JPH0314595B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0314595B2 JPH0314595B2 JP25067986A JP25067986A JPH0314595B2 JP H0314595 B2 JPH0314595 B2 JP H0314595B2 JP 25067986 A JP25067986 A JP 25067986A JP 25067986 A JP25067986 A JP 25067986A JP H0314595 B2 JPH0314595 B2 JP H0314595B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arm
- joint
- spherical member
- light receiving
- light
- 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
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000226585 Antennaria plantaginifolia Species 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
Landscapes
- 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に用いる３
自由度を有する関節機構に関するもので、特に従
動側の変位を容易に検出可能にした関節機構に関
するものである。
自由度を有する関節機構に関するもので、特に従
動側の変位を容易に検出可能にした関節機構に関
するものである。
従来の技術
従来の関節機構において、その従動側の変位を
検出する手段としては第８図に示すように、支持
側部材ａに関節ｂにて連結した従動側のアームｃ
の先端に光源、超音波発信器等の信号発生源d1，
d2，d3，d4を取付け、外部に設けた受信面ｅにて
そのパターンを認識して先端の位置を知るように
なつていた。ｆは上記受信面からの信号を受信し
て演算する演算装置である。
検出する手段としては第８図に示すように、支持
側部材ａに関節ｂにて連結した従動側のアームｃ
の先端に光源、超音波発信器等の信号発生源d1，
d2，d3，d4を取付け、外部に設けた受信面ｅにて
そのパターンを認識して先端の位置を知るように
なつていた。ｆは上記受信面からの信号を受信し
て演算する演算装置である。
発明が解決しようとする問題点
上記従来の構成では、従動側のアームの先端の
位置を外部で認識するため、アームが物を持つた
り、障害物の影に入つたりすると、信号が正しく
認識されず、また、広い領域を認識するには受光
面を大きくしなければならない等の問題があつ
た。
位置を外部で認識するため、アームが物を持つた
り、障害物の影に入つたりすると、信号が正しく
認識されず、また、広い領域を認識するには受光
面を大きくしなければならない等の問題があつ
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、関節内部で従動側の作動位置を認識できるよ
うにして、従動側のアームが物を持つたり、障害
物の影に入つたりしても、信号が正しく認識する
ことができ、また認識するための装置を小型にす
ることができるようにした関節機構を提供しよう
とするもので、その構成は、支持側のアームと従
動側のアームとが、互に摺動自在に嵌合する凹球
部材と凸球部材とからなる球面継手を介して屈曲
及びねじれ変位可能に連結された関節装置におい
て、球面継手の凹面部材の内面に、演算装置に接
続した多数個の受光素子を同心円上に配設し、ま
た凸球部材の中心部より先端側に、十文字状のス
リツトを設けると共に、このスリツトに連通する
凸球部材の中心部にスリツトを通して受光素子に
照射する光源を設けた構成となつており、光源か
らの光が照射された受光素子よりの信号にて球面
継手の屈曲変位α，β及びねじれ変位γを演算装
置にて算出する。
で、関節内部で従動側の作動位置を認識できるよ
うにして、従動側のアームが物を持つたり、障害
物の影に入つたりしても、信号が正しく認識する
ことができ、また認識するための装置を小型にす
ることができるようにした関節機構を提供しよう
とするもので、その構成は、支持側のアームと従
動側のアームとが、互に摺動自在に嵌合する凹球
部材と凸球部材とからなる球面継手を介して屈曲
及びねじれ変位可能に連結された関節装置におい
て、球面継手の凹面部材の内面に、演算装置に接
続した多数個の受光素子を同心円上に配設し、ま
た凸球部材の中心部より先端側に、十文字状のス
リツトを設けると共に、このスリツトに連通する
凸球部材の中心部にスリツトを通して受光素子に
照射する光源を設けた構成となつており、光源か
らの光が照射された受光素子よりの信号にて球面
継手の屈曲変位α，β及びねじれ変位γを演算装
置にて算出する。
実施例
本発明の実施例を第１図から第７図に基づいて
説明する。
説明する。
第６図は本発明を適用しようとする関節機構の
基本構造の一例を示すもので、図中１，２は球面
継手３を介して連結された支持側及び従動側のア
ームである。この両アーム１，２のそれぞれの軸
心に対して十文字方向、すなわち、東西，南北方
向の４個所に、途中で交差した２個づつの伸縮ア
クチエータ４E1，４E2，４W1，４W2，４S1，４S2，
４N1，４N2のそれぞれの端部が連結してある。
基本構造の一例を示すもので、図中１，２は球面
継手３を介して連結された支持側及び従動側のア
ームである。この両アーム１，２のそれぞれの軸
心に対して十文字方向、すなわち、東西，南北方
向の４個所に、途中で交差した２個づつの伸縮ア
クチエータ４E1，４E2，４W1，４W2，４S1，４S2，
４N1，４N2のそれぞれの端部が連結してある。
第７図は具体的な構成を示すもので、上記伸縮
アクチエータにマツキンベン筋５が用いられてお
り、この各マツキンベン筋５には制御弁６を介し
て圧力源７に接続してあり、制御弁６は各マツキ
ンベン筋５の圧力をフイードバツクしたコントロ
ーラ８にて制御されるようになつている。９は圧
力計である。そして上記各マツキンベン筋５は制
御弁６を介して流体圧が供給されることにより直
径方向に膨張してその長さが短縮され、流体圧を
抜くことにより直径方向に縮小してその長さが伸
長される。
アクチエータにマツキンベン筋５が用いられてお
り、この各マツキンベン筋５には制御弁６を介し
て圧力源７に接続してあり、制御弁６は各マツキ
ンベン筋５の圧力をフイードバツクしたコントロ
ーラ８にて制御されるようになつている。９は圧
力計である。そして上記各マツキンベン筋５は制
御弁６を介して流体圧が供給されることにより直
径方向に膨張してその長さが短縮され、流体圧を
抜くことにより直径方向に縮小してその長さが伸
長される。
上記マツキンベン筋５は軽量で、出力／重量比
が大きく、さらに柔軟性を有している。
が大きく、さらに柔軟性を有している。
上記構成における作用を以下に説明する。
(1) 屈曲
西方向へ屈曲
西側の２個の伸縮アクチエータ４W1，４W2を
短縮し、、東側の２個の伸縮アクチエータ４E1，
４E2を伸長する。なおこのときの両伸縮量はそ
れぞれ同量行なう。
短縮し、、東側の２個の伸縮アクチエータ４E1，
４E2を伸長する。なおこのときの両伸縮量はそ
れぞれ同量行なう。
上記動作により、第１のアーム１に対して第
２のアーム２が球面継手３を中心に西方向へ屈
曲する。
２のアーム２が球面継手３を中心に西方向へ屈
曲する。
東方向への屈曲
東側の２個の伸縮アクチエータ４E1，４E2を
短縮し、西側の２個のアクチエー４W1，４W2を
同量だけ伸長する。
短縮し、西側の２個のアクチエー４W1，４W2を
同量だけ伸長する。
上記動作により、第１のアーム１に対して第
２のアーム２が球面継手３を中心に東方向へ屈
曲する。
２のアーム２が球面継手３を中心に東方向へ屈
曲する。
南方向及び北方向への屈曲も同様で、相対す
る２個づつの伸縮アクチエータの一方を短縮
し、他方を伸長することによつて南及び北方向
に屈曲される。
る２個づつの伸縮アクチエータの一方を短縮
し、他方を伸長することによつて南及び北方向
に屈曲される。
(2) ねじり
時計回りのねじり
各対の伸縮アクチエータのうち、第１アーム
１に対して時計方向に傾斜した方の伸縮アクチ
エータ４E1，４W1，４S1，４N1を伸長し、時計
方向と反対方向に傾斜した方の伸縮アクチエー
タ４E2，４W2，４S2，４N2を上記伸長量と同量
だけ短縮する。
１に対して時計方向に傾斜した方の伸縮アクチ
エータ４E1，４W1，４S1，４N1を伸長し、時計
方向と反対方向に傾斜した方の伸縮アクチエー
タ４E2，４W2，４S2，４N2を上記伸長量と同量
だけ短縮する。
上記動作により、第１のアーム１に対して第
２のアーム２が、球面継手３を中心にし、かつ
同一軸心上で時計方向にねじられる。
２のアーム２が、球面継手３を中心にし、かつ
同一軸心上で時計方向にねじられる。
反時計回りのねじり
上記時計回りのねじりの場合とは逆に、時計
方向に傾斜した方の伸縮アクチエータ４E1，４
Ｗ1，４S1，４N1を短縮し、反時計方向に傾斜し
た方の伸縮アクチエータ４E2，４W2，４S2，４N
２を上記短縮量と同量だけ短縮する。
方向に傾斜した方の伸縮アクチエータ４E1，４
Ｗ1，４S1，４N1を短縮し、反時計方向に傾斜し
た方の伸縮アクチエータ４E2，４W2，４S2，４N
２を上記短縮量と同量だけ短縮する。
上記動作により、第１のアーム１に対して第
２のアーム２が、球面継手３を中心にし、かつ
同一軸心上で反時計方向にねじられる。
２のアーム２が、球面継手３を中心にし、かつ
同一軸心上で反時計方向にねじられる。
上記のように東西方向、南北方向の屈曲によ
り自由度２の駆動がなされ、時計方向及び反時
計方向のねじれにより自由度１の駆動ができ、
結局３自由度駆動がなされる。
り自由度２の駆動がなされ、時計方向及び反時
計方向のねじれにより自由度１の駆動ができ、
結局３自由度駆動がなされる。
上記構成における球面継手３内に３自由度の検
出装置が組込まれている。第１図から第５図はそ
の構成を示すもので、支持側のアーム１に凹球部
材３ａが設けてあり、従動側のアーム２は上記凹
球部材３ａに摺動自在に嵌合する凸球部材３ｂが
設けてある。凹球部材３ａの内面には凹球部材３
ａを摺動案内する凹面状のスペーサ１０が固着し
てある。そしてこのスペーサ１０には、球面中心
より底側に、アーム１の軸心に対して同心円上に
多数個、例えば100個の受光素子１１が配設され
ている。この各受光素子１１はそれぞれ演算装置
１２に接続されている。
出装置が組込まれている。第１図から第５図はそ
の構成を示すもので、支持側のアーム１に凹球部
材３ａが設けてあり、従動側のアーム２は上記凹
球部材３ａに摺動自在に嵌合する凸球部材３ｂが
設けてある。凹球部材３ａの内面には凹球部材３
ａを摺動案内する凹面状のスペーサ１０が固着し
てある。そしてこのスペーサ１０には、球面中心
より底側に、アーム１の軸心に対して同心円上に
多数個、例えば100個の受光素子１１が配設され
ている。この各受光素子１１はそれぞれ演算装置
１２に接続されている。
上記凸球部材３ｂには、先端側から中心位置ま
で十文字状のスリツト１３が設けてあり、さらに
中心位置に光源１４が設けてある。
で十文字状のスリツト１３が設けてあり、さらに
中心位置に光源１４が設けてある。
上記受光素子１１は球面継手３の中心からＲの
位置に、またアーム１の軸心位置から半径ｒの位
置に配設されている。
位置に、またアーム１の軸心位置から半径ｒの位
置に配設されている。
上記凸球部材３ｂのスリツト１３には、この凸
球部材３ｂの表面が凹凸になるのを防止するため
に透明の充填剤が充填されている。
球部材３ｂの表面が凹凸になるのを防止するため
に透明の充填剤が充填されている。
上記構成において、光源１４から出た光は十文
字状のスリツト１３により、同心円状に配設され
た受光素子１１面の４点を照らす。第２図は、従
動側のアーム２が屈曲及びねじれがない状態を示
すもので、Ｘ軸とＹ軸の軸上にある受光位置Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄにて受光素子１１に光があたる。
字状のスリツト１３により、同心円状に配設され
た受光素子１１面の４点を照らす。第２図は、従
動側のアーム２が屈曲及びねじれがない状態を示
すもので、Ｘ軸とＹ軸の軸上にある受光位置Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄにて受光素子１１に光があたる。
上記状態から、従動側のアーム２をＸ方向にα
だけ屈曲した場合を考える。このとき、第３図、
第４図に示すように、Ｙ軸位置の受光位置Ｂ，Ｄ
は−Ｘ方向にl1だけＹ軸から離れる。第４図よ
り、Ｘ方向への屈曲角αは、 と求まる。
だけ屈曲した場合を考える。このとき、第３図、
第４図に示すように、Ｙ軸位置の受光位置Ｂ，Ｄ
は−Ｘ方向にl1だけＹ軸から離れる。第４図よ
り、Ｘ方向への屈曲角αは、 と求まる。
Ｙ軸方向に従動側のアーム２がβだけ屈曲した
場合も同様に、受光位置はl′1だけＸ軸から離れ、
Ｙ軸方向の屈曲角βは、 と求まる。
場合も同様に、受光位置はl′1だけＸ軸から離れ、
Ｙ軸方向の屈曲角βは、 と求まる。
一方屈曲はゼロとし、アーム２をγだけねじつ
た場合は、受光位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは第５図に示
すようになり、それぞれの受光位置Ａ，Ｂ，Ｃ，
ＤはＸ軸，Ｙ軸からl2だけ移動され、このときの
ねじれ角γは、 γ＝sin-1l2／γ と求まる。
た場合は、受光位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは第５図に示
すようになり、それぞれの受光位置Ａ，Ｂ，Ｃ，
ＤはＸ軸，Ｙ軸からl2だけ移動され、このときの
ねじれ角γは、 γ＝sin-1l2／γ と求まる。
屈曲し、かつねじれる場合は、上記した屈曲と
ねじれの各作動を組合わせてα，β，γの角度を
演算して求める。上記演算は各受光素子１１から
の信号を受信する演算装置１２にてなされ、この
演算装置１２よりα，β，γの信号が得られる。
ねじれの各作動を組合わせてα，β，γの角度を
演算して求める。上記演算は各受光素子１１から
の信号を受信する演算装置１２にてなされ、この
演算装置１２よりα，β，γの信号が得られる。
発明の効果
本発明によれば、関節内部で、関節の位置の変
位を認識できるため、アーム２が物を持つたり、
障害物の影に入つたりしても、変位後の位置信号
を正しく認識することができる。また外部に広い
受光面を必要としないので、関節機構全体をコン
パクトに構成することができる。
位を認識できるため、アーム２が物を持つたり、
障害物の影に入つたりしても、変位後の位置信号
を正しく認識することができる。また外部に広い
受光面を必要としないので、関節機構全体をコン
パクトに構成することができる。
第１図から第５図は本発明の要部を示すもの
で、第１図は要部の断面図、第２図は第１図の
−線に沿う断面矢視図、第３図から第５図に受
光位置が変化した様子を示す模式図、第６図は関
節機構の一例の基本構成図、第７図はその具体例
図、第８図は従来例を示す概略的な説明図であ
る。 １，２はアーム、３は球面継手、３ａは凹球部
材、３ｂは凸球部材、１１は受光素子、１２は演
算装置、１３はスリツト、１４は光源。
で、第１図は要部の断面図、第２図は第１図の
−線に沿う断面矢視図、第３図から第５図に受
光位置が変化した様子を示す模式図、第６図は関
節機構の一例の基本構成図、第７図はその具体例
図、第８図は従来例を示す概略的な説明図であ
る。 １，２はアーム、３は球面継手、３ａは凹球部
材、３ｂは凸球部材、１１は受光素子、１２は演
算装置、１３はスリツト、１４は光源。
Claims (1)
- １ 支持側のアーム１と従動側のアーム２とが、
互いに摺動自在に嵌合する凹球部材３ａと凸球部
材３ｂとからなる球面継手３を介して屈曲及びね
じれ変位可能に連結した関節装置において、球面
継手３の凹球部材３ａの内面に、演算装置１２に
接続した多数個の受光素子１１を同心円上に配設
し、また凸球部材３ｂの中心部より先端側に、十
文字状のスリツト１３を設けると共に、凸球部材
３ｂの中心部にスリツト１３を通して受光素子１
１に照射する光源１４を設けたことを特徴とする
関節機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25067986A JPS63105895A (ja) | 1986-10-23 | 1986-10-23 | 関節機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25067986A JPS63105895A (ja) | 1986-10-23 | 1986-10-23 | 関節機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63105895A JPS63105895A (ja) | 1988-05-11 |
| JPH0314595B2 true JPH0314595B2 (ja) | 1991-02-27 |
Family
ID=17211433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25067986A Granted JPS63105895A (ja) | 1986-10-23 | 1986-10-23 | 関節機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63105895A (ja) |
-
1986
- 1986-10-23 JP JP25067986A patent/JPS63105895A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63105895A (ja) | 1988-05-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |