JP2022100830A - ロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】広い範囲に散在する物体を効率よく運搬することを可能にする。【解決手段】少なくとも1つの支柱を有する本体と、本体を移動させる移動機構と、少なくとも1つの支柱のうちの一の支柱に、一の支柱を回転軸として360°以上回転可能に取り付けられたマニピュレータとを備えたロボット。【選択図】図1
Description
本発明は、ロボットに関する。
特許文献1には、ロボット本体がアーム部の全体を収納可能な収納スペースを備えているアーム搭載ロボットが開示されている。
特許文献2には、無人搬送車(AGV)と、2つ以上の保管容器を保持するように構成およびサイズ決定される、AGV上にある載荷台と、AGVから延在するフレームと、フレームに設置されるロボットアームとを備えるシステムが開示されている。
特許文献3には、アームが、多関節ロボットアームであり、根元部分が格納部の上端部に連結されており、これにより、フレームに対してテーブルが旋回すると、テーブルに追従するようにアームも旋回し、それに伴い、自身の重心位置がアームの旋回方向側に移動する移動体が開示されている。
比較的狭い可動範囲しか有しないマニピュレータを備えたロボットでは、広い範囲に散在する物体を効率よく運搬することができない。
本発明の目的は、広い範囲に散在する物体を効率よく運搬することを可能にすることにある。
かかる目的のもと、本発明は、少なくとも1つの支柱を有する本体と、本体を移動させる移動機構と、少なくとも1つの支柱のうちの一の支柱に、一の支柱を回転軸として360°以上回転可能に取り付けられたマニピュレータとを備えたロボットを提供する。
少なくとも1つの支柱は、水平方向の支柱を含み、一の支柱は、水平方向の支柱であってもよい。
その場合、少なくとも1つの支柱は、鉛直方向の第1の支柱を更に含み、水平方向の支柱は、第1の端部で第1の支柱の鉛直上方向の端部に結合されている、ものであってよい。また、少なくとも1つの支柱は、鉛直方向の第2の支柱を更に含み、水平方向の支柱は、第2の端部で第2の支柱の鉛直上方向の端部に結合されている、ものであってよい。
或いは、少なくとも1つの支柱は、鉛直方向の第1の支柱を更に含み、水平方向の支柱は、第1の端部で第1の支柱に鉛直方向に移動可能に取り付けられている、ものであってよい。また、少なくとも1つの支柱は、鉛直方向の第2の支柱を更に含み、水平方向の支柱は、第2の端部で第2の支柱に鉛直方向に移動可能に取り付けられている、ものであってよい。
少なくとも1つの支柱は、鉛直方向の支柱を含み、一の支柱は、鉛直方向の支柱であってよい。
ロボットは、物体の立体的形状を計測する計測手段を更に備えた、ものであってよい。
ロボットは、物体に対して殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つの処理を行う処理手段を更に備えた、ものであってよい。
本体は、物体を載置するための水平面内で回転可能な載置台を更に有する、ものであってよい。
その場合、ロボットは、物体が載置された載置台を回転することにより物体の立体的形状を計測する計測手段を更に備えた、ものであってよい。また、ロボットは、計測手段により計測された物体の立体的形状、及び、立体的形状と物体の再配置場所との対応に基づいて、物体を再配置場所に再配置するように移動機構及びマニピュレータを制御する制御手段を更に備えた、ものであってよい。
或いは、ロボットは、物体が載置された載置台を回転することにより物体に対して殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つの処理を行う処理手段を更に備えた、ものであってよい。また、処理手段は、載置台を回転することにより物体が特定の位置に移動してきた際に少なくとも1つの処理を行う、ものであってよい。
マニピュレータは、掃除機ユニットを取り付け可能に構成されている、ものであってよい。掃除機ユニットは、物体に対して殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つの処理を行う処理手段を更に有する、ものであってよい。
また、本発明は、鉛直方向の第1の支柱と、第1の端部で第1の支柱の鉛直上方向の端部に結合された水平方向の支柱とを有する本体と、本体を移動させる移動機構と、水平方向の支柱に取り付けられたマニピュレータとを備えたロボットも提供する。
本体は、鉛直方向の第2の支柱を更に有し、水平方向の支柱は、第2の端部で第2の支柱の鉛直上方向の端部に結合されている、ものであってよい。
更に、本発明は、鉛直方向の第1の支柱と、鉛直方向の第2の支柱と、第1の端部で第1の支柱に、第2の端部で第2の支柱に、鉛直方向に移動可能に取り付けられた水平方向の支柱とを有する本体と、本体を移動させる移動機構と、水平方向の支柱に取り付けられたマニピュレータとを備えたロボットも提供する。
更にまた、本発明は、物体を載置するための水平面内で回転可能な載置台を有する本体と、本体を移動させる移動機構と、載置台の外周に接する位置に取り付けられたマニピュレータとを備えたロボットも提供する。
本発明によれば、広い範囲に散在する物体を効率よく運搬することが可能になる。
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態におけるロボット10を側面から見た図であり、図2乃至図4は、ロボット10を斜め前から見た図である。ロボット10は、本体110と、移動機構120と、マニピュレータ130とを備える。
図1は、第1の実施の形態におけるロボット10を側面から見た図であり、図2乃至図4は、ロボット10を斜め前から見た図である。ロボット10は、本体110と、移動機構120と、マニピュレータ130とを備える。
本体110は、図1に示すように、門型形状を有している。つまり、本体110は、基部111と、第1鉛直支柱112と、第2鉛直支柱113と、水平支柱114とを備える。基部111は、本体110の基礎となる部分である。第1鉛直支柱112は、基部111に対して鉛直方向に設けられた1つ目の支柱であり、鉛直方向の第1の支柱の一例である。第2鉛直支柱113は、基部111に対して鉛直方向に設けられた2つ目の支柱であり、鉛直方向の第2の支柱の一例である。水平支柱114は、第1鉛直支柱112の鉛直上方向の端部及び第2鉛直支柱113の鉛直上方向の端部に結合するように水平方向に設けられた支柱であり、水平方向の支柱の一例である。尚、本明細書において、「鉛直」とは、鉛直に一致している場合だけでなく、鉛直に対して本実施の形態の効果を発揮し得る程度に傾斜している場合も含む。そして、「水平」とは、水平に一致している場合だけでなく、水平に対して本実施の形態の効果を発揮し得る程度に傾斜している場合も含む。
また、本体110は、基部111に、回転台115と、運搬台116とを備える。回転台115は、水平面内で回転可能な平面状の台である。運搬台116は、回転台115上に設けられた運搬対象の物体を置くための皿状の台である。ここで、運搬台116は回転台115上にあるので水平面内で回転可能であり、運搬台116に置かれるのは運搬対象の物体に限らないので、運搬台116は、物体を載置するための水平面内で回転可能な載置台の一例である。
更に、本体110は、図2乃至図4に示すように、門型形状の前面の第1鉛直支柱112に、ディスプレイ117を備える。ディスプレイ117は、ユーザとのコミュニケーションやユーザに対する情報提示のために用いられる。
移動機構120は、本体110を移動させる機構である。移動機構120は、本体110の下にタイヤ、クローラ等を配置することにより、実現するとよい。具体的には、移動機構120は、本体110の下に3個のオムニホイールを配置することで、ロボット10があらゆる方向に移動できるようにするとよい。
マニピュレータ130は、ロボット10の用途に応じた実際の操作を行う部分である。マニピュレータ130は、本体110の水平支柱114に取り付けられており、本体110の門型形状の中に配置される。マニピュレータ130は、第1関節131と、第2関節132と、第3関節133と、第4関節134と、第5関節135と、第6関節136と、第1リンク1371と、第2リンク1372と、第3リンク1373と、第4リンク1374と、エンドエフェクタ138とを備える。
第1関節131は、マニピュレータ130の根元の水平支柱114に取り付けられた関節に相当する部分であり、水平支柱114を回転軸として360°以上回転可能に取り付けられている。これにより、マニピュレータ130は、図1に示すように、物体を上方に持ち上げることが可能となっており、図2乃至図4に示すように、正面から見て左方向及び右方向に自由に回転することが可能となっている。
第2関節132は、水平支柱114とマニピュレータ130とをつなぐ関節に相当する部分である。第1リンク1371は、第2関節132に取り付けられた肩に相当する部分である。第3関節133は、第1リンク1371の先端の関節に相当する部分である。第2リンク1372は、第3関節133に取り付けられた腕に相当する部分である。第4関節134は、第2リンク1372の先端の関節に相当する部分である。第3リンク1373は、第4関節134に取り付けられた腕に相当する部分である。第5関節135は、第3リンク1373の先端の関節に相当する部分である。第4リンク1374は、第5関節135に取り付けられた手首に相当する部分である。第6関節136は、第4リンク1374の先端の関節に相当する部分である。
エンドエフェクタ138は、ロボット10の用途に応じた実際の操作を行うために、第6関節136に取り付けられる機器である。ここでは、エンドエフェクタ138として、多指ハンド138aが示されている。
ここで、マニピュレータ130の各関節の回転方向について説明する。図5は、このような回転方向について示した図である。
第1関節131は、上述したように、本体110の水平支柱114の中心軸である軸J1を回転軸として回転する。第2関節132は、軸J1に垂直な軸J2を回転軸として回転する。第3関節133は、軸J2に垂直な軸J3を回転軸として回転する。第4関節134は、軸J3に垂直な軸J4を回転軸として回転する。第5関節135は、軸J4に平行な軸J5を回転軸として回転する。第6関節136は、軸J5に垂直な軸J6を回転軸として回転する。
また、第1の実施の形態におけるロボット10は、物体が置かれた運搬台116を回転することにより、エンドエフェクタ138に配置した三次元情報取得装置で物体の立体的形状を計測する。
図6は、このときのロボット10の動作の概略を示した図である。ロボット10において、エンドエフェクタ138には、三次元情報取得装置138bが配置されている。そして、ロボット10は、ぬいぐるみPが置かれた運搬台116を太矢印で示すように回転させながら、三次元情報取得装置138bにより、扇形の半径方向の太線で挟まれた範囲内の三次元情報を取得する。これにより、三次元情報取得装置138bは、ぬいぐるみPの三次元情報を取得する。
ここで、三次元情報取得装置138bは、カメラであってもよいし、3Dキャプチャ装置であってもよい。また、三次元情報取得装置138bは、エンドエフェクタ138ではなく、マニピュレータ130のリンク、第1鉛直支柱112又は第2鉛直支柱113の運搬台116の横の部分等に配置してもよい。三次元情報取得装置138bは、物体が載置された載置台を回転することにより物体の立体的形状を計測する計測手段の一例である。
或いは、マニピュレータ130に三次元情報取得装置138bが配置された場合、ロボット10は、運搬台116を回転させずに、マニピュレータ130を動作させて、三次元情報取得装置138bにより、ぬいぐるみPの三次元情報を取得してもよい。この場合、三次元情報取得装置138bは、物体の立体的形状を計測する計測手段の一例である。
更に、第1の実施の形態におけるロボット10は、物体が置かれた運搬台116を回転させながら、エンドエフェクタ138に配置した殺菌等処理装置で物体の殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭を行う。
図7は、このときのロボット10の動作の概略を示した図である。ロボット10において、エンドエフェクタ138には、殺菌等処理装置138cが配置されている。そして、ロボット10は、例えば、ぬいぐるみPが置かれた運搬台116を太矢印で示すように回転させながら、殺菌等処理装置138cにより、扇形の半径方向の太線で挟まれた範囲内の殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭を行う。これにより、殺菌等処理装置138cは、ぬいぐるみPの殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭を行う。
ここで、殺菌等処理装置138cは、紫外線照射装置、除菌剤噴出装置、オゾン発生装置等であってよい。そして、殺菌等処理装置138cは、殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つを行う装置であってもよいし、殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つを行う装置を組み合わせて、殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の2つ以上を行う装置であってもよい。また、殺菌等処理装置138cは、エンドエフェクタ138ではなく、移動機構120の横等の本体110の下部、水平支柱114の運搬台116の上方の部分、第1鉛直支柱112又は第2鉛直支柱113の運搬台116の横の部分等に配置してもよい。殺菌等処理装置138cは、物体が載置された載置台を回転することにより物体に対して殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つの処理を行う処理手段の一例である。
或いは、マニピュレータ130に殺菌等処理装置138cが配置された場合、ロボット10は、運搬台116を回転させずに、マニピュレータ130を動作させて、殺菌等処理装置138cにより、ぬいぐるみPの殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭を行ってもよい。この場合、殺菌等処理装置138cは、物体に対して殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つの処理を行う処理手段の一例である。
また、回転台115、運搬台116、及び紫外線発射装置は、紫外線透過樹脂及び紫外線透過塗料で構成することにより、デザイン的に違和感がないようにするのが好ましい。更に、殺菌等処理装置138cは、図示しないセンサにより人間が接近したことが検知されると、有害な光、ガス等の噴射を停止する機能を有するのが好ましい。
また、第1の実施の形態におけるロボット10は、物体が置かれた運搬台116を回転させることにより、支柱に配置した殺菌等処理ボックスに物体を搬入して、物体の殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭を行うものでもよい。
図8(a)~(c)は、このときのロボット10の動作の概略を示した図である。ロボット10において、本体110の第2鉛直支柱113には、殺菌等処理ボックス118が配置されている。ここで、殺菌等処理ボックス118は、物体の搬入口及び搬出口に設けられた有害物質や有害光線を外部に漏らさないための漏れ防止部材119を備える。漏れ防止部材119は、例えば、シャッタやカーテンであってよい。
そして、ロボット10は、最初、運搬台116の殺菌等処理ボックス118が設けられていない側に殺菌等処理対象のぬいぐるみPが置かれた状態にあるとする。ロボット10は、マニピュレータ130でぬいぐるみPを拾い上げて運搬台116に置くことより、このような状態を実現してもよい。この状態で、ロボット10は、まず、図8(a)に太矢印で示すように、運搬台116を回転する。次に、ロボット10は、図8(b)に示すように、殺菌等処理ボックス118にぬいぐるみPが搬入された状態で、ぬいぐるみPの殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭を行う。次いで、ロボット10は、図8(c)に太矢印で示すように、運搬台116を回転させて、ぬいぐるみPを殺菌等処理ボックス118から搬出する。その後、ロボット10は、マニピュレータ130でぬいぐるみPを持ち上げて決められた場所に収納するようにしてもよい。
ここで、殺菌等処理ボックス118は、紫外線照射ボックス、除菌剤噴出ボックス、オゾン発生ボックス等であってよい。そして、殺菌等処理ボックス118は、殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つを行うボックスであってもよいし、殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つを行う機能を組み合わせて、殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の2つ以上を行うボックスであってもよい。殺菌等処理ボックス118は、載置台を回転することにより物体が特定の位置に移動してきた際に殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つの処理を行う処理手段の一例である。
更にまた、第1の実施の形態におけるロボット10は、マニピュレータ130の先端に掃除機ユニットを取り付け可能となっている。
図9は、掃除機ユニットを取り付けた場合のロボット10の構成を示した図である。ロボット10において、エンドエフェクタ138には、掃除機ユニット138dが取り付けられている。そして、ロボット10は、掃除機ユニット138dにより、扇形の半径方向の太線で挟まれた範囲内の掃除を行う。
ここで、掃除機ユニット138dは、マニピュレータ130の先端ではなく、本体110の下部に設けられてもよい。これにより、ロボット10は、床、壁、及び天井を掃除することが可能となる。
また、図示しないが、掃除機ユニット138dも、図7のように殺菌等処理装置を備えてよい。ここで、殺菌等処理装置は、紫外線照射装置、除菌剤噴出装置、オゾン発生装置等であってよい。そして、殺菌等処理装置は、殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つを行う装置であってもよいし、殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つを行う装置を組み合わせて、殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の2つ以上を行う装置であってもよい。
ここで、第1の実施の形態におけるロボット10の制御について説明する。但し、ここでは、特に、ロボット10が、物体の立体的形状を把握し、その立体的形状に基づいて整理整頓や隔離等を行う際の制御について説明する。尚、物体は、ロボット10が、マニピュレータ130により運搬台116に載せたものであるとする。図10は、第1の実施の形態におけるロボット10のこのような制御を行う制御装置140の構成例を示した図である。ロボット10の制御装置140は、移動機構120と、マニピュレータ130に配置された三次元情報取得装置138bと、マニピュレータ130の各関節を駆動するアクチュエータ139とに接続されている。そして、制御装置140は、再配置規則記憶部141と、再配置場所情報記憶部142と、三次元情報処理部143と、再配置場所決定部144と、位置情報取得部145と、移動制御部146と、アクチュエータ制御部147とを備えている。
再配置規則記憶部141は、各物体をどの再配置場所に再配置すべきかの規則である再配置規則を記憶する。再配置規則は、例えば、物体の種別と、再配置場所とを対応付けたものであってよい。ここで、再配置場所とは、様々な場所にある物体を再配置すべき場所であり、例えば、物体を収納する棚や箱、破棄する物体を投入するごみ箱等である。
再配置場所情報記憶部142は、各再配置場所が部屋のどこにあるかを示す再配置場所情報を記憶する。再配置場所情報は、例えば、再配置場所と、再配置場所の位置情報とを対応付けたものであってよい。ここで、再配置場所の位置情報は、部屋に設定した三次元直交座標系における各再配置場所に対応する三次元座標とすればよい。
三次元情報処理部143は、三次元情報取得装置138bから運搬台116上の物体の立体的形状の情報を取得し、その情報から物体の立体的形状の特徴情報を抽出する。そして、三次元情報処理部143は、この物体の立体的形状の特徴情報に基づいて、物体の種別ごとの立体的形状の特徴情報を定義したデータベースを参照することにより、物体の種別を判別する。ここで、物体の種別ごとの立体的形状の特徴情報を定義したデータベースとしては、ユーザが独自に定義したものを用いてもよいし、一般物体認識のためのデータベースを用いてもよい。
再配置場所決定部144は、三次元情報処理部143が判別した物体の種別に基づいて、再配置規則記憶部141に記憶された再配置規則を参照することにより、再配置場所を決定する。
位置情報取得部145は、再配置場所決定部144により決定された再配置場所に基づいて、再配置場所情報記憶部142に記憶された再配置場所情報を参照することにより、再配置場所の位置情報を取得する。
移動制御部146は、位置情報取得部145により取得された再配置場所の位置情報におけるX座標及びY座標で示される位置にロボット10が向かうように、移動機構120を制御する。尚、ロボット10の位置情報は、例えば、ロボット10が備えるカメラで部屋の風景の画像を撮像し、この画像を解析することにより取得しておけばよい。
アクチュエータ制御部147は、位置情報取得部145により取得された再配置場所の位置情報におけるX座標、Y座標及びZ座標で示される位置に物体を再配置するように、アクチュエータ139を制御する。尚、アクチュエータ制御部147は、移動制御部146が移動機構120を制御することによりロボット10が再配置場所の位置に到着した後にこの制御を行う。
そして、このように動作する制御装置140は、計測手段により計測された物体の立体的形状、及び、立体的形状と物体の再配置場所との対応に基づいて、物体を再配置場所に再配置するように移動機構及びマニピュレータを制御する制御手段の一例である。
尚、制御装置140は、ソフトウェアで実現してもよいし、ハードウェアで実現してもよい。ソフトウェアで実現する場合、制御装置140は、CPU、RAM、ROM等を備え、例えば、CPUがROMに記憶されたプログラムをRAMに読み込んで実行するものとすればよい。或いは、OSを搭載したシステムで、RAMにロードするソフトウェアはHDDやSD(登録商標)カード等の外部記憶装置に記憶されたものでもよい。
図11は、第1の実施の形態におけるロボット10の上記制御を行う際の制御装置140の動作例を示したフローチャートである。
制御装置140では、まず、三次元情報処理部143が、三次元情報取得装置138bから物体の立体的形状の情報を取得する(ステップ151)。そして、三次元情報処理部143は、ステップ151で取得した物体の立体的形状の情報から物体の立体的形状の特徴情報を抽出する(ステップ152)。また、三次元情報処理部143は、ステップ152で抽出した物体の立体的形状の特徴情報に基づいて、物体の種別ごとの立体的形状の特徴情報を定義したデータベースを参照することにより、物体の種別を判別する(ステップ153)。
次に、制御装置140では、再配置場所決定部144が、ステップ153で判別された物体の種別に基づいて、再配置規則記憶部141に記憶された再配置規則を参照することにより、再配置場所を決定する(ステップ154)。
次に、制御装置140では、位置情報取得部145が、ステップ154で決定された再配置場所に基づいて、再配置場所情報記憶部142に記憶された再配置場所情報を参照することにより、再配置場所の位置情報を取得する(ステップ155)。
次いで、制御装置140では、移動制御部146が、ステップ155で取得された再配置場所の位置情報におけるX座標及びY座標で示される位置にロボット10が向かうように、移動機構120を制御する(ステップ156)。
その後、制御装置140では、アクチュエータ制御部147が、ステップ155で取得された再配置場所の位置情報におけるX座標及びY座標で示される位置にロボット10が到着したかどうかを判定する(ステップ157)。その結果、ロボット10がその位置に到着していないと判定すれば、アクチュエータ制御部147は、ステップ157を繰り返す。一方、ロボット10がその位置に到着したと判定すれば、アクチュエータ制御部147は、ステップ155で取得された再配置場所の位置情報におけるX座標、Y座標及びZ座標で示される位置に物体を再配置するように、アクチュエータ139を制御する(ステップ158)。
[第2の実施の形態]
図12は、第2の実施の形態におけるロボット20を側面から見た図である。ロボット20は、本体210と、移動機構220と、マニピュレータ230とを備える。
図12は、第2の実施の形態におけるロボット20を側面から見た図である。ロボット20は、本体210と、移動機構220と、マニピュレータ230とを備える。
本体210は、門型形状の半分を除去した形状を有している。つまり、本体210は、基部211と、鉛直支柱212と、水平支柱214とを備える。基部211は、本体210の基礎となる部分である。鉛直支柱212は、基部211に対して鉛直方向に設けられた支柱であり、鉛直方向の第1の支柱の一例である。水平支柱214は、鉛直支柱212の鉛直上方向の端部に結合するように水平方向に設けられた支柱であり、水平方向の支柱の一例である。
また、本体210は、基部211に、回転台215と、運搬台216とを備える。回転台215及び運搬台216は、第1の実施の形態におけるロボット10の回転台115及び運搬台116と同じなので、ここでの説明は省略する。
更に、本体210は、門型形状の半分を除去した形状の前面の鉛直支柱212に、ディスプレイ217を備える。ディスプレイ217は、第1の実施の形態におけるロボット10のディスプレイ117と同じなので、ここでの説明は省略する。
移動機構220は、本体210を移動させる機構である。移動機構220は、第1の実施の形態におけるロボット10の移動機構120と同じなので、ここでの説明は省略する。
マニピュレータ230は、ロボット20の用途に応じた実際の操作を行う部分である。マニピュレータ230は、本体210の水平支柱214に取り付けられている。マニピュレータ230は、第1関節231と、第2関節232と、第3関節233と、第4関節234と、第5関節235と、第6関節236と、第1リンク2371と、第2リンク2372と、第3リンク2373と、第4リンク2374と、エンドエフェクタ238とを備える。
第1関節231は、マニピュレータ230の根元の水平支柱214に取り付けられた関節に相当する部分であり、水平支柱214を回転軸として360°以上回転可能に取り付けられている。これにより、マニピュレータ230は、物体を上方に持ち上げることが可能となっている。
マニピュレータ230のその他の構成要素は、第1の実施の形態におけるロボット10のマニピュレータ130のその他の構成要素と同じなので、ここでの説明は省略する。つまり、マニピュレータ230の各関節の回転方向も、図5に示したものと同様である。
第2の実施の形態におけるロボット20では、破線A内に支柱が存在しないため、剛性は落ちるものの、マニピュレータ230の可動域は広がる。
尚、図6乃至図8に示した動作、図9に示した構成、並びに、図10及び図11に示した制御装置の構成及び動作は、第2の実施の形態におけるロボット20でも同様である。
[第3の実施の形態]
図13は、第3の実施の形態におけるロボット30を側面から見た図である。ロボット30は、本体310と、移動機構320と、マニピュレータ330とを備える。
図13は、第3の実施の形態におけるロボット30を側面から見た図である。ロボット30は、本体310と、移動機構320と、マニピュレータ330とを備える。
本体310は、基部311と、第1鉛直支柱312と、第2鉛直支柱313と、水平支柱314とを備える。基部311は、本体310の基礎となる部分である。第1鉛直支柱312は、基部311に対して鉛直方向に設けられた1つ目の支柱であり、鉛直方向の第1の支柱の一例である。第2鉛直支柱313は、基部311に対して鉛直方向に設けられた2つ目の支柱であり、鉛直方向の第2の支柱の一例である。水平支柱314は、第1鉛直支柱312と第2鉛直支柱313との間に太矢印で示すように鉛直方向に移動可能に水平方向に設けられた支柱であり、水平方向の支柱の一例である。ここで、水平支柱314は、ねじ314aを用いて鉛直方向に移動するように構成すればよい。ねじは、例えば、ボールねじや送りねじであってよい。
また、本体310は、基部311に、回転台315と、運搬台316とを備える。回転台315及び運搬台316は、第1の実施の形態におけるロボット10の回転台115及び運搬台116と同じなので、ここでの説明は省略する。
更に、本体310は、第1鉛直支柱312に、ディスプレイ317を備える。ディスプレイ317は、第1の実施の形態におけるロボット10のディスプレイ117と同じなので、ここでの説明は省略する。
移動機構320は、本体310を移動させる機構である。移動機構320は、第1の実施の形態におけるロボット10の移動機構120と同じなので、ここでの説明は省略する。
マニピュレータ330は、ロボット30の用途に応じた実際の操作を行う部分である。マニピュレータ330は、本体310の水平支柱314に取り付けられている。マニピュレータ330は、第1関節331と、第2関節332と、第1リンク333と、第3関節334と、第2リンク335と、第4関節336と、手首337と、エンドエフェクタ338とを備える。
第1関節331は、マニピュレータ330の根元の関節に相当する部分であり、本体310の水平支柱314に、下向きに取り付けられている。但し、第1関節331は、水平支柱314を回転軸として360°以上回転可能に取り付けられていてもよい。
マニピュレータ330のその他の構成要素は、第1の実施の形態におけるロボット10のマニピュレータ130のその他の構成要素と同じなので、ここでの説明は省略する。つまり、マニピュレータ330の各関節、各リンク、手首337及びエンドエフェクタ338の回転方向も、図5に示したものと同様である。
尚、図6乃至図8に示した動作、図9に示した構成、並びに、図10及び図11に示した制御装置の構成及び動作は、第3の実施の形態におけるロボット30でも同様である。
また、第3の実施の形態では、本体310が第1の実施の形態のように門型形状を有している場合に、水平支柱314を鉛直方向に移動可能な構成としたが、これには限らない。本体310が第2の実施の形態のように門型形状の半分を除去した形状を有している場合に、水平支柱314を鉛直方向に移動可能な構成としてもよい。
[第1乃至第3の実施の形態の変形例]
第1乃至第3の実施の形態におけるロボットでは、本体が1つ又は2つの鉛直支柱とこれに接続された水平支柱とを有し、この水平支柱にマニピュレータが接続されていたが、これには限らない。本体が少なくとも1つの支柱を有し、そのうちの1つは水平支柱であり、この水平支柱にマニピュレータが接続されていればよい。
第1乃至第3の実施の形態におけるロボットでは、本体が1つ又は2つの鉛直支柱とこれに接続された水平支柱とを有し、この水平支柱にマニピュレータが接続されていたが、これには限らない。本体が少なくとも1つの支柱を有し、そのうちの1つは水平支柱であり、この水平支柱にマニピュレータが接続されていればよい。
また、本体が少なくとも1つの支柱を有し、そのうちの1つは鉛直支柱であり、この鉛直支柱にマニピュレータが接続されていてもよい。
[第4の実施の形態]
図14は、第4の実施の形態におけるロボット40を斜め上方から見た図である。ロボット40は、本体410と、移動機構420と、マニピュレータ430とを備える。
図14は、第4の実施の形態におけるロボット40を斜め上方から見た図である。ロボット40は、本体410と、移動機構420と、マニピュレータ430とを備える。
本体410は、基部411と、回転台415と、支持部416と、搬入機構417とを備える。基部411は、本体410の基礎となる部分である。回転台415は、基部411上に設けられた水平面内で回転可能な平面状の台であり、物体を載置するための水平面内で回転可能な載置台の一例である。支持部416は、回転台415の外周に接する位置に設けられたマニピュレータ430を支持するための部分である。搬入機構417は、マニピュレータ430が物体をスムーズに回転台415に載せることができるように床と回転台415の上面とを緩やかな傾斜でつなぐ部材である。
移動機構420は、本体410を移動させる機構である。図では、移動機構420を、本体410の横にタイヤを配置することにより実現しているが、本体410の下にクローラを配置することにより実現してもよい。
マニピュレータ430は、ロボット40の用途に応じた実際の操作を行う部分である。マニピュレータ430は、本体410の支持部416に取り付けられている。マニピュレータ430は、第1リンク431と、第1関節432と、第2リンク433と、第2関節434と、第3リンク435と、第3関節436と、手首437と、エンドエフェクタ438とを備える。
第1リンク431は、支持部416に取り付けられた腕に相当する部分である。第1関節432は、第1リンク431の先端の関節に相当する部分である。第2リンク433は、第1関節432に取り付けられた腕に相当する部分である。第2関節434は、第2リンク433の先端の関節に相当する部分である。第3リンク435は、第2関節434に取り付けられた腕に相当する部分である。第3関節436は、第3リンク435の先端の関節に相当する部分である。
手首437は、第3関節436に取り付けられた手首に相当する部分である。エンドエフェクタ438は、ロボット40の用途に応じた実際の操作を行うために、手首437に取り付けられる機器である。
尚、図6乃至図8に示した動作、図9に示した構成、並びに、図10及び図11に示した制御装置の構成及び動作は、第4の実施の形態におけるロボット40でも同様である。
[実施の形態の効果]
このように、本実施の形態では、移動機構の上に門型形状の本体を形成し、その上にマニュピレータを配置することによって、ロボットを構成した。これにより、ロボットのマニピュレータに大きな可動範囲を確保することが可能となった。その結果、例えば、広い範囲に散在する物体を運搬するために、物体に近付いては持ち上げる動作を繰り返しながら移動する必要はなくなった。
このように、本実施の形態では、移動機構の上に門型形状の本体を形成し、その上にマニュピレータを配置することによって、ロボットを構成した。これにより、ロボットのマニピュレータに大きな可動範囲を確保することが可能となった。その結果、例えば、広い範囲に散在する物体を運搬するために、物体に近付いては持ち上げる動作を繰り返しながら移動する必要はなくなった。
また、ロボットに、物体を載せることができ、回転させることもできる運搬台を設けた。これにより、物体の運搬、物体の立体的形状の計測、物体の殺菌消毒等の様々な用途にロボットを応用することが可能となった。
10,20,30,40…ロボット、110,210,310,410…本体、111,211,311,411…基部、112,212,312…第1鉛直支柱、113,313…第2鉛直支柱、114,214,314…水平支柱、115,215,315,415…回転台、116,216,316…運搬台、120,220,320,420…移動機構、130,230,330,430…マニピュレータ、131,231,331,432…第1関節、132,232,332,434…第2関節、133,233,334,436…第3関節、134,234,336…第4関節、135,235…第5関節、136,236…第6関節、1371,2371,333,431…第1リンク、1372,2372,335,433…第2リンク、1373,2373,435…第3リンク、1374,2374…第4リンク、337,437…手首、138,238,338,438…エンドエフェクタ、140…制御装置
Claims (20)
- 少なくとも1つの支柱を有する本体と、
前記本体を移動させる移動機構と、
前記少なくとも1つの支柱のうちの一の支柱に、当該一の支柱を回転軸として360°以上回転可能に取り付けられたマニピュレータと
を備えたことを特徴とするロボット。 - 前記少なくとも1つの支柱は、水平方向の支柱を含み、
前記一の支柱は、前記水平方向の支柱であることを特徴とする請求項1に記載のロボット。 - 前記少なくとも1つの支柱は、鉛直方向の第1の支柱を更に含み、
前記水平方向の支柱は、第1の端部で前記第1の支柱の鉛直上方向の端部に結合されていることを特徴とする請求項2に記載のロボット。 - 前記少なくとも1つの支柱は、鉛直方向の第2の支柱を更に含み、
前記水平方向の支柱は、第2の端部で前記第2の支柱の鉛直上方向の端部に結合されていることを特徴とする請求項3に記載のロボット。 - 前記少なくとも1つの支柱は、鉛直方向の第1の支柱を更に含み、
前記水平方向の支柱は、第1の端部で前記第1の支柱に鉛直方向に移動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項2に記載のロボット。 - 前記少なくとも1つの支柱は、鉛直方向の第2の支柱を更に含み、
前記水平方向の支柱は、第2の端部で前記第2の支柱に鉛直方向に移動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項5に記載のロボット。 - 前記少なくとも1つの支柱は、鉛直方向の支柱を含み、
前記一の支柱は、前記鉛直方向の支柱であることを特徴とする請求項1に記載のロボット。 - 物体の立体的形状を計測する計測手段を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のロボット。
- 物体に対して殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つの処理を行う処理手段を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のロボット。
- 前記本体は、物体を載置するための水平面内で回転可能な載置台を更に有することを特徴とする請求項1に記載のロボット。
- 物体が載置された前記載置台を回転することにより当該物体の立体的形状を計測する計測手段を更に備えたことを特徴とする請求項10に記載のロボット。
- 前記計測手段により計測された前記物体の立体的形状、及び、当該立体的形状と当該物体の再配置場所との対応に基づいて、当該物体を当該再配置場所に再配置するように前記移動機構及び前記マニピュレータを制御する制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項11に記載のロボット。
- 物体が載置された前記載置台を回転することにより当該物体に対して殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つの処理を行う処理手段を更に備えたことを特徴とする請求項10に記載のロボット。
- 前記処理手段は、前記載置台を回転することにより前記物体が特定の位置に移動してきた際に前記少なくとも1つの処理を行うことを特徴とする請求項13に記載のロボット。
- 前記マニピュレータは、掃除機ユニットを取り付け可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のロボット。
- 前記掃除機ユニットは、物体に対して殺菌、除菌、消毒、乾燥及び消臭の少なくとも1つの処理を行う処理手段を更に有することを特徴とする請求項15に記載のロボット。
- 鉛直方向の第1の支柱と、第1の端部で当該第1の支柱の鉛直上方向の端部に結合された水平方向の支柱とを有する本体と、
前記本体を移動させる移動機構と、
前記水平方向の支柱に取り付けられたマニピュレータと
を備えたことを特徴とするロボット。 - 前記本体は、鉛直方向の第2の支柱を更に有し、
前記水平方向の支柱は、第2の端部で前記第2の支柱の鉛直上方向の端部に結合されていることを特徴とする請求項17に記載のロボット。 - 鉛直方向の第1の支柱と、鉛直方向の第2の支柱と、第1の端部で当該第1の支柱に、第2の端部で当該第2の支柱に、鉛直方向に移動可能に取り付けられた水平方向の支柱とを有する本体と、
前記本体を移動させる移動機構と、
前記水平方向の支柱に取り付けられたマニピュレータと
を備えたことを特徴とするロボット。 - 物体を載置するための水平面内で回転可能な載置台を有する本体と、
前記本体を移動させる移動機構と、
前記載置台の外周に接する位置に取り付けられたマニピュレータと
を備えたことを特徴とするロボット。
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