JPH1094990A

JPH1094990A - ワイヤ駆動リンク装置およびその駆動制御装置

Info

Publication number: JPH1094990A
Application number: JP8274186A
Authority: JP
Inventors: Jun Sasahara; 潤笹原; Nobuaki Ozawa; 信明小澤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-04-14
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: JP3519884B2; US6108589A

Abstract

(57)【要約】【課題】ワイヤ駆動リンク装置において、ワイヤを応
力検出手段の一部とすることで、検出手段の構成を簡易
にすると共に、強度においても十分な装置を提供すると
共に、コンプライアンス制御を可能とする。【解決手段】ワイヤを応力−磁気効果を備えたアモル
ファス合金材にし、それにコイルを装着して応力（トル
ク）を検出。検出値に応じてリンクを駆動することでコ
ンプライアンス制御を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はワイヤ駆動リンク
装置およびその駆動制御装置に関し、より詳しくはロボ
ットハンドなどのワイヤ駆動リンク装置およびその駆動
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットハンドなどのワイヤ駆動リンク
装置としては、例えば特開平６−８１７８号公報で提案
のワイヤ駆動多関節装置が知られている。この装置は人
間の手に類似した多指ハンドであって、ベースに４個の
関節を介して順次連結された４個のフレームを備える。

【０００３】ベースには各関節に対応した数のモータが
装着されており、各モータ出力軸には駆動プーリ１３が
取着され、各フレームに固定された従動プーリ１６間に
掛け回されたワイヤ１４を引っ張り駆動することで各フ
レームに回転などの自由度を与えている。また、ベース
にはカンチレバー１９の一端が固着されてワイヤ１４に
張力を付加すると共に、カンチレバー１９にはひずみゲ
ージ２１が張りつけられ、その曲げ量を検出することで
ワイヤ１４の張力を測定する。そして検出された張力を
モータ制御にフィードバックしてハンドへの過負荷を防
止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術においてはワイヤの張力を検出する検出手段
がワイヤと別体であるため、ハンドとして重量が増加す
ると共に、構成が複雑であった。更には、かかる装置に
おいては、一般に、検出精度を上げるには測定箇所の強
度を低下せざるを得ず、従って装置全体として強度の不
足を招くことが多い。

【０００５】従って、この発明の目的は上記した従来技
術の欠点を解消し、ワイヤを検出手段の一部とすること
で、検出手段の構成を簡易にしたワイヤ駆動リンク装置
を提供することにある。

【０００６】更には、装置全体としての強度においても
十分なワイヤ駆動リンク装置を提供することを第２の目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、基体に取着される少なくとも１個の
リンクと、前記リンクを基体に対して少なくとも１つの
自由度を与えるようにワイヤ駆動するワイヤ駆動機構
と、からなるワイヤ駆動リンク装置において、前記ワイ
ヤを応力−磁気効果を備えた金属材から構成すると共
に、前記ワイヤの磁気変化を検知して前記リンクに加え
られた応力を検出する検出手段を備える如く構成した。

【０００８】請求項２項にあっては、前記ワイヤ駆動リ
ンク装置が、前記リンクの他に少なくともｎ個（ｎ≧
１）のリンクと、それらを連結するｍ個（ｍ≧１）の関
節を有してなる如く構成した。

【０００９】請求項３項にあっては、前記応力−磁気効
果を備えた金属材がＦｅ基またはＣｏ基アモルファス合
金材である如く構成した。

【００１０】請求項４項にあっては、前記ワイヤが初期
荷重を印加されてなる如く構成した。

【００１１】請求項５項にあっては、前記ワイヤ駆動機
構は、少なくとも前記検出された応力と所定のゲインと
に基づいて前記ワイヤを駆動制御し、前記リンクがワー
クピースを所定の応力で押圧しつつ把持する如く構成し
た。

【００１２】

【作用】請求項１項に係る装置にあっては、ワイヤを検
出手段の一部とすることで、検出手段の構成を簡易にす
ることができると共に、装置全体としての強度において
も十分なワイヤ駆動リンク装置を提供することができ
る。

【００１３】請求項２項にあっては、請求項１項と同様
の作用効果を有する。尚、実施の形態では４個のリンク
とそれらを連結する４個の関節からなるリンク装置を開
示したが、それに止まらない。

【００１４】請求項３項にあっては、Ｆｅ基またはＣｏ
基アモルファス合金材である如く構成したので、前記し
た作用効果に加えて、透磁率が応力によって大きく変化
する、いわゆる磁気応力特性を備えているため、応力
（張力）を精度良く検出することができると共に、強度
を一層高めることができる。

【００１５】請求項４項にあっては、前記ワイヤが初期
荷重を印加されてなる如く構成したので、断線などの不
都合を検知することができる。

【００１６】請求項５項にあっては、前記ワイヤ駆動機
構は、少なくとも前記検出された応力と所定のゲインと
に基づいて前記ワイヤを駆動制御し、前記リンクがワー
クピースを所定の応力で押圧しつつ把持する如く構成し
たので、いわゆるコンプライアンス制御を実現すること
ができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に即してこの発明
の実施の形態を説明する。

【００１８】図１はこの発明に係るワイヤ駆動リンク装
置の上面図、図２はその拡大右側面図、図３は模式的な
説明斜視図である。この実施の形態では、装置を人の手
の指を模したロボットハンドに具現化した。

【００１９】以下説明すると、この装置は、基体１０
ａ，１０ｂにそれぞれ連結された左右（図１から見て）
２個のリンク機構１２ａ，１２ｂを備える。左右２個の
リンク機構はそれぞれ、基体１０に第１の関節１４ａ，
１４ｂを介して連結される第１のリンク１６ａ，１６ｂ
と、その第１のリンク１６ａ，１６ｂに第２の関節１８
ａ，１８ｂを介して連結される第２のリンク２０ａ，２
０ｂを備える。

【００２０】基体１０ａ，１０ｂは連結され、ロボット
アーム２２に一体的に取着される。このように、この装
置は２指２関節を備え、指に相当する第１、第２のリン
ク１６，２０は第１、第２の関節１４，１８を介して相
対回転、即ち、ＸＹＺ座標で示す空間において１つの平
面（例えばＸ−Ｙ平面）内を相対移動する１自由度を与
えられる。

【００２１】基体１０には、上記した４個の関節１４，
１８を介して左右で計４個のリンク１６，２０を駆動す
るために、４個のアクチュエータ２４ａ，２４ｂ，２４
ｃ，２４ｄが設けられる。

【００２２】アクチュエータ２４は具体的には図２に示
す如く、リンク駆動用の電動モータ２６ａ，２６ｂ，２
６ｃ，２６ｄと、そのモータ出力を減速する減速機２８
ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄと、モータ回転量を検出す
るロータリエンコーダ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ
とを備え、それらが一体的に連結されてなる。（図２に
は２６ａ，２８ａ，３０ａのみ示す。）

【００２３】減速機２８の出力軸（図示せず）はそれぞ
れ、各関節用の４個のワイヤリール３４ａ，３４ｂ，３
４ｃ，３４ｄに挿入されてボスネジによって固定され
る。４個のワイヤリール３４にはそれぞれワイヤ３６
ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄが巻かれており、ワイヤリ
ール３４が回転駆動されると、ワイヤ３６が引かれて左
右の第１関節１４および／または第２の関節１８を相対
変位させる。

【００２４】上記の構成によって、モータ出力を減速・
増力してワイヤリール３４を同方向に回転駆動し、各関
節（リンク）を独立にワイヤ駆動することができる。ま
た、電動モータ２６などを基体１０に配置することで、
可動部分を軽量にすることができる。

【００２５】このワイヤ駆動について図２および図３を
参照してより詳細に説明する。理解の便宜のため、左リ
ンク機構１２ａについてのみ説明するが、右リンク機構
１２ｂも同様である。

【００２６】図２側面図に示す如く、基体１０ａは断面
コ字状のフレーム１００ａを有し、その自由端付近でシ
ャフト１４０ａ（第１の関節１４ａを構成する）を介し
てフレーム１６０ａを有する第１のリンク１６ａが基体
１０ａに対して相対変位自在に連結される。

【００２７】シャフト１４０ａ上には第１リンクフレー
ム１６０ａの中央部１６２ａの両側（図で上下側）に２
個づつ、計４個のプーリ４０ａ，４２ａ，４４ａ，４６
ａ（それぞれ径１０ｍｍ）が独立かつ回転自在に取着さ
れる。また、第１リンクフレーム１６０ａの他端付近に
は計２個のワイヤリテーナ４８ａ，５０ａがボルト５２
ａ，５４ａおよびナット５６ａ，５８ａで固定される。

【００２８】第１リンクフレーム１６０ａは、その他端
側で第２のシャフト１８０ａ（第２の関節１８ａを構成
する）を介して同様に第２リンク２０ａのフレーム２０
０ａが、第１リンク２０ａに対して相対変位自在に連結
される。

【００２９】第２シャフト１８ａ上には第２リンクフレ
ーム２００ａの中央部２０２ａの両側にプーリ６４ａ，
６６ａ（それぞれ径１０ｍｍ）が独立に回転自在に取着
されると共に、第２リンクフレームの先端付近には２個
のワイヤリテーナ６８ａ，７０ａがボルト７２ａ，７４
ａおよびナット７６ａ，７８ａで固定される。

【００３０】最初に第１リンク１６ａの駆動について説
明すると、ワイヤリール３４ｂ（図２で見えず）に巻か
れたワイヤ３６ｂの一端は、プーリ４０ａに１巻きされ
た後、第１リンクフレーム１６０ａの末端付近において
ワイヤリテーナ４８ａに固定されると共に、ワイヤ３６
ｂの他端はワイヤリール３４ｂを１巻きされた後、図に
おいて下方側のプーリ４６ａに１巻きされ、次いで下側
のワイヤリテーナ５０ａに固定される。

【００３１】次いで第２リンク２０ａの駆動について説
明すると、ワイヤリール３４ａに１巻きされたワイヤ３
６ａは第１リンクフレーム１６０ａの基端付近でプーリ
４２ａ上を１巻された後、第２リンクフレーム２００ａ
の基端付近でプーリ６４ａ上に１巻きされ、次いで第２
リンクフレーム２００ａの先端付近に固定されたワイヤ
リテーナ６８ａに固定される。他方、ワイヤ３６ａの他
端はプーリ４４ａに１巻きされてからプーリ６６ａに１
巻され、ワイヤリテーナ７０ａ上に固定される。

【００３２】従って、電動モータ２６ａを時計方向に回
転させると、ワイヤ３６ａの一端は引かれると共に、他
端は緩められ、第２リンク２０ａは図３に実線で示す如
く、外側、即ち、第２リンク機構１２ｂから離間する方
向に駆動される。電動モータ２６ａを反時計方向に回転
させると、第２リンク２０ａは、内側、即ち、第２リン
ク機構１２ｂの第２リンク２０ｂに接近する方向に駆動
される。

【００３３】説明は省略するが、第１リンク１６ａにつ
いても同様であり、これによって左右のリンク機構１２
ａ，１２ｂをリンク（関節）ごとに独立に駆動させるこ
とができ、ワークピース８２を把持することができる。

【００３４】ここで、ワイヤリテーナ４８（５０，６
８，７０）は図２に示す如く、２枚のディスク４８０
（５００，６８０，７００）を対向させてなり、その間
にワイヤ３６を挟んでボルト５２（５４，７２，７４）
およびナット５６（５８，７６，７８）でカシメて固定
する。

【００３５】より詳しくは、ワイヤリテーナの一方（４
８ａ，６８ａ）ではワイヤ３６ｂ，３６ａの一端をディ
スクの貫通ボルト部（図１にワイヤリテーナ４８のそれ
４８２のみ示す）の図２において手前側で、ワイヤリテ
ーナの他方（５０ａ，７０ａ）ではワイヤ３６ｂ，３６
ａの他端をディスクの貫通ボルト部（図１にワイヤリテ
ーナ５０のそれ５０２のみ示す）後方でディスク間に挟
持し、よって図１の上面図においてワイヤリテーナ上の
ワイヤ固定位置が相互にオフセットするように固定す
る。

【００３６】このとき、ワイヤ３６の自由端を適宜な張
力（例えば数百ｇｆ）で引いた上で固定し、ワイヤ３６
に適宜な初期荷重を与える。これによって後述の如く、
断線を検知することができる。

【００３７】ワイヤ３６としては、１つには十分な把持
力を意図して高強度のアモルファス（非晶質）ワイヤ、
詳しくはＦｅ基アモルファスワイヤ、より詳しくはFe
_77.5-Si_7.5-B₁₅（径０．１３ｍｍ）からなる金属繊維を
７本、単純撚りして用いた。強度を確認するために、引
っ張りテストを行ったところ、７本撚り線状態で破断強
度は３０ｋｇｆであった。関節トルクは最大で１５ｋｇ
ｆと推測されるので、十分な剛性を備えていることが確
認できた。尚、Ｆｅ基アモルファスワイヤに代えてＣｏ
（コバルト）基アモルファスワイヤを用いても良い。

【００３８】ワイヤ３６としてアモルファスワイヤを用
いた別の理由は、アモルファス材が周知の如く、他の素
材に比較し、その透磁率が応力によって大きく変化す
る、いわゆる磁気−応力特性を備えているためである。

【００３９】即ち、ロボット用ハンドの制御において
は、ハンド自体からの「力」情報を検出し、位置情報と
併せてコンプライアンス制御（柔らかな制御）を行うこ
とが求められている。そのためには、手や指相当部の表
面圧力、関節トルクなどを知る必要があり、圧力セン
サ、トルクセンサ、張力センサなどの適用が試みられて
いる。

【００４０】しかしながら、前述の従来技術に見られる
如く、それらのセンサを装着することは、重量増、構造
の複雑化および強度の低下を招いていた。従って、この
発明に係る装置においては、アモルファスワイヤが高強
度と応力を検出できるセンサ機能を兼備した材料である
ことに着目し、ワイヤ駆動用に使用した。

【００４１】ここで、応力検出について説明すると、上
記した透磁率の変化は、図４に示す如く、コイルコア８
６を備えたコイル８８を設け、ワイヤ３６をその中に挿
入して応力センサ９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ（前
記した検出手段に相当。図には９０ａ，９０ｂのみ示
す）を構成した。

【００４２】そして、コイル８８のインピーダンス（イ
ンダクタンス）を計測することで検出する。コイル８８
は磁束を有効に使用し、かつワイヤ３６の移動を妨げな
いように、小型のテフロンチューブ（内径／外径０．８
／１．４ｍｍ）をボビンとした。

【００４３】尚、応力センサ９０（コイル８８）は、図
２、図３に示す如く、ワイヤがプーリと摩擦することで
生じる外乱を排除するために、応力（張力）が直接作用
する、伸展駆動関節プーリの末梢側、具体的には各リン
クの先端付近に配置した。このように４個の関節１４，
１８に別々に配置した応力センサ９０により、結果とし
て各関節トルクを独立に算出することができる。

【００４４】トルク（応力）検出は具体的には図５回路
図に示す如く、交流電圧を印加して発振させ、その際の
応力（トルク）変化に起因する電圧変化を整流・増幅
し、マイクロコンピュータからなる制御ユニット９４に
取り込むようにした。図において９６は整流（平滑）回
路、９８は（差動）増幅回路である。

【００４５】尚、使用したアモルファスワイヤ３６の荷
重−出力電圧特性は、図６に示す如くであるので、出力
電圧が線形を示す０〜４ｋｇｆの範囲を使用した。

【００４６】このように、ワイヤをセンサ構造の一部と
することにより、重量増、装置の複雑化および強度の低
下を回避することができた。また、ワイヤ３６には初期
荷重を与えてあるので、ワイヤ３６が断線したときも、
それを検知することができる。

【００４７】尚、左右のリンク機構１２はそのフレーム
１６０，２００の表面の内側、即ち、ワークピース８２
を接触する把持面１００には、ゴムなどの弾性材１０２
ａ，１０２ｂを張り付けて滑り止めとした。

【００４８】また左右のリンク機構はそのフレーム１６
０，２００を含めてアルミ材から作成し、応力センサ９
０との干渉を避けると共に、軽量化、加工の容易化を図
った（尚、ワイヤリテーナ４８，５０，６８，７０は、
硬いアモルファスワイヤ３６を挟持する都合上、ＳＳ材
を用いた）。

【００４９】上記の構成により、図１に示す如く、ワー
クピース８２を把持することができる。具体的には、予
めワークピース８２を把持するための「柔らかさ」を設
定し、後で詳述するようにバネ定数Ｋ，粘性係数Ｄを求
め、位置と力の情報をコンプライアンスという概念の基
に結合することで「柔らかい」制御を実現する。これに
よって、破損しやすい対象物の把持やボルトの位置合わ
せなど、従来、位置制御だけでは実現が困難であった動
作が可能となる。

【００５０】図７に上記装置の駆動制御装置を示す。

【００５１】応力センサ９０の出力は、センサアンプ
（増幅回路９８）からＡ／Ｄ変換ボードを経て制御ユニ
ット９４に送出される。またロータリエンコーダ３０の
出力もインクリメンタルカウンタを経て制御ユニット９
４に送出される。制御ユニット９４は後述の如く、検出
値に基づいて電動モータ回転量（操作量）を算出し、Ｄ
／Ａ変換器を経てサーボアンプに指令する。サーボアン
プは指令値に基づいて駆動用電源を電動モータ２６に供
給する。他方、エンコーダ出力はＦＶ変換器を介してサ
ーボアンプにも入力され、周知の関節角サーボ制御が行
われる。

【００５２】次いで、この制御ユニットの動作、即ち、
ワイヤ駆動リンク装置の駆動制御について説明する。

【００５３】この制御においては、既述したように、位
置情報と力情報に基づいてコンプライアンス制御を行っ
てワークピースを破損することなく、把持することを可
能とした。それをハードウェア上で実現するために、図
８に示すようなモデルを考えた。図示のモデルにおい
て、関節に柔らかさを与えるために、バネ定数Ｋを設定
すると、ＫΔθ＝Ｔ ∴ Δθ＝Ｔ／Ｋの関係となる（Ｔ：検出トルク（応力）、Δθ：角度変
位）。

【００５４】小さな力で変位を大きくしようとすると、
Ｋは小さい方が良いが、小さ過ぎるとサーボ機構のゲイ
ンとの兼ね合いで、図９に示す如く、能動的な振動を招
いてしまう。また、Ｋを大きくし過ぎると、「硬く」な
ってしまって目標変位が得られない。そこで、変位の時
間変分に応じた項（粘性係数Ｄ）を導入し、 Δθ＝（Ｔ／Ｋ）−Ｄθドットとしたところ（θドット：角度変位微分値）、図１０に
示すように振動を抑えることができた（図９および図１
０はトルクがステップ入力されたときの応答を示す）。

【００５５】上記から、現在の角度（目標モータ角度）
をθ、制御指令値（操作量）をθｃｏｍとすると、 θｃｏｍ＝θ＋Δθ ∴ θｃｏｍ＝θ＋｛（Ｔ／Ｋ）−Ｄθドット｝と表すことができる。

【００５６】上式に、応力センサ９０からの入力Ｔを与
え、Ｔ入力幅に対してできるだけ小さな定数Ｋと、それ
に見合うＤを設定すれば、θｃｏｍが決まり、位置と力
のハイブリッド制御となり、結果として応力（トルク）
フィードバックによる「柔らかな制御」を実現すること
ができる。Ｋ，Ｄは、把持する対象物によって適宜設定
する。また、制御は４個のリンク（関節）について独立
に行うようにした。

【００５７】図１１は上記の制御アルゴリズムを示すフ
ロー・チャートであり、図１２はそれをブロック線図と
して表したものである。また、図１３は以下に示す制御
での左右のリンク機構１２の動作を示す説明上面図であ
る。

【００５８】以下、説明すると、先ずＳ１０で装置をイ
ニシャライズすると共に、Ｋ，Ｄの値を適宜な値に設定
する。

【００５９】次いでＳ１２に進み、予めオフラインコン
ピュータにおいて演算・設定され、制御ユニット９４の
メモリに格納されている外力零のときのモータ目標角度
（目標位置）θの時系列値を読み出す。ここで、(k) は
離散時間系におけるサンプル時間を示す。尚、時系列値
は４個の電動モータ２６ごとに用意される。

【００６０】続いてＳ１４に進み、読み出したモータ角
度θに基づいて４個の電動モータ２６を介して４個のリ
ンク（関節）を駆動制御する。この実施の形態では、図
１３（１）から（３）に示すように、２指（リンク機構
１２ａ，１２ｂ）を平行状態に駆動し、次いで開いてワ
ークピース８２を把持するように制御する。

【００６１】尚、図１２に示す如く、目標角度θと検出
角度θａｃｔおよび目標角速度と検出角速度との偏差が
解消するように、前述の如く関節角サーボ制御が行われ
るが、これ自体は公知なので、説明は省略する。

【００６２】この実施の形態ではワークピース８２の形
状、位置および材質などが予め与えられ、それに基づい
て定数（ゲイン）Ｋおよび粘性係数ＤをＳ１０で設定す
る。ここではワークピース８２は具体的には、弾性を備
えたゴム製の球とした。

【００６３】続いてＳ１６に進んで前記した応力センサ
９０を介して各リンク（関節）に作用している応力（ト
ルク）Ｔをそれぞれ検出し、Ｓ１８に進んで目標角度θ
の差分値を求めて角度変位微分値θドットとし、Ｓ２０
に進んで角度変位Δθを算出する。続いてＳ２２に進ん
で目標角度θ(k) に角度変位を加算して制御指令値θｃ
ｏｍを算出し、Ｓ２４に進んで算出した制御指令値θｃ
ｏｍに基づいてモータ駆動制御する。

【００６４】より具体的には、ワークピース８２に対
し、左右のリンク機構１２にて把持動作を起こす。ワー
クピース８２に触れた瞬間からトルクが検出され、設定
された定数Ｋ，粘性係数Ｄに基づいて算出される制御指
令値θｃｏｍに達するまで、Ｓ１６からＳ２４をループ
する。

【００６５】上に述べた通り、この装置はロボットハン
ドであって外界認識装置を備えないため、押圧力は設定
値で決定されるが、図示しないロボット本体に外界認識
装置を設け、ワークピースの位置、形状、材質などを認
識させれば、より効果的にコンプライアンス制御を行う
ことができる。即ち、外界認識装置からワークピースを
破損したことが検知された場合、設定値を変更して押圧
力を変えることで、次の動作のときは破損することな
く、把持することもできよう。

【００６６】この実施の形態は上記の如く構成したの
で、検出手段の構成を簡易にすることができると共に、
装置全体としての強度においても十分なワイヤ駆動リン
ク装置を提供することができる。

【００６７】より具体的には、基体１０に取着される少
なくとも１個のリンク１６（２０）と、前記リンクを基
体に対して少なくとも１つの自由度を与えるようにワイ
ヤ駆動するワイヤ駆動機構（２４，３６、より具体的に
は２６，２８，３０，３４，３６，４０，４２，４４，
４６，４８，５０，６４，６６，６８，７０）と、から
なるワイヤ駆動リンク装置において、前記ワイヤ３６を
応力−磁気効果を備えた金属材から構成すると共に、前
記ワイヤの磁気変化を検知して前記リンクに加えられた
応力を検出する検出手段９０を備える如く構成した。

【００６８】また、前記ワイヤ駆動リンク装置が、前記
リンク１６（２０）の他に少なくともｎ個（ｎ≧１）の
リンク（２０（１６））と、それらを連結するｍ個（ｍ
≧１）の関節（１４（１８））を有してなる如く構成し
た。従って、実施の形態では４個のリンク（関節）から
なる装置を開示したが、１個のリンク（関節）でも良
く、あるいは５個以上のリンク（関節）からなる装置に
も妥当する。更には、ロボットハンドに具現化したが、
その他の機構であっても良い。

【００６９】また、前記応力−磁気効果を備えた金属材
がＦｅ基またはＣｏ基アモルファス合金材（３６）であ
る如く構成した。尚、その他のアモルファス合金材であ
っても良い。

【００７０】また、前記ワイヤ３６が初期荷重を印加さ
れてなる如く構成した。

【００７１】また、前記ワイヤ駆動機構は、少なくとも
前記検出された応力Ｔと所定のゲイン（バネ定数Ｋおよ
び／または粘性係数Ｄ）とに基づいて前記ワイヤを駆動
制御し、前記リンクがワークピース８２を所定の応力で
押圧しつつ把持する如く構成し、いわゆるコンプライア
ンス制御を実現することができるようにした。

【００７２】尚、上記においてリンク装置の素材として
アルミ材を使用したが、樹脂でも良い。

【００７３】また、図１２において角度に加えて角速度
も制御しているが、角速度は必須のものではなく、角度
のみサーボ制御するだけでも良い。

【００７４】

【発明の効果】検出手段の構成を簡易にすることができ
ると共に、装置全体としての強度においても十分なワイ
ヤ駆動リンク装置を提供することができる。また、コン
プライアンス制御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るワイヤ駆動のリンク装置を全体
的に示す上面図である。

【図２】図１に示す装置の拡大左側面図である。

【図３】図１装置のワイヤ駆動動作を示す説明斜視図で
ある。

【図４】図１装置に使用するワイヤ（アモルファス）を
用いてなる応力センサを示す説明斜視図である。

【図５】図４の応力センサの出力処理を示す回路図であ
る。

【図６】図４の応力センサを構成するワイヤ（アモルフ
ァス）の荷重−出力特性を示すグラフ図である。

【図７】図１装置の駆動制御装置を全体的に示す説明ブ
ロック図である。

【図８】図７装置の制御アルゴリズムの前提をなす、ト
ルク（応力）と角度変位の関係を示す、図１装置を運動
モデル化した場合を示す説明図である。

【図９】図８装置の制御アルゴリズムを説明する、トル
ク（応力）をステップ入力した場合の角度変位の応答を
示すグラフ図である。

【図１０】図９と同様の、トルク（応力）をステップ入
力した場合の角度変位の応答を示すグラフ図である。

【図１１】図７装置の制御アルゴリズムを示す説明フロ
ー・チャートである。

【図１２】図７装置の制御アルゴリズムを示す、機能ブ
ロック図である。

【図１３】図７装置の制御アルゴリズムを示す、説明上
面図である。

【符号の説明】

１０基体１２リンク機構１４第１の関節１６第１のリンク１８第２の関節２０第２のリンク２６電動モータ３４ワイヤリール３６ワイヤ（アモルファスワイヤ）４０，４２，４４，４６，６４，６６プーリ４８，５０，６８，７０ワイヤリテーナ８２ワークピース８８コイル９０応力センサ（検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ．基体に取着される少なくとも１個のリ
ンクと、ｂ．前記リンクを基体に対して少なくとも１つの自由度
を与えるようにワイヤ駆動するワイヤ駆動機構と、から
なるワイヤ駆動リンク装置において、前記ワイヤを応力
−磁気効果を備えた金属材から構成すると共に、前記ワ
イヤの磁気変化を検知して前記リンクに加えられた応力
を検出する検出手段を備えたことを特徴とするワイヤ駆
動リンク装置。
【請求項２】前記ワイヤ駆動リンク装置が、前記リン
クの他に少なくともｎ個（ｎ≧１）のリンクと、それら
を連結するｍ個（ｍ≧１）の関節を有してなることを特
徴とする請求項１項記載のワイヤ駆動リンク装置。
【請求項３】前記応力−磁気効果を備えた金属材がＦ
ｅ基またはＣｏ基アモルファス合金材であることを特徴
とする請求項１項または２項記載のワイヤ駆動リンク装
置。
【請求項４】前記ワイヤが初期荷重を印加されてなる
ことを特徴とする請求項１項ないし３項のいずれかに記
載のワイヤ駆動リンク装置。
【請求項５】請求項１項ないし４項のいずれかに記載
のワイヤ駆動リンク装置において、前記ワイヤ駆動機構
は、少なくとも前記検出された応力と所定のゲインとに
基づいて前記ワイヤを駆動制御し、前記リンクがワーク
ピースを所定の応力で押圧しつつ把持するように構成し
たことを特徴とするワイヤ駆動リンク装置の駆動制御装
置。