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3自由度能動回転関節 新技術説明会 外国出願あり

国内特許コード P110002452
整理番号 09P041
掲載日 2011年4月20日
出願番号 特願2010-037500
公開番号 特開2011-173187
登録番号 特許第5344402号
出願日 平成22年2月23日(2010.2.23)
公開日 平成23年9月8日(2011.9.8)
登録日 平成25年8月23日(2013.8.23)
発明者
  • 余 永
  • 永田 正樹
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 外国出願あり
発明の概要

【課題】3自由度能動回転関節の小型化および軽量化を図ると共に回転アクチュエータをバランスよく配置させて、一対のリンク間の動特性を向上させる。
【解決手段】一方のリンク10aが接続される回転体20と、各出力軸101x、101y、101zが回転体20の中心に指向し相互に直交するように配置され、回転体20を回転させるX軸用、Y軸用、Z軸用の回転アクチュエータ100x、100y、100zと、各回転アクチュエータ100x、100y、100zの出力軸101x、101y、101zを回転体20に結合させる位置で支持すると共に回転体20の他の2軸まわりの回転を許容する可動体110x、110y、110zと、を備え、一方のリンク10aは回転体20に対して、各出力軸101x、101y、101zから略同距離の位置に接続されている。
【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、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。



従来、3自由度能動回転関節としては、本出願人が先に出願した特許文献1に開示された3自由度能動回転関節がある。この3自由度能動回転関節では、X軸用、Y軸用、Z軸用の3つの中空軸回転型モータを備え、各中空軸回転型モータの出力軸が回転体に結合されている。また、各中空軸回転型モータは、各出力軸の軸線まわりの回転を規制すると共に、他の直交2軸まわりの回転を許容するように支持体によって支持されている。したがって、3つのうち1つの中空軸回転型モータを回転させることで、回転体は1つの中空軸回転型モータの出力軸を中心にして回転する。同様に、他の2つの中空軸回転型モータも回転させることで、2リンク間において3自由度方向に任意に回転相対運動させることができる。

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、
前記一対のリンクのうち一方のリンクが接続される回転体と、
各出力軸が前記回転体の中心に指向し相互に直交するように配置され、前記回転体を回転させるX軸用、Y軸用、Z軸用の回転アクチュエータと、
前記X軸用の回転アクチュエータの出力軸を前記回転体に結合させる位置で支持すると共に前記回転体のY軸およびZ軸まわりの回転を許容する可動体と、
前記Y軸用の回転アクチュエータの出力軸を前記回転体に結合させる位置で支持すると共に前記回転体のX軸およびZ軸まわりの回転を許容する可動体と、
前記Z軸用の回転アクチュエータの出力軸を前記回転体に結合させる位置で支持すると共に前記回転体のX軸およびY軸まわりの回転を許容する可動体と、を備え、
前記一方のリンクは前記回転体に対して、前記各出力軸から略同距離の位置に接続されていることを特徴とする3自由度能動回転関節。

【請求項2】
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、
前記一対のリンクのうち一方のリンクが接続される回転体と、
各出力軸が前記回転体の中心に指向し相互に直交するように配置され、前記回転体を回転させるX軸用、Y軸用、Z軸用の回転アクチュエータと、
前記X軸用の回転アクチュエータの出力軸に結合され、軸体を介して前記回転体をX軸まわりに回転させると共に前記回転体のY軸およびZ軸まわりの回転を許容する可動体と、
前記Y軸用の回転アクチュエータの出力軸に結合され、軸体を介して前記回転体をY軸まわりに回転させると共に前記回転体のX軸およびZ軸まわりの回転を許容する可動体と、
前記Z軸用の回転アクチュエータの出力軸に結合され、軸体を介して前記回転体をZ軸まわりに回転させると共に前記回転体のX軸およびY軸まわりの回転を許容する可動体と、を備え、
前記一方のリンクは前記回転体に対して、前記各軸体から略同距離の位置に接続されていることを特徴とする3自由度能動回転関節。

【請求項3】
前記回転体を回転自在に支持する回転体受を備え、
前記回転体受は、複数の受部材が結合されて成り、
前記受部材は、少なくとも前記回転体の上半分の一部を覆っていることを特徴とする請求項1または2に記載の3自由度能動回転関節。

【請求項4】
前記回転体を回転自在に支持する回転体受を備え、
前記回転体受は、複数の受部材が結合されて成り、
前記複数の受部材は、互いが接する接合面に凹凸が形成され、前記複数の受部材のそれぞれが同一形状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の3自由度能動回転関節。

【請求項5】
前記可動体は、前記回転体と同心円状に湾曲したスライダーと、前記スライダーを滑動可能に支持するスライダー支持体とを備え、
前記スライダーが前記スライダー支持体を滑動することで、前記回転体の何れか1つの軸まわりの回転を許容することを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項に記載の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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JP2010037500thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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