JP2002239958A - パラレルメカニズムロボットアーム（２） - Google Patents
パラレルメカニズムロボットアーム（２）Info
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- JP2002239958A JP2002239958A JP2001043002A JP2001043002A JP2002239958A JP 2002239958 A JP2002239958 A JP 2002239958A JP 2001043002 A JP2001043002 A JP 2001043002A JP 2001043002 A JP2001043002 A JP 2001043002A JP 2002239958 A JP2002239958 A JP 2002239958A
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- Japan
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- moving
- point
- movable member
- robot arm
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Abstract
(57)【要約】
【課題】パラレルメカニズムの長所である剛性を保ちつ
つ、動作領域が小さいという欠点を解消し、動作領域を
広くとれる６自由度のロボットアーム機構を提供する。 【解決手段】今までのパラレルメカニズムは、可動部材
を複数の連結棒で支え、その連結棒を伸縮させたり、連
結棒の一端をベース部材に対して移動させるものであ
る。本発明も連結棒の一端を移動させるものであるが、
移動の方向を同一にすることにより、その方向へは理論
上無限に移動が可能となる原理により、動作範囲を長く
とることができる。また、同一のベース面上にアクチュ
エータを配置することで、ベース面に鉛直な方向には障
害物がなくなり、この方向へも動作領域を長くとること
が可能となる。
つ、動作領域が小さいという欠点を解消し、動作領域を
広くとれる６自由度のロボットアーム機構を提供する。 【解決手段】今までのパラレルメカニズムは、可動部材
を複数の連結棒で支え、その連結棒を伸縮させたり、連
結棒の一端をベース部材に対して移動させるものであ
る。本発明も連結棒の一端を移動させるものであるが、
移動の方向を同一にすることにより、その方向へは理論
上無限に移動が可能となる原理により、動作範囲を長く
とることができる。また、同一のベース面上にアクチュ
エータを配置することで、ベース面に鉛直な方向には障
害物がなくなり、この方向へも動作領域を長くとること
が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、ロボットアーム
の機構に関する。
の機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のロボットアームの機構としては垂
直多関節や水平多関節が有名であるが、これらは可動部
材を一方向から支えるため、剛性が低くなる。これを補
うためロボットアームが大型化し、質量の増大により動
作速度が低下するという欠点があった。
直多関節や水平多関節が有名であるが、これらは可動部
材を一方向から支えるため、剛性が低くなる。これを補
うためロボットアームが大型化し、質量の増大により動
作速度が低下するという欠点があった。
【０００３】一方、近年登場したパラレルメカニズム
は、可動部材を複数の支点で支えるため剛性が高いとい
う長所を持つ。しかし反面、動作領域がロボットアーム
筐体と比べて小さいという欠点もある。
は、可動部材を複数の支点で支えるため剛性が高いとい
う長所を持つ。しかし反面、動作領域がロボットアーム
筐体と比べて小さいという欠点もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】パラレルメカニズムの
長所である剛性を保ちつつ、動作領域が小さいという欠
点を解消し、動作領域を広くとれる６自由度のロボット
アーム機構を提供する。
長所である剛性を保ちつつ、動作領域が小さいという欠
点を解消し、動作領域を広くとれる６自由度のロボット
アーム機構を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】今までのパラレルメカニ
ズムは、可動部材を複数の連結棒で支え、その連結棒を
伸縮させたり、連結棒の一端をベース部材に対して移動
させるものである。本発明も連結棒の一端を移動させる
ものであるが、移動の方向を同一にすることにより、そ
の方向へは理論上無限に移動が可能となる原理により、
動作範囲を長くとることができる。
ズムは、可動部材を複数の連結棒で支え、その連結棒を
伸縮させたり、連結棒の一端をベース部材に対して移動
させるものである。本発明も連結棒の一端を移動させる
ものであるが、移動の方向を同一にすることにより、そ
の方向へは理論上無限に移動が可能となる原理により、
動作範囲を長くとることができる。
【０００６】また、ベース部材の同一のベース面上に直
線移動機構５を配置することで、ベース部材から見て直
線移動機構５が存在する方向には障害物がなくなり、こ
の方向へも動作領域を広くとることが可能となる。
線移動機構５を配置することで、ベース部材から見て直
線移動機構５が存在する方向には障害物がなくなり、こ
の方向へも動作領域を広くとることが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】 以下、本発明を添付図面に示す
実施形態に基づき詳しく説明する。なお、図１は本実施
形態の全体斜視図、図２は図１の状態から６つの移動部
４を多少動かし、図１に比べ空間的位置と空間的姿勢を
変化させた後の全体斜視図である。
実施形態に基づき詳しく説明する。なお、図１は本実施
形態の全体斜視図、図２は図１の状態から６つの移動部
４を多少動かし、図１に比べ空間的位置と空間的姿勢を
変化させた後の全体斜視図である。
【０００８】直線移動機構５は、モータ７の回転軸の回
転によりボールネジ８を回転させ、移動部４に取りつけ
られたナット９の中でボールネジ８が回転することによ
り、移動部４が直線的に運動するものとする。
転によりボールネジ８を回転させ、移動部４に取りつけ
られたナット９の中でボールネジ８が回転することによ
り、移動部４が直線的に運動するものとする。
【０００９】各要素の配置を次ぎに示す。図１におい
て、１つの直線移動機構５の固定部３をベース部材１の
ベース面上に固定する。他の５つの直線移動機構５をベ
ース面上に、先に置かれた直線移動機構５と平行に配置
することで移動部４の移動方向を同一にし、それぞれの
固定部３をベース部材１のベース面上に固定する。
て、１つの直線移動機構５の固定部３をベース部材１の
ベース面上に固定する。他の５つの直線移動機構５をベ
ース面上に、先に置かれた直線移動機構５と平行に配置
することで移動部４の移動方向を同一にし、それぞれの
固定部３をベース部材１のベース面上に固定する。
【００１０】それぞれ１つの移動部４と１つの連結棒６
を、１点を回転中心として連結するジョイント１０で連
結する。また、可動部材２とそれぞれ１つの連結棒６
を、１点を回転中心として連結する６つのジョイント１
１で連結する。
を、１点を回転中心として連結するジョイント１０で連
結する。また、可動部材２とそれぞれ１つの連結棒６
を、１点を回転中心として連結する６つのジョイント１
１で連結する。
【００１１】以上により、可動部材２は６つの連結棒４
を介して支えられる。この時、２点間の距離が一定であ
るという幾何拘束が独立して６つ生じる。２点間の距離
が一定であるという幾何拘束は物体の自由度を１つ奪う
ので、これら６つの幾何拘束により、可動部材２は支え
られない時に持っていた６自由度を失い、その空間的位
置と空間的姿勢が固定される。また、移動部４を移動さ
せることで可動部材２の空間的位置と空間的姿勢を変え
ることができる。
を介して支えられる。この時、２点間の距離が一定であ
るという幾何拘束が独立して６つ生じる。２点間の距離
が一定であるという幾何拘束は物体の自由度を１つ奪う
ので、これら６つの幾何拘束により、可動部材２は支え
られない時に持っていた６自由度を失い、その空間的位
置と空間的姿勢が固定される。また、移動部４を移動さ
せることで可動部材２の空間的位置と空間的姿勢を変え
ることができる。
【００１２】逆運動学的に、可動部材２の空間位置と姿
勢が決定している時、６つの移動部４のあるべき位置を
求める方法について以下に記す。
勢が決定している時、６つの移動部４のあるべき位置を
求める方法について以下に記す。
【００１３】図３は可動部材２と移動部４の位置関係を
示す図である。点Ａはジョイント１０の回転中心、点Ｂ
はジョイント１１の回転中心である。点Ｃは、ベース面
に平行で点Ａを通る平面上に点Ｂを垂直に投影した点で
ある。
示す図である。点Ａはジョイント１０の回転中心、点Ｂ
はジョイント１１の回転中心である。点Ｃは、ベース面
に平行で点Ａを通る平面上に点Ｂを垂直に投影した点で
ある。
【００１４】点Ａと点Ｂは連結棒６を介して拘束されて
いるので、２点間の距離をＬとおくと、この値は不変で
ある。いま可動部材２の空間的位置と姿勢が決まってい
れば、点Ｂの位置は定まる。この時、点Ｂと点Ｃの２点
間の距離をＭとおくと、この値も不変である。
いるので、２点間の距離をＬとおくと、この値は不変で
ある。いま可動部材２の空間的位置と姿勢が決まってい
れば、点Ｂの位置は定まる。この時、点Ｂと点Ｃの２点
間の距離をＭとおくと、この値も不変である。
【００１５】点Ａの存在範囲は図３のとおり、ベース面
に平行で点Ａを通る平面上で、点Ｃを中心とした半径√
（Ｌ×Ｌ−Ｍ×Ｍ）の円上に存在することとなる。一
方、点Ａは移動部４にも拘束されているため、該当する
移動部４の移動方向を移動ベクトルとする直線上に存在
することとなる。
に平行で点Ａを通る平面上で、点Ｃを中心とした半径√
（Ｌ×Ｌ−Ｍ×Ｍ）の円上に存在することとなる。一
方、点Ａは移動部４にも拘束されているため、該当する
移動部４の移動方向を移動ベクトルとする直線上に存在
することとなる。
【００１６】以上の観点から点Ａは、図３の円と直線の
交点に存在することになる。交点はＬがＭより大きけれ
ば、２点が存在する。各直線移動機構５ごとに、２点の
うちどちらをとるかを決めておくことで、点Ａは一意に
求まる。
交点に存在することになる。交点はＬがＭより大きけれ
ば、２点が存在する。各直線移動機構５ごとに、２点の
うちどちらをとるかを決めておくことで、点Ａは一意に
求まる。
【００１７】他の５つの直線移動機構５についても全く
同様である。
同様である。
【００１８】以上のとおり、可動部材２の位置と姿勢が
定まっている時、６つの移動部４のあるべき位置を求め
ることができる。
定まっている時、６つの移動部４のあるべき位置を求め
ることができる。
【００１９】本発明の実施形態は概ね上記のとおりであ
るが、本発明はこの実施形態に限定されるものではな
く、「特許請求の範囲」の記載内で種種の変更が可能で
ある。
るが、本発明はこの実施形態に限定されるものではな
く、「特許請求の範囲」の記載内で種種の変更が可能で
ある。
【００２０】
【発明の効果】 本発明により、動作範囲が広くとれる
小型のロボットアームが実現する。これにより、ワーク
の搬送、組立て、溶接等の加工等を高速に行うロボット
を小型化することが可能となる。
小型のロボットアームが実現する。これにより、ワーク
の搬送、組立て、溶接等の加工等を高速に行うロボット
を小型化することが可能となる。
【図１】請求項目１による装置の実施形態の斜視図であ
る。
る。
【図２】請求項目１による装置の実施形態の斜視図であ
る。
る。
【図３】可動部材２と移動部４の位置関係を示す図であ
る。
る。
１ ベース部材 ２ 可動部材 ３ 固定部 ４ 移動部 ５ 直線移動機構 ６ 連結棒 ７ モータ ８ ボールネジ ９ ナット １０ ジョイント １１ ジョイント １２ ベース面 点Ａ ジョイント１０の回転中心 点Ｂ ジョイント１１の回転中心 点Ｃ ベース面に平行で点Ａを通る平面上に
点Ｂを垂直に投影した点
点Ｂを垂直に投影した点
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年２月２７日（２００１．２．２
７）
７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】 以上の観点から点Ａは、図３の円と直線
の交点に存在することになる。図３の直線から点Ｃまで
の距離をＮとすると、図３の円の半径がＮより大きけれ
ば交点が２点存在する。各直線移動機構５ごとに、２点
のうちどちらをとるかを決めておくことで、点Ａは一意
に求まる。
の交点に存在することになる。図３の直線から点Ｃまで
の距離をＮとすると、図３の円の半径がＮより大きけれ
ば交点が２点存在する。各直線移動機構５ごとに、２点
のうちどちらをとるかを決めておくことで、点Ａは一意
に求まる。
Claims (2)
- 【請求項１】平面状のベース面を持ったベース部材１
と；可動部材２と；ベース面上に取りつけられた固定部
３と、固定部３に対して直線的に運動可能な移動部４と
からなり、互いに移動部４の移動方向が同一である６つ
の直線移動機構５と；６つの連結棒６と；それぞれ１つ
の移動部４と１つの連結棒６を、１点を回転中心として
連結する６つのジョイント１０と；可動部材２とそれぞ
れ１つの連結棒６を、１点を回転中心として連結する６
つのジョイント１１；により構成され、 ６つの移動部４の移動量により可動部材２の空間的位置
と空間的姿勢を決定できる範囲を移動部４の移動方向に
長くとれるとともに、ベース部材１のベース面に鉛直で
直線移動機構５が取りつけられた方向へも動作領域を長
くとることが可能となることを特徴とした装置。 - 【請求項２】少なくとも１つ直線移動機構５を省き、該
当する直線移動機構５が連結されていたジョイント１０
をベース部材１に連結することにより、可動部材２の空
間的位置と空間的姿勢を決定できる範囲を限定した請求
の範囲第１項に記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001043002A JP2002239958A (ja) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | パラレルメカニズムロボットアーム（２） |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001043002A JP2002239958A (ja) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | パラレルメカニズムロボットアーム（２） |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002239958A true JP2002239958A (ja) | 2002-08-28 |
Family
ID=18905235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001043002A Pending JP2002239958A (ja) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | パラレルメカニズムロボットアーム（２） |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002239958A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101804629A (zh) * | 2010-04-17 | 2010-08-18 | 浙江理工大学 | 交叉型二自由度并联机构 |
| CN102357879A (zh) * | 2011-09-05 | 2012-02-22 | 北京华巍中兴电气有限公司 | 八自由度混联式自动焊接机器人 |
| JP2015510456A (ja) * | 2012-02-13 | 2015-04-09 | ツェー・ベー・ウー・チェー・ベー・プラゼ・ファクルタ・ストロイニー | 支持フレームに操作アームの位置を設定する方法、および操作アームを位置決めする支持フレーム |
| CN106182033A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-12-07 | 合肥凌翔信息科技有限公司 | 一种盲人引路用自动导航型机器人 |
| CN108656079A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-10-16 | 上海大学 | 一种三平一转四自由度的并联机构 |
| WO2021182024A1 (ja) * | 2020-03-09 | 2021-09-16 | 株式会社 東芝 | ロボットシステム、パラレルリンク機構、制御方法、制御装置、プログラム、及び記憶媒体 |
-
2001
- 2001-02-20 JP JP2001043002A patent/JP2002239958A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101804629A (zh) * | 2010-04-17 | 2010-08-18 | 浙江理工大学 | 交叉型二自由度并联机构 |
| CN101804629B (zh) * | 2010-04-17 | 2011-06-15 | 浙江理工大学 | 交叉型二自由度并联机构 |
| CN102357879A (zh) * | 2011-09-05 | 2012-02-22 | 北京华巍中兴电气有限公司 | 八自由度混联式自动焊接机器人 |
| JP2015510456A (ja) * | 2012-02-13 | 2015-04-09 | ツェー・ベー・ウー・チェー・ベー・プラゼ・ファクルタ・ストロイニー | 支持フレームに操作アームの位置を設定する方法、および操作アームを位置決めする支持フレーム |
| CN106182033A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-12-07 | 合肥凌翔信息科技有限公司 | 一种盲人引路用自动导航型机器人 |
| CN106182033B (zh) * | 2016-08-24 | 2018-09-28 | 合肥凌翔信息科技有限公司 | 一种盲人引路用自动导航型机器人 |
| CN108656079A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-10-16 | 上海大学 | 一种三平一转四自由度的并联机构 |
| WO2021182024A1 (ja) * | 2020-03-09 | 2021-09-16 | 株式会社 東芝 | ロボットシステム、パラレルリンク機構、制御方法、制御装置、プログラム、及び記憶媒体 |
| JP7462437B2 (ja) | 2020-03-09 | 2024-04-05 | 株式会社東芝 | ロボットシステム、パラレルリンク機構、制御方法、制御装置、プログラム、及び記憶媒体 |
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