JPS598516B2 - Multisegmented funicular apparatus - Google Patents
Multisegmented funicular apparatusInfo
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- JPS598516B2 JPS598516B2 JP5021381A JP5021381A JPS598516B2 JP S598516 B2 JPS598516 B2 JP S598516B2 JP 5021381 A JP5021381 A JP 5021381A JP 5021381 A JP5021381 A JP 5021381A JP S598516 B2 JPS598516 B2 JP S598516B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、索状の多節構造をして、その各節が柔軟で
且つ能動的に屈曲運動をするようにした多節機能索状装
置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a multi-section functional cord device having a cord-like multi-section structure, each section of which is flexible and actively bends.
多節機能索状装置は、生物界における蛇の体幹のように
、任意の姿勢形状を形成する装置であり、例えば原子炉
供用期間中検査、複雑な装置内部の検査、水車のフレー
ド検査等の各種検査用口ポットの腕として使用され、ま
た能動的な内視鏡としても応用できるものである。A multi-segmented cord-shaped device is a device that can form any posture and shape, similar to the body trunk of a snake in the biological world.For example, it can be used for inspections during the service life of nuclear reactors, inspections of the inside of complex devices, and flade inspections of water turbines. It is used as the arm of a pot for various examinations, and can also be applied as an active endoscope.
このような多節型機能体は、その各節を充分に軽量とす
ると共に、高出力で且つ堅牢な駆動装置が要求されるも
のであり、充分に実用可能な装置は実現されていない。Such a multi-joint functional body requires each joint to be sufficiently lightweight, and requires a high-output and robust drive device, and a fully practical device has not yet been realized.
しかし、この種の装置としては、例えば次のようなもの
が考えられる。However, as this type of device, the following can be considered, for example.
すなわち、第1図に示すように、複数の節Ila、Il
b・・・を直列状に配・ 置すると共に、この各節Il
a、Ilb・・・相互間を、屈曲運動用のアクチエータ
12a、12b・・・で順次結合するもので、このアク
チエータ12a、12b・・・の屈曲方向を、例えば順
次90度方向を異ならせ、索状体の立体運動を可能とす
るものでフ ある。しかしながら、このような装置では
、出力対重量の比率が低く、自重を支えるのが限界の状
態のアクチエータしか実現することができず、実質的に
、検査その他の作業を行なうロボットを構成することが
困難である。5 また、第2図に示すように複数の円盤
体13a、13b・・・、それぞれの中心軸部に取り付
けた節14a、14b・・・を順次ユニバーサルジョイ
ント15a,15b・・・で結合し、立体的に運動可能
な索状体とする。That is, as shown in FIG.
b... are arranged in series, and each node Il
a, Ilb... are connected sequentially by actuators 12a, 12b... for bending motion, and the bending directions of the actuators 12a, 12b... are sequentially different, for example, by 90 degrees, It is something that enables three-dimensional movement of the funicular body. However, such devices have a low output-to-weight ratio and can only realize actuators that can only support their own weight, making it virtually impossible to construct robots that perform inspections or other tasks. Have difficulty. 5. Also, as shown in FIG. 2, a plurality of disk bodies 13a, 13b..., joints 14a, 14b... attached to their respective central shafts are sequentially connected by universal joints 15a, 15b..., It is made into a funicular body that can move in three dimensions.
そして、複数の各円盤体13a,13b・・・それぞれ
の相互間を軸対称的に配置したベローズのような複数の
空気圧シリンダ16a,16b・・・で連結し、その各
空気圧シリンダ16a,16b・・・に対してパイプ1
Ta,17b・・・を配管し、シリンダ16a,16b
・・・内の空気を吸排気制御し、ユニバーサルジョイン
ト15a,15b・・・を支点に屈曲動作し得るように
するものである。したがつて、このようにすれば例えば
節駆動のための力学的干渉は無いが、複数の円盤体13
a,13b・・・それぞれの相互間に、それぞれ複数の
小型空気圧シリンダ16a,16b・・・を設置する必
要があり、設置機構上に大きな問題がある。また、多数
組必要となる空気圧シリンダ16a,16b・・・それ
ぞれに対して、空気圧伝送用のパイプ17a,1rb・
・・をそれぞれ配管する必要があるため、そのための容
積が大きくなり、多節化した索状体を小型化して構成す
ることが困難となる。この発明は上記のような点に鑑み
なされたもので、索状体状に多数配置される各節が効果
的に独立して屈曲制御することができ、且つ充分に単純
化して軽量堅牢にして、高い屈曲運動性を有するように
した多節機能索状装置を提供しようとするものである。The plurality of disc bodies 13a, 13b... are connected to each other by a plurality of pneumatic cylinders 16a, 16b... like bellows arranged axially symmetrically, and the respective pneumatic cylinders 16a, 16b... ...for pipe 1
Piping Ta, 17b..., cylinders 16a, 16b
. . . to control the intake and exhaust of air, and to enable bending operations using the universal joints 15a, 15b, . . . as fulcrums. Therefore, if this is done, there will be no mechanical interference for, for example, node drive, but the multiple disc bodies 13
It is necessary to install a plurality of small pneumatic cylinders 16a, 16b, . . . between each of the cylinders 16a, 13b, . In addition, for each of the pneumatic cylinders 16a, 16b, which are required in large numbers, pipes 17a, 1rb, 1rb, etc. for pneumatic pressure transmission are provided.
Since it is necessary to install piping for each of them, the volume for that purpose becomes large, and it becomes difficult to miniaturize and construct a multi-sectioned cable-like body. This invention was made in view of the above points, and it is possible to effectively and independently control the bending of each node arranged in a large number in the form of a cord, and to make it sufficiently simple, lightweight and robust. , it is an object of the present invention to provide a multi-segment functional cord-like device having high bending motility.
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
この発明に係る索状装置20は、第3図に示すように屈
曲自在に構成され、その先端部に検査その他の作業を行
なう作業器21が取り付けられる。そして、この腕状と
なる索状装置20の基端部は、制御駆動機構22に取り
付けられ、この機構22からの動作指令に基いて、索状
装置20が任意屈曲運動するものである。第4図は上記
索状装置20の一部を取り出し、断面して示したもので
、複数個のフランジ23a,23b・・・を有する。The cable device 20 according to the present invention is configured to be bendable as shown in FIG. 3, and a working device 21 for performing inspection and other operations is attached to the distal end thereof. The proximal end portion of the arm-shaped cable device 20 is attached to a control drive mechanism 22, and the cable device 20 makes arbitrary bending movements based on an operation command from this mechanism 22. FIG. 4 shows a section of a part of the cable-like device 20, which has a plurality of flanges 23a, 23b, . . . .
このフランジ23a,23b・・・は、それぞれ中空部
を有するリング状に構成され、このフランジ23a,2
3b・・・のそれぞれ相互間は、上記中空部に同軸的に
なるようにしたコイルスプリング24a,24b・・・
で順次結合するようにしてなる。この場合、この各コイ
ルスプリング24a,24b・・・は、隣接するフラン
ジを押し開くように弾性作用するもので、同様に作用す
るベローズ等による弾性体によつて構成してもよい。そ
してこのコイルスプリング24a,24b・・・部は、
索状装置20の複数の節として屈曲動作可能に構成する
ものである。この索状装置の各節における屈曲運動機構
は、フランジ23aと23bとの間の節で代表して示す
ように、先端方向に相当するフランジ23aに対して、
例えば3本のインナワイヤ25a〜25cを連結する。The flanges 23a, 23b, . . . are each formed into a ring shape having a hollow portion.
Coil springs 24a, 24b, .
will be connected sequentially. In this case, each of the coil springs 24a, 24b, . . . acts elastically to push open the adjacent flanges, and may be constituted by an elastic body such as a bellows that acts in the same way. The coil springs 24a, 24b... portions are
The plurality of nodes of the cord-like device 20 are configured to be able to bend. The bending motion mechanism at each node of this cord-like device is as shown in the node between flanges 23a and 23b, with respect to flange 23a corresponding to the distal direction.
For example, three inner wires 25a to 25c are connected.
この場合、このインナワイヤ25a〜25cのフランジ
23aに対する連結位置は、フランジ23aの外周に近
接する同心円上に、中心軸に対して等角度対称位置とな
る120度間隔で取り付け固定される。このインナワイ
ヤ25a〜25cは、それぞれ索状装置20の基端方向
に、各フランジの中空部を介して導出される中空パイプ
状のアウタワイヤ26a〜26c内に挿通されるもので
、このアウタワイヤ26a〜26eは、上記代表される
節の基端側のフランジ23bの外周部に先端を同じく1
20度間隔で取り付け固定する。そして、アウタワイヤ
26a〜26cの基端側から導出するインナワイヤ25
a〜25cの引き出し量Lを変化調節することにより、
フランジ23aと23bとの間のインナワイヤ25a〜
25cの長さを変化させ、フランジ23a,23e間で
構成する屈曲角度を可変設定し得るようにしてなる。こ
のような屈曲角度を調節するインナワイヤおよびアウタ
ワイヤに関連する機構は、図では省略しているが、各フ
ランジ23a,23b・・・それぞれに対して設けられ
るもので、例えばフランジ23a,23bの数がn個で
構成される場合には、3n本のアウタワイヤが索状装置
20の基端部から取り出され、制御駆動機構22内に導
かれる。In this case, the inner wires 25a to 25c are connected to the flange 23a on a concentric circle close to the outer periphery of the flange 23a, and are fixed at intervals of 120 degrees, which are equiangularly symmetrical positions with respect to the central axis. The inner wires 25a to 25c are inserted into hollow pipe-shaped outer wires 26a to 26c led out through the hollow portion of each flange in the proximal direction of the cable device 20, respectively. The tip is attached to the outer periphery of the flange 23b on the base end side of the joint represented above.
Install and fix at 20 degree intervals. Then, an inner wire 25 led out from the base end side of the outer wires 26a to 26c.
By changing and adjusting the withdrawal amount L of a to 25c,
Inner wire 25a~ between flanges 23a and 23b
By changing the length of the flange 25c, the bending angle formed between the flanges 23a and 23e can be variably set. Although the mechanism related to the inner wire and the outer wire for adjusting the bending angle is omitted in the figure, it is provided for each flange 23a, 23b, etc., and for example, depending on the number of flanges 23a, 23b. In the case of n pieces, 3n outer wires are taken out from the proximal end of the cable device 20 and guided into the control drive mechanism 22.
制御駆動機構22内においては、上記3n本のインナお
よびアウタワイヤそれぞれに対応して、インナワイヤ引
張機構が設けられる。Inside the control drive mechanism 22, an inner wire tensioning mechanism is provided corresponding to each of the 3n inner and outer wires.
第5図はこの引張機構27の1つを取り出して示したも
ので、インナワイヤ25の先端には摺動体28が一体に
取り付けられている。そして、この摺動体28は、プロ
ツク体29内で矢印30で示すように、適宜歯車機構、
あるいは磁気的機構によつて摺動移動されるようにして
なる。ここで、アウタワイヤ26の先端は、プロツク体
29に固定連結し、第4図に示したLを可変調節するよ
うにしてなる。そして、この各節に対応するワイヤを協
調的に駆動すれば、腕状の索状装置20は任意の屈曲姿
勢を取ることができるようになる。この場合、駆動機構
22の引張機構27内で生ずる力は、アウタワイヤ26
とインナワイヤ25の間の相対力として作用するもので
、ワイヤ部先端の駆動すべき節に至るまでには、たとえ
大きな力が伝播している場合でも、アウタワイヤ26は
柔軟であり、これらワイヤが通過する基端部側の節の運
動を防げることはない。FIG. 5 shows one of the tension mechanisms 27, in which a sliding body 28 is integrally attached to the tip of the inner wire 25. As shown by arrow 30 within block body 29, this sliding body 28 is provided with a gear mechanism, as appropriate.
Alternatively, it may be slid and moved by a magnetic mechanism. Here, the tip of the outer wire 26 is fixedly connected to the block body 29 so that L shown in FIG. 4 can be variably adjusted. By driving the wires corresponding to each node in a coordinated manner, the arm-shaped cable device 20 can take any bending posture. In this case, the force generated within the tension mechanism 27 of the drive mechanism 22 is
This acts as a relative force between the outer wire 26 and the inner wire 25, and even if a large force is propagated, the outer wire 26 is flexible and the wires do not pass through until the end of the wire reaches the node to be driven. There is no way to prevent movement of the proximal segment.
尚、ワイヤによる各節に対する力学的な非干渉性をさら
に与えるためには、各ワイヤに対する引張機構27自体
を、レール31にプーリ32を介して設置し、アウタワ
イャ26の動きに対しては、引張機構27が自由に追従
運動できるようにすると効果的である。In order to further provide mechanical non-interference with each node by the wire, the tension mechanism 27 itself for each wire is installed on the rail 31 via a pulley 32, and the movement of the outer wire 26 is controlled by the tension mechanism 27 itself. It is effective to allow the mechanism 27 to follow freely.
次に、このインナワイヤ26、アウタワイヤ27を囲い
る機構の駆動原理を説明する。Next, the driving principle of the mechanism surrounding the inner wire 26 and outer wire 27 will be explained.
今、第1節が任意の屈曲方向τiに屈曲角θiだけ屈曲
させるためには、第1節のj番目(j=1〜3)のイン
ナワイヤの長さTijは、. .. 2...
ρ1
tij=TiO−γIsin(了πj+τi)Sini
とすればよい。Now, in order to bend the first node by a bending angle θi in an arbitrary bending direction τi, the length Tij of the jth (j=1 to 3) inner wire of the first node is . .. .. 2. .. ..
ρ1 tij=TiO−γIsin(endedπj+τi)Sini
And it is sufficient.
ただし、この時第1節の中心軸の長さはTiOに保つこ
ととしている。However, at this time, the length of the central axis of the first node is maintained at TiO.
またγiはワイヤTijから対応するフランジの中心ま
での距離を示す。第6図は引張機構27の他の構成例を
示すもので、スプール33によつてインナワイャ25引
張するように構成する。34はアウタワイヤ26の基端
部を連結固定するプロツクである。Moreover, γi indicates the distance from the wire Tij to the center of the corresponding flange. FIG. 6 shows another example of the structure of the tensioning mechanism 27, which is constructed so that the inner wire 25 is tensioned by a spool 33. 34 is a block for connecting and fixing the base end portion of the outer wire 26.
そして、スプール33は例えばパルスモータ等で回転角
度量を微調設定して回転させるようにすればよい。この
ような駆動機構22では、各節のコイルスプリング24
a,24b・・・それぞれの伸張力に抗して、3本のイ
ンナワイヤ25a〜25cを常時引き付ける状態が生ず
る。したがつて、引張機構27部では、常時このコイル
スプリングによる張力のもとに、インナワイャ25a〜
25cを索引するようにしなければならなぃ。このため
、節部におけるコイルスプリングを広げる方向の変化は
容易に行なえるが、逆に節部を圧縮し屈曲させようとす
るためには、大きな引張駆動力を必要とする。したがつ
て、この定常的に作用する張力を打消すための補償スプ
リングを引張機構27に付加つすることが必要となる。The spool 33 may be rotated by finely adjusting the amount of rotation angle using, for example, a pulse motor. In such a drive mechanism 22, a coil spring 24 at each node is used.
A, 24b...A state occurs in which the three inner wires 25a to 25c are constantly attracted against the respective stretching forces. Therefore, in the tension mechanism 27, the inner wires 25a to 25a are always under the tension of this coil spring.
25c should be indexed. For this reason, the direction of expanding the coil spring at the joint can be easily changed, but conversely, in order to compress and bend the joint, a large tensile driving force is required. Therefore, it is necessary to add a compensating spring to the tension mechanism 27 to counteract this constantly acting tension.
もちろん、コイルスプリングの伸張力に対して充分の強
度の引張機構27を用いれば、この補償スプリングは必
要なく、このようにすればより単純化した構成とするこ
とが可能となる。しかし、小型化した機構によつて、索
状腕部を1駆動しようとし、且つ多数の節を設定し、多
数の引張機構を必要とする場合には、補償スプリング機
構の設置が有効である。この補償スプリングについて論
すると次のようになる。すなわち、コイルスプリングに
抗するインナワイヤの変位xと、ワイヤに生ずる張力F
との関係は第7図に示すようになる。つまり、フツクの
法則にしたがい、張力Fは変位xと共に一次関数的に増
大する。ここで、インナワイヤの長さをX1からX2の
間に変位させ、通常はX。の長さに保つものとする。こ
の時、コイルスプリングに抗する補償スプリングを入れ
るとすると、この補償スプリングの特性は、第8図にA
で示すように、少なくともX1からX2の区間で負性ば
ね的な特性をもつた力Fcを生ずるとすれば、引張機構
27が.生ずべき力は「F−Fc」であるから、変位X
1からX2の区間においては、生ずべき力は理論的に零
でよいことになる。もちろん、この時にはインナワイヤ
とアウタワイヤとの間等の摩擦に抗する力は必要である
が、それでもこの補償スプリングの導入によつて、大幅
に引張機構27で生ずべき出力の低減化が計れることに
なる。このような負性特性を有するスプリング機構は、
例えば第5図で示したような直線駆動の場合には、例え
ば第9図のような2つのリンク35a,35bの先端部
にそれぞれ回転キヤスタ36a〜36dを設け、スプリ
ング37によつて矢印で示す方向に力を作用させるよう
にした機構を用いるようにするとよい。Of course, if the tension mechanism 27 is strong enough to withstand the tension force of the coil spring, this compensating spring is not necessary, and in this way it is possible to have a simpler configuration. However, if a compact mechanism is used to drive the cable-like arm portion once, and a large number of nodes are set, and a large number of tension mechanisms are required, it is effective to install a compensation spring mechanism. The compensation spring will be discussed as follows. In other words, the displacement x of the inner wire resisting the coil spring and the tension F generated in the wire
The relationship with is shown in FIG. In other words, according to Hook's law, the tension F increases linearly with the displacement x. Here, the length of the inner wire is varied between X1 and X2, usually X. The length shall be kept at . At this time, if we insert a compensation spring that resists the coil spring, the characteristics of this compensation spring are shown in Figure 8A.
As shown in , if the tension mechanism 27 generates a force Fc having negative spring characteristics at least in the section from X1 to X2, then the tension mechanism 27 . Since the force that should be generated is "F-Fc", the displacement
In the range from 1 to X2, the force that should be generated can theoretically be zero. Of course, at this time, a force is required to resist the friction between the inner wire and the outer wire, but even so, by introducing this compensation spring, it is possible to significantly reduce the output that should be generated by the tension mechanism 27. Become. A spring mechanism with such negative characteristics is
For example, in the case of linear drive as shown in FIG. 5, rotary casters 36a to 36d are provided at the tips of the two links 35a and 35b as shown in FIG. It is preferable to use a mechanism that applies force in the direction.
また、第6図で示したようにスプールを用いてインナワ
イヤ25を引張制御する場合には、このスプール33の
回転駆動モーメントを打消すように補償スプリングを用
いるようにすればよい。Further, when the inner wire 25 is tension-controlled using a spool as shown in FIG. 6, a compensation spring may be used to cancel the rotational drive moment of the spool 33.
第10図はこれを単純化した場合の構成例を示すもので
、インナワイヤ25を回転軸38の偏心した円形プーリ
39に巻き付け、ワイヤの端部に単純な直線的な補償ス
プリング40を連結するものである。プーリ39は図で
は省略してあるが、回転軸3811C同軸に設けた歯車
を、パルスモータ等で回転されるスクリユ一で回転させ
るようにする。すなわち、偏心した回転軸38に生ずべ
き駆動トルクを、節部による張力に抗してバランスさせ
、軽減するものである。FIG. 10 shows a simplified configuration example in which the inner wire 25 is wound around an eccentric circular pulley 39 of the rotating shaft 38, and a simple linear compensation spring 40 is connected to the end of the wire. It is. Although the pulley 39 is omitted in the figure, a gear provided coaxially with the rotating shaft 3811C is rotated by a screw rotated by a pulse motor or the like. In other words, the drive torque that should be generated on the eccentric rotating shaft 38 is balanced against the tension caused by the joints and reduced.
第11図は上記のような機構にした場合の゛コイルスプ
リングによる特性Aと、補償スプリングによる特性Bと
から、補償後の発生トルクCの関係を示す。FIG. 11 shows the relationship between the generated torque C after compensation from the characteristic A due to the coil spring and the characteristic B due to the compensation spring in the case of the mechanism as described above.
このようにすれば、機構的にも非常に単純であり、実測
データ上でも補償なしの場合の約5倍程度の出力の増大
が確認された。また、第12図に示すように半径が回転
と共に減少するようなスプール41を用い、このスプー
ル41の回転軸42部に補償スプリング43を取り付け
るようにしてもよい。This method is mechanically very simple, and actual measurement data confirmed that the output increases about five times that of the case without compensation. Alternatively, as shown in FIG. 12, a spool 41 whose radius decreases with rotation may be used, and a compensation spring 43 may be attached to the rotating shaft 42 of this spool 41.
このようにすTlll汽節部のコイルスプリングに抗す
るためのスプール41の回転モーメントは、「張力×ス
プール半径」であるため、略一定のものとなる。スプー
ル41の回転角に対する半径の減少率を大きくすれば、
スプール41の回転と共に回転モーメントが減少する傾
向が可能となる。したがつて、補償スプリング43を図
のように渦巻きばねで略一定の回転力を発生するように
構成すれば、回転軸42部で生ずる1駆動トルクは略零
に補償することが可能となる。以上のようにこの発明に
よれば、コイルスプリング、ベローズ等からなる弾性体
とフランジとによつて索状の腕部を構成し、インナワイ
ヤとアウタワイヤとの組み合わせからなる各節部の屈曲
状態を可変駆動するものであり、効果的な操作性の非常
に良好であり且つ小型化する多節機能制御できる索状装
置が得られる。The rotational moment of the spool 41 to resist the coil spring of the Tlll joint is approximately constant because it is equal to "tension x spool radius". If the reduction rate of the radius with respect to the rotation angle of the spool 41 is increased,
As the spool 41 rotates, the rotational moment tends to decrease. Therefore, if the compensating spring 43 is configured as a spiral spring as shown in the figure to generate a substantially constant rotational force, it is possible to compensate one drive torque generated at the rotating shaft 42 portion to substantially zero. As described above, according to the present invention, a cable-like arm is formed by an elastic body made of a coil spring, a bellows, etc. and a flange, and the bending state of each joint made of a combination of an inner wire and an outer wire is variable. The present invention provides a cord-like device capable of controlling multi-section functions, which is driven, has very good effective operability, and is miniaturized.
もちろん、この索状腕部の先端の作業器21も、上記同
様のワイヤ機構によつて遠隔的に操作制御できる。実際
に実施テストした機構は、8節で構成した ・もので、
コイルスプリングの外径は68mn1基本全長は800
rmであり、1つの節の最大屈曲角は60度である。Of course, the working device 21 at the tip of the cable arm can also be remotely controlled by the same wire mechanism as described above. The mechanism that was actually tested consisted of 8 sections:
The outer diameter of the coil spring is 68mm, the basic total length is 800mm.
rm, and the maximum bending angle of one node is 60 degrees.
この場合、リング状のフランジの中央部には、直径40
m程の中空部があり、先端作業部駆動用のワイヤ、ある
いはエンドスコープ4等を導くことも容易である。そし
て、ワイヤを全体的に充分牽引し、コイルスプリング部
を堅くした状態で駆動することによつて、片持梁的に空
中に浮かした動作が可能であつる。In this case, the center part of the ring-shaped flange has a diameter of 40 mm.
There is a hollow part of approximately m length, and it is easy to guide the wire for driving the tip working part or the endoscope 4, etc. By pulling the entire wire sufficiently and driving the coil spring section in a stiff state, it is possible to perform a cantilever-like floating motion.
またワイヤをゆるめた状態においては、自重を横たえな
がら、且つ屈曲部で体間を屈曲させるような特性を発揮
することができ、これにより狭隘な間げきに能動的且つ
受動的になれて変化する動作が実現することができる。
この場合、各引張機構は2.5W、出力のDCモータ、
各節の制御にはマイクロコンピユータを用いた。In addition, when the wire is loosened, it can exhibit the characteristic of bending the body at the bending part while resting its own weight, and this allows it to change between active and passive positions in narrow spaces. The operation can be realized.
In this case, each tensioning mechanism is powered by a DC motor with a power of 2.5W,
A microcomputer was used to control each node.
また、各節の弾性体であるコイルスプリングも、荷重の
軽減する先端方向に近ずくにしたがつて、その弾性を小
さく設定すると効果的である。そして、このように構成
される装置は、充分小型化が可能であるため、例えば胃
カメラや大腸鏡を内蔵器の形状に応じて能動的に変形し
、体内深く挿入するようにして使用可能となる。この際
、各節の自由度はワイヤによつて完全に拘束されておら
ず、通常は一応の姿勢を保つとしても節を構成する弾性
体の強度に応じて外部の荷重に反応し変形する受動的柔
軟さを有している。これは例えば体腔内に進入して行く
内視鏡等の用途の場合には、この適度の自動的変形特性
が有効に適応性を高め、それ自身の有する能動的な屈曲
特性と相助け合うことになる。そして、生体内に対し整
合性よく進入する効果的な特性が発揮できる。この受動
的柔軟性は、ワイヤの張力を増やし、節を構成する弾性
体を圧縮した状態で使用する場合には、かなり減少でき
る。It is also effective to set the elasticity of the coil spring, which is an elastic body of each node, to be smaller as it approaches the tip where the load is reduced. Devices configured in this way can be sufficiently miniaturized, so they can be used, for example, by actively deforming gastrocameras and colonoscopes according to the shape of internal organs and inserting them deep into the body. Become. At this time, the degree of freedom of each joint is not completely constrained by the wire, and even if it normally maintains its posture, it is a passive device that deforms in response to external loads depending on the strength of the elastic body that makes up the joint. It has flexibility. For example, in the case of applications such as endoscopes that enter body cavities, this moderate automatic deformation characteristic effectively increases adaptability and cooperates with its own active bending characteristics. Become. In addition, it can exhibit an effective property of entering the living body with good consistency. This passive flexibility can be significantly reduced if the tension in the wire is increased and the elastic bodies forming the nodes are used in a compressed state.
そして、この場合にも補償用スプリングの作用により、
駆動パワーは充分少なくてすむ。そして、当然のことな
がら、前述したような各種検査用、作業用等のロボツト
装置として、効果的に機能を発揮することができる。Also in this case, due to the action of the compensation spring,
The driving power is sufficiently small. As a matter of course, it can effectively function as a robot device for various inspections, operations, etc. as described above.
尚実施例では、弾性体による各節を連続させるフランジ
をリング状に構成し、ワイヤ等はその中空部を通して制
御駆動機構に導くようにした。In the embodiment, the flange that connects each node of the elastic body is formed into a ring shape, and wires and the like are guided to the control drive mechanism through the hollow part of the flange.
しかし、フランジの外周部に対して、各ワイヤにそれぞ
れ対応してガイド孔を形成し、インナおよびアウタワイ
ヤを駆動機構に導くようにすれば、中空部はより有効に
使用し、各種検査、作業用の情報伝達系等を効果的に収
納することができる。However, by forming guide holes corresponding to each wire on the outer circumference of the flange to guide the inner and outer wires to the drive mechanism, the hollow part can be used more effectively and can be used for various inspections and work. information transmission system, etc. can be effectively accommodated.
第1図および第2図はそれぞれこれまで考えられた索状
装置を説明する図、第3図はこの発明の一実施例に係る
索状装置を概略的に示す図、第4図は上記装置の一部を
拡大し断面して示した図、第5図および第6図はそれぞ
れ上記装置におけるワイヤ引張機構の例を示す図、第7
図および第8図はそれぞれ上記引張機構にお仔る補償ス
プリング特性を説明する図、第9図は上記補償スプリン
グの構成例を説明する図、第10図は上記引張機構の他
の例を示す構成図、第11図は補償スプリングに対する
補償特性を説明する図、第12図は引張機構のさらに他
の例を説明する図である。
20・・・・・・索状装置、21・・・・・・作業器、
22・・・・・・制御駆動機構、23a,23b・・・
・・・フランジ、24a,24b・・・・・・コイルス
プリング、25,25a〜25cメ・・・・・・インナ
ワイヤ、26,26a〜26c・・・・・・アウタワイ
ヤ、27・・・・・・引張機構、33,39,41・・
・・・・スプール、37,40,42・・・・・・補償
スプリング。1 and 2 are diagrams each explaining a cable-like device that has been considered up to now, FIG. 3 is a diagram schematically showing a cable-like device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating the above-mentioned device. FIGS. 5 and 6 are views showing an example of the wire tensioning mechanism in the above device, and FIGS.
8 and 8 are diagrams each explaining the characteristics of the compensation spring included in the tension mechanism, FIG. 9 is a diagram explaining an example of the configuration of the compensation spring, and FIG. 10 is a diagram showing another example of the tension mechanism. FIG. 11 is a diagram illustrating the compensation characteristics of the compensation spring, and FIG. 12 is a diagram illustrating still another example of the tension mechanism. 20... Cable device, 21... Working device,
22...Control drive mechanism, 23a, 23b...
...Flange, 24a, 24b...Coil spring, 25, 25a-25c...Inner wire, 26, 26a-26c...Outer wire, 27...・Tension mechanism, 33, 39, 41...
... Spool, 37, 40, 42 ... Compensation spring.
Claims (1)
数のフランジと、この複数のフランジそれぞれの軸対称
的な少なくとも3点に結合された多数のインナワイヤと
、上記複数の各フランジそれぞれに結合されたインナワ
イヤそれぞれをガイドしそれぞれ基端側の隣接フランジ
に結合されたアウタワイヤとを具備し、このアウタワイ
ヤそれぞれは索状体基端部に導出し、選択的にインナワ
イヤを引張制御するようにしたことを特徴とする多節機
能索状装置。 2 上記フランジはそれぞれリング状に構成し、その中
央孔部を介してアウタワイヤを索状体基端部に導くよう
にした特許請求の範囲第1項記載の装置。 3 上記フランジはそれぞれリング状に構成すると共に
、そのリング部に上記アウタワイヤそれぞれを挿通する
透孔を形成してその透孔をそれぞれ介してアウタワイヤ
をそれぞれ基端部に導くようにした特許請求の範囲第1
項記載の装置。 4 上記複数のフランジそれぞれの相互間を結合する弾
性状体は、それぞれ両端を隣接フランジに結合するコイ
ルスプリングでなる特許請求の範囲第1項記載の装置。 5 上記複数のフランジ相互間を結合する弾性状体は、
ベローズで構成した特許請求の範囲第1項記載の装置。[Scope of Claims] 1. A plurality of flanges that are sequentially connected via elastic bodies to form a cord-like body, a large number of inner wires connected to at least three axially symmetrical points of each of the plurality of flanges, and the above-mentioned Each of the inner wires is guided by the inner wire connected to each of the plurality of flanges, and the outer wire is connected to the adjacent flange on the proximal end side. A multi-section functional cord-like device characterized by being tension-controlled. 2. The device according to claim 1, wherein each of the flanges is formed into a ring shape, and the outer wire is guided to the base end of the cable body through the central hole thereof. 3. Claims in which each of the flanges is formed into a ring shape, and a through hole is formed in the ring portion through which each of the outer wires is inserted, and the outer wire is guided to the base end through each of the through holes. 1st
Apparatus described in section. 4. The device according to claim 1, wherein each of the elastic bodies connecting each of the plurality of flanges is a coil spring that connects each end to an adjacent flange. 5 The elastic body that connects the plurality of flanges is
2. The device according to claim 1, comprising a bellows.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5021381A JPS598516B2 (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Multisegmented funicular apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5021381A JPS598516B2 (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Multisegmented funicular apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57168889A JPS57168889A (en) | 1982-10-18 |
| JPS598516B2 true JPS598516B2 (en) | 1984-02-24 |
Family
ID=12852804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5021381A Expired JPS598516B2 (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Multisegmented funicular apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS598516B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60184313A (en) * | 1984-03-05 | 1985-09-19 | 和平興業株式会社 | Transplanter |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59219182A (en) * | 1983-05-26 | 1984-12-10 | 有限会社友信開発 | Joint robot |
| JP5711380B2 (en) * | 2010-10-22 | 2015-04-30 | メドロボティクス コーポレイション | Articulated robotic probe |
| JP2015036161A (en) * | 2013-08-12 | 2015-02-23 | 国立大学法人富山大学 | Joint mechanism |
| JP2024168760A (en) * | 2023-05-24 | 2024-12-05 | キヤノン株式会社 | CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING CONTINUUM ROBOT |
-
1981
- 1981-04-03 JP JP5021381A patent/JPS598516B2/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60184313A (en) * | 1984-03-05 | 1985-09-19 | 和平興業株式会社 | Transplanter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57168889A (en) | 1982-10-18 |
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