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JPS6141716B2 - - Google Patents
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JPS6141716B2 - - Google Patents

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JPS6141716B2
JPS6141716B2 JP1143884A JP1143884A JPS6141716B2 JP S6141716 B2 JPS6141716 B2 JP S6141716B2 JP 1143884 A JP1143884 A JP 1143884A JP 1143884 A JP1143884 A JP 1143884A JP S6141716 B2 JPS6141716 B2 JP S6141716B2
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JP
Japan
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aggregate
joint
link
drive device
ball screw
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Japanese (ja)
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Yukio Saito
Takanori Higashihara
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、マニプレータ等の関節に関する。[Detailed description of the invention] Technical field of invention The present invention relates to a joint such as a manipulator.

従来技術と問題点 マニプレータ、産業上ロボツト、義手又は義
足、その他建関節機構を有するもの(以下「マニ
プレータ等」という。)における肩、上腕、前
腕、手若しくは腰、大腿、臑、足その他の隣接す
る骨材を相対的な可動性を持たせて連結する関節
は、一つの関節で相隣る一方の骨材を他方の骨材
に対し直角2軸方向へ動作可能とする2自由度を
有することが望ましい。
Prior Art and Problems Shoulder, upper arm, forearm, hand or lower back, thigh, buttock, foot, or other adjacent parts of manipulators, industrial robots, prosthetic arms or legs, and other devices with joint construction mechanisms (hereinafter referred to as "manipulators, etc.") A joint that connects aggregates with relative mobility has two degrees of freedom that allow one joint to move in two axes perpendicular to the other aggregate. This is desirable.

従来、マニプレータ等においては、相隣る骨材
を同一軸線上において相対的に接近離反する直動
関節、相隣る骨材を同一軸線回りに相対的に回転
する回転関節及び相隣る骨材を闘その一方の骨材
と直角方向の軸線回りに相対的に旋回する旋回関
節の三者を適宜に組合せ所望の自由度を得てい
る。
Conventionally, in manipulators, etc., there are linear joints that move adjacent aggregates toward and away from each other on the same axis, rotational joints that rotate adjacent aggregates relatively around the same axis, and adjacent aggregates. The desired degree of freedom is obtained by appropriately combining the three pivot joints that rotate relative to one axis around an axis perpendicular to one of the aggregates.

しかし、従来のマニプレータ等においては、隣
接する骨材の間に一つの関節のみを介装した1自
由度となつているため、一本の骨材の両端に直動
関節と回転関節とを装着する場合には、骨材の長
さ寸法を大きくしなければならない問題があると
ともに、旋回関節を用いる場合筏には、そのアク
チユエータが骨材の長手方向と直角の方向へ突出
するためめ、関節部分の外径寸法が大となる問題
がある。
However, in conventional manipulators, etc., there is one degree of freedom with only one joint interposed between adjacent aggregates, so a translational joint and a rotary joint are attached to both ends of one aggregate. In this case, there is a problem that the length of the aggregate must be increased, and when using a swivel joint, the actuator of the raft protrudes perpendicularly to the longitudinal direction of the aggregate, so the length of the aggregate must be increased. There is a problem in that the outer diameter of the part becomes large.

また、一つの関節に2自由度を持たせるべく、
直動関節又は回転関節と旋回関節とを組合せて複
合関節僧とする場合には、構造が複雑となるとと
もに、旋回関節のアクチユエータが骨材の長手方
向と直角の方向へ突出すること等により複合関節
自体の外形寸法が大きくなる等の問題がある。
In addition, in order to have two degrees of freedom in one joint,
When combining a prismatic joint or a rotary joint with a swivel joint to form a compound joint, the structure becomes complicated, and the actuator of the swivel joint protrudes in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the aggregate. There are problems such as the external dimensions of the joint itself becoming larger.

発明の目的 本発明は、上述した問題に鑑み、単体で多自由
度を有するマニプレータ等の関節の提供を目的と
する。
OBJECTS OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a joint such as a manipulator that has multiple degrees of freedom as a single unit.

発明の構成 本発明は、上記目的を達成すべく、第1骨材と
第2骨材に装着したガイド杆の一端とを相対的に
スウイベル運動自在に連結し、前記ガイド杆に第
1移動体及び第2移動体を移動自在に装着すると
ともに、これら第1、第2移動体を第2骨材に装
着した駆動装置と連動連結し、前記第1移動体に
第1リンクの一端を枢着するとともに、この第1
リンクの他端を第1骨材と相対的にスウイベル運
動自在に連結し、前記第2移動体に第2リンクの
一端を枢着するとともに、この第2リンクの他端
を、ガイド杆と第1リンクとのなす平面と直交す
る平面内に位置せしめて第1骨材と相対的にスウ
イベル運動自在に連結し、第1骨材と第2骨材と
を2自由度を持たせて連結するようにしたもので
ある。
Structure of the Invention In order to achieve the above object, the present invention connects one end of a guide rod attached to a first aggregate and a second aggregate so as to be able to move relatively swivelly, and connects a first movable body to the guide rod. and a second movable body is movably mounted, the first and second movable bodies are operatively connected to a drive device mounted on the second aggregate, and one end of the first link is pivotally connected to the first movable body. At the same time, this first
The other end of the link is connected to allow free swivel movement relative to the first aggregate, one end of the second link is pivotally connected to the second moving body, and the other end of the second link is connected to the guide rod and the second link. The first aggregate is positioned in a plane perpendicular to the plane formed by the first link and connected to allow free swivel movement relative to the first aggregate, and the first aggregate and the second aggregate are connected with two degrees of freedom. This is how it was done.

実施列 以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明
する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図及び第2図は、本発明の第1実施例を示
す正面図及び側面図で、この実施例の関節におい
ては、板状の第1骨材1と同様に矩形板状の第2
骨材2に装着したボールねじ3の一端(各図にお
いて上端)とをボールジヨイント4や自在継手等
により相対的にスウイベル運動自在に(自由度3
を持たせて)に連結してある。
1 and 2 are front and side views showing a first embodiment of the present invention. In the joint of this embodiment, a first aggregate 1 in the form of a plate and a second aggregate in the form of a rectangular plate are shown in FIGS.
One end (the upper end in each figure) of the ball screw 3 attached to the aggregate 2 can be relatively swiveled (3 degrees of freedom) using a ball joint 4 or a universal joint.
).

ボールねじ3は、後述の回転駆動装置の伝達効
率を高めるとともに、同一直線上を往復移動する
後述の第1、第2移動体を案内するガイド杆とな
るもので、第2骨材2の両端部付近に固着したブ
ラケツト5,5を介し、第2骨材2にその一方
(第2図において右方)の板面と平行に固定支持
してある。ボールねじ3には、円筒状の第1ナツ
ト部材6及び第2ナツト部材7を螺合してあり、
各ナツト部材6,7の外周には、円筒状の第1移
動体8及び第2移動体9をそれぞれラジアルボー
ルベアリングの如き複数の軸承部材10を介し回
転自在に嵌装してある。
The ball screw 3 increases the transmission efficiency of the rotational drive device, which will be described later, and serves as a guide rod for guiding the first and second movable bodies, which will be described later, that reciprocate on the same straight line, and connects both ends of the second aggregate 2. It is fixedly supported on the second aggregate 2 in parallel with one of the plate surfaces (on the right side in FIG. 2) via brackets 5, 5 fixed near the section. A cylindrical first nut member 6 and a second nut member 7 are screwed onto the ball screw 3.
A cylindrical first moving body 8 and a second moving body 9 are rotatably fitted on the outer periphery of each nut member 6, 7 via a plurality of bearing members 10 such as radial ball bearings.

各移動体8,9は、後述の回転駆動装置及び回
転伝達機構を介して回動される第1、第2ナツト
部材6,7のボールねじ3に沿つた軸方向への移
動に伴つて軸方向へ移動するもので、それぞれの
外周の対称位置に径方向(第1図、第2図におい
て左右方向)へ突出したピン部8a,9aを設け
てある。
Each of the movable bodies 8 and 9 is rotated by a shaft as the first and second nut members 6 and 7 are rotated in the axial direction along the ball screw 3 through a rotation drive device and a rotation transmission mechanism that will be described later. The pins 8a and 9a are provided at symmetrical positions on the respective outer peripheries and protrude in the radial direction (in the left-right direction in FIGS. 1 and 2).

第1移動体8には、第1リンク11がその一端
に設けた二又状の連結部11aの端部の孔をピン
部8aと係合して枢着してあり、この第1リンク
11の他端は、第1骨材1とボールジヨイント1
2を介して相対的にスウイベル運動自在に連結し
てある。
A first link 11 is pivotally connected to the first movable body 8 by engaging a pin portion 8a with a hole at the end of a forked connecting portion 11a provided at one end of the first link 11. The other end is the first aggregate 1 and the ball joint 1
2 for relative swivel movement.

又、第2移動体9には、第2リンク13がその
一端に設けた二又状の連結部13aの端部の孔を
ピン部9aと係合して枢着してあり、この第2リ
ンク13の他端は、ボールねじ3と第1リンク1
1のなす平面と直交する平面内に位置せしめ、第
1骨材1とボールジヨイント14を介して相対的
にスウイベル運動自在に連結してある。
Further, a second link 13 is pivotally connected to the second movable body 9 by engaging a pin portion 9a with a hole at the end of a forked connecting portion 13a provided at one end of the second link 13. The other end of the link 13 is connected to the ball screw 3 and the first link 1.
1, and is connected to the first aggregate 1 via a ball joint 14 so as to be able to freely swivel relative to the first aggregate 1.

前記第1ナツト部材6の一端(第1、2図にお
いて下端)には、この第1ナツト部材6より適宜
大径の外径を有する円輪板状の平歯車15を連設
してある。平歯車15は、後述の回転駆動装置の
回転力を第1ナツト部材6へ伝達する第1回転伝
達機構16の一部を構成するもので、軸線をボー
ルねじ二3と平行にして配置した比較的長い源動
歯車17と噛合してあり、源動歯車17は、一端
を第2骨材2に固着した軸受ブラケツト18によ
り支承してあるとともに、他端を第2骨材2に固
着した正逆回転自在の電動モータの如き回転駆動
装置19の出力軸19aと適宜に連動連結してあ
る。
A circular plate-shaped spur gear 15 having an outer diameter suitably larger than that of the first nut member 6 is connected to one end (the lower end in FIGS. 1 and 2) of the first nut member 6. The spur gear 15 constitutes a part of a first rotation transmission mechanism 16 that transmits the rotational force of a rotation drive device to be described later to the first nut member 6, and is arranged with its axis parallel to the ball screw 23. The main driving gear 17 is supported at one end by a bearing bracket 18 fixed to the second aggregate 2, and the other end is supported by a bearing bracket 18 fixed to the second aggregate 2. The output shaft 19a of a rotary drive device 19 such as a reversely rotatable electric motor is suitably interlocked and connected.

又、第2ナツト部材7の一端には、第1ナツト
部材6の場合と同様、この第2ナツト部材7より
適宜大径の外径を有する円輪板状の平歯車20を
連設してある。平歯車20は、第2回転伝達機構
21の一部を構成するもので、軸線をボールねじ
3と平行にして、かつボールねじ3の軸線上の点
を対称点とし第1回転伝達機構16の源動歯車1
7と対称配置した比較的長い源動歯車22と噛合
してある。
Further, at one end of the second nut member 7, as in the case of the first nut member 6, a circular plate-shaped spur gear 20 having an outer diameter suitably larger than that of the second nut member 7 is connected. be. The spur gear 20 constitutes a part of the second rotation transmission mechanism 21 and has an axis parallel to the ball screw 3 and a point on the axis of the ball screw 3 as a point of symmetry of the first rotation transmission mechanism 16. Source gear 1
It meshes with a relatively long source drive gear 22 arranged symmetrically with 7.

そして、源動歯車17は、一端を第2骨材2に
固着した軸受ブラケツト23により支承してある
とともに、他端を正逆回転自在の電動モータの如
き回転駆動装置24の出力軸24aと適宜に連動
連結してある。
The source gear 17 has one end supported by a bearing bracket 23 fixed to the second aggregate 2, and the other end connected to an output shaft 24a of a rotary drive device 24 such as an electric motor capable of forward and reverse rotation as appropriate. are linked together.

次に、上記構成の関節の作用について第3図
a,b、第4図及び第5図を用いて説明する。
Next, the action of the joints having the above structure will be explained using FIGS. 3a and 3b, FIGS. 4 and 5.

今、第1骨材1を固定し、第2骨材2をその板
面が存在する平面(以下、「X−Z平面」とい
う。)内において移動するには、回転駆動装置1
9を適宜方向へ作動し、第1回転伝達機掃構16
を介し第1ナツト部材6を回転して第1移動体8
を、例えば第3図aにおいて実線で示す位置から
二点鎖線で示す位置へ移動する。
Now, in order to fix the first aggregate 1 and move the second aggregate 2 within the plane where its plate surface exists (hereinafter referred to as "X-Z plane"), the rotation drive device 1
9 in an appropriate direction, the first rotation transmission mechanism 16
The first moving body 8 is rotated through the first nut member 6.
is moved, for example, from the position shown by the solid line in FIG. 3a to the position shown by the two-dot chain line.

第1移動体8の上記移動により、ボールねじ3
は、第1骨材1と第1移動体8とが第1リンク1
1によつて連結されているため、一端のボールジ
ヨイント4の中心Aを中心とし、鉛直位置から所
定の角度θで傾斜する。
Due to the above movement of the first moving body 8, the ball screw 3
In this case, the first aggregate 1 and the first moving body 8 are connected to the first link 1
1, it is tilted at a predetermined angle θ 1 from the vertical position with the center A of the ball joint 4 at one end as the center.

又、第2骨材2をその板面が存在する平面と直
角な平面(以下、「X−Y平面」という。)内にお
いて移動するには、X−Z平面内の移動の場合と
同様に、回転駆動装置24及び第2回転伝達機構
21を介し第2ナツト部材7を回転して第2移動
体9を移動して行う。
In addition, in order to move the second aggregate 2 in a plane perpendicular to the plane where the plate surface exists (hereinafter referred to as "X-Y plane"), the same steps as in the case of movement in the X-Z plane are performed. , by rotating the second nut member 7 via the rotation drive device 24 and the second rotation transmission mechanism 21 and moving the second moving body 9.

なお、第1骨材1を固定し、第2骨材2を空間
的に移動するには、各回転駆動装置19,24を
適宜に作動し、第1、第2回転伝達機構16,2
1を介し第1、第2ナツト部材6,7を回転して
第1、第2移動体8,9を移動して行うものであ
る。
In addition, in order to fix the first aggregate 1 and move the second aggregate 2 spatially, each rotation drive device 19, 24 is operated appropriately, and the first and second rotation transmission mechanisms 16, 2
This is accomplished by rotating the first and second nut members 6 and 7 through the nut member 1 and moving the first and second moving bodies 8 and 9.

ここで、第2骨材2のX−Z平面内の移動によ
る第1移動体8の移動距離をLとし、かつ、ボー
ルねじ3の一端のボールジヨイント4の中心A、
第1リンク11の他端のボールジヨイント12の
中心B及び第1リンク11の一端の第1移動体8
との枢着点Dを頂点とする△ABDにおいて=
a、=bとし、又、中心Aと最初の枢着点D
との間隔をY0とし、更に、∠BAD=θとする
と、移動鉄距離Lと角度θ等との間には、次な
る関係がある。
Here, let L be the movement distance of the first moving body 8 due to the movement of the second aggregate 2 in the X-Z plane, and the center A of the ball joint 4 at one end of the ball screw 3,
The center B of the ball joint 12 at the other end of the first link 11 and the first moving body 8 at one end of the first link 11
In △ABD whose apex is the pivot point D with
a, = b, and the center A and the first pivot point D
If the distance between the two is Y 0 and ∠BAD=θ 0 , then the following relationship exists between the moving iron distance L and the angle θ 1 , etc.

θ=cos-1+Y −b/2Ya…………
…(1) 角度θの変化に対し、 θ+θ=cos-1+(Y−L)−b/2
(Y−L)a…………… (2) よつて、 θ=cos-1{a+(Y−L)−b/2(Y
−L)a} −cos-1(a+Y −b/2Ya)…
…(3) となる。構造上a,bは既知であるから、角度θ
の変化と移動距離の関係は、第4図に示すよう
に、逆余弦の関係となる。
θ 0 =cos -1 a 2 +Y 0 2 -b 2 /2Y 0 a……
...(1) For a change in angle θ 1 , θ 0 + θ 1 = cos -1 a 2 + (Y 0 -L) 2 - b 2 /2
(Y 0 −L)a……………… (2) Therefore, θ 1 = cos −1 {a 2 +(Y 0 −L) 2 −b 2 /2(Y
0
−L)a} −cos −1 (a 2 +Y 0 2 −b 2 /2Y 0 a)…
…(3) becomes. Since a and b are known structurally, the angle θ
The relationship between the change in 1 and the moving distance is an inverse cosine relationship, as shown in FIG.

又、ボールねじ3の他端の力Uは、第3図bに
示すように、∠ADB=φ、中心Aとボールねじ
3の他端Pとの間隔をYeとすると、 U=Yo/YeWtanφ …………(4) が得られる。ここでWは、第1移動体8の軸方向
の力で、回転駆動装置19からの伝達力である。
In addition, the force U at the other end of the ball screw 3 is, as shown in FIG. ………(4) is obtained. Here, W is a force in the axial direction of the first moving body 8 and is a force transmitted from the rotational drive device 19.

したがつて、力Uを大きくするためには、
Yo/Yeの値が「1」に近づくように間隔Yoを大
きくするか、回転駆動装置19の駆動力を大きく
すればよい。
Therefore, in order to increase the force U,
Either the interval Yo may be increased so that the value of Yo/Ye approaches "1", or the driving force of the rotary drive device 19 may be increased.

更に、空間中におけるボールねじ3の他端Pの
位置{P(x,y,z)}は、第5図に示すよう
に、第1、第2移動体8,9の位置、すなわち
Yo及び中心Aと第2移動体9の第2リンク13
の一端との枢着点Eとの間隔を制御することによ
り決定される。
Furthermore, the position {P(x, y, z)} of the other end P of the ball screw 3 in the space is, as shown in FIG.
Yo and the second link 13 of the center A and the second moving body 9
It is determined by controlling the distance between one end of the pivot point E and the pivot point E.

なお、ボールねじ3は、第1、第2リンク1
1,13による支持、すなわち、いわゆるハリの
構造となつているため、その他端Pに大きな外力
を付与することができる。また、第5図において
Cは、第2リンク13の他端著におけるボールジ
ヨイント14の中心である。
Note that the ball screw 3 is connected to the first and second links 1.
1 and 13, that is, has a so-called firm structure, a large external force can be applied to the other end P. Further, in FIG. 5, C is the center of the ball joint 14 at the other end of the second link 13.

第6図は、本発明の第2実施例を示す正面図
で、この実施例の関節は、第1実施例のものが第
1、第2移動体8,9を移動すべく第1、第2ナ
ツト部材6,7を回転駆動装置19,24及び第
1、第2回転伝達機構16,21により回転する
ものであるのに対し、ボールねじを回転すること
によりナツト部材を介し第1、第2移動体を移動
する点が相違するものである。
FIG. 6 is a front view showing a second embodiment of the present invention, in which the joints of this embodiment are the same as those of the first embodiment. The two nut members 6 and 7 are rotated by the rotation drive devices 19 and 24 and the first and second rotation transmission mechanisms 16 and 21, whereas the rotation of the ball screw causes the first and second nut members to be rotated through the nut members. The difference is that two moving bodies are moved.

なお、以下の説明において第1図及び第2図に
示す部材等と同一機能を奏する部材等には、同一
符号を付しその説明を省略する。
In the following description, members having the same functions as those shown in FIGS. 1 and 2 will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

すなわち、ボールねじ3は、第2骨材2にブラ
ケツト5,5を介し回転自在に支承されかつ一端
をボールジヨイント4を介し第1骨材1と相対的
にスウイベル運動自在に連結した第1ねじ3a
と、第1ねじ3aと同一直線上に位置せしめて第
2骨材2にブラケツト5,5を介し回転自在に支
承した第2ねじ3bとから構成してある。
That is, the ball screw 3 is rotatably supported by the second aggregate 2 via brackets 5, 5, and has one end connected to the first aggregate 1 via a ball joint 4 so as to be able to freely swivel relative to the first aggregate. screw 3a
and a second screw 3b positioned on the same straight line as the first screw 3a and rotatably supported on the second aggregate 2 via brackets 5, 5.

各ねじ3a,3bには、第1、第2ナツト部材
6,7を螺合してあり、それぞれのナツト部材
6,7には、第1、第2リンク11,13の一端
と枢着した第1、第2移動体8,9を軸受部材
(図示省略)を介し回転自在に嵌装してある。
First and second nut members 6 and 7 are screwed into each screw 3a and 3b, and each nut member 6 and 7 is pivotally connected to one end of the first and second links 11 and 13. The first and second movable bodies 8 and 9 are rotatably fitted through bearing members (not shown).

又、各ねじ3a,3bには、それぞれの一端に
平歯車15,20を固着してある。それぞれの平
歯車15,20は、第1、第2回転伝達機構1
6,21の一部を構成するもので、源動ピニオン
25,26と噛合してあり、各源動ピニオン2
5,26は、それぞれ第2骨材2に固着した回転
駆動装置19,24の出力軸19a,24aに固
着してある。
Further, spur gears 15 and 20 are fixed to one end of each of the screws 3a and 3b. The respective spur gears 15 and 20 are connected to the first and second rotation transmission mechanisms 1
6, 21, and meshes with the source pinions 25, 26, and each source pinion 2
5 and 26 are fixed to output shafts 19a and 24a of rotary drive devices 19 and 24 fixed to the second aggregate 2, respectively.

したがつて、各回転駆動装置19,24の作動
により、第1ねじ3a及び第2ねじ3bが第1、
第2回転伝達機構16,21を介して回転し、こ
のねじ3a,3bの回転によつて第1、第2移動
体8,9が第1、第2ナツト部材6,7の作用に
よる各ねじ3a,3bに沿つて移動することによ
り、第2骨材2が第1骨材1に対し直角2軸方向
へ移動するものである。ために、第2骨材2の他
端は、ボールジヨイント4の中心Aを中心とする
球面内を移動する。
Therefore, by the operation of each rotation drive device 19, 24, the first screw 3a and the second screw 3b are
The rotation of the screws 3a and 3b causes the first and second movable bodies 8 and 9 to rotate through the second rotation transmission mechanisms 16 and 21, and the first and second moving bodies 8 and 9 are rotated by the action of the first and second nut members 6 and 7. By moving along 3a and 3b, the second aggregate 2 moves in two axial directions perpendicular to the first aggregate 1. Therefore, the other end of the second aggregate 2 moves within a spherical surface centered on the center A of the ball joint 4.

なお、本発明の実施態様は、上述した各実施例
に限らず、本発明は、以下に述べる種々のものを
包含する。
Note that the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiments, but the present invention includes various embodiments described below.

(1) 第1、第2骨材1,2を軸(ロツド)又は筒
状とするとともに、これらの形状を適宜に組合
せる。
(1) The first and second aggregates 1 and 2 are rod-shaped or cylindrical, and these shapes are appropriately combined.

(2) 第1、第2移動体8,9を案内するボールね
じ3を、第2骨材2の軸線上に設けた長孔内に
回転自在に取り付ける。
(2) The ball screw 3 that guides the first and second movable bodies 8 and 9 is rotatably installed in a long hole provided on the axis of the second aggregate 2.

(3) 第1、第2移動体8,9を案内する部材を、
ロツド又はスプラインとする。
(3) A member that guides the first and second movable bodies 8 and 9,
Use rod or spline.

(4) 第1、第2移動体8,9をブロツク状に形成
する。
(4) The first and second moving bodies 8 and 9 are formed into a block shape.

(5) 第1、第2移動体8,9を移動すべく回転駆
動装置の回転力を伝達する回転伝達機構16,
21をウオームとウオームホイールにより構成
する。
(5) a rotation transmission mechanism 16 that transmits the rotational force of the rotational drive device to move the first and second moving bodies 8 and 9;
21 is composed of a worm and a worm wheel.

(6) 第1、第2移動体8,9を移動する駆動装置
をリニヤモータ又は油圧シリンダ、空圧シリン
ダ若しくは水圧シリンダ等の流体圧往復駆動装
置とする。
(6) The drive device for moving the first and second movable bodies 8 and 9 is a linear motor or a fluid pressure reciprocating drive device such as a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, or a hydraulic cylinder.

(7) 回転駆動装置を1個とし、クラツチ及び変速
機等を介して出力する。
(7) Use one rotary drive device and output via a clutch, transmission, etc.

(8) 回転駆動装置19,24を第2骨材2の両面
に取付ける。
(8) Attach the rotation drive devices 19 and 24 to both sides of the second aggregate 2.

(9) 第1、第2リンク11,13の長さを調節可
能に設ける。
(9) The lengths of the first and second links 11 and 13 are adjustable.

応用例 第7図、第8図及び第9図は、それぞれ本発明
の応用例を示すスケルトン図で、第7図は、肩と
上腕との関節として用いた場合、第8図は、歩行
用ロボツト又は義足等における腰と大腿との関節
として用いた場合を示し、第9図は、多関節ロボ
ツトのポストと第1アーム及び第1アームとこれ
に連結する第2アームとの間、並びに相隣るアー
ム間等における関節として用いた場合を示してあ
る。
Application Examples Figures 7, 8, and 9 are skeleton diagrams showing application examples of the present invention. It shows the case where it is used as a joint between the hip and thigh of a robot or a prosthetic leg, etc., and FIG. The case where it is used as a joint between adjacent arms is shown.

肩義手の関節として用いる場合には、伝達力
は、上腕が水平(前方拳上又は側方挙上が90゜の
とき)の位置で最大となるから、∠ABD=∠
ACE=90゜とすれば、最も効率よい力伝達を行
い得る。
When the shoulder is used as a prosthetic hand joint, the transmission force is maximum when the upper arm is horizontal (when the upper arm is raised forward at 90 degrees), so ∠ABD=∠
If ACE = 90°, the most efficient force transmission can be achieved.

又、歩行用ロボツト等の関節として用いる場合
には、大腿の上下運動(Z方向)と左右運動(x
方向)を簡単に得ることができる。
In addition, when used as a joint in a walking robot, etc., the thigh's vertical movement (Z direction) and horizontal movement (x
directions) can be easily obtained.

更に、多関節ロボツトの関節として用いる場合
には、相隣アーム同士等を連結することにより、
象の鼻のような多関節ロボツトを構成することが
でき、ガイド杆をボールねじとすることにより、
モータに対する負荷を従来のものの1/2〜1/3倍程
度とすることが可能となる。又、関節の動きを
x,z方向のみとすることなく、y,z方向の動
きを組せることにより、マニプレータ等の作業領
域を更に拡大することができる。
Furthermore, when used as a joint of a multi-jointed robot, by connecting adjacent arms, etc.
A multi-jointed robot like an elephant's trunk can be constructed, and by using a ball screw as the guide rod,
It is possible to reduce the load on the motor to about 1/2 to 1/3 times that of conventional motors. Furthermore, by combining joint movements in the y and z directions instead of only in the x and z directions, the work area of the manipulator or the like can be further expanded.

発明の効果 以上の如く本発明によれば、従来技術に比して
以下に述べる種々の効果を奏する。
Effects of the Invention As described above, the present invention provides the following various effects compared to the conventional technology.

(1) 構造を簡単にすることができる。(1) The structure can be simplified.

(2) 一つの関節に2自由度を持たせることができ
る。
(2) One joint can have two degrees of freedom.

(3) 2自由度を有するにもかかわらず、全体をス
マートかつコンパクトにすることができる。
(3) Despite having two degrees of freedom, the whole can be made smart and compact.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は本発明の第1実施例を示す
正面図及び側面図、第3図a,b、第4図及び第
5図はそれぞれ第1実施例の関節の作用説明図、
第6図は本発明の第2実施例を示す正面図、第7
図、第8図及び第9図はそれぞれ本発明の応用例
を示すスケルトン図である。 1……第1骨材、2……第2骨材、3……ボー
ルねじ(ガイド杆)、4……ボールジヨイント、
8……第1移動体、9……第2移動体、11……
第1リンク、12……ボールジヨイント、13…
…第2リンク、14……ボールジヨイント、16
……第1回転伝達機構、19……回転駆動装置、
21……第2回転伝達機構、24……回転駆動装
置。
1 and 2 are front and side views showing the first embodiment of the present invention, FIGS. 3a, b, 4 and 5 are explanatory diagrams of the operation of the joints of the first embodiment, respectively,
FIG. 6 is a front view showing the second embodiment of the present invention, and FIG.
8 and 9 are skeleton diagrams showing application examples of the present invention, respectively. 1...First aggregate, 2...Second aggregate, 3...Ball screw (guide rod), 4...Ball joint,
8...first moving body, 9...second moving body, 11...
1st link, 12...Ball joint, 13...
...Second link, 14...Ball joint, 16
...first rotation transmission mechanism, 19...rotation drive device,
21... Second rotation transmission mechanism, 24... Rotation drive device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1骨材と第2骨材に装着したガイド杆の一
端とを相対的にスウイベル運動自在に連結し、前
記ガイド杆に第1移動本体及び第2移動体を移動
自在に装着するとともに、これら第1、第2移動
体を第2骨材に装着した駆動装置と連動連結し、
前記第1移動体に第1リンクの一端を枢着すると
ともに、この第1リンクの他端を第1骨材と相対
的にスウイベル運動自在に連結し、前記第2移動
体に第2リンクの一端を枢着するとともに、この
第2リンクの他端を、ガイド杆と第1リンクとの
なす平面と直交する平面内に位置せしめて第1骨
材と相対的にスウイベル運動自在に連結したこと
を特徴とするマニプレータ等の関節。
1. One end of a guide rod attached to a first aggregate and a second aggregate is connected so as to be movable relative to each other, and a first movable body and a second movable body are movably attached to the guide rod, and These first and second movable bodies are interlocked and connected to a drive device attached to the second aggregate,
One end of the first link is pivotally connected to the first movable body, and the other end of the first link is connected to allow free swivel movement relative to the first aggregate, and the second link is pivotally connected to the second movable body. One end of the second link is pivotally connected, and the other end of the second link is positioned in a plane perpendicular to the plane formed by the guide rod and the first link, and connected to allow free swivel movement relative to the first aggregate. A joint such as a manipulator characterized by.
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