连杆动作装置制造方法及图纸

一种连杆动作装置(51)的控制装置(55)，该控制装置通过角度坐标系统，进行改变前端姿势的促动器的控制，在连杆动作装置(51)中，前端侧的连杆枢毂(3)经由三组以上的连杆机构(4)，以可改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂(2)上，通过设置于二组以上的连杆机构(4)上的促动器(53)，任意地改变作为前端侧的连杆枢毂(3)相对基端侧的连杆枢毂(2)的姿势的前端姿势。操作装置(55)包括姿势指定机构(55a)，该机构在正交坐标上的坐标位置，通过人为操作而指定构成目标的前端姿势；姿势获得机构(55b)，该机构根据已指定的坐标位置，通过运算而获得通过角度坐标系统表示的前端姿势；姿势信息赋予机构(55c)，该机构将已获得的前端姿势的信息提供给控制促动器(53)的控制装置(54)。通过形成这样的方案，可通过正交坐标系统指定构成目标的前端姿势，凭借直觉而进行学习。

【技术实现步骤摘要】
连杆动作装置本专利技术是2013年3月14日申请的专利技术名称为“连杆动作装置”的第201380015207.X号专利技术专利申请的分案申请。相关申请本申请要求2012年3月23日申请的申请号为JP特愿2012-066888；2012年3月28日申请的申请号为JP特愿2012-073373；以及2012年6月27日申请的申请号为JP特愿2012-144106的申请的优先权，通过参照，其整体作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
本专利技术涉及下述的连杆动作装置，该连杆动作装置用于高速而精密地进行三维空间的复杂的加工、物品的取回等的作业的平行连杆机构、机器人关节机构等，具体来说，本专利技术涉及医疗器械、产业设备等的需要精密且大动作范围的连杆动作装置及其操作装置、控制方法与其控制装置。
技术介绍
在专利文献1、2中提出有用于动作装置的平行连杆机构。对于专利文献1的平行连杆机构的结构较简单，但是由于各连杆的动作角度小，故如果较大地设定运送板的动作范围，则具有连杆变长、机构整体的尺寸变大而装置大型化的问题。另外，如果增加连杆长度，则导致机构整体的刚性的降低。由此，还具有受限于装载于运送板上搭载的工具的重量，即运送板的能搬运重量也小的情况的问题。由于这些理由，其难以用于在形成紧凑的结构的同时，要求精密且大范围的的动作范围的动作的医疗器械等。相对该情况，专利文献2的连杆动作装置为下述的结构，其中，前端侧的连杆枢毂经由三节连锁的三组以上的连杆机构，以可改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂上，由此可在形成紧凑的结构的同时，进行精密而大范围的动作范围的动作。作为前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的姿势的前端姿势通过规定三组以上的连杆机构中的二组以上的连杆机构的状态而确定。“规定连杆机构的状态”指规定与连杆机构中的前端侧的连杆枢毂连接的连杆相对基端侧的连杆枢毂的旋转角的含义。现有技术文献专利文献专利文献1：JP特开2000-94245号公报专利文献2：US5,893,296号专利说明书
技术实现思路
专利技术要解决的课题一般，在按照三组以上而设置三节连锁的连杆机构的连杆动作装置中，通过折角和回转角而确定上述前端姿势，根据该折角和回转角而运算上述连杆的旋转角，对旋转驱动连杆的促动器的动作进行定位。由此，在过去，在改变前端姿势时，通过输入折角和回转角而进行构成目标的前端姿势的指定。另外，折角为前端侧的连杆枢毂的中心轴相对基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度，回转角指前端侧的连杆枢毂的中心轴相对基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度。另一方面，在于前端侧的连杆枢毂上设置末端执行器，在实际中采用连杆动作装置的场合，末端执行器所作业的被作业物的坐标位置多通过正交坐标系统而处理。由此，在折角和回转角产生的前端姿势的指定中，难以凭借直觉而对连杆动作装置进行操作。在按照比如，前端侧的连杆枢毂以某前端姿势而定位，末端执行器从其前端姿势以通过正交坐标系统所指定的移动量而移动的方式改变前端姿势的场合，操作者必须将正交坐标系统中的移动变换为通过折角和回转角而表示的角度坐标系统中的移动，以确定促动器的操作量。由此，连杆动作装置的操作很难，必须要求经验、特别的训练。另外，在上述专利文献1，2的平行连杆机构按照安装有作业装置的一侧朝下的方式设置的场合，必须避免下述情况：润滑油等的润滑剂从设置于该平行连杆机构中的轴承、或将驱动力传递给平行连杆机构的驱动传递机构(减速部)的齿轮上掉落，该润滑剂洒溅于下方的被作业物上。作为理想方式，可提高轴承安装部、齿轮安装部的密封性，由此润滑剂不会从轴承、齿轮泄漏出来，但是在该场合，轴承安装部、齿轮安装部的尺寸增加，导致机构整体的大型化、成本的上升。另外，人们还考虑设置覆盖平行连杆机构整体的外罩，但是难以在不妨碍平行连杆机构的动作的情况下，设置这样的外罩。此外，由于上述专利文献2的连杆动作装置经由连杆机构，改变前端侧部件相对基端侧部件的位置和姿势，故在高速地进行前端侧部件的位置和姿势的变更的场合，具有如下问题：因连杆机构的刚性，使作为直到前端侧部件的定位完成时的时间的准备时间变长。本专利技术的目的在于提供一种连杆动作装置的操作装置，该连杆动作装置通过角度坐标系统而进行改变前端姿势的促动器的控制，该操作装置可通过正交坐标系统而指定构成目标的前端姿势，可凭借直觉而进行学习。本专利技术的另一目的在于提供一种连杆动作装置，其具有宽的动作范围，实现高速而高精度的定位动作，即使在朝下地设置平行连杆机构的情况下，仍可防止从平行连杆机构等而掉落的润滑剂洒溅于下方的被作业物上的情况，紧凑而廉价。本专利技术的还一目的在于提供一种连杆动作装置的控制方法及其控制装置，可适用于在形成紧凑的结构的同时、在较宽的动作范围内进行动作的连杆动作装置，可实现前端侧部件的高速而高精度的定位动作。用于解决课题的技术方案本专利技术的连杆动作装置的操作装置为经由促动器对连杆动作装置进行操作的操作装置，其中，前端侧的连杆枢毂经由三组以上的连杆机构，以能改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂上，上述各连杆机构为平行连杆机构，该平行连杆机构具有基端侧和前端侧的端部连杆部件以及中间连杆部件，该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别以能旋转的方式连接于上述基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂上，该中间连杆部件的两端分别以能旋转的方式连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端上，并且，通过直线而表示的该连杆机构的几何模型为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件的中间部成对称的形状。另外包括：上述促动器，该促动器设置于上述平行连杆机构中的上述三组以上的连杆机构中的二组以上的连杆机构中，任意地改变作为上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势的前端姿势；控制装置，该控制装置控制该促动器。上述控制装置通过折角和回转角规定上述前端姿势，该折角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度，该回转角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度。上述操作装置包括：姿势指定机构，在原点位于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴的延长轴上、且与上述中心轴的延长轴正交的二维的正交坐标系统上的坐标位置，该姿势指定机构通过人为操作而指定构成目标的上述前端姿势；姿势获得机构，该姿势获得机构根据通过该姿势指定机构而指定的坐标位置，以运算获得通过上述折角和回转角而表示的上述前端姿势；姿势信息赋予机构，该姿势信息赋予机构将通过该姿势获得机构而获得的上述前端姿势的信息提供给上述控制装置。按照该方案，通过姿势指定机构的人为操作，借助正交坐标系统的坐标位置指定构成目标的前端姿势。姿势获得机构根据已指定的坐标位置，通过运算获得通过折角和回转角而表示的前端姿势。将该前端姿势的信息通过姿势信息赋予机构提供给控制装置。接着，控制装置采用通过折角和回转角而表示的前端姿势的信息控制促动器。由于像这样，通过正交坐标系统上的坐标位置而指定构成目标的前端姿势，故即使在被作业物的坐标位置以正交坐标系统而被处理的情况下，仍能凭借直觉而对连杆动作装置进行操作。上述姿势获得机构可采用比如最小二乘法的收敛运算，该运算为用于获得通过上述折角和回转角而表示的上述前端姿势的运算。如果采用最小二乘法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连杆动作装置的控制方法，该方法为连杆动作装置的控制促动器的动作的方法，上述连杆动作装置为平行连杆机构，该平行连杆机构中，前端侧的连杆枢毂经由三组以上的连杆机构，以能改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂上；上述各连杆机构具有基端侧和前端侧的端部连杆部件以及中间连杆部件，该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别以能旋转的方式连接于上述基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂上，该中间连杆部件的两端分别以能旋转的方式连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端上；并且，通过直线而表示的该连杆机构的几何模型为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件的中间部成对称的形状，另外包括：上述促动器，该促动器设置于上述平行连杆机构中的上述三组以上的连杆机构中的二组以上的连杆机构中，任意地改变作为上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势；控制装置，该控制装置控制该促动器，上述控制装置通过折角和回转角规定上述前端姿势，该折角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度，该回转角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度，上述操作装置包括：姿势指定机构，在原点位于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴的延长轴上、且与上述中心轴的延长轴正交的二维的正交坐标系统上的坐标位置，该姿势指定机构通过人为操作而指定构成目标的上述前端姿势；姿势获得机构，该姿势获得机构根据通过该姿势指定机构而指定的坐标位置，以运算获得通过上述折角和回转角而表示的上述前端姿势；姿势信息赋予机构，该姿势信息赋予机构将通过该姿势获得机构而获得的上述前端姿势的信息提供给上述控制装置，通过同步控制来控制上述各促动器的动作，进行将上述前端侧的连杆枢毂变更到任意的姿势的姿势控制，该同步控制按照上述促动器的全部同时地开始动作、同时地完成动作的方式进行控制，将上述全部的促动器的减速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的1个周期附近，进行上述同步控制和姿势控制。...

【技术特征摘要】
2012.03.23 JP 2012-066888;2012.03.28 JP 2012-073371.一种连杆动作装置的控制方法，该方法为连杆动作装置的控制促动器的动作的方法，该连杆动作装置具有操作装置，该操作装置经由促动器对连杆动作装置进行操作，上述连杆动作装置为平行连杆机构，该平行连杆机构中，前端侧的连杆枢毂经由三组以上的连杆机构，以能改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂上；上述各连杆机构具有基端侧和前端侧的端部连杆部件以及中间连杆部件，该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别以能旋转的方式连接于上述基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂上，该中间连杆部件的两端分别以能旋转的方式连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端上；并且，通过直线而表示的该连杆机构的几何模型为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件的中间部成对称的形状，另外包括：上述促动器，该促动器设置于上述平行连杆机构中的上述三组以上的连杆机构中的二组以上的连杆机构中，任意地改变作为上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势的前端姿势；控制装置，该控制装置控制该促动器，上述控制装置通过折角和回转角规定上述前端姿势，该折角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度，该回转角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度，上述操作装置包括：姿势指定机构，在原点位于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴的延长轴上、且与上述中心轴的延长轴正交的二维的正交坐标系统上的坐标位置，该姿势指定机构通过人为操作而指定构成目标的上述前端姿势；姿势获得机构，该姿势获得机构根据通过该姿势指定机构而指定的坐标位置，以运算获得通过上述折角和回转角而表示的上述前端姿势；姿势信息赋予机构，该姿势信息赋予机构将通过该姿势获得机构而获得的上述前端姿势的信息提供给上述控制装置，通过同步控制来控制上述各促动器的动作，进行将上述前端侧的连杆枢毂变更到任意的姿势的姿势控制，该同步控制按照上述促动器的全部同时地开始动作、同时地完成动作的方式进行控制，将上述全部的促动器的减速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的0.8～1.2个周期的范围内，进行上述同步控制和姿势控制。2.根据权利要求1所述的连杆动作装置的控制方法，其中，将上述全部的促动器的加速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的0.8～1.2个周期的范围内，进行上述同步控制和姿势控制。3.根据权利要求1所述的连杆动作装置的控制方法，其中，上述姿势控制根据构成目标的上述前端侧的连杆枢毂的姿势，针对上述各促动器确定指令动作量，上述同步控制根据上述全部的促动器的的指令动作量的比率设定各促动器的动作速度。4.根据权利要求3所述的连杆动作装置的控制方法，其中，在设定下述参数的场合，对下述式进行逆变换：上述基端侧的端部连杆部件相对上述基端侧的连杆枢毂的旋转角为βn；以能旋转的方式连接于上述基端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴与以能旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴之间的角度为γ；各基端侧的端部连杆部件相对构成基准的基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn；上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度为θ；上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度为φ，cos(θ/2)sinβn－sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)＝0由此，求出构成上述姿势控制的上述各基端侧的端部连杆部件的目标的旋转角，根据构成该目标的旋转角与上述各基端侧的端部连杆部件的当前的旋转角的差值，计算上述各促动器的指令动作量。5.根据权利要求3所述的连杆动作装置的控制方法，其中，在设定下述参数的场合，对下述式进行逆变换：上述基端侧的端部连杆部件相对上述基端侧的连杆枢毂的旋转角为βn；以能旋转的方式连接于该基端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴与以能旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴之间的角度为γ；各基端侧的端部连杆部件相对构成基准的基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn；上述前端侧的连杆枢毂...

【专利技术属性】
技术研发人员：矶部浩，西尾幸宏，山田裕之，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP