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

Patent code P08A013420
Posted date May 30, 2008
Application number P2006-224586
Publication number P2008-044089A
Patent number P4660770
Date of filing Aug 21, 2006
Date of publication of application Feb 28, 2008
Date of registration Jan 14, 2011
Inventor
  • (In Japanese)余 永
  • (In Japanese)成田 佳貴
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 which makes uniform rotating motion in an optional direction made of each of freedom directions and having a simple structure similar to a ball joint.
SOLUTION: The three-degree-of-freedom active rotation joint is furnished with: a rotating ball 10 connected to output shafts 21x, 21y, 21z inserted into hollow shafts of hollow shaft rotating type motors 20x, 20y, 20z for an X axis, a Y axis, movable supporting bodies 30x, 30y, 30z to regulate rotation of the hollow shaft rotating type motors 20x, 20y, 20z around their own respective axes and to support them to allow revolution around one of other orthogonal two axes and a supporting body 50 to support the movable supporting bodies 30x, 30y, 30z so as to allow revolution around the other of the other orthogonal two axes respectively, one link 60a is coaxially fixed on an output shaft 21z projected from a rear end of the hollow shaft rotating type motor 20z for the Z axis, and the other link 60b is fixed on the outer surface side of a supporting end part 50z of the supporting body 50.
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

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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006224586thum.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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