(57)【要約】【課題】広い可動域で、可動部材の３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動が可能なパラレルリンク装置、産業用ロボット、及び力覚提示装置を提供する。【解決手段】パラレルリンク装置は、ベース部と、ベース部に連結された４節リンク機構、及び、一端側が４節リンク機構に連結されて４自由度の回転関節を有する直列リンク機構、をそれぞれ備えた複数のアーム部と、複数のアーム部のそれぞれの直列リンク機構の他端側に連結され、複数のアーム部の姿勢の変化とともに位置及び姿勢が変化する可動部材と、を備え、４節リンク機構の回転関節部の回転軸線と、直列リンク機構のうちの可動部材に連結される回転関節部の回転軸線Ｏ7と、が平行な状態で、ベース部及び複数のアーム部の連結位置の回転中心点Ｐと、可動部材及び複数のアーム部の連結位置の回転中心点Ｑと、を結ぶ軸線Ａｘ0に沿って見たときに、回転軸線Ｏ7が軸線Ａｘ0に交差する。【選択図】図５
2018001385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、
前記ベース部に連結された４節リンク機構、及び、一端側が前記４節リンク機構に連結されて４自由度の回転関節を有する直列リンク機構、をそれぞれ備えた複数のアーム部と、
前記複数のアーム部のそれぞれの前記直列リンク機構の他端側に連結され、前記複数のアーム部の姿勢の変化とともに位置及び姿勢が変化する可動部材と、を備え、
前記４節リンク機構の回転関節部の回転軸線と、前記直列リンク機構のうちの前記可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）と、が平行な状態で、前記ベース部及び前記複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｐ）と、前記可動部材及び前記複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｑ）と、を結ぶ軸線（Ａｘ0）に沿って見たときに、前記可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）が前記軸線（Ａｘ0）に交差する、パラレルリンク装置。
【請求項２】
前記４節リンク機構は、
第１のアクチュエータにより回転される第１のリンクと、
第２のアクチュエータにより回転される第２のリンクと、
前記第２のリンクに第１の回転関節部により連結された第３のリンクと、
前記第３のリンクに第２の回転関節部により連結され、かつ、前記第１のリンクに第３の回転関節部により連結された第４のリンクと、を備え、
前記第１のリンクの回転軸線、前記第２のリンクの回転軸線、前記第１の回転関節部の回転軸線、前記第２の回転関節部の回転軸線、及び前記第３の回転関節部の回転軸線が互いに平行に配置される、請求項１に記載のパラレルリンク装置。
【請求項３】
前記直列リンク機構は、前記第４のリンクに第４の回転関節部により連結された第５のリンクと、前記第５のリンクの先端側に接続された３自由度の回転関節と、を有する、請求項２に記載のパラレルリンク装置。
【請求項４】
前記第３の回転関節部の回転軸線と、前記第４の回転関節部の回転軸線と、前記第５のリンクの先端側に接続された前記３自由度の回転関節のうちの前記第５のリンク側の１つの回転関節の回転軸線と、が互いに直交する、請求項３に記載のパラレルリンク装置。
【請求項５】
前記直列リンク機構の前記第５のリンクの先端側に接続された３自由度の回転関節のうちの前記第５のリンク側の２つの回転関節の回転軸線が互いに直交する、請求項３に記載のパラレルリンク装置。
【請求項６】
前記直列リンク機構の前記第５のリンクの先端側に接続された３自由度の回転関節のうちの前記可動部材側の２つの回転関節の回転軸線が互いに直交する、請求項３に記載のパラレルリンク装置。
【請求項７】
前記複数のアーム部のそれぞれの前記直列リンク機構の前記第５のリンクの先端側に接続された３自由度の回転関節のうちの前記可動部材側の１つの回転関節の回転軸線が１点で交わる、請求項３に記載のパラレルリンク装置。
【請求項８】
前記複数のアーム部として３つのアーム部を備え、前記３つのアーム部のそれぞれの前記直列リンク機構と前記可動部材との連結部が、前記可動部材の前記回転中心点の周りに１２０度毎に配置される、請求項１に記載のパラレルリンク装置。
【請求項９】
前記複数のアーム部として３つのアーム部を備え、前記３つのアーム部のそれぞれの前記４節リンク機構と前記ベース部との連結部が、前記ベース部の前記回転中心点の周りに１２０度毎に配置される、請求項１に記載のパラレルリンク装置。
【請求項１０】
前記複数のアーム部のそれぞれの前記４節リンク機構と前記ベース部との連結部が、前記ベース部の前記回転中心点の周りに所定の範囲に偏在する、請求項１に記載のパラレルリンク装置。
【請求項１１】
前記複数のアーム部として３つのアーム部を備え、前記３つのアーム部のそれぞれの前記４節リンク機構と前記ベース部との連結部が、前記ベース部の前記回転中心点の周りに６０度毎に配置される、請求項１０に記載のパラレルリンク装置。
【請求項１２】
前記複数のアーム部のそれぞれに対応して、前記４節リンク機構を２自由度に回転制御する２つのアクチュエータを備える、請求項１に記載のパラレルリンク装置。
【請求項１３】
前記アクチュエータが、前記ベース部に支持される、請求項１２に記載のパラレルリンク装置。
【請求項１４】
前記複数のアーム部のそれぞれの前記４節リンク機構のうち、前記２つのアクチュエータによって回転される２つのリンクの回転軸線が同軸上にある、請求項１２に記載のパラレルリンク装置。
【請求項１５】
前記アクチュエータの回転を前記４節リンク機構に減速して伝達する減速機構を備え、前記減速機構は、回転伝達部材としてワイヤを有する、請求項１２に記載のパラレルリンク装置。
【請求項１６】
前記４節リンク機構が、平行リンク機構である、請求項１に記載のパラレルリンク装置。
【請求項１７】
前記アクチュエータにより、３自由度の並進運動の方向及び３自由度の回転運動の方向にそれぞれ力フィードバックが行われる、請求項１２に記載のパラレルリンク装置。
【請求項１８】
ベース部と、
前記ベース部に連結された４節リンク機構、及び、一端側が前記４節リンク機構に連結されて４自由度の回転関節を有する直列リンク機構、をそれぞれ備えた複数のアーム部と、
前記複数のアーム部のそれぞれの前記直列リンク機構の他端側に連結され、前記複数のアーム部の姿勢の変化とともに位置及び姿勢が変化する可動部材と、を備え、
前記４節リンク機構の回転関節部の回転軸線と、前記直列リンク機構のうちの前記可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）と、が平行な状態で、前記ベース部及び前記複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｐ）と、前記可動部材及び前記複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｑ）と、を結ぶ軸線（Ａｘ0）に沿って見たときに、前記可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）が前記軸線（Ａｘ0）に交差するパラレルリンク装置を備えた、産業用ロボット。
【請求項１９】
ベース部と、
前記ベース部に連結された４節リンク機構、及び、一端側が前記４節リンク機構に連結されて４自由度の回転関節を有する直列リンク機構、をそれぞれ備えた複数のアーム部と、
前記複数のアーム部のそれぞれの前記直列リンク機構の他端側に連結され、前記複数のアーム部の姿勢の変化とともに位置及び姿勢が変化する可動部材と、を備え、
前記４節リンク機構の回転関節部の回転軸線と、前記直列リンク機構のうちの前記可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）と、が平行な状態で、前記ベース部及び前記複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｐ）と、前記可動部材及び前記複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｑ）と、を結ぶ軸線（Ａｘ0）に沿って見たときに、前記可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）が前記軸線（Ａｘ0）に交差するパラレルリンク装置を備えた、力覚提示装置。
【請求項２０】
前記力覚提示装置が、バイラテラル制御が可能な医療用装置である、請求項１９に記載の力覚提示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、パラレルリンク装置、産業用ロボット、及び力覚提示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パラレルリンクを採用したロボットが産業用ロボットとして注目されている。このようなパラレルリンクロボットは、パラレルリンクを構成する複数のアーム部の手先側を比較的軽く構成できることや、比較的安価に生産できることが特徴として挙げられる。また、パラレルリンクロボットは、モータ等のアクチュエータを、アーム部の手先側ではなく根元側に配置できるために、アクチュエータ自体の重量がアクチュエータの出力に対する大きな負荷となりにくいことも特徴として挙げられる。さらには、パラレルリンクロボットは、手先側を比較的軽く構成でき、イナーシャを小さくできることから、医療用途等においてもユーザインタフェースとして活用されている。
【０００３】
従来のパラレルリンク構造としては、デルタ型やヘキサ型のパラレルリンク構造が知られている。例えば、特許文献１には、それぞれ２つのモータにより駆動されるアーム部を３つ備えたヘキサ型のパラレルリンク装置が開示されている。かかる特許文献１に記載のパラレルリンク装置では、比較的シンプルな構造で６自由度の運動が可能になっており、可動プレートの並進運動の可動域が比較的大きくされる。しかしながら、かかるパラレルリンク装置は、可動プレートの並進運動の可動域が大きい反面、回転運動の可動域が小さく、可動プレートの可動域の標準となる中央の位置において、ロール角、ピッチ角、ヨー角ともに可動域の限界がプラスマイナス６０度程度となっている。
【０００４】
また、特許文献２には、３軸回転構造のパラレルリンク装置が開示されている。かかる特許文献２に記載のパラレルリンク装置では、出力部材の回転運動の可動域が比較的大きくされているものの、出力部材の回転運動のみが可能となっており、並進運動はできない構造となっている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、６軸パラレルリンク構造のパラレルリンク装置が開示されている。かかる特許文献３に記載のパラレルリンク装置では、可動部材の回転運動の可動域が比較的大きく、かつ、並進運動が可能になっている。しかしながら、かかるパラレルリンク装置は、可動部材の並進運動がパラレルリンク構造により構成されるものの、回転運動はシリアル構造で構成されており、６つのモータの力のすべてを手先の力として利用することができない。また、かかるパラレル−シリアル複合構造は、先端側のイナーシャが比較的大きくなりやすいとも言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２３０２４１号公報
【特許文献２】特許第４４６８０５６号公報
【特許文献３】特許第４６５９０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
パラレルリンク装置の利用可能性を拡げるには、手先側を軽く構成でき、手先側のイナーシャを小さくでき、かつ、モータの負荷を小さくできる等のパラレルリンク構造の特徴を活かしつつ、３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動の可動域がいずれも拡大されることが望まれる。
【０００８】
そこで、本開示では、広い可動域で、可動部材の３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動が可能な、新規かつ改良されたパラレルリンク装置、産業用ロボット、及び力覚提示装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示によれば、ベース部と、ベース部に連結された４節リンク機構、及び、一端側が４節リンク機構に連結されて４自由度の回転関節を有する直列リンク機構、をそれぞれ備えた複数のアーム部と、複数のアーム部のそれぞれの直列リンク機構の他端側に連結され、複数のアーム部の姿勢の変化とともに位置及び姿勢が変化する可動部材と、を備え、４節リンク機構の回転関節部の回転軸線と、直列リンク機構のうちの可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）と、が平行な状態で、ベース部及び複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｐ）と、可動部材及び複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｑ）と、を結ぶ軸線（Ａｘ0）に沿って見たときに、可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）が軸線（Ａｘ0）に交差する、パラレルリンク装置が提供される。
【００１０】
また、本開示によれば、ベース部と、ベース部に連結された４節リンク機構、及び、一端側が４節リンク機構に連結されて４自由度の回転関節を有する直列リンク機構、をそれぞれ備えた複数のアーム部と、複数のアーム部のそれぞれの直列リンク機構の他端側に連結され、複数のアーム部の姿勢の変化とともに位置及び姿勢が変化する可動部材と、を備え、４節リンク機構の回転関節部の回転軸線と、直列リンク機構のうちの可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）と、が平行な状態で、ベース部及び複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｐ）と、可動部材及び複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｑ）と、を結ぶ軸線（Ａｘ0）に沿って見たときに、可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）が軸線（Ａｘ0）に交差するパラレルリンク装置を備えた、産業用ロボットが提供される。
【００１１】
また、本開示によれば、ベース部と、ベース部に連結された４節リンク機構、及び、一端側が４節リンク機構に連結されて４自由度の回転関節を有する直列リンク機構、をそれぞれ備えた複数のアーム部と、複数のアーム部のそれぞれの直列リンク機構の他端側に連結され、複数のアーム部の姿勢の変化とともに位置及び姿勢が変化する可動部材と、を備え、４節リンク機構の回転関節部の回転軸線と、直列リンク機構のうちの可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）と、が平行な状態で、ベース部及び複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｐ）と、可動部材及び複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｑ）と、を結ぶ軸線（Ａｘ0）に沿って見たときに、可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）が軸線（Ａｘ0）に交差するパラレルリンク装置を備えた、力覚提示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本開示によれば、広い可動域で、パラレルリンク装置の可動部材の３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動が可能になる。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、又は本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係るパラレルリンク装置の一構成例を示す模式図である。
【図２】同実施形態に係るパラレルリンク装置の構造を示す説明図である。
【図３】同実施形態に係るパラレルリンク装置の別の構成例を示す斜視図である。
【図４】パラレルリンク装置の別の構成例を示す側面図である。
【図５】パラレルリンク装置の別の構成例を可動部材側から見た平面図である。
【図６】パラレルリンク装置の別の構成例をベース部側から見た平面図である。
【図７】アーム部を示す説明図である。
【図８】モータの減速機構を示す説明図である。
【図９】モータの減速機構を示す説明図である。
【図１０】可動部材の回転運動を示す説明図である。
【図１１】可動部材の回転運動を示す説明図である。
【図１２】可動部材の回転運動を示す説明図である。
【図１３】可動部材の回転運動を示す説明図である。
【図１４】可動部材の回転運動を示す説明図である。
【図１５】可動部材の回転運動を示す説明図である。
【図１６】本開示の第２の実施の形態に係るパラレルリンク装置の構造を示す説明図である。
【図１７】同実施形態に係るパラレルリンク装置の使用例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施の形態
１−１．パラレルリンク装置の概略構成例
１−２．パラレルリンク装置の具体的構成例
１−３．パラレルリンク装置の動作
１−４．まとめ
２．第２の実施の形態
２−１．パラレルリンク装置の概略構成例
２−２．パラレルリンク装置の使用例
２−３．まとめ
【００１６】
＜＜１．第１の実施の形態＞＞
＜１−１．パラレルリンク装置の概略構成例＞
図１及び図２を参照して、本開示の第１の実施の形態に係るパラレルリンク装置１１０の概略構成の一例を説明する。図１は、本実施形態に係るパラレルリンク装置１１０の一構成例を示す概略構成図である。図２は、パラレルリンク装置１１０の構造を示す説明図である。
【００１７】
なお、本明細書において、パラレルリンク装置におけるベース部及び可動部材のうちのベース部側を前方あるいは先端側ともいい、可動部材側を後方あるいは基端側ともいう。
【００１８】
本実施形態に係るパラレルリンク装置１１０は、ベース部としてのベースプレート１３０と、可動部材としての可動プレート１４０と、複数のアーム部としての第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ及び第３のアーム部１５０ｃとを備える。第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ、及び第３のアーム部１５０ｃは、ベースプレート１３０と可動プレート１４０との間に並列に連結されている。
【００１９】
ベースプレート１３０は、使用時において、図示しない台車や支持台、支持壁、支持柱、支持梁、天井、床面等に固定され得る。第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ、及び第３のアーム部１５０ｃそれぞれの基端側は、ベースプレート１３０に対して、回転中心点Ｐの周りに１２０度毎に等間隔で設けられた固定部１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃに連結されている。回転中心点Ｐは、ベースプレート１３０と第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ、及び第３のアーム部１５０ｃとの連結位置の回転中心点である。ベースプレート１３０の形状は特に限定されない。
【００２０】
また、第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ、及び第３のアーム部１５０ｃそれぞれの先端側は、可動プレート１４０に対して、回転中心点Ｑの周りに１２０度毎に等間隔で設けられた固定部１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃに連結されている。可動プレート１４０の形状は特に限定されない。回転中心点Ｑは、可動プレート１４０と第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ、及び第３のアーム部１５０ｃとの連結位置の回転中心点である。可動プレート１４０の形状は特に限定されない。
【００２１】
図１に示したパラレルリンク装置１１０において、第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ、及び第３のアーム部１５０ｃは、同一の構成を有している。このうちの第１のアーム部１５０ａを例に採って、アーム部の構成例を説明する。第１のアーム部１５０ａは、ベースプレート１３０の固定部１３１ａに連結された４節リンク機構ＦＬと、基端側が４節リンク機構ＦＬに連結され、先端側が可動プレート１４０に連結された直列リンク機構ＳＬとを備える。
【００２２】
直列リンク機構ＳＬは、第１のリンク１５９、第２のリンク１６３、第３のリンク１６１、及び第４のリンク１５７を有する。第１のリンク１５９は、１軸回転関節である第１の能動関節部Ｊ8を介してベースプレート１３０の固定部１３１ａに連結されている。第１の能動関節部Ｊ8は、アクチュエータとしての図示しない第１のモータの出力軸であってもよく、第１のリンク１５９は、第１のモータにより回転駆動される。また、第２のリンク１６３は、１軸能動関節である第２の能動関節部Ｊ9を介してベースプレート１３０の固定部１３１ａに連結されている。第２の能動関節部Ｊ9は、第１のモータとは異なる図示しない第２のモータの出力軸であってもよく、第２のリンク１６３は、第２のモータにより回転駆動される。
【００２３】
第１の能動関節部Ｊ8及び第２の能動関節部Ｊ9は、モータの出力軸そのものでなくてもよく、モータの出力軸に対してギヤ等を介して連結されて、それぞれ第１のモータ及び第２のモータの回転駆動により回転する回転軸であってもよい。また、アクチュエータとしては、代表的にはステッピングモータやサーボモータ、直流モータ等の回転モータが挙げられる。ただし、直線運動を回転運動に変換する機構が備えられるのであれば、直動モータが用いられてもよい。
【００２４】
第１のリンク１５９と第４のリンク１５７とは、１軸回転関節である第１の回転関節部Ｊ1により連結されている。また、第２のリンク１６３と第３のリンク１６１とは、１軸回転関節である第２の回転関節部Ｊ2により連結され、第３のリンク１６１と第４のリンク１５７とは、１軸回転関節である第３の回転関節部Ｊ3により連結されている。第１の回転関節部Ｊ1、第２の回転関節部Ｊ2、第３の回転関節部Ｊ3、及び第１の能動関節部Ｊ8は、互いに平行な回転軸線を有する。これにより、第１のリンク１５９、第２のリンク１６３、第３のリンク１６１、及び第４のリンク１５７は４節リンク機構ＦＬを構成し得る。図示したパラレルリンク装置１１０の例では、第１の能動関節部Ｊ8及び第２の能動関節部Ｊ9は、同軸上に配置されている。ただし、第２の能動関節部Ｊ9は、第１の能動関節部Ｊ8と平行に配置されていれば、同軸上でなくてもよい。
【００２５】
本実施形態に係るパラレルリンク装置１１０では、第１の能動関節部Ｊ8の回転軸と第１の回転関節部Ｊ1の回転軸との距離Ｌ１が、第２の回転関節部Ｊ2の回転軸と第３の回転関節部Ｊ3の回転軸との距離Ｌ２に等しくなっている（図２を参照）。また、第２の能動関節部Ｊ9の回転軸と第２の回転関節部Ｊ2の回転軸との距離Ｌ３が、第１の回転関節部Ｊ1の回転軸と第３の回転関節部Ｊ3の回転軸との距離Ｌ４に等しくなっている（図２を参照）。つまり、第１のアーム部１５０ａの４節リンク機構ＦＬは、平行リンク機構として構成されている。平行リンク機構は、複数のリンクによって平行四辺形あるいはひし形が形成されるリンク機構である。４節リンク機構ＦＬの第４のリンク１５７は、第１のモータ及び第２のモータの駆動制御により２自由度に制御される。
【００２６】
なお、４節リンク機構ＦＬは、平行リンク機構でなくてもよいが、平行リンク機構であれば、パラレルリンク装置１１０の構造設計及び可動プレート１４０の位置や姿勢の制御が容易になる。
【００２７】
４節リンク機構ＦＬの第４のリンク１５７は、Ｌ字状の直角リンクとなっている。第４のリンク１５７の形状は、Ｌ字状に限られず、例えば、Ｔ字状であってもよい。Ｌ字状の第４のリンク１５７のうち、４節リンク機構ＦＬの第１の回転関節部Ｊ1と第３の回転関節部Ｊ3との間に位置する部分１５７ａから、４節リンク機構ＦＬの成す平面に対して直交する方向に延びる部分１５７ｂに、１軸回転関節である第４の回転関節部Ｊ4が設けられている。第４の回転関節部Ｊ4の回転軸線は、４節リンク機構ＦＬの各関節部の回転軸線に対して直交する。第４の回転関節部Ｊ4は、４節リンク機構ＦＬと直列リンク機構ＳＬとを連結する。
【００２８】
直列リンク機構ＳＬは、４節リンク機構ＦＬと可動プレート１４０との間を４自由度で連結する。本実施形態に係るパラレルリンク装置１１０において、直列リンク機構ＳＬは、第４の回転関節部Ｊ4を介して第４のリンク１５７の部分１５７ｂに連結される第５のリンク１５５と、第５のリンク１５５の先端側に接続された３自由度の回転関節とを有する。３自由度の回転関節は、ともに１軸回転関節である第５の回転関節部Ｊ5、第６の回転関節部Ｊ6、及び第７の回転関節部Ｊ7により構成されている。第４の回転関節部Ｊ4、第５の回転関節部Ｊ5、第６の回転関節部Ｊ6、及び第７の回転関節部Ｊ7のそれぞれの回転軸線は、それぞれ互いに直交している。このうち、第４の回転関節部Ｊ4、第５の回転関節部Ｊ5、及び第６の回転関節部Ｊ6それぞれの回転軸線は必ずしも直交していなくてもよいが、構造設計あるいは制御演算上は、直交している方が望ましい。
【００２９】
第５のリンク１５５は、第５の回転関節部Ｊ5により第６のリンク１５３に連結され、第６のリンク１５３は、第６の回転関節部Ｊ6により第７のリンク１５１に連結されている。第６のリンク１５３及び第７のリンク１５１は、それぞれＬ字状の直角リンクであってもよい。第６のリンク１５３及び第７のリンク１５１は直交する２つの面を有していてもよく、その形状はＬ字状に限られず、例えば、Ｔ字状であってもよい。第７のリンク１５１は、１軸回転関節である第７の回転関節部Ｊ7により可動プレート１４０の固定部１４１ａに連結されている。
【００３０】
第７の回転関節部Ｊ7は、その回転軸線が可動プレート１４０の中心点Ｑの方向に向けられている。第７の回転関節部Ｊ7は、４節リンク機構ＦＬの回転関節部の回転軸線（例えば回転軸線Ｏ8）と、第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7とが平行な状態で、ベースプレート１３０及び複数のアーム部１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃの連結位置の回転中心点Ｐと、可動プレート１４０及び複数のアーム部１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃの連結位置の回転中心点Ｑとを結ぶ軸線Ａｘ0に沿って見たときに、軸線（Ａｘ0）に交差するように構成されている。
【００３１】
本実施形態に係るパラレルリンク装置１１０において、直列リンク機構ＳＬは、可動プレート１４０が連結される先端側において３自由度の回転関節を有しており、装置全体の大型化が抑制され、かつ、各リンクや可動プレート１４０等の干渉が生じにくくされている。なお、第５の回転関節部Ｊ5と第６の回転関節部Ｊ6とは、２軸回転関節を用いて構成されてもよい。あるいは、第６の回転関節部Ｊ6と第７の回転関節部Ｊ7とは、２軸回転関節を用いて構成されてもよい。
【００３２】
４節リンク機構ＦＬと可動プレート１４０とは、直列リンク機構ＳＬにより４自由度で連結される。また、上述したように、直列リンク機構ＳＬが連結される４節リンク機構ＦＬの第４のリンク１５７は、第１のモータ及び第２のモータにより、２自由度に制御され得る。このため、第１のアーム部１５０ａは６自由度を有するアーム構造となっている。
【００３３】
また、第２のアーム部１５０ｂ及び第３のアーム部１５０ｃは、それぞれ第１〜第４のリンク１５７，１５９，１６１，１６３が連結された４節リンク機構ＦＬ、及び、第５〜第７のリンク１５１，１５３，１５５が連結された直列リンク機構ＳＬを備え、第１のアーム部１５０ａと同一の構成を有する。第２のアーム部１５０ｂ及び第３のアーム部１５０ｃも、それぞれ２つのモータにより６自由度に制御され得る。
【００３４】
つまり、可動プレート１４０は、それぞれ６自由度を有する第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ、及び第３のアーム部１５０ｃにより支持され、３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動が可能になっている。このため、パラレルリンク装置１１０は、空間内において可動プレート１４０の３次元位置及び３次元姿勢を自由に変化させることができる。かかる構成を有するパラレルリンク装置１１０では、４節リンク機構ＦＬの回転関節部の回転軸線（例えば回転軸線Ｏ8）と、第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7とが平行な状態で、ベースプレート１３０及び複数のアーム部１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃの連結位置の回転中心点Ｐと、可動プレート１４０及び複数のアーム部１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃの連結位置の回転中心点Ｑとを結ぶ軸線Ａｘ0に沿って見たときに、第７の回転関節部Ｊ7が軸線（Ａｘ0）に交差するように構成されている。本実施形態に係るパラレルリンク装置１１０では、３つのアーム部１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃの第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7は、可動プレート１４０の回転中心点Ｑで交わっている。
【００３５】
このため、３自由度の並進運動の可動域だけでなく、３自由度の回転運動の可動域も大きくなり、可動プレート１４０の可動域が従来のパラレルリンク装置に比べて拡大される。例えば、パラレルリンク装置１１０は、それぞれプラスマイナス９０度近くの可動域の３自由度の回転運動を達成し得る。プラスマイナス９０度の回転可動域は、人間の手首の可動域に相当する。
【００３６】
また、本実施形態に係るパラレルリンク装置１１０では、第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ、及び第３のアーム部１５０ｃの姿勢を制御する計６つのモータがベースプレート１３０に設けられ得る。このため、パラレルリンク装置１１０は、それぞれのモータの質量を、各モータで駆動することのないように構成され得る。
【００３７】
また、パラレルリンク装置１１０は、ベースプレート１３０にモータが設けられ、さらに、ベースプレート１３０に４節リンク機構ＦＬが連結され、４節リンク機構ＦＬの先端側に直列リンク機構ＳＬが連結されている。このため、パラレルリンク装置１１０は、先端側のイナーシャが小さくなっており、可動プレート１４０の３次元位置の制御あるいは３次元姿勢の制御に有利となっている。
【００３８】
＜１−２．パラレルリンク装置の具体的構成例＞
次に、図３〜図６を参照して、本実施形態に係るパラレルリンク装置１０の具体的構成例を説明する。図３は、本実施形態に係るパラレルリンク装置１０の斜視図であり、図４は、パラレルリンク装置１０の側面図である。また、図５は、パラレルリンク装置１０を可動部材４０側から見た平面図であり、図６は、パラレルリンク装置１０をベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃ側から見た平面図である。
【００３９】
パラレルリンク装置１０は、ベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃと、可動部材４０と、複数のアーム部としての第１のアーム部５０ａ、第２のアーム部５０ｂ及び第３のアーム部５０ｃと、それぞれ第１のアーム部５０ａ、第２のアーム部５０ｂ及び第３のアーム部５０ｃの姿勢をそれぞれ制御する１対の第１のモータ９１及び第２のモータ９３を３組備えている。
【００４０】
ベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃは、それぞれ第１のアーム部５０ａ、第２のアーム部５０ｂ及び第３のアーム部５０ｃに対応して設けられている。ベース部８０ａは第１のアーム部５０ａを支持し、ベース部８０ｂは第２のアーム部５０ｂを支持し、ベース部８０ｃは第３のアーム部５０ｃを支持する。３つのベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃは、３つのベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃの回転中心点の周りに１２０度毎に等間隔で配置されている。これらのベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃは、第１のモータ９１及び第２のモータ９３の駆動に伴って位置や姿勢が変化することのない不動部分であり、互いの位置関係が不変となっている。例えば、ベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃが図示しない支持台等に固定されていてもよく、あるいは、ベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃが互いに連結されていてもよい。
【００４１】
可動部材４０は、第１のアーム部５０ａ、第２のアーム部５０ｂ、及び第３のアーム部５０ｃとの干渉を抑制し、３次元位置及び３次元姿勢の制御を容易にするために、六角形の平面形状を有してもよい。また、可動部材４０には、例えば、ロボットハンドや医療用術具、あるいは、各種の力覚提示装置、コントローラ又はシミュレータ等としてパラレルリンク装置１０を使用するための治具等が固定され得る。したがって、可動部材４０は、それらの治具等を支持可能であればよく、可動部材４０の構成は特に限定されない。例えば、ボルトやリベット等を利用してこれらの治具等が固定可能になっていてもよいし、あるいは、治具自体の一部を可動部材４０に対応する所定の形状にして、治具等が各アーム部の先端に連結可能になっていてもよい。
【００４２】
本実施形態に係るパラレルリンク装置１０において、第１のアーム部５０ａ、第２のアーム部５０ｂ、第３のアーム部５０ｃは、同一の構成を有する。また、３つのベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃも同一の構成を有する。以下、第１のアーム部５０ａ及びベース部８０ａを例に採って、アーム部及びベース部の構成例を詳細に説明する。
【００４３】
図７は、ベース部８０ａと可動部材４０とを連結する第１のアーム部５０ａを示す斜視図である。第１のアーム部５０ａは、ベース部８０ａに連結された４節リンク機構ＦＬと、基端側が４節リンク機構ＦＬに連結され、先端側が可動部材４０に連結された直列リンク機構ＳＬとを有する。４節リンク機構ＦＬは、第１のリンク５９と、第２のリンク６３と、第３のリンク６１と、第４のリンク５７とにより構成される。また、直列リンク機構ＳＬは、第５のリンク５５と、第６のリンク５３と、第７のリンク５１とにより構成される。それぞれのリンクは、例えば、アルミニウムやステンレス、樹脂材料等の種々の材料を用いて形成され得る。軽さを重視して構成材料が選択されてもよく、生産コストを重視して構成材料が選択されてもよい。
【００４４】
第１のアーム部５０ａは、第１のモータ９１及び第２のモータ９３により姿勢の制御が行われる。第１のモータ９１及び第２のモータ９３は、それぞれベース部８０ａに固定される。第１のモータ９１の出力軸７１の回転軸線Ａｘ1と、第２のモータ９３の出力軸７５の回転軸線Ａｘ2とは平行に配置されている。第１のモータ９１は、第１の能動関節部Ｊ8を中心に第１のリンク５９を回転させる。第１のモータ９１の回転は、第１の減速機構ＳＲ1を介して第１の能動関節部Ｊ8に伝達される。第１の能動関節部Ｊ8は、ベース部８０ａに、軸受等を介して回転自在に支持されている。
【００４５】
第２のモータ９３は、第２の能動関節部Ｊ9を中心に第２のリンク６３を回転させる。第２のモータ９３の回転は、第２の減速機構ＳＲ2を介して第２の能動関節部Ｊ9に伝達される。本実施形態に係るパラレルリンク装置１０では、第２のリンク６３は第２の減速機構ＳＲ2の一部により構成されている。第２の能動関節部Ｊ9は、ベース部８０ａに軸受等を介して回転自在に支持されている。第２の能動関節部Ｊ9の回転軸線Ｏ9は、第１の能動関節部Ｊ8の回転軸線Ｏ8と同軸上に配置されている。ただし、第２の能動関節部Ｊ9の回転軸線Ｏ9と第１の能動関節部Ｊ8の回転軸線Ｏ8とは、平行に配置されていれば同軸上になくてもよい。
【００４６】
ここで、図８及び図９を参照して、第１の減速機構ＳＲ1及び第２の減速機構ＳＲ2の一構成例について説明する。第１の減速機構ＳＲ1及び第２の減速機構ＳＲ2は同一の構成であってよく、ここでは、第２の減速機構ＳＲ2を例にとって説明する。図８は、第２の減速機構ＳＲ2を、第２のモータ９３の出力軸７５の回転軸線Ａｘ2に沿って見た模式図であり、図９は、第２の減速機構ＳＲ2の一部を、第２のモータ９３の出力軸７５の回転軸線Ａｘ2に直交する方向に沿って見た模式図である。
【００４７】
かかる第２の減速機構ＳＲ2は、回転伝達部材としてワイヤ７９を用いた減速機構である。第２のモータ９３の出力軸７５の外周面の一部には、ワイヤ７９が巻き付けられる螺旋溝７５ａが設けられている。出力軸７５に巻き付けられたワイヤ７９の両端側は、第２の能動関節部Ｊ9により回動可能にベース部８０ａに支持された回動部材７７の外周面７７ａに沿って配設されている。ワイヤ７９は、その両端部が回動部材７７に固定され、ワイヤ７９には所定の張力が掛けられている。
【００４８】
回動部材７７は、第２の能動関節部Ｊ9の回転軸線Ｏ9を中心とする略扇状の平面形状を有する。回動部材７７の外周面７７ａは、第２の能動関節部Ｊ9の回転軸線Ｏ9を中心とする円弧状になっている。回動部材７７の外周面７７ａにより形成される円弧の直径は、第２のモータ９３の出力軸７５におけるワイヤ７９の巻き付け径よりも大きくされている。かかる回動部材７７の外周側には、第３のリンク６１が連結される第２の回転関節部Ｊ2が設けられている。かかる回動部材７７は、４節リンク機構ＦＬの第２のリンク６３としての機能も有している。
【００４９】
かかる第２の減速機構ＳＲ2において、第２のモータ９３が回転駆動すると、出力軸７５に巻き付けられたワイヤ７９の一端側が出力軸７５に巻き付く一方、他端側が出力軸７５から導出される。かかるワイヤ７９の巻き付き及び導出に伴って、ワイヤ７９の両端が固定された回動部材７７が、第２の能動関節部Ｊ9を中心に、出力軸７５の回転方向とは逆方向に回動する。これにより、第２のリンク６３は、第２のモータ９３により、第２の能動関節部Ｊ9を中心に回転される。
【００５０】
このとき、回動部材７７の外周面７７ａにより形成される円弧の直径が、第２のモータ９３の出力軸７５におけるワイヤ７９の巻き付け径よりも大きいために、第２のモータ９３の回転が減速されて回動部材７７に伝達される。第２のモータ９３の出力軸７５におけるワイヤ７９の巻き付け径をＲ１、回動部材７７の外周面７７ａにより形成される円弧の直径をＲ２としたときに、減速比はＲ１／Ｒ２となる。回転伝達部材としてワイヤ７９を用いた第２の減速機構ＳＲ2とすることにより、減速ギヤを用いた場合に比べて、バックドライバビリティが高められ、かつ、バックラッシが小さくされる。
【００５１】
図７に戻り、第１のリンク５９は、第１の回転関節部Ｊ1により第４のリンク５７に連結されている。また、第２のリンク６３は、第２の回転関節部Ｊ2により第３のリンク６１に連結され、第３のリンク６１は、第３の回転関節部Ｊ3により第４のリンク５７に連結されている。第１の能動関節部Ｊ8の回転軸線Ｏ8、第１の回転関節部Ｊ1の回転軸線Ｏ1、第２の回転関節部Ｊ2の回転軸線Ｏ2、及び第３の回転関節部Ｊ3の回転軸線Ｏ3は互いに平行に配置され、４節リンク機構ＦＬが構成される。したがって、第１のモータ９１及び第２のモータ９３をそれぞれ駆動することにより、第４のリンク５７が２自由度に制御される。かかる４節リンク機構ＦＬは、平行リンク機構として構成されている。
【００５２】
第４のリンク５７は、略Ｌ字状を有する。第４のリンク５７のうち、第１の回転関節部Ｊ1及び第３の回転関節部Ｊ3が設けられた部分５７ａから垂直に立ち上がる部分５７ｂには、第４の回転関節部Ｊ4が設けられている。第４の回転関節部Ｊ4の回転軸線Ｏ4は、４節リンク機構ＦＬの各回転関節部の回転軸線に対して直交する。かかる第４の回転関節部Ｊ4により、４節リンク機構ＦＬと直列リンク機構ＳＬとが連結されている。
【００５３】
直列リンク機構ＳＬは、第４の回転関節部Ｊ4により第４のリンク５７に連結された第５のリンク５５を有し、第５のリンク５５の先端側に設けられた３自由度の回転関節を介して可動部材４０に連結されている。３自由度の回転関節は、第５のリンク５５と第６のリンク５３とを連結する第５の回転関節部Ｊ5、第６のリンク５３と第７のリンク５１とを連結する第６の回転関節部Ｊ6、及び、第７のリンク５１と可動部材４０とを連結する第７の回転関節部Ｊ7により構成される。第４の回転関節部Ｊ4の回転軸線Ｏ4、第５の回転関節部Ｊ5の回転軸線Ｏ5、第６の回転関節部Ｊ6の回転軸線Ｏ6、及び第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7は、互いに直交するように配置される。
【００５４】
つまり、４節リンク機構ＦＬと可動部材４０とは、直列リンク機構ＳＬにより４自由度で連結される。このように、第１のアーム部５０ａは６自由度を有するアーム構造となっている。直列リンク機構ＳＬは、第５のリンク５５の先端側に３自由度の回転関節を有する。このため、パラレルリンク装置１０の大型化が抑制され、かつ、各リンクや可動部材４０等の干渉が抑制されて、可動部材４０の可動域が広く確保され得る。
【００５５】
上述したように、第５の回転関節部Ｊ5及び第６の回転関節部Ｊ6が、２軸回転関節を用いて構成されてもよい。あるいは、第６の回転関節部Ｊ6及び第７の回転関節部Ｊ7が、２軸回転関節を用いて構成されてもよい。２軸回転関節を用いることにより、リンクの数を減らすことができる。
【００５６】
第１のアーム部５０ａと同様に、第２のアーム部５０ｂ及び第３のアーム部５０ｃも６自由度を有するアーム構造となっており、各アーム部の姿勢はそれぞれ１対の第１のモータ９１及び第２のモータ９３により制御される。つまり、可動部材４０は、それぞれ６自由度を有する３つのアーム部により支持され、３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動が可能になっている。これにより、パラレルリンク装置１０は、可動部材４０の３次元位置及び３次元姿勢を自由に変化させることができる。
【００５７】
なお、図３〜図６に示したパラレルリンク装置１０は、可動部材４０が、３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動のそれぞれの可動域の略中間位置に位置する状態となっている。以下、かかる状態における可動部材４０の位置を「標準位置」といい、その可動部材４０の姿勢を「標準姿勢」という。可動部材４０が標準位置及び標準姿勢の状態にある場合に、第１のアーム部５０ａ、第２のアーム部５０ｂ、及び第３のアーム部５０ｃは、それぞれ同一方向に捻じれた状態となっている。本実施形態に係るパラレルリンク装置１０では、可動部材４０が標準位置及び標準姿勢の状態にある場合に、第１のアーム部５０ａ、第２のアーム部５０ｂ、及び第３のアーム部５０ｃは、それぞれ反時計回りの方向に捻じれた状態となっている。パラレルリンク装置１０は、この捻じれ方向が逆となるように構成されてもよい。
【００５８】
＜１−３．パラレルリンク装置の動作＞
次に、本実施形態に係るパラレルリンク装置１０の動作について説明する。図１０〜図１５は、パラレルリンク装置１０の第１のアーム部５０ａ、第２のアーム部５０ｂ、及び第３のアーム部５０ｃの姿勢の変化に伴って、可動部材４０の３次元姿勢が変化する様子を示している。各図１０〜図１５には、図３に示す標準位置及び標準姿勢での可動部材４０が二点鎖線で示されている。
【００５９】
なお、以下の説明において、３つのベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃの底面が載置される仮想の面（３つのベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃの底面に平行な面）を「載置面」という。また、理解を容易にするために、図３に示した標準姿勢でのパラレルリンク装置１０の前後方向に延びるｚ軸の軸回りの回転をロール回転といい、図３に示した標準姿勢でのパラレルリンク装置１０の第１のアーム部５０ａの第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7に沿い、ｚ軸に直交するｘ軸の軸回りの回転をヨー回転といい、ｘ軸及びｚ軸それぞれに対して直交するｙ軸の軸回りの回転をピッチ回転という。
【００６０】
また、以下の説明において、第１のモータ９１及び第２のモータ９３の回転方向は、モータ本体から出力軸の延びる方向に向かって見た場合の回転方向をいう。
【００６１】
（１−３−１．ロール回転）
本実施形態に係るパラレルリンク装置１０のロール回転について説明する。図１０は、図３の状態から、第１のアーム部５０ａ、第２のアーム部５０ｂ、及び第３のアーム部５０ｃそれぞれの第１のモータ９１及び第２のモータ９３を、時計回りに回転駆動したときのパラレルリンク装置１０の状態を示している。この場合、各アーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの第１のリンク５９及び第２のリンク６３は、それぞれ第１の能動関節部Ｊ8及び第２の能動関節部Ｊ9を中心に、載置面から立ち上がるように回動する。
【００６２】
これにより、各アーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの先端側が連結される可動部材４０の固定部４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、それぞれ、ｚ軸方向の位置を略維持したまま、ｚ軸を中心に、矢印Ｄｚ1の方向に回転する。その結果、３つのアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの先端側に連結されて支持された可動部材４０は、３次元位置を維持したまま、ｚ軸を中心に、矢印Ｄｚ1の方向にロール回転する。
【００６３】
また、図１１は、図３の状態から、第１のアーム部５０ａ、第２のアーム部５０ｂ、及び第３のアーム部５０ｃそれぞれの第１のモータ９１及び第２のモータ９３を、反時計回りに回転駆動したときのパラレルリンク装置１０の状態を示している。この場合、各アーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの第１のリンク５９及び第２のリンク６３は、それぞれ第１の能動関節部Ｊ8及び第２の能動関節部Ｊ9を中心に、載置面に近づくように回動する。
【００６４】
これにより、各アーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの先端側が連結される可動部材４０の固定部４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、それぞれ、ｚ軸方向の位置を略維持したまま、ｚ軸を中心に、矢印Ｄｚ1とは逆向きの矢印Ｄｚ2の方向に回転する。したがって、３つのアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの先端側に連結されて支持された可動部材４０は、３次元位置を維持したまま、ｚ軸を中心に、矢印Ｄｚ1とは逆向きの矢印Ｄｚ2の方向にロール回転する。
【００６５】
かかる図１０及び図１１に示すように、本実施形態に係るパラレルリンク装置１０では、ｚ軸を中心とする可動部材４０のロール回転運動の可動域が、９０度程度となっている。
【００６６】
（１−３−２．ヨー回転）
次に、本実施形態に係るパラレルリンク装置１０のヨー回転について説明する。図１２は、図３の状態から、第１のアーム部５０ａの姿勢を維持したまま、第２のアーム部５０ｂの第１のモータ９１を時計回りに回転駆動するとともに第２のモータ９３を反時計回りに回転駆動し、第３のアーム部５０ｃの第１のモータ９１を反時計回りに回転駆動するとともに第２のモータ９３を時計回りに回転駆動したときのパラレルリンク装置１０の状態を示している。この場合、第２のアーム部５０ｂの第１のリンク５９は、第１の能動関節部Ｊ8を中心に載置面から立ち上がるように回動し、第２のリンク６３は、第２の能動関節部Ｊ9を中心に載置面に近づくように回動する。これにより、第２のアーム部５０ｂの先端側が連結される可動部材４０の固定部４１ｂは、ｘ軸を中心に、ｚ軸前方に向かって回動する。
【００６７】
また、第３のアーム部５０ｃの第１のリンク５９は、第１の能動関節部Ｊ8を中心に載置面に近づくように回動し、第２のリンク６３は、第２の能動関節部Ｊ9を中心に載置面から立ち上がるように回動する。これにより、第３のアーム部５０ｃの先端側が連結される可動部材４０の固定部４１ｃは、ｘ軸を中心に、ｚ軸後方に向かって回動する。その結果、３つのアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの先端側に連結されて支持された可動部材４０は、３次元位置を維持したまま、ｘ軸を中心に、矢印Ｄｘ1の方向にヨー回転する。
【００６８】
図１３は、図３の状態から、第１のアーム部５０ａの姿勢を維持したまま、第２のアーム部５０ｂの第１のモータ９１を反時計回りに回転駆動するとともに第２のモータ９３を時計回りに回転駆動し、第３のアーム部５０ｃの第１のモータ９１を時計回りに回転駆動するとともに第２のモータ９３を反時計回りに回転駆動したときのパラレルリンク装置１０の状態を示している。この場合、第２のアーム部５０ｂの第１のリンク５９は、第１の能動関節部Ｊ8を中心に載置面に近づくように回動し、第２のリンク６３は、第２の能動関節部Ｊ9を中心に載置面から立ち上がるように回動する。これにより、第２のアーム部５０ｂの先端側が連結される可動部材４０の固定部４１ｂは、ｘ軸を中心に、ｚ軸後方に向かって回動する。
【００６９】
また、第３のアーム部５０ｃの第１のリンク５９は、第１の能動関節部Ｊ8を中心に載置面から立ち上がるように回動し、第２のリンク６３は、第２の能動関節部Ｊ9を中心に載置面に近づくように回動する。これにより、第３のアーム部５０ｃの先端側が連結される可動部材４０の固定部４１ｃは、ｘ軸を中心に、ｚ軸前方に向かって回動する。その結果、３つのアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの先端側に連結されて支持された可動部材４０は、３次元位置を維持したまま、ｘ軸を中心に、矢印Ｄｘ1とは逆向きの矢印Ｄｘ2の方向にヨー回転する。
【００７０】
かかる図１２及び図１３に示すように、本実施形態に係るパラレルリンク装置１０では、ｘ軸を中心とする可動部材４０のヨー回転運動の可動域が、９０度程度となっている。
【００７１】
（１−３−３．ピッチ回転）
次に、本実施形態に係るパラレルリンク装置１０のピッチ回転について説明する。図１４は、図３の状態から、第１のアーム部５０ａの第１のモータ９１を時計回りに回転駆動するとともに第２のモータ９３を反時計回りに回転駆動し、第２のアーム部５０ｂの第１のモータ９１を反時計回りに回転駆動するとともに第２のモータ９３を時計回りに回転駆動し、第３のアーム部５０ｃの第２のモータ９３を時計回りに回転駆動したときのパラレルリンク装置１０の状態を示している。この場合、第１のアーム部５０ａの第１のリンク５９は、第１の能動関節部Ｊ8を中心に載置面から立ち上がるように回動し、第２のリンク６３は、第２の能動関節部Ｊ9を中心に載置面に近づくように回動する。これにより、第１のアーム部５０ａの先端側が連結される可動部材４０の固定部４１ａは、ｙ軸を中心に、ｚ軸前方に向かって回動する。
【００７２】
また、第２のアーム部５０ｂの第１のリンク５９は、第１の能動関節部Ｊ8を中心に載置面に近づくように回動し、第２のリンク６３は、第２の能動関節部Ｊ9を中心に載置面から立ち上がるように回動する。これにより、第２のアーム部５０ｂの先端側が連結される可動部材４０の固定部４１ｂは、ｙ軸を中心に、ｚ軸後方に向かって回動する。さらに、第３のアーム部５０ｃの第１のリンク５９の姿勢が維持されたまま、第２のリンク６３は、第２の能動関節部Ｊ9を中心に載置面から立ち上がるように回動する。これにより、第３のアーム部５０ｃの先端側が連結される可動部材４０の固定部４１ｃは、ｙ軸を中心に、ｚ軸後方に向かって回動する。その結果、３つのアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの先端側に連結されて支持された可動部材４０は、３次元位置を維持したまま、ｙ軸を中心に、矢印Ｄｙ1の方向にピッチ回転する。
【００７３】
また、図１５は、図３の状態から、第１のアーム部５０ａの第１のモータ９１を反時計回りに回転駆動するとともに第２のモータ９３を時計回りに回転駆動し、第２のアーム部５０ｂの第１のモータ９１を時計回りに回転駆動するとともに第２のモータ９３を反時計回りに回転駆動し、第３のアーム部５０ｃの第２のモータ９３を反時計回りに回転駆動したときのパラレルリンク装置１０の状態を示している。この場合、第１のアーム部５０ａの第１のリンク５９は、第１の能動関節部Ｊ8を中心に載置面に近づくように回動し、第２のリンク６３は、第２の能動関節部Ｊ9を中心に載置面から立ち上がるように回動する。これにより、第１のアーム部５０ａの先端側が連結される可動部材４０の固定部４１ａは、ｙ軸を中心に、ｚ軸後方に向かって回動する。
【００７４】
また、第２のアーム部５０ｂの第１のリンク５９は、第１の能動関節部Ｊ8を中心に載置面から立ち上がるように回動し、第２のリンク６３は、第２の能動関節部Ｊ9を中心に載置面に近づくように回動する。これにより、第２のアーム部５０ｂの先端側が連結される可動部材４０の固定部４１ｂは、ｚ軸前方に移動しつつ、ｙ軸を中心に、矢印Ｄｙ2の方向に回転する。さらに、第３のアーム部５０ｃの第１のリンク５９の姿勢が維持されたまま、第２のリンク６３は、第２の能動関節部Ｊ9を中心に載置面に近づくように回動する。これにより、第３のアーム部５０ｃの先端側が連結される可動部材４０の固定部４１ｃは、ｙ軸を中心に、ｚ軸前方に向かって回動する。その結果、３つのアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの先端側に連結されて支持された可動部材４０は、３次元位置を維持したまま、ｙ軸を中心に、矢印Ｄｙ1とは逆向きの矢印Ｄｙ2の方向にピッチ回転する。
【００７５】
かかる図１４及び図１５に示すように、本実施形態に係るパラレルリンク装置１０では、ｙ軸を中心とする可動部材４０のピッチ回転運動の可動域が、９０度程度となっている。
【００７６】
（１−３−４．６自由度運動）
図示しないものの、パラレルリンク装置１０は、図３に示した標準位置の状態から、第１のアーム部５０ａ、第２のアーム部５０ｂ、及び第３のアーム部５０ｃを制御する計６つのモータをそれぞれ制御することによって、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸上の可動部材４０の３次元位置を変化させることができる。つまり、パラレルリンク装置１０では、各モータの回転角度を適切に設定することにより、可動部材４０の３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動が可能になっており、３次元位置及び３次元姿勢を自由に変化させることができる。
【００７７】
このとき、本実施形態に係るパラレルリンク装置１０では、可動部材４０に連結された３つのアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの先端側の第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7が、回転中心点Ｑを通過するように構成されている。第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7は、４節リンク機構の回転関節部の回転軸線（例えば回転軸線Ｏ1）と、第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7とが平行な状態で、ベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃ及び複数のアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃのそれぞれの連結位置の回転中心点Ｐと、可動部材４０及び複数のアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの連結位置の回転中心点Ｑとを結ぶ軸線Ａｘ0に沿って見たときに、軸線Ａｘ0に交差する（例えば図５を参照）。このため、それぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を中心とするヨー回転、ピッチ回転、ロール回転の可動域を９０度程度に確保可能になっている。
【００７８】
３自由度の回転運動のそれぞれの可動域は、各リンクや可動部材４０、ベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃ同士の干渉によって制限され得るが、本実施形態に係るパラレルリンク装置１０であれば、それぞれの回転運動の可動域を、少なくとも８０度以上にすることができる。かかる干渉を抑制し、可動部材４０の回転運動の可動域をより大きく確保するためには、例えば、各リンクはより細いリンクであると有利である。また、干渉を抑制するために、各リンクは直線状でなくＬ字状やＵ字状等の形状を有していてもよい。また、各リンクと可動部材４０との干渉を抑制するためには、可動部材４０が六角形であってもよい。
【００７９】
このように、本実施形態に係るパラレルリンク装置１０は、３自由度の並進運動の可動域だけでなく、ロール回転、ヨー回転、ピッチ回転の３自由度の回転運動の可動域が拡大され、３次元位置及び３次元姿勢を自由に変化させることができる。
【００８０】
一方、各アーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの各回転関節部の可動域が無制限となっていると、各アーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃのうちの少なくとも１つが特異点に嵌まるおそれがある。このため、いずれかの回転関節部に、可動域を規制するストッパを設け、各アーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの可動域を制限してもよい。
【００８１】
＜１−４．パラレルリンク装置の使用態様＞
本実施形態に係るパラレルリンク装置１０は、様々な用途で利用することができる。例えば、パラレルリンク装置１０は、製造装置や生産ライン等で使用される産業用ロボットに適用されてもよい。また、パラレルリンク装置１０は、内視鏡や電子顕微鏡、鉗子等の術具を支持するマニピュレータ等の医療用ロボットに適用されもよい。さらに、パラレルリンク装置１０は、各種の外部装置と有線あるいは無線で接続されて、当該外部装置を遠隔操作する入力装置、コントローラ、あるいはシミュレータに適用されてもよい。
【００８２】
また、パラレルリンク装置１０は、用途に応じて適宜の場所に設置され得る。例えば、パラレルリンク装置１０は、天井や梁等にベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃを固定することにより吊り下げられて使用されてもよい。また、パラレルリンク装置１０は、床面等にベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃを固定することにより、複数のアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃが上方に延びるように設置されてもよい。あるいは、パラレルリンク装置１０は、壁面等にベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃを固定することにより、複数のアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃが側方に延びるように設置されてもよい。例えば、パラレルリンク装置１０が入力装置、コントローラ、あるいはシミュレータに適用される場合、複数のアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃが上方又は側方に延びるようにパラレルリンク装置１０が設置されるとよい。
【００８３】
本実施形態に係るパラレルリンク装置１０は、可動域の広い３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動が可能であるため、いずれの用途においても、３次元位置及び３次元姿勢を自由に変化させながら、有効利用され得る。
【００８４】
例えば、パラレルリンク装置１０が、産業用ロボットや医療用のマニピュレータ等に適用される場合、パラレルリンク装置１０には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のマイクロコンピュータを有する制御装置が備えられる。かかる制御装置は、適宜の操作入力装置から送信される操作入力を受け付け、６つのモータそれぞれの制御量を算出して、各モータに対して制御指令を出力するように構成され得る。
【００８５】
操作入力装置は、例えば、パラレルリンク装置１０から離れた位置に設けられ、ユーザ（術者あるいは補助者を含む）により、パラレルリンク装置１０の動作に関する指示が入力される。操作入力装置は、例えば、前後左右の移動を指示する操作ボタンと、上下動を指示する操作ボタンと、回転動作を指示する操作部分を備えて構成され得る。あるいは、操作入力装置は、ジョイスティックのように、３６０°方向の傾きを指示可能な装置に、上下動あるいは回転動作を指示する入力装置を組み合わせたものであってもよい。さらに、操作入力装置は、タッチパネル等であってもよい。
【００８６】
また、操作入力装置は、パラレルリンク装置１０の可動部材４０に支持されるロボットハンドや内視鏡又はエンドエフェクタ等の治具を操作するための操作部と一体にされていてもよい。パラレルリンク装置１０を操作する操作入力装置と治具の操作部とが一体になっていることにより、補助者がいない場合であっても、ユーザ自身が治具を操作しながら、可動部材４０の位置や姿勢を変えることができる。なお、操作入力装置と制御装置との間の通信は、有線又は無線の各種の公知の方法により行うことができる。
【００８７】
制御装置は、例えば、各モータの回転角度を制御することにより、可動部材４０に支持された治具の３次元位置及び３次元姿勢を制御する。制御装置は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサであってもよい。あるいは、制御装置は、これらのプロセッサ及びメモリ等の記憶素子が搭載された制御基板やマイコンであってもよい。制御装置を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って各種の信号処理を実行することにより、可動部材４０に支持された種々の治具等の３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動が実行される。
【００８８】
また、パラレルリンク装置１０は、順運動学に基づいて制御が行われてもよく、逆運動学に基づいて制御が行われてもよい。パラレルリンク装置１０が順運動学に基づいて制御される場合、６つのモータそれぞれの回転角度から、可動部材４０に支持された種々の治具等の３次元位置及び３次元姿勢が求められ得る。また、パラレルリンク装置１０が逆運動学に基づいて制御される場合、治具等の所望の３次元位置及び３次元姿勢に応じて、６つのモータそれぞれの回転角度の指令値が求められ得る。この場合において、制御装置は、例えば、ポテンショメータ等を用いて検出し得る各モータの回転角度が、算出された指令値となるように、各モータの回転角度を制御してもよい。
【００８９】
このように、制御装置によりパラレルリンク装置１０が制御される場合において、可動部材４０のヨー回転、ロール回転、及びピッチ回転のいずれの可動域もプラスマイナス９０度程度となっている。このため、パラレルリンク装置１０が適用される各種ロボット等において、人間の手首の可動域に合わせて、可動部材４０に支持される各種の治具等の３次元位置及び３次元姿勢が自由に制御され得る。
【００９０】
＜１−５．応用例＞
次に、本実施形態に係るパラレルリンク装置１０を適用したパラレルリンクロボットの応用例の幾つかを説明する。
【００９１】
（１−５−１．ロック機能）
パラレルリンクロボットは、複数のアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの姿勢を所定の姿勢で保持するためのロック機能を有してもよい。例えば、ユーザが手動で可動部材４０を移動させて可動部材４０の位置及び姿勢を決定した後、第１のモータ９１及び第２のモータ９３に対して外力により回転トルクが付与された場合に、制御装置等により各モータに対して電流を供給させて、外力に対抗するトルクを発生させてもよい。これにより、各モータは、元の位置及び姿勢を保持することができる。かかるロック機能は、例えば、モータとしてサーボモータを用いた場合のサーボロック機能として実現することができる。この場合、外力により付与される回転トルクは、例えば、サーボモータに流れるパルス信号に基づいて検出することができる。
【００９２】
ロック機能は、ユーザがロック機能の設定をオンにしたときに実行開始されるようになっていてもよいし、あるいは、第１のモータ９１及び第２のモータ９３の回転が数秒間（例えば３秒間）停止したときに自動的に実行開始されてもよい。また、ロック機能は、ユーザがロック機能の設定をオフにしたときに解除されるようになっていてもよく、あるいは、第１のモータ９１及び第２のモータ９３に対して継続的に数秒以上（例えば３秒以上）、外力により回転トルクが付与されたときに解除されてもよい。さらには、操作入力装置に対して複数のアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの操作指令が入力されたときに、ロック機能が解除されてもよい。
【００９３】
（１−５−２．アシスト機能）
また、パラレルリンクロボットは、ユーザによる複数のアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの操作に補助力を与えるためのアシスト機能を有してもよい。例えば、ユーザが手動で可動部材４０を移動させる際に、制御装置が、第１のモータ９１及び第２のモータ９３に対してそれぞれ回転トルクが付与されたことを検出したときに、各モータに対して電流を供給し、外力と同方向のトルクを発生させてもよい。このとき、各モータに与えるトルクの比が、検出された外力によって各モータに付与された回転トルクの比に一致してもよい。これにより、ユーザが動作させたい方向へと、可動部材４０を移動させることができる。
【００９４】
（１−５−３．力覚提示機能）
また、パラレルリンクロボットは、ユーザに対して、形状や硬さ、反力等を提示する力覚提示機能を有する力覚提示装置として使用されてもよい。例えば、ユーザが、映像を見ながら可動部材４０を移動させた際の、各モータが受けたトルクを制御装置により検出して、当該トルクに基づいて、映像表示された仮想空間内において操作対象物の位置を移動させてもよい。その際に、操作対象物が、所定の仮想物体の表面等に触れる際に、制御装置等により、可動部材４０の並進運動又は回転運動の方向に反するように各モータの回転に抵抗を付与することにより、仮想物体の硬さを提示させてもよい。あるいは、仮想空間内を移動する操作対象物の位置が所定の仮想物体の表面等に触れる際に、振動発生素子等により可動部材４０に振動を付与することにより、仮想物体の触感を提示させてもよい。
【００９５】
かかる力覚提示機能を有するパラレルリンクロボットの具体例としては、パラレルリンク装置１０を、手術シミュレータのコントローラに適用する例が挙げられる。かかる例においては、あらかじめ手術対象の患者の患部周辺の骨格等の位置や形状等の情報を取得しておき、ユーザがモニタ等に映し出される仮想映像を見ながら可動部材４０を移動させる。その際に、仮想空間内の術具が患者の人体等に触れたときに、制御装置により力覚提示させてもよい。
【００９６】
特に、パラレルリンクロボットは、遠隔操作されるスレーブ側の装置が受けた力をユーザ（マスタ側）に力提示したり、ユーザが入力した力に応じてスレーブ側の装置に力提示したりするバイラテラル制御のマスタ側の入力装置として用いられてもよい。例えば、パラレルリンクロボットは、手術ナビゲーション装置の入力インタフェースとして利用され得る。かかる例においては、あらかじめ手術対象の患者の患部周辺の骨格等の位置や形状等の情報を取得しておき、ユーザがモニタに映し出される撮像情報を見ながら可動部材４０を操作する。このとき、各モータが受けたトルクを制御装置により検出して、当該トルクに基づいて、スレーブ側の装置に支持された現実の術具の位置や姿勢が制御され得る。また、スレーブ側の装置に支持された現実の術具が患者の人体に触れる等した際には、スレーブ側の装置で検出された力に基づいて、制御装置が各モータの出力を制御することにより、ユーザに力提示され得る。
【００９７】
本実施形態に係るパラレルリンク装置は、３自由度の回転運動の中心を１点に固定したまま、可動部材の３次元姿勢を自由に変化させることができる。また、本実施形態に係るパラレルリンク装置を力覚提示装置に適用した場合、制御により、並進方向及び回転方向に、自由な力フィードバックが可能になる。力覚提示装置の活用範囲を拡大させることができる。
【００９８】
＜１−６．まとめ＞
以上説明したように、本実施形態に係るパラレルリンク装置では、ベース部と可動部材とが、第１のアーム部、第２のアーム部及び第３のアーム部により並列に支持されている。それぞれのアーム部は、ベース部に連結された４節リンク機構と、基端側が４節リンク機構に連結され、先端側が可動部材に連結された４自由度を有する直列リンク機構とにより構成される。つまり、ベース部と可動部材とは、それぞれ６自由度を有する３つのアーム部により並列に支持されている。したがって、可動部材は、３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動を行うことができる。
【００９９】
また、パラレルリンク装置において、直列リンク機構のうちの可動部材に連結される第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7が、可動部材の回転中心点Ｑの方向に向けられている。かかる第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7は、４節リンク機構の回転関節部の回転軸線（例えば回転軸線Ｏ1）と、第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7とが平行な状態で、ベース部８０ａ，８０ｂ，８０ｃ及び複数のアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃのそれぞれの連結位置の回転中心点Ｐと、可動部材４０及び複数のアーム部５０ａ，５０ｂ，５０ｃの連結位置の回転中心点Ｑとを結ぶ軸線Ａｘ0に沿って見たときに、軸線Ａｘ0に交差する。このため、可動部材の３自由度の回転運動の可動域が大きくなり、３次元位置及び３次元姿勢を自由に変化させることができる。
【０１００】
また、本実施形態に係るパラレルリンク装置では、それぞれのアーム部の姿勢を変化させる第１のモータ及び第２のモータが、ベース部に支持される。このため、モータの質量を、他のモータで駆動する必要がないため、モータの負荷が低減される。また、本実施形態に係るパラレルリンク装置では、各モータがベース部に支持され、さらに、ベース部に４節リンク機構が連結され、かつ、４節リンク機構の先端側に直列リンク機構が連結されている。このため、パラレルリンク装置の先端側が軽くなっており、先端側のイナーシャが小さくなっている。したがって、可動部材の３次元位置の制御あるいは３次元姿勢の制御に有利となっている。
【０１０１】
また、本実施形態に係るパラレルリンク装置によれば、イナーシャが小さく、力提示が可能であり、３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動の可動域が大きい、バイラテラル制御が可能な入力インタフェースが得られる。
【０１０２】
また、本実施形態に係るパラレルリンク装置は、６つのモータと、比較的簡易な構成のベース部、可動部材、及び３つのアーム部とにより構成され得る。このため、３自由度の並進運動及び３自由度の回転運動の可動域が大きく、かつ、高速動作が可能な６軸パラレルリンク装置を安価に製造することができる。
【０１０３】
また、本実施形態に係るパラレルリンク装置では、第１のモータにより回転される第１の能動関節部Ｊ8と第２のモータにより回転される第２の能動関節部Ｊ9とが同軸上に配置されている。このため、可動部材の３次元位置及び３次元姿勢の制御のための演算処理が容易になり、高精度に位置あるいは姿勢の制御が可能なパラレルリンク装置が得られる。
【０１０４】
＜＜２．第２の実施の形態＞＞
次に、本開示の第２の実施の形態にかかるパラレルリンク装置について説明する。本実施形態に係るパラレルリンク装置では、複数のアーム部とベース部との連結部が、回転中心点Ｐの周りに、所定の範囲に偏在している。同様に、パラレルリンク装置では、複数のアーム部と可動部材との連結部が、回転中心点Ｑの周りに、所定の範囲に偏在している。以下、本実施形態に係るパラレルリンク装置について、主として、第１の実施の形態に係るパラレルリンク装置と異なる点を説明する。
【０１０５】
図１６は、本実施形態に係るパラレルリンク装置２１０の構造を示す説明図である。本実施形態に係るパラレルリンク装置２１０では、ベース部としてのベースプレート２３０に設けられ、それぞれ第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ、及び第３のアーム部１５０ｃが連結される固定部２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃが、回転中心点Ｐの周りの片側に寄せられている。かかる固定部２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃは、回転中心点Ｐの周りに６０度毎に等間隔で設けられている。また、かかるパラレルリンク装置２１０では、可動部材としての可動プレート２４０に設けられ、それぞれ第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ、及び第３のアーム部１５０ｃが連結される固定部２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃが、回転中心点Ｑの周りの片側に寄せられている。かかる固定部２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃは、回転中心点Ｐの周りに６０度毎に等間隔で設けられている。
【０１０６】
本実施形態に係るパラレルリンク装置２１０は、第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ、及び第３のアーム部１５０ｃと、固定部２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃあるいは固定部２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃとの連結部の配置が異なる点以外、第１の実施の形態に係るパラレルリンク装置と同一の構成とし得る。また、図示しないものの、本実施形態に係るパラレルリンク装置２１０を適用した各種のパラレルリンクロボットについても、第１の実施の形態に係るパラレルリンクロボットの例に倣って構成することができる。
【０１０７】
つまり、本実施形態に係るパラレルリンク装置２１０においても、第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7は、４節リンク機構ＦＬの回転関節部の回転軸線（例えば回転軸線Ｏ8）と、第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7とが平行な状態で、ベースプレート２３０及び複数のアーム部１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃのそれぞれの連結位置の回転中心点Ｐと、可動プレート２４０及び複数のアーム部１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃの連結位置の回転中心点Ｑとを結ぶ軸線Ａｘ0に沿って見たときに、軸線Ａｘ0に交差する。このため、可動プレート２４０の３自由度の回転運動の可動域が大きくなり、３次元位置及び３次元姿勢を自由に変化させることができる。
【０１０８】
本実施形態に係るパラレルリンク装置２１０では、ベースプレート２３０の固定部２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃあるいは可動プレート２４０の固定部２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃが６０度毎に配置されているため、ユーザが可動プレート２４０を把持等する際に、３つのアーム部１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃがユーザの手あるいは腕の邪魔にならないようになっている。したがって、パラレルリンク装置２１０は、入力装置やコントローラとしての使用に適している。
【０１０９】
図１７は、本実施形態に係るパラレルリンク装置２１０の使用態様の一例を示している。図１７に示す例において、パラレルリンク装置２１０のベースプレート２３０が、ユーザが座る椅子の肘掛けの先端部に固定され、複数のアーム部１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃが、ユーザが存在する側方に延びている。また、回転中心点Ｐの周りに偏在する固定部２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃは、椅子に座るユーザから見て前方に配置されている。このため、ユーザは、椅子に座った状態で、第１のアーム部１５０ａ、第２のアーム部１５０ｂ、及び第３のアーム部１５０ｃの間から、可動プレート２４０に取り付けられたスタイラス型の把持部材２０１へのアクセスが容易になっている。
【０１１０】
図１７においては、アクチュエータの図示が省略されているが、本実施形態に係るパラレルリンク装置２１０も、第１の実施の形態に係るパラレルリンク装置１０と同様に、バイラテラル制御が可能な入力装置として使用され得る。また、図１７においては、ユーザの右手で操作されるパラレルリンク装置２１０の使用態様が示されているが、２つのパラレルリンク装置２１０を用いて、ユーザの両手でそれぞれのパラレルリンク装置２１０を操作可能に構成されてもよい。
【０１１１】
また、パラレルリンク装置２１０が入力装置として利用される場合、可動プレート２４０は、ユーザによって把持されやすい形状であってもよい。例えば、ユーザが指の間に挟みやすいように、可動プレート２４０は、５〜１５ｍｍ程度の厚さであってもよい。また、可動プレート２４０は、ユーザの指を受け容れる受容部を有してもよい。受容部は、例えば、図１６に例示した孔部２４５であってもよく、あるいは、凹部又は凸部であってもよい。可動プレート２４０が、かかる受容部を有することにより、可動プレート２４０が、ユーザの手からずれたり離れたりするおそれを低減することができる。
【０１１２】
以上説明したように、本実施形態に係るパラレルリンク装置は、第１のアーム部、第２のアーム部、及び第３のアーム部がそれぞれ固定されるベースプレートの固定部が、回転中心点の周りに所定の範囲に偏在している。このため、ユーザは、複数のアーム部の間から、可動プレートへと容易にアクセスすることができる。したがって、特に、パラレルリンク装置２１０が、力覚提示装置の入出力装置等に適用される場合において、ユーザの手や腕とアーム部との干渉によって可動プレートの可動域が制限されることを抑制することができる。
【０１１３】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１４】
例えば、上記各実施形態では、ベース部と可動部材との間に３つのアーム部が並列に接続されていたが、４つ以上のアーム部が備えられてもよい。ただし、アーム部同士の干渉を避け、かつ、モータによる３次元位置及び３次元姿勢の制御を容易にするためには、３つのアーム部を用いてパラレルリンク装置が構成されるとよい。
【０１１５】
また、上記実施形態では、第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7が回転中心点Ｑに向けられていたが、本開示の技術は係る例に限定されない。第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7が、４節リンク機構ＦＬの回転関節部の回転軸線と、第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線Ｏ7とが平行な状態で、回転中心点Ｐと回転中心点Ｑとを結ぶ軸線Ａｘ0に沿って見たときに、軸線（Ａｘ0）に交差するようになっていれば、必ずしも回転中心点Ｑを通過しなくてもよい。
【０１１６】
また、上記各実施形態では、第５の回転関節部Ｊ5の回転軸線及び第６の回転関節部Ｊ6の回転軸線は直交しているが、本開示の技術はかかる例に限定されない。第５の回転関節部Ｊ5の回転軸線及び第６の回転関節部Ｊ6の回転軸線は必ずしも直交していなくてもよいが、構造設計あるいは制御演算上は、直交している方が望ましい。同様に、第６の回転関節部Ｊ6の回転軸線及び第７の回転関節部Ｊ7の回転軸線は必ずしも直交していなくてもよいが、構造設計あるいは制御演算上は、直交している方が望ましい。
【０１１７】
さらに、上記各実施形態では、各アーム部が連結されるベース部の固定部は、回転中心点の周りに６０度又は１２０度で等間隔で配置されていたが、本開示の技術は係る例に限定されない。固定部の配置は、必ずしも等間隔で配置されなくてもよいが、構造設計あるいは制御演算上は、６０度又は１２０度で等間隔に配置されることが望ましい。
【０１１８】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって限定的なものではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏し得る。
【０１１９】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）ベース部と、
前記ベース部に連結された４節リンク機構、及び、一端側が前記４節リンク機構に連結されて４自由度の回転関節を有する直列リンク機構、をそれぞれ備えた複数のアーム部と、
前記複数のアーム部のそれぞれの前記直列リンク機構の他端側に連結され、前記複数のアーム部の姿勢の変化とともに位置及び姿勢が変化する可動部材と、を備え、
前記４節リンク機構の回転関節部の回転軸線と、前記直列リンク機構のうちの前記可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）と、が平行な状態で、前記ベース部及び前記複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｐ）と、前記可動部材及び前記複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｑ）と、を結ぶ軸線（Ａｘ0）に沿って見たときに、前記可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）が前記軸線（Ａｘ0）に交差する、パラレルリンク装置。
（２）前記４節リンク機構は、
第１のアクチュエータにより回転される第１のリンクと、
第２のアクチュエータにより回転される第２のリンクと、
前記第２のリンクに第１の回転関節部により連結された第３のリンクと、
前記第３のリンクに第２の回転関節部により連結され、かつ、前記第１のリンクに第３の回転関節部により連結された第４のリンクと、を備え、
前記第１のリンクの回転軸線、前記第２のリンクの回転軸線、前記第１の回転関節部の回転軸線、前記第２の回転関節部の回転軸線、及び前記第３の回転関節部の回転軸線が互いに平行に配置される、前記（１）に記載のパラレルリンク装置。
（３）前記直列リンク機構は、前記第４のリンクに第４の回転関節部により連結された第５のリンクと、前記第５のリンクの先端側に接続された３自由度の回転関節と、を有する、前記（２）に記載のパラレルリンク装置。
（４）前記第３の回転関節部の回転軸線と、前記第４の回転関節部の回転軸線と、前記第５のリンクの先端側に接続された前記３自由度の回転関節のうちの前記第５のリンク側の１つの回転関節の回転軸線と、が互いに直交する、前記（３）に記載のパラレルリンク装置。
（５）前記直列リンク機構の前記第５のリンクの先端側に接続された３自由度の回転関節のうちの前記第５のリンク側の２つの回転関節の回転軸線が互いに直交する、前記（３）又は（４）に記載のパラレルリンク装置。
（６）前記直列リンク機構の前記第５のリンクの先端側に接続された３自由度の回転関節のうちの前記可動部材側の２つの回転関節の回転軸線が互いに直交する、前記（３）〜（５）のいずれか１項に記載のパラレルリンク装置。
（７）前記複数のアーム部のそれぞれの前記直列リンク機構の前記第５のリンクの先端側に接続された３自由度の回転関節のうちの前記可動部材側の１つの回転関節の回転軸線が１点で交わる、前記（３）〜（６）のいずれか１項に記載のパラレルリンク装置。
（８）前記複数のアーム部として３つのアーム部を備え、前記３つのアーム部のそれぞれの前記直列リンク機構と前記可動部材との連結部が、前記可動部材の前記回転中心点の周りに１２０度毎に配置される、前記（１）〜（７）のいずれか１項に記載のパラレルリンク装置。
（９）前記複数のアーム部として３つのアーム部を備え、前記３つのアーム部のそれぞれの前記４節リンク機構と前記ベース部との連結部が、前記ベース部の前記回転中心点の周りに１２０度毎に配置される、前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載のパラレルリンク装置。
（１０）前記複数のアーム部のそれぞれの前記４節リンク機構と前記ベース部との連結部が、前記ベース部の前記回転中心点の周りに所定の範囲に偏在する、前記（１）〜（９）のいずれか１項に記載のパラレルリンク装置。
（１１）前記複数のアーム部として３つのアーム部を備え、前記３つのアーム部のそれぞれの前記４節リンク機構と前記ベース部との連結部が、前記ベース部の前記回転中心点の周りに６０度毎に配置される、前記（１０）に記載のパラレルリンク装置。
（１２）前記複数のアーム部のそれぞれに対応して、前記４節リンク機構を２自由度に回転制御する２つのアクチュエータを備える、前記（１）〜（１１）のいずれか１項に記載のパラレルリンク装置。
（１３）前記アクチュエータが、前記ベース部に支持される、前記（１２）に記載のパラレルリンク装置。
（１４）前記複数のアーム部のそれぞれの前記４節リンク機構のうち、前記２つのアクチュエータによって回転される２つのリンクの回転軸線が同軸上にある、前記（１２）又は（１３）に記載のパラレルリンク装置。
（１５）前記アクチュエータの回転を前記４節リンク機構に減速して伝達する減速機構を備え、前記減速機構は、回転伝達部材としてワイヤを有する、前記（１２）〜（１４）のいずれか１項に記載のパラレルリンク装置。
（１６）前記４節リンク機構が、平行リンク機構である、前記（１）〜（１５）のいずれか１項に記載のパラレルリンク装置。
（１７）前記アクチュエータにより、３自由度の並進運動の方向及び３自由度の回転運動の方向にそれぞれ力フィードバックが行われる、前記（１２）〜（１６）のいずれか１項に記載のパラレルリンク装置。
（１８）ベース部と、
前記ベース部に連結された４節リンク機構、及び、一端側が前記４節リンク機構に連結されて４自由度の回転関節を有する直列リンク機構、をそれぞれ備えた複数のアーム部と、
前記複数のアーム部のそれぞれの前記直列リンク機構の他端側に連結され、前記複数のアーム部の姿勢の変化とともに位置及び姿勢が変化する可動部材と、を備え、
前記４節リンク機構の回転関節部の回転軸線と、前記直列リンク機構のうちの前記可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）と、が平行な状態で、前記ベース部及び前記複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｐ）と、前記可動部材及び前記複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｑ）と、を結ぶ軸線（Ａｘ0）に沿って見たときに、前記可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）が前記軸線（Ａｘ0）に交差するパラレルリンク装置を備えた、産業用ロボット。
（１９）ベース部と、
前記ベース部に連結された４節リンク機構、及び、一端側が前記４節リンク機構に連結されて４自由度の回転関節を有する直列リンク機構、をそれぞれ備えた複数のアーム部と、
前記複数のアーム部のそれぞれの前記直列リンク機構の他端側に連結され、前記複数のアーム部の姿勢の変化とともに位置及び姿勢が変化する可動部材と、を備え、
前記４節リンク機構の回転関節部の回転軸線と、前記直列リンク機構のうちの前記可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）と、が平行な状態で、前記ベース部及び前記複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｐ）と、前記可動部材及び前記複数のアーム部の連結位置の回転中心点（Ｑ）と、を結ぶ軸線（Ａｘ0）に沿って見たときに、前記可動部材に連結される回転関節部の回転軸線（Ｏ7）が前記軸線（Ａｘ0）に交差するパラレルリンク装置を備えた、力覚提示装置。
（２０）前記力覚提示装置が、バイラテラル制御が可能な医療用装置である、前記（１９）に記載の力覚提示装置。
【符号の説明】
【０１２０】
１０      パラレルリンク装置
３０      ベース部
４０      可動部材
５０ａ    第１のアーム部
５０ｂ    第２のアーム部
５０ｃ    第３のアーム部
１１０    パラレルリンク装置
１３０    ベース部（ベースプレート）
１４０    可動部材（可動プレート）
１５０ａ  第１のアーム部
１５０ｂ  第２のアーム部
１５０ｃ  第３のアーム部
ＦＬ      ４節リンク機構
ＳＬ      直列リンク機構
Ｊ7       第７の回転関節部
Ｏ7       回転軸線
Ａｘ0     軸線
Ｐ，Ｑ    回転中心点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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