JPH1110575A - パラレルリンク機構 - Google Patents
パラレルリンク機構Info
- Publication number
- JPH1110575A JPH1110575A JP9170295A JP17029597A JPH1110575A JP H1110575 A JPH1110575 A JP H1110575A JP 9170295 A JP9170295 A JP 9170295A JP 17029597 A JP17029597 A JP 17029597A JP H1110575 A JPH1110575 A JP H1110575A
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- JP
- Japan
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- links
- link mechanism
- end effector
- mast
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パラレルリンク機構において制御方法を改善
することによって、エンドエフェクタの位置精度の向上
を図る。 【解決手段】 エンドプレート６の周縁部とベースプレ
ート３の周縁部との間は、伸縮可能な３本のリンク７で
連結される。マスト１の先端はエンドプレート６の中央
に固定され、後端は、回転が拘束され且つ軸方向移動及
び二軸回りの傾動が可能な状態でベースプレート３の中
央に接続される。エンドエフェクタ２はエンドプレート
６に固定される。各リンク７の伸縮はボールネジ１９を
用いて行われ、その伸縮量はエンコーダ１０で検出され
る。マスト１の軸方向移動量はリニアスケール１１で、
傾動角度はエンコーダ１２ａ、ｂで検出される。各リン
ク７の伸縮量に加え、マスト１の軸方向移動量及び二軸
回りの傾動角度を取込むフィードバックループを構成し
て、エンドエフェクタ２の三次元位置を制御する。
することによって、エンドエフェクタの位置精度の向上
を図る。 【解決手段】 エンドプレート６の周縁部とベースプレ
ート３の周縁部との間は、伸縮可能な３本のリンク７で
連結される。マスト１の先端はエンドプレート６の中央
に固定され、後端は、回転が拘束され且つ軸方向移動及
び二軸回りの傾動が可能な状態でベースプレート３の中
央に接続される。エンドエフェクタ２はエンドプレート
６に固定される。各リンク７の伸縮はボールネジ１９を
用いて行われ、その伸縮量はエンコーダ１０で検出され
る。マスト１の軸方向移動量はリニアスケール１１で、
傾動角度はエンコーダ１２ａ、ｂで検出される。各リン
ク７の伸縮量に加え、マスト１の軸方向移動量及び二軸
回りの傾動角度を取込むフィードバックループを構成し
て、エンドエフェクタ２の三次元位置を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパラレルリンク機構
に係り、特にその制御方法の改善に関するものである。
に係り、特にその制御方法の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５に従来のパラレルリンク機構の構成
の一例を示す。このパラレルリンク機構は、ベースプレ
ート３、ハンドあるいは工具などのエンドエフェクタ２
が取り付けられるエンドプレート６、エンドプレート６
の周縁部とベースプレート３の周縁部との間を連結する
伸縮可能な３本のリンク７、エンドプレート６の中央部
とベースプレート３の中央部との間を連結する１本のマ
スト１などから構成されている。
の一例を示す。このパラレルリンク機構は、ベースプレ
ート３、ハンドあるいは工具などのエンドエフェクタ２
が取り付けられるエンドプレート６、エンドプレート６
の周縁部とベースプレート３の周縁部との間を連結する
伸縮可能な３本のリンク７、エンドプレート６の中央部
とベースプレート３の中央部との間を連結する１本のマ
スト１などから構成されている。
【０００３】各リンク７の先端は、球面軸受８ｂを介し
てエンドプレート６の周縁部に取り付けられ、各リンク
７の後端は、それぞれ、ボールネジ１９及び球面軸受８
ａを順に介してベースプレート３の周縁部に取り付けら
れている。ボールネジ１９は球面軸受８ａの可動側コア
に取り付けられ、サーボモータ９を駆動することによっ
て各リンク７の伸縮が行われる。各サーボモータ９に
は、それぞれエンコーダ１０が備えられ、回転角度から
換算された各リンク７の伸縮量が制御装置に送られる。
なお、エンコーダ１０の代わりに、各リンク７の伸縮量
を直接測定するリニアセンサを使用することもできる。
てエンドプレート６の周縁部に取り付けられ、各リンク
７の後端は、それぞれ、ボールネジ１９及び球面軸受８
ａを順に介してベースプレート３の周縁部に取り付けら
れている。ボールネジ１９は球面軸受８ａの可動側コア
に取り付けられ、サーボモータ９を駆動することによっ
て各リンク７の伸縮が行われる。各サーボモータ９に
は、それぞれエンコーダ１０が備えられ、回転角度から
換算された各リンク７の伸縮量が制御装置に送られる。
なお、エンコーダ１０の代わりに、各リンク７の伸縮量
を直接測定するリニアセンサを使用することもできる。
【０００４】一方、マスト１の先端はエンドプレート６
の裏面の中央部に固定され、後端は、円柱状のスライダ
４及びユニバーサルジョイント５を順に介して、ベース
プレート３の中央部に接続されている。
の裏面の中央部に固定され、後端は、円柱状のスライダ
４及びユニバーサルジョイント５を順に介して、ベース
プレート３の中央部に接続されている。
【０００５】エンドプレート６の表面側には、エンドエ
フェクタ２が取り付けられる。以上の様な構成を備えた
パラレルリンク機構において、エンコーダ１０の出力値
に基づいて各リンク７の伸縮量をそれぞれ独立にフィー
ドバック制御することによって、エンドエフェクタ２の
三次元位置が制御される。
フェクタ２が取り付けられる。以上の様な構成を備えた
パラレルリンク機構において、エンコーダ１０の出力値
に基づいて各リンク７の伸縮量をそれぞれ独立にフィー
ドバック制御することによって、エンドエフェクタ２の
三次元位置が制御される。
【０００６】図６に、従来のパラレルリンク機構におけ
る制御方法の一例を示すブロック線図を示す。位置指令
はｘｒ、ｙｒ、ｚｒ座標で表わされる。この座標値から
各リンク７への長さの指令値Ｕｒ、Ｖｒ、Ｗｒを計算し
て各軸のサーボ制御機構へ送り、各リンク７が所定の長
さになるまでサーボモータ９を駆動して、エンドエフェ
クタ２を指令の位置へ移動させる。制御装置の能力が低
い場合には、三軸変換までを予めオフラインよって求め
ておき、直接三軸指令をサーボ制御機構へ送る。
る制御方法の一例を示すブロック線図を示す。位置指令
はｘｒ、ｙｒ、ｚｒ座標で表わされる。この座標値から
各リンク７への長さの指令値Ｕｒ、Ｖｒ、Ｗｒを計算し
て各軸のサーボ制御機構へ送り、各リンク７が所定の長
さになるまでサーボモータ９を駆動して、エンドエフェ
クタ２を指令の位置へ移動させる。制御装置の能力が低
い場合には、三軸変換までを予めオフラインよって求め
ておき、直接三軸指令をサーボ制御機構へ送る。
【０００７】（従来技術の問題点）最終的に制御すべき
量はエンドエフェクタ２の座標値（ｘ、ｙ、ｚ）である
が、上記の様な従来の制御方法においては、実際に制御
されている量は各リンクの伸縮量（Ｕ、Ｖ、Ｗ軸の値）
である。Ｕ、Ｖ、Ｗ軸は、エンコーダ１０の出力値を介
してフィードバック制御されているが、エンドエフェク
タ２の位置を正確に保証するものではない。現実には、
パラレルリンク機構のがた等の影響で、エンドエフェク
タ２の位置精度には限界がある。
量はエンドエフェクタ２の座標値（ｘ、ｙ、ｚ）である
が、上記の様な従来の制御方法においては、実際に制御
されている量は各リンクの伸縮量（Ｕ、Ｖ、Ｗ軸の値）
である。Ｕ、Ｖ、Ｗ軸は、エンコーダ１０の出力値を介
してフィードバック制御されているが、エンドエフェク
タ２の位置を正確に保証するものではない。現実には、
パラレルリンク機構のがた等の影響で、エンドエフェク
タ２の位置精度には限界がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
従来のパラレルリンク機構における制御方法の問題点に
鑑み成されたもので、本発明の目的は、パラレルリンク
機構において制御方法を改善することによって、エンド
エフェクタの位置精度の向上を図ることにある。
従来のパラレルリンク機構における制御方法の問題点に
鑑み成されたもので、本発明の目的は、パラレルリンク
機構において制御方法を改善することによって、エンド
エフェクタの位置精度の向上を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のパラレルリンク
機構は、エンドエフェクタが取り付けられるエンドプレ
ートと、エンドプレートに対向して配置されたベースプ
レートと、エンドプレートの周縁部とベースプレートの
周縁部との間を連結し、連結部間の距離の制御が可能な
少なくとも３本のリンクと、前記各リンクの連結部間の
距離を検出する第一の検出手段と前記各リンクによって
囲まれた空間内に配置され、一端がエンドプレートの中
央部に固定され、他端が、回転が拘束され且つ二軸回り
の傾動及び軸方向移動が可能な状態でベースプレートの
中央部に接続された１本のマストとを備え、前記第一の
検出手段からの出力値に基づいて前記各リンクの連結部
間の距離をそれぞれ独立にフィードバック制御すること
によって、前記エンドエフェクタの三次元位置を制御す
るパラレルリンク機構において、前記マストの軸方向移
動量及び二軸回りの傾動角度を検出する第二の検出手段
を設け、この第二の検出手段からの出力及び前記第一の
検出手段からの出力を取り込むフィードバックループを
構成して、前記エンドエフェクタの三次元位置を制御す
ることを特徴とする。
機構は、エンドエフェクタが取り付けられるエンドプレ
ートと、エンドプレートに対向して配置されたベースプ
レートと、エンドプレートの周縁部とベースプレートの
周縁部との間を連結し、連結部間の距離の制御が可能な
少なくとも３本のリンクと、前記各リンクの連結部間の
距離を検出する第一の検出手段と前記各リンクによって
囲まれた空間内に配置され、一端がエンドプレートの中
央部に固定され、他端が、回転が拘束され且つ二軸回り
の傾動及び軸方向移動が可能な状態でベースプレートの
中央部に接続された１本のマストとを備え、前記第一の
検出手段からの出力値に基づいて前記各リンクの連結部
間の距離をそれぞれ独立にフィードバック制御すること
によって、前記エンドエフェクタの三次元位置を制御す
るパラレルリンク機構において、前記マストの軸方向移
動量及び二軸回りの傾動角度を検出する第二の検出手段
を設け、この第二の検出手段からの出力及び前記第一の
検出手段からの出力を取り込むフィードバックループを
構成して、前記エンドエフェクタの三次元位置を制御す
ることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１に、本発明に基づくパラレル
リンク機構の構成の一例を示す。パラレルリンク機構の
基本的な構成は、先に図５で示した従来の装置と共通な
ので、それらについては同一の符号を付して説明を省略
する 本発明に基づくパラレルリンク機構においては、各リン
ク７の伸縮量を検出するエンコーダ１０（第一の検出手
段）に加えて、マスト１の軸方向移動量を検出するリニ
アスケール１１、及びマスト１のｘ軸及びｙ軸回りの傾
動角度を検出する２つのエンコーダ１２ａ、１２ｂ（第
二の検出手段）が設けられている。エンドエフェクタ２
の位置制御は、エンコーダ１０からの出力値に加えて、
リニアスケール１１及びエンコーダ１２ａ、１２ｂから
の出力値を取り込んだフィードバックループを下記の様
に構成することにより行われる。
リンク機構の構成の一例を示す。パラレルリンク機構の
基本的な構成は、先に図５で示した従来の装置と共通な
ので、それらについては同一の符号を付して説明を省略
する 本発明に基づくパラレルリンク機構においては、各リン
ク７の伸縮量を検出するエンコーダ１０（第一の検出手
段）に加えて、マスト１の軸方向移動量を検出するリニ
アスケール１１、及びマスト１のｘ軸及びｙ軸回りの傾
動角度を検出する２つのエンコーダ１２ａ、１２ｂ（第
二の検出手段）が設けられている。エンドエフェクタ２
の位置制御は、エンコーダ１０からの出力値に加えて、
リニアスケール１１及びエンコーダ１２ａ、１２ｂから
の出力値を取り込んだフィードバックループを下記の様
に構成することにより行われる。
【００１１】図２に、このフィードバックループのブロ
ック線図を示す。エンドエフェクタ２の位置指令をｘ、
ｙ、ｚの直交三軸の座標ｚｒ、ｙｒ、ｚｒで与えると、
制御装置は三軸のリンク伸縮量Ｕｒ、Ｖｒ、Ｗｒに変換
する。変換されたデータは、三軸の各サーボ制御機構に
送られるが、その前に、リニアスケール１１及びエンコ
ーダ１２ａ、１２ｂからの出力値から計算された値Ｕ
ａ、Ｖａ、Ｗａと比較演算され、より正確な軸指令Ｕr
0、Ｖr0、Ｗr0に変換される。これにより、各リンク７
は、エンコーダ１０の出力に基づいてフィードバック制
御され、各リンク７の長さは指令値Ｕr0、Ｖr0、Ｗr0に
保たれる。
ック線図を示す。エンドエフェクタ２の位置指令をｘ、
ｙ、ｚの直交三軸の座標ｚｒ、ｙｒ、ｚｒで与えると、
制御装置は三軸のリンク伸縮量Ｕｒ、Ｖｒ、Ｗｒに変換
する。変換されたデータは、三軸の各サーボ制御機構に
送られるが、その前に、リニアスケール１１及びエンコ
ーダ１２ａ、１２ｂからの出力値から計算された値Ｕ
ａ、Ｖａ、Ｗａと比較演算され、より正確な軸指令Ｕr
0、Ｖr0、Ｗr0に変換される。これにより、各リンク７
は、エンコーダ１０の出力に基づいてフィードバック制
御され、各リンク７の長さは指令値Ｕr0、Ｖr0、Ｗr0に
保たれる。
【００１２】各リンク７の長さが変化しマスト１が移動
すると、マスト１に取り付けられているリニアスケール
１１及び２つのエンコーダ１２ａ、１２ｂの出力値が変
化する。これらの出力値を三軸変換したＵａ、Ｖａ、Ｗ
ａと、指令値ｘr 、ｙr 、ｚr から三軸変換されたＵr
、Ｖr 、Ｗr とを比較し、その差をそれぞれの軸ごと
に計算する。これらの差に今までの伸縮量を加えて、よ
り正確な移動指令Ｕr0、Ｖr0、Ｗr0をそれぞれのサーボ
制御機構に与える。この結果、より正確な位置決め精度
が得られることになる。
すると、マスト１に取り付けられているリニアスケール
１１及び２つのエンコーダ１２ａ、１２ｂの出力値が変
化する。これらの出力値を三軸変換したＵａ、Ｖａ、Ｗ
ａと、指令値ｘr 、ｙr 、ｚr から三軸変換されたＵr
、Ｖr 、Ｗr とを比較し、その差をそれぞれの軸ごと
に計算する。これらの差に今までの伸縮量を加えて、よ
り正確な移動指令Ｕr0、Ｖr0、Ｗr0をそれぞれのサーボ
制御機構に与える。この結果、より正確な位置決め精度
が得られることになる。
【００１３】図３に本発明に基づくパラレルリンク機構
の他の例を示す。３本のボールネジ７が球面軸受を介し
てベースプレート３とエンドプレート６につなげられて
いる。ボールネジのベースプレート側の球面軸受にはナ
ット２２がある。このナットをサーボモータ９を回転さ
せることによりギア２１を介して回転させ球面軸受間の
ボールネジの長さを制御することができる。このように
３本のボールネジを回転させることにより球面軸受間の
距離を変化させ、エンドプレートに取り付けられている
エンドエフェクタ２の位置を動かすことができる。
の他の例を示す。３本のボールネジ７が球面軸受を介し
てベースプレート３とエンドプレート６につなげられて
いる。ボールネジのベースプレート側の球面軸受にはナ
ット２２がある。このナットをサーボモータ９を回転さ
せることによりギア２１を介して回転させ球面軸受間の
ボールネジの長さを制御することができる。このように
３本のボールネジを回転させることにより球面軸受間の
距離を変化させ、エンドプレートに取り付けられている
エンドエフェクタ２の位置を動かすことができる。
【００１４】図４に本発明に基づくパラレルリンク機構
の他の例を示す。ベースプレートの球面軸受にはサーボ
モータが取り付けられている。このサーボモータにはア
ーム２５が取り付けられている。このアームとエンドプ
レートの球面軸受の間には２本のリンク２３がピンジョ
イント２４により連結されている。サーボモータの角度
を制御することにより３箇所のベースプレートの球面軸
受とサーボモータの軸間の距離を変化させ、エンドプレ
ートに取り付けられているエンドエフェクタの位置を動
かすことができる。
の他の例を示す。ベースプレートの球面軸受にはサーボ
モータが取り付けられている。このサーボモータにはア
ーム２５が取り付けられている。このアームとエンドプ
レートの球面軸受の間には２本のリンク２３がピンジョ
イント２４により連結されている。サーボモータの角度
を制御することにより３箇所のベースプレートの球面軸
受とサーボモータの軸間の距離を変化させ、エンドプレ
ートに取り付けられているエンドエフェクタの位置を動
かすことができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明のパラレルリンク機構によれば、
エンドプレート及びエンドエフェクタが固定されるマス
トの軸方向移動量及び二軸回りの傾動角度を直接検出
し、これらの値を制御系に取り込んでフィードバックル
ープを構成しているので、エンドフェクタの位置を正確
に制御することができる。
エンドプレート及びエンドエフェクタが固定されるマス
トの軸方向移動量及び二軸回りの傾動角度を直接検出
し、これらの値を制御系に取り込んでフィードバックル
ープを構成しているので、エンドフェクタの位置を正確
に制御することができる。
【図１】本発明に基づくパラレルリンク機構の概要を示
す図。
す図。
【図２】本発明に基づくパラレルリンク機構の制御ブロ
ック線図。
ック線図。
【図３】本発明に基づくパラレルリンク機構の他の例を
示す図。
示す図。
【図４】本発明に基づくパラレルリンク機構の他の例を
示す図。
示す図。
【図５】従来のパラレルリンク機構の概要を示す図。
【図６】従来のパラレルリンク機構の制御ブロック線
図。
図。
１・・・マスト、 ２・・・エンドエフェクタ、 ３・・・ベースプレート、 ４・・・スライダ、 ５・・・ユニバーサルジョイント、 ６・・・エンドプレート、 ７・・・リンク、 ８ａ、８ｂ・・・球面軸受、 ９・・・サーボモータ、 １０・・・エンコーダ、 １１・・・リニアスケール、 １２ａ、１２ｂ・・・エンコーダ、 １９・・・ボールネジ、 ２１・・・ギア、 ２２・・・ナット、 ２３・・・リンク、 ２４・・・ピンジョイント、 ２５・・・アーム。
Claims (1)
- 【請求項１】 エンドエフェクタが取り付けられるエン
ドプレートと、 エンドプレートに対向して配置されたベースプレート
と、 エンドプレートの周縁部とベースプレートの周縁部との
間を連結し、連結部間の距離の制御が可能な少なくとも
３本のリンクと、 前記各リンクの連結部間の距離を検出する第一の検出手
段と 前記各リンクによって囲まれた空間内に配置され、一端
がエンドプレートの中央部に固定され、他端が、回転が
拘束され且つ二軸回りの傾動及び軸方向移動が可能な状
態でベースプレートの中央部に接続された１本のマスト
とを備え、 前記第一の検出手段からの出力値に基づいて前記各リン
クの連結部間の距離をそれぞれ独立にフィードバック制
御することによって、前記エンドエフェクタの三次元位
置を制御するパラレルリンク機構において、 前記マストの軸方向移動量及び二軸回りの傾動角度を検
出する第二の検出手段を設け、この第二の検出手段から
の出力及び前記第一の検出手段からの出力を取り込むフ
ィードバックループを構成して、前記エンドエフェクタ
の三次元位置を制御することを特徴とするパラレルリン
ク機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9170295A JPH1110575A (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | パラレルリンク機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9170295A JPH1110575A (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | パラレルリンク機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1110575A true JPH1110575A (ja) | 1999-01-19 |
Family
ID=15902321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9170295A Pending JPH1110575A (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | パラレルリンク機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1110575A (ja) |
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-
1997
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