[发明专利]平行连接操作装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种平行连接操作装置。

背景技术

所谓的平行连接操作装置已被开发成各种形式，其中多个致动器被设置在作为基体的固定件上，以使连接到各个致动器的输出轴的连接部件被平行驱动以控制设置在连接部件末端的可动部件的位置和姿势。

作为以使用能够输出旋转力的旋转致动器作为驱动力源的平行连接操作装置，比如，一种平行连接操作装置是已知的，其提供三个在固定件上的马达，以使马达输出轴沿由固定件形成的等边三角形的侧面移动，并且马达的输出轴和可动部件以平行连杆机构连接，这样通过控制三个马达的驱动，可动部件的姿势(水平方向)被保持且其位置被控制(JP-S63-501860-A)。

另外，涉及具有6个自由度的平行机器人的发明也是已知的，其中两个马达彼此相对配置，连接部件被设置在六边形基座的每隔一侧上并连接到马达的输出轴，因此马达的输出轴平行于六边形基座的侧面，臂杆与连接部件的末端连接，单个托架(可动部件)与臂杆的末端连接，通过控制马达的旋转位置来控制托架(可动部件)的位置和姿势(JP06-270077A)。

在利用旋转致动器的常规的平行连接操作装置中，致动器近似平行于致动器基体的侧面设置。设置连接部件以使其在近似垂直于固定件基体侧面的方向上摆动。因此，每一个由连接部件-接头-杆-接头组成的用于驱动可动部件的动力传递单元的摆动在与基体侧面成直角的平面中执行。

但是，为了拓宽可动部件的活动范围，必须扩大伴随致动器的摆动的动力传递单元的空间位移的范围，为了这样做通常根据需要加长动力传递单元的连接部件和杆。

当那样做完时，由于动力传递单元的摆动平面与固定件基体侧面成直角，当动力传递单元摆动时，动力传递单元的连接部件和杆突出到由基体覆盖的区域的外面。此外，该突出的范围并非恒定而是变化的。

在预期用于与人一起执行任务的小输出的小型平行连接操纵装置中，这类动作由于接触或缠绕的危险存在非常严重的困难。

当将可动部件定位在利用旋转致动器的平行连接操纵装置中的给定位置时，动力传递单元的连接部件旋转的一个或两个角度能被选择，可以设想通过选择基体外面的动力传递单元连接部件和杆的突出的较小范围的转动角，突出的范围能被控制。但是，基于以下原因不能采取该策略。

图15是利用旋转致动器的常规的平行连接操纵装置的可动部件和致动器的布置的原理图。在图15中，可动部件100和基体(未示出)平行，进一步地，可动部件100的中心线与基体的中心线示为重合。另外，只示出了从致动器传递动力的动力传递单元的(未示出)并与可动部件连接的连接部件101和杆102中的一个。安装在致动器的输出轴上的连接部件101的另一端(未示出)通过接头与杆102连接，杆102的另一端通过接头与可动部件100连接。注意到，在图15所示的状态中，不管可动部件100的平面与基体的平面之间距离多大，连接到可动部件100的所有杆相对于可动部件100形成相同的角度。此外，图16是说明从垂直于连接部件101的旋转平面103的方向看图15所示的致动器和可动部件布置的示图。旋转平面103平行于从基体的中心外面幅射的方向。

在其中当可动部件100定位在特殊的位置时的情形中，给定致动器和动力传递单元连接到致动器上，如图16所示，杆102位于相对于将连接部件101的旋转中心O与可动部件100和杆102之间的接头的中心P连接在一起的假想线L成角度θ的相位上，在其中对称于假想线L的相位是θ′的情形中，即使当杆102位于相对于该假想线L的相位θ′时，有可能可动部件100能被定位在相同的位置上。

但是，由于负荷能力的问题，不能采用动力传递单元位于相对于假想线L为θ′的相位上的的情况，理由如下所述。

旋转式平行连接操作装置的可动部件100通过多个动力传递单元(连接部件101、杆102、等等)被立体地支撑，并且作用于可动部件100上的力由动力传递单元承受。相对于施加的外力，如果动力传递单元的负荷能力大，则可动部件100被刚性地支撑；如果动力传递单元的负荷能力小，则可动部件100被可弯曲地支撑。动力传递单元的负荷能力根据动力传递单元相对于可动部件100的平面的倾斜角而变化，即，由连接杆102的两个末端的线和可动部件100的平面形成的角度(在图16中的角度α或β)。倾斜角与水平面越近，相对于外力的水平分量的负荷能力越大，相对于外力的垂直分量的负荷能力越低。相反地，倾斜角与垂直面越近，相对于外力的垂直分量的负荷能力越高，相对于外力的水平分量的负荷能力越低。