JP3908366B2 - 人型作業ロボットの腕体構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人型ロボットの腕体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人間と同様に胴体の両側に腕体を有する人型ロボットにあっては、例えば図７に示すような腕体の関節構造を採用したものが一般的に知られている。
【０００３】
この人間型ロボットの各腕体Ａは、肩関節ａ、肘関節ｂ、及び手首関節ｃを備えている。そして、肩関節ａは、胴体Ｂの上部の側部から水平方向に延設された第１軸ｄの回りに回転自在に胴体Ｂに連結された第１関節ｅと、第１軸ｄと直交する第２軸ｆ（図７の紙面に垂直な軸）の回りに回転自在に第１関節ｅに連結された第２関節ｇと、第２軸ｆと直交する第３軸ｈの回りに回転自在に第２関節ｇに連結された第３関節ｉとにより構成されている。この場合、第１乃至第３関節ｅ，ｇ，ｉは、その任意の動作位置（回転位置）においてそれぞれの回転軸心である第１乃至第３軸ｄ，ｆ，ｈが一点で交わるような位置関係で設けられている。
【０００４】
尚、肘関節ｂは、第４軸ｊ（図７では紙面に垂直な軸）の回りに回転自在に肩関節ａの第３関節ｉに上腕部ｋを介して連結された第４関節ｂにより構成されている。さらに、手首関節ｃは、第５乃至第７軸ｍ，ｎ，ｏ（図示の状態では、これらの軸ｍ，ｎ，ｏは互いに直交している）の回りにそれぞれ回転自在な第５乃至第７関節ｐ，ｑ，ｒを順次、肘関節ｂから連結して構成されている。そして、手首関節ｃの先端に手先部ｓが連結されている。
【０００５】
このような腕体Ａの構造によって、該腕体の肩関節ａ、肘関節ｂ、及び手首関節ｃは人間の腕とほぼ同様の動作が可能とされている。
【０００６】
尚、図７のロボットでは、肘関節ｂは肩関節ａの第３関節ｉの第３軸ｈの軸心上に配置しているが、肘関節ｂを第３関節の第３軸の軸心上から径方向に離間した位置で該第３関節に連結する場合もある。
【０００７】
ところで、このような構造のロボットの腕体Ａでは、図８に示すように肩関節ａの第１関節ｅの第１軸ｄと第３関節ｉの第３軸ｈとが同軸となる状態があり、このような状態は、一般に肩関節ａの特異点状態（もしくは特異点姿勢）と言われている。尚、該特異点状態は、第１関節ｅあるいは第３関節ｉの回転位置によらずに、第１関節ｅの第１軸ｄと第３関節ｉの第３軸ｈとが同軸となる状態を指すものであり、このことは、肘関節を第３関節の第３軸の軸心上から径方向に離間した位置で該第３関節に連結した場合でも同様である。
【０００８】
このような特異点状態では、肩関節ａは第１関節ｅもしくは第３関節ｉによる第１軸ｄ（＝第３軸ｈ）回りの回転動作と、第２関節ｇによる第２軸ｆ回りの回転動作しか行うことができなくなる。このため、肩関節ａの第３関節ｉに連結されている肘関節ｂの姿勢の自由度が少なくなって、腕体Ａの動作性が悪くなる。
【０００９】
例えば図８の特異点状態において、肘関節ｂの第４軸ｊの向きを鉛直軸回りに僅かに変更しようとした場合であっても、このような僅かな動きを肘関節ｂに行わせるためには、肩関節ａの第１関節ｅ及び第３関節ｉをそれぞれ第１軸ｄ及び第３軸ｈの回りに互いに逆向きに９０度づつ回転させた後に、第２関節ｇを第２軸ｆの回りに僅かに回転させるという肩関節ａの動作を行わなければならない。
【００１０】
このように肩関節ａの特異点状態では、肘関節ｂの僅かな位置あるいは姿勢変化に対して肩関節ａの大きな動作を要する事態が生じてしまい、肘関節ｂの所望の位置あるいは姿勢への変更の柔軟性や迅速性が損なわれる。
【００１１】
尚、肩関節ａの特異点状態以外の状態（非特異点状態）では、上記のような不都合を生ぜず、例えば図７の状態では、肘関節ｂの第４軸ｊの向きの任意の向きへの僅かな変更は、第１関節ｅもしくは第３関節ｉ、あるいはその両者の僅かな回転動作によって行うことができる。
【００１２】
一方、本願発明者等の知見によれば、この種の人型ロボットの腕体Ａによる作業においては、通常、肘関節ｂを、肩関節ａの中心、すなわち前記第１乃至第３関節ｅ，ｇ，ｉの各軸ｄ，ｆ，ｈの交点と同じ高さに位置させ、あるいはそれよりも下げた状態で各種作業が行われる。特に、人間の腕の動きと同じような動作をロボットの腕体に行わしめるマスタースレーブ方式の人型ロボットでは、人間の腕による作業性上、上記のような傾向が強い。
【００１３】
しかるに、従来の人型ロボットでは、上記のような実際の作業時における腕体Ａの肘関節ｂの位置を考慮せずに、肩関節ａの第１乃至第３関節のレイアウトや姿勢が設計されていたため、人型ロボットの作業時に通常的に肘関節ｂが動作し得る位置で、肩関節ａの前記特異点状態が発生するものとなってしまう。例えば図７の人型ロボットでは、肘関節ｂを、肩関節ａの中心と同じ高さで胴体Ｂの側方に延ばした状態が特異点状態となるが、このような肘関節ｂの位置状態は、作業時に通常的に生じ得る状態である。このため、従来の人型ロボットでは、その腕体Ａによる通常的な作業時において肩関節ａの特異点状態が発生しやすく、その結果、通常的な作業時の腕体Ａの動作性が損なわれやすいものとなっていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑み、人型ロボットの腕体による通常的な作業時に肩関節の特異点状態が発生するのを極力排除して、腕体の円滑な動作性を確保することができる人型ロボットの腕体構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の人型ロボットの腕体構造はかかる目的を達成するために、第１軸の回りに回転自在に胴体に連結された第１関節と、該第１軸と交差する第２軸の回りに回転自在に前記第１関節に連結された第２関節と、該第２軸と交差する第３軸の回りに回転自在に前記第２関節に連結された第３関節とから成り、且つ第１乃至第３関節の各軸が一点で交わるように設けられた肩関節と、該肩関節の第３関節に連結された肘関節とを具備した人型作業ロボットの腕体構造において、前記肩関節を構成する前記第１関節の第１軸と前記第３関節の第３軸とが同軸となる該肩関節の特異点状態に該肩関節を動作させると共に前記肘関節を前記胴体の側方に位置させた状態で、該肘関節が前記第１乃至第３関節の各軸の交点を通る水平面よりも上方に存するように、前記肩関節の第１関節乃至第３関節の位置及び姿勢、並びに該第３関節に対する前記肘関節の位置が設定されていることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、人型ロボットの腕体による作業においては、一般に、前記肘関節を前記胴体の側方側に位置させ、且つ、前記第１乃至第３関節の各軸の交点、すなわち肩関節の中心を通る水平面よりも上側に該肘関節を位置させた状態で作業が行われることはほとんどない。従って、前記肩関節を前記特異点状態に動作させると共に前記肘関節を前記胴体の側方に位置させた状態で、該肘関節が前記第１乃至第３関節の各軸の交点を通る水平面よりも上方に存するように、前記肩関節の第１関節乃至第３関節の位置及び姿勢、並びに該第３関節に対する前記肘関節の位置を設定しておくことで、人型ロボットの腕体による実際の作業に際して該腕体の肘関節を通常的に動作させる該肘関節の位置で、肩関節の特異点状態が生じるような事態を排除することが可能となる。
【００１７】
よって本発明によれば、人型ロボットの腕体による通常的な作業時に肩関節の特異点状態が発生するのを極力排除して、腕体の円滑な動作性を確保することが可能となる。
【００１８】
かかる本発明では、前記肘関節を、前記第３関節の第３軸の軸心上で該第３関節に連結した場合には、例えば前記肩関節は、その第１関節が前記第１軸を前記胴体から該胴体の側方側であって斜め上方に向けた姿勢で該胴体に連結されると共に前記第２関節及び第３関節が該肩関節の前記特異点状態において前記第１関節から肘関節に向かって順番に前記第１軸の軸心上に並ぶようにそれぞれ第１関節及び第２関節に連結されている。
【００１９】
このような構成によれば、前記肩関節の特異点状態では、前記肘関節は、胴体の側方側で前記水平面よりも上方に存するものとなる。
【００２０】
また、本発明では、前記肘関節を、前記第３関節の第３軸の軸心から離間した位置で該第３関節に連結した場合には、前記肩関節の第１乃至第３関節の位置及び姿勢は、前記肩関節を前記特異点状態に動作させると共に前記肘関節を前記胴体の側方側の任意の位置に前記第３軸の回りに回転させた状態で、該肘関節が前記水平面よりも上方に存するように設定されている。
【００２１】
すなわち、前記肘関節を、前記第３関節の第３軸の軸心から径方向に離間した位置で該第３関節に連結した場合には、前記特異点状態において前記第１関節あるいは第３関節をそれぞれ前記第１軸、第３軸（これらは特異点状態では同軸である）の回りに回転させることで、前記肘関節の位置は、該肘関節と第１及び第３軸との距離を半径とする円周上を動き、その肘関節のどの回転位置でも肩関節の特異点状態である。従って、この場合には、前記肩関節を前記特異点状態に動作させると共に前記肘関節を前記胴体の側方側の任意の位置に前記第３軸の回りに回転させた状態で、該肘関節が前記水平面よりも上方に存するように前記肩関節の第１関節乃至第３関節の位置及び姿勢を設定しておくことで、人型ロボットの腕体による通常的な作業時に肩関節の特異点状態が発生するのを極力排除することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態を図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施形態の腕体構造を具備した人型ロボットの模式的正面図、図２は図１の人型ロボットの動作説明図である。
【００２３】
図１を参照して、この人型ロボットは、胴体１と、胴体１の上面部に取着された頭部２と、胴体１の上部の両側部から延設された左右一対の腕体３，３と、胴体１の下端部から延設された左右一対の脚体４，４とを具備して人型に構成されている。腕体３，３は左右で同一構造とされ、また、脚体４，４も左右で同一構造とされている。
【００２４】
各腕体３は、胴体１側から肩関節５、肘関節６、手首関節７、及び手先部９を順次連接して構成されている。
【００２５】
肩関節５は、胴体１からその側方側に斜め上方に向かって延在する第１軸１０の回りに回転自在に胴体１に連結された第１関節１１と、第１軸１０と直交して延在する第２軸１２の回りに回転自在に第１関節１１に連結された第２関節１３と、第２軸１２と直交して延在する第３軸１４の回りに回転自在に第２関節１３に連結された第３関節１５とにより構成されている。尚、図示の状態において、第２軸１２は、前後方向（図１の紙面に垂直な方向）に延在し、第３軸１４は、上下方向に延在している。また、第１乃至第３関節１１，１３，１５は、それらの任意の回転状態で、それらの各軸１０，１２，１４が第２軸１２上の一点で交わるような位置関係で配置されている。
【００２６】
肘関節６は、前記第３軸１４の軸心上で第３関節１５に上腕部１６を介して連結された第４関節により構成され、この第４関節６（＝肘関節６）は、第３軸１４と直交する第４軸１７（図の状態では前後方向に延在する軸）の回りに回転自在とされている。
【００２７】
手首関節７は、第４軸１７と直交する方向（図の状態では上下方向）に延在する第５軸１８の回りに回転自在に第４関節６（膝関節６）に連結された第５関節１９と、第５軸１８と直交する方向（図の状態では前後方向）に延在する第６軸２０の回りに回転自在に第５関節１９に連結された第６関節２１と、第６軸２０と直交する方向（図の状態では左右方向）に延在する第７軸２２の回りに回転自在に第６関節２１に連結された第７関節２３とにより構成され、該第７関節２３に手先部９が連結されている。
【００２８】
尚、前記第１乃至第７の各関節１１，１３，１５，６，１９，２１，２３は、それぞれモータ等のロータリアクチュエータにより構成されたもので、それらは、所要の作業に際して、図示しないロボット操縦装置（例えばマスター装置）からの指令、あるいはあらかじめ定められたティーチングデータ等に基づき動作する。この場合、各関節１１，１３，１５，６，１９，２１，２３は、ロータリアクチュエータに限らず、例えばシリンダ等の直動型アクチュエータによりそれぞれの軸１０，１２，１４，１７，１８，２０，２２の回りに回転するような構造を採用してもよい。
【００２９】
以上のような肩関節５、肘関節６及び手首関節７の構造によって、肩関節５は、後述の特異点状態を除き３軸回りの回転動作を行うことができ、また、肘関節６及び手首関節８はそれぞれ１軸回り、３軸回りの回転動作を行うことができる。そして、これらの回転動作によって、各腕体３は、人間の腕と同じような動作を行うことができるようにされている。
【００３０】
尚、各脚体４は、胴体１側から股関節２４、膝関節２５、足首関節２６、及び足平部２７を順次連接して構成されている。この場合、詳細な図示は省略するが、股関節２４は前後、左右及び上下方向の３軸回りの回転動作、膝関節２５は、左右方向の１軸回りの回転動作、足首関節２６は、前後及び左右方向の２軸回りの回転動作を行い得るように構成されている。
【００３１】
前述のような構成の各腕体３にあっては、図１の状態から肩関節５の第２関節１３を第２軸１２の回りに反時計方向に角度Θだけ回動させると、図２に示すように第１関節１１の第１軸１０と第３関節１５の第３軸１４とが同軸となって、肩関節５の特異点状態が生じる。この特異点状態では、例えば肘関節６の第４軸１７の向きを第２軸１２及び第３軸１４を含む平面内で僅かに変更しようとする場合に、肩関節５の第１関節１１及び第３関節１５をそれぞれ互いに逆向きに９０度回転させた後、第２関節１３を回転させなければならず、第１関節１１及び第３関節１５の大きな動作を要する。
【００３２】
一方、上記の特異点状態では、前述した肩関節５の第１乃至第３関節１１，１３，１５の配置構成、並びに肘関節６の第３関節１５への連結構成によって、第１乃至第３関節１１，１３，１５、並びに肘関節６は、胴体１からその側方側に斜め上方に向かって延在する第１軸１０の軸心（＝第３軸１４の軸心）上で、順番に並ぶ。このため、上記特異点状態における肘関節６の位置は、胴体１の側方側で、第１乃至第３関節１１，１３，１５の各軸１０，１２，１４の交点を通る水平面Ｓの上方に存する。
【００３３】
他方、本実施形態の人型ロボットの腕体３による作業は、基本的には、肘関節６を前記水平面Ｓ以下の高さに位置させた状態で行われる。このため、前記のように肘関節６が水平面Ｓよりも上方に存するような状態で作業が行われることは基本的には無い。従って、前記肩関節５の特異点状態は、腕体３による作業中に生じることは無く、換言すれば、作業中における肩関節５の動作状態は、非特異な状態である。その結果、腕体３の円滑な動作性を確保しつつ該腕体３による作業を円滑に行うことができる。
【００３４】
尚、理論上は、図２の腕体３の状態から、第２関節１３を第２軸１２の回りに１８０度回転させた状態も特異点状態である。しかるに、実際には、このような状態は、腕体３と胴体１との干渉、あるいは、第１関節１１と第３関節１３との干渉等のために生じることはない。
【００３５】
また、本実施形態では、胴体１に連結する第１関節１１の第１軸１０を胴体１からその真横方向で上方に向かって延在させるようにしたが、例えば図３に示すように第１軸１０をロボットの前後方向で若干傾斜させるようにしてもよい（図３では第１軸１０をロボットの後方側に若干傾斜させている）。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態を図４を参照して説明する。図４は本実施形態の人型ロボットの要部の模式的正面図である。
【００３７】
尚、本実施形態の人型ロボットは、前記図１及び図２に示した第１実施形態のものと、肩関節の第１乃至第３関節の配置構成、並びに肘関節の第３関節に対する連結構成のみが相違しているものであるので、各部の構成については前記第１実施のものと同一の参照符号を用いて説明する。
【００３８】
図４を参照して、本実施形態の人型ロボットでは、左右の各腕体３（図ではロボットの左側の腕体３のみを示す）の肩関節５は、前記第１の実施形態のものと同様に第１乃至第３関節１１，１３，１５を胴体１側から順番に連結して構成されているが、この場合、第１関節１１は、その第１軸１０を胴体１から鉛直方向上方に向かって延在させた姿勢で胴体１に連結されている。
【００３９】
また、各腕体３の肘関節６は、第３関節１５の第３軸１４の軸心上から離間した位置で上腕部１６を介して連結されている。この場合、図示のように前記第１関節１１の第１軸１０及び第３関節１５の第３軸１４が同軸となる肩関節５の特異点状態に該肩関節５を動作させ、さらに肘関節６を第１関節１１もしくは第３関節１５の回転動作によって第１軸１０の回り（＝第３軸１４の回り）に回転させて胴体１の側方側に位置させた状態で、第１乃至第３関節１１，１３，１５の各軸１０，１２，１４の交点を通る水平面Ｓよりも上方に肘関節６が存するように第３関節１５に対する肘関節６の位置が設定されている。逆に言えば、肩関節５をその特異点状態に動作させ、さらに肘関節６を胴体１の側方側に位置させたとき、前記水平面Ｓよりも上方に肘関節６が存するように第１乃至第３関節１１，１３，１５の相互の位置関係（具体的には、第１乃至第３関節１１，１３，１５の相互の間隔）が設定されている。
【００４０】
尚、本実施形態では、第１関節１１の第１軸１０は鉛直方向に延在しているため、図示の特異点状態において、肘関節６を第１軸１０の回り（＝第３軸１４の回り）にどの位置に回転させても、肘関節６は水平面Ｓの上方に存在することとなる。
【００４１】
以上説明した以外の他の構成は、図１及び図２のロボットと全く同一である。
【００４２】
かかる本実施形態の人型ロボットにおいては、図示のように肩関節５をその特異点状態に動作させた場合には、例えば肘関節６の第４軸１７の向きを第２軸１２及び第３軸１４に垂直な方向回りに僅かに変更しようとしたとき、第１関節１１及び第３関節１５をそれぞれ互いに逆向きに９０度回転させた後に、第２関節１３を回転させなければならず、第１及び第３関節１１，１５の大きな動作を要する。
【００４３】
しかるに、前述の如く、肩関節５の特異点状態においては、肘関節６を、胴体１の側方側を含めて、第１軸１０の回り（＝第３軸１４の回り）にどの位置に回転させても、前記水平面Ｓよりも上方に肘関節６が存在することとなる。そして、このように肘関節６が水平面Ｓよりも上方に存するような状態で腕体３による作業が行われることは基本的には無い。
【００４４】
従って、本実施形態においても、腕体３による作業中における肩関節５の動作状態は、基本的には常に非特異な状態となり、その結果、腕体３の円滑な動作性を確保しつつ該腕体３による作業を円滑に行うことができる。
【００４５】
尚、本実施形態では、第１関節１１の第１軸１０を鉛直方向に延在させて設けたが、本実施形態のように肩関節５の特異点状態において、肘関節６を、胴体１の側方側を含めて、第１軸１０の回り（＝第３軸１４の回り）にどの位置に回転させても、前記水平面Ｓよりも上方に肘関節６が存在するようにする上では、例えば図５に示すように第１関節１１の第１軸１０を胴体１の内側寄りに若干傾けたり、あるいは、これと逆に第１軸１０を胴体１の側方側に若干傾けたりしてもよい。この場合、図５に示すように第１軸１０を傾けた場合には、肩関節５の特異点状態において、図示のように肘関節６が胴体１の側方側に位置する状態から同図の仮想線で示すように肘関節６を第１軸１０の回り（＝第３軸１４の回り）に１８０度回転させた状態で（但し、図５のロボットでは実際上は、腕体３が頭部２に干渉するため、このような状態は生じ得ない）、肘関節６の高さが最も低くなるが、この状態においても、該肘関節６は水平面Ｓよりも上方に存在する。従って、肩関節５の特異点状態において、肘関節６を第１軸１０の回り（＝第３軸１４の回り）にどの位置に回転させても、肘関節６は水平面Ｓよりも上方に存在することとなる。
【００４６】
次に、本発明の第３の実施形態を図６を参照して説明する。図６は本実施形態の人型ロボットの要部の模式的正面図である。
【００４７】
尚、本実施形態の人型ロボットは、前記図１及び図２に示した第１実施形態のものと、肩関節の第１乃至第３関節の配置構成、並びに肘関節の第３関節に対する連結構成のみが相違しているものであるので、各部の構成については前記第１実施のものと同一の参照符号を用いて説明する。
【００４８】
図６を参照して本実施形態の人型ロボットでは、左右の各腕体３（図ではロボットの左側の腕体３のみを示す）の肩関節５は、前記第１の実施形態のものと同様に第１乃至第３関節１１，１３，１５を胴体１側から順番に連結して構成されているが、この場合、第１関節１１は、前記図５に示したものと同様に、その第１軸１０を胴体１から該胴体１の内側寄りに斜め上方に向かって延在させた姿勢で胴体１に連結されている。
【００４９】
また、各腕体３の肘関節６は、その中心（第４軸１７上の点）と第１乃至第３軸１０，１２，１４の交点とを結ぶ線分Ｌ（図に破線で示す）が、肩関節５の図示の特異点状態（第１軸１０及び第３軸１４が同軸となる状態）において第１軸１０及び第３軸１４と直交するようにして、第３関節１５の第３軸１４の軸心から離間した位置で第３関節１５に上腕部１６を介して連結されている。
【００５０】
他の構成は第１の実施形態のものと全く同一である。
【００５１】
かかる構成の人型ロボットの腕体３では、肩関節５を特異点状態に動作させた状態で、肘関節６を、肩関節５の第１軸１０（＝第３軸１４）の回りに回転させて、図示のように胴体１の側方側（より詳しくは、第２軸１２よりもロボットの左側）に位置させたときには、該肘関節６は第１乃至第３軸１０，１２，１４の交点を通る水平面Ｓよりも上方に存在することとなる。
【００５２】
一方、肩関節５の特異点状態において、肘関節６を、胴体１の内方側（より詳しくは、第２軸１２よりもロボットの右側）に第１軸１０（＝第３軸１４）の回りに回転させたときには、該肘関節６は前記水平面Ｓよりも下方に存在することとなる。しかるに、実際には、腕体３が頭部２や胴体１に干渉するため、肩関節５の特異点状態において肘関節６を胴体１の内方側の任意の位置に回転させることはできず、該肘関節６を胴体１の内方側に回転させ得る範囲は比較的小さなものに限られる。そして、このように、肩関節５の特異点状態において肘関節６を胴体１の内方側に位置させて作業を行う機会は少ないと考えられる。また、肩関節５の特異点状態において該肘関節６を胴体１の側方側に回転させた状態では前記水平面Ｓよりも上方に該肘関節６が位置するため、このような状態で作業を行うことは基本的には無い。
【００５３】
従って、本実施形態においても、腕体３による通常的な作業は、ほとんどの場合、肩関節５の非特異な状態で行われ、腕体３の円滑な動作性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を適用した人型ロボットの模式的正面図。
【図２】図１のロボットの要部の動作説明図。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例を示す人型ロボットの要部の模式的側面図。
【図４】本発明の第２の実施形態を適用した人型ロボットの要部の模式的正面図。
【図５】本発明の第２の実施形態の変形例を示す人型ロボットの要部の模式的正面図。
【図６】本発明の第３の実施形態を適用した人型ロボットの要部の模式的正面図。
【図７】従来の人型ロボットの模式的正面図。
【図８】図７のロボットの要部の動作説明図。
【符号の説明】
１…胴体、３…腕体、５…肩関節、６…肘関節、１０…第１軸、１１…第１関節、１２…第２軸、１３…第２関節、１４…第３軸、１５…第３関節、Ｓ…水平面。
【発明の属する技術分野】
本発明は、人型ロボットの腕体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人間と同様に胴体の両側に腕体を有する人型ロボットにあっては、例えば図７に示すような腕体の関節構造を採用したものが一般的に知られている。
【０００３】
この人間型ロボットの各腕体Ａは、肩関節ａ、肘関節ｂ、及び手首関節ｃを備えている。そして、肩関節ａは、胴体Ｂの上部の側部から水平方向に延設された第１軸ｄの回りに回転自在に胴体Ｂに連結された第１関節ｅと、第１軸ｄと直交する第２軸ｆ（図７の紙面に垂直な軸）の回りに回転自在に第１関節ｅに連結された第２関節ｇと、第２軸ｆと直交する第３軸ｈの回りに回転自在に第２関節ｇに連結された第３関節ｉとにより構成されている。この場合、第１乃至第３関節ｅ，ｇ，ｉは、その任意の動作位置（回転位置）においてそれぞれの回転軸心である第１乃至第３軸ｄ，ｆ，ｈが一点で交わるような位置関係で設けられている。
【０００４】
尚、肘関節ｂは、第４軸ｊ（図７では紙面に垂直な軸）の回りに回転自在に肩関節ａの第３関節ｉに上腕部ｋを介して連結された第４関節ｂにより構成されている。さらに、手首関節ｃは、第５乃至第７軸ｍ，ｎ，ｏ（図示の状態では、これらの軸ｍ，ｎ，ｏは互いに直交している）の回りにそれぞれ回転自在な第５乃至第７関節ｐ，ｑ，ｒを順次、肘関節ｂから連結して構成されている。そして、手首関節ｃの先端に手先部ｓが連結されている。
【０００５】
このような腕体Ａの構造によって、該腕体の肩関節ａ、肘関節ｂ、及び手首関節ｃは人間の腕とほぼ同様の動作が可能とされている。
【０００６】
尚、図７のロボットでは、肘関節ｂは肩関節ａの第３関節ｉの第３軸ｈの軸心上に配置しているが、肘関節ｂを第３関節の第３軸の軸心上から径方向に離間した位置で該第３関節に連結する場合もある。
【０００７】
ところで、このような構造のロボットの腕体Ａでは、図８に示すように肩関節ａの第１関節ｅの第１軸ｄと第３関節ｉの第３軸ｈとが同軸となる状態があり、このような状態は、一般に肩関節ａの特異点状態（もしくは特異点姿勢）と言われている。尚、該特異点状態は、第１関節ｅあるいは第３関節ｉの回転位置によらずに、第１関節ｅの第１軸ｄと第３関節ｉの第３軸ｈとが同軸となる状態を指すものであり、このことは、肘関節を第３関節の第３軸の軸心上から径方向に離間した位置で該第３関節に連結した場合でも同様である。
【０００８】
このような特異点状態では、肩関節ａは第１関節ｅもしくは第３関節ｉによる第１軸ｄ（＝第３軸ｈ）回りの回転動作と、第２関節ｇによる第２軸ｆ回りの回転動作しか行うことができなくなる。このため、肩関節ａの第３関節ｉに連結されている肘関節ｂの姿勢の自由度が少なくなって、腕体Ａの動作性が悪くなる。
【０００９】
例えば図８の特異点状態において、肘関節ｂの第４軸ｊの向きを鉛直軸回りに僅かに変更しようとした場合であっても、このような僅かな動きを肘関節ｂに行わせるためには、肩関節ａの第１関節ｅ及び第３関節ｉをそれぞれ第１軸ｄ及び第３軸ｈの回りに互いに逆向きに９０度づつ回転させた後に、第２関節ｇを第２軸ｆの回りに僅かに回転させるという肩関節ａの動作を行わなければならない。
【００１０】
このように肩関節ａの特異点状態では、肘関節ｂの僅かな位置あるいは姿勢変化に対して肩関節ａの大きな動作を要する事態が生じてしまい、肘関節ｂの所望の位置あるいは姿勢への変更の柔軟性や迅速性が損なわれる。
【００１１】
尚、肩関節ａの特異点状態以外の状態（非特異点状態）では、上記のような不都合を生ぜず、例えば図７の状態では、肘関節ｂの第４軸ｊの向きの任意の向きへの僅かな変更は、第１関節ｅもしくは第３関節ｉ、あるいはその両者の僅かな回転動作によって行うことができる。
【００１２】
一方、本願発明者等の知見によれば、この種の人型ロボットの腕体Ａによる作業においては、通常、肘関節ｂを、肩関節ａの中心、すなわち前記第１乃至第３関節ｅ，ｇ，ｉの各軸ｄ，ｆ，ｈの交点と同じ高さに位置させ、あるいはそれよりも下げた状態で各種作業が行われる。特に、人間の腕の動きと同じような動作をロボットの腕体に行わしめるマスタースレーブ方式の人型ロボットでは、人間の腕による作業性上、上記のような傾向が強い。
【００１３】
しかるに、従来の人型ロボットでは、上記のような実際の作業時における腕体Ａの肘関節ｂの位置を考慮せずに、肩関節ａの第１乃至第３関節のレイアウトや姿勢が設計されていたため、人型ロボットの作業時に通常的に肘関節ｂが動作し得る位置で、肩関節ａの前記特異点状態が発生するものとなってしまう。例えば図７の人型ロボットでは、肘関節ｂを、肩関節ａの中心と同じ高さで胴体Ｂの側方に延ばした状態が特異点状態となるが、このような肘関節ｂの位置状態は、作業時に通常的に生じ得る状態である。このため、従来の人型ロボットでは、その腕体Ａによる通常的な作業時において肩関節ａの特異点状態が発生しやすく、その結果、通常的な作業時の腕体Ａの動作性が損なわれやすいものとなっていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑み、人型ロボットの腕体による通常的な作業時に肩関節の特異点状態が発生するのを極力排除して、腕体の円滑な動作性を確保することができる人型ロボットの腕体構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の人型ロボットの腕体構造はかかる目的を達成するために、第１軸の回りに回転自在に胴体に連結された第１関節と、該第１軸と交差する第２軸の回りに回転自在に前記第１関節に連結された第２関節と、該第２軸と交差する第３軸の回りに回転自在に前記第２関節に連結された第３関節とから成り、且つ第１乃至第３関節の各軸が一点で交わるように設けられた肩関節と、該肩関節の第３関節に連結された肘関節とを具備した人型作業ロボットの腕体構造において、前記肩関節を構成する前記第１関節の第１軸と前記第３関節の第３軸とが同軸となる該肩関節の特異点状態に該肩関節を動作させると共に前記肘関節を前記胴体の側方に位置させた状態で、該肘関節が前記第１乃至第３関節の各軸の交点を通る水平面よりも上方に存するように、前記肩関節の第１関節乃至第３関節の位置及び姿勢、並びに該第３関節に対する前記肘関節の位置が設定されていることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、人型ロボットの腕体による作業においては、一般に、前記肘関節を前記胴体の側方側に位置させ、且つ、前記第１乃至第３関節の各軸の交点、すなわち肩関節の中心を通る水平面よりも上側に該肘関節を位置させた状態で作業が行われることはほとんどない。従って、前記肩関節を前記特異点状態に動作させると共に前記肘関節を前記胴体の側方に位置させた状態で、該肘関節が前記第１乃至第３関節の各軸の交点を通る水平面よりも上方に存するように、前記肩関節の第１関節乃至第３関節の位置及び姿勢、並びに該第３関節に対する前記肘関節の位置を設定しておくことで、人型ロボットの腕体による実際の作業に際して該腕体の肘関節を通常的に動作させる該肘関節の位置で、肩関節の特異点状態が生じるような事態を排除することが可能となる。
【００１７】
よって本発明によれば、人型ロボットの腕体による通常的な作業時に肩関節の特異点状態が発生するのを極力排除して、腕体の円滑な動作性を確保することが可能となる。
【００１８】
かかる本発明では、前記肘関節を、前記第３関節の第３軸の軸心上で該第３関節に連結した場合には、例えば前記肩関節は、その第１関節が前記第１軸を前記胴体から該胴体の側方側であって斜め上方に向けた姿勢で該胴体に連結されると共に前記第２関節及び第３関節が該肩関節の前記特異点状態において前記第１関節から肘関節に向かって順番に前記第１軸の軸心上に並ぶようにそれぞれ第１関節及び第２関節に連結されている。
【００１９】
このような構成によれば、前記肩関節の特異点状態では、前記肘関節は、胴体の側方側で前記水平面よりも上方に存するものとなる。
【００２０】
また、本発明では、前記肘関節を、前記第３関節の第３軸の軸心から離間した位置で該第３関節に連結した場合には、前記肩関節の第１乃至第３関節の位置及び姿勢は、前記肩関節を前記特異点状態に動作させると共に前記肘関節を前記胴体の側方側の任意の位置に前記第３軸の回りに回転させた状態で、該肘関節が前記水平面よりも上方に存するように設定されている。
【００２１】
すなわち、前記肘関節を、前記第３関節の第３軸の軸心から径方向に離間した位置で該第３関節に連結した場合には、前記特異点状態において前記第１関節あるいは第３関節をそれぞれ前記第１軸、第３軸（これらは特異点状態では同軸である）の回りに回転させることで、前記肘関節の位置は、該肘関節と第１及び第３軸との距離を半径とする円周上を動き、その肘関節のどの回転位置でも肩関節の特異点状態である。従って、この場合には、前記肩関節を前記特異点状態に動作させると共に前記肘関節を前記胴体の側方側の任意の位置に前記第３軸の回りに回転させた状態で、該肘関節が前記水平面よりも上方に存するように前記肩関節の第１関節乃至第３関節の位置及び姿勢を設定しておくことで、人型ロボットの腕体による通常的な作業時に肩関節の特異点状態が発生するのを極力排除することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態を図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施形態の腕体構造を具備した人型ロボットの模式的正面図、図２は図１の人型ロボットの動作説明図である。
【００２３】
図１を参照して、この人型ロボットは、胴体１と、胴体１の上面部に取着された頭部２と、胴体１の上部の両側部から延設された左右一対の腕体３，３と、胴体１の下端部から延設された左右一対の脚体４，４とを具備して人型に構成されている。腕体３，３は左右で同一構造とされ、また、脚体４，４も左右で同一構造とされている。
【００２４】
各腕体３は、胴体１側から肩関節５、肘関節６、手首関節７、及び手先部９を順次連接して構成されている。
【００２５】
肩関節５は、胴体１からその側方側に斜め上方に向かって延在する第１軸１０の回りに回転自在に胴体１に連結された第１関節１１と、第１軸１０と直交して延在する第２軸１２の回りに回転自在に第１関節１１に連結された第２関節１３と、第２軸１２と直交して延在する第３軸１４の回りに回転自在に第２関節１３に連結された第３関節１５とにより構成されている。尚、図示の状態において、第２軸１２は、前後方向（図１の紙面に垂直な方向）に延在し、第３軸１４は、上下方向に延在している。また、第１乃至第３関節１１，１３，１５は、それらの任意の回転状態で、それらの各軸１０，１２，１４が第２軸１２上の一点で交わるような位置関係で配置されている。
【００２６】
肘関節６は、前記第３軸１４の軸心上で第３関節１５に上腕部１６を介して連結された第４関節により構成され、この第４関節６（＝肘関節６）は、第３軸１４と直交する第４軸１７（図の状態では前後方向に延在する軸）の回りに回転自在とされている。
【００２７】
手首関節７は、第４軸１７と直交する方向（図の状態では上下方向）に延在する第５軸１８の回りに回転自在に第４関節６（膝関節６）に連結された第５関節１９と、第５軸１８と直交する方向（図の状態では前後方向）に延在する第６軸２０の回りに回転自在に第５関節１９に連結された第６関節２１と、第６軸２０と直交する方向（図の状態では左右方向）に延在する第７軸２２の回りに回転自在に第６関節２１に連結された第７関節２３とにより構成され、該第７関節２３に手先部９が連結されている。
【００２８】
尚、前記第１乃至第７の各関節１１，１３，１５，６，１９，２１，２３は、それぞれモータ等のロータリアクチュエータにより構成されたもので、それらは、所要の作業に際して、図示しないロボット操縦装置（例えばマスター装置）からの指令、あるいはあらかじめ定められたティーチングデータ等に基づき動作する。この場合、各関節１１，１３，１５，６，１９，２１，２３は、ロータリアクチュエータに限らず、例えばシリンダ等の直動型アクチュエータによりそれぞれの軸１０，１２，１４，１７，１８，２０，２２の回りに回転するような構造を採用してもよい。
【００２９】
以上のような肩関節５、肘関節６及び手首関節７の構造によって、肩関節５は、後述の特異点状態を除き３軸回りの回転動作を行うことができ、また、肘関節６及び手首関節８はそれぞれ１軸回り、３軸回りの回転動作を行うことができる。そして、これらの回転動作によって、各腕体３は、人間の腕と同じような動作を行うことができるようにされている。
【００３０】
尚、各脚体４は、胴体１側から股関節２４、膝関節２５、足首関節２６、及び足平部２７を順次連接して構成されている。この場合、詳細な図示は省略するが、股関節２４は前後、左右及び上下方向の３軸回りの回転動作、膝関節２５は、左右方向の１軸回りの回転動作、足首関節２６は、前後及び左右方向の２軸回りの回転動作を行い得るように構成されている。
【００３１】
前述のような構成の各腕体３にあっては、図１の状態から肩関節５の第２関節１３を第２軸１２の回りに反時計方向に角度Θだけ回動させると、図２に示すように第１関節１１の第１軸１０と第３関節１５の第３軸１４とが同軸となって、肩関節５の特異点状態が生じる。この特異点状態では、例えば肘関節６の第４軸１７の向きを第２軸１２及び第３軸１４を含む平面内で僅かに変更しようとする場合に、肩関節５の第１関節１１及び第３関節１５をそれぞれ互いに逆向きに９０度回転させた後、第２関節１３を回転させなければならず、第１関節１１及び第３関節１５の大きな動作を要する。
【００３２】
一方、上記の特異点状態では、前述した肩関節５の第１乃至第３関節１１，１３，１５の配置構成、並びに肘関節６の第３関節１５への連結構成によって、第１乃至第３関節１１，１３，１５、並びに肘関節６は、胴体１からその側方側に斜め上方に向かって延在する第１軸１０の軸心（＝第３軸１４の軸心）上で、順番に並ぶ。このため、上記特異点状態における肘関節６の位置は、胴体１の側方側で、第１乃至第３関節１１，１３，１５の各軸１０，１２，１４の交点を通る水平面Ｓの上方に存する。
【００３３】
他方、本実施形態の人型ロボットの腕体３による作業は、基本的には、肘関節６を前記水平面Ｓ以下の高さに位置させた状態で行われる。このため、前記のように肘関節６が水平面Ｓよりも上方に存するような状態で作業が行われることは基本的には無い。従って、前記肩関節５の特異点状態は、腕体３による作業中に生じることは無く、換言すれば、作業中における肩関節５の動作状態は、非特異な状態である。その結果、腕体３の円滑な動作性を確保しつつ該腕体３による作業を円滑に行うことができる。
【００３４】
尚、理論上は、図２の腕体３の状態から、第２関節１３を第２軸１２の回りに１８０度回転させた状態も特異点状態である。しかるに、実際には、このような状態は、腕体３と胴体１との干渉、あるいは、第１関節１１と第３関節１３との干渉等のために生じることはない。
【００３５】
また、本実施形態では、胴体１に連結する第１関節１１の第１軸１０を胴体１からその真横方向で上方に向かって延在させるようにしたが、例えば図３に示すように第１軸１０をロボットの前後方向で若干傾斜させるようにしてもよい（図３では第１軸１０をロボットの後方側に若干傾斜させている）。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態を図４を参照して説明する。図４は本実施形態の人型ロボットの要部の模式的正面図である。
【００３７】
尚、本実施形態の人型ロボットは、前記図１及び図２に示した第１実施形態のものと、肩関節の第１乃至第３関節の配置構成、並びに肘関節の第３関節に対する連結構成のみが相違しているものであるので、各部の構成については前記第１実施のものと同一の参照符号を用いて説明する。
【００３８】
図４を参照して、本実施形態の人型ロボットでは、左右の各腕体３（図ではロボットの左側の腕体３のみを示す）の肩関節５は、前記第１の実施形態のものと同様に第１乃至第３関節１１，１３，１５を胴体１側から順番に連結して構成されているが、この場合、第１関節１１は、その第１軸１０を胴体１から鉛直方向上方に向かって延在させた姿勢で胴体１に連結されている。
【００３９】
また、各腕体３の肘関節６は、第３関節１５の第３軸１４の軸心上から離間した位置で上腕部１６を介して連結されている。この場合、図示のように前記第１関節１１の第１軸１０及び第３関節１５の第３軸１４が同軸となる肩関節５の特異点状態に該肩関節５を動作させ、さらに肘関節６を第１関節１１もしくは第３関節１５の回転動作によって第１軸１０の回り（＝第３軸１４の回り）に回転させて胴体１の側方側に位置させた状態で、第１乃至第３関節１１，１３，１５の各軸１０，１２，１４の交点を通る水平面Ｓよりも上方に肘関節６が存するように第３関節１５に対する肘関節６の位置が設定されている。逆に言えば、肩関節５をその特異点状態に動作させ、さらに肘関節６を胴体１の側方側に位置させたとき、前記水平面Ｓよりも上方に肘関節６が存するように第１乃至第３関節１１，１３，１５の相互の位置関係（具体的には、第１乃至第３関節１１，１３，１５の相互の間隔）が設定されている。
【００４０】
尚、本実施形態では、第１関節１１の第１軸１０は鉛直方向に延在しているため、図示の特異点状態において、肘関節６を第１軸１０の回り（＝第３軸１４の回り）にどの位置に回転させても、肘関節６は水平面Ｓの上方に存在することとなる。
【００４１】
以上説明した以外の他の構成は、図１及び図２のロボットと全く同一である。
【００４２】
かかる本実施形態の人型ロボットにおいては、図示のように肩関節５をその特異点状態に動作させた場合には、例えば肘関節６の第４軸１７の向きを第２軸１２及び第３軸１４に垂直な方向回りに僅かに変更しようとしたとき、第１関節１１及び第３関節１５をそれぞれ互いに逆向きに９０度回転させた後に、第２関節１３を回転させなければならず、第１及び第３関節１１，１５の大きな動作を要する。
【００４３】
しかるに、前述の如く、肩関節５の特異点状態においては、肘関節６を、胴体１の側方側を含めて、第１軸１０の回り（＝第３軸１４の回り）にどの位置に回転させても、前記水平面Ｓよりも上方に肘関節６が存在することとなる。そして、このように肘関節６が水平面Ｓよりも上方に存するような状態で腕体３による作業が行われることは基本的には無い。
【００４４】
従って、本実施形態においても、腕体３による作業中における肩関節５の動作状態は、基本的には常に非特異な状態となり、その結果、腕体３の円滑な動作性を確保しつつ該腕体３による作業を円滑に行うことができる。
【００４５】
尚、本実施形態では、第１関節１１の第１軸１０を鉛直方向に延在させて設けたが、本実施形態のように肩関節５の特異点状態において、肘関節６を、胴体１の側方側を含めて、第１軸１０の回り（＝第３軸１４の回り）にどの位置に回転させても、前記水平面Ｓよりも上方に肘関節６が存在するようにする上では、例えば図５に示すように第１関節１１の第１軸１０を胴体１の内側寄りに若干傾けたり、あるいは、これと逆に第１軸１０を胴体１の側方側に若干傾けたりしてもよい。この場合、図５に示すように第１軸１０を傾けた場合には、肩関節５の特異点状態において、図示のように肘関節６が胴体１の側方側に位置する状態から同図の仮想線で示すように肘関節６を第１軸１０の回り（＝第３軸１４の回り）に１８０度回転させた状態で（但し、図５のロボットでは実際上は、腕体３が頭部２に干渉するため、このような状態は生じ得ない）、肘関節６の高さが最も低くなるが、この状態においても、該肘関節６は水平面Ｓよりも上方に存在する。従って、肩関節５の特異点状態において、肘関節６を第１軸１０の回り（＝第３軸１４の回り）にどの位置に回転させても、肘関節６は水平面Ｓよりも上方に存在することとなる。
【００４６】
次に、本発明の第３の実施形態を図６を参照して説明する。図６は本実施形態の人型ロボットの要部の模式的正面図である。
【００４７】
尚、本実施形態の人型ロボットは、前記図１及び図２に示した第１実施形態のものと、肩関節の第１乃至第３関節の配置構成、並びに肘関節の第３関節に対する連結構成のみが相違しているものであるので、各部の構成については前記第１実施のものと同一の参照符号を用いて説明する。
【００４８】
図６を参照して本実施形態の人型ロボットでは、左右の各腕体３（図ではロボットの左側の腕体３のみを示す）の肩関節５は、前記第１の実施形態のものと同様に第１乃至第３関節１１，１３，１５を胴体１側から順番に連結して構成されているが、この場合、第１関節１１は、前記図５に示したものと同様に、その第１軸１０を胴体１から該胴体１の内側寄りに斜め上方に向かって延在させた姿勢で胴体１に連結されている。
【００４９】
また、各腕体３の肘関節６は、その中心（第４軸１７上の点）と第１乃至第３軸１０，１２，１４の交点とを結ぶ線分Ｌ（図に破線で示す）が、肩関節５の図示の特異点状態（第１軸１０及び第３軸１４が同軸となる状態）において第１軸１０及び第３軸１４と直交するようにして、第３関節１５の第３軸１４の軸心から離間した位置で第３関節１５に上腕部１６を介して連結されている。
【００５０】
他の構成は第１の実施形態のものと全く同一である。
【００５１】
かかる構成の人型ロボットの腕体３では、肩関節５を特異点状態に動作させた状態で、肘関節６を、肩関節５の第１軸１０（＝第３軸１４）の回りに回転させて、図示のように胴体１の側方側（より詳しくは、第２軸１２よりもロボットの左側）に位置させたときには、該肘関節６は第１乃至第３軸１０，１２，１４の交点を通る水平面Ｓよりも上方に存在することとなる。
【００５２】
一方、肩関節５の特異点状態において、肘関節６を、胴体１の内方側（より詳しくは、第２軸１２よりもロボットの右側）に第１軸１０（＝第３軸１４）の回りに回転させたときには、該肘関節６は前記水平面Ｓよりも下方に存在することとなる。しかるに、実際には、腕体３が頭部２や胴体１に干渉するため、肩関節５の特異点状態において肘関節６を胴体１の内方側の任意の位置に回転させることはできず、該肘関節６を胴体１の内方側に回転させ得る範囲は比較的小さなものに限られる。そして、このように、肩関節５の特異点状態において肘関節６を胴体１の内方側に位置させて作業を行う機会は少ないと考えられる。また、肩関節５の特異点状態において該肘関節６を胴体１の側方側に回転させた状態では前記水平面Ｓよりも上方に該肘関節６が位置するため、このような状態で作業を行うことは基本的には無い。
【００５３】
従って、本実施形態においても、腕体３による通常的な作業は、ほとんどの場合、肩関節５の非特異な状態で行われ、腕体３の円滑な動作性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を適用した人型ロボットの模式的正面図。
【図２】図１のロボットの要部の動作説明図。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例を示す人型ロボットの要部の模式的側面図。
【図４】本発明の第２の実施形態を適用した人型ロボットの要部の模式的正面図。
【図５】本発明の第２の実施形態の変形例を示す人型ロボットの要部の模式的正面図。
【図６】本発明の第３の実施形態を適用した人型ロボットの要部の模式的正面図。
【図７】従来の人型ロボットの模式的正面図。
【図８】図７のロボットの要部の動作説明図。
【符号の説明】
１…胴体、３…腕体、５…肩関節、６…肘関節、１０…第１軸、１１…第１関節、１２…第２軸、１３…第２関節、１４…第３軸、１５…第３関節、Ｓ…水平面。
Claims (3)
- 第１軸の回りに回転自在に胴体に連結された第１関節と、該第１軸と交差する第２軸の回りに回転自在に前記第１関節に連結された第２関節と、該第２軸と交差する第３軸の回りに回転自在に前記第２関節に連結された第３関節とから成り、且つ第１乃至第３関節の各軸が一点で交わるように設けられた肩関節と、該肩関節の第３関節に連結された肘関節とを具備した人型作業ロボットの腕体構造において、
前記肩関節を構成する前記第１関節の第１軸と前記第３関節の第３軸とが同軸となる該肩関節の特異点状態に該肩関節を動作させると共に前記肘関節を前記胴体の側方に位置させた状態で、該肘関節が前記第１乃至第３関節の各軸の交点を通る水平面よりも上方に存するように、前記肩関節の第１関節乃至第３関節の位置及び姿勢、並びに該第３関節に対する前記肘関節の位置が設定されていることを特徴とする人型作業ロボットの腕体構造。 - 前記肘関節は、前記第３関節の第３軸の軸心上で該第３関節に連結され、前記肩関節は、その第１関節が前記第１軸を前記胴体から該胴体の側方側であって斜め上方に向けた姿勢で該胴体に連結されると共に前記第２関節及び第３関節が該肩関節の前記特異点状態において前記第１関節から肘関節に向かって順番に前記第１軸の軸心上に並ぶようにそれぞれ第１関節及び第２関節に連結されていることを特徴とする請求項１記載の人型作業ロボットの腕体構造。
- 前記肘関節は、前記第３関節の第３軸の軸心から離間した位置で該第３関節に連結され、前記肩関節の第１乃至第３関節の位置及び姿勢は、前記肩関節を前記特異点状態に動作させると共に前記肘関節を前記胴体の側方側の任意の位置に前記第３軸の回りに回転させた状態で、該肘関節が前記水平面よりも上方に存するように設定されていることを特徴とする請求項１記載の人型作業ロボットの腕体構造。
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