(57)【要約】      （修正有）【課題】マルチバックホウリンケージ機構を提供する。【解決手段】出力ジョイントの出力回転軸Ａ６の周りで出力リンク１０を回転させるように作動可能なマルチバックホウリンケージ機構は、出力リンク１０と、接続リンク１４と、入力リンク１２とを含む。出力リンク１０は出力ジョイントを介してベースに接続され、接続ジョイントを介して接続リンク１４に接続される。接続リンク１４はブリッジジョイントを介して入力リンク１２に接続される。第１の閉じられた運動学的チェーンは、ベースおよび入力リンク１２に接続されたベースリンク８をさらに含むリンケージ機構。【選択図】図１４
2020190173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース（Ｂ０）における出力ジョイント（Ｊ６）の出力回転軸（Ａ６）の周りで出力リンク（１０）を回転させるためのバックホウリンケージ機構であって、
前記出力リンク（１０）、接続リンク（１４）、および入力リンク（１２）を含む第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）を含み、
前記出力リンク（１０）は前記出力ジョイント（Ｊ６）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続され、および接続ジョイント（Ｊ１０）を介して前記接続リンク（１４）に接続され、
前記接続リンク（１４）はブリッジジョイント（Ｊ１４）を介して前記入力リンク（１２）に接続され、
前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）は、ベースジョイント（Ｊ８）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続され、かつ入力ジョイント（Ｊ０）を介して前記入力リンク（１２）に接続されたベースリンク（８）をさらに含み、
前記バックホウリンケージ機構は、前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）の後ろに連続して直列に接続された１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）をさらに含み、各付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）は、
前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）のベースリンク（８、８ａ、８ｂ）、
前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）の入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）、
前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続された付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）、
付加的な入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）、および
前記閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）と前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）との間の運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）を含み、
前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）および前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）は、前記付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）の作動が前記出力回転軸（Ａ６）の周りの前記出力リンク（１０）の回転角度を増幅するように、前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続される、
ことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項２】
請求項１に記載のバックホウリンケージ機構において、各付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ）が、直列内の最後の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）を除き、付加的なベースリンク（８ａ、８ｂ）を含むことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項３】
請求項２に記載のバックホウリンケージ機構において、前記付加的なベースリンク（８ａ、８ｂ）が、付加的な入力ジョイント（Ｊ０ａ、Ｊ０ｂ）を介して同じ付加的な閉じられた運動学的チェーンの前記付加的な入力リンク（１２ａ、１２ｂ）に、およびベースジョイント（Ｊ８ａ、Ｊ８ｂ）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、同じ付加的な閉じられた運動学的チェーンの前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）および前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）が、前記前の閉じられた運動学的チェーンに接続されて、前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）を前記出力軸（Ａ６）の周りで回転させ、前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）を前記前の閉じられた運動学的チェーンの前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）に対して回転させることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）が、前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）を、および前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）に対して前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）を回転させるように配置され、その結果、前記出力リンク（１０）の合計回転角度は、前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）の回転と、前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）に対する前記出力リンク（１０）の回転との組み合わせによって決定されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）がリンクを含むことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）が、前記前の直列に接続された閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）の前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）と、前記入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）、前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）、および後続の直列に接続された閉じられた運動学的チェーン（Ｌｂ、Ｌｃ）の前記付加的な接続リンク（１４ｂ、１４ｃ）のうちの１つとの間に配置されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）が、前記前の直列に接続された運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）の前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）と、前記入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）および後続の直列に接続された閉じられた運動学的チェーン（Ｌｂ、Ｌｃ）の前記付加的な接続リンク（１４ｂ、１４ｃ）のうちの１つとの間に配置されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項９】
請求項６にならびに請求項７および８の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）の前記リンクがリンクジョイント（Ｊ３０ａ、Ｊ３０ｂ、Ｊ３０ｃ、Ｊ３１ａ、Ｊ３１ｂ、Ｊ３１ｃ）を介してそれぞれのリンクに接続されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）の前記入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の少なくとも１つが入力ジョイント（Ｊ０ａ、Ｊ０ｂ、Ｊ０ｃ）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１１】
請求項１０に記載のバックホウリンケージ機構において、直列内の前記１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）のうちの最後のものの前記入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）が、入力ジョイント（Ｊ０ａ、Ｊ０ｂ、Ｊ０ｃ）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）を前記ベース（Ｂ０）に接続する前記ベースジョイント（Ｊ８、Ｊ８ａ、Ｊ８ｂ）が、前記出力回転軸（Ａ６）と一致する回転軸を有することを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記ジョイントの全ての回転軸が平行であることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記出力ジョイント（Ｊ６）の回転軸と、前記出力リンク（１０）または入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）を前記接続リンク（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）に接続する前記接続ジョイント（Ｊ１０、Ｊ１０ａ、Ｊ１０ｂ、Ｊ１０ｃ）の回転軸との間の距離が、前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を前記ベース（Ｂ０）および前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）の１つに接続する前記入力ジョイント（Ｊ０、Ｊ０ａ、Ｊ０ｂ、Ｊ０ｃ）の回転軸と、前記接続リンク（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を同じ閉じられた運動学的チェーンの前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）に接続する前記ブリッジジョイント（Ｊ１４、Ｊ１４ａ、Ｊ１４ｂ、Ｊ１４ｃ）の回転軸との間の距離よりも短いことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、各付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）について、
前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が、接続ジョイント（Ｊ１０ａ、Ｊ１０ｂ、Ｊ１０ｃ）を介して、前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）の前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）および前記接続リンク（１４、１４ａ、１４ｂ）のうちの一方に接続され、
前記付加的な入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）がブリッジジョイント（Ｊ１４ａ、Ｊ１４ｂ、Ｊ１４ｃ）を介して前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）に接続される
ことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１６】
請求項１５に記載のバックホウリンケージ機構において、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）を前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続する前記リンクジョイント（Ｊ３０ａ、Ｊ３０ｂ、Ｊ３０ｃ）の回転軸と、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）を前記付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）に接続する前記付加的なリンクジョイント（Ｊ３１ａ、Ｊ３１ｂ、Ｊ３１ｃ）の回転軸との間の距離が、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）を前記付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）に接続する前記付加的なリンクジョイント（Ｊ３１ａ、Ｊ３１ｂ、Ｊ３１ｃ）の回転軸と、前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を同じ付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）の前記付加的な入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）に接続する前記ブリッジジョイント（Ｊ１４ａ、Ｊ１４ｂ、Ｊ１４ｃ）の回転軸との間の距離よりも短いことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載のバックホウリンケージ機構において、前記入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を前記ベース（Ｂ０）および前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）の１つに接続する前記入力ジョイント（Ｊ０、Ｊ０ａ、Ｊ０ｂ）の回転軸と、前記リンク（１０、１２、１２ａ）を前記接続リンク（１４、１４ａ、１４ｂ）に接続する前記接続ジョイント（Ｊ１０ａ、Ｊ１０ｂ、Ｊ１０ｃ）の回転軸との間の距離が、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）を前記付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）に接続する前記付加的なリンクジョイント（Ｊ３１ａ、Ｊ３１ｂ、Ｊ３１ｃ）の回転軸と、前記接続リンク（１４、１４ａ、１４ｂ）を同じ付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）の前記入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）に接続する前記ブリッジジョイント（Ｊ１４ａ、Ｊ１４ｂ、Ｊ１４ｃ）の回転軸との間の距離よりも短いことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）の前記出力リンク（１０）および前記入力リンク（１２）が、前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）の前記ベースリンク（８）に対して回転するように配置されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１９】
ベース（Ｂ０）における出力ジョイント（Ｊ６）の出力回転軸（Ａ６）の周りで出力リンク（１０）を回転させるための装置であって、前記出力リンク（１０）と、接続リンク（１４）と、入力リンク（１２）とを含む第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）を含むバックホウリンケージ機構を含み、
前記出力リンク（１０）は前記出力ジョイント（Ｊ６）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続され、および接続ジョイント（Ｊ１０）を介して前記接続リンク（１４）に接続され、
前記接続リンク（１４）はブリッジジョイント（Ｊ１４）を介して前記入力リンク（１２）に接続され、
前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）は、ベースジョイント（Ｊ８）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続され、かつ入力ジョイント（Ｊ０）を介して前記入力リンク（１２）に接続されたベースリンク（８）をさらに含み、
前記バックホウリンケージ機構は、前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）の後ろに連続して直列に接続された１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）をさらに含み、各付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）は、
前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）のベースリンク（８、８ａ、８ｂ）と、
前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）の入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）と、
前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続された付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）と、
付加的な入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）と、
前記閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）と前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）との間の運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）とを含み、
前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）および前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）は、前記付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）の作動により前記出力回転軸（Ａ６）周りの前記出力リンク（１０）の回転角度が増幅されるように、前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続され、
前記装置は、前記バックホウリンケージ機構を作動させるように構成された作動機構をさらに含む
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置において、前記作動機構が、前記１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）のリンクに接続されたロッド（４、２６）を含み、前記バックホウリンケージ機構が、前記ロッド（４、２６）の方向に力Ｆによって作動されるように構成されることを特徴とする装置。
【請求項２１】
ベース（Ｂ０）における出力ジョイント（Ｊ６）の出力回転軸（Ａ６）の周りで出力リンク（１０）を回転させるための装置を含むロボットであって、前記装置が、
バックホウリンケージ機構を含み、前記バックホウリンケージ機構が
前記出力リンク（１０）と、接続リンク（１４）と、入力リンク（１２）とを含む第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）を含み、
前記出力リンク（１０）は前記出力ジョイント（Ｊ６）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続され、および接続ジョイント（Ｊ１０）を介して前記接続リンク（１４）に接続され、
前記接続リンク（１４）はブリッジジョイント（Ｊ１４）を介して前記入力リンク（１２）に接続され、
前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）は、ベースジョイント（Ｊ８）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続されかつ入力ジョイント（Ｊ０）を介して前記入力リンク（１２）に接続されたベースリンク（８）をさらに含み、
前記バックホウリンケージ機構は、前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）の後ろに連続して直列に接続された１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）をさらに含み、各付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）は、
前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）のベースリンク（８、８ａ、８ｂ）と、
前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）の入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）と、
前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続された付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）と、
付加的な入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）と、
前記閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）と前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）との間の運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）とを含み、
前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）と前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）は、前記付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）の作動により前記出力回転軸（Ａ６）周りの前記出力リンク（１０）の回転角度が増幅されるように、前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続され、
前記装置は、前記バックホウリンケージ機構を作動させるように構成された作動機構をさらに含み、前記出力リンク（１０）の回転は、前記ロボットのツールを方向付けるために使用される
ことを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、大きな回転運動を達成するためのリンケージ機構の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械、特に掘削機は、大きな作動範囲の回転運動を達成するためのリンケージ機構の設計の草分けである。（特許文献１）は、１９４８年に、動力作動式ショベルをトラクタの後部に取り付けるための装置を開示した。これは技術開発の新しい分野の出発点であり、それは今日もまだ進行中である。動力作動式ショベルはアームの付け根でトラクタから操作することができたが、ショベルの回転は限定的だった。
【０００３】
（特許文献２）には、掘削機のバックホウショベル上でより広い範囲の回転を達成するために４本バーリンケージを使用し、それが材料を掘削することおよびひっくり返して空にすることの両方を可能にする例が記載されている。（特許文献３）には、さらなる改良、すなわち作動ロッドを三元接続リンクに取り付けることが記載されている。これにより、前進時に接続点が外側に移動するため、動きの範囲が広がる。
【０００４】
（特許文献４）には、より大きな回転範囲を達成するために油圧シリンダによって調節可能な長さを有する接続リンクをどのように利用するかが記載されている。しかしながら、そのような機構は、接続リンクの長さを制御するために追加のアクチュエータを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第２６９８６９７号明細書
【特許文献２】米国特許第２６７８７４１号明細書
【特許文献３】米国特許第５５９２７６２号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第１４７７６１４Ａ１号明細書
【特許文献５】国際公開第２０１４１８７４８６号パンフレット
【発明の概要】
【０００６】
産業用ロボットのより広い回転範囲を達成するという課題は、伝統的に、歯車箱を介してまたはボールねじなどの何らかの噛み合い式の伝達を介してツールを回転させるために、ロボットアームの端部近くに配置されたモータを使用して解決されてきた。（特許文献５）に提示されているハイブリッド運動学的構造などの新しいロボット構造では、最小の移動質量および支持質量を有する手首機構の予想される必要性がある。
【０００７】
自動化において、そして一般的には機械において、入力シャフトの回転と比較して出力シャフトにおいて異なる（機械に応じてより低いまたはより高い）回転量を達成する最も一般的な方法は、歯車箱に配置された歯付きホイールを含む歯車動力伝達装置を使用することである。そのような歯車動力伝達装置は、回転量が無制限であるという潜在的な利点を有する。しかしながら、歯車動力伝達装置の重量と比較して不十分なトルク伝達などの欠点もある。例えば、入力と出力との間で１：２の比率を達成するための歯車動力伝達装置は、それぞれ２０および４０歯の２つの歯車ホイールを含み得る。これらの歯のうちのいくつかのみが同時に負荷を支え得る一方、全ての歯（およびそれらを保持するホイールの一部）は依然として比較的高い総重量に寄与する。別の不利な点は、最終的により高いコストなど他の望まれない特性と共に重量の増加をもたらし、接触している歯車の歯が互いを表面を磨耗させるかまたは特別な高価な表面処理を要求するスカッフィング運動にさらすという事実である。さらに、歯の表面が磨耗したときには、通常、歯車全体を交換しなければならない。
【０００８】
したがって、本開示の目的は、従来技術の少なくともいくつかの欠点を軽減することである。さらなる目的は、限られた空間内で広い回転範囲を提供することができる機構を提供することである。別の目的は、歯車動力伝達装置と比較して軽量の機構を提供すること、およびより簡単な保守手順の一部として交換することができる機械要素（ブッシングなど）に摩擦および摩耗が局在する動力伝達装置を提供することである。
【０００９】
これらの目的および他の目的は、本明細書に開示された実施形態によるバックホウリンケージ機構およびそれらの等価物によって少なくとも部分的に達成される。
【００１０】
第１の態様によれば、本開示は、ベースにおける出力ジョイントの出力回転軸の周りで出力リンクを回転させるためのバックホウリンケージ機構に関する。バックホウリンケージ機構は、出力リンク、接続リンク、および入力リンクを含む第１の閉じられた運動学的チェーンを含む。出力リンクは出力ジョイントを介してベースに接続され、接続ジョイントを介して接続リンクに接続され、そして接続リンクはブリッジジョイントを介して入力リンクに接続される。第１の閉じられた運動学的チェーンは、ベースジョイントを介してベースに接続され、入力ジョイントを介して入力リンクに接続されたベースリンクをさらに含む。バックホウリンケージ機構はまた、第１の閉じられた運動学的チェーンの後ろに連続して直列に接続された１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーンを含む。各付加的な閉じられた運動学的チェーンは、前の閉じられた運動学的チェーンのベースリンクと、前の閉じられた運動学的チェーンの入力リンクと、前の閉じられた運動学的チェーンに接続された付加的な接続リンクと、付加的な入力リンクと、閉じられた運動学的チェーンおよび前の直列に接続された閉じられた運動学的チェーンの間の運動学的接続部とを含む。付加的な接続リンクおよび運動学的接続部は、付加的な閉じられた運動学的チェーンの作動が出力回転軸の周りの出力リンクの回転角度を増幅するように、前の閉じられた運動学的チェーンに接続される。
【００１１】
バックホウリンケージ機構は、作動の入力角度に対する出力リンクの回転角度の増幅を達成し、その結果、より小さな制限された入力角度で広い回転範囲が可能である。あるアプリケーション用の手元にある機械の特定の物理的配置に応じて、入力または出力リンクの回転は、機械に接続されたシャフトの回転と等価である。同様に、機構はロッドまたは同様の要素を使用することによって比較的遠くの距離から作動させることができ、したがって、機構の近くにアクチュエータを設ける必要がなく、それによってアプリケーション近くのケーブル配線および重量を増すアクチュエータの必要性が回避される。また、この機構は多くの従来技術のリンケージのように出力回転軸を越えて回転することはない。その代わりに、機構はバックホウリンケージの効果で回転し、したがってバックホウリンケージ機構は作動中に出力回転軸と交差する部分がない状態で出力回転軸の周りを回転する。それによって、バックホウリンケージ機構は、スペースが限られている場合に好都合である。それはまた、ロボットの手首の動きを作動する場合など、移動質量が問題である場合に有用な解決策を提供する。したがって、多くの場合、ロボット軸の大部分の動きのように、噛み合いが不定の角度にわたって動作するために必要とされない場合、バックホウリンケージ機構は歯車に基づく動力伝達装置の実行可能な代替手段である。歯車の場合のように、しかしこれまでバックホウ機構の場合にはなかったが、開示されたバックホウ機構はコンパクトで効率的な多段への配置を可能にし、したがってそれは（従来技術とは反対に）マルチバックホウ機構とよぶことができる。
【００１２】
いくつかの実施形態によれば、直列の最後の付加的な閉じられた運動学的チェーンを除いて、各付加的な閉じられた運動学的チェーンは付加的なベースリンクを含む。付加的なベースリンクを有することによって、ベースに対する前の入力リンケージ全体の前の接続点を回転させることができ、それによって出力リンクの回転角度を増加させることができる。
【００１３】
いくつかの実施形態によれば、付加的なベースリンクは、付加的な入力ジョイントを介して同じ付加的な閉じられた運動学的チェーンの付加的な入力リンクに、およびベースジョイントを介してベースに接続される。それによって、前の入力リンケージ全体を回転させることができる。
【００１４】
いくつかの実施形態によれば、同じ付加的な運動学的チェーンの付加的な接続リンクおよび運動学的接続部は、前の閉じられた運動学的チェーンに接続されて、前の閉じられた運動学的チェーンに関して、ベースリンクを出力軸の周りで回転させ、入力リンクをベースリンクに対して回転させる。それによって、付加的な閉じられた運動学的チェーンは、出力リンクの回転角度を大幅に増幅することができる。
【００１５】
いくつかの実施形態によれば、１つまたはいくつかの付加的な閉じられた運動学的チェーンは、ベースリンクを、およびベースリンクに対して入力リンクを回転させるように配置され、その結果、出力リンクの合計回転角度は、ベースリンクの回転と、ベースリンクに対する出力リンクの回転との組み合わせによって決定される。したがって、ベースリンクの回転とベースリンクに対する出力リンクの回転との両方が、出力リンクの回転を増大させるのに有効である。
【００１６】
いくつかの実施形態によれば、運動学的接続部はリンクを含む。したがって、運動学的接続部は少なくとも１つの機械的部分を含む。コンプライアント材料を選択するなど、機械的部分の材料を変えることによって、機構に異なる特性を与えることができる。
【００１７】
いくつかの実施形態によれば、運動学的接続部は、前の直列に接続された閉じられた運動学的チェーンのベースリンクと、入力リンク、付加的な接続リンク、および後続の直列に接続された閉じられた運動学的チェーンの付加的な接続リンクのうちの１つとの間に配置される。代替的に、運動学的接続部は、前の直列に接続された閉じられた運動学的チェーンの入力リンクと、後続の直列に接続された閉じられた運動学的チェーンの入力リンクおよび付加的な接続リンクのうちの１つとの間に配置される。したがって、周囲の機械を設計する際により大きな柔軟性を提供するために、複数の代替的な接続部が実現可能である。
【００１８】
いくつかの実施形態によれば、運動学的接続部のリンクは、リンクジョイントを介してそれぞれのリンクに接続されている。ジョイントを介した接続では、標準の機械要素を使用して接続を行うことができるため、効果的で低コストの機構がもたらされる。
【００１９】
いくつかの実施形態によれば、１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーンの入力リンクの少なくとも１つは、入力ジョイントを介してベースに接続されている。それによって閉鎖された機構が達成される。
【００２０】
いくつかの実施形態によれば、直列内の１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーンのうちの最後のものの入力リンクは、入力ジョイントを介してベースに接続される。付加的な閉じられた運動学的チェーンのうちの１つの最後の入力リンクだけがベースに接続されるので、他のチェーンは自由に動いて出力リンクの回転角度を増幅する。
【００２１】
いくつかの実施形態によれば、ベースリンクをベースに接続するベースジョイントは、出力回転軸と一致する回転軸を有する。それによって、機構に必要なスペースはより少なくなる。
【００２２】
いくつかの実施形態によれば、ジョイントの全ての回転軸は平行である。それによって、簡単に他の機構と統合できる直感的な設計が達成される。
【００２３】
いくつかの実施形態によれば、出力ジョイントの回転軸と、出力リンクまたは入力リンクを接続リンクに接続する接続ジョイントの回転軸との間の距離は、同じ閉じられた運動学的チェーンに関して、入力リンクをベースまたはベースリンクの１つに接続する入力ジョイントの回転軸と、接続リンクを入力リンクに接続するブリッジジョイントの回転軸との間の距離よりも短い。それによって効果的な増幅が可能になる。
【００２４】
いくつかの実施形態によれば、各付加的な閉じられた運動学的チェーンについて、付加的な接続リンクは、接続ジョイントを介して、前の閉じられた運動学的チェーンの入力リンクおよび接続リンクのうちの一方に接続され、付加的な入力リンクはブリッジジョイントを介して付加的な接続リンクに接続される。それによって機構の運動学は陽の方程式として導き出すことができる。例えば、機械制御内で効率的に評価することができるギア比関数を定式化することができる。
【００２５】
いくつかの実施形態によれば、運動学的接続部を前の閉じられた運動学的チェーンに接続するリンクジョイントの回転軸と、運動学的接続部を付加的な閉じられた運動学的チェーンに接続する付加的なリンクジョイントの回転軸との間の距離は、運動学的接続部を付加的な閉じられた運動学的チェーンに接続する付加的なリンクジョイントの回転軸と、付加的な接続リンクを同じ付加的な閉じられた運動学的チェーンの付加的な入力リンクに接続するブリッジジョイントの回転軸との間の距離よりも短い。それにより、所望の増幅を達成することができる。
【００２６】
いくつかの実施形態によれば、入力リンクをベースの１つにおよびベースリンクに接続する入力ジョイントの回転軸と、出力リンクまたは入力リンクを接続リンクに接続する接続ジョイントの回転軸との間の距離は、運動学的接続部を付加的な閉じられた運動学的チェーンに接続する付加的なリンクジョイントの回転軸と、接続リンクを同じ付加的な閉じられた運動学的チェーンの入力リンクに接続するブリッジジョイントの回転軸との間の距離よりも短い。それにより、所望の増幅を達成することができる。
【００２７】
いくつかの実施形態によれば、第１の閉じられた運動学的チェーンの出力リンクおよび入力リンクは、第１の閉じられた運動学的チェーンのベースリンクに対して回転するように配置されている。それにより、所望の増幅を達成することができる。
【００２８】
第２の態様によれば、本開示は、ベースにおける出力ジョイントの出力回転軸の周りで出力リンクを回転させるための装置であって、第１の態様によるバックホウリンケージ機構と、バックホウリンケージ機構を作動させるように構成された作動機構とを備える装置に関する。
【００２９】
より具体的には、第２の態様によれば、装置は、出力リンクと、接続リンクと、入力リンクとを含む第１の閉じられた運動学的チェーンを含むバックホウリンケージ機構を含み、出力リンクは出力ジョイントを介してベースに接続され、および接続ジョイントを介して接続リンクに接続され；接続リンクはブリッジジョイントを介して入力リンクに接続され；第１の閉じられた運動学的チェーンは、ベースジョイントを介してベースに接続されかつ入力ジョイントを介して入力リンクに接続されたベースリンクをさらに含み；バックホウリンケージ機構は、第１の閉じられた運動学的チェーンの後ろに連続して直列に接続された１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーンをさらに含み、各付加的な閉じられた運動学的チェーンは、前の閉じられた運動学的チェーンのベースリンクと；前の閉じられた運動学的チェーンの入力リンクと；前の閉じられた運動学的チェーンに接続された付加的な接続リンクと；付加的な入力リンクと；閉じられた運動学的チェーンと前の閉じられた運動学的チェーンとの間の運動学的接続部とを含み；付加的な接続リンクおよび運動学的接続部は、付加的な閉じられた運動学的チェーンの作動により出力回転軸周りの出力リンクの回転角度が増幅されるように前の閉じられた運動学的チェーンに接続され；装置は、バックホウリンケージ機構を作動させるように構成された作動機構をさらに含む。
【００３０】
この態様の実施形態では、作動機構は、１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーンのリンクに接続されたロッドを含むことができ、バックホウリンケージ機構は、ロッドの方向に力Ｆによって作動されるように構成される。この態様によるバックホウリンケージ機構は、上記の実施形態のうちの何れかと一致し得る。
【００３１】
第３の態様によれば、本開示は、第２の態様による装置を含むロボットに関し、ここで出力リンクの回転がロボットのツールを方向付けるために使用され、それによってロボット手首にモータが埋め込まれていなくてもロボット手首を構築できる。
【００３２】
より具体的には、この態様によれば、ロボットは、ベースにおける出力ジョイントの出力回転軸の周りで出力リンクを回転させるための装置を含み、装置はバックホウリンケージ機構を含み、バックホウリンケージ機構は出力リンクと、接続リンクと、入力リンクとを含む第１の閉じられた運動学的チェーンを含み；出力リンクは出力ジョイントを介してベースに接続され、および接続ジョイントを介して接続リンクに接続され；接続リンクはブリッジジョイントを介して入力リンクに接続され；第１の閉じられた運動学的チェーンは、ベースジョイントを介してベースに接続されかつ入力ジョイントを介して入力リンクに接続されたベースリンクをさらに含み；バックホウリンケージ機構は、第１の閉じられた運動学的チェーンの後ろに連続して直列に接続された１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーンをさらに含み、各付加的な閉じられた運動学的チェーンは、前の閉じられた運動学的チェーンのベースリンクと；前の閉じられた運動学的チェーンの入力リンクと；前の閉じられた運動学的チェーンに接続された付加的な接続リンクと；付加的な入力リンクと；閉じられた運動学的チェーンと前の閉じられた運動学的チェーンとの間の運動学的接続部とを含み；付加的な接続リンクと運動学的接続部は、付加的な閉じられた運動学的チェーンの作動により出力回転軸周りの出力リンクの回転角度が増幅されるように前の閉じられた運動学的チェーンに接続され；装置は、バックホウリンケージ機構を作動させるように構成された作動機構をさらに含み、出力リンクの回転は、ロボットのツールを方向付けるために使用される。
【００３３】
いくつかの実施形態によれば、作動機構は、１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーンのリンクに接続されたロッドを含み、バックホウリンケージ機構は、ロッドの方向に力Ｆによって作動するように構成される。それにより、プッシュプルロッドを使用して、１完全回転を超える回転を達成することができる。
【００３４】
この態様によるバックホウリンケージ機構は、上記の実施形態のうちの何れかと一致し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、従来技術の基本的な４本バーリンケージを示す。
【図２】図２ａは、図１の従来技術の基本的な４本バーリンケージの形状をその最も後方位置において概略的に示す。図２ｂは、図１の従来技術の基本的な４本バーリンケージの形状をその最も前方位置において概略的に示す。
【図３】図３ａは、本開示の一実施形態による、入力リンケージを含むバックホウリンケージ機構を示す。図３ｂは、図３ａの入力リンケージを切り離して示す。
【図４】図４ａは、別の実施形態によるバックホウリンケージ機構を示す。図４ｂは、さらなる実施形態によるバックホウリンケージ機構を示す。
【図５】図５は、さらに別の実施形態によるバックホウリンケージ機構を示す。
【図６】図６ａは、出力リンクの回転角度の増幅を視覚化するために複数のスナップショットの１つで図３ａのバックホウリンケージ機構を示す。図６ｂは、出力リンクの回転角度の増幅を視覚化するために複数のスナップショットの１つで図３ａのバックホウリンケージ機構を示す。図６ｃは、出力リンクの回転角度の増幅を視覚化するために複数のスナップショットの１つで図３ａのバックホウリンケージ機構を示す。図６ｄは、出力リンクの回転角度の増幅を視覚化するために複数のスナップショットの１つで図３ａのバックホウリンケージ機構を示す。
【図７】図７は、さらに別の実施形態によるバックホウリンケージ機構を示す。
【図８】図８は、入力角度および出力角度の間の運動学的関係を示す。
【図９】図９は、一実施形態によるバックホウリンケージ機構を示し、ここで入力リンケージは入力角度と出力角度との間のより滑らかな運動学的関数を生成するために出力リンケージに対して逆の運動学的構造で配置される。
【図１０】図１０は、一実施形態によるバックホウリンケージ機構を示し、ここで２つの入力リンケージは出力リンケージと直列である。
【図１１】図１１は、一実施形態によるバックホウリンケージ機構を示し、ここで２つの入力リンケージは出力リンケージと直列である。
【図１２】図１２は、一実施形態によるバックホウリンケージ機構を示し、ここで３つの入力リンケージが出力リンケージと直列であり、それによって７２０度を超える回転を実際に達成することができる。
【図１３】図１３は、一実施形態によるバックホウリンケージ機構を示し、ここで出力リンクおよび入力リンクは異なる回転軸の周りに配置されている。
【図１４】図１４は、一実施形態によるバックホウリンケージ機構を示し、ここでバックホウリンケージ機構は出力リンクの回転軸の周りに回動可能に配置されたリンクを回転させることによって作動されるように配置される。
【図１５】図１５は、バックホウリンケージ機構の実施を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
バックホウリンケージは、本明細書中、掘削機から知られるようなバックホウの動き、すなわち歯車装置の相関作用による回転性の内向的なおよびそれぞれの外向的な動きをもたらすように作動されることができるように配置されたジョイントによって接続される複数のリンクであると定義される。内向的および外向的、すなわちそれぞれ入力および出力は、典型的に、作動上の視点に基づく使用法を指す一方、リンケージは、したがって、物理的に反対方向に作動されることができる。本開示によるマルチバックホウリンケージは、複数の単一バックホウリンケージを含み、各単一バックホウリンケージは出力リンクの回転角度に増幅を追加する。マルチバックホウリンケージはマルチリンクバックホウリンケージとも呼ばれ得る。
【００３７】
リンケージ機構は、本明細書中、装置、システムまたは均等物の構成要素に橋を架けるように設計された仕組みまたはデバイスであるように定義される。
【００３８】
リンクは、本明細書中、ジョイントを介して隣接部品を接続するリンケージの機械的な部品であるように定義される。リンクはしたがって弾性であり得る、または可変剛性を有するように設計され得る、または選択された動作モードに依存して弾性および剛性モードを有するように設計され得る、または運動学的チェーンの分析に基づく機構設計の場合のように剛体であるようにみなされ得る。以下の記載を簡潔にするため、リンクは剛体であると仮定される。リンクはまたシャフトとよばれる場合もある。
【００３９】
ジョイントは、本明細書中、少なくとも１つの自由度における動きが許容されるようにリンクを別のリンクまたは構造と接続するように設計されるように定義される。
【００４０】
以下は、大きな回転範囲を達成する能力を有するバックホウリンケージ機構の実施形態を記載する。バックホウリンケージ機構は、直列内の第１の閉じられた運動学的チェーンを、１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーンと接続し、それによってこれまでに知られている機構と比較して新しい方法で大きな回転範囲を可能にする。第１の閉じられた運動学的チェーンの外向的なリンクまたは軸は、プッシュプル運動に由来する作動によって、３６０度を超える回転範囲を達成し得る。
【００４１】
本開示の態様によるバックホウリンケージ機構は以下のような構造を有する、すなわち、機構が作動されると、第１の閉じられた運動学的チェーンの出力リンクが、バックホウリンケージ機構全体が回転されるのと同時に回転され、ここでそれら回転は同じアクチュエータによって達成されるような構造を有する。複数の付加的な閉じられた運動学的チェーンが、連続的に接続され、出力リンクの無限界回転を可能にすることができる。これによりバックホウリンケージ機構は歯車に基づく伝達の代わりに存続可能になる。入力リンク（直列の最後の入力リンク）から出力リンクへジョイントの組を介して回転を伝達するリンケージ機構は、負荷が構成要素全体に分散される歯車箱を上回る利点を有し、比較的軽量のアセンブリを可能にする。これは、数個の歯だけに負荷が同時にかけられる一方で残りの歯車の歯は動力伝達装置の合計質量を依然占める歯車動力伝達装置と比較される。本開示の態様によるバックホウリンケージ機構は、回動ジョイントにより接続され得、またはころ軸受、滑り軸受またはブッシングによって接続され得、これは摩擦および摩耗を低減することによって構成要素の寿命を延ばす一方、摩耗すると簡単に交換することもできる構成要素を使用し、主な構成要素（リンクなど）の全ては最低限の整備を必要として再利用することができる。これは、過度の摩耗の結果として動力伝達装置全体を交換する必要があり得る歯車動力伝達装置と比較される。
【００４２】
本明細書に開示されるバックホウリンケージ機構は、閉じられた運動学的チェーンの回転範囲を広げる能力を有するだけでなく、回転範囲を犠牲にすることなく作動ロッドとバックホウリンケージ機構のリンクとの間の接触角度を制限し得る。これは、重い機械および建設機械の可能性を開くバックホウリンケージ機構のリンクがそのための大きさにされなければならない力を制限する。開示されるバックホウリンケージ機構は、出力リンク以外の何れかのリンク上でロッドを押すことによって作動され得る。しかしながら、ロッドは、リンクがリンケージの全ての位置において一定の向きを有さない限り、何れかのリンク（出力リンクを除く）に取り付けられた回転シャフトで置き換えてもよい。そのようなシャフトは、出力リンクと同心に、および非平行軸と偏心にまたはその周囲に回転するように配置され得る。
【００４３】
図１は、従来技術から知られる４本バーリンケージ１を示し、それは入力リンク１２および接続リンク１４によって出力回転軸Ａ６の周りでベースＢに対して出力リンク１０を回転するように配置される。出力リンク１０は、出力ジョイントＪ６によってベースＢに接続される。入力リンク１２は、出力回転軸Ａ６と異なる回転軸で入力ジョイントＪ０によってベースＢに接続される。ベースＢはここでは４本バーリンケージ１の４番目のバーとして見られる。トルクが、ベースＢに関して力Ｆによって、または入力ジョイントＪ０に作用するトルクＴによって、例えば入力ジョイントＪ０で入力リンク１２に取り付けられた回転シャフトによって、入力ジョイントＪ０の周囲に適用される。作動ロッド４が、力Ｆをアクチュエータからリンケージへ伝達するために、入力リンク１２または接続リンク１４などの異なる位置に接続され得る。一般に、リンクと、リンクに作用する力の作用線との間の角度は、作用力が４本バーリンケージ１上で回転効果を達成するために、ゼロより大きくなければならない。最小角度はここではαとよばれる。実用的な使用のためにリンク中の力を最小化するために、αを超える角度がリンクと作用線との間に維持されるべきである。一般に、ジョイントの位置およびリンクの長さは、入力角度βに対する出力角度θの最大増幅を得るように設計される。入力角度βは、図１において、入力リンク１２の回転角度であり、出力角度θは出力リンク１０の回転の対応する角度である。
【００４４】
図２ａは、図１の従来技術の基本的な４本バーリンケージをその最も後方位置において、１つの最小角度αの値について概略的に示し、図２ｂは、図１の従来技術の基本的な４本バーリンケージをその最も前方位置において概略的に示す。最も後方位置は角度αによって与えられ、そこで角度４１、４３および４７はαに等しい。好ましい配置において、最も前方位置は、同じく角度αによって与えられ、そこで角度４９および５１は全てαに等しく、４本バーリンケージの入力リンク１２は、出力リンク１０の有効長さの２倍の有効長さを与えられる。これは最大回転範囲について最小角度αを与える一方、最大の力が結び付けられる。さらに、好ましい配置において、４本バーリンケージは、出力リンク１０の有効長さに等しい出力回転軸Ａ６からある距離の所でベースＢに回動可能に取り付けられる（そのジョイントの２つの間のリンクの長さはリンクの「有効長さ」と呼ばれ得る）。出力リンク１０と入力リンク１２との間の接続リンク１４は、入力リンク１２の長さ×角度αの余弦に等しい長さを有する。この配置について、熟達者は、出力リンク１０と接続リンク１４との間の角度４１がαに等しい場合、入力リンク１２と接続リンク１４との間の角度４３はαに等しく、出力リンク１０とベースリンク８との間の角度４５はαの２倍に等しく、入力リンク１２とベースリンク８との間の角度４７は、αの２倍に等しいことを観察し得る。出力リンク１０が図２ｂに示されるように最大許容位置まで前方に回転される場合、出力リンク１０と接続リンク１４との間の角度４９はαである。次いで、入力リンク１２の最大後方位置と最大前方位置との間の角度５３は、１８０度マイナスαの２倍であり、出力リンク１０の最大後方位置と前方位置との間の角度５５は３６０度マイナスαの４倍である。図２ａおよび２ｂの実施形態はαが２０度に等しい状態で示されている。αをゼロに近い値まで低減することによって、出力リンク１０の回転範囲は、３６０度に近づくだろうが、非常に大きな力を端部位置においてリンクに有する。
【００４５】
以下において、本開示の態様によるバックホウリンケージ機構の複数の異なる実施形態を記載する。バックホウリンケージ機構は、図１〜２ｂに記載した従来技術の４本バーリンケージに関連し、これらの図中と同じ参照符号が以下の図中で同様の特徴部に対して使用される。一般に、バックホウリンケージ機構は、より大きな出力角度θが達成されるように入力角度βを増幅する。換言すると、出力角度θは、入力角度βに対して増幅される。当然のことながら、自動ロック式である何れの歯車機械要素に関しても、出力角度の低減が望まれる場合、反対の動作方向を適用することができる。
【００４６】
以下の複数の異なる実施形態は、付加的な閉じられた運動学的チェーンの可変数を含み得る。付加的な閉じられた運動学的チェーンの数に基づいて、入力角度βは、違うように定義され得る。一実施形態によれば、入力角度βは、最後の付加的な閉じられた運動学的チェーンの入力リンクの回転角度であるように定義される。出力角度θは、出力リンク１０の回転角度である。入力角度βおよび出力角度θは、最小角度αと関係なく、すなわち最小角度αなしに与えられる。
【００４７】
図３ａは、一実施形態によるバックホウリンケージ機構を示す。バックホウリンケージ機構は、ベースＢ０における出力ジョイントＪ６の出力回転軸Ａ６周りに出力リンク１０を回転させるのに有効である。出力リンク１０は図３ａ中ですぐに認識できるようにハッチングされている。バックホウリンケージ機構は、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０を備える。第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０は、出力リンク１０、接続リンク１４、および入力リンク１２を含む。出力リンク１０は、出力ジョイントＪ６を介してベースＢ０に接続され、接続ジョイントＪ１０を介して接続リンク１４に接続される。接続リンク１４はブリッジジョイントＪ１４を介してＬ０の入力リンク１２に接続されている。第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０はまた、ベースジョイントＪ８を介してベースＢ０に接続されかつ入力ジョイントＪ０を介して入力リンク１２に接続されたベースリンク８を含む。ここで、この図中、ベースジョイントＪ８の回転軸Ａ８は出力回転軸Ａ６と一致する。別の実施形態（図示せず）では、ベースジョイントＪ８はベースＢ０上に別の位置を有し、その回転軸Ａ８は出力回転軸Ａ６と一致しない。図３ａの実施形態から理解できるように、出力ジョイントＪ６と接続ジョイントＪ１０との間の距離は、入力ジョイントＪ０とブリッジジョイントＪ１４との間の距離よりも小さい。また、出力ジョイントＪ６と入力ジョイントＪ０との間の距離は、接続ジョイントＪ１０とブリッジジョイントＪ１４との間の距離よりも小さい。ジョイント間距離は、ジョイントの回転軸間の距離である。平面機構の場合、その距離は自明であるが、三次元（３Ｄ）の場合、それは球状ジョイントの場合は球の中心、カルダンジョイントの場合は軸の交点など、ジョイントの中心間の距離を指す。第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０のリンクおよびジョイントは、本明細書では出力リンケージともよばれる。
【００４８】
バックホウリンケージ機構はまた、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬ０と直列におよびその後ろ（出力側から見て）に連続して接続された付加的な閉じられた運動学的チェーンを備える。付加的な閉じられた運動学的チェーンはここでは第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａと呼ばれる。したがって、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａは、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０の後に直接的に直列に接続される。第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａは、前の直列に接続された閉じられた運動学的チェーン、ここでは第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０のベースリンク８を含む。第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａはまた、第１の運動学的チェーンＬ０の入力リンク１２と、第１の付加的な入力リンク１２ａとを含む。第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａはまた、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０に接続される第１の付加的な接続リンク１４ａを含む。第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａはさらに、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａと第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０との間に第１の運動学的接続部３０ａを含む。第１の運動学的接続部３０ａは、ここではリンクを含む。リンクは、リンクジョイントＪ３０ａを介してベースリンク８に接続され、付加的なリンクジョイントＪ３１ａを介して第１の付加的な入力リンク１２ａに接続される。入力ジョイントＪ０は、ここではリンクジョイントＪ３０ａとベースジョイントＪ８との間に位置している。第１の付加的な接続リンク１４ａは、接続ジョイントＪ１０ａを介して入力リンク１２に、ここではブリッジジョイントＪ１４と入力ジョイントＪ０との間のほぼ中間に接続されている。別の実施形態（図示せず）では、第１の付加的な接続リンク１４ａは接続リンク１４に接続される。第１の付加的な入力リンク１２ａはブリッジジョイントＪ１４ａを介して第１の付加的な接続リンク１４ａに接続される。第１の付加的な入力リンク１２ａもまた入力ジョイントＪ０ａを介してベースＢ０に接続される。入力リンク１２は、出力ジョイントＪ６とリンクジョイントＪ３０ａとの間でベースリンク８に接続される。
【００４９】
図３ａにおいて、作動ロッド４が第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａに向かって押されると、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０は出力回転軸Ａ６の周りを回転することを強いられる。第１の付加的な入力リンク１２ａはレバーして作用し、作動ロッド４の動きによって入力ジョイントＪ０ａの周りを回転するように強いられる。第１の運動学的接続部３０ａはベースリンク８ひいては入力ジョイントＪ０も出力回転軸Ａ６周りで回転させる。同時に、第１の付加的な接続リンク１４ａが入力リンク１２を押し、それによって入力リンク１２が入力ジョイントＪ０の周りを回転し、それによって出力リンク１０を出力回転軸Ａ６の周りに回転させる。入力リンク１２が入力ジョイントＪ０でベースリンク８に接続されると、Ａ６周りのベースリンク８の回転は増加する。換言すれば、入力リンク１２の作動範囲は出力リンク１０の作動範囲に増幅され、その回転量によりベースリンク８は出力回転軸Ａ６の周りで回転される。もちろん、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａが後方に引っ張られる場合、逆の動きも可能である。したがって、いくつかの実施形態では、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンの第１の付加的な接続リンク１４ａおよび第１の運動学的接続部３０ａは、第１の閉じられた運動学的チェーンに接続されて、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａが作動されると、ベースリンク８を出力回転軸Ａ６の周りに回転させ、ベースリンク８に対して入力リンク１２を回転させる。
【００５０】
バックホウリンケージ機構は、出力リンク１０の回転角度を増幅する効果を有する複数の異なる方法で設計することができる。
【００５１】
いくつかの実施形態では、出力リンク１０および入力リンク１２は、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０のベースリンク８に対して異なる量で回転するように配置される。これを達成するために、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０は、例えば、出力ジョイントＪ６の出力回転軸Ａ６と接続ジョイントＪ１０の回転軸との間の距離が、入力ジョイントＪ０の回転軸とブリッジジョイントＪ１４の回転軸との間の距離よりも小さくなるように設計される。したがって、入力リンク１２の有効長さが出力リンク１０の有効長さよりも大きいので、入力リンク１２は、出力リンク１０を、接続リンク１４によって、入力リンク１２が同じ動きの間にベースリンク８に対して回転させられるよりも大きく回転させることができる。
【００５２】
さらなる例として、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０は、出力ジョイントＪ６の回転軸と入力ジョイントＪ０の回転軸との間の距離が、接続ジョイントＪ１０の回転軸とブリッジジョイントＪ１４の回転軸との間の距離よりも小さくなるように設計され得る。したがって、接続リンク１４の有効長さがベースリンク８の有効長さよりも大きいので、入力リンク１２は出力リンク１０を接続リンク１４によって、入力リンク１２が同じ動きの間にベースリンク８に対して回転されるよりも大きく回転させることができる。
【００５３】
一般に、入力リンク１２は、機構の同じ作動中に、ベースリンク８が同じ出力回転軸Ａ６の周りで回転されるよりも大きく、出力回転軸Ａ６の周りで回転される。これは、ベースリンク８がベースＢ０に対して回転されるのと同時に入力リンク１２がベースリンク８に対して回転されるときに達成される。したがって、同じ動きの間、入力リンク１２の平均回転速度はベースリンク８の平均回転速度よりも大きい。これは、ベースリンク８がベースジョイントＪ８によって回転されることができ、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａが２つの別々の回動点（接続ジョイントＪ１０ａとリンクジョイントＪ３０ａとで定義される）で第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０に接続され、その結果、ベースリンク８（したがって入力ジョイントＪ０）がベースＢ０に対して回転され、機構の同じ動きの間に、入力リンク１２がベースリンク８に対して回転されるので可能にされる。したがって、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａは、ベースリンク８を、およびベースリンク８に対して入力リンク１２を回転させるように構成され、それにより、出力リンク１０の全回転角は、ベースリンク８の回転とベースリンク８に対する出力リンク１０の回転との組み合わせによって決定される。いくつかの実施形態では、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａは、ベースリンク８を、およびベースリンク８に対して入力リンク１２を、異なる量で回転させるように構成され、その結果、出力リンク１０の全回転角度は、ベースリンク８の回転とベースリンク８に対する出力リンク１０の回転との組み合わせによって決定される。
【００５４】
入力ジョイントＪ０ａを介して第１の付加的な入力リンク１２ａをベースＢ０に接続することにより、作動ロッド４のプッシュまたはプル運動を特定の方向に向けることが可能になる。所望の方向は、ここでは入力ジョイントＪ０ａの周りの第１の付加的な入力リンク１２ａの回転運動である。第１の付加的な入力リンク１２ａは、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０に向かってわずかに湾曲したまたは屈曲した形状を有する。第１の運動学的接続部３０ａは、ジョイントＪ０ａとＪ１４ａとの間で、屈曲の最大の振幅において、第１の付加的な入力リンク１２ａの有効長さのほぼ中央でジョイントＪ３１ａと回動可能に接続される。作動ロッド４が押されると、第１の付加的な入力リンク１２ａが入力ジョイントＪ０ａの周りで回転され、それによって第１の付加的な接続リンク１４ａが入力リンク１２を押してそれを入力ジョイントＪ０の周りで回転させる。
【００５５】
図３ｂは、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンの付加的な部品を示し、付加的な部品は本明細書中「入力リンケージ」２０とよばれる。入力リンケージ２０は、入力リンク１２の一部、ベースリンク８、およびベースＢ０と共に、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａを形成する。それぞれの付加的な閉じられた運動学的チェーンはこのような入力リンケージを含む。
【００５６】
図３ａに戻ると、出力リンク１０を回転させるためのバックホウリンケージ機構の作動のために、作動ロッド４がロッドジョイントＪ４で第１の運動学的接続部３０ａに接続されている。しかしながら、作動ロッド４は代替的に機構の別のリンクまたはジョイントを介してバックホウリンケージ機構に接続されてもよい。第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａは、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａの作動が、出力回転軸Ａ６の周りの出力リンク１０の回転角度θを増幅するように配置される。より詳細には、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａの作動が出力回転軸Ａ６周りの出力リンク１０の回転角度θを増幅するように、第１の付加的な接続リンク１４ａおよび第１の運動学的接続部３０ａが第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０に接続される。第１の付加的な入力リンク１２ａの回転がベースリンク８および入力リンク１２を出力リンク１０が３６０度を超えて回転できるような方法で回転させるように、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａの入力リンケージ２０は第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０に接続される。この図示の実施形態における入力リンケージ２０の寸法は、ベースリンク８に沿った、出力回転軸Ａ６から入力ジョイントＪ０の回転軸へのベクトルが、第１の付加的な入力リンク１２ａに沿った、入力ジョイントＪ０ａの回転軸から第１の付加的な入力リンク１２ａに固定された点２５までのベクトルに対して常に平行に維持されるように選択されている。これは、入力ジョイントＪ０と点２５との間に仮想リンク２３があり、これがリンク１２、１４ａ、および１２ａを含む４本バーリンケージの仮想ベースリンクとして機能することを意味する。これは、例えば、入力ジョイントＪ０ａとリンクジョイントＪ３１ａとの間の距離が出力ジョイントＪ６とリンクジョイントＪ３０ａとの間の距離に等しく、運動学的接続部３０ａが、リンクジョイントＪ３０ａとリンクジョイントＪ３１ａとの間の長さを有し、この長さが出力ジョイントＪ６と入力ジョイントＪ０ａとの間の距離に等しい場合に達成される。これにより、仮想リンク２３の向きは運動中一定になる。図１の４本バーリンケージについて説明したのと同じ寸法の原理を適用することによって、熟練者は、入力リンク１２が３６０度マイナス４倍αの回転範囲を有する入力リンケージ２０の「出力リンク」として働くことを見出すことができる。ベースリンク８は、同じ動きの範囲の間、１８０度マイナス２倍α回転する。これにより、ベースリンク８と入力リンク１２との間の１８０°−２αの相対回転範囲が得られ、これにより、図３ａに示すように、ベースリンク８に対して３６０°−４αの量だけ出力リンク１０が回転する。ベースリンク８の回転と組み合わせると、固定基準に対する出力リンク１０の全回転は５４０°−６αである。図３ａに示す実施形態では、作動ロッド４は第１の運動学的接続部３０ａに接続されており、この接続部は、前述の好ましいリンケージ配置に従って適切な寸法にすることによって回転を防止される。これにより、リンケージがロボットの手首などの移動プラットフォーム上に配置されている場合でも、ロッドジョイントＪ４に標準のロッドエンドを���用して構成要素を接続することが可能になる。
【００５７】
図３ａはまた、第１の運動学的接続部の代替配置を有する実施形態を示す。代替的な構成は点線で示されている。この実施形態では、ベースリンク８は、第１の運動学的接続部のための接続ベースを提供するために、出力ジョイントＪ６を超えてさらに延びている。それに対応して、第１の付加的な入力リンク１２ａは、第１の運動学的接続部のための接続ベースを提供するために、入力ジョイントＪ０ａを超えてさらに延びている。したがって、ベースリンク８および第１の付加的な入力リンク１２ａは、ここで３０ａｚで示されている第１の運動学的接続部が、リンクジョイントＪ３０ａおよびＪ３１ａで延長部に取り付けられ得るように延長され、それらの新しい配置は点線の円で示されている。この実施形態では、第１の付加的な接続リンク１４ａと、ここで３０ａｚで示されている第１の運動学的接続部とは、ベースＢ０の両側にあり、したがって出力ジョイントＪ６の両側にある。これは、スペースが限られているいくつかの実施形態にとって、機構の部品間の衝突を回避するために有益であり得る。対応する変更がベースリンク８と第１の付加的なリンク１２ａの両方に対してなされているので、これが入力ジョイントＪ０ａからリンクジョイントＪ３１ａまでの距離と出力ジョイントＪ６からリンクジョイントＪ３０ａまでの距離との間の上述の関係に影響を及ぼさず、したがってリンケージは同じ運動学的特性を有することが分かる。
【００５８】
いくつかの実施形態では、バックホウリンケージ機構は、バックホウリンケージ機構のリンクのうちの１つに接続されるシャフトの回転によって作動される。
【００５９】
いくつかの実施形態では、バックホウリンケージ機構は、出力リンク１０がその周りを回転するように配置されているのと同じ出力回転軸Ａ６の周りに回動可能に配置されたリンクの回転によって作動される。
【００６０】
図４ａは、別の実施形態によるバックホウリンケージ機構を示しており、第１の運動学的接続部３０ａは、代替的な方法で第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０に接続している。ここで、第１の運動学的接続部３０ａは、リンクジョイントＪ３０ａを介して入力リンク１２に接続されている。したがって、第１の付加的な接続リンク１４ａと第１の運動学的接続部３０ａの両方が同じ入力リンク１２に接続される。しかしながら、リンクジョイントＪ３０ａの回転軸および接続ジョイントＪ１０ａの回転軸は、Ｌａが正しく機能するために一致するべきでない。
【００６１】
図４ｂは、さらなる実施形態によるバックホウリンケージ機構を示し、第１の運動学的接続部３０ａが第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０と第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａとの間に代替的な方法で接続されている。図４ａと比較して、ベースリンク８は延長されており、わずかに湾曲した形状をしている。第１の運動学的接続部３０ａは、ここではリンクジョイントＪ３０ａを介してベースリンク８に接続されている。第１の運動学的接続部３０ａはまた、リンクジョイントＪ３１ａを介して第１の付加的な接続リンク１４ａに接続されている。ロッドジョイントＪ４およびリンクジョイントＪ３１ａはここでは同軸上に配置されている。運動学的接続部のこの配置は、後続の付加的な閉じられた運動学的チェーンの何れについても繰り返すことができる。
【００６２】
図５は、さらに別の実施形態によるバックホウリンケージ機構を示しており、第１の運動学的接続部３０ａがさらなる代替的な方法で第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０に接続している。ここで、第１の運動学的接続部３０ａは入力リンク１２の突出部９に接続されている。突出部９は、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０の内側に向かって延びる膨らみの形状を有する。また、ベースリンク８は、ベースジョイントＪ８でベースＢ０に接続されており、ここでベースジョイントＪ８の回転軸Ａ８は出力回転軸Ａ６と一致していない。しかしながら、代替的実施形態では、ベースジョイントＪ８の回転軸Ａ８は出力回転軸Ａ６と一致する。入力リンク１２上の入力ジョイントＪ０およびリンクジョイントＪ３０ａの位置に応じて、特に機構が周囲の機械実装を最適化することの一部として特定の運動学的および動的特性について最適化される場合、優先的な運動の伝達が達成され得る。
【００６３】
図６ａ−６ｄは、出力リンク１０の回転角度θ、したがって出力角度θの増幅を視覚化するために、異なる時点における複数のスナップショットにおいて、図３ａのバックホウリンケージ機構を示す。ここで、出力角度θは、第１の付加的な入力リンク１２ａの回転角度β、すなわち入力角度βよりはるかに大きくなることが分かる。したがって、作動されると、第１の閉じられた運動学的チェーンＬａは、入力角度βに対して、出力回転軸Ａ６周りの出力リンク１０の回転角度θを増幅する。
【００６４】
図７は、別の実施形態によるバックホウリンケージ機構を示し、第１の付加的な接続リンク１４ａは接続リンク１４の第１の突起７３に接続され、第１の運動学的接続部３０ａは入力リンク１２の第２の突起７１に接続されている。接続リンク１４上の第１の突起７３は、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０の外側に向かって延びる膨らみである。入力リンク１２上の第２の突起７１は、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０の外側に向かって延びる膨らみである。この実施形態は、第１の付加的な接続リンク１４ａおよび接続リンク１４が作用し、したがって第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａ（入力）と第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０（出力）との間の運動学的関係を変化させる変化されたレバーをもたらし、これは、作業範囲の端部近くの運動学的関係には有利かもしれない（次の図の記載を参照）。入力リンク１２上の入力ジョイントＪ０の位置に応じて、特に周囲の機械を最適化することの一部として特定の運動学的および動的特性について機構が最適化される場合、優先的な運動の伝達が達成され得る。
【００６５】
図８は、従来技術のリンケージの入力リンクと出力リンクとの間の、および開示された発明の２つの異なる実施形態についての第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａの入力リンクと第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０の出力リンクとの間の運動学的関係または機能を示す図である。縦軸は、出力回転角度θの変化と入力リンク１２の回転角度βの変化との比率、すなわちｄθ／ｄβを示す。横軸は入力回転角度βを表す。この図は、入力リンク１２、１２ａおよび１２ａの入力回転角βが変化する間に比率がどのように変化するかを示している。プロットされた実線６１は、図１からの基本的な従来技術の４本バーリンケージの関係を示す。この実施形態の入力リンク１２と出力リンク１０との間の平均比率は２に等しいが、曲線は非対称形状を有する。運動学関数が６．７５のピークを有する図３ａの実施形態の場合など、２つの閉じられた運動学的チェーンが直列に接続されるとき、この非対称性はいくつかの実施形態の場合に増幅される。この実施形態の運動学的関数は、破線６４として図８に示されている。これはいくつかの用途には有益であるかもしれないが、一般に、構成要素は最大負荷を処理するように寸法決めされる必要があるため、最小の変動で運動学的曲線を有することが望ましい。運動学関数のピークを６．７５から４に減少させることは約４０％の減少であり、それは機構の重量を４０％以上減少させ得る。
【００６６】
図９は、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａの逆の運動学的挙動を有するバックホウリンケージ機構の実施形態を示す。逆の運動学的挙動を達成するために、入力リンク１２は反対方向に延び、ここで、第１の付加的な接続リンク１４ａは、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａの入力リンケージ２０の前方位置と後方位置との間の順序を逆にするために回動可能に取り付けられている。入力リンケージ２０は、したがって、入力角度βと出力角度θとの間のより滑らかな運動学的関数をもたらすために、出力リンケージに対して逆の運動学的構成で配置される。ここで、入力リンク１２は、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａの入力リンケージ２０の（図２ａおよび図２ｂにおいて説明されるような）前方位置と後方位置との間の順序を逆にするために、第１の付加的な接続リンク１４ａが回動可能に取り付けられている（したがって、入力ジョイントＪ０を超える）前の図に関して反対方向に延びている。このため、接続ジョイントＪ１０ａは、前の図のように中央ではなくリンクの端部に配置されている。この図は、機構の実際的な実施のためのものであり、ここでは、機構の運動中に構成要素間の衝突が生じないことを確実にするために、物理的リンクは湾曲形状または曲折形状を与えられている。リンクはまたベアリング部品のための適切なスペースを提供するために異なる厚さが与えられている。この実施形態の運動学的関数は、図８に２本の破線６８として示されており、他の図示された実施形態の６．７５のピークと比較してわずか４のピークを有する。
【００６７】
図１０は、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０の後に連続して直列に接続された２つの付加的な運動学的チェーンＬａ、Ｌｂを有する実施形態によるバックホウリンケージ機構を示す。このバックホウリンケージ機構は、図３ａに示されている実施形態に基づいているが、さらに第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂを含む。この第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂは、図３ｂに示すように、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａの第１の入力リンケージ２０に接続された付加的な入力リンケージ、したがって第２の入力リンケージ２０’を含む。入力ジョイントＪ０ａは、図３ａに示される実施形態ではベースＢ０に接続され、したがって第１の付加的な入力リンク１２ａをベースＢ０に接続するが、ここではベースＢ０から離され、代わりに新しい付加的なベースリンクに接続される。したがって、入力ジョイントＪ０ａは第１の付加的なベースリンク８ａに接続される。入力ジョイントＪ０ａはここで新たな可動入力ジョイントとなり、これは第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂの作動によって動かすことができる。第１の付加的なベースリンク８ａはベースジョイントＪ８ａを介してベースＢ０に接続される。
【００６８】
図１０の実施形態では、ベースジョイントＪ８ａの回転軸は出力回転軸Ａ６と一致する。第２の入力リンケージ２０’は、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａのいくつかのリンクの少なくとも一部と共に、第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂを画定する。第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂは、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａのベースリンク８ａと、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａの第１の付加的な入力リンク１２ａとを含む。第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂはまた、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａに接続された第２の付加的な接続リンク１４ｂを含む。第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂはまた、第２の付加的な入力リンク１２ｂと、第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂおよび第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａの間の第２の運動学的接続部３０ｂとを含む。したがって、第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａは付加的なベースリンク８ａを含む。しかしながら、第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂは、直列内の最後の付加的な閉じられた運動学的チェーンであり、新しいベースリンクを含まない。代わりに、第２の付加的な入力リンク１２ｂは直接ベースＢ０に接続される。したがって、直列内の１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａ、Ｌｂのうちの最後のものだけが、その付加的な入力リンクを介して直接ベースＢ０に接続される。
【００６９】
典型的には、直列に連続的に接続された閉じられた運動学的チェーン内の最後の付加的な閉じられた運動学的チェーンは、新しい基本リンクを含まず、先行する閉じられた運動学的チェーンのベースリンクのみを含む。第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂの作動が出力回転軸Ａ６の周りの出力リンク１０の回転角度を増幅するように、第２の付加的な接続リンク１４ｂおよび第２の運動学的接続部３０ｂは第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａに接続される。より詳細には、第２の付加的な接続リンク１４ｂは、接続ジョイントＪ１０ｂを介して第１の付加的な入力リンク１２ａに接続される。あるいは、第２の付加的な接続リンク１４ｂは、接続ジョイントＪ１０ｂを介して第１の付加的な接続リンク１４ａに接続される。第２の付加的な入力リンク１２ｂはブリッジジョイントＪ１４ｂを介して第２の付加的な接続リンク１４ｂに接続される。第１の付加的なベースリンク８ａは、入力ジョイントＪ０ａを介して第１の付加的な入力リンク１２ａに接続される。したがって、第２の入力リンケージ２０’は、第１の付加的なベースリンク８ａを介して第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａに第２の運動学的接続部３０ｂを介して接続される。第２の入力リンケージ２０’はまた、第２の付加的な接続リンク１４ｂを介して第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａに接続される。第２の付加的な入力リンク１２ｂはレバーとして作用し、例えば作動ロッド（図１０には示されない）の力Ｆによって作動されると、入力ジョイントＪ０ｂ周りで回転するように強いられる。第２の運動学的接続部３０ｂは、第１の付加的なベースリンク８ａひいては入力ジョイントＪ０ａを出力回転軸Ａ６の周りで回転させる。第２の付加的な接続リンク１４ｂは第２の付加的な入力リンク１２ｂの回転によって回転され、それによって第１の付加的なベースリンク８ａ（これは全ての後続リンクに対して回転効果を有する）と第１の付加的な入力リンク１２ａの両方は第２の付加的な入力リンク１２ｂの動きによって回転される。この構成（入力リンケージを含む付加的な閉じられた運動学的チェーンを伴う）は、結果として生じるリンケージが所望の回転範囲を与えるまで複数回繰り返すことができる。例えば、図１２では、３つの付加的な閉じられた運動学的チェーンを用いて構成が３回繰り返される。
【００７０】
実線で示された例では、運動学的接続部３０ａ、３０ｂは、それぞれ、付加的な入力リンク１２ａとベースリンク８との間、および付加的な入力リンク１２ｂとベースリンク８ａとの間に配置されている。しかしながら、他の多くの代替案が適用可能である。例えば、ベースリンク８と第１の付加的な入力リンク１２ａとの間に接続される代わりに、第１の運動学的接続部３０ａは、ベースリンク８と第１の付加的な接続リンク１４ａとの間に接続されてもよい。この代替案は図４ｂに示されている。あるいは、第１の運動学的接続部は、ベースリンク８と第２の付加的な接続リンク１４ｂとの間に接続されてもよい。この代替案は図１０に点線でおよび３０ａｘで示されている。次いで、運動学的接続部３０ａｘは以前と同じ位置でリンクジョイントＪ３０ａと接続することができるが、リンクジョイントＪ３１ａはここで代わりに、第２の付加的な接続リンク１４ｂ上の点線の円で示されるように、第２の付加的な接続リンク１４ｂに移動される。別の選択肢は、図４ａ、５および７に示すように、入力リンク１２と第１の付加的な入力リンク１２ａとの間に第１の運動学的接続部３０ａを接続することである。さらに別の選択肢は、入力リンク１２と第２の付加的な接続リンク１４ｂとの間に第１の運動学的接続部３０ａを接続することである。この代替案は、図１０において斜線で示され、３０ａｙで表される。次いで、運動学的接続部３０ａｙがリンクジョイントＪ３０ａで入力リンク１２に接続され、リンクジョイントＪ３１ａは第２の付加的な接続リンク１４ｂ上の点線の円で示すように第２の付加的な接続リンク１４ｂに移動される。同様に、第１の付加的なベースリンク８ａと第２の付加的な入力リンク１２ｂとの間に接続される代わりに、第２の運動学的接続部３０ｂは第１の付加的なベースリンク８ａと第２の付加的な接続リンク１４ｂとの間に接続されてもよい。あるいは、第２の運動学的接続部３０ｂは、第１の付加的なベースリンク８ａと第３の付加的な接続リンク１４ｃとの間に接続されてもよい（図１０には示されていない。例えば図１２参照）。別の選択肢は、第１の付加的な入力リンク１２ａと第２の付加的な入力リンク１２ｂとの間、または第１の付加的な入力リンク１２ａと第３の付加的な接続リンク１４ｃとの間に第２の運動学的接続部３０ｂを接続することである（図１０には示されていない。例えば図１２参照）。理解されるように、これらの代替案は、後続の付加的な閉じられた運動学的チェーンにも同様に適用することができる。
【００７１】
いくつかの実施形態では、バックホウリンケージ機構は、リンクジョイントＪ３０ａの回転軸と付加的なリンクジョイントＪ３１ａの回転軸との間の距離（したがって、第１の運動学的接続部３０ａの有効長さ）が付加的なリンクジョイントＪ３１ａの回転軸とブリッジジョイントＪ１４ａの回転軸との間の距離（したがって第１の入力リンク１２ａに沿った距離）よりも短くなるように設計される。それによって、第１の付加的な入力リンク１２ａは、入力ジョイントＪ０の周りで入力リンク１２を回転させ得る。それに対応して、いくつかの実施形態では、バックホウリンケージ機構は、リンクジョイントＪ３０ｂの回転軸と付加的なリンクジョイントＪ３１ｂの回転軸との間の距離（したがって、第２の運動学的接続部３０ｂの有効長さ）が付加的なリンクジョイントＪ３１ｂの回転軸とブリッジジョイントＪ１４ｂの回転軸との間の距離（したがって第２の入力リンク１２ｂに沿った距離）よりも短くなるように設計される。それによって、第２の付加的な入力リンク１２ｂは、入力ジョイントＪ０ａの周りで第１の付加的な入力リンク１２ａを回転させ得る。理解されるように、これらの代替案は、後続の付加的な閉じられた運動学的チェーンにも同様に適用することができる。
【００７２】
いくつかの実施形態では、バックホウリンケージ機構は、入力ジョイントＪ０の回転軸と接続ジョイントＪ１０ａの回転軸との間の距離（したがって入力リンク１２に沿った距離）が付加的なリンクジョイントＪ３１ａの回転軸とブリッジジョイントＪ１４ａの回転軸との間の距離（したがって第１の付加的な入力リンク１２ａに沿った距離）よりも短くなるように設計される。それによって、入力リンク１２は、第１の付加的な入力リンク１２ａの回転と比較してより大きな量だけ回転されることになる。これに対応して、いくつかの実施形態では、バックホウリンケージ機構は、入力ジョイントＪ０ａの回転軸と接続ジョイントＪ１０ｂの回転軸との間の距離（したがって第１の付加的な入力リンク１２ａに沿った距離）が付加的なリンクジョイントＪ３１ｂの回転軸とブリッジジョイントＪ１４ｂの回転軸との間の距離（したがって第２の付加的な入力リンク１２ｂに沿った距離）よりも短くなるように設計される。それによって、第１の付加的な入力リンク１２ａは、第２の付加的な入力リンク１２ｂの回転と比較してより大きな量だけ回転されることになる。理解されるように、これらの代替案は、後続の付加的な閉じられた運動学的チェーンにも同様に適用することができる。
【００７３】
２つの付加的な閉じられた運動学的チェーンを含むバックホウリンケージ機構の一実施形態では、入力ジョイントＪ０と接続ジョイントＪ１０ａとの間の距離、リンクジョイントＪ３０ａと付加的なリンクジョイントＪ３１ａとの間の距離、出力ジョイントＪ６と入力ジョイントＪ０ａとの間の距離、出力ジョイントＪ６とリンクジョイントＪ３０ａとの間の距離、および入力ジョイントＪ０ａとリンクジョイントＪ３０ｂとの間の距離は等しい。そのようにして運動学的伝導は最大化される。バックホウリンケージ機構が第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンのみを含む場合、入力ジョイントＪ０ａとリンクジョイントＪ３０ｂとの間の最後の距離はもちろん必要ではない。バックホウリンケージ機構がより多くの付加的な閉じられた運動学的チェーンを含む場合、同様の距離もまた等しくなければならない。例えば、いくつかの実施形態では、バックホウリンケージ機構が図１２の実施形態など３つの付加的な閉じられた運動学的チェーンを含む場合、入力ジョイントＪ０ａと接続ジョイントＪ１０ｂとの間の距離、リンクジョイントＪ３０ｂと付加的なリンクジョイントＪ３１ｂとの間の距離、出力ジョイントＪ６と入力ジョイントＪ０ｂとの間の距離、出力ジョイントＪ６とリンクジョイントＪ３０ｂとの間の距離、および入力ジョイントＪ０ｂとリンクジョイントＪ３０ｃとの間の距離もまた等しい可能性がある。そのようにして運動学的伝導は最大化される。しかしながら、いくつかの実施形態では、上述の距離のサブセットのみが等しい。例えば、いくつかの実施形態では、上述の距離のうちの少なくとも２つだけが等しい。いくつかの実施形態では、距離はあるマージン内で、例えば距離の平均の長さの±１０％内で実質的に等しい。
【００７４】
一般に、バックホウリンケージ機構は、通常、作動中に接続リンク１４が出力リンク１０、入力リンク１２、およびベースリンク８に対して常に非平行になるように設計されている。接続されたリンク間の角度、前述の角度αは、常にゼロよりも大きくなければならない。例えば、角度αは約２０度、例えば２０度±５度である。
【００７５】
一実施形態によれば、作動中に、角度αは２０度未満になるべきではない。接続されたリンク間の所定の最小角度に達したときに作動は停止されるべきである。所定の最小角度は、例えば２０度である。一実施形態によれば、バックホウリンケージ機構は、接続されたリンク間の全ての角度が同時に所定の最小角度に達するように設計されている。それによって、入力角度βと出力角度θとの間の最適な伝導を達成することができる。
【００７６】
いくつかの実施形態によれば、１つまたはいくつかの閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）は、ｎ個の付加的な閉じられた運動学的チェーンを含み、出力リンク１０が合計（１８０°−２α）・（１＋ｎ）度回転することを可能にする。角度αは、接続リンク間の所定の最小角度である。
【００７７】
図１１は、２つの入力リンケージが出力リンケージと直列になっている、一実施形態によるバックホウリンケージ機構を示す図である。この実施形態は、図９に示す実施形態と同じ構造を有する。したがって、以前固定されていた入力ジョイントＪ０ａがここでは第１の付加的なベースリンク８ａに接続されている。第１の付加的なベースリンク８ａはまた、出力回転軸Ａ６の周りに回動可能に配置されている。新しい第２の入力リンケージ２０’は、図９について説明したのと同じ原理で第１の付加的なベースリンク８ａおよび第１の付加的な入力リンク１２ａに接続されている。この構成は２完全回転を超える回転を可能にする。開示された発明の大部分の実施形態では、複数のリンクがいくつかの位置で互いに重なり合ってもよいが、それは図１１および図１２に示されている機構ではより明白になる。機構が移動することを妨げ得る干渉を回避するために、リンクは異なる層において重ねることができ、理論的には無制限の数の閉じられた運動学的チェーンを順番に配列することを可能にし、したがって出力リンク１０上で理論的に無制限の量の回転を得ることを可能にする。
【００７８】
図１２は、一実施形態によるバックホウリンケージ機構を示し、３つの付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａ、Ｌｂ、Ｌｃが第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０と直列に接続され、それによって７２０度を超える回転が実際に達成され得る。このバックホウリンケージ機構は、図１０に示す実施形態に基づいているが、さらに第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃを含む。この第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃは、図１２に示すように、第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂの第２の入力リンケージ２０’に接続された付加的な入力リンケージ、したがって第３の入力リンケージ２０’’を含む。入力ジョイントＪ０ｂは、図１０に示す実施形態ではベースＢ０に接続されており、したがって第２の付加的な入力リンク１２ｂをベースＢ０に接続しているが、ここではベースＢ０から解放されて新しい付加的なベースリンクに接続される。したがって、入力ジョイントＪ０ｂは第２の付加的なベースリンク８ｂに接続されている。それによって、入力ジョイントＪ０ｂは、ここで新しい可動入力ジョイントとなり、それは第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃの作動によって動かすことができる。第２の付加的なベースリンク８ｂは、ベースジョイントＪ８ｂを介してベースＢ０に接続され、図１２の実施形態では、ベースジョイントＪ８ｂの回転軸は出力回転軸Ａ６と一致する。第３の入力リンケージ２０’’は、第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂのいくつかのリンクの少なくとも一部と共に、第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃを画定する。第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃは、第２の付加的なベースリンク８ｂ、第２の付加的な入力リンク１２ｂ、前の第２の閉じられた運動学的チェーンＬｂに接続された第３の付加的な接続リンク１４ｃ、および第３の付加的な入力リンク１２ｃを含む。第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃはまた、第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃと前の直列に接続された閉じられた運動学的チェーンすなわち第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂとの間に第３の運動学的接続部３０ｃを含む。第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃの作動が出力回転軸Ａ６周りの出力リンク１０の回転角度を増幅するように、第３の付加的な接続リンク１４ｃおよび第３の運動学的接続部３０ｃが第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂに接続される。第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃは、ここでは直列の内の最後の閉じられた運動学的チェーンである。したがって、第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃは付加的なベースリンクを含まない。第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃは、第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０の後に連続して直列に接続される。したがって、それは前の第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂの後ろに接続される。
【００７９】
より詳細には、第３の付加的な接続リンク１４ｃは、接続ジョイントＪ１０ｃを介して第２の付加的な入力リンク１２ｂに接続される。あるいは、第３の付加的な接続リンク１４ｃは、接続ジョイントＪ１０ｃを介して第２の付加的な接続リンク１４ｂに接続される。第３の付加的な入力リンク１２ｃはブリッジジョイントＪ１４ｃを介して第３の付加的な接続リンク１４ｃに接続される。第２の付加的なベースリンク８ｂは、入力ジョイントＪ０ｂを介して第２の付加的な入力リンク１２ｂに接続される。したがって、第３の入力リンケージ２０’’は、第２の付加的なベースリンク８ｂを介して第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂに第３の運動学的接続部３０ｃを介して接続される。第３の入力リンケージ２０’’はまた、第３の付加的な接続リンク１４ｃを介して第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂに接続される。第３の付加的な入力リンク１２ｃはレバーとして作用し、作動されると入力ジョイントＪ０ｃの周りを回転するように強いられる。第３の付加的な接続リンク１４ｃが回転されると、第２の付加的なベースリンク８ｂ（これは後続の全てのリンクに対して回転効果を有する）と第２の付加的な入力リンク１２ｂの両方が第３の付加的な入力リンク１２ｃの動きによって回転される。第３の運動学的接続部３０ｃは、第１および第２の運動学的接続部３０ａ、３０ｂの記載に関して記載したように接続されてもよいが、ここでは第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃに関連付けられる。したがって、第２の付加的なベースリンク８ｂと第３の付加的な入力リンク１２ｃとの間に接続される代わりに、第３の運動学的接続部３０ｃは第２の付加的なベースリンク８ｂと第３の付加的な接続リンク１４ｃとの間に接続することができる。あるいは、第３の運動学的接続部３０ｃは、第２の付加的なベースリンク８ｂと第４の付加的な接続リンク（図１２には示されない）との間に接続されてもよい。別の選択肢は、第２の付加的な入力リンク１２ｂと第３の付加的な入力リンク１２ｃとの間、または第２の付加的な入力リンク１２ｂと第４の付加的な接続リンク（図１２には示されない）との間に第３の運動学的接続部３０ｃを接続することである。
【００８０】
また、前述の関係が第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃに対応して適用可能であることも理解されるべきである。例えば、いくつかの実施形態では、バックホウリンケージ機構は、リンクジョイントＪ３０ｃの回転軸と付加的なリンクジョイントＪ３１ｃの回転軸との間の距離（したがって、第３の運動学的接続部３０ｃの有効長さ）が付加的なリンクジョイントＪ３１ｃの回転軸とブリッジジョイントＪ１４ｃの回転軸との間の距離（したがって第３の付加的な入力リンク１２ｃに沿った距離）よりも短くなるように設計される。それによって、第３の付加的な入力リンク１２ｃは、入力ジョイントＪ０ｂの周りで第２の付加的な入力リンク１２ｂを回転させ得る。いくつかの実施形態では、バックホウリンケージ機構は、入力ジョイントＪ０ｂの回転軸と接続ジョイントＪ１０ｃの回転軸との間の距離（すなわち、第２の付加的な入力リンク１２ｂに沿った距離）が付加的なリンクジョイントＪ３１ｃの回転軸とブリッジジョイントＪ１４ｃの回転軸との間の距離（したがって第３の付加的な入力リンク１２ｃに沿った距離）よりも短くなるように設計される。それによって、第２の付加的な入力リンク１２ｂは、第３の付加的な入力リンク１２ｃが回転されるよりも大きく回転される。理解されるように、これらの代替案は、後続の付加的な閉じられた運動学的チェーンにも同様に適用することができる。
【００８１】
図１３は、他の実施形態によるバックホウリンケージ機構を示す。この実施形態では、出力リンク１０および第１の付加的な入力リンク１２ａは、それぞれ異なる回転軸Ａ６、Ａ０ａを中心に回転するように回動可能に配置されている。図示の実施形態では、第１の付加的な接続リンク１４ａおよび第１の運動学的接続部３０ａの端部にある回動ジョイントＪ１０ａおよびＪ３０ａは、多方向への相対回転を可能にするために球面ジョイントに置き換えられている。
【００８２】
図１４は、出力リンク１０と同じ回転軸Ａ６の周りに回動可能に配置されかつベースリンク８に接続されたシャフトを回転させることによって作動されるバックホウリンケージ機構を示す。ここでは作動ロッド４は入力シャフト１２２によって置き換えられ、出力リンク１０は出力シャフト１１０に接続される。これは、２つの同心シャフトが異なる比率で回転する必要があるときなど、いくつかの用途にとって好ましい構成であり得る。この実施形態は、任意のリンクを介してリンケージを作動させる１つの付加的な方法を例示する。作動ロッドは、任意の実施形態について回転シャフトによって置き換えられてもよい。
【００８３】
本明細書に記載のジョイントは、平行な回転軸を有し得る。一実施形態では、バックホウリンケージ機構の全ての回転軸は平行である。前述のように、ジョイントは回動ジョイントであってもよく、あるいは、ころ軸受、滑り軸受またはブッシングによって接続されてもよい。いくつかの実施形態では、バックホウリンケージ機構は、回動ジョイントと球面ジョイントの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、バックホウリンケージ機構は、異なる方向を有する回転軸を中心に回転するように回動可能に配置されたリンクを備える。
【００８４】
いくつかの実施形態では、機構は回動ジョイントを用いた平面機構として構築される。この実施形態が有用であり得る例は、ロボットの手首の動きを達成するための用途である。しかしながら、他の用途では、入力リンクの回転軸Ａ０ａ（図１３参照）および出力回転軸Ａ６が、異なる方向に沿って配置されるように機構を配置することが望ましい場合があり、この際、２つの軸は、これら２つの軸の間の一定の相対的な向きで異なる方向に沿って配置されるか、または多自由度ロボットの手首の動きを達成するべく軸の向きを変えるために出力回転軸Ａ６が別の機構によって動かされ、ここで少なくとも１つの軸は依然としてマルチバックホウリンケージによって作動される状態で異なる方向に沿って配置される。これらの用途では、球面ジョイントを使用することができる。一般に、球面ジョイントは異なる回転軸を中心に回転するリンクを接続するために使用され得るが、他のほとんどの状況では大体回動ジョイントが使用される。
【００８５】
リンクはバーから機械加工するか、金型で成形または鋳造するか、または板金から適切な形態に切断することができる。この機構は、リンクを固定具に配置し、配置されたリンクをジョイントで接続することによって組み立てることができる。その後、機構は、例えば、出力ジョイントＪ６において、例えば工具を回転させるために使用される外向きの軸に接続される。
【００８６】
本明細書に記載のバックホウリンケージ機構の実施形態は、膨大な数の用途に使用することができる。例えば、機構は、ベースＢ０における出力ジョイントＪ６の出力回転軸Ａ６の周りで出力リンク１０を回転させるための装置に組み込まれてもよい。次いで装置は、本明細書に記載の実施形態のうちの何れか１つによるバックホウリンケージ機構と、バックホウリンケージ機構を作動させるように構成された作動機構とを備える。作動機構は、例えば、１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａ、Ｌｂのリンクに接続された、本明細書に記載のロッド４、２６を備える。バックホウリンケージ機構は、ロッド４、２６の方向に力Ｆを加えることによって作動され得る。アクチュエータは、例えばロボットのアクチュエータである。次にロボットは装置を構成する。出力リンク１０の達成された回転は、例えば、ロボットのツールを方向付けるために使用される。通常、ロボットは産業用ロボットである。産業用ロボットは、３軸以上でプログラム可能な自動制御式の再プログラム可能な多目的マニピュレータであり、産業用オートメーションアプリケーションで使用するために固定することも移動させることもできる。
【００８７】
図１５は、ベース１００に取り付けられ、ツールシャフトを回転させるためのマルチバックホウリンケージ機構１０１を備えた基本的なロボットアームを示す。マルチバックホウリンケージ機構は、第１のロッド１０４、シングルバックホウリンケージ機構１０３、および第２のロッド１０２を介してベースに配置されたアクチュエータ１０５によって作動される。マルチバックホウリンケージ機構１０１は、ここでは図３ａに示されるのと同じ実施形態であるが、本明細書に提示されている実施形態の何れも代わりに使用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１    ４本バーリンケージ（従来技術）
４    作動ロッド
８    ベースリンク
８ａ  第１の付加的なベースリンク
８ｂ  第２の付加的なベースリンク
９    突起
１０  出力リンク
１２  入力リンク
１２ａ  第１の付加的な入力リンク
１２ｂ  第２の付加的な入力リンク
１２ｃ  第３の付加的な入力リンク
１４    接続リンク
１４ａ  第１の付加的な接続リンク
１４ｂ  第２の付加的な接続リンク
１４ｃ  第３の付加的な接続リンク
２０    第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンの第１の入力リンケージ
２０’  第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンの第２の入力リンケージ
２０’’  第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンの第３の入力リンケージ
２３    入力ジョイントＪ０と点２５との間の仮想リンク２３
２５    第１の付加的な入力リンク１２ａ上に固定された点
３０ａ  第１の運動学的接続部
３０ａｘ  代替的に接続された第１の運動学的接続部
３０ａｙ  代替的に接続された第１の運動学的接続部
３０ａｚ  代替的に接続された第１の運動学的接続部
３０ｂ  第２の運動学的接続部
３０ｃ  第３の運動学的接続部
４１    最も後方位置における出力リンク１０と接続リンク１４との間の角度
４３    最も後方位置における入力リンク１２と接続リンク１４との間の角度
４５    最も後方位置における出力リンク１０とベースリンク８との間の角度
４７    最も前方位置における入力リンク１２とベースリンク８との間の角度
４９    最も前方位置における出力リンク１０と接続リンク１４との間の角度
５１    最も前方位置における入力リンク１２と接続リンク１４との間の角度
５３    その最も後方位置からその最も前方位置までの入力リンク１２の最大回転角度
５５    その最も後方位置からその最も前方位置までの出力リンク１０の最大回転角度
６１    図１の基本的な従来技術の４本バーリンケージの関係ｄθ／ｄβを示すプロットされた実線
６４    図３ａの実施形態の関係ｄθ／ｄβを示す点線
６８    図１０の実施形態の関係ｄθ／ｄβを示す２本の点線
７１    入力リンク１２上の突起
７３    接続リンク１４上の突起
１００  ベース
１０１  マルチバックホウ機構
１０２  第２のロッド
１０３  単一バックホウ機構
１０４  第１のロッド
１０５  アクチュエータ
１１０  出力シャフト
１２２  入力シャフト
Ａ６    出力ジョイントＪ６の出力回転軸；出力軸
Ａ８    ジョイントＪ８の回転軸
Ｂ      従来技術のベース
Ｂ０    ベース
Ｊ０    入力リンク１２をベースＢ０にまたはベースリンク８に接続する入力ジョイント
Ｊ０ａ  第１の付加的な入力リンク１２ａをベースＢ０にまたは第１の付加的なベースリンク８ａに接続する入力ジョイント
Ｊ０ｂ  第２の付加的な入力リンク１２ｂをベースＢ０にまたは第２の付加的なベースリンク８ｂに接続する入力ジョイント
Ｊ０ｃ  第３の付加的な入力リンク１２ｃをベースＢ０にまたは第３の付加的なベースリンク（図示せず）に接続する入力ジョイント
Ｊ４    作動ロッド４を運動学的接続部リンク３０ａまたは少なくとも付加的な閉じられた運動学的チェーン上の他の何れかのリンクに接続するロッドジョイント
Ｊ６    回転軸Ａ６を定める出力ジョイント
Ｊ８    ベースリンクをベースＢ０に接続するベースジョイント
Ｊ８ａ  第１の付加的なベースリンクをベースＢ０に接続するベースジョイント
Ｊ８ｂ  第２の付加的なベースリンクをベースＢ０に接続するベースジョイント
Ｊ１０  出力リンク１０を接続リンク１４に接続する接続ジョイント
Ｊ１０ａ  第１の付加的な接続リンク１４ａを第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０に接続する接続ジョイント
Ｊ１０ｂ  第２の付加的な接続リンク１４ｂを第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａに接続する接続ジョイント
Ｊ１０ｃ  第３の付加的な接続リンク１４ｃを第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂに接続する接続ジョイント
Ｊ１４  接続リンク１４を入力リンク１２に接続するブリッジジョイント
Ｊ１４ａ  第１の付加的な接続リンク１４ａを第１の付加的な入力リンク１２ａに接続するブリッジジョイント
Ｊ１４ｂ  第２の付加的な接続リンク１４ｂを第２の付加的な入力リンク１２ｂに接続するブリッジジョイント
Ｊ１４ｃ  第３の付加的な接続リンク１４ｃを第３の付加的な入力リンク１２ｃに接続するブリッジジョイント
Ｊ３０ａ  第１の運動学的接続部３０ａを第１の閉じられた運動学的チェーンＬ０の出力リンケージに接続するリンクジョイント
Ｊ３０ｂ  第２の運動学的接続部３０ｂを第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａの入力リンケージ２０に接続するリンクジョイント
Ｊ３０ｃ  第３の運動学的接続部３０ｃを第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂの入力リンケージ２０’に接続するリンクジョイント
Ｊ３１ａ  第１の運動学的接続部３０ａを第１の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬａの入力リンケージ２０に接続する付加的なリンクジョイント
Ｊ３１ｂ  第２の運動学的接続部３０ｂを第２の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｂの入力リンケージ２０’に接続する付加的なリンクジョイント
Ｊ３１ｃ  第３の運動学的接続部３０ｃを第３の付加的な閉じられた運動学的チェーンＬｃの入力リンケージ２０’’に接続する付加的なリンクジョイント
Ｌ０    第１の閉じられた運動学的チェーン
Ｌａ    第１の付加的な閉じられた運動学的チェーン
Ｌｂ    第２の付加的な閉じられた運動学的チェーン
Ｌｃ    第３の付加的な閉じられた運動学的チェーン
α      最小角度
β      入力角度、最後の入力リンクの回転角度
θ      出力角度、出力リンク１０の対応する回転角度
【００８９】
本開示は上述の好ましい実施形態に限定されない。様々な代替形態、修正形態および等価形態が使用され得る。したがって、上の実施形態は本開示の範囲を限定するものとして読まれるべきでなく、そのような範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。
【図１】
2020190173.tif 000003
【図２】
2020190173.tif 000004
【図３】
2020190173.tif 000005
【図４】
2020190173.tif 000006
【図５】
2020190173.tif 000007
【図６】
2020190173.tif 000008
【図７】
2020190173.tif 000009
【図８】
2020190173.tif 000010
【図９】
2020190173.tif 000011
【図１０】
2020190173.tif 000012
【図１１】
2020190173.tif 000013
【図１２】
2020190173.tif 000014
【図１３】
2020190173.tif 000015
【図１４】
2020190173.tif 000016
【図１５】
2020190173.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月13日(2020.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース（Ｂ０）における出力ジョイント（Ｊ６）の出力回転軸（Ａ６）の周りで出力リンク（１０）を回転させるためのバックホウリンケージ機構であって、
前記出力リンク（１０）、接続リンク（１４）、および入力リンク（１２）を含む第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）を含み、
前記出力リンク（１０）は前記出力ジョイント（Ｊ６）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続され、および接続ジョイント（Ｊ１０）を介して前記接続リンク（１４）に接続され、
前記接続リンク（１４）はブリッジジョイント（Ｊ１４）を介して前記入力リンク（１２）に接続され、
前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）は、ベースジョイント（Ｊ８）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続され、かつ入力ジョイント（Ｊ０）を介して前記入力リンク（１２）に接続されたベースリンク（８）をさらに含み、
前記バックホウリンケージ機構は、前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）の後ろに連続して直列に接続された１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）をさらに含み、各付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）は、
前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）のベースリンク（８、８ａ、８ｂ）、
前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）の入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）、
前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続された付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）、
付加的な入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）、および
前記閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）と前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）との間の運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）を含み、
前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）および前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）は、前記付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）の作動が前記出力回転軸（Ａ６）の周りの前記出力リンク（１０）の回転角度を増幅するように、前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続される、
ことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項２】
請求項１に記載のバックホウリンケージ機構において、各付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ）が、直列内の最後の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）を除き、付加的なベースリンク（８ａ、８ｂ）を含むことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項３】
請求項２に記載のバックホウリンケージ機構において、前記付加的なベースリンク（８ａ、８ｂ）が、付加的な入力ジョイント（Ｊ０ａ、Ｊ０ｂ）を介して同じ付加的な閉じられた運動学的チェーンの前記付加的な入力リンク（１２ａ、１２ｂ）に、およびベースジョイント（Ｊ８ａ、Ｊ８ｂ）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、同じ付加的な閉じられた運動学的チェーンの前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）および前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）が、前記前の閉じられた運動学的チェーンに接続されて、前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）を前記出力回転軸（Ａ６）の周りで回転させ、前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）を前記前の閉じられた運動学的チェーンの前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）に対して回転させることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）が、前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）を、および前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）に対して前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）を回転させるように配置され、その結果、前記出力リンク（１０）の合計回転角度は、前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）の回転と、前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）に対する前記出力リンク（１０）の回転との組み合わせによって決定されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）がリンクを含むことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）が、前記前の直列に接続された閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）の前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）と、前記入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）、前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）、および後続の直列に接続された閉じられた運動学的チェーン（Ｌｂ、Ｌｃ）の前記付加的な接続リンク（１４ｂ、１４ｃ）のうちの１つとの間に配置されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）が、前記前の直列に接続された運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）の前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）と、前記入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）および後続の直列に接続された閉じられた運動学的チェーン（Ｌｂ、Ｌｃ）の前記付加的な接続リンク（１４ｂ、１４ｃ）のうちの１つとの間に配置されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項９】
請求項６に記載のバックホウリンケージ機構において、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）の前記リンクがリンクジョイント（Ｊ３０ａ、Ｊ３０ｂ、Ｊ３０ｃ、Ｊ３１ａ、Ｊ３１ｂ、Ｊ３１ｃ）を介してそれぞれのリンクに接続されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）の前記入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の少なくとも１つが入力ジョイント（Ｊ０ａ、Ｊ０ｂ、Ｊ０ｃ）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１１】
請求項１０に記載のバックホウリンケージ機構において、直列内の前記１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）のうちの最後のものの前記入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）が、入力ジョイント（Ｊ０ａ、Ｊ０ｂ、Ｊ０ｃ）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）を前記ベース（Ｂ０）に接続する前記ベースジョイント（Ｊ８、Ｊ８ａ、Ｊ８ｂ）が、前記出力回転軸（Ａ６）と一致する回転軸を有することを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記出力ジョイント（Ｊ６）、前記接続ジョイント（Ｊ１０）、前記ブリッジジョイント（Ｊ１４）、前記ベースジョイント（Ｊ８）、前記入力ジョイント（Ｊ０）の全ての回転軸が平行であることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記出力ジョイント（Ｊ６）の回転軸と、前記出力リンク（１０）または入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）を前記接続リンク（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）に接続する前記接続ジョイント（Ｊ１０、Ｊ１０ａ、Ｊ１０ｂ、Ｊ１０ｃ）の回転軸との間の距離が、前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を前記ベース（Ｂ０）および前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）の１つに接続する前記入力ジョイント（Ｊ０、Ｊ０ａ、Ｊ０ｂ、Ｊ０ｃ）の回転軸と、前記接続リンク（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を同じ閉じられた運動学的チェーンの前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）に接続する前記ブリッジジョイント（Ｊ１４、Ｊ１４ａ、Ｊ１４ｂ、Ｊ１４ｃ）の回転軸との間の距離よりも短いことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、各付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）について、
前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が、接続ジョイント（Ｊ１０ａ、Ｊ１０ｂ、Ｊ１０ｃ）を介して、前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）の前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）および前記接続リンク（１４、１４ａ、１４ｂ）のうちの一方に接続され、
前記付加的な入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）がブリッジジョイント（Ｊ１４ａ、Ｊ１４ｂ、Ｊ１４ｃ）を介して前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）に接続される
ことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１６】
請求項９に記載のバックホウリンケージ機構において、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）を前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続する前記リンクジョイント（Ｊ３０ａ、Ｊ３０ｂ、Ｊ３０ｃ）の回転軸と、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）を前記付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）に接続する前記付加的なリンクジョイント（Ｊ３１ａ、Ｊ３１ｂ、Ｊ３１ｃ）の回転軸との間の距離が、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）を前記付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）に接続する前記付加的なリンクジョイント（Ｊ３１ａ、Ｊ３１ｂ、Ｊ３１ｃ）の回転軸と、前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を同じ付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）の前記付加的な入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）に接続する前記ブリッジジョイント（Ｊ１４ａ、Ｊ１４ｂ、Ｊ１４ｃ）の回転軸との間の距離よりも短いことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載のバックホウリンケージ機構において、前記入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を前記ベース（Ｂ０）および前記ベースリンク（８、８ａ、８ｂ）の１つに接続する前記入力ジョイント（Ｊ０、Ｊ０ａ、Ｊ０ｂ）の回転軸と、前記入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）を前記接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）に接続する前記接続ジョイント（Ｊ１０ａ、Ｊ１０ｂ、Ｊ１０ｃ）の回転軸との間の距離が、前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）を前記付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）に接続する前記付加的なリンクジョイント（Ｊ３１ａ、Ｊ３１ｂ、Ｊ３１ｃ）の回転軸と、前記接続リンク（１４、１４ａ、１４ｂ）を同じ付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）の前記入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）に接続する前記ブリッジジョイント（Ｊ１４ａ、Ｊ１４ｂ、Ｊ１４ｃ）の回転軸との間の距離よりも短いことを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れか１項に記載のバックホウリンケージ機構において、前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）の前記出力リンク（１０）および前記入力リンク（１２）が、前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）の前記ベースリンク（８）に対して回転するように配置されることを特徴とするバックホウリンケージ機構。
【請求項１９】
ベース（Ｂ０）における出力ジョイント（Ｊ６）の出力回転軸（Ａ６）の周りで出力リンク（１０）を回転させるための装置であって、前記出力リンク（１０）と、接続リンク（１４）と、入力リンク（１２）とを含む第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）を含むバックホウリンケージ機構を含み、
前記出力リンク（１０）は前記出力ジョイント（Ｊ６）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続され、および接続ジョイント（Ｊ１０）を介して前記接続リンク（１４）に接続され、
前記接続リンク（１４）はブリッジジョイント（Ｊ１４）を介して前記入力リンク（１２）に接続され、
前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）は、ベースジョイント（Ｊ８）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続され、かつ入力ジョイント（Ｊ０）を介して前記入力リンク（１２）に接続されたベースリンク（８）をさらに含み、
前記バックホウリンケージ機構は、前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）の後ろに連続して直列に接続された１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）をさらに含み、各付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）は、
前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）のベースリンク（８、８ａ、８ｂ）と、
前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）の入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）と、
前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続された付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）と、
付加的な入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）と、
前記閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）と前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）との間の運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）とを含み、
前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）および前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）は、前記付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）の作動により前記出力回転軸（Ａ６）周りの前記出力リンク（１０）の回転角度が増幅されるように、前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続され、
前記装置は、前記バックホウリンケージ機構を作動させるように構成された作動機構をさらに含む
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置において、前記作動機構が、前記１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）のリンクに接続されたロッド（４、２６）を含み、前記バックホウリンケージ機構が、前記ロッド（４、２６）の方向に力Ｆによって作動されるように構成されることを特徴とする装置。
【請求項２１】
ベース（Ｂ０）における出力ジョイント（Ｊ６）の出力回転軸（Ａ６）の周りで出力リンク（１０）を回転させるための装置を含むロボットであって、前記装置が、
バックホウリンケージ機構を含み、前記バックホウリンケージ機構が
前記出力リンク（１０）と、接続リンク（１４）と、入力リンク（１２）とを含む第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）を含み、
前記出力リンク（１０）は前記出力ジョイント（Ｊ６）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続され、および接続ジョイント（Ｊ１０）を介して前記接続リンク（１４）に接続され、
前記接続リンク（１４）はブリッジジョイント（Ｊ１４）を介して前記入力リンク（１２）に接続され、
前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）は、ベースジョイント（Ｊ８）を介して前記ベース（Ｂ０）に接続されかつ入力ジョイント（Ｊ０）を介して前記入力リンク（１２）に接続されたベースリンク（８）をさらに含み、
前記バックホウリンケージ機構は、前記第１の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０）の後ろに連続して直列に接続された１つまたは複数の付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）をさらに含み、各付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）は、
前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）のベースリンク（８、８ａ、８ｂ）と、
前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）の入力リンク（１２、１２ａ、１２ｂ）と、
前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続された付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）と、
付加的な入力リンク（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）と、
前記閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）と前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）との間の運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）とを含み、
前記付加的な接続リンク（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）と前記運動学的接続部（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）は、前記付加的な閉じられた運動学的チェーン（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）の作動により前記出力回転軸（Ａ６）周りの前記出力リンク（１０）の回転角度が増幅されるように、前記前の閉じられた運動学的チェーン（Ｌ０、Ｌａ、Ｌｂ）に接続され、
前記装置は、前記バックホウリンケージ機構を作動させるように構成された作動機構をさらに含み、前記出力リンク（１０）の回転は、前記ロボットのツールを方向付けるために使用される
ことを特徴とするロボット。
【外国語明細書】
2020190173000001.pdf