JPH07116983A - パラレルリンクマニピュレータ - Google Patents

パラレルリンクマニピュレータ

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JPH07116983A
JPH07116983A JP26635993A JP26635993A JPH07116983A JP H07116983 A JPH07116983 A JP H07116983A JP 26635993 A JP26635993 A JP 26635993A JP 26635993 A JP26635993 A JP 26635993A JP H07116983 A JPH07116983 A JP H07116983A
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JP
Japan
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movable member
link
control
swing angle
universal joint
Prior art date
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Application number
JP26635993A
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English (en)
Inventor
Shinzo Kanda
眞三 神田
Shintaro Nagataki
真太郎 永滝
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Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50162Stewart platform, hexapod construction

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リンク相互干渉に起因して可動部材の運動範
囲が制限されることがなく、可動部材の運動範囲が広
く、しかも可動部材の位置決め精度の低下を招くことな
いパラレルリンクマニピュレータを提供することにあ
る。 【構成】 効果器3を取り付けられる可動部材5が固定
部材9に対して、一端を自在継手7によって固定部材9
に揺動可能に連結され、他端を自在継手11によって可
動部材5に揺動可能に連結された伸縮制御可能な複数個
のリンク部材13により接続されたパラレルリンクマニ
ピュレータにおいて、一端を固定部材9に自在継手17
によって揺動可能に連結され他端を可動部材5と揺動角
制御部材19、21によって任意の制御揺動角をもって
連結された伸縮制御可能な揺動角設定リンク部材25を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パラレルリンクマニピ
ュレータに関し、特に揺動運動と並進運動とを行うパラ
レルリンクマニピュレータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ロボットなどにて使用されるマニピュレ
ータとして、図8に示されている如く、効果器Aを取り
付けられる可動部材Bが固定部材Cに対して、一端を自
在継手Dによって固定部材Cに揺動可能に連結され、他
端を自在継手Eによって可動部材Bに揺動可能に連結さ
れた伸縮制御可能な複数個のリンク部材Fにより、接続
されたパラレルリンクマニピュレータが知られている。
【0003】このパラレルリンクマニピュレータには、
各リンク部材の伸縮制御により、可動部材の揺動角と並
進量とを制御する型式のものと、各々伸縮制御可能な複
数個のリンク部材による並進量制御用のリンク機構と揺
動角制御用のリンク機構とを別個に有し、揺動角制御と
並進量制御とを別個のリンク機構により行う型式のもの
とがある。
【0004】従来、揺動角制御と並進量制御とを別個の
リンク機構により行う型式のパラレルリンクマニピュレ
ータは、特表昭63−501779号公報に示されてい
る如く、並進量制御用のリンク機構と揺動角制御用のリ
ンク機構とが固定部材と可動部材との間に中間基部を介
して相互に直列に接続されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】同一のリンク部材の伸
縮制御により可動部材の揺動角制御と並進量制御とを行
う型式のものにおいては、リンク部材の運動中にリンク
部材が相互に干渉する虞れがあり、このため可動部材の
運動範囲がリンク相互干渉を生じない範囲に制限され
る。
【0006】揺動角制御と並進量制御とを別個のリンク
機構により行う型式のものにおいては、リンク相互干渉
による可動部材の運動範囲の制限は免れるが、しかし可
動部材の位置決め精度は、揺動角制御用のリンク機構に
よる揺角制御の誤差と並進量制御用のリンク機構による
並進量制御の誤差とが重畳したものになり、可動部材の
位置決め精度の低下は免れない。
【0007】本発明は、従来のパラレルリンクマニピュ
レータに於ける上述の如き問題点に着目してなされたも
のであり、リンク相互干渉に起因して可動部材の運動範
囲が制限されることがなく、可動部材の運動範囲が広
く、しかも可動部材の位置決め精度の低下を招くことの
ないパラレルリンクマニピュレータを提供することを目
的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、効果器を取り付けられる可動部材が固定部
材に対して、一端を自在継手によって固定部材に揺動可
能に連結され、他端を自在継手によって可動部材に揺動
可能に連結された伸縮制御可能な複数個のリンク部材に
より接続されたパラレルリンクマニピュレータにおい
て、一端を前記可動部材と前記固定部材の何れか一方に
自在継手によって揺動可能に連結され他端を前記可動部
材と前記固定部材の何れか他方に揺動角制御部材によっ
て任意の制御揺動角をもって連結された伸縮制御可能な
揺動角設定リンク部材が設けられていることを特徴とす
るパラレルリンクマニピュレータ、あるいは一端を自在
継手によって固定部材に揺動可能に連結され他端を自在
継手によって可動部材に揺動可能に連結された伸縮制御
可能な揺動角設定リンク部材と、一端を前記可動部材と
前記固定部材の何れか一方に自在継手によって揺動可能
に連結され他端を前記揺動角設定リンク部材に自在継手
によって揺動可能に連結された伸縮制御可能な揺動角制
御リンク部材とが設けられていることを特徴とするパラ
レルリンクマニピュレータによって達成される。
【0009】
【作用】揺動角制御部材を含む前者のパラレルリンクマ
ニピュレータにおいては、各リンク部材と可動部材との
間の伸縮のもとに、揺動角制御部材によって揺動角設定
リンク部材の揺動角が制御目標値に制御されることによ
り、可動部材の揺動角制御が行われ、また揺動角制御部
材によって揺動角設定リンク部材と可動部材との間の揺
動運動が拘束された状態にて各リンク部材の伸縮量が相
互に同期制御されることにより、揺動角設定リンク部材
と可動部材との間の揺動角度が一定に保たれた状態で可
動部材の並進量制御が行われる。
【0010】また揺動角設定リンク部材と可動部材との
間の揺動角と各リンク部材の伸縮量が相互に同期制御さ
れることにより、空間における姿勢を一定に保ったまま
可動部材の並進制御が行われる。
【0011】揺動角制御リンク部材を含む後者のパラレ
ルリンクマニピュレータにおいては、リンク部材の伸縮
のもとに、揺動角制御リンク部材の伸縮量が制御目標値
に制御されることにより、揺動角設定リンク部材と可動
部材との間の揺動角が制御目標値に設定され、これによ
って可動部材の揺動角制御が行われ、また揺動角制御リ
ンク部材によって揺動角設定リンク部材と可動部材との
間の揺動運動が拘束された状態にて各リンク部材の伸縮
量が相互に同期制御されることにより、可動部材の並進
量制御が行われる。
【0012】また揺動角設定リンク部材と可動部材との
間の揺動角と各リンク部材の伸縮量が相互に同期制御さ
れることにより、空間における姿勢を一定に保ったまま
可動部材の並進制御が行われる。
【0013】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
【0014】図1は本発明によるパラレルリンクマニピ
ュレータの一実施例を示している。パラレルリンクマニ
ピュレータは、旋回制御手段1により効果器3を旋回可
能に保持した可動部材5を有し、可動部材5は、一端を
自在継手7によって固定部材9に揺動可能に連結され、
他端を自在継手11によって可動部材5に揺動可能に連
結された3個のリンク部材13により、固定部材9と接
続されている。リンク部材13は、直進シリンダ、電動
式のリニアアクチュエータなど、外部より制御可能な伸
縮制御部15を含み、各々伸縮制御可能になっている。
3個のリンク部材13は、同一円周上に等間隔をおい
て、即ち互いに120度の回転角をもって配置されてい
てよい。
【0015】可動部材5と固定部材9との中央部には、
一端を固定部材9に自在継手17によって揺動可能に連
結され、他端を揺動角制御部材19、21によって可動
部材5と連結され、途中に伸縮部23によって伸縮可能
な揺動角設定リンク部材25が設けられている。
【0016】揺動角制御部材19、21は、揺動モータ
など、外部より制御可能なロータリアクチュエータによ
り構成され、各回転中心軸19a、21aが相互に90
度の角度をもって相互に交差する態様にて直接に相互相
続されている。
【0017】揺動角制御部材19、21は、各々の回動
角制御により、揺動角設定リンク部材25の可動部材5
に対する揺動角を互いに直交する二つの座標軸周りに制
御する。
【0018】上述の如き構成よりなるパラレルリンクマ
ニピュレータの効果器3は、図2に示されている如く、
旋回制御手段1による自身の旋回と、可動部材5のX,
Y,Zの3方向の並進と互いに直交する二方向の揺動と
により、6個の自由度を有している。
【0019】可動部材5の揺動角制御は、図3に例示さ
れている如く、各リンク部材13の伸縮制御部15を伸
縮駆動すると共に、揺動角制御部材19、21を各々制
御目標角まで回動駆動し、揺動角制御部材19、21に
よって揺動角設定リンク部材25の可動部材5に対する
揺動角を制御目標値に制御することにより行われる。
【0020】可動部材5の並進量制御は、図4に例示さ
れている如く、揺動角制御部材19、21によって揺動
角設定リンク部材25と可動部材5との間の揺動運動を
拘束した状態にて、揺動角設定リンク部材25の自由伸
縮のもとに、各リンク部材7の伸縮制御部15を相互に
同期駆動し、これによってリンク部材7の伸縮量が相互
に同期制御されることにより行われる。
【0021】また、揺動角制御部材19,21,各リン
ク部材7の伸縮制御部15を相互に同期駆動し、これに
よってリンク部材7の伸縮量と揺動制御部材19,21
の回動角が相互に同期駆動されることにより、可動部材
5の空間における姿勢が一定に保たれた状態での並進運
動が行われる。
【0022】図5は本発明によるパラレルリンクマニピ
ュレータの他の実施例を示している。尚、図5に於い
て、図1に対応する部分は図1に付した符号と同一の符
号により示されている。
【0023】この実施例においては、可動部材5と固定
部材9との中央部に、一端を固定部材9に自在継手27
によって揺動可能に連結され、他端を自在継手29によ
って揺動可能に連結され、途中に伸縮部31によって伸
縮可能な揺動角設定リンク部材33が設けられている。
【0024】揺動角設定リンク部材33の可動部材5側
には、揺動角設定リンク部材33のの中心軸線周りに9
0度、互いに回転変位した方向に延出した固定アーム部
35、37が固定されており、この固定アーム部35、
37と可動部材5との間に、各々一端を自在継手39に
よって可動部材5に揺動可能に連結され、他端を一つの
固定アーム部35、37に自在継手41によって揺動可
能に連結され、途中に伸縮制御部15と同等の伸縮制御
部43を有する伸縮制御可能な揺動角制御リンク部材4
5、47が設けられている。
【0025】揺動角制御リンク部材45、47は、各々
の伸縮量制御により、揺動角設定リンク部材33の可動
部材5に対する揺動角を互いに直交する二つの座標軸周
りに制御する。
【0026】上述の如き構成よりなるパラレルリンクマ
ニピュレータにおいても、効果器3は、図2に示されて
いる如く、旋回制御手段1による自身の旋回と、可動部
材5のX,Y,Xの3方向の並進と互いに直交する二方
向の揺動とにより、6個の自由度を有している。
【0027】可動部材5の揺動角制御は、図6に例示さ
れている如く、各リンク部材13の伸縮制御部15を伸
縮駆動すると共に、揺動角制御リンク部材45、47の
伸縮制御部33を制御目標値まで伸縮駆動することによ
って揺動角制御リンク部材35、37の各々の伸縮量を
制御し、この伸縮量制御により揺動角設定リンク部材3
3の可動部材5に対する揺動角を制御目標値に制御する
ことにより行われる。
【0028】可動部材5の並進量制御は、図7に例示さ
れている如く、揺動角制御リンク部材45、47によっ
て揺動角設定リンク部材33と可動部材5との間の揺動
運動を拘束した状態にて、揺動角設定リンク部材33の
自由伸縮のもとに、各リンク部材7の伸縮制御部15を
相互に同期駆動し、これによってリンク部材7の伸縮量
が相互に同期制御されることにより行われる。
【0029】また、振動角制御リンク部材45,47と
各リンク部材7の伸縮部15を相互に同期駆動し、これ
によってリンク部材7と伸縮制御部15の伸縮量が相互
に同期制御されることにより、可動部材5の空間におけ
る姿勢が一定に保たれた状態での並進運動が行われる。
【0030】以上に於ては、本発明を特定の実施例につ
いて詳細に説明したが、本発明は、これらに限定される
ものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能
であることは当業者にとって明らかであろう。
【0031】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
によるパラレルリンクマニピュレータによれば、揺動角
制御を行う揺動角設定リンク部材と並進量制御を行うリ
ンク部材が共に可動部材と固定部材との間に並列に直接
に接続されているから、個々の必要駆動量に対する誤差
は平均化され、可動部材の位置決め精度に関して揺動角
制御の誤差と並進量制御の誤差とが重畳することがな
く、可動部材の位置決め精度が低下することがない。並
進量制御時には、揺動角設定リンク部材の揺動が揺動角
制御部材あるいは揺動角制御リンク部材によって拘束し
た状態にて行われることにより、リンク部材が相互干渉
することが回避され、可動部材の並進量が制限されるこ
とがなく、可動部材の並進量を大きくとることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるパラレルリンクマニピュレータの
一実施例を示す概略斜視図である。
【図2】本発明によるパラレルリンクマニピュレータの
運動方向を示す説明図である。
【図3】本発明によるパラレルリンクマニピュレータの
揺動角制御時の駆動方向と揺動方向とを例示する説明図
である。
【図4】本発明によるパラレルリンクマニピュレータの
並進量制御時の駆動方向と並進方向とを例示する説明図
である。
【図5】本発明によるパラレルリンクマニピュレータの
他の実施例を示す概略斜視図である。
【図6】本発明によるパラレルリンクマニピュレータの
揺動角制御時の駆動方向と揺動方向とを例示する説明図
である。
【図7】本発明によるパラレルリンクマニピュレータの
並進量制御時の駆動方向と並進方向とを例示する説明図
である。
【図8】パラレルリンクマニピュレータの従来例を示す
概略斜視図である。
【符号の説明】
3 効果器 5 可動部材 9 固定部材 19、21 揺動角制御部材 25 揺動角設定リンク部材 33 揺動角設定リンク部材 45、47 揺動角制御リンク部材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 効果器を取り付けられる可動部材が固定
    部材に対して、一端を自在継手によって固定部材に揺動
    可能に連結され、他端を自在継手によって可動部材に揺
    動可能に連結された伸縮制御可能な複数個のリンク部材
    により、接続されたパラレルリンクマニピュレータにお
    いて、 一端を前記可動部材と前記固定部材の何れか一方に自在
    継手によって揺動可能に連結され、他端を前記可動部材
    と前記固定部材の何れか他方に揺動角制御部材によって
    任意の制御揺動角をもって連結された伸縮制御可能な揺
    動角設定リンク部材が設けられていることを特徴とする
    パラレルリンクマニピュレータ。
  2. 【請求項2】 効果器を取り付けられる可動部材が固定
    部材に対して、一端を自在継手によって固定部材に揺動
    可能に連結され、他端を自在継手によって可動部材に揺
    動可能に連結された伸縮制御可能な複数個のリンク部材
    により、接続されたパラレルリンクマニピュレータにお
    いて、 一端を自在継手によって固定部材に揺動可能に連結さ
    れ、他端を自在継手によって可動部材に揺動可能に連結
    された伸縮制御可能な揺動角設定リンク部材と、 一端を前記可動部材と前記固定部材の何れか一方に自在
    継手によって揺動可能に連結され、他端を前記揺動角設
    定リンク部材に自在継手によって揺動可能に連結された
    伸縮制御可能な揺動角制御リンク部材とが設けられてい
    ることを特徴とするパラレルリンクマニピュレータ。
JP26635993A 1993-10-25 1993-10-25 パラレルリンクマニピュレータ Pending JPH07116983A (ja)

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