JP2007098499A - マニピュレータ、そのマニピュレータを備える多自由度マニピュレータ、6自由度マニピュレータ、二足歩行ロボット及び車両用電動シート装置、並びに、位置角度センサ - Google Patents
マニピュレータ、そのマニピュレータを備える多自由度マニピュレータ、6自由度マニピュレータ、二足歩行ロボット及び車両用電動シート装置、並びに、位置角度センサ Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】3自由度マニピュレータ1は、内角を変更可能な6角形以上の多角枠状をなしている。そして、回転関節部のうち少なくとも3個は、回転アクチュエータからなり、残りは回転ジョイントからなる。特に、2個の回転ジョイントの間に、1個以上の回転アクチュエータが介在するようにするとよい。
【選択図】図1
Description
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、回転関節部と連結リンクとにより、多角枠状を形成することを思いつき、本発明を完成するに至った。
次に、上述した本発明のマニピュレータを、例えば3自由度以上の自由度を有する多自由度マニピュレータに適用する場合には、以下のようになる。すなわち、本発明の多自由度マニピュレータは、上述した本発明のマニピュレータを複数備え、一のマニピュレータの第1の連結リンクと他のマニピュレータの第2の連結リンクとを連結するようにしてもよい。
次に、上述した本発明のマニピュレータを、以下のような6自由度を有する6自由度マニピュレータに適用することもできる。すなわち、本発明の6自由度マニピュレータは、ベースプレートに対してエンドプレートが並進3軸及び回転3軸の6自由度を有する6自由度マニピュレータであって、3個の上述した本発明のマニピュレータを備え、ベースプレートにそれぞれのマニピュレータの第1の連結リンクが連結され、エンドプレートにそれぞれのマニピュレータの第2の連結リンクが連結されるようにする。これにより、上述したマニピュレータによる効果と同一効果を奏しつつ、確実に6自由度を有する構成とすることができる。
また、上述した本発明のマニピュレータを、以下のような二足歩行ロボットに適用することもできる。すなわち、本発明の二足歩行ロボットは、一対の脚部を備える二足歩行ロボットであって、脚部は、上述した本発明のマニピュレータからなる。これにより、上述したマニピュレータによる効果と同一効果を奏しつつ、二足歩行ロボットを構成することができる。
また、上述した本発明のマニピュレータを、以下のような車両用電動シート装置に適用することもできる。すなわち、本発明の車両用電動シート装置は、車両用シートと、第1の連結リンクが車両ボディに固定され、第2連結リンクが車両用シートに固定される上述した本発明のマニピュレータとを備える。これにより、上述したマニピュレータによる効果と同一効果を奏しつつ、車両用電動シート装置を構成することができる。
また、本発明の位置角度センサは、上述した本発明のマニピュレータにおける回転アクチュエータを回転角センサに置き換えた構成からなる。つまり、本発明の位置角度センサは、第1部材に対する第2部材の相対的な位置角度を検出する位置角度センサであって、6個の回転関節部と、回転関節部の個数と同数の連結リンクとを備える。回転関節部は、所定軸回りに相対回転可能な第1回転部及び第2回転部を有する。連結リンクは、それぞれ一端側が一の回転関節部の第1回転部又は第2回転部に連結され、他端側が他の回転関節部の第1回転部又は第2回転部に連結され、且つ、全ての回転関節部を連続的に連結して多角枠状を形成する。そして、少なくとも3個の回転関節部は、第1回転部に対する第2回転部の相対回転角を検出する回転角センサからなる。さらに、第1の前記連結リンクは、第1部材に連結され、第1の連結リンクとの間に少なくとも2個の隣り合う連結リンクを介在して連結された第2の連結リンクは、第2部材に連結される。
まず、本実施形態の3自由度マニピュレータについて、図1を参照して説明する。図1は、3自由度マニピュレータ1の全体構成を示す斜視図である。図1に示すように、3自由度マニピュレータ1は、第1部材2に対して第2部材3がx軸方向及びz軸方向の並進2軸、並びに、y軸回りの回転1軸の3自由度を有するように構成されている。ここで、第1部材2は、図1の下側に配置される基台とし、第2部材3は、例えば、工具などを備えるものとする。
次に、上述した3自由度マニピュレータ1の変形態様について説明する。まず、第1番目の変形態様の3自由度マニピュレータ1aは、図2を参照して説明する。図2は、第1番目の変形態様の3自由度マニピュレータ1aについて示す図である。具体的には、図2(a)は、ほぼ正6角形枠状をなしている状態を示し、図2(b)は、第1部材2に対して第2部材3が近接する側へ移動した場合の状態を示す。なお、図2に示す当該変形態様の3自由度マニピュレータ1aにおいて、上述した3自由度マニピュレータ1と同一構成については、同一符号を付して説明を省略する。
次に、上述した3自由度マニピュレータ1を用いて構成された多自由度マニピュレータ70、80について、図6を参照して説明する。ここで、図6(a)は、第1番目の例の多自由度マニピュレータ70を示す図である。図6(b)は、第2番目の例の多自由度マニピュレータ80を示す図である。
次に、上述した3自由度マニピュレータ1を用いて構成された6自由度マニピュレータ90について、図7を参照して説明する。ここで、図7は、6自由度マニピュレータ90を示す図である。
次に、上述した第3番目の変形態様の3自由度マニピュレータ1cを用いて構成された二足歩行ロボット100について、図8を参照して説明する。ここで、図8は、二足歩行ロボット100を示す図である。
次に、上述した3自由度マニピュレータ1を用いて構成された車両用電動シート装置110について、図9を参照して説明する。ここで、図9は、車両用電動シート装置110を示す図である。
次に、上述した3自由度マニピュレータ1の回転アクチュエータ11、13、15を回転角センサに置き換えた構成とすることで、位置角度センサ1とすることができる。当該位置角度センサ1とは、第1部材2に対する第2部材3の相対的な位置角度を検出することができるセンサである。ここで、当該位置角度センサ1は、回転アクチュエータ11、13、15を回転角センサに置き換えるのみで、図1に示す3自由度マニピュレータ1のうち他の部分は、同一構成からなる。従って、図1を参照しながら、位置角度センサ1について説明する。
上記実施形態の他に、本発明の3自由度マニピュレータ1は、以下のものに適用することもできる。例えば、車両前方を撮影する車載のCCDカメラやCMOSカメラ、可動式ドアミラー、可動式ヘッドライトなどに適用することができる。
2:第1部材、 3:第2部材、
11、13、15、51、53、54、56、57:回転アクチュエータ、回転関節部、回転角センサ、
11a、13a、15a:回転角センサ、
12、14、16、52、55、58:回転ジョイント、回転関節部、
21〜26、61〜68:連結リンク、 31:バネ・ダンパー部材、
41〜43:コイルバネ、 70、80:多自由度マニピュレータ、 71:連結棒、
81:連結用回転アクチュエータ、
90:6自由度マニピュレータ、 91:ベースプレート、 92:エンドプレート、
93、94:ボールジョイント(又はユニバーサルジョイント)、
100:二足歩行ロボット、 101:上半身部、 102:腰回転部、
103:脚部、 104:進行方向変更部、 105:足部、
110:車両用電動シート装置、 111:車両用シート、 112:車両ボディ
Claims (16)
- 第1部材に対して第2部材を相対移動可能にするマニピュレータであって、
前記所定軸回りに相対回転可能な第1回転部及び第2回転部を有する少なくとも6個の回転関節部と、
それぞれ一端側が一の前記回転関節部の前記第1回転部又は前記第2回転部に連結され、他端側が他の前記回転関節部の前記第1回転部又は前記第2回転部に連結され、且つ、全ての前記回転関節部を連続的に連結して多角枠状を形成し、前記回転関節部の個数と同数の連結リンクと、
を備え、
少なくとも3個の前記回転関節部は、前記第1回転部に対して前記第2回転部を相対回転駆動する回転アクチュエータからなり、
第1の前記連結リンクは、前記第1部材に連結され、
前記第1の前記連結リンクとの間に少なくとも2個の隣り合う前記連結リンクを介在して連結された第2の前記連結リンクは、前記第2部材に連結されることを特徴とするマニピュレータ。 - 前記回転関節部は、
前記第1回転部に対して前記第2回転部を相対回転自在な少なくとも3個の回転ジョイントと、
前記第1回転部に対して前記第2回転部を相対回転駆動し、前記回転ジョイントの個数と少なくとも同数の回転アクチュエータと、
からなり、
前記連結リンクは、2個の前記回転ジョイントの間に少なくとも1個の前記回転アクチュエータを介在させて連結する請求項1記載のマニピュレータ。 - 前記回転アクチュエータは、前記第1回転部に対する前記第2回転部の相対回転角を検出する回転角センサを有する請求項1又は2に記載のマニピュレータ。
- それぞれの前記連結リンクは、略同一長さからなる請求項1〜3の何れか一項に記載のマニピュレータ。
- 粘性材料及び/又は弾性材料からなり、両端側を前記回転関節部及び/又は前記連結リンクに連結する粘弾性部材をさらに備える請求項1〜4の何れか一項に記載のマニピュレータ。
- 前記粘弾性部材の一端側は、前記第1の前記連結リンクの一端側と前記第2の前記連結リンクの一端側との間を連結する前記回転関節部又は前記連結リンクに連結され、
前記粘弾性部材の他端側は、前記第1の前記連結リンクの他端側と前記第2の前記連結リンクの他端側との間を連結する前記回転関節部又は前記連結リンクに連結される請求項5記載のマニピュレータ。 - 前記粘弾性部材は、該粘弾性部材の一端側と他端側との離間距離を検出する距離センサを有する請求項5又は6に記載のマニピュレータ。
- 少なくとも1個の前記回転関節部に配置され、該回転関節部の前記第1回転部に連結される前記連結リンクに対して前記所定軸回りの第1回転方向へ押圧し、且つ、該回転関節部の前記第2回転部に連結される前記連結リンクに対して前記所定軸回りの第2回転方向へ押圧する押圧部材をさらに備える請求項1〜7の何れか一項に記載のマニピュレータ。
- 前記押圧部材は、
前記回転関節部の前記第1回転部及び前記第2回転部に連結される前記連結リンクにより形成される内角が所定角度以上となる場合に、前記連結リンクを押圧する状態及び前記連結リンクを押圧しない状態の何れか一方となり、
前記内角が前記所定角度より小さい場合に、前記連結リンクを押圧する状態及び前記連結リンクを押圧しない状態の他方となる請求項8記載のマニピュレータ。 - 前記押圧部材は、
前記第1の前記連結リンクと前記第2の前記連結リンクとが近接する側に移動する際に前記内角が大きくなる場合には、前記内角が前記所定角度以上となる場合に前記連結リンクを押圧する状態となり、
前記第1の前記連結リンクと前記第2の前記連結リンクとが近接する側に移動する際に前記内角が小さくなる場合には、前記内角が前記所定角度より小さい場合に前記連結リンクを押圧する状態となる請求項9記載のマニピュレータ。 - 請求項1〜10の何れか一項に記載の前記マニピュレータを複数備え、
一の前記マニピュレータの前記第1の前記連結リンクと他の前記マニピュレータの前記第2の前記連結リンクとを連結することを特徴とする多自由度マニピュレータ。 - 一の前記マニピュレータの前記第1の前記連結リンクに連結される第1連結用回転部と、前記第1連結用回転部に対して前記所定軸に略直交する軸回りに相対回転駆動可能であり、他の前記マニピュレータの前記第2の前記連結リンクに連結される第2連結用回転部と、を有する連結用回転アクチュエータをさらに備える請求項11記載の多自由度マニピュレータ。
- ベースプレートに対してエンドプレートが並進3軸及び回転3軸の6自由度を有する6自由度マニピュレータであって、
3個の請求項1〜10の何れか一項に記載の前記マニピュレータを備え、
前記ベースプレートにそれぞれの前記マニピュレータの前記第1の前記連結リンクが連結され、前記エンドプレートにそれぞれの前記マニピュレータの前記第2の前記連結リンクが連結されることを特徴とする6自由度マニピュレータ。 - 一対の脚部を備える二足歩行ロボットであって、
前記脚部は、請求項1〜10の何れか一項に記載の前記マニピュレータからなることを特徴とする二足歩行ロボット。 - 車両用シートと、
前記第1の前記連結リンクが車両ボディに固定され、前記第2の前記連結リンクが前記車両用シートに固定される請求項1〜10の何れか一項に記載の前記マニピュレータと、
を備えることを特徴とする車両用電動シート装置。 - 第1部材に対する第2部材の相対的な位置角度を検出する位置角度センサであって、
前記所定軸回りに相対回転可能な第1回転部及び第2回転部を有する少なくとも6個の回転関節部と、
それぞれ一端側が一の前記回転関節部の前記第1回転部又は前記第2回転部に連結され、他端側が他の前記回転関節部の前記第1回転部又は前記第2回転部に連結され、且つ、全ての前記回転関節部を連続的に連結して多角枠状を形成し、前記回転関節部の個数と同数の連結リンクと、
を備え、
少なくとも3個の前記回転関節部は、前記第1回転部に対する前記第2回転部の相対回転角を検出する回転角センサからなり、
第1の前記連結リンクは、前記第1部材に連結され、
前記第1の前記連結リンクとの間に少なくとも2個の隣り合う前記連結リンクを介在して連結された第2の前記連結リンクは、前記第2部材に連結されることを特徴とする位置角度センサ。
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