JPS62213981A - 多関節型マニプレ−タのア−ム駆動構造 - 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、基端側アームの先端
部及びこの基端側アームから一つの中間アームを隔てて
位置する先端側アー′ムの基端部夫々に、係合突起付き
伝動部材を固着し、それら伝動部材に亘って伝動用無端
体を巻回させて、前記基端側アームに対して中間アーム
を揺動させるに伴って前記先端側アームを揺動させるよ
うに構成した多関節型マニプレータのアーム駆動構造に
関する。

〔従来の技術〕

かかる多関節型マユブレークのアーム駆動構造は、例え
ば、複数個のアームのうちの最も先端側に位置するアー
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
せるべく、各アームを揺動させるに、アーム揺動操作用
の駆動装置の数を少なくするのに極めて有用なものであ
る。

ところで、上記この種の多関節型マニプレータのアーム
駆動構造においては、係合突起付き伝動部材と伝動用無
端体とによって基端側アームの先端部と先端側アームの
基端部とを機械的に連動連結し、基端側アームに対して
中間アームを揺動させるに伴って前記先端側アームを揺
動させるように構成しであることから、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
ためには、基端側アームの先端部に対する中間アームの
１３動位相とこの中間アームに対する先端側アームの揺
動位相の変化が同期して行われるように、上記各係合突
起付き伝動部材の位相を所定の初期位相に調整すると共
に、不要な融通が発生しないように伝動用無端体に所定
のテンションを与えながら巻回する必要がある。

そして、従来では、各アームの組み立て時に、基端側ア
ームに対する先端側アームの初期位相が、設定した初期
位相となるように、各アームを固定保持しながら、先端
側アームの係合突起付き伝動部材と基端側アームの係合
突起付き伝動部材の夫々に、テンションを調節しながら
伝動用無端体を巻回するようにしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来手段では、各アームを所定の初
期位相に固定保持しながら、伝動用無端体が所定のテン
ションとなるように、伝動用無端体を巻回するものであ
ることから、その作業が複雑になり作業効率が悪いもの
であった。

又、継竿変化等により伝動用無端体が伸縮して、伝動用
無端体のテンションが変化すると、伝動用無端体のテン
ションを再調整する必要が生しるが、複数個のアームが
既に組み付けられた状態で、上記アームの位相調整を行
いながら、伝動用無端体のテンションを調節することは
非常に困難であった。

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、複数個あアーム夫々の初期位相の調整と、基
端側アームと先端側アームとを連動連結する伝動用無端
体のテンションの調節とを簡単に行えるようにすること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による多関節型マニプレータのアーム駆動構造の
特＠構成は、前記伝動用無端体における係合突起付き回
転体の間に位置する二つの経路部分の夫々に、長さ調節
機構を設けてある点にあり、その作用並びに効果は以下
の通りである。

〔作　用〕

すなわち、基端側アームと先端側アームの夫々に固着し
た係合突起付き回転体の間に位置する経路部分の一方に
おいて、伝動用無端体を張り側に調節し、上記経路部分
の他方において、伝動用無端体を緩め側に調節するよう
に、各長さ調節機構を調節することにより、基端側アー
ムに対する先端側アームの位相を調節しながら伝動用無
端体のテンションを簡単に調節できる。

〔発明の効果〕

従って、マニプレータを構成する各アームを組み付けた
状態であっても、各アームの位相の調節と、それらアー
ムを連動連結する伝動用無端体のテンション調節とを、
容易に行えるので、アーム組み立て時のみならず、継竿
変化等による伝動用無端体のテンション変化を簡単に修
正することができるに至った。

〔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３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
りつけると共に、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）を取りつけ、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）を旋回自在に取りつけて、果実収穫用の作
業機を構成しである。尚、第３図中、（［）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（１’）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■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（２，ｌ
）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）による昇降丘
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である。又、ブーム（２）を
く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である。

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（Ｍｌ）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である。

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（Ｍｚ）にて縦軸芯（Ｒ）回りに水平揺動自在に枢
支しである。そして、前記第１モータ（ＭＯによるブー
ム（２）の向き変更と、前記第２モータ（Ｍりによる補
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
るようにしである。

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（ｘｌ）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（Ｘ、）回りに
回動自在に枢支しである。更に、作業用ハンド（１１）
を、前記先端側アーム（４ｄ）の先端部に固着しである
。

そして、前記マユブレーク（４）の旋回駆動用アクチュ
エータとしての第３七−タ（Ｍｌ）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（４
ａ）の後方側に取り付けると共に、この第３モータ（Ｍ
３）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）回りに旋回操作することにより、前記マニプレー
タ（４）つまり前記作業用ハンド（）Ｉ）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
である。

又、前記基端側アーム（４ｂ）を前記マユブレーク支持
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（Ｘ＋）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（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）の横倒
箇所に取り付けである。

そして、前記サブモータ（Ｍ、）と前記第２水平軸芯（
ｘ２）部分の夫々に、スプロケットホイール（８ａ）　
、　（８ｂ）を取り付け、このスプロケットホイール（
８ａ）　、　（８ｂ）を第１チエーン（８ｃ）にて連動
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（ｘ
２）及び第３水平軸芯（Ｘ、）部分に、係合突起付き回
転体としてのスプロケットホイール（９ａ）　。

（９ｂ）を設け、これらスプロケットホイール（９ａ）
。

（９ｂ）に、伝動用無端体としての第２チェーン（９ｃ
）を巻回しである。

更に、前記第２チエーン（９ｃ）を、前記第２水平軸芯
（Ｘ２）及び第３水平軸芯（Ｘ、）の夫々に設けた各ス
プロケットホイール（９ａ）　、　（９ｂ）の間に位置
する二つの径路部分の夫々において、長さ調節機構とし
てのターンバックル機構（１０）　、　（１０）にて連
結しである。そして、前記ターンバックル機構（１０）
　、　（１０）にて、前記第２チエーン（９ｃ）のテン
ションと、前記両スプロケットホイール（９ａ）　、　
（９ｂ）の回動位相とを同時に調節できるようにしであ
る。つまり、第１図に示すように、前記二つのターンバ
ックル機構（１０）　、　（１０）の一方を緩め、他方
を締めることにより、前記第２チエーン（９ｃ）のテン
ションを調節すると共に、前記中間アーム（４ｃ）と前
記基端側アーム（４ｂ）の位相（θｂ）が０度の時に、
前記中間アーム（４ｃ）と先端側アーム（４ｄ）の位相
（θＣ）が９０度となるように３周節するのである。尚
、この中間アーム（４ｃ）と先端側アーム（４ｄ）の位
相の調整並びに第２チエーン（９ｃ）のテンション調整
は、前記基端側アーム（４ｂ）、先端側アーム（４ｄ）
、及び中間アーム（４ｃ）が−直線上に並ぶように、前
記中間アーム（４ｃ）と前記基端側アーム（４ｂ）の位
相（θｂ）を１８０度にして行ってもよい。

但し、本実施例では、前記基端側アーム（４ｂ）を縦軸
芯（Ｙ）に対して所定位相（θａ）揺動させるに伴って
、前記中間アーム（４ｃ）と先端側アーム（４ｄ）の位
相（θＣ）が、前記中間アーム（４ｃ）と前記基端側ア
ーム（４ｂ）の位相（θｂ）に対して２の比率で変化す
るように、前記メインモータ（Ｍ４）とサブモータ（Ｍ
ｓ）を協調作動させて、先端側アーム（４ｄ）に取り付
けた作業用ハンド（１１）が所定方向に直線移動させる
こととなる。

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
、その主光線が、前記マニプレーク支、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（Ｌ）との交点を通過するように、前記
基端側アーム（４ｂ）の基端部の内部に格納しである。

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である。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（ＩＩ）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（］１）を低
い位置から誘導できるようにしである。

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ｒＪ′ｒｉ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（
Ｍ２）及びマニプレータ（４）の旋回用第３モータ（Ｍ
３）は、夫々、前記補助ブーム（３）上面側に配置しで
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（ＸＩ）
、　（ｘｚ）、　（ｘｔ）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（１１）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、マユブレーク（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、マユブレーク（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。

前記マニプレータ（４）の可動範囲について簡ｊｉｉに
説明すれば、第４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）、（Ｘ＋
）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（）１）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（Ｆ
）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）とを連動連結する第２チエーン（９ｃ）の
み二つのターンバックル機構（１０）　、　（１０）に
て長さ調節できるようにした場合を例示したが、前記サ
ブモータ（Ｍｓ）と第２水平軸芯（ｘ２）とを連動連結
する第１チエーン（８ｃ）を・も、ターンバックル機構
（１０）　、　（１０）にて長さ調節できるようにして
もよい。又、長さ調節機構を構成するに、例えば、前記
第１チエーン（８ｃ）や第２チエーン（９ｃ）のテンシ
ョンを調節するテンションブーりを、その経路の両側に
おいて各別に調節できるように設けてもよく、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マニプレータのアーム駆動
構造の実施例を示し、第１図は多関節型マニプレータの
一部切欠側面図、第２図はその一部切欠正面図、第３図
は作業機全体の側面図、第４図はマニプレータの可動状
態を示す概略平面図である。 （４ｂ）・・・・・・基端側アーム、（４ｃ）・・・・
・・中間アーム、（４ｄ）・・・・・・先端側アーム、
（９ａ）　、　（９ｂ）・・・・・・係合突起付き回転
体、（９ｃ）・・・・・・伝動用無端体、（１０）・・
・・・・長さ調節機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［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、基端側アーム（４ｂ）の先端部及びこの基端側ア
   ーム（４ｂ）から一つの中間アーム（４ｃ）を隔てて位
   置する先端側アーム（４ｄ）の基端部夫々に、係合突起
   付き伝動部材（９ａ）、（９ｂ）を固着し、それら伝動
   部材（９ａ）、（９ｂ）に亘って伝動用無端体（９ｃ）
   を巻回させて、前記基端側アーム（４ｂ）に対して中間
   アーム（４ｃ）を揺動させるに伴って前記先端側アーム
   （４ｄ）を揺動させるように構成した多関節型マニプレ
   ータのアーム駆動構造であって、前記伝動用無端体（９
   ｃ）における係合突起付き回転体（９ａ）、（９ｂ）の
   間に位置する二つの経路部分の夫々に、長さ調節機構（
   １０）、（１０）を設けてある多関節型マニプレータの
   アーム駆動構造。 ［２］前記長さ調節機構（１０）は、ターンバックル機
   構である特許請求の範囲第［１］項に記載の多関節型マ
   ニプレータのアーム駆動構造。