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3自由度能動回転関節 新技術説明会 実績あり

国内特許コード P08A013420
掲載日 2008年5月30日
出願番号 特願2006-224586
公開番号 特開2008-044089
登録番号 特許第4660770号
出願日 平成18年8月21日(2006.8.21)
公開日 平成20年2月28日(2008.2.28)
登録日 平成23年1月14日(2011.1.14)
発明者
  • 余 永
  • 成田 佳貴
出願人
  • 国立大学法人 鹿児島大学
発明の名称 3自由度能動回転関節 新技術説明会 実績あり
発明の概要

【課題】各自由度方向からなる任意の方向への一様な回転運動が可能であり、球関節に近いシンプルな構造を有する3自由度能動回転関節を提供する。
【解決手段】X軸用、Y軸用、Z軸用の中空軸回転型モータ20x、20y、20zの中空軸に挿設された出力軸21x、21y、21zに結合する回転球10と、中空軸回転型モータ20x、20y、20zをそれぞれ、それ自身の軸線まわりの回転を規制するとともに、他の直交2軸まわりのうち一方への回動を許容するように支持する可動支持体30x、30y、30zと、可動支持体30x、30y、30zをそれぞれ前記他の直交2軸まわりのうち他方への回動を許容するように支持する支持体50とを備え、一方のリンク60aがZ軸用の中空軸回転型モータ20zの後端から突出する出力軸21zに同軸上に固定され、他方のリンク60bが支持体50の支持端部50zの外面側に固定される。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


近年では、様々な分野、例えば医療分野にまでロボット技術が応用されている。ロボットでは、人間の手、足、頭等の機能に似た働きをさせる必要があり、3自由度能動回転可能な関節が要求される。



一般的に、物体が互いに直交する3軸まわりに同時に回転することができる場合、物体が回転3自由度を持つという。例えば図11に示すように、人間の首は前後及び左右への動き、左右への回転を行うことができ、3自由度を持つ。



2つのリンクを継ぐ関節によって、2リンク間において3自由度方向の任意な回転相対運動が可能となる場合、この関節を3自由度回転関節という。特に、アクチュエータで能動的に動作することのできるものを能動関節、駆動力を発生することのできないものを受動関節という。



3自由度回転関節としては、3自由度受動回転可能な球関節(特許文献1等を参照)や、3自由度能動回転可能なパラレルメカニズムがある。パラレルメカニズムとは、図12に示すように、ベースから最終出力であるエンドプレートまでが複数のリンクで並列に連結されている機構をいい、例えばStewart Platform型(図12(a))、Hexa型(図12(b))、直動固定型(図12(c))等が知られている。




【特許文献1】特開平8-240442号公報

産業上の利用分野


本発明は、2リンク間において3自由度方向の任意な回転相対運動を可能とする3自由度能動回転関節に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
一対のリンク間に設けられる3自由度能動回転関節であって、
出力軸が直交3軸の原点を指向するように相互に直交配置されたX軸用、Y軸用、Z軸用の回転アクチュエータと、
前記X軸用、Y軸用、Z軸用の回転アクチュエータの出力軸に結合する回転体と、
前記X軸用の回転アクチュエータを、それ自身の軸線まわりの回転を規制するとともに、他の直交2軸まわりのうち一方への回動を許容するように支持する可動支持体と、
前記Y軸用の回転アクチュエータを、それ自身の軸線まわりの回転を規制するとともに、他の直交2軸まわりのうち一方への回動を許容するように支持する可動支持体と、
前記Z軸用の回転アクチュエータを、それ自身の軸線まわりの回転を規制するとともに、他の直交2軸まわりのうち一方への回動を許容するように支持する可動支持体と、
前記可動支持体をそれぞれ前記他の直交2軸まわりのうち他方への回動を許容するように支持する支持体と、
前記X軸用、Y軸用、Z軸用の回転アクチュエータのうちいずれか1つの回転アクチュエータに設けられ、該回転アクチュエータの出力軸とは逆向きに出力軸が指向する第4の回転アクチュエータとを備え、
前記一対のリンクのうち、一方のリンクを前記第4の回転アクチュエータの出力軸に固定し、他方のリンクを前記支持体に固定したことを特徴とする3自由度能動回転関節。

【請求項2】
前記回転体は回転球であることを特徴とする請求項1に記載の3自由度能動回転関節。

【請求項3】
前記回転球を任意の方向に回転可能に支持する回転球受けを備え、前記回転球受けが前記支持体により支持されていることを特徴とする請求項2に記載の3自由度能動回転関節。

【請求項4】
前記X軸用、Y軸用、Z軸用の回転アクチュエータは、中空軸の軸線が直交3軸の原点を指向するように相互に直交配置されたX軸用、Y軸用、Z軸用の中空軸回転型アクチュエータと、前記各中空軸回転型アクチュエータの中空軸に挿設されたX軸用、Y軸用、Z軸用の出力軸とにより構成されることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の3自由度能動回転関節。

【請求項5】
前記X軸用、Y軸用、Z軸用の中空軸回転型アクチュエータのうちいずれか1つの中空軸回転型アクチュエータにおいて前記出力軸が貫通する構成とし、その回転アクチュエータの後端から突出する前記出力軸に前記一方のリンクを固定することにより、該中空軸回転型アクチュエータが前記第4の回転アクチュエータも兼ねることを特徴とする請求項4に記載の3自由度能動回転関節。
産業区分
  • その他運輸
  • 機構・伝動
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006224586thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
鹿児島TLOでは鹿児島大学、鹿屋体育大学から特許に関する技術移転を受託しています。
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