1【特許請求の範囲】【請求項１】基部のリンク部材を含む複数のリンク部材を軸を介して相対回転変位可能に連結したアクチュエー
タにおいて、少なくとも一部の隣り合うリンク部材の間に前記隣り合うリンク部材の相対運動を制御する隣り合うリンク部材間の結合抵抗が可変の運動制御装置を設け、かつ前記基部のリンク部材に振動を与えるアクチュエータを備えたことを特徴とする関節型マニピュレータ【請求項２】前記運動制御装置はクラッチまたはブレーキであることを特徴とする請求項(1)記載の関節型マニ 10
ピュレータ【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］
この発明はロボットの腕等に使用する関節型マニピュレータに関するものである。

2［従来の技術］
例えばロボットは作業用の腕を有していて、この腕が作業対象物に向かって移動したり、向きを変えたりする必要がある。この運動する腕の型式の１つとして関節型マニピュレータがある。関節型マニピュレータは軸に関して回転可能なリンク部材を有し、リンク部材が軸に関して回転して固定体や他のリンク部材に対して相対変位を行い、リンク部材の移動や、向きの変化を生じる運動を行う。この場合、軸の部分は関節を構成する。関節は１個に限定されるものでなく多数の関節と多数のリンク部材を使用した関節型多軸マニピュレータもある。
［発明が解決しようとする課題］
しかるに、このような関節型マニピュレータにおいては、それぞれのリンク部材を駆動するためのアクチュエータが必要であって、各関節にモータやベルト伝導機構

(2)3や歯車伝動機構等のアクチュエータが設けられるが、多軸マニピュレータの場合は多数の関節がそれぞれについての動力を発生させるアクチュエータが必要であるので、機構が複雑になるほか、消費エネルギーが必要であり、かつ、アクチュエータの協調制御が困難である。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであって、各関節ごとに動力を発生させるアクチュエータを必要とせず、機構が簡単で消費エネルギーも小さくてすむ、関節型マニピュレータを提供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］
この目的に対応して、この発明の関節型マニピュレータ
は、基部のリンク部材を含む複数のリンク部材を軸を介して相対回転変位可能に連結したアクチュエータにおいて、少なくとも一部の隣り合うリンク部材の間に前記隣り合うリンク部材の相対運動を制御する隣り合うリンク部材間の結合抵抗が可変の運動制御装置を設け、かつ前記基部のリンク部材に振動を与えるアクチュエータを備えたことを特徴としている。
［作用］
マニピュレータを軸で順次連結した複数のリンク部材で構成し、基部のリンク部材にアクチュエータで振動を与える。この振動は往復直線運動の振動でもよいし、往復回転運動の振動でもよい。この振動の必要な成分だけを下流側のリンク部材に伝達し、その他の振動成分は伝達しないことによって、下流側のリンク部材に任意の運動を生じさせる。振動の必要な成分の取出しは、関節に設けられたクラッチまたはブレーキ等の運動制御装置を選択的に断続させて行う。
［実施例］
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説明する。
第１図において、１は多関節型マニピュレータであり、多関節型マニピュレータ１は固定フレーム２にアクチュエータ３を介して取付けられている。多関節型マニピュレータ１は多数のリンク部材ｌ1 〜ｌn を順次軸ａ2 〜ａnで回転可能に連結して形成されている。基部のリンク部材ｌ1 は軸ａ1 に固定し、軸ａ1 でアクチュエータ３に取付けられている。アクチュエータ３は固定フレーム２に固定され、また固定フレーム２に所定の範囲内で振動可能に取付けられている。隣り合うリンク部材ｌ2 〜ｌn は、その間にある各軸ａ2 〜ａn の部分で関節４で連結している。それぞれの関節４には運動制御装置ｃ2 〜ｃnが設けられている。運動制御装置ｃ2 〜ｃn は隣り合うリンク部材ｌ1 〜ｌn の相対回転運動を制御するもので、選択的に動作して、一組のリンク部材において、上流側のリンク部材の運動を下流側のリンク部材に伝達し、またその運動の伝達を遮断する。但し、この運動制御装置ｃ2 〜ｃn はそれぞれのリンク部材ｌ1 〜ｌn を駆動する動力を発生することはない。このような運動制御装置ｃ2 〜1020304050

特公平６−３９０６４4
ｃn としてはクラッチまたはブレーキを使用することができる。クラッチとしては静電クラッチ、流体クラッチなどを使用することができる。振動アクチュエータ３は動力を発生して軸ａ1 、したがってリンク部材ｌ1 に回転運動振動を与え、または、直線運動振動を与える。
アクチュエータ３は振動発生器からの信号によって作動する。一方それぞれの運動制御装置ｃ2 〜ｃn は制御器からの信号によって作動する。制御器はリンク部材ｌ1 の振動を実測して、または振動発生器の振動モデルに基づいて、かつ入力された目標とするリンク部材ｌ1 〜ｌn の運動に基づいて、それぞれの運動制御装置ｃ2 〜ｃn の動作を制御し、それぞれのリンク部材ｌ1 〜ｌn に所望の運動を発生させる。
このような構成の多関節型マニピュレータの動作は次の通りである。一例としてリンク部材ｌ2 の運動について説明する。
振動発生装置からの信号によって、軸ａ1 に直線往復振動または回転往復振動が与えられる。
第２図に示すように、直線往復振動によって軸ａ1 に第２図の（Ａ）に示すようなトルクが発生し、または回転往復運動によって軸ａ1 に第２図の（ａ）で示すような回転トルクが発生する。いま、第２図の（ａ）で示す回転トルクを多関節型マニピュレータ１の動作に利用するとする。このとき、プログラムによって、運動制御装置ｃ2 のブレーキ締付力を第２図の（ｂ）に示すように選択すると、リンク部材ｌ1 からリンク部材ｌ2 への伝達トルクは第２図の（ｃ）に示すようになり、リンク部材ｌ2 は軸ａ2 に関して正回転する。中間的な位相では中間的な値のトルクが平均値として得られる。一方リンク部材
ｌ2 を逆回転させる場合には、プログラムによって、運動制御装置ｃ2 のブレーキ締付力を第２図の（Ｂ）に示すように選択すると、リンク部材ｌ1 からリンク部材ｌ2への伝達トルクは第２図の（Ｃ）に示すようになり、リンク部材ｌ2 は軸ａ2 に関して逆回転する。他のリンク部材ｌ3 〜ｌn についても同様である。
［発明の効果］
この発明では、単純な構造をもつリンク系の場合、その振動モードは単調な周期波形を持つので、これに対して位相をずらした波形でもって、リンク間の回転抵抗を変化させれば、そこにある方向への回転トルクが発生する原理を利用し、振動発振源を一つとして、各関節に結合抵抗が可変の要素すなわち前記の運動制御装置を用いれば、各関節には運動エネルギーを発生するアクチュエー
タを持たなくとも、波形の許す限り、任意のトルクと回転抵抗を設定することができ、各リンク部材の運動を任意に制御することができる。
マイクロロボットのように静電クラッチのような高速な伝達力変調系があれば、高効率なマニピュレータの駆動が可能であって、動力部であるアクチュエータは１個でよい。

(3)特公平６−３９０６４

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したがって、各関節ごとに動力を発生させるアクチュエ＊ 達トルクとの関係を示すグラフである。
ータを必要とせず、機構が簡単で消費エネルギーも小さ１……多関節型マニピュレータ、くすむ関節型アクチュエータを得ることができる。
２……固定フレーム、３……振動アクチュエータ、【図面の簡単な説明】
ａ1 〜ａn ……軸、ｌ1 〜ｌn ……リンク部材、
第１図はこの発明の一実施例に係わる関節型マニピュレ
４……関節、ｃ2 〜ｃn ……運動制御装置、ータを示す構成説明図、及び第２図は原動側トルクと伝＊【第１図】【第２図】