JP7024590B2

JP7024590B2 - ロボット

Info

Publication number: JP7024590B2
Application number: JP2018092142A
Authority: JP
Inventors: 裕太郎高木; 博隆古村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2038-05-11
Also published as: JP2019195886A

Description

本発明は、ロボットに関し、特に、胴部と、頭部と、制御部とを備えるロボットに関する。

特許文献１には、胴部と、頭部と、制御部とを備えるロボットが開示されている。このようなロボットの頭部が、関節部を介して回動可能に胴部に設けられ、その制御部が、関節部の動きを制御することがある。

特開２００４－１０６０７７号公報

このようなロボットの頭部は、多種多様な部品を搭載する場合が有る。このような部品として、センサ等の精密部品がある。このような場合、ロボットの制御部等への電力供給を停止したとき、頭部が可動範囲の限界まで回動し、衝撃を受けるおそれがある。この衝撃を受けると、損傷が精密部品等に発生し得る。

このようなロボットの一具体例であるロボット９０について説明する。図１８に示すように、ロボット９０の制御部９１ａは、頭部９５の回動を制御しており、頭部９５が胴部９１に対して所定の姿勢を維持するように制御している。

電源９１ｂが、制御部９１ａへの電力供給を停止し、ロボット９０の各構成が脱力状態にする（脱力ステップＳＴ９１）。すると、頭部９５が自重によって回動し、頭部９５の後端部が、胴部９１の上部に接触し、これ以上回動しない。頭部９５の回動可能な回動範囲の限界は、頭部９５の後端部が、胴部９１の上部に接触した位置である。頭部９５の後端部が、胴部９１に接触すると、衝撃を受ける。センサ９６は頭部９５に搭載されており、頭部９５と胴部９１との接触による衝撃が伝わる。この衝撃によって、センサ９６が損傷するおそれがある。

一方、ロボットの制御部等への電力供給を停止したとき、頭部の胴部に対する回動を完全に停止する機械的な機構を、ロボットに取り付けることが想起される。このような場合、ロボットの制御部等への電力供給を停止したとき、頭部が全く回動せず、固定されたままとなり、ユーザが手等を用いて、頭部を容易に操作できない。よって、ユーザの利便性が低下するおそれが有る。

本発明は、ロボットの制御部等への電力供給を停止したとき、ユーザの利便性を維持しつつ、頭部に搭載された部品が損傷するおそれを抑制するものとする。

本発明に係るロボットは、
胴部と、関節部を介して所定の可動範囲内において回動可能に当該胴部に設けられた頭部と、前記関節部を制御する制御部と、を備え、前記頭部は、部品を搭載したロボットであって、
前記制御部の電源をＯＦＦとし、前記関節部の制御を停止した制御停止時において、
前記頭部が前記胴部に対して回動する場合、前記関節部は、前記頭部の前記胴部に対する回動に摩擦抵抗力を与え、
前記摩擦抵抗力の下限値は、前記頭部が自重によって回動して前記可動範囲の限界の限界に到達した場合、前記部品に発生する衝撃の衝撃値が、所定の値以下であり、
前記摩擦抵抗力の上限値は、７５Ｎである。

このような構成によれば、摩擦抵抗力の下限値は、頭部が自重によって回動して可動範囲の限界に到達し衝撃を受けても、部品に加わる衝撃が抑制され、部品がその衝撃に耐える。従って、部品が損傷し難い。一方、摩擦抵抗力の上限値が、７５Ｎであるから、ユーザは、自己の手を用いて頭部を容易に回動できる。そのため、ロボットの利便性を維持することができる。

本発明は、ロボットの制御部等への電力供給を停止したとき、ユーザの利便性を維持しつつ、頭部に搭載された部品が損傷するおそれを抑制することができる。

実施の形態１に係るロボットを示す模式図である。実施の形態１に係るロボットの一動作例を示す模式図である。実施の形態１に係るロボットの一変形例を示す模式図である。実施の形態１に係るロボットの一動作例を示す模式図である。実施の形態１に係るロボットの一具体例を示す側面図である。実施の形態１に係るロボットの一具体例の動作例を示す側面図である。実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例を示す斜視図である。実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例を示す断面図である。実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例の動作例を示す部分拡大図である。実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例の動作例を示す斜視図である。実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例の動作例を示す部分拡大図である。実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例の動作例を示す斜視図である。実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例の動作例を示す部分拡大図である。実施の形態２に係るロボットを示す模式図である。実施の形態３に係るロボットを示す模式図である。実施の形態１に係るロボットの一変形例を示す側面図である。実施の形態１に係るロボットの一変形例の動作を示す側面図である。本発明の課題に係るロボットの動作例を示す模式図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施の形態１）
図１～図４を参照して実施の形態１に係るロボットについて説明する。図１は、実施の形態１に係るロボットを示す模式図である。図２及び図４は、実施の形態１に係るロボットの一動作例を示す模式図である。図３は、実施の形態１に係るロボットの一変形例を示す模式図である。なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ＸＹＺ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、Ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ＸＹ平面が水平面であり、図面間で共通である。

図１に示すように、ロボット１０は、胴部１１と、頭部１５と、関節部１６とを備える。図１～図４に示すロボット１０の一例は、前方（ここでは、Ｙ軸プラス側）に向いている。

胴部１１は、関節部１６を制御する制御部１１ａと、電源１１ｂとを備える。胴部１１は、ロボット１０を所定の方向に移動させる移動装置（図示略）をさらに備えてもよい。制御部１１ａは、胴部１１の内側に設けられているとよい。制御部１１ａは、ハードウェア構成として、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）とを備える。ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、制御プログラムは、ＣＰＵ等のハードウェアを動作させ、関節部１６を制御する。また、制御プログラムは、関節部１６の制御と同様に、適宜、関節部１６の他の各構成も制御してもよい。電源１１ｂは、制御部１１ａ、及び、適宜、ロボット１０の他の各構成に電力を供給してもよい。

頭部１５は、センサ１５ａを搭載し、図１に示すセンサ１５ａの一例は、ロボット１０の前方に向く。頭部１５は、センサ１５ａの他に、各種部品等を備えてもよい。部品として、例えば、撮像装置等の精密機器がある。センサ１５ａは、特に限定されず、イメージセンサ等の多種多様なセンサを利用することができる。図２及び図３に示すように、センサ１５ａの一例は、ロボット１０の前方に拡がるセンサ視野ＳＦ１について検出することができる。

関節部１６は、ピッチ軸回動部１７と、ヨー軸回動部１８とを備える。ピッチ軸回動部１７は、ロボット１０のピッチ軸（ここでは、Ｘ軸に沿う仮想軸）回りに回動可能に、胴部１１と頭部１５とを接続する。ピッチ軸回動部１７は、制御部１１ａから指令信号を取得し、この指令信号に基づいて、所定の回動条件で、頭部１５を胴部１１に対してピッチ軸回りに回動させる。この回動条件は、例えば、角度、速度、加速度等である。ピッチ軸回動部１７は、制御部１１ａからの指令に基づいて電源１１ｂから電力を供給される、又は、その供給を停止される。

図２に示すように、頭部１５は、ピッチ軸回動部１７のピッチ軸から、所定のオフセット量ＯＦ１離れるとよい。図２に示すセンサ１５ａの一例は、下方（ここでは、Ｚ軸マイナス側）に向いている。図２に示すセンサ１５ａの一例が検出するセンサ視野ＳＦ１は、ロボット１０の正面の全面にわたって延びている。つまり、センサ視野ＳＦ１と胴部１１の間に死角が発生していない。図２に示すセンサ１５ａの一例は、ロボット１０の正面の全面近傍を検出することができて、好ましい。

ところで、図３に示すロボット１０の一変形例がある。図３に示すロボット１０の一変形例では、オフセット量ＯＦ１が０（零）である。センサ１５ａが検出するセンサ視野ＳＦ１は、ロボット１０の正面から前方に延びている。つまり、センサ視野ＳＦ１と胴部１１の間に死角ＤＡ１が発生している。図３に示すセンサ１５ａの一例は、死角ＤＡ１について検出することが困難である。

図４に示すように、ロボット１０の頭部１５は、ピッチ軸回動部１７を介して、胴部１１に対して回動する範囲が、可動範囲ＭＡ１内に限定されてもよい。このような場合、ピッチ軸回動部１７は、頭部１５の回動範囲を可動範囲ＭＡ１内に機械的に限定する回動範囲限定機構を備えるとよい。

ピッチ軸回動部１７は、例えば、モータ等のアクチュエータであり、当該アクチュエータは、適宜、減速機を備えてもよい。ピッチ軸回動部１７が、電源１１ｂから電力の供給を停止した状態において、頭部１５が胴部１１に対して回動する場合、ピッチ軸回動部１７は、所定の摩擦抵抗を有する。

ヨー軸回動部１８は、ロボット１０のヨー軸（ここでは、Ｚ軸に沿う仮想軸）回りに回動可能に、胴部１１と頭部１５とを接続する。ヨー軸回動部１８は、胴部１１と頭部１５との回動を抑制する摩擦抵抗力を備えなくてもよい。ヨー軸回動部１８が、摩擦抵抗力を備える場合、ヨー軸回動部１８の摩擦抵抗力は、ピッチ軸回動部１７の摩擦抵抗力と比較して小さいとよい。ヨー軸回動部１８は、制御部１１ａから指令信号を取得し、この指令信号に基づいて、所定の回動条件で、頭部１５を胴部１１に対してヨー軸回りに回動させる。この回動条件は、例えば、角度、速度、加速度等である。ヨー軸回動部１８とは、制御部１１ａからの指令に基づいて電源１１ｂから電力を供給されるとよい。

ここで、電源１１ｂをＯＦＦにすると、ピッチ軸回動部１７が電源１１ｂから電力を供給されないため、ピッチ軸回動部１７の制御が停止する。このようなピッチ軸回動部１７の制御停止時において、頭部１５が垂れる場合、言い換えると、自重によって胴部１１に対して回動する場合、ピッチ軸回動部１７は、頭部１５に摩擦抵抗力を与える。よって、このようなピッチ軸回動部１７の制御停止時において、頭部１５は、外部から、摩擦抵抗力よりも小さい力を与えられても、胴部１１に対して回動しない。頭部１５は、外部から、摩擦抵抗力を超える力を与えられると、胴部１１に対して回動し始める。すなわち、頭部１５のバックドライブをすることができる。引き続き、頭部１５は、摩擦抵抗力を超える力を与え続けると、可動範囲ＭＡ１の限界まで回動する。頭部１５は、可動範囲ＭＡ１の限界まで回動する。図４に示す一例では、頭部１５は、前方に向かって回動したが、頭部１５は、後方（ここでは、Ｙ軸マイナス側）に向かって回動してもよい。

当該摩擦抵抗力の下限値は、頭部１５が自重によって回動して可動範囲ＭＡ１の限界値に到達し衝撃を受けても、センサ１５ａが衝撃に耐えるような大きさであればよく、例えば、２Ｇである。また、当該摩擦抵抗力の上限値は、ユーザが自己の手を用いて頭部１５を容易に回動できるような大きさであればよく、例えば、７５Ｎである。これによって、頭部１５の制御停止時において、ユーザが頭部１５の姿勢を容易に調整することができ、操作性を高めることができる。言い換えると、頭部１５のバックドライバビリティを高める。また、頭部１５と胴部１１とによる挟み込みを防止し、安全性を向上することができる。

希望するピッチ軸回動部１７の摩擦抵抗力の大きさに応じて、ピッチ軸回動部１７の一構成であるアクチュエータを、異なる摩擦抵抗力を有するアクチュエータに交換するとよい。また、ピッチ軸回動部１７の一構成である減速機を、異なる摩擦抵抗力を有する減速機に交換するとよい。このようにピッチ軸回動部１７の摩擦抵抗力を適切に設定することによって、ブレーキ等の制動装置をピッチ軸回動部１７に追加するよりも、構成の簡易化、及び、部品点数増加の抑制を図ることができて、好ましい。

（実施例）
次に、実施の形態１にかかるロボットの一実施例について説明する。本実施例では、ピッチ軸回動部１７及びヨー軸回動部１８に相当する各構成の摩擦抵抗力について、仕様を設定し、実施例における摩擦抵抗力の値を測定した。測定した結果を表１に示した。本実施例のピッチ軸回動部１７に相当する構成の摩擦抵抗力の値は、24.1Nであった。また、衝撃値は、1.6Ｇ（＝15.69064ｍ／ｓ^２、（換算式：1.0Ｇ＝9.80665m/s^２））であった。

（一具体例）
次に、図５及び図６を参照して、実施の形態１にかかるロボットの一具体例について説明する。実施の形態１にかかるロボットの一具体例は、図１～図４に示すロボット１０と同様の構成を備え、その各構成には、対応する符号を付した。図５は、実施の形態１に係るロボットの一具体例を示す側面図である。図６は、実施の形態１に係るロボットの一具体例の動作例を示す側面図である。

図５に示すように、ロボット１１０は、胴部１１１と、頭部１１５と、関節部１１６とを備える。図５に示すロボット１１０の頭部１１５の一例は、前方（ここでは、Ｙ軸プラス側）に向いている。

胴部１１１は、関節部１１６を制御する制御部１１１ａと、電源１１１ｂとを備える。胴部１１１は、ベース１１２を備え、ベース１１２は、モータなどの駆動源（図示略）と、この駆動源から駆動力を与えられる車輪１１３とを備える。この駆動源と車輪１１３とは、ロボット１１０を所定の方向に移動させる。制御部１１１ａは、適宜、ロボット１１０の関節部１１６の他の各構成も制御してもよい。電源１１１ｂは、制御部１１１ａ、及び、適宜、ロボット１１０の他の各構成に電力を供給してもよい。

頭部１１５は、センサ１１５ａを搭載している。センサ１１５ａは、センサ検出範囲ＳＡ１における検出対象物を検出する。センサ検出範囲ＳＡ１は、ロボット１１０の位置、頭部１１５の胴部１１１に対するヨー軸Ｙ１回りの角度、ピッチ軸Ｐ１回りの角度等に応じて、位置や向きが変化する。図５に示すセンサ１１５ａは、ロボット１１０の前方に拡がるセンサ検出範囲ＳＡ１について検出することができる。頭部１１５は、センサ１１５ａの他に、各種部品等を備えてもよい。部品として、例えば、撮像装置等の精密機器がある。センサ１１５ａは、特に限定されず、イメージセンサ等の多種多様なセンサを利用することができる。

関節部１１６は、ピッチ軸回動部１１７と、ヨー軸回動部１１８とを備える。ピッチ軸回動部１１７は、ロボット１１０のピッチ軸Ｐ１（ここでは、Ｘ軸に沿う仮想軸）回りに回動可能に、胴部１１１と頭部１１５とを接続する。ピッチ軸回動部１１７は、制御部１１１ａから指令信号を取得し、この指令信号に基づいて、所定の回動条件で、頭部１１５を胴部１１１に対してピッチ軸Ｐ１回りに回動させる。この回動条件は、例えば、角度、速度、加速度等である。ピッチ軸回動部１１７は、制御部１１１ａからの指令に基づいて電源１１１ｂから電力を供給される、又は、その供給を停止される。

ヨー軸回動部１１８は、制御部１１１ａから指令信号を取得し、この指令信号に基づいて、所定の回動条件で、頭部１１５を胴部１１１に対してヨー軸Ｙ１回りに回動させる。この回動条件は、例えば、角度、速度、加速度等である。ヨー軸回動部１１８は、制御部１１１ａからの指令に基づいて電源１１１ｂから電力を供給される、又は、その供給を停止される。

（オフセット量）
図６に示すように、オフセット量ＯＦ２は、ピッチ軸回動部１１７のピッチ軸Ｐ１からセンサ１１５ａの先端までの距離である。頭部１１５がピッチ軸回動部１１７を介してロボット１１０の前方に所定の角度で回動した場合、オフセット量ＯＦ２は、センサ検出範囲ＳＡ１がロボット１１０のベース１１２における前方の端部を含むような大きさであるとよい。図６に示す例では、この所定の角度は、略９０度である。ロボット１１０のベース１１２における前方の端部は、センサ検出範囲ＳＡ１に属するからである。つまり、ベース１１２における前方の端部は、センサ１１５ａの死角でない。

一実施例では、ピッチ軸回動部１１７のピッチ軸Ｐ１とベース１１２の前端との距離ＡＦ１が、２００ｍｍである場合、オフセット量ＯＦ２が、２４０ｍｍであった。この一実施例では、オフセット量ＯＦ２は、ピッチ軸回動部１１７とベース１１２の前端との距離ＡＦ１の１．２倍であった。ピッチ軸回動部１１７のピッチ軸Ｐ１とベース１１２の前端との距離ＡＦ１の他に、センサ検出範囲ＳＡ１と、センサ１１５ａとに応じて、オフセット量ＯＦ２を設定するとよい。オフセット量ＯＦ２は、具体的には、頭部１１５のサイズを変更することによって、変更することができる。

（要部の一具体例）
次に、図７～１３を参照して、ロボット１１０の要部の一具体例について説明する。図７は、実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例を示す斜視図である。図８は、実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例を示す断面図である。図８は、図７の実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例の断面図である。図９、図１１、及び図１３は、実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例の動作例を示す部分拡大図である。図１０、及び図１２は、実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例の動作例を示す斜視図である。図９、図１１、及び図１３は、それぞれ、図７、図１０、及び図１２の実施の形態１に係るロボットの要部の一具体例の断面を示す。図９、図１１、及び図１３では、拡大した部分の断面をハッチングを用いて図示することを省略した。

図７及び図８に示すように、関節部１１６は、ピッチ軸回動部１１７とヨー軸回動部１１８とを機械的に接続する接続部１１６ａを備える。接続部１１６ａは、頭部１１５が回動しても、ヨー軸回動部１１８に対する回動角度が変わらない。

図９に示すように、ピッチ軸回動部１１７は、ストッパ１１７ａと、可動部１１７ｂとを含む。ストッパ１１７ａと、可動部１１７ｂとは、頭部１１５が胴部１１１に対して回動する範囲を所定の可動範囲に限定する回動範囲限定機構として機能する。

ストッパ１１７ａは、ピッチ軸Ｐ１を中心とした円周上に固定配置された爪状部又はブロック状部であり、関節部１１６の接続部１１６ａに固定されている。ストッパ１１７ａは、接続部１１６ａに固定されている。そのため、頭部１１５が回動しても、ストッパ１１７ａは回動しない。可動部１１７ｂは、ピッチ軸Ｐ１回りに略円弧状、又は略Ｃ字状に延びる板状部である。可動部１１７ｂは、頭部１１５に機械的に接続されており、頭部１１５の回動に伴って、ピッチ軸Ｐ１回りに回動する。

図１０に示すように、頭部１１５をロボット１１０の前方に回動させる。すると、図１１に示すように、頭部１１５の回動に伴って、可動部１１７ｂが回動し、可動部１１７ｂの一端１１７ｃがストッパ１１７ａと接触する。ストッパ１１７ａは、図８に示す接続部１１６ａに固定されているため、一端１１７ｃがストッパ１１７ａと機械的に干渉する。これによって、可動部１１７ｂの回動は停止し、頭部１１５の回動も停止する。一端１１７ｃがストッパ１１７ａと機械的に干渉したとき、頭部１１５は、ロボット１１０の前側における回動範囲の限界に位置する。

図１２に示すように、頭部１１５をロボット１１０の後方に回動させる。すると、図１３に示すように、頭部１１５の回動に伴って、可動部１１７ｂが回動し、可動部１１７ｂの他端１１７ｄがストッパ１１７ａと接触する。ストッパ１１７ａは、図８に示す接続部１１６ａに固定されているため、他端１１７ｄがストッパ１１７ａと機械的に干渉する。これによって、可動部１１７ｂの回動は停止し、頭部１１５の回動も停止する。他端１１７ｄがストッパ１１７ａと機械的に干渉したとき、頭部１１５は、ロボット１１０の後側における回動範囲の限界に位置する。

（実施の形態２）
次に、図１４を参照して実施の形態２に係るロボットについて説明する。図１４は、実施の形態２に係るロボットを示す模式図である。実施の形態２に係るロボットは、関節部を除いて、実施の形態１に係るロボット１０と共通する構成を有する。以下、異なる構成のみについて説明する。

図１４に示すように、ロボット２１０は、関節部２６を備え、関節部２６は、直動機構２７と、ヨー軸回動部１８とを備える。図１４に示す一例では、直動機構２７は、ヨー軸回動部１８の上方に位置する。

直動機構２７は、ロボット２１０の鉛直線（ここでは、Ｚ軸に沿う仮想軸）上に延び、外力等に応じて、伸縮可能である。直動機構２７と、ヨー軸回動部１８とは、胴部１１と頭部１５とを機械的に接続する。直動機構２７は、頭部１５が胴部１１に対して離間、又は接近可能に支持する。直動機構２７は、制御部１１ａから指令信号を取得し、この指令信号に基づいて、所定の移動条件で、頭部１５を胴部１１に対して直線上に往復移動させる。直動機構２７は、制御部１１ａからの指令に基づいて電源１１ｂから電力を供給される、又は、その供給を停止される。直動機構２７は、この供給された電力を用いて、上記した往復移動するとよい。

ロボット２１０の頭部１５は、直動機構２７を介して、胴部１１に対して所定の可動範囲内、具体的には、直線上において往復移動したり、所定の時間、所定の位置に固定されたりする。直動機構２７による頭部１５の可動範囲の上限は、頭部１５が胴部１１に対して最も離間したときの、頭部１５と胴部１１との距離である。直動機構２７による頭部１５の可動範囲の下限は、頭部１５が胴部１１に対して最も接近したときの、頭部１５と胴部１１との距離である。

直動機構２７は、例えば、ボールネジやシリンダである。頭部１５が胴部１１に対して接近、又は離間する場合、直動機構２７は、所定の摩擦抵抗を有する。

ここで、電源１１ｂをＯＦＦにすると、直動機構２７が電源１１ｂから電力を供給されないため、直動機構２７の制御が停止する。このような直動機構２７の制御停止時において、頭部１５が胴部１１に対して接近する場合、直動機構２７は、頭部１５に摩擦抵抗力を与える。よって、このような直動機構２７の制御停止時において、頭部１５は、外部から、摩擦抵抗力よりも小さい力を与えられても、胴部１１に対して接近しない。頭部１５は、外部から、摩擦抵抗力よりも大きな力を与えられると、胴部１１に対して接近し始め、可動範囲の限界まで移動する。図１４に示す頭部１５の例は、下方に向かって移動する。また、別の例として、頭部１５が胴部１１の下方に位置する場合、頭部１５は、胴部１１と離間し始め、上方（ここでは、Ｚ軸プラス側）に向かって移動し、可動範囲の限界まで移動する。

当該摩擦抵抗力の下限値は、頭部１５が自重によって胴部１１に接近して可動範囲の限界値に到達し衝撃を受けて、その衝撃による衝撃値が所定の値以下となるような大きさであればよい。また、当該摩擦抵抗力の下限値は、センサ１５ａがその衝撃を受けても、センサ１５ａがセンサとして必要な機能を維持するような大きさであると好ましい。また、当該摩擦抵抗力の上限値は、ユーザが自己の手を用いて頭部１５を胴部１１に対して容易に接近、又は離間することができるような大きさであればよい。これによって、ユーザが頭部１５の位置を容易に調整することができ、操作性を高めることができる。また、頭部１５と胴部１１とによる挟み込みを防止し、安全性を向上することができる。

（実施の形態３）
次に、図１５を参照して実施の形態３に係るロボットについて説明する。図１５は、実施の形態３に係るロボットを示す模式図である。実施の形態３に係るロボットは、関節部を除いて、実施の形態１に係るロボット１０と共通する構成を有する。以下、異なる構成のみについて説明する。

図１５に示すように、ロボット３１０は、関節部３６を備え、関節部３６は、リンク機構３７と、ヨー軸回動部１８とを備える。

リンク機構３７は、その構成に応じて、ロボット３１０の鉛直線（ここでは、Ｚ軸に沿う仮想軸）、前方、又は後方等の様々な方向に延びたり、縮んだりする。リンク機構３７は、外力に応じて、伸縮可能である。リンク機構３７と、ヨー軸回動部１８とは、胴部１１と頭部１５とを機械的に接続する。リンク機構３７は、頭部１５が胴部１１に対して離間、又は接近可能に支持する。リンク機構３７は、制御部１１ａから指令信号を取得し、この指令信号に基づいて、所定の移動条件で、頭部１５を胴部１１に対して直線上に往復移動させる。リンク機構３７は、制御部１１ａからの指令に基づいて電源１１ｂから電力を供給される、又は、その供給を停止される。リンク機構３７は、この供給された電力を用いて、上記した往復移動するとよい。

ロボット３１０の頭部１５は、リンク機構３７を介して、胴部１１に対して所定の可動範囲内において移動する。リンク機構３７による頭部１５の可動範囲の上限は、頭部１５が胴部１１に対して最も離間したときの、頭部１５と胴部１１との距離である。リンク機構３７による頭部１５の可動範囲の下限は、頭部１５が胴部１１に対して最も接近したときの、頭部１５と胴部１１との距離である。

リンク機構３７は、図１５に示す一例である平面４節リンク機構であってもよいし、他の種類のリンク機構であってもよい。頭部１５が胴部１１に対して接近、又は離間する場合、リンク機構３７は、所定の摩擦抵抗を有する。

ここで、電源１１ｂをＯＦＦにすると、リンク機構３７が電源１１ｂから電力を供給されないため、リンク機構３７の制御が停止する。このようなリンク機構３７の制御停止時において、頭部１５が胴部１１に対して接近する場合、リンク機構３７は、頭部１５に摩擦抵抗力を与える。よって、このようなリンク機構３７の制御停止時において、頭部１５は、外部から、摩擦抵抗力よりも小さい力を与えられても、胴部１１に対して接近しない。頭部１５は、外部から、摩擦抵抗力を超える力を与えられると、胴部１１に対して接近し始め、可動範囲の限界まで移動する。図１５に示す頭部１５の例は、下方に向かって移動する。なお、頭部１５が胴部１１の下方に位置する例では、頭部１５は、胴部１１と離間し始め、上方（ここでは、Ｚ軸プラス側）に向かって移動し、可動範囲の限界まで移動する。

（実施の形態１にかかる一変形例）
次に、図１６及び図１７を参照して、実施の形態１に係るロボットの一変形例について説明する。図１６は、実施の形態１に係るロボットの一変形例を示す側面図である。図１７は、実施の形態１に係るロボットの一変形例の動作を示す側面図である。実施の形態１に係るロボットの一変形例は、ピッチ軸回動部とアームとを除いて、図５に示すロボット１１０と同じ構成を備える。

図１６に示すように、ロボット４１０は、ピッチ軸回動部４１７と、アーム１１４とを備える。

ピッチ軸回動部４１７は、頭部１１５が胴部１１１に対してピッチ軸Ｐ４回りに３６０°回転可能に、頭部１１５と胴部１１１とを接続している。言い換えると、ピッチ軸回動部４１７は、図５に示すピッチ軸回動部１１７と異なり、頭部１１５が胴部１１１に対する回動範囲が限定していない。

アーム１１４の根元側端部は、胴部１１１の前側下部に回動可能に設けられている。アーム１１４の先端には、ハンド１１４ａが回動可能に設けられている。制御部１１１ａは、アーム１１４及びハンド１１４ａを制御してもよいし、電源１１１ｂは、アーム１１４及びハンド１１４ａに電力を供給され、アーム１１４及びハンド１１４ａは、この電力によって駆動してもよい。アーム１１４及びハンド１１４ａは、電力を供給されなくても、所定の姿勢を維持する機械的な機構を備えるとよい。このような機構として、例えば、ウォームギアやウォームホイールを利用した機構が挙げられる。

ここで、電源１１１ｂをＯＦＦとする。電源１１１ｂが完全にＯＦＦになる前に、制御部１１１ａが、アーム１１４及びハンド１１４ａの姿勢を鉛直線上に沿って上方（ここでは、Ｚ軸）に延びるように制御する。電源１１１ｂが完全にＯＦＦとなった後、アーム１１４及びハンド１１４ａは、鉛直線上に沿って上方に延びる姿勢を維持する。

ここで、頭部１１５が、外力を与えられることによって、胴部１１１に対して、ピッチ軸回動部４１７のピッチ軸Ｐ４回りに回転する。すると、図１７に示すように、頭部１１５は、ハンド１１４ａと接触し、胴部１１１に対する回動を停止する。

頭部１１５が胴部１１１に対する一方の可動範囲の限界は、アーム１１４及びハンド１１４ａの制御によって、決定することができる。そのため、図９～図１２に示すピッチ軸回動部１１７、特に、ストッパ１１７ａと、可動部１１７ｂとは、必要に応じて省略してもよい。

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。

１０、１１０、２１０、３１０、４１０ロボット
１１、１１１胴部
１１ａ、１１１ａ制御部１１ｂ、１１１ｂ電源
１５、１１５頭部１５ａ、１１５ａセンサ
１６、２６、３６、１１６関節部
１７、１１７、４１７ピッチ軸回動部
１１７ａストッパ１１７ｂ可動部
１１７ｃ一端１１７ｄ他端
２７直動機構３７リンク機構
１８、１１８ヨー軸回動部
１１４アーム１１４ａハンド
ＭＡ１可動範囲

Claims

胴部と、関節部を介して所定の可動範囲内において回動可能に当該胴部に設けられた頭部と、前記関節部を制御する制御部と、を備え、前記頭部は、部品を搭載し、
前記所定の可動範囲の限界は、前記頭部が回動して前記胴部に接触する位置であるロボットであって、
前記制御部の電源をＯＦＦとし、前記関節部の制御を停止した制御停止時において、
前記頭部が前記胴部に対して回動する場合、前記関節部は、前記頭部の前記胴部に対する回動に摩擦抵抗力を与え、
前記摩擦抵抗力の下限値は、前記頭部が自重によって回動して前記可動範囲の限界に到達し、前記頭部が前記胴部に接触することによって、前記部品に衝撃が発生する場合、前記部品に発生する衝撃の衝撃値が、所定の値以下であり、
前記摩擦抵抗力の上限値は、７５Ｎである、
ロボット。