JP2018528085A - ロボットアームおよびロボットリスト - Google Patents

Abstract

本発明は、ロボットアームおよびロボットリストに関する。このロボットアームは、ｎ＝１，２，・・・，Ｎ、ｉ＝１，２，・・・，Ｎ−１、Ｎ≧６であるとき、アームリンクＧＬｉを介して連続的に接続されるＮ個のアクチュエータ駆動可能関節接続ＧＶｎを備えるロボットアームであって、ロボットアームの近位アームリンクＧＬ１を関節接続ＧＶ１を介してロボット本体に接続することができ、ロボットアームの遠位アームリンクＧＬＮ−１を関節接続ＧＶＮを介してエフェクタＥに接続することができ、アームリンクＧＬＮ−１およびＧＬＮ−２は関節接続ＧＶＮ−１を介して接続され、アームリンクＧＬＮ−２およびＧＬＮ−３は関節接続ＧＶＮ−２を介して接続され、関節接続ＧＶＮ，ＧＶＮ−１，ＧＶＮ−２は、それぞれ、自身に割り当てられた回転軸ＲＧＶ，Ｎ，ＲＧＶ，Ｎ−１，ＲＧＶ，Ｎ−２を中心とした運動を可能とする。このロボットアームは、回転軸ＲＧＶ，Ｎ−２およびＲＧＶ，Ｎ−１が５０°〜１３０°の範囲の角度で交差、または回転軸ＲＧＶ，Ｎ−２およびＲＧＶ，Ｎ−１が互いに１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の最小間隔Ａ１を有し、回転軸ＲＧＶ，Ｎが回転軸ＲＧＶ，Ｎ−１から径方向に一定距離Ｄ１をおいて配置され、関節接続ＧＶＮ−１に回転軸ＲＧＶ，Ｎ−１を中心とする力またはトルクを検出するセンサが設けられるよう構成される。【選択図】図３

Description

本発明は、アクチュエータ駆動関節接続によりそれぞれ接続される複数のアームリンクを有するロボットアームであって、ロボットアームの近位アームリンクを関節接続によりロボット本体に接続することができ、ロボットアームの遠位アームリンクを関節接続により搭載型エフェクタに接続することができる、ロボットアームに関する。少なくとも、ロボットアームの遠位端の最後の３つの関節接続は、それぞれ、回転軸まわりの回転を可能とする。このようなロボットアームは、先行技術で周知である。

また、本発明は、２つのリストリンクを介して連続して接続された３つのアクチュエータ駆動リスト関節接続を有するロボットリストであって、ロボットリストの近位リストリンクを一方のリスト関節接続によりロボットアームに接続することができ、ロボットリストの遠位リストリンクを他方のリスト関節接続によりエフェクタに接続することができ、３つのリスト関節接続が、それぞれ、対応するリスト回転軸まわりの運動を可能とする、ロボットリストに関する。このようなロボットリストも、先行技術で周知である。

また、本発明は、ロボットアームまたはロボットリストを有するロボットに関する。

本発明が解決する課題は、作業面の上方および／もしくは上での、ロボットアームおよび／またはロボットリストの取り扱い、特に対象物の操作、または環境が向上するような、ロボットアームまたはロボットリストの設計である。

本発明は、独立請求項の特徴から明らかである。好都合な発展形や改良例は、従属請求項の主題である。本発明のその他の特徴、考えられる用途、および利点は、以下の説明および図に示す本発明の実施形態の説明から明らかとなろう。

本発明の課題の第１の局面について、提案されるロボットアームは、ｎ＝１，２，・・・，Ｎ、ｉ＝１，２，・・・，Ｎ−１、Ｎ≧６であるとき、アームリンクＧＬ_ｉを介して連続的に接続されるＮ個のアクチュエータ駆動可能関節接続ＧＶ_ｎを有するロボットアームであって、ロボットアームの近位アームリンクＧＬ_１を関節接続ＧＶ_１を介してロボット本体に接続することができ、ロボットアームの遠位アームリンクＧＬ_Ｎ−１を関節接続ＧＶ_Ｎを介してエフェクタＥに接続することができ、アームリンクＧＬ_Ｎ−１およびＧＬ_Ｎ−２は関節接続ＧＶ_Ｎ−１を介して接続され、アームリンクＧＬ_Ｎ−２およびＧＬ_Ｎ−３は関節接続ＧＶ_Ｎ−２を介して接続され、関節接続ＧＶ_Ｎ，ＧＶ_Ｎ−１，ＧＶ_Ｎ−２は、それぞれ、自身に割り当てられた回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎ，Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}，Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}を中心とした運動を可能とする、ロボットアームである。

遠位関節接続ＧＶ_Ｎ，ＧＶ_Ｎ−１，ＧＶ_Ｎ−２は、関節接続ＧＬ_Ｎ−２，ＧＬ_Ｎ−１と合わせて一種の「リスト」を形成し、エフェクタＥの方向にその前の関節接続ＧＬ_Ｎ−３・・・に対して３自由度を与えることができる。

提案されるロボットアームは、ロボットアームが、回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}は５０°〜１３０°の範囲の角度で交差する、または回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}は互いに１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の最小間隔Ａ１を有し、回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎは、回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}から径方向に一定距離Ｄ１をおいて配置され、回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}を中心とする力またはトルク（および／または当該軸周りの有効トルク）を検出する関節接続ＧＶ_Ｎ−１を備えるよう構成されることを特徴とする。

回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}の最小間隔は、好ましくは、２ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍ、または１７ｍｍである。回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}が交差する角度の範囲は、好ましくは、５０°〜１３０°、６０°〜１２０°、７０°〜１１０°、８０°〜１００°、または８５°〜９５°である。

力またはトルクを検出するために、周知の力またはトルクセンサを出力端に設けることができる。しかしながら、このセンサは、直接駆動装置とすることもできる。後者の場合、直接駆動装置は、駆動部とセンサを兼ねることができる。通常、トルクは、モータ電流を測定し、周知の物理的関係を用いることにより推定される。しかしながら、両者の組み合わせ（直接駆動、および作用する内力および外力をより正確に測定する出力端側センサ）は、明確に除外されていない。

この場合のアームは、動作レバーを介して、作用トルクおよび力、特に反作用接触力に対する感度を向上させるものである。

Ｎ個は、好都合には、６または７または８に等しい。後者（Ｎ＝７）の場合、ロボットアームは、エフェクタＥを含むロボットアームがＲ_ＧＶ１、Ｒ_ＧＶ２、Ｒ_ＧＶ３、Ｒ_ＧＶ４、Ｒ_ＧＶ５、Ｒ_ＧＶ６、およびＲ_ＧＶ７の合計７軸を中心として制御可能となるよう、近位アームリンクＧＬ_１によって同様にアクチュエータで駆動可能な関節接続ＧＶ_１を介してロボット本体に接続されることが特に好適である。３つの遠位関節接続ＧＶ_５，ＧＶ_６，ＧＶ_７は、回転軸Ｒ_ＧＶ５，Ｒ_ＧＶ６，Ｒ_ＧＶ７と、アームリンクＧＬ_５，ＧＬ_６と、エフェクタＥとを合せた全体として、「リスト」と呼ぶことができる。７軸（Ｎ＝７）のロボットアームは、ロボットの作業空間における端部エフェクタＥの３次元的な位置決めと３次元的な方向付けを可能とする。これは、ロボットアームの作業空間は、エフェクタＥがその空間内のあらゆる位置に任意の方向で到達することができることを意味する。

近位アームリンク（例えばＮ＝６の場合、ＧＬ_１，ＧＬ_２，ＧＬ_３）は、好都合には、作業空間におけるエフェクタＥの３次元位置決め用の長アームリンクであって、エフェクタＥの作業空間における最大距離での位置決めを可能とする。遠位アームリンク（例えばＮ＝６の場合、ＧＬ_４，ＧＬ_５，ＧＬ_６）は、好都合には、狭い空間内でエフェクタＥを任意の方向に向ける短アームリンクである。

エフェクタ（ツール）Ｅは、役割と要求に応じて各種のツールから選択することができ、例としては、グリッパ、溶接ガン、溶接トング、接着ノズル、塗装ノズル、ドリル／フライスヘッド、測定ツール、レーザ切断ヘッド、水ジェット切断ヘッド等がある。エフェクタＥは、関節接続ＧＶ_Ｎに直接接続することができ、また、例えばアダプタなどの（硬質な）中間部品を介して関節接続ＧＶ_Ｎに接続することもできる。中間部品は、別のアームリンクとして構成されてもよい。

提案されるロボットアームは、複数の利点を有する。間隔Ｄ１およびＡ１は、ほぼあらゆる構成の角関節接続において外力および／またはトルクの測定を向上させることができるレバーとなる。そのため、間隔Ｄ１により、回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎに沿って力が作用する場合であっても、関節接続ＧＶ_Ｎ−１のセンサによって外力および／またはトルクの検出が可能となる。回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎを中心とする外部トルクを認識することも可能である。また、提案されるロボットアームにおいては、最後の２個の回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}およびＲ_ＧＶ，Ｎが交差しないため、リスト（＝遠位関節接続ＧＶ_Ｎ，ＧＶ_Ｎ−１，ＧＶ_Ｎ−２、アームリンクＧＬ_Ｎ−２，ＧＬ_Ｎ−１、エフェクタＥ）の外部トルクまたは外力の検出に伝統的な特異点は存在しない。別の利点は、リストの再構成に関する。これは、大部分はリストを単独で移動させることにより実現され、そのためロボットアーム全体を動かす必要がない。

回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_ＧＶ，Ｎが交差する場合には、いわゆるツール中心点（ＴＣＰ＝ツール／エフェクタ上の適切な位置に設定される基準点）を中心とするロボットアームとエフェクタＥの運動が可能であることが、特にあらゆるロボットアーム構成において、好都合である。交差しない場合であっても、現在のロボットアーム構成において回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_ＧＶ，Ｎの配置が互いに近いほど、ツール中心点を中心とする回転を行うことが容易となる。

エフェクタＥを含むロボットアームが、ロボット本体の周辺環境（ロボットの作業範囲内）において作業面（テーブル面等）の上および／または上方の対象物の操作を行うために用いられるという、ロボットアームの利用状況を考慮すると、提案されるロボットアームがツール中心点を中心とする回転を簡単に行うことができることが好都合である。これは、回転がほぼリスト単独での運動により可能であることを意味し、作業スペースにおいて所望の運動を行うためにロボットアーム全体を動かすことが必要ないことを意味する。

全体として、提案されるロボットアームの「リスト」および／またはロボットアーム全体は、外力およびトルクを効果的に関節トルクとすることにより、作用外力およびトルクの検出を向上させることができ、特に、例えば運動プロセスの直接入力（パターニング、ティーチング）によってリストを手動でガイドする場合、対象物、特に作業面の上および／または上方のワークの取り扱いを向上させ、最終的に、対象物の操作およびロボットアームと環境内の対象物との衝突を回避のための改善されたより繊細な制御を可能とする。

ロボットアームの好都合な発展形は、ロボットアームが、各ロボットアーム構成において、回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}によって広がる面へ延びる回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎ（延長回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎ＊）が、回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}と５０°〜１３０°の範囲の角度を形成するよう構成されることを特徴とする。

ロボットアームの好都合な発展形は、回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}および回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}が９０°の角度を形成する、ならびに／または回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}によって広がる面へ延びる回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎ（延長回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎ＊）が、回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}と９０°の角度を形成することを特徴とする。この角度、特に９０°の角度には、±２°または± ５°の公差があることが好都合である。

ロボットアームの好都合な発展形は、間隔Ｄ１が１０ｍｍ〜５０ｃｍの範囲、好都合には、１５ｍｍ、２０ｍｍ、５０ｍｍ、７５ｍｍ，１ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、３０ｃｍ、３５ｃｍ、４０ｃｍ、または４５ｃｍとなるよう選択されることを特徴とする。

ロボットアームの好都合な発展形は、回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}が９０°の角度を形成する、ならびに／または回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}によって広がる面へ延びる回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎが、回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}と９０°の角度を形成することを特徴とする。

ロボットアームの好都合な発展形は、関節接続ＧＶ_Ｎ−２，ＧＶ_Ｎ−１，ＧＶ_Ｎと、アームリンクＧＬ_Ｎ−２，ＧＬ_Ｎ−１と、関節接続ＧＶ_Ｎに搭載されるエフェクタＥとを備えるロボットアームの部分が、どのような姿勢であっても妨げられることなく回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}を中心とするアームリンクＧＬ_Ｎ−１およびエフェクタＥの運動が可能であるよう構成されることを特徴とする。

ロボットアームの好都合な発展形は、関節接続ＧＶ_Ｎが回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎを中心とする力またはトルクを検出するセンサを有し、および／または関節接続ＧＶ_Ｎ−２が回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}を中心とする力またはトルクを検出するセンサを有することを特徴とする。特に好都合には、全ての関節接続ＧＶ_ｎが、対応する回転軸Ｒ_ＧＶｎを中心とする力および／またはトルクを検出するよう構成される。これにより、ロボットアームのダイナミックに作用する内力および外力ならびにトルクをより正確に検出することが可能となり、例えば、適切なモデルに基づいた推定方法などによって支持されるロボットアームの制御やロボットアームに沿った衝突検出が向上する。

ロボットアームの好都合な発展形は、ロボットアームが、回転軸Ｒ_ＧＶ１およびＲ_ＧＶ２は５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、回転軸Ｒ_ＧＶ２およびＲ_ＧＶ３は５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、回転軸Ｒ_ＧＶ４は回転軸Ｒ_ＧＶ３から径方向に一定間隔Ｄ２をおいて配置され、回転軸Ｒ_ＧＶ４およびＲ_ＧＶ５は５０°〜１３０°の範囲の角度で交差するよう構成されることを特徴とする。

ロボットアームの好都合な発展形は、ロボットアームが、回転軸Ｒ_ＧＶ１およびＲ_ＧＶ２は５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、回転軸Ｒ_ＧＶ２およびＲ_ＧＶ３は５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、回転軸Ｒ_ＧＶ３およびＲ_ＧＶ４は５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、回転軸Ｒ_ＧＶ５は回転軸Ｒ_ＧＶ４から径方向に間隔Ｄ３をおいて配置されるよう構成されることを特徴とする。

ロボットアームの好都合な発展形は、ロボットアームが、回転軸Ｒ_ＧＶ１およびＲ_ＧＶ２は５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、回転軸Ｒ_ＧＶ２およびＲ_ＧＶ３は５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、回転軸Ｒ_ＧＶ４は回転軸Ｒ_ＧＶ３から径方向に一定間隔Ｄ４をおいて配置され、回転軸Ｒ_ＧＶ５は回転軸Ｒ_ＧＶ４から径方向に間隔Ｄ５をおいて配置されるよう構成されることを特徴とする。

上記の発展形は、特に、その近位端からはじまって、ロボットアームの構造的設計に関する。上記で提案したロボットアームの様々な構造的変化例は目的や課題によって選択されるべきものであり、ロボットアームに沿って作用する外力およびトルクの検出を最適なものとすることができ、繊細な運動の実行を可能とする。

本発明の第２の局面によれば、本発明は、ｎ＝１，２，３、ｉ＝１，２であるとき、２個のリストリンクＨＧＬ_ｉを介して連続的に接続される３個のアクチュエータ駆動可能リスト関節接続ＨＧＶ_ｎを有するロボットリストであって、ロボットリストの近位リストリンクＨＧＬ_１をリスト関節接続ＨＧＶ_１を介してロボットアームに接続することができ、ロボットリストの遠位リストリンクＨＧＬ_２をリスト関節接続ＨＧＶ_３を介してエフェクタＥに接続することができ、リストリンクＨＧＬ_２およびＨＧＬ_１はリスト関節接続ＨＧＶ_２を介して接続され、リスト関節接続ＨＧＶ_１，ＨＧＶ_２，ＨＧＶ_３は、それぞれ、自身に割り当てられたリスト回転軸ＨＲ_{ＧＶ，１、}ＨＲ_{ＧＶ，２、}ＨＲ_ＧＶ，３を中心とした運動を可能とするロボットリストに関する。

提案されるロボットリストは、リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}およびＨＲ_{ＨＧＶ，２}が５０°〜１３０°の範囲の角度で交差、またはリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}およびＨＲ_{ＨＧＶ，２}が互いに１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の最小間隔Ａ１を有し、リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，３}がリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，２}から径方向に一定間隔Ｄ１をおいて配置され、リスト関節接続ＨＧＶ_２にリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，２}を中心とする力またはトルクを検出するセンサが設けられるように構成されることを特徴とする。

提案されるロボットリストは、エフェクタＥの３次元的な３次元的な方向付けを可能とする。また、このロボットリストに接続可能なロボットアームは、リストおよび／またはロボットの作業空間におけるエフェクタＥ（ロボットアーム、ロボットリスト、およびエフェクタＥ）の３次元位置決めを可能とする。３個の遠位リスト関節接続を備えるロボットリストは、人間および／もしくは対象物との繊細な相互作用、ならびに／または対象物の取り扱いを可能とする。このリストは、本発明にかかるリスト回転軸の配置、好都合にはセンサがリストに設けられることにより、上記３個軸の全てを中心とする外力／トルクの繊細な検出が可能であるよう、また主にリストの再構成が簡単であることにより、高い可動性が可能であるよう構成される。いずれの特性も、作業空間において、例えばテーブル作業面の上および／または上方の対象物の取り扱いにとりわけ活用される。

ロボットリストの好都合な発展形は、リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}およびＨＲ_{ＨＧＶ，２}によって広がる面へ延びるリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，３}が、リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，２}と５０°〜１３０°の範囲の角度を形成するよう、ロボットリストが構成されることを特徴とする。

ロボットリストの好都合な発展形は、リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}およびＨＲ_{ＨＧＶ，２}が９０の角度を形成する、および／またはリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}およびＨＲ_{ＨＧＶ，２}によって広がる面へ延びるリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，３}が、リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，２}と９０°の角度を形成するよう、ロボットリストが構成されることを特徴とする。

ロボットリストの好都合な発展形は、リスト関節接続ＨＧＶ_１，ＨＧＶ_２，ＨＧＶ_３と、リストリンクＨＧＬ_１，ＨＧＬ_２と、およびリスト関節接続ＨＧＶ_３に搭載されるエフェクタＥが、ロボットアームがどのような姿勢をとっても妨げられることなくリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，２}を中心とするリストリンクＨＧＬ_２およびエフェクタＥの運動が可能であるよう構成されるよう、ロボットリストが構成されることを特徴とする。

ロボットリストの好都合な発展形は、リスト関節接続ＨＧＶ_３がリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，３}を中心とする力またはトルクを検出するよう構成され、および／またはリスト関節接続ＨＧＶ_１がリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}を中心とする力またはトルクを検出するよう構成されるよう、ロボットリストが構成されることを特徴とする。

ロボットリストの利点、および、ロボットリストの好都合な発展形は、提案されるロボットアームについての上記記述に対応するおよび類似した用途から生じるものである。

また、本発明は、上記のロボットアームを備えるロボットに関する。

さらなる利点、特徴、および詳細は、必要な場合には図面を関連して少なくとも一実施形態を詳細に記述する以下の説明に見ることができる。同一、類似、および／または機能的に等しい要素には、同一の参照符号が付けられている。

図１は、本発明にかかる、６自由度（Ｎ＝６）を有するロボットアームの構造を模式的に示す図である。 図２は、本発明にかかるロボットリストの構造を模式的に示す図である。 図３は、本発明にかかる、ロボットアームのロボットリスト関節の実施形態を示す図である。

図１は、本発明にかかる、６自由度を有するロボットアームの構造を模式的に示す図である。このロボットアームは、ｎ＝１，２，・・・，６、ｉ＝１，２，・・・，５であるとき、アームリンクＧＬ_ｉを介して連続的に接続される６個のアクチュエータ駆動可能関節接続ＧＶ_ｎを有する。ロボットアームの近位アームリンクＧＬ_１は、関節接続ＧＶ_１を介してロボット本体ＲＫに接続される。ロボットアームの遠位アームリンクＧＬ_５は、関節接続ＧＶ_６を介してエフェクタＥに接続される。エフェクタＥは、関節接続ＧＶ_６に直接配置されてもよいし、関節接続ＧＶ_６に接続されたアダプタに配置されてもよい。関節接続ＧＶ_４，ＧＶ_５，ＧＶ_６は、それぞれ、自身に割り当てられた回転軸Ｒ_ＧＶ，４，Ｒ_ＧＶ，５，Ｒ_ＧＶ，６を中心とした運動を可能とする。ロボットアームの破線で囲まれた部分は、ロボットリストを形成する。アームリンクＧＬ_１，ＧＬ_２，ＧＬ_３は、アームリンクＧＬ_４，ＧＬ_５、およびエフェクタＥよりも長手方向の範囲が大きい。

図２は、本発明にかかるロボットリストの構造を模式的に示す図であり、このロボットリストは、ｎ＝１，２，３、ｉ＝１，２であるとき、２個のリストリンクＨＧＬ_ｉを介して連続的に接続される３個のアクチュエータ駆動可能リスト関節接続ＨＧＶ_ｎを有する。

ロボットリストの近位リストリンクＨＧＬ_１は、リスト関節接続ＨＧＶ_１を介してロボットアームに接続される。ロボットリストの遠位リストリンクＨＧＬ_２は、リスト関節接続ＨＧＶ_３を介してエフェクタＥに接続される。リストリンクＨＧＬ_２およびＨＧＬ_１は、リスト関節接続ＨＧＶ_２を介して接続される。リスト関節接続ＨＧＶ_１、ＨＧＶ_２、ＨＧＶ_３は、それぞれ、自身に割り当てられたリスト回転軸ＨＲ_{ＧＶ，１、}ＨＲ_{ＧＶ，２、}ＨＲ_ＧＶ，３を中心とした運動を可能とし、これによって空間内におけるエフェクタＥの３次元的な方向付けを可能とする。

図３は、本発明にかかる、ロボットアームのロボットリストの実施形態を示す図である。図に示すロボットリストは、２個のリストリンクＨＧＬ_１およびＨＧＬ_２を介して連続的に接続される３個のアクチュエータ駆動可能リスト関節接続ＨＧＶ_１，ＨＧＶ_２，ＨＧＶ_３を有する。ロボットリストの近位リストリンクＨＧＬ_１は、リスト関節接続ＨＧＶ_１を介してロボットアームに接続される。ロボットリストの遠位リストリンクＨＧＬ_２は、リスト関節接続ＨＧＶ_３を介してエフェクタＥ（不図示）に接続可能である。リストリンクＨＧＬ_２およびＨＧＬ_１は、リスト関節接続ＨＧＶ_２を介して接続される。リスト関節接続ＨＧＶ_１、ＨＧＶ_２、ＨＧＶ_３は、それぞれ、自身に割り当てられたリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}、ＨＲ_{ＨＧＶ，２}、ＨＲ_{ＨＧＶ，３}を中心とした運動を可能とし、これによって空間内におけるエフェクタＥの３次元的な方向付けを可能とする。

ロボットリストは、リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}およびＨＲ_{ＨＧＶ，２}が９０°の角度で交差し、ロボットハンド関節の任意の構成において、リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，３}がリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，２}から径方向に一定間隔Ｄ１をおくよう構成される。また、対応するリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}，ＨＲ_{ＨＧＶ，２}，ＨＲ_{ＨＧＶ，３}を中心とする力またはトルクを検出するセンサが、リスト関節接続ＨＧＶ_１，ＨＧＶ_２およびＨＧＶ_３のいずれにも設けられている。

Claims (15)

1. ｎ＝１，２，・・・，Ｎ、ｉ＝１，２，・・・，Ｎ−１、Ｎ≧６であるとき、アームリンクＧＬ_ｉを介して連続的に接続されるＮ個のアクチュエータ駆動可能関節接続ＧＶ_ｎを有するロボットアームであって、
   ・前記ロボットアームの前記近位アームリンクＧＬ_１を前記関節接続ＧＶ_１を介してロボット本体ＲＫに接続することができ、
   ・前記ロボットアームの前記遠位アームリンクＧＬ_Ｎ−１を前記関節接続ＧＶ_Ｎを介してエフェクタＥに接続することができ、
   ・前記アームリンクＧＬ_Ｎ−１およびＧＬ_Ｎ−２は前記関節接続ＧＶ_Ｎ−１を介して接続され、前記アームリンクＧＬ_Ｎ−２およびＧＬ_Ｎ−３は前記関節接続ＧＶ_Ｎ−２を介して接続され、
   ・前記関節接続ＧＶ_Ｎ，ＧＶ_Ｎ−１，ＧＶ_Ｎ−２は、それぞれ、自身に割り当てられた回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎ，Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}，Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}を中心とした運動を可能とするロボットアームであって、
   前記ロボットアームは、
   ・前記回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}が５０°〜１３０°の範囲の角度で交差、または前記回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}が互いに１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の最小間隔Ａ１を有し、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎが前記回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}から径方向に一定間隔Ｄ１をおいて配置され、
   ・前記関節接続ＧＶ_Ｎ−１が前記回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}を中心とする力またはトルクを検出するよう構成される、ように構成されることを特徴とする、ロボットアーム。
2. 請求項１に記載のロボットアームであって、
   前記ロボットアームは、前記回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}によって広がる面へ延びる前記回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎが、前記回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}と５０°〜１３０°の範囲の角度を形成するよう構成されることを特徴とする、ロボットアーム。
3. 請求項１または２に記載のロボットアームであって、
   前記回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}が９０°の角度を形成する、ならびに／または前記回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}およびＲ_{ＧＶ，Ｎ−１}によって広がる面へ延びる前記回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎが、前記回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}と９０°の角度を形成することを特徴とする、ロボットアーム。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボットアームであって、
   前記間隔Ｄ１は、１ｃｍ〜５０ｃｍの範囲となるよう選択されることを特徴とする、ロボットアーム。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットアームであって、
   前記関節接続ＧＶ_Ｎ−２，ＧＶ_Ｎ−１，ＧＶ_Ｎと、前記アームリンクＧＬ_Ｎ−２，ＧＬ_Ｎ−１と、前記関節接続ＧＶ_Ｎに搭載される前記エフェクタＥとを備える前記ロボットアームの部分が、前記ロボットアームがどのような姿勢をとっても妨げられることなく前記回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−１}を中心とする前記アームリンクＧＬ_Ｎ−１および前記エフェクタＥの運動が可能であるよう、構成されることを特徴とする、ロボットアーム。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボットアームであって、
   前記関節接続ＧＶ_Ｎは前記回転軸Ｒ_ＧＶ，Ｎを中心とする力またはトルクを検出するよう構成され、および／または前記関節接続ＧＶ_Ｎ−２は前記回転軸Ｒ_{ＧＶ，Ｎ−２}を中心とする力またはトルクを検出するよう構成されることを特徴とする、ロボットアーム。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボットアームであって、
   前記ロボットアームは、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ１およびＲ_ＧＶ２が５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ２およびＲ_ＧＶ３が５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ４が前記回転軸Ｒ_ＧＶ３から径方向に一定間隔Ｄ２をおいて配置され、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ４およびＲ_ＧＶ５が５０°〜１３０°の範囲の角度で交差するよう構成されることを特徴とする、ロボットアーム。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボットアームであって、
   前記ロボットアームは、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ１およびＲ_ＧＶ２が５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ２およびＲ_ＧＶ３が５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ３およびＲ_ＧＶ４が５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ５が前記回転軸Ｒ_ＧＶ４から径方向に間隔Ｄ３をおいて配置されるよう構成されることを特徴とする、ロボットアーム。
9. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボットアームであって、
   前記ロボットアームは、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ１およびＲ_ＧＶ２が５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ２およびＲ_ＧＶ３が５０°〜１３０°の範囲の角度で交差し、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ４が前記回転軸Ｒ_ＧＶ３から径方向に一定間隔Ｄ４をおいて配置され、
   ・前記回転軸Ｒ_ＧＶ５が前記回転軸Ｒ_ＧＶ４から径方向に間隔Ｄ５をおいて配置されるよう構成されることを特徴とする、ロボットアーム。
10. ｎ＝１，２，３、ｉ＝１，２であるとき、２個のリストリンクＨＧＬ_ｉを介して連続的に接続される３個のアクチュエータ駆動可能リスト関節接続ＨＧＶ_ｎを有するロボットリストであって、
    ・前記ロボットリストの前記近位リストリンクＨＧＬ_１を前記リスト関節接続ＨＧＶ_１を介してロボットアームに接続することができ、
    ・前記ロボットリストの前記遠位リストリンクＨＧＬ_２を前記リスト関節接続ＨＧＶ_３を介してエフェクタＥに接続することができ、
    ・前記リストリンクＨＧＬ_２およびＨＧＬ_１は前記リスト関節接続ＨＧＶ_２を介して接続され、
    ・前記リスト関節接続ＨＧＶ_１，ＨＧＶ_２，ＨＧＶ_３は、それぞれ、自身に割り当てられたリスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}，ＨＲ_{ＨＧＶ，２}，ＨＲ_{ＨＧＶ，３}を中心とした運動を可能とするロボットリストあって、
    前記ロボットリストは、
    ・前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}およびＨＲ_{ＨＧＶ，２}が５０°〜１３０°の範囲の角度で交差、または前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}およびＨＲ_{ＨＧＶ，２}が互いに１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の最小間隔Ａ１を有し、
    ・前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，３}が前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，２}から径方向に一定間隔Ｄ１をおいて配置され、
    ・前記リスト関節接続ＨＧＶ_２は、前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，２}を中心とする力またはトルクを検出するよう構成される、ように構成されることを特徴とする、ロボットリスト。
11. 請求項１０に記載のロボットリストであって、
    前記ロボットリストは、前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}およびＨＲ_{ＨＧＶ，２}によって広がる面へ延びる前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，３}が、前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，２}と５０°〜１３０°の範囲の角度を形成するよう構成されることを特徴とする、ロボットリスト。
12. 請求項１０または１１に記載のロボットリストであって、
    前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}およびＨＲ_{ＨＧＶ，２}が９０°の角度を形成する、および／または前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}およびＨＲ_{ＨＧＶ，２}によって広がる面へ延びる前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，３}が、前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，２}と９０°の角度を形成することを特徴とする、ロボットリスト。
13. 請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のロボットリストであって、
    前記リスト関節接続ＨＧＶ_１，ＨＧＶ_２，ＨＧＶ_３と、前記リストリンクＨＧＬ_１，ＨＧＬ_２と、および前記リスト関節接続ＨＧＶ_３に搭載される前記エフェクタＥは、前記リストがどのような姿勢をとっても妨げられることなく前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，２}を中心とする前記リストリンクＨＧＬ_２および前記エフェクタＥの運動が可能であるよう、構成されることを特徴とする、ロボットリスト。
14. 請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のロボットリストであって、
    前記リスト関節接続ＨＧＶ_３は前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，３}を中心とする力またはトルクを検出するよう構成され、および／または前記リスト関節接続ＨＧＶ_１は前記リスト回転軸ＨＲ_{ＨＧＶ，１}を中心とする力またはトルクを検出するよう構成されることを特徴とする、ロボットリスト。
15. ロボットであって、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のロボットアーム、または請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のロボットリストを備える、ロボット。
    

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