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JPH03111182A - Three dimensional motion mechanism - Google Patents

Three dimensional motion mechanism

Info

Publication number
JPH03111182A
JPH03111182A JP24516289A JP24516289A JPH03111182A JP H03111182 A JPH03111182 A JP H03111182A JP 24516289 A JP24516289 A JP 24516289A JP 24516289 A JP24516289 A JP 24516289A JP H03111182 A JPH03111182 A JP H03111182A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
leg
free end
support rod
base
end frame
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.)
Granted
Application number
JP24516289A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH074777B2 (en
Inventor
Shigeo Hirose
茂男 広瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Research Development Corp of Japan
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Research Development Corp of Japan filed Critical Research Development Corp of Japan
Priority to JP1245162A priority Critical patent/JPH074777B2/en
Publication of JPH03111182A publication Critical patent/JPH03111182A/en
Publication of JPH074777B2 publication Critical patent/JPH074777B2/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a large output on the whole even in case of the output of an individual actuator being small by composing it so as to give three degrees of freedom by the three telescopic actuators which are arranged so as to make a parallel or small angle one another. CONSTITUTION:When three telescopic actuators 6 are respectively worked and the lengths thereof are changed, the three dimensional position of a free end frame (leg frame) 10 varies. In that case, the free end frame 10 is fitted to a support rod 12 and only the sliding in the axial direction is made to be allowed, so the posture is univocally determined. Consequently, a wall face suction unit 5 fitted to the free end frame 10 is positioned at the desired position inside a three dimensional space by adequately setting the lengths of the three telescopic actuators 6.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、3次元空間内で任意に位置決めすることので
きる3次元運動機構に関するもので、特に、壁面歩行ロ
ボットの脚機構や重力方向に設置されるマニピュレータ
の腕機構等に適した3次元運動機構に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a three-dimensional movement mechanism that can be positioned arbitrarily in three-dimensional space. This invention relates to a three-dimensional movement mechanism suitable for the arm mechanism of a manipulator to be installed.

(従来の技術) ビルや石油タンクのような大形建造物の壁面の点検や清
掃等を行う場合には、その壁面に沿って移動させること
のできる壁面移動装置が用いられる。そのような壁面移
動装置には種々のものがあり、壁面に吸着しながら移動
する壁面吸着移動機械も、これまでにいくつか提案され
ている。その主なものとしては、負圧吸着や磁気吸着を
行う壁面吸着ユニットを複数個用い、交互に吸着脱離を
繰り返しながら胴体をスライドさせることにより移動す
るもの、あるいは吸着車輪の回転により壁面に吸着しな
がら移動するもの等が挙げられる。
(Prior Art) When inspecting or cleaning the wall of a large structure such as a building or an oil tank, a wall moving device that can be moved along the wall is used. There are various types of such wall surface moving devices, and several wall surface suction moving machines that move while adhering to a wall surface have been proposed so far. The main types are those that use multiple wall adsorption units that perform negative pressure adsorption or magnetic adsorption, and move by sliding the body while repeating adsorption and desorption alternately, or adsorption to the wall by rotating adsorption wheels. Examples include things that move while moving.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、そのような壁面吸着移動機械では、平坦
な垂直壁面や円筒面あるいは球面状などの壁面での移動
は可能としても、ビルのコーナ一部を横切っての移動や
大きな突起のある壁面での移動、あるいは壁から天井へ
の移動というような、多様な壁面での移動を達成するこ
とはできない。
(Problem to be Solved by the Invention) However, although such wall suction moving machines can move on flat, vertical, cylindrical, or spherical walls, they cannot move across a part of the corner of a building. It is not possible to achieve various types of wall movement, such as movement, movement on walls with large protrusions, or movement from a wall to a ceiling.

そのような多様な壁面にも対応することができるように
するためには、胴体に複数組の脚機構を取り付けた歩行
ロボットとすることが考えられる。その場合、その脚機
構には、3次元運動をさせることが必要となる。すなわ
ち、少なくとも3自由度を持たせることが必要となる。
In order to be able to deal with such a variety of wall surfaces, it is conceivable to create a walking robot with multiple sets of leg mechanisms attached to its body. In that case, the leg mechanism would need to be able to move in three dimensions. That is, it is necessary to provide at least three degrees of freedom.

そのように3自由度を有する運動機構としては、例えば
直交する3組のアクチュエータを用いた3軸直交座標型
の機構がある。しかしながら、壁面を垂直に上昇するよ
うな動作を基本とする壁面歩行ロボットの場合には、重
力方向に大きな負荷がかかるので、3軸直交座標型の脚
機構を用いたものでは、重力方向のアクチュエータの出
力を特に大きくすることが必要となる。しかも、姿勢に
よっては他のアクチュエータにも大きな負荷がかかるの
で、それらのアクチュエータの出力も大きくしておかな
ければならない。したがって、各アクチュエータがいず
れも大形のものとなり、脚機構自体が極めて重くなって
しまう。
An example of such a movement mechanism having three degrees of freedom is a three-axis orthogonal coordinate type mechanism using three sets of orthogonal actuators. However, in the case of a wall-walking robot whose basic movement is to climb vertically up a wall, a large load is applied in the direction of gravity. It is necessary to particularly increase the output of the Furthermore, depending on the posture, a large load is also applied to other actuators, so the outputs of those actuators must also be increased. Therefore, each actuator becomes large in size, and the leg mechanism itself becomes extremely heavy.

また、関節型の3自由度運動機構もあるが、そのような
機構を壁面歩行ロボットの脚機構に用いた場合には、直
列に配置される各関節に大きなトルクを発生させること
が必要となる。したがって、やはり脚機構の重量が増大
してしまう。
There are also articulated three-degree-of-freedom movement mechanisms, but when such mechanisms are used in the leg mechanisms of wall-walking robots, it is necessary to generate large torques at each joint arranged in series. . Therefore, the weight of the leg mechanism also increases.

このように、壁面歩行ロボットは壁面を垂直に上昇する
ような動作を基本とするので、自重をできるだけ軽くし
、しかも膨出力は大きくしなければならない。そのため
に、従来の3自由度運動機構、すなわち3次元運動機構
では、壁面歩行ロボットの脚機構としての実現性は低い
ものどなっていた。
In this way, since the wall-walking robot basically moves vertically up the wall, it is necessary to reduce its own weight as much as possible and increase its expansion force. For this reason, conventional three-degree-of-freedom movement mechanisms, ie, three-dimensional movement mechanisms, have low feasibility as leg mechanisms for wall-walking robots.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、壁面歩行ロボットの脚機構などに適し
た3次元運動機構を得ることである。
The present invention has been made in view of these circumstances, and its purpose is to obtain a three-dimensional movement mechanism suitable for a leg mechanism of a wall-walking robot.

すなわち、本発明の目的は、軽量で、しかも高い出力を
発生し得る3次元運動機構を得ることである。
That is, an object of the present invention is to obtain a three-dimensional movement mechanism that is lightweight and can generate high output.

(課題を解決するための手段) この目的を達成するために、本発明では、3本の伸縮ア
クチュエータを並列に使用する並列リンク系によって3
次元運動機構を構成するようにしている。3本の伸縮ア
クチュエータは、互いに平行ないしは小角度をなすよう
に配置される。そして、その基端が基体の異なる3点に
それぞれ回動自在に連結され、その先端が自由端フレー
ムの異なる3点にそれぞれ回動自在に連結される。自由
端フレームは、基体にユニバーサルジヨイントを介して
連結される支持ロッドに嵌合され、その軸線のまわりの
回転は不能であるが軸線方向には摺動自在に支持される
。その自由端フレームには、壁面吸着ユニット等の効果
器ユニットが取り付けられている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, the present invention uses a parallel link system that uses three telescopic actuators in parallel.
It is designed to constitute a dimensional movement mechanism. The three telescopic actuators are arranged parallel to each other or at a small angle. The base end thereof is rotatably connected to three different points on the base body, and the distal end thereof is rotatably connected to three different points on the free end frame. The free end frame is fitted onto a support rod that is connected to the base body via a universal joint, and is supported so that it cannot rotate about its axis but is slidable in the axial direction. An effector unit such as a wall suction unit is attached to the free end frame.

(作用) このように構成することにより、3本のアクチュエータ
をそれぞれ作動させ、その長さを変えると、自由端フレ
ームの3次元位置が変化する。その場合、自由端フレー
ムは支持ロンドに嵌合され、軸線方向の摺動のみが許容
されるようにされているので、その姿勢は一義的に定め
られる。したがって、3本のアクチュエータの長さを適
宜設定すれば、自由端フレームに取り付けられている効
果器ユニットを3次元空間内の所望の位置に位置させる
ことができる。
(Function) With this configuration, when the three actuators are actuated and their lengths are changed, the three-dimensional position of the free end frame is changed. In that case, the free end frame is fitted into the support rod and is allowed to slide only in the axial direction, so its attitude is uniquely determined. Therefore, by appropriately setting the lengths of the three actuators, the effector unit attached to the free end frame can be positioned at a desired position in three-dimensional space.

その場合、通常の運動姿勢では3本のアクチュエータが
できるだけ重力方向に沿って配置されるようにする。そ
のようにすると、その運動機構に作用する荷重はそれら
3本のアクチュエータによってほぼ均等に分担されるこ
とになる。しかも、運動機構に加わる曲げモーメントは
、自由端フレームが摺動自在に嵌合されている支持ロッ
トによって支持される。したがって、十分な運動の自由
度を与えながら、各アクチュエータを小出力のものとす
ることができ、運動機構全体を軽量化することができる
In that case, the three actuators are arranged along the direction of gravity as much as possible in the normal motion posture. In this way, the load acting on the movement mechanism will be shared almost equally by the three actuators. Moreover, the bending moment applied to the kinematic mechanism is supported by the support rod in which the free end frame is slidably fitted. Therefore, each actuator can have a small output while providing a sufficient degree of freedom of movement, and the weight of the entire movement mechanism can be reduced.

(実施例) 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.

図中、第1.2図は本発明による3次元運動機構を脚機
構として用いた壁面歩行ロボットの一実施例を示す概略
正面図及び側面図であり、第3,4図はそのロボットの
脚機構の斜視図及び縦断側面図である。
In the figure, Figs. 1 and 2 are a schematic front view and a side view showing an embodiment of a wall walking robot using the three-dimensional movement mechanism according to the present invention as a leg mechanism, and Figs. 3 and 4 are a schematic front view and a side view of the robot's legs. FIG. 3 is a perspective view and a vertical side view of the mechanism.

第1.2図に示されているように、この壁面歩行ロボッ
ト1は、基体としての胴体2と、その胴体2に取り付け
られる4組の脚機構33、・・・とからなっている。各
脚機構3の先端には、壁面4に吸着させるための効果器
ユニットである壁面吸着ユニット5が取り付けられてい
る。
As shown in FIG. 1.2, this wall-walking robot 1 consists of a body 2 as a base and four sets of leg mechanisms 33 attached to the body 2. At the tip of each leg mechanism 3, a wall suction unit 5, which is an effector unit for suctioning the wall surface 4, is attached.

第3.4図から明らかなように、脚機構3は、3本の伸
縮アクチュエータ6.6.6を備えている。各アクチュ
エータ6はモータ7によって駆動されるボールねじ式の
もので、それぞれ独立して長さが変えられるようになっ
ている。これら3本のアクチュエータ6.6.6の基端
は、胴体2の一直線上にない3点においてそれぞれボー
ルジヨイント8あるいはユニバーサルジヨイントを介し
て胴体2に回動自在に連結されている。また、その先端
は、−直線上にない3点においてそれぞれボールジヨイ
ント9あるいはユニバーサルジヨイントを介して自由端
フレーム、すなわち脚フレーム10に回動自在に連結さ
れている。しかも、これらのアクチュエータ6.6.6
は、互いに平行ないしは小角度をなすように配置されて
いる。
As is clear from FIG. 3.4, the leg mechanism 3 comprises three telescopic actuators 6.6.6. Each actuator 6 is of a ball screw type driven by a motor 7, and its length can be changed independently. The base ends of these three actuators 6.6.6 are rotatably connected to the body 2 via ball joints 8 or universal joints at three points that are not on a straight line of the body 2, respectively. Further, its distal end is rotatably connected to the free end frame, that is, the leg frame 10, via ball joints 9 or universal joints at three points that are not on the - straight line. Moreover, these actuators 6.6.6
are arranged parallel to each other or at a small angle.

脚フレーム10にはスプライン軸11が固着されている
。一方、胴体2には、支持ロッド12の基端がユニバー
サルジヨイント13を介して回動自在に支持されている
。そして、その支持ロッド12と脚フレーム10のスプ
ライン軸11とがスプライン嵌合されている。こうして
、脚フレーム10は、支持ロット12の軸線のまわりに
は回転不能であるがその軸線方向には摺動自在となるよ
うに支持されている。
A spline shaft 11 is fixed to the leg frame 10. On the other hand, the base end of a support rod 12 is rotatably supported by the body 2 via a universal joint 13. The support rod 12 and the spline shaft 11 of the leg frame 10 are spline-fitted. In this way, the leg frame 10 is supported so as to be unrotatable about the axis of the support rod 12 but slidable in the axial direction.

壁面吸着ユニット5は、支持アーム14とその先端に取
り付けられる吸着盤15とを備えている。吸着盤15は
、磁力あるいは負圧によって壁面4に吸着するもので、
第5図に示されているように、アーム14の先端に設け
られるキャップ状の支持力発生部材14aによりゴム等
の弾性体16を介して支持されている。支持力発生部材
14aの周辺部には硬質ゴム等の摩擦部材14bが取り
付けられており、吸着盤15が壁面4に吸着し、しかも
壁面4に対して剪断的な力が作用するときに、耐摩耗性
を有し摩擦力の大きい摩擦部材14bによってその剪断
力が支持され、吸着盤15にはそれを引き剥がす力のみ
が働くようにされている。
The wall suction unit 5 includes a support arm 14 and a suction cup 15 attached to the tip thereof. The suction cup 15 is one that adsorbs to the wall surface 4 by magnetic force or negative pressure.
As shown in FIG. 5, it is supported by a cap-shaped supporting force generating member 14a provided at the tip of the arm 14 via an elastic body 16 such as rubber. A friction member 14b made of hard rubber or the like is attached to the periphery of the supporting force generating member 14a, and when the suction cup 15 is attracted to the wall surface 4 and a shearing force is applied to the wall surface 4, the friction member 14b is attached. The shearing force is supported by the friction member 14b, which is abrasive and has a large frictional force, and only the force that peels it off acts on the suction cup 15.

一方、支持アーム14の基端側は、二股状の 0 分岐アーム部17a、17aを有するVアーム17の基
端部に、ボールジヨイント18を介して回動自在に連結
されている。その支持アーム14とVアーム17との間
にはコイルスプリング1.4. sが設けられており、
外力が働かない限り、支持アーム14がVアーム17に
対して一定の方向を向くようにされている。そして、そ
のVアーム17が、ユニバーサルジヨイント19を介し
て脚フレーム10の先端に回動自在に支持されている。
On the other hand, the base end of the support arm 14 is rotatably connected via a ball joint 18 to the base end of a V-arm 17 having bifurcated arm portions 17a, 17a. Between the support arm 14 and the V-arm 17 are coil springs 1.4. s is provided,
The support arm 14 faces in a fixed direction with respect to the V-arm 17 unless an external force is applied. The V-arm 17 is rotatably supported at the tip of the leg frame 10 via a universal joint 19.

そのユニバーサルジヨイント19は、■アーム17の基
端部の軸線のまわり及びその軸線に直交する軸線のまわ
りの2自由度回転を許容するもので、その回転中心はボ
ールジヨイント18の回転中心に一致するようにされて
いる。
The universal joint 19 allows two degrees of freedom to rotate around the axis of the proximal end of the arm 17 and around an axis perpendicular to the axis, and the center of rotation is the center of rotation of the ball joint 18. It is made to match.

こうして、壁面吸着ユニット5は、脚フレーム10に対
して回動自在とされている。
In this way, the wall suction unit 5 is rotatable with respect to the leg frame 10.

■アーム17の分岐アーム部17a、17aの先端には
、平行保持機構20.20の一端がそれぞれ連結されて
いる。
(2) One end of a parallel holding mechanism 20.20 is connected to the tip of the branch arm portions 17a, 17a of the arm 17, respectively.

1 第4図に示されているように、その平行保持機構20は
、可撓性デユープ状のアウタケーブル21と、そのアウ
タケーブル21に挿通されるインナケーブル22とによ
って構成されている。アウタケーブル21は、一端が脚
フレーム10のスプライン軸11の先端に固着され、胴
体2の内部で湾曲して、他端が胴体2の表面に固着され
ている。また、インナケーブル22は、一端が支持ロッ
ド12の先端部に固着され、アウタケーブル21を貫通
して、他端が壁面吸着ユニット5のVアーム17の先端
に固着されている。胴体2の内部では、インチケーブル
22が挿通されたアウタケーブル21が自由に撓み得る
ようにされている。
1. As shown in FIG. 4, the parallel holding mechanism 20 is composed of a flexible duplex-shaped outer cable 21 and an inner cable 22 inserted through the outer cable 21. The outer cable 21 has one end fixed to the tip of the spline shaft 11 of the leg frame 10, curved inside the body 2, and the other end fixed to the surface of the body 2. The inner cable 22 has one end fixed to the tip of the support rod 12, passes through the outer cable 21, and has the other end fixed to the tip of the V-arm 17 of the wall adsorption unit 5. Inside the body 2, an outer cable 21 through which an inch cable 22 is inserted can be freely bent.

こうして、壁面吸着ユニット5は、異なる面内にそれぞ
れ配置される2組の平行保持機構20.20によって胴
体2に連結されている。
In this way, the wall suction unit 5 is connected to the body 2 by two sets of parallel holding mechanisms 20, 20, which are respectively arranged in different planes.

次に、このように構成された脚機構3の作用について説
明する。
Next, the operation of the leg mechanism 3 configured in this way will be explained.

第6図は、この脚機構3の基本構造の原理な2 説明するための説明図である。Figure 6 shows the principle of the basic structure of this leg mechanism 3. It is an explanatory diagram for explanation.

この図に示されているように、いま、支持ロッド12は
原点0においてユニバーサルジヨイントにより胴体2に
連結され、Z軸方向に延びているものとする。また、3
本の伸縮アクチュエータ68,6□、63は、X軸上の
点Q及びY軸上の点R,Sにおいてそれぞれ胴体2に回
動自在に連結され、x−Z平面内の点A及びY−Z平面
内の点B、Cにおいてそれぞれ脚フレーム10に回動自
在に連結されているものとする。
As shown in this figure, it is assumed that the support rod 12 is connected to the body 2 by a universal joint at the origin 0 and extends in the Z-axis direction. Also, 3
The book expansion/contraction actuators 68, 6□, and 63 are rotatably connected to the body 2 at a point Q on the X axis and points R and S on the Y axis, respectively, and are rotatably connected to the body 2 at points A and Y in the xZ plane. It is assumed that they are rotatably connected to the leg frame 10 at points B and C in the Z plane, respectively.

この状態で、アクチュエータ6Iを伸縮作動させてその
長さを変えると、残りのアクチュエータ6□、63に拘
束されている脚フレーム10は、それらのアクチュエー
タ6g、6.を含む面とともにY軸のまわりに回転する
。したがって、その脚フレーム10に対する吸着盤15
の取り付は点PもY軸のまわりに回転する。また、アク
チュエータ62.63の一方を伸長させるとともに他方
を収縮させると、脚フ 3 レーム10がX軸のまわりに回転し、点PもX軸のまわ
りに回転する。そして、3本のアクチュエータ61.6
□、63を同時に伸縮させると、脚フレーム10が支持
ロッド12の軸線に沿って移動し、点PはZ軸方向に移
動する。
In this state, when the actuator 6I is expanded or contracted to change its length, the leg frame 10 restrained by the remaining actuators 6□, 63 is moved by those actuators 6g, 6. Rotates around the Y axis along with the plane containing . Therefore, the suction cup 15 for the leg frame 10
When mounting, point P also rotates around the Y axis. Further, when one of the actuators 62, 63 is extended and the other is contracted, the leg frame 10 rotates around the X-axis, and the point P also rotates around the X-axis. And three actuators 61.6
When □ and 63 are simultaneously expanded and contracted, the leg frame 10 moves along the axis of the support rod 12, and the point P moves in the Z-axis direction.

この間において、脚フレーム10は支持ロッド12にス
プライン結合されているので、脚フレーム10の各腕を
含む平面、すなわち点A。
During this time, the leg frame 10 is splined to the support rod 12, so that the plane containing each arm of the leg frame 10, ie point A.

B、Cを含む平面と支持ロッド12とがなす角は常に一
定に保たれる。したがって、点Pの3次元位置は一義的
に定められる。
The angle formed between the plane including B and C and the support rod 12 is always kept constant. Therefore, the three-dimensional position of point P is uniquely determined.

この運動中に、脚フレーム10の各腕間にはモーメント
が生ずるが、そのモーメントはすべて支持ロット12に
より支持されるので、アクチュエ〜り61.6□、63
には曲げモーメントは働かない。もしも3本のアクチュ
エータ6+ 、62.63を1点において脚フレーム1
0に回動自在に連結することができれば、そのような各
腕間に生ずるモーメントはゼロにすることができるので
あるが、そのような連結は 4 機構的に著しく困難である。そこで、生成される内部モ
ーメントが小さく抑えられるようにするために、脚フレ
ーム10の各腕の長さは、アクチュエータ6□、62.
6sの端部の連結部が機構的に干渉し合うことのない範
囲内で、できるだけ短くされる。
During this movement, a moment is generated between each arm of the leg frame 10, but all of this moment is supported by the support rod 12, so the actuators 61.6□, 63
No bending moment acts on. If three actuators 6+ and 62.63 are placed at one point, leg frame 1
If the arms could be rotatably connected to each other, the moment generated between the arms could be reduced to zero, but such a connection is mechanically extremely difficult. Therefore, in order to keep the generated internal moment small, the length of each arm of the leg frame 10 is set such that the actuators 6□, 62.
The connecting portions at the ends of the 6s are made as short as possible without mechanically interfering with each other.

このように、この脚機構3においては、3本のアクチュ
エータ6、.62.63によって3自由度が与えられる
ので、吸着盤15を空間的に任意の位置に移動させるこ
とができる。そして、3本のアクチュエータ6+ 、6
2.6sは平行ないしは小角度をなすように配置されて
いるので、それらを重力方向に向ければ、その脚機構3
に加わる荷重はそれら3本のアクチュエータ6□、6□
、63によってほぼ均等に支持されることになる。しか
も、脚機構3に作用する曲げモーメントは、脚フレーム
10から支持ロッド12に伝わり原点Oにおいて胴体2
により支持される。したがって、各アクチュエータ61
,6□、63は軸線方向の荷重を負担す 5 ればよいことになり、低出力で軽量なものとすることが
できる。
In this way, this leg mechanism 3 includes three actuators 6, . 62.63 provides three degrees of freedom, so the suction cup 15 can be moved to any spatial position. And three actuators 6+, 6
2.6s are arranged in parallel or at a small angle, so if you point them in the direction of gravity, the leg mechanism 3
The load applied to these three actuators 6□, 6□
, 63 are supported almost equally. Moreover, the bending moment acting on the leg mechanism 3 is transmitted from the leg frame 10 to the support rod 12, and the bending moment is transmitted to the body 2 at the origin O.
Supported by Therefore, each actuator 61
, 6□, and 63 only need to bear the load in the axial direction, and can be made lightweight with low output.

ところで、この脚機構3によれば、上述のように点Pの
3次元空間内での位置は決定されるのであるが、その脚
フレーム10の姿勢はその位置の変化に伴って変わって
しまう。そのために、このままでは、例えば脚フレーム
10がY−Z平面に対して傾くと、それまでY−Z平面
に対して一定方向に向けられていた吸着盤15が傾くこ
とになり、通常の歩行運動の障害となってしまう。そこ
で、脚フレーム10に取り付けられる吸着盤15の姿勢
を胴体2の姿勢と常に同一に保つ空間平行保持機構20
が更に導入されている。
By the way, according to this leg mechanism 3, the position of the point P in the three-dimensional space is determined as described above, but the posture of the leg frame 10 changes as the position changes. Therefore, if the leg frame 10 is tilted with respect to the Y-Z plane, for example, the suction cup 15, which had been oriented in a certain direction with respect to the Y-Z plane, will be tilted, causing the normal walking movement to become tilted. It becomes a hindrance. Therefore, a spatial parallelism holding mechanism 20 is provided to keep the posture of the suction cup 15 attached to the leg frame 10 always the same as the posture of the torso 2.
has also been introduced.

第7図は、その空間平行保持機構2oの原理を説明する
ための説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the principle of the spatial parallelism holding mechanism 2o.

この図に示されているように、いま、胴体2に点○で支
持ロッド12が回動自在に支持され、その支持ロッド1
2にスプライン結合された脚フレーム10に点Pで壁面
吸着ユニット56 が回動自在に支持されているものとする。そして、支持
ロッド12の先端のうち胴体2から離れた側の点をKと
し、脚フレーム10の胴体2寄りの点をLとする。脚フ
レーム10は、図示されていない伸縮アクチュエータに
より胴体2との間の距離が変えられるようになっている
As shown in this figure, a support rod 12 is now rotatably supported on the body 2 at a point ○.
It is assumed that a wall suction unit 56 is rotatably supported at a point P on the leg frame 10 which is spline-connected to the leg frame 10. The point of the tip of the support rod 12 on the side away from the body 2 is designated as K, and the point of the leg frame 10 closer to the body 2 is designated as L. The distance between the leg frame 10 and the body 2 can be changed by a telescopic actuator (not shown).

この状態で、例えば脚フレーム10を胴体2に近づけ、
点012間を収縮させたとすると、点に、L間の間隔は
広がる。逆に、点012間の間隔を広げると、点に、L
は互いに近づく。
In this state, for example, bring the leg frame 10 close to the body 2,
If the space between points 012 is contracted, the distance between points L will increase. Conversely, if you widen the interval between points 012, L
are approaching each other.

そして、点022間の間隔の変化量と点に、 L間の間
隔の変化量との和は常に一定である。
The sum of the amount of change in the interval between points 022 and the amount of change in the interval between points L is always constant.

すなわち、 OP+KL=一定 となる。That is, OP+KL=constant becomes.

そこで、点りと胴体2上の点Mとの間にアウタケーブル
21を設け、そのアウタケーブル21を通して点にと壁
面吸着ユニット5上の点Nとの間にインナケーブル22
を張る。なお、点0.M間の距離と点P、N間の距離と
は等し 7 くする。
Therefore, an outer cable 21 is provided between the point and point M on the body 2, and an inner cable 22 is provided between the point M on the wall suction unit 5 and the point N on the wall suction unit 5.
Stretch. In addition, the point is 0. The distance between M and the distance between points P and N should be equal.

このようにすると、インナケーブル22の全長は一定で
あるから、アウタケーブル21から露出している部分の
長さも一定で、 KL十MN=一定 となる。
In this case, since the total length of the inner cable 22 is constant, the length of the portion exposed from the outer cable 21 is also constant, and KL + MN=constant.

したがって、当初 OP=MN  としておけば、点0
.P間の間隔がどのように変化してもその関係が保たれ
る。そして、OM= P N  であるから、四角形O
MNPは平行四辺形となる。その結果、脚フレーム10
が支持ロッド12とともに点Oのまわりに回動し、また
、支持ロッド12の軸線に沿って移動したときにも、常
に壁面吸着ユニット5は胴体2と平行に保たれることに
なる。
Therefore, if we initially set OP=MN, the point is 0.
.. The relationship is maintained no matter how the interval between P changes. And since OM= P N , the quadrilateral O
MNP becomes a parallelogram. As a result, the leg frame 10
Even when the wall suction unit 5 rotates around the point O together with the support rod 12 and moves along the axis of the support rod 12, the wall suction unit 5 is always kept parallel to the body 2.

このように、この平行保持機構20は、2本のケーブル
21.22によって構成されるので、極めて軽量で、占
有スペースも小さくてよく、かつスムーズな作動を得る
ことができる。
As described above, since the parallel holding mechanism 20 is constituted by the two cables 21 and 22, it is extremely lightweight, occupies a small space, and can operate smoothly.

インナケーブル22がたるむ恐れがある場合に 8 は、第7図に示されているようにインナケーブル22の
固定点Nとは反対側にスプリング23を取り付けるよう
にすればよい。また、このような平行保持機構20を一
対、点Pの両側に設けるようにしてもよい。
If there is a possibility that the inner cable 22 may become slack, a spring 23 may be attached to the opposite side of the inner cable 22 from the fixing point N, as shown in FIG. Further, a pair of such parallel holding mechanisms 20 may be provided on both sides of the point P.

第3図に示されているように、脚機構3の脚フレームl
Oにユニバーサルジヨイント19を介して取り付けられ
た壁面吸着ユニット5のVアーム17は、このように構
成された一対の平行保持機構20.20によって胴体2
に連結されている。しかも、それらの平行保持機構20
.20は異なる面内に配置されている。したがって、脚
フレーム10が3次元運動するときにも、Vアーム17
は胴体2の面に対して常に平行状態に保たれる。すなわ
ち、脚フレーム10がどのように傾いても、■アーム1
7に対してボールジヨイント18及びスプリング14s
により常に同一方向を指向するように付勢された吸着盤
15は、常に一定方向に面することになる。その結果、
平坦な壁面4を歩行す 9 るときには、吸着盤15が常にその壁面4に対向するよ
うにすることができ、スムーズな安定した歩行を行わせ
ることが可能となる。
As shown in FIG. 3, the leg frame l of the leg mechanism 3
The V-arm 17 of the wall suction unit 5 attached to the body 2 through the universal joint 19 is held by the body 2 by the pair of parallel holding mechanisms 20 and 20 configured in this way.
is connected to. Moreover, those parallel holding mechanisms 20
.. 20 are arranged in different planes. Therefore, even when the leg frame 10 moves three-dimensionally, the V-arm 17
is always kept parallel to the plane of the fuselage 2. In other words, no matter how the leg frame 10 is tilted, ■the arm 1
Ball joint 18 and spring 14s for 7
The suction cup 15, which is urged to always face in the same direction, always faces in the same direction. the result,
When walking on a flat wall surface 4, the suction cup 15 can always face the wall surface 4, allowing smooth and stable walking.

なお、この場合、吸着盤15はボールジヨイント18を
介して取り付けられているので、壁面4に対してほぼ平
行に保たれればよく、平行保持機構20に厳密性を求め
る必要はない。したがって、ケーブル21.22の固定
点等に多少の誤差があってもよい。
In this case, since the suction cup 15 is attached via the ball joint 18, it is sufficient to keep it substantially parallel to the wall surface 4, and there is no need to require strictness in the parallelism holding mechanism 20. Therefore, there may be some error in the fixing points of the cables 21, 22, etc.

第1,2図に示されているように、このような脚機構3
を4組備えた歩行ロボット1が垂直壁面4を上昇すると
きには、胴体2をできるだけ壁面4に近づけて脚機構3
.3を上下に広げることにより、各脚機構3,3.・・
・がほぼ重力方向に配置される。したがって、各脚機構
3を構成する3本の伸縮アクチュエータ6もほぼ重力方
向に配置されることになる。そして、クロール歩容ある
いはトロット歩容、ペース歩容で歩行する。
As shown in FIGS. 1 and 2, such a leg mechanism 3
When the walking robot 1 equipped with four sets of
.. 3 vertically, each leg mechanism 3, 3.・・・
・is placed almost in the direction of gravity. Therefore, the three telescopic actuators 6 constituting each leg mechanism 3 are also arranged substantially in the direction of gravity. Then, the patient walks with a crawl gait, a trot gait, or a pace gait.

クロール歩容の場合には、3絹の脚機構3を 0 壁面4に吸着させた状態で残りの1組の脚機構3を復帰
させ、その脚機構3を壁面4に吸着させた後、他の一組
の脚機構3を復帰させるという手順を繰り返す。その場
合、ロボット1の自重は、壁面4に吸着している3組の
脚機構3によって支持される。そして、各脚機構3に加
わる荷重は、3本の伸縮アクチュエータ6によってほぼ
均等に分担される。したがって、ロボット1は常に合計
9本のアクチュエータ6によって駆動されることになり
、個々のアクチュエータ6の出力は小さくても、全体と
しては十分な出力を得ることができる。こうして、出力
/重量比の高い駆動系となる。
In the case of a crawling gait, the remaining leg mechanism 3 is returned to its original position while the three silk leg mechanisms 3 are attached to the wall surface 4, and after the leg mechanisms 3 are attached to the wall surface 4, the other leg mechanisms 3 are attached to the wall surface 4. The procedure of returning one set of leg mechanisms 3 is repeated. In that case, the weight of the robot 1 is supported by three sets of leg mechanisms 3 adhering to the wall surface 4. The load applied to each leg mechanism 3 is shared almost equally by the three telescopic actuators 6. Therefore, the robot 1 is always driven by a total of nine actuators 6, and even if the output of each actuator 6 is small, a sufficient output can be obtained as a whole. This results in a drive system with a high output/weight ratio.

そして、そのように各脚機構3によって大きな出力が得
られるので、対角2組の脚機構3を同時に復帰させるト
ロット歩容あるいはペース歩容をとることも可能となる
。その場合、復帰中の脚機構3においても前述のように
吸着盤15が壁面4に平行に保持され、壁面4にほとん
ど接する浮上状態で復帰させることができる1 ので、効率のよい歩行を行わせることができる。そして
、そのようなトロット歩容あるいはペース歩容とするこ
とにより、より高速の移動が可能となる。
Since a large output is obtained by each leg mechanism 3 in this way, it is also possible to take a trot gait or a pace gait in which the two diagonal sets of leg mechanisms 3 return to normal at the same time. In that case, the suction cup 15 of the leg mechanism 3 during return is held parallel to the wall surface 4 as described above, and the suction cup 15 can be returned in a floating state where it is almost in contact with the wall surface 4. This allows efficient walking. be able to. By adopting such a trot gait or pace gait, faster movement becomes possible.

このような壁面歩行ロボット1によれば、第8図に示さ
れているように大きな突起4aのある垂直壁面4での移
動も可能となる。突起4aを乗り越えるときには、各脚
機構3を胴体2に対して大きく回動させ、胴体2を壁面
4から遠ざけるようにすればよい。このときには、脚機
構3は重力方向に対して大きな角度をなすことになるが
、このような状態での歩行には高速性は求められないの
で、あえて各アクチュエータ6の出力を上げる必要はな
い。
According to such a wall walking robot 1, it is also possible to move on a vertical wall surface 4 having a large protrusion 4a as shown in FIG. When climbing over the protrusion 4a, each leg mechanism 3 may be largely rotated relative to the body 2 to move the body 2 away from the wall surface 4. At this time, the leg mechanism 3 makes a large angle with respect to the direction of gravity, but since high speed is not required for walking in such a state, there is no need to intentionally increase the output of each actuator 6.

また、第9図に示されているように、垂直壁面4から天
井4bへの移動も可能となる。その場合には、同図(A
)に示されているように胴体2を壁面4からやや離し、
上方1組の脚機構3を天井4bに吸着させた後、同図(
B)に示されているように胴体2を傾けながら、他の上
2 方1組の脚機構3を天井4bに吸着させる。そして、同
図(C)に示されているように残り2組の脚機構3を順
に天井4bに吸着させる。それによって、ロボット1は
垂直壁面4から天井4bに完全に移行することになる。
Further, as shown in FIG. 9, movement from the vertical wall surface 4 to the ceiling 4b is also possible. In that case, the same figure (A
), move the fuselage 2 a little away from the wall 4,
After adhering the upper set of leg mechanisms 3 to the ceiling 4b,
While tilting the body 2 as shown in B), attach the other two upper leg mechanisms 3 to the ceiling 4b. Then, as shown in FIG. 2C, the remaining two sets of leg mechanisms 3 are suctioned onto the ceiling 4b in order. Thereby, the robot 1 completely transitions from the vertical wall surface 4 to the ceiling 4b.

天井4bでは、ロボット1は、各脚機構3が重力方向と
なるように、胴体2を天井4bから遠く離した状態で歩
行する。
On the ceiling 4b, the robot 1 walks with its body 2 far away from the ceiling 4b so that each leg mechanism 3 is in the direction of gravity.

第9図(A)のような操作時において、吸着ユニット5
の吸着盤15は壁面4にほぼ平行に保持されているので
、脚機構3を天井4bに吸着させるとき、その吸着盤1
5が天井4bに対して大きな角度をなすことになるが、
その吸着盤15はスプリング1.4 sによって付勢さ
れているのみで、ボールジヨイント18によって回動自
在に支持されているので、天井4bへの接近方向を調整
したり、胴体2を傾けたりすることによって、大きな角
度をなす天井4b面にも確実に吸着させることができる
During the operation as shown in FIG. 9(A), the suction unit 5
Since the suction cup 15 is held almost parallel to the wall surface 4, when the leg mechanism 3 is suctioned to the ceiling 4b, the suction cup 1
5 will make a large angle with the ceiling 4b,
The suction cup 15 is only biased by a spring 1.4s and is rotatably supported by a ball joint 18, so that the direction of approach to the ceiling 4b can be adjusted and the body 2 can be tilted. By doing so, it is possible to reliably attract the surface of the ceiling 4b that forms a large angle.

同様にして、第10図に示されているよう 3 に、ビルのコーナ一部のような直交する壁面4c、4d
を横切っての移動も可能となる。
Similarly, as shown in FIG.
It is also possible to move across the

なお、上記実施例においては、平行保持機構20として
アウタケーブル21とインナケーブル22とからなるも
のを用いることとしているが、その平行保持機構20と
しては、従来周知の平行リンクや油圧機構等からなるも
のを用いることもできる。しかしながら、ロボット】の
脚機構3のためには、軽量でコンバク]・に構成するこ
とのできる上記実施例のような機構が望ましい。
In the above embodiment, the parallel holding mechanism 20 is made up of an outer cable 21 and an inner cable 22, but the parallel holding mechanism 20 may be made of a conventionally known parallel link, hydraulic mechanism, etc. You can also use something. However, for the leg mechanism 3 of a robot, it is desirable to use a mechanism such as the above embodiment, which is lightweight and can be constructed in a compact manner.

また、上記実施例においては、脚フレーム10にスプラ
イン軸11が一体に設けられ、そのスプライン軸11に
支持ロット12が嵌合されるものとしているが、支持ロ
ッド12をスプライン軸とし、それに脚フレーム10を
スプライン嵌合させるようにしてもよい。更に、これら
脚フレーム10と支持ロット12とを、ガイドレール及
びローラ等からなる簡単なスライド機構によって支持さ
せるようにすることもてき 4 る。
Further, in the above embodiment, the spline shaft 11 is integrally provided on the leg frame 10, and the support rod 12 is fitted onto the spline shaft 11. However, the support rod 12 is a spline shaft, and the leg frame 10 may be spline fitted. Furthermore, the leg frame 10 and the support rod 12 may be supported by a simple sliding mechanism consisting of a guide rail, rollers, etc.

ロボット1に取り付けられる脚機構3は、2組以上であ
れば何組であってもよい。対環境適応性の点からは脚数
は多いほどよい。しかしながら、機構の単純化のために
は脚数は少ない方がよい。したがって、その脚数はロボ
ット1に求められる機能に応じて決定される。
Any number of leg mechanisms 3 may be attached to the robot 1 as long as it is two or more. From the point of view of adaptability to the environment, the more legs the better. However, in order to simplify the mechanism, it is better to have fewer legs. Therefore, the number of legs is determined according to the functions required of the robot 1.

また、本発明による3次元運動機構は、重力方向に対し
ては3本の伸縮アクチュエータによって強い支持力を発
生させることでき、しかも水平方向に対する運動の自由
度をも有するものであり、更に、平行保持機構を設ける
ことによって常に基体と平行に保つことができるという
ものであるから、上記実施例のような壁面歩行ロボット
1の脚機構3のほかにも種々のものに応用することがで
きる。
Furthermore, the three-dimensional movement mechanism according to the present invention can generate a strong supporting force in the direction of gravity using three telescopic actuators, and also has a degree of freedom of movement in the horizontal direction. By providing a holding mechanism, it is possible to keep the robot parallel to the base at all times, so it can be applied to various things other than the leg mechanism 3 of the wall walking robot 1 as in the above embodiment.

第11図は、天井から吊るした形式のマニピュレータに
適用した実施例を示すものである。
FIG. 11 shows an embodiment in which the present invention is applied to a type of manipulator suspended from the ceiling.

このマニピュレータ30の腕機構31は、上 5 記実施例の脚機構3と同様に構成されている。The arm mechanism 31 of this manipulator 30 is It is constructed similarly to the leg mechanism 3 of the embodiment described above.

すなわち、並列状に配置される3本の伸縮アクチュエー
タ32と1本の支持ロッド33とを備えている。それら
のアクチュエータ32及び支持ロッド33の基端は、基
体である天井34に回動自在に連結されている。また、
支持ロッド33には自由端フレーム35が摺動自在に支
持されており、その自由端フレーム35にアクチュエー
タ32の先端が回動自在に連結されている。そして、そ
の自由端フレーム35に、効果器ユニットであるグリッ
パ36が回動自在に支持され、平行保持機構37によっ
て常に天井34と平行、すなわち水平に保たれるように
されている。
That is, it includes three telescopic actuators 32 and one support rod 33 arranged in parallel. The base ends of the actuator 32 and the support rod 33 are rotatably connected to a ceiling 34 that is a base body. Also,
A free end frame 35 is slidably supported on the support rod 33, and the tip of the actuator 32 is rotatably connected to the free end frame 35. A gripper 36, which is an effector unit, is rotatably supported by the free end frame 35, and is always kept parallel to the ceiling 34, that is, horizontal, by a parallel holding mechanism 37.

このように構成されたマニピュレータ30においては、
グリッパ36の指が常に下方を向くので、支持台上など
に載置された物体38を確実に把持することができる。
In the manipulator 30 configured in this way,
Since the fingers of the gripper 36 always face downward, it is possible to reliably grip an object 38 placed on a support table or the like.

そして、その荷重は3本のアクチュエータ32に分散さ
れて支持されるので、強力な支持力を得ることができ 
6 る。また、その腕機構31を3次元空間内で運動させる
ことができるので、物体38を任意の位置に移動させる
ことができる。物体38の水平面内での向きを変えるこ
となどが求められる場合には、グリッパ36に上下方向
軸線まわりの回転の自由度を与えておけばよい。
Since the load is distributed and supported by the three actuators 32, strong supporting force can be obtained.
6. Further, since the arm mechanism 31 can be moved in a three-dimensional space, the object 38 can be moved to an arbitrary position. If it is required to change the orientation of the object 38 in the horizontal plane, the gripper 36 may be given a degree of freedom in rotation about the vertical axis.

また、第12図は、本発明による3次元運動機構を適用
した搬送装置の実施例を示すものである。
Further, FIG. 12 shows an embodiment of a conveying device to which the three-dimensional movement mechanism according to the present invention is applied.

この搬送装置40においては、その支持脚41に、上記
実施例の脚機構3あるいは腕機構31と同様な機構が用
いられている。その支持脚41は基体である床42に回
動自在に支持され、その上端に、効果器ユニットである
支持台43が取り付けられている。その支持台43は、
平行保持機構44によって床42と平行に保持されてい
る。
In this transport device 40, a mechanism similar to the leg mechanism 3 or arm mechanism 31 of the above embodiment is used for the support leg 41. The support leg 41 is rotatably supported by a floor 42, which is a base, and a support base 43, which is an effector unit, is attached to the upper end of the support leg 41. The support stand 43 is
It is held parallel to the floor 42 by a parallel holding mechanism 44.

このような搬送装置40によれば、支持台43上に載置
される物体45の荷重は、重力方向に沿って配置される
3本の伸縮アクチュエー 7 タにより分散して支持される。したがって、各アクチュ
エータの出力は小さくても、重い物体45を支持するこ
とができる。そして、そのアクチュエータを伸縮させる
ことにより、水平状態を保ったまま支持台43を3次元
空間内で移動させることができる。こうして、重い物体
45を3次元的に搬送することのできる搬送装置40と
なる。
According to such a conveyance device 40, the load of the object 45 placed on the support base 43 is distributed and supported by the three telescopic actuators 7 arranged along the direction of gravity. Therefore, even if the output of each actuator is small, it is possible to support the heavy object 45. By expanding and contracting the actuator, the support base 43 can be moved within the three-dimensional space while maintaining the horizontal state. In this way, the conveying device 40 that can three-dimensionally convey the heavy object 45 is obtained.

本発明は、このほか、位置の決定が重要で姿勢の決定は
あまり重要とされないようなときには、スチュアートプ
ラットホーム等にも採用することができる。
The present invention can also be applied to the Stuart platform, etc., when position determination is important and posture determination is less important.

(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、互い
に平行ないしは小角度をなすように配置される3本の伸
縮アクチュエータによって3自由度を与えるようにして
いるので、通常の作動時には各アクチュエータがほぼ重
力方向となるように配置することにより、個々のアクチ
ュエータの出力は小さくても、全体としては 8 大きな出力を得ることができる。そして、それらのアク
チュエータに支持される自由端フレームを、基体にユニ
バーサルジヨイントを介して連結される支持ロッドに摺
動自在に嵌合し、その支持ロットに対する回転は規制さ
れるようにしているので、自由端フレームに取り付けら
れる効果器ユニットの3次元位置が一義的に決定される
ばかりでなく、3次元運動機構に作用するモーメントが
その支持ロッドによって支持されるようになる。したが
って、各アクチュエータは軸線方向の荷重のみを分担す
ればよいことになり、そのアクチュエータを軽量小形化
することが可能となる。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, three degrees of freedom are provided by three telescopic actuators arranged parallel to each other or at a small angle, so that By arranging each actuator so that it is substantially in the direction of gravity during operation, even if the output of each individual actuator is small, a large output can be obtained as a whole. The free end frame supported by these actuators is slidably fitted to a support rod connected to the base via a universal joint, so that rotation with respect to the support rod is restricted. , not only the three-dimensional position of the effector unit attached to the free end frame is uniquely determined, but also the moment acting on the three-dimensional movement mechanism is supported by its support rod. Therefore, each actuator only needs to share the load in the axial direction, making it possible to make the actuator lighter and smaller.

こうして、出力/重量比の高い3次元運動機構を得るこ
とができる。
In this way, a three-dimensional motion mechanism with a high power/weight ratio can be obtained.

 99

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

第1図は、本発明による3次元運動機構を脚機構として
用いた壁面歩行ロボットの一実施例を、垂直壁面を上昇
するときの状態で示す概略正面図、 第2図は、その側面図、 第3図は、そのロボットの脚機構を示す斜視図、 第4図は、その脚機構の縦断側面図、 第5図は、その脚機構の壁面吸着ユニット部分を示す拡
大縦断側面図、 第6図は、その脚機構の基本構造を示す説明図、 第7図は、その脚機構に用いられている平行保持機構の
原理を示す説明図、 第8図は、第1.2図の壁面歩行ロボットが、大きな突
起のある垂直壁面を上昇するときの状態を示す概略側面
図、 第9図は、そのロボットが垂直壁面から天井へと移動す
るときの状態を示す概略側面  0 図、 第10図は、そのロボットがビルのコーナ一部などを横
切って移動するときの状態を 示す概略平面図、 第11図は、本発明による3次元運動機構をマニピュレ
ータに適用した実施例を示す 概略側面図、 第12図は、本発明による3次元運動機構を搬送装置に
適用した実施例を示す概略側 面図である。 ■・・・壁面歩行ロボット  2・・・胴体(基体)3
・・・脚機構(3次元運動機構)  4・・・壁面5・
・・壁面吸着ユニット(効果器ユニット)6・・・伸縮
アクチュエータ 89・・・ボールジヨイント O・・・脚フレーム(自由端フレーム)1・・・スプラ
イン軸   12・・・支持ロッド3・・・ユニバーサ
ルジヨイント 1 4・・・支持アーム   15・・・吸着盤7・・・V
アーム   18・・・ポールジョイン]・9・・・ユ
ニバーサルジヨイント O・・・平行保持機構 1・・・アウタケーブル 2・・・インナケーブル 0・・・マニピュレータ ト・・腕機構(3次元運動機構) 2・・・伸縮アクチュエータ 3・・・支持ロッド   34・・・天井(基体)5・
・・自由端フレーム 6・・・グリッパ(効果器ユニツ]・)7・・・平行保
持機構 O・・・搬送装置 1・・・支持脚(3次元運動機構) 2・・・床(基体) 3・・・支持台(効果器ユニット) 4・・・平行保持機構 2 第1 図 第2 図 第11図 第12図
FIG. 1 is a schematic front view showing an embodiment of a wall-walking robot using the three-dimensional movement mechanism according to the present invention as a leg mechanism in a state when climbing a vertical wall; FIG. 2 is a side view thereof; 3 is a perspective view showing the leg mechanism of the robot; FIG. 4 is a longitudinal side view of the leg mechanism; FIG. 5 is an enlarged longitudinal side view showing the wall suction unit portion of the leg mechanism; The figure is an explanatory diagram showing the basic structure of the leg mechanism. Figure 7 is an explanatory diagram showing the principle of the parallel holding mechanism used in the leg mechanism. Figure 8 is an explanatory diagram showing the principle of the parallel holding mechanism used in the leg mechanism. Figure 9 is a schematic side view showing the robot moving up a vertical wall with a large protrusion; Figure 9 is a schematic side view showing the robot moving from the vertical wall to the ceiling; is a schematic plan view showing the state when the robot moves across a corner of a building, etc.; FIG. 11 is a schematic side view showing an embodiment in which the three-dimensional movement mechanism according to the present invention is applied to a manipulator; FIG. 12 is a schematic side view showing an embodiment in which the three-dimensional movement mechanism according to the present invention is applied to a conveyance device. ■...Wall walking robot 2...Torso (base body) 3
...Leg mechanism (three-dimensional movement mechanism) 4...Wall surface 5.
...Wall suction unit (effect device unit) 6...Extendable actuator 89...Ball joint O...Leg frame (free end frame) 1...Spline shaft 12...Support rod 3... Universal joint 1 4...Support arm 15...Suction cup 7...V
Arm 18...Pole joint]・9...Universal joint O...Parallel holding mechanism 1...Outer cable 2...Inner cable 0...Manipulator...Arm mechanism (three-dimensional movement mechanism) ) 2... Telescopic actuator 3... Support rod 34... Ceiling (base) 5.
...Free end frame 6...Gripper (effect device unit) 7...Parallel holding mechanism O...Transport device 1...Support leg (three-dimensional movement mechanism) 2...Floor (base body) 3... Support stand (effector unit) 4... Parallel holding mechanism 2 Fig. 1 Fig. 2 Fig. 11 Fig. 12

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基端がユニバーサルジョイントを介して基体に連
結される支持ロッドと、 その支持ロッドに嵌合され、その軸線のまわりの回転は
不能であるが、軸線方向には摺動自在に支持される自由
端フレームと、 基端が前記基体の一直線上にない3点にそれぞれ回動自
在に連結されるとともに、先端が前記自由端フレームの
一直線上にない3点にそれぞれ回動自在に連結され、互
いに平行ないしは小角度をなすように配置される3本の
伸縮アクチュエータとを備え、 前記自由端フレームに効果器ユニットが取り付けられて
いる、 3次元運動機構。
(1) A support rod whose base end is connected to the base body via a universal joint, and a support rod that is fitted onto the support rod and cannot rotate around its axis, but is supported slidably in the axial direction. a free end frame having a base end rotatably connected to three points on the base that are not on a straight line, and a distal end rotatably connected to three points on the free end frame that are not on a straight line, respectively; , three telescopic actuators arranged parallel to each other or at a small angle, and an effector unit is attached to the free end frame, a three-dimensional movement mechanism.
(2)前記効果器ユニットが前記自由端フレームに対し
て回動自在に取り付けられており、 その効果器ユニットが、異なる面内にそれぞれ配置され
る2組の平行保持機構を介して前記基体に連結されてい
る、 請求項1記載の3次元運動機構。
(2) The effector unit is rotatably attached to the free end frame, and the effector unit is attached to the base via two parallel holding mechanisms arranged in different planes. The three-dimensional movement mechanism according to claim 1, wherein the three-dimensional movement mechanism is connected.
(3)前記平行保持機構が、一端が前記自由端フレーム
の前記基体寄りの点に固定されるとともに他端が前記基
体に固定される撓み自在のアウタケーブルと、そのアウ
タケーブルに挿通され、一端が前記支持ロッドの前記基
体から離れた点に固定されるとともに他端が前記効果器
ユニットに固定されるインナケーブルとによつて構成さ
れている、 請求項2記載の3次元運動機構。
(3) The parallel holding mechanism is inserted through a flexible outer cable having one end fixed to a point of the free end frame near the base and the other end fixed to the base; The three-dimensional movement mechanism according to claim 2, further comprising: an inner cable fixed to a point of the support rod remote from the base body, and an inner cable whose other end is fixed to the effector unit.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6516681B1 (en) 1999-09-17 2003-02-11 Francois Pierrot Four-degree-of-freedom parallel robot
JP2004298991A (en) * 2003-03-31 2004-10-28 Toshiba Corp Repair inspection system for structure surface
JP2011177839A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd Device of evaluating motion state of leg-type mobile robot
JP2011177838A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd Device of generating external force target of leg-type mobile robot
JP2011177835A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd Device of generating gait of leg-type mobile robot
JP2011177834A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd Device of generating gait of leg-type mobile robot
JP2011177837A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd Device of generating external force target of leg-type mobile robot
JP2011177836A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd Device of evaluating target motion of leg-type mobile robot
JP2012245574A (en) * 2011-05-25 2012-12-13 Honda Motor Co Ltd Moving body control device
JP2018126848A (en) * 2017-02-10 2018-08-16 オリエンタル白石株式会社 Wall-surface moving device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5548596A (en) * 1978-10-02 1980-04-07 Hitachi Ltd Arm mechanism of robot
JPS62241682A (en) * 1985-03-07 1987-10-22 本田技研工業株式会社 Industrial robot
JPS63260773A (en) * 1987-04-20 1988-10-27 三菱重工業株式会社 Parallel link type shifter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5548596A (en) * 1978-10-02 1980-04-07 Hitachi Ltd Arm mechanism of robot
JPS62241682A (en) * 1985-03-07 1987-10-22 本田技研工業株式会社 Industrial robot
JPS63260773A (en) * 1987-04-20 1988-10-27 三菱重工業株式会社 Parallel link type shifter

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6516681B1 (en) 1999-09-17 2003-02-11 Francois Pierrot Four-degree-of-freedom parallel robot
JP2004298991A (en) * 2003-03-31 2004-10-28 Toshiba Corp Repair inspection system for structure surface
JP2011177839A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd Device of evaluating motion state of leg-type mobile robot
JP2011177838A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd Device of generating external force target of leg-type mobile robot
JP2011177835A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd Device of generating gait of leg-type mobile robot
JP2011177834A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd Device of generating gait of leg-type mobile robot
JP2011177837A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd Device of generating external force target of leg-type mobile robot
JP2011177836A (en) * 2010-03-01 2011-09-15 Honda Motor Co Ltd Device of evaluating target motion of leg-type mobile robot
JP2012245574A (en) * 2011-05-25 2012-12-13 Honda Motor Co Ltd Moving body control device
JP2018126848A (en) * 2017-02-10 2018-08-16 オリエンタル白石株式会社 Wall-surface moving device

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