JP6089695B2 - robot - Google Patents
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Description
本発明は、ロボットに関する。 The present invention relates to a robot.
従来、互いに回動可能に連結された複数本のアームを備えるロボットアームが知られている。ロボットアームは、その先端部にエンドエフェクター(多指ハンドシステム)が着脱自在に装着され、その装着状態で使用される(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載のエンドエフェクターは、互いに接近・離間可能な複数本のフィンガーと、各フィンガーを駆動させる駆動源となるサーボ制御装置とを備えている。そして、サーボ制御装置の作動により、互いに接近したフィンガー同士の間で、ワーク(物体)を把持する、すなわち、挟持し合うことができる。
また、特許文献1に記載のエンドエフェクターでは、サーボ制御装置の作動時には、当該サーボ制御装置が有する半導体素子が発熱してしまう。この半導体素子の熱を放出するために、エンドエフェクターには、ヒートパイプ等の放熱機構が設けられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a robot arm that includes a plurality of arms that are rotatably connected to each other is known. An end effector (multi-finger hand system) is detachably attached to the tip of the robot arm, and is used in the attached state (see, for example, Patent Document 1).
The end effector described in
Further, in the end effector described in
しかしながら、特許文献1に記載のエンドエフェクターの放熱機構では、半導体素子の発熱の程度によっては、その熱を十分に放出することができず、その結果、サーボ制御装置自体も過剰に加熱してしまう。この場合、サーボ制御装置の寿命が短くなる、すなわち、サーボ制御装置が故障して使用不可能となるという問題があった。
本発明の目的は、エンドエフェクターのモーターが過剰に発熱することにより生じ得るモーターの寿命の低下や当該モーター周辺への過剰な加熱を確実に防止することができるロボットを提供することにある。
However, the heat dissipation mechanism of the end effector described in
An object of the present invention is to provide a robot that can reliably prevent a reduction in motor life and excessive heating around the motor that may be caused by excessive heat generation of the motor of the end effector.
このような目的は、下記の適用例により達成される。
(適用例1)
本適用例のロボットは、基部と、前記基部に互いに接近・離間可能に片持支持され、対象物を挟持し合うことにより把持する複数の挟持部と、電流を供給する電源に電気的に接続され、前記電源から電流が供給されることにより、前記挟持部を駆動させるモーターとを有するエンドエフェクターが装着されるロボットアームと、
前記ロボットアームに設けられ、前記エンドエフェクターの姿勢を変更する姿勢変更手段と、
前記電源から供給された電流の大きさを調整する調整手段と、を備え
前記電流の大きさを電流値(α)で通電した状態で前記対象物を前記挟持部同士の間で挟持した後、前記姿勢変更手段は前記エンドエフェクターの姿勢を前記各挟持部の前記基部に支持された支持端と反対側の自由端が上方に向くように変更し、
前記調整手段は前記電流の大きさを前記電流値(α)よりも小さくすることを特徴とする。
これにより、エンドエフェクターのモーターへの電流の供給を抑えた状態で、対象物をエンドエフェクターで把持したまま、すなわち、エンドエフェクター上に載置したままとすることができる。これにより、エンドエフェクターのモーターが過剰に発熱することにより生じ得る当該モーターの寿命の低下を確実に防止することができる。
Such an object is achieved by the following application examples.
(Application example 1)
The robot according to this application example is electrically connected to a base, a plurality of holding parts that are supported by the base so as to be able to approach and separate from each other, and hold the object by holding the object, and a power source that supplies current A robot arm to which an end effector having a motor for driving the clamping unit is mounted by supplying current from the power source;
Posture changing means provided on the robot arm, for changing the posture of the end effector;
Adjusting means for adjusting the magnitude of the current supplied from the power source, and after the object is clamped between the clamping parts in a state where the magnitude of the current is energized at a current value (α), The posture changing means changes the posture of the end effector so that the free end on the opposite side to the support end supported by the base portion of each clamping portion faces upward.
The adjustment means makes the magnitude of the current smaller than the current value (α).
As a result, the object can be held by the end effector, that is, placed on the end effector, while the supply of current to the motor of the end effector is suppressed. Accordingly, it is possible to reliably prevent a decrease in the life of the motor that may be caused by excessive heat generation of the motor of the end effector.
(適用例2)
本適用例のロボットでは、前記電流の大きさを電流値(α)で通電した状態で前記対象物を前記挟持部同士の間で挟持した後、前記姿勢変更手段は前記エンドエフェクターの姿勢を前記各挟持部の前記基部に支持された支持端と反対側の自由端が上方に向くように変更し、前記調整手段は前記電流の大きさを前記電流値(α)よりも小さくし、前記ロボットアームを作動させることにより、前記対象物を移動させることが好ましい。
これにより、エンドエフェクターのモーターへの電流の供給を抑えた状態で、対象物をエンドエフェクターで把持したまま、すなわち、エンドエフェクター上に載置したまま、搬送することができる。これにより、エンドエフェクターのモーターが過剰に発熱することにより生じ得る当該モーターの寿命の低下をより確実に防止することができる。
(Application example 2)
In the robot according to this application example, after the object is sandwiched between the sandwiching portions in a state in which the magnitude of the current is energized with the current value (α), the posture changing means changes the posture of the end effector. The free end opposite to the support end supported by the base portion of each clamping portion is changed so as to face upward, and the adjustment means makes the current magnitude smaller than the current value (α), and the robot It is preferable to move the object by operating an arm.
Accordingly, the object can be transported while being held by the end effector, that is, while being placed on the end effector, in a state where the supply of current to the motor of the end effector is suppressed. As a result, it is possible to more reliably prevent a decrease in the life of the motor that may be caused by excessive heat generation of the motor of the end effector.
(適用例3)
本適用例のロボットでは、前記対象物を加速する移動速度で移動させる際には、加速中、前記姿勢変更手段によって前記エンドエフェクターの姿勢を前記各挟持部の前記自由端が移動方向前方側に傾くように調整するのが好ましい。
これにより、加速中に、対象物がエンドエフェクターから飛び出して、離脱するのを確実に防止することができる。
(Application example 3)
In the robot of this application example, when the object is moved at a moving speed that accelerates, the posture of the end effector is moved to the front side in the moving direction by the posture changing means during the acceleration. It is preferable to adjust so that it may incline.
Accordingly, it is possible to reliably prevent the object from jumping out of the end effector and detaching during acceleration.
(適用例4)
本適用例のロボットでは、前記対象物を減速する移動速度で移動させる際には、減速中、前記姿勢変更手段によって前記エンドエフェクターの姿勢を前記各挟持部の前記自由端が移動方向後方側に傾くように調整するのが好ましい。
これにより、減速中に、対象物がエンドエフェクターから飛び出して、離脱するのを確実に防止することができる。
(Application example 4)
In the robot of this application example, when the object is moved at a moving speed that decelerates, the posture of the end effector is moved to the rear side in the moving direction by the posture changing means during the deceleration. It is preferable to adjust so that it may incline.
Thereby, it is possible to reliably prevent the object from jumping out of the end effector and detaching during deceleration.
(適用例5)
本適用例のロボットでは、前記対象物を移動させた後に前記対象物を前記エンドエフェクターから解放する際には、前記調整手段によって前記電流の大きさを前記電流値(α)に調整させるとともに、前記姿勢変更手段によって前記エンドエフェクターの姿勢を変更前の状態に戻してから、前記挟持部同士を離間させて、前記対象物の解放を行なうのが好ましい。
これにより、対象物の解放を行なうまで、当該対象物がエンドエフェクターから離脱するのを確実に防止することができる。
(Application example 5)
In the robot of this application example, when the object is released from the end effector after moving the object, the adjustment means adjusts the magnitude of the current to the current value (α), and It is preferable that the posture changing means returns the posture of the end effector to the state before the change, and then the holding portions are separated from each other to release the object.
Accordingly, it is possible to reliably prevent the object from being detached from the end effector until the object is released.
(適用例6)
本適用例のロボットでは、前記調整手段は、前記電流の大きさを前記電流値(α)よりも連続的に小さくさせるのが好ましい。
これにより、モーターへの負担が軽減され、よって、当該モーターの寿命の低下を防止することができる。
(Application example 6)
In the robot according to this application example, it is preferable that the adjustment unit causes the magnitude of the current to be continuously smaller than the current value (α).
As a result, the burden on the motor is reduced, and thus the life of the motor can be prevented from being reduced.
(適用例7)
本適用例のロボットでは、前記調整手段は、前記電流の大きさを前記電流値(α)よりも段階的に小さくさせるのが好ましい。
これにより、モーターへの負担が軽減され、よって、当該モーターの寿命の低下を防止することができる。また、連続的に調整するより簡便な回路でおこなうことができるので安価に実現できる。
(Application example 7)
In the robot according to this application example, it is preferable that the adjustment unit causes the magnitude of the current to be smaller than the current value (α) in a stepwise manner.
As a result, the burden on the motor is reduced, and thus the life of the motor can be prevented from being reduced. In addition, since it can be performed with a simpler circuit that continuously adjusts, it can be realized at low cost.
(適用例8)
本適用例のロボットでは、前記電源は、交流電流を供給するものであり、
前記調整手段は、パルス幅変調を行なうことにより、前記電流の大きさを調整するものであるのが好ましい。
これにより、電源から供給された交流電流の大きさを容易に調整することができる。
(Application example 8)
In the robot of this application example, the power supply supplies an alternating current,
It is preferable that the adjusting means adjusts the magnitude of the current by performing pulse width modulation.
Thereby, the magnitude | size of the alternating current supplied from the power supply can be adjusted easily.
(適用例9)
本適用例のロボットでは、前記ロボットアームは、複数本のアームが互いに回動可能に連結されたアーム連結体で構成されているのが好ましい。
これにより、動作時の自由度が増し、対象物に対するエンドエフェクターの姿勢を好適に変更することができる。
(Application example 9)
In the robot according to this application example, it is preferable that the robot arm is configured by an arm connection body in which a plurality of arms are connected to each other so as to be rotatable.
Thereby, the freedom degree at the time of operation | movement increases and the attitude | position of an end effector with respect to a target object can be changed suitably.
(適用例10)
本適用例のロボットでは、前記姿勢変更手段は、前記各アームをそれぞれ独立して駆動するアーム駆動用モーターを有するのが好ましい。
これにより、エンドエフェクターで対象物を把持したまま、エンドエフェクター(対象物)の姿勢を容易に変更したり、対象物を確実に搬送したりすることができる。
(適用例11)
本適用例のロボットでは、前記電流値(α)は、前記モーターに供給可能な電流の最大値であるのが好ましい。
これにより、挟持部で対象物を確実に把持して、持ち上げることができる。
(Application example 10)
In the robot according to this application example, it is preferable that the posture changing unit includes an arm driving motor that drives each of the arms independently.
Thereby, it is possible to easily change the posture of the end effector (object) or reliably convey the object while holding the object with the end effector.
(Application Example 11)
In the robot of this application example, it is preferable that the current value (α) is a maximum value of a current that can be supplied to the motor.
Thereby, a target object can be reliably hold | gripped and lifted with a clamping part.
(適用例12)
本適用例のロボットでは、前記対象物を前記エンドエフェクターで把持して持ち上げた状態で、前記対象物に作用する力を検出する力覚センサーを備えるのが好ましい。
これにより、エンドエフェクターを介してロボットアームの先端部に加わる力やモーメントを検知することができ、よって、エンドエフェクターに把持された対象物の重量等のような当該対象物に作用する力を正確かつ確実に検出することができる。
(Application Example 12)
The robot according to this application example preferably includes a force sensor that detects a force acting on the object in a state where the object is held and lifted by the end effector.
As a result, it is possible to detect the force and moment applied to the tip of the robot arm via the end effector, so that the force acting on the object such as the weight of the object held by the end effector can be accurately detected. And it can detect reliably.
以下、本発明に係わるロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明に係わるロボットの第1実施形態を示す斜視図、図2は、図1に示すロボットの概略図、図3は、図1に示すロボットの主要部のブロック図、図4は、図1に示すロボットの作動状態を説明するための図(上段の図がエンドエフェクターの姿勢の経時的な変化を示す図、中段の図がエンドエフェクターの水平方向への移動速度の経時的な変化を示すグラフ、下段の図がエンドエフェクターのモーターに供給される電流値の経時的な変化を示すグラフ)である。なお、以下では、説明の都合上、図1、図2、図4上段の図の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図1、図2中の基台側を「基端」、その反対側を「先端」と言う。
Hereinafter, a robot according to the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a robot according to the present invention, FIG. 2 is a schematic view of the robot shown in FIG. 1, FIG. 3 is a block diagram of the main part of the robot shown in FIG. FIG. 1 is a diagram for explaining the operating state of the robot shown in FIG. 1 (the upper diagram shows the change in the posture of the end effector over time, the middle diagram shows the time-dependent movement speed of the end effector in the horizontal direction. A graph showing a significant change, and the lower diagram is a graph showing a change over time of the current value supplied to the motor of the end effector). In the following, for convenience of explanation, the upper side of the upper diagrams of FIGS. 1, 2, and 4 is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”. The base side in FIGS. 1 and 2 is referred to as “base end”, and the opposite side is referred to as “tip”.
図1に示すロボットシステム500は、ロボット1と、ロボット1に装着されるエンドエフェクターであるロボットハンド5とを備え、本実施形態では、室内の天井101から吊り下げられて設置されている。
図3に示すように、ロボット1は、電流(電力)を供給する電源800と電気的に接続されており、ロボットハンド5を装着した状態で、ワーク(対象物)700を搬送する搬送工程で用いることができる。なお、ワーク700としては、特に限定されず、例えば腕時計のような精密機器等が挙げられる。また、電源800は、工業用の電源であり、例えば、200Vの交流電圧を印加することができる。
A
As shown in FIG. 3, the
このロボット1は、ロボットアーム60と、力覚センサー70と、調整手段80と、制御手段20と、記憶手段90とを備えている。
ロボットアーム60は、基台11と、4本のアーム(リンク)12、13、14、15と、リスト(リンク)16とを備え、これらが順に連結され、互いに回動可能な多関節(6軸)アーム連結体である。これにより、動作時の自由度が増し、ワーク700に対するロボットハンド5の姿勢を好適に変更することができる。
なお、多関節ロボットでは、基台11と、アーム12〜15と、リスト16とを総称して「アーム」と言うこともでき、基台11を「第1アーム」、アーム12を「第2アーム」、アーム13を「第3アーム」、アーム14を「第4アーム」、アーム15を「第5アーム」、リスト16を「第6アーム」と分けて言うことができる。
The
The
In the articulated robot, the
図2に示すように、アーム12〜15、リスト16は、それぞれ、基台11に対し独立して変位可能に支持されている。
基台11とアーム12とは、関節(ジョイント)171を介して連結されている。そして、アーム12は、基台11に対し、鉛直方向と平行な回動軸O1回りに回動可能となっている。この回動軸O1回りの回動は、モーター(アーム駆動用モーター)401の駆動によりなされる。なお、モーター401の駆動は、モーター401とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー301により制御される(図3参照)。なお、モーター401に供給される電流は、パルス幅変調されている。
As shown in FIG. 2, the
The
アーム12とアーム13とは、関節(ジョイント)172を介して連結されている。そして、アーム13は、アーム12(基台11)に対し、水平方向と平行な回動軸O2回りに回動可能となっている。この回動軸O2回りの回動は、モーター(アーム駆動用モーター)402の駆動によりなされる。なお、モーター402の駆動は、モーター402とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー302により制御される(図3参照)。なお、モーター402に供給される電流は、パルス幅変調されている。
The
アーム13とアーム14とは、関節(ジョイント)173を介して連結されている。そして、アーム14は、アーム13(基台11)に対し、水平方向と平行な回動軸O3回りに回動可能となっている。この回動軸O3回りの回動は、モーター(アーム駆動用モーター)403の駆動によりなされる。なお、モーター403の駆動は、モーター403とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー303により制御される(図3参照)。なお、モーター403に供給される電流は、パルス幅変調されている。
The
アーム14とアーム15とは、関節(ジョイント)174を介して連結されている。そして、アーム15は、アーム14(基台11)に対し、アーム14の中心軸方向と平行な回動軸O4回りに回動可能となっている。この回動軸O4回りの回動は、モーター(アーム駆動用モーター)404の駆動によりなされる。なお、モーター404の駆動は、モーター404とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー304により制御される(図3参照)。なお、モーター404に供給される電流は、パルス幅変調されている。
The
アーム15とリスト16とは、関節(ジョイント)175を介して連結されている。そして、リスト16は、アーム15(基台11)に対し、水平方向と平行な回動軸O5回りに回動可能となっている。この回動軸O5回りの回動は、モーター(アーム駆動用モーター)405の駆動によりなされる。なお、モーター405の駆動は、モーター405とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー305により制御される(図3参照)。また、リスト16は、関節(ジョイント)176を介して、回動軸O5と垂直な回動軸O6回りにも回動可能となっている。この回動軸O6回りの回動は、モーター(アーム駆動用モーター)406駆動によりなされる。なお、モーター406の駆動は、モーター406とケーブル(図示せず)を介して電気的に接続されたモータードライバー306により制御される(図3参照)。なお、モーター405、406に供給される電流は、パルス幅変調されている。
モーター401〜406としては、特に限定されず、例えば、サーボモーターを用いるのが好ましい。また、前記各ケーブルは、それぞれ、ロボット1(ロボットアーム60)を挿通している。
The
The
図1に示すように、基台11は、ロボット1(ロボットアーム60)が多関節ロボットの場合、当該多関節ロボットの最も上方に位置し、天井101に固定される部分である。この固定方法としては、特に限定されず、例えば、複数本のボルトによる固定方法を用いている。
基台11は、中空の基台本体(ハウジング)112を有している。基台本体112は、円筒状をなす円筒状部113と、当該円筒状部113の外周部に一体的に形成された、箱状をなす箱状部114とに分けることができる。そして、このような基台本体112には、例えば、モーター401やモータードライバー301〜306、その他調整手段80等が収納されている。
As shown in FIG. 1, when the robot 1 (robot arm 60) is an articulated robot, the
The
アーム12〜15は、それぞれ、中空のアーム本体2を有しており、基台11に対する配置箇所、すなわち、ロボット1全体における配置箇所と、その他に外形形状が異なること以外は、ほぼ同じ構成である。また、アーム本体2には、駆動機構3が内蔵されて(設けられて)いる。なお、以下では、説明の都合上、アーム12が有するアーム本体2、当該アーム本体2に内蔵された駆動機構3をそれぞれ「アーム本体2a」、「駆動機構3a」と言い、アーム13が有するアーム本体2、当該アーム本体2に内蔵された駆動機構3をそれぞれ「アーム本体2b」、「駆動機構3b」と言い、アーム14が有するアーム本体2、当該アーム本体2に内蔵された駆動機構3をそれぞれ「アーム本体2c」、「駆動機構3c」と言い、アーム15が有するアーム本体2、当該アーム本体2に内蔵された駆動機構3をそれぞれ「アーム本体2d」、「駆動機構3d」と言う。
Each of the
アーム12は、基台11の下端部(先端部)に水平方向に対し傾斜した姿勢で連結されている。このアーム12では、駆動機構3aがモーター402を有しており、アーム本体2a内に収納されている。
アーム13は、アーム12の先端部に連結されている。このアーム13では、駆動機構3bがモーター403を有しており、アーム本体2b内に収納されている。
アーム14は、アーム13の先端部に連結されている。このアーム14では、駆動機構3cがモーター404を有しており、アーム本体2c内に収納されている。
The
The
The
アーム15は、アーム14の先端部に、その中心軸方向と平行に連結されている。このアーム15では、駆動機構3dがモーター405、406を有しており、アーム本体2d内に収納されている。
アーム15の先端部(基台11と反対側の端部)には、リスト16が連結されている。このリスト16には、ロボットハンド5が着脱自在に装着される。そして、ロボット1は、リスト16に装着されたロボットハンド5でワーク700を把持したまま、駆動機構3a〜3dでアーム12〜15やリスト16等をそれぞれ独立して駆動することにより、ロボットハンド5(ワーク700)の姿勢を容易に変更したり、ワーク700を確実に搬送したりすることができる(図1参照)。このように、ロボット1では、駆動機構3a〜3dは、ロボット1の先端部に装着されたロボットハンド5の姿勢を変更する姿勢変更手段として機能する。
The
A
リスト16は、円筒状をなす(外形形状が円柱状をなす)リスト本体(装着部)161を有している。このリスト本体161に、ロボットハンド5が装着される。また、リスト本体161は、アーム15の駆動機構3dに連結されており、当該駆動機構3dのモーター406の駆動により、回動軸O6回りに回動する。
なお、駆動機構3a〜3dは、それぞれ、モーターの他に、例えば、プーリーやタイミングベルトを有している。
The
The drive mechanisms 3a to 3d each have, for example, a pulley and a timing belt in addition to the motor.
図1に示すように、リスト16の先端部には、力覚センサー70が設けられている。
力覚センサー70は、ロボットハンド5を介してリスト16に加わる力やモーメントを検知することができる。これにより、ロボットハンド5に把持されたワーク700を、その直近で、当該ワーク700に作用する力を正確かつ確実に検出することができる。この力としては、例えば、ワーク700の重量や搬送時(移動時)の慣性力等が挙げられる。
As shown in FIG. 1, a
The
この力覚センサー70としては、特に限定されず、各種のものを用いることができるが、その1例としては、例えば、互いに直交する3軸の各軸方向の力および各軸回りのモーメントを検出する6軸力センサー等が挙げられる。この力覚センサー70は、例えば、ロボットハンド5によりワーク700を把持して持ち上げた状態で、そのロボットハンド5からリスト16に加わる力やモーメントを検出する。そして、力とモーメントとを含めたものからワーク700の重量等を算出することができる。
なお、力覚センサー70の検出結果、すなわち、力覚センサー70から出力される信号は、制御手段20に入力される。そして、制御手段20は、力覚センサー70の検出結果に基づいて所定の制御を行なうことができる。
The
The detection result of the
調整手段80は、パルス幅変調(PWM)回路(図示せず)を有している。この回路で、パルス幅変調(PWM)を行なうことにより、電源800から供給された交流電流の大きさを容易に調整することができる。
制御手段20は、CPU(Central Processing Unit)が内蔵され、モータードライバー301〜306、調整手段80、力覚センサー70等の作動をそれぞれ制御する装置である。
これにより、制御手段20は、モータードライバー301〜306を介して、モーター401〜406をそれぞれ独立して作動させることができる。その際、制御手段20は、例えば、モーター401〜406への電流を所望の値になるようフィードバックしたり、モーター401〜406(関節171〜176)の角速度を所望の値になるようフィードバックする。この制御プログラムは、記憶手段90に予め記憶されている。
The adjusting means 80 has a pulse width modulation (PWM) circuit (not shown). By performing pulse width modulation (PWM) with this circuit, the magnitude of the alternating current supplied from the
The control means 20 is a device that incorporates a CPU (Central Processing Unit) and controls the operations of the
Thereby, the control means 20 can operate the motors 401-406 independently via the motor drivers 301-306, respectively. At that time, for example, the
また、制御手段20は、モータードライバー307を介して、ロボットハンド5のモーター32を作動させることができる。その際、制御手段20は、モーター32への電流を所望の値になるようフィードバックしたり、すなわち、調整手段80を制御したり、モーター32の角速度(挟持片512の移動速度)を所望の値になるようフィードバックすることができる。この制御プログラムも、記憶手段90に予め記憶されている。
記憶手段90は、RAM(Random Access Memory)、HD(Hard Disk)、CD−ROM(Compact Disc Read−Only Memory)等のような記録媒体を有し、前述した各種制御プログラムを記憶するものである。
Further, the control means 20 can operate the motor 32 of the
The storage means 90 has a recording medium such as a RAM (Random Access Memory), an HD (Hard Disk), a CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory), etc., and stores the various control programs described above. .
図1に示すように、ロボットハンド5は、ロボット1のリスト16に装着された状態で使用される。以下、この状態を「装着状態」と言う。このロボットハンド5は、ワーク700を把持する把持機構51と、把持機構51を駆動させるモーター(エンドエフェクター用モーター)52とを有している。
把持機構51は、ベース(基部)511と、ベース511突出した一対の挟持片(挟持部)512とを有している。
As shown in FIG. 1, the
The gripping
ベース511は、板状をなし、ロボット1のリスト16に装着される部分である。また、ベース511は、挟持片512同士を互いに接近・離間可能に片持支持している。
一対の挟持片512は、互いに対向配置された長尺な板部材であり、その一端がベース511に支持された支持端513となり、その反対側の他端が自由端514となる(図4上段の図参照)。そして、挟持片512同士がベースに対して並進して接近することにより、これらの間でワーク700を挟持し合うことができる。これにより、ワーク700が把持される。また、挟持片512同士が前記と反対に離間することにより、把持されていたワーク700を解放することができる。
なお、ロボットハンド5は、図1に示す構成のものに限定されず、複数本のフィンガー(挟持部)を有するマニピュレーターであってもよい。
The
The pair of sandwiching
The
モーター52は、ベース511に内蔵されており、モーター52の回転力を伝達する、複数の歯車を有する伝達機構を介して、各挟持片512と連結されている。図3に示すように、モーター52は、装着状態で、ロボット1が有するモータードライバー307等を介して、電源800に電気的に接続され、当該電源800から電流が供給される。この供給によりモーター52が回転して、伝達機構を介して、挟持片512同士を互いに接近・離間可能に移動させる(駆動させる)ことができる。これにより、挟持片512同士の間でワーク700を確実に挟持することができたり、その反対に、挟持したワーク700を確実に放すことができる。
The
なお、モーター52には、その回転速度と位置とをモータードライバー307に送信するためのエンコーダー(図示せず)が内蔵されている。
また、モータードライバー307は、調整手段80と電気的に接続されている。これにより、調整手段80でパルス幅変調(調整)された電流がモータードライバー307を介して、モーター52に供給される。
The
The
ところで、モーター52の作動時には、当該モーター52が発熱し、その発熱の程度によっては、モーター52の寿命が短くなる、すなわち、モーター52が故障して使用不可能となる問題がある。これは、通常、モーター52には、ワーク700が搬送されている間、当該ワーク700を確実に把持し続けるために、できる限り大きい電流(最大電流)を供給し続けるからである。また、モーター52の発熱により、例えば、把持機構51やリスト16、その他ワーク700等のような、モーター52の周辺部が過剰に加熱されてしまうという問題がある。
しかしながら、ロボットシステム500(ロボット1)では、このような問題が生じるのが防止される。以下、これについて説明する。
By the way, when the
However, the robot system 500 (robot 1) can prevent such a problem from occurring. This will be described below.
前述したように、モーター52は、供給される電流の大きさが、モーター52に供給可能な電流の最大値である電流値(α)で通電した状態では、温度が上昇して、発熱する。なお、モーター52には、電流値(α)が供給されているため、把持機構51でワーク700を確実に把持して、持ち上げることができる(図4(b)参照)。
ロボットシステム500(ロボット1)で前記「問題」が生じるのが防止されるような作動状態(図4参照)は、制御手段20の制御プログラムで実行される。
As described above, the temperature of the
An operation state (see FIG. 4) that prevents the “problem” from occurring in the robot system 500 (robot 1) is executed by the control program of the control means 20.
なお、ここでは、ワーク700を第1テーブル901から第2テーブル902に搬送する工程を一例として説明する。また、ロボットシステム500では、ロボットハンド5の把持機構51でワーク700を把持した際に、当該ワーク700の変形が防止されるよう構成されている。この構成としては、例えば、ワーク700の柔軟性や剛性に応じて、モーター52の「トルクリミット」が調整可能となる構成が挙げられる。
Here, the process of transporting the
まず、ワーク700は、予め第1テーブル901上に載置されている。そして、この状態から、ロボットハンド5を把持機構51の挟持片512同士を離間させた状態で、ワーク700にその上方から接近させる。
次に、図4(a)上段に示すように、把持機構51の挟持片512同士の間にワーク700を配置した状態で、挟持片512同士を接近させる。これにより、ワーク700を挟持する(把持する)ことができる。このとき、図4(a)下段に示すように、ロボットハンド5のモーター52には、電流値(α)の電流が供給されている。これにより、ワーク700が確実に挟持され、よって、挟持片512から離脱するのが確実に防止される。なお、この電流値(α)の電流が供給された状態は、ロボットハンド5が反転する(時間k2)まで維持される。また、ワーク700に対する挟持が成功したか否かの判断については、接触センサー(図示せず)からの情報に基づいて行われる。
First, the
Next, as shown in the upper part of FIG. 4A, the clamping
その後、第1テーブル901上で各アームを駆動機構3により作動させることにより、図4(b)上段に示すように、ロボットハンド5の姿勢を、各挟持片512の自由端514が鉛直上方に向くように変更する、すなわち、図4(a)上段に示す状態から反転する。これにより、ワーク700は、ロボットハンド5のベース511によっても下側から支持されて、安定して把持されることとなる。
Thereafter, each arm is operated by the
また、この反転とともに、ロボットシステム500では、図4(a)下段に示すように、ロボットハンド5のモーター52に供給される電流の大きさを瞬時に調整手段80によって電流値(α)よりも低下させる。このときの電流値は、図4(a)下段に示すグラフでは「零」であるが、これに限定されず、電流値(α)よりも低い値であれば、いかなる値であってもよい。以下、ロボットハンド5が反転し、電流の大きさが電流値(α)よりも低い状態を「省電力状態」と言う。また、この省電力状態は、ロボットハンド5が第2テーブル902上で再度反転する直前まで(時間k2〜k5の間)維持される(図1下段参照)。
In addition, along with this reversal, in the
次に、図4(c)上段に示すように、省電力状態でロボット1(ロボットアーム60)を作動させることにより、ワーク700を水平方向に加速させつつ移動させる。これにより、ワーク700を第2テーブル902まで搬送することができる。
なお、図4(c)中段に示すように、このときの移動速度の最大値は、速度vであり、当該速度vに至るまで(時間k2〜k3の間)は、加速している。この加速度は、予め記憶手段90に記憶されている。
また、ワーク700を加速させつつ移動させる際には、この加速中、図4(c)上段に示すように、駆動機構3によってロボットハンド5の姿勢を各挟持片512の自由端514が移動方向前方側に若干傾くように調整する。この傾斜角度について以下に説明する。なお、この傾斜状態でも、各挟持片512の自由端514は、上方を向いている。
Next, as shown in the upper part of FIG. 4C, the
Incidentally, as shown in FIG. 4 (c) the middle, the maximum value of the movement speed at this time is the speed v, (during time k 2 to k 3) up to the velocity v is accelerated . This acceleration is stored in the storage means 90 in advance.
Further, when moving the
図4(c)上段に示す状態では、ワーク700には、鉛直下方に作用する重力F1の他に、さらに水平方向(進行方向後方)の慣性力F2が作用している。また、ワーク700には、ベース511からの反力F3も作用している。そして、重力F1と慣性力F2との合力(合成力)F4と、反力F3とが釣り合うように傾斜角度を決定する。なお、重力F1や慣性力F2は、力覚センサー70で検知され、その検知結果等に基づいて、制御手段20が加速時の傾斜角度を決定することができる。
ロボットハンド5をこのような傾斜角度で傾斜させたまま移動することにより、加速中に、ワーク700がロボットハンド5から飛び出して、離脱するのを確実に防止することができる。
そして、速度vに至った後(時間k3〜k4の間)は、当該速度vで等速移動する。
In the state shown in FIG. 4 (c) upper, the
By moving the
Then, after reaching the speed v (between the times k 3 and k 4 ), it moves at a constant speed at the speed v.
次に、図4(d)中段に示すように、第2テーブル902に近づいてきたら、ワーク700を減速させつつ移動させる。この減速は、ワーク700(ロボットハンド5)が第2テーブル902上に位置するまで(時間k4〜k5の間)行なわれる。
この減速中、図4(d)上段に示すように、駆動機構3によってロボットハンド5の姿勢を各挟持片512の自由端514が移動方向後方側に若干傾くように調整する。この傾斜角度について以下に説明する。なお、この傾斜状態でも、各挟持片512の自由端514は、上方を向いている。
Next, as shown in the middle part of FIG. 4D, when the second table 902 is approached, the
During this deceleration, the posture of the
図4(d)上段に示す状態では、ワーク700には、鉛直下方に作用する重力F1の他に、さらに水平方向(進行方向前方)の慣性力F2’が作用している。また、ワーク700には、ベース511からの反力F3’も作用している。そして、重力F1と慣性力F2’との合力(合成力)F4’と、反力F3’とが釣り合うように傾斜角度を決定する。なお、慣性力F2’も、力覚センサー70で検知され、その検知結果等に基づいて、制御手段20が減速時の傾斜角度を決定することができる。
ロボットハンド5をこのような傾斜角度で傾斜させたまま移動することにより、減速中に、ワーク700がロボットハンド5から飛び出して、離脱するのを確実に防止することができる。
In the state shown in FIG. 4 (d) upper, the
By moving the
次に、図4(e)上段に示すように、ロボットハンド5が第2テーブル902上に来たら、当該ロボットハンド5の姿勢を図4(b)上段に示す状態と同様の状態に戻す、すなわち、各挟持片512の自由端514を鉛直上方に向かせる。
その後、ワーク700をロボットハンド5から解放する。その際、図4(e)下段に示すように、電流の大きさを調整手段80によって電流値(α)に瞬時に上昇させる。この状態は、ロボットハンド5の姿勢が再度反転するまで(時間k5〜k6の間)維持される。
また、電流値を上昇させるとともに、ロボットシステム500では、図4(f)上段に示すように、駆動機構3によってロボットハンド5の姿勢を図4(a)上段に示す状態と同様の状態(変更前の状態)に戻す、すなわち、再度反転させる。
Next, as shown in the upper part of FIG. 4 (e), when the
Thereafter, the
In addition, the current value is increased, and in the
次に、挟持片812同士を離間させて、ワーク700を第2テーブル902上で解放することができる。これにより、ワーク700は、第2テーブル902上に載置される。
このようにロボットシステム500では、省電力状態を取ることができ、その省電力状態でワーク700を、ロボットハンド5で把持したまま、すなわち、ロボットハンド5上に載置したまま搬送することができる。これにより、ロボットハンド5のモーター52が過剰に発熱することにより生じ得るモーター52の寿命の低下を確実に防止することができる。また、モーター52の周辺への過剰な加熱も確実に防止することができ、よって、例えば作業者が挟持片512やワーク700に触れても、火傷を負うのを確実に防止することができ、安全である。
なお、ロボットシステム500は、本実施形態ではワーク700を水平方向に搬送した場合を一例として挙げているが、これに限定されず、例えば、ワーク700を鉛直方向(上下方向)に搬送した場合でも、同様の効果を奏する。
Next, the
Thus, in the
In the present embodiment, the
<第2実施形態>
図5は、本発明に係わるロボット(第2実施形態)に装着されたエンドエフェクターのモーターに供給される電流値の経時的な変化を示すグラフである。
以下、この図を参照して本発明に係わるロボットの第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 5 is a graph showing the change over time of the current value supplied to the motor of the end effector attached to the robot (second embodiment) according to the present invention.
The second embodiment of the robot according to the present invention will be described below with reference to this figure, but the description will focus on the differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
本実施形態は、電流値の減少の態様が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
図5に示すように、本実施形態では、調整手段80により電流の大きさを電流値(α)よりも低下させる際、その電流の大きさが連続的に変化する。これにより、モーター52への負担が軽減され、よって、モーター52の寿命の低下を防止することができる。
The present embodiment is the same as the first embodiment except that the manner of decreasing the current value is different.
As shown in FIG. 5, in this embodiment, when the magnitude of the current is reduced below the current value (α) by the adjusting means 80, the magnitude of the current continuously changes. As a result, the burden on the
<第3実施形態>
図6は、本発明に係わるロボット(第3実施形態)に装着されたエンドエフェクターのモーターに供給される電流値の経時的な変化を示すグラフである。
以下、この図を参照して本発明に係わるロボットの第3実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
<Third Embodiment>
FIG. 6 is a graph showing a change with time of the current value supplied to the motor of the end effector mounted on the robot according to the present invention (third embodiment).
Hereinafter, a third embodiment of the robot according to the present invention will be described with reference to this figure, but the description will focus on differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
本実施形態は、電流値の減少の態様が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
図6に示すように、本実施形態では、調整手段80により電流の大きさを電流値(α)よりも低下させる際、その電流の大きさが段階的に変化する。これにより、モーター52への負担が軽減され、よって、モーター52の寿命の低下を防止することができる。
The present embodiment is the same as the first embodiment except that the manner of decreasing the current value is different.
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, when the magnitude of the current is reduced below the current value (α) by the adjusting means 80, the magnitude of the current changes stepwise. As a result, the burden on the
以上、本発明に係わるロボットを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ロボットを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明に係わるロボットは、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
As described above, the robot according to the present invention has been described with respect to the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and each unit constituting the robot has an arbitrary configuration that can exhibit the same function. Can be replaced. Moreover, arbitrary components may be added.
The robot according to the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above-described embodiments.
また、ロボットは、前記各実施形態では室内の天井から吊り下げられて設置されたものであるが、これに限定されず、例えば、室内の床面や壁面に設置されたものであってもよい。
また、エンドエフェクターが装着されるロボットアームは、前記各実施形態では複数本のアームを備えるものであったが、これに限定されず、例えば、1本のアームを備えるものであってもよい。
In addition, the robot is suspended from the indoor ceiling in each embodiment, but is not limited thereto. For example, the robot may be installed on an indoor floor or wall surface. .
The robot arm to which the end effector is attached is provided with a plurality of arms in each of the above embodiments, but is not limited thereto, and may be provided with, for example, one arm.
また、エンドエフェクターにおける挟持片の設置数は、前記各実施形態では2枚であるが、これに限定されず、例えば、3枚以上であってもよい。
また、エンドエフェクターでは、一対の挟持片同士の接近・離間は、前記各実施形態では各挟持片がベースに対して並進することにより行なわれているが、これに限定されず、例えば、ベースに対して回動することにより行なわれてもよい。
Moreover, although the number of the clamping pieces in the end effector is two in each embodiment, the number is not limited to this, and may be three or more, for example.
Further, in the end effector, the approach / separation of the pair of sandwiching pieces is performed by the translation of each sandwiching piece with respect to the base in each of the above embodiments. It may be performed by rotating with respect to it.
1……ロボット 11……基台 112……基台本体(ハウジング) 113……円筒状部 114……箱状部 12、13、14、15……アーム(リンク) 16……リスト(リンク) 161……リスト本体(装着部) 171、172、173、174、175、176……関節(ジョイント) 2、2a、2b、2c、2d……アーム本体 3、3a、3b、3c、3d……駆動機構 5……ロボットハンド 51……把持機構 511……ベース(基部) 512……挟持片(挟持部) 513……支持端 514……自由端 52……モーター(エンドエフェクター用モーター) 20……制御手段 301、302、303、304、305、306、307……モータードライバー 401、402、403、404、405、406……モーター(アーム駆動用モーター) 60……ロボットアーム 70……力覚センサー 80……調整手段 90……記憶手段 101……天井 500……ロボットシステム 700……ワーク(対象物) 800……電源 901……第1テーブル 902……第2テーブル O1、O2、O3、O4、O5、O6……回動軸 F1……重力 F2、F2’……慣性力 F3、F3’……反力 F4、F4’……合力(合成力)
1 ...
Claims (10)
前記ロボットアームに設けられ、前記エンドエフェクターの姿勢を変更する姿勢変更手
段と、
前記電源から供給された電流の大きさを調整する調整手段と、を備え、
前記電流の大きさを電流値(α)で通電した状態で前記対象物を前記挟持部同士の間で挟持した後、前記姿勢変更手段は前記エンドエフェクターの姿勢を前記各挟持部の前記基部に支持された支持端と反対側の自由端が上方に向くように変更し、
前記調整手段は前記電流の大きさを前記電流値(α)よりも小さくし、
前記ロボットアームを作動させることにより、前記対象物を加速する移動速度で移動させる際には、加速中、前記姿勢変更手段によって前記エンドエフェクターの姿勢を前記各挟持部の前記自由端が移動方向前方側に傾くように調整することを特徴とするロボット。 A base, and a plurality of clamping parts that are cantilevered and supported by the base so as to be able to approach and separate from each other, and are gripped by clamping an object, and are electrically connected to a power source that supplies current, and current from the power source A robot arm to which an end effector having a motor for driving the clamping unit is mounted;
Posture changing means provided on the robot arm, for changing the posture of the end effector;
Adjusting means for adjusting the magnitude of the current supplied from the power source,
After the object is clamped between the clamping parts while the magnitude of the current is energized at a current value (α), the attitude changing means sets the attitude of the end effector to the base of each clamping part. Change so that the free end opposite to the supported support end faces upward,
The adjusting means makes the magnitude of the current smaller than the current value (α) ,
When moving the object at a moving speed that accelerates the robot arm by operating the robot arm, the posture changing means changes the posture of the end effector during acceleration, so that the free ends of the holding portions are moved forward in the moving direction. A robot characterized by adjusting to tilt sideways .
前記ロボットアームに設けられ、前記エンドエフェクターの姿勢を変更する姿勢変更手
段と、
前記電源から供給された電流の大きさを調整する調整手段と、を備え、
前記電流の大きさを電流値(α)で通電した状態で前記対象物を前記挟持部同士の間で挟持した後、前記姿勢変更手段は前記エンドエフェクターの姿勢を前記各挟持部の前記基部に支持された支持端と反対側の自由端が上方に向くように変更し、
前記調整手段は前記電流の大きさを前記電流値(α)よりも小さくし、
前記ロボットアームを作動させることにより、前記対象物を減速する移動速度で移動させる際には、減速中、前記姿勢変更手段によって前記エンドエフェクターの姿勢を前記各挟持部の前記自由端が移動方向後方側に傾くように調整することを特徴とするロボット。 A base, and a plurality of clamping parts that are cantilevered and supported by the base so as to be able to approach and separate from each other, and are gripped by clamping an object, and are electrically connected to a power source that supplies current, and current from the power source A robot arm to which an end effector having a motor for driving the clamping unit is mounted;
A posture changing hand provided on the robot arm and changing the posture of the end effector.
Step and
Adjusting means for adjusting the magnitude of the current supplied from the power source,
After the object is clamped between the clamping parts while the magnitude of the current is energized at a current value (α), the attitude changing means sets the attitude of the end effector to the base of each clamping part. Change so that the free end opposite to the supported support end faces upward,
The adjusting means makes the magnitude of the current smaller than the current value (α) ,
When the object is moved at a moving speed that decelerates by operating the robot arm, the posture of the end effector is changed by the posture changing means during the deceleration so that the free end of each clamping unit moves backward in the moving direction. A robot characterized by adjusting to tilt sideways.
前記調整手段は、パルス幅変調を行なうことにより、前記電流の大きさを調整するものである請求項1ないし5のいずれか1項に記載のロボット。 The power supply supplies alternating current,
The adjusting means, by performing pulse width modulation, the robot according to any one of claims 1 to 5 is for adjusting the magnitude of the current.
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