JP2016068239A

JP2016068239A - ロボット

Info

Publication number: JP2016068239A
Application number: JP2014203441A
Authority: JP
Inventors: 達礒部; Tatsu Isobe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2016-05-09

Abstract

【課題】トレイ部を動作させるための機構を簡素化すること。
【解決手段】昇降と回動を行うロボット本体部１２と、ロボット本体部１２より下方に設けられたベース部１１と、を備えるロボットであって、ロボット本体部１２に設けられて下方向に突出する凸部１２ｃと、ベース部１１とロボット本体部１２の間に設けられ、凸部１２ｃが挿入される挿入部１６ｃを有するトレイ部１６と、トレイ部１６の動作を所定の直線方向に規制するガイド手段１１ａ、１６ｄと、を備え、ロボット本体部１２が下方に移動して、凸部１２ｃがトレイ部１６の挿入部１６ｃに挿入された状態でロボット本体部１２が回動した場合に、トレイ部１６がガイド手段１１ａ、１６ｄによって規制された方向に移動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、搬送物を積載するトレイ部を有するロボットに関する。

従来、このような分野の技術として、特開平０２−１６７６８８号公報がある。この公報に記載された搬送車では、多関節型ロボットを搬送車の前方に位置させ、搬送物収納部（トレイ）をその後方に位置させている。

この搬送車では、ロボットハンドによって搬送物を搬送物収納部への収納するとき、又は搬送物を搬送物収納部から取り出すときには、搬送物収納部と多関節型ロボットの間を遠ざけるように搬送物収納部を移動させる。これにより、搬送物収納部がロボットハンドの動作を妨げない状態にする。また搬送車の移動時には、搬送物収納部と多関節型ロボットの間を近づけるように、搬送物収納部を移動させる。これにより、収納作業や取り出し作業が容易に行えると共に、搬送路に狭い部分があったとしても移動が容易になる。

特開平０２−１６７６８８号公報

しかしながら前述した従来の搬送車では、搬送物収納部がパラレルリンクを介して接続されている。この搬送車にはＤＣモータが設けられており、ＤＣモータから与えられた駆動力によってパラレルリンクを動作させ、搬送物収納部を横方向に移動させる。しかしながら、搬送物収納部を任意の位置に動作させるための機構を複雑しなければならないという問題があった。
本発明は、トレイ部を動作させるための機構を簡素化したロボットを提供することを目的とする。

本発明にかかるロボットは、昇降と回動を行う昇降回転部と、前記昇降回転部より下方に設けられた非昇降部と、を備えるロボットであって、前記昇降回転部に設けられて下方向に突出する凸部と、前記非昇降部と前記昇降回転部の間に配置され、前記凸部が挿入される挿入部を有するトレイ部と、前記トレイ部の動作を所定の直線方向に規制するガイド手段と、を備え、前記昇降回転部が下方に移動して、前記凸部が前記トレイ部の前記挿入部に挿入された状態で前記昇降回転部が回動した場合に、前記トレイ部が前記ガイド手段によって規制された方向に移動する。
これにより、所定の位置に昇降回転部が配置された状態で、昇降回転部が旋回動作することによって、トレイ部を出し入れすることができる。

これにより、トレイ部を動作させるための機構を簡素化することができる。

ロボットの外観を示す斜視図である。トレイを収納させた状態を示す正面図である。トレイを排出させた状態を示す正面図である。図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。図３のＶ−Ｖ断面図である。昇降回転部を上昇させた状態を示す正面図である。昇降回転部を上昇させ回転部を回転させた状態を示す正面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、ロボット１は、ロボット１のベース部（非昇降部）１１と、ベース部１１より上方に位置するロボット本体部（昇降回転部）１２と、ロボット本体部１２を回転させる回転部１３と、ロボット本体部１２に設けられたアーム部１５と、ベース部１１とロボット本体部１２の台座１２ａと間に配置された平板状のトレイ部１６と、を備える。

図２〜図５に示すように、ベース部１１は上面が平坦な円盤状である。ベース部１１の上部中央には、回転部１３の下端が連結されている。ベース部１１の上面には、ロボット本体部１２の台座１２ａに設けられた凸部１２ｃの回転軌跡の接線方向であって、所定の直線方向に延びた凸状のガイド部１１ａが設けられている。またベース部１１の下部には、複数の車輪２１が設けられている。ベース部１１の内部には、モータからなる走行用駆動部（図示せず）と、走行用駆動部及び後述する各駆動部の動作を制御する制御部（図示せず）が設けられている。車輪２１は、走行用駆動部からの駆動力によって動作する。またベース部１１には、回転部１３を回転駆動させるためのモータを有する回転用駆動部（図示せず）が設けられている。

ロボット本体部１２は、台座１２ａと、台座１２ａ上に設けられた胴部１２ｂと、を備える。台座１２ａの下部には凸部１２ｃが形成されている。例えばロボット本体部１２は、回転部１３に設けられた昇降用駆動部（図示せず）の回転方向の駆動力を、ボールネジを用いた機構により上下方向の駆動力に変換することで、回転部１３に対して昇降動作を行う。また、胴部１２ｂにはアーム部１５の基部が上下するように連結されている。例えば、胴部１２ｂには上下方向に延在する溝部（図示せず）が設けられており、アーム部１５の基部が挿入され、この基部はモータ駆動するアーム昇降用駆動部（図示せず）により、胴部１２ｂに対して上下方向に動作する。

回転部１３は、ベース部１１から鉛直上方に延在する円柱である。回転部１３には、ロボット本体部１２が昇降自在な状態で連結されている。ここで、回転部１３に対してロボット本体部１２は、回転方向には変位せず、昇降方向にのみ変位するようにガイドされた状態で連結されている。上下方向に延在する回転部１３は、ベース部１１に設けられた回転用駆動部の駆動力により回動する。ここで回転部１３とロボット本体部１２は、回転方向には変位しない状態で連結されていることから、ロボット本体部１２は、回転部１３の回動と一緒に回動する。なお回転部１３には、ロボット本体部１２を昇降させるためのモータを有する昇降用駆動部が設けられている。

図１に示すように、アーム部１５は多関節アームであり、先端側に把持部１５ａを備える。アーム部１５は、胴部１２ｂ内に設けられたアーム昇降用駆動部により昇降動作を行う。把持部１５ａは、例えば先端部が二股に分かれており、搬送物を挟むことにより搬送物を把持する。アーム部１５は、把持部１５ａがトレイ部１６に届くように十分に長く、しかも自由に動き得る関節を有している。これによって、把持部１５ａが把持した搬送物をトレイ部１６に載置することや、トレイ部１６に載置されていた搬送物を把持部１５ａにより把持することができる。

図４及び図５に示すように、トレイ部１６は、アーム部１５で把持された物品を載置する載置部１６ａと、載置部１６ａに一体的に設けられた支持部１６ｂと、を備える。支持部１６ｂには、ロボット本体部１２の台座１２ａに設けられた凸部１２ｃが挿入される切欠き状の挿入部１６ｃと、ガイド部１１ａと嵌合状態であって、トレイ部１６を直線的にガイドするスライド部１６ｄと、が設けられている。トレイ部１６は、上下方向に薄い平板である。載置部１６ａは幅が広く形成されており、支持部１６ｂは幅が狭く且つ長く形成されている。トレイ部１６は、アーム部１５に把持された搬送物を載置部１６ａに載置する場合や、載置部１６ａに載置された物体を取り出す場合には、ロボット１の内部に格納された状態から、外部に排出した状態になる。

トレイ部１６の載置部１６ａが排出されている場合には、載置部１６ａに搬送物を容易に載置できる。支持部１６ｂの挿入部１６ｃは、ガイド部１１ａにより規制される所定の直線方向に対して垂直な方向に延在する。挿入部１６ｃは、一端が開口したコの字状を有する。

ここで図６に示すように、ロボット本体部１２が上方向に移動した場合には、挿入部１６ｃは凸部１２ｃが挿入されない状態となる。図７に示すように、ロボット本体部１２が上方向に移動した状態で回転部１３が回転した場合、凸部１２ｃはトレイ部１６と係合していないため、トレイ部１６は何も影響を受けない。また図２及び図３に示すように、ロボット本体部１２が下方に移動したときに、挿入部１６ｃに凸部１２ｃが挿入された状態となる。挿入部１６ｃに凸部１２ｃが挿入された状態で回転部１３が回転した場合には、凸部１２ｃは、挿入部１６ｃの延在方向に摺動しながら、その移動軌跡における接線方向に力を加える。ここで、挿入部１６ｃは、凸部１２ｃが接触するために平行に延在する接触面１６ｅと、接触面１６ｆを有する。なお、挿入部１６ｃは、凸部１２ｃが円弧状に動いたときに、端面１６ｇまで凸部１２ｃが到達しないように長く形成されている。

スライド部１６ｄは、トレイ部１６の下面において、ガイド部１１ａと嵌合した状態になっていて、ガイド部１１ａ上で摺動する。これにより、トレイ部１６は所定の直線方向にのみ動作するようにガイドされる。

次に、ロボット１の動作について説明する。

図１に示すように、ロボット１はトレイ部１６を格納した状態で走行を行う。これにより、狭いスペースであっても、トレイ部１６を壁などに衝突させずに走行させることができる。

ロボット１が搬送物の近くまで移動した後には、ロボット１は、トレイ部１６を格納した状態から排出させるように動作する。まず、ロボット本体部１２を降下させた状態で、回転部１３が回転して、凸部１２ｃが挿入部１５ａの直上に位置するように位置合わせを行い、その後、ロボット本体部１２を更に降下させる。これにより図２に示すように、凸部１２ｃは、トレイ部１６の挿入部１５ａに挿入された状態となる。その後、回転部１３が図５の矢印方向に回転することにより、凸部１２ｃは回転部１３の軸を中心にして円弧状に動く。そして、凸部１２ｃは、円弧状の移動軌跡を描きながら移動しながら、接触面１６ｅに力を加える。言い換えると、凸部１２ｃは、挿入部１６ｃの延在する方向に摺動しながら接触面１６ｅに力を加え、トレイ部１６を、ガイド部１１ａにより規制された所定の直線方向に移動させる。これにより、載置部１６ａがロボット１から排出された状態となる。なお、ガイド部１１ａの延在方向の端部にはマグネットによるラッチ機構が設けられており、トレイ部１６がガイド部１１ａに沿って動作して載置部１６ａが完全に排出した状態となったときに、トレイ部１６の揺動を防止する。

ロボット１が搬送物を把持して載置部１６ａに載置させる場合には、図６に示すように、ロボット本体部１２が上昇する。これにより、凸部１２ｃが挿入部１６ｃから抜去された状態となる。その後、図７に示すように、アーム部１５で搬送物を把持するために回転部１３によって回転動作を行う。ここで、凸部１２ｃと挿入部１６ｃとは接触していないため、ロボット１が回転部１３によって回転動作した場合や、ロボット本体部１２によって昇降動作した場合であっても、トレイ部１６は、これらの回転動作及び昇降動作の影響を受けない。すなわちトレイ部１６は、載置部１６ａがロボット１の外側に排出した状態が維持される。その後、アーム部１５で把持した物体を、載置部１６ａに載置する。

トレイ部１６をロボット１内に収納する場合には、回転部１３を回転させることにより、凸部１２ｃがトレイ部１６の挿入部１６ｃの直上に配置されるように位置合わせを行い、その後、ロボット本体部１２を下降させる。これにより図３に示すように、凸部１２ｃは挿入部１６ｃに挿入された状態となる。その後、回転部１３を、トレイ部１６が排出させたときと反対方向に動作させる。これによりトレイ部１６は排出させたときと反対方向に後進するので、トレイ部１６が収納された状態となる。すなわち凸部１２ｃは、挿入部１６ｃの延在方向に摺動しながら接触面１６ｆに力を加えることで、トレイ部１６をガイド部１１ａにより規制された所定の直線方向に移動させ、トレイ部１６を収納する。なお、トレイ部１６が完全に収納された状態となった場合には、ガイド部１１ａの端部に設けられたマグネットを用いたラッチ機構によって揺動が防止される。

このようにして、トレイ部１６が収納された状態と排出された状態を、ロボット本体部１２の回転を利用することにより変更することができる。また、ロボット本体部１２の回転によりトレイ部１６を進退させるか否かは、ロボット本体部１２による昇降状態を変更することによって決定することができる。したがって、トレイ部１６を動作させるための複雑な動力源や機構を必要とせず、ロボット１が搬送物の把持等を行うための動作に用いる動力源や機構を利用してトレイ部１６の出し入れを操作することができ、機構を簡素化することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、回転部１３を回すための回転用駆動部がベース部１１に設けられているものとして説明したが、回転部１３自体に設けられていてもよい。同様に、昇降用駆動部はロボット本体部１２に設けられていても良く、アーム昇降用駆動部がアーム部１５自体に設けられていても良い。また、各駆動部は上記以外の場所に設けられていても良い。

ロボット本体部１２は、２つのモータの動作の組み合わせによって回転動作と上下運動の状態を自在に変更できるボールスプラインネジを用いることにより、回動と昇降運動とを制御することとしても良い。

上記では、それぞれモータの駆動力により各部が動作するように記載したが、モータの駆動力を適切に伝達させるために、減速機などの機構を用いても良いことは言うまでも無い。

また、ロボット１には、１つのアーム部１５のみが設けられているものとして説明したが、複数のアーム部１５が設けられていても良い。

挿入部１６ｃはコの字型に形成されているものが望ましいが、凸部１２ｃの軌道の接線方向に対して垂直方向に延在する長孔や長溝であっても良い。

ガイド部１１ａの形状は、凸部１２ｃの移動軌跡における接線方向であって、所定の直線方向に長く形成された凸部であり、スライド部１６ｄはガイド部１１ａと嵌合しているものとして説明したが、それ以外の形状でもよい。例えばガイド部１１ａにはレールを設けておき、スライド部１６ｄはガイド部１１ａに設けられたレール上を動作する構造としても良い。

制御部による各駆動部の制御は、例えば人によるコントローラからの入力や、予め入力されたプログラム等に基づいて行うことができる。

１…ロボット、１１…ベース部（非昇降部）、１１ａ…ガイド部、１２…ロボット本体部（昇降回転部）、１２ａ…台座、１２ｂ…胴部、１２ｃ…凸部、１３…回転部、１５…アーム部、１５ａ…把持部、１６…トレイ部、１６ａ…載置部、１６ｂ…支持部、１６ｃ…挿入部、１６ｄ…スライド部、１６ｅ…接触面、１６ｆ…接触面、１６ｇ…端面、２１…車輪

Claims

昇降と回動を行う昇降回転部と、前記昇降回転部より下方に設けられた非昇降部と、を備えるロボットであって、
前記昇降回転部に設けられて下方向に突出する凸部と、
前記非昇降部と前記昇降回転部の間に配置され、前記凸部が挿入される挿入部を有するトレイ部と、
前記トレイ部の動作を所定の直線方向に規制するガイド手段と、を備え、
前記昇降回転部が下方に移動して、前記凸部が前記トレイ部の前記挿入部に挿入された状態で前記昇降回転部が回動した場合に、前記トレイ部が前記ガイド手段によって規制された方向に移動する、
ロボット。