JP2018089750A - ロボットの導電路構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】支持体として機能し且つ導体部(導電性構造部材611、612、613、導電性構造部材621、622、623、導電性構造部材631、632、633、導電性構造部材641、642、643)を有する構造機構100(第1アーム体11、第2アーム体12、第3アーム体13)と、構造機構100を作動させるアクチュエータ(第1アクチュエータ31、第2アクチュエータ32、第3アクチュエータ33)と、アクチュエータに駆動電力及び/又は制御信号を供給する導電経路(第1群の導電経路61、第2群の導電経路62、第3群の導電経路63、第4群の導電経路64)とを備える、ロボット1の導電路構造であって、前記導電経路は、構造機構100の前記導体部を兼用して構成されている。
【選択図】図1
Description
一方、介護用ロボットアームを柔軟材で覆い、安全性を向上させた技術が提案されている(特許文献2参照)。特許文献2に開示された技術では、アーム部の先端側のハンド部の表層を柔軟材で覆うようにしている。
また、特許文献2の技術では、ロボットアームの所定部を柔軟材で覆うが、ハンド部のアクチュエータへの配線は、この柔軟材の中を通さなくてはならない。このため、この部分においては、いわば二重の絶縁がなされることとなり、冗長である。
図1のロボット1においては、基部10上に旋回胴である第1アーム体11が設置され、第1アーム体11の先に、第2アーム体12及び第3アーム体13がこの順に関節部を介して設けられ、第3アーム体13の先に、関節部を介してハンド14が設けられている。
第1アーム体11と第2アーム体12との間の第1関節部21は、第1アクチュエータ31により作動する。同様に、第2アーム体12と第3アーム体13との間の第2関節部22は、第2アクチュエータ32により作動する。更に、第3アーム体13とハンド14との間の第3関節部23は、第3アクチュエータ33により作動する。
既述の基部10には、制御装置2からケーブル3を通して各電動機の駆動電力及び所要の制御信号が供給される。
第1被覆部材51、第2被覆部材52及び第3被覆部材53は、何れも、絶縁性の柔軟な素材によるカバーである。このカバーは、耐熱性及び断熱性に優れた素材が適用されることが好ましい。
更に、第1関節部21、第2関節部22及び第3関節部23も、上述と同様のカバーで覆われている。
これらのカバーは、人との接触時の安全性を高めるため、表面に接触センサを有するものを適用し得る。
第1電動機41、第2電動機42及び第3電動機43へ電力を供給する導電経路として、第1群の導電経路61、第2群の導電経路62及び第3群の導電経路63がそれぞれ設けられる。図中の破線のとおり、第1群の導電経路61、第2群の導電経路62及び第3群の導電経路63は、各3本の導電性構造材が電気的に独立した導電経路を構成している。
このようなアーム体の構成を、次に、図2を参照して説明する。
図2では、アーム体(第1、第2及び第3アーム体:11,12,13)のうち、代表的に第1アーム体11の例を表している。
図2に示されたとおり、第1アーム体11の断面は、全体として内部が中空で外部の輪郭が概略正方形を呈する。
第1アーム体11の外周側は、図1を参照して既述の第1被覆部材51によって覆われている。第1アーム体11の内部には、構造体としてのロボットアームの骨部を構成する導体部が、概略正方形に配列されている。
第1アーム体11の断面における2つの角部構造部材71及び72間には、第1群の導電経路61を構成する3つの導電性構造部材611、612、613の集合体が配置されている。即ち、この集合体が2つの角部構造部材71、72間を繋ぐ構造部材をなしている。
導電性構造部材611、612、613においては、一列に並んだ集合体における、相互に対向する接合板部が、絶縁性の構造用接着剤650により接合されている。更に、この集合体の両端に位置する接合板部が、対応する角部構造部材71、72それぞれの接合板部と絶縁性の構造用接着剤650により、接合されている。
尚、図2においては、一部の構造用接着剤650について、代表的に符号を付しているが、上述の接合板部どうしの接合には、何れも同様に、絶縁性の構造用接着剤が用いられている。
即ち、角部構造部材72及び73間には、第2群の導電経路62を構成する3つの導電性構造部材621、622、623の集合体が配置され、この集合体が2つの角部構造部材72、73間を繋ぐ構造部材をなしている。3つの導電性構造部材621、622、623の相互間、及び、この集合体と両角部構造部材72、73間が絶縁性の構造用接着剤650により接合されている点も、上述の両角部構造部材71、72間と同様である。
また、角部構造部材71、72、73、74の全て、或いは、一部についても、上述と同様の金属材料が適用され得る。
図1を参照して説明した第2アーム体12及び第3アーム体13も、図2の断面図を参照して説明した第1アーム体11と略同様の構成を採り得る。
同様に、第1アーム体11の第2群の導電経路における導電性構造部材621、622、623、及び、第3群の導電経路における導電性構造部材631、632、633から、第2アーム体12の対応する導電経路における導電性構造部材への電気的接続も、フレキシブルなボンディングワイヤを用いて適切に行うことができる。
更に、第2アーム体12及び第3アーム体13における対応する双方の導電経路におけるそれぞれ対応する導電性構造部材間の電気的接続も、フレキシブルなボンディングワイヤを用いて適切に行うことができる。
図3において、制御装置2は、三相交流電源4から供給される交流電力を、制御部201の管理下でコンバータ202により一旦直流電力に変換した後、次段のインバータ203によって所要の周波数及び電圧の交流電力に変換する。この交流電力は、ケーブル3を通して第1アーム体11の既述の第1群の導電経路61における導電性構造部材611、612、613を通して第1電動機41に供給される。
図4において、図3との相違点は、インバータ203が第1電動機41側に設けられており、コンバータ202の出力であるDCリンク電圧と制御信号とがインバータ203に供給される点である。
即ち、制御装置2aは、三相交流電源4から供給される交流電力を制御部201aの管理下でコンバータ202により直流に変換して得たDCリンク電圧を、ケーブル3を通し、更に第1アーム体11の既述の第1群の導電経路61における導電性構造部材611及び612を通して、インバータ203に供給する。
また、これと共に、制御部201aの出力である制御信号を、ケーブル3を通し、更に図2を参照して既述の第4群の導電経路のうちの1つの導電性構造部材641を通して、インバータ203の制御端子に供給する。
これにより、インバータ203で所要の周波数及び電圧の交流に変換された電力は、第1電動機41に供給される。
図5において、図3との相違点は、コンバータ202及びインバータ203とも第1電動機41側に設けられている点である。
この場合、制御装置2bは、ケーブル3及び既述の第1群の導電経路61における導電性構造部材611、612、613を通して、コンバータ202に交流電力を供給する。また、これと共に、制御装置2bは、図3の制御部201のように機能してコンバータ202及びインバータ203への制御信号を供給する。
制御信号の供給は、図2を参照して既述の第4群の導電経路のうちの1つの導電性構造部材641を通して、図6を参照して後述するように行われる。
上述のようにして制御信号に応じて作動するコンバータ202及びインバータ203により所要の周波数及び電圧の交流に変換された電力は、第1電動機41に供給される。
図6では、図5におけるコンバータ202及びインバータ203で構成される電力変換回路(図6では不図示)に対して、信号変換回路251から制御信号が供給される。この信号変換回路251の出力信号に応じた態様で上述の電力変換回路が作動し、第1電動機41に駆動電力が供給される。
同様に、第2電動機42に駆動電力を供給する電力変換回路に対して、信号変換回路252が設けられている。第3電動機43に駆動電力を供給する電力変換回路に対して、信号変換回路253が設けられている。
即ち、既述の図5では、代表的に、制御装置2bから第1電動機41(コンバータ202及びインバータ203でなる電力変換回路)に制御信号が供給される場合を示した。これに対して、図6のとおり、第2電動機42及び第3電動機43の各電力変換回路に対しても、それぞれ同様に信号変換回路252及び253から、制御信号が供給される。
また、第2電動機42に駆動電力を供給する電力変換回路(不図示)に対応する信号変換回路252には、図2の第4群の導電経路の3つの導電性構造部材のうちの他の1つの導電性構造部材642を通して、制御信号が供給される。
更に、第3電動機43に駆動電力を供給する電力変換回路(不図示)に対応する信号変換回路253には、図2の第4群の導電経路の3つの導電性構造部材のうちの更に他の1つの導電性構造部材643を通して、制御信号が供給される。
これにより、制御装置2bからのシリアル信号である各制御信号は、3つの導電性構造部材641、642、643を通して、それぞれ対応する信号変換回路251、252、253に供給される。そして、第1電動機41、第2電動機42、及び、第3電動機43に対する適切な制御が行われる。
2、2a、2b 制御装置
3 ケーブル
4 電源
10 基部
11 第1アーム体
12 第2アーム体
13 第3アーム体
14 ハンド
21 第1関節部
22 第2関節部
23 第3関節部
31 第1アクチュエータ
32 第2アクチュエータ
33 第3アクチュエータ
41 第1電動機
42 第2電動機
43 第3電動機
51 第1被覆部材
52 第2被覆部材
53 第3被覆部材
61 第1群の導電経路
62 第2群の導電経路
63 第3群の導電経路
64 第4群の導電経路
71、72、73、74 角部構造部材
71a、71b 構造板部
71c、71d 接合板部
100 構造機構
201、201a 制御部
202 コンバータ
203 インバータ
251、252、253 信号変換回路
611、612、613 導電性構造部材
621、622、623 導電性構造部材
631、632、633 導電性構造部材
641、642、643 導電性構造部材
611a 構造板部
611b、611c 接合板部
650 構造用接着剤
Claims (5)
- 支持体として機能し且つ導体部を有する構造機構と、前記構造機構を作動させるアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動電力及び/又は制御信号を供給する導電経路とを備える、ロボットの導電路構造であって、
前記導電経路は、前記構造機構の前記導体部を兼用して構成されている、ロボットの導電路構造。 - 前記構造機構は、その外側を覆う絶縁性の柔軟な素材によるカバーを更に備える、請求項1に記載のロボットの導電路構造。
- 前記構造機構は、相互間に絶縁材が介挿されて電気的に独立した導電経路となる複数の前記導体部としての導電性構造材が結合されて前記ロボットのアーム体を構成している、請求項1又は2に記載のロボットの導電路構造。
- 前記アーム体の前記導電経路は、電力供給源の出力を前記アクチュエータの駆動源である電動機に供給する電力供給用導体を構成している、請求項3に記載のロボットの導電路構造。
- 前記アーム体の前記導電経路は、前記アクチュエータに制御信号を供給する制御信号用導体を構成している、請求項3に記載のロボットの導電路構造。
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