JPH06143165A - Robot for work - Google Patents

Robot for work

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Publication number
JPH06143165A
JPH06143165A JP29306292A JP29306292A JPH06143165A JP H06143165 A JPH06143165 A JP H06143165A JP 29306292 A JP29306292 A JP 29306292A JP 29306292 A JP29306292 A JP 29306292A JP H06143165 A JPH06143165 A JP H06143165A
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JP
Japan
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arm
manipulator
work
unit
robot
Prior art date
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Application number
JP29306292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeaki Suzuki
木 重 彰 鈴
Makoto Jinno
野 誠 神
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Japan Airlines Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Japan Airlines Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Japan Airlines Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP29306292A priority Critical patent/JPH06143165A/en
Publication of JPH06143165A publication Critical patent/JPH06143165A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent collision of a manipulator and a working unit with other obstacle than a working surface by limiting the operation region of a manipulator. CONSTITUTION:A working unit 4 making contact with a working surface to perform a work is arranged to the tip of a manipulator 1. The manipulator 1 comprises first and second arms 2 and 3; a drive part R2 for a first arm; and a passive rotation part R3. The passive rotation part R3 is arranged to the tip of the first arm 2 and a driven pulley 6 which a drive part R2 for a first arm comprises is coupled to a fixed pulley 5 on the fixed side through a belt 7.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マニピュレータの先端
に作業ユニットを取付けてなる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ユニ
ットにより洗浄、清掃、磨き作業などを安全に行うこと
ができる作業用ロボットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a working robot having a working unit attached to the tip of a manipulator,
In particular, the present invention relates to a work robot capable of safely performing cleaning, cleaning, polishing work, etc. by a work unit attached to the tip of a manipulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】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などの作業ユニットを取付
け、この作業ユニットを作業対象面に押し付けながら作
業を行う作業用ロボットが一般に知られている。このよ
うな作業用ロボットを用いて作業を行う場合、5乃至6
自由度を有するマニピュレータが用いられている。
2. Description of the Related Art There is generally known a working robot in which a working unit such as a polishing unit or a cleaning unit is attached to the tip of a manipulator and the working unit is pressed against a work surface. When performing work using such a work robot, 5 to 6
A manipulator having a degree of freedom is used.

【0003】図15に、5自由度を有するマニピュレー
タの先端に清掃ユニットを装着して、ジャンボジェット
機の風防ガラスの清掃作業を行う従来の作業用ロボット
を示す。図15においてR1 〜R5 は、マニュプレータ
の各関節を示している。すなわち、図15において、ジ
ェット機110のハッチ101に、取付部102を介し
てマニピュレータ100が取付けられ、マニピュレータ
100の先端に風防ガラス105を清掃する清掃ユニッ
ト106が設けられている。またマニピュレータ100
は複数のアーム103,104と、複数のアーム用駆動
部(関節)R1〜R5 とを有している。
FIG. 15 shows a conventional work robot for cleaning a windshield of a jumbo jet machine by attaching a cleaning unit to the tip of a manipulator having five degrees of freedom. In FIG. 15, R 1 to R 5 indicate joints of the manipulator. That is, in FIG. 15, the manipulator 100 is attached to the hatch 101 of the jet aircraft 110 via the attachment portion 102, and the cleaning unit 106 for cleaning the windshield 105 is provided at the tip of the manipulator 100. Manipulator 100
Has a plurality of arms 103 and 104 and a plurality of arm drive units (joints) R 1 to R 5 .

【0004】他方、軽量および低コストを目的として、
2乃至4軸のマニピュレータと、作業面に対して受動的
に倣う機構とを有し、同様の作業を行う作業用ロボット
が提案されている(特願平3−123951号)。
On the other hand, for the purpose of light weight and low cost,
There has been proposed a work robot having a 2- to 4-axis manipulator and a mechanism that passively follows the work surface and performing the same work (Japanese Patent Application No. 3-123951).

【0005】[0005]

【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作業などの作業を行う場合、マニピ
ュレータの暴走などによって、アームや作業ユニットが
作業面や人間に衝突しないように、十分に安全上の措置
を講じる必要がある。特に、ジャンボジェット機の風防
ガラスの清掃作業を行うような作業用ロボットにおいて
は、安全運航上、機体などに損傷を与えないようにしな
ければならない。
When performing work such as cleaning work using the work robot as described above, it is necessary to ensure that the arm and work unit do not collide with the work surface or human due to runaway of the manipulator. Need to take safety measures. In particular, in a work robot that cleans the windshield of a jumbo jet aircraft, it is necessary to prevent damage to the machine body or the like for safe operation.

【0006】通常、安全対策を図るためアームの動作範
囲を設定しているが、この場合、ソフト的、電気ハード
的、または機構的方法で動作範囲を設定している。この
うちソフト的または電気ハード的な動作制限は、暴走や
誤動作の可能性があるが、機構的に動作を制限する方
法、つまり、メカニカルストッパを備える方法は、暴走
や誤動作の心配はなく最も信頼性が高い。
Usually, the operating range of the arm is set for the purpose of safety measures, but in this case, the operating range is set by a soft, electrical or mechanical method. Of these, the soft or electric hardware operation restriction may cause runaway or malfunction, but the method of mechanically limiting the operation, that is, the method with a mechanical stopper, is the most reliable because there is no fear of runaway or malfunction. It is highly likely.

【0007】図15に示すような従来の作業用ロボット
の場合、駆動部R1 およびR2 (第1および第2軸)に
ついて、機体に損傷を与えない範囲で、機構的なストッ
パによって、動作制限を設定することは容易ではある。
しかし、駆動部R3 (第3軸)については、収納、持運
び、セッティングなどを考慮すると、折畳んだ状態から
展開までの180度程度の動作領域を必要としており、
第2軸R2 の姿勢によっては、機体と干渉することが考
えられる。
In the case of a conventional work robot as shown in FIG. 15, the drive units R 1 and R 2 (first and second axes) are operated by mechanical stoppers within a range that does not damage the machine body. Setting limits is easy.
However, regarding the drive unit R 3 (third axis), in consideration of storage, carrying, setting, etc., an operation area of about 180 degrees from the folded state to the unfolding is required,
The second axis R 2 of the posture, it is conceivable that interfering with the aircraft.

【0008】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、マニピュレータが機体などの作業面に機構
的に干渉しないような、安全な作業用ロボットを提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a safe work robot in which the manipulator does not mechanically interfere with a work surface such as a machine body.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、マニピュレー
タの先端に作業面に接触して作業を行なう作業ユニット
を設けた作業用ロボットにおいて、前記マニピュレータ
は互いに連結された少なくとも第1アームおよび第2ア
ームと、前記第1アームの基端に設けられ前記第1アー
ムを回転駆動する第1アーム用駆動部と、前記第1アー
ムの先端に設けられた受動回転部とを有し、この受動回
転部は前記第1アーム用駆動部の固定側に連結機構を介
して連結され、第1アームの回転移動に伴って回転し前
記第2アームを回転駆動することを特徴とする作業用ロ
ボットである。
According to the present invention, there is provided a working robot having a working unit for contacting a working surface at a tip of a manipulator to carry out a work, wherein the manipulator is at least a first arm and a second arm connected to each other. The arm includes an arm, a first arm drive unit provided at a base end of the first arm for rotationally driving the first arm, and a passive rotation unit provided at a tip end of the first arm. The part is connected to a fixed side of the first arm drive part through a connecting mechanism, and rotates with the rotational movement of the first arm to rotationally drive the second arm. .

【0010】[0010]

【作用】本発明によれば、第1アーム用駆動部によって
第1アームが回転移動するにつれ、第1アーム移動端に
設けられた受動回転部が第1アーム用駆動部の固定側お
よび連結機構を順次介して回転し、この受動回転部によ
り第2アームが回転駆動される。
According to the present invention, as the first arm driving unit rotates and moves the first arm, the passive rotating unit provided at the first arm moving end has the fixed side of the first arm driving unit and the connecting mechanism. And the second arm is rotationally driven by this passive rotating part.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1乃至図7は本発明による作業用ロボッ
トの第1の実施例を示す図である。このうち、図1は作
業用ロボットの正面図であり、図2はその斜視図であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 7 are views showing a first embodiment of a work robot according to the present invention. Of these, FIG. 1 is a front view of the work robot, and FIG. 2 is a perspective view thereof.

【0012】図1および図2において、作業用ロボット
は第1アーム2および第2アーム3を有するマニピュレ
ータ1と、マニピュレータ1の先端に設けられた作業ユ
ニット4とを備えている。また、マニピュレータ1は旋
回軸である旋回駆動部R1 と、第1アーム2の基端に設
けられ第1アーム2を回転駆動する第1アーム用駆動部
2 と、第1アームの先端(移動端)に設けられ第1ア
ーム2の回転に伴って回転する受動回転部R3 ′と、受
動回転部R3 ′に対して回転し第2アーム3を回転駆動
する第2アーム用駆動部R3 とを有している。
1 and 2, the work robot includes a manipulator 1 having a first arm 2 and a second arm 3, and a work unit 4 provided at the tip of the manipulator 1. Further, the manipulator 1 includes a turning drive unit R 1 which is a turning shaft, a first arm drive unit R 2 which is provided at a base end of the first arm 2 and rotationally drives the first arm 2, and a tip end of the first arm ( 'and the passive rotary part R 3' passive rotary part R 3 which rotates with the rotation of the first arm 2 is provided to the mobile terminal) the second arm driving unit for rotationally driving the second arm 3 is rotated relative to R 3 and.

【0013】図1および図2に示すように旋回駆動部R
1 、第1アーム用駆動部R2 および第2アーム用駆動部
3 は、それぞれ、サーボモータ11,12,13およ
び減速機21,22,23で駆動されるようになってい
る。
As shown in FIGS. 1 and 2, the turning drive unit R
1 , the first arm driving unit R 2 and the second arm driving unit R 3 are driven by the servomotors 11, 12, 13 and the speed reducers 21, 22, 23, respectively.

【0014】第2アーム3の先端部には、2つの軸回り
に回転自在に支持された作業ユニット4が取付けられて
いる。第2アーム3の先端部の構成は、作業に応じて適
当なものを備えればよいが、必要に応じて更なる回転駆
動部を設けてもよい。
A working unit 4 rotatably supported around two axes is attached to the tip of the second arm 3. The configuration of the distal end portion of the second arm 3 may be any suitable one according to the work, but a further rotation drive unit may be provided as necessary.

【0015】受動回転部R3 ′の動作機構は、以下の通
りである。旋回駆動部R1 の出力軸に設けられた第1ア
ーム用駆動部R2 の固定側に駆動軸と同軸上に固定プー
リ5が固着されている。一方、第1アーム2の先端(移
動端)には、第1アーム2に対して、回転自在に支持さ
れた従動プーリ6が配置され、この従動プーリ6により
受動回転部R3 ′が構成されている。固定プーリ5およ
び従動プーリ6は、ともに歯付プーリからなり、両プー
リ5,6に弛みなく適切な張力で歯付きベルト7がかけ
られている。なお、第1アーム用駆動部R2 と受動回転
部R3 ′との間の連結機構は、歯付きベルトおよびプー
リに限らず、スチール性ベルトを平プーリに固定する方
法などガタや伸びなどが少ないものであればいかなる方
法を採用してもよい。
The operation mechanism of the passive rotating part R 3 ′ is as follows. A fixed pulley 5 is fixed to the fixed side of the first arm drive unit R 2 provided on the output shaft of the turning drive unit R 1 coaxially with the drive shaft. On the other hand, a driven pulley 6 rotatably supported by the first arm 2 is arranged at the tip (moving end) of the first arm 2, and the driven pulley 6 constitutes a passive rotating portion R 3 ′. ing. The fixed pulley 5 and the driven pulley 6 are both toothed pulleys, and the toothed belt 7 is applied to both pulleys 5 and 6 with appropriate tension without slack. The connecting mechanism between the first arm driving unit R 2 and the passive rotating unit R 3 ′ is not limited to the toothed belt and the pulley, and a method of fixing the steel belt to the flat pulley does not cause rattling or stretching. Any method may be adopted as long as it is small.

【0016】次に、アーム2,3の動作状態を、固定プ
ーリ5と従動プーリ6との歯数比を2:1とした場合に
ついて説明する。例えば、アーム2,3を折り畳み状態
から水平状態まで展開する場合について述べる。図3の
ように、第1アーム用駆動部R2 によって第1アーム2
を鉛直上向き状態から水平状態まで90度回転させた場
合、受動回転部R3 ′によって回転する第2アーム3の
第1アーム2に対する回転角は、第1アーム2の回転角
の2倍、すなわち180度となる。従って、第2アーム
用駆動部R3 を全く駆動しなくても、受動回転部R3
だけで第2アーム3を水平状態まで展開することができ
る。
Next, the operation state of the arms 2 and 3 will be described when the tooth ratio of the fixed pulley 5 and the driven pulley 6 is 2: 1. For example, a case where the arms 2 and 3 are expanded from the folded state to the horizontal state will be described. As shown in FIG. 3, the first arm driving unit R 2 drives the first arm 2
When 90 ° is rotated from the vertically upward state to the horizontal state, the rotation angle of the second arm 3 rotated by the passive rotation unit R 3 ′ with respect to the first arm 2 is twice the rotation angle of the first arm 2, that is, It will be 180 degrees. Therefore, even if the second arm driving unit R 3 is not driven at all, the passive rotating unit R 3 ′ is
Only then, the second arm 3 can be deployed to a horizontal state.

【0017】一方、図4に示すように従来の関節構成の
マニピュレータ1において、第1および第2アーム2,
3を折り畳み状態から水平状態まで展開するためには、
第2アーム3の動作範囲を180度用意する必要があ
る。すなわち、第1アーム2および第2アーム3を同一
長さとすると、マニピュレータ1の動作範囲は、図4の
2点鎖線のようになる。また、第1および第2アーム
2,3の干渉領域は、図4の2点鎖線外形範囲となる。
マニピュレータ1に対してある限られた領域について作
業を行なうような場合、衝突、破壊などの恐れがあるた
め、第1および第2アーム2,3は作業領域内でのみ動
作するように機構的に制限することが望ましい。しか
し、従来の方法では、図4のように、作業領域以外に広
範囲に渡って動作する可能性がある。
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the manipulator 1 having the conventional joint structure, the first and second arms 2,
To unfold 3 from the folded state to the horizontal state,
It is necessary to prepare the operation range of the second arm 3 by 180 degrees. That is, when the first arm 2 and the second arm 3 have the same length, the operating range of the manipulator 1 is as shown by the chain double-dashed line in FIG. In addition, the interference region of the first and second arms 2 and 3 is the two-dot chain line outline range of FIG.
When working on a limited area of the manipulator 1, there is a risk of collision, destruction, etc. Therefore, the first and second arms 2 and 3 are mechanically operated so as to operate only within the working area. It is desirable to limit it. However, the conventional method may operate over a wide range other than the work area, as shown in FIG.

【0018】これに対して、本発明による作業用ロボッ
トにおいては、第1アーム2および第2アーム3を同一
長さとし、固定プーリ5と従動プーリ6との歯数比(プ
ーリ比)を2:1、第2アーム用駆動部R3 の動作範囲
を30度とすると、マニピュレータ1の動作範囲は、図
5に示す2点鎖線内に限定することができる。また、図
5に示すように第1および第2アーム2,3の干渉領域
も狭く、上方に障害物があるような場合でも、干渉する
恐れはなく安全である。
On the other hand, in the work robot according to the present invention, the first arm 2 and the second arm 3 have the same length, and the tooth ratio (pulley ratio) between the fixed pulley 5 and the driven pulley 6 is 2: If the operating range of the first and second arm drive units R 3 is 30 degrees, the operating range of the manipulator 1 can be limited to the chain double-dashed line shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5, the interference region of the first and second arms 2 and 3 is narrow, and even if there is an obstacle above, there is no risk of interference and it is safe.

【0019】上記実施例では、アーム長、プーリ比、駆
動軸の動作範囲などについての一例について説明した
が、これらを適当に選択することによって、他の作業領
域の場合についても機構的に作業領域を限定することが
できる。
In the above embodiment, an example of the arm length, the pulley ratio, the operating range of the drive shaft, etc. has been described. However, by appropriately selecting these, the working area can be mechanically applied to other working areas. Can be limited.

【0020】例えば、第1アーム2および第2アーム3
の長さを同一長さとし、固定プーリ5と従動プーリ6と
の比を1.6:1とし、第1アーム用駆動部R2 の動作
範囲を100度とした場合、第2アーム用駆動部R3
駆動しない状態での第2アーム3の軌跡は、図6中の実
線のようになる。ジャンボジェット機の風防ガラスを洗
浄するような場合、マニピュレータ1は、第1および第
2アーム2,3と機体が干渉しないことが望まれる。そ
こで、図6において第2アーム用駆動部R3 の動作範囲
を20度とした場合のマニピュレータ1の動作領域(2
点鎖線)とジャンボジェット機の機首部分110のおよ
その形状(点線)と比較すると、第1および第2アーム
2,3が機首部分110に機構的にほぼ干渉することな
く、マニピュレータ1の先端部を風防ガラス105まで
到達させることができる。
For example, the first arm 2 and the second arm 3
When the lengths of the first and second driven parts are the same, the ratio between the fixed pulley 5 and the driven pulley 6 is 1.6: 1, and the operating range of the first arm driving part R 2 is 100 degrees, the second arm driving part The locus of the second arm 3 when R 3 is not driven is as shown by the solid line in FIG. In the case of cleaning the windshield of a jumbo jet machine, it is desired that the manipulator 1 does not interfere with the first and second arms 2 and 3 and the machine body. Therefore, in FIG. 6, the operating region (2) of the manipulator 1 when the operating range of the second arm driving unit R 3 is 20 degrees.
Compared with the dotted line) and the approximate shape of the nose portion 110 of the jumbo jet (dotted line), the first and second arms 2 and 3 do not substantially interfere mechanically with the nose portion 110, and the tip of the manipulator 1 The part can reach the windshield 105.

【0021】従来、第2アーム用駆動部R3 の動作範囲
が180度必要であり、機体との干渉領域が広かったの
に対し、本発明によれば第2アーム用駆動部R3 の動作
範囲が僅か20度で、なおかつ、機体との干渉を無くす
ことができる。
Conventionally, the operating range of the second arm driving section R 3 is required to be 180 degrees, and the interference area with the airframe is wide. However, according to the present invention, the second arm driving section R 3 operates. The range is only 20 degrees, and the interference with the airframe can be eliminated.

【0022】なお、機体の形状や、マニピュレータ基部
の機体に対する固定位置などが変化することもあるた
め、必ずしも、上記実施例で述べたアーム長比、プーリ
比、動作範囲が最適であるとはかぎらない。場合に応じ
て適当にこれらを選択すればよい。
Since the shape of the machine body and the fixed position of the manipulator base with respect to the machine body may change, the arm length ratio, pulley ratio, and operating range described in the above embodiments are not necessarily optimum. Absent. These may be appropriately selected depending on the case.

【0023】次にバネ等によりマニピュレータにバラン
ス機構を付加した状態について図7により説明する。図
7(a)においてバネ31の一端部32はベルト7に固
定されており、他端部33は、第1アーム2に固定され
ている。収納状態(鉛直状態)では、バネ31は自然長
の状態にある。この状態から、第1アーム用駆動部R2
を駆動し第1アーム2を水平方向へ倒すにつれて、バネ
31の固定位置32,33の相対位置は離れる方向に移
動するため、バネ31に収縮しようとする力が働く。こ
の収縮力と、第1アーム2および第2アーム3の自重と
をバランスさせることにより、第1アーム用駆動部R2
の自重補償をすることができる。従って、大きな出力ト
ルクを必要とする第1アーム用駆動部R2 の出力トルク
を少なくすることができるので、第1アーム用駆動部R
2 の重量を低減することができる。
Next, a state in which a balance mechanism is added to the manipulator by a spring or the like will be described with reference to FIG. In FIG. 7A, one end 32 of the spring 31 is fixed to the belt 7, and the other end 33 is fixed to the first arm 2. In the stored state (vertical state), the spring 31 is in a natural length state. From this state, the first arm drive unit R 2
As the first arm 2 is driven in the horizontal direction and the first arm 2 is tilted in the horizontal direction, the relative positions of the fixed positions 32 and 33 of the spring 31 move in the direction of moving away from each other, so that a force to contract the spring 31 acts. By balancing this contracting force and the weights of the first arm 2 and the second arm 3, the first arm drive unit R 2
The self-weight compensation of Therefore, it is possible to reduce the output torque of the first arm driving unit R 2 that requires a large output torque, and thus the first arm driving unit R 2 can be reduced.
2, the weight can be reduced.

【0024】同様に図7(b)に示すように、バネ31
の一端部32を第1アーム2に、他端部33を第1アー
ム用駆動部R2 の固定側に各々固定してもよい。あるい
は、第2アーム3の基端側後方におもりを設け、第2ア
ーム用駆動部R3 の第2アーム3に対する自重補償をし
てもよい。
Similarly, as shown in FIG. 7B, the spring 31
The one end portion 32 may be fixed to the first arm 2 and the other end portion 33 may be fixed to the fixed side of the first arm driving unit R 2 . Alternatively, a weight may be provided on the rear side of the base end side of the second arm 3 to compensate for the own weight of the second arm driving unit R 3 with respect to the second arm 3.

【0025】なお、図7(a)(b)に示す自重補償
(自重バランス)機構は、後述する各実施例に適用する
ことができる。
The self-weight compensation (self-weight balance) mechanism shown in FIGS. 7A and 7B can be applied to each embodiment described later.

【0026】次に、本発明による作業用ロボットの第2
の実施例を図8乃至図11を参照して説明する。第1の
実施例では、第1アーム用駆動部R2 と受動回転部
3 ′との間の連結機構としてプーリとベルトを用いた
が、本実施例では、さらに、リンク機構を用いて、同様
の動作を実現したものである。
Next, the second working robot according to the present invention will be described.
An embodiment of the above will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the pulley and the belt are used as the connecting mechanism between the first arm driving unit R 2 and the passive rotating unit R 3 ′, but in the present embodiment, a link mechanism is further used. The same operation is realized.

【0027】図8は、作業用ロボットの第2の実施例を
示す斜視図である。図8において、図1および図2に示
す第1の実施例と同一部分には同一符号を付して詳細な
説明を省略する。
FIG. 8 is a perspective view showing a second embodiment of the work robot. In FIG. 8, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0028】図8において、第1アーム用駆動部R2
固定側に固定プーリ5が設けられている。この固定プー
リ5はベルト7を介して従動プーリ13に連結され、こ
の従動プーリ13は第1アーム2に取付けられた軸受1
2により回転自在に保持されている。また第1アーム2
の移動端には受動回転部R3 ′が設けられ、受動回転部
3 ′と従動プーリ13は、リンク8,9,10および
第2アーム2とで構成された平行リンク機構11によっ
て連結されている。
In FIG. 8, a fixed pulley 5 is provided on the fixed side of the first arm driving section R 2 . The fixed pulley 5 is connected to a driven pulley 13 via a belt 7, and the driven pulley 13 is mounted on the first arm 2 to form a bearing 1.
It is rotatably held by 2. Also, the first arm 2
The mobile terminal passive rotary part R 3 'is provided, the passive rotary part R 3' and the driven pulley 13 is connected by a parallel link mechanism 11 comprised of the link 8, 9, 10 and the second arm 2 ing.

【0029】図9は、本実施例におけるリンクおよびア
ームの動きを示した図である。鉛直状態(第1アーム2
は上向、第2アーム3は下向)から、第1アーム用駆動
部R2 を駆動して水平状態になるまでの動きを示してい
る。リンク8は、第1アーム2の動きとともにベルト7
と固定プーリ5および従動プーリ6によって受動的に駆
動される。リンク8の動きは平行リンク機構11によっ
て、リンク10に伝達される。図9では、説明を容易に
するため、固定プーリ5と従動プーリ6のプーリ比が
2:1で、第1アーム用駆動部R2 を90度駆動し、受
動回転部R3 ′が180度駆動される場合について示し
ている。
FIG. 9 is a diagram showing the movement of the link and the arm in this embodiment. Vertical state (First arm 2
Indicates the movement from the upper side, the second arm 3 downward) to the horizontal state by driving the first arm driving unit R 2 . The link 8 moves along with the movement of the first arm 2 and the belt 7
And is driven passively by the fixed pulley 5 and the driven pulley 6. The movement of the link 8 is transmitted to the link 10 by the parallel link mechanism 11. In FIG. 9, in order to facilitate the explanation, the pulley ratio of the fixed pulley 5 and the driven pulley 6 is 2: 1, the first arm driving unit R 2 is driven 90 degrees, and the passive rotating unit R 3 ′ is 180 degrees. It shows the case of being driven.

【0030】本実施例によれば平行リンク機構11を用
いることにより、ベルトの伸びなどに起因する第1アー
ム用駆動部R2 または受動回転部R3 ′のような関節部
の剛性の低下を防止できる。
According to the present embodiment, by using the parallel link mechanism 11, the rigidity of the joint portion such as the first arm driving portion R 2 or the passive rotating portion R 3 ′ due to the stretching of the belt is reduced. It can be prevented.

【0031】次に、第2の実施例の変形例を図10によ
り説明する。図8においては、プーリ5,13、ベルト
7および平行リンク機構11を用いたが、本変形例で
は、プーリとベルト部分を遊星歯車42を有する歯車機
構40に置き換えている。
Next, a modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the pulleys 5 and 13, the belt 7 and the parallel link mechanism 11 are used, but in this modification, the pulley and the belt portion are replaced with a gear mechanism 40 having a planetary gear 42.

【0032】図10において、遊星歯車42のキャリア
44は、旋回駆動部R1 の出力軸側(第1アーム用駆動
部R2 の固定側)に固定されている。第1アーム用駆動
部R2 の駆動軸はキャリア44に対して回転し、その駆
動軸には第1アーム2が固着されている。また第1アー
ム用駆動部R2 の駆動軸は、太陽歯車43に入力され
る。この場合、太陽歯車43からの出力は遊星歯車42
を介して内歯車41に伝達され、内歯車41にはリンク
8が固着されている。
In FIG. 10, the carrier 44 of the planetary gear 42 is fixed to the output shaft side of the turning drive unit R 1 (the fixed side of the first arm drive unit R 2 ). The drive shaft of the first arm drive unit R 2 rotates with respect to the carrier 44, and the first arm 2 is fixed to the drive shaft. The drive shaft of the first arm drive unit R 2 is input to the sun gear 43. In this case, the output from the sun gear 43 is the planetary gear 42.
It is transmitted to the internal gear 41 via the, and the link 8 is fixed to the internal gear 41.

【0033】太陽歯車43の回転に対して、内歯車41
は、逆方向に回転し、その比を、容易に1:2程度とす
ることができる。このため、前述のようなプーリとベル
トの伝達機構と同様の働きを行なうことができる。図1
0に示す平行リンク機構11については、図8に示すも
のと同様なので省略する。
With respect to the rotation of the sun gear 43, the internal gear 41
Rotate in the opposite direction, and the ratio can easily be set to about 1: 2. Therefore, it is possible to perform a function similar to that of the pulley and belt transmission mechanism as described above. Figure 1
The parallel link mechanism 11 shown in FIG. 0 is the same as that shown in FIG.

【0034】本実施例のような歯車機構40を用いるこ
とにより、さらに関節部の剛性を高くすることができ、
また、関節部を小形化することができる。
By using the gear mechanism 40 as in this embodiment, the rigidity of the joint can be further increased,
In addition, the joint portion can be downsized.

【0035】図11は、図10におけるマニピュレータ
1にバネ等のバランス機構を付加した場合の説明図であ
る。図11において、バネ31の一端部32がリンク1
0と第1アーム2の交点に、バネ31の他端部33がリ
ンク9とリンク8の交点に固定されている。収納状態
(鉛直状態)では、バネ31は自然長の状態にある。そ
の状態から、第1アーム用駆動部R2 を駆動し第1アー
ム2を水平方向へ倒すにつれて、バネ31の固定位置3
2,33の相対位置は離れる方向に移動するため、バネ
31に収縮しようとする力が働き、第1アーム用駆動部
2 のトルクを少なくすることができる。
FIG. 11 is an explanatory view when a balance mechanism such as a spring is added to the manipulator 1 in FIG. In FIG. 11, one end 32 of the spring 31 has the link 1
At the intersection of 0 and the first arm 2, the other end 33 of the spring 31 is fixed at the intersection of the link 9 and the link 8. In the stored state (vertical state), the spring 31 is in a natural length state. From that state, as the first arm driving unit R 2 is driven and the first arm 2 is tilted in the horizontal direction, the fixing position 3 of the spring 31 is increased.
Since the relative positions of 2, 33 move away from each other, the force of contracting the spring 31 acts, and the torque of the first arm driving unit R 2 can be reduced.

【0036】次に、本発明による作業用ロボットの第3
の実施例を図12により説明する。本実施例では、図1
2に示すようにリンク機構のみで受動回転部R3 ′を駆
動している。旋回駆動部R1 の出力軸側(第1アーム用
駆動部R2 の固定側)に対して、リンク51が固着され
ている。また、第1アーム用駆動部R2 の駆動によって
第1アーム2が駆動される。そして、長さの異なるリン
ク52,53が、リンク51に回転自在に連結されてい
る。また、第2アーム2は第2アーム用駆動部R3 によ
って受動軸R3 ′に対して回転するようになっている。
Next, a third embodiment of the work robot according to the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, FIG.
As shown in FIG. 2, the passive rotating part R 3 ′ is driven only by the link mechanism. A link 51 is fixed to the output shaft side of the turning drive unit R 1 (the fixed side of the first arm drive unit R 2 ). Further, the first arm 2 is driven by the driving of the first arm driving unit R 2 . The links 52 and 53 having different lengths are rotatably connected to the link 51. Further, the second arm 2 is adapted to rotate with respect to the passive shaft R 3 ′ by the second arm driving unit R 3 .

【0037】図13は、本実施例におけるリンクおよび
アームの働きを示した図であり、鉛直状態(第1アーム
2は上向、第2アーム3は下向)から、第1アーム用駆
動部R2 を駆動して水平状態になるまでの動きを示して
いる。第1アーム2およびリンク51,52,53から
なるリンク機構は、平行リンク機構でないため、第1ア
ーム用駆動部R2 の角度によって、リンク53の角度が
変化し、受動回転部R3 ′が駆動される。図13におい
て、第1アーム2、リンク51,52,53の各々の長
さの比は、30:12:37:5となっている。
FIG. 13 is a view showing the functions of the link and the arm in the present embodiment. From the vertical state (the first arm 2 is upward and the second arm 3 is downward), the first arm drive section is shown. It shows the movement until driving R 2 to the horizontal state. Since the link mechanism including the first arm 2 and the links 51, 52, and 53 is not a parallel link mechanism, the angle of the link 53 changes according to the angle of the first arm driving unit R 2 , and the passive rotating unit R 3 ′ changes. Driven. In FIG. 13, the ratio of the lengths of the first arm 2 and the links 51, 52, 53 is 30: 12: 37: 5.

【0038】この長さ比は、鉛直状態において、 (第1アーム長+リンク53長)2 +リンク51長2
リンク52長2 水平状態において 第1アーム長+リンク51長=リンク53長+リンク5
2長 を満足している。リンク比はこれに限らず作業範囲によ
って適宜設定すればよい。
This length ratio is (first arm length + link 53 length) 2 + link 51 length 2 = in the vertical state.
Link 52 length 2 In horizontal state, 1st arm length + link 51 length = link 53 length + link 5
We are satisfied with the second chief. The link ratio is not limited to this, and may be set appropriately according to the work range.

【0039】本実施例では、受動回転部R3 ′の駆動
に、リンク機構のみを用いているため、作業用ロボット
全体を簡単にかつ軽量に構成することができる。
In this embodiment, since only the link mechanism is used to drive the passive rotating part R 3 ′, the whole working robot can be constructed easily and lightweight.

【0040】図14は、図12および図13におけるマ
ニピュレータ1にバネ等のバランス機構を付加した場合
の説明図である。図14において、バネ31の一端部3
2が第1アーム2とリンク53の交点に固定され、バネ
31の他端部33がリンク51とリンク52の交点に固
定されている。このバネ31によって、第1アーム用駆
動部R2 のトルクを少なくすることができる。
FIG. 14 is an explanatory diagram in the case where a balance mechanism such as a spring is added to the manipulator 1 in FIGS. 12 and 13. In FIG. 14, one end 3 of the spring 31
2 is fixed to the intersection of the first arm 2 and the link 53, and the other end 33 of the spring 31 is fixed to the intersection of the link 51 and the link 52. The spring 31 can reduce the torque of the first arm driving unit R 2 .

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1アームの回転移動に伴ない、第1アーム用駆動部の
固定側に連結機構を介して連結された受動回転部が回転
し、この受動回転部により第2アームが回転する。この
ため、第2アーム用駆動部を設けなくても第2アームを
回転させることができ、また第2アーム用駆動部を設置
した場合でも第2アーム用駆動部の動作範囲を小さく抑
えることができる。
As described above, according to the present invention,
Along with the rotational movement of the first arm, the passive rotating unit connected to the fixed side of the first arm driving unit via the connecting mechanism rotates, and the passive rotating unit rotates the second arm. Therefore, the second arm can be rotated without providing the second arm driving section, and even when the second arm driving section is installed, the operating range of the second arm driving section can be suppressed to be small. it can.

【0042】これにより、第2アーム用駆動部の動作範
囲を機構的に制限した状態で、第2アームの動作領域を
確保することができ、アームや作業ユニットが作業面や
他の障害物に衝突することを機構的に防ぐことができ
る。特に、ジャンボジェット機の風防ガラスを洗浄する
ような作業においては、機構的に機体にほぼ干渉せず
に、作業ユニットを風防ガラスに到達させることがで
き、また、第2アーム用駆動部の動作範囲も従来180
度必要であったのみ対し、数十度で実現できるという効
果がある。
Thus, the operation area of the second arm can be secured while the operation range of the second arm drive section is mechanically limited, and the arm and the working unit can be placed on the work surface and other obstacles. Collision can be mechanically prevented. In particular, in a work such as cleaning the windshield of a jumbo jet machine, the working unit can reach the windshield without mechanically substantially interfering with the machine body, and the operating range of the drive unit for the second arm can be increased. Also conventional 180
There is an effect that it can be realized at a few tens of degrees only when it is necessary.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による作業用ロボットの第1の実施例を
示す正面図。
FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of a work robot according to the present invention.

【図2】図1に示す作業用ロボットの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of the work robot shown in FIG.

【図3】第1の実施例の受動回転部の動作を説明する
図。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the passive rotating unit according to the first embodiment.

【図4】従来の作業用ロボットの動作範囲を比較するた
めの説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram for comparing operating ranges of conventional work robots.

【図5】第1の実施例のマニピュレータの動作範囲を説
明する図。
FIG. 5 is a diagram illustrating an operation range of the manipulator of the first embodiment.

【図6】第1の実施例のマニピュレータの動作範囲をジ
ャンボジェット機の機首にあわせて定めた場合を示す
図。
FIG. 6 is a diagram showing a case where an operation range of the manipulator of the first embodiment is set according to the nose of a jumbo jet machine.

【図7】第1の実施例においてマニピュレータに組込ま
れた自重バランス機構を説明する図。
FIG. 7 is a diagram illustrating a self-weight balancing mechanism incorporated in the manipulator in the first embodiment.

【図8】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。
FIG. 8 is a perspective view showing a second embodiment of the work robot according to the present invention.

【図9】第2の実施例の受動回転部の動作を説明する
図。
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the passive rotating unit according to the second embodiment.

【図10】第2の実施例の連結機構の変形例を示す模式
図。
FIG. 10 is a schematic view showing a modified example of the connecting mechanism of the second embodiment.

【図11】第2の実施例においてマニピュレータに組込
まれた自重バランス機構を説明する図。
FIG. 11 is a diagram illustrating a self-weight balance mechanism incorporated in a manipulator in the second embodiment.

【図12】本発明による作業用ロボットの第3の実施例
を示す斜視図。
FIG. 12 is a perspective view showing a third embodiment of a work robot according to the present invention.

【図13】第3の実施例においてマニピュレータに組込
まれたバランス機構を説明する図。
FIG. 13 is a diagram illustrating a balance mechanism incorporated in a manipulator in the third embodiment.

【図14】マニピュレータにバランス機構を付加した場
合の説明図。
FIG. 14 is an explanatory diagram when a balance mechanism is added to the manipulator.

【図15】従来の作業ロボットによる航空機の風防ガラ
スの洗浄作業の状況を示す斜視図。
FIG. 15 is a perspective view showing a state of a windshield glass cleaning work of an aircraft by a conventional work robot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マニピュレータ 2 第1アーム 3 第2アーム 4 作業ユニット 5 固定プーリ 6 従動プーリ 7 ベルト R1 旋回駆動部 R2 第1アーム用駆動部 R3 第2アーム用駆動部 R3 ′ 受動回転部1 Manipulator 2 1st arm 3 2nd arm 4 Working unit 5 Fixed pulley 6 Followed pulley 7 Belt R 1 Swing drive part R 2 1st arm drive part R 3 2nd arm drive part R 3 'Passive rotation part

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マニピュレータの先端に作業面に接触して
作業を行なう作業ユニットを設けた作業用ロボットにお
いて、前記マニピュレータは互いに連結された少なくと
も第1アームおよび第2アームと、前記第1アームの基
端に設けられ前記第1アームを回転駆動する第1アーム
用駆動部と、前記第1アームの先端に設けられた受動回
転部とを有し、この受動回転部は前記第1アーム用駆動
部の固定側に連結機構を介して連結され、第1アームの
回転移動に伴って回転し前記第2アームを回転駆動する
ことを特徴とする作業用ロボット。
1. A work robot having a work unit for contacting a work surface at a tip of a manipulator to perform a work, wherein the manipulator includes at least a first arm and a second arm connected to each other, and a first arm of the first arm. It has a first arm driving part provided at a base end for rotationally driving the first arm, and a passive rotating part provided at a tip end of the first arm, and the passive rotating part drives the first arm. A working robot, which is connected to a fixed side of the unit via a connecting mechanism, and rotates with the rotational movement of the first arm to rotationally drive the second arm.
【請求項2】第1アーム用駆動部と受動回転部を連結す
る連結機構は、ベルト機構、歯車機構、リンク機構また
はこれらの組合せによって構成されることを特徴とする
請求項1記載の作業用ロボット。
2. The working mechanism according to claim 1, wherein the connecting mechanism for connecting the first arm driving unit and the passive rotating unit is constituted by a belt mechanism, a gear mechanism, a link mechanism or a combination thereof. robot.
【請求項3】第2アーム用駆動部を介して第2アームを
回転駆動することを特徴とする請求項1記載の作業用ロ
ボット。
3. The work robot according to claim 1, wherein the second arm is rotationally driven via the second arm drive section.
【請求項4】マニピュレータに第1アームまたは第2ア
ームの自重を支持する自重バランス機構を設けたことを
特徴とする請求項1記載の作業用ロボット。
4. The work robot according to claim 1, wherein the manipulator is provided with a self-weight balance mechanism for supporting the self-weight of the first arm or the second arm.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006231454A (en) * 2005-02-24 2006-09-07 Oki Electric Ind Co Ltd Articulated arm mechanism
JP2012192499A (en) * 2011-03-17 2012-10-11 Canon Electronics Inc Parallel link robot
US11426866B2 (en) 2017-09-28 2022-08-30 Fanuc Corporation Robot

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