JPH09131686A - Parallel link manipulator - Google Patents
Parallel link manipulatorInfo
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- JPH09131686A JPH09131686A JP29116495A JP29116495A JPH09131686A JP H09131686 A JPH09131686 A JP H09131686A JP 29116495 A JP29116495 A JP 29116495A JP 29116495 A JP29116495 A JP 29116495A JP H09131686 A JPH09131686 A JP H09131686A
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- JP
- Japan
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- arm
- arms
- parallel link
- movable
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- Pending
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- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は工業用ロボット等に
おいて、ワークあるいは工具などの位置及び姿勢制御に
使用されるパラレルリンクマニピュレータの構造に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a parallel link manipulator used for position and attitude control of a work or a tool in an industrial robot or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】パラレルリンクマニピュレータの位置及
び姿勢の制御機構に関しては、従来から様々な構造が開
発されている。それらの一例として、特公平6−573
94号公報に記載された「アーム装置」の構造を図3に
示す。図中、31は基部、32は第一の可動部、33は
第二の可動部、34はネジリに対して剛性を有する伸縮
アーム、35、36、37はその他の伸縮アーム、4
0、41は補助の伸縮アーム、38、39は回動自在な
継手、42は工具を表す。2. Description of the Related Art Various structures have been conventionally developed for a position / orientation control mechanism of a parallel link manipulator. As an example of those, Japanese Patent Publication No. 6-573
The structure of the "arm device" described in Japanese Patent Publication No. 94 is shown in FIG. In the figure, 31 is a base portion, 32 is a first movable portion, 33 is a second movable portion, 34 is a telescopic arm having rigidity against torsion, and 35, 36, 37 are other telescopic arms, 4
Reference numerals 0 and 41 are auxiliary telescopic arms, 38 and 39 are rotatable joints, and 42 is a tool.
【0003】ネジリに対して剛性を有する伸縮アーム3
4の一端は、自在継手38を介して基部31に接続さ
れ、この伸縮アーム34の他端は第一の可動部32に固
定される。これに加えて、基部31と第一の可動部32
とは、両端部に自在継手38を備えた2本以上の伸縮ア
−ム35、36、37により接続される。更に、第一の
可動部32には、第二の可動部33が自在継手39及び
補助の伸縮アーム40、41により接続され、第二の可
動部33の上に工具42が取付けられている。この装置
において、伸縮ア−ム34、35、36、37により第
一の可動部の位置の制御を行うとともに、補助の伸縮ア
−ム40、41を用いて、(第一の可動部に接続され
た)第二の可動部の姿勢の制御を行う。Telescopic arm 3 having rigidity against twisting
One end of 4 is connected to the base portion 31 via a universal joint 38, and the other end of the telescopic arm 34 is fixed to the first movable portion 32. In addition to this, the base portion 31 and the first movable portion 32
Are connected by two or more expandable arms 35, 36, 37 having universal joints 38 at both ends. Further, the second movable portion 33 is connected to the first movable portion 32 by a universal joint 39 and auxiliary telescopic arms 40 and 41, and a tool 42 is mounted on the second movable portion 33. In this device, the position of the first movable portion is controlled by the telescopic arms 34, 35, 36, 37, and the auxiliary telescopic arms 40, 41 are used to (connect to the first movable portion. The control of the posture of the second movable part is performed.
【0004】以上の様に、この装置においては、第一の
アーム34を第二のアーム35、36、37が取り囲
み、なおかつ、第一の可動部32の上部に第二の可動部
33を配置することにより、位置及び姿勢の制御を実現
している。As described above, in this device, the first arm 34 is surrounded by the second arms 35, 36 and 37, and the second movable portion 33 is arranged above the first movable portion 32. By doing so, the control of the position and the posture is realized.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記に示す装置は、第
二の可動部の上面にワークあるいは工具などを取付けて
使用されるが、その作業の種類によっては、ワークある
いは工具などを下向きに取付けた姿勢で装置を使用した
方がよい場合がある。例えば、カッタや砥石などでワー
クを加工する場合、切屑や研磨屑の落下によるアーム部
の汚損を避けるため、ワークあるいは工具を第二の可動
部の下側に取付ることができる様に、装置全体を天井吊
りにして使用する。この様な姿勢で使用する場合、装置
の基部を固定するための枠組が必要となるが、この枠組
には装置本体を上回る剛性が要求され、全体としての占
有容積が増大するとともに製作費用がかさむという問題
があった。The apparatus described above is used by mounting a work or tool on the upper surface of the second movable part. Depending on the type of work, the work or tool may be mounted face down. It may be better to use the device in different postures. For example, when machining a workpiece with a cutter or grindstone, in order to avoid soiling the arm due to falling chips and polishing dust, the workpiece or tool can be attached to the lower side of the second movable part. Use it by suspending the whole from the ceiling. When used in such a posture, a frame for fixing the base of the device is required, but this frame requires a rigidity higher than that of the device main body, increasing the overall occupied volume and increasing the manufacturing cost. There was a problem.
【0006】本発明の目的は、新たな位置及び姿勢の制
御機構を開発することにより、高い剛性を備えるととも
に、位置決め精度、操作性に優れ、且つ、製作費用の増
加を招かないパラレルリンクマニピュレータを提供する
ことにある。An object of the present invention is to develop a new position and attitude control mechanism to provide a parallel link manipulator having high rigidity, excellent positioning accuracy and operability, and which does not increase the manufacturing cost. To provide.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の課題の解決のた
め、本発明のパラレルリンクマニピュレータでは、基部
を床面に設置した姿勢で、可動部の下側にワークあるい
は工具等を取付けることが可能な構造を採用した。In order to solve the above-mentioned problems, in the parallel link manipulator of the present invention, it is possible to mount a work or a tool on the lower side of the movable part with the base part installed on the floor. Adopted a different structure.
【0008】即ち、本発明のパラレルリンクマニピュレ
ータは、基部と、基部に対向する面にワークあるいは工
具の保持部が取付けられた可動部と、一端が基部上の互
いに離れた位置に自在継手を介して接続されるととも
に、他端が前記保持部を間に挟んで可動部上の互いに離
れた位置に自在継手を介して接続され、伸縮制御可能な
少なくとも3本の第二のアームと、一端が基部上の前記
第二のアームの接続部を互いに結ぶ線で囲まれる領域の
外側に、ネジリに対して剛性を有する自在継手を介して
接続されるとともに、他端が可動部上の前記第二のアー
ムの接続部を互いに結ぶ線で囲まれる領域の外側に接続
され、ネジリに対して剛性を有し、伸縮自在な第一のア
ームとを備え、前記第二のアームの伸縮量を制御するこ
とによって、基部に対する前記保持部の相対的な位置及
び姿勢を制御することを特徴とする。That is, the parallel link manipulator of the present invention has a base, a movable part having a work or tool holding part mounted on a surface facing the base, and one end of the movable part via a universal joint at positions separated from each other on the base. And the other end is connected via a universal joint at positions separated from each other on the movable part with the holding part in between, and at least three second arms that can be controlled to expand and contract, and one end The second arm on the base is connected to the outside of a region surrounded by lines connecting the second arm's connection parts via a universal joint having rigidity against torsion, and the other end is on the movable part. A first arm that is connected to the outside of a region surrounded by a line connecting the connecting portions of the arms, has rigidity with respect to the torsion, and is expandable and contractible, and controls the expansion and contraction amount of the second arm. By the base And controlling the relative position and orientation of said holding portion for.
【0009】上記のパラレルリンクマニピュレータにお
いて、第一のアーム及び第一のアームと基部とを接続す
る自在継手がネジリに対して剛性を有しているので、可
動部の第一のアームを中心とする回転運動が拘束されて
おり、このため、第二のアームのそれぞれの伸縮量を制
御することによって前記保持部の三次元的な位置が決定
される。In the above parallel link manipulator, since the first arm and the universal joint connecting the first arm and the base portion have rigidity against torsion, the first arm of the movable portion is centered. Therefore, the three-dimensional position of the holding portion is determined by controlling the amount of expansion and contraction of each of the second arms.
【0010】また、前記保持部を可動部の基部に対向す
る面側に設けるとともに、前記保持部を間に挟んで、そ
の周辺に第二のアームを配置し、更に、第一のアームを
第二のアームによって取囲まれた領域の外側に配置して
いるので、基部を床面に設置した場合、ワークあるいは
工具を可動部の下面側に当たる、第二のアームによって
取囲まれた空間の内部に配置することができる。Further, the holding portion is provided on the side of the surface of the movable portion facing the base portion of the movable portion, the holding portion is sandwiched between the second arm and the second arm, and the first arm is attached to the first arm. Since it is placed outside the area surrounded by the second arm, when the base is installed on the floor, the inside of the space surrounded by the second arm, where the work or tool hits the lower surface of the movable part. Can be placed at.
【0011】更に、前記保持部を、旋回角調整機構及び
揺動角調整機構を介して可動部に取付けることにより、
位置及び姿勢の同時制御が可能なパラレルリンクマニピ
ュレータを実現できる。Further, by attaching the holding portion to the movable portion via the turning angle adjusting mechanism and the swinging angle adjusting mechanism,
A parallel link manipulator capable of simultaneously controlling position and orientation can be realized.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】図1に本発明に基づくパラレルリ
ンクマニピュレータの最小の構成要素による例を示す。
図中、1は基部、2は可動部、3はネジリに対して剛性
を有し且つ伸縮自在な第一のアーム、4は伸縮制御可能
な第二のアーム、5はチャック(保持部)、6はネジリ
に対して剛性を有する自在継手、8及び9は自在継手、
11は旋回角調整機構、12は揺動角調整機構、13は
ワークを表す。FIG. 1 shows an example with the minimum components of a parallel link manipulator according to the invention.
In the figure, 1 is a base part, 2 is a movable part, 3 is a first arm that has rigidity against torsion and is expandable and contractible, 4 is a second arm that can be expanded and contracted, and 5 is a chuck (holding part). 6 is a universal joint having rigidity against torsion, 8 and 9 are universal joints,
Reference numeral 11 is a turning angle adjusting mechanism, 12 is a swinging angle adjusting mechanism, and 13 is a work.
【0013】可動部2は第一のアーム3及び3本の第二
のアーム4を介して基部1に接続され、チャック5は旋
回角調整機構11及び揺動角調整機構12を介して可動
部2上の基部1に対向する面側に取付けられ、ワーク1
3はチャック5に取付けられる。3本の第二のアーム4
は、チャック5を取囲む様に配置され、一端が基部1上
の互いに離れた位置に自在継手8を介して接続されると
ともに、他端が可動部2上の互いに離れた位置に自在継
手9を介して接続されている。なお、図1は簡略化して
描かれているが、実際には、自在継手8及び9は、基部
1及び可動部2の上にそれぞれ二次元的に配置されてい
る。第一のアーム3は、3本の第二のアーム4で取囲ま
れる領域の外側に配置され、その一端は、ネジリに対し
て剛性を有する自在継手6を介して基部1に接続される
とともに、他端は可動部2に剛性的に接続されている。
旋回角調整機構11は可動部2の下面に平行な面内での
回転角度を調整し、揺動角調整機構12は可動部2の下
面に平行な軸回りの回転角度を調整する。The movable part 2 is connected to the base part 1 via a first arm 3 and three second arms 4, and the chuck 5 is movable via a turning angle adjusting mechanism 11 and a swinging angle adjusting mechanism 12. 2 is attached to the surface side facing the base portion 1 on the work 1
3 is attached to the chuck 5. Three second arms 4
Are arranged so as to surround the chuck 5, one end of which is connected to the base 1 at a position separated from each other via a universal joint 8 and the other end of which is connected to the movable unit 2 at a position separated from each other. Connected through. Although FIG. 1 is drawn in a simplified manner, in reality, the universal joints 8 and 9 are two-dimensionally arranged on the base portion 1 and the movable portion 2, respectively. The first arm 3 is arranged outside the region surrounded by the three second arms 4, and one end of the first arm 3 is connected to the base 1 via a universal joint 6 having rigidity against torsion. , The other end is rigidly connected to the movable part 2.
The turning angle adjustment mechanism 11 adjusts a rotation angle in a plane parallel to the lower surface of the movable portion 2, and the swing angle adjustment mechanism 12 adjusts a rotation angle about an axis parallel to the lower surface of the movable portion 2.
【0014】上記のパラレルリンクマニピュレータにお
いて、第二のアーム4のそれぞれの伸縮量を制御するこ
とによって、基部1と第一のアーム3とを接続する自在
継手6を中心として第一のアーム3の長さに依存する球
面上に、チャック5の三次元的な位置が決定される。更
に、旋回角調整機構11及び揺動角調整機構12を制御
することにより、チャック5の姿勢が決定され、全体と
して、ワーク13の位置及び姿勢について6自由度の制
御が可能になる。In the above parallel link manipulator, by controlling the amount of expansion and contraction of each of the second arms 4, the universal joint 6 connecting the base 1 and the first arm 3 is used as the center of the first arm 3. The three-dimensional position of the chuck 5 is determined on the spherical surface depending on the length. Further, by controlling the turning angle adjusting mechanism 11 and the swinging angle adjusting mechanism 12, the posture of the chuck 5 is determined, and as a whole, the position and the posture of the work 13 can be controlled with 6 degrees of freedom.
【0015】このパラレルリンクマニピュレータの動作
の一例を図2に示す。図2では、先ず、第二のアーム4
の伸縮量を調整してチャック5の位置決めを行った後、
旋回角調整機構10及び揺動角調整機構11を調整し
て、チャック5の下面を基部1に対して平行となるよう
に姿勢を制御する例を示している。An example of the operation of this parallel link manipulator is shown in FIG. In FIG. 2, first, the second arm 4
After positioning the chuck 5 by adjusting the expansion and contraction amount of
An example is shown in which the turning angle adjusting mechanism 10 and the swinging angle adjusting mechanism 11 are adjusted to control the posture so that the lower surface of the chuck 5 is parallel to the base 1.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明のパラレルリンクマニピュレータ
では、基部を床面上に設置した場合に、第二のアームに
よって取囲まれた領域内に、工具あるいはワークを下向
きに取付けることが可能となり、工具あるいはワークの
下方に空間部を確保することができる。また、本発明の
パラレルリンクマニピュレータは、従来の構造によるパ
ラレルリンクマニピュレータを天井吊りにして使用する
場合と比較して、剛性が高く、占有面積が小さく、製作
費用も低く抑えることができる。更に、保持部の位置及
び姿勢は基部を基準にして調整されるが、基部を床面に
設置して使用することができるので、位置及び姿勢制御
の高精度化も実現できる。According to the parallel link manipulator of the present invention, when the base is installed on the floor surface, it becomes possible to mount the tool or the work downward in the area surrounded by the second arm. Alternatively, a space can be secured below the work. Further, the parallel link manipulator of the present invention has high rigidity, a small occupied area, and a low manufacturing cost, as compared with a case where the parallel link manipulator having a conventional structure is hung from the ceiling. Further, although the position and posture of the holding portion are adjusted with the base portion as a reference, the base portion can be installed and used on the floor surface, so that the position and posture control can be highly accurate.
【図1】本発明に基づくパラレルリンクマニピュレータ
の構造の一例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an example of a structure of a parallel link manipulator according to the present invention.
【図2】本発明に基づくパラレルリンクマニピュレータ
の動作の一例を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the operation of a parallel link manipulator based on the present invention.
【図3】従来の「アーム装置」の構造の一例を示す見取
り図。FIG. 3 is a sketch drawing showing an example of the structure of a conventional “arm device”.
1・・・基部、2・・・可動部、3・・・第一のアー
ム、4・・・第二のアーム、5・・・チャック(保持
部)、6・・・ネジリに対して剛性を有する自在継手、
8、9・・・自在継手、11・・・旋回角調整機構、1
2・・・揺動角調整機構、13・・・ワーク、31・・
・基部、32・・・第一の可動部、33・・・第二の可
動部、34、35、36、37・・・伸縮アーム、3
8、39・・・自在継手、40、41・・・補助の伸縮
アーム、42・・・工具。1 ... Base part, 2 ... Movable part, 3 ... First arm, 4 ... Second arm, 5 ... Chuck (holding part), 6 ... Rigidity against torsion A universal joint having
8, 9 ... Universal joint, 11 ... Turning angle adjustment mechanism, 1
2 ... rocking angle adjusting mechanism, 13 ... work, 31 ...
-Base, 32 ... First movable part, 33 ... Second movable part, 34, 35, 36, 37 ... Telescopic arm, 3
8, 39 ... Universal joint, 40, 41 ... Auxiliary telescopic arm, 42 ... Tool.
Claims (2)
けられた可動部と、 一端が基部上の互いに離れた位置に自在継手を介して接
続されるとともに、他端が前記保持部を間に挟んで可動
部上の互いに離れた位置に自在継手を介して接続され、
伸縮制御可能な少なくとも3本の第二のアームと、 一端が基部上の前記第二のアームの接続部を互いに結ぶ
線で囲まれる領域の外側に、ネジリに対して剛性を有す
る自在継手を介して接続されるとともに、他端が可動部
上の前記第二のアームの接続部を互いに結ぶ線で囲まれ
る領域の外側に接続され、ネジリに対して剛性を有し、
伸縮自在な第一のアームとを備え、 前記第二のアームのそれぞれの伸縮量を制御することに
よって、基部に対する前記保持部の相対的な位置及び姿
勢を制御することを特徴とするパラレルリンクマニピュ
レータ。1. A base part, a movable part having a work or tool holding part attached to a surface facing the base part, one end connected to a position separated from each other on the base part through a universal joint, and the other end. Is connected via a universal joint to positions separated from each other on the movable part with the holding part interposed therebetween,
At least three second arms that are controllable for expansion and contraction, and a universal joint that has rigidity against torsion is provided outside a region surrounded by a line whose one end connects the connecting portions of the second arm on the base portion to each other. And the other end is connected to the outside of a region surrounded by a line connecting the connection parts of the second arm on the movable part, and has rigidity against torsion.
A parallel link manipulator, comprising: a retractable first arm; and controlling a relative amount and extension of each of the second arms to control a relative position and posture of the holding portion with respect to a base portion. .
調整機構を介して可動部に取付けられていることを特徴
とする請求項1に記載のパラレルリンクマニピュレー
タ。2. The parallel link manipulator according to claim 1, wherein the holding portion is attached to the movable portion via a turning angle adjusting mechanism and a swinging angle adjusting mechanism.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29116495A JPH09131686A (en) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | Parallel link manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29116495A JPH09131686A (en) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | Parallel link manipulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09131686A true JPH09131686A (en) | 1997-05-20 |
Family
ID=17765280
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29116495A Pending JPH09131686A (en) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | Parallel link manipulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09131686A (en) |
-
1995
- 1995-11-09 JP JP29116495A patent/JPH09131686A/en active Pending
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