JPH0639064B2 - 関節型マニピュレータ - Google Patents
関節型マニピュレータInfo
- Publication number
- JPH0639064B2 JPH0639064B2 JP2232802A JP23280290A JPH0639064B2 JP H0639064 B2 JPH0639064 B2 JP H0639064B2 JP 2232802 A JP2232802 A JP 2232802A JP 23280290 A JP23280290 A JP 23280290A JP H0639064 B2 JPH0639064 B2 JP H0639064B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- link member
- actuator
- vibration
- link members
- articulated manipulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はロボットの腕等に使用する関節型マニピュレ
ータに関するものである。
ータに関するものである。
［従来の技術］ 例えばロボットは作業用の腕を有していて、この腕が作
業対象物に向かって移動したり、向きを変えたりする必
要がある。この運動する腕の型式の１つとして関節型マ
ニピュレータがある。関節型マニピュレータは軸に関し
て回転可能なリンク部材を有し、リンク部材が軸に関し
て回転して固定体や他のリンク部材に対して相対変位を
行い、リンク部材の移動や、向きの変化を生じる運動を
行う。この場合、軸の部分は関節を構成する。関節は１
個に限定されるものでなく多数の関節と多数のリンク部
材を使用した関節型多軸マニピュレータもある。
業対象物に向かって移動したり、向きを変えたりする必
要がある。この運動する腕の型式の１つとして関節型マ
ニピュレータがある。関節型マニピュレータは軸に関し
て回転可能なリンク部材を有し、リンク部材が軸に関し
て回転して固定体や他のリンク部材に対して相対変位を
行い、リンク部材の移動や、向きの変化を生じる運動を
行う。この場合、軸の部分は関節を構成する。関節は１
個に限定されるものでなく多数の関節と多数のリンク部
材を使用した関節型多軸マニピュレータもある。
［発明が解決しようとする課題］ しかるに、このような関節型マニピュレータにおいて
は、それぞれのリンク部材を駆動するためのアクチュエ
ータが必要であって、各関節にモータやベルト伝導機構
や歯車伝動機構等のアクチュエータが設けられるが、多
軸マニピュレータの場合は多数の関節がそれぞれについ
ての動力を発生させるアクチュエータが必要であるの
で、機構が複雑になるほか、消費エネルギーが必要であ
り、かつ、アクチュエータの協調制御が困難である。
は、それぞれのリンク部材を駆動するためのアクチュエ
ータが必要であって、各関節にモータやベルト伝導機構
や歯車伝動機構等のアクチュエータが設けられるが、多
軸マニピュレータの場合は多数の関節がそれぞれについ
ての動力を発生させるアクチュエータが必要であるの
で、機構が複雑になるほか、消費エネルギーが必要であ
り、かつ、アクチュエータの協調制御が困難である。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、各関節ごとに動力を発生させるアクチュエータを必
要とせず、機構が簡単で消費エネルギーも小さくてす
む、関節型マニピュレータを提供することを目的とする
ものである。
て、各関節ごとに動力を発生させるアクチュエータを必
要とせず、機構が簡単で消費エネルギーも小さくてす
む、関節型マニピュレータを提供することを目的とする
ものである。
［課題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の関節型マニピュレータ
は、基部のリンク部材を含む複数のリンク部材を軸を介
して相対回転変位可能に連結したアクチュエータにおい
て、少なくとも一部の隣り合うリンク部材の間に前記隣
り合うリンク部材の相対運動を制御する隣り合うリンク
部材間の結合抵抗が可変の運動制御装置を設け、かつ前
記基部のリンク部材に振動を与えるアクチュエータを備
えたことを特徴としている。
は、基部のリンク部材を含む複数のリンク部材を軸を介
して相対回転変位可能に連結したアクチュエータにおい
て、少なくとも一部の隣り合うリンク部材の間に前記隣
り合うリンク部材の相対運動を制御する隣り合うリンク
部材間の結合抵抗が可変の運動制御装置を設け、かつ前
記基部のリンク部材に振動を与えるアクチュエータを備
えたことを特徴としている。
［作用］ マニピュレータを軸で順次連結した複数のリンク部材で
構成し、基部のリンク部材にアクチュエータで振動を与
える。この振動は往復直線運動の振動でもよいし、往復
回転運動の振動でもよい。この振動の必要な成分だけを
下流側のリンク部材に伝達し、その他の振動成分は伝達
しないことによって、下流側のリンク部材に任意の運動
を生じさせる。振動の必要な成分の取出しは、関節に設
けられたクラッチまたはブレーキ等の運動制御装置を選
択的に断続させて行う。
構成し、基部のリンク部材にアクチュエータで振動を与
える。この振動は往復直線運動の振動でもよいし、往復
回転運動の振動でもよい。この振動の必要な成分だけを
下流側のリンク部材に伝達し、その他の振動成分は伝達
しないことによって、下流側のリンク部材に任意の運動
を生じさせる。振動の必要な成分の取出しは、関節に設
けられたクラッチまたはブレーキ等の運動制御装置を選
択的に断続させて行う。
［実施例］ 以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。
明する。
第１図において、１は多関節型マニピュレータであり、
多関節型マニピュレータ１は固定フレーム２にアクチュ
エータ３を介して取付けられている。多関節型マニピュ
レータ１は多数のリンク部材ｌ1〜ｌnを順次軸ａ2〜ａn
で回転可能に連結して形成されている。基部のリンク部
材ｌ1は軸ａ1に固定し、軸ａ1でアクチュエータ３に取
付けられている。アクチュエータ３は固定フレーム２に
固定され、また固定フレーム２に所定の範囲内で振動可
能に取付けられている。隣り合うリンク部材ｌ2〜ｌ
nは、その間にある各軸ａ2〜ａnの部分で関節４で連結
している。それぞれの関節４には運動制御装置ｃ2〜ｃn
が設けられている。運動制御装置ｃ2〜ｃnは隣り合うリ
ンク部材ｌ1〜ｌnの相対回転運動を制御するもので、選
択的に動作して、一組のリンク部材において、上流側の
リンク部材の運動を下流側のリンク部材に伝達し、また
その運動の伝達を遮断する。但し、この運動制御装置ｃ
2〜ｃnはそれぞれのリンク部材ｌ1〜ｌnを駆動する動力
を発生することはない。このような運動制御装置ｃ2〜
ｃnとしてはクラッチまたはブレーキを使用することが
できる。クラッチとしては静電クラッチ、流体クラッチ
などを使用することができる。振動アクチュエータ３は
動力を発生して軸ａ1、したがってリンク部材ｌ1に回転
運動振動を与え、または、直線運動振動を与える。
多関節型マニピュレータ１は固定フレーム２にアクチュ
エータ３を介して取付けられている。多関節型マニピュ
レータ１は多数のリンク部材ｌ1〜ｌnを順次軸ａ2〜ａn
で回転可能に連結して形成されている。基部のリンク部
材ｌ1は軸ａ1に固定し、軸ａ1でアクチュエータ３に取
付けられている。アクチュエータ３は固定フレーム２に
固定され、また固定フレーム２に所定の範囲内で振動可
能に取付けられている。隣り合うリンク部材ｌ2〜ｌ
nは、その間にある各軸ａ2〜ａnの部分で関節４で連結
している。それぞれの関節４には運動制御装置ｃ2〜ｃn
が設けられている。運動制御装置ｃ2〜ｃnは隣り合うリ
ンク部材ｌ1〜ｌnの相対回転運動を制御するもので、選
択的に動作して、一組のリンク部材において、上流側の
リンク部材の運動を下流側のリンク部材に伝達し、また
その運動の伝達を遮断する。但し、この運動制御装置ｃ
2〜ｃnはそれぞれのリンク部材ｌ1〜ｌnを駆動する動力
を発生することはない。このような運動制御装置ｃ2〜
ｃnとしてはクラッチまたはブレーキを使用することが
できる。クラッチとしては静電クラッチ、流体クラッチ
などを使用することができる。振動アクチュエータ３は
動力を発生して軸ａ1、したがってリンク部材ｌ1に回転
運動振動を与え、または、直線運動振動を与える。
アクチュエータ３は振動発生器からの信号によって作動
する。一方それぞれの運動制御装置ｃ2〜ｃnは制御器か
らの信号によって作動する。制御器はリンク部材ｌ1の
振動を実測して、または振動発生器の振動モデルに基づ
いて、かつ入力された目標とするリンク部材ｌ1〜ｌnの
運動に基づいて、それぞれの運動制御装置ｃ2〜ｃnの動
作を制御し、それぞれのリンク部材ｌ1〜ｌnに所望の運
動を発生させる。
する。一方それぞれの運動制御装置ｃ2〜ｃnは制御器か
らの信号によって作動する。制御器はリンク部材ｌ1の
振動を実測して、または振動発生器の振動モデルに基づ
いて、かつ入力された目標とするリンク部材ｌ1〜ｌnの
運動に基づいて、それぞれの運動制御装置ｃ2〜ｃnの動
作を制御し、それぞれのリンク部材ｌ1〜ｌnに所望の運
動を発生させる。
このような構成の多関節型マニピュレータの動作は次の
通りである。一例としてリンク部材ｌ2の運動について
説明する。
通りである。一例としてリンク部材ｌ2の運動について
説明する。
振動発生装置からの信号によって、軸ａ1に直線往復振
動または回転往復振動が与えられる。
動または回転往復振動が与えられる。
第２図に示すように、直線往復振動によって軸ａ1に第
２図の（Ａ）に示すようなトルクが発生し、または回転
往復運動によって軸ａ1に第２図の（ａ）で示すような
回転トルクが発生する。いま、第２図の（ａ）で示す回
転トルクを多関節型マニピュレータ１の動作に利用する
とする。このとき、プログラムによって、運動制御装置
ｃ2のブレーキ締付力を第２図の（ｂ）に示すように選
択すると、リンク部材ｌ1からリンク部材ｌ2への伝達ト
ルクは第２図の（ｃ）に示すようになり、リンク部材ｌ
2は軸ａ2に関して正回転する。中間的な位相では中間的
な値のトルクが平均値として得られる。一方リンク部材
ｌ2を逆回転させる場合には、プログラムによって、運
動制御装置ｃ2のブレーキ締付力を第２図の（Ｂ）に示
すように選択すると、リンク部材ｌ1からリンク部材ｌ2
への伝達トルクは第２図の（Ｃ）に示すようになり、リ
ンク部材ｌ2は軸ａ2に関して逆回転する。他のリンク部
材ｌ3〜ｌnについても同様である。
２図の（Ａ）に示すようなトルクが発生し、または回転
往復運動によって軸ａ1に第２図の（ａ）で示すような
回転トルクが発生する。いま、第２図の（ａ）で示す回
転トルクを多関節型マニピュレータ１の動作に利用する
とする。このとき、プログラムによって、運動制御装置
ｃ2のブレーキ締付力を第２図の（ｂ）に示すように選
択すると、リンク部材ｌ1からリンク部材ｌ2への伝達ト
ルクは第２図の（ｃ）に示すようになり、リンク部材ｌ
2は軸ａ2に関して正回転する。中間的な位相では中間的
な値のトルクが平均値として得られる。一方リンク部材
ｌ2を逆回転させる場合には、プログラムによって、運
動制御装置ｃ2のブレーキ締付力を第２図の（Ｂ）に示
すように選択すると、リンク部材ｌ1からリンク部材ｌ2
への伝達トルクは第２図の（Ｃ）に示すようになり、リ
ンク部材ｌ2は軸ａ2に関して逆回転する。他のリンク部
材ｌ3〜ｌnについても同様である。
［発明の効果］ この発明では、単純な構造をもつリンク系の場合、その
振動モードは単調な周期波形を持つので、これに対して
位相をずらした波形でもって、リンク間の回転抵抗を変
化させれば、そこにある方向への回転トルクが発生する
原理を利用し、振動発振源を一つとして、各関節に結合
抵抗が可変の要素すなわち前記の運動制御装置を用いれ
ば、各関節には運動エネルギーを発生するアクチュエー
タを持たなくとも、波形の許す限り、任意のトルクと回
転抵抗を設定することができ、各リンク部材の運動を任
意に制御することができる。
振動モードは単調な周期波形を持つので、これに対して
位相をずらした波形でもって、リンク間の回転抵抗を変
化させれば、そこにある方向への回転トルクが発生する
原理を利用し、振動発振源を一つとして、各関節に結合
抵抗が可変の要素すなわち前記の運動制御装置を用いれ
ば、各関節には運動エネルギーを発生するアクチュエー
タを持たなくとも、波形の許す限り、任意のトルクと回
転抵抗を設定することができ、各リンク部材の運動を任
意に制御することができる。
マイクロロボットのように静電クラッチのような高速な
伝達力変調系があれば、高効率なマニピュレータの駆動
が可能であって、動力部であるアクチュエータは１個で
よい。
伝達力変調系があれば、高効率なマニピュレータの駆動
が可能であって、動力部であるアクチュエータは１個で
よい。
したがって、各関節ごとに動力を発生させるアクチュエ
ータを必要とせず、機構が簡単で消費エネルギーも小さ
くすむ関節型アクチュエータを得ることができる。
ータを必要とせず、機構が簡単で消費エネルギーも小さ
くすむ関節型アクチュエータを得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例に係わる関節型マニピュレ
ータを示す構成説明図、及び第２図は原動側トルクと伝
達トルクとの関係を示すグラフである。 １……多関節型マニピュレータ、 ２……固定フレーム、３……振動アクチュエータ、 ａ1〜ａn……軸、ｌ1〜ｌn……リンク部材、 ４……関節、ｃ2〜ｃn……運動制御装置、
ータを示す構成説明図、及び第２図は原動側トルクと伝
達トルクとの関係を示すグラフである。 １……多関節型マニピュレータ、 ２……固定フレーム、３……振動アクチュエータ、 ａ1〜ａn……軸、ｌ1〜ｌn……リンク部材、 ４……関節、ｃ2〜ｃn……運動制御装置、
Claims (2)
- 【請求項１】基部のリンク部材を含む複数のリンク部材
を軸を介して相対回転変位可能に連結したアクチュエー
タにおいて、少なくとも一部の隣り合うリンク部材の間
に前記隣り合うリンク部材の相対運動を制御する隣り合
うリンク部材間の結合抵抗が可変の運動制御装置を設
け、かつ前記基部のリンク部材に振動を与えるアクチュ
エータを備えたことを特徴とする関節型マニピュレータ - 【請求項２】前記運動制御装置はクラッチまたはブレー
キであることを特徴とする請求項(1)記載の関節型マニ
ピュレータ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2232802A JPH0639064B2 (ja) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | 関節型マニピュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2232802A JPH0639064B2 (ja) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | 関節型マニピュレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04115886A JPH04115886A (ja) | 1992-04-16 |
| JPH0639064B2 true JPH0639064B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=16944995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2232802A Expired - Lifetime JPH0639064B2 (ja) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | 関節型マニピュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0639064B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2904365C (en) | 2013-03-15 | 2017-11-28 | Sri International | Exosuit system |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60114490A (ja) * | 1983-11-22 | 1985-06-20 | 工学社エンジニアリング株式会社 | 多関節ア−ム |
| JPH01140984A (ja) * | 1987-11-24 | 1989-06-02 | Daikin Ind Ltd | 多関節ロボットのアーム構造 |
-
1990
- 1990-09-03 JP JP2232802A patent/JPH0639064B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04115886A (ja) | 1992-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |