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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 P07A010674
掲載日 2007年10月4日
出願番号 特願2005-042690
公開番号 特開2006-226458
登録番号 特許第4411437号
出願日 平成17年2月18日(2005.2.18)
公開日 平成18年8月31日(2006.8.31)
登録日 平成21年11月27日(2009.11.27)
発明者
  • 余 永
  • 小久保 省志
  • 辻尾 昇三
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】 各自由度方向への一様な運動が可能であり、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】 出力軸２１ｘ、２１ｙ、２１ｚ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軸用モータ２０ｘ、Ｙ軸用モータ２０ｙ、Ｚ軸用モータ２０ｚと、Ｘ軸用モータ２０ｘ、Ｙ軸用モータ２０ｙ、Ｚ軸用モータ２０ｚの出力軸２１ｘ、２１ｙ、２１ｚに結合する回転球１０と、Ｘ軸用モータ２０ｘ、Ｙ軸用モータ２０ｙ、Ｚ軸用モータ２０ｚ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３０と、例えばＺ軸用モータ２０ｚに設けられ、その出力軸２１ｚとは逆向きに出力軸４１が指向する第４のモータ４０とを備え、一方のリンク５０ａを第４のモータ４０の出力軸４１に固定し、他方のリンク５０ｂを支持体３０に固定する。
【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
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、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。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005042690thum.jpg
出願権利状態 登録

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発明の名称 THREE-DEGREE-OF-FREEDOM ACTIVE ROTATION JOINT 新技術説明会 実績あり
発明の概要 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.
※ 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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明細書 特許第4411437号
公開公報 特開2006-226458(PDF,144KB) PDF
特許公報 特許第4411437号(PDF,128KB) PDF

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