WO2019150812A1 - 駆動装置並びにロボット装置 - Google Patents

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WO2019150812A1
WO2019150812A1 PCT/JP2018/046706 JP2018046706W WO2019150812A1 WO 2019150812 A1 WO2019150812 A1 WO 2019150812A1 JP 2018046706 W JP2018046706 W JP 2018046706W WO 2019150812 A1 WO2019150812 A1 WO 2019150812A1
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WO
WIPO (PCT)
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unit
drive
differential
driving
drive unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/046706
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊介 矢島
一生 本郷
将也 木下
Original Assignee
ソニー株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to US16/964,605 priority patent/US11345024B2/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/05—Multiple interconnected differential sets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/08—Differential gearings with gears having orbital motion comprising bevel gears

Definitions

  • the technology disclosed in the present specification relates to a drive device and a robot device applied to drive a multi-link structure such as a robot.
  • the drive shaft of a multi-link structure such as a robot is driven using an actuator such as a motor.
  • the actuator since the actuator includes factors that are difficult to model and identify such as friction, it is difficult to improve the accuracy of position control and force control. For example, when driving at a very low speed, there is a problem that a stick-slip operation does not occur smoothly due to the influence of static friction and dynamic friction.
  • an actuator control apparatus that removes the influence of disturbance that is difficult to model such as friction using a disturbance observer has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • a twin drive system that drives based on the relative speed between two motors that always rotate one drive shaft has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
  • twin drive system since each motor is always rotating, there is no influence of static friction, and the difference between the two motors that rotate constantly is output by a differential mechanism, so the influence of dynamic friction is also eliminated. be able to.
  • the twin drive system is installed on all the drive shafts of the robot, the number of motors used is doubled, resulting in a significant increase in manufacturing costs and an increase in the inertia of each axis and the dimensions of the mechanism. is there.
  • An object of the technology disclosed in this specification is to provide a driving device and a robot device that can be applied to driving a multi-link structure such as a robot and reduce the influence of friction.
  • the first differential unit is driven based on a difference in operation between the first drive unit and the second drive unit
  • the second differential unit is driven by the second drive unit and the second drive unit.
  • 3 is driven based on the difference in operation of the three driving units.
  • the control unit controls the second driving unit at a constant speed and controls a relative speed of each of the first driving unit and the third driving unit with respect to the second driving unit.
  • the driving of the first differential unit and the second differential unit is controlled.
  • the second aspect of the technology disclosed in this specification is: A first drive unit; A second drive unit; A third drive unit; A first differential unit connected to the first drive unit and the second drive unit; A second differential unit connected to the second drive unit and the third drive unit; A first arm portion attached to the first differential portion; A second arm portion attached to the second differential portion; A control unit for controlling the first to third driving units; Is a robot apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the driving device 100.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the first differential unit 111 using a differential gear mechanism.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an operation example of the first differential unit 111.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an operation example of the first differential unit 111.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an operation example of the first differential unit 111.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the second differential unit 112 using a differential gear mechanism.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an operation example of the second differential unit 112.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an operation example of the second differential unit 112.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an operation example of the second differential unit 112.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the driving device 100.
  • FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a configuration example of the control system 1100 of the driving device 100.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an operation example of the control system 1100 at the time of failure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an operation example of the control system 1100 at the time of failure.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an operation example of the control system 1100 at the time of failure.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of the parallel link device 1500.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration of the degree of freedom of parallel link device 1500 shown in FIG.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration example of a drive device 100 to which the technology disclosed in this specification is applied.
  • the illustrated driving device 100 can simultaneously drive two-axis arms, and can be applied to a multi-link structure including a robot, for example.
  • the driving device 100 includes a first driving unit 101, a second driving unit 102, a third driving unit 103, and a first driving unit 101 disposed between the first driving unit 101 and the second driving unit 102. 1 differential section 111 and a second differential section 112 disposed between the second drive section 102 and the third drive section 103.
  • the driving device 100 includes a control unit (not shown) that controls each drive of the first driving unit 101, the second driving unit 102, and the third driving unit 103.
  • the control unit is a processing circuit that executes processing for controlling each of the driving units 101 to 103 by a program.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the processing circuit may be realized by an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
  • 1st drive part 101, 2nd drive part 102, and 3rd drive part 103 are comprised, for example by actuators, such as a motor, and drive independently, respectively.
  • the motors constituting the first drive unit 101, the second drive unit 102, and the third drive unit 103 include an encoder that detects the rotational position of the output shaft, a torque sensor that detects external torque acting on the output shaft, and the like. May be equipped. However, the motors constituting the first drive unit 101, the second drive unit 102, and the third drive unit 103 do not have to be the same.
  • the motor is a stepping motor, a servo motor, a DC motor, or the like.
  • a linear motor may be used as long as a mechanism for converting linear motion into rotational motion is provided.
  • the first differential unit 111 is driven by an operation difference when the first driving unit 101 and the second driving unit 102 operate independently.
  • the first differential unit 111 has a differential mechanism (described later), and the first drive unit 101 and the second drive unit 102 are connected via the differential mechanism of the first differential unit 111. It can also be said.
  • both the first drive unit 101 and the second drive unit 102 are configured by motors and rotate independently of each other, the drive shaft of the first differential unit 111 is rotated at the rotational speeds of these two motors. Rotate based on the difference.
  • the second drive unit 102 is basically controlled to be fixed at a constant speed (described above), and the first drive unit 101 has a relative speed with respect to the second drive unit 102 controlled at a constant speed. Shall be controlled.
  • the first arm unit 121 attached to the first differential unit 111 rotates around the drive shaft of the first differential unit 111 based on the difference in rotational speed between the two motors.
  • the second differential unit 112 is driven by an operation difference when the second driving unit 102 and the third driving unit 103 operate independently.
  • the second differential unit 112 has a differential mechanism (described later), and the second drive unit 102 and the third drive unit 103 are connected via the differential mechanism of the second differential unit 112. It can also be said.
  • both the second drive unit 102 and the third drive unit 103 are configured by motors and rotate independently of each other, the drive shaft of the second differential unit 112 uses the rotational speeds of these two motors. Rotate based on the difference.
  • the second drive unit 102 is basically controlled to be fixed at a constant speed
  • the third drive unit 103 is controlled to have a relative speed with respect to the second drive unit 102 controlled at a constant speed. Shall.
  • the second arm unit 122 attached to the second differential unit 112 rotates around the drive shaft of the second differential unit 112 based on the difference in rotational speed between the two motors.
  • the first differential unit 111 By configuring the first differential unit 111 with a differential gear mechanism, the first differential unit based on the difference in rotational speed between the first drive unit 101 and the second drive unit 102 connected to both ends. A rotational motion about 111 drive shafts can be obtained.
  • the second differential unit 112 by configuring the second differential unit 112 with a differential gear mechanism, the second differential unit 112 is based on the difference in rotational speed between the second drive unit 102 and the third drive unit 103 connected to both ends. A rotational motion around the drive shaft of the differential section 112 can be obtained.
  • the control unit controls the second drive unit 102 of each of the first drive unit 101 and the third drive unit 103 while performing constant speed control so that the rotation speed of the second drive unit 102 is constant.
  • the drive shaft of the first differential unit 111 and the drive shaft of the second differential unit 112 are driven independently, and the first arm unit 121 and the first The two arm portions 122 can be arbitrarily operated.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the first differential unit 111 using a differential gear mechanism.
  • the illustrated first differential unit 111 includes a first side gear 201 attached to the tip of the output shaft of the first drive unit 101 and a second side gear attached to the tip of the output shaft of the second drive unit 102.
  • Side gear 202 and a pinion gear 203 that is integral with the first arm portion 121.
  • the output shaft of the first drive unit 101 and the rotation axis of the first side gear 201 coincide, and the output shaft of the second drive unit 102 and the rotation axis of the second side gear 202 coincide.
  • the first side gear 201 and the second side gear 202 are disposed so as to face each other, and the common rotation shaft serves as the drive shaft 200 of the first differential section 111.
  • Each of the gears 201 to 203 is constituted by a bevel gear, and the pinion gear 203 meshes with both the first side gear 201 and the second side gear 202. Therefore, the first arm portion 121 integral with the pinion gear 203 rotates around the drive shaft 200.
  • the gear ratio between the first side gear 201 and the second side gear 202 is set to 1: 1.
  • the drive shaft 200 of the first differential unit 111 does not rotate as shown in FIG.
  • the first arm part 121 can be stationary. Then, by controlling the relative speed of the first drive unit 101 with respect to the second drive unit 102 that rotates at a constant speed, the rotation direction and rotation speed of the first arm unit 121 around the drive shaft 200 can be determined. Can be controlled. For example, when the rotation speed of the first drive unit 101 is higher than the rotation speed of the second drive unit 102, the first arm unit 121 rotates around the drive shaft 200 as indicated by an arrow 401 in FIG.
  • the first drive unit 101 rotates in the same rotational direction and further increases the relative speed of the first drive unit 101, so that the drive speed of the first arm unit 121 in the direction of the arrow 401 is increased.
  • the rotational speed of the first drive unit 101 is smaller than the rotational speed of the second drive unit 102
  • the first arm unit 121 is driven by the drive shaft 200 as indicated by an arrow 501 in FIG.
  • the drive speed of the first arm unit 121 in the direction of the arrow 501 is increased.
  • the arm unit 121 is kept stationary by rotating the first drive unit 101 and the second drive unit 102 in the opposite directions at a constant speed. That is, by constantly operating the first side gear 201 and the pinion gear 203 and the second side gear 202 and the pinion gear 203, the influence of static friction can be canceled.
  • FIG. 6 shows a configuration example of the second differential unit 112 using a differential gear mechanism.
  • the illustrated second differential unit 112 includes a first side gear 601 attached to the tip of the output shaft of the second drive unit 102 and a second side gear 601 attached to the tip of the output shaft of the third drive unit 103.
  • Side gear 602 and a pinion gear 603 that is integral with the second arm portion 122.
  • the output shaft of the second drive unit 102 and the rotation axis of the first side gear 601 coincide, and the output shaft of the third drive unit 103 and the rotation axis of the second side gear 602 coincide.
  • the first side gear 601 and the second side gear 602 are arranged so as to face each other, and the common rotation shaft serves as the drive shaft 600 of the second differential section 112.
  • Each of the gears 601 to 603 is constituted by a bevel gear, and the pinion gear 603 meshes with both the first side gear 601 and the second side gear 602. Therefore, the second arm portion 122 integral with the pinion gear 603 rotates around the drive shaft 600.
  • the gear ratio between the first side gear 601 and the second side gear 602 is set to 1: 1.
  • the driving shaft 600 of the second differential unit 112 does not rotate as shown in FIG.
  • the second arm portion 122 can be stationary. Then, by controlling the relative speed of the third drive unit 103 with respect to the second drive unit 102 rotating at a constant speed, the rotation direction and the rotation speed of the second arm unit 122 around the drive shaft 600 can be set. Can be controlled. For example, when the rotation speed of the third drive unit 103 is higher than the rotation speed of the second drive unit 102, the second arm unit 122 rotates around the drive shaft 600 as indicated by an arrow 801 in FIG.
  • the third drive unit 103 rotates in the same rotational direction and further increases the relative speed of the third drive unit 103, so that the drive speed of the second arm unit 122 in the direction of the arrow 801 increases. Conversely, when the rotational speed of the third drive unit 103 is smaller than the rotational speed of the second drive unit 102, the second arm unit 122 is driven by the drive shaft 600 as indicated by an arrow 901 in FIG. By rotating in the same rotational direction as the second drive unit 102 and further reducing the relative speed of the third drive unit 103, the drive speed of the second arm unit 122 in the arrow 901 direction is increased.
  • the arm unit 122 is kept stationary by rotating the second driving unit 102 and the third driving unit 103 in the opposite directions at a constant speed. That is, by constantly operating the first side gear 601 and the pinion gear 603 and the second side gear 602 and the pinion gear 603, the influence of static friction can be canceled.
  • FIGS. 2 to 5 and FIGS. 6 to 9 show the first differential unit 111 and the second differential unit 112 using a differential mechanism combined with gears.
  • Each differential part 111 and 112 can also be comprised using a differential mechanism.
  • the first differential unit 111 and the second differential unit 112 can be configured using a differential mechanism that transmits rotation by a control force generated by a frictional force.
  • the second drive unit 102 that is controlled at a constant speed and the first drive unit 101 that is disposed at both ends of the second drive unit 102 and whose relative speed with respect to the second drive unit 102 is controlled.
  • the 3rd drive part is connected via the 1st differential part 111 and the 2nd differential part 112 which are each comprised with a differential gear mechanism.
  • the reduction ratio of the first drive unit 101 and the second drive unit 102 and the reduction ratio of the second drive unit 102 and the third drive unit 103 may not be the same. That is, a speed reducer may not be provided at the left or right output end of the second drive unit 102 controlled at a constant speed, and a speed reducer may be provided at the other output end.
  • the movement of the two axes (that is, the two arm parts 121 and 122) can be changed, which has the effect of increasing the degree of freedom in design.
  • the motors constituting the three driving units 101 to 103 are always rotating regardless of whether the arm units 121 and 122 are operated or stationary.
  • the influence of static friction can be canceled without using a modelless, that is, special mechanism or compensation model.
  • the driving device 100 is configured to drive two drive shafts using three motors (in other words, drive one drive shaft using 1.5 motors). Therefore, compared to a twin drive system (described above) that uses two motors for one drive shaft, a multi-link structure with the same degree of freedom can be configured with a smaller number of motors. There are advantages that the manufacturing cost can be reduced and the inertia of each axis and the dimensions of the mechanism can be suppressed. In other words, the driving apparatus 100 does not need to use three identical motors for the three driving units 101 to 103.
  • the three drive units 101 to 103 are arranged on the same straight line, but the present invention is not limited to such a configuration.
  • a part of the drive units can be arranged at a position deviating from the same straight line using a transmission mechanism such as a belt.
  • FIG. 10 the output shaft of the second drive unit 102 and the drive shaft of the second differential unit 112 are connected via a power transmission mechanism including a belt 1001, and the first drive unit 101 and the second drive unit 102 are connected.
  • 2 shows a configuration example of a driving apparatus 1000 configured by disposing the driving shaft 1003 of the third driving unit 103 at a location separated from the driving shaft 1002 of the second driving unit 102.
  • the other output shaft of the second drive unit 102 and the drive shaft of the first differential unit 111 are connected via a power transmission mechanism such as a belt, and the second drive unit.
  • the drive shaft of the first drive unit 101 may be arranged at a location separated from the drive shaft 1002 of 102.
  • the driving shafts 1002 of the first driving unit 101 and the second driving unit 102 and the driving shafts 1003 of the third driving unit 103 that are spaced apart from each other are parallel to each other. ing.
  • one or more gears are used to change the direction of power transmission, and the cause of friction increases as the number of gears increases.
  • the driving apparatus 1000 according to the present embodiment since the motors constituting the three driving units 101 to 103 are always rotating, the influence of static friction can be canceled regardless of the number of gears used. it can.
  • FIG. 11 schematically shows a configuration example of the control system 1100 of the drive device 100 shown in FIG. Although not shown and described, it should be understood that the control system for the driving apparatus 1000 shown in FIG.
  • the driving device 100 includes a first driving unit 101, a second driving unit 102, a third driving unit 103, and a first driving unit 101 disposed between the first driving unit 101 and the second driving unit 102.
  • 1st drive part 101, 2nd drive part 102, and 3rd drive part 103 are comprised by actuators, such as a motor, for example.
  • the control part 1101 can drive-control the 1st drive part 101, the 2nd drive part 102, and the 3rd drive part 103 each independently.
  • the control unit 1101 can drive the first differential unit 111 based on an operation difference when the first driving unit 101 and the second driving unit 102 operate independently.
  • a first arm unit 121 is attached to the first differential unit 111, and the control unit 1101 uses the first arm 101 and the second driving unit 102 according to the operation difference between the first arm unit 121 and the first arm unit 121.
  • the unit 121 can be driven.
  • control unit 1101 can drive the second differential unit 112 based on an operation difference when the second driving unit 102 and the third driving unit 103 operate independently.
  • a second arm unit 122 is attached to the second differential unit 112, and the control unit 1101 determines the second arm according to the operation difference between the second drive unit 102 and the third drive unit 103.
  • the part 122 can be driven.
  • control unit 1101 controls the second drive unit 102 disposed in the center at a constant speed to fix the speed.
  • the control unit 1101 then controls the relative speed of the first drive unit 101 and the third drive unit 103 arranged on the left and right sides of the second drive unit 102 with respect to the second drive unit 102 that is controlled at a constant speed.
  • the control unit 1101 can cause the two arm units 121 and 122 to perform an arbitrary operation.
  • control unit 1101 has a predetermined difference or ratio between the relative speed of the first driving unit 101 with respect to the second driving unit 102 and the relative speed of the third driving unit 103 with respect to the second driving unit 102. You may make it restrict
  • the control unit 1101 controls the drive of the first differential unit 111 using only the second drive unit 102.
  • the driving of the second differential unit 112 is controlled based on the relative speed of the third driving unit 103 with respect to the second driving unit (see FIG. 12).
  • the first arm unit 121 operates following the driving speed of the second driving unit 102
  • the second arm unit 122 has a relative speed of the third driving unit 103 with respect to the second driving unit 102. Work on the basis.
  • the control unit 1101 controls the driving of the second differential unit 112 using only the second driving unit 102.
  • the driving of the first differential unit 111 is controlled based on the relative speed of the first driving unit 101 with respect to the second driving unit (see FIG. 13).
  • the second arm unit 122 operates following the driving speed of the second driving unit 102, and the first arm unit 121 has a relative speed with respect to the second driving unit 102 of the first driving unit 101. Work on the basis.
  • the control unit 1101 disconnects the second drive unit 102 that does not operate normally, and drives the first differential unit 111 with the first drive unit 101.
  • the third driving unit 103 controls the driving of the second differential unit (see FIG. 14).
  • the first arm unit 121 operates following the driving speed of the second driving unit 102
  • the second arm unit 122 operates following the driving speed of the second driving unit 102.
  • control unit 1101 detects a failure based on detection signals from encoders, torque sensors, or other sensor elements incorporated in the motors used in the driving units 101 to 130, and according to the detection results. You may make it implement said operation
  • the driving apparatus 100 can drive two-axis arms simultaneously, and can be applied to a multi-link structure including a robot, for example.
  • FIG. 15 schematically shows a configuration example of a parallel link device 1500 to which the driving device 100 can be applied.
  • FIG. 16 shows a degree of freedom configuration of the parallel link device 1500 shown in FIG.
  • the base portion side of the base portion and the movable member in the parallel link device is also referred to as the front side or the distal end side
  • the movable member side is also referred to as the rear side or the proximal end side.
  • the parallel link device 1500 includes a base plate 30 as a base portion, a movable plate 40 as a movable member, and a first link portion 50a, a second link portion 50b, and a third link portion as a plurality of link portions arranged in parallel.
  • the link part 50c is provided.
  • the first link portion 50a, the second link portion 50b, and the third link portion 50c are connected between the base plate 30 and the movable plate 40, respectively.
  • the base plate 30 is used by being fixed to, for example, a carriage, a support base, a support wall, a support column, a support beam, a ceiling, a floor surface, etc. (all not shown).
  • the shape of the base plate 30 is not particularly limited.
  • the base end sides of the first link part 50a, the second link part 50b, and the third link part 50c are provided at regular intervals about the rotation center point P with respect to the base plate 30 every 120 degrees.
  • the fixed portions 31a, 31b, and 31c are connected to each other.
  • the rotation center point P is a rotation center point of a connection position between the base plate 30 and the first link part 50a, the second link part 50b, and the third link part 50c.
  • first link portion 50a, the second link portion 50b, and the third link portion 50c are provided at regular intervals about 120 degrees around the rotation center point Q with respect to the movable plate 40.
  • the fixed portions 41a, 41b, and 41c are connected to each other.
  • the shape of the movable plate 40 is not particularly limited.
  • the rotation center point Q is a rotation center point of a connection position between the movable plate 40 and the first link portion 50a, the second link portion 50b, and the third link portion 50c.
  • the first link part 50a, the second link part 50b, and the third link part 50c have the same configuration.
  • the first link unit 50a is taken as an example, and the configuration of the link unit will be described with reference to FIG.
  • the first link portion 50 a includes a four-link mechanism FL connected to the fixed portion 31 a of the base plate 30, and a serial link mechanism SL connected to the four-link mechanism FL at the proximal end and connected to the movable plate 40 at the distal end. And.
  • the serial link mechanism SL includes a first link 59, a second link 63, a third link 61, and a fourth link 157.
  • the first link 59 is connected to the fixed portion 31a of the base plate 30 via the first active joint J 8 is a uniaxial rotary joint.
  • the second link 63 is connected to the fixed portion 31a of the base plate 30 via the second active joint J 9 is a uniaxial active joints.
  • the first link 59 and the fourth link 57 are connected by a first rotary joint J 1 that is a uniaxial rotary joint.
  • the second link 63 and the third link 61 are connected by a second rotary joint portion J 2 that is a uniaxial rotary joint, and the third link 61 and the fourth link 57 are uniaxial. It is connected by a third rotary joint portion J 3 which is a rotary joint.
  • the first rotary joint portion J 1 , the second rotary joint portion J 2 , the third rotary joint portion J 3 , and the first active joint portion J 8 have rotation axes parallel to each other.
  • the 1st link 59, the 2nd link 63, the 3rd link 61, and the 4th link 57 can comprise 4 link mechanism FL.
  • the first active joint portion J 8 and the second active joint portion J 9 are arranged on the same axis.
  • the driving device 100 shown in FIG. 1 can be applied to drive the first active joint portion J 8 and the second active joint portion J 9 .
  • the first active joint portion J 8 is configured by the first differential portion 111
  • the second active joint portion J 9 is configured by the second differential portion 112
  • the first drive unit 101 and the second drive unit 102 are disposed so as to sandwich the one active joint portion J 8
  • the second drive unit 102 and the third drive unit are disposed so as to sandwich the second active joint portion J 9 .
  • the driving unit 103 is arranged.
  • the second active joint portion J 9 may not be coaxial as long as it is arranged in parallel with the first active joint portion J 8 .
  • the first active joint portion J 8 is driven by the operation difference between the first drive portion 101 and the second drive portion 102 while always rotating the motors constituting the three drive portions 101 to 103.
  • the second active joint portion J 9 can be driven by the operation difference between the second drive portion 102 and the third drive portion 103.
  • the motors constituting the three drive units 101 to 103 are always rotating, so the influence of static friction Can be canceled without using a modelless, ie, no special mechanism or compensation model.
  • the link device 1500 can be configured to reduce the manufacturing cost and to suppress the inertia of each axis and the dimensions of the mechanism.
  • the distance L1 between the rotation axis of the rotary shaft and the first rotating joint J 1 of the first active joint J 8 is a second rotating joint It is equal to the distance L2 between the rotation axis of J 2 and the rotation axis of the third rotation joint portion J 3 .
  • the distance L3 between the rotation axis of the rotary shaft and the second rotating joint J 2 of the second active joint J 9 is, first rotating joint J 1 of the rotary shaft and the third rotating joint J It is equal to the distance L4 with the rotation axis of 3 . That is, the four-bar linkage mechanism FL of the first arm portion 50a is configured as a parallel link mechanism.
  • the “parallel link mechanism” referred to here is a link mechanism in which a parallelogram or rhombus is formed by a plurality of links.
  • the four-link mechanism FL need not be a parallel link mechanism, but if it is a parallel link mechanism, the structural design of the parallel link device 1500 and the control of the position and orientation of the movable plate 40 can be facilitated.
  • the fourth link 57 of the four-bar linkage mechanism FL is controlled with two degrees of freedom by applying the driving device 100 according to this embodiment as described above.
  • the fourth link 57 of the four-bar linkage mechanism FL is an L-shaped right angle link.
  • the shape of the fourth link 57 is not limited to an L shape, and may be a T shape, for example.
  • a portion 57a located between the first rotating joint of the four-link mechanism FL J 1 and the third rotating joint J 3 of, four bar linkage FL A fourth rotational joint portion J 4 that is a uniaxial rotational joint is provided in a portion 57b extending in a direction orthogonal to the plane formed by The rotation axis of the fourth rotary joint J 4 is orthogonal to the rotation axis of each joint of the four-bar linkage mechanism FL.
  • the fourth rotary joint J 4 connects the four-joint link mechanism FL and the serial link mechanism SL.
  • the serial link mechanism SL connects the four-bar link mechanism FL and the movable plate 40 with four degrees of freedom.
  • the serial link mechanism SL includes a fifth link 55 connected to the portion 57b of the fourth link 57 via the fourth rotary joint portion J4, and the fifth link 55.
  • the three-degree-of-freedom rotary joint includes a fifth rotary joint portion J 5 , a sixth rotary joint portion J 6 , and a seventh rotary joint portion J 7 that are all uniaxial rotary joints.
  • the rotation axes of the fourth rotary joint J 4 , the fifth rotary joint J 5 , the sixth rotary joint J 6 , and the seventh rotary joint J 7 are orthogonal to each other.
  • the rotation axes of the fourth rotary joint part J 4 , the fifth rotary joint part J 5 , and the sixth rotary joint part J 6 do not necessarily have to be orthogonal, but structural design or control calculation It is desirable that the top is orthogonal.
  • the fifth link 55 is connected to the sixth link 53 by the fifth rotary joint portion J 5
  • the sixth link 53 is connected to the seventh link 51 by the sixth rotary joint portion J 6 .
  • Each of the sixth link 53 and the seventh link 51 may be an L-shaped right-angle link.
  • the sixth link 53 and the seventh link 51 may have two orthogonal surfaces, and the shape is not limited to the L shape, and may be, for example, a T shape.
  • the seventh link 51 is connected to the fixed portion 41a of the movable plate 40 by a seventh rotary joint portion J7 that is a uniaxial rotary joint.
  • the rotation axis of the seventh rotary joint J 7 is directed toward the center point Q of the movable plate 40.
  • the axis Ax 0 connecting the rotation center point P of the connection position of the base plate 30 and the plurality of link portions 50a, 50b, 50c and the rotation center point Q of the connection position of the movable plate 40 and the plurality of link portions 50a, 50b, 50c.
  • the axis Ax 0 is intersected.
  • the serial link mechanism SL has a rotary joint with three degrees of freedom on the tip side to which the movable plate 40 is connected, and the overall size of the device is suppressed, and each link and Interference of the movable plate 40 or the like is difficult to occur.
  • the fifth rotary joint J 5 and the sixth rotary joint J 6 may be configured using a biaxial rotary joint.
  • the sixth rotational joint portion J 6 and the seventh rotational joint portion J 7 may be configured using a biaxial rotational joint.
  • the four-bar link mechanism FL and the movable plate 40 are connected with four degrees of freedom by the serial link mechanism SL. Further, as described above, the fourth link 57 of the four-link mechanism FL to which the serial link mechanism SL is connected can be controlled with two degrees of freedom using the drive device 100 according to the present embodiment. For this reason, the first arm portion 50a has an arm structure having six degrees of freedom.
  • the second arm portion 50b and the third arm portion 50c are respectively composed of a four-bar link mechanism FL to which first to fourth links 57, 59, 61, 63 are connected, and fifth to seventh links. It includes a serial link mechanism SL to which 51, 53, and 55 are connected, and has the same configuration as the first arm portion 50a.
  • the 2nd arm part 50b and the 3rd arm part 50c can also be controlled by 6 degrees of freedom using the drive device 100 concerning this embodiment.
  • the movable plate 40 is supported by the first link part 50a, the second link part 50b, and the third link part 50c each having six degrees of freedom, and translational motion of three degrees of freedom and rotation of three degrees of freedom. Exercise is possible. Therefore, the three-dimensional position and the three-dimensional posture of the movable plate 40 can be freely changed in the space.
  • the seventh is parallel state to the rotational axis O 7 of the rotating joint J 7 of The axis Ax 0 connecting the rotation center point P of the connection position of the base plate 30 and the plurality of link portions 50a, 50b, 50c and the rotation center point Q of the connection position of the movable plate 40 and the plurality of link portions 50a, 50b, 50c.
  • the seventh rotary joint portion J 7 is configured to intersect the axis Ax 0 .
  • the rotation axis O 7 of the seventh rotation joint portion J 7 of the three link portions 50 a, 50 b, 50 c intersects at the rotation center point Q of the movable plate 40.
  • the parallel link device 1500 can achieve a rotational motion of three degrees of freedom with a range of motion close to plus or minus 90 degrees.
  • the rotation range of plus or minus 90 degrees corresponds to the range of movement of the human wrist.
  • the parallel link device 1500 a total of six motors for controlling the postures of the first link unit 50a, the second link unit 50b, and the third link unit 50c can be provided on the base plate 30. Therefore, the parallel link device 1500 can be configured such that the mass of each motor is not driven by each motor.
  • the parallel link device 110 In the parallel link device 110, a motor is provided on the base plate 130, a four-bar link mechanism FL is connected to the base plate 130, and a serial link mechanism SL is connected to the tip side of the four-bar link mechanism FL. Therefore, the parallel link device 110 has a small inertia on the tip side, which is advantageous for controlling the three-dimensional position or the three-dimensional posture of the movable plate 140.
  • the driving device disclosed in the present specification can drive the two-axis arm simultaneously, and can be applied to, for example, a multi-link structure including a robot.
  • a drive device comprising: (2) The first differential unit is driven based on a difference in operation between the first drive unit and the second drive unit, The second differential unit is driven based on a difference in operation between the second drive unit and the third drive unit.
  • the drive device according to (1) above.
  • the control unit controls driving of the first differential unit based on a difference in operation between the first driving unit and the second driving unit, and the second driving unit and the second driving unit are controlled.
  • the drive device according to either (1) or (2) above.
  • the control unit controls the second drive unit at a constant speed, and also controls a relative speed of each of the first drive unit and the third drive unit with respect to the second drive unit.
  • the drive device according to any one of (1) to (3) above.
  • the control unit has a predetermined difference or ratio between a relative speed of the first drive unit with respect to the second drive unit and a relative speed of the third drive unit with respect to the third drive unit. Control to be within range, The drive device according to (4) above.
  • the control unit At the time of failure of the first drive unit, the drive of the first differential unit is controlled based on the speed of the second drive unit, and the third drive unit with respect to the second drive unit Controlling the driving of the second differential unit based on the relative speed; Alternatively, when the third drive unit fails, the second drive unit is controlled based on the speed of the second drive unit, and the second drive of the first drive unit is controlled. Controlling the driving of the first differential unit based on the relative speed to the unit, The drive device according to any one of (1) to (5) above.
  • the control unit controls the driving of the first differential unit based on the speed of the first driving unit when the second driving unit fails, and the third driving unit Controlling the driving of the second differential unit based on the speed of
  • the apparatus further includes a connection unit that connects the second drive unit and the second differential unit, or that connects the second drive unit and the first differential unit.
  • the first differential portion and the second differential portion are formed of a differential gear mechanism. The drive device according to any one of (1) to (8) above.
  • a robot apparatus comprising:

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Abstract

３つの駆動部を用いて２つの駆動軸を駆動し、静止摩擦の影響を除去することができる駆動装置を提供する。　駆動装置は、第１の駆動部と、第２の駆動部と、第３の駆動部と、前記第１の駆動部と前記第２の駆動部に接続された第１の差動部と、前記第２の駆動部と前記第３の駆動部に接続された第２の差動部と、前記第１乃至第３の駆動部を制御する制御部を具備する。前記制御部は、前記第２の駆動部を一定速度に制御するとともに、前記第１の駆動部及び前記第３の駆動部の各々の前記第２の駆動部に対する相対速度を制御する。

Description

駆動装置並びにロボット装置
　本明細書で開示する技術は、ロボットなどの多リンク構造体の駆動に適用される駆動装置並びにロボット装置に関する。
　ロボットなどの多リンク構造体の駆動軸を、モータなどのアクチュエータを用いて駆動するのが一般的である。ところが、アクチュエータには、摩擦を始めとするモデル化や同定が困難な要因を含むため、位置制御及び力制御の精度向上を難しくしている。例えば微速で駆動させる際に、静止摩擦や動摩擦の影響により、滑らかに動かず、スティックスリップ動作するといった問題が発生する。
　例えば、外乱オブザーバを用いて摩擦などのモデル化が困難な外乱の影響を除去するアクチュエータ制御装置について提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。また、１つの駆動軸を常時回転する２つのモータ間の相対速度に基づいて駆動するツインドライブシステムについても提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。
　後者のツインドライブシステムによれば、各モータは常に回転していることから静止摩擦の影響がなく、且つ、常時回転する２つのモータの差を差動機構により出力するので動摩擦の影響も除去することができる。但し、ロボットのすべての駆動軸にツインドライブシステムを導入すると、使用するモータの台数が倍になることから、製造コストも大幅に増大し、各軸の慣性や機構の寸法も増大するという問題がある。また、１つの駆動軸には基本的に２つの同一のモータを使用する必要がある。
特開２００９－２６９１０２号公報 特開２００１－２６３４４４号公報
　本明細書で開示する技術の目的は、例えばロボットなどの多リンク構造体の駆動に適用することができ、摩擦の影響を軽減する駆動装置並びにロボット装置を提供することにある。
　本明細書で開示する技術は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、
　第１の駆動部と、
　第２の駆動部と、
　第３の駆動部と、
　前記第１の駆動部と前記第２の駆動部に接続された第１の差動部と、
　前記第２の駆動部と前記第３の駆動部に接続された第２の差動部と、
　前記第１乃至第３の駆動部を制御する制御部と、
を具備する駆動装置である。
　前記第１の差動部は、前記第１の駆動部と前記第２の駆動部の動作の差分に基づいて駆動し、前記第２の差動部は、前記第２の駆動部と前記第３の駆動部の動作の差分に基づいて駆動する。
　また、前記制御部は、前記第２の駆動部を一定速度に制御するとともに、前記第１の駆動部及び前記第３の駆動部の各々の前記第２の駆動部に対する相対速度を制御して、前記第１の差動部並びに前記第２の差動部の駆動を制御する。
　また、本明細書で開示する技術の第２の側面は、
　第１の駆動部と、
　第２の駆動部と、
　第３の駆動部と、
　前記第１の駆動部と前記第２の駆動部に接続された第１の差動部と、
　前記第２の駆動部と前記第３の駆動部に接続された第２の差動部と、
　前記第１の差動部に取り付けられた第１のアーム部と、
　前記第２の差動部に取り付けられた第２のアーム部と、
　前記第１乃至第３の駆動部を制御する制御部と、
を具備するロボット装置である。
　本明細書で開示する技術によれば、３つの駆動部を用いて２つの駆動軸を駆動し、静止摩擦の影響を除去することができる駆動装置並びにロボット装置を提供することができる。
　なお、本明細書に記載された効果は、あくまでも例示であり、本発明の効果はこれに限定されるものではない。また、本発明が、上記の効果以外に、さらに付加的な効果を奏する場合もある。
　本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
図１は、駆動装置１００の構成例を模式的に示した図である。 図２は、差動歯車機構を用いた第１の差動部１１１の構成例を示した図である。 図３は、第１の差動部１１１の動作例を示した図である。 図４は、第１の差動部１１１の動作例を示した図である。 図５は、第１の差動部１１１の動作例を示した図である。 図６は、差動歯車機構を用いた第２の差動部１１２の構成例を示した図である。 図７は、第２の差動部１１２の動作例を示した図である。 図８は、第２の差動部１１２の動作例を示した図である。 図９は、第２の差動部１１２の動作例を示した図である。 図１０は、駆動装置１００の構成例を示した図である。 図１１は、駆動装置１００の制御システム１１００の構成例を模式的に示した図である。 図１２は、故障時における制御システム１１００の動作例を示した図である。 図１３は、故障時における制御システム１１００の動作例を示した図である。 図１４は、故障時における制御システム１１００の動作例を示した図である。 図１５は、パラレルリンク装置１５００の構成例を示した図である。 図１６は、図１５に示したパラレルリンク装置１５００の自由度構成を示した図である。
　以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。
　図１には、本明細書で開示する技術を適用した駆動装置１００の構成例を模式的に示している。図示の駆動装置１００は、２軸のアームを同時に駆動することができ、例えばロボットを始めとする多リンク構造体に適用することができる。
　駆動装置１００は、第１の駆動部１０１と、第２の駆動部１０２と、第３の駆動部１０３と、第１の駆動部１０１と第２の駆動部１０２の間に配設された第１の差動部１１１と、第２の駆動部１０２と第３の駆動部１０３の間に配設された第２の差動部１１２とを備えている。また、駆動装置１００は、第１の駆動部１０１と、第２の駆動部１０２と、第３の駆動部１０３の各駆動を制御する制御部（図示しない）を備えているものとする。なお、制御部は、各駆動部１０１～１０３を制御するための処理をプログラムにより実行する処理回路であり、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）がバスにより相互接続されたコンピュータで構成される。また、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）により処理回路を実現してもよい。
　第１の駆動部１０１と、第２の駆動部１０２と、第３の駆動部１０３は、例えばモータなどのアクチュエータで構成され、それぞれ独立して駆動する。第１の駆動部１０１、第２の駆動部１０２、第３の駆動部１０３を構成するモータは、出力軸の回転位置を検出するエンコーダや、出力軸に作用する外トルクを検出するトルクセンサなどを装備していてもよい。但し、第１の駆動部１０１、第２の駆動部１０２、第３の駆動部１０３を構成する各モータは、同一である必要はない。モータは、ステッピングモータやサーボモータ、直流モータなどである。直線運動を回転運動に変換する機構が備えていれば、直動モータが用いられてもよい。
　第１の差動部１１１は、第１の駆動部１０１と第２の駆動部１０２がそれぞれ独立して動作する際の、動作差分により駆動する。第１の差動部１１１は差動機構（後述）を有し、第１の駆動部１０１と第２の駆動部１０２は第１の差動部１１１の差動機構を介して接続される、ということもできる。そして、第１の駆動部１０１と第２の駆動部１０２がともにモータで構成され、それぞれ独立して回転動作する際、第１の差動部１１１の駆動軸は、これら２つのモータの回転速度の差に基づいて回転する。但し、第２の駆動部１０２は、基本的には一定速度に固定されるように制御され（前述）、第１の駆動部１０１は一定速度制御される第２の駆動部１０２に対する相対速度が制御されるものとする。また、第１の差動部１１１に取り付けられた第１のアーム部１２１は、これら２つのモータの回転速度の差に基づいて、第１の差動部１１１の駆動軸回りに回転する。
　同様に、第２の差動部１１２は、第２の駆動部１０２と第３の駆動部１０３がそれぞれ独立して動作する際の、動作差分により駆動する。第２の差動部１１２は差動機構（後述）を有し、第２の駆動部１０２と第３の駆動部１０３は第２の差動部１１２の差動機構を介して接続される、ということもできる。そして、第２の駆動部１０２と第３の駆動部１０３がともにモータで構成され、それぞれ独立して回転動作する際、第２の差動部１１２の駆動軸は、これら２つのモータの回転速度の差に基づいて回転する。但し、第２の駆動部１０２は、基本的には一定速度に固定されるように制御され、第３の駆動部１０３は一定速度制御される第２の駆動部１０２に対する相対速度が制御されるものとする。また、第２の差動部１１２に取り付けられた第２のアーム部１２２は、これら２つのモータの回転速度の差に基づいて、第２の差動部１１２の駆動軸回りに回転する。
　第１の差動部１１１を差動歯車機構により構成することで、両端に接続された第１の駆動部１０１と第２の駆動部１０２の回転速度の差分に基づく、第１の差動部１１１の駆動軸回りの回転運動を得ることができる。同様に、第２の差動部１１２を差動歯車機構により構成することで、両端に接続された第２の駆動部１０２と第３の駆動部１０３の回転速度の差分に基づく、第２の差動部１１２の駆動軸回りの回転運動を得ることができる。
　そして、制御部は、第２の駆動部１０２の回転速度が一定となるように定速制御しながら、第１の駆動部１０１及び第３の駆動部１０３の各々の第２の駆動部１０２に対する相対的な回転速度を制御することで、第１の差動部１１１の駆動軸、及び、第２の差動部１１２の駆動軸を独立して駆動させて、第１のアーム部１２１及び第２のアーム部１２２を任意に動作させることができる。
　図２には、差動歯車機構を用いた第１の差動部１１１の構成例を示している。図示の第１の差動部１１１は、第１の駆動部１０１の出力軸の先端に取り付けられた第１のサイドギア２０１と、第２の駆動部１０２の出力軸の先端に取り付けられた第２のサイドギア２０２と、第１のアーム部１２１と一体であるピニオンギア２０３を備えている。第１の駆動部１０１の出力軸と第１のサイドギア２０１の回転軸は一致し、第２の駆動部１０２の出力軸と第２のサイドギア２０２の回転軸は一致する。そして、第１のサイドギア２０１と第２のサイドギア２０２が対向するように配置され、これらの共通の回転軸が第１の差動部１１１の駆動軸２００となる。また、各ギア２０１～２０３は傘歯車で構成され、ピニオンギア２０３は、第１のサイドギア２０１及び第２のサイドギア２０２の両方と噛合している。したがって、ピニオンギア２０３と一体の第１のアーム部１２１は、駆動軸２００回りに回転する。ここでは、説明の簡素化のため、第１のサイドギア２０１と第２のサイドギア２０２のギア比は１対１とする。なお、図２では説明の便宜上、図示を省略したが、各ギア２０１～２０３はケーシングにより覆われているものとする。
　第１の駆動部１０１と第２の駆動部１０２が等速で反対方向に回転しているときには、図３に示すように、第１の差動部１１１の駆動軸２００は回転せず、したがって、第１のアーム部１２１を静止させることができる。そして、定速で回転する第２の駆動部１０２に対して、第１の駆動部１０１の相対速度を制御することで、第１のアーム部１２１の駆動軸２００回りの回転方向及び回転速度を制御することができる。例えば、第１の駆動部１０１の回転速度の方が第２の駆動部１０２の回転速度よりも大きいと、図４中の矢印４０１で示すように、第１のアーム部１２１は駆動軸２００回りに第１の駆動部１０１と同じ回転方向に回転し、第１の駆動部１０１の相対速度をさらに上げることで第１のアーム部１２１の矢印４０１方向の駆動速度が速くなる。逆に、第１の駆動部１０１の回転速度の方が第２の駆動部１０２の回転速度よりも小さいと、図５中の矢印５０１で示すように、第１のアーム部１２１は駆動軸２００回りに第２の駆動部１０２と同じ回転方向に回転し、第１の駆動部１０１の相対速度をさらに低下させることで第１のアーム部１２１の矢印５０１方向の駆動速度が速くなる。
　通常、静止している第１のサイドギア２０１とピニオンギア２０３の間、並びに、静止している第２のサイドギア２０２とピニオンギア２０３の間には、モデル化が困難な静止摩擦が生じる。本実施形態では、第１の駆動部１０１と第２の駆動部１０２を等速で反対方向に回転させることによって、アーム部１２１を静止状態に保つようにしている。すなわち、第１のサイドギア２０１とピニオンギア２０３、並びに第２のサイドギア２０２とピニオンギア２０３とを常に動作させることによって、静止摩擦の影響をキャンセルすることができる。
　また、図６には、差動歯車機構を用いた第２の差動部１１２の構成例を示している。図示の第２の差動部１１２は、第２の駆動部１０２の出力軸の先端に取り付けられた第１のサイドギア６０１と、第３の駆動部１０３の出力軸の先端に取り付けられた第２のサイドギア６０２と、第２のアーム部１２２と一体であるピニオンギア６０３を備えている。第２の駆動部１０２の出力軸と第１のサイドギア６０１の回転軸は一致し、第３の駆動部１０３の出力軸と第２のサイドギア６０２の回転軸は一致する。そして、第１のサイドギア６０１と第２のサイドギア６０２が対向するように配置され、これらの共通の回転軸が第２の差動部１１２の駆動軸６００となる。また、各ギア６０１～６０３は傘歯車で構成され、ピニオンギア６０３は、第１のサイドギア６０１及び第２のサイドギア６０２の両方と噛合している。したがって、ピニオンギア６０３と一体の第２のアーム部１２２は、駆動軸６００回りに回転する。ここでは、説明の簡素化のため、第１のサイドギア６０１と第２のサイドギア６０２のギア比は１対１とする。なお、図６では説明の便宜上、図示を省略したが、各ギア６０１～６０３はケーシングにより覆われているものとする。
　第２の駆動部１０２と第３の駆動部１０３が等速で反対方向に回転しているときには、図７に示すように、第２の差動部１１２の駆動軸６００は回転せず、したがって、第２のアーム部１２２を静止させることができる。そして、定速で回転する第２の駆動部１０２に対して、第３の駆動部１０３の相対速度を制御することで、第２のアーム部１２２の駆動軸６００回りの回転方向及び回転速度を制御することができる。例えば、第３の駆動部１０３の回転速度の方が第２の駆動部１０２の回転速度よりも大きいと、図８中の矢印８０１で示すように、第２のアーム部１２２は駆動軸６００回りに第３の駆動部１０３と同じ回転方向に回転し、第３の駆動部１０３の相対速度をさらに上げることで第２のアーム部１２２の矢印８０１方向の駆動速度が速くなる。逆に、第３の駆動部１０３の回転速度の方が第２の駆動部１０２の回転速度よりも小さいと、図９中の矢印９０１で示すように、第２のアーム部１２２は駆動軸６００回りに第２の駆動部１０２と同じ回転方向に回転し、第３の駆動部１０３の相対速度をさらに低下させることで第２のアーム部１２２の矢印９０１方向の駆動速度が速くなる。
　通常、静止している第１のサイドギア６０１とピニオンギア６０３の間、並びに、静止している第２のサイドギア６０２とピニオンギア６０３の間には、モデル化が困難な静止摩擦が生じる。本実施形態では、第２の駆動部１０２と第３の駆動部１０３を等速で反対方向に回転させることによって、アーム部１２２を静止状態に保つようにしている。すなわち、第１のサイドギア６０１とピニオンギア６０３、並びに第２のサイドギア６０２とピニオンギア６０３とを常に動作させることによって、静止摩擦の影響をキャンセルすることができる。
　なお、図２～図５、並びに図６～図９には、それぞれ歯車を組み合わせた差動機構を用いた第１の差動部１１１並びに第２の差動部１１２を示したが、他の差動機構を用いて各差動部１１１及び１１２を構成することもできる。例えば、摩擦力によって生じる制御力によって回転を伝える差動機構を用いて第１の差動部１１１並びに第２の差動部１１２を構成することもできる。
　以上をまとめると、一定速度に制御される第２の駆動部１０２と、第２の駆動部１０２の両端に配置され、第２の駆動部１０２に対する相対速度が制御される第１の駆動部１０１及び第３の駆動部は、それぞれ差動歯車機構で構成される第１の差動部１１１及び第２の差動部１１２を介して連結される。このとき、第１の駆動部１０１と第２の駆動部１０２の減速比と、第２の駆動部１０２と第３の駆動部１０３の減速比は同一でなくてもよい。すなわち、定速に制御される第２の駆動部１０２の左右いずれか一方の出力端には減速機を設けず、他方の出力端には減速機を設けるようにしてもよい。
　ちなみに、減速比を異ならせると、２軸（すなわち、２本のアーム部１２１及び１２２）の動きを変えられるので、設計の自由度が増すという効果がある。また、対となるサイドギア２０１と２０２、及びサイドギア６０１と６０２に同一のギアを用いる必要はなく、片方のギアやモータの大きさを変えてもよい。
　図１に示す駆動装置１００は、各アーム部１２１及び１２２を動作させているか静止させているかどうかに拘わらず、３つの駆動部１０１～１０３を構成する各モータは常に回転動作しているので、静止摩擦の影響を、モデルレスすなわち特別な機構や補償モデルを用いることなくキャンセルすることができる。
　また、図１からも分かるように、駆動装置１００は、３つのモータを用いて２つの駆動軸を駆動する（言い換えれば、１．５個のモータを用いて１つの駆動軸を駆動する）構成となっているので、１つの駆動軸に２つのモータを使用するツインドライブシステム（前述）と比較すれば、より少ないモータの台数により同じ自由度構成の多リンク構造体を構成することができるので、製造コストを削減するとともに、各軸の慣性や機構の寸法を抑制することができる、といった利点がある。付言すれば、駆動装置１００は、３つの駆動部１０１～１０３に対して３つの同一のモータを使用する必要もない。
　なお、図１に示した駆動装置１００は、３つの駆動部１０１～１０３を同一直線上に配置されているが、このような構成に限定されるものではない。例えばベルトなどの伝達機構を用いて一部の駆動部を同一直線から外れた位置に配置することができる。
　図１０には、第２の駆動部１０２の出力軸と、第２の差動部１１２の駆動軸とをベルト１００１からなる動力伝達機構を介して連結して、第１の駆動部１０１及び第２の駆動部１０２の駆動軸１００２とは離間した場所に、第３の駆動部１０３の駆動軸１００３を配置して構成される、駆動装置１０００の構成例を示している。
　また、図示を省略するが、第２の駆動部１０２の他方の出力軸と、第１の差動部１１１の駆動軸をベルトなどの動力伝達機構を介して連結して、第２の駆動部１０２の駆動軸１００２とは離間した場所に、第１の駆動部１０１の駆動軸を配置するように構成することもできる。
　図１０に示す駆動装置１０００の場合、第１の駆動部１０１及び第２の駆動部１０２の駆動軸１００２と、離間して配置された第３の駆動部１０３の駆動軸１００３は互いに平行となっている。但し、第２の駆動部１０２の出力軸と、第２の差動部１１２の駆動軸とを、方向変換機能を備えた動力伝達機構を用いて連結することで、第１の駆動部１０１及び第２の駆動部１０２の駆動軸１００２と、離間して配置された第３の駆動部１０３とが任意の角度となるように構成することも可能である。
　一般には、動力を伝達する方向を変換するために１以上のギアを使用し、ギア数が増える度に摩擦の原因が増える。本実施形態に係る駆動装置１０００によれば、３つの駆動部１０１～１０３を構成する各モータは常に回転動作しているので、使用するギア数に拘わらず、静止摩擦の影響をキャンセルすることができる。
　図１１には、図１に示した駆動装置１００の制御システム１１００の構成例を模式的に示している。なお、図示及び説明を省略するが図１０に示した駆動装置１０００の制御システムも同様に構成されるものと理解されたい。
　駆動装置１００は、第１の駆動部１０１と、第２の駆動部１０２と、第３の駆動部１０３と、第１の駆動部１０１と第２の駆動部１０２の間に配設された第１の差動部１１１と、第２の駆動部１０２と第３の駆動部１０３の間に配設された第２の差動部１１２を備えている（同上）。
　第１の駆動部１０１と、第２の駆動部１０２と、第３の駆動部１０３は、例えばモータなどのアクチュエータで構成される。そして、制御部１１０１は、第１の駆動部１０１と、第２の駆動部１０２と、第３の駆動部１０３とを、それぞれ独立して駆動制御することができる。
　したがって、制御部１１０１は、第１の駆動部１０１と第２の駆動部１０２がそれぞれ独立して動作する際の動作差分により、第１の差動部１１１を駆動することができる。そして、第１の差動部１１１には第１のアーム部１２１が取り付けられており、制御部１１０１は、第１の駆動部１０１と第２の駆動部１０２の動作差分により、第１のアーム部１２１を駆動することができる。
　また、制御部１１０１は、第２の駆動部１０２と第３の駆動部１０３がそれぞれ独立して動作する際の動作差分により、第２の差動部１１２を駆動することができる。そして、第２の差動部１１２には第２のアーム部１２２が取り付けられており、制御部１１０１は、第２の駆動部１０２と第３の駆動部１０３の動作差分により、第２のアーム部１２２を駆動することができる。
　また、制御部１１０１は、中央に配置された第２の駆動部１０２を一定速度制御して、その速度を固定する。そして、制御部１１０１は、第２の駆動部１０２の左右に配置された第１の駆動部１０１及び第３の駆動部１０３の各々について、一定速度制御される第２の駆動部１０２に対する相対速度を制御する。第１の駆動部１０１の相対速度を制御することによって、第１の差動部１１１における動作差分を調整して、第１のアーム部１２１に所望の動作を行わせることができる。また、第３の駆動部１０３の相対速度を制御することによって、第２の差動部１１２における動作差分を調整して、第２のアーム部１２２に所望の動作を行わせることができる。この結果、制御部１１０１は、２本のアーム部１２１及び１２２に任意の動作を行わせることができる。
　第１のアーム部１２１又は第２のアーム部１２２の少なくとも一方が静止していても、第１乃至第３の駆動部１０１～１０３は常に動作している。したがって、静止摩擦の影響を、モデルレスすなわち特別な機構や補償モデルを用いることなくキャンセルすることができる。
　また、制御部１１０１は、第１の駆動部１０１の第２の駆動部１０２に対する相対速度と、第３の駆動部１０３の第２の駆動部１０２に対する相対速度との差分又は比率が所定の値の範囲内となるように制限するようにしてもよい。これによって、第１のアーム部１２１と第２のアーム部１２２のうち一方が高速で移動した方が低速で移動するといった動作が発生するのを抑制することができる。
　また、１．５個のモータを用いて１つの駆動軸を駆動するという構成を活用して、第１乃至第３の駆動部１０１～１０３のうち一部が故障しても、所望の動作を続行するフォルトトレラントな制御を実現することもできる。
　例えば、第１の駆動部１０１が故障したときには、制御部１１０１は、第２の駆動部１０２のみを用いて第１の差動部１１１の駆動を制御する。そして、その際にも、第３の駆動部１０３の第２の駆動部に対する相対速度に基づいて第２の差動部１１２の駆動を制御する（図１２を参照のこと）。この場合、第１のアーム部１２１は第２の駆動部１０２の駆動速度に追従して動作し、第２のアーム部１２２は第３の駆動部１０３の第２の駆動部１０２に対する相対速度に基づいて動作する。
　同様に、第３の駆動部１０３が故障したときには、制御部１１０１は、第２の駆動部１０２のみを用いて第２の差動部１１２の駆動を制御する。そして、その際にも、第１の駆動部１０１の第２の駆動部に対する相対速度に基づいて第１の差動部１１１の駆動を制御する（図１３を参照のこと）。この場合、第２のアーム部１２２は第２の駆動部１０２の駆動速度に追従して動作し、第１のアーム部１２１は第１の駆動部１０１の第２の駆動部１０２に対する相対速度に基づいて動作する。
　他方、中央の第２の駆動部１０２が故障したときには、制御部１１０１は、正常に動作しない第２の駆動部１０２を切り離して、第１の駆動部１０１で第１の差動部１１１を駆動制御するとともに、第３の駆動部１０３で第２の差動部を駆動制御する（図１４を参照のこと）。この場合、第１のアーム部１２１は第２の駆動部１０２の駆動速度に追従して動作し、第２のアーム部１２２は第２の駆動部１０２の駆動速度に追従して動作する。
　なお、制御部１１０１は、各駆動部１０１～１３０に使用されるモータに組み込まれたエンコーダやトルクセンサ、あるいはその他のセンサ素子からの検出信号に基づいて故障を検出して、検出結果に応じて上記の動作を実施するようにしてもよい。あるいは、制御部１１０１は、ユーザなどの外部からの指示に応じて、上記の動作を実施するようにしてもよい。
　本実施形態に係る駆動装置１００は、２軸のアームを同時に駆動することができ、例えばロボットを始めとする多リンク構造体に適用することができる。
　図１５には、駆動装置１００を適用可能なパラレルリンク装置１５００の構成例を概略的に示している。また、図１６には、図１５に示したパラレルリンク装置１５００の自由度構成を示している。なお、本明細書において、パラレルリンク装置におけるベース部及び可動部材のうちのベース部側を前方あるいは先端側とも言い、可動部材側を後方あるいは基端側とも言う。
　パラレルリンク装置１５００は、ベース部としてのベースプレート３０と、可動部材としての可動プレート４０と、並列に配置される複数のリンク部としての第１のリンク部５０ａ、第２のリンク部５０ｂ及び第３のリンク部５０ｃを備える。第１のリンク部５０ａ、第２のリンク部５０ｂ、及び第３のリンク部５０ｃは、ベースプレート３０と可動プレート４０との間にそれぞれ連結されている。
　ベースプレート３０は、例えば台車や支持台、支持壁、支持柱、支持梁、天井、床面など（いずれも図示しない）に固定して使用される。ベースプレート３０の形状は特に限定されない。第１のリンク部５０ａ、第２のリンク部５０ｂ、及び第３のリンク部５０ｃの各基端側は、ベースプレート３０に対して、回転中心点Ｐ回りに１２０度毎に等間隔で設けられた固定部３１ａ、３１ｂ、３１ｃにそれぞれ連結されている。回転中心点Ｐは、ベースプレート３０と第１のリンク部５０ａ、第２のリンク部５０ｂ、及び第３のリンク部５０ｃとの連結位置の回転中心点である。
　また、第１のリンク部５０ａ、第２のリンク部５０ｂ、及び第３のリンク部５０ｃの各先端側は、可動プレート４０に対して、回転中心点Ｑ回りに１２０度毎に等間隔で設けられた固定部４１ａ、４１ｂ、４１ｃにそれぞれ連結されている。可動プレート４０の形状は特に限定されない。回転中心点Ｑは、可動プレート４０と第１のリンク部５０ａ、第２のリンク部５０ｂ、及び第３のリンク部５０ｃとの連結位置の回転中心点である。
　第１のリンク部５０ａ、第２のリンク部５０ｂ及び第３のリンク部５０ｃは、同一の構成を有している。このうち第１のリンク部５０ａを例にとって、図１６を参照しながらリンク部の構成について説明する。第１のリンク部５０ａは、ベースプレート３０の固定部３１ａに連結された４節リンク機構ＦＬと、基端側が４節リンク機構ＦＬに連結され、先端側が可動プレート４０に連結された直列リンク機構ＳＬとを備えている。
　直列リンク機構ＳＬは、第１のリンク５９と、第２のリンク６３と、第３のリンク６１と、第４のリンク１５７で構成される。第１のリンク５９は、１軸回転関節である第１の能動関節部Ｊ8を介してベースプレート３０の固定部３１ａに連結されている。また、第２のリンク６３は、１軸能動関節である第２の能動関節部Ｊ9を介してベースプレート３０の固定部３１ａに連結されている。
　第１のリンク５９と第４のリンク５７とは、１軸回転関節である第１の回転関節部Ｊ1により連結されている。また、第２のリンク６３と第３のリンク６１とは、１軸回転関節である第２の回転関節部Ｊ2により連結され、第３のリンク６１と第４のリンク５７とは、１軸回転関節である第３の回転関節部Ｊ3により連結されている。第１の回転関節部Ｊ1、第２の回転関節部Ｊ2、第３の回転関節部Ｊ3、及び第１の能動関節部Ｊ8は、互いに平行な回転軸線を有する。これにより、第１のリンク５９、第２のリンク６３、第３のリンク６１、及び第４のリンク５７は４節リンク機構ＦＬを構成し得る。
　図１５及び図１６に示す例では、第１の能動関節部Ｊ8と第２の能動関節部Ｊ9は、同軸上に配置されている。第１の能動関節部Ｊ8及び第２の能動関節部Ｊ9の駆動に、図１に示した駆動装置１００を適用することができる。具体的には、第１の能動関節部Ｊ8を第１の差動部１１１で構成するとともに、第２の能動関節部Ｊ9を第２の差動部１１２で構成して、さらに、第１の能動関節部Ｊ8を挟むように第１の駆動部１０１及び第２の駆動部１０２を配置するとともに、第２の能動関節部Ｊ9を挟むように第２の駆動部１０２及び第３の駆動部１０３を配置する。なお、第２の能動関節部Ｊ9は、第１の能動関節部Ｊ8と平行に配置されていれば、同軸上でなくてもよい。
　ここで、３つの駆動部１０１～１０３を構成する各モータを常に回転動作させながら、第１の駆動部１０１と第２の駆動部１０２間の動作差分によって第１の能動関節部Ｊ8を駆動するとともに、第２の駆動部１０２と第３の駆動部１０３間の動作差分によって第２の能動関節部Ｊ9を駆動することができる。
　第１のリンク５９並びに第２のリンク６３を動作させているか静止させているかどうかに拘わらず、３つの駆動部１０１～１０３を構成する各モータは常に回転動作しているので、静止摩擦の影響を、モデルレスすなわち特別な機構や補償モデルを用いることなくキャンセルすることができる。
　また、３つのモータを用いて２つの駆動軸を駆動する（言い換えれば、１．５個のモータを用いて１つの駆動軸を駆動する）構成となっているので、より少ないモータの台数によりパラレルリンク装置１５００を構成して、製造コストを削減するとともに、各軸の慣性や機構の寸法を抑制することができる。
　また、図１５及び図１６に示すパラレルリンク装置１５００では、第１の能動関節部Ｊ8の回転軸と第１の回転関節部Ｊ1の回転軸との距離Ｌ１が、第２の回転関節部Ｊ2の回転軸と第３の回転関節部Ｊ3の回転軸との距離Ｌ２に等しくなっている。また、第２の能動関節部Ｊ9の回転軸と第２の回転関節部Ｊ2の回転軸との距離Ｌ３が、第１の回転関節部Ｊ1の回転軸と第３の回転関節部Ｊ3の回転軸との距離Ｌ４に等しくなっている。つまり、第１のアーム部５０ａの４節リンク機構ＦＬは、平行リンク機構として構成されている。ここで言う「平行リンク機構」は、複数のリンクによって平行四辺形あるいはひし形が形成されるリンク機構である。なお、４節リンク機構ＦＬは、平行リンク機構でなくてもよいが、平行リンク機構であれば、パラレルリンク装置１５００の構造設計及び可動プレート４０の位置や姿勢の制御が容易になる。そして、４節リンク機構ＦＬの第４のリンク５７は、上述したように本実施形態に係る駆動装置１００を適用して、２自由度に制御される。
　４節リンク機構ＦＬの第４のリンク５７は、Ｌ字状の直角リンクとなっている。第４のリンク５７の形状は、Ｌ字状に限られず、例えば、Ｔ字状であってもよい。Ｌ字状の第４のリンク５７のうち、４節リンク機構ＦＬの第１の回転関節部Ｊ1と第３の回転関節部Ｊ3との間に位置する部分５７ａから、４節リンク機構ＦＬの成す平面に対して直交する方向に延びる部分５７ｂに、１軸回転関節である第４の回転関節部Ｊ4が設けられている。第４の回転関節部Ｊ4の回転軸線は、４節リンク機構ＦＬの各関節部の回転軸線に対して直交する。第４の回転関節部Ｊ4は、４節リンク機構ＦＬと直列リンク機構ＳＬとを連結する。
　直列リンク機構ＳＬは、４節リンク機構ＦＬと可動プレート４０との間を４自由度で連結する。図示のパラレルリンク装置１５００において、直列リンク機構ＳＬは、第４の回転関節部Ｊ4を介して第４のリンク５７の部分５７ｂに連結される第５のリンク５５と、第５のリンク５５の先端側に接続された３自由度の回転関節とを有する。３自由度の回転関節は、ともに１軸回転関節である第５の回転関節部Ｊ5、第６の回転関節部Ｊ6、及び第７の回転関節部Ｊ7により構成されている。第４の回転関節部Ｊ4、第５の回転関節部Ｊ5、第６の回転関節部Ｊ6、及び第７の回転関節部Ｊ7のそれぞれの回転軸線は、それぞれ互いに直交している。このうち、第４の回転関節部Ｊ4、第５の回転関節部Ｊ5、及び第６の回転関節部Ｊ6それぞれの回転軸線は必ずしも直交していなくてもよいが、構造設計あるいは制御演算上は、直交している方が望ましい。
　第５のリンク５５は、第５の回転関節部Ｊ5により第６のリンク５３に連結され、第６のリンク５３は、第６の回転関節部Ｊ6により第７のリンク５１に連結されている。第６のリンク５３及び第７のリンク５１は、それぞれＬ字状の直角リンクであってもよい。第６のリンク５３及び第７のリンク５１は直交する２つの面を有していてもよく、その形状はＬ字状に限られず、例えば、Ｔ字状であってもよい。第７のリンク５１は、１軸回転関節である第７の回転関節部Ｊ7により可動プレート４０の固定部４１ａに連結されている。
　第７の回転関節部Ｊ7は、その回転軸線が可動プレート４０の中心点Ｑの方向に向けられている。第７の回転関節部Ｊ7は、４節リンク機構ＦＬの回転関節部の回転軸線（例えば回転軸線Ｏ8）と、第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7とが平行な状態で、ベースプレート３０及び複数のリンク部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの連結位置の回転中心点Ｐと、可動プレート４０及び複数のリンク部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの連結位置の回転中心点Ｑとを結ぶ軸線Ａｘ0に沿って見たときに、軸線Ａｘ0に交差するように構成されている。
　図示のパラレルリンク装置１５００において、直列リンク機構ＳＬは、可動プレート４０が連結される先端側において３自由度の回転関節を有しており、装置全体の大型化が抑制され、且つ、各リンクや可動プレート４０などの干渉が生じ難くされている。なお、第５の回転関節部Ｊ5と第６の回転関節部Ｊ6とは、２軸回転関節を用いて構成されてもよい。あるいは、第６の回転関節部Ｊ6と第７の回転関節部Ｊ7とは、２軸回転関節を用いて構成されてもよい。
　４節リンク機構ＦＬと可動プレート４０とは、直列リンク機構ＳＬにより４自由度で連結される。また、上述したように、直列リンク機構ＳＬが連結される４節リンク機構ＦＬの第４のリンク５７は、本実施形態に係る駆動装置１００を用いて２自由度に制御され得る。このため、第１のアーム部５０ａは６自由度を有するアーム構造となっている。
　また、第２のアーム部５０ｂ及び第３のアーム部５０ｃは、それぞれ第１～第４のリンク５７、５９、６１、６３が連結された４節リンク機構ＦＬ、及び第５～第７のリンク５１、５３、５５が連結された直列リンク機構ＳＬを備え、第１のアーム部５０ａと同一の構成を有する。第２のアーム部５０ｂ及び第３のアーム部５０ｃも、本実施形態に係る駆動装置１００を用いて６自由度に制御され得る。
　つまり、可動プレート４０は、それぞれ６自由度を有する第１のリンク部５０ａ、第２のリンク部５０ｂ、及び第３のリンク部５０ｃにより支持され、３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動が可能になっている。したがって、空間内において可動プレート４０の３次元位置及び３次元姿勢を自由に変化させることができる。かかる構成を有するパラレルリンク装置１５００では、４節リンク機構ＦＬの回転関節部の回転軸線（例えば回転軸線Ｏ8）と、第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7とが平行な状態で、ベースプレート３０及び複数のリンク部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの連結位置の回転中心点Ｐと、可動プレート４０及び複数のリンク部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの連結位置の回転中心点Ｑとを結ぶ軸線Ａｘ0に沿って見たときに、第７の回転関節部Ｊ7が軸線Ａｘ0に交差するように構成されている。本実施形態に係るパラレルリンク装置１５００では、３つのリンク部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7は、可動プレート４０の回転中心点Ｑで交わっている。
　このため、３自由度の並進運動の可動域だけでなく、３自由度の回転運動の可動域も大きくなり、可動プレート４０の可動域が従来のパラレルリンク装置に比べて拡大される。例えば、パラレルリンク装置１５００は、それぞれプラスマイナス９０度近くの可動域の３自由度の回転運動を達成し得る。プラスマイナス９０度の回転可動域は、人間の手首の可動域に相当する。
　また、図示のパラレルリンク装置１５００では、第１のリンク部５０ａ、第２のリンク部５０ｂ、及び第３のリンク部５０ｃの姿勢を制御する計６つのモータがベースプレート３０に設けられ得る。したがって、パラレルリンク装置１５００は、それぞれのモータの質量を、各モータで駆動することのないように構成され得る。
　また、パラレルリンク装置１１０は、ベースプレート１３０にモータが設けられ、さらに、ベースプレート１３０に４節リンク機構ＦＬが連結され、４節リンク機構ＦＬの先端側に直列リンク機構ＳＬが連結されている。このため、パラレルリンク装置１１０は、先端側のイナーシャが小さくなっており、可動プレート１４０の３次元位置の制御あるいは３次元姿勢の制御に有利となっている。
　以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
　本明細書では、本明細書で開示する駆動装置は、２軸のアームを同時に駆動することができ、例えばロボットを始めとする多リンク構造体に適用することができる。
　要するに、例示という形態により本明細書で開示する技術について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本明細書で開示する技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
　なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）第１の駆動部と、
　第２の駆動部と、
　第３の駆動部と、
　前記第１の駆動部と前記第２の駆動部に接続された第１の差動部と、
　前記第２の駆動部と前記第３の駆動部に接続された第２の差動部と、
　前記第１乃至第３の駆動部を制御する制御部と、
を具備する駆動装置。
（２）前記第１の差動部は、前記第１の駆動部と前記第２の駆動部の動作の差分に基づいて駆動し、
　前記第２の差動部は、前記第２の駆動部と前記第３の駆動部の動作の差分に基づいて駆動する、
上記（１）に記載の駆動装置。
（３）前記制御部は、前記第１の駆動部と前記第２の駆動部の動作の差分に基づいて前記第１の差動部の駆動を制御し、前記第２の駆動部と前記第３の駆動部の動作の差分に基づいて前記第２の差動部の駆動を制御する、
上記（１）又は（２）のいずれかに記載の駆動装置。
（４）前記制御部は、前記第２の駆動部を一定速度に制御するとともに、前記第１の駆動部及び前記第３の駆動部の各々の前記第２の駆動部に対する相対速度を制御する、
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の駆動装置。
（５）前記制御部は、前記第１の駆動部の前記第２の駆動部に対する相対速度と、前記第３の駆動部の前記第３の駆動部に対する相対速度との差分又は比率が所定の範囲内となるように制御する、
上記（４）に記載の駆動装置。
（６）前記制御部は、
　前記第１の駆動部の故障時において、前記第２の駆動部の速度に基づいて前記第１の差動部の駆動を制御するとともに、前記第３の駆動部の前記第２の駆動部に対する相対速度に基づいて前記第２の差動部の駆動を制御し、
　又は、前記第３の駆動部の故障時において、前記第２の駆動部の速度に基づいて前記第２の差動部の駆動を制御するとともに、前記第１の駆動部の前記第２の駆動部に対する相対速度に基づいて前記第１の差動部の駆動を制御し、
上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の駆動装置。
（７）前記制御部は、前記第２の駆動部の故障時において、前記第１の駆動部の速度に基づいて前記第１の差動部の駆動を制御するとともに、前記第３の駆動部の速度に基づいて前記第２の差動部の駆動を制御する、
上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の駆動装置。
（８）前記第２の駆動部と前記第２の差動部を連結し、又は前記第２の駆動部と前記１の差動部を連結する連結部をさらに備える、
上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の駆動装置。
（９）前記第１の差動部及び前記第２の差動部は差動歯車機構からなる、
上記（１）乃至（８）のいずれかに記載の駆動装置。
（１０）第１の駆動部と、
　第２の駆動部と、
　第３の駆動部と、
　前記第１の駆動部と前記第２の駆動部に接続された第１の差動部と、
　前記第２の駆動部と前記第３の駆動部に接続された第２の差動部と、
　前記第１の差動部に取り付けられた第１のアーム部と、
　前記第２の差動部に取り付けられた第２のアーム部と、
　前記第１乃至第３の駆動部を制御する制御部と、
を具備するロボット装置。
　１００…駆動装置
　１０１…第１の駆動部、１０２…第２の駆動部、１０３…第３の駆動部
　１１１…第１の差動部、１１２…第２の差動部
　１２１…第１のアーム部、１２２…第２のアーム部
　２０１…サイドギア、２０２…サイドギア、２０３…ピニオンギア
　６０１…サイドギア、６０２…サイドギア、６０３…ピニオンギア
　１０００…駆動装置、１００１…ベルト
　１１００…制御システム、１１０１…制御部

Claims (10)

  1. 　第１の駆動部と、
    　第２の駆動部と、
    　第３の駆動部と、
    　前記第１の駆動部と前記第２の駆動部に接続された第１の差動部と、
    　前記第２の駆動部と前記第３の駆動部に接続された第２の差動部と、
    　前記第１乃至第３の駆動部を制御する制御部と、
    を具備する駆動装置。
  2. 　前記第１の差動部は、前記第１の駆動部と前記第２の駆動部の動作の差分に基づいて駆動し、
    　前記第２の差動部は、前記第２の駆動部と前記第３の駆動部の動作の差分に基づいて駆動する、
    請求項１に記載の駆動装置。
  3. 　前記制御部は、前記第１の駆動部と前記第２の駆動部の動作の差分に基づいて前記第１の差動部の駆動を制御し、前記第２の駆動部と前記第３の駆動部の動作の差分に基づいて前記第２の差動部の駆動を制御する、
    請求項１に記載の駆動装置。
  4. 　前記制御部は、前記第２の駆動部を一定速度に制御するとともに、前記第１の駆動部及び前記第３の駆動部の各々の前記第２の駆動部に対する相対速度を制御する、
    請求項１に記載の駆動装置。
  5. 　前記制御部は、前記第１の駆動部の前記第２の駆動部に対する相対速度と、前記第３の駆動部の前記第３の駆動部に対する相対速度との差分又は比率が所定の範囲内となるように制御する、
    請求項４に記載の駆動装置。
  6. 　前記制御部は、
    　前記第１の駆動部の故障時において、前記第２の駆動部の速度に基づいて前記第１の差動部の駆動を制御するとともに、前記第３の駆動部の前記第２の駆動部に対する相対速度に基づいて前記第２の差動部の駆動を制御し、
    　又は、前記第３の駆動部の故障時において、前記第２の駆動部の速度に基づいて前記第２の差動部の駆動を制御するとともに、前記第１の駆動部の前記第２の駆動部に対する相対速度に基づいて前記第１の差動部の駆動を制御し、
    請求項１に記載の駆動装置。
  7. 　前記制御部は、前記第２の駆動部の故障時において、前記第１の駆動部の速度に基づいて前記第１の差動部の駆動を制御するとともに、前記第３の駆動部の速度に基づいて前記第２の差動部の駆動を制御する、
    請求項１に記載の駆動装置。
  8. 　前記第２の駆動部と前記第２の差動部を連結し、又は前記第２の駆動部と前記１の差動部を連結する連結部をさらに備える、
    請求項１に記載の駆動装置。
  9. 　前記第１の差動部及び前記第２の差動部は差動歯車機構からなる、
    請求項１に記載の駆動装置。
  10. 　第１の駆動部と、
    　第２の駆動部と、
    　第３の駆動部と、
    　前記第１の駆動部と前記第２の駆動部に接続された第１の差動部と、
    　前記第２の駆動部と前記第３の駆動部に接続された第２の差動部と、
    　前記第１の差動部に取り付けられた第１のアーム部と、
    　前記第２の差動部に取り付けられた第２のアーム部と、
    　前記第１乃至第３の駆動部を制御する制御部と、
    を具備するロボット装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110949562A (zh) * 2019-11-29 2020-04-03 深圳市优必选科技股份有限公司 一种行走机构及机器人

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001263444A (ja) 2000-03-17 2001-09-26 Keio Gijuku フリクションフリー・ドライブシステム
JP2009269102A (ja) 2008-05-01 2009-11-19 Sony Corp アクチュエータ制御装置及びアクチュエータ制御方法、アクチュエータ、ロボット装置、並びにコンピュータ・プログラム
JP2010264519A (ja) * 2009-05-12 2010-11-25 Seiko Epson Corp 関節機構
US20130167673A1 (en) * 2010-10-01 2013-07-04 Industrial Technology Research Institute Differential-velocity driving device and mechanical arm to which the differential-velocity driving device is applied
JP2016037268A (ja) * 2014-08-11 2016-03-22 国立研究開発法人産業技術総合研究所 差動型多軸駆動機構

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7734375B2 (en) * 2004-06-09 2010-06-08 Boston Dynamics Robot and robot leg mechanism
JP2006026806A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd ロボットハンド等の関節機構
JP5195054B2 (ja) * 2008-06-11 2013-05-08 パナソニック株式会社 アームの関節、及びそれを有するロボット
CN102398270B (zh) * 2010-09-16 2014-03-26 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 机器人臂部件
TWI401144B (zh) * 2010-10-01 2013-07-11 Ind Tech Res Inst 高反應力關節裝置的控制方法
EP2716419A4 (en) * 2011-06-01 2015-04-08 Yaskawa Denki Seisakusho Kk MULTI-JOINT ROBOT
US8691985B2 (en) 2011-07-22 2014-04-08 American Air Liquide, Inc. Heteroleptic pyrrolecarbaldimine precursors
WO2013018229A1 (ja) * 2011-08-04 2013-02-07 株式会社安川電機 複合駆動装置及びロボット
US11951619B2 (en) * 2017-04-26 2024-04-09 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Cabled differential for cable controlled joint

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001263444A (ja) 2000-03-17 2001-09-26 Keio Gijuku フリクションフリー・ドライブシステム
JP2009269102A (ja) 2008-05-01 2009-11-19 Sony Corp アクチュエータ制御装置及びアクチュエータ制御方法、アクチュエータ、ロボット装置、並びにコンピュータ・プログラム
JP2010264519A (ja) * 2009-05-12 2010-11-25 Seiko Epson Corp 関節機構
US20130167673A1 (en) * 2010-10-01 2013-07-04 Industrial Technology Research Institute Differential-velocity driving device and mechanical arm to which the differential-velocity driving device is applied
JP2016037268A (ja) * 2014-08-11 2016-03-22 国立研究開発法人産業技術総合研究所 差動型多軸駆動機構

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3748199A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110949562A (zh) * 2019-11-29 2020-04-03 深圳市优必选科技股份有限公司 一种行走机构及机器人

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