JPS62193789A - 自己密閉型ピツチジヨイントおよび回転ジヨイント並びに多関節式マニプレ−タ，サ−ボ制御装置，制御方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、産業用ロボットまたはコンピュータ制御のマ
ニプレータ、特に、不特定数の軸を備え、運動学的冗長
性を備える形態とすることのできる多関節式メカニカル
アームの構成および制御に関する。

従来の技術および解決しようとする問題点産業用ロボッ
トのアームは、幾つかの基本的型式に基づいて設計され
ている。産業上ロボットは、メカニカルなリンク機構の
形態、即ち、構造要素およびこれら要素を接続するジヨ
イントの特定の配列と、並びにジヨイントの動作を調和
させ、ツールポイントにて直線状の動作およびその他の
被制御経路を形成するのに必要な制御システムとによっ
て、分類することができる。最も汎用的で多機能のマニ
プレータにおいては、リンク機構は六自山皮の形態に構
成し、マニプレータの端部に取付けたツールのスペース
および方向を完全に制御することができるようにしであ
る。

ある１つの基本形態のマニプレータは、３つの摺動体を
プリズム形または摺動式ジヨイントにて接続した１組の
摺動体を採用している。これら摺動体は、略矩形状に配
設され、装置の「手首」、即ちツールの方向を決定する
矩形状に配設した３つの回転軸の第２組の軸を位置決め
する。この機構の形態により、略直線状の作動領域が得
られる。

かかる装置の典型には、ＩＢＭＲ８１０ボットがある。

かかる装置の「直角座標」形態は、他の型式のものと比
べ、多数の注目すべき利点がある。最も重要な利点は、
ツールポイントにて効果的な被制御動作を行なわせるた
め、座標変換が全く必要ないということである。その代
わりに、位置決め軸を直線補間および円弧補間すれば十
分である。

一般的な第２のメカニカル形態は、直角に配設され、プ
リズム形ジヨイントにて接続された２つの摺動体に上記
手首を連結した型式のものである。

これら摺動体は、装置のベースにて、垂直軸を中心とし
て回転する旋回ジヨイントに固定されている。かかるマ
ニプレータの作動領域は略円筒状となる。かかる装置の
典型には、Ｐｒａｂ　Ｍｏｄｅｌ　ＦＡロボットがある
。

一般的な第３のメカニカル形態は、プリズム形ジヨイン
トにて旋回ジヨイントに接続した摺動体により上記手首
を適宜スペースに位置決めし、旋回ジヨイントを装置ベ
ースの第２旋回ジヨイントに直角に取付け、この第２旋
回ジヨイントによつて垂直軸を中心として回転させる型
式のものである。理論上、この「極座標」形態により、
球状の作動領域が得られる。実際上、機構上の制約によ
り、一般に、有効な作動領域は、相当な円錐形断面を切
欠いた球状になる。かかる装置の典型には、Ｕｎｉｍａ
ｔｉｏｎ　Ｕｎｉｍａｔｅ　１０００ロボツトがある。

円筒座標および極座標形態のアームは、直角座標形態の
アームよりもより精密な動作制御システムを必要とする
。これは、座標変換を行ない、ツールポイントにて直線
状の動作を行わせなければならないからである。しかし
、全体として、プリズム形ジヨイントにて接続した１ま
たは複数の摺動体を使用するマニプレータは、重大な性
能上の制約を伴なう。その１つは、重量と寸法が比較的
大きくなることと、その結果、所定の質量のツールまた
は部品を作業スペース内で移動し、また位置決めするた
め大きい動力を必要とすることである。さらに、位置決
め摺動体は、部品等、作動領域内外の他の目的物の邪魔
になることが多い。

上述した型式のマニプレータのうち、直角座標形態は、
部品が、位置決め摺動体および支持構造体の大形の骨組
部材によって、完全によって囲繞されていることが多い
ため、空間的に極めて非効率的なリンク機構の形態とな
る。上述した各種座標の内、単一の摺動体しか使用しな
い極座標形態は、最も効率的であり、部品の邪魔になる
ことは全くない。空間的効率上の問題点を最小にするた
め、摺動体は、後退したときに、折畳まれるようにし、
部品の妨害という問題点を軽減し得る構造とした幾つか
の極座標形態の装置が開発されている。例えば、ある形
態においては、共直線状の摺動体部片が入り子状に伸縮
するようにしである。

この形態は、Ｕ、Ｓロボット社の製造するＭａｋｅｒの
特徴である。別の形態によれば、伸長時、摺動体を形成
する薄肉厚の鋼管が後退時、折り畳まれて平坦な断面と
なり、ドラムに巻取ることができるようにしである。こ
の装置の典型には、ＭａｒｔｉｎＭａｒｉｅｔｔａ　　
Ｉ　ＮＡＳＡ　　ＶｉｋｉｎｇＬａｎｄｅｒアームがあ
る。しかし、こうした構造のメカニカルな形態は、多数
のプリズム形ジヨイントを備えて、入り予成の伸縮動作
を行わせ、または、摺動体の断面を極く薄厚とするため
、静的および動的性能特性が相対的に劣る結果となる。

マニプレータの性能および物品の妨害特性を改良するた
め、極めて効率的な機械的構成が可能であるリンク機構
の形態が開発された。この形態では、旋回ジヨイントに
よって接続した一連の剛性リンク部片を使用して、手首
の位置決めを行なう。

これは、旋回式またはジヨイント式アームマニプレータ
として公知であり、本発明もこの型式のマニプレータに
関する。この型式の汎用マニプレータにおいて、手首位
置決め機構は、一般に、旋回ジヨイントによって接続し
た２つのリンクを備え、内一方のリンクの端部は同一平
面内に固定した第２旋回ジヨイントに取付けられ、第１
旋回ジヨイント自体は、第３旋回ジヨイントに直角に取
付けられ、この第３旋回ジヨイントによって垂直軸を中
心としてベース内で回転する。このリンク＃！Ａ′ｌｆ
１形態を採用するマニプレータは、上述した従来の構造
と比べ、より人間の腕に近くなるが、リンク機構は、固
定平面内で作動するため、運動学的には、人間の肢体よ
りもＥバックホウ」に近い機能を行う。理論上、かかる
ジヨイント式アームリンク機構は、球状の作動領域を生
ずる。円筒座標および極座標形態のマニプ１／−夕と同
様、ジヨイント式アームマニプレータは、座標変換を行
ない、ツールポイントにて直線状、その他制御された経
路挙動が得られるようにしなければならない比較的複雑
なコントローラを必要とする。ジヨイント式アームマニ
プレータの主な利点は、手首を位置決めするアームリン
ク機構が後退したとき、このリンクａｍは折畳まれるた
め、アームは、所定の作動領域に対して比較的コンパク
トで、また、所定の荷重に対して軽量で済むことである
。

ジヨイント式アーム形態の内、２つの異なる機械的実施
態様が業界で採用されている。１実施態様においては、
多数のアームおよび手首ジヨイントを駆動するアクチュ
エータがジヨイント自体からある間隔を離して取イ１け
られている。かかる構成において、「肩」に取付けたモ
ータおよび減速機が４本のバーリンク機構、押し棒とベ
ルクランク、またはチェーン、タイミングベルト、ある
いはその他の「鍵」機構の作用を介して、力をジヨイン
トに伝達する。かかる装置の例は、ＡＳＥＡ　　ＩＲＤ
６０ボットがある。この構成は、比較的高張り、重量の
あるモータ、駆動手段、および速度フィードバック機構
をより末梢のアーム構造体とパッケージ化し、このアー
ム構造体によって支持する必要がないという利点がある
。従って、所定の荷重に対するモータ出力を軽減するこ
とができる。それにも拘わらず、力を遠方のジヨイント
自体に伝達するために使用する駆動列によって、多くの
性能上の制約が伴なう。ジヨイントの運動可能範囲は、
出力伝達機構の幾何学的形態比率の変化または偏心状態
によって制約され、その結果、アーム組立体の作動領域
は比較的狭い、ドーナツ状の領域に限られることが多い
。伝達機構は、また、駆動列に対し大きい慣性力、コン
プライアンスを作用させ、その機械的正確さを損い、静
的および動的性能を損うことになる。さらに、ツールポ
イントの位置を測定するのに使用する変換器は、伝達開
始部分に取付けられることが多いため、伝達機構のコン
プライアンスおよび機械的不正確さによって、装置の精
度は著るしく低下する。

一般的な第２実施態様のジヨイント式アームリンク機構
形態において、アームおよび手首ジヨイントを駆動する
略全てのアクチュエータは、ジヨイントに近接するアー
ム構造体上またはその内部に設けられている。ある場合
には、アクチュエータは、ジヨイントに直接設けられ、
またある場合には、「内部の」リンク部片に近接して位
置決めされている。この配設により、ジヨイントの可動
距離が制約されるという問題点が解決でき、その結果、
この型式の機構は、球に近似する効果的な作動領域を形
成する。ジヨイント式またはリンク取付は式駆動機構は
、また出力伝達に伴なう慣性力およびコンプライアンス
に起因する問題点を軽減し、または解消できる。かがる
装置の例としては、Ｕｎｉｍａｔｉｏｎ　　ＰＵＭＡ６
００ロボットがある。

ジヨイント式アーム形態は、操作性、作動領域および全
体的精巧さの点で、直角座標または極座標形態と比べ、
効率的であるが、時間を掛けて入念に座標変換を行ない
、ツールポイントを位置決めし得るより精密なコントロ
ーラを必要とする。

ジヨイント式アームマニプレータにおいて、正確でしか
も、ツール経路に適応した制御に必要なコンピュータ制
御システムが比較的複雑で、高価であることは、多くの
一般的なアーム機構に採用する特定のリンク機構形態に
大きな影響を及ぼす。

リンク機構の構成は、一般に、座標変換を簡単にし、必
要な計算の回数および速度を軽減し得るようにしである
。例えば、一般的なジヨイント式アームリンク機構の形
態は、座標変換が著るしく複雑化する「オフセット」ピ
ッチジヨイントを使用しない。このため、リンク機構の
形態に特別の制限を課すことにより、座標変換に対する
明確な数字的表現（即ち、閉じた形態、解析的表現）が
得られ制御システムを単純にすることができる。

しかし、制御システムの効率化のため、機械的構成に制
約を加えんとする上記の如き試みは、幾３９一 つかの欠点がある。変換方程式の明確な解答の得られる
リンク機構の形態は、性能およびコストの点で最適でな
いことが多い。さらに、マニプレータの機械的不正確さ
に対して、明示的表現は、容易に調節することができな
い。さらに、任意の冗長マニプレータの変換方程式に対
し、何等かの閉じた形態の解答が存在するか否か疑問で
ある。また、あらゆるジヨイント式アームマニプレータ
には、特異性として知られる状態が内在する。従来の制
御システムおよびマニプレータには、コントローラの効
果的な作動の妨げとなる「特異性」を内在する作動領域
部分がある。従来のコントローラは、一般に、動作制御
に使用する方程式が、特異性について何等、数学的解答
を有さないため、作動領域内に、特異□性部分が存在す
るならば、効率的に作動できない。このため、マニプレ
ータの制御に関係する数学を単純化することにより、機
械的構成は影響されるが、数字的制御に伴なう問題点は
依然存在する。本発明に依れば、数字的複雑さに制約さ
れることなく、最適な機械的構成が可能であり、また、
繰返えし制御方法の採用により、座標を変換、冗長性、
特異性および機械的不正確さといった数学的問題点に対
処することができる。

上述した４種類の基本的形態の汎用マニプレータ（何れ
もツールポイントにてムロ山皮となる）に加えて、専用
機用として、他の多くのリンク機構形態が開発されてい
る。かかる専用機用各アームの設計において、その特定
の作業を為すに必要な最小限の数だけの被駆動ジヨイン
トを有するリンク機構形態を採用する試みが為されてい
る。かかる試みにより、構造体部品、モータ、動力供給
機構、サーボフィードバック機構の数および寸法を削減
し、必要な制御システムの複雑さを軽減することができ
るため、著るしいコスト低減を図ることができる。専用
マニプレータの設計は、例えば、旋盤に対する部品のロ
ーディングおよびアンローディングという比較的簡単な
運動学的機能を得るために開発された。ある型式のマニ
プレータは、第１摺動体を旋盤主軸の中心線に対し平行
に取付けた２軸の直線座標機構を採用している。別型式
の一般的マニプレータは、短かい１つの摺動体に加えて
、旋回ジヨイントにて、接続した２つのリンクを利用し
、チャックで固定した短かい部品を取扱う。これら独創
的な特殊の機械的構成のため、上記何れのマニプレータ
もコントローラを使用して、座標変換を行なう必要はな
い。上記両型式のマニプレータ共、各ジヨイントを適正
な順序で独立的に駆動した場合、リンク機構の形態自体
により、所定の用途に適したツール経路が得られる。

かかる構成により、ジヨイントは、アナログサーボ制御
回路網を不要にすることができる。

第２例として溶接先端がその軸線を中心として回転する
のを制御する必要がなく、従って、２軸の手首を備えた
３軸のアームでツールを十分に制御し得る、工場内のＭ
ＩＧ溶接作業用の大型機種に使用するマニプレータがあ
る。特定の作業または作業クラスに最適な他の多くの型
式のマニプレータがある。多くの場合、ツールにおける
ムロ山皮以下の形態が採用され、リンクと摺動体、また
はその何れか一方の寸法、並びにその荷重能力は、その
特定の用途に合わせる。従って、かかる専用的用途には
、独創的な設計が必要となる。

従来のマニプレータの設計には、上述したのに加えて、
多数の著るしい制約および欠点がある。

６つの旋回ジヨイントを備え、ツールポイントにて、ム
ロ山皮が得られるジヨイント式アームマニプレータは、
他の汎用リンク機構形態より効率的であるが、模倣する
のが理想的である生物の類似器官、特に、人間の腕また
は象の鼻と比べ、操作性および器用さが著るしく劣る。

上述のように、かかるジヨイント式アーム装置は、運動
学的視点からいって、バックホーに似た作用をし、アー
ムリンク機構は、ベースの旋回ジヨイントによって、１
つの主要垂直軸を中心として回転される固定平面内で作
用する。かかる型式の装置の多くは、ジヨイントの角度
およびこれに伴なうアームの形態の組合せが単一であり
、この組合せにより、ツールの所定の位置および方向が
設定される。また、上記型式の装置の幾つかは、異なる
２つのアーム形態によって、ツールの所定の位置および
方向を設４３一 定する。単一のツールポイントの位置に対して、２つの
アーム形態が可能な装置の例としては、Ｕｎｉｍａｔｉ
ｏｎ　ＰＵＭＡ６００がある。この装置の場合旋回ジヨ
イントは固定位置に留まり、「肘」ジヨイント「上」ま
た［下Ｊ何れかに配設できる。こうした構成に拘わらず
、ツールの所定の位置に対して、作業スペース内の障害
物または部品自体が、アーム部片を妨害するならば、ア
ームは、衝突せずにツールポイントに達することができ
ない。人間の腕と異なり、かかる従来のジヨイント式ア
ームマニプレータは、障害物の周囲に達するのに十分な
自由度を備えていない。この制約は、第１１図に示しで
ある。人間の腕は、肩から腰まで上白山皮を備えるもの
と考えられ、一定範囲の肘の高さを提供し、所定の手の
位置および方向に合ったアーム形態が得られる。セロ山
皮以上の象の鼻は、より複雑な形態となり、目的物間を
「ヘビ運動」することができる。多くの自動作業は、人
間の腕の器用さを要求する。また、より大きい自由度を
必要とする場合もある。従来の汎用コンピュータ制御式
マニプレータがアームの操作性およびツール取扱上の器
用さを欠くことは、これらマニプレータの性能および多
数の用途に対する適合性の点で重大な制約となる。

マニプレータに１または複数の「冗長な」ジヨイントを
追加することは、操作性が向上すること以外、多数の顕
著な利点が得られる。自由度を大きくして、アームの形
態を変化させ、目的物の周囲に達し得るようにする手段
を得るのと同様、アームは形態を変化させ、各アームジ
ヨイントのトルクまたは速度配分が最も均等に行われる
ようにジヨイントを配設することができる。人間は、重
量物を持上げる間、自分の腕の形態を変化させ、最小の
力およびモーメントが各関節に作用するようにする。人
間は、腕の冗長性を利用して「てこの作用」を最大にし
ようとする。ムロ山皮のジヨイントアームの場合、バッ
クホーのように同一平面内で作動するため、アームの形
態を変化させ、力およびトルクの配分を調整することは
できない。このため、その作動領域内の特定の点および
異なるアーム形態における機構の持上げ能力は、２〜３
のジヨイントだけが持上げ作用に関与するため、不当に
小さくなる。一方、運動学的に冗長なマニプレータは、
１形態のジヨイントでは、所定の荷重を持上げることは
できないが、別の形態では可能となり、アームはそのよ
うに形態を変化させることができる。同様に、高速で動
かす場合、ムロ山皮のアームが達成可能なツールポイン
トの最高速度は、１つのジヨイントの最高速度によって
、軌跡経路内の任意の点にて最終的に測定される。

ムロ山皮のアームの場合、経路の任意の点における動作
条件は、ジヨイント全てに均等でなく、しかも、形態を
変化させ、配分を調整することもできない。従って、冗
長なジヨイントを追加することにより、マニプレータの
効率は著るしく向上し、所定の駆動力およびアームの長
さに対する荷重およびツールの作用力は増大し、さらに
ツールポイントの速度も増大させることができる。

運動学的冗長性によって軽減することのできるムロ山皮
のアームに内在する別の問題点は、ジヨイントの移動限
界に関する。ジヨイント式アームの多くの機械的実施態
様において、３６０°以上回転する旋回ジヨイントは、
皆無か、皆無でないにしても極く少ない。多くの典型的
なジヨイントは、１８０°以上は回転しない。このこと
は、アームが一定範囲内の動作を為す上で制約となる。

例えば、所定の動作経路がツール方向を特定した場合（
作業スペース内の任意の直線に対し、３軸が垂直となり
、次いで軌跡の直線のある点で垂直となる方向）、アー
ムの１つのジヨイントは、その移動限界点に達し、それ
以上、所望の経路に沿って動くことはない。これは、他
のジヨイントがその移動中心に近接したままの状態であ
っても同じである。

運動学的冗長性は、個々のジヨイントの移動限界を全て
利用し得るような方法にて、必要な動きを再分配する手
段を提供し、よって、マニプレータの有効作動領域およ
びツール取扱いに対する器用さが増す。

マニプレータ機構の運動学的冗長性を実現するには多く
の形態が可能である。実際上、任意の型４７一 式の１つのジヨイントをムロ山皮のアームリンク機構の
任意の位置に追加することによって達成できる。２つの
共線的な旋回ジヨイントを直列に設ければ十分である。

運動学的冗長性を達成するには、かかる追加的自由度を
リアルタイムに制御する必要はない。部品に対する作業
中、アームを異なる固定位置に割出す摺動体に取付けた
同時制御手段により、ムロ山皮を提供する従来のマニプ
レータは、１種の原初的冗長性を備える。しかし、ムロ
山皮の従来のジヨイント式汎用アームマニプレータによ
り、人間の腕と同様の器用さを達成するためには、肩の
「ピッチ」ジヨイントと肘の「ピッチ」ジヨイント間に
旋回ジヨイントを追加し、これら両ジヨイントの回転軸
が相互に平面から外に離脱し得るようにすることができ
る。これにより、肘は第１３図に示すように、回転して
平面から離脱する。即ち、「旋回」し、第１２図に示す
ように、障害物を回避し、目的物の裏側の目標点に達す
る自由度を提供する。ＡＳＥＲｌＲ６０ボツトのように
、普及している多くのジヨイント式アームの設計におい
て、遠方のアームジヨイントに力を伝達するために採用
する伝達リンク機構では、かかる回転ジヨイントを上部
アーム部片内に内蔵するのが不可能ではないにしても、
困難である。

運動学的に冗長なアームにより、「知能のある」人間の
腕と同様の挙動を達成するためには、感覚・相互作用の
リアルタイム制御が必要である。マニプレータの運動学
的冗長性に対するかような適応制御を行なうためには、
アームの内部状態に関する情報、高位の制御レベルおよ
び「先端」のセンサからの情報に応答して、リアルタイ
ム動作計画コントローラによって、７以上のジヨイント
を全て同時に且つ協調的に作動させなければならない。

動作コントローラは、軌跡の計画および調和したジヨイ
ント制御の双方を取扱わなければならない。

プログラム化した目標点をリアルタイムにて、１組の調
和したジヨイント指令に変換しなければならない。

従来のジヨイント式アームロボットは、また、一般に、
マニプレータの制御の安定性およびその動作精度に関す
る性能の点で著るしい制約がある。

多くの設計は、度量衡または小形部品の組立てといった
用途に必要な動作の高度の正確さ、繰返し性および精度
を達成するサーボ制御技術を提供することができない。

かかるマニプレータのサーボ制御システムは、作動帯域
幅が狭いか、または重要なフィードバック制御能力を採
用することができない。前述のように、あるジヨイント
式アームの設計は、従来の工作機械のサーボ制御システ
ムでは効果的に制御できない駆動列のコンプライアンス
、構造体コンプライアンスおよび機械的不正確さに起因
して、安定性および精度がさらに低下するという機械的
欠点がある。

本発明の目的は、汎用および様々な専用的用途の双方に
適したアーム形態を備えたマニプレータを提供すること
である。また、各種の方法にて組合せ、各種寸法および
荷重能力のマニプレータを構成することのできる標準化
した互換性のあるアーム部片を備え、操作が容易なモジ
ュラ一式マニプレータを提供することももう１つの目的
である。

さらに、混雑した環境、過酷な環境および高度に消毒し
た環境下にて作動することのできる自己密閉型の耐久性
あるマニプレータを提供することも目的とする。

本発明のさらに別の目的は、操作性、器用はおよび繰返
し性を改良した汎用マニプレータを提供することである
。より具体的には、本発明の目的は、運動学的冗長性に
伴なう制御上の問題点のない、７以上の軸で作動し得る
形態としたマニプレータおよびコントローラを提供する
ことである。

正確さおよび繰返し性を改良したマニプレータを提供す
ることももう１つの目的である。

さらに、本発明の目的は、作動の応答性および動きの滑
らかさを改良し、よって、ツール経路速度および動作の
正確さを増大させるマニプレータおよびサーボ制御手段
を提供することである。

本発明の追加的目的、利点および新規な特徴は、以下に
説明するが、一部は、当業者が次の説明を読み、または
、本発明を実施することにより理解できるであろう。本
発明の目的および利点は、特許請求の範囲に記載した装
置および方法により理解できるであろう。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明のマニプレータは、電
子コントローラと、および直列に組立て、アームを形成
することのできるユニット化し、一体化した１組のジヨ
イント駆動モジュールとを備えている。このマニプレー
タは、異なる形態に組立て、標準化した３種のジヨイン
ト（回転、ピッチおよび横組立ジヨイント）から、汎用
および専用的目的に適した形態のマニプレータとするこ
とのできるアームの形態設計概念に基づくものである。

本発明の各回転ジヨイントは、減速歯車組立体により相
対回転し得るように設けた共直線状の構造内殻体および
外殻体で構成されている。各ピッチジヨイントは、その
回転軸が回転ジヨイントの軸線に対し略垂直となり且つ
その軸線からずれるように配設され、回転ジヨイントに
採用したのと略同一形態の減速歯車組立体によって駆動
される２つの相回転部品を備えている。本発明は、一般
に回転ジヨイントおよびピッチジヨイント共、相互に直
列に接続し、特定の用途に必要な多くの自由度および操
作性が得られる設計である。ピッチジヨイントの回転軸
は、回転ジヨイントの回転軸からずらしである。各回転
ジヨイントは、最低３６０°回転する。各ピッチジヨイ
ントの偏心および回転範囲によって、隣接する回転ジヨ
イントは、第１４図に示すように折畳まれ、相互に平行
となる。

各ピッチジヨイントには、本体部および本体部から伸長
する平行な２つの耳としたＵリンクで構成した耳モジュ
ールを設けることができる。ベル部分およびベル部分か
ら伸長する管状部を備えるケースモジュールが設けられ
、管状部分は耳モジュールの平行な両耳間に取付けるこ
とができる。駆動手段がケースモジュールと耳モジュー
ル間で相対回転可能なように設けられ、さらに、レゾル
バが最大回転半径に設けられ、相対回転を測定する。

減速歯車およびアクチュエータが過荷重により損傷する
のを防止するため、クラッチも設けられている。

ピッチジヨイントの隣接するケースモジュールに容易に
固着し得るようにした構造内殻体が、各回転ジヨイント
に設けられている。構造内殻体および外殻体を相対回転
させる駆動手段が設けられ、相対回転を測定するレゾル
バが設けられる。過荷重クラッチも設ける。上記構成に
よって、回転ジヨイントおよびピッチジヨイントを直列
に接続し、手に適用するのに必要な自己駆動式の容易に
互換可能な多数のジヨイントを備えたマニプレータを得
ることができる。

本発明のマニプレータのような装置の動作を安定させる
サーボ制御機構が設けられている。速度指令信号に応答
するアクチュエータ被駆動部材に作用する駆動力を検出
し、フィードバック信号を発生させるサーボ制御機構が
設けられる。駆動力のフィードバック信号は、指令信号
と比較し、その結果生じる信号を補正して、サーボ機構
に対する安定性および最適な帯域幅を提供する。また、
速度および位置フィードバックループを設けることもで
きる。

本発明は、幾多の利点をもたらすものである。

独立的に駆動され、ユニット化したアーム部片の構成に
より、マニプレータは、標準化したジヨイントモジュー
ルおよび構成要素を用いて、汎用および専用目的に適し
た任意の数の回転軸を備えたマニプレータ構造とするこ
とができる。これによって、顧客が以前製造したのと異
なる形態のマニプレータを要求する場合、完全に設計変
更しなければならない必要性は少なくなる。

さらに、ジヨイント形態により、通常以上の可視性を備
えたマニプレータとすることができる。

このマニプレータが提供する球状の作動領域は、約９０
°の円錐体を切欠いた球状の作動領域を提供する「３つ
の回転手首」を使用するものを含む。はとんどのマニプ
レータの作動領域より完全なものとなる。ジヨイントを
ユニット化したことによる利点もある。ジヨイントには
、ジヨイントを既存のマニプレータに容易に脱着可能な
取付は手段が設けられている。これによって、故障した
ジヨイントを迅速且つ容易に交換することができる。こ
のため故障したジヨイントを取外し、完全に分解して、
修理する間に、別のジヨイントと交換し、マニプレータ
を元の作動状態に復元することができるため、マニプレ
ータの作動停止時間を著るしく短縮することが可能であ
る。さらに、この特徴によって、本発明のマニプレータ
の大口ユーザは、比較的僅かな標準化部品およびジヨイ
ントを在庫するだけで、大量のマニプレータの保守を行
なうことができる。

この外骨格構造体において、回転ジヨイントアーム部片
の撓み荷重支承主要部材は、ジヨイントの回転軸からの
半径を適当な最大寸法とした薄肉厚の管である。これに
より、リンク断面の剛性対重量比は最適値となる。回転
ジヨイントおよびピッチジヨイント共、完全な内部駆動
手段、変換器および配線は、損傷しないように保護され
、これら構成要素の温度は、内部換気によって制御する
ことができる。さらに、外骨格構造体は、１回転ジヨイ
ント、および２ピツチジヨイントごとに密封しなければ
ならない可動表面の数が少なくて済む。

これにより内部駆動手段、変換器および配線を汚染物質
、腐食性ベーパおよび液体から保護することができる。

実際、適正なシールおよび内部圧力を選択することによ
り、本発明の装置は液中で使用することもできる。

逆に、作業環境が清浄でなければならない半導体製造工
場においては、容易に密封した外骨格構造体を使用して
、機械から発生した汚染物質を機械内部に保持しておく
ことができる。

ピッチジヨイントモジュールの対称的な軸受配置により
、軸受荷重と構造体荷重間のバランスを図ることができ
、静的および動的性能は最大となる。

各ピッチジヨイントおよび回転ジヨイントモジュール内
の最大半径位置にレゾルバを取付けることにより、ジヨ
イントとレゾルバ電機子間の比率を最も高い値にするこ
とができる。ジヨイントの回転は、熱的に安定した取付
手段内にて直接測定するから極めて正確で繰返し可能な
測定を行ない得る。

ピッチジヨイントが回転ジヨイントから偏心する寸法を
含む、マニプレータを構成する連続的なジヨイント間の
寸法関係によって、マニプレータは、普通以上の操作性
、器用さおよび繰返し性を備えることができる。このマ
ニプレータを感覚反応状態で制御し、実際上、運動学的
に冗長な形態を支援し得るコントローラの性能により、
第１２図に示すように、目的物の周囲に容易に達し、障
害物を回避することのできるマニプレータ形態とするこ
とができる。さらに、ピッチジヨイントが機械の中心軸
からずれていることは、コントローラに対し、数学的困
難性をもたらす一方、マニプレータは、それ自体折畳ま
れ、所定長さのアームおよび作動領域を極めてコンパク
トにまとめ、よって、有効作動領域を拡大することがで
きる。

典型的な工作機械の設計と異なり、本発明の如き極めて
操作性に富んだマニプレータのサーボコントローラは、
マニプレータの動作の遅れおよび不正確さを回避するた
め特別の配慮を必要とする。

本発明のサーボコントロールは、フィードバックおよび
補正技術を用いて、マニプレータ基の機械的ラフさを解
消することにより、マニプレータの動作の滑らかと精度
の向上を図っている。

本発明のさらに別の利点を以下に説明するが、当業者な
ら、これらを読み、または本発明を実施することによっ
て、これら利点を理解することができるであろう。

実施例 本発明は電子的に制御された、多関節の人間類似のマニ
プレータアームを備える。このマニプレータアームの典
型的形態は、第１図に示しである。

組立構造体は、ベース１から伸長するアーム部片、即ち
「ジヨイント」を連結して構成する。ベース１は、床、
頭上の支持構造体、可動台車、その他適当な支持手段に
取付けることができる。

マニプレータを構成するアームジヨイントには、回転ジ
ヨイント２．６．１０．１４およびピッチジヨイント４
．８．１２という２種類の基本型がある。寸法の異なる
点を除いて、１つのピッチジヨイントについて説明すれ
ば、他の全てのジヨイントに当てはまる。即ち、マニプ
レータアームは、ここに説明する構造の任意の数のアー
ムジヨイントを使用して、構成することができる。しか
し、端ジヨイント２．１４の設計を変更し、特定の用途
または構成要素の寸法上の制約に順応させることが望ま
しい場合もある。

ピッチジヨイントおよび回転ジヨイントは、独立的に駆
動し、第１図に矢印で示したように、その縦軸を中心と
して相対回転するようにする。第１図に示すような典型
的な組立体において、ベースに隣接する第１アームジヨ
イントは、回転ジヨイント２である。各回転ジヨイント
は、その縦軸を中心として回転する。典型的な形態のア
ームは、アーム末梢端の端部効果器、またはツール１６
に至る相互に配設した１連のピッチジヨイントおよび回
転ジヨイントを備える。第１図に示すように、回転ジヨ
イントは、一般に、その断面が、アーム末梢端の方向に
向けて縮径している。同様に、同方向に後続する各ピッ
チジヨイントも、一般に縮径している。ピッチジヨイン
ト８のような典型的なピッチジヨイントにおいて、末梢
端取付はカラー１８の径は、基端取付はカラーより小さ
い。マニプレータのアームジヨイントは、好適実施態様
において、マニプレータの基端から末梢端に向けて縮径
しているが、この特徴は、本発明の必須要件ではない。

各種アームジヨイントを回転させることによって、ツー
ル１６の位置および方向は、アームの作動領域内で任意
に調節することができる。

第１図に示し、また、以下詳細に説明するように、アー
ムジヨイントは、本来外骨格体である。

即ち、アームジヨイントは、主として、ツール位置にて
荷重を支承するのに必要な構造体支持を行なう管状構造
体で構成されている。各アームジヨイントは、それ自体
の内部モータおよび外骨組構造体内に収納させた減速歯
車組立体によって、独立的に駆動される。この外骨組構
造体により、アームの剛性対重量比率は高い値となる。

また、外骨組構造体は、駆動機構並びに好適実施態様に
おいて、ジヨイントからジヨイントまで構造体の内部を
通る配線を保護する。さらに、外骨組構造体は、必要で
あれば、アームのベース１に位置決めした単一の空気源
によって、各駆動モータを空冷することができる。外骨
組構造体は、また密封して、水中で使用することもでき
、または強制的に換気し、ひどく汚染された環境にて使
用することもできる。

第２図は、本発明のマニプレータアームの作動領域を示
す図である。この図面等に示すように、各ピッチジヨイ
ント４．８および１２は、回転ジヨイントの軸が共直線
状となる状態で伸長したアームの縦軸からずらしである
。このようにずらしたことによって、マニプレータアー
ムを折畳むか、または完全に伸長させることができる。

この設計の特徴から、人間の腕と同様の略球状の作動領
域が得られる。

第３図は、本発明に従って、連続するアームジヨイント
を接続し、マニプレータを構成する方法を示す６以下に
より詳細に説明するように、各回転ジヨイントおよび各
ピッチジヨイントは、両端に当接面３０および傾斜張出
部３２を備えている。さらに、連続するアームジヨイン
トを適応させるのに必要な配線が内部に設けられ、アー
ムジヨイントの各端に設けた係合する配線継手３４に接
続されている。こうした特徴によって、アームは、連続
するアームジヨイントによって容易に組立て、末梢端に
向けて縮径させることができる。

隣接するアームジヨイントを接続するには、両ジヨイン
トを近接させ、配線継手３４を係合させる。

次に、当接面３０を当接状態にする。最後に、クランプ
リング３６を隣接するアームジヨイントの傾斜張出部３
２の上に当てがい、リング３６を締付ける。

このようにして、連続するアームジヨイントが構造的に
連結され、より末梢のアームジヨイントを駆動するのに
必要な配線が接続される。以下により詳細に説明するこ
のクランプ機構により、１本のボルト、またはその他の
締結具を使用するだけで、当接面３０の周縁に沿って均
一な締付力を絶えず作用させるという利点が得られる。

従って、連続するアーム部片は、迅速に取外し、修理し
、また、在庫のアーム部片と交換することができる。

当業者は、連続するジヨイント間に別の締結手段を用い
ることも可能であることが了知できよう。

例えば、各当接端には、ボルト、その他の適当な締結手
段を入れるのに適した１連の穴を形成した半径外方伸長
フランジを設けることができる。但し、かかるフランジ
は、マニプレータを折畳む上で邪魔になる。

外骨格構造体および各ジヨイントの独立的な駆動手段は
、多数の利点を提供する。前述したように、故障したア
ーム部片は、迅速に取外し、修理を行ない、また、同一
の在庫品アーム部片と変換することができる。基端から
末梢端まで全体的寸法が縮径することと共に、これら特
徴により第４図に示すように、マニプレータは各種寸法
および強度範囲に亘る互換性を備えることができる。こ
のように、独立的に駆動されるユニット化した１連のピ
ッチジヨイントおよび回転ジヨイントを製造し、これら
を各種の方法にて組立て、広範囲の寸法および強度を備
えたマニプレータとすることができる。より重要なこと
は、組合せて特定のマロ４− ニブレータ形態とすることのできる連続的なアームジヨ
イントの数は、様々に変えることができる点である。例
えば、簡単な作業には、アームジヨイント数は３つとし
、３番目のアームジヨイントの端部にツールを取付ける
だけでよい。より操作性が必要な場合には、本発明のマ
ニプレータアームの連続的なアームジヨイントは如何な
る数としてもよい。以下に説明するように、本発明の好
適実施態様は、７以上のアームジヨイントを使用するも
のである。アームジヨイントを７つ以上使用すれば、各
種方法にて障害物の周囲に達し、ツールを特定の位置お
よび方向に位置決めすることのできるマニプレータを構
成することができる。アームジヨイントを７つ以上使用
することは、適正に制御したならば、作動上の多数の利
点が得られる「冗長」として知られる状態を形成するこ
とができる。

第５図を参照すると、回転ジヨイントの軸が共直線状の
状態にて伸長するマニプレータアームの１部の平面図が
示しである。回転ジヨイント６．１０は、マニプレータ
末梢端の方向に向けて、縮径する断面を備えている。ピ
ッチジヨイント８．１２は、各回転ジヨイント間に位置
決めされ、それぞれその中心軸４０．４２を中心として
回転する。

第５図のピッチジヨイント８の平面図は、ピッチジヨイ
ントの構成およびその作動方法を示す。

前述のように、ジヨイントは、それぞれ隣接する回転ジ
ヨイント１０．６を受入れるのに適した直径の末梢端取
付はカラー１８および基部取付はカラー２０を備えてい
る。各ピッチジヨイントは全体として、耳モジュール４
４およびケースモジュール４６という、軸受および駆動
手段によって連結した２つの半体で構成される。この耳
モジュール４４およびケースモジュール４６は、中心軸
４ｏを中心として、相互に相対旋回する。ピッチジヨイ
ント用の駆動手段がピッチジヨイント内に収容されてい
る。この駆動手段は、耳モジュール４４の耳４８．５０
よりも縦方向に伸長し、モータカバー５２および駆動カ
バー５４によって密閉されている。

第６図は、第５図の構造体の側面図であり、ピッチジヨ
イント８の中心軸４０が、回転ジヨイントの中心軸５０
．５２からずれている状態をより明確に示す。

次に、第７図を参照すると、第５図の線７−７に関する
構造体の部分断面図が示しである。ピッチジヨイント８
が、その中心軸４０と共に線図的に示しである。回転ジ
ヨイント１０は、駆動内側ハウジング組立体６４および
外板６６という２つの基本的部分で構成されている。駆
動内側ハウジング組立体６４は、クランプリング３６に
よって、ピッチジヨイント８のケースモジュール４６に
剛性に固着されている。外板６６は、軸受６８，７０上
にて駆動内側ハウジング組立体６４に取付けである。こ
のハウジング組立体６４のモータ７２に通電すると、外
板６６はハウジング組立体６４およびケースモジュール
４６に対して回転する。

駆動内側ハウジング組立体６４を参照すると、駆動内側
ハウジング６５が設けてあり、全体として７゜で示した
外側軸受がこのハウジング６５の外側軸受面上に取付け
られている。また、ハウジング６５と外板６６間には、
環状シール７１が設けられ、配線を通す為の通路７３も
設けられている。軸受７０の内軌道は、内側軸受クラン
プ７４によって、駆動内側ハウジング６５に締付けであ
る。内側軸受クランプ７４は、１連のボルト、その他適
当な締結手段により駆動内側ハウジング６５に脱着可能
に締結されている。内側軸受クランプ７４は、ピッチジ
ヨイント８のケースモジュール４６に形成した環状溝に
きちっと嵌入し得るようにした環状スカート部７８を備
えている。内側軸受クランプは、その外周縁に傾斜張出
部８０を備えている。同様に、ケースモジュール４６は
、ケースモジュール４６と内側軸受クランプ７４間の当
接面に隣接するその外周縁に傾斜張出部８２を備えてい
る。これら傾斜張出部８０．８２は、クランプリング３
６を受入れ得るようにしである。クランプリングを当て
がい、締付けると、内側軸受クランプ７４および駆動内
側ハウジング６５は、ケースモジュール４６に剛性に固
定される。

内側ハウジング６５の末梢端方向に向けて、その内側に
は、２つの段付き環状面８４．８６が設けられ剛性スプ
ライン８８およびモータ取付は板９０を受入れる。これ
ら剛性スプライン８８およびモータ取付は板９０は、１
連のボルト９２によって、駆動内側ハウジング６５に剛
性に固定されている。モータ取付は板９０は、モータ駆
動軸９４を受入れるのに適した中央孔を備えている。モ
ータ取付は板９０には、また、モータ７２のカラーを受
入れ得るようにした段付き溝７６が設けられている。モ
ータ取付は板９０は、さらに、孔を備え、この孔に、適
当な締結具を挿入し、モータ７２をモータ取付は板９ｏ
に剛性に取付けることができる。モータ軸９４の端部に
は、ハーモニック駆動組立体の一体部品である波形発生
器１００が取付けである。この波形発生器１００および
ハーモニック駆動組立体については、以下、より詳細に
説明する。

駆動内側ハウジング６５の末梢端付近には、その内表面
に環状内側シール１０２が設けである。同様に、外表面
には、環状軸受シート１０４がある。内側シール１０２
は、ハーモニック駆動体内部の潤滑を行なう。末梢端の
外側軸受６８は、間隔を維持し、ハウジング６５とクラ
ッチリング１１０の相対回転を許容する。

駆動内側ハウジングの末梢端付近内部には、ハーモニッ
ク駆動組立体がある。このハーモニック駆動組立体は、
従来の市販品である。ハーモニック駆動組立体は、外歯
車が剛性スプライン８８の歯と軸方向に整合するように
位置決めした撓みスプライン１１２を備えている。撓み
スプライン１１２の閉成端は、ボルト１１４を介して、
ハーモニック駆動カラー１０８に剛性に取付けられてい
る。このハーモニック駆動カラー１０８には、中心合せ
短軸１１６゜１１８が設けられている。中心合せ短軸１
１６は、撓みスプライン１１２を整合させ、撓みスプラ
イン１１２がボルト１１４によって、ハーモニック駆動
カラー１０８に固着できるようにする。中心合せ短軸１
１８は、ハーモニック駆動カラー１０８の末梢端にて、
同様の機能を発揮する。ハーモニック駆動カラー１０８
の中心合せ短軸１１８の周囲には、ボルト１１４によっ
てハーモニック駆動カラー１０８に剛性保持したクラッ
チ板１２０が取付けられる。ハーモニック駆動カラー１
０８は、また、密封プラグを受入れるねじ付き中央孔１
２２を備え、潤滑油を保持し、波形発生器１００を調節
するためのアクセス手段とする。

クラッチ板１２０が、末梢方向に伸長し、半径外方に広
がり、環状傾斜張出部１２４および半径方向当接面１２
６を提供する。クラッチリング１１０は、また、対応す
る環状傾斜張出部１５０および協働する半径方向当接面
を有する末梢領域を提供する。クラッチ板１２０および
クラッチリング１１０の当接面１２６．１２７が当接し
、リングクランプ１２８をクラッチ板１２０およびクラ
ッチリング１１０に取付け、環状傾斜張出部１２４，１
３０を係合させると、この組立体は、モータ７２および
ハーモニック駆動組立体の回動運動を外側スカート６６
に伝達するクラッチを提供する。これについては、以下
、より詳細に説明する。

クラッチリング１１０は、表面１２９に、アーム動作の
フィードバック制御を行なう幾つかの歪みゲージが取付
けである。

クラッチリング１１０は、その基端部方向に向けて、末
梢外軸受６８の外軌道に対する環状軸受シートを提供す
る。この外軌道は、環状軸受クランプ１３２および複数
のボルト１３４、またはその他適当な締結具によって、
クラッチリング１１０の軸受シート上に保持されている
。クラッチリング１１０は、円弧孔（２つのみ図示１３
６）を備えている。これら円弧孔は、内部配線がジヨイ
ントからジヨイントまで通るためのスペースを提供する
。クラッチリング１１０の外周は、環状ボルト縁辺１３
８を備えている。このボルト縁辺１３８は、１連のボル
ト１４０を挿入するのに適した多数の孔を備えている。

ボルト１４０は、クラッチリング１１０を通り外板６６
の末梢端の内側環状リップ片１４２と螺合し、末梢の外
板６９の基端部のフランジ６７と係合する。

回転ジヨイントの外殻は、単一の外板６６で構成するか
、または、末梢の外板６９を備えることができる。好適
実施態様において、外板６６および末梢外板６９の横断
面は、回転ジヨイント６の基端部の方向に向けて大きく
しである。内径の基端部には、軸受シート１４４が設け
られている。軸受７０の外軌道は、１連のボルト１４８
によって外板６６に剛性に取付けた環状の外軸受クラン
プ歯車１４６により軸受シート１４４上に保持されてい
る。このクランプ歯車１４６には内歯車１５０が形成し
である。この内歯車１５０は、内軸受クランプ７４およ
び駆動ハウジング６５の円弧孔（図示せず）を通って伸
長するバックラッシ防止歯車１５２と証合し得るように
しである。

付加的作用として、外軸受クランプ歯車１４６は、管シ
ール１５４に対する磨耗面を提供する。管シール１５４
は、内軸受クランプ７４の末梢面に形成した溝によって
適宜位置に保持されている。

内軸受クランプ７４には、上述の特徴に加えて、レゾル
バ取付は面１５６が形成されている。このレゾルバ取付
は面１５６は、標準的な市販のレゾルバ１６０の取付は
フランジおよびパイロット１５８を受入れ得るようにし
た孔を備えている。レゾルバ１６０は、クランプ１６２
によって、取付孔内に保持されている。バックラッシ防
止歯車１５２がクランプ１６４によって、レゾルバ軸に
取付けられている。この取付けにより、レゾルバは、駆
動ハウジング６５と外板６６．６９の相対回転位置を測
定することができる。

好適実施態様において、モータ７２は、ブレーキと、お
よび選択随意の速度計とを備えている。作用について説
明すると、モータ７２に通電すると、ハーモニック駆動
組立体の波形発生器１００が撓みスプライン１１２内で
回転する。この動作により撓みスプライン１１２内では
逆回転動作が生じ、この回転力は、剛性に取付けたハー
モニック駆動カラー１０８に伝達される。回転動作は、
カラー１０８を介して、クラッチ板１２０に伝達される
。クラッチ組立体は、ハーモニック駆動組立体の過負荷
を防止する。回転ジヨイントに作用するトルク荷重がハ
ーモニック駆動組立体のトルク能力を上廻ったときに、
クラッチ板１２０とクラッチリング１１０間に滑りが生
しるようにリングクランプ１２８の締付は力が設定され
ている。トルク荷重がこの限界値以下の場合、クラッチ
組立体は、ハーモニック駆動組立体の回転動作をクラッ
チリング１１０に伝達し、最終的に外板６６に伝える。

上述したように、駆動内側ハウジング組立体６４と外板
６６組立体間のこの相対回転は、外軸受７０および外末
稍軸受６８により支承される。外板６６が駆動内側ハウ
ジング組立体６４に対して回転すると、外軸受歯車クラ
ンプ１４６は、レゾルバ１６０の位置に対して回転する
。外軸受歯車クランプ１４６とバックラッシ防止歯車１
５２間の歯車側合いによりレゾルバ軸１６６が回転する
。

このようにして、レゾルバ１６０を使用して、回転ジヨ
イント１０の回転および駆動内側ハウジング６５に対す
る外板６６の相対回転位置を測定することができる。

末梢外板６９の末梢端には、環状当接面１６７、傾斜張
出部１６８、および内側環状リップ片１７２がある。

第５図に示すように、ピッチジヨイント１２の耳モジュ
ール１７０は、同一の環状当接面１６９および対向する
傾斜張出部１７１を備えている。耳モジュール１７０の
内径は、リップ片１７２に密接嵌合し得るようにしであ
る。耳モジュール１７０および外板６６が係合し、末梢
リングクランプ１７４を当てかうと、耳モジュール１７
０、リングクランプ１７４、および末梢外板６９は、剛
性に接続される。

次に、第８図を参照すると、ピッチジヨイント８の部分
断面図が示しである。回転ジヨイント１０と同様、ピッ
チジョイン１−８は、相互に回転する２つの主要構造部
品を備えている。これら相対回転する部品は、第４図に
も示した耳モジュール４４およびケースモジュール４６
である。第３図、第５図および第６図に示すように、各
ピッチジヨイントの耳モジュール４４は、マニプレータ
アームの基端部に最寄りのマニプレータアーム組立体内
に配設されている一方、ケースモジュール４６は、マニ
プレータアームの末梢端の最寄りに配設されている。こ
のように、簡単にするためピッチジヨイントは、固定の
耳モジュール４４および回転するケースモジュール４６
と共に作動しているようにみえる。

名称が示唆するように、耳モジュール４４は、ピッチジ
ヨイントの末梢側に向けて外方に伸長するモータ耳１７
６および駆動具１７８という、２つの平行な耳を備えて
いる。両耳１７６．１７８は、接続する回転ジヨイント
６．１０の回転軸に対して平行な平行面に配設されてい
る（第５図および第６図も参照）。

各耳１７６．１７８は、軸受の内軌道支持組立体を受入
れるのに適した孔を備えている。

先ず、ピッチジヨイントのモータ側（第８図の下部〉を
参照すると、モータ耳１７６の軸受支持組立体の詳細が
示しである。モータ耳１７６には、きちっと嵌合する内
軸受クランプ１８０を受入れ得るようにした孔が形成し
である。このモータ側の内軸受クランプ１８０は、モー
タ耳１７６の外表面と当接する半径方向伸長フランジ１
８２を備えている。間隔を離した孔がフランジ１８２に
形成され、ボルト１８４を挿入し、モータ耳１７６の孔
の周縁に沿ったねし孔にねじ込む。モータ側の内軸受ク
ランプ１８０は、また、軸受ボルト１８６を受入れる環
状孔を備えている。これらボルトは、モータ側の内軸受
クランプ１８０とモータ側の外軸受カラー１８８を引寄
せる。

内軸受カラー１８８には、環状軸受シート１９０が設け
である。モータ側の内軌道は、軸受シート１９０上に着
座し、ボルト力によって適宜位置に締付けられ、モータ
側の内軸受カラー１８８とモータ側の内軸受クランプ１
８０同志を保持する。モータ側の内軸受カラー１８８の
内面は、外歯車１９４を受入れるのに適した段付き表面
を備えている。この外歯車１９４は、ボルト、その他適
当な手段（図示せず）によってモータ側の内軸受カラー
１８８上に保持されている。

次に、駆動側を参照すると、同様の軸受取付は構造が示
しである。駆動側の耳１７８は、内軸受クランプ／クラ
ッチ１９６の中間表面を受入れるのに適した孔を備えて
いる。内軸受クランプ／クラッチ１９６は、駆動耳１７
８の中心孔の周縁に沿ったねじ穴に嵌合する多数のボル
トを受入れるのに適する間隔を離した孔を有するフラン
ジ１９８を備えている。内軸受クランプ／クラッチ１９
６には、また、係合する駆動側の内軸受カラー２０４の
ねし穴に嵌入するボルト２０２を受入れるのに適した内
列状の孔が形成しである。駆動側の内軸受カラー２０４
は、その外表面に軸受シート２０５を備えている。軸受
２０６の内軌道は、軸受シート２０５上に取付けられ、
駆動側の内軸受カラー２０４と内軸受クランプ／クラッ
チ１９６間にボルト２０２の締付は力によって保持され
ている。さらに、駆動側の内軸受カラー２０４は、カラ
ーの内端付近にて、外径上に係合面２０７を備えている
。この係合面２０７は、環状シール２０８を受入れるの
に適している。内軸受クランプ／クラッチ１９６の端部
は、平坦な当接面１９７および傾斜張出部２１０を備え
ている。平坦な環状当接面１９７は、ハーモニック駆動
クラッチ板２１４の同一の当接面２１５および傾斜張出
部２１２と係合し得るようにしである。リングクランプ
２１６は、傾斜張出部２１０，２１２上に固着され、第
７図の回転ジヨイントにおけると同様のクラッチ機構を
提供する。内軸受クランプ／クラッチ１９６の表面２１
１は、アーム動作のフィードバック制御用の幾つかの歪
みゲージを備えている。

傾斜張出部２１２に加えて、ハーモニック駆動クラッチ
板２１４は、内軸受クランプ／クラッチ１９６の隣接す
る内径と略係合する外径の中心合せ短軸２１８を備えて
いる。ハーモニック駆動クラッチ板２１４は、ボルト２
２０を受入れる円弧列状の孔を有している。クラッチ板
２１４は、さらに、潤滑油を保持し、調節のため、波形
発生器２８０にアクセスするプラグに適した中心孔２２
２を有している。ボルト２２０は、クラッチ板２１４を
通って伸長し、ハーモニック駆動カラー２２４のねし穴
に嵌合する。ハーモニック駆動カラー２２４は、ハーモ
ニック駆動クラッチ板２１４の中央溝２１７と係合する
中央短軸を有している。これら制御面により、各種部品
の中心合せは確実となる。ハーモニック駆動クラッチ板
２１４およびハーモニック駆動カラー２２４は係合し、
両表面の間にハーモニック駆動組立体の撓みスプライン
２２６を保持する。

次に、ケースモジュール４６を参照すると、耳モジュー
ル４４の耳１７６．１７８間の距離より若干短かい略円
筒状の管状体が設けである。筒状のケースモジュール４
６の各端部の内径上には、それぞれ軸受１９２．２０６
の外軌道用の環状軸受シート４７．５１が設けである。

ケースモジュール４６内径の駆動側には、さらに、シー
ト２０８用の環状シール接触面４９が設けである。モー
タ側軸受１９２および駆動側軸受２０６の外軌道は、そ
れぞれ、モータ例外軸受クランプ２２８と駆動例外軸受
クランプ２３０によって、それぞれの軸受シート上に保
持されている。これらケースモジュールは、また、電線
を通すための、耳モジュール４４と反対側の溝付き領域
２３２を備えている。

ケースモジュール４６は、中力に伸長して、取付は面を
提供する一体形の心向きフランジ２３４を備えている。

この心向きフランジ２３４の中心には、ピッチジヨイン
ト８の回転軸と同心状の孔が形成されている。この同心
状の孔は、モータ取付は板２３８を受入れ得るようにし
である。取付は板２３８は、ケースモジュールの内側フ
ランジ２３４のねし穴に嵌合するボルト２４０を受入れ
るのに適した環状列状の孔を備えている。ケースモジュ
ールの内側フランジ２３４はまた、その駆動側に表面２
４２を提供する。ハーモニック駆動組立体の剛性スプラ
イン２４４は、歯車を通って伸長し、ケースモジュール
の内側フランジ２３４のねし穴に係合するボルト２４６
によって、表面２４２に剛性に取付けられている。

モータの取付は板２３８は、モータ駆動軸２４８および
適当なシール２５０を通すのに適した中央孔を備えてい
る。モータ取付は板２３８は、そのモータ側に、モータ
２５６の中心合せカラー２５４を受入れるための円形溝
２５２を備えている。モータ取付は板２３８は、また、
適当なねじまたはボルト２５８を通し、駆動モータ２５
６をモータ取付は板２３８に剛性に取付けるための溝付
き孔を提供する。モータ軸２４８には、ハーモニック駆
動組立体の一部である、波形発生器２６０が取付けられ
ている。

作用について説明すると、モータ２５６に通電し、ハー
モニック駆動組立体のモータ駆動軸２４８および波形発
生器２６０を回転させる。これによって、ハーモニック
駆動装置の剛性スプライン２４４と撓みスプライン２２
６が相対動作する。耳モジュール４４を固定したものと
考えると、剛性スプライン２４４は撓みスプライン２２
６を中心として回転し、ケースモジュール４６も耳モジ
ュール４４に対して回転する。軸受１９２，２０６は、
耳モジュール４４とケースモジュール４６間に介在して
あり、回転を許容する。

ピッチジヨイント組立体に作用するトルク負荷がクラッ
チ組立体による摩擦抵抗を士別ると、ケースモジュール
４６および耳モジュール４４は、その相対位置に固定さ
れたままであり、ハーモニック駆動クラッチ板２１４は
、内軸受クランプ／クラッチ１９６に対して回転する。

このように、クラッチを適正に設定すると、ハーモニッ
ク駆動組立体の損傷を防止することができる。

耳モジュール４４とケースモジュール４６が相回転する
と、レゾルバ２５９の軸が回転する。これは、レゾルバ
２５９をケースモジュール４６に取付け、レゾルバ軸（
図示せず）に取付けたバックラッシ防止歯車の歯が耳モ
ジュール４４に剛性に取付けた外事歯車１９４に係合す
るためである。この構成は、ケースモジュール４６と耳
モジュール４４の相対回転およびその相対回転位置を検
出する手段を提供する。

前述のように、回転ジヨイントおよびピッチジヨイント
は、交互の順序に接続し、任意の数のアームジヨイント
を備えたマニプレータを構成することができる。当業者
は、本発明について様々なアーム形態が可能であること
を認識し得るであろう。

例えば、ピッチジヨイントと回転ジヨイントを相互に接
続する従来の形態に加えて、本発明のピッチジヨイント
および回転ジヨイントを使用し、隣接する複数のジヨイ
ントを同一型式、即ち、ピッチまたは回転型とすること
によりマニプレータを構成することもできる。また、２
つのピッチまたは回転ジヨイント間には、簡単なヨージ
ヨイントを設け、垂直軸を中心とする動作が得られるよ
うにしてもよい。また、当業者には、アームには任意の
形状の「不動」の静止ジヨイントを使用してもよいこと
が了知できよう。同様に、好適実施態様において提供し
た回転ジヨイントとピッチジヨイントの回転軸間の垂直
な関係を変えることもできる。アーム部片の外骨格の設
計および各アームジヨイントを独立的に作動させる構成
にてこの様々な形態は簡単に実現することができる。

当業者は、アームジヨイントをユニット化したことによ
り作動上有利であると共に問題もある冗長マニプレータ
を容易に構成することができることを了知されよう。冗
長性は全体として、マユプレータの操作性を向上させる
。しかし、有用であるためには、マニプレータの動作は
正確に制御しなければならないが、ユニット化した設計
では、かかる制御はかなり困難である。本発明のサーボ
コントロールは、上述したように、ユニット化したアー
ムジヨイントにて構成したマニプレータに対し、最適な
動的性能および安定性を提供し得るように独創的に構成
し、デジタルロボットコントローラによって発生された
デジタル位置信号をアナログ信号に変換し、迅速な順序
にて駆動される。

こうした例は、米国特許第３，９０９，６００号、第３
．９２０，９７２号、第４，０１１．４３７号、第４，
４０３，２８１号、および第４，４５３，２２１号に記
載してありその一部は、ここに引用しである。

第１図は、産業用ロボットの代表的な制御システム３の
ブロック図である。制御システム３は、かかる装置の一
体部品である。制御システム３がなければ、マニプレー
タアームはほとんど実用価値がない。

第１図に示すように、代表的な制御システム３は、説明
上、幾つかの分離した構成要素を備えると考えることが
できる。代表的制御システム３は、入力／出力コンソー
ル５を備え、オペレータと通信するか、または、各種プ
ロセスまたは機械の入力に順応し得るようにしである。

さらに、プログラムメモリ７に収容した制御プログラム
に従って、データメモリ９に収容したユーザプログラム
を処理するデジタルコンピュータ１１を備えることもで
きる。このユーザプログラムは、マニプレータの動作を
指令する。制御システム３は、さらに、アームジヨイン
トおよびツール１６との連絡を行なうアナログサーボ制
御回路１３を備えることができる。

マニプレータを典型的な制御システム３に相接続する多
数の周辺機器を追加することができる。

制御システム３の作動システムは、モード制御プログラ
ムを備えることができる。かかるプログラムは、制御シ
ステム３を自動モード、ティーチモード、マニュアルモ
ード等、各種のモード間で切換えることができる。典型
的な制御システムの教示モード中、オペレータは、入力
／出力コンソール５を使用し、各種アームジヨイントの
駆動モータを起動させ、ツール１６を所望の経路に沿っ
て所望の位置および方向に動かすことができる。これに
より、オペレータは、マニプレータがその後、続くこと
のできる動作経路上にて、多数の「目標点」を設定する
。代表的な制御システム３には、多数の他の作動モード
が可能であるが、本発明の利用に関係する主要なモード
は、自動モードであるからこの自動モードについてのみ
説明する。自動モードの作動および本発明は、オペレー
タが既にマニプレータの制御システム３に、実行せんと
する作動を「教示しており」、制御システム３のデータ
メモリ９に適正な情報が格納されているものと仮定する
。

典型的な制御システム３の自動モードの目的は、スペー
ス内のツール１６の位置および方向を正確に制御するこ
とである。第１図を参照すると、目的は、マニプレータ
の動作を誘導し、ツール１６の位置および方向を正確に
制御することである。これは、典型的な制御システムに
おいて、各々、複雑なコンピュータ系の結果であるデジ
タル位置誤差信号を迅速に連続的に提供することにより
行なう。

これら信号は、アナログ信号に変換され、アナログサー
ボ制御回路１３を介して、各アームジヨイントに伝達さ
れる。適正なフィードバックおよび補正技術を利用する
ことにより、サーボ制御回路１３は、各ジヨイントモー
タに対し、最終的な逐次駆動信号を提供する。

再び第１図を参照すると、本発明のアナログサーボ制御
回路１３は、制御システムから各アームジヨイントに対
するアナログ位置誤差信号および同時速度信号を受信す
る。アナログサーボ制御回路１３は、位置誤差信号を単
純化し、以下に説明する同時速度信号およびトルクフィ
ードバック信号を利用し、この信号を補正し、安定性を
確保し、各アームジヨイントのモータに対し、最終の駆
動信号を提供する。

本発明のようなマニプレータのエレクトロメカニカルシ
ステムは、一般に、制御技術の分野で一般に呼称されて
いる第２順位、即ち、より高位のフィードバック制御シ
ステムである。このためエレクトロメカニカルシステム
は、システムの物理的特性およびジヨイントモータに提
供される駆動信号を適正に制御しなかったならば、作動
上の安定性を欠き易い。

本発明と同様の多くのサーボ機構において、機械的駆動
構造体は極めて剛く共振周波数も極めて高いため、作動
不安定性の問題は、重大な程度以下にまで小さくなる。

かかるシステムの制御ループのフォワード経路は、補正
しく例えば、低周波数遅れ補正回路網によって）、シス
テムが対象とする帯域幅内の第１順位システムとして作
動するようにする。この手法はシステムの帯域幅が小さ
くなるためサーボ機構の応答が遅くなるという不利益が
ある。

かかる従来のサーボ制御技術は、上述したマニプレータ
には不適当である。本発明のマニプレータの機械的駆動
システムは、ハーモニック駆動装置の可視性により、比
較的柔軟である。従って、機械的駆動システムの共振周
波数は比較的低い。

さらに、ハーモニックな駆動システムによる振動および
騒音の問題は、他の出力伝達手段を使用する構造体と比
べ著るしく小さい。即ち、駆動信号周波数の典型的な励
起源およびシステム内の各種の機械的ラフに加えて、ハ
ーモニック駆動装置は、固有の伝達偏差の結果、モータ
１回転当りｎサイクル（ｎは、波形発生器のローブの数
、１００または２６０）の速度にて、正弦励起を行わせ
る。

こうした特徴により、位置フィードバックループおよび
速度フィードバックループで構成した典型的なサーボ制
御および補正機構は、本発明の構造体に適用した場合、
効果がなく、反応は遅いであろう。従来の制御方法では
、共振を制御することができず実際上、ハーモニック駆
動の正弦励起の問題が一層顕著になるであろう。

上記および関連する問題点を解決するため、本発明のサ
ーボ制御装置は、速度および位置フィードバックルーズ
に加え、さらに、電流増幅器の１部として備えた電流ル
ープに加え、トルクフィードバックループを利用する。

これら３つのフィードバックループは全て、通常の作動
時に同時に使用するが、Ｉ・ルクループは、特別の力を
目的物に作用させなければならない用途のマニプレータ
に単独にて使用することができる。さらに、本発明のト
ルクループフィードバック制御は、アクヂュ工−タ駆動
による略任意の型式の機械的装置に採用することができ
、上述した旋回式マニプレータにのみ限定されるもので
はない。トルクループを最内側のループとして使用する
ことにより、各アームジヨイントのモータおよびハーモ
ニック駆動形態は、動作発生装置としてよりも、トルク
発生装置として作用する。トルクフィードバックループ
は、ハーモニック駆動によって誘引される可能性のある
構造体の正弦励起を修正するのみが、位置および速度フ
ィードバックループが通常以上の周波数範囲内で作動す
ることを許容するため、サーボ機構の応答性が向上する
。また、トルクループを使用することで、サーボ機構の
摩擦およびコンプライアンスの作用を著るしく低下さぜ
、作動の精度および繰返し性が向上する。さらに、トル
クループフィードバックは、柔軟な基礎の上に取付けた
場合でも、マニプレータの作動特性は向上する。

第９図は、サーボ制御要素を含む、本発明のブロック図
である。このブロック図の各ブロックは、ラプラス変換
として表現される全システムの関係する機械的、電気的
またはエレクトロメカニカル要素の伝達関数を備えてい
る。作動を制御するシステム部分の物理的特性に直接対
応する記号は次の通りである。

Ｌａ−電機子インダクタンス Ｒａ−電機子抵抗 ＫＬ−モータトルク定数 Ｊｍ−モータおよび波形発生器慣性 Ｂｍ−モータおよび波形発生器粘性摩擦Ｋｖ−電圧定数 Ｎ−駆動比 Ｋｄ−駆動ばね定数 −Ｊ　＋−ジヨイント慣性 Ｂ１−ジヨイント粘性摩擦 当業者は、図示したのとは別のブロック線図により、同
一または同等の補正システムを表現できることを認識し
得るであろう。

便宜上、仮想線３２２内に示したブロック線図の部分は
、本発明のサーボコントローラによって制御される単一
のアームジヨイントの主要な物理的システムであると考
えることができる。ブロック３２４．３２６は、それぞ
れ駆動モータの電機子インダクタンス、抵抗およびトル
ク定数を示すものである。ブロック３２８は、駆動モー
タおよびハーモニック波形発生器の慣性および粘性摩擦
を示す。ブロック３３０は、ハーモニック駆動装置の歯
車比、および速度対位置の積分時間を示す。ブロック３
３２は、ハーモニック駆動装置、並びに歪みゲージを適
用する点にまで達するその他の力伝達構成要素と関係す
るばね定数を示す。

ブロック３３４，３３６，３３８および関係するフィー
ドバック線は、電流増幅器／モータの典型的組合せの動
的特性を示す。ブロック３４０は、歯車比を介して、モ
ータに作用する軸トルクを示す。

図面に示したように、本発明のサーボ制御は、フォワー
ド経路補正を利用する。フィードパ・ツクループ内に補
正回路網を位置決めし、同一の作用が得られるようにし
て、補正を行なうこともできる。

前述のように、本発明のサーボ制御は、電流ループ３４
２、トルクループ３４４、速度ループ３４６および位置
ループ３４８という４つのフィードパ・ツクループを使
用する。トルクルー１３４４は、トルクフィードバック
を示す。ブロック３５０は、ハーモニ・ツク駆動装置が
アームジヨイントに接続する箇所にて駆動装置のトルク
に比例するフィードパ・ツク変換器の利得を示す。ブロ
ック３５２は、トルクループ補正回路網を示す。

ブロック３５４は、マニプレータアーム部片の慣性およ
び摩擦を示す。速度ルー１３４６は、アーム部片の速度
フィードバックを示ず。プロ・ツク３５６は、アーム部
片の速度に比例する速度フィートノく・ツク変換器の利
得を示す。ブロック３５８は、速度ループ補正回路網を
示す。

最後に、ブロック３６０は、速度対位置の積分時間を示
す。ブロック３６２は、位置フィードバック変換器の利
得であり、ブロック３６４は、位置ループの応答速度を
定めるフォワード経路における利得を示す。矢印３６６
は、指令位置信号を示す。仮想線３６８内に示したブロ
ック線図の部分は、コントローラ１５の末梢部内で行わ
れる機能を示す。

当業者は、１９７０年Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ　　
Ｉ　ｎｃ　　のＭｏｄｅｒｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｅ　ｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇに発表されたオガタの論文に記載し
た如き、従来の補正設計技術を利用して、幾多の別の回
路および制御機構を開発し、本発明のトルク、速度、位
置および電流のフィードバック制御を行なうことができ
ることを認識するであろう。上記論文の１部は、本明細
書に引用しである。例えば、必要であれば、各ジョイン
１−のエレクトロメカニカルシステムと関係するブロッ
ク線図の用語の値は、実験的に測定し、この値を利用し
て、適正な補正回路網を数学的に求めることができる。

別の方法として、制御ぜんとするシステム部分の周波数
応答および位相特性を実験的に測定し、ボード線図でグ
ラフ的に表示することができる。これらデータは、適正
なフォワード経路またはフィードバック経路補正回路網
の設計の基礎となるものであろう。また、別の設計方法
を採用することもできる。

本発明のサーボ制御回路の好適実施態様は、第１０図に
略図で示しである。説明の便宜上、路線図は論理的に幾
つかの部分に分割し、仮想線で示すことができる。

第９図のブロック線図に示し、また、第１０図に示すよ
うに、回路は、Ｄ／Ａチップから位置誤差信号、Ｒ／Ｄ
チップから速度信号、および歪みゲージからトルク信号
を受信する。位置誤差信号は、仮想線３７０内に示した
差動増幅器に供給される。

同様に、速度信号およびトルク信号は、それぞれ、仮想
線３７２，３７４内に示した差動増幅器および計測増幅
器に供給される。各差動増幅器３７０，３７２は、３７
６．３７８で示した作動増幅器、および列状に配設した
１または複数の抵抗器、コンデンサを備えている。計測
増幅器３７４は、歪みゲージから受信する信号は極めて
弱いため、増幅器３７０，３７２より大きい利得を提供
し得るように構成されている。

差動増幅器３７０，３７２によって提供される信号は、
仮想線３８４内に示し、バランス３８６によって調節し
た速度ループ補正回路網に供給される。バランス３８６
により位置誤差が零の場き、回路を調節し、零出力とす
ることかで′きる。

速度ループ補正回路Ｗ１３８４は、遅れ・進み・遅れ回
路網として公知の特定型式の遅れ回路網で構成されてい
る。作動増幅器、抵抗器およびコンデンサで構成された
低周波数遅れ回路網を設け、低周波数における信号利得
を増大し、よって、マニプレータの静的剛性を向上させ
ることができる。

この後には、抵抗器およびコンデンサで構成した中周波
数進み回路網を設け、マニプレータの安定性を向上させ
、行き過ぎを軽減することができる。

最後に、作動増幅器、抵抗器およびコンデンサで構成し
た高周波数遅れ回路網が、フィルタとして設けである。

遅れ回路網または、遅れ・進み回路網のみで構成した速
度ループ補正回路網としてもよいが、図示した遅れ・進
み・遅れ回路網はど効果的ではない。

差動増幅器３７４からの増幅されたトルク信号は、仮想
線３８８内に示した作動増幅器、抵抗器およびコンデン
サで構成した遅れ回路網に供給され、バランス３９０に
より調節される。この回路網は、高周波数フィルタとし
て作用する。その結果生じる信号は、仮想線３９４内に
示したトルクループ補正回路網に供給される。

トルクループ補正回路＄１１Ｉ３９４は、前に差動増幅
器を設けた、進み・遅れ回路網として公知の特定型式の
進み回路網によって構成される。抵抗器およびコンデン
サで構成した低周波数進み回路網は、差動増幅器からの
信号を受信する。この後には、作動増幅器、抵抗器およ
びコンデンサで構成された遅れ回路網が設けられる。そ
の結果生じる信号は、最終の駆動信号をジヨイントモー
タに供給する従来の電流増幅器に供給される。トルクル
ープ補正回路網の目的および効果は、開ループのフォワ
ード経路の周波数応答および位相特性を変化させ、不安
定な状態を回避し、この最内側のフィードバックループ
の作動帯域幅を最大にすることである。トルクルーズの
作動帯域幅を最大にすることにより、速度ループおよび
゛位置ループの帯域幅を通常以上に高くし、よって、マ
ニプレータの応答速度を向上させることができる。

回路網要素の値は、実験的、または、数学的に、あるい
はコンピュータモデル法により決定する。

これら値は、制御せんとする各構造体ごとに異なるため
、これら値についてはここに記載しない。

本発明の好適実施態様、および別の実施態様に関する上
記説明は、説明のためにのみ掲げたものである。これら
説明は、本発明の範囲を開示した内容にのみ限定するこ
とを意図するものではない。

勿論、上記教示内容に照らして、多くの変形例および応
用例が可能である。上述の実施態様は、本発明の基本的
思想および辿用例を説明するために選択したものであり
、よって当業者は、本発明を各種の実施態様にて利用し
、意図する特定の用途に合った各種の応用例を案出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御システムの線図と共に、本発明によるマニ
プレータを示す斜視図。第２図はマニプレータの作動領
域を示す６軸形態のマニプレータの側面図。第３図はマ
ニプレータの連続するアームジヨイントを組立てる手段
を示す分解斜視図。 第４図は本発明に依るモジュラ−形態の半線図的図。第
５図は隣接する回転ジヨイントが共直線状の状態に伸長
したマニプレータアームの１部の平面図。第６図は第５
図のマニプレータアーム部片の側面図。第７図は第５図
の線６−６に関する回転ジヨイントの部分断面図。第８
図は第６図の線８−８に関するピッチジヨイントの１部
断面図で示した部分立面図。第９図はマニプレータ、デ
ジタルコントローラおよびサーボ制御回路を備えるシス
テムのブロック線図。第１０図は本発明のサーボ制御回
路の路線図。第１１図は典型的な接続したアームマニプ
レータの操作限界を示す図。第１２図は本発明の操作性
の特徴を示す図。第１３図はマニプレータの「肘」を固
定作動位相から「旋回」させる１００一 本発明の機能を示す図。および第１４図は折畳んで平行
位置になる本発明の隣接する回転ジヨイントの機能を示
す図。 １・・・ベース ２．６．１０．１４・・・回転ジヨイント４．８．１２
・・・ピッチジヨイント １６・・・ツール １８・・・末梢端取付はカラー ２０・・・基部取付はカラー ３０・・・当接面 ３２・・・傾斜張出部 ３４・・−配ｔｉＡｍ手 ３６・・・クランプリング ４０．４２・・・（ジヨイントの）中心軸４４・・・耳
モジュール ４６・・・ケースモジュール ４８．５０・・・耳 ５２・・・モータカバー ５４・・・駆動カバー ６４・・・ハウジング組立体 ６５・・・ハウジング ６６・・・外板 ６８．７０・・・軸受 ７１・・・環状シール ７２・・・モータ ７３・・・通路 ７４・・・軸受クランプ ７８・・・環状スカート部 ８０．８２・・・傾斜張出部 ８４．８６・・・段付き環状面 ８８・・・剛性スプライン ９０・・・モータ取付は板 ９４・・・モータ駆動軸 １００・・・波形発生器 １０２・・・環状内側シール １０４・・・環状外側シール １０８・・・ハーモニック駆動カラー １１０・・・クラッチリング １１２・・・撓みスプライン １１４・・・ボルト １１６．１１８・・・中心合せ短軸 １２０・・・クラッチ板 １２２・・・ねじ付き中心穴 １２４・・・環状傾斜張出部 １２６・・・半径方向当接面 １２８・・・リングクランプ １２９・・・表面 １３０・・・環状傾斜張出部 １３２・・・環状軸受クランプ １３４・・・ボルト １３８・・・環状ボルト縁辺 １４２・・・内側環状リップ片 １４４・・・軸受シート １４６・・・クランプ歯車 １５０・・・内歯車 １５２・・・バックラッシ防止歯車 １５４・・・管シール １５６・・・レゾルバ取付は面 １５８・・・パイロット １６０・・・レゾルバ １６２．１６４・・・クランプ ５０・・・耳（中心軸） （外５名） ＦＩＧ、ＩＩ ＦＩＧ、１２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａ　ベル部分および各々、前記ベル部分から伸長し
   、略同心状の孔を画成する少なくとも２つの平行な耳を
   有する耳モジュールと、 ｂ　ベル部分および前記ベル部分から伸長し、前記耳の
   間に位置決めされた略管状部分を有するケースモジュー
   ルと、 ｃ　前記耳モジュールおよび前記ケースモジュールの相
   回転を許容し得るように位置決めした少なくとも２つの
   軸受と、 ｄ　前記耳モジュールまたはケースモジュールの何れか
   に剛性に固定した減速歯車駆動手段と、 ｅ　前記減速歯車手段に剛性に固定され、前記減速歯車
   手段と前記耳モジュールまたはケースモジュールの何れ
   かの間の回転動作を切換え可能に伝達する手段と、 ｆ　前記耳モジュールと前記ケースモジュール間の回転
   力に応答して信号を発生させる手段と、および ｇ　前記耳モジュールと前記ケースモジュール間の回転
   動作に応答して、信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする自己密閉型ピッチジョイント。 ２、前記減速歯車手段が、 ａ　前記耳モジュールまたはケースモジュールの何れか
   に取付けたリング歯車と、 ｂ　前記耳モジュールまたはケースモジュールの他方に
   取付けられ、前記リング歯車内に位置決めされ、前記リ
   ング歯車に顔合する撓みスプラインと、 ｃ　前記撓みスプライン内に位置決めした波形発生器と
   、および ｄ　前記波形発生器を回転させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 ３、ａ　ベル部分および各々、前記ベル部分から伸長し
   、略同心状の孔を画成する複数の平行な耳を有する耳モ
   ジュールと、 ｂ　ベル部分および前記ベル部分から伸長し、前記耳の
   間に位置決めされた略管状部分を有するケースモジュー
   ルと、 ｃ　前記耳モジュールおよび前記ケースモジュールの相
   回転を許容し得るように位置決めした複数の軸受けと、 ｄ　前記ケースモジュールに剛性に固定した減速歯車駆
   動手段と、 ｅ　前記減速歯車手段に剛性に固定され、前記減速歯車
   手段と前記耳モジュール間の回転動作を切換え可能に伝
   達する手段と、 ｆ　前記耳モジュールと前記ケースモジュール間の回転
   力に応答して信号を発生させる手段と、および ｇ　前記耳モジュールと前記ケースモジュール間の回転
   動作に応答して、信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする自己密閉型ピッチジョイント。 ４、前記減速歯車手段が、 ａ　前記ケースモジュールの前記管状部分の内部に剛性
   に取付けたリング歯車と、 ｂ　前記リング歯車内に位置決めされ、前記リング歯車
   に齟合する撓みスプラインと、 ｃ　前記撓みスプラインおよび前記リング歯車内に位置
   決めした波形発生器と、および ｄ　前記リング歯車に対して前記波形発生器を回転させ
   る手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 ５、前記切換え可能な伝達手段が、 ａ　前記撓みスプラインに剛性に取付けたクラッチ板と
   、 ｂ　前記耳モジュールに剛性に取付けたクラッチ部材と
   、および ｃ　前記クラッチ板と前記クラッチ部材間の相回転に対
   する摩擦抵抗を発生させる調節式手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 ６、前記力信号発生手段が、 ａ　前記切換え可能な伝達手段の少なくとも１位置に設
   けた薄肉厚部分と、および ｂ　前記薄肉厚部に取付けられ、変形に応答する、 少なくとも１つの信号発生手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 ７、前記力信号発生手段が、 ａ　前記切換え可能な伝達手段の少なくとも１位置に設
   けた薄肉厚部分と、および ｂ　前記薄肉厚部に取付けられ、変形に応答する、 少なくとも１つの信号発生手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 ８、前記力信号発生手段が、 ａ　前記切換え可能な伝達手段の少なくとも１位置に設
   けた薄肉厚部分と、および ｂ　前記薄肉厚部に取付けられ、変形に応答する、 少なくとも１つの信号発生手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 ９、前記力信号発生手段が、 ａ　前記切換え可能な伝達手段の少なくとも１位置に設
   けた薄肉厚部分と、および ｂ　前記薄肉厚部に取付けられ、変形に応答する、 少なくとも１つの信号発生手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 １０、前記力信号発生手段が、 ａ　前記切換え可能な伝達手段の少なくとも１位置に設
   けた薄肉厚部分と、および ｂ　前記薄肉厚部に取付けられ、変形に応答する、 少なくとも１つの信号発生手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 １１、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの何れか
   一方に取付けた基準リング歯車と、および ｂ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの他方に
   取付けられ、前記基準リング歯車に齟合し、基準リング
   歯車との相対動作に応答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 １２、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの何れか
   一方に取付けた基準リング歯車と、および ｂ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの他方に
   取付けられ、前記基準リング歯車に齟合し、基準リング
   歯車との相対動作に応答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 １３、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの何れか
   一方に取付けた基準リング歯車と、および ｂ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの他方に
   取付けられ、前記基準リング歯車に齟合し、基準リング
   歯車との相対動作に応答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 １４、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの何れか
   一方に取付けた基準リング歯車と、および ｂ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの他方に
   取付けられ、前記基準リング歯車に齟合し、基準リング
   歯車との相対動作に応答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 １５、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの何れか
   一方に取付けた基準リング歯車と、および ｂ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの他方に
   取付けられ、前記基準リング歯車に齟合し、基準リング
   歯車との相対動作に応答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 １６、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの何れか
   一方に取付けた基準リング歯車と、および ｂ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの他方に
   取付けられ、前記基準リング歯車に齟合し、基準リング
   歯車との相対動作に応答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 １７、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの何れか
   一方に取付けた基準リング歯車と、および ｂ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの他方に
   取付けられ、前記基準リング歯車に齟合し、基準リング
   歯車との相対動作に応答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 １８、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの何れか
   一方に取付けた基準リング歯車と、および ｂ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの他方に
   取付けられ、前記基準リング歯車に齟合し、基準リング
   歯車との相対動作に応答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載し
   た自己密閉型ピッチジョイント。 １９、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの何れか
   一方に取付けた基準リング歯車と、および ｂ　前記ケースモジュールまたは耳モジュールの他方に
   取付けられ、前記基準リング歯車に齟合し、基準リング
   歯車との相対動作に応答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載
   した自己密閉型ピッチジョイント。 ２０、ａ　構造体外殻と、 ｂ　前記外殻と同軸状の構造体内殼と、 ｃ　前記外殻と前記内殼の相対回転を許容するように位
   置決めした複数の軸受と、 ｄ　前記外殻または内殼の何れか一方に剛性に固定した
   減速歯車駆動手段と、 ｅ　前記減速歯車駆動手段に剛性に固定され、前記減速
   歯車手段の回転動作を前記外殻または内殻の他方に切換
   え可能に伝達させる手段と、ｆ　前記外殻と前記内殻間
   の回転力に応答して、信号を発生させる手段と、および ８　前記外殻と前記内殻間の回転動作に応答して、信号
   を発生させる手段とを 備えることを特徴とする自己密閉型回転ジョイント。 ２１、前記減速歯車手段が、 ａ　前記外殻または内部の何れか一方に取付けたリング
   歯車と、 ｂ　前記外殻または内殻の他方に取付けられ、前記リン
   グ歯車と齟合するように位置決めした撓みスプラインと
   、 ｃ　前記撓みスプラインの内部に位置決めした波形発生
   器と、および ｄ　前記波形発生器を回転させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２０項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ２２、ａ　構造体外殼と、 ｂ　前記外殻と同軸状の構造体内殻と、 ｃ　前記外殻と前記内殻の相対回転を許容するように位
   置決めした複数の軸受と、 ｄ　前記内殻に剛性に固定した減速歯車駆動手段と、 ｅ　前記減速歯車駆動手段に剛性に固定され、前記減速
   歯車手段の回転動作を前記外殼に切換え可能に伝達させ
   る手段と、 ｆ　前記外殼と前記内殻間の回転力に応答して、信号を
   発生させる手段と、および ｇ　前記外殻と前記内殻間の回転動作に応答して、信号
   を発生させる手段とを 備えることを特徴とする自己密閉型回転ジョイント。 ２３、前記減速歯車手段が、 ａ　前記内殻の内部に取付けたリング歯車と、ｂ　前記
   外殻の内部に位置決めされ、前記リング歯車と齟合する
   撓みスプラインと、 ｃ　前記撓みスプラインおよび前記リング歯車の内部に
   位置決めした波形発生器と、およびｄ　前記リング歯車
   に対して前記波形発生器を回転させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２２項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ２４、前記切換え可能な伝達手段が、 ａ　前記撓みスプラインに剛性に取付けたクラッチ板と
   、 ｂ　前記外殻に剛性に取付けたクラッチ部材と、および ｃ　前記クラッチ板と前記クラッチ部材の相回転に対す
   る摩擦抵抗を発生させる調節可能な手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２３項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ２５、前記力信号発生手段が、 ａ　前記切換え可能な伝達手段の少なくとも１位置に設
   けた薄肉厚部分と、および ｂ　前記薄肉厚部に取付けられ、変形に応答する、 少なくとも１つの信号発生手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２０項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ２６、前記力信号発生手段が、 ａ　前記切換え可能な伝達手段の少なくとも１位置に設
   けた薄肉厚部分と、および ｂ　前記薄肉厚部に取付けられ、変形に応答する、 少なくとも１つの信号発生手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２１項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ２７、前記力信号発生手段が、 ａ　前記切換え可能な伝達手段の少なくとも１位置に設
   けた薄肉厚部分と、および ｂ　前記薄肉厚部に取付けられ、変形に応答する、 少なくとも１つの信号発生手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２２項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ２８、前記力信号発生手段が、 ａ　前記切換え可能な伝達手段の少なくとも１位置に設
   けた薄肉厚部分と、および ｂ　前記薄肉厚部に取付けられ、変形に応答する、 少なくとも１つの信号発生手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２３項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ２９、前記力信号発生手段が、 ａ　前記切換え可能な伝達手段の少なくとも１位置に設
   けた薄肉厚部分と、および ｂ　前記薄肉厚部に取付けられ、変形に応答する、 少なくとも１つの信号発生手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２４項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ３０、前記信号発生手段が、歪みゲージであることを特
   徴とする特許請求の範囲第２４項に記載した自己密閉型
   回転ジョイント。 ３１、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記内殻または外殻の何れか一方に取付けた基準リ
   ング歯車と、および ｂ　前記内殻または外殻の他方に取付けられ、前記基準
   リング歯車に齟合し、基準リング歯車との相対動作に応
   答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２０項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ３２、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記内殻または外殻の何れか一方に取付けた基準リ
   ング歯車と、および ｂ　前記内殻または外殻の他方に取付けられ、前記基準
   リング歯車に齟合し、基準リング歯車との相対動作に応
   答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２１項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ３３、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記内殻または外殻の何れか一方に取付けた基準リ
   ング歯車と、および ｂ　前記内殻または外殻の他方に取付けられ、前記基準
   リング歯車に齟合し、基準リング歯車との相対動作に応
   答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２２項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ３４、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記内殻または外殻の何れか一方に取付けた基準リ
   ング歯車と、および ｂ　前記内殻または外殻の他方に取付けられ、前記基準
   リング歯車に齟合し、基準リング歯車との相対動作に応
   答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２３項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ３５、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記内殻または外殻の何れか一方に取付けた基準リ
   ング歯車と、および ｂ　前記内殻または外殻の他方に取付けられ、前記基準
   リング歯車に齟合し、基準リング歯車との相対動作に応
   答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２４項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ３６、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記内殻または外殻の何れか一方に取付けた基準リ
   ング歯車と、および ｂ　前記内殻または外殻の他方に取付けられ、前記基準
   リング歯車に齟合し、基準リング歯車との相対動作に応
   答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２５項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ３７、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記内殻または外殻の何れか一方に取付けた基準リ
   ング歯車と、および ｂ　前記内殻または外殻の他方に取付けられ、前記基準
   リング歯車に齟合し、基準リング歯車との相対動作に応
   答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２６項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ３８、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記内殻または外殻の何れか一方に取付けた基準リ
   ング歯車と、および ｂ　前記内殻または外殻の他方に取付けられ、前記基準
   リング歯車に齟合し、基準リング歯車との相対動作に応
   答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２７項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ３９、前記動作信号発生手段が、 ａ　前記内殻または外殻の何れか一方に取付けた基準リ
   ング歯車と、および ｂ　前記内殻または外殻の他方に取付けられ、前記基準
   リング歯車に齟合し、基準リング歯車との相対動作に応
   答して信号を発生させる手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第２９項に記載
   した自己密閉型回転ジョイント。 ４０、ａ　電子式コントローラと、 ｂ　前記マニプレータがその回転ジョイントの軸が共直
   線状となるように伸長したとき、回転軸が装置マニプレ
   ータの中心軸と略共直線状となる少なくとも１つの回転
   ジョイントとを備え、前記回転ジョイントが、 ｉ　構造体外殻と、 ｉｉ　前記外殻と同軸状の構造体内殻と、 ｉｉｉ　前記外殻と前記内殻の相対回転を許容するよう
   に位置決めした複数の軸受と、お よび ｉｖ　前記外殻または外殻の何れか一方に剛性に固定し
   た減速歯車駆動手段とを備え、 さらに ｃ　前記マニプレータがその完全に伸長し た位置にあるとき、回転軸が前記マニプレータの中心軸
   に対し略垂直となり、前記マニプレータが伸長し、その
   回転ジョイントの軸が共直線状となるとき、回転軸が前
   記中心軸から外れる、前記少なくとも１つの回転ジョイ
   ントに接続した少なくとも１つのピッチジョイントとを
   備え、前記ピッチジョイントが、 ｉ　耳モジュールと、 ｉｉ　ケースモジュールと、 ｉｉｉ　前記耳モジュールと前記ケースモジュールの相
   対回転を許容し得るように位置決 めした複数の軸受と、および ｉｖ　減速歯車駆動手段とを備え、さらに、ｄ　前記ピ
   ッチジョイントまたは回転ジョイントの１方の自由端を
   ベースに取付ける手段とを備えることを特徴とする多関
   節式産業用マニプレータ。 ４１、前記回転ジョイントの全てが、前記構造外殻、前
   記内殻、前記軸受および前記駆動手段の形態が略同一で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第４０項に記載し
   た多関節式産業用マニプレータ。 ４２、前記ピッチジョイントの全てが、前記耳モジュー
   ル、前記ケースモジュール、前記軸受および前記駆動手
   段の形態が略同一であることを特徴とする特許請求の範
   囲第４０項に記載した多関節式産業用マニプレータ。 ４３、前記ピッチジョイントの全てが、前記耳モジュー
   ル、前記ケースモジュール、前記軸受および前記駆動手
   段の形態が略同一であることを特徴とする特許請求の範
   囲第４１項に記載した多関節式産業用マニプレータ。 ４４、前記ベースより遠方の連続する各ピッチジョイン
   トおよび回転ジョイントが、同一型式の前記一方のジョ
   イントより小さいことを特徴とする特許請求の範囲第４
   ３項に記載した多関節式産業用マニプレータ。 ４５、ジョイントの総数が６以上であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４０項に記載した多関節式産業用マ
   ニプレータ。 ４６、ジョイントの総数が６以上であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４３項に記載した多関節式産業用マ
   ニプレータ。 ４７、ａ　回転軸を有する、少なくとも第１型式の自己
   密閉型動力駆動ジョイントと、 ｂ　前記第１型式のジョイントの回転軸と平行でない回
   転軸を有する、少なくとも第２型式の自己密閉型動力駆
   動ジョイントとを備え、前記第１および第２型式のジョ
   イントの全てを略交互に連続的に接続し、前記第１また
   は第２型式のジョイントの所定のジョイントが隣接する
   反対型式のジョイントの駆動手段と容易に互換可能であ
   るように、前記各型式のジョイントを構成することを特
   徴とする多関節式マニプレータ。 ４８、前記第１または第２型式のジョイントの所定のジ
   ョイントが同様に構成した寸法の異なる反対型式の駆動
   手段と容易に互換可能な駆動手段を備えるように、前記
   各型式のジョイントを構成することを特徴とする特許請
   求の範囲第４７項に記載した多関節式マニプレータ。 ４９、ａ　アクチュエータによって駆動される部材と、 ｂ　力指令信号を供給する手段と、 ｃ　前記部材上の位置にて、前記アクチュエータにより
   前記部材に作用された運動力を検出し、部材の力信号を
   発生させる検出手段と、ｄ　前記力指令信号を前記部材
   の力信号を比較し、力誤差信号を発生する手段と、 ｅ　前記力誤差信号を受信し、前記部材の共振周波数以
   上伸長する帯域幅の不安定性を補正し、出力信号を発生
   する力補正回路網と、 ｆ　前記出力信号を増幅する手段と、およびｇ　前記増
   幅した信号を前記アクチュエータに供給し、これに応答
   して、力を提供する手段とを 備えることを特徴とするサーボ制御装置。 ５０、前記力指令信号手段が、 ａ　速度指令信号を供給する手段と、 ｂ　前記部材上の位置にて、前記部材の速度を検出し、
   部材の速度信号を発生させる手段と、ｃ　前記速度指令
   信号と前記部材の速度信号を比較し、速度誤差信号を発
   生させる手段と、および ｄ　前記速度誤差信号を受信し、力指令信号を発生させ
   る前記速度補正回路網とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第４９項に記載
   したサーボ制御装置。 ５１、前記速度指令信号手段が ａ　位置指令信号を供給する手段と、 ｂ　前記部材上の位置にて、前記部材の位置を検出し、
   部材の位置信号を発生させる手段と、および ｃ　前記位置指令信号と前記部材の位置信号を比較し、
   位置誤差信号を発生させる手段とを備えることを特徴と
   する特許請求の範囲第５０項に記載したサーボ制御装置
   。 ５２、前記速度指令信号手段が、 ａ　前記部材上の位置にて検出した前記部材の位置と計
   算した位置指令を比較することにより、デジタル位置誤
   差信号を発生させ、前記位置誤差信号を前記コンピュー
   タの指定する時間間隔にて、段階的に更新する作用を有
   するデジタルコンピュータと、および ｂ　前記デジタル位置誤差信号を連続的なアナログ速度
   指令信号に変換する手段とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第５０項に記載
   したサーボ制御部装置。 ５３、前記部材が、マニプレータアームの旋回ジョイン
   トを備えることを特徴とする特許請求の範囲第４９項に
   記載したサーボ制御装置。 ５４、前記部材が、マニプレータのアームジョイントを
   備えることを特徴とする特許請求の範囲第５０項に記載
   したサーボ制御装置。 ５５、前記部材が、マニプレータのアームジョイントを
   備えることを特徴とする特許請求の範囲第５１項に記載
   したサーボ制御装置。 ５６、前記部材が、マニプレータのアームジョイントを
   備えることを特徴とする特許請求の範囲第５２項に記載
   したサーボ制御装置。 ５７、前記力補正回路網が進み回路網を備えることを特
   徴とする特許請求の範囲第４９項に記載したサーボ制御
   装置。 ５８、前記力補正回路網が進み回路網を備えることを特
   徴とする特許請求の範囲第５１項に記載したサーボ制御
   装置。 ５９、前記力補正回路網が進み回路網を備えることを特
   徴とする特許請求の範囲第５２項に記載したサーボ制御
   装置。 ６０、前記力補正回路網が進み回路網を備えることを特
   徴とする特許請求の範囲第５６項に記載したサーボ制御
   装置。 ６１、前記進み回路網が進み・遅れ回路網を備える型式
   であることを特徴とする特許請求の範囲第５７項に記載
   したサーボ制御装置。 ６２、前記進み回路網が進み・遅れ回路網を備える型式
   であることを特徴とする特許請求の範囲第５８項に記載
   したサーボ制御装置。 ６３、前記進み回路網が進み・遅れ回路網を備える型式
   であることを特徴とする特許請求の範囲第５９項に記載
   したサーボ制御装置。 ６４、前記進み回路網が進み・遅れ回路網を備える型式
   であることを特徴とする特許請求の範囲第６０項に記載
   したサーボ制御装置。 ６５、前記速度補正回路網が遅れ回路網を備えることを
   特徴とする特許請求の範囲第５１項に記載したサーボ制
   御装置。 ６６、前記速度補正回路網が遅れ回路網を備えることを
   特徴とする特許請求の範囲第５２項に記載したサーボ制
   御装置。 ６７、前記速度補正回路網が遅れ回路網を備えることを
   特徴とする特許請求の範囲第５９項に記載したサーボ制
   御装置。 ６８、前記遅れ回路網が遅れ・進み・遅れ回路網を備え
   る型式であることを特徴とする特許請求の範囲第６５項
   に記載したサーボ制御回路網。 ６９、前記遅れ回路網が遅れ・進み・遅れ回路網を備え
   る型式であることを特徴とする特許請求の範囲第６６項
   に記載したサーボ制御回路網。 ７０、前記遅れ回路網が遅れ・進み・遅れ回路網を備え
   る型式であることを特徴とする特許請求の範囲第６７項
   に記載したサーボ制御回路網。 ７１、ａ　力指令信号を供給する段階と、 ｂ　前記部材上の位置にて、前記アクチュエータによっ
   て前記部材に供給された運動力を検出し、その結果、部
   材の力信号を提供する段階と、 ｃ　前記力指令信号と前記部材の力信号を比較し、その
   結果、力誤差信号を発生させる段階と、 ｄ　前記部材の共振周波数以上伸長する帯域幅の不安定
   性に対し、前記力誤差信号を補正し、その結果、出力信
   号を発生させる段階と、 ｅ　前記出力信号を増幅する段階と、およびｆ　前記増
   幅した信号を前記アクチュエータに供給し、よって、こ
   れに応答して、力を作用させる段階とを 備えることを特徴とする、アクチュエータによって駆動
   される装置部材の制御方法。 ７２、前記力指令信号を供給する前記段階が、ａ　速度
   指令信号を供給する段階と、 ｂ　前記部材上の位置における前記部材の速度を検出し
   、その結果、部材の速度信号を発生させる段階と、 ｃ　前記速度指令信号と前記部材の速度信号を比較し、
   その結果、速度誤差信号を発生させる段階と、および ｄ　前記速度誤差信号を補正して、力指令信号を発生さ
   せる段階とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第７１項に記載
   した方法。 ７３、前記速度指令信号を供給する前記段階が、ａ　位
   置指令信号を供給する段階と、 ｂ　前記部材上の位置における前記部材の位置を検出し
   、その結果、部材の位置信号を発生させる段階と、 ｃ　前記位置指令信号と前記部材の位置信号を比較し、
   その結果、位置誤差信号を発生させる段階とを 備えることを特徴とする特許請求の範囲第７１項に記載
   した方法。