JP2003300182A - スパイラルマニピュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い動作範囲を有するとともに、低姿勢で収
納できるハンドリング用スパイラルマニピュレータを提
供する。 【解決手段】 基盤７下に回転軸を直交して取り付ける
第１モータ減速機１０と、該回転軸に直交して接続され
るアーム片１と、アーム片１の他端下面に第１モータ減
速機１０の軸心と直交し、かつアームの旋回方向に回転
軸を向けて設置された第２モータ減速機１１と、第２モ
ータ減速機の回転軸に同軸的に順次モータ減速機１２、
１３を介して直列接続され、曲り半径が順に小さくなる
半円形状曲り管２、３、４と、最終の曲り管４の他端か
ら回転軸を突出させ、該回転軸にテレビジョンカメラ５
等を取り付けるモータ減速機１４とを備えるスパイラル
マニピュレータであって、曲り管２、３、４が収納され
平面的に並ぶときにスパイラルを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサや器具のハ
ンドリングを行う多関節アーム式のマニピュレータに係
り、特にアームを伸ばしたときに動作範囲が広く、かつ
折りたたんだときにアームの高さが低くなり、したがっ
て高さ方向に小さいスペースに収納するのに好適なスパ
イラルマニピュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、議論のあり方を見直すことが問わ
れており、従来のように１人の人間が一方的に情報を伝
達する１：Ｎ型の会議より、複数の人間が様々な意見を
述べ相互の会話により結論を導いていく創造型の会議方
法へ移行する傾向がある。このような議論のため会議場
または展示会場など人間の多く集まる場所の天井や壁に
カメラ、マイクロフォン等の情報収集機器を設置し、様
々な情報を収集、発信し議論を活発に、かつ円滑に進行
させようという構想がある。

【０００３】上記のように情報収集機器を設置する場
合、その情報機器が対象へ十分に近づくことができ、そ
して情報機器を移動するときには十分小さく収納するこ
とができる機構を備えることが望ましい。特に天井に設
置するときなど天井高さが制限される場合、その天井側
の空間を有効利用するために、吊り下げ機構は長いリー
チを有し、かつ上下方向に小さく低姿勢で収納される機
構が適している。本発明のスパイラルマニピュレータは
まず上記のような情報収集機器の吊り下げ機構への適用
を図るものである。

【０００４】従来から、ハンドリング用マニピュレータ
として用いられる典型的なものに多関節ロボットがあ
る。各種の多関節ロボットは産業用として、組み立て、
塗装、溶接、ハンドリング、搬送のために用いられてい
る。

【０００５】図１０に示す一例の多関節ロボットは、基
盤上に固定された柱上のアーム片４１と、それに順次接
続する複数のアーム片４２、４３、４４、４５と、隣り
合う２つのアーム片を接続するため、それらの関節部内
に設けた各モータ減速機とから構成されている。アーム
片４１〜４３は順次直交して回転するように接続し、ア
ーム片４３と４４は互いに平行な面内で回転運動するよ
うに接続し、アーム片４４と４５は直交して回転運動す
るように接続している。各モータ減速機の回転軸ないし
回転はθ_１〜θ_６により示されている。

【０００６】この例の多関節ロボットは、アーム片４１
〜４５からなるアーム機構により大きな自由度を有して
いるが、大きな動作範囲を得るためには機構全体を大き
くしなければならず、この場合、アームを折りたたんで
もかなりの高さがあり、上記のように天井に吊り下げて
用いるのに不向きである。従来、長いリーチを持ち、か
つ低姿勢で収納することに配慮した機構は見当たらな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように多関節型
のハンドリング用マニピュレータとして、低姿勢で収納
することに配慮したものは見当たらない。本発明の課題
は、リーチが長くて大きな動作範囲を有するとともに低
姿勢で収納できるセンシング、ハンドリング用マニピュ
レータを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１のスパイラルマニピュレータは、基盤
前面に回転軸を直交して取り付ける第１モータ減速機
と、この第１モータ減速機の回転軸に一端を接続しこの
回転軸に直交する方向に延びるアーム片と、アーム片の
他端前面に第１モータ減速機の軸心と直交し、かつアー
ム片の旋回方向に回転軸を向けて設置された第２モータ
減速機と、この第２モータ減速機の回転軸に同軸的に順
次それぞれモータ減速機を介して直列接続しスパイラル
を形成するよう曲り半径が順に小さくなる各種の半円形
状曲り管と、これら各種の曲り管のうち最終の曲り管の
他端から回転軸を突出させたこの回転軸に、センサを取
り付けるモータ減速機とを備えるスパイラルマニピュレ
ータであって、第１モータ減速機と第２モータ減速機そ
れぞれの軸心間距離を、第２モータ減速機に直接接続す
る曲り管の曲り半径と同一とし、各種の曲り管は平面的
に並ぶときにスパイラルを形成することを特徴とする。

【０００９】第１のスパイラルマニピュレータの作用に
ついて説明する。このスパイラルマニピュレータの収納
時は、曲り半径が順に小さくなる各種の曲り管がアーム
片の前に平面的に並んでスパイラルを形成している。収
納状態から、第１モータ減速機を角度θ_１回転させると
アーム片は第１モータ減速機の軸心回りにθ_１回転し、
そしてアーム片に接続する各種の曲り管からなるスパイ
ラルアームは、スパイラルの中心と第１モータ減速機の
軸心を一致させて回転する。第２モータ減速機を角度θ
_２回転させると、第２モータ減速機の回転軸に接続する
第１の曲り管が第２モータ減速機の軸心回りにθ_２回転
し、アーム片に対してθ_２傾く。第３モータ減速機を角
度θ_３回転させると、第３モータ減速機に接続する第２
の曲り管が第３モータ減速機の軸心回りにθ_３回転し、
第１の曲り管に対してθ_３傾く。以下、ｉ番目のモータ
減速機を角度θ_ｉ回転させるとｉ番目のモータ減速機に
接続する（ｉ−１）番目の曲り管が、ｉ番目のモータ減
速機の軸心回りにθ_ｉ回転し（ｉ−２）番目の曲り管に
対してθ_ｉ傾く。この結果、最終の曲り管の他端は、θ
_１〜θ_ｉそれぞれ対応する前方および横方向移動のトー
タル位置に移動する。最終の曲り管の、他端のモータ減
速機の回転により、センサをその対象物に指向させる。
ここではモータ減速機の作動順番を規定されない。

【００１０】また、本発明の第２のスパイラルマニピュ
レータは、第１のスパイラルマニピュレータではアーム
片により第２モータ減速機を第１モータ減速機の回転軸
に直交する方向に離れた位置に設置したのに対して、第
２モータ減速機を、取り付け金具を介して第１モータ減
速機の前に設置したものであり、その他の曲り管および
センサを備える点で、第１のスパイラルマニピュレータ
と同一構成である。

【００１１】第２のスパイラルマニピュレータの作用に
ついて説明する。このスパイラルマニピュレータの収納
時は、曲り半径が順に小さくなる各種の曲り管が第１モ
ータ減速機の前に平面的に並んでスパイラルを形成して
いる。収納状態から、第１モータ減速機を角度θ_１回転
させると、第２モータ減速機は第１モータ減速機の軸心
回りにθ_１回転し、第２モータ減速機に接続する各種の
曲り管からなるスパイラルアームは、それ全体が遊星の
ように第１モータ減速機の軸心を中心に旋回する。第２
モータ減速機以下のモータ減速機と第１の曲り管以下の
曲り管の作用は、第１のスパイラルマニピュレータと同
一であるので省略する。

【００１２】なお、第１および第２のスパイラルマニピ
ュレータにおいて、各モータ減速機はサーボモータと歯
車減速機とを組み合わせた一体型で、回転数、回転速度
計測用のエンコーダを備えるものが好ましい。それぞれ
のスパイラルマニピュレータ制御装置としては、第１モ
ータ減速機の所定の部位に設定した原点からセンサの測
定対象点までの位置、到達時間を入力し、それぞれのモ
ータ減速機の回転角、回転速度を運動学解析により求め
てモータ減速機を駆動する装置を設けることが好まし
い。また、半円形状曲り管に代えて、半長円形状曲り
管、あるいはコ形状曲り管、曲り管の断面が三角形また
は四角形などの多角形の曲り管を用いてもよく、ここで
曲り管の管端における管軸間距離をスパンと称するとし
て、各種の半長円形状曲り管、あるいはコ形状曲り管、
曲り管の断面が三角形または四角形などの多角形の曲り
管はスパンが順に小さくなり、そして平面的に並ぶとき
にスパイラルを形成する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態１とな
るスパイラルマニピュレータについて図面を用いて説明
する。図１はスパイラルマニピュレータの全体構成図
で、図１（ａ）に正面図を、図１（ｂ）に側面図を示
す。図２はスパイラルマニピュレータの収納時の形状を
示す図で、図２（ａ）に正面図を、図２（ｂ）にＡ−Ａ
矢視図を示す。図３はスパイラルマニピュレータの構成
要素であるアーム片の形状を示す図で、図３（ａ）に正
面図を、図３（ｂ）に平面図を示す。図４はそれぞれ構
成要素である第１モータ減速機とアーム片との接続部を
示す図、図５はそれぞれ構成要素である第２モータ減速
機と第１の曲り間との接続部を示す図、図６はそれぞれ
構成要素である第１（第２）の曲り管と第３（第４）モ
ータ減速機、第２（第３）の曲り管との接続部を示す
図、図７は第３の曲り管とスパイラルマニピュレータ先
端部に設置する第５モータ減速機、センサ等のエンドエ
フェクタの取り付け金具との接続部を示す図である。

【００１４】図１に示すように、実施の形態１のスパイ
ラルマニピュレータ３０Ａは、基盤７下面に回転軸を直
交して取り付けられる第１モータ減速機１０と、第１モ
ータ減速機１０の回転軸部に一端を接続し該回転軸に直
交する方向に延びる板状のアーム片１と、アーム片１の
他端に第１モータ減速機１０と直交する方向に、かつア
ーム片１の旋回方向に回転軸を向けて設置された第２モ
ータ減速機１１と、第２モータ減速機１１の回転軸部に
同軸的に一端部を接続した半円形状の第１の曲り管２
と、第１の曲り管２の他端部に同軸的に設置された第３
モータ減速機１２と、第３モータ減速機１２の回転軸部
に同軸的に一端部を接続し、曲り半径が第１の曲り管２
より小さい半円形状の第２の曲り管３と、第２の曲り管
３の他端部に同軸的に設置された第４モータ減速機１３
と、第４モータ減速機１３の回転軸部に同軸的に一端部
を接続し、曲り半径が第２の曲り管３より小さい半円形
状の第３の曲り管４と、第３の曲り管４の他端部に同軸
的に設置された第５モータ減速機１４と、第５モータ減
速機１４の回転軸部に取り付けられたエンドエフェクタ
となるテレビジョンカメラ５およびマイクロフォン６と
から構成されている。

【００１５】第１、第２および第３の曲り管２、３、４
は、図２に示すように同一径の管から構成され、かつ順
次曲り半径がρ_１、ρ_２、ρ_３と小さくなる相似形に形
成されている。そしてこれら曲り管を連続的に接続した
とき第１モータ減速機１０の軸心を中心とするスパイラ
ル形成する。すなわち第１、および第２、第３の曲り管
２、３、４はスパイラルアームを形成する。そのため、
第１の曲り管２の内側曲り半径（ρ_１−Ｄ／２）は第２
の曲り管３の外側曲り半径（ρ_２＋Ｄ／２）より大き
く、また第２の曲り管３の内側曲り半径（ρ_２−Ｄ／
２）は第３の曲り管４の外側曲り半径（ρ_３＋Ｄ／２）
より大きくする。ここで、Ｄは第１〜第３の曲り管２〜
４の、管断面の直径である。

【００１６】基盤７に設置される第１モータ減速機１０
は図４に示すように、サーボモータ１５と歯車減速機１
６を一体的にケース１７に組み込んで構成されており、
そして歯車減速機１６の回転軸部１６ａがケース１７前
面から突出している。なおサーボモータ１５はエンコー
ダおよびブレーキを有したものである。第１モータ減速
機１０は、取り付け用筒１８内に収納されて、この取り
付け用筒１８前端とケース１７の前部外周に形成された
フランジ１７ａの後面が接するようにボルト締めされ
る。そして取り付け用筒１８は、その後部に形成された
フランジ１８ａにより基盤７にボルト締めされる。な
お、第２〜第５モータ減速機１１〜１４は第１モータ減
速機１０と同一構成である。

【００１７】アーム片１は、図３に示すように、板から
構成され、その一端に第１モータ減速機１０の回転軸部
を接続するための取り付け穴１ａを、他端にはアーム片
１の板下面に板状の取り付け金具１９が接続され、該取
り付け金具１９には第２モータ減速機１１を取り付ける
ための取り付け穴１９ａが形成されている。ここで第１
モータ減速機１０の軸心とアーム片１の他端に設置する
第２モータ減速機１１の軸心との間隔は、第１の曲り管
２の曲り半径と同一としている。これにより、スパイラ
ルマニピュレータの収納時に、第１モータ減速機１０の
軸心が第１、第２、第３の曲り管２、３、４が形成する
スパイラルの中心を通ることになる。

【００１８】図５にアーム片１と第１の曲り管２とを接
続する関節部の構造を示す。第２モータ減速機１１の本
体（サーボモータ１５、歯車減速機１６およびケース１
７の部分を本体とする）はアーム片１他端の取り付け金
具１９に設けた穴１９ａに第２モータ減速機１１が設置
され、そのフランジ１７ａを介してアーム片１にボルト
により結合されている。そして第２モータ減速機１１の
回転軸部１６ａには第１の曲り管２の一端が接続されて
いる。回転軸部１６ａはその先端部を第１の曲り管２の
内径に設けたフランジ２ａと容易にボルトにより結合で
きる。なお、回転軸部１６ａと第１の曲り管２のフラン
ジ２ａは、図５に示すように、両者の面を締め付けるよ
うにボルトで結合してもよいが、第１の曲り管２の外周
から回転軸部１６ａ外周面にボルトを通して結合しても
よい。

【００１９】図６に第１の曲り管２と第２の曲り管３と
を接続する関節部の構造を示す。第１の曲り管２の他端
内に第３モータ減速機１２の本体を設置し、該モータ減
速機１２のフランジ１７ａと第１の曲り管２の他端内径
に設けたフランジ２ｂとをボルトにより結合し、さらに
第３モータ減速機１２の回転軸部１６ａと第２の曲り管
３と第３の曲り管４とを接続する関節部は、図６に示す
構造と同じであって、第２の曲り管３の他端内に第４モ
ータ減速機１３の本体を設置し、該モータ減速機１３の
フランジ１７ａと第２の曲り管３の他端内径に設けたフ
ランジ３ｂとをボルトにより結合し、さらに第４モータ
減速機１３の回転軸部１６ａと第３の曲り管４一端の内
径に設けたフランジ４ａとをボルトにより結合したもの
である。

【００２０】図７に第３の曲り管４先端にエンドエフェ
クタとしてテレビジョンカメラ５、マイクロフォン６を
取り付ける関節部の構造を示す。この関節部は第３の曲
り管４の他端内に第５モータ減速機１４の本体を設置
し、該モータ減速機のフランジ１７ａと第３の曲り管４
の他端内に設けたフランジ４ｂとをボルトにより結合
し、さらに第５モータ減速機１４の回転部１６ａにエン
ドエフェクタを搭載する取り付け金具２０をボルトによ
り結合したものである。取り付け金具２０は、１辺を第
５モータ減速機１４の回転部１６ａにボルトで結合し、
テレビジョンカメラ５、マイクロフォン６を搭載し、バ
ンドあるいはボルトなどの適当な手段により固定する。
なお取付金具２０はエンドエフェクタを搭載し、それら
の位置を固定するものであればよい。

【００２１】図８により、モータ減速機１０〜１４を構
成する歯車減速機１６として、ハーモニックドライブ
（ハーモニックドライブシステム社製）の機構を説明す
る。ハーモニックドライブ２１は、原理的に、サーボモ
ータの回転軸を軸心穴２２ａに接続される楕円形状カム
２２と、該カム２２の外周に、その周に沿って配置され
たベアリング２３を介して楕円形状に取り付けられた外
歯２４ａを有する金属弾性体のフレックスプライン２４
と、フレックスプライン２４の一部の外歯すなわち楕円
長軸の頂点部の外歯とかみ合う内歯２５ａを有する円筒
状で剛体であるサーキュラスプライン２５から構成され
る。フレックスプライン２４の歯数：Ｚｆ、サーキュラ
スプライン２５の歯数：Ｚｃとすると、減速比ｉは（Ｚ
ｃ−Ｚｆ）／Ｚｃとなる。ハーモニックドライブはコン
パクトで大きな減速比を得られるという特徴がある。こ
こでは、ハーモニックドライブの中心に位置する楕円形
状カム２２が入力軸であり、外周に位置するサーキュラ
スプライン２５が出力軸となる。

【００２２】次に上記スパイラルマニピュレータの動作
について説明する。スパイラルマニピュレータは、図２
に示すような収納時の初期状態から下方に延びて、図１
に示すようにスパイラルマニピュレータ先端に取り付け
たカメラ５がその対象物を真横（初期状態と同じく第１
モータ減速機１０の軸心に直交する方向）から撮影する
伸長時の状態に動作するものとする。マニピュレータの
位置原点は基盤７下面と第１モータ減速機１０の軸心と
が直交する点とする。

【００２３】第１モータ減速機１０を回転角０からθ１
まで回転させると、アーム片１の他端に設けた第２モー
タ減速機１１は第１モータ減速機１０の軸心回りにθ_１
だけ旋回する。第１モータ減速機１０は、原点から右横
方向にはρ_１（図１（ｂ）参照）、下方向には原点から
第２モータ減速機１１までの間隔ａだけ離れた位置にあ
る。ここでは、図１に示すスパイラルマニピュレータは
１モータ減速機１０を回転角θ_１だけ回転した状態にあ
るとみなして以降の動作説明を行う。このときアーム片
１および第１、第２、第３の曲り管２、３、４の各関節
の基準点は一平面内に位置する、あるいは一平面内で移
動する。

【００２４】第２モータ減速機１１を０からθ_２まで回
転させると、第１の曲り管_２の他端に設けた第３モータ
減速機１２は、第２モータ減速機１１の軸心回りにθ_２
だけ旋回し、それにより第２モータ減速機１１から左方
向に２ρ_１・ｃｏｓθ_２、下方に２ρ_１・ｓｉｎθ_２だ
け離れた位置に移動する。第３モータ減速機１２を０か
らθ_３まで回転させると、第２の曲り管３の他端に設け
た第４モータ減速機１３は、第３モータ減速機の１２の
軸心回りにθ_３だけ旋回し、それにより第３モータ減速
機１２から右方向に２ρ_２・ｃｏｓ（θ_３−θ_２）、下
方に２ρ_２・ｓｉｎ（θ_３−θ_２）だけ離れた位置に移
動する。第４モータ減速機１３を０からθ_４まで回転さ
せると、第３の曲り管４の他端に設けた第５モータ減速
機１４は、第４モータ減速機１３の軸心回りにθ_４だけ
旋回し、それにより第４モータ減速機１３から左方向に
２ρ_３・ｃｏｓ（θ_４−（θ_３−θ_２））、下方に２ρ
_３・ｓｉｎ（θ_４−（θ_３−θ_２））だけ離れた位置に
移動する。

【００２５】第５モータ減速機１４によりテレビジョン
カメラ５を水平方向（第１モータ減速機１０の軸心に直
交する方向）に向けるには、θ_５＝θ_２−θ_３＋θ_４だ
けテレビジョンカメラ５を回転させる。第５モータ減速
機１４からテレビジョンカメラ５の対象物Ｔまでの距離
は、テレビジョンカメラ５の取り付け金具２０およびテ
レビジョンカメラの焦点距離などにより決められる固定
値ｂとなり、対象物Ｔは第５モータモータ減速機１４か
ら左方向にｂだけ離れた位置となる。第５モータ減速機
１４と対象物Ｔとの上下方向の位置関係は、テレビジョ
ンカメラ５の光軸を第５モータ減速機１４の軸心と同レ
ベルにすることにより、両者間距離を０とする。

【００２６】上記の位置関係からスパイラルマニピュレ
ータの原点とスパイラルマニピュレータ先端に設けたテ
レビジョンカメラ５の対象物Ｔとの位置関係は、原点か
ら対象物の横方向の距離Ｌ、上下方向の距離Ｈとすると
次式のように表せる。 Ｌ＝ρ_１−２ρ_１・ｃｏｓθ_２＋２ρ_２・ｃｏｓ（θ_３−θ_２）−２ρ_３・ｃｏ ｓ（θ_４−（θ_３−θ_２））−ｂ ・・・・・（１） Ｈ＝ａ＋２ρ_１・ｓｉｎθ_２＋２ρ_２・ｓｉｎ（θ_３−θ_２）＋２ρ_３・ｓｉｎ （θ_４−（θ_３−θ_２）） ・・・・・（２） 上記動作の説明において、テレビジョンカメラ５により
対象物Ｔを水平方向よりθｃだけ見下ろす場合には、θ
_５＝θ_２−θ_３＋θ_４−θｃとなり、原点から対象物の
横方向の距離Ｌｃ、上下方向の距離Ｈｃとすると次式の
ように表される。 Ｌｃ＝ρ_１−２ρ_１・ｃｏｓθ_２＋２ρ_２・ｃｏｓ（θ_３−θ_２） −２ρ_３・ｃｏｓ（θ_４−（θ_３−θ_２）−θｃ）−ｂ・ｃｏｓθｃ ・・・・・（１） Ｈｃ＝ａ＋２ρ_１・ｓｉｎθ_２＋２ρ_２・ｓｉｎ（θ_３−θ_２） ＋２ρ_３・ｓｉｎ（θ_４−（θ_３−θ_２）−θｃ）＋ｂ・ｓｉｎθｃ ・・・・・（２）

【００２７】スパイラルアームのリーチは第１、第２、
第３の曲り管それぞれのスパン（直径）の合計長さ（２
ρ_１＋２ρ_２＋２ρ_３）となる。したがって、スパイラ
ルマニピュレータの動作範囲は、アーム片１の旋回によ
り第２モータ減速機が描く円上からスパイラルアームが
そのリーチで回転する範囲となる。また、曲り管からな
るアーム要素の数は図１に示すように３本に限らず、２
本ないし、４本以上としてもよく、用途に応じて適当な
本数を選択すればよい。アーム要素の形状は半円形に限
らず、半長円形、コ形、あるいは平行な２線分の一端を
一端側に膨らむ円弧でつなぐような曲線状のものでもよ
い。なお、減速動力伝達装置は、ハーモニックドライブ
に限らず、例えば、モータ軸に接続する小歯車とそれと
かみ合う大歯車の１組と、該大歯車の回転軸に接続する
別の小歯車とそれにかみ合う別の大歯車の、別の１組と
を組み合わせた２段減速装置等を用いてもよい。

【００２８】次に本発明の実施の形態２となるスパイラ
ルマニピュレータについて、図９を参照して説明する。
前述の第１のスパイラルマニピュレータでは、アーム片
１により第２モータ減速機を第１モータ減速機の回転軸
に直交する方向に離して設置してあるのに対し、実施の
形態２のスパイラルマニピュレータは、第２モータ減速
機を取り付け金具を介して第１モータ減速機の直下に設
置したものであり、その他の曲り管およびセンサを備え
る点で第１のスパイラルマニピュレータと同一構成であ
る。

【００２９】実施の形態２のスパイラルマニピュレータ
３０Ｂは、基盤７下面に回転軸を直交して取り付けられ
る第１モータ減速機１０と、第１モータ減速機１０の回
転軸部に取り付け金具を介して、該回転軸部と直交しか
つ該回転軸部の回転方向に回転軸を向けて第１モータ減
速機１０直下に設置された第２モータ減速機１１と、第
２モータ減速機１１の回転軸部に同軸的に一端部を接続
した半円形状の第１の曲り管２と、第１の曲り管２の他
端部に同軸的に設置された第３モータ減速機１２と、第
３モータ減速機１２の回転軸部に同軸的に一端部を接続
し、曲り半径が第１の曲り管２より小さい半円形状の第
２の曲り管３と、第２の曲り管３の他端部に同軸的に設
置された第４モータ減速機１３と、第４モータ減速機１
３の回転軸部に同軸的に一端部を接続し、曲り半径が第
２の曲り管３より小さい半円形状の第３の曲り管４と、
第３の曲り管４の他端部に同軸的に設置された第５モー
タ減速機１４と、第５モータ減速機１４の回転軸部に取
り付けられた、エンドエフェクタとなるテレビジョンカ
メラ５およびマイクロフォン６とから構成されている。

【００３０】実施の形態２のスパイラルマニピュレータ
３０Ｂの動作は、実施の形態１のスパイラルマニピュレ
ータ３０Ａにおいて、アーム片１の旋回動作を除外した
もので、曲り管２〜４からなるスパイラルアームおよび
該アーム先端のテレビジョンカメラ５等の動作は実施の
形態１のものと同様である。ただし、収納状態で第１モ
ータ減速機を回転させたときに、実施の形態２のスパイ
ラルマニピュレータ３０Ｂでは、図９に示すように第１
モータ減速機１０の軸心回りにスパイラルアームが、第
１の曲り管２の曲り半径の２倍で旋回するのに対し、実
施の形態１のスパイラルマニピュレータ３０Ａでは、図
２に示すようにスパイラルアームはスパイラル軸心と第
１モータ減速機１０の軸心が一致しており、第１の曲り
管の曲り半径をもって回転する。収納時に必要なスペー
スが実施の形態１のスパイラルマニピュレータ３０Ａの
ほうでは、実施の形態２のスパイラルマニピュレータ３
０Ｂより小さくなるという利点がある。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、スパイラルマニピュレ
ータは、主として曲り半径が順にちいさくなる各種曲り
管をモータ減速機を介して直列に接続して、各種曲り管
を平面的に並べたときにスパイラルを形成するよう構成
したことにより、スパイラルマニピュレータを収納する
とき、各種曲り管を平面的に並べることにより低姿勢で
収納することが可能であり、かつ伸長したときに各種曲
り管のスパン合計長の大きな動作範囲を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１であるスパイラルマニピ
ュレータの全体構成図である。

【図２】スパイラルマニピュレータの収納時の形状を示
す図である。

【図３】構成要素であるアーム片の形状を示す図であ
る。

【図４】スパイラルマニピュレータの構成要素である、
第１モータ減速機とアーム片との接続部を示す図であ
る。

【図５】構成要素である第２モータ減速機と第１の曲り
管との接続部を示す図である。

【図６】構成要素である第１（第２）の曲り管と第３
（第４）モータ減速機、第２（第３）の曲り管との接続
部を示す図である。

【図７】スパイラルマニピュレータ先端部に設置する第
５モータ減速機とエンドエフェクタの取り付け金具との
接続部を示す図である。

【図８】モータ減速機を構成する歯車減速機としてハー
モニックドライブを説明する図である。

【図９】本発明の実施の形態２となるスパイラルマニピ
ュレータの構成を示す図である。

【図１０】従来技術として多関節ロボットを説明する図
である。

【符号の説明】

１ アーム片 １ａ 取り付け穴 ２ 第１の曲り管 ２ａ フランジ ２ｂ フランジ ３ 第２の曲り管 ３ａ フランジ ３ｂ フランジ ４ 第３の曲り管 ４ａ フランジ ４ｂ フランジ ５ テレビジョンカメラ ６ マイクロフォン ７ 基盤 １０ 第１モータ減速機 １１ 第２モータ減速機 １２ 第３モータ減速機 １３ 第４モータ減速機 １４ 第５モータ減速機 １５ サーボモータ １６ 歯車減速機 １６ａ 回転軸部 １７ ケース １７ａ フランジ １８ 取り付け用筒 １８ａ フランジ １９ 取り付け金具 １９ａ 取り付け穴 ２０ 取り付け金具 ２１ ハーモニックドライブ ２２ 楕円形状カム ２３ ベアリング ２４ フレックスプライン ２５ サーキュラスプライン ３０Ａ 実施の形態１のスパイラルマニピュレータ ３０Ｂ 実施の形態２のスパイラルマニピュレータ ４１ アーム片 ４２ アーム片 ４３ アーム片 ４４ アーム片 ４５ アーム片

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基盤前面に回転軸を直交して取り付ける第
   １モータ減速機と、該第１モータ減速機の回転軸に一端
   を接続し該回転軸に直交する方向に延びるアーム片と、
   該アーム片の他端前面に第１モータ減速機の軸心と直交
   し、かつアーム片の旋回方向に回転軸を向けて設置され
   た第２モータ減速機と、該第２モータ減速機の回転軸に
   同軸的に順次それぞれモータ減速機を介して直列接続
   し、スパイラルを形成するよう曲り半径が順に小さくな
   る各種の半円形状曲り管と、該各種の曲り管のうち、最
   終の曲り管の他端から回転軸を突出させ該回転軸にセン
   サを取り付けるモータ減速機とを備えるスパイラルマニ
   ピュレータであって、前記第１モータ減速機と前記第２
   モータ減速機それぞれの軸心間距離を、第２モータ減速
   機に直接接続する曲り管の曲り半径と同一とし、前記各
   種の曲り管は平面的に並ぶときにスパイラルを形成する
   ことを特徴とするスパイラルマニピュレータ。
2. 【請求項２】基盤前面に回転軸を直交して取り付ける第
   １モータ減速機と、該第１モータ減速機の回転軸に取り
   付け金具を介して接続し、かつ該第１モータ減速機の軸
   心に直交して回転軸を向けて設置された第２モータ減速
   機と、該第２モータ減速機の回転軸に同軸的に順次それ
   ぞれモータ減速機を介して、直列接続しスパイラルを形
   成する曲り半径が順に小さくなる各種の半円形状曲り管
   と、該各種の曲り管のうち、最終の曲り管の他端から回
   転軸を突出させ該回転軸にセンサを取り付けるモータ減
   速機とを備えるスパイラルマニピュレータであって、前
   記第２モータ減速機は前記第１モータ減速機の前方に位
   置し、前記各種の曲り管は平面的に並ぶときにスパイラ
   ルを形成することを特徴とするスパイラルマニピュレー
   タ。
3. 【請求項３】前記各モータ減速機はサーボモータと歯車
   減速機とを組み合わせた一体型であり、回転数、回転速
   度計測用のエンコーダを備えることを特徴とする請求項
   １または２に記載のスパイラルマニピュレータ。
4. 【請求項４】前記半径が順に小さくなる各種の半円形状
   曲り管に代えて、各種の半長円形状曲り管、あるいは各
   種のコ形状曲り管、曲り管の断面が三角形または四角形
   などの多角形の曲り管を用い、前記曲り管の管端での管
   軸心間距離をスパンと表すものとして、前記各種の半長
   円形状曲り管および前記各種のコ形状曲り管は、スパン
   が順に小さくなり、そして平面に並ぶときにスパイラル
   を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載のスパイラルマニピュレータ。