JPH03111194A - ワイヤ駆動アームにおけるワイヤ誘導機構 - 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、各種作業を行うロボット等のワイヤ駆動アー
ムにおいて有効に利用できるワイヤ誘導機構に関するも
のである。

［従来の技術］ 本発明者は、多種多用な作業を行う人間の上肢を、機能
、外観等の面からロボット化することを試み、それを小
型、軽量で、簡単な機構により実現すべ（、研究開発を
行い、特願昭６３−２９７５５６号等によりワイヤ駆動
アームについての新規な機構の提案を行っている。

このようなワイヤ駆動アームでは、アーム自体を軽量化
するため、駆動源をできるだけアームの基部側に設け、
ワイヤによって先端側アーム部材におけるハンドを駆動
するが、この場合に、アームにおける肘部等の関節部分
では、その屈伸の程度の如何にかかわらず、常にその材
部を通過するワイヤ長さを一定に保つことが必要になり
、それによって、ワイヤ駆動のハンドがアームの関節部
分の屈曲の影響を受けないようになる。

なお、アームの材部等の関節部分においてワイヤを急激
に屈曲させれば、その材部を通過するワイヤ長さを一定
に保つことが可能であるが、このようなワイヤの屈曲は
現実的ではない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の技術的課題は、ワイヤ駆動アームにおける材部
等の関節部分を通過するワイヤ長さを、その関節部分の
屈伸の程度にかかわらずほぼ一定に保つことを、特に、
小型、軽量で、簡単な機構により実現することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明は、基端側アーム部材
に関節部分で屈伸可能に連結した先端側アーム部材の先
端側に、上記関節部分よりも基端側の駆動源により駆動
されるハンド等のワイヤ駆動機構を有するワイヤ駆動ア
ームにおいて、基端側アーム部材に上記関節部分で先端
側アーム部材を屈伸させるための駆動源を備え、上記ワ
イヤ駆動機構を駆動するためのワイヤがほぼ両アーム部
材の屈伸のための回転中心を通るように案内するワイヤ
ガイドプーリを、関節部分で伸展状態にあるワイヤに接
する位置において、上記駆動源により回転駆動される先
端側アーム部材に回転可能に支持さゼたことを特徴とす
るものである。

［作　用］ 上記構成を有するワイヤ駆動アームにおいては、駆動源
の駆動により先端側アーム部材を回転させると、その回
転に伴ってワイヤガイドプーリの支持軸が回転移動し、
ブーりの支持軸が基端側アーム部材に対して固定的であ
る場合に比してワイヤの迂回が少なくなり、関節部分を
通過するワイヤの長さを、その関節部分の屈伸の程度に
ががわらずばぼ一定に保つことが可能となる。

従って、関節部分の動きに対してハンド等のワイヤ駆動
機構における他の関節が影響を受けることはない。

［実施例］ 第１図ないし第３図は、本発明に係るワイヤ誘導機構を
備えたワイヤ駆動アームの構成を示すもので、ここでは
、ワイヤ駆動アームの一例として、外観や機能の点で人
間の上肢に可及的に類似させた人間類似型上肢機構を示
し、特に、ワイヤ誘導機構をその材部に設けた上肢機構
を示している。

上記ワイヤ駆動アームは、第１図かられかるように、基
端側アーム部材１と先端側アーム部材２とを、材部に相
当する関節部分３において回転可能に連結したもので、
この両アーム部材１．２の連結は、第２図及び第３図か
られかるように、基端側アーム部材ｌの先端−か鳴突出
させた一対の方持部４，４に、先端側アーム部材２を軸
５．５により回転可能に支持させることにより行ってい
る。また、先端側アーム部材２の先端６には、図示を省
略しているが、ワイヤ駆動機構を構成するハンドが取付
けられている。

上記ハンドは、基端側アーム部材１またはそれよりもさ
らに基部側に設けられたモータからなる駆動源７，７．
・・　（一部のみを図示）により、伝動機構としてのワ
イヤ８，８．・・を介して駆動されるものである。人間
類似型上肢機構では、手首部を含めたハンドに、上肢の
自由度２７のうちの約８０％があり、複雑で器用な動作
を行っているため、それを基部側に設けた駆動＃、７に
よりワイヤ８を介して駆動しようとすると、関節部分３
を非常に多くのワイヤ８が通過することになる。そして
、それらのワイヤ８が関節部分３を通過する際に、関節
部分が屈曲動作しても、そのワイヤ長さが影響を受けな
いことが必要である。

上記ワイヤ８の多数を案内誘導するため、基端側アーム
部材ｌ及び先端側アーム部材２には、それぞれ各ワイヤ
８を個別的に案内するワイヤガイドプーリ１０，１０．
・・及びｌ　］、　、　１１　、・・を設けている。ま
た、関節部分３の回転中心に対して偏心した位置Ｇこ、
後述する関節用ワイヤガイドプーリ１２、１２．・・を
支持軸１３により回転自在に爪側けている。これらのワ
イヤガイドプーリには、それぞれ、ワイヤ８のガイ′ト
を確実化するための小ローラＪ４を対設している。なお
、図中、１５はワイヤガイドプーリ１２に対設する小ロ
ーラ１４の支持腕である。

基端側アーム部材ｌには、上記関節部分３で先端側アー
ム部材２を屈伸させるための駆動源（モータ）１８を備
えている。この駆動源１８０回転軸には、傘歯車１９を
爪側６−１、この傘歯車１９に噛合する傘歯車２０を、
基端側アーム部材ｌの支持部４に回転自在に支持させ、
この傘歯車２０と同軸に平歯車２１を固定している。ま
た、上記先端側アーム部材２には、関節部分３の軸５と
同心に固定した平歯車２２を設け、これを」１記平歯車
２１と噛合させている。従って、駆動源１８の駆動によ
り傘歯車１つを回転させると、傘歯車２０及び平歯車２
１．２２を介して先端側アーム部材２が軸５の周囲にお
いて回転駆動されることになる。

而して、ハンド駆動機構を駆動するためのワイヤ８がほ
ぼ両アーム部材１，２の屈伸のための回転中心を通るよ
うに案内する上記ワイヤガイドブＪ１２は、関節部分３
で伸展状態にあるワイヤ８に接する位置において、その
支持軸１３を先端側アム部材２に爪側けた平歯車２２に
回転可能に支持させている。

上記構成を有するワイヤ駆動アームにおいては、駆動源
１８の駆動により軸５を中心にして先端側アーノ＼部材
２を矢印Ａ、力方向回転させると、その先端側アーム部
材２の回転に伴ってワイヤガイドプーリＩ２の支持軸１
３が矢印Ａ２方向に回転移動する。このプーリＪ２の支
持軸１３が基端側アーム部材１に対して固定的である場
合には、上記先端側アーム部材２の回転に伴って、ワイ
ヤ８がワイヤガイドプーリ１２を迂回する分だけ引っ張
られることになるが、上述したように、ワイヤガイドブ
ーＩＪ１２の支持軸１３を回転移動させると、関節部分
３を通過するワイヤ８の長さを、その関節部分３の屈伸
の程度にかかわらずほぼ一定に保つことが可能となる。

従って、関節部分３の動きに対してハンド等のワイヤ駆
動機構における他の関節が影響を受けることはない。

なお、以上においては、本発明を人間の上肢に可及的に
フｊロ似させた人間類似型上肢機構に適用した場合につ
いて説明したが、その他の肩、手首、指等、屈曲、伸展
動作が伴う部分に採用が可能であり、同様な動作を行う
機械装置にも採用が可能である。

このようなワイヤ駆動アームは、ロボット、義手、各種
マニピュレータ、その他の上述した屈曲、伸展動作と同
様な動きを伴う機械装置において、有効に利用すること
ができる。

［発明の効果コ 以上に詳述したように、本発明のワイヤ誘導機構によれ
ば、ワイヤ駆動アームにおける材部等の関節部分を通過
するワイヤ長さを、その関節部分の屈伸の程度にかかわ
らずほぼ一定に保つことができ、しかもそれを小型、軽
量で、簡単な機構により実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るワイヤ駆動アームの一部を破断し
て示す側面図、第２図はその要部拡大図、第３図は同要
部拡大平面図である。 １　・・基端側アーム部材、 ２　・・先端側アーム部材、 ３ 関節部分、 １８　・ ・駆動源、 ・ワイヤ、 １２　・ ・ワイヤガイドブ リ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基端側アーム部材に関節部分で屈伸可能に連結した
   先端側アーム部材の先端側に、上記関節部分よりも基端
   側の駆動源により駆動されるハンド等のワイヤ駆動機構
   を有するワイヤ駆動アームにおいて、 基端側アーム部材に上記関節部分で先端側アーム部材を
   屈伸させるための駆動源を備え、上記ワイヤ駆動機構を
   駆動するためのワイヤがほぼ両アーム部材の屈伸のため
   の回転中心を通るように案内するワイヤガイドプーリを
   、関節部分で伸展状態にあるワイヤに接する位置におい
   て、上記駆動源により回転駆動される先端側アーム部材
   に回転可能に支持させた、 ことを特徴とするワイヤ駆動アームにおけるワイヤ誘導
   機構。