JP2000254876A - てこ−パラレルリンク式位置姿勢伝達機構及びてこ−パラレルリンク式位置姿勢伝達機構を有するマニピュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】マニピュレータの作業環境における空間占有率
が低く、マニピュレータのエンドエフェクタに遠隔から
駆動力を伝達することができ、マニピュレータの滅菌や
医療機器へのノイズを低減することができ、またマニピ
ュレータをＭＲＩ環境下でも使用可能にすることができ
るマニピュレータ用運動伝達機構を提供すること 【解決手段】アーム機構とエンドエフェクタを有するマ
ニピュレータであって、前記アーム機構とエンドエフェ
クタの間に前記マニピュレータに伝達する位置姿勢伝達
機構を有し、前記位置姿勢伝達機構はリンク機構に固定
した第１のリンクとエンドエフェクタに固定する第２の
リンクとを６自由度の位置姿勢伝達が可能なリンク機構
で連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アームとエンドエフ
ェクタを有するマニピュレータにおいて、アームとエン
ドエフェクタの間に設けられてアームの位置姿勢をエン
ドエフェクタに伝達するてこ−パラレルリンク式位置姿
勢伝達機構に関するものである。このような位置姿勢伝
達機構は、産業用マニピュレータ、手術用マニピュレー
タ特にＭＲＩ環境下における手術用マニピュレータに適
用することができる。

【０００２】

【従来の技術】産業界においての様々な形のマニピュレ
ータが開発・利用されている。一方で外科治療・診断の
高度化、低侵襲化、コスト削減を目的としてマニピュレ
ータの医療分野への応用が期待されている。

【０００３】しかし、従来の産業用マニピュレータは工
場での利用を目的としているため人と隔離された環境で
の利用が前提となっている。そのため医療用への転用に
は患者や手術者への安全性や滅菌、電撃、他の医療機器
へのあるいは他の医療機器からの相互のノイズの影響を
考慮した特別な機構、制御法の設計が求められる。

【０００４】また、手術用マニピュレータはＸ線ＣＴや
ＭＲＩ画像誘導下で利用されることが考えられている
が、これらの撮像装置は開口部が狭い。また手術者の介
在が必要であるため手術用マニピュレータが手術者の作
業の邪魔になってはならない。このため空間占有率の低
いマニピュレータが求められる。

【０００５】マニピュレータは、主にシリアルメカニズ
ムとパラレルマカニズムに大別される。シリアルメカニ
ズムは各リンクが直列に連結されており、各関節に回転
自由度を有し、可動範囲が大きい。しかし、マニピュレ
ータが暴走した場合、可動範囲に含まれるすべてを損傷
する可能性があるため、手術用マニピュレータの場合、
却って不利になる。このため可動範囲は機械的に管理さ
れる必要がある。また、シリアルメカニズムでは肘関節
などの中間リンクが大きく動くため患者・手術者と干渉
する可能性があり危険である。

【０００６】一方でパラレルメカニズムはベースからエ
ンドプレートまでが複数のリンクで並列に連結されたタ
イプである。パラレルメカニズム、特にスチワートプラ
ットフォームでは中間リンクの管理は比較的容易であ
る。しかし、可動範囲の拡大や横方向の力・モーメント
に対抗するためベースプレートを大きくとらなければな
らず、また複数本のリンクが並列に連結されているた
め、必然的に中間リンクが占める空間が大きい。このマ
ニピュレータが患者の近傍にあると、手術者が作業を行
う空間をマニピュレータが占有してしまう。

【０００７】また、滅菌や他の医療機器へのあるいは他
の医療機器からのノイズ低減の観点から、アクチュエー
タや制御回路は作業空間から遠のける必要がある。また
今日ではＭＲＩ環境下で使用されるマニピュレータが求
められており、この場合、作業空間内では電気機器や磁
性体が使用できないため、遠隔から駆動力を伝達する機
構が必要になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
マニピュレータの可動範囲の機械的な管理が可能でマニ
ピュレータの作業空間における空間占有率が低く、マニ
ピュレータの滅菌が可能で、またマニピュレータと他の
医療機器との相互のノイズの影響を低減してＭＲＩ環境
下でも使用可能なマニピュレータの開発が求められてい
る。

【０００９】この発明は上記のごとき事情に鑑みてなさ
れたものであって、運動伝達機構により遠隔から駆動力
を伝達することで、作業空間における空間占有率が低
く、マニピュレータの滅菌が可能で、他の医療機器との
相互ノイズを低減することができ、またＭＲＩ環境下で
の使用を可能にするマニピュレータを提供することを目
的とする。

【００１０】

【構成】この目的に対応して、この発明のてこ−パラレ
ルリンク式位置姿勢伝達機構及びてこ−パラレルリンク
式位置姿勢伝達機構を有するマニピュレータは、アーム
機構とエンドエフェクタを有するマニピュレータの前記
アーム機構とエンドエフェクタの間に設けられて前記ア
ーム機構の位置姿勢を前記エンドエフェクタに伝達する
位置姿勢伝達機構であって、前記位置姿勢伝達機構は前
記アーム機構に固定した第１のリンク部材とエンドエフ
ェクタに固定した第２のリンク部材とを６自由度位置姿
勢伝達機構を介して連結することを特徴としている。

【００１１】

【実施の態様】以下、この発明の詳細を一実施例につい
て図面を参照して説明する。

【００１２】図はこの発明の位置姿勢伝達機構をスチワ
ートプラットフォーム型マニピュレータに適用した実施
例を示している。

【００１３】図１〜図４において、１はてこ−パラレル
リンク式位置姿勢伝達機構（以下単に位置姿勢伝達機構
と称する、実施の態様の項において同じ）である。位置
姿勢伝達機構１はスチワートプラットフォーム型マニピ
ュレータ（以下単にマニピュレータと称する、実施の態
様の項において同じ）２に取り付けられている。マニピ
ュレータ２はアーム３とエンドエフェクタ４とを有し、
位置姿勢伝達機構１はアーム３とエンドエフェクタ４と
の間に設けられ、一端の第１のリンク部材５でアーム３
の先端部材であるエンドプレート６に固着し、他端の第
２のリンク部材７でエンドエフェクタ４を取り付ける基
端部材８に固着している。第１のリンク部材５とエンド
プレート６とは固着していて、その間には相対運動がな
いので、かつ第２のリンク部材７と基端部材８とは固着
していて、その間には相対運動がないので、図１〜図４
においては第１のリンク部材５とエンドプレート６とは
同一部材として表示しており、また第２のリンク部材７
と基端部材８とは同一部材として表示している。

【００１４】マニピュレータ２は図５から図７に示すよ
うに、固定のベースプレート１１から可動のエンドプレ
ート６までが複数のリンク１２ａ〜１２ｆで連結されて
構成されている。リンク１２ａ〜１２ｆはリニアアクチ
ュエータで構成されている。リンク１２ａ〜１２ｆとベ
ースプレート１１、エンドプレート６とはボールジョイ
ント１４によって連結している。リンク１２ａ〜１２ｆ
の伸縮を制御することによって、設定された可動範囲に
おいてエンドプレート６に任意の位置及び姿勢をとらせ
ることができる。このエンドプレート６の位置及び姿勢
をエンドエフェクタ４に伝達するのがこの発明の位置姿
勢伝達機構１である。

【００１５】位置姿勢伝達機構１は図８から図１２に示
すように、第１のリンク部材５と第２のリンク部材７と
がマニピュレータ２の両端に位置している。第１のリン
ク部材５はマニピュレータ２のアーム３に固着する部材
であり、マニピュレータ２のアーム３からの運動を位置
姿勢伝達機構１に入力する入力側端部として機能する部
材である。第２のリンク部材７は位置姿勢伝達機構１の
運動をエンドエフェクタ４に出力する出力側端部として
機能する部分である。

【００１６】位置姿勢伝達機構１は第３のリンク部材１
５を有する。第３のリンク部材１５は剛体製の棒状体を
なし、後に述べる固定リンク１６との接続部１７を構成
するほぼ中央部分１８は丸棒状になっていてスライダ２
１との間に回り滑り対偶２２を構成する。

【００１７】第３のリンク部材１５上の直交３軸ｘ軸、
ｙ軸及びｚ軸のうち、第３のリンク部材１５の長手方向
のｚ軸方向の一端に第１のリンク部材５が第１のユニバ
ーサルジョイント２３を介して連結し、ｚ軸方向の他端
に第２のリンク部材７が第２のユニバーサルジョイント
２４を介して連結している。

【００１８】第３のリンク部材１５の周囲には３本の第
４のリンク部材２５が第３のリンク部材１５のＺ軸に並
行に配置されている。この３本の第４のリンク部材２５
はワイヤーやロッド等の張力を負担できる材料で構成さ
れ、両端で継手２６を介して一端で第１のリンク部材５
に、また他端で第２のリンク部材７に連結している。第
４のリンク部材２５が張力と圧縮力の両方を負担できる
ロッドの場合は２本で十分である。３本の場合は３つの
継手が一直線上にあってはならない、かつ１点はユニバ
ーサルジョイントの反対側になければならない。２本の
場合はユニバーサルジョイントと２つの継手が一直線に
なってはならない。第３のリンク部材１５と第４のリン
ク部材２５が常に並行を保つためには回転の中心である
ユニバーサルジョイント２３，２４と継手２６との相対
位置が等しくならなければならない。それぞれの第４の
リンク部材２５と第１のリンク部材５及び第２のリンク
部材７との継手２６では直交３軸の回りに回転可能であ
る。

【００１９】第４のリンク部材２５がワイヤーである場
合は、ワイヤー自体が直交３軸の回りの回転に対して柔
軟性をもつので、ワイヤーを第１のリンク部材５及び第
２のリンク部材７に結びつけるだけでよいが、第４のリ
ンク部材２５が剛体のロッドである場合は、第４のリン
ク部材２５と第１のリンク部材５及び第２のリンク部材
７との継手にはボールジョイントを用いる必要がある。
第１のリンク部材５と第２のリンク部材７と第３のリン
ク部材１５と第４のリンク部材２５とは平行リンク機構
３１を構成する。

【００２０】第３のリンク部材１５は第３のユニバーサ
ルジョイント２７と回り滑り対偶２２を介して第５のリ
ンク部材である固定リンク１６に支持されている。回り
滑り対偶２２は第３のリンク部材１５の中央部分１８と
そこに嵌合している円筒状のスライダ２１との間に形成
され、したがって第３のリンク部材１５はＺ軸方向の直
線変位とＺ軸回りの回転変位が可能である。

【００２１】第３のユニバーサルジョイント２７はスラ
イダ２１と固定リンク１６との間に形成されるもので、
ジンバル３１の基端部が固定リンク１６上の直交３軸、
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうちの長手方向のＺ軸の回りに回
転可能に取り付けられている。また、ジンバルの２叉の
先端部は回り滑り対偶２２に枢着して固定リンク１６−
ジンバル３１の回転軸に垂直な軸回りに回転可能であ
る。

【００２２】この結果、上記のジンバル３１と回り滑り
対偶２２により、固定リンク１６に対して第３のリンク
部材１５はリンク部材１５の長手方向をＺ軸方向とした
直交３軸のＺ軸の回り、Ｘ軸の回り、Ｙ軸の回りに回転
可能であり、かつＺ軸の方向に直線変位可能である。

【００２３】このように構成されたてこ−パラレルリン
ク式位置姿勢伝達機構１においては、マニピュレータ２
のアーム３から入力された運動はエンドエフェクタ４に
出力されるのであるが、アーム３からの入力によって第
１のリンク部材５はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸方向に直
線変位しまたその３軸回りの回転変位の６自由度の運動
をする。この６自由度の運動は第２のリンク部材７に伝
達される。すなわち、第１のリンク部材５のＸ軸方向の
変位は第３のリンク部材１５と第４のリンク部材１６と
の間の第３のユニバーサルジョイント２７のＹ軸回りの
回転によって、第２のリンク部材７のＸ軸方向の反対向
きの直線変位となって現れる。次に第１のリンク部材５
のＹ軸方向の変位は第３のユニバーサルジョイント２７
のＸ軸回りの回転によって、第２のリンク部材７のＹ軸
方向の反対向きの直線変位となって現れる。

【００２４】次に第１のリンク部材５のＺ軸方向の変位
は第３のリンク部材１５が回り滑り対偶２２に対して直
線摺動変位によって第２のリンク部材７のＺ軸方向の同
じ向きの直線変位となって現れる。この３軸方向の直線
変位のとき第１のリンク部材５と第２のリンク部材７と
第３のリンク部材１５と第４のリンク部材２５とは平行
リンク機構３１を構成するので、第１のリンク部材５と
第２のリンク部材７とは平行運動をする。

【００２５】次に第１のリンク部材５がＸ軸及びＹ軸の
回りに回転するとその動きは平行リンク機構３１によっ
て第２のリンク部材７のＸ軸及びＹ軸回りの回転となっ
て現れる。第１のリンク部材５がＺ軸の回りに回転する
とその動きは第３のリンク部材１５のＺ軸回りの回転と
なって第２のリンク部材７に伝達され、第２のリンク部
材７がＺ軸の回りに回転する。

【００２６】こうして第１のリンク部材５の６自由度の
動き全部が第２のリンク部材７の６自由度の動きとなっ
て現れ、第２のリンク部材７に取り付けられたエンドエ
フェクタ４に伝達される。ただし、第４のユニバーサル
ジョイント２７のＸ軸、Ｙ軸回りの回転をともなう直線
運動の向きは第１のリンク部材５と第２のリンク部材７
とでは逆になる。なお以上説明した実施例は位置姿勢伝
達機構をスチワートプラットフォーム型マニピュレータ
に適用したものであるが、この発明の位置姿勢伝達機構
はその他のパラレルメカニズム及びシリアルメカニズム
にも適用することができる。

【００２７】

【発明の効果】本マニピュレータの特徴はてこ−パラレ
ルリンク式位置姿勢伝達機構１により、マニピュレータ
の動作をユニバーサルジョイントの反対側へ伝達できる
ことである。作業領域内には第３のリンク部材１５から
なるてこが１本入っているだけなので、空間占有率が低
く、手術者の作業を邪魔しない。一方でマニピュレータ
の動作範囲は作業領域と離れたところにあるため、シリ
アルメカニズムのように肘関節があるものでも、パラレ
ルメカニズムのように空間占有率の高いものでも使用で
きる。

【００２８】可動領域の管理についてはマニピュレータ
の側に可動領域内に壁などをつけることで、可動範囲を
制限することができる。また過度に速度がでると危険で
あるが、マニピュレータの側にダンパーをつけることで
速度を制限することができる。このようにてこ−パラレ
ルリンク式位置姿勢伝達機構１の入力側に制限を加える
ことで、出力側に何も設置することなく安全性と作業性
の両方を高めることが可能である。

【００２９】作業領域から遠いところにアクチュエータ
を置けるため、ＭＲＩ環境下マニピュレータへ応用が容
易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のてこ−パラレルリンク式位置姿勢伝
達機構をマニピュレータに組み込んだ状態の斜視説明
図。

【図２】マニピュレータ２の正面説明図。

【図３】マニピュレータ２の側面説明図。

【図４】図２におけるａ−ａ´部断面説明図。

【図５】この発明のてこ−パラレルリンク式位置姿勢伝
達機構１をマニピュレータ２に組み込んだ状態の正面説
明図。

【図６】この発明のてこ−パラレルリンク式位置姿勢伝
達機構１をマニピュレータ２に組み込んだ状態の側面説
明図。

【図７】図５におけるａ−ａ´部断面説明図。

【図８】てこ−パラレルリンク式位置姿勢伝達機構１の
正面説明図。

【図９】てこ−パラレルリンク式位置姿勢伝達機構１の
側面説明図。

【図１０】図８におけるａ−ａ´部断面説明図。

【図１１】図８におけるｂ−ｂ´部断面説明図。

【図１２】図８におけるｃ−ｃ´部断面説明図。

【符号の説明】

１ てこ−パラレルリンク式位置姿勢伝達機構 ２ スチワートプラットフォーム型マニピュレータ ３ アーム ４ エンドエフェクタ ５ 第１のリンク部材 ６ エンドプレート ７ 第２のリンク部材 ８ 基端部材 １１ ベースプレート １２ ａ〜ｆ リンク １３ ａ、１３ｂ、１３ｃ対 １４ ボールジョイント １５ 第３のリンク部材 １６ 固定リンク １７ 接続部 １８ 中央部分 ２１ スライダ ２２ 回り滑り対偶 ２３ 第１のユニバーサルジョイント ２４ 第２のユニバーサルジョイント ２５ 第４のリンク部材 ２６ 継子 ２７ 第４のユニバーサルジョイント ３４ 平行リンク機構

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１２月２７日（１９９９．１２．
２７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項１】 対象物に作用するエンドエフェクターと
前記エンドエフェクターの位置姿勢を決定する動きをす
るアーム機構とを有するマニピュレータの前記アーム機
構と前記エンドエフェクタの間に設けられて前記アーム
機構の前記動きを前記エンドエフェクタに伝達する位置
姿勢伝達機構であって、前記位置姿勢伝達機構は前記ア
ーム機構に固定する第１のリンク部材と前記エンドエフ
ェクタに固定する第２のリンク部材と、 第３のリンク部材上の長手軸方向の一端を前記第１のリ
ンク部材に第１のユニバーサルジョイントを介して連結
し他端を前記第２のリンク部材に第２のユニバーサルジ
ョイントを介して連結する剛体の前記第３のリンク部材
と、前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材とを連結
し、かつ前記第３のリンク部材の前記長手軸に平行に配
置されて前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材
との間に平行運動を伝達するパラレルリンク機構を構成
する第４のリンク部材と、 前記第３のリンク部材上の前記長手軸に沿って移動可能
にかつ前記長手軸の回りに回転可能にかつ前記長手軸に
直交する２軸の回りに回転可能に前記第３のリンク部材
を支持して前記第３のリンク部材にてこ運動を許容する
剛体のかつ固定された第５のリンク部材と を備えること
を特徴とするてこ−パラレルリンク式位置姿勢伝達機
構。

【請求項２】 前記マニピュレータは医療用マニピュレ
ータであることを特徴とする請求項１記載のてこ−パラ
レルリンク式位置姿勢伝達機構。

【請求項３】 対象物に作用するエンドエフェクターと
前記エンドエフェクターの位置姿勢を決定する動きをす
るアーム機構とを有するマニピュレータであって、前記
アーム機構と前記エンドエフェクタの間に設けられて前
記アーム機構の前記動きを前記エンドエフェクタに伝達
する位置姿勢伝達機構を有し、前記位置姿勢伝達機構は
前記アーム機構に固定する第１のリンク部材と前記エン
ドエフェクタに固定する第２のリンク部材と、 第３のリンク部材上の長手軸方向の一端を前記第１のリ
ンク部材に第１のユニバーサルジョイントを介して連結
し他端を前記第２のリンク部材に第２のユニバーサルジ
ョイントを介して連結する剛体の前記第３のリンク部材
と、 前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材とを連結
し、かつ前記第３のリンク部材の前記長手軸に平行に配
置されて前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材
との間に平行運動を伝達するパラレルリンク機構を構成
する第４のリンク部材と、前記第３のリンク部材上の前記長手軸に沿って移動可能
にかつ前記長手軸の回りに回転可能にかつ前記長手軸に
直交する２軸の回りに回転可能に前記第３のリンク部材
を支持して前記第３のリンク部材にてこ運動を許容する
剛体のかつ固定された第５のリンク部材と を備えること
を特徴とするてこ−パラレルリンク式位置姿勢伝達機構
を有するマニピュレータ。

【請求項４】 前記マニピュレータは医療用マニピュレ
ータであることを特徴とする請求項３記載のてこ−パラ
レルリンク式位置姿勢伝達機構を有するマニピュレー
タ。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【構成】この目的に対応して、この発明のてこ−パラレ
ルリンク式位置姿勢伝達機構及びてこ−パラレルリンク
式位置姿勢伝達機構を有するマニピュレータは、対象物
に作用するエンドエフェクターと前記エンドエフェクタ
ーの位置姿勢を決定する動きをするアーム機構とを有す
るマニピュレータの前記アーム機構と前記エンドエフェ
クタの間に設けられて前記アーム機構の前記動きを前記
エンドエフェクタに伝達する位置姿勢伝達機構であっ
て、前記位置姿勢伝達機構は前記アーム機構に固定する
第１のリンク部材と前記エンドエフェクタに固定する第
２のリンク部材と、第３のリンク部材上の長手軸方向の
一端を前記第１のリンク部材に第１のユニバーサルジョ
イントを介して連結し他端を前記第２のリンク部材に第
２のユニバーサルジョイントを介して連結する剛体の前
記第３のリンク部材と、前記第１のリンク部材と前記第
２のリンク部材とを連結し、かつ前記第３のリンク部材
の前記長手軸に平行に配置されて前記第１のリンク部材
と前記第２のリンク部材との間に平行運動を伝達するパ
ラレルリンク機構を構成する第４のリンク部材と、前記
第３のリンク部材上の前記長手軸に沿って移動可能にか
つ前記長手軸の回りに回転可能にかつ前記長手軸に直交
する２軸の回りに回転可能に前記第３のリンク部材を支
持して前記第３のリンク部材にてこ運動を許容する剛体
のかつ固定された第５のリンク部材とを備えることを特
徴としている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】マニピュレータ２は図５から図７に示すよ
うに、固定のベースプレート１１から可動のエンドプレ
ート６までがアーム３であり、複数のリンク１２ａ〜１
２ｆで連結されて構成されている。リンク１２ａ〜１２
ｆはリニアアクチュエータで構成されている。リンク１
２ａ〜１２ｆとベースプレート１１、エンドプレート６
とはボールジョイント１４によって連結している。リン
ク１２ａ〜１２ｆの伸縮を制御することによって、設定
された可動範囲においてエンドプレート６に任意の位置
及び姿勢をとらせることができる。このエンドプレート
６の位置及び姿勢をエンドエフェクタ４に伝達するのが
この発明の位置姿勢伝達機構１である。エンドエフェク
ーは対象物に直接作用する部分であり、アームはエンド
エフェクターの位置姿勢を決定する動きをする部分であ
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】第３のリンク部材１５の周囲には３本の第
４のリンク部材２５が第３のリンク部材１５のＺ軸に並
行に配置されていて、これがパラレルリンク機構を構成
する。この３本の第４のリンク部材２５はワイヤーやロ
ッド等の張力を負担できる材料で構成され、両端で継手
２６を介して一端で第１のリンク部材５に、また他端で
第２のリンク部材７に連結している。第４のリンク部材
２５が張力と圧縮力の両方を負担できるロッドの場合は
２本で十分である。３本の場合は３つの継手が一直線上
にあってはならない、かつ１点はユニバーサルジョイン
トの反対側になければならない。２本の場合はユニバー
サルジョイントと２つの継手が一直線になってはならな
い。第３のリンク部材１５と第４のリンク部材２５が常
に並行を保つためには回転の中心であるユニバーサルジ
ョイント２３，２４と継手２６との相対位置が等しくな
らなければならない。それぞれの第４のリンク部材２５
と第１のリンク部材５及び第２のリンク部材７との継手
２６では直交３軸の回りに回転可能である。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】第４のリンク部材２５がワイヤーである場
合は、ワイヤー自体が直交３軸の回りの回転に対して柔
軟性をもつので、ワイヤーを第１のリンク部材５及び第
２のリンク部材７に結びつけるだけでよいが、第４のリ
ンク部材２５が剛体のロッドである場合は、第４のリン
ク部材２５と第１のリンク部材５及び第２のリンク部材
７との継手にはボールジョイントを用いる必要がある。
第１のリンク部材５と第２のリンク部材７と第３のリン
ク部材１５と第４のリンク部材２５とは第１のリンク部
材５と第２のリンク部材７に相対平行運動を生じさせる
パラレルリンク機構を構成する。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】この結果、上記のジンバル３１と回り滑り
対偶２２により、固定リンク１６に対して第３のリンク
部材１５はリンク部材１５の長手方向をＺ軸方向とした
直交３軸のＺ軸の回り、Ｘ軸の回り、Ｙ軸の回りに回転
可能であり、かつＺ軸の方向に直線変位可能である。第
３のリンク部材１５のＸ軸回りの回転、Ｙ軸回りの回転
は第３のリンク部材１５のてこの動きである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小谷内 範穂 茨城県つくば市並木１丁目２番地 工業技 術院機械技術研究所内 (72)発明者 新井 健生 大阪府豊中市待兼山町１−３ Ｆターム(参考） 3F059 AA10 BA05 5H303 AA10 BB03 BB09 DD26 EE03 EE07

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーム機構とエンドエフェクタを有する
   マニピュレータの前記アーム機構とエンドエフェクタの
   間に設けられて前記アーム機構の位置姿勢を前記エンド
   エフェクタに伝達する位置姿勢伝達機構であって、前記
   位置姿勢伝達機構は前記アーム機構に固定した第１のリ
   ンク部材とエンドエフェクタに固定した第２のリンク部
   材とを６自由度位置姿勢伝達機構を介して連結すること
   を特徴とするてこ−パラレルリンク式位置姿勢伝達機
   構。
2. 【請求項２】 アーム機構とエンドエフェクタを有する
   マニピュレータの前記アーム機構とエンドエフェクタの
   間に設けられて前記アーム機構の位置姿勢を前記エンド
   エフェクタに伝達する位置姿勢伝達機構であって、前記
   位置姿勢伝達機構は前記アーム機構に固定した第１のリ
   ンク部材とエンドエフェクタに固定した第２のリンク部
   材と、 第３のリンク部材上の長手軸方向の一端を前記第１のリ
   ンク部材に第１のユニバーサルジョイントを介して連結
   し他端を前記第２のリンク部材に第２のユニバーサルジ
   ョイントを介して連結する剛体の前記第３のリンク部材
   と、 前記第３のリンク部材上の前記長手軸に沿って移動可能
   にかつ前記長手軸の回りに回転可能にかつ第４のリンク
   部材上の直交３軸のうちの一方の軸の回りに回転可能に
   かつ他方の軸の回りに回転可能に前記第３のリンクを支
   持する剛体のかつ固定された第４のリンク部材と、 前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材とを連結
   して前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材との
   間に平行運動を伝達する第５のリンク部材とを備えるこ
   とを特徴とするてこ−パラレルリンク式位置姿勢伝達機
   構。
3. 【請求項３】 前記マニピュレータは医療用マニピュレ
   ータであることを特徴とする請求項２記載のてこ−パラ
   レルリンク式位置姿勢伝達機構。
4. 【請求項４】 アーム機構とエンドエフェクタを有する
   マニピュレータであって、前記アーム機構とエンドエフ
   ェクタの間に設けられて前記アーム機構の位置姿勢を前
   記エンドエフェクタに伝達する位置姿勢伝達機構を有
   し、前記位置姿勢伝達機構は前記リンク機構に固定した
   第１のリンク部材とエンドエフェクタに固定した第２の
   リンク部材とを６自由度位置姿勢伝達機構を介して連結
   することを特徴とするてこ−パラレルリンク式位置姿勢
   伝達機構を有するマニピュレータ。
5. 【請求項５】 アーム機構とエンドエフェクタを有する
   マニピュレータであって、前記アーム機構とエンドエフ
   ェクタの間に設けられて前記アーム機構の位置姿勢を前
   記エンドエフェクタに伝達する位置姿勢伝達機構を有
   し、前記位置姿勢伝達機構は前記アーム機構に固定した
   第１のリンク部材とエンドエフェクタに固定した第２の
   リンク部材と、 第３のリンク部材上の長手軸方向の一端を前記第１のリ
   ンク部材に第１のユニバーサルジョイントを介して連結
   し他端を前記第２のリンク部材に第２のユニバーサルジ
   ョイントを介して連結する剛体の前記第３のリンク部材
   と、 前記第３のリンク部材上の前記長手軸に沿って移動可能
   にかつ前記長手軸の回りに回転可能にかつ第４のリンク
   部材上の直交３軸のうちの一方の軸の回りに回転可能に
   かつ他方の軸の回りに回転可能に前記第３のリンク部材
   を支持する剛体のかつ固定された第４のリンク部材と、 前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材とを連結
   して前記第１のリンク部材と前記第２のリンク部材との
   間に平行運動を伝達する第５のリンク部材とを備えるこ
   とを特徴とするてこ−パラレルリンク式位置姿勢伝達機
   構を有するマニピュレータ。
6. 【請求項６】 前記マニピュレータは医療用マニピュレ
   ータであることを特徴とする請求項５記載のてこ−パラ
   レルリンク式位置姿勢伝達機構を有するマニピュレー
   タ。