JPH03170285A - 複腕形ロボット装置 - 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、互いに協調動作を行う一対のアーム機構を備
えた複腕形ロポソト装置の改良に関する。

（従来の技術） 近年、産業用ロボットの各種分町への進出に伴い、特に
製造加工業においては、産業用ロボットに人間の上肢に
類似した動作が要求されることが多く、この要求を満足
させるものとして独立した左右一対のアーム機構を備え
て、互いに協調動作を行う複腕形ロボット装置が開発さ
れ、実用化されている。

従来のこの種の複腕形ロボット装置としては、例えば第
１例として特開昭５８−２２６８６号公報に記載のもの
、第２例として特開昭５９−２０５６ｏｌ号公報に記載
のもの、また第３例として特開昭６３−２９５１９１号
公報に記載のものが知られている。これら各従来例のう
ち第１例のものは、２本の腕のうち一方の腕を第１目標
データに基づき駆動制御し、他方の腕を第１目標データ
との偏差データに基づき演算した第２目標データにより
駆動制御して互いに干渉することなく、精度よく協調動
作させるものである。また、第２例のものは、複数台の
産業用ロボノトが協働動作を行う干渉領域をソフＩ・ウ
ェアで定義された一定のピッチで複数の区画に分割し、
該区画がそれぞれのロボットに対応して番地付けされて
いる。そして、１台のロボノトが特定の区画にあるとき
には、他のロボソ１−が該区画に入れないように制御し
てロポノトが互いに干渉を起こさないように安全運転を
行うものである。このような第２例における制御はマイ
クロコンピュータにより実施され、複数台のロポソトに
限らず、２腕から構成される複腕形ロボット装置にも適
用可能である。さらに、第３例のものは、２本の腕がそ
れぞれ多軸多関節型ロボットにより構威され、一方の腕
の各軸の変位をそれぞれエンコーダにより検出して位置
制御を行い、また他方の腕の各軸の変位をそれぞれ歪ゲ
ージに加えられる力として検出し、これに基づく力制御
を行って２腕の協調動作を確保するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の複腕形ロボット装置の
うち、第１例および第２例のものにあっては、いずれも
一方の腕が動作する度に、毎回他方の腕の動作ソフ１・
をマイクロコンビュークによって演算しなげればならな
いので、２腕の動作の高速化が困難であるという不具合
があった。また、第３例にあっては、他方の腕の動作が
力制御に基づいて行われるため、２腕によってハンドリ
ングされる部材が反力を発生しにくい柔軟な素材からな
る場合には適用が不可能であり、さらに力を精度よく計
測すること自体が困難であるため、精度の高い協調動作
は期待できないという不具合があった。

（発明の目的） 本発明は、上述のような従来技術の課題を背景としてな
されたものであり、２腕をそれぞれ第１〜第３アームか
らなる一対のアーム機構により構威して一対のアーム機
構の各アームがそれぞれ動作する３座標軸線を互いに平
行とし、さらに一方のアーム機構の第１アームを他方の
アーム機構の第１アームに支持することにより、一対の
アーム機構の各アームの動作がそれぞれ互いに干渉する
ことなく、また一対のアーム機構が同一方向に同時に移
動可能として、協調動作の高速化および高精度化を達或
することのできる複腕形ロボット装置を提供することを
目的としている。

（発明の構成） 本発明は、上記目的達威のため、順次に連結された第ｌ
、第２および第３アームからなり、第１アームが第２ア
ームを所定の３座標軸のうち第１の座標軸の方向に移動
し、第２アームが第３のアームを第２の座標軸の方向に
移動するとともに、第３アームが、第２アームに連結さ
れた基端部に対向する先端部を第３の座標軸の方向に移
動する一対のアーム機構を備えた複腕形ロボット装置で
あって、前記一対のアーム機構がそれぞれ有する所定の
３座標軸を互いに平行として一対のアーム機構の各アー
ムの動作がそれぞれ互いに干渉しないようにするととも
に、一対のアーム機構のうち一方のアーム機構の第１ア
ームが他方のアーム機構の第１アームに支持されて一方
のアーム機構が他方のアーム機構の第２および第３アー
ムとともに同一方向に同時に移動可能としたことを特徴
とするものである。

以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。第
１図および第２図は本発明に係る複腕形ロポソ１・装置
の一実施例を示す図である。

まず、構威を説明する。

第１図および第２図において、符号１および２はそれぞ
れ本実施例における複腕形ロボット装置３の第１および
第２アーム機構であり、第１アーム機構１は順次に連結
された第１アーム４、第２アーム５および第３アーム６
からなり、同様に第２アーム機構２は順次に連結された
第１アーム７、第２アーム８および第３アーム９からな
っている。

そして、第１アーム機構ｌの第１アーム４は、ベルト駆
動ユニソト１０、ベルト駆動ユニソト１０により移動す
るヘースｌ１およびヘース１１に形成されたガイドｌｌ
ａ，ｌｌｂに係合してヘース１１を案内ずる直線状のガ
イドレール１２からなり、ベース１１に第２アーム５を
載置、連結して第２アーム５を原点０１で互いに交差す
る所定の３座標軸Ｘ，　、Ｚ．、Ｙ１のうち第１の座標
軸Ｘ１の方向に移動する。

なお、ヘル１・駆動ユニソトＩＯは頭部の本体フレーム
１３ａ上に回転自在に設けられてモータｌ４により駆動
される駆動ブーリｌ５、尾部の木休フレームｌ３ｄ上に
回転自在に設けられた従動プーり１６、駆動ブーリｌ５
、従動ブーり１６に巻掛けられて両端部１７ａ、１７ｂ
がベース１１に固着されたヘル１・１７からなり、モー
タ】４に駆動されて駆動プーリｌ５が回転ずるとヘル目
７が走行し、同時に、前述のようにヘス１１がガイトレ
ールｌ２に案内されて第２アーム５を第１の座標軸Ｘ．
の方向に移動する。また、ガイドレール１２の頭部およ
び尾部はそれぞれ本体フレーム１３ａおよび１３ｄによ
り支持され、さらにガイドレールｌ２の中間部はそれぞ
れ本体フレーム１３ａ，１３ｄの間に設けられた中間フ
レーム１３ｂ、１３ｃに支持されており、ベース１１が
第１の座標軸Ｘ１に沿って高精度に移動できるようにな
っている。さらに、第１アーム機構１の第２アーム５は
、第１アーム４のベース１１上に固定されたフレームｌ
８、フレーム１８に形威されたスリソ１１８ａにガイド
ロソド１９ａが挿入され、第３アーム６の基端部６ａが
固定された移動ベース１９および図示は省略してあるが
、移動ヘース１９に螺合するスクリューを回転させて移
動ベース１９を移動ずるモータ２ｏからなり、このよう
に構威された第２アーム５はモーク２０の回転により第
３アーム６を移動ヘース１９とともに前述の３座標軸Ｘ
＋　、Ｚ＋　，Ｙ＋のうち第２の座標軸Ｚ１の方向に移
動する。なお、上述のモーク２０により回駆動されるス
クリューが螺合する移動ベース１９の雌ねしは、移動ベ
ース１９の移動の円滑化と高精度化のために、多数のボ
ールを内蔵するボールねしにより構威されており、また
ガイドロソド１９ａは移動ベース１９の回り止めのため
に設けられている。そして、第１アーム機構１の第３ア
ーム６は、第２アーム５の移動ベース１９に固定されて
第２アーム５に連結された基端部６ａを一端に有する第
１アーム部材２１および基端部６ａに対向する第３アー
ム６の先端部６ｂを一端に有する第２アーム部材２２お
よび第ｌアーム部材２１の他端に第２アーム部材２２の
他端を連結し、第２アーム部材２２を第１アーム部材２
１の他端の回りに回動させる関節部２３からなっている
。そして、第３７ーム６は関節部２３によって先端部６
ｂを所定の３座標軸ｘ，　、ｚ，　、ｙ．のうち第３の
座標軸Ｙ，の方向に移動させるようになっている。なお
、第３アーム６の先端部６ｂには、ワーク２４を把持す
るようにハンド２５が設けられている。

一方、第２アーム機構２の第２アーム８および第３アー
ム９は第１アーム機構１の第２アーム５および第３アー
ム６と同一の構戒を有しており、このためそれぞれ第１
アーム機構ｌの第２アーム５、第３アーム６の構戒部材
と同一の符号を付して重複説明を省略する。そして、第
２アーム機構２の第２アーム８は第３アーム９を、原点
０２で互いに交差する所定の３座標軸Ｘ２　、Ｚｚ　、
Ｙｚ９ のうち第２の座標軸Ｚ２の方向に移動し、また第３７ー
ム９は第２アーム８に連結された基端部９ａに対向ずる
先端部９ｂを第３の座標軸Ｙ２の方向に移動する機能を
有する。そして、第２アーム機構２を構成する各アーム
のうち第１アーム７は、第２アーム８を載置するベース
２６、ヘース２６を移動して第２アーム８を上述の所定
の３座標軸Ｘ２、Ｚ２、ＹＺのうち第１の座標軸Ｘ２の
方向に移動する移動ユニット２７およびベース２６に形
威されたガイド２６ａ、２６ｂに係合してヘース２６を
案内する直線状のガイドレール２８から構成されている
。さらに、移動ユニット２７は、ベース２６のねじ部２
６ｃに形威された雌ねじ２６ｄに螺合するスクリュー２
９およびスクリュー２９を回転してヘース２Ｇを上述の
ように移動させるモーク３０を備えており、雌ねし２６
ｄは第２アーム５あるいは第２アーム８の移動ヘース１
９に形威された図示しない雌ねしと同様に多数のボール
を内蔵したボールねしにより構威されており、ベース２
６および第２アーム８の移動の円滑化と高精度化を計っ
ている。なお、このとき１０ のベース２６の回り止めはガイド２６ａ、２６ｂとガイ
ドレール２８の係合によって達威される。

そして、このように構威された第１アーム機構１および
第２アーム機構２がそれぞれ有する所定の３座標軸Ｘ＋
　，Ｚ＋　、Ｙ＋およびＸ２、Ｚ２、Ｙ２は互いに平行
に保たれ、このため第１アーム機構ｌの第１アーム４、
第２アーム５および第３アーム６の各動作および第２ア
ームａ横２の第１アーム７、第２アーム８および第３ア
ーム９の各動作が互いに干渉しないようになっている。

なお、本実施例においては、第１の座標軸Ｘ＋、Ｘｚは
水平に、第２の座標軸Ｚ１、Ｚ２ば垂直に、第３の座標
軸Ｙ＋　、Ｙ２は第１の座標軸ＸＩ、Ｘ２にそれぞれ直
交しており、したがって、それぞれの３座標軸が直交座
標軸を構威するようになっている。さらに、本実施例に
おいては、第２アーム機構２の第１アーム７が第１アー
ム機構１の第１アーム機構１のベース１１上に支持、固
定された構或となっている。すなわち、第１７ーム７の
ガイドレール２８はベース１１上に固定、延設され、ま
たモｌ１ ータ３０を支持し、スクリュー２９の一端を回転自在に
支持するブラケソｌ−３１２およびスクリュー２９の他
端を回転自在２こ支持するブラゲソｌ・３］ｂはそれぞ
れベース■１上に固定されている。このため、第２アー
ム機構２は、第１アーム機横１の第１アム４の移動に伴
い、第２アーム５、第３アーム６とともに同一方向、す
なわち第１の座標軸χ１の方向に、かつ同時に移動する
ことができる。すなわち、一対の第１アーム機構１およ
び第２アーム機構２のうち一方の第２アーム機構２の第
１アーム７が他方の第１アーム機構１の第ｌアーム４に
支持されて一方の第２アーム機構２が他方の第１アーム
機構１の第２アーム５、第３アーム６とともに同一方向
に、同時に移動可能である。なお、第１図において、符
号３２は中間フレーム１３ｂ、１３Ｃの間に設けられた
パネルボソクス３３に収納された複腕形ロボソ１・装置
３の制御盤であり、符号３４は複腕形ロボット装置３か
ら離隔して制御盤３２に接続されたパラメータ設定用コ
ンピュータである。

そして、制御盤３２に接続された第１アーム機構ｌ１２ および第２アーム機構２の各駆動部、すなわちモタ１４
、２０、３０および関節部２３がパラメータ設定用コン
ピュータ３４に設けられたプログラムに従って作動し、
第１アーム機構１および第２アーム機構２の協調動作に
基づきハンド２５に把持されたワク２４を確実にハンＩ
・リングすることができる。

次に、作用を説明する。

第１図において、パラメータ設定用コンビュタ３４に設
定されたプログラムに従って第１アーム機構１の第１ア
ーム４のモータ１４が駆動され、第１アーム機構１が第
２アーム機構２とともに第ｌの座標軸Ｘ，の方向に移動
し、把持ずべきワーク２４の位置で停止する。次いで、
第１アーム機構１の第２アーム５のモータ２０および第
３アーム６の関節部２３が駆動され、第３アーム６およ
び第３アーム６の先端部６ｂがそれぞれ第２の座標軸Ｚ
および第３の座標軸ｙ．の方向に移動し、第３アム６の
先端部６ｂのハンド２５がワーク２４の一方の所定部位
を把持する。同時に、第２アーム機構２の第１アーム７
のモータ３０、第２アーム８のモ１３ タ２０および第３アーム９の関節部２３が駆動され、第
２アーム８、第３アーム９および第３アーム９の先端部
９ｂが第１の座標軸×２、第２の座標軸Ｚ２および第３
の座標軸Ｙ２の方向にそれぞれ移動し、第３アーム９の
先端部９ｂのハンド２５がワク２４の他方の所定部位を
把持する。なお、先端部６ｂおよび先端部９ｂの位置決
めは高速化のために、通常第１アーム機構１、第２アー
ム機構２のＸ１軸方向に移動と同時に実施される。そし
て、再び第１アーム機構ｌの第１アーム４のモーク１４
が駆動され、第ｉアーム機＋１ナ１および第２アーム機
構２はワーク２４を把持した状態で第１の座標軸ＸＩの
方向に移動し、ワーク２４の目的位置で停止する。さら
に、同様の操作により、第ｌアーム機構１が第２、第３
の座標軸ｚ．，ｙ，の方向に、また第２アーム機構２が
第２、第３の座標実Ｚ２、Ｙ２の方向にワーク２４の位
置を微調整した後にワーク２４がハンド２５から解放さ
れ、ワーク２４が当初の位置から目的位置へと移動され
る。

上述のような一連のワーク２４のハンドリングに１４ オイて、第１アーム機構１および第２アーム機構２の各
アームの動作はそれぞれ独立して実施されるが、第１ア
ーム機構ｌおよび第２アーム機構２がそれぞれ有する所
定の３座標軸ＸＩ　，　Ｚ．　，　Ｙおよびｘｚ　、２
２　、Ｙ２が互いに平行であるため、第Ｉアーム機構１
、第２アーム機構２の各アームは互いに干渉することな
くその協調動作が円滑に実施される。また、第１アーム
機構１、第２アーム機構２がワーク２４を把持した後に
は、第１アム機構１および第２アーム機構２の各駆動部
の動作を停止し、第１アーム機構１のセータ１４のみを
駆動してワーク２４を第１の座標軸Ｘ１の方向に移動す
ることができる。この際、先端部６ｂおよび先端部９ｂ
の間隔が常に一定に保たれるため、第１アーム機構１、
第２アーム機構２の協調動作を高精度に保つことができ
、また第１アーム機構１の第１アーム４の動作の制御は
第２アーム機構２の第１アーム７の動作の制御に影響さ
れないので、ワーク２４を高速度で目的位置へ移動する
ことができる。さらに、第１アーム機構ｌと第２アーム
機１５ 構２の間隔を維持する機構、すなわち第２アーム機構２
の第Ｉアーム７と、第１アーム機構１、第２アーム機構
２を大きく動かず機構、すなわち第１アーム機構１の第
１７ーム４がそれぞれ独立しているので、たとえワーク
２４が柔軟な素材からなる場合でも、先端部６ｂ、先端
部９ｂの間隔を一定に把持し、かつ高速でワーク２４を
移動ずることが可能である。

このように、本実施例においては、複腕形ロホット装置
３の２腕をそれぞれ第１〜第３アーム４、５、６および
７、８、９からなる一対の第１アーム機構１、第２アー
ム機構２により構威して第１アーム機構１、第２アーム
機構２の各アームがそれぞれ動作する３座標軸Ｘ１、Ｚ
，、Ｙ１およびＸ２　、Ｚ２　、Ｙｚを互いに平行とし
、さらに一方の第２アーム機構２の第１アーム７を他方
の第１アーム機構ｌの第■アーム４に支持、固定してい
る。このため、第ｌアーム機構１、第２アーム機構２の
各アームの動作がそれぞれ互いに干渉することなく、ま
た第１アーム機構１、第２アーム機１６ 構２がＸ，軸方向に同時に移動することができる。

したがって、複腕形ロボ，１・装置３の第ｌアーム機構
ｌ、第２アーム機横２Ｃこよる脇調動作を高速、高精度
でしかも安全、容易に実施することかでぎる。

（効果） 本発明によれば、２腕をそれぞれ第１・〜第３アームか
らなる−・対のアーム機構Ｃこより構成して一対のアー
ム機構の各アームがそれぞれ動作する３座標軸を互いに
平行とし、さらに一方のアーム機構の第ｌアームを他方
のアーム機構の第１アームに支持しているので、一対の
アーム機横の各アムの動作がそれぞれ互いに干渉するこ
となく、また−・対のアーム機構が同一方向に同時に移
動することができる。したかって、本発明の目的とする
脇調動作の高速化および高精度化を達戒可能な複腕形ロ
ボノ１・装置を提供ずることがてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る複腕形ロボソ１・装
置の−実施例を示す図であり、第１図ばそ１７ の全体構戒を示す外観斜視図、第２図は第１図Ｇこおけ
る■−■矢視概要図である。 ３・・−・・複腕形ロボソ１・装置、 ４、７・・・・・・第ｌアーム、 ５、８・・・・・・第２アーム、 ６、９・一・・・・第３アーム、 ６ａ、９ａ・・・・・・基端部、 ６ｂ、９ｂ・・・・・・先端部、 １８ 手続補正書（自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 順次に連結された第１、第２および第３アームからなり
   、第１アームが第２アームを所定の３座標軸のうち第１
   の座標軸の方向に移動し、第２アームが第３のアームを
   第２の座標軸の方向に移動するとともに、第３アームが
   、第２アームに連結された基端部に対向する先端部を第
   ３の座標軸の方向に移動する一対のアーム機構を備えた
   複腕形ロボット装置であって、前記一対のアーム機構が
   それぞれ有する所定の３座標軸を互いに平行として一対
   のアーム機構の各アームの動作がそれぞれ互いに干渉し
   ないようにするとともに、一対のアーム機構のうち一方
   のアーム機構の第１アームが他方のアーム機構の第１ア
   ームに支持されて一方のアーム機構が他方のアーム機構
   の第２および第３アームとともに同一方向に同時に移動
   可能としたことを特徴とする複腕形ロボット装置。