JPS61142086A

JPS61142086A - 多関節型学習用ロボツト

Info

Publication number: JPS61142086A
Application number: JP26348784A
Authority: JP
Inventors: 大槻　繁; 洋五味; 繁河西
Original assignee: Dainichi Kiko KK
Current assignee: Dainichi Kiko KK
Priority date: 1984-12-13
Filing date: 1984-12-13
Publication date: 1986-06-28

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】く技術分野〉本発明は、ロボットを学ぼうとする人達にロボットの機
械的構成とソフトウェアの知識を習得させるための多関
節型学習用ロボットに関する。

〈従来技術〉第５図は、従来の多関節型学習用ロボットを示す。

この多関節型学習用ロボットは、コントロールボックス
１上にロボットベース２があり、ロボットベース２に取
付けられたモーター３を駆動することにより、モーター
３の出力軸に取付けられた図示しない歯車が、コントロ
ールボックス１上に固定された歯車４と噛み合いながら
歯車４の回りを回転するようになっている。従って、ロ
ボットベース２は、　３８０　’水平旋回自在である。

第一アーム５の下端にはアーム軸６が固定され、このア
ーム軸６がロボットベース２に枢支され、かつアーム軸
６に固定されたスプロケット７がモーター８によりチェ
ーン９を介して回転されるようになっている。従って、
第一アーム５はロボットベース２に垂直方向の沿直面内
を　１８０°旋回自在である。

第二アーム１０の下端にはアーム軸１１が固定され、こ
のアーム軸１１が第一アーム５に枢支され、かつアーム
軸６，１１に固定されたスプロケット１２．１３にチェ
ーン１４が無端に巻き掛けされ、このチェーン１４とモ
ーター１５の出力軸に固定されたスプロケッ）１Ｂが噛
合している。従って、モーター１５を駆動することによ
り、第一アーム５Ｏが第一アーム５に対してロボットベ
ース２に垂直方向の沿直面内を　１８０°旋回自在であ
る。

第二アーム１０に対向して設けた傘歯車１７．１８にそ
れぞれ一体のスプロケッ）　１９．２０と、モーター２
１．２２の出力軸に取付けられたスプロケット２３゜２
４とに、チェーン２５．２８が巻き掛けされ、手首２７
に固定された傘歯車２日が傘歯車１７．１８に噛合され
ている。従って、モーター２１．２２を駆動して傘歯車
１７．１８を同方向に回転させることにより手首２７を
ロボットベース２に垂直方向の沿直面内を１８０°旋回
自在であり、また、傘歯車１１　、１２を反対方向に回
転させることにより例えば図のように上に向いた状態で
３６０°水平旋回自在である。

そして、ハンド２９は、ドラム３０をモーター３１で回
転してワイヤー３２を牽引したり弛めたりすることによ
り図示しないワークを挟持自在である。

以上の構成の多関節型学習用ロボットは、以下の問題点
がある。

■アーム間に通されたワイヤーやチェーンが露出してい
るので危険である。

■購入者が部品を購入して容易に組立てができるような
構成としていないため、購入時には、既に組立完成品と
して販売されているものを購入し、購入者は、これを動
かすためのソフトプログラムを作成してロボットを動か
して見るというだけのものであって、ロボットの構造に
ついて、自分で組立てながら学べるということができな
かった。

■チェーンが破断しやすい。チェーンが破断した場合、
自分では直せない。強いチェーンを使用すると、スプロ
ケットが大きくなり全体が大型化する。

■アームやロボットベースは、鉄板からなり重く、また
ワイヤーやチェーンが露出しており、さらに、全てのモ
ーターが外方に突出しているので、デザインがスマート
ではなかった。

■モーターは、直列抵抗法の減速機付きステッピングモ
ーターを使用しブレーキが付いていないので、停電時に
は上向きにあるアームは下方に落下してしまう。

ｔｑモモ−−は、直列抵抗法の減速機付きステッピング
モーターを使用しているので分解能や応答性が良くなか
った。また、チェーンに撓みがあるのでアームの動きに
ガタがあった。

〈発明の目的〉本発明は、上述した点に鑑み案出したもので、安全かつ
スマートであり、組立・分解が容易で、停電時にアーム
が落下してしまうことがなく、運動伝達機構が頑丈で撓
みや遊びがなく合成・応答性が向上した多関節型学習用
ロボットを提供するものである。

〈発明の構成〉本発明の多関節型学習用ロボットは、ロボットベースと複数のアームがそれぞれ函形に形成さ
れ。

第一アームは、基端に凸段した回転軸が、函形に形成し
たロボットベースの一端内部に設けた軸受に嵌着され、
さらにロボットベース内に、回転軸に一体なウオームホ
イールと、ロボットベースより支持され上記ウオームホ
イールに噛合するウオームねじと、このウオームねじに
フレキシブルシャフトを介して接続されるステップモー
ターとを備えて、ロボットベースに対して首振り旋回自
在であり、第二アーム以降の各アームは、上記の第一アームとロボ
ットベース間の組付・旋回構造と同一構造であり、手首は１回転可能になるように最終アームに取付けられ
、手首の端に従傘歯車を備え、さらに最終アーム内に、
従傘歯車に噛合する原傘歯車と、原傘歯車と一体なウオ
ームホイールと、このウオームホイールに噛合するウオ
ームねじと、このウオームねじにフレキシブルシャフト
を介して接続するステップモーターを備えて、最終アー
ムに対して旋回自在である。ことを特徴とするものであ
る。

〈実施例〉以下、本発明の多関節型学習用ロボットの実施例を第１
図、第２図及び第３図を参照して説明する。第１図は縦
断面図、第２図は正面図、第３図は側面図である。

この学習用ロボットは、ロボットベース１軸、アーム２
軸、手首１軸の縦型多関節ロボットであり、ロボットベ
ース３３と第一アーム３４と第二アーム３５がそれぞれ
透明プラスチックス酸の函形に形成されている。

ロボットベース３３は、ハイブリッド形ステップモータ
ー３Ｂと、その出力軸に取付けた原（小）歯車３７、歯
車３７と噛み合う中間（中）歯車３８、歯車３８と一体
な中間（小）歯車３９を内蔵し、歯車３９がコントロー
ルボックス４１の上に固定された太陽（大）歯車４０に
噛み合って惑星回転するようにコントロールボックス４
１上に載置され、　３８０°旋回自在である。

第一アーム３４は、基端に凸段した回転軸４２が、ロボ
ットベース３３の一端内部に設けた軸受４３に嵌着され
、さらにロボットベース３３内に、回転軸４２に一体な
ウオームホイール４４と、ロボットベース３３より支持
されウオームホイール４４に噛合するウ　゛オームねじ
４５と、ウオームねじ４５にフレキシブルシャフト４６
を介して接続されるハイブリッド形ステップモーター４
７とを備えて、立上がった状態を中立位置としてロボッ
トベース３３に対して片側に９０°首振り旋回自在であ
る。

第二アーム３５は、基端に凸段した回転軸４８が、函形
に形成した第一アーム３４の先端内部に設けた軸受４９
に嵌着され、さらに第一アーム３４内に、回転軸４８に
一体なウオームホイール５ｏと、第一アーム３４より支
持されウオームホイール５ｏに噛合するウオームねじ５
１と、ウオームねじ５１にフレキシブルシャフト５２を
介して接続されるハイブリッド形ステップモーター５３
とを備えて、第一アーム３４をロボットベース３３に対
して垂直（沿直）方向に伸ばした状態を中立位置として
片側に１２０’首振り旋回自在である。すなわち、第二
アーム３５は、第一アーム３４とロボットベース３３間
の組付・旋回構造と同一構造である。

ハンドＨを取付けるための手首５４は、ハンド取付用フ
ランジ５４ａと、これと一体な従傘歯車５４ｂ、フラン
ジ５４ａと従傘歯車５４ｂを回転可能に支持する軸部５
４〔；と、フランジ支持部５４ｃを中程に固定しており
第二アーム３５に両端軸支される貫通軸５４ｄとを備え
てなり、第二アーム３５内に、従傘歯車５４ｂに噛合す
る原傘歯車５５と２Ｍ傘歯車５５と一体なウオームホイ
ール５６と、このウオームホイール５６に噛合するウオ
ームねじ５７と、このウオームねじ５７にフレキシブル
シャフト５８を介して接続するハイブリッド形ステフプ
モーター５９を備えて、旋回自在である。

そうして１図示のハンドＨは、ステップモーター６０を
駆動しドラム６１を回転させてワイヤー８２を引いたり
、弛めたりすることにより、図示しないワークを挟持自
在な構成である。

く変形例〉　゛第４図に示す学習用ロボットは、手首２軸の多関節ロボ
ットの要部を示す。第二アーム３５内に伸びる貫通軸５
４ｄに一体なウオームホイール６３と、このウオームホ
イール８３に噛合するウオームねじ８４と、このウオー
ムねじ６４にフレキシブルシャフト６５を介して接続す
るハイブリッド形ステップモーター６６を備えており、
手首５４が第二アーム３５に対して首振り旋回自在であ
る。

ハンドＨは、いかなる機能を備えたものでも良い。

〈発明の効果〉以上説明してきたように１本発明の多関節型学習用ロボ
ットは、 ■アームや手首の駆動機構がアームに内蔵されているの
で、指をアーム内に入れて壊れることがなくなり安全で
デザインがスマートとなる。アームや手首の駆動機構を
アームに内蔵してしまうが、ロボットベースやアームや
手首を透明プラスチックスで成型すれば、アームや手首
への運動伝達が見えなくなることはない。

■チェーン巻き掛は機構を使用せず、ウオーム減速機と
モータをフレキシブルシャフトで接続しているので、組
付けに少々の食い違いが生じても組立が可能で支承なく
運動伝達でき、壊れ難く、ロボットベースやアームに必
要に応じて蓋を設けて函形に形成すれば、組立・分解が
容易にでき、特に学習者がねじ回し一本で部品からロボ
ットを組立てることが可能となり、工作の喜びを学習者
があじわうことができ、ソフトウェアの習得だけでなく
、ロボットの機械的構成の習得が効果的に行える。

■運動伝達部をウオーム減速機とフレキシブルシャフト
で構成しているので、チェーン巻き掛は機構のような撓
みや遊びがなくアームや手首の各モーターに対する合成
・応答性が向上する。

■ウオーム減速機が停電時にセルフロック機構として働
き、チェーン巻き掛は機構を使用した場合のようにアー
ムが落下してしまうことはない。

なお、ハイブリッド形ステップモーターを使用すると、
分解能や応答性が向−ヒし、しかも、運動伝達部をウオ
ーム減速機とフレキシブルシャフトで連結する構造であ
るため、チェーン伝達機構よりもアームのガタがなく、
より精度の高いロボットとして使えるため、実用にも供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、本発明の実施例に係り、
第１図は、竪形多関節型学習用ロボットの縦断面図、第
２図は正面図、第３図は側面図である。第４図は、は、本発明の変形例に係り、手首２軸の多関
節ロボットの要部断面図である。第５図は、従来の多関節型学習用ロボットの正面図であ
る。３３・・・ロボットベース、３４＠・・第一アーム、３５・・・第二アーム、４２・・・回転軸、　　　　− ４３・・・軸受、４４・・Φウオームホイール、４５・・ｅウオームねじ４７．４８１１・・フレキシブルシャフト、４７・・やハイブリッド形ステップモーター、４８・・
・回転軸、４８・・・軸受、５０・・・ウオームホイール、５１１・ウオームねじ、５４・・番手性、５４ａ＠会・フランジ、５４ｂ　・拳・傘歯車、５５・・・傘歯車、５６・・拳ウオームホイール、５７拳・・ウオームねじ、５８・・Φフレキシブルシャフト、５９・・番ハイブリッド形ステップモーター、特許出願
人　　大日機工株式会社第５図

Claims

【特許請求の範囲】ロボットベースと複数のアームがそれぞれ函形に形成さ
れ、第一アームは、基端に凸設した回転軸が、函形に形成し
たロボットベースの一端内部に設けた軸受に嵌着され、
さらにロボットベース内に、回転軸に一体なウォームホ
イールと、ロボットベースより支持され上記ウォームホ
イールに噛合するウォームねじと、このウォームねじに
フレキシブルシャフトを介して接続されるステップモー
ターとを備えて、ロボットベースに対して首振り旋回自
在であり、第二アーム以降の各アームは、上記の第一アームとロボ
ットベース間の組付・旋回構造と同一構造であり、手首は、回転可能になるように最終アームに取付けられ
、手首の端に従傘歯車を備え、さらに最終アーム内に、
従傘歯車に噛合する原傘歯車と、原傘歯車と一体なウォ
ームホイールと、このウォームホイールに噛合するウォ
ームねじと、このウォームねじにフレキシブルシャフト
を介して接続するステップモーターを備えて、最終アー
ムに対して旋回自在である、ことを特徴とする多関節型
学習用ロボット。