JP6611356B2 - Wire-driven 3-DOF joint mechanism - Google Patents
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本発明は、概略的には、ワイヤ駆動型3自由度関節機構に関し、詳細には、4本のワイヤによって作動するワイヤ駆動型3自由度関節機構に関する。 The present invention generally relates to a wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism, and more particularly, to a wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism operated by four wires.
ロボットアーム等に使用される3自由度の関節機構として、4本のワイヤで3自由度を実現した3自由度関節機構が知られている。(非特許文献1) As a joint mechanism of three degrees of freedom used for a robot arm or the like, a three degree of freedom joint mechanism that realizes three degrees of freedom with four wires is known. (Non-Patent Document 1)
この3自由度関節機構100では、図1に示されているように、固定部に取付けられたボールジョイント102を介してハンド部104を支持し、ハンド部104の基部が取付けられた支持板106に、4本のワイヤ、即ち、第1ワイヤ108、第2ワイヤ110、第3ワイヤ112、および第4ワイヤ114の先端(一端)が接続されている。
In the three-degree-of-freedom
また、この3自由度関節機構100は、第1ないし第4ワイヤ108、110、112、114の基端(他端)が、それぞれ、個別のモータ(図示せず)に接続され、それぞれのモータによって、第1ないし第4ワイヤ108、110、112、114の独立した引込み或いは送出しが可能に構成されている。
In the three-degree-of-
このような構成によれば、第1ないし第4ワイヤ108、110、112、114を各モータによって、所定量ずつ、図2の概念図におけるZ軸方向下方に引き込み、あるいはZ軸方向上方に送出すことによって、図2の面106’に相当する支持板106およびこの支持板106に取付けられたハンド部104を、互いに一点で交わるXYZ3軸のそれぞれの軸を中心に回転させる、所謂3自由度関節機構が実現される。
According to such a configuration, the first to
しかしながら、このような3自由度関節機構は、ボールジョイントを介して支持されたハンドの支持板に、4本のワイヤを直接、接続している構造上、可動範囲を大きくとることができないという問題があった。 However, such a three-degree-of-freedom joint mechanism has a problem in that the movable range cannot be increased due to the structure in which four wires are directly connected to the support plate of the hand supported via the ball joint. was there.
さらに、このような3自由度関節機構は、各ワイヤがワイヤ経路上に配置された板116の孔部116aを通過する構造をとっているため、ハンドの方向によりワイヤ経路長が異なることになる。この結果、ワイヤ経路長を算出することが容易ではなく、ハンドの正確な動作を実現することが難しいという問題もあった。
Further, since such a three-degree-of-freedom joint mechanism has a structure in which each wire passes through the
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、可動範囲を大きくとることができ、さらに、ワイヤ経路長の算出が容易なワイヤ駆動型3自由度関節機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism that can take a large movable range and that can easily calculate a wire path length. To do.
本発明によれば、
ワイヤ駆動型3自由度関節機構であって、
第1回転軸を中心に回転可能に固定部に連結された基部部材と、
前記第1回転軸と交差する第2回転軸を中心に回転可能に前記基部部材に連結された中間部材と、
前記第1回転軸と第2回転軸の交差点を通過する第3回転軸を中心に回転可能に前記中間部材に連結された先端部材と、
前記第1回転軸を中心に回転可能に前記固定部および基部部材に取付けられ、それぞれが独立して前記第1回転軸を中心に回転可能な第1基部プーリと第2基部プーリと第3基部プーリと第4基部プーリとを有する基部プーリ組立体と、
前記第2回転軸を中心に回転可能に前記基部部材に取付けられた中間プーリであって、それぞれが独立して前記第2回転軸を中心に回転可能に前記基部部材に取付けられた第1中間プーリと第2中間プーリと第3中間プーリと第4中間プーリとを有している中間プーリと、
前記先端部材に設けられた先端プーリ組立体であって、互いに相対回転不能に一体化された第1先端プーリ部と第2先端プーリ部と第3先端プーリ部と第4先端プーリ部とを有している先端プーリ組立体と、
前記基部部材に回転可能に取付けられた第1基部補助プーリと、
前記基部部材に回転可能に取付けられた第2基部補助プーリと、
前記基部部材に回転可能に取付けられた第3基部補助プーリと、
前記基部部材に回転可能に取付けられた第4基部補助プーリと、
前記中間部材に回転可能に取付けられた第1中間補助プーリと、
前記中間部材に回転可能に取付けられた第2中間補助プーリと、
前記中間部材に回転可能に取付けられた第3中間補助プーリと、
前記中間部材に回転可能に取付けられた第4中間補助プーリと、備え、
前記第1基部プーリが、前記第1回転軸に沿って延びる第1基部ステム部と、該第1基部ステム部の基端側に取付けられた第1基部基端側プーリ部と、前記第1基部ステム部の先端側に取付けられた第1基部先端側プーリ部と、を有し、
前記第2基部プーリが、前記第1基部ステム部の径方向外方側を前記第1回転軸に沿って延びる第2基部ステム部と、前記第1基部基端側プーリ部の先端側で前記第2基部ステム部に取付けられた第2基部基端側プーリ部と、前記第1基部先端側プーリ部の基端側で前記第2基部ステム部に取付けられた第2基部先端側プーリ部と、を有し、
前記第3基部プーリが、前記第2基部ステム部の径方向外方側を前記第1回転軸に沿って延びる第3基部ステム部と、前記第2基部基端側プーリ部の先端側で前記第3基部ステム部に取付けられた第3基部基端側プーリ部と、前記第2基部先端側プーリ部の基端側で前記第3基部ステム部に取付けられた第3基部先端側プーリ部と、を有し、
前記第4基部プーリが、前記第3基部ステム部の径方向外方側で、前記第3基部基端側プーリ部と第3基部先端側プーリ部の間に配置された第4基部プーリ部と、を有し、
前記関節機構が更に、
基端が第1巻取手段に接続され、先端が前記第1基部基端側プーリ部に接続された第1基端側ワイヤと、
基端が前記第1基部先端側プーリ部に接続され、前記第1基部補助プーリ、第1中間プーリ、第1中間補助プーリを介して、先端が前記第1先端プーリ部に接続されている第1先端側ワイヤと、
基端が第2巻取手段に接続され、先端が前記第2基部基端側プーリ部に接続された第2基端側ワイヤと、
基端が前記第2基部先端側プーリ部に接続され、前記第2基部補助プーリ、第2中間プーリ、第2中間補助プーリを介して、先端が前記第2先端プーリ部に接続されている第2先端側ワイヤと、
基端が第3巻取手段に接続され、先端が前記第3基部基端側プーリ部に接続された第3基端側ワイヤと、
基端が前記第3基部先端側プーリ部に接続され、前記第3基部補助プーリ、第3中間プーリ、第3中間補助プーリを介して、先端が前記第3先端プーリ部に接続されている第3先端側ワイヤと、
基端が第4巻取手段に接続され、前記第4基部プーリ部、前記第4基部補助プーリ、第4中間プーリ、第4先端補助プーリを介して、先端が前記第4先端プーリ部に接続されている第4ワイヤと、を備え、
前記第1先端側ワイヤの先端側の部分と前記第2先端側ワイヤの先端側の部分と前記第3先端側ワイヤの先端側の部分と前記第4ワイヤの先端側の部分が、それぞれ、前記第1先端プーリ部と前記第2先端プーリ部と前記第3先端プーリ部と前記第4先端プーリ部に、巻回され、
前記各ワイヤのワイヤ経路が、前記第1先端側ワイヤと前記第2先端側ワイヤと前記第3先端側ワイヤと前記第4ワイヤの張力により、前記基部部材と前記中間部材と前記先端部材を、前記第1回転軸と前記第2回転軸と前記第3回転軸のそれぞれを中心に、独立して回転させることができるように設定されている、
ことを特徴とするワイヤ駆動型3自由度関節機構が提供される。
According to the present invention,
A wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism,
A base member coupled to the fixed portion so as to be rotatable about the first rotation axis;
An intermediate member coupled to the base member so as to be rotatable about a second rotation axis that intersects the first rotation axis;
A tip member coupled to the intermediate member so as to be rotatable around a third rotation axis passing through an intersection of the first rotation axis and the second rotation axis;
A first base pulley, a second base pulley, and a third base, which are attached to the fixed portion and the base member so as to be rotatable about the first rotation shaft, and are independently rotatable about the first rotation shaft. A base pulley assembly having a pulley and a fourth base pulley;
Intermediate pulleys attached to the base member so as to be rotatable about the second rotation shaft, each being independently attached to the base member so as to be rotatable around the second rotation shaft An intermediate pulley having a pulley, a second intermediate pulley, a third intermediate pulley, and a fourth intermediate pulley;
A front end pulley assembly provided on the front end member, comprising a first front end pulley portion, a second front end pulley portion, a third front end pulley portion, and a fourth front end pulley portion that are integrated so as not to rotate relative to each other. A leading pulley assembly,
A first base auxiliary pulley rotatably attached to the base member;
A second base auxiliary pulley rotatably attached to the base member;
A third base auxiliary pulley rotatably attached to the base member;
A fourth base auxiliary pulley rotatably attached to the base member;
A first intermediate auxiliary pulley rotatably attached to the intermediate member;
A second intermediate auxiliary pulley rotatably attached to the intermediate member;
A third intermediate auxiliary pulley rotatably attached to the intermediate member;
A fourth intermediate auxiliary pulley rotatably attached to the intermediate member;
The first base pulley includes a first base stem portion extending along the first rotation axis, a first base proximal end pulley portion attached to a proximal end side of the first base stem portion, and the first base pulley. A first base distal end side pulley portion attached to the distal end side of the base stem portion,
The second base pulley includes a second base stem portion extending radially outward of the first base stem portion along the first rotation axis, and a distal end side of the first base proximal end pulley portion. A second base proximal end pulley portion attached to the second base stem portion; a second base distal end pulley portion attached to the second base stem portion on the proximal end side of the first base distal end pulley portion; Have
The third base pulley includes a third base stem portion that extends radially outward of the second base stem portion along the first rotation axis, and a distal end side of the second base proximal end pulley portion. A third base proximal end pulley portion attached to the third base stem portion; a third base distal end pulley portion attached to the third base stem portion on the proximal end side of the second base distal pulley portion; Have
A fourth base pulley portion disposed between the third base proximal end pulley portion and the third base distal end pulley portion on the radially outer side of the third base stem portion; Have
The joint mechanism further comprises:
A first base-side wire having a base end connected to the first winding means and a tip connected to the first base-side pulley section;
A proximal end is connected to the first base distal pulley section, and a distal end is connected to the first distal pulley section via the first base auxiliary pulley, the first intermediate pulley, and the first intermediate auxiliary pulley. 1 tip wire,
A second proximal end wire having a proximal end connected to the second winding means and a distal end connected to the second proximal proximal pulley section;
A base end is connected to the second base front end side pulley portion, and a front end is connected to the second front end pulley portion via the second base auxiliary pulley, the second intermediate pulley, and the second intermediate auxiliary pulley. Two distal wires,
A third base side wire having a base end connected to the third winding means and a tip connected to the third base base end side pulley portion;
A proximal end is connected to the third base distal pulley section, and a distal end is connected to the third distal pulley section via the third base auxiliary pulley, third intermediate pulley, and third intermediate auxiliary pulley. 3 tip side wires;
The proximal end is connected to the fourth winding means, and the distal end is connected to the fourth distal pulley portion via the fourth base pulley portion, the fourth base auxiliary pulley, the fourth intermediate pulley, and the fourth distal auxiliary pulley. And a fourth wire that is
A tip side portion of the first tip side wire, a tip side portion of the second tip side wire, a tip side portion of the third tip side wire, and a tip side portion of the fourth wire; Wound around the first tip pulley portion, the second tip pulley portion, the third tip pulley portion, and the fourth tip pulley portion;
The wire path of each wire includes the base member, the intermediate member, and the tip member by the tension of the first tip side wire, the second tip side wire, the third tip side wire, and the fourth wire. It is set so that it can be rotated independently around each of the first rotating shaft, the second rotating shaft and the third rotating shaft.
A wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism is provided.
このような構成によれば、各ワイヤがプーリに巻回される構成であるので、ワイヤのプーリへの巻回長さを適宜、設定することにより、各回転軸を中心とした回転範囲(可動範囲)を大きくとることが可能となる。 According to such a configuration, since each wire is wound around the pulley, by appropriately setting the winding length of the wire around the pulley, the rotation range (movable around each rotation axis) Range) can be increased.
さらに、ワイヤがワイヤ経路で孔部を通過しない構成であるので、ワイヤ経路長の正確な算出が容易となり、各回転軸を中心とした回転量を正確に制御することができる。この結果、関節機構に取付けられたハンド等の作動対象物の正確な回転位置制御が実現される。 Furthermore, since the wire does not pass through the hole in the wire path, it is easy to accurately calculate the wire path length, and the amount of rotation about each rotation axis can be accurately controlled. As a result, accurate rotational position control of an operation target such as a hand attached to the joint mechanism is realized.
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記第1先端側ワイヤと前記第2先端側ワイヤと前記第3先端側ワイヤと前記第4ワイヤは、2本が、前記各基部プーリと前記各中間プーリと前記各先端プーリ部のそれぞれに対して第1方向に巻回され、他の2本が前記第1方向と反対方向の第2方向に巻回され、
前記各基部プーリと前記各中間プーリと前記各先端プーリ部において、前記第1先端側ワイヤと前記第2先端側ワイヤと前記第3先端側ワイヤと前記第4ワイヤの巻回方向の組み合わせが異なり、かつ、共役ではない。
According to another preferred embodiment of the invention,
Two of the first tip side wire, the second tip side wire, the third tip side wire, and the fourth wire are respectively provided for each base pulley , each intermediate pulley, and each tip pulley portion. And the other two are wound in a second direction opposite to the first direction,
In each of the base pulleys , the intermediate pulleys, and the tip pulleys, a combination of winding directions of the first tip side wire, the second tip side wire, the third tip side wire, and the fourth wire is different. And not conjugated.
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記第4ワイヤが、前記第4基部プーリにそれぞれ固定された第4基端側ワイヤと第4先端側ワイヤに分割されている。
According to another preferred embodiment of the invention,
The fourth wire is divided into a fourth proximal end wire and a fourth distal end wire fixed to the fourth base pulley, respectively.
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記第1基部プーリと前記第1巻取手段の間に配置された第1固定補助プーリと、
前記第2基部プーリと前記第2巻取手段の間に配置された第2固定補助プーリと、
前記第3基部プーリと前記第3巻取手段の間に配置された第3固定補助プーリと、
前記第4基部プーリと前記第4巻取手段の間に配置された第4固定補助プーリと、を備えている。
According to another preferred embodiment of the invention,
A first fixed auxiliary pulley disposed between the first base pulley and the first winding means;
A second fixed auxiliary pulley disposed between the second base pulley and the second winding means;
A third fixed auxiliary pulley disposed between the third base pulley and the third winding means;
A fourth fixed auxiliary pulley disposed between the fourth base pulley and the fourth winding means.
前記第1先端側ワイヤの先端側が、前記第1先端プーリ部の第1方向の回転によって、前記第1先端プーリ部に巻き取られるように、前記第1先端プーリ部に接続され、
前記第2先端側ワイヤの先端側が、前記第2先端プーリ部の前記第1方向とは反対の第2方向の回転によって、前記第2先端プーリ部に巻き取られるように、前記第2先端プーリ部に接続され
前記第3先端側ワイヤの先端側が、前記第3先端プーリ部の第1方向の回転によって、前記第3先端プーリ部に巻き取られるように、前記第3先端プーリ部に接続され、
前記第4ワイヤの先端側が、前記第4先端プーリ部の前記第2方向の回転によって、前記第4先端プーリ部に巻き取られるように、前記第4先端プーリ部に接続されている。
The distal end side of the first distal end side wire is connected to the first distal end pulley part so as to be wound around the first distal end pulley part by rotation of the first distal end pulley part in the first direction,
The second tip pulley so that the tip side of the second tip side wire is wound around the second tip pulley portion by rotation of the second tip pulley portion in a second direction opposite to the first direction. Is connected to the third tip pulley portion so that the tip end side of the third tip side wire is wound around the third tip pulley portion by the rotation of the third tip pulley portion in the first direction. ,
The tip end side of the fourth wire is connected to the fourth tip pulley portion so as to be wound around the fourth tip pulley portion by the rotation of the fourth tip pulley portion in the second direction.
本発明によれば、可動範囲を大きくとることができ、さらに、ワイヤ経路長の算出が容易なワイヤ駆動型3自由度関節機構が提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism that can have a large movable range and that can easily calculate the wire path length.
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に沿って説明する。図3は、本発明の好ましい実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1の斜視図であり、図4は図3とは逆方向からの斜視図である。図5は、図3のV−V線に沿った断面図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a perspective view of the wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view from the opposite direction to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1は、果樹収穫用のロボットアームの手首関節に適用されるものである。しかしながら、本発明は、この用途に限定されるものではなく、他の目的のロボットアームの手首関節、あるいは肩関節、その他の関節等も適用することが可能ある。 The wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of this embodiment is applied to a wrist joint of a fruit tree harvesting robot arm. However, the present invention is not limited to this application, and a wrist joint, a shoulder joint, another joint, or the like of a robot arm for other purposes can be applied.
図3ないし図5に示されているように、本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1は、第1回転軸Zを中心に回転可能に固定部2に連結された基部部材4と、第1回転軸Zと交差する第2回転軸Yを中心に回転可能に基部部材4に連結された中間部材6と、第1回転軸Zと第2回転軸Yの交差点を通過する第3回転軸Xを中心に回転可能に中間部材6に連結された先端部材8とを備えている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of the present embodiment includes a base member 4 that is connected to a fixed
固定部2は、第1回転軸Zに沿って延びるシャフト状部分であり、先端に固定軸部2aと、板状の固定基板2bとが固定されている。固定部2は、基端側が、例えば、肘関節に連結されることになる。
The fixed
基部部材4は、略矩形の基板4aと、基板4aの中央部から下方に延びる軸部4bと、基板4aの両端からそれぞれ上方に延びる側壁4c、4dと、側壁4c、4dの上部を連結するように延びる横軸部4eとを有している。(ここで、上下、左右の方向は、図5の配置における方向である。)横軸部4eの長手方向の中心軸線が、第2回転軸Yとなる。
The base member 4 connects the substantially
また、中間部材6は、板状部6aと板状部6aの左右両端から下方に垂下する垂下部6b、6cと、板状部6aの略中央から上方に延びる中間軸部6dとを有している。中間軸部6dの長手方向の中心軸線が、第3回転軸Xとなる。
中間部材6の垂下部6b、6cには貫通孔6e、6fが形成されている。この貫通孔6e、6fに、基部部材4の横軸部4eがベアリングを介して挿通されている。このような構成により、中間部材6は、基部部材4の横軸部4eを中心に、即ち、第2回転軸Yを中心に回転可能に基部部材4に連結されることになる。
The
Through
さらに、先端部材8は、中心に開口8aを備えた円柱状部材であり、開口8aに、中間部材6の中間軸部6dがベアリングを介して挿通されている。このような構成により、先端部材8は、中間部材4の中間軸部6dを中心に、即ち、第3回転軸Xを中心に、回転可能に中間部材6に連結されることになる。
Further, the
本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1は、第1回転軸Zを中心に回転可能に固定部2および基部部材4に取付けられた基部プーリ組立体10を備えている。基部プーリ組立体10は、それぞれが独立して第1回転軸Zを中心に回転可能な第1基部プーリ12と第2基部プーリ14と第3基部プーリ16と第4基部プーリ18とを有している。
The wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of this embodiment includes a
第1基部プーリ12は、第1回転軸Zに沿って延びる円筒状の第1基部ステム部12aと、第1基部ステム部12aの基端側(図5の下方側)に取付けられた第1基部基端側プーリ部12bと、第1基部ステム部12aの先端側(図5の上方側)に取付けられた第1基部先端側プーリ部12cとを有している。
The
第1基部ステム部12aは、第1回転軸Zに沿って直列に整列して配置された固定部2の固定軸部2aおよび基部部材4の軸部4bに対して、ベアリングを介して回転可能に連結さている。
The first
第2基部プーリ14は、第1基部ステム部12aの径方向外方側を第1回転軸Zに沿って延びる円筒状の第2基部ステム部14aと、第1基部基端側プーリ部12bの先端側(図5の上方側)で第2基部ステム部14aに取付けられた第2基部基端側プーリ部14bと、第1基部先端側プーリ部12cの基端側(図5の下方側)で第2基部ステム部14aに取付けられた第2基部先端側プーリ部14cとを有している。
The
第1基部ステム部12aと第2基部ステム部14aとの間には、ベアリングが配置され、第2基部ステム部14aは、第1基部ステム部12aに対して第1回転軸Zを中心に回転可能とされている。
A bearing is disposed between the first
第3基部プーリ16は、第2基部ステム部14aの径方向外方側を第1回転軸Zに沿って延びる円筒状の第3基部ステム部16aと、第2基部基端側プーリ部14bの先端側(図5の上方側)で第3基部ステム部16aに取付けられた第3基部基端側プーリ部16bと、第2基部先端側プーリ部14cの基端側(図5の下方側)で第3基部ステム部16aに取付けられた第3基部先端側プーリ部16cとを有している。
The
第2基部ステム部14aと第3基部ステム部16aとの間には、ベアリングが配置され、第3基部ステム部16aは、第2基部ステム部14aに対して第1回転軸Zを中心に回転可能とされている。
A bearing is disposed between the second
第4基部プーリ18は、第3基部ステム部16aの径方向外方側で、第3基部基端側プーリ部16bと第3基部先端側プーリ部16cの間に配置された第4基部プーリ部18aを有している。
The
第3基部ステム部16aと第4基部プーリ部18aとの間には、ベアリングが配置され、第4基部プーリ部18aは、第3基部ステム部16aに対して第1回転軸Zを中心に回転可能とされている。
A bearing is disposed between the third
本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1は、さらに、第2回転軸Yを中心に回転可能に基部部材4の横軸部4eに連結された中間プーリ20を備えている。中間プーリは、それぞれが、独立して第2回転軸Yを中心に回転可能になるように、ベアリングを介して基部部材4の横軸部4eに取付けられた第1中間プーリ20aと第2中間プーリ20bと第3中間プーリ20cと第4中間プーリ20dとを有している。
The wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of this embodiment further includes an
図3ないし図5に示されているように、第1中間プーリ20aと第3中間プーリ20cとは、基部部材4の一方の側壁4dと中間部材6の一方の垂下部6bの間に、第3中間プーリ20cが基部部材4の一方の側壁4d側に位置するように並列配置されている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the first
また、第2中間プーリ20bと第4中間プーリ20dとは、基部部材4の他方の側壁4cと中間部材6の他方の垂下部6cの間に、第4中間プーリ20dが基部部材4の他方の側壁4c側に位置するように並列配置されている。
Further, the second
先端部材8は、互いに相対回転不能に一体化された第1先端プーリ部22aと第2先端プーリ部22bと第3先端プーリ部22cと第4先端プーリ部22dとを有している先端プーリ組立体22として構成されている。
The
本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1は、さらに、それぞれが、基部部材4に回転可能に取付けられた第1基部補助プーリ24aと、第2基部補助プーリ24bと、第3基部補助プーリ24cと、第4基部補助プーリ24dと、を備えている。
The wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of the present embodiment further includes a first base
図3および図4に示されているように、第1基部補助プーリ24aは第1中間プーリ20aの下方に位置するように配置されている。また、第3部補助プーリ24cは第3中間プーリ20cの下方に位置するように配置されている。そして、第1基部補助プーリ24aおよび第3部補助プーリ24cは、それぞれ、基部部材4の一方の側壁4dの下部の反対側位置(前後方向に対向する位置)に取付けられている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first base
図3および図4に示されているように、第2基部補助プーリ24bは第2中間プーリ20bの下方に位置するように配置されている。また、第4部補助プーリ24dは第4中間プーリ20dの下方に位置するように配置されている。そして、第2基部補助プーリ24bおよび第4部補助プーリ24dは、それぞれ、基部部材4の他方の側壁4cの下部の反対側位置(前後方向に対向する位置)に取付けられている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the second base
本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1は、さらに、それぞれが、中間部材6に回転可能に取付けられた第1中間補助プーリ26aと、第2中間補助プーリ26bと、第3中間補助プーリ26cと、第4中間補助プーリ26dと、備えている。
The wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of the present embodiment further includes a first intermediate
図3および図4に示されているように、第1中間補助プーリ26aは第1中間プーリ20aの上方に位置するように配置されている。また、第3部中間プーリ26cは第3中間プーリ20cの上方に位置するように配置されている。そして、第1中間補助プーリ26aおよび第3部中間プーリ26cは、それぞれ、中間部材6の板状部6aの一方の側で前後方向反対側の位置に取付けられている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first intermediate
また、図3および図4に示されているように、第2中間補助プーリ26bは第2中間プーリ20bの上方に位置するように配置されている。また、第4中間補助プーリ26dは第4中間プーリ20dの上方に位置するように配置されている。そして、第2中間補助プーリ26bおよび第4部中間プーリ26dは、それぞれ、中間部材6の板状部6aの他方の側で前後方向反対側の位置に取付けられている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the second intermediate
本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1は、基端がモータ等の第1巻取手段(図示せず)に接続され、先端部が第1基部基端側プーリ部12bに所定量(所定長さ)、巻回され接続された第1基端側ワイヤ28aを備えている。(尚、本願各図では、図面の明確化のため、各ワイヤが所定量(所定長さ)、巻回された状態では示されていない。)
In the wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of the present embodiment, the base end is connected to a first winding means (not shown) such as a motor, and the tip end is a predetermined amount to the first base base end
さらに、基端が第1基部先端側プーリ部12cに所定量(所定長さ)、巻回され接続された第1先端側ワイヤ30aを備えている。第1先端側ワイヤ30aは、先端側が、第1基部補助プーリ24a、第1中間プーリ20a、第1中間補助プーリ26aを介して、第1先端プーリ部22aに所定量(所定長さ)、巻回され接続されている。
Furthermore, the proximal end is provided with a first distal
本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1は、基端がモータ等の第2巻取手段(図示せず)に接続され、先端部が第2基部基端側プーリ部14bに所定量(所定長さ)、巻回され接続された第2基端側ワイヤ28bを備えている。
In the wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of the present embodiment, the base end is connected to second winding means (not shown) such as a motor, and the tip end is connected to the second base base end
さらに、基端が第2基部先端側プーリ部14cに所定量(所定長さ)、巻回され接続された第2先端側ワイヤ30bを備えている。第2先端側ワイヤ30bは、先端側が、第2基部補助プーリ24b、第2中間プーリ20b、第2中間補助プーリ26bを介して、第2先端プーリ部22bに所定量(所定長さ)、巻回され接続されている。
Furthermore, the base end is provided with a second distal
本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1は、基端がモータ等の第3巻取手段(図示せず)に接続され、先端部が第3基部基端側プーリ部16bに所定量(所定長さ)、巻回され接続された第3基端側ワイヤ28cを備えている。
In the wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of the present embodiment, the proximal end is connected to third winding means (not shown) such as a motor, and the distal end is a predetermined amount to the third base proximal-
さらに、基端が第3基部先端側プーリ部16cに所定量(所定長さ)、巻回され接続された第3先端側ワイヤ30cを備えている。第3先端側ワイヤ30cは、先端側が、第3基部補助プーリ24c、第3中間プーリ20c、第3中間補助プーリ26cを介して、第3先端プーリ部22cに所定量(所定長さ)、巻回され接続されている。
Furthermore, the base end is provided with a third distal
本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1は、さらに、基端がモータ等の第4巻取手段に接続され、第4基部プーリ部18a、第4基部補助プーリ24d、第4中間プーリ20d、第4先端補助プーリ26dを介して、先端が第4先端プーリ部22dに所定量(所定長さ)、巻回され接続されている第4ワイヤ28dを備えている。
In the wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of the present embodiment, the base end is further connected to fourth winding means such as a motor, and the fourth
本実施形態では、上記所定量(所定長さ)は、各回転軸を中心とした回転運動で必要とされる可動範囲に応じて、適宜、設定されるものであり、プーリに1回または複数回、巻回される場合の他、プーリを一周しない即ち1回未満の巻回量の場合もある。 In the present embodiment, the predetermined amount (predetermined length) is appropriately set according to the movable range required for the rotational movement around each rotation axis, and is once or plural for the pulley. In addition to the case where the winding is wound, there is a case where the pulley does not go around, that is, the winding amount is less than one.
本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1は、さらに、固定部2の固定基板4bに回転可能に取付けられた第1ないし第4の固定部補助プーリ32aないし32dを備えている。
The wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of the present embodiment further includes first to fourth fixed portion
第1固定部補助プーリ32aは、第1基部プーリ12の第1基部基端側プーリ部12bと第1巻取手段の間に配置され、第2固定部補助プーリ32bは、第2基部プーリ14の第2基部基端側プーリ部14bと第2巻取手段の間に配置されている。
第3固定部補助プーリ32cは、第3基部プーリ16の第3基部基端側プーリ部16bと第3巻取手段の間に配置され、第4固定部補助プーリ32dは、第4基部プーリ18の第4基部プーリ部18aと第4巻取手段の間に配置されている。
The first fixed portion
The third fixed portion
図3および図4に示されているように、本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1では、第1先端側ワイヤ30aの先端側は、第1先端プーリ部22a(即ち先端部材8)の第1方向(図3の矢印A方向)の回転によって、第1先端プーリ部22aに巻き取られるように、第1先端プーリ部22aに巻回、接続されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of the present embodiment, the distal end side of the first
また、第2先端側ワイヤ30bの先端側は、第2先端プーリ部22bの第1方向とは反対の第2方向(図3の矢印B方向)の回転によって、第2先端プーリ部22bに巻き取られるように、第2先端プーリ部22bに巻回、接続されている。
Further, the distal end side of the second distal
さらに、第3先端側ワイヤ30cの先端側は、第3先端プーリ部22cの第1方向(図3の矢印A方向)の回転によって、第3先端プーリ部22cに巻き取られるように、第3先端プーリ部22cに巻回、接続されている。
Further, the distal end side of the third distal
さらにまた、第4ワイヤ28dの先端側は、第4先端プーリ部22dの第2方向(図3の矢印B方向)の回転によって、第4先端プーリ部22dに巻き取られるように、第4先端プーリ部22dに巻回、接続されている。
Furthermore, the tip end side of the
図3および図4に示されているように、本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1では、第1先端側ワイヤ30aは、第1中間プーリ20aの第1方向(図3の矢印C方向)の回転によって、基端側から第1中間プーリ20aに巻き取られるように、第1中間プーリ20aに巻回、接続されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 according to the present embodiment, the first
また、第2先端側ワイヤ30bは、第2中間プーリ20bの第1方向とは反対の第2方向(図3の矢印D方向)の回転によって、基端側から第2中間プーリ20bに巻き取られるように、第2中間プーリ20bに巻回、接続されている。
Further, the second distal
さらに、第3先端側ワイヤ30cは、第3中間プーリ20cの第2方向(図3の矢印D方向)の回転によって、基端側から第3中間プーリ20cに巻き取られるように、第3中間プーリ20cに巻回、接続されている。
Further, the third distal
さらにまた、第4ワイヤ28dは、第4中間プーリ20dの第1方向(図3の矢印C方向)の回転によって、基端側から第4中間プーリ20dに巻き取られるように、第4中間プーリ20dに巻回、接続されている。
Furthermore, the
図3および図4に示されているように、本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1では、第1先端側ワイヤ30aの基端側は、第1基部先端側プーリ部12cの第1方向(図3の矢印E方向)の回転によって、第1基部先端側プーリ部12cに巻き取られるように、第1基部先端側プーリ部12cに巻回、接続されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of the present embodiment, the proximal end side of the first distal
また、第2先端側ワイヤ30bの基端側は、第2基部先端側プーリ部14cの第1方向(図3の矢印E方向)の回転によって、第2基部先端側プーリ部14cに巻き取られるように、第2基部先端側プーリ部14cに巻回、接続されている。
Further, the proximal end side of the second distal
さらに、第3先端側ワイヤ30cの基端は、第3基部先端側プーリ部16cの第1方向とは反対の第2方向(図3の矢印F方向)の回転によって、第3基部先端側プーリ部16cに巻き取られるように、第3基部先端側プーリ部16cに巻回、接続されている。
Further, the base end of the third distal
図3および図4に示されているように、本実施形態のワイヤ駆動型3自由度関節機構1では、第1基端側ワイヤ28aの先端側は、第1基部基端側プーリ部12bの第2方向(図3の矢印F方向)の回転によって、第1基部基端側プーリ部12bに巻き取られるように、第1基部基端側プーリ部12bに巻回、接続されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 1 of the present embodiment, the distal end side of the first
また、第2基端側ワイヤ28bの先端側は、第2基部基端側プーリ部14bの第2方向(図3の矢印F方向)の回転によって、第2基部基端側プーリ部14bに巻き取られるように、第2基部基端側プーリ部14bに巻回、接続されている。
Further, the distal end side of the second proximal
さらに、第3基端側ワイヤ28cの先端側は、第3基部基端側プーリ部16bの第1方向(図3の矢印E方向)の回転によって、第3基部基端側プーリ部16bに巻き取られるように、第3基部基端側プーリ部16bに巻回、接続されている。
Further, the distal end side of the third base
さらにまた、第4ワイヤ28dは、第3基端側ワイヤ28cと同一方向に、第4基部プーリ部18aに基端側から巻回されている。
Furthermore, the
このような構成では、第1先端側ワイヤ30aと第2先端側ワイヤ30bと第3先端側ワイヤ30cと第4ワイヤ28dは、2本が、基部先端側プーリ部12c、14c、16cまたは第4基部プーリ部18aと、各中間プーリ(20a、20b、20c、20d)と各先端プーリ部(22a、22b、22c、22d)のそれぞれに対して或る方向に巻回され、他の2本が或る方向と反対方向に巻回されていることになる。
In such a configuration, two of the first distal
さらに、このような構成では、基部先端側プーリ部12c、14c、16c、第4基部プーリ部18aと、各中間プーリ(20a、20b、20c、20d)と各先端プーリ部(22a、22b、22c、22d)との3箇所のプーリ(即ち、第1ないし第3回転軸X、Y、Zの3軸を中心に回転可能に設けられた3箇所のプーリ)において、第1先端側ワイヤ30aと第2先端側ワイヤ30bと第3先端側ワイヤ30cと第4ワイヤ28dの巻回方向の組み合わせが異なり、かつ、共役ではない状態となっている。
Further, in such a configuration, the base front end
ここで、共役とは、第1ないし第3回転軸X、Y、Zの3軸の内の2つの軸のプーリにおいて、ワイヤの巻回方向が表裏の関係となっていることを意味する。
例えば、下記表1のように、第1回転軸のプーリである基部先端側プーリ部12c、14cにワイヤが第1方向に巻回され、基部先端側プーリ部16c、第4基部プーリ18aにワイヤが第2方向に巻回され、第3回転軸のプーリである先端プーリ部(22a、22b)にワイヤが第2方向に巻回され、先端プーリ部(22c、22d)にワイヤが第1方向に巻回されている状態は、第1回転軸の中間プーリと第3回転軸の先端プーリ部との間で、ワイヤの巻回方向の組み合わせが共役であることになる。
Here, the conjugate means that the winding direction of the wire has a front-back relationship in the pulleys of two of the three axes of the first to third rotation axes X, Y, and Z.
For example, as shown in Table 1 below, a wire is wound around the base distal end
表1
Table 1
上記実施形態では、各ワイヤのワイヤ経路が、第1先端側ワイヤ30aと第2先端側ワイヤ30bと第3先端側ワイヤ30cと第4ワイヤ28dの張力により、基部部材4と中間部材6と先端部材8を、第1回転軸Zと第2回転軸Yと第3回転軸Xのそれぞれを中心に、独立して回転させることができるように設定されていることになる。
In the above-described embodiment, the wire path of each wire is changed between the base member 4, the
このような構成によれば、各巻取手段により、第1基端側ワイヤ28aおよび第2基端側ワイヤ28bを巻取り、第3基端側ワイヤ28cおよび第4ワイヤ28dを繰り出すことにより、第1回転軸Zを中心に基部部材4を第1方向(図3の矢印E方向)に回転させることができる。
According to such a configuration, the first base
また、一方、各巻取手段により、第3基端側ワイヤ28cおよび第4ワイヤ28dを巻取り、第1基端側ワイヤ28aおよび第2基端側ワイヤ28bを繰り出すことにより、第1回転軸Zを中心に基部部材4を第2方向(図3の矢印F方向)に回転させることができる。
On the other hand, each winding means winds up the third base
また、このような構成によれば、各巻取手段により、第1基端側ワイヤ28aおよび第4ワイヤ28dを巻取り、第2基端側ワイヤ28bおよび第3基端側ワイヤ28cを繰り出すことにより、第2回転軸Yを中心に中間部材6を第2方向(図3の矢印D方向)に回転させることができる。
Further, according to such a configuration, the first base
一方、各巻取手段により、第2基端側ワイヤ28bおよび第3基端側ワイヤ28cを巻取り、第1基端側ワイヤ28aおよび第4ワイヤ28dを繰り出すことにより、第2回転軸Yを中心に中間部材6を第1方向(図3の矢印C方向)に回転させることができる。
On the other hand, the second base
さらに、このような構成によれば、各巻取手段により、第1基端側ワイヤ28aおよび第3基端側ワイヤ28cを巻取り、第2基端側ワイヤ28bおよび第4ワイヤ28dを繰り出すことにより、第3回転軸Xを中心に先端部材8を第2方向(図3の矢印B方向)に回転させることができる。
Furthermore, according to such a configuration, the first base
一方、各巻取手段により、第2基端側ワイヤ28bおよび第4ワイヤ28dを巻取り、第1基端側ワイヤ28aおよび第3基端側ワイヤ28cを繰り出すことにより、第3回転軸Xを中心に先端部材8を第1方向(図3の矢印A方向)に回転させることができる。
On the other hand, the second base
さらに、各巻取手段により、第1基端側ワイヤ28a、第2基端側ワイヤ28b、第3基端側ワイヤ28c、および第4ワイヤ28dの全てのワイヤを巻取ることにより、姿勢は維持されつつ剛性が向上することになる。
Further, the posture is maintained by winding all of the first base
本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。 Without being limited to the above-described embodiment of the present invention, various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
上記実施形態では、第4ワイヤ28dは、他のワイヤと異なり、基端側と先端側に分割されていない。しかしながら、第4ワイヤが、他のワイヤと同様に、基端が第4巻取手段に連結され先端が第4基部プーリに接続された第4基端側ワイヤと、基端が第4基部プーリに接続され先端が第4先端プーリ部に接続された第4先端側ワイヤを有している構成でもよい。
In the above embodiment, unlike the other wires, the
さらに、各ワイヤのプーリに対する巻回方向は、上記巻回方向に限定されない。
具体的には、第1先端側ワイヤ30aと第2先端側ワイヤ30bと第3先端側ワイヤ30cと第4ワイヤ28dは、2本が、基部先端側プーリ部12c、14c、16cまたは第4基部プーリ部18aと、各中間プーリ(20a、20b、20c、20d)と各先端プーリ部(22a、22b、22c、22d)のそれぞれに対して或る方向に巻回され、他の2本が或る方向と反対方向に巻回され、さらに、基部先端側プーリ部12c、14c、16c、第4基部プーリ部18aと、各中間プーリ(20a、20b、20c、20d)と各先端プーリ部(22a、22b、22c、22d)において、第1先端側ワイヤ30aと第2先端側ワイヤ30bと第3先端側ワイヤ30cと第4ワイヤ28dの巻回方向の組み合わせが異なり、かつ、共役ではない状態となっている構成は、本願発明に含まれる。
Furthermore, the winding direction with respect to the pulley of each wire is not limited to the winding direction.
Specifically, two of the first distal
1:ワイヤ駆動型3自由度関節機構
2:固定部
4:基部部材
4b:軸部
4e:横軸部
6:中間部材
6d:中間軸部
8:先端部材
10:基部プーリ組立体
12:第1基部プーリ
14:第2基部プーリ
16:第3基部プーリ
18:第4基部プーリ
20:中間プーリ
20a:第1中間プーリ
20b:第2中間プーリ
20c:第3中間プーリ
20d:第4中間プーリ
22:先端プーリ組立体
22a:第1先端プーリ部
22b:第2先端プーリ部
22c:第3先端プーリ部
22d:第4先端プーリ部
24a:第1基部補助プーリ
24b:第2基部補助プーリ
24c:第3基部補助プーリ
24d:第4基部補助プーリ
26a:第1中間補助プーリ
26b:第2中間補助プーリ
26c:第3中間補助プーリ
26d:第4中間補助プーリ
28a:第1基端側ワイヤ
28b:第2基端側ワイヤ
28c:第3基端側ワイヤ
28d:第4ワイヤ
30a:第1先端側ワイヤ
30b:第2先端側ワイヤ
30c:第3先端側ワイヤ
32a:第1固定部補助プーリ
32b:第2固定部補助プーリ
32c:第3固定部補助プーリ
32d:第4固定部補助プーリ
Z:第1回転軸
Y:第2回転軸
X:第3回転軸
1: Wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism 2: fixed portion 4: base member 4b: shaft portion 4e: horizontal shaft portion 6: intermediate member 6d: intermediate shaft portion 8: tip member 10: base pulley assembly 12: first Base pulley 14: Second base pulley 16: Third base pulley 18: Fourth base pulley 20: Intermediate pulley 20a: First intermediate pulley 20b: Second intermediate pulley 20c: Third intermediate pulley 20d: Fourth intermediate pulley 22: Tip pulley assembly 22a: first tip pulley portion 22b: second tip pulley portion 22c: third tip pulley portion 22d: fourth tip pulley portion 24a: first base auxiliary pulley 24b: second base auxiliary pulley 24c: third Base auxiliary pulley 24d: fourth base auxiliary pulley 26a: first intermediate auxiliary pulley 26b: second intermediate auxiliary pulley 26c: third intermediate auxiliary pulley 26d: fourth intermediate auxiliary pulley 28a: first base end side 28b: second proximal end wire 28c: third proximal end wire 28d: fourth wire 30a: first distal end side wire 30b: second distal end side wire 30c: third distal end side wire 32a: first fixing portion auxiliary Pulley 32b: second fixed portion auxiliary pulley 32c: third fixed portion auxiliary pulley 32d: fourth fixed portion auxiliary pulley Z: first rotating shaft Y: second rotating shaft X: third rotating shaft
Claims (5)
第1回転軸を中心に回転可能に固定部に連結された基部部材と、
前記第1回転軸と交差する第2回転軸を中心に回転可能に前記基部部材に連結された中間部材と、
前記第1回転軸と第2回転軸の交差点を通過する第3回転軸を中心に回転可能に前記中間部材に連結された先端部材と、
前記第1回転軸を中心に回転可能に前記固定部および基部部材に取付けられ、それぞれが独立して前記第1回転軸を中心に回転可能な第1基部プーリと第2基部プーリと第3基部プーリと第4基部プーリとを有する基部プーリ組立体と、
前記第2回転軸を中心に回転可能に前記基部部材に取付けられた中間プーリであって、それぞれが独立して前記第2回転軸を中心に回転可能に前記基部部材に取付けられた第1中間プーリと第2中間プーリと第3中間プーリと第4中間プーリとを有している中間プーリと、
前記先端部材に設けられた先端プーリ組立体であって、互いに相対回転不能に一体化された第1先端プーリ部と第2先端プーリ部と第3先端プーリ部と第4先端プーリ部とを有している先端プーリ組立体と、
前記基部部材に回転可能に取付けられた第1基部補助プーリと、
前記基部部材に回転可能に取付けられた第2基部補助プーリと、
前記基部部材に回転可能に取付けられた第3基部補助プーリと、
前記基部部材に回転可能に取付けられた第4基部補助プーリと、
前記中間部材に回転可能に取付けられた第1中間補助プーリと、
前記中間部材に回転可能に取付けられた第2中間補助プーリと、
前記中間部材に回転可能に取付けられた第3中間補助プーリと、
前記中間部材に回転可能に取付けられた第4中間補助プーリと、備え、
前記第1基部プーリが、前記第1回転軸に沿って延びる第1基部ステム部と、該第1基部ステム部の基端側に取付けられた第1基部基端側プーリ部と、前記第1基部ステム部の先端側に取付けられた第1基部先端側プーリ部と、を有し、
前記第2基部プーリが、前記第1基部ステム部の径方向外方側を前記第1回転軸に沿って延びる第2基部ステム部と、前記第1基部基端側プーリ部の先端側で前記第2基部ステム部に取付けられた第2基部基端側プーリ部と、前記第1基部先端側プーリ部の基端側で前記第2基部ステム部に取付けられた第2基部先端側プーリ部と、を有し、
前記第3基部プーリが、前記第2基部ステム部の径方向外方側を前記第1回転軸に沿って延びる第3基部ステム部と、前記第2基部基端側プーリ部の先端側で前記第3基部ステム部に取付けられた第3基部基端側プーリ部と、前記第2基部先端側プーリ部の基端側で前記第3基部ステム部に取付けられた第3基部先端側プーリ部と、を有し、
前記第4基部プーリが、前記第3基部ステム部の径方向外方側で、前記第3基部基端側プーリ部と第3基部先端側プーリ部の間に配置された第4基部プーリ部と、を有し、
前記関節機構が更に、
基端が第1巻取手段に接続され、先端が前記第1基部基端側プーリ部に接続された第1基端側ワイヤと、
基端が前記第1基部先端側プーリ部に接続され、前記第1基部補助プーリ、第1中間プーリ、第1中間補助プーリを介して、先端が前記第1先端プーリ部に接続されている第1先端側ワイヤと、
基端が第2巻取手段に接続され、先端が前記第2基部基端側プーリ部に接続された第2基端側ワイヤと、
基端が前記第2基部先端側プーリ部に接続され、前記第2基部補助プーリ、第2中間プーリ、第2中間補助プーリを介して、先端が前記第2先端プーリ部に接続されている第2先端側ワイヤと、
基端が第3巻取手段に接続され、先端が前記第3基部基端側プーリ部に接続された第3基端側ワイヤと、
基端が前記第3基部先端側プーリ部に接続され、前記第3基部補助プーリ、第3中間プーリ、第3中間補助プーリを介して、先端が前記第3先端プーリ部に接続されている第3先端側ワイヤと、
基端が第4巻取手段に接続され、前記第4基部プーリ部、前記第4基部補助プーリ、第4中間プーリ、第4先端補助プーリを介して、先端が前記第4先端プーリ部に接続されている第4ワイヤと、を備え、
前記第1先端側ワイヤの先端側の部分と前記第2先端側ワイヤの先端側の部分と前記第3先端側ワイヤの先端側の部分と前記第4ワイヤの先端側の部分が、それぞれ、前記第1先端プーリ部と前記第2先端プーリ部と前記第3先端プーリ部と前記第4先端プーリ部に、巻回され、
前記各ワイヤのワイヤ経路が、前記第1先端側ワイヤと前記第2先端側ワイヤと前記第3先端側ワイヤと前記第4ワイヤの張力により、前記基部部材と前記中間部材と前記先端部材を、前記第1回転軸と前記第2回転軸と前記第3回転軸のそれぞれを中心に、独立して回転させることができるように設定されている、
ことを特徴とするワイヤ駆動型3自由度関節機構。 A wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism,
A base member coupled to the fixed portion so as to be rotatable about the first rotation axis;
An intermediate member coupled to the base member so as to be rotatable about a second rotation axis that intersects the first rotation axis;
A tip member coupled to the intermediate member so as to be rotatable around a third rotation axis passing through an intersection of the first rotation axis and the second rotation axis;
A first base pulley, a second base pulley, and a third base, which are attached to the fixed portion and the base member so as to be rotatable about the first rotation shaft, and are independently rotatable about the first rotation shaft. A base pulley assembly having a pulley and a fourth base pulley;
Intermediate pulleys attached to the base member so as to be rotatable about the second rotation shaft, each being independently attached to the base member so as to be rotatable around the second rotation shaft An intermediate pulley having a pulley, a second intermediate pulley, a third intermediate pulley, and a fourth intermediate pulley;
A front end pulley assembly provided on the front end member, comprising a first front end pulley portion, a second front end pulley portion, a third front end pulley portion, and a fourth front end pulley portion that are integrated so as not to rotate relative to each other. A leading pulley assembly,
A first base auxiliary pulley rotatably attached to the base member;
A second base auxiliary pulley rotatably attached to the base member;
A third base auxiliary pulley rotatably attached to the base member;
A fourth base auxiliary pulley rotatably attached to the base member;
A first intermediate auxiliary pulley rotatably attached to the intermediate member;
A second intermediate auxiliary pulley rotatably attached to the intermediate member;
A third intermediate auxiliary pulley rotatably attached to the intermediate member;
A fourth intermediate auxiliary pulley rotatably attached to the intermediate member;
The first base pulley includes a first base stem portion extending along the first rotation axis, a first base proximal end pulley portion attached to a proximal end side of the first base stem portion, and the first base pulley. A first base distal end side pulley portion attached to the distal end side of the base stem portion,
The second base pulley includes a second base stem portion extending radially outward of the first base stem portion along the first rotation axis, and a distal end side of the first base proximal end pulley portion. A second base proximal end pulley portion attached to the second base stem portion; a second base distal end pulley portion attached to the second base stem portion on the proximal end side of the first base distal end pulley portion; Have
The third base pulley includes a third base stem portion that extends radially outward of the second base stem portion along the first rotation axis, and a distal end side of the second base proximal end pulley portion. A third base proximal end pulley portion attached to the third base stem portion; a third base distal end pulley portion attached to the third base stem portion on the proximal end side of the second base distal pulley portion; Have
A fourth base pulley portion disposed between the third base proximal end pulley portion and the third base distal end pulley portion on the radially outer side of the third base stem portion; Have
The joint mechanism further comprises:
A first base-side wire having a base end connected to the first winding means and a tip connected to the first base-side pulley section;
A proximal end is connected to the first base distal pulley section, and a distal end is connected to the first distal pulley section via the first base auxiliary pulley, the first intermediate pulley, and the first intermediate auxiliary pulley. 1 tip wire,
A second proximal end wire having a proximal end connected to the second winding means and a distal end connected to the second proximal proximal pulley section;
A base end is connected to the second base front end side pulley portion, and a front end is connected to the second front end pulley portion via the second base auxiliary pulley, the second intermediate pulley, and the second intermediate auxiliary pulley. Two distal wires,
A third base side wire having a base end connected to the third winding means and a tip connected to the third base base end side pulley portion;
A proximal end is connected to the third base distal pulley section, and a distal end is connected to the third distal pulley section via the third base auxiliary pulley, third intermediate pulley, and third intermediate auxiliary pulley. 3 tip side wires;
The proximal end is connected to the fourth winding means, and the distal end is connected to the fourth distal pulley portion via the fourth base pulley portion, the fourth base auxiliary pulley, the fourth intermediate pulley, and the fourth distal auxiliary pulley. And a fourth wire that is
A tip side portion of the first tip side wire, a tip side portion of the second tip side wire, a tip side portion of the third tip side wire, and a tip side portion of the fourth wire; Wound around the first tip pulley portion, the second tip pulley portion, the third tip pulley portion, and the fourth tip pulley portion;
The wire path of each wire includes the base member, the intermediate member, and the tip member by the tension of the first tip side wire, the second tip side wire, the third tip side wire, and the fourth wire. It is set so that it can be rotated independently around each of the first rotating shaft, the second rotating shaft and the third rotating shaft.
A wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism.
前記各基部プーリと前記各中間プーリと前記各先端プーリ部において、前記第1先端側ワイヤと前記第2先端側ワイヤと前記第3先端側ワイヤと前記第4ワイヤの巻回方向の組み合わせが異なり、かつ、共役ではない、
請求項1に記載のワイヤ駆動型3自由度関節機構。 Two of the first tip side wire, the second tip side wire, the third tip side wire, and the fourth wire are respectively provided for each base pulley , each intermediate pulley, and each tip pulley portion. And the other two are wound in a second direction opposite to the first direction,
In each of the base pulleys , the intermediate pulleys, and the tip pulleys, a combination of winding directions of the first tip side wire, the second tip side wire, the third tip side wire, and the fourth wire is different. And not conjugated,
The wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism according to claim 1.
請求項1または2に記載のワイヤ駆動型3自由度関節機構。 The fourth wire is divided into a fourth proximal end wire and a fourth distal end wire fixed to the fourth base pulley, respectively.
The wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism according to claim 1 or 2.
前記第2基部プーリと前記第2巻取手段の間に配置された第2固定部補助プーリと、
前記第3基部プーリと前記第3巻取手段の間に配置された第3固定部補助プーリと、
前記第4基部プーリと前記第4巻取手段の間に配置された第4固定部補助プーリと、を備えている、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のワイヤ駆動型3自由度関節機構。 A first fixed portion auxiliary pulley disposed between the first base pulley and the first winding means;
A second fixed portion auxiliary pulley disposed between the second base pulley and the second winding means;
A third fixed portion auxiliary pulley disposed between the third base pulley and the third winding means;
A fourth fixed portion auxiliary pulley disposed between the fourth base pulley and the fourth winding means;
The wire drive type | mold 3 degree-of-freedom joint mechanism of any one of Claim 1 thru | or 3.
前記第2先端側ワイヤの先端側が、前記第2先端プーリ部の前記第1方向とは反対の第2方向の回転によって、前記第2先端プーリ部に巻き取られるように、前記第2先端プーリ部に接続され
前記第3先端側ワイヤの先端側が、前記第3先端プーリ部の第1方向の回転によって、前記第3先端プーリ部に巻き取られるように、前記第3先端プーリ部に接続され、
前記第4ワイヤの先端側が、前記第4先端プーリ部の前記第2方向の回転によって、前記第4先端プーリ部に巻き取られるように、前記第4先端プーリ部に接続されている、
請求項1ないし4のいずれか1項に記載のワイヤ駆動型3自由度関節機構。 The distal end side of the first distal end side wire is connected to the first distal end pulley part so as to be wound around the first distal end pulley part by rotation of the first distal end pulley part in the first direction,
The second tip pulley so that the tip side of the second tip side wire is wound around the second tip pulley portion by rotation of the second tip pulley portion in a second direction opposite to the first direction. Is connected to the third tip pulley portion so that the tip end side of the third tip side wire is wound around the third tip pulley portion by the rotation of the third tip pulley portion in the first direction. ,
The distal end side of the fourth wire is connected to the fourth distal pulley portion so that the fourth distal pulley portion is wound around the fourth distal pulley portion by the rotation of the fourth distal pulley portion in the second direction.
The wire-driven three-degree-of-freedom joint mechanism according to any one of claims 1 to 4.
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