(57)【要約】【課題】  リンク機構を複数の小型の駆動モータによって駆動させ、モータによるアームの動作の阻害要因を解消し、しかも、１個のモータが動作停止になってもリンク機構の動作を継続駆動することができるアクチュエータ機構を提供する。【解決手段】  アクチュエータ機構は、駆動モータ１−１〜１−３を配設したベースリンク２と平行に設けられた平行リンク３を駆動モータ１−１〜１−３により平行駆動させる。各々の駆動モータ１−１〜１−３の出力軸に設けた回動アーム１−１ａ〜１−３ａの先端を平行リンク３に回動自在に取り付けた複数個の駆動モータ１−１〜１−３をベースリンク２に配設し、複数個の駆動モータ１−１〜１−３を同期させて回動することにより平行リンク３を左右に揺動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータを配設したベースリンクと平行に設けられた平行リンクを前記駆動モータにより平行駆動させたアクチュエータであって、
各々の出力軸に設けた回動アームの先端を前記平行リンクに回動自在に取り付けた複数個の前記駆動モータを前記ベースリンクに配設し、
複数個の前記駆動モータを同期させて回動することにより前記平行リンクを左右に揺動させることを特徴とするアクチュエータ機構。
【請求項２】
アクチュエータが必要とする可動力を、複数個の駆動モータにより分散させた請求項１に記載のアクチュエータ機構。
【請求項３】
２本のベースリンクと２本の平行リンクにより側面四角形に配置し、２本の前記ベースリンクに複数個の駆動モータを各々配設するとともに、複数個の前記駆動モータ各々の出力軸に設けた回動アームの先端を前記平行リンクに各々取り付けた請求項１及び２に記載のアクチュエータ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば小型産業用ロボット装置或いはウェアラブルロボットに使用される平行リンク機構のアームを有するアクチュエータ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般に産業用ロボット装置のアームには、平行リンク機構のアームを有するアクチュエータ機構が用いられている。
例えば、特許第４８６３２７７号公報（特許文献１）には、複数のアーム構成要素のそれぞれは、平行リンクを構成する駆動リンク及び従動リンクを備えたアーム構成要素を含み、駆動リンクおよび従動リンクのそれぞれは、両端が２つの支持体に回転可能に取り付けられており、駆動リンクは、その一端において回転軸を介して２つの支持体の一方の支持体に付設されたモータにより駆動されるロボットアーム装置が開示されている。また、このようなロボットアーム装置としては、特開２０００−２４９６６号公報（特許文献２）、特開平６−３２０４４９号公報（特許文献３）に開示されている。
【先行技術文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８６３２７７号公報
【特許文献２】特開２０００−２４９６６号公報
【特許文献３】特開平６−３２０４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上述した特許文献１〜３に開示されたロボットアーム装置は、例えば駆動リンクに設けられた１個のモータによってロボットアーム装置を駆動するようにしている。モータとしては、ロボットアーム装置として必要な駆動力の全てを担うことから、必然的に大出力の大型モータが必要になる。このため、モータの配設位置が制約され、場合によってはロボットアーム装置から突出することから、平行リンク機構のアームの動作を阻害する問題がある。また、１個のモータが故障した場合には、アーム装置の全ての機能が失われることになる重大な問題が生じてしまう。【０００５】  本発明の課題は、リンク機構を複数の小型の駆動モータによって駆動させ、モータによるアームの動作の阻害要因を解消し、しかも、１個のモータが動作停止になってもリンク機構の動作を継続駆動することができるアクチュエータ機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明によるアクチュエータ機構は、駆動モータを配設したベースリンクと平行に設けられた平行リンクを前記駆動モータにより平行駆動させたアクチュエータであって、各々の出力軸に設けた回動アームの先端を前記平行リンクに回動自在に取り付けた複数個の前記駆動モータを前記ベースリンクに配設し、複数個の前記駆動モータを同期させて回動することにより前記平行リンクを左右に揺動させることを要旨としている。【０００７】  また、アクチュエータが必要とする可動力を、複数個の駆動モータにより分散させている。【０００８】  さらに、２本のベースリンクと２本の平行リンクにより側面四角形に配置し、２本の前記ベースリンクに複数個の駆動モータを各々配設するとともに、複数個の前記駆動モータ各々の出力軸に設けた回動アームの先端を前記平行リンクに各々取り付けるようにしても良い。
【発明の効果】
【０００９】  本発明によるアクチュエータ機構によれば、複数個の駆動モータをベースリンクに配設し、これら駆動モータの回動アームの先端を平行リンクに取り付けて左右に揺動させるように構成しているので、個々の駆動モータを小型にすることができることから、従来のように、大出力の大型モータが不要になり、例えばロボットアーム装置、或いはウェアラブルロボットに使用した場合でも装置からモータが突出することがないので、モータの配設位置により制約されることがなく、しかも、平行リンク機構のアームを自由に動作させることが可能となる。さらに、例え１個のモータが故障した場合であっても、他の駆動モータによって補完されるので、アーム装置の全ての機能を失う重大な問題を未然に回避することが可能となる。【００１０】  また、アクチュエータが必要とする可動力を、複数個の駆動モータにより分散させているので、小型のモータを使用することが可能となり、これにより、アクチュエータ機構を小型化することが可能となる。【００１１】  さらに、２本のベースリンクと２本の平行リンクにより側面四角形に配置し、２本の前記ベースリンクに複数個の駆動モータを各々配設するとともに、複数個の前記駆動モータ各々の出力軸に設けた回動アームの先端を前記平行リンクに各々取り付けることにより、２本のベースリンクと２本の平行リンクが平行四辺形に変形するので、アクチュエータ装置を多様に動作させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（Ａ）（Ｂ）は、本発明のアクチュエータ機構の動作を示す側面図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）は、本発明のアクチュエータ機構の動作を示す斜視図である。
【図３】２本のベースリンクと２本の平行リンクによってアクチュエータ機構を構成した実施例を示す斜視図である。
【図４】図３における実施例により各種に変形させた状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する。本発明によるアクチュエータ機構は、図１、図２に示すように、各々の出力軸に回動アーム１−１ａ〜１−３ａが設けられた３個の駆動モータ１−１〜１−３からなる駆動モータ群１と、これらの駆動モータ群１を所定距離離間して配設するベースリンク２と、このベースリンク２から離間して平行に設けられた平行リンク３によって構成されている。そして、３個の駆動モータ１−１〜１−３の各々の出力軸に設けられた回動アーム１−１ａ〜１−３ａの先端は、平行リンク３に回動自在に取り付けられている。また、ベースリンク２と平行リンク３の先端側には、例えばロボットアーム装置として使用するハンド部５が回動自在に設けられている。
【００１４】  ３個の駆動モータ１−１〜１−３としては、例えばサーボモータが好ましく、これらの駆動モータ１−１〜１−３は、コントローラ６によって、図１に示すように、−θから＋θの角度で同期させて回動し、各々の出力軸に設けられた回動アーム１−１ａ〜１−３ａが−θから＋θの角度範囲で左右に揺動する。これにより、回動アーム１−１ａ〜１−３ａの先端に回動自在に取り付けられている平行リンク３が左右に揺動する。
【００１５】  このように、平行リンク３が左右に揺動する３個の駆動モータ１−１〜１−３の個々の出力は、アクチュエータ機構として必要な可動力、すなわち、ハンド部５が必要とする可動力が、３個の駆動モータ１−１〜１−３に分散されるので、個々の駆動モータ１−１〜１−３の出力は、理論的には３分の１で良いので、小さな体格のモータを使用することが可能となる。しかし、後述するように、万一１個の駆動モータが故障等により停止した場合を想定すると、他の２個の駆動モータで補完する必要があるので、３０％〜５０％程度大きな出力の駆動モータを使用することが望ましい。
【００１６】  次に、上述したアクチュエータ機構の動作について説明する。図１（Ａ）に示す位置を原点位置とした場合、この位置ではハンド部５が時計方向の上限位置に回動し、各々の出力軸に設けられた回動アーム１−１ａ〜１−３ａが−θの位置になっている。この状態からコントローラ６によって、３個の駆動モータ１−１〜１−３に指令与えて出力軸を回動すると、回動アーム１−１ａ〜１−３ａが−θから＋θの角度範囲で反時計方向に回動し、ハンド部５が図１（Ｂ）に示す時計方向の下限位置に回動する。回動アーム１−１ａ〜１−３ａが−θから＋θの角度範囲の中間で停止するには、コントローラ６によって３個の駆動モータ１−１〜１−３に適宜の指令与え同期して運転することにより、任意の位置に停止させることができる。
【００１７】  図３は、本発明によるアクチュエータ機構の他の実施例を示している。図３に示すアクチュエータ機構は、２本のベースリンク１２、１３と、２本の平行リンク１４、１５により側面四角形に配置し、各々のベースリンク１２、１３と平行リンク１４、１５との間には連結アーム１６、１７を取り付けている。この連結アーム１６、１７とベースリンク１２、１３及び平行リンク１４、１５とは、変形可能に遊嵌的に取り付けられている。
【００１８】  さらに、２本のベースリンク１２、１３には、前述した実施例と同様に、３個の駆動モータ１８−１〜１８−３からなる第１駆動モータ群１８と、３個の駆動モータ１９−１〜１９−３からなる第２駆動モータ群１９が配設されている。そして、第１駆動モータ群１８の３個の駆動モータ１８−１〜１８−３の各々の出力軸に設けられた回動アーム１８−１ａ〜１８−３ａの先端は、平行リンク１４に回動自在に取り付けられ、第２駆動モータ群１９の３個の駆動モータ１９−１〜１９−３の各々の出力軸に設けられた回動アーム１９−１ａ〜１９−３ａの先端は、平行リンク１４に回動自在に取り付けられている。第１及び第２駆動モータ群１９の各々の駆動モータとしては、前述した実施例と同様に例えばサーボモータが好ましく、これら第１駆動モータ群１８の駆動モータ１８−１〜１８−３と、第２駆動モータ群１９の３個の駆動モータ１９−１〜１９−３は、コントローラ２０によって制御される。
【００１９】  コントローラ２０によって、第１及び第２駆動モータ群１９の各々の駆動モータに指令与えて出力軸を回動すると、各々の回動アーム１８−１ａ〜１８−３ａ、１９−１ａ〜１９−３ａが平行リンク１４を左右の方向に揺動することによって、各々のベースリンク１２、１３と平行リンク１４、１５が変形して、アクチュエータ機構が複雑な形状に変形する。
【００２０】  図４は、各々のベースリンク１２、１３と平行リンク１４、１５の形状が変形する状態を示している。図４（Ａ）は原点状態であり、２本のベースリンク１２、１３と２本の平行リンク１４、１５は互いに平行であり、各ベースリンク１２、１３と平行リンク１４、１５がなす角度は直角となっている。ベースリンク１２、１３のいずれか１本に駆動モータを配設し、各々の回動アームを隣接する平行リンク１４、１５のいずれか１本に回動アームを回動自在に取り付ける位置を適宜に変更すると、駆動モータの回動アームによって引かれる方向が異なることから、図４（Ｂ）〜（Ｆ）に示すように各種の形状に変化させることが可能となる。従って、２本のベースリンク１２、１３と２本の平行リンク１４、１５に、例えばロボットアーム装置として使用するハンド部を取り付けると、ハンド部を任意の角度で移動させることが可能となる。
【００２１】  以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。上述した実施例においては、ベースリンクと平行リンクを１本の棒状に形成したが、適用するロボットアーム装置或いはウェアラブルロボットに合わせて適宜が形状に変更しても良い。また、駆動モータを３個としたが、例えばロボットアーム装置やウェアラブルロボットが必要とするパワー、形状等に応じて個数の増減あるいはモータの体格を適宜に変更しても良い。
【符号の説明】
【００２２】  １−１〜１−３  駆動モータ
２  ベースリンク
３  平行リンク
１−１ａ〜１−３ａ  回動アーム
５  ハンド部
６  コントローラ
【図１】
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【図２】
2017030131.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017030131.tif 000006