JP2023061648A - Robot system, robot system control method, article manufacturing method using robot system, shielding plate, control program and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットに関する。 The present invention relates to robots.
近年、リンクを有するロボットにおいて、リンクに与えられている力の情報を取得するためのセンサをロボットの関節等に配置し、力の情報に基づく制御を行うことができるロボットが注目を集めている。特に、関節に力の情報としてトルクの情報を取得できるトルクセンサを配置することにより、ロボットの関節に生じる力の制御や、ロボットの先端に配置されたエンドエフェクタが部品に与える荷重ないし力を制御する事が容易になった。 In recent years, among robots with links, attention has been focused on robots that can perform control based on force information by arranging sensors for acquiring information on the forces applied to the links at joints of the robot. . In particular, by arranging a torque sensor that can acquire torque information as force information at the joint, control of the force generated at the joint of the robot and control of the load or force applied to the part by the end effector arranged at the tip of the robot made it easier to do.
ここで、関節やエンドエフェクタを駆動する駆動源(アクチュエータ)としてモータのような回転駆動源を用いるロボットでは、このモータやその駆動回路に制御信号や駆動電力を伝達する伝達部材として電線(ケーブル)のような線材を用いる。また、関節やエンドエフェクタを駆動するために油圧、空気圧などを利用したアクチュエータを用いる場合、駆動信号(エネルギー)を伝達するために、例えばラバーなどフレキシブルな材料からなる圧力管のような線材が伝達部材として用いられることがある。 Here, in a robot that uses a rotary drive source such as a motor as a drive source (actuator) for driving joints and end effectors, a wire (cable) is used as a transmission member for transmitting control signals and drive power to the motor and its drive circuit. Use a wire such as Also, when actuators that use hydraulic pressure or pneumatic pressure are used to drive joints or end effectors, wires such as pressure tubes made of flexible materials such as rubber are used to transmit drive signals (energy). It is sometimes used as a member.
ロボットの構成や規模などによっても異なるが、上記のような各種ケーブルや圧力管の線材が変形したり、ロボットを動作させた際に各種ケーブルや圧力管の線材がロボットに接触した場合の反力は、数百グラムの単位に及ぶことがある。従って、このような反力は、数グラムの精度でロボットを高精度に力(ないしトルク)制御する場合、非常に大きな外乱となり、ロボットの制御の精度に影響を与えてしまう。 Although it depends on the configuration and scale of the robot, the reaction force when the wires of various cables and pressure pipes as described above are deformed, and when the wires of various cables and pressure pipes come into contact with the robot when the robot is operated can measure hundreds of grams. Therefore, such a reaction force becomes a very large disturbance in the case of highly accurate force (or torque) control of a robot with an accuracy of several grams, and affects the control accuracy of the robot.
特許文献1に記載の技術では、線材をリンクに固定する留め具の位置を、トルクセンサの入力側と出力側とすることで、線材が変形する力がトルクセンサの起歪部に与える影響を低減している。 In the technique described in Patent Document 1, the position of the fastener that fixes the wire to the link is on the input side and the output side of the torque sensor, thereby reducing the influence of the deformation force of the wire on the strain-generating portion of the torque sensor. is decreasing.
しかしながら特許文献1では、以下に示す課題からロボットに生じる力の情報を正確に推定できない可能性がある。例えば、ロボットの姿勢変更によって、線材が変形したり揺動した際に、留め具以外のトルクセンサ近傍のリンクなどに線材が接触した場合、その接触部分で力が発生しトルクセンサの測定値に影響を与えてしまう。 However, in Patent Literature 1, there is a possibility that the force information generated in the robot cannot be accurately estimated due to the following problems. For example, when the wire is deformed or swayed due to a change in the posture of the robot, if the wire touches a link near the torque sensor other than the fastener, force is generated at the contact part and the measured value of the torque sensor is affected. affect.
上記課題を鑑み、本発明は、ロボットに設けられた線材が、力の情報を取得するセンサに影響を与えることを低減することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to reduce the influence of a wire provided in a robot on a sensor that acquires force information.
上記課題を解決するため、本発明においては、回転または揺動するリンクを有するロボット本体と、線材と、部材と、を備え、前記部材は、前記線材が前記部材に接触した状態において前記部材が前記リンクに接触しないように前記リンクと前記線材との間に配置されている、ことを特徴とするロボットシステムを採用した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a robot body having a link that rotates or swings, a wire, and a member, and the member is configured such that the wire is in contact with the member. The robot system is characterized in that it is arranged between the link and the wire so as not to come into contact with the link.
本発明によれば、ロボットに設けられた線材が、力の情報を取得するセンサに影響を与えることを低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wire provided in the robot can reduce the influence of the sensor which acquires the force information.
以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments for carrying out the present invention will now be described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings.
なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。なお以下の図面において、図中の矢印X、Y、Zはロボットシステムの全体の座標系を示す。一般に、XYZ3次元座標系は、設置環境全体のワールド座標系を示す。その他、制御の都合などによって、ロボットハンド、指部、関節などに関して適宜ローカル座標系を用いる場合がある。 It should be noted that the embodiment shown below is merely an example, and, for example, details of the configuration can be changed as appropriate by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Further, the numerical values taken up in the present embodiment are reference numerical values and do not limit the present invention. In the drawings below, arrows X, Y, and Z indicate the coordinate system of the entire robot system. In general, the XYZ three-dimensional coordinate system represents the world coordinate system of the entire installation environment. In addition, there are cases where the local coordinate system is appropriately used for robot hands, fingers, joints, etc., depending on convenience of control.
(第1の実施形態)
図1は本実施形態におけるロボットシステム(ロボット装置)1000の概略図である。図1は、本実施形態のロボットシステム1000を例えば側面(XZ平面)から示している。図1(b)は、ロボットシステム1000のロボットアーム本体200を例えば後方(図1(a)の紙面右方)から示している。例えば、図1(a)に示したロボットアーム本体200の姿勢を初期姿勢とする。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram of a robot system (robot device) 1000 in this embodiment. FIG. 1 shows a
図1(a)に示すように、ロボットシステム1000は、ロボット本体となるロボットアーム本体200と、ロボット本体となるエンドエフェクタ本体300とを備える。さらにロボットアーム本体200とエンドエフェクタ本体300とを制御する制御装置400、外部入力装置500を備える。制御装置400には外部入力装置500が接続され、これら制御装置400および外部入力装置500によってロボットアーム本体200の制御システムが構成される。外部入力装置500は、例えばティーチングペンダントのような教示装置があげられ、作業者がロボットアーム本体200やエンドエフェクタ本体300の位置を指定するのに用いられる。本実施形態では、エンドエフェクタとしてロボットアーム本体200の先端部に設けられるものが、ロボットハンドである場合について説明するが、これに限定するものではなく、ツール等であってもよい。
As shown in FIG. 1(a), the
図1に示したロボットアーム本体200は、複数リンクを例えばシリアルリンク形式で複数の関節(6軸)を介して相互に接続した構成を有するロボットアームである。ロボットアーム本体200の先端のリンク206にエンドエフェクタ本体300が接続されている。ロボットアーム本体200のリンク201、202、203、204、205、および206は、例えば各関節、本実施形態では関節J1、J2、J3、J4、J5、およびJ6を介して次のように接続されている。
A robot arm
各関節J1~J6には、各関節を各回転軸まわりにそれぞれ回転駆動させる駆動源として、複数(6つ)のアームモータ211~216と減速機および伝達機構を有している。アームモータ211~216には、それぞれモータ出力軸の回転位置を検出するエンコーダ221~226(図2)を備えている。さらに関節J1~J6には、各リンク201~206に生じる力の情報としてトルクを検出できるトルクセンサ231~236を備えている。
Each of the joints J1 to J6 has a plurality (six) of
ロボットアーム本体200の基台210(ベース)とリンク201はZ軸方向の回転軸の周りで回転する関節J1で接続されている。関節J1は、例えば初期姿勢から約±180度の可動範囲を有するものとする。ロボットアーム本体200のリンク201とリンク202はY軸方向の回転軸の周りで回転する関節J2で接続されている。関節J2は、例えば初期姿勢から約±80度の可動範囲を有するものとする。
The base 210 (base) of the
ロボットアーム本体200のリンク202とリンク203はY軸方向の回転軸の周りで回転する関節J3で接続されている。関節J3は、例えば初期姿勢から約±70度の可動範囲を有するものとする。ロボットアーム本体200のリンク203とリンク204とはX軸方向の回転軸の周りで回転する関節J4で接続されている。関節J4は、例えば初期姿勢から約±180度の可動範囲を有するものとする。
The
ロボットアーム本体200のリンク204とリンク205はY軸方向の回転軸の周りで回転する関節J5で接続されている。関節J5は、例えば初期姿勢から約±120度の可動範囲を有するものとする。ロボットアーム本体200のリンク205とリンク206はX軸方向の回転軸の周りで回転する関節J6で接続されている。関節J6は、例えば初期姿勢から約±240度の可動範囲を有するものとする。
The
以上のように、本実施形態では、関節J1、J4、J6の回転軸は、各々が結合する2つのリンクの中心軸(1点鎖線)と平行(ないしは同軸)に配置されて、この2つのリンクの回転軸廻りの(相対)角度を変化させることができるよう配置されている。一方、関節J2、J3、およびJ5の回転軸は、これら各々が結合する2つのリンクの中心軸(同)の交差する(相対)角度を変化させることができるよう配置されている。 As described above, in this embodiment, the rotation axes of the joints J1, J4, and J6 are arranged in parallel (or coaxially) with the central axes (one-dot chain lines) of the two links that are coupled to each other. It is arranged so that the (relative) angle around the axis of rotation of the link can be changed. On the other hand, the rotation axes of the joints J2, J3, and J5 are arranged so that the intersecting (relative) angle of the central axes (same) of the two links to which they are coupled can be changed.
また、ロボットアーム本体200のリンク206の先端には、生産ラインにおいて組み立て作業や移動作業を行うための(電動)ハンドや(空気圧駆動の)エアハンドなどのエンドエフェクタ本体300が接続される。このエンドエフェクタ本体300は、リンク206に対してビス止めなどの(半)固定的な手段(不図示)によって装着されるか、あるいは、ラッチ(ラチェット)止めなどの着脱手段(不図示)によって装着可能であるものとする。特に、エンドエフェクタ本体300が着脱可能である場合は、ロボットアーム本体200を制御して、ロボットアーム本体200自身の動作によって供給位置(不図示)に配置されたエンドエフェクタ本体300を着脱ないし交換する方式も考えられる。
An
ここで、ロボットアーム本体200の手先とは、本実施形態では、エンドエフェクタ本体300のことである。エンドエフェクタ本体300が物体を把持している場合は、エンドエフェクタ本体300と把持している物体(例えば部品やツール等)とを含めてロボットアーム本体200の手先という。つまり、エンドエフェクタ本体300が物体を把持している状態であるか物体を把持していない状態であるかにかかわらず、エンドエフェクタ本体300であるロボットハンドを手先という。
Here, the tip of the robot arm
外部入力装置500には、例えば、ロボットアーム本体200の関節の姿勢(位置や角度)、あるいはロボットアーム本体200の手先を移動させるための操作キーを含む操作部が配置される。外部入力装置500の操作部で何らかの操作が行われると、外部入力装置500の操作に応じて、制御装置400はケーブル80(線材)を介して各関節の駆動源に信号を送信し、ロボットアーム本体200の動作を制御する。その際、制御装置400が後述の制御プログラムを含むロボット制御プログラムを実行することにより、ロボットアーム本体200の各部が制御される。
The
以上の構成により、ロボットアーム本体200によりエンドエフェクタ本体300を任意の位置に動作させ、所望の作業を行わせることができる。例えば、材料として所定ワークと他のワークとを用い、所定ワークと他のワークとを組み付ける処理を行うことで、成果物として組付けワークを製造することができる。以上によりロボットアーム本体200によって物品の製造を行うことができる。
With the above configuration, the
図2は図1のロボットシステム1000の制御系の詳細な構成を示したブロック図である。制御装置400は、コンピュータで構成されており、プロセッサであるCPU(Central Processing Unit)401を備える。また、記憶部として、ROM(Read Only Memory)402、RAM(Random Access Memory)403、HDD(Hard Disc Drive)404、記録ディスクドライブ405を備えている。また、各機器と通信を行うためのインタフェース406、407、408、409、410、411を備える。CPU401、ROM402、RAM403、インタフェース406~412は、互いに通信可能にバス411で接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the control system of the
このうち、RAM403は外部入力装置500の操作による教示点や制御指令などのデータの一時記憶に用いられる。ROM402には、CPU401に、各種演算処理を実行させるためのBIOS等の基本プログラム430が格納されている。CPU401は、HDD404に記録(格納)された制御プログラムに基づいて各種演算処理を実行する。HDD404は、CPU401の演算処理結果である各種のデータ等を記憶する記憶部である。記録ディスクドライブ405は、記録ディスク431に記録された各種データや制御プログラム等を読み出すことができる。更に、インタフェース407、408には、各種画像が表示されるモニタ511や書き換え可能な不揮発性メモリや外付けHDD等の外部記憶装置512が接続されている。
Among them, the
外部入力装置500は、例えばティーチングペンダント(TP)のような操作装置が考えられるが、ロボットプログラムを編集可能な他のコンピュータ装置(PCやサーバ)であってもよい。外部入力装置500は、制御装置400に対して有線ないし無線の通信接続手段を介して接続することができ、ロボット操作および状態表示などのユーザインターフェース機能を有する。外部入力装置500により入力された各関節J1~J6の目標関節角度をインタフェース406及びバス411を介してCPU401に出力する。
The
CPU401は、例えば外部入力装置500で入力された教示点データをインタフェース406から受信する。また、外部入力装置500から入力された教示点データに基づきロボットアーム本体200の各軸の軌道を生成し、インタフェース409を介し、アームモータドライバ230を用いてアームモータ211~216に送信することができる。CPU401は、各アームモータ211~216の回転角度の制御量を示す駆動指令のデータを所定間隔でバス412及びインタフェース409を介してアームモータドライバ230に出力する。
The
アームモータドライバ230は、CPU401から入力を受けた駆動指令に基づき、各アームモータ211~216への電流の出力量を演算し、各アームモータ211~216へ電流を供給して、各関節J1~J6の関節角度制御を行う。また、各エンコーダ221~226、トルクセンサ231~236からの検出信号をインタフェース409及びバス412を介してCPU401に出力する。即ち、CPU401は、アームモータドライバ230を介して、各エンコーダ221~225により検出される関節J1~J6の関節角度現在値が目標関節角度となるように、各アームモータ211~216のフィードバック制御を実行する。同様に各トルクセンサ231~236により検出される関節J1~J6のトルク現在値が目標トルクとなるように、各アームモータ211~216のフィードバック制御を実行する。なお、本実施形態ではアームモータドライバ230を1つとしたが、各アームモータ211~216それぞれにアームモータドライバを設けても構わない。
The
さらに制御装置400はハンドモータ311ともインタフェース410およびハンドモータドライバ330を介して接続されている。ハンドモータドライバ330は、CPU401から入力を受けた駆動指令に基づき、ハンドモータ311への電流の出力量を演算し、ハンドモータ311へ電流を供給して、ハンドモータ311の速度制御を行う。また、エンコーダ321からのパルス信号をインタフェース410及びバス412を介してCPU401に出力する。即ち、CPU401は、ハンドモータドライバ330を介して、エンコーダ321により検出されるハンドモータ311の位置およびまたは速度の現在値が目標位置およびまたは目標速度となるように、ハンドモータ311のフィードバック制御を実行する。
Furthermore, the
ここで図1の関節J2を駆動するアームモータ212(図2)の駆動トルク(回転駆動力)、即ち、アームモータ212からリンク202に印加される駆動トルクを検出(取得)するトルクセンサ232(図2)が設けられる。このトルクセンサ232は、例えば関節J2の内部に配置されたアームモータ212あるいは不図示の減速機から成る駆動系の駆動軸上の所定位置に配置されていれば良い。
Here, the torque sensor 232 (which detects (acquires) the driving torque (rotational driving force) of the arm motor 212 (FIG. 2) that drives the joint J2 in FIG. 1, that is, the driving torque applied from the
なお本実施形態では関節J2を例に取り、トルクセンサ232の構造や配置位置の詳細は以下図を用いて詳述する。このような関節の駆動トルクを測定するトルクセンサ232に関しては公知の構造を利用してよい。また、他の関節J1、J3、J4、J5、J6に関しても、それぞれトルクセンサ232と同様のトルクセンサ231、233、234、235、236が配置されるものとする。
In this embodiment, the joint J2 is taken as an example, and the details of the structure and arrangement position of the
図1のロボットアーム本体200の関節J1~J6、ないしはエンドエフェクタ本体300に設けられたアームモータ211~216、ハンドモータ311は、例えば電気的なモータにより駆動される。その場合、モータの他に波動歯車機構などを利用した減速機が用いられることがある。また、ハンドやグリッパのようなエンドエフェクタではラック&ピニオンのような減速ないしは駆動方向の変換機構が用いられることがある。関節J1~J6(ないしエンドエフェクタ本体300)を駆動するモータは、各関節J1~J6(ないしエンドエフェクタ本体300)の内部の所定位置に配置される。なお、本実施形態では、これらのモータ(ないし減速機)は内部に配置されるものとするが、モータ(ないしは減速機)は外部に配置されていてもよい。
The joints J1 to J6 of the
関節J1~J6やエンドエフェクタ本体300の駆動手段がこのようにモータである場合、各モータを駆動するためのエネルギー(駆動電力)ないしは制御信号、即ち駆動信号を伝達するための伝達手段として、ケーブルやワイヤのような線材が必要である。このような線材には、複数の線材を結束してワイヤハーネスの形態、あるいは1本の被覆内に複数の線材を収容してマルチケーブル化した形態がある。
When the driving means of the joints J1 to J6 and the
また、関節J1~J6や、エンドエフェクタ本体300の駆動手段が、油(液)圧や空気圧を利用した圧力機構により構成される場合も考えられる。その場合は、これらロボットアーム本体200の各部、即ち関節J1~J6や、エンドエフェクタ本体300に圧力信号から成る駆動エネルギーないしは制御信号(駆動信号)を伝達する必要がある。この場合は、駆動エネルギーないしは制御信号の伝達のための伝達手段としては、好ましくはフレキシブルな圧力チューブのような線材が用いられる。
Further, it is conceivable that the joints J1 to J6 and the driving means of the
本実施形態では、説明を容易にするため、関節J1~J6(ないしエンドエフェクタ本体300)の駆動手段はモータであり、従ってこれら各部に駆動エネルギーないしは制御信号を伝達する伝達手段としての線材は、(電気)ケーブル80であるものとする。また、ケーブル80は、例えば制御装置400から各関節J1~J6(あるいはエンドエフェクタ本体300)の間を連絡する複数の線材から成り、例えばワイヤハーネス(束線)構成であるものとする。
In this embodiment, for ease of explanation, the driving means for the joints J1 to J6 (or the end effector body 300) is a motor. (Electrical)
このケーブル80の概略の配線(取り回し)経路は、図1において実線によって示してある。ケーブル80(ないしそのハーネス)は、基台210、各リンク201~206において、ロボットアーム本体200の動作を妨げたり、周辺の装置に干渉したりしないようロボットアーム本体200の内外に配設され、任意の場所で固定されているものとする。
A schematic wiring (routing) route of the
ここで図3に従来の関節J2におけるケーブル80の固定方法を説明するための概略図を示す。ロボットアーム本体200の基台210に近い側にあるリンク201には、関節J2を駆動するアームモータ212が接続されている。アームモータ212の回転軸は、入力軸と減速部と出力軸とで構成された減速機242の入力軸に接続されている。高速回転するアームモータ212の回転は減速機242において低速回転、高トルクに変換され減速機242の出力軸から出力される。
Here, FIG. 3 shows a schematic diagram for explaining a conventional fixing method of the
リンク201とリンク202とは軸受(クロスローラーベアリング)262を介して接続されおり、モータ212および減速機242により、リンク202をリンク201対して相対的に軸A2回りに回転させる。減速機242およびトルクセンサ232は、互いの取り付け穴の自由度を確保するために取り付け穴の位置が自由になる出力フレーム252で接続されている。減速機242とトルクセンサ232が、直接、接続することが可能な場合は、出力フレーム252を設けなくても構わない。出力フレーム252は、アームモータ212、減速機242を有する駆動装置に接続され、リンク202と共にリンク201に対して回転または揺動する出力部材となる。本実施形態では、第1リンクをリンク201とした際、リンク201に対して相対的に回転するリンク202を第2リンクと呼称する場合がある。
The
トルクセンサ232は、出力フレーム252に接続される入力部232a、駆動トルクによって変形する起歪部232b、リンク202と接続される出力部232cを備えている。さらに、起歪部232bの変形を検出する不図示のひずみセンサや光学式エンコーダなど備えている。トルクセンサ232において、入力部232aと出力部232cは便宜上の表現であり、入力部232aと出力部232cの位置関係は入れ替わってよい。
The
また、接続する相手においてもリンク201とリンク202は入れ替わっていてもよい。本実施形態におけるトルクセンサ232はスポークタイプのトルクセンサであり、入力部232a、出力部232cはリング状の弾性体であり、起歪部232bは梁状の弾性体を用いるが、これに限られない。
Also, the
次にケーブル80および留め具800、811、822の位置について述べる。リンク201とリンク202との間に敷設されているケーブル80の固定は、留め具800、801、802を用いて行う。また変形ケーブル81は、ケーブル80が関節J2の回転やロボットアーム本体200の動作で揺動して変形した状態を示している。留め具800、801、802は、ケーブル80を保持する保持機構として機能する。
Next, the positions of
留め具800、801、802を固定する方法は2パターンある。1つ目は、リンク201やリンク203、出力フレーム252に対して直接固定する場合で、2つ目は、リンク201やリンク203、出力フレーム252に接続された板金などの部品に固定する場合である。本実施形態では、1つ目のパターンを用いて各留め具800、801、802を固定する。ケーブル80を固定する留め具800、801、802は結束バンドや樹脂製の門型クランプで、固定フレームや板金には結束バンドを通す穴および門型クランプを固定するネジ穴が形成されているものとする。
There are two patterns for fixing the
ケーブル80の固定する場所は、1つの関節J2につき2か所および3か所である。1つ目の固定場所は、留め具800でリンク201にケーブル80を固定する。2つ目の固定場所は、留め具801で起歪部232bに対してリンク201側に配置されている出力フレーム252に固定する。3つ目の固定場所は、留め具802で起歪部232bに対してリンク201の反対側の出力部232cに接続されているリンク202に固定する。関節J2のスペースによっては、3つ目の固定箇所である留め具802を省略することも可能である。
The
図4に本実施形態における留め具800、801、802の例図を示す。図4(a)では、ケーブル80を保持する保持機構として結束バンド803を用いている。図4(b)では、ケーブル80を保持する保持機構として門型クランプ804を用いている。図4(a)(b)より、留め具800、801、802のエッジ部分は折り曲げ加工807を施しており、エッジ接触によるケーブル80へのダメージを低減している。
FIG. 4 shows examples of
図4(a)では、留め具800、801、802には、結束バンド803が挿通する孔803aが設けられている。孔803aは、紙面奥方向にも同様に設けられ、計4つ設けられているものとする。2つの結束バンド803を孔803aに挿通させ、ケーブル80を結束し保持する。また、取付部805には、2つの孔805aが設けられており、孔805aにボルトを挿通させ、リンク201、202、出力フレーム252に固定される。
In FIG. 4A,
図4(b)では、留め具800、801、802には、門型クランプ804が設けられている。門型クランプ804の門部分にケーブル80を挿通させことでケーブル80を保持する。また、取付部805には、2つの孔805aが設けられており、孔805aにボルトを挿通させ、リンク201、202、出力フレーム252に固定される。
In FIG. 4( b ), the
図5は本実施形態における留め具800、801、802のバリエーションを示した図である。図5(a)は、留め具800、801、802の取付部805に、孔805aと、留め具800、801、802の姿勢を変更するための円弧スライド溝805bを設けた例を示している。図5(b)は、図5(a)に示す留め具800、801、802を固定する固定部材900を示している。
FIG. 5 is a diagram showing variations of the
図5(a)(b)より、固定部材900の紙面奥側の面には、雌ネジが切られたネジ穴900a、900bが設けられている。ネジ穴900a、900bの径は、孔805aの径および円弧スライド溝805bの幅以下であるものとする。また、ネジ穴900aの中心とネジ穴900bの中心との距離は、孔805aの中心から、円弧スライド溝805bまでの半径rと同じとなっている。
5A and 5B,
孔805aと円弧スライド溝805bにボルトを挿通させ、ネジ穴900aと孔805aを重ね、ネジ穴900bと円弧スライド溝805bとを重ね、ボルトで締結することで、固定部材900と留め具800、801、802とが固定される。ボルトの頭部は、孔805aの径および円弧スライド溝805bの幅よりも大きくなっているものとする。
By inserting a bolt through the
孔805aにボルトを仮止めしておき、留め具800、801、802の角度を調整しながら、円弧スライド溝805bの所定位置とネジ穴900bを重ねボルトを挿通し締結する。こうすることで、円弧スライド溝805bに沿って留め具800、801、802の固定する角度(ロボットアーム本体200に対して傾斜する角度)を、ケーブル80の這いまわし方に合わせて調整することが可能になる。
A bolt is temporarily fixed in the
また、図5(c)のように、それぞれの中心との距離をrに保った、複数のネジ穴900aと900bとの組を、固定部材900に設けても構わない。これにより、ネジ穴900a同士の間隔、ネジ穴900b同士の間隔で、取付部805の取付位置を調整することが可能となる。
Moreover, as shown in FIG. 5(c), a set of a plurality of
図6は留め具800、801、802における更なるバリエーションを示している。図6(a)は、図4(a)で示した留め具800、801、802において、取付部805に2つのスライド溝805cを設けた図である。図6(b)は、図6(a)で示した留め具800、801、802において、エッジ部分にR加工808を施した図である。図6(c)は、図6(a)(b)の留め具800、801、802が固定される際の固定部材900を示している。
FIG. 6 shows further variations in
図6(a)(b)(c)より、留め具800、801、802の取付部805に、スライド溝805cを2つ設けている。ネジ穴900aとネジ穴900bの径は、スライド溝805cの幅以下である。また2つのスライド溝805cのそれぞれの中心の距離はrである。2つのスライド溝805cにボルトを挿通させ、固定部材900のネジ穴900aとネジ穴900bと重ねて締結することで、固定部材900に固定される。ボルトの頭部は、スライド溝805cの幅よりも大きくなっているものとする。取付部805のZ方向における位置を調整しながら、2つのスライド溝805cの所定位置にボルトを挿通し、ネジ穴900aとネジ穴900bと重ねて締結する。
6(a), 6(b) and 6(c), two
こうすることで、2つのスライド溝805cに沿って留め具800、801、802の固定する位置を調整することが可能になる。よって、ケーブル80の這いまわし方に合わせて留め具800、801、802の位置を調整することが可能になる。また図6(b)より、留め具800、801、802のエッジはR加工808が施されており、エッジによるケーブル80へのダメージを低減できるようにしている。
By doing so, it is possible to adjust the fixing positions of the
ここで、関節J2の回転によって、リンク201とリンク202との位置関係は大きく変化する。その際、トルクセンサ232の起歪部232bは微小に変形する。図3に示すようにケーブル80はロボットアーム本体200の初期姿勢でのケーブル80の状態であり、変形ケーブル81はロボットアーム本体200の動作によってケーブル80が変形してリンク202に衝突している状態を示している。この接触により、ケーブル80とリンク202との間に衝撃的およびまたは振動的な力(接触力)が発生する。
Here, the positional relationship between the
上述したとおり、ケーブル80は、ロボットアーム本体200の複数の関節分の線材を束ねたハーネス構造のものが敷設される。このようなハーネスには、関節を駆動するモータの動作を検出するエンコーダや、上記のトルクセンサの信号を制御系にフィードバックするための線材が収容されることもある。また、ロボットアーム本体200の先端には、エンドエフェクタ本体300として、ハンドやグリッパのような把持装置が装着される。このようなエンドエフェクタ本体300に対しても、上記の駆動信号の入出力(伝達)を行うことが必要で、その場合、上記のケーブル80には、エンドエフェクタ本体300に対して駆動信号を入出力する線材が収容されることがある。
As described above, the
従って、駆動信号を伝達するケーブル80は、ロボットアーム本体200の各関節が回転動作(並進動作の場合も同様)した際に変形し、ロボットアーム本体200の動的な動きによってケーブル80は揺動しリンク202に接触した場合大きな力を発生させる。そして図3のようにリンク202に対して接触/非接触の状態を繰り返し、関節J2に配置されているトルクセンサ232の測定精度に影響を与えてしまう。特に数グラム程度の微小重量の部品や、薄いフィルムやシートの操作などを、トルクセンサを用いた力制御で組み立てる場合、ケーブルがリンクに接触した際に生じる力に起因するトルクセンサの測定誤差発生による力制御性の低下が無視できなくなってくる。以下、上述した課題の具体的な解決方法について詳述する。
Therefore, the
図7に本実施形態における遮蔽板700を関節J2に配置した図を示す。遮蔽板700は出力フレーム252に固定され関節J2の軸A2に垂直な方向(Z方向、X方向)に伸びており、ケーブル80とリンク202との間に配置されている。またロボットアーム本体200を動作中に、ケーブル80が遮蔽板700に接触した際に、ケーブル80の衝撃により遮蔽板700がリンク202に接触しないように遮蔽板700に剛性を持たせている。これにより、ケーブル80が、図3の変形ケーブル81に示すようにリンク202に接触し、リンク202に接触力を発生させる事を低減している。遮蔽板700にケーブル80が接触することで、遮蔽板700に力が発生するが、遮蔽板700の固定位置はトルクセンサ232の入力部232a側である。よって遮蔽板700に発生する力が、トルクセンサ232の入力部232aおよび出力部232cに渡って伝達されることがないため、ケーブル80が遮蔽板700に接触することで生じる反力がトルクセンサ232に影響することを低減できる。
FIG. 7 shows a diagram in which the
〔変形例1〕
図8は遮蔽板700における固定位置(取付位置)のバリエーションを示している。遮蔽板700の位置はトルクセンサ232の入力部232a側であれば、効果を発揮する。よって、以下の図8(a)(b)(c)に示す構造であれば同様の効果を発揮することができる。図8(a)は、トルクセンサ232の入力部232aに遮蔽板700が接続されている場合を示す。図8(b)は、留め具801に固定し、遮蔽板700と留め具800とが一体となっている場合を示す。図8(c)は、出力フレーム252に固定し、遮蔽板700と出力フレーム252とが一体となっている場合を示す。
[Modification 1]
FIG. 8 shows variations of fixing positions (mounting positions) on the
図8(a)より、遮蔽板700はトルクセンサ232の入力部232aに固定され関節J2の軸A2に垂直な方向(Z方向、X方向)に伸びており、ケーブル80とリンク202との間に配置されている。またロボットアーム本体200を動作中に、ケーブル80が遮蔽板700に接触した際に、ケーブル80の衝撃により遮蔽板700がリンク202に接触しないように遮蔽板700に剛性を持たせている。これにより、ケーブル80が、図3の変形ケーブル81に示すようにリンク202に接触し、リンク202に接触力を発生させる事を低減している。遮蔽板700にケーブル80が接触することで、遮蔽板700に力が発生するが、遮蔽板700の固定位置はトルクセンサ232の入力部232a側である。よって遮蔽板700に発生する力が、トルクセンサ232の入力部232aおよび出力部232cに渡って伝達されることがないため、ケーブル80が遮蔽板700に接触することで生じる反力がトルクセンサ232に影響することを低減できる。
8A, the shielding
図8(b)より、遮蔽板700は留め具801に固定され関節J2の軸A2に垂直な方向(Z方向、X方向)に伸びて留め具801と一体化され、ケーブル80とリンク202との間に配置されている。またロボットアーム本体200を動作中に、ケーブル80が遮蔽板700に接触した際に、ケーブル80の衝撃により遮蔽板700がリンク202に接触しないように遮蔽板700に剛性を持たせている。これにより、ケーブル80が、図3の変形ケーブル81に示すようにリンク202に接触し、リンク202に接触力を発生させる事を低減している。遮蔽板700にケーブル80が接触することで、遮蔽板700に力が発生するが、遮蔽板700の固定位置はトルクセンサ232の入力部232a側である。よって遮蔽板700に発生する力が、トルクセンサ232の入力部232aおよび出力部232cに渡って伝達されることがないため、ケーブル80が遮蔽板700に接触することで生じる反力がトルクセンサ232に影響することを低減できる。本実施形態では、遮蔽板700と留め具801とが一体となっている形態を例に取り説明したが、別体であっても構わない。
8B, the shielding
図8(c)より、遮蔽板700は出力フレーム252に固定され関節J2の軸A2に垂直な方向(Z方向、X方向)に伸びて出力フレーム252と一体化され、ケーブル80とリンク202との間に配置されている。またロボットアーム本体200を動作中に、ケーブル80が遮蔽板700に接触した際に、ケーブル80の衝撃により遮蔽板700がリンク202に接触しないように遮蔽板700に剛性を持たせている。これにより、ケーブル80が、図3の変形ケーブル81に示すようにリンク202に接触し、リンク202に接触力を発生させる事を低減している。遮蔽板700にケーブル80が接触することで、遮蔽板700に力が発生するが、遮蔽板700の固定位置はトルクセンサ232の入力部232a側である。よって遮蔽板700に発生する力が、トルクセンサ232の入力部232aおよび出力部232cに渡って伝達されることがないため、ケーブル80が遮蔽板700に接触することで生じる反力がトルクセンサ232に影響することを低減できる。本実施形態では、遮蔽板700と出力フレーム252とが一体となっている形態を例に取り説明したが、別体であっても構わない。
8(c), the shielding
〔変形例2〕
図9は遮蔽板700における形状のバリエーションを示している。留め具800、801、802で固定されたケーブル80の挙動はケーブル80の固定間の長さや束ね方などの要因で変化する。よって、遮蔽板700の位置およびまたは姿勢を変更できるようにして固定部材900に締結し、ケーブル80の挙動に合わせて遮蔽板700の位置およびまたは姿勢を変更する。こうすることで、遮蔽板700としての機能を十分に発揮させることが可能となる。またロボットアーム本体200を動作中に、ケーブル80が遮蔽板700に接触した際に、ケーブル80の衝撃により遮蔽板700がリンク202に接触しないように遮蔽板700に剛性を持たせているものとする。
[Modification 2]
FIG. 9 shows variations in the shape of the
図9(a)は、遮蔽板700の取付部701に、孔701aと、ケーブルが接触する接触部702の姿勢を変更するための円弧スライド溝701bを設けた例を示している。図9(b)は、図9(a)に示す遮蔽板700を、出力フレーム252に接続された固定部材900を用いて取り付けた際のXZ平面図を示している。図9(c)は、図9(a)に示す遮蔽板700を、出力フレーム252に接続された固定部材900を用いて取り付けた際のYZ平面図を示している。図9(b)(c)では遮蔽板700を2つ用いている。本実施形態では、リンク201側に延在する接触部702を第1接触部、リンク201側に延在する遮蔽板700を第1部材と呼称する場合がある。また、リンク202側に延在する接触部702を第2接触部、リンク202側に延在する遮蔽板700を第2部材と呼称する場合がある。なお図9(d)のように、出力フレーム252およびトルクセンサ232を超えてリンク201側まで接触部702を延在させても構わない。また、図9(b)(c)(d)では、トルクセンサ232を簡略化して示している。
FIG. 9A shows an example in which a mounting
図10は本実施形態における遮蔽板700を固定するための固定部材900と取付部701の詳細を示した図である。図10(a)が遮蔽板700を固定するための固定部材900、図10(b)が取付部701を示している。図10(a)(b)より、固定部材900には、雌ネジが切られたネジ穴900a、900bが設けられている。ネジ穴900a、900bの径は、孔701aの径および円弧スライド溝701bの幅以下であるものとする。また、ネジ穴900aの中心とネジ穴900bの中心との距離は、孔701aの中心から、円弧スライド溝701bまでの半径rと同じとなっている。
FIG. 10 is a diagram showing the details of the fixing
孔701aと円弧スライド溝701bにボルトを挿通させ、ネジ穴900aと孔701aを重ね、ネジ穴900bと円弧スライド溝701bとを重ね、ボルトで締結することで、固定部材900と遮蔽板700とが固定される。ボルトの頭部は、孔701aの径および円弧スライド溝701bの幅よりも大きくなっているものとする。
A bolt is passed through the
孔701aにボルトを仮止めしておき、接触部702の角度を調整しながら、円弧スライド溝701bの所定位置とネジ穴900bを重ねボルトを挿通し締結する。こうすることで、円弧スライド溝701bに沿って遮蔽板700の固定する角度(ロボットアーム本体200に対して傾斜する角度)を調整することが可能になる。よって、ケーブル80の挙動に合わせて遮蔽板700の姿勢を変更でき、遮蔽板700としての機能を十分に発揮させることが可能となる。また接触部702のエッジはR加工702aが施されており、エッジによるケーブル80へのダメージを低減できるようにしている。
A bolt is temporarily fixed in the
また、図10(c)のように、それぞれの中心との距離をrに保った、複数のネジ穴900aと900bとの組を、固定部材900に設けても構わない。これにより、ネジ穴900a同士の間隔、ネジ穴900b同士の間隔で、取付部701の取付位置を調整することが可能となる。
Also, as shown in FIG. 10(c), a set of a plurality of
〔変形例3〕
図11は遮蔽板700における更なるバリエーションを示している。図11に示す遮蔽板700も、図10(a)に示した固定部材900により、図9(b)(c)のように取り付けられるものとする。またロボットアーム本体200を動作中に、ケーブル80が遮蔽板700に接触した際に、ケーブル80の衝撃により遮蔽板700がリンク202に接触しないように遮蔽板700に剛性を持たせているものとする。
[Modification 3]
FIG. 11 shows a further variation on shielding
図11(a)は、遮蔽板700の取付部701に、スライド溝701cを2つ設けている。ネジ穴900aとネジ穴900bの径は、スライド溝701cの幅以下である。また2つのスライド溝701cのそれぞれの中心の距離はrである。2つのスライド溝701cにボルトを挿通させ、固定部材900のネジ穴900aとネジ穴900bと重ねて締結することで、固定部材900に固定される。ボルトの頭部は、スライド溝701cの幅よりも大きくなっているものとする。接触部702(または取付部701)のY方向における位置を調整しながら、2つのスライド溝701cの所定位置にボルトを挿通し、ネジ穴900aとネジ穴900bと重ねて締結する。
In FIG. 11A, two
こうすることで、2つのスライド溝701cに沿って遮蔽板700の固定する位置を調整することが可能になる。よって、ケーブル80の挙動に合わせて遮蔽板700の位置を変更でき、遮蔽板700としての機能を十分に発揮させることが可能となる。また接触部702のエッジはR加工702aが施されており、エッジによるケーブル80へのダメージを低減できるようにしている。
By doing so, it is possible to adjust the fixing position of the
図11(b)は、図9(a)の遮蔽板700において、接触部702のエッジに折り曲げ加工702bを施している。これにより、エッジによるケーブル80へのダメージをさらに低減できるようにしている。
In FIG. 11(b), in the
図11(c)は、遮蔽板700の取付部701に、円弧スライド溝701b、スライド溝701cを設けている。ここで、スライド溝701cのZ方向の幅は、円弧スライド溝701bの端点から端点までの幅L以上あるものとする。スライド溝701cの中心線から円弧スライド溝701bの幅Lの中心線までの距離はr以下となっている。円弧スライド溝701b、スライド溝701cにボルトを挿通させ、ネジ穴900aとネジ穴900bと重ねて締結することで、固定部材900に固定される。接触部702(または取付部701)のY方向における位置を調整しながら、スライド溝701cの所定位置にボルトを挿通しネジ穴900aに仮止めする。そして接触部702の角度を調整しながら、円弧スライド溝701bの所定位置にボルトを挿通しネジ穴900bと締結する。こうすることで、スライド溝701cに沿って遮蔽板700の固定する位置を調整し、円弧スライド溝701bに沿って遮蔽板700の固定する角度(ロボットアーム本体200に対して傾斜する角度)を調整することが可能になる。先に円弧スライド溝701bに沿って接触部702の角度を調整しつつ、スライド溝701cに沿って遮蔽板700の固定する位置を調整しても構わない。
In FIG. 11(c), the mounting
以上、位置調整機構としてのスライド溝701cおよびまたは姿勢調整機構としての円弧スライド溝701bを設けることで、ケーブル80の挙動に合わせて遮蔽板700の位置および姿勢を変更でき、遮蔽板700としての機能を十分に発揮させることができる。また接触部702のエッジはR加工702aが施されており、エッジによるケーブル80へのダメージを低減できるようにしている。もちろん接触部702のエッジに折り曲げ加工702bを施しても構わない。
As described above, by providing the
なお、上述した円弧スライド溝701b、スライド溝701は、Y方向に延在する場合を例に取り説明したが、X方向、Z方向に延在する溝であっても構わない。
Although the
〔変形例4〕
図12は、遮蔽板700にケーブル80の留め具の機能(保持機構の機能)を持たせた際のバリエーションを示す図である。図12に示す遮蔽板700も、図10(a)に示した固定部材900に、図9(b)(c)のように取り付けられるものとする。またロボットアーム本体200を動作中に、ケーブル80の変形により遮蔽板700がリンク202に接触しないように遮蔽板700に剛性を持たせているものとする。ここで、ケーブル80の変形は留め具の近傍で生じる場合が多い。そのため、遮蔽板700を配置する場合、留め具の近傍に配置することで、ケーブル80の変形による影響を効果的に低減できる。また、遮蔽板700に留め具の機能を持たせることで部品点数の削減によるコストダウンやロボット製作時の組立コスト削減などの効果を得ることができる。
[Modification 4]
12A and 12B are diagrams showing variations when the shielding
図12(a)は、図9(a)で示した遮蔽板700に、ケーブル80の留め具の機能として結束バンド703を用いた場合を示す。接触部702には、結束バンド703が挿通する孔703aが設けられている。孔703aは、紙面奥方向にも同様に設けられ、計4つ設けられているものとする。2つの結束バンド703を孔703aに挿通させ、ケーブル80を接触部702に結束し、保持する。これにより、遮蔽板700によってケーブル80を固定することができ、ケーブル80の変形による影響を効果的に低減できる。また、遮蔽板700に留め具の機能を持たせることで部品点数の削減によるコストダウンやロボット製作時の組立コスト削減などの効果を得ることができる。
FIG. 12(a) shows a case where a
図12(b)は、図9(a)で示した遮蔽板700に、ケーブル80の留め具の機能として樹脂製の門型クランプ704を用いた場合を示す。門型クランプ704の門部分にケーブル80を挿通させことでケーブル80を保持する。これにより、遮蔽板700によってケーブル80を固定することができ、ケーブル80の変形による影響を効果的に低減できる。また、遮蔽板700に留め具の機能を持たせることで部品点数の削減によるコストダウンやロボット製作時の組立コスト削減などの効果を得ることができる。また、この樹脂製の門型クランプ704を金属製にして、ケーブル80にシリコンシートなどの緩衝材を巻いて保持しても良い。
FIG. 12(b) shows the shielding
図13は、遮蔽板700にケーブル80の留め具の機能(保持機構の機能)を持たせた際の更なるバリエーションを示す図である。図13(a)は、図12(a)で示した遮蔽板700においてバネ部702cを設け、取付部701を変えた図、図13(b)は、図12(b)で示した遮蔽板700においてバネ部702cを設け、取付部701を変えた図である。図13(c)は、図13(a)(b)で示した遮蔽板700を関節J2に設けた際のYZ平面図である。図13(d)は、図13(c)における固定部材900の詳細図である。
FIG. 13 is a diagram showing a further variation when the shielding
図13(a)(b)より、取付部701には、2つの孔701aが設けられており、両者の間隔は、図10(d)に示す、固定部材900のネジ穴900a、900bの間隔rと同じになっている。ネジ穴900a、900bの径は、2つの孔701aの径以下となっており、ボルトの頭部は、孔701aの径よりも大きくなっている。紙面右側の孔701aをネジ穴900a重ね、紙面左側の孔701aをネジ穴900bに重ねて両者をボルトで締結することで、図13(c)にように、遮蔽板700が固定部材900に固定される。
13(a) and 13(b), the mounting
図13(a)(b)に示したように、接触部702は、変形部となるバネ部702cによってケーブル80が変形した際に生じる反力に応じて変形する。これにより、ケーブル80によって生じる力を緩和し、ケーブル80の変形によるトルクセンサ232の測定値への影響を低減することができる。
As shown in FIGS. 13(a) and 13(b), the
以上本実施形態によれば、ロボットアーム本体200の姿勢変更によって、ケーブル80が変形したり、揺動した場合でも、遮蔽板700により、ケーブル80の変形によるトルクセンサ232への影響を低減することができる。またロボットアーム本体200を動作中に、ケーブル80が遮蔽板700に接触した際に、ケーブル80の衝撃により遮蔽板700がリンク202に接触しないように遮蔽板700に剛性を持たせている。これにより、ケーブル80が、図3の変形ケーブル81に示すようにリンク202に接触し、リンク202に接触力を発生させる事を低減している。
As described above, according to the present embodiment, even if the
また、ケーブル80の挙動に合わせて遮蔽板700の位置およびまたは姿勢を変更することで、遮蔽板700としての機能を十分に発揮させることが可能となる。さらに、遮蔽板700に留め具の機能を持たせることで、遮蔽板700によってケーブル80を固定することができ、ケーブル80の変形による影響を効果的に低減できる。また、部品点数の削減によるコストダウンやロボット製作時の組立コスト削減などの効果を得ることができる。
In addition, by changing the position and/or attitude of the
よって、ケーブル80などの線材が変形することで発生する、およびまたは線材がリンクなどに接触した際に生じる力(接触力)を、遮蔽板で受けることで意図しない場所でリンクやトルクセンサに力が伝達されることが低減できる。ゆえにトルクセンサの測定精度を向上させ、ロボットアームに設けられるエンドエフェクタによって部品に与える荷重の精度を向上させることができる。
Therefore, the shielding plate receives the force (contact force) generated by the deformation of the wire such as the
このため、例えば汎用構成のロボットアームにおいても、関節の力制御を正確に行うことができ、繊細な力制御の必要な数グラム程度の重量の小さい部品の組み立てを実現することができる。そして、微小重量の部品を組み立てる生産ラインにおいて、専用装置や、人力による手動作業などを必要とせず、汎用構成のロボットアームを用いることが可能となる。従って、従来、必要とされた、専用装置の設計、製造コストの削減、あるいはさらに製作期間の削減、といった効果を期待でき、生産ラインの立ち上げコストの低減を図ることも可能となる。なお、所定のロボットにおいて、本実施形態および変形例と上述の種々の実施形態および種々の変形例とを組み合わせて実施しても構わない。 Therefore, even in a robot arm having a general-purpose configuration, for example, joint force control can be performed accurately, and it is possible to assemble parts as small as several grams that require delicate force control. In addition, in a production line that assembles micro-weight parts, it is possible to use a robot arm with a general-purpose configuration without requiring a dedicated device or manual work by human power. Therefore, effects such as the design of dedicated equipment, reduction in manufacturing costs, and further reduction in manufacturing period, which have conventionally been required, can be expected, and it is also possible to reduce the start-up costs of the production line. In addition, in a predetermined robot, the present embodiment and modified examples may be combined with the various embodiments and various modified examples described above.
(第2の実施形態)
図7に示すように第1実施形態では、リンク201を紙面右側に配置し、アームモータ212や減速機242、出力フレーム252などの各要素が、軸A2方向に順番に積み上がるよう配置した状態で、留め具800、801、802でケーブル80を留めた。本実施形態では、出力フレーム252の形状を中空にし、その中空部にケーブル80を通して留め具800、801、802でケーブル80を留める場合を詳述する。以下では、第1の実施形態とは異なるハードウェアや制御系の構成の部分について図示し説明する。また、第1の実施形態と同様の部分については上記と同様の構成ならびに作用が可能であるものとし、その詳細な説明は省略するものとする。
(Second embodiment)
As shown in FIG. 7, in the first embodiment, the
図14に本実施形態における関節J2の概略図を示す。図14より、ロボットアーム本体200の基台210に近い側にあるリンク201には、関節J2を駆動するアームモータ212が設けられている。アームモータ212の回転軸は、入力軸と減速部と出力軸で構成された減速機242の入力軸に接続されており高速回転するモータの回転は減速機242において低速、高トルクに変換され減速機242から出力される。また減速機242の出力軸は出力フレーム252に接続されている。出力フレーム252とリンク201とは軸受262で接続されており、モータ212および減速機242により、出力フレーム252を介してリンク202をリンク201対して相対的に軸A2回りに回転させる。
FIG. 14 shows a schematic diagram of the joint J2 in this embodiment. As shown in FIG. 14, the
トルクセンサ232は、出力フレーム252と接続される入力部232a、減速機242から出力されるトルクによって変形する起歪部232b、リンク202と接続される出力部232cを備えている。さらに起歪部232bの変形を検出する不図示のひずみセンサまたは光学式エンコーダなどを備えている。
The
そして、出力フレーム252には、中空部252aを有している。図14に示すように、中空部252aは、YZ平面(所定の方向)の断面図がL字型となる円筒形状で、出力フレーム252に設けられている。ケーブル80は、中空部252aを通り、出力フレーム252に設けられた留め具801によって保持されている。留め具801は、ケーブル80が中空部252aからリンク202側に出るための出口に設けられている。また、遮蔽板700は、ケーブル80とリンク202との間に配置されるように、軸A2方向においてズレた状態で2つ設けられる。
The
これにより、ケーブル80が、図3の変形ケーブル81に示すようにリンク202に接触する事を低減している。遮蔽板700にケーブル80が接触することで、遮蔽板700に力が発生するが、遮蔽板700の固定位置はトルクセンサ232の入力部232a側である。よって遮蔽板700に発生する力が、トルクセンサ232の入力部232aおよび出力部232cに渡って伝達されることがないため、ケーブル80が遮蔽板700に接触することで生じる反力がトルクセンサ232に影響することを低減できる。
This reduces the contact of the
また、中空部252aに配置されているケーブル80の変形は、出力フレーム252がケーブル80の変形を受ける。よって出力フレーム252に力が発生するが、出力フレーム252の固定位置はトルクセンサ232の入力部232a側である。よって出力フレーム252に発生する力が、トルクセンサ232の入力部232aおよび出力部232cに渡って伝達されることがないため、ケーブル80が出力フレーム252に接触することで生じる反力がトルクセンサ232に影響することを低減できる。
In addition, the
以上本実施形態によれば、留め具800が突出する方向と、留め具801、802が突出する方向を折り返すことができる。よってリンク201から留め具801、802までの軸A2方向における幅を狭くすることができ、ロボットアーム本体200の省スペース化を図ることが可能となる。
As described above, according to this embodiment, the direction in which the
なお、トルクセンサ232において、入力部232aと出力部232cは便宜上の表現であり、入力部232aと出力部232cの位置関係は入れ替わってもよい。また、リンク201とリンク202は入れ替わってよい。また、出力フレーム252、遮蔽板700、留め具801を分割して説明したが、第1の実施形態の図5で示したように、それぞれ一体になった構成であっても構わない。なお、所定のロボットにおいて、本実施形態および変形例と上述の種々の実施形態および種々の変形例とを組み合わせて実施しても構わない。
In addition, in the
(その他の実施形態)
以上述べた実施形態の処理手順は具体的には制御装置400のCPU401により実行されるものである。従って上述した機能を実行可能なソフトウェアのプログラムを記録した記録媒体を読み出して実行するように構成することもできる。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した各実施形態の機能を実現することになり、プログラム自体およびそのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。
(Other embodiments)
The processing procedure of the embodiment described above is specifically executed by the
また、各実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記録媒体が各ROM或いは各RAM或いは各フラッシュROMであり、ROM或いはRAM或いはフラッシュROMにプログラムが格納される場合について説明した。しかしながら本発明はこのような形態に限定されるものではない。本発明を実施するためのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、制御プログラムを供給するための記録媒体としては、HDD、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。 In each embodiment, the computer-readable recording medium is each ROM, each RAM, or each flash ROM, and the case where the program is stored in the ROM, RAM, or flash ROM has been described. However, the present invention is not limited to such a form. A program for carrying out the present invention may be recorded on any computer-readable recording medium. For example, an HDD, an external storage device, a recording disk, or the like may be used as a recording medium for supplying the control program.
また上述した種々の実施形態では、ロボットアーム本体200が複数の関節を有する多関節ロボットアームを用いた場合を説明したが、関節の数はこれに限定されるものではない。ロボットアームの形式として、垂直多軸構成を示したが、水平多関節型、パラレルリンク型、直交ロボットなど異なる形式の関節においても上記と同等の構成を実施することができる。また、トルクセンサ等の力を検出するセンサを備えた義手や義足、パワードスーツ(パワーアシストスーツ)に適用しても構わない。
Further, in the various embodiments described above, the robot arm
また上述した種々の実施形態は、制御装置に設けられる記憶装置の情報に基づき、伸縮、屈伸、上下移動、左右移動もしくは旋回の動作またはこれらの複合動作を自動的に行うことができる機械に適用可能である。 Further, the various embodiments described above are applicable to machines capable of automatically performing operations such as expansion, contraction, bending and stretching, vertical movement, horizontal movement, turning, or a combination of these operations, based on information stored in a storage device provided in the control device. It is possible.
なお本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and many modifications are possible within the technical concept of the present invention. Moreover, the effects described in the embodiments of the present invention are merely enumerations of the most suitable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments of the present invention.
80 ケーブル
81 変形ケーブル
200 ロボットアーム本体
201、202、203、204、205、206 リンク
210 基台
211、212、213、214、215、216 アームモータ
221、222、223、224、225、226、321 エンコーダ
231、232、233、234、235、236 トルクセンサ
232a 入力部
232b 起歪部
232c 出力部
242 減速機
252 出力フレーム
252a 中空部
262 軸受(クロスローラーベアリング)
300 エンドエフェクタ本体
311 ハンドモータ
400 制御装置
500 外部入力装置
700 遮蔽板
701、805 取付部
701a、703a、803a、805a 孔
701b、805b 円弧スライド溝
701c、805c スライド溝
702 接触部
702a、808 R加工
702b、807 折り曲げ加工
703、803 結束バンド
704、804 門型クランプ
800、801、802 留め具
900 固定部材
900a、900b ネジ穴
1000 ロボットシステム(ロボット装置)
J1、J2、J3、J4、J5、J6 関節
80
300 End
J1, J2, J3, J4, J5, J6 Joints
Claims (34)
線材と、
部材と、を備え、
前記部材は、前記線材が前記部材に接触した状態において前記部材が前記リンクに接触しないように前記リンクと前記線材との間に配置されている、
ことを特徴とするロボットシステム。 a robot body having a link that rotates or swings;
a wire;
comprising a member and
The member is arranged between the link and the wire so that the member does not contact the link when the wire is in contact with the member,
A robot system characterized by:
前記ロボット本体を動作させ前記線材が変形した際、前記線材と前記部材とは接触する、
ことを特徴とするロボットシステム。 The robot system according to claim 1,
When the wire rod is deformed by operating the robot body, the wire rod and the member come into contact with each other.
A robot system characterized by:
前記ロボット本体は、力を検出するセンサを備え、
前記部材は、前記ロボット本体を動作させた際に、前記線材と前記センサとが接触しないように設けられている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to claim 1 or 2,
The robot body includes a sensor that detects force,
The member is provided so that the wire and the sensor do not come into contact when the robot body is operated.
A robot system characterized by:
前記部材は、前記ロボット本体を動作させた際に、前記線材と前記部材との接触力が前記リンクに伝達されないように設けられている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to claim 3,
The member is provided so that a contact force between the wire rod and the member is not transmitted to the link when the robot body is operated.
A robot system characterized by:
前記センサは、前記力が入力される入力部と、前記力が出力される出力部と、を備え、
前記部材は、前記入力部の側に設けられている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to claim 3 or 4,
The sensor includes an input section to which the force is input and an output section to which the force is output,
The member is provided on the side of the input unit,
A robot system characterized by:
前記部材は、前記出力部と接触しない位置に設けられている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to claim 5,
The member is provided at a position that does not come into contact with the output unit,
A robot system characterized by:
前記部材は、
前記ロボット本体に取り付けるための取付部と、
前記線材と接触する接触部と、を備えている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to any one of claims 1 to 6,
The member is
a mounting portion for mounting to the robot main body;
and a contact portion that contacts the wire,
A robot system characterized by:
前記取付部には、前記部材の位置を調整する位置調整機構が設けられている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to claim 7,
The mounting portion is provided with a position adjustment mechanism that adjusts the position of the member,
A robot system characterized by:
前記位置調整機構によって、前記取付部の前記ロボット本体に対する取付位置を調整できる、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to claim 8,
The position adjustment mechanism can adjust the mounting position of the mounting portion with respect to the robot body.
A robot system characterized by:
前記位置調整機構は、スライド溝である、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to claim 8 or 9,
The position adjustment mechanism is a slide groove,
A robot system characterized by:
前記取付部には、前記部材の姿勢を調整する姿勢調整機構が設けられている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to any one of claims 7 to 10,
The mounting portion is provided with an attitude adjustment mechanism that adjusts the attitude of the member.
A robot system characterized by:
前記姿勢調整機構によって、前記接触部の前記ロボット本体に対して傾斜する角度を調整できる、
ことを特徴とするロボットシステム。 The robot system according to claim 11, wherein
The tilting angle of the contact portion with respect to the robot body can be adjusted by the posture adjustment mechanism.
A robot system characterized by:
前記姿勢調整機構は、円弧スライド溝である、
ことを特徴とするロボットシステム。 The robot system according to claim 12, wherein
The posture adjustment mechanism is an arc slide groove,
A robot system characterized by:
前記接触部のエッジには、R加工が施されている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to any one of claims 8 to 13,
The edge of the contact portion is R-processed,
A robot system characterized by:
前記接触部のエッジには、折り曲げ加工が施されている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to any one of claims 8 to 13,
The edge of the contact portion is subjected to a bending process,
A robot system characterized by:
前記接触部には、前記接触部で前記線材を保持するための保持機構を備えている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to any one of claims 8 to 15,
The contact portion is provided with a holding mechanism for holding the wire at the contact portion,
A robot system characterized by:
前記保持機構は、結束バンドと前記結束バンドが挿通する孔である、
ことを特徴とするロボットシステム。 17. The robot system of claim 16, wherein
The holding mechanism is a binding band and a hole through which the binding band is inserted,
A robot system characterized by:
前記保持機構は、門型クランプである、
ことを特徴とするロボットシステム。 17. The robot system of claim 16, wherein
The holding mechanism is a portal clamp,
A robot system characterized by:
前記接触部は、変形部を備えている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to any one of claims 7 to 18,
The contact portion includes a deformed portion,
A robot system characterized by:
前記ロボット本体は、前記リンクを回転または揺動させる駆動装置に接続され前記リンクと共に回転または揺動する出力部材を備え、
前記部材は、前記出力部材と一体となっている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to any one of claims 1 to 19,
the robot body includes an output member connected to a driving device that rotates or swings the link and rotates or swings together with the link;
The member is integrated with the output member,
A robot system characterized by:
前記部材は、前記センサと一体となっている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to any one of claims 3 to 6,
The member is integrated with the sensor,
A robot system characterized by:
前記部材は、前記入力部と一体となっている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to claim 5,
The member is integrated with the input unit,
A robot system characterized by:
前記ロボット本体は、前記線材を保持する保持機構を備え、
前記部材は、前記保持機構と一体となっている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to any one of claims 1 to 15,
The robot body includes a holding mechanism that holds the wire,
The member is integrated with the holding mechanism,
A robot system characterized by:
前記ロボット本体は、前記リンクを回転または揺動させる駆動装置に接続され前記リンクと共に回転または揺動する出力部材を備え、
前記出力部材は、中空部が設けられており、
前記中空部に前記線材が配されている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to any one of claims 1 to 15,
the robot body includes an output member connected to a driving device that rotates or swings the link and rotates or swings together with the link;
The output member is provided with a hollow portion,
The wire rod is arranged in the hollow part,
A robot system characterized by:
前記中空部の所定の方向からの断面図はL字型となっている、
ことを特徴とするロボットシステム。 25. The robotic system of claim 24, wherein
A cross-sectional view from a predetermined direction of the hollow portion is L-shaped,
A robot system characterized by:
前記中空部における、前記線材が前記リンクの側に出るための出口に、前記線材を保持する保持機構が設けられている、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to claim 24 or 25,
A holding mechanism for holding the wire is provided at an outlet in the hollow portion for the wire to come out to the link side,
A robot system characterized by:
前記リンクは第1リンクと第2リンクを有し、前記第1リンクに対して関節によって前記第2リンクが揺動または回転し、
前記接触部は、前記関節を跨いで延在する、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to any one of claims 7 to 19,
The link has a first link and a second link, and the second link swings or rotates by a joint with respect to the first link,
the contact portion extends across the joint;
A robot system characterized by:
前記リンクは第1リンクと第2リンクを有し、前記第1リンクに対して関節によって前記第2リンクが揺動または回転し、
前記部材は、
前記第1リンクの側に延在する第1接触部を有する第1部材と、
前記第2リンクの側に延在する第2接触部を有する第2部材と、有している、
ことを特徴とするロボットシステム。 In the robot system according to any one of claims 7 to 19,
The link has a first link and a second link, and the second link swings or rotates by a joint with respect to the first link,
The member is
a first member having a first contact portion extending toward the first link;
a second member having a second contact portion extending toward the second link;
A robot system characterized by:
前記部材は、遮蔽板である、
ことを特徴とするロボットシステム。 29. The robot system according to any one of claims 1 to 28,
The member is a shielding plate,
A robot system characterized by:
線材と、
部材と、を備えたロボットシステムの制御方法であって、
前記部材は、前記線材が前記部材に接触した状態において前記部材が前記リンクに接触しないように前記リンクと前記線材との間に配置されており、
制御装置が、前記線材を用いて前記ロボット本体に設けられている駆動装置を制御して前記ロボット本体を制御する、
ことを特徴とする制御方法。 a robot body having a link that rotates or swings;
a wire;
A control method for a robot system comprising a member,
The member is arranged between the link and the wire so that the member does not contact the link when the wire is in contact with the member,
a control device using the wire to control a driving device provided in the robot body to control the robot body;
A control method characterized by:
前記遮蔽板は、前記線材が前記遮蔽板に接触した状態において前記遮蔽板が前記リンクに接触しないように前記リンクと前記線材との間に配置されている、
ことを特徴とする遮蔽板。 A shielding plate provided on a robot body having a rotating or swinging link and a wire rod,
The shielding plate is arranged between the link and the wire so that the shielding plate does not contact the link when the wire is in contact with the shielding plate,
A shielding plate characterized by:
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