JP2019063940A - ロボット - Google Patents
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Abstract
Description
<ロボットの基本構成>
図1は、本実施形態に係るロボットを示す斜視図である。図2は、図1に示すロボットを図1とは異なる方向から見た斜視図である。図3は、図1に示すロボットのシステムブロック図である。図4は、図1に示すロボットを−y軸側から見た図である。図5は、図1に示すロボットを+x軸側から見た図である。図6は、図1に示すロボットを+z軸側から見た図である。図7は、図1に示すロボットが有するロボット本体部の内部を模式的に示す斜視図である。なお、以下では、説明の都合上、図1、図2、図4〜図7には、それぞれ、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸としてx軸、y軸およびz軸が図示されており、各軸を示す矢印の先端側を「+」、基端側を「−」とする。また、x軸に平行な方向を「x軸方向」、y軸に平行な方向を「y軸方向」、z軸に平行な方向を「z軸方向」という。また、図1中に示すロボット100の基台20側を「基端」、その反対側(アーム16側)を「先端」と言う。また、図4中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図4中の上下方向を「鉛直方向」とし、左右方向を「水平方向」とする。
ロボット100は、ロボット本体部1と、ロボット本体部1に内蔵された、複数の駆動部30、位置センサー40および制御ユニット5(制御装置)、とを有する(図1〜図3参照)。また、ロボット100は、複数の外部接続部50(例えばコネクター等)を有している。外部接続部50を例えば商用電源等の外部電源(図示せず)に電気的に接続することにより、ロボット100に電力が供給される。これにより、ロボット100を駆動させることができる。
図1および図2に示すように、ロボット本体部1は、基台20と、基台20に接続されたロボットアーム10と、を有する。なお、後で詳述するが、ロボット本体部1は、複数の外装部材(複数のハウジング105、205および複数のカバー106、206等)を含んで構成されており、複数の駆動部30、複数の位置センサー40および制御ユニット5を収容する内部空間S1を有している。また、内部空間S1は、基台20の内部すなわち内部空間S20と、ロボットアーム10の内部すなわち内部空間S10とを有しており、内部空間S10と内部空間S20とは連通している。
〈基台〉
基台20は、ロボット100を任意の設置箇所に取り付ける部分である。基台20の設置箇所は、特に限定されず、例えば、床、壁、天井、作業台、移動可能な台車等であってもよい。基台20は、外形が直方体状をなす本体部21と、本体部21の+z軸側に設けられ、外形が円柱状の突出部22とを有する。
ロボットアーム10は、基台20に回動可能に支持されており、アーム11(第1アーム)、アーム12(第2アーム)、アーム13(第3アーム)、アーム14(第4アーム)、アーム15(第5アーム)、アーム16(第6アーム、先端アーム)と、を有する。これらアーム11〜16は、基端側から先端側に向かってこの順に連結されており、隣り合う基端側のアームまたは基台20に対して相対的に回動可能に構成されている。なお、詳細な図示はしないが、本実施形態では、各アーム11〜16は、それぞれ、外装部材(ハウジング105およびカバー106等)と、外装部材の内周面に設けられ、かつ、駆動部30に接続された軸受(図示せず)を備える支持部材(図示せず)とを有する。
図3に示すように、ロボット100は、アーム11〜16と同数(本実施形態では6つ)の駆動部30を有している。複数の駆動部30は、それぞれ、対応するアームをそれの基端側に位置するアーム(または基台20)に対して回動させる機能を有しており、動力源としてのモーターとブレーキとを含むモーターユニット301と、減速機302、ベルト(図示せず)およびプーリー(図示せず)等とを含む動力伝達機構(図示せず)と、を備える。
図3に示すように、ロボット100は、駆動部30と同数の位置センサー40を有しており、1つの駆動部30に対して1つの位置センサー40(角度センサー)が設けられている。位置センサー40は、モーターユニット301(具体的にはモーター)または減速機302の回転軸(軸部)の回転角度を検出する。これにより、基端側のアームに対する先端側のアームの角度(姿勢)等の情報を得ることができる。このような各位置センサー40としては、例えばロータリーエンコーダー等を用いることができる。また、各位置センサー40は、後述する制御ユニット5が有する制御基板51に電気的に接続されている。
図3に示すように、制御ユニット5は、制御基板51と、制御基板51に電力を供給する電源基板52と、制御基板51の指令に基づいて各駆動部30を駆動する複数の駆動基板53と、を含む。なお、制御基板51と電源基板52とで、ロボット100の駆動にかかる電力を供給し、かつ、ロボット100の駆動を制御する制御装置(コントローラー)を構成している。
制御基板51は、図7に示すように内部空間S20に設けられており、ロボット100の駆動を制御する制御回路(図示せず)を有する。制御回路は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサー、RAM(Random Access Memory)等の揮発性メモリーおよびROM(Read Only Memory)等の不揮発性メモリー等を含み、ロボット100の各部の駆動の制御や各種演算および判断等の処理を行う。例えば、制御回路は、所定の制御プログラムを実行可能であり、当該制御プログラムに従って各駆動基板53に対して制御信号を出力することで、ロボット100(具体的にはロボットアーム10)に所定の動作を実行させる。
電源基板52は、図7に示すように内部空間S20に設けられており、制御基板51および各駆動基板53のそれぞれに対して供給する電力を生成する電源回路(図示せず)を有する。電源回路は、変圧器やノイズフィルターを備えており、例えば商用電源等の外部電源(図示せず)から供給される電力の周波数および電圧を変換し、制御基板51および各駆動基板53に供給する。特に、本実施形態では、電源回路には、外部電源から出力された交流電圧を52Vの直流電圧(駆動電圧)に変換して各駆動基板53等に出力する変換器を備えている。
各駆動基板53は、図7に示すように内部空間S10に分散配置されており、制御基板51からの制御信号を受け、駆動部30に供給するための電力に変換する(を生成する)駆動回路(図示せず)を有している。駆動回路は、例えば、直流電力(電流)から交流電力(電流)に変換するインバーター回路を備えている。
前述したように、ロボット100では、複数の駆動部30と、コントローラーの機能を有する制御ユニット5がロボット本体部1の内部すなわち内部空間S1内に収容されている。すなわち、ロボットアーム10を駆動させる(本実施形態では複数の)駆動部30と、制御基板51、制御基板51に電力を供給する電源基板52および制御基板51の指令に基づいて駆動部30を駆動する(本実施形態では複数の)駆動基板53とが、内部空間S1に配置されている。そのため、従来のようにコントローラーの配置を別途考える必要がなく、ロボット100の配置の自由度を高くすることができる。また、コントローラーが別体である場合に比べて、総設置面積を小さくすることができ、また、コントローラーに対する接続等の手間を省くことができる。
これにより、制御基板51と各駆動基板53とを接続する各種配線(図示せず)の配置の設計が容易である。
これにより、電源基板52と各駆動基板53とを接続する各種配線(図示せず)の配置の設計が容易である。
図8および図9は、それぞれ、ロボットが有する複数のハウジングおよびカバーを説明するための図である。
前述したように、ロボット本体部1は、複数の外装部材(ハウジング205、105およびカバー106、206等)を含んで構成されている。具体的には、図8および図9に示すように、基台20は、ハウジング205(部材)およびカバー206(部材)を有する第1筐体200を備えている。アーム11〜14は、ハウジング105(部材)およびカバー106(部材)を有する第2筐体117を備えている。より具体的には、アーム11の第2筐体117は、ハウジング115(部材)およびカバー116(部材)を有する。アーム12の第2筐体117は、ハウジング125(部材)およびカバー126(部材)を有する。アーム13の第2筐体117は、ハウジング135(部材)およびカバー136(部材)を有する。アーム14の第2筐体117は、ハウジング145(部材)、カバー146(部材)およびカバー147(部材)を有する。なお、アーム15は、ケース155を有している。また、以下では、ハウジング205、ハウジング115、ハウジング125、ハウジング135およびハウジング145を区別しない場合は、それらをそれぞれハウジング105という。また、カバー206、カバー116、カバー126、カバー136、カバー146およびカバー147を区別しない場合は、それらをそれぞれカバー106という。
図11は、ロボットが有する基台の内部を模式的に示す斜視図である。図12は、外部接続部の一例を模式的に示す図である。図13は、ロボットが有する制御基板の配置を模式的に示す図である。図14は、制御基板の図13とは異なる配置を模式的に示す図である。なお、図11では、1つの外部接続部50を代表して示す。
Claims (10)
- 第1筐体を有する基台と、前記基台に接続され、第2筐体を有するロボットアームと、を有するロボット本体部と、
前記ロボット本体部の内部に設けられた、前記ロボットアームを駆動させる駆動部と、
前記ロボット本体部の内部に設けられた、制御基板、前記制御基板に電力を供給する電源基板および前記制御基板の指令に基づいて前記駆動部を駆動する駆動基板と、を備え、
前記第1筐体は複数の部材で構成され、前記第1筐体の複数の部材の間には、第1封止部材が設けれ、
前記第2筐体は複数の部材で構成され、前記第2筐体の複数の部材の間には、第2封止部材が設けられていることを特徴とするロボット。 - 前記ロボット本体部には、外部配線が接続される外部接続部が設けられており、
前記外部接続部の少なくとも一部は、前記ロボット本体部の外部に露出するように設けられ、防水性および防塵性を有している請求項1に記載のロボット。 - 前記ロボット本体部の内部に配置され、前記外部接続部に対して着脱可能で、前記外部接続部と前記電源基板とを電気的に接続する接続部が設けられており、
前記接続部は、前記外部接続部から取り外して前記ロボット本体部の外部に露出した状態で配置することが可能であり、前記外部接続部の代わりに、前記外部配線が接続される請求項2に記載のロボット。 - 前記制御基板は、前記基台内に設けられている請求項1ないし3のいずれか1項に記載のロボット。
- 前記電源基板は、前記基台内に設けられている請求項1ないし4のいずれか1項に記載のロボット。
- 前記ロボットアームは、前記基台に回動可能に接続された第1アームを有し、
前記第1アーム内には、前記第1アームを駆動させる第1駆動部が設けられている請求項1ないし5のいずれか1項に記載のロボット。 - 前記ロボットアームは、前記第1アームに回動可能に接続された第2アームを有し、
前記第2アーム内には、前記第2アームを駆動させる第2駆動部が設けられている請求項5に記載のロボット。 - 前記第1アーム内には、前記第1駆動部を駆動する第1駆動基板が設けられており、
前記第2アーム内には、前記第2駆動部駆動する第2駆動基板が設けられている請求項7に記載のロボット。 - 前記ロボットアームは、第Aアームと前記第Aアームに片持ち支持された第Bアームとを有する請求項1ないし8のいずれか1項に記載のロボット。
- 前記ロボット本体部には、ファンが設けられていない請求項1ないし9のいずれか1項に記載のロボット。
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