JPH06262553A

JPH06262553A - ダブルアーム機構ロボット

Info

Publication number: JPH06262553A
Application number: JP5046247A
Authority: JP
Inventors: Masanori Suzuki; 正憲鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-08
Filing date: 1993-03-08
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【構成】ロボット１，２は、真空容器８の中央に敷設さ
れたレール４上を走行するベース機構３によって、真空
容器内のトロイダル方向に移動し、独立に作業可能であ
る。且つ、ロボット１とロボット２は、関節軸と同軸上
にある結合機構２３ｃ，２３ｅなどによって、２本のア
ーム５，６とが結合できる。アーム５，６と、結合軸２
３ｃ，２３ｅにより、閉ループリンク機構を構成する。【効果】作業内容に応じてロボットの高出力化，高剛性
化による位置決め再現性の高精度化が図れるので、長尺
なアームを有するロボットで各種作業を効率よく実行で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人が接近困難な大型構
造施設、例えば、核融合施設，再処理施設，原子力プラ
ント，宇宙ステーション等において、遠隔操作で補修作
業を実行するロボットに係り、特に、アーム長に比し、
アーム先端の位置再現性が高精度に要求され、また高出
力が要求され、格納時にコンパクト化が要求されるロボ
ットに好適なロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、核融合炉内で遠隔操作で保守作業
を実行する装置の例は、特開平3− 238393号公報（以
下、第１の公知例と呼ぶ）に記載されている。この公知
例では、アームをパンタグラフ形に構成して、アームが
ドーナツ形の炉壁の円周に沿って伸縮するように、パン
タグラフの各リンクのつなぎ目を設定することで、アー
ムが炉内を水平面上に移動できるようにしたものであ
る。

【０００３】また、一般的に２本のアームを結合した公
知例として、特開平2−198782 号公報（以下第２の公知
例と呼ぶ）、特開平3−170285 号公報（以下、第３の公
知例と呼ぶ）、特開昭60−48276号公報（以下、第４の
公知例と呼ぶ）があった。第２の公知例は、二本のアー
ムの基軸部をボルトにより上下に着脱自在に対向配置
し、協調作動領域の変更を容易にしたものである。第３
の公知例は、一方のアームの基軸部が他方のアームの基
軸部上を動作するように、一方のアームの基軸部を他方
のアームの基軸部に支持し、２本のアームが同時に平行
移動するときに生じる位置ずれを吸収しようとしたもの
である。第４の公知例は、第一のリンクの両端にそれぞ
れ二つのリンクを有する２本のアームを連結し、互いの
アーム先端を着脱自在にする連結機構をアーム先端部に
設けることで、アーム先端部結合時に５節閉リンク機構
を構成できるようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ロボットが真空容器内
を第一の公知例のようにアームで移動、あるいは、中央
に敷設された軌道レール等によって移動し、第一壁面に
装着されたタイルを交換するなどの補修作業を実行する
場合、タイル挿入のために、ロボットのアーム先端は１
mm程度の位置決め精度が要求される。しかし、真空容器
中心から第一壁面までの距離は６ｍ以上になり、アーム
の長さが１０ｍ程度必要になる。このため、通常のアー
ムでは問題にならなかったアームの撓みや動作時の振動
が顕著になり、アーム先端の正確な位置決めが困難にな
る。また、アーム長が長くなるため、これに反比例し
て、アーム先端上でのパワーが低下するという問題点が
あった。また、真空容器のアクセスポートを通過するた
め、アーム格納時のロボットの体積はできる限り小さい
寸法でなければならないという可搬性の要求があった。
また、一般産業用ロボットでは、組立て作業など複雑な
作業工程への応用が期待され、上述のような公知例が公
開されている。第２の公知例のように、アームを対向配
置することでは、この課題の解決には役立たない。同様
に、第３の公知例のように、一方の基軸部が他方の基軸
部上を移動することは、軌道レール上を走行することと
同じであり、課題の解決には役立たない。第４の公知例
では、アーム結合時の閉リンク形が５節閉リンク機構に
限定されており、アーム結合に対する柔軟性に欠けてい
た。また、リンクの運動が５節閉リンク状態を維持する
べく限定されるので、動作範囲が極めて狭かった。さら
に、ロボットを固定状態で使用する工場での組立て作業
を想定していたため、基軸部が固定され、アームが３次
元空間中を広範囲に動作するようには考慮されていなか
った。

【０００５】また、これらの公知例では、アーム結合時
の遠隔操作性に関しては考慮されておらず、上述の位置
決め困難さが遠隔操作性を著しく悪くしていた。

【０００６】本発明の第１の目的は、アーム結合に関す
る柔軟性を高めて、種々の作業内容に応じたアーム構成
を実現することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、ロボットアーム先
端の繰返し位置決め再現性の高精度化をはかることにあ
る。

【０００８】本発明の第３の目的は、アーム結合時の遠
隔操作性を高めることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めに、複数のロボットに対して、各ロボットの複数箇所
の部分で、他のロボットと連結・分離する結合機構を各
ロボットに設けた。

【００１０】第２の目的を達成するために、複数のロボ
ットに対して、各ロボットの一部分が他のロボットの一
部分と連結・分離する結合機構を複数組設け、これらの
結合機構がアームの動作により、単独に連結・分離でき
るようにした。

【００１１】第３の目的を達成するために、互いの結合
軸が同一直線上に有ることを検出するセンサをそれぞれ
の結合機構に設け、アーム基軸部を軌道上を移動する駆
動機構に設けた。

【００１２】

【作用】第１の目的を達成するための手段は以下に示す
ように作用する。ロボットが互いに接近後、その姿勢を
同一にし、結合機構によって連結される。この結果、ロ
ボットは全ての関節が一体となって動作し、ロボットの
先端に加わる力がそれぞれのロボットに分散されるよう
に作用するので、１台のロボットで不可能な大きさのパ
ワーが要求される作業が実行可能になる。

【００１３】第２の目的を達成するための手段は以下の
ように作用する。結合機構によって、複数箇所でロボッ
トのアーム構造が閉ループリンク形となるようにロボッ
ト同士が結合する。この時、結合部が結合軸の回りに回
転できるため、ロボットの結合によってこの結合軸上に
新たな関節軸ができ、いわゆる、パンタグラフのような
動作が可能になる。この構造によって、アームの剛性が
増し、アーム先端の撓みや振動が減少するように作用す
るので、ロボットの先端の高精度位置決めが可能にな
る。ロボットの先端の位置決め後、一方のロボットは目
標位置に位置決めしたまま固定しておき、結合機構のロ
ックを解除する。この状態で他方のロボットを動作させ
て、何らかの作業をさせた後に、再び、目標位置に復帰
させる場合に、他方のロボットを一方のロボットに結合
することで、目標位置への位置決めに対する高い再現性
を容易に得ることができる。

【００１４】第３の目的を達成するための手段は以下に
示すように作用する。すなわち、アーム基軸部の駆動機
構を動作させて軌道上を平行移動させ、ロボットを互い
に接近させる。その後、アームを所望の結合姿勢に変え
る。その次に、結合対象の結合機構の軸にある軸検出セ
ンサを作動させ、互いの軸が一致するようにアームの姿
勢を修正し、軸検出センサによる誤差信号が許容値以下
になったとき、少なくとも一方のアーム基軸部の駆動機
構を動作させて軌道上を走行させ、一方のロボットを他
方のロボットに結合する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は、本発明を３リンクを有する核融合炉内補修
用ロボットに適用した時の一実施例である。核融合炉の
真空容器８は、ドーナツ形をしており、その中心近傍に
はレール４が敷設されている。ロボット１及び２は、ベ
ース機構３，アーム５，６及びハンド７をそれぞれ有す
る。ベース機構３は、レール４上の走行とレール４の回
りに回転する２個の動作自由度を有する。ロボット１及
び２は、ベース機構３によって、レール４上をそれぞれ
に独立に走行して、真空容器のトロイダル方向(ドーナ
ツの円周方向)の位置を変える。また、レールの回りに
回転して、真空容器断面内の半径方向の位置を変える。
エンドエフェクタ７は、作業内容に応じて交換可能であ
り、例えば、ブランケット９，１０の第一壁面に設置し
てあるタイル４０などを点検，補修，交換などを実行す
る。

【００１６】ロボット１及びロボット２の構造は、基本
的には同じであるので、ここでは、図２を用いてロボッ
ト１について説明する。ベース機構３は、駆動輪１９と
その駆動輪１９を動かすモータ２０を有し、モータ２０
の回転によってベース機構３がレール４上を移動する。
すなわち、ロボットがレール上を矢印１００で示す方向
に移動する。また、ベース機構３の中央には、レール４
軸の回りに回転できるように第１関節部１２が連結され
ている。ベース機構側にはモータ２１ａが搭載されてお
り、このモータの回転を第１関節部１２にある減速機構
に伝えることで、第１関節部１２を矢印１０１ａの方向
に回転させる。第１関節部１２の上部には、第２関節部
１３の一端が回転可能なように結合されている。第１関
節部１２側には、モータ２１ｂが搭載されており、この
モータの回転を第２関節部１３側にある減速器２２ｂに
伝えることで、第２関節部１３を矢印１０１ｂの方向に
回転させる。第２関節部１３の他の一端は、第３アーム
部１４の一端と回転可能なように結合されている。第２
関節部１３側には、モータ２１ｃが搭載されており、こ
のモータの回転を第３アーム部１４側にある減速器２２
ｃに伝えることで、第３アーム部１４を矢印１０１ｃの
方向に回転させる。また、第３アーム部のこの回転軸上
に結合機構２３ｃが結合されている。結合機構２３の構
造については、後で述べる。第３アーム部１４の他の一
端は、第４アーム部１５の一端と回転可能なように結合
されている。第３関節部１４側には、モータ２１ｄが搭
載されており、このモータの回転を第４アーム部１５側
にある減速器２２ｄに伝えることで、第４アーム部１５
を矢印１０１ｄの方向に回転させる。また、第４アーム
部のこの回転軸上に結合機構２３ｄが結合されている。
以下同様に、第５アーム部１６，第６アーム部１７が結
合されており、それらを回転させるためのモータ２１
ｅ，２１ｆ、及び減速器２２ｅ、２２ｆが搭載されてお
り、結合機構２３ｅ，２３ｆが結合されている。ここま
でのアーム部の説明は全てピッチ関節について述べてき
た。もちろん、第５アーム部の中央にはロール関節をも
つが、図及び説明を簡単にするために省略してある。第
６アーム部の先端には、ハンド７が結合されている。

【００１７】結合機構２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ
の先端には、図１２に示すように、ロボット２の結合機
構２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆの先端と結合可能な
ボールロック機構４４と、連結する相手との連結軸が同
軸上に有ることを検出する軸検出センサ４５を有する。
ボールロック機構４４は、通常のボールロック機構と異
なり、両結合機構２３がロックした場合にも、両結合機
構が結合軸の回りの自由な回転ができるような軸受けを
もつ。なお、この一実施例では、ボールロック機構を用
いたが、公知の他のロック機構を用いても良い。また、
ロボット１の結合機構２３は、全て同構造であり、ロボ
ット１の一つの結合機構は、ロボット２のいずれの結合
機構２３とも結合可能である。

【００１８】軸検出センサ４５は、結合軸中心上にある
２次元アレイ形フォトセンサ４６と、その前面にあるハ
ーフミラー４７と、ハーフミラー近傍にある発光体４８
（例えば、赤外線半導体レーザ）とから構成される。発
光体４８の光軸はハーフミラー４７によって曲げられた
後に結合軸に一致するように設定されており、発光体４
８の光は、ハーフミラー４７を介して結合軸上を伝わる
ように構成されている。また、結合軸近傍の軸に沿って
進入した光は、ハーフミラー４７を介して、２次元アレ
イ形フォトセンサ４６上に結像される。２次元アレイ形
フォトセンサ４６は、他の軸検出センサの発光体４８の
光がフォトセンサの中心からどれだけずれてフォトセン
サ上に結像されているかの位置情報を検出する。この位
置情報に基づいて、他の軸検出センサの発光体４８の光
がフォトセンサの中心に近づくようにアームの姿勢を位
置制御することで、互いの結合軸が一致するように自動
制御される。

【００１９】以下、本発明の特徴であるロボット１とロ
ボット２の結合及び協調動作について詳述する。最初
に、アームの同期協調動作例について、図３、図４、図
５を用いて説明する。ロボット１とロボット２は、レー
ル４上を走行して、図３に示すように、独立に走行し、
且つ、それぞれの関節を回転させ、ハンドを任意の位置
に位置決めして、各種作業が可能である。しかし、単独
のアームでは取り扱えないような高出力の作業を実行す
る場合、ロボット１は、図４に示すように、ロボット２
と同じ姿勢をとり、レール４上を走行してロボット２に
接近し、図５に示すように、結合機構２３ｃ，２３ｄ，
２３ｅ，２３ｆ同士の同時結合が行われる。

【００２０】これらのロボット１，２の各関節角を及び
関節トルクは、図６に示す上位制御装置３０及び、下位
の制御装置である制御コントローラ３１によって制御さ
れる。

【００２１】上位の制御装置３０は、データベース３
２，アーム構造プラナ３３，制御シミュレータ３４，タ
スクプラナ３５から構成されている。データベース３２
には、作業仕様等のデータが記憶されており、この作業
仕様データをアーム構造プラナ３３に伝える。アーム構
造プラナ３３では、作業仕様に基づいて、作業に使うロ
ボットの構造を制御シミュレータ３４に指示する。指示
内容は、例えば、ロボットが図３，図５や図６の構造を
指示する。制御シミュレータ３４では、シミュレーショ
ン上でロボットに作業を実行させ、ロボットの特性デー
タ、例えば、ロボット先端の撓み量，振動量を計測し、
アーム構造プラナ３３に計測データを伝える。アーム構
造プラナ３３では、この計測データと作業仕様を比較
し、指示したアーム構造の適合性を評価する。計測デー
タが作業仕様を満足しない場合、アーム構造プラナ３３
は、別のアーム構造を指示し、この動作を繰り返す。計
測データが仕様を全て満足する場合、そのロボットの構
造を実現するため、ロボット１，２の合体用結合軌道デ
ータを制御コントローラ３１に伝える。制御コントラー
ラ３１が、ロボット１と２の合体制御を実行している間
に、アーム構造プラナ３３は、タスクプラナ３５にアー
ム構造データと作業仕様データを送る。これを受けて、
タスクプラナ３５では、作業仕様を満足する作業用軌道
データの作成に着手する。この軌道データの早期着手
は、ロボット合体動作の完了後に制御コントローラ３１
からくる軌道データの要求に対するタスクプラナ３５の
応答を早めるために行われる。制御コントローラ３１
は、アーム構造プラナ３３から受けたアーム結合軌道デ
ータＰ_jを目標位置として、位置制御を実行する。

【００２２】図７は、ロボット１及びロボット２の対応
する一組の関節に関する制御コントローラ３１の制御ブ
ロック図を示したものである。上がロボット１，下がロ
ボット２の関節を制御する制御ブロック図である。ロボ
ットの一関節の制御のために、モータ２１のほかに関節
角度を検出するエンコーダ４２、及び関節トルクを検出
する力センサ４３を有する。エンコーダ４２は、モータ
側に装着され、力センサ４３は、減速器２２側に装着さ
れている。アーム結合軌道データとエンコーダ４２の信
号データが、加減算器３６に入力され、その差がコント
ローラ３７に入力される。コントローラ３７で制御系を
安定にするようにその差信号を演算処理し、ドライバ３
８を経て、モータ２１に出力される。モータの回転にと
もなって、関節軸が回転し、その回転角がエンコーダで
検出されて、フィードバックされるので、関節軸の回転
角は、目標データであるアーム結合軌道データに沿って
動作する。ロボットを単独で位置決めする場合には、こ
の制御手法でよい。しかし、ロボットを合体させる時、
結合部に無理な力が加わる等の問題点が生じ、合体後の
動作では、連制振動やパワー低下の問題が生じる。

【００２３】まず、ロボット合体時について述べる。ロ
ボット合体の際に結合機構の位置ずれを吸収して円滑に
結合するために、制御コントローラ３１は、予め決めら
れたロボット合体姿勢近くになるように各関節軸を位置
決めする。次に、一方の結合機構２３に装着されている
軸検出センサ４５を作動させ、他方の軸検出センサから
出る発光体４８の光が、一方の２次元アレイ形フォトセ
ンサの中心に近づくように、関節角を位置制御し、位置
ずれを修正する。このとき、結合軸間の傾きが小さいと
して無視すると、両結合軸間の位置ずれは、２次元アレ
イ形センサの面と対応するので、結合軸より根本側にあ
る関節角を修正することで、容易に修正できる。この修
正が終わった状態でも、結合軸の傾きなどが原因で、わ
ずかな位置ずれが残る。このままでは連結時に大きな力
が加わると共に、わずかな位置ずれのために、連結でき
ない場合も生じる。そこで、結合軸を円滑に嵌め合わせ
るために、次に関節軸の制御方法を位置制御モードから
コンプライアンス制御モードに切り替える。このため
に、力センサ４３の信号をコントローラに入力する。コ
ンプライアンス制御の演算は、コントローラ３７の内部
で実行される。また、位置制御からコンプライアンス制
御に切り変えた際に、アームの自重により関節軸が回転
して、結合機構の軸がずれる。これを防ぐために、コン
トローラ３７は、各関節軸に加わる自重トルクを計算し
て、それに釣り合うだけのトルクをモータに加えるよう
に制御する。この状態で、ロボット１とロボット２を軌
道上をゆっくりと走行させて接近させることでロボット
を結合する。各関節軸は、コンプライアンス制御により
余分な力が働かない方向に制御され、嵌めあい力は、軌
道上を走行させる駆動系（駆動輪１９及びモータ２０）
で制御されるので、位置制御とコンプライアンス制御が
独立に行われる。したがって、両者の間の干渉が生じ
ず、単純に制御できるので、ロボット結合時の遠隔操作
性が容易になる。

【００２４】次に、ロボット１とロボット２の合体後の
制御法について述べる。制御コントローラ３１は、アー
ム５とアーム６の各ピッチ関節軸（結合機構と同軸上に
ある関節軸）を、それぞれ対応する関節軸同士が同期回
転するように制御するので、ロボットは一体のアームの
ように動作する。この同期回転を実現するために、制御
コントローラ３１は、それぞれの関節角が等しくなるよ
うに位置制御している。すなわち、ロボット１とロボッ
ト２の両エンコーダ４２の信号が加減算器４１に入力さ
れ、その差がコントローラ３７に入力される。コントロ
ーラ３７は、その差が小さくなるように制御している。
コントローラ３７は、内部演算により角速度，角加速度
を求め、それぞれの関節角速度が等しくなるように速度
制御し、それぞれの関節角加速度が等しくなるように加
速度制御する。この制御の原理は位置制御と同じである
ので、図７の制御ブロックには省略してある。なお、ロ
ボットを低角速度，低角加速度で動作させる場合には、
それぞれの速度制御，加速度制御を省略しても良い。ま
た、力センサで検出された両関節軸トルクデータは加減
算器３９に入力され、その差がコントローラ３７に入力
される。コントローラ３７では、その差が小さくなるよ
うに制御される。これにより、各関節軸に加わるトルク
の誤差が最小化するので、ロボットの高出力化の効率が
改善される。このように構成することで、アーム先端に
加わる力がそれぞれのロボットの各関節軸に分散される
ので、単独の場合に比べて、２倍の高出力を得ることが
できる。

【００２５】次に、アームの高剛性化と高精度位置決め
再現性を得るための、閉リンク協調動作について説明す
る。ロボット１の結合機構２３ｃとロボット２の結合機
構２３ｃ，ロボット１の結合機構２３ｅとロボット２の
結合機構２３ｅ、並びにロボット１の結合機構２３ｆと
ロボット２の結合機構２３ｆとが正対するように、且
つ、ロボット１の結合機構２３ｄとロボット２の結合機
構２３ｄとが正対しないように、ロボット１及びロボッ
ト２の姿勢を調整する。次に、ロボット１及びロボット
２をレール４上を走行させて、互いに接近させる。その
後、結合機構２３ｃ，２３ｅ，２３ｆを互いに結合する
ことで、図８に示すように、ロボット１及びロボット２
を合体させる。この結果、ロボット１の結合機構２３
ｃ，第３アーム部１４，第４アーム部１５，結合機構２
３ｅ及びロボット２の結合機構２３ｅ，第４アーム部１
５，第３アーム部１４，結合機構２３ｃによって、閉リ
ンク機構が形成される。結合機構２３ｃ，２３ｅは、前
述したように、それぞれ同軸上にある関節軸の回りに回
転できるので、ロボット１及びロボット２は、結合完了
後も、パンタグラフ的（図８では、上下方向）に動作可
能である。この連結状態ではロボットは、長方形の閉リ
ンクを構成するので、アームの撓みが、単独のアームに
比し非常に高くなる。例えば、単独のアームでは片持ち
梁となるので、横方向の荷重に対する撓みは、数１とな
る。

【００２６】

【数１】ｗ₁＝ＰＬ³／３ＥＩ …（数１）一方、本発明の方式では、両端固定はりで近似できるの
で、その撓みは、数２となり、単独アームの場合に比べ
て１／４に小さくなる。

【００２７】

【数２】ｗ₂＝２Ｐ（Ｌ／２)³／３ＥＩ＝ｗ₁／４ …（数２）また、荷重を受ける関節軸のスパンが連結軸の長さだけ
増加するので、アーム先端に加わる荷重によって関節軸
受けに加わるモーメントが小さくなり、軸受けの軽量化
が図れ、ロボット全体の重量が軽量化する。

【００２８】また、この結合状態では、ロボット１の第
３アーム部１４は、ロボット２のモータ２１ｃによって
も、矢印１０１ｃの回りに回転可能である。したがっ
て、一方のモータ２１ｃが故障しても、他方のモータで
アーム部の回転が可能になり、人が接近できない場所で
使用する場合の信頼性が増す。

【００２９】ロボット１及びロボット２が閉リンク形に
結合したまま、その先端の位置を変えて、真空容器のタ
イルを交換する場合の利点について説明する。この閉リ
ンク状態では、前述のように、アーム先端の撓みが小さ
くなっているので、目標タイル位置にアーム先端を位置
決めすることは容易である。位置決め後、ロボット２の
ハンド７は、隣接するタイルを把持し、ロボット１のハ
ンドで交換すべき古いタイル４０をブランケット壁面か
ら取り外し、把持する。その後、ロボット２はその位置
にロックさせておき、ロボット１は図８に示す状態の姿
勢を記憶する。次にロボット１は、結合機構２３ｃ，２
３ｅ，２３ｆのロックを解放し、レール４上を右方向に
移動して、ロボット２から離れる。次に、ロボット１
は、図９に示すように、タイル４０をレール４近傍にあ
るタイル回収箱２４に入れ、新しい交換用タイルをタイ
ル供給箱２５から取り出し、把持する。その後、ロボッ
ト１は、先ほど記憶した姿勢に戻り、レール４上を移動
してロボット２に結合する。この場合、結合位置は、ロ
ボット１にとって、以前に一度位置決めした場所である
ので、位置決めが単独のアームの場合に比べて容易にな
る。さらに、ロボット２の結合軸上に有る軸検出センサ
４５によって、ロボット位置を同定できるので、その位
置決めはさらに簡単となる。したがって、ロボット２と
結合することで、ロボット１のハンド７をタイル交換位
置に位置決めでき、詳細な位置決めは省略できる。以上
の動作により、ロボットの高精度位置再現性を得ること
ができる。

【００３０】次に、ロボット２が把持したタイルを除去
し、ロボット１とロボット２の役割が交代して、この動
作を、順次、繰り返す。タイルの損傷は、広い領域にわ
たることが予想されるので、この動作を順次繰り返すこ
とで、効率的なタイル交換が実行できる。

【００３１】図１０は、ロボット１を格納位置にした状
態を示す。第３関節部１４の長さは、（第３関節部１４
の関節軸間長さ）≧（先端側の第４関節部１５の軸間距
離）＋（第４関節部の先端から先端側の関節軸までの長
さ）−（結合機構２３ｄの半径）となるように選んであ
る。他の関節部の軸間長さについても同じ考え方で選ん
である。この構成により、関節部同士は、図１０に示す
ように、同一平面上で一直線上なり、かつ関節部が互い
に交差するように（ジグザク状に）折り畳むことができ
るので、ロボットの体積は最小限の大きさのスペースし
か要しない。したがって、真空容器のアクセスポートな
ど、ロボットを作業現場に搬送する際に、途中の通路が
狭い場合にも適用可能であり、作業できる範囲が広が
る。

【００３２】図１１は、本発明の他の実施例であり、基
本的なロボットの構造は、結合機構及び結合の方法を除
いて同じである。ボールロック機構に代表される結合機
構２３では、関節軸と結合機構の中心軸が同軸上にあ
り、この軸を合わせて、軸方向から両結合面を接近させ
て、結合が行われる。したがって、結合面は、関節軸に
垂直である。しかし、第３関節部１４の先端側関節軸上
にある結合機構２６ｄでは、その結合面２７ｄが、図１
１に示すように、関節軸に平行である。同様に、第４関
節部１５の先端側関節軸上にある結合機構２６ｅ、第５
関節部１６の先端側にある結合機構２６ｆも、その結合
面がそれぞれの関節軸に平行である。このように、結合
面が関節軸に平行であるので、第３関節部１４の根元側
の関節軸の回転だけで、ロボット１及びロボット２の両
結合機構２６ｄが結合できる。すなわち、第３関節部１
４の根元側の結合機構２３ｃを連結したまま、結合機構
２６ｄの連結・分離ができる。したがって、ロボット１
及びロボット２を図５に示すように合体させる場合、根
元側の関節から順次結合していくことができる。この結
果、前述の実施例のように、全ての結合機構の結合位置
（この例では４箇所）を一度に正確に位置決めしなくて
も良くなるので、ロボットの合体操作が容易になる。

【００３３】以上の実施例では、３リンクアームの場合
について詳細に述べたが、１,２リンクまたは、４リン
ク以上の場合にも適用可能である。また、リンクをパン
タグラフ形に連結したアームや、パラレルロボットなど
の閉リンク機構を有するロボットにも適用可能であり、
本実施例で述べた開リンク機構に限定するものではな
い。さらに、本実施例では、２本のアームを連結するダ
ブルアーム機構について詳述したが、変形例として、３
本以上のアームを連結してもよい。さらに、変形例とし
て、アームの構造が異なるが、リンクの軸間長さの等し
いアームを有する複数台のロボットに対して、その関節
軸を連結することで、同様の効果が得られる。

【００３４】また、その他の変形例として、連結軸に連
結するアーム間の距離を変える関節を付加しても良い。
この例によれば、アクセスポートが狭い場合にも、通過
可能になる。また、以上の実施例では、連結軸は関節軸
上に設けたが、リンク上に設けても良く、連結軸の本数
を増やすことで、さらに撓みが減少する。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、アームの結合の柔軟性
が高まるので、種々の作業内容に応じたアーム構成を実
現できる。また、ロボットのパワーの高出力化，高剛性
化及びロボットのアーム先端の位置決め再現性の高精度
化を図ることができる。さらに、アーム結合時の遠隔操
作性が高まるので、各種作業を効率よく実行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すロボットシステムの全
体説明図。

【図２】本発明の一実施例を示すロボット駆動機構のブ
ロック図。

【図３】本発明の一実施例を示すロボットの一動作状態
（独立動作）を示す図である。

【図４】本発明の一実施例を示すロボットの姿勢の同期
調整を示す斜視図。

【図５】本発明の一実施例を示すロボットの同期結合を
示す斜視図。

【図６】本発明の一実施例を示すロボット制御装置の全
体構成を示すブロック図。

【図７】本発明の一実施例を示すロボットコントローラ
の構成を示すブロック図。

【図８】本発明の一実施例を示すロボットの閉リンク結
合を示す斜視図。

【図９】本発明の一実施例を示すロボットの他の一動作
状態を示す斜視図。

【図１０】本発明の一実施例を示すロボットの格納動作
を示す斜視図。

【図１１】本発明の他の一実施例を示すロボットの構成
を示す斜視図。

【図１２】本発明の一実施例を示す結合機構の構成を示
す説明図。

【符号の説明】

１…ロボット、２…ロボット、３…ベース機構、４…レ
ール、５…アーム、６…アーム、７…エンドエフェク
タ、９…ブランケット、１０…ブランケット、２３…結
合機構、４０…タイル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の関節とそれらを結ぶ複数のリンクか
ら構成される複数のロボットから成り、前記各ロボット
はその一部を互いに連結・分離する結合機構を複数個有
し、前記複数のロボットを複数個の前記結合機構によっ
て、互いに結合することを特徴とするダブルアーム機構
ロボット。
【請求項２】複数の関節とそれらを結ぶ複数のリンクか
ら構成される複数のロボットから成り、前記各ロボット
が他のロボットと互いに連結・分離する結合機構を複数
個もち、前記各ロボットの姿勢を変化させてロボット同
士の結合の組合せを変えるダブルアーム機構ロボット。
【請求項３】複数の関節とそれらを結ぶ複数のリンクか
ら構成される複数のロボットから成り、前記各ロボット
はその一部を互いに連結・分離する結合機構を複数個有
し、前記結合機構は連結する互いの結合軸が同軸上に有
ることを検出するセンサをもち、センサ信号に応じて前
記各ロボットの姿勢を調整し、前記各ロボットの平行移
動によって、少なくとも一個以上の前記結合機構が作動
して互いに結合することを特徴とするダブルアーム機構
ロボット。