JPS60155048A - 平行リンク機構による移動装置 - 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】 ［１］技術分野 この発明は、凹凸道の移動、段差の乗り越え、さらには
階段の登降が可能な歩行装置に関する。

［２］従来技術 移動路の表面状態が一様でなく　（たとえば段差、凹凸
など）、車輪では移動できないような場所を移動するた
めに、４足歩行機や６足歩行機のような有脚移動装置が
開発されてきた。これらの装置は通常脚１本につき、３
個程度の自由度（関節）を持たせ、個々の脚を順次動か
すことにより移動している。このような場合、装置全体
の荷重を少数の関節で支える場合もあり、必然的に関節
を駆動するモータを大きくする必要がある。さらに、全
体の関節の数が多いので、そのためのモータおよび駆動
回路を数多く持たせる必要がある。

このため、装置全体が大損りなものとなり、実用化する
に至っていない。

［８］発明の目的 この発明は、少数の小型のモータを用いるこ　。

とにより、小型・軽量の移動装置を実現することを目的
とする。

［４］発明の内容 第１図に、本発明で用いる平行リンク機構の基本構造を
示す。リンク１．２．３．４．は、回転自在のジョイン
ｌ−５，６，７，８で接続され、平行四辺形を形作る。

リンク１．２は先端に歯車１１．１２を有している。こ
の歯車はモータ９、ｌｏで回転させることができる。さ
らに、リンクｌ、２のジヨイント５には大きな歯車１３
がつけられている。

歯車１１．１２が回転すると、それに応じて、リンク１
．２がジヨイント５を支点として開閉する。第２図（ａ
）、（ｂ）、（Ｃ）にその様子を示す。αは平行リンク
の１つの対角線の角度、βは、平行四辺形の１つの内角
を表わす。歯車１１，１．２を回転させることにより、
α、βを変化させることができ、その結果、平行四辺形
の一方の端Ｔの位置が図のように変化する。

第３図に、一方の端Ｔの可動範囲の例（斜線部）を示す
。平面上で２自由度を有することがわかる。

第３図の可動範囲の中で■、■、■、■の４・点を取る
と、四辺形の往復運動ができる。

第４・図にこの平行リンク機構を用いた本発明の移動装
置の基本形を示す。この基本図を使って移動の原理を説
明する。２０は上記の平行リンク機構、２１は平行リン
クの大歯車の軸の延長につけられた移動台、２２は平行
リンクの接合軸にとりつけられた支持脚（４・つの固定
された支持棒を持つ）である。

歯車２８は支持脚２２の軸に固定され、リンクに設置さ
れたモータ２４・の軸につけられた歯車とかみあってい
る。モータ２５．２６は平行リンクの角度を定め、移動
台の位置決めを行なう。モータ２４は、移動台と支持台
の角度を定める、例えば、移動台が浮いている時に、移
動台を地面と平行にする。ポテンショメータ２７．２８
．２９はそれぞれリンクの角度を知るためのものである
。

第５図に移動手順の模式図を示す。

第５図（、）ではリンクを伸ばして支持脚Ａを浮かし、
全体の機構を移動台Ｂで支えている。第５図（ｂ）でリ
ンクの傾斜方向を変えて支持脚Ａを矢印の方向へ移動さ
せる。同図（ｃ）ではリンクの開き角度を変え支持脚Ａ
を下げ接地した状態にある。第５図（ｄ）では、さらに
リンクの開き角度を大きくして移動台Ｂを浮かせ支持脚
Ａが全体の機構を支える。

第５図（ｅ）ではリンクの傾斜方向を変えて移動台Ｂを
前方へ移動させる。さらに同図（ｆ）の如くリンクを閉
じて移動台Ｂを下げて接地せしめ、リンクの開き角度を
より一そう小さくする事によって支持脚Ａを浮かし、以
下同様のサイクルを繰返すことによって第５図（ｂ）及
び（ｅ）における矢印の方向へ移動してゆくことを示し
ている。

このように、平行リンクの開き角、傾きを変えることに
より、移動台を第３図の■■■■の矩形に移動させるこ
とにより、全体を前方へ動かすことができる。

段差を登る場合の図を第６図に示す。

第５図、第６図において、全体の大部分の重量は移動台
および移動台直近のリンク部（モータ、５− 大歯車などの部分）で占められており、重心は移動台の
中心やや上にある。したがって倒れない。

支持脚は、関節をもたないため、軽くできる。

平行リンクでは、２つのモータに荷重が分散するため、
小型のモータが使用できる。もちろん、このような機構
を制御するためには、リンクの角度、傾きを知るための
センサを必要とするが、これはモータのシャフトあるい
はリンクのいずれにつけてもよい。

運搬する物は移動台の上、もしくは移動台を中空にして
、その中に積めばよい。

第４図の構成では平行リンク機構を１組使用している。

このため前後進のみしかできない。しかしながら、この
平行リンク機構を複数個用いることにより、回転も可能
となり、全方向性移動機能を実現することができる。

第７図に平行リンク機構を８つ用いた例を示す。

この場合、全体の自由度は６個（３方向の移動と８方向
の角度）あり、任意の方向で任意の位置に位置決めする
ことができる。第７図で、上板８１６− は８つの平行リンク３５．３６．８７とＡ、Ｂ。

Ｃに示すように回転自在に取りつけられている。

下板８３は３つの平行リンクとＦに示すように回転する
ように取りつけられている。

このように構成した場合、上板３１は６つの自由度を持
つ。すなわち回転も可能となり、向きを変えることがで
きる他、斜面でも安定に、任意の方向に登降することか
できる。

支持脚３４・は、上板３１に固定される。移動台３２は
下板８８に固定されている。５０はリンクの位置を知る
ためのポテンショメータである。

第７図の構成では、支持脚と平行リンクの角度を保つモ
ータは不要である。３つの平行リンクによって姿勢を保
つことができる。

第７図の構成では、上板３１と下板３３の位置関係が自
由に変えられるため、坂道、凹凸道でも円滑に移動でき
る。特に下板に対し、上板を回転させることができるの
で、方向転換も容易である。

その−例を第８図に示す。第８図では平行リンクは直線
で記しているが、図中、Ａは支持脚、Ｂは移動台で、ま
ず支持脚Ａを浮かせ進行方向に回転せしめた後Ａを着地
させる。〔（ａ）〜（ｂ）参照〕。次に移動台Ｂを浮か
せ進行方向に回転させながら進行方向に移動させる。つ
まり本発明の機構を用いる事によって移動台が接地して
いる時には、支持脚の回転ができ、他方、支持脚が接地
している時には、移動台の回転ができる。

［５］発明の効果 （１）本構成によれば駆動モータの荷重自身が、積載物
体を支える方向に作用するため、小型のモータを使うこ
とができる。ここに使用するモータにかかる負荷はほぼ
一様であり、負荷分散されているので、さらに小型のモ
ータを使うことができる。又、複数の平行リンクを用い
た場合、各リンクにおいて、同じ仕様の駆動モータを使
うことができるので、安価に構成できる。このため、全
方向移動機能を有する移動機械を小型・軽量に構成でき
る。

（２）多関節型の脚の制御より、計算量が少なくてすみ
、制御が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要件となる平行リンク機構の基本構造
を示す図である。 第２図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は平行リンクの変形状
態を示す図である。 第３図は平行リンクの一方の端Ｔの可動範囲を示す図で
ある。 第４図は本発明の移動装置の基本形を示す図である。 ’ｈ５図（ａ）〜（ｆ）は本発明の移動装置の移動手順
を示す図であり、第６図（ａ）〜（ｇ）は特に段差のあ
る経路を移動する場合の手順を示す図である。 第７図は平行リンク機構の複数個を備えた本発明になる
移動装置を例示する図である。 第８図は第７図で示した移動装置の移動手順を示す図で
ある。 １．２．３．４．：リンク ５．６．７．８：ジヨイント ９．１０：駆動用モータ １１．１２：歯車 ９− ２０：平行リンク機構 ２１：移動台 ２２：支持脚 ２３：歯　車 ２４７．２５．２６：モータ ２７．２８．２９　：ポテンショメータ３１：上板 ８２：移動台 ３３：下板 ８４・：支持脚 ８５．８６．８７：平行リンク ５０：ポテンショメータ １０− （ａ”）　（ｂ）（。） 片２図 Ａ７図 凭８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）４本のリンクを平行四辺形の形に回転自在に組合
   わせ、前記リンクの中の２本のリンクを、その接合軸を
   中心として回転させることにより位置決めを行なう平行
   リンク部、上記接合軸にとりつけられた移動台、上記接
   合軸と対向する接合軸にとりつけられた支持脚、平行リ
   ンク部と支持脚の角度を制御する姿勢制御部とからなり
   、移動台と支持脚の平行往復運動によって移動すること
   を特徴とする平行リンク機構による移動装置。
2. （２）複数の平行リンク機構から構成され、それぞれの
   上側の接合軸を上板と回転自在にとりつけ、動或は／及
   び回転運動により移動することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の平行リンク機構による移動装置。