JPH03505067A - ケーブル差動装置を備えるコンパクトなケーブル伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ケーブル差動装置を備えるコンパクトなケーブル伝動装置 発明の背景 本発明は一般に機械的な動力伝動装置に関するものである。特には１本発明は、 コンパクトであり、極めて剛性であり、低トルク脈動しか示さずそして回転軸線 が交差するフランジレスブーりと噛み合うようにケーブルを使用する低摩擦ケー ブル伝導装置に関する。

ケーブルは、動力を伝達するのに長い間使用されてきた。クレーンに使用される 従来からのブロック及びチークル滑車装置が一つの一般例である。産業革命と共 に、単一の高出力機関から多数の最終使用機械への動力の伝達において、皮ベル トの動力対重量特性が歯車列を上回って有利であることが見出されてきた。近代 に入って、発電機−モータセットが皮ベルト伝動装置に置き換わり従ってベルト 及びケーブルはめったに使用されなくなった。現在のケーブル駆動装置の例とし ては、ケーブル操作歯科用ドリル並びにレコードプレイヤー回転テーブル、コン ピューター・プリンター及び他の種電気−機械機器用のベルト駆動装置が挙げら れる。

テレオペレータ及びロボット伝動装置の分野では、動力源、代表的に電動モータ から最終使用部位、代表的に把持作用を行なう機械的な手で動力を伝達するのに 時としてケーブルと組合わせて歯車に頼るのが従来からの方式であった。歯車が 使用された理由は、ケーブルとは通常関連しない剛性を提供しそして直角の「肩 」関節におけるようなまた人間のリストのねじり運動を模擬するのに使用される 差動伝動においてのように回転軸が整列していない場合に噛み合っている傘歯車 組が必要とされたからであった。これまで、ケーブル或いはベルト差動装置は使 用されてはきたが、出力ブーりは入力ブーりの回転軸線から側方にずれていた。

ベルトの摩耗を回避しそしてベルトをブーり上に保持するようブーりを整列せし めることの必要性は、差動装置の小型化への制約的因子であるブーりの物理的干 渉をもたらした。

自動車業界で広く使用されているロボット腕はユニメーション・コーポレーシジ ンで作製されたｒＰＵＭＡ５６０」である。これは、−組の関節リンクに沿って 動力源から離れた端に取付けられた１手」に動力を伝達するのに歯車を使用する 。歯車の使用は、作製にコストがかかりそして腕により適用される力に関してコ ントロールの乏しい重い伝動しかもたらさない、ＰＵＭＡ５６０力軸となると、 伝動装置は良好な再現性でもって動力伝動を逆転しない。その重要な理由は、歯 車がバックラッシュ及び／或いは高摩擦を受けるからである。歯車が厳密な許容 差にまで機械加工されそして適正に設計されるなら、バックラッシュは抑制され そして至当な効率水準が達成されつるが、反面１５作製コストが極めて高いもの となる。

ケーブル操作歯科用ドリルに類似の態様で長距離にわたって動力を伝達するのに ケーブルを使用するロボットがミクロボット社により作製された。この方式はま た、ロボット・テクノロジー、Ｖｏｌ、　３Ａ　　（ブレンティスーホールイン コーボレーテッド、１９８６　）　、　ｐｐ１９０−１９１に掲載された「テレ オペレーション・アンド・ロボティクス、エボルーション・アンド・ディベロブ メント」においてベルツート及びコイフェットにより例示されそして論議された ＭＡ２２マニピュレータにおいても使用されている８ＭＡ２２を本従来技術の一 例として取り挙げると、固定ショルダーブロックが差動歯車駆動装置を介して腕 に連通している。肘及び手はケーブルを介して制御されるが、減速は、モータ近 くのそして肘及び手における動力適用点から遠く離れたカウンターバランスブロ ックにおいて達成される。

上と同じベルツート及びコイフエットの文献の１９１〜１９４頁において、彼ら はまた大きな機械的利得を発生せしめるためにブロック及びチークル滑車装置を 予備張カケープルと共に使用するＭＡ２３Ｍマニピュレータを記載しそして示し ている。このシステムは歯車列を上回るケーブル伝動の、高効率及びバックラッ シュの排除といったある種の利点を認識してはいるが、それは幾つかの重大な欠 点を有している。第１に、これは長い連続長の高張力下のケーブルの使用を必要 とし、この長さにわたって単純にケーブル自体の固有のコンプライアンスにより 所望されざるコンプライアンスを導入する。このコンプライアンスは恐らく第２ の問題、自動制御が伝動装置に適用されたときに現われる伝動装置の共鳴振動数 における位置依存変化に関係する。第３に、ブロック及びチークル滑車装置によ り与えられる減速はモータ近くにおいてである。長尺の重いケーブルがブロック 及びチークル滑車装置を負荷に結合する。これは比較的長いケーブルにおいて非 常に高い張力を生みだしそしてこの適用力水準に耐えるに充分の支持体が比較的 長い距離を支関せねばならないことを必要とする。これら因子のすべてが破損の 危険を導入するのみならず、その遠隔端における腕の質量とコストを増大する。

プレテンショニングに関して、プレテンショニング自体は知られているが、それ を行なう方式は非常に異なった結果を生みだしうることを銘記することもまた重 要である。詳しくは、大半のプレテンションシステムは、ケーブルと直列に弾性 要素を置いている。ベルツートのＭＡ２３Ｍマニピュレータの場合、少なくとも 長い長さのケーブル自体がケーブルと直列のばねとして作用する。

トラックス・カンパニーのロート一ロックス（商品名）ケーブルドライブのよう な他の用途において、ケーブルと直列に実際のプレテンショニング・バネが存在 する。

そうした直列コンプライアンスはいずれも、伝動装置の剛性を低減し、そして事 実高度に剛性の伝動装置の構成を妨げている。

最後に、出願人の一人は、相互噛み合い傘歯車に類似の、但し傘ブーりな結合す るケーブルを担持する表面に一つの溝を有する平滑な斜面を備える２つのブーり を使用して、ケーブル差動装置を作り出すことを試みた。この装置は、ケーブル がプーリ間のギャップに引き込まれそして詰まって動かなくなる傾向があるため にうまく動作しなかった。より一般的には、ブーり上に担持されるケーブル及び ベルトは動力を伝達するのによ（知られているが、これまでは整合されていない ブーりの結合を回避し、以ってベルトがブーりの回転面から外れて斜めになるに 際してブーりと絶えず擦過しなければならないベルトの付随的な摩耗及び最終的 破損を回避するようにすることが周知の設計主題であった。

従って、本発明の主たる目的は、高度に剛性であり、低摩擦損失しか示さずそし て力の伝動において良好な正確さ及び再現性を示す２方向ケーブル動力伝達装置 を提供することである。

また別の主たる目的は、２つ以上の平滑な表面の回転部材間で、噛み合い要素と して１本のケーブルを使用しそして両部材の回転軸線が交差しつるに充分コンパ クトである伝動装置を提供することである。

更に別の目的は、シリンダのケーブル噛み合いを備えるコンパクトな３シリンダ 差動伝動装置を提供することである。

本発明のまた別の目的は、コンパクトであり、良好なアスペクト比を有し、そし てリンクに沿っての任意の地点で対象物と相互作用しつる腕を駆動するのに使用 しつる動力伝達装置を提供することである。

更に別の目的は、ケーブル回路全体が単一の地点からプレテンションを付与され 得るような、上述した利点を有する動力伝達装置を提供する装置を提供すること である。

更に別の目的は、システムに作用する最大圧縮力が比較的短い距離のみにわたっ て支持されれば済む動力伝達装置を提供することである。

また別の目的は、自動サーボコントロールに容易に適応しそして既知の伝動装置 に比べて作製コストが低くて済む、上述した利点のすべてを有するケーブル伝動 装置を提供することである。

ｌ１亘Ｊｕ ケーブル伝動装置は、代表的に電動モータである回転アクチュエーターからのト ルクを当該アクチュエーターから離れたリンク腕を枢動する回転出力継手まで伝 動する。ケーブルは、モータから遠隔点で継手に実施可能な限り接近して位置付 けられる減速機により出力継手に結合される。減速機は好ましくは、各組が一緒 に回転する異なった直径の一対のプーリを有する自由回転プーリ組により形成さ れる。出力継手は代表的にプーリでありそして好ましくはやはり一緒に回転する 等直径の一組のブーりである。出力ブーりは結合部材において自由に回転できそ して作動上リンク腕に連結される。フレームは伝動装置のモーター減速機段階を 支間しそしてその端において結合部材を取付ける。フレームはロボット腕のリン クとして機能しうる。

ケーブルは好ましくは、アクチュエーター、減速機ブーり及び単−或いは複数の 出力ブーりにおいて終端する別個の長さのケーブル部分から構成される。モータ 軸に取付けられた軸線方向に分割されたスプールが別々の手部分において出てい （ストランドと人って（るストランドを巻き付けるので、分割半部分の相互回転 によりケーブル回路全体の張力を調整することが出来る。伝動装置は、アクチュ エーターと減速機との間の距離にまたがる高速低張力ステージと、減速機と出力 ブーりとの間の距離にまたがる低速高張力ステージとを有している。好ましくは 、第２の低速ステージにおけるケーブルは、回路全体を通しての単位断面当たり の応力がほぼ一定であるように、第１ステージにおけるケーブルより大きな断面 積を有している。ケーブルは、ケーブルの降伏強さの半分の最大値まで、適用さ れる最大トルクにおいてケーブルのいずれかの部分が弛緩した状態となるのを回 避しそしてバックラッシュを回避する水準までプレテンションを受ける。第２ス テージにおいて、ケーブルは小さな直径のケーブルの多数本のストランドであり うる。ケーブルストランドに対するターンアラウンドを与えるために少な（とも 一つのプーリにおいてＵ字形通路を形成しつる。ターンアラウンドは、プレテン ショニング中通路内でのケーブルの滑りを可能ならしめて最大プレテンションに おいて多数のストランドの長さ及び張力を自動的に均等化する。平滑な外面を有 する２つ以上の回転シリンダのケーブル噛み合いは、シリンダ（フランジレスプ ーリ）の回転軸線が互いに交差する非常にコンパクトな差動ケーブル伝動装置の 構成を可能ならしめる。シリンダは、その回転軸線に平行な平滑な外面を有して いる。また、シリンダはギャップＧ（ここで０≦Ｇ≦ＲでありそしてＲは噛み合 いケーブルの半径である）だけ離間される。ケーブルは、移行点において方向の 瞬時的変化を受け、ここでケーブルは一つのシリンダから別のシリンダへとジャ ンプする。ケーブルは好ましくは、バックラッシュを回避するためにシリンダ上 で終端しそしてプレテンションを施される。シリンダは軸線方向に段付けされそ して２方向回転を与えるように別々のケーブルが各股上を走行する。ケーブルの 移行点は、シリンダの回転軸線の交差点を通る線上に載る。差動ケーブル伝動装 置を形成するために、３つのブーりが使用され、出力プーリは、４つの軸線方向 に段付けされたケーブル担持用の平滑な外面を有する。

以上記載されたケーブル伝動装置は、リンク及びフレームに対して良好なアスペ クト比を備えて、即ち長（て狭いリンクを備えて、非常にコンパクトな形態に適 合する。この設計は、特にブラシ無しのり、Ｃ，モータ及びパルス巾変調式コン トローラと共に使用されるとき、リンクに対して優れた力制御を提供し、これは 腕がその環境内の対象物とその長さに沿ういずれの場所でも係合する全腕マニビ ュレーシジンにつながる。リンクは好ましくは、対象物と緩衝されたそして信頼 性のある係合を促進するに適応する摩擦スリーブカバーを有する。

本発明のこれら及び他の特徴及び利点は、添付図面を参照して読まれるべき次の 詳細な記述から一層詳しく理解されるべきである。

の　　　　な雷　ハ 第１図は、テレオペレータにおいて使用のための先行技術のブロック及びチーク ル滑車装置ケーブル伝動装置の簡略斜視図である。

第２図は、本発明に従う２ステージ・ケーブル伝動装置の簡略斜視図である。

第３図は、第２図に示された伝動装置の部分断面で示す側面図である。

第４図は、第２及び３図に示した伝動装置の上面図である。

第５図は、本発明に従うケーブル相互噛み合いを備える２ブーり伝動装置の簡略 側面図である。

第６図は、２方向式のケーブル相互噛み合いを備える２ブーり伝動装置の第５図 に相当する図面である。

第７図は、２方向４ケーブル、３ブーり差動伝動装置の第４図に相当する図面で ある。

第８図は、第２〜７図に示した伝動装置及び原理を使用する４自由度ロボット腕 の簡略斜視図である。

第９図は、出力ブーりに形成したケーブルのターンアラウンド部の詳細斜視図で ある。

ましい　　　の・　な讐゛ハ 第１図は、先に言及したベルツート及びコイフエットによる、彼らがモデルＭＡ ２３Ｍと表示したテレオペレータ用のケーブル伝動装置を創作せんとする最近の 先行技術の試みを示す。モータはプレテンションケーブルを使用する軸Ｓを駆動 して入力トルクをブロック及びチークル滑車伝動装置Ｔを経由してプーリＬにお いて適用される荷重に伝達する。ブロック及びチークル滑車伝動装置にまたがる 低張力区画Ｂは軸Ｓの近くにある。高張力区画Ｈは単一の大きなケーブルにより 張り渡される。区画Ｈは比較同長（そしてブロック及びチークル滑車伝動装置の 、ＭＡ２３Ｍに対しては４２である大きな機械的利得により発生せしめられる相 当の圧縮力に耐えねばな第２〜４及び９図は、本発明に従う非常に剛性であり、 コンパクトであり、低摩擦のそして低トルク脈動のケーブル伝動装置を示し、こ れは電動モータ１４のような回転アクチュエータからリンク腕１８の一端に固着 された出力プーリ１６まで距離Ｉ−にわたってケーブル１９を経由してトルクを 伝達する。減速機２０が、モータ１４から離れたそして出力プーリ１６に近い地 点に位置づけられる。減速機は好ましくは、モータから距離Ｃにおいて支持フレ ーム２２の遠い側の端に設置される。支−ム２２とリンク腕１８にまたがる結合 部材２４が、減速機２０及びプーリ１６を取付けそしてリンク腕１８が関節運動 することを許容する継手を構成する。矢印２６により示すように、リンク腕は、 モータ軸２８の対応する回転に応答して出力プーリ１６の回転軸線及びモータ１ ４の出力軸２８の回転軸ａｌＡ　２８　ａ両者を横断する平面において２方向に 関節運動する。本発明に従えば、Ｃ〉（Ｌ−Ｃ）でありそして好ましくはＣ→し てある。

減速機２０は、その好ましい形態において、軸３０周囲を自由回転しつるが、但 し一致して回転するように互いに結合される２組のアイドラプーリ２０ａ、２０ ｂから構成される。プーリ２０ａは部分的に所望の減速を与えるようにプーリ２ ０ｂより大きな直径を有している。

好ましい形態において、２つのブーり組２０ａ、２０ｂは互いに独立して回転す る。以下に論議されるように、これはケーブル回路全体の単一点からプレテンシ ョン付与を可能とする。

出力プーリ１６は、結合部材２４内を自由に回転する軸１６ｂに固定される。出 力ブーりは単一のブーり或いは均等なケーブル係合用表面となしつるが、好まし くは各プーリ２０ｂの関連する一つと整列する一対のプーリ１６．１６として形 成される。出力プーリ１６．１６は好ましくは、モータ１４からリンク１８への トルク伝動に際して追加的な機械的利得を与えるために減速機プーリ２０ａ、２ ０ｂの直径より大きな直径を有する。プーリ２０ａ、２０ｂ及び１６のすべては 、広く様々の様式をとることが出来また広範囲の構造材料の任意のものから形成 されつる。これらは好ましくは、ブーりとケーブル材料間の摩耗速度の低減を増 進する平滑な外面を備えて、アルミニウムから形成される。必須ではないが、ブ ーりはそこからのケーブルの離脱を防止するためにフランジを含むことが出来る 。しかし、これは通常は必要とされない。何故なら、ブーりの整列とケーブルに おけるプレテンションがケーブルがブーりに巻きつけられる或いは繰り出される に際してケーブルの実質上の横方向への遊走を許容しないからである。また、ブ ーりの質量及び回転慣性を減するために、これらは好ましくは薄い中空円筒とし て形成され、円筒表面を支持する構造材料製ウェブと軸３０或いは１６ｂ周囲に 載る或いは固着される支承表面を備えるものとされる。

ケーブルは非常に剛性で、強（、可撓性がありそして作業中遭遇する応力に耐え 得る限りでなるたけ小さな直径を有する。撚りストランドから形成された鋼ケー ブルが好適に動作することが見出された。第２〜４図と類似の一具体例において 、本出願人は１７０ボンド最小破断強さを有する７ｘ４９．０．０４４直径鋼ケ ーブルを使用した。単位長さ当たりの剛さ、ＥＡ（弾性モジュラスＥＸ断面積Ａ ）は、約９．５００ボンドであることが見出された。ケーブルが、定常状態トル クを超える恐れがある過渡的な衝動トルクを含めて伝動中遭遇する力水率におい て疲労に耐えしかも必要とされるケーブル長さにわたってケーブル自体における 固有のレジリエンスにより有意な水準の弾性を導入しないよう（短い長さにわた るケーブルは、実質上非伸張性（剛直性）であるけれども）充分強いことが重要 である。もちろん、正確な直径及び特性は、適用トルク、出力トルク及びコンパ クトな構造を維持したまま出力トルクを発生するのに必要とされる様々のブーり により必要とされる曲げ半径のような因子を含めて指定された用途に依存する。

伝動要素のすべてを結合するのに単−長のケーブルを使用するすることは可能で あるが、好ましい形態において、ケーブルは実際上、伝動装置のブーり或いは他 の均等要素に端部で止着される多数の長さのケーブル部分から構成される。これ は、合計ケーブル長を幾分域じる利点を有し、終端においてケーブルの確実な係 止を与え、そして伝動装置の様々な部分で異なった直径或いは他の特性を有する ケーブル長さを選択することによりケーブル直径変化を簡単に導入することを可 能とする。斯（して、第２及び４図に示されるように、ケーブル１９は、２つの 長さ部１９ａ及び１９ｂを含み、各々一端がプーリ２０ａの一つに固着されそし て他端がモータ］４の出力軸２８周囲に取付けられた軸線方向に分割されたスプ ール３２の別々の半部分３２ａ或いは３２ｂ上に固着される。別々の長さのケー ブル１９ｃ及び１９ｄが一端においてプーリ２０ｂにそして他端において出力プ ーリ１６．１６の一つに固着される。

減速により、ケーブル長さ部分１９ａ及び１９ｂは、長さ部分１９ｃ及び１９ｄ に比較して低い張力の下で高速で走行する。長さ部分１９ｃ及び１９ｄは、はる かに低い速度で、しかし大幅に増大した張力において走行する。（合計減速は代 表的に少なくとも１０分の１である）従って、ケーブル長さ部分１９ａ及び１． ９　ｂは、長い距離さく］にわたって適用トルクを伝達する伝動装置の高速低張 力ステージ３４を構成する。ケーブル長さ部分１９ｃ及び１９ｄは、短い距離（ Ｌ−Ｃ）にわたって高いトルクを伝達する伝動装置の低速高張力ステージ３６を 構成する。距離Ｌ−Ｃが短いが故に、この区画により発生せしめられる大きな圧 縮力は結合要素２４により短い長さだけ支持されれば済む。多（の利点のうちで とりわけ、これは負荷に近い端部で伝動装置の質量を減する。

この伝動装置１２の設計主題は、ケーブルの単位断面積当たりの応力を回路全体 を通してなるたけほぼ一様なものとすることである。高張力ステージ３６におけ るケーブルでの張力は低調力ステージ３４におけるより大きいから、ケーブル直 径において対応する調整が為されねばならない。簡単にはステージ３６において 一層大きな直径のケーブルを使用しつるが、これは、太いケーブルが小径のケー ブルより小さなプーリ（例えばプーリ２０ｂ）に巻き付けるに際して一層大きな エネルギーロスと疲労を示すという欠点を有する。両方の設計目的に見合うよう にするために、本発明に特徴の一つは、第２図に示されるようにケーブル長さ部 分１９ｃ及び１９ｄを形成するのに折り返された比較的小さな直径のケーブルの 単−或いは複数ストランド長のものを使用することである。しかし、この方策の 一つの欠点は、ストランドが完全に等長のものでないならまたその他の点でも非 常に厳密に整合した特性のものでないなら、ストランドの一つ或いは幾つかが負 荷を余分に分担し、その結果疲労しまた破損しうることである。この状況を回避 するために、第９図に示されるように、Ｕ字形通路の形態の自動自己調整式ター ンアラウンド部３８が設けられる。ループを為して巻回されている単一の連続長 の小径ケーブルから２つのストランドがこうして形成される。一つの形態におい て、ストランドの自由端（４つのストランドの具体例においては複数のストラン ド）は、同じプーリ（例えばプーリ２０ｂ）に固定されそして巻回し部は他方の プーリ（例えばプーリ１６）において形成される。キャプスタン或いはＵ字形溝 のような何らかの均等物がプーリの外面上に或いはその近傍に機械加工或いは取 付けられる。もしストランドが不均一な長さを有するならば、それらがプレテン ションされるに際して、それらはＵ字形通路に沿って滑り、それらが各々はぼ同 じ荷重を担持するように２つのストランドの長さを自動調整することが見出され た。

本発明のまた別の有意義な様相は、ケーブル全長が、先行技術において必要とさ れたような各ステージ別個にプレテンションを施されたのとは違って、単一点、 即ち分割スプールにおいてプレテンションを付与されることである。これは、ケ ーブル回路の手部分（図示されるようなケーブル長さ部分１９ａ及び１９ｃ並び に関連するスプール及びプーリ）が回路の他方の手部分（図示されるようなケー ブル長さ部分１９ｂ及び１９ｄ並びに関連するスプール及びプーリ）と鏡像対称 であることにより可能とされる。より詳しくは、ケーブル長さ部分１９ａ及び１ ９ｂは、スプール３２の別々の手部分３２ａ及び３２ｂに反対方向に巻き付けら ている。止めネジ４２を弛めることにより、２つの手部分は、互いに軸２８の周 囲を回転され得る。もし一方の手部分３２ａがケーブルを巻き付けるように回転 し、従ってケーブル１９ａを緊張すると、これは関連するプーリ２０ａ及び２０ ｂを回転しようとする力を伝達する。それにより、ケーブル１９ｃはプーリ２０ ｂに強制的に巻き付けられ、これは結局関連するプーリ１６にトルクを適用する 。２つのプーリは一致して回転しそしてケーブル１９ｄはケーブル１９ｃと反対 方向に巻き付けられるから、関連するプーリ２０ａ、２０ｂ及びスプール３２ｂ を介して作用するケーブル１９ｄ及び１９ｂは、スプール半部分３２ａに最初に 適用されたトルクに対抗する。逆に、ケーブル１９ｂを巻き付けんとするスプー ル半部分３２ｂに適用されたトルクは出力プーリ１６．１６に伝達され、そして 最終的にスプール半部分３２ａにより対抗される。かくして、ユニット４２を弛 めそしてケーブル１９ａ及び１９ｂを巻き付けるべ（スプール半部分３２ａ、３ ２ｂを反対回転することにより、ケーブル１９全長が成る所望の本願にプレテン ションを付与される。適用されるプレテンションは好ましくは、ケーブル１９の 降伏強さの半分未満でありそして代表的に最大適用トルクの下で金属疲労及び破 断の危険を回避するに充分小さいものである。プレテンションの水準は、最大予 想入力トルクの適用でもっても、ケーブルのいずれに部分も弛まずそしてそれに より伝動装置の剛性を減じないようにするに充分大きいものとすべきである。プ レテンションはまたバックラッシュを回避するに充分とすべきである。

ブーりと低摩擦を示すプレテンションを付与された伝動装置１２は、こうしたシ ステムの高い効率を利用する。軸受摩擦の損失のような寄生的な損失を無視する ならば、約９６％の損失が最大荷重下での最悪の場合の効率として計算され、そ して約９８％に至る間での効率が実施可能である。ケーブルの使用はまた、ケー ブルの低質量がシステムの慣性を減する点で先行技術の歯車列を上回る利点を有 する。伝動装置１２は非常に剛性である。これはケーブルと直列の有意なバネ要 素を持たないように思われる。伝動装置１２は、バックラッシュ及び「逆駆動性 」を実質上示さない。伝動装置１２はまた低トルク脈動しか示さない。リンク腕 １８においてシステムに適用される力は、モータ軸２８における入力として供給 されるトルクと良好な同一性を有する。この特性は、剛性、効率性、低質量及び バックラッシュの欠如と組み合わされるとき、自動制御の下での操作に良く適合 する伝動装置を提供する。これら利点のすべてが容易に機械加工出来そして組み 立てられる従来からの部品及び材料を使用して達成できる。

本発明のまた別の重要な特徴は、平行でない回転軸線を有する平滑な外面のプー リ（或いはシリンダ）と噛み合う１本以上のケーブルを使用する、第５〜７に様 々な形態で示される伝動装置４４である。第５図は、その最も簡単な形態におい てケーブル１９°により噛み合されるプーリ４６及び４８を使用する一方向伝動 装置を示す（同様の部品は同じ参照番号を付しであるが、異なった具体例におい てそれらの使用を表わすために゛或いは”を付けである）。各プーリ４６．４８ は、関連する回転軸線４６ａ及び４８ａを中心としてそれぞれ回転する。

（説明の簡易化の為に、軸、軸受け、フレーム及び他の標準的な回転ブーり取付 は部品は、被動であれアイドラであれ、示していない。）図示の好ましい具体例 において、回転軸線４６ａ及び４８ａは点５ｏにおいてそして９０度に等しい角 度で交差する。通常の機械加工許容差及び以下に詳しく記載する動作パラメータ に下では、軸線は数学的意味で精確に交差しないがもしれないが、それらはなる たけコンパクトな（そして与えられた用途に対して設計を最適化するべく伝動の 数学的解析を容易ならしめるように容易にモデル化される）伝動をもたらすよう に設計されている。

プーリ４６．４８がブーり上にケーブル或いはベルトを案内しそして保持するた めのフランジを備える従来設計のものではなくまたケーブルを案内するための溝 或いは他の凹部さえ有しないことが意義あるものである。整列していないブーり 間でケーブルを案内するための本出願人が知る従来秘術の試みとは極めて対照的 に、ケーブル担持表面５２．５２は、平滑で、シリンダ状であり、そして一般に 関連するブーりの回転軸線と平行である（これら特性の組み合わせを以下簡単に 「平滑な外面」と呼ぶ）。ブーり及び表面５２．５２は、アルミニウム或いは鋼 のような広く様々の構造材料の任意のものから形成され得る。ケーブル１９′は 同じく、商品名Ｋｅｌｖｅｒ或いは５ｐｅｃｔｒａ−１０００の下で販売されて いる製品のような捩り鋼或いはプラスチックのような様々の強（可撓性のある材 料から形成され得る。ケーブル１９°は、ケーブルとプーリとの間で少なくとも 信頼性のある結合を提供するに充分の張力下にある。好ましくはケーブル１９゜ は、バックラッシュを排除しそしてケーブルのいずれかの部分が弛むのを回避す る程度までプレテンションを与えられている。

ケーブル１９°は、プーリ４６の表面５２ａの周囲の少なくとも一部５２ａ上に そしてプーリ４８の表面５２ｂの周囲の別の部分５２ｂ上に巻き付き、そして「 移行点」５４において２つのプーリを橋絡している。表面５２ａ、５２ｂ上に担 持されるとき、ケーブル１９°は回転軸線４６ａ、４８ａと直交する面において 走行す径方向内方に差し向けられる力成分を発生する。交差する回転軸線及び上 述したように配向される平滑な外面５２．５２でもって、ケーブル１９°が、プ ーリ４６の回転面からブー９４８の別の回転面までいずれのプーリの外面から外 れることなくそし７て移行点において外面５２　ａ及び５２ｂのＶ形交差点で不 動状態となること無く、移行点５４において方向の実質上瞬時的変化を受けるこ とが見出された。別様に述べるなら、プーリ４６及び４８上にケーブル１９°を 保持する半径方向力成分は移行点において実質上瞬間的な変化を受けるので、点 ５０に向けてケーブル１９°を側方に引っ張ろうとする力成分は無視することが 出来る（無視とは僅かの側方への力がケーブルを好ましい行路から偏倚せしめる に充分でないこととして作用的に定義される）。表面５２．５２における溝或い はフランジは、これまでケーブルを案内するに必要或いは所望されると考えられ てきたが、実際上一つのブーりから別のプーリへのケーブル１９゜の「瞬時的ジ ャンプ」を阻止することが判明した。

移行点５４における外面５２ａ及び５２ｂは、零間隙或いはギャップＧ（０≦Ｇ ′ｆ、Ｒ１ここでＲはケーブル１９′の半径である）だけ近接して離間されるか のいずれかである。この離間の程度は、（１）移行点でのケーブルの上述した動 作を邪魔するに充分の側方力を導入することなくまた（２）もしケーブルが表面 ５２ａ或いは５２ｂを横方向に横切ってギャップまで移行してもケーブルがギャ ップ内に食い込む即ち詰まる程に大きなギャップを提供することなく、プーリ間 でのケーブルの移行を促進することが見出された。ケーブルは、エンドレス或い は有限長のものと出来、その端が用途に依存して図示のようにプーリ４６．４８ 上に固定される。また、各ブーり周囲にケーブルの部分的巻き付けのみが示され ているが、巻き付けは角運動の一層広い範囲を与えるよう品こ長（され得る。

好ましい形態において、本発明のケーブルは、プーリ４６．４８が図示のように 互いに直角で（α＝９０度）回転するものとして動作する。しかし、厳密な直交 関係から外れた幾つかの例も容認されえ、その場合許容しうる変位される許容角 度の程度は各用途から経験的に決定される。９０度交差角度からの許容変位に影 響する因子は、用途、ブーりの直径、ケーブルにおける張力の程度、ブーりと接 触するケーブルの長さ、ケーブルの可撓性、並びにケーブル及びプーリ外面間の 摩擦係数を含むものと考えられる。

第６図は、プーリ４６°及び４８゛を使用する２方向伝動装置４４°を示し、こ れらプーリは、各々平滑な外面である２つの平滑なケーブル担持用表面５２ｃ及 び５２ｄ（円筒状でありそして関連するプーリ４６°或いは４８°の回転軸線に 一般に平行である）を形成するように軸線方向に段付けされている。ブーりは、 各プーリの表面５２ｅ及び５２ｄが他方の対になったプーリの対応する平滑な外 面からギャップＧだけ間を置いて近接するように位置決めされている。この関係 を達成しそしてブーりの回転軸線を５０に！いて交差せしめるためには、角度α は最も都合良くは９０度であるが、しかし、ブーり外面及び半径の寸法における 補償調整でもって、角度αは９０度から僅かに変動しつる。各表面５２ｅ及び５ ２ｃｌは別個のケーブル１９°を担持する。ケーブルをこれら表面に図示のよう に反対方向に巻き付けることにより作動装置４４°は、ケーブル１９′の２つの 長さ部分の−・方が平滑な外面の一方に巻き付けられるに際して、いずれのプー リ４６及び４日がいずれの方向に回転するよう駆動されても確実な駆動が生じる 点で２方向式となる。移行点５４におけるケーブルの中心は、交差点５０を通る 線に沿って存在することを銘記すべきである。もしケーブルが適正に緊張される と、この２方向駆動装置は、榎準的な噛み合い傘歯車を使用して達成困難であり そして達成しつるとしても効率及び／或いは製作コストに著しい減殺を必要とす る作動特性であるバックラッシュを実質土中じない。

第７図は、第５及び６図の対になったブーり伝動装置に関して上に述べた作動特 性及び様式を使用するスパイダー５６を備える、３プーリ、４ケ一ブル式差動伝 動装置４４”を示す。第３の入カプーリ４９がプーリ４６°。

と対向して設けられる。図示のように、プーリ４６”及び４９の回転軸線は一致 する。プーリ４６”はブー９４６°　と同等の構造を有する。プーリ４９は、同 じ構造を有するが、しかしこれはそのケーブル担持表面５２ｅ及び５２ｆに対し てプーリ４６”の表面５２ｃ及び５２ｄに対する半径とは異なった半径を有する 。出力プーリ４８”は４つの軸線方向に段付けされた平滑な円筒状ケーブル担持 用外面５２ｃ、５２ｄ、５２ｃ’　、５２ｄ’を有し、そのうち２つは２本のケ ーブル１９゛を介してプーリ４６”の平滑な外面と噛み合い、そして残る２つは 、２本の他方のケーブル１９′を介して表面５２ｅ、５２ｆと噛み合う。ケーブ ル１９゛は、第６図の伝動装置におけると同じく、各プーリに反対方向に巻き付 けられて隣り合うブーり対間に２方向制御を与える。やはり、移行点５４におけ るケーブルの中心は交差点５０を通る線に沿って存在する。

図示の好ましい形態において、ケーブル１９゛は各々、ブーり上で終端しそして プーリ４６”及び４９に異なった方式で適用された入力トルクに応答して出力プ ーリ４８”の完全一回転を可能とするに充分の長さを有する。出力トルクは出力 プーリ４８”のその回転軸線を中心としての回転（リストの撚りを模擬するロボ ットの運動）並びにスパイダー５６及びプーリ４８”のプーリ４６”及び４９の 回転軸線を中心としての回転（自動車差動装置における従来からのスパイダーの 態様で）である。本発明のケーブル伝動装置を使用して、出力トルクＴ１及びＴ 、が各々 Ｔ＋　＝ａｔ＋　＋ｂ　ｔ＊ Ｔ　ｘ　＝　Ｃｔ　＋　＋　ｄ　ｔ　ｘ（ここでａ、ｂ、ｃ及びｄは定数である 。）の形で線形的な組合せとして表わし得る場合、出力トルクは、数学的用語で 、入力トルクの線形最結合である。

第６及び７図の伝動装置において、隣り合うブーりを結合するケーブル１９′の 対は、各対のブーりの少なくとも一つに互いに分割されそしてそれらの相互角度 配向を釈放自在に固定するための止めネジ或いは他の従来からの機構（図示無し ）が弛められるとき独立して回転可能な軸線方向に段付けされた部分を形成する ことにより都合よ（プレテンションを付与され得る。分割ブーり部分の分割角度 配向を調整することにより、平滑な外面に巻き付Ｇブられるケーブル量を調整し そしてそれによりそれらのプレテンションを調整することが可能である。

第８図は、第２〜７図と関連して上に記載した伝動装置及び原理を利用する、４ 自由度ロボットマニピユレーション腕５８を例示する。腕５８は、ねじりリスト 様の動作を創成するためにケーブル差動伝動装置４４”を利用する。遠隔の減速 装置を備える２ステージ（高速低張力ステージと低速高張力ステージ）がフレー ム２２の遠隔端に取付けられる遠隔のリンク腕１８の関節運動を制御し、フレー ムはついで差動装置のプーリ４８”に支持される。

腕５８はまた、本発明のまた別の重要な特徴である「全腕マニピユレーション」 、即ち対象物を手のような要素により把持するのではな（、リンク腕自身の側で 対象物と係合することによる対象物のロボットマニピユレーションを例示する。

腕５８を参照すると、全腕マニピユレーションは、フレームと協動作用する腕１ ８単独で達成出来、これら要素は、リンク１８がフレーム２２に結合された様に してリンク１８の端に結合される追加リンク（図示無し）と協動しうるしまたこ れらリンクの一つ以上が第２の或いは多数の他の腕５８の同様のリンクと協調し て動作する。

腕５８は、第２〜４図を参照して先に述べ−た形式の、しかし無視しつるリンク 長さを有するモータ６６及びケーブル伝動装置１２’の制御下で垂直軸線６４を 中心として回転自在の（第１自由度）プラットホーム６２を支持するベース６０ を有する。モータ出力時期に取付けられる分割スプール３２°は、ケーブル１９ Ｑを経て減速機６８を介して作用する。減速機のプーリ６８ｂは、プラットホー ムを駆動する大径の出力ブーリフ０に結合される。プラットホーム上に設置され る一対の側板（図示無し）が、鏡像組の電動モータ７２．７２並びに関連する減 速機７４．７４を支持する。これらは、異なった伝動装置４４”のプーリ４６” 及び４９を駆動する。これらブーりは軸線７６を中心として回転する。もしモー タ７２．７２がプーリ４６”及び４９を同じ方向にそして同じ角運動で駆動する なら、作動装置全体が、フレーム２２及びリンク１８と共に、軸線７６に直交す る垂直面において回転する（第２自由度）。もしモータ７２．７２が反対方向に 回転するなら、それらは、主にプーリ４６”及び４９の相対回転速度に依存して プーリ４８”のいずれかの方向への軸線７８を中心としての回転を生みだす（第 ３の自由度）、プラットホーム６２のフレーム構造体上に設置される別のモータ ８０は、第２〜４図のモータ１４に相当する。これは、ケーブル１９ｒの両端を 反対方向に巻き付ける軸線方向に分割されたスプール３２を駆動する。このスプ ールは、作動装置４４”のプーリ４６”及び４９の間に位置付けられそして高速 ケーブル部分１９ｒａ及び１９ｒｂが開口４８ｘ及び第２〜４図のフレーム２２ に相当する第１リンク腕２２°内部を通過する。リンク腕２２°　（好ましい形 態では、一般に円形断面を有する中空の薄肉部材である）は、プーリ４８”に装 着され或いはそこに作動上結合されて、減速１１７４．７４を介して作用するモ ータ７２．７２の制御下で軸線７８を中心として回転する。ケーブル１９は、リ ンク腕１８を関節運動せしめる減速機２０’に結合され、すべて第２〜４図と関 連して記載した態様の下にある（第４自由度）。

本発明の伝動装置の重要な様相は、それらがリンク腕が高いアスペクト比を有す る即ちそれらが長くて細い、腕５８のようなマニピュレータの構成を可能とし、 ぞして設計がその他の点でもすっぎすしている、即ちリンク腕から相当程度まで 側方に突出する部品が存在しないことである。特には、アクチュエータ、カップ リング及び減速機は、リンクから排除されるか或いはそれらの側方輪郭がリンク 自体の輪郭と一致調和するようにコンパクトである。

腕５８は、本発明のケーブル伝動装置が、低質量、高剛性、零バックラッシュ、 低脈動トルク伝動、高効率、及びケーブルの幾何学的可撓性のような特性を有し ていることから、全腕概念を利用することが出来る。これら特性自体が、先行技 術の位置制御システムとは対照的に、リンク腕５８の運動を制御するための力制 御の実用的なシステムに本発明を適合化せしめる。高精度力制御でもって、腕と その環境間の相互作用は、人が対象物をその腕と体との間に圧縮することにより 搬送しつるのとほとんど同様に対象物までロボットを案内しそしてそして対象物 をつかむのに使用されつる。従って、「全腕」把持作用は、把持されるべき対象 物及び第３対象物と相互作用する一つの腕、鉄Ｂ式で対象物を把持する２つの腕 、対象物を取り巻（３つの腕、各中間対象物を把持する２つのリンクの２つの対 向する腕、或いは当業者が容易に行ないつる他の様々の様式のいずれをも使用す ることが出来る。

各場合において、良好なアスペクト比が重要である。

それは対象物周囲に達する腕の能力を向上し、利用しつる作業空間内でのマニピ ュレータの干渉を最小限とし、対象物と接触のため利用しつるリンク長さを最大 限としそして腕により把持され得る対象物の寸法を最大限とする。全腕原理にお いて作動する腕の把持能力を向上するために、リンクの外面は好ましくは、柔軟 でしなやかな高摩擦材料製のスリーブ８２で被覆される。この柔軟性は、衝撃エ ネルギーを吸収しそして変動するダイナミクスに反応する時間をコントローラ８ ４に提供する。摩擦は、スリーブと環境コンプライアンスとの間での粘着が粘着 −滑りをもたらすから、クーロン相互作用的とすべきである。

力制御は、閉ループ接触力制御のために最終点リスト制御に対してこれまで使用 されたが、アクチュエータ及び力センサ間のグイナミクスは不安定性及びバンド 巾制限につながった。実用的な全腕用途に対して好適な力制御はこれまでハード ウェア面から制限された。従って、本発明のケーブル伝動装置に加えて、ムーブ ・インコーホレーテッドにより製造されるモデル３ｏ・３−０３８モータ及びモ デル１５２Ｐ２２７のようなパルス巾変調（ＰＷＭ）コントローラと組合せてブ ラシの無い（電気的に整流される永久磁石）Ｄ、Ｃ，モータを使用することが都 合よいことが判明した。全腕マニピユレーションの一例において、リンク腕が対 象物に向けて移動するに際して、単数或いは複数のモータは運動を実現するべく 一般に定常的なトルクを発現する。腕がその環境において対象物と遭遇するとき 、それは増大せる量のトルクを発生するように増大する量の電流を引き出す。予 備設定水準において、コントローラは、腕が固定された対象物と遭遇するにつれ 増大せるトルクを発生するに必要な増大せる電力を判定する。コントローラはそ の後、この情報をその後の運動を案内するのに或いは出力トルクを所望の水準に おける把持力を提供するに充分の水準に維持するのに使用する。この力制御方法 は、優れたトルク制御を有し従ってモータトルクが出力継手におけるトルクの直 接的関数であることを仮定していることを銘記されたい。そして、その結果とし て、モータへの良好な電流制御は正確な出力トルク制御を生みだす。上述したア クチュエータ、コントローラ及びケーブル伝動でもって、これら仮定は正当化さ れる。

剛性であり、バックラッシュを全く示さず、そして優れた力伝達忠実性−低トル ク脈動を示すコンパクトなケーブル伝動装置について記載した。ここで記載した 伝動装置はまた、高い効率により特徴づけられそして単一点からプレテンション を付与され得る。システムの質量は小さくそして最大圧縮力は比較的短い長さに わたってのみ支持されれば済む。本伝動装置は、サーボコントロールに適応しそ してテレオペレータに対して実用的な全腕マニピユレーションを行なう力制御水 準を生みだすことができる。本ケーブル伝動はまた、平滑な回転シリンダのケー ブル噛み合いを提供し、非常にコンパクトなケーブル差動伝動装置の構成を可能 とする。更に、これら利点のすべては、従来材料及び標準的な作製技術を使用し てそして有利な作製コストにおいて得られる。

本発明をその好ましい具体例に関して記述したが、様々な修正や変更が上記の詳 しい記載及び添付図面から当業者に為しうることが理解されよう。そうした修正 や変更は添付特許請求の範囲内に入ることを意図するものである。

国際調査報告

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．回転出力軸を有するアクチュエータからの機械的動力を伝達する手段であっ て、 少なくとも第１及び第２の長尺のリンクであって、第１リンクは前記回転出力軸 から第２リンクまで距離しにわたって延在している第１及び第２リンクと、前記 第１及び第２リンクを少なくとも一つの軸線を中心として枢動するように結合す る手段と、回転出力軸に作動上係合されるケーブルと、前記第２リンクと作動上 連結される出力プーリと、異なった直径の少なくとも２つのプーリを含み、その 場合大きな直径のプーリは前記回転出力軸にケーブルにより作動上連結されそし て小さな直径のプーリは前記出力プーリにケーブルにより作動上連結されるプー リを含む減速機と、 ケーブルにプレテンションを付与するための手段とを含み、前記減速機が前記回 転出力軸と減速機との間を延在する長い、高速度低張力区画と、該減速機と出力 プーリとの間を延在する短い、低速度高張力区画とを有するように前記回転出力 軸から遠隔に配置されていることを特徴とする動力伝動手段。
2. ２．減速機が２つの平行な、独立して回転可能な半部分から形成され、伝動手段 が第１及び第２の対向する回路半部分を含み、その場合該第１回路半部分は回転 出力軸から減速機第１半部分を介して第２プーリまで延在するケーブル部分を含 み、前記第２回路半部分は前記プーリから、前記減速機第２半部分を介して回転 出力軸に戻ってのケーブル部分を含み、一方の回路半部分により回転出力軸から 第２プーリまで伝達されるトルクが他方の回路半部分により対抗される特許請求 の範囲第１項記載の動力伝動手段。
3. ３．プレテンション付与手段が第１及び第２回路半部分が出会う単一点において 位置づけられ、それにより回路全体がこの単一点からプレテンションを付与され 得る特許請求の範囲第２項記載の動力伝動手段。
4. ４．プレテンション付与手段が（ｉ）回転出力軸を包被するスプールであって、 互いに独立して回転する２つの部分に軸線方向に分割され、、第１回路半部分と 関連するケーブルの一部が該スプールに一方半部分に一方向に巻き付けられそし て第２回路半部分と関連するケーブルの第２部分が該スプールの他方の半部分に 反対方向に巻き付けちれるスプールと、（ｉｉ）ケーブルに所望水準のプレテン ションを確立する所定の角度関係で前記スリーブ部分を固定するための手段とを 包含する特許請求の範囲第３項記載の動力伝動手段。
5. ５．ケーブルがケーブル全体を通して単位面積あたりの応力がほぼ一定であるよ うに変動する直径を有している特許請求の範囲第１項記載の動力伝動手段。
6. ６．高速低張力区画におけるケーブルが低速高張力区画におけるケーブルより小 さな直径を有している特許請求の範囲第５項記載の動力伝動手段。
7. ７．低速ケーブルに対する高速ケーブルの大きな断面積の面積比率が減速機によ り提供される減速にほぼ等しい特許請求の範囲第６項記載の動力伝動手段。
8. ８．低速高張力区画におけるケーブルが高速区画におけるケーブルより小さな直 径のケーブルの複数ストランドより形成され、そして更にプレテンショニング中 該複数ケーブルの自己調整滑りを許容ならしめてストランドにおける張力を均等 化するターンアラウンド部を経由してケーブル複数ストランドを支持しそして案 内するための手段を包含する特許請求の範囲第６項記載の動力伝動手段。
9. ９．支持及び案内手段が第２プーリに形成された全体的にＵ字形の通路から成る 特許請求の範囲第８項記載の動力伝動手段。
10. １０．減速機が２対の結合されたアイドラプーリから構成され、結合されたプー リが異なった直径を有している特許請求の範囲第１項記載の動力伝動手段。
11. １１．第３の長いリンク、第２リンクを第３リンクに結合するための第２手段、 第３リンクと関連する第３出力プーリ、回転出力軸を有する第２アクチュエータ 、第２結合手段に位置する第２減速機、第２回転出力軸、第２減速機及び第３出 力プーリを作動上連結する第２ケーブル並びに第２ケーブルにプレテンションを 付与する第２手段を含む少なくとも第２ステージを包含する特許請求の範囲第１ 項記載の動力伝動手段。
12. １２．横断関係にある軸線を中心として回転するように設置される第１及び第２ プーリであって、該プーリに各々が関連するプーリの回転軸線に平行に配向され る全体的に平滑な外面を有する第１及び第２プーリと、両プーリを作動上連結す るようにそれらの外面に担持されるケーブルであって、該第１プーリにおいて担 持されるとき第１面においてそして該第２プーリにおいて担持されるとき第１面 とは別の第２面を走行するケーブルと を備え、前記第１及び第２プーリが移行点においてギャップＧ（ここで０≦Ｇ≦ ＲそしてＲはケーブルの半径である）により互いに離間される外面を有し、該移 行点においてケーブルは、ケーブルにより伝達される力成分を第１プーリの回転 軸線に向けて半径方向内方に差し向けて第１プーリに担持される状態からケーブ ルにより伝達される力成分を第２プーリの回転軸線に向けて半径方向内方に差し 向けて第２プーリに担持される状態ヘと移行し、そしてケーブルが該移行点にお いて走行方向の実質上瞬時的な変化を受けるケーブル伝動装置。
13. １３．回転軸線が互いに交差する特許請求の範囲第１２項記載の伝動装置。
14. １４．ケーブルがバックラッシュを防止するようプレテンションを付与されてい る特許請求の範囲第１３項記載の伝動装置。
15. １５．第１及び第２プーリの外面が各プーリに少なくとも２つのケーブルを担持 する平滑な外面を形成するように軸線方向に段付けされ、 ケーブルが該外面の各々に担持される別々のケーブル長さを有し、 前記プーリが第１プーリの外面が第２プーリの対応する外面からケーブル移行点 においてギャップＧだけ互いに離間されるように互いに寸法づけられそして位置 決めされる特許請求の範囲第１３項記載の伝動装置。
16. １６．別々のケーブル長さ部分が段付けされた外面上に反対方向に巻き付けられ てケーブル噛み合いを介して２方向伝動を提供する特許請求の範囲第１５項記載 の伝動装置。
17. １７．第１及び第２プーリの少なくとも一方の段付きプーリ部分が分割されてそ れらの独立した回転を許容し、以って別々のケーブル長さ部分の調節可能なプレ テンショニングを提供する特許請求の範囲第１６項記載の伝動装置。
18. １８．第１プーリと反対方向に回転する第３プーリを更に有し、第１及び第３プ ーリの各々が２つの段付きケーブル担持外面を有し、そして第２プーリが４つの 段付きケーブル担持表面を備え、その各々が別々の長さのケーブルにより第１及 び第３プーリの段付き外面の一つに作動上結合される特許請求の範囲第１６項記 載の伝動装置。
19. １９．第１及び第３プーリが反対方向に駆動されて第２プーリの合成的な回転を 発生する特許請求の範囲第１８項記載の伝動装置。
20. ２０．伝動手段が高アスペクト比を有するようなプーリがリンクの長さに対する 直径を有する特許請求の範囲第１項記載の動力伝動手段。
21. ２１．プレテンショニングが高度の剛性を提供しそしてバックラッシュが無いよ うにケーブルの降伏強さの半分の最大値までであり、アクチュエータが低摩擦、 低慣性及び高効率により特性づけられる電動モータであり、そして更に低トルク 脈動を有しそして良好な力制御を提供する第２リンクヘの動力伝達を与えるよう にモータ出力トルクを発生せしめるベくモータによりとり込まれる電流に応答す るコントローラ手段を更に含む特許請求の範囲第２０項記載の動力伝動手段。
22. ２２．リンクが腕によるその長さに沿っての対象物の把持、接触及び移動を容易 ならしめる高摩擦材料製の外側カバーを有している特許請求の範囲第１、２０或 いは２１項記載の動力伝動手段。
23. ２３．支持体に取付けられる少なくとも一つの関節リンクと、リンクのためのア クチュエータと、リンクの運動を制御するためにアクチュエータからリンクヘ動 力を伝達するための伝動装置とから構成されるロボット腕を使用してある距離に おける対象物のマニピュレーション方法であって、 力制御を通してアクチュエータを制御すること、及びリンクの側部に沿う任意の 場所で対象物と係合することを包含するマニピュレーション方法。
24. ２４．係合が高いアスペクト比を有するリンクを形成する特許請求の範囲第２３ 項記載のマニピュレーション方法。
25. ２５．係合がリンクを柔軟な高摩擦材料で被覆することを含む特許請求の範囲第 ２３項或いは２４項記載のマニピュレーション方法。
26. ２６．アクチュエータが低摩擦、低慣性のブラシの無いＤ．Ｃ．モータでありそ して制御がモータによりとり込まれる電流を検知してその出力トルクを発生せし めそしてモータに供給される電流を制御するべくパルス変調コントローラを使用 することを含む特許請求の範囲第２３項記載のマニピュレーション方法。