WO2019026735A1 - リンク作動式作業装置 - Google Patents

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WO2019026735A1
WO2019026735A1 PCT/JP2018/027965 JP2018027965W WO2019026735A1 WO 2019026735 A1 WO2019026735 A1 WO 2019026735A1 JP 2018027965 W JP2018027965 W JP 2018027965W WO 2019026735 A1 WO2019026735 A1 WO 2019026735A1
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WO
WIPO (PCT)
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link
hub
distal end
end side
drive source
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/027965
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
博明 大庭
浩 磯部
Original Assignee
Ntn株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices

Definitions

  • the present invention relates to a link operation type working apparatus used for an apparatus, a robot or the like which requires high speed, high accuracy, and a wide operating range such as a medical instrument or an industrial instrument.
  • a link operating device is used for at least one joint of a plurality of joints to rotate the arms on both sides of the joints relative to each other about two orthogonal axes. ing.
  • the end effector mounted on the tip of the arm performs work on the work target.
  • the link actuation device includes a proximal end link hub, a distal end link hub, and three or more sets of link mechanisms, wherein the distal end link hub rotates about two orthogonal axes with respect to the proximal end link hub Construct a free 2 degree of freedom mechanism.
  • This two-degree-of-freedom mechanism can widen the movable range of the distal end side link hub while being compact.
  • the maximum bending angle of the central axis of the proximal link hub and the central axis of the distal link hub is about ⁇ 90 °
  • the pivot angle of the distal link hub relative to the proximal link hub is It can be set in the range of 0 ° to 360 ° (unlimited).
  • the link actuating device for at least one joint of a plurality of joints, smooth operation without singularity is possible in the operation range of 90 ° in bending angle and 360 ° in turning angle, and fine motion of wood realizable.
  • it is capable of quick operation, is highly safe, and is suitable for use at work sites where people coexist.
  • the attitude control drive source of the link actuation device is controlled to adjust the bending angle and the turning angle, thereby positioning the end effector at a desired target position.
  • the working device using the link actuation device has the following problems. That is, as described above, in the link actuating device, the proximal end link hub and the distal end link hub are connected by three or more sets of link mechanisms, but each link mechanism has its proximal end end.
  • the link member is composed of a partial link member, a tip end side link member, and a central link member, and the link members are respectively connected by a rotation shaft.
  • the gear mechanism in order to transmit the motive power of the drive source for attitude
  • the gears of the gear mechanism are respectively provided on the rotation shaft of the attitude control drive source and the end link on the proximal end side.
  • the link actuation device is composed of a plurality of members, it is difficult to increase the rigidity. In addition, there is also an influence of assembly accuracy of each member and backlash of gears. For this reason, the working device using the link actuation device has a problem that the end effector can not be accurately positioned at a desired position.
  • An object of the present invention is to provide a link operation type working device which can correct positioning inaccuracy due to a structural cause of a link operation device and can position an end effector with high accuracy.
  • the link actuation type working device of the present invention is a link actuation device, and It has three or more sets of link mechanisms that connect the distal end side link hub to the proximal end side link hub so that the posture change is possible,
  • Each link mechanism has a proximal end link member whose one end is rotatably connected to the proximal end link hub, and a distal end end whose one end is rotatably coupled to the distal end link hub A link member, and a central link member rotatably connected at both ends to the other end of the proximal end link member and the other end of the distal end link member,
  • At least two of the three or more sets of link mechanisms are provided with an attitude control drive source for arbitrarily changing the attitude of the distal end side link hub with respect to the proximal end side link hub,
  • Link actuating device An end effector mounted on the distal end side link hub for performing work on a work object;
  • the work hub is mounted on the distal end link hub so
  • the attitude control means basically outputs a control command to the attitude control drive source according to the given positioning command, and the link on the tip end side by the attitude control drive source By changing the attitude of the hub, the action point of the end effector is positioned.
  • the means for giving the positioning command to the attitude control means is, for example, an operation program stored in the attitude control means or the upper control means (not shown), a teaching console or the like.
  • the image processing apparatus processes an image captured by the imaging apparatus, detects a target position for positioning the point of application of the end effector according to a defined rule, and determines between the target position and the range of application determined from the image. Find the gap.
  • the “defined rule” is, for example, a rule such as feature extraction in which the center of a predetermined plane of the work object on the obtained image, or a predetermined corner or a predetermined feature point is a target position.
  • the attitude control means is configured to eliminate the deviation between the target position detected by the image processing and the point of action when the attitude control drive source completes the operation according to the positioning control command.
  • the position correction of the link hub is performed on the attitude control drive source.
  • the “the point of action determined from the image” can be set, for example, at the center of the image.
  • the imaging device for capturing an image is preferably arranged so that the optical axis thereof coincides with the central axis of the link hub on the tip end side of the link actuation device.
  • the mounting position of the imaging device It may also change over time. In such a case, a procedure for periodically correcting the distance is required, which is not efficient. For this reason, it is desirable to minimize the distance between the central axis of the link hub on the tip end side and the optical axis of the imaging device, and to match it as much as possible. Therefore, the present invention is a link actuation type working device in which the central axis of the tip end side link hub and the optical axis of the imaging device are aligned.
  • the imaging device is mounted on the distal link hub so that the point of action of the end effector is located within the field of view on the optical axis and within the depth of field, as viewed from the end effector
  • the target position falls within the field of view of the imaging device
  • the target The position can be actually measured to calculate the deviation from the target position, and the end effector can be positioned so as to reduce the deviation, and highly accurate positioning can be realized.
  • the point of action is a point that indicates the position of the end effector, and is determined according to the form of the end effector.
  • the gripping device is defined in the vicinity of the point at which it contacts the work object.
  • the end effector is a device that emits a dispenser, an energy beam such as a laser beam, a jet or the like
  • the point of action is one point on the movement line of the ejected liquid, energy beam, jet or the like.
  • the target position is a target position at which the point of application of the end effector is located, specifically, a point fixed on the work target to be positioned or in the surrounding space for the end effector to act.
  • the target position and the point of action coincide.
  • the end effector is a dispenser, when the movement line overlaps the target position, the point of action matches the target position.
  • the end effector may be fixed to the distal end link hub at a position offset from the central axis of the distal end link hub.
  • the end effector When the end effector is at a position offset from the central axis of the distal end side link hub, when the imaging device is provided on the central axis of the distal end side link hub, the end effector does not block the optical axis of the imaging device.
  • the central axis of the distal end side link hub is the central axis of each rotational pair of the distal end side link hub and the distal end side link member, and the distal end side link member and the central link member
  • the spherical link center of the distal end side link hub passes through the spherical link center and the distal end side end link member It is a straight line that intersects the central axis of the rotating couple at a right angle.
  • the optical axis of the imaging device may be coincident with the central axis of the distal end side link hub.
  • positioning control of the end effector is easy. Even if the optical axis of the imaging device does not coincide with the central axis of the link hub on the distal end side, if the distance between the central axis of the link hub on the distal end side and the optical axis of the imaging device is determined in advance, Positioning control of the end effector is possible by determining the target position in consideration of the distance.
  • the link hub on the base end side may be fixed to the attitude control drive source storage member, and the attitude control drive source may be accommodated inside the attitude control drive source storage member.
  • the attitude control drive source is accommodated inside the attitude control drive source storage member, the protruding portion of the link operation type working device is reduced, and a compact configuration can be realized.
  • the safety of the entire device is improved, it is suitable for use at work sites where people coexist.
  • the imaging device is connected to the image processing device via a video cable, and the video cable is guided by a cable guide member fixed to the central link member and located inside the respective link mechanisms.
  • the connector may be inserted into a connector provided on the proximal end side link hub.
  • the link actuating device may be mounted and an auxiliary positioning mechanism may be provided for positioning the link actuating device.
  • the auxiliary positioning mechanism When the auxiliary positioning mechanism is provided, the movable range of the end effector is expanded, and work can be performed on various parts of the work object. In this case, there is a possibility that a shift in the action point and the target position may occur due to a structural cause of the auxiliary positioning mechanism, but the end effector is driven by driving the attitude control drive source so that the action point matches the target position. Can be accurately positioned.
  • an auxiliary positioning mechanism may be provided to move the work object relative to the end effector.
  • the auxiliary positioning mechanism by moving the work object, the end effector can perform work on various parts of the work object. Also in this case, there is a possibility that a shift in the action point and the target position may occur due to a structural cause of the auxiliary positioning mechanism, but by driving the attitude control drive source so that the action point matches the target position It is possible to accurately position the effector.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line V-V of FIG. It is the figure which expressed one link mechanism of the parallel link mechanism with a straight line. It is a figure which shows the state which mounted the imaging device and the end effector in the parallel link mechanism. It is a VIII-VIII sectional view of FIG. It is a front view of an imaging device, an end effector, and its circumference. It is a left view of an imaging device, an end effector, and its circumference. It is a figure which shows an example of the image image
  • FIG. 12B It is a front view of an imaging device and other end effectors, and its circumference. It is a left view of an imaging device and other end effectors, and its circumference. It is a left view of an imaging device, an end effector, and its circumference showing a state different from Drawing 12B. It is a figure which shows schematic structure of the link operation
  • First Embodiment 1 to 9 show a first embodiment of the present invention.
  • the link actuation type working device D is a device that performs work with the end effector 120 with respect to the work object W, and includes a link actuation device 29 that positions the end effector 120.
  • the end effector 120 and the imaging device 100 are mounted on the link actuation device 29.
  • the link actuation type working device D is provided with an image processing device 110, an attitude control means 130, and the like separately from the mechanical unit including the link actuation device 29.
  • the link actuation device 29 includes a parallel link mechanism 30 and a posture control drive source 31 for operating the parallel link mechanism 30.
  • FIGS. 3 and 4 are diagrams showing only the parallel link mechanism 30 and showing different states.
  • the parallel link mechanism 30 is formed by connecting the link hub 33 on the distal end side to the proximal end link hub 32 via the three sets of link mechanisms 34 so as to be changeable in attitude. .
  • only one set of link mechanisms 34 is shown.
  • the number of link mechanisms 34 may be four or more.
  • Each link mechanism 34 is composed of a proximal end link member 35, a distal end link member 36, and a central link member 37, and forms a four-bar linkage linkage consisting of four rotational couples.
  • the proximal end link member 35 and the distal end link member 36 are L-shaped, and one end thereof is rotatably connected to the proximal link hub 32 and the distal link hub 33, respectively.
  • the central link member 37 is rotatably connected at its both ends to the other end of the end link member 35 on the proximal end side and the other end of the end link member 36 on the distal end side.
  • the parallel link mechanism 30 is a structure in which two spherical link mechanisms are combined, and each pair of rotations of the link hubs 32, 33 and the end link members 35, 36, and the end link members 35, 36 and the central link member 37.
  • the central axes of each rotation pair intersect at the respective spherical link centers PA, PB (FIG. 2) on the proximal side and the distal side.
  • PA, PB spherical link centers
  • the rotational pairs of the link hubs 32, 33 and the end link members 35, 36 and the distances from the respective spherical link centers PA, PB are also the same.
  • the distances from the respective rotational pairs of the central link member 36 and the central link member 37 and the respective spherical link centers PA and PB are also the same.
  • the central axes of the rotational pairs of the end link members 35, 36 and the central link member 37 may have a crossing angle ⁇ (FIG. 2) or may be parallel.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along the line V--V of FIG. 2, in which the central axis O1 of each rotational pair of the link hub 32 on the proximal side and the end link member 35 on the proximal side and the central link member 37 are shown.
  • the relationship between the central axis O2 of each rotation couple of the end link member 35 on the proximal end side and the spherical link center PA on the proximal end side is shown. That is, the point at which the central axis O1 intersects with the central axis O2 is the spherical link center PA.
  • the shape and positional relationship of the distal end side link hub 33 and the distal end side end link member 36 are also the same as in FIG. 5 (not shown).
  • An angle ⁇ formed by the central axis O2 is 90 °.
  • the angle ⁇ may be other than 90 °.
  • the three sets of link mechanisms 34 have the same geometrical shape.
  • the geometrically identical shape is, as shown in FIG. 6, a geometric model in which each link member 35, 36, 37 is expressed by a straight line, that is, each rotational pair is represented by a rotational pair and a straight line connecting the rotational pair.
  • the model is said to have a shape in which the proximal end portion and the distal end portion with respect to the central portion of the central link member 37 are symmetrical.
  • FIG. 6 is a diagram representing a set of link mechanisms 34 by straight lines.
  • the parallel link mechanism 30 of this embodiment is a rotationally symmetric type, and includes the proximal end link hub 32 and the proximal end link member 35, and the distal end link hub 33 and the distal end link member 36.
  • the positional relationship is rotationally symmetrical with respect to the center line C of the central link member 37.
  • the central portion of each central link member 37 is located on a common orbital circle.
  • the free end link hub 33 is rotatable about two orthogonal axes with respect to the proximal end link hub 32
  • a mechanism capable of changing the attitude with two degrees of freedom in rotation is configured.
  • this two-degree-of-freedom mechanism is compact, the movable range of the distal end link hub 33 with respect to the proximal end link hub 32 can be taken wide.
  • a straight line passing through the spherical link centers PA, PB and intersecting at right angles with the central axis O1 (FIG. 5) of each rotational pair of the link hubs 32, 33 and the end link members 35, 36 is the central axis of the link hubs 32, 33.
  • the maximum value of the bending angle ⁇ (FIG. 6) between the central axis QA of the proximal link hub 32 and the central axis QB of the distal link hub 33 is about ⁇ 90 °. it can.
  • the pivot angle ⁇ (FIG.
  • the bending angle ⁇ is an angle formed by the central axis QA of the link hub 32 on the proximal side and the central axis QB of the link hub 33 on the distal side.
  • a straight line obtained by projecting the central axis QB of the distal end link hub 33 on a plane perpendicular to the central axis QA of the proximal end link hub 32 is a reference straight line passing through the intersection of the plane and the central axis QA. It is an angle that
  • the posture change of the distal end side link hub 33 with respect to the proximal end side link hub 32 is a line of rotation about the intersection point O of the central axis QA of the proximal end side link hub 32 and the central axis QB of the distal end side link hub 33 It will be.
  • FIG. 3 shows a state in which the central axis QA of the proximal link hub 32 and the central axis QB of the distal link hub 33 are on the same line.
  • FIG. 4 shows a state in which the central axis QB of the link hub 33 on the distal side has a certain operating angle with respect to the central axis QA of the link hub 32 on the proximal side.
  • each link mechanism 34 satisfies the following conditions, the link hub 32 on the proximal side and the end link member 35 on the proximal side, the link hub 33 on the distal side, and the end on the distal side from geometrical symmetry.
  • the link member 36 moves in the same manner. Therefore, the parallel link mechanism 30 functions as a constant velocity universal joint in which the proximal end and the distal end have the same rotational angle and rotate at the same speed when transmitting rotation from the proximal end to the distal end.
  • Condition 1 The angles and lengths of the central axes O1 of the rotational pairs of the link hubs 32, 33 and the end link members 35, 36 in each link mechanism 34 are equal to each other.
  • Condition 2 The central axis O1 of the rotational pair of the link hubs 32, 33 and the end link members 35, 36 and the central axis O2 of the rotational pair of the end link members 35, 36 and the central link member 37 are on the proximal side And at the tip side, they intersect at spherical link centers PA, PB.
  • Condition 3 The geometrical shapes of the proximal end link member 35 and the distal end link member 36 are equal.
  • Condition 4 The geometrical shapes of the proximal end portion and the distal end portion of the central link member 37 are equal.
  • Condition 5 With respect to the plane of symmetry of the central link member 37, the angular positional relationship between the central link member 37 and the end link members 35, 36 is the same on the proximal end side and the distal end side.
  • the proximal end link hub 32 is composed of a proximal end member 40 and three rotary shaft connecting members 41 provided integrally with the proximal end member 40.
  • the base end member 40 has a circular through hole 40a at the center, and three rotation shaft connecting members 41 are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the through hole 40a.
  • the center of the through hole 40 a is located on the central axis QA of the proximal link hub 32.
  • a rotary shaft 42 (Figs. 3 and 4) whose shaft center intersects with the central axis QA of the link hub 32 on the proximal side is rotatably connected.
  • One end of the proximal end side end link member 35 is connected to the rotation shaft 42.
  • the rotary shaft 42 is rotatably supported by the rotary shaft connecting member 41 via two bearings 43.
  • the bearing 43 is, for example, a ball bearing such as a deep groove ball bearing or an angular ball bearing. These bearings 43 are installed in the inner diameter hole 44 provided in the rotary shaft connecting member 41 in a fitted state, and fixed by a method such as press fitting, bonding, caulking or the like. The types and installation methods of the bearings provided in the other rotation pairs are the same.
  • the rotary shaft 42 has one end of a proximal end side end link member 35 and a sector-shaped bevel gear 45 which is one component of the post-axial orthogonal type reduction gear 77 so as to rotate integrally with the rotary shaft 42.
  • a notch 46 is formed at one end of the proximal end side end link member 35, and a rotary shaft connecting member is provided between the inner and outer rotary shaft support portions 47 and 48 which are both sides of the notch 46 41 are arranged.
  • the bevel gear 45 is disposed in contact with the inner surface of the inner rotation shaft support 47.
  • the rotary shaft 42 is from the inside, a through hole formed in the bevel gear 45, a through hole formed in the inner rotary shaft support portion 47, an inner ring of the bearing 43, and a through hole formed in the outer rotary shaft support portion 48.
  • the bevel gear 45, the inner and outer rotary shaft support portions 47 and 48, and the inner ring of the bearing 43 are inserted by the holes in order and the nut 50 screwed to the head portion 42a of the rotary shaft 42 and the screw portion 42b of the rotary shaft 42. Each sandwiches and bonds them together.
  • Spacers 51 and 52 are interposed between the inner and outer rotary shaft support portions 47 and 48 and the bearing 43, and a preload is applied to the bearing 43 when the nut 50 is screwed on.
  • the rotating shaft 55 is coupled to the other end of the proximal end side end link member 35.
  • the rotating shaft 55 is rotatably coupled to one end of the central link member 37 via two bearings 53.
  • a notch 56 is formed at the other end of the end link member 35 on the proximal end side, and a central link member is provided between the inner and outer rotary shaft support portions 57 and 58 which are both sides of the notch 56 One end of 37 is placed.
  • the rotary shaft 55 is inserted from the outside in the order of the through hole formed in the outer rotary shaft support 58, the inner ring of the bearing 53, and the through hole formed in the inner rotary shaft support 57.
  • the inner and outer rotary shaft support portions 57 and 58 and the inner ring of the bearing 53 are respectively sandwiched by the head 55a and the nut 60 screwed to the screw portion 55b of the rotary shaft 55, and these are coupled to each other.
  • Spacers 61 and 62 are interposed between the inner and outer rotary shaft support portions 57 and 58 and the bearing 53, and a preload is applied to the bearing 53 when the nut 60 is screwed on.
  • the link hub 33 on the tip side is composed of a tip member 70 and three rotary shaft connecting members 71 provided equidistantly on the inner surface of the tip member 70 in the circumferential direction. Be done.
  • the tip member 70 has a rectangular through hole 70a (FIG. 4) at the center.
  • the center of the circumference on which each rotary shaft connecting member 71 is disposed is located on the central axis QB of the link hub 33 on the tip side.
  • a rotary shaft 73 whose shaft center intersects with the central axis QB of the link hub 33 at the tip end side is rotatably connected.
  • One end of an end link member 36 on the tip end side is connected to the rotation shaft 73 of the link hub 33 on the tip end side.
  • a rotating shaft 75 rotatably connected to the other end of the central link member 37 is connected to the other end of the end link member 36 on the distal end side.
  • the rotary shaft 73 of the link hub 33 on the tip end side and the rotary shaft 75 of the central link member 37 are, similarly to the rotary shafts 42 and 55, respectively, a rotary shaft connecting member 71 and two bearings (not shown).
  • the other end of the central link member 37 is rotatably connected.
  • the attitude control drive source 31 for operating the parallel link mechanism 30 is disposed on the base end member 40 and disposed inside the attitude control drive source storage member 90.
  • the posture control drive source storage member 90 is a shaft connection type arm portion in which a proximal end member 91 and a distal end member 92 disposed respectively at a proximal end and a distal end are connected by a plurality of shafts 93.
  • the distal end member 92 is the same member as the proximal member 40.
  • the number of shafts 93 is the same as the number of attitude control drive sources 31 (3 in this embodiment), and one shaft 93 is disposed between adjacent attitude control drive sources 31. There is. Both the attitude control drive source 31 and the shaft 93 are equally distributed in the circumferential direction.
  • the output shaft 31 a of the attitude control drive source 31 is parallel to the central axis QA of the link hub 32 on the proximal end side.
  • the number of attitude control drive sources 31 is three, the same as the number of link mechanisms 34.
  • the attitude control drive source 31 is a rotary actuator, and the bevel gear 76 attached to the output shaft 31a and the sector bevel gear 45 attached to the rotary shaft 42 of the link hub 32 on the proximal end mesh with each other.
  • the gear mechanism composed of the pair of bevel gears 76 and 45 constitutes an axial orthogonal type reduction gear 77 in which the input side shaft and the output side shaft are orthogonal to each other.
  • the attitude control drive source 31 and the axis orthogonal type reducer 77 are disposed on the inner diameter side of the rotational couple of the link hub 32 on the base end side and the end link member 35 on the base end side. It is done.
  • attitude control drive sources 31 of the same number as the link mechanism 34 are provided.
  • the number of attitude control drive sources 31 is not limited to this example, and if the attitude control drive sources 31 are provided in at least two of the three link mechanisms 34, the proximal end link hub 32 The attitude of the link hub 33 on the tip end side with respect to the angle .alpha.
  • the output shaft 31a of the attitude control drive source 31 is disposed in parallel with the central axis QA of the link hub 32 on the base end side, and combined with the vertical axis speed reducer 77.
  • the radial dimension of the portion where the drive source 31 is provided is reduced.
  • the direction of the output shaft 31a and the disposition of the drive source 31 for attitude control can be selected in accordance with the use conditions of the link operation type working device D.
  • the link actuation device 29 actuates the parallel link mechanism 30 by rotationally driving each attitude control drive source 31. Specifically, when the attitude control drive source 31 is rotationally driven, the rotation is transmitted to the rotation shaft 42 via the orthogonal orthogonal speed reducer 77 composed of a pair of bevel gears 76 and 45, and the link hub 32 on the proximal end side The angle of the end link member 35 on the proximal side with respect to. Thereby, the position and posture of the distal end link hub 33 with respect to the proximal end link hub 32 are determined.
  • the axially orthogonal reducer 77 is composed of a pair of bevel gears 76 and 45.
  • the aspect of the axially orthogonal reduction gear 77 is not limited to this example, and a mechanism using a worm gear and a pinion gear, a mechanism using a hypoid gear (trade name), or the like may be used.
  • the imaging device 100 and the end effector 120 are attached to the link hub 33 on the distal side of the link actuation device 29 (FIG. 2) as shown in FIG. 7, for example.
  • the imaging device 100 is attached to the tip member 70 of the link hub 33 on the tip side such that the optical axis OA coincides with the central axis QB of the link hub 33 on the tip side. Specifically, in a state where the imaging device 100 is inserted into the through hole 70a of the distal end member 70, as shown in FIGS. 9A and 9B, the imaging device 100 is attached to a surface facing the proximal end side of the distal end member 70 by the flange portion 100a.
  • the imaging device 100 is, for example, a digital camera.
  • the end effector 120 is attached to the tip member 70 at a position radially offset from the central axis QB of the distal end side link hub 33 so as not to block the optical axis OA of the imaging device 100.
  • the point of action P of the end effector 120 is located on the optical axis OA of the imaging device 100 and within the depth of field of the imaging device 100.
  • the action point P is a point serving as a reference of the position of the end effector 120, and is determined according to the form of the end effector 120. For example, when the end effector 120 is a gripping device, it is determined in the vicinity of the point at which the work object W is gripped.
  • the image processing device 110 is installed at a position separated from the link actuation device 29.
  • the image processing device 110 includes a monitor 111 that displays an image captured by the imaging device 100.
  • the imaging device 100 and the image processing device 110 are connected via the video cable 101.
  • the video cable 101 has a role of sending an image signal of the imaging device 100 to the image processing device 110 and a role of sending power to the imaging device 100 via the image processing device 110.
  • the video cable 101 is composed of a first video cable 101a and a second video cable 101b.
  • the first video cable 101 a and the second video cable 101 b are connected to each other by the connector 102.
  • the connector 102 is provided at the center of the through hole 40 a of the proximal member 40. Further, the first image cable 101 a is guided by the cable guide member 104 so that the center portion of the first image cable 101 a passes inside the link mechanisms 34.
  • the cable guide member 104 is, as shown in FIG. 8, a support portion 104a fixed to the central link member 37 of one link mechanism 34, and a C-shaped guide portion integrally provided at the tip of the support portion 104a. And 104b.
  • the cut 104 ba of the guide portion 104 b is a size that the first video cable 101 a does not pass through.
  • An opening 104c through which the first video cable 101a passes is formed at the center of the guide portion 104b.
  • the center of the opening 104 c is positioned to coincide with the center 106 of the orbital circle 105 of the central link member 37.
  • the first video cable 101a is held so as to always pass through the inside of each link mechanism 34, and other members, for example, the central link member Interference with 37 and the end link members 35 and 36 can be prevented.
  • the attitude control means 130 is connected by an attitude control drive source 31 and a control cable 107.
  • the attitude control means 130 supplies a drive current to the attitude control drive source 31 based on a positioning command of a control program (not shown).
  • the control program may be stored in a storage unit of the attitude control unit 130 or may be stored in a host control unit (not shown) for the link-activated work device D.
  • the attitude control means 130 is connected to the image processing apparatus 110 by a cable 108, and correction of the positioning of the stop position is enabled. Further, the attitude control means 130 is connected to the teaching console 131, and can teach a stop position when controlling with the control program or the like. This teaching is, for example, an operation of numerical value input by screen operation or the like. In addition to this, the manual operation from the teaching console 131 allows the attitude control drive source 31 to be operated directly.
  • the posture control means 130 includes a basic control unit 130a and an image correspondence correction unit 130b, and correction using image processing is performed by the image correspondence correction unit 130b for other control, for example, control based on the control program is basic control The part 130a performs.
  • the positioning control of the end effector 120 is basically performed by controlling the attitude control drive source 31 by the attitude control means 130 according to the control program as described above. This control may be feed forward control or feedback control.
  • the positioning accuracy may not be obtained due to the play or the like of each part of the link actuation device 29, but this is corrected using image processing as follows.
  • the work object W is photographed by the imaging device 100, and the image is sent to the image processing device 110.
  • the image processing device 110 processes an image acquired from the imaging device 100 to obtain a target position, and obtains a deviation between the target position and the point of application of the end effector 120 determined from the image.
  • the “the point of action determined from the image” can be set, for example, at the center of the image or the like.
  • a photographed image is converted into data easy to calculate such as a binary image
  • the target position is obtained from the image according to a defined rule.
  • the “defined rule” is, for example, obtaining a target position by feature extraction, and specifically, the center of a predetermined plane or the predetermined corner of the work object on the obtained image, or A rule is set such that a predetermined feature point is set as a target position. Thereby, the target position can be detected from the image.
  • the amount of deviation between the target position and the point of application determined by this image processing is determined by the image processing device 110, and the posture control means 130 generates a control command based on the amount of deviation obtained from the image processing device 110.
  • the link actuation device 29 operates to correct the positioning of the end effector 120.
  • FIG. 10 shows an example of an image captured by the imaging device 100 (see FIG. 9).
  • the image R shows a state in which the action point P and the target position S coincide with each other.
  • the intersection of the vertical dotted line 112 and the horizontal dotted line 113 corresponds to the center of the image, and the hatched area indicates the work object W on which the end effector 120 works.
  • the shape of the work object W is a cube.
  • FIG. 10 is a view in which one plane A (dMx ⁇ dMy) in the work object W is observed from the normal direction, and the optical axis of the imaging device 100 coincides with the normal direction of the observation surface A .
  • the end effector 120 (see FIG. 9) works on the center of the viewing plane A.
  • the action point P is located on the optical axis OA of the imaging device 100, the action point P is at the center of the image as shown in FIG.
  • FIG. 11 shows the case where the target position S deviates from the point of application P due to a positioning error or the like of the link actuation device 29 (see FIG. 1).
  • the target position S is obtained by processing the image G captured by the imaging device 100.
  • the target position S is a current target position as viewed from the end effector 120.
  • the image processing device 110 calculates the amount of deviation between the current target position S and the action point P, and transmits the calculation result to the attitude control means 130.
  • the posture control means 130 causes the image correction correspondence correction unit 130 b to execute a correction operation to make the target position S and the action point P coincide with each other based on the received deviation amount. Thereby, as shown by a two-dot chain line, the action point P and the target position S are made to coincide. According to this method, if the current target position S is within the field of view of the imaging device 100, highly accurate positioning can be realized.
  • the end effector 120 for example, a coating device such as a dispenser or a light source device such as a laser device can be mounted.
  • the action point P of the end effector 120 corresponds to the adhesion position of the liquid to be discharged if it is a dispenser, and corresponds to the irradiation position of the laser light if it is a laser device.
  • the point of action P of the end effector 120 can be determined, highly accurate positioning is possible. As a result, defects such as displacement of the processing position can be prevented, and work efficiency can be improved.
  • a gripping device 140 shown in FIGS. 12A, 12B and 13 may be mounted.
  • 12A is a front view of the gripping device 140
  • FIG. 12B is a left side view.
  • the gripping device 140 has a first gripping portion 141 and a second gripping portion 142, and the two gripping portions 141 and 142 are brought close to each other to grip the work target.
  • FIG. 13 is a left side view showing an open state in which both the gripping portions 141 and 142 are separated from each other.
  • the point of action P of the gripping device 140 corresponds to substantially the tip of the first gripping portion 141 and the second gripping portion 142.
  • the imaging device 100 captures an image of the work object W when the gripping device 140 is in the state of FIGS. 12A and 12B. In this state, the first grip portion 141 and the second grip portion 142 do not interfere with imaging.
  • FIG. 14 shows a link-actuated work device D equipped with an auxiliary positioning mechanism for mounting the link-actuator 29 and positioning the link-actuator 29 according to the second embodiment.
  • the auxiliary positioning mechanism is the articulated arm 3
  • the link actuation type arm unit 15 having the same configuration D as the link actuation type working device of the first embodiment is mounted on the tip of the articulated arm 3. ing.
  • a plurality (four in the example shown) of arm portions 11 to 14 are arranged in series from the proximal end side to the distal end side, and the proximal end side arm portion 11 and the base unit 2 are adjacent
  • the matching arm portions 11 to 14 are mutually connected so as to be capable of relative displacement via the joint portions 21 to 24, respectively.
  • the arm portions 11 to 14 are referred to as “first arm portion 11”, “second arm portion 12”,.
  • the first joint unit 21 connecting the base unit 2 and the first arm unit 11 is a first arm unit relative to the base unit 2 around the rotation axis 7 orthogonal to the installation surface 5 of the base unit 2. It consists of a rotation mechanism which makes 11 rotate relatively.
  • the rotational drive of the first arm portion 11 is performed by a drive source 21 a such as a motor provided in the base unit 2.
  • a second joint 22 connecting the first arm 11 and the second arm 12 is a second arm relative to the first arm 11 around the rotation axis 8 parallel to the installation surface 5. It consists of a rotation mechanism which makes part 12 rotate relatively.
  • the rotational drive of the second arm unit 12 is performed by a drive source 22 a such as a motor provided in the first arm unit 11.
  • the third joint unit 23 connecting the second arm unit 12 and the third arm unit 13 is the second arm unit 12 around the rotation axis 9 parallel to the rotation axis 8 of the second joint unit 22.
  • the third arm 13 is rotated relative to the rotation mechanism.
  • the rotational drive of the third arm unit 13 is performed by a drive source 23 a such as a motor provided in the second arm unit 12.
  • the fourth joint unit 24 connecting the third arm unit 13 and the fourth arm unit 14 rotates the fourth arm unit 14 relative to the third arm unit 13 around the rotation axis 10. It consists of a mechanism.
  • the rotational drive of the fourth arm unit 14 is performed by a drive source 24 a such as a motor provided in the third arm unit 13.
  • the fourth arm unit 14 is composed of a storage unit 90 for controlling the drive source of the link actuator type arm unit 15.
  • This link actuation type working device D has one degree of freedom of the first joint portion 21 consisting of a rotation mechanism, one degree of freedom of the second joint portion 22 consisting of a rotation mechanism, and a third joint portion 23 consisting of a rotation mechanism. It has a total of six degrees of freedom, with one degree of freedom, one degree of freedom of the fourth joint 24 consisting of a linear motion mechanism, and two degrees of freedom of the link actuation device 29. With a configuration of six degrees of freedom, motion close to that of human hands is possible.
  • the auxiliary positioning mechanism including the articulated arm 3 for positioning the link actuation device 29 when the auxiliary positioning mechanism including the articulated arm 3 for positioning the link actuation device 29 is provided, the movable range of the end effector 120 is expanded, and work is performed on various parts of the work object W. Can. In this case, there is a possibility that a shift between the action point P and the target position may occur due to the structural cause of the articulated arm 3, but the attitude control drive source 31 is driven such that the action point P matches the target position S. Thus, the end effector 120 can be accurately positioned.
  • FIG. 15 shows a link-actuated work device D provided with an auxiliary positioning mechanism for moving the work object W relative to the end effector 120 according to the third embodiment.
  • the auxiliary positioning mechanism is a one-axis linear motion mechanism 150 which moves the end effector 120 in the vertical direction.
  • the auxiliary positioning mechanism may be a linear movement mechanism (not shown) for moving the end effector 120 in one or two axial directions along a horizontal surface, or in combination with a linear movement mechanism in the vertical direction. It may be.
  • the auxiliary positioning mechanism may include a rotation mechanism.
  • the link actuation device type mechanism unit 151 other than the auxiliary positioning mechanism has the same configuration as the link actuation type work device D of the first embodiment.
  • the work effector W is moved to move various parts of the work object W by the end effector 120. Can do the work. Also in this case, there is a possibility that the operating point P may deviate from the target position due to the structural cause of the auxiliary positioning mechanism, but drive the attitude control drive source 31 so that the operating point P matches the target position. Thus, the end effector 120 can be accurately positioned.
  • Multi-joint arm 15 Link operating device type arm portion 29 Link operating device 30 Parallel link mechanism 31 Position control drive source 32 Link hub 33 on the base end side Link hub 34 on the tip side Link mechanism 35 Link mechanism 35 on the base side End link member 36 End link member 37 on the tip side Central link member 90 Attitude control drive source storage member 100 Imaging device 101 Video cable 102 Connector 104 Cable guide member 110 Image processing device 120 End effector 130 ... attitude control means 140 ... gripping device (end effector) 150: Linear motion mechanism (auxiliary positioning mechanism) D: Link operation type working device OA: Optical axis P: Working point QB: Center axis W of link hub on the tip side: Work object

Abstract

リンク作動式作業装置は、基端側のリンクハブ（３２）に対し先端側のリンクハブ（３３）が３組以上のリンク機構（３４）を介して姿勢を変更可能に連結され、姿勢制御用駆動源（３１）で駆動するリンク作動装置（２９）を備える。このリンク作動装置（２９）の先端側のリンクハブ（３３）に、エンドエフェクタ（１２０）と撮像装置（１００）とが搭載される。撮像装置（１００）の画像を処理してエンドエフェクタ（１２０）の目標位置（Ｓ）を求め、作用点（Ｐ）とのずれを求める画像処理装置（１１０）を設ける。姿勢制御用駆動源（３１）に制御指令を出す姿勢制御手段（１３０）に、エンドエフェクタ（１２０）の作用点Ｐが目標位置Ｓと一致するように補正する機能を持たせる。

Description

リンク作動式作業装置 関連出願
　本出願は、２０１７年７月３１日出願の特願２０１７－１４８０３８の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、医療機器や産業機器等の高速、高精度、および広範な作動範囲を必要とする機器やロボット等に用いられるリンク作動式作業装置に関する。
　特許文献１，２の多関節ロボットは、複数の関節部のうちの少なくとも１つの関節部に、この関節部の両側のアーム部同士を互いに直交２軸周りに相対回転させるリンク作動装置が用いられている。アームの先端に搭載されたエンドエフェクタにより作業対象物に対して作業を行う。
　前記リンク作動装置は、基端側のリンクハブと、先端側のリンクハブと、３組以上のリンク機構とで、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが直交２軸周りに回転自在な２自由度機構を構成する。この２自由度機構は、コンパクトでありながら、先端側のリンクハブの可動範囲を広くとれる。例えば、基端側のリンクハブの中心軸と先端側のリンクハブの中心軸の折れ角の最大値は約±９０°であり、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの旋回角を０°～３６０°( 無制限）の範囲に設定できる。複数の関節部のうち少なくとも１つの関節部に上記リンク作動装置を用いることで、折れ角９０°、旋回角３６０°の作動範囲において特異点を持たないスムーズな動作が可能となり、木目細かい動作を実現できる。また、素早い動作が可能で、動作の安全性が高く、人と共存する作業現場で使用するのに適する。
　このようなリンク作動装置を用いた作業装置では、リンク作動装置の姿勢制御用駆動源を制御して、前記折れ角および旋回角を調整することで、エンドエフェクタを希望する目標位置に位置決めする。
特開２０１６－１４７３５０号公報 特開２０１６－１４７３５１号公報
　しかしながら、リンク作動装置を用いた作業装置には、以下の課題がある。
　すなわち、リンク作動装置は、前述したように、基端側のリンクハブと先端側のリンクハブとが３組以上のリンク機構で連結されているが、各リンク機構は、それぞれ基端側の端部リンク部材、先端側の端部リンク部材、および中央リンク部材で構成され、各リンク部材がそれぞれ回転軸で連結されている。また、特許文献１，２の例の場合、各リンク機構に姿勢制御用駆動源の動力を伝えるために、歯車機構が用いられている。例えば、歯車機構の歯車は、姿勢制御用駆動源の回転軸と基端側の端部リンクにそれぞれ設けられている。
　このようにリンク作動装置は、複数の部材で構成されているため、剛性を高めることが難しい。また、各部材の組立精度や歯車のバックラッシュの影響もある。このため、リンク作動装置を用いた作業装置には、エンドエフェクタを希望する位置に正確に位置決めできないという課題がある。
　この発明の目的は、リンク作動装置の構造上の原因による位置決め精度不良を補正することができて、エンドエフェクタを精度良く位置決めすることができるリンク作動式作業装置を提供することである。
　この発明のリンク作動式作業装置は、リンク作動装置であって、
　　基端側リンクハブに対し先端側リンクハブを姿勢変更可能に連結する３組以上のリンク機構を有し、
　　前記各リンク機構は、前記基端側リンクハブに一端が回転可能に連結された基端側の端部リンク部材と、前記先端側リンクハブに一端が回転可能に連結された先端側の端部リンク部材と、前記基端側端部リンク部材の他端および先端側端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、
　　前記３組以上のリンク機構のうちの２組以上のリンク機構に、前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用駆動源が設けられた、
リンク作動装置と、
　前記先端側のリンクハブに搭載され、作業対象物に対して作業を行うエンドエフェクタと、
　前記作業対象物に対して前記エンドエフェクタが作用する作用点を光軸上の視野内でかつ被写界深度内に位置するように前記先端側のリンクハブに搭載され、前記作業対象物を撮影する撮像装置と、
　前記撮像装置が撮影した画像を処理し、前記エンドエフェクタの前記作用点を一致させるべき目標位置を検出し、前記目標位置と前記画像上の前記作用点の位置とのずれを求める画像処理装置と、
　与えられた位置決め指令に従って前記姿勢制御用駆動源に制御指令を出し、かつ前記姿勢制御用駆動源が動作を完了したときに、前記目標位置と前記画像から定まる前記作用点の位置が一致するように前記先端側リンクハブの位置補正を前記姿勢制御用駆動源に行わせる姿勢制御手段と、
を備える。
　この構成のリンク作動式作業装置によると、前記姿勢制御手段は、基本的には、与えられた位置決め指令に従って前記姿勢制御用駆動源に制御指令を出し、姿勢制御用駆動源により先端側のリンクハブの姿勢を変更させることで、エンドエフェクタの作用点の位置決めを行う。姿勢制御手段への前記位置決め指令を与える手段は、例えばこの姿勢制御手段や上位制御手段（図示せず）に記憶された動作プログラム、あるいはティーチングコンソール等である。
　エンドエフェクタを位置決めしたときに、リンク作動装置の持つ各部の遊び等によって位置決め精度が出ていないことがあるが、これを次のように画像処理を用いて補正する。
　画像処理装置は、撮像装置の撮像した画像を処理し、定められた規則により、前記エンドエフェクタの前記作用点を位置させる目標位置を検出し、前記目標位置と前記画像から定まる前記作用点とのずれを求める。前記「定められた規則」は、例えば、得られた画像上の前記作業対象物における所定の平面の中心、あるいは所定の角部や所定の特徴点を目標位置とする特徴抽出等の規則とされ、これにより画像から目標位置を検出することができる。
　前記姿勢制御手段は、前記位置決め制御指令に従って前記姿勢制御用駆動源が動作を完了したときに、前記画像処理によって検出された前記目標位置と前記作用点とのずれを解消するように前記先端側リンクハブの位置決め補正を前記姿勢制御用駆動源に行わせる。なお、前記「画像から定まる前記作用点」は、例えば画像の中心等に設定することができる。
　目標位置の検出に画像処理を用いる場合、画像を撮影するための撮像装置は、その光軸がリンク作動装置の先端側のリンクハブの中心軸に一致するように配置される方がよい。先端側のリンクハブの中心軸と撮像装置の光軸との距離をあらかじめ求めておき、この距離を考慮して目標位置を求める方法も考えられるが、熱的影響などで撮像装置の取付位置が時間的に変化する可能性もある。このような場合、定期的に距離を補正する手順が必要となり効率的ではない。このため、先端側のリンクハブの中心軸と撮像装置の光軸との距離を最小にして、できれば一致させておくことが望ましい。このため、この発明は、先端側のリンクハブの中心軸と撮像装置の光軸とを一致させたリンク作動式作業装置としている。
　この発明は、このように、エンドエフェクタの作用点が、光軸上における視野内でかつ被写界深度内に位置するように撮像装置を先端側のリンクハブに搭載し、エンドエフェクタから見た現在の目標位置を計測して目標位置とのずれを算出し、位置ずれが小さくなるようにエンドエフェクタを位置決めする制御方法を採用するため、目標位置が撮像装置の視野に入っていれば、目標位置を実際に計測して目標位置とのずれを算出し、ずれが小さくなるようにエンドエフェクタを位置決めすることができ、高精度な位置決めを実現できる。
　ここで、作用点および目標位置につき、具体的に説明する。
　作用点は、エンドエフェクタの位置を示す点であり、エンドエフェクタの形態に合わせて定められる。例えば、エンドエフェクタが把持装置である場合、把持装置が作業対象物と接触する点の近傍に定められる。また、エンドエフェクタがディスペンサや、レーザ光のようなエネルギービーム、ジェット等を発する装置である場合、作用点は、吐出される液体や、エネルギービーム、ジェット等の移動線上の一点とされる。
　目標位置は、エンドエフェクタの作用点を位置させる目標となる位置、詳しくは、エンドエフェクタが作用するために、位置決めの目標となる作業対象物上または周囲空間に固定された点である。エンドエフェクタが目標位置に正しく位置決めされたとき、目標位置と作用点は一致する。エンドエフェクタがディスペンサである場合、前記移動線が目標位置と重なったときに、作用点と目標位置とが一致する。
　この発明において、前記エンドエフェクタは、前記先端側のリンクハブの中心軸からオフセットした位置で前記先端側のリンクハブに固定されていてもよい。エンドエフェクタが先端側のリンクハブの中心軸からオフセットした位置にあると、撮像装置を先端側のリンクハブの中心軸上に設けた場合に、撮像装置の光軸をエンドエフェクタが遮らない。
　なお、前記先端側のリンクハブの中心軸は、前記先端側のリンクハブと前記先端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸、および前記先端側の端部リンク部材と前記中央リンク部材の各回転対偶の中心軸がそれぞれ交差する点を前記先端側のリンクハブの球面リンク中心と称する場合に、この球面リンク中心を通り前記先端側のリンクハブと前記先端側の端部リンク部材の回転対偶の中心軸と直角に交わる直線のことである。
　この発明において、前記撮像装置の光軸が前記先端側のリンクハブの中心軸と一致していてもよい。この場合、現在の目標位置と作用点とのずれ量を計算しやすいので、エンドエフェクタの位置決め制御が容易である。
　なお、撮像装置の光軸と先端側のリンクハブの中心軸とが一致していなくても、先端側のリンクハブの中心軸と撮像装置の光軸との距離を予め求めておけば、この距離を考慮して目標位置を求めることで、エンドエフェクタの位置決め制御は可能である。しかし、その場合、熱的影響等で撮像装置の取付け位置が時間的に変化する可能性があるため、定期的に前記距離を補正することが必要となる。このため、先端側のリンクハブの中心軸と撮像装置の光軸との距離を最小にしておくことが望ましく、先端側のリンクハブの中心軸と撮像装置の光軸とを一致させておくことがより望ましい。
　この発明において、前記基端側のリンクハブは姿勢制御用駆動源収納部材に固定され、この姿勢制御用駆動源収納部材の内部に前記姿勢制御用駆動源が収納されていてもよい。姿勢制御用駆動源収納部材の内部に姿勢制御用駆動源が収納されていると、リンク作動式作業装置の突出部分が減り、コンパクトな構成を実現できる。また、装置全体の安全性が向上するため、人と共存する作業現場で使用するのに適する。
　この発明において、前記撮像装置は映像ケーブルを介して前記画像処理装置と接続され、前記映像ケーブルは、前記中央リンク部材に固定され前記各リンク機構の内側に位置するケーブル案内部材に案内されると共に、前記基端側のリンクハブに設けられたコネクタに挿通されていてもよい。この場合、映像ケーブルが常に各リンク機構の内側を通るように保持されるため、映像ケーブルと他の部材、例えば中央リンク部材や端部リンク部材と干渉することを防止できる。
　この発明において、前記リンク作動装置を搭載して、このリンク作動装置を位置決めする補助位置決め機構を備えていてもよい。上記補助位置決め機構を備えると、エンドエフェクタの可動範囲が広がり、作業対象物の様々な部位に対して作業を行うことができる。この場合、補助位置決め機構の構造上の原因による作用点と目標位置のずれが生じる可能性があるが、作用点が目標位置と一致するように姿勢制御用駆動源を駆動することで、エンドエフェクタを精度良く位置決めすることが可能である。
　この発明において、前記作業対象物を前記エンドエフェクタに対して移動させる補助位置決め機構を備えていてもよい。上記補助位置決め機構を備えると、作業対象物を移動させることで、エンドエフェクタにより作業対象物の様々な部位に対して作業を行うことができる。この場合も、補助位置決め機構の構造上の原因による作用点と目標位置のずれが生じる可能性があるが、作用点が目標位置と一致するように姿勢制御用駆動源を駆動することで、エンドエフェクタを精度良く位置決めすることが可能である。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の第１の実施形態にかかるリンク作動式作業装置の概略構成を示す図である。 同リンク作動式作業装置のリンク作動装置の一部を省略した正面図である。 同リンク作動装置のパラレルリンク機構の一状態の正面図である。 同パラレルリンク機構の異なる状態の正面図である。 図２のＶ－Ｖ断面図である。 同パラレルリンク機構の１つのリンク機構を直線で表現した図である。 同パラレルリンク機構に撮像装置およびエンドエフェクタを搭載した状態を示す図である。 図１のVIII－VIII断面図である。 撮像装置およびエンドエフェクタとその周辺の正面図である。 撮像装置およびエンドエフェクタとその周辺の左側面図である。 同撮像装置で撮影した画像の一例を示す図である。 同撮像装置で撮影した画像の異なる例を示す図である。 撮像装置および他のエンドエフェクタとその周辺の正面図である。 撮像装置および他のエンドエフェクタとその周辺の左側面図である。 図１２Ｂとは異なる状態を示す撮像装置およびエンドエフェクタとその周辺の左側面図である。 この発明の第２の実施形態にかかるリンク作動式作業装置の概略構成を示す図である。 この発明の第３の実施形態にかかるリンク作動式作業装置の概略構成を示す図である。
　この発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１の実施形態］
　図１～図９はこの発明の第１の実施形態を示す。図１に示すように、このリンク作動式作業装置Ｄは、作業対象物Ｗに対してエンドエフェクタ１２０で作業を行う装置であり、エンドエフェクタ１２０を位置決めするリンク作動装置２９を備える。リンク作動装置２９には、エンドエフェクタ１２０および撮像装置１００が搭載される。また、リンク作動式作業装置Ｄは、リンク作動装置２９を含む機構部とは別に、画像処理装置１１０、姿勢制御手段１３０等を備える。
＜リンク作動装置＞
　まず、リンク作動装置２９について説明する。
　図２に示すように、リンク作動装置２９は、パラレルリンク機構３０と、このパラレルリンク機構３０を作動させる姿勢制御用駆動源３１とで構成される。図３および図４は、パラレルリンク機構３０だけを取り出して示す図であり、互いに異なる状態を示している。これら図２～図４に示すように、パラレルリンク機構３０は、基端側のリンクハブ３２に対し先端側のリンクハブ３３を３組のリンク機構３４を介して姿勢変更可能に連結してなる。なお、図２では、１組のリンク機構３４のみが示されている。リンク機構３４の数は、４組以上であってもよい。
　各リンク機構３４は、基端側の端部リンク部材３５、先端側の端部リンク部材３６、および中央リンク部材３７で構成され、４つの回転対偶からなる４節連鎖のリンク機構をなす。基端側の端部リンク部材３５および先端側の端部リンク部材３６はＬ字状をなし、一端がそれぞれ基端側のリンクハブ３２および先端側のリンクハブ３３に回転自在に連結されている。中央リンク部材３７は、両端に基端側の端部リンク部材３５および先端側の端部リンク部材３６の他端がそれぞれ回転自在に連結されている。
　パラレルリンク機構３０は、２つの球面リンク機構を組み合わせた構造であって、リンクハブ３２，３３と端部リンク部材３５，３６の各回転対偶、および端部リンク部材３５，３６と中央リンク部材３７の各回転対偶の中心軸が、基端側と先端側においてそれぞれの球面リンク中心ＰＡ，ＰＢ（図２）で交差している。また、基端側と先端側において、リンクハブ３２，３３と端部リンク部材３５，３６の各回転対偶とそれぞれの球面リンク中心ＰＡ，ＰＢからの距離も同じであり、端部リンク部材３５，３６と中央リンク部材３７の各回転対偶とそれぞれの球面リンク中心ＰＡ，ＰＢからの距離も同じである。端部リンク部材３５，３６と中央リンク部材３７との各回転対偶の中心軸は、ある交差角γ（図２）を持っていてもよいし、平行であってもよい。
　図５は図２のＶ－Ｖ断面図であって、同図に、基端側のリンクハブ３２と基端側の端部リンク部材３５の各回転対偶の中心軸Ｏ１と、中央リンク部材３７と基端側の端部リンク部材３５の各回転対偶の中心軸Ｏ２と、基端側の球面リンク中心ＰＡとの関係が示されている。つまり、中心軸Ｏ１と中心軸Ｏ２とが交差する点が球面リンク中心ＰＡである。先端側のリンクハブ３３および先端側の端部リンク部材３６の形状ならびに位置関係も図５と同様である（図示せず）。図の例では、リンクハブ３２（３３）と端部リンク部材３５（３６）との各回転対偶の中心軸Ｏ１と、端部リンク部材３５（３６）と中央リンク部材３７との各回転対偶の中心軸Ｏ２とが成す角度αが９０°とされている。もっとも、前記角度αは９０°以外であってもよい。
　３組のリンク機構３４は、幾何学的に同一形状をなす。幾何学的に同一形状とは、図６に示すように、各リンク部材３５，３６，３７を直線で表現した幾何学モデル、すなわち各回転対偶と、これら回転対偶間を結ぶ直線とで表現したモデルが、中央リンク部材３７の中央部に対する基端側部分と先端側部分が対称を成す形状であることを言う。図６は、一組のリンク機構３４を直線で表現した図である。この実施形態のパラレルリンク機構３０は回転対称タイプで、基端側のリンクハブ３２および基端側の端部リンク部材３５と、先端側のリンクハブ３３および先端側の端部リンク部材３６との位置関係が、中央リンク部材３７の中心線Ｃに対して回転対称となる位置構成になっている。各中央リンク部材３７の中央部は、共通の軌道円上に位置している。
　基端側のリンクハブ３２と先端側のリンクハブ３３と３組のリンク機構３４とで、基端側のリンクハブ３２に対し先端側のリンクハブ３３が直交２軸周りに回転自在な２自由度機構、言い換えると、基端側のリンクハブ３２に対して先端側のリンクハブ３３を、回転が２自由度で姿勢変更自在な機構が構成される。この２自由度機構は、コンパクトでありながら、基端側のリンクハブ３２に対する先端側のリンクハブ３３の可動範囲を広くとれる。
　例えば、球面リンク中心ＰＡ，ＰＢを通り、リンクハブ３２，３３と端部リンク部材３５，３６の各回転対偶の中心軸Ｏ１（図５）と直角に交わる直線をリンクハブ３２，３３の中心軸ＱＡ，ＱＢとした場合、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢとの折れ角θ（図６）の最大値を約±９０°とすることができる。また、基端側のリンクハブ３２に対する先端側のリンクハブ３３の旋回角φ（図６）を０°～３６０°の範囲に設定できる。折れ角θは、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢとが成す角度である。旋回角φは、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡに垂直な平面に先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢを投影した直線が前記平面と中心軸ＱＡの交点を通る基準直線とが成す角度である。
　基端側のリンクハブ３２に対する先端側のリンクハブ３３の姿勢変更は、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢとの交点Ｏを回転中心として行われる。図３は、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢが同一線上にある状態を示す。図４は、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡに対して先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢが或る作動角をとった状態を示す。基端側のリンクハブ３２に対する先端側のリンクハブ３３の姿勢が変化しても、基端側と先端側の球面リンク中心ＰＡ，ＰＢ間の距離Ｌ（図６）は変化しない。
　各リンク機構３４が次の各条件を満たす場合、幾何学的対称性から基端側のリンクハブ３２および基端側の端部リンク部材３５と、先端側のリンクハブ３３および先端側の端部リンク部材３６とは同じに動く。よって、パラレルリンク機構３０は、基端側から先端側へ回転伝達を行う場合、基端側と先端側は同じ回転角になって等速で回転する等速自在継手として機能する。
　条件１：各リンク機構３４におけるリンクハブ３２，３３と端部リンク部材３５，３６との回転対偶の中心軸Ｏ１の角度および長さが互いに等しい。
　条件２：リンクハブ３２，３３と端部リンク部材３５，３６との回転対偶の中心軸Ｏ１および端部リンク部材３５，３６と中央リンク部材３７との回転対偶の中心軸Ｏ２が、基端側および先端側において球面リンク中心ＰＡ，ＰＢで交差する。
　条件３：基端側の端部リンク部材３５と先端側の端部リンク部材３６の幾何学的形状が等しい。
　条件４：中央リンク部材３７における基端側部分と先端側部分の幾何学的形状が等しい。
　条件５：中央リンク部材３７の対称面に対して、中央リンク部材３７と端部リンク部材３５，３６との角度位置関係が基端側と先端側とで同じである。
　図２～図４に示すように、基端側のリンクハブ３２は、基端部材４０と、この基端部材４０と一体に設けられた３個の回転軸連結部材４１とで構成される。基端部材４０は中央部に円形の貫通孔４０ａを有し、この貫通孔４０ａの周囲に３個の回転軸連結部材４１が円周方向に等間隔で配置されている。貫通孔４０ａの中心は、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡ上に位置する。各回転軸連結部材４１には、軸心が基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと交差する回転軸４２（図３、図４）が回転自在に連結されている。この回転軸４２に、基端側の端部リンク部材３５の一端が連結される。
　図５に示すように、前記回転軸４２は、２個の軸受４３を介して回転軸連結部材４１に回転自在に支持されている。軸受４３は、例えば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受である。これらの軸受４３は、回転軸連結部材４１に設けられた内径孔４４に嵌合状態で設置され、圧入、接着、加締め等の方法で固定してある。他の回転対偶部に設けられる軸受の種類および設置方法も同様である。
　回転軸４２には、この回転軸４２と一体に回転するように、基端側の端部リンク部材３５の一端と、後記軸直交型減速機７７の一構成要素である扇形のかさ歯車４５とが結合されている。詳しくは、基端側の端部リンク部材３５の一端に切欠き部４６が形成されており、この切欠き部４６の両側部分である内外の回転軸支持部４７，４８間に回転軸連結部材４１が配置される。かさ歯車４５は、内側の回転軸支持部４７の内側面に当接して配置される。そして、回転軸４２を内側から、かさ歯車４５に形成された貫通孔、内側の回転軸支持部４７に形成された貫通孔、軸受４３の内輪、外側の回転軸支持部４８に形成された貫通孔の順に挿通し、回転軸４２の頭部４２ａと回転軸４２のねじ部４２ｂに螺着したナット５０とで、かさ歯車４５、内外の回転軸支持部４７，４８、および軸受４３の内輪をそれぞれ挟み込んでこれらを互いに結合する。内外の回転軸支持部４７，４８と軸受４３との間にスペーサ５１，５２が介在させてあり、ナット５０の螺着時に軸受４３に予圧を付与する構成である。
　基端側の端部リンク部材３５の他端には、回転軸５５が結合される。回転軸５５は、２個の軸受５３を介して中央リンク部材３７の一端に回転自在に連結されている。詳しくは、基端側の端部リンク部材３５の他端に切欠き部５６が形成されており、この切欠き部５６の両側部分である内外の回転軸支持部５７，５８間に中央リンク部材３７の一端が配置される。そして、回転軸５５を外側から、外側の回転軸支持部５８に形成された貫通孔、軸受５３の内輪、内側の回転軸支持部５７に形成された貫通孔の順に挿通し、回転軸５５の頭部５５ａと回転軸５５のねじ部５５ｂに螺着したナット６０とで、内外の回転軸支持部５７，５８、および軸受５３の内輪をそれぞれ挟み込んでこれらを互いに結合する。内外の回転軸支持部５７，５８と軸受５３との間にスペーサ６１，６２が介在させてあり、ナット６０の螺着時に軸受５３に予圧を付与する構成である。
　図３、図４に示すように、先端側のリンクハブ３３は、先端部材７０と、この先端部材７０の内面に円周方向等配で設けられた３個の回転軸連結部材７１とで構成される。先端部材７０は中央部に長方形の貫通孔７０ａ（図４）を有する。各回転軸連結部材７１が配置される円周の中心は、先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢ上に位置する。各回転軸連結部材７１には、軸心が先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢと交差する回転軸７３が回転自在に連結されている。この先端側のリンクハブ３３の回転軸７３に、先端側の端部リンク部材３６の一端が連結される。先端側の端部リンク部材３６の他端には、中央リンク部材３７の他端に回転自在に連結された回転軸７５が連結される。先端側のリンクハブ３３の回転軸７３および中央リンク部材３７の回転軸７５は、それぞれ前記回転軸４２，５５と同様に、２個の軸受（図示せず）を介して回転軸連結部材７１および中央リンク部材３７の他端にそれぞれ回転自在に連結されている。
　図２に示すように、パラレルリンク機構３０を作動させる姿勢制御用駆動源３１は、前記基端部材４０に設置されて、姿勢制御用駆動源収納部材９０の内部に配置されている。姿勢制御用駆動源収納部材９０は、基端と先端とにそれぞれ配置された基端エンド部材９１と先端エンド部材９２とを複数本のシャフト９３で連結したシャフト連結型のアーム部である。先端エンド部材９２は、前記基端部材４０と同一部材である。図５に示すように、シャフト９３の本数は姿勢制御用駆動源３１と同数（この実施形態では３）であり、隣合う姿勢制御用駆動源３１の間にシャフト９３が１つずつ配置されている。姿勢制御用駆動源３１およびシャフト９３は、共に円周方向に等配に配置されている。
　姿勢制御用駆動源３１の出力軸３１ａは、基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと平行である。姿勢制御用駆動源３１の数は、リンク機構３４と同数の３個である。姿勢制御用駆動源３１はロータリアクチュエータからなり、その出力軸３１ａに取り付けられたかさ歯車７６と基端側のリンクハブ３２の前記回転軸４２に取り付けられた前記扇形のかさ歯車４５とが噛み合っている。これら一対のかさ歯車７６，４５からなる歯車機構は、入力側軸と出力側軸とが互いに直交した軸直交型減速機７７を構成する。図５に示すように、姿勢制御用駆動源３１および軸直交型減速機７７は、基端側のリンクハブ３２と基端側の端部リンク部材３５との回転対偶部よりも内径側に配置されている。
　なお、この例では、リンク機構３４と同数の姿勢制御用駆動源３１が設けられている。もっとも、姿勢制御用駆動源３１の数はこの例に限定されず、３組のリンク機構３４のうち少なくとも２組に姿勢制御用駆動源３１が設けられていれば、基端側のリンクハブ３２に対する先端側のリンクハブ３３の姿勢を確定することができる。
　また、この実施形態では、姿勢制御用駆動源３１の出力軸３１ａを基端側のリンクハブ３２の中心軸ＱＡと平行に配置し、軸垂直型減速機７７と組み合わせたことで、姿勢制御用駆動源３１が設けられている部分の半径方向の寸法が小さくなっている。出力軸３１ａの方向および姿勢制御用駆動源３１の配置は、リンク作動式作業装置Ｄの使用条件により最適のものを選択することができる。
　リンク作動装置２９は、各姿勢制御用駆動源３１を回転駆動することで、パラレルリンク機構３０を作動させる。詳しくは、姿勢制御用駆動源３１を回転駆動すると、その回転が一対のかさ歯車７６，４５からなる軸直交型減速機７７を介して回転軸４２に伝達されて、基端側のリンクハブ３２に対する基端側の端部リンク部材３５の角度が変更する。それにより、基端側のリンクハブ３２に対する先端側のリンクハブ３３の位置および姿勢が決まる。ここでは、軸直交型減速機７７が一対のかさ歯車７６，４５からなる。もっとも、軸直交型減速機７７の態様はこの例に限定されず、ウォームギヤとピニオンギヤを用いた機構、ハイポイドギヤ（商標名）を用いた機構等であってもよい。
＜撮像装置、エンドエフェクタのリンク作動装置への取り付け＞
　撮像装置１００およびエンドエフェクタ１２０は、例えば図７のようにリンク作動装置２９（図２）の先端側のリンクハブ３３に取り付けられる。
　すなわち、撮像装置１００は、光軸ＯＡが先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢと一致するように、先端側のリンクハブ３３の先端部材７０に取り付けられる。具体的には、撮像装置１００は、先端部材７０の貫通孔７０ａに挿通した状態で、図９Ａ，９Ｂに示すようにフランジ部１００ａで先端部材７０の基端側を向く面に取り付けられる。撮像装置１００は、例えばデジタルカメラである。
　エンドエフェクタ１２０は、撮像装置１００の光軸ＯＡを遮らないように、先端側のリンクハブ３３の中心軸ＱＢから径方向にオフセットした位置で先端部材７０に取り付けられる。その場合、エンドエフェクタ１２０の作用点Ｐが、撮像装置１００の光軸ＯＡ上に位置し、かつ撮像装置１００の被写界深度内に位置するようにしてある。
　前記作用点Ｐとは、エンドエフェクタ１２０の位置の基準となる点であり、エンドエフェクタ１２０の形態に合わせて定められる。例えば、エンドエフェクタ１２０が把持装置である場合、作業対象物Ｗを把持する点の近傍に定められる。
＜撮像装置と画像処理装置の接続＞
　図１に示すように、画像処理装置１１０は、リンク作動装置２９と離れた位置に設置されている。画像処理装置１１０は、撮像装置１００が撮影した画像を表示するモニタ１１１を備える。撮像装置１００と画像処理装置１１０とは、映像ケーブル１０１を介して接続される。映像ケーブル１０１は、撮像装置１００の画像信号を画像処理装置１１０に送る役割と、画像処理装置１１０を経由して撮像装置１００に電力を送る役割とを有している。
　映像ケーブル１０１は、第１の映像ケーブル１０１ａと第２の映像ケーブル１０１ｂとからなる。第１の映像ケーブル１０１ａと第２の映像ケーブル１０１ｂは、コネクタ１０２によって互いに接続されている。コネクタ１０２は、基端部材４０の貫通孔４０ａの中心部に設けられている。また、第１の映像ケーブル１０１ａは、その中央部がケーブル案内部材１０４によって、各リンク機構３４の内側を通るように案内される。
　ケーブル案内部材１０４は、図８に示すように、１つのリンク機構３４の中央リンク部材３７に固定された支持部１０４ａと、この支持部１０４ａの先端に一体に設けられたＣ字状の案内部１０４ｂとでなる。案内部１０４ｂの切れ目１０４ｂａは第１の映像ケーブル１０１ａが通らない寸法である。案内部１０４ｂの中央に第１の映像ケーブル１０１ａを通す開口１０４ｃが形成されている。この開口１０４ｃの中心は、中央リンク部材３７の軌道円１０５の中心１０６と合致する位置とされる。このように、第１の映像ケーブル１０１ａをケーブル案内部材１０４によって案内することにより、第１の映像ケーブル１０１ａが常に各リンク機構３４の内側を通るように保持され、他の部材、例えば中央リンク部材３７や端部リンク部材３５，３６と干渉することを防止できる。
＜姿勢制御手段＞
　図１に示すように、姿勢制御手段１３０は、姿勢制御用駆動源３１と制御ケーブル１０７で接続されている。姿勢制御手段１３０は、制御プログラム（図示せず）の位置決め指令に基づいて姿勢制御用駆動源３１に駆動電流を供給する。前記制御プログラムは、姿勢制御手段１３０が有する記憶手段に記憶されていても、このリンク作動式作業装置Ｄに対する上位制御手段（図示せず）等に記憶されていてもよい。
　姿勢制御手段１３０は、画像処理装置１１０にケーブル１０８で接続されていて、停止位置の位置決めの補正が可能とされる。また姿勢制御手段１３０は、ティーチングコンソール１３１に接続されていて、前記制御プログラム等で制御するときの停止位置の教示が可能である。この教示は、例えば画面操作等による数値入力の操作とされる。この他に、ティーチングコンソール１３１からの手動入力により直接に姿勢制御用駆動源３１の操作が可能とされている。姿勢制御手段１３０は、基本制御部１３０ａと画像対応補正部１３０ｂとを有し、画像処理を用いた補正は前記画像対応補正部１３０ｂにより、その他の制御、例えば前記制御プログラムによる制御等は基本制御部１３０ａが行う。
＜エンドエフェクタの位置決め制御および画像処理による補正＞
　エンドエフェクタ１２０の位置決め制御は、基本的には前述のように制御プログラムに従って姿勢制御手段１３０により姿勢制御用駆動源３１を制御することにより行う。この制御は、フィードフォアード制御であっても、フィードバック制御であってもよい。
　このように位置決めしたときに、リンク作動装置２９の有する各部の遊び等によって位置決め精度が出ていないことがあるが、これを次のように画像処理を用いて補正する。撮像装置１００により作業対象物Ｗを撮影し、その画像を画像処理装置１１０に送る。画像処理装置１１０は、撮像装置１００から取得した画像を処理して目標位置を求めると共に、その目標位置と画像から定まるエンドエフェクタ１２０の作用点とのずれを求める。前記「画像から定まる前記作用点」は、例えぱ画像の中心等に設定することができる。
　前記画像処理は、例えば撮影した画像を２値画像等の演算し易いデータに変換し、その画像から定められた規則により前記目標位置を求める。前記「定められた規則」は、例えば、特徴抽出により目標位置を求めることであり、具体的には、得られた画像上の前記作業対象物における所定の平面の中心、あるいは所定の角部や所定の特徴点を目標位置とする等の規則とされる。これにより画像から目標位置を検出することができる。この画像処理によって求められた目標位置と作用点とのずれ量を画像処理装置１１０により求め、姿勢制御手段１３０は、画像処理装置１１０から得たずれ量に基づいて制御指令を姿勢制御用駆動源３１に出力する。これにより、リンク作動装置２９が動作して、エンドエフェクタ１２０の位置決めの補正を行う。
　画像処理による補正の具体例を図で説明する。図１０は、撮像装置１００（図９参照）で撮像した画像の一例を示す。この画像Ｒは、作用点Ｐと目標位置Ｓが一致している状態を示している。縦の点線１１２と横の点線１１３の交点は画像中心に対応し、ハッチングで示す領域はエンドエフェクタ１２０が作業する作業対象物Ｗを示す。ここでは、作業対象物Ｗの形状は立方体とする。図１０は、この作業対象物Ｗにおけるある１つの平面Ａ（ｄＭｘ×ｄＭｙ）を法線方向から観察した図であり、撮像装置１００の光軸と観察面Ａの法線方向が一致している。エンドエフェクタ１２０（図９参照）は、観察面Ａの中心に対して作業する。撮像装置１００の光軸ＯＡ上に作用点Ｐが位置する場合、図１０のように画像中心に作用点Ｐが来る。
　図１１は、リンク作動装置２９（図１参照）の位置決め誤差等により、作用点Ｐに対して目標位置Ｓがずれている場合を示す。このような場合、撮像装置１００で撮影した画像Ｇを処理して目標位置Ｓを求める。この目標位置Ｓは、エンドエフェクタ１２０から見た現在の目標位置である。画像処理装置１１０は、この現在の目標位置Ｓと作用点Ｐとのずれ量を算出し、算出結果を姿勢制御手段１３０に送信する。姿勢制御手段１３０は、その画像補正対応補正部１３０ｂにより、受信した前記ずれ量に基づき、目標位置Ｓと作用点Ｐとを一致させる補正動作を実行する。これにより、二点鎖線で示すように、作用点Ｐと目標位置Ｓを一致させる。この方法によれば、現在の目標位置Ｓが撮像装置１００の視野に入っていれば、高精度の位置決めを実現できる。
＜エンドエフェクタの例＞
　エンドエフェクタ１２０としては、例えばディスペンサ等の塗布装置やレーザ装置等の光源装置を搭載することができる。その場合、エンドエフェクタ１２０の作用点Ｐは、ディスペンサであれば吐出する液体の付着位置に対応し、レーザ装置であればレーザ光の照射位置に対応する。このように、エンドエフェクタ１２０の作用点Ｐを求めることができるため、高精度な位置決めが可能である。これにより、加工位置のずれ等の不良を防止することができ、作業効率を向上させることができる。
　エンドエフェクタとして、ディスペンサやレーザ装置以外に、図１２Ａ，１２Ｂ，図１３に示す把持装置１４０を搭載してもよい。図１２Ａは把持装置１４０の正面図、図１２Ｂは左側面図である。この把持装置１４０は、第１の把持部１４１および第２の把持部１４２を有し、両把持部１４１，１４２を互いに接近させて作業対象物をつかむ構成である。図１３は、両両把持部１４１，１４２が互いに離れた開放状態を示す左側面図である。把持装置１４０の作用点Ｐは、第１の把持部１４１および第２の把持部１４２の略先端部に対応する。撮像装置１００は、把持装置１４０が図１２Ａ，１２Ｂの状態にあるときの作業対象物Ｗを撮影する。この状態では、第１の把持部１４１および第２の把持部１４２が撮影の妨げにならない。
［第２の実施形態］
　図１４は、第２実施形態に係る、リンク作動装置２９を搭載して、このリンク作動装置２９を位置決めする補助位置決め機構を備えるリンク作動式作業装置Ｄを示す。この例では、補助位置決め機構が多関節アーム３であり、この多関節アーム３の先端に、第１の実施形態のリンク作動式作業装置とＤ同じ構成のリンク作動装置式アーム部１５が搭載されている。
　多関節アーム３は、基端側から先端側へ複数（図の例では４つ）のアーム部１１～１４が直列に並んでおり、ベースユニット２と最も基端側のアーム部１１、および隣合うアーム部１１～１４同士が、それぞれ関節部２１～２４を介して互いに相対変位可能に連結されている。以下の説明では、各アーム部１１～１４を、基端側のものから順に「第１のアーム部１１」、「第２のアーム部１２」、…と称し、各関節部２１～２４を、基端側のものから順に「第１の関節部２１」、「第２の関節部２２」、…とする。
　ベースユニット２と第１のアーム部１１とを連結する第１の関節部２１は、ベースユニット２の設置面５に対して直交する回転軸７周りにベースユニット２に対して第１のアーム部１１を相対回転させる回転機構からなる。第１のアーム部１１の回転駆動は、ベースユニット２に設けられたモータ等の駆動源２１ａにより行う。
　第１のアーム部１１と第２のアーム部１２とを連結する第２の関節部２２は、前記設置面５と平行な回転軸８周りに第１のアーム部１１に対して第２のアーム部１２を相対回転させる回転機構からなる。第２のアーム部１２の回転駆動は、第１のアーム部１１に設けられたモータ等の駆動源２２ａにより行う。
　第２のアーム部１２と第３のアーム部１３とを連結する第３の関節部２３は、前記第２の関節部２２の回転軸８と平行な回転軸９周りに第２のアーム部１２に対して第３のアーム部１３を相対回転させる回転機構からなる。第３のアーム部１３の回転駆動は、第２のアーム部１２に設けられたモータ等の駆動源２３ａにより行う。
　第３のアーム部１３と第４のアーム部１４とを連結する第４の関節部２４は、第３のアーム部１３に対して第４のアーム部１４を回転軸１０周りに相対回転させる回転機構からなる。第４のアーム部１４の回転駆動は、第３のアーム部１３に設けられたモータ等の駆動源２４ａにより行う。第４のアーム部１４は、リンク作動装置式アーム部１５の姿勢制御用駆動源用収納部材９０からなる。
　このリンク作動式作業装置Ｄは、回転機構からなる第１の関節部２１の１自由度、回転機構からなる第２の関節部２２の１自由度、回転機構からなる第３の関節部２３の１自由度、直動機構からなる第４の関節部２４の１自由度、およびリンク作動装置２９の２自由度の、計６自由度の構成である。６自由度の構成であると、人間の手の動作に近い動作が可能である。
　このように、リンク作動装置２９を位置決めする多関節アーム３からなる補助位置決め機構を備えていると、エンドエフェクタ１２０の可動範囲が広がり、作業対象物Ｗの様々な部位に対して作業を行うことができる。この場合、多関節アーム３の構造上の原因による作用点Ｐと目標位置のずれが生じる可能性があるが、作用点Ｐが目標位置Ｓと一致するように姿勢制御用駆動源３１を駆動することで、エンドエフェクタ１２０を精度良く位置決めすることが可能である。
[第３の実施形態]
　図１５は、第３実施形態に係る、作業対象物Ｗをエンドエフェクタ１２０に対して移動させる補助位置決め機構を備えるリンク作動式作業装置Ｄを示す。この例では、補助位置決め機構が、エンドエフェクタ１２０を上下方向に移動させる１軸の直動機構１５０である。補助位置決め機構は、エンドエフェクタ１２０を水平面に沿って１軸または２軸方向に移動させる直動機構（図示せず）であってもよく、またこれに上下方向の直動機構を組み合わせたものであってもよい。さらに、補助位置決め機構は、回転機構を含んでいてもよい。補助位置決め機構以外のリンク作動装置式機構部１５１は、第１の実施形態のリンク作動式作業装置Ｄと同じ構成である。
　このように、作業対象物Ｗをエンドエフェクタ１２０に対して移動させる補助位置決め機構を備えていると、作業対象物Ｗを移動させることで、エンドエフェクタ１２０により作業対象物Ｗの様々な部位に対して作業を行うことができる。この場合も、補助位置決め機構の構造上の原因による作用点Ｐと目標位置のずれが生じる可能性があるが、作用点Ｐが目標位置と一致するように姿勢制御用駆動源３１を駆動することで、エンドエフェクタ１２０を精度良く位置決めすることが可能である。
　以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
３…多関節アーム（補助位置決め機構）
１５…リンク作動装置式アーム部
２９…リンク作動装置
３０…パラレルリンク機構
３１…姿勢制御用駆動源
３２…基端側のリンクハブ
３３…先端側のリンクハブ
３４…リンク機構
３５…基端側の端部リンク部材
３６…先端側の端部リンク部材
３７…中央リンク部材
９０…姿勢制御用駆動源収納部材
１００…撮像装置
１０１…映像ケーブル
１０２…コネクタ
１０４…ケーブル案内部材
１１０…画像処理装置
１２０…エンドエフェクタ
１３０…姿勢制御手段
１４０…把持装置（エンドエフェクタ）
１５０…直動機構（補助位置決め機構）
Ｄ…リンク作動式作業装置
ＯＡ…光軸
Ｐ…作用点
ＱＢ…先端側のリンクハブの中心軸
Ｗ…作業対象物

Claims (7)

  1. 　リンク作動装置であって、
    　　基端側リンクハブに対し先端側リンクハブを姿勢変更可能に連結する３組以上のリンク機構を有し、
    　　前記各リンク機構は、前記基端側リンクハブに一端が回転可能に連結された基端側の端部リンク部材と、前記先端側リンクハブに一端が回転可能に連結された先端側の端部リンク部材と、前記基端側端部リンク部材の他端および先端側端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、
    　　前記３組以上のリンク機構のうちの２組以上のリンク機構に、前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用駆動源が設けられた、
    リンク作動装置と、
    　前記先端側のリンクハブに搭載され、作業対象物に対して作業を行うエンドエフェクタと、
    　前記作業対象物に対して前記エンドエフェクタが作業する作用点を光軸上の視野内でかつ被写界深度内に位置するように前記先端側のリンクハブに搭載され、前記作業対象物を撮影する撮像装置と、
    　前記撮像装置が撮影した画像を処理し、前記エンドエフェクタの前記作用点を一致させるべき目標位置を検出し、前記目標位置と前記画像上の前記作用点の位置とのずれを求める画像処理装置と、
    　与えられた位置決め指令に従って前記姿勢制御用駆動源に制御指令を出し、かつ前記姿勢制御用駆動源が動作を完了したときに、前記目標位置と前記作用点の位置が一致するように前記先端側リンクハブの位置補正を前記姿勢制御用駆動源に行わせる姿勢制御手段と、を備えたリンク作動式作業装置。
  2. 　請求項１に記載のリンク作動式作業装置において、前記エンドエフェクタは、前記先端側のリンクハブの中心軸からオフセットした位置で前記先端側のリンクハブに固定されているリンク作動式作業装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載のリンク作動式作業装置において、前記撮像装置の光軸が前記先端側のリンクハブの中心軸と一致しているリンク作動式作業装置。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のリンク作動式作業装置において、前記基端側のリンクハブは姿勢制御用駆動源収納部材に固定され、この姿勢制御用駆動源収納部材の内部に前記姿勢制御用駆動源が収納されているリンク作動式作業装置。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のリンク作動式作業装置において、前記撮像装置は映像ケーブルを介して前記画像処理装置と接続され、前記映像ケーブルは、前記中央リンク部材に固定され前記各リンク機構の内側に位置するケーブル案内部材に案内されると共に、前記基端側のリンクハブに設けられたコネクタに挿通されるリンク作動式作業装置。
  6. 　請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のリンク作動式作業装置において、前記リンク作動装置を搭載して、このリンク作動装置を位置決めする補助位置決め機構を備えたリンク作動式作業装置。
  7. 　請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のリンク作動式作業装置において、前記作業対象物を前記エンドエフェクタに対して移動させる補助位置決め機構を備えたリンク作動式作業装置。
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