JP3226601B2 - アーム装置 - Google Patents
アーム装置Info
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- JP3226601B2 JP3226601B2 JP14286592A JP14286592A JP3226601B2 JP 3226601 B2 JP3226601 B2 JP 3226601B2 JP 14286592 A JP14286592 A JP 14286592A JP 14286592 A JP14286592 A JP 14286592A JP 3226601 B2 JP3226601 B2 JP 3226601B2
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- arm
- joint
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば人工衛星等の
宇宙航行体に搭載されるマニピュレータ等に用いられる
アーム装置に関する。
宇宙航行体に搭載されるマニピュレータ等に用いられる
アーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、宇宙開発の分野において
は、宇宙空間に人間が常駐可能な宇宙航行体、いわゆる
宇宙ステーションを建設する構想がある。このような宇
宙ステーション建設構想にあっては、建設物質の運搬等
を人間に変わって実行するアーム装置を用いたマニピュ
レータシステムが有効であるとされている。このマニピ
ュレータシステムに用いるアーム装置としては、例えば
６関節をブームで結合した６自由度を持つ多関節アーム
機構がある。このようなアーム装置は、把持部が多関節
アーム機構の先端部に装着され、例えば操作者が監視テ
レビを見ながら遠隔的に操作することにより、多関節ア
ーム機構が作動されて所望の作業を実行する。
は、宇宙空間に人間が常駐可能な宇宙航行体、いわゆる
宇宙ステーションを建設する構想がある。このような宇
宙ステーション建設構想にあっては、建設物質の運搬等
を人間に変わって実行するアーム装置を用いたマニピュ
レータシステムが有効であるとされている。このマニピ
ュレータシステムに用いるアーム装置としては、例えば
６関節をブームで結合した６自由度を持つ多関節アーム
機構がある。このようなアーム装置は、把持部が多関節
アーム機構の先端部に装着され、例えば操作者が監視テ
レビを見ながら遠隔的に操作することにより、多関節ア
ーム機構が作動されて所望の作業を実行する。
【０００３】ところが、上記アーム装置あっては、その
構成上、多関節アーム機構自体の剛性が曲げ方向（ブー
ム軸と略直交する方向）に低く、伸縮方向（ブーム軸方
向）に高いことにより、その作動方向及びアームの姿勢
に応じて、アーム先端における剛性の変動が大きいた
め、例えば力制御やコンプライアンス制御を高精度に実
行する場合、その制御系が非常に複雑となるという問題
を有していた。また、姿勢方向によって剛性が高くなり
すぎ、緊急停止時などに過大な荷重が生じるという問題
を有する。係る問題は、宇宙用に限ることなく、地上用
マニピュレータシステムにおいても同様である。
構成上、多関節アーム機構自体の剛性が曲げ方向（ブー
ム軸と略直交する方向）に低く、伸縮方向（ブーム軸方
向）に高いことにより、その作動方向及びアームの姿勢
に応じて、アーム先端における剛性の変動が大きいた
め、例えば力制御やコンプライアンス制御を高精度に実
行する場合、その制御系が非常に複雑となるという問題
を有していた。また、姿勢方向によって剛性が高くなり
すぎ、緊急停止時などに過大な荷重が生じるという問題
を有する。係る問題は、宇宙用に限ることなく、地上用
マニピュレータシステムにおいても同様である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のアーム装置では、制御系が非常に複雑となるという
問題を有していた。
来のアーム装置では、制御系が非常に複雑となるという
問題を有していた。
【０００５】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、構成簡易にして、高精度な動作制御を実現し得る
ようにして、構成の簡略化を図り得るようにしたアーム
装置を提供することを目的とする。
ので、構成簡易にして、高精度な動作制御を実現し得る
ようにして、構成の簡略化を図り得るようにしたアーム
装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、複数のブー
ムを関節を介して順に連結してなる人腕に類似した多関
節アーム機構と、この多関節アーム機構の前記複数のブ
ームのうち人腕に類似したアームの肘関節に相当する関
節を介して連結されたブームの少なくとも一方のブーム
の中間部に設けられるブーム軸方向に弾性伸縮自在なア
ーム伸縮機構とを備えてアーム装置を構成したものであ
る。
ムを関節を介して順に連結してなる人腕に類似した多関
節アーム機構と、この多関節アーム機構の前記複数のブ
ームのうち人腕に類似したアームの肘関節に相当する関
節を介して連結されたブームの少なくとも一方のブーム
の中間部に設けられるブーム軸方向に弾性伸縮自在なア
ーム伸縮機構とを備えてアーム装置を構成したものであ
る。
【０００７】
【作用】上記構成によれば、多関節アーム機構はブーム
軸方向にアーム伸縮機構を介して弾性力が与えられるこ
とにより、ブーム軸方向の剛性が低下されて、ブーム軸
と略直交する方向の剛性に近付けられ、剛性が均一化さ
れる。これにより、作動時における力／位置ゲインの変
動の防止が促進され、簡便な動作制御が可能となる。
軸方向にアーム伸縮機構を介して弾性力が与えられるこ
とにより、ブーム軸方向の剛性が低下されて、ブーム軸
と略直交する方向の剛性に近付けられ、剛性が均一化さ
れる。これにより、作動時における力／位置ゲインの変
動の防止が促進され、簡便な動作制御が可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。
照して詳細に説明する。
【０００９】第１図はこの発明の一実施例に係るアーム
装置を示すもので、多関節アーム機構１０は、６個の関
節１０ａを４個のブーム１０ｂで連結されて６自由度を
持つように組合わせられ、その基部が宇宙航行体本体等
の支持構体１１に固定設置される。そして、多関節アー
ム機構１０の先端部には、工具取付用の把持部１２が装
着される。
装置を示すもので、多関節アーム機構１０は、６個の関
節１０ａを４個のブーム１０ｂで連結されて６自由度を
持つように組合わせられ、その基部が宇宙航行体本体等
の支持構体１１に固定設置される。そして、多関節アー
ム機構１０の先端部には、工具取付用の把持部１２が装
着される。
【００１０】また、多関節アーム機構１０には、例えば
基部から３個目と４個目の関節１０ａ，１０ａ間（例え
ば、６関節アームの場合、第３関節である肘関節）のブ
ーム１０ｂの中間部にアーム伸縮機構１３が介在され
る。このアーム伸縮機構１３は、例えば図２に示すよう
に第１及び第２のスリーブ部１３ａ，１３ｂが軸受１３
ｃを介してブーム軸方向（矢印Ａ，Ｂ方向）に出入移動
自在に結合され、これら第１及び第２のスリーブ部１３
ａ，１３ｂの端部がそれぞれブーム１０ｂに結合され
る。そして、この第１及び第２のスリーブ部１３ａ，１
３ｂ間には、弾性部材１４が介在される。この弾性部材
１４は、例えば図３に示すように弾性体１４ａ及び緩衝
材１４ｂが組合わされて所定の弾性力に設定され、第１
及び第２のスリーブ部１３ａ，１３ｂ間に所定の間隔を
有して複数個配設される。ここで、第１及び第２のスリ
ーブ部１３ａ，１３ｂは、軸受１３ｃにより、矢印Ａ，
Ｂ方向以外の５自由度方向が剛に支持される。
基部から３個目と４個目の関節１０ａ，１０ａ間（例え
ば、６関節アームの場合、第３関節である肘関節）のブ
ーム１０ｂの中間部にアーム伸縮機構１３が介在され
る。このアーム伸縮機構１３は、例えば図２に示すよう
に第１及び第２のスリーブ部１３ａ，１３ｂが軸受１３
ｃを介してブーム軸方向（矢印Ａ，Ｂ方向）に出入移動
自在に結合され、これら第１及び第２のスリーブ部１３
ａ，１３ｂの端部がそれぞれブーム１０ｂに結合され
る。そして、この第１及び第２のスリーブ部１３ａ，１
３ｂ間には、弾性部材１４が介在される。この弾性部材
１４は、例えば図３に示すように弾性体１４ａ及び緩衝
材１４ｂが組合わされて所定の弾性力に設定され、第１
及び第２のスリーブ部１３ａ，１３ｂ間に所定の間隔を
有して複数個配設される。ここで、第１及び第２のスリ
ーブ部１３ａ，１３ｂは、軸受１３ｃにより、矢印Ａ，
Ｂ方向以外の５自由度方向が剛に支持される。
【００１１】上記構成において、多関節アーム機構１０
は、ブーム１０ｂが矢印Ａ，Ｂ方向に変位されると、ア
ーム伸縮機構１３の弾性部材１４により中立位置に戻す
方向に弾性力が付与される。これにより、多関節アーム
機構１０は、矢印Ａ，Ｂ方向の剛が低下されてブーム軸
方向と略直交する方向の剛性と略同様に設定される。こ
の結果、多関節アーム機構１０は、その作動に伴う力／
位置ゲインが、その作業姿勢に影響されることなく、一
定化されて、安定して作動される。
は、ブーム１０ｂが矢印Ａ，Ｂ方向に変位されると、ア
ーム伸縮機構１３の弾性部材１４により中立位置に戻す
方向に弾性力が付与される。これにより、多関節アーム
機構１０は、矢印Ａ，Ｂ方向の剛が低下されてブーム軸
方向と略直交する方向の剛性と略同様に設定される。こ
の結果、多関節アーム機構１０は、その作動に伴う力／
位置ゲインが、その作業姿勢に影響されることなく、一
定化されて、安定して作動される。
【００１２】このように、上記アーム装置は、多関節ア
ーム機構１０のブーム１０ｂの中間部にブーム軸方向に
弾性伸縮自在なアーム伸縮機構１３を介在して構成した
ことにより、ブーム１０ｂがアーム伸縮機構１３の弾性
力によりブーム軸方向の剛性が低下されて、ブーム軸と
略直交する方向の剛性との差を低減することが可能とな
るため、多関節アーム機構１０の剛性が均一化される。
これによれば、作動時における力／位置ゲインの変動の
防止が促進され、例えば力制御やコンプライアンス制御
の高精度な動作制御を容易に実行することが可能とな
る。
ーム機構１０のブーム１０ｂの中間部にブーム軸方向に
弾性伸縮自在なアーム伸縮機構１３を介在して構成した
ことにより、ブーム１０ｂがアーム伸縮機構１３の弾性
力によりブーム軸方向の剛性が低下されて、ブーム軸と
略直交する方向の剛性との差を低減することが可能とな
るため、多関節アーム機構１０の剛性が均一化される。
これによれば、作動時における力／位置ゲインの変動の
防止が促進され、例えば力制御やコンプライアンス制御
の高精度な動作制御を容易に実行することが可能とな
る。
【００１３】なお、上記実施例では、弾性部材１４を第
１及び第２のスリーブ部１３ａ，１３ｂ間に所定の間隔
を有して複数個配設するように構成したが、これに限る
ことなく、例えば図４に示すようなリング状に形成した
弾性部材１５を用いて構成することも可能で、略同様の
効果が期待される。また、上記実施例では、６関節で６
自由度の多関節アーム機構１０に適用した場合で説明し
たが、この関節数に限ることなく、適用可能である。
１及び第２のスリーブ部１３ａ，１３ｂ間に所定の間隔
を有して複数個配設するように構成したが、これに限る
ことなく、例えば図４に示すようなリング状に形成した
弾性部材１５を用いて構成することも可能で、略同様の
効果が期待される。また、上記実施例では、６関節で６
自由度の多関節アーム機構１０に適用した場合で説明し
たが、この関節数に限ることなく、適用可能である。
【００１４】さらに、上記実施例では、アーム伸縮機構
１３を一つのブーム１０ｂの中間部に配設するように構
成したが、これに限ることなく、全てのブーム１０ｂの
中間部に介在するように構成しても良い、
１３を一つのブーム１０ｂの中間部に配設するように構
成したが、これに限ることなく、全てのブーム１０ｂの
中間部に介在するように構成しても良い、
【００１５】また、この発明の多関節アーム機構１０と
しては、宇宙用マニピュレータシステムに限ることな
く、例えば地上用マニピュレータシステムにおいても適
用可能で、略同様の効果が期待される。よって、この発
明は、上記実施例に限ることなく、その他、この発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることは
勿論のことである。
しては、宇宙用マニピュレータシステムに限ることな
く、例えば地上用マニピュレータシステムにおいても適
用可能で、略同様の効果が期待される。よって、この発
明は、上記実施例に限ることなく、その他、この発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることは
勿論のことである。
【００１６】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、高精度な動作制御を実現し得るよ
うにして、構成の簡略化を図り得るようにしたアーム装
置を提供することができる。
ば、構成簡易にして、高精度な動作制御を実現し得るよ
うにして、構成の簡略化を図り得るようにしたアーム装
置を提供することができる。
【図１】この発明の一実施例に係るアーム装置を示した
図。
図。
【図２】図１のアーム伸縮機構を取出して示した図。
【図３】図２の弾性部材を取出して示した図。
【図４】この発明の他の実施例の一部を取出して示した
図。
図。
１０…多関節アーム機構、１０ａ…関節、１０ｂ…ブー
ム、１１…支持構体、１２…把持部、１３…アーム伸縮
機構、１３ａ，１３ｂ…第１及び第２のスリーブ部、１
３ｃ…軸受、１４，１５…弾性部材、１４ａ…弾性体、
１４ｂ…緩衝材。
ム、１１…支持構体、１２…把持部、１３…アーム伸縮
機構、１３ａ，１３ｂ…第１及び第２のスリーブ部、１
３ｃ…軸受、１４，１５…弾性部材、１４ａ…弾性体、
１４ｂ…緩衝材。
Claims (1)
- 【請求項１】 複数のブームを関節を介して順に連結し
てなる人腕に類似した多関節アーム機構と、 この多関節アーム機構の前記複数のブームのうち人腕に
類似したアームの肘関節に相当する関節を介して連結さ
れたブームの少なくとも一方のブームの中間部に設けら
れるブーム軸方向に弾性伸縮自在なアーム伸縮機構とを
具備したことを特徴とするアーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14286592A JP3226601B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | アーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14286592A JP3226601B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | アーム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05337873A JPH05337873A (ja) | 1993-12-21 |
| JP3226601B2 true JP3226601B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=15325407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14286592A Expired - Fee Related JP3226601B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | アーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3226601B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106628255B (zh) * | 2016-12-28 | 2023-03-24 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种旋转解锁式展开机构 |
-
1992
- 1992-06-03 JP JP14286592A patent/JP3226601B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05337873A (ja) | 1993-12-21 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |