WO2020031289A1 - ロボット - Google Patents

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WO2020031289A1
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WO
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robot
arm
integrated housing
shape
cover
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PCT/JP2018/029767
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English (en)
French (fr)
Inventor
好優 松村
トビアス ミカエル ノードボルグ
智 末吉
Original Assignee
株式会社安川電機
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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
    • B25J18/00—Arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a robot.
  • the articulated robot of the prior art described above has room for improvement in reducing the weight.
  • Such a problem is not limited to the articulated robot, but is also a problem common to a robot having at least one arm.
  • One object of one embodiment is to provide a robot that can be reduced in weight.
  • the robot includes at least one arm having an integrated housing that is integrally formed.
  • the integrated housing includes an outer cover and a framework.
  • the skeleton has a skeleton that repeats a basic shape surrounding the void in a direction along the surface of the outer skin on the inner surface of the outer skin, and is thicker than the outer skin.
  • a robot capable of reducing the weight can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an integrated housing.
  • FIG. 2 is a sectional view of the integrated housing.
  • FIG. 3 is a perspective view of the robot.
  • FIG. 4 is a perspective view of a third arm to which an integrated housing is applied.
  • FIG. 5 is a schematic view of the third arm.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the cover.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the robot system.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a modification of the integrated housing.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating an example of the integrated housing 100.
  • the integrated housing 100 shown in FIG. 1 has a simplified cylindrical shape from the viewpoint of making the description easy to understand.
  • FIG. 1 a three-dimensional orthogonal coordinate system including an X axis along a center line CL in the extending direction, a Y axis along a horizontal direction, and a Z axis having a vertically upward positive direction in the integrated housing 100 is also shown. Is shown. Such an orthogonal coordinate system may be shown in other drawings used in the following description.
  • FIG. 1 shows an integrated housing 100 in which four surfaces are respectively surrounded by rectangular outer walls 101a, 101b, 101c, and 101d, and the remaining two surfaces are open. May be surrounded by an outer wall.
  • the outer wall 101a and the outer wall 101c face each other at a position parallel to the XZ plane and symmetric with respect to the center line CL.
  • the outer wall 101b and the outer wall 101d face each other at a position parallel to the XY plane and symmetric with respect to the center line CL.
  • the integrated housing 100 shown in FIG. 1 is made of an integrally molded metal.
  • the integrated housing 100 can be integrally formed by, for example, a metal 3D (Three-D) printer.
  • a metal 3D printer According to the metal 3D printer, a complicated shape can be formed, and since the formed object is made of metal, high rigidity can be achieved.
  • a metal 3D printer for example, there is a method in which metal powder is laminated while being melted by laser light.
  • the integrated housing 100 when the integrated housing 100 is formed by the metal 3D printer, for example, even if the integrated housing 100 has all six surfaces surrounded by the outer wall, the integrated housing 100 can be integrally formed.
  • the integrated housing 100 has, for example, a skin portion 110 whose thickness is as thin as 0.5 mm or less on the outer surface, and a frame shape in which the basic shape P1 surrounding the gap is repeated in a direction along the surface of the skin portion 110. Is provided on the inner surface of the outer cover 110 (see the auxiliary drawing S1 and the auxiliary drawing S2 in FIG. 1).
  • the thickness of the frame 120 is greater than the thickness of the outer cover 110. That is, the frame 120 has a function of supporting external stress.
  • the auxiliary diagram S1 corresponds to a part of the outer surface of the outer wall 101a that is horizontal to the XZ plane shown in FIG. 1, and the auxiliary diagram S2 corresponds to a part of the inner surface of the outer wall 101a.
  • the auxiliary drawing S1 when the outer wall 101a is viewed from the outer surface side, only the outer skin portion 110 is visible. In other words, the framework 120 cannot be seen from the outside.
  • the integrated casing 100 itself is formed of a transparent material, or when the outer cover 110 is formed thin enough to provide transparency, the framework 120 can be visually observed.
  • the skeleton portion 120 and the outer skin portion 110 on the back side of the skeleton portion 120 can be visually observed.
  • the framework 120 and the outer skin 110 are integrally formed. If only the skeleton 120 is taken out and viewed from the normal direction of the outer wall, the skeleton 120 has a repetitive shape obtained by repeating the basic shape P1 along the XZ plane by setting a triangle surrounding the triangular space as a basic shape P1. Have.
  • the integrated housing 100 has the outer skin portion 110 corresponding to the outside of the outer wall and the skeleton portion 120 along the inner surface of the outer skin portion 110, rigidity can be secured by the skeleton portion 120. Further, it is possible to significantly reduce the weight as compared with the case where the frame 120 does not have the above-mentioned gap. Further, the outer casing 110 can ensure the airtightness of the integrated housing 100. In addition, since the outer surface side is the outer skin portion 110, unevenness of the frame portion 120 cannot be formed on the outer surface side, so that the design can be improved.
  • the repeating shape shown in FIG. 1 is a so-called truss structure. That is, the framing portion 120 includes a truss shape as the framing shape. Since the truss shape has a high ratio of voids, it is easy to reduce the weight by repeatedly using the truss shape.
  • a truss structure is used as the repetitive shape, but another structure may be used.
  • a so-called honeycomb structure having a hexagonal basic shape or a structure having a square basic shape may be used as the repetitive shape in the frame portion 120.
  • the direction of the repetition of the repetition shape shown in FIG. 1 can be any direction as long as it is along the outer wall. Further, the direction of the repetition may be changed during the repetition, or the shape and size of the basic shape P1 may be changed.
  • FIG. 2 is a sectional view of the integrated housing 100.
  • FIG. 2 is a sectional view corresponding to the line II-II in the auxiliary diagram S2 shown in FIG. 2, the positive direction of the Y axis indicates the inner surface side of the integrated housing 100, and the negative direction of the Y axis indicates the outer surface side.
  • the thickness of the skeleton 120 is greater than the thickness of the outer cover 110 as described above. T2 ".
  • T3 T1 + T2. If the rigidity of the integrated housing 100 is sufficient even when the total thickness is T3, the value of T1 may be determined so as to satisfy the relationship of “T3> T2”.
  • FIG. 3 is a perspective view of the robot 10.
  • the robot 10 is, for example, a small robot having a total weight of less than 10 kg.
  • the integrated housing 100 may be applied to a robot larger than the robot 10.
  • the robot 10 is a so-called vertical articulated robot having six axes, namely, the rotation axis A0 to the fifth axis A5.
  • the robot 10 since the robot 10 is a six-axis robot, it has three degrees of freedom for the position of the tip and three degrees of freedom for the direction of the tip. That is, the tip can be freely changed to any three-dimensional position and any three-dimensional direction.
  • the robot 10 includes a base unit 10B, a turning unit 10S, a first arm 11, a second arm 12, a third arm 13, And a wrist part 14. Further, an arbitrary tool for holding the work can be detachably attached to the tip end side of the wrist portion 14.
  • arm includes the wrist part 14 and the turning part 10S in addition to the first arm 11, the second arm 12, and the third arm 13. That is, a movable part of the robot 10 such as rotation or turning can be referred to as an “arm”.
  • the base 10B has, for example, a box-like shape, and can be placed on an installation surface such as a work desk.
  • the turning portion 10S is supported by the base portion 10B and turns around a turning axis A0 perpendicular to the installation surface.
  • the first arm 11 has its base end side supported by the turning portion 10S, and turns around a first axis A1 perpendicular to the turning axis A0.
  • the base end of the second arm 12 is supported by the distal end of the first arm 11, and pivots around a second axis A2 parallel to the first axis A1.
  • the third arm 13 has its base end supported by the distal end of the second arm 12 and rotates about a third axis A3 perpendicular to the second axis A2.
  • the wrist part 14 includes a turning part 14a and a rotating part 14b.
  • the turning portion 14a has its base end supported by the distal end of the third arm 13 and turns around a fourth axis A4 perpendicular to the third axis A3.
  • Rotating portion 14b has its base end supported on the distal end of turning portion 14a, and rotates around fifth axis A5 orthogonal to fourth axis A4. Further, the above-described tool or the like can be attached to the tip end side of the rotating portion 14b.
  • the turning part 14a and the rotating part 14b are hollow, and a cable or a tube connected to the tool is inserted through the hollow part. This eliminates the need to route a cable or the like around the wrist 14, so that the workability of the robot 10 can be improved.
  • the integrated housing 100 shown in FIG. 1 is applied to the third arm 13 of the robot 10 shown in FIG.
  • the integrated housing 100 may be applied to other components of the robot 10.
  • the integrated housing 100 is applied to at least one of the base portion 10B, the turning portion 10S, the first arm 11, the second arm 12, the third arm 13, and the turning portion 14a or the rotating portion 14b of the wrist portion 14. be able to.
  • the robot 10 is less susceptible to stress due to gravity or inertial force than the proximal component, so that the rigidity of the distal component is lower than that of the proximal component. It may be lower than the rigidity of the element. Therefore, the component on the distal end side can more effectively obtain the effect of weight reduction by the integrated housing 100 than the component on the proximal end side.
  • FIG. 4 is a perspective view of the third arm 13 to which the integrated housing 100 is applied.
  • various devices such as a drive system housed inside the integrated housing 100 are omitted. That is, the third arm 13 shown in FIG. 4 is the integral housing 100 itself, and is integrally formed of a material such as metal.
  • the integrated housing 100 shown in FIG. 4 has a more complicated shape than that shown in FIG. 1 because it has a shape applied to the outer shape of the third arm 13. Note that, even if the shape becomes complicated, the outer wall of the integrated housing 100 includes the outer skin portion 110 and the skeleton portion 120 as in FIG. 1. That is, by applying the integrated housing 100 to the third arm 13, it is possible to reduce the weight of the third arm 13 while securing the rigidity of the third arm 13.
  • the third arm 13 includes a box-shaped base portion 101 having a hollow inside, and a pair of extending portions 102 extending from the end surface of the base portion 101 on the front end side (X-axis positive direction side). Each extension 102 is also hollow inside and communicates with the hollow at the base end 101. Further, a mounting portion 103 for mounting to the second arm 12 (see FIG. 3) is provided on an end face on the base end side (X-axis negative direction side) of the base end portion 101. Thereby, the third arm 13 rotates around the center line CL with the rotation of the movable portion of the second arm 12.
  • the side surface (the Y-axis positive direction side and the negative direction side) of the third arm 13 is open except for the flat edge portion 105. That is, the edge 105 surrounds the open space, and the end face of the edge 105 is on one plane (in FIG. 4, on a plane parallel to the XZ plane).
  • the edge portion 105 can easily maintain airtightness with a cover CV (see FIG. 6) described later.
  • a portion surrounded by the edge 105 is referred to as an opening 150.
  • the opening 150 is provided in a portion having a substantially flat periphery.
  • the upper surface (positive Z-axis direction) and the lower surface (negative Z-axis direction) of the base end 101 are outer walls having an outer skin portion 110 on the outer surface side and a framework portion 120 on the inner surface side.
  • the frame portion 120 is provided inside the base end portion 101, but a shape corresponding to a rib for increasing the rigidity of the third arm 13 may be provided as appropriate.
  • a projection 210 is provided on the upper surface of the base end 101.
  • the protruding portion 210 is provided with a connection port such as a tube arranged on a tool attached to the rotating portion 14b of the wrist portion 14, for example.
  • a connection port such as a tube arranged on a tool attached to the rotating portion 14b of the wrist portion 14, for example.
  • a shape that protrudes outside the outer skin portion 110 may be appropriately provided.
  • a support portion 200 is provided inside the base end portion 101 and the extension portion 102, and thus, various devices such as a drive system housed therein are attached thereto. May be provided as appropriate.
  • a portion where the frame portion 120 is exposed to the outside is provided on the distal end side (X-axis positive direction side) of the upper surface and the lower surface of the base end portion 101 and the surface continuous from the upper surface to the lower surface of the pair of extending portions 102.
  • a portion may be described as the opening 150 in some cases.
  • a circular gap 160 is provided on the inner side surface (side surface on the center line CL side) of the pair of extending portions 102. In this manner, the gap 160 may be provided in which both the outer skin 110 and the framework 120 are omitted from a part of the outer wall.
  • the outer surface is the outer skin portion 110
  • the inner surface is the outer wall of the frame portion 120
  • the (opening 150) and the gap 160 formed by omitting both the outer cover 110 and the framework 120 can be mixed.
  • the opening 150 can be sealed with a cover CV (see FIG. 6) described later. Further, the gap 160 can be hermetically sealed by attaching various devices such as a drive system. Hereinafter, the opening 150 and the gap 160 may be collectively referred to as the opening 150.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the third arm 13.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the outer shape of the third arm 13 shown in FIG.
  • the surface SF has an outer surface corresponding to the outer skin portion 110 and an inner surface corresponding to the outer wall of the skeleton portion 120.
  • the surface SN corresponds to a portion where both the outer skin portion 110 and the skeleton portion 120 are omitted.
  • the surface SH corresponds to an outer wall in which the outer cover 110 is omitted and the frame 120 is exposed to the outside. It should be noted that omitting the outer cover 110 has almost no effect on the rigidity.
  • the surfaces facing each other in the XY plane including the center line CL are of the same type (any one of the surface SF, the surface SH, and the surface SN), and the facing surfaces are in the XZ plane including the center line CL. It is also assumed that the surfaces to be performed are of the same type (any one of surface SF, surface SH, and surface SN).
  • the surface SF, the surface SH, and the surface SN can be mixed according to the function of each part of the third arm 13. Further, as described above, the airtightness of the third arm 13 itself can be secured by appropriately sealing the surface SH and the surface SN communicating with the inside.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the cover CV.
  • the cover CV1 there are two covers CV on the Y axis negative direction side and the positive direction side. Therefore, when distinguishing the two, the Y axis negative direction side is the cover CV1 and the positive direction side is the cover CV1. It will be referred to as cover CV2.
  • the cover CV covers at least the opening 150 (see FIG. 4), and is detachable from the integrated housing 100.
  • the assemblability and maintainability of the robot 10 see FIG. 3
  • the airtightness of the robot 10 can be ensured.
  • the cover CV includes a lid L surrounding the opening 150.
  • the lid part L secures airtightness by closely adhering to the edge part 105 shown in FIG.
  • an O-ring may be provided at a corresponding position on the edge 105 or the cover CV to further improve the airtightness.
  • the cover CV is formed of a material such as a resin that is elastically deformed. This eliminates the need for a fastening member such as a bolt for attachment to the integrated housing 100, so that the number of components can be reduced, and the weight of the third arm 13 can be reduced.
  • the cover CV may be formed of a material such as a resin that undergoes plastic deformation, and may be disposable if it is necessary to remove the cover once it is attached.
  • the cover CV includes a locking portion C1 that covers the opening 150 from the outside and is locked to the third arm 13, and a locking portion that protrudes into the third arm 13 and is locked to the third arm 13. C2.
  • the locking portion C1 and the locking portion C2 are elastically deformed as described above, they can be easily attached and detached.
  • the locking portion C1 and the locking portion C2 may be elastically deformed without the elastic deformation of the entire cover CV.
  • the lid portion L is made thicker than the locking portions C1 and C2 to prevent deformation, and the locking portions C1 and C2 are formed to a thickness enough to deform. May be elastically deformed.
  • the engaging portions C1 of the cover CV1 and the engaging portions C1 of the cover CV2 shown in FIG. may be provided.
  • the edge C5 has a shape corresponding to the edge 105 shown in FIG. I do.
  • the skirt portion C6 has a shape along the opening 150 in the extending portion 102 shown in FIG. Ensure airtightness.
  • a pulley or a belt that transmits a driving force to the turning portion 14a of the wrist portion 14 is housed in a portion of the integrated housing 100 covered by the cover CV1.
  • a pulley or a belt that transmits a driving force to the rotating portion 14b of the wrist portion 14 is housed in a portion of the integrated housing 100 covered by the cover CV2.
  • covers CV1 and CV2 are illustrated, but the number of covers CV may be an arbitrary number according to the shape of the third arm 13.
  • the extending portion 102 has one so-called cantilever shape, one cover CV can be used.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the robot system 1.
  • the robot system 1 includes a robot 10 and a controller 20. Note that the configuration of the robot 10 has already been described with reference to FIG. 3, and a description thereof will be omitted.
  • the robot 10 is connected to the controller 20. Further, the controller 20 includes a control unit 21 and a storage unit 22.
  • the control unit 21 includes an operation control unit 21a.
  • the storage unit 22 stores the teaching information 22a.
  • the controller 20 includes, for example, a computer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a HDD (Hard Disk Drive), an input / output port, and various circuits and the like. .
  • a computer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a HDD (Hard Disk Drive), an input / output port, and various circuits and the like.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • HDD Hard Disk Drive
  • the CPU of the computer functions as the operation control unit 21a of the control unit 21 by, for example, reading and executing a program stored in the ROM. Further, at least a part or all of the operation control unit 21a may be configured by hardware such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the storage unit 22 corresponds to, for example, a RAM or an HDD.
  • the RAM and the HDD can store the teaching information 22a.
  • the controller 20 may acquire the above-described programs and various types of information via another computer or a portable recording medium connected via a wired or wireless network.
  • the control unit 21 controls the operation of the robot 10.
  • the operation control unit 21a operates the robot 10 based on the teaching information 22a.
  • the teaching information 22a is information created at the teaching stage for the robot 10 and including a “job” that is a program that defines an operation path of the robot 10.
  • the operation control unit 21a also performs a process for improving operation accuracy based on a feedback value or the like from an actuator built in the robot 10.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a modification of the integrated housing 100.
  • FIG. 8 corresponds to a cross-sectional view in a direction corresponding to FIG.
  • the integrated housing 100A has a frame-shaped skeleton 120A that repeats the basic shape P2 surrounding the gap in the “normal direction” of the surface of the outer cover 110 by two opposing frames. It differs from the integrated housing 100 shown in FIG.
  • a triangular shape is illustrated as the basic shape P2, but may be a square shape or a hexagonal shape.
  • the integrated housing 100A can also be formed by a metal 3D printer, the external shape and the internal shape of the integrated housing 100A can be variously shaped.
  • the weight can be reduced while securing the rigidity of the integrated housing 100A.
  • the integrated housing 100A has the outer skin portion 110 on both the inner surface and the outer surface, the frame portion 120A is not exposed. Therefore, no unevenness due to the frame portion 120A occurs on the inner surface of the integrated housing 100A, so that the internal space of the integrated housing 100A can be used efficiently.
  • the direction of the repetition can be any direction along the XZ plane. Further, the direction of the repetition may be changed during the repetition, or the shape and size of the basic shape P2 may be changed.
  • the robot 10 includes at least one arm having the integrated housing 100 that is integrally formed.
  • the integrated housing 100 includes an outer cover 110 and a frame 120.
  • the frame portion 120 has a frame shape on the inner surface of the outer skin portion 110 that repeats the basic shape P1 surrounding the gap in a direction along the surface of the outer skin portion 110, and is thicker than the outer skin portion 110.
  • the number of axes of the robot may be any number equal to or more than one axis.
  • the integrated housing may be applied to the robot.
  • the integrated housing may be applied to a moving body such as an automobile or a train.
  • the integrated housing may be used for a housing of an electronic device or the like.

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Abstract

ロボットは、一体成形される一体型筐体を有する少なくとも１つのアームを備える。一体型筐体は、外皮部と、骨組み部とを備える。骨組み部は、空隙を囲む基本形状を外皮部の面に沿う向きに繰り返す骨組み形状を外皮部の内面に有し、外皮部よりも肉厚である。また、一体型筐体は、外皮部が省略される開口部を少なくとも一部に備える。開口部は、周囲が略平面な部位に設けられ、一体型筐体を有するアームは、開口部を外側から覆う着脱可能なカバーを備える。

Description

ロボット
　開示の実施形態は、ロボットに関する。
　従来、関節部を介して連結される複数のアームを備えたいわゆる多関節ロボットが知られている。
　また、アームを中空とし、中空部分にケーブル等を配索可能とした多関節ロボットも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１６／０９２６２７号
　しかしながら、上記した従来技術の多関節ロボットには、軽量化を図るうえで改善の余地がある。なお、かかる課題は多関節ロボットに限らず、少なくとも１つのアームを備えるロボットにも共通する課題である。
　実施形態の一態様は、軽量化を図ることができる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、一体成形される一体型筐体を有する少なくとも１つのアームを備える。一体型筐体は、外皮部と、骨組み部とを備える。骨組み部は、空隙を囲む基本形状を外皮部の面に沿う向きに繰り返す骨組み形状を外皮部の内面に有し、外皮部よりも肉厚である。
　実施形態の一態様によれば、軽量化を図ることができるロボットを提供することができる。
図１は、一体型筐体の一例を示す斜視模式図である。 図２は、一体型筐体の断面図である。 図３は、ロボットの斜視図である。 図４は、一体型筐体を適用した第３アームの斜視図である。 図５は、第３アームの模式図である。 図６は、カバーを示す分解斜視図である。 図７は、ロボットシステムの構成を示すブロック図である。 図８は、一体型筐体の変形例を示す断面図である。
　以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットを詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施形態では、「平行」、「垂直」、「中心」、「水平」、「鉛直」といった表現を用いる場合があるが、厳密にこれらの状態を満たすことを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度、処理精度、検出精度などのずれを許容するものとする。
　まず、実施形態に係る一体型筐体１００について図１を用いて説明する。図１は、一体型筐体１００の一例を示す斜視模式図である。なお、図１に示した一体型筐体１００は、説明をわかりやすくする観点から、簡略化した筒状の形状としている。
　また、図１では、一体型筐体１００における延伸向きの中心線ＣＬに沿うＸ軸、水平向きに沿うＹ軸、鉛直上向きが正方向であるＺ軸を含む３次元の直交座標系を併せて示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。
　また、図１では、一体型筐体１００として、角形状の管を例示しているが、円形状の管であってもよい。また、図１では、それぞれが矩形の外壁１０１ａ、外壁１０１ｂ、外壁１０１ｃおよび外壁１０１ｄで４面を囲まれ、残りの２面が開放された一体型筐体１００を示しているが、６面すべてが外壁で囲まれていてもよい。
　図１において、外壁１０１ａおよび外壁１０１ｃは、ＸＺ平面に平行で、中心線ＣＬについて対称な位置でそれぞれ対向する。また、外壁１０１ｂおよび外壁１０１ｄは、ＸＹ平面に平行で、中心線ＣＬについて対称な位置でそれぞれ対向する。
　図１に示した一体型筐体１００は、一体成形された金属製である。ここで、一体型筐体１００は、たとえば、金属３Ｄ（スリーディー）プリンタで一体的に造形することができる。金属３Ｄプリンタによれば、複雑な形状を造形することができ、また、造形物が金属製となるので高剛性とすることができる。なお、金属３Ｄプリンタとしては、たとえば、金属粉末をレーザー光で溶融しつつ積層していく方式がある。
　このように、金属３Ｄプリンタで一体型筐体１００を造形する場合、たとえば、６面すべてを外壁で囲まれた一体型筐体１００であっても、一体成形することができる。
　ここで、一体型筐体１００は、たとえば、厚みが０．５ｍｍ以下と薄い外皮部１１０を外面に有しており、空隙を囲む基本形状Ｐ１を外皮部１１０の面に沿う向きに繰り返す骨組み形状を外皮部１１０の内面に有する（図１の補助図Ｓ１および補助図Ｓ２参照）。また、骨組み部１２０の厚みは、外皮部１１０の厚みよりも肉厚である。つまり、骨組み部１２０は外部応力を支える機能を有する。
　補助図Ｓ１は、図１に示したＸＺ平面と水平な外壁１０１ａの外面側の一部に、補助図Ｓ２は、外壁１０１ａの内面側の一部に、それぞれ対応する。補助図Ｓ１に示すように、外壁１０１ａを外面側からみた場合、外皮部１１０のみを目視可能である。つまり、外面側からは骨組み部１２０を目視することはできない。なお、一体型筐体１００自体を透明性のある材料で形成したり、外皮部１１０を透明性が生じる程度に薄く形成したりした場合は、骨組み部１２０を目視することは可能である。
　一方、補助図Ｓ２に示すように、外壁１０１ａを内面側からみた場合、骨組み部１２０と、骨組み部１２０の奥側にある外皮部１１０とを目視することができる。上記したように、骨組み部１２０と外皮部１１０とは一体成形される。仮に、骨組み部１２０のみを取り出して外壁の法線向きからみた場合、骨組み部１２０は、三角形の空隙を囲む三角形を基本形状Ｐ１とし、かかる基本形状Ｐ１をＸＺ平面に沿って繰り返した繰り返し形状を有している。
　このように、一体型筐体１００は、外壁の外側に対応する外皮部１１０と、外皮部１１０の内面に沿う骨組み部１２０とを有するので、骨組み部１２０によって剛性を確保することができる。また、骨組み部１２０に上記した空隙がない場合に比べて大幅な軽量化を図ることができる。さらに、外皮部１１０によって一体型筐体１００の気密性の確保を図ることができる。なお、外面側を外皮部１１０とすることで、外面側に骨組み部１２０の凹凸ができないので意匠性を高めることができる。
　ここで、図１に示した繰り返し形状は、いわゆるトラス構造である。つまり、骨組み部１２０は、骨組み形状としてトラス形状を含む。トラス形状は空隙の比率が高い形状であるので、トラス形状を繰り返し形状として用いることで軽量化を促進しやすい。
　なお、本実施形態では、繰り返し形状としてトラス構造を用いた場合について説明するが、その他の構造を用いることとしてもよい。たとえば、基本形状が六角形のいわゆるハニカム構造や、基本形状を四角形とした構造を、骨組み部１２０における繰り返し形状として用いることとしてもよい。
　なお、図１に示した繰り返し形状の繰り返しの向きについては、外壁に沿う向きであれば任意の向きとすることができる。また、繰り返しの途中で繰り返しの向きを変更することとしてもよいし、基本形状Ｐ１の形や大きさを変更することとしてもよい。
　次に、図１に示した一体型筐体１００の断面形状について図２を用いて説明する。図２は、一体型筐体１００の断面図である。なお、図２は、図１に示した補助図Ｓ２におけるII－II線に対応する断面図である。また、図２におけるＹ軸正方向は一体型筐体１００の内面側を、Ｙ軸負方向は外面側を示している。
　図２に示すように、外皮部１１０の厚みをＴ２とし、骨組み部１２０の厚みをＴ１とすると、上記したように、骨組み部１２０の厚みは、外皮部１１０の厚みよりも厚いので「Ｔ１＞Ｔ２」である。また、一体型筐体１００における外壁の厚みをＴ３とすると、「Ｔ３＝Ｔ１＋Ｔ２」である。なお、トータルの厚みをＴ３としても一体型筐体１００の剛性が十分である場合には、「Ｔ３＞Ｔ２」の関係を満たすようにＴ１の値を定めることとしてもよい。
　次に、図１および図２に示した一体型筐体１００を適用するロボットの例について図３を用いて説明する。図３は、ロボット１０の斜視図である。ここで、ロボット１０は、たとえば、総重量が１０ｋｇ未満の小型ロボットである。なお、一体型筐体１００をロボット１０よりも大型のロボットに適用することとしてもよい。
　図３に示すように、ロボット１０は、旋回軸Ａ０～第５軸Ａ５の６軸を有するいわゆる垂直多関節ロボットである。このように、ロボット１０は、６軸のロボットであるので、先端の位置について３つの自由度を有し、先端の向きについて３つの自由度を有する。つまり、先端を３次元の任意の位置、かつ、３次元の任意の向きに自由に変更することができる。
　図３に示したように、ロボット１０は、基端側から先端側へ向けて、ベース部１０Ｂと、旋回部１０Ｓと、第１アーム１１と、第２アーム１２と、第３アーム１３と、手首部１４とを備える。また、手首部１４の先端側には、ワークを保持する任意のツールを着脱可能に取り付けることができる。
　なお、「アーム」の概念には、第１アーム１１、第２アーム１２および第３アーム１３に加えて手首部１４や旋回部１０Ｓも含まれるものとする。つまり、ロボット１０において回転や旋回などの可動部位を「アーム」と呼ぶことができる。
　ベース部１０Ｂは、たとえば、箱状の形状を有しており、作業机などの設置面に載置することができる。旋回部１０Ｓは、ベース部１０Ｂに支持され、設置面と垂直な旋回軸Ａ０まわりに旋回する。第１アーム１１は、基端側が旋回部１０Ｓに支持され、旋回軸Ａ０と垂直な第１軸Ａ１まわりに旋回する。第２アーム１２は、基端側が第１アーム１１の先端側に支持され、第１軸Ａ１と平行な第２軸Ａ２まわりに旋回する。
　第３アーム１３は、基端側が第２アーム１２の先端側に支持され、第２軸Ａ２と垂直な第３軸Ａ３まわりに回転する。手首部１４は、旋回部１４ａと、回転部１４ｂとを含む。旋回部１４ａは、基端側が第３アーム１３の先端側に支持され、第３軸Ａ３と垂直な第４軸Ａ４まわりに旋回する。
　回転部１４ｂは、基端側が旋回部１４ａの先端側に支持され、第４軸Ａ４と直交する第５軸Ａ５まわりに回転する。また、回転部１４ｂの先端側には、上記したツール等を取り付けることができる。なお、旋回部１４ａおよび回転部１４ｂは中空であり、ツールに接続するケーブルやチューブ等がかかる中空部分に挿通される。これにより、手首部１４まわりにケーブル等を配索する必要がないので、ロボット１０の作業性を向上させることができる。
　なお、以下では、図３に示したロボット１０の第３アーム１３に、図１に示した一体型筐体１００を適用した場合について説明する。なお、ロボット１０における他の構成要素に一体型筐体１００を適用することとしてもよい。たとえば、ベース部１０Ｂ、旋回部１０Ｓ、第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３、手首部１４の旋回部１４ａあるいは回転部１４ｂの少なくとも１つ以上に一体型筐体１００を適用することができる。
　なお、一般的に、ロボット１０は、先端側の構成要素のほうが、基端側の構成要素よりも重力や慣性力による応力を受けにくいので、先端側の構成要素の剛性は基端側の構成要素の剛性より低くても構わない。したがって、先端側の構成要素のほうが基端側の構成要素よりも一体型筐体１００による軽量化の効果を効果的に得ることができる。
　次に、図１に示した一体型筐体１００を、図３に示したロボット１０の第３アーム１３に適用した場合について図４を用いて説明する。図４は、一体型筐体１００を適用した第３アーム１３の斜視図である。なお、図４では、一体型筐体１００の内部に収容される駆動系等の各種装置を省略している。つまり、図４に示した第３アーム１３は、一体型筐体１００そのものであり金属等の材料で一体成形される。
　なお、図４に示した一体型筐体１００は、第３アーム１３の外形に適用した形状としているため、図１に示した場合よりも複雑な形状を有している。なお、形状が複雑となっても、一体型筐体１００の外壁に、外皮部１１０や骨組み部１２０を含む点では、図１の場合と同様である。つまり、第３アーム１３に一体型筐体１００を適用することで、第３アーム１３の剛性を確保しつつ、第３アーム１３の軽量化を図ることができる。
　まず、第３アーム１３の外形について説明する。第３アーム１３は、内部が空洞である箱状の基端部１０１と、基端部１０１における先端側（Ｘ軸正方向側）の端面から延伸する一対の延伸部１０２とを備える。各延伸部１０２も内部が空洞であり、かかる空洞は基端部１０１の空洞と連通している。また、基端部１０１の基端側（Ｘ軸負方向側）の端面には第２アーム１２（図３参照）へ取り付けるための取付部１０３が設けられている。これにより、第３アーム１３は、第２アーム１２における可動部の回転に伴って中心線ＣＬまわりに回転する。
　図４に示すように、第３アーム１３における側面（Ｙ軸正方向側および負方向側）は、平面状の縁部１０５を残して開放されている。つまり、縁部１０５は、開放された空間を取り囲んでおり、縁部１０５の端面は１つの平面上（図４では、ＸＺ平面と平行な平面上）にある。
　これにより、縁部１０５は、後述するカバーＣＶ（図６参照）との間で気密性を保持しやすい。なお、以下では、縁部１０５で囲む部位を開口部１５０と記載する。つまり、開口部１５０は、周囲が略平面な部位に設けられている。
　また、基端部１０１の上面（Ｚ軸正方向側）および下面（Ｚ軸負方向側）は、外面側が外皮部１１０で内面側が骨組み部１２０となる外壁である。なお、図４では、基端部１０１の内部に骨組み部１２０が設けられているが、このように、第３アーム１３の剛性を高めるリブに相当する形状を適宜設けることとしてもよい。
　また、基端部１０１の上面には突出部２１０が設けられる。突出部２１０には、たとえば、手首部１４における回転部１４ｂに取り付けられるツールに配索されるチューブ等の接続口が設けられる。このように、外皮部１１０の外側に突出する形状を適宜設けることとしてもよい。
　また、図４に示したように、基端部１０１および延伸部１０２の内部には支持部２００が設けられているが、このように、内部に収容される駆動系等の各種装置を取り付けるための形状を適宜設けることとしてもよい。
　また、基端部１０１の上面および下面の先端側（Ｘ軸正方向側）および一対の延伸部１０２の上面から下面に連続する面には、骨組み部１２０が外部に露出する部位が設けられる。以下では、かかる部位についても開口部１５０と記載する場合もある。また、一対の延伸部１０２における内側面（中心線ＣＬ側の側面）には、たとえば、円形状の空隙部１６０が設けられる。このように、外壁の一部から外皮部１１０および骨組み部１２０の双方を省略した空隙部１６０を設けることとしてもよい。
　このように、第３アーム１３（一体型筐体１００）では、外面が外皮部１１０で内面が骨組み部１２０の外壁と、外面の外皮部１１０を省略して骨組み部１２０が外部に露出する外壁（開口部１５０）と、外皮部１１０および骨組み部１２０を双方とも省略することで形成される空隙部１６０とを混在させることができる。
　なお、開口部１５０は、後述するカバーＣＶ（図６参照）で密閉することができる。また、空隙部１６０は、駆動系等の各種装置を取り付けることで密閉することができる。なお、以下では、開口部１５０と空隙部１６０とをまとめて開口部１５０と記載することがある。
　次に、外皮部１１０等の省略パターンについて図５を用いて説明する。図５は、第３アーム１３の模式図である。ここで、図５は、図４に示した第３アーム１３の外形を模式化した図である。
　図５に示すように、面ＳＦは、外面が外皮部１１０で内面が骨組み部１２０の外壁に対応する。面ＳＮは、外皮部１１０および骨組み部１２０の双方を省略した部位に対応する。面ＳＨは、外皮部１１０を省略して骨組み部１２０を外部に露出させた外壁に対応する。なお、外皮部１１０を省略しても剛性にはほぼ影響がない。
　なお、図５に示した模式図は、中心線ＣＬを含むＸＹ平面について対向する面が同種類（面ＳＦ、面ＳＨおよび面ＳＮのいずれか）であり、中心線ＣＬを含むＸＺ平面について対向する面も同種類（面ＳＦ、面ＳＨおよび面ＳＮのいずれか）であるものとする。
　このように、一体型筐体１００では、第３アーム１３における各部の機能に応じて面ＳＦ、面ＳＨおよび面ＳＮを混在させることができる。また、上記したように、内部と連通する面ＳＨおよび面ＳＮについては、適宜、密封することで第３アーム１３自体の気密性を確保することができる。
　次に、図５に示した面ＳＨおよび面ＳＮを密封するカバーＣＶについて図６を用いて説明する。図６は、カバーＣＶを示す分解斜視図である。なお、図６では、Ｙ軸負方向側と、正方向側とで２つのカバーＣＶが存在するので、２つを区別する場合には、Ｙ軸負方向側をカバーＣＶ１と、正方向側をカバーＣＶ２と記載することとする。
　図６に示すように、カバーＣＶは、開口部１５０（図４参照）を少なくとも覆い、一体型筐体１００に対して着脱可能である。このように、カバーＣＶを着脱可能とすることで、ロボット１０（図３参照）の組み立て性やメンテナンス性を高めることができる。また、ロボット１０の気密性を確保することができる。これにより、ロボット１０内部からの異物の流出や、ロボット外部からの異物の流入を防止することができる。
　また、カバーＣＶは、開口部１５０を囲む蓋部Ｌを備える。なお、蓋部Ｌは、図４に示した縁部１０５に密着することで気密性を確保する。なお、縁部１０５またはカバーＣＶにおける対応する位置に、Ｏリングを設けるなどしてさらに気密性を高めることとしてもよい。
　また、カバーＣＶは、弾性変形する樹脂等の素材で形成される。これにより、一体型筐体１００への取り付けにボルト等の締結部材が不要となるので、部品点数を削減することができ、さらには、第３アーム１３の軽量化を図ることができる。なお、カバーＣＶを塑性変形する樹脂等の素材で形成することとし、一旦取り付けた後に取り外す必要が生じた場合には使い捨てとすることとしてもよい。
　また、カバーＣＶは、開口部１５０を外部から覆いつつ第３アーム１３に係止される係止部Ｃ１と、第３アーム１３の内部に突出しつつ第３アーム１３に係止される係止部Ｃ２とを備える。ここで、係止部Ｃ１および係止部Ｃ２は、上記したように弾性変形するので、着脱が容易である。
　なお、カバーＣＶ全体としては弾性変形せず、係止部Ｃ１および係止部Ｃ２が弾性変形するようにしてもよい。たとえば、蓋部Ｌについては、係止部Ｃ１および係止部Ｃ２よりも厚みを厚くすることで変形を防止しつつ、係止部Ｃ１および係止部Ｃ２については変形する程度の厚みとすることで弾性変形させることとしてもよい。
　なお、図６に示したカバーＣＶ１における係止部Ｃ１と、カバーＣＶ２における係止部Ｃ１とが互いに係止されるように、各係止部Ｃ１の先端側にお互いに噛み合う凸部や凹部を設けることとしてもよい。また、図６のカバーＣＶ１，ＣＶ２に示したように、縁部Ｃ５は、図４に示した縁部１０５に対応する形状を有しており、縁部１０５に密着することで気密性を確保する。
　また、図６のカバーＣＶ１，ＣＶ２に示したように、袴部Ｃ６は、図４に示した延伸部１０２における開口部１５０に沿った形状を有しており、開口部１５０に密着することで気密性を確保する。なお、カバーＣＶ１で覆われる一体型筐体１００の部位には、たとえば、手首部１４（図３参照）の旋回部１４ａに駆動力を伝達するプーリやベルトが収納される。また、カバーＣＶ２で覆われる一体型筐体１００の部位には、たとえば、手首部１４（図３参照）の回転部１４ｂに駆動力を伝達するプーリやベルトが収納される。
　なお、図６では、２つのカバーＣＶ１，ＣＶ２を例示したが、カバーＣＶの個数については、第３アーム１３の形状にあわせて任意の個数とすることができる。たとえば、延伸部１０２（図４参照）が１つのいわゆる片持ち形状である場合には、カバーＣＶを１つとすることができる。
　次に、ロボットシステム１の構成について図７を用いて説明する。図７は、ロボットシステム１の構成を示すブロック図である。図７に示すように、ロボットシステム１は、ロボット１０と、コントローラ２０とを備える。なお、ロボット１０の構成については図３を用いて既に説明したので、ここでの説明を省略する。
　図３に示すように、コントローラ２０には、ロボット１０が接続されている。また、コントローラ２０は、制御部２１と、記憶部２２とを備える。制御部２１は、動作制御部２１ａを備える。記憶部２２は、教示情報２２ａを記憶する。
　ここで、コントローラ２０は、たとえば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。
　コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部２１の動作制御部２１ａとして機能する。また、動作制御部２１ａの少なくとも一部または全部をＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）やＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）等のハードウェアで構成することもできる。
　また、記憶部２２は、たとえば、ＲＡＭやＨＤＤに対応する。ＲＡＭやＨＤＤは、教示情報２２ａを記憶することができる。なお、コントローラ２０は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。
　制御部２１は、ロボット１０の動作制御を行う。動作制御部２１ａは、教示情報２２ａに基づいてロボット１０を動作させる。ここで、教示情報２２ａは、ロボット１０に対するティーチング段階で作成され、ロボット１０の動作経路を規定するプログラムである「ジョブ」を含んだ情報である。なお、動作制御部２１ａは、ロボット１０に内蔵されるアクチュエータからのフィードバック値等に基づいて動作精度を向上させる処理を併せて行う。
　次に、一体型筐体１００（図１参照）における断面形状の変形例について図８を用いて説明する。図８は、一体型筐体１００の変形例を示す断面図である。なお、図８は、図２に対応する方向視の断面図に相当する。
　図８に示すように、変形例に係る一体型筐体１００Ａは、空隙を囲む基本形状Ｐ２を外皮部１１０の面の「法線向き」に繰り返す骨組み形状の骨組み部１２０Ａを、対向する２つの外皮部１１０の間に有する点で、図１に示した一体型筐体１００とは異なる。
　なお、図８では、基本形状Ｐ２として三角形状を例示したが、四角形状や六角形状であってもよい。また、一体型筐体１００Ａも金属３Ｄプリンタで形成することができるので、一体型筐体１００Ａの外形や内形を様々な形状とすることが可能である。
　図８に示したように、一対の外皮部１１０の間に骨組み部１２０Ａを設けることとしても、一体型筐体１００Ａの剛性を確保しつつ軽量化を図ることができる。また、一体型筐体１００Ａは、内面側も外面側も外皮部１１０であるので、骨組み部１２０Ａが露出しない。したがって、一体型筐体１００Ａの内面にも骨組み部１２０Ａによる凹凸が生じないので、一体型筐体１００Ａにおける内部空間を効率よく利用することができる。
　なお、図８では、説明をわかりやすくする観点から、基本形状Ｐ２をＸ軸に沿って繰り返す場合を示したが、繰り返しの向きについては、ＸＺ平面に沿う任意の向きとすることができる。また、繰り返しの途中で繰り返しの向きを変更することとしてもよいし、基本形状Ｐ２の形や大きさを変更することとしてもよい。
　上述してきたように、本実施形態に係るロボット１０は、一体成形される一体型筐体１００を有する少なくとも１つのアームを備える。一体型筐体１００は、外皮部１１０と、骨組み部１２０とを備える。骨組み部１２０は、空隙を囲む基本形状Ｐ１を外皮部１１０の面に沿う向きに繰り返す骨組み形状を外皮部１１０の内面に有し、外皮部１１０よりも肉厚である。かかる一体型筐体１００を用いることで、ロボット１０の剛性を確保しつつロボット１０の軽量化を図ることができる。
　なお、上記した実施形態では、６軸のロボットを例示したが、ロボットの軸数は１軸以上の任意の個数とすることができる。また、上記した実施形態では、一体型筐体をロボットに適用する場合について説明したが、一体型筐体を自動車や列車などの移動体に適用することとしてもよい。また、一体型筐体を電子機器等の筐体に用いることとしてもよい。
　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　　　ロボットシステム
　　１０　　　ロボット
　　１０Ｂ　　ベース部
　　１０Ｓ　　旋回部
　　１１　　　第１アーム
　　１２　　　第２アーム
　　１３　　　第３アーム
　　１４　　　手首部
　　１４ａ　　旋回部
　　１４ｂ　　回転部
　　２０　　　コントローラ
　　２１　　　制御部
　　２１ａ　　動作制御部
　　２２　　　記憶部
　　２２ａ　　教示情報
　１００　　　一体型筐体
　１０１　　　基端部
　１０２　　　延伸部
　１０３　　　取付部
　１１０　　　外皮部
　１２０　　　骨組み部
　１５０　　　開口部
　１６０　　　空隙部
　２００　　　支持部
　２１０　　　突出部
　Ａ０　　　　旋回軸
　Ａ１　　　　第１軸
　Ａ２　　　　第２軸
　Ａ３　　　　第３軸
　Ａ４　　　　第４軸
　Ａ５　　　　第５軸
　ＣＶ　　　　カバー
　Ｃ１，Ｃ２　係止部
　Ｌ　　　　　蓋部
　Ｐ１，Ｐ２　基本形状

Claims (7)

  1. 　一体成形される一体型筐体を有する少なくとも１つのアーム
    　を備え、
    　前記一体型筐体は、
    　外皮部と、
    　空隙を囲む基本形状を前記外皮部の面に沿う向きに繰り返す骨組み形状を前記外皮部の内面に有し、前記外皮部よりも肉厚な骨組み部と
    　を備えること
    　を特徴とするロボット。
  2. 　前記一体型筐体は、
    　前記外皮部が省略される開口部を少なくとも一部に備えること
    　を特徴とする請求項１に記載のロボット。
  3. 　前記開口部は、
    　周囲が略平面な部位に設けられ、
    　前記一体型筐体を有するアームは、
    　前記開口部を外側から覆う着脱可能なカバーを備えること
    　を特徴とする請求項２に記載のロボット。
  4. 　前記カバーは、
    　弾性変形すること
    　を特徴とする請求項３に記載のロボット。
  5. 　前記カバーは、
    　前記外皮部が略平面な部位に接して前記開口部を囲む蓋部と、
    　弾性変形することで前記一体型筐体に係止される係止部と
    　を備えること
    　を特徴とする請求項４に記載のロボット。
  6. 　前記骨組み部は、
    　前記骨組み形状としてトラス形状を含むこと
    　を特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のロボット。
  7. 　前記一体型筐体は、
    　金属用３Ｄプリンタによって造形される金属製であること
    　を特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載のロボット。
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