JPH0544072Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案はマスタースレーブマニピユレータの関
節の構造に関する。

Ｂ 考案の概要 本考案は、連接体を屈曲自在に繋げるマニピユ
レータの関節において、連接体の関節での連結部
を互いに直交する２軸回りで回転自在に支持する
と共に、この連結部を連接体本体の長手軸線に対
して屈曲して形成することにより、実際のマニピ
ユレータの使用状況に即してその作業性の向上を
図つたものである。

Ｃ 従来の技術 パワーマニピユレータ装置のひとつにマスター
スレーブマニピユレータがある。マスタースレー
ブマニピユレータは、マスターアームを作業者が
操作するとそのマスターアームの動きに対応して
スレーブアームが作動する構造となつている。こ
のマスタースレーブマニピユレータにおいて、ス
レーブアームの関節を人の関節と相似的な位置関
係に配置することがよく行われている。このよう
にスレーブアームを人の腕と相似形とすること
で、スレーブアームがあたかも自分の腕であるか
のように作業者が直感的にマニピユレータを操作
することが可能となる。

Ｄ 考案が解決しようとする問題点 ところで、人が作業する場合の姿勢の基本的な
ものとしては、エルボーダウンやエルボーサイド
やエルボーアツプというものがあげられる。エル
ボーダウンとは、肩関節に対して肘関節が下部に
あり、例えば人間が机の下に手を入れるような作
業時にとる姿勢である。また、エルボーサイドと
は、例えば机の上で右腕で字を書くときに左腕が
とるような肘を横に張つた姿勢である。エルボー
アツプとは、肩と肘とが同じ高さで肘より真下に
手先を伸ばした姿勢である。勿論、実際には、こ
のような三つの基本的な姿勢が組み合わさつた姿
勢もある。このような基本的な姿勢では肘、肩関
節等がある程度屈曲した状態となつており、従つ
て、この基本的姿勢から各関節が任意の方向に屈
曲できるようになつていることが望ましい。

ところが、従来の関節は、上述の基本的姿勢で
関節が屈曲した状態において、その作動範囲の中
央位置から一方の側へ偏倚した状態にあり、そこ
からのその一方側への運動範囲が制限されてしま
うという問題点があつた。

本考案は、このような従来のマニピユレータの
関節における問題点を解決するものであり、人の
作業姿勢に相似的な姿勢をとるマニピユレータの
作業性の向上を図ることを目的としている。

Ｅ 問題点を解決するための手段 上述の問題点を解決する本考案にかかるマニピ
ユレータの関節は、連接体を屈曲自在に繋げるマ
ニピユレータの関節において、前記連接体の前記
関節での連結部が互いに直交する２軸回りで回転
自在に支持されると共に該連結部が該連接体本体
の長手軸線に対して屈曲して形成されたことを特
徴とする。

Ｆ 作用 連結部が関節における互いに直交する２軸回り
での作動範囲の中央位置にあるとき、連接体本体
は屈曲した状態にあり、その状態からそこを中心
として任意の方向に動作可能となる。

Ｇ 実施例 以下、本考案の一実施例を図面により具体的に
説明する。

第１図は本考案の一実施例にかかる関節の正面
から見た構成図、第２図はその平面から見た構成
図である。第１図及び第２図に示すように、第１
の腕１１の先端に連結駒１２がＡ−Ａ軸回りに回
動自在に取付けられると共に、この連結駒１２に
Ａ−Ａ軸と直交するＢ−Ｂ軸回りに回動自在に連
接体である第２の腕１３が取付けられて、自在継
手型の関節１４が構成される。つまり、Ａ−Ａ軸
及びＢ−Ｂ軸が互いに直交する２軸となつてい
る。第１の腕１１内にはＡ−Ａ軸駆動モータ１５
が配設され、その出力軸ギヤ１６が第１の腕１１
に軸支された相手ギヤ１７と噛み合うと共に、相
手ギヤ１７に固定されたギヤ１８が歯車列１９，
２０を介して連結駒１２の軸部に接続されてい
て、駆動モータ１５の作動によつて連結駒１２が
第１の腕１１に対してＡ−Ａ軸回りに回動駆動さ
れるようになつている。また同様に、第２の腕１
３内にはＢ−Ｂ軸駆動モータ２１が配設されてい
て、この駆動モータ２１の作動により出力軸ギヤ
２２、相手ギヤ２３、ギヤ２４、歯車列２５，２
６を介して連結駒１２が第２の腕１３に対してＢ
−Ｂ軸回りに回動駆動されるようになつている。

従つて、例えば第１の腕１１を固定側とすれ
ば、両駆動モータ１５，２１の作動によつて関節
１４において第２の腕１３を２自由度の任意の方
向に屈曲することが可能である。尚、この関節１
４の駆動系は上述の歯車機構に限らず、他の駆動
装置を採用するようにしてもよい。

この第２の腕１３は、連接体本体である腕本体
１３ａとその腕本体１３ａの端部に突出した連結
部１３ｂとを有し、連結部１３ｂにおいて前記連
結駒１２と連結されている。ここで、腕本体１３
ａの長手軸線と連結部１３ｂの長手軸線とが45度
近傍の角度θだけ傾斜するように、腕本体１３ａ
に対して連結部１３ｂが屈曲して形成されてお
り、従つて、第１図に示すように、連結部１３ｂ
の連結駒１２に対する回動位置が作動範囲の中央
点にあつてその長手軸線が第１の腕１１の延長方
向Ｃ−Ｃ軸と平行なときに、第２の腕１３の腕本
体１３ａの長手軸線はＣ−Ｃ軸に対して角度θだ
け傾斜するようになつている。

次に、このような本考案にかかる関節１４をロ
ボツトの肩関節に適用した場合の作用について述
べる。

第３図〜第５図はそれぞれ本考案にかかるロボ
ツトアームの動作状態を表わす機構図である。同
図において、２７は基台、２８はねじり関節、２
９は肘関節、３０は前腕、３１，３２，３３は手
首関節、３４は手であり、本関節１４とねじり関
節２８で３軸が１点で交差した肩関節機構が構成
されている。ここで、前述の第２の腕１３はアー
ムの上腕に相当する。

第３図は肘を上にした状態の腕姿勢（エルボー
アツプ）の側面図を表わしたものである。次に、
第４図は第３図の状態からねじり関節２８を90度
作動させた後、肘関節２９を肩の関節１４，２８
と同一水平面内に位置させると共に、手首関節３
２を手３４が前方へ向くように作動させた状態の
腕姿勢（エルボーサイド）の平面図である。この
腕姿勢は肘を張り出して腕を前方に延ばした状態
であり、前述のように人が作業中に最も多くとる
姿勢である。この姿勢において、本案の関節１４
では腕１３の連結部１３ｂが連結駒１２に対する
作動範囲の中央部に位置することとなり、従つて
そこから腕１３を動かす場合に最も作業性が良く
なる。

また、第５図は第４図の状態からねじり関節２
８を90度作動させ、肘関節２９を肩の関節１４，
２８より下方に位置させると共に前腕３０を前方
に延ばした状態の腕姿勢（エルボーダウン）の側
面図である。この腕姿勢も人が作業中に多くとる
姿勢である。この場合、肘関節２９を後方へ突き
出して手先を手前に引下げる、つまり腕１３を矢
印Ｄの方向にできるだけ多く回動させることがで
きれば作業性が向上するが、本案の関節１４では
予め腕本体１３ａは連結部１３ｂに対して矢印Ｄ
方向に傾斜させておくことができ、腕１３の矢印
Ｄ方向への回動量の増大が図れる。

このように、基本姿勢において関節がある程度
屈曲した状態となる部位に本案の関節１４を用い
れば、作動範囲が拡がり、作業性の向上を図るこ
とができる。尚、上述の例では本案の関節１４を
肩関節に用いた例を示したが、本考案の適用範囲
はこれに限定されるものではなく、その他の関節
に適用することも可能である。また、連接体本体
と連結部との屈曲角度も45度に限るものではな
く、適用される関節に応じてその屈曲角度は適宜
選定されるものである。

Ｈ 考案の効果 以上、一実施例を挙げて詳細に説明したように
本考案によれば、連接体はその本体の長手軸線が
予め関節に関して屈曲した状態となるので、人の
作業姿勢に相似的な姿勢をとるマニピユレータの
作動範囲を拡げ、その作業性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例にかかる関節の正面
から見た構成図、第２図はその平面から見た構成
図、第３図〜第５図はそれぞれ本考案にかかるロ
ボツトアームの動作状態を表わす機構図である。 図面中、１１は第１の腕、１３は第２の腕、１
３ａは腕本体、１３ｂは連結部、１４は関節であ
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 連接体を屈曲自在に繋げるマニピユレータの関
   節において、前記連接体の前記関節での連結部が
   互いに直交する２軸回りで回転自在に支持される
   と共に該連結部が該連接体本体の長手軸線に対し
   て屈曲して形成されたことを特徴とするマニピユ
   レータの関節。