JP2022100830A - ロボット - Google Patents

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。

特開２００７－９０４９３号公報 特表２０１８－５３５１６３号公報 特開２０１５－１２８９７３号公報

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。

本発明の第１の実施の形態におけるロボットを側面から見た図である。 本発明の第１の実施の形態におけるロボットを斜め前から見た図である。 本発明の第１の実施の形態におけるロボットを斜め前から見た図である。 本発明の第１の実施の形態におけるロボットを斜め前から見た図である。 本発明の第１の実施の形態におけるロボットのマニピュレータの各部位の回転方向について示した図である。 本発明の第１の実施の形態におけるロボットが三次元情報取得装置で物体の立体的形状を計測するときの動作の概略を示した図である。 本発明の第１の実施の形態におけるロボットが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ときの動作の概略を示した図である。 （ａ）～（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態におけるロボットが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ときの動作の概略を示した図である。 本発明の第１の実施の形態におけるロボットの掃除機ユニットを取り付けた場合の構成を示した図である。 本発明の第１の実施の形態におけるロボットの制御装置の構成例を示した図である。 本発明の第１の実施の形態におけるロボットの制御装置の動作例を示したフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるロボットを側面から見た図である。 本発明の第３の実施の形態におけるロボットを側面から見た図である。 本発明の第４の実施の形態におけるロボットを斜め上方から見た図である。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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。
19. 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。
20. 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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