JP2002011680A - パラレルメカニズムロボットアーム - Google Patents
パラレルメカニズムロボットアームInfo
- Publication number
- JP2002011680A JP2002011680A JP2000195416A JP2000195416A JP2002011680A JP 2002011680 A JP2002011680 A JP 2002011680A JP 2000195416 A JP2000195416 A JP 2000195416A JP 2000195416 A JP2000195416 A JP 2000195416A JP 2002011680 A JP2002011680 A JP 2002011680A
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- JP
- Japan
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- movable member
- parallel mechanism
- points
- rotation
- Prior art date
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- Pending
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- Manipulator (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】パラレルメカニズムの長所である剛性を保ちつ
つ、動作領域が小さいという欠点を解消し、動作領域を
広くとれる6自由度のロボットアーム機構を提供する。 【解決手段】今までのパラレルメカニズムは、可動部材
を複数の連結棒で支え、その連結棒を伸縮させたり、連
結棒の一端をベース部材に対して移動させるものであ
る。本発明も連結棒の一端を移動させるものであるが、
移動の方向を同一にすることにより、その方向へは理論
上無限に移動が可能となる原理により、動作範囲を長く
とることができる。また、平板状のベース部材の同一平
面上にアクチュエータを配置することで、ベース部材か
ら見てアクチュエータが存在する方向には障害物がなく
なり、この方向へも動作領域を広くとることが可能とな
る。
つ、動作領域が小さいという欠点を解消し、動作領域を
広くとれる6自由度のロボットアーム機構を提供する。 【解決手段】今までのパラレルメカニズムは、可動部材
を複数の連結棒で支え、その連結棒を伸縮させたり、連
結棒の一端をベース部材に対して移動させるものであ
る。本発明も連結棒の一端を移動させるものであるが、
移動の方向を同一にすることにより、その方向へは理論
上無限に移動が可能となる原理により、動作範囲を長く
とることができる。また、平板状のベース部材の同一平
面上にアクチュエータを配置することで、ベース部材か
ら見てアクチュエータが存在する方向には障害物がなく
なり、この方向へも動作領域を広くとることが可能とな
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、ロボットアーム
の機構に関する。
の機構に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のロボットアームの機構としては垂
直多関節や水平多関節が有名であるが、これらは可動部
材を一方向から支えるため、剛性が低くなる。これを補
うためロボットアームが大型化し、質量の増大により動
作速度が低下するという欠点があった。
直多関節や水平多関節が有名であるが、これらは可動部
材を一方向から支えるため、剛性が低くなる。これを補
うためロボットアームが大型化し、質量の増大により動
作速度が低下するという欠点があった。
【0003】一方、近年登場したパラレルメカニズム
は、可動部材を複数の支点で支えるため剛性が高いとい
う長所を持つ。しかし反面、動作領域がロボットアーム
筐体と比べて小さいという欠点もある。
は、可動部材を複数の支点で支えるため剛性が高いとい
う長所を持つ。しかし反面、動作領域がロボットアーム
筐体と比べて小さいという欠点もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】パラレルメカニズムの
長所である剛性を保ちつつ、動作領域が小さいという欠
点を解消し、動作領域を広くとれる6自由度のロボット
アーム機構を提供する。
長所である剛性を保ちつつ、動作領域が小さいという欠
点を解消し、動作領域を広くとれる6自由度のロボット
アーム機構を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】今までのパラレルメカニ
ズムは、可動部材を複数の連結棒で支え、その連結棒を
伸縮させたり、連結棒の一端をベース部材に対して移動
させるものである。本発明も連結棒の一端を移動させる
ものであるが、移動の方向を同一にすることにより、そ
の方向へは理論上無限に移動が可能となる原理により、
動作範囲を長くとることができる。
ズムは、可動部材を複数の連結棒で支え、その連結棒を
伸縮させたり、連結棒の一端をベース部材に対して移動
させるものである。本発明も連結棒の一端を移動させる
ものであるが、移動の方向を同一にすることにより、そ
の方向へは理論上無限に移動が可能となる原理により、
動作範囲を長くとることができる。
【0006】また、平板状のベース部材の同一平面上に
直線移動機構5を配置することで、ベース部材から見て
直線移動機構5が存在する方向には障害物がなくなり、
この方向へも動作領域を広くとることが可能となる。
直線移動機構5を配置することで、ベース部材から見て
直線移動機構5が存在する方向には障害物がなくなり、
この方向へも動作領域を広くとることが可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】 以下、本発明を添付図面に示す
実施形態に基づき詳しく説明する。なお、図1は本実施
形態の全体斜視図、図2は1組の回転部7と連結棒9の
配置図である。
実施形態に基づき詳しく説明する。なお、図1は本実施
形態の全体斜視図、図2は1組の回転部7と連結棒9の
配置図である。
【0008】直線移動機構5は、モータ10の回転によ
りボールネジ12を回転させ、移動部4に取りつけられ
たナット13の中でボールネジ12が回転することによ
り、移動部4が直線的に運動するものとする。
りボールネジ12を回転させ、移動部4に取りつけられ
たナット13の中でボールネジ12が回転することによ
り、移動部4が直線的に運動するものとする。
【0009】回転機構8はモータ11により回転部7を
固定部6に対して回転するものとする。
固定部6に対して回転するものとする。
【0010】各要素の配置を次ぎに示す。図1におい
て、1つの直線移動機構5の固定部3をベース部材1の
ベース面上に固定する。他の2つの直線移動機構5をベ
ース面上に先に置かれた直線移動機構5の左右にこれと
平行に等間隔で配置し、その固定部3をベース部材1の
ベース面上に固定する。
て、1つの直線移動機構5の固定部3をベース部材1の
ベース面上に固定する。他の2つの直線移動機構5をベ
ース面上に先に置かれた直線移動機構5の左右にこれと
平行に等間隔で配置し、その固定部3をベース部材1の
ベース面上に固定する。
【0011】3つの直線移動機構5の移動部4に回転機
構の固定部6を固定する。この際、回転機構8の回転軸
はベース面に垂直な方向とする。
構の固定部6を固定する。この際、回転機構8の回転軸
はベース面に垂直な方向とする。
【0012】1つの回転部7の回転軸に対称な2点をと
る。この2点に2つのジョイント14の回転中心を合わ
せる。このジョイント14を回転部7と連結棒9に連結
する。残り2つの回転部についても同様とする。
る。この2点に2つのジョイント14の回転中心を合わ
せる。このジョイント14を回転部7と連結棒9に連結
する。残り2つの回転部についても同様とする。
【0013】可動部材2の同一面上に6つの点をとり、
2点づつ3つの組に分ける。それぞれの組の点の間の距
離は、先の回転部7の2点間の距離と等しくする。1組
の2点にジョイント15の回転中心を合わせる。このジ
ョイント15を先の連結棒9の他端と可動部材2に連結
する。
2点づつ3つの組に分ける。それぞれの組の点の間の距
離は、先の回転部7の2点間の距離と等しくする。1組
の2点にジョイント15の回転中心を合わせる。このジ
ョイント15を先の連結棒9の他端と可動部材2に連結
する。
【0014】次ぎに、目的とする可動部材2の空間位置
と姿勢が決定している時、3つの直線移動機構5の移動
量と3つの回転機構8の回転量を求める方法について、
詳細を以下に記す。
と姿勢が決定している時、3つの直線移動機構5の移動
量と3つの回転機構8の回転量を求める方法について、
詳細を以下に記す。
【0015】図2に1組の回転部7と連結棒9の配置を
示す。点AとCはジョイント14の回転中心、点DとF
はジョイント15の回転中心である。点Bは点AとCの
中点、点Eは点DとFの中点である。
示す。点AとCはジョイント14の回転中心、点DとF
はジョイント15の回転中心である。点Bは点AとCの
中点、点Eは点DとFの中点である。
【0016】点DとEとFは可動部材2の位置と姿勢が
決まれば、その座標が決定する。回転部7は、直線移動
機構5と回転機構8により2つの自由度をもっている。
連結棒が連結されると、点Aと点Dの長さおよび点Cと
点Fの長さが固定されるので、2自由度を失い、回転部
7は固定される。他の2つの回転部7についても同様で
ある。具体的には以下のとおりである。
決まれば、その座標が決定する。回転部7は、直線移動
機構5と回転機構8により2つの自由度をもっている。
連結棒が連結されると、点Aと点Dの長さおよび点Cと
点Fの長さが固定されるので、2自由度を失い、回転部
7は固定される。他の2つの回転部7についても同様で
ある。具体的には以下のとおりである。
【0017】まず、ベース部材1のベース面上の直線移
動機構5の移動方向をY軸とする。ベース面上のY軸と
垂直な方向をX軸とする。原点は任意とする。ベース面
に垂直な方向をZ軸とする。点Aと点Dの長さおよび点
Cと点Fの長さを定数Lとする。点Aと点Bの長さを定
数hとする。点Eから点DへのベクトルをUとする。点
Bから点AへのベクトルをWとする。点Bから点Eへの
ベクトルをMとする。原点から点A,B,C,D,E,Fへ
のベクトルをA,B,C,D,E,Fとする。任意のベクト
ルKのX軸成分をKx、Y軸成分をKy、Z軸成分をK
zと表す。
動機構5の移動方向をY軸とする。ベース面上のY軸と
垂直な方向をX軸とする。原点は任意とする。ベース面
に垂直な方向をZ軸とする。点Aと点Dの長さおよび点
Cと点Fの長さを定数Lとする。点Aと点Bの長さを定
数hとする。点Eから点DへのベクトルをUとする。点
Bから点AへのベクトルをWとする。点Bから点Eへの
ベクトルをMとする。原点から点A,B,C,D,E,Fへ
のベクトルをA,B,C,D,E,Fとする。任意のベクト
ルKのX軸成分をKx、Y軸成分をKy、Z軸成分をK
zと表す。
【0018】 点Aと点Dの長さ=Lから 絶対値|(E+U)―(B+W)|=L よって 絶対値|(E−B)+(U―W)|=L よって 絶対値|M+N|=L よって (Mx+Nx)2+(My+Ny)2+(Mz+Nz)2=L2・・・
【0019】 点Cと点Fの長さ=Lから 絶対値|(E―U)―(B―W)|=L よって 絶対値|(E−B)―(U―W)|=L よって 絶対値|M−N|=L よって (Mx―Nx)2+(My―Ny)2+(Mz―Nz)2=L2・・・
【0020】 式+から Mx2+My2+Mz2+Nx2+Ny2+Nz2=L2・・・ 式―から Mx*Nx+My*Ny+Mz*Nz=0 ・・・ Wはベース面に平行であるので、 Wz=0から Nz=Uz−Wz=Uz・・・ UとWの絶対値が等しいことから、 Ux2+Uy2+Uz2=Wx2+Wy2+Wz2=h2 ・・・
【0021】式において、UxとUyとUzと
MxとMzは既知の値であるので、未定の変数はMyと
NxとNyとNzの4変数である。式の4連立
方程式からこれらが求まり、Myから直線移動機構5の
移動量が、NxとNyから回転機構8の回転量が求めら
れる。
MxとMzは既知の値であるので、未定の変数はMyと
NxとNyとNzの4変数である。式の4連立
方程式からこれらが求まり、Myから直線移動機構5の
移動量が、NxとNyから回転機構8の回転量が求めら
れる。
【0022】以上のとおり、可動部材2の位置と姿勢が
定まっている時、該当する直線移動機構5の移動量と回
転機構8の回転量を求めることができる。他の直線移動
機構5と回転機構8についても同様であり、可動部材2
の位置と姿勢が定まっている時、3つの直線移動機構5
の移動量と3つの回転機構8の回転量とを求めることが
できる。
定まっている時、該当する直線移動機構5の移動量と回
転機構8の回転量を求めることができる。他の直線移動
機構5と回転機構8についても同様であり、可動部材2
の位置と姿勢が定まっている時、3つの直線移動機構5
の移動量と3つの回転機構8の回転量とを求めることが
できる。
【0023】本発明の実施形態は概ね上記のとおりであ
るが、本発明はこの実施形態に限定されるものではな
く、「特許請求の範囲」の記載内で種種の変更が可能で
ある。
るが、本発明はこの実施形態に限定されるものではな
く、「特許請求の範囲」の記載内で種種の変更が可能で
ある。
【0024】
【発明の効果】 本発明により、動作範囲が広くとれる
小型のロボットアームが実現する。これにより、ワーク
の搬送、組立て、溶接等の加工を行うロボットを小型化
することが可能となる。
小型のロボットアームが実現する。これにより、ワーク
の搬送、組立て、溶接等の加工を行うロボットを小型化
することが可能となる。
【図1】請求項目1による装置の実施形態の斜視図であ
る。
る。
【図2】請求項目1による装置における1組の回転部7
と連結棒9の配置図である。
と連結棒9の配置図である。
1 ベース部材 2 可動部材 3 固定部 4 移動部 5 直線移動機構 6 固定部 7 回転部 8 回転機構 9 連結棒 10 モータ 11 モータ 12 ボールネジ 13 ナット 14 ジョイント 15 ジョイント A ジョイント14の回転中心 B 点Aと点Cの中点 C ジョイント14の回転中心 D ジョイント15の回転中心 E 点Dと点Fの中点 F ジョイント15の回転中心
Claims (2)
- 【請求項1】1つの平板状のベース部材1と;1つの可
動部材2と;ベース部材1の同一面上に静止して取りつ
けられた固定部3と、固定部3に対してモータ10によ
り直線的に運動する移動部4とからなる、3つの直線移
動機構5と;移動部4に静止して取りつけられた固定部
6と、固定部6に対してモータ11により回転運動する
回転部7とからなる、3つの回転機構8と;3つの回転
部7のそれぞれ2点を回転中心として回転部7と連結棒
9を連結する6つのジョイント14と;6つの連結棒9
と;可動部材2のそれぞれ6点を回転中心として可動部
材2と連結棒9を連結する6つのジョイント15;によ
り構成され、 3つの直線移動機構5の移動量と3つの回転機構8の回
転量により可動部材2の空間的位置と空間的姿勢を決定
できる範囲を直線移動機構5の運動方向に長くとれると
ともに、ベース部材1から見て直線移動機構5が存在す
る方向へも動作領域を広くとることが可能となることを
特徴とした装置。 - 【請求項2】少なくとも1つのモータ10または少なく
とも1つのモータ11を省き、可動部材2の空間的位置
と空間的姿勢を決定できる範囲を限定した請求の範囲第
1項に記載の装置
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000195416A JP2002011680A (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | パラレルメカニズムロボットアーム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000195416A JP2002011680A (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | パラレルメカニズムロボットアーム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002011680A true JP2002011680A (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=18694080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000195416A Pending JP2002011680A (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | パラレルメカニズムロボットアーム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002011680A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102357879A (zh) * | 2011-09-05 | 2012-02-22 | 北京华巍中兴电气有限公司 | 八自由度混联式自动焊接机器人 |
CN102975201A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-03-20 | 天津理工大学 | 一种空间面对称型三自由度并联机构 |
JP2013052499A (ja) * | 2011-09-06 | 2013-03-21 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | デルタ型パラレルロボット |
CN103552089A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-02-05 | 北京航空航天大学 | 一种串并联球关节装置 |
CN103737576A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-04-23 | 北京邮电大学 | 六自由度力反馈手控器 |
CN103895006A (zh) * | 2014-04-14 | 2014-07-02 | 南京理工大学 | 平面三自由度并联机构 |
JP2016209973A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | 株式会社京都製作所 | 移送装置 |
CN107327669A (zh) * | 2016-05-01 | 2017-11-07 | 西北农林科技大学 | 一种差动式全平面移动桁架 |
CN110170984A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-27 | 霸州市华硕汽车零部件有限公司 | 一种并联加工平台机器人 |
CN116275762A (zh) * | 2023-05-19 | 2023-06-23 | 常州碳科智能装备有限公司 | 基于并联机构的焊接机器人 |
-
2000
- 2000-06-29 JP JP2000195416A patent/JP2002011680A/ja active Pending
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102357879A (zh) * | 2011-09-05 | 2012-02-22 | 北京华巍中兴电气有限公司 | 八自由度混联式自动焊接机器人 |
JP2013052499A (ja) * | 2011-09-06 | 2013-03-21 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | デルタ型パラレルロボット |
CN102975201A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-03-20 | 天津理工大学 | 一种空间面对称型三自由度并联机构 |
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CN103737576A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-04-23 | 北京邮电大学 | 六自由度力反馈手控器 |
CN103895006B (zh) * | 2014-04-14 | 2015-12-30 | 南京理工大学 | 平面三自由度并联机构 |
CN103895006A (zh) * | 2014-04-14 | 2014-07-02 | 南京理工大学 | 平面三自由度并联机构 |
JP2016209973A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | 株式会社京都製作所 | 移送装置 |
CN107327669A (zh) * | 2016-05-01 | 2017-11-07 | 西北农林科技大学 | 一种差动式全平面移动桁架 |
CN107327669B (zh) * | 2016-05-01 | 2019-03-19 | 西北农林科技大学 | 一种差动式全平面移动桁架 |
CN110170984A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-27 | 霸州市华硕汽车零部件有限公司 | 一种并联加工平台机器人 |
CN116275762A (zh) * | 2023-05-19 | 2023-06-23 | 常州碳科智能装备有限公司 | 基于并联机构的焊接机器人 |
CN116275762B (zh) * | 2023-05-19 | 2023-08-11 | 常州碳科智能装备有限公司 | 基于并联机构的焊接机器人 |
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