desired driving direction. After a minute amount of driving in the opposite direction, the rotating arm is driven in a desired direction.

【0028】したがって、楔効果によるブレーキの食い
込みを防止して、簡単にブレーキが解除できるようにな
る。
Accordingly, the brake can be easily released by preventing the bite of the brake due to the wedge effect.

【0029】本発明の請求項12記載のマニピュレータ
は請求項8に記載されたように、ブレーキ機構が、前記
回動アームと共に回動する回動板を磁界又は電界により
粘性が変化する流体中に封入した構造を前記回動アーム
に配したことを特徴とするものである。
In the manipulator according to a twelfth aspect of the present invention, as described in the eighth aspect, the brake mechanism causes the rotating plate that rotates together with the rotating arm to be placed in a fluid whose viscosity changes by a magnetic field or an electric field. The sealed structure is provided on the rotating arm.

【0030】したがって、流体の粘性を変化させて回動
板の抵抗を変えることにより、省スペース且つブレーキ
力が可変となるブレーキを実現することができるように
なる。
Therefore, by changing the viscosity of the fluid to change the resistance of the rotating plate, it is possible to realize a brake that is space-saving and has a variable braking force.

【0031】本発明の請求項13記載のマニピュレータ
は請求項8に記載されたように、ブレーキ機構が、形状
記憶合金からなる駆動源を備えてなることを特徴とする
ものである。
The manipulator according to a thirteenth aspect of the present invention is characterized in that, as described in the eighth aspect, the brake mechanism includes a drive source made of a shape memory alloy.

【0032】したがって、ブレーキ機構の駆動源をマニ
ピュレータの駆動源と同じ形状記憶合金材料で兼用する
ことができ、関節の構造が簡単となる。
Therefore, the drive source of the brake mechanism can be shared by the same shape memory alloy material as the drive source of the manipulator, and the structure of the joint is simplified.

【0033】本発明の請求項14記載のマニピュレータ
は請求項1乃至請求項3記載のいずれか1項に記載の、
編目形状記憶合金材料の少なくともいずれかの面の構造
体に金属材料又は金属を含むペースト状材料からなる冷
却層を設けたこと特徴とするものである。
A manipulator according to a fourteenth aspect of the present invention is the manipulator according to any one of the first to third aspects,
The structure on at least one surface of the stitch shape memory alloy material is provided with a cooling layer made of a metal material or a paste material containing a metal.

【0034】したがって、冷却層によって編目形状記憶
合金材料の冷却性が向上し、動作速度がアップする。
Therefore, the cooling property of the stitch shape memory alloy material is improved by the cooling layer, and the operation speed is increased.

【0035】本発明の請求項15記載のマニピュレータ
は請求項1乃至請求項14記載のいずれか1項に記載
の、関節を有するアームの一端に照明ランプを設けると
ともに該関節にマニピュレータを配設することを特徴と
するものである。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the manipulator according to any one of the first to fourteenth aspects, wherein an illumination lamp is provided at one end of the arm having a joint, and the manipulator is disposed at the joint. It is characterized by the following.

【0036】したがって、照明器具のデザインの自由度
を増すことができ、照明器具の小型化が可能となる。
又、人間との衝突時の衝撃力を和らげることができる。
Therefore, the degree of freedom in designing the lighting equipment can be increased, and the size of the lighting equipment can be reduced.
In addition, the impact force at the time of a collision with a human can be reduced.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】図1乃至図23は、本発明の請求
項1乃至請求項15に係る発明に対応するマニピュレー
タの一実施例の形態を示すものであって、以下に説明す
る。
1 to 23 show an embodiment of a manipulator according to the first to fifteenth aspects of the present invention, which will be described below.

【0038】本発明は図1乃至図3に示したように、支
持アーム1に備えた回動支持部2で保持された回動軸3
とこの回動軸3と回動可能に接続された回動アーム4か
ら構成される関節軸5a、5b、5c、5dを備えたシ
リアルリンクマニピュレータAとなっている。関節軸5
aは水平方向の回転、5bは全体的な垂直方向の回動、
5c、5dは編目状に形成した編目形状記憶合金材料6
を介して前記支持アーム1と回動アーム4とを接続し、
この編目形状記憶合金材料6に通電することによってジ
ュール熱が発生し、温度が高くなるとこの編目形状記憶
合金材料6が記憶形状に戻ろうとして縮み、温度が低く
なるとこの編目形状記憶合金材料6がマニピュレータA
にかかる重力により伸び、伸縮を繰り返す。そして、こ
の編目形状記憶合金材料6への加熱・冷却を制御するこ
とにって、回動アームの回動動作を制御するものであ
る。
As shown in FIGS. 1 to 3, the present invention employs a rotating shaft 3 held by a rotating support 2 provided on a support arm 1.
A serial link manipulator A is provided with joint shafts 5a, 5b, 5c, and 5d each including a rotating arm 4 rotatably connected to the rotating shaft 3. Joint axis 5
a is horizontal rotation, 5b is overall vertical rotation,
5c and 5d are stitch shape memory alloy materials 6 formed in a stitch shape.
The support arm 1 and the rotating arm 4 are connected via
When electric current is applied to the stitch shape memory alloy material 6, Joule heat is generated. When the temperature increases, the stitch shape memory alloy material 6 shrinks to return to the memory shape, and when the temperature decreases, the stitch shape memory alloy material 6 decreases. Manipulator A
It expands and contracts repeatedly due to gravity. By controlling the heating and cooling of the stitch shape memory alloy material 6, the turning operation of the turning arm is controlled.

【0039】したがって、本発明のマニピュレータAは
支持アーム1と回動アーム4とを回動軸3で連設して、
この支持アーム1と回動アーム4とを編目形状記憶合金
材料6を介して回動自在に連接し、編目形状記憶合金材
料6への加熱・冷却制御によって、回動アーム4を上下
動させることができるものである。
Therefore, in the manipulator A of the present invention, the supporting arm 1 and the rotating arm 4 are connected to each other by the rotating shaft 3,
The support arm 1 and the turning arm 4 are rotatably connected via a stitch shape memory alloy material 6, and the turning arm 4 is moved up and down by controlling heating and cooling of the stitch shape memory alloy material 6. Can be done.

【0040】尚、7はLED等を用いた照明ランプであ
って、この照明ランプ7の配線は関節軸5d、5c、5
b、5aと関節軸5d側のモータ側へケーシング8内に
内挿され、配線されている。これはスタンド照明器具B
としてアームの上下調整に編目形状記憶合金材料6が用
いられたものである。
Reference numeral 7 denotes an illumination lamp using an LED or the like. The wiring of the illumination lamp 7 is connected to the joint shafts 5d, 5c, 5c.
b, 5a and the motor side on the joint shaft 5d side are inserted into the casing 8 and wired. This is a stand lighting fixture B
The stitch shape memory alloy material 6 is used for vertical adjustment of the arm.

【0041】図4及び図5は図3に示した関節軸5c、
5dの具体的な構造を示す図で以下に述べる。
FIGS. 4 and 5 show the joint shaft 5c shown in FIG.
This is described below with reference to a diagram showing a specific structure of 5d.

【0042】回動アーム4は周面に固定ブッシュ9が配
設された回動軸3の側端面に、回動アーム4の先端に形
成されているフランジ10を介してビス11により回動
自在に固着されている。このとき、フランジ10、10
間に固定ピン12が固着され、この固定ピン12に編目
形状記憶合金材料6の一端が固着されている。さらに、
直方体状をしていて中空の支持アーム1の先端部13は
固定ブッシュ9に固着されている。そして、この支持ア
ーム1の中空内に固定ピン12と固定ピン14との間で
加熱・冷却により伸縮自在となる編目形状記憶合金材料
6が配設されている。したがって、この編目形状記憶合
金材料6に通電するとジュール熱が発生し、温度が高く
なるとこの編目形状記憶合金材料6が記憶形状に戻ろう
として縮み、温度が低くなるとこの編目形状記憶合金材
料6がマニピュレータAにかかる重力により伸び、伸縮
を繰り返すこととなり、回動アーム4を上下動させるこ
とができる。
The rotating arm 4 is rotatable on a side end surface of the rotating shaft 3 having a fixed bush 9 disposed on a peripheral surface thereof by a screw 11 via a flange 10 formed at the tip of the rotating arm 4. It is stuck to. At this time, the flanges 10, 10
A fixing pin 12 is fixed in between, and one end of the stitch shape memory alloy material 6 is fixed to the fixing pin 12. further,
The distal end 13 of the hollow support arm 1 having a rectangular parallelepiped shape is fixed to the fixed bush 9. A stitch shape memory alloy material 6 which is expandable and contractible by heating and cooling between the fixing pin 12 and the fixing pin 14 is provided in the hollow of the support arm 1. Therefore, when electricity is supplied to the stitch shape memory alloy material 6, Joule heat is generated. When the temperature increases, the stitch shape memory alloy material 6 shrinks to return to the memory shape, and when the temperature decreases, the stitch shape memory alloy material 6 decreases. It expands and contracts repeatedly due to the gravity applied to the manipulator A, so that the rotating arm 4 can be moved up and down.

【0043】尚、この編目形状記憶合金材料6の加熱・
冷却制御するときはコントロールボックスを設置して釦
操作で回動調整をするようにすれば良いものである。
又、弱い力で制御するときには編目形状記憶合金材料6
の一端に固着されている固定ピン12をフリーにして回
動アーム4の重力に抗するように編目形状記憶合金材料
6の線径、編目ピッチ等を調整して力のバランスを取る
ように設計すれば良いものである。さらに、強い力で制
御するときは編目形状記憶合金材料6の一端に固着され
ている固定ピン12に引張りばね又は圧縮ばねを編目形
状記憶合金材料6の関節に対して並列に配置し(図示せ
ず)、編目形状記憶合金材料6の力とバランスするよう
に設計しても良い。
The heating and heating of the stitch shape memory alloy material 6
When performing the cooling control, a control box may be provided to adjust the rotation by operating a button.
When controlling with a weak force, the stitch shape memory alloy material 6
Is designed to balance the force by adjusting the wire diameter, stitch pitch, etc. of the stitch shape memory alloy material 6 so that the fixing pin 12 fixed to one end of the stitch is free to resist the gravity of the rotating arm 4. It is good to do. Further, when controlling with a strong force, a tension spring or a compression spring is arranged on the fixing pin 12 fixed to one end of the stitch shape memory alloy material 6 in parallel with the joint of the stitch shape memory alloy material 6 (not shown). Instead, the design may be designed to balance the force of the stitch shape memory alloy material 6.

【0044】さらに、図6に示すように回動アーム4に
固定した固定ピン12と支持アーム1に固定した固定ピ
ン14との間に連結した編目形状記憶合金材料6aと、
この回動アーム4に拮抗するように相対向して回動アー
ム4に固定した固定ピン15と支持アーム1に固定した
固定ピン16との間に連結した編目形状記憶合金材料6
bとが配置されたものである。このように、編目形状記
憶合金材料6a、6bを拮抗するように複数取着するこ
とで、形状記憶効果による発生力の差が回動アーム4の
駆動力となる。そのために関節の剛性を変化させること
が可能となる。例えば、二つの編目形状記憶合金材料6
a、6bの形状記憶効果による発生力の差が3kgであ
った場合、編目形状記憶合金材料6a、6bの発生力が
種々考えられる。以下の1)、2)の例のようになる。 1)編目形状記憶合金材料6a:0kg、編目形状記憶
合金材料6b:3kg 2)編目形状記憶合金材料6a:3kg、編目形状記憶
合金材料6b:6kg 上述したように、回動アーム4の出力トルクは同じであ
るが、1)に比べて2)の方が関節の剛性が高く設計す
ることができる。又、編目形状記憶合金材料6a、6b
の発生力を制御する方法としては、同一の編目形状記憶
合金材料6a、6bを用いて、加熱温度を変えるか、線
径を変えるか、編目のピッチ等を変えることもできる。
したがって、編目形状記憶合金材料6a、6bの各発生
力を変えて制御することにより、関節の剛性が可変可能
となり、マニピュレータAが人に衝突した際の安全性が
増す。
Further, as shown in FIG. 6, a stitch shape memory alloy material 6a connected between a fixed pin 12 fixed to the rotating arm 4 and a fixed pin 14 fixed to the support arm 1,
The stitch shape memory alloy material 6 connected between a fixed pin 15 fixed to the rotating arm 4 and a fixed pin 16 fixed to the supporting arm 1 so as to oppose the rotating arm 4.
b are arranged. In this manner, by attaching a plurality of stitch shape memory alloy materials 6a and 6b so as to oppose each other, the difference in the force generated by the shape memory effect becomes the driving force of the rotating arm 4. Therefore, the rigidity of the joint can be changed. For example, two stitch shape memory alloy materials 6
When the difference in the generation force due to the shape memory effect of a and 6b is 3 kg, various generation forces of the stitch shape memory alloy materials 6a and 6b are considered. Examples are as in the following 1) and 2). 1) Stitch shape memory alloy material 6a: 0 kg, stitch shape memory alloy material 6b: 3 kg 2) Stitch shape memory alloy material 6a: 3 kg, stitch shape memory alloy material 6b: 6 kg As described above, output torque of the rotating arm 4 Are the same, but the joint rigidity can be designed higher in 2) than in 1). Also, the stitch shape memory alloy materials 6a, 6b
As a method of controlling the generation force of the stitch, the same stitch shape memory alloy material 6a, 6b can be used to change the heating temperature, the wire diameter, the stitch pitch, or the like.
Therefore, by changing and controlling the generated forces of the stitch shape memory alloy materials 6a and 6b, the rigidity of the joint can be changed, and the safety of the manipulator A when it collides with a person is increased.

【0045】図7(a)、図7(b)に示したように、
編目形状記憶合金材料6の接続構造に関するもので、編
目形状記憶合金材料6の編目開口部17の編目を交互に
くぐるように固定ピン12、14を通すことにより支持
アーム1及び回動アーム4に接続したりすることができ
る。又、編目形状記憶合金材料6をベルトコンベアのよ
うに屈性して楕円筒状に形成して、固定ピン12、14
を通すことにより支持アーム1及び回動アーム4に接続
することができる。このとき、固定ピン12、14に横
孔を開口し(図示せず)、この横孔にワイヤを通し、こ
のワイヤの先端をカシメて編目形状記憶合金材料6と固
定ピン12、14とのピンの抜け防止をすれば良い。し
たがって、編目形状記憶合金材料6がしわになることも
なく、簡単に編目形状記憶合金材料6を固定することが
できる。又、接続ピン一本で2本の編目形状記憶合金材
料6を接続することができ、省スペースが可能となる。
As shown in FIGS. 7A and 7B,
It relates to the connection structure of the stitch shape memory alloy material 6, and passes through the fixing pins 12 and 14 so that the stitches of the stitch openings 17 of the stitch shape memory alloy material 6 are alternately passed through the support arm 1 and the rotating arm 4. And can be connected. Further, the stitch shape memory alloy material 6 is formed into an elliptical cylindrical shape with flexibility and like a belt conveyor, and the fixing pins 12 and 14 are formed.
Can be connected to the support arm 1 and the rotating arm 4. At this time, horizontal holes are opened in the fixing pins 12 and 14 (not shown), a wire is passed through the horizontal holes, and the ends of the wires are caulked to pin the stitch shape memory alloy material 6 with the fixing pins 12 and 14. What is necessary is just to prevent the omission. Therefore, the stitch shape memory alloy material 6 can be easily fixed without wrinkling. Further, two stitch shape memory alloy materials 6 can be connected with one connection pin, and space can be saved.

【0046】図8(a)、図8(b)に示したように、
他の実施例に係わる編目形状記憶合金材料6の接続構造
に関するもので、編目形状記憶合金材料6をベルトコン
ベアのように屈性して楕円筒状に形成して、固定ピン1
2、14を通すとともに一端を回動アーム4の固定ピン
12を介して絶縁ワイヤ18に接続し、他端を支持アー
ム1に接続した接続構造である。これは楕円筒状に形成
した編目形状記憶合金材料6を固定ピン12を通し、直
接回動アーム4に固定するのではなく、絶縁ワイヤ18
を介して回動アーム4に固定している。このとき、絶縁
ワイヤ18は金属のワイヤロープにエポキシ樹脂やフェ
ノール樹脂等の絶縁樹脂をコーテイングしたものを使用
し、直接、電気的に絶縁ワイヤ18が回動アーム4に接
触しないようにしている。したがって、編目形状記憶合
金材料6が直接回動アーム4に接触するのを防ぎ、編目
形状記憶合金材料6と回動アーム4との摩擦抵抗が減少
し、すべり摩擦が低減できる。又、編目形状記憶合金材
料6の絶縁がワイヤのみ絶縁すれば良いようになり、編
目形状記憶合金材料6を絶縁する必要が無くなり、マニ
ピュレータ全体としての絶縁処理が簡単となる。
As shown in FIGS. 8A and 8B,
The present invention relates to a connection structure of a stitch shape memory alloy material 6 according to another embodiment, in which the stitch shape memory alloy material 6 is formed to have an elliptic cylindrical shape with flexibility and like a belt conveyor.
2 and 14, one end is connected to an insulated wire 18 via a fixed pin 12 of the rotating arm 4, and the other end is connected to the support arm 1. This is because the stitch shape memory alloy material 6 formed in an elliptical cylindrical shape is not directly fixed to the rotating arm 4 through the fixing pin 12, but is insulated by the insulating wire 18.
And is fixed to the rotating arm 4 via. At this time, the insulating wire 18 is made of a metal wire rope coated with an insulating resin such as an epoxy resin or a phenol resin, so that the insulating wire 18 does not directly and electrically contact the rotating arm 4. Therefore, the stitch shape memory alloy material 6 is prevented from directly contacting the turning arm 4, the frictional resistance between the stitch shape memory alloy material 6 and the turning arm 4 is reduced, and the sliding friction can be reduced. In addition, the insulation of the stitch shape memory alloy material 6 only needs to insulate the wire, so that it is not necessary to insulate the stitch shape memory alloy material 6, and the insulation processing of the entire manipulator is simplified.

【0047】又、図9及び図10のように、さらに異な
る実施例に係わる編目形状記憶合金材料6の接続構造に
関するもので、固定ピン12、14の表面にローレット
19や突起20を設けて楕円筒状に形成した編目形状記
憶合金材料6の固定ピン12、14として接続するもの
である。さらに、突起20を設けた固定ピン12、14
の場合には編目形状記憶合金材料6の編目の隙間に挿着
するようにすれば良いものである。したがって、編目形
状記憶合金材料6と固定ピン12、14との摩擦抵抗が
大きくなり、編目形状記憶合金材料6との接続が強固に
なり、さらに、編目形状記憶合金材料6の横ずれを防止
することができる。
Further, as shown in FIGS. 9 and 10, the present invention relates to a connection structure of a stitch shape memory alloy material 6 according to still another embodiment, in which knurls 19 and projections 20 are provided on the surfaces of fixing pins 12 and 14 to form an ellipse. These are connected as fixing pins 12 and 14 of a stitch shape memory alloy material 6 formed in a cylindrical shape. Further, the fixing pins 12, 14 provided with the projections 20 are provided.
In this case, the stitch shape memory alloy material 6 may be inserted into the gap between the stitches. Therefore, the frictional resistance between the stitch shape memory alloy material 6 and the fixing pins 12 and 14 is increased, the connection between the stitch shape memory alloy material 6 is strengthened, and the lateral displacement of the stitch shape memory alloy material 6 is prevented. Can be.

【0048】又、図11は、さらに異なる実施例に係わ
る編目形状記憶合金材料6同士の連結構造に関するもの
で、編目形状記憶合金材料6を円筒型(メリヤス編み)
に形成し、その編目形状記憶合金材料6の開口部9を支
持アーム1及び回動アーム4に取付けた固定ピン12、
14に通すことにより、支持アーム1及び回動アーム4
に接続している。特に、関節のストロークを変える必要
がある場合には、ストロークの変更が微少であれば編目
形状記憶合金材料6の加熱時間を変えるなどして対応が
可能であるが、編目形状記憶合金材料6のストロークを
大きく拡大したい場合には、編目形状記憶合金材料6を
複数連結する必要がある。その場合、固定ピン12、1
4と同じ形状の連結ピン21を編目形状記憶合金材料6
と編目形状記憶合金材料6とのメリヤス編みの各編目に
交互に通すことにより編目形状記憶合金材料6同士の連
結を行うものである。そして、この連結ピン21の端部
はストッパーリング等(図示せず)で固着し、抜けない
ようにされている。
FIG. 11 relates to a connection structure between stitch shape memory alloy materials 6 according to still another embodiment. The stitch shape memory alloy material 6 is cylindrical (knitted).
A fixing pin 12 attached to the support arm 1 and the rotating arm 4 with the opening 9 of the stitch shape memory alloy material 6 attached thereto;
14, the supporting arm 1 and the rotating arm 4
Connected to In particular, when it is necessary to change the stroke of the joint, if the change of the stroke is small, it is possible to cope by changing the heating time of the stitch shape memory alloy material 6. If it is desired to greatly increase the stroke, it is necessary to connect a plurality of stitch shape memory alloy materials 6. In that case, the fixing pins 12, 1
The connecting pin 21 having the same shape as that of the stitch shape memory alloy material 6
The stitch shape memory alloy material 6 is connected to the stitch shape memory alloy material 6 by alternately passing the knitted stitches into the knitted stitches. The end of the connecting pin 21 is fixed by a stopper ring or the like (not shown) so as not to come off.

【0049】したがって、編目形状記憶合金材料6を省
スペースで連結可能となり、関節のストローク変更も簡
便に可能となる。
Therefore, the stitch shape memory alloy material 6 can be connected in a space-saving manner, and the stroke of the joint can be easily changed.

【0050】さらに、図12は支持アーム1もしくは回
動アーム4のいづれかに、回動アーム4のブレーキ機構
22を設けたマニピュレータである。マニピュレータの
関節が非駆動時の場合は、発熱、省エネルギーの観点か
ら編目形状記憶合金材料6の加熱をOFFする必要があ
るが、編目形状記憶合金材料6の加熱をOFFすると編
目形状記憶合金材料6は、自重による重力で引張られ伸
びてしまい、回動アーム4が落下してしまうことにな
る。このとき、回動アーム4の落下を防止するために
は、編目形状記憶合金材料6を加熱状態で保持すれば良
いが、発熱やエネルギーロスの問題から、ブレーキ機構
22を付加するのがより望ましい。このブレーキ機構2
2は支持アーム1に一対のソレノイド23a、23bを
取付け、且つソレノイド23a、23bの先端にばね2
4で摺動可能なピン25を取付ける。又、回動アーム4
にソレノイド23a、23bに取付けたピン25が嵌合
可能なピン穴26を設ける。通常、ピン25はばね24
により、押し付けられ、ピン穴26に嵌合しており、回
動アーム4の回動はロックされている。この状態からソ
レノイド23a、23bでピン25を支持アーム1側へ
引き込むと、ピン穴26からピン25の嵌合が外れ、回
動アーム4は、ロックが解除され回動可能となる。本実
施例では、ピン25及びソレノイド23a、23bが支
持アーム1に、ピン穴26が回動アーム4に設けられて
いるが、反対に、ピン25及びソレノイド23a、23
bが回動アーム4に、ピン穴26が支持アーム1にあっ
ても良い。したがって、マニピュレータAの関節が非駆
動時には、回動アーム4が落下してくるのを防止するこ
とができる。
FIG. 12 shows a manipulator provided with a brake mechanism 22 for the rotating arm 4 on either the supporting arm 1 or the rotating arm 4. When the joint of the manipulator is not driven, it is necessary to turn off the heating of the stitch shape memory alloy material 6 from the viewpoint of heat generation and energy saving. However, when the heating of the stitch shape memory alloy material 6 is turned off, the stitch shape memory alloy material 6 is turned off. Is extended by being pulled by gravity due to its own weight, and the rotating arm 4 falls. At this time, in order to prevent the rotation arm 4 from falling, the stitch shape memory alloy material 6 may be held in a heated state, but it is more desirable to add the brake mechanism 22 from the viewpoint of heat generation and energy loss. . This brake mechanism 2
2 is a pair of solenoids 23a and 23b attached to the support arm 1, and a spring 2 is attached to the tip of the solenoids 23a and 23b.
The slidable pin 25 is attached at 4. Also, the rotating arm 4
Is provided with a pin hole 26 into which a pin 25 attached to the solenoids 23a and 23b can be fitted. Normally, the pin 25 is
As a result, the pin is pressed into the pin hole 26 and the rotation of the rotation arm 4 is locked. When the pins 25 are pulled toward the support arm 1 by the solenoids 23a and 23b from this state, the pins 25 are disengaged from the pin holes 26, and the rotation arm 4 is unlocked and can be rotated. In the present embodiment, the pin 25 and the solenoids 23a and 23b are provided in the support arm 1 and the pin hole 26 is provided in the rotary arm 4. On the contrary, the pin 25 and the solenoids 23a and 23b are provided.
b may be in the rotating arm 4 and the pin hole 26 may be in the support arm 1. Therefore, when the joint of the manipulator A is not driven, it is possible to prevent the turning arm 4 from dropping.

【0051】さらに、この回動アーム4のブレーキ力を
設定する際には、図13に示すように、回動アーム4に
発生するトルク値により算出するものである。本実施例
においては、ブレーキ力が可変で、且つ任意の位置でブ
レーキ可能な関節を持つマニピュレータAを用い、以下
のようにブレーキ力を決定している。例えば、関節1に
おける関節駆動トルクを考えると、最大関節駆動トルク
値は、姿勢1のように先端のマニピュレータがすべて水
平に伸びた状態での関節駆動トルク値となる。この最大
トルク値の発生要件は、マニピュレータAにかかる重力
や関節の摩擦力等が考えられるが、この最大トルク値に
釣り合うように関節のブレーキ力を設定される。したが
って、回動アーム4のブレーキ力を回動アーム4の自重
による重力落下、摩擦等の最大トルクのキャンセルに使
うことにより、マニピュレータを駆動する際の編目形状
記憶合金材料6の必要発生力は、重力や摩擦を考えな
い、かなり小さな発生力でマニピュレータAを動作させ
ることができる。
Further, when setting the braking force of the rotating arm 4, as shown in FIG. 13, the braking force is calculated based on the torque value generated in the rotating arm 4. In the present embodiment, a manipulator A having a variable braking force and a joint capable of braking at an arbitrary position is used, and the braking force is determined as follows. For example, considering the joint driving torque at the joint 1, the maximum joint driving torque value is a joint driving torque value in a state where the manipulators at the distal ends are all extended horizontally as in the posture 1. The requirement for generating the maximum torque value may be gravitational force applied to the manipulator A, frictional force of the joint, or the like. The braking force of the joint is set so as to balance the maximum torque value. Therefore, by using the braking force of the rotating arm 4 to cancel the maximum torque such as gravity drop and friction due to the weight of the rotating arm 4, the required force of the stitch shape memory alloy material 6 when driving the manipulator is: The manipulator A can be operated with a considerably small generated force without considering gravity or friction.

【0052】又、図14はブレーキ機構22の異なる実
施例であって、ブレーキ機構22が支持アーム1を介し
て設置され、回動アーム4を押圧する摩擦板27と押圧
力調整部28を設けたものである。可動するブレーキと
して働く摩擦板27を支持アーム1から回動アーム4に
バネ30で押圧され、このバネ力による摩擦板27と回
動アーム4との摩擦力により、回動アーム4の回動を停
止させる構造をとっている。このとき、バネ30は押圧
力調整装置31により取付け長さを変更できるようにな
っており、摩擦板27の回動アーム4への押圧力を変え
ることができる。又、この摩擦板27は、ガイドピン3
2により回動アーム4から離れる方向に摺動可能となっ
ている。さらに、摩擦板27の回動アーム4に接触する
面とは反対の面にコイル33を設け、このコイル33を
励磁することにより、ガイドピン32をガイドにして摩
擦板27がコイル33に吸着され、摩擦板27と回動ア
ーム4の間に隙間が生じ、回動アーム4の回動がフリー
になるような構造としている。したがって、マニピュレ
ータの関節が非駆動時に回動アーム4が落下するのを防
止できる。又、ブレーキ力を回動アーム4にかかる力の
最大値に設定することにより任意位置で回動アーム4を
停止することができる
FIG. 14 shows another embodiment of the brake mechanism 22, in which the brake mechanism 22 is installed via the support arm 1, and a friction plate 27 for pressing the rotating arm 4 and a pressing force adjusting section 28 are provided. It is a thing. A friction plate 27 serving as a movable brake is pressed from the support arm 1 to the rotating arm 4 by a spring 30, and the frictional force between the friction plate 27 and the rotating arm 4 by the spring force causes the rotating arm 4 to rotate. Has a structure to stop. At this time, the mounting length of the spring 30 can be changed by the pressing force adjusting device 31, and the pressing force of the friction plate 27 to the rotating arm 4 can be changed. Further, the friction plate 27 is
2 enables sliding in a direction away from the rotating arm 4. Further, a coil 33 is provided on the surface of the friction plate 27 opposite to the surface in contact with the rotating arm 4, and when the coil 33 is excited, the friction plate 27 is attracted to the coil 33 using the guide pins 32 as a guide. A gap is formed between the friction plate 27 and the turning arm 4 so that the turning of the turning arm 4 is free. Therefore, it is possible to prevent the turning arm 4 from dropping when the joint of the manipulator is not driven. Further, by setting the braking force to the maximum value of the force applied to the rotating arm 4, the rotating arm 4 can be stopped at an arbitrary position.

【0053】さらに、ブレーキ機構22のブレーキ部3
4の具体的な実施例として、図15(a)、図15
(b)に示したように、回動軸3とする2ウエイクラッ
チ機構35を設けたものである。2ウエイクラッチ機構
35とはワンウエイクラッチ機構の回転ロック/回転フ
リーの方向をレバー36により反転可能とした機構であ
る。又、レバー36の中立位置においては、回転が完全
にロック可能な機構をいう。要するに正逆回転クラッチ
機能とロック機能を備えた二方向のローラークラッチで
保持器37の方向をレバー36で制御することにより、
これらの機能を選択することができる。この原理は、楔
効果を利用するものであって、非常に小さな力で大きな
保持力を得ることができる。
Further, the brake unit 3 of the brake mechanism 22
As a specific example of FIG. 4, FIG.
As shown in (b), a two-way clutch mechanism 35 having the rotating shaft 3 is provided. The two-way clutch mechanism 35 is a mechanism in which the direction of rotation lock / free rotation of the one-way clutch mechanism can be reversed by the lever 36. Further, when the lever 36 is in the neutral position, the lever 36 can completely lock the rotation. In short, by controlling the direction of the retainer 37 with the lever 36 using a two-way roller clutch having a forward / reverse rotation clutch function and a lock function,
These functions can be selected. This principle utilizes the wedge effect, and a large holding force can be obtained with a very small force.

【0054】そして、この2ウエイクラッチ機構35を
関節に組みこんだ時の構造を図16(a)、図16
(b)に示す。2ウエイクラッチ機構35は支持アーム
1に固定され、回動アーム4は2ウエイクラッチ機構3
5の回動軸3に接続され、回動可能な構造となってい
る。2ウエイクラッチ機構35のレバー36の方向切替
えは、支持アーム1に取付けたソレノイド23a、23
bにより行っている。回動アーム4を動作させる際に
は、回動方向によって選択されるソレノイド23a、2
3bを動作させることにより、レバー36を希望の方向
へ切替え、回動軸3の回転方向側のロックを解除してい
る。(この際、回動軸3の回転方向と逆方向の回転は、
ロック状態である。)又、回動アーム4を静止させたい
時には、ソレノイド23a、23bとも動作されずレバ
ー36を中立位置にすることにより、回動軸3のロック
を行っている。
FIGS. 16A and 16B show the structure when the two-way clutch mechanism 35 is assembled to the joint.
(B). The two-way clutch mechanism 35 is fixed to the support arm 1, and the rotating arm 4 is connected to the two-way clutch mechanism 3.
5 is connected to the rotating shaft 3 so as to be rotatable. The direction of the lever 36 of the two-way clutch mechanism 35 is switched by the solenoids 23a and 23a attached to the support arm 1.
b. When operating the rotating arm 4, the solenoids 23 a, 2
By operating the lever 3b, the lever 36 is switched to a desired direction, and the lock of the rotation shaft 3 on the rotation direction side is released. (At this time, rotation of the rotating shaft 3 in the direction opposite to the rotating direction is
Locked. When the rotating arm 4 is to be stopped, the rotating shaft 3 is locked by setting the lever 36 to the neutral position without operating the solenoids 23a and 23b.

【0055】したがって、2ウエイクラッチ機構35に
おいて、ころ38がカム面39に食い込む楔効果によ
り、省スペースで多大な静止トルクを得ることができ
る。又、ロック方向を選択することができる。
Therefore, in the two-way clutch mechanism 35, a large amount of static torque can be obtained in a small space due to the wedge effect in which the rollers 38 bite into the cam surface 39. Further, the locking direction can be selected.

【0056】上記2ウエイクラッチ機構35のロック原
理は、図17に示したように、ころ38がカム面39に
食い込む楔効果により、強いロック力を発生するもので
ある。しかし、この原理のため一旦、回転をロックさせ
ると今度はロックを解除することが困難となる。そこ
で、回動アーム4の回動方向を逆転駆動させる際は、一
旦、回動アーム4を所望の駆動方向とは逆方向に微少量
駆動後、回動アーム4を所望の方向へ駆動するという方
法をとっている。このように逆方向に微少量駆動させる
ことにより、カム面39に食い込んでいたころ38が外
れやすくなるという効果がある。さらに、2ウエイクラ
ッチ機構35は、ロック方向を変えるため、バネ力によ
りON,OFFする保持器37をレバー36により移動
させ、ころ38とカム面39の相対位置を変える構造を
とるものである。
The locking principle of the two-way clutch mechanism 35 is that, as shown in FIG. 17, a strong locking force is generated by a wedge effect in which the rollers 38 bite into the cam surface 39. However, due to this principle, once the rotation is locked, it is difficult to release the lock. Therefore, when the rotation direction of the rotation arm 4 is driven in the reverse direction, the rotation arm 4 is once driven in a small amount in the direction opposite to the desired drive direction, and then the rotation arm 4 is driven in the desired direction. Is taking the method. Driving in a small amount in the opposite direction as described above has an effect that the rollers 38 that have digged into the cam surface 39 can easily come off. Further, the two-way clutch mechanism 35 has a structure in which a retainer 37 that is turned on and off by a spring force is moved by a lever 36 to change the lock direction, and the relative position between the roller 38 and the cam surface 39 is changed.

【0057】したがって、楔効果によるころ38のカム
面39への食い込みを防止して、保持器37により簡単
にブレーキが解除できるものである。
Therefore, the roller 38 can be prevented from biting into the cam surface 39 by the wedge effect, and the brake can be easily released by the retainer 37.

【0058】さらに又、図18は異なる実施例に係わ
り、ブレーキ機構22は回動アーム4と共に回動する回
動板40を磁界又は電界により粘性が変化する流体中に
封入した構造をこの回動アーム4に配したものである。
回動アーム4と共に回動する回動板40を設け、且つこ
の回動板40を支持アーム1に保持した流体封入部品4
1の中に入れる。さらに、この流体封入部品41中に電
気粘性流体42を封入する。この電気粘性流体42に電
圧を加えることで、電気粘性流体42のせん断応力が変
化し、回動板40の回動抵抗が大きくなり、回動アーム
4の回動を止めることが可能となる。この電気粘性流体
42の変わりに電磁粘性流体(図示せず)を用いても同
様の効果が得られる。この電磁粘性流体は流体に電圧を
加えるのではなく、流体封入部品41の周囲にコイルを
配置して流体に磁界を加えるものである。
FIG. 18 relates to a different embodiment. The brake mechanism 22 has a structure in which a rotating plate 40 that rotates together with the rotating arm 4 is sealed in a fluid whose viscosity changes by a magnetic field or an electric field. It is arranged on the arm 4.
A fluid enclosing part 4 provided with a rotating plate 40 that rotates together with the rotating arm 4 and holding the rotating plate 40 on the support arm 1
Put in one. Further, an electrorheological fluid 42 is sealed in the fluid sealing part 41. By applying a voltage to the electrorheological fluid 42, the shear stress of the electrorheological fluid 42 changes, the rotation resistance of the rotation plate 40 increases, and the rotation of the rotation arm 4 can be stopped. The same effect can be obtained by using an electromagnetic viscous fluid (not shown) instead of the electrorheological fluid 42. This electromagnetic viscous fluid does not apply a voltage to the fluid, but applies a magnetic field to the fluid by arranging a coil around the fluid enclosing part 41.

【0059】したがって、粘性流体の粘性を変化させて
回動板40の抵抗を変えることにより、省スペースで且
つブレーキ力が可変となるブレーキを実現することがで
きる。
Therefore, by changing the viscosity of the viscous fluid to change the resistance of the rotating plate 40, it is possible to realize a brake that is space-saving and has a variable braking force.

【0060】又、図19乃至図21は形状記憶合金を用
いたさらに異なるブレーキ機構22の実施例に係わり、
以下に詳述する。
FIGS. 19 to 21 relate to still another embodiment of a brake mechanism 22 using a shape memory alloy.
Details will be described below.

【0061】(実施例1)図19に示したように、ワイ
ヤ形状の形状記憶合金43の一方の端部を支持アーム1
に固定し、且つワイヤ形状の形状記憶合金43を回動ア
ーム4にコイル状に巻き付けた後、このワイヤ形状の形
状記憶合金43の他方の端部を回動アーム4に固定し、
回動アーム4に巻き付いたワイヤ形状の形状記憶合金4
3を通電加熱により収縮させることにより、回動アーム
4の回動を停止させる構造である。したがって、ブレー
キ機構22の駆動源をマニピュレータAの駆動源と同じ
形状記憶合金で兼用することができ、関節の構造が簡単
となる。
(Example 1) As shown in FIG. 19, one end of a wire-shaped shape memory alloy 43 was
, And the wire-shaped shape memory alloy 43 is wound around the turning arm 4 in a coil shape, and then the other end of the wire-shaped shape memory alloy 43 is fixed to the turning arm 4.
Wire-shaped shape memory alloy 4 wound around a rotating arm 4
3 is a structure in which the rotation of the rotation arm 4 is stopped by contracting the rotation arm 3 by applying electric heating. Therefore, the drive source of the brake mechanism 22 can be shared by the same shape memory alloy as the drive source of the manipulator A, and the structure of the joint is simplified.

【0062】(実施例2)図20に示したように、回動
軸3と回動アーム4の接続を割り締め構造とし、割り締
め構造の割り締め間隔をバネ型の形状記憶合金44を用
いて広げて、回動軸3と回動アーム4の接続を解除する
ようにする構造である。したがって、ブレーキ機構22
の駆動源をマニピュレータの駆動源と同じ形状記憶合金
で兼用することができ、関節の構造が簡単となる。
(Embodiment 2) As shown in FIG. 20, the connection between the rotating shaft 3 and the rotating arm 4 has a split fastening structure, and the split fastening interval of the split fastening structure uses a spring-type shape memory alloy 44. The structure is such that the connection between the rotating shaft 3 and the rotating arm 4 is released by unfolding. Therefore, the brake mechanism 22
Can be shared by the same shape memory alloy as the drive source of the manipulator, and the structure of the joint is simplified.

【0063】(実施例3)請求項9における実施例に加
えて、図21はブレーキ機構22が支持アーム1を介し
て設置され、回動アーム4を押圧する摩擦板27と押圧
力調整部28を設けたものである。このとき、押圧力調
整部28は圧縮タイプのバネ30により、常時摩擦板2
7を押圧しているものである。そして、回動アーム4の
停止状態を解除する際に、バネ30間に配設されている
バネ型の形状記憶合金44により加熱・冷却制御して摩
擦板27の伸縮を制御している。したがって、マニピュ
レータの関節が非駆動時に回動アーム4が落下するのを
簡単な構造で防止することができる。又、形状記憶合金
44の記憶設定を変えることでブレーキ力を可変にする
ことができるとともに任意位置で回動アーム4を停止す
ることができる。又、ブレーキ機構22の駆動源をマニ
ピュレータの駆動源と同じ形状記憶合金で兼用すること
ができ、関節の構造が簡単となる。
(Embodiment 3) In addition to the embodiment of the ninth embodiment, FIG. 21 shows that a brake mechanism 22 is installed via a support arm 1 and a friction plate 27 for pressing the rotating arm 4 and a pressing force adjusting section 28. Is provided. At this time, the pressing force adjusting unit 28 is constantly operated by the compression
7 is pressed. When the rotating arm 4 is released from the stopped state, the spring-type shape memory alloy 44 disposed between the springs 30 controls heating and cooling to control the expansion and contraction of the friction plate 27. Therefore, it is possible to prevent the turning arm 4 from falling when the joint of the manipulator is not driven by a simple structure. Further, by changing the memory setting of the shape memory alloy 44, the braking force can be made variable and the rotating arm 4 can be stopped at an arbitrary position. Further, the drive source of the brake mechanism 22 can be shared by the same shape memory alloy as the drive source of the manipulator, and the structure of the joint is simplified.

【0064】さらに、図22に示したように、編目形状
記憶合金材料6の裏面の構造体に金属材料又は金属を含
むペースト状材料からなる冷却層45を設けたものであ
る。冷却層45としては、金属材料としてアルミニウ
ム、銅等の熱伝導率の高い金属で層形成すれば良い。
又、金属を含むペースト状材料としては、アルミニウム
粉、銅粉等をオイル等に混合したものを使用し、層形成
するものである。
Further, as shown in FIG. 22, a cooling layer 45 made of a metal material or a paste material containing a metal is provided on the structure on the back surface of the stitch shape memory alloy material 6. The cooling layer 45 may be formed of a metal having a high thermal conductivity such as aluminum or copper as a metal material.
As the paste-like material containing a metal, a mixture of aluminum powder, copper powder and the like in oil or the like is used to form a layer.

【0065】したがって、冷却性を向上することで編目
形状記憶合金材料6が伸びる状態となり、動作速度が向
上する。
Therefore, by improving the cooling performance, the stitch shape memory alloy material 6 is in a stretched state, and the operating speed is improved.

【0066】又、上述したマニピュレータは図23に示
したような、マニピュレータ先端に超薄型LED光源7
を付加した照明器具Bであって、リンクの関節に用いる
ことができる。又、図24ように病院、施設等のベット
照明として利用することができる。特に、手が不自由な
人や起きられない人にも自由に操作できるようにリモコ
ン操作で行うようにしても良い。さらに他の用途とし
て、病院、施設等におけるモニタ装置(人体データ計
測、データ収集装置)、ナースコール装置、液晶テレビ
やブックスタンド等をマニピュレータ先端に取付けた視
聴装置、マジックハンド、人の生活環境で仕事を行う安
全で軽量なロボット用マニピュレータ、遠隔監視、遠隔
操作用マニピュレータ等の用途が考えられる。
The above-mentioned manipulator has an ultra-thin LED light source 7 at the tip of the manipulator as shown in FIG.
Is a lighting fixture B to which links are added, and can be used for link joints. Further, as shown in FIG. 24, it can be used as bed lighting for hospitals, facilities and the like. In particular, the operation may be performed by a remote control so that a person with a handicapped person or a person who cannot get up can operate freely. Still other applications include monitor devices (human body data measurement and data collection devices) in hospitals and facilities, nurse call devices, audio-visual devices with a liquid crystal television or book stand attached to the tip of a manipulator, magic hands, and human living environments. Applications include safe and lightweight robotic manipulators for work, remote monitoring and remote control manipulators.

【0067】[0067]

【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項1記載のマ
ニピュレータは支持アームに備えた回動支持部で保持さ
れた回動軸と前記回動軸と回動可能に接続された回動ア
ームから構成される関節軸を備えたシリアルリンクマニ
ピュレータであって、編目状に形成した編目形状記憶合
金材料を介して支持アームと回動アームとを接続し、前
記編目形状記憶合金材料の伸縮を加熱・冷却制御するこ
とにより、回動アームの回動動作を制御するもので、駆
動源に編目形状記憶合金材料が用いられているので、大
きな変位量を大きな力で作動することが可能となり、装
置全体が小型化、軽量化が図れるとともにマニピュレー
タが人に衝突した場合の安全性が良好となる。又、ベル
トコンベアのように薄型化が図れるので照明器具等の種
々の関節軸として使用可能となり、デザイン面での冗長
性も増す。
As described above, in the manipulator according to the first aspect of the present invention, the rotating shaft held by the rotating supporting portion provided on the supporting arm and the rotating shaft rotatably connected to the rotating shaft. A serial link manipulator having an articulated shaft composed of an arm, wherein a support arm and a rotating arm are connected via a stitch shape memory alloy material formed in a stitch shape, and expansion and contraction of the stitch shape memory alloy material is performed. By controlling the heating and cooling, the turning operation of the turning arm is controlled.Since the stitch shape memory alloy material is used for the driving source, it is possible to operate a large displacement with a large force, The whole device can be reduced in size and weight, and the safety in the case where the manipulator collides with a person is improved. In addition, since it can be made thinner like a belt conveyor, it can be used as various joint shafts of lighting equipment and the like, and redundancy in design is increased.

【0068】本発明の請求項2記載のマニピュレータは
編目形状記憶合金材料を回動アームに拮抗するように複
数接続しているから、この編目形状記憶合金材料の発生
力を種々変えて制御することにより、関節の剛性が変化
し、人間に対するマニピュレータの衝撃による安全性を
確保することができる。
In the manipulator according to the second aspect of the present invention, a plurality of stitch shape memory alloy materials are connected so as to antagonize the rotating arm, so that the generation force of the stitch shape memory alloy material is changed and controlled. Accordingly, the rigidity of the joint changes, and safety due to the impact of the manipulator on humans can be ensured.

【0069】本発明の請求項3記載のマニピュレータは
編目形状記憶合金材料の編目開口部に固定ピンを通すこ
とにより支持アーム及び回動アームに接続したり、又は
編目形状記憶合金材料をベルトコンベアのように屈性し
て楕円筒状に形成して、固定ピンを通すことにより支持
アーム及び回動アームに接続しているので、編目形状記
憶合金材料がしわになることもなく、簡単に固定ピンに
より固定することが可能である。又、接続ピン1本で2
本の編目形状記憶合金材料同士を接続することが可能で
あるので省スペースを実現できる。
According to the third aspect of the present invention, the manipulator is connected to the support arm and the rotating arm by passing a fixing pin through the stitch opening of the stitch shape memory alloy material, or the stitch shape memory alloy material is connected to the belt conveyor. It is flexible and formed in an elliptical cylindrical shape, and is connected to the support arm and the rotating arm by passing the fixing pin, so that the stitch shape memory alloy material does not wrinkle and can be easily fixed. It is possible to fix by. Also, one connection pin requires 2
Since the stitch shape memory alloy materials of the book can be connected to each other, space saving can be realized.

【0070】本発明の請求項4記載のマニピュレータは
編目形状記憶合金材料を回動アームに絶縁ワイヤを介し
て接続したもので、編目形状記憶合金材料が直接に回動
アームに接触するのを防止することにより、編目形状記
憶合金材料と回動アームとのすべり摩擦抵抗を低減する
こができる。又、編目形状記憶合金材料の絶縁がワイヤ
のみ絶縁すれば良いようになり、編目形状記憶合金材料
自身を絶縁する必要がなくなり、マニピュレータ全体と
しての絶縁処理が簡単である。
The manipulator according to the fourth aspect of the present invention is a manipulator in which a stitch shape memory alloy material is connected to a turning arm via an insulating wire, thereby preventing the stitch shape memory alloy material from directly contacting the turning arm. By doing so, the sliding friction resistance between the stitch shape memory alloy material and the rotating arm can be reduced. In addition, the insulation of the stitch shape memory alloy material only needs to insulate the wire, and there is no need to insulate the stitch shape memory alloy material itself, and the insulation processing of the entire manipulator is simple.

【0071】本発明の請求項5記載のマニピュレータは
固定ピンの表面に凹凸加工からなる滑り防止部を形成し
ているので、編目形状記憶合金材料と固定ピンとの摩擦
抵抗が大きくなり、編目形状記憶合金材料の接続がより
確実となる。さらに、編目形状記憶合金材料の横ずれ防
止が図れる。又、一定長さの編目形状記憶合金材料を自
由に連結することにより、編目形状記憶合金材料の長さ
を選択することができる。
In the manipulator according to the fifth aspect of the present invention, since the anti-slip portion formed by embossing is formed on the surface of the fixing pin, the frictional resistance between the stitch shape memory alloy material and the fixing pin increases, and the stitch shape memory is formed. The connection of the alloy material becomes more reliable. Further, the lateral displacement of the stitch shape memory alloy material can be prevented. Further, the length of the stitch shape memory alloy material can be selected by freely connecting the stitch shape memory alloy materials having a certain length.

【0072】本発明の請求項6記載のマニピュレータは
編目形状記憶合金材料が固定ピンにより接続した複数の
編目形状記憶合金材料の連結体としているので、編目形
状記憶合金材料を省スペースで簡単且つ確実に固定ピン
と連結することができる。
In the manipulator according to the sixth aspect of the present invention, since the stitch shape memory alloy material is a connected body of a plurality of stitch shape memory alloy materials connected by fixing pins, the stitch shape memory alloy material can be easily and reliably saved in a small space. Can be connected to a fixing pin.

【0073】本発明の請求項7記載のマニピュレータは
支持アームもしくは回動アームのいづれかに、回動アー
ムのブレーキ機構を設けているので、マニピュレータの
関節が非駆動時に回動アームが落下するのを防止するこ
とができる。又、一定長さの編目形状記憶合金材料を自
由に連結することにより、編目形状記憶合金材料の長さ
を選択することができる。
In the manipulator according to the seventh aspect of the present invention, since the brake mechanism of the rotating arm is provided on either the supporting arm or the rotating arm, it is possible to prevent the rotating arm from falling when the manipulator joint is not driven. Can be prevented. Further, the length of the stitch shape memory alloy material can be selected by freely connecting the stitch shape memory alloy materials having a certain length.

【0074】本発明の請求項8記載のマニピュレータは
回動アームのブレーキ力が、回動アームに発生するトル
ク値により算出しているので、ブレーキ力を回転アーム
の重力落下、摩擦等の最大トルクのキャンセルに使うこ
とにより、マニピュレータを駆動する際の編目形状記憶
合金材料自体の必要発生力は、重力や摩擦を考慮しな
い、かなり小さな発生力で動作させることができる。
In the manipulator according to the eighth aspect of the present invention, the braking force of the rotating arm is calculated from the torque value generated in the rotating arm. When the manipulator is driven, the stitch shape memory alloy material itself can be operated with a considerably small generated force without considering gravity or friction.

【0075】本発明の請求項9記載のマニピュレータは
ブレーキ機構が支持アームを介して設置され、回動アー
ムを押圧する摩擦板と押圧力調整部を設けているので、
マニピュレータの関節が非駆動時に回動アームが落下す
るのを防止することができる。又、任意位置で回動アー
ムを停止させることができる。
In the manipulator according to the ninth aspect of the present invention, since the brake mechanism is installed via the support arm, and the friction plate for pressing the rotating arm and the pressing force adjusting unit are provided,
The pivot arm can be prevented from falling when the joint of the manipulator is not driven. Further, the rotating arm can be stopped at an arbitrary position.

【0076】本発明の請求項10記載のマニピュレータ
はブレーキ機構に回動軸とする2ウエイクラッチ機構を
設けているので、ボールがカム面に食い込む楔効果によ
り、省スペースで多大な静止トルクを得ることができ
る。又、ロック方向を選択することができる。
In the manipulator according to the tenth aspect of the present invention, since the brake mechanism is provided with a two-way clutch mechanism having a rotating shaft, a large static torque can be obtained in a small space due to a wedge effect in which the ball bites into the cam surface. be able to. Further, the locking direction can be selected.

【0077】本発明の請求項11記載のマニピュレータ
は回動アームの回動方向を逆転駆動させる際は、一旦、
回動アームを所望の駆動方向とは逆方向に微少量駆動
後、回動アームを所望の方向へ駆動しているので、楔効
果によるブレーキの食い込みを防止して、簡単にブレー
キが解除できるようになる。
In the manipulator according to the eleventh aspect of the present invention, when the rotating direction of the rotating arm is reversely driven, once,
Since the rotating arm is driven in the desired direction after driving the rotating arm in a small amount in the direction opposite to the desired driving direction, it is possible to prevent the brake from biting by the wedge effect and easily release the brake. become.

【0078】本発明の請求項12記載のマニピュレータ
はブレーキ機構が、回動アームと共に回動する回動板を
磁界又は電界により粘性が変化する流体中に封入した構
造を回動アームに配しているので、流体の粘性を変化さ
せて回転板の抵抗を変えることにより、省スペース且つ
ブレーキ力が可変となるブレーキを実現することができ
るようになる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the manipulator of the present invention, the brake mechanism has a structure in which a rotating plate that rotates together with the rotating arm is sealed in a fluid whose viscosity changes by a magnetic field or an electric field, and the structure is arranged in the rotating arm. Therefore, by changing the resistance of the rotating plate by changing the viscosity of the fluid, it is possible to realize a brake that is space-saving and has a variable braking force.

【0079】本発明の請求項13記載のマニピュレータ
はブレーキ機構が、形状記憶合金からなる駆動源を備え
ており、ブレーキ機構の駆動源をマニピュレータの駆動
源と兼用することができ、関節の構造が簡単となる。
In the manipulator according to the thirteenth aspect of the present invention, the brake mechanism includes a drive source made of a shape memory alloy, and the drive source of the brake mechanism can be used also as the drive source of the manipulator, and the structure of the joint is reduced. It's easy.

【0080】本発明の請求項14記載のマニピュレータ
は編目形状記憶合金材料の少なくともいずれかの面の構
造体に金属材料又は金属を含むペースト状材料からなる
冷却層を設けているので、冷却層によって編目形状記憶
合金材料の冷却性が向上し、動作速度がアップする。
In the manipulator according to the fourteenth aspect of the present invention, a cooling layer made of a metal material or a paste material containing a metal is provided on at least one surface of the stitch shape memory alloy material. The cooling property of the stitch shape memory alloy material is improved, and the operation speed is increased.

【0081】本発明の請求項15記載のマニピュレータ
は関節を有するアームの一端に照明ランプを設けるとと
もにこの関節にマニピュレータを配設しているので、照
明器具のデザインの自由度を増すことができ、照明器具
の小型化が可能となる。又、人間との衝突時の衝撃力を
和らげることができる。
In the manipulator according to the fifteenth aspect of the present invention, the illumination lamp is provided at one end of the arm having the joint and the manipulator is arranged at the joint, so that the degree of freedom in the design of the lighting equipment can be increased. Lighting equipment can be downsized. In addition, the impact force at the time of a collision with a human can be reduced.

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

【図1】本発明の照明器具に用いられるマニピュレータ
の概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a manipulator used for a lighting fixture of the present invention.

【図2】本発明のマニピュレータの編目形状記憶合金材
料のメリヤス編を示す要部の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a main part showing a knitted stitch made of a stitch shape memory alloy material of the manipulator of the present invention.

【図3】本発明の図2の編目形状記憶合金材料を円筒状
に巻回した斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of the stitch shape memory alloy material of FIG. 2 of the present invention wound in a cylindrical shape.

【図4】本発明のマニピュレータの回動部の要部の断面
図である。
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a rotating part of the manipulator of the present invention.

【図5】本発明の図2の側面側から見たマニピュレータ
の回動部の要部の断面図である。
5 is a cross-sectional view of a main part of a rotating part of the manipulator as viewed from a side surface in FIG. 2 of the present invention.

【図6】本発明の編目形状記憶合金材料を拮抗して設け
た要部の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part in which the stitch shape memory alloy material of the present invention is provided in opposition.

【図7】(a)は本発明の編目形状記憶合金材料の固定
ピンとの接続状態を示す平面図、(b)は(a)の編目
形状記憶合金材料を側面から見た要部の概略側面図であ
る。
7A is a plan view showing a connection state of a stitch shape memory alloy material of the present invention with a fixing pin, and FIG. 7B is a schematic side view of a main part of the stitch shape memory alloy material of FIG. FIG.

【図8】(a)は本発明の編目形状記憶合金材料を絶縁
ワイヤを用いて接続した状態を示す平面図、(b)は
(a)の編目形状記憶合金材料の接続状態を側面から見
た要部の概略側面図である。
8A is a plan view showing a state in which the stitch shape memory alloy material of the present invention is connected using an insulating wire, and FIG. 8B is a side view showing the connection state of the stitch shape memory alloy material in FIG. FIG. 3 is a schematic side view of the main part.

【図9】本発明の固定ピンの表面にローレットを施した
斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view in which a knurl is applied to the surface of the fixing pin of the present invention.

【図10】本発明の固定ピンの表面に突起を形成した斜
視図である。
FIG. 10 is a perspective view in which projections are formed on the surface of the fixing pin of the present invention.

【図11】(a)は本発明の編目形状記憶合金材料の連
結ピンとの接続状態を示す平面図、(b)は(a)の要
部を拡大した編目形状記憶合金材料の平面図である。
11A is a plan view showing a connection state of a stitch shape memory alloy material of the present invention with a connection pin, and FIG. 11B is a plan view of a stitch shape memory alloy material in which a main part of FIG. .

【図12】本発明のマニピュレータにブレーキ機構を設
けた要部の断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a main part in which a brake mechanism is provided in the manipulator of the present invention.

【図13】本発明のマニピュレータのブレーキ設定方法
を示す正面図である。
FIG. 13 is a front view showing a brake setting method for the manipulator of the present invention.

【図14】本発明のマニピュレータに摩擦板によるブレ
ーキ機構を設けた要部の断面図である。
FIG. 14 is a sectional view of a main part in which a brake mechanism using a friction plate is provided on the manipulator of the present invention.

【図15】(a)、(b)は本発明の2ウエイクラッチ
機構の動作状態を示す概略断面図である。
FIGS. 15A and 15B are schematic cross-sectional views showing an operation state of the two-way clutch mechanism of the present invention.

【図16】(a)は本発明の2ウエイクラッチ機構を関
節に組みこんだ時の構造を示す要部の断面図、(b)は
(a)の側断面図である。
16A is a sectional view of a main part showing a structure when the two-way clutch mechanism of the present invention is assembled into a joint, and FIG. 16B is a side sectional view of FIG.

【図17】本発明の2ウエイクラッチ機構のころとカム
面の相対位置を変える構造を示す要部の縦断面図であ
る。
FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a main part showing a structure for changing a relative position between a roller and a cam surface of the two-way clutch mechanism of the present invention.

【図18】本発明のマニピュレータに粘性流体を用いた
ブレーキ機構を設けた要部の断面図である。
FIG. 18 is a sectional view of a main part in which a brake mechanism using a viscous fluid is provided in the manipulator of the present invention.

【図19】本発明のマニピュレータにワイヤ形状の形状
記憶合金を用いたブレーキ機構を設けた要部の断面図で
ある。
FIG. 19 is a cross-sectional view of a main part in which a manipulator of the present invention is provided with a brake mechanism using a wire-shaped shape memory alloy.

【図20】本発明のマニピュレータにバネ形状の形状記
憶合金を用いたブレーキ機構を設けた要部の断面図であ
る。
FIG. 20 is a cross-sectional view of a main part in which a brake mechanism using a spring-shaped shape memory alloy is provided in the manipulator of the present invention.

【図21】本発明のマニピュレータの押圧力調整装置に
バネ形状の形状記憶合金を用いたブレーキ機構を設けた
要部の断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view of a main part in which a brake mechanism using a spring-shaped shape memory alloy is provided in the manipulator pressing force adjusting device of the present invention.

【図22】本発明のマニピュレータの編目形状記憶合金
材料の裏面の構造体に冷却層を設けた要部の断面図であ
る。
FIG. 22 is a cross-sectional view of a main part of the manipulator of the present invention in which a cooling layer is provided on a structure on the back surface of the stitch shape memory alloy material.

【図23】本発明のマニピュレータを照明器具に取付け
た状態を示す斜視図である。
FIG. 23 is a perspective view showing a state where the manipulator of the present invention is mounted on a lighting fixture.

【図24】本発明のマニピュレータを医療用照明器具に
取付けた状態を示す斜視図である。
FIG. 24 is a perspective view showing a state in which the manipulator of the present invention is attached to a medical lighting fixture.

【図25】従来の多関節ロボットの構造を示す要部の断
面図である。
FIG. 25 is a sectional view of a main part showing a structure of a conventional articulated robot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A マニピュレータ B 照明器具 1 支持アーム 2 回動支持部 3 回動軸 4 回動アーム 5 関節軸 6 編目形状記憶合金材料 7 照明ランプ 8 ケーシング 9 固定ブッシュ 12 固定ピン 14 固定ピン 14 Tバー 18 絶縁ワイヤ 21 連結ピン 22 ブレーキ機構 23 ソレノイド 25 ピン 26 ピン穴 27 摩擦板 31 押圧力調整装置 32 ガイドピン 33 コイル 35 2ウエイクラッチ機構 36 レバー 37 保持器 39 カム面 40 回動板 41 流体封入部品 42 電気粘性流体 Reference Signs List A Manipulator B Lighting fixture 1 Support arm 2 Rotation support part 3 Rotation axis 4 Rotation arm 5 Joint axis 6 Stitch shape memory alloy material 7 Lighting lamp 8 Casing 9 Fixing bush 12 Fixing pin 14 Fixing pin 14 T-bar 18 Insulating wire DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Connecting pin 22 Brake mechanism 23 Solenoid 25 Pin 26 Pin hole 27 Friction plate 31 Pressing force adjusting device 32 Guide pin 33 Coil 35 2 Way clutch mechanism 36 Lever 37 Holder 39 Cam surface 40 Rotating plate 41 Fluid sealing part 42 Electroviscous fluid

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持アームに備えた回動支持部で保持さ
れた回動軸と前記回動軸と回動可能に接続された回動ア
ームから構成される関節軸を備えたシリアルリンクマニ
ピュレータであって、編目状に形成した編目形状記憶合
金材料を介して前記支持アームと回動アームとを接続
し、前記編目形状記憶合金材料の伸縮を加熱・冷却制御
することにより、前記回動アームの回動動作を制御する
ことを特徴とするマニピュレータ。
1. A serial link manipulator having an articulated shaft composed of a rotating shaft held by a rotating support portion provided on a supporting arm and a rotating arm rotatably connected to the rotating shaft. Then, the support arm and the rotating arm are connected via a stitch shape memory alloy material formed in a stitch shape, and the expansion and contraction of the stitch shape memory alloy material is controlled by heating and cooling, whereby the turning arm A manipulator for controlling a rotation operation.
【請求項2】 上記編目形状記憶合金材料を前記回動ア
ームに拮抗するように複数接続して成る請求項1記載の
マニピュレータ。
2. The manipulator according to claim 1, wherein a plurality of the stitch shape memory alloy materials are connected so as to oppose the rotating arm.
【請求項3】 上記平板状の編目形状記憶合金材料の編
目開口部に固定ピンを通すことにより前記支持アーム及
び回動アームに接続したり、又は前記編目形状記憶合金
材料をベルトコンベアのように屈性して楕円筒状に形成
して、固定ピンを通すことにより前記支持アーム及び回
動アームに接続したことを特徴とする請求項1又は請求
項2記載のマニピュレータ。
3. A stitch opening of the plate-shaped stitch shape memory alloy material is connected to the support arm and the rotating arm by passing a fixing pin through the stitch opening portion, or the stitch shape memory alloy material is moved like a belt conveyor. The manipulator according to claim 1 or 2, wherein the manipulator is formed to have an elliptical cylindrical shape and is connected to the supporting arm and the rotating arm by passing a fixing pin.
【請求項4】 上記編目形状記憶合金材料を前記回動ア
ームに絶縁ワイヤを介して接続したことを特徴とする請
求項1乃至請求項3記載のいづれか1項に記載のマニピ
ュレータ。
4. The manipulator according to claim 1, wherein the stitch shape memory alloy material is connected to the rotating arm via an insulating wire.
【請求項5】 前記固定ピンの表面に凹凸加工からなる
滑り防止部を形成したことを特徴とする請求項3又は請
求項4記載のマニピュレータ。
5. The manipulator according to claim 3, wherein an anti-slip portion made of unevenness is formed on a surface of the fixing pin.
【請求項6】 上記編目形状記憶合金材料が前記固定ピ
ンと連結ピンにより接続した複数の編目形状記憶合金材
料の連結体であることを特徴とする請求項3又は請求項
4記載の記載のマニピュレータ。
6. The manipulator according to claim 3, wherein said stitch shape memory alloy material is a connected body of a plurality of stitch shape memory alloy materials connected by said fixing pins and connecting pins.
【請求項7】 前記支持アームもしくは回動アームのい
づれかに、前記回動アームのブレーキ機構を設けたこと
を特徴とする請求項1記載のマニピュレータ。
7. The manipulator according to claim 1, wherein a brake mechanism for the rotation arm is provided on either the support arm or the rotation arm.
【請求項8】 前記回動アームのブレーキ力は、前記回
動アームに発生するトルク値により算出することを特徴
とする請求項7記載のマニピュレータ。
8. The manipulator according to claim 7, wherein the brake force of the rotating arm is calculated based on a torque value generated in the rotating arm.
【請求項9】 前記ブレーキ機構が支持アームを介して
設置され、回動アームを押圧する摩擦板と押圧力調整部
を設けたことを特徴とする請求項8記載のマニピュレー
タ。
9. The manipulator according to claim 8, wherein the brake mechanism is provided via a support arm, and a friction plate for pressing the rotating arm and a pressing force adjusting unit are provided.
【請求項10】 前記ブレーキ機構に前記回動軸とする
2ウエイクラッチ機構を設けたことを特徴とする請求項
7記載のマニピュレータ。
10. The manipulator according to claim 7, wherein the brake mechanism is provided with a two-way clutch mechanism serving as the rotation axis.
【請求項11】 上記回動アームの回動方向を逆転駆動
させる際は、一旦、前記回動アームを所望の駆動方向と
は逆方向に微少量駆動後、前記回動アームを所望の方向
へ駆動することを特徴とする請求項10記載のマニピュ
レータ。
11. When the rotation direction of the rotation arm is reversely driven, the rotation arm is once driven in a small amount in a direction opposite to a desired drive direction, and then the rotation arm is moved in a desired direction. The manipulator according to claim 10, wherein the manipulator is driven.
【請求項12】 前記ブレーキ機構が、前記回動アーム
と共に回動する回動板を磁界又は電界により粘性が変化
する流体中に封入した構造を前記回動アームに配したこ
とを特徴とする請求項8記載のマニピュレータ。
12. The brake arm, wherein the brake mechanism has a structure in which a rotation plate that rotates together with the rotation arm is sealed in a fluid whose viscosity changes by a magnetic field or an electric field. Item 8. The manipulator according to Item 8.
【請求項13】 前記ブレーキ機構が、形状記憶合金か
らなる駆動源を備えてなることを特徴とする請求項8記
載のマニピュレータ。
13. The manipulator according to claim 8, wherein the brake mechanism includes a drive source made of a shape memory alloy.
【請求項14】 上記編目形状記憶合金材料の少なくと
もいずれかの面の構造体に金属材料又は金属を含むペー
スト状材料からなる冷却層を設けたこと特徴とする請求
項1乃至請求項3記載のいずれか1項に記載のマニピュ
レータ。
14. The cooling structure according to claim 1, wherein a cooling layer made of a metal material or a paste material containing a metal is provided on at least one surface of the stitch shape memory alloy material. The manipulator according to any one of the preceding claims.
【請求項15】 関節を有するアームの一端に照明ラン
プを設けるとともに該関節にマニピュレータを配設する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項14記載のいずれ
か1項に記載の照明装置。
15. The lighting device according to claim 1, wherein an illumination lamp is provided at one end of an arm having a joint, and a manipulator is provided at the joint.
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