JP2003001581A - エンドエフェクタ用動力伝達方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロボットアームの駆動によるエンドエフェクタ
への動力干渉を解消する。ロボットアームを軽量化し伝
達経路の製造コストを低減する。 【解決手段】ロボットベース側に設置されたエンドエフ
ェクタ駆動装置からロボットベースに支持されたロボッ
トアームの先端部に支持されたエンドエフェクタまで、
ロボットアームのリンクに沿ってエンドエフェクタを駆
動する動力を伝達する伝達経路が配設されてなるエンド
エフェクタ用動力伝達装置の伝達経路の状況からエンド
エフェクタ駆動装置をフィードバック制御するエンドエ
フェクタ用動力伝達方法であって、伝達経路をワイヤ，
プーリのみで構成して、ワイヤの張力，配設長から得ら
れたワイヤの延び長とワイヤの実際の繰出長と、ワイヤ
の張力とからフィードバック制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、ロボットの作業
端末を構成するエンドエフェクタに駆動の動力を伝達す
るエンドエフェクタ用動力伝達方法に係る技術分野に属
する。

【０００２】

【従来の技術】 最近、ロボットアームを高速，円滑，
正確に動作させる手段として、エンドエフェクタを駆動
する動力を起生するエンドエフェクタ駆動装置をロボッ
トベース側に設置し、ロボットアームの手先重量を構成
しているエンドエフェクタを軽量化することが広く行わ
れている。

【０００３】従来、エンドエフェクタ用動力伝達方法と
しては、例えば、前述の従来のエンドエフェクタ用動力
伝達装置について、伝達経路の状況からエンドエフェク
タ駆動装置をフィードバック制御するものが知られてい
る。この従来のエンドエフェクタ用動力伝達方法は、ロ
ボットの高性能化等に寄与している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 前述の従来のエンド
エフェクタ用動力伝達方法では、伝達経路にワイヤ，プ
ーリの構成を含む場合、ロボットアームの駆動によって
ワイヤが伸縮する等して動力干渉を受けてしまうという
問題点がある。

【０００５】なお、伝達経路にワイヤ，プーリの構成を
採用することは、ロボットアームを軽量化し伝達経路の
製造コストを低減することができるという利点がある。

【０００６】本発明は、このような問題点を考慮してな
されたもので、ロボットアームの駆動によるエンドエフ
ェクタへの動力干渉を解消するとともに、ロボットアー
ムを軽量化し伝達経路の製造コストを低減することので
きるエンドエフェクタ用動力伝達方法を提供することを
課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 前述の課題を解決する
ため、本発明に係るエンドエフェクタ用動力伝達方法
は、次のような手段を採用する。

【０００８】即ち、請求項１では、ロボットベース側に
設置されたエンドエフェクタ駆動装置からロボットベー
スに支持されたロボットアームの先端部に支持されたエ
ンドエフェクタまで、ロボットアームのリンクに沿って
エンドエフェクタを駆動する動力を伝達する伝達経路が
配設されてなるエンドエフェクタ用動力伝達装置につい
て、伝達経路の状況からエンドエフェクタ駆動装置をフ
ィードバック制御するエンドエフェクタ用動力伝達方法
において、伝達経路をワイヤ，プーリのみで構成して、
ワイヤの張力，配設長から得られたワイヤの延び長とワ
イヤの実際の繰出長と、ワイヤの張力とからフィードバ
ック制御を行うことを特徴とする。

【０００９】この手段では、伝達経路をワイヤ，プーリ
のみで構成することで、ロボットアームを軽量化し伝達
経路の製造コストを低減している。そして、動力干渉に
より生じたワイヤの変位とワイヤの張力とからエンドエ
フェクタ駆動装置をフィードバック制御する。

【００１０】また、請求項２に記載のように、請求項４
のエンドエフェクタ用動力伝達方法において、エンドエ
フェクタ用動力伝達装置の伝達経路１ロボットアームの
旋回関節付近に取付けられるプーリが旋回関節の回転軸
の外側に同軸に配置される中空形であることを特徴とす
る。

【００１１】この手段では、ワイヤ，プーリからなる伝
達経路が少なくとも旋回関節でロボットアームの外側に
配設される。

【００１２】

【発明の実施の形態】 以下、本発明に係るエンドエフ
ェクタ用動力伝達方法の実施の形態を図面に基づいて説
明する。

【００１３】図１〜図６は、エンドエフェクタ用動力伝
達装置を示すものである。

【００１４】図１に示すように、エンドエフェクタ１を
駆動する動力を起生するエンドエフェクタ駆動装置２を
ロボットベース３に設置してある。そして、ロボットベ
ース３に支持されたロボットアーム４の２本のリンク４
ａ，４ｂに沿ってエンドエフェクタ１を駆動する動力を
伝達するワイヤ５ａ，プーリ５ｂのみで構成される伝達
経路５が配設されている。

【００１５】エンドエフェクタ１と伝達経路５との間に
は、コントローラ６に接続した回避機構７が連結されて
いる。なお、コントローラ６は、ロボットアーム４の駆
動装置（図示せず）に接続して、ロボットアーム４の駆
動の有無を判断することができるようになっている。

【００１６】伝達経路５は、図２に示すように、ロボッ
トアーム４の関節４ｃが伸転関節からなる場合、プーリ
５ｂが関節４ｃの回転軸と同軸に取付けられる。また、
図３，図４に示すように、ロボットアーム４の関節４ｃ
が旋回関節からなる場合、プーリ５ｂが中空形に形成さ
れて関節４ｃの回転軸４ｄの外側に同軸に配置される。
この中空形のプーリ５ｂは、中空形の軸受が一体的に組
付けられてなるもので、軸受部分がロボットアーム４の
一方のリンク４ａに支持された軸受部材５ｄに回転可能
に支持される。また、ロボットアーム４の両リンク４
ａ，４ｂには、軸線が回転軸４ｄと直交する方向へ位置
された補助プーリ５ｅがそれぞれ取付けられる。

【００１７】この伝達経路５の構造は、全配設ラインの
ロボットアーム４の外側への装備が可能となる。従っ
て、既存の様々なマニピュレータへ容易に装備すること
ができ、汎用性が高くなる。

【００１８】回避機構７は、図５，図６に詳細に示され
るように、クラッチ７ａとブレーキ７ｂとで構成されて
いる。クラッチ７ａは、１面がロボットアーム４の端末
側のリンク４ｂに回転可能に支持された軸７ｃに固定さ
れ、対面する他の１面が前記軸７ｃに遊嵌されるととも
に伝達経路５の最端末のプーリ５ｂに固定されている。
最端末のプーリ５ｂは、前記軸７ｃに遊嵌されている。
ブレーキ７ｂは、前記軸７ｃに拘束，開放可能な構造を
内蔵して嵌装され軸７ｃの回転を阻止，許容する。な
お、エンドエフェクタ１は、ハンド１ａに同軸に支持さ
れた連結用プーリ１ｂと前記軸７ｃに固定された連結用
プーリ１ｃとの間に張設された連結用ワイヤ１ｄによっ
て回避機構７に連結されている。

【００１９】ロボットアーム４の駆動装置の駆動情報に
よりロボットアーム４が駆動されていると判断された場
合、コントローラ６の指示で回避機構７のクラッチ７ａ
が切断される。この結果、回避機構７の軸７ｃが回転せ
ず、エンドエフェクタ１が駆動されず、ロボットアーム
４からの動力干渉を回避することができる。なお、この
とき、コントローラ６の指示で回避機構７のブレーキ７
ｂが軸７ｃの回転を阻止しているため、エンドエフェク
タ１の慣性，重力等による無用の動作が阻止される。

【００２０】また、ロボットアーム４の駆動装置の駆動
情報によりロボットアーム４が停止されていると判断さ
れた場合、ロボットアーム４からの動力干渉を受けない
ため、コントローラ６の指示で回避機構７のクラッチ７
ａが接続される。この結果、回避機構７の軸７ｃが回転
し、エンドエフェクタ１が駆動される。なお、このと
き、コントローラ６の指示で回避機構７のブレーキ７ｂ
が軸７ｃの回転を許容する。

【００２１】図７，図８は、本発明に係るエンドエフェ
クタ用動力伝達方法の実施の形態を示すものである。

【００２２】この実施の形態は、図１に示すように、前
述のエンドエフェクタ用動力伝達装置の回避機構７を除
いてほぼ同様に構成されたものについて、伝達経路５の
ワイヤ５ａの張力を検出する張力センサ８をコントロー
ラ６に接続し、コントローラ６でエンドエフェクタ駆動
装置２をフィードバック制御するように構成してある。

【００２３】さらに、この実施の形態では、ロボットア
ーム４の関節４ｃのエンコーダ９から得られたエンコー
ダ値により、ロボットアーム４のリンク４ａ，４ｂの角
度からアームの順運動学計算処理，幾何計算処理１０を
行って、伝達経路５のワイヤ５ａの配設長（経路長）ａ
を算出する。また、この配設長ａと張力センサ８から得
られた張力値とから材力計算処理１１を行って、伝達経
路５のワイヤ５ａの延び長ｂを算出する。また、エンド
エフェクタ駆動装置２に接続されたエンコーダ１２から
得られたエンコーダ値により、エンドエフェクタ駆動装
置２から伝達経路５のワイヤ５ａが実際に繰出された繰
出長ｃが算出される。

【００２４】これ等の配設長ａ，延び長ｂ，繰出長ｃ
は、演算されて制御の目標値ｄとさらに演算される。こ
の演算で得られた指令値ｅは、アンプ１３で増幅されて
エンドエフェクタ駆動装置２に指示される。

【００２５】この実施の形態によると、ロボットアーム
４の動力干渉により生じた伝達経路５のワイヤ５ａの変
位からと、ワイヤ５ａの張力からとのエンドエフェクタ
駆動装置２のフィードバック制御が総合されることにな
る。従って、ロボットアーム４の動力干渉を排除して、
エンドエフェクタ１に対して駆動の動力を正確に伝達す
ることができる。

【００２６】また、特殊な機器等を設備する必要がない
ため、低コストでの設備が可能である。

【００２７】

【発明の効果】 以上のように、本発明に係るエンドエ
フェクタ用動力伝達方法は、伝達経路をワイヤ，プーリ
のみで構成しているため、ロボットアームを軽量化し伝
達経路の製造コストを低減することができる効果があ
る。

【００２８】さらに、本発明に係るエンドエフェクタ用
動力伝達方法は、フィードバック制御の動力干渉に掛か
る要素を含めることでエンドエフェクタに対して駆動の
動力を正確に伝達することができるため、ロボットアー
ムの駆動による動力干渉を解消することができる効果が
ある。

【００２９】さらに、請求項２として、ワイヤ，プーリ
からなる伝達経路が少なくとも旋回関節でロボットアー
ムの外側に配設されるため、全配設ラインのロボットア
ームの外側への装備が可能となり、他のロボット等へも
容易に装備することができて汎用性が高くなる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 エンドエフェクタ用動力伝達装置を示す制御
構成図である。

【図２】 図１の要部の拡大断面図である。

【図３】 図２の平面図である。

【図４】 図１の伸転関節付近の詳細図である。

【図５】 図１の旋回関節付近の詳細図である。

【図６】 図５の側面断面図である。

【図７】 本発明に係るエンドエフェクタ用動力伝達方
法の実施の形態を示す制御構成図である。

【図８】 図７の制御のブロック線図である。

【符号の説明】

１ エンドエフェクタ ２ エンドエフェクタ駆動装置 ３ ロボットベース ４ ロボットアーム ４ａ，４ｂ リンク ４ｃ 関節 ５ 伝達経路 ５ａ ワイヤ ５ｂ プーリ ６ コントローラ ７ 回避機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 康夫 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 Ｆターム(参考） 3C007 BS09 CV07 CV08 CW07 CW08 CW10 DS01 ES03 ET03 EU11 EU18 HT04 HT07 HT39 HT40 KS21 KS28 KS33 KX10 KX15 LV00 LV23

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットベース側に設置されたエンドエ
   フェクタ駆動装置からロボットベースに支持されたロボ
   ットアームの先端部に支持されたエンドエフェクタま
   で、ロボットアームのリンクに沿ってエンドエフェクタ
   を駆動する動力を伝達する伝達経路が配設されてなるエ
   ンドエフェクタ用動力伝達装置について、伝達経路の状
   況からエンドエフェクタ駆動装置をフィードバック制御
   するエンドエフェクタ用動力伝達方法において、伝達経
   路をワイヤ，プーリのみで構成して、ワイヤの張力，配
   設長から得られたワイヤの延び長とワイヤの実際の繰出
   長と、ワイヤの張力とからフィードバック制御を行うこ
   とを特徴とするエンドエフェクタ用動力伝達方法。
2. 【請求項２】 請求項１のエンドエフェクタ用動力伝達
   方法において、エンドエフェクタ用動力伝達装置の伝達
   経路のロボットアームの旋回関節付近に取付けられるプ
   ーリが旋回関節の回転軸の外側に同軸に配置される中空
   形であることを特徴とするエンドエフェクタ用動力伝達
   方法。