JP2909461B1

JP2909461B1 - 多関節ロボット

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Publication number: JP2909461B1
Application number: JP10160410A
Authority: JP
Inventors: 成敏塩谷
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 1999-06-23
Anticipated expiration: 2018-06-09
Also published as: JPH11347970A

Abstract

【要約】【課題】多関節ロボットに関し、狭隘な場所での高速
移動を可能にするとともに小型化をも可能にする。【解決手段】関節の角度を変更しながら尺取り運動を
行なうことにより面２０上で移動を行なう多関節ロボッ
トにおいて、移動方向前方に位置する第１の接地部１０
と、第１の接地部１０の後方に少なくとも一つの関節を
介して設けられた第２の接地部８と、第２の接地部８の
後方に少なくとも一つの関節を介して設けられた第３の
接地部３と、第３の接地部３の後方に少なくとも一つの
関節を介して設けられた第４の接地部１とをそなえ、第
１〜４の接地部１０，８，３，１の全てを面２０に接触
させた状態から、第１の接地部１０及び第３の接地部３
を面２０から離隔させ移動方向前方に移動させた後に接
地させ、次いで、第２の接地部８及び第４の接地部１を
面２０から離隔させ移動方向前方に移動させた後に接地
させることにより、尺取り運動による移動を行なうよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、狭隘な場所での移
動に用いて好適の多関節ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より屈曲のある狭路（狭隘部）の移
動に適した移動ロボットとして、多関節ロボットが知ら
れている。移動ロボットとしては、歩行ロボットやクロ
ーラ型ロボットも知られているが、これらのロボットは
狭隘部の移動には適していない。歩行ロボットは、低姿
勢での移動や幅が狭い場所での移動は安定性が悪いため
狭隘部の移動への適用が難しく、また、クローラ型ロボ
ットは、屈曲部を旋回する機能を追加すると機構が複雑
になって大型化してしまうため狭隘部の移動には適さな
い。

【０００３】これに対し、多関節ロボットは、その多関
節構造により多様な形態を取ることが可能であり、狭隘
部でも状況に合わせて形態を変化させながら移動するこ
とができる。このような多関節ロボットとしては、１自
由度の回転機構と車輪を持つ関節とを多数個連結したも
のや、１自由度又はそれ以上の自由度の回転機構を持つ
関節を多数個連結したものが考えられる。

【０００４】前者の例としては、「第２回日本ロボット
学会講演論文集ｐ２３７〜２３８」に開示された技術
（以下、第１従来技術という）があり、後者の例として
は、「第１３回日本ロボット学会学術講演会ｐ４９９〜
５００」に開示された技術（以下、第２従来技術とい
う）と「日本機械学会通常総会オーガナイズドセッショ
ン，マイクロマニュファクチュアリング」に開示された
技術（以下、第３従来技術という）とがある。

【０００５】まず、第１従来技術について説明すると、
図４，図５は、第１従来技術にかかる多関節ロボット３
０を示す模式図であり、図４（ａ）はその構成を示す平
面図，図４（ｂ）は側面図，図５は全体の外観図であ
る。図４（ａ），（ｂ）及び図５に示すように、多関節
ロボット４０は、車輪４１，車輪駆動用モータ４２，リ
ンク４３，リンク回転用モータ４４からなるユニット４
５を多数個連結して構成されている。この多関節ロボッ
ト４０は、通常の移動時には車輪駆動用モータ４２によ
り車輪４１を回転させて走行し、段差等の障害物を乗り
越える際にリンク回転用モータ４４を駆動して、リンク
４３を上下方向に（車輪４１の回転軸又はこれと平行な
回転軸回りに）回転させるようになっている。また、電
流の供給及び制御信号の入力は、外部の電源４６及びコ
ントローラ４７からケーブル４８を通じて行なわれるよ
うになっている。

【０００６】図６（ａ）〜（ｅ）は、多関節ロボット４
０が段差５０を乗り越える要領を順に示したものであ
り、段差５０にぶつかった多関節ロボット４０は〔図６
（ａ）〕、リンク４３を回転により上下させながら段差
５０上に車輪４１をのせた後〔図６（ｂ）〜（ｄ）〕、
車輪４１を回転させロボット４０全体を前進させること
により段差５０を乗り越えるようになっている〔図６
（ｅ）〕。

【０００７】次に、第２従来技術について説明すると、
図７は第２従来技術にかかる多関節ロボット６０の要部
構成を示す模式図であり、一部内部構造を示したもので
ある。図７に示すように、多関節ロボット６０は、複数
個のユニット６５を多数個連結して構成されており、ユ
ニット６５は、胴体部６１と、胴体部６１を連結する２
自由度の関節６２と、関節６２を回転させるモータ６
３，６４と、から構成されている。モータ６３，６４
は、それぞれ関節６２の回転を一自由度ずつ担い、モー
タ６３の回転により関節６２は矢印Ａに示すように軸心
周りに回転し、モータ６４の回転により関節６２は矢印
Ｂに示すようにかかる関節６２の前後の胴体６１，６１
を互いに屈曲させるように回転するようになっている。
また、電流の供給及び制御信号の入力は、外部の電源６
６及びコントローラ６７からケーブル６８を通じて行な
われるようになっている。

【０００８】図８（ａ）〜（ｅ）は、７つのユニット６
５からなる多関節ロボット６０の移動の様子を（ａ）〜
（ｅ）の順で示したものである。ここでは、多関節ロボ
ット６０は、各ユニット６５にそなえらえたモータ６４
により関節６２を上下に回転させ、全体の形状が要所，
要所で矩形波となるようにして進行する進行波移動を行
なっている。

【０００９】次に、第３従来技術について説明すると、
図９は第３従来技術にかかる多関節ロボット１００の構
成を示す模式図であり、図９（ａ）はその構成を示す平
面図，図９（ｂ）は側面図である。図９（ａ），（ｂ）
に示すように、多関節ロボット１００は、固定リンク部
１１０に脚１２０を４本繋いで構成され、脚１２０は、
固定リンク部１１０に固設されロール軸（Ｚ軸）周りに
回転する球状の関節１２１と、ヨー軸（Ｘ軸）周りに回
転する関節１２２と、ピッチ軸（Ｙ軸）周りに回転する
関節１２３と、回転機能のない端部１２４とから構成さ
れている。

【００１０】関節１２３は関節１２２の回転軸上に固設
されており、これらの関節１２３と関節１２２とから１
つのユニット１２５が構成されている。図９（ａ），
（ｂ）に示す例では、１本の脚１２０にそれぞれ４つの
ユニット１２５をそなえている。そして、これらのユニ
ット１２５間はリンク１２６により結合されている。こ
のリンク１２６は、一端を関節１２３の回転軸に固設さ
れ、他端を隣合う別ユニット１２５の関節１２２に固設
されている。

【００１１】また、固定リンク部１０にそなえらえた関
節１２１とこれに隣接するユニット１２５の関節１２２
との間もリンク１２６〔図９（ｂ）参照〕により結合さ
れ、リンク１２６の一端は関節１２１の回転軸に固設さ
れ、他端は関節１２２に固設されている。同様に、端部
１２４とこれに隣接するユニット１２５の関節１２３と
の間もリンク１２６により結合されている。

【００１２】ここで、関節部分の内部構成について示す
と、図１０に示すように、関節１２２，１２３の内部に
は、モータ１３０，減速機１３１，モータコントローラ
１３２，モータへのデジタル指令値を伝送するためのＬ
ＡＮ−Ｉ／Ｆ１３３，モータの回転数を計測するエンコ
ーダ１３４が収納されている。なお、図１０は関節１２
２，１２３の内部構成を示しているが、関節１２１につ
いても同様な構成となる。また、図１１に示すように、
関節１２３の表面には接触センサ１３５，１３６，１３
７がそなえられており、これらの接触センサ１３５，１
３６，１３７によって対象物との接触有無と接触方向と
を検知することができるようになっている。また、図示
しないが、端部１２４の表面にも同様の接触センサがそ
なえられている。

【００１３】なお、各関節１２１，１２２，１２３のモ
ータコントローラ１３２への電流の供給及び制御信号の
入力は、図９（ａ）に示すように、外部の電源１１１及
びコントローラ１１２からケーブル１１３を通じて行な
われるようになっている。図１２（ａ）〜（ｚ）は、上
述のように構成された多関節ロボット１００が狭隘部を
移動する時の代表的な進行波移動パターン（蛇移動）を
示すものであり、（ａ）に示す静止状態からＸ方向に移
動していく様子を（ａ）〜（ｚ）の順で示している。こ
の進行波移動では、サイン波形を描くように各関節１２
２，１２３，１２４を順に上昇下降させながら、後端の
端部１２４から先端の端部１２４まで波形を伝えること
により前進するようになっている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プラント内
の配管群や災害時の倒壊した家屋内の検査等には、狭隘
な場所でも通過可能な小型のロボットが必要となるが、
図４に示した多関節ロボット４０の場合、ユニット４５
内にはモータ４２，４４等の多くのアクチュエータが収
納され、さらに、車輪４１をそなえているため、機構が
複雑になり小型化が困難である。そこで、最近では、よ
り小型化に適したものとして、図７に示した多関節ロボ
ット６０や図９に示した多関節ロボット１００について
の開発が行なわれている。

【００１５】これらの多関節ロボット６０，１００が狭
隘部を移動する際の移動方法としては、まず、図８，図
１２にそれぞれ示した進行波移動が考えられる。しかし
ながら、この進行波移動は極端に移動速度が遅いという
課題がある。このため、より速い移動方法として、尺取
り運動による移動が一般に提案されている。ここで、図
９に示した多関節ロボット１００に尺取り運動による移
動を適用した場合を例にとり、従来の尺取り運動のアル
ゴリズムについて説明する。

【００１６】多関節ロボット１００が尺取り運動を行な
う場合、Ｙ軸周りに回転する関節１２３のみが回転し、
その他の関節１２１，１２２は固定となる。そこで、図
１３（ａ）〜（ｅ）に示すように、簡単のため関節１２
１，１２２を省略し、尺取り移動時に使用する関節１２
３，端部１２４のみで多関節ロボット１００を表すもの
とする。なお、図１３（ａ）〜（ｅ）に示す端部１，１
０は、図９に示す端部１２４に対応し、関節２〜９はＹ
軸周りに回転する関節１２３に対応している。

【００１７】従来の尺取り移動は、これらの端部１，１
０，関節２〜９の一部を適宜接地させて図１３の（ａ）
〜（ｅ）の順に行なわれるが、ここでは、端部１，１０
及び関節５，６が接地部として構成される。まず、図１
３（ａ）は、従来の尺取り移動における基本姿勢を示す
ものであり、接地部１，５，６，１０を接地し、これら
の接地部１，５，６，１０により躯体を支える。このと
き、接地部１，５間と接地部６，１０間とは等距離に設
定されている。

【００１８】そして、図１３（ｂ）示すように、接地部
５，６により躯体を支えながら、接地部１，１０を所定
高さだけ持ち上げるとともに、進行方向に水平に所定距
離だけ移動させ、図１３（ｃ）に示すように、そのまま
接地部１，１０を接地する。次に、図１３（ｄ）示すよ
うに、接地部１，１０により躯体を支えながら、接地部
５，６を所定高さだけ持ち上げ、接地部１，１０を移動
したときと同じ距離だけ進行方向に水平に移動させる。
そして、図１３（ｅ）に示すように、そのまま接地部
５，６を接地することにより、図１３（ａ）に示す基本
姿勢と同じ姿勢となり１サイクルが完了する。

【００１９】図８や図１２に示す進行波移動では、ロボ
ットの後方から前方に順に波を送るように関節を動かす
ため同時に動いている関節が少なく、また、矩形波やサ
イン波を描くように関節を動かすため、水平移動量が小
さく遅くなるのに対し、上述の従来の尺取り移動では、
前脚と後脚とが同時に動いており、且つ、関節を水平移
動するように動かすので、移動量を大きくすることがで
きる。これにより、進行波移動に比べて大幅な高速移動
が可能となるのである。

【００２０】ところで、より狭隘な場所での移動を可能
にするために多関節ロボット全体の大きさは小型化でき
ることが望ましく、そのためには、各関節の小型化、即
ち、関節内にそなえられるモータの小型化が望まれる。
しかしながら、各関節にそなえられるモータは、移動時
に作用するピークトルクの大きさに合わせて選定され、
従来の尺取り移動では、移動時、特に図１３の（ｃ）か
ら（ｅ）への移動時に関節に大きなモーメントが作用し
関節に大きなトルク負荷が作用するため、関節にそなえ
るモータは、このときの大トルクに応じたものを選定す
る必要がある。このため、従来の尺取り移動を行なう多
関節ロボットでは、モータの小型化には一定の限界があ
り、ロボット全体の小型にも限界があった。

【００２１】本発明はこのような課題に鑑み創案された
もので、狭隘な場所での高速移動を可能にするとともに
小型化をも可能にした、多関節ロボットを提供すること
を目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の多関節ロボットは、複数のリンク部材と、
該リンク部材の相互間を接続する複数の関節と、該関節
又は該リンク部材の端部に設けられた複数の接地部とを
そなえ、該関節の角度を変更しながら尺取り運動を行な
うことにより面上で移動を行なう多関節ロボットにおい
て、移動方向前方に位置する第１の接地部と、該第１の
接地部の後方に少なくとも一つの関節を介して設けられ
た第２の接地部と、該第２の接地部の後方に少なくとも
一つの関節を介して設けられた第３の接地部と、該第３
の接地部の後方に少なくとも一つの関節を介して設けら
れた第４の接地部とをそなえ、上記の第１〜４の接地部
の全てを該面に接触させた状態から、該第１の接地部及
び該第３の接地部を該面から離隔させ移動方向前方に移
動させた後に接地させ、次いで、該第２の接地部及び該
第４の接地部を該面から離隔させ移動方向前方に移動さ
せた後に接地させることにより、上記尺取り運動による
移動を行なうことを特徴としている。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明すると、本発明の一実施形態としての多
関節ロボットは、図９〜図１１において示した従来の多
関節ロボット１００と同様の構造を有している。つま
り、図９〜図１１を用いて説明すると、多関節ロボット
１００は、固定リンク部１１０と、この固定リンク部１
１０に繋がれた４本の脚１２０とをそなえ、各脚１２０
は、固定リンク部１１０に固設されロール軸（Ｚ軸）周
りに回転する球状の関節１２１と、ヨー軸（Ｘ軸）周り
に回転する関節１２２と、ピッチ軸（Ｙ軸）周りに回転
する関節１２３と、回転機能のない端部１２４とから構
成されている。

【００２４】関節１２３は関節１２２の回転軸上に固設
されており、関節１２３と関節１２２とから１つのユニ
ット１２５が構成されている。ここでは、１本の脚１２
０にそれぞれ４つのユニット１２５がそなえられてい
る。そして、これらのユニット１２５間はリンク（リン
ク部材）１２６により結合されている。このリンク１２
６は一端を関節１２３の回転軸に固設され、他端を隣合
う別ユニット１２５の関節１２２に固設されている。ま
た、固定リンク部１１０の関節１２１とこれに隣接する
ユニット１２５の関節１２２との間もリンク１２６によ
り結合され、リンク１２６の一端は関節１２１の回転軸
に固設され、他端は関節１２２に固設されている。同様
に、端部１２４とこれに隣接するユニット１２５の関節
１２３との間もリンク１２６により結合されている。

【００２５】また、関節１２２，１２３の内部には、図
１０に示すように、モータ１３０，減速機１３１，モー
タコントローラ１３２，モータへのデジタル指令値を伝
送するためのＬＡＮ−Ｉ／Ｆ１３３，モータの回転数を
計測するエンコーダ１３４が収納されている。モータコ
ントローラ１３２はエンコーダ１３４で計測された回転
数に応じてモータ１３０の回転を制御し、関節１２２，
１２３を決められた量だけ一軸まわりに回転させること
ができるようになっている。なお、図１０は関節１２
２，１２３の内部構成について示しているが、図示しな
いが関節１２１についても同様な内部構成となる。

【００２６】そして、本発明の一実施形態としての多関
節ロボットは、上述のような構造を有する多関節ロボッ
ト１００に、図１（ａ）〜（ｅ）に示す尺取り運動のア
ルゴリズムを適用することにより移動を行なうように構
成されている。ここで、図１（ａ）〜（ｅ）を用いて本
多関節ロボットにかかる尺取り運動のアルゴリズムにつ
いて説明すると、本尺取り運動は、図１（ａ）〜（ｃ）
に示す第１の尺取り運動と、図１（ｃ）〜（ｅ）に示す
第２の尺取り運動とから構成されている。

【００２７】まず、図１（ａ）は本尺取り運動における
基本姿勢を示している。ただし、ここでは、多関節ロボ
ット１００が尺取り運動を行なう場合、Ｙ軸周りに回転
する関節１２３のみが回転し、その他の関節１２１，１
２２は固定となるため、簡単のため関節１２１，１２２
を省略し、尺取り移動時に使用する関節１２３と端部１
２４とのみで多関節ロボット１００を表している。な
お、端部１，１０は、端部１２４に対応し、関節２〜９
はＹ軸周りに回転する関節１２３に対応している。

【００２８】この基本姿勢では、端部１，１０及び関節
３，８を面２０に接地し、これらの端部１，１０及び関
節３，８により躯体を支えるようになっている。したが
って、ここでは、端部１，１０及び関節３，８が接地部
になっている。以後、進行方向（即ち、Ｘ軸方向）前方
から、端部１０を第１の接地部，関節８を第２の接地
部，関節３を第３の接地部，端部１を第４の接地部と呼
ぶ。なお、このとき、第１の接地部１０と第２の接地部
８との距離と、第３の接地部３と第４の接地部１との距
離とは等距離に設定されている。

【００２９】第１の尺取り運動においては、まず、図１
（ｂ）示すように、第２の接地部８，第４の接地部１に
より躯体を支えながら、第１の接地部１０，第３の接地
部３を面２０から所定高さＡ₁だけ垂直に持ち上げると
ともに、進行方向（Ｘ軸方向）に水平に所定距離Ａ₂だ
け移動させるようになっている。そして、図１（ｃ）に
示すように、第１の接地部１０，第３の接地部３をその
まま垂直に下ろして面２０に接地させ、これにより第１
の尺取り運動が終了するようになっている。

【００３０】次に、第２の尺取り運動においては、ま
ず、図１（ｄ）示すように、第１の接地部１０，第３の
接地部３により躯体を支えながら、第２の接地部８，第
４の接地部１を面２０から所定高さＡ₁だけ持ち上げ、
所定距離Ａ₂だけ進行方向に水平に移動させるようにな
っている。そして、図１（ｅ）に示すように、第２の接
地部８，第４の接地部１をそのまま垂直に下ろして面２
０に接地させ、第２の尺取り運動を終了するようになっ
ている。

【００３１】第２の尺取り運動が終了した時点で多関節
ロボット１００の姿勢は初期状態に戻り、尺取り運動に
よる移動の１サイクルが完了するようになっている。本
多関節ロボットにかかる尺取り移動は、上述のようにし
て行なわれるが、この移動の実現は、図９（ａ）に示す
コントローラ１１２により、図１（ａ）〜（ｅ）に示す
各姿勢における各関節２〜９の目標角度を計算し、ＬＡ
Ｎ−Ｉ／Ｆ１３３を介して各関節２〜９にそなえられる
モータコントローラ１３２へモータ１３０の目標回転量
を指令することにより行なわれる。モータコントローラ
１３２は、エンコーダ１３４で計測された回転数に応じ
てモータ１３０の回転を制御し、関節２〜９を決められ
た量だけＹ軸まわりに回転させ、コントローラ１１２が
計算した目標角度に各関節２〜９を設定するようになっ
ている。

【００３２】また、図１１に示すように、各関節２〜９
及び各端部１，１０、即ち、関節１２３及び端部１２４
の表面には接触センサ１３５，１３６，１３７がそなえ
られ、これらの接触センサ１３５，１３６，１３７によ
って移動面との接触有無と接触方向とを検知することが
できるようになっている。そして、尺取り運動時には、
接地部（関節又は端部）１，３，８，１０にそなえられ
た接触センサ１３５，１３６，１３７の検出結果がコン
トローラ１１２へ入力されるようになっている。コント
ローラ１１２は、これらの接触センサ１３５，１３６，
１３７からの検出情報、即ち、移動面との接触情報を各
関節２〜９の目標角度の計算にフィードバックし、移動
面の状況に合わせて新たに各関節２〜９の目標角度を計
算するようになっている。

【００３３】なお、各モータ１３０への電流の供給は、
電源１１１からケーブル１１３を介して行なわれるよう
になっている。本発明の一実施形態としての多関節ロボ
ットは、上述のように構成されているので、尺取り運動
により狭隘部を前進していくような場合は、例えば、図
２に示すような処理が行なわれる。

【００３４】まず、尺取り移動の開始にあたり、コント
ローラ１１２は、各関節２〜９のモータコントローラ１
３２に指令を送り、各関節２〜９を適宜回転させ、多関
節ロボット１００の姿勢を初期状態に設定する〔ステッ
プＳ１００，図１（ａ）に示す状態〕。初期状態への設
定が完了すると、コントローラ１１２は、最初に、第１
の尺取り運動を行なうようモータコントローラ１３２に
指令を送り、各関節２〜９を適宜回転させる。つまり、
まず、第１の接地部（端部）１０，第３の接地部（関
節）３を所定高さＡ₁だけ面２０から垂直に持ち上げる
とともに、進行方向（Ｘ軸方向）に水平に所定距離Ａ₂
だけ移動させる〔ステップＳ２００，図１（ａ）〜
（ｂ）に示す状態〕。そして、そのまま第１の接地部１
０，第３の接地部３を垂直に下ろして面２０に接地し、
第１の尺取り運動を終了する〔ステップＳ３００，図１
（ｂ）〜（ｃ）に示す状態〕。

【００３５】さらに、コントローラ１１２は、第２の尺
取り運動を行なうよう各関節２〜９を適宜回転させ、第
２の接地部８，第４の接地部１を移動面から所定高さＡ
₁だけ持ち上げるともに、所定距離Ａ₂だけ進行方向に
水平に移動させる〔ステップＳ４００，図１（ｃ）〜
（ｄ）に示す状態〕。そして、そのまま第２の接地部
８，第４の接地部１を垂直に下ろして接地し、第２の尺
取り運動を終了する。これにより尺取り運動による移動
の１サイクルが完了し、多関節ロボット１００の姿勢は
初期状態に戻る〔ステップＳ５００，図１（ｄ）〜
（ｅ）に示す状態〕。

【００３６】１サイクルが完了した所で、コントローラ
１１２は、停止命令の入力の有無を確認し、停止命令の
入力が無ければ再びステップＳ２００に戻って第１の尺
取り運動を開始すべく各関節２〜９のモータコントロー
ラ１３２に指令を送る。一方、停止命令が入力された場
合は、初期状態の姿勢のままで停止する（ステップＳ６
００）。

【００３７】このように、本多関節ロボットによれば、
尺取り運動により前進することが可能であるので、従来
の多関節ロボットにおける進行波移動に比べて格段に速
い移動が可能である。例えば、図９〜図１１に示す多関
節ロボット１００に、本発明にかかる尺取り移動を適用
した場合と、進行波移動を適用した場合（図１２に示
す）とを比較すると、各関節の定格回転速度５ｒｐｍと
したとき、進行波移動では移動速度は４０ｍｍ／ｍｉｎ
であるのに対し、本発明にかかる尺取り移動では１０倍
以上の６００ｍｍ／ｍｉｎの移動速度が得られるのであ
る。

【００３８】さらに、本多関節ロボットの尺取り移動中
の支持点（床に接触している関節）間の距離Ｌ_2b，Ｌ_2d
〔図１（ｂ），（ｄ）に示す〕は、従来の尺取り移動を
行なう場合の支持点間距離Ｌ_3d〔図１３（ｄ）に示す〕
よりも短いため、関節に加わるモーメントは小さくな
り、尺取り移動時に関節に加わるピークトルクが大幅に
低下する利点がある。例えば、図３（ａ）は、図９〜図
１１に示す多関節ロボット１００に、本発明にかかる尺
取り移動を適用した場合の関節６，７，８，９に作用す
るトルクの変化を示しており、図３（ｂ）は、多関節ロ
ボット１００に、従来の尺取り移動を適用した場合の関
節６，７，８，９に作用するトルクの変化を示している
（ただし、各関節の重量を７０ｇ、関節間の距離を５０
ｍｍとして算出した）。

【００３９】図３（ａ），（ｂ）に示すように、本発明
にかかる尺取り移動，従来の尺取り移動共にピークトル
クは関節６に発生するが、従来の尺取り移動では、最大
０．８Ｎｍのトルクが作用するのに対し、本発明にかか
る尺取り移動では、最大でも０．５Ｎｍのトルクしか作
用しない。つまり、従来に比べて４０％近くピークトル
クを低減することができるのである。

【００４０】したがって、本多関節ロボットによれば、
関節に作用するピークトルクが低減されるため、より小
型のモータの採用による関節の小型化が可能になり、ロ
ボッ全体を小型化してより狭隘な場所での移動を可能に
することができる利点がある。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、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【００４１】例えば、図９〜図１１に示した多関節ロボ
ット１００のみならず、移動方向前方に位置する第１の
接地部と、第１の接地部の後方に少なくとも一つの関節
を介して設けられた第２の接地部と、第２の接地部の後
方に少なくとも一つの関節を介して設けられた第３の接
地部と、第３の接地部の後方に少なくとも一つの関節を
介して設けられた第４の接地部とをそなえた多関節ロボ
ットであれば、本発明にかかる尺取り運動のアルゴリズ
ムを適用することで、本発明の多関節ロボットを実現す
ることが可能である。

【００４２】したがって、本実施形態のように先端部，
後端部を第１の接地部，第４の接地部とするのではな
く、端部から後方或いは前方に設けられる関節をそれぞ
れ第１の接地部，第４の接地部としてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の多関節ロ
ボットによれば、移動方向前方に位置する第１の接地部
と、第１の接地部の後方に少なくとも一つの関節を介し
て設けられた第２の接地部と、第２の接地部の後方に少
なくとも一つの関節を介して設けられた第３の接地部
と、第３の接地部の後方に少なくとも一つの関節を介し
て設けられた第４の接地部とのすべてを移動すべき面に
接触させた状態から、第１の接地部及び第３の接地部を
面から離隔させ移動方向前方に移動させた後に接地さ
せ、次いで、第２の接地部及び第４の接地部を面から離
隔させ移動方向前方に移動させた後に接地させることに
より尺取り運動による移動を行なうようになっているの
で、従来の進行波移動に比べて格段に速い移動が可能で
あるとともに、従来の尺取り運動による移動に比べて関
節に作用するピークトルクを低減することができ、関節
の小型化によるロボット全体の小型化によって、より狭
隘な場所での移動を可能にすることができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての多関節ロボットの
尺取り運動による移動を示す模式図であり、（ａ）〜
（ｅ）の順で尺取り移動を行なう。

【図２】本発明の一実施形態としての多関節ロボットの
尺取り運動による移動時の処理の流れを説明するための
フローチャートである。

【図３】（ａ）は本発明の一実施形態としての多関節ロ
ボットの尺取り運動による移動時における各関節に作用
するトルク値の変化を示す図であり、（ｂ）は従来の多
関節ロボットの尺取り運動による移動時における各関節
に作用するトルク値の変化を示す図である。

【図４】従来の多関節ロボットの構成を示す模式図であ
り、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。

【図５】図４に示す従来の多関節ロボットの構成を示す
全体外観図である。

【図６】図４に示す従来の多関節ロボットが段差を乗り
越える際の動きを示す模式図であり、（ａ）〜（ｅ）の
順で段差を乗り越える。

【図７】従来の多関節ロボットの構成を示す模式図であ
る。

【図８】図７に示す従来の多関節ロボットの進行波移動
を示す模式図であり、（ａ）〜（ｅ）の順で進行波移動
を行なう。

【図９】従来の多関節ロボットの構成を示す模式図であ
り、（ａ）は上面図及び端面図、（ｂ）は側面図であ
る。

【図１０】図９に示す従来の多関節ロボットの関節部の
構成を示す断面図である。

【図１１】図９に示す従来の多関節ロボットの関節部の
構成を示す図である。

【図１２】図９に示す従来の多関節ロボットの進行波移
動を示す模式図であり、（ａ）〜（ｚ）の順で進行波移
動を行なう。

【図１３】図９に示す従来の多関節ロボットの尺取り運
動による移動を示す模式図であり、（ａ）〜（ｅ）の順
で尺取り移動を行なう。

【符号の説明】

１第４の接地部（端部）３第３の接地部（関節）８第２の接地部（関節）１０第１の接地部（端部）２，４，５，６，７，９関節１００多関節ロボット１１０固定リンク部１１１電源１１２コントローラ１１３ケーブル１２０脚１２１Ｚ軸周りに回転する関節１２２Ｘ軸周りに回転する関節１２３Ｙ軸周りに回転する関節１２４固定関節１２５ユニット１２６リンク（リンク部材）１３０モータ１３１減速機１３２モータコントローラ１３３ＬＡＮ−Ｉ／Ｆ１３４エンコーダ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のリンク部材と、該リンク部材の相
互間を接続する複数の関節と、該関節又は該リンク部材
の端部に設けられた複数の接地部とをそなえ、該関節の
角度を変更しながら尺取り運動を行なうことにより面上
で移動を行なう多関節ロボットにおいて、移動方向前方に位置する第１の接地部と、該第１の接地
部の後方に少なくとも一つの関節を介して設けられた第
２の接地部と、該第２の接地部の後方に少なくとも一つ
の関節を介して設けられた第３の接地部と、該第３の接
地部の後方に少なくとも一つの関節を介して設けられた
第４の接地部とをそなえ、上記の第１〜４の接地部の全てを該面に接触させた状態
から、該第１の接地部及び該第３の接地部を該面から離
隔させ移動方向前方に移動させた後に接地させ、次い
で、該第２の接地部及び該第４の接地部を該面から離隔
させ移動方向前方に移動させた後に接地させることによ
り、上記尺取り運動による移動を行なうことを特徴とす
る、多関節ロボット。