JP4442464B2 - 多関節アーム機構 - Google Patents
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Description
以下に、実施例1に係る多関節アーム機構の構成について説明する。なお、ここでは、関節部の数が2つとなっている2関節アーム機構を例にして説明する。
以下に、実施例1に係る多関節アーム機構の動作について説明する。
以下に、実施例1に係る多関節アーム機構の制御について説明する。
以下に、実施例2に係る多関節アーム機構の構成について説明する。
以下に、実施例2に係る多関節アーム機構の動作について説明する。
104 …ベース部
105 …ベース
106 …ベースアーム
109 …制御部
110 …第1のアーム
120 …第1の関節部
122 …第1の関節軸
124,132,154,162 …ギア(動力伝達部)
126 …第1のプーリ(第1の弾性力伝達部)
128,158 …測定手段
130 …第1のモータ(第1のアクチュエータ)
140 …第2のアーム
150 …第2の関節部
152 …第2の関節軸
156 …第2のプーリ(第2の弾性力伝達部)
160 …第2のモータ(第2のアクチュエータ)
210 …第1の係止部
212 …第1の引張りコイルスプリング(弾性体)
214,216,224,226 …ワイヤ
220 …第2の係止部
222 …第2の引張りコイルスプリング(弾性体)
Claims (11)
- 動作の基点となるベース部と、
前記ベース部に回転可能に接続される第1のアームと、
前記ベース部と前記第1のアームとを接続する第1の関節部と、
前記第1の関節部を中心にして前記第1のアームを回転させる第1のアクチュエータと、
前記第1のアームに回転可能に接続される第2のアームと、
前記第1のアームと前記第2のアームとを接続する第2の関節部と、
前記第2の関節部を中心にして前記第2のアームを回転させる第2のアクチュエータとを有し、
前記第1の関節部は、前記ベース部に固定された第1の弾性力伝達部を備え、
前記第2の関節部は、前記第2のアームに固定されて該第2のアームと共に回転する第2の弾性力伝達部を備え、
前記第1の弾性力伝達部と前記第2の弾性力伝達部は、前記第1のアームを挟んで、回転平面の両側で、弾性を有する第1の係止部と弾性を有する第2の係止部とによって係止されており、
前記第2の弾性力伝達部は、前記第1の係止部及び前記第2の係止部の弾性力を前記第2の関節部に伝達し、
前記第1の係止部と前記第2の係止部のそれぞれの弾性力が、前記第1の関節部及び前記第2の関節部がそれぞれ備える前記第1の弾性力伝達部及び前記第2の弾性力伝達部に対して、負荷が自動的に調和するように同時に作用して、前記第2のアームの自由端の剛性を保つ
ことを特徴とする多関節アーム機構。 - 請求項1に記載の多関節アーム機構において、
前記第1の係止部は、弾性体と、当該弾性体に係合された第1と第2のワイヤとによって構成され、
前記第2の係止部は、弾性体と、当該弾性体に係合された第3と第4のワイヤとによって構成され、
前記第1の弾性力伝達部は、前記第1の係止部の第1のワイヤと前記第2の係止部の第3のワイヤが逆向きに巻きつけられた第1のプーリによって構成され、
前記第2の弾性力伝達部は、前記第1の係止部の第2のワイヤと前記第2の係止部の第4のワイヤが逆向きに巻きつけられた第2のプーリによって構成されていることを特徴とする多関節アーム機構。 - 請求項2に記載の多関節アーム機構において、
前記第1と第2の係止部を構成する弾性体は、それぞれ、引張りコイルスプリングであることを特徴とする多関節アーム機構。 - 請求項1に記載の多関節アーム機構において、
前記第1の関節部は、回転の中心となる第1の関節軸と、前記ベース部に固定された前記第1の弾性力伝達部と、前記第1のアームに固定され、当該第1の関節軸を中心にして前記第1のアクチュエータによって前記第1のアームとともに回転する第1の動力伝達部とを備え、
前記第2の関節部は、回転の中心となる第2の関節軸と、前記第2のアームに固定された前記第2の弾性力伝達部と、前記第2のアームに固定され、当該第2の関節軸を中心にして前記第2のアクチュエータによって前記第2のアームとともに回転する第2の動力伝達部とを備えていることを特徴とする多関節アーム機構。 - 請求項4に記載の多関節アーム機構において、
前記第1と第2のアクチュエータは、それぞれ、ギアが取り付けられた第1と第2のモータによって構成され、
前記第1の動力伝達部は、前記第1のモータに取り付けられたギアと噛み合うギアによって構成され、
前記第2の動力伝達部は、前記第2のモータに取り付けられたギアと噛み合うギアによって構成されていることを特徴とする多関節アーム機構。 - 動作の基点となるベース部と、
前記ベース部に回転可能に接続される第1のアームと、
前記ベース部と前記第1のアームとを接続する第1の関節部と、
前記第1の関節部を中心にして前記第1のアームを回転させる第1のアクチュエータと、
前記第1のアームに回転可能に接続される第2のアームと、
前記第1のアームと前記第2のアームとを接続する第2の関節部と、
前記第2の関節部を中心にして前記第2のアームを回転させる第2のアクチュエータと、
前記第2のアームに回転可能に接続される第3のアームと、
前記第2のアームと前記第3のアームとを接続する第3の関節部と、
前記第3の関節部を中心にして前記第3のアームを回転させる第3のアクチュエータと
を備える多関節アーム機構であって、
前記第1の関節部は、前記ベース部に固定された第1の弾性力伝達部を備え、
前記第2の関節部は、前記第2のアームに固定されて該第2のアームと共に回転する第2の弾性力伝達部と、前記第1のアームに固定されて該第1のアームと共に回転する第3の弾性力伝達部とを備え、
前記第3の関節部は、前記第3のアームに固定された第4の弾性力伝達部を備え、
前記第1の弾性力伝達部と前記第2の弾性力伝達部は、前記第1のアームを挟んで、回転平面の両側で、弾性を有する第1の係止部と弾性を有する第2の係止部とによって係止され、
前記第3の弾性力伝達部と前記第4の弾性力伝達部は、前記第2のアームを挟んで、回転平面の両側で、弾性を有する第3の係止部と弾性を有する第4の係止部とによって係止されており、
前記第2の弾性力伝達部は、前記第1の係止部及び前記第2の係止部の弾性力を前記第2の関節部に伝達し、
前記第4の弾性力伝達部は、前記第3の係止部及び前記第4の係止部の弾性力を前記第3の関節部に伝達し、
前記第1〜第4の係止部に蓄積される弾性エネルギーと当該多関節アーム機構が取り付けられたロボット全体の位置エネルギーの和で与えられるポテンシャルエネルギーが、外部から与えられる負荷に対して当該ロボットの姿勢が平衡状態になるように変化し、立位の安定性を獲得する
ことを特徴とする多関節アーム機構。 - 請求項7に記載の多関節アーム機構において、
前記第1の係止部は、弾性体と、当該弾性体に係合された第1と第2のワイヤとによって構成され、
前記第2の係止部は、弾性体と、当該弾性体に係合された第3と第4のワイヤとによって構成され、
前記第3の係止部は、弾性体と、当該弾性体に係合された第5と第6のワイヤとによって構成され、
前記第4の係止部は、弾性体と、当該弾性体に係合された第7と第8のワイヤとによって構成され、
前記第1の弾性力伝達部は、前記第1の係止部の第1のワイヤと前記第2の係止部の第3のワイヤが逆向きに巻きつけられた第1のプーリによって構成され、
前記第2の弾性力伝達部は、前記第1の係止部の第2のワイヤと前記第2の係止部の第4のワイヤが逆向きに巻きつけられた第2のプーリによって構成され、
前記第3の弾性力伝達部は、前記第2のプーリと同じ軸を中心に回転し、かつ、前記第3の係止部の第5のワイヤと前記第4の係止部の第7のワイヤが逆向きに巻きつけられた第3のプーリによって構成され、
前記第4の弾性力伝達部は、前記第3の係止部の第6のワイヤと前記第4の係止部の第8のワイヤが逆向きに巻きつけられた第4のプーリによって構成されていることを特徴とする多関節アーム機構。 - 請求項8に記載の多関節アーム機構において、
前記第1〜第4の係止部を構成する弾性体は、それぞれ、引張りコイルスプリングであることを特徴とする多関節アーム機構。 - 請求項7に記載の多関節アーム機構において、
前記第1の関節部は、回転の中心となる第1の関節軸と、前記ベース部に固定された前記第1の弾性力伝達部と、前記第1のアームに固定され、当該第1の関節軸を中心にして前記第1のアクチュエータによって前記第1のアームとともに回転する第1の動力伝達部とを備え、
前記第2の関節部は、回転の中心となる第2の関節軸と、前記第2のアームに固定された前記第2の弾性力伝達部と、前記第2のアームに固定され、当該第2の関節軸を中心にして前記第2のアクチュエータによって前記第2のアームとともに回転する第2の動力伝達部と、前記第1のアームに固定された前記第3の弾性力伝達部とを備え、
前記第3の関節部は、回転の中心となる第3の関節軸と、前記第3のアームに固定された前記第4の弾性力伝達部と、前記第3のアームに固定され、当該第3の関節軸を中心にして前記第3のアクチュエータによって前記第3のアームとともに回転する第3の動力伝達部とを備えていることを特徴とする多関節アーム機構。 - 請求項10に記載の多関節アーム機構において、
前記第1と第2と第3のアクチュエータは、それぞれ、ギアが取り付けられた第1と第2と第3のモータによって構成され、
前記第1の動力伝達部は、前記第1のモータに取り付けられたギアと噛み合うギアによって構成され、
前記第2の動力伝達部は、前記第2のモータに取り付けられたギアと噛み合うギアによって構成され、
前記第3の動力伝達部は、前記第3のモータに取り付けられたギアと噛み合うギアによって構成されていることを特徴とする多関節アーム機構。
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