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THREE-DEGREE-OF-FREEDOM ACTIVE ROTATION JOINT meetings achieved

Patent code P07A010674
Posted date Oct 4, 2007
Application number P2005-042690
Publication number P2006-226458A
Patent number P4411437
Date of filing Feb 18, 2005
Date of publication of application Aug 31, 2006
Date of registration Nov 27, 2009
Inventor
  • (In Japanese)余 永
  • (In Japanese)小久保 省志
  • (In Japanese)辻尾 昇三
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 鹿児島大学
Title THREE-DEGREE-OF-FREEDOM ACTIVE ROTATION JOINT meetings achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-degree-of-freedom active rotation joint having simple construction approximate to that of a ball joint for permitting uniform motion in the direction of each degree of freedom.
SOLUTION: The joint comprises a X-shaft motor 20x, a Y-shaft motor 20y and a Z-shaft motor 20z having output shafts 21x, 21y, 21z arranged perpendicular to one another to be oriented toward the original point of perpendicular three shafts, a rotating ball 10 joined to the output shafts 21x, 21y, 21z of the X-shaft motor 20x, the Y-shaft motor 20y and the Z-shaft motor 20z, a support 30 for supporting the X-shaft motor 20x, the Y-shaft motor 20y and the Z-shaft motor 20z to restrict the rotation of them around their shafts and allow the turn around the other perpendicular two shafts, and a fourth motor 40 provided on the Z-shaft motor 20z, e.g., with an output shaft 41 oriented in opposition to the output shaft 21z. One link 50a is fixed to the output shaft 41 of the fourth motor 40, and the other link 50b is fixed to the support 30.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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12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13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13(a))、Hexa型(図13(b))、直動固定型(図13(c))等が知られている。



【特許文献1】
特開平8-240442号公報

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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、Y軸用、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、その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】
 
前記支持体は、前記回転球を任意の方向に回転可能に支持する内層部と、前記X軸用、Y軸用、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軸まわりの回動を許容するように支持する外層部とを有す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】
 
前記支持体は、前記X軸用、Y軸用、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向への回動を許容するようにそれぞれ支持する可動体を含み、前記各可動体が前記他の直交2軸まわりのうち他方向へ移動可能となってい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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005042690thum.jpg
State of application right Registered
(In Japanese)公開特許は弊社ホームページ内で開示資料とともに、特許公報も掲載しております。
アドレスは http://www.ktlo.co.jp/002_seeds_.html


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