WO2014006673A1

WO2014006673A1 - ロボット

Info

Publication number: WO2014006673A1
Application number: PCT/JP2012/066902
Authority: WO
Inventors: 健仁曽我; 洋一本村; 山口　剛; 祐規本田; 飛趙
Original assignee: 株式会社安川電機
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2014-01-09

Abstract

　容易かつ円滑にドアを開放して他の部屋へ移動可能なロボットを提供することを課題とする。全方位移動機構を備えた台車と、台車に立設された胴部と、胴部に取付けられ、少なくとも１自由度を有するとともに、先端に、ドアに設けられたノブを把持可能なハンドを備えたアームとを備える。

Description

ロボット

　開示の実施形態は、ロボットに関する。

　近年、遠隔地においてもその場の臨場感を得ることができるように、遠隔操作によって操作可能なロボットが様々な研究機関で研究開発されている。かかるロボットは、所謂「テレプレゼンスロボット」と呼ばれており、遠隔地のメンバー同士の会議や、遠隔地での仕事の実践などへの活用が考えられる。

　通常のテレプレゼンスロボットは、ドアを開けるような手段を備えておらず、ドアを開けて他の部屋に移動することができない。

　そこで、施錠機構と連動したノブを、回転体と係止爪とにより開錠してドアを開けることのできるハンドと、クローラ式の台車とを備えたロボットが提案された（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００９－１８３７１号公報

　しかし、特許文献１に示したロボットは、例えば引きドアの場合、ハンドでノブを保持してドアを開けた状態を維持したまま、ドアを回りこむようにロボットを移動せざるを得ないが、そのためのクローラの制御が複雑で容易でない。

　実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、容易かつ円滑にドアを開放して他の部屋へ移動可能なロボットを提供することを目的とする。

　実施形態の一態様に係るロボットは、全方位移動機構を備えた台車と、前記台車に立設された胴部と、前記胴部に取付けられ、少なくとも１自由度を有するとともに、先端に、ドアに設けられたノブを把持可能なハンドを備えたアームとを備える。

　実施形態の一態様によれば、容易かつ円滑にドアを開放して他の部屋へ移動可能なロボットを提供することができる。

図１は、第１の実施形態に係るロボットを示す説明図である。図２は、同ロボットがドアを引いて開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。図３は、同ロボットがドアを押して開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。図４は、第２の実施形態に係るロボットの側面視による説明図である。図５Ａは、同ロボットが備えるフックを回動させる構成を示す説明図である。図５Ｂは、同フックを回動させる構成の変形例を示す説明図である。図６は、同ロボットがドアを引いて開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。図７は、同ロボットがスライド式のドアを開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。図８は、同フックの一例を示す平面視による説明図である。図９は、第３の実施形態に係るロボットを示す説明図である。図１０は、左右に障壁がある場合に同ロボットがドアを引いて開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。図１１は、前後に障壁がある場合に同ロボットがドアを引いて開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。図１２は、第４の実施形態に係るロボットの説明図である。図１３は、同ロボットがドアを引いて開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。図１４は、同ロボットがスライド式のドアを開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。図１５は、ロボットが備えるハンドの一例を示す分解斜視図である。図１６は、同ハンドが備えるグリッパの爪体の動きを示す説明図である。図１７は、ロボットが備えるハンドの他の例を示す説明図である。図１８は、同ハンドの断面視による説明図である。図１９Ａは、同ハンドが備えるグリッパの爪部の動きを示す説明図である。図１９Ｂは、同ハンドが備えるグリッパの爪部の動きを示す説明図である。

　以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットのいくつかの実施形態を詳細に説明する。ただし、以下の各実施形態における例示で本発明が限定されるものではない。なお、各実施形態において、同一の機能や形態を有する構成要素などは同一の符号を付す。また、各実施形態で示すドアのノブについては、ドアの両面に設けられていたとしても、便宜上、ロボットの存在する側の面にのみ示した。

　（第１の実施形態）
　図１は第１の実施形態に係るロボット１０の外観を示す説明図、図２は、ロボット１０がドア１００を引いて開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。図１に示すように、本実施形態におけるロボット１０は、ロボット本体１（以下、単に「本体１」とする場合がある）に取付けられた少なくとも１自由度を有するアーム２と、アーム２の先端に取付けられたハンド３とを備える。

　ロボット本体１は、図示するように、全方向移動機構を有する走行装置を備えた平面視円形の台車１１と、この台車１１に立設された胴部１２とを備えている。そして、ロボット１０は、本体１の高さ方向における中央よりも上側位置に、矢印ｆ１で示すように胴部１２の周りに回転自在とした回転テーブル７が取付けられている。なお、回転テーブル７は、胴部１２に対して、上下昇降自在な取付構造とすることが好ましい。

　かかる回転テーブル７に、垂直軸２１を有する受動関節を介してアーム２を連結するとともに、このアーム２を挟むように、フック８，８を左右に突設している。かかるフック８は、ドア開放維持機構として機能するものである。

　なお、アーム２の先端に取付けられたハンド３は、水平軸を有する図示しない受動関節を介して連結されており、矢印ｆ２で示すように、水平軸周りに回転可能に構成される。

　ハンド３の構成については特に限定されるものではなく、ノブ１１０を把持し、捻転可能な構成であればよい。また、把持ではなく、例えば、吸着などによってノブ１１０を保持可能な構成であってもよい。

　本実施形態に係るハンド３は、図１に示すように、例えば、ノブ１１０を把持可能な１対の爪体４１，４１を備えるグリッパ４を備えている。かかるハンド３を備えたロボット１０は、台車１１と協働しながらドア１００を開けて他の部屋へ移動することができる。なお、ハンド３の構成の具体的な構成例については、後に詳述する。

　すなわち、ドア１００のノブ１１０をグリッパ４によりしっかり把持するとともに、ノブ１１０を回動して開錠（例えば、ラッチの解除）し、台車１１を駆動してドア１００を開け、ドア１００を回り込むようにして移動するのである。このとき、ドア１００に、ドア開放維持機構であるフック８を係合させることにより、ドア１００の開放状態を維持可能としている。

　ここで、図２を参照しながら、ロボット１０がドア１００を引いて開け、他の部屋へ移動する態様について、具体的に説明する。図２（ａ）に示すように、先ず、ロボット１０は、台車１１を駆動してドア１００の前に移動し、ハンド３のグリッパ４によりノブ１１０を把持する。すなわち、爪体４１，４１を移動させてノブ１１０を把持する。そして、かかる状態でグリッパ４を回転させることにより、ノブ１１０を回転させる。

　次いで、図２（ｂ）に示すように、ノブ１１０を把持したまま、本体１を、ノブ側壁面１２０の方向へ移動させる。なお、図２は模式図であって、ハンド３とノブ１１０との位置関係は必ずしも正確ではないが、本体１を移動しても、受動関節によりハンド３はノブ１１０に対する正対姿勢は崩れることがない。

　次いで、図２（ｃ）に示すように、ノブ１１０を把持したまま、回転テーブル７を回転させるとともに（図２では反時計回りに回転）、台車１１を駆動して、本体１をノブ側壁面１２０からやや離隔させる。これにより、ドア１００が開き、ドア１００とノブ側壁面１２０との間に通過空間２００が形成される。

　そして、図２（ｄ）に示すように、ハンド３のグリッパ４の爪体４１，４１をノブ１１０から離隔する方向へ移動させてノブ１１０の把持を解除する。そして、本体１を反転させながら台車１１を駆動して通過空間２００側に回りこませるとともに、右側のフック８をドア１００の裏面に係合し、ドア１００の開放状態を維持させる。

　次に、図２（ｅ）に示すように、本体１をドア１００のヒンジ側に移動させ、フック８の先端でドア１００を開方向へ押しながらドア１００をより大きく開く。

　そして、図２（ｆ）に示すように、台車１１を駆動して本体１が通過空間２００の略中央に位置するまで移動し、本体１を反転させた状態のまま通過空間２００を後退して他の部屋へと移動する。

　上述したように、本実施形態に係るロボット１０は、全方位移動機構を備えた台車１１と、台車１１に立設された胴部１２と、胴部１２に取付けられ、少なくとも１自由度を有するとともに、先端に、ドア１００に設けられたノブ１１０を把持可能なハンド３を備えたアーム２とを備えている。したがって、ロボット１０は、ノブ１１０が付いているドア１００を容易に開けて、他の部屋への移動を円滑に行うことができる。

　また、本実施形態に係るロボット１０は、ドア１００を通過する際には、上述したように、胴部１２の向きを、ハンド３がノブ１１０を把持したときの向きから反転させ、後ろ向きとなる。

　上述した例は、ドア１００を引いて開いたが、本実施形態に係るロボット１０は、ドア１００を押して開くこともできる。図３は、同ロボット１０がドアを押して開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。

　図３（ａ）に示すように、ロボット１０は、先ず、台車１１を駆動してドア１００の前に移動し、ハンド３のグリッパ４によりノブ１１０を把持する。すなわち、爪体４１，４１を移動させてノブ１１０を把持する。そして、かかる状態でグリッパ４を回転させることにより、ノブ１１０を回転させて開錠（例えば、ラッチの解除）する。

　次いで、図３（ｂ）に示すように、ノブ１１０を把持したまま、台車１１をドア１００の方向へ移動し、アーム２およびハンド３を介して開錠された状態のドア１００を押し放つ。図示するように、ドア１００は他の部屋側へ回動して僅かに開く。

　次いで、図３（ｃ）に示すように、台車１１を駆動して前進させ、アーム２およびハンド３を介してドア１００を押しながら開けていく。そして、ドア１００とノブ側壁面１２０との間に形成された通過空間２００を通過していく。

　そして、図３（ｄ）に示すように、回転テーブル７を反時計回りに回転させてハンド３でドア１００をさらに押し込むとともに、台車１１を駆動して前進させて十分に広がった通過空間２００を通過する。

　このように、本実施形態に係るロボット１０は、ハンド３でノブ１１０を把持するとともに、ノブ１１０を回転させて開錠し、全方位移動機構を備えた台車１１を駆動制御して円滑にドア１００を開放して他の部屋へと移動することが可能である。

　（第２の実施形態）
　図４は第２の実施形態に係るロボット１０の外観を示す説明図、図５Ａは、同ロボット１０が備えるフック８を回動させる構成を示す説明図、図５Ｂは、同フック８を回動させる構成の変形例を示す説明図である。また、図６は、同ロボット１０がドア１００を引いて開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図、図７は、同ロボット１０がスライド式のドア１００を開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。また、図８は、同フック８の一例を示す平面視による説明図である。

　図４に示すように、本実施形態におけるロボット１０も、先の実施形態に係るロボット１０と同様に、全方向移動機構を有する走行装置を備えた平面視円形の台車１１と、この台車１１に立設された略円柱状の胴部１２とを備えている。

　そして、本体１の高さ方向における中央よりも上側位置に、矢印ｆ２で示すように胴部１２に対して直交する軸周りに回転自在とした１自由度を有するアーム２が取付けられている。そして、アーム２の先端に、矢印ｆ３で示すように、アーム軸周りに回転自在にハンド３が取付けられている。

　また、アーム２と台車１１との間には、胴部１２からフック８が当該胴部１２周りに回動自在に突設されている。かかるフック８は、図５Ａに示すように、胴部１２の周面に、図示しないヒンジおよびアクチュエータによって首振り自在に取り付けられており、矢印ｆ４で示すように、水平方向へ１８０度の範囲で回動する。

　なお、フック８を回動させる構成は、図５Ｂに示すように、平面視略円形の胴部１２の中心周りに、矢印ｆ４で示すように、水平方向へ１８０度の範囲で回動するようにしてもよい。この場合、例えば、胴部１２に、胴部１２周りに回転する回転体（不図示）を設け、この回転体にフック８を突設することができる。あるいは、胴部１２に直接フック８を突設し、胴部１２を台車１１上で垂直軸周りに回転自在とすることもできる。

　ここで、図６を参照しながら、第２の実施形態に係るロボット１０が、ドア１００を引いて開け、他の部屋へ移動する態様について、具体的に説明する。図６（ａ）に示すように、ロボット１０は、フック８をドア１００に対して略平行となるように位置させておき、台車１１を駆動してドア１００の前に移動するとともに、ハンド３によりノブ１１０を把持する。すなわち、この場合も、ハンド３が備えるグリッパ４の爪体４１，４１を移動させてノブ１１０を把持する。

　次いで、図６（ｂ）に示すように、ノブ１１０を把持したまま、台車１１を駆動して、本体１を、ドア１００の回動方向に沿って斜め後方へ移動させ、ドア１００とノブ側壁面１２０との間に通過空間２００を形成し、その後、フック８を回動させてドア１００の先端縁に当接させ押圧支持する。

　次いで、図６（ｃ）に示すように、ノブ１１０を把持し、ドア１００をフック８で支持したまま、さらに本体１を、ドア１００の回動方向に沿って斜め後方へ移動させ、ドア１００とノブ側壁面１２０との間の通過空間２００をより拡大する。

　そして、図６（ｄ）に示すように、フック８を回動させ、ドア１００の裏側に回りこませるとともに、ハンド３のグリッパ４によるノブ１１０の把持を解除する。

　次に、図６（ｅ）に示すように、フック８でドア１００の開放状態を維持しながら本体１をやや後方へ移動するとともに、フック８を反時計回りに回動させてアーム２とフック８とが重合するように位置させる。

　そして、図６（ｆ）に示すように、さらにフック８を反時計回りに回動して、ドア１００を略９０度まで開く。すなわち、図示するように、ドア１００と同広さの通過空間２００が確保されることになる。

　かかる状態で、図６（ｇ）に示すように、台車１１を駆動して本体１を前方へ移動させてそのまま通過空間２００を通過する。

　なお、図６で示したロボット１０の態様では、本体１の向きはハンド３がノブ１１０を把持したときと殆ど変らない。しかし、例えば、図６（ｅ）の状態から、フック８を反時計回りに回動させるのではなく、本体１の向き、すなわち胴部１２の向きをフック８ごと反転させてドア１００を略９０度まで開くようにすることもできる。この場合、フック８は固定した状態で、全方位移動機構を備えた台車１１を駆動するとよい。

　次に、図７を参照しながら、第２の実施形態に係るロボット１０が、スライド式のドア１００を開けて他の部屋へ移動する態様について、具体的に説明する。図７（ａ）に示すように、この場合も、ロボット１０は、フック８をドア１００に対して略平行となるように位置させておき、台車１１を駆動してドア１００の前に移動して、ハンド３によりノブ１１０を把持する。

　次いで、図７（ｂ）に示すように、ノブ１１０を把持したまま、台車１１をドア１００の開方向へ移動させ、ドア１００の先端縁とノブ側壁面１２０との間に通過空間２００を形成する。そして、フック８を反時計回りに回動させ、先端を通過空間２００に位置させる。

　次いで、図７（ｃ）に示すように、ハンド３によるノブ１１０の把持を解除するとともに、フック８をドア１００の先端縁に係合させて、ノブ１１０を把持したハンド３と重合する位置まで回動する。これにより、ドア１００がスライドして通過空間２００が広がる。

　そして、図７（ｄ）に示すように、フック８をさらに回動させてドア１００をスライドさせつつ、台車１１を駆動して、本体１をやや前進させる。

　図７（ｅ）に示すように、本体１をやや左斜め前へと移動させながら、さらにフック８を回動してドア１００をスライドさせて通過空間２００を十分に広げる。

　そして、図７（ｆ）に示すように、本体１をさらに左斜め前へ前進させて、本体１によってドア１００をスライドさせながら通過空間２００を通過する。

　かかる状態で、図７（ｇ）に示すように、台車１１を駆動して本体１を前方へ移動させて行けば、ロボット１０は、そのまま通過空間２００を通過することができる。

　ところで、ロボット１０が備えるフック８の構成として、図８に示すように、先端に緩衝部材としてローラ８２などを設けることができる。例えば、図示するように、フック８の先端に、両端にローラ８２，８２を回転自在に取り付けた支持杆８１を取り付け、全体を略Ｔ字形状にすることができる。なお、ローラ８２は、ゴムなどのように弾性素材などで形成することが望ましい。また、図中、符号８３はローラ８２の回転軸を示す。

　かかる構成とすることで、フック８をドア１００に係合する場合、ドア１００を損傷したりするおそれを大幅に軽減することができる。

　このように、本実施形態に係るロボット１０においても、全方位移動機構を備えた台車１１を駆動制御して円滑にドア１００を開放して他の部屋へと移動することが可能である。

　（第３の実施形態）
　図９は、第３の実施形態に係るロボット１０の外観を示す説明図である。また、図１０は、同ロボット１０が、左右に障壁がある場合にドア１００を引いて開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図、図１１は、前後に障壁がある場合に同ロボット１０がドア１００を引いて開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。

　図９に示すように、本実施形態におけるロボット１０も、先の第１、第２の実施形態に係るロボット１０と同様に、全方向移動機構を有する走行装置を備えた平面視円形の台車１１と、この台車１１に立設された略円柱状の胴部１２とを備えている。

　胴部１２には、アーム２が、図示しない昇降機構を介して上下移動自在に取付けられている（矢印ｆ５を参照）。本実施形態におけるアーム２は、第１関節３１、第２関節３２および第３関節３３を有する１自由度多関節アームであり、１つの関節の軸の回転角度が定まったときに、他の関節の各軸の回転角度が一義的に定まる。例えば、胴部１２に近い第１関節３１の回動軸が一定角度だけ回動するように図示しないアクチュエータを制御すると、第２関節３２および第３関節３３の回転角度が一義的に決まる。このように、アーム２の姿勢を１つの関節の動きだけで制御できるため、ロボット１０に対する教示作業が容易となる。

　また、アーム２の先端には、矢印ｆ６で示すように、アーム軸周りにハンド３が回動自在に取付けられている。ハンド３は、上述してきたように、ノブ１１０を把持可能な構成であればよい。

　また、台車１１の周面には、複数のローラ体１４が緩衝部材を兼ねるドア開放維持機構として設けられている。ローラ体１４は、弾性素材などで形成され、図示するように、側面視略コ字状のブラケット１５を介して水平方向へ回転自在に取り付けられている。

　本実施形態に係るロボット１０は、全方向移動機構を有する台車１１と、１自由度多関節のアーム２を備えているため、狭い場所などにおいてもドア１００を開けて隣の部屋などに移動することが容易に行える。

　例えば、ドア１００の左右、すなわち、ドア１００に対峙するロボット１０の左右に障害となる壁体１４０，１５０がある場合、ロボット１０は以下のようにしてドア１００を開けて他の部屋へと移動することができる。

　すなわち、図１０（ａ）に示すように、ロボット１０は、先ず、ノブ１１０とは反対側の壁体１４０に接近する位置まで移動する。このとき、台車１１には緩衝部材となるローラ体１４が設けられているため、ロボット１０と壁体１４０とが当接しても構わない。

　そして、ハンド３がノブ１１０を把持できるように、第１関節３１の回動軸が所定の回転角度となって、アーム２全体が所定の曲率で弧を描くようにアクチュエータを制御してアーム２を伸延させる。その後、ハンド３でノブ１１０を把持すると、ハンド３を軸周りに回動してノブ１１０を回転して開錠（ラッチを解除）する。

　次いで、図１０（ｂ）に示すように、台車１１を駆動して本体１をドア１００から離隔する方向、すなわち後方へ移動しつつ、アーム２を略直線状になるように伸延させてドア１００を僅かに開く。

　次に、図１０（ｃ）に示すように、本体１がノブ１１０の側の壁体１５０に接近するように台車１１を駆動するとともに、アーム２全体が、図１０（ａ）の状態とは逆方向に弧を描くようにアーム２を制御してスイングさせる。かかる動作により、ドア１００の開度が大きくなり、ドア１００の先端とノブ１１０側の壁体１５０との間に通過空間２００が形成される。

　そして、第１関節３１の回動軸の回転角度を所定の大きさにして、アーム２全体が大きな曲率の弧を描くようにするとともに、本体１がドア１００の向こう側に回り込むように台車１１の駆動を制御する。すなわち、図１０（ｄ）に示すように、アーム２は、ハンド３でノブ１１０を把持したままの状態で、ドア１００を迂回するように湾曲し、ロボット１０はドア１００の向こう側に位置する。

　その後、図１０（ｅ）に示すように、ハンド３によるノブ１１０の把持を解除する。そして、図１０（ｆ）に示すように、ドア１００の開放状態を、ドア開放維持機構として台車１１に設けられているローラ体１４で保持しつつ、アーム２の姿勢を制御して、これまでと反対側に湾曲するようにする。なお、このとき、ハンド３がノブ１１０側の壁体１５０に衝突しないようにする。

　その後、図１０（ｇ）に示すように、台車１１の駆動とアーム２の姿勢とを制御して、アーム２が本体１に巻き付くような曲率の円弧姿勢としつつ、本体１およびアーム２に通過空間２００を通過させる。このようにして、ロボット１０は他の部屋へと移動することができるが、ドア１００にクローザなどが設けられているため、ドア１００がロボット１０に衝突した場合でも前述したローラ体１４によって緩衝され、互いの損傷が防止される。

　また、例えば、ドア１００の前方に障害となる壁体１６０がある場合、すなわち、ドア１００の前に位置したロボット１０の直ぐ後ろに壁体１６０がある場合、ロボット１０は以下のようにしてドア１００を開けて他の部屋へと移動することができる。

　すなわち、図１１（ａ）に示すように、ロボット１０は、先ず、台車１１を駆動してノブ側壁面１２０に近接した位置に移動する。そして、ハンド３がノブ１１０を把持できるように、アーム２全体が所定の曲率で弧を描くようにアクチュエータを制御してアーム２を伸延させる。その後、ハンド３でノブ１１０を把持すると、ハンド３を軸周りに回動してノブ１１０を回転して開錠（ラッチを解除）する。

　次いで、図１１（ｂ）に示すように、ハンド３でノブ１１０を把持したままの状態で、アーム２を湾曲させてドア１００を開けるとともに、アーム２の曲率が大きくなるようにさらに湾曲させる。そして、台車１１を駆動して、本体１をドア１００の向こう側に位置させる。

　そして、図１１（ｃ）に示すように、ハンド３によるノブ１１０の把持を解除するとともに、台車１１を駆動して、ドア１００の先端とノブ側壁面１２０との間に形成された通過空間２００に向けて本体１を移動させる。このとき、ドア１００は、台車１１に設けられたローラ体１４により開放状態が維持されている。

　その後、図１１（ｄ）に示すように、台車１１を駆動して本体１を通過空間２００に移動させるとともに、アーム２全体を、ドア１００を回り込むようにスイングさせる。かかる動作により、アーム２はドア１００に邪魔されることなく通過空間２００を通過可能となる。このように、たとえ狭い場所などであっても、ロボット１０は、アーム２と台車１１を駆動して通過空間２００から他の部屋へと移動可能となる。

　（第４の実施形態）
　図１２は、第４の実施形態に係るロボット１０の説明図である。図１３は、同ロボット１０がドア１００を引いて開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図、図１４は、同ロボット１０がスライド式のドア１００を開けて他の部屋へ移動する態様を示す説明図である。

　図１２に示すように、本実施形態におけるロボット１０は、全方向移動機構を有する走行装置を備えた平面視矩形の台車１１と、この台車１１に立設された矩形状の胴部１２とを備えている。なお、当然ではあるが、台車１１は平面視円形であってもいかなる形状であっても構わない。

　胴部１２には、前面側に左右一対の昇降軸１８，１８が設けられており、かかる昇降軸１８，１８に、アーム２を水平方向へ移動自在に取付けた直動テーブル１６が昇降自在に取付けられている。すなわち、アーム基部１６１が、直動テーブル１６内に水平方向へ移動自在に取付けられている。

　アーム２は、すべて所定のバネ力を利用した受動関節からなる多関節アームであり、ここでは、第１受動関節３５と第２受動関節３６とを備えている。そして、アーム２の先端にノブ１１０を把持したり、把持した状態で捻転したりすることのできるハンド３が取付けられている。なお、受動関節のバネ力は、ドア１００にクローザが設けられている場合、かかるクローザのバネ力よりも大きく設定しているものとする。

　かかる構成のロボット１０が、ドア１００を引いて開けて他の部屋へ移動する場合、図１３（ａ）に示すように、ロボット１０は、ハンド３でノブ１１０を把持してノブ１１０を回転させて開錠（ラッチ解除）する。そして、アーム２が直線状に伸延した状態で台車１１を後方へ移動させる。こうして、ドア１００は開き、ドア１００の先端とノブ側壁面１２０との間には通過空間２００が形成される。

　そして、図１３（ｂ）に示すように、台車１１を駆動して、ドア１００に回り込む方向へ本体１を移動する。図１３（ｃ）に示すように、引き続き台車１１をドア１００に回り込む方向へ移動させていくと、アーム２が撓むとともに、その復元力によってドア１００を開方向へと引くことになる。それに伴い、通過空間２００も拡大する。

　図１３（ｄ）に示すように、台車１１を駆動して、本体１が反転した状態でドア１００の反対側に回り込む。そして、図１３（ｅ）に示すように、本体１が開いたドア１００と略平行になるように台車１１を駆動する。

　最後に、図１３（ｆ）に示すように、ハンド３によるノブ１１０の把持を解除し、アーム２を略直線状の初期状態に復元させる。そして、そのまま台車１１を駆動して後退させることにより、ロボット１０は後ろ向きのまま他の部屋へと移動する。

　次に、図１４を参照しながら、第４の実施形態に係るロボット１０が、スライド式のドア１００を開けて他の部屋へ移動する態様について説明する。

　この場合も、ロボット１０は、直線状に伸延した状態のアーム２の先端に設けられたハンド３によりノブ１１０を把持している。そして、ドア１００の開方向へと台車１１を移動させて、図１４（ａ）に示すように、ドア１００をスライドさせてドア１００の先端縁とノブ側壁面１２０との間に通過空間２００を形成する。

　次いで、図１４（ｂ）に示すように、台車１１を駆動して、ノブ１１０を把持したまま本体１を通過空間２００に向けて移動させる。さらに、引き続いて台車１１を駆動し、図１４（ｃ）に示すように、本体１がドア１００に対して横向きとなるように移動する。このとき、アーム２は湾状に撓んでいる。

　そして、図１４（ｄ）に示すように、本体１が反転する方向に、さらに台車１１を駆動して、図１４（ｅ）に示すように、通過空間２００の範囲内において、本体１が完全に後ろ向きとなるまで反転させる。

　そして、図１４（ｆ）に示すように、ハンド３によるノブ１１０の把持を解除し、アーム２を略直線状の初期状態に復元させる。そして、そのまま台車１１を駆動して後退させることにより、ロボット１０は後ろ向きのまま他の部屋へと移動する。

　以上、各実施形態を通して説明してきたロボット１０が備えるハンド３の具体的な構造について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面を通して、同一機能の構成要素については同一の符号を用いて説明する。

　図１５は、ロボット１０が備えるハンド３の一例を示す分解斜視図、図１６は、同ハンド３が備えるグリッパ４の爪体４１の動きを示す説明図である。図１５に示すように、ハンド３としては、グリッパ４と動力伝達機構５と、単一のアクチュエータとしてのモータ６とを備えた構造とすることができる。

　グリッパ４は、互いに逆向きに移動する一対の矩形棒状に形成された爪体４１，４１を３組備えている。爪体４１は、他の爪体４１と協働して例えばノブ１１０を挟持するための十分な接触面積を確保するために、その先端に肉厚の当接部４１１を形成している。

　また、動力伝達機構５としては、差動減速機構の一例としての遊星歯車機構を用いた構成とすることができる。かかる動力伝達機構５を介して爪体４１，４１を具備するグリッパ４を駆動することができる。

　すなわち、図示するように、リング状のアウタギヤ５４内に、入力軸５１を介してモータ６と連動連結した太陽歯車５２を中心として、３つの遊星歯車５３，５３，５３を自転および公転可能に配置している。各遊星歯車５３は、回転軸５３０に、これを貫装した状態で取付けられており、太陽歯車５２と、アウタギヤ５４の内歯５４ａに同時に噛合している。

　そして、各遊星歯車５３の回転軸５３０に、プラネタリキャリア５５を介して摩擦車５７を取付けている。摩擦車５７は、少なくとも爪体４１と当接する周面については、摩擦係数の高い材料で形成されたものとする。

　プラネタリキャリア５５は、３つの遊星歯車５３の配置に合わせた三又状に矩形板が延在する形状に形成されており、各矩形板に形成された軸挿通孔５５１に回転軸５３０を挿通している。なお、プラネタリキャリア５５の形状としては限定されるものではなく、例えば、円板状に形成してもよい。

　また、プラネタリキャリア５５には、爪体４１を直動自在に支持するリニアガイド５５２が設けられている。すなわち、図１５に示すように、三又状に形成された矩形板の両側縁を鉤状に折曲してリニアガイド５５２を形成し、このリニアガイド５５２により、爪体４１を抱持しつつ長手方向に進退自在にガイドしている。

　したがって、モータ６が駆動し、図１６（ａ）の矢印ｆ７で示すように、入力軸５１を介して太陽歯車５２が回転すると、太陽歯車５２とアウタギヤ５４に噛合する３つの遊星歯車５３，５３，５３が、矢印ｆ８に示すように自転する。すなわち、遊星歯車５３の自転により回転軸５３０が回転し、これに固着された摩擦車５７も矢印ｆ８に示す方向へ回転する。

　摩擦車５７に当接している一対の爪体４１，４１のうち一方は、図１６（ｂ）の矢印ｆ９に示すように、摩擦力によって内側方向へと移動させられる。他方の爪体４１は、矢印ｆ１０で示すように、外側方向へと移動させられる。こうして、３組の６つの爪体４１のうち、３つの爪体４１が中心方向へと移動することになる。

　したがって、ハンド３を動かして、グリッパ４の略中心にノブ１１０（図２参照）を位置させた場合、３つの爪体４１，４１，４１が内側方向へ移動して、ノブ１１０の周面をしっかりと把持することができる。なお、十分な把持力が得られた後は、摩擦車５７がスリップする適宜な摩擦力が得られるように、摩擦車５７の材質などを設定するとよい。

　また、動力伝達機構５の遊星歯車５３は、自転しながら公転している。したがって、ノブ１１０を把持した爪体４１を保持しているプラネタリキャリア５５が回転して、把持された状態のノブ１１０を回転させて開錠（ラッチ解除）することができる。

　なお、上述した例では、爪体４１を移動させながら、グリッパ４を回転させる構成としている。すなわち、ノブ１１０を把持しながらノブ１１０をノブ軸周りに回転させるようにしており、そのために、爪体４１を進退動作させるために摩擦車５７を用いた。しかし、かかる構成に限定されるものではなく、爪体４１の内側面に歯列を形成し、摩擦車５７に代えてピニオンを用いた、所謂「ラックアンドピニオン」によって爪体４１を進退させることもできる。その場合、爪体４１の移動量ひいては把持力を一義的に決めることが可能である。

　上述してきたグリッパ４であれば、モータ６の回転軸の回転方向に拘わらず、１対の爪体４１，４１の一方はノブ１１０を把持する方向（内側方向）へ移動するため、モータ６の回転軸の回転方向に拘わらずノブ１１０を把持することができる。

　また、単一のモータ６を用いているにも拘わらず、ノブ１１０を把持し、かつノブ１１０を回転させるという、２自由度の動作を実現することができる。しかも、ノブ１１０を把持するのに十分な力を得ることも可能である。

　また、図１７は、ロボット１０が備えるハンド３の他の例を示す説明図、図１８は、同ハンド３の断面視による説明図、図１９Ａおよび図１９Ｂは、同ハンド３が備えるグリッパ４の爪体４１の動きを示す説明図である。

　ハンド３の構造のさらなる例について説明する。図１７および図１８に示すように、ハンド３は、２つの爪体４１，４１を備えるグリッパ４と、単一のアクチュエータであるモータ６と、モータ６からの動力をグリッパ４に伝達する動力伝達機構５とを備える。

　動力伝達機構５は、２つの爪体４１，４１を、例えば、ノブ１１０に対する接離方向へ移動させるとともに、当該ノブ１１０に２つの爪体４１，４１の当接部４１１，４１１が接触した把持状態で、当該ノブ１１０の軸周りにグリッパ４を回転させることができる。なお、動力伝達機構５としては、ここでも遊星歯車機構を採用している。

　すなわち、モータ６に、入力軸５１を介して太陽歯車５２を連動連結し、太陽歯車５２を中心として、アウタギヤ５４内に、３つの遊星歯車５３，５３，５３を自転および公転可能に配置している。

　各遊星歯車５３の回転軸５３０に連動連結されたプラネタリキャリア５５には、クランク機構が設けられている。クランク機構は、プラネタリキャリア５５に連接された第１リンク５８ａと、この第１リンク５８ａの両端に連結された第２リンク５８ｂ，５８ｂから構成されており、第２リンク５８ｂの先端側に突設された連結ピン５８０を介して爪体４１が連結されている。

　他方、２つの第２リンク５８ｂ，５８ｂにそれぞれ連結された爪体４１には、ガイド挿通孔が形成されており、かかるガイド挿通孔にスライドガイド４３が挿通されている。すなわち、一対の爪体４１，４１は、スライドガイド４３に、スライド自在に対向状態に嵌装されている。なお、スライドガイド４３は、アウタギヤ５４の上縁に架設された杆状のガイド保持体４２の略中央から直交方向に延在している。本実施形態に係るスライドガイド４３は、ガイド保持体４２と一体的に形成されているが、別体で形成して連接してもよい。

　ところで、モータ６とアウタギヤ５４との間には、軸受６５を介してバネ部６１が設けられている。バネ部６１は、基盤６４の中央に形成された段付ボス部６６にコイル軸部を嵌合するとともに、両端をバネ規制ピン６３，６３に係止した２つのトーションバネ６２ａ、６２ｂを備えている。そして、２つのトーションバネ６２ａ、６２ｂの一端側同士をクロスさせてバネ規制ピン６３，６３に係止させている。そして、これらバネ規制ピン６３，６３の間に位置するように、アウタギヤ５４の底板部に連動ピン５９を基盤６４側に向けて突設している。

　かかるバネ部６１が設けられることにより、プラネタリキャリア５５へ動力が伝達された後にアウタギヤ５４へ回転力が伝達されることになる。すなわち、爪体４１，４１の当接部４１１，４１１で、例えばノブ１１０を把持した後、グリッパ４全体を回転させてノブ１１０を回転させることができる。

　かかる構成としたことにより、ハンド３が備えるグリッパ４は、モータ６が駆動すると、離隔していた爪体４１，４１が近接してノブ１１０を把持し、その後、ノブ１１０を回転させて開錠（ラッチ解除）することができる。すなわち、遊星歯車機構とクランク機構とを備える動力伝達機構５は、バネ部６１と協働して、爪体４１を移動させた後、グリッパ４を回転させることができる。

　すなわち、第１リンク５８ａと第２リンク５８ｂ，５８ｂとが略一直線の状態で、爪体４１，４１同士が最も離隔した状態から、モータ６が駆動すると、遊星歯車機構を介してプラネタリキャリア５５が入力軸５１周りに回動する。そして、クランク機構の第１リンク５８ａもプラネタリキャリア５５と共に回動する。

　一方、第１リンク５８ａの両端に連結された第２リンク５８ｂ，５８ｂは、それぞれ先端にスライドガイド４３に規制された爪体４１と連結されている。したがって、図１９Ａに示すように、爪体４１，４１同士はスライドガイド４３上を、互いに接近する方向へと移動する。

　プラネタリキャリア５５の回転角度がさらに大きくなると、図１９Ｂに示すように、爪体４１，４１同士は、さらに互いに接近する方向へと移動する。そして、爪体４１，４１同士が、ノブ１１０をしっかりと把持できる適切な力が爪体４１に生じると、上述したバネ部６１が機能して、アウタギヤ５４を回動させる。すなわち、爪体４１の把持力が、トーションバネ６２ａおよび６２ｂで設定された値よりも大きくなるタイミングでアウタギヤ５４が回動する。こうして、グリッパ４は、ノブ１１０を把持したまま当該ノブ１１０を回転させて開錠（ラッチ解除）することができる。

　ところで、上述してきたハンド３の具体的な構造として、グリッパ４へ動力を伝達する動力伝達機構５として、差動減速機構の一例である遊星歯車機構を採用したものを説明したが、差動減速機構に代えてカム機構などを用いることもできる。

　以上、説明してきたように、各実施形態に係るロボット１０によれば、容易かつ円滑にドア１００を開放して他の部屋へ移動することができる。なお、各実施形態に係るロボット１０は、実施形態ごとに例示はしていないが、ドア１００が押すタイプでも引くタイプでも、あるいはスライドするタイプでも全てに対応することができる。

　なお、ロボット１０の構成は、上述の実施形態に限定されるものではない。全方位移動機構を備えた台車１１と、台車１１に立設された胴部１２と、胴部１２に取付けられ、少なくとも１自由度を有するとともに、先端に、ドア１００に設けられたノブ１１０を把持可能なハンド３を備えたアーム２とを有する構成であればよい。そして、台車１１や胴部１２、アーム２などの形状については適宜設計することができる。

　上述した実施形態のさらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

　１　　ロボット本体
　２　　アーム
　３　　ハンド
　４　　グリッパ
　６　　モータ（アクチュエータ）
　８　　フック（ドア開放維持機構）
　１０　　ロボット
　１１　　台車
　１２　　胴部
　１４　　ローラ体（ドア開放維持機構）
　４１　　爪体
　１００　　ドア
　１１０　　ノブ

Claims

　全方位移動機構を備えた台車と、
　前記台車に立設された胴部と、
　前記胴部に取付けられ、少なくとも１自由度を有するとともに、先端に、ドアに設けられたノブを把持可能なハンドを備えたアームと
　を備えることを特徴とするロボット。
　前記台車は、
　前記胴部の向きを、前記ハンドが前記ノブを把持したときの向きから反転させて前記ドアを通過する
　ことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
　前記アームは、
　少なくとも１つの受動関節を備える
　ことを特徴とする請求項１または２に記載のロボット。
　前記アームは、
　１つの関節の軸の回転角度が定まったときに、他の関節の各軸の回転角度が一義的に定まる１自由度多関節アームである
　ことを特徴とする請求項１または２に記載のロボット。
　前記胴部に取付けられ、前記ドアの開放を維持させるドア開放維持機構をさらに備える
　ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載のロボット。
　前記ドア開放維持機構は、
　前記胴部の周りに回動自在に配設されたフックを備える
　ことを特徴とする請求項５に記載のロボット。
　前記ドア開放維持機構は、
　前記台車の周壁に配設されたローラ体である
　ことを特徴とする請求項５に記載のロボット。
　前記ハンドは、
　ドアに設けられたノブを把持可能とした複数の爪体を備えるグリッパと、
　前記複数の爪体を、前記ノブに対する接離方向へ移動するとともに、当該ノブに前記複数の爪体が接触した把持状態で、当該ノブの軸周りに前記グリッパを回転させる単一のアクチュエータと
　を備えることを特徴とする請求項１～７のいずれか１つに記載のロボット。