JPH0938886A - ロボットの手首機構 - Google Patents
ロボットの手首機構Info
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- JPH0938886A JPH0938886A JP19638695A JP19638695A JPH0938886A JP H0938886 A JPH0938886 A JP H0938886A JP 19638695 A JP19638695 A JP 19638695A JP 19638695 A JP19638695 A JP 19638695A JP H0938886 A JPH0938886 A JP H0938886A
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- wrist mechanism
- movable body
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- link means
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 X−Y方向のコンプラアンスを得られても回
転方向(θ方向)のコンプライアンスが得られない。 【解決手段】 2つの1自由度回転関節及び1自由度の
直動機構を有する3組のリンク12と、これら3組のリ
ンク12の一端部を連結したベース部材11及び他端部
を連結した可動体13、各リンク12を駆動するサーボ
制御が可能な回転モータ14とを備えた。
転方向(θ方向)のコンプライアンスが得られない。 【解決手段】 2つの1自由度回転関節及び1自由度の
直動機構を有する3組のリンク12と、これら3組のリ
ンク12の一端部を連結したベース部材11及び他端部
を連結した可動体13、各リンク12を駆動するサーボ
制御が可能な回転モータ14とを備えた。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの手首機
構に関し、特に組付部材の位置ずれを吸収するコンプラ
イアンス性を持たせたロボットの手首機構に関する。
構に関し、特に組付部材の位置ずれを吸収するコンプラ
イアンス性を持たせたロボットの手首機構に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、産業用ロボットによって2つの部
品のはめ合い作業等の組立作業を行う場合、部品の公
差、位置決め精度、ロボットの位置決め精度等によって
生じる2つの部品間の中心軸線のずれを補うためにロボ
ットのアームに対して作業ツール(ハンド、フィンガー
等の称呼を含む。)を変位自在に連結するコンプライア
ンス機構が用いられている。
品のはめ合い作業等の組立作業を行う場合、部品の公
差、位置決め精度、ロボットの位置決め精度等によって
生じる2つの部品間の中心軸線のずれを補うためにロボ
ットのアームに対して作業ツール(ハンド、フィンガー
等の称呼を含む。)を変位自在に連結するコンプライア
ンス機構が用いられている。
【0003】このコンプライアンス機構の内の所謂受動
的コンプライアンス機構は、一般的に、x方向にのみ変
位可能なステージとy方向にのみ変位可能なステージと
を多段構成を採用して、積層ゴム、コイルバネ等によっ
てコンプライアンス性を持たせるとともに、移動時のぶ
れを抑制するためにコンプライアンスを小さくするよう
に可変とする構成が採用されている(特公平4−207
55号公報等参照)。
的コンプライアンス機構は、一般的に、x方向にのみ変
位可能なステージとy方向にのみ変位可能なステージと
を多段構成を採用して、積層ゴム、コイルバネ等によっ
てコンプライアンス性を持たせるとともに、移動時のぶ
れを抑制するためにコンプライアンスを小さくするよう
に可変とする構成が採用されている(特公平4−207
55号公報等参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の受動的コンプライアンス機構にあっては、X−
Y平面内でのコンプライアンスを得るためにx方向にの
み変位可能なステージとy方向にのみ変位可能なステー
ジとを多段構成としているので、装置に厚みが大きくな
り、しかもX−Y方向のコンプラアンスを得られても回
転方向(θ方向)のコンプライアンスがないためにθ方
向の位置ずれには対応することができない。
た従来の受動的コンプライアンス機構にあっては、X−
Y平面内でのコンプライアンスを得るためにx方向にの
み変位可能なステージとy方向にのみ変位可能なステー
ジとを多段構成としているので、装置に厚みが大きくな
り、しかもX−Y方向のコンプラアンスを得られても回
転方向(θ方向)のコンプライアンスがないためにθ方
向の位置ずれには対応することができない。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1のロボットの手首機構は、ロボットのアー
ムと作業ツールとの間に設ける手首機構において、2つ
の1自由度回転関節及び1自由度の直動機構を有する3
組のリンク手段と、これら3組のリンク手段の一端部を
連結したベース部材及び他端部を連結した可動体と、前
記各リンク手段を駆動するサーボ制御が可能なアクチュ
エータとを備えた。
め、請求項1のロボットの手首機構は、ロボットのアー
ムと作業ツールとの間に設ける手首機構において、2つ
の1自由度回転関節及び1自由度の直動機構を有する3
組のリンク手段と、これら3組のリンク手段の一端部を
連結したベース部材及び他端部を連結した可動体と、前
記各リンク手段を駆動するサーボ制御が可能なアクチュ
エータとを備えた。
【0006】請求項2のロボットの手首機構は、上記請
求項1のロボットの手首機構において、前記アクチュエ
ータが回転モータからなる構成とした。
求項1のロボットの手首機構において、前記アクチュエ
ータが回転モータからなる構成とした。
【0007】請求項3のロボットの手首機構は、上記請
求項1のロボットの手首機構において、前記リンク手段
がラック及びピニオン機構からなり、前記アクチュエー
タが回転モータからなる構成とした。
求項1のロボットの手首機構において、前記リンク手段
がラック及びピニオン機構からなり、前記アクチュエー
タが回転モータからなる構成とした。
【0008】請求項4のロボットの手首機構は、上記請
求項1のロボットの手首機構において、前記リンク手段
がボールネジ機構からなり、前記アクチュエータが回転
モータからなる構成とした。
求項1のロボットの手首機構において、前記リンク手段
がボールネジ機構からなり、前記アクチュエータが回転
モータからなる構成とした。
【0009】請求項5のロボットの手首機構は、上記請
求項1のロボットの手首機構において、前記アクチュエ
ータがリニアモータからなる構成とした。
求項1のロボットの手首機構において、前記アクチュエ
ータがリニアモータからなる構成とした。
【0010】請求項6のロボットの手首機構は、上記請
求項1乃至5のいずれかのロボットの手首機構におい
て、前記制御手段が、前記サーボ制御を各リンク手段の
長さ又は角度を同じにする目標値を与える比例−微分制
御で行う構成とした。
求項1乃至5のいずれかのロボットの手首機構におい
て、前記制御手段が、前記サーボ制御を各リンク手段の
長さ又は角度を同じにする目標値を与える比例−微分制
御で行う構成とした。
【0011】請求項7のロボットの手首機構は、上記請
求項1乃至6のいずれかのロボットの手首機構におい
て、前記制御手段が、前記サーボ制御を重力を補償する
バイアスをかけた比例−微分制御で行う構成とした。
求項1乃至6のいずれかのロボットの手首機構におい
て、前記制御手段が、前記サーボ制御を重力を補償する
バイアスをかけた比例−微分制御で行う構成とした。
【0012】請求項8のロボットの手首機構は、上記請
求項1乃至7のいずれかのロボットの手首機構におい
て、前記制御手段が、前記サーボ制御を時系列で変化す
る目標値を与える比例−微分制御で行う構成とした。
求項1乃至7のいずれかのロボットの手首機構におい
て、前記制御手段が、前記サーボ制御を時系列で変化す
る目標値を与える比例−微分制御で行う構成とした。
【0013】請求項9のロボットの手首機構は、ロボッ
トのアームと作業ツールとの間に設ける手首機構におい
て、2つの1自由度回転関節及び1自由度の直動機構を
有する3組のリンク手段と、これら3組のリンク手段の
一端部を連結したベース部材及び他端部を連結した可動
体と、前記可動体にばね要素で求心性を生じさせる求心
手段を備えた。
トのアームと作業ツールとの間に設ける手首機構におい
て、2つの1自由度回転関節及び1自由度の直動機構を
有する3組のリンク手段と、これら3組のリンク手段の
一端部を連結したベース部材及び他端部を連結した可動
体と、前記可動体にばね要素で求心性を生じさせる求心
手段を備えた。
【0014】請求項10のロボットの手首機構は、上記
請求項9のロボットの手首機構において、前記求心手段
が各リンク手段に設けたプーリと、各プーリに張装した
ベルトとからなる構成とした。
請求項9のロボットの手首機構において、前記求心手段
が各リンク手段に設けたプーリと、各プーリに張装した
ベルトとからなる構成とした。
【0015】請求項11のロボットの手首機構は、上記
請求項9のロボットの手首機構において、前記リンク手
段がエアーダンパからなり、前記求心手段を兼ねている
構成とした。
請求項9のロボットの手首機構において、前記リンク手
段がエアーダンパからなり、前記求心手段を兼ねている
構成とした。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図1は本発明の第1実施例を
示す全体構成図、図2は図1のロボットの手首部を示す
要部拡大正面図、図3は図2の底面図、図4は図2の要
部拡大断面図である。
図面を参照して説明する。図1は本発明の第1実施例を
示す全体構成図、図2は図1のロボットの手首部を示す
要部拡大正面図、図3は図2の底面図、図4は図2の要
部拡大断面図である。
【0017】ロボット1は、胴体2に第1アーム3をz
方向に昇降可能に取付けて直動関節とすると共に、胴体
2に第1アーム3を旋回可能に取付けることで回転関節
とし、この第1アーム3の先端部に第2アーム4を旋回
可能に取付けることで回転関節(肘関節)とし、更にこ
の第2アーム4の先端部に第3アーム5を回転可能に取
付けて、この第3アーム5の先端部に手首機構(コンプ
ライアンス機構)6を介して作業ツールであるハンド7
を取付けている(図2参照)。
方向に昇降可能に取付けて直動関節とすると共に、胴体
2に第1アーム3を旋回可能に取付けることで回転関節
とし、この第1アーム3の先端部に第2アーム4を旋回
可能に取付けることで回転関節(肘関節)とし、更にこ
の第2アーム4の先端部に第3アーム5を回転可能に取
付けて、この第3アーム5の先端部に手首機構(コンプ
ライアンス機構)6を介して作業ツールであるハンド7
を取付けている(図2参照)。
【0018】手首機構6は、図2乃至図4に詳細を示す
ように、ロボット1の第3アーム5の先端部に固定した
ベース部材11と、2つの1自由度回転関節及び1自由
度の直動機構を有する3組の3組のリンク12と、ハン
ド7を取付けた可動体13と、3組のリンク12を駆動
するサーボ制御が可能なアクチュエータとしての3個の
回転モータ14とを備えている。
ように、ロボット1の第3アーム5の先端部に固定した
ベース部材11と、2つの1自由度回転関節及び1自由
度の直動機構を有する3組の3組のリンク12と、ハン
ド7を取付けた可動体13と、3組のリンク12を駆動
するサーボ制御が可能なアクチュエータとしての3個の
回転モータ14とを備えている。
【0019】リンク12は、シリンダ部材15にロッド
部材16を進退可能の嵌装して1自由度の直動機構と
し、シリンダ部材15の端部に固定した軸部材17及び
ロッド部材16の端部に固定した軸部材18で2つの1
自由度回転関節を構成するようにし、リンク12の一端
部であるシリンダ部材15の軸部材17を図4に示すよ
うにベース部材1にベアリング20を介して回転可能に
連結し、リンク12の他端部であるロッド部材16の軸
部材18を可動体13に回転可能に連結している。これ
ら3個のリンク12は、図3に示すようにベース部材1
1及び可動体13に対して等角度で配置している。
部材16を進退可能の嵌装して1自由度の直動機構と
し、シリンダ部材15の端部に固定した軸部材17及び
ロッド部材16の端部に固定した軸部材18で2つの1
自由度回転関節を構成するようにし、リンク12の一端
部であるシリンダ部材15の軸部材17を図4に示すよ
うにベース部材1にベアリング20を介して回転可能に
連結し、リンク12の他端部であるロッド部材16の軸
部材18を可動体13に回転可能に連結している。これ
ら3個のリンク12は、図3に示すようにベース部材1
1及び可動体13に対して等角度で配置している。
【0020】そして、回転モータ14は支柱部材21を
介してベース部材11に固定したモータ取付板22に固
定し、回転モータ14の回転軸23をカップリング部材
24を介してリンク12の軸部材17に連結している。
この回転モータ14には回転量を検出するためのエンコ
ーダ25を備えている。
介してベース部材11に固定したモータ取付板22に固
定し、回転モータ14の回転軸23をカップリング部材
24を介してリンク12の軸部材17に連結している。
この回転モータ14には回転量を検出するためのエンコ
ーダ25を備えている。
【0021】図1に戻って、このロボット1を駆動制御
するためにロボットコントローラ8と、手首機構6の3
個の回転モータ(アクチュエータ)14を駆動制御する
ための3個のサーボ制御回路9とを備えている。
するためにロボットコントローラ8と、手首機構6の3
個の回転モータ(アクチュエータ)14を駆動制御する
ための3個のサーボ制御回路9とを備えている。
【0022】サーボ制御回路9は、目標値と回転モータ
14の回転量を検出するエンコーダ25からの検出値と
を加減算する加減算器27と、この加減算器27の値に
応じて比例−微分制御(PD制御)を行うPDゲイン回
路28と、PDゲイン回路28からのゲイン値に重力補
償回路29からの重力補償値を加算する加算器30と、
この加算器30の加算値を増幅して制御信号として回転
モータ14に出力するアンプ(AMP)31とを有して
いる。
14の回転量を検出するエンコーダ25からの検出値と
を加減算する加減算器27と、この加減算器27の値に
応じて比例−微分制御(PD制御)を行うPDゲイン回
路28と、PDゲイン回路28からのゲイン値に重力補
償回路29からの重力補償値を加算する加算器30と、
この加算器30の加算値を増幅して制御信号として回転
モータ14に出力するアンプ(AMP)31とを有して
いる。
【0023】その重力補償回路29は手首機構6が重力
方向の影響を受ける際に重力と桔抗する方向にバイアス
の力を発生させるため、ロボットコントローラ8から与
えられるロボット1の姿勢情報に基づいて重力の影響を
計算して、その計算値に見合うバイアス値を重力補償値
として出力する。
方向の影響を受ける際に重力と桔抗する方向にバイアス
の力を発生させるため、ロボットコントローラ8から与
えられるロボット1の姿勢情報に基づいて重力の影響を
計算して、その計算値に見合うバイアス値を重力補償値
として出力する。
【0024】以上のように構成したロボットの手首機構
において、サーボ制御回路9の各リンク12の角度の目
標値として可動体13が中央に位置し、回転角がゼロの
位置になる値を与える。この状態で、ハンド7に対して
部品のはめ合い作業でX方向、Y方向或いはθ方向の位
置ずれが生じた場合、可動体13の位置ずれの方向に応
じて対応するリンク12が伸縮ないし回転することによ
って可動体13が位置ずれの方向に変位して、位置ずれ
を吸収する(コンプライアンスを発生する。)
において、サーボ制御回路9の各リンク12の角度の目
標値として可動体13が中央に位置し、回転角がゼロの
位置になる値を与える。この状態で、ハンド7に対して
部品のはめ合い作業でX方向、Y方向或いはθ方向の位
置ずれが生じた場合、可動体13の位置ずれの方向に応
じて対応するリンク12が伸縮ないし回転することによ
って可動体13が位置ずれの方向に変位して、位置ずれ
を吸収する(コンプライアンスを発生する。)
【0025】ここで、コンプライアンス特性は、サーボ
制御回路9における制御ループのPDゲイン回路28で
比例ゲイン(P)及び微分ゲイン(D)を変化させるこ
とによって、回転モータ14がリンク12を所定の状態
に保持しようとする力が変化するので、可動体13のコ
ンプライアンス特性を所要の値に変化させることができ
る。また、上述したようにロボット1の姿勢から手首機
構6が重力方向の影響を受けるときには、重力と桔抗す
る方向のバイアスの力を発生させる重力補償値をPDゲ
インに加算入力するので、ロボット1の姿勢にかかわら
ず、可動体13の中心軸のずれを起こさずに、同じコン
プライアンス特性を持たせることができる。
制御回路9における制御ループのPDゲイン回路28で
比例ゲイン(P)及び微分ゲイン(D)を変化させるこ
とによって、回転モータ14がリンク12を所定の状態
に保持しようとする力が変化するので、可動体13のコ
ンプライアンス特性を所要の値に変化させることができ
る。また、上述したようにロボット1の姿勢から手首機
構6が重力方向の影響を受けるときには、重力と桔抗す
る方向のバイアスの力を発生させる重力補償値をPDゲ
インに加算入力するので、ロボット1の姿勢にかかわら
ず、可動体13の中心軸のずれを起こさずに、同じコン
プライアンス特性を持たせることができる。
【0026】これにより、次のような横組立作業をスム
ーズに行うことができる。すなわち、垂直方向に軸受
を取りに行く:コンプライアンスを大きく設定する。
組立位置まで軸受を移送する:コンプライアンスを小さ
く設定し、ぶれを低減する。ハンドを水平方向に向
け、挿入動作をする:コンプライアンスを再び大きく設
定し、重力方向にはバイアスをかけて、ハンドの重みに
よる垂れを起こすことなく挿入作業を遂行する。
ーズに行うことができる。すなわち、垂直方向に軸受
を取りに行く:コンプライアンスを大きく設定する。
組立位置まで軸受を移送する:コンプライアンスを小さ
く設定し、ぶれを低減する。ハンドを水平方向に向
け、挿入動作をする:コンプライアンスを再び大きく設
定し、重力方向にはバイアスをかけて、ハンドの重みに
よる垂れを起こすことなく挿入作業を遂行する。
【0027】次に、図5は本発明の第2実施例のロボッ
トの手首部を示す要部拡大正面図、図6は図5の底面
図、図7は図5の要部拡大断面図である。この実施例に
おける手首機構6のリンク32は、直動ガイド33で直
動部材34を進退可能に保持して1自由度の直動機構と
し、直動ガイド33に固定した軸部材35及び直動部材
34の一端部に固定した軸部材36で2つの1自由度回
転関節を構成するようにし、リンク32の一端部である
直動ガイド33の軸部材35を図7に示すようにベース
部材1にベアリング37を介して回転可能に連結し、リ
ンク32の他端部である直動部材34の軸部材36を可
動体13に回転可能に連結している。
トの手首部を示す要部拡大正面図、図6は図5の底面
図、図7は図5の要部拡大断面図である。この実施例に
おける手首機構6のリンク32は、直動ガイド33で直
動部材34を進退可能に保持して1自由度の直動機構と
し、直動ガイド33に固定した軸部材35及び直動部材
34の一端部に固定した軸部材36で2つの1自由度回
転関節を構成するようにし、リンク32の一端部である
直動ガイド33の軸部材35を図7に示すようにベース
部材1にベアリング37を介して回転可能に連結し、リ
ンク32の他端部である直動部材34の軸部材36を可
動体13に回転可能に連結している。
【0028】そして、直動部材34の後端部側にはラッ
ク部37を形成するとともに、直動ガイド33上面にモ
ータホルダ38を固着し、このモータホルダ38にアク
チュエータである回転モータ14を取付けて、回転モー
タ14の回転軸23に直動部材34のラック部37に噛
み合うピニオン39を取付けている。なお、その他のメ
カニズム及びサーボ制御の構成は上記実施例と同様であ
る。
ク部37を形成するとともに、直動ガイド33上面にモ
ータホルダ38を固着し、このモータホルダ38にアク
チュエータである回転モータ14を取付けて、回転モー
タ14の回転軸23に直動部材34のラック部37に噛
み合うピニオン39を取付けている。なお、その他のメ
カニズム及びサーボ制御の構成は上記実施例と同様であ
る。
【0029】この実施例においては、上記実施例と同様
に各リンク32の長さの目標値として可動体13が中央
に位置し、長さが同じになる位置になる値を与える。こ
の状態で、ハンド7に対して部品のはめ合い作業でX方
向、Y方向或いはθ方向の位置ずれが生じた場合、可動
体13の位置ずれの方向に応じて対応するリンク32が
伸縮ないし回転することによって可動体13が位置ずれ
の方向に変位して、位置ずれを吸収する(コンプライア
ンスを発生する。)。そして、回転モータ14をサーボ
制御してPDゲイン(パラメータ)を変えることによっ
て回転モータ14がリンク32を所定の状態に保持しよ
うとする力が変化するので、可動体13のコンプライア
ンス特性を所要の値に変化させることができる。
に各リンク32の長さの目標値として可動体13が中央
に位置し、長さが同じになる位置になる値を与える。こ
の状態で、ハンド7に対して部品のはめ合い作業でX方
向、Y方向或いはθ方向の位置ずれが生じた場合、可動
体13の位置ずれの方向に応じて対応するリンク32が
伸縮ないし回転することによって可動体13が位置ずれ
の方向に変位して、位置ずれを吸収する(コンプライア
ンスを発生する。)。そして、回転モータ14をサーボ
制御してPDゲイン(パラメータ)を変えることによっ
て回転モータ14がリンク32を所定の状態に保持しよ
うとする力が変化するので、可動体13のコンプライア
ンス特性を所要の値に変化させることができる。
【0030】次に、図8は本発明の第3実施例のロボッ
トの手首部を示す要部拡大正面である。この実施例の手
首機構6においては、上記第2実施例における直動部材
34を進退させるためのラック部37及びピニオン39
に代えてボールネジ機構を用いている。すなわち、リン
ク42の直動部材34にボールネジ43を進退可能に螺
着し、このボールネジ43の後端部にタイミングプーリ
44を取付ける一方、直動ガイド33に略L字状のモー
タホルダ45を取付け、このモータホルダ45に回転モ
ータ14を取付けてその回転軸にタイミングプーリ46
を取付けて、これらのボールネジ43及び回転モータ1
4の各タイミングプーリ44,46間にタイミングベル
ト47を張装している。
トの手首部を示す要部拡大正面である。この実施例の手
首機構6においては、上記第2実施例における直動部材
34を進退させるためのラック部37及びピニオン39
に代えてボールネジ機構を用いている。すなわち、リン
ク42の直動部材34にボールネジ43を進退可能に螺
着し、このボールネジ43の後端部にタイミングプーリ
44を取付ける一方、直動ガイド33に略L字状のモー
タホルダ45を取付け、このモータホルダ45に回転モ
ータ14を取付けてその回転軸にタイミングプーリ46
を取付けて、これらのボールネジ43及び回転モータ1
4の各タイミングプーリ44,46間にタイミングベル
ト47を張装している。
【0031】この実施例においても上記第2実施例と同
様にリンク42の長さを制御することで可動体13の位
置を制御することができると共に、コンプライアンス特
性を変化させることができる。
様にリンク42の長さを制御することで可動体13の位
置を制御することができると共に、コンプライアンス特
性を変化させることができる。
【0032】なお、上記各実施例においてはアクチュエ
ータとして回転モータを用いた例について説明したが、
リニアモータを用いて各リンクを長さを制御することで
可動体の位置を制御するようにすれば、機構のコンパク
ト化を図れる。また、アクチュエータをサーボ制御する
ときに、目標値として時系列的に変化する目標値を与え
るようにすれば、可動体を平面内で任意の方向、姿勢に
制御することができ、挿入作業を行う際にハンドで把持
している部品を振動させつつ挿入させるなど、より人間
の作業に近い高度な作業を遂行させることができるよう
になる。
ータとして回転モータを用いた例について説明したが、
リニアモータを用いて各リンクを長さを制御することで
可動体の位置を制御するようにすれば、機構のコンパク
ト化を図れる。また、アクチュエータをサーボ制御する
ときに、目標値として時系列的に変化する目標値を与え
るようにすれば、可動体を平面内で任意の方向、姿勢に
制御することができ、挿入作業を行う際にハンドで把持
している部品を振動させつつ挿入させるなど、より人間
の作業に近い高度な作業を遂行させることができるよう
になる。
【0033】次に、図9は本発明の第4実施例を示すロ
ボットの手首機構の要部拡大正面図、図10は図9の底
面図である。この実施例の手首機構においては、上記第
1実施例と同様に、ベース部材11にリンク12の一端
部に取付けた軸部材17を回転可能に連結し、リンク1
2の他端部に取付けた軸部材18を可動体13に回転可
能に連結している。これら3個のリンク12は、図10
に示すようにベース部材11及び可動体13に対して等
角度で配置している。
ボットの手首機構の要部拡大正面図、図10は図9の底
面図である。この実施例の手首機構においては、上記第
1実施例と同様に、ベース部材11にリンク12の一端
部に取付けた軸部材17を回転可能に連結し、リンク1
2の他端部に取付けた軸部材18を可動体13に回転可
能に連結している。これら3個のリンク12は、図10
に示すようにベース部材11及び可動体13に対して等
角度で配置している。
【0034】そして、図10に示すように可動体13と
ベース部材11との間に3個の等配置した求心手段とし
ての引張りばね51を介設している。これら3個の引張
りばね51は可動体13に対して中央に位置させるよう
に初期張力を設定してあり、また引張りばね51とベー
ス部材11及び可動体13との連結部52,53は引張
りばね51をベース部材11及び可動体13に対して回
転可能に連結する。
ベース部材11との間に3個の等配置した求心手段とし
ての引張りばね51を介設している。これら3個の引張
りばね51は可動体13に対して中央に位置させるよう
に初期張力を設定してあり、また引張りばね51とベー
ス部材11及び可動体13との連結部52,53は引張
りばね51をベース部材11及び可動体13に対して回
転可能に連結する。
【0035】この手首機構においては、可動体に13は
水平方向の力が作用したときでも引張りばね51により
に柔らかくその力の方向に動くことができ、力が取り除
かれると引張りばね51の復元力で元の位置に復元す
る。したがって、ハンド7に対して部品のはめ合い作業
でX方向、Y方向或いはθ方向の位置ずれが生じた場
合、可動体13は位置ずれの方向に変位して、位置ずれ
を吸収する(コンプライアンスを発生する。)。このよ
うに薄型で、平面内での並進、回転方向にコンプライア
ンスを有する手首機構を得ることができる。
水平方向の力が作用したときでも引張りばね51により
に柔らかくその力の方向に動くことができ、力が取り除
かれると引張りばね51の復元力で元の位置に復元す
る。したがって、ハンド7に対して部品のはめ合い作業
でX方向、Y方向或いはθ方向の位置ずれが生じた場
合、可動体13は位置ずれの方向に変位して、位置ずれ
を吸収する(コンプライアンスを発生する。)。このよ
うに薄型で、平面内での並進、回転方向にコンプライア
ンスを有する手首機構を得ることができる。
【0036】次に、図11は本発明の第5実施例を示す
ロボットの手首機構の図10と同様な底面図である。こ
の実施例の手首機構においては、上記第4実施例におけ
る各リンク12にプーリ55を取付け、これらの各リン
ク12のプーリ55に求心手段としてのシームレスの弾
性ベルト56を張装し、この弾性ベルト56によって可
動体13を中央に位置させるようにしている。
ロボットの手首機構の図10と同様な底面図である。こ
の実施例の手首機構においては、上記第4実施例におけ
る各リンク12にプーリ55を取付け、これらの各リン
ク12のプーリ55に求心手段としてのシームレスの弾
性ベルト56を張装し、この弾性ベルト56によって可
動体13を中央に位置させるようにしている。
【0037】この手首機構においては、上記第4実施例
と同様に可動体に13は水平方向の力が作用したときで
も弾性ベルト56によりに柔らかくその力の方向に動く
ことができ、力が取り除かれると弾性ベルト56の復元
力で元の位置に復元するので、コンプライアンスを発生
すると共に、弾性ベルト56を交換することによってコ
ンプライアンス特性を変更することができる。
と同様に可動体に13は水平方向の力が作用したときで
も弾性ベルト56によりに柔らかくその力の方向に動く
ことができ、力が取り除かれると弾性ベルト56の復元
力で元の位置に復元するので、コンプライアンスを発生
すると共に、弾性ベルト56を交換することによってコ
ンプライアンス特性を変更することができる。
【0038】次に、図12は本発明の第6実施例を示す
ロボットの手首機構の図10と同様な底面図である。こ
の実施例の手首機構においては、上記第4、第5実施例
におけるリンク12として、シリンダ部材58内にピス
トン部を有するロッド部材59を摺動可能に嵌装してエ
アーを封入したエアーダンパー57を用いることで、リ
ンク手段と求心手段とを兼ねたものであり、このエアー
ダンパー57によるばね要素によって可動体13を中央
に位置させるようにしている。これにより、部品点数の
削減及び一層の小型化を図ることができる。
ロボットの手首機構の図10と同様な底面図である。こ
の実施例の手首機構においては、上記第4、第5実施例
におけるリンク12として、シリンダ部材58内にピス
トン部を有するロッド部材59を摺動可能に嵌装してエ
アーを封入したエアーダンパー57を用いることで、リ
ンク手段と求心手段とを兼ねたものであり、このエアー
ダンパー57によるばね要素によって可動体13を中央
に位置させるようにしている。これにより、部品点数の
削減及び一層の小型化を図ることができる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1のロボッ
トの手首機構によれば、2つの1自由度回転関節及び1
自由度の直動機構を有する3組のリンク手段と、これら
3組のリンク手段の一端部を連結したベース部材及び他
端部を連結した可動体と、前記各リンク手段を駆動する
サーボ制御が可能なアクチュエータとを備えたので、各
リンク手段を駆動することによって可動体の平面内での
並進、回転方向に運動可能な手首機構を得ることができ
るとともに、サーボ制御のパラメータを変えることによ
って可変コンプライアンスを得ることができる。
トの手首機構によれば、2つの1自由度回転関節及び1
自由度の直動機構を有する3組のリンク手段と、これら
3組のリンク手段の一端部を連結したベース部材及び他
端部を連結した可動体と、前記各リンク手段を駆動する
サーボ制御が可能なアクチュエータとを備えたので、各
リンク手段を駆動することによって可動体の平面内での
並進、回転方向に運動可能な手首機構を得ることができ
るとともに、サーボ制御のパラメータを変えることによ
って可変コンプライアンスを得ることができる。
【0040】請求項2のロボットの手首機構によれば、
上記請求項1のロボットの手首機構において、アクチュ
エータが回転モータからなる構成としたので、各リンク
手段の角度(回転角)を制御することによって可動体の
位置を制御することができる。
上記請求項1のロボットの手首機構において、アクチュ
エータが回転モータからなる構成としたので、各リンク
手段の角度(回転角)を制御することによって可動体の
位置を制御することができる。
【0041】請求項3のロボットの手首機構によれば、
上記請求項1のロボットの手首機構において、リンク手
段がラック及びピニオン機構からなり、アクチュエータ
が回転モータからなる構成としたので、各リンク手段の
長さを制御することによって可動体の位置を制御するこ
とができる。
上記請求項1のロボットの手首機構において、リンク手
段がラック及びピニオン機構からなり、アクチュエータ
が回転モータからなる構成としたので、各リンク手段の
長さを制御することによって可動体の位置を制御するこ
とができる。
【0042】請求項4のロボットの手首機構は、上記請
求項1のロボットの手首機構において、リンク手段がボ
ールネジ機構からなり、アクチュエータが回転モータか
らなる構成としたので、各リンク手段の長さを制御する
ことで可動体の位置を制御することができ、上記請求項
3の手首機構よりはコンパクト化を図れる。
求項1のロボットの手首機構において、リンク手段がボ
ールネジ機構からなり、アクチュエータが回転モータか
らなる構成としたので、各リンク手段の長さを制御する
ことで可動体の位置を制御することができ、上記請求項
3の手首機構よりはコンパクト化を図れる。
【0043】請求項5のロボットの手首機構によれば、
上記請求項1のロボットの手首機構において、アクチュ
エータがリニアモータからなる構成としたので、各リン
ク手段の長さを制御することで可動体の位置を制御する
ことができ、上記請求項4の手首機構よりはコンパクト
化を図れる。
上記請求項1のロボットの手首機構において、アクチュ
エータがリニアモータからなる構成としたので、各リン
ク手段の長さを制御することで可動体の位置を制御する
ことができ、上記請求項4の手首機構よりはコンパクト
化を図れる。
【0044】請求項6のロボットの手首機構によれば、
上記請求項1乃至5のいずれかのロボットの手首機構に
おいて、制御手段が、サーボ制御を各リンク手段の長さ
又は角度を同じにする目標値を与える比例−微分制御で
行う構成としたので、各リンクを独立してPD制御する
ことにより制御系の構成を簡単にできると共に、そのゲ
インを変化させることで可変の仮想バネダンパー系を構
成することができる。
上記請求項1乃至5のいずれかのロボットの手首機構に
おいて、制御手段が、サーボ制御を各リンク手段の長さ
又は角度を同じにする目標値を与える比例−微分制御で
行う構成としたので、各リンクを独立してPD制御する
ことにより制御系の構成を簡単にできると共に、そのゲ
インを変化させることで可変の仮想バネダンパー系を構
成することができる。
【0045】請求項7のロボットの手首機構によれば、
上記請求項1乃至6のいずれかのロボットの手首機構に
おいて、制御手段が、サーボ制御を重力を補償するバイ
アスをかけた比例−微分制御で行う構成としたので、重
力の影響を受ける姿勢になったときでも中心軸のずれを
生ぜず、かつ同じコンプライアンス特性を持たせること
ができる。
上記請求項1乃至6のいずれかのロボットの手首機構に
おいて、制御手段が、サーボ制御を重力を補償するバイ
アスをかけた比例−微分制御で行う構成としたので、重
力の影響を受ける姿勢になったときでも中心軸のずれを
生ぜず、かつ同じコンプライアンス特性を持たせること
ができる。
【0046】請求項8のロボットの手首機構によれば、
上記請求項1乃至7のいずれかのロボットの手首機構に
おいて、制御手段が、サーボ制御を時系列で変化する目
標値を与える比例−微分制御で行う構成としたので、可
動体を平面内で任意の方向、姿勢にすることができて、
挿入作業時に振動させつつ挿入するなど、より人間の作
業に近い高度な作業を行うことが可能になる。
上記請求項1乃至7のいずれかのロボットの手首機構に
おいて、制御手段が、サーボ制御を時系列で変化する目
標値を与える比例−微分制御で行う構成としたので、可
動体を平面内で任意の方向、姿勢にすることができて、
挿入作業時に振動させつつ挿入するなど、より人間の作
業に近い高度な作業を行うことが可能になる。
【0047】請求項9のロボットの手首機構によれば、
2つの1自由度回転関節及び1自由度の直動機構を有す
る3組のリンク手段と、これら3組のリンク手段の一端
部を連結したベース部材及び他端部を連結した可動体
と、可動体にばね要素で求心性を生じさせる求心手段を
備えたので、薄型で平面内での並進、回転方向にコンプ
ライアンス性を有する手首機構を得ることができる。
2つの1自由度回転関節及び1自由度の直動機構を有す
る3組のリンク手段と、これら3組のリンク手段の一端
部を連結したベース部材及び他端部を連結した可動体
と、可動体にばね要素で求心性を生じさせる求心手段を
備えたので、薄型で平面内での並進、回転方向にコンプ
ライアンス性を有する手首機構を得ることができる。
【0048】請求項10のロボットの手首機構によれ
ば、上記請求項9のロボットの手首機構において、求心
手段が各リンク手段に設けたプーリと、各プーリに張装
したベルトとからなる構成としたので、ベルトを交換す
ることで容易にコンプライアンス特性を変化させること
ができる。
ば、上記請求項9のロボットの手首機構において、求心
手段が各リンク手段に設けたプーリと、各プーリに張装
したベルトとからなる構成としたので、ベルトを交換す
ることで容易にコンプライアンス特性を変化させること
ができる。
【0049】請求項11のロボットの手首機構によれ
ば、上記請求項9のロボットの手首機構において、リン
ク手段がエアーダンパからなり、求心手段を兼ねている
構成としたので、部品点数の削減及び一層の小型化を図
ることができる。
ば、上記請求項9のロボットの手首機構において、リン
ク手段がエアーダンパからなり、求心手段を兼ねている
構成としたので、部品点数の削減及び一層の小型化を図
ることができる。
【図1】本発明の第1実施例を示す全体構成図
【図2】図1のロボットの手首部を示す要部拡大正面図
【図3】図2の底面図
【図4】図2の要部拡大断面図
【図5】本発明の第2実施例のロボットの手首部を示す
要部拡大正面図
要部拡大正面図
【図6】図5の底面図
【図7】図5の要部拡大断面図
【図8】本発明の第3実施例のロボットの手首部を示す
要部拡大正面図
要部拡大正面図
【図9】本発明の第4実施例のロボットの手首部を示す
要部拡大正面図
要部拡大正面図
【図10】図9の底面図
【図11】本発明の第5実施例のロボットの手首部を示
す図10と同様な底面図
す図10と同様な底面図
【図12】本発明の第6実施例のロボットの手首部を示
す図10と同様な底面図
す図10と同様な底面図
1…ロボット、5…第3アーム、7…ハンド、8…ロボ
ットコントローラ、9…サーボ制御回路、11…ベース
部材、12…リンク、13…可動体、14…回転モー
タ、32…リンク、33…直動ガイド、34…直動部
材、37…ラック部、39…ピニオン、43…ボールネ
ジ、47…タイミングベルト、51…引張りばね、56
…弾性ベルト、57…エアーダンパー。
ットコントローラ、9…サーボ制御回路、11…ベース
部材、12…リンク、13…可動体、14…回転モー
タ、32…リンク、33…直動ガイド、34…直動部
材、37…ラック部、39…ピニオン、43…ボールネ
ジ、47…タイミングベルト、51…引張りばね、56
…弾性ベルト、57…エアーダンパー。
Claims (11)
- 【請求項1】 ロボットのアームと作業ツールとの間に
設ける手首機構において、2つの1自由度回転関節及び
1自由度の直動機構を有する3組のリンク手段と、これ
ら3組のリンク手段の一端部を連結したベース部材及び
他端部を連結した可動体と、前記各リンク手段を駆動す
るサーボ制御が可能なアクチュエータとを備えたことを
特徴とするロボットの手首機構。 - 【請求項2】 請求項1に記載のロボットの手首機構に
おいて、前記アクチュエータが回転モータからなること
を特徴とするロボットの手首機構。 - 【請求項3】 請求項1に記載のロボットの手首機構に
おいて、前記リンク手段がラック及びピニオン機構から
なり、前記アクチュエータが回転モータからなることを
特徴とするロボットの手首機構。 - 【請求項4】 請求項1に記載のロボットの手首機構に
おいて、前記リンク手段がボールネジ機構からなり、前
記アクチュエータが回転モータからなることを特徴とす
るロボットの手首機構。 - 【請求項5】 請求項1に記載のロボットの手首機構に
おいて、前記アクチュエータがリニアモータからなるこ
とを特徴とするロボットの手首機構。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載のロボ
ットの手首機構において、前記制御手段が、前記サーボ
制御を各リンク手段の長さ又は角度を同じにする目標値
を与える比例−微分制御で行うことを特徴とするロボッ
トの手首機構。 - 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかに記載のロボ
ットの手首機構において、前記制御手段が、前記サーボ
制御を重力を補償するバイアスをかけた比例−微分制御
で行うことを特徴とするロボットの手首機構。 - 【請求項8】 請求項1乃至7のいずれかに記載のロボ
ットの手首機構において、前記制御手段が、前記サーボ
制御を時系列で変化する目標値を与える比例−微分制御
で行うことを特徴とするロボットの手首機構。 - 【請求項9】 ロボットのアームと作業ツールとの間に
設ける手首機構において、2つの1自由度回転関節及び
1自由度の直動機構を有する3組のリンク手段と、これ
ら3組のリンク手段の一端部を連結したベース部材及び
他端部を連結した可動体と、前記可動体にばね要素で求
心性を生じさせる求心手段を備えたことを特徴とするロ
ボットの手首機構。 - 【請求項10】 請求項9に記載のロボットの手首機構
において、前記求心手段が各リンク手段に設けたプーリ
と、各プーリに張装したベルトとからなることを特徴と
するロボットの手首機構。 - 【請求項11】 請求項9に記載のロボットの手首機構
において、前記リンク手段がエアーダンパからなり、前
記求心手段を兼ねていることを特徴とするロボットの手
首機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19638695A JPH0938886A (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | ロボットの手首機構 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19638695A JPH0938886A (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | ロボットの手首機構 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0938886A true JPH0938886A (ja) | 1997-02-10 |
Family
ID=16357017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19638695A Pending JPH0938886A (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | ロボットの手首機構 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0938886A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011218485A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Triforce Management:Kk | 力検出機能をもった駆動装置 |
JP2015003362A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-01-08 | アズビル株式会社 | コンプライアンス装置 |
JP2015003361A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-01-08 | アズビル株式会社 | コンプライアンス装置 |
JP2015003363A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-01-08 | アズビル株式会社 | コンプライアンス装置 |
JP2017052052A (ja) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | 株式会社東芝 | 荷役装置および荷役方法 |
CN109048988A (zh) * | 2018-09-25 | 2018-12-21 | 电子科技大学 | 一种机械手腕结构装置 |
-
1995
- 1995-08-01 JP JP19638695A patent/JPH0938886A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011218485A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Triforce Management:Kk | 力検出機能をもった駆動装置 |
JP2015003362A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-01-08 | アズビル株式会社 | コンプライアンス装置 |
JP2015003361A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-01-08 | アズビル株式会社 | コンプライアンス装置 |
JP2015003363A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-01-08 | アズビル株式会社 | コンプライアンス装置 |
JP2017052052A (ja) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | 株式会社東芝 | 荷役装置および荷役方法 |
CN109048988A (zh) * | 2018-09-25 | 2018-12-21 | 电子科技大学 | 一种机械手腕结构装置 |
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