JPS62203787A - 多関節型のマニプレ−タ - 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、複数個のアームを、隣り合うアームの端部同
士が枢支連結される状態で接続し、前記アームのうちの
先端側アームに取り付けた作業用ハンドを直線経路に沿
って移動させるように、前記複数個のアームのうちの基
端側アームをマニプレータ支持枠に対して揺動操作する
メインモータ、及び、アーム同士を相対揺動操作するサ
ブモータを同期駆動させるように構成した多関節型のマ
ニプレータに関する。

〔従来の技術〕

上記この種の多関節型のマニプレータは、マニプレータ
を構成する各アーム同士を相対揺動するメインモータ及
びサブモータを同期駆動して、先端側アームに取り付け
た作業用ハンドを、直線経路に沿って移動させるように
したものである。そして、各アームを相対揺動操作する
に、従来では、複数個のサブモータを、中間アームや先
端側アームの夫々を各別に揺動操作させるように設けて
あった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来構成では、多数個のモータを設
けるために、マニプレータが高価になる不利があり、し
かも、各アームにモータを設けることから、基端側アー
ムはど、その揺動モーメントが大となり、基端側アーム
を揺動操作するモータはどその駆動力を大にする必要が
生じて、基端側に近いアームを揺動操作するモータが大
型化する不利がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、各アームの揺動操作構成の簡単な改造で、メ
インモータ及びサブモータに掛かるモーメントが小さく
なるようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による作業機の特徴構成は、前記サブモータを、
前記基端側アームの先端部に接続される中間アームを揺
動操作するように設けると共に、前記中間アームよりも
先端側に位置する先端側アームを前記中間アームの揺動
に連動して揺動させるべく、アーム先端部とそれから一
つのアームを隔てて位置するアーム基端部との夫々に固
着した伝動部材を、連動具によって一体回動するように
連動連結してある点にあり、その作用並びに効果は以下
の通りである。

〔作　用〕

すなわち、アーム先端部とそれから一つのアームを隔て
て位置するアーム基端部とを伝動部材と連動具にて連動
連結することにより、一つのサブモータにて、中間アー
ムよりも先端側に位置する先端側アームを、中間アーム
の揺動に連動して揺動させるのである。

〔発明の効果〕

従って、一つのサブモータを用いるだけであるから、ア
ームを揺動操作するための構成が安価になり、しかも、
そのサブモータやメインモータに掛かるモーメントが、
各アームにサブモータを設ける構成に比較して小さくな
り、サブモータやメインモータを小型化できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に示すように、左右一対の車輪（１）　、　（１
）前後に備えた車体（Ｖ）に、側面視がくの字形状のブ
ーム（２）を、その基端部にて旋回並びに昇降自在に取
り付けると共に、その先端部に、このブーム（２）に対
して水平揺動自在な補助ブーム（３）を取り付け、更に
、この補助ブーム（３）の先端部に、多関節型のマニプ
レータ（４）を旋回自在に取り付けて、果実収穫用の作
業機を構成してある。尚、第２図中、（Ｅ）は原動部で
ある。

前記ブーム（２）を車体（Ｖ）に対して旋回並びに昇降
自在に構成するに、前記ブーム（２）の基端部を、車体
（Ｖ）の略中央部において縦軸芯（Ｐ）回りに回動自在
に立設された支持ポスト（５）の上端部に取り付けると
共に、油圧シリンダ（６）にて横軸芯（Ｑ）回りに昇降
自在に取り付けである。

前記ブーム（２）は、その中間部にて車体（Ｖ）下方に
向かってくの字形状に屈曲形成したブーム本体（２ａ）
と、そのくの字形状に屈曲形成した中間部にて前記ブー
ム本体（２ａ）に対して回動自在に軸支した二つのロン
ド（２ｂ）　、　（２ｃ）にて平行リンクを形成するよ
うにしてあり、前記油圧シリンダ（６）による昇降操作
に拘らず、その先端部に取り付けた補助ブーム（３）が
水平に保たれるようにしてある。又、ブーム（２）を（
の字状に屈曲させることにより、その下降時に車体（Ｖ
）上部を迂回して、その先端部に取り付けた補助ブーム
（３）及びマニプレータ（４）を、地上近くの非常に低
い位置まで下降させることができるようにしてある。尚
、前記ブーム（２）の水平方向での向き変更は、前記支
持ポスト（５）の下部に設けてあるブーム旋回用の第１
モータ（２）前記サブモータ（Ｍ５）にて、前記支持ポ
スト（５）を縦軸芯（Ｐ）回りに旋回させて行うように
してある。

前記補助ブーム（３）は、前記ブーム（２）の先端部に
対して、補助ブーム（３）の上面側に取り付けた第２モ
ータ（Ｍ２）にて縦軸芯（Ｒ）回りに水平揺動自在に枢
支してある。そして、前記第１モータ（Ｍｌ）によるブ
ーム（２）の向き変更と、前記“第２モータ（Ｍ２）に
よる補助ブーム（３）のブーム（２）に対する向き変更
を組み合わせて、前記補助ブーム（３）の先端部に取り
つけたマニプレータ（４）の水平方向での向きとそのア
プローチ開始位置を、車体（Ｖ）が停止状態のままで変
更できるようにしてある。

前記多関節型のマニプレータ（４）を構成するに、第１
図及び第２図に示すように、マニプレータ支持枠（４ａ
）を、前記補助ブーム（３）の先端部にて縦軸芯（Ｙ）
周りに旋回自在に取り付けると共に、基端側アーム（４
ｂ）を、前記マニプレータ支持枠（４ａ）の上端部にお
いて第１水平軸芯（Ｘ＋）回りに回動自在に枢支し、中
間アーム（４ｃ）を、前記基端側アーム（４ｂ）の先端
部において第２水平軸芯（Ｘ２）回りに回動自在に枢支
し、そして、先端側アーム（４ｄ）を、前記中間アーム
（４ｃ）の先端部において第３水平軸芯（Ｘ３）回りに
回動自在に枢支してある。更に、作業用ハンド（Ｈ）を
、前記先端側アーム（４ｄ）の先端部に固着してある。

そして、前記マニプレータ（４）の旋回駆動用アクチュ
エータとしての第３モータ（２）前記サブモータ（Ｍ５
）を、前記補助ブーム（３）の上面側で、且つ、前記マ
ニプレータ支持枠（４ａ）の後方側に取り付けると共に
、この第３モータ（Ｍ３）と前記マニプレータ支持枠（
４ａ）とを、前記補助ブーム（３）の内部に設けた歯付
きベルト（７）にて連動連結して、前記マニプレータ支
持枠（４ａ）を縦軸芯（Ｙ）回りに旋回させることによ
り、前記マニプレータ（４）つまり前記作業用ハンド（
ＩＩ）の補助ブーム（３）に対する水平方向の向き変更
を行うように構成してある。

又、前記基端側アーム（４ｂ）を前記マニプレータ支持
枠（４ａ）に対して上下揺動操作するメインモータ（Ｍ
４）を、前記第１水平軸芯（ｘｌ）上に位置する状態で
前記基端側アーム（４ｂ）の基部近傍の横側箇所に取り
付けると共に、前記中間アーム（２ｃ）及び先端側アー
ム（４ｄ）を前記基端側アーム（４ｂ）に対して揺動操
作するサブモータ（２）前記サブモータ（Ｍ５）を、前
記メインモータ（Ｍ４）の上方に隣接させて前記基端側
アーム（４ｂ）の横側箇所に取り付けである。

そして、前記サブモータ（Ｍｓ）と前記第２水平軸芯（
ｘ２）とを、後述する伝動機構（Ａ）を介して連動連結
すると共に、前記中間アーム（４ｃ）と前記先端側アー
ム（４ｄ）夫々の揺動軸芯である第２水平軸芯（Ｘ２）
及び第３水平軸芯（Ｘ３）に、伝動部材としてのスプロ
ケットホイール（８ａ）　、　（８ｂ）を設け、これら
スプロケットホイール（８ａ）　、　（８ｂ）を、連動
具としてのチェーン（９）にて連動連結してある。

前記伝動機構（Ａ）を構成するに、前記サブモータ（Ｍ
ｓ）の出力軸にスプロケットホイール（ｌｏａ）を取り
付けると共に、前記第２水平軸芯（Ｘ２）に設けたスプ
ロケットホイール（８ａ）の支軸に外嵌するスプロケッ
トホイール（１０ｂ）を設け、これら両スプロケットホ
イール（１０ａ）　、　（１０ｂ）を、チェーン（１０
ｃ）にて連動連結してある。

従って、前記中間アーム（４ｃ）は、前記サブモータ０
＋ｓ）にて、伝動機構（Ａ）を介して第２水平軸芯（Ｘ
２）周りに揺動操作され、それに伴って、前記第２水平
軸芯（ｘ２）及び第３水平軸芯（×３）の夫々に設けら
れたスプロケットホイール（８ａ５）。

（８ｂ）に、前記チェーン（９）を介して前記サブモー
タ（２）前記サブモータ（Ｍ５）からの駆動力が伝達さ
れて、前記先端側アーム（４ｄ）が、中間アーム（４ｃ
）に対して相対的に逆方向に向けて連動して揺動される
こととなる。つまり、一つのサブモータ（Ｍｓ）にて、
前記基端側アーム（４ｂ）に対する中間アーム（４ｃ）
、先端側アーム（４ｄ）、及び、先端側アーム（４ｄ）
に固着した作業用ハンド（Ｈ）の各上下揺動を協調作動
させて、前記作業用ハンド（Ｈ）を、前記メインモータ
（Ｍ４）によるマニプレータ（４）の上下方向の向き設
定方向に向けて直線的に伸縮させるのである。

尚、第１図中、（１１）は作業対象となる果実位置を探
索するための視覚装置を構成するビデオカメラであって
、その視野中心が、前記マニプレータ支持枠（４ａ）の
旋回中心となる縦軸芯（Ｙ）と、前記基端側アーム（４
ｂ）の旋回軸芯（ＸＩ）との交点に一致するように、前
記基端側アーム（４ｂ）の基端部の内部に格納してある
。更に、前記マニプレータ支持枠（４ａ）を、上方に向
かってくの字状に屈曲形成してあり、前記マニプレータ
支持枠（４ａ）の縦軸芯（Ｙ）周りの旋回中心が、前記
基端側アーム（４ｂ）の旋回中心つまり前記ビデオカメ
ラ（１１）の縦方向の視野中心と一致するようにすると
共に、前記ビデオカメラ（１１）の視野つまりマニプレ
ータ（４）の位置が低くなるように、前記基端側アーム
（４ｂ）の水平方向での旋回軸芯（Ｘυの位置と補助ブ
ーム（３）の上面とが接近するようにしてある。つまり
、前記ビデオカメラ（１１）の視野変更が、前記マニプ
レータ（４）の向き変更に連動して行われると共に、そ
の視野方向がマニプレータ（４）の先端部に取り付けら
れた作業用ハンド（Ｈ）の向きと一致するようにしてあ
り、いわゆる視線追従式に、作業用ハンド（１１）を低
い位置から誘導できるようにしてある。

従って、作業対象果実が、前記ビデオカメラ（１１）に
て撮像された視野内にアプローチの邪魔になる技や葉等
の障害物があるか無いかを確認するだけで、マニプレー
タ（４）が作業対象に対してアプローチできるか否かを
簡単に確認できる。

又、前記補助ブーム（４）の水平揺動用の第２モータ（
ト）及びマニプレータ（４）の旋回用第３モータ（Ｍ３
）は、夫々、前記補助ブーム（３）上面側に配置してあ
るので、補助ブーム（３）やマニプレータ（４）を旋回
させるためのアクチュエータ類が前記補助ブーム（３）
の下面側に突出しない状態となり、マニプレータ（４）
を路地上近くまで下降させることができる。又、前記補
助ブーム（３）を薄型に形成できるので、補助ブーム（
３）の軽量化を図ることもできる。

ところで、前記マニプレータ支持枠（４ａ）の旋回縦軸
芯（Ｙ）及び、第１、第２、第３の各水平軸芯（ｘ＋）
、　（ｘｉ）　、　（ＸＩ）部分の支軸の夫々を、中空
状に形成してあり、前記作業用ハンド（Ｈ）のアクチュ
エータ駆動力や各種センサに対する信号及び電力供給等
のための配管並びに配線部材を、マニプレータ（４）の
外部に露出しないように、前記中空状の支軸を通して行
えるようにしてある。従って、上記配管並びに配線部材
が、マニプレータ（４）の旋回並びに揺動の邪魔になら
ないばかりか、作業対象やその周囲にある障害物に引っ
掛かる虞れがないものにできる。

又、第３図及び第４図に示すように、前記基端側アーム
（４ｂ）及び中間アーム（４ｃ）の夫々は、前記基端側
アーム（４ｂ）と中間アーム（４ｃ）が対向する内側面
を、基端側アーム（４ｂ）及び中間アーム（４ｃ）の両
端部を除く略全面に亘って開口するように形成すると共
に、その開口部に、ボルト（１２）にてその開口面側に
着脱自在なアームカバー　（１３ａ）　、　（１３ｂ）
を夫々設けてあり、マニプレータ（４）の基端側アーム
（４ｂ）や中間アーム（４Ｃ）の内部に設ける配管や配
線部材並びに前記各スプロケットホイール（８ａ）　、
　（８ｂ）　、　（１０ａ）　、　（１０ｂ）及びチェ
ーン（９）　、　（１０ｃ）等の交換や修理を、マニプ
レータ（４）を分解することなく容易に行えるようにし
てある。尚、前記アームカバー（１３ａ）　。

（１３ｂ）は、前記基端側アーム（４ｂ）及び中間アー
ム（４ｃ）の、各対向面側に設けてあるので、このカバ
ー（１３ａ）　、　（１３ｂ）がマニプレータ（４）の
作動の邪魔になることもなく、外観上の美観を損なうこ
ともないのである。

前記マニプレータ（４）の可動範囲について簡単に説明
すれば、第５図に示すように、前記マニプレータ（４）
の基端側アーム（４ｂ）の旋回中心（Ｙ）　、　（ＸＩ
）に設けたビデオカメラ（１１）による撮像画像に基づ
いて、前記ブーム（２）の水平方向での向き、前記ブー
ム（２）に対する補助ブーム（３）の向き、及び、前記
補助ブーム（３）に対するマニプレータ（４）の向きの
、各水平方向での向きを調整すると共に、前記ブーム（
２）の昇降並びに補助ブーム（３）に対するマニプレー
タ（４）の上下揺動にて上下方向での向きを調整して、
作業対象果樹（Ｆ）に対する作業用ハンド（Ｈ）のアプ
ローチ開始位置およびその方向が、作業対象果実の近傍
にある技や葉等の障害物に邪魔されない方向となるよう
に、略作業対象果実とその果実が生っている果樹ＣＦ）
の中心とを結ぶ線の方向となるように設定する。そして
、前記マニプレータ（４）を突出作動させて、その先端
部に取り付けられた作業用ハンド（１１）を、作業対象
果実に向けてアプローチさせるのである。

〔別実施例〕

上記実施例においては、中間アーム（４ｃ）と先端側ア
ーム（４ｄ）とを連動連結する伝動部材としてスプロケ
ットホイール（８ａ）　、　（８ｂ）を設け、連動具と
してチェーン（９）を用いた場合を例示したが、これに
変えて、例えば、プーリを用いたり、歯付きベルトやギ
ヤ等にて連動連結するように構成してもよく、伝動部材
や連動具の具体的な構成は、各種変更できる。

又、上記実施例では伝動機構（Ａ）を構成するに、上記
中間アーム（４Ｃ）と先端側アーム（４ｄ）とを連動連
結する構成と同様の構成になるスプロケットホイール（
１０ａ）　、　（１０ｂ）及びチェーン（１０ｃ）を用
いた場合を例示したが、上記中間アーム（４ｃ）と先端
側アーム（４ｄ）の連動構成同様に、具体的な構成は、
各種変更できる。

又、上記実施例においては、ブーム（２）を構成するに
、側面視が略くの字形状に屈曲形成した例を示したが、
直線形状等、他の形状に形成してもよい。又、前記ブー
ム（２）は、平行リンクを構成しないものであってもよ
い。

又、上記実施例では、先端側アームが一つの場合を例示
したが、本発明は、先端側アームが複数個ある場合にも
適用できるものである。

又、本発明は、上記実施例で示した果樹園にて使用する
作業機のみならず、その他の各種作業機にも適用できる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る多関節型のマニプレータの実施例を
示し、　第１図は多関節型マニプレータの一部切欠背面
図、第２図は作業機全体の側面図、第３図は基端側アー
ムのカバーの平面図、第４図は中間アームのカバーの平
面図、第５図はマニプレータの可動状態を示す概略平面
図である。 （４ａ）・・・・・・マニプレータ支持枠、（４ｂ）・
・・・・・基端側アーム、（４ｃ）・・・・・・中間ア
ーム、（４ｄ）・・・・・・先端側アーム、（８ａ）　
、　（８ｂ）・・・・・・伝動部材、（９）・・・・・
・連動具、（Ａ）・・・・・・伝動機構、（Ｍ４）・・
・・・・メインモータ、（２）前記サブモータ（Ｍ５）
・・・・・・サブモータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個のアーム（４ｂ）、（４ｃ）、（４ｄ）を
   、隣り合うアームの端部同士が枢支連結される状態で接
   続し、前記アーム（４ｂ）、（４ｃ）、（４ｄ）のうち
   の先端側アーム（４ｄ）に取り付けた作業用ハンド（Ｈ
   ）を直線経路に沿って移動させるように、前記複数個の
   アーム（４ｂ）、（４ｃ）、（４ｄ）のうちの基端側ア
   ーム（４ｂ）をマニプレータ支持枠（４ａ）に対して揺
   動操作するメインモータ（Ｍ＿４）、及び、アーム同士
   を相対揺動操作するサブモータ（Ｍ＿５）を同期駆動さ
   せるように構成した多関節型のマニプレータであって、
   前記サブモータ（Ｍ＿５）を、前記基端側アーム（４ｂ
   ）の先端部に接続される中間アーム（４ｃ）を揺動操作
   するように設けると共に、前記中間アーム（４ｃ）より
   も先端側に位置する先端側アーム（４ｄ）を前記中間ア
   ーム（４ｃ）の揺動に連動して揺動させるべく、アーム
   （４ｂ）先端部とそれから一つのアーム（４ｃ）を隔て
   て位置するアーム（４ｄ）基端部との夫々に固着した伝
   動部材（８ａ）、（８ｂ）を、連動具（９）によって一
   体回動するように連動連結してある多関節型のマニプレ
   ータ。
2. （２）前記サブモータ（Ｍ＿５）を、前記中間アーム（
   ４ｃ）に伝動機構（Ａ）を介して連動連結させる状態で
   、前記基端側アーム（４ｂ）の基部側箇所に設けてある
   特許請求の範囲第（１）項に記載の多関節型のマニプレ
   ータ。