JP2000097306A - Parallel link mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡などの精密
機器のステージに適用可能なパラレルリンク機構に関す
る。The present invention relates to a parallel link mechanism applicable to a stage of precision equipment such as a microscope.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、パラレルリンク機構には、機械設
計第４０巻第１０号（１９９６年７号）に掲載された回
転型パラレルリンク機構がある。図５を用いて、この技
術を説明する。図５において、基台１０１の上面には、
回転アクチュエータ１０２が６基、基台１０１の中心軸
周りの円周上に２基を一組として等分に配置されてい
る。６基の回転アクチュエータ１０２の駆動軸は、基台
１０１の底面と平行にかつ円周方向に向いており、その
駆動軸には、それぞれ第１リンク１０３が固着され、回
転アクチュエータ１０２の回動により揺動運動がなされ
る。それぞれの第１リンク１０３はボールジョイント１
０４により、それぞれ第２リンク１０５に連結され、第
２リンク１０５はさらにボールジョイント１０４によ
り、可動板１０６に連結されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a parallel link mechanism, there is a rotary parallel link mechanism disclosed in Mechanical Design, Vol. 40, No. 10, July 1996. This technique will be described with reference to FIG. In FIG. 5, on the upper surface of the base 101,
Six rotary actuators 102 are equally arranged as a set of two on the circumference around the central axis of the base 101. The drive shafts of the six rotary actuators 102 are parallel to the bottom surface of the base 101 and are oriented in the circumferential direction. The first links 103 are fixed to the drive shafts, respectively. A rocking movement is performed. Each first link 103 is a ball joint 1
Each of the second links 105 is connected to a movable plate 106 by a ball joint 104.
【０００３】各第１リンク１０３および第２リンク１０
５は、回転アクチュエータ１０２の回動に伴いその開閉
角度を変化させる。各第１リンク１０３および第２リン
ク１０５の角度を協調して制御することにより、可動板
１０６が、基台１０１に対して「並進３自由度」、「回
転３自由度」の計６自由度の相対運動を行えるものとな
っている。Each of the first link 103 and the second link 10
Numeral 5 changes the opening / closing angle of the rotary actuator 102 as the rotary actuator 102 rotates. By controlling the angles of the first link 103 and the second link 105 in a coordinated manner, the movable plate 106 moves the base 101 with “3 translational degrees of freedom” and “3 rotational degrees of freedom” for a total of 6 degrees of freedom. Can perform relative motion of
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術には、つぎのような問題点があった。すなわち、第１
リンクおよび第２リンクが基台の底面に対してほぼ縦方
向に配設されているので、回転パラレルリンク機構の縦
方向の寸法が大きくならざるを得ない。また、第１リン
クは、回転アクチュエータの駆動軸が基台の底面に対し
て平行に配設され、その駆動軸の半径方向の平面内にし
か揺動運動ができないため、可動板の動作範囲が制限さ
れて、顕微鏡等の精密機器のステージに適用することは
困難であった。However, the above prior art has the following problems. That is, the first
Since the link and the second link are disposed substantially vertically with respect to the bottom surface of the base, the vertical dimension of the rotary parallel link mechanism must be increased. In the first link, the drive shaft of the rotary actuator is disposed parallel to the bottom surface of the base, and can swing only within the radial plane of the drive shaft. Due to the limitations, it has been difficult to apply to a stage of a precision instrument such as a microscope.
【０００５】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項１、２または３に係る発明の課題
は、機構の高速性を有するとともに、基台の底面に対
し、縦方向の寸法が小さく、可動部材の横方向の移動範
囲が大きなパラレルリンク機構を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the invention according to claims 1, 2 or 3 is to provide a mechanism having a high speed and a vertical position with respect to a bottom surface of a base. An object of the present invention is to provide a parallel link mechanism having a small dimension in the direction and a large moving range of the movable member in the lateral direction.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１、２または３に係る発明は、基台に対して
可動部材を相対的に移動するパラレルリンク機構におい
て、前記基台の中心軸周りの円周上に配置され、その駆
動軸が前記基台の底面に対し垂直またはやや傾斜して取
着された少なくとも３基の回転アクチュエータと、該回
転アクチュエータと前記可動部材とを連結する自在継手
と、前記回転アクチュエータを制御する制御手段とを備
えた。According to a first aspect of the present invention, there is provided a parallel link mechanism for moving a movable member relative to a base. And at least three rotary actuators whose drive shafts are attached perpendicularly or slightly inclined to the bottom surface of the base, and the rotary actuator and the movable member. A universal joint to be connected; and control means for controlling the rotary actuator.
【０００７】請求項１、２または３に係る発明のパラレ
ルリンク機構では、基台の中心軸周りの円周上に配置さ
れ、その駆動軸が前記基台の底面に対し垂直またはやや
傾斜して取着された少なくとも３基の回転アクチュエー
タと、該回転アクチュエータと前記可動部材とを連結す
る自在継手と、前記回転アクチュエータを制御する制御
手段とを備えたことにより、自在継手が基台の底面に平
行な方向に傾斜して回動し、その運動は制御手段によっ
て少なくとも３基の回転アクチュエータが協調するよう
に制御される。In the parallel link mechanism according to the first, second or third aspect of the present invention, the parallel link mechanism is disposed on a circumference around the central axis of the base, and its drive shaft is vertically or slightly inclined with respect to the bottom surface of the base. By providing at least three attached rotary actuators, a universal joint connecting the rotary actuator and the movable member, and control means for controlling the rotary actuator, the universal joint is provided on the bottom surface of the base. It pivots obliquely in parallel directions, the movement of which is controlled by the control means in such a way that at least three rotary actuators cooperate.
【０００８】請求項２に係る発明のパラレルリンク機構
では、上記作用に加え、自在継手は、可動部材にボール
ジョイントを介して連結する可動リンクと、該可動リン
クにボールジョイントを介して連結する回転リンクとを
備え、該回転リンクは回転アクチュエータに直結された
ものであることにより、回転アクチュエータにより、回
転リンクが駆動され、その運動を可動リンクに伝達し、
可動リンクは可動部材を移動させる。[0008] In the parallel link mechanism according to the second aspect of the invention, in addition to the above operation, the universal joint includes a movable link connected to the movable member via a ball joint, and a rotating link connected to the movable link via a ball joint. And the rotary link is directly connected to the rotary actuator, whereby the rotary link is driven by the rotary actuator, and the motion is transmitted to the movable link,
The movable link moves the movable member.
【０００９】請求項３に係る発明のパラレルリンク機構
では、上記作用に加え、前記制御手段は、機構の固有幾
何寸法から導出された制御アルゴリズムによって、前記
回転アクチュエータの回転角度と回転角速度とを制御す
るものであることにより、自在継手の運動を自在に制御
する。In the parallel link mechanism according to a third aspect of the present invention, in addition to the above operation, the control means controls a rotation angle and a rotation angular velocity of the rotary actuator by a control algorithm derived from a unique geometric dimension of the mechanism. By doing so, the motion of the universal joint is freely controlled.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態で説明するパ
ラレルリンク機構は、６本の可動リンクと６本の回転リ
ンクとからなる自在継手を有している。しかし６本とい
う本数は好ましい要件ではあるが、必須の要件ではなく
３本であってもよい。だだし、自由度が制約され、６自
由度から３自由度となり、特定の用途向けとなる。ま
た、回転アクチュエータとしての回転モータは、基台の
中心軸周りの円周上に２基を一組として、１２０度の等
間隔に配設され、回転モータの駆動軸に回転リンクが固
着され、回転モータの回転と連動して回転リンクが回転
する機構となっている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A parallel link mechanism described in an embodiment of the present invention has a universal joint composed of six movable links and six rotating links. However, although the number of six is a preferable requirement, it is not an essential requirement and may be three. However, the degree of freedom is restricted, and the degree of freedom is changed from six degrees of freedom to three degrees of freedom, which is intended for a specific application. In addition, the rotary motor as a rotary actuator is arranged at equal intervals of 120 degrees as a set of two units on a circumference around the central axis of the base, and a rotary link is fixed to a drive shaft of the rotary motor, The mechanism is such that the rotation link rotates in conjunction with the rotation of the rotation motor.
【００１１】このパラレルリンク機構の回転リンクが基
台の底面と平行またはある角度の平面上を回転運動する
ことによって、回転型パラレルリンク機構の高速性を有
しながら、基台の底面に対する縦方向への高さを抑制し
ている。また、各リンク間やリンクと可動部材としての
可動板との連結点が円周運動するため、ストロークが基
台の底面に対する横方向に拡大され、可動板の移動範囲
が大きくなっている。以下、具体的な実施の形態につい
て説明する。The rotary link of the parallel link mechanism rotates in a plane parallel to or at a certain angle to the bottom surface of the base, so that the rotation type parallel link mechanism has a high speed and a vertical direction with respect to the bottom surface of the base. The height has been suppressed. Further, since the link points between the links and the connection points between the links and the movable plate as the movable member move in a circumferential direction, the stroke is expanded in the lateral direction with respect to the bottom surface of the base, and the movable range of the movable plate is increased. Hereinafter, specific embodiments will be described.
【００１２】（実施の形態１）図１〜図３は実施の形態
１を示し、図１はパラレルリンク機構の本体の斜視図、
図２はパラレルリンク機構の各ジョイントの空間ベクト
ルを示す斜視図、図３はパラレルリンク機構の制御系の
ブロック図である。(First Embodiment) FIGS. 1 to 3 show a first embodiment. FIG. 1 is a perspective view of a main body of a parallel link mechanism.
FIG. 2 is a perspective view showing a space vector of each joint of the parallel link mechanism, and FIG. 3 is a block diagram of a control system of the parallel link mechanism.
【００１３】図１において、パラレルリンク機構の本体
１には、基台１１の上面に、基台１１の中心軸周りの円
周上に２基を一組として計６基の回転モータ１２が、１
２０度の等間隔に配設され、基台１１の底面に対して傾
斜角αをなして取着されている。傾斜角αは０〜６０
度、好ましくは３０度に設定される。この傾斜角αは、
傾斜角調整機構を設けて、その上に回転モータ１２を取
着し、可変にしてもよい。回転モータ１２の駆動軸１２
ａには、その回転角度θi と回転角速度ωi とを検出す
る図示しないエンコーダ（図３参照）が付設されてい
る。また、６基の回転モータ１２の駆動軸１２ａには、
それぞれ長さが一定の回転リンク１３が直結され、回転
モータ１２の回転に連動して回転する。それぞれの回転
リンク１３の先端は、ボールジョイントからなる下ジョ
イント１４を介して長さが一定の可動リンク１５の基端
に連結され、可動リンク１５の先端は、同様にボールジ
ョイントからなる上ジョイント１６を介して可動部材と
しての可動板１７に連結されている。回転リンク１３、
下ジョイント１４、可動リンク１５および上リンク１６
により、自在継手を構成している。In FIG. 1, the main body 1 of the parallel link mechanism has a total of six rotary motors 12 on a top surface of a base 11, two sets of which are arranged on a circumference around a central axis of the base 11. 1
They are arranged at equal intervals of 20 degrees and attached to the bottom surface of the base 11 at an inclination angle α. The inclination angle α is 0 to 60
Degrees, preferably 30 degrees. This inclination angle α is
A tilt angle adjusting mechanism may be provided, and the rotary motor 12 may be mounted thereon to make it variable. Drive shaft 12 of rotary motor 12
The a, the rotation angle theta i an encoder (not shown) for detecting the rotational angular velocity omega i (see FIG. 3) is attached. The drive shafts 12a of the six rotary motors 12 include:
The rotation links 13 each having a fixed length are directly connected to each other, and rotate in conjunction with the rotation of the rotation motor 12. The distal end of each rotating link 13 is connected to the base end of a movable link 15 having a fixed length via a lower joint 14 composed of a ball joint, and the distal end of the movable link 15 is connected to an upper joint 16 similarly composed of a ball joint. Is connected to a movable plate 17 as a movable member. Rotating link 13,
Lower joint 14, movable link 15 and upper link 16
Constitutes a universal joint.
【００１４】パラレルリンク機構の作動時に、可動板１
７を動かすためには、逆運動学の計算を必要とする。図
２に示すように、このパラレルリンク機構では、可動板
１７において、位置指令および姿勢指令の６自由度を与
えたときに、可動板１７に連結された６個の上ジョイン
ト１６のそれぞれの座標は、ベース座標原点ｏからのベ
クトルｐｈi （ｉ＝１〜６）で表示される。これらの上
ジョイント１６と、これに対応する下ジョイント１４
と、回転モータ１２の駆動軸１２ａとの間のベクトルを
求めれば、回転モータ１２の回転角度θi がそのまま制
御量となる。When the parallel link mechanism operates, the movable plate 1
Moving 7 requires inverse kinematics calculations. As shown in FIG. 2, in the parallel link mechanism, when the movable plate 17 is given six degrees of freedom of a position command and a posture command, the respective coordinates of the six upper joints 16 connected to the movable plate 17 are changed. is displayed in vector ph i from the base coordinate origin o (i = 1~6). These upper joints 16 and corresponding lower joints 14
When the vector between the rotation motor 12 and the drive shaft 12a of the rotation motor 12 is obtained, the rotation angle θ i of the rotation motor 12 becomes the control amount as it is.
【００１５】図２に示すように、これらのベクトルは空
間ベクトルで表示される。この空間ベクトルは、逆運動
学によって、空間幾何的に求められる。計算方法を以下
に示す。 ｋi ｗi ＝ｐ＋Ｒｐｈi −ｐｂi （１） ｋi ｗi ＝ｒm ａi ＋ｃｚi （２） 式（１）（２）の関係から、 ｃ2 ＝ｋi 2 ＋ｒm 2 −２ｒ（ａi ・ｋi ｗi ） （３） 式（１）（３）の関係から、As shown in FIG. 2, these vectors are represented as space vectors. This space vector is obtained geometrically by inverse kinematics. The calculation method is shown below. k i w i = p + Rph i -pb i (1) k i w i = r m a i + cz i (2) Equation (1) from the relationship (2), c 2 = k i 2 + r m 2 -2r ( a i · k i w i) (3) equation from the relationship of (1) to (3),
【００１６】[0016]
【数１】 (Equation 1)
【００１７】ベクトルａi の各軸成分は、以下のように
なる。 （ａi ）x ＝ｒm ｃｏｓθi ｃｏｓα （ａi ）y ＝ｒm ｓｉｎθi ｃｏｓα （ａi ）z ＝ｒm ｓｉｎα これらの関係から、Each axis component of the vector a i is as follows. From (a i) x = r m cosθ i cosα (a i) y = r m sinθ i cosα (a i) z = r m sinα these relationships,
【００１８】[0018]
【数２】 (Equation 2)
【００１９】ここで、Here,
【００２０】[0020]
【数３】 (Equation 3)
【００２１】ここで、 ・ ：ベクトルの内積 Ｒ ：姿勢指令を含む回転変換行列Where:: inner product of vectors R: rotation transformation matrix including attitude command
【００２２】[0022]
【数４】 (Equation 4)
【００２３】ｐ ：可動板の位置指令 ｐｈi ：可動板と各可動リンクとの結合点をハンド座標
で表した位置ベクトル（ｉ＝１〜６） ｐｂi ：基台と各回転モータの回転中心点をベース座標
で表した位置ベクトル（ｉ＝１〜６） ｃ ：各可動リンクの長さ ｒm ：回転リンクｉの長さ ａi ：回転リンクｉの単位方向ベクトル ｗi ：上ジョイント下ジョイント間のベクトルの単位
方向ベクトル ｚi ：ｃの単位方向ベクトル θi ：各回転モータの回転角度、機構制御量、得られ
る値は０≦θi ≦３６０° α ：各回転モータの基台の底面に対する取付け角度 ｉ＝１〜６ 順番号[0023] p: position command ph i of the movable plate: position vector of the point of attachment to the movable plate and the movable link expressed in hand coordinate (i = 1~6) pb i: base and the center of rotation of the rotary motor position vector representing a point in the base coordinate (i = 1~6) c: length r m of the movable link: the length of the rotary link i a i: a unit direction vector of the rotary link i w i: the upper joint under joint Unit direction vector z i : unit direction vector of c θ i : rotation angle of each rotary motor, mechanism control amount, and obtained value 0 ≦ θ i ≦ 360 ° α: bottom surface of base of each rotary motor Mounting angle for i = 1-6
【００２４】パラレルリンク機構の制御は、上記逆運動
学を用いて目標とする可動板の位置・姿勢に対する各回
転モータの回転角度指令および回転角速度指令を求め、
これを基に各回転モータを制御する。上記パラレルメカ
ニズムの逆運動学は、制御量の三角関数式で示されてい
る。示されている式は、空間中の一点（可動板側の任意
の上ジョイント）から、基台平面上の円周（回転モータ
側の対応する下ジョイントの動作円）までの距離が、あ
る固有値（上下ジョイント間の距離＝可動リンクの長
さ）になる場合の交点を求める式と等価である。この場
合、三角関数式が示すように、解が一つ以上でも有効で
ある場合が存在する。解の物理的な制約条件や、リンク
間干渉の有効範囲などで制限をしても、解が一つ以上に
なる場合は、どちらの解も成立するが、連続性や特異点
通過の問題があるため、ハード的な制限により一方の解
に限定する必要がある。In the control of the parallel link mechanism, a rotational angle command and a rotational angular velocity command of each rotary motor with respect to a target position and orientation of the movable plate are obtained by using the inverse kinematics.
Based on this, each rotation motor is controlled. The inverse kinematics of the above parallel mechanism is represented by a trigonometric function equation of the control amount. The equation shown shows that the distance from one point in space (arbitrary upper joint on the movable plate side) to the circumference on the base plane (the operating circle of the corresponding lower joint on the rotary motor side) is a certain eigenvalue This is equivalent to an equation for calculating the intersection when (distance between the upper and lower joints = length of the movable link). In this case, as indicated by the trigonometric function expression, there are cases where even one or more solutions are effective. Even if the solution is restricted by physical constraints or the effective range of inter-link interference, if more than one solution is found, both solutions are valid, but the problems of continuity and singularity passing Therefore, it is necessary to limit to one solution due to hardware limitations.
【００２５】つぎに、上記構成のパラレルリンク機構の
動作について説明する。図３において、制御系２には、
外部から本体１の可動部材１７を制御する位置指令と姿
勢指令とが付与される逆運動学演算部２１があり、この
逆運動学演算部２１では、上記の式（５）より各回転リ
ンク１３が目標となる位置と姿勢になるように、それぞ
れ６基の回転モータ１２の回転角度指令値θi * （ｉ＝
１〜６）を求める。この回転角度指令値θi * は位置比
較器２２に付与される。位置比較器２２では、回転角度
指令値θi * と、本体１の回転モータ１２のエンコーダ
の位置検出部２８で検出された実際の回転モータ１２の
回転角度θi とを比較し、その偏差信号Δθi を求め、
角速度指令生成部２３に入力する。Next, the operation of the parallel link mechanism having the above configuration will be described. In FIG. 3, the control system 2 includes:
There is an inverse kinematics calculation unit 21 to which a position command and a posture command for controlling the movable member 17 of the main body 1 are given from the outside. Are the target positions and orientations, so that the rotation angle command values θ i * (i =
1 to 6). The rotation angle command value θ i * is given to the position comparator 22. The position comparator 22 compares the rotation angle command value θ i * with the actual rotation angle θ i of the rotation motor 12 detected by the position detection unit 28 of the encoder of the rotation motor 12 of the main body 1 and outputs a deviation signal. Find Δθ i ,
It is input to the angular velocity command generator 23.
【００２６】角速度指令生成部２３では、それぞれ６基
の回転モータ１２の回転角速度指令ωi * （ｉ＝１〜
６）を計算し、速度比較器２４に付与する。速度比較器
２４では、回転角速度指令ωi * と、本体１の回転モー
タ１２のエンコーダの速度検出部２７で検出された実際
の回転モータ１２の回転角速度ωi とを比較し、その偏
差信号Δωi を求め、サーボ制御部２５に入力する。サ
ーボ制御部２５では、その偏差信号Δωi をなくすよう
にサーボ制御が行われる。その駆動信号Ｕi がアンプ２
６を通して回転モータ１２の回転制御を行う。In the angular velocity command generator 23, the rotational angular velocity commands ω i * (i = 1 to
6) is calculated and given to the speed comparator 24. The speed comparator 24 compares the rotational angular velocity command ω i * with the actual rotational angular velocity ω i of the rotary motor 12 detected by the speed detector 27 of the encoder of the rotary motor 12 of the main body 1 and outputs a deviation signal Δω. i is obtained and input to the servo control unit 25. The servo control unit 25, a servo control is performed so as to eliminate the deviation signal [Delta] [omega i. The drive signal U i is supplied to the amplifier 2
The control of the rotation of the rotation motor 12 is performed through 6.
【００２７】上記パラレルリンク機構の構成とその動作
で説明したように、６本の可動リンクの角度と角速度を
同時にかつ協調的に制御することによって、３次元空間
で、可動板の方向と角度とを自由自在に制御することが
できる。As described in the structure and operation of the parallel link mechanism, by simultaneously and cooperatively controlling the angles and angular velocities of the six movable links, the direction and angle of the movable plate in the three-dimensional space are controlled. Can be freely controlled.
【００２８】本実施の形態によれば、機構の高速性を有
するとともに、基台の底面に対し、縦方向の寸法が小さ
く、可動板の横方向の移動範囲が大きなパラレルリンク
機構を得ることができる。According to the present embodiment, it is possible to obtain a parallel link mechanism having a high-speed mechanism, a small vertical dimension with respect to the bottom surface of the base, and a large movable range of the movable plate in the horizontal direction. it can.
【００２９】本実施の形態では、可動部材には、円板状
の可動板を用いているが、この形状は特に制限されるも
のではなく、３〜６個のボールジョイントからなる上ジ
ョイントが同一平面上に配設されていれば、例えば六角
柱、球体、異形体などであってもよい。In the present embodiment, a disk-shaped movable plate is used as the movable member, but the shape is not particularly limited, and the upper joint composed of three to six ball joints is the same. If it is arranged on a plane, for example, it may be a hexagonal prism, a sphere, a variant, or the like.
【００３０】（実施の形態２）図４は実施の形態２を示
し、パラレルリンク機構の本体の斜視図である。本実施
の形態は、基台の底面に対する回転モータの取付け角度
が実施の形態１と異なるのみなので、異なる部分のみ説
明し、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略す
る。(Embodiment 2) FIG. 4 shows Embodiment 2 and is a perspective view of a main body of a parallel link mechanism. In the present embodiment, only the mounting angle of the rotary motor with respect to the bottom surface of the base is different from that of the first embodiment.
【００３１】図４において、パラレルリンク機構の本体
１Ａには、基台１１の上面に、基台１１の中心軸周りの
円周上に２基を一組として計６基の回転モータ１２Ａ
が、１２０度の等間隔に配設され、基台１１の底面に対
して平行（図１における傾斜角α＝０）に取着されてい
る。その他の構成は、実施の形態１と同様である。In FIG. 4, the main body 1A of the parallel link mechanism has a total of six rotary motors 12A on the upper surface of the base 11, two sets of which are arranged on a circumference around the center axis of the base 11.
Are arranged at equal intervals of 120 degrees, and are attached parallel to the bottom surface of the base 11 (inclination angle α = 0 in FIG. 1). Other configurations are the same as those of the first embodiment.
【００３２】実施の形態１の図２に示すように、パラレ
ルリンク機構の各ジョイントの座標は空間ベクトルで表
示される。この空間ベクトルは、逆運動学によって、α
＝０として空間幾何的に求められる。計算方法を以下に
示す。As shown in FIG. 2 of the first embodiment, the coordinates of each joint of the parallel link mechanism are represented by space vectors. This space vector is calculated by inverse kinematics to be α
= 0 and spatially determined. The calculation method is shown below.
【００３３】[0033]
【数５】 (Equation 5)
【００３４】ここで、Here,
【００３５】[0035]
【数６】 (Equation 6)
【００３６】パラレルリンク機構の制御は、上記逆運動
学を用いた計算方法により、可動板１７の位置・姿勢に
対する各回転モータ１２Ａの、目標とする回転角度指令
および回転角速度指令を求め、実施の形態１と同様に、
図３で示すように各回転モータ１２Ａを制御する。The control of the parallel link mechanism is performed by calculating the target rotational angle command and rotational angular velocity command of each rotary motor 12A with respect to the position and attitude of the movable plate 17 by the calculation method using the inverse kinematics. As in mode 1,
As shown in FIG. 3, each rotation motor 12A is controlled.
【００３７】上記パラレルリンク機構の構成とその動作
で説明したように、６本の可動リンクの角度と角速度を
同時にかつ協調的に制御することによって、３次元空間
で、可動板の方向と角度とを自由自在に制御することが
できる。As described in the structure and operation of the parallel link mechanism, by simultaneously and cooperatively controlling the angles and angular velocities of the six movable links, the direction and angle of the movable plate in the three-dimensional space are controlled. Can be freely controlled.
【００３８】本実施の形態によれば、実施の形態１の効
果に加え、回転モータが基台の底面に対し平行に配設さ
れたので、基台の底面に対し、パラレルリンク機構の縦
方向の寸法を極めて小さくでき、顕微鏡等の精密機器の
ステージへの適用を容易にすることができる。According to the present embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, since the rotary motor is disposed parallel to the bottom of the base, the vertical direction of the parallel link mechanism is Can be made extremely small, and application to a stage of a precision instrument such as a microscope can be facilitated.
【００３９】[0039]
【発明の効果】請求項１、２または３に係る発明によれ
ば、自在継手が基台の底面に平行な方向に傾斜して回動
し、その運動は制御手段によって少なくとも３基の回転
アクチュエータが協調するように制御されるので、機構
の高速性を有するとともに、基台の底面に対し、縦方向
の寸法が小さく、可動部材の横方向の移動範囲が大きな
パラレルリンク機構を得ることができる。According to the first, second or third aspect of the present invention, the universal joint pivots while tilting in a direction parallel to the bottom surface of the base, and its movement is controlled by at least three rotary actuators by the control means. Are controlled so as to cooperate with each other, so that a parallel link mechanism having a high-speed mechanism, a small vertical dimension with respect to the bottom surface of the base, and a large horizontal movement range of the movable member can be obtained. .
【００４０】請求項２に係る発明によれば、上記効果に
加え、回転アクチュエータにより、回転リンクが駆動さ
れ、その運動を可動リンクに伝達し、可動リンクは可動
部材を移動させるので、基台に対する可動部材の位置と
姿勢を自由自在に変化させることができる。According to the second aspect of the present invention, in addition to the above effects, the rotary link is driven by the rotary actuator, and its movement is transmitted to the movable link, and the movable link moves the movable member. The position and posture of the movable member can be freely changed.
【００４１】請求項３に係る発明によれば、上記効果に
加え、自在継手の運動を自在に制御するので、可動部材
の位置と姿勢とを所望の位置および姿勢に変化させるこ
とができる。According to the third aspect of the invention, in addition to the above-described effects, the movement of the universal joint is freely controlled, so that the position and posture of the movable member can be changed to desired positions and postures.
【図１】実施の形態１のパラレルリンク機構の本体の斜
視図である。FIG. 1 is a perspective view of a main body of a parallel link mechanism according to a first embodiment.
【図２】実施の形態１のパラレルリンク機構の各ジョイ
ントの空間ベクトルを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a space vector of each joint of the parallel link mechanism according to the first embodiment.
【図３】実施の形態１のパラレルリンク機構の制御系の
ブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a control system of the parallel link mechanism according to the first embodiment.
【図４】実施の形態２のパラレルリンク機構の本体の斜
視図である。FIG. 4 is a perspective view of a main body of a parallel link mechanism according to a second embodiment.
【図５】従来技術の回転型パラレルリンク機構の斜視図
である。FIG. 5 is a perspective view of a conventional rotary parallel link mechanism.
１１ 基台 １２ 回転モータ １２ａ 駆動軸 １３ 回転リンク １４ 下ジョイント １５ 可動リンク １６ 上ジョイント １７ 可動板 Reference Signs List 11 base 12 rotation motor 12a drive shaft 13 rotation link 14 lower joint 15 movable link 16 upper joint 17 movable plate
Claims (3)
るパラレルリンク機構において、 前記基台の中心軸周りの円周上に配置され、その駆動軸
が前記基台の底面に対し垂直又はやや傾斜して取着され
た少なくとも３基の回転アクチュエータと、該回転アク
チュエータと前記可動部材とを連結する自在継手と、前
記回転アクチュエータを制御する制御手段とを備えたこ
とを特徴とするパラレルリンク機構。1. A parallel link mechanism for moving a movable member relative to a base, wherein the drive member is disposed on a circumference around a center axis of the base, and a drive shaft thereof is perpendicular to a bottom surface of the base. Or a parallel joint comprising at least three rotary actuators attached at a slight inclination, a universal joint connecting the rotary actuator and the movable member, and control means for controlling the rotary actuator. Link mechanism.
ジョイントを介して連結する可動リンクと、該可動リン
クにボールジョイントを介して連結する回転リンクとを
備え、該回転リンクは前記回転アクチュエータに直結さ
れたものであることを特徴とする請求項１記載のパラレ
ルリンク機構。2. The universal joint includes a movable link connected to the movable member via a ball joint, and a rotary link connected to the movable link via a ball joint, wherein the rotary link is connected to the rotary actuator. The parallel link mechanism according to claim 1, wherein the parallel link mechanism is directly connected.
ら導出された制御アルゴリズムによって、前記回転アク
チュエータの回転角度と回転角速度とを制御するもので
あることを特徴とする請求項１記載のパラレルリンク機
構。3. The parallel control system according to claim 1, wherein said control means controls a rotation angle and a rotation angular velocity of said rotary actuator by a control algorithm derived from a characteristic geometric dimension of a mechanism. Link mechanism.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270163A JP2000097306A (en) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | Parallel link mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270163A JP2000097306A (en) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | Parallel link mechanism |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000097306A true JP2000097306A (en) | 2000-04-04 |
Family
ID=17482422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10270163A Withdrawn JP2000097306A (en) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | Parallel link mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000097306A (en) |
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- 1998-09-24 JP JP10270163A patent/JP2000097306A/en not_active Withdrawn
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