JPH02237782A - 複腕ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は複腕ロボットに関し、特に互いに協調して動作
を行うことができる一対の多関節の腕を備えた複腕ロボ
ットに関するものである。

従来の技術 従来から、屈曲可能な腕を備えた工業用ロポットとして
、水平方向に屈曲する腕を昇降台上に設置したもの、上
下方向に屈曲する腕を旋回台上に設置したもの、さらに
は多数の関節を有する腕を備えたもの等、種々の構成の
ものが提案されている。

一方、一対の腕が互いに協調して動作できるようにした
複腕ロボットとしては、第５図に示すように、水平方向
に屈曲可能に構成された一対の腕４１、４２の基部を、
垂直な共通軸心４３の回りに水平方向に旋回可能に設置
し、各腕４１、４２の先端に作業用のハンド４４を設け
たものが知られている． 発明が解決しようとする課題 しかし、上記協調動作を行う複腕ロボットは、例えハン
ド４４を昇陣動作可能に構成しても、基本的に水平面上
での動作しか行えないため、上下方向の動作範囲は狭く
、斜め方向の動作を含む協調作業には通用できない。又
互いに干渉せずに行える協調動作範囲も狭いという問題
がある．そこで、上下方向に屈曲可能な腕を持ちかつそ
の基部が垂直軸心回りに旋回可能な一対の単腕ロポット
を併設してＩ〃澗動作させるように構成することも考え
られるが、腕が互いに干渉しないように協調動作できる
範囲が狭くかつ一対のロボッ１・を設置ずるのに大きな
スペースが必要となるという問題がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、コンパクトな構成で
、広い協調動作範囲を確保できる複腕ロボットを提供す
ることを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、一対の多関節の腕
を備えた複腕ロボットにおいて、両腕の第１旋回軸を、
その軸心が略水平方向にかつ互いに略反対方向に向くよ
うに配置したことを特徴とする。尚、ここで多関節の腕
とは少なくとも３軸以上の関節を有するものであればよ
いが、７軸構成以上の関節を有するものを用いると、人
の手の動作に相当する動作を行えるので好ましい。

又、両腕の第１旋回軸の軸心の水平方向に成す角度が１
８０゜より小さい角度となるように、両腕の第１旋回軸
を傾斜させて配置するのが好ましい。

作　　　用 本発明によると、ロボット中心の両側に多関節の腕が配
置されるとともに、各腕の第１旋回軸の軸心が略水平方
向にかつ外側に向いているので、両腕の第１旋回ユニッ
トをロボットの胴部内に納めた構成とすることができ、
両腕を単に併設した場合に比してロボットをコンパクト
に構成でき、かつ各腕の動作範囲の重なった部分はすべ
て各腕が互いに干渉することなく協調動作できる範囲と
なり、コンパクトな構成でありながら協調動作範囲を大
きく取れ、かつ各腕はロボットの胴部の両側で水平軸心
回りに旋回できるので、単腕での動作範囲も大きい。

又、両側の第１旋回軸を一方向に傾斜させることによっ
て各腕の動作範囲の重なり部分を大きくできて協調動作
範囲を一層大きくすることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図に基づいて説
明する。

第２図及び第３図において、ベース１上に腓部２が設置
され、その上に垂直軸心回りに旋回可能に胴部３が設置
され、さらにその上に頭部４が取付けられている。

前記脚部２において、ベース１上に立設された４本の支
柱５の上端に支持板６が設置され、この支持板６上に前
記胴部３を旋回自在に支持する軸受部７が設けられてい
る。この軸受部７の旋回側には歯車８が設けられ、前記
支持板６に取付けられた減速機付き駆動モータ１０にて
回転駆動されるビニオン９が噛合している。支柱５間の
空間には制御ユニット１１が収容され、かつこの脚部２
の全体は略球状のカバー１２にて覆われている。

前記嗣部３において、第１図及び第２図に示すように、
７軸の関節を持った一対の腕１３ａ、１３ｂがその左右
両側に装着されている。各腕１３ａ，１３ｂは、それぞ
れ第１旋回軸１４、第１回転軸１５、第２旋回軸１６、
第２回転軸１７、第３旋回軸１８、第３回転軸１９及び
第４旋回軸２０を備え、その先端部にハンド２１が取付
けられている。前記各軸１４〜２０にはそれぞれ駆動モ
ータと現在位置を検出するレゾルバとが設けられており
、ハンド２１の基部には６軸方向の力を検出するカセン
サ２２が取付けられている。これらの腕１３ａ，１３ｂ
の前記第１旋回軸１４は、その軸心が水平方向にかつ左
右方向に略反対向きに配置され、その第１旋回ユニソト
２４が胴部３内に背中合わせで並列して設置されている
。更に、この第１旋回軸１４は、胴部３の中心を通る左
右方向の直線に対してそれぞれθだけ前方に傾斜するよ
うに配置され、これら第１旋回軸１４の水平方向に成す
角度が１８０゜より小さい角度となるように構成されて
いる。又、第２旋回軸１６と第２回転軸１７の間及び第
２回転軸１７と第３旋回軸１８の間にオフセットδ１、
δ２が設けられている。

前記頭部４においては、作業対象物の形状を認識するた
めの認識カメラ２５等の適宜認識手段が配置されている
。

次に、前記各腕１３ａ、１３ｂの動作を制御する制御装
置を、第４図により説明する。両腕１３ａ，１３ｂの各
軸１４〜２０をそれぞれ駆動制御する第１と第２のサー
ボ制御部２６、２７が設けられ、これらサーボ制御部２
６、２７には第１と第２演算部２８、２９から指令信号
が入力されている。また各腕１３ａ、］．　３　ｂの先
端部に設けられた２１からの検出信号が第１と第２の力
制御部３０、３１に入力されている。そして、これら第
１と第２の演算部２８、２つ及び第１と第２の力制御部
３０、３１はマルチハス３２を介して相互にかつ中央制
御部３３からの制御指令に基づいて動作し、中央制御部
３３にはコンソール端末３４からオペレータにて入力が
行われる。

中央制御部３３は、ＣＰＵとメモリとＩ／Ｏを備え、オ
ペレータによるコンソール端末３４からの入力に従って
プログラムを実行する。

第１と第２の演算部２８、２９は、Ｃ　Ｐ　Ｕとメモリ
とＩ／Ｏと２ボートＲＡＭを備え、中央制御部３３又は
力制御部３０、３１からの指令に従って各腕１３ａ、１
３ｂの動作に必要な演算を行う。即ち、各腕１３ａ、１
３ｂの各軸を駆動する駆動モータの現在位置からハンド
２１の位置、姿勢を算出したり、逆にハンド２１の位置
、姿勢から駆動モータの動作位置を算出し、サーボ制御
部２６、２７へ各駆動モータの動作指令や現在位置検出
の指令を送り、中央制御部３３又は力制御部３０、３１
へ応答を返す。中央制御部３３及び力制御部３０、３ｌ
との通信は２ボートＲＡＭを介して、サーボ制御部２６
、２７との通信はＩ／Ｏを介して行う． 第１と第２の力制御部３０、３ｌは、ＣＰＵとメモリと
Ｉ／Ｏと２ボートＲＡＭを備えており、中央制御部３３
からの指令に従って、Ｉ／Ｏを介してカセンサ２２から
の検出信号の入力を行い、入力値を座標変換して所定方
向の力成分を算出し、これを用いてハンド２１の目標位
置を補正しながら第１と第２の演算部２８、２９に動作
指令を送り続け、指定された目標力に達した時に中央制
御部３３に知らせる．中央制御部３３との通信はこの力
制御部３０、３１の２ボー｝ＲＡＭの読み書きにより行
い、第１と第２演算部２８、２９との通信は各演算部の
２ボートＲＡＭの読み書きによって行う。

第１と第２のサーボ制御部２６、２７は、ＣＰＵとＩ／
ＯとＰＷＭ　（パルス幅変調）回路と現在位置検出回路
を備えており、第１と第２の演算部２８、２９からの指
令に従って各腕１３ａ、１３ｂの各軸を駆動する駆動モ
ータの現在位置検出と目標位置への動作制御を行う。

以上の構成によると、中央制御部３３のプログラムに基
づいて７軸構成、７自由度の両腕１３ａ１３ｂの先端部
のハンド２１を協調動作させることによって、人が両手
によって行うような作業を自動的に行うことができると
ともに、カセンザ２２にてハンド２１に作用する力を検
出して動作制御することによって力の作用で変形するよ
うな対象物を取り扱う微妙な協調動作を行わせることが
できる．また、胴部３の両側に前記腕１３ａ、１３ｂを
配置し、かつ各Ｎ１３ａ，１３ｂの第１旋回軸１４の軸
心を略水平方向にかつ外側に向けているので、両腕１３
ａ、１３ｂの第１旋回ユニット２４をロボットの胴部３
内に納めた構成とすることができ、両腕１３ａ、１３ｂ
を単に併設した場合に比してロボットをコンパクトに構
成でき、かつ各腕１３ａ、１３ｂの動作範囲の重なった
協調動作範囲において各腕１３ａ、１３ｂが互いに干渉
しにくい。また、第２旋回軸１６と第２回転軸１７の間
及び第２回転軸１７と第３旋回軸１８の間にオフセット
δ１、δ２を設けているので、各腕１３ａ，１３ｂの軸
間での干渉による胴部直前の懐部分の不動作領域を小さ
くすることができ、協調動作領域を広くできる。又、両
側の第１旋回軸１４を前方にθだけ傾斜させることによ
って各腕１３ａ、１３ｂの動作範囲の重なり部分を大き
くできて協調動作範囲を一層大きくすることができ、従
って、本実施例の構成によると、コンパクトな構成であ
りながら協調動作範囲を大きく取れ、かつ各腕１３ａ、
１３ｂがロボットの胴部３の両側で水平軸心回りに旋回
できるので、単腕での動作範囲も大きい複腕ロボッ］・
を得るこどができる。

発明の効果 本発明の複腕ロボットによれば、ロボット中心の両側に
多関節の腕が配置されるとともに、各腕の第１旋回軸の
軸心が略水平方向にかつ外側に向いているので、両腕の
第１旋回ユニットをロボットの胴部内に納めた構成とす
ることができ、かつ協調動作時に各腕の干渉が少く、コ
ンパクトな構成でありながら協調動作範囲を大きく取れ
、かつ各腕はロボソトの胴部の両側で水平軸心回りに旋
回できるので、単腕での動作範囲も大きいという効果を
発揮する。

さらに、両側の第１旋回軸を一方向に傾斜させることに
よって各腕の動作範囲の重なり部分を大きくできて協調
動作範囲を一層大きくすることができるという効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の複腕ロボットの正面図、第
２図は同側面図、第３図は同要部の平面図、第４図は同
実施例の各腕の関節配置と制御装置の概略構成を示す構
成図、第５図は従来例の斜視図である。 ３・・・・・・胴部、１３ａ，１３ｂ・・・・・・腕、
１４・・・・・・第１旋回軸、２４・・・・・・第１旋
回ユニント。 代理人　弁理士　粟野　重孝　ばか１名第２図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の多関節の腕を備えた複腕ロボットにおいて
   、両腕の第１旋回軸を、その軸心が略水平方向にかつ互
   いに略反対方向に向くように配置したことを特徴とする
   複腕ロボット。
2. （２）両腕の第１旋回軸の軸心の水平方向に成す角度が
   １８０°より小さい角度となるように、第１旋回軸を傾
   斜させて配置したことを特徴とする請求項１記載の複腕
   ロボット。