JPH04354681A - 作業用ロボット - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業用ロボットに係り
、特に、マニピュレータの先端部に取り付けられた作業
用ユニットを備えた作業用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マニピュレータの先端に例えば研
磨用ユニットや清掃用ユニット等の作業用ユニットを有
しこの作業用ユニットを作業対象面に押し付けながら作
業する作業用ロボットが知られている。

【０００３】このような作業用ロボットを用いて任意の
平面や曲面を清掃や塗装等の作業を行う場合、５自由度
または６自由度の自由度を有するマニピュレータが用い
られていた。これらのマニピュレータは、２乃至３軸の
多関節形、直交座標形、円筒座標形、あるいは円筒座標
形である基本構成と、２乃至３軸の姿勢軸とを有するも
のである。そしてマニピュレータの先端に作業用ユニッ
トが取り付けられている。また、作業用ユニットが作業
面を押し付ける強さを制御するために、作業用ユニット
が作業面を押す力を測定する力センサが必要に応じて設
けられている。

【０００４】図２１に壁などの作業面を清掃する従来の
作業用ロボットを示す。

【０００５】図２１において、マニピュレータ２００は
、３個の関節軸Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と２個の姿勢軸Ｒ４、
Ｒ５とを有する５自由度の多関節形マニピュレータであ
る。マニピュレータ２００の先端の近傍には、姿勢軸Ｒ
４、Ｒ５を駆動するためのモータ２０２が取り付けられ
ている。また、マニピュレータ２００の先端には回転軸
２０４が取り付けられており、この回転軸には作業面２
０５に接触する作業部であるブラシ２０１が固着されて
いる。ブラシ２０１は、マニピュレータ２００のアーム
２０８、２０９の作動によって作業面２０５の所定の位
置に導かれる。またブラシ２０１の姿勢は、姿勢軸Ｒ４
、Ｒ５の制御によって作業面２０５を鉛直に押し付ける
ように制御される。そして、ブラシ２０１は、回転軸２
０４の回りに回転させられながら清掃作業を行う。 なお、マニピュレータ１の基部２０６はベース２０７に
固定されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような作業用ロ
ボットを用いて清掃用ユニットや塗装用ユニット等の作
業用ユニットを任意の平面や曲面に押し付けながら作業
する場合、作業用ユニットの作業部は作業面の法線方向
に対して一定の方向から一定の力で押し付けられて作業
面に接触することが作業効率上望ましい。このために、
従来の作業用ロボットのマニピュレータは、多くの自由
度を必要とし、５乃至６の自由度を有するものが通例で
あった。この場合、２乃至３軸の姿勢軸の重量を支持す
るために基本構成の２乃至３軸の重量も大きくなり、マ
ニピュレータやその制御部が複雑化して大型になるとい
う問題があった。

【０００７】また、作業部を作業面の法線方向に対して
一定の方向から一定の力で押し付けようとする場合、作
業面の形状が知られているときには、作業面の形状を予
め教示することが考えられる。しかしこの作業には多大
な労力を要するという問題があった。

【０００８】また、作業面の形状が予め知られていない
ときには、５乃至６軸の各軸に力センサやトルクセンサ
を装備させて作業面の形状を推測することが考えられる
。しかし、このためには高価なセンサと高度な制御技術
が必要であるという問題があった。

【０００９】さらに、図２２に示すように、３個の関節
軸Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を有する基本構成の先端に、２個の
姿勢軸Ｒ４、Ｒ５を介して作業用ユニット３０１が取り
付けられ、作業用ユニット３０１の先端にあるブラシ３
０２が作業面３０３に押し付けられながら作業が行われ
る場合にも次のような問題があった。

【００１０】すなわち図２２において、作業用ユニット
３０１のブラシ３０２は作業面３０３に対して常に一定
の姿勢を保つように制御される。この場合、ブラシ３０
２の姿勢を一定に保った状態で長いストロークを移動さ
せるとき、姿勢軸の動作方向が不定の状態という特異姿
勢になることがある。例えば図２２の位置（Ａ）から位
置（Ｂ）を経て位置（Ｃ）へ連続作業する場合に途中で
特異姿勢を通過することがある。姿勢軸が特異姿勢にな
ると、姿勢軸が急激に動作したりして姿勢を一定に保つ
ことができなくなり、スムーズな作業ができなくなって
しまう。そして、作業面３０３がガラスなどの場合には
、作業面３０３を破損してしまうという問題があった。 一方、姿勢軸が特異姿勢を通過することを避けるために
自由度の大きいマニピュレータを用いることも考えられ
るが、制御のための計算が非常に複雑になるという問題
があった。従って、通常のマニピュレータでは作業面３
０３に対して作業用ユニット３０１の姿勢を一定に保っ
てスムーズに作業をすることは不可能であった。

【００１１】また、図２３（ａ）、（ｂ）に示すように
、作業面３０３にコーナ部３０４がある場合には、作業
を一時中断し作業面３０３の傾きにあわせて姿勢軸の姿
勢をとりなおさなければならなかった。そのために、コ
ーナ部３０４を含めた作業面３０３で連続的かつスムー
ズに作業をできないという問題があった。さらに、鋭角
のコーナ部がある場合には、作業用ユニット３０１や姿
勢軸が障害となって作業できないという問題があった。

【００１２】そこで本発明の目的は、上記従来技術が有
する問題を解消し、５乃至６軸のマニピュレータの代わ
りに２乃至４軸のマニピュレータを用い、作業部を作業
面に所定の姿勢で押し付けながら安定に作業をすること
のできる作業用ロボットを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、２乃至４軸構成のマニピュレータと、作
業面に回転自在に面接触する作業部を有する作業用ユニ
ットと、前記マニピュレータと前記作業用ユニットを連
結するとともに任意の２軸に対して回転する自在継手と
を備えたことを特徴とする作業用ロボットである。

【００１４】また、本発明は、２乃至４軸構成のマニピ
ュレータと、このマニピュレータに設けられた作業用ユ
ニットとを備え、この作業用ユニットは、マニピュレー
タ先端に取り付けられた回転軸と、この回転軸の先端に
固着され少なくとも先端側および側方側において作業面
と接触する作業部とを有することを特徴とする作業用ロ
ボットである。

【００１５】

【作用】２乃至４軸構成のマニピュレータの先端に、作
業部を有する作業用ユニットが自在継手を介して設けら
れているので、作業部が作業面に面接触すると、自在継
手は作業部が作業面に最もなじむ姿勢になるように自在
に動作して、作業部は作業面に対して所定の姿勢になる
。

【００１６】また、２乃至４軸構成のマニピュレータに
作業用ユニットを設け、この作業用ユニットはマニピュ
レータ先端に取り付けられた回転軸とこの回転軸の先端
に固着された作業部とを有し、この作業部は少なくとも
先端側および側方側において作業面と接触するので、作
業面にコーナ部がある場合であっても作業用ユニットの
姿勢を直すことなく、作業部のいずれかの部分が作業面
と接触する状態にできる。また、姿勢軸に起因する特異
姿勢あるいはその付近を通過することがなくなる。

【００１７】

【実施例】以下本発明による作業用ロボットの実施例を
図１乃至図２０を参照して説明する。

【００１８】本発明による作業用ロボットの第１の実施
例を図１乃至図２を参照して説明する。図１において、
作業用ロボットは、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の３軸の関節軸を
基本構成とする多関節形のマニピュレータ１を備えてい
る。３軸の関節部２ａ、２ｂ、２ｃには、通常のマニピ
ュレータと同様にサーボモータとエンコーダなどの位置
検出装置、減速機、リミットセンサ、ブレーキなどから
なる駆動機構が設けられている。またマニピュレータ１
は長いアームである第１アーム３と第２アーム４とを有
し、マニピュレータのベース５は取り付け面６に固定さ
れている。さらに第２アーム４の先端には、自在継手７
が取り付けられている。自在継手７は、ボールベアリン
グまたはすべり軸受などで支持されており、２軸Ｔ１、
Ｔ２の回りに回動自在となっている。自在継手７の２軸
Ｔ１、Ｔ２は、基本構成の３軸Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の方向
と独立に方向を設定可能であり、ここでは、軸Ｔ２は第
２アーム４の軸に平行に、また軸Ｔ１は軸Ｔ２に垂直に
設定されている。

【００１９】また図２に示すように、自在継手７は軸部
７ａとＵ字部７ｂとからなっている。このうち、軸部７
ａは第２アームの先端に軸Ｔ２の回りに回動自在に接続
され、軸部７ａと第２アーム４との接続部には、軸部７
ａが軸Ｔ２の回りに回転する回転角を検出するためのポ
テンショメータ８ａが備えられている。また、Ｕ字部７
ｂの先端は、研磨用ユニットや清掃用ユニット等の作業
用ユニット１０に取り付けられている。

【００２０】なお、作業面の位置や形状があらかじめわ
かっている場合、あるいは姿勢を正確に制御する必要の
ない場合には、ポテンショメータを取り付ける必要はな
い。

【００２１】この作業用ユニット１０は、図示しない回
転軸と、この回転軸に固着されたブラシ等の作業部１２
と、作業部１２が作業面１９を押し付ける力を検出する
力検出手段１１と、取り付け具１３とを有している。

【００２２】取り付け具１３は、軸部１３ａと、軸部１
３ａの先端に固着された円盤部１３ｂとを有し、軸部１
３ａの側部にはＵ字部７ｂの先端が揺動自在に取り付け
られている。そして、揺動角を検出するためのポテンシ
ョメータ８ｂが取り付けられている。また軸部１３ａに
は力検出手段１１が嵌着されている。円盤部１３ｂの上
面には小型モータ１４が載置されており、この小型モー
タ１４によって円盤部１３ｂの中心にある回転軸が図示
しない歯車機構を介して回転するようになっている。ま
た円盤部１３ｂの下には円盤部１３ｂとほぼ同径の作動
部１２が設けられている。

【００２３】次にこのような構成からなる本実施例の作
用について説明する。

【００２４】ジョイスティック（図示せず）を手動操作
することによりマニピュレータ１を作動させて作業部１
２を作業面１９の所定の位置に移動させ、作業部１２が
作業面１９を押し付ける力を力検出手段１１によって検
出する。そして、この押し付ける力が常に所定の範囲内
にあるように制御する。このように作業部１２を作業面
１９に適当な力で押し付けながら作業部１２を作業面１
９の上に移動させて清掃や塗装等の作業を行う。ここで
作業面１９がその曲面で形状が変化する場合には、作業
部１２は所定の広さの接触面で作業面１９と面接触する
ので、作業部１２は作業面１９に最もなじむ姿勢を取る
。具体的には作業部１２の法線方向が作業面１９の法線
方向と一致するような姿勢を取る。この場合、作業部１
２から取り付け部１３を介して自在継手７に力が加わり
、その力の方向に応じて自在継手７は軸Ｔ１およびＴ２
の回りに回動する。

【００２５】上述のように本実施例の構成によれば、大
型化してしまう５乃至６軸のマニピュレータの代わりに
３軸のマニピュレータを用い、作業用ユニット１０を自
在継手７を介してマニピュレータ１の先端に備えたので
、作業用ロボットを小型にすることができる。

【００２６】また、作業用ユニット１０は力検出手段１
１を有しているので、作業部１２を作業面１９に対して
常に所定の力で押し付けながら安全に作業をすることが
できる。

【００２７】また、自在継手７の回転角を検出するため
のポテンショメータ８ａ、８ｂが備えられているので、
マニピュレータ１の軸Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の回りの関節角
の情報と併せることにより、複雑な形状を有する作業面
１９を作業する場合であってもこの作業面１９の法線方
向を容易に計算することができる。

【００２８】次に図３を参照して本発明による作業用ロ
ボットの第２の実施例を説明する。第１の実施例と同一
の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【００２９】図３において作業用ユニット２０は、４個
の回転軸Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４（図示せず）と、これ
らの回転軸に固着されたブラシ等の作業部２２ａ、２２
ｂ、２２ｃ、２２ｄ（図示せず）と、作業部２２ａ、２
２ｂ、２２ｃ、２２ｄが作業面１９を押し付ける力を検
出する力検出手段１１と、取り付け具２３とを有してい
る。

【００３０】回転軸Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４（図示せず
）は、取り付け具１３の上に載置された小型モータ１４
により図示しない歯車機構を介して回転する。この歯車
機構は、互いに隣接する回転軸、例えばＳ１とＳ２、Ｓ
２とＳ３等の回転方向が逆方向になるように構成されて
いる。

【００３１】本実施例によれば、互いに隣接する回転軸
に固着された各作業部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ
は逆方向に回転するので、作業部が作業面１９に及ぼす
摩擦力を相殺することができ、作業面１９の振動等を防
止することができる。

【００３２】また、作業用ユニット２０は小さな複数の
作業部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを有するので、
作業用ユニット２０は作業面１９の曲面の形状の変化に
倣って姿勢の変化をしやすくなる。

【００３３】次に本発明による作業用ロボットの第３の
実施例を図４および図５を参照して説明する。第１実施
例と同一部材には同一の符号を付して示す。第３の実施
例は自在継手の支持方法が異なるのみで、他は第１また
は第２の実施例と同様である。

【００３４】図４において、スプリング３０ａ、３０ｂ
はそれぞれ伸びた状態で、一端が自在継手７に取り付け
られ他端が取り付け具１３に取り付けられており、軸Ｔ
１の回りの回転を規制するように作用する。なお、図示
していないが、軸Ｔ２の回りの回転に対しても同様のス
プリングを設けてもよい。

【００３５】本実施例によれば、非作業時に作業用ユニ
ット１０が不用意に振れたりすることを防止することが
でき、自在継手７を安定に支持することができる。

【００３６】図５は、取り付け具１３の上部に適当な重
量のカウンタウエイト３５を取り付けて自在継手７を支
持した場合を示す。この場合、作業用ユニット１０の重
量がカウンタウエイト３５の重量と相殺するので、作業
面１９がどのような方向を向いていても作業部１２を作
業面１９に対して容易に所定の姿勢にして作業すること
ができる。

【００３７】次に本発明による作業用ロボットの第４の
実施例を図６、図７を参照して説明する。第１実施例と
同一部材には同一の符号を付して示す。第４の実施例は
自在継手７を他の支持方法によって支持するものである
。

【００３８】図６において、作業用ロボットは、第２ア
ーム４の先端に自在継手７を所望の姿勢で取り付ける取
り継ぎ治具４０を備えている。取り継ぎ治具４０の先端
には、自在継手７の軸部７ａが軸Ｔ２の回りに回動自在
に接続されている。取り継ぎ治具４０の他の端部には、
軸部７ａの軸方向と垂直な方向に第２アーム４の先端が
取り付けられている。

【００３９】本実施例によれば、取り継ぎ治具４０を設
けたので、作業用ユニット１０を作業面１９の向きや形
状に応じた好適な向きに予め設定することができ、作業
効率を上げることができる。

【００４０】また図７に示す実施例における作業用ロボ
ットは、第２アーム４の先端に取り付けられた取り継ぎ
治具４５を備えている。取り継ぎ治具４５は、止め具４
６と、軸Ｔ３とを有し、自在継手７の軸部７ａはこの軸
Ｔ３に軸支されている。そして作業面１９の曲面の向き
に合わせて予め軸部７ａの向きを設定した後、止め具４
６を閉めて軸部７ａを取り継ぎ治具４５に固定する。

【００４１】本実施例によれば、軸Ｔ３を有する取り継
ぎ治具４５を備えているので、作業用ユニット１０を作
業面１９の向きや形状に応じた好適な向きに予め設定す
ることができると同時に、作業面１９の曲面の向きの応
じて自在継手７の取り付け方向を容易に設定しなおすこ
とができ、作業効率を上げることができる。

【００４２】また、軸１３をモータで駆動可能とすれば
、作業中に取り付け方向を容易に設定し直すことができ
る。また、軸Ｔ３を作業ロボットの構成軸の１つとして
利用することもできる。

【００４３】次に図８を参照して本発明による作業用ロ
ボットの第５の実施例を説明する。第１の実施例と同一
の部材には同一の符号を付して示す。

【００４４】第１実施例においては力検出手段１１が取
り付け具１３に取り付けらていたのに対し、本実施例に
おいては図８に示すように、力検出手段１１は、作業用
ユニット５０にではなく第２アーム４の先端に取り付け
られている。

【００４５】本実施例によれば、力検出手段１１は第２
アーム４の先端に取り付けられているので、第２アーム
４の底部４ａと作業部１２との距離を小さくすることが
でき、その結果作業部１２を作業面１９に対して安定し
て押し付けることができる。

【００４６】次に図９を参照して本発明による作業用ロ
ボットの第６の実施例を説明する。第１の実施例と同一
の部材には同一の符号を付して示す。

【００４７】図９において、符号６０は３個の回転軸Ｕ
１、Ｕ２、Ｕ３と１個の直線軸Ｖ１とを有し自由度が４
であるスカラロボットを示す。このスカラロボット６０
の先端に自在継手７を介して作業用ユニット７０が取り
付けられている。作業用ユニット７０の先端には、複数
の回転砥石７２が装着されている。この回転砥石７２は
、自在継手７の作用に従って作業面７９の曲面を倣いな
がら研磨する。また力検出手段１１から図示しない制御
部に送られる出力信号に応じて作業用ユニット７０は直
線軸Ｖ１に沿って上下動することによって、あるいは他
の軸と協調することによって、回転砥石７２は作業面７
９を常に一定の力で押し付けるようになっている。

【００４８】本実施例によれば、作業用ロボットは、ス
カラロボット６０の先端に自在継手７を介して作業用ユ
ニット７０を備えているので、回転砥石７２を作業面７
９に一定の力で押し付けながら効率的に研磨作業をする
ことができる。なお、図６、図７に示したように、回転
砥石７２の回転軸を作業面７９の曲面の向きに合わせて
予め傾けておくことにより作業能率を上げることもでき
る。

【００４９】次に図１０乃至図１２を参照して本発明に
よる作業用ロボットの第７の実施例を説明する。

【００５０】図１０において作業用ロボットが航空機の
コックピットのフロントガラスを清掃作業している様子
を示す。ここで、マニピュレータ１００は、３個の関節
軸Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を基本構成とする多関節形のマニピ
ュレータである。マニピュレータ１００の基端部は、航
空機のコックピット１０１に取り付けられた保持治具１
０２に保持されている。マニピュレータ１００は第１ア
ーム１０３と第２アーム１０４を有し、第２アーム１０
４の先端には作業用ユニット１１０が装着されている。

【００５１】図１１に示すように、作業用ユニット１１
０は、マニピュレータ１００の第２アーム１０４の先端
に取り付けられた回転軸１１１と、この回転軸１１１の
先端に固着された枠体１１２と、この枠体１１２の外側
に取り付けられた作業部１１３とを有している。枠体１
１２は、回転軸１１１に固着される軸部１１２ａと、こ
の軸部１１２ａと球面状の形状を有する球面部１１２ｂ
とからなり、作業部１１３は、球面部１１２ｂの外側に
取り付けらたスポンジ材からなり、球面状の形状を有し
ている。

【００５２】また、第２アーム１０４の先端近傍には回
転軸１１１を駆動するモータ１０５が設けられており、
このモータ１０５の一端には回転軸１１１の回転速度を
調節する減速器１０６が取り付けられている。作業用ユ
ニット１１０は、第２アーム１０４の軸方向にある軸Ｗ
１の回りに回転する。

【００５３】次にこのような構成からなる本実施例の作
用について図１２を参照して説明する。

【００５４】図１２において作業面１０８は、直交する
作業面１０８ａと１０８ｂとで形成されるコーナ部１０
９を有している。マニピュレータ１００は、作業部１０
３が一定の強さで作業面１０８を押し付けるようにして
位置（Ａ）、位置（Ｂ）、位置（Ｃ）、位置（Ｄ）を順
次通過して作業部１１３を移動させる。

【００５５】この場合、作業部１１３は球面状の形状を
有するので、作業面１０８にコーナ部１０９があっても
、球面状の作業部１１３のいずれかの部分が常に作業面
１０８を押し付けることになる。この結果、マニピュレ
ータ１００は作業部１１３を作業面１０８に倣わせるた
めに大幅な姿勢変更を行う必要がなく、従って、マニピ
ュレータ１００のアーム１０３、１０４等は不安定な特
異姿勢になることはない。このように、作業面１０８に
コーナ部１０９がある場合であっても、作業用ロボット
は作業面１０８をスムーズに連続的に作業することがで
きる。

【００５６】また、作業部１１３は球面状の形状を有す
るので、上述のように大幅な姿勢変更を行う必要がなく
、このため図２２、図２３に示した場合のようにマニピ
ュレータ１００は姿勢軸Ｒ４、Ｒ５を有する必要がない
。この結果、作業用ロボットが特異姿勢をとる危険がな
くなると同時に、種々の制御演算も単純になり、軽量小
型で安価な作業用ロボットを提供することができる。

【００５７】次に図１３を参照して本発明による作業用
ロボットの第８の実施例を説明する。第７実施例と同一
部材には同一の符号を付して示す。

【００５８】図１３に示すように、作業用ユニット１２
０の作業部１２３は、枠体１１２に複数の小さなスポン
ジ１２４が張り付けて構成されている。

【００５９】本実施例によれば、小さなスポンジ１２４
は作業面１０８の曲面の局部的な形状にも倣いやすいの
で効率的な作業をすることができる。また、消耗したス
ポンジ１２４のみを交換することが可能であるので、作
業コストを低下させることができる。

【００６０】次に図１４を参照して本発明による作業用
ロボットの第９の実施例を説明する。第７実施例と同一
部材には同一の符号を付して示す。

【００６１】図１４に示すように、作業用ユニット１３
０の枠体１３２は、軸部１３２ａと、球状部１３２ｂと
、底部１３２ｃとからなる。そして枠体１３２は洗剤や
潤滑油等の作業用溶液１３４を収容する容器１３５を形
成している。作業用溶液１３４は必要に応じて底部１３
２ｃにある図示しない口から補充することができる。 また、球状部１３２ｂには複数の穴１３６が開けられて
おり、枠体１３２の外側に取り付けらた作業部１３３に
しみ出るようになっている。

【００６２】本実施例によれば、作業をしながら作業部
１３３に自動的に作業用溶液１３４がしみ出るので、作
業効率を高めることができる。

【００６３】次に図１５を参照して本発明による作業用
ロボットの第１０の実施例を説明する。第５実施例と同
一部材には同一の符号を付して示す。

【００６４】図１５に示すように、作業用ユニット１４
０の作業部１４３はブラシで形成されている。

【００６５】本実施例は、スポンジ等よりもブラシの方
が作業しやすい場合、例えば作業面１０８を塗装する場
合等に好適である。また、ブラシ材の太さや長さ等を選
択することにより、作業面１０８の材質や作業種類に合
わせて最も適当な作業部１４３を容易に形成することが
できる。

【００６６】次に図１６を参照して本発明による作業用
ロボットの第１１の実施例を説明する。第７実施例と同
一部材には同一の符号を付して示す。ここで図１６（ａ
）は作業用ユニット１５０の断面図であって図１６（ｂ
）のＡ−Ａ線断面図であり、図１６（ｂ）はその側断面
図である。

【００６７】図１６において作業用ユニット１５０の作
業部１５３は、円筒形の外形を有し、この底面１５３ａ
と側面１５３ｂとはなめらかな曲面１５３ｃで連結され
ている。また枠体１５２は、回転軸１１１に固着される
軸部１５２ａと、円筒状の筒部１５２ｂとからなり、作
業部１５３はこの筒部１５２ｂに取り付けられている。 作業部１５３はスポンジであってもブラシであっても構
わない。

【００６８】本実施例は、作業面１０８の曲面の形状と
の関係で、作業部１５３と作業面１０８との接触が全方
位的にではなく主に作業部１５３の先端側と側方側で生
じる場合に好適である。

【００６９】次に図１７を参照して本発明による作業用
ロボットの第１０の実施例を説明する。第５実施例と同
一部材には同一の符号を付して示す。

【００７０】図１７に示すように、作業用ユニット１６
０の作業部１６３は楕円形の外形を有する。

【００７１】本実施例の作業部１６３の形状は、図１１
に示す作業部１１３の形状と図１６に示す作業部１５３
の形状との中間的なものであり、断面が略楕円形状とな
っている。本実施例は作業面１０８の曲面の形状に応じ
て作業部１１３等の実施例と使い分けることができる。

【００７２】次に図１８を参照して本発明による作業用
ロボットの第１３の実施例を説明する。第７実施例と同
一部材には同一の符号を付して示す。ここで図１６（ａ
）は作業用ユニット１７０の断面図であって図１６（ｂ
）のＡ−Ａ線断面図、図１６（ｂ）はその側断面図であ
る。

【００７３】図１８に示すように本実施例の作業部１７
３は角型の外形を有する。

【００７４】本実施例は図１７の場合と同様に作業面１
０８の曲面の形状に応じて、作業部１１３等の実施例と
使い分けることができる。

【００７５】次に図１９を参照して本発明による作業用
ロボットの第１４の実施例を説明する。第７実施例と同
一部材には同一の符号を付して示す。

【００７６】図１９において、第２アーム１０４の先端
に筒体１８０が軸１８１に軸支されている。筒体１８０
は図１９に示すＷ２の方向に旋回可能であり、止め具１
８２を締め付けることにより、適当な角度で固定するこ
とができる。また、筒体１８０の内部には図１１と同様
に、図示しないモータ１０５と減速器１０６とが収納さ
れている。

【００７７】本実施例によれば、筒体１８０が軸１８１
の回りに旋回可能であるので回転軸１１１を第２アーム
１０４の方向に対して任意に設定することができる。こ
の結果、マニピュレータ１００が作業面１０８や他の障
害物に接触するようなことを回避することができる。

【００７８】次に図２０を参照して本発明による作業用
ロボットの第１５の実施例を説明する。第７実施例と同
一部材には同一の符号を付して示す。

【００７９】図２０において第２アーム１０４の先端近
傍には力検出手段１９４が装着されている。この力検出
手段１９４は、直交する３軸Ｘ、Ｙ、Ｚの方向の各々に
対して、作業部１９３が作業面１０８を押し付ける力の
強さを検出することができるものである。なお、作業部
１９３の形状は、力検出手段１９４による測定結果を解
析しやすいように球面状となっている。

【００８０】本実施例によれば、力検出手段１９４によ
って得られる力の３軸Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向成分の大きさ
を演算することにより、作業面１０８の法線方向と作業
部１９３の姿勢との関係を求めることができる。そして
この演算結果に基づき、作業部１９３を作業面１０８の
法線方向に所望の強さで押し付けるようにマニピュレー
タ１００を制御することができる。また、同様にして作
業部１９３が作業面１０８の接線方向に一定の速度で送
られるようにマニピュレータ１００を制御することも容
易にできる。この結果、任意の形状の作業面１０８に対
して、複雑な装置を用いてマニピュレータ１０８に形状
を予め教示しておかなくとも、同等の作業をスムーズに
行うことができる。

【００８１】なお、以上に述べた上記各実施例において
、作業部は容易に着脱することができ、作業面の材質や
形状に応じて交換することができる。

【００８２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、２乃至４軸構成のマニピュレータの先端に、任
意の２軸に対して回転する自在継手を取り付け、この自
在継手を介して作業面に面接触しながら押し付けられる
作業部を取り付けたので、作業部を作業面に対してなじ
む姿勢になるように自在に動作できる。また、力検出手
段を併用することにより、作業部を作業面に対して所定
の姿勢に制御し所定の強さの押し付ける力で押し付けな
がら作業することができる。

【００８３】また、２乃至４軸構成のマニピュレータの
先端に回転軸を取り付け、この回転軸の先端に少なくと
も先端側および側方側において作業面と接触する作業部
が固着されているので、この作業部によって長いストロ
ークを要する作業であっても特異姿勢をとることなく作
業することができる。また、作業面にコーナ部がある場
合であっても作業用ユニットの姿勢を直すことなく、作
業部のいずれかの部分を作業面に接触させて作業するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による作業用ロボットの第１の実施例を
示す斜視図。

【図２】同第１の実施例の作業用ユニット等を示す斜視
図。

【図３】本発明による作業用ロボットの第２の実施例を
示す斜視図。

【図４】本発明による作業用ロボットの第３の実施例を
示す図。

【図５】同第３の実施例の他の支持方法を示す図。

【図６】本発明による作業用ロボットの第４の実施例を
示す図。

【図７】同第４の実施例の他の支持方法を示す図。

【図８】本発明による作業用ロボットの第５の実施例の
作業用ユニット等を示す斜視図。

【図９】同作業用ロボットの第６の実施例の概略図。

【図１０】本発明による作業用ロボットの第７の実施例
による航空機のフロントガラスの清掃作業の状況を示す
斜視図。

【図１１】本発明による作業用ロボットの作業用ユニッ
ト等の第７の実施例を示す断面図。

【図１２】同作業用ロボットの第７の実施例の作業状況
を示す図。

【図１３】本発明による作業用ロボットの第８の実施例
の作業用ユニット等を示す断面図。

【図１４】同作業用ロボットの第９の実施例の作業用ユ
ニット等を示す断面図。

【図１５】同作業用ロボットの第１０の実施例の作業用
ユニット等を示す断面図。

【図１６】本発明の作業用ロボットの第１１の実施例の
作業用ユニット等を示す図。

【図１７】同作業用ロボットの第１２の実施例の作業用
ユニット等を示す断面図。

【図１８】本発明の作業用ロボットの第１３の実施例の
作業用ユニット等を示す図。

【図１９】同作業用ロボットの第１４の実施例の作業用
ユニット等を示す断面図。

【図２０】同作業用ロボットの第１５の実施例の作業用
ユニット等を示す断面図。

【図２１】従来の作業用ロボットを示す図。

【図２２】従来の作業用ロボットの作業状況を示す図。

【図２３】従来の作業用ロボットによって、互いに直交
する作業面に対して作業する状況を示す図。

【符号の説明】

１　　マニピュレータ ７　　自在継手 １０　　作業用ユニット １１　　力検出手段 １２　　作業部 １３　　取り付け具 １９　　作業面 ２０　　作業用ユニット ２２　　作業部 ３０ａ　　スプリング ３０ｂ　　スプリング ３５　　カウンタウエイト ４０　　取り付け治具 ４５　　取り付け治具 ５０　　作業用ユニット ６０　　スカラロボット ７０　　作業用ユニット ７２　　回転砥石 ７９　　作業面 １００　　マニピュレータ １０８　　作業面 １０９　　コーナ部 １１３　　作業部 １２０　　作業用ユニット １２３　　作業用ユニット １２４　　スポンジ １３０　　作業用ユニット １３３　　作業部 １３４　　作業用溶液 １３５　　容器 １３６　　穴 １４０　　作業用ユニット １４３　　作業部 １５０　　作業用ユニット １５３　　作業部 １６０　　作業用ユニット １６３　　作業部 １７０　　作業用ユニット １７３　　作業部 １９０　　作業用ユニット １９３　　作業部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２乃至４軸構成のマニピュレータと、作業
   面に回転自在に面接触する作業部を有する作業用ユニッ
   トと、前記マニピュレータと前記作業用ユニットを連結
   するとともに任意の２軸に対して回転する自在継手とを
   備えたことを特徴とする作業用ロボット。
2. 【請求項２】作業用ユニットは作業部が作業面を押し付
   ける力を検出する力検出手段を有することを特徴とする
   請求項１に記載の作業用ロボット。
3. 【請求項３】２乃至４軸構成のマニピュレータと、この
   マニピュレータに設けられた作業用ユニットとを備え、
   この作業用ユニットは、マニピュレータ先端に取り付け
   られた回転軸と、この回転軸の先端に固着され少なくと
   も先端側および側方側において作業面と接触する作業部
   を有することを特徴とする作業用ロボット。