JPH1133944A - Micro parallel link mechanism - Google Patents
Micro parallel link mechanismInfo
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- JPH1133944A JPH1133944A JP19851097A JP19851097A JPH1133944A JP H1133944 A JPH1133944 A JP H1133944A JP 19851097 A JP19851097 A JP 19851097A JP 19851097 A JP19851097 A JP 19851097A JP H1133944 A JPH1133944 A JP H1133944A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
- B23Q1/545—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces
- B23Q1/5462—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces with one supplementary sliding pair
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシン、
光通信構成部品、半導体等の微小部品の組立て、溶接、
微細加工、顕微鏡のステージ等の関連分野及び細胞操作
のバイオテクノロジー関連において使用されるマニピュ
レータ及びステージの位置制御に用いられるマイクロパ
ラレルリンク機構に関する。[0001] The present invention relates to a micromachine,
Assembly, welding, etc. of micro components such as optical communication components and semiconductors
The present invention relates to a manipulator used in related fields such as micromachining and a microscope stage, and a biotechnology related cell operation, and a micro parallel link mechanism used for position control of a stage.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図５に従来のパラレルリンク機構の構成
を示す。同図において、機構本体は、固定板１と、可動
板２と、上記固定板１及び可動板２を結合する６本のリ
ンク３，３，…とによって構成されている。これらリン
ク３，３，…は、可動板２の姿勢を基準位置からロール
角（Ｘ軸回り）、ピッチ角（Ｙ軸回り）、及びヨー角
（Ｚ軸回り）に変化させるべく設けられたもので、各リ
ンク３は、そのリンク３の伸縮量を検知するための変位
センサ４と、伸縮量を調節するための直動アクチュエー
タ５とを備えている。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a configuration of a conventional parallel link mechanism. In FIG. 1, the mechanism main body includes a fixed plate 1, a movable plate 2, and six links 3, 3,... Connecting the fixed plate 1 and the movable plate 2. These links 3, 3,... Are provided to change the posture of the movable plate 2 from a reference position to a roll angle (around the X axis), a pitch angle (around the Y axis), and a yaw angle (around the Z axis). Each link 3 includes a displacement sensor 4 for detecting the amount of expansion and contraction of the link 3 and a linear motion actuator 5 for adjusting the amount of expansion and contraction.
【０００３】図６は上記のようなパラレルリンク機構の
制御システム構成を示すもので、各リンク３のストロー
ク変位量が変位センサ４により検知され、リンクストロ
ーク変化検出部６によりその時点のストローク値として
定量化されてリンクサーボ制御部７へ送られる。FIG. 6 shows a control system configuration of the parallel link mechanism as described above. The stroke displacement amount of each link 3 is detected by a displacement sensor 4 and the link stroke change detecting unit 6 calculates the stroke value at that time. It is quantified and sent to the link servo controller 7.
【０００４】このリンクサーボ制御部７にはまた、軌道
生成部８の出力する３次元座標値ｘ，ｙ，ｚとロール角
φ* 、ピッチ角θ* 、ヨー角ψ* から各リンクの所望の
長さＬｉ* を算出する逆運動学演算部９より該長さＬｉ
* （ｉ＝１，２，…，６）が入力されるもので、リンク
サーボ制御部７はこの入力された長さＬｉ* とリンクス
トローク変化検出部６からのストローク値との差異によ
りｉ番目のリンク３に対応した上記直動アクチュエータ
５の駆動量を制御する。The link servo control unit 7 also obtains a desired value for each link from the three-dimensional coordinate values x, y, z output from the trajectory generation unit 8, the roll angle φ * , the pitch angle θ * , and the yaw angle ψ * . From the inverse kinematics calculation unit 9 for calculating the length Li * , the length Li
* (I = 1, 2,..., 6) is input, and the link servo control unit 7 determines the i-th by the difference between the input length Li * and the stroke value from the link stroke change detection unit 6. The driving amount of the linear motion actuator 5 corresponding to the link 3 is controlled.
【０００５】しかるに、リンクサーボ制御部７が各直動
アクチュエータ５，５，…を伸縮動作によってそれぞれ
ストロークを変化させ、各リンク３，３，…のストロー
クを協調して制御することにより、可動板２が固定板１
に対して並進３自由度、回転３自由度の計６自由度の相
対運動を行なうことができるものとなっている。However, the link servo control unit 7 changes the stroke of each of the linear actuators 5, 5,... By the expansion and contraction operation, and controls the stroke of each of the links 3, 3,. 2 is fixed plate 1
, A relative movement of a total of six degrees of freedom, ie three translational degrees of freedom and three rotational degrees of freedom, can be performed.
【０００６】このようなリンク３，３，…の接続方式に
よれば、直動アクチュエータ５，５，…によって各リン
ク３，３，…のストロークを調整することで、下方の固
定板１に対する上方の可動板２の位置及び姿勢を制御す
ることができるようになる。According to the connection method of the links 3, 3,..., The stroke of each of the links 3, 3,. Of the movable plate 2 can be controlled.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記のようなパラレル
リンク機構では、リンクストロークの検出手段として、
上述したように各リンク３，３，…に対して変位センサ
４，４，…を設けて、各リンク３，３，…の伸縮量を検
出するようにしている。In the above-described parallel link mechanism, as a link stroke detecting means,
As described above, the displacement sensors 4, 4,... Are provided for the links 3, 3,.
【０００８】閉リンク機構にあって、可動板２の位置、
姿勢から各リンクの長さ、速度を算出して制御する逆変
換は、通常の開リンク機構と同様に行なうことができる
が、各リンクの長さから可動板２の位置、姿勢を計算す
る順変換に関してはリンク機構間の拘束が存在するた
め、計算がきわめて困難である。In the closed link mechanism, the position of the movable plate 2
The reverse conversion of calculating and controlling the length and speed of each link from the posture can be performed in the same manner as a normal open link mechanism, but the order in which the position and posture of the movable plate 2 are calculated from the length of each link. Regarding the conversion, the calculation is extremely difficult due to the constraint between the link mechanisms.
【０００９】また、可動板２を制御する制御系がリンク
ストロークのみを検出、制御する半閉ループ構成にしか
なっておらず、各リンクの長さから可動板２の位置、姿
勢制御には収束計算を行なっているので、高速なリアル
タイム制御を行なうことができないという技術上の不具
合があった。Further, the control system for controlling the movable plate 2 has only a semi-closed loop configuration for detecting and controlling only the link stroke, and convergence calculation is performed for controlling the position and attitude of the movable plate 2 based on the length of each link. Therefore, there is a technical disadvantage that high-speed real-time control cannot be performed.
【００１０】この問題を解決するために、特開平８−１
１５１２８号公報にはパラレルリンク機構で６つの静電
容量センサを用いて可動板の位置、姿勢の変化を直接に
検出する構成としたものが記載されており、また特開平
６−０１６９９５号公報には可動板の位置、姿勢を測定
するために可動板と固定板との間に計測用シリアルリン
クを持たせたものが記載されている。In order to solve this problem, Japanese Patent Laid-Open Publication No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 15128 discloses a configuration in which changes in the position and posture of a movable plate are directly detected by using a parallel link mechanism and six capacitance sensors. Describes that a serial link for measurement is provided between a movable plate and a fixed plate to measure the position and posture of the movable plate.
【００１１】しかしながら、上記特開平８−１１５１２
８号公報のパラレルリンク機構の構成は静電容量センサ
を使用するため、各軸回りの大きい回転角度を測定する
のは困難であり、用途が限定されると共に、機構のマイ
クロマシン化が困難である。However, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-11512
Since the configuration of the parallel link mechanism disclosed in Japanese Patent Publication No. 8 uses a capacitance sensor, it is difficult to measure a large rotation angle around each axis, which limits applications and makes it difficult to micromachine the mechanism. .
【００１２】また、上記特開平６−０１６９９５号公報
のパラレルリンク機構の構成は、別にシリアルリンクや
関節に設置する角度センサ等が必要となるので、構成が
複雑なものとなってしまうことになる。In addition, the configuration of the parallel link mechanism disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-016995 requires a separate serial link and an angle sensor to be installed on a joint, so that the configuration becomes complicated. .
【００１３】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、可動板の各軸回り
の大きな回転角度を測定することが可能で、パラレルリ
ンク機構の順変換を簡単に行なうことができ、且つ姿勢
角の高精度制御によるマイクロマシン化が容易なマイク
ロパラレルリンク機構を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to measure a large rotation angle of each movable plate around each axis. And a micro-parallel link mechanism capable of easily performing micro-machining by high-accuracy control of the attitude angle.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
６自由度を有するマイクロパラレルリンク機構におい
て、可動板上に設置され、姿勢角と方位角を測定して回
転角度を検出するマイクロジャイロを備え、このマイク
ロジャイロにより検出した回転角度を基に上記可動板の
姿勢角及び方位角を制御することを特徴とする。According to the first aspect of the present invention,
A micro-parallel link mechanism having six degrees of freedom, provided with a micro-gyro mounted on a movable plate and measuring a posture angle and an azimuth angle to detect a rotation angle, and the movable gyro based on the rotation angle detected by the micro-gyro. It is characterized in that the attitude angle and the azimuth angle of the plate are controlled.
【００１５】このような構成とした結果、マイクロジャ
イロを用いているので可動板の各軸回りの大きな回転角
度を測定することが可能となり、パラレルリンク機構の
順変換を簡単に行なうことができると共に、リンク関節
の角度センサ等が不要となるため、構造を簡素化するこ
とができ、可動板の大きな姿勢角、方位角を検出するこ
とができ、さらに可動板自体の姿勢を直接検出するので
高精度の制御が可能となる。As a result of such a configuration, the use of the micro gyro makes it possible to measure a large rotation angle around each axis of the movable plate, so that the forward conversion of the parallel link mechanism can be easily performed and Since the angle sensor of the link joint is not required, the structure can be simplified, a large attitude angle and an azimuth angle of the movable plate can be detected, and the height of the movable plate itself can be directly detected. Accuracy can be controlled.
【００１６】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記マイクロジャイロは、３次元マイ
クロジャイロでなり、この３次元マイクロジャイロで３
軸方向の角速度を検出し、姿勢角及び方位角を出力して
上記可動板の姿勢角及び方位角を制御することを特徴と
する。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the microgyro is a three-dimensional microgyro, and the three-dimensional microgyro is three-dimensional microgyro.
The method is characterized in that the angular velocity in the axial direction is detected, the attitude angle and the azimuth angle are output, and the attitude angle and the azimuth angle of the movable plate are controlled.
【００１７】このような構成とした結果、上記請求項１
記載の発明の作用に加えて、３次元を検出するマイクロ
ジャイロを用いて３軸方向の角速度を検出し、姿勢角
（ロール角、ピッチ角）及び方位角（ヨー角）を測定す
るため、機構をより簡易化し、コンパクトに構成するこ
とができる。As a result of such a configuration, the above-mentioned claim 1 is obtained.
In addition to the functions of the described invention, a mechanism for detecting angular velocities in three axial directions using a microgyro for detecting three dimensions, and measuring an attitude angle (roll angle, pitch angle) and an azimuth angle (yaw angle). Can be further simplified and can be made compact.
【００１８】請求項３記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記マイクロジャイロは、Ｘ軸、Ｙ軸
及びＺ軸の各軸に沿って設置された３個を有し、各マイ
クロジャイロから得た３軸方向の角速度を検出し、姿勢
角及び方位角を出力して上記可動板の姿勢角及び方位角
を制御することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the micro gyro includes three micro gyros installed along each of the X axis, the Y axis, and the Z axis. It is characterized in that the angular velocity in three axial directions obtained from the gyro is detected, and the attitude angle and the azimuth are output to control the attitude angle and the azimuth of the movable plate.
【００１９】このような構成とした結果、上記請求項１
記載の発明の作用に加えて、一般的に市販されている一
次元のマイクロジャイロを用いて３軸方向の角速度を検
出し、姿勢角（ロール角、ピッチ角）及び方位角（ヨー
角）を測定するため、機構をより安価に構成することが
できる。As a result of such a configuration, the above-mentioned claim 1 is obtained.
In addition to the operation of the described invention, a commercially available one-dimensional microgyro is used to detect the angular velocities in three axial directions, and to determine the attitude angle (roll angle, pitch angle) and azimuth angle (yaw angle). Because of the measurement, the mechanism can be configured at a lower cost.
【００２０】[0020]
（第１の実施の形態）以下本発明の第１の実施の形態を
図面を参照して説明する。図１は本実施の形態に係るパ
ラレルリンク機構の概略構成を示すもので、上記図５及
び図６と同一部分には同一符号を付してその説明は省略
するものとする。(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a parallel link mechanism according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 5 and 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００２１】しかして、可動板２の中心位置に３次元姿
勢角のマイクロジャイロ１１を１個設置する。図２はこ
のマイクロジャイロ１１の設置位置を示すもので、この
種のジャイロセンサは、振動子に回転する力が加わるこ
とで生じるコリオリ力を圧電素子により電圧信号に変換
して、回転の速度（角速度）に比例した電圧信号を出力
させるもので、回転型、レーザ型、振動型などがある
が、これらの中で振動型は回転部がなく、構造が比較的
に簡単でマイクロマシン化に適した構造を有するため、
ここでは振動型ジャイロを用いるものとする。Thus, one microgyro 11 having a three-dimensional attitude angle is installed at the center position of the movable plate 2. FIG. 2 shows the installation position of the micro gyro 11. This type of gyro sensor converts a Coriolis force generated by applying a rotating force to a vibrator into a voltage signal by a piezoelectric element, and converts the rotation speed ( It outputs a voltage signal proportional to (angular velocity), and there are rotary type, laser type, vibration type, etc. Among them, the vibration type has no rotating part, has a relatively simple structure, and is suitable for micromachining. Because it has a structure,
Here, a vibration type gyro is used.
【００２２】しかるに、マイクロジャイロ１１では動き
を伴う角度、つまりある基準点から何度傾いたかという
相対的な角度しか検出することができないため、このマ
イクロパラレルリンク機構を動かす前には可動板２初期
の姿勢を求めることが必要となる。すなわち、このマイ
クロパラレルリンク機構は、可動板２を初期状態から動
作をスタートさせ、可動板２の運動に伴ってマイクロジ
ャイロ１１から出力される電圧信号を測定することで可
動板２の動いた角度を検出するものである。However, since the micro gyro 11 can detect only the angle accompanying movement, that is, the relative angle of how many times it has tilted from a certain reference point, before moving the micro parallel link mechanism, the initial position of the movable plate 2 is reduced. It is necessary to determine the posture of the person. That is, the micro-parallel link mechanism starts the operation of the movable plate 2 from the initial state, and measures the voltage signal output from the microgyro 11 with the movement of the movable plate 2 to obtain the angle at which the movable plate 2 has moved. Is to be detected.
【００２３】可動板２の動いた角度を検出するには、マ
イクロジャイロ１１の出力したアナログ値の電圧信号を
Ａ／Ｄ変換器１２でデジタル値に変換した後にマイクロ
コンピュータ（図では「マイコン」と示す）１３に送出
する。このマイクロコンピュータ１３は、角速度検出部
１４、積分器１５、減算器１６、及び逆運動学演算部１
７の各演算機能を実現する動作プログラムを有してお
り、Ａ／Ｄ変換器１２でデジタル化されたマイクロジャ
イロ１１の検知出力は角速度検出部１４にてｘ軸、ｙ
軸、ｚ軸の各座標軸回りの角速度として算出され、減算
器１６へ送られる。In order to detect the angle at which the movable plate 2 has moved, a voltage signal of an analog value output from the microgyro 11 is converted into a digital value by an A / D converter 12 and then a microcomputer (in FIG. (Shown) 13. The microcomputer 13 includes an angular velocity detector 14, an integrator 15, a subtractor 16, and an inverse kinematics operation unit 1.
7 has an operation program for realizing each arithmetic function, and the detection output of the microgyro 11 digitized by the A / D converter 12 is converted into an x-axis and a y-axis by the angular velocity detection unit 14.
The angular velocity is calculated as the angular velocity around each of the coordinate axes of the axis and the z-axis, and is sent to the subtractor 16.
【００２４】減算器１６では、実際に得られたｘ軸、ｙ
軸、ｚ軸の各座標軸回りの速度変化量ｄφ／ｄｔ、ｄθ
／ｄｔ、ｄψ／ｄｔと軌道生成部８から送られてきたｘ
軸、ｙ軸、ｚ軸の各座標系軸回りの速度変化量ｄφ* ／
ｄｔ、ｄθ* ／ｄｔ、ｄψ*／ｄｔを減数とした減算を
実行し、その差Δφ* 、Δθ* 、Δψ* を逆運動学演算
部１７に入力する。In the subtracter 16, the actually obtained x-axis and y-axis
Speed change amount dφ / dt, dθ around each coordinate axis of z axis and z axis
/ Dt, dψ / dt and x sent from the trajectory generator 8
Speed change amount dφ * / around each coordinate system axis of axis y, y axis and z axis
The subtraction is performed with dt, dθ * / dt, dψ * / dt as a subtraction, and the differences Δφ * , Δθ * , Δψ * are input to the inverse kinematics calculation unit 17.
【００２５】積分器１５では、軌道生成部８から送られ
てきたｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各座標系軸回りの速度変化量
ｄφ* ／ｄｔ、ｄθ* ／ｄｔ、ｄψ* ／ｄｔを積分する
ことによって、目的の回転角度指令であるロール角φ
* 、ピッチ角θ* 、ヨー角ψ*を得、得た内容を逆運動
学演算部１７に与える。The integrator 15 calculates the velocity changes dφ * / dt, dθ * / dt, dψ * / dt around the x-axis, y-axis, and z-axis coordinate system axes sent from the trajectory generator 8. By integrating, the roll angle φ which is the target rotation angle command
* , The pitch angle θ * , and the yaw angle 、 * , and the obtained contents are given to the inverse kinematics calculation unit 17.
【００２６】逆運動学演算部１７で、減算器１６からの
差出力Δφ* 、Δθ* 、Δψ* と上記軌道生成部８から
与えられた所望の位置指令Δｘ* 、Δｙ* 、Δｚ* と積
分器１５を通した姿勢指令φ* 、θ* 、ψ* により下記
式（１）に基づいて、各リンクが所望長さＬｉ* （ｉ＝
１，２，…，６）を算出してリンクサーボ制御部７に送
出する。すなわち、The inverse kinematics operation unit 17 integrates the difference outputs Δφ * , Δθ * , Δψ * from the subtracter 16 with the desired position commands Δx * , Δy * , Δz * given by the trajectory generation unit 8 and integrates them. posture command phi * through the vessel 15, θ *, ψ * by based on the following equation (1), each link desired length Li * (i =
, 6) are sent to the link servo control unit 7. That is,
【００２７】[0027]
【数１】 (Equation 1)
【００２８】リンクサーボ制御部７は、リンクストロー
ク変化検出部６から入力される変位センサ４で検知した
実際のリンク３の長さＬｉと上記逆運動学演算部１７か
らの所望の長さＬｉ* との差異によりｉ番目のリンク３
に対応した上記直動アクチュエータ５の駆動電圧Ｖｉを
決定し、直動アクチュエータ５に印加する。The link servo controller 7 calculates the actual length Li of the link 3 detected by the displacement sensor 4 input from the link stroke change detector 6 and the desired length Li * from the inverse kinematics calculator 17 . I-th link 3
Is determined and applied to the linear actuator 5.
【００２９】上記のような６自由度を有するパラレルリ
ンク機構にあって、可動板２上に３次元姿勢角のマイク
ロジャイロ１１を１個設置し、３軸方向の回転の角速度
を検出して姿勢角（ロール角、ピッチ角）及び方位角
（ヨー角）を測定することによって、直接に可動板２自
体の姿勢を検出することができるので、非常に簡単な構
成としながら、各軸回りの大きな回転角度を測定するこ
とが可能となり、且つパラレルリンク機構の順変換を簡
単に行なうことができる。In the parallel link mechanism having six degrees of freedom as described above, one microgyro 11 having a three-dimensional attitude angle is provided on the movable plate 2, and the angular velocity of rotation in three axial directions is detected. By measuring the angle (roll angle, pitch angle) and azimuth angle (yaw angle), the attitude of the movable plate 2 itself can be directly detected. The rotation angle can be measured, and the forward conversion of the parallel link mechanism can be easily performed.
【００３０】また、リンク関節の角度センサ等が不要と
なるため、構造をより簡素化することができ、さらに可
動板自体の姿勢を直接検出するので高精度の制御が可能
なマイクロマシン化に適したパラレルリンク機構を実現
することができる。Further, since an angle sensor or the like for the link joint is not required, the structure can be further simplified, and the attitude of the movable plate itself is directly detected. A parallel link mechanism can be realized.
【００３１】（第２の実施の形態）以下本発明の第２の
実施の形態を図面を参照して説明する。図３は本実施の
形態に係るパラレルリンク機構の概略構成を示すもの
で、上記図５、図６、及び図１と同一部分には同一符号
を付してその説明は省略するものとする。(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows a schematic configuration of the parallel link mechanism according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 5, 6, and 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００３２】しかして、可動板２のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸
の各軸に沿って３個の１次元マイクロジャイロ２１ｘ，
２１ｙ，２１ｚを設置する。図４はこれら各マイクロジ
ャイロ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚの設置位置を示すもので
あり、これら各マイクロジャイロ２１ｘ，２１ｙ，２１
ｚは、それぞれ設置されたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸回
りの回転の速度（角速度）に比例した電圧信号をＡ／Ｄ
変換器２２へ出力する。Thus, the three one-dimensional microgyros 21x, 21x,
21y and 21z are installed. FIG. 4 shows the installation positions of these microgyros 21x, 21y, 21z.
z is a voltage signal proportional to the rotation speed (angular speed) around each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis provided, and A / D
Output to the converter 22.
【００３３】Ａ／Ｄ変換器２２は、各マイクロジャイロ
２１ｘ，２１ｙ，２１ｚからの電圧信号をデジタル化し
た後にマイクロコンピュータ１３に送出する。このマイ
クロコンピュータ１３及び上記軌道生成部８、リンクサ
ーボ制御部７、リンクストローク変化検出部６を用いた
動作自体は上記図１の場合と同様であるので、その説明
は省略する。The A / D converter 22 digitizes the voltage signals from the respective microgyros 21x, 21y, 21z and sends them to the microcomputer 13. The operation itself using the microcomputer 13, the trajectory generator 8, the link servo controller 7, and the link stroke change detector 6 is the same as that in the case of FIG.
【００３４】上記のような６自由度を有するパラレルリ
ンク機構にあって、可動板２上に３個の１次元姿勢角の
マイクロジャイロ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚをＸ軸、Ｙ軸
及びＺ軸に沿って設置し、各軸方向の回転の角速度を検
出して姿勢角（ロール角、ピッチ角）及び方位角（ヨー
角）を測定することによって、直接に可動板２自体の姿
勢を検出することができるので、各軸回りの大きな回転
角度を測定することが可能となり、且つパラレルリンク
機構の順変換を簡単に行なうことができる。In the above-described parallel link mechanism having six degrees of freedom, three microgyros 21x, 21y, and 21z having a one-dimensional attitude angle on the movable plate 2 are arranged along the X, Y, and Z axes. It is possible to directly detect the attitude of the movable plate 2 itself by detecting the angular velocity of rotation in each axial direction and measuring the attitude angle (roll angle, pitch angle) and azimuth angle (yaw angle). Therefore, a large rotation angle about each axis can be measured, and the forward conversion of the parallel link mechanism can be easily performed.
【００３５】また、３個の安価な１次元姿勢角のマイク
ロジャイロ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚを用いて上記図１に
おける１個の高価な３次元姿勢角のマイクロジャイロ１
１に代えているので、機構を実現するにあたってのコス
トを低減することができる。Also, one expensive three-dimensional micro-gyro 1 in FIG. 1 is used by using three inexpensive one-dimensional micro-gyros 21x, 21y, 21z.
Since it is replaced by 1, the cost for realizing the mechanism can be reduced.
【００３６】さらに、リンク関節の角度センサ等が不要
となるため、構造を簡素化することができ、さらに可動
板自体の姿勢を直接検出するので高精度の制御が可能な
マイクロマシン化に適したパラレルリンク機構を実現す
ることができる。Further, since a link joint angle sensor or the like is not required, the structure can be simplified, and since the attitude of the movable plate itself is directly detected, a parallel machine suitable for micromachining capable of high-precision control is provided. A link mechanism can be realized.
【００３７】[0037]
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、マイクロ
ジャイロを用いているので可動板の各軸回りの大きな回
転角度を測定することが可能となり、パラレルリンク機
構の順変換を簡単に行なうことができると共に、リンク
関節の角度センサ等が不要となるため、構造を簡素化す
ることができ、可動板の大きな姿勢角、方位角を検出す
ることができ、さらに可動板自体の姿勢を直接検出する
ので姿勢角の高精度の制御が可能となる。According to the first aspect of the invention, since the micro gyro is used, a large rotation angle around each axis of the movable plate can be measured, and the forward conversion of the parallel link mechanism can be easily performed. And the need for a link joint angle sensor is eliminated, so that the structure can be simplified, a large posture angle and azimuth angle of the movable plate can be detected, and the posture of the movable plate itself can be directly detected. Since the detection is performed, the attitude angle can be controlled with high accuracy.
【００３８】請求項２記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明の効果に加えて、３次元を検出するマイク
ロジャイロを用いて３軸方向の角速度を検出し、姿勢角
（ロール角、ピッチ角）及び方位角（ヨー角）を測定す
るため、機構をより簡易化し、コンパクトに構成するこ
とができる。According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, the angular velocity in three axial directions is detected by using a microgyro for detecting three dimensions, and the attitude angle (roll angle) is detected. , Pitch angle) and azimuth angle (yaw angle), the mechanism can be further simplified and a compact configuration can be achieved.
【００３９】請求項３記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明の効果に加えて、一般的に市販されている
一次元のマイクロジャイロを用いて３軸方向の角速度を
検出し、姿勢角（ロール角、ピッチ角）及び方位角（ヨ
ー角）を測定するため、機構をより安価に構成すること
ができる。According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, the angular velocity in three axial directions is detected by using a generally commercially available one-dimensional microgyro, Since the attitude angle (roll angle, pitch angle) and azimuth angle (yaw angle) are measured, the mechanism can be configured at lower cost.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るパラレルリン
ク機構の概略構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a parallel link mechanism according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同実施の形態に係る可動板上のマイクロジャイ
ロの設置状態を示す図。FIG. 2 is a view showing an installation state of a microgyro on a movable plate according to the embodiment;
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るパラレルリン
ク機構の概略構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a parallel link mechanism according to a second embodiment of the present invention.
【図４】同実施の形態に係る可動板上のマイクロジャイ
ロの設置状態を示す図。FIG. 4 is a view showing an installation state of the microgyro on the movable plate according to the embodiment;
【図５】一般的なパラレルリンク機構本体の構成を示す
図。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a general parallel link mechanism main body.
【図６】パラレルリンク機構の制御システム構成を示す
図。FIG. 6 is a diagram showing a control system configuration of a parallel link mechanism.
１…固定板 ２…可動板 ３…リンク ４…変位センサ ５…直動アクチュエータ ６…リンクストローク変化検出部 ７…リンクサーボ制御部 ８…軌道生成部 ９…逆運動学演算部 １１…（３次元姿勢角）マイクロジャイロ １２…Ａ／Ｄ変換器 １３…マイクロコンピュータ １４…角速度検出部 １５…積分器 １６…減算器 １７…逆運動学演算部 ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚ…（１次元姿勢角）マイクロジ
ャイロ ２２…変換器DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixed plate 2 ... Movable plate 3 ... Link 4 ... Displacement sensor 5 ... Linear motion actuator 6 ... Link stroke change detection part 7 ... Link servo control part 8 ... Trajectory generation part 9 ... Inverse kinematics calculation part 11 ... (3D Attitude angle) Micro gyro 12 A / D converter 13 Microcomputer 14 Angular velocity detection unit 15 Integrator 16 Subtractor 17 Inverse kinematics calculation unit 21x, 21y, 21z (one-dimensional attitude angle) microgyro 22 ... Converter
Claims (3)
ク機構において、 可動板上に設置され、姿勢角と方位角を測定して回転角
度を検出するマイクロジャイロを備え、 このマイクロジャイロにより検出した回転角度を基に上
記可動板の姿勢角及び方位角を制御することを特徴とす
るマイクロパラレルリンク機構。1. A micro-parallel link mechanism having six degrees of freedom, comprising: a micro-gyro mounted on a movable plate and measuring a posture angle and an azimuth angle to detect a rotation angle, and the rotation angle detected by the micro-gyro A micro-parallel link mechanism for controlling a posture angle and an azimuth angle of the movable plate based on the above.
ロジャイロでなり、 この３次元マイクロジャイロで３軸方向の角速度を検出
し、姿勢角及び方位角を出力して上記可動板の姿勢角及
び方位角を制御することを特徴とする請求項１記載のマ
イクロパラレルリンク機構。2. The micro gyro is a three-dimensional micro gyro. The three-dimensional micro gyro detects angular velocities in three axial directions, outputs a posture angle and an azimuth angle, and outputs a posture angle and an azimuth angle. 2. The micro parallel link mechanism according to claim 1, wherein the micro parallel link mechanism is controlled.
びＺ軸の各軸に沿って設置された３個を有し、各マイク
ロジャイロから得た３軸方向の角速度を検出し、姿勢角
及び方位角を出力して上記可動板の姿勢角及び方位角を
制御することを特徴とする請求項１記載のマイクロパラ
レルリンク機構。3. The microgyro has three units arranged along each of the X-axis, Y-axis and Z-axis, detects angular velocities in three-axis directions obtained from each microgyro, and calculates an attitude angle. 2. The micro parallel link mechanism according to claim 1, wherein the attitude and azimuth of the movable plate are controlled by outputting the azimuth and the azimuth.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19851097A JPH1133944A (en) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | Micro parallel link mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19851097A JPH1133944A (en) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | Micro parallel link mechanism |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1133944A true JPH1133944A (en) | 1999-02-09 |
Family
ID=16392345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19851097A Pending JPH1133944A (en) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | Micro parallel link mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1133944A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250587A (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-21 | Nikon Corp | Measuring device, drive unit and manufacturing method thereof, optical unit, optical device, and exposing device |
| KR100661315B1 (en) | 2004-12-07 | 2006-12-27 | 한국전자통신연구원 | Mobile system with camera suspension, method for measuring camera location information of system with camera suspension, camera suspension and device for fixing camera |
| JP2011131304A (en) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Honda Motor Co Ltd | Control device for joint mechanism of robot |
| EP2982933A1 (en) * | 2014-08-07 | 2016-02-10 | SALVAGNINI ITALIA S.p.A. | Apparatus and method for measuring a bending angle of a workpiece |
-
1997
- 1997-07-24 JP JP19851097A patent/JPH1133944A/en active Pending
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| WO2016020501A1 (en) * | 2014-08-07 | 2016-02-11 | Salvagnini Italia S.P.A. | Apparatus and method for measuring a bending angle of a workpiece |
| US9778013B2 (en) | 2014-08-07 | 2017-10-03 | Salvagnini Italia S.P.A. | Apparatus and method for measuring a bending angle of a workpiece |
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