JP2017217705A - 多関節マニピュレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 リンク1−1、1−2、…は基台3から導かれて水平方向の関節2−1、2−2、…によってシリアルに連結される。関節2−1には、プーリ4(1、1)、…が軸着されている。ワイヤ5−1、5−2、…はプーリ4(1、1);…に1回転して巻き架けられて基台3に導かれ、ワイヤ5−1、5−2、…の両端は基台3内のアクチュエータ6−1−1、6−1−2;…に接続されている。基台3内の基台内回路ユニット7は高圧の給電線8を介して先端リンク内回路11に接続される。リンク1−nの先端の上部には、自重補償用プロペラ9−1〜9−4及びアクチュエータ10−1〜10−4が設けられる。
【選択図】 図1
Description
τi=(n+1−i)MgL+(1/2)(n+1−i)2mgL (1)
但し、nは関節数
Mはアーム先端質量
mはリンクの質量
Lはリンク長
gは重力加速度
で表せる。ここで、(1)式右辺の第1項は先端荷重Mgを支持するトルクであり、基台103側になると関節数nに比例し、また、(1)式右辺の第2項はアームの自重を支持するトルクであり、基台103側になると関節数nの2乗に比例する。この結果、各関節トルクτiを支えるのに要するワイヤの張力は、図16の(A)に示すごとく、基台103側程大きくなり、従って、基台103内のアクチュエータ(モータ)が強力かつ高価となり、また、リンクの自重の補償できず、長尺化が困難であるという課題もある。尚、図16の(A)においては、リンク101−1、101−2、…の全長(アーム長)及び全重は15m及び96kgとし、関節102−1、102−2、…の数nは12とする。
τi=MgL+(n+1/2−i)mgL (2)
で表せる。ここで、(2)式右辺の第1項は先端荷重Mgを支持するトルクであり、基台203側になっても一定であり、また、(1)式右辺の第2項はアームの自重を支持するトルクであり、トルクの干渉のために基台203側になると関節数nに比例する。この結果、各関節トルクτiを支えるのに要するワイヤの張力は、図16の(B)に示すごとく、基台203側も小さくなり、基台203側のアクチュエータ(モータ)206−1−1、206−1−2;206−2−1、206−2−2;…も強力でなく安価となる。尚、図16の(B)においては、アーム長及び全重は15m及び96kgとし、関節数nは12とする。しかしながら、アクチュエータ(モータ)206−1−1、206−1−2;206−2−1、206−2−2;…は依然として強力かつ高価であり、また、リンク自身の自重を補償できず、従って、長尺化が困難であるという課題もある。
(A)スラスタの出力が、アーム自重を支えるための関節出力に比べて十分大きいこと、
(B)手先に装備されたスラスタは平面XY2軸の力を発生できること、
(C)関節はトルク制御可能であり、少なくともゼロまたは十分大きな一定トルクτmaxに制御可能であること、
(D)アーム先端部の位置(Xm, Ym)を高精度GPSなどで計測可能であること。
Fx= -kp(Xm-Xd)-kd dXm/dt
Fy= -kp(Ym-Yd)-kd dYm/dt
但し、kp、kdは定数、
となる。
2−1、2−2、…、2−n:ピッチ軸関節
3:基台
4(1、1)、4(1、2)、…、4(1、n);4(2、2)、4(2、3)、…、4(2、n);…;4(n、n):プーリ
5−1、5−2、…、5−n:ワイヤ
6−1−1、6−1−2;6−2−1、6−2−2;…;6−n−1、6−n−2:アクチュエータ(モータ)
7:基台内回路ユニット
71:交流電源
72:降圧型AC−DCコンバータ
73−1−1、73−1−2;73−2−1、73−2−2;…;73−n−1、73−n−2:モータ駆動回路
74:昇圧型AC−DCコンバータ
8:給電線
9−1、9−2、9−3、9−4:自重補償用プロペラ
10−1、10−2、10−3、10−4:アクチュエータ(モータ)
11:先端リンク内回路ユニット
111:降圧型DC−DCコンバータ
112:モータ駆動回路
12:カメラ
13:ジンバル
14:制御ユニット
21:基台
22:支軸
23:回転関節
23’−1、23’−2、…:直動関節
24−1、24−2、…:リンク
25:ワイヤ
26:アクチュエータ
27−1、27−2、…:自重補償用プロペラ
28−1、28−2、…:アクチュエータ(モータ)
29:先端リンク内回路ユニット
30:カメラ
31:ジンバル
32:基台内回路ユニット
33:給電線
34:制御ユニット
41−1、41−2、…:リンク
42:基台
43−0、43−1、…:回転関節
44−1、44−2、…:自重補償用プロペラ
45−1、45−2、…:アクチュエータ(モータ)
W:ワイヤ
P:プーリ
S:ストッパ
101−1、101−2、…:リンク
102−1、102−2、…:関節
103:基台
104−1、104−2、…:プーリ
105−1、105−2、…:ワイヤ
201−1、201−2、…:リンク
202−1、202−2、…:関節
203:基台
204(1、1)、204(1、2)、204(1、3);204(2、2)、204(2、3)、204(3、3):プーリ
205−1、205−2、205−3、…:ワイヤ
206−1−1、206−1−2;206−2−1、206−2−2;…:アクチュエータ(モータ)
L1、L2:4節平行リンク機構
300:基台
301、302:フレーム
303:主リンク
304:副リンク
305、306:自重補償用プーリ
307−1、307−2、…:自重補償用ワイヤ
308:カウンタウェイト
401−1、401−2、…:リンク
402−1、402−2、…:関節
403:基台
404−1、404−2、…:自重補償用プーリ
405:自重補償用ワイヤ
406:カウンタウェイト
1101:移動台車
1102:多関節マニピュレータ
1111:原子炉建屋
1112:格納容器
1112a:穴
1113:圧力容器
1113a:燃料棒
1114:圧力抑制プール
Claims (12)
- 基台と、
前記基台からシリアルに連結された複数のリンクと、
前記リンクのうちの少なくとも1つのリンクに設けられた少なくとも1つの自重補償用プロペラ及び該自重補償用プロペラの推力を調整するための少なくとも1つの第1のアクチュエータと
を具備する多関節マニピュレータ。 - さらに、
前記基台に設けられ、電源電圧を昇圧するための昇圧ユニットと、
前記少なくとも1つのリンクに設けられ、前記第1のアクチュエータを駆動するための第1のアクチュエータ駆動回路と、
前記少なくとも1つのリンクに設けられ、前記第1のアクチュエータ駆動回路に給電するための降圧ユニットと、
前記昇圧ユニットと前記降圧ユニットとの間に接続された給電線と
を具備する請求項1に記載の多関節マニピュレータ。 - さらに、
前記リンクを連結させるn(≧2)個のピッチ軸の関節と、
前記基台から第i番目(i=1、2、…、n)の関節に軸着された(n−i+1)個のプーリと、
n個のワイヤであって、第i番目のワイヤは前記第1番目の関節から第i番目の関節に軸着されたプーリに少なくとも1回転して巻き架されたものと、
前記各ワイヤの張力を調整するために前記各ワイヤの両端に接続され、前記基台内に設けられた複数の第2のアクチュエータと
を具備する請求項1に記載の多関節マニピュレータ。 - 前記関節は前記基台からの距離に応じて小さくなる請求項3に記載の多関節マニピュレータ。
- 基台と、
複数の直動関節と、
前記基台から前記直動関節によってシリアルに直動的に連結された複数のリンクと、
少なくとも1つの直動関節又はリンクに設けられた少なくとも1つの自重補償用プロペラ及び該自重補償用プロペラの推力を調整するための少なくとも1つのアクチュエータと
を具備する多関節マニピュレータ。 - 前記リンクは前記基台からの距離に応じて小さくなる請求項5に記載の多関節マニピュレータ。
- 前記自重補償用プロペラの推力により前記多関節マニピュレータの位置及び姿勢をも制御するようにした請求項5に記載の多関節マニピュレータ。
- 基台と、
複数の回転関節と、
前記基台から前記回転関節によってシリアルに連結された複数のリンクと、
少なくとも1つの回転関節又はリンクに設けられた少なくとも1つの自重補償用プロペラ及び該自重補償用プロペラの推力を調整するための少なくとも1つの第1のアクチュエータと
を具備する多関節マニピュレータ。 - さらに、
前記基台に設けられ、電源電圧を昇圧するための昇圧ユニットと、
前記少なくとも1つの回転関節又はリンクに設けられ、前記第1のアクチュエータを駆動するための第1のアクチュエータ駆動回路と、
前記少なくとも1つの回転関節又はリンクに設けられ、前記第1のアクチュエータ駆動回路に給電するための降圧ユニットと、
前記昇圧ユニットと前記降圧ユニットとの間に接続された給電線と
を具備する請求項8に記載の多関節マニピュレータ。 - さらに、前記各回転関節内に設けられ、該各回転関節を回転させるための第2のアクチュエータを具備する請求項9に記載の多関節マニピュレータ。
- 前記自重補償用プロペラの推力により前記多関節マニピュレータの位置及び姿勢をも制御するようにした請求項8に記載の多関節マニピュレータ。
- さらに、前記回転関節に連結された前記リンクの可動角を限定するためのストッパを具備する請求項8に記載の多関節マニピュレータ。
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CN112534516A (zh) * | 2018-06-26 | 2021-03-19 | 法马通公司 | 用于对核燃料组件进行干预的装置 |
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2016
- 2016-06-03 JP JP2016111491A patent/JP6847344B2/ja active Active
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