JPS5981086A - 多関節ア−ム - Google Patents

多関節ア−ム

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JPS5981086A
JPS5981086A JP18907582A JP18907582A JPS5981086A JP S5981086 A JPS5981086 A JP S5981086A JP 18907582 A JP18907582 A JP 18907582A JP 18907582 A JP18907582 A JP 18907582A JP S5981086 A JPS5981086 A JP S5981086A
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政夫 小浜
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Toshiba Corp
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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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は人の立入ることができない狭い空間内の点検や
簡単な作業なするための多関節アームに関する。
〔従来技術とその問題点〕
塔槽類の内部や、原子炉内部あるいは核融合炉の炉体内
部、核燃料再処理工場遮へいセル内の塔f:M類等のよ
うに、大きな開口部を設置して人間が中に入つて内部の
点検や簡単な作業をすることが、空間的な制約や高放射
線領域等の環境の安全上の制約から不可能は施設では、
運転する人間が安全な場所にいて、作業を行う装置だけ
を前記のような環境内に設置あるいは進入させて、遠隔
操作により作業を行うことができる装置の実用化が強く
要望されている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は狭い空間や悪環境下において検査や簡単
な作業をするのに適した形状が自在に変形できる多関節
アームを提供するものである。
〔発明の概要〕
本発明は一端に回動要素を有する第1の支持部材と、こ
の第1の支持部材の回動要素に回動自在に設けた半円状
の第1のガイド部材と、この第1のガイド部材の回動軸
に交差して一体に設けた半円状の第2のガイド部を才と
、この第2のガイド部材を回動自在とする回動要素を一
端に有する第2の支持部材と、この第2の支持部材に固
設されかつ前記第1のガイド部をその半円の周方向に回
動駆動する第1の動力源と、前記第1の支持部材に固設
されかつ前記第2のガイド部をその半円の周方向に回動
駆動する第2の動力源と、第1の支持部材と第1のガイ
ド部材との回動角度を検知する第1の角度検出器と、第
2の支持部材と第2のガイド部材との間の回動角度を検
知する第2の角度検出器とからなる関節装置を複数個有
し、各関節装置の支持部材を連接したことを特徴とし、
ある範囲内の立体角内を自由に運転できる関節と複数個
直列に連結しであるので、アーム全体の形状を自在に変
形できる多関節ア−ムである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、多関節アームは自在な形状をとること
ができ、狭い空間や障害物の裏側等を見ることができ、
人間が近ずくことができない場所の点検や簡単な作業が
可能になる。
〔発明の実施例〕
以下本発明の実廁例について詳細に説明する。
第1図は本発明の実施例を示す説明図で、1は多関節ア
−ム、1−11,1−12,・・・1−1n+1は支持
部材、1−21,1−22,・・・1−2nは関節部、
2は多関節アーム1を支持する支持フランジ、3は多関
節アームの先端に取付けだ点検用のTVカメラあるいは
.i: l7i1単y、L作業をするためのハンド等の
点検作業用部材、4は支持フランジ2を収イ」りるベー
スである。この支持部材1−13,1−14,・・・1
−1n,1−1n+1は関節部1−23,1−24,・
・・,1−2nと順次結合して多関節ア−ム1を構成し
ている。
多関節ア−ム1の各関節部1−21,・・・,1−2n
は2つの自由度を持つている。ずISわち、ある範囲の
立体角内で自由に連通することができ、複数の関節部の
組合せにより複雑な形状をとることができる。
第2図は支持部材と関節部の一部を具体的な構造を示し
た図である。第lの支持部材1−12は、筒体5とこの
端に設けられた支持パー6,7および支持円板8を骨組
とし、支持円板8には後述するガイド部材の駆動源のモ
ータ9が取付けは固定されている。このモータ9の軸に
連設されたウオーム10は、支持板11,12により支
持され、図示しない軸受を介して、ウオームホイール1
3噛合している。ウオームホイ−ル13は、軸14上に
固定されて軸14と一体となつて回転する。軸14には
平歯車15が固定され、支持パー6.7に図示しない軸
受を介して支持されている。平歯車15には半円状のガ
イド部間である半円状の歯車16が菌合している。
この半円状の歯車16は他の半円状のガイド部材である
半円状の歯車17と直交するように組合せて一体となつ
ている。またこの半円状の歯車16は次に連結する支持
部材1−12の支持バー18,19の端にY−Y’軸を
中心に回動可能に支持されており、半円状の歯車17は
支持部材1−11側の支持バー6,7の端にX−X’軸
を中心に回動可能に支持されている。半円状の歯車17
には平歯20がウオームホ・r−ル21と共に軸設され
て歯合している。ウオームホイール21はウオーム22
に歯合しモータ23によつて駆動できるようになつてい
る。このモータ23の駆動軸とウオーム22の軸とは継
手24を介して接続されでいる。このようにして第1の
関節部1−21を構成している。同様に第2の支持部材
1−12および第2の関節部1−22が直列連設され、
第3の支持部材1−13に繋つている。尚、支持部材1
−12の筒体25はぞの周囲に剛性をわない程度に重量
を転減するための窓26が設けられている。これらの多
関節ア−ム1全体には可撓性のある被覆体27で被覆さ
れ特に関節部1−21,1−22の周囲はジャバラ状と
なつている。
向、ガイド部材はこの実施例では歯車で歯合させた場合
について説明しでいるが、その結合にワイヤあるいチエ
ンを用いて構成しても良い。
今、第1の支持部材1−11のモータ9が回転して、動
力がウオーム10、ウオームホイール13を介して軸1
4に伝えられると、平歯車15が回転し、半円状の歯車
16をY−Y’軸まわりに回転させるように動くが、半
円状の歯車16は、支持バー18,19によつて支持さ
れているため、回転できず、支持部材1−11全体が、
Y−Y/軸のまわりに回転する。
また、第2の支持部材1−12に設けられたモータ23
を回転させると、モータ23の動カは、第1の支持部材
の場合と同様にして、平歯車20を回転させ、更に半円
状の歯車17をX−X’軸まわりに回転させるように働
き、第1の支持部材1−12全体がX−X’軸まわりに
回転する。
このようにして、第1の支持部材1−11は、X−X’
軸とY−Y’軸の交点Qを中心にして、自由に運動する
ことができる。
一方、支持部材1−11の回転角を検知するには、支持
バー6に固定しであるポテンショメータ28により検知
することができる。同様にして、Y−Y’軸まわりの回
転角は、支持バー19に設けられた図示しないポテンシ
ョンメータにより検知する。
さらに最大回動角度は半円状歯車16の内側に設けた扇
状の検知板29とその位置を検知する支持バー18に設
けられた検知部30とで構成されているリミットスイッ
チで行なうことができる。
図示しないが同様にX−X’軸でも検知できるよになつ
ている。
したがつて、各関節部1−12,・・・,1−2nの曲
げ角度の組合せにより点検作業部例えばTVカメラ3を
空間の指定する位置に移動させることができ、物体の裏
側にもまわり込むことが可能である。
このような多関節アーム1の先端部すなわちTVカメラ
3の空間の位置Qは極座標位置Qx,Qy,Qzで次の
ように表わすことができる。すなわち、Qx=fx(Φ
h1,Φv1,Φh2,Φv2,・・・,Φhn,Φv
n,l1,l2,・・・,ln,ln+1) Qy=fy(Φh1,Φv1,Φh2,Φv2,・・・
,Φhn,l1,l2,・・・,ln,ln+1) Qz=fz(Φh1,Φv1,Φh2,Φv2,・・・
,Φhn,l1,l2,・・・,ln,ln+1) 但し、Pxは空間を極座標で表示したときのTVカメラ
のx座標位置、Pyは同様にy座標の位置、Pzは同様
にz座標の位置であり、Φh1,Φh2,・・・,Φh
nは関節部1−21,1−22,・・・,1−2n,1
−2n+1における支持部材1−11,1−12,・・
・,1−1n,1n+1の水平方向の相対的な回転角度
、Φv1,Φv2,・・・,Φvは同様に関節部と支持
部材との鉛直方向の相対的な角度であり、l1,l2,
・・・,In,In+1は各々支持部材1−11,1−
12,・・・,1−1n,1−1n+1の長さである。
同様に各関節部の位置も、関節部1−22の位置をQ2
,1−23の位置をQ3,・・・1−2nの位置をQn
とすると Q2=f2(Φ1.l11,l12) Q3=f3(Φ1,Φ2,l11,l12,l13) Qn=fn(Φ1,Φ2,・・・,Φ−1,l11,l
12,・・・l1n)として表わすことができる。例え
ば、関節部1−23の位置は次式のように表わすことが
できる。
Px3=fx3(Φh1,Φv1,Φh2,Φv2,l
1,l2,l3)Py3=fy3(Φh1,Φv1,Φ
h2,Φv2,l1,l2,l3)Pz3=fz3(Φ
h1,Φv1,Φh2,Φv2,l1,l2,l3)但
しPx3,Py3,Pz3はTVカメラ3の極座標位置
である。
このような各関節部およびTVカメラなどの先端部の空
間位置の算出には通常コンピュータが使用される。この
コンピュータを用いた制御装置31は、第3図に示すよ
うに、中央演算制御回路  ′(CPU)32、記憶回
路(メモリ)33およびインターフェイス回路34,3
5とで主に構成されている。
インターフェイス回路34には多関節アーム1に設置さ
れているモータM1,M2,・・・,Mn−1,Mnが
接続さノして、インターフェイス回路35にはポテンシ
ョメータP1,P2,・・・,Pn−1,Pnおよびリ
ミットスイッチL1,L2,・・・Ln−1,Lnに接
続されている。このポテンショメータの信号とリミット
スイッチの信号はインターフェイス35を介して各支持
部材の回動角度Φh1,Φv1,・・・Φhn,Φvn
としてCPU32に入力され、メモリ33に記憶されて
いる各支持部材の長さll,l2,・・・,ln+1と
共にTVカメラ3の位置Qx,Qy,Qzを算出する。
この時、支持部材の長さl1,l2,・・・,lnを等
寸のlとすれば、メモリ33に記1意する変数が少なく
!より、CPU32による演)Tが簡略化される。同様
に他の関節部1−21,1−22,・・・,1−2nの
位置についても演算する。そこでCPU32に所定の位
置に移動させる信号を指頭回路36 ン))ら入力する
ど、CPU32はメモリ33に人力されているTVカメ
ラ3の現在位置をもとに、各関節部における支持部材の
回動角度を前述した式に基いて算出し、CPU32から
支持γホ(21を所要角度だけ回動させるに必要なモー
タM1,M2,・・・、Mnの駆動信号を得て、インタ
ーフェイス34を介してモータに出力する。
このようにして、制御装置31によりTVカメラ3の位
置を自由に決定することができる。尚、リミットスイッ
チL1,L2,・・・,Lnは支持部材1−11,1−
12,・・・,1−1nの相対角度が限界1直に達しだ
ことを検出すると、その検出信号シよインターフェイス
35を介してCPU32に入力さft、モータの回転が
停止さ)2る。
〔発明の他の実施例〕
第4図には、多関節アームを適用した点検装置の他の実
施例が示されている。支持フランジ2はレール37を移
動i+J #目の支持車38に設置されている。
レール37自体は1対のレール39を移動可能の1対の
支持框40に跨設されている。支持部(オ及び関節部等
からなる多関節アーム装置全体は、支持東38,40の
移動により所要立1dに廖、Ij、することかで李ろ。
従つて、TVカメラ3は各関節部における回動に加えて
、支持車38,40の移動によつても移動することがC
ざるから、広範囲の空間を多動することができる。
第5図には同様に点検装置の曲の実施例が示さり、 °
Cいる。支持台41上にシリンダ42がそのシリンダ軸
43の:i !ib方回を水゛Fにして設置されている
シリンタ軸43の先端には支持フランジ2が支持部t]
の長手方向を水平にして設置されている。従つC1支持
部材及び関節部等からなる多関節アーム装置全体1は、
シリンダ42のシリンダ紬43の進出退入移動により前
後に移動することができる。この実施例は狭い人口から
多関節アーム型1力節装置を挿入さ仕る動作を行わせる
のに有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す全14ド図、第2図は本
発明の要部を示す沙F、睨図、第3図は回路4R成図、
記4図および邦5図は本発明の変形例を示すヱ1.ト図
である。 1・・・多関節アーム 1−11,1−12,・・・,1−1n,1−1n+1
・・・支持部材1−21,1−22,・・・,1−2n
・・・関節部2・・・支持フランジ 3・・・点検作業用部材(TVカメラ)9,23・・・
動力源(モータ)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一端に回動要素を持つ第1の支持部材と、この第
    lの支持部材の回動要紫に回動自在に設けた半円状の第
    1のガイド部材と、この第1のガイド部材の回動軸に交
    差して一体に設けた第2の半円状の第2のガイド部材と
    、この第2のガイド部材を回動自在とする回動要素を持
    つ第2の支持部材と、この第2の支持部材に固設されか
    つ前記第1のガイド部材を半円周方向に回動駆動する第
    1の動力源と前記第1の支持部材に固設され、かつ前記
    第2のガイド部材をその半円周方向に回動駆動する第2
    の動力源と、第1の支持部材と第1のガイド部材との回
    動角度を検知する第1の角度検出器と、IA2の支持部
    材と第2のガイド部材との間の回動角度を検知する第2
    の角度検出器とからなる関節装置を複数個有し、各関節
    装置の支持部材を連接したことを特徴とする多関節アー
    ム。
  2. (2)各関節装置を連接する支持部材の長さを同一とし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の多関節
    アーム。
  3. (3)ガイド部を、このガイド部の半円に沿つてワイヤ
    を張設して構成し、このワイヤをワイヤドラムおよびウ
    オームギヤ機構を介して動力を伝達して、このガイド部
    を回動するように、構成したことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の多関節アーム。
  4. (4)ガイド部を半円状の回動歯車とし、この歯車を動
    力源に連設した駆動歯車に結合してこのガイド部の半周
    方向の回動駆動を行なうよう構成したことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の多関節アーム。
JP18907582A 1982-10-29 1982-10-29 多関節ア−ム Granted JPS5981086A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009113195A (ja) * 2007-10-19 2009-05-28 Tokyo Univ Of Science 関節装置

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