(57)【要約】【課題】能動要素を追加することなく、部材の動作範囲を広げることを可能にする部材動作制御装置および部材動作制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】協働する少なくとも３つの部材Ｌと、該部材Ｌの少なくとも１つの部材に作用する力Ｆによって、前記少なくとも３つの部材Ｆの内の関連して動作する２つの部材Ｌｐ，Ｌｐ＋１間である第１部材間に生じる相対変位Ｒｐに対応する変位量を変換比率に従って変換し、該変換した変位量に対応させて前記第１部材間を形成する部材Ｌｐ，Ｌｐ＋１とは少なくとも１の部材が異なる前記少なくとも３つの部材Ｌの内の関連して動作する２つの部材Ｌｑ，Ｌｑ＋１間である第２部材間に相対変位Ｒｑを与える変位変換部Ｔと、前記変換比率を制御することにより前記各部材Ｌの動作を制御する制御手段Ｃと、を備える部材動作制御装置。【選択図】図１
2005196612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
協働する少なくとも３つの部材と、
該部材の少なくとも１つの部材に作用する力によって、前記少なくとも３つの部材の内の関連して動作する２つの部材間である第１部材間に生じる相対変位に対応する変位量を変換比率に従って変換し、該変換した変位量に対応させて前記第１部材間を形成する部材とは少なくとも１の部材が異なる前記少なくとも３つの部材の内の関連して動作する２つの部材間である第２部材間に相対変位を与える変位変換部と、
前記変換比率を制御することにより前記各部材の動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする部材動作制御装置。
【請求項２】
前記変換比率の絶対値が１を超える変換比率を含むことを特徴とする請求項１に記載の部材動作制御装置。
【請求項３】
前記変換比率が負である変換比率を含み、前記第１部材間の相対変位と前記力との内積と、前記第２部材間の相対変位と前記力との内積とが、正負の異なる値となり得ることを特徴とする請求項１又は２に記載の部材動作制御装置。
【請求項４】
前記変換比率が０を含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の部材動作制御装置。
【請求項５】
前記力が前記部材の少なくとも１つの部材に取付けられた物体による重力であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の部材動作制御装置。
【請求項６】
前記力が前記部材の少なくとも１つの部材を駆動して前記第１部材間の相対変位を変化させる駆動力であり、該駆動力を前記制御手段が制御することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の部材動作制御装置。
【請求項７】
前記変位変換部が、
前記第１部材間の相対角変位に伴って回動し、第１伝達媒介体が巻架された第１プーリと、
前記第２部材間の相対角変位に伴って回動し、第２伝達媒介体が巻架された第２プーリと、
前記第１伝達媒介体が巻架される第１環状部と、前記第２伝達媒介体が巻架される第２環状部とが共に同軸に回動する変速機と、
を含み、絶対値が前記第１環状部と前記第２環状部との径の逆比である変換比率を前記変換比率が含むことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の部材動作制御装置。
【請求項８】
前記変位変換部が、
前記第１部材間を形成する２つの部材の内の一方の部材に固定された第１筒体と、他方の部材に先端が固定され前記第１筒体内に摺動可能に設けられた第１ピストンとからなる第１シリンダと、
前記第２部材間を形成する２つの部材の内の一方の部材に固定された第２筒体と、他方の部材に先端が固定され前記第２筒体内に摺動可能に設けられた第２ピストンとからなる第２シリンダと、
前記第１ピストンおよび第２ピストンの摺動により体積変化の生じる前記第１筒体および第２筒体内の各室の間を媒介体が移動自在に接続した流路と、該流路に設けた複数の弁とを有し、該弁の設定の変更により前記第１ピストンと前記第２ピストンとの移動量の比率の設定が変更可能な流体回路と、
を含み、前記変換比率が前記第１ピストンと前記第２ピストンとの移動量の比率であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の部材動作制御装置。
【請求項９】
前記第１シリンダ又は前記第２シリンダが複数であることを特徴とする請求項８に記載の部材動作制御装置。
【請求項１０】
前記第１筒体と前記第２筒体との内径が互いに異なることを特徴とする請求項８又は９に記載の部材動作制御装置。
【請求項１１】
協働する少なくとも３つの部材の動作を制御する部材動作制御方法において、
前記部材の少なくとも１つの部材に作用する力によって、前記少なくとも３つの部材の内の関連して動作する２つの部材間である第１部材間に生じる相対変位に対応する変位量を変換比率に従って変換し、該変換比率を制御して変換した変位量に対応させて前記第１部材間を形成する部材とは少なくとも１の部材が異なる前記少なくとも３つの部材の内の関連して動作する２つの部材間である第２部材間に相対変位を与えることにより前記各部材の動作を制御することを特徴とする部材動作制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材動作制御装置および部材動作制御方法に関し、特に少なくとも３部材からなる部材動作制御装置および部材動作制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のリンクとその間の関節から構成されるマニピュレータの動作制御は、通常各関節に取付けられその関節を駆動する電気モータ等の能動要素を制御することにより行なわれる。このため、マニピュレータが動作を行なう際には、たとえハンドに把持した物体を下方に移動させる等の本来物体の位置エネルギのみにより行なうことが可能であり、外部からエネルギを与える必要のない動作に対しても、能動要素を動作させる必要があり常にエネルギを消費する。そこで、能動要素により動作しない関節を有するマニピュレータとして、バランサや関節に保持ブレーキを備えたマニピュレータが提案されている。
【０００３】
バランサは、バネや空気シリンダ等によって重力方向のバランスをとる装置であり、重量物を楽に移動するための装置として用いられている。バランサは、人間の手の動きに追従して重力方向の荷重と釣り合わせて均衡を保ちながら運動する受動的な装置である。
【０００４】
関節に保持ブレーキを備えたマニピュレータは、動力学的干渉と保持ブレーキの利用によって、ハンド等の動作制御を行なうことができる（例えば、特許文献１参照）。例えば、このようなマニピュレータは、図１１（ａ）に示すように、２つのリンクＬ１，Ｌ２を備え、リンクＬ１とリンクＬ２とを連結する関節Ｊ１には保持ブレーキ（不図示）が、リンクＬ２と基部Ｂとを連結する関節Ｊ２には能動要素として電気モータ（不図示）が、それぞれ備えられている。保持ブレーキは、リンクＬ１とリンクＬ２との相対的な動きを固定・開放することが可能な装置である。リンクＬ１の先端には対象物を把持するハンドＨが備えられている。保持ブレーキを固定した状態を保ちながら電気モータを駆動させると、リンクＬ１とリンクＬ２とは相対的な角度α０を保ちながら共に回転する。電気モータの駆動を停止し、保持ブレーキを開放すると、慣性によりリンクＬ２のみが回転を続ける。このように、電気モータと保持ブレーキの制御を行なうことにより、ハンドＨの位置制御を行なうことができる。
【０００５】
能動要素を全く備えず、受動要素のみを備えた関節を有するマニピュレータの提案はなされていない。しかし、全ての関節に保持ブレーキを備え、ハンドに把持した対象物の重力により生じるトルクを利用したマニピュレータを想定することができる。例えば、このようなマニピュレータは、図１１（ａ）に示すように、２つのリンクＬ１，Ｌ２を備え、リンクＬ１とリンクＬ２とを連結する関節Ｊ１には第１保持ブレーキ（不図示）が、リンクＬ２と基部Ｂとの関節Ｊ２には第２保持ブレーキ（不図示）が、それぞれ備えられている。第１保持ブレーキはリンクＬ１のリンクＬ２に対する動きを、第２保持ブレーキはリンクＬ２の基部Ｂに対する動きを、それぞれ固定・開放することが可能な装置である。第２保持ブレーキを固定し、第１保持ブレーキを開放した状態にすると、リンクＬ２のみが回転可能になり、リンクＬ１とリンクＬ２とは相対的な角度α０を保ちながら、前記電気モータの駆動力に代わり、ハンドＨに把持した対象物（不図示）の重力Ｗにより生じるトルクにより、ハンドＨは位置Ｐ０から位置Ｐ１へ経路Ｔに沿って移動する。その後、第１保持ブレーキを開放し、第２保持ブレーキを固定した状態にすると、リンクＬ２は基部Ｂとの相対角度β１を保ち続け、リンクＬ１のみがリンクＬ２に対して回転可能になり、ハンドＨに把持した対象物の重力Ｗにより生じるトルクにより、ハンドＨは位置Ｐ１から位置Ｐ２を経て位置Ｐ３へ経路Ｔａに沿って移動する。このように、第１保持ブレーキおよび第２保持ブレーキの制御を行なうことにより、ハンドＨの軌道制御を行なうことができる。ハンドＨは位置Ｐ１から、第１保持ブレーキおよび第２保持ブレーキの制御を行なうことにより、可動領域Ｒ内に移動させることができる。
【特許文献１】特開平２−２６２９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の全ての関節に保持ブレーキを備えたマニピュレータにおいては、ハンドＨは、位置エネルギ的には移動可能な位置であっても、実際には到達不可能な動作位置が存在する。例えば、図１１（ｂ）に示すように、ハンドＨは位置Ｐ１より高さｈ低い位置Ｐｘへの移動は不可能である。これは、リンクＬ１とリンクＬ２との間の相対角変位がα１からαｘへの右回りの回転であり、ハンドＨに作用する重力Ｗによるトルクにより動作可能であるが、リンクＬ２と基部Ｂとの間の相対角変位がβ１からβｘへの左回りの回転であり、ハンドＨに作用する重力Ｗによるトルクによっては動作不可能であるためである。ハンドＨを、位置Ｐ１から位置Ｐｘへ移動させるには、リンクＬ２を基部Ｂに対して左回りに回転させる電気モータ等の能動要素を付加し外部からエネルギを与える必要があるため、エネルギ消費量を増大させるとともにマニピュレータが大型化する問題が生じる。また、人間の操作力に対して反力を呈示する力呈示装置においては、受動要素により部材を動作させると暴走時にも危険が小さいが、能動要素を駆動して部材を動作させると暴走時に危険が大きくなる問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記した事情や問題に鑑みてなされたものであり、能動要素を追加することなく、部材の動作範囲を広げることを可能にする部材動作制御装置および部材動作制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
当該目的を達成するために、請求項１に記載の部材動作制御装置は、協働する少なくとも３つの部材と、該部材の少なくとも１つの部材に作用する力によって、前記少なくとも３つの部材の内の関連して動作する２つの部材間である第１部材間に生じる相対変位に対応する変位量を変換比率に従って変換し、該変換した変位量に対応させて前記第１部材間を形成する部材とは少なくとも１の部材が異なる前記少なくとも３つの部材の内の関連して動作する２つの部材間である第２部材間に相対変位を与える変位変換部と、前記変換比率を制御することにより前記各部材の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の部材動作制御装置は、請求項１に記載の部材動作制御装置において、前記変換比率の絶対値が１を超える変換比率を含むことを特徴としている。
【００１０】
請求項３に記載の部材動作制御装置は、請求項１又は２に記載の部材動作制御装置において、前記変換比率が負である変換比率を含み、前記第１部材間の相対変位と前記力との内積と、前記第２部材間の相対変位と前記力との内積とが、正負の異なる値となり得ることを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載の部材動作制御装置は、請求項１から３の何れか１項に記載の部材動作制御装置において、前記変換比率が０を含むことを特徴としている。
【００１２】
請求項５に記載の部材動作制御装置は、請求項１から４の何れか１項に記載の部材動作制御装置において、前記力が前記部材の少なくとも１つの部材に取付けられた物体による重力であることを特徴としている。
【００１３】
請求項６に記載の部材動作制御装置は、請求項１から４の何れか１項に記載の部材動作制御装置において、前記力が前記部材の少なくとも１つの部材を駆動して前記第１部材間の相対変位を変化させる駆動力であり、該駆動力を前記制御手段が制御することを特徴としている。
【００１４】
請求項７に記載の部材動作制御装置は、請求項１から６の何れか１項に記載の部材動作制御装置において、前記変位変換部が、前記第１部材間の相対角変位に伴って回動し、第１伝達媒介体が巻架された第１プーリと、前記第２部材間の相対角変位に伴って回動し、第２伝達媒介体が巻架された第２プーリと、前記第１伝達媒介体が巻架される第１環状部と、前記第２伝達媒介体が巻架される第２環状部とが共に同軸に回動する変速機と、を含み、絶対値が前記第１環状部と前記第２環状部との径の逆比である変換比率を前記変換比率が含むことを特徴としている。  
【００１５】
請求項８に記載の部材動作制御装置は、請求項１から６の何れか１項に記載の部材動作制御装置において、前記変位変換部が、前記第１部材間を形成する２つの部材の内の一方の部材に固定された第１筒体と、他方の部材に先端が固定され前記第１筒体内に摺動可能に設けられた第１ピストンとからなる第１シリンダと、前記第２部材間を形成する２つの部材の内の一方の部材に固定された第２筒体と、他方の部材に先端が固定され前記第２筒体内に摺動可能に設けられた第２ピストンとからなる第２シリンダと、前記第１ピストンおよび第２ピストンの摺動により体積変化の生じる前記第１筒体および第２筒体内の各室の間を媒介体が移動自在に接続した流路と、該流路に設けた複数の弁とを有し、該弁の設定の変更により前記第１ピストンと前記第２ピストンとの移動量の比率の設定が変更可能な流体回路と、を含み、前記変換比率が前記第１ピストンと前記第２ピストンとの移動量の比率であることを特徴としている。
【００１６】
請求項９に記載の部材動作制御装置は、請求項８に記載の部材動作制御装置において、前記第１シリンダ又は前記第２シリンダが複数であることを特徴と特徴としている。
【００１７】
請求項１０に記載の部材動作制御装置は、請求項８又９に記載の部材動作制御装置において、前記第１筒体と前記第２筒体との内径が互いに異なることを特徴としている。
【００１８】
請求項１１に記載の部材動作制御方法は、協働する少なくとも３つの部材の動作を制御する部材動作制御方法において、前記部材の少なくとも１つの部材に作用する力によって、前記少なくとも３つの部材の内の関連して動作する２つの部材間である第１部材間に生じる相対変位に対応する変位量を変換比率に従って変換し、該変換比率を制御して変換した変位量に対応させて前記第１部材間を形成する部材とは少なくとも１の部材が異なる前記少なくとも３つの部材の内の関連して動作する２つの部材間である第２部材間に相対変位を与えることにより前記各部材の動作を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の部材動作制御装置によれば、第１部材間に生じる相対変位に対応する変位量と第２部材間に与える相対変位に対応する変位量との比率である変換比率を制御することができるので、前記各部材の動作を協調させて制御することが可能となるとともに、前記力によっては相対変位の生じない第２部材間をも動作させることが可能になる。これにより、能動要素を追加することなく、部材の動作範囲を広げることが可能になる。
【００２０】
請求項２に記載の部材動作制御装置によれば、変換比率の絶対値が１を超える変換比率を含むので、前記力によって生じた第１部材間の相対変位に対応する変位量より大きな変位量に対応させて第２部材間に相対変位を与えることができるので、能動要素を追加することなく、部材の動作範囲をより広げることが可能になる。
【００２１】
請求項３に記載の部材動作制御装置によれば、変換比率が負である変換比率を含み、前記第１部材間の相対変位と前記力との内積と、前記第２部材間の相対変位と前記力との内積とが、正負の異なる値となり得るので、前記力によって生じた第１部材間の相対変位に対して反対方向に、第２部材間に相対変位を与えることができるので、能動要素を追加することなく、部材の動作範囲をより広げることが可能になる。
【００２２】
請求項４に記載の部材動作制御装置によれば、変換比率が０を含むので、前記力によって第１部材間に相対変位が生じても、第２部材間に相対変位を与えないことができるので、部材の動作範囲をより広げることが可能になる。
【００２３】
請求項５に記載の部材動作制御装置によれば、前記力が物体による重力であるので、外部から駆動力を与えることなく、物体の位置エネルギのみによって、部材を動作させることが可能であるので、エネルギ消費を節約することができる。
【００２４】
請求項６に記載の部材動作制御装置によれば、前記力が第１部材間の相対変位を変化させる駆動力であり、該駆動力を制御手段が制御するので、第１部材間の相対変位を制御手段が制御することが可能であるため、各部材の動作速度を制御することが可能になる。
【００２５】
請求項７に記載の部材動作制御装置によれば、絶対値が変速機の第１環状部と第２環状部との径の逆比である変換比率を含む変換比率を得ることができるので、部材動作制御装置を簡易な構成にて得ることが可能になる。また、第１伝達媒介体が巻架される第１環状部の径と第２伝達媒介体が巻架される第２環状部の径との逆比を制御手段が変更することにより、異なった変換比率を容易に得ることができる。
【００２６】
請求項８に記載の部材動作制御装置によれば、弁の設定の変更により第１ピストンと第２ピストンとの移動量の比率である変換比率の設定が変更可能であるので、部材動作制御装置を簡易な構成にて得ることが可能になる。また、弁の設定を制御手段が制御することにより、異なった変換比率を容易に得ることができる。
【００２７】
請求項９に記載の部材動作制御装置によれば、第１シリンダ又は第２シリンダが複数であるので、変換比率の設定を増やすことが可能となり、部材の動作範囲をより広げることが可能になる。
【００２８】
請求項１０に記載の部材動作制御装置によれば、第１筒体と第２筒体との内径が互いに異なるので、変換比率の設定を増やすことが可能となり、部材の動作範囲をより広げることが可能になる。
【００２９】
請求項１１に記載の部材動作制御方法によれば、第１部材間に生じる相対変位に対応する変位量と第２部材間に与える相対変位に対応する変位量との比率である変換比率に従って変換することができるので、前記各部材の動作を協調させて制御することが可能となるとともに、前記力によっては相対変位の生じない第２部材間をも動作させることが可能になる。これにより、能動要素を追加することなく、部材の動作範囲を広げることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る部材動作制御装置について図面に基づいて説明する。該部材動作制御装置は、図１（ａ）に概念図を示すように、剛体部材であるリンクＬｎとＬｎ＋１とが関節Ｊｎ（ｎは１から少なくとも３以上であるｚまでの整数）によって連結され、関節Ｊｚは基部Ｂに配置され、リンクＬ１の先端にはハンドＨを備えている。第１部材間であるリンクＬｐとリンクＬｐ＋１との間に生じる相対角変位や相対線変位の相対変位Ｒｐに対応する変位量ｒｐを変換比率ｋに従って変換し、該変換した変位量ｋ・ｒｐに対応させて、第２部材間であるリンクＬｑとリンクＬｑ＋１との間に相対変位Ｒｑを与える変位変換部Ｔと、変位変換部Ｔの変換比率ｋを制御する制御手段Ｃを備えている。外部からの駆動力や重力を含む力Ｆが、少なくとも１つのリンクＬの力作用部Ａに作用している。
【００３１】
力Ｆにより発生するトルクにより、リンクＬｐとリンクＬｐ＋１との間に相対変位Ｒｐが生じ、この相対変位Ｒｐが変位変換部Ｔにより変換されて、リンクＬｑとリンクＬｑ＋１との間に相対変位Ｒｑが与えられ、リンクＬｑとリンクＬｑ＋１との間に相対変位Ｒｑが発生するように、リンクＬｑとリンクＬｑ＋１とが動作する。このとき、相対変位Ｒｐと相対変位Ｒｑとの関係は、制御手段Ｃにより制御される変位変換部Ｔの変換比率ｋにより定まる。ここで、相対変位Ｒｐおよび相対変位Ｒｑは、相対角変位や相対線変位であり、３つの要素からなるベクトルである。変位変換部Ｔは、ベクトルである相対変位Ｒｐに対応する変位量ｒｐを変換比率ｋに従って変換し、変位量ｒｑ（＝ｋ・ｒｐ）に対応する相対変位ＲｑをリンクＬｑとリンクＬｑ＋１との間に与える。
【００３２】
変換比率ｋを制御手段Ｃにより制御することによりリンクＬの動作を制御することが可能である。例えば、変換比率ｋを０とすると、リンクＬｐとリンクＬｐ＋１との間に相対変位Ｒｐが生じても、リンクＬｑとリンクＬｑ＋１との間に相対変位を与えない。また、変換比率を１を超える値とすると、リンクＬｐとリンクＬｐ＋１との間に相対変位Ｒｐの変位量ｒｐを超えて、リンクＬｑとリンクＬｑ＋１との間に相対変位Ｒｑを与える。また、変換比率ｋを負の値とすると、リンクＬｐとリンクＬｐ＋１との間に相対変位Ｒｐに対して、リンクＬｑとリンクＬｑ＋１との間に逆方向に相対変位Ｒｑを与える。なお、力作用部Ａに作用する力ＦによるベクトルＭ、リンクＬｐの任意の点の相対変位Ｒｐによる変位ベクトルＭｐ、リンクＬｑの任意の点の相対変位Ｒｑによる変位ベクトルＭｑにおいて、ベクトルＭとベクトルＭｐとの内積Ｍ・Ｍｐの正負とベクトルＭとベクトルＭｑとの内積Ｍ・Ｍｑの正負が同じである場合、相対変位Ｒｐと相対変位Ｒｑとは同方向であり、正負が異なる場合、相対変位Ｒｐと相対変位Ｒｑとは逆方向であることを意味する。
【００３３】
これにより、リンクＬｐとリンクＬｐ＋１との間や、リンクＬｑとリンクＬｑ＋１との間の相対変化を許容するか否かの機能のみを有する保持ブレーキを関節に備えた装置に比べて、本発明に係る部材動作制御装置は、部材の可動範囲が広くなるとともに、部材の動作制御が容易になる。各関節に外部からの駆動力を与える能動要素を付加する必要を減少し得るので、エネルギの消費量の節約が可能になる。また、外部からの駆動力Ｆを制御手段Ｔが制御することにより、相対変位Ｒｐの変位速度を制御することができるため、相対変位Ｒｑの変位速度を制御することが可能になる。制御手段Ｃによる制御は、所定のプログラムに基く自動制御や、使用者の操作部への手動入力制御などを含むものである。
【００３４】
また、図１（ａ）に示す部材動作制御装置を力呈示装置として用いる場合には、図１（ｂ）に合わせて示すように、人間の操作力Ｆが力作用部Ａに作用すると、力作用部Ａに設けた図示しない力センサが操作力Ｆを感知し、力センサからの感知信号に基づき制御手段Ｃが変換比率ｋを制御することによって、リンクＬｐとリンクＬｐ＋１との間に生じる相対変位Ｒｐを変位変換部Ｔにより変換して、リンクＬｑとリンクＬｑ＋１との間に相対変位Ｒｑを与えて、力作用部Ａに反力Ｆｒを呈示させながら、力作用部Ａは点線矢印方向に移動する。また、力作用部Ａに作用する人間の操作力Ｆの作用方向を力作用部Ａに設けた図示しない力センサが感知し、その作用方向に人間の操作に追従させて力作用部Ａ等を動作させるように、制御手段Ｃに変換比率ｋを制御させてもよい。
【００３５】
なお、図１（ａ）に示す部材動作制御装置においては、リンクＬｐとリンクＬｐ＋１との間に生じた相対変位Ｒｐを変位変換部Ｔにより変換させて、リンクＬｑとリンクＬｑ＋１との間にのみ相対変位Ｒｑを与えているが、他のリンク間にも相対変位を与えてもよい。また、関節Ｊには隣接する２つのリンクＬのみが接続されているが、パンタグラフ型等のように３つ以上のリンクが接続されていてもよいし、枝分かれしていてもよい。また、リンクＬｐとリンクＬｐ＋１は関節Ｊｐにより、リンクＬｑとリンクＬｑ＋１は関節Ｊｑにより、それぞれ連結されることにより、隣接するリンクＬｐとリンクＬｐ＋１およびリンクＬｑとリンクＬｑ＋１とが関連して動作している。しかしながら、このような構成に限定されることなく、隣接しないリンク間が任意の手段により接続され、これらのリンクが関連して動作することにより、相対変位が生じる若しくは与えられる構成であってもよい。
【００３６】
以下、図１（ａ）に示した本発明に係る部材動作制御装置において、２つの関節を備える場合を例として図面に基づいて説明する。該部材動作制御装置は、図２（ａ）に示すように、リンクＬ１とリンクＬ２とが関節Ｊ１によって、リンクＬ２と基部Ｂとが関節Ｊ２によって、それぞれ連結され、リンクＬ１の先端部にハンドＨを備え、ハンドＨが対象物（不図示）を把持している。なお、リンクＬ１，Ｌ２は図面に示す平面上において動作するものとする。また、図示しないが、リンクＬ１とリンクＬ２との間（第１部材間）の相対角変位に対応する変位量である角度変化を変換比率に従って変換し、変換した角度変化に対応する相対角変位をリンクＬ２と基部Ｂとの間（第２部材間）に与える変位変換部Ｔと、変換比率を制御する制御手段Ｃとを備えている。ハンドＨに把持された対象物による重力ＷがリンクＬ１の先端部に作用している。また、関節Ｊ１と関節Ｊ２はそれぞれ図示しない保持ブレーキを備えており、関節Ｊ１に接続されるリンクＬ１とリンクＬ２、および関節Ｊ１に接続されるリンクＬ２と基部Ｂとを固定して相対的な変位を妨げることが可能であるとともに、固定を解放して相対的に回動自在とすることが可能である。
【００３７】
図２（ａ）に示す部材作動装置を用いた部材作動制御方法について説明する。初期状態においては、ハンドＨが位置Ｐ０に位置し、リンクＬ１とリンクＬ２との間の相対角度がα０、リンクＬ２と基部Ｂとの間の相対角度がβ０である。まず、関節Ｊ１の保持ブレーキを動作させて、リンクＬ１とリンクＬ２とを相対的に固定してその間の相対角度α０を一定としながら、関節Ｊ２の保持ブレーキを解放させて、リンクＬ２と基部Ｂとを回動自在とする。これにより、ハンドＨに作用する重力Ｗにより発生するトルクによって、関節Ｊ２を中心に右回りにリンクＬ２と基部Ｂとの間の相対角度がβ１になるまで、リンクＬ１がリンクＬ２とが一体になって回転し、ハンドＨが位置Ｐ０から位置Ｐ１まで経路Ｔに沿って移動する。次に、ハンドＨの位置が位置Ｐ１において、制御手段Ｃにより変位変換部Ｔの変換比率を−１／４として設定し、関節Ｊ１，Ｊ２の保持ブレーキを解放する。これにより、リンクＬ１とリンクＬ２との間の相対角度がα１（＝α０）からα１＋４θとなったとき、その間に生じた相対角度変化４θが変位変換部Ｔにて相対角度変化−θに変換されて、リンクＬ２と基部Ｂとの間に与えられ、この間の相対角度がβ１からβ１−θとなり、ハンドＨが位置Ｐ１から位置Ｐ２に移動する。リンクＬ１とリンクＬ２との間の相対角度がα１＋４θからα１＋８θとなったとき、同様に、リンクＬ２と基部Ｂとの間の相対角度はβ１−θからβ１−２θとなり、ハンドＨが位置Ｐ２から位置Ｐ３に移動する。このように、ハンドＨは経路Ｔａに沿って、位置Ｐ１から位置Ｐ２，位置Ｐ３を経ながら移動する。一方、変位変換部Ｔを用いて変位を変換しない場合には、関節Ｊ１および関節Ｊ２に対する保持ブレーキによる固定・解放を制御することにより、図中に斜線にて示す範囲Ｒのみが移動可能な範囲である。変換比率を−１／４に制御した変位変換部Ｔを合わせて備えることにより、図中に斜め格子にて示す範囲Ｒａを移動可能な範囲として増加させる。なお、ハンドＨは位置Ｐ１から位置Ｐ３まで順次鉛直方向において下方に移動するので、重力Ｗの位置エネルギの変化を利用することにより、外部エネルギを付加することなくハンドＨの移動を行なうことが可能である。
【００３８】
次に、図２（ｂ）に示す部材作動制御装置は、図２（ａ）に示す部材作動制御装置の図示しない変位変換部Ｔの変換比率のみ異なり、制御手段Ｃにより変位変換部Ｔの変換比率を−１／２として制御するものである。ハンドＨの位置が位置Ｐ１において、制御手段Ｃにより変位変換部Ｔの変換比率を−１／２として設定し、関節Ｊ１，Ｊ２の保持ブレーキを解放する。リンクＬ１とリンクＬ２との間の相対角度がα１（＝α０）からα１＋２θとなったとき、その間に生じた相対角度変化２θが変位変換部Ｔにて相対角度変化−θに変換されて、リンクＬ２と基部Ｂとの間に与えられ、この間の相対角度がβ１からβ１−θとなり、ハンドＨが位置Ｐ１から位置Ｐ２に移動する。リンクＬ１とリンクＬ２との間の相対角度がα１＋２θからα１＋４θとなったとき、同様に、リンクＬ２と基部Ｂとの間の相対角度はβ１−θからβ１−２θとなり、ハンドＨが位置Ｐ２から位置Ｐ３に移動する。このように、ハンドＨは経路Ｔｂに沿って、位置Ｐ１から位置Ｐ２，位置Ｐ３を経ながら移動する。変換比率を−１／２に制御した変位変換部Ｔを合わせて備えることにより、図中に斜め格子にて示す範囲Ｒｂを移動可能な範囲として増加させる。なお、ハンドＨは位置Ｐ１から位置Ｐ３まで順次鉛直方向において下方に移動するので、重力Ｗの位置エネルギの変化を利用することにより、外部エネルギを付加することなくハンドＨの移動を行なうことが可能である。
【００３９】
次に、図３（ａ）に示す部材動作制御装置は、図２（ａ）や図２（ｂ）に示す部材動作制御装置の図示しない変位変換部Ｔの変換比率のみ異なり、制御手段Ｃにより変位変換部Ｔの変換比率を１／２として変位変換部Ｔを制御するものである。ハンドＨの位置が位置Ｐ１において、制御手段Ｃにより変位変換部Ｔの変換比率を１／２として設定し、関節Ｊ１，Ｊ２の保持ブレーキを解放する。リンクＬ１とリンクＬ２との間の相対角度がα１（＝α０）からα１＋２θとなったとき、その間に生じた相対角度変化２θが変位変換部Ｔにて相対角度変化θに変換されて、リンクＬ２と基部Ｂとの間に与えられ、この間の相対角度がβ１からβ１＋θとなり、ハンドＨが位置Ｐ１から位置Ｐ２に移動する。リンクＬ１とリンクＬ２との間の相対角度がα１＋２θからα１＋４θとなったとき、同様に、リンクＬ２と基部Ｂとの間の相対角度はβ１＋θからβ１＋２θとなり、ハンドＨが位置Ｐ２から位置Ｐ３に移動する。このように、ハンドＨは経路Ｔｃに沿って、位置Ｐ１から位置Ｐ２，位置Ｐ３を経ながら移動する。変換比率を１／２に制御した変位変換部Ｔを合わせて備えることにより、保持ブレーキの固定や解放を間欠的に制御することなく、ハンドＨを経路Ｔｃに沿って滑らかに移動させることが可能になる。
【００４０】
以下、図１（ａ）に示した本発明に係る部材動作制御装置において、３つの関節を備える場合を例として図面に基づいて説明する。該部材作動制御装置は、図３（ｂ）に示すように、図２（ａ）に示した部材作動制御装置にリンクＬ３と関節Ｊ３を追加したものである。ハンドＨが初期位置Ｐ０から、図示しない制御手段Ｃにより変位変換部Ｔの変換比率を、リンクＬ１とリンクＬ２との間（第１部材間）の相対角度からリンクＬ２とリンクＬ３との間（第２部材間）の相対角度への変換比率が１／２、リンクＬ１とリンクＬ２との間（第１部材間）の相対角度からリンクＬ３と基部Ｂとの間（第２部材間）の相対角度への変換比率が−１／２として設定し、各関節Ｊ１〜Ｊ３に対する保持ブレーキを解放すると、経路Ｔｄに沿って、ハンドＨが位置Ｐ０から位置Ｐ１を経ながら移動する。一方、変位変換部Ｔを用いて変位を変換しない場合には、関節Ｊ１〜Ｊ３に対する保持ブレーキによる動作・解放を制御することのみにより、ハンドＨを位置Ｐ０から位置Ｐ１へ移動させることは不可能である。なお、本部材動作制御装置は、各関節Ｊ１〜Ｊ３の回動方向が全て同じ平面上にあるとしたが、関節Ｊ１〜Ｊ３の回動方向を変更することによって、ハンドＨを３次元的に移動可能としてもよい。
【００４１】
このように、駆動要素などによって外部から駆動力を入力することを必要とせずに、従来の保持ブレーキのみを用いた装置では到達し得なかった範囲Ｒａ，Ｒｂ等をも移動可能な範囲とすることができる。また、駆動要素を追加しないため、外部からエネルギを付与する必要がないので、経済的である。
【００４２】
以下、本発明を実施するための最良の形態に係る部材動作制御装置について図面に基づいて説明する。該部材動作制御装置１００は、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、図２（ａ）および図２（ｂ）に示した２関節の部材動作制御装置の最良の形態を示すものである。リンクＬ１の先端部にはハンドＨが設けられ、リンクＬ１の後端部はリンクＬ２の先端部に設けられた軸１０により回動自在に軸支されている。リンクＬ２の後端部は基部Ｂに設けられた軸１１により回動自在に軸支されている。リンクＬ１の後端部には、軸１０と同軸にプーリ（第１プーリ）１２が固定されている。リンクＬ２の後端部には、軸１１と同軸にプーリ（第２プーリ）１３が固定されている。軸１１には、更に、プーリ（第１プーリ）１４とこれと同径のプーリ（第１プーリ）１５とが同軸に一体化され設けられている。基部Ｂには軸１６が設けられ、この軸１６には直円錐形が２つ合わさり外周が滑らかに谷型に傾斜した変速機（変位変換部）１７が回動自在に設けられている。プーリ１２とプーリ１４とにはベルト（第１伝達媒介体）１８が巻架され、プーリ１５と変速機１７とにはベルト（第１伝達媒介体）１９が巻架され、プーリ１３と変速機１７とにはベルト（第２伝達媒介体）２０が巻架されている。更に、図示しないが、変速機１７に対するベルト１９，２０の巻架位置を制御する制御手段を備えられている。
【００４３】
次に、部材動作制御装置１００により、部材であるリンクＬ１，Ｌ２の動作を制御し、ハンドＨの軌道を制御する方法について説明する。ハンドＨに把持した対象物（不図示）による重力や駆動要素（不図示）による駆動力による力が作用することによって、リンクＬ１とリンクＬ２との間の相対角度が変化する。この相対角度の変化に伴って、プーリ１２が軸１０を中心に同方向に同角度だけ回転し、これに対応してプーリ１２に巻架されたベルト１８が所定ベルト長（変位量）だけプーリ１４側に伝達されることにより、プーリ１４がプーリ１５と共に軸１１を中心に所定角度だけ回転する。これに対応してプーリ１５に巻架されたベルト１９が所定ベルト長だけ変速機１７側に伝達されることにより、変速機１７が軸１６を中心に所定角度だけ回転する。変速機１７にはベルト２０も巻架されているので、変速機１７の回転に伴ってベルト２０が所定ベルト長（変位量）だけプーリ１３側に伝達される。これに対応してベルト１９が巻架されたプーリ１３がリンクＬ２とともに所定角度だけ所定方向に回転する。変速機１７においては、伝達されるベルト１９のベルト長と、伝達するベルト２０のベルト長との比率である変換比率は、ベルト１９が巻架される部分（第１環状部）の外径とベルト２０が巻架される部分（第２環状部）の外径との逆比である。制御手段は変速機１７を軸１６に平行方向（図中矢印方向）に移動させることにより、変換比率を制御することが可能である。このように、リンクＬ１とリンクＬ２との間の相対角度の変化に対応するベルト長に対して、制御手段がリンクＬ２と基部Ｂとの間の相対角度を変化させる量に対応するベルト長を制御することによって、リンクＬ１，Ｌ２の動作を制御し、ハンドＨの軌道を制御することが可能である。なお、本形態においては、変速機１７は無段階に変換比率が変更可能なものであるが、複数の外径の異なるプーリを同軸に設けた複数の変換比率が段階的に設定可能な変速機であってもよい。また、リンクＬ１とリンクＬ２との間、およびリンクＬ２と基部Ｂとの間を相対的に保持する保持ブレーキを備えていてもよい。また、プーリ１２からプーリ１３へのベルトによる伝達を切断可能なクラッチを設けていてもよい。このような保持ブレーキやクラッチを部材動作制御装置１００が備えることにより、変換比率が０を含むものとすることが可能になる。さらに、２つの直円錐形の間に正逆反転部を介在させた変速機１７を部材動作制御装置１００が備えることにより、変換比率が負を含むものとすることが可能になり、リンクＬ１のリンクＬ２に対する相対角度の変化方向とは反対方向に、リンクＬ２の基部Ｂに対する相対角度を変化させることができる。また、ベルトの代わりにチェーンやワイヤ等を用いる構成であってもよい。
【００４４】
以下、本発明を実施するための最良の別の形態に係る部材動作制御装置について図面に基づいて説明する。該部材動作制御装置２００は、３関節の部材動作制御装置の最良の形態を示すものである。部材動作制御装置２００は、図５（ａ）に示すように、図３（ｂ）に示した３関節の部材動作制御装置とは異なり、基部Ｂに設けた関節Ｊ３に、垂直軸中心に水平面上を回動自在なリンクＬ３を設けたものである。部材動作制御装置２００は、図５（ｂ）に構成の概要を示すように、軸３０〜３２に変速機３３、正逆反転部３４，３５、保持ブレーキ３６，３７、クラッチ３８等およびこれらを制御する制御手段（不図示）により、ハンドＨに把持した対象物（不図示）による重力や駆動要素（不図示）による駆動力による力が作用することによって、リンクＬ１とリンクＬ２との間に生じた相対角度変化を、変換比率を制御しリンクＬ２とリンクＬ３との間およびリンクＬ３と基部Ｂとの間に相対角度変化を与えることにより、リンクＬ１〜Ｌ３の動作を制御して、ハンドＨの軌道を制御するものである。
【００４５】
部材動作制御装置２００においては、リンクＬ１とリンクＬ２との間の関節Ｊ１に軸３０を備え、該軸３０には、軸３０の回動を保持する保持ブレーキ３６が設けられるとともに、軸３０の先端部には軸３０と同軸に直円錐形の変速機３３が設けられている。リンクＬ２とリンクＬ３との間の関節Ｊ２に軸３１を備え、該軸３１には、軸３１の回動を保持する保持ブレーキ３７が設けられ、クラッチ３８を介して正逆反転部３４が設けられている。該正逆反転部３４は、クラッチ３８を介して軸３１に連結される軸に傘歯車３４ａが設けられ、この傘歯車３４ａが傘歯車３４ｂに対して上側か下側かに選択的に噛合することによって、回転方向を正逆に伝達可能なものである。正逆反転部３４には、プーリ３９が一体に設けられ、該プーリ３９と前記変速機３３とにベルト（伝達媒介体）４０が巻架されている。リンクＬ３と基部Ｂとの間の関節Ｊ３に軸３２を備え、該軸３２は、正逆反転部３５を介して、プーリ３９の軸に接続されている。正逆反転部３５は、プーリ３９の軸に傘歯車３５ａが設けられ、この傘歯車３５ａが傘歯車３５ｂに対して上側か下側かに選択的に噛合することによって、回転方向を正逆に伝達可能なものである。
【００４６】
次に、部材動作制御装置２００により、部材であるリンクＬ１〜Ｌ３の動作を制御し、ハンドＨの軌道を制御する方法について説明する。ハンドＨに把持した対象物（不図示）による重力や駆動要素（不図示）による駆動力による力が作用することによって、保持ブレーキ３６を解放すれば、リンクＬ１とリンクＬ２との間の相対角度が変化し、軸３０が所定方向に所定角度回転する。制御手段が変速機３３のベルト４０が巻架される部分の位置を制御することにより、軸３０の回転をプーリ３９へ伝達するベルト４０のベルト長を制御する。プーリ３９は正逆反転部３４とクラッチ３８を介して軸３１に接続されているので、軸３０の回転は、回転角の変換比率、回転方向の正逆、伝達の切断を制御手段によって制御されて、軸３１に伝達され、リンクＬ２とリンクＬ３との間に相対角度変化を与える。また、プーリ３９は正逆反転部３５を介して軸３２に接続されているので、軸３０の回転は、回転角の変換比率、回転方向の正逆、伝達の切断を制御手段によって制御されて、軸３２に伝達され、リンクＬ３と基部Ｂとの間に相対角度変化を与える。一方、保持ブレーキ３６を作動させる場合には、保持ブレーキ３７を解放すれば、リンクＬ１とリンクＬ２との間の相対角度、およびリンクＬ３と基部Ｂとの間の相対角度を一定に保ちながら、軸３１が所定方向に回転し、リンクＬ２とリンクＬ３との間の相対角度のみが変化する。また、一方、保持ブレーキ３６および保持ブレーキ３７を作動させる場合には、部材動作制御装置２００は動作を停止した状態を保つ。このように、リンクＬ１とリンクＬ２との間に生じる相対角度変化に対して、制御手段が変換比率を制御し、リンクＬ２とリンクＬ３との間およびリンクＬ３と基部Ｂとの間に相対角度変化を与えることによって、リンクＬ１〜Ｌ３の動作を制御し、ハンドＨの軌道を制御することが可能である。
【００４７】
以下、本発明を実施するための最良の別の形態に係る部材動作制御装置について図面に基づいて説明する。該部材動作制御装置３００は、図６（ａ）に示すように、図２（ａ）に示した２関節の部材動作制御装置の最良の別の形態を示すものである。部材動作制御装置３００においては、リンクＬ１とリンクＬ２との間は関節Ｊ１にて、リンクＬ２と基部Ｂとの間は関節Ｊ２にてそれぞれ回動自在に軸支され、リンクＬ１の先端部に位置するハンドＨと、図６（ｂ）に回路図を示す流体回路を備えるシリンダ（第１シリンダ）Ｃ１およびシリンダ（第２シリンダ）Ｃ２と、流体回路内の弁Ｖａ，Ｖｂの開閉や切替の設定を制御する制御手段（不図示）とが設けられている。シリンダＣ１は、リンクＬ２に底部がそれぞれ固定された同じ内径の筒体（第１筒体）Ｔ１１，Ｔ１２と、リンクＬ１に先端が固定されピストンＰ１として一体化し筒体Ｔ１１，Ｔ１２内にそれぞれ摺動可能に設けられたピストン（第１ピストン）Ｐ１１，Ｐ１２とからなっている。シリンダＣ２は、基部Ｂに底部がそれぞれ固定された筒体Ｔ１１，Ｔ１２と同じ内径の筒体（第２筒体）Ｔ２１，Ｔ２２と、リンクＬ２に先端が固定されピストンＰ２として一体し筒体Ｔ２１，Ｔ２２内にそれぞれ摺動可能に設けられたピストン（第２ピストン）Ｐ２１，Ｐ２２とからなっている。シリンダＣ１，Ｃ２を接続する流体回路は、図６（ｂ）に示すように、ピストンＰ１およびピストンＰ２の摺動により体積変化の生じる筒体Ｔ１１，Ｔ１２および筒体Ｔ２１，Ｔ２２内の各上室および下室の間を空気等の媒介体が移動自在に接続した流路と、該流路に設けた複数の開閉弁Ｖａと２方向制御弁Ｖｂとを有している。ハンドＨに把持した対象物（不図示）による重力や駆動要素（不図示）による駆動力による力が作用することによって、リンクＬ１とリンクＬ２との間に相対角度が生じると、シリンダＣ１のピストンＰ１が移動する。これにより、シリンダＣ２のピストンＰ２が移動し、リンクＬ２と基部Ｂとの間の距離を変化させ、リンクＬ２と基部Ｂとの間に相対角度変化を与える。
【００４８】
制御手段は、開閉弁Ｖａと２方向制御弁Ｖｂの設定を制御することにより、ピストンＰ１の移動量（変位量）に対応するピストンＰ２の移動量（変位量）の比率である変換比率を制御する。以下、図面に基づき、弁Ｖａ，Ｖｂの設定による変換比率の変更について例示する。図７（ａ）に太線にて示すように弁Ｖａ，Ｖｂを設定すると、図７（ｂ）に示すように、シリンダＣ１の上室と下室との間の流路を開放し、シリンダＣ２の上室と下室との間の流路を遮断する。これにより、ピストンＰ１の移動に関わらず、ピストンＰ２は移動しないので、変換比率は０である。また、図７（ｃ）に太線にて示すように弁Ｖａ，Ｖｂを設定すると、図７（ｄ）に示すように、シリンダＣ１およびシリンダＣ２のそれぞれの上室と下室との間の流路を遮断し、シリンダＣ１の下室とシリンダＣ２の上室、およびシリンダＣ２の下室とシリンダＣ１の上室との間の流路を開放する。これにより、ピストンＰ１の移動に伴い、ピストンＰ２はピストンＰ１の移動方向と同方向に同じ移動量（ストローク）だけ移動するので、変換比率は１である。図８（ａ）に太線にて示すように弁Ｖａ，Ｖｂを設定すると、図８（ｂ）に示すように、、シリンダＣ１およびシリンダＣ２の筒体Ｔ２２のそれぞれの上室と下室との間の流路を遮断し、シリンダＣ１の下室とシリンダＣ２の筒体Ｔ２１の上室、シリンダＣ２の筒体Ｔ２１の下室とシリンダＣ１の上室との間の流路、およびシリンダＣ２の筒体Ｔ２２の上室と下室との間の流路を開放する。これにより、ピストンＰ１の移動に伴い、ピストンＰ２はピストンＰ１の移動方向と同方向に２倍の移動量だけ移動するので、変換比率は２である。また、図８（ｃ）に太線にて示すように弁Ｖａ，Ｖｂを設定すると、図８（ｄ）に示すように、シリンダＣ１およびシリンダＣ２のそれぞれの上室と下室との間の流路を遮断し、シリンダＣ１の上室とシリンダＣ２の上室、およびシリンダＣ１の下室とシリンダＣ２の下室との間の流路を開放する。これにより、ピストンＰ１の移動に伴い、ピストンＰ２はピストンＰ１の移動方向とは逆方向に同じ移動量だけ移動するので、変換比率は−１である。また、図９（ａ）に太線にて示すように弁Ｖａ，Ｖｂを設定すると、図９（ｂ）に示すように、シリンダＣ１の筒体Ｔ１１およびシリンダＣ２のそれぞれの上室と下室との間の流路を遮断し、シリンダＣ１の筒体Ｔ１１の上室とシリンダＣ２の上室、およびシリンダＣ１の筒体Ｔ１１の下室とシリンダＣ２の下室との間の流路を開放する。これにより、ピストンＰ１の移動に伴い、ピストンＰ２はピストンＰ１の移動方向とは逆方向に半分の移動量だけ移動するので、変換比率は−１／２である。
【００４９】
このような内径の等しい筒体Ｔを各２本用いたシリンダＣ１，Ｃ２を備えた流体回路を構成することにより、ピストンＰ１の移動量に対するピストンＰ２の移動量の変換比率を０，１／２，１，２，−１／２，−１，−２として段階的に、制御手段によって弁Ｖａ，Ｖｂの設定を制御することにより設定することができる。
【００５０】
また、図９（ｃ）に示すように、開閉弁Ｖａに代えて流量調整弁Ｖｃを配設すれば、変換比率を−２から２まで連続的に制御することが可能になる。また、筒体Ｔの内径を異ならせたり、シリンダＣ１とシリンダＣ２の本数を異ならせることによって変換比率を異ならせることが可能になる。また、シリンダＣ１とシリンダＣ２の上室と下室を接続する流路にシリンダを接続することにより、３関節の部材動作制御装置に適用可能になる。
【００５１】
以下、本発明を実施するための最良の別の形態に係る部材動作制御装置について図面に基づいて説明する。該部材動作制御装置４００は、図１０（ａ）に示すように、案内溝４０，４１に移動方向を規制されて、シリンダＣ１，Ｃ２の動作を制御し、ハンドＨの軌道を制御するものである。図６（ｂ）に示した流体回路を備えるシリンダＣ１，Ｃ２のピストンＰ１とピストンＰ２の先端が一体化され、その先端にハンドＨを備えている。鉛直方向に設けられたシリンダＣ１の筒体Ｔ１１，Ｔ１２の底部は一体化され軸４２が突出して設けられ、この軸４２には案内輪４３が回動自在に軸支されている。案内輪４３の外周に対応する溝を備え水平方向に伸びる案内溝４０に、案内輪４３は水平方向に移動自在に設けられている。一方、水平方向に設けられたシリンダＣ２の筒体Ｔ２１，Ｔ２２の底部は一体化され軸４３が突出して設けられ、この軸４３には案内輪４５が回動自在に軸支されている。案内輪４５の外周に対応する溝を備え上下方向に伸びる案内溝４１に、案内輪４５は上下方向に移動自在に設けられている。このような構成により、ハンドＨの移動に伴い、シリンダＣ１は案内輪４３が案内溝４０に案内されハンドＨの水平方向の移動と共に移動し、シリンダＣ２は案内輪４５が案内溝４１に案内されハンドＨの鉛直方向の移動と共に移動する。また、図６（ｂ）に示した流体回路の弁Ｖａ，Ｖｂの設定を制御する図示しない制御手段も設けられている。なお、本形態においては、ハンドＨを先端に備えピストンＰ１とピストンＰ２とが一体化した部材と、案内輪４３が軸支された軸４２を底部に備え筒体Ｔ１１，Ｔ１２が一体化した部材との間が第１部材間に相当し、ハンドＨを先端に備えピストンＰ１とピストンＰ２とが一体化した部材と、案内輪４５が軸支された軸４４を底部に備え筒体Ｔ２１，Ｔ２２が一体化した部材との間が第２部材間に相当する。
【００５２】
次に、部材動作制御装置４００により、シリンダＣ１，シリンダＣ２の動作を制御し、ハンドＨの軌道を制御する方法について説明する。ハンドＨに把持した対象物（不図示）による重力や駆動要素（不図示）による駆動力による力が作用することによって、ハンドＨが鉛直方向の移動すると、シリンダＣ２が同じ移動量を同じ鉛直方向に移動する。制御手段によって図６（ｂ）に示した流体回路の弁Ｖａ，Ｖｂの設定を制御して、ピストンＰ１の移動量とピストンＰ２の移動量との比率である変換比率を制御して、ピストンＰ２と共に水平方向に移動するハンドＨの水平方向の移動を制御することができる。このように、ハンドＨの力による移動に対して、制御手段が変換比率を制御することによって、ハンドＨの鉛直方向と水平方向との移動量の比率を制御し、ハンドＨを適切な軌道に沿って移動するよう制御することが可能となる。
【００５３】
また、図１０（ａ）に示す部材動作制御装置４００を力呈示装置として用いる場合には、図１０（ｂ）に合わせて示すように、人間の操作力ＦがハンドＨに作用すると、ハンドＨに設けた図示しない力センサが操作力Ｆを感知し、力センサからの感知信号に基づき制御手段が変換比率を制御することによって、ハンドＨの鉛直方向と水平方向との移動量の比率を制御し、ハンドＨは点線方向に移動する。これにより、操作者に反力Ｆｒを呈示して教示することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
少なくとも３部材からなる部材動作制御装置および部材動作制御方法等に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）は本発明に係る部材動作制御装置を示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）に示した部材動作制御装置を力呈示装置して用いた場合の力作用点に作用する力を示す説明図である。
【図２】図１（ａ）に示した部材動作制御装置が２関節である場合を示す概念図であり、（ａ）は変換比率が−１／４、（ｂ）は変換比率が−１／２である場合を示す。
【図３】図１（ａ）に示した部材動作制御装置を示す概念図であり、（ａ）は２関節であり変換比率が１／２、（ｂ）は３関節である場合を示す。
【図４】本発明を実施するための最良の形態に係る部材動作制御装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明を実施するための最良の別の形態に係る部材動作制御装置を示し、（ａ）は概念図、（ｂ）は要部構成図である。
【図６】（ａ）は本発明を実施するための最良の別の形態に係る部材動作制御装置を示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）に示した部材動作制御装置が備える流体回路の回路図である。
【図７】（ａ）、（ｃ）は図６（ｂ）に示した回路図の弁の設定を示す回路図であり、（ｂ）、（ｄ）は（ａ）、（ｃ）にそれぞれ示した回路図を簡略化した説明図である。
【図８】（ａ）、（ｃ）は図６（ｂ）に示した回路図の弁の設定を示す回路図であり、（ｂ）、（ｄ）は（ａ）、（ｃ）にそれぞれ示した回路図を簡略化した説明図である。
【図９】（ａ）は図６（ｂ）に示した回路図の弁の設定を示す回路図であり、（ｂ）は（ａ）に示した回路図を簡略化した説明図であり、（ｃ）は図６（ａ）に示した部材動作制御装置が備える別の流体回路の回路図である。
【図１０】（ａ）は本発明を実施するための最良の別の形態に係る部材動作制御装置を示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）に示した部材動作制御装置を力呈示装置して用いた場合のハンドに作用する力を示す説明図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は従来の部材動作制御装置を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５６】
１２，１４，１５  プーリ（第１プーリ）
１３  プーリ（第２プーリ）
１７，３３  変速機
１８，１９  ベルト（第１媒介体）
２０  ベルト（第２媒介体）
１００，２００，３００，４００  部材作動制御装置
Ｂ  基部（部材）
Ｃ  制御手段
Ｃ１  シリンダ（第１シリンダ）
Ｃ２  シリンダ（第２シリンダ）
Ｆ，Ｗ  力
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌｐ，Ｌｑ  リンク（部材）
Ｐ１，Ｐ１１，Ｐ１２  ピストン（第１ピストン）
Ｐ２，Ｐ２１，Ｐ２２  ピストン（第２ピストン）
Ｒｐ，Ｒｑ  相対変位
Ｔ  変位変換部
Ｔ１１，Ｔ１２  筒体（第１筒体）
Ｔ２１，Ｔ２２  筒体（第２筒体）
Ｖａ  開閉弁（弁）
Ｖｂ  ２方向制御弁（弁）
【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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