JP2569278B2

JP2569278B2 - 空間３および４自由度の駆動装置

Info

Publication number: JP2569278B2
Application number: JP6148360A
Authority: JP
Inventors: 栄一八木; 勝己中嶋; 繁一志子田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1994-06-29
Publication date: 1997-01-08
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JPH0811081A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ｘｙｚ直交三軸の座標
系におけるｘ軸およびｙ軸の各軸まわりの角変位、なら
びにｚ軸方向の移動変位を行うことができる空間３自由
度の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような駆動装置は、たとえば車輪形
移動ロボットの姿勢制御機構として働くサスペンション
機構および姿勢制御台として働くポジショナーまたは雲
台などとして用いられ、またロボットの手首機構として
用いられる。いわゆるパラレルマニピュレータは、シリ
アルマニピュレータに比べて、高剛性、軽量であるとい
う利点がある。

【０００３】従来からのパラレル機構は、空間６自由度
を有する。このような先行技術では、３，４自由度の動
作を行うときには、自由度が冗長になる。したがってそ
の無駄な自由度の分だけ、アクチュエータ、リンクなど
が無駄に増加することになり、不必要に大重量となる。
また冗長な自由度の分だけ、構成が複雑になる。

【０００４】他の先行技術は、平面３自由度のパラレル
機構である。この先行技術では、動きが平面内に限定さ
れるという問題がある。

【０００５】他の先行技術は、球面３自由度パラレル機
構であり、この先行技術では動作範囲が狭い。

【０００６】空間３自由度パラレル機構の先行技術はま
た、特開平３−１１１１８２および橋本他「３自由度パ
ラレルメカニズムを用いた柔軟リストの設計および性能
評価」日本機械学会〔Ｎｏ．９３０−４０（ロボティク
ス・メカトロニクス講演会 '９３講演論文集） '９３．
７．６〜７．札幌市〕第５９６頁〜第６０１頁に開示さ
れている。これらの各先行技術では、拘束リンクが持つ
関節の配置、選択および構成について、駆動装置自体の
自由度を選択することができるようには、考慮されてい
ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、希望
する動作を実現することができる空間３または４自由度
の駆動装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の部材
と、第１の部材から間隔をあけて配置される第２の部材
と、第１および第２の各部材間に配置される第１〜第３
伸縮駆動手段と、第１部材と第１〜第３の各伸縮駆動手
段の一方端部とをそれぞれ連結する第１〜第３関節と、
第２部材と第１〜第３の各伸縮駆動手段の他方端部とを
それぞれ連結する第４〜第６関節であって、第１および
第４関節の自由度の和、第２および第５関節の自由度の
和、ならびに第３および第６関節の自由度の和は、５自
由度以上である第４〜第６関節と、拘束リンクと、第１
部材と拘束リンクの一方端部とを連結する第７関節と、
第２部材と拘束リンクの他方端部とを連結する第８関節
であって、第７および第８関節の自由度の和は、３自由
度である第８関節とを含み、第４〜第６関節は、第１〜
第３関節と第８関節とを結ぶ各直線に対して、第８関節
のまわりに同一方向にずれていることを特徴とする空間
３自由度の駆動装置である。

【０００９】また本発明は、第１の部材と、第１の部材
から間隔をあけて配置される第２の部材と、第１および
第２の各部材間に配置される第１〜第３伸縮駆動手段
と、第１部材と第１〜第３の各伸縮駆動手段の一方端部
とをそれぞれ連結する第１〜第３関節と、第２部材と第
１〜第３の各伸縮駆動手段の他方端部とをそれぞれ連結
する第４〜第６関節であって、第１および第４関節の自
由度の和、第２および第５関節の自由度の和、ならびに
第３および第６関節の自由度の和は、５自由度以上であ
る第４〜第６関節と、一方端部が、第１部材に固定され
る拘束リンクと、第２部材と拘束リンクの他方端部とを
連結し、３自由度を有する第７関節とを含み、第４〜第
６関節は、第１〜第３関節と第７関節とを結ぶ各直線に
対して、第７関節のまわりに同一方向にずれていること
を特徴とする空間３自由度の駆動装置である。

【００１０】また本発明は、第７関節は、１自由度を有
し、第８関節は、スイベル継手を有する２自由度を有す
ることを特徴とする。

【００１１】また本発明は、第７関節は、２自由度を有
し、第８関節は、スイベル継手を有することを特徴とす
る。

【００１２】また本発明は、第７関節は、スイベル継手
を有する３自由度を有することを特徴とする。

【００１３】また本発明は、第１の部材と、第１の部材
から間隔をあけて配置される第２の部材と、第１および
第２の各部材間に配置される第１〜第４伸縮駆動手段
と、第１部材と第１〜第４の各伸縮駆動手段の一方端部
とをそれぞれ連結する第１〜第４関節と、第２部材と第
１〜第４の各伸縮駆動手段の他方端部とをそれぞれ連結
する第５〜第８関節であって、第１および第５関節の自
由度の和、第２および第６関節の自由度の和、第３およ
び第７関節の自由度の和、ならびに第４および第８関節
の自由度の和は、５自由度以上である第５〜第８関節
と、拘束リンクと、第１部材と拘束リンクの一方端部と
を連結する第９関節と、第２部材と拘束リンクの他方端
部とを連結する第１０関節であって、第９および第１０
関節の自由度の和は、４自由度である第１０関節とを含
み、第５〜第８関節は、第１〜第４関節と第１０関節と
を結ぶ各直線に対して、第１０関節のまわりに同一方向
にずれていることを特徴とする空間４自由度の駆動装置
である。

【００１４】また本発明は、第９関節は、２自由度を有
し、第１０関節は、スイベル継手を有する２自由度を有
することを特徴とする。

【００１５】また本発明は、第９関節は、１自由度を有
し、第１０関節は、スイベル継手を有する３自由度を有
することを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明に従えば、空間３自由度の駆動装置は、
第１の部材と第２の部材との間に第１〜第３伸縮駆動手
段を配置し、第１〜第３の各伸縮駆動手段の両端部は、
第１部材とは第１〜第３関節によって連結され、これら
の各伸縮駆動手段と第２部材とは、第４〜第６関節によ
って連結され、各部伸縮駆動手段の両端の関節の自由度
の和は、５自由度以上とされる。さらに第１部材と第２
部材との間で、アクチュエータを持たない拘束リンク
を、第７および第８関節を介してそれぞれ連結する。拘
束リンクは、伸縮せず、剛性である。これらの第７およ
び第８関節の自由度の和は、３自由度または４自由度以
上とされ、しかも第４〜第６関節は、第１〜第３関節と
第８関節とをそれぞれ結ぶ各直線に対して、第８関節の
まわりに同一方向に同じ角度だけずれており、したがっ
て自立することができ、しかも操作する自由度に選ぶこ
とができる駆動装置が実現される。

【００１７】拘束リンクを用いることによって、自立す
るために関節の自由度配置を考える必要がなく、球関節
を用いることができる。さらにまた拘束リンクのない空
間３自由度パラレル機構では関節でモーメントを完全に
逃がせないので直動アクチュエータに引張り、圧縮以外
の力が作用するおそれがあるけれども、本発明ではその
問題が回避される。

【００１８】さらに本発明の空間３自由度の拘束リンク
を用いるパラレル機構では、拘束リンクの一方端部が、
第１部材に固定され、他方端部と第２部材とを連結する
第７関節は、３自由度を有する。このような構成によっ
ても、上述と同様に意図する動作の自由度を持つ空間３
自由度のパラレル機構が実現される。

【００１９】さらに本発明に従えば、拘束リンク付き空
間４自由度パラレル機構である駆動装置では、第１の部
材と第２の部材との間に第１〜第４伸縮駆動手段が配置
されて、第１の部材と各伸縮駆動手段の一方端部とは、
第１〜第４関節で連結され、また他方端部は第５〜第８
関節でそれぞれ連結され、各伸縮駆動手段の両端部の関
節の自由度の和は、５自由度以上とされ、さらに第１部
材と第２部材との間に配置される拘束リンクは、第９お
よび第１０関節で連結され、第９および第１０の関節の
自由度の和は４自由度または５自由度以上とし、さらに
第５〜第８関節は、第１〜第４関節と第１０関節とを結
ぶ各直線に対して、第１０関節のまわりに同一方向にず
れており、これによってヨーイング、ローリング、上
下、水平移動の４自由度を持つ駆動装置が実現される。

【００２０】本件明細書中、関節とは、対偶をなすよう
に一対の対偶素を連結する構成を言う。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の一実施例の空間３自由度の駆
動装置１の斜視図である。第１の剛性の部材であるベー
スプレート２と、それから図１の上方に間隔をあけて配
置される第２の剛性の部材であるエンドイフェクタ３と
が配置され、それらの間に伸縮駆動手段である直動アク
チュエータ４〜６が相互に間隔をあけて配置され、この
実施例では周方向に１２０度の等間隔をあけて配置され
る。直動アクチュエータ４〜６の一方端部は、ベースプ
レート２と、第１〜第３関節７〜９を介して連結され
る。また直動アクチュエータ４〜６の他方端部は、エン
ドイフェクタ３と、第４〜第６関節１１〜１３を介して
それぞれ連結される。直動アクチュエータ４〜６の両端
部の各関節の自由度の和は、５自由度以上であって、各
関節は、２自由度以上の自由度を持つ関節であり、たと
えば前記両端部のうち、一方端部の関節が２自由度であ
るとき、他方端部の関節は３自由度を有し、また前記一
方端部の関節が３自由度を有するとき、他方端部の関節
は２自由度を有する組合せがある。すなわち第１および
第４関節７，１１の自由度の和は５自由度以上であり、
第１関節７および第４関節１１は、いずれも２自由度以
上の自由度を持ち、同様にして第２および第５関節８，
１２の自由度の和は５自由度以上であり、第２関節８お
よび第５関節１２は２自由度以上の自由度をそれぞれ有
し、第３および第４関節９，１３の自由度の和は５自由
度以上であり、第３関節９は２自由度以上であり、第４
関節１３も２自由度以上の自由度を有する。直動アクチ
ュエータを持たない剛性の拘束リンク４４は、ベースプ
レート２とエンドイフェクタ３との間で第７関節４５お
よび第８関節４６によって連結される。第７および第８
関節４５，４６の自由度の和は、３自由度、または４自
由度の自由度を有する。

【００２２】直動アクチュエータ４〜６は、伸縮駆動手
段であって、たとえば油圧などの流体圧複動シリンダ
が、ねじ駆動機構およびその他の構成によって実現する
ことができる。

【００２３】ここで関節７〜９，１１〜１３，４５，４
６に関して、１自由度を有する具体的な構成は、図２に
示されている。図２に示される関節は、ピン１５を用い
る関節であり、ベースプレート２とエンドイフェクタ３
とを繋ぐ拘束リンク４４との結合には、１自由度の関節
は用いず、拘束リンク４４における１自由度関節は、ヒ
ンジではなく、図２に示されるようにピン１５の軸線ま
わりに角変位可能であり、またそのピン１５の軸線に沿
って変位が可能な関節とする。

【００２４】また２自由度を有する関節の具体的な構成
は図３に示されている。この関節は、ユニバーサルジョ
イントであり、相互に回転自在に交差する回転軸２２，
２３の各軸線の交点２４を中心と称する。

【００２５】３自由度を有する関節の具体的な構成は図
４に示されている。図４（１）では、関節１２は、エン
ドプレート３に固定された球面座２５とその球面座２５
によって囲まれる球２６とを有し、球２６は直動形アク
チュエータ５に固定される。球２６の中心２７は、関節
１２の中心と称することができる。

【００２６】関節１２はまた図４（２）に示される構成
であってもよい。この関節１２は、ユニバーサルジョイ
ント２８とスイベルジョイント２９との組合せから成
る。３自由度の関節の具体的な構成は、その他の構成で
あってもよい。

【００２７】直動アクチュエータ４〜６の両端部の各関
節７〜９，１１〜１３は、たとえば図４に示される受動
的球関節（passive spherical joint）であってもよ
い。

【００２８】第７関節４５は、第１〜第３関節７〜９を
結ぶ三角形内にあってもよく、またはその外方にあって
もよい。また同様に第８関節４６は第４〜第６関節１１
〜１３を結ぶ三角形内にあってもよいけれども、外方に
あってもよい。この実施例では第７および第８関節４
５，４６は、第１〜第３関節７〜９を結ぶ三角形の重心
位置と、第４〜第６関節１１〜１３を結ぶ三角形の重心
位置とにそれぞれ配置される。

【００２９】ＹａｎｇとＬｅｅ（D.C.H.Yang and T.W.L
ee,“Feasibility Study of aPlatform Type of Roboti
c Manipulator From a Kinematic Viewpoint",Trans.AS
ME J.of.M.T.A.D.,106(1984),pp.191-198)によるとパラ
レル機構において、

【００３０】

【数１】

【００３１】より機構の自由度が求まる。ただしＦは機
構の自由度、λは動作領域の自由度（空間では６、平面
では３になる）、Ｌはリンク数、ｊは関節数、ｆｉはｉ
番目の関節の自由度、Ｉｄは無駄な（idleな）自由度で
ある。

【００３２】第７および第８関節４５，４６の自由度の
合計を３自由度にする。これは、式１によって計算する
と、リンク数９、関節数１１、３自由度関節６、１自由
度関節３、拘束リンクの両端の関節の自由度の合計３、
無駄な自由度３とすると機構の自由度が３になるからで
ある。これから拘束リンクの両端の関節の自由度配置は
図５のようになる。図５において、二重白丸は紙面に垂
直な軸線まわりに角変位する関節を示し、長方形は紙面
に平行な軸線まわりに角変位する関節を示す。図５にお
いて、第７関節４５は、図５（１）および図５（２）に
示されるように１自由度を有し、第８関節４６は、スイ
ベル継手３１ともう１つの関節３２，３３を有し、２自
由度を有する。図５（３）の実施例では、第７関節４５
は関節３４，３５を有し、すなわち２自由度を有し、第
８関節４６はスイベル継手を有し、１自由度である。

【００３３】さらに他の実施例は図５（４）に示されて
おり、この実施例では拘束リンク４４の一方端部はベー
スプレート２に参照符３６で示されるように固定されて
いる。拘束リンク４４とエンドプレート３とを連結する
第７関節３７は、スイベル継手３８とその他の関節３
９，４０とを有し、３自由度を有する。

【００３４】ここで拘束リンク付き３自由度パラレル機
構は自立できるかどうか考えてみる。リンク長が変わら
ないとき拘束リンク４４以外のリンク４〜６はアクチュ
エータを持たないものとすることで１本のリンクと考え
ることができる。このときに式１に当てはめて考えてみ
ると、リンク数６、関節数８、３自由度関節の数６、拘
束リンクの両端の関節の自由度数の和３、無駄な自由度
３となりこれから機構の自由度は０になる。つまり機構
としてリジッドに（rigid、すなわち外力で変形しない
ように）なるので自立できる。

【００３５】図６は図１に示される実施例の平面図であ
り、図７はその図６に示される動作状態を示す斜視図で
ある。３本の直動アクチュエータ４〜６は、それらの延
長軸線が１点で交わるように等方的に配置した構成にお
いて、エンドイフェクタ３をｚ軸まわりにねじった構成
となっている。これによってエンドイフェクタ３はｚ軸
まわりの回転が可能になる。拘束リンク４４は、ベース
プレート２およびエンドイフェクタ３に、図５（１）〜
図５（４）の各構成を有する関節４５，４６，３７によ
って連結ないしは固定された構成となっている。このよ
うな図５（１）〜図５（４）の各構成が実施された各実
施例において、その動作は、拘束リンク４４の持つ自由
度に依存する。図６から明らかなように、図５（１）〜
図５（３）の各構成を有する実施例では、第４〜第６関
節１１〜１３は、第１〜第３関節７〜９と第８関節４６
とを結ぶ各直線４１〜４３に対して、第８関節４６のま
わりに同一方向に、すなわち図６の時計方向にずれてい
る。これによってエンドイフェクタ３はｚ軸まわりの回
転が可能となる。

【００３６】また本発明の他の実施例として、図５
（４）に示される構成を有するときには、拘束リンク４
４はベースプレート２に一方端部３６で固定されてお
り、第７関節は参照符３７で示され、こうして第４〜第
６関節１１〜１３は、第１〜第３関節７〜９と第７関節
３７とを結ぶ各直線に対して、第７関節３７のまわりに
同一方向にずれている構成となっている。

【００３７】図８は、本発明の他の実施例の拘束リンク
付き空間４自由度の駆動装置５１の平面図であり、図９
はその実施例の斜視図である。第１の部材であるベース
プレート５２と第２の部材であるエンドイフェクタ５３
とは、図８および図９の上下に間隔をあけて配置され、
それら各部材５２，５３間に第１〜第４の伸縮駆動手段
である直動アクチュエータ５４〜５７が配置される。ベ
ースプレート５２と各直動アクチュエータ５４〜５７の
一方端部とは、第１〜第４関節５８〜６１によってそれ
ぞれ連結される。またエンドイフェクタ５３と各直動ア
クチュエータ５４〜５７の他方端部とは、第５〜第８関
節６２〜６５によってそれぞれ連結される。各直動アク
チュエータ５４〜５７の両端部の各関節の自由度の和
は、５自由度以上である。すなわち第１および第５関節
５８，６２の自由度の和、第２および第６関節５９，６
３の自由度の和、第３および第７関節６０，６４の自由
度の和、ならびに第４および第８関節６１，６５の自由
度の和は、５自由度以上である。

【００３８】さらにベースプレート５２とエンドイフェ
クタ５３との間に介在される拘束リンク６７は、一方端
部で第９関節６８によってベースプレート５２に連結さ
れ、他方端部は第１０関節６９によってエンドイフェク
タ５３に連結される。第９および第１０関節６８，６９
の自由度の和は、４自由度を有する。

【００３９】また図８から明らかなように、第５〜第８
関節６２〜６５は、第１〜第４関節５８〜６１と第１０
関節６９とを結ぶ各直線（図面が繁雑になるのを防ぐた
めに代表的に参照符７０のみが示される）に対して、第
１０関節６９のまわりに同一方向（図８の時計方向）に
ずれている。すなわち前述の図８および図９に示される
拘束リンク６７付き空間４自由度パラレル機構は、第１
〜第４直動アクチュエータ５４〜５７の軸線の延長が１
点で交わるように等方的に配置した構成から、エンドイ
フェクタ５３を図８の時計方向にｚ軸まわりにねじった
構成となっている。これによってｚ軸まわりの回転が可
能になり、その動作は、拘束リンク６７の持つ自由度に
依存する。

【００４０】上述のように拘束リンク６７の両端の自由
度の合計は４とする。これは式１において機構の自由度
４、リンク数１１、関節数１４、無駄な自由度４、１自
由度関節４、３自由度関節８として拘束リンク６７の両
端の関節の自由度数の和を未知数として解くと４になる
からである。

【００４１】図１０は、拘束リンク６７に関連する第９
および第１０関節６８，６９の具体的な構成を示す図で
ある。図１０（１）に示されるように第９関節６８は２
自由度を有し、第１０関節６９はスイベル継手７２とも
う１つの関節７３とを有する合計２自由度を有する。

【００４２】図１０（２）の実施例では、第９関節は１
自由度を有し、第１０関節６９はスイベル継手７４とそ
の他の関節７５，７６を有する。

【００４３】ここで拘束リンク付き４自由度パラレル機
構は自立できるかどうか考えてみる。３自由度と同様に
して式１に当てはめて考えてみると、リンク数７、関節
数１０、３自由度関節の数８、拘束リンクの両端の関節
の自由度の和４、無駄な自由度４となり、これから機構
の自由度は０になる。つまり機構としてリジッドになる
ので自立できる。

【００４４】以上のように拘束リンク付きのパラレル機
構では、拘束リンクのない３自由度パラレル機構に比べ
ると関節の自由度配置を考える必要がなく拘束リンクの
自由度を考えるだけで容易に必要とする自由度を得るこ
とができる。

【００４５】図１１は、本発明のさらに他の実施例の移
動体８１の側面図である。たとえば車輪形移動ロボット
の移動機構においてステアリングにはリンク機構、各車
輪の回転差、舵取り用の補助輪が、サスペンションには
リンク機構、アクティブサスペンションなどがよく用い
られる。これらはそれぞれ別の機構になり、その配置が
複雑になったり制限されたりする。そこで構造の簡単な
図１〜図７の３自由度パラレル機構を用いれば、数本の
直動アクチュエータを持つリンクの制御で、１つの機構
だけでステアリング、姿勢制御が可能になる。

【００４６】移動体８１の台車本体８２には本発明の一
実施例の駆動装置１を介して取付け部材８３が設けら
れ、この取付け部材８３には車輪８４が支持される。本
体８２にはまた車輪８５が設けられる。駆動装置１は、
図１〜図７に示される実施例であって、特に図５（２）
の構成を有する。すなわちこの図１１の実施例では、拘
束リンク４４付き空間３自由度パラレル機構の拘束リン
ク４４のうち、図５（２）の構成が適用される。拘束リ
ンク４４は、ベースプレート２とエンドイフェタ３とを
つなぐのではなく、エンドイフェクタ３の側面からつく
ように取付けてあり、換言すると図１１においてエンド
イフェクタ３に対応する取付け部材８３の側部から第８
関節４６を介して拘束リンク４４が連結され、第７リン
ク４５を介して本体８２に連結される。こうして本件パ
ラレル機構は、縦軸線８６まわりのヨーイング、水平軸
線８７まわりのローリングおよび上下の参照符８８で示
すピッチングの合計３自由度を持つ。このような動作
が、ステアリング、車体８２のローリングおよびピッチ
ングに相当する。後輪８５はローリングが自由にできる
ように回転関節８９で取付けられる。

【００４７】図１２は本発明のさらに他の実施例の側面
図であり、図１３はその簡略化した平面図である。この
実施例は前述の実施例に類似し、対応する部分には同一
の参照符を付す。特にこの実施例では前述の図８〜図１
０に示される拘束リンク６７付き空間４自由度パラレル
機構における拘束リンク６７のうち、前述の図１０
（１）の構成を採用している。拘束リンク６７は、前述
の図１１の実施例と同じくエンドイフェクタ５３の側面
から、取付けられる。この実施例では、軸線９２まわり
のヨーイング、軸線９３まわりのローリング、上下移動
のピッチング９４および水平移動のスィンギング９５の
合計４自由度が達成される。これがそれぞれステアリン
グ、車体８２のローリング、ピッチングに相当する。水
平移動は、前輪のスィング９５を可能とする。これはホ
イールローダのステアリングと同様な構成である。した
がってステアリングにおいては、２自由度をもつので、
一層自由なステアリング操作が可能になる。後輪８５
は、前述の図１１の実施例と同様に、ローリングが自由
に可能な回転関節８９で取付けられる。図１１〜図１３
の各実施例ではパラレル機構のリンク配置は、Ｚ軸まわ
りにねじれた構成となっている。

【００４８】図１４は、本発明の一実施例の駆動装置１
または５１を備える移動車両１３３の斜視図である。こ
の移動車両１３３の車両本体１３４には一対の無端履帯
１３５が備えられて移動可能であり、その車両本体１３
４上には、本発明に従う駆動装置１を介して積荷１３６
の乗載板１３７が支持される。本発明に従えば、直動ア
クチュエータの伸長および縮小の駆動制御を行うことに
よって、車両本体１３４が凹凸の地面を走行して傾いた
ときであっても、積荷１３６の乗載板１３７をたとえば
常に水平に保つことが可能である。このような直動アク
チュエータの伸縮、縮小の各駆動は、車両本体１３４の
傾斜姿勢を検出するセンサの出力に応答して、制御手段
によって制御することができる。

【００４９】上述の本発明の一実施例の駆動装置１によ
れば、空間３または４自由度パラレル機構としての構成
が簡単になる。空間６自由度パラレル機構に比べて、本
発明の一実施例では、リンクおよびアクチュエータの数
が少なくてすみ、その分だけ軽量化することができ、ま
た部品点数を少なくしてコストダウンが可能となり、さ
らに不必要な自由度を持たなくてよい。また従来の３自
由度パラレル機構は、平面または球面の高速リンクを有
しており、そのような先行技術に比べると本発明の一実
施例では、動作範囲が広く、構成が簡単であるという効
果もある。

【００５０】本発明の一実施例の駆動装置１の上下は逆
にして実施されてもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１の部
材と第２の部材との間に第１〜第３伸縮駆動手段を配置
して第１〜第３関節と第４〜第６関節とで連結し、各伸
縮駆動手段の両端部の関節の自由度の和は５自由度以上
とし、さらに第１および第２部材間に第７および第８関
節によって拘束リンクを連結し、これら第７および第８
関節の自由度の和は３自由度以上とし、第４〜第６関節
は、第１〜第３関節と第８関節とを結ぶ各直線に対し
て、第８関節のまわりに同一方向にずれるようにしたの
で、ｘｙｚ軸直交座標系における各ｘ，ｙ，ｚの各軸ま
わりの角変位が可能となり、空間３自由度を持つ拘束リ
ンク付きの駆動装置が実現される。

【００５２】また本発明によれば、拘束リンクの一方端
部を第１部材に固定し、他方端部を、３自由度を有する
第７関節を介して連結することによってもまた、拘束リ
ンクのある空間３自由度パラレル機構が実現される。

【００５３】

【発明の効果】また本発明によれば、第１および第２の
部材間に第１〜第４伸縮駆動手段を配置して第１〜第４
関節および第５〜第８関節で連結し、各伸縮駆動手段の
両端部の関節の自由度の和は、５自由度以上とし、第１
および第２の部材間には拘束リンクを配置して第９およ
び第１０関節で連結し、これら第９および第１０関節の
自由度の和は４自由度とし、第５〜第８関節は、第１〜
第４関節と第１０関節とを結ぶ各直線に対して、第１０
関節のまわりに同一方向にずれており、したがってたと
えば、ヨーイング、ローリング、上下、水平移動の空間
４自由度を持つパラレル機構が拘束リンク付きで実現さ
れる。このように本発明は、単に回転運動を得るという
ものでは、決してなく、本発明は拘束リンクを持つ多自
由度駆動機構を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の拘束リンク４４付き空間３
自由度パラレル機構の実施例の構成を簡略化して示す斜
視図である。

【図２】１自由度の関節の構成を示す図である。

【図３】２自由度の関節を示す斜視図である。

【図４】３自由度の関節の構成を示す図である。

【図５】図１に示される実施例における拘束リンク４４
に関連する構成を示す図である。

【図６】図１に示される実施例の平面図である。

【図７】図１〜図６に示される実施例の或る動作状態を
示す斜視図である。

【図８】本発明の他の実施例の拘束リンク６７付き空間
４自由度のパラレル機構を示す平面図である。

【図９】図８に示される実施例の斜視図である。

【図１０】図８および図９に示される実施例における拘
束リンク６７に関連する構成を示す図である。

【図１１】本発明のさらに他の実施例の拘束リンク付き
空間３自由度パラレル機構である駆動装置１を備えた移
動体８１の側面図である。

【図１２】本発明の他の実施例の拘束リンク６７付き空
間４自由度パラレル機構である駆動装置５１を備える移
動体９１の側面図である。

【図１３】図１２に示される実施例の移動体９１の簡略
化した平面図である。

【図１４】本発明のさらに他の実施例の移動体３３の構
成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１拘束リンク４４付き空間３自由度パラレル機構であ
る駆動装置２ベースプレート３エンドイフェクタ４第１直動アクチュエータ５第２直動アクチュエータ６第３直動アクチュエータ７第１関節８第２関節９第３関節１１第４関節１２第５関節１３第６関節３７第７関節４１，４２，４３直線４４拘束リンク４５第７関節４６第８関節５１拘束リンク６７付き空間４自由度パラレル機構で
ある駆動装置５２ペースプレート５３エンドイフェクタ５４第１直動アクチュエータ５５第２直動アクチュエータ５６第３直動アクチュエータ５７第４直動アクチュエータ５８第１関節５９第２関節６０第３関節６１第４関節６２第５関節６３第６関節６４第７関節６５第８関節６７拘束リンク６８第９関節６９第１０関節７０直線８１，９１移動体８２車体８３取付け部材８４前輪８５後輪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−71187（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−155394（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の部材と、第１の部材から間隔をあけて配置される第２の部材と、第１および第２の各部材間に配置される第１〜第３伸縮
駆動手段と、第１部材と第１〜第３の各伸縮駆動手段の一方端部とを
それぞれ連結する第１〜第３関節と、第２部材と第１〜第３の各伸縮駆動手段の他方端部とを
それぞれ連結する第４〜第６関節であって、第１および
第４関節の自由度の和、第２および第５関節の自由度の
和、ならびに第３および第６関節の自由度の和は、５自
由度以上である第４〜第６関節と、拘束リンクと、第１部材と拘束リンクの一方端部とを連結する第７関節
と、第２部材と拘束リンクの他方端部とを連結する第８関節
であって、第７および第８関節の自由度の和は、３自由
度である第８関節とを含み、第４〜第６関節は、第１〜第３関節と第８関節とを結ぶ
各直線に対して、第８関節のまわりに同一方向にずれて
いることを特徴とする空間３自由度の駆動装置。
【請求項２】第１の部材と、第１の部材から間隔をあけて配置される第２の部材と、第１および第２の各部材間に配置される第１〜第３伸縮
駆動手段と、第１部材と第１〜第３の各伸縮駆動手段の一方端部とを
それぞれ連結する第１〜第３関節と、第２部材と第１〜第３の各伸縮駆動手段の他方端部とを
それぞれ連結する第４〜第６関節であって、第１および
第４関節の自由度の和、第２および第５関節の自由度の
和、ならびに第３および第６関節の自由度の和は、５自
由度以上である第４〜第６関節と、一方端部が、第１部材に固定される拘束リンクと、第２部材と拘束リンクの他方端部とを連結し、３自由度
を有する第７関節とを含み、第４〜第６関節は、第１〜第３関節と第７関節とを結ぶ
各直線に対して、第７関節のまわりに同一方向にずれて
いることを特徴とする空間３自由度の駆動装置。
【請求項３】第７関節は、１自由度を有し、第８関節は、スイベル継手を有する２自由度を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の空間３自由度の駆動装
置。
【請求項４】第７関節は、２自由度を有し、第８関節は、スイベル継手を有することを特徴とする請
求項１記載の空間３自由度の駆動装置。
【請求項５】第７関節は、スイベル継手を有する３自
由度を有することを特徴とする請求項２記載の空間３自
由度の駆動装置。
【請求項６】第１の部材と、第１の部材から間隔をあけて配置される第２の部材と、第１および第２の各部材間に配置される第１〜第４伸縮
駆動手段と、第１部材と第１〜第４の各伸縮駆動手段の一方端部とを
それぞれ連結する第１〜第４関節と、第２部材と第１〜第４の各伸縮駆動手段の他方端部とを
それぞれ連結する第５〜第８関節であって、第１および
第５関節の自由度の和、第２および第６関節の自由度の
和、第３および第７関節の自由度の和、ならびに第４お
よび第８関節の自由度の和は、５自由度以上である第５
〜第８関節と、拘束リンクと、第１部材と拘束リンクの一方端部とを連結する第９関節
と、第２部材と拘束リンクの他方端部とを連結する第１０関
節であって、第９および第１０関節の自由度の和は、４
自由度である第１０関節とを含み、第５〜第８関節は、第１〜第４関節と第１０関節とを結
ぶ各直線に対して、第１０関節のまわりに同一方向にず
れていることを特徴とする空間４自由度の駆動装置。
【請求項７】第９関節は、２自由度を有し、第１０関節は、スイベル継手を有する２自由度を有する
ことを特徴とする請求項６記載の空間４自由度の駆動装
置。
【請求項８】第９関節は、１自由度を有し、第１０関節は、スイベル継手を有する３自由度を有する
ことを特徴とする請求項６記載の空間４自由度の駆動装
置。