JPH0314593B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0314593B2 JPH0314593B2 JP3910087A JP3910087A JPH0314593B2 JP H0314593 B2 JPH0314593 B2 JP H0314593B2 JP 3910087 A JP3910087 A JP 3910087A JP 3910087 A JP3910087 A JP 3910087A JP H0314593 B2 JPH0314593 B2 JP H0314593B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- connection point
- arm
- actuators
- telescopic
- intermediate member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Program-controlled manipulators
- B25J9/10—Program-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/14—Program-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid
- B25J9/142—Program-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid comprising inflatable bodies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ロボツトのマニプレータ等に用いら
れる関節装置で、特に伸縮アクチエータを用いて
東西、南北及び回転方向に作動可能にした３自由
度を有する関節装置に関するものである。
れる関節装置で、特に伸縮アクチエータを用いて
東西、南北及び回転方向に作動可能にした３自由
度を有する関節装置に関するものである。
従来の技術
上記関節装置の従来技術は第８図から第１０図
に示すようになつている。第８図はその基本構造
を示すもので、球面継手ａにて連結された第１ア
ームｂと第２アームｃとは、２本ずつ交差する８
本の伸縮アクチエータd1，d2，…d8にて連結され
た構成となつている。
に示すようになつている。第８図はその基本構造
を示すもので、球面継手ａにて連結された第１ア
ームｂと第２アームｃとは、２本ずつ交差する８
本の伸縮アクチエータd1，d2，…d8にて連結され
た構成となつている。
上記構成の関節装置にあつては、交差する一対
の伸縮アクチエータの同一方向に傾斜した一方の
伸縮アクチエータを伸長し、他方を短縮すること
により第９図に示すように第１アームｂに対して
第２アームｃが回転動作され、また第２アームｃ
の東西あるいは南北位置に連結した各伸縮アクチ
エータのうち、一方の２本を伸長し、他方の２本
を短縮することにより東西及び南北に屈曲動作さ
れる。
の伸縮アクチエータの同一方向に傾斜した一方の
伸縮アクチエータを伸長し、他方を短縮すること
により第９図に示すように第１アームｂに対して
第２アームｃが回転動作され、また第２アームｃ
の東西あるいは南北位置に連結した各伸縮アクチ
エータのうち、一方の２本を伸長し、他方の２本
を短縮することにより東西及び南北に屈曲動作さ
れる。
上記従来例において、伸縮アクチエータにマツ
キンベン筋（ゴム人工筋）を用いた場合第１０図
に示すようになり、マツキンベン筋ｅが交差して
いる部分で、このマツキンベン筋ｅの相互が接触
し、マツキンベン筋ｅは屈曲変形されている。ま
た第１０図に示すように、屈曲時に屈曲する側と
反対側に取付けられたマツキンベン筋ｅは球面継
手ａからなる関節部に接触し、この関節部に沿つ
て屈曲変形される。
キンベン筋（ゴム人工筋）を用いた場合第１０図
に示すようになり、マツキンベン筋ｅが交差して
いる部分で、このマツキンベン筋ｅの相互が接触
し、マツキンベン筋ｅは屈曲変形されている。ま
た第１０図に示すように、屈曲時に屈曲する側と
反対側に取付けられたマツキンベン筋ｅは球面継
手ａからなる関節部に接触し、この関節部に沿つ
て屈曲変形される。
発明が解決しようとする問題点
上記従来例の関節装置では、屈曲動作及び回転
動作時に、伸縮アクチエータ相互が接触し、及び
伸縮アクチエータが関節部に接触するため、この
接触部で摩擦が発生して制御が困難になり、また
伸縮アクチエータは屈曲変形しなければならない
ため、柔軟性のあるものに限定されてしまう。さ
らに回転動作時における回転角度は±90゜と小さ
かつた。
動作時に、伸縮アクチエータ相互が接触し、及び
伸縮アクチエータが関節部に接触するため、この
接触部で摩擦が発生して制御が困難になり、また
伸縮アクチエータは屈曲変形しなければならない
ため、柔軟性のあるものに限定されてしまう。さ
らに回転動作時における回転角度は±90゜と小さ
かつた。
問題点を解決するための手段及び作用
本発明は上記のことにかんがみなされたもの
で、伸縮アクチエータ相互の接触をなくして屈曲
及び回転動作時における伸縮アクチエータ相互の
摩擦がなく、制御性の向上を図ることができ、ま
た伸縮アクチエータが柔軟性のものに限定される
ことがなく、さらに回転角度を大きくすることが
でき、そしてさらに伸縮アクチエータの本数を従
来と同じ８本ですますことができ、伸縮アクチエ
ータを増加することなく上記作用効果を奏するこ
とができる関節装置を提供しようとするもので、
その構成は、第１アーム第２アームとを中間部材
に設けた球面継手を介して連結し、第１アームの
軸心に対する南北の２個所の連結点Ａ，Ｂの南側
の連結点Ａと、中間部材の軸心に対する南西の連
結点Ｅと南東の連結点Ｆとを、伸縮アクチエータ
で連結し、また北側の連結点Ｂと、中間部材の軸
心に対する北東の連結点Ｇと北西の連結点Ｈと
を、伸縮アクチエータで連結し、また第２アーム
の軸心に対する東西の２個所の連結点Ｃ，Ｄの東
側の連結点Ｃと、中間部材の上記南東の連結点Ｆ
と北東の連結点Ｇとを、伸縮アクチエータで連結
し、また西側の連結点Ｄと、中間部材の上記南西
の連結点Ｅと北西の連結点Ｈとを伸縮アクチエー
タにて連結した構成となつており、上記各連結点
を連結する各伸縮アクチエータを伸縮動作するこ
とにより第１アームに対して第２アームが東西、
南北方向に屈曲され、また左、右方向に回転され
る。
で、伸縮アクチエータ相互の接触をなくして屈曲
及び回転動作時における伸縮アクチエータ相互の
摩擦がなく、制御性の向上を図ることができ、ま
た伸縮アクチエータが柔軟性のものに限定される
ことがなく、さらに回転角度を大きくすることが
でき、そしてさらに伸縮アクチエータの本数を従
来と同じ８本ですますことができ、伸縮アクチエ
ータを増加することなく上記作用効果を奏するこ
とができる関節装置を提供しようとするもので、
その構成は、第１アーム第２アームとを中間部材
に設けた球面継手を介して連結し、第１アームの
軸心に対する南北の２個所の連結点Ａ，Ｂの南側
の連結点Ａと、中間部材の軸心に対する南西の連
結点Ｅと南東の連結点Ｆとを、伸縮アクチエータ
で連結し、また北側の連結点Ｂと、中間部材の軸
心に対する北東の連結点Ｇと北西の連結点Ｈと
を、伸縮アクチエータで連結し、また第２アーム
の軸心に対する東西の２個所の連結点Ｃ，Ｄの東
側の連結点Ｃと、中間部材の上記南東の連結点Ｆ
と北東の連結点Ｇとを、伸縮アクチエータで連結
し、また西側の連結点Ｄと、中間部材の上記南西
の連結点Ｅと北西の連結点Ｈとを伸縮アクチエー
タにて連結した構成となつており、上記各連結点
を連結する各伸縮アクチエータを伸縮動作するこ
とにより第１アームに対して第２アームが東西、
南北方向に屈曲され、また左、右方向に回転され
る。
第１図から第４図は本発明に係る関節装置の基
本構成及びその動作を示すもので、図中１は第１
アーム、２は第２アーム、３はこの両アーム１，
２の軸端間に位置する中間部材であり、上記第
１・第２第１アーム１，２は中間部材３に設けた
球面継手４を介して屈曲及び回転自在に連結され
ている。
本構成及びその動作を示すもので、図中１は第１
アーム、２は第２アーム、３はこの両アーム１，
２の軸端間に位置する中間部材であり、上記第
１・第２第１アーム１，２は中間部材３に設けた
球面継手４を介して屈曲及び回転自在に連結され
ている。
上記第１アーム１の軸心に対する南北方向両側
に南北の連結点Ａ，Ｂが設けてあり、また第２ア
ーム２の軸心に対する東西方向両側に東西の連結
点Ｃ，Ｄが設けてあり、さらに中間部材３の軸心
に対して南西、南東、北東、北西位置にそれぞれ
連結点Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈが設けてあり、上記第１ア
ームの南側の連結点Ａと中間部材３の南西、南東
の各連結点Ｅ，Ｆとが第１・第２の伸縮アクチエ
ータ５ａ，５ｂで連結してあり、北側の連結点Ｂ
と中間部材の北東、北西の連結点Ｇ，Ｈとが第
３・第４の伸縮アクチエータ５ｃ，５ｄで連結し
てあり、第２アーム２の東側の連結点Ｃと中間部
材３の南東、北東側の連結点Ｆ，Ｇとが第５・第
６の伸縮アクチエータ５ｅ，５ｆで連結してあ
り、さらに西側の連結点Ｄと中間部材の南西、北
西の連結点Ｅ，Ｈとが第７・第８の伸縮アクチエ
ータ５ｇ，５ｈで連結されている。
に南北の連結点Ａ，Ｂが設けてあり、また第２ア
ーム２の軸心に対する東西方向両側に東西の連結
点Ｃ，Ｄが設けてあり、さらに中間部材３の軸心
に対して南西、南東、北東、北西位置にそれぞれ
連結点Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈが設けてあり、上記第１ア
ームの南側の連結点Ａと中間部材３の南西、南東
の各連結点Ｅ，Ｆとが第１・第２の伸縮アクチエ
ータ５ａ，５ｂで連結してあり、北側の連結点Ｂ
と中間部材の北東、北西の連結点Ｇ，Ｈとが第
３・第４の伸縮アクチエータ５ｃ，５ｄで連結し
てあり、第２アーム２の東側の連結点Ｃと中間部
材３の南東、北東側の連結点Ｆ，Ｇとが第５・第
６の伸縮アクチエータ５ｅ，５ｆで連結してあ
り、さらに西側の連結点Ｄと中間部材の南西、北
西の連結点Ｅ，Ｈとが第７・第８の伸縮アクチエ
ータ５ｇ，５ｈで連結されている。
上記伸縮アクチエータ５ａ，〜５ｈにおいて、
第１図に示す基本姿勢時には全ての伸縮アクチエ
ータの長さは同長となつている。また上記各伸縮
アクチエータ５ａ，〜５ｈのうち、第１・第７の
伸縮アクチエータ５ａ，５ｇが、第２・第５の伸
縮アクチエータ５ｂ，５ｅが、第３・第６の伸縮
アクチエータ５ｃ，５ｆが、第４・第８の伸縮ア
クチエータ５ｄ，５ｈがそれぞれペアになつてい
て、それぞれの長さは相互に常に同長となるよう
になつている。
第１図に示す基本姿勢時には全ての伸縮アクチエ
ータの長さは同長となつている。また上記各伸縮
アクチエータ５ａ，〜５ｈのうち、第１・第７の
伸縮アクチエータ５ａ，５ｇが、第２・第５の伸
縮アクチエータ５ｂ，５ｅが、第３・第６の伸縮
アクチエータ５ｃ，５ｆが、第４・第８の伸縮ア
クチエータ５ｄ，５ｈがそれぞれペアになつてい
て、それぞれの長さは相互に常に同長となるよう
になつている。
第２図から第４図に基本動作を示す。
(1) 南北方向の屈曲（pitch）
(i) 南方向へ屈曲する場合は第２図に示すよう
になり、第１・第７と第２・第５の各伸縮ア
クチエータ５ａ，５ｇと５ｂ，５ｅを同量短
縮し、第３・第６と第４・第８の各伸縮アク
チエータ５ｃ５ｆと５ｄ，５ｈを同量伸長す
る。
になり、第１・第７と第２・第５の各伸縮ア
クチエータ５ａ，５ｇと５ｂ，５ｅを同量短
縮し、第３・第６と第４・第８の各伸縮アク
チエータ５ｃ５ｆと５ｄ，５ｈを同量伸長す
る。
(ii) 北方向へ屈曲する場合は上記各伸縮アクチ
エータを逆の動作させる。
エータを逆の動作させる。
(2) 東西方向の屈曲（Yaw）
(i) 東方向へ屈曲する場合は第３図に示すよう
になり、第２・第５と第３・第６の各伸縮ア
クチエータ５ｂ，５ｅと５ｃ，５ｆを同量短
縮し、第１・第７と第４・第８の各伸縮アク
チエータ５ａ，５ｇと５ｄ，５ｈを同量伸長
する。
になり、第２・第５と第３・第６の各伸縮ア
クチエータ５ｂ，５ｅと５ｃ，５ｆを同量短
縮し、第１・第７と第４・第８の各伸縮アク
チエータ５ａ，５ｇと５ｄ，５ｈを同量伸長
する。
(ii) 西方向へ屈曲する場合は上記各伸縮アクチ
エータを逆の動作させる。
エータを逆の動作させる。
(3) 回転（Roll）
(i) 右回転の場合は、第４図に示すように、第
２・第５と第４・第８の各伸縮アクチエータ
５ｂ，５ｅと５ｄ，５ｈを同量短縮し、第
１・第７と第３・第６の各伸縮アクチエータ
５ａ，５ｇと５ｃ，５ｆを同量伸長する。
２・第５と第４・第８の各伸縮アクチエータ
５ｂ，５ｅと５ｄ，５ｈを同量短縮し、第
１・第７と第３・第６の各伸縮アクチエータ
５ａ，５ｇと５ｃ，５ｆを同量伸長する。
(ii) 左回転の場合は上記各伸縮アクチエータを
逆の動作させる。
逆の動作させる。
実施例
本発明の実施例を第５図から第７図に基づいて
説明する。
説明する。
第５図は伸縮アクチエータにマツキンベン筋を
使用した例であり、各マツキンベン筋の符合は第
１図に示す伸縮アクチエータに付した符合と対応
して同一の符合を付した。マツキンベン筋と両ア
ーム１，２は、各アーム１，２に固着した取付部
材６，７で連結してある。
使用した例であり、各マツキンベン筋の符合は第
１図に示す伸縮アクチエータに付した符合と対応
して同一の符合を付した。マツキンベン筋と両ア
ーム１，２は、各アーム１，２に固着した取付部
材６，７で連結してある。
中間部材３に設けた球面継手４は第６図に示す
ようになつており、中間部材３は第１アーム１側
に設けた第２球面軸受内輪８に、第２球面軸受外
輪９を介して首振自在に嵌合してあり、また第２
アーム２は第１アーム１側に設けた第１球面軸受
外輪１０に第１球面軸受内輪１１を介して首振自
在に嵌合してある。
ようになつており、中間部材３は第１アーム１側
に設けた第２球面軸受内輪８に、第２球面軸受外
輪９を介して首振自在に嵌合してあり、また第２
アーム２は第１アーム１側に設けた第１球面軸受
外輪１０に第１球面軸受内輪１１を介して首振自
在に嵌合してある。
上記各マツキンベン筋５ａ，〜５ｈは第７図に
示すように、それぞれペアごとに、コントローラ
１３にて制御される圧力制御弁１２ａ，〜１２ｄ
を介して圧力源１５に接続されている。１４ａ，
〜１４ｄは各ペアのマツキンベン筋の圧力を検出
してコントローラ１３にフイードバツクする圧力
計である。
示すように、それぞれペアごとに、コントローラ
１３にて制御される圧力制御弁１２ａ，〜１２ｄ
を介して圧力源１５に接続されている。１４ａ，
〜１４ｄは各ペアのマツキンベン筋の圧力を検出
してコントローラ１３にフイードバツクする圧力
計である。
上記マツキンベン筋５ａ，〜５ｄはそれぞれの
内圧を高くすると縮み、低くすると伸びるように
なつており、以下このマツキンベン筋を用いた場
合の作用を説明する。
内圧を高くすると縮み、低くすると伸びるように
なつており、以下このマツキンベン筋を用いた場
合の作用を説明する。
マツキンベン筋５ａ，〜５ｈのうち、第１・第
７のマツキンベン筋５ａ，５ｇが、第２・第５の
マツキンベン筋５ｂ，５ｅが、第３・第６のマツ
キンベン筋５ｃ，５ｆが、第４・第８のマツキン
ベン筋５ｄ，５ｈがそれぞれペアとして、第２・
第５のマツキンベン筋５ｂ，５ｅの内圧をP1、
第３・第６のマツキンベン筋５ｃ，５ｆの内圧を
P2、第１・第７のマツキンベン筋５ａ，５ｇの
内圧をP3、第４・第８のマツキンベン筋５ｄ，
５ｈの内圧をP4としたときに、 (1) 東西方向の屈曲（Yaw） 東方向へ屈曲 P1，P2＞P3，P4 西方向へ屈曲 P1，P2＜P3，P4 中 立 P1，P2＝P3，P4 (2) 南北方向の屈曲（pitch） 南方向へ屈曲 P1，P3＞P3，P4 北方向へ屈曲 P1，P3＜P2，P4 中 立 P1，P3＝P2，P4 (3) 回転（Roll） 右回転 P1，P4＞P2，P3 左回転 P1，P4＜P2，P3 中 立 P1，P4＝P2，P3 なおこの明細書において、軸心に対する方向と
して東西南北で表わしたが、これは便宜上のもの
で、単に軸心に対する相互の相対方向を示すにす
ぎず、その方向は限定されるものではない。
７のマツキンベン筋５ａ，５ｇが、第２・第５の
マツキンベン筋５ｂ，５ｅが、第３・第６のマツ
キンベン筋５ｃ，５ｆが、第４・第８のマツキン
ベン筋５ｄ，５ｈがそれぞれペアとして、第２・
第５のマツキンベン筋５ｂ，５ｅの内圧をP1、
第３・第６のマツキンベン筋５ｃ，５ｆの内圧を
P2、第１・第７のマツキンベン筋５ａ，５ｇの
内圧をP3、第４・第８のマツキンベン筋５ｄ，
５ｈの内圧をP4としたときに、 (1) 東西方向の屈曲（Yaw） 東方向へ屈曲 P1，P2＞P3，P4 西方向へ屈曲 P1，P2＜P3，P4 中 立 P1，P2＝P3，P4 (2) 南北方向の屈曲（pitch） 南方向へ屈曲 P1，P3＞P3，P4 北方向へ屈曲 P1，P3＜P2，P4 中 立 P1，P3＝P2，P4 (3) 回転（Roll） 右回転 P1，P4＞P2，P3 左回転 P1，P4＜P2，P3 中 立 P1，P4＝P2，P3 なおこの明細書において、軸心に対する方向と
して東西南北で表わしたが、これは便宜上のもの
で、単に軸心に対する相互の相対方向を示すにす
ぎず、その方向は限定されるものではない。
発明の効果
本発明によれば、伸縮アクチエータ相互の接触
をなくして屈曲及び回転動作時における伸縮アク
チエータ相互の摩擦がなく、制御性の向上を図る
ことができ、また伸縮アクチエータが柔軟性のあ
るものに限定されることがなく、さらに回転角度
を大きくとることができ、そしてさらに伸縮アク
チエータの本数を従来と同じ８本ですますことが
でき、伸縮アクチエータの本数を増加することな
く上記作用効果を奏することができる。
をなくして屈曲及び回転動作時における伸縮アク
チエータ相互の摩擦がなく、制御性の向上を図る
ことができ、また伸縮アクチエータが柔軟性のあ
るものに限定されることがなく、さらに回転角度
を大きくとることができ、そしてさらに伸縮アク
チエータの本数を従来と同じ８本ですますことが
でき、伸縮アクチエータの本数を増加することな
く上記作用効果を奏することができる。
またさらに各伸縮アクチエータを従来のものに
比較して約１／２と短くすることができる。
比較して約１／２と短くすることができる。
第１図から第７図は本発明の態様を示すもの
で、第１図は基本構成図、第２図から第４図は作
用説明図、第５図はマツキンベン筋を用いた場合
の実施例を示す斜視図、第６図は球面継手の一例
を示す断面図、第７図は制御回路図、第８図から
第１０図は従来例を示す説明図である。 １は第１アーム、２は第２アーム、３は中間部
材、４は球面継手、５ａ，〜５ｈは伸縮アクチエ
ータ。
で、第１図は基本構成図、第２図から第４図は作
用説明図、第５図はマツキンベン筋を用いた場合
の実施例を示す斜視図、第６図は球面継手の一例
を示す断面図、第７図は制御回路図、第８図から
第１０図は従来例を示す説明図である。 １は第１アーム、２は第２アーム、３は中間部
材、４は球面継手、５ａ，〜５ｈは伸縮アクチエ
ータ。
Claims (1)
- １ 第１アーム１と第２アーム２とを中間部材３
に設けた球面継手４を介して連結し、第１アーム
１の軸心に対する南北の２個所の連結点Ａ，Ｂの
南側の連結点Ａと、中間部材３の軸心に対する南
西の連結点Ｅと南東の連結点Ｆとを、伸縮アクチ
エータ５ａ，５ｂで連結し、また北側の連結点Ｂ
と、中間部材３の軸心に対する北東の連結点Ｇと
北西の連結点Ｈとを、伸縮アクチエータ５ｃ，５
ｄで連結し、また第２アーム２の軸心に対する東
西の２個所の連結点Ｃ，Ｄの東側の連結点Ｃと、
中間部材３の上記南東の連結点Ｆと北東の連結点
Ｇとを、伸縮アクチエータ５ｅ，５ｆで連結し、
また西側の連結点Ｄと、中間部材の上記南西の連
結点Ｅと北西の連結点Ｈとを伸縮アクチユエータ
５ｇ，５ｈにて連結したことを特徴とする関節装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3910087A JPS63212488A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 関節装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3910087A JPS63212488A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 関節装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63212488A JPS63212488A (ja) | 1988-09-05 |
| JPH0314593B2 true JPH0314593B2 (ja) | 1991-02-27 |
Family
ID=12543656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3910087A Granted JPS63212488A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 関節装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63212488A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02284887A (ja) * | 1989-04-26 | 1990-11-22 | Agency Of Ind Science & Technol | 多自由度関節の制御方法 |
| CN111660286B (zh) * | 2020-06-04 | 2022-05-17 | 清华大学 | 气动人工肌肉纤维和仿生机械臂 |
| JP2023131051A (ja) * | 2022-03-08 | 2023-09-21 | 株式会社ブリヂストン | カバー付き流体圧アクチュエータ |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP3910087A patent/JPS63212488A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63212488A (ja) | 1988-09-05 |
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