JPS61168484A - Multi-freedom-degree joint for manipulator - Google Patents
Multi-freedom-degree joint for manipulatorInfo
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- JPS61168484A JPS61168484A JP813985A JP813985A JPS61168484A JP S61168484 A JPS61168484 A JP S61168484A JP 813985 A JP813985 A JP 813985A JP 813985 A JP813985 A JP 813985A JP S61168484 A JPS61168484 A JP S61168484A
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- manipulator
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- Pending
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、産業用ロボット等のマニピュレータに用い
られるマニピュレータ用多自由度関節に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a multi-degree-of-freedom joint for a manipulator used in a manipulator such as an industrial robot.
[従来の技術]
一般に、産業用ロボットのマニピュレータ用関節におい
て、マニピュレータのリンクの動きの巧妙化を図るため
に、さらに自由度を付加することが行なわれているが、
通常3次元座標系におけるリンクの位置を表現できれば
十分であり、そのためには最低で3自由度あればよい。[Prior Art] Generally, additional degrees of freedom are added to the manipulator joints of industrial robots in order to improve the movement of the links of the manipulator.
Usually, it is sufficient to be able to express the position of the link in a three-dimensional coordinate system, and for this purpose, at least three degrees of freedom are sufficient.
ところで従来のマニピユレータ用3自由度関節の具体例
として、第8図に示すように、かさ歯車を要素・とする
関節が考えられており、これはマニピュレータの第1の
リンク(1)の先端部をコ字状とし、前記先端部に対向
して第1.第2かさ歯車121゜(3)を回転自在に取
り付け、第2のリンク(4)の先端部に軸支した第3か
さ歯車(6)を第1.第2かさ歯車+21i31に噛合
するように配置して構成したものであり、第1.第2か
さ歯車+21 、 +31の回転軸を中心とするピッチ
ングあるいはヨーイング、および第3かさ歯車(5)の
回転軸を中心とするローリングが可能であるが、自由度
の数は2に留まり、1関節により3次元座標系における
第2のリンク(4)の位置を表現することができないと
いう問題がある。By the way, as a specific example of a conventional three-degree-of-freedom joint for a manipulator, a joint with a bevel gear as an element is considered, as shown in FIG. is U-shaped, and a first . A second bevel gear 121° (3) is rotatably attached, and a third bevel gear (6) pivotally supported at the tip of the second link (4) is attached to the first bevel gear. The second bevel gear +21i31 is arranged and configured to mesh with the second bevel gear +21i31. Pitching or yawing around the rotational axis of the second bevel gears +21 and +31 and rolling around the rotational axis of the third bevel gear (5) are possible, but the number of degrees of freedom remains at 2 and 1. There is a problem in that the position of the second link (4) in the three-dimensional coordinate system cannot be expressed by the joint.
そこで、1982年7月19日発行の日経メカニカルの
60ページに記載のような3自由度の回転軸を持つロボ
ット手首も提案されており、その動力伝達機構は第9図
(a)に示すように、3個のモ−タによりそれぞれ独立
に回転駆動される第1〜第3のロール軸(6)〜(8)
を同軸に設け、第2.第3のロール軸(71、181に
それぞれ第1.第2のかさ歯車(9)、αOを軸着し、
回転軸が第2のロール軸(7)に対して傾斜し、第1の
かさ歯車(9)に噛合する第1のかさ歯車(9)より径
大の第3のかさ歯車illを設けるとともに、回転軸が
第3のかさ歯車(+11の回転軸に一致して第2のかさ
歯車αOに噛合し第3のかさ歯車jl11とは別個に回
転する$4のかさ歯車1zを設け、第4のかさ歯車++
2の回転軸;121’に第4のかさ歯車+121に対向
して第5のかさ歯車1131を設け、第5のかさ歯車(
131に遁世的に噛合する用6のかさ歯車圓を設けて構
成されている。Therefore, a robot wrist with a rotation axis with three degrees of freedom as described on page 60 of Nikkei Mechanical published on July 19, 1982 has been proposed, and its power transmission mechanism is as shown in Figure 9 (a). , first to third roll shafts (6) to (8) each independently rotationally driven by three motors.
are provided coaxially, and the second. The first and second bevel gears (9) and αO are attached to the third roll shaft (71 and 181, respectively),
A third bevel gear ill whose rotation axis is inclined with respect to the second roll axis (7) and has a larger diameter than the first bevel gear (9) that meshes with the first bevel gear (9) is provided, A $4 bevel gear 1z whose rotating shaft coincides with the rotating shaft of the third bevel gear (+11), meshes with the second bevel gear αO, and rotates separately from the third bevel gear jl11, and Helical gear ++
A fifth bevel gear 1131 is provided opposite the fourth bevel gear +121 on the rotating shaft of No. 2; 121', and the fifth bevel gear (
131, and six bevel gear wheels that mesh with each other in an elongated manner.
そして前記したロボット手首のハウジングは、第9図(
b)に示すように、第1〜第4のかさ歯車(9)〜12
1を収納し第1のロールl1tl(6]の回転により回
転する半球状の下刃バー061がロボットアーム囚の先
端部にジヨイント部Q51を介して装着されるとともに
、第5.第6のかさ歯車+1:l、041を収納し第3
のかさ歯車旧)の回転により該歯車(11)の回転軸を
中心に回転する半球状の上カバー〇〇がFカバー(15
1に回転自在に係合され、第6のかさ歯車!I41の回
転軸が上カバー〇Gに回転自在に支持され、ジヨイント
部(1a′を介して第6のかさ歯車■の回転軸と手首と
が接続されて構成されている。The housing of the robot wrist described above is shown in Fig. 9 (
As shown in b), the first to fourth bevel gears (9) to 12
A hemispherical lower blade bar 061 that accommodates the first roll l1tl (6) and rotates by the rotation of the first roll l1tl (6) is attached to the tip of the robot arm via the joint part Q51, and Gear +1: L, 041 is stored and the third
The hemispherical upper cover 〇〇 rotates around the rotation axis of the gear (11) due to the rotation of the bevel gear (old), and the F cover (15
1 is rotatably engaged with the sixth bevel gear! The rotating shaft of I41 is rotatably supported by the upper cover 〇G, and the rotating shaft of the sixth bevel gear ① and the wrist are connected through a joint portion (1a').
したがって、前記したロボット手首は、第1のロール軸
(6)による回転、第3のかさ歯車(111による回転
、第6のかさ歯車+141による回転の3自由度を得る
ことができるが、これらの回転がローリング。Therefore, the robot wrist described above can obtain three degrees of freedom: rotation by the first roll axis (6), rotation by the third bevel gear (111), and rotation by the sixth bevel gear + 141. The rotation is rolling.
ピッチングあるいはヨーイング、ローリングの組合せで
あり、これらの3つの回転軸が直交していないため、ロ
ボット手首の制御位置、角度を算出する際に、計算が非
常に複雑で手間がかかるという問題がある。It is a combination of pitching, yawing, and rolling, and because these three rotation axes are not orthogonal, there is a problem that calculations are extremely complicated and time-consuming when calculating the control position and angle of the robot wrist.
そこで、第10図に示すように、第1のリンク(+71
の先端部に回転自在に四角形の枠体181を支持し、枠
体−の中央部に上下方向の第1軸体帥を回転自在に支持
し、第1軸体(1glの中°央部に回転自在に接続され
た第2軸体−に第2のリンクを接続した関節も考えられ
ており、これは3自由度を枠体α(へ)の支持軸、第1
.第2m体(19+、t2111をそれぞれ回転軸とす
るピッチング、ヨーイング、ローリングの組み合わせと
するものであるが、この場合、ピッチングは±90°以
上、ローリングは±180°の十分な回転節回となるの
に対し、ヨーイングの際に第2転動作範囲が制限されて
しまうという不都合が生じる。Therefore, as shown in Figure 10, the first link (+71
A rectangular frame 181 is rotatably supported at the tip of the frame, and a first vertical shaft is rotatably supported at the center of the frame. A joint in which a second link is connected to a second shaft that is rotatably connected is also considered, and this joint has three degrees of freedom between the support axis of the frame α (to) and the first
.. The 2nd m body (19+, t2111 is a combination of pitching, yawing, and rolling, respectively, as rotation axes, but in this case, the pitching is ±90° or more, and the rolling is ±180°, which is sufficient rotation angle. On the other hand, there is an inconvenience that the second rolling motion range is limited during yawing.
この発明は、前記の点に音量してなされたものテアリ、
マニピュレータの第1のリンクと第2のリンクとを連結
する複数の要素からなるマニピュレータ用多自由度関節
において、1つの前記要素が前記第1のリンクの先端部
にスライド自在に取り付けられた円弧状のスライド体で
あることを特徴とするマニピュレータ用多自由度関節で
ある。This invention has been made to address the above points.
In a multi-degree-of-freedom joint for a manipulator consisting of a plurality of elements connecting a first link and a second link of a manipulator, one of the elements has an arc shape slidably attached to the tip of the first link. This is a multi-degree-of-freedom joint for a manipulator, characterized by a sliding body.
つぎに、この発明の作用について説明すると、スライド
体により1自由度が与えられ、他の周知の構成要素との
組み合わせにより、少なくともピッチング、ヨーイング
、ローリングの互いに直交する3自由度を与える回転・
軸を持つ関節が構成される。Next, to explain the operation of the present invention, the sliding body provides one degree of freedom, and in combination with other well-known components, rotation and rotation provide at least three mutually orthogonal degrees of freedom: pitching, yawing, and rolling.
A joint with an axis is constructed.
[実施例]
つぎにこの発明の実施例を示した第1図ないし第7図に
ついて説明する。[Embodiment] Next, FIGS. 1 to 7 showing embodiments of the present invention will be described.
まず、1実施例を示した第1図ないし第4図について説
明する。First, FIGS. 1 to 4 showing one embodiment will be explained.
@1図において、圓はマニピュレータの第1のリンク妥
の先端部に設けられた第3図に示すように断面コ字状の
支持ガイド、□□□はガイド?lに挿入されてガイドQ
11にスライド自在に取り付けられた円弧状のピッチン
グ用要素としてのスライド体、(241は両端部がスラ
イド体瞥の内側に固定された固定軸、いは固定軸−の中
央部に設けられた周知の構成のヨーイングおよびローリ
ング用要素、弼は要素−に接続された第2のリン・りで
あり、図示されていないが、ガイド蓼りの近辺に設けら
れた駆動機構によりスライド体外かガイドHをスライド
し、第2のリンク(至)がピッチングするとともに、要
素側により第2のリンク(至)がヨーイングおよびロー
リングするようになっており、3自由度の関節が得られ
る。@ In Figure 1, the circle is a support guide with a U-shaped cross section as shown in Figure 3, which is provided at the tip of the first link of the manipulator, and □□□ is a guide? Guide Q
A slide body as an arc-shaped pitching element is slidably attached to 11, (241 is a fixed shaft with both ends fixed to the inside of the slide body, or a well-known fixed shaft provided at the center of the fixed shaft). The yawing and rolling element with the configuration shown in FIG. The second link (to) slides, the second link (to) pitches, and the second link (to) yaws and rolls depending on the element side, thereby providing a joint with three degrees of freedom.
このとき、固定軸(24Iはスライド体悠の中心より開
口側に片寄って固定することにより、スライド体(ト)
のスライドにより第2のリンク鶴のピッチングの範囲が
±90°以上となり、ヨーイングの範囲も±90°以上
、ローリングは±180°となる。At this time, by fixing the fixed shaft (24I off to the opening side from the center of the slide body),
Due to this slide, the pitching range of the second link crane becomes ±90° or more, the yawing range also becomes ±90° or more, and the rolling range becomes ±180°.
なお、曲記した関節を、第4図(a)に示すように、ロ
ール@■および該ロール細口に接続されたピッチ軸[F
]からなるロボットのマニピュレータの手首部分に用い
た場合、当該関節部分が互いに直交する3自由度の回転
軸を持つため、同図(b)に示すように、ロール軸■を
x−y−z座標の原点に一致させて考えたときに、ピッ
チ軸[F]とXY平面とのとしての第2のリンク(至)
は、関節部分のピッチ角を−(θ、+03)、ヨー角を
一〇、に設定するだけで容易にX軸に平行にセットする
ことができ、第2のリンク翰の制御徨置、角度の計算が
非常に容易に行なえる。In addition, as shown in FIG. 4(a), the curved joints are connected to the pitch axis [F
] When used in the wrist part of a robot manipulator, the joint part has a rotation axis with three degrees of freedom that is perpendicular to each other, so the roll axis ■ is When considering the origin of the coordinates, the second link (to) between the pitch axis [F] and the XY plane
can be easily set parallel to the X axis by simply setting the pitch angle of the joint part to -(θ, +03) and the yaw angle to 10. can be calculated very easily.
また、第5図、第6図に示すように、断面コ字状の円弧
状のスライド体勾を第1のリンクりの先端部の径大部銘
に係合させてスライド自在にしてもよい。Alternatively, as shown in FIGS. 5 and 6, an arcuate slide body slope having a U-shaped cross section may be engaged with the large diameter portion of the tip of the first link so that it can slide freely. .
さらに、第7図に示すように、第1のリンクツの先端部
に2対の駆動ローラ四を取り付け、円弧状のスライド体
□□□を各対のローラ測量に挾持してスライドさせるよ
うにしてもよい。Furthermore, as shown in Fig. 7, two pairs of drive rollers 4 are attached to the tip of the first link, and an arc-shaped slide body □□□ is held between each pair of roller surveyors and slid. Good too.
したがって、この発明のマニピュレータ用多自由度関節
によると、スライド体E、 el’Q、 13[1によ
りピッチングの1自由度を与えるようにしたため、ピッ
チング、ヨーイング、ローリングの3自由度の3自由度
関節を構成した場合でも、ピッチング。Therefore, according to the multi-degree-of-freedom joint for a manipulator of the present invention, since one degree of freedom for pitching is given by the sliding bodies E, el'Q, and 13 Pitching even when jointed.
ヨーイングの回転範囲を±90’以上、ローリングの回
転範囲を±180°とすることができ、その効果は顕著
である。The rotational range of yawing can be set to ±90' or more, and the rotational range of rolling can be set to ±180°, and the effect is remarkable.
さらに、ピッチング、ヨーイング、ローリングの互いに
直交する3自由度の回転軸を持つ関節を構成することが
できるため、第2のリンク(至)の制、I[1位置、角
度の計算を第9図、第10図の場合に比べて非常に容易
に行なうことができる。Furthermore, since it is possible to construct a joint with a rotation axis of pitching, yawing, and rolling having three degrees of freedom that are orthogonal to each other, the calculation of the control, I[1 position, and angle of the second link (to) is shown in Figure 9. , can be carried out much more easily than in the case of FIG.
第1図ないし@7図はこの発明のマニピュータ用多自由
度関節の実施例を示し、第1図ないし第4図は1実施例
を示し、第1図は斜視図、第2図は一部の斜視図、第3
図は第2図の切断平面図、第4図(a) 、 (b)は
動作説明図、第5図および第6図は他の実施例の一部の
斜視図および切断平面図、第7図はさらに他の実施例の
正面図、第8図ないし第10図はそれぞれ従来のマニピ
ュレータ用多自由度関節を示し、第8図は正面図、第9
図(a)は構成図、同図(b)は正面図、第10図は斜
視図である。
21)・・・支持ガイド、曽・・・第1のリンク、内、
@。
(支)・・・スライド体、銘・・・第2のリンク。
J
スライドイ奮Figures 1 to 7 show an embodiment of the multi-degree-of-freedom joint for a manipulator according to the present invention, and Figures 1 to 4 show one embodiment. Figure 1 is a perspective view, and Figure 2 is a partial Perspective view of 3rd
The figure is a cutaway plan view of FIG. 2, FIGS. 4(a) and 4(b) are operation explanatory views, FIGS. 5 and 6 are perspective views and cutaway plan views of a part of other embodiments, and FIGS. The figure is a front view of still another embodiment, and FIGS. 8 to 10 respectively show conventional multi-degree-of-freedom joints for manipulators.
Figure (a) is a configuration diagram, Figure (b) is a front view, and Figure 10 is a perspective view. 21)... Support guide, Zeng... First link, within
@. (Support)...Slide body, inscription...Second link. J slide
Claims (1)
を連結する複数の要素からなるマニピュレータ用多自由
度関節において、1つの前記要素が、前記第1のリンク
の先端部にスライド自在に取り付けられた円弧状のスラ
イド体であることを特徴とするマニピュレータ用多自由
度関節。(1) In a multi-degree-of-freedom joint for a manipulator consisting of a plurality of elements connecting a first link and a second link of a manipulator, one of the elements is slidably attached to the tip of the first link. A multi-degree-of-freedom joint for a manipulator, which is characterized by a sliding body with a curved arc shape.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP813985A JPS61168484A (en) | 1985-01-19 | 1985-01-19 | Multi-freedom-degree joint for manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP813985A JPS61168484A (en) | 1985-01-19 | 1985-01-19 | Multi-freedom-degree joint for manipulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61168484A true JPS61168484A (en) | 1986-07-30 |
Family
ID=11684965
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP813985A Pending JPS61168484A (en) | 1985-01-19 | 1985-01-19 | Multi-freedom-degree joint for manipulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61168484A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01252380A (en) * | 1988-03-29 | 1989-10-09 | Agency Of Ind Science & Technol | Manipulator by use of multi-dimensional actuators |
JP2011522652A (en) * | 2008-06-10 | 2011-08-04 | コミサリヤ ア レネルジ アトミク エ ウ エネルジ アルタナティブ | Shoulder mechanism for orthoses |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59162762A (en) * | 1983-03-03 | 1984-09-13 | Canon Inc | Spherical motor |
-
1985
- 1985-01-19 JP JP813985A patent/JPS61168484A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS59162762A (en) * | 1983-03-03 | 1984-09-13 | Canon Inc | Spherical motor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH01252380A (en) * | 1988-03-29 | 1989-10-09 | Agency Of Ind Science & Technol | Manipulator by use of multi-dimensional actuators |
JP2011522652A (en) * | 2008-06-10 | 2011-08-04 | コミサリヤ ア レネルジ アトミク エ ウ エネルジ アルタナティブ | Shoulder mechanism for orthoses |
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