(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部に接続された複数の脚の各々をプログラムに基づいて伸縮させ、可動部の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズムの制御装置において、
前記プログラムに基づいて、各脚の現在の長さおよび指令の長さを求める手段と、
求めた各脚の現在の長さおよび指令の長さに基づいて、所定時間内での動作で機械剛性の一番低い状態を検出し、当該一番低い機械剛性が高いほど、各脚の位置決め精度が高く、各脚の伸縮の加減速時間が短くなるように、各脚の位置決め精度と、伸縮の加減速時間とを設定する設定手段と、
を含むことを特徴とするパラレルメカニズムの制御装置。
【請求項２】
可動部に接続された複数の脚の各々をプログラムに基づいて伸縮させ、可動部の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズムの制御装置において、
前記脚の各々の現在の長さを検出する検出部と、
前記検出部で検出した各脚の現在の長さおよび指令の脚の長さに基づいて、所定時間内での動作で機械剛性の一番低い状態を検出し、当該一番低い機械剛性が高いほど、各脚の位置決め精度が高く、各脚の伸縮の加減速時間が短くなるように、各脚の位置決め精度と、伸縮の加減速時間とを設定する設定手段と、
を含むことを特徴とするパラレルメカニズムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動部に接続された複数の脚の各々をプログラムに基づいて伸縮させ、可動部の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズムの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パラレルメカニズムは、例えば、図２に示すような３本の脚２５と、各脚に対応して設けられた駆動部２６と、検出部２７と、頂点に各脚２５が支点２３を介して接続された三角形状の固定部２１と、頂点に各脚２５の端部が支点２４を介して接続された三角形状の可動部２２とを具備する。
【０００３】
ここで、固定部２１を固定し、各脚２５を適宜伸縮させると、可動部２２の位置及び姿勢が制御され、傾斜、旋回、ねじりなどの動作を行う。このようなパラレルメカニズムについては、工業調査会発行の「機械と工具」，１９９５年２月号の１０３ページから１１０ページに掲載された、武野仲勝著の「ＧＥＯＤＥＴＩＣＳ社のＨＥＸＡＰＯＤ」なる記事に詳しい動作等が記載されているので、ここでの詳細な説明を省略する。
【０００４】
図５は、従来のパラレルメカニズムの制御装置の一例を表す構成ブロック図である。尚、図５の制御装置は、図２のパラレルメカニズムに対応している。従来のパラレルメカニズムの制御装置は、図５に示すように、プログラム解釈部１と、座標変換部２と、各脚２５に対応する駆動装置制御部３とから主に構成されている。
【０００５】
プログラム解釈部１は、プログラムを解釈して可動部２２の位置及び姿勢の指示を直交座標系（以下、デカルト座標系と記す）で出力する。座標変換部２は、可動部２２のデカルト座標系での位置と姿勢に基づいて支点２４ａ，２４ｂ，２４ｃの座標を算出し、その座標に対応する脚２５ａ，２５ｂ，２５ｃの長さの指令を出力する。駆動装置制御部３ａ，３ｂ，３ｃは、脚の長さの指令の入力を受け、また、検出部２７から実際の脚の長さの検出結果の入力を受けて、当該検出結果と、予め設定された位置決め精度及び加減速時間に関するパラメータ（駆動装置制御パラメータ）によって、当該脚の長さの指令を換算し、当該換算した指令を駆動指令として対応する駆動部２６ａ，２６ｂ，２６ｃにそれぞれ出力する。
【０００６】
すなわち、従来のパラレルメカニズムは、このようにして、一定の位置決め精度及び加減速時間のパラメータに基づいて脚を伸縮させ、可動部２２の位置及び姿勢を制御している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパラレルメカニズムの制御装置では、次のような問題点があった。例えば、可動部２２が横方向に動作した場合の一部を説明のために２本の脚に限定して、図３，４を用いて説明すると、図３では、上下方向の高い位置で動作しており、脚２５ａ，２５ｂの支点２３ａ，２３ｂと支点２４ａ，２４ｂとの間隔は比較的短い状態で動作している。図４では、上下方向の低い位置で動作しており、脚２５ａ，２５ｂの支点２３ａ，２３ｂと支点２４ａ，２４ｂとの間隔は比較的長い状態で動作している。すなわち、図３では機械剛性が高い状態で動作しており、図４では機械剛性が低い状態で動作している。このようにパラレルメカニズム機械では機械構造上、動作する位置により機械剛性が変化するのであるが、従来のパラレルメカニズムの制御装置では、パラレルメカニズムの機械剛性の大小に関わらず一定の駆動装置制御パラメータとしていたので、機械剛性が高い動作位置にあるときには、位置決め精度を高め、加減速時間を短縮できるにも関わらず、最も機械剛性が低くなる場合を考慮して、振動を抑制し、安定に動作させることができるように、位置決め精度は低く、加減速時間は長くなるように駆動装置制御パラメータを設定する必要があって、全体的に位置決め精度が低下し、動作速度が遅くなるという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、動作位置の機械剛性に応じて適切な駆動装置制御パラメータを設定し、それにより全体的な位置決め精度を向上でき、加減速時間を短縮できるパラレルメカニズムの制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決するための請求項１記載の発明は、可動部に接続された複数の脚の各々をプログラムに基づいて伸縮させ、可動部の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズムの制御装置において、前記プログラムに基づいて、各脚の現在の長さおよび指令の長さを求める手段と、求めた各脚の現在の長さおよび指令の長さに基づいて、所定時間内での動作で機械剛性の一番低い状態を検出し、当該一番低い機械剛性が高いほど、各脚の位置決め精度が高く、各脚の伸縮の加減速時間が短くなるように、各脚の位置決め精度と、伸縮の加減速時間とを設定する設定手段と、を含むことを特徴としている。
【００１０】
上記従来例の問題点を解決するための請求項２記載の発明は、可動部に接続された複数の脚の各々をプログラムに基づいて伸縮させ、可動部の位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズムの制御装置において、前記脚の各々の現在の長さを検出する検出部と、前記検出部で検出した各脚の現在の長さおよび指令の脚の長さに基づいて、所定時間内での動作で機械剛性の一番低い状態を検出し、当該一番低い機械剛性が高いほど、各脚の位置決め精度が高く、各脚の伸縮の加減速時間が短くなるように、各脚の位置決め精度と、伸縮の加減速時間とを設定する設定手段と、を含むことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置を表す構成ブロック図である。尚、従来のものと同様の構成となるものについては、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１３】
本発明の第１の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置は、図２に示したパラレルメカニズムを制御する。この制御装置は、図１に示すように、プログラム解釈部１と、座標変換部２と、各脚２５に対応して設けられた駆動装置制御部３と、パラメータ設定手段としての駆動用パラメータ選択部４とから主に構成されている。
【００１４】
パラメータ設定手段としての駆動用パラメータ選択部４は、各脚２５の長さに応じて予め設定されたパラメータ設定テーブルを具備し、座標変換部２から入力される各脚２５ａ，２５ｂ，２５ｃの長さ指令の値と、現在の脚の長さの値とから、所定時間内での動作（例えば可動部２２の各頂点が特定位置から別の特定位置へ移動するまでの所定時間内）で機械剛性の一番低い状態を検出して、当該機械剛性が最も低くなる状態に合わせて、パラメータ設定テーブルから駆動装置制御パラメータを選択して駆動装置制御部３ａ，３ｂ，３ｃへ出力する。
【００１５】
以下、具体的に、機械剛性に合わせた駆動装置制御パラメータを選択する例を脚が２本である場合を例として図３と図６とを用いて説明する。図３は可動部２２が２２’の位置に移動する時の状態を示したものである。ここで、脚２５ａの長さが支点２３ａと支点２４ａの間隔の長さから、支点２３ａと支点２４ａ’の間隔の長さに変化し、同様に脚２５ｂの長さが支点２３ｂと支点２４ｂの間隔の長さから、支点２３ｂと支点２４ｂ’の間隔の長さに変化することにより可動部２２が２２’の位置へ移動する。
【００１６】
また、駆動用パラメータ選択部４は、図６に示すようなパラメータ設定テーブルを具備している。図６に示すように、パラメータ設定テーブルには、脚２５ａと脚２５ｂとの長さをＳ（短い）、Ｍ（中間）、Ｌ（長い）の３段階で評価し、長さの評価の組み合わせに応じて、駆動用パラメータを予め設定してある。特に、このパラメータ設定テーブルで特徴的なことは、双方の脚の長さが短いほど、精度は高めに、加減速時間は短めに設定されていることである。
【００１７】
具体的に図３に示した可動部２２の動作開始位置では、脚２５ａの長さがＳ、脚２５ｂの長さがＭとして評価される。しかし、動作の途中で脚２５ａと脚２５ｂの長さが両方ともＭとなり、動作終了状態の可動部２２’では、脚２５ａの長さがＭ、脚２５ｂの長さがＳとして評価される。従って、これを図６のパラメータ設定テーブルにあてはめると、動作開始位置では条件Ｂであり、ここから条件Ｅ、さらに条件Ｄへと遷移しており、この時の動作で機械剛性が一番低い状態は条件Ｅであるので、精度に関しては中間精度（図中「○」としている）のパラメータを使用し、加減速時間は１．４のパラメータが選択される。
【００１８】
この図６に示したテーブルでは、精度に関しては、「◎」が精度は高いが、機械剛性が低い場合に振動を誘発するパラメータであり、「△」は精度が低いが、機械剛性が低くても振動を誘発しないパラメータであり、「○」は両方の中間のパラメータを示している。また、加減速時間に関しては、条件Ａの機械剛性が高い状態で安定に動作させる事ができる最短の時間設定を「１」として、他の条件での加減速時間は条件Ａの時間に対する割合を倍率により示している。
【００１９】
また、本実施の形態の駆動用パラメータ選択部４は、図７に示すように、座標変換した結果ではなく、プログラム解釈部１によって解釈された、プログラムに指定されたデカルト座標での位置そのものに基づいて、図６のパラメータ設定テーブルを参照し、駆動用パラメータを選択しても構わない。図７は、図１に示した本実施の形態の制御装置とほぼ同様であるが、駆動用パラメータ選択部４が、座標変換部２からではなく、プログラム解釈部１から信号の入力を受けるところが異なっている。すなわち、この場合には、駆動用パラメータ選択部４がプログラム解釈部１からデカルト座標系での指令の入力を受けて、駆動装置制御パラメータを選択し、駆動装置制御部３ａ，３ｂ，３ｃへパラメータを出力することになる。
【００２０】
さらに、本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置は、プログラムに基づいて求められた座標ではなく、検出部２７で検出された脚２５の長さに基づいて駆動装置制御パラメータを設定することとしてもよい。
【００２１】
図８は、本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置を示す構成ブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置は、図２に示したパラレルメカニズムを制御する。この制御装置は、図８に示すように、プログラム解釈部１と、座標変換部２と、駆動装置制御部３と、駆動用パラメータ選択部５とから主に構成されている。尚、従来のものと同様の構成をとるものについては、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２２】
駆動用パラメータ選択部５は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動用パラメータ選択部４とほぼ同様のものであるが、駆動装置制御部３を介して、検出部２７が対応する脚２５の長さを表す検出データの入力を受けて、座標変換部２から入力される、各脚２５ａ，２５ｂ，２５ｃの長さ指令の値と、検出データに示された値とから、図６に示したパラメータ設定テーブルを参照し、駆動用パラメータを選択するところが異なっている。
【００２３】
駆動用パラメータ選択部５がパラメータ設定テーブルに基づいて駆動用パラメータを選択する動作については、第１の実施の形態での動作と同じであるので説明を省略する。
【００２４】
本第２の実施の形態において、検出部２７から対応する脚２５の長さの検出データを得ているので、適用した駆動装置制御パラメータを加味した各脚２５ａ，２５ｂ，２５ｃの長さ指令と比較することにより、振動等の誤差を検出できることに着目し、当該誤差の検出結果により、振動等の誤差を発生させないようにパラメータ設定テーブルの駆動用パラメータを調整して書き換えることも好適である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のパラレルメカニズムの制御装置によれば、各脚の位置決め精度と伸縮の加減速時間とを、動作位置により機械剛性に合わせて適切に設定しているので、機械剛性の高い範囲では高精度で且つ高加減速で動作させることができ、機械剛性が低い範囲においては、振動を発生させることなく、スムーズに動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置を示す構成ブロック図である。
【図２】  パラレルメカニズムの一例を示す説明図である。
【図３】  パラレルメカニズムの動作を示す説明図である。
【図４】  パラレルメカニズムの動作を示す説明図である。
【図５】  従来のパラレルメカニズムの制御装置を示す構成ブロック図である。
【図６】  本発明の駆動用パラメータ選択部で使用するパラメータ設定テーブルの一例を示す説明図である。
【図７】  本発明の第１の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置を示す構成ブロック図である。
【図８】  本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムの制御装置を示す構成ブロック図である。
【符号の説明】
１  プログラム解釈部、２  座標変換部、３  駆動装置制御部、４，５  駆動用パラメータ選択部、２１  固定部、２２  可動部、２３，２４  支点、２５  脚、２６  駆動部、２７  検出部。
【図１】
0003670892.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003670892.tif 000004
【図４】
0003670892.tif 000005
【図５】
0003670892.tif 000006
【図６】
0003670892.tif 000007
【図７】
0003670892.tif 000008
【図８】
0003670892.tif 000009