特許ウォッチ

公開番号2025145356
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024045478
出願日2024-03-21
発明の名称リンク機構
出願人本田技研工業株式会社
代理人弁理士法人大島特許事務所
主分類B25J 15/08 20060101AFI20250926BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】直動アクチュエータの推力及び駆動機構の可動幅を大きくすることなく、リンクのトルク及び最大関節角度を大きくする。
【解決手段】リンク機構3は、関節5を介して直列に接続された複数のリンク4と、複数のリンク4を駆動するための第1駆動機構6とを備える。第1駆動機構6は、リンク4に枢支された少なくとも1つのロッカー8と、複数のリンク4を駆動するための第1アクチュエータ7と、リンク4、ロッカー8及び第1アクチュエータ7を直列に接続する複数のロッド9と、を備える。少なくとも1つのロッカー8の基端10が、対応するリンク4における関節5からオフセットしている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
リンク機構であって、
関節を介して直接に接続された複数のリンクと、
複数の前記リンクを駆動するための駆動機構と、を備え、
前記駆動機構が、
対応する前記リンクに枢支された少なくとも１つのロッカーと、
複数の前記リンクを駆動するための少なくとも１つのアクチュエータと、
前記リンク、前記ロッカー及び前記アクチュエータを直列に接続する複数のロッドと、を備え、
少なくとも１つの前記ロッカーの基端が、対応する前記リンクにおける前記関節からオフセットしているリンク機構。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
複数の前記リンクが、第１リンクと、前記第１リンクに第１関節を介して接続された第２リンクと、前記第２リンクに第２関節を介して接続された第３リンクと、を含み、
前記駆動機構が、前記第１リンクを駆動するための第１駆動機構を含み、
前記第１駆動機構が、
前記第２リンクの中間部に枢支された基端を有する第１ロッカーと、
前記第１リンクの前記第１関節以外の部分に枢支された一端及び前記第１ロッカーの遊端側に枢支された他端を有する第１ロッドと、
前記第３リンクの中間部に枢支された基端を有する第２ロッカーと、
前記第１ロッカーの遊端側に枢支された一端及び前記第２ロッカーの遊端側に枢支された他端を有する第２ロッドと、
前記第１リンクを駆動するべく、前記第２ロッカーを駆動する第１アクチュエータと、を備える、請求項１に記載のリンク機構。
【請求項３】
複数の前記リンクが、前記第３リンクに第３関節を介して接続された第４リンクを更に含み、
前記第１駆動機構が、
前記第４リンクの前記第３関節以外の部分に枢支された基端を有する第３ロッカーと、
前記第２ロッカーの遊端側に枢支された一端及び前記第３ロッカーの遊端側に枢支された他端を有する第３ロッドと、を更に備え、
前記第１アクチュエータが、前記第３ロッカーを介して前記第２ロッカーを駆動する、請求項２に記載のリンク機構。
【請求項４】
前記第１駆動機構が、前記第３ロッカーの遊端側に枢支された一端を有する第４ロッドを更に備え、
前記第１アクチュエータが、前記第４ロッドの他端を枢支する直動アクチュエータである、請求項３に記載のリンク機構。
【請求項５】
前記駆動機構が、前記第２リンクを駆動するための第２駆動機構を更に含み、
前記第２駆動機構が、
前記第３リンクに枢支された基端を有する第４ロッカーと、
前記第２リンクの前記第２関節以外の部分に枢支された一端及び前記第４ロッカーの遊端側に枢支された他端を有する第５ロッドと、
前記第２リンクを駆動するべく、前記第４ロッカーを駆動する第２アクチュエータと、を備え、
前記第１駆動機構と前記第２駆動機構とは、並列に配置され、協働して前記第２リンクを駆動する２列パラレルメカニズムを構成する、請求項３に記載のリンク機構。
【請求項６】
前記第２駆動機構が、前記第４ロッカーの遊端側に枢支された一端を有する第６ロッドを更に備え、
前記第２アクチュエータが、前記第６ロッドの他端を枢支する直動アクチュエータである、請求項５に記載のリンク機構。
【請求項７】
前記駆動機構が、前記第３リンクを駆動するための第３駆動機構を更に含み、
前記第３駆動機構が、
前記第３リンクの前記第３関節以外の部分に枢支された一端を有する第７ロッドと、
前記第７ロッドの他端を枢支する直動アクチュエータからなる第３アクチュエータと、を備え、
前記第３駆動機構と前記第１駆動機構と前記第２駆動機構とは、並列に配置され、協働して前記第３リンクを駆動する３列パラレルメカニズムを構成する、請求項５に記載のリンク機構。
【請求項８】
前記第２ロッカーの前記第２ロッドを枢支する遊端から前記第２ロッカーの基端までのアーム長と、前記第２関節から前記第２ロッカーの基端までのオフセット寸法とが略等しい、請求項２に記載のリンク機構。
【請求項９】
前記第１関節及び前記第２関節の関節角度が最大のときに、前記第２ロッカーの前記第２ロッドを枢支する遊端が前記第２関節と略一致する、請求項８に記載のリンク機構。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、関節を介して直接に接続された複数のリンクを備えるリンク機構に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットに多種多様な作業を行わせることを目的として、人間の手を模倣したロボットハンド装置が知られている（例えば、特許文献１、２）。これらのロボットハンドは、人間の手のひらや手の甲の部分に相当する基部と、基部の一端縁から延設される指機構（指リンク機構）と、動力源の動力によって指機構を作動させるための作動機構（駆動機構）とを備えている。
【０００３】
特許文献１に記載のロボットハンドでは、単一のモータで２軸回りに指機構を作動させることができるように、駆動機構が１次リンク機構、２次リンク機構、直線運動機構を備えている。指機構は、これらの機構を介して、モータによって伸長状態から屈曲状態に又は屈曲状態から伸長状態になるように駆動される。
【０００４】
特許文献２に記載のロボットハンドは、複数の指機構と、これらの指機構を駆動する１つの動力源とを備えている。作動機構は、１つの動力源により、異なる折れ曲がり量をもって複数の指機構を作動させることができるように構成されている。具体的には、各指機構を作動させるための作動機構がそれぞれ２つのリンクアームを備え、作動機構の一部は、両リンクアームのリンク比が他の作動機構のリンク比と異なるように構成される。各指機構は、リンク比に応じ、基部に対して真っ直ぐ延びた位置と折れ曲がった位置との間を変位する。
【０００５】
これらのロボットハンドの指リンク機構は、複数（具体的には３つ）のリンク（節間部材）とリンクと同じ数の関節（関節部材）とを備え、掌部をなす基部に連結されている。掌部は、ロボットのアームの一部であるため、複数のリンク（前腕、上腕）と複数の関節（手首、肘、肩）を介して本体（上体）に連結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第５４３０２５３号公報
特許第６１５４６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、人の指は、指先から順に第１～第３関節としたときに、第１～第３関節の関節角度（伸展位置を０度としたときの屈曲角度）の最大値の合計が２７０度程度になる。すなわち、各関節の平均最大関節角度が９０度程度になる。しかしながら、従来のロボットハンドの指リンク機構では、各関節の最大関節角度は５０－６０度程度であり、人の指関節の平均最大関節角度に比べて小さかった。そのため、従来のロボットハンドは、人の手が細い棒を掴むときの動作のように大きな関節角度を必要とする動作を行うことができなかった。
【０００８】
ここで、大きな関節角度を実現するための駆動機構について検討する。図９は、人の指のように３つのリンク４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）が直列に接続された従来のロボット１０１のリンク機構１０３の概略構成を示す図である。リンク機構１０３は、指又は腕に相当する構成をしており、遊端から順に第１リンク４Ａと、第１リンク４Ａに第１関節５Ａを介して接続された第２リンク４Ｂと、第２リンク４Ｂに第２関節５Ｂを介して接続された第３リンク４Ｃとを備えている。各関節は関節軸（枢軸）によって構成されている。第１リンク４Ａは、第２リンク４Ｂに対して第１関節角度θ１をもって延在している。第２リンク４Ｂは、第３リンク４Ｃに対して第２関節角度θ２をもって延在している。第３リンク４Ｃは、掌や上体等の基体をなす第４リンク４Ｄに対して第３関節角度θ３をもって延在している。なお、関節角度θは、遊端側のリンク４が基端側のリンク４に対して伸展した位置を基準（０度）として定義される。つまり、関節角度θは、基端側のリンク４の延在方向を基準とするものではない。
【０００９】
リンク機構１０３を人の指のように作動させる場合、第１関節５Ａ～第３関節５Ｃの最大関節角度を９０度とし、各リンク４の可動角度範囲を０～９０度にしたいという要望がある。また、リンク機構１０３を駆動するアクチュエータをできるだけ小型化したいという要望がある。例えば、直動アクチュエータ１０７（図１０）がリンク駆動用のアクチュエータに採用される場合、リンク４に所定のトルクを発揮させるために必要な直動アクチュエータ１０７の推力（推し引きする力）は小さいほどよい。直動アクチュエータ１０７の推力を小さくするためには、直動アクチュエータ１０７の変位に対する関節角度θの変位が小さいほどよい。
【００１０】
図１０は、リンク機構１０３を作動させるための駆動機構として平行リンク機構１０６を備えたロボット１０１の概略構成図である。図１０に示すように、平行リンク機構１０６は、第２関節５Ｂに枢支される第１ロッカー１０８Ａと、第１リンク４Ａの第１関節５Ａ以外の部分と第１ロッカー１０８Ａの遊端側とを連結する第１ロッド９Ａとを備える。また、平行リンク機構１０６は、第３関節５Ｃに枢支される第２ロッカー１０８Ｂと、第１ロッカー１０８Ａの遊端側と第２ロッカー１０８Ｂの遊端側とを連結する第２ロッド９Ｂとを備える。第２ロッカー１０８Ｂの遊端側は、第３ロッド９Ｃを介して直動アクチュエータ１０７に連結される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許