JPWO2021089474A5

JPWO2021089474A5 -

Info

Publication number: JPWO2021089474A5
Application number: JP2022526454A
Authority: JP
Publication date: 2023-11-07

Claims

ロボット用の３つの自由度を有する関節体であって、
プラットフォーム（２）と、
各々がピニオン（５ａ、５ｂ、５ｃ）を介してリングギア（４、４ａ、４ｂ、４ｃ）に接続された３つのモータ（３ａ、３ｂ、３ｃ）と、
を備え、
前記リングギア（４、４ａ、４ｂ、４ｃ）それぞれが、ベース上に積み重ねられた中空ディスク（６ａ、６ｂ、６ｃ）の内部に配置され、それにより、前記ディスク（６、６ａ、６ｂ、６ｃ）それぞれが、リングギア（４、４ａ、４ｂ、４ｃ）と１つになり、
前記ディスク（６、６ａ、６ｂ、６ｃ）それぞれがさらに、それ自体前記ベース及び前記ディスク（６、６ａ、６ｂ、６ｃ）の積重体と同じ方向に延在するディスクヘッド（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）と１つになり、
前記ディスクヘッド（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）ごとに、アーム（８、８ａ、８ｂ、８ｃ）が、一方では前記ディスクヘッド（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）に、他方では前記プラットフォーム（２）に回転式に接続され、
前記モータ（３ａ、３ｂ、３ｃ）それぞれが、少なくとも１つの前記ディスク（６、６ａ、６ｂ、６ｃ）の内部に少なくとも部分的に収容される、関節体。
前記モータ（３ａ、３ｂ、３ｃ）それぞれが、前記ディスク（６、６ａ、６ｂ、６ｃ）の回転軸に対してオフセットされ、異なる角度セクタに配置されており、それにより、前記ベース及び積み重ねられた前記ディスク（６、６ａ、６ｂ、６ｃ）によって区切られたキャビティ内に３つの前記モータ（３ａ、３ｂ、３ｃ）を収容する、請求項１に記載の関節体。
前記ディスクヘッド（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）それぞれの静止位置が、前記モータ間のオフセット角度に対応する前記オフセット角度を有する、請求項１に記載の関節体。
前記モータ（３ａ、３ｂ、３ｃ）それぞれがさらに、基準位置に対して前記モータの出力シャフトの角度位置を決定するための手段、特に磁気エンコーダが備えられる、請求項１に記載の関節体。
前記プラットフォーム（２）にリンクされたベクトルの所要位置及び前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記ベクトルを中心とする所要回転角に従って前記プラットフォーム（２）を方向付けることを可能にする、請求項１から４のいずれか一項に記載の３つの自由度を有する関節体を制御するための方法であって、
前記方法が、
－初期位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた３軸基準フレームの座標を決定し、前記所要位置及び所要回転角に対応する前記プラットフォーム（２）に垂直な前記ベクトルを受け取るステップと、
－前記初期位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレーム内の前記プラットフォーム（２）の前記初期位置から前記プラットフォーム（２）の中間位置まで通過することを可能にする回転ベクトルの前記座標を決定するステップであって、前記中間位置が、前記プラットフォーム（２）の前記中間位置から前記所要位置への前記通過が所要回転角に従う前記プラットフォーム（２）自体の回転を含むようなものである、ステップと、
－前記プラットフォーム（２）の前記初期位置から前記プラットフォーム（２）の中間位置まで通過することを可能にする初期回転角を決定するステップと、
－前記初期位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレーム内の前記所要位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレームの前記座標を決定するステップと、
－前記所要回転角、前記初期回転角及び前記関節体の構造物にリンクされたパラメータの前記初期位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレーム内の前記所要位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレームの前記座標に従って、第１の前記アームの回転角を決定するステップと、
－角度オフセット値に加算された前記所要回転角、前記初期回転角及び前記関節体の前記構造物にリンクされたパラメータの前記初期位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレーム内の前記所要位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレームの前記座標に従って、第２の前記アームの前記回転角を決定するステップと、
－前記角度オフセット値を減算された前記所要回転角、前記初期回転角及び前記関節体の前記構造物にリンクされたパラメータの前記初期位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレーム内の前記所要位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレームの前記座標に従って、第３の前記アームの前記回転角を決定するステップと、
を含み、
前記ディスクごとに、前記ディスクの回転角が、前記対応するアームの前記回転角及び前記初期位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレーム内の前記所要位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレームの座標に従って決定され、
前記モータそれぞれが、前記モータに対応する前記ディスクの前記回転角で制御される、方法。
前記回転ベクトルが、前記初期位置にある前記プラットフォーム（２）に垂直な前記ベクトルと前記所要位置にある前記プラットフォーム（２）に垂直な前記ベクトルとの間のベクトル積として決定される、請求項５に記載の方法。
前記関節体の前記構造物にリンクされた前記パラメータが、遠位円の直径、近位円の直径及び前記近位円の中心である、請求項５に記載の方法。
前記回転角が、前記所要位置の前記プラットフォームに垂直なベクトルによる前記初期位置の前記プラットフォームに垂直なベクトルのスカラー積のアークコサインとして定義される、請求項５に記載の方法。
前記初期位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレーム内の前記所要位置に対する前記関節体の前記プラットフォーム（２）にリンクされた前記３軸基準フレームの前記座標を決定するために、前記初期位置から前記中間位置への通過を可能にする第１の四元数及び前記プラットフォーム自体の回転によって前記中間位置から前記所要位置への通過を可能にする第２の四元数が決定され、
前記プラットフォームの前記初期位置に２つの前記四元数を連続して適用して、前記初期位置にある前記プラットフォームにおける前記基準フレーム内の前記プラットフォームの前記所要位置を決定するステップ
をさらに含む、請求項５に記載の方法。