JP2018192598A - ロボット及びその動作方法、ロボットシステム、並びにハンド - Google Patents

Abstract

【課題】座席を安定して搬送することが可能なロボット及びその動作方法、ロボットシステム、並びにハンドを提供する。【解決手段】車両の車体の内部に座席７１を取り付けるためのロボットであって、腕部の先端に手首部を介してハンド４１が設けられた多関節のロボットアームと、ロボットアームの動作を制御する制御器と、を備え、座席７１は座部７３と背凭れ部７２とを備え、背凭れ部７２は、当該背凭れ部７２を支持するフレーム７４を備え、ハンド４１は、背凭れ部７２のフレーム７４を保持し且つ解放することが可能なように構成され、制御器は、ハンド４１によって背凭れ部７２のフレーム７４を保持し且つ解放するようロボットアームの動作を制御するように構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、ロボット及びその動作方法、ロボットシステム、並びにハンドに関する。

従来、ロボットにより座席を車両に取り付けることが知られている。例えば、特許文献１に記載された技術では、ハンドが、シートクッションの前部とシートバックの上部とを把持するようにして、ロボットが座席を車両に取り付ける。
特許文献２に記載された技術では、ハンドが、シートバックの下端部とシートバックの上部とを支持するようにして、ロボットが座席を車両に取り付ける。

特開平０５−２５４４６６号公報 特開平０６−３４４９６３号公報

しかしながら、上記従来の技術では、ハンドがシートバック（背凭れ部）のクッションを把持又は支持するため、シート（座席）を安定して搬送できないという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、座席を安定して搬送することが可能なロボット及びその動作方法、ロボットシステム、並びにハンドを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様（Aspect）に係るロボットは、車両の車体の内部に座席を取り付けるためのロボットであって、腕部の先端に手首部を介してハンドが設けられた多関節のロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御器と、を備え、前記座席は座部と背凭れ部とを備え、前記背凭れ部は、当該背凭れ部を支持するフレームを備え、前記ハンドは、前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放することが可能なように構成され、前記制御器は、前記ハンドによって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう前記ロボットアームの動作を制御するように構成されている。

この構成によれば、ハンドが、座席の背凭れ部を支持するフレームを保持するので、ロボットアームが座席を安定して搬送することができる。

前記座部と前記背凭れ部とが互いに分離されており、前記ハンドは、前記座席の前方から前記座部と前記背凭れ部との間に挿入することが可能なように構成され、前記制御器は、前記ハンドを前記座席の前方から前記座部と前記背凭れ部との間に挿入し、その状態で、前記ハンドによって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう前記ロボットアームの動作を制御するように構成されていてもよい。

この構成によれば、ハンドを座席の前方から座部と背凭れ部との間に挿入し、その状態で、ハンドによって背凭れ部のフレームを保持するので、座席の背凭れ部を支持するフレームを好適に保持することができる。

前記ハンドは、前記手首部に取り付けられる本体と、先端部に前記背凭れ部の前記フレームを支持可能な支持部を有し、且つ、互いに対向するように延在する一対の支持部材と、前記本体に設けられ、前記一対の支持部材の間隔を広げ且つ狭めるよう当該一対の支持部材の基端部を駆動する支持部材駆動器と、を備え、前記制御器は、前記一対の支持部材を、当該一対の支持部材の対向方向が前記座席の幅方向に一致するようにして、前記座席の前方から前記座部と前記背凭れ部との間に挿入し、その状態で、前記一対の支持部材の間隔を広げ且つ狭めることにより、前記支持部によって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう、前記支持部材駆動器の動作を含む前記ロボットアームの動作を制御するように構成されていてもよい。

この構成によれば、一対の支持部材を、当該一対の支持部材の対向方向が前記座席の幅方向に一致するようにして、座席の前方から座部と背凭れ部との間に挿入し、その状態で、一対の支持部材の間隔を広げ且つ狭めることにより、支持部によって背凭れ部のフレームを保持し且つ解放するので、座部と背凭れ部との分離領域を利用して、容易に背凭れ部のフレームを保持し且つ解放することができる。

前記一対の支持部材は、Ｙ軸が前記手首部のねじり関節の回転軸に平行な左手直交座標系において、Ｘ−Ｙ平面に平行な所定の平面に対し斜めに交差し且つＹ軸に平行な平面上に互いに対向し且つＺ方向と反対方向で且つＸ方向に延びていてもよい。

この構成によれば、取り付け前の座席が水平に置かれている場合、ハンドを、手首部のねじり関節の回転軸（換言するとＹ軸）が座席の幅方向に平行であり、Ｚ方向が上方向であり、Ｘ方向が座席の後方向であり、且つ、一対の支持部材が座部の上方で且つ背凭れ部の前方に位置するように配置すると、ハンドのＸ−Ｙ平面に平行な所定の平面が水平になり、一対の支持部材が斜め下方で且つ座席の後方向を向く。この状態で、ハンドを斜め下方で且つ座席の後方向に移動させると、一対の支持部材を座席の座部と背凭れ部との分離領域に前方から挿入することができる。その後、支持部材駆動器によって一対の支持部材の間隔を広げると背凭れ部のフレームを保持することができる。

一方、座席を車体に取り付ける際には、手首部のねじり関節の回転軸（換言するとＹ軸）が車体の幅方向に平行な姿勢で車内にハンドを挿入すると、ハンドによって保持された座席が車体の前方を向く。従って、その後、座席を車体に取り付ける作業を容易に行うことができる。

前記ハンドは、さらに、前記座部の前部を保持し且つ解放することが可能なように構成され、前記制御器は、さらに、前記ハンドによって前記座部の前部を保持し且つ解放するよう前記ロボットアームの動作を制御するように構成されていてもよい。

この構成によれば、さらに座部の前部がハンドによって保持されるので、座席を好適に保持することができる。

また、本発明の他の態様に係るロボットシステムは、上記のいずれかのロボットと、操作者の操作に応じて操作指令信号を出力する操作器と、を備え、前記制御器は、前記操作指令信号に従って、前記ロボットアームの動作を制御するよう構成されている。

この構成によれば、ロボットを遠隔操作することができる。

また、本発明のさらなる他の態様に係るロボットの動作方法は、車両の車体の内部に座席を取り付けるためのロボットの動作方法であって、前記ロボットは、腕部の先端に手首部を介してハンドが設けられた多関節のロボットアームを備え、前記座席は座部と背凭れ部とを備え、前記背凭れ部は、当該背凭れ部を支持するフレームを備え、前記ハンドは、前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放することが可能なように構成され、前記動作方法は、前記ハンドによって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう前記ロボットアームを動作させる工程（ａ）を含む。

この構成によれば、ハンドが、座席の背凭れ部を支持するフレームを保持するので、ロボットアームが座席を安定して搬送することができる。

また、本発明のさらなる他の態様に係るハンドは、車両の車体の内部に座席を取り付けるためのロボットのロボットアームの腕部の先端に手首部を介して設けられるハンドであって、前記座席は、互いに分離された座部と背凭れ部とを備え、前記背凭れ部は、当該背凭れ部を支持するフレームを備え、前記ハンドは、前記手首部に取り付けられる本体と、先端部に前記背凭れ部の前記フレームを支持可能な支持部をそれぞれ有し、且つ、互いに対向する一対の支持部材と、前記本体に設けられ、前記一対の支持部材の間隔を広げ且つ狭めることにより、前記支持部によって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう構成された支持部材駆動器と、を備え、前記一対の支持部材は、Ｙ軸が前記手首部のねじり関節の回転軸に平行な左手直交座標系において、Ｘ−Ｙ平面に平行な所定の平面に対し斜めに交差し且つＹ軸に平行な平面上に互いに対向し且つＺ方向と反対方向で且つＸ方向に延びている。

この構成によれば、取り付け前の座席が水平に置かれている場合、ハンドを、手首部のねじり関節の回転軸（換言するとＹ軸）が座席の幅方向に平行であり、Ｚ方向が上方向であり、Ｘ方向が座席の後方向であり、且つ、一対の支持部材が座部の上方で且つ背凭れ部の前方に位置するように配置すると、ハンドのＸ−Ｙ平面に平行な所定の平面が水平になり、一対の支持部材が斜め下方で且つ座席の後方向を向く。この状態で、ハンドを斜め下方で且つ座席の後方向に移動させると、一対の支持部材を座席の座部と背凭れ部との分離領域に前方から挿入することができる。その後、支持部材駆動器によって一対の支持部材の間隔を広げると背凭れ部のフレームを保持することができる。
一方、座席を車体に取り付ける際には、手首部のねじり関節の回転軸（換言するとＹ軸）が車体の幅方向に平行な姿勢で車内にハンドを挿入すると、ハンドによって保持された座席が車体の前方を向く。従って、その後、座席を車体に取り付ける作業を容易に行うことができる。

前記座部は、当該座部を支持するフレームを備え、前記ハンドは、Ｚ方向から見て、前記手首部のねじり関節の回転軸に対し前記一対の支持部材と反対側に配置された当接部材と、前記本体に設けられ、前記当接部材をＸ方向に進退させることによって、前記当接部材を前記座部のフレームに対し当接し且つ離隔するよう構成された当接部材駆動器と、をさらに備えてもよい。

この構成によれば、背凭れ部のフレームを保持する一対の支持部材と座部のフレームに当接する当接部材とによって座部を挟持するので、座部の前部を保持する構成が簡素化される。

本発明は、ロボットアームが座席を安定して搬送することができるロボット及びその動作方法、ロボットシステム、並びにハンドを提供することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態に係るロボットシステムの構成を示す模式図である。 図２は、図１のロボットシステムの制御系統の構成を示す機能ブロック図である。 図３は、図１の操作器の構成を示す斜視図である。 図４は、図１のハンドの構成を示す斜視図である。 図５は、図４のハンドの背凭れ部保持部及び座部保持部の構成を示す側面図である。 図６は、図４のハンドの背凭れ部保持部の構成を示す平面図である。 図７は、座席の車体への取り付け構造を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付してその重複する説明を省略する。なお、以下の図では、本発明に関係の無い要素が省略されている。また、各図において、説明しない要素が省略されている場合があるので、複数の図において互いに一致しない場合がある。

（全体構成）
本発明の実施形態に係るロボットは、車両の車体の内部に座席を取り付けるためのロボットであって、腕部の先端に手首部を介してハンドが設けられた多関節のロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御器と、を備え、前記座席は座部と背凭れ部とを備え、前記背凭れ部は、当該背凭れ部を支持するフレームを備え、前記ハンドは、前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放することが可能なように構成され、前記制御器は、前記ハンドによって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう前記ロボットアームの動作を制御するように構成されている。

本実施形態のロボットは多関節のロボットであればよい。ロボットは、操作器によって操作されるものでもよく、動作プログラムに従って自動で動作するものでもよい。以下では、ロボットが操作器によって操作される形態（ロボットシステム）が例示される。

本実施形態のロボットは、車両の車体の内部に座席を取り付ける作業に適用される。「車両」は、座席を備えるものであればよい。典型的な車両として、自動車が例示される。以下では、ロボットが自動車の車体に座席を取り付ける作業が例示される。

［ロボットシステムの構成］
図１は、本実施形態に係るロボットシステムの構成を示す模式図である。図１を参照すると、本実施形態のロボットシステム１００は、ロボットアーム１と、操作器２と、制御器３と、カメラ４と、モニタ５と、を備える。ロボットアーム１と制御器３とがロボット１０を構成する。ロボットアーム１には、エンドエフェクタとしてのハンド４を備える。

図２は、図１のロボットシステム１００の制御系統の構成を示す機能ブロック図である。図２を参照すると、制御器３は、アーム制御部３ａと表示制御部３ｂとを含む。図１及び図２を参照すると、ロボットシステム１００では、カメラ４がロボットアーム１の動作範囲の景色を撮像し、その撮像信号を表示制御部３ｂに送信する。表示制御部３ｂは、受信した撮像信号を画像表示信号に変換し、モニタ５に送信する。モニタ５は、受信した画像表示信号に従って、画像を表示する。これにより、カメラ４により撮像された画像がモニタ５に表示される。操作者は、モニタ５に表示された画像を見ながら、ロボットアーム１を操作すべく操作器２を操作する。操作器２は操作されると、その操作に応じた操作信号をアーム制御部３ａに送信する。アーム制御部３ａは、受信した操作信号に応じてロボットアーム１の動作を制御する制御信号を生成し、その制御信号ロボットアーム１に送信する。これにより、ロボットアーム１が操作器２の操作に応じて動作する。

以下、ロボットシステム１００の要素を順に説明する。

カメラ４は、公知のものを使用することができる。カメラ４は、ロボットアーム１の動作を撮像できる箇所に設置される。カメラ４は、ここでは１台設置される。ロボットアーム１の動作を複数の視点から監視する必要がある場合には、複数のカメラ４を設置してもよい。この場合、制御器３は、例えば、モニタ５の表示画面を適宜分割することにより、複数のカメラ４の画像をモニタ５に表示させる。また、モニタ５の画像表示部をタッチパネルで構成し、その表示画面にカメラ選択領域を表示し、操作者により選択されたカメラ４の撮像画像を表示するように構成してもよい。

モニタ５は、公知のものを使用することができる。モニタ５は、操作器２の近傍に設置される。

制御器３は、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、論理回路等からなる演算部（図示せず）と、ＲＯＭ及びＲＡＭ等からなる記憶部（図示せず）とにより構成される。アーム制御部３ａ及び表示制御部３ｂは、記憶部に格納された所定の制御プログラムを演算部が読み出して実行することにより実現される機能ブロックである。

＜ロボットアーム１＞
ロボットアーム１は、基台１５と、基台１５に支持された腕部１３と、腕部１３の先端に支持され、エンドエフェクタ４１が装着される手首部１４とを備えている。ロボットアーム１は、図１に示すように３以上の複数の関節ＪＴ１〜ＪＴ６を有する多関節ロボットアームであって、複数のリンク１１ａ〜１１ｆが順次連結されて構成されている。より詳しくは、第１関節ＪＴ１では、基台１５と、第１リンク１１ａの基端部とが、鉛直方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第２関節ＪＴ２では、第１リンク１１ａの先端部と、第２リンク１１ｂの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第３関節ＪＴ３では、第２リンク１１ｂの先端部と、第３リンク１１ｃの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第４関節ＪＴ４では、第３リンク１１ｃの先端部と、第４リンク１１ｄの基端部とが、第４リンク１１ｃの長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第５関節ＪＴ５では、第４リンク１１ｄの先端部と、第５リンク１１ｅの基端部とが、リンク１１ｄの長手方向と直交する軸回りに回転可能に連結されている。第６関節ＪＴ６では、第５リンク１１ｅの先端部と第６リンク１１ｆの基端部とが、ねじり回転可能に連結されている。そして、第６リンク１１ｆの先端部にはメカニカルインターフェースが設けられている。このメカニカルインターフェースには、ロボットアーム１の作業内容に対応したエンドエフェクタとしてのハンド４１が着脱可能に装着される。

上記の第１関節ＪＴ１、第１リンク１１ａ、第２関節ＪＴ２、第２リンク１１ｂ、第３関節ＪＴ３、及び第３リンク１１ｃから成るリンクと関節の連結体によって、ロボットアーム１の腕部１３が形成されている。また、上記の第４関節ＪＴ４、第４リンク１１ｄ、第５関節ＪＴ５、第５リンク１１ｅ、第６関節ＪＴ６、及び第４リンク１１ｆから成るリンクと関節の連結体によって、ロボットアーム１の手首部１４が形成されている。

関節ＪＴ１〜ＪＴ６には、それが連結する２つの部材を相対的に回転させるアクチュエータの一例としての駆動モータ（図示せず）が設けられている。駆動モータは、例えば、制御器３から送信される制御信号によってサーボアンプを介してサーボ制御されるサーボモータである。また、関節ＪＴ１〜ＪＴ６には、駆動モータの回転角を検出するための回転角センサ（図示せず）と、駆動モータの電流を検出するための電流センサ（図示せず）とが設けられている。制御器３は、回転角センサの検出信号と電流センサの検出信号とをフードバック信号として用いてロボットアーム１の腕部１３及び手首部１４の制御信号を生成し、腕部１３及び手首部１４の動作をフィードバック制御する。なお、制御器３は、後述するハンド４１の支持部材駆動器５２及び当接部材駆動器６１については、操作器２からの操作信号（オン及びオフ信号）に従って制御する。

＜操作器２＞
図３は、図１の操作器２の構成を示す斜視図である。図３を参照すると、操作器２は、操作者によって把持される把持部２１と、把持部２１を移動可能に支持するアーム部２２と、モータ２４とを備えている。モータ２４はサーボモータで構成される。

把持部２１は、操作者が把持し易いように、操作者が把持部２１を握って把持することが可能に形成されている。操作者が把持部２１を握って把持した状態で、操作者が、把持部２１を移動させることによりロボットアーム１を移動させ、ロボットアーム１を操作する。

把持部２１は、支持部２３によって支持されている。また、把持部２１は、円筒状の接続部２３ｃを介して、支持部２３に接続されている。支持部２３は、アーム部２２によって移動可能に支持されている。アーム部２２は、モータ２４に接続されている。

アーム部２２は、それぞれ関節２２ａを有し、関節２２ａを中心に屈曲することが可能に形成されている。従って、アーム部２２は、把持部側アーム部２２ｂと、モータ側アーム部２２ｃとが、関節２２ａによって屈曲可能に接続されている。

モータ２４は、支持台３０によって支持されている。モータ２４は、６つ設けられている。６つのモータ２４は、一対のモータ２４によって１つの辺が構成され、支持台３０上に三角形状に並べられて配置されている。より詳しくは、一対のモータ２４の主軸の回転軸（中心軸）が正三角形の１辺を構成するように、６つのモータ２４が配置されている。そして、１辺を構成する一対のモータ２４に対応して一対のアーム部２２が設けられている。この一対のアーム部２２によって、支持部２３の外形を規定する３つの辺のうちの１つの辺２３ａが挟まれている。支持部２３の辺２３ａには、軸２３ｂが、支持部２３の内部を通って配置されている。軸２３ｂは、辺２３ａを挟む２つの把持部側アーム部２２ｂによって両端部を、軸２３ｂの中心軸を含む互いに直交する３軸の周りに回転可能に保持されている。これにより、支持部２３が、軸２３ｂの中心軸を含む互いに直交する３軸の周りに回転可能に軸支されている。このように、支持部２３は、２つの把持部側アーム部２２ｂによって軸２３ｂの中心軸を含む互いに直交する３軸の周りに回転可能に支持されている。支持部２３における辺２３ａと軸２３ｂの構成については、支持部２３の３つの辺について同様である。ここで、３つの軸２３ｂの中心軸は正三角形を成している。

また、上述の関節２２ａは、一対のモータ２４の出力軸の中心軸に平行な軸を含む互いに直交する３軸の周りに回転可能に、把持部側アーム部２２ｂをモータ側アーム部２２ｃに接続している。

従って、支持部２３の位置及び姿勢に応じて、６つのモータ２４の回転角が一義的に定まる。

次に、操作器２の制御系統について説明する。操作器２において、６つのモータ２４は、それぞれ、サーボアンプを介して、制御器３によってサーボ制御（位置制御）される。６つのモータ２４には、それぞれ、回転角センサ（図示せず）が設けられている。回転角センサは例えばエンコーダで構成される。回転角センサの検出信号は制御器３に送信される。この回転角センサの検出信号が上述の操作器２の操作信号である。制御器３は、この回転角センサの検出信号に基づいて、支持部２３の位置及び姿勢を検出し、ロボットアーム１のハンド４１が支持部２３の位置及び姿勢を取るような制御信号を生成し、これをロボットアーム１に送信する。また、制御器３は、回転角センサの検出信号に基づいて、支持部２３が基準位置及び基準姿勢を取るように６つのモータの回転角をフィードバック制御する。但し、各モータの出力トルクは、操作者が把持部２１を移動させる際に適宜な反力を感じる程度に設定される。

また、操作器２の把持部２１には、押しボタン２１ａ及び２１ｂが設けられている。押しボタン２１ａは、後述するハンド４１の背凭れ部保持部４５の支持部材駆動器５２及び座部保持部４６の当接部材駆動器６１をオン及びオフする操作ボタンである。押しボタン２１ａは、例えば、押す毎に、オン動作指令及びオフ動作指令が切り替わるように構成されている。押しボタン２１ｂは、後述するハンド４１の第２本体４３を第１本体４２に対してロック及び解放する操作ボタンである。なお、この押しボタン２１ｂは本発明には直接関係しないので、これ以上の説明を省略する。

次に、操作器２によってロボットアーム１を操作する際の動作について説明する。操作器２によってロボットアーム１の腕部１３及び手首部１４を操作する際には、把持部２１を操作者が把持する。この状態では、把持部は制御器３の制御により基準位置及び基準姿勢を取っている。操作者が把持部２１を把持した状態で、ロボットアーム１を移動させたい方向に合わせて把持部２１を移動させる。

操作者が把持部２１を移動させると、把持部２１を支持する支持部２３が、把持部２１の移動に伴って移動する。また、支持部２３の移動により、支持部２３に接続されている６つのアーム部２２が移動する。

６つのアーム部２２が移動すると、それに応じて６つのモータ２４の出力軸が回転し、この回転角を６つの回転角センサが検出し、その検出信号を操作信号として制御器３に出力する。制御器３は、これらの回転角センサの検出信号に基づいて、ロボットアーム１のハンド４１が支持部２３の位置及び姿勢に応じた位置及び姿勢を取るような制御信号を生成し、これをロボットアーム１に送信する。すると、ロボットアーム１が、ハンド４１が支持部２３の位置及び姿勢に応じた位置及び姿勢を取るように動作する。これにより、操作者が、操作器２の把持部２１を操作して、ロボットアーム１を意図するように操作することができる。

一方、この間、制御器３が把持部２１を基準位置及び基準姿勢を取るようフィードバック制御しており、把持部２１はこの制御に反して移動されるので、操作者は把持部２１の移動量に応じた反力を感じる。そして、操作者が把持部２１を解放すると、把持部２１は、制御器３の制御により基準位置及び基準姿勢に復帰する。

また、操作者は、ハンド４１の背凭れ部保持部４５の支持部材駆動器５２及び座部保持部４６の当接部材駆動器６１をオン又はオフしようとする時は、押しボタン２１ａを押す。すると、ハンド４１の背凭れ部保持部４５の支持部材駆動器５２及び座部保持部４６の当接部材駆動器６１がオン又はオフされる。

なお、操作器２を用いてバイラテラル制御を行ってもよい。

＜ハンド４１＞
ハンド４１を説明する前に、座席７１及び座席固定部８１について説明する。図７を参照すると、座席７１は、背凭れ部７２と座部７３とを有する。背凭れ部７２は、前面がやや前方に膨らみ、背面が平らであり、且つ全体が後方に傾斜した枠体に形成された第１フレーム７４を有する。そして、第１フレーム７４の前面にクッション部が配置されている。座部７３は、水平に延在する第２フレーム７５の上にクッション部が配置されて構成されている。第２フレーム７５の下面には、ピン孔を有する複数の嵌合部材７６が設けられている。そして、第１フレーム７４の下部が第２フレーム７５の後端部に所定の角度範囲内で回動自在に接続されている。従って、背凭れ部７２と座部７３とは、それぞれを支持する第１フレーム７４及び第２フレーム７５が互いに接続されているものの、それぞれのクッション部は互いに分離されていて、両者の間に後述するハンド４１の一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂを挿入することが可能な領域が形成されている。本発明において、「座部と背凭れ部とが分離されている」とは、このように、座部７３のクッション部と背凭れ部７２のクッション部とが分離されていることを意味する。なお、参照符号５９で示される部材は、シートベルトのアウターバックルである。

座席固定部８１は、直方体状の基台８１ａを有する。基台８１ａの上面には複数の嵌合ピン８１ｂが突設されている。前側に配置された嵌合ピン８１ｂは座部７３の第２フレーム７５の前側に配置された嵌合部材７６のピン孔と嵌合し、後側に配置された嵌合ピン８１ｂは第２フレーム７５の後側に配置された嵌合部材７６のピン孔と嵌合するように配置されている。

次に、ハンド４１について説明する。図４は、図１のハンド４１の構成を示す斜視図である。図１及び図４を参照すると、ハンド４１には、制御器３によるハンド４１の動作の制御において、基準座標系が設定（定義）されている。この基準座標系は、左手直交座標系であって、Ｙ軸が手首部１４の第６リンク１１ｆのねじり回転における回転軸４０１に平行である。ここでは、便宜上、この基準座標系において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の正方向を、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向と呼び、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の負方向を、それぞれ、Ｘ方向の反対方向、Ｙ方向の反対方向、及びＺ方向の反対と呼ぶ。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の正方向及び負方向の双方向を、それぞれ、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向と呼ぶ。

ハンド４１は、本体４２〜４４と、背凭れ部保持部４５と、座部保持部４６と、を含む。本体４２〜４４は、第１本体４２と、第２本体４３と、第１本体４２と第２本体４３とを連結する連結部４４と、を含む。

第１本体４２は、Ｘ−Ｙ平面に平行な平面上に延在するように形成されている。第１本体４２は、例えば、互いに間隔を有してＹ軸方向に延在する一対のフレーム４２ｂと、この一対のフレーム４２ｂのＹ方向の端部を連結する第１基板２０１と、一対のフレーム４２ｂのＹ方向と反対方向の端部を連結するフランジ部４２ａと、を含む。フランジ部４２ａは、例えば、Ｘ−Ｚ平面に平行な板状部材で構成され、中央部に円形の貫通孔４２ｃが形成されている。フランジ部４２ａは、ロボットアーム１の手首部１４のメカニカルインターフェースに装着される。貫通孔４２ｃの中心を上述の第６リンク１１ｆのねじり回転における回転軸４０１が通る。

図４及び図７を参照すると、第２本体４３は、Ｘ−Ｙ平面に平行な所定の第１平面４０２上に延在するように形成されている。第２本体４３は、例えば、所定の第１平面４０２上に延在すように矩形に組み合わされた４本のフレームからなる枠体４３ａと、この枠体４３ａのＸ方向の端部の上面に設けられた第２基板２０３と、を含む。第２基板２０３は、例えば、２枚の板状部材を重ねて形成される。

第１本体４２の第１基板２０１と第２基板２０３とは、Ｚ軸方向から見て重なるように、４本の柱状の連結部材３１３によって連結されている。この４本の柱状の連結部材３１３が連結部４４を構成する。

図４乃至図７を参照すると、背凭れ部保持部４５は、第２本体４３の枠体４３ａのＸ方向側の側面の中央部に設けられている。背凭れ部保持部４５は、一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂと、支持部材駆動器５２と、を備える。一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂは、Ｘ−Ｙ平面に平行な所定の第１平面４０２に対し斜めに交差し且つＹ軸に平行な所定の第２平面４０３上に互いに対向し且つＺ方向と反対方向で且つＸ方向に延びている。一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂは、ここでは、それぞれ、板状に形成され、且つ、基端から先端に向かって、対向する側面と反対の側面が直線状に延びるとともに幅が狭くなる板状に形成されている。もちろん、一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂの形状は、これには限定されず、例えば、棒状であってもよい。

図６を参照すると、一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂの先端部には、座席７１の背凭れ部７２のフレーム７４を支持する支持部５４Ａ、５４Ｂが設けられている。一方の支持部５４Ａは、支持部材５３Ａの先端部にＹ方向と反対方向に突出する突部として設けられ、そのＸ方向と反対方向の側面が、Ｘ方向に傾斜する平らな傾斜面５８Ａに形成されている。他方の支持部５４Ｂは、支持部材５３Ｂの先端部にＹ方向に突出する突部として設けられ、そのＸ方向と反対方向の側面が、Ｘ方向に傾斜する平らな傾斜面５８Ｂに形成されている。上述のように、背凭れ部７２の第１フレーム７４は背面（後面）が平らで後方に傾斜する枠体に形成されているので、図５のＡ部拡大図に示されるように、一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂが所定の挿入位置において、その間隔が広げられると、一対の支持部５４Ａ、５４Ｂが第１フレーム７４の下端部に当接し、それぞれの傾斜面５８Ａ、５８Ｂが当該下端部の後面に接触し、当該下端部を上方向に支持する。

支持部材駆動器５２は、一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂの間隔を広げ且つ狭めるよう当該一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂの基端部を駆動する。支持部材駆動器５２が一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂの間隔を広げると、背凭れ部７２がハンド４１によって保持され、支持部材駆動器５２が一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂの間隔を狭めると、背凭れ部７２がハンド４１から解放される。支持部材駆動器５２は、例えば、エアチャックで構成される。

図４乃至図７を参照すると、一対の座部保持部４６が、それぞれ、第２本体４３の枠体４３ａのＹ方向側の側面のＸ方向と反対方向の端部と、Ｙ方向と反対方向側の側面のＸ方向と反対方向の端部と、に設けられている。この一対の座部保持部４６は、第２本体４３のＹ軸方向における中心面に対して対称に設けられている。従って、以下では、枠体４３ａのＹ方向側の側面に設けられた座部保持部４６について説明し、他方の座部保持部４６の説明を省略する。

座部保持部４６は、当接部材６３と当接部材駆動器６１とを備える。当接部材６３は、座部７３の第２フレーム７５の前端に当接する当接部材６３と、Ｚ軸に沿って延在し、先端部に当接部材６３が固定され、基端部が当接部材駆動器６１に接続された支持部材６２とを含む。当接部材駆動器６１は、枠体４３ａのＹ方向側の側面のＸ方向と反対方向の端部に設けられ、支持部材６２の基端部をＸ方向に進退させるよう構成されている。当接部材駆動器６１は、例えば、エアシリンダで構成される。

座部保持部４６は、背凭れ部保持部４５の一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂが上述の所定の挿入位置に位置する状態において、支持部材６２の基端部がＸ方向に進出すると、当接部材６３が座部７３の第２フレーム７５の前端に当接し、支持部材６２の基端部がＸ方向と反対方向に後退すると、当接部材６３が座部７３の第２フレーム７５の前端から離隔するように設計されている。この当接部材６３の座部７３の第２フレーム７５の前端への当接及び離隔により、座部７３がハンド４１によって保持及び解放される。

［ロボットシステム１００の動作］
次に、以上のように構成されたロボットシステム１００の動作を、座席７１の保持動作と座席７１の取り付け動作とに分けて説明する。

＜座席の保持動作＞
図１、３〜７を参照すると、初期状態では、ハンド４１の支持部材駆動器５２及び当接部材駆動器６１はオフしていて、一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂの間隔は狭められており、且つ、当接部材６３はＸ方向と反対方向に後退している。また、操作器２の押しボタン２１ａは、押すとオン動作を指令するように切替わっている。この状態から、操作者は、モニタ５を見ながら操作器２の把持部２１を操作して、ロボットアーム１のハンド４１を、所定の場所に置かれている座席７１の座部７３上方に移動させる。この際、図４に示すように、ハンド４１の座標系のＹ軸が水平でＺ方向が上方向に一致し且つＸ方向が座席７１の後ろ方向に一致するようにハンド４１の姿勢を制御する。図１、３〜７を参照すると、操作者は、この状態で、ハンド４１を斜め下方で且つ座席７１の後方向に移動させて、一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂを座席７１の座部と背凭れ部との分離領域に前方から挿入し、所定の挿入位置に停止させる。この状態では、一対の座部保持部４６のそれぞれでは、座部７３の第２フレーム７５の前端の前方に当接部材６３が位置している。そして、操作者は、操作器２の把持部２１の押しボタン２１ａを押す。すると、ハンド４１の支持部材駆動器５２及び当接部材駆動器６１がオンする。これにより、背凭れ部保持部４５では、一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂの間隔が広げられて、一対の支持部５４Ａ、５４Ｂが背凭れ部７２の第１フレーム７４の下端部に当接し、当該下端部を上方向に支持する。また、座部保持部４６では、支持部材６２の基端部がＸ方向に進出し、当接部材６３が座部７３の第２フレーム７５の前端に当接し、一対の支持部５４Ａ、５４Ｂとの間で座部７３の第２フレーム７５を挟持する。これにより、座席７１がハンド４１によって保持される。

＜座席の取り付け動作＞
図１及び図７を参照すると、操作者は、モニタ５を見ながら、ハンド４１により保持された座席を車体に向けて搬送するようロボットアーム１を操作器２によって操作する。そして、車体の側面からハンドを車内に挿入し、座席７１を座席固定部８１の上方に位置させる。そして、座部７３の嵌合部材７６のピン孔が座席固定部８１の嵌合ピン８１ｂと嵌合するようにして座席７１を降下させる。そして、操作器２の把持部２１の押しボタン２１ａを押す。すると、ハンド４１の支持部材駆動器５２及び当接部材駆動器６１がオフする。これにより、背凭れ部保持部４５では、一対の支持部材５３Ａ、５３Ｂの間隔が狭められて、一対の支持部材５４Ａ、５４Ｂが背凭れ部７２の第１フレーム７４の下端部を解放する。また、座部保持部４６では、支持部材６２の基端部がＸ方向と反対方向に後退し、当接部材６３が座部７３の第２フレーム７５の前端を解放する。これにより、座席７１がハンド４１から解放される。これにより、座席７１が座席固定部８１に取り付けられる。

以上に説明したように、本実施形態によれば、ハンド４１が、座席７１の背凭れ部７２を支持する第１フレーム７４を保持するので、ロボットアーム１が座席を安定して搬送することができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、操作器２として、パラレルリンク状のロボットを用いたが、他のタイプのロボットでもよい。例えば、多関節型のロボットでもよい。また、操作器２は、ロボットアーム１を操作可能であればロボットでなくてもよい。例えば、ジョイスティックでもよい。

上記実施形態では、ハンド４１が２つの本体４２、４３を有するが、ハンド４１が単一の本体を有してもよい。

上記実施形態では、ハンド４１が、背凭れ部保持部４５と座部保持部４６とで座席７１を保持するが、ハンド４１が、背凭れ部保持部４５だけで座席７１を保持するようにしてもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明のロボット及びその動作方法、ロボットシステム、並びにハンドは、ロボットアームが座席を安定して搬送することができるロボット及びその動作方法、ロボットシステム、並びにハンドとして有用である。

１ ロボットアーム
２ 操作器
３ 制御器
３ａ アーム制御部
３ｂ 表示制御部
４ カメラ
５ モニタ
１０ ロボット
１３ 腕部
１５ 手首部
１５ 基台
２１ 把持部
２１ａ 押しボタン
２１ｂ 押しボタン
２２ アーム部
２３ 支持部
２４ モータ
３０ 支持台
４１ ハンド（エンドエフェクタ）
４２ 第１本体
４３ 第２本体
４４ 連結部
４５ 背凭れ部保持部
４６ 座部保持部
５２ 支持部材駆動器
５３Ａ、５３Ｂ 支持部材
５４Ａ、５４Ｂ 支持部
５８Ａ、５８Ｂ 傾斜面
６１ 当接部材駆動器
６２ 支持部材
６３ 当接部材
７１ 座席
７２ 背凭れ部
７３ 座部
７４ 第１フレーム
７５ 第２フレーム
７６ 嵌合部材
８１ 座席固定部
１００ ロボットシステム
２０３ 第２基板
４０１ 回転軸
４０２ 所定の第１平面
４０３ 所定の第２平面

Claims (13)

1. 車両の車体の内部に座席を取り付けるためのロボットであって、
   腕部の先端に手首部を介してハンドが設けられた多関節のロボットアームと、
   前記ロボットアームの動作を制御する制御器と、を備え、
   前記座席は座部と背凭れ部とを備え、
   前記背凭れ部は、当該背凭れ部を支持するフレームを備え、
   前記ハンドは、前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放することが可能なように構成され、
   前記制御器は、前記ハンドによって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう前記ロボットアームの動作を制御するように構成されている、ロボット。
2. 前記座部と前記背凭れ部とが互いに分離されており、
   前記ハンドは、前記座席の前方から前記座部と前記背凭れ部との間に挿入することが可能なように構成され、
   前記制御器は、前記ハンドを前記座席の前方から前記座部と前記背凭れ部との間に挿入し、その状態で、前記ハンドによって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう前記ロボットアームの動作を制御するように構成されている、請求項１に記載のロボット。
3. 前記ハンドは、前記手首部に取り付けられる本体と、先端部に前記背凭れ部の前記フレームを支持可能な支持部を有し、且つ、互いに対向するように延在する一対の支持部材と、前記本体に設けられ、前記一対の支持部材の間隔を広げ且つ狭めるよう当該一対の支持部材の基端部を駆動する支持部材駆動器とを備え、
   前記制御器は、前記一対の支持部材を、当該一対の支持部材の対向方向が前記座席の幅方向に一致するようにして、前記座席の前方から前記座部と前記背凭れ部との間に、挿入し、その状態で、前記一対の支持部材の間隔を広げ且つ狭めることにより、前記支持部によって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう、前記支持部材駆動器の動作を含む前記ロボットアームの動作を制御するように構成されている、請求項２に記載のロボット。
4. 前記一対の支持部材は、Ｙ軸が前記手首部のねじり関節の回転軸に平行な左手直交座標系において、Ｘ−Ｙ平面に平行な所定の平面に対し斜めに交差し且つＹ軸に平行な平面上に互いに対向し且つＺ方向と反対方向で且つＸ方向に延びている、請求項３に記載のロボット。
5. 前記ハンドは、さらに、前記座部の前部を保持し且つ解放することが可能なように構成され、
   前記制御器は、さらに、前記ハンドによって前記座部の前部を保持し且つ解放するよう前記ロボットアームの動作を制御するように構成されている、請求項１乃至４のいずれかに記載のロボット。
6. 請求項１乃至５のいずれかのロボットと、操作者の操作に応じて操作指令信号を出力する操作器と、を備え、
   前記制御器は、前記操作指令信号に従って、前記ロボットアームの動作を制御するよう構成されている、ロボットシステム。
7. 車両の車体の内部に座席を取り付けるためのロボットの動作方法であって、
   前記ロボットは、腕部の先端に手首部を介してハンドが設けられた多関節のロボットアームを備え、
   前記座席は座部と背凭れ部とを備え、
   前記背凭れ部は、当該背凭れ部を支持するフレームを備え、
   前記ハンドは、前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放することが可能なように構成され、
   前記動作方法は、前記ハンドによって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう前記ロボットアームを動作させる工程（ａ）を含む、ロボットの動作方法。
8. 前記座部と前記背凭れ部とが互いに分離されており、
   前記ハンドは、前記座席の前方から前記座部と前記背凭れ部との間に挿入することが可能なように構成され、
   前記工程（ａ）において、前記ハンドを前記座席の前方から前記座部と前記背凭れ部との間に挿入し、その状態で、前記ハンドによって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう、前記ロボットアームを動作させる、請求項６に記載のロボットの動作方法。
9. 前記ハンドは、前記手首部に取り付けられる本体と、先端部に前記背凭れ部の前記フレームを支持可能な支持部を有し、且つ、互いに対向するように延在する一対の支持部材と、前記本体に設けられ、前記一対の支持部材の間隔を広げ且つ狭めるよう当該一対の支持部材の基端部を駆動する支持部材駆動器と、を備え、
   前記工程（ａ）において、前記一対の支持部材を、当該一対の支持部材の対向方向が前記座席の幅方向に一致するようにして、前記座席の前方から前記座部と前記背凭れ部との間に挿入し、その状態で、前記一対の支持部材の間隔を広げ且つ狭めることにより、前記支持部によって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう、前記支持部材駆動器及び前記ロボットアームを動作させる、請求項８に記載のロボットの動作方法。
10. 前記一対の支持部材は、Ｙ軸が前記手首部のねじり関節の回転軸に平行な左手直交座標系において、Ｘ−Ｙ平面に平行な所定の平面に対し斜めに交差し且つＹ軸に平行な平面上に互いに対向し且つＺ方向と反対方向で且つＸ方向に延びている、請求項９に記載のロボットの動作方法。
11. 前記ハンドは、さらに、前記座部の前部を保持し且つ解放することが可能なように構成され、
    さらに、前記ハンドによって前記座部の前部を保持し且つ解放するよう前記ロボットアームを動作させる工程（ｂ）を含む、請求項７乃至１０のいずれかに記載のロボットの動作方法。
12. 車両の車体の内部に座席を取り付けるためのロボットのロボットアームの腕部の先端に手首部を介して設けられるハンドであって、
    前記座席は、互いに分離された座部と背凭れ部とを備え、
    前記背凭れ部は、当該背凭れ部を支持するフレームを備え、
    前記ハンドは、前記手首部に取り付けられる本体と、先端部に前記背凭れ部の前記フレームを支持可能な支持部をそれぞれ有し、且つ、互いに対向する一対の支持部材と、前記本体に設けられ、前記一対の支持部材の間隔を広げ且つ狭めることにより、前記支持部によって前記背凭れ部の前記フレームを保持し且つ解放するよう構成された支持部材駆動器と、を備え、
    前記一対の支持部材は、Ｙ軸が前記手首部のねじり関節の回転軸に平行な左手直交座標系において、Ｘ−Ｙ平面に平行な所定の平面に対し斜めに交差し且つＹ軸に平行な平面上に互いに対向し且つＺ方向と反対方向で且つＸ方向に延びている、ハンド。
13. 前記座部は、当該座部を支持するフレームを備え、
    前記ハンドは、Ｚ方向から見て、前記手首部のねじり関節の回転軸に対し前記一対の支持部材と反対側に配置された当接部材と、前記本体に設けられ、前記当接部材をＸ方向に進退させることによって、前記当接部材を前記座部のフレームに対し当接し且つ離隔するよう構成された当接部材駆動器と、をさらに備える、請求項１２に記載のハンド。

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