JP7144754B2 - 多関節ロボットおよび多関節ロボットシステム - Google Patents
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Description
「垂直軸」および「水平面」の用語は、多関節ロボットが取り付けられる基台(ベース)の上面(設置面)を基準として定められる方向を示している。具体的には、設置面に垂直な方向を「垂直軸」と呼び、この「垂直軸」に直交する平面を「水平面」と呼ぶ。これらの用語は、発明の構成要素の配置関係をわかりやすくする目的で使用されており、多関節ロボットの使用時における方向を制限する意図はない。本開示の実施形態において、垂直軸は鉛直方向に一致しているが、「垂直軸」の用語の意義は、この例に限定されない。「垂直軸」は、鉛直方向から傾斜していても良い。
以下、添付図面を参照しながら、本開示の多関節ロボットの基本構成例を説明する。添付図面では、多関節ロボットの構成および動作の分かりやすさを優先し、各構成要素の形状を簡単化して記載している。図示されている各構成要素の形状は、実施形態における各構成要素の具体的形状をなんら制限しない。
Claims (15)
- 垂直軸である第1軸の周りに回転する第1関節を有し、前記第1軸の周りに旋回する腰部と、
前記腰部に接続され、水平面に平行な第2軸の周りに回転する第2関節と、
前記第2関節に接続され、前記第2軸の周りに回転する第1アームと、
前記第1アームに接続され、前記第2軸に平行な第3軸の周りに回転する第3関節と、
前記第3関節に接続され、前記第3軸の周りに回転する第2アームと、
を有し、
前記第1アームが前記第1軸に平行に延びているとき、前記第2軸と前記第3軸とによって挟まれた平面領域を、前記第3軸の周りに回転する前記第2アームが横切ることができるクリアランスが、前記第2アームと前記第1アームとの間、および、前記第2アームと
前記腰部との間に設けられた多関節ロボットであって、
前記多関節ロボットを制御するコントローラを有し、
各関節は、前記コントローラに電気的に接続されたモータを有しており、
前記コントローラは、各モータを回転させることにより、前記第2アームに前記平面領域を横切る運動を生じさせ、前記第2アームの先端を第1の位置から第2の位置に移動させる場合、前記第2アームが前記平面領域を横切るときに特異姿勢をとる第1経路、および、前記第2アームが前記平面領域を横切ることなく前記特異姿勢を回避する第2経路のうちの一方を選択する、多関節ロボットシステム。 - 前記第2アームは、前記第3軸に直交する第4軸の周りに回転する第4関節と、
前記第4軸に直交する第5軸の周りに回転する第5関節と、
を有している、請求項1に記載の多関節ロボットシステム。 - 前記第2アームは、前記第5軸に直交する第6軸の周りに回転する第6関節を更に有し
ている、請求項2に記載の多関節ロボットシステム。 - 前記第4および第6関節は、それぞれ、ロール関節であり、
前記第5関節は、ピッチ関節である、請求項3に記載の多関節ロボットシステム。 - 前記クリアランスは、少なくとも前記第4および第5関節の関節変数が限定された範囲内の大きさを有するときに得られる、請求項2から4のいずれかに記載の多関節ロボットシステム。
- 前記第2アームの中心軸は、前記垂直軸に平行であるとき、前記垂直軸から水平方向にオフセットしている、請求項1から5のいずれかに記載の多関節ロボットシステム。
- 前記腰部は、前記第2軸の下方に位置している、請求項1から6のいずれかに記載の多関節ロボットシステム。
- 前記コントローラは、
前記第1経路および前記第2経路のそれぞれについて前記第1の位置から前記第2の位置に前記第2アームの先端を移動させる所要時間を計算し、前記所要時間が短いほうの経路を選択する、請求項1に記載の多関節ロボットシステム。 - 前記コントローラは、
ユーザの指示に従って前記第1経路および前記第2経路の一方を選択する、請求項1に記載の多関節ロボットシステム。 - 前記第2アームが前記平面領域を横切って前記第2アームの先端を第1の位置から第2の位置に移動する場合、
前記第2アームが前記平面領域を横切るときの特異姿勢における第2アーム基準点を前記水平面に垂直に投影した投影点が前記腰部の旋回によって描く円を特異点軌跡円とし、
前記コントローラは、
前記第1の位置から前記第2の位置までの線分を前記水平面に垂直に投影した投影線分に平行な前記特異点軌跡円の接線を選択し、前記接線と前記特異点軌跡円との交点を前記第2アーム基準点の前記投影点が通過する経路を、前記第2アーム基準点の水平面投影経路として選択する、請求項1に記載の多関節ロボットシステム。 - 前記コントローラは、
前記水平面内において前記特異点軌跡円の外側に広がるインポジション領域を選択し、
前記第2アーム基準点の前記水平面投影経路を、前記インポジション領域外の逆運動学演算部分と、前記インポジション領域内の順運動学演算部分とに区分し、
前記第2アーム基準点の前記投影点が前記逆運動学演算部分を移動するときは、前記水平面投影経路上の座標から逆運動学演算によって前記第1関節および前記第2関節の関節変数の値を算出し、前記関節変数の算出された前記値に基づいて前記第1関節および前記第2関節のそれぞれのモータを回転させ、
前記第2アーム基準点の前記投影点が前記順運動学演算部分を移動するときは、少なくとも前記第2関節の関節変数の値を順次変化させ、変化した前記値に基づいて前記第2関節のモータを回転させる、請求項10に記載の多関節ロボットシステム。 - 前記コントローラは、
前記第2アーム基準点の前記投影点が前記順運動学演算部分を移動するときは、さらに前記第1関節の関節変数の値を順次変化させ、変化した前記値に基づいて前記第1関節のモータを回転させる、請求項11に記載の多関節ロボットシステム。 - 前記コントローラは、前記第2アームが前記平面領域を横切るときにエンドエフェクタおよび搬送物が前記腰部と干渉しないように、前記エンドエフェクタおよび前記搬送物の形状に応じて前記第2アームの姿勢を変化させる、請求項8から12のいずれかに記載の多関節ロボットシステム。
- 前記コントローラは、前記第2アームが前記平面領域を横切るとき、前記第1軸の周りに前記腰部を旋回させる、請求項1または8から13のいずれかに記載の多関節ロボットシステム。
- 前記第3関節の軌跡の少なくとも一部に整合する湾曲面を有するカバーをさらに備えた、
請求項1または8から14のいずれかに記載の多関節ロボットシステム。
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