JPH0712596B2 - ロボットア―ムのワイヤ―干渉駆動方式 - Google Patents
ロボットア―ムのワイヤ―干渉駆動方式Info
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- JPH0712596B2 JPH0712596B2 JP8959891A JP8959891A JPH0712596B2 JP H0712596 B2 JPH0712596 B2 JP H0712596B2 JP 8959891 A JP8959891 A JP 8959891A JP 8959891 A JP8959891 A JP 8959891A JP H0712596 B2 JPH0712596 B2 JP H0712596B2
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- wires
- wire
- pulley
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はロボットアームを駆動
するためのワイヤー干渉駆動方式に関するものである。
するためのワイヤー干渉駆動方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ロボットアームは複数のリンクとそのリ
ンクを結合する複数の関節を有する。ロボットアームは
最も駆動系側に近い基端部のリンクから作業を行う先端
部のリンクまで複数のリンクを有し、それらのリンクの
隣り合うものを関節で結合しており、それぞれのリンク
が発生する力は各関節のトルクによって決定される。各
関節はアクチュエータにより駆動される。
ンクを結合する複数の関節を有する。ロボットアームは
最も駆動系側に近い基端部のリンクから作業を行う先端
部のリンクまで複数のリンクを有し、それらのリンクの
隣り合うものを関節で結合しており、それぞれのリンク
が発生する力は各関節のトルクによって決定される。各
関節はアクチュエータにより駆動される。
【０００３】しかるに関節を駆動するアクチュエータは
重量が大きいため、アクチュエータを関節に直接取り付
けたのでは出力重量比の点から不利であり、特にロボッ
トアームの手先の近傍の関節にアクチュエータを取り付
けるのは得策ではなく、アクチュエータを目標関節部よ
り駆動系側に近い位置に取り付けて、何らかの手段によ
ってアクチュエータから目標関節部に駆動力を伝達する
ことが必要となる。
重量が大きいため、アクチュエータを関節に直接取り付
けたのでは出力重量比の点から不利であり、特にロボッ
トアームの手先の近傍の関節にアクチュエータを取り付
けるのは得策ではなく、アクチュエータを目標関節部よ
り駆動系側に近い位置に取り付けて、何らかの手段によ
ってアクチュエータから目標関節部に駆動力を伝達する
ことが必要となる。
【０００４】このようなワイヤ―・プーリ駆動方式はた
とえばＳｔａｎｆｏｒｄ／ＪＰＬハンド（Ｒｏｂｏｔ
Ｈａｎｄｓ ａｎｄ ｔｈｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｏ
ｆＭａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ ｂｙ Ｍ． Ｔ． Ｍａ
ｓｏｎ ａｎｄ Ｋ． Ｊ． Ｓａｌｉｓｂｕｒｙ−
Ｔｈｅ ＭＩＴ Ｐｒｅｓｓ）やＣＴア―ム（広瀬、
馬、“ワイヤ―干渉駆動型多関節マニピュレ―タの開
発”、計測自動制御学会論文集、Ｖｏｌ． ２６， Ｎ
ｏ１１，）によって提案されている。
とえばＳｔａｎｆｏｒｄ／ＪＰＬハンド（Ｒｏｂｏｔ
Ｈａｎｄｓ ａｎｄ ｔｈｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｏ
ｆＭａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ ｂｙ Ｍ． Ｔ． Ｍａ
ｓｏｎ ａｎｄ Ｋ． Ｊ． Ｓａｌｉｓｂｕｒｙ−
Ｔｈｅ ＭＩＴ Ｐｒｅｓｓ）やＣＴア―ム（広瀬、
馬、“ワイヤ―干渉駆動型多関節マニピュレ―タの開
発”、計測自動制御学会論文集、Ｖｏｌ． ２６， Ｎ
ｏ１１，）によって提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかるにこれら従来の
技術においては、たとえばＳｔａｎｆｏｒｄ／ＪＰＬハ
ンドの方法では、各ワイヤーの張力を一カ所で測定して
おり、プーリ部の摩擦損失の影響を無視できない。また
ＣＴア―ムの方法はｎ関節のロボットア−ムに対して２
ｎ本のワイヤ―が必要であり、必要なワイヤ―数が多く
なり、駆動系の構造が複雑になっている。このようなこ
とからより軽量で必要なワイヤー数が少なく、よりスリ
ムであり、制御性がよく、かつ安価に製作することがで
きるロボットアームのワイヤー干渉駆動方式の開発が望
まれている。
技術においては、たとえばＳｔａｎｆｏｒｄ／ＪＰＬハ
ンドの方法では、各ワイヤーの張力を一カ所で測定して
おり、プーリ部の摩擦損失の影響を無視できない。また
ＣＴア―ムの方法はｎ関節のロボットア−ムに対して２
ｎ本のワイヤ―が必要であり、必要なワイヤ―数が多く
なり、駆動系の構造が複雑になっている。このようなこ
とからより軽量で必要なワイヤー数が少なく、よりスリ
ムであり、制御性がよく、かつ安価に製作することがで
きるロボットアームのワイヤー干渉駆動方式の開発が望
まれている。
【０００６】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、軽量で必要なワイヤー数が少なく、
よりスリムであり、安価に製作することができ、基部に
近い関節ほど多くのワイヤ―を掛けることができ、均一
のワイヤ―駆動系を用いてもベースに近い関節ほど大き
なトルクが発生でき、したがって、ワイヤ―駆動系の機
器部品の共通化を図ることができ、また各関節軸近傍に
配置された張力作動型トルクセンサにより各関節トルク
を直接計測することができ、これによって、計測された
各関節トルクを制御系にフィードバックすることによ
り、プーリ部の摩擦損失の影響を取り除くことができる
ロボットアームのワイヤー干渉駆動方式を提供すること
を目的とするものである。
れたものであって、軽量で必要なワイヤー数が少なく、
よりスリムであり、安価に製作することができ、基部に
近い関節ほど多くのワイヤ―を掛けることができ、均一
のワイヤ―駆動系を用いてもベースに近い関節ほど大き
なトルクが発生でき、したがって、ワイヤ―駆動系の機
器部品の共通化を図ることができ、また各関節軸近傍に
配置された張力作動型トルクセンサにより各関節トルク
を直接計測することができ、これによって、計測された
各関節トルクを制御系にフィードバックすることによ
り、プーリ部の摩擦損失の影響を取り除くことができる
ロボットアームのワイヤー干渉駆動方式を提供すること
を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的に対応して、こ
の発明のロボットアームのワイヤー干渉駆動方式は、ｎ
個の関節を有するロボットアームを駆動するワイヤー干
渉駆動方式であって、各関節にそこに掛かるワイヤーの
本数と同数のプーリを互いに独立して回転が可能に設置
し、ｎを越える最小の偶数本のワイヤーを準備し、前記
各関節軸に掛かるワイヤ―はプ―リに一回転以上巻きつ
いてその関節軸を経由し、その関節軸に掛かるワイヤ―
の数が最基端部側のとなりの関節軸に掛かるワイヤ―の
数と同じときはその関節軸に掛かるワイヤ―のうち２本
のワイヤ―はその関節軸より最先端部側のリンク部材に
固定し、最先端部の関節には２本のワイヤ―が掛かり、
最基端部の関節にはｎを越える最小の偶数本のワイヤ―
が掛かり、最基端部から（ｎ−ｉ）番目の関節には（ｉ
＋１）を越える最小の偶数本のワイヤ―が掛かるように
し、それぞれの関節軸に掛かる偶数のワイヤーは同数の
正方向回転用ワイヤーと逆方向回転用ワイヤーとの合計
本数とし各ワイヤ―の張力を制御して目標の関節の所定
のトルクを実現することを特徴としている。
の発明のロボットアームのワイヤー干渉駆動方式は、ｎ
個の関節を有するロボットアームを駆動するワイヤー干
渉駆動方式であって、各関節にそこに掛かるワイヤーの
本数と同数のプーリを互いに独立して回転が可能に設置
し、ｎを越える最小の偶数本のワイヤーを準備し、前記
各関節軸に掛かるワイヤ―はプ―リに一回転以上巻きつ
いてその関節軸を経由し、その関節軸に掛かるワイヤ―
の数が最基端部側のとなりの関節軸に掛かるワイヤ―の
数と同じときはその関節軸に掛かるワイヤ―のうち２本
のワイヤ―はその関節軸より最先端部側のリンク部材に
固定し、最先端部の関節には２本のワイヤ―が掛かり、
最基端部の関節にはｎを越える最小の偶数本のワイヤ―
が掛かり、最基端部から（ｎ−ｉ）番目の関節には（ｉ
＋１）を越える最小の偶数本のワイヤ―が掛かるように
し、それぞれの関節軸に掛かる偶数のワイヤーは同数の
正方向回転用ワイヤーと逆方向回転用ワイヤーとの合計
本数とし各ワイヤ―の張力を制御して目標の関節の所定
のトルクを実現することを特徴としている。
【０００８】
【作用】ｎ個のリンク部材をｎ個の関節で連結し、基端
部からｎ番目の関節には２本、（ｎ−１）番目の関節に
は４本、（ｎ−２）番目の関節には４本、…、（ｎ−
ｉ）番目の関節には（ｉ＋１）本を越える最小の偶数
本、…、１番目の関節にはｎを越える最小の偶数本のワ
イヤ―を掛け、この各ワイヤ―の張力を制御して、目標
の関節に所定のトルクを発生させる。そのためには、ま
ず各関節の目標トルクの組を決定し、目標トルクの組を
満足しかつ最基端部の関節の軸力が零となるワイヤ―張
力の組を求め、その組における最小のワイヤ―の張力の
ｎ倍を最基端部の関節の軸力の設定値とし、目標トルク
の組及び最基端部の関節の軸力の設定値を満足するワイ
ヤ―の張力の組を求める。また、各関節張力差動型セン
サからのフィ―ドバック信号を利用したトルクサ―ボを
行い、プ―リ部の摩擦損失の影響を取り除く。
部からｎ番目の関節には２本、（ｎ−１）番目の関節に
は４本、（ｎ−２）番目の関節には４本、…、（ｎ−
ｉ）番目の関節には（ｉ＋１）本を越える最小の偶数
本、…、１番目の関節にはｎを越える最小の偶数本のワ
イヤ―を掛け、この各ワイヤ―の張力を制御して、目標
の関節に所定のトルクを発生させる。そのためには、ま
ず各関節の目標トルクの組を決定し、目標トルクの組を
満足しかつ最基端部の関節の軸力が零となるワイヤ―張
力の組を求め、その組における最小のワイヤ―の張力の
ｎ倍を最基端部の関節の軸力の設定値とし、目標トルク
の組及び最基端部の関節の軸力の設定値を満足するワイ
ヤ―の張力の組を求める。また、各関節張力差動型セン
サからのフィ―ドバック信号を利用したトルクサ―ボを
行い、プ―リ部の摩擦損失の影響を取り除く。
【０００９】
【実施例】以下この発明の詳細をー実施例を示す図面に
ついて説明する。図１には７関節のロボットアーム１が
示されている。ロボットアーム１は駆動系側の基端部か
ら手先側の先端部にかけてリンク部材Ｌ1 ーＬ7 を備え
ており、各リンク部材Ｌ1 −Ｌ7 は隣合うリンク部材と
関節Ｊ1 −Ｊ7 で連結している。関節Ｊ1 −Ｊ7 の関節
軸Ｚ1 −Ｚ7 には、そこを経由するワイヤーＷの本数と
同数のプーリＰ（Ｐ11−Ｐ72）を独立して回転が可能に
設置している。
ついて説明する。図１には７関節のロボットアーム１が
示されている。ロボットアーム１は駆動系側の基端部か
ら手先側の先端部にかけてリンク部材Ｌ1 ーＬ7 を備え
ており、各リンク部材Ｌ1 −Ｌ7 は隣合うリンク部材と
関節Ｊ1 −Ｊ7 で連結している。関節Ｊ1 −Ｊ7 の関節
軸Ｚ1 −Ｚ7 には、そこを経由するワイヤーＷの本数と
同数のプーリＰ（Ｐ11−Ｐ72）を独立して回転が可能に
設置している。
【００１０】各部品の結合状態は次の通りである。第ｉ
軸に対し、プーリＰは下記の場合を除いて回転自由に結
合している。リンクＬi とリンクＬi-1 はＺi 軸を介し
て回転自由に結合している。アイドルプーリａi はケー
ブルの運動方向を９０度回転させるものである。すなわ
ち関節Ｊ1 の関節軸Ｚ1 には、プーリＰ11−Ｐ18を独立
して回転が可能に設置している。
軸に対し、プーリＰは下記の場合を除いて回転自由に結
合している。リンクＬi とリンクＬi-1 はＺi 軸を介し
て回転自由に結合している。アイドルプーリａi はケー
ブルの運動方向を９０度回転させるものである。すなわ
ち関節Ｊ1 の関節軸Ｚ1 には、プーリＰ11−Ｐ18を独立
して回転が可能に設置している。
【００１１】関節Ｊ2 の関節軸Ｚ2 には、プーリＰ21−
Ｐ28を独立して回転が可能に設置している。 関節Ｊ3 の関節軸Ｚ3 には、プーリＰ31−Ｐ36を独立し
て回転が可能に設置している。 関節Ｊ4 の関節軸Ｚ4 には、プーリＰ41−Ｐ46を独立し
て回転が可能に設置している。 関節Ｊ5 の関節軸Ｚ5 には、プーリＰ51−Ｐ54を独立し
て回転が可能に設置している。 関節Ｊ6 の関節軸Ｚ6 には、プーリＰ61−Ｐ64を独立し
て回転が可能に設置している。関節Ｊ7 の関節軸Ｚ7 に
は、プーリＰ71−Ｐ72を独立して回転が可能に設置し ている。
Ｐ28を独立して回転が可能に設置している。 関節Ｊ3 の関節軸Ｚ3 には、プーリＰ31−Ｐ36を独立し
て回転が可能に設置している。 関節Ｊ4 の関節軸Ｚ4 には、プーリＰ41−Ｐ46を独立し
て回転が可能に設置している。 関節Ｊ5 の関節軸Ｚ5 には、プーリＰ51−Ｐ54を独立し
て回転が可能に設置している。 関節Ｊ6 の関節軸Ｚ6 には、プーリＰ61−Ｐ64を独立し
て回転が可能に設置している。関節Ｊ7 の関節軸Ｚ7 に
は、プーリＰ71−Ｐ72を独立して回転が可能に設置し ている。
【００１２】関節数ｎを越える最小の偶数本のワイヤー
Ｗ1 〜ｎ＋１本またはｎ＋２本（本実施例の場合 ８
本）を準備し、以下に述べるようにプーリＰ1 −Ｐ72に
巻き掛ける。それぞれの関節軸に掛けられる偶数のワイ
ヤーは同数の正方向回転用ワイヤーと逆方向回転用ワイ
ヤーとの合計本数になっている。アイドルプーリａ11−
ａ71はワイヤの方向を９０度変更するために使用され
る。
Ｗ1 〜ｎ＋１本またはｎ＋２本（本実施例の場合 ８
本）を準備し、以下に述べるようにプーリＰ1 −Ｐ72に
巻き掛ける。それぞれの関節軸に掛けられる偶数のワイ
ヤーは同数の正方向回転用ワイヤーと逆方向回転用ワイ
ヤーとの合計本数になっている。アイドルプーリａ11−
ａ71はワイヤの方向を９０度変更するために使用され
る。
【００１３】各ワイヤ―駆動経路は次の通りである。 （ワイヤ―１）ワイヤ―１駆動系から、プーリＰ11に一
周巻き付け、アイドルプーリａ11を通過し、プーリＰ21
に一周巻き付け、アイドルプーリａ12を通過し、プーリ
Ｐ31に１．２５周巻き付き、アイドルプーリａ13，ａ14
を通過し、プーリＰ41に一周巻き付き、アイドルプーリ
ａ15を通過し、プーリＰ51に１．２５周巻き付き、アイ
ドルプーリａ16を通過し、プーリＰ61に一周巻き付き、
プーリＰ71に一周巻き付き、リンク部材Ｌ7 に固定され
る。
周巻き付け、アイドルプーリａ11を通過し、プーリＰ21
に一周巻き付け、アイドルプーリａ12を通過し、プーリ
Ｐ31に１．２５周巻き付き、アイドルプーリａ13，ａ14
を通過し、プーリＰ41に一周巻き付き、アイドルプーリ
ａ15を通過し、プーリＰ51に１．２５周巻き付き、アイ
ドルプーリａ16を通過し、プーリＰ61に一周巻き付き、
プーリＰ71に一周巻き付き、リンク部材Ｌ7 に固定され
る。
【００１４】（ワイヤ―２）ワイヤ―２駆動系から、プ
ーリＰ12に一周巻き付け、アイドルプーリａ21、ａ22を
通過し、プーリＰ22に一周巻き付け、アイドルプーリａ
23、ａ24を通過し、プーリＰ32に１周巻き付き、アイド
ルプーリａ25を通過し、プーリＰ42に一周巻き付き、ア
イドルプーリａ26、ａ27を通過し、プーリＰ52に１．５
周巻き付き、アイドルプーリａ28を通過し、プーリＰ62
に一周巻き付き、プーリＰ７１に一周巻き付き、リンク
部材Ｌ7 に固定される。
ーリＰ12に一周巻き付け、アイドルプーリａ21、ａ22を
通過し、プーリＰ22に一周巻き付け、アイドルプーリａ
23、ａ24を通過し、プーリＰ32に１周巻き付き、アイド
ルプーリａ25を通過し、プーリＰ42に一周巻き付き、ア
イドルプーリａ26、ａ27を通過し、プーリＰ52に１．５
周巻き付き、アイドルプーリａ28を通過し、プーリＰ62
に一周巻き付き、プーリＰ７１に一周巻き付き、リンク
部材Ｌ7 に固定される。
【００１５】（ワイヤ―３）ワイヤ―３駆動系から、プ
ーリＰ13に一周巻き付け、アイドルプーリａ31，ａ32を
通過し、プーリＰ23に一周巻き付き、アイドルプーリａ
33を通過し、プーリＰ33に１．２５周巻き付き、アイド
ルプーリａ34を通過し、プーリＰ43に一周巻き付き、ア
イドルプーリａ35、ａ36を通過し、プーリＰ53に１．５
周巻き付き、アイドルプーリａ37を通過し、プーリＰ63
に一周巻き付き、リンク部材Ｌ6 に固定される。
ーリＰ13に一周巻き付け、アイドルプーリａ31，ａ32を
通過し、プーリＰ23に一周巻き付き、アイドルプーリａ
33を通過し、プーリＰ33に１．２５周巻き付き、アイド
ルプーリａ34を通過し、プーリＰ43に一周巻き付き、ア
イドルプーリａ35、ａ36を通過し、プーリＰ53に１．５
周巻き付き、アイドルプーリａ37を通過し、プーリＰ63
に一周巻き付き、リンク部材Ｌ6 に固定される。
【００１６】（ワイヤ―４）ワイヤ―４駆動系から、プ
ーリＰ14に一周巻き付け、アイドルプーリａ41、ａ42を
通過し、プーリＰ24に一周巻き付け、アイドルプーリａ
43を通過し、プーリＰ34に１．２５周巻き付き、アイド
ルプーリａ44を通過し、プーリＰ44に一周巻き付き、ア
イドルプーリａ45を通過し、プーリＰ54に１．２５周巻
き付き、アイドルプーリａ46を通過し、プーリＰ64に一
周巻き付き、リンク部材Ｌ6 に固定される。
ーリＰ14に一周巻き付け、アイドルプーリａ41、ａ42を
通過し、プーリＰ24に一周巻き付け、アイドルプーリａ
43を通過し、プーリＰ34に１．２５周巻き付き、アイド
ルプーリａ44を通過し、プーリＰ44に一周巻き付き、ア
イドルプーリａ45を通過し、プーリＰ54に１．２５周巻
き付き、アイドルプーリａ46を通過し、プーリＰ64に一
周巻き付き、リンク部材Ｌ6 に固定される。
【００１７】（ワイヤ―５）ワイヤ―５駆動系から、プ
ーリＰ15に一周巻き付け、アイドルプーリａ51、ａ52を
通過し、プーリＰ25に一周巻き付け、アイドルプーリａ
53を通過し、プーリＰ35に１．５周巻き付き、アイドル
プーリａ54を通過し、プーリＰ45に一周巻き付き、リン
ク部材Ｌ4 に固定される。
ーリＰ15に一周巻き付け、アイドルプーリａ51、ａ52を
通過し、プーリＰ25に一周巻き付け、アイドルプーリａ
53を通過し、プーリＰ35に１．５周巻き付き、アイドル
プーリａ54を通過し、プーリＰ45に一周巻き付き、リン
ク部材Ｌ4 に固定される。
【００１８】（ワイヤ―６）ワイヤ―６駆動系から、プ
ーリＰ16に一周巻き付け、アイドルプーリａ61、ａ62を
通過し、プーリＰ26に一周巻き付け、アイドルプーリａ
63を通過し、プーリＰ36に１周巻き付き、アイドルプー
リａ64を通過し、プーリＰ46に一周巻き付き、リンク部
材Ｌ4 に固定される。
ーリＰ16に一周巻き付け、アイドルプーリａ61、ａ62を
通過し、プーリＰ26に一周巻き付け、アイドルプーリａ
63を通過し、プーリＰ36に１周巻き付き、アイドルプー
リａ64を通過し、プーリＰ46に一周巻き付き、リンク部
材Ｌ4 に固定される。
【００１９】（ワイヤ―７）ワイヤ―７駆動系から、プ
ーリＰ17に一周巻き付け、アイドルプーリａ71を通過
し、プーリＰ27に一周巻き付き、リンク部材Ｌ2 に固定
される。
ーリＰ17に一周巻き付け、アイドルプーリａ71を通過
し、プーリＰ27に一周巻き付き、リンク部材Ｌ2 に固定
される。
【００２０】（ワイヤ―８）ワイヤ―８駆動系から、プ
ーリＰ18に一周巻き付け、アイドルプーリａ81を通過
し、プーリＰ28に一周巻き付き、リンク部材Ｌ2 に固定
される。
ーリＰ18に一周巻き付け、アイドルプーリａ81を通過
し、プーリＰ28に一周巻き付き、リンク部材Ｌ2 に固定
される。
【００２１】それぞれの関節Ｊ1 −Ｊ7 のトルクを張力
差動型トルクセンサーで検出する。そのような張力差動
型センサーとしては昭和６２年特許出願第２８９９９８
号で示されているものを使用することができる。このよ
うな構成のロボットアームのワイヤー干渉駆動機構おい
て、目標関節のトルクは各ワイヤの張力を制御しておこ
なう。
差動型トルクセンサーで検出する。そのような張力差動
型センサーとしては昭和６２年特許出願第２８９９９８
号で示されているものを使用することができる。このよ
うな構成のロボットアームのワイヤー干渉駆動機構おい
て、目標関節のトルクは各ワイヤの張力を制御しておこ
なう。
【００２２】その各ワイヤの張力の制御及び目標関節の
トルクの決定は次のようにしておこなう。まず、ワイヤ
―の張力とプ―リの径、関節トルク及び関節Ｊ1 の軸力
の関係は下記の数式１の通りである。
トルクの決定は次のようにしておこなう。まず、ワイヤ
―の張力とプ―リの径、関節トルク及び関節Ｊ1 の軸力
の関係は下記の数式１の通りである。
【００２３】
【数１】 ここで ｆi ：ワイヤ―ｉの張力（ｆi ≧０） τi ：関節Ｊi のトルク Ｐ1 ：関節Ｊ1 の軸力（全ワイヤ―張力の和） Ａ ；プ―リ径、ワイヤ―のかけ方で決まる８×８の変
換行列
換行列
【００２４】各ワイヤ―張力の決定法 １．目標関節トルクτri（ｉ＝１〜７）を決定する。目
標関節トルクの決定にはＤＣＣ法，ＪT の使用、その他
の方法を用いることができる。
標関節トルクの決定にはＤＣＣ法，ＪT の使用、その他
の方法を用いることができる。
【００２５】２．数式２を計算する。
【数２】
【００２６】３．最小のｆi を求める。 ｍｉｎ（ｆi ） （ｉ＝１〜８）
【００２７】４．プ―リ１の軸力の目標値Ｐr1を数式３
により求める。
により求める。
【数３】 Ｐｒ１＝−８・min（ｆｉ）
【００２８】５．再び、数式４を計算し目標張力ｆ
ri（ｉ＝１〜８）を求める。
ri（ｉ＝１〜８）を求める。
【数４】 ＊但し、簡易的な方法としてＰr1を正の十分大きな値に
設定しておく方法もある。
設定しておく方法もある。
【００２９】６．数式５により各関節張力作動型センサ
からのフィ―ドバック信号τsi（ｉ＝１〜８）を利用し
たトルクサ―ボを行ない、各ワイヤ―に加える張力ｆai
（ｉ＝１〜８）を求め、各ワイヤ―駆動系により加え
る。
からのフィ―ドバック信号τsi（ｉ＝１〜８）を利用し
たトルクサ―ボを行ない、各ワイヤ―に加える張力ｆai
（ｉ＝１〜８）を求め、各ワイヤ―駆動系により加え
る。
【数５】 ＊但し、ＰＩＤ｛・｝は、関節トルク偏差（τri−
τsi）（ｉ＝１〜８）を用いたＰＩＤ制御を行なうこと
を意味する。
τsi）（ｉ＝１〜８）を用いたＰＩＤ制御を行なうこと
を意味する。
【００３０】
【発明の効果】この発明のロボットア―ムのワイヤ―干
渉駆動方式では、必要なワイヤ―数が「ｎを越える最小
の偶数本」と少ない。これにより軽量、スリム、しかも
安価なロボットア―ムを製作することができる。またベ
―スに近い関節ほど多くのワイヤ―が掛かる。これによ
り均一のワイヤ―駆動系を用いてもベ―スに近い関節ほ
ど大きなトルクが発生できる。またワイヤ―駆動系の共
通部品化ができる。更に、各関節近傍に配置された張力
作動型トルクセンサで各関節トルクを直接計測すること
ができ、計測された各関節トルクを制御系にフィ―ドバ
ックすることにより、プ―リ部の摩擦損失の影響を取り
除くことができる。このようなことから、この発明によ
れば制御性の良好なロボットア―ムのワイヤ―干渉駆動
方式を得ることができる。
渉駆動方式では、必要なワイヤ―数が「ｎを越える最小
の偶数本」と少ない。これにより軽量、スリム、しかも
安価なロボットア―ムを製作することができる。またベ
―スに近い関節ほど多くのワイヤ―が掛かる。これによ
り均一のワイヤ―駆動系を用いてもベ―スに近い関節ほ
ど大きなトルクが発生できる。またワイヤ―駆動系の共
通部品化ができる。更に、各関節近傍に配置された張力
作動型トルクセンサで各関節トルクを直接計測すること
ができ、計測された各関節トルクを制御系にフィ―ドバ
ックすることにより、プ―リ部の摩擦損失の影響を取り
除くことができる。このようなことから、この発明によ
れば制御性の良好なロボットア―ムのワイヤ―干渉駆動
方式を得ることができる。
【図１】ロボットア―ムの構成を示す正面説明図であ
る。
る。
【図２】張力作動型トルクセンサの斜視説明図である。
【図３】全ワイヤ―の経路を示す斜視説明図である。
【図４】ワイヤ―１の経路を示す斜視説明図である。
【図５】ワイヤ―２の経路を示す斜視説明図である。
【図６】ワイヤ―３の経路を示す斜視説明図である。
【図７】ワイヤ―４の経路を示す斜視説明図である。
【図８】ワイヤ―５の経路を示す斜視説明図である。
【図９】ワイヤ―６の経路を示す斜視説明図である。
【図１０】ワイヤ―７の経路を示す斜視説明図である。
【図１１】ワイヤ―８の経路を示す斜視説明図である。
１ ロボットア―ム １１ トルク検出センサ Ｗ ワイヤ― Ｌ リンク部材 Ｊ 関節 ａ アイドルプ―リ Ｐ プ―リ Ａ ワイヤ―駆動系
Claims (1)
- 【請求項１】 ｎ個の関節を有するロボットアームを駆
動するワイヤー干渉駆動方式であって、各関節にそこに
掛かるワイヤーの本数と同数のプーリを互いに独立して
回転が可能に設置し、ｎを越える最小の偶数本のワイヤ
ーを準備し、前記各関節軸に掛かるワイヤ―はプ―リに
一回転以上巻きついてその関節軸を経由し、その関節軸
に掛かるワイヤ―の数が最基端部側のとなりの関節軸に
掛かるワイヤ―の数と同じときはその関節軸に掛かるワ
イヤ―のうち２本のワイヤ―はその関節軸より最先端部
側のリンク部材に固定し、最先端部の関節には２本のワ
イヤ―が掛かり、最基端部の関節にはｎを越える最小の
偶数本のワイヤ―が掛かり、最基端部から（ｎ−ｉ）番
目の関節には（ｉ＋１）を越える最小の偶数本のワイヤ
―が掛かるようにし、それぞれの関節軸に掛かる偶数の
ワイヤーは同数の正方向回転用ワイヤーと逆方向回転用
ワイヤーとの合計本数とし、各ワイヤ―の張力を制御し
て目標の関節の所定のトルクを実現することを特徴とす
るロボットアームのワイヤー干渉駆動方式
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8959891A JPH0712596B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | ロボットア―ムのワイヤ―干渉駆動方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8959891A JPH0712596B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | ロボットア―ムのワイヤ―干渉駆動方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04300179A JPH04300179A (ja) | 1992-10-23 |
| JPH0712596B2 true JPH0712596B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=13975212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8959891A Expired - Lifetime JPH0712596B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | ロボットア―ムのワイヤ―干渉駆動方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712596B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5792135A (en) | 1996-05-20 | 1998-08-11 | Intuitive Surgical, Inc. | Articulated surgical instrument for performing minimally invasive surgery with enhanced dexterity and sensitivity |
| US5807377A (en) * | 1996-05-20 | 1998-09-15 | Intuitive Surgical, Inc. | Force-reflecting surgical instrument and positioning mechanism for performing minimally invasive surgery with enhanced dexterity and sensitivity |
| JP4457794B2 (ja) | 2004-07-22 | 2010-04-28 | トヨタ自動車株式会社 | ロボット |
| JP4355781B2 (ja) * | 2006-07-12 | 2009-11-04 | 国立大学法人東京工業大学 | 把持装置 |
| US8060250B2 (en) * | 2008-12-15 | 2011-11-15 | GM Global Technology Operations LLC | Joint-space impedance control for tendon-driven manipulators |
| US8364314B2 (en) * | 2009-04-30 | 2013-01-29 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for automatic control of a humanoid robot |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP8959891A patent/JPH0712596B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04300179A (ja) | 1992-10-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |