(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して配置されるベースおよびエンドエフェクタと、ベースに取り付けた６個の第１の自在継手と、エンドエフェクタに取り付けた６個の第２の自在継手と、第１の自在継手と第２の自在継手との間を一対一に結合する伸縮自在な脚と、エンドエフェクタの３次元空間での位置および姿勢を指令値として与えることにより各脚の長さを制御する制御手段とを備え、脚は、第１の自在継手と第２の自在継手との一方に結合されたねじと、ねじに螺合して他方に結合されたナットと、ねじとナットとの一方を回転駆動することにより脚を伸縮させるアクチュエータとからなり、第１の自在継手と第２の自在継手とはそれぞれベースとエンドエフェクタとの表面に沿った面内で互いに直交する軸回りにおいて回転可能であるが足の長手方向に沿った軸の周りには回転不能であって、ねじとナットとの他方は第１の自在継手と第２の自在継手とのいずれかに対して回転不能に固着されていることを特徴とするパラレルリンクロボット。
【請求項２】
第１の自在継手および第２の自在継手はユニバーサルジョイントであることを特徴とする請求項１記載のパラレルリンクロボット。
【請求項３】
ねじがアクチュエータにより回転駆動されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のパラレルリンクロボット。
【請求項４】
ナットがアクチュエータにより回転駆動されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のパラレルリンクロボット。
【請求項５】
ナットは合成樹脂製であって、ナットの温度を検出する温度センサを備え、制御手段はナットの材料特性に応じて設定されている閾値と温度センサによる検出温度とを比較し検出温度が閾値に達すると検出温度を低減させるようにアクチュエータを制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４記載のパラレルリンクロボット。
【請求項６】
制御手段は検出温度が閾値に達したときにアクチュエータを減速させるように制御することを特徴とする請求項５記載のパラレルリンクロボット。
【請求項７】
ねじは往復駆動され、制御手段は検出温度が閾値に達したときにねじの往復駆動の振幅を減少させるようにアクチュエータを制御することを特徴とする請求項５記載のパラレルリンクロボット。
【請求項８】
各脚にそれぞれ設けられ第１の自在継手と第２の自在継手との相対的な角度差を検出する角度差センサと、角度差センサにより検出された角度差に基づいてねじのピッチに応じた長さを求め、求めた長さ分だけ指令値に対して各脚の長さを補正するようにアクチュエータを駆動する補正手段とを付加したことを特徴とする請求項１ないし請求項４記載のパラレルリンクロボット。
【請求項９】
各脚にそれぞれ設けられ各脚の長さを検出する長さセンサと、長さセンサにより検出された長さ分だけ指令値に対して各脚の長さを補正するようにアクチュエータを駆動する補正手段とを付加したことを特徴とする請求項１ないし請求項４記載のパラレルリンクロボット。
【請求項１０】
エンドエフェクタの位置および姿勢を検出するセンサを備え、制御手段はセンサにより検出されたエンドエフェクタの位置および姿勢が指令値に一致するようにアクチュエータをフィードバック制御することを特徴とする請求項１記載のパラレルリンクロボット。
【請求項１１】
エンドエフェクタの異なる３箇所にユニバーサルジョイントを介して結合される３本の脚にそれぞれ脚の長さを検出する長さセンサを設け、この３本の脚のうちの２本にはベースとの間のユニバーサルジョイントに設けた２本の軸の回転角度を検出する角度センサを設け、制御手段は長さセンサと角度センサとの出力に基づいて検出されるエンドエフェクタの位置および姿勢を指令値に一致させるようにフィードバック制御することを特徴とする請求項２記載のパラレルリンクロボット。
【請求項１２】
上記センサはエンドエフェクタの異なる３箇所に設定したマークの３次元位置を検出する３次元位置センサであることを特徴とする請求項１０記載のパラレルリンクロボット。
【請求項１３】
上記センサはエンドエフェクタの姿勢を検出するようにエンドエフェクタに取り付けたジャイロセンサと、１本の脚における長さを検出する長さセンサと、その脚とベースとの間のユニバーサルジョイントに設けた２本の軸の回転角度を検出する角度センサとから成ることを特徴とする請求項１０記載のパラレルリンクロボット。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項４記載のパラレルリンクロボットにおける各脚の長さを制御するにあたって、エンドエフェクタの位置および姿勢を指示する指令値に基づいて各脚ごとのねじとナットとの相対的な角度差を演算により求め、上記角度差に基づいてねじのピッチに応じた長さを求め、指令値に基づいて求めた各脚の長さを上記角度差に基づいて求めた長さ分だけ補正した長さに基づいてアクチュエータを駆動することを特徴とするパラレルリンクロボットの制御方法。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項４記載のパラレルリンクロボットにおける各脚の長さを制御するにあたって、エンドエフェクタの姿勢を指示する各指令値に各脚ごとのねじとナットとの相対的な角度差を対応付ける関係をあらかじめ求めておき、指令値が与えられたときに上記関係を用いて上記角度差を求め、上記角度差に基づいてねじのピッチに応じた長さを求め、指令値に基づいて求めた各脚の長さを上記角度差に基づいて求めた長さ分だけ補正した長さに基づいてアクチュエータを駆動することを特徴とするパラレルリンクロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンドエフェクタを６自由度で駆動可能であって、産業用のマニピュレータや各種乗物のシミュレータなどに用いられるパラレルリンクロボットおよびその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種のパラレルリンクロボットとして各種構成のものが提案されている。一般にパラレルリンクロボットは、伸縮駆動される６本の脚を備え、各脚の一端部がユニバーサルジョイントを介してベースに結合され他端部がユニバーサルジョイントを介してエンドエフェクタに結合された構成を有している。また、各脚のいずれか一端部には、ベースまたはエンドエフェクタと脚とが脚の長手方向の一つの軸の回りに相対的に回動可能となるように回転ジョイント（軸受）が挿入される。
【０００３】
たとえば、特開平７−６０６７８号公報に記載されたものでは、図３０に示すように、ねじ２５ａをモータ２４で回動させることによってねじ２５ａに対してスライダ６１を直進移動させる脚２３を用いるとともに、スライダ６１の先端部に回転ジョイント６２を介してユニバーサルジョイント２７を結合し、またねじ２５ａの軸受６３にユニバーサルジョイント２６を結合することにより脚２３を構成し、このような脚２３をベースとエンドエフェクタとの間に６本配置したものが示されている。脚２３の配置の仕方には各種のものが提案されているが、もっとも単純なものはベースおよびエンドエフェクタにそれぞれ設定した円周を３等分する位置に２本ずつの脚２３をそれぞれ結合し、ベースとエンドエフェクタとの脚２３の結合点を互いに６０度ずらしたものがある。ここに、ベースの１つの結合点に結合される２本の脚２３は、その結合点から互いに反対回りで６０度離れたエンドエフェクタの２つの結合点にそれぞれ結合される。このような構成は上記公報の図７などに示された周知のものである。
【０００４】
ところで、上記公報に記載された脚２３は一端部に回転ジョイント６２を介してユニバーサルジョイント２７を結合し、脚２３の他端部にユニバーサルジョイント２６を結合した構成を有する。また、脚２３を伸縮させる構成として、上記公報ではねじ２５ａとモータ２４とスライダ６１とを用いているが、空気シリンダ、油圧シリンダなどに置換可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の脚２３は比較的複雑な構成を有しているものであって、パラレルリンクロボットではこのような脚２３を６本用いるから、部品点数が多くなるという問題がある。したがって、１本の脚２３に関連する部品点数を１つでも削減することができれば、部品点数の大幅な削減になり、ひいては小型化、軽量化につながるものである。また、軽量化すれば高速な動作が期待できる。しかも、脚２３、回転ジョイント６２、ユニバーサルジョイント２７，２６は、いずれも相対的に可動な部品を用いているから、これらの部品を削減することができれば、位置制御の精度が高くなるとともに、がたや摩擦による騒音の発生を低減することが可能になる。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、脚を構成する部品点数を削減したパラレルリンクロボットを提供することにあり、さらには位置および姿勢を精度よく制御することができるパラレルリンクロボットの制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、互いに離間して配置されるベースおよびエンドエフェクタと、ベースに取り付けた６個の第１の自在継手と、エンドエフェクタに取り付けた６個の第２の自在継手と、第１の自在継手と第２の自在継手との間を一対一に結合する伸縮自在な脚と、エンドエフェクタの３次元空間での位置および姿勢を指令値として与えることにより各脚の長さを制御する制御手段とを備え、脚が、第１の自在継手と第２の自在継手との一方に結合されたねじと、ねじに螺合して他方に結合されたナットと、ねじとナットとの一方を回転駆動することにより脚を伸縮させるアクチュエータとからなり、第１の自在継手と第２の自在継手とはそれぞれベースとエンドエフェクタとの表面に沿った面内で互いに直交する軸回りにおいて回転可能であるが足の長手方向に沿った軸の周りには回転不能であって、ねじとナットとの他方が第１の自在継手と第２の自在継手とのいずれかに対して回転不能に固着されていることを特徴とする。この構成によれば、ねじとナットとにより脚が伸縮するのはもちろんのこと、ねじとナットとの螺合部分で第１の自在継手と第２の自在継手との相対的な回転が可能になる。つまり、ねじとナットとの螺合部分が直動と回転とに兼用されているから、従来必要であったスライダと回転ジョイントとが不要になり、部品点数が削減されて構成が簡単になるのである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、第１の自在継手および第２の自在継手がユニバーサルジョイントであることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、ねじがアクチュエータにより回転駆動されるものである。
請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明において、ナットがアクチュエータにより回転駆動されるものである。
【０００９】
請求項２ないし請求項４は望ましい実施態様である。
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、ナットが合成樹脂製であって、ナットの温度を検出する温度センサを備え、制御手段がナットの材料特性に応じて設定されている閾値と温度センサによる検出温度とを比較し検出温度が閾値に達すると検出温度を低減させるようにアクチュエータを制御するものである。この構成によれば、ナットを合成樹脂製としたことによって金属製のナットを用いる場合に比較して騒音が低減される。ただし、合成樹脂製のナットではねじとの摩擦熱で高温になったときに変形ないし破損するおそれがあるから、温度センサを用いてナットの温度を管理しているのである。これにより、ナットの変形や破損を防止しながらも騒音の低減を図ることができる。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、検出温度が閾値に達したときに制御手段によりアクチュエータを減速させるように制御するのである。この構成によれば、ナットの温度が上昇したときに、アクチュエータを減速させることによって摩擦熱の発生を抑制するのであり、エンドエフェクタの動きは遅くなるが所望の位置および姿勢の制御は可能である。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項５の発明において、ねじは往復駆動され、検出温度が閾値に達したときにねじの往復駆動の振幅を減少させるようにアクチュエータを制御するのである。この構成によれば、ナットの温度が上昇したときに、アクチュエータの駆動によるねじの往復駆動の振幅を低減することによって摩擦熱の発生を抑制するのであり、エンドエフェクタの位置および姿勢は変化するが往復駆動の周期は保つことができる。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、各脚にそれぞれ設けられ第１の自在継手と第２の自在継手との相対的な角度差を検出する角度差センサと、角度差センサにより検出された角度差に基づいてねじのピッチに応じた長さを求め、求めた長さ分だけ指令値に対して各脚の長さを補正するようにアクチュエータを駆動する補正手段とを付加している。すなわち、請求項１ないし請求項４に記載の構成では、第１の自在継手と第２の自在継手との回転が脚の伸縮とは独立していないものであるから、指令値のみによって脚の長さを決定すると、第１の自在継手と第２の自在継手との相対的な回転に伴う長さ変化によってエンドエフェクタの位置および姿勢が指令値からずれることになる。そこで、請求項８の発明では、第１の自在継手と第２の自在継手との相対的な角度差を検出し、検出した角度差に基づいて脚の長さを補正しているのである。この構成によって、エンドエフェクタの位置および姿勢を精度よく制御することができる。
【００１３】
請求項９の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、各脚にそれぞれ設けられ各脚の長さを検出する長さセンサと、長さセンサにより検出された長さ分だけ指令値に対して各脚の長さを補正するようにアクチュエータを駆動する補正手段とを付加している。この構成では、各脚の長さを実測することによって、指令値により求められる脚の長さを補正するから、エンドエフェクタの位置および姿勢を精度よく制御することができる。
【００１４】
請求項１０の発明は、請求項１の発明において、エンドエフェクタの位置および姿勢を検出するセンサを備え、制御手段ではセンサにより検出されたエンドエフェクタの位置および姿勢が指令値に一致するようにアクチュエータをフィードバック制御するのである。この構成によれば、エンドエフェクタの位置および姿勢をセンサで検出しているから、指令値との差を容易に知ることができ、エンドエフェクタの位置および姿勢をフィードバック制御することによってエンドエフェクタの位置および姿勢を精度よく制御することができる。
【００１５】
請求項１１の発明は、請求項２の発明において、エンドエフェクタの異なる３箇所にユニバーサルジョイントを介して結合される３本の脚にそれぞれ脚の長さを検出する長さセンサを設け、この３本の脚のうちの２本にベースとの間のユニバーサルジョイントに設けた２本の軸の回転角度を検出する角度センサを設け、制御手段では長さセンサと角度センサとの出力に基づいて検出されるエンドエフェクタの位置および姿勢を指令値に一致させるようにフィードバック制御するのである。
【００１６】
請求項１２の発明は、請求項１０の発明において、上記センサがエンドエフェクタの異なる３箇所に設定したマークの３次元位置を検出する３次元位置センサであることを特徴とする。
請求項１３の発明は、請求項１０の発明において、上記センサがエンドエフェクタの姿勢を検出するようにエンドエフェクタに取り付けたジャイロセンサと、１本の脚における長さを検出する長さセンサと、その脚とベースとの間のユニバーサルジョイントに設けた２本の軸の回転角度を検出する角度センサとから成ることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１１ないし請求項１３の発明は、エンドエフェクタの位置および姿勢を検出するための具体的構成である。とくに、請求項１３の発明の構成によれば、センサが４個であって比較的少なく、また、センサによる検出値の処理も比較的簡単である。
請求項１４の発明は、請求項１ないし請求項４記載のパラレルリンクロボットにおける各脚の長さを制御するにあたって、エンドエフェクタの位置および姿勢を指示する指令値に基づいて各脚ごとのねじとナットとの相対的な角度差を演算により求め、上記角度差に基づいてねじのピッチに応じた長さを求め、指令値に基づいて求めた各脚の長さを上記角度差に基づいて求めた長さ分だけ補正した長さに基づいてアクチュエータを駆動するものである。この方法によれば、指令値のみに基づいて脚の長さを正確に補正することができる。
【００１８】
請求項１５の発明は、請求項１ないし請求項４記載のパラレルリンクロボットにおける各脚の長さを制御するにあたって、エンドエフェクタの姿勢を指示する各指令値に各脚ごとのねじとナットとの相対的な角度差を対応付ける関係をあらかじめ求めておき、指令値が与えられたときに上記関係を用いて上記角度差を求め、上記角度差に基づいてねじのピッチに応じた長さを求め、指令値に基づいて求めた各脚の長さを上記角度差に基づいて求めた長さ分だけ補正した長さに基づいてアクチュエータを駆動するものである。この方法によれば、請求項１４の方法に比較するとエンドエフェクタの位置や姿勢の制御精度は低いが、複雑な演算を必要としないから高速な処理が可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１（ａ）に示すように、ベース２１とエンドエフェクタ２２とを６本の脚２３を介して結合する点は本実施形態のものも従来例のものと同様であるが、ベース２１とエンドエフェクタ２２との間にスライダ６１および回転ジョイント６２を用いていない点で相違する。
【００２０】
すなわち、図１（ｂ）に示すように、脚２３を、アクチュエータとしてのモータ２４およびねじ２５ａを取り付けた筒状の第１脚２３ａと、ねじ２５ａに螺合するナット２５ｂを備えた筒状の第２脚２３ｂとにより構成してあり、さらにねじ２５ａの長手方向の中心線上で第１脚２３ａに第１のユニバーサルジョイント２６を介してベース２１を結合し、同様にねじ２５ａの長手方向の中心線上で第２脚２３ｂにユニバーサルジョイント２７を介してエンドエフェクタ２２を結合してある。モータ２４はねじ２５ａを回動駆動させ、モータ２４の出力軸をねじ２５ａに直結してある。ねじ２５ａは第１脚２３ａに設けた軸受２９により軸支される。
【００２１】
ところで、ナット２５ｂとして合成樹脂製のものを用いると騒音の低減に効果のあることが知られている。しかしながら、ねじ２５ａとナット２５ｂとは高速で回転するから摩擦熱が多量に発生し、合成樹脂製のナット２５ｂでは過熱により変形することがある。そこで、本実施形態では、図２に示すように、ナット２５ｂの温度を温度センサ２８により測定し、摩擦熱によりナット２５ｂの温度が上昇すると、ねじ２５ａの回転速度を低減させることにより摩擦熱の発生を低減させ、結果的に過熱によるナット２５ｂの変形を防止することができるようにしてある。また、エンドエフェクタ２２を振動ないし揺動させるように駆動するときには、ねじ２５ａを往復駆動することになるから、この場合、ナット２５ｂの温度が上昇したときに往復駆動の振幅を低減させるように制御してもよい。
【００２２】
つまり、図３に示すように、モータ２４を駆動するための指令値を与える制御装置４に対して温度センサ２８により検出した検出温度を与え、制御装置４は検出温度に基づいて駆動部４８を介してモータ２４の回転速度ないし往復動の振幅を制御するのである。制御手順をまとめると図４に示すようになる。つまり、ナット２５ｂを形成する合成樹脂の物性に応じて温度センサ２８による検出温度に閾値を設定しておき（Ｓ１）、駆動を開始した後に（Ｓ２）、温度センサ２８による検出温度をサンプリングする（Ｓ３）。検出温度が閾値を越えたときには（Ｓ４）、モータ２４を段階的に減速し（Ｓ５）、測定温度が閾値以下になるまでモータ２４の減速を繰り返す。つまり、モータ２４の駆動速度を定められた１段階分減速してナット２５ｂの温度を測定し、所定時間（ナット２５ｂの周辺部材の熱容量により決まる）内にナット２５ｂの温度が低下しなければ、さらに１段階減速するのである。このようにして減速を続けたときにモータ２４の回転速度が所定値以下になればモータ２４を停止させる（Ｓ６）。また、ナット２５ｂの温度が閾値よりも下がれば、モータ２４の駆動速度を元に戻す。なお、ステップＳ５の減速に代えて往復駆動の振幅を変化させてもよい。往復駆動は制御装置４において指令値の時間変化によって指示されるものであり、したがって、指令値に適宜の倍率を乗算することによって往復駆動の振幅を変化させることが可能である。
【００２３】
ところで、上述した構成では、モータ２４の回動に伴ってねじ２５ａが回動すると、ナット２５ｂがねじ２５ａの長手方向に移動するから、ナット２５ｂに結合された第２脚２３ｂが直進移動することになる。また、第２脚２３ｂはねじ２５ａに対して回動自在であるから、ねじ２５ａとナット２５ｂとの螺合部分が従来構成に用いられていた回転ジョイント６２と同様に機能することになる。
【００２４】
ただし、従来構成ではスライダ６１による脚２３の直動と回転ジョイント６２による回動との機能が分離されていたのに対して、上述の構成ではねじ２５ａとナット２５ｂとの螺合部分が直動と回転とに兼用されているから、ねじ２５ａとナット２５ｂとが相対的に回動したときに、脚２３の長さが変化することになる。つまり、ベース２１に対するエンドエフェクタ２２の位置（６自由度であるから位置を示すパラメータも６個ある）を従来構成と同じに設定したときに、従来構成における各脚２３の長さの制御量に対して本実施形態の脚２３の長さには補正が必要である。
【００２５】
そこで、本実施形態では脚２３の長さを以下のように制御する。補正量の求め方および補正の仕方を説明する前に座標系について定義する。この種のパラレルリンクロボットの脚２３の長さ（ユニバーサルジョイント２６，２７を含む長さ）とエンドエフェクタ２２の位置（座標系の各軸方向の移動量および各軸回りの回転量）との関係を考えるときには、図５に示すように、ベース２１の中心を原点としてベース２１の表面に直交する方向をｚb とするベース座標系Ｏb −ｘb ｙb ｚb と、エンドエフェクタ２２の中心を原点としてエンドエフェクタ２２の表面に直交する方向をＺe とするエンドエフェクタ座標系Ｏe −ｘe ｙe ｚe とを設定する。なお、以下では座標系の各軸方向の移動量を位置と呼び、各軸回りの回転量を姿勢と呼ぶことにする。つまり、ベース座標系において、エンドエフェクタ座標系の原点の位置ベクトルが位置であり、エンドエフェクタ座標系の各軸の傾きが姿勢ということになる。
【００２６】
エンドエフェクタ２２の位置が与えられたときに脚２３の長さを求める逆キネマティクス計算は、日本ロボット学会パラレルメカニズム研究専門委員会報告書（平成５年１０月）ｐ．８５〜９８などの文献により示されており、ベース座標系におけるｘb 方向を前後方向、ｙb 方向を左右方向、ｚb 方向を上下方向とすれば、エンドエフェクタ２２の位置（ＰX ，ＰY ，ＰZ ）は、ベース座標系におけるエンドエフェクタ座標系の原点Ｏe の位置ベクトルＰorg であるから、数１のようになる。
【００２７】
【数１】
0003834117.tif 000002
【００２８】
また、ｘb 軸回りの回動であるロールをθX 、ｙb 軸回りの回動であるピッチをθY 、ｚb 軸回りの回動であるヨーをθZ とおけば、各軸回りでの回転変換をそれぞれ表す行列ＲX （θX ），ＲY （θY ），ＲZ （θZ ）の積を用いることにより、エンドエフェクタ座標系で表されたベクトルをベース座標系を基準とするベクトルに回転変換することができる。つまり、行列ＲX （θX ），ＲY （θY ），ＲZ （θZ ）の積である回転行列Ｒは、エンドエフェクタ座標系のベース座標系に対する姿勢を示すのであって、この回転行列Ｒは数２のような関係になる。
【００２９】
【数２】
0003834117.tif 000003
【００３０】
位置ベクトルＰorg と回転行列Ｒとを用いれば、エンドエフェクタ座標系で表された位置ベクトルの成分をベース座標系の位置ベクトルの成分に変換することができる。つまり、図３における位置ベクトルＰoei （ｉ＝１〜６であり、各脚２３を意味する）は、
Ｐoei ＝Ｐorg ＋Ｒ×Ｐei
と表すことができる。ここに、位置ベクトルＰeiは、エンドエフェクタ２２に対する脚２３（ユニバーサルジョイント２７）の結合点Ｅi （ＰeiX ，ＰeiY ，ＰeiZ ）を示し、エンドエフェクタ座標系で数３のように表される。
【００３１】
【数３】
0003834117.tif 000004
【００３２】
同様にして、ベース２１に対する脚２３（ユニバーサルジョイント２６）の結合点Ｂi （ＰbiX ，ＰbiY ，ＰbiZ ）はベース座標系において数４に示す位置ベクトルＰbiで示される。
【００３３】
【数４】
0003834117.tif 000005
【００３４】
上述のように、位置ベクトルＰorg と回転行列Ｒと位置ベクトルＰbiと位置ベクトルＰeiとがわかれば、ベース２１およびエンドエフェクタ２２と脚２３との各結合点Ｂi ，Ｅi 間を結ぶベクトルＰliは、
Ｐli＝Ｐoei −Ｐbi＝Ｐorg ＋Ｒ×Ｐei−Ｐbi
という関係になる。脚の長さｌi は、上記ベクトルＰliの大きさであり、脚の向きは上記ベクトルＰliの単位ベクトルＺi で表すことができる。つまり、
ｌi ＝｜Ｐli｜、Ｚi ＝Ｐli／ｌi 
になる。位置ベクトルＰbi，Ｐeiは既知であり、エンドエフェクタ２２の位置および姿勢を指示することによって、位置ベクトルＰorg と回転行列Ｒとが決定されるから、上述の演算によって脚の長さｌi 、つまり脚２３の長さを求めることができる。制御装置４では、エンドエフェクタ２２の位置および姿勢を指定する指令値が与えられると、上述のような逆キネマティクス計算を行ない、脚２３の長さを求めてモータ２４を駆動する。
【００３５】
なお、これらの演算は制御手段および補正手段に兼用される後述の制御装置４により行なわれる。ここまで説明した手順は従来より採用されているものであるが、本実施形態では、上述のように、エンドエフェクタ２２の移動によって２個のユニバーサルジョイント２６，２７が相対的に回転し、その回転に伴って脚２３の長さに変化が生じるから、上述のようにして求めた脚２３の長さを補正する必要がある。そこで、脚２３の長さの補正量を以下のようにして算出し、算出した補正量を上述のようにして求めた脚２３の長さに対して加算ないし減算することによって、脚２３の長さを補正するのである。
【００３６】
いま、１本の脚２３に着目し、この脚２３について図６に示すように、ベース２１とユニバーサルジョイント２６との結合点Ｂ1 を原点とするベース側座標系Ｂ1 を設定するとともに、エンドエフェクタ２２とユニバーサルジョイント２７との結合点Ｅ1 を原点とするエンドエフェクタ側座標系Ｅ1 を設定する。ベース側座標系Ｂ1 で脚伸縮方向の単位ベクトルＺB1を表すと、数５のようになる。
【００３７】
【数５】
0003834117.tif 000006
【００３８】
また、ユニバーサルジョイント２６が各軸の回りにそれぞれθ0 ，θ1 だけ回転したときの、第１脚２３ａ側の点αに関する回転行列α01は、数６で表される。
【００３９】
【数６】
0003834117.tif 000007
【００４０】
ここにおいて、回転行列α01のＺ軸成分は脚２３の伸縮方向のベクトルＺB1であるから、
Ｘb ＝Ｓθ1 
Ｙb ＝−Ｓθ0 Ｃθ1 
Ｚb ＝Ｃθ0 Ｃθ1 
になる。これらの関係式に基づいて、Ｓθ0 ，Ｃθ0 ，Ｃθ1 をＸb ，Ｙb ，Ｚb を用いて表すと、数７のようになる。
【００４１】
【数７】
0003834117.tif 000008
【００４２】
すなわち、回転行列α01は、数８のように表される。
【００４３】
【数８】
0003834117.tif 000009
【００４４】
一方、エンドエフェクタ側座標系Ｅ1 における脚２３の長手方向のベクトルＺE1は、数９のように表される。
【００４５】
【数９】
0003834117.tif 000010
【００４６】
第２脚２３ｂ側の点βについて点αと同様に回転行列β01を求めると、数１０のようになる。
【００４７】
【数１０】
0003834117.tif 000011
【００４８】
点αは第１脚２３ａ側にあり点βは第２脚２３ｂ側にあるから、点αと点βとのベクトルを回転行列α01，β01をベース座標系に変換し、Ｚ方向に直交する平面内での回転角度を求める。具体的には、次式のように、Ｙ方向ベクトル（またはＸ方向ベクトル）Ｙα，Ｙβの内積によって角度差φを求めることができる。
cosφ＝Ｙα・Ｙβ
ただし、ベクトルＹα，Ｙβは単位ベクトルである。
【００４９】
以上のようにして、各脚２３が指令値に基づいて制御された場合のベース側座標系Ｂ1 に対するエンドエフェクタ側座標系Ｅ1 の角度差φを求めることができる。ここで、エンドエフェクタ側座標系Ｅ1 がベース側座標系Ｂ1 に対して時計回りであるときには、脚２３が所望値よりも短縮されることになるから、指令値により求められた脚２３の長さＬ1 に対して角度差φに相当する長さ分（ねじ２５ａのピッチにより決まる）を補正量Ｌ（φ）として加算する。つまり、元の指令値を補正した指令値Ａ1 として、
Ａ1 ＝Ｌ1 ＋Ｌ（φ）
を採用する。同様に、エンドエフェクタ側座標系Ｅ1 がベース側座標系Ｂ1 に対して反時計回りであるときには、脚２３が所望値よりも伸長されることになるから、指令値により決まる脚の長さＬ1 から補正量Ｌ（φ）を減算し、補正後の指令値Ａ1 として、
Ａ1 ＝Ｌ1 −Ｌ（φ）
を採用する。
【００５０】
以上説明したように、ねじ２５ａとナット２５ｂとの回転によって脚の伸縮量に補正が必要になるが、上述のような演算を行なって指令値を補正することにより、エンドエフェクタ２２の位置および姿勢を精度よく制御することが可能になるのである。
（実施形態２）
本実施形態では、図７に示すように、脚２３を伸縮させるためにねじ２５ａではなくナット２５ｂをモータ２４により回動させる構成としてある。つまり、ねじ２５ａの一端部にユニバーサルジョイント２６を結合し、ユニバーサルジョイント２７に結合された筒状の第２脚２３ｂ内にプーリ３０を軸受２９により軸支し、このプーリ３０に固着したナット２５ｂにねじ２５ａを螺合させてある。また、プーリ３０にベルト３１を介してモータ２４の回転力を伝達するようにしてある。
【００５１】
この構成ではモータ２４の回転に伴ってナット２５ｂが回転するとねじ２５ａが第２脚２３ｂに対して進退し脚２３の長さが変化する。また、実施形態１と同様に、ねじ２５ａとナット２５ｂとの螺合部分が従来構成における回転ジョイント６２の機能を兼ねることになる。
（実施形態３）
実施形態１では、エンドエフェクタ２２の位置および姿勢に関する指令値のすべてのパラメータを用いて脚２３の長さの補正量を求めたが、パラメータが多いものであるから演算が複雑になっている。そこで、本実施形態では簡易な演算ながら比較的高い精度で補正量を求める例を示す。
【００５２】
上述した実施形態から明らかなように、各脚２３について脚２３の長手方向の回りでのベース側座標系Ｂ1 とエンドエフェクタ側座標系Ｅ1 との角度差φを求めることができれば、脚２３の長さに関する補正量Ｌ（φ）を得ることができる。そこで、本実施形態では、角度差φを求めるために指令値のうちロールθX 、ピッチθY 、ヨーθZ に着目し、（θX ，θY ，θZ ）と角度差φとの関係を求めるのである。実際には、各脚２３について、ロールθX 、ピッチθY 、ヨーθZ のそれぞれの指令値ごとにねじ２５ａとナット２５ｂとの角度変化φXi，φYi，φZi（ｉは各脚を意味し、ｉ＝１〜６である）の関係を求めておく。この関係は、複数点についてテーブル化しておきテーブルにない値については補間演算を行なって角度変化φXi，φYi，φZiを求める。あるいは、上記関係を近似するような適宜の曲面を回帰演算等によって求め、この曲面を表す関数を用いて角度変化φXi，φYi，φZiを演算する。
【００５３】
後者のように関数を設定した場合には、エンドエフェクタ２２の指令値であるロールθX 、ピッチθY 、ヨーθZ から以下の手順で角度差φを求めることになる。いま、各関数を
φXi＝ｆXi（θX ）
φYi＝ｆYi（θY ）
φZi＝ｆZi（θZ ）
とおけば、指令値が（θX ，θY ，θZ ）の組み合わせであるときには、一つの脚に関する角度差φi は、
φi ＝φXi＋φYi＋φZi＝ｆXi（θX ）＋ｆYi（θY ）＋ｆZi（θZ ）
になる。角度差φi を求めた後の処理は実施形態１と同様であって、脚２３の長さに関する補正量Ｌ（φi ）を求め、指令値から逆キネマティクス計算により求めた脚２３の長さＬ1 に対して補正量Ｌ（φi ）を加減算し、補正後の指令値Ａ1 を求めればよい。すなわち、
Ａ1 ＝Ｌ1 ±Ｌ（φi ）
を実際の指令値として与える。
【００５４】
このように、指令値であるロールθX 、ピッチθY 、ヨーθZ に対して角度変化φXi，φYi，φZiを関数化ないしテーブル化して対応付けているから、指令値に基づいて各脚の長さの補正量Ｌ（φi ）をただちに求めることができるのであって、指令値ごとに実施形態１のような複雑な演算を繰り返す場合に比較して演算量を大幅に低減することができ、結果的に高速な処理が可能になる。
【００５５】
（実施形態４）
上述の各実施形態では、指令値に基づいて脚２３の長さの補正量を求めるものであったが、本実施形態では、図８に示すように、ユニバーサルジョイント２６とベース２１との結合点と、ユニバーサルジョイント２７とエンドエフェクタ２２との結合点との角度差φi を角度差センサ３２を用いて測定し、角度差センサ３２での測定結果に基づいて補正量を求めている。
【００５６】
すなわち、実施形態１に示した脚２３であれば、図８（ａ）のように、第２脚２３ｂからねじ２５ａに沿って第１脚２３ａ側に延長したポール３３を設け、ねじ２５ａの周方向におけるポール３３の位置を検出することができる角度差センサ３２を第１脚２３ａに設けているのである。この種の角度差センサ３２としては、ポール３３の移動量を検出する差動トランスや、ポール３３との距離を検出する近接センサなどを用いることができる。エンドエフェクタ２２を駆動したときに第１脚２３ａに対する第２脚２３ｂの回転が角度差センサ３２によって検出されたときには、角度差センサ３２の出力値に基づいてその回転角度（つまり角度差φi ）を求め、求めた角度差φi から脚２３の長さの補正量Ｌ（φi ）を求めるのである。ここで、上述した実施形態では指令値を与えた時点で補正量を発生させることができるが、本実施形態では指令値に対する応答に対して補正量を求めることになる。ただし、本実施形態では角度差φi を求める演算が実質的に不要であるから、脚２３の長さの補正を迅速に行なうことができる。なお、角度差センサ３２およびポール３３はすべての脚２３に設ける。
【００５７】
図８（ａ）には実施形態１の脚２３を例示したが、図８（ｂ）のように、実施形態２の脚２３にも同様の構成を適用することが可能である。この場合、第２脚２３ｂにポール３３を設け、角度差センサ３２をユニバーサルジョイント２６に固定する。
（実施形態５）
本実施形態は、図９に示すように、脚２３の長さを検出する長さセンサとしての距離センサ３４を設けたものである。距離センサ３４は、実施形態１に示した脚２３であれば、図９（ａ）のように第１脚２３ａに設け、第２脚２３ｂの所定箇所までの距離を求めることになる。この種の距離センサ３４としては、半導体レーザのような光ビームを照射する光源と、光ビームによって対象物の表面に形成される光スポットをレンズを通して結像させた受光スポットの位置を検出するＰＳＤのような位置検出素子とを備えるものが知られている。つまり、対象物までの距離が変化すれば、位置検出素子の受光面の上での受光スポットの位置が変化するから、位置検出素子の出力に基づいて受光スポットの位置を検出し、三角測量法の原理を適用して対象物までの距離を求めるものである。
【００５８】
この種の距離センサ３４を用いると、脚２３の長さの変化を直接検出することができるから、指令値により与えた脚２３の長さと距離センサ３４により検出した脚２３の長さとの誤差をただちに求めることができ、この誤差を減少させる向きに脚２３の長さを調節すれば、エンドエフェクタ２２の位置および姿勢を補正することができる。つまり、指令値による脚２３の長さをｌi とし、距離センサ３４により測定した脚２３の長さをｌr とすると、誤差Δｌは、
Δｌ＝ｌi −ｌr 
であって、エンドエフェクタ２２の位置および姿勢を制御するための補正後の指令値Ａi は、
Ａi ＝ｌi ＋Δｌ
になる。
【００５９】
図９（ａ）には実施形態１の脚２３を例示したが、図９（ｂ）のように、実施形態２の脚２３にも同様の構成を適用することが可能である。つまり、ユニバーサルジョイント２６にセンサ２３を固定する。
なお、距離センサ３４は、上述のものに限定されるものではなく、他の周知の距離センサを用いることが可能である。たとえば非接触形のものとしては超音波を用いるものが知られており、超音波を送波しその反射波を受波するまでの時間を計測することにより距離を求めるものも用いることが可能である。あるいはまた、ダイヤルゲージ型の接触式センサであって、触針に連動するリニアエンコーダを内蔵することにより触針の進退量をデジタル値として出力することができるいわゆるデジタルゲージを距離センサ３４に用いることも可能である。この場合、デジタルゲージの本体を第１脚２３ａないしユニバーサルジョイント２６と第２脚２３ｂとの一方に取り付け、他方に触針を当接させればよい。
【００６０】
（実施形態６）
上述した各実施形態は脚２３の長さを求めるものであったが、本実施形態はエンドエフェクタ２２の位置および姿勢を検出し、検出値を指令値に近付けるようにフィードバック制御するものである。
エンドエフェクタ２２の位置および姿勢を検出するセンサとしては、図１０に示すように脚２３の長さを測定するための距離センサ３４と、ベース２１に対する脚２３の傾きを検出する角度センサ３５ａ，３５ｂとを用いる。距離センサ３４は６本の脚のうちの３本に設けられ、また、角度センサ３５ａ，３５ｂは距離センサ３４を設けた３本の脚のうちの２本に設けられる。距離センサ３４を設ける３本の脚はエンドエフェクタ２２との結合点が互いに異なる３本を選択する。角度センサ３５ａ，３５ｂは、ユニバーサルジョイント２６の２本の軸回りの回転角度をそれぞれ検出するものであり、１つのユニバーサルジョイント２６に対して２個設けられ、合計４個の角度センサ３５ａ，３５ｂが設けられる。距離センサ３４は実施形態５と同様のものを用いることができ、角度センサ３５ａ，３５ｂにはロータリエンコーダを用いる。距離センサ３４および角度センサ３５ａ，３５ｂにより得られるデータを総合すればエンドエフェクタ２２の位置および姿勢を知ることができる。
【００６１】
上述のようにして得られたエンドエフェクタ２２の位置および姿勢の検出値は、図１１に示すように、指令値とともに制御装置４の演算部４０に入力され、検出値が指令値に近付くように制御量が求められる。制御量は各脚２３の長さで与えられ、アクチュエータ制御部４７において各モータ２４の回転量が求められ、この回転量に従って駆動部４８を介してモータ２４が駆動される。このようなフィードバック制御を行なうことによって、エンドエフェクタ２２の位置および姿勢は指令値に一致するように制御されることになる。つまり、ユニバーサルジョイント２６，２７の相対的な回転に伴う脚２３の長さの変化にかかわりなく、エンドエフェクタ２２を指令値に一致させるように制御することができる。
【００６２】
演算部４０において脚２３の長さを求める演算は、実際には一定時間毎に行なわれるものであって、以下のような演算を行なうことによって、時刻ｔにおける指令値および検出値と次の時刻（ｔ＋１）における指令値とに基づいて次の時刻（ｔ＋１）における制御量を求めることになる。
いま、時刻ｔにおける指令値が
Ｐt ＝（ｘt ，ｙt ，ｚt ，θxt，θyt，θzt）
時刻（ｔ＋１）における指令値が
Ｐ(t+1) ＝（ｘ(t+1) ，ｙ(t+1) ，ｚ(t+ 1)，θx(t+1)，θy(t+1)，θz(t+1)）であるものとし、時刻ｔにおける検出値が
Ｒt ＝（ｘRt，ｙRt，ｚRt，θxRt ，θyRt ，θzRt ）
であるものとする。このとき、時刻（ｔ＋１）のエンドエフェクタ２２の位置および姿勢
Ｅ(t+1) ＝（ｘE(t+1)，ｙE(t+1)，ｚE(t+ 1) ，θxE(t+1) ，θyE(t+1) ，θzE(t+1) ）
は数１１のようになる。
【００６３】
【数１１】
0003834117.tif 000012
【００６４】
数１１に示す関係で求めた時刻（ｔ＋１）の位置および姿勢に基づいて逆キネマティクス計算を行ない、時刻（ｔ＋１）における各脚２３の長さを決定するのである。このような処理を繰り返すことによって、エンドエフェクタ２２の位置および姿勢を指令値に一致させることが可能になる。
（実施形態７）
本実施形態は、実施形態６と同様にエンドエフェクタ２２の位置および姿勢を検出してフィードバック制御するものであるが、エンドエフェクタ２２の位置および姿勢を検出するセンサとしては、図１２に示すように、２台のイメージセンサ３６ａ，３６ｂを備える３次元位置センサを用いる。イメージセンサ３６ａ，３６ｂは、ＴＶカメラを用いることができ、ＣＣＤ撮像素子のような撮像素子と撮像素子の受光面に対象物の像を結像させる光学系とを備える。このようなイメージセンサ３６ａ，３６ｂをベース２１の定位置に配置し、エンドエフェクタ２２の上の異なる３箇所に設けたマーク３７を各イメージセンサ３６ａ，３６ｂでそれぞれ撮像する。また、各イメージセンサ３６ａ，３６ｂの光軸は平行に設定してある。
【００６５】
このようにして両イメージセンサ３６ａ，３６ｂで得られた同じマーク３７の像を比較すれば、両イメージセンサ３６ａ、３６ｂの位置関係とマーク３７の像の位置とに基づいてベース２１に設定した座標系におけるマーク３７の３次元の位置を知ることができる。この種の３次元位置センサは周知のものである。
上述のようにして、２台のイメージセンサ３６ａ，３６ｂを用いた３次元位置センサによりエンドエフェクタ２２の３箇所の位置を検出するから、３次元位置センサで得られた情報に基づいてエンドエフェクタ２２の位置および姿勢を知ることができる。
【００６６】
ここにおいて、２台のイメージセンサ３６ａ，３６ｂでは３個のマーク３７をそれぞれ対応付ける（つまり、同じマーク３７同士かどうかを識別する）必要があるが、本実施形態の目的では各イメージセンサ３６ａ，３６ｂの受光面での各マーク３７の移動範囲はほぼ決まっているから、イメージセンサ３６ａ，３６ｂの受光面の領域ごとにマーク３７を対応付けるようにすればよい。また、場合によっては各マーク３７を異なる色に設定しておき、イメージセンサ３６ａ，３６ｂとしてカラー画像を撮像可能なものを用いて、色別にマーク３７を識別するようにしてもよい。他の構成および動作は実施形態６と同様である。
【００６７】
（実施形態８）
本実施形態は、図１３に示すように、エンドエフェクタ２２の姿勢（ロール、ピッチ、ヨー）を検出するセンサとしてジャイロセンサ３８を用いている。ジャイロセンサ３８は、ジャイロを内蔵しジャイロに対するエンドエフェクタ２２の傾斜角度を検出するものである。また、エンドエフェクタ２２の位置を検出するセンサとしては、図１０に示した実施形態６と同様に、脚２３に取り付けた距離センサ３４と角度センサ３５ａ，３５ｂとを用いる。ただし、距離センサ３４および角度センサ３５ａ，３５ｂは１本の脚２３にのみ設ける。つまり、４個のセンサによってエンドエフェクタ２２の位置および姿勢を検出するものであり、センサの個数を少なくすることができる。また、実施形態７のような画像処理を伴わないからセンサの出力処理も簡単である。他の構成および動作は実施形態６と同様である。
【００６８】
（応用例１）
上述したパラレルリンクロボット２の応用例として、運動機能賦活装置を例示する。この装置は、図１４に示すように、鞍形の座席１１を有する馬形の乗り物１を備え、この乗り物１を駆動手段としてのパラレルリンクロボット２により移動させるように構成されている。また、乗り物１の前方には表示手段として大型のディスプレイ装置３が配置される。パラレルリンクロボット２の動作制御およびディスプレイ装置３の表示制御は後述する制御手段である制御装置４により行なわれる。
【００６９】
ディスプレイ装置３は、３管投影式のテレビジョンモニタを用いている。画面の大きさおよび乗り物１からの距離は、乗り物１に乗った被訓練者がディスプレイ装置３に表示された画面の内容を現実の空間に近い感覚で認識できる程度に設計される。つまり、後述するようにディスプレイ装置３には主として地上の風景が表示されるのであり、その風景が現実的な大きさで認識できる程度に、ディスプレイ装置３の画面の大きさや、ディスプレイ装置３と乗り物１との距離が設定されるのである。このことにより、乗り物１に乗った被訓練者はディスプレイ装置３の画面に表示された画像による臨場感を得ることができる。なお、ディスプレイ装置３の画面に表示する画像は、実写のほかアニメーション（手描きやコンピュータグラフィックスによる）でもよい。
【００７０】
以下の説明を容易にするために、乗り物１を中心とする座標系を導入する。すなわち、乗り物１の前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、原点をパラレルリンクロボット２のベース２１の中心とする右手系の直交座標系を設定する。また、ディスプレイ装置３の画面はＹＺ平面に平行であるものとする。しかして、パラレルリンクロボット２のエンドエフェクタ２２は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の３方向に平行移動が可能であるとともに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸回りに回転移動が可能であることになる。Ｘ軸回りの回転をロール、Ｙ軸回りの回転をピッチ、Ｚ軸回りの回転をヨーと呼ぶ。この座標系は上述したパラレルリンクロボット２におけるベース座標系に相当する。
【００７１】
制御装置４はコンピュータ装置を用いて構成されたものであり、図１５に示すように、ディスプレイ装置３の画面に表示する画像情報を格納した媒体４１の読出装置４２を制御する。この種の媒体４１としてはビデオテープを用いてもよいが、ランダムアクセスが可能なものを用いることが望ましい。つまり、映像情報は現状の技術では、ビデオＣＤ、レーザディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスクから選択される媒体４１を用いて記録される。また、近く実用化されるＤＶＤ（デジタルビデオディスク）を用いることも可能と考えられる。
【００７２】
制御装置４は、キーボードやマウスなどからなるデータ入力部４３によりメモリよりなるデータ記憶部４４にあらかじめ書き込まれた制御情報と、上述した媒体４１に映像情報とともに書き込んである進路情報とに基づいてパラレルリンクロボット２を制御する。データ入力部４３としては、馬の適宜箇所にマークを取り付けるとともにマークの位置を撮像した画像を解析するものを用いてもよい。進路情報は、ディスプレイ装置３に表示される進路（道の場合が多いが、必ずしも道ではなくてもよい）におけるＹ軸回りの傾き（つまり上り坂や下り坂の角度）、Ｚ軸回りの角度変化（つまり進路の左右の曲がり角度）に関する情報であって、制御情報によってパラレルリンクロボットの基本的な動作を決めるとともに、進路情報によって制御情報を補正することによってディスプレイ装置３の画面に表示される画像と乗り物１の動作による体感とをほぼ一致させることができるのである。ここで、進路情報にはＸ軸回りの傾き（つまり進路の左右の傾斜の角度）を含んでいないが、一般的な道ではこの情報を省略しても差支えがないからであり、この情報を省略することで進路情報の作成作業が軽減されることになる。ただし、より現実に近いシミュレーションを行なう場合にはこの情報も含めてよい。
【００７３】
上述のように、媒体４１には映像情報と進路情報とが含まれているから、読出装置４２により読み出した映像情報と進路情報とを分離することが必要である。そこで、映像制御部４５では映像情報と進路情報とを分離し、映像情報をディスプレイ装置３に与えて画面に表示させるのである。また、映像制御部４５は制御情報と進路情報とに基づいてディスプレイ装置３の画面での映像のコマ送りの速さ（つまり媒体４１からの映像情報および進路情報の読出の速さ）を制御する機能も備える。制御情報は演算部４０において映像制御部４５で分離された進路情報に基づいて補正され、補正結果は映像制御部４５に返されてディスプレイ装置３に表示される映像のコマ送りの速さが制御される。また、演算部４０は補正結果をパラレルリンクロボット２の各脚２３の長さに変換する演算（逆運動学計算）を行ない、次に各リンクの第１の自在継手（ユニバーサルジョイント２６）と第２の自在継手（ユニバーサルジョイント２７）との相対的な角度変化による脚２３の長さの補正計算を行ない、演算結果をアクチュエータ制御部４７に与える。アクチュエータ制御部４７では演算部４０で求めた各脚２３の長さに応じたアクチュエータ２３ｃの動作量を求め、この動作量に従って駆動部４８を介してアクチュエータ２３ｃを駆動する。駆動部４８はアクチュエータ制御部４７で求めた動作量に基づいてアクチュエータ２３ｃへの通電を制御する。
【００７４】
ところで、データ記憶部４４に格納される制御情報は、表１のように、乗り物１に関して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の位置Ｘi ，Ｙi ，Ｚi （ｉは整数）と、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、Ｚ軸回りの回転角度（ロール、ピッチ、ヨー）θXi，θYi，θZi（ｉは整数）との６つ組を一定時間間隔で設定したものである。この制御情報は、馬上での振動を模擬したデータであり、常足、速歩、駆歩（目的によっては襲歩や荒馬の動作を含む）などにおける一連の振動パターンが格納されている。たとえば、常足であれば馬の４節の動きを一連の振動パターンとし、この振動パターンを一定時間間隔で区切るとともに、各区切りごとに上記６つ組を設定することになる。
【００７５】
【表１】
0003834117.tif 000013
【００７６】
ところで、一連の振動パターンにおける最初の６つ組と最後の６つ組とは同内容に設定してある。また、互いに異なる振動パターンにおいても、最初の６つ組と最後の６つ組とは同内容に設定してある。このことによって、振動パターンを途中で切り換える場合でも、一連の振動パターンの終了時点で次の一連の振動パターンに移行させれば、違和感なく異なる振動パターンに移行させることができるのである。振動パターンの選択は、施療パターン設定部４６において行なう。施療パターン設定部４６は、振動パターンの順序と繰り返しの時間（回数でもよい）とを設定するものであり、キーボードやマウスのような入力装置から入力したデータを用いて表２のようなタイムテーブルとして記憶する。入力装置はデータ入力部４６と共用することも可能である。
【００７７】
【表２】
0003834117.tif 000014
【００７８】
いま、施療パターン設定部４６が、振動パターンとしてＡ，Ｂ，Ｃの３種類を選択し、Ａ，Ｂ，Ｃの順でそれぞれ継続時間を２分、５分、３分に設定しているものとする。この場合、乗り物１を駆動する施療パターンは図１６のようになる。このように、基本的な振動パターンの順序や継続時間を様々に組み合わせることによって、いろいろな施療パターンを設定することができる。その結果、施療パターンが単調になって被訓練者が飽きたり、被訓練者が施療パターンを学習し慣れによって訓練の効果が低減したりするのを防止することができる。慣れによる訓練効果の低減というのは、被訓練者が惰性で訓練を続けることによって、意欲が減退したり身体の応答に緊張感がなくなるという意味である。施療パターンが単調になるのを防止するために、タイムテーブルにおける振動パターンの選択、振動パターンの順序、継続時間の少なくとも一つの要素を不規則に変化させるように、乱数を発生させその乱数に基づいてこれらの要素を決定してもよい。
【００７９】
乱数によって施療パターンを設定するには、次のような手順で処理すればよい。すなわち、施療パターン設定部４６では乱数を発生させるとともに、データ記憶部４４に格納された振動パターンの個数分の除数で乱数を除算する。たとえば、５種類の振動パターンがデータ記憶部４４に格納されているとすれば、５を除数とし乱数を被除数として除算し、その剰余を各振動パターンに対応付けるのである。さらに具体的に説明すれば、振動パターンがＡ〜Ｅの５種類であるとすれば、剰余が０のときに振動パターンＡを選択し、剰余が１のときには振動パターンＢを選択するというようにして、適宜個数の乱数列に振動パターンを対応付けることができるのである。なお、乱数を０〜４の範囲で発生させるようにすれば除算は不要である。また、振動パターンだけではなく、継続時間についても同様にすればよく、たとえば２分、４分、６分、８分、１０分の５種類の継続時間をあらかじめ用意しておき、除数を５として乱数を除算し、剰余が０なら２分、１なら４分というように、乱数列に合わせて継続時間を設定することができる。このように、適宜個数の乱数列を生成すれば、施療パターンを容易に設定することができる。乱数列は施療パターン設定部４６において発生させるのではなく、乱数表を用いて人が入力してもよい。
【００８０】
施療パターンにはラベルを付けて、ラベルによる施療パターンの選択を可能にしてある。ラベルとしては、被訓練者の名前や被訓練者ごとに作成したカルテの番号などを用いる。このように施療パターンにラベル付けをしておけば、２度目からはラベルの指定のみで被訓練者にてきした施療パターンを選択することができ、被訓練者に適していない誤った施療パターンを設定する可能性が低減するのである。
【００８１】
上述のようにして施療パターンが設定されると、パラレルリンクロボット２を制御して乗り物１を駆動することが可能であるが、乗り物１の駆動を開始したときや駆動を停止したときに、その変化が急であると被訓練者がその変化に対応することができず、乗り物１からずれたり落ちたりすることも考えられる。そこで、施療パターンの開始部分と終了部分とでは、徐々に加減速するように制御するのが望ましい。このような動作を実現するために、施療パターンには１以下の係数を乗じるようにし、施療パターンの開始部分と終了部分とでは時間経過に伴って係数を変化させる。いま、施療パターンが図１７（ａ）に示す形であるとすれば、図１７（ｂ）のように最初の１個の振動パターンに０から１に向かって徐々に増加する係数を乗じ、最後の１個の振動パターンに１から０に向かって徐々に減少する係数を乗じるのである。施療パターンの他の部分では係数は１になる。施療パターンにこのような加工を施すことによって、図１７（ｃ）のように開始部分と終了部分の動きが時間経過に伴って増減するような施療パターンを得ることができる。つまり、乗り物１の急激な加減速を防止することができ、安全に訓練することができる。なお、施療パターンの開始部分と終了部分との係数は、図１７（ｂ）に実線で示すように時間経過に伴って直線的に変化させたり、一点鎖線で示すように時間経過に伴って適宜の曲線に沿って変化させたりすればよい。
【００８２】
上述した動作は基本的な施療パターンの設定であるが、上述したように、乗り物１の位置を制御するに際して、施療パターンはディスプレイ装置３に表示される画像に対応付けて演算部４０で補正される。つまり、媒体４１にはディスプレイ装置３に画像を表示するための映像情報に対応付けて進路情報が格納されており、演算部４０では進路情報（Ｙ軸回りとＺ軸回りの角度）を施療パターン（制御情報）のＹ軸回りとＺ軸回りとの各角度にそれぞれ加算することにより、制御情報を補正するのである。
【００８３】
さらに具体的に説明すると、媒体４１に格納された進路情報は、ディスプレイ装置３に表示される画像内での進行方向についてＹ軸回りの角度φYiとＺ軸回りの角度φZiとからなり、これらを施療パターンに加算することによって乗り物１のＹ軸回りおよびＺ軸回りの角度ΘYi，ΘZiを決定することができる。すなわち、制御情報のうちピッチとヨーとがそれぞれθYi，θZiであるとすると、以下のような補正がなされる。
ΘYi＝θYi＋φYi
ΘZi＝θZi＋φZi
したがって、制御情報が表１のように設定されているとすると、演算部４０で補正された乗り物１の位置は表３のように表されることになる。
【００８４】
【表３】
0003834117.tif 000015
【００８５】
さらに、演算部４０では表３の各時刻のデータに逆運動学計算を施すことによってパラレルリンクロボット２の各脚２３の長さＬijに変換するのであって、表４のように、一定時間間隔での６本の脚（表４では脚１〜６で表してある）２３の長さＬijが求められる。
【００８６】
【表４】
0003834117.tif 000016
【００８７】
したがって、パラレルリンクロボット２の各脚２３の長さＬijを図１８のように時間とともに変化させる経路追従制御が可能になる。なお、図１８では脚２３の長さＬijについて初期長を基準長さとして表してある。
以上説明したように、乗り物１の基本的な振動パターンをデータ記憶部４６に複数種類格納しておき、これらの振動パターンを適宜に組み合わせた施療パターンを生成するとともに、ディスプレイ装置３に表示される画像の映像情報とともに媒体４１に格納されている進路情報を用いて施療パターンを補正するから、ディスプレイ装置３に表示される画像の変化に合致するように乗り物１を駆動する（つまり、上り下りや左右の曲がりを模擬する）ことが可能になるのである。
【００８８】
また、施療パターンは複数の振動パターンを各種に組み合わせて生成されるから、比較的少数の振動パターンを用いながらも複雑な施療パターンを生成することができ、単調な施療パターンの繰り返しによる被訓練者の慣れを防止することが可能である。しかも、施療パターンは基本的な振動パターンの組み合わせであるから経済的に生成することができる。
【００８９】
（応用例２）
応用例１では、データ記憶部４４に格納する制御情報（振動パターン）を一定時間間隔の位置Ｘi ，Ｙi ，Ｚi ・角度θXi，θYi，θZiのデータからなる６つ組としていたが、本応用例は表５に示すように、速度ＶXi，ＶYi，ＶZi・角速度ωXi，ωYi，ωZiの６つ組としてある。
【００９０】
【表５】
0003834117.tif 000017
【００９１】
パラレルリンクロボット２を駆動するには、位置Ｘi ，Ｙi ，Ｚi ・角度θXi，θYi，θZiのデータを用いる必要があるから、演算部４０では、速度ＶXi，ＶYi，ＶZi・角速度ωXi，ωYi，ωZiのデータに数１２を適用して位置Ｘi ，Ｙi ，Ｚi ・角度θXi，θYi，θZiのデータ形で変換するのである。このように、速度ＶXi，ＶYi，ＶZi・角速度ωXi，ωYi，ωZiのデータを用いると、速度変化つまり加速度感の設定が容易になる。他の構成および動作は応用例１と同様である。
【００９２】
【数１２】
0003834117.tif 000018
【００９３】
（応用例３）
本応用例は、表６に示すように、施療パターンとして振動パターンの順序と継続時間とのほかに、速度の情報も設定してある。表６では各振動パターンごとに速度を設定してあるが、同じ振動パターンで速度を別に設定してもよい。表６に示した施療パターンは図１９（ａ）のようになる。
【００９４】
【表６】
0003834117.tif 000019
【００９５】
施療パターンの速度情報は、演算部４０においてパラレルリンクロボット２に与えるデータの時間間隔の制御に用いられる。つまり、応用例１では一定時間間隔でパラレルリンクロボット２を制御しているが、本応用例では速度情報に応じて時間間隔を変化させるのである。また、この速度情報は映像制御部４５に与えられることによって、ディスプレイ装置３の画面表示の送り速度を制御する。つまり、速度が速くなれば適宜にコマを飛ばし、速度が遅くなれば同じコマを必要回数だけ繰り返して表示するのである。このような制御によって、ディスプレイ装置３の画面表示の送り速度が図１９（ｂ）のように変化することになる。他の構成および動作は応用例１と同様である。
【００９６】
（応用例４）
本応用例は、図２０に示すように、被訓練者の訓練状態を検出するための訓練状態検出手段としてセンサ５１およびセンサ信号判定部５２を付加したものである。センサ５１としては、被訓練者の生理情報を検出する脈拍検出装置や血圧検出装置、あるいは被訓練者の動きを検出する加速度センサ５３などを用いることができる。
【００９７】
脈拍検出装置や血圧検出装置は訓練中の生理情報を検出する必要があるから、脈拍検出装置としては、被訓練者の耳たぶに光電センサを取り付けて血流の変化を検出するものや、被訓練者の胸部にベルト状の電極を取り付けて心電を検出するものを用いる。血圧検出装置は、指や手首に取り付ける形式のものを用いるのが望ましい。なお、これらの生理情報は目安として検出すればよいから、たとえば１分毎などに生理情報を検出することができるものでよい。
【００９８】
一方、加速度センサ５３は、図２１に示すように、帽子状の装着具５４を備え、装着具５４に対して前後方向と左右方向との加速度を検出することができるものを用いる。このような加速度センサ５３を訓練中の被訓練者に被せることによって、被訓練者の頭部の動きを検出することが可能になる。つまり、加速度センサ５３により検出される加速度が大きいということは、被訓練者が乗り物１の動きに追随して身体を動かすことができないと判断することができる。
【００９９】
しかして、センサ５１により検出される脈拍、血圧、加速度のいずれも所定値より大きくなれば、被訓練者の生理機能や運動機能が訓練に追随できないことを意味するから、図２２に示すように、センサ５１の種類に応じて被訓練者ごとの閾値ＴＨを設定しておき、センサ５１の出力が閾値ＴＨを越えると乗り物１の動きを減速し、その後は閾値ＴＨを下回ると加速し、閾値ＴＨを上回ると減速するという動作を繰り返すことによって、閾値ＴＨ付近に保つようにする。このような被訓練者の状態の管理によって被訓練者が無理をすることなく、また逆に軽過ぎる負荷になることもなく訓練を継続することができるのであって、安全かつ効果的な訓練が可能になる。また、あらかじめ設定した施療時間が経過すれば、乗り物１の動きを停止させればよい。さらに、乗り物１の動きを加減速するだけではなく、乗り物１の傾き角度も増減させることによって乗り物１の振幅を増減させれば一層安全に訓練することができる。
【０１００】
乗り物１の動きの加減速には、図２２（ｂ）に示すように、演算部４０から出力される一定時間間隔のデータにおける時間間隔ΔＴを増減させればよく、乗り物１の傾き角度を増減させるには、演算部４０から出力される角度に１以下の係数を乗じるとともに時間経過に伴ってこの係数を増減させればよい。
上記動作をまとめると、図２３のようになる。すなわち、制御装置４は、センサ５１の出力に対する閾値ＴＨを設定した後に（Ｓ１）、乗り物１の駆動を開始させる（Ｓ２）。次に、センサ５１の出力をセンサ信号判定部５２に取り込み、センサ５１の出力値が閾値ＴＨを上回ったか否かを判定する（Ｓ４）。閾値ＴＨを一旦越えると、乗り物１の動きを減速するとともに、傾き角度を減少させるように制御し（Ｓ５）、センサ５１の出力をセンサ信号判定部５２に再び取り込み、センサ５１の出力値が閾値ＴＨを下回ったか否かを判定する（Ｓ７）。ステップＳ７において依然としてセンサ５１の出力値が閾値ＴＨを上回っているときには、乗り物１の動きを減速し、傾き角度を減少させる制御を続ける。閾値ＴＨを下回った場合には、乗り物１の動きを加速するとともに、傾き角度を増大させるように制御する（Ｓ８）。その後、センサ５１の出力をセンサ信号判定部５２に取り込み、センサ５１の出力値が閾値ＴＨを上回ったか否かを判定する（Ｓ１０）。ステップＳ１０において依然としてセンサ５１の出力値が閾値ＴＨを下回っているときには、乗り物１の動きを加速し、傾き角度を増加させる制御を続ける。閾値ＴＨを越えた場合には、ステップＳ５に戻り、乗り物１の動きを減速するとともに、傾き角度を減少させる。このようにステップＳ５〜Ｓ１０の処理を、所定の施療時間が終了するまで（Ｓ３，Ｓ６，Ｓ９）繰り返して、センサ５１の出力値が閾値ＴＨ付近に保たれるように制御する。施療時間が終了すれば乗り物１を停止させる。なお、別に上限の閾値を設定し、上限の閾値を越えた場合にはただちに乗り物１を停止方向に制御するようにしてもよい。他の構成および動作は応用例１と同様である。
【０１０１】
（応用例５）
上述の各応用例では、乗り物１の動きやディスプレイ装置３の表示に関する情報があらかじめ与えられており、被訓練者が訓練中に操作することはできないものであった。本応用例では、乗り物１の動きおよびディスプレイ装置３の表示の速度が被訓練者により可変である例を示す。つまり、図２４に示すように、演算部４０に対して外部指令入力部４９から速度の指示を与えるようにしてある。外部指令入力部４９は、図２５に示すように、乗り物１に付加した加速指示手段としてのアクセル１２および減速指示手段としてのブレーキ１３よりなる。
【０１０２】
アクセル１２は、図２６に示すように、乗り物の胴の下部の両側面に取り付けられており、アクセル１２に作用する圧力を検出するように構成されている。つまり、アクセル１２は、図２７に示すように、ゴムのような弾性体よりなる受圧板１２ａに、光ファイバ１２ｂを蛇行させて形成した圧力センサ１２ｃを重ね合わせたものであり、圧力センサ１２ｃに圧力が作用すると光ファイバ１２ｂが変形するようにしてある。光ファイバ１２ｂの一端には発光素子が設けられ他端には受光素子が設けられている。しかして、圧力センサ１２ｃに圧力が作用すると光ファイバ１２ｂの変形によって受光量が減少するから、受光素子での受光光量に基づいてアクセル１２に作用する圧力を検出することができる。ここで、外部指令入力部４９は、アクセル１２に作用する圧力が所定値以上で所定時間以上継続したときに速度の増加が指示されたと認識する。
【０１０３】
一方、ブレーキ１３は、図２８に示すように、馬銜環１３ａを介して手綱１３ｂを取り付けている馬銜バー１３ｃと、馬銜バー１３ｃの各端部との距離を検出する距離センサ１３ｄとにより構成されている。距離センサ１３ｄは、光ビームを投光し受光スポットの像の位置に基づいて三角測量を行なう光学式のもの、高周波電磁界を形成し金属の接近によるインピーダンス（渦電流）の変化を検出する高周波電磁界式のもの、あるいは周囲の静電容量の変化を検出する静電容量式のもののうちいずれを用いてもよいが、ここでは乗り物１が振動するから、振動による誤差が生じにくくかつ比較的入手しやすい高周波電磁界式のものを用いるのが望ましい。また、馬銜バー１３ｃには金属板よりなるターゲット１３ｅを取り付けておき、周囲環境の変化による誤差が生じにくいようにしてある。また、馬銜バー１３ｃは中央部が乗り物１に固定され、かつ固定部位の両側に弾性を有したばね部１３ｆを有しているのであって、ターゲット１３ｅはばね部１３ｆよりも端部側に固着される。外部指令入力部４９は、手綱１３ｂを引いて馬銜バー１３ｃの両端部が同時に距離センサ１３ｄに近づけられ、その距離がともに所定値以下になったときに速度の減少が指示されたと認識する。
【０１０４】
速度の増加ないし減少が指示されると、演算部４０ではパラレルリンクロボット２を制御する時間間隔ΔＴを変化させ、またディスプレイ装置３に表示する画像の送り速度を調節する。これらの速度の制御は応用例４と同様である。つまり、図２９に示すように、アクセル１２により速度増が指示されると（同図（ａ））時間間隔ΔＴを短くし（同図（ｃ）（ｄ））、ブレーキ１３により速度減が指示されると（同図（ｂ））時間間隔ΔＴを長くする（同図（ｃ）（ｄ））。他の構成および動作は応用例１と同様である。
【０１０５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、互いに離間して配置されるベースおよびエンドエフェクタと、ベースに取り付けた６個の第１の自在継手と、エンドエフェクタに取り付けた６個の第２の自在継手と、第１の自在継手と第２の自在継手との間を一対一に結合する伸縮自在な脚と、エンドエフェクタの３次元空間での位置および姿勢を指令値として与えることにより各脚の長さを制御する制御手段とを備え、脚が、第１の自在継手と第２の自在継手との一方に結合されたねじと、ねじに螺合して他方に結合されたナットと、ねじとナットとの一方を回転駆動することにより脚を伸縮させるアクチュエータとからなり、第１の自在継手と第２の自在継手とはそれぞれベースとエンドエフェクタとの表面に沿った面内で互いに直交する軸回りにおいて回転可能であるが足の長手方向に沿った軸の周りには回転不能であって、ねじとナットとの他方が第１の自在継手と第２の自在継手とのいずれかに対して回転不能に固着されているものであり、ねじとナットとにより脚が伸縮するのはもちろんのこと、ねじとナットとの螺合部分で第１の自在継手と第２の自在継手との相対的な回転が可能になるのであって、ねじとナットとの螺合部分が直動と回転とに兼用されているから、従来必要であったスライダと回転ジョイントとが不要になり、部品点数が削減されて構成が簡単になるという利点がある。
【０１０６】
請求項５の発明のように、ナットが合成樹脂製であって、ナットの温度を検出する温度センサを備え、制御手段がナットの材料特性に応じて設定されている閾値と温度センサによる検出温度とを比較し検出温度が閾値に達すると検出温度を低減させるようにアクチュエータを制御するものは、ナットを合成樹脂製としたことによって金属製のナットを用いる場合に比較して騒音が低減されるという利点がある。また、合成樹脂製のナットはねじとの摩擦熱で高温になったときに変形ないし破損するおそれがあるが、温度センサを用いてナットの温度を管理しているので、ナットの変形や破損を防止しながらも騒音の低減を図ることができるという利点がある。
【０１０７】
請求項６の発明のように、検出温度が閾値に達したときに制御手段によりアクチュエータを減速させるように制御するものでは、ナットの温度が上昇したときに、アクチュエータを減速させることによって摩擦熱の発生を抑制することができる。
請求項７の発明のように、ねじが往復駆動され、検出温度が閾値に達したときにねじの往復駆動の振幅を減少させるようにアクチュエータを制御するものでは、ナットの温度が上昇したときに、アクチュエータの駆動によるねじの往復駆動の振幅を低減することによって摩擦熱の発生を抑制することができる。
【０１０８】
請求項８の発明のように、各脚にそれぞれ設けられ第１の自在継手と第２の自在継手との相対的な角度差を検出する角度差センサと、角度差センサにより検出された角度差に基づいてねじのピッチに応じた長さを求め、求めた長さ分だけ指令値に対して各脚の長さを補正するようにアクチュエータを駆動する補正手段とを付加したものでは、第１の自在継手と第２の自在継手との相対的な角度差を検出し、検出した角度差に基づいて脚の長さを補正しているので、エンドエフェクタの位置および姿勢を精度よく制御することができるという利点がある。
【０１０９】
請求項９の発明のように、各脚にそれぞれ設けられ各脚の長さを検出する長さセンサと、長さセンサにより検出された長さ分だけ指令値に対して各脚の長さを補正するようにアクチュエータを駆動する補正手段とを付加したものでは、各脚の長さを実測することによって、指令値により求められる脚の長さを補正するから、エンドエフェクタの位置および姿勢を精度よく制御することができるという利点がある。
【０１１０】
請求項１０の発明のように、エンドエフェクタの位置および姿勢を検出するセンサを備え、制御手段ではセンサにより検出されたエンドエフェクタの位置および姿勢が指令値に一致するようにアクチュエータをフィードバック制御するものでは、エンドエフェクタの位置および姿勢をセンサで検出しているから、指令値との差を容易に知ることができ、エンドエフェクタの位置および姿勢をフィードバック制御することによってエンドエフェクタの位置および姿勢を精度よく制御することができるという利点がある。
【０１１１】
エンドエフェクタの位置および姿勢は、請求項１１の発明のように、エンドエフェクタの異なる３箇所にユニバーサルジョイントを介して結合される３本の脚にそれぞれ脚の長さを検出する長さセンサを設け、この３本の脚のうちの２本にベースとの間のユニバーサルジョイントに設けた２本の軸の回転角度を検出する角度センサを設けることにより検出することができる。
【０１１２】
あるいはまた、エンドエフェクタの位置および姿勢の検出に、請求項１２の発明のように、エンドエフェクタの異なる３箇所に設定したマークの３次元位置を検出する３次元位置センサを用いたり、エンドエフェクタの姿勢を検出するようにエンドエフェクタに取り付けたジャイロセンサと、１本の脚における長さを検出する長さセンサと、その脚とベースとの間のユニバーサルジョイントに設けた２本の軸の回転角度を検出する角度センサとを用いたりすることができる。とくに、請求項１３の発明の構成によれば、センサが４個であって比較的少なく、また、センサによる検出値の処理も比較的簡単である。
【０１１３】
請求項１４の発明のように、請求項１ないし請求項４記載のパラレルリンクロボットにおける各脚の長さを制御するにあたって、エンドエフェクタの位置および姿勢を指示する指令値に基づいて各脚ごとのねじとナットとの相対的な角度差を演算により求め、上記角度差に基づいてねじのピッチに応じた長さを求め、指令値に基づいて求めた各脚の長さを上記角度差に基づいて求めた長さ分だけ補正した長さに基づいてアクチュエータを駆動すれば、指令値のみに基づいて脚の長さを正確に補正することができるという利点がある。
【０１１４】
請求項１５の発明のように、請求項１ないし請求項４記載のパラレルリンクロボットにおける各脚の長さを制御するにあたって、エンドエフェクタの姿勢を指示する各指令値に各脚ごとのねじとナットとの相対的な角度差を対応付ける関係をあらかじめ求めておき、指令値が与えられたときに上記関係を用いて上記角度差を求め、上記角度差に基づいてねじのピッチに応じた長さを求め、指令値に基づいて求めた各脚の長さを上記角度差に基づいて求めた長さ分だけ補正した長さに基づいてアクチュエータを駆動すれば、請求項１４の方法に比較するとエンドエフェクタの位置や姿勢の制御精度は低いが、複雑な演算を必要としないから高速な処理が可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部断面図である。
【図２】同上の要部斜視図である。
【図３】同上における要部回路のブロック図である。
【図４】同上における要部回路の動作説明図である。
【図５】同上における動作原理の説明図である。
【図６】同上の動作説明図である。
【図７】本発明の実施形態２の要部断面図である。
【図８】本発明の実施形態４を示し、（ａ）は実施形態１に対応する要部斜視図、（ｂ）は実施形態２に対応する要部斜視図である。
【図９】本発明の実施形態５を示し、（ａ）は実施形態１に対応する要部斜視図、（ｂ）は実施形態２に対応する要部斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態６を示す要部斜視図である。
【図１１】同上の要部回路のブロック図である。
【図１２】本発明の実施形態７を示す概略斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態８を示す概略斜視図である。
【図１４】応用例１を示す斜視図である。
【図１５】同上のブロック図である。
【図１６】同上の施療パターンの一例を示す動作説明図である。
【図１７】同上の動作説明図である。
【図１８】同上の動作説明図である。
【図１９】本発明の応用例３を示す動作説明図である。
【図２０】本発明の応用例４を示すブロック図である。
【図２１】同上に用いる加速度センサを示す斜視図である。
【図２２】同上の動作説明図である。
【図２３】同上の動作説明図である。
【図２４】本発明の応用例５を示すブロック図である。
【図２５】同上に用いる乗り物の側面図である。
【図２６】同上に用いる乗り物の正面図である。
【図２７】同上に用いるアクセルを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２８】同上に用いるブレーキの概略構成図である。
【図２９】同上の動作説明図である。
【図３０】従来例を示す要部側面図である。
【符号の説明】
４  制御装置
２１  ベース
２２  エンドエフェクタ
２３  脚
２４  モータ
２５ａねじ
２５ｂナット
２６  ユニバーサルジョイント
２７  ユニバーサルジョイント
２８  温度センサ
３２  角度差センサ
３４  距離センサ
３５ａ，３５ｂ  角度センサ
３６ａ，３６ｂ  イメージセンサ
３７  マーク
３８  ジャイロセンサ
【図１】
0003834117.tif 000020
【図２】
0003834117.tif 000021
【図３】
0003834117.tif 000022
【図４】
0003834117.tif 000023
【図５】
0003834117.tif 000024
【図６】
0003834117.tif 000025
【図７】
0003834117.tif 000026
【図８】
0003834117.tif 000027
【図９】
0003834117.tif 000028
【図１０】
0003834117.tif 000029
【図１１】
0003834117.tif 000030
【図１２】
0003834117.tif 000031
【図１３】
0003834117.tif 000032
【図１４】
0003834117.tif 000033
【図１５】
0003834117.tif 000034
【図１６】
0003834117.tif 000035
【図１７】
0003834117.tif 000036
【図１８】
0003834117.tif 000037
【図１９】
0003834117.tif 000038
【図２０】
0003834117.tif 000039
【図２１】
0003834117.tif 000040
【図２２】
0003834117.tif 000041
【図２３】
0003834117.tif 000042
【図２４】
0003834117.tif 000043
【図２５】
0003834117.tif 000044
【図２６】
0003834117.tif 000045
【図２７】
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【図２８】
0003834117.tif 000047
【図２９】
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【図３０】
0003834117.tif 000049