JP6818337B2 - 多関節ロボットアーム及びuav - Google Patents
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Description
本発明の多関節ロボットアームRA(単に「ロボットアームRA」ともいう)は、例えば図2Aに示したように、回動可能な状態で直列に連結された複数のアーム要素A(図2AではA1及びA2)を含んで構成されていて、本実施形態ではUAV1に設置されている。ロボットアームRAの先端にはロボットハンドRHが取り付けられていて、これらロボットアームRA及びロボットハンドRHは、UAV1と同様に、無線による遠隔操作によって自在に動かせるように構成されている。
重心位置調整機構は、ロボットアームRAの水平方向における重心位置の調整を行うものであり、UAV1の飛行姿勢を安定させるために、ロボットアームRAの先端を自在に動かしても、ロボットアームRA(ロボットハンドRHを含む)の水平方向の重心位置が、一定に保たれるように調整する。
反トルク機構は、アーム要素Aの回動に伴って発生するトルクを打ち消すものである。一般的なロボットアームRAでは、基端側のアーム要素A1を回動させた場合に、そのアーム要素A1よりも先端側のアーム要素A2も共に回動する。この場合、基端側のアーム要素A1の回動に伴って発生するトルクはロボットアームRAの姿勢によって異なる。要素別回動機構を用いると、それぞれのアーム要素A1,A2を別々に独立して回動することができ、ロボットアームRAがどのような姿勢であっても他のアーム要素Aからの影響を受けない。ゆえに、ロボットアームRAの姿勢に依存することなく反トルクを打ち消すためには、各アーム要素Aを独立して回動させる要素別回動機構と組み合わせて用いることが望ましい。
要素別回動機構は、アーム要素Aの各々を独立して回動させるものであり、回動対象ではないアーム要素Aの絶対角度を一定に保持しながら、回動対象のアーム要素Aのみを回動できるように構成されている。
図8に、本発明を適用したロボットアーム付きUAV1の一例を示す。このUAV1は、無線通信によって遠隔操作が可能な公知の回転翼型の無人飛行体であり、UAV本体2や、脚部を有するガード3、鉛直軸回りに回転して揚力を発生させる複数のロータ4などで構成されている。UAV本体2には、ロータ4の回転を制御するUAV制御装置や無線通信装置、バッテリーなどが搭載されている(図示せず)。ロータ4の回転制御により、UAV1は、水平飛行だけでなく、上昇や下降、停止飛行もできるようになっている。
図9及び図10に示した構造を有するロボットアームRAの実験機を作製し、その効果を確認する実験を行った。実験では、ロボットアームRAの動作の影響でロボットアームRA全体がどの程度傾くかを確認するため、スライド機構SMを、各アーム要素Aと同様に回動自在に支持した。その状態で、第2アーム要素A2の先端が、2秒間隔で直径15cmの円を描くように、スライド機構SM、第1アーム要素A1、第2アーム要素A2の各々の動きを制御し、その時のスライド機構SMの傾き(ロボットアームRA全体の傾きに相当)を、ジャイロセンサを用いて計測した。
12 スライド部
20 第1モータ
21 第1ハーモニックドライブ
30 第2モータ
31 第2ハーモニックドライブ
P1〜P6 第1〜第6プーリ
A アーム要素
RA ロボットアーム
RH ロボットハンド
Claims (7)
- 多関節ロボットアームであって、
回動可能な状態で直列に連結された複数のアーム要素と、
前記アーム要素の各々を回動させる複数のモータと、
前記モータの各々を制御する制御装置と、
前記アーム要素の回動に伴って発生するトルクを打ち消す反トルク機構と、
を備え、
前記制御装置が、前記アーム要素の変位に伴って移動する前記多関節ロボットアームの水平方向における重心位置の調整を行う重心位置調整部を有するとともに、前記反トルク機構が、前記アーム要素と前記モータとの間に介在して入力側と出力側とで逆方向に回転する連結部を含み、前記入力側で発生する角運動量と前記出力側で発生する角運動量とが等しくなるように構成されている多関節ロボットアーム。 - 請求項1に記載の多関節ロボットアームにおいて、
前記アーム要素の各々が、同一の鉛直面に沿って回動する多関節ロボットアーム。 - 請求項1又は請求項2に記載の多関節ロボットアームにおいて、
前記連結部に、ハーモニックドライブ(登録商標)が用いられている多関節ロボットアーム。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の多関節ロボットアームにおいて、
前記アーム要素の各々を独立して回動させる要素別回動機構を更に備え、
前記要素別回動機構が、回動対象ではない前記アーム要素の絶対角度を一定に保持しながら、回動対象の前記アーム要素を回動させる多関節ロボットアーム。 - 請求項4に記載の多関節ロボットアームにおいて、
前記複数のアーム要素が、水平方向にスライドするスライド部によって支持されている多関節ロボットアーム。 - 請求項5に記載の多関節ロボットアームにおいて、
前記要素別回動機構が、
前記スライド部に配置された第1及び第2の前記モータと、
回動軸を中心にして前記スライド部に回動可能に支持された第1の前記アーム要素と、
前記第1のアーム要素に回動可能に連結された第2の前記アーム要素と、
前記回動軸を中心に独立して回転するプーリと、
前記プーリと前記第2のアーム要素の基端部とに架け渡された架設部材と、
を含み、
前記第1のアーム要素は前記第1のモータによって回動され、前記第2のアーム要素は前記プーリ及び前記架設部材を介して前記第2のモータによって回動される多関節ロボットアーム。 - 鉛直軸回りに回転して揚力を発生させるロータを備えた回転翼型のUAVであって、
請求項1〜請求項6のいずれかに記載の多関節ロボットアームを備えたUAV。
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