JP2022159022A - Robot device - Google Patents

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Tomoki Ishikawa
喬之 林
Takayuki Hayashi
真也 市川
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Abstract

To suppress upsizing of a fluid supply system, which supplies a fluid to a plurality of fluid actuators of a robot device and, at the same time, to make it possible to securely supply a liquid pressure satisfying the request of each of the plurality of fluid actuators.SOLUTION: A fluid supply system of a robotic device of the present disclosure includes: a supply source of fluid; a plurality of linear solenoid valves each of which adjusts and outputs a pressure of the fluid from the supply source; and at least one control valve having an input port, an output port, a signal pressure input port and a spool. Of a plurality of fluid actuators, at least one fluid actuator is supplied with the fluid from the control valve, and the remaining fluid actuators are supplied with the fluid from the linear solenoid valves corresponding to them, respectively.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、流体の供給を受けて作動する少なくとも1つの流体アクチュエータと、当該流体アクチュエータに流体を給排する流体供給装置とを含むロボット装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a robot apparatus including at least one fluid actuator that receives supply of fluid to operate, and a fluid supply device that supplies and discharges fluid to and from the fluid actuator.

従来、両端部が栓体で閉じられたゴムチューブと、当該ゴムチューブを覆う網体とを有する2つのゴム人工筋(液圧アクチュエータ)を含む関節装置(ロボット装置)が知られている(例えば、特許文献1参照)。この関節装置は、2つのゴム人工筋に加えて、基台と、支持部材を介して基台により支持されたプーリと、プーリに固定されたアームと、プーリの回転中立に対して両側に位置するように基台に取り付けられると共にゴム人工筋の一端がそれぞれ連結される2つの係止ブラケットと、2つのゴム人工筋の他端に連結されると共にプーリに巻き掛けられるロープとを含む。また、各ゴム人工筋の出入口は、導電性作動液を圧送する液圧源に圧力制御弁を介して接続されている。これにより、各ゴム人工筋は、出入口に作動液が流入する際に軸方向に収縮しながら径方向に膨張し、出入口から作動液が流出する際に径方向に収縮しながら軸方向に伸長する。 Conventionally, there has been known a joint device (robot device) including two rubber artificial muscles (hydraulic actuators) having a rubber tube whose both ends are closed with plugs and a net covering the rubber tube (for example, , see Patent Document 1). In addition to the two artificial rubber muscles, this articulation device includes a base, a pulley supported by the base via a support member, an arm fixed to the pulley, and positioned on either side of the pulley's rotational neutrality. It includes two locking brackets attached to the base so that one end of the artificial rubber muscle is connected to each other, and a rope connected to the other end of the two artificial rubber muscles and wound around a pulley. In addition, the inlet and outlet of each artificial rubber muscle are connected via pressure control valves to a hydraulic pressure source for pumping conductive hydraulic fluid. As a result, each rubber artificial muscle expands in the radial direction while contracting in the axial direction when hydraulic fluid flows into the inlet/outlet, and expands in the axial direction while contracting in the radial direction when the hydraulic fluid flows out from the inlet/outlet. .

なお、従来、サーボモータによって垂直方向に旋回位置決めされるロボットアームとして、アームと柱の間でロボットアームの重量の一部を負担するように作用する油圧バランサを含むものが知られている(例えば、特許文献2参照)。このロボットアームでは、第1アンプによってサーボモータのロボットアームの上向き旋回時の負荷に比例する入力変動が増幅され、当該第1アンプの出力に応じて電磁比例リリーフ付第1減圧弁により調圧された油圧が油圧バランサの後室に供給される。また、第2アンプによってサーボモータのロボットアームの下向き旋回時の負荷に比例する入力変動が増幅され、当該第2アンプの出力に応じて電磁比例リリーフ付第2減圧弁により調圧された油圧が油圧バランサの前室に供給される。これにより、サーボモータの回転方向に対応して油圧バランサの作用方向が自動的に切り換えられ、サーボモータの負荷に比例して油圧バランサの出力が制御される。 Conventionally, as a robot arm that is pivotally positioned in the vertical direction by a servomotor, there is known one that includes a hydraulic balancer that acts to bear part of the weight of the robot arm between the arm and the pillar (for example, , see Patent Document 2). In this robot arm, the first amplifier amplifies the input fluctuation proportional to the load when the robot arm of the servomotor rotates upward. Hydraulic pressure is supplied to the rear chamber of the hydraulic balancer. In addition, the second amplifier amplifies the input fluctuation proportional to the load when the robot arm of the servomotor rotates downward, and the hydraulic pressure regulated by the second pressure reducing valve with electromagnetic proportional relief is reduced according to the output of the second amplifier. It is supplied to the front chamber of the hydraulic balancer. As a result, the direction of action of the hydraulic balancer is automatically switched according to the rotation direction of the servomotor, and the output of the hydraulic balancer is controlled in proportion to the load of the servomotor.

特開昭63-216691号公報JP-A-63-216691 特開昭63-212489号公報JP-A-63-212489

上記従来の関節装置のように複数の流体アクチュエータを含む装置では、一般に、複数の流体アクチュエータ間で要求出力(流体アクチュエータが発生する力×流体アクチュエータの変位の微分値(速度))の最大値が異なる。このため、複数の流体アクチュエータに流体を供給する流体供給装置には、要求出力が小さい流体アクチュエータだけではなく、要求出力が大きい流体アクチュエータに対しても要求に応じた流体圧を確実に供給することが求められる。その一方で、複数の流体アクチュエータを含む装置の小型軽量化を図るためには、流体供給装置のサイズアップを抑制する必要がある。 In a device including a plurality of fluid actuators, such as the conventional joint device described above, the maximum value of the required output (force generated by the fluid actuator x differential value (velocity) of the displacement of the fluid actuator) between the plurality of fluid actuators is generally different. For this reason, a fluid supply device that supplies fluid to a plurality of fluid actuators must reliably supply a fluid pressure that meets demand not only to fluid actuators with small required outputs, but also to fluid actuators with large required outputs. is required. On the other hand, in order to reduce the size and weight of a device including a plurality of fluid actuators, it is necessary to suppress an increase in the size of the fluid supply device.

そこで、本開示は、ロボット装置の複数の流体アクチュエータに流体を供給する流体供給装置のサイズアップを抑制しつつ、当該複数の流体アクチュエータの各々に要求に応じた流体圧を確実に供給可能にすることを主目的とする。 Accordingly, the present disclosure makes it possible to reliably supply fluid pressure to each of the plurality of fluid actuators as required while suppressing an increase in the size of a fluid supply device that supplies fluid to the plurality of fluid actuators of a robot device. The main purpose is to

本開示のロボット装置は、複数の関節と、複数のリンクと、それぞれ流体の供給を受けて作動すると共に前記関節を介して連結された対応する2つの前記リンクを相対的に回動させる複数の流体アクチュエータと、前記複数の流体アクチュエータに前記流体を給排する流体供給装置とを含むロボット装置であって、前記流体供給装置が、前記流体の供給源と、それぞれ前記供給源側からの前記流体の圧力を調整して出力する複数のリニアソレノイドバルブと、入力ポート、出力ポート、信号圧入力ポートおよびスプールを有すると共に、少なくとも、対応する前記リニアソレノイドバルブから前記信号圧入力ポートに供給される信号圧の作用により前記スプールに付与される力と、前記出力ポートにおける前記流体の圧力の作用により前記スプールに付与される力とをバランスさせて前記供給源側からの前記流体の圧力を調整して前記出力ポートから出力する少なくとも1つのコントロールバルブとを含み、前記複数の流体アクチュエータのうち、少なくとも1つの前記流体アクチュエータには、前記コントロールバルブから前記流体が供給され、残余の前記流体アクチュエータには、各々に対応した前記リニアソレノイドバルブから前記流体が供給されるものである。 The robot apparatus of the present disclosure includes a plurality of joints, a plurality of links, and a plurality of joints that operate by being supplied with fluid and relatively rotate the two corresponding links that are connected via the joints. A robot apparatus comprising: a fluid actuator; and a fluid supply device for supplying and discharging the fluid to and from the plurality of fluid actuators, wherein the fluid supply device includes a supply source of the fluid and the fluid from each of the supply sources. A plurality of linear solenoid valves that adjust and output the pressure of, an input port, an output port, a signal pressure input port and a spool, and at least a signal supplied from the corresponding linear solenoid valve to the signal pressure input port The pressure of the fluid from the supply source side is adjusted by balancing the force applied to the spool by the action of pressure and the force applied to the spool by the action of the pressure of the fluid at the output port. and at least one control valve that outputs from the output port, wherein at least one of the plurality of fluid actuators is supplied with the fluid from the control valve, and the remaining fluid actuators are supplied with the fluid. The fluid is supplied from the linear solenoid valve corresponding to each.

本開示のロボット装置の流体供給装置は、供給源側からの流体の圧力を調整して出力する複数のリニアソレノイドバルブと、入力ポート、出力ポート、信号圧入力ポートおよびスプールを有する少なくとも1つのコントロールバルブとを含む。コントロールバルブは、少なくとも、対応するリニアソレノイドバルブから信号圧入力ポートに供給される信号圧の作用によりスプールに付与される力と、出力ポートにおける流体の圧力の作用によりスプールに付与される力とをバランスさせて供給源側からの流体の圧力を調整して出力ポートから出力するものである。そして、複数の流体アクチュエータのうち、少なくとも1つの流体アクチュエータには、コントロールバルブから流体が供給され、残余の流体アクチュエータには、各々に対応したリニアソレノイドバルブから流体が供給される。ここで、コントロールバルブでは、リニアソレノイドバルブに比べて、流体アクチュエータに供給される流体の流量増加に伴う出力ポートにおける流体の圧力低下を良好に抑制することが可能である。そして、コントロールバルブとリニアソレノイドバルブとの組み合わせによれば、単体のリニアソレノイドバルブよりも体格を小さくしつつ、要求出力が大きい流体アクチュエータに要求に応じた流体圧を確実に供給することができる。この結果、本開示のロボット装置では、複数の流体アクチュエータに流体を供給する流体供給装置のサイズアップを抑制しつつ、当該複数の流体アクチュエータの各々に要求に応じた流体圧を確実に供給することが可能となる。 The fluid supply device of the robotic device of the present disclosure includes a plurality of linear solenoid valves that adjust and output the pressure of the fluid from the supply source side, and at least one control having an input port, an output port, a signal pressure input port, and a spool. including valves. The control valve controls at least the force applied to the spool by the action of the signal pressure supplied to the signal pressure input port from the corresponding linear solenoid valve and the force applied to the spool by the action of the fluid pressure at the output port. It balances and adjusts the pressure of the fluid from the supply source side and outputs it from the output port. Among the plurality of fluid actuators, at least one fluid actuator is supplied with fluid from the control valve, and the remaining fluid actuators are supplied with fluid from the corresponding linear solenoid valves. Here, in the control valve, compared with the linear solenoid valve, it is possible to suppress the pressure drop of the fluid in the output port due to the increase in the flow rate of the fluid supplied to the fluid actuator. The combination of the control valve and the linear solenoid valve can reliably supply the required fluid pressure to the fluid actuator requiring a large output while reducing the size of the linear solenoid valve as compared with a single linear solenoid valve. As a result, in the robot apparatus of the present disclosure, it is possible to reliably supply the required fluid pressure to each of the plurality of fluid actuators while suppressing an increase in the size of the fluid supply device that supplies the fluid to the plurality of fluid actuators. becomes possible.

本開示のロボット装置を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a robot device of the present disclosure; FIG. 本開示のロボット装置を示す拡大図である。1 is an enlarged view of a robotic device of the present disclosure; FIG. 本開示のロボット装置の流体供給装置を示す系統図である。1 is a system diagram showing a fluid supply device of a robotic device of the present disclosure; FIG. 本開示のロボット装置の他の流体供給装置を示す系統図である。FIG. 4 is a system diagram showing another fluid supply device of the robotic device of the present disclosure; 本開示の他のロボット装置を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing another robotic device of the present disclosure; 本開示の他のロボット装置に含まれる流体アクチュエータを示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fluid actuator included in another robotic device of the present disclosure; 本開示の他のロボット装置の流体供給装置を示す系統図である。FIG. 4 is a system diagram showing a fluid supply device of another robotic device of the present disclosure; 本開示の他のロボット装置に適用可能な他の流体供給装置を示す系統図である。FIG. 4 is a system diagram showing another fluid supply device applicable to another robotic device of the present disclosure;

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。 Next, embodiments for carrying out the invention of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

図1は、本開示のロボット装置1を示す概略構成図であり、図2は、ロボット装置1を示す拡大図である。これらの図面に示すロボット装置1は、ロボットアーム2と、流体供給装置(液体供給装置)10とを含む。本実施形態において、ロボット装置1は、指定された目的位置まで自走可能な、いわゆる無人搬送車(AGV)または自律走行搬送ロボット(AMR)である搬送台車20に搭載される。ただし、ロボット装置1は、搬送台車20に搭載されるものに限られず、予め定められた設置箇所に定置されてもよい。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a robot device 1 of the present disclosure, and FIG. 2 is an enlarged view showing the robot device 1. As shown in FIG. A robotic device 1 shown in these drawings includes a robotic arm 2 and a fluid supply device (liquid supply device) 10 . In this embodiment, the robot apparatus 1 is mounted on a carrier 20, which is a so-called automatic guided vehicle (AGV) or autonomous mobile carrier robot (AMR) capable of self-propelled to a designated target position. However, the robot device 1 is not limited to being mounted on the carriage 20, and may be fixed at a predetermined installation location.

ロボットアーム2は、複数(本実施形態では、3つ)の関節(ピン結合部)J1,J2,J3と、複数(本実施形態では、3つ)のアーム(リンク)3と、関節J1,J2,J3ごとに例えば偶数個(本実施形態では、2つ)ずつ設けられる人工筋肉としての複数の流体アクチュエータ(液圧アクチュエータ)M1,M2,M3,M4,M5,M6と、先端側のアーム3に取り付けられる把持部(手先)としてのハンド部(ロボットハンド)4とを含む多関節アームである。ロボットアーム2のハンド部4は、対象となる物体(以下、「把持対象」という。)を把持するようにロボット装置1の制御装置100(図3参照)により制御される。また、流体供給装置10は、当該制御装置100により制御されて各流体アクチュエータM1-M6に流体(作動流体)としての作動油(液体)を給排する。これにより、ロボットアーム2を油圧(液圧)により駆動してハンド部4を所望の位置に移動させることができる。 The robot arm 2 includes a plurality of (three in this embodiment) joints (pin joints) J1, J2, and J3, a plurality of (three in this embodiment) arms (links) 3, joints J1, A plurality of fluid actuators (hydraulic pressure actuators) M1, M2, M3, M4, M5, M6 as artificial muscles provided, for example, in an even number (two in this embodiment) for each of J2 and J3, and an arm on the tip side. It is a multi-joint arm including a hand portion (robot hand) 4 as a grasping portion (tip) attached to the arm 3. The hand portion 4 of the robot arm 2 is controlled by the control device 100 (see FIG. 3) of the robot device 1 so as to grip a target object (hereinafter referred to as a "gripping target"). Further, the fluid supply device 10 is controlled by the control device 100 to supply and discharge working oil (liquid) as a fluid (working fluid) to each of the fluid actuators M1 to M6. As a result, the robot arm 2 can be hydraulically driven to move the hand portion 4 to a desired position.

ロボットアーム2の各流体アクチュエータM1-M6は、図2に示すように、作動油の圧力によって膨張するチューブTと、当該チューブTを覆う編組スリーブSとを含む、いわゆるマッキベン型の人工筋肉である。チューブTは、高い耐油性をもった例えばゴム材等の弾性材により円筒状に形成されており、当該チューブTの両端部は、封止部材Cにより封止されている。チューブTの基端側(流体供給装置10側、図2中下端側)の封止部材Cには、作動油の出入口IOが形成されている。編組スリーブSは、所定方向に配向された複数のコードを互いに交差するように編み込むことにより円筒状に形成されており、軸方向および径方向に収縮可能である。編組スリーブSを形成するコードとしては、繊維コード、高強度繊維、極細のフィラメントによって構成される金属製コード等を採用することができる。このような流体アクチュエータM1-M6のチューブT内に上記出入口IOから作動油を供給して当該チューブT内の作動油の圧力を高めることで、チューブTは、編組スリーブSの作用により径方向に膨張すると共に軸方向に収縮し、内部の作動油の圧力に応じた収縮力を発生する。 Each of the fluid actuators M1-M6 of the robot arm 2 is a so-called McKibben-type artificial muscle that includes a tube T that expands under the pressure of hydraulic fluid and a braided sleeve S that covers the tube T, as shown in FIG. . The tube T is formed in a cylindrical shape from an elastic material such as a rubber material having high oil resistance. A hydraulic oil inlet/outlet IO is formed in a sealing member C on the base end side of the tube T (on the fluid supply device 10 side, the lower end side in FIG. 2). The braided sleeve S is formed in a cylindrical shape by weaving a plurality of cords oriented in a predetermined direction so as to intersect each other, and is contractible in the axial and radial directions. As the cords forming the braided sleeve S, fiber cords, high-strength fibers, metal cords composed of ultrafine filaments, and the like can be used. Hydraulic fluid is supplied from the inlet/outlet IO into the tubes T of the fluid actuators M1 to M6 to increase the pressure of the hydraulic fluid in the tubes T, so that the tubes T move radially due to the action of the braided sleeve S. It expands and contracts in the axial direction, generating a contraction force according to the pressure of the hydraulic oil inside.

図1および図2に示すように、複数のアーム3のうち、最基端側(最も流体供給装置10側)のアーム3は、関節J1を介してリンクとしての支持部材5により回動自在に支持される。また、2つのアーム3同士が、関節J2またはJ3を介して互いに回動自在に連結される。更に、流体供給装置10側の2つのアーム3の先端部(手先側の端部)には、連結部材6が固定されている。図示するように、支持部材5は、最基端側の関節J1に対応した流体アクチュエータM1の基端側の封止部材Cを第1の連結軸を介して回動自在に支持すると共に、当該関節J1に対応した流体アクチュエータM2の基端側の封止部材Cを第2の連結軸を介して回動自在に支持する。 As shown in FIGS. 1 and 2, among the plurality of arms 3, the arm 3 closest to the proximal end (the side closest to the fluid supply device 10) is rotatable by a support member 5 as a link via a joint J1. Supported. Also, the two arms 3 are rotatably connected to each other via a joint J2 or J3. Further, a connecting member 6 is fixed to the distal ends (tip-side ends) of the two arms 3 on the fluid supply device 10 side. As shown in the figure, the support member 5 rotatably supports the sealing member C on the proximal side of the fluid actuator M1 corresponding to the joint J1 on the most proximal side via the first connecting shaft, A sealing member C on the base end side of the fluid actuator M2 corresponding to the joint J1 is rotatably supported via a second connecting shaft.

また、各連結部材6は、基端側に位置する関節J1またはJ2に対応した流体アクチュエータM1またはM3の先端側(手先側)の封止部材Cを第1の連結軸を介して回動自在に支持すると共に、関節J1またはJ2に対応した流体アクチュエータM2またはM4の先端側(手先側)の封止部材Cを第2の連結軸を介して回動自在に支持する。更に、各連結部材6は、先端側に位置する関節J2またはJ3に対応した流体アクチュエータM3またはM5の基端側の封止部材Cを第1の連結軸を介して回動自在に支持すると共に、関節J2またはJ3に対応した流体アクチュエータM4またはM6の基端側の封止部材Cを第2の連結軸を介して回動自在に支持する。 In addition, each connecting member 6 rotates the sealing member C on the distal side (hand side) of the fluid actuator M1 or M3 corresponding to the joint J1 or J2 located on the proximal side via the first connecting shaft. Also, the sealing member C on the distal end side (hand side) of the fluid actuator M2 or M4 corresponding to the joint J1 or J2 is rotatably supported via the second connecting shaft. Further, each connecting member 6 rotatably supports the sealing member C on the base end side of the fluid actuator M3 or M5 corresponding to the joint J2 or J3 positioned on the distal end side through the first connecting shaft. , the sealing member C on the base end side of the fluid actuator M4 or M6 corresponding to the joint J2 or J3 is rotatably supported via the second connecting shaft.

これにより、関節J1-J3の関節軸から手先側(ハンド部4側)に延びる各アーム3の両側には、流体アクチュエータM1-M6のうちの対応する2つが当該アーム3と平行に配列される。そして、各アーム3の一側に配置される流体アクチュエータM1,M3,M5は、1つの関節J1,J2またはJ3に対応した第1の人工筋肉(一方の拮抗筋)を構成し、各アーム3の他側に配置される流体アクチュエータM2,M4,M6は、当該第1の人工筋肉と対をなす1つの関節J1,J2またはJ3に対応した第2の人工筋肉を構成する。 As a result, on both sides of each arm 3 extending from the joint axis of the joints J1 to J3 to the hand side (hand portion 4 side), corresponding two of the fluid actuators M1 to M6 are arranged in parallel with the arm 3. . Fluid actuators M1, M3 and M5 arranged on one side of each arm 3 constitute a first artificial muscle (one antagonistic muscle) corresponding to one joint J1, J2 or J3. The fluid actuators M2, M4, M6 arranged on the other side constitute a second artificial muscle corresponding to one joint J1, J2 or J3 paired with the first artificial muscle.

ただし、第1および第2の人工筋肉は、それぞれ2つ以上(同数)の流体アクチュエータにより構成されてもよく、第1の人工筋肉を構成する流体アクチュエータの数と、第2の人工筋肉を構成する流体アクチュエータの数とが異なっていてもよい。更に、本実施形態において、1つの関節J1,J2またはJ3に対して設けられる複数(2つ)の流体アクチュエータM1,M2等は、互いに同一の諸元を有するが、第1の人工筋肉を構成する流体アクチュエータの諸元と、第2の人工筋肉を構成する流体アクチュエータの諸元とが異なっていてもよい。 However, the first and second artificial muscles may each be composed of two or more (same number) fluid actuators, and the number of fluid actuators constituting the first artificial muscle and the number of fluid actuators constituting the second artificial muscle A different number of fluid actuators may be used. Furthermore, in the present embodiment, the plurality (two) fluid actuators M1, M2, etc. provided for one joint J1, J2 or J3 have the same specifications, but constitute the first artificial muscle. The specification of the fluid actuator that constitutes the second artificial muscle may be different from the specification of the fluid actuator that constitutes the second artificial muscle.

また、本実施形態において、各アーム3は、中空に形成されており、各アーム3の内部には、流体供給管としての複数のホースH(図2における破線参照)が配置される。各ホースHは、対応する流体アクチュエータM1-M6の基端側の封止部材Cに形成された出入口IOに接続され、流体アクチュエータM1-M6のチューブT内には、ホースHを介して流体供給装置10からの作動油(油圧)が供給される。 Further, in this embodiment, each arm 3 is formed hollow, and a plurality of hoses H (see broken lines in FIG. 2) as fluid supply pipes are arranged inside each arm 3 . Each hose H is connected to an inlet/outlet IO formed in the sealing member C on the base end side of the corresponding fluid actuator M1-M6, and the fluid is supplied through the hose H into the tube T of the fluid actuator M1-M6. Hydraulic oil (hydraulic pressure) from the device 10 is supplied.

従って、制御装置100により流体供給装置10を制御することで、第1の人工筋肉を構成する流体アクチュエータM1等のチューブT内の油圧と、第1の人工筋肉と対をなす第2の人工筋肉を構成する流体アクチュエータM2等のチューブT内の油圧とを互いに異ならせることができる。これにより、互いに拮抗するように配置された2つの流体アクチュエータM1,M2等すなわち対をなす(1組の)第1および第2の人工筋肉から連結部材6を介して各アーム3に力(回転トルク)を伝達し、支持部材5または基端側のアーム3に対して各アーム3を回動させて関節J1-J3の関節角度を変化させることが可能となる。本実施形態において、第1の人工筋肉を構成する流体アクチュエータM1等と、第1の人工筋肉と対をなす第2の人工筋肉を構成する流体アクチュエータM2等とは、チューブTが自然状態から所定量(例えば、自然長の10%程度)だけ軸方向に収縮した状態を初期状態として流体供給装置10からの油圧により駆動される。 Therefore, by controlling the fluid supply device 10 with the control device 100, the hydraulic pressure in the tube T such as the fluid actuator M1 constituting the first artificial muscle and the second artificial muscle paired with the first artificial muscle are controlled. can be made different from the hydraulic pressure in the tube T of the fluid actuator M2 or the like that constitutes . As a result, a force (rotational force) is applied to each arm 3 via the connecting member 6 from the two fluid actuators M1, M2, etc., which are arranged to oppose each other, that is, a pair of first and second artificial muscles. torque) to rotate each arm 3 with respect to the support member 5 or the arm 3 on the base end side, thereby changing the joint angles of the joints J1 to J3. In this embodiment, the fluid actuators M1 and the like that constitute the first artificial muscle and the fluid actuators M2 and the like that constitute the second artificial muscle paired with the first artificial muscle are configured such that the tube T is positioned from the natural state. It is driven by the hydraulic pressure from the fluid supply device 10 with a state in which it is contracted in the axial direction by a fixed amount (for example, about 10% of its natural length) as an initial state.

また、本実施形態では、ロボット装置1の作動中、ロボットアーム2の最基端側の関節J1に対応した一対の流体アクチュエータM1,M2のうち、流体アクチュエータM1は、アーム3に関してハンド部4の反対側に常時位置し、関節J1の可動範囲から定まる流体アクチュエータM1に対する要求出力の最大値(最大要求出力)が流体アクチュエータM2に対する最大要求出力よりも大きくなる。更に、本実施形態において、ロボット装置1(ロボットアーム2)の作動中、流体アクチュエータM1に対する最大要求出力が、すべての流体アクチュエータM1-M6の中で最大となる。流体アクチュエータM1-M6に対する要求出力は、流体アクチュエータM1-M6に対して要求される収縮力および収縮速度(伸縮速度)の積(仕事率あるいはパワー)である。 In addition, in the present embodiment, of the pair of fluid actuators M1 and M2 corresponding to the joint J1 on the most proximal end side of the robot arm 2, the fluid actuator M1 is attached to the hand portion 4 with respect to the arm 3 while the robot device 1 is operating. The maximum required output (maximum required output) for the fluid actuator M1, which is always positioned on the opposite side and is determined from the movable range of the joint J1, becomes larger than the maximum required output for the fluid actuator M2. Furthermore, in this embodiment, the maximum required output for fluid actuator M1 is the largest among all fluid actuators M1-M6 during operation of robot device 1 (robot arm 2). The required output for the fluid actuators M1-M6 is the product (power or power) of the contraction force and the contraction velocity (extension velocity) required for the fluid actuators M1-M6.

上記流体アクチュエータM1-M6等に作動油を供給するロボット装置1の流体供給装置10は、図1に示すように、作動油貯留部(流体貯留部)を画成するタンク11と、当該タンク11を上下方向に延びる回転軸(図1における一点鎖線参照)の周りに回転自在に支持するベース部12とを含む。タンク11は、例えば上端および下端が閉鎖された筒体であり、内部に作動油を貯留可能なものである。本実施形態において、ロボットアーム2の支持部材5は、タンク11の回転軸と同軸に延在するように、タンク11の上壁部11uに図示しないボルト等を介して固定される(図2参照)。すなわち、ロボットアーム2は、流体供給装置10のタンク11(上壁部11u)により支持される。 As shown in FIG. 1, the fluid supply device 10 of the robot device 1 that supplies hydraulic fluid to the fluid actuators M1 to M6 and the like includes a tank 11 that defines a hydraulic fluid reservoir (fluid reservoir), and the tank 11 and a base portion 12 rotatably supported around a rotating shaft extending in the vertical direction (see one-dot chain line in FIG. 1). The tank 11 is, for example, a cylindrical body with closed upper and lower ends, and can store hydraulic oil therein. In this embodiment, the support member 5 of the robot arm 2 is fixed to the upper wall portion 11u of the tank 11 via a bolt or the like (not shown) so as to extend coaxially with the rotation axis of the tank 11 (see FIG. 2). ). That is, the robot arm 2 is supported by the tank 11 (upper wall portion 11 u) of the fluid supply device 10 .

ベース部12は、ロボットアーム2およびタンク11の下方に位置するように搬送台車20に搭載(固定)される。また、ベース部12は、タンク11を上記回転軸の周りに所定角度(例えば360°)だけ回転させる図示しない回転駆動ユニットを支持している。これにより、回転駆動ユニットを作動させることで、ロボットアーム2を当該回転軸の周りにタンク11と一体に回転させることが可能となる。本実施形態において、回転駆動ユニットは、流体供給装置10から供給される油圧により駆動される揺動モータである。ただし、当該回転駆動ユニットは、電動モータやギヤ機構等を含むものであってもよい。 The base portion 12 is mounted (fixed) on the carriage 20 so as to be positioned below the robot arm 2 and the tank 11 . The base portion 12 also supports a rotation drive unit (not shown) that rotates the tank 11 about the rotation axis by a predetermined angle (eg, 360°). Accordingly, by operating the rotation drive unit, the robot arm 2 can be rotated integrally with the tank 11 around the rotation axis. In this embodiment, the rotary drive unit is a swing motor driven by hydraulic pressure supplied from the fluid supply device 10 . However, the rotary drive unit may include an electric motor, a gear mechanism, or the like.

更に、流体供給装置10は、図3に示すように、タンク11およびベース部12に加えて、流体供給源としてのポンプ13と、タンク11内に配置される図示しないバルブボディと、第1リリーフ弁(圧力制御弁)RV1と、第2リリーフ弁RV2と、逆止弁CVと、アキュムレータ(蓄圧器)14と、流体調整バルブ(流体調整部)としての複数のリニアソレノイドバルブ151,152,153,154,155,156およびコントロールバルブ(圧力制御弁)16とを含む。 Further, as shown in FIG. 3, the fluid supply device 10 includes, in addition to the tank 11 and the base portion 12, a pump 13 as a fluid supply source, a valve body (not shown) arranged in the tank 11, and a first relief A valve (pressure control valve) RV1, a second relief valve RV2, a check valve CV, an accumulator (pressure accumulator) 14, and a plurality of linear solenoid valves 151, 152, 153 as fluid adjustment valves (fluid adjustment units) , 154 , 155 , 156 and a control valve (pressure control valve) 16 .

ポンプ13は、制御装置100により制御される電動ポンプであり、タンク11内に貯留された作動油を吸入して吐出口から油路L1に吐出(圧送)する。本実施形態において、ポンプ13は、タンク11内に配置されるポンプ部と、電動モータや減速ギヤ機構、制御装置100により制御されるインバータ等の駆動回路等を有すると共にタンク11内またはタンク11外に配置される駆動ユニット130とを含む。 The pump 13 is an electric pump controlled by the control device 100, sucks hydraulic oil stored in the tank 11, and discharges (pressure-feeds) the hydraulic oil from a discharge port to the oil passage L1. In this embodiment, the pump 13 has a pump portion arranged in the tank 11, an electric motor, a reduction gear mechanism, a driving circuit such as an inverter controlled by the control device 100, and the like, and the pump 13 is driven inside or outside the tank 11. and a drive unit 130 located in the .

第1リリーフ弁RV1は、ポンプ13により吐出された作動油の圧力を予め定められた一定の上限圧(制限圧)Plim(上限値、本実施形態では、例えば6-7MPa程度)を超えないように制限するものである。本実施形態において、第1リリーフ弁RV1は、バルブボディ内に配置されるスプールS1および当該スプールS1を付勢するスプリングSP1を含むリリーフバルブである。更に、第1リリーフ弁RV1は、上記油路L1に連通する入力ポートi1と、第1排出ポートda1と、第2排出ポートdb1とを含む。 The first relief valve RV1 prevents the pressure of the hydraulic fluid discharged by the pump 13 from exceeding a predetermined upper limit pressure (limiting pressure) Plim (upper limit value, for example, about 6 to 7 MPa in this embodiment). is limited to In this embodiment, the first relief valve RV1 is a relief valve that includes a spool S1 arranged in the valve body and a spring SP1 that biases the spool S1. Further, the first relief valve RV1 includes an input port i1 communicating with the oil passage L1, a first discharge port da1, and a second discharge port db1.

ポンプ13から入力ポートi1に作動油が供給されない第1リリーフ弁RV1の取付状態において、当該第1リリーフ弁RV1は、スプールS1がスプリングSP1により付勢されて入力ポートi1と第1排出ポートda1とを連通させる第1連通状態を形成する。また、ポンプ13の吐出圧すなわちポンプ13から入力ポートi1に供給される作動油の圧力が予め定められた比較的低い待機圧Pst(第2目標圧、本実施形態では、例えば1000kPa程度)よりも高く、かつ上記上限圧Plimよりも十分に低く定められた切替圧(本実施形態では、例えば1-2MPa程度)未満であるときに、第1リリーフ弁RV1は、スプールS1が入力ポートi1と第1排出ポートda1とを連通させる上記第1連通状態を形成する。 In the mounted state of the first relief valve RV1 in which hydraulic oil is not supplied from the pump 13 to the input port i1, the first relief valve RV1 is configured such that the spool S1 is urged by the spring SP1 to separate the input port i1 and the first discharge port da1. form a first communication state in which the Further, the discharge pressure of the pump 13, that is, the pressure of hydraulic oil supplied from the pump 13 to the input port i1 is lower than a predetermined relatively low standby pressure Pst (second target pressure, for example, about 1000 kPa in this embodiment). When the pressure is higher than the switching pressure set sufficiently lower than the upper limit pressure Plim (for example, about 1 to 2 MPa in the present embodiment), the first relief valve RV1 operates so that the spool S1 is connected to the input port i1 and the first relief valve RV1. 1 discharge port da1 is established.

更に、ポンプ13から入力ポートi1に供給される作動油の圧力が上記切替圧以上であり、かつ上限圧Plimを超えていないときに、第1リリーフ弁RV1は、スプールS1がスプリングSP1の付勢力に抗して入力ポートi1と第1および第2排出ポートda1,db1との連通を遮断する遮断状態を形成する。また、ポンプ13から入力ポートi1に供給される作動油の流量が必要供給流量を上回って当該作動油の圧力が上限圧Plimに達すると、第1リリーフ弁RV1は、スプールS1がスプリングSP1の付勢力に抗して入力ポートi1と第2排出ポートdb1とを連通させる第2連通状態を形成する。 Furthermore, when the pressure of the hydraulic fluid supplied from the pump 13 to the input port i1 is equal to or higher than the switching pressure and does not exceed the upper limit pressure Plim, the first relief valve RV1 operates so that the spool S1 is biased by the spring SP1. A cut-off state is formed to cut off the communication between the input port i1 and the first and second discharge ports da1 and db1 against the pressure. Further, when the flow rate of the hydraulic oil supplied from the pump 13 to the input port i1 exceeds the required supply flow rate and the pressure of the hydraulic oil reaches the upper limit pressure Plim, the first relief valve RV1 is closed so that the spool S1 is attached to the spring SP1. A second communication state is formed in which the input port i1 and the second discharge port db1 are communicated against the force.

図3に示すように、第1リリーフ弁RV1の第1排出ポートda1は、図示しないバルブボディに形成された油路L0を介してタンク11内の作動油貯留部に連通する。また、油路L0には、第1排出ポートda1に近接するようにオリフィスOrが設置されている。オリフィスOrには、ポンプ13から入力ポートi1に供給される作動油の圧力が上記切替圧未満であって第1リリーフ弁RV1のスプールS1が第1連通状態を形成するときに、第1リリーフ弁RV1の第1排出ポートda1からの作動油が流入する。そして、オリフィスOrのオリフィス径等の諸元は、ポンプ13が予め定められている下限回転数より所定値だけ高い回転数で作動したときに当該ポンプ13から供給された作動油の通過により発生する前後差圧が、上記待機圧Pstになるように定められている。この際、下流側すなわちタンク11側の作動油の圧力が概ねゼロであるため、上流側すなわち第1排出ポートda1における作動油の圧力は上記待機圧Pstになる。 As shown in FIG. 3, the first discharge port da1 of the first relief valve RV1 communicates with the hydraulic oil reservoir in the tank 11 via an oil passage L0 formed in a valve body (not shown). An orifice Or is installed in the oil passage L0 so as to be close to the first discharge port da1. When the pressure of hydraulic fluid supplied from the pump 13 to the input port i1 is less than the switching pressure and the spool S1 of the first relief valve RV1 forms the first communication state, the orifice Or is connected to the first relief valve Hydraulic oil flows in from the first discharge port da1 of RV1. The specifications of the orifice Or, such as the orifice diameter, are generated by the passage of hydraulic oil supplied from the pump 13 when the pump 13 operates at a rotational speed higher than a predetermined lower limit rotational speed by a predetermined value. The front-rear differential pressure is determined to be the standby pressure Pst. At this time, since the pressure of hydraulic fluid on the downstream side, that is, on the tank 11 side is approximately zero, the pressure of hydraulic fluid on the upstream side, that is, at the first discharge port da1 becomes the standby pressure Pst.

第2リリーフ弁RV2は、バルブボディ内に配置されるスプールS2および当該スプールS2を付勢するスプリングSP2を含む。更に、第2リリーフ弁RV2は、バルブボディに形成された油路を介して第1リリーフ弁RV1の第2排出ポートdb1に連通する入力ポートi2と、上記オリフィスOrの下流側で上記油路L0に連通する排出ポートdb2とを含む。かかる第2リリーフ弁RV2は、第1リリーフ弁RV1から排出される作動油を一時的に堰き止めて所定圧まで昇圧させると共に、昇圧させた圧力によりスプールを移動させて減圧させた作動油を排出ポートdb2からタンク11内の作動油貯留部へと流出させる。 The second relief valve RV2 includes a spool S2 arranged within the valve body and a spring SP2 that biases the spool S2. Further, the second relief valve RV2 has an input port i2 communicating with the second discharge port db1 of the first relief valve RV1 via an oil passage formed in the valve body, and the oil passage L0 downstream of the orifice Or. and an exhaust port db2 communicating with. The second relief valve RV2 temporarily dams the hydraulic fluid discharged from the first relief valve RV1 to increase the pressure to a predetermined pressure, and the increased pressure moves the spool to discharge the reduced hydraulic fluid. It is made to flow out from the port db2 to the hydraulic fluid reservoir in the tank 11 .

逆止弁CVは、ポンプ13(および第1リリーフ弁RV1)側すなわち油路L1からの作動油を油路LLに流出させると共に、油路LLから油路L1すなわちポンプ13(および第1リリーフ弁RV1)側への作動油の流通を規制する。アキュムレータ14は、逆止弁CVの下流側で油路LLにバルブ等を介在させることなく直結(接続)された作動油の出入口を有しており、ポンプ13側からの油圧を蓄える。また、アキュムレータ14としては、最高作動圧が上記上限圧Plim以上であるものが用いられる。更に、油路LLには、逆止弁CVの下流側かつアキュムレータ14の上流側で当該油路LLにおける作動油の圧力(元圧)を検出する元圧センサPSが設置されている。 The check valve CV allows hydraulic fluid from the pump 13 (and the first relief valve RV1) side, i.e., the oil passage L1, to flow out to the oil passage LL, and from the oil passage LL to the oil passage L1, that is, the pump 13 (and the first relief valve). It regulates the flow of hydraulic fluid to the RV1) side. The accumulator 14 has an inlet/outlet for hydraulic oil that is directly connected (connected) to the oil passage LL without a valve or the like on the downstream side of the check valve CV, and stores hydraulic pressure from the pump 13 side. As the accumulator 14, one having a maximum working pressure equal to or higher than the upper limit pressure Plim is used. Further, in the oil passage LL, a source pressure sensor PS is installed downstream of the check valve CV and upstream of the accumulator 14 to detect the pressure (original pressure) of the working oil in the oil passage LL.

リニアソレノイドバルブ151-156は、共通の構成を有しており、それぞれバルブボディ内に配置されると共に制御装置100により制御される。本実施形態において、リニアソレノイドバルブ151は、コントロールバルブ16への信号圧を調整し、リニアソレノイドバルブ152は、流体アクチュエータM2への油圧(駆動圧)を調整する。また、リニアソレノイドバルブ153は、流体アクチュエータM3への油圧(駆動圧)を調整し、リニアソレノイドバルブ154は、流体アクチュエータM4への油圧(駆動圧)を調整する。更に、リニアソレノイドバルブ155は、流体アクチュエータM5への油圧(駆動圧)を調整し、リニアソレノイドバルブ156は、流体アクチュエータM6への油圧(駆動圧)を調整する。 The linear solenoid valves 151 - 156 have a common configuration, are each arranged in a valve body and controlled by the controller 100 . In this embodiment, the linear solenoid valve 151 adjusts the signal pressure to the control valve 16, and the linear solenoid valve 152 adjusts the hydraulic pressure (driving pressure) to the fluid actuator M2. Also, the linear solenoid valve 153 adjusts the hydraulic pressure (driving pressure) to the fluid actuator M3, and the linear solenoid valve 154 adjusts the hydraulic pressure (driving pressure) to the fluid actuator M4. Furthermore, the linear solenoid valve 155 adjusts the hydraulic pressure (driving pressure) to the fluid actuator M5, and the linear solenoid valve 156 adjusts the hydraulic pressure (driving pressure) to the fluid actuator M6.

図3に示すように、リニアソレノイドバルブ151-156は、制御装置100により通電制御される電磁部15eと、バルブボディにより保持されるスリーブ内に軸方向に移動可能に配置されるスプール15sと、スプール15sを電磁部15e側(出力ポート15o側から入力ポート15i側、図3中上側)に付勢するスプリング15spとを含む。更に、リニアソレノイドバルブ151-156は、入力ポート15iと、出力ポート15oと、出力ポート15oに連通するフィードバックポート15fと、入力ポート15iおよび出力ポート15oと連通可能なドレンポート15dとを含む。リニアソレノイドバルブ151-156の入力ポート15iは、アキュムレータ14の下流側で油路LLにそれぞれ連通する。また、リニアソレノイドバルブ152-156の出力ポート15oは、バルブボディに形成された油路やホースH等を介して対応する流体アクチュエータM2-M6(チューブT)の作動油の出入口IOに連通する。更に、リニアソレノイドバルブ151-156のドレンポート15dは、それぞれ油路LDを介してタンク11内の作動油貯留部に連通する。 As shown in FIG. 3, each of the linear solenoid valves 151-156 includes an electromagnetic portion 15e that is energized and controlled by the control device 100, a spool 15s that is axially movably disposed within a sleeve held by the valve body, and a spring 15sp that biases the spool 15s toward the electromagnetic portion 15e (from the output port 15o side to the input port 15i side, the upper side in FIG. 3). Furthermore, the linear solenoid valves 151-156 include an input port 15i, an output port 15o, a feedback port 15f communicating with the output port 15o, and a drain port 15d communicating with the input port 15i and the output port 15o. The input ports 15i of the linear solenoid valves 151-156 communicate with the oil passage LL on the downstream side of the accumulator 14, respectively. Also, the output ports 15o of the linear solenoid valves 152-156 communicate with hydraulic oil inlets and outlets IO of the corresponding fluid actuators M2-M6 (tube T) via oil passages, hoses H, etc. formed in the valve bodies. Further, the drain ports 15d of the linear solenoid valves 151-156 communicate with the hydraulic oil reservoirs in the tank 11 via oil passages LD, respectively.

本実施形態において、リニアソレノイドバルブ151-156は、電磁部15eに電流が供給される際に開弁する常閉弁であり、各電磁部15eは、印加される電流に応じて入力ポート15iと出力ポート15oとを連通させるようにスプール15sを軸方向に移動させる。これにより、電磁部15e(コイル)への給電により発生する推力と、スプリング15spの付勢力と、出力ポート15oからフィードバックポート15fに供給された油圧(駆動圧)によりスプール15sに作用する電磁部15e側への推力とをバランスさせることで、入力ポート15iに供給されたポンプ13(および第1リリーフ弁RV1)側からの作動油を所望の圧力に調整して出力ポート15oから流出させることが可能となる。 In this embodiment, the linear solenoid valves 151-156 are normally closed valves that open when current is supplied to the electromagnetic part 15e. The spool 15s is axially moved so as to communicate with the output port 15o. As a result, the electromagnetic portion 15e acts on the spool 15s due to the thrust generated by the power supply to the electromagnetic portion 15e (coil), the biasing force of the spring 15sp, and the hydraulic pressure (driving pressure) supplied from the output port 15o to the feedback port 15f. Hydraulic oil from the pump 13 (and the first relief valve RV1) supplied to the input port 15i can be adjusted to a desired pressure and flowed out from the output port 15o by balancing the thrust to the side. becomes.

また、流体アクチュエータM1-M6側に供給される油圧(信号圧または駆動圧)をリニアソレノイドバルブ151-156にフィードバックすることで、人工筋肉としての流体アクチュエータM1-M6により駆動されるロボットアーム2に当該流体アクチュエータM1-M6以外からの外力が加えられたときに、当該外力による流体アクチュエータM1-M6のチューブTの体積変化に応じた油圧の変動を吸収することができる。加えて、当該外力が無くなった後には、速やかに要求に応じた油圧(駆動圧)を流体アクチュエータM1-M6に供給することが可能となる。 In addition, by feeding back the hydraulic pressure (signal pressure or drive pressure) supplied to the fluid actuators M1-M6 to the linear solenoid valves 151-156, the robot arm 2 driven by the fluid actuators M1-M6 as artificial muscles When an external force is applied from a source other than the fluid actuators M1-M6, it is possible to absorb oil pressure fluctuations according to volume changes of the tubes T of the fluid actuators M1-M6 due to the external force. In addition, after the external force disappears, it is possible to quickly supply hydraulic pressure (driving pressure) to the fluid actuators M1 to M6 according to the demand.

コントロールバルブ16は、リニアソレノイドバルブ151からの信号圧に応じて油路LLからの作動油の圧力を調整して上記最大要求出力が最大となる流体アクチュエータM1のチューブTに供給するものである。コントロールバルブ16は、バルブボディ内に配置されるスプール16sおよび当該スプール16sを付勢するスプリング16spを含むスプールバルブである。また、コントロールバルブ16は、図3に示すように、入力ポート16iと、出力ポート16oと、フィードバックポート16fと、信号圧入力ポート16cと、ドレンポート16dとを含む。 The control valve 16 adjusts the pressure of the working oil from the oil passage LL according to the signal pressure from the linear solenoid valve 151, and supplies it to the tube T of the fluid actuator M1 that maximizes the maximum required output. The control valve 16 is a spool valve that includes a spool 16s arranged in a valve body and a spring 16sp that biases the spool 16s. 3, the control valve 16 includes an input port 16i, an output port 16o, a feedback port 16f, a signal pressure input port 16c and a drain port 16d.

入力ポート16iは、アキュムレータ14の下流側で油路LLに連通する。出力ポート16oは、バルブボディに形成された油路やホースH等を介して流体アクチュエータM1(チューブT)の作動油の出入口IOに連通する。フィードバックポート16fは、バルブボディに形成された油路を介して出力ポート16oに連通する。信号圧入力ポート16cは、バルブボディに形成された油路を介してリニアソレノイドバルブ151の出力ポート15oに連通する。ドレンポート16dは、油路LDを介してタンク11内の作動油貯留部に連通する。 The input port 16i communicates with the oil passage LL downstream of the accumulator 14 . The output port 16o communicates with the hydraulic fluid inlet/outlet IO of the fluid actuator M1 (tube T) via an oil passage formed in the valve body, a hose H, and the like. The feedback port 16f communicates with the output port 16o through an oil passage formed in the valve body. The signal pressure input port 16c communicates with the output port 15o of the linear solenoid valve 151 through an oil passage formed in the valve body. The drain port 16d communicates with the hydraulic oil reservoir in the tank 11 via the oil passage LD.

かかるコントロールバルブ16のスプール16sは、電磁部15eに印加される電流に応じたリニアソレノイドバルブ151からの信号圧が作用することで、スプリング16spの付勢力に抗して軸方向に移動する。これにより、信号圧の作用によりスプール16sに付与される推力と、スプリング16spの付勢力と、出力ポート16oからフィードバックポート16fに供給された油圧(駆動圧)によりスプール16sに作用する推力とをバランスさせることで、入力ポート16iに供給されたポンプ13(および第1リリーフ弁RV1)側からの作動油の一部を適宜ドレンポート16dを介してドレンして出力ポート16oから流体アクチュエータM1のチューブTへと供給される作動油を所望の圧力に調整することができる。 The spool 16s of the control valve 16 moves in the axial direction against the biasing force of the spring 16sp due to the signal pressure from the linear solenoid valve 151 corresponding to the current applied to the electromagnetic portion 15e. This balances the thrust applied to the spool 16s by the action of the signal pressure, the biasing force of the spring 16sp, and the thrust acting on the spool 16s by the hydraulic pressure (driving pressure) supplied from the output port 16o to the feedback port 16f. As a result, part of the hydraulic fluid from the pump 13 (and the first relief valve RV1) supplied to the input port 16i is drained appropriately through the drain port 16d, and is discharged from the output port 16o to the tube T of the fluid actuator M1. Hydraulic fluid supplied to can be adjusted to a desired pressure.

ロボット装置1の制御装置100は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータや各種ロジックIC等(何れも図示省略)を含む。制御装置100は、上記元圧センサPSや、リニアソレノイドバルブ151-156等の電源の電圧を検出する図示しない電圧センサ等の検出値を入力する。また、制御装置100は、元圧センサPSにより検出される油路LLにおける油圧(元圧)が目標値になるように、ポンプ13の駆動ユニット130を制御する。更に、制御装置100は、リニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15eに供給される電流を制御する。 A control device 100 of the robot device 1 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input/output interface, etc., and various logic ICs (all not shown). The control device 100 inputs the detection values of the source pressure sensor PS and voltage sensors (not shown) for detecting the voltage of the power sources of the linear solenoid valves 151 to 156 and the like. Further, the control device 100 controls the drive unit 130 of the pump 13 so that the oil pressure (source pressure) in the oil passage LL detected by the source pressure sensor PS becomes a target value. Further, the controller 100 controls the current supplied to the electromagnetic portions 15e of the linear solenoid valves 151-156.

続いて、上述のように構成されるロボット装置1の動作について説明する。 Next, the operation of the robot apparatus 1 configured as described above will be described.

図示しない起動スイッチがオフされてロボット装置1の動作が完全に停止している際、ハンド部4は、図示しない支持台に形成された係止部により保持される。これにより、ロボットアーム2の姿勢は、予め定められた待機姿勢に強制的に保持される。また、ロボット装置1の起動スイッチがオンされてシステム起動が完了すると、制御装置100は、元圧センサPSの検出値に基づいて、リニアソレノイドバルブ151-156に供給される油路LLにおける油圧(元圧)が上記待機圧Pst(例えば1000kPa程度)になるようにポンプ13を制御する。 When a start switch (not shown) is turned off and the operation of the robot device 1 is completely stopped, the hand part 4 is held by a locking part formed on a support base (not shown). As a result, the posture of the robot arm 2 is forcibly held at the predetermined standby posture. Further, when the start switch of the robot device 1 is turned on and the system start-up is completed, the control device 100 controls the oil pressure ( The pump 13 is controlled so that the original pressure) becomes the standby pressure Pst (for example, about 1000 kPa).

本実施形態において、待機圧Pstは、複数の流体アクチュエータM1-M6の各々を自然状態から上記初期状態まで軸方向に収縮させることができる圧力(例えば700-900kPa程度)よりも所定値だけ高い圧力に定められている。また、油路LLにおける油圧(元圧)が待機圧Pstに設定される際、ポンプ13は、予め定められている下限回転数以上の回転数で作動するように制御される。この際、第1リリーフ弁RV1は、上記第1連通状態を形成し、ポンプ13から吐出される作動油の一部は、当該第1連通状態を形成する第1リリーフ弁RV1、オリフィスOrおよび油路L0を介してタンク11の流体貯留部へと流出させられる。これにより、第1リリーフ弁RV1の入力ポートi1並びに油路LLにおける油圧(元圧)がオリフィスOrによって待機圧Pstになるように調整されることになる。 In this embodiment, the standby pressure Pst is a pressure higher than the pressure (for example, about 700 to 900 kPa) that can axially contract each of the plurality of fluid actuators M1 to M6 from the natural state to the initial state by a predetermined value. stipulated in Further, when the hydraulic pressure (original pressure) in the oil passage LL is set to the standby pressure Pst, the pump 13 is controlled to operate at a rotation speed equal to or higher than a predetermined lower limit rotation speed. At this time, the first relief valve RV1 forms the first communication state, and a part of the hydraulic oil discharged from the pump 13 is transferred to the first relief valve RV1, the orifice Or, and the oil that form the first communication state. It is discharged to the fluid reservoir of tank 11 via path L0. As a result, the oil pressure (original pressure) in the input port i1 of the first relief valve RV1 and the oil passage LL is adjusted by the orifice Or to the standby pressure Pst.

次いで、制御装置100は、予め定められた順番で流体アクチュエータM1-M6のチューブTに作動油を充填して各チューブTを上記初期状態とするようにリニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15eへの電流を制御する。これにより、流体アクチュエータM1-M6のチューブTには、コントロールバルブ16およびリニアソレノイドバルブ152-156の対応する何れかから作動油が供給され、各チューブTは、自然状態から所定量(例えば、自然長の10%程度)だけ軸方向に収縮する。これ以後、ハンド部4が上記支持台等に載置されてロボット装置1の動作が停止されるまで、リニアソレノイドバルブ151-156の各電磁部15eには継続して電流が供給され、リニアソレノイドバルブ151-156は、ポンプ13側からの作動油の圧力を電磁部15eに供給される電流に応じて調整する。 Next, the control device 100 fills the tubes T of the fluid actuators M1-M6 with hydraulic oil in a predetermined order, and directs the electromagnetic portions 15e of the linear solenoid valves 151-156 to bring the tubes T into the initial state. to control the current of As a result, hydraulic fluid is supplied to the tubes T of the fluid actuators M1-M6 from any one of the control valve 16 and the linear solenoid valves 152-156, and each tube T moves from its natural state to a predetermined amount (for example, natural about 10% of the length) in the axial direction. After that, current is continuously supplied to each electromagnetic part 15e of the linear solenoid valves 151 to 156 until the hand part 4 is placed on the support base or the like and the operation of the robot apparatus 1 is stopped. The valves 151-156 adjust the pressure of hydraulic fluid from the pump 13 side according to the current supplied to the electromagnetic portion 15e.

上述のようなロボット装置1の作業開始準備の完了後、ロボットアーム2およびハンド部4を用いた作業の開始が指示されると、制御装置100は、元圧センサPSの検出値に基づいて、油路LLにおける油圧(元圧)が予め定められた比較的高い常用圧Pw(第1目標圧、本実施形態では、例えば5-6MPa程度)になるようにポンプ13を制御する。本実施形態において、常用圧Pwは、上記待機圧Pstおよび切替圧よりも高く、上限圧Plimよりも低く、かつアキュムレータ14の最低作動圧以上に定められている。更に、制御装置100は、外部(支持台)からの強制力無しにロボットアーム2を上記待機姿勢に保持するのに要求される油圧が予め定められた順番で流体アクチュエータM1-M6のチューブTに供給されるようにリニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15eへの電流を制御する。 After completion of the work start preparation of the robot device 1 as described above, when the start of work using the robot arm 2 and the hand unit 4 is instructed, the control device 100, based on the detection value of the source pressure sensor PS, The pump 13 is controlled so that the hydraulic pressure (original pressure) in the oil passage LL becomes a predetermined relatively high normal pressure Pw (first target pressure, in this embodiment, about 5-6 MPa, for example). In this embodiment, the normal pressure Pw is set higher than the standby pressure Pst and switching pressure, lower than the upper limit pressure Plim, and equal to or higher than the minimum operating pressure of the accumulator 14 . Further, the control device 100 causes the hydraulic pressures required to hold the robot arm 2 in the waiting posture without external force (support table) to the tubes T of the fluid actuators M1 to M6 in a predetermined order. Control the current to the electromagnetic portion 15e of the linear solenoid valves 151-156 so that the current is supplied.

そして、制御装置100は、コントロールバルブ16およびリニアソレノイドバルブ152-156から各流体アクチュエータM1-M6に対してロボットアーム2への要求に応じた油圧が供給されるように各電磁部15eへの電流指令値を設定し、当該電流指令値に基づいて各電磁部15eに供給される電流を制御する。これにより、流体アクチュエータM1-M6のチューブTに対し、コントロールバルブ16およびリニアソレノイドバルブ152-156により要求に応じて調整された油圧(駆動圧)を供給することが可能となる。この結果、複数の流体アクチュエータM1-M6により各アーム3を回動させてロボット装置1のハンド部4を所望の位置に移動させることができる。 Then, the control device 100 supplies current to each electromagnetic portion 15e so that the control valve 16 and the linear solenoid valves 152 to 156 supply the fluid actuators M1 to M6 with hydraulic pressure corresponding to the demand of the robot arm 2. A command value is set, and the current supplied to each electromagnetic portion 15e is controlled based on the current command value. As a result, hydraulic pressure (driving pressure) adjusted according to demand by the control valve 16 and the linear solenoid valves 152-156 can be supplied to the tubes T of the fluid actuators M1-M6. As a result, each arm 3 can be rotated by a plurality of fluid actuators M1 to M6 to move the hand section 4 of the robot device 1 to a desired position.

また、ポンプ13は、流体アクチュエータM1-M6のチューブTの収縮状態等に起因した油路LLにおける油圧(元圧)の変動に応じて制御されるが、ポンプ13の回転数がオーバーシュートして吐出量が過剰になった場合、入力ポートi1に供給される作動油の圧力が上限圧Plimに達することで第1リリーフ弁RV1は上記第2連通状態を形成する。これにより、ポンプ13から吐出される作動油の一部は、第1リリーフ弁RV1(入力ポートi1および第2排出ポートdb1)、第2リリーフ弁RV2および油路L0を介してタンク11の流体貯留部へと流出させられ、第1リリーフ弁RV1によって油路LLにおける油圧(元圧)が上限圧Plimを超えないように調整されることになる。 Also, the pump 13 is controlled in accordance with fluctuations in the oil pressure (original pressure) in the oil passage LL caused by contraction of the tubes T of the fluid actuators M1-M6. When the discharge amount becomes excessive, the pressure of the hydraulic fluid supplied to the input port i1 reaches the upper limit pressure Plim, so that the first relief valve RV1 forms the second communication state. As a result, part of the hydraulic oil discharged from the pump 13 is transferred to the tank 11 via the first relief valve RV1 (the input port i1 and the second discharge port db1), the second relief valve RV2, and the oil passage L0. The oil pressure (original pressure) in the oil passage LL is adjusted by the first relief valve RV1 so as not to exceed the upper limit pressure Plim.

更に、流体供給装置10は、逆止弁CVと流体アクチュエータM1-M6とを結ぶ油路(流体通路)LLに接続されたアキュムレータ14を含む。これにより、ロボットアーム2の動作中(運動中)にポンプ13が停止したとしても、しばらくの間、コントロールバルブ16およびリニアソレノイドバルブ152-156を介してアキュムレータ14からの作動油を流体アクチュエータM1-M6に供給することができる。この結果、流体アクチュエータM1-M6(チューブT)の状態の急変を抑えることが可能となる。 Further, the fluid supply device 10 includes an accumulator 14 connected to an oil passage (fluid passage) LL connecting the check valve CV and the fluid actuators M1-M6. As a result, even if the pump 13 stops while the robot arm 2 is operating (moving), the hydraulic fluid from the accumulator 14 is supplied to the fluid actuator M1- through the control valve 16 and the linear solenoid valves 152-156 for a while. It can be supplied to the M6. As a result, it is possible to suppress sudden changes in the state of the fluid actuators M1-M6 (tube T).

上述のように、ロボット装置1において、流体供給装置10は、ポンプ13側からの作動油の圧力を調整して出力する複数のリニアソレノイドバルブ151-156と、入力ポート16i、出力ポート16o、信号圧入力ポート16cおよびスプール16sを有するコントロールバルブ16とを含む。コントロールバルブ16は、対応するリニアソレノイドバルブ151から信号圧入力ポート16cに供給される信号圧の作用によりスプール16sに付与される力と、出力ポート16oにおける作動油の圧力(駆動圧)の作用によりスプール16sに付与される力とを少なくともバランスさせてポンプ13側からの作動油の圧力を調整して出力ポート16oから出力するものである。そして、複数の流体アクチュエータ(人工筋肉)M1-M6のうち、1つの流体アクチュエータM1には、コントロールバルブ16の出力ポート16oから出力された作動油が供給され、残余の流体アクチュエータM2-M6には、各々に対応したリニアソレノイドバルブ152-156から出力された作動油が供給される。 As described above, in the robot device 1, the fluid supply device 10 includes a plurality of linear solenoid valves 151 to 156 that adjust and output the pressure of hydraulic oil from the pump 13 side, an input port 16i, an output port 16o, a signal and a control valve 16 having an injection port 16c and a spool 16s. The control valve 16 is operated by the force applied to the spool 16s by the action of the signal pressure supplied from the corresponding linear solenoid valve 151 to the signal pressure input port 16c, and by the action of the hydraulic oil pressure (driving pressure) at the output port 16o. The force applied to the spool 16s is at least balanced to adjust the pressure of the hydraulic oil from the pump 13 side and output from the output port 16o. Among the plurality of fluid actuators (artificial muscles) M1-M6, one fluid actuator M1 is supplied with hydraulic oil output from the output port 16o of the control valve 16, and the remaining fluid actuators M2-M6 , are supplied with hydraulic oil output from linear solenoid valves 152 to 156 corresponding to each.

ここで、コントロールバルブ16は、いわゆるオーバーライド特性に優れるものであり、リニアソレノイドバルブ152-156に比べて、流体アクチュエータ(人工筋肉)に供給される作動油の流量増加に伴う出力ポート16oにおける作動油の圧力低下を良好に抑制可能である。更に、コントロールバルブ16とリニアソレノイドバルブ151との組み合わせによれば、単体のリニアソレノイドバルブよりも体格を小さくしつつ、要求出力が大きい流体アクチュエータM1に要求に応じた油圧を確実に供給することができる。この結果、ロボット装置1では、複数の流体アクチュエータM1-M6に作動油を供給する流体供給装置10のサイズアップを抑制しつつ、当該複数の流体アクチュエータM1-M6の各々に要求に応じた油圧を確実に供給することが可能となる。 Here, the control valve 16 is excellent in so-called override characteristics, and compared to the linear solenoid valves 152 to 156, the hydraulic oil at the output port 16o is increased as the flow rate of the hydraulic oil supplied to the fluid actuator (artificial muscle) increases. It is possible to satisfactorily suppress the pressure drop of Furthermore, the combination of the control valve 16 and the linear solenoid valve 151 makes it possible to reliably supply the required hydraulic pressure to the fluid actuator M1, which requires a large output, while making the size smaller than that of a single linear solenoid valve. can. As a result, in the robot device 1, while suppressing an increase in the size of the fluid supply device 10 that supplies hydraulic fluid to the plurality of fluid actuators M1 to M6, each of the plurality of fluid actuators M1 to M6 is supplied with hydraulic pressure according to the demand. It becomes possible to reliably supply.

また、ロボット装置1では、複数の流体アクチュエータM1-M6の中で最大要求出力が最大となる流体アクチュエータM1にコントロールバルブ16から作動油が供給される。これにより、流体供給装置10のサイズアップを抑制しつつ、複数の流体アクチュエータM1-M6の中で最大の出力が要求される流体アクチュエータM1に対して要求に応じた油圧を確実に供給可能することが可能となる。ただし、複数の流体アクチュエータM1-M6のうちの2つ以上にコントロールバルブ16から作動油が供給されてもよいことはいうまでもない。 Further, in the robot device 1, hydraulic fluid is supplied from the control valve 16 to the fluid actuator M1 having the largest maximum required output among the plurality of fluid actuators M1 to M6. As a result, while suppressing an increase in the size of the fluid supply device 10, it is possible to reliably supply the required hydraulic pressure to the fluid actuator M1, which requires the maximum output among the plurality of fluid actuators M1 to M6. becomes possible. However, it goes without saying that hydraulic fluid may be supplied from the control valve 16 to two or more of the plurality of fluid actuators M1 to M6.

更に、ロボット装置1において、コントロールバルブ16は、関節J1に対応した一対の流体アクチュエータM1,M2のうち、関節J1の可動範囲から定まる最大要求出力が大きくなる流体アクチュエータM1に作動油を供給する。これにより、関節J1を介して連結されるアーム3と支持部材5とを安定かつスムースに相対的に回動させることが可能となる。ただし、何れかの関節J1-J3に対応した一対の流体アクチュエータM1,M2等の双方に対応するコントロールバルブ16から作動油が供給されてもよいことはいうまでもない。 Further, in the robot apparatus 1, the control valve 16 supplies hydraulic fluid to the fluid actuator M1, which has a larger maximum required output determined by the movable range of the joint J1, among the pair of fluid actuators M1 and M2 corresponding to the joint J1. As a result, the arm 3 and the support member 5, which are connected via the joint J1, can be relatively rotated stably and smoothly. However, it goes without saying that hydraulic fluid may be supplied from the control valves 16 corresponding to both of the pair of fluid actuators M1, M2, etc. corresponding to any of the joints J1-J3.

また、ロボット装置1において、コントロールバルブ16は、ロボットアーム2の最基端側の関節J1に対応した流体アクチュエータM1に作動油を供給する。これにより、ロボットアーム2を安定かつスムースに作動させることが可能となる。ただし、ロボットアーム2の構造によっては、ロボットアーム2の最基端側の関節J1以外の関節に対応した流体アクチュエータにコントロールバルブ16から作動油が供給されてもよいことはいうまでもない。 Further, in the robot device 1 , the control valve 16 supplies hydraulic fluid to the fluid actuator M<b>1 corresponding to the joint J<b>1 on the most proximal side of the robot arm 2 . This allows the robot arm 2 to operate stably and smoothly. However, depending on the structure of the robot arm 2, it goes without saying that hydraulic fluid may be supplied from the control valve 16 to fluid actuators corresponding to joints other than the proximal-most joint J1 of the robot arm 2. FIG.

なお、ロボット装置1では、流体アクチュエータM1-M6の最大要求出力を指標としてコントロールバルブ16に接続される流体アクチュエータが定められているが、コントロールバルブ16に接続される流体アクチュエータは、最大要求出力以外の指標に基づいて定められてもよい。すなわち、コントロールバルブ16に接続される流体アクチュエータは、当該流体アクチュエータ(チューブ)に供給される流体の圧力、流体アクチュエータに供給される流体の流量、流体アクチュエータに供給される流体の圧力および流量の積値、流体アクチュエータの最大収縮時における流体の収容空間の体積、流体アクチュエータが発生する収縮力、または流体アクチュエータの最大収縮速度(最大伸縮速度)の最大値に基づいて定められてもよい。そして、最大要求出力以外の指標の最大値が複数の流体アクチュエータの中で最大になるものがコントロールバルブ16に接続されてもよく、1つの関節に対応した一対の流体アクチュエータのうち、最大要求出力以外の指標の当該関節の可動範囲から定まる最大値が大きくなる一方がコントロールバルブ16に接続されてもよい。 In the robot device 1, the fluid actuators connected to the control valve 16 are determined by using the maximum required output of the fluid actuators M1 to M6 as an index, but the fluid actuators connected to the control valve 16 have outputs other than the maximum required output. may be determined based on the index of That is, the fluid actuator connected to the control valve 16 has the pressure of the fluid supplied to the fluid actuator (tube), the flow rate of the fluid supplied to the fluid actuator, and the product of the pressure and the flow rate of the fluid supplied to the fluid actuator. It may be determined based on the value, the volume of the space containing the fluid when the fluid actuator is maximally contracted, the contraction force generated by the fluid actuator, or the maximum value of the maximum contraction speed (maximum expansion/contraction speed) of the fluid actuator. Among the plurality of fluid actuators, the fluid actuator having the maximum maximum value of the index other than the maximum required output may be connected to the control valve 16. Among the pair of fluid actuators corresponding to one joint, the maximum required output One of the indicators other than the one that has the largest maximum value determined from the movable range of the joint may be connected to the control valve 16 .

図4は、ロボット装置1に適用可能な他の流体供給装置10Bを示す系統図である。同図に示す流体供給装置10Bでは、コントロールバルブ16の出力ポート16oと流体アクチュエータM1との間、並びにリニアソレノイドバルブ152-156と対応する流体アクチュエータM2-M6との間に、開閉バルブ17が1つずつ配置される。開閉バルブ17は、バルブボディ内に配置されるスプール17sおよび当該スプール17sを付勢するスプリング17spを含む常閉型のスプールバルブであり、制御装置100により制御される信号圧出力バルブとしてのオンオフソレノイドバルブ18により駆動される。 FIG. 4 is a system diagram showing another fluid supply device 10B applicable to the robot device 1. As shown in FIG. In the fluid supply device 10B shown in the figure, one opening/closing valve 17 is provided between the output port 16o of the control valve 16 and the fluid actuator M1, and between the linear solenoid valves 152-156 and the corresponding fluid actuators M2-M6. placed one by one. The open/close valve 17 is a normally closed spool valve including a spool 17s arranged in a valve body and a spring 17sp for urging the spool 17s. Driven by valve 18 .

開閉バルブ17は、図示するように、入力ポート17iと、出力ポート17oと、信号圧入力ポート17cとを含む。入力ポート17iは、バルブボディに形成された油路を介してコントロールバルブ16あるいは対応するリニアソレノイドバルブ152-156の出力ポート15o,16oに連通する。出力ポート17oは、バルブボディに形成された油路やホースH等を介して対応する流体アクチュエータM1-M6(チューブT)の作動油の出入口IOに連通する。オンオフソレノイドバルブ18は、入力ポート18iと、出力ポート18oと、制御装置100により通電制御される電磁部18eとを含む常閉弁である。入力ポート18iは、上記油路LLあるいは当該油路LLに接続された図示しない減圧弁(モジュレータバルブ)の出力ポートに連通する。出力ポート18oは、バルブボディに形成された油路を介して各開閉バルブ17の信号圧入力ポート17cに連通する。 The opening/closing valve 17 includes an input port 17i, an output port 17o, and a signal pressure input port 17c, as shown. The input port 17i communicates with the output ports 15o, 16o of the control valve 16 or the corresponding linear solenoid valves 152-156 through oil passages formed in the valve body. The output port 17o communicates with the hydraulic fluid inlet/outlet IO of the corresponding fluid actuators M1-M6 (tube T) via an oil passage formed in the valve body, a hose H, or the like. The on/off solenoid valve 18 is a normally closed valve including an input port 18i, an output port 18o, and an electromagnetic portion 18e whose energization is controlled by the control device 100. FIG. The input port 18i communicates with the oil passage LL or an output port of a pressure reducing valve (modulator valve) (not shown) connected to the oil passage LL. The output port 18o communicates with the signal pressure input port 17c of each opening/closing valve 17 via an oil passage formed in the valve body.

各開閉バルブ17は、信号圧入力ポート17cにオンオフソレノイドバルブ18からの信号圧が供給されていないときに、スプール17sがスプリング17spにより付勢されて入力ポート17iを閉鎖すると共に入力ポート17iと出力ポート17oとの連通を遮断する流出規制状態を形成する。また、各開閉バルブ17は、電磁部16eへの通電に応じてオンオフソレノイドバルブ18からの信号圧が信号圧入力ポート17cに供給されるときに、スプール17sが当該信号圧に基づく推力により付勢されてスプリング17spの付勢力に抗して入力ポート17iを開放すると共に入力ポート17iと出力ポート17oとを連通させる連通状態を形成する。 Each of the on-off valves 17 closes the input port 17i by urging the spool 17s by the spring 17sp when the signal pressure from the on-off solenoid valve 18 is not supplied to the signal pressure input port 17c, and also closes the input port 17i and the output port 17i. An outflow restricting state is created that cuts off the communication with the port 17o. In addition, when the signal pressure from the on/off solenoid valve 18 is supplied to the signal pressure input port 17c in response to the energization of the electromagnetic portion 16e, the spool 17s of each opening/closing valve 17 is energized by the thrust based on the signal pressure. As a result, the input port 17i is opened against the biasing force of the spring 17sp, and a communication state is formed in which the input port 17i and the output port 17o are communicated with each other.

ロボット装置1がシステム起動され、ポンプ13が作動している間、オンオフソレノイドバルブ18の電磁部18eには電流が供給され、当該オンオフソレノイドバルブ18は、電磁部18eへの通電に応じて入力ポート18iに供給される作動油を出力ポート18oに流出させることにより各開閉バルブ17への信号圧を出力する。これにより、各開閉バルブ17が上記連通状態を形成し、コントロールバルブ16およびリニアソレノイドバルブ152-156から流体アクチュエータM1-M6に作動油を供給可能となる。 While the robot device 1 is system-activated and the pump 13 is in operation, current is supplied to the electromagnetic portion 18e of the on/off solenoid valve 18, and the on/off solenoid valve 18 opens the input port according to the energization of the electromagnetic portion 18e. A signal pressure to each opening/closing valve 17 is output by causing the hydraulic oil supplied to 18i to flow out to the output port 18o. As a result, each open/close valve 17 forms the above-described communication state, and hydraulic oil can be supplied from the control valve 16 and the linear solenoid valves 152-156 to the fluid actuators M1-M6.

また、電源失陥によりオンオフソレノイドバルブ18の電磁部18eへの電力供給が断たれると、オンオフソレノイドバルブ18から信号圧が出力されなくなり、それに応じて各開閉バルブ17は、上記流出規制状態を形成する。これにより、流体アクチュエータM1-M6のチューブTから開閉バルブ17の出力ポート17oに逆流した作動油をスプール17sによりブロックし、当該作動油のコントロールバルブ16,リニアソレノイドバルブ152-156側への流出を規制することができる。更に、流体供給装置10Bすなわちポンプ13やリニアソレノイドバルブ151-156等の異常が発生した際にも、電磁部18eへの通電を解除することで、各開閉バルブ17に流出規制状態を形成させて流体アクチュエータM1-M6のチューブTからの作動油の流出を規制することができる。 Further, when the power supply to the electromagnetic portion 18e of the on/off solenoid valve 18 is cut off due to a power failure, the signal pressure is no longer output from the on/off solenoid valve 18, and accordingly each opening/closing valve 17 enters the outflow restriction state. Form. As a result, the spool 17s blocks the hydraulic oil flowing back from the tubes T of the fluid actuators M1-M6 to the output port 17o of the on-off valve 17, preventing the hydraulic oil from flowing out to the control valve 16 and the linear solenoid valves 152-156. can be regulated. Furthermore, even when an abnormality occurs in the fluid supply device 10B, that is, in the pump 13, the linear solenoid valves 151 to 156, or the like, by canceling the energization of the electromagnetic portion 18e, each opening/closing valve 17 is allowed to form an outflow regulating state. The outflow of hydraulic oil from the tubes T of the fluid actuators M1-M6 can be restricted.

これにより、複数の開閉バルブ17およびオンオフソレノイドバルブ18を含む流体供給装置10Bによれば、流体アクチュエータM1-M6のチューブTへの作動油の供給に異常が発生しても、チューブTの状態の急変を抑えて流体アクチュエータM1-M6により駆動される駆動対象としてのロボットアーム2の予期せぬ動作の発生を良好に抑制することができる。この結果、ロボット装置1の動作の安定性や信頼性をより向上させることが可能となる。ただし、流体供給装置10Bにおいて、複数の開閉バルブ17およびオンオフソレノイドバルブ18の代わりに、それぞれ電磁部を有する複数の電磁式の開閉バルブが用いられてもよい。 As a result, according to the fluid supply device 10B including the plurality of open/close valves 17 and the on/off solenoid valves 18, even if an abnormality occurs in the supply of hydraulic oil to the tubes T of the fluid actuators M1 to M6, the state of the tubes T is maintained. By suppressing sudden changes, it is possible to satisfactorily suppress the occurrence of unexpected movements of the robot arm 2, which is the object to be driven by the fluid actuators M1 to M6. As a result, it is possible to further improve the stability and reliability of the operation of the robot device 1 . However, in the fluid supply device 10B, instead of the plurality of opening/closing valves 17 and the on/off solenoid valves 18, a plurality of electromagnetic opening/closing valves each having an electromagnetic portion may be used.

更に、上記実施形態において、人工筋肉としての流体アクチュエータM1-M6は、内部に作動油が供給されると共に当該内部の油圧の上昇に応じて径方向に膨張しながら軸方向に収縮するチューブTと、当該チューブTを覆う編組スリーブSとを含むマッキベン型の人工筋肉であるが、ロボット装置1における流体アクチュエータM1-M6の構成は、これに限られるものではない。すなわち、流体アクチュエータM1-M6は、流体が供給された際に径方向に膨張しながら軸方向に収縮するチューブを含むものであればよく、例えば弾性体により形成された内側筒状部材と、弾性体により形成されると共に内側筒状部材の外側に同軸に配置され外側筒状部材と、内側筒状部材と外側筒状部材との間に配置された繊維層とを含む軸方向繊維強化型の流体アクチュエータ(例えば、特開2011-137516号参照)であってもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the fluid actuators M1-M6 as artificial muscles are provided with a tube T that radially expands and axially contracts in response to an increase in the hydraulic pressure inside the fluid actuators M1 to M6 supplied with hydraulic oil. , and a braided sleeve S covering the tube T, the configuration of the fluid actuators M1 to M6 in the robot apparatus 1 is not limited to this. That is, the fluid actuators M1 to M6 may include a tube that expands in the radial direction and contracts in the axial direction when supplied with fluid. Axial fiber reinforced axial fiber reinforced body comprising an outer tubular member formed by a body and coaxially disposed outside the inner tubular member; and a fiber layer disposed between the inner tubular member and the outer tubular member. It may be a fluid actuator (see, for example, JP-A-2011-137516).

図5は、本開示の他のロボット装置1Cを示す概略構成図である。なお、ロボット装置1Cの構成要素のうち、上述のロボット装置1と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another robot device 1C of the present disclosure. Among the constituent elements of the robot apparatus 1C, the same elements as those of the above-described robot apparatus 1 are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

図5に示すロボット装置1Cは、ロボットアーム2Cと、当該ロボットアーム2Cを作動させる流体アクチュエータ(液圧アクチュエータ)としての複数(本実施形態では、2つ)の複動シリンダ(液圧シリンダ)7に流体を給排する流体供給装置(液体供給装置)10Cとを含む。かかるロボット装置1Cも、指定された目的位置まで自走可能な無人搬送車(AGV)または自律走行搬送ロボット(AMR)である搬送台車に搭載されるか、あるいは予め定められた設置箇所に定置されて使用される。ロボットアーム2Cは、図5に示すように、複数の複動シリンダ7に加えて、支持部材(ブラケット)5と、複数のアーム(リンク)3a,3b,3cと、当該複数のアーム3a,3b,3cとの協働により第1および第2の平行リンク機構を構成するリンク61,62,63,64と、把持部(手先)としてのハンド部(ロボットハンド)4と、複数(本実施形態では、3つ)の関節(ピン結合部)J1,J2,J3とを含む多関節アームである。 The robot device 1C shown in FIG. 5 includes a robot arm 2C and a plurality of (two in this embodiment) double-acting cylinders (hydraulic pressure cylinders) 7 as fluid actuators (hydraulic pressure actuators) for operating the robot arm 2C. and a fluid supply device (liquid supply device) 10C that supplies and discharges fluid to and from. Such a robot device 1C is also mounted on a carrier that is an automatic guided vehicle (AGV) or an autonomous mobile carrier robot (AMR) capable of self-propelled to a designated target position, or is fixed at a predetermined installation location. used. As shown in FIG. 5, the robot arm 2C includes a plurality of double-acting cylinders 7, a support member (bracket) 5, a plurality of arms (links) 3a, 3b, 3c, and the plurality of arms 3a, 3b. , 3c, links 61, 62, 63, and 64 constituting first and second parallel link mechanisms, a hand portion (robot hand) 4 as a grip portion (hand), and a plurality of (this embodiment is a multi-joint arm including three (3) joints (pin joints) J1, J2, and J3.

ロボットアーム2Cの各複動シリンダ7は、図6に示すように、シリンダ70と、シリンダ(シリンダチューブ)70内に軸方向に摺動自在に配置されるピストン74と、当該ピストン74に同軸に固定されるピストンロッド75とを含む。更に、各複動シリンダ7は、シリンダ(シリンダチューブ)70内のピストン74の一側(図6における右側)に画成される第1流体室(収縮側流体室)71と、シリンダ70内のピストン74の他側(図6における左側)に画成される第2流体室(伸長側流体室)72とを含む。流体供給装置10Cにより第1流体室71に作動油を供給すると共に第2流体室72から作動油を排出させることで、ピストン74およびピストンロッド75をシリンダ70に対して図6における左側に移動させて複動アクチュエータとしての複動シリンダ7を伸長させることができる。また、流体供給装置10Cにより第2流体室72に作動油を供給すると共に第1流体室71から作動油を排出させることで、ピストン74およびピストンロッド75をシリンダ70に対して図6における右側に移動させて複動シリンダ7を収縮させることができる。 Each double-acting cylinder 7 of the robot arm 2C includes, as shown in FIG. A fixed piston rod 75 is included. Furthermore, each double-acting cylinder 7 has a first fluid chamber (contraction-side fluid chamber) 71 defined on one side (right side in FIG. 6) of a piston 74 in the cylinder (cylinder tube) 70 and a and a second fluid chamber (extension-side fluid chamber) 72 defined on the other side (left side in FIG. 6) of the piston 74 . By supplying hydraulic fluid to the first fluid chamber 71 and discharging hydraulic fluid from the second fluid chamber 72 by the fluid supply device 10C, the piston 74 and the piston rod 75 are moved to the left side in FIG. can be used to extend the double-acting cylinder 7 as a double-acting actuator. Further, by supplying hydraulic fluid to the second fluid chamber 72 and discharging hydraulic fluid from the first fluid chamber 71 by the fluid supply device 10C, the piston 74 and the piston rod 75 are moved to the right side of the cylinder 70 in FIG. By moving, the double-acting cylinder 7 can be contracted.

ロボットアーム2Cのアーム3aは、関節J1を介してリンクとしての支持部材5に回動自在に連結され、1つの複動シリンダ7の伸縮により支持部材5に対して回動する。支持部材5およびアーム3aすなわち関節J1に対応した複動シリンダ7の一端すなわちピストンロッド75の端部は、支持部材5に固定されたレバー部材に回動自在に連結され、他端すなわちシリンダ70の端部は、アーム3aの先端部(アーム3b側の端部)に回動自在に連結される。また、アーム3bは、関節J2を介してアーム3aに回動自在に連結され、1つの複動シリンダ7の伸縮によりアーム3aに対して回動する。アーム3a,3bすなわち関節J2に対応した複動シリンダ7の一端すなわちピストンロッド75の端部は、アーム3aの基端部(支持部材5側の端部)に回動自在に連結され、他端すなわちシリンダ70の端部は、アーム3bの基端部(アーム3a側の端部)に固定されたレバー部材に回動自在に連結される。更に、アーム3cは、関節J3を介してアーム3bの先端部に回動自在に連結される。なお、支持部材5およびアーム3aに対して、平行に配列される2つの複動シリンダ7が設けられてもよく、アーム3a,3bに対して、平行に配列される2つの複動シリンダ7が設けられてもよい。 The arm 3a of the robot arm 2C is rotatably connected to a support member 5 as a link via a joint J1, and rotates relative to the support member 5 by extension and contraction of one double-acting cylinder 7. As shown in FIG. One end of the double-acting cylinder 7 corresponding to the support member 5 and the arm 3a, that is, the joint J1, that is, the end of the piston rod 75 is rotatably connected to a lever member fixed to the support member 5, and the other end, that is, the end of the cylinder 70 The end is rotatably connected to the tip of the arm 3a (the end on the arm 3b side). The arm 3b is rotatably connected to the arm 3a via a joint J2, and rotates relative to the arm 3a by extension and contraction of one double-acting cylinder 7. As shown in FIG. One end of the double-acting cylinder 7 corresponding to the arms 3a and 3b, that is, the joint J2, that is, the end of the piston rod 75 is rotatably connected to the base end of the arm 3a (the end on the support member 5 side). That is, the end of the cylinder 70 is rotatably connected to a lever member fixed to the base end of the arm 3b (the end on the arm 3a side). Furthermore, the arm 3c is rotatably connected to the distal end of the arm 3b via a joint J3. Two double-acting cylinders 7 arranged in parallel may be provided for the support member 5 and the arm 3a, and two double-acting cylinders 7 arranged in parallel may be arranged for the arms 3a and 3b. may be provided.

リンク61は、支持部材5に固定され、リンク62の基端部は、関節J2を介してアーム3aの先端部およびアーム3bの基端部に回動自在に連結される。また、リンク63は、アーム3aと同一のリンク長を有し、リンク61の遊端部(ピボット部)に回動自在に連結されると共に、関節J2からリンク61のリンク長に相当する長さだけ離間した位置でリンク62に回動自在に連結される。これにより、アーム3aを固定リンクとし、リンク61を駆動リンクとし、リンク62を従動リンクとし、リンク63を中間リンクとする第1の平行リンク機構が構成される。更に、リンク64は、関節J3から所定長さだけ離間した位置でアーム3cに回動自在に連結されると共に、関節J2から当該所定長さだけ離間した位置でリンク62に回動自在に連結される。これにより、アーム3bを固定リンクとし、リンク62を駆動リンクとし、アーム3cを従動リンクとし、リンク64を中間リンクとする第2の平行リンク機構が構成される。そして、これらの第1および第2の平行リンク機構の作用により、アーム3cは、アーム3a,3bの回動角度に拘わらず搬送台車の走行面またはロボット装置1Cの設置面に対して常時平行に維持される。 The link 61 is fixed to the support member 5, and the proximal end of the link 62 is rotatably connected to the distal end of the arm 3a and the proximal end of the arm 3b via the joint J2. The link 63 has the same link length as the arm 3a, is rotatably connected to the free end portion (pivot portion) of the link 61, and has a length corresponding to the link length of the link 61 from the joint J2. are rotatably connected to the link 62 at positions spaced apart by . As a result, a first parallel link mechanism is configured with the arm 3a as a fixed link, the link 61 as a drive link, the link 62 as a driven link, and the link 63 as an intermediate link. Further, the link 64 is rotatably connected to the arm 3c at a position separated by a predetermined length from the joint J3, and is rotatably connected to the link 62 at a position separated by the predetermined length from the joint J2. be. As a result, a second parallel link mechanism is constructed in which the arm 3b is a fixed link, the link 62 is a drive link, the arm 3c is a driven link, and the link 64 is an intermediate link. By the action of these first and second parallel link mechanisms, the arm 3c is always parallel to the traveling surface of the carriage or the installation surface of the robot device 1C regardless of the rotation angle of the arms 3a and 3b. maintained.

ロボットアーム2Cのハンド部4は、最も手先側のアーム3cに取り付けられており、対象となる物体(以下、「把持対象」という。)を把持するようにロボット装置1Cの制御装置100Cにより制御される。また、流体供給装置10Cは、例えば上端および下端が閉鎖された筐体であって内部に作動流体としての作動油を貯留可能なタンクや、作動油を圧送するポンプ、複数のリニアソレノイドバルブ等を含み、各複動シリンダ7に作動油を給排するように制御装置100Cにより制御される。これにより、ロボットアーム2Cを油圧(流体圧)により駆動してハンド部4を所望の位置に移動させることができる。ただし、流体供給装置10Cは、例えば水といった作動油以外の液体を各複動シリンダ7に給排するものであってもよく、例えば圧縮空気等の気体を各複動シリンダ7に給排するものであってもよい。 The hand unit 4 of the robot arm 2C is attached to the arm 3c closest to the hand, and is controlled by the controller 100C of the robot device 1C so as to grip a target object (hereinafter referred to as a "gripping target"). be. Further, the fluid supply device 10C includes, for example, a tank whose upper and lower ends are closed and which can store hydraulic oil as a working fluid, a pump that pressure-feeds the hydraulic oil, a plurality of linear solenoid valves, and the like. , and is controlled by the control device 100C so as to supply and discharge hydraulic oil to each double-acting cylinder 7 . As a result, the robot arm 2C can be driven by hydraulic pressure (fluid pressure) to move the hand portion 4 to a desired position. However, the fluid supply device 10C may supply and discharge liquid other than hydraulic oil such as water to and from each double-acting cylinder 7, for example, supply and discharge gas such as compressed air to and from each double-acting cylinder 7. may be

図7は、ロボット装置1Cの流体供給装置10Cを示す系統図である。同図に示すように、流体供給装置10Cは、ポンプ13と、第1リリーフ弁RV1と、第2リリーフ弁RV2と、逆止弁CVと、アキュムレータ14と、流体調整バルブ(流量調整部)としての複数のリニアソレノイドバルブ152,153,154およびコントロールバルブ16とを含む。流体供給装置10Cにおいて、コントロールバルブ16は、リニアソレノイドバルブ151からの信号圧に応じて関節J1に対応した複動シリンダ7の第1流体室71への油圧(駆動圧)を調整する。すなわち、コントロールバルブ16の出力ポート16oは、関節J1に対応した複動シリンダ7の第1流体室71の作動油の出入口にバルブボディに形成された油路やホースH等を介して連通する。これに対して、関節J1に対応した複動シリンダ7の第2流体室72の作動油の出入口は、ホースHやバルブボディに形成された油路等を介してリニアソレノイドバルブ(第2ソレノイドバルブ)152の出力ポート15oに連通する。すなわち、関節J1に対応した複動シリンダ7の第2流体室72への油圧は、リニアソレノイドバルブ152により調整される。更に、流体供給装置10Cにおいて、リニアソレノイドバルブ153は、関節J2に対応した複動シリンダ7の第1流体室71への油圧を調整する。また、リニアソレノイドバルブ154は、関節J2に対応した複動シリンダ7の第2流体室72への油圧を調整する。 FIG. 7 is a system diagram showing a fluid supply device 10C of the robot device 1C. As shown in the figure, the fluid supply device 10C includes a pump 13, a first relief valve RV1, a second relief valve RV2, a check valve CV, an accumulator 14, and fluid control valves (flow control units). a plurality of linear solenoid valves 152, 153, 154 and control valve 16. In the fluid supply device 10</b>C, the control valve 16 adjusts the hydraulic pressure (driving pressure) to the first fluid chamber 71 of the double acting cylinder 7 corresponding to the joint J<b>1 according to the signal pressure from the linear solenoid valve 151 . That is, the output port 16o of the control valve 16 communicates with the hydraulic fluid inlet/outlet of the first fluid chamber 71 of the double-acting cylinder 7 corresponding to the joint J1 via an oil passage, a hose H, or the like formed in the valve body. On the other hand, the hydraulic fluid inlet/outlet of the second fluid chamber 72 of the double-acting cylinder 7 corresponding to the joint J1 is connected to a linear solenoid valve (second solenoid valve) through an oil passage formed in the hose H or the valve body. ) 152 to the output port 15o. That is, the hydraulic pressure to the second fluid chamber 72 of the double-acting cylinder 7 corresponding to the joint J1 is adjusted by the linear solenoid valve 152. Furthermore, in the fluid supply device 10C, the linear solenoid valve 153 adjusts the hydraulic pressure to the first fluid chamber 71 of the double-acting cylinder 7 corresponding to the joint J2. Also, the linear solenoid valve 154 adjusts the hydraulic pressure to the second fluid chamber 72 of the double-acting cylinder 7 corresponding to the joint J2.

上述のようなロボット装置1Cでは、その作動中、ロボットアーム2Cの最基端側の関節J1に対応した複動シリンダ7に対する要求出力(複動シリンダ7が発生する推力と複動シリンダ7の伸縮速度との積値)の最大値(最大要求出力)が関節J2に対応した複動シリンダ7に対する最大要求出力よりも大きくなる(最大になる)。更に、ロボット装置1C(ロボットアーム2C)の作動中、関節J1の複動シリンダ7に対する最大要求出力は、第1流体室71に作動油が供給されると共に第2流体室72から作動油が排出されるときに、第2流体室72に作動油が供給されると共に第1流体室71から作動油が排出されるときよりも大きくなる。従って、オーバーライド特性に優れるコントロールバルブ16とリニアソレノイドバルブ151との組み合わせを関節J1に対応した複動シリンダ7の第1流体室71に適用することで、単体のリニアソレノイドバルブよりも体格を小さくしつつ、要求出力が大きい関節J1に対応した複動シリンダ7の第1流体室71に要求に応じた油圧を確実に供給することができる。 During the operation of the robot apparatus 1C as described above, the output required for the double-acting cylinder 7 corresponding to the joint J1 on the most proximal end side of the robot arm 2C (thrust generated by the double-acting cylinder 7 and expansion and contraction of the double-acting cylinder 7 The maximum value (maximum required output) of the product value with the velocity) becomes larger (maximum) than the maximum required output for the double-acting cylinder 7 corresponding to the joint J2. Further, during operation of the robot device 1C (robot arm 2C), the maximum required output for the double-acting cylinder 7 of the joint J1 is that the hydraulic fluid is supplied to the first fluid chamber 71 and the hydraulic fluid is discharged from the second fluid chamber 72. is larger than when hydraulic fluid is supplied to the second fluid chamber 72 and hydraulic fluid is discharged from the first fluid chamber 71 . Therefore, by applying the combination of the control valve 16 with excellent override characteristics and the linear solenoid valve 151 to the first fluid chamber 71 of the double-acting cylinder 7 corresponding to the joint J1, the size can be made smaller than that of a single linear solenoid valve. At the same time, the required hydraulic pressure can be reliably supplied to the first fluid chamber 71 of the double-acting cylinder 7 corresponding to the joint J1 for which the required output is large.

この結果、ロボット装置1Cでは、複数の複動シリンダ7に作動油を供給する流体供給装置10Cのサイズアップを抑制しつつ、当該複数の複動シリンダ7の各々に要求に応じた油圧を確実に供給してロボットアーム2Cを安定かつスムースに作動させることが可能となる。更に、ロボット装置1Cにおいて、コントロールバルブ16は、ロボットアーム2Cの最基端側の関節J1に対応した複動シリンダ7の第1流体室71に作動油を供給する。これにより、関節J1を介して連結されるアーム3aと支持部材5とを安定かつスムースに相対的に回動させることができる。 As a result, in the robot device 1C, while suppressing an increase in the size of the fluid supply device 10C that supplies hydraulic fluid to the plurality of double-acting cylinders 7, the hydraulic pressure required for each of the plurality of double-acting cylinders 7 is ensured. It is possible to stably and smoothly operate the robot arm 2C by supplying it. Further, in the robot device 1C, the control valve 16 supplies hydraulic fluid to the first fluid chamber 71 of the double-acting cylinder 7 corresponding to the joint J1 on the most proximal side of the robot arm 2C. As a result, the arm 3a and the support member 5, which are connected via the joint J1, can be relatively rotated stably and smoothly.

ただし、ロボット装置1Cの複数の複動シリンダ7の第1および第2流体室71,72の2つ以上にコントロールバルブ16から作動油が供給されてもよいことはいうまでもなく、流体供給装置10Cには、例えば、関節J2に対応した複動シリンダ7の第1流体室71への油圧を調整するコントロールバルブおよびリニアソレノイドバルブが設けられてもよい。また、1つの複動シリンダ7の第1および第2流体室71,72の双方に、対応するコントロールバルブ16から作動油が供給されてもよいことはいうまでもない。更に、ロボットアーム2Cの構造によっては、ロボットアーム2Cの最基端側の関節J1以外の関節に対応した複動シリンダ7にコントロールバルブ16から作動油が供給されてもよいことはいうまでもない。 However, it goes without saying that hydraulic fluid may be supplied from the control valve 16 to two or more of the first and second fluid chambers 71 and 72 of the plurality of double-acting cylinders 7 of the robot device 1C. 10C may be provided with, for example, a control valve and a linear solenoid valve that adjust the hydraulic pressure to the first fluid chamber 71 of the double-acting cylinder 7 corresponding to the joint J2. Further, it goes without saying that hydraulic oil may be supplied from the corresponding control valve 16 to both the first and second fluid chambers 71 and 72 of one double-acting cylinder 7 . Furthermore, depending on the structure of the robot arm 2C, it goes without saying that the hydraulic fluid may be supplied from the control valve 16 to the double-acting cylinders 7 corresponding to the joints other than the joint J1 on the most proximal side of the robot arm 2C. .

なお、ロボット装置1Cでは、複動シリンダ7の最大要求出力を指標としてコントロールバルブ16に接続される複動シリンダ7および流体室が定められているが、コントロールバルブ16に接続される複動シリンダ7および流体室は、最大要求出力以外の指標に基づいて定められてもよい。すなわち、コントロールバルブ16に接続される複動シリンダ7および流体室は、複動シリンダ7の第1および第2流体室71,72に供給される作動油(流体)の流量の最大値、作動油の圧力および流量(あるいはピストンロッドの伸縮速度)の積値の最大値、または複動シリンダ7の最大伸縮速度の最大値に基づいて定められてもよい。 In the robot device 1C, the double-acting cylinder 7 connected to the control valve 16 and the fluid chamber are determined using the maximum required output of the double-acting cylinder 7 as an index. and the fluid chamber may be determined based on an index other than the maximum required output. That is, the double-acting cylinder 7 and the fluid chamber connected to the control valve 16 have the maximum flow rate of the hydraulic oil (fluid) supplied to the first and second fluid chambers 71 and 72 of the double-acting cylinder 7, the hydraulic oil or the maximum value of the maximum expansion/retraction speed of the double-acting cylinder 7 .

また、図8に示すように、流体供給装置10Cには、流体供給装置10Bと同様に、制御装置100Cにより制御される信号圧出力バルブとしてのオンオフソレノイドバルブ18により駆動される少なくとも1つの開閉バルブ17が設けられてもよい。図8の例では、コントロールバルブ16の出力ポート16oと関節J1に対応した複動シリンダ7の第1流体室71との間、リニアソレノイドバルブ152の出力ポート15oと関節J1に対応した複動シリンダ7の第2流体室72との間、リニアソレノイドバルブ153の出力ポート15oと関節J2に対応した複動シリンダ7の第1流体室71との間、およびリニアソレノイドバルブ154の出力ポート15oと関節J2に対応した複動シリンダ7の第2流体室72との間に、開閉バルブ17が1つずつ配置される。 As shown in FIG. 8, the fluid supply device 10C has at least one opening/closing valve driven by an on/off solenoid valve 18 as a signal pressure output valve controlled by the control device 100C, similarly to the fluid supply device 10B. 17 may be provided. In the example of FIG. 8, between the output port 16o of the control valve 16 and the first fluid chamber 71 of the double-acting cylinder 7 corresponding to the joint J1, the output port 15o of the linear solenoid valve 152 and the double-acting cylinder corresponding to the joint J1 7, between the output port 15o of the linear solenoid valve 153 and the first fluid chamber 71 of the double acting cylinder 7 corresponding to the joint J2, and between the output port 15o of the linear solenoid valve 154 and the joint One on-off valve 17 is arranged between the second fluid chamber 72 of the double-acting cylinder 7 corresponding to J2.

ロボット装置1Cがシステム起動され、ポンプ13が作動している間、オンオフソレノイドバルブ18は、電磁部18eへの通電に応じて各開閉バルブ17への信号圧を出力する。これにより、各開閉バルブ17が連通状態を形成し、コントロールバルブ16およびリニアソレノイドバルブ152-154から各複動シリンダ7の第1および第2流体室71,72に作動油を供給可能となる。また、電源失陥によりオンオフソレノイドバルブ18の電磁部18eへの電力供給が断たれると、オンオフソレノイドバルブ18から信号圧が出力されなくなるのに応じて各開閉バルブ17は、流出規制状態を形成する。これにより、各複動シリンダ7の第1および第2流体室71,72から開閉バルブ17の出力ポート17oに逆流した作動油をスプール17sによりブロックし、当該作動油のコントロールバルブ16,リニアソレノイドバルブ152-154側への流出を規制することができる。更に、ポンプ13やリニアソレノイドバルブ151-154等の異常が発生した際にも、電磁部18eへの通電を解除することで、各複動シリンダ7の第1および第2流体室71,72からの作動油の流出を規制することができる。 While the robot device 1C is system-activated and the pump 13 is operating, the on-off solenoid valve 18 outputs a signal pressure to each opening/closing valve 17 in accordance with the energization of the electromagnetic portion 18e. As a result, each opening/closing valve 17 forms a communication state, and hydraulic oil can be supplied from the control valve 16 and the linear solenoid valves 152 to 154 to the first and second fluid chambers 71 and 72 of each double-acting cylinder 7 . Further, when the power supply to the electromagnetic portion 18e of the on/off solenoid valve 18 is cut off due to a power failure, the on/off solenoid valve 18 stops outputting the signal pressure, and each open/close valve 17 forms an outflow restriction state. do. As a result, the hydraulic oil flowing back from the first and second fluid chambers 71 and 72 of each double-acting cylinder 7 to the output port 17o of the on-off valve 17 is blocked by the spool 17s. Outflow to the 152-154 side can be regulated. Furthermore, even when an abnormality occurs in the pump 13 or the linear solenoid valves 151 to 154 or the like, by canceling the energization of the electromagnetic part 18e, the first and second fluid chambers 71 and 72 of each double-acting cylinder 7 of hydraulic fluid can be regulated.

これにより、複数の開閉バルブ17およびオンオフソレノイドバルブ18を含む流体供給装置10Cによれば、各複動シリンダ7への作動油の供給に異常が発生しても、ロボットアーム2の予期せぬ動作の発生を良好に抑制することができるので、ロボット装置1Cの動作の安定性や信頼性をより向上させることが可能となる。ただし、流体供給装置10Cにおいて、複数の開閉バルブ17およびオンオフソレノイドバルブ18の代わりに、それぞれ電磁部を有する複数の電磁式の開閉バルブが用いられてもよい。 As a result, according to the fluid supply device 10C including the plurality of open/close valves 17 and the on/off solenoid valves 18, even if an abnormality occurs in the supply of hydraulic fluid to each double-acting cylinder 7, the robot arm 2 will not operate unexpectedly. can be suppressed satisfactorily, the stability and reliability of the operation of the robot apparatus 1C can be further improved. However, in the fluid supply device 10C, instead of the plurality of opening/closing valves 17 and the on/off solenoid valves 18, a plurality of electromagnetic opening/closing valves each having an electromagnetic portion may be used.

なお、流体供給装置10,10B、10Cにおいて、リニアソレノイドバルブ151-156の少なくとも何れか1つは、常開弁であってもよい。この場合、当該常開弁は、電磁部からの推力および当該電磁部からの推力と同方向に作用するようにフィードバックポートに供給された液圧による推力を、スプリングの付勢力とバランスさせるものであってもよい。また、リニアソレノイドバルブ151-156の少なくとも何れか1つは、専用のフィードバックポートをもたず、スプールを収容するスリーブの内側で出力圧(駆動圧)をフィードバック圧としてスプールに作用させるように構成されたものであってもよい(例えば、特開2020-41687号公報参照)。同様に、コントロールバルブ16も、出力圧(駆動圧)をスプールの内部でフィードバック圧として当該スプールに作用させるように構成されたものであってもよい。 At least one of the linear solenoid valves 151-156 in the fluid supply devices 10, 10B, and 10C may be a normally open valve. In this case, the normally open valve balances the thrust from the electromagnetic section and the thrust from the hydraulic pressure supplied to the feedback port so as to act in the same direction as the thrust from the electromagnetic section with the biasing force of the spring. There may be. In addition, at least one of the linear solenoid valves 151-156 does not have a dedicated feedback port, and is configured so that the output pressure (driving pressure) acts on the spool as feedback pressure inside the sleeve that accommodates the spool. (See, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2020-41687). Similarly, the control valve 16 may also be configured so that the output pressure (driving pressure) acts on the spool as feedback pressure inside the spool.

また、流体供給装置10,10B、10Cは、流体調整バルブ(流体調整部)として、例えば圧力センサにより検出される液圧(流体圧)が要求に応じた圧力になるように流体アクチュエータM1-M6あるいは複動シリンダ7への液体(流体)の流量を制御する流量制御弁を含むものであってもよい。そして、流体供給装置10,10B、10Cは、水等の作動油以外の液体や空気等の気体を流体アクチュエータM1-M6や複動シリンダ7に供給するものであってもよい。 In addition, the fluid supply devices 10, 10B, and 10C serve as fluid adjustment valves (fluid adjustment units), for example, fluid actuators M1 to M6 so that the fluid pressure (fluid pressure) detected by a pressure sensor becomes the required pressure. Alternatively, it may include a flow control valve that controls the flow rate of liquid (fluid) to the double-acting cylinder 7 . The fluid supply devices 10, 10B, and 10C may supply liquid other than hydraulic oil such as water or gas such as air to the fluid actuators M1 to M6 and the double-acting cylinders .

更に、ロボット装置1,1Cは、関節を1つだけ含むものであってもよく、流体アクチュエータM1等あるいは複動シリンダ7を1つまたは2つだけ含むものであってもよい。また、ロボット装置1,1Cは、少なくとも1つの流体アクチュエータM1等あるいは複動シリンダ7とハンド部4とを有するロボットアーム2,2Cを含むものに限られず、少なくとも1つの流体アクチュエータと、例えばドリルビット等の工具や例えばスイッチ等を押圧する押圧部材といったハンド部4以外の要素が手先に取り付けられたロボットアームとを含むものであってもよい。更に、ロボット装置1,1Cは、歩行ロボットや、ウェアラブルロボット等であってもよい。 Further, the robot apparatus 1, 1C may include only one joint, or may include only one or two fluid actuators M1 or the like or double-acting cylinders 7. FIG. Further, the robot devices 1 and 1C are not limited to those including at least one fluid actuator M1 or the like or the robot arms 2 and 2C having the double-acting cylinder 7 and the hand portion 4, and at least one fluid actuator and, for example, a drill bit. , and a robot arm to which elements other than the hand unit 4, such as a pressing member for pressing a switch or the like, are attached to the tip of the hand. Furthermore, the robot devices 1 and 1C may be walking robots, wearable robots, or the like.

また、ロボット装置1,1Cのロボットアーム2,2Cは、アーム3等を駆動する流体アクチュエータ(複動アクチュエータ)として揺動モータ(例えば、ハンド部4の根元(手首部)を回転させる揺動モータ)を含むものであってもよい。すなわち、ロボット装置1,1Cのロボット本体は、流体アクチュエータM1等または複動シリンダ7と揺動モータとの少なくとも何れか1つを含むものであってもよい。更に、ロボット装置1Cにおいて、複動シリンダ7の少なくとも何れか1つが、例えば互いに拮抗するように配置された2つの単動シリンダを含む複動アクチュエータで置き換えられてもよい。また、ロボット装置1,1Cのロボットアーム2,2Cは、流体アクチュエータとしてエアシリンダを含むものであってもよい。更に、関節J1-J3を介して連結された2つのアーム3等のすべてに必ずしも対をなす複数の流体アクチュエータ(人工筋肉)Mが設けられる必要はなく、何れか1組の2つのアーム3等に、1つまたは複数の流体アクチュエータと、当該流体アクチュエータと拮抗するように配置されるスプリングやゴム材等の弾性体とが連結されてもよい。また、ロボット装置1,1Cにおいて、タンク11がロボットアーム2,2Cといったロボット本体により支持されてもよい。 Further, the robot arms 2 and 2C of the robot devices 1 and 1C have swing motors (for example, swing motors for rotating the base (wrist portion) of the hand portion 4) as fluid actuators (double-acting actuators) for driving the arms 3 and the like. ) may be included. That is, the robot body of the robot apparatus 1, 1C may include at least one of the fluid actuator M1 or the like, the double-acting cylinder 7, and the swing motor. Furthermore, in the robot apparatus 1C, at least one of the double-acting cylinders 7 may be replaced with a double-acting actuator including, for example, two single-acting cylinders arranged to oppose each other. Also, the robot arms 2, 2C of the robot devices 1, 1C may include air cylinders as fluid actuators. Furthermore, it is not always necessary to provide a plurality of pairs of fluid actuators (artificial muscles) M for all of the two arms 3 etc. connected via the joints J1-J3, and any one set of the two arms 3 etc. Alternatively, one or more fluid actuators may be connected to an elastic body such as a spring or rubber material arranged to oppose the fluid actuators. Also, in the robot devices 1 and 1C, the tank 11 may be supported by a robot body such as the robot arms 2 and 2C.

そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。 It goes without saying that the invention of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present disclosure. Furthermore, the above-described embodiment is merely one specific form of the invention described in the Summary of the Invention column, and does not limit the elements of the invention described in the Summary of the Invention column.

本開示の発明は、流体の供給を受けて作動する少なくとも1つの流体アクチュエータを含むロボット装置の製造産業等において利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The invention of the present disclosure can be used in the manufacturing industry of robot devices including at least one fluid actuator that operates by being supplied with fluid.

1,1C ロボット装置、2 ロボットアーム、3,3a,3b,3c アーム、5 支持部材、7 複動シリンダ、70 シリンダ、71 第1流体室、72 第2流体室、74 ピストン、75 ピストンロッド、10,10B、10C 流体供給装置、11 タンク、13 ポンプ、14 アキュムレータ、151,152,153,154,155,156 リニアソレノイドバルブ、16 コントロールバルブ、CV 逆止弁、J1,J2,J3 関節、M1,M2,M3,M4,M5,M6 流体アクチュエータ(人工筋肉)、Or オリフィス、RV1 第1リリーフ弁、RV2 第2リリーフ弁。 1, 1C robot device, 2 robot arm, 3, 3a, 3b, 3c arm, 5 support member, 7 double acting cylinder, 70 cylinder, 71 first fluid chamber, 72 second fluid chamber, 74 piston, 75 piston rod, 10, 10B, 10C fluid supply device, 11 tank, 13 pump, 14 accumulator, 151, 152, 153, 154, 155, 156 linear solenoid valve, 16 control valve, CV check valve, J1, J2, J3 joint, M1 , M2, M3, M4, M5, M6 fluid actuator (artificial muscle), Or orifice, RV1 first relief valve, RV2 second relief valve.

Claims (8)

複数の関節と、複数のリンクと、それぞれ流体の供給を受けて作動すると共に前記関節を介して連結された対応する2つの前記リンクを相対的に回動させる複数の流体アクチュエータと、前記複数の流体アクチュエータに前記流体を給排する流体供給装置とを含むロボット装置であって、
前記流体供給装置は、
前記流体の供給源と、
それぞれ前記供給源側からの前記流体の圧力を調整して出力する複数のリニアソレノイドバルブと、
入力ポート、出力ポート、信号圧入力ポートおよびスプールを有すると共に、対応する前記リニアソレノイドバルブから前記信号圧入力ポートに供給される信号圧の作用により前記スプールに付与される力と、前記出力ポートにおける前記流体の圧力の作用により前記スプールに付与される力とを少なくともバランスさせて前記供給源側から前記入力ポートに供給される前記流体の圧力を調整して前記出力ポートから出力する少なくとも1つのコントロールバルブと、
を含み、
前記複数の流体アクチュエータのうち、少なくとも1つの前記流体アクチュエータには、前記コントロールバルブの前記出力ポートから出力された前記流体が供給され、残余の前記流体アクチュエータには、各々に対応した前記リニアソレノイドバルブから出力された前記流体が供給されるロボット装置。
a plurality of joints, a plurality of links, a plurality of hydraulic actuators that are respectively actuated by being supplied with fluid and relatively rotate the two corresponding links that are connected via the joints; A robot apparatus comprising a fluid supply device for supplying and discharging the fluid to and from a fluid actuator,
The fluid supply device
a source of the fluid;
a plurality of linear solenoid valves each adjusting and outputting the pressure of the fluid from the supply source side;
an input port, an output port, a signal pressure input port, and a spool, and a force applied to the spool by the action of signal pressure supplied from the corresponding linear solenoid valve to the signal pressure input port; At least one control for adjusting the pressure of the fluid supplied from the supply source to the input port by at least balancing the force applied to the spool by the action of the pressure of the fluid, and outputting the pressure from the output port. a valve;
including
At least one fluid actuator among the plurality of fluid actuators is supplied with the fluid output from the output port of the control valve, and the remaining fluid actuators are supplied with the linear solenoid valves corresponding to the respective fluid actuators. A robotic device to which the fluid output from is supplied.
請求項1に記載のロボット装置において、
少なくとも前記複数の流体アクチュエータの中で予め定められた指標の最大値が最大となる前記流体アクチュエータには、前記コントロールバルブから前記流体が供給されるロボット装置。
The robot device according to claim 1,
A robotic device in which the fluid is supplied from the control valve to at least the fluid actuator having the largest maximum value of a predetermined index among the plurality of fluid actuators.
請求項1または2に記載のロボット装置において、
前記流体アクチュエータは、2つの流体室を有する複動アクチュエータであり、
何れかの前記関節に対応した前記流体アクチュエータの前記2つの流体室の一方に前記コントロールバルブから前記流体が供給され、前記2つの流体室の他方に前記ソレノイドバルブから前記流体が供給されるロボット装置。
The robot device according to claim 1 or 2,
The fluid actuator is a double-acting actuator having two fluid chambers,
A robot device in which the fluid is supplied from the control valve to one of the two fluid chambers of the fluid actuator corresponding to any of the joints, and the fluid is supplied from the solenoid valve to the other of the two fluid chambers. .
請求項3に記載のロボット装置において、
前記流体アクチュエータは、シリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に配置されるピストンと、前記ピストンに固定されるピストンロッドと、前記シリンダ内の前記ピストンの一側に画成される第1の流体室と、前記シリンダ内の前記ピストンの他側に画成される第2の流体室とを含む複動シリンダであり、
前記コントロールバルブは、前記第1および第2の流体室のうち、予め定められた指標の最大値が大きくなる一方に前記流体を供給するロボット装置。
The robot device according to claim 3,
The fluid actuator includes a cylinder, a piston slidably disposed within the cylinder, a piston rod fixed to the piston, and a first fluid defined on one side of the piston within the cylinder. a double-acting cylinder including a chamber and a second fluid chamber defined within the cylinder on the other side of the piston;
The control valve is a robot device that supplies the fluid to one of the first and second fluid chambers that has a greater maximum value of a predetermined index.
請求項3または4に記載のロボット装置において、
前記指標は、前記流体アクチュエータの前記流体室に供給される流体の流量、前記流体室に供給される流体の圧力および流量の積値、前記流体アクチュエータの最大伸縮速度の何れか1つであるロボット装置。
The robot device according to claim 3 or 4,
The indicator is any one of a flow rate of fluid supplied to the fluid chamber of the fluid actuator, a product value of pressure and flow rate of the fluid supplied to the fluid chamber, and a maximum expansion/contraction speed of the fluid actuator. Device.
請求項1または2に記載のロボット装置において、
2つの前記リンクが互いに拮抗するように配置された一対の前記流体アクチュエータにより相対的に回動させられ、
前記コントロールバルブは、何れかの前記関節に対応した一対の前記流体アクチュエータのうち、予め定められた指標の前記関節の可動範囲から定まる最大値が大きくなる一方に前記流体を供給するロボット装置。
The robot device according to claim 1 or 2,
The two links are relatively rotated by a pair of the fluid actuators arranged to oppose each other,
The control valve supplies the fluid to one of the pair of fluid actuators corresponding to one of the joints, the maximum value determined from the movable range of the joint of a predetermined index being larger.
請求項6に記載のロボット装置において、
前記指標は、前記流体アクチュエータに供給される流体の圧力、前記流体アクチュエータに供給される流体の流量、前記流体アクチュエータに供給される流体の圧力および流量の積値、前記流体アクチュエータの最大収縮時における前記流体の収容空間の体積、前記流体アクチュエータが発生する収縮力、前記流体アクチュエータの最大収縮速度の何れか1つであるロボット装置。
The robot device according to claim 6,
The indicators include the pressure of the fluid supplied to the fluid actuator, the flow rate of the fluid supplied to the fluid actuator, the product value of the pressure and the flow volume of the fluid supplied to the fluid actuator, and the maximum contraction of the fluid actuator. A robot device, which is any one of a volume of the fluid containing space, a contraction force generated by the fluid actuator, and a maximum contraction speed of the fluid actuator.
請求項1から7の何れか一項に記載のロボット装置において、
前記複数の関節、前記複数のリンク、および前記複数の流体アクチュエータは、ロボットアームを形成し、
前記コントロールバルブは、前記ロボットアームの最基端側の前記関節に対応した前記流体アクチュエータに前記流体を供給するロボット装置。
The robot device according to any one of claims 1 to 7,
said plurality of joints, said plurality of links, and said plurality of fluid actuators form a robotic arm;
The control valve is a robot device that supplies the fluid to the fluid actuator corresponding to the joint on the most proximal side of the robot arm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7501704B1 (en) 2023-03-08 2024-06-18 いすゞ自動車株式会社 Fluid pressure device and vehicle

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