JP6576646B2 - リンク作動装置を用いた多関節ロボット - Google Patents
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Description
前記複数の関節部のうちの、前記最も先端側のアーム部とこのアーム部から一つ基端側のアーム部とを連結する関節部は、両側の前記アーム部同士を互いに直交2軸周りに相対回転させるリンク作動装置からなり、かつ残りの関節部のうちの少なくとも1つの関節部は、両側の前記アーム部同士を互いに直線方向に相対移動させる直動機構からなり、
前記リンク作動装置は、両側の前記アーム部のうちの基端側のアーム部に固定された基端側のリンクハブに対し先端側のアーム部に固定された先端側のリンクハブを、3組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結し、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、前記3組以上のリンク機構のうちの2組以上のリンク機構に前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用駆動源を設け、前記最も先端側のアーム部の先端に、前記エンドエフェクタを相対回転可能に搭載する回転機構を設けたことを特徴とする。
これにより、多関節ロボットに異様な負荷がかかった場合、例えば人や物に衝突した場合にこれを検知することができる。このため、異様な負荷がかかったときに、動作を停止する等の回避動作をとることができ、安全である。
姿勢制御用駆動源にトルク検出手段を設けることで、荷重検出用のセンサを別に設けることなく、先端側のリンクハブに作用する荷重を推定することができ、多関節ロボットのコンパクト化やコスト低減に繋がる。また、リンク作動装置の作動範囲内において、特異点がなく全方向にスムーズに動かせる構成であるため、先端側のリンクハブに様々な方向から荷重が作用した場合でも姿勢制御用駆動源に確実にトルクが伝達され、正確な荷重を推定することができる。
この構成であると、多関節ロボットを使用しないときにコンパクトにすることができ、保管スペースが狭くて済む。また、多関節ロボット全体の可動範囲、特にベースユニットとエンドエフェクタの間の多関節アームの可動範囲を最小限にできるため、占有スペースを狭くできる。
この構成とすると、この多関節ロボットの多関節アームを人間の腕と見做した場合、手首関節に相当する第4の関節部を、手首関節に近い動作が可能な回転2自由度のリンク作動装置で構成したため、各関節部の動きとエンドエフェクタの動きとの関係をイメージし易くなり、操作性が良い。また、人の腕における手首関節に相当する多関節アームの先端付近の関節部にリンク作動装置を配置したため、リンク作動装置に作用する負荷が小さく、より高速で木目細かい動作が可能である。さらに、多関節アームにおいてリンク作動装置や直動機構等よりも先端側にケーブルを捩れさせる可能性のある回転機構を配置したため、リンク作動装置や直動機構等の配線の取り回しが容易である。
これにより、人が両手で行うような作業が可能となる。
この構成とすることで、人と同じような双腕型のロボットの形状となり、人と同じような作業を行うことができる。また、多関節ロボットが機能不全となった場合、多関節ロボットを撤去した跡のスペースに人が入って代替して作業を行うことができるため、生産性を大幅に下げることを防止できる。
図1はこの多関節ロボットの概略構成を示す図である。多関節ロボット1は、ベースユニット2と、このベースユニット2に設置された多関節アーム3とからなり、多関節アーム3の先端に、被作業体(図示せず)に対して作業を行うエンドエフェクタ4が搭載されている。この例では、ベースユニット2は、水平面からなる設置面5に設置されている。ベースユニット2内には、この多関節ロボット1の動作を制御するコントローラ6が内蔵されている。コントローラ6は、ベースユニット2の外部に設置しても良い。
なお、この例では、リンク機構34と同数の姿勢制御用駆動源31が設けられているが、3組のリンク機構34のうち少なくとも2組に姿勢制御用駆動源31が設けられていれば、基端側のリンクハブ32に対する先端側のリンクハブ33の姿勢を確定することができる。
2…ベースユニット
3…多関節アーム
4…エンドエフェクタ
5…設置面
11…第1のアーム部
12…第2のアーム部
13…第3のアーム部
14…第4のアーム部
21…第1の関節部(回転機構)
22…第2の関節部(回転機構)
23…第3の関節部(直動機構)
24…第4の関節部(リンク作動装置)
30…パラレルリンク機構
31…姿勢制御用駆動源
32…基端側のリンクハブ
33…先端側のリンクハブ
34…リンク機構
35…基端側の端部リンク部材
36…先端側の端部リンク部材
37…中央リンク部材
78…トルク検出手段
79…荷重推定手段
Claims (6)
- ベースユニットと、このベースユニットに設置された多関節アームとを有し、この多関節アームは、基端側から先端側へ複数のアーム部が直列に並び、前記ベースユニットと最も基端側のアーム部、および隣合うアーム部同士がそれぞれ関節部を介して互いに相対変位可能に連結され、最も先端側のアーム部に搭載されたエンドエフェクタを用いて作業を行う6自由度以上の多関節ロボットであって、
前記複数の関節部のうちの、前記最も先端側のアーム部とこのアーム部から一つ基端側のアーム部とを連結する関節部は、両側の前記アーム部同士を互いに直交2軸周りに相対回転させるリンク作動装置からなり、かつ残りの関節部のうちの少なくとも1つの関節部は、両側の前記アーム部同士を互いに直線方向に相対移動させる直動機構からなり、
前記リンク作動装置は、両側の前記アーム部のうちの基端側のアーム部に固定された基端側のリンクハブに対し先端側のアーム部に固定された先端側のリンクハブを、3組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結し、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、前記3組以上のリンク機構のうちの2組以上のリンク機構に前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用駆動源を設け、
前記最も先端側のアーム部の先端に、前記エンドエフェクタを相対回転可能に搭載する回転機構を設けた
ことを特徴とするリンク作動装置を用いた多関節ロボット。 - 請求項1に記載のリンク作動装置を用いた多関節ロボットにおいて、前記姿勢制御用駆動源は回転力を発生させるロータリアクチュエータであり、各姿勢制御用駆動源にこの姿勢制御用駆動源にかかるトルクを検出するトルク検出手段を設け、このトルク検出手段の検出結果から前記先端側のリンクハブに作用する荷重を推定する荷重推定手段を設けたリンク作動装置を用いた多関節ロボット。
- 請求項1または請求項2に記載のリンク作動装置を用いた多関節ロボットにおいて、前記直動機構は、両側の前記アーム部を互いに前記直線方向の一方向に相対移動させるとき、いずれか一方のアーム部がもう一方のアーム部の内部に収納される構成であるリンク作動装置を用いた多関節ロボット。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のリンク作動装置を用いた多関節ロボットにおいて、前記ベースユニットと最も基端側の前記アーム部とを連結する関節部は、前記ベースユニットの設置面に対して直交する回転軸回りに両側の前記ベースユニットおよび記アーム部を相対回転させる回転機構からなり、最も基端側の前記アーム部と基端側から2番目の前記アーム部とを連結する関節部は、前記ベースユニットの設置面と平行な回転軸回りに両側の前記各アーム部を相対回転させる回転機構からなり、基端側から2番目の前記アーム部と基端側から3番目の前記アーム部とを連結する関節部は、両側の前記アーム部同士を互いに直線方向に相対移動させる前記直動機構からなり、前記基端側から3番目のアーム部と基端側から4番目のアーム部とを連結する関節部は、両側の前記アーム部同士を互いに直交2軸周りに相対回転させる前記リンク作動装置からなり、基端側から4番目の前記アーム部と前記エンドエフェクタとを連結する関節部が、前記回転機構からなる多関節ロボット。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のリンク作動装置を用いた多関節ロボットにおいて、1つの前記ベースユニットに前記多関節アームを2つ設置したリンク作動装置を用いた多関節ロボット。
- 請求項5に記載のリンク作動装置を用いた多関節ロボットにおいて、前記2つの多関節アームは、前記ベースユニットの互いに対称となる面に最も基端側の前記アーム部が設置されているリンク作動装置を用いた多関節ロボット。
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