M字交互揺動リンク機構(Mリンク)は,八幡浜の三瀬医院の院長,片山均が命名した,M字型配置で1軸入力から左右交互揺動を生み出す新機構です.
The M-shape Alternate Swing Linkage (M-Linkage) is a new mechanism, named by Dr. Hitoshi Katayama, Director of Mise Clinic in Yawatahama, that generates alternating left-right swinging motion from a single input axis using an M-shaped configuration.
Mリンクは,中央に配置された一本のクランク(入力リンク)から左右に分岐する二本のカプラ(中間リンク)を介して,それぞれのロッカー(出力リンク)を駆動する機構です.これらが組み合わさって「大文字のM」のような形をつくるのが特徴です.正式名称としては「M字交互揺動リンク(M-shape Alternate Swing Linkage)」および「中央クランク双腕リンク(Central Crank Dual-Arm Linkage)」が考えられ,略称として「Mリンク(M-Linkage)」が用いられます.
M-Linkage is a mechanism in which a central crank (input link) drives two couplers (intermediate links) branching to the left and right, each connected to a rocker (output link). Together, they form a shape resembling a capital “M.” The official names are “M-shape Alternate Swing Linkage” and “Central Crank Dual-Arm Linkage,” while the abbreviation “M-Linkage” is commonly used.
クランクを左右に揺動させると,一方のカプラとロッカーはデッドポイントに近づき,ほとんど動かなくなります.一方で反対側のロッカーは大きく揺動するため,入力を往復させるだけで左右が交互に揺動する動作を一軸入力で実現できます.
When the crank swings left and right, one coupler and rocker approach a dead point and move very little, while the opposite rocker swings significantly. By simply reciprocating the input, alternate swinging motion of the left and right sides can be achieved with a single input axis.
Mリンクは入力軸が一本で済むため,サーボモーター一個で駆動が可能です.左右対称な配置を持ちながらも,揺動方向に応じて非対称な動作を生じることが大きな特徴です.また,小型でトルクの小さいサーボでも,レバー比を工夫することで大きな動きを得ることができ,見た目もM字型で直感的に理解しやすいです.
Since M-Linkage requires only one input axis, it can be driven by a single servo motor. Although the structure is symmetrical, it produces asymmetric motion depending on the swing direction. Even with a small, low-torque servo, a large output motion can be obtained by adjusting the lever ratio. The M-shape also makes the mechanism easy to understand intuitively.
応用としては,ロボットの多脚歩行において左右の脚を交互に揺動させることで交互歩行を可能にしたり,簡易ハンドやグリッパに利用して把持時に片方が止まりもう片方が閉じる動きを実現することが考えられます.また,展示や教育用の機構模型として,一本のモーターで左右交互動作を示す仕組みを直感的に見せる用途にも適しています.
Applications include multi-legged robot walking, where alternating swinging of the legs enables reciprocal locomotion, and simple robotic grippers, where one side remains stationary while the other closes during grasping. It is also well-suited as a demonstration or educational model to intuitively show alternating motion using a single motor.
設計においては,クランクを短めにし,カプラとロッカーを長めに取ることが望ましいです.さらに,基節はクランクを中央に挟むように配置し,クランクが90度付近に来たときにM字型の幾何配置となるように調整することが重要です.
In design, it is desirable to make the crank relatively short while keeping the couplers and rockers longer. The base link should be arranged so that the crank is centered, and the geometry should form an M-shape when the crank is near 90 degrees.
この機構の最大の強みは,従来の差動リンクや単純な四節リンクでは得られなかった「片側だけ大きく揺動し,もう片側は抑制される」という挙動を自然に実現できる点です.標準的な機構学の教科書には名称が見当たらず,新規の呼称が必要なユニークな機構であると言えます.
The greatest strength of this mechanism is its ability to naturally realize behavior where one side swings significantly while the other is restrained—something not achievable with conventional differential linkages or simple four-bar linkages. As no standard name exists in textbooks on mechanism theory, it can be considered a unique mechanism that requires a new designation.
アクチュエーターは180度サーボ1個なのにリモコンで前進・右折・左折ができる2足歩行ロボ
micro:bitとサーボ1個でBDXドロイドを再現
補足・免責事項
本機構は四節リンクを応用した独自の構成であり,「M字交互揺動リンク機構(Mリンク)」という名称は八幡浜の三瀬医院の片山均による命名です.
本内容は教育・展示・趣味工作を目的としたものであり,利用は自己責任にてお願いします.記載内容は将来変更される可能性があります.