JPS6056893A - Active follow-up type joint device - Google Patents

Active follow-up type joint device

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Publication number
JPS6056893A
JPS6056893A JP15513284A JP15513284A JPS6056893A JP S6056893 A JPS6056893 A JP S6056893A JP 15513284 A JP15513284 A JP 15513284A JP 15513284 A JP15513284 A JP 15513284A JP S6056893 A JPS6056893 A JP S6056893A
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JP
Japan
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actuator
joint
chambers
plates
plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP15513284A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
アラン・ガイエ
クロード・ルブレ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ofuisu National Dechiyuudo E D
OFUISU NATIONAL DECHIYUUDO E DO RUSHIERUSHIYU AEROSUPESHIARU
Original Assignee
Ofuisu National Dechiyuudo E D
OFUISU NATIONAL DECHIYUUDO E DO RUSHIERUSHIYU AEROSUPESHIARU
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ofuisu National Dechiyuudo E D, OFUISU NATIONAL DECHIYUUDO E DO RUSHIERUSHIYU AEROSUPESHIARU filed Critical Ofuisu National Dechiyuudo E D
Publication of JPS6056893A publication Critical patent/JPS6056893A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/50Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/54Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
    • B23Q1/545Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces
    • B23Q1/5462Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces with one supplementary sliding pair
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00Joints
    • B25J17/02Wrist joints
    • B25J17/0208Compliance devices
    • B25J17/0216Compliance devices comprising a stewart mechanism
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00Joints
    • B25J17/02Wrist joints
    • B25J17/0258Two-dimensional joints
    • B25J17/0275Universal joints, e.g. Hooke, Cardan, ball joints
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1615Programme controls characterised by special kind of manipulator, e.g. planar, scara, gantry, cantilever, space, closed chain, passive/active joints and tendon driven manipulators
    • B25J9/1623Parallel manipulator, Stewart platform, links are attached to a common base and to a common platform, plate which is moved parallel to the base
    • 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
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41304Pneumatic
    • 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
    • G05B2219/42Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42205With potentiometer
    • 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

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、6個のリンクを有するケー:)様構造体によ
って機械的に結合された2個のプレートを有する能動追
従型関節デバイスに係わシ、その際前記リンクは各々そ
の端部においてU字継手によってプレートと結合されて
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an active tracking joint device having two plates mechanically connected by a K-like structure having six links, wherein said links are each connected to the plate at its ends by a U-joint.

本発明は、ロボットの5もしくは6自由度で運動可能な
、微調整用手首セクションを提供する腕における使用に
適する。本発明はまだ、完全なロボットを必要としない
組立て工程で所定の援助位置へと直線的及び角度的に移
動され得るプラットホームにおける使用にも適する。
The invention is suitable for use in a robotic arm providing a fine adjustment wrist section movable in five or six degrees of freedom. The invention is still suitable for use in platforms that can be moved linearly and angularly into predetermined assist positions in assembly processes that do not require a complete robot.

自動生産が行なわれるようになって複雑な作業はロボッ
トによって果たされるべきものとなり、その際特に挿入
及び組立ての場合、端部要素(典型的にはグリッパ)と
マニピュレータベースとの間に位置する関節デバイスは
、僅かな位置決め誤差によってシステムを損傷し得るよ
うなレベルの応力が惹起されないように弾性変形への適
合性を有しなければならない。更に、端部要素の最終的
な位置決めは極めて正確に行なわれなければならず、ま
た作用力の大きさはモニタされる必要がある。
With the advent of automated production, complex tasks have to be performed by robots, especially in the case of insertion and assembly, where joints located between the end element (typically a gripper) and the manipulator base are used. The device must be capable of elastic deformation so that small positioning errors do not induce levels of stress that can damage the system. Furthermore, the final positioning of the end element must be very precise and the magnitude of the applied force must be monitored.

上述のような追従型デバイスは、当業者には知られてお
シ、例えば1979年6月発行のTheIndustr
ial Robot所収の、H,McCa 11 to
n他による″ペグを孔へ挿入する追従型デバイス(A 
ca叩1iantdevice for insert
fng a peg in a hole)”、 及び
Brendarnourに付与された米国特許第4.2
83.153号に記載されている。McCal l i
 onによって記述されたデバイスは受動的な追従型デ
バイスであシ、このデバイスにおいて各リンクは弾性連
結器によって結合された2個の部分から成シ、かつポー
ルソフット型継手によってプレートと結合されている。
Tracking devices such as those described above are known to those skilled in the art and are described, for example, in The Industry, June 1979.
H, McCa 11 to ial Robot.
A follow-up device for inserting a peg into a hole by n et al.
ca 1 antdevice for insert
fng a peg in a hole)” and U.S. Patent No. 4.2 to Brendanour.
83.153. McCalli
The device described by on is a passive tracking device in which each link consists of two parts connected by an elastic coupler and connected to the plate by a pole-soft type joint. There is.

このようなシステムの弾性は、整列誤差に適応するのに
十分である。他方、構造が受動的であるので、幾つかの
適用において必要とされる位置決めの正確さが得られず
、壕だ作用力の監視及び制御も行なわれない。
The elasticity of such a system is sufficient to accommodate alignment errors. On the other hand, the passive nature of the structure does not provide the positioning accuracy needed in some applications, nor does it provide monitoring and control of trench forces.

ロボットの手首として使用される能動関節デバイスも当
業者に幾つか知られているが、そのようなデバイスで上
述のような諸要件を十分に満たすものは無い。
Although several active joint devices for use as robot wrists are known to those skilled in the art, none of these devices satisfactorily meet the requirements described above.

原則として、高度の正確さは通常、担われ得る負荷が厳
しく制限されるという不利益の下でのみ達成される。こ
のような高度の正確さは更に、精巧なアクチュエータ及
びデテクタを要求する。従ってマニピュレータのコスト
は非常に高くなる。
In principle, a high degree of accuracy is usually achieved only under the disadvantage of severely limiting the load that can be carried. This high degree of accuracy further requires sophisticated actuators and detectors. The cost of the manipulator is therefore very high.

しかし、上記のような複雑な構成によって達成される高
度の正確さは、工程の最終段階以外では必要とされない
However, the high degree of accuracy achieved by complex configurations such as those described above is not required except at the final stage of the process.

更に、今までに設計された関節デバイスのほとんどは十
分な自由度を有していない(例えばフランス特許公開第
2,462,607号)。そのようなデバイスは、端部
グリッツ9の位置決めを可能にする幾つかの自由度をロ
ボットの腕が予め有していない限シロボットには使用さ
れ得ない。前記のような場合には、追従型デバイスはグ
リッパを角度的に位置決めするのに必要な自由度のみ有
するように設計され得る。
Moreover, most of the joint devices designed to date do not have sufficient degrees of freedom (eg French Patent Publication No. 2,462,607). Such a device cannot be used in a robot unless the arm of the robot already has some degree of freedom that allows positioning of the end grits 9. In such cases, the tracking device may be designed to have only the degrees of freedom necessary to angularly position the gripper.

先行技術による能動的デバイスでは通常、液圧式あるい
は電気式の直線型アクチュエータが使用される。このよ
うなアクチュエータの力の監視及び制御は、幾分困難で
ある。その理由はまず、液圧式アクチュエータについて
は通常位置よりもむしろ速度が制御され、即ちアクチュ
エータ内またはアクチュエータ外へ流入または流出する
流量がサーボ弁によって制御される。電気式アクチュエ
ータでは通常、ウオームねじを含む伝動装置が使用され
る。前記のような伝動装置は非可逆的であシ、力の監視
を可能にしない(1983年2月発行のAssembl
y Automation、 21ペー:))。液圧式
アクチュエータはまた、6自由度のシミュレータの運動
プラットホームの位置調整にも使用される(Kail 
に付与された米国特許第3,577.659号)。
Prior art active devices typically use hydraulic or electric linear actuators. Monitoring and controlling the force of such actuators is somewhat difficult. First, hydraulic actuators are usually velocity controlled rather than position controlled, ie, the flow into or out of the actuator is controlled by a servo valve. Electric actuators typically use a transmission that includes a worm screw. Such transmissions are irreversible and do not allow for force monitoring (Assembl., February 1983).
y Automation, page 21:)). Hydraulic actuators are also used to adjust the position of the simulator's motion platform with six degrees of freedom (Kail
No. 3,577,659).

この場合も前記システムは追従性並びに力の制御をもた
らさず、このようなシステムにおいては追従性は利点と
いうよシむしろ欠陥である点が留意され得る。
It may be noted that in this case too, said system does not provide compliance as well as force control, and compliance is more of a drawback than an advantage in such systems.

最後に、デバイスが挿入及び組立てに必要な総ての自由
度を呈示しない場合、力の監視には非常な1kを要する
。例えば、特に部品の慣性とリンク仕#)に包含される
べき減速比とに起因する直進運動がロボットの腕を介し
て伝達される場合力をモニタすることは非常に困難でお
ろう。
Finally, if the device does not present all the degrees of freedom necessary for insertion and assembly, force monitoring requires a significant 1k. For example, it would be very difficult to monitor forces when translational motion is transmitted through a robot arm, especially due to the inertia of the parts and the reduction ratios to be included in the linkage.

本発明は、改良された能動的な追従型関節デバイスの提
供を目的とする。本発明は特に、外部要素からの運動の
伝達を一切受けずに6自由度で負荷を変位し得るような
デバイスの提供を目的とし、それによって動く部品の慣
性は低減され、また検出はよシ容易となる。更に本発明
は、力が感知され得、かつ変位センサから受信される処
理信号によって制御され得る能動的デバイスの提供も目
的とする。
The present invention seeks to provide an improved active tracking joint device. The invention particularly aims at providing a device which allows the displacement of a load in six degrees of freedom without any transmission of motion from external elements, whereby the inertia of the moving parts is reduced and the detection is made easier. It becomes easier. The invention further aims to provide an active device in which force can be sensed and which can be controlled by processed signals received from a displacement sensor.

本発明によって、各リンクに関し独立の直線型アクチュ
エータと、該アクチュエータに平行に配置され、平行す
るアクチュエータの直進運動を検出するセンサとを有す
るデバイスが提供される。
The present invention provides a device having an independent linear actuator for each link and a sensor arranged parallel to the actuator to detect linear movement of the parallel actuator.

アクチュエータは空気圧で操作され(それによって追従
性が得られ〕、複動式であシ、かつアクチュエ9の両チ
ャンバ内のガス圧を調整する制御システムと関連付けら
れている。仁のようなアクチュエータは可逆的で1、ガ
スの圧縮率に基づき固有の可撓性を有し、かつ作用力の
制御を可能にする。作用力の制御は、アクチュエータの
チャンバ内またはチャンバ外へ流入または流出する流れ
を、可変デユーティサイクルを有する電流パルスによっ
て制御されるオンーオ、フ弁によって制御することによ
シ達成され得る。空気圧式アクチュエータの固有の可撓
性は、偶発的接触の際に受動的追従性をもたらす。この
追従性は、ザーボループの固さを加減することによって
調整され得る。
The actuator is pneumatically operated (thereby providing compliance), double-acting and associated with a control system that regulates the gas pressure in both chambers of the actuator 9. It is reversible, has inherent flexibility based on the compressibility of the gas, and allows for control of the applied force, which controls the flow into or out of the chamber of the actuator. This can be accomplished by controlling on-off, off-valves controlled by current pulses with variable duty cycles.The inherent flexibility of pneumatic actuators allows for passive compliance in the event of accidental contact. This followability can be adjusted by adjusting the stiffness of the servo loop.

リンクは、デバイスの軸の周囲に均等に分配された三つ
の正三角形を構成するように配置されることが好丑しい
。このような構成は、アクチュエータによって与えられ
る力と当該するアクチュエータの3個組における小規模
の直進及び回転運動との対応を定義する数学的マトリッ
クスを単純化する。各アクチュエータと関連付けられた
センサは典型的には、電気的信号を発するポテンショメ
ータあるいはエンコーダから成シ、前記信号は、しばし
ばロボットと関連付けられる制御コンピュータによって
直接処理され得る。
Preferably, the links are arranged to form three equilateral triangles evenly distributed around the axis of the device. Such a configuration simplifies the mathematical matrix that defines the correspondence between the forces exerted by the actuators and the small-scale translational and rotational movements of the actuator triplet in question. The sensors associated with each actuator typically consist of potentiometers or encoders that emit electrical signals that can be processed directly by a control computer often associated with the robot.

本発明を、−例としての特別の具体例に基づき以下に詳
述する。
The invention will be explained in more detail below on the basis of specific embodiments by way of example.

特別の具体例の詳細な説明 以下に説明する関節デバイスは、マニピュレータを組立
て実行可能にするのに適する。このデバイスはマニピュ
レータの腕と、グリッツqのような端部工具との間に配
置され得る。このデバイスと、関連付けられるマニピュ
レータ要素とは異なる機能fc満たす。上記デバイスは
、極め工正確な位置決め並びに工具を介して発揮される
力の制御を達成し、一方マニピュレータはアプローチの
際のおおよその位置決めを行なう。従って組立て作業は
、2段階に実施され得る。まず、組立てられるべき2個
の部品のおおよその相対的位置決めがなされる。次すで
能動的関節デバイスによって、正確な位置決めのための
小規模な移動が行なわれる。
DETAILED DESCRIPTION OF SPECIFIC EMBODIMENTS The articulating device described below is suitable for making a manipulator executable. This device can be placed between the manipulator arm and an end tool such as a Glitz-q. This device and the associated manipulator elements fulfill different functions fc. The above device achieves extremely precise positioning as well as control of the force exerted through the tool, while the manipulator provides approximate positioning during the approach. The assembly operation can therefore be carried out in two stages. First, the approximate relative positioning of the two parts to be assembled is made. The active articulation device then makes small movements for precise positioning.

第1図〜第3図に%2個のプレー)10及び12を有す
るデバイスを示す。前記プレートは便宜上、上方プレー
ト及び下方プレートと呼称する。簡略化のため、上方プ
レートはマニピュレータの腕と結合され、また下方プレ
ートは工具を受容するものとする。2個のプレートは、
ケージ様構造体〕4によって結合されている。組立てに
必要な6自由度を達成するために、ケージは各々長さが
調整可能である6個のリンクを有する。ケージは、デフ
9イスの軸に関してオーダ3の回転対称性を有する。
In Figures 1-3 a device with %2 plays) 10 and 12 is shown. For convenience, the plates are referred to as an upper plate and a lower plate. For simplicity, it is assumed that the upper plate is connected to the arm of the manipulator and the lower plate receives the tool. The two plates are
cage-like structure] 4. To achieve the six degrees of freedom required for assembly, the cage has six links, each of which is adjustable in length. The car has a rotational symmetry of order 3 about the axis of the differential chair.

リンクは、その設鎧長さもしくは中間長にある時隣接し
合う3個の正三角形を規定するように設計され得る。そ
れによって、リンクの長さと直進及び回転運動との対応
をもたらすマトリックスが単純化式れる。
The link may be designed to define three adjacent equilateral triangles when at its installed or intermediate length. Thereby, a matrix is simplified that provides a correspondence between link lengths and translational and rotational movements.

リンクの長さの萎更を可能にするべく、各リンクは上方
プレート10及び下方プレート12と結合されたアクチ
ュエータ13によって構成されている。アクチュエータ
は、ロンドと結合されたピストンが内部で往復運動を行
なうボディもしくはシリンダを有するエアジヤツキであ
)得る。各アクチュエータのボディは、ジンバル継手1
5から成るU字継手によってプレート10と結合されて
いる。アクチュエータのロッrは、直夕IJK配置され
た第二のジンバル継手16及び玉軸受によって下方プレ
ートと結合されている(第4図)。継手乃至軸受とプレ
ートとの結合は、例えばねじとナツトなどあらゆる通常
手段によって実現され得る。
Each link is constituted by an actuator 13 connected to an upper plate 10 and a lower plate 12 to enable the length of the link to be reduced. The actuator may be an air jack having a body or cylinder within which a piston coupled to a rod reciprocates. The body of each actuator has gimbal joint 1
It is connected to the plate 10 by a U-joint consisting of 5. The actuator rod is connected to the lower plate by a second gimbal joint 16 and ball bearings in a direct IJK arrangement (FIG. 4). The connection between the joint or the bearing and the plate can be realized by any conventional means, for example by screws and nuts.

各アクチュエータ13は、線形ポテンショメータを含む
変位センサ17を具備している。紀5図に示すように、
ポテンショメータのハウジングはスリーブ18及びナラ
)20によってアクチュエータ13のボディと結合され
得る。ポテンショメータのスライダは、アクチュエータ
13のロッPによって移動され得る。スライダとロンド
との結合は、ロンド端部が貫通状態で結合しているプレ
ー119を介して実現され得る。
Each actuator 13 is equipped with a displacement sensor 17 including a linear potentiometer. As shown in Figure 5,
The housing of the potentiometer can be connected to the body of the actuator 13 by means of a sleeve 18 and a collar 20. The slider of the potentiometer can be moved by the rod P of the actuator 13. The connection between the slider and the rond can be realized through a play 119 through which the rond ends are connected.

6個のアクチュエータ13の独立の動作によって、6自
由度がもたらされる(直進及び回転運動)。
The independent movement of the six actuators 13 provides six degrees of freedom (translational and rotational movement).

運動の規模は、アクチュエータの作動範囲にょってのみ
制限される。アクチュエータは工具に極めて近く位餘し
ているので、微調整のために動く要素の・典性は最小に
低減される。空気圧式アクチュエータの使用によ)、工
具はその変位置の調整のためにも、また工具によって発
揮されるカ及びトルクのが1.i整のためにも制御され
得る。各アクチュエータロツ12によって付与される力
は、空気管路を介して各アクチュエータのチャンバと接
続されブこ′1拮磁ノ1126へと送られる励起電流を
チョップすることによって制御され得る。少なくともシ
ステムが平衡状態に近い場合、アクチュエータのチャン
バ内の圧力変化は、対応する電磁弁へ該弁を開くべく送
られる電気的7eルスの持続時間に実質的に比例するこ
とが経験的に判明した。追従性の程度は、サーボループ
の応答の1固さ”を変更することによって1illKさ
れ得、これについては後段に説明する。
The magnitude of movement is limited only by the operating range of the actuator. Since the actuator is located very close to the tool, the nature of the moving elements for fine adjustment is reduced to a minimum. By the use of pneumatic actuators), the tool can also be used to adjust its displacement and to reduce the force and torque exerted by the tool. It can also be controlled for adjustment. The force exerted by each actuator rod 12 can be controlled by chopping the excitation current that is connected to the chamber of each actuator via an air line and sent to the valve antagonist 1126. It has been found empirically that, at least when the system is close to equilibrium, the pressure change in the chamber of the actuator is substantially proportional to the duration of the electrical pulse sent to the corresponding solenoid valve to open the valve. . The degree of followability can be increased by changing the "stiffness" of the servo loop's response, as will be explained below.

作用カセンザは、各カルダン継手もしくはジンバル継手
16とこれに関連付けられたプレート19との間に配置
され得る。前記センサの出方信号は、アクチュエータに
よって発揮される力を調節し、かつその力を所定の大き
さに維持するサーボループに与えられ得る。信号を与え
られた前記ループは、電磁弁26を制御する。追従性の
程度は、アクチュエータの両チャンノセ内の圧力を同時
に増大または減少することによって加減し得る。
A working force sensor may be located between each cardan or gimbal joint 16 and its associated plate 19. The output signal of the sensor may be applied to a servo loop that regulates the force exerted by the actuator and maintains the force at a predetermined magnitude. Said loop, fed with a signal, controls a solenoid valve 26. The degree of compliance can be adjusted by simultaneously increasing or decreasing the pressure in both channels of the actuator.

−ヒ述のデバイスは、デジタルコンピュータ(図示せず
)を含み得る制御システムによって一定の値に維持され
る圧力下にあるガス源と関連伺けられている。システム
の流れ図を、第6図に示す。
- The described device is associated with a gas source under pressure maintained at a constant value by a control system that may include a digital computer (not shown). A flowchart of the system is shown in FIG.

第6図において、入力信号マ及びTは、マニピュレータ
の腕に関して固定された当該するアクチュエータの3個
組において達成されるべき直線的及び角度的位置を表わ
す。入力信号はコンピュータ23に与えられ、このコン
ピュータ23はデノ々イスの幾何学的モデルの逆をシミ
ュレートするようにプログラムされている。アクチュエ
ータ13に与えられるべき長さを表わす23の出力は、
−組の減算回路24に与えられ、前記減算回路24はま
た、デテクタ17からの負帰還信号も受信する。
In FIG. 6, the input signals M and T represent the linear and angular position to be achieved in the relevant actuator triplet fixed with respect to the manipulator arm. The input signal is provided to a computer 23, which is programmed to simulate the inverse of the Denoys geometric model. The output of 23 representing the length to be given to the actuator 13 is:
- set of subtraction circuits 24, said subtraction circuits 24 also receiving a negative feedback signal from the detector 17.

減算回路の出力信号は、電磁弁25に与えられる。The output signal of the subtraction circuit is given to the solenoid valve 25.

伸長証を表わす信号を発するようにアクチュエータと関
連付けられたセンサがアナログ型である場合は、A−D
変換器(図示せず)が段位されなければならない。
A-D if the sensor associated with the actuator to emit a signal indicative of extension is of the analog type.
A transducer (not shown) must be staged.

第7図に示すように、各アクチュエータのボディ及びロ
ッドは、圧扁の際容易に係みつつ十分な剛性を提供する
ピンもしくは細いロッドによってプレー)10及び12
と結合され得る。このような栂造は、超小型機械分野で
の使用に特に適する。
As shown in FIG. 7, the body and rod of each actuator are secured by pins or thin rods that provide sufficient rigidity while easily engaging during compression (10 and 12).
can be combined with Such forgings are particularly suitable for use in the micromechanical field.

ジンバル継手及び玉軸受に比較して、ピンの相対運動範
囲は狭い。しかしこのことは、必要な動きが小規換であ
る場合には問題とはならない。他方、このような結合で
はから動きが生じない。
Compared to gimbal joints and ball bearings, the range of relative motion of the pin is narrow. However, this is not a problem if the required movement is a small change. On the other hand, such a connection does not cause any movement.

本発明によるデノ々イスは、ロボットの支持する可動グ
リッパによって池の部品を中へ挿入される部品を受取る
べく定常位置に配置されたグリノ/Qの手首として使用
されてもよい。追従性は、マニピュレータのグリッツq
によってよシもむしろ定置部品の支持によってもたらさ
れる。
The denomination chair according to the invention may be used as the wrist of a Grino/Q placed in a stationary position to receive parts inserted into the pond by a movable gripper supported by a robot. Followability is determined by manipulator grits q
The advantage is rather provided by the support of stationary parts.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明によるデバイスのプレートと、該デバイ
スの6個のアクチュエータのうちの3個の相対配置とを
示す概略的等角図、第2図はアクチュエータを2個のみ
示す本発明デバイスの底面図、第3図は第2図の線ト1
に沿った横断面図、第4図は本発明デバイスの1対のア
クチュエータと一方のプレートとの結合部を示す拡大詳
細図、第5図はデテクタとアクチュエータの1個との結
合を示す詳細図、第6図は本発明デバイスの制御システ
ム及びサーボループの可能な構成を示す概略的説明図、
第7図はアクチュエータを端部プレートと結合する構成
の変形例を示す説明図である。 10.12・・・プレート、13・・・アクチュエータ
、14・・・ケージ様構造体、15.16・・・ジンバ
ル継手、17・・・変位センサ、18・・・スリーブ、
19・・・プレート、2o・・・ナラ ト、23・・・
コンピュータ、24・・・減算回路、25、26・・・
電磁弁。 第1頁の続き @発明者 クロード・ルブレ = 7ランス国、31300・カスタネ・トロザン、ラベー
ジュ、/ユマン・カントルー(番地なし)
1 is a schematic isometric view of the device according to the invention showing the plate and the relative positioning of three of the six actuators of the device; FIG. 2 is a schematic isometric view of the device according to the invention showing only two actuators; Bottom view, Figure 3 is line 1 in Figure 2.
FIG. 4 is an enlarged detailed view showing the connection between a pair of actuators and one plate of the device of the invention, and FIG. 5 is a detailed view showing the connection between a detector and one of the actuators. , FIG. 6 is a schematic explanatory diagram showing a possible configuration of the control system and servo loop of the device of the present invention,
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a modified example of the configuration in which the actuator is coupled to the end plate. 10.12... Plate, 13... Actuator, 14... Cage-like structure, 15.16... Gimbal joint, 17... Displacement sensor, 18... Sleeve,
19...plate, 2o...narato, 23...
Computer, 24... Subtraction circuit, 25, 26...
solenoid valve. Continuing from page 1 @ Inventor Claude Loubret = 7 Reims, 31300 Castanet-Trosens, Labège / Humain Cantreux (no street address)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (11ケージ様構造体によって結合された2個のプレー
トを有する能動的な追従型関節デバイスであって、ケー
ジ様構造体は、各々U字継手によって2個のプレートと
結合されている6個のリンクを含み、これらの各リンク
は独立に制御される復動アクチュエータと、アクチュエ
ータの伸長量を表わす信号を発するべく接続されたセン
サとを含み、前記アクチュエータはガス圧によって制御
され、アクチュエータは各アクチュエータの2個のチャ
ンバ内の空気圧を制御してアクチュエータが発揮する力
並びにアクチュエータの長さを加減する制御システムと
関連付けられている関節デバイス。 (2)制御システムが各々アクチュエータのチャンバの
一方と関連付けられた2個の@磁弁−組と、前記電磁弁
を制御してアクチュエータの両チャンバ内の圧力を独立
に調整する手段とを含むことを特徴とする特許請求の範
囲第1項に記載のデバイス。 (3)電磁弁制御手段が調整可能なデユーティサイクル
を有する電気的/9ルスを発生するべく打7成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載のデバ
イス。 (4) リンクがその設置長さにある時に複数個の正三
角形を規定するよ5に配置されていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載のデバイス。 (5) センサがポテンショメータであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載のデバイス。 (6)各アクチュエータが一方はボディであり、また他
方はロッドである2個の部分を有し、これらの部分の一
方は2個のプレートの一方とジンバル継手によって結合
されておシ、また他方の部分は他方のプレートとジンバ
ル継手及び軸受によって結合されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載のデバイス。 (7)各アクチュエータが一方はボディであシ、また他
方はロッドである2個の部分を有し、前記ロッド及びボ
ディは2個のプレートの各一方と、曲げ応力を付与され
た際に軸力に抗しつつ湾曲するべく 478成された可
撓性ロッドによって結合されていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載のデバイス。 (8)6自由度を有する能動的な追従型関節デバイスで
あって、 上方プレート、 軸に沿って前記上方プレートと実質的に並列している下
方プレート、及び 前記軸に関して回転対称性を有し、上方プレートと下方
プレートとを機械的に結合しているケージ様構造体 を含み、前記構造体は、各々上方プレートと下方プレー
トとの間で斜めに伸長している6個のリンクを含み、こ
れらの各リンクは 各々U字継手によって上方及び下方プレートの各一方と
結合された2個の相対啓動可能部分を有する複動アクチ
ュエータであって、いずれか一方の内部のガス圧増大が
アクチュエータの伸長を惹起し、かつ他方の内部のガス
圧増大がアクチュエータの引込みを惹起するように構成
された2個のチャンバを有する複動アクチュエータ、 各アクチュエータの2個のチャンバ内のガス圧を独立に
制御してアクチュエータが発揮する力並びにアクチュエ
ータの長さを加減し、追従性をもたらす制御システム、
及び アクチュエータの伸長量を表わす信号を前記制御システ
ムへと発するセンサ を有する関節デバイス。
Claims: (11) An active tracking articulation device having two plates connected by a cage-like structure, wherein each cage-like structure is connected to two plates by a U-joint. each link includes an independently controlled reciprocating actuator and a sensor connected to provide a signal indicative of the amount of extension of the actuator, said actuator being controlled by gas pressure. and the actuators are associated with a control system that controls the air pressure in the two chambers of each actuator to modulate the force exerted by the actuator as well as the length of the actuator. Claim 1, characterized in that it comprises a set of two @magnetic valves associated with one of the chambers and means for controlling said solenoid valves to independently regulate the pressure in both chambers of the actuator. The device of claim 1. (3) The solenoid valve control means is configured to generate an electrical pulse having an adjustable duty cycle. (4) The device according to claim 1, characterized in that the links are arranged in such a manner as to define a plurality of equilateral triangles when at their installed length. 5) A device according to claim 1, characterized in that the sensor is a potentiometer. (6) Each actuator has two parts, one a body and the other a rod, One of these parts is connected to one of the two plates by a gimbal joint, and the other part is connected to the other plate by a gimbal joint and a bearing. A device according to paragraph 1. (7) Each actuator has two parts, one a body and the other a rod, the rod and the body being connected to each one of the two plates and subject to bending stress. The device according to claim 1, characterized in that the device is connected by a flexible rod configured to curve while resisting an axial force when subjected to an axial force. (8) 6 freedom an active compliant articulation device having an upper plate, a lower plate substantially parallel to the upper plate along an axis, and a rotationally symmetrical joint with respect to the axis, the upper plate and the lower plate having rotational symmetry about the axis; a cage-like structure mechanically coupled to the plate, said structure including six links each extending diagonally between an upper plate and a lower plate, each link having a A double-acting actuator having two relatively movable parts each connected to one of the upper and lower plates by a U-joint, wherein an increase in gas pressure within either one causes extension of the actuator, and a double-acting actuator having two chambers configured such that an increase in gas pressure inside the other causes retraction of the actuator; the actuator exerts its effect by independently controlling the gas pressure in the two chambers of each actuator; A control system that adjusts force and actuator length to provide followability;
and a sensor for emitting a signal to the control system representative of the amount of extension of the actuator.
JP15513284A 1983-07-25 1984-07-25 Active follow-up type joint device Pending JPS6056893A (en)

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