【手続補正書】
【提出日】平成21年8月5日(2009.8.5)
【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】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
外部に固定されるベースと、第１ユニバーサルジョイントを介してベースに接続される複数のストラットと、各ストラットを駆動するアクチュエータと、第２ユニバーサルジョイントを介して各ストラットと接続されるエンドエフェクタと、アクチュエータ指令値を与えて各アクチュエータを制御する制御手段と、制御手段に備えられていて第１ユニバーサルジョイント及び／又は第２ユニバーサルジョイントの回転抵抗値を記憶可能な回転抵抗値記憶手段を備えたパラレルメカニズム機械の制御装置であって、
パラレルメカニズム機械における所定の機構パラメータに基づいて、エンドエフェクタの位置指令値及び姿勢指令値に対する各アクチュエータ指令値を求めるアクチュエータ指令値計算手段と、
回転抵抗値記憶手段から取得した回転抵抗値を用いて各第２ユニバーサルジョイントに作用する力及びモーメントを計算し、各第２ユニバーサルジョイントに作用する力及びモーメントからエンドエフェクタに作用する合力及び合モーメントを求める合力演算手段と、
エンドエフェクタに作用する合力及び合モーメントを用いて機構の弾性変形量を計算し、その値を用いてアクチュエータ指令値の補償量を計算する補償量演算手段と、
アクチュエータ指令値計算手段で求めたアクチュエータ指令値について、補償量演算手段で求めた補償量を加味して更新する前記制御手段と
を有することを特徴とするパラレルメカニズム機械の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
第２ユニバーサルジョイントを介してストラットと接続されるエンドエフェクタと、ストラットを駆動するアクチュエータと、アクチュエータ指令値を与えて各アクチュエータを制御する制御手段と、制御手段に備えられていて第１ユニバーサルジョイント及び／又は第２ユニバーサルジョイントの回転抵抗値を記憶可能な回転抵抗値記憶手段を備えたパラレルメカニズム機械にあって、
制御手段は、
エンドエフェクタを複数の位置及び姿勢に位置決めした際に、位置及び／又は姿勢の測定、又は固定点からの距離測定を行い、
その測定値を元に、パラレルメカニズム機械の機構パラメータを推定することでキャリブレーションし、
当該キャリブレーションに係る機構パラメータの推定の計算の際、第１ユニバーサルジョイント及び／又は第２ユニバーサルジョイントの回転抵抗による変形誤差を加味する
ことを特徴とするパラレルメカニズム機械の制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１８】
請求項５ないしは請求項８のいずれかの制御装置にあって、請求項１６又は請求項１７によって推定される回転抵抗値を用いる
ことを特徴とするパラレルメカニズム機械の制御装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２０】
推定した第１ユニバーサルジョイント及び／又は第２ユニバーサルジョイントの各回転抵抗値について、所定の閾値を超えた場合には、その回転抵抗値に係る第１ユニバーサルジョイント及び／又は第２ユニバーサルジョイントに異常が発生していると判定する
ことを特徴とする請求項１６ないしは請求項１９のいずれかに記載のパラレルメカニズム機械の制御装置。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、外部に固定されるベースと、第１ユニバーサルジョイントを介してベースに接続される複数のストラットと、各ストラットを駆動するアクチュエータと、第２ユニバーサルジョイントを介して各ストラットと接続されるエンドエフェクタと、アクチュエータ指令値を与えて各アクチュエータを制御する制御手段と、制御手段に備えられていて第１ユニバーサルジョイント及び／又は第２ユニバーサルジョイントの回転抵抗値を記憶可能な回転抵抗値記憶手段を備えたパラレルメカニズム機械の制御装置であって、パラレルメカニズム機械における所定の機構パラメータに基づいて、エンドエフェクタの位置指令値及び姿勢指令値に対する各アクチュエータ指令値を求めるアクチュエータ指令値計算手段と、回転抵抗値記憶手段から取得した回転抵抗値を用いて各第２ユニバーサルジョイントに作用する力及びモーメントを計算し、各第２ユニバーサルジョイントに作用する力及びモーメントからエンドエフェクタに作用する合力及び合モーメントを求める合力演算手段と、エンドエフェクタに作用する合力及び合モーメントを用いて機構の弾性変形量を計算し、その値を用いてアクチュエータ指令値の補償量を計算する補償量演算手段と、アクチュエータ指令値計算手段で求めたアクチュエータ指令値について、補償量演算手段で求めた補償量を加味して更新する前記制御手段とを有することを特徴とするものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
上記課題を解決するために、請求項１０に記載の発明は、第２ユニバーサルジョイントを介してストラットと接続されるエンドエフェクタと、ストラットを駆動するアクチュエータと、アクチュエータ指令値を与えて各アクチュエータを制御する制御手段と、制御手段に備えられていて第１ユニバーサルジョイント及び／又は第２ユニバーサルジョイントの回転抵抗値を記憶可能な回転抵抗値記憶手段を備えたパラレルメカニズム機械にあって、制御手段は、エンドエフェクタを複数の位置及び姿勢に位置決めした際に、位置及び／又は姿勢の測定、又は固定点からの距離測定を行い、その測定値を元に、パラレルメカニズム機械の機構パラメータを推定することでキャリブレーションし、当該キャリブレーションに係る機構パラメータの推定の計算の際、第１ユニバーサルジョイント及び／又は第２ユニバーサルジョイントの回転抵抗による変形誤差を加味することを特徴とするものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
第２ユニバーサルジョイント５は、回転３自由度であるフランジ、２本のシャフト、及びロッドを含む。フランジ３１（図５）は、エンドエフェクタ６の下面と直交する側面に垂直に固定されている。シャフト３２（図５）は、軸受を介してフランジ３１に取付けられており、エンドエフェクタ６の側面に垂直な回転軸周りに回転する。ロッド３３（図５）は、軸受を介してシャフト３２に取付けられており、前記回転軸と直交する回転軸周りに回転する。なお、ロッド３３は、シャフト３２に取付けられており、自身の軸周りに回転する軸受を内包していて、この軸受にボールねじ４が接続される。このように、３個の軸受（ジョイント）の組合わせで３自由度の第２ユニバーサルジョイント５が形成されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図３はパラレルメカニズム機械の制御装置のブロック図である。制御装置は、ＣＰＵ（図示せず）と、ＣＰＵが制御のために実行するプログラムの各ステップ等を一時的に記憶するメモリ（図示せず）と、各種情報を表示する表示部（図示せず）と、各種入力を受付ける入力部（図示せず）と、プログラム等を記憶する記憶手段（図示せず）と、これらとＣＰＵとのインターフェイス（図示せず）と、各サーボモータ３（アクチュエータ）とＣＰＵとのインターフェイス１７と、サーボモータ３毎のドライブユニット（図示せず）とを備えている。記憶手段には、プログラムの一部としての、ジョイント回転軸角度演算手段１０、合力演算手段１１、回転抵抗値記憶手段１２、エンドエフェクタ指令値計算手段１３、補償量演算手段１４、アクチュエータ指令値計算手段１５が記憶されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
そして、制御装置は、図５に示すように、各要素の位置関係によりかかる荷重が異なることを考慮した上で、各要素のストラット軸方向のコンプライアンス（剛性の逆数）と各荷重から、下記［数１０］によって、第３弾性変形量としての各ストラット軸方向の弾性変形量Δｌｉを求めることができる。ここで、ｌｉ’はエンドエフェクタ６の位置及び姿勢の指令値により決定されるストラット長のうち、ボールねじ４が占める長さであり、ｃＬＯｉ，ｃＬＡｉ，ｃＬＢｉは、順に、ストラット長によって変化する、ボールねじ４の部材のコンプライアンス、ボールねじ４の部材のコンプライアンス、ボールねじ４の自重による自身のひずみの換算されたコンプライアンスであり、ｃＭＯｉ，ｃＭＡｉ，ｃＭＢｉは、順に、ストラット長に依存しない、フランジ３１，シャフト３２，ロッド３３，各種軸受，ボールねじ４のナット及び第１ユニバーサルジョイント２のリングのコンプライアンス、各種軸受，ボールねじ４のナット，第１ユニバーサルジョイント２のリングのコンプライアンス、各種軸受，ボールねじ４のナット，リング（後述の図１６におけるリング４１，４４参照）のコンプライアンスである（一部省略）。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
次に、制御装置は、第２ユニバーサルジョイント５の弾性変形量を推定する。第２ユニバーサルジョイント５の各要素のコンプライアンスは、一般に、要素中の各軸受についての軸方向（アキシャル方向）とこれに垂直な方向（ラジアル方向）とに分けて与えられている。図５に示されるように、ユニバーサルジョイント軸ＰＩ〜ＰＫを考えれば、フランジ３１に係る軸受のアキシャル方向はユニバーサルジョイント軸ＰＫ方向であり、ラジアル方向はユニバーサルジョイント軸ＰＩ，ＰＪの合成方向となる。なお、シャフト３２、ロッド３３に係る軸受については、ストラット軸方向荷重を考慮する必要がなく、あるいはストラット軸方向荷重しか働かないので、第１ないし第２ユニバーサルジョイントの弾性変形量（第１ないし第２弾性変形量）を算出するためのストラット軸方向荷重の分解をしない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
又、第２ユニバーサルジョイントを介してストラットと接続されるエンドエフェクタと、ストラットを駆動するアクチュエータと、アクチュエータ指令値を与えて各アクチュエータを制御する制御手段と、制御手段に備えられていて第１ユニバーサルジョイント及び／又は第２ユニバーサルジョイントの回転抵抗値を記憶可能な回転抵抗値記憶手段を備えたパラレルメカニズム機械にあって、制御手段は、エンドエフェクタを複数の位置及び姿勢に位置決めした際に、位置及び／又は姿勢の測定、又は固定点からの距離測定を行い、その測定値を元に、パラレルメカニズム機械の機構パラメータを推定することでキャリブレーションし、当該キャリブレーションに係る機構パラメータの推定の計算の際、第１ユニバーサルジョイント２及び／又は第２ユニバーサルジョイントの回転抵抗による変形誤差を加味することを特徴とするパラレルメカニズム機械の制御装置である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
ここで、第１ユニバーサルジョイント２及び第２ユニバーサルジョイント５については、既に述べている通りであるが、改めて説明する。図１６は第１ユニバーサルジョイント２の説明図であって、第１ユニバーサルジョイント２は、二重のリングを用いたジンバル構造となっている。外方のリング４１は、フレーム１に対し、放射方向の軸４２を介して回転自在に支えられる。又、軸４２に直交する軸４３を有する内側のリング４４が、外方のリング４１の軸受４５にこの軸を受けさせることでジョイントとして取り付けられている。このように、２個のジョイントの組合わせで２自由度の第１ユニバーサルジョイント２が形成され、第１ユニバーサルジョイント２は互いに直交する２個の受動回転軸６０，６１から構成されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
図１７は第２ユニバーサルジョイント５の説明図であって、第２ユニバーサルジョイント５は、フランジ５１、及びシャフト５２を含む。フランジ５１は、エンドエフェクタ６（図１７では示さないがこの図で右後方の配置となる）の下面と直交する側面に垂直に固定されており、受動回転軸６４の周りで回転する。シャフト５２は、軸受５３を介してフランジ５１に取付けられており、エンドエフェクタ６の側面に平行な受動回転軸６３の周りに回転する。一方、シャフト５２における軸受５３と反対側の端部には、シャフト５２の軸と同等な受動回転軸６２の周りで回転する軸受５４が設置されており、この軸受５４にはボールねじ４（図１７では示さない）が入れられている。このように、３個の軸受（ジョイント）の組合わせで３自由度の第２ユニバーサルジョイント５が形成され、第２ユニバーサルジョイント５は、互いに直交する２個の受動回転軸６３，６４と、受動回転軸６３周りで揺動する受動回転軸６２とから構成されている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
このように、パラレルメカニズム機械の各脚軸系は５個の受動回転軸６０〜６４を有し、又脚軸系は６組存在するため、パラレルメカニズム機械全体で受動回転軸は３０個存在する。以下第１ユニバーサルジョイント２及び第２ユニバーサルジョイント５の各ジョイントについて、特に言及した場合を除き、互いに区別せずに受動ジョイントと称する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
そして、制御装置は、ステップＳ２２において、状態診断手段２８に格納された回転抵抗値に関するレベル１，２に係る閾値（回転抵抗値のレベル１の閾値）と、ジョイント回転抵抗履歴記憶手段２７に保持されている回転抵抗値とを比較する。その結果、回転抵抗値がこの閾値以下であれば（回転抵抗値≦回転抵抗値のレベル１の閾値）、制御装置は、処理をステップＳ２６へ進める。一方、回転抵抗値がこの閾値を超えていれば（回転抵抗値＞回転抵抗値のレベル１の閾値）、制御装置は、その回転抵抗値に係る受動ジョイントについて異常が発生していると判定して、処理をステップＳ２３へ進める。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
制御装置は、ステップＳ２３において、状態診断手段２８に格納された回転抵抗値に関するレベル２，３に係る閾値（回転抵抗値のレベル２の閾値）と、ジョイント回転抵抗履歴記憶手段２７に保持されている回転抵抗値とを比較する。その結果、回転抵抗値がこの閾値以下であれば（回転抵抗値≦回転抵抗値のレベル２の閾値）、制御装置は、処理をステップＳ２４へ進め、回転抵抗値が通常のものより大きくなっている旨の警告や、このような回転抵抗値を発生している受動ジョイントあるいはこれの属する脚軸系の種別を表示する。一方、回転抵抗値がこの閾値を超えていれば（回転抵抗値＞回転抵抗値のレベル２の閾値）、制御装置は、処理をステップＳ２５へ進め、パラレルメカニズム機械の動作を停止する。なお、制御装置は、この動作停止時にその旨の表示を行う。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
一方、制御装置は、ステップＳ２６において、状態診断手段２８に格納された回転抵抗値の変化（増分）に関するレベル１，２に係る閾値（回転抵抗値増分のレベル１の閾値）と、ジョイント回転抵抗履歴記憶手段２７における回転抵抗値の履歴から把握した回転抵抗値増分とを比較する。その結果、回転抵抗値増分がこの閾値以下であれば（回転抵抗値増分≦回転抵抗値増分のレベル１の閾値）、制御装置は、処理をステップＳ２８へ進め、診断の結果異常なしとして、通常の動作を続ける。一方、回転抵抗値増分がこの閾値を超えていれば（回転抵抗値増分＞回転抵抗値増分のレベル１の閾値）、制御装置は、その回転抵抗値増分に係る受動ジョイントについて異常が発生していると判定して、処理をステップＳ２７へ進める。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
制御装置は、ステップＳ２７において、状態診断手段２８に格納された回転抵抗値増分に関するレベル２，３に係る閾値（回転抵抗値増分のレベル２の閾値）と、ジョイント回転抵抗履歴記憶手段２７を参照して得られる回転抵抗値増分とを比較する。その結果、回転抵抗値増分がこの閾値以下であれば（回転抵抗値増分≦回転抵抗値増分のレベル２の閾値）、制御装置は、処理をステップＳ２９へ進め、回転抵抗値増分が通常のものより大きくなっている旨の警告や、このような回転抵抗値増分を発生している受動ジョイントあるいはこれの属する脚軸系の種別を表示する。一方、回転抵抗値増分がこの閾値を超えていれば（回転抵抗値増分＞回転抵抗値増分のレベル２の閾値）、制御装置は、処理をステップＳ３０へ進め、パラレルメカニズム機械の動作を停止する。なお、制御装置は、この動作停止時にその旨の表示を行う。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2008040930.tif 000001
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2008040930.tif 000002
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2008040930.tif 000003