パラレルリンクロボット(Parallel link robot)

パラレルリンクとは、並列にリンク機構を制御して1点の動きを決めるリンク機構を言います。

したがってこの機構を応用したロボットをパラレルリンクロボットと呼びます。工作機であればパラレルリンクNCでしょうか?。

普通の多関節型ロボットはこれに対して シリアルリンク と呼ばれています。

パソコンにはRs232Cとプリンターポートがありますがrs232cはシリアル、プリンターポートはパラレルと呼ばれパラレルのほうが動作が速いのです。

(最近はシリアルが早くなりましたが、CPUバスはやはりパラレルです<――基本的に早いのです>

 シリアルリンクの長所

  制御が簡単 動作範囲が広い 等

短所  
モータやらガイドやら重たいものを一緒に動かさないと動きが取れないので物を動かしているのやら、自分を動かしているのやらわかりません。

バックラッシ等の誤差も掛け算で累積し 剛性も低くなります。

では パラレルリンクの短所

制御が一般に難しい

動作範囲が小さい(今回開発した機構には当てはまりませんが) 

価格が高い( 同じく )

未だ 一般的でない 一部工作機、ロボットが実用化されています 

長所   コストが低ければ多いと思います(以下は本発明品の自画自賛です 他の物は知りません)

1 機構が簡単 モーター(これが一番高い)とベアリング、アルミパイプ、軸受け   だけです。

2 高速 動くところがアルミパイプと軸受けだけなので非常に軽い よって加速度が大きくできる。

3 動作範囲が比較的大きい  (リンク構造の配置に関係します)

4 精度が高い  バックラッシも殆どありません

5 剛性が高い  基本的に曲げ応力が無く、引っ張り圧縮

6 信頼性が高い  なんせモーターとベアリングだけですから

7 省エネルギー 自分を動かす動力が要りませんから、モーターも小さくてすみます

等などで一番が コストが安いことでしょう  量産次第ですが従来のロボットの 半分以下下手をすると一桁違うかもしれません。 


機能実験機の写真です

奥に見えるのが タバコの箱 ぐらいの大きさのモータードライバー(手作りです

動作点が一番高いところに上がった状態です

動作点が一番左に行った状態です

動作点が一番右に行った状態です

ドライバーのアップです

一番奥に見えるコネクターがDSUB25PIN パソコンのプリンターケーブルを接続します。

ここが味噌のリンク構造です

(特許出願時に書いた全体の図面です)

上から見た動作範囲横幅は330mm(本体の大きさよりは大きい)

 

横から見た動作範囲13のところから一番上まで163mm(本体と同じぐらい)

下の三つの円はモーターで直接回しているアームの軌跡)

 

 

実証機 仕様

駆動部 2相 ステッピングモーター(秋葉のジャンク)

ドライバー マイクロステップ定電流 バイポーラ駆動

(1回転1600分割 推定トルク 7kgcm 推定最高回転数3rps)

制御コントローラー パソコン(銘柄不明 寄せ集めのDOS/v p6U−200相当)

回転アーム半径 75mm リンク アルミφ4×3パイプ 長さ227.5mm

(下手に手で触ると壊れます  ひ弱 貧弱 の一言 誰が見てもロボットとは思いません)

慣性重量部 なんと20g(モータの慣性重量は除く 殆どがモーターの慣性重量)

 

そんなところで  動くのかいな  なぜか動きます

100mm 移動サイクルタイム 0.5秒

バックラッシを含む繰り返し停止精度 0.1mm

三次元位置誤差 ±2mm

(ちなみに誤差は弊社3D−MEASURING  ARMで測定)

簡易負荷テスト 作動点に50gの重りを載せて作動させたところ作動範囲の約80%(憶測)にてスムースに可動

(電気部品の組み立てぐらいならこのままでも使えるかも)

  

1999/12 現在 モーター軸 繰り返し停止精度 1/150000/REV(8.5秒以内)達成
2000/6/5 制御系を欲張り ただいま 壁にブツカッテオリマス?

この精度でロボットを駆動すれば 動作範囲500mm程度にて絶対停止精度5ミクロンも視野に入ってきました。

下手なCNC三次元測定機並みの精度となるかも知れません 

もっとパラレルメカニズムを知りたい方 パラレルメカニズム研究会 をたずねてみてください
大阪大学基礎工学部システム科学分野/新井健生研究室 - 相互リンク 2000/6/5 追加)


本機構を用いる ロボット(測定機を含め)実用レベルでの利点 応用を挙げていきます。
1 チップマウンター 高速化と高精度な安価な装置が出来ます。
2 半導体製造装置  各種雰囲気 真空中の ワークハンドリング高速に出来ます。
(モータ部の回転軸のシールのみで ガイドなしでXYZの任意位置だしが可能となります)
3 重量物のパレタイジング 減速器を介して駆動することで 用意に大出力を得られます。
4 宇宙構造物のハンドリング 真空対応 大きい作動範囲 軽量などの特徴を生かせます。
5 NC工作機 高剛性の作動部が低コストで作製できます。
(機構が簡単で部材を必要としないので 建機の切削部駆動にも最適です)
6 CNC 三次元測定機 各種誤差が累積しないので 安価な機構部品で高精度測定を実現可能です。
(本機構では 回転のリンク作動を拡大する方式に設定してますが 作動を縮小させることも可能で 機構部品の誤差の影響を受けにくい ミクロステージ等応用できます。)
※ サブミクロンまでは転がり軸受けで対応出来るのではと考えています。


              では サーボモータを用いた 実験レベル2 試作1号機へ 2004/1/2
                   試作機の図面及びプログラム公開しました 上記ページよりダウンロード可  2013/12/09