JP6928960B2 - マニピュレータ - Google Patents

Description

本発明は、マニピュレータに関する。
本願は、２０１６年５月３１日に、日本に出願された特願２０１６−１０９１２０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

差動歯車機構を介して、２つのプーリの回転駆動を２軸関節に伝達し、独立に制御する構成が知られている（例えば、特許文献１）。

特公平６−４２３０号公報

上記のような差動歯車機構では、各軸周りに回転する歯車同士を噛み合わせることで、力の伝達を行う。そのため、駆動する軸の配置自由度、および差動歯車機構に動力を伝達する駆動装置の配置自由度が低下する問題があった。

本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、回転中心軸および駆動装置の配置自由度を確保しつつ、複数の回転中心軸を複数の駆動装置によって独立に制御できるマニピュレータを提供することを目的の一つとする。

本発明のマニピュレータの一つの態様は、第１部材と、前記第１部材に対して、第１回転中心軸周りに回転可能に取り付けられた第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との両方に対して、前記第１回転中心軸周りに回転可能に取り付けられた第１回転部材および第２回転部材と、前記第１部材に対して、前記第１回転中心軸と異なる第２回転中心軸周りに回転可能に取り付けられた第３回転部材と、前記第１回転部材を前記第１回転中心軸周りに回転させる第１駆動装置と、前記第２回転部材を前記第１回転中心軸周りに回転させる第２駆動装置と、前記第１回転部材と前記第３回転部材とを連結し、張力を介して、前記第１回転部材の回転を前記第３回転部材に伝達する第１伝達部材と、前記第２回転部材と前記第３回転部材とを連結し、張力を介して、前記第２回転部材の回転を前記第３回転部材に伝達する第２伝達部材と、を備え、前記第１伝達部材は、前記第１回転部材に前記第１回転中心軸周り一方向きの回転トルクが加えられた際に、前記第３回転部材に対して、前記第２回転中心軸周り一方向きの回転トルクを伝達し、前記第２伝達部材は、前記第２回転部材に前記第１回転中心軸周り一方向きの回転トルクが加えられた際に、前記第３回転部材に対して、前記第２回転中心軸周り他方向きの回転トルクを伝達し、前記第１部材と前記第１回転部材と前記第２回転部材と前記第３回転部材と前記第１駆動装置と前記第２駆動装置と前記第１伝達部材と前記第２伝達部材とを備え、前記第１部材に対して前記第２部材を駆動する駆動ユニットが設けられ、前記第１駆動装置および前記第２駆動装置は、前記第２部材に固定されていることを特徴とする。

本発明の一つの態様によれば、回転中心軸および駆動装置の配置自由度を確保しつつ、複数の回転中心軸を複数の駆動装置によって独立に制御できるマニピュレータが提供される。

第１実施形態のマニピュレータを示す斜視図である。 第１実施形態のマニピュレータの部分を示す断面図である。 第１実施形態の肩部と駆動ユニットの部分とを示す斜視図である。 第１実施形態の駆動ユニットを示す斜視図である。 第１実施形態の駆動ユニットを示す斜視図である。 第１実施形態の駆動ユニットによる上腕部の駆動方法について説明するための斜視図である。 第１実施形態の駆動ユニットによる上腕部の駆動方法について説明するための斜視図である。 ３つのモータによって３つの回転中心軸を制御する一例の原理を説明するための模式図である。 ３つのモータによって３つの回転中心軸を制御する他の例の原理を説明するための模式図である。 ３つのモータによって３つの回転中心軸を制御する他の例の原理を説明するための模式図である。 第２実施形態の第１プーリを示す模式的な斜視図である。 第２実施形態の第１プーリを示す模式的な斜視図である。 第３実施形態の駆動ユニットを示す模式的な側面図である。 第３実施形態の駆動ユニットを示す模式的な側面図である。 第４実施形態の駆動ユニットを示す模式的な側面図である。 第４実施形態の駆動ユニットを示す模式的な側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るマニピュレータについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態のマニピュレータ１を示す斜視図である。図２は、マニピュレータ１の部分を示す断面図である。図３は、肩部４０と駆動ユニット１０Ａの部分とを示す斜視図である。図３においては、肩部４０の一部を破断して示している。図４は、駆動ユニット１０Ａを示す斜視図である。

図１に示すように、マニピュレータ１は、肩部４０と、上腕部４３と、前腕部４６と、手部４７と、駆動ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、を備えている。駆動ユニット１０Ａは、肩部４０と上腕部４３とを連結し、肩部４０に対して上腕部４３を駆動する。駆動ユニット１０Ｂは、上腕部４３と前腕部４６とを連結し、上腕部４３に対して前腕部４６を駆動する。駆動ユニット１０Ｃは、前腕部４６と手部４７とを連結し、前腕部４６に対して手部４７を駆動する。

なお、駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｃは、基本的に同様の構成を有するため、各ユニットに共通する構成については、代表して駆動ユニット１０Ａについてのみ説明する場合がある。

以下の説明においては、肩部４０の位置および姿勢が固定されているものとして、図１から図４に示すマニピュレータ１の姿勢を「基準姿勢」とする。また、各図に示した３次元直交座標系（ＸＹＺ座標系）を適宜参照しつつ、各部の位置関係について説明する。Ｚ軸方向は、後述する第２回転中心軸Ｊ２と平行な方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交し、肩部４０の後述する底部４１の一辺と平行な方向とする。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向とＸ軸方向との両方と直交する方向とする。

また、以下の説明においては、Ｚ軸方向を「上下方向」と呼ぶ場合があり、Ｘ軸方向を「前後方向」と呼ぶ場合があり、Ｙ軸方向を「左右方向」と呼ぶ場合がある。Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「上側」と呼ぶ場合があり、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側）を「下側」と呼ぶ場合がある。Ｘ軸方向の正の側（＋Ｘ側）を「前側」と呼ぶ場合があり、Ｘ軸方向の負の側（−Ｘ側）を「後側」と呼ぶ場合がある。Ｙ軸方向の正の側（＋Ｙ側）を「右側」と呼ぶ場合があり、Ｙ軸方向の負の側（−Ｙ側）を「左側」と呼ぶ場合がある。また、ある対象に対して、左右方向における後述する第２回転中心軸Ｊ２に近い側を「左右方向内側」と呼ぶ場合があり、左右方向における第２回転中心軸Ｊ２から遠い側を「左右方向外側」と呼ぶ場合がある。

なお、上下方向、前後方向、左右方向、上側、下側、前側、後側、右側および左側は、単に各部の位置関係を説明するための名称であり、実際の各部の位置関係および実際のマニピュレータの使用態様および姿勢を限定しない。

肩部４０は、図２および図３に示すように、底部４１と、側壁部４２と、を備えている。底部４１は、正方形板状である。図２に示すように、底部４１には、底部４１を上下方向に貫通するワイヤ貫通孔４１ａが形成されている。図示は省略するが、ワイヤ貫通孔４１ａは、底部４１の中央を挟んで前後方向両側（±Ｘ側）および左右方向両側（±Ｙ側）にそれぞれ２つずつ、計８つ形成されている。底部４１の上面の中央には、下側に窪む凹部４１ｂが形成されている。凹部４１ｂの底面の中央には、底部４１を上下方向に貫通する底部中央貫通孔４１ｃが形成されている。

側壁部４２は、図２および図３に示すように、底部４１の上面に固定されている。側壁部４２は、底部４１の上面の外縁から上側に立ち上がり、上側に開口する矩形枠状の壁部である。側壁部４２には、後述する張力調整機構５０が設けられている。

駆動ユニット１０Ａは、図１および図２に示すように、肩部４０の下側に接続されている。駆動ユニット１０Ａは、上腕部４３を肩部４０に対して、第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）および第２回転中心軸Ｊ２周り（±θ２方向）に回転させる。

第１回転中心軸Ｊ１は、基準姿勢において、左右方向（Ｙ軸方向）と平行な軸である。第２回転中心軸Ｊ２は、上述したように、上下方向（Ｚ軸方向）と平行な軸である。本実施形態において第２回転中心軸Ｊ２の方向は、マニピュレータ１の各部の相対移動に関わらず、変化しない。第２回転中心軸Ｊ２は、第１回転中心軸Ｊ１と異なる。本実施形態において第２回転中心軸Ｊ２は、第１回転中心軸Ｊ１と直交する軸である。

駆動ユニット１０Ａは、図２および図４に示すように、支持部材（第１部材）２０と、第１モータ（第１駆動装置）２１と、第２モータ（第２駆動装置）２２と、第１プーリ（第１回転部材）３１と、第２プーリ（第２回転部材）３２と、第３プーリ（第３回転部材）３３と、中央ボルト２９ａと、第１ワイヤ（第１伝達部材）８１と、第２ワイヤ（第２伝達部材）８２と、張力調整機構５０と、を備えている。

なお、以下の駆動ユニット１０Ａの構成の説明においては、マニピュレータ１が基準姿勢にあるものとして、各部の位置関係等について説明する。

支持部材２０は、第１モータ２１、第２モータ２２、第１プーリ３１および第２プーリ３２を、第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）に回転可能に支持している。支持部材２０は、第１板部材２３と、第２板部材２４と、第３板部材２５と、ブッシュ２８と、軸受保持部材２６ａ，２６ｂと、第１出力軸受２６ｃと、第２出力軸受２６ｄと、第１補助プーリ支持部２７ａと、第２補助プーリ支持部２７ｂと、第１補助プーリ３４ａ，３４ｂと、第２補助プーリ３５ａ，３５ｂと、を備えている。

第１板部材２３は、第１プーリ支持部２３ａと、第１上板部２３ｂと、を備えている。第１プーリ支持部２３ａは、左右方向と直交する平面（ＺＸ平面）に拡がる板状である。第１プーリ支持部２３ａの左右方向（Ｙ軸方向）に沿って視た（以下、側面視と呼ぶ）形状は、上下方向に長い長方形状である。第１プーリ支持部２３ａは、第１モータ２１および第１プーリ３１よりも左右方向外側（−Ｙ側）に位置している。図２に示すように、第１プーリ支持部２３ａには、第１プーリ支持部２３ａを左右方向に貫通する第１出力軸貫通孔２３ｄが形成されている。

第１上板部２３ｂは、第１プーリ支持部２３ａの上端から左右方向内側（＋Ｙ側）に延びた板状である。第１上板部２３ｂを上側から下側に向かって視た（以下、平面視と呼ぶ）形状は、左右方向（Ｙ軸方向）に長い略長方形状である。第１上板部２３ｂには、第１上板部２３ｂを上下方向に貫通する第１中央貫通孔２３ｃが形成されている。第１中央貫通孔２３ｃは、中心を第２回転中心軸Ｊ２が通る円形状である。

第２板部材２４は、第２プーリ支持部２４ａと、第２上板部２４ｂと、を備えている。第２プーリ支持部２４ａは、左右方向と直交する平面（ＺＸ平面）に拡がる板状である。第２プーリ支持部２４ａの側面視形状は、上下方向に長い長方形状である。第２プーリ支持部２４ａは、第２モータ２２および第２プーリ３２よりも左右方向外側（＋Ｙ側）に位置している。第２プーリ支持部２４ａには、第２プーリ支持部２４ａを左右方向に貫通する第２出力軸貫通孔２４ｄが形成されている。第１プーリ支持部２３ａと第２プーリ支持部２４ａとは、左右方向（Ｙ軸方向）に対向して設けられている。

第２上板部２４ｂは、第２プーリ支持部２４ａの上端から左右方向内側（−Ｙ側）に延びた板状である。第２上板部２４ｂの平面視形状は、左右方向（Ｙ軸方向）に長い略長方形状である。第２上板部２４ｂの左側（−Ｙ側）の部分は、第１上板部２３ｂの右側（＋Ｙ側）部分と上下方向（Ｚ軸方向）に重なり合っている。第２上板部２４ｂの左側の部分における上面は、第１上板部２３ｂの右側の部分における下面と接触して、固定されている。

第２上板部２４ｂには、第２上板部２４ｂを上下方向に貫通する第２中央貫通孔２４ｃが形成されている。第２中央貫通孔２４ｃは、中心を第２回転中心軸Ｊ２が通る円形状である。第２中央貫通孔２４ｃは、第１中央貫通孔２３ｃと上下方向に重なり合っている。

第３板部材２５は、第１板部材２３における第１上板部２３ｂの上面に固定されている。図２および図４に示すように、第３板部材２５は、上下方向と直交する平面（ＸＹ平面）に拡がる板状である。第３板部材２５の平面視形状は、正方形状である。

図２に示すように、第３板部材２５の中央には、第３板部材２５を上下方向に貫通する第３中央貫通孔２５ａが形成されている。第３中央貫通孔２５ａは、第１中央貫通孔２３ｃおよび第２中央貫通孔２４ｃと同心の円形状である。第３中央貫通孔２５ａの内径は、第１中央貫通孔２３ｃの内径および第２中央貫通孔２４ｃの内径よりも小さい。第３板部材２５の上面には、下側に窪む凹部２５ｂが形成されている。凹部２５ｂは、第３中央貫通孔２５ａの内縁から径方向外側に拡がる円環状である。

第１板部材２３と第２板部材２４と第３板部材２５とは、各部材を上下方向に貫通するボルトと、そのボルトの下端に螺合されたナットと、によって互いに固定されている。

ブッシュ２８は、ブッシュ本体２８ａと、フランジ部２８ｂと、を備えている。ブッシュ本体２８ａは、上下方向両端に開口し、第２回転中心軸Ｊ２を中心とする円筒状である。ブッシュ本体２８ａの下部は、第２中央貫通孔２４ｃ、第１中央貫通孔２３ｃ、および第３中央貫通孔２５ａの内側に挿入されている。ブッシュ本体２８ａは、第３中央貫通孔２５ａの内側に嵌め合わされている。

フランジ部２８ｂは、ブッシュ本体２８ａの下端から第２回転中心軸Ｊ２の径方向外側に拡がる円環状である。フランジ部２８ｂは、第１中央貫通孔２３ｃおよび第２中央貫通孔２４ｃの内側に嵌め合わされている。フランジ部２８ｂの上面は、第３板部材２５の下面と接触している。

軸受保持部材２６ａ，２６ｂは、左右方向両側（±Ｙ側）に開口し、第１回転中心軸Ｊ１を中心とする円筒状の部材である。軸受保持部材２６ａは、第１プーリ支持部２３ａの左右方向外側（−Ｙ側）の面にネジで固定されている。軸受保持部材２６ａは、第１プーリ支持部２３ａ側（＋Ｙ側）の端部に、径方向外側に拡がる鍔部を有している。軸受保持部材２６ａの内側は、第１出力軸貫通孔２３ｄと左右方向（Ｙ軸方向）に重なり合っている。

軸受保持部材２６ｂは、第２プーリ支持部２４ａの左右方向外側（＋Ｙ側）の面にネジで固定されている。軸受保持部材２６ｂは、第２プーリ支持部２４ａ側（−Ｙ側）の端部に径方向外側に拡がる鍔部を有している。軸受保持部材２６ｂの内側は、第２出力軸貫通孔２４ｄと左右方向（Ｙ軸方向）に重なり合っている。

第１出力軸受２６ｃは、左右方向両側（±Ｙ側）に開口し、第１回転中心軸Ｊ１を中心とする円筒状である。第１出力軸受２６ｃは、軸受保持部材２６ａの内側と第１出力軸貫通孔２３ｄとによって構成された孔の内部に設けられている。第１出力軸受２６ｃの外周面は、ネジによって軸受保持部材２６ａの内周面と固定されている。

第２出力軸受２６ｄは、左右方向両側（±Ｙ側）に開口し、第１回転中心軸Ｊ１を中心とする円筒状である。第２出力軸受２６ｄは、軸受保持部材２６ｂの内側と第２出力軸貫通孔２４ｄとによって構成された孔の内部に設けられている。第２出力軸受２６ｄの外周面は、ネジによって軸受保持部材２６ｂの内周面と固定されている。

第１補助プーリ支持部２７ａは、図２および図４に示すように、第１上板部２３ｂの上面における左側（−Ｙ側）の部分に固定されている。図４に示すように、第１補助プーリ支持部２７ａは、前後方向（Ｘ軸方向）に長い直方体状の部材である。図２に示すように、第１補助プーリ支持部２７ａには、第１補助プーリ支持部２７ａを前後方向に貫通する複数（図では６つ）の軸固定孔２７ｃが形成されている。

複数の軸固定孔２７ｃのうちの一つには、第１補助プーリ軸３４ｃが挿入され、固定されている。第１補助プーリ軸３４ｃは、前後方向（Ｘ軸方向）に延びる円柱状である。第１補助プーリ軸３４ｃの前後方向の両端は、軸固定孔２７ｃから突出している。

第１補助プーリ３４ａは、図４に示すように、第１補助プーリ軸３４ｃの前側（＋Ｘ側）の端部に回転可能に接続されている。第１補助プーリ３４ｂは、第１補助プーリ軸３４ｃの後側（−Ｘ側）の端部に回転可能に接続されている。これにより、第１補助プーリ３４ａ，３４ｂは、互いに独立して第１補助プーリ軸３４ｃ周りに回転可能である。本実施形態において、第１補助プーリ３４ａ，３４ｂが設けられる位置は、第１補助プーリ軸３４ｃが挿入される軸固定孔２７ｃを変更することで容易に調整することができる。

第２補助プーリ支持部２７ｂは、図２および図４に示すように、第２上板部２４ｂの上面における右側（＋Ｙ側）の部分に固定されている。図４に示すように、第２補助プーリ支持部２７ｂは、前後方向（Ｘ軸方向）に長い直方体状の部材である。第２補助プーリ支持部２７ｂの上面は、第１補助プーリ支持部２７ａの上面よりも下側に位置している。図２に示すように、第２補助プーリ支持部２７ｂには、第２補助プーリ支持部２７ｂを前後方向に貫通する複数（図では４つ）の軸固定孔２７ｄが形成されている。

複数の軸固定孔２７ｄのうちの一つには、第２補助プーリ軸３５ｃが挿入され、固定されている。第２補助プーリ軸３５ｃは、前後方向（Ｘ軸方向）に延びる円柱状である。第２補助プーリ軸３５ｃの前後方向の両端は、軸固定孔２７ｄから突出している。

第２補助プーリ３５ａは、図４に示すように、第２補助プーリ軸３５ｃの前側（＋Ｘ側）の端部に回転可能に接続されている。第２補助プーリ３５ｂは、第２補助プーリ軸３５ｃの後側（−Ｘ側）の端部に回転可能に接続されている。これにより、第２補助プーリ３５ａ，３５ｂは、互いに独立して第２補助プーリ軸３５ｃ周りに回転可能である。本実施形態において、第２補助プーリ３５ａ，３５ｂが設けられる位置は、第２補助プーリ軸３５ｃが挿入される軸固定孔２７ｄを変更することで容易に調整することができる。

第１モータ２１および第２モータ２２は、例えば、サーボモータである。本実施形態において第１モータ２１および第２モータ２２は、上腕部４３に固定されている。駆動ユニット１０Ａとの関係において、上腕部４３は、第２部材に相当する。第１モータ２１と第２モータ２２とは、それぞれの出力軸が左右方向（Ｙ軸方向）の反対側を向くように、互いに固定されている。

第１モータ２１は、図２に示すように、第２モータ２２の左側（−Ｙ側）に固定されている。第１モータ２１は、左側に突出する第１プーリ受部２１ｂを備えている。第１プーリ受部２１ｂは、第１回転中心軸Ｊ１を中心とする円柱状である。第１モータ２１の第１出力軸２１ａは、第１プーリ受部２１ｂから左側に延びている。第１出力軸２１ａは、第１回転中心軸Ｊ１を中心とする円柱状である。第１出力軸２１ａは、第１出力軸受２６ｃの内側に回転可能に支持されている。これにより、第１モータ２１の第１出力軸２１ａは、支持部材２０に対して第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）に回転可能である。

第２モータ２２は、第１モータ２１の右側（＋Ｙ側）に固定されている。第２モータ２２は、右側に突出する第２プーリ受部２２ｂを備えている。第２プーリ受部２２ｂは、第１回転中心軸Ｊ１を中心とする円柱状である。第２モータ２２の第２出力軸２２ａは、第２プーリ受部２２ｂから右側に延びている。第２出力軸２２ａは、第１回転中心軸Ｊ１を中心とする円柱状である。すなわち、本実施形態において第１モータ２１の第１出力軸２１ａと第２モータ２２の第２出力軸２２ａとは、同軸上に配置されている。第２出力軸２２ａは、第２出力軸受２６ｄに回転可能に支持されている。これにより、第２モータ２２の第２出力軸２２ａは、支持部材２０に対して第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）に回転可能である。

第１プーリ３１は、第１板部材２３の第１プーリ支持部２３ａと第１モータ２１との左右方向（Ｙ軸方向）の間に配置されている。第１プーリ３１は、第１モータ２１の第１出力軸２１ａに固定されている。これにより、第１モータ２１は、第１プーリ３１を第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）に回転させることができる。第１プーリ３１は、第１プーリ本体部３１ａと、円板部３１ｂと、固定部３１ｃと、を備えている。

第１プーリ本体部３１ａは、第１ワイヤ８１が巻かれている円柱状の部分である。円板部３１ｂは、第１プーリ本体部３１ａの左右方向両端から第１回転中心軸Ｊ１の径方向外側に拡がる円板状の部分である。固定部３１ｃは、左右方向外側（−Ｙ側）の円板部３１ｂから左右方向外側に突出する円筒状の部分である。固定部３１ｃの外径は、第１プーリ本体部３１ａの外径よりも小さい。

第１プーリ３１には、固定部３１ｃの内側と連通して第１プーリ３１を左右方向（Ｙ軸方向）に貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔に第１出力軸２１ａが通されている。固定部３１ｃの外周面から第１出力軸２１ａの外周面にネジが締め込まれることで、固定部３１ｃが第１出力軸２１ａに固定されている。

第１プーリ３１の左右方向内側（＋Ｙ側）の面には、左右方向外側（−Ｙ側）に窪む嵌合凹部３１ｄが形成されている。嵌合凹部３１ｄには、第１モータ２１の第１プーリ受部２１ｂが嵌め合わされている。第１プーリ３１は、第１プーリ受部２１ｂに第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）に回転可能に支持されている。第１プーリ３１は、支持部材２０と第１モータ２１が固定された上腕部４３との両方に対して、第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）に回転可能に取り付けられている。

第２プーリ３２は、第２板部材２４の第２プーリ支持部２４ａと第２モータ２２との左右方向（Ｙ軸方向）の間に配置されている。第２プーリ３２は、第２モータ２２の第２出力軸２２ａに固定されている。これにより、第２モータ２２は、第２プーリ３２を第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）に回転させることができる。第２プーリ３２は、第２プーリ本体部３２ａと、円板部３２ｂと、固定部３２ｃと、を備えている。

第２プーリ本体部３２ａは、第２ワイヤ８２が巻かれている円柱状の部分である。円板部３２ｂは、第２プーリ本体部３２ａの左右方向両端から第１回転中心軸Ｊ１の径方向外側に拡がる円板状の部分である。固定部３２ｃは、左右方向外側（＋Ｙ側）の円板部３２ｂから左右方向外側に突出する円筒状の部分である。固定部３２ｃの外径は、第２プーリ本体部３２ａの外径よりも小さい。

第２プーリ３２には、固定部３２ｃの内側と連通して第２プーリ３２を左右方向（Ｙ軸方向）に貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔に第２出力軸２２ａが通されている。固定部３２ｃの外周面から第２出力軸２２ａの外周面までネジが締め込まれることで、固定部３２ｃが第２出力軸２２ａに固定されている。

第２プーリ３２の左右方向内側（−Ｙ側）の面には、左右方向外側（＋Ｙ側）に窪む嵌合凹部３２ｄが形成されている。嵌合凹部３２ｄには、第２モータ２２の第２プーリ受部２２ｂが嵌め合わされている。第２プーリ３２は、第２プーリ受部２２ｂに第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）に回転可能に支持されている。第２プーリ３２は、支持部材２０と第２モータ２２が固定された上腕部４３との両方に対して、第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）に回転可能に取り付けられている。

第３プーリ３３は、肩部４０の底部４１の下面に固定されている。より詳細には、底部４１の凹部４１ｂの底面から第３プーリ３３の上面にネジが締め込まれることで、第３プーリ３３は、底部４１に固定されている。第３プーリ３３は、上側本体部３３ａと、下側本体部３３ｂと、上側円板部３３ｃと、中央円板部３３ｄと、下側円板部３３ｅと、を備えている。

上側本体部３３ａは、第１ワイヤ８１が巻かれている部分である。上側本体部３３ａは、第２回転中心軸Ｊ２を中心とする円柱状である。下側本体部３３ｂは、上側本体部３３ａの下側に位置している。下側本体部３３ｂは、第２ワイヤ８２が巻かれている部分である。下側本体部３３ｂは、第２回転中心軸Ｊ２を中心とする円柱状である。上側本体部３３ａの外径と下側本体部３３ｂの外径とは、同じである。

上側円板部３３ｃは、上側本体部３３ａの上端から第２回転中心軸Ｊ２の径方向外側に拡がる円板状の部分である。上側円板部３３ｃの上部は、肩部４０における底部４１の下面に形成された窪みに嵌め合わされている。

上側円板部３３ｃには、上側円板部３３ｃを上下方向に貫通するワイヤ貫通孔３３ｆが形成されている。図示は省略するが、ワイヤ貫通孔３３ｆは、第２回転中心軸Ｊ２を挟んで前後方向両側（±Ｘ側）および左右方向両側（±Ｙ側）にそれぞれ２つずつ、計８つ形成されている。複数のワイヤ貫通孔３３ｆは、底部４１における複数のワイヤ貫通孔４１ａと連通している。複数のワイヤ貫通孔３３ｆは、底部４１における複数のワイヤ貫通孔４１ａと平面視において重なり合っている。

中央円板部３３ｄは、上側本体部３３ａと下側本体部３３ｂとの上下方向の中央に位置している。中央円板部３３ｄは、第２回転中心軸Ｊ２の径方向外側に拡がる円板状の部分である。中央円板部３３ｄには、中央円板部３３ｄを上下方向に貫通するワイヤ貫通孔３３ｇが形成されている。図示は省略するが、ワイヤ貫通孔３３ｇは、第２回転中心軸Ｊ２を挟んで前後方向両側（±Ｘ側）および左右方向両側（±Ｙ側）にそれぞれ２つずつ、計８つ形成されている。複数のワイヤ貫通孔３３ｇは、上側円板部３３ｃにおける複数のワイヤ貫通孔３３ｆと平面視において重なり合っている。

下側円板部３３ｅは、下側本体部３３ｂの下端から第２回転中心軸Ｊ２の径方向外側に拡がる円板状の部分である。下側円板部３３ｅには、下側円板部３３ｅを上下方向に貫通するワイヤ貫通孔３３ｈが形成されている。図示は省略するが、ワイヤ貫通孔３３ｈは、第２回転中心軸Ｊ２を挟んで前後方向両側（±Ｘ側）および左右方向両側（±Ｙ側）にそれぞれ２つずつ、計８つ形成されている。複数のワイヤ貫通孔３３ｈは、上側円板部３３ｃにおける複数のワイヤ貫通孔３３ｆおよび中央円板部３３ｄにおける複数のワイヤ貫通孔３３ｇと平面視において重なり合っている。

上側円板部３３ｃの外径と中央円板部３３ｄの外径と下側円板部３３ｅの外径とは、例えば、互いに同じである。上側円板部３３ｃと中央円板部３３ｄと下側円板部３３ｅとは、第３板部材２５の凹部２５ｂと平面視において重なっている。

第３プーリ３３の下面には、上側に窪む凹部３３ｉが形成されている。凹部３３ｉの下側から視た形状は、中心を第２回転中心軸Ｊ２が通る円形状である。凹部３３ｉの内部には、ブッシュ２８におけるブッシュ本体２８ａの上端が挿入されている。凹部３３ｉの天面の中央には、第３プーリ３３を上下方向に貫通するプーリ中央貫通孔３３ｊが形成されている。プーリ中央貫通孔３３ｊの平面視形状は、中心を第２回転中心軸Ｊ２が通る円形状である。

中央ボルト２９ａは、第２板部材２４における第２上板部２４ｂの下側から、第２中央貫通孔２４ｃに挿入されている。中央ボルト２９ａは、第２中央貫通孔２４ｃから、ブッシュ２８の内側、プーリ中央貫通孔３３ｊ、底部中央貫通孔４１ｃ、および凹部４１ｂを介して、肩部４０の内部に挿入されている。

中央ボルト２９ａは、第３プーリ３３の上側本体部３３ａの外周面および下側本体部３３ｂの外周面から中央ボルト２９ａの外周面に対して締め込まれたネジによって、第３プーリ３３と固定されている。中央ボルト２９ａの上端には、緩み止めナット２９ｄが螺合されている。

中央ボルト２９ａの頭部側（−Ｚ側）の部分の外周面には、ガイド部材２９ｂが装着されている。ガイド部材２９ｂは、上下方向両端に開口する円筒状である。ガイド部材２９ｂは、ブッシュ２８の内側に挿入されており、ブッシュ２８の内側面に対して回転可能に支持されている。

中央ボルト２９ａの頭部とガイド部材２９ｂおよびブッシュ２８との上下方向の間には、ワッシャ２９ｃが設けられている。ワッシャ２９ｃの上面は、ガイド部材２９ｂの下面およびブッシュ２８の下面と接触している。中央ボルト２９ａの頭部は、ワッシャ２９ｃを介して、ブッシュ２８を下側から支持している。ブッシュ２８のフランジ部２８ｂの上面には、第１板部材２３および第２板部材２４と固定された第３板部材２５の下面が接触している。そのため、中央ボルト２９ａの頭部は、ワッシャ２９ｃを介して、支持部材２０を下側から支持している。これにより、中央ボルト２９ａを介して、肩部４０および第３プーリ３３と、支持部材２０と、が連結されている。

支持部材２０は、ブッシュ２８がガイド部材２９ｂに対して回転可能に支持されているため、中央ボルト２９ａ、第３プーリ３３および肩部４０に対して、第２回転中心軸Ｊ２周り（±θ２方向）に回転可能である。したがって、第３プーリ３３は、支持部材２０に対して、第２回転中心軸Ｊ２周りに回転可能に取り付けられている。

第１ワイヤ８１は、図４に示すように、第１プーリ３１と第３プーリ３３とを連結している。第１ワイヤ８１は、張力を介して、第１プーリ３１の回転を第３プーリ３３に伝達する。第１ワイヤ８１は、例えば、ステンレス製のワイヤである。本実施形態において第１ワイヤ８１は、前側第１ワイヤ８１ａと、後側第１ワイヤ８１ｂと、の２本のワイヤで構成されている。

前側第１ワイヤ８１ａは、第１プーリ３１に数回（例えば２回）巻かれて、第１プーリ３１の前側（＋Ｘ側）から上側に引き出されている。上側に引き出された前側第１ワイヤ８１ａは、第１補助プーリ３４ａに掛けられることで左右方向内側（＋Ｙ側）に導かれ、第３プーリ３３の上側本体部３３ａに対して、前側から数回（例えば２回）巻かれている。

後側第１ワイヤ８１ｂは、第１プーリ３１に数回（例えば２回）巻かれて、第１プーリ３１の後側（−Ｘ側）から上側に引き出されている。上側に引き出された後側第１ワイヤ８１ｂは、第１補助プーリ３４ｂに掛けられることで左右方向内側（＋Ｙ側）に導かれ、第３プーリ３３の上側本体部３３ａに対して、後側から数回（例えば２回）巻かれている。

図示は省略するが、前側第１ワイヤ８１ａは、第１プーリ３１に巻かれている途中で第１プーリ３１の円板部３１ｂに形成された２つの孔を介して第１プーリ３１の左右方向外側に引き出されている。左右方向外側に引き出された前側第１ワイヤ８１ａの部分には、クランプ管が取り付けられている。これにより、前側第１ワイヤ８１ａは、第１プーリ３１に固定されている。後側第１ワイヤ８１ｂは、第１プーリ３１に固定されている。後側第１ワイヤ８１ｂの第１プーリ３１に対する固定方法は、前側第１ワイヤ８１ａと同様である。

図２に示すように、後側第１ワイヤ８１ｂの第３プーリ３３側の端部は、第３プーリ３３の上側円板部３３ｃにおけるワイヤ貫通孔３３ｆ内および底部４１のワイヤ貫通孔４１ａ内を通って、肩部４０の内部に引き出されている。そして、後側第１ワイヤ８１ｂの第３プーリ３３側の端部は、張力調整機構５０の後述する巻軸５３に巻かれて固定されている。

図示は省略するが、前側第１ワイヤ８１ａの第３プーリ３３側の端部は、後側第１ワイヤ８１ｂが通されたワイヤ貫通孔３３ｆ，４１ａとは異なるワイヤ貫通孔３３ｆ，４１ａを介して肩部４０の内部に引き出されている。そして、前側第１ワイヤ８１ａの第３プーリ３３側の端部は、後側第１ワイヤ８１ｂが巻かれた巻軸５３とは異なる巻軸５３に巻かれて固定されている。

以上のように、第１ワイヤ８１が第１プーリ３１と第３プーリ３３とに巻かれていることで、第１ワイヤ８１は、第１プーリ３１に第１回転中心軸Ｊ１周りの正の向き（一方向き，＋θ１向き）の回転トルクが加えられた際に、第３プーリ３３に対して、第２回転中心軸Ｊ２周りの正の向き（一方向き，＋θ２向き）の回転トルクを伝達する。

第２ワイヤ８２は、図４に示すように、第２プーリ３２と第３プーリ３３とを連結している。第２ワイヤ８２は、張力を介して、第２プーリ３２の回転を第３プーリ３３に伝達する。第２ワイヤ８２は、例えば、ステンレス製のワイヤである。本実施形態において第２ワイヤ８２は、前側第２ワイヤ８２ａと、後側第２ワイヤ８２ｂと、の２本のワイヤで構成されている。

前側第２ワイヤ８２ａは、第２プーリ３２に数回（例えば２回）巻かれて、第２プーリ３２の前側（＋Ｘ側）から上側に引き出されている。上側に引き出された前側第２ワイヤ８２ａは、第２補助プーリ３５ａに掛けられることで左右方向内側（−Ｙ側）に導かれ、第３プーリ３３の下側本体部３３ｂに対して、前側から数回（例えば２回）巻かれている。

後側第２ワイヤ８２ｂは、第２プーリ３２に数回（例えば２回）巻かれて、第２プーリ３２の後側（−Ｘ側）から上側に引き出されている。上側に引き出された後側第２ワイヤ８２ｂは、第２補助プーリ３５ｂに掛けられることで左右方向内側（−Ｙ側）に導かれ、第３プーリ３３の下側本体部３３ｂに対して、後側から数回（例えば２回）巻かれている。

前側第２ワイヤ８２ａの第２プーリ３２側の端部は、第２プーリ３２に固定されている。後側第２ワイヤ８２ｂの第２プーリ３２側の端部は、第２プーリ３２に固定されている。前側第２ワイヤ８２ａおよび後側第２ワイヤ８２ｂの第２プーリ３２に対する固定方法は、前側第１ワイヤ８１ａの第１プーリ３１に対する固定方法と同様である。

図２に示すように、後側第２ワイヤ８２ｂの第３プーリ３３側の端部は、第３プーリ３３の中央円板部３３ｄにおけるワイヤ貫通孔３３ｇ内、上側円板部３３ｃにおけるワイヤ貫通孔３３ｆ内および底部４１のワイヤ貫通孔４１ａ内を通って、肩部４０の内部に引き出されている。そして、後側第２ワイヤ８２ｂの第３プーリ３３側の端部は、張力調整機構５０の後述する巻軸５３に巻き回されて固定されている。後側第２ワイヤ８２ｂが通されたワイヤ貫通孔３３ｆ，４１ａは、第１ワイヤ８１が通されたワイヤ貫通孔３３ｆ，４１ａとは異なるワイヤ貫通孔３３ｆ，４１ａである。後側第２ワイヤ８２ｂが巻かれた巻軸５３は、第１ワイヤ８１が巻かれた巻軸５３とは異なる巻軸５３である。

図示は省略するが、前側第２ワイヤ８２ａの第３プーリ３３側の端部は、後側第２ワイヤ８２ｂが通されたワイヤ貫通孔３３ｇ，３３ｆ，４１ａとは異なるワイヤ貫通孔３３ｇ，３３ｆ，４１ａを介して肩部４０の内部に引き出されている。そして、前側第２ワイヤ８２ａの第３プーリ３３側の端部は、後側第２ワイヤ８２ｂが巻かれた巻軸５３とは異なる巻軸５３に巻かれて固定されている。

以上のように、第２ワイヤ８２が第２プーリ３２と第３プーリ３３とに巻かれていることで、第２ワイヤ８２は、第２プーリ３２に第１回転中心軸Ｊ１周りの正の向き（＋θ１向き）の回転トルクが加えられた際に、第３プーリ３３に対して、第２回転中心軸Ｊ２周りの負の向き（他方向き，−θ２向き）の回転トルクを伝達する。すなわち、第１プーリ３１と第２プーリ３２とに対して、第１回転中心軸Ｊ１周りの同じ向きに回転トルクが加えられた場合、第１ワイヤ８１によって第３プーリ３３に伝達される回転トルクの向きと、第２ワイヤ８２によって第３プーリ３３に伝達される回転トルクの向きとは、互いに異なる。

駆動ユニット１０Ａにおける張力調整機構５０は、図３に示すように、肩部４０の側壁部４２に４つ設けられている。４つの張力調整機構５０は、側壁部４２の４つの外側面にそれぞれ設けられている。

以下の説明においては、側壁部４２の外側面のうち前側（＋Ｘ側）の外側面４２ａに設けられた張力調整機構５０を例として、張力調整機構５０の各部の位置関係について説明する。張力調整機構５０は、保持部材５１と、調整部材５２と、巻軸５３と、ウォームホイール５４と、を備えている。

保持部材５１は、張力調整機構５０が設けられた側壁部４２の外側面４２ａに固定されている。保持部材５１は、固定板部５１ａと、保持部５１ｂと、を備えている。固定板部５１ａは、側壁部４２の外側面４２ａに沿って拡がる板状である。固定板部５１ａは、ネジによって側壁部４２に固定されている。

保持部５１ｂは、固定板部５１ａの左右方向（Ｙ軸方向）の両端から、張力調整機構５０が設けられた側壁部４２の外側面４２ａと直交する前後方向（Ｘ軸方向）に突出する板状である。保持部５１ｂの側面視形状は、上側に開口するＵ字形状である。

調整部材５２は、ウォーム部５２ａと、摘み部５２ｂと、を備えている。ウォーム部５２ａは、左右方向（Ｙ軸方向）に延びている。ウォーム部５２ａの外側面には、ネジ状の歯車部が形成されている。ウォーム部５２ａは、左右方向の両端が保持部５１ｂの開口に嵌められて保持されている。ウォーム部５２ａは、左右方向に延びるウォーム部５２ａの中心軸周りに回転可能である。摘み部５２ｂは、ウォーム部５２ａの左右方向一方側の端部に固定されている。

巻軸５３は、ウォーム部５２ａが延びる方向と直交する前後方向（Ｘ軸方向）に沿って延びている。巻軸５３は、肩部４０の内部に設けられている。巻軸５３の前側（＋Ｘ側）の端部は、側壁部４２および保持部材５１の固定板部５１ａを前後方向に貫通している。巻軸５３は、前後方向に延びる巻軸５３の中心軸周りに回転可能に保持されている。巻軸５３の後側（−Ｘ側）の端部には、外径が小さくなる括れた部分が設けられており、この括れた部分には、後側第２ワイヤ８２ｂが巻かれて固定されている。

ウォームホイール５４は、巻軸５３の前側（＋Ｘ側）の端部に固定されている。ウォームホイール５４は、固定板部５１ａの前側の面に位置している。ウォームホイール５４の外側面には、はす歯の歯車部が形成されており、ウォーム部５２ａの歯車部と噛み合っている。ウォームホイール５４と巻軸５３とは、共に巻軸５３の中心軸周りに回転可能である。

調整部材５２の摘み部５２ｂを介してウォーム部５２ａを回転させることで、ウォーム部５２ａと噛み合ったウォームホイール５４が回転し、巻軸５３が回転する。これにより、巻軸５３に巻かれた後側第２ワイヤ８２ｂを巻軸５３にさらに巻き取ることで、後側第２ワイヤ８２ｂの張力を大きくすることができる。一方、巻軸５３に巻かれた後側第２ワイヤ８２ｂが解ける向きに巻軸５３を回すことで、後側第２ワイヤ８２ｂの張力を小さくすることができる。このようにして、張力調整機構５０によって、後側第２ワイヤ８２ｂの張力を調整することができる。

前側第１ワイヤ８１ａ、後側第１ワイヤ８１ｂおよび前側第２ワイヤ８２ａは、後側第２ワイヤ８２ｂが固定された張力調整機構５０とは異なる各張力調整機構５０の巻軸５３にそれぞれ巻かれて固定されている。これにより、各張力調整機構５０を操作することで、各ワイヤの張力を互いに独立して調整可能である。

上腕部４３は、図１に示すように、駆動ユニット１０Ａを介して、肩部４０と接続されている。上腕部４３は、上腕部本体４４と、接続部４５と、を備えている。上腕部本体４４は、第１回転中心軸Ｊ１と直交する方向に延びた細長の角筒状である。上腕部本体４４が延びている方向は、駆動ユニット１０Ｂにおける第２回転中心軸Ｊ４と平行な方向である。基準姿勢において上腕部本体４４が延びている方向は、上下方向（Ｚ軸方向）である。

上腕部本体４４には、図４に示すように、第１モータ２１および第２モータ２２が固定されている。上腕部４３の駆動ユニット１０Ａ側（＋Ｚ側）の端部には、二股に分かれた挟持部４４ａが形成されている。第１モータ２１および第２モータ２２は、挟持部４４ａによって、各モータの出力軸と直交する方向（Ｘ軸方向）に挟まれて、上腕部本体４４に固定されている。上述したように、第１モータ２１および第２モータ２２は、支持部材２０に対して第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）に回転可能に取り付けられている。そのため、上腕部４３は、支持部材２０に対して第１回転中心軸Ｊ１周りに回転可能に取り付けられている。

図１に示すように、上腕部本体４４の外側面には、駆動ユニット１０Ｂの張力調整機構５０が４つ設けられている。図示は省略するが、駆動ユニット１０Ｂの各ワイヤは、上腕部本体４４の内部において、各張力調整機構５０の巻軸５３に巻かれて固定されている。接続部４５は、上腕部本体４４の駆動ユニット１０Ａと反対側（−Ｚ側）に固定されている。接続部４５には、駆動ユニット１０Ｂが接続されている。

駆動ユニット１０Ｂは、上腕部４３に対して、前腕部４６を第１回転中心軸Ｊ３周りおよび第２回転中心軸Ｊ４周りに回転させる。駆動ユニット１０Ｂとの関係において、前腕部４６は、第２部材に相当する。基準姿勢において第１回転中心軸Ｊ３は、第１回転中心軸Ｊ１と平行である。基準姿勢において第２回転中心軸Ｊ４は、第２回転中心軸Ｊ２と平行で、かつ、同軸上にある。

前腕部４６は、駆動ユニット１０Ｂを介して、上腕部４３と接続されている。前腕部４６は、駆動ユニット１０Ｂの第１回転中心軸Ｊ３と直交する方向と平行に延びた細長の角筒状である。前腕部４６が延びている方向は、駆動ユニット１０Ｃにおける第２回転中心軸Ｊ６と平行な方向である。基準姿勢において前腕部４６が延びている方向は、前後方向（Ｘ軸方向）である。

前腕部４６の外側面には、駆動ユニット１０Ｃの張力調整機構５０が４つ設けられている。４つの張力調整機構５０は、前腕部４６が延びる方向（Ｘ軸方向）に沿って並んで配置されている。図示は省略するが、駆動ユニット１０Ｃの各ワイヤは、前腕部４６の内部において、各張力調整機構５０の巻軸５３に巻かれて固定されている。

駆動ユニット１０Ｃは、前腕部４６に対して、手部４７を第１回転中心軸Ｊ５周りおよび第２回転中心軸Ｊ６周りに回転させる。基準姿勢において第１回転中心軸Ｊ５は、第１回転中心軸Ｊ１と平行である。基準姿勢において第２回転中心軸Ｊ６は、第２回転中心軸Ｊ２と垂直である。

図５は、駆動ユニット１０Ｃを示す斜視図である。図５は、手部４７が基準姿勢から第１回転中心軸Ｊ５周りに回転された場合について示している。図５においては、手部４７の図示を省略している。また、図５に示す駆動ユニット１０Ｃにおいて、駆動ユニット１０Ａと同様の構成については、同一の符号を付している。

駆動ユニット１０Ｃは、図５に示すように、駆動ユニット１０Ａに対して、各モータの配置が異なる。駆動ユニット１０Ｃにおいて、第１モータ１２１および第２モータ１２２は、第１回転中心軸Ｊ５と直交する方向に重ねられて互いに固定されている。第１モータ１２１の出力軸および第２モータ１２２の出力軸は、第１回転中心軸Ｊ５と平行である。第１モータ１２１の出力軸と第２モータ１２２の出力軸とは、互いに異なる位置に配置され、かつ、第１回転中心軸Ｊ５とも異なる位置に配置されている。第１モータ１２１の出力軸には、第１出力プーリ１２１ａが固定されている。第２モータ１２２の出力軸には、第２出力プーリ１２２ａが固定されている。

駆動ユニット１０Ｃは、モータ挟持部材１２４ａ，１２４ｂと、接続部材１２４ｃと、をさらに備えている。モータ挟持部材１２４ａ，１２４ｂは、第１回転中心軸Ｊ５と直交する方向に拡がる板状である。モータ挟持部材１２４ａとモータ挟持部材１２４ｂとは、第１モータ１２１と第２モータ１２２とを第１回転中心軸Ｊ５と平行な方向に挟んで固定している。接続部材１２４ｃは、モータ挟持部材１２４ａとモータ挟持部材１２４ｂとを連結している。

駆動ユニット１０Ｃの第１プーリ１３１は、モータ挟持部材１２４ａに対して、第１回転中心軸Ｊ５周りに回転可能に接続されている。駆動ユニット１０Ｃの第２プーリ１３２は、モータ挟持部材１２４ｂに対して、第１回転中心軸Ｊ５周りに回転可能に接続されている。

駆動ユニット１０Ｃの第１ワイヤ１８１は、第１出力プーリ１２１ａに数回（例えば２回）巻かれて固定された後、第１出力プーリ１２１ａから引き出されて第１プーリ１３１と第１補助プーリ３４ａ，３４ｂとを介して、第３プーリ３３に巻かれて固定されている。これにより、第１モータ１２１によって第１プーリ１３１が第１回転中心軸Ｊ５周りに回転させられ、第１プーリ１３１の回転が、第１ワイヤ１８１によって第３プーリ３３に伝達される。第１ワイヤ１８１は、駆動ユニット１０Ａの第１ワイヤ８１と同様に、例えば、２本のワイヤで構成されている。

駆動ユニット１０Ｃの第２ワイヤ１８２は、第２出力プーリ１２２ａに数回（例えば２回）巻かれて固定された後、第２出力プーリ１２２ａから引き出されて第２プーリ１３２と第２補助プーリ３５ａ，３５ｂとを介して、第３プーリ３３に巻かれて固定されている。これにより、第２モータ１２２によって第２プーリ１３２が第１回転中心軸Ｊ５周りに回転させられ、第２プーリ１３２の回転が、第２ワイヤ１８２によって第３プーリ３３に伝達される。第２ワイヤ１８２は、駆動ユニット１０Ａの第２ワイヤ８２と同様に、例えば、２本のワイヤで構成されている。

手部４７は、図１に示すように、駆動ユニット１０Ｃを介して、前腕部４６と接続されている。手部４７は、駆動ユニット１０Ｃにおける第１モータ１２１、第２モータ１２２およびモータ挟持部材１２４ａ，１２４ｂに固定されている。駆動ユニット１０Ｃとの関係において、手部４７と、モータ挟持部材１２４ａ，１２４ｂと、接続部材１２４ｃとは、第２部材に相当する。

次に、駆動ユニット１０Ａによる上腕部４３の駆動方法について説明する。図６および図７は、駆動ユニット１０Ａによる上腕部４３の駆動方法について説明するための斜視図である。図６は、基準姿勢から、上腕部４３を肩部４０に対して第２回転中心軸Ｊ２周りに回転させた場合を示している。図７は、基準姿勢から、上腕部４３を肩部４０に対して第１回転中心軸Ｊ１周りに回転させた場合を示している。

上腕部４３を肩部４０に対して第２回転中心軸Ｊ２周り（±θ２方向）に回転させる場合、図６に示すように、第１モータ２１と第２モータ２２とによって、第１プーリ３１と第２プーリ３２とに第２回転中心軸Ｊ２周り逆向きの回転トルクを加える。これにより、第３プーリ３３には、第１ワイヤ８１と第２ワイヤ８２とを介して、第２回転中心軸Ｊ２周りの同じ向きに回転トルクが加えられる。したがって、支持部材２０と第３プーリ３３とが第２回転中心軸Ｊ２周りに相対的に回転する。本実施形態では、第３プーリ３３が固定された肩部４０の位置が固定されているため、第３プーリ３３に対して支持部材２０が第２回転中心軸Ｊ２周りに回転する。これにより、肩部４０に対して上腕部４３を第２回転中心軸Ｊ２周りに回転させることができる。

具体的に図６の例では、第１モータ２１が第１プーリ３１に第１回転中心軸Ｊ１周りの正の向き（＋θ１向き）の回転トルクを加え、第２モータ２２が第２プーリ３２に第１回転中心軸Ｊ１周りの負の向き（−θ１向き）の回転トルクを加えている。この場合、第３プーリ３３には、第２回転中心軸Ｊ２周りの正の向き（＋θ２向き）に回転トルクが加えられる。しかし、本実施形態において第３プーリ３３の位置は固定されているため、支持部材２０が、第３プーリ３３に対して、第３プーリ３３に加えられる回転トルクの向きと逆向き（−θ２向き）に回転する。

上腕部４３を肩部４０に対して第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）に回転させる場合、図７に示すように、第１モータ２１と第２モータ２２とによって、第１プーリ３１と第２プーリ３２とに同じ向きの回転トルクを加える。これにより、第１ワイヤ８１と第２ワイヤ８２とを介して、それぞれ第３プーリ３３に加えられる第２回転中心軸Ｊ２周り回転トルクは、互いに逆向きとなる。したがって、第１ワイヤ８１と第２ワイヤ８２とによって第３プーリ３３に伝達される回転トルクの絶対値が同じ場合、各回転トルクが互いに打ち消し合って、第３プーリ３３と支持部材２０とは第２回転中心軸Ｊ２周りに回転しない。

この場合、第１プーリ３１と第２プーリ３２とに加えられる回転トルクが、第１ワイヤ８１と第２ワイヤ８２とを介して、第３プーリ３３に第１回転中心軸Ｊ１周り（±θ１方向）の回転トルクを加える。そのため、第３プーリ３３と第１モータ２１および第２モータ２２とが第１回転中心軸Ｊ１周りに相対的に回転する。本実施形態においては、第３プーリ３３の位置が固定されているため、第１モータ２１および第２モータ２２が、第３プーリ３３に対して回転する。これにより、肩部４０に対して上腕部４３を第１回転中心軸Ｊ１周りに回転させることができる。

具体的に図７の例では、第１モータ２１と第２モータ２２とが、第１プーリ３１と第２プーリ３２とに、第１回転中心軸Ｊ１周りの負の向き（−θ１向き）の回転トルクを加えている。第１モータ２１による回転トルクと第２モータ２２による回転トルクとは、互いに同じである。この場合、第３プーリ３３には、第１回転中心軸Ｊ１周りの負の向きの回転トルクが加えられる。しかし、本実施形態において第３プーリ３３の位置は固定されているため、第１モータ２１および第２モータ２２が第３プーリ３３に加えられる回転トルクの向きと逆向き（＋θ１向き）に回転する。

上記説明した各モータによって加えられる各プーリの回転トルクと、各回転中心軸周りの回転トルクとの関係は、以下の式（１）で示される。τ_１は、第１モータ２１によって加えられる第１プーリ３１の回転トルクである。τ_２は、第２モータ２２によって加えられる第２プーリ３２の回転トルクである。Ｔ_１は、第１回転中心軸Ｊ１周りの回転トルクである。Ｔ_２は、第２回転中心軸Ｊ２周りの回転トルクである。

ここで、各係数ａ_１１〜ａ_２２を１とすると、各回転中心軸に加えられる回転トルクは、以下の式（２），（３）で表される。

式（２），（３）から、回転トルクτ_１，τ_２の絶対値が同じ場合、第１プーリ３１の回転トルクτ_１の向きと第２プーリ３２の回転トルクτ_２の向きとを同じとすれば、第２回転中心軸Ｊ２周りの回転トルクＴ_２は０となることが分かる。また、第１回転中心軸Ｊ１周りの回転トルクＴ_１が各プーリの回転トルクの２倍となることが分かる。また、第１プーリ３１の回転トルクτ_１の向きと第２プーリ３２の回転トルクτ_２の向きとを逆向きとすれば、第１回転中心軸Ｊ１周りの回転トルクＴ_１は０となり、第２回転中心軸Ｊ２周りの回転トルクＴ_２が各プーリの回転トルクの２倍となることが分かる。

また、例えば、第１プーリ３１の回転トルクτ_１と第２プーリ３２の回転トルクτ_２とのうちの一方を０とすれば、第１回転中心軸Ｊ１周りおよび第２回転中心軸Ｊ２周りの両方に回転トルクを加えることができる。この場合、上腕部４３は、肩部４０に対して第１回転中心軸Ｊ１周りに回転すると同時に、第２回転中心軸Ｊ２周りに回転する。なお、この場合、回転トルクを０とされたプーリは、そのプーリを駆動するモータとの第１回転中心軸Ｊ１周りの相対位置関係が保持されたまま、モータと共に第１回転中心軸Ｊ１周りに回転する。

以上に説明したように、本実施形態によれば、２つのモータの駆動力を、第１回転中心軸Ｊ１と第２回転中心軸Ｊ２との２つの回転中心軸周りに分配することができ、第１回転中心軸Ｊ１周りの回転と第２回転中心軸Ｊ２周りの回転とを独立に制御することができる。また、各モータによって駆動される第１プーリ３１の回転および第２プーリ３２の回転は、張力を介してワイヤによって第３プーリ３３に伝達される。そのため、第１回転中心軸Ｊ１と第２回転中心軸Ｊ２との配置関係、および第１モータ２１と第２モータ２２との配置される位置によらず、各モータの駆動力を各回転中心軸に伝達および分配させやすい。したがって、本実施形態によれば、回転中心軸およびモータの配置自由度を確保しつつ、複数の回転中心軸を複数のモータによって独立に制御できるマニピュレータ１が得られる。

また、例えば、従来のマニピュレータでは、上腕部等のアームを回転中心軸周りに回転させる場合には、１つの回転中心軸ごとに１つのモータが設置されていた。そのため、１つの回転中心軸周りに加えることができる回転トルクは、１つのモータの出力に依存しており、回転中心軸周りに大きなトルクを加えるためには、例えば、モータを大型化して出力を大きくする必要があった。

これに対して、本実施形態によれば、１つの回転中心軸周りの回転に２つのモータの駆動力を利用できるため、従来と同じ大きさのモータを従来と同じ数だけ配置した場合でも、１つの回転中心軸周りの出力を２倍にできる。したがって、マニピュレータ１の出力を大きくすることができる。一方、マニピュレータ１の出力を従来の出力と同じにする場合には、各モータの出力を小さくできるため、モータを小型化することができる。

また、各モータの駆動力がギアで伝達されている場合、マニピュレータに大きな外力が加えられた際、外力によって加えられる負荷でギアが破損する場合がある。これに対して、本実施形態によれば、第１モータ２１の駆動力および第２モータ２２の駆動力が第１ワイヤ８１および第２ワイヤ８２で伝達されている。そのため、マニピュレータ１に大きな外力が加えられた際に、第１ワイヤ８１および第２ワイヤ８２が伸縮して、外力によって加えられる負荷を吸収することができる。これにより、駆動ユニット１０Ａが破損することを抑制でき、信頼性の高いマニピュレータ１が得られる。

また、上記実施形態では、１つの駆動ユニットにおいて、２つのモータによって２つの回転中心軸を制御する構成としたが、これに限られない。１つの駆動ユニットにおいて、２つのモータによって３つ以上の回転中心軸を制御する構成としてもよいし、３つ以上のモータによって２つの回転中心軸を制御する構成としてもよい。また、１つの駆動ユニットにおいて、３つ以上のモータによって３つ以上の回転中心軸を制御する構成としてもよい。

図８は、３つのモータによって３つの回転中心軸を制御する一例の原理を説明するための模式図である。図８では、３つのモータによって３つの回転中心軸を制御する一例を、４つのリンクが接続されたリンクマニピュレータＬＭ１として示している。図８に示すように、リンクマニピュレータＬＭ１は、３つのモータＭＡ，ＭＢ，ＭＣと、ベースリンクＢＬと、第１リンクＬ１と、第２リンクＬ２と、第３リンクＬ３と、を備える。ベースリンクＢＬと第１リンクＬ１とは、回転中心軸ＪＡ周りに互いに回転可能に接続されている。第１リンクＬ１と第２リンクＬ２とは、回転中心軸ＪＢ周りに互いに回転可能に接続されている。第２リンクＬ２と第３リンクＬ３とは、回転中心軸ＪＣ周りに互いに回転可能に接続されている。リンクマニピュレータＬＭ１において、３つのモータＭＡ，ＭＢ，ＭＣは、ベースリンクＢＬに固定されている。回転中心軸ＪＡ，ＪＢ，ＪＣは、互いに平行である。

モータＭＡとモータＭＢとモータＭＣとによって、回転中心軸ＪＡと回転中心軸ＪＢと回転中心軸ＪＣとをそれぞれ独立に制御する場合について考える。この場合、一例として、モータＭＡによって駆動されるワイヤＷＡ１，ＷＡ２と、モータＭＢによって駆動されるワイヤＷＢ１，ＷＢ２と、モータＭＣによって駆動されるワイヤＷＣ１，ＷＣ２とは、各リンクおよび各回転中心軸に対して図８に示すように取り回せばよい。

ワイヤＷＡ１，ＷＡ２は、モータＭＡと第３リンクＬ３とに固定されている。ワイヤＷＢ１，ＷＢ２は、モータＭＢと第３リンクＬ３とに固定されている。ワイヤＷＣ１，ＷＣ２は、モータＭＣと第３リンクＬ３とに固定されている。より詳細には、各ワイヤは、各モータによって回転トルクを受けて回転させられるプーリに固定されている。各ワイヤは、各モータを介してベースリンクＢＬに固定されている。図８において、各回転中心軸の周囲を通る各ワイヤは、各回転中心軸に対して回転トルクを与えることができることを示している。

具体的には、例えば、回転中心軸ＪＡの上側を通るワイヤＷＡ１が図８の右向きに移動する場合、回転中心軸ＪＡには、時計回りの向きに回転トルクが加えられる。一方、回転中心軸ＪＡの下側を通るワイヤＷＡ２が図８の右向きに移動する場合、回転中心軸ＪＡには、反時計回りの向きに回転トルクが加えられる。

図８の場合、各モータによって加えられる各プーリの回転トルクと、各回転中心軸周りの回転トルクとは、以下の式（４）で示される。τ_Ａは、モータＭＡによって加えられるプーリの回転トルクである。τ_Ｂは、モータＭＢによって加えられるプーリの回転トルクである。τ_Ｃは、モータＭＣによって加えられるプーリの回転トルクである。Ｔ_Ａは、回転中心軸ＪＡ周りの回転トルクである。Ｔ_Ｂは、回転中心軸ＪＢ周りの回転トルクである。Ｔ_Ｃは、回転中心軸ＪＣ周りの回転トルクである。

ここで、各係数ａ_１１〜ａ_３３を１とすると、各回転中心軸に加えられる回転トルクは、以下の式（５）〜（７）で表される。

式（５）〜（７）から、回転トルクτ_Ａ，τ_Ｃの絶対値が同じ場合、回転トルクτ_Ｂを０として、回転トルクτ_Ａの向きと回転トルクτ_Ｃの向きとを逆向きとすれば、回転中心軸ＪＡの回転トルクＴ_Ａおよび回転中心軸ＪＢの回転トルクＴ_Ｂは０となることが分かる。また、回転中心軸ＪＣの回転トルクＴ_Ｃの絶対値が回転トルクτ_Ａ，τ_Ｃの２倍となることが分かる。これにより、回転中心軸ＪＣ周りにのみ回転トルクを加えることができる。この場合、第３リンクＬ３のみを第２リンクＬ２に対して回転中心軸ＪＣ周りに回転駆動させることができる。同様にして、他の回転中心軸も独立して制御することが可能であり、各リンクを独立して駆動することが可能である。上記の式（４）に基づいて、モータ、プーリおよび回転中心軸を増やすことで、上述したマニピュレータ１を、３つのモータによって３つの回転中心軸を制御可能なマニピュレータに拡張することができる。

具体的には、回転中心軸ＪＡと回転中心軸ＪＢとの間のワイヤＷＡ１，ＷＡ２、および回転中心軸ＪＢと回転中心軸ＪＣとの間のワイヤＷＢ１，ＷＢ２のように、回転中心軸に加える回転トルクの向きが逆転するように、ワイヤの取り回しが交差する箇所を設ける。これにより、式（１）における係数ａ_２２、および式（４）における係数ａ_２２，ａ_３３のように、係数行列内の係数にマイナス符号が付く箇所が生じ、上述したような各回転中心軸の独立制御が可能となる。

上述した各モータＭＡ，ＭＢ，ＭＣと回転中心軸ＪＡ，ＪＢ，ＪＣとの配置関係は、各ワイヤの各リンクに対する固定関係を変更しない範囲で、適宜変更可能である。図９および図１０は、３つのモータによって３つの回転中心軸を制御する他の例の原理を説明するための模式図である。

図９に示すリンクマニピュレータＬＭ２は、図８に示すリンクマニピュレータＬＭ１に対して、モータＭＡの軸、すなわちモータＭＡによって回転させられるプーリの回転軸が回転中心軸ＪＡと一致している点において異なる。モータＭＡは、ベースリンクＢＬに固定されている。リンクマニピュレータＬＭ２のその他の構成は、図８に示すリンクマニピュレータＬＭ１の構成と同様である。リンクマニピュレータＬＭ２においても、各モータによって加えられる各プーリの回転トルクと、各回転中心軸周りの回転トルクとは、上述した式（４）で示される。

図１０に示すリンクマニピュレータＬＭ３は、図９に示すリンクマニピュレータＬＭ２に対して、モータＭＢの軸、すなわちモータＭＢによって回転させられるプーリの回転軸が回転中心軸ＪＢと一致し、モータＭＣの軸、すなわちモータＭＣによって回転させられるプーリの回転軸が回転中心軸ＪＣと一致している点において異なる。

リンクマニピュレータＬＭ３において、モータＭＢは、第２リンクＬ２に固定されており、モータＭＣは、第３リンクＬ３に固定されている。ワイヤＷＢ１，ＷＢ２は、第３リンクＬ３とベースリンクＢＬとに直接固定されている。ワイヤＷＢ１，ＷＢ２は、それぞれモータＭＢ、より詳細にはモータＭＢによって回転させられるプーリに一周巻かれて、モータＭＢに接続されている。これにより、モータＭＢによってワイヤＷＢ１，ＷＢ２を駆動することができる。ワイヤＷＢ１，ＷＢ２をモータＭＢの周りに巻きつかせることで、各リンクの相対姿勢が変化してワイヤＷＢ１，ＷＢ２が取り回される経路長が変化する場合に、ワイヤＷＢ１，ＷＢ２が撓むことを抑制できる。

ワイヤＷＣ１，ＷＣ２は、モータＭＣ、より詳細にはモータＭＣによって回転させられるプーリとベースリンクＢＬとに固定されている。リンクマニピュレータＬＭ３のその他の構成は、図９に示すリンクマニピュレータＬＭ２の構成と同様である。リンクマニピュレータＬＭ３においても、各モータによって加えられる各プーリの回転トルクと、各回転中心軸周りの回転トルクとは、上述した式（４）で示される。

図８に示したリンクマニピュレータＬＭ１および図９に示したリンクマニピュレータＬＭ２のように、ベースリンクＢＬに各モータＭＡ，ＭＢ，ＭＣが固定されている場合、ベースリンクＢＬを固定して第１リンクＬ１、第２リンクＬ２および第３リンクＬ３を駆動する際に、モータＭＡ，ＭＢ，ＭＣの自重をモータＭＡ，ＭＢ，ＭＣによって補償する必要が無い。そのため、各リンクを駆動するための各モータＭＡ，ＭＢ，ＭＣの回転トルクを小さくできる。

また、図９に示したリンクマニピュレータＬＭ２のように、モータＭＡを回転中心軸ＪＡと一致させる場合、図８に示したリンクマニピュレータＬＭ１と比べて、ワイヤＷＡ１，ＷＡ２の長さを短くできる。そのため、ワイヤＷＡ１，ＷＡ２全体の伸縮量を小さくでき、ワイヤＷＡ１，ＷＡ２を介して各リンクに精度よく駆動力を伝達できる。これにより、駆動させる各リンクの位置の誤差を小さくでき、位置精度よく各リンクを駆動できる。図１０に示したリンクマニピュレータＬＭ３のように、各モータを各回転中心軸に配置する場合には、各ワイヤの全長を短くしやすく、各ワイヤ全体の伸縮量を小さくできる。したがって、より位置精度よく各リンクを駆動できる。

また、図１０に示したリンクマニピュレータＬＭ３のように、各リンクに各モータをばらけさせて配置すると、ワイヤの取り回しが複雑化しにくく、リンクを駆動させる機構をユニット化しやすい。

３つのモータによって３つの回転中心軸を制御する例としては、図８から図１０のそれぞれに示した各例の他、例えば、図１０に示すリンクマニピュレータＬＭ３に対して、モータＭＢが図８に示すリンクマニピュレータＬＭ１と同様にベースリンクＢＬに固定された点のみが異なるリンクマニピュレータを挙げることもできる。

上記の各リンクマニピュレータＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３を例として示した原理に基づいて、制御できる回転中心軸を増やすことで、例えば、人間の腕の関節の軸数と同じ数（２６軸）の回転中心軸をワイヤによって互いに干渉させて、複数のモータを用いて回転を制御する構成に拡張することもできる。したがって、本実施形態のマニピュレータ１は、義手および人間型のロボットの腕等に適用される場合に、特に有用である。

なお、図８から図１０において各ワイヤＷＡ１，ＷＡ２は、１本のワイヤで構成されていてもよい。各ワイヤＷＢ１，ＷＢ２は、１本のワイヤで構成されていてもよい。各ワイヤＷＣ１，ＷＣ２は、１本のワイヤで構成されていてもよい。

また、本実施形態によれば、プーリとワイヤとを用いて各モータの駆動力を複数の回転中心軸に伝達および分配する構成である。そのため、第１モータ２１の負荷および第２モータ２２の負荷が大きくなるのに従って、回転中心軸周りの出力を大きくできる負荷感応機構を組み込むことができる。詳細については、後述する第２実施形態から第４実施形態において説明する。

また、例えば、本実施形態のようにマニピュレータ１を多関節マニピュレータとする場合に、各関節を駆動する複数のモータを同じ箇所にまとめて配置すると、関節数が多くなるほどワイヤの取り回しが複雑化しやすい問題があった。

これに対して、本実施形態によれば、第１モータ２１および第２モータ２２は、上腕部４３に固定されている。そのため、肩部４０に対して上腕部４３を駆動させる装置を駆動ユニット１０Ａとして、ユニット化することができる。これにより、相対駆動させたい２つの対象を駆動ユニット１０Ａで繋ぐことによって、容易に、駆動ユニット１０Ａが有する回転中心軸の数の自由度で２つの対象を相対駆動させることができる。また、各ワイヤの取り回しは、駆動ユニット１０Ａ内で完結するため、マニピュレータの関節数を多くしても、ワイヤの取り回しが複雑化することがない。したがって、マニピュレータの関節数を多くしやすく、また、関節の追加も容易である。

上記のような多関節マニピュレータは、例えば、狭い場所に入って作業を行うマニピュレータとして利用されることが考えられる。一例としては、配管内を通って配管検査を行うマニピュレータ、災害現場等の瓦礫の隙間に入り込んで探査・捜索を行うマニピュレータ等が挙げられる。本実施形態のマニピュレータ１は、これらのような多関節マニピュレータに適用される場合に、特に有用である。

また、例えば、マニピュレータ１を義手として利用する場合について考える。この場合、例えば、固定される肩部４０に第１モータ２１および第２モータ２２が取り付けられていると、肩部４０を利用者の身体に接続する際に各モータが邪魔となり、利用者の身体に義手を装着しにくい。

これに対して、本実施形態によれば、第１モータ２１および第２モータ２２は、肩部４０に対して駆動される上腕部４３に固定され、上腕部４３の姿勢の変化と共に、第１モータ２１および第２モータ２２が移動する。そのため、肩部４０にモータが固定されておらず、マニピュレータ１を義手として利用する際に、利用者の身体に肩部４０を接続しやすい。したがって、本実施形態のマニピュレータ１は、義手として利用される場合に、特に有用である。

また、本実施形態の駆動ユニット１０Ａにおいては、第１モータ２１の第１出力軸２１ａおよび第２モータ２２の第２出力軸２２ａは、第１回転中心軸Ｊ１を中心とする。そのため、第１出力軸２１ａに第１プーリ３１を固定することで、第１モータ２１の出力を直接的に第１プーリ３１に伝達することができる。また、同様に、第２出力軸２２ａに第２プーリ３２を固定することで、第２モータ２２の出力を直接的に第２プーリ３２に伝達することができる。これにより、第１モータ２１の出力および第２モータ２２の出力を、容易に第１プーリ３１および第２プーリ３２に伝達することができる。

また、本実施形態の駆動ユニット１０Ｃにおいては、第１モータ１２１の出力軸と第２モータ１２２の出力軸とが第１回転中心軸Ｊ５からずれて配置され、第１モータ１２１と第２モータ１２２とが第１回転中心軸Ｊ５と直交する方向に重ねられて配置されている。これにより、第１プーリ１３１と第２プーリ１３２との間における第１回転中心軸Ｊ５と平行な方向の寸法を小さくできる。これにより、駆動ユニット１０Ｃの第１回転中心軸Ｊ５と平行な方向の寸法を小さくでき、駆動ユニット１０Ｃを小型化しやすい。

また、本実施形態によれば、第１ワイヤ８１の張力および第２ワイヤ８２の張力を調整する張力調整機構５０が設けられている。これにより、第１ワイヤ８１および第２ワイヤ８２に弛みが生じて、第１ワイヤ８１の張力および第２ワイヤ８２の張力が低下した場合であっても、第１ワイヤ８１および第２ワイヤ８２に張力を加えることができる。また、第１ワイヤ８１の張力および第２ワイヤ８２の張力を調整することで、第１モータ２１の回転および第２モータ２２の回転に対する各回転中心軸周りの回転の進み角または遅れ角を調整することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られず、他の構成を採用することもできる。以下の説明において上記説明と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。

第１プーリ３１と第３プーリ３３とを連結する第１ワイヤ８１は、例えば、１本のワイヤであってもよい。この場合、第１ワイヤ８１は、各プーリに巻かれるのみで、プーリに直接固定されない構成であってもよい。また、第１ワイヤ８１は、３本以上のワイヤで構成されていてもよい。第２プーリ３２と第３プーリ３３とを連結する第２ワイヤ８２は、例えば、１本のワイヤであってもよい。この場合、第２ワイヤ８２は、各プーリに巻かれるのみで、プーリに直接固定されない構成であってもよい。また、第２ワイヤ８２は、３本以上のワイヤで構成されていてもよい。

また、伝達部材は、張力を介して、プーリ同士の間で回転を伝達できるならば、特に限定されない。伝達部材は、ロープであってもよいし、チェーンであってもよいし、ベルトであってもよい。また、伝達部材の材質は、特に限定されない。

また、回転部材は、各部に対して回転可能に取り付けられるならば、特に限定されず、プーリでなくてもよい。

また、第１モータ２１の配置および第２モータ２２の配置は、特に限定されず、第１モータ２１および第２モータ２２は、上腕部４３以外の箇所に固定されていてもよい。

また、張力調整機構５０は、第１ワイヤ８１の張力または第２ワイヤ８２の張力を調整できるならば、特に限定されない。また、張力調整機構５０は、第１ワイヤ８１と第２ワイヤ８２とのうちのいずれか一方のみに対して設けられていてもよい。

また、駆動ユニット１０Ｃにおいて、第１出力プーリ１２１ａと第１プーリ１３１とを連結するワイヤは、第１ワイヤ１８１とは別のワイヤであってもよい。第２出力プーリ１２２ａと第２プーリ１３２とを連結するワイヤは、第２ワイヤ１８２とは別のワイヤであってもよい。

また、第１回転中心軸Ｊ１と第２回転中心軸Ｊ２との関係は、互いに異なれば、特に限定されない。例えば、第１回転中心軸Ｊ１と第２回転中心軸Ｊ２とは、直交せずに交差してもよいし、互いにねじれの位置にあってもよいし、平行であってもよい。

また、例えば、駆動ユニット１０Ａの各ワイヤを駆動ユニット１０Ｂの各プーリに巻いて、駆動ユニット１０Ｂの各ワイヤを駆動ユニット１０Ａの各プーリに巻いて、互いに干渉させてもよい。これにより、４つのモータで４つの回転中心軸を制御する構成とできる。また、駆動ユニット１０Ａ〜１０Ｃを互いに干渉させてもよい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態に対して、負荷感応機構としての可変機構２３０が設けられている点において異なる。図１１および図１２は、本実施形態の第１プーリ２３１を示す斜視図である。

第１プーリ２３１は、図１１および図１２に示すように、第１円板部２３１ａと、第２円板部２３１ｂと、支持軸２３１ｃと、圧縮バネ２３１ｄと、連結ワイヤ２３１ｅと、を備えている。本実施形態において第１プーリ２３１の各部は、可変機構２３０を構成している。

第１円板部２３１ａと第２円板部２３１ｂとは、第１回転中心軸Ｊ１を中心として第１回転中心軸Ｊ１の径方向外側に拡がる円板状である。第１円板部２３１ａと第２円板部２３１ｂとは、第１回転中心軸Ｊ１と平行な方向に対向して配置されている。

支持軸２３１ｃは、第１回転中心軸Ｊ１を中心として、第１回転中心軸Ｊ１の軸方向に延びた円柱状である。支持軸２３１ｃの一端は、第１円板部２３１ａに固定されている。第２円板部２３１ｂは、支持軸２３１ｃの他端側に、支持軸２３１ｃに対して第１回転中心軸Ｊ１の軸方向に移動可能に接続されている。

圧縮バネ２３１ｄは、第１円板部２３１ａと第２円板部２３１ｂとの間に配置されている。圧縮バネ２３１ｄの内側には、支持軸２３１ｃが通されている。圧縮バネ２３１ｄの一端は、第１円板部２３１ａの第２円板部２３１ｂ側の面と接触している。圧縮バネ２３１ｄの他端は、第２円板部２３１ｂの第１円板部２３１ａ側の面と接触している。圧縮バネ２３１ｄは、第１円板部２３１ａと第２円板部２３１ｂとに対して、第１円板部２３１ａと第２円板部２３１ｂとを第１回転中心軸Ｊ１の軸方向に離す向きに力を加えている。

連結ワイヤ２３１ｅは、第１円板部２３１ａと第２円板部２３１ｂとの間において、第１円板部２３１ａと第２円板部２３１ｂとを連結するワイヤである。連結ワイヤ２３１ｅは、第１回転中心軸Ｊ１の周方向に沿って、複数設けられている。複数の連結ワイヤ２３１ｅは、第１回転中心軸Ｊ１を周方向に囲んでいる。連結ワイヤ２３１ｅの直径は、例えば、第１ワイヤ８１の直径よりも大きい。

本実施形態においては、第１プーリ２３１の第１プーリ本体部は、複数の連結ワイヤ２３１ｅによって構成されている。すなわち、本実施形態において第１ワイヤ８１は、複数の連結ワイヤ２３１ｅの束の外側に巻かれている。

ここで、図１１は、第１モータ２１の負荷が比較的小さく、第１ワイヤ８１の張力が比較的小さい場合について示している。図１２は、第１モータ２１の負荷が比較的大きく、第１ワイヤ８１の張力が比較的大きい場合について示している。

第１ワイヤ８１の張力が比較的大きくなると、連結ワイヤ２３１ｅの束に巻かれている第１ワイヤ８１の締め付け力が大きくなる。これにより、図１２に示すように、連結ワイヤ２３１ｅが撓んで、第１プーリ２３１の直径Ｄ１が小さくなる。第１プーリ２３１の直径Ｄ１は、巻かれた第１ワイヤ８１の内径に相当する。なお、連結ワイヤ２３１ｅが撓むと共に、第２円板部２３１ｂは、第１円板部２３１ａに近づく向きに移動する。

第１ワイヤ８１の張力が比較的小さくなると、第１ワイヤ８１の締め付け力が小さくなる。これにより、図１１に示すように、圧縮バネ２３１ｄによって第２円板部２３１ｂが第１円板部２３１ａから離れる向きに移動して、連結ワイヤ２３１ｅが張られる。したがって、第１プーリ２３１の直径Ｄ１が大きくなる。

以上のように、本実施形態の第１プーリ２３１は、第１ワイヤ８１の張力が大きいほど第１プーリ２３１の直径Ｄ１を小さくする可変機構２３０を備えている。

本実施形態によれば、第１モータ２１の負荷が大きくなって、第１ワイヤ８１の張力が大きくなった場合に、第１プーリ２３１の直径Ｄ１が小さくなる。そのため、第１プーリ２３１の直径Ｄ１と第３プーリ３３の直径との比が大きくなり、第１プーリ２３１と第３プーリとの間の減速比を大きくできる。したがって、第１モータ２１の負荷が大きくなるのに従って、第２回転中心軸Ｊ２周りの出力を大きくできる負荷感応機構が得られる。

なお、可変機構２３０は、第２プーリ３２に設けられていてもよい。これにより、第２モータ２２の負荷に応じて、第２プーリ３２の直径を変化させることができる。可変機構２３０は、第１プーリ３１と第２プーリ３２との両方に設けられていてもよいし、いずれか一方のみに設けられていてもよい。

また、例えば、第２円板部２３１ｂを、第１円板部２３１ａに対して第１回転中心軸Ｊ１周りに回転可能に、支持軸２３１ｃに接続してもよい。この場合、第１ワイヤ８１の張力が大きくなった際に、第２円板部２３１ｂが回転して連結ワイヤ２３１ｅが斜めに傾くことで、第１プーリ２３１の直径Ｄ１が小さくなってもよい。このとき、連結ワイヤ２３１ｅは撓んでいてもよいし、撓んでいなくてもよい。

また、連結ワイヤ２３１ｅの代わりに、多関節のリンクを用いて第１円板部２３１ａと第２円板部２３１ｂとを連結してもよい。

また、上記の可変機構２３０の代わりに、例えば、渦巻バネを用いて第１プーリ２３１の直径Ｄ１が変化する構成としてもよい。

＜第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態に対して、負荷感応機構としての移動機構３９０ａ，３９０ｂが設けられている点において異なる。図１３および図１４は、本実施形態の駆動ユニット３１０を左側（−Ｙ側）から右側（＋Ｙ側）に向かって視た模式的な側面図である。

駆動ユニット３１０は、図１３および図１４に示すように、移動機構３９０ａ，３９０ｂを備えている。移動機構３９０ａは、支持部材２０の前側（＋Ｘ側）に設けられている。移動機構３９０ａは、可動プーリ３９１ａと、引張バネ３９２ａと、を備えている。可動プーリ３９１ａは、支持部材２０に対して移動可能に設けられている。可動プーリ３９１ａには、前側第１ワイヤ８１ａが掛けられている。可動プーリ３９１ａは、前側第１ワイヤ８１ａに前側から接触している。

引張バネ３９２ａは、可動プーリ３９１ａと支持部材２０とを接続している。引張バネ３９２ａは、支持部材２０から前方斜め下側に延びており、先端に可動プーリ３９１ａが接続されている。引張バネ３９２ａは、可動プーリ３９１ａに対して、後方斜め上向きの力を加えている。これにより、可動プーリ３９１ａは、前側第１ワイヤ８１ａに前側から押し付けられている。

移動機構３９０ｂは、支持部材２０の後側（−Ｘ側）に設けられている。移動機構３９０ｂは、可動プーリ３９１ｂと、引張バネ３９２ｂと、を備えている。可動プーリ３９１ｂは、支持部材２０に対して移動可能に設けられている。可動プーリ３９１ｂには、後側第１ワイヤ８１ｂが掛けられている。可動プーリ３９１ｂは、後側第１ワイヤ８１ｂに後側から接触している。

引張バネ３９２ｂは、可動プーリ３９１ｂと支持部材２０とを接続している。引張バネ３９２ｂは、支持部材２０から後方斜め下側に延びており、先端に可動プーリ３９１ｂが接続されている。引張バネ３９２ｂは、可動プーリ３９１ｂに対して、前方斜め上向きの力を加えている。これにより、可動プーリ３９１ｂは、後側第１ワイヤ８１ｂに後側から押し付けられている。

ここで、図１３は、第１モータ２１の負荷が比較的小さく、第１ワイヤ８１の張力が比較的小さい場合について示している。図１４は、第１モータ２１の負荷が比較的大きく、第１ワイヤ８１の張力が比較的大きい場合について示している。

第１ワイヤ８１の張力が比較的大きくなると、図１４に示すように、第１ワイヤ８１の張力によって可動プーリ３９１ａと可動プーリ３９１ｂとが移動する。可動プーリ３９１ａは、前方斜め下側に移動する。可動プーリ３９１ｂは、後方斜め下側に移動する。これにより、可動プーリ３９１ａに前側（＋Ｘ側）から押されていた前側第１ワイヤ８１ａが前側に移動し、可動プーリ３９１ｂに後側（−Ｘ側）から押されていた後側第１ワイヤ８１ｂが後側に移動する。これにより、前側第１ワイヤ８１ａおよび後側第１ワイヤ８１ｂが第２回転中心軸Ｊ２から離れる向きに移動する。

第１ワイヤ８１の張力が比較的小さくなると、図１３に示すように、引張バネ３９２ａの弾性力によって可動プーリ３９１ａが後方斜め上側に移動すると共に、引張バネ３９２ｂの弾性力によって可動プーリ３９１ｂが前方斜め上側に移動する。これにより、前側第１ワイヤ８１ａが可動プーリ３９１ａに押されて後側（−Ｘ側）に移動し、後側第１ワイヤ８１ｂが可動プーリ３９１ｂに押されて前側（＋Ｘ側）に移動する。したがって、前側第１ワイヤ８１ａおよび後側第１ワイヤ８１ｂが第２回転中心軸Ｊ２に近づく向きに移動する。

以上のように、移動機構３９０ａ，３９０ｂは、第１ワイヤ８１を、第１ワイヤ８１の張力が大きいほど第２回転中心軸Ｊ２から離れた位置に移動させる。

本実施形態によれば、第１ワイヤ８１の張力が大きくなるほど、第１ワイヤ８１が第２回転中心軸Ｊ２から離れるため、第１ワイヤ８１を介して支持部材２０に加えられる第２回転中心軸Ｊ２周りの回転モーメントのモーメントアームを大きくできる。したがって、第１モータ２１の負荷が大きくなるのに従って、第２回転中心軸Ｊ２周りの出力を大きくできる負荷感応機構が得られる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態は、第３実施形態に対して、負荷感応機構としての移動機構の構成が異なる。図１５および図１６は、本実施形態の駆動ユニット４１０を左側（−Ｙ側）から右側（＋Ｙ側）に向かって視た模式的な側面図である。

本実施形態において第１ワイヤ４８１は、図１５および図１６に示すように、前側第１ワイヤ８１ａと、後側第１ワイヤ４８１ｂと、で構成されている。さらに、後側第１ワイヤ４８１ｂは、２本の分割ワイヤ４８１ｃ，４８１ｄによって構成されている。分割ワイヤ４８１ｃは、第１プーリ３１に巻かれて固定されている。分割ワイヤ４８１ｄは、第３プーリ３３に巻かれて固定されている。分割ワイヤ４８１ｃと分割ワイヤ４８１ｄとは、後述する下側ワイヤ支持部材４９１ａ、上側ワイヤ支持部材４９１ｂおよび圧縮バネ４９５を介して接続されている。

駆動ユニット４１０は、移動機構４９０を備えている。移動機構４９０は、支持部材２０に設けられている。移動機構４９０は、下側ワイヤ支持部材４９１ａと、上側ワイヤ支持部材４９１ｂと、圧縮バネ４９５と、リンク機構４９２と、可動プーリ４９４と、を備えている。

下側ワイヤ支持部材４９１ａと上側ワイヤ支持部材４９１ｂとは、互いに上下方向に対向する板状部材である。下側ワイヤ支持部材４９１ａと上側ワイヤ支持部材４９１ｂとは、支持部材２０に対して後側（−Ｘ側）に設けられている。

下側ワイヤ支持部材４９１ａには、下側ワイヤ支持部材４９１ａを上下方向に貫通する貫通孔４９１ｃが形成されている。貫通孔４９１ｃには、第１プーリ３１から引き出された分割ワイヤ４８１ｃが下側から通されている。貫通孔４９１ｃに通された分割ワイヤ４８１ｃの上端は、上側ワイヤ支持部材４９１ｂの下面に固定されている。

上側ワイヤ支持部材４９１ｂは、下側ワイヤ支持部材４９１ａの上側に位置している。上側ワイヤ支持部材４９１ｂには、上側ワイヤ支持部材４９１ｂを上下方向に貫通する貫通孔４９１ｄが形成されている。貫通孔４９１ｄは、平面視において、下側ワイヤ支持部材４９１ａの貫通孔４９１ｃとずれた位置に形成されている。貫通孔４９１ｄには、第３プーリ３３から引き出された分割ワイヤ４８１ｄが上側から通されている。貫通孔４９１ｄに通された分割ワイヤ４８１ｄの下端は、下側ワイヤ支持部材４９１ａの上面に固定されている。

圧縮バネ４９５は、下側ワイヤ支持部材４９１ａと上側ワイヤ支持部材４９１ｂとの上下方向の間に配置され、下側ワイヤ支持部材４９１ａと上側ワイヤ支持部材４９１ｂとを接続している。圧縮バネ４９５は、下側ワイヤ支持部材４９１ａと上側ワイヤ支持部材４９１ｂとに対して、下側ワイヤ支持部材４９１ａと上側ワイヤ支持部材４９１ｂとを互いに離す向きに力を加えている。

リンク機構４９２は、下側ワイヤ支持部材４９１ａと上側ワイヤ支持部材４９１ｂとに固定されている。リンク機構４９２は、全体として下側ワイヤ支持部材４９１ａおよび上側ワイヤ支持部材４９１ｂから前側（＋Ｘ側）に延びている。リンク機構４９２は、第１リンク４９２ａ，４９２ｂと、第２リンク４９３ａ，４９３ｂと、を備えている。

第１リンク４９２ａは、下側ワイヤ支持部材４９１ａの前側（＋Ｘ側）の端部に回転可能に接続されている。第１リンク４９２ａは、下側ワイヤ支持部材４９１ａの前側（＋Ｘ側）の端部から、前方斜め上側に延びている。第１リンク４９２ｂは、上側ワイヤ支持部材４９１ｂの前側の端部に回転可能に接続されている。第１リンク４９２ｂは、上側ワイヤ支持部材４９１ｂの前側の端部から、前方斜め下側に延びている。第１リンク４９２ａと第１リンク４９２ｂとは、交差して配置され、その交差する箇所において接続軸４９２ｃを介して互いに回転可能に接続されている。

第２リンク４９３ａは、第１リンク４９２ａの前側（＋Ｘ側）の端部に回転可能に接続されている。第２リンク４９３ａは、第１リンク４９２ａの前側の端部から前方斜め下側に延びている。第２リンク４９３ｂは、第１リンク４９２ｂの前側の端部に回転可能に接続されている。第２リンク４９３ｂは、第１リンク４９２ｂの前側の端部から前方斜め上側に延びている。第２リンク４９３ａの前側の端部と第２リンク４９３ｂの前側の端部とは、互いに回転可能に接続されている。

可動プーリ４９４は、リンク機構４９２の前側（＋Ｘ側）の端部に接続されている。より詳細には、可動プーリ４９４は、第２リンク４９３ａ，４９３ｂ同士が接続される箇所に接続されている。可動プーリ４９４には、前側第１ワイヤ８１ａが掛けられている。可動プーリ４９４は、前側第１ワイヤ８１ａに後側（−Ｘ側）から接触している。

ここで、図１５は、第１モータ２１の負荷が比較的小さく、第１ワイヤ４８１の張力が比較的小さい場合について示している。図１６は、第１モータ２１の負荷が比較的大きく、第１ワイヤ４８１の張力が比較的大きい場合について示している。

第１ワイヤ４８１の張力が比較的大きくなると、図１６に示すように、下側ワイヤ支持部材４９１ａと上側ワイヤ支持部材４９１ｂとが、分割ワイヤ４８１ｃと分割ワイヤ４８１ｄとによって引っ張られ、互いに近づく向きに移動する。これにより、リンク機構４９２の各リンクの前後方向（Ｘ軸方向）に対する傾きが小さくなり、リンク機構４９２の前後方向の寸法が大きくなる。したがって、リンク機構４９２の前側（＋Ｘ側）の端部に接続された可動プーリ４９４が前側に移動し、前側第１ワイヤ８１ａを前側に押す。その結果、前側第１ワイヤ８１ａが前側、すなわち、第２回転中心軸Ｊ２から離れる向きに移動する。

第１ワイヤ４８１の張力が比較的小さくなると、図１５に示すように、圧縮バネ４９５の弾性力によって下側ワイヤ支持部材４９１ａと上側ワイヤ支持部材４９１ｂとが上下方向に離れる向きに移動する。これにより、リンク機構４９２の前後方向（Ｘ軸方向）の寸法が小さくなり、可動プーリ４９４が後側（−Ｘ側）に移動する。その結果、前側第１ワイヤ８１ａが後側、すなわち、第２回転中心軸Ｊ２に近づく向きに移動する。

以上のように、移動機構４９０は、第１ワイヤ４８１（前側第１ワイヤ８１ａ）を、第１ワイヤ４８１の張力が大きいほど第２回転中心軸Ｊ２から離れた位置に移動させる。

本実施形態によれば、第１ワイヤ４８１の張力が大きくなるほど、第１ワイヤ４８１が第２回転中心軸Ｊ２から離れるため、第１ワイヤ４８１を介して支持部材２０に加えられる第２回転中心軸Ｊ２周りの回転モーメントのモーメントアームを大きくできる。したがって、第１モータ２１の負荷が大きくなるのに従って、第２回転中心軸Ｊ２周りの出力を大きくできる負荷感応機構が得られる。

また、本実施形態によれば、第１ワイヤ４８１の張力を利用して可動プーリ４９４を押し出すリンク機構４９２を備えているため、第３実施形態に比べて、可動プーリ４９４をより第２回転中心軸Ｊ２から離れた位置に移動させることができる。そのため、第１モータ２１の負荷が大きくなるのに従って、第２回転中心軸Ｊ２周りの出力をより大きくできる。

なお、上記説明においては、移動機構４９０は一つのみ設けられ、前側第１ワイヤ８１ａのみを移動させる構成としたが、これに限られない。例えば、移動機構４９０を２つ設けて、後側第１ワイヤ４８１ｂを後側に移動させてもよい。また、例えば、第１ワイヤ４８１の張力が大きくなった場合に、下側ワイヤ支持部材４９１ａおよび上側ワイヤ支持部材４９１ｂが後側に移動する構成としてもよい。この場合、１つの移動機構４９０で、前側第１ワイヤ８１ａと後側第１ワイヤ４８１ｂとを共に第２回転中心軸Ｊ２から離す向きに移動させることができる。

また、上述した本実施形態の移動機構４９０は、第３実施形態の移動機構３９０ａ，３９０ｂと互いに組み合わされていてもよい。また、各移動機構は、第２ワイヤ８２に対して設けられていてもよい。

なお、上述した各実施形態のマニピュレータは、いかなる機器、装置等に用いられてもよい。また、駆動ユニットおよび駆動ユニットによって連結されるアームの数は、特に限定されない。

また、上記の各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１…マニピュレータ、２０…支持部材（第１部材）、２１…第１モータ（第１駆動装置）、２１ａ…第１出力軸（出力軸）、２２…第２モータ（第２駆動装置）、２２ａ…第２出力軸（出力軸）、３１…第１プーリ（第１回転部材）、３２…第２プーリ（第２回転部材）、３３…第３プーリ（第３回転部材）、４３…上腕部（第２部材）、４６…前腕部（第２部材）、４７…手部（第２部材）、５０…張力調整機構、８１，１８１，４８１…第１ワイヤ（第１伝達部材）、８２，１８２…第２ワイヤ（第２伝達部材）、１２４ａ，１２４ｂ…モータ挟持部材（第２部材）、１２４ｃ…接続部材（第２部材）、２３０…可変機構、３９０ａ，３９０ｂ，４９０…移動機構、Ｊ１，Ｊ３，Ｊ５…第１回転中心軸、Ｊ２，Ｊ４，Ｊ６…第２回転中心軸

Claims (5)

1. 第１部材と、
   前記第１部材に対して、第１回転中心軸周りに回転可能に取り付けられた第２部材と、
   前記第１部材と前記第２部材との両方に対して、前記第１回転中心軸周りに回転可能に取り付けられた第１回転部材および第２回転部材と、
   前記第１部材に対して、前記第１回転中心軸と異なる第２回転中心軸周りに回転可能に取り付けられた第３回転部材と、
   前記第１回転部材を前記第１回転中心軸周りに回転させる第１駆動装置と、
   前記第２回転部材を前記第１回転中心軸周りに回転させる第２駆動装置と、
   前記第１回転部材と前記第３回転部材とを連結し、張力を介して、前記第１回転部材の回転を前記第３回転部材に伝達する第１伝達部材と、
   前記第２回転部材と前記第３回転部材とを連結し、張力を介して、前記第２回転部材の回転を前記第３回転部材に伝達する第２伝達部材と、
   を備え、
   前記第１伝達部材は、前記第１回転部材に前記第１回転中心軸周り一方向きの回転トルクが加えられた際に、前記第３回転部材に対して、前記第２回転中心軸周り一方向きの回転トルクを伝達し、
   前記第２伝達部材は、前記第２回転部材に前記第１回転中心軸周り一方向きの回転トルクが加えられた際に、前記第３回転部材に対して、前記第２回転中心軸周り他方向きの回転トルクを伝達し、
   前記第１部材と前記第１回転部材と前記第２回転部材と前記第３回転部材と前記第１駆動装置と前記第２駆動装置と前記第１伝達部材と前記第２伝達部材とを備え、前記第１部材に対して前記第２部材を駆動する駆動ユニットが設けられ、
   前記第１駆動装置および前記第２駆動装置は、前記第２部材に固定されていることを特徴とするマニピュレータ。
2. 前記第１駆動装置の出力軸および前記第２駆動装置の出力軸は、前記第１回転中心軸を中心とし、
   前記第１駆動装置の出力軸には、前記第１回転部材が固定され、
   前記第２駆動装置の出力軸には、前記第２回転部材が固定されている、請求項１に記載のマニピュレータ。
3. 前記第１伝達部材の張力を調整する張力調整機構をさらに備える、請求項１または２に記載のマニピュレータ。
4. 前記第１回転部材は、前記第１伝達部材の張力が大きいほど前記第１回転部材の直径を小さくする可変機構を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
5. 前記第１伝達部材を、前記第１伝達部材の張力が大きいほど前記第２回転中心軸から離れた位置に移動させる移動機構をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のマニピュレータ。

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