多自由度位置決め装置および多自由度位置決め方法
【課題】簡易な構成で、エンドプレートおよびツールや治具の重量を支えることができ、また、駆動電流による発熱を抑制し、作業を行う際の駆動力を確保する。
【解決手段】ベースプレート２とエンドプレート４との間に接続された複数のリンク３と、各リンク３に取り付けられ、リンク３を駆動させるアクチュエータ６と、ベースプレート２とエンドプレート４との間に接続され、定常位置でのエンドプレート４およびエンドプレート４に取り付けられた物体の重量を支える重力補償装置５とを備えた。
【解決手段】ベースプレート２とエンドプレート４との間に接続された複数のリンク３と、各リンク３に取り付けられ、リンク３を駆動させるアクチュエータ６と、ベースプレート２とエンドプレート４との間に接続され、定常位置でのエンドプレート４およびエンドプレート４に取り付けられた物体の重量を支える重力補償装置５とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パラレルメカニズム機構を利用した多自由度位置決め装置および多自由度位置決め方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体部品やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）部品の供給や精密実装などの作業を行う場合に、マイクロロボットハンドが用いられている。マイクロロボットハンドは、パラレルメカニズム機構を利用した多自由度位置決め装置によって位置・姿勢が制御されている。
この多自由度位置決め装置は、ベースプレート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、エンドプレートの表面にマイクロロボットハンド用のツールや治具が取り付けられている。各リンクは、回転型モータやリニアモータなどのアクチュエータによって動作し、エンドプレートの位置・姿勢を制御する。
【０００３】
このように構成される多自由度位置決め装置は、（１）発生力が大きい、（２）剛性が高い、（３）高速動作が可能、（４）多自由度をコンパクトに実現できる、（５）制御が容易、（６）位置決め精度がよい、などの特徴を持っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の多自由度位置決め装置では、エンドプレートおよびエンドプレートに取り付けられたツールや治具の重量を常にアクチュエータによって支える必要がある。そのため、治具などの重量が大きくなる場合にはアクチュエータに対する負荷も増大し、駆動電流による発熱や、作業を行う際の駆動力の制限などの課題があった。
【０００６】
一方、高負荷での動作が必要なアクチュエータに対して、リニアモータによる駆動力に、エアシリンダによる駆動力を付加するように構成されたものがある（例えば特許文献１参照）。
しかしながら、この特許文献１に開示されるアクチュエータを多自由度位置決め装置に適用する場合、エアシリンダをリンクごとに設ける必要があるため、機械構造や配管が複雑になってしまい、実用的ではないという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、パラレルメカニズム機構を利用した多自由度位置決め装置において、簡易な構成で、治具などの重量を支えることができ、また、駆動電流による発熱を抑制し、作業を行う際に十分な駆動力を確保することができる多自由度位置決め装置および多自由度位置決め方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る多自由度位置決め装置は、ベースプレートとエンドプレートとの間に接続された複数のリンクと、各リンクに取り付けられ、リンクを動作させるアクチュエータと、ベースプレートとエンドプレートとの間に接続され、定常位置でのエンドプレートおよびエンドプレートに取り付けられた物体の重量を支える重力補償装置とを備えたものである。
【０００９】
また、この発明に係る多自由度位置決め方法は、自機の先端位置を計測する位置計測ステップと、位置計測ステップにおいて計測した自機の先端位置に基づいて、重力補償装置が発生している推力と重量との釣り合いずれを補正する推力補正値を算出する推力補正演算ステップと、推力補正演算ステップにおいて算出した推力補正値に基づいて、アクチュエータの駆動力を算出する駆動力変換演算ステップと、駆動力変換演算ステップにおいて算出したアクチュエータの駆動力を電流指示値に変換する駆動電流演算ステップと、駆動電流演算ステップにおいて変換した電流指示値に応じた駆動電流を生成する駆動電流生成ステップと、駆動電流生成ステップにおいて生成した駆動電流に応じて駆動し、リンクを動作させる駆動ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ベースプレートとエンドプレートとの間に接続された複数のリンクと、各リンクに取り付けられ、リンクを動作させるアクチュエータと、ベースプレートとエンドプレートとの間に接続され、定常位置でのエンドプレートおよびエンドプレートに取り付けられた物体の重量を支える重力補償装置とを備えたことで、簡易な構成で、定常位置でのエンドプレートおよびエンドプレートに取り付けられた物体の重量を支えることができる。また、エンドプレートが定常位置の場合には、重量をアクチュエータで支える必要はないため、駆動電流による発熱を抑制することができ、作業を行う際に十分な駆動力を確保することができる。
【００１１】
また、自機の先端位置を計測する位置計測ステップと、位置計測ステップにおいて計測した自機の先端位置に基づいて、重力補償装置が発生している推力と重量との釣り合いずれを補正する推力補正値を算出する推力補正演算ステップと、推力補正演算ステップにおいて算出した推力補正値に基づいて、アクチュエータの駆動力を算出する駆動力変換演算ステップと、駆動力変換演算ステップにおいて算出したアクチュエータの駆動力を電流指示値に変換する駆動電流演算ステップと、駆動電流演算ステップにおいて変換した電流指示値に応じた駆動電流を生成する駆動電流生成ステップと、駆動電流生成ステップにおいて生成した駆動電流に応じて駆動し、リンクを動作させる駆動ステップとを有することで、エンドプレートが定常位置から移動して重力補正装置が発生している推力とエンドプレートおよびエンドプレートに取り付けられた物体の重量とに差が生じた場合にも、各アクチュエータに供給する駆動電流を補正することで容易に修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置の構成を示す概略図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置の力学モデルを説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置の制御系の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置１の構成を示す概略図である。なお以下では、多自由度位置決め装置１に用いるパラレルメカニズム機構として、複数のリンクを直動移動させるＳｔｅｗａｒｔ Ｐｌａｔｆｏｒｍ型を用いた場合について示す。
多自由度位置決め装置１は、例えばロボットハンドに用いられるものであり、図１に示すように、ベースプレート２、複数のリンク３、エンドプレート４および重力補償装置５から構成されている。
【００１４】
ベースプレート２は、多自由度位置決め装置１の土台となるものであり、水平に設置されている。
リンク３は、両端の自在継手３ａを介してベースプレート２とエンドプレート４との間の所定位置に接続されたものである。また、各リンク３にはリニアモータ（アクチュエータ）６が取り付けられている。リニアモータ６は、後述する電流制御部１５からの駆動電流に応じて駆動し、対応するリンク３を直動移動させる。これによって、エンドプレート４は所定の位置・姿勢に制御される。なお図１では、多自由度位置決め装置１に６個のリンク３を設けた場合について示しているが、リンク３の数は自由度に応じて適宜変更可能である。
エンドプレート４は、その表面に不図示のロボットハンド用のツールや治具が取り付けられるものである。
【００１５】
重力補償装置５は、定常位置でのエンドプレート４およびエンドプレート４に取り付けられたツールや治具の重量（以下、治具などの重量と称す）を支持するものであり、エアシリンダやスプリング機構などから構成されている。この重力補償装置５は、両端の自在継手５ａを介してベースプレート２中心とエンドプレート４中心との間に接続されている。なお、この重力補償装置５が発生する推力は、エンドプレート４が定常位置の場合における治具などの重量と釣り合うように予め設定されている。
【００１６】
次に、上記のように構成された多自由度位置決め装置１の動作を制御する制御系について説明する。まず、多自由度位置決め装置１の動作を制御する際に用いる力学モデルについて説明する。
図２はこの発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置１の力学モデルを説明する図である。
【００１７】
図２に示すように、多自由度位置決め装置１の先端位置（エンドプレート４の中心位置）を示す座標ｒ（装置位置）の右方向を正（＋）とすると、多自由度位置決め装置１の運動方程式は、次式（１）のように表される。
ｆａ＋ｆｄ＝Ｍａｒ”＋Ｄａｒ’＋Ｋａｒ （１）
なお、ｒ’，ｒ”はそれぞれ多自由度位置決め装置１の速度（装置速度）、加速度（装置加速度）であり、Ｍａ，Ｄａ，Ｋａはそれぞれ多自由度位置決め装置１の慣性行列（ｎ×ｎ）、粘性行列（ｎ×ｎ）、剛性行列（ｎ×ｎ）であり（ｎは多自由度位置決め装置１の自由度）、ｆａは多自由度位置決め装置１が発生する駆動力であり、ｆｄは外力（重力や接触力など）である。
ここで、慣性行列Ｍａ、粘性行列Ｄａおよび剛性行列Ｋａは、リンク３およびリニアモータ６の慣性、粘性および剛性を、多自由度位置決め装置１の先端位置の直交座標で表したものである。
【００１８】
また、駆動力ｆａは、次式（２）のように表される。
ｆａ＝−Ｍｃｒ”−Ｄｃｒ’−Ｋｃｒ＋ｆｃ （２）
なお、ｆｃは作業のために必要な力であり、Ｍｃ，Ｄｃ，Ｋｃはそれぞれ加速度、速度、位置の各フィードバックゲインであり、それぞれ任意に決められるパラメータである。
【００１９】
上式（１）および（２）から、外力ｆｄは次式（３）のように表される。
ｆｄ＝Ｍｖｒ”＋Ｄｖｒ’＋Ｋｖｒ−ｆｃ （３）
なお、Ｍｖ，Ｄｖ，Ｋｖは、下記の式（４）〜（６）で表される力学モデルのインピーダンスである。
Ｍｖ＝Ｍａ＋Ｍｃ （４）
Ｄｖ＝Ｄａ＋Ｄｃ （５）
Ｋｖ＝Ｋａ＋Ｋｃ （６）
【００２０】
したがって、パラメータＭｃ，Ｄｃ，Ｋｃをそれぞれ適当に設定することにより、外力ｆｄに対する機械系の応答を決めるインピーダンス（Ｍｖ，Ｄｖ，Ｋｖ）を定めることができる。すなわち、機械系のインピーダンスを制御することができ、位置制御やコンプライアンス制御を行うことができる。
【００２１】
なお、式（２）において、加速度フィードバック（−Ｍｃｒ”）や速度フィードバック（−Ｄｃｒ’）の項を省略して、駆動力ｆａを次式（７）のように表してもよい。
ｆａ＝−Ｋｃｒ＋ｆｃ （７）
上式（７）の場合は、機械系が本来持っている慣性および粘性での応答となる。
【００２２】
また、上式（１），（４）〜（６）で用いられる多自由度位置決め装置１の慣性行列Ｍａ、粘性行列Ｄａおよび剛性行列Ｋａは、実際上、真の値はわからないため、制御系で設定したコンプライアンスの設定値を推定値として用いる。
この場合、上式（１）から、外力の推定値＜ｆｄ＞は次式（８）のように表される。
＜ｆｄ＞＝＜Ｍａ＞ｒ”＋＜Ｄａ＞ｒ’＋＜Ｋａ＞ｒ−ｆａ （８）
なお、＜Ｍａ＞は慣性行列の推定値であり、＜Ｄａ＞は粘性行列の推定値であり、＜Ｋａ＞は剛性行列の推定値である。
【００２３】
一方、装置位置ｒ、装置速度ｒ’および装置加速度ｒ”は、後述する位置センサ７により検出された各リニアモータ６の位置ｑに基づいて、下記の式（９）〜（１１）のように表される。
ｒ＝Ｔ（ｑ） （９）
ｒ’＝Ｊｑ’ （１０）
ｘ”＝Ｊ’ｑ’＋Ｊｑ” （１１）
なお、Ｔは位置変換式であり、ｑ’，ｑ”は、各リニアモータ６の速度、加速度であり、Ｊはヤコビ行列であり、Ｊ’はＪの時間微分である。
【００２４】
また、多自由度位置決め装置１の駆動力ｆａとリニアモータ６毎の駆動力τとの関係は、次式（１２）のように表される。
τ＝ＪＴｆａ （１２）
なお、ＪＴはＪの転置行列である。
【００２５】
次に、多自由度位置決め装置１の制御系の構成について説明する。
図３はこの発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置１の制御系の構成を示すブロック図である。
多自由度位置決め装置１の制御系は、図３に示すように、位置センサ７、座標変換演算部８、減算器９、インピーダンス制御演算部１０、推力補正演算部１１、加算器１２、駆動力変換演算部１３、駆動電流演算部１４、電流制御部１５および外力推定演算部１６から構成される。
【００２６】
位置センサ７は、各リニアモータ６に取り付けられ、リニアモータ６の先端位置（変位）を計測するものである。位置センサ７としては、例えば、接近センサ、ひずみケージやリニアエンコーダなどが用いられる。
座標変換演算部８は、位置センサ７により計測された各リニアモータ６の先端位置に基づいて、上式（９）〜（１１）を用いて、装置位置を算出するものである。
なお、位置センサ７および座標変換演算部８は、本願発明の計測部に対応する。ここで、計測部は、各リニアモータ６の先端位置に基づいて装置位置を計算するように構成したが、エンドプレート４に位置センサを取り付けることが可能な場合には、装置位置を直接計測するようにしてもよい。
【００２７】
減算器９は、上位コントローラ（ロボットのコントローラ）から入力された目標値から、座標変換演算部８により算出された装置位置を減算するものである。
インピーダンス制御演算部１０は、減算器９により算出された差分値、およびパラメータ情報に基づいて、上式（２）を用いて、多自由度位置決め装置１が発生すべき駆動力を算出するものである。ここで、パラメータ情報とは、上式（２）による演算に必要な情報であり、作業のために必要な力ｆｃと、フィードバックゲインを表すパラメータＭｃ，Ｄｃ，Ｋｃである。
【００２８】
推力補正演算部１１は、エンドプレート４が定常位置から移動した際に生じる、重力補償装置５が発生している推力と治具などの重量との釣り合いずれを補正する推力補正値（駆動力）を算出するものである。ここで、推力補正演算部１１は、座標変換演算部８により算出された装置位置に基づいて、次式（１３）を用いて、推力補正値を算出する。
推力補正値＝重力補償装置推力のｘｙｚ成分−治具などの重量 （１３）
なお、重力補償装置推力は、重力補償装置５が発生している推力であり、エアシリンダを用いた場合には、シリンダ径と供給空気圧から算出される。また、スプリング機構を用いた場合には、装置位置に基づくスプリングの変位とバネ定数から算出される。また、重力補償装置推力のｘｙｚ成分は、重力補償装置推力と装置位置から算出される。
【００２９】
加算器１２は、インピーダンス制御演算部１０により算出された駆動力と、推力補正演算部１１により算出された推力補正値とを加算するものである。
駆動力変換演算部１３は、加算器１２により加算された駆動力に基づいて、上式（１２）を用いて、リニアモータ６毎の駆動力を算出するものである。インピーダンス制御演算部１０および推力補正演算部１１が算出する駆動力は、多自由度位置決め装置１が発生すべき駆動力、すなわち作業座標（装置位置の座標）における駆動力である。したがって、駆動力変換演算部１３は、この作業座標の駆動力を、リニアモータ６毎の駆動力に変換する。
【００３０】
駆動電流演算部１４は、駆動力変換演算部１３により算出されたリニアモータ６毎の駆動力を、リニアモータ６を駆動する電流の値を示す電流指示値に変換するものである。
電流制御部１５は、駆動電流演算部１４により変換されたリニアモータ６毎の電流指示値に応じた駆動電流を生成するものである。これにより、リニアモータ６は、電流制御部１５から供給された駆動電流に応じて駆動し、リンク３を動作させる。
【００３１】
外力推定演算部１６は、座標変換演算部８により算出された装置位置、インピーダンス制御演算部１０により算出された駆動力、制御系で設定された慣性行列の推定値＜Ｍａ＞、粘性行列の推定値＜Ｄａ＞および剛性行列の推定値＜Ｋａ＞に基づいて、上式（８）を用いて、外力推定値＜ｆｄ＞を算出するものである。
【００３２】
次に、多自由度位置決め装置１の制御系の動作について説明する。
図４はこの発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置１の制御系の動作を示すフローチャートである。
多自由度位置決め装置１の制御系の動作では、図３に示すように、まず、計測部は装置位置を計測する（ステップＳＴ４１、位置計測ステップ）。このステップＳＴ４１では、まず、各位置センサ７は、各リニアモータ６の先端位置を計測する。次に、座標変換演算部８は、各位置センサ７により計測された各リニアモータ６の先端位置に基づいて、上式（９）〜（１１）を用いて、装置位置を算出する。この座標変換演算部８により算出された装置位置を示す装置位置信号は減算器９、推力補正演算部１１および外力推定演算部１６に供給される。
【００３３】
次いで、減算器９は、上位コントローラ（ロボットのコントローラ）から入力された目標値から、座標変換演算部８により算出された装置位置を減算する（ステップＳＴ４２）。この減算器９により算出された差分値を示す差分値信号はインピーダンス制御演算部１０に供給される。
次いで、インピーダンス制御演算部１０は、減算器９により算出された差分値、およびパラメータ情報に基づいて、上式（２）を用いて、多自由度位置決め装置１が発生すべき駆動力を算出する（ステップＳＴ４３）。このインピーダンス制御演算部１０により算出された駆動力を示す装置駆動力信号は加算器１２および外力推定演算部１６に供給される。
【００３４】
一方、推力補正演算部１１は、座標変換演算部８によって算出された装置位置に基づいて、上式（１３）を用いて、重力補償装置５が発生している推力と治具などの重量との釣り合いずれを補正する推力補正値を算出する（ステップＳＴ４４、推力補正演算ステップ）。ここで、エンドプレート４が定常位置の場合には、重力補償装置５が発生している推力と治具などの重量とは釣り合っているため、推力補正値は０となる。一方、エンドプレート４が定常位置から移動した場合には、推力と重量とが釣り合わなくなるため、このずれを補正するための推力補正値が算出される。
この推力補正演算部１１により算出された推力補正値を示す推力補正信号は加算器１２に供給される。
【００３５】
次いで、加算器１２は、インピーダンス制御演算部１０により算出された駆動力と、推力補正演算部１１により算出された推力補正値とを加算する（ステップＳＴ４５）。この加算器１２により加算された駆動力を示す加算駆動力信号は駆動力変換演算部１３に供給される。
【００３６】
次いで、駆動力変換演算部１３は、加算器１２により加算された駆動力に基づいて、上式（１２）を用いて、リニアモータ６毎の駆動力を算出する（ステップＳＴ４６、駆動力変換演算ステップ）。この駆動力変換演算部１３により算出されたリニアモータ６毎の駆動力を示すアクチュエータ駆動力信号は駆動電流演算部１４に供給される。
【００３７】
次いで、駆動電流演算部１４は、駆動力変換演算部１３により算出されたリニアモータ６毎の駆動力を、リニアモータ６を駆動する電流の値を示す電流指示値に変換する（ステップＳＴ４７、駆動電流演算ステップ）。この駆動電流演算部１４により変換された電流指示値を示す電流指示値信号は対応するリニアモータ６に供給される。
なお、駆動力から電流指示値への変換は、予め定められた式に基づいて行ってもよく、或いは、予め駆動力と電流指示値とを対応付けた変換テーブルを作成しておき、この変換テーブルを用いるようにしてもよい。
【００３８】
次いで、電流制御部１５は、駆動電流演算部１４により変換された電流指示値に応じた駆動電流を生成する（ステップＳＴ４８、駆動電流生成ステップ）。この電流制御部１５により生成された駆動電流は対応するリニアモータ６に供給される。
次いで、リニアモータ６は、電流制御部１５により生成された駆動電流に応じて駆動し、リンク３を動作させる（ステップＳＴ４９、駆動ステップ）。これにより、エンドプレート４を所定の位置・姿勢に制御させる。
【００３９】
一方、外力推定演算部１６は、座標変換演算部８により算出された装置位置、インピーダンス制御演算部１０により算出された駆動力、制御系で設定された慣性行列の推定値＜Ｍａ＞、粘性行列の推定値＜Ｄａ＞および剛性行列の推定値＜Ｋａ＞に基づいて、上式（８）を用いて、外力推定値＜ｆｄ＞を算出する（ステップＳＴ５０）。この外力推定演算部１６により算出された外力推定値＜ｆｄ＞を示す外力推定値信号は上位コントローラに供給される。
上位コントローラは、外力推定演算部１６により算出された外力推定値により作業状態を検出して作業結果を確認するとともに、ロボットの動作を決定する。
【００４０】
以上のように、この実施の形態１では、ベースプレート２中心とエンドプレート４中心との間に重力補償装置５を接続し、重力補償装置５によって、定常位置における治具などの重量を支えるように構成したので、簡易な構成でこの重量を支えることができる。また、エンドプレート４が定常位置の場合には、リニアモータ６でこの重量を支える必要がなくなるため、駆動電流による発熱を抑制することができる。また、部品供給や組立などの作業を行う際の駆動力を十分に確保することができる。
【００４１】
また、作業を行う際にエンドプレート４が定常位置から移動して、重力補償装置５が発生している推力と治具などの重量とに釣り合いずれが生じた場合にも、各リニアモータ６に供給する駆動電流を補正するように構成したので、容易にずれを修正することができる。
【００４２】
なお、実施の形態１では、ベースプレート２は水平に設置されているものとして説明を行ったが、ベースプレート２が傾いている場合にも、傾きの角度を考慮して計算を行うことで、同様に適用することが可能である。
また、実施の形態１では、自在継手５ａによる誤差については特に言及せずに説明を行ったが、この自在継手５ａによる誤差を考慮して推力補正値の計算を行うことで、より正確な制御を行うことができる。
【００４３】
また、実施の形態１では、パラレルメカニズム機構としてＳｔｅｗａｒｔ Ｐｌａｔｆｏｒｍ型を用いた場合について示したが、これに限るものではなく、アクチュエータとして回転型モータを用いたＨｅｘａ型や、直動固定型などに対しても同様に適用可能である。
【００４４】
１ 多自由度位置決め装置
２ ベースプレート
３ リンク
３ａ，５ａ 自在継手
４ エンドプレート
５ 重力補償装置
６ リニアモータ
７ 位置センサ（計測部）
８ 座標変換演算部（計測部）
９ 減算器
１０ インピーダンス制御演算部
１１ 推力補正演算部
１２ 加算器
１３ 駆動力変換演算部
１４ 駆動電流演算部
１５ 電流制御部
１６ 外力推定演算部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パラレルメカニズム機構を利用した多自由度位置決め装置および多自由度位置決め方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体部品やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）部品の供給や精密実装などの作業を行う場合に、マイクロロボットハンドが用いられている。マイクロロボットハンドは、パラレルメカニズム機構を利用した多自由度位置決め装置によって位置・姿勢が制御されている。
この多自由度位置決め装置は、ベースプレート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、エンドプレートの表面にマイクロロボットハンド用のツールや治具が取り付けられている。各リンクは、回転型モータやリニアモータなどのアクチュエータによって動作し、エンドプレートの位置・姿勢を制御する。
【０００３】
このように構成される多自由度位置決め装置は、（１）発生力が大きい、（２）剛性が高い、（３）高速動作が可能、（４）多自由度をコンパクトに実現できる、（５）制御が容易、（６）位置決め精度がよい、などの特徴を持っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の多自由度位置決め装置では、エンドプレートおよびエンドプレートに取り付けられたツールや治具の重量を常にアクチュエータによって支える必要がある。そのため、治具などの重量が大きくなる場合にはアクチュエータに対する負荷も増大し、駆動電流による発熱や、作業を行う際の駆動力の制限などの課題があった。
【０００６】
一方、高負荷での動作が必要なアクチュエータに対して、リニアモータによる駆動力に、エアシリンダによる駆動力を付加するように構成されたものがある（例えば特許文献１参照）。
しかしながら、この特許文献１に開示されるアクチュエータを多自由度位置決め装置に適用する場合、エアシリンダをリンクごとに設ける必要があるため、機械構造や配管が複雑になってしまい、実用的ではないという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、パラレルメカニズム機構を利用した多自由度位置決め装置において、簡易な構成で、治具などの重量を支えることができ、また、駆動電流による発熱を抑制し、作業を行う際に十分な駆動力を確保することができる多自由度位置決め装置および多自由度位置決め方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る多自由度位置決め装置は、ベースプレートとエンドプレートとの間に接続された複数のリンクと、各リンクに取り付けられ、リンクを動作させるアクチュエータと、ベースプレートとエンドプレートとの間に接続され、定常位置でのエンドプレートおよびエンドプレートに取り付けられた物体の重量を支える重力補償装置とを備えたものである。
【０００９】
また、この発明に係る多自由度位置決め方法は、自機の先端位置を計測する位置計測ステップと、位置計測ステップにおいて計測した自機の先端位置に基づいて、重力補償装置が発生している推力と重量との釣り合いずれを補正する推力補正値を算出する推力補正演算ステップと、推力補正演算ステップにおいて算出した推力補正値に基づいて、アクチュエータの駆動力を算出する駆動力変換演算ステップと、駆動力変換演算ステップにおいて算出したアクチュエータの駆動力を電流指示値に変換する駆動電流演算ステップと、駆動電流演算ステップにおいて変換した電流指示値に応じた駆動電流を生成する駆動電流生成ステップと、駆動電流生成ステップにおいて生成した駆動電流に応じて駆動し、リンクを動作させる駆動ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ベースプレートとエンドプレートとの間に接続された複数のリンクと、各リンクに取り付けられ、リンクを動作させるアクチュエータと、ベースプレートとエンドプレートとの間に接続され、定常位置でのエンドプレートおよびエンドプレートに取り付けられた物体の重量を支える重力補償装置とを備えたことで、簡易な構成で、定常位置でのエンドプレートおよびエンドプレートに取り付けられた物体の重量を支えることができる。また、エンドプレートが定常位置の場合には、重量をアクチュエータで支える必要はないため、駆動電流による発熱を抑制することができ、作業を行う際に十分な駆動力を確保することができる。
【００１１】
また、自機の先端位置を計測する位置計測ステップと、位置計測ステップにおいて計測した自機の先端位置に基づいて、重力補償装置が発生している推力と重量との釣り合いずれを補正する推力補正値を算出する推力補正演算ステップと、推力補正演算ステップにおいて算出した推力補正値に基づいて、アクチュエータの駆動力を算出する駆動力変換演算ステップと、駆動力変換演算ステップにおいて算出したアクチュエータの駆動力を電流指示値に変換する駆動電流演算ステップと、駆動電流演算ステップにおいて変換した電流指示値に応じた駆動電流を生成する駆動電流生成ステップと、駆動電流生成ステップにおいて生成した駆動電流に応じて駆動し、リンクを動作させる駆動ステップとを有することで、エンドプレートが定常位置から移動して重力補正装置が発生している推力とエンドプレートおよびエンドプレートに取り付けられた物体の重量とに差が生じた場合にも、各アクチュエータに供給する駆動電流を補正することで容易に修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置の構成を示す概略図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置の力学モデルを説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置の制御系の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置１の構成を示す概略図である。なお以下では、多自由度位置決め装置１に用いるパラレルメカニズム機構として、複数のリンクを直動移動させるＳｔｅｗａｒｔ Ｐｌａｔｆｏｒｍ型を用いた場合について示す。
多自由度位置決め装置１は、例えばロボットハンドに用いられるものであり、図１に示すように、ベースプレート２、複数のリンク３、エンドプレート４および重力補償装置５から構成されている。
【００１４】
ベースプレート２は、多自由度位置決め装置１の土台となるものであり、水平に設置されている。
リンク３は、両端の自在継手３ａを介してベースプレート２とエンドプレート４との間の所定位置に接続されたものである。また、各リンク３にはリニアモータ（アクチュエータ）６が取り付けられている。リニアモータ６は、後述する電流制御部１５からの駆動電流に応じて駆動し、対応するリンク３を直動移動させる。これによって、エンドプレート４は所定の位置・姿勢に制御される。なお図１では、多自由度位置決め装置１に６個のリンク３を設けた場合について示しているが、リンク３の数は自由度に応じて適宜変更可能である。
エンドプレート４は、その表面に不図示のロボットハンド用のツールや治具が取り付けられるものである。
【００１５】
重力補償装置５は、定常位置でのエンドプレート４およびエンドプレート４に取り付けられたツールや治具の重量（以下、治具などの重量と称す）を支持するものであり、エアシリンダやスプリング機構などから構成されている。この重力補償装置５は、両端の自在継手５ａを介してベースプレート２中心とエンドプレート４中心との間に接続されている。なお、この重力補償装置５が発生する推力は、エンドプレート４が定常位置の場合における治具などの重量と釣り合うように予め設定されている。
【００１６】
次に、上記のように構成された多自由度位置決め装置１の動作を制御する制御系について説明する。まず、多自由度位置決め装置１の動作を制御する際に用いる力学モデルについて説明する。
図２はこの発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置１の力学モデルを説明する図である。
【００１７】
図２に示すように、多自由度位置決め装置１の先端位置（エンドプレート４の中心位置）を示す座標ｒ（装置位置）の右方向を正（＋）とすると、多自由度位置決め装置１の運動方程式は、次式（１）のように表される。
ｆａ＋ｆｄ＝Ｍａｒ”＋Ｄａｒ’＋Ｋａｒ （１）
なお、ｒ’，ｒ”はそれぞれ多自由度位置決め装置１の速度（装置速度）、加速度（装置加速度）であり、Ｍａ，Ｄａ，Ｋａはそれぞれ多自由度位置決め装置１の慣性行列（ｎ×ｎ）、粘性行列（ｎ×ｎ）、剛性行列（ｎ×ｎ）であり（ｎは多自由度位置決め装置１の自由度）、ｆａは多自由度位置決め装置１が発生する駆動力であり、ｆｄは外力（重力や接触力など）である。
ここで、慣性行列Ｍａ、粘性行列Ｄａおよび剛性行列Ｋａは、リンク３およびリニアモータ６の慣性、粘性および剛性を、多自由度位置決め装置１の先端位置の直交座標で表したものである。
【００１８】
また、駆動力ｆａは、次式（２）のように表される。
ｆａ＝−Ｍｃｒ”−Ｄｃｒ’−Ｋｃｒ＋ｆｃ （２）
なお、ｆｃは作業のために必要な力であり、Ｍｃ，Ｄｃ，Ｋｃはそれぞれ加速度、速度、位置の各フィードバックゲインであり、それぞれ任意に決められるパラメータである。
【００１９】
上式（１）および（２）から、外力ｆｄは次式（３）のように表される。
ｆｄ＝Ｍｖｒ”＋Ｄｖｒ’＋Ｋｖｒ−ｆｃ （３）
なお、Ｍｖ，Ｄｖ，Ｋｖは、下記の式（４）〜（６）で表される力学モデルのインピーダンスである。
Ｍｖ＝Ｍａ＋Ｍｃ （４）
Ｄｖ＝Ｄａ＋Ｄｃ （５）
Ｋｖ＝Ｋａ＋Ｋｃ （６）
【００２０】
したがって、パラメータＭｃ，Ｄｃ，Ｋｃをそれぞれ適当に設定することにより、外力ｆｄに対する機械系の応答を決めるインピーダンス（Ｍｖ，Ｄｖ，Ｋｖ）を定めることができる。すなわち、機械系のインピーダンスを制御することができ、位置制御やコンプライアンス制御を行うことができる。
【００２１】
なお、式（２）において、加速度フィードバック（−Ｍｃｒ”）や速度フィードバック（−Ｄｃｒ’）の項を省略して、駆動力ｆａを次式（７）のように表してもよい。
ｆａ＝−Ｋｃｒ＋ｆｃ （７）
上式（７）の場合は、機械系が本来持っている慣性および粘性での応答となる。
【００２２】
また、上式（１），（４）〜（６）で用いられる多自由度位置決め装置１の慣性行列Ｍａ、粘性行列Ｄａおよび剛性行列Ｋａは、実際上、真の値はわからないため、制御系で設定したコンプライアンスの設定値を推定値として用いる。
この場合、上式（１）から、外力の推定値＜ｆｄ＞は次式（８）のように表される。
＜ｆｄ＞＝＜Ｍａ＞ｒ”＋＜Ｄａ＞ｒ’＋＜Ｋａ＞ｒ−ｆａ （８）
なお、＜Ｍａ＞は慣性行列の推定値であり、＜Ｄａ＞は粘性行列の推定値であり、＜Ｋａ＞は剛性行列の推定値である。
【００２３】
一方、装置位置ｒ、装置速度ｒ’および装置加速度ｒ”は、後述する位置センサ７により検出された各リニアモータ６の位置ｑに基づいて、下記の式（９）〜（１１）のように表される。
ｒ＝Ｔ（ｑ） （９）
ｒ’＝Ｊｑ’ （１０）
ｘ”＝Ｊ’ｑ’＋Ｊｑ” （１１）
なお、Ｔは位置変換式であり、ｑ’，ｑ”は、各リニアモータ６の速度、加速度であり、Ｊはヤコビ行列であり、Ｊ’はＪの時間微分である。
【００２４】
また、多自由度位置決め装置１の駆動力ｆａとリニアモータ６毎の駆動力τとの関係は、次式（１２）のように表される。
τ＝ＪＴｆａ （１２）
なお、ＪＴはＪの転置行列である。
【００２５】
次に、多自由度位置決め装置１の制御系の構成について説明する。
図３はこの発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置１の制御系の構成を示すブロック図である。
多自由度位置決め装置１の制御系は、図３に示すように、位置センサ７、座標変換演算部８、減算器９、インピーダンス制御演算部１０、推力補正演算部１１、加算器１２、駆動力変換演算部１３、駆動電流演算部１４、電流制御部１５および外力推定演算部１６から構成される。
【００２６】
位置センサ７は、各リニアモータ６に取り付けられ、リニアモータ６の先端位置（変位）を計測するものである。位置センサ７としては、例えば、接近センサ、ひずみケージやリニアエンコーダなどが用いられる。
座標変換演算部８は、位置センサ７により計測された各リニアモータ６の先端位置に基づいて、上式（９）〜（１１）を用いて、装置位置を算出するものである。
なお、位置センサ７および座標変換演算部８は、本願発明の計測部に対応する。ここで、計測部は、各リニアモータ６の先端位置に基づいて装置位置を計算するように構成したが、エンドプレート４に位置センサを取り付けることが可能な場合には、装置位置を直接計測するようにしてもよい。
【００２７】
減算器９は、上位コントローラ（ロボットのコントローラ）から入力された目標値から、座標変換演算部８により算出された装置位置を減算するものである。
インピーダンス制御演算部１０は、減算器９により算出された差分値、およびパラメータ情報に基づいて、上式（２）を用いて、多自由度位置決め装置１が発生すべき駆動力を算出するものである。ここで、パラメータ情報とは、上式（２）による演算に必要な情報であり、作業のために必要な力ｆｃと、フィードバックゲインを表すパラメータＭｃ，Ｄｃ，Ｋｃである。
【００２８】
推力補正演算部１１は、エンドプレート４が定常位置から移動した際に生じる、重力補償装置５が発生している推力と治具などの重量との釣り合いずれを補正する推力補正値（駆動力）を算出するものである。ここで、推力補正演算部１１は、座標変換演算部８により算出された装置位置に基づいて、次式（１３）を用いて、推力補正値を算出する。
推力補正値＝重力補償装置推力のｘｙｚ成分−治具などの重量 （１３）
なお、重力補償装置推力は、重力補償装置５が発生している推力であり、エアシリンダを用いた場合には、シリンダ径と供給空気圧から算出される。また、スプリング機構を用いた場合には、装置位置に基づくスプリングの変位とバネ定数から算出される。また、重力補償装置推力のｘｙｚ成分は、重力補償装置推力と装置位置から算出される。
【００２９】
加算器１２は、インピーダンス制御演算部１０により算出された駆動力と、推力補正演算部１１により算出された推力補正値とを加算するものである。
駆動力変換演算部１３は、加算器１２により加算された駆動力に基づいて、上式（１２）を用いて、リニアモータ６毎の駆動力を算出するものである。インピーダンス制御演算部１０および推力補正演算部１１が算出する駆動力は、多自由度位置決め装置１が発生すべき駆動力、すなわち作業座標（装置位置の座標）における駆動力である。したがって、駆動力変換演算部１３は、この作業座標の駆動力を、リニアモータ６毎の駆動力に変換する。
【００３０】
駆動電流演算部１４は、駆動力変換演算部１３により算出されたリニアモータ６毎の駆動力を、リニアモータ６を駆動する電流の値を示す電流指示値に変換するものである。
電流制御部１５は、駆動電流演算部１４により変換されたリニアモータ６毎の電流指示値に応じた駆動電流を生成するものである。これにより、リニアモータ６は、電流制御部１５から供給された駆動電流に応じて駆動し、リンク３を動作させる。
【００３１】
外力推定演算部１６は、座標変換演算部８により算出された装置位置、インピーダンス制御演算部１０により算出された駆動力、制御系で設定された慣性行列の推定値＜Ｍａ＞、粘性行列の推定値＜Ｄａ＞および剛性行列の推定値＜Ｋａ＞に基づいて、上式（８）を用いて、外力推定値＜ｆｄ＞を算出するものである。
【００３２】
次に、多自由度位置決め装置１の制御系の動作について説明する。
図４はこの発明の実施の形態１に係る多自由度位置決め装置１の制御系の動作を示すフローチャートである。
多自由度位置決め装置１の制御系の動作では、図３に示すように、まず、計測部は装置位置を計測する（ステップＳＴ４１、位置計測ステップ）。このステップＳＴ４１では、まず、各位置センサ７は、各リニアモータ６の先端位置を計測する。次に、座標変換演算部８は、各位置センサ７により計測された各リニアモータ６の先端位置に基づいて、上式（９）〜（１１）を用いて、装置位置を算出する。この座標変換演算部８により算出された装置位置を示す装置位置信号は減算器９、推力補正演算部１１および外力推定演算部１６に供給される。
【００３３】
次いで、減算器９は、上位コントローラ（ロボットのコントローラ）から入力された目標値から、座標変換演算部８により算出された装置位置を減算する（ステップＳＴ４２）。この減算器９により算出された差分値を示す差分値信号はインピーダンス制御演算部１０に供給される。
次いで、インピーダンス制御演算部１０は、減算器９により算出された差分値、およびパラメータ情報に基づいて、上式（２）を用いて、多自由度位置決め装置１が発生すべき駆動力を算出する（ステップＳＴ４３）。このインピーダンス制御演算部１０により算出された駆動力を示す装置駆動力信号は加算器１２および外力推定演算部１６に供給される。
【００３４】
一方、推力補正演算部１１は、座標変換演算部８によって算出された装置位置に基づいて、上式（１３）を用いて、重力補償装置５が発生している推力と治具などの重量との釣り合いずれを補正する推力補正値を算出する（ステップＳＴ４４、推力補正演算ステップ）。ここで、エンドプレート４が定常位置の場合には、重力補償装置５が発生している推力と治具などの重量とは釣り合っているため、推力補正値は０となる。一方、エンドプレート４が定常位置から移動した場合には、推力と重量とが釣り合わなくなるため、このずれを補正するための推力補正値が算出される。
この推力補正演算部１１により算出された推力補正値を示す推力補正信号は加算器１２に供給される。
【００３５】
次いで、加算器１２は、インピーダンス制御演算部１０により算出された駆動力と、推力補正演算部１１により算出された推力補正値とを加算する（ステップＳＴ４５）。この加算器１２により加算された駆動力を示す加算駆動力信号は駆動力変換演算部１３に供給される。
【００３６】
次いで、駆動力変換演算部１３は、加算器１２により加算された駆動力に基づいて、上式（１２）を用いて、リニアモータ６毎の駆動力を算出する（ステップＳＴ４６、駆動力変換演算ステップ）。この駆動力変換演算部１３により算出されたリニアモータ６毎の駆動力を示すアクチュエータ駆動力信号は駆動電流演算部１４に供給される。
【００３７】
次いで、駆動電流演算部１４は、駆動力変換演算部１３により算出されたリニアモータ６毎の駆動力を、リニアモータ６を駆動する電流の値を示す電流指示値に変換する（ステップＳＴ４７、駆動電流演算ステップ）。この駆動電流演算部１４により変換された電流指示値を示す電流指示値信号は対応するリニアモータ６に供給される。
なお、駆動力から電流指示値への変換は、予め定められた式に基づいて行ってもよく、或いは、予め駆動力と電流指示値とを対応付けた変換テーブルを作成しておき、この変換テーブルを用いるようにしてもよい。
【００３８】
次いで、電流制御部１５は、駆動電流演算部１４により変換された電流指示値に応じた駆動電流を生成する（ステップＳＴ４８、駆動電流生成ステップ）。この電流制御部１５により生成された駆動電流は対応するリニアモータ６に供給される。
次いで、リニアモータ６は、電流制御部１５により生成された駆動電流に応じて駆動し、リンク３を動作させる（ステップＳＴ４９、駆動ステップ）。これにより、エンドプレート４を所定の位置・姿勢に制御させる。
【００３９】
一方、外力推定演算部１６は、座標変換演算部８により算出された装置位置、インピーダンス制御演算部１０により算出された駆動力、制御系で設定された慣性行列の推定値＜Ｍａ＞、粘性行列の推定値＜Ｄａ＞および剛性行列の推定値＜Ｋａ＞に基づいて、上式（８）を用いて、外力推定値＜ｆｄ＞を算出する（ステップＳＴ５０）。この外力推定演算部１６により算出された外力推定値＜ｆｄ＞を示す外力推定値信号は上位コントローラに供給される。
上位コントローラは、外力推定演算部１６により算出された外力推定値により作業状態を検出して作業結果を確認するとともに、ロボットの動作を決定する。
【００４０】
以上のように、この実施の形態１では、ベースプレート２中心とエンドプレート４中心との間に重力補償装置５を接続し、重力補償装置５によって、定常位置における治具などの重量を支えるように構成したので、簡易な構成でこの重量を支えることができる。また、エンドプレート４が定常位置の場合には、リニアモータ６でこの重量を支える必要がなくなるため、駆動電流による発熱を抑制することができる。また、部品供給や組立などの作業を行う際の駆動力を十分に確保することができる。
【００４１】
また、作業を行う際にエンドプレート４が定常位置から移動して、重力補償装置５が発生している推力と治具などの重量とに釣り合いずれが生じた場合にも、各リニアモータ６に供給する駆動電流を補正するように構成したので、容易にずれを修正することができる。
【００４２】
なお、実施の形態１では、ベースプレート２は水平に設置されているものとして説明を行ったが、ベースプレート２が傾いている場合にも、傾きの角度を考慮して計算を行うことで、同様に適用することが可能である。
また、実施の形態１では、自在継手５ａによる誤差については特に言及せずに説明を行ったが、この自在継手５ａによる誤差を考慮して推力補正値の計算を行うことで、より正確な制御を行うことができる。
【００４３】
また、実施の形態１では、パラレルメカニズム機構としてＳｔｅｗａｒｔ Ｐｌａｔｆｏｒｍ型を用いた場合について示したが、これに限るものではなく、アクチュエータとして回転型モータを用いたＨｅｘａ型や、直動固定型などに対しても同様に適用可能である。
【００４４】
１ 多自由度位置決め装置
２ ベースプレート
３ リンク
３ａ，５ａ 自在継手
４ エンドプレート
５ 重力補償装置
６ リニアモータ
７ 位置センサ（計測部）
８ 座標変換演算部（計測部）
９ 減算器
１０ インピーダンス制御演算部
１１ 推力補正演算部
１２ 加算器
１３ 駆動力変換演算部
１４ 駆動電流演算部
１５ 電流制御部
１６ 外力推定演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートとエンドプレートとの間に接続された複数のリンクと、
前記各リンクに取り付けられ、前記リンクを動作させるアクチュエータと、
前記ベースプレートと前記エンドプレートとの間に接続され、定常位置での前記エンドプレートおよび前記エンドプレートに取り付けられた物体の重量を支える重力補償装置と
を備えた多自由度位置決め装置。
【請求項２】
自機の先端位置を計測する計測部と、
前記計測部により計測された自機の先端位置に基づいて、前記重力補償装置が発生している推力と前記重量との釣り合いずれを補正する推力補正値を算出する推力補正演算部と、
前記推力補正演算部により算出された推力補正値に基づいて、前記アクチュエータの駆動力を算出する駆動力変換演算部と、
前記駆動力変換演算部により算出されたアクチュエータの駆動力を電流指示値に変換する駆動電流演算部と、
前記駆動電流演算部により変換された電流指示値に応じた駆動電流を生成する電流制御部とを備え、
前記アクチュエータは、前記電流制御部により生成された駆動電流に応じて駆動し、前記リンクを動作させる
ことを特徴とする請求項１記載の多自由度位置決め装置。
【請求項３】
ベースプレートとエンドプレートとの間に接続された複数のリンクと、前記各リンクに取り付けられ、前記リンクを動作させるアクチュエータと、前記ベースプレートと前記エンドプレートとの間に接続され、定常位置での前記エンドプレートおよび前記エンドプレートに取り付けられた物体の重量を支える重力補償装置とを備えた多自由度位置決め装置の多自由度位置決め方法であって、
自機の先端位置を計測する位置計測ステップと、
前記位置計測ステップにおいて計測した自機の先端位置に基づいて、前記重力補償装置が発生している推力と前記重量との釣り合いずれを補正する推力補正値を算出する推力補正演算ステップと、
前記推力補正演算ステップにおいて算出した推力補正値に基づいて、前記アクチュエータの駆動力を算出する駆動力変換演算ステップと、
前記駆動力変換演算ステップにおいて算出したアクチュエータの駆動力を電流指示値に変換する駆動電流演算ステップと、
前記駆動電流演算ステップにおいて変換した電流指示値に応じた駆動電流を生成する駆動電流生成ステップと、
前記駆動電流生成ステップにおいて生成した駆動電流に応じて駆動し、前記リンクを動作させる駆動ステップと
を有することを特徴とする多自由度位置決め方法。
【請求項１】
ベースプレートとエンドプレートとの間に接続された複数のリンクと、
前記各リンクに取り付けられ、前記リンクを動作させるアクチュエータと、
前記ベースプレートと前記エンドプレートとの間に接続され、定常位置での前記エンドプレートおよび前記エンドプレートに取り付けられた物体の重量を支える重力補償装置と
を備えた多自由度位置決め装置。
【請求項２】
自機の先端位置を計測する計測部と、
前記計測部により計測された自機の先端位置に基づいて、前記重力補償装置が発生している推力と前記重量との釣り合いずれを補正する推力補正値を算出する推力補正演算部と、
前記推力補正演算部により算出された推力補正値に基づいて、前記アクチュエータの駆動力を算出する駆動力変換演算部と、
前記駆動力変換演算部により算出されたアクチュエータの駆動力を電流指示値に変換する駆動電流演算部と、
前記駆動電流演算部により変換された電流指示値に応じた駆動電流を生成する電流制御部とを備え、
前記アクチュエータは、前記電流制御部により生成された駆動電流に応じて駆動し、前記リンクを動作させる
ことを特徴とする請求項１記載の多自由度位置決め装置。
【請求項３】
ベースプレートとエンドプレートとの間に接続された複数のリンクと、前記各リンクに取り付けられ、前記リンクを動作させるアクチュエータと、前記ベースプレートと前記エンドプレートとの間に接続され、定常位置での前記エンドプレートおよび前記エンドプレートに取り付けられた物体の重量を支える重力補償装置とを備えた多自由度位置決め装置の多自由度位置決め方法であって、
自機の先端位置を計測する位置計測ステップと、
前記位置計測ステップにおいて計測した自機の先端位置に基づいて、前記重力補償装置が発生している推力と前記重量との釣り合いずれを補正する推力補正値を算出する推力補正演算ステップと、
前記推力補正演算ステップにおいて算出した推力補正値に基づいて、前記アクチュエータの駆動力を算出する駆動力変換演算ステップと、
前記駆動力変換演算ステップにおいて算出したアクチュエータの駆動力を電流指示値に変換する駆動電流演算ステップと、
前記駆動電流演算ステップにおいて変換した電流指示値に応じた駆動電流を生成する駆動電流生成ステップと、
前記駆動電流生成ステップにおいて生成した駆動電流に応じて駆動し、前記リンクを動作させる駆動ステップと
を有することを特徴とする多自由度位置決め方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−６１５６４（Ｐ２０１２−６１５６４Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０８０１７（Ｐ２０１０−２０８０１７）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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