JP2009233762A - フロッグレッグアームロボット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一対になって設けられ、第1メインモータ51及び第2メインモータ52の駆動によって水平面に沿って互いに逆方向に揺動する第1アーム部21及び第2アーム部22と、第1アーム部21及び第2アーム部22が回転自在に接続されるハンド部3とを備えるフロッグレッグアームロボットRであって、第1手首ジョイント部6eに駆動力を供給する第1サブモータ11と、第2手首ジョイント部6fに駆動力を供給する第2サブモータ12と、第1メインモータ51及び第2メインモータ52の駆動に応じて第1サブモータ11及び第2サブモータ12の駆動を制御する制御部4とを有するという構成を採用する。
【選択図】図1
Description
しかしながら、当該歯車を用いて同期をとる構成では、搬送対象物の重量等に応じて負荷が増大すると、その負荷に応じた大きい歯車を用いる必要があり、フロッグレッグアームロボットの重量が大きくなってしまう。また、歯車と歯車との噛合間に存するガタが、アーム部の動作の円滑さを阻害するため、ハンド部の位置決め精度も低下する。また、歯車の組み付け部品の位置精度も必要となり組立が煩雑となる。さらに、精密部品等を扱うクリーンルームでは、歯車からの発塵を防止するため、歯車を覆うカバーリングが必要となるといった問題がある。
このような構成を採用することによって、本発明では、第1モータの駆動に応じた第2モータ及び第3モータの駆動により、電気的にアーム部の同期をとることができる。
このような構成を採用することによって、本発明では、第2モータ及び第3モータのそれぞれの回転角度を検出しながら第2モータ及び第3モータを駆動させることができるため、アーム部の同期を精度良くとることができる。
このような構成を採用することによって、本発明では、ハンド部の姿勢を一定に保ちつつ基準線に沿って正確に移動させることができる。
このような構成を採用することによって、本発明では、アーム部内部にモータを設けることで発塵をより確実に防止することができると共に、外形のスリム化を図ることができる。
したがって、本発明は、2本のアーム部の先端に歯車等の機械的構造を設けずに2本のアーム部の同期をとり、ハンド部の姿勢を一定にすることができるフロッグレッグアームロボットを提供することができる。
つまり、本発明では、歯車同士の機械的接触による発塵が防止されるためハンド部におけるカバーリングが不要となり、且つ、組み付け精度が求められる重量の大きな歯車を設ける必要は無くなるため、フロッグレッグアームの軽量化及び組立の円滑化を図ることができる効果がある。さらに、本発明では、構成上ガタが生じても第2モータ及び第3モータの駆動により、そのガタを最小に補正できるので、ハンド部の位置決め精度を向上させると共に動作の円滑化が図れる効果がある。
図1に示すように、本実施形態のフロッグレッグアームロボットRは、本体部1と、アーム部2と、ハンド部3と、制御部(制御装置)4とを備えている。
第1従動アーム部24は、その一端部が第1駆動アーム部23の他端部に回転自在に接続され、その一端部を通り水平面に垂直に延びる軸線回りに、その他端部が水平面に沿って揺動可能である。なお、第1駆動アーム部23と第1従動アーム部24とが接続される関節を第1肘ジョイント部(第1接続部)6bと称する。
第2従動アーム部26は、その一端部が第2駆動アーム部25の他端部に回転自在に接続され、その一端部を通り水平面に垂直に延びる軸線回りに、その他端部が水平面に沿って揺動可能である。なお、第2駆動アーム部25と第2従動アーム部26とが接続される関節を第2肘ジョイント部(第3接続部)6dと称する。
また、第1従動アーム部24とハンド部3とが接続される関節を第1手首ジョイント部(第2接続部)6eと称する。また、第2従動アーム部26とハンド部3とが接続される関節を第2手首ジョイント部(第4接続部)6fと称する。
第1サブモータ11は、第1手首ジョイント部6eに駆動力を供給するものであり、図2に示すように、第1手首ジョイント部6eにおいてその本体がハンド部3上に固定され、その出力軸が第1従動アーム部24に固定される。したがって、第1サブモータ11は、回転駆動することにより、ハンド部3と第1従動アーム部24とを相対的に回転移動させる駆動力を発生させ、第1手首ジョイント部6eを駆動させる構成となっている。また、第1サブモータ11は、その出力軸の回転角度を検出するエンコーダ(第1検出装置)を備えるサーボモータを採用している。
第1サブモータ11と対称的に、第2サブモータ12は、第2手首ジョイント部6fにおいてその本体がハンド部3上に固定され、その出力軸が第2従動アーム部26に固定される。したがって、第2サブモータ12は、回転駆動することにより、ハンド部3と第2従動アーム部26とを相対的に回転移動させる駆動力を発生させ、第2手首ジョイント部6fを駆動させる構成となっている。また、第2サブモータ12は、その出力軸の回転角度を検出するエンコーダ(第2検出装置)を備えるサーボモータを採用している。
図4は、フロッグレッグアームロボットRのハンド部3が前方に伸展する動作を説明する図を示し、図5は、フロッグレッグアームロボットRのハンド部3が後方に縮退する動作を説明する図を示す。図6は、第1サブモータ11及び第2サブモータ12の制御を説明するフローチャートである。
司令部から伸展駆動指令を受けた制御部4は、第1メインモータ51及び第2メインモータ52を次のように動作させる。
制御部4は、演算処理部41に当該位置情報を基に、目標位置までハンド部3を移動させるために必要な第1メインモータ51及び第2メインモータ52の回転角度(以下、目標角度と称する)を、記憶部42に記憶されている演算式に基づいて算出させる。そして、演算処理部41は、算出した目標角度に基づいて、第1メインモータ51及び第2メインモータ52に駆動信号を出力する。
検出結果を入力された演算処理部41は、当該検出結果を記憶部42に記憶させるとともに、当該検出結果と目標角度との差分が零となるまで第1メインモータ51及び第2メインモータを駆動させることとなる。
先ず、制御部4は、第1肩ジョイント部6aと第1手首ジョイント部6eとの駆動を対応させるため、演算処理部41に、記憶部42に記憶されている演算式及び第1メインモータ51に設けられたエンコーダの検出結果に基づいて、検出された第1メインモータ51の回転角度に対応して第1サブモータ11が出力すべき所定の回転角度を算出させる。そして、演算処理部41は、算出した所定の回転角度に基づいて、第1サブモータ11に駆動信号を出力する。
そして、第1サブモータ11に設けられたエンコーダは、所定の時間毎に、第1サブモータ11の回転角度Aを検出するとともに、検出された検出結果(回転角度A)を演算処理部41に出力する(ステップS2)。
検出結果を入力された演算処理部41は、当該検出結果を記憶部42に記憶させるとともに、当該検出結果に基づいて、第2サブモータ12に駆動信号を出力する。
そして、第2サブモータ12に設けられたエンコーダは、所定の時間毎に、第2サブモータ12の回転角度Bを検出するとともに、検出された検出結果(回転角度B)を演算処理部41に出力する(ステップS4)。
演算処理部41は、差分が零となっていない場合は、ステップS3に戻り差分が零となるまで第2サブモータ12を回転駆動させて、第1手首ジョイント部6eの姿勢と第2手首ジョイント部6fの姿勢とを中心線を挟んで対称とさせる。一方、差分が零となった場合には、ステップS6に移行する。
なお、本実施形態では、第1サブモータ11及び第2サブモータ12が同一の方向に設けられ、且つ、逆方向に回転するため、それぞれのエンコーダにより検出される回転角度は互いに符号が異なる。したがって、第1手首ジョイント部6eの姿勢と第2手首ジョイント部6fの姿勢とが対称であるか否かは、検出される回転角度の絶対値を用いて判断するのが好ましい。
つまり、第1肘ジョイント部6b及び第2肘ジョイント部6dの姿勢は、上記駆動により第1肩ジョイント部6a及び第2肩ジョイント部6cの姿勢が対称となり、また、上記駆動により第1手首ジョイント部6e及び第2手首ジョイント部6fの姿勢が対称となると、上記中心線を挟んで互いに対称の姿勢に決定される。
フロッグレッグアームロボットRは、以上の動作によって第1アーム部21と第2アーム部22との同期を取り、中心線に対するハンド部3の姿勢を一定に保ちつつ、ハンド部3を目標位置まで伸展させることとなる。
司令部から伸展駆動指令を受けた制御部4は、演算処理部41に当該位置情報を基に、目標角度を算出させ、第1メインモータ51及び第2メインモータ52に駆動信号を出力する。
演算処理部41より駆動信号を入力された第1メインモータ51は、図5において、反時計回りに回転駆動し、対して、第2メインモータ52は、時計回りに回転駆動することで、第1駆動アーム部23及び第2駆動アーム部25の各揺動端部を互いに逆方向(互いに開く方向)に揺動させる。
駆動信号を入力された第1サブモータ11は、図5において、時計回りに回転駆動することで第1手首ジョイント部6eに駆動力を供給し、第1手首ジョイント部6eを駆動させる。対して、第2サブモータ12は、第1サブモータ11と逆方向、つまり図5において、反時計回りに回転駆動することで第2手首ジョイント部6fに駆動力を供給し、第2手首ジョイント部6fを駆動させる。
ここで、第1肘ジョイント部6b及び第2肘ジョイント部6dは、その機械構造により、以上の動作に従って駆動される。
したがって、本実施形態では、第1アーム部21及び第2アーム部22の先端に歯車等の機械的構造を設けずに第1アーム部21及び第2アーム部22の同期をとり、ハンド部3の姿勢を一定にすることができるフロッグレッグアームロボットRを提供することができる。
つまり、本実施形態では、歯車同士の機械的接触による発塵が防止されるためハンド部3におけるカバーリングが不要となり、且つ、組み付け精度が求められる重量の大きな歯車を設ける必要は無くなるため、フロッグレッグアームロボットRの軽量化及び組立の円滑化を図ることができる効果がある。さらに、本実施形態では、構成上ガタが生じても第1サブモータ11及び第2サブモータ12の駆動により、そのガタを最小に補正できるので、ハンド部3の位置決め精度を向上させると共に動作の円滑化が図れる効果がある。
なお、第1サブモータ11が第1肘ジョイント部6bに、第2サブモータ12が第2肘ジョイント部6dに駆動力を供給する構成である場合は、第1サブモータ11及び第2サブモータ12が対称的に配置されるため、本実施形態と同様に第1サブモータ11及び第2サブモータ12を同期して制御すれば同様の作用・効果が得られる。
また、第1サブモータ11が第1肘ジョイント部6bに、第2サブモータ12が第2手首ジョイント部6fに駆動力を供給する構成、あるいは、第1サブモータ11が第1手首ジョイント部6eに、第2サブモータ12が第2肘ジョイント部6dに駆動力を供給する構成である場合は、手首ジョイント部と肘ジョイント部との姿勢(回転角度)はその機械構成上、一定の対応関係があるため、当該対応関係に基づいて補正値を算出し、第1サブモータ11及び第2サブモータ12のいずれか一方に当該補正値を加算等して同期をとる構成を採用しても良い。
このような構成を採用することによって、第1サブモータ11及び第2サブモータ12からの発塵をより確実に抑制できると共に、フロッグレッグアームロボットRのスリム化を図ることができる。
制御部4は、例えば、オープン制御で第1サブモータ11及び第2サブモータ12に対し、同制御量の駆動信号を同時に出力し同期をとる構成であっても良い。
この場合、第1肩ジョイント部6a及び第2肩ジョイント部6cの駆動をチェーンや歯車等で同期をとる構成を採用することが好ましい。
Claims (4)
- 一対になって設けられ、第1モータの駆動によって基準平面に沿って互いに逆方向に揺動する第1駆動アーム部及び第2駆動アーム部と、前記第1駆動アーム部の揺動端部に一端部が回転自在に接続され前記基準平面に沿って揺動可能な第1従動アーム部及び前記第2駆動アーム部の揺動端部に一端部が回転自在に接続され前記基準平面に沿って揺動可能な第2従動アーム部と、前記第1従動アーム部の他端部及び前記第2従動アーム部の他端部が回転自在に接続されるハンド部とを備えるフロッグレッグアームロボットであって、
前記第1駆動アーム部と第1従動アーム部とが接続される第1接続部、及び第1従動アーム部と前記ハンド部とが接続される第2接続部のいずれか一方に駆動力を供給する第2モータと、
前記第2駆動アーム部と第2従動アーム部とが接続される第3接続部、及び第2従動アーム部と前記ハンド部とが接続される第4接続部のいずれか一方に駆動力を供給する第3モータと、
前記第1モータの駆動に応じて前記第2モータ及び前記第3モータの駆動を制御する制御装置とを有することを特徴とするフロッグレッグアームロボット。 - 前記第2モータの回転角度を検出する第1検出装置と、
前記第3モータの回転角度を検出する第2検出装置とを備え、
前記制御装置は、前記第1検出装置の検出結果及び前記第2検出装置の検出結果に基づいて、前記第2モータ及び前記第3モータの駆動を同期させることを特徴とする請求項1に記載のフロッグレッグアームロボット。 - 前記制御装置は、前記第1検出装置の検出結果及び前記第2検出装置の検出結果に基づいて、前記ハンド部に対する前記第1従動アーム部の回転角度と、前記ハンド部に対する前記第2従動アーム部の回転角度とが、所定の基準線を挟んで対称となるように前記第2モータ及び前記第3モータの駆動を同期させることを特徴とする請求項2に記載のフロッグレッグアームロボット。
- 前記第2モータは、前記第1駆動アーム部及び前記第1従動アーム部のいずれか一方の内部に設けられ、
前記第3モータは、前記第2駆動アーム部及び前記第2従動アーム部のいずれか一方の内部に設けられることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のフロッグレッグアームロボット。
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