(57)【要約】  負荷マニピュレータは、互いに平行なブームアーム（１）およびリターンアーム（３）と、変形可能な平行四辺形を形成するようにローディングバー（２）およびカウンターバー（４）と、平行四辺形を形成する複数のアームの一方が連結されたほぼ水平な回転軸と、負荷による力を補償するために補償力印加点（Ｃ）に力を印加する平衡手段（８）と、を備えている。補償力印加点（Ｃ）は、リターンアーム（３）およびカウンターバー（４）上の点であり、ローディングバー（２）において負荷による力が印加される点（Ｍ）および前記回転軸と常に一致する点である。平衡手段（８）は、第１釣合錘（１０）、第２釣合錘（１２）、および負荷による力の値を補償するジャッキを備えている。第１釣合錘（１０）とジャッキは、補償力印加点（Ｃ）に力を印加している。第２釣合錘（１２）は、ブームアーム（１）に力を印加している。【選択図】図１
2014530121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に取り付けられ、その端部がローディングバー（２）とカウンターバー（４）によりヒンジ結合されることにより変形可能な平行四辺形を形成しているブームアーム（１）およびリターンアーム（３）と、
前記ブームアームまたは前記リターンアームが連結され、当該ブームアームまたは当該リターンアームと交差し、フレーム（６）により支持されたほぼ水平な回転軸と、
負荷による所与の値の力を補償する力を含む複数の力を補償力印加点（Ｃ）に印加する平衡手段（８）と、
を備えている負荷マニピュレータであって、
前記補償力印加点（Ｃ）は、前記ローディングバーにおいて前記負荷による力が印加される点（Ｍ）、および前記回転軸において前記変形可能な平行四辺形の面内に配置される点（Ｏ）と常に一致するように、前記カウンターバー、および前記回転軸を中心として連結されていないアームの少なくとも一方に位置する点であり、
前記平衡手段（８）は、
無負荷状態において前記負荷マニピュレータを平衡させる第１釣合錘（１０）と第２釣合錘（１２）と、
前記負荷による力の値を補償する手段と、
を備えており、
前記第１釣合錘（１０）の重量、および前記負荷による力の値を補償する力は、前記補償力印加点（Ｃ）に印加されており、
前記第２釣合錘（１２）の重量は、前記回転軸に連結された前記ブームアーム（１）または前記リターンアーム（３）に印加されている、
負荷マニピュレータ。
【請求項２】
第３釣合錘（１８）と第４釣合錘（２０）を備えており、
前記第３釣合錘（１８）は、前記回転軸に連結されていない前記リターンアーム（３）により支持されており、
前記第４釣合錘（２０）は、前記カウンターバー（４）により支持されており、
前記第３釣合錘（１８）の値と、前記第４釣合錘（２０）の値および位置は、前記補償力印加点（Ｃ）に印加される平衡力の値が、前記負荷により前記ローディングバー（２）に印加される力の線形関数となるように選ばれており、
前記第３釣合錘（１８）の位置は、前記第４釣合錘（２０）が無負荷の前記負荷マニピュレータの平衡に与える影響を補償するように選ばれている、
請求項１に記載のマニピュレータ。
【請求項３】
前記第３釣合錘（１８）の位置は、当該第３釣合錘（１８）を支持する前記リターンアーム（３）に沿って調節可能であり、
前記第４釣合錘（２０）の位置は、前記カウンターバー（４）に沿って調節可能である、請求項２に記載のマニピュレータ。
【請求項４】
前記複数の釣合錘の少なくとも１つは、平衡を与える質量を有する要素である、
請求項１から３のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項５】
前記複数の釣合錘の少なくとも１つは、バネ系により形成されている、
請求項１から３のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項６】
前記補償力印加点（Ｃ）は、前記回転軸に連結されていない前記ブームアーム（１）または前記リターンアーム（３）と前記カウンターバー（４）の連結点に配置されており、
前記第２釣合錘（１２）は、前記ローディングバー（２）に連結された端部とは逆である前記回転軸に連結された前記ブームアーム（１）または前記リターンアーム（３）の自由端に接続されている、
請求項１から５のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項７】
前記補償手段は、前記負荷の値に応じた補償力を発生する牽引手段（１４）を備えている、
請求項１から６のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項８】
前記牽引手段は、前記補償力印加点（Ｃ）に力を加えるロッド（１６）を有するジャッキ（１４）を備えている、
請求項１から７のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項９】
前記第１釣合錘（１０）は、前記ジャック（１４）における前記ロッド（１６）の周囲に取り付けられている、
請求項８に記載のマニピュレータ。
【請求項１０】
前記フレーム（６）は、ほぼ垂直な軸（Ｚ）を中心に回動可能であり、これに加えてあるいは代えて、少なくとも１つの水平軸（Ｘ、Ｙ）に沿って回動可能である、
請求項１から９のいずれか一項に記載のマニピュレータ。
【請求項１１】
前記ほぼ垂直な軸（Ｚ）を中心に、これに加えてあるいは代えて前記少なくとも１つの水平軸（Ｘ、Ｙ）に沿って、前記フレーム（６）を回転させる駆動装置を備えている、
請求項１０に記載のマニピュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善された平衡機能を有し、負荷を平衡状態で負荷を動かすマニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
マニピュレータとは、所定の作業空間内において負荷を取り扱うことができる多関節システムである。このシステムは、複数の自由度を伴う自由な動きによる取扱いを可能にするべく、負荷の重量を平衡させるものである。
【０００３】
実際には、マニピュレータの質量は、その負荷容量と同一レベルの大きさを有する。したがって、構造の平衡状態のみならず、負荷の平衡状態を考慮することが重要である。
【０００４】
変形可能な平行四辺形の原理に基づいたマニピュレータが存在している。例えば、このようなマニピュレータは、特許文献１に開示されている。このマニピュレータは、互いに平行となるように取り付けられたブームアームとリターンアームを備えている。ブームアームとリターンアームの各端部は、ローディングバーとカウンターバーによりヒンジ結合されて変形可能な平行四辺形を形成している。ローディングバーは、その自由端に、負荷による力の印加点を有する。平行四辺形のアームのうちの１つは、フレームによって支持されたほぼ水平を向く回動軸に連結されている。また、マニピュレータは、所与の値の負荷に対して補償力を加える補償器を備えている。この補償器は、負荷による力の作用点と回動軸が常に一致するような点において動作する。この補償器は、装置の重量を無負荷状態に平衡させる適当な釣合錘と、例えば負荷がゼロでない場合に補償力を生成する牽引手段とを備えている。
【０００５】
数値計算は、釣合錘の値とカウンターバー上におけるその位置が、システムを形成する部品の形状および重量の関数としてのみ算出されることを示している。このようなマニピュレータの製造は、特に寸法上の制約により、複雑なものとなりうる。例えば機能や制約を伴う作業空間に基づいてマニピュレータの形状が決定されると、例えば回動軸から数メートルの場所に釣合錘の位置が変更不能に定められる。そして、釣合錘は、マニュピレータを非常に煩雑にするとともに、動作の邪魔になる。
【０００６】
平衡機能における製造上の不確実性に対処するために、釣合錘の位置および重量が調節可能であることが望ましい。しかしながら現実的には、値の調節は複雑となるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２７５４５２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的の１つは、シンプルな設計でコストが低廉であり、作業空間のすべての地点においてマニピュレータと取扱い対象の負荷の重量の完全な補償を提供するマニピュレータを開示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、変形可能な平行四辺形型のマニピュレータにより達成される。当該マニピュレータは、互いに平行に取り付けられたブームアームとリターンアームを備えている。ブームアームとリターンアームの端部は、ローディングバーとカウンターバーによって連結され、変形可能な平行四辺形を形成している。当該平行四辺形は、ほぼ水平な回転軸を中心としてフレームに連結されている。当該マニピュレータは、負荷補償力を印加する手段と、無負荷時におけるマニピュレータ構造の重量を補償する手段を備えている。当該補償手段は、少なくとも２つの釣合錘として第１釣合錘と第２釣合錘を備えている。第１釣合錘の重量は、負荷による力が印加される点に一致する印加点に印加されている。当該印加点は、負荷の位置とは無関係に、水平軸と当該平行四辺形を含む平面との交点として定義される。第２釣合錘の重量は、ブームアームまたはリターンアームに印加されている。負荷を補償する力を印加する手段は、補償力印加点に力を印加する。
【００１０】
複数の釣合錘を使用する本発明により、これら釣合錘の値と位置を計算する際の自由度が獲得される。この自由度は、システムが動作中に占有するスペースが最小となるように当該複数の釣合錘が配置されうることを意味する。また、マニピュレータの構造平衡機能と負荷平衡機能は別個のものである。
【００１１】
本出願において、「釣合錘を形成する手段」は、無負荷のマニピュレータを平衡させる力を印加可能な手段を表している。当該手段は、自身の重量により力が発生される要素に関連しうる。また、当該手段は、無負荷のマニピュレータを平衡させうる力を印加するようにリターンアームとブームアームに固定されたバネに関連しうる。
【００１２】
特に好ましい一実施形態においては、マニピュレータは、さらに２つの釣合錘を備えている。その一方は、カウンターバー上に配置されている。他方は、リターンアーム上に配置されている。これらの釣合錘の位置は、調節可能である。
【００１３】
これらの釣合錘は、無負荷時のマニピュレータを正確に平衡させうる。この事実は、負荷の重量に比例する補償力が印加されうることを意味する。すなわち、負荷により印加される力と補償力に係る関数は、線形関数である。これにより、システムの製造時における不確実性を排除することもできる。
【００１４】
さらに、釣合錘の位置は、順次に調節されるのであって、相関していない。これにより、平衡をとる作業が簡易かつ正確なものとなる。
【００１５】
そして、本発明を特定する事項は、
互いに平行に取り付けられ、その端部がローディングバーとカウンターバーによりヒンジ結合されることにより変形可能な平行四辺形を形成しているブームアームおよびリターンアームと、
前記ブームアームまたは前記リターンアームが連結され、当該ブームアームまたは当該リターンアームと交差し、フレームにより支持されたほぼ水平な回転軸と、
負荷による所与の値の力を補償する力を含む複数の力を補償力印加点に印加する平衡手段と、
を備えている負荷マニピュレータであって、
前記補償力印加点は、前記ローディングバーにおいて前記負荷による力が印加される点、および前記回転軸において前記変形可能な平行四辺形の面内に配置される点と常に一致するように、前記カウンターバー、および前記回転軸を中心として連結されていないアームの少なくとも一方に位置する点であり、
前記平衡手段は、
無負荷状態において前記負荷マニピュレータを平衡させる第１釣合錘と第２釣合錘と、
前記負荷による力の値を補償する手段と、
を備えており、
前記第１釣合錘の重量、および前記負荷による力の値を補償する力は、前記補償力印加点に印加されており、
前記第２釣合錘の重量は、前記回転軸に連結された前記ブームアームまたは前記リターンアームに印加されている、
負荷マニピュレータである。
【００１６】
特に好ましい例においては、前記マニピュレータは、第３釣合錘と第４釣合錘を備えている。前記第３釣合錘は、前記回転軸に連結されていない前記リターンアームにより支持されている。前記第４釣合錘は、前記カウンターバーにより支持されている。前記第３釣合錘の値と、前記第４釣合錘の値および位置は、前記補償力印加点に印加される平衡力の値が、前記負荷により前記ローディングバーに印加される力の線形関数となるように選ばれている。前記第３釣合錘の位置は、前記第４釣合錘が無負荷の前記負荷マニピュレータの平衡に与える影響を補償するように選ばれている。
【００１７】
好ましくは、前記第３釣合錘の位置は、当該第３釣合錘を支持する前記リターンアームに沿って調節可能である。また、前記第４釣合錘の位置は、前記カウンターバーに沿って調節可能である。この場合、複数の釣合錘の重量はそれほど正確には計算されず（例えば、同一の板材が積層されているのであれば、第２釣合錘の値は、所与の質量の整数倍でよい）、第３釣合錘と第４釣合錘の位置調節により、当該不正確性および製造上の不正確性を解消できる。
【００１８】
別実施形態においては、前記複数の釣合錘は、バネ系により置き換えられうる。
【００１９】
例えば、前記補償力印加点は、前記回転軸に連結されていない前記ブームアームまたは前記リターンアームと前記カウンターバーの連結点に配置されており、前記第２釣合錘は、前記ローディングバーに連結された端部とは逆である前記回転軸に連結された前記ブームアームまたは前記リターンアームの自由端に接続されている。
【００２０】
前記補償手段は、例えば、前記負荷の値に応じた補償力を発生する牽引手段から構成されうる。当該牽引手段は、前記補償力印加点に力を加えるロッドを有するジャッキから構成されうる。前記第１釣合錘は、前記ジャックにおける前記ロッドの周囲に取り付けられていることが好ましい。
【００２１】
好ましくは、前記フレームは、ほぼ垂直な軸を中心に回動可能であり、これに加えてあるいは代えて、少なくとも１つの水平軸に沿って回動可能である。前記ほぼ垂直な軸を中心に、これに加えてあるいは代えて前記少なくとも１つの水平軸に沿って、前記フレームを回転させる駆動装置が設けられうる。
【００２２】
以下の説明および添付の図面を参照することにより、本発明がよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態例に係るマニピュレータの側面図である。
【図２】図１のマニピュレータを示す図であり、マニピュレータの異なる要素に印加される力が示されている。
【図３】本発明の別実施形態例に係るマニピュレータの側面図である。
【図４】図３のマニピュレータを部分的に示す図であり、マニピュレータの異なる要素に印加される力が示されている。
【図５】本発明の別実施形態例に係るマニピュレータの側面図であり、複数の釣合錘の１つがバネによって形成されている。
【図６】本発明の別実施形態例に係るマニピュレータの側面図であり、複数の釣合錘の１つがバネによって形成されている。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１と図２は、本発明に係るマニピュレータの一実施形態例を示している。
【００２５】
マニピュレータは、互いに平行に取り付けられたブームアーム１とリターンアーム３を備えている。ブームアーム１とリターンアーム３の各端部は、ローディングバー２とカウンターバー４により連結され、変形可能な平行四辺形を形成している。当該平行四辺形は、ほぼ鉛直方向とされる平面内に含まれている。
【００２６】
ローディングバー２の第１端部２．１は、リターンアーム３の第１端部３．１上の点Ｅにおいて連結されている。ローディングバー２の第２端部２．２は、取扱い対象の負荷によって印加される力の印加点Ｍを形成している。
【００２７】
ブームアーム１の第１端部１．１は、点Ｅと点Ｍの間に配置された点Ｇにおいて、ローディングバー２に連結されている。ブームアーム３は、ほぼ水平方向の軸を中心として、フレーム６に連結されている。水平方向の軸と平行四辺形の平面の交差点は、Ｏで表されている。以下の説明においては、ほぼ水平方向の回転軸もＯで示される。
【００２８】
カウンターバー４は、第１端部４．１を通じて、点Ｏとブームアーム１の第２長手方向端部の間（点Ａ）においてブームアーム１に連結され、リターンアーム３の第２長手方向端部３．２の点Ｃにおいて、リターンアーム３に連結されている。
【００２９】
ブームアーム１の第２端部は、文字Ｂによって表されている。
【００３０】
また、マニピュレータは、手段８を備えている。手段８は、無負荷状態（すなわち点Ｍに負荷が吊るされていない状態）と負荷が存在する状態において、平衡をとるためのものである。
【００３１】
平衡手段８は、第１釣合錘１０と第２釣合錘１２を備えている。第１釣合錘１０は、点Ｃにおいて、カウンターバーおよびリターンアームに連結されている。第２釣合錘１２は、ブームアーム１に連結されている。図示の例においては、第２釣合錘１２は、点Ｂにおいて連結されている。
【００３２】
図示の例においては、複数の釣合錘は、平衡を提供する質量を有する要素によって形成されている。
【００３３】
さらに、平衡手段８は、負荷に応じた補償力を生成する手段（例えば、牽引手段）を備えている。図１に示されている例においては、ジャッキ１４が使用されており、ロッド１６が、点Ｃにおいて、カウンターバー４とブームアーム１に連結されている。好ましくは、第１釣合錘１０は、ジャッキのロッド１６の周りに取り付けられている。これにより、マニピュレータの製造が容易となり、点Ｃにおける第１釣合錘に固有の連結をなくすことができる。ジャッキ１４は、マニピュレータの平衡に対する負荷の影響を補償する。
【００３４】
第１釣合錘１０がジャッキとは別個の点Ｃに接続されているマニピュレータも、本発明の範囲に含まれる。例えば、ジャッキは、液圧または電気ジャッキであってもよく、また、補償力を提供する手段は、少なくとも１つのバネによって形成されうる。
【００３５】
補償力印加点Ｃは、本発明の範囲を逸脱しなければ、回転軸に連結されていないアーム上にあってもよい、あるいは、連結部以外のカウンターバー上にあってもよい。
【００３６】
別の例によれば、複数の釣合錘の少なくとも一部は、同じ平衡機能を発揮する複数のバネ系により形成されうる。図５と図６は、本発明に係るマニピュレータの一実施形態例を示している。本例においては、第２釣合錘１２が、ブームアーム１に力を印加するバネ２２によって形成されている。バネ２２は、ブームアーム１に連結されたロッド２４の周りに取り付けられている。このバネは、ロッド２４の一端とマニピュレータフレームに対して回転可能に連結されてストッパを形成している箇所（不図示）の間に保持されている。ロッド２４は、ストッパを形成している部分を通過しており、当該部分は、ロッド２４の運動に追随する。好ましくは、ストッパを形成する部分の回転軸の位置は調節可能であり、バネの剛性に関する不確実性を克服するための調節が可能である。図示の例においては、ストッパを形成する部分は、フレームに取り付けられた要素２６に回転するように連結されており、その位置を調節することにより、ストッパを形成する部分の回転軸の位置を変更できる。
【００３７】
第１釣合錘１０は、塊体によって形成されており、その重量は、リターンアーム３に印加されている。一変形として、第１釣合錘をバネによって形成することも可能である。あるいは、第１釣合錘をバネによって形成し、第２釣合錘を塊体によって形成してもよい。
【００３８】
図１に示されている例においては、フレームは、地面に垂直な軸Ｚを中心として自由に回動するように取り付けられており、かつ、直交する２つの水平軸Ｘ、Ｙに沿って摺動可能である。そして、平行四辺形は、軸Ｚを中心として回動可能な平面内において変形する。軸Ｚを中心とし、水平軸Ｘ、Ｙに沿うこれらの連結は、マニピュレータの平衡機能に影響を及ぼさない。
【００３９】
好ましくは、回転や並進に伴うフレームの変位に駆動装置が使用される。
【００４０】
図示の例においては、フレーム６は、地面に支持されており、変形可能な平行四辺形は、フレームの上方に配置されている。フレームが例えば天井から吊るされており、変形可能な平行四辺形がフレームの下方に配置されているマニピュレータも、本発明の範囲に含まれる。
【００４１】
図２においては、マニピュレータの要素１、２、３、４の各重心が、それぞれＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４で表されている。
【００４２】
【数１】
2014530121.tif 000003
は、点Ｍにおいて負荷によって印加される力である。
【００４３】
【数２】
2014530121.tif 000004
は、点Ｃにおいて負荷平衡手段によって印加される力である。
【００４４】
【数３】
2014530121.tif 000005
は、点Ｂにおいて第２釣合錘によって印加される力である。
【００４５】
各要素１、２、３、４の重量は、それぞれ、ベクトル
【数４】
2014530121.tif 000006
により表される。
【００４６】
図示の例においては、点Ｂは、ブームアームの軸上には位置しておらず、かつ、点Ｇ１およびＧ２は、それぞれ当該軸からａ、ｂ、ｃに等しい距離に位置している。
【００４７】
ベクトル
【数５】
2014530121.tif 000007
および
【数６】
2014530121.tif 000008
は、それぞれブームアーム１およびローディングバー２に対して垂直なモジュールのベクトルを表している。
【００４８】
【数７】
2014530121.tif 000009
は、水平方向の軸（点Ｏ）におけるフレームの反応を表している。
【００４９】
力およびモーメントの平衡式を要素１、２、３、４のそれぞれについて表すと、次式が得られる。
【００５０】
【数８】
2014530121.tif 000010
【００５１】
ブームアームにおいて印加されたモーメントの平衡は、それぞれ（ＯＧ）上におけるＢおよびＧ１の投影である点Ｂ’およびＧ１’により記述される。
【００５２】
【数９】
2014530121.tif 000011
【００５３】
この式は、
【数１０】
2014530121.tif 000012
および
【数１１】
2014530121.tif 000013
とは無関係に、すべての位置において確かめられることにより、次式を得る。
【００５４】
【数１２】
2014530121.tif 000014
【００５５】
ローディングバーにおいて印加されるモーメントの平衡は、次式のように記述される。
【００５６】
【数１３】
2014530121.tif 000015
【００５７】
また、
【数１４】
2014530121.tif 000016
であるため、次式を得る。
【００５８】
【数１５】
2014530121.tif 000017
【００５９】
したがって、式（IV）、（Ｖ）、（VI）、および（VII）を用いることにより、次式を得る。
【００６０】
【数１６】
2014530121.tif 000018
【００６１】
この式は、すべての位置において、すなわちベクトル
【数１７】
2014530121.tif 000019
の向きとは無関係に満足されなければならず、これは、丸括弧内のベクトルはヌルであることを意味している。
【００６２】
【数１８】
2014530121.tif 000020
の項は、補償され得ない。しかしながら、ｃ／（ＧＥ）＜１０−２であると仮定すると、この不平衡の影響は重要ではない。結果として得られる遇力は、連結された部品の重量により予め加えられる負荷に起因する回転軸の摩擦により隠されてしまうからである。
【００６３】
結果として、
【数１９】
2014530121.tif 000021
および
【数２０】
2014530121.tif 000022
は、次式を満足する。
【００６４】
【数２１】
2014530121.tif 000023
【００６５】
（ＯＧ）／（ＯＡ）＝（ＧＭ）／（ＧＥ）である場合には、式（VIII）と式（IX）の系に対する単一の解である
【数２２】
2014530121.tif 000024
が得られる。
【００６６】
補償力Ｆｖは負荷Ｆに依存し、負荷ＦＣの値は一定である。この比率の等価性は、補償力印加点、回転軸、および負荷印加点のアライメントを幾何学的に表している。
【００６７】
この寸法比の等価性のための条件は、システムの製造にとってあまり制限的なものではない。ブームアーム１とローディングバー２のみが関係しており、かつ、マニピュレータを大型化したり製造を複雑にしたりするものではないからである。
【００６８】
補償力印加点Ｃが、連結部ではなく、ローディングバーまたはカウンターバー上に配置されている場合には、補償力印加点、回転軸、および負荷印加点のアライメントを反映する長さにおいて、同種の等価性が得られる。そして、次式が得られる。
【００６９】
【数２３】
2014530121.tif 000025
【００７０】
また、式（III）より、次式が得られる。
【００７１】
ａ＝ｂ（Ｐ１／Ｆｃ）
【００７２】
よって、ａの値は、例えば、ＣＡＤからパラメータｂを計測することによって判定されうる。
【００７３】
ｂがゼロになるように、ＧＧ１がセグメントＯＧ上に配置されている場合、ａはゼロであり、かつ、点Ｂは点Ａ、Ｏ、およびＧと一致する。
【００７４】
第１釣合錘の値は、式（XI）においてＣＳＴで表わされたベクトルのモジュールによって与えられる。第２釣合錘の値は、式（Ｘ）における
【数２４】
2014530121.tif 000026
のモジュールによって与えられる。本発明によれば、マニピュレータは、その製造条件に係る制限が比較的少なくなることで、より簡易に平衡状態とされる。よって、寸法上の制約を考慮して平衡されたマニピュレータを容易に製造できる。
【００７５】
図３と図４は、本発明の特に有利な別実施形態に係るマニピュレータを示している。
【００７６】
第１釣合錘１０および第２釣合錘１２に加え、当該マニピュレータは、第３釣合錘１８と第４釣合錘２０を備えている。
【００７７】
第３釣合錘１８は、リターンアーム３の第１端部３．２に取り付けられている。第４釣合錘２０は、カウンターバー４の第２端部４．２に取り付けられている。第３釣合錘と第４釣合錘の各位置は、リターンアームおよびカウンターバーの軸に沿って調節可能である。例えば、第３釣合錘と第４釣合錘の各々は、リターンアーム３とカウンターバー４に沿って螺合されており、位置の調節が容易にされている。その他の位置調整手段も考えられる（ラックとピニオンなど）。
【００７８】
第３釣合錘１８の値と、第４釣合錘２０の値および位置は、式（XI）のＣＳＴ項を消去するように選択されている。したがって、ＦＶの値とＦの値の間において、アフィン変換関数ではなく、線形関数が得られる。よって、ＦＶの値は、Ｆに正比例している。これらの３つのパラメータの場合には、複数の選択肢群が存在するため自由度が増し、複数の釣合錘の小型化を助けうる。
【００７９】
第３釣合錘と第４釣合錘の追加は、ＦＣの値（すなわち、第２釣合錘の値）を変える効果がある。しかしながら、第２釣合錘の値は既に定められているため、第３釣合錘の位置を選択することにより、式（Ｘ）における第４釣合錘の追加を補償できる。
【００８０】
第３釣合錘と第４釣合錘の位置を調節する方法の一例について以下説明する。
【００８１】
マニピュレータの様々な部品を組み立てた後に、ブームアーム１の位置が鉛直方向について固定される。すなわち、セグメント［ＢＧ１］が回転軸と鉛直方向について一致するように位置決めされる。そして、ローディングバー２を平衡させるために、第４釣合錘２０が軸ＡＣに沿って移動される。
【００８２】
そして、ブームアーム１が解放され、第３釣合錘１８が直線（ＥＣ）に沿って移動される。この操作は、最初に得られた平衡状態に影響を及ぼすものではない。当該平衡状態は
【数２５】
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の値に依存し、Ｇ３の位置に依存しないからである。
【００８３】
図示の例においては、第１釣合錘１０は、自身の重量をリターンアーム３に印加し、第２釣合錘１２は、自身の重量をブームアーム１に印加している。しかしながら、この構成に限定されるものではない。リターンアーム３が点Ｏを中心として連結される逆の構成が用いられうる。
【００８４】
結果として、製造が容易でありながら、改善された平衡機能を有する負荷マニピュレータが得られる。
【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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【国際調査報告】
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