JP6623871B2

JP6623871B2 - ロボット

Info

Publication number: JP6623871B2
Application number: JP2016055395A
Authority: JP
Inventors: 裕太郎高木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: JP2017164882A

Description

本発明はロボットに関する。

近年、工場や倉庫などで作業を行うロボットの開発が進められている。工場の生産ライン等においては、例えば部品や工具等の荷物を格納場所から取り出すために格納場所の扉をアームで把持して開閉するロボットが用いられている。

これらのロボットは、安全に作業を実行するために、転倒を防止する必要がある。特許文献１には、歩行ロボットの足底に回動自在又は伸縮自在に配設され転倒防止動作時に基部の外方に突出するアーム部と、を備えるロボットが記載されている。

特開２００７−７５９４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたロボットでは、作業対象の物体が重い場合、または把持するアームが長い場合、ロボットの姿勢が傾き、転倒を防止することができないという問題があった。

本発明のロボットは、作業対象物を把持するアームと、駆動輪を有する台車と、前記駆動輪を回転させる第１モータと、補助輪を有し、前記台車と接続するトレイと、前記トレイを前記台車から押し出すトレイ駆動ユニットと、前記台車と前記トレイを接続する地面に平行な軸を回転軸として、前記トレイに対して前記台車を回転させる第２モータと、前記第１モータ、前記第２モータ及び前記トレイ駆動ユニットを制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記アームが作業対象物を把持している時に前記第１モータが発生させるトルクが減少することを検知した場合、前記トレイ駆動ユニットにより前記トレイを前方に押し出させ、前記第２モータにより前記台車の駆動輪を接地させるように前記トレイを回転させるようにした。

本発明のロボットは、作業対象の物体が重い場合、または把持するアームが長い場合でも、転倒を防止することができる。

本実施の形態にかかるロボットの概略構成を示す斜視図である。本実施の形態にかかるロボットの作業前の状態を示す図である。本実施の形態にかかるロボットが収納具を把持している状態を示す図である。本実施の形態にかかるロボットの駆動輪が地面から離れている状態を示す図である。本実施の形態にかかるロボットのトレイが台車から押し出されている状態を示す図である。本実施の形態にかかるロボットの駆動輪が地面と接している状態を示す図である。

（本実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかるロボットの概略構成を示す斜視図である。図１において、ロボット１０は、台車１１と、駆動輪１２と、第１モータ１３と、ボデー１４と、アーム１５と、アーム関節１６と、アーム駆動ユニット１７と、トレイ１８と、補助輪１９と、軸２０と、トレイ駆動ユニット２１と、第２モータ２２と、コントローラ２３とを備える。

台車１１は駆動輪１２を備えており、床面を自律移動可能に構成されている。例えば、台車１１は全方位に移動可能に構成されている。

第１モータ１３（不図示）は、駆動輪１２を回転させることにより、ロボット１０を移動可能とするモータである。第１モータ１３は、台車１１内に収容されていることが好適である。

ボデー１４は、台車１１上に備え付けられ、アーム関節１６を介してアーム１５と接続している。

アーム１５は、作業対象物を把持するように構成されている。たとえば、アーム１５は、先端に作業対象物を把持するための形状を有している。例えば、アーム１５は、作業対象物の一部を挟み込むＵ字形状をアーム１５の先端に有してもよい。

アーム関節１６は、アーム１５とボデー１４とを接続する関節機構である。アーム関節１６は、アーム１５がボデー１４に対して回転自在となるように構成されている。例えば、アーム関節１６は、回転軸およびベアリングで構成されることが好適である。

アーム駆動ユニット１７（不図示）は、アーム関節１６を軸としてアーム１５を駆動し、アーム１５が把持する作業対象物の高さに合わせられるようにする駆動ユニットである。例えば、アーム駆動ユニット１７は、モータ等で構成されることが好適である。また、アーム駆動ユニット１７は、ボデー１４内に収容されていることが好適である。

トレイ１８は補助輪１９を備え、床面を移動可能に構成されている。トレイ１８は、トレイ駆動ユニット２１により、台車１１に対して前後に移動可能に構成されている。また、トレイ１８は、台車１１に対して地面に平行な軸２０で接続し、第２モータ２２により、この軸２０を回転軸として、台車１１に対して回転可能に構成されている。具体的には、トレイ１８は、地面から離れた駆動輪が再び地面に接することができるように、第２モータ２２により、台車１１に対して回転軸を中心に回転する。

トレイ駆動ユニット２１（不図示）は、台車１１に対して、トレイ１８を前後方向に移動させる駆動ユニットである。例えば、トレイ駆動ユニット２１は、アクチュエータで構成されることが好適である。また、トレイ駆動ユニット２１は台車１１内に収容されていることが好適である。

第２モータ２２（不図示）は、台車１１とトレイ１８とを接続する軸２０を回転軸としてトレイ１８を台車１１に対して回転させるモータである。第２モータ２２も台車１１内に収容されていることが好適である。

コントローラ２３（不図示）と、アーム駆動ユニット１７、トレイ駆動ユニット２１、第１モータ１３及び第２モータ２２の動作を制御するコントローラである。コントローラ２３は、ボデー１４内に内蔵されることが好適である。また、コントローラ２３は、第１モータ１３が発生されるトルクを検出する。また、コントローラ２３は、ボデー１４内に収容されていることが好適である。

そして、アーム１５が、作業対象物を把持している時に第１モータ１３が発生させるトルクが減少した場合、駆動輪１２が地面から離れる、または駆動輪１２に荷重がかからなくなり、駆動輪１２が空転してしまう虞があると判断する。そしてコントローラ２３は、台車１１からトレイ１８を押し出すようにトレイ駆動ユニット２１に指示し、軸２０を回転軸として、台車１１に対してトレイ１８を回転させて地面から離れた駆動輪が再び地面に接することができるように、第２モータ２２に指示する。すなわち、台車１１に対してトレイ１８が１８０度の角度となるように回転させる。

以上の構成により、ロボット１０は、本発明のロボットは作業対象の物体が重い場合、または把持するアームが長い場合でも、転倒を防止できる。

次に、本実施の形態のロボットを用いて、収納具の扉を開く動作の例を図２〜６を用いて説明する。図２は、本実施の形態にかかるロボットの作業前の状態を示す図である。図２において、ロボット１０は、アーム１５により収納具３０を把持するために、収納具３０に接近する。

図３は、本実施の形態にかかるロボットが作業対象物を把持している状態を示す図である。図３において、ロボット１０は、アーム１５により収納具３０の扉の取手３１を把持している。ロボット１０は、収納具３０の扉の取手３１を把持した状態で扉を開く。

図４は、本実施の形態にかかるロボットの駆動輪が地面から離れている状態を示す図である。把持した収納具３０が重い場合、またはアーム１５が長い場合、図４に示すように、補助輪１９を支点として、駆動輪１２が地面から離れる、または駆動輪１２に荷重がかからなくなり、駆動輪１２が空転してしまう。図４の状態で、コントローラ２３は、第１モータ１３が発生させるトルクが減少していることを検知し、台車１１が傾いていると判断する。そして、コントローラ２３は、台車１１の傾きを解消する動作を指示する。具体的には、コントローラ２３は、台車１１からトレイ１８を押し出すようにトレイ駆動ユニット２１に指示し、軸２０を回転軸として、台車１１に対してトレイ１８を回転させて地面から離れた駆動輪が再び地面に接することができるように、第２モータ２２に指示する。

図５は、本実施の形態にかかるロボットのトレイが台車から押し出されている状態を示す図である。図５に示すように台車１１からトレイ１８を押し出されることにより、支点である補助輪１９と力点である駆動輪１２との距離が長くなる。この状態で軸２０を回転軸として、台車１１に対してトレイ１８を回転させる。

図６は、本実施の形態にかかるロボットの駆動輪が地面と接している状態を示す図である。軸２０を回転軸として、台車１１に対してトレイ１８を回転させることにより、台車１１とトレイ１８とのなす角度が１８０度に戻り、駆動輪１２が再び接地することになる。この結果、ロボット１０は駆動輪１２を回転させて収納具から離れることにより収納具３０の扉を開くことができる。

このように、本実施の形態のロボットによれば、アームが作業対象物を把持している時に第１モータが発生させるトルクが減少することを検知した場合、トレイ駆動ユニットによりトレイを前方に押し出させ、第２モータにより台車の駆動輪を接地させるようにトレイを回転させることにより、作業対象の物体が重い場合、または把持するアームが長い場合でも、転倒を防止することができる。

また、本実施の形態のロボットによれば、低重心化するための錘を必要としないので必要以上にロボットの重量が重くならない。

また、本実施の形態のロボットによれば、バランスウェイトを必要としないのでロボットのサイズが必要以上に大きくならない。

また、本実施の形態のロボットによれば、台車のホイールベースを長くする必要がないのでロボットが必要以上に大きくならない。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本実施の形態では、収納具の扉を開く動作の例について説明しているが、他の作業に適用してもよい。たとえば収納具が引き出しを備える場合、引き出しを引く動作に適用しても良い。

１０ロボット
１１台車
１２駆動輪
１３第１モータ
１４ボデー
１５アーム
１６アーム関節
１７アーム駆動ユニット
１８トレイ
１９補助輪
２０軸
２１トレイ駆動ユニット
２２第２モータ
２３コントローラ

Claims

作業対象物を把持するアームと、
駆動輪を有する台車と、
前記駆動輪を回転させる第１モータと、
補助輪を有し、前記台車と接続するトレイと、
前記トレイを前記台車から押し出すトレイ駆動ユニットと、
前記台車と前記トレイを接続する地面に平行な軸を回転軸として、前記トレイに対して前記台車を回転させる第２モータと、
前記第１モータ、前記第２モータ及び前記トレイ駆動ユニットを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記アームが作業対象物を把持している時に前記第１モータが発生させるトルクが減少することを検知した場合、前記トレイ駆動ユニットにより前記トレイを前方に押し出させ、前記第２モータにより前記台車の駆動輪を接地させるように前記トレイを回転させるロボット。