JP5978588B2

JP5978588B2 - 双腕ロボット

Info

Publication number: JP5978588B2
Application number: JP2011227190A
Authority: JP
Inventors: 大輔桐原; 真吾星野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2031-10-14
Also published as: JP2013086200A

Description

本発明は、双腕ロボットに関する。

近年、製造業においては、多関節アームを備えたロボットを組立ラインに導入することによって、作業対象物に対して作業者によって行われていた作業を自動化する動きが活発になってきている。例えば特許文献１には、上記ロボットとして、基体に支持され該基体に対して回転可能な胴体の左右に、複数のアームが関節機構を介して連結された多関節アームを備えた双腕ロボットが開示されている。こうしたロボットは、該ロボットの作業領域に配置された作業対象物に対して、多関節アームの先端に取り付けられたエンドエフェクターに応じた作業を行う。

特開２００７−１１８１７７号公報

ところで、組立ラインにおいて作業者が行う作業の範囲とは、作業者から３００ｍｍ以上も離れていないことが少なくない。そして、こうした作業がロボットでも頻繁に行われる以上、多関節アームでは、そのエンドエフェクターがロボット本体に近くなるように折り畳まれることも少なくない。

一方、特許文献１に記載のロボットにてエンドエフェクターが基体に近くなるためには、多関節アームにて、各関節機構が基体の側面側に張り出す姿勢が必要とされる。そのため、基体の近くにエンドエフェクターが配置される際には、多関節アームの各関節機構における回転角度の自由度が制限されるため、エンドエフェクターの位置及び向きに関する自由度、すなわち多関節アームの取り得る姿勢の自由度が大幅に制限されてしまう。こうした制限は、多関節アームの作業領域の中でも基体に近い位置にエンドエフェクターを配置するほど顕著なものになる。そのため、ロボットが実行可能な作業を多様化させるうえで、基体の近くにエンドエフェクターが配置される際に多関節アームの取り得る姿勢の自由度が高められたロボットが強く望まれている。

なお、こうした要望は、エンドエフェクターが基体の近くに配置される際に、多関節アームの各関節機構がロボットの正面側で幾重にも重なる姿勢をとるロボットにも共通するものである。

本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、基体の近くにエンドエフェクターが配置される状態で多関節アームの取り得る姿勢の自由度を高めることが可能なロボットを提供することにある。

本発明の双腕ロボットは、基体に対して回転可能に連結される胴体と、前記胴体に対して回転可能に連結される一対の多関節アームと、を有し、前記胴体の回転軸に対して前記胴体に連結された前記一対の多関節アームの回転軸がオフセットされており、作業台において前記一対の多関節アームによる作業が可能な双腕ロボットであって、前記作業台における第１の領域で第１の作業をし、前記基体に対して前記胴体を１８０°回転させ、前記一対の多関節アームの先端部を移動させることにより、前記作業台における第２の領域で第２の作業をすることが可能である。
本発明の双腕ロボットによれば、基体に対して胴体を１８０°回転させる前と後とにおいて、基体の一方側に位置する作業台での一対の多関節アームによる作業が可能となる。

この双腕ロボットにおいて、前記胴体は、前記基体に対して回転可能に連結される基端部と前記一対の多関節アームが連結される先端部とを有するオフセット部を備える。
この双腕ロボットによれば、基体に対して胴体が１８０°回転すると、胴体に対する一対の多関節アームの連結部分が基体の周りを回転することになる。そして、基体に対して胴体を１８０°回転させる前と後とでは、基体の周囲における一つの作業点に対し、該作
業点と一対の多関節アームとの間の距離が互いに異なることになる。

その結果、オフセット部を有していないロボットよりも、基体に近い位置にエンドエフェクターを配置させることが可能である。そして、基体に近い位置へのエンドエフェクターの配置が胴体の回転により実現されるため、多関節アームの各関節における回転角度の自由度がこうした配置により制約されることを抑えることが可能になる。それゆえに、基体の近くにエンドエフェクターが配置される状態で多関節アームが取り得る姿勢の自由度を高めることができる。

この双腕ロボットは、前記一対の多関節アームの動作と前記胴体の回転とを制御する制御部を有し、前記制御部が、前記基体に対して前記胴体を１８０°回転させる際に前記多関節アームを折り畳む。
この双腕ロボットによれば、多関節アームが折り畳まれた状態で基体に対して胴体が１８０°回転することから、多関節アームが折り畳まれない状態で基体に対して胴体が１８０°回転する場合に比べて、胴体の回転時に必要とされる双腕ロボット周辺の容積を小さくすることが可能である。

この双腕ロボットにおいて、前記制御部が、前記基体に対して前記胴体を１８０°回転させる前と後で、前記多関節アームの動作速度の最大値及び加速度の最大値を互いに異なるものとする。
ここで、基体に対して胴体を回転させることによって、双腕ロボットの重心が移動する。そのため、胴体の回転前後において同じ動作速度及び加速度で多関節アームを動作させるとなれば、その動作にともなう慣性力等によって、双腕ロボットの姿勢が不安定になる虞がある。この点、上述した態様によれば、胴体の回転前後において動作速度及び加速度の最大値が異なることから、双腕ロボットの重心に適した態様で多関節アームを動作させることができる。

この双腕ロボットは、前記基体に対する前記胴体の回転を解除可能に規制する回転規制機構をさらに有する。
この双腕ロボットによれば、胴体の回転が回転規制機構によって規制されるため、回転規制機構による規制が解除されない限りは、第２回転軸線の配置状態が固定されることになる。そのため、胴体及び一対の多関節アームの回転にともなう基体の周囲の安全性を高めることが可能になる。

この双腕ロボットにおいて、前記多関節アームは、前記胴体側から順に肩部、上腕部、前腕部、手首部、及びエンドエフェクターが取り付けられるハンド部が連結され、前記前腕部が前記上腕部に対して屈伸するとともに該多関節アームの内部に配線が配置されてお
り、前記ハンド部が、前記上腕部に対する前記前腕部の屈伸によって、前記基体の一方側と他方側との間を移動する。

ここで、多関節アームの内部に配置された配線においては、胴体側に配設される部位に対して多関節アームの先端側に配設される部位が屈伸動作を行なう関節周辺に配置された配線よりも、捻り動作を行なう関節周辺に配置された配線の方がその動作によって受ける機械的な負荷が大きい。そのため、捻り動作によってハンド部を基体の前側と後側との間で移動させるとなれば、胴体の反転後、その捻る動作を行なった関節周辺に配置された配線には、大きな機械的な負荷が作用した状態のまま以後の作業が行なわれる虞がある。

この点、上述した態様の双腕ロボットによれば、上腕部に対して前腕部が屈伸させることによってハンド部が基体の一方側と他方側との間で移動することから、胴体を回転させたとしても、多関節アームの内部に配置された配線が受ける機械的な負荷を抑えることができる。

この双腕ロボットにおいて、前記前腕部は、前記上腕部に対して屈伸する第１前腕部材と、前記第１前腕部材に対して捻られる第２前腕部材とを有し、前記手首部は、前記第２前腕部材に対して屈伸する手首部材を有し、前記ハンド部は、前記手首部材に対して捻られるハンド部材を有し、前記手首部材に対する前記ハンド部材の回転軸線は、前記第１前腕部材に対する前記第２前腕部材の回転軸線と平行であるとき、当該回転軸線に対してオフセットされた位置に配置されている。

この双腕ロボットによれば、ハンド部材の回転軸線が第２前腕部材の回転軸線に対してオフセットされていることで、こうしたオフセットが設けられていない構成に比べて、第２前腕部材に対するエンドエフェクターの位置に関する自由度を向上させることができる。それゆえに、基体の近くの領域のみならず、目標位置にエンドエフェクターを配置する際に多関節アームが取り得る姿勢の自由度を高めることができる。

この双腕ロボットは、前記多関節アームにおいて、前記肩部は、前記胴体に対して捻られる第１肩部材と、前記第１肩部材に対して屈伸する第２肩部材とを有し、前記上腕部は、前記第２肩部材に対して捻られる上腕部材を有する。

この双腕ロボットにおいて、多関節アームは、胴体に対して捻られる第１肩部材と、第１肩部材に対して屈伸する第２肩部材と、第２肩部材に対して捻られる上腕部材と、上腕部材に対して屈伸する第１前腕部材と、第１前腕部材に対して捻られる第２前腕部材と、第２前腕部材に対して屈伸する手首部材と、手首部材に対して捻られてエンドエフェクターが取り付けられるハンド部材とによって構成される７軸構成の多関節アームである。その結果、７軸よりも少ない軸構成の多関節アームに比べて、目標位置にエンドエフェクターを配置する際に多関節アームが取り得る姿勢の自由度をより高めることができる。

本発明にかかる一実施形態の双腕ロボットの全体構造を模式的に示す斜視図。ロボットの背面構造を示す背面図であって、ベース部と胴体との連結部分を拡大して示した図。ロボットの側面構造を示す側面図であって、多関節アームの折り畳み動作を説明するための図。ロボットの側面構造を示す側面図であって、（ａ）（ｂ）多関節アームの折り畳み動作を説明するための図、（ｃ）反転動作直後のロボットを示す図。ロボットの側面構造を示す図であって、（ａ）〜（ｃ）多関節アームのハンド部移動動作を説明するための図。ベース部の正面側における多関節アームの作業領域を模式的に示す図であって、（ａ）オフセット部が正面位置に配置されているときの作業領域を示す図、（ｂ）オフセット部が背面位置に配置されているときの作業領域を示す図。

以下、本発明にかかるロボットの一実施の形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１及び図２に示されるように、双腕ロボット１０（以下、単にロボット１０という）は、図示しない架台に固設された多段円筒状のベース部１１を有しており、該ベース部１１の正面側が作業台ＷＢに向かうように設置される。ロボット１０の動作は、ベース部１１内に配設されて該ロボット１０を統括制御する制御装置５（制御部）によって制御される。制御装置５には、図示されない入出力装置を介してユーザーによってロボット１０の作業条件が入力される。ロボット１０は、作業台ＷＢの上方に図示されない固定部材等に固設されたカメラＣＡの撮像データに基づいて、作業台ＷＢ上に載置された作業対象物Ｗの位置等の情報を取得する。そして、ロボット１０は、上記カメラＣＡの撮像画像に基づく作業対象物Ｗの位置等の情報と、入出力装置を介してユーザーによって入力された作業条件とに基づいて、該作業条件に応じた作業を作業対象物Ｗに対して行なう。

ベース部１１の上端には、図示されないサーボモーター等を有する関節機構１２を介して、該ベース部１１に対して鉛直方向に延びる回転軸線Ｊ０を中心にして回転可能な胴体１３が連結されている。胴体１３には、その左右両側に、胴体１３内に配設された図示されない関節機構を介して、回転軸線Ｊ０に直交する回転軸線Ｊ１を中心に胴体１３に対して回転可能な左右一対の多関節アーム２０が連結されている。

胴体１３は、回転軸線Ｊ０及び回転軸線Ｊ１に直交する方向であって、ベース部１１の正面側へ回転軸線Ｊ１を回転軸線Ｊ０に対してオフセットさせるオフセット部１４を有している。オフセット部１４は、その基端部１４ａが関節機構１２を介してベース部１１に連結されており、その先端部１４ｂに左右一対の多関節アーム２０が連結されるアーム連結部１５が固設されている。

オフセット部１４は、該オフセット部１４の先端部がベース部１１の正面側に配置される正面位置、あるいは、正面位置にあるオフセット部１４を回転軸線Ｊ０を中心にして１８０°回転させてオフセット部１４の先端部１４ｂがベース部１１の背面側に配置される背面位置に配置される。すなわち、回転軸線Ｊ１は、オフセット部１４の回転によって、回転軸線Ｊ０を挟んで互いに向かい合うように配置される。そして、ロボット１０は、オフセット部１４の配置を正面位置と背面位置とに切り替えることによって、ベース部１１の正面側における多関節アーム２０の作業領域をベース部１１に対して相対的に遠い作業領域４１と相対的に近い作業領域４２とに切り替える（図６参照）。なお、図１に示されるロボット１０は、オフセット部１４が正面位置に配置されている場合における基本姿勢を示している。また、図６からも明らかなように、作業領域４１および作業領域４２の一方が第１の領域であり、他方が第２の領域である。

また、図２に示されるように、ベース部１１には、該ベース部１１の上面から出没可能な一対の規制片１７が配設されており、オフセット部１４には、上記規制片１７が嵌入可能な一対の規制孔１８が穿設されている。一対の規制片１７は、ベース部１１において、回転軸線Ｊ０を中心とした同心円上であって、且つ回転軸線Ｊ１に沿う方向で回転軸線Ｊ０を中心に対称となる位置に配設されている。一対の規制孔１８は、これもまた、オフセット部１４において、回転軸線Ｊ０を中心とした同心円上であって、且つ回転軸線Ｊ１に沿う方向で回転軸線Ｊ０を中心に対称となる位置に配設されている。すなわち、ロボット１０は、オフセット部１４が正面位置に配置されていても背面位置に配置されていても、規制孔１８に規制片１７が嵌入可能になっており、オフセット部１４の回転がこれら規制片１７と規制孔１８との係合により規制されるようになっている。本実施形態において、回転規制機構は、上記規制片１７と規制孔１８とによって構成されている。

次に、ロボット１０が有する多関節アーム２０の構成について説明するが、左右両側に連結された多関節アーム２０は、胴体１３を挟んでその構造が対称であるため、図１において紙面の手前側に配置される左側の多関節アーム２０を説明し、紙面奥側に配置される右側の多関節アーム２０についてはその説明を割愛する。

図１に示されるように、胴体１３のアーム連結部１５には、上記回転軸線Ｊ１を中心に該アーム連結部１５に対して回転可能な第１肩部材２１の基端が、図示されない関節機構を介して連結されている。この関節機構は、回転軸線Ｊ１を中心に第１肩部材２１を回転させて胴体１３に対して第１肩部材２１を捻る。

第１肩部材２１の先端には、回転軸線Ｊ１に直交する回転軸線Ｊ２を中心に第１肩部材２１に対して回転可能な第２肩部材２２が、関節機構３２を介して連結されている。関節機構３２は、回転軸線Ｊ２を中心に第２肩部材２２を回転させて第１肩部材２１に対して第２肩部材２２を屈伸させる。

第２肩部材２２には、回転軸線Ｊ２に直交する回転軸線Ｊ３を中心に第２肩部材２２に対して回転可能な上腕部材２３が、関節機構３３を介して連結されている。関節機構３３は、回転軸線Ｊ３を中心に上腕部材２３を回転させて第２肩部材２２に対して上腕部材２３を捻る。

上腕部材２３の先端部には、回転軸線Ｊ３に直交する回転軸線Ｊ４を中心に上腕部材２３に対して回転可能な第１前腕部材２４が、関節機構３４を介して連結されている。第１前腕部材２４は、基本姿勢においてロボット１０の正面側へ延びる長尺状をなしており、その基端部が関節機構３４のベース部１１側に連結されている。関節機構３４は、回転軸線Ｊ４を中心に第１前腕部材２４を回転させて上腕部材２３に対して第１前腕部材２４を屈伸させる。

第１前腕部材２４の先端部２４ａには、回転軸線Ｊ４に直交する回転軸線Ｊ５を中心に第１前腕部材２４に対して回転可能な第２前腕部材２５が、関節機構３５を介して連結されている。関節機構３５は、回転軸線Ｊ５を中心に第２前腕部材２５を回転させて、第１前腕部材２４に対して第２前腕部材２５を捻る。

第２前腕部材２５には、回転軸線Ｊ５に直交する回転軸線Ｊ６を中心に第２前腕部材２５に対して回転可能な手首部材２６が、関節機構３５を介して連結されている。関節機構３５は、回転軸線Ｊ６を中心に手首部材２６を回転させて第２前腕部材２５に対して手首部材２６を屈伸させる。

手首部材２６の先端部２６ａには、回転軸線Ｊ６に直交する方向の回転軸線Ｊ７を中心に手首部材２６に対して回転可能な連結部材２７が関節機構３７を介して連結されている。連結部材２７にはハンド部材２８が固設されており、そのハンド部材２８には、ロボット１０に実行させる作業に応じたエンドエフェクターが装着される。関節機構３７は、回転軸線Ｊ７を中心に連結部材２７を回転させて、手首部材２６に対してハンド部材２８を捻る。

また、手首部材２６は、捻り動作を実行する関節機構３５，３７の回転軸線Ｊ５，Ｊ７が平行となるとき、これらの回転軸線Ｊ５，Ｊ７が互いにオフセットされた位置に配置させるように形成されている。本実施形態では、回転軸線Ｊ５を中心に手首部材２６を下方に向けておおよそ１８０°回転させることによって、図３に示されるように、関節機構３５の直下に関節機構３７及びハンド部材２８が配置可能となるように手首部材２６が形成されている。

ここで、オフセットが設けられていない構成、すなわち関節機構３５における回転軸線Ｊ５と関節機構３７における回転軸線Ｊ７とが平行な状態において該回転軸線Ｊ５，Ｊ７が同一直線上に配置される構成においては、その平行な状態から回転軸線Ｊ７を回転軸線Ｊ５に対しておおよそ１８０°回転させようとすると途中で第１前腕部材２４にハンド部材２８等が干渉してしまう。つまり、オフセットを設けることによって、関節機構３５の回転軸線Ｊ５に対して関節機構３７の回転軸線Ｊ７を平行な状態からおおよそ１８０°回転させることが可能になる。

その結果、第１前腕部材２４に対するハンド部材２８の相対位置に関する自由度を向上させることができる。言い換えれば、特定の位置にハンド部材２８を配置するうえで、第１前腕部材２４の自由度が向上し、これにともなって多関節アーム２０の姿勢の自由度が向上することになる。なお、本実施形態では、回転軸線Ｊ７をおおよそ１８０°回転可能に構成されているが、少なくとも１５０°回転可能であれば上記した効果を得ることができる。

なお、互いに異なる２つの部材間における捻り動作とは、該２つの部材が関節軸で相対的に動く際に、胴体側となる一方の部材の基端と他方の部材の先端との距離が変わらない動作である。例えば、第２肩部材２２と上腕部材２３とが関節軸である回転軸線Ｊ３で相対的に動く際、第２肩部材２２における基端と上腕部材２３との距離が維持される。すなわち、これら第２肩部材２２と上腕部材２３との間では、上腕部材２３が回転軸線Ｊ３の周りで捩れることとなる。

これに対し、互いに異なる２つの部材間における屈伸動作とは、該２つの部材が関節軸で相対的に動く際に、胴体側となる一方の部材の基端と他方の部材の先端との距離が変わる動作である。例えば、上腕部材２３と第１前腕部材２４とが関節軸である回転軸線Ｊ４で相対的に動く際、上腕部材２３の基端と第１前腕部材２４の先端との距離が変わる。すなわち、これら上腕部材２３と第１前腕部材２４との間では、第１前腕部材２４が回転軸線Ｊ４で上腕部材２３に対して屈伸することとなる。

また、ベース部１１内の制御装置５と各関節機構に配設されているサーボモーター等との間で各種信号の授受を行なうための配線は、可撓性を有した円筒形状の配管部材４０の内部を通されている。この配管部材４０は、胴体側に配設される関節機構を経由しながら先端側に配設される関節機構へと引き回されている。配管部材４０は、例えば関節機構３４と関節機構３５とを繋ぐ部位等、その一部が多関節アーム２０外部に露出しているものの、基本的に多関節アーム２０の内部に配置されている。

次に、上述した構成のロボット１０の動作の一例について図３〜図６を参照して説明する。なお、図３〜図５においては、配管部材４０を省略して示している。
ロボット１０は、ベース部１１に近い位置で作業対象物Ｗに対する作業が行なわれる際、ベース部１１の正面側における作業領域を該ベース部１１に対して相対的に遠い作業領域４１から相対的に近い作業領域４２へ切り替える切り替え動作を実行する。

この切り替え動作においては、多関節アーム２０を折り畳む折り畳み動作、回転軸線Ｊ０を中心としてオフセット部１４を１８０°回転させる反転動作、ハンド部材２８をベース部１１の背面側から正面側へと移動させるハンド部移動動作、これらが連続して実行される。

折り畳み動作においてロボット１０は、まず、該ロボット１０の姿勢を図１に示された基本姿勢へと復帰させる。そして、ロボット１０は、図３に示されるように、回転軸線Ｊ６を中心に手首部材２６を下方に向けて回転させ、関節機構３５の直下に関節機構３７及びハンド部材２８を配置する。

続いて、ロボット１０は、図４（ａ）に示されるように、回転軸線Ｊ４を中心に上腕部材２３に対して第１前腕部材２４をベース部１１の正面側へ回転させて、該第１前腕部材２４を上腕部材２３に近づける。

そして、図４（ｂ）に示されるように、ロボット１０は、回転軸線Ｊ４が回転軸線Ｊ０に近づくように、回転軸線Ｊ１を中心として第１肩部材２１を回転させる。これにより、折り畳み動作が終了する。

折り畳み動作が終了すると、ロボット１０は、回転軸線Ｊ０を中心としてオフセット部１４を回転させる反転動作を実行する。反転動作においてロボット１０は、まず、各規制片１７をベース部１１内へと没入させて、該規制片１７と規制孔１８との係合を解除する。続いて、ロボット１０は、図４（ｃ）に示されるように、回転軸線Ｊ０を中心としてオフセット部１４を１８０°回転させた後、各規制片１７をベース部１１から再び突出させて、回転前とは異なる規制孔１８に各規制片１７を係合させる。これにより、反転動作が終了する。

反転動作が終了すると、ロボット１０は、ハンド部材２８をベース部１１の背面側から正面側へと移動させるべくハンド部移動動作を行なう。ハンド部移動動作においてロボット１０は、図５（ａ）に示されるように、まず、回転軸線Ｊ４を中心として第１前腕部材２４を上腕部材２３に対して回転させて、第１前腕部材２４がベース部１１の正面側に向かって延びるように該第１前腕部材２４を配置する。続いてロボット１０は、図５（ｂ）に示されるように、回転軸線Ｊ６を中心として手首部材２６を第２前腕部材２５に対して回転させて、手首部材２６が関節機構３６から下方に向かって延びるように該手首部材２６を配置する。そして、ロボット１０は、図５（ｃ）に示されるように、回転軸線Ｊ５を中心として第２前腕部材２５を第１前腕部材２４に対して１８０°回転させる。これにより、ハンド部移動動作が終了する。なお、図５（ｃ）に示めされるロボット１０は、オフセット部１４が背面位置に配置されている場合における基本姿勢を示している。

また、ロボット１０は、ベース部１１の正面側における作業領域をベース部１１に対して相対的に近い作業領域４２から相対的に遠い作業領域４１へ切り替える切り替え動作を実行する。この切り替え動作においてロボット１０は、まず、図５（ｃ）に示したオフセット部１４が背面位置に配置されている場合の基本姿勢へと多関節アーム２０を復帰させる。そして、上述したハンド部移動動作、反転動作、折り畳み動作の各々を逆の手順で実行する。

こうした切り替え動作によってロボット１０は、図６（ａ）（ｂ）に示されるように、ベース部１１の正面側における多関節アーム２０の作業領域が、ベース部１１に対して相対的に遠い作業領域４１とベース部１１に対して相対的に近い作業領域４２とに切り替える。

なお、ロボット１０は、オフセット部１４が正面位置に配置される場合と背面位置に配置される場合とでは、多関節アーム２０の動作速度の最大値及び加速度の最大値が互いに異なる態様で該多関節アーム２０を動作させる。

これは、オフセット部１４が正面位置に配置された場合と背面位置に配置された場合とでは、ロボット１０の重心の位置が異なるためである。つまり、オフセット部１４の位置に関わらず、各多関節アーム２０を同じ動作速度や同じ加速度で動作させるとなれば、その動作にともなう慣性力等によって、ロボット１０の姿勢が不安定になる虞がある。そのため、ロボット１０の姿勢を安定させるうえでは、オフセット部１４の配置に合わせた動作速度及び加速度で各多関節アーム２０を動作させることが望ましいからである。

こうした多関節アーム２０の制御は、例えば、以下のようにすることによって実現される。すなわち、ロボット１０の動作を統括制御する制御装置５に対して、オフセット部１４が正面位置にある場合と背面位置にある場合の各々において、多関節アーム２０の動作速度の最大値及び加速度の最大値が規定されたデータを予め記憶させておく。このデータは、各種実験やシミュレーションの結果に基づいて、ロボット１０の姿勢が安定した状態で各多関節アーム２０が動作可能な値が規定されたデータである。そして、作業条件、作業対象物の位置、及び上記データに基づいて、多関節アーム２０の動作を制御することにより実現される。

以上説明したように、本実施の形態に係るロボット１０によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）ロボット１０は、ベース部１１に対する多関節アーム２０の作業領域を該ベース部１１に対して相対的に遠い作業領域４１と相対的に近い作業領域４２とに切り替えることができる。その結果、ベース部１１に近い位置にハンド部材２８、すなわちエンドエフェクターを配置する際に多関節アーム２０が取り得る軌道、並びに多関節アーム２０が取り得る姿勢の自由度を高めることができる。

（２）また、多関節アーム２０の作業領域がベース部１１に近い作業領域４２となると、ベース部１１の正面側における多関節アーム２０の到達位置がベース部１１に近づくことになる。そのため、ロボット１０の正面側における安全性を高めることができることから、例えば、ベース部１１の正面側において、ユーザーによる作業対象物Ｗの入れ替え作業等を行なうことが可能になる。

（３）また、オフセット部１４が設けられておらず、且つ同じ構成の多関節アーム２０が胴体に連結されているロボットに比べて、オフセット部１４によって回転軸線Ｊ１がベース部１１の正面側に配置される分だけ、多関節アーム２０の到達位置をベース部１１から遠ざけることもできる。すなわち、ロボット１０の作業領域が作業領域４１あるいは作業領域４２に切り替えることが可能であることから、ロボット１０の作業領域を拡張することができる。

（４）ロボット１０は、多関節アーム２０を折り畳んだ状態でオフセット部１４を回転させることから、オフセット部１４の回転の際にしてロボット１０周辺に必要とされる容積を小さくすることができる。

（５）ロボット１０は、オフセット部１４が正面位置にある場合と背面位置にある場合とでは、多関節アーム２０の動作速度の最大値及び加速度が互いに異なる態様で多関節アーム２０を動作させる。その結果、多関節アーム２０の動作によってロボット１０の姿勢が不安定になることを抑えることができる。

（６）オフセット部１４が正面位置あるいは背面位置にあるとき、ベース部１１に対するオフセット部１４の回転が、ベース部１１の規制片１７とオフセット部１４の規制孔１８との係合によって規制されている。すなわち、規制片１７と規制孔１８との係合が解除されない限り、胴体１３は回転することができない。そのため、胴体１３及び多関節アーム２０の回転にともなうベース部１１の周囲の安全性を高めることができる。

（７）ハンド部移動動作においては、上腕部材２３に対する第１前腕部材２４の屈伸動作によって、ハンド部材２８がベース部１１の背面側と正面側との間を移動する。ここで、ハンド部移動動作においては、回転軸線Ｊ３を中心として上腕部材２３を第２肩部材２２に対して回転させることにより、ハンド部材２８をベース部１１の正面側へ配置することも可能である。しかしながら、多関節アーム２０の内部に配置されている配管部材４０、並びに配管部材４０内に配設された配線は、屈伸動作が行なわれる関節周辺よりも捻り動作が行なわれる関節周辺の方がより大きな機械的な負荷を受ける。そのため、上腕部材２３に対する第１前腕部材２４の屈伸動作でハンド部材２８を移動させることによって、配管部材４０、並びに配管部材４０内に配設された配線が受ける機械的な負荷を抑えることができる。

（８）手首部材２６は、関節機構３７の回転軸線Ｊ７と関節機構３５の回転軸線Ｊ５とが互いにオフセットされた位置に配置されるように形成されている。こうした構成によれば、エンドエフェクターを目標位置に配置させる際に多関節アーム２０が取り得る姿勢の自由度を向上させることができる。

（９）多関節アーム２０が７軸構成の多関節アームであることから、６軸以下の軸構成の多関節アームに比べて、目標位置にエンドエフェクターを配置する際に多関節アームが取り得る姿勢の自由度を向上させることができる。

（１０）ロボット１０は、作業領域を作業領域４１から作業領域４２へ切り替える切り替え動作の過程における１つの姿勢であって、折り畳み動作、反転動作が終了した図４（ｃ）に示される姿勢を待機姿勢とすることができる。そのため、作業対象物Ｗへの一連の作業が終了するたびに上記待機姿勢をとることで、ベース部１１の正面側における安全性をさらに高めることができる。

（１１）ロボット１０においては、作業対象物Ｗの位置の情報等を取得するためのカメラＣＡが作業台ＷＢの上方に配設されている。ここで、こうしたカメラが例えばアーム連結部１５に搭載されている場合には、オフセット部１４の配置に応じてカメラの向きを変更する必要がある。この点、上述した構成によれば、カメラＣＡが作業台ＷＢの上方に配設されていることから、オフセット部１４の位置に関わらず、カメラＣＡの配置や向きを変更する必要がない。また、カメラＣＡの視野の一部が正面位置にあるオフセット部１４等によって遮られる場合には、オフセット部１４を背面位置へ回転させることによって、カメラＣＡの視野を確保することもできる。

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することも可能である。
・多関節アームは、第１肩部材２１、第２肩部材２２、上腕部材２３、第１前腕部材２４、第２前腕部材２５、手首部材２６、ハンド部材２８を有する７軸構成とした。これに限らず、多関節アームは、６軸以下の軸構成からなる多関節アームであってもよいし、８軸以上の軸構成からなる多関節アームであってもよい。また、各部材を連結する関節機構もロボットに対する要望に応じて屈伸動作するものと捻り動作するものとを適宜配置してよい。

・上記実施形態では、関節機構３５の回転軸線Ｊ５と関節機構３７の回転軸線Ｊ７は、これらの回転軸線Ｊ５，Ｊ７が平行のとき互いにオフセットされた位置に配置されるが、これを変更して、回転軸線Ｊ５，Ｊ７が同じの直線上に配置されるようにしてもよい。

・上記実施形態のロボット１０において、ハンド部材２８をベース部１１の正面側と背面側との間で移動させるとき、例えば回転軸線Ｊ３を中心として第２肩部材２２に対して上腕部材２３を回転させてもよい。

・上記実施形態のロボット１０において、オフセット部１４の配置に関わらず、多関節アーム２０の動作速度の最大値及び加速度の最大値の少なくとも一方を同じ態様で多関節アーム２０を動作させてもよい。

・上記実施形態のロボット１０において、規制片１７と規制孔１８とで構成される回転規制機構が割愛されてもよい。また、回転規制機構も、規制片１７と規制孔１８とで構成されるものに限らず、ベース部１１に対する胴体１３の回転が機械的に規制されるものであればよい。

・折り畳み動作においては、多関節アーム２０が折り畳まれればよく、例えば作業対象物の大きさや作業台ＷＢとロボット１０との位置関係等、周囲の状況に応じて、多関節アーム２０を折り畳む際の過程や折り畳まれた多関節アーム２０の姿勢が適宜変更されてもよい。

・ハンド部移動動作においては、ベース部１１の正面側と背面側との間でハンド部材２８が移動されればよく、例えば作業対象物Ｗの大きさや作業台ＷＢとロボット１０との位置関係等、周囲の状況に応じて、ハンド部材２８を移動させる際の過程やハンド部材２８の移動直後における多関節アーム２０の姿勢が適宜変更されてもよい。

・上記実施形態のロボット１０において、該ロボット１０の周囲に十分なスペースが確保されており、且つ作業対象物Ｗや作業台ＷＢに対して多関節アーム２０が衝突しないのであれば、多関節アーム２０を折り畳むことなくオフセット部１４を回転させてもよい。

・第２回転軸線としての回転軸線Ｊ１は、回転軸線Ｊ０に直交する方向でなくてもよい。

Ｊ０，Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６，Ｊ７…回転軸線、ＣＡ…カメラ、Ｗ…作業対象物、ＷＢ…作業台、１０…双腕ロボット、１１…ベース部、１２…関節機構、１３…胴体、１４…オフセット部、１４ａ…基端部、１４ｂ…先端部、１５…アーム連結部、１７…規制片、１８…規制孔、２０…多関節アーム、２１…第１肩部材、２２…第２肩部材、２３…上腕部材、２４…第１前腕部材、２４ａ…先端部、２５…第２前腕部材、２６…手首部材、２６ａ…先端部、２７…連結部材、２８…ハンド部材、３２，３３，３４，３５，３６，３７…関節機構、４０…配線、４１，４２…作業領域。

Claims

基体に対して回転可能に連結される胴体と、
前記胴体に対して回転可能に連結される一対の多関節アームと、を有し、
前記胴体の回転軸に対して前記胴体に連結された前記一対の多関節アームの回転軸がオフセットされており、
作業台において前記一対の多関節アームによる作業が可能な双腕ロボットであって、
前記作業台における第１の領域で第１の作業をし、前記基体に対して前記胴体を１８０°回転させ、前記一対の多関節アームの先端部を移動させることにより、前記作業台における第２の領域で第２の作業をすることが可能である
ことを特徴とする双腕ロボット。
前記胴体は、
前記基体に対して回転可能に連結される基端部と前記一対の多関節アームが連結される先端部とを有するオフセット部を備える
請求項１に記載の双腕ロボット。
前記一対の多関節アームの動作と前記胴体の回転とを制御する制御部を有し、
前記制御部が、
前記基体に対して前記胴体を１８０°回転させる際に前記多関節アームを折り畳む
請求項１または２に記載の双腕ロボット。
前記制御部が、
前記基体に対して前記胴体を１８０°回転させる前と後で、前記多関節アームの動作速度の最大値及び加速度の最大値を互いに異なるものとする
請求項３に記載の双腕ロボット。
前記基体に対する前記胴体の回転を解除可能に規制する回転規制機構をさらに有する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の双腕ロボット。
前記多関節アームは、
前記胴体側から順に肩部、上腕部、前腕部、手首部、及びエンドエフェクターが取り付
けられるハンド部が連結され、前記前腕部が前記上腕部に対して屈伸するとともに該多関節アームの内部に配線が配置されており、
前記ハンド部が、
前記上腕部に対する前記前腕部の屈伸によって、前記基体の一方側と他方側との間を移動する
請求項１〜５のいずれか一項に記載の双腕ロボット。
前記前腕部は、
前記上腕部に対して屈伸する第１前腕部材と、
前記第１前腕部材に対して捻られる第２前腕部材とを有し、
前記手首部は、
前記第２前腕部材に対して屈伸する手首部材を有し、
前記ハンド部は、
前記手首部材に対して捻られるハンド部材を有し、
前記手首部材に対する前記ハンド部材の回転軸線は、前記第１前腕部材に対する前記第２前腕部材の回転軸線と平行であるとき、当該回転軸線に対してオフセットされた位置に配置されている
請求項６に記載の双腕ロボット。
前記多関節アームにおいて、
前記肩部は、
前記胴体に対して捻られる第１肩部材と、
前記第１肩部材に対して屈伸する第２肩部材とを有し、
前記上腕部は、
前記第２肩部材に対して捻られる上腕部材を有する
請求項７に記載の双腕ロボット。