JP2019063877A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】床面等の被設置面に設置可能でありながら、天井吊り下げ式のロボットのように人間の作業空間を広く確保できる軽量かつスリムなロボットを提供する。【解決手段】被設置面Ｆに設置される平坦な設置面部材７と設置面部材７から上方に立ち上がる柱状部材８とを備えるベース２と、ベース２の柱状部材８の上方に配置される第１水平軸線Ｂ回りに一端が回転可能に支持され、第１水平軸線Ｂより下方に動作範囲を有する第１アーム４とを備え、柱状部材８が、第１アーム４の長さ以上の長さを有し、かつ、第１アーム４と同等の均一な横断面積を有するロボット１を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットに関するものである。

人間とロボットとが協働作業を行う作業空間において、ロボットが床面に設置されていると、ロボットによって作業空間が占有されるため、人間の作業空間を広く確保することができないという不都合がある。この不都合を解消するために、ロボットを床面に設置しない天井吊り下げ式のロボットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−２３０２１４号公報

しかしながら、天井吊り下げ式のロボットは、ロボットを吊り下げるための頑丈かつ大がかりな架台が必要であるという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、床面等の被設置面に設置可能でありながら、天井吊り下げ式のロボットのように人間の作業空間を広く確保することができる軽量かつスリムなロボットを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、被設置面に設置される平坦な設置面部材と該設置面部材から上方に立ち上がる柱状部材とを備えるベースと、該ベースの前記柱状部材の上方に配置される第１水平軸線回りに一端が回転可能に支持され、該第１水平軸線より下方に動作範囲を有する第１アームとを備え、前記柱状部材が、前記第１アームの長さ以上の長さを有し、かつ、前記第１アームと同等の均一な横断面積を有するロボットを提供する。

本態様によれば、ベースの平坦な設置面部材を被設置面に設置し、柱状部材の上方の第１水平軸線回りに第１アームを揺動させることにより、第１アームの先端を第１水平軸線よりも下方の動作範囲において動作させることができる。被設置面に設置される設置面部材は平坦で被設置面に沿うように配置され、また、第１アームと同等の均一な横断面積を有するためロボットが軽量かつスリムに構成されて柱状部材も大きなスペースを占有しないので、人間の作業の邪魔にならない。これにより、床面等の被設置面に設置可能でありながら、天井吊り下げ式ロボットのように人間の作業空間を広く確保することができる。

また、上記態様においては、前記柱状部材が、鉛直方向に伸縮可能であってもよい。
このようにすることで、柱状部材を伸張させてより高い位置まで到達可能な動作範囲を設定することができ、柱状部材を収縮させて、折り畳んだときの重心位置をより低く設定することができる。

上記態様においては、前記柱状部材の上部に鉛直軸線回りに回転可能に設けられた旋回胴を備え、前記第１アームの一端が、前記旋回胴に前記第１水平軸線回りに回転可能に取り付けられ、前記第１アームの他端に、前記第１水平軸線に平行な第２水平軸線回りに回転可能に取り付けられた第２アームを備えていてもよい。
このようにすることで、柱状部材の上端に配置された旋回胴を鉛直軸線回りに回転させるとともに、旋回胴に一端が取り付けられた第１アームを第１水平軸線回りに揺動させ、第１アームの他端に一端が取り付けられた第２アームを第２水平軸線回りに揺動させることにより、第２アームの先端の３次元位置を任意に変更することができる。

また、上記態様においては、前記第１アームおよび前記第２アームを折り畳んだ状態で、前記ベースの設置面を底面とし、該設置面の中心を通る鉛直線と前記第１水平軸線を含む水平面との交点を頂点とする錐体状の空間内に全体の重心を配置可能な形態を有していてもよい。
このようにすることで、ロボットを搬送する場合には、第１アームおよび第２アームを折り畳むことにより、ロボット全体の重心位置を、ベースの設置面を底面とし設置面の中心を通る鉛直線と第１水平軸線を含み水平面との交点を頂点とした錐体状の空間内に配置することができる。したがって、ベースを被設置面から切り離して搬送する際に、重心をより低い位置に配置して安定して搬送することができるとともに、搬送中に傾いても重心をベースの内側に維持して、転倒し難くすることができる。

また、上記態様においては、前記第１アームおよび前記第２アームが、前記ベースの設置面を底面として鉛直方向に延びる柱状の空間内に収容される形態に折り畳み可能であってもよい。
このようにすることで、搬送する際に、ベースを密着させるように複数のロボットを密集して配置することができ、搬送効率を向上することができる。

本発明によれば、床面等の被設置面に設置可能でありながら、天井吊り下げ式のロボットのように人間の作業空間を広く確保することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るロボットを示す斜視図である。 図１のロボットの側面図である。 図１のロボットを折り畳んだ状態姿勢を示す側面図である。 図３の姿勢における重心位置を説明する側面図である。 図３の姿勢におけるロボットの占有スペースを説明する側面図である。

本発明の一実施形態に係るロボット１について、図面を参照しながら以下に説明する。
本実施形態に係るロボット１は、図１および図２に示されるように、床面（被設置面）Ｆに設置されるベース２と、該ベース２に対して鉛直な第１軸線（鉛直軸線）Ａ回りに回転可能に支持された旋回胴３と、該旋回胴３に対して水平な第２軸線（第１水平軸線）Ｂ回りに揺動可能に支持された第１アーム４と、該第１アーム４の先端に第２軸線Ｂに平行な第３軸線（第２水平軸線）Ｃ回りに揺動可能に支持された第２アーム５と、該第２アーム５の先端に配置された３軸の手首６とを備えた６軸垂直多関節型ロボットである。

ベース２は、床面Ｆに沿って広がる平坦な、平面視略正方形の形態の支持用脚部材（設置面部材）７と、該支持用脚部材７の中央から鉛直上方に延びる円柱状の柱状部材８とを備えている。旋回胴３は、柱状部材８の上端に回転可能に支持されている。

ベース２の支持用脚部材７は、中央に若干上方に延びる円錐台状部分７ａを備えるとともに、該円錐台状部分７ａの外周に水平に延びる平板上の鍔部７ｂを備えている。鍔部７ｂは平面視略正方形に形成され、４隅に、鍔部７ｂを板厚方向に貫通する貫通孔が設けられている。貫通孔はアンカーボルトを貫通可能な内径を有し、アンカーボルトを利用してロボット１を床面Ｆに固定設置することができるようになっている。

第１アーム４は、図１に示されるように、柱状部材８に対して径方向一方向にオフセットして配置され、柱状部材８の長手軸に対して間隔をあけて平行に配置される平面に沿って回転するように配置されている。第１アーム４の長さはベース２の柱状部材８の長さより短く設定されており、３６０°の動作範囲を備えている。また、柱状部材８の太さ（横断面積）は第１アーム４の太さ（横断面積）とほぼ同等に設定されている。

第２アーム５は、図１に示されるように、柱状部材８に対する第１アーム４のオフセット方向とは逆方向に同じ量だけオフセットして配置され、柱状部材８の長手軸を含む平面に沿って回転するように配置されている。これにより、第２アーム５の中心軸は柱状部材８の中心軸と同一平面上に配置されている。

このように構成された本実施形態に係るロボット１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るロボット１を使用するには、床面Ｆに支持用脚部材７を設置し、鍔部７ｂの４隅の貫通孔にアンカーボルトを使用して床面Ｆに固定する。これにより、床面設置型の６軸垂直多関節型ロボットとして動作させることができる。

この場合において、本実施形態に係るロボット１は、ベース２が平坦な支持用脚部材７とその中心から鉛直上方に延びる円柱状の柱状部材８とにより構成されており、柱状部材８の長さが第１アーム４より長く、太さが第１アーム４と同等であるのでロボット１が軽量かつスリムに構成され、大きな空間を占有せず、作業者の作業空間を広く確保することができるという利点がある。

また、旋回胴３を細長い柱状部材８の上端に配置し、柱状部材８を第１アーム４より長く構成することで、図１に示されるように第１アーム４を第２軸線Ｂより上方に配置した動作状態のみならず、図３に示されるように第１アーム４を第２軸線Ｂより下方に配置した天井吊り下げ式ロボットと同様の動作状態をも実現することができる。

そして、ロボット１を搬送する際には、図３に示されるように、第２アーム５を柱状部材８に沿わせるように第１アーム４および第２アーム５を折り畳んだ状態とすることにより、全体の重心位置を低い位置に配置して倒れにくくすることができる。この状態では、図４に示されるように、全体の重心位置が、支持用脚部材７を底面とし、支持用脚部材７の中心を通る鉛直線と第２軸線Ｂを含む平面との交点を頂点とする錐体状の空間（図中、斜線部）内に配置される。これにより、ロボット１がある程度傾いても重心が支持用脚部材７から外側に出ないように維持され、転倒しにくくすることができる。

すなわち、床面Ｆから取り外したロボット１を作業者が台車（図示略）等に搭載し、台車あるいは台車等にロボット１を搭載せずに、ロボット１の側面に水平方向の外力を付与して押圧することにより、外力を付与した方向にロボット１を移動させる場合に、ロボット１全体の重心が、上記錐体状の空間内に配置されているので、移動中の転倒を防止することができる。

このように、本実施形態に係るロボット１によれば、第１アーム４の長さ以上の長さを有しかつ第１アーム４の太さと同様の太さを有する柱状部材８の上に旋回胴３を取り付けているので、床面Ｆに設置可能でありながら、天井吊り下げ式のロボットのように人間の作業空間を広く確保できるという利点がある。また、第１アーム４および第２アーム５を折り畳んだ状態の全体の重心位置を、支持用脚部材７を底面とし、支持用脚部材７の中心を通る鉛直線と第２軸線Ｂを含む平面との交点を頂点とする錐体状の空間内に配置しているので、移設時にロボット１を横から押して傾斜しても倒れにくく移設容易性を向上することができるという利点がある。

さらに、本実施形態に係るロボット１によれば、第１アーム４および第２アーム５を折り畳むことにより、図５に示されるように、ロボット１全体を、支持用脚部材７を底面とする柱状の空間（図中、斜線部）内に収めることができ、多数並べて格納したり搬送したりする際にスペースの有効利用を図ることができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、ベース２の柱状部材８が鉛直方向に伸縮可能な構造を有していてもよい。このようにすることで、柱状部材８を伸張させてより高い位置まで到達可能な動作範囲を設定することができ、柱状部材８を収縮させて、折り畳んだときの重心位置をより低く設定することができるという利点がある。
また、柱状部材８の伸縮は、サーボ駆動による伸縮であってもよいし、ロボット１の駆動軸によるものではなく、手動操作または電動操作による伸縮であってもよい。

また、本実施形態においては、支持用脚部材７を固定する被設置面として床面Ｆを例示したが、これに限定されるものではなく、他の任意の被設置面、例えば、床面Ｆに設置される支持台の上面等に設置固定することにしてもよい。
また、支持用脚部材７の形状を、平面視略正方形として説明したが、これに限定されるものではなく、他の任意の形態を有していてもよい。

また、本実施形態においては、ベース２の上部に鉛直軸線Ａ回りに回転可能な旋回胴３、旋回胴３に第１水平軸線Ｂ回りに揺動可能な第１アーム４、第１アーム４の先端に第２水平軸線Ｃ回りに揺動可能な第２アーム５および第２アーム５の先端に配置された３軸手首６を備える６軸垂直多関節型ロボットを例示したが、これに代えて、他の任意の軸構成のロボットを採用してもよい。また、図１において、第１アーム４が旋回胴３から離れるような、第１軸線Ａに対し、大きなオフセット量を有するアームや、第２軸線Ｂが第１軸線Ａに対し、手首６側にオフセットしているアームであってもよい。

１ ロボット
２ ベース
３ 旋回胴
４ 第１アーム
５ 第２アーム
７ 支持用脚部材（設置面部材）
８ 柱状部材
Ａ 第１軸線（鉛直軸線）
Ｂ 第２軸線（第１水平軸線）
Ｃ 第３軸線（第２水平軸線）
Ｆ 床面（被設置面）

Claims (5)

1. 被設置面に設置される平坦な設置面部材と該設置面部材から上方に立ち上がる柱状部材とを備えるベースと、
   該ベースの前記柱状部材の上方に配置される第１水平軸線回りに一端が回転可能に支持され、該第１水平軸線より下方に動作範囲を有する第１アームとを備え、
   前記柱状部材が、前記第１アームの長さ以上の長さを有し、かつ、前記第１アームと同等の均一な横断面積を有するロボット。
2. 前記柱状部材が、鉛直方向に伸縮可能である請求項１に記載のロボット。
3. 前記柱状部材の上部に鉛直軸線回りに回転可能に設けられた旋回胴を備え、
   前記第１アームの一端が、前記旋回胴に前記第１水平軸線回りに回転可能に取り付けられ、
   前記第１アームの他端に、前記第１水平軸線に平行な第２水平軸線回りに回転可能に取り付けられた第２アームを備える請求項１または請求項２に記載のロボット。
4. 前記第１アームおよび前記第２アームを折り畳んだ状態で、前記ベースの設置面を底面とし、該設置面の中心を通る鉛直線と前記第１水平軸線を含む水平面との交点を頂点とする錐体状の空間内に全体の重心を配置可能な形態を有する請求項３に記載のロボット。
5. 前記第１アームおよび前記第２アームが、前記ベースの設置面を底面として鉛直方向に延びる柱状の空間内に収容される形態に折り畳み可能である請求項３または請求項４に記載のロボット。
   

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