JPS59161286A - 多関節ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多関節ロボットの改良に係り、特にエンドエ
フェクタに作用しうるある方向の力を犬となしうるよう
にしたものに関する。

メカ構成の一部に四節リンク機構を含む多関節ロボット
は周知である。そしてこのリンク機構に連結された動力
により、最終的にはエンドエフエＡ　Ａ　Ｉｌｒ　Ｊ！
、＋　−−ｒ　ＩＴ　＃／ｆｆ−１−ｔ＝而＋ｙ　＊　
ｚ　−ｈ　＆　Ｗ　／Ｊ＝’（ｉスととができる。そし
てその力の大きさは方向によ−て異なり、これは動力の
発生するトルりや、ソノメカ構成に特有の力の伝達特性
によ−て異な・て来る。

従来はこのメカ構成の特有の力の伝達特性か一定であっ
たため、一定位置におけるエンドエフェクタでのある方
向に対する出しうる力は、常に一定であった。

この発明においては、四節リンク機構を含む多関節ロボ
ットにおいて、エンドエフェクタにおける力の方向特性
を従来と異なったものになしうるようにするのがその主
たる目的である。

この発明の概略は、少なくとも２自由度を得るだめのメ
カ構成として四節リンク機構を使用した多関節ロボット
において、前記四節リンク機構はその相隣り合わない一
対のリンクを交差させてなる、前記多関節ロボットであ
る。

以下図面を参照しつつこの発明一実施例を詳述する。

１は基台である。基台１、には垂直軸Ｖまわりに旋回回
動角α１自在にフレーム２を枢支する。そして；詳細は
図示しないが動力Ｍｌによ・て回動角α、を強制するべ
く構成される。

フレーム２にはその両外側に水平枢支軸１］！まわりに
回動角α３自在に第一リンク３，３を枢支する。すなわ
ち第２図図示のようにフレーム２に対し軸受Ｂ１１Ｂ２
およびＢ３によって軸Ｈ８が支承されこの軸Ｈ１に対し
てリンク３が固設される。

フレーム２と軸Ｈ！との間に回動角α２を強制するだめ
の動力Ｍ２が設けられる。動力Ｍ２は、公知のダイレク
トドライブモーターであって、ローターＲ２は軸Ｈ１と
一体の高磁性永久磁石とし、フレーム２と一体のステー
ターＳ、にはコイルを巻回し、このコイルに図示しない
電子式スイッチング回路を介して直流電圧を印加して、
ブラシレスの高トルクモーターとして構成される。

軸Ｈ１にはまだこの軸まわりに回動角α、自在に第二リ
ンク４を枢支する。この枢支は第２図図示のように軸受
Ｂ、にょってフレーム２に対して、および軸受Ｂ、によ
って軸Ｈ１に対してなされる。

また回動角α３を強制するため動力Ｍ３が軸トＩ□に設
けられ、この動力Ｍ３も同様公知のダイレクトドライブ
モーターである。軸Ｉ−ｉ　１　と一体のローターに、
およびリンク４と一体のステーターｓ３も動力Ｍ２と同
様構成になる。かくして動力Ｍ２およびＭ８共フレーム
２の内側に並設される。

５は第三リンク、６Ｎ第四リンクであり、リンク５基端
は軸Ｈ１と平行な軸Ｈ２にょ−てリンク４先端へに、ま
たリンク６中間部は軸Ｈ１と平行な軸Ｉ（３によ・てリ
ンク３先端にそれぞれ枢支される。またリンク５および
６の先端相互も軸Ｈ□と平行な軸Ｈ４によって枢支され
る。かくしてリンク３，４．５および６にょ９て四節リ
ンク機構りが構成される。

リンク６はその一方に延長され、その先端が手首６ａと
して構成される。手首６ａはさらに軸Ｈ５まわりに回動
α４自在に構成され、その回動ａ４を強制する動力Ｍ４
は詳細は図示しないが手首６ａとはリンク６の枢支Ｈｓ
に対して反対側の内部に設けられ、す／り６全体（リン
ク４および５を含めて）の枢支Ｈ３に対する重力を平衡
させる。

動力Ｍ４と手首６ａ間は図示しない動力伝達手段によっ
て連結されているものとする。手首６ａのさらに先端に
は適宜エンドエフェクタを設ける。

さらに詳細は図示しないか、図示回動角α□　。

α２．α６およびα４を検出するシャフトエンコーダが
各枢支個所に設けられ、図示しない制御手段に入力され
る。そしてこの制御手段によ−て、各動力ＭｌないしＭ
４を制御すること、従来周知の産業用ロボットと同様で
ある。

前述したように角度α２およびα３を強制する動力Ｍ！
およびＭｓは、枢支軸Ｈ１に並設されている故に、動力
Ｍ、およびＭ３自身の重力にようて各リンクの重量や慣
性モーメントを増加させない（動力Ｍ、およびＭｓ　自
身のローターやステーターの慣性モーメントは各リンク
のそれに比し小さい）。それ故に図示しない制御手段に
よってこの多関節ロボットの各制御角度α、ないしα３
を制御するのに、動力Ｍ２およびＭｓの出力をそれ程犬
とせずとも、その制御精度を向上させうる。

さらに動力ＭｓおよびＭｓはフレーム２の内側に（すな
わち軸Ｖの近辺に）並設されでいる故に、軸Ｖまわりの
慣性モーメントをそれ程増加させることも無いので、角
度α、の制御に対しても悪影響を与えることもない。

さらにリンク４および５の向きを図示２点鎖線のように
反転させ、リンク３と５とを交差させることも出来る。

このように反転させるためには、例えはリンク４と５と
の枢支個所のピンを抜いて前記反転後再度ピンを嵌装し
てもよく、またはリンク４，５（およびリンク３，６）
を−直線に延ばしうるように構成し、前記反転しう、る
ようにして、図示し生い制御手段によ−て自動的に行な
いうるようにしてもよい。この反転さ−せる意味はこの
発明において重要であり、以下詳述する。

動力Ｍ３およびＭａを制御してリンク３および４を回動
制御したときに、動力Ｍ２およびＭ、において発生する
トルクは、リンク機構りにおいてベクトル的に合成され
る。そしてそれが手首６ａに合力としてあられれる（そ
の計算の詳細は略す）。

この手首６ａにおける合力をベクトルであられしたとき
のそのベクトルの方向および大きさの分布は楕円面であ
られされる。今リンク４および５を図示実線の状態とし
た場合の前記楕円面を実線で、リンク４および５を２点
鎖線の状態としたときの前記楕円面を２点鎖線であられ
せば、図示のとおりとなり、これらの楕円面の長径の方
向は異なる。すなわち手首６ａ’においてこの長径の方
向に犬なる力を発生させうろこととなるから、例え・ば
エンドエフェクタで物を押し付けるとき、重量物を持ち
上げるときなど、その目的に応じて、リンク４および５
の姿勢を前述のように変えれば有効であることは理解さ
れよう。

この発明は前述実施例にかぎることはないのであって、
動カムすおよびＭ、はダイレクトドライブでない他のモ
ーターであってもよく、さらにリニアアクチュエーター
であってもよい。要するにこの発明の技術的思想の範囲
内における、各構成の均等物との置換えも、またこの発
明の技術的範囲に含まれるものである。

この発明は前述したとおりであるから、エンドエフェク
タにおけるある方向に対する力の特性を簡単な構成で変
えうる、特有かつ顕著な効果を奏しうるものである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明一実施例を示し、第１図は全体
斜視図、第２図は第１図のｎ−ｍ断面矢視図である。 １・・・基台、２・・・フレーム、３・・・第一リンク
、４・・・第二リンク、５・・・第三リンク、■■ｌ・
・・水平枢支軸、Ｍ２およびＭ３・・・ダイレクトドラ
イブモー２−１Ｌ・・・四節リンク機構。 出願人　　新明和工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも２自由度を得るためのメカ構成として
   四節り／り機構を使用した多関節ロボットにおいて、前
   記四節リンク機構はその相隣り合わない一対のリンクを
   交差させてなる、前記多関節ロボット。 ■　前記相隣り合わない一対のリンクは交差もしくは非
   交差の二様となしうるようにしだ、特許請求の範囲第１
   項記載の多関節ロボット。