WO2025069887A1 - 多関節ロボット、及びモバイルロボット - Google Patents

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WO2025069887A1
WO2025069887A1 PCT/JP2024/030796 JP2024030796W WO2025069887A1 WO 2025069887 A1 WO2025069887 A1 WO 2025069887A1 JP 2024030796 W JP2024030796 W JP 2024030796W WO 2025069887 A1 WO2025069887 A1 WO 2025069887A1
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WO
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joint
link
rotation axis
articulated robot
imaging device
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PCT/JP2024/030796
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English (en)
French (fr)
Inventor
知道 杉原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
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Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/04—Viewing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/06—Program-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms

Definitions

  • This disclosure relates to articulated robots and mobile robots.
  • JP 2020-181485 A describes a six-axis articulated robot.
  • the robot includes a rotating body rotatably supported on a base, a first arm rotatably supported on the rotating body, and a second arm rotatably supported on the first arm.
  • the robot further includes a three-axis wrist unit at the tip of the second arm, and a hand, which is a tool for performing tasks such as gripping a workpiece, is attached to the tip of the wrist unit.
  • the wrist unit can be positioned at any three-dimensional position within the operating range, and the posture of the hand can be moved arbitrarily by operating the three-axis wrist unit.
  • articulated robots are when the base of the arm is located at a low position close to the floor, such as on a low-backed cart, and the hand supported by the arm operates an object at a certain height above the floor.
  • a first example of such an operation is to grasp an object placed on a desk and change the position and posture of the object, and a second example is to grasp an object placed at the back of a multi-tiered shelf and pull it out so that the object and the arm do not come into contact with the shelves above or below it or other objects placed next to it on the shelf.
  • the joint that is the actual starting point of the operation (the joint equivalent to the shoulder in the human body) must be located at a position higher than the desk surface, and the part closer to the hand than that joint must be able to move freely, which is necessary for operating the object.
  • the joint that is the actual starting point of the operation must be located at the height of the shelf on which the object is placed, and the joint that is the actual starting point of the operation must be moved in a horizontal direction (the direction in which the object is pulled out) while maintaining the part of the arm close to the hand in a horizontal posture.
  • Object manipulation such as the first and second examples is called starting point type object manipulation.
  • the joint whose three-dimensional position can be freely adjusted is the joint at the tip of the second arm, and since the tip of the second arm is only equipped with a three-axis wrist unit, it is not possible to manipulate an object starting from the joint at the tip of the second arm.
  • the number of joints in the articulated robot is increased sufficiently, operations such as those in the first and second examples are possible, but having more joints than necessary is disadvantageous in terms of increased costs, weight, and power consumption.
  • the present disclosure aims to provide a multi-joint robot that is capable of object manipulation using a starting point, with a structure that has as few joints as possible, and that allows the joint that serves as the actual starting point of the operation to be placed at a variable position away from the base in the direction of the turning axis, assuming that the base is equipped with a turning axis.
  • One aspect of the present disclosure is a multi-joint robot comprising: a first joint connected to a base and having a first rotation axis in a specific direction relative to the base; a second joint connected to the first joint without any other joint and having a second rotation axis perpendicular to the first rotation axis; a first link connected at one end to the second joint and having a length perpendicular to the second rotation axis; a third joint provided at the other end of the first link and having a third rotation axis parallel to the second rotation axis; a second link connected at one end to the third joint and having a length perpendicular to the third rotation axis; a third link adjustment unit provided at the other end of the second link; a third link connected at one end to the third link adjustment unit; and an end effector connected to the third link adjustment unit via the third link, the third link adjustment unit having at least two joints connected in series and having mutually perpendicular rotation axes, the length direction of the third link being able to
  • a mobile robot having a multi-joint robot including a first joint connected to a base and having a first rotation axis in a specific direction relative to the base, a second joint connected to the first joint without any other joint and having a second rotation axis in a direction perpendicular to the first rotation axis, a first link connected at one end to the second joint and having a length in a direction perpendicular to the second rotation axis, a third joint provided at the other end of the first link and having a third rotation axis parallel to the second rotation axis, a second link connected at one end to the third joint and having a length in a direction perpendicular to the third rotation axis, a third link adjustment unit provided at the other end of the second link, a third link having one end connected to the third link adjustment unit, and an end effector connected to the third link adjustment unit via the third link, the third link adjustment unit having at least two joints connected in series and having mutually perpendicular rotation
  • the base is provided with a pivot shaft
  • FIG. 1 is a perspective view showing an articulated robot according to a first embodiment.
  • FIG. 2A is an explanatory diagram showing the operation of a joint of the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 2B is an explanatory diagram showing the operation of the joints of the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 2C is an explanatory diagram showing the operation of the joints of the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic side view showing the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic side view showing the operation of the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic side view showing the operation of the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an articulated robot according to a first embodiment.
  • FIG. 2A is an explanatory diagram showing the operation of a joint of the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 2B is an
  • FIG. 7 is a schematic side view showing the operation of the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing the operation of the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 9A is an explanatory diagram showing an example of a combination of links of the articulated robot according to the first embodiment.
  • FIG. 9B is an explanatory diagram showing an example of a combination of links of the articulated robot according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints of the articulated robot according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic side view showing an articulated robot according to a specific example of the first modified example.
  • FIG. 12A is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints of a multi-joint robot as a specific example of the first modified example.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints of a multi-joint robot as a specific example of the first modified example.
  • FIG. 12C is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints of a multi-joint robot as a specific example of the first modified example.
  • FIG. 12D is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints of a multi-joint robot as a specific example of the first modified example.
  • FIG. 12A is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints of a multi-joint robot as a specific example of the first modified example.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints of a multi-joint robot as a specific example of the first modified example.
  • FIG. 12C is an explan
  • FIG. 12E is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints of a multi-joint robot as a specific example of the first modified example.
  • FIG. 13 is a schematic side view showing an articulated robot as a specific example of the second modified example.
  • FIG. 14 is a schematic side view showing the operation of the articulated robot of the second modified example.
  • FIG. 15 is a schematic side view showing the operation of the articulated robot of the second modified example.
  • FIG. 16 is a schematic side view showing the operation of the articulated robot of the second modified example.
  • FIG. 17 is a schematic side view showing the operation of the articulated robot of the second modified example.
  • FIG. 18A is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints in a multi-joint robot according to a second modified example.
  • FIG. 18A is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints in a multi-joint robot according to a second modified example.
  • FIG. 18A is an explanatory diagram
  • FIG. 18B is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints in a multi-joint robot according to a second modified example.
  • FIG. 19 is a schematic side view showing the operation of the articulated robot of the second modified example.
  • FIG. 20 is a schematic plan view showing the operation of the articulated robot of the second modified example.
  • FIG. 21 is a schematic plan view showing the operation of the articulated robot of the second modified example.
  • FIG. 22 is a schematic side view showing an example of a combination of joints in a multi-joint robot according to a third modified example.
  • FIG. 23 is a schematic side view showing the operation of the articulated robot of the third modified example.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints in a multi-joint robot according to a second modified example.
  • FIG. 19 is a schematic side view showing the operation of the articulated robot of the second modified example.
  • FIG. 20 is a schematic plan view showing the operation of the articulated robot
  • FIG. 24 is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints in a multi-joint robot according to a third modified example.
  • FIG. 25 is a schematic side view showing the joints of the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 26 is a schematic side view showing the operation of the joints of the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 27 is a schematic side view showing the operation of the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 28A is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints of the articulated robot according to the first embodiment.
  • FIG. 28B is an explanatory diagram showing an example of a combination of joints of the articulated robot according to the first embodiment.
  • FIG. 29 is a schematic side view showing the articulated robot of the first embodiment.
  • FIG. 30 is a schematic side view showing an articulated robot according to a fourth modified example.
  • FIG. 31 is a schematic side view showing an articulated robot according to the fifth modified example.
  • FIG. 32 is a schematic side view showing an articulated robot according to a sixth modified example.
  • FIG. 33 is a schematic side view showing the mobile robot of the first embodiment.
  • FIG. 34 is a schematic side view showing the mobile robot of the first embodiment.
  • the articulated robot 20 is, as an example, a robot with eight degrees of freedom.
  • the articulated robot 20 has a base 22.
  • the base 22 is rectangular.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis are set as the coordinate system of the base 22.
  • the X-axis direction is the front-rear direction of the base 22
  • the Y-axis is the left-right direction of the base 22
  • the Z-axis is the height direction of the base 22. This left-right direction is also the width direction of the base 22.
  • the base 22 is provided with a movement mechanism 24.
  • the mobile robot 26 includes the articulated robot 20 and the movement mechanism 24.
  • the moving mechanism 24 has two drive wheels 24A and two driven wheels 24B.
  • the two drive wheels 24A are mounted on the base 22 at a distance from each other in the left-right direction
  • the two driven wheels 24B are also mounted on the base 22 at a distance from each other in the left-right direction.
  • These drive wheels 24A and driven wheels 24B support the mobile robot 26.
  • the drive wheels 24A are driven to rotate by a drive source (not shown).
  • the two drive wheels 24A can be rotated at a constant number of revolutions to cause the base 22 to move linearly.
  • the base 22 can be rotated by making the rotation speeds of the two drive wheels 24A different between the left and right (differential rotation).
  • the driven wheels 24B can rotate freely.
  • the rotation axis of the driven wheels 24B can freely change direction within the horizontal plane.
  • the driven wheels 24B are swivel casters (swivel casters).
  • the articulated robot 20 has a first joint 31, a second joint 32, a third joint 33, a fourth joint 34, a fifth joint 35, a sixth joint 36, a seventh joint 37, and an eighth joint 38. Furthermore, the articulated robot 20 has a first link 41, a second link 42, a third link 43, a fourth link 44, and an end effector 50.
  • the end effector 50 may be a hand or a suction pad. In the remainder of this disclosure, it will be described as a hand 50.
  • the first joint 31 has a first rotation axis J1 in a specific direction relative to the base 22.
  • the specific direction is a normal direction to the top surface 22A of the base 22.
  • the top surface 22A of the base 22 is parallel to the floor surface LF. Therefore, the normal direction to the top surface 22A of the base 22 is also the normal direction to the floor surface LF.
  • the direction of the first rotation axis J1 is vertical.
  • the second joint 32 is connected to the first joint 31 without any other joint.
  • the second joint 32 has a second rotation axis J2 that is perpendicular to the first rotation axis J1.
  • One end 41A of the first link 41 is connected to the second joint 32.
  • the first link 41 has a length from the one end 41A in a direction perpendicular to the second rotation axis J2.
  • the third joint 33 is provided at the other end 41B of the first link 41.
  • the third joint 33 has a third rotation axis J3 that is parallel to the second rotation axis J2.
  • One end 42A of the second link 42 is connected to the third joint 33.
  • the second link 42 has a length from the one end 42A in a direction perpendicular to the third rotation axis J3.
  • the fourth joint 34 is connected to the other end 42B of the second link 42.
  • the fourth joint 34 has a fourth rotation axis J4 that is parallel to the third rotation axis J3.
  • the fifth joint 35 is connected to the fourth joint 34.
  • the fifth joint 35 has a fifth rotation axis J5 that is perpendicular to the fourth rotation axis J4.
  • orthogonal includes cases where one or both of the axes of interest intersect at a right angle when extended, as well as cases where the axes of interest intersect at a right angle when viewed from a specific direction, such as when they are in a twisted position.
  • perpendicular in the technology of this disclosure.
  • One end 44A of the fourth link 44 is connected to the fifth joint 35.
  • the fourth link 44 has a length from the one end 44A in a direction parallel to the fifth rotation axis J5.
  • the sixth joint 36 is provided at the other end 44B of the fourth link 44.
  • the sixth joint 36 has a sixth rotation axis J6 that is perpendicular to the longitudinal direction of the fourth link.
  • the fourth rotation axis J4 and the sixth rotation axis J6 are spaced apart in the direction of the fifth rotation axis J5.
  • the fourth rotation axis J4 and the sixth rotation axis J6 have a predetermined distance L1 in the direction of the fifth rotation axis J5.
  • the seventh joint 37 and the eighth joint 38 are provided between the third link 43 and the hand 50.
  • the joint closest to the third link 43 is the seventh joint 37, and the joint closest to the hand 50 is the eighth joint 38.
  • the seventh rotation axis J7 of the seventh joint 37 and the eighth rotation axis J8 of the eighth joint 38 are perpendicular to each other.
  • the seventh rotation axis J7 is parallel to the sixth rotation axis J6.
  • the hand 50 is connected to the eighth joint 38.
  • the third link 43 is a link located close to the hand 50.
  • One end 43A of the third link 43 is connected to the sixth joint 36, and the other end 43B of the third link 43 is connected to the seventh joint 37. It can be said that the hand 50 is connected to the third link 43 via the seventh joint 37 and the eighth joint 38.
  • the third link adjustment part 46 is a part that includes the fourth joint 34, the fifth joint 35, the fourth link 44, and the sixth joint 36.
  • the fourth joint 34 is one end of the third link adjustment part 46
  • the sixth joint 36 is the other end of the third link adjustment part 46.
  • the hand 50 is an element that performs a predetermined operation or processing on the target object TT (see Figures 14 and 15).
  • the specific structure of the hand 50 is not limited as long as it is capable of performing such a predetermined operation or processing on the target object TT.
  • the hand 50 is configured to be capable of grasping the target object TT.
  • Each of the above-mentioned joints rotates around its respective rotation axis by being driven by a drive source (not shown).
  • the hand 50 is also driven by a drive source (not shown) to perform a predetermined operation or processing on the target object TT.
  • the "longitudinal angle" of the third link 43 is defined as the angle it forms with respect to the axial direction of the first rotation axis J1.
  • the direction of the first rotation axis J1 is vertical.
  • the position of the third link 43 is horizontal.
  • the "reference plane” is defined as a plane that passes through the first rotation axis J1 and is perpendicular to the second rotation axis J2 (having the second rotation axis J2 as a normal line).
  • the up and down directions of the articulated robot 20 are defined as follows. Upward direction: the direction away from the base in the axial direction of the first rotation axis J1 Downward direction: the direction 180 degrees opposite to the upward direction
  • the forward direction, backward direction, and left and right directions of the articulated robot 20 are defined as follows. Forward direction: the direction from the first rotation axis J1 toward the position of the hand 50.
  • Rearward direction the direction opposite to the forward direction.
  • Left-right direction the direction that is 90 degrees with the forward direction and the direction of the first rotation axis J1.
  • the forward, rear, and left-right directions of the articulated robot 20 coincide with the forward, rear, and left-right directions of the base 22.
  • the articulated robot 20 is equipped with an imaging device 60 (see FIG. 29).
  • the imaging device 60 is provided near the fourth joint 34.
  • the fourth joint 34 as the position for installing the imaging device 60 is defined as a position closer to the fourth joint 34 than the fifth joint 35 on the hand 50 side of the fourth joint 34, and a position closer to the fourth joint 34 than the third joint 33 on the base 22 side of the fourth joint 34.
  • the imaging device 60 is fixed to a fixed base 62 that extends upward from the second link 42.
  • the fixed base 62 is an example of a support member that supports the imaging device 60.
  • the imaging device 60 may be a camera that captures still images or a camera that captures video.
  • the articulated robot 20 is represented using the joint and link diagrams shown in Figs. 2A to 2C.
  • Figs. 3 and 4 the connection order of each joint and each link, the direction of the rotation axis of each joint, and the direction of each link are correctly represented.
  • the three-dimensional position of each joint and each link is not necessarily correctly represented.
  • Fig. 1 it can be seen that the first joint 31 and the second joint 32 are separated from each other in the Y direction, but in Fig. 4, the first joint 31 and the second joint 32 are represented as if they are not separated in the Y direction.
  • the fifth joint 35 is in the X direction, the Y direction, or the Z direction relative to the fourth joint 34. Regardless of the positional relationship, the direction of the rotation axis J5 of the fifth joint 35 rotates in the XZ plane in accordance with the rotation of the fourth joint 34.
  • joints that are not used in the explanation may be omitted.
  • the seventh joint 37 and the eighth joint 38 are omitted.
  • the articulated robot 20 of this embodiment is equipped with a first joint 31 connected to the base 22 and having a first rotation axis J1 in a specific direction relative to the base 22, a second joint 32 connected to the first joint 31 without any other joint therebetween and having a second rotation axis J2 in a direction perpendicular to the first rotation axis J1, a first link 31 having one end 31A connected to the second joint 32 and having a length in a direction perpendicular to the second rotation axis J2, a third joint 33 provided at the other end 31B of the first link 31 and having a third rotation axis J3 parallel to the second rotation axis J2, a second link 42 having one end 42A connected to the third joint 33 and having a length in a direction perpendicular to the third rotation axis J3, and a third link adjustment unit 46 provided at the other end 42B of the second link 42.
  • the third link adjustment unit 46 includes a fourth joint 34 having a fourth rotation axis J4 perpendicular to the length direction of the second link 42 and parallel to the second rotation axis J2 and the third rotation axis J3, a fifth joint 35 provided between the fourth joint 34 and the third link 43 and having a fifth rotation axis J5 perpendicular to the fourth rotation axis J4, and a sixth joint 36 provided between the fifth joint 35 and the third link 43 and having a sixth rotation axis J6 perpendicular to the fifth rotation axis J5, and the fourth rotation axis J4 and the sixth rotation axis J6 are spaced apart in a direction parallel to the fifth rotation axis J5. Furthermore, the length direction of the third link 43 is perpendicular to the sixth rotation axis J6.
  • the position of the fourth joint 34 can be freely moved in three-dimensional space by rotating the first joint 31, the second joint 32, and the third joint 33.
  • the position of the hand 50 can be freely moved in three-dimensional space while keeping the position of the fourth joint 34 fixed.
  • Figures 6 to 8 show a situation in which a worktable 122 is located in front of the articulated robot 20 and an obstacle ST is located behind the first link 41 and the second link 42.
  • the articulated robot 20 has the fourth joint 34 positioned higher than the surface of the worktable 122, and the part closer to the hand 50 than the fourth joint 34 can move freely, which is necessary for manipulating the object.
  • a fourth link 44 is provided between the fifth joint 35 and the sixth joint 36, but this is not limited to this.
  • a fifth link 45 may be provided between the fourth joint 34 and the fifth joint 35, or as shown in FIG. 9B, only the fifth link 45 may be provided between the fourth joint 34 and the fifth joint 35.
  • the fourth rotation axis J4 and the sixth rotation axis J6 are spaced apart in a direction parallel to the fifth rotation axis J5.
  • the direction of the fourth joint 34 is not limited to the direction shown in FIG. 5, and the direction shown in FIG. 10 can be exemplified.
  • the direction of the fourth rotation axis J4 in FIG. 10 is perpendicular to the length direction of the second link 42, and perpendicular to the second rotation axis J2 and the third rotation axis J3.
  • the direction of the fourth rotation axis J4 may be perpendicular to the length direction of the second link 42, and parallel to or perpendicular to the second rotation axis J2 and the third rotation axis J3.
  • the third link adjustment unit 46 may include a fourth joint 34 having a fourth rotation axis J4 perpendicular to the length direction of the second link 42 and parallel or perpendicular to the second rotation axis J2 and the third rotation axis J3, a fifth joint 35 provided between the fourth joint 34 and the third link 43 and having a fifth rotation axis J5 perpendicular to the fourth rotation axis J4, a fourth link 44 having one end 44A connected to the fifth joint 35 and having a length perpendicular to the fifth rotation axis J5, and a sixth joint 36 provided at the other end 44B of the fourth link 44 and having a sixth rotation axis J6 perpendicular to the length direction of the fourth link 44 and parallel or perpendicular to the fifth rotation axis J5, in which case the length direction of the third link 43 is perpendicular to the sixth rotation axis J6.
  • the multi-joint robot 90 of the first modified example is also one aspect of the multi-joint robot of the disclosed technology
  • FIG. 11 shows a specific example of the first modified example.
  • the direction of the fourth rotation axis J4 is perpendicular to the length direction of the second link 42 and parallel to the second rotation axis J2 and the third rotation axis J3.
  • the direction of the sixth rotation axis J6 is perpendicular to the length direction of the fourth link 44 and parallel to the fifth rotation axis J5.
  • the position of the hand 50 can be freely moved in three-dimensional space while keeping the position of the fourth joint 34 fixed.
  • Specific examples of the first modified example other than that shown in FIG. 11 include the directions shown in FIG. 12A to FIG. 12E for the directions of the fourth joint 34, the fifth joint 35, and the sixth joint 36.
  • the third link adjustment part 46 may include a fourth joint 34 having a fourth rotation axis J4 parallel to the length direction of the second link 42 or perpendicular to the length direction of the second link 42 and parallel or perpendicular to the second rotation axis J2 and the third rotation axis J3, and a fifth joint 35 provided between the fourth joint 34 and the third link 43 and having a fifth rotation axis J5 perpendicular to the fourth rotation axis J4, in which case the length direction of the third link 43 is perpendicular to the fifth rotation axis J5.
  • the multi-joint robot 91 of the second modified example is also one aspect of the multi-joint robot of the disclosed technology.
  • FIG. 13 shows a specific example of the second modified example.
  • the direction of the fourth rotation axis J4 is perpendicular to the length direction of the second link 42 and parallel to the second rotation axis J2 and the third rotation axis J3.
  • the "longitudinal angle" of the third link 43 i.e., the posture of the third link 43, can be set to any posture regardless of the position of the hand 50 by setting the fourth joint 34 and the fifth joint 35 to appropriate angles.
  • the object TT is located in the working space 108 between the bottom plate 102 and the ceiling plate 104.
  • the bottom plate 102 and the ceiling plate 104 are both horizontal and parallel to each other.
  • the object TT is located between the bottom plate 102 and the ceiling plate 104, on the far side as viewed from the opening 106 (right side in FIG. 14 and FIG. 15).
  • the fourth joint 34 can be moved forward while being secured at the height of the working space 108, and the hand 50 can be inserted into the working space 108 from the opening 106 on the front side and moved to the back side.
  • the fourth joint 34 and the fifth joint 35 when moving the hand 50 to the back side, it is possible to keep the "longitudinal angle" of the third link 43 at 90 degrees while moving the hand 50 closer to the object TT, and to maintain the posture of the third link 43 horizontal.
  • This operation corresponds to a second example of starting point-based object manipulation.
  • an object TT exists in a working space 118 surrounded by a front plate 112, a rear plate 114, and a bottom plate 116.
  • the front plate 112 and the rear plate 114 are both vertical and parallel to each other.
  • the bottom plate 116 is located below the front plate 112 and the rear plate 114.
  • the object TT is placed on the bottom plate 116.
  • the fourth joint 34 can be moved downward while maintaining the forward distance to the working space 108, and the hand 50 can be inserted into the working space 118 from the upper opening 120 and moved downward.
  • the fourth joint 34 and the fifth joint 35 it is possible to keep the "longitudinal angle" of the third link 43 at 180 degrees while moving the hand 50 closer to the object TT, and to maintain the posture of the third link 43 vertical.
  • This "vertical" includes not only the case where it is strictly vertical, but also the case where the third link 43 is inclined to such an extent that it does not come into contact with the front plate 112 and the rear plate 114.
  • Specific examples of the second modified example other than that shown in FIG. 13 include the directions shown in FIG. 18A and FIG. 18B for the directions of the fourth joint 34 and the fifth joint 35.
  • the multi-joint robot 91 of the second modified example it is possible to orient the third link 43 in any direction without moving the first link 41 and the second link 42.
  • the direction of the third link 43 relative to the first rotation axis J1 can be changed by rotating the fourth joint 34.
  • the orientation of the third link 43 relative to the reference plane can be changed by rotating the fifth joint 35.
  • the third link 43 can be oriented in any direction, and the position of the hand 50 can be moved within the two-dimensional curved surface.
  • the multi-joint robot 91 of the second modified example can move the position of the hand 50 in three-dimensional space by rotating the second joint 32 and the third joint 33 to move the first link 41 and the second link 42 while maintaining them within the above-mentioned "reference plane," and by rotating the fourth joint 34 and the fifth joint 35 to orient the third link 43 in any direction.
  • FIG. 20 shows a situation in which the workbench 122 is in front of the articulated robot 91, and an obstacle ST is to the left and right of the first link 41 and the second link 42.
  • the hand 50 can be moved left and right by rotating the fifth joint 35 as shown by the two-dot chain line in FIG. 20 without rotating the first joint 31. Because the first joint 31 is not rotated, the first link 41 and the second link 42 will not swing left and right and there is no risk of hitting the obstacle ST.
  • the third link adjustment part 46 may include a fourth joint 34 having a fourth rotation axis J4 that is perpendicular to the length direction of the second link 42 and parallel or perpendicular to the second rotation axis J2 and the third rotation axis J3, a fifth joint 35 that is connected to the fourth joint 34 without a link and has a fifth rotation axis J5 that is perpendicular to the fourth rotation axis J4, and a sixth joint 36 that is connected to the fifth joint 35 without a link and has a sixth rotation axis J6 that is perpendicular to the fifth rotation axis J5, in which case the length direction of the third link 43 is perpendicular to the sixth rotation axis J6.
  • the multi-joint robot 92 of the third modified example is also one aspect of the multi-joint robot of the disclosed technology.
  • FIG. 22 shows a specific example of the third modified example.
  • the direction of the fourth rotation axis J4 is perpendicular to the length direction of the second link 42 and parallel to the second rotation axis J2 and the third rotation axis J3.
  • the third link 43 can be oriented in any direction by rotating the fifth joint 35 and the sixth joint 36 as shown in FIG. 23, and the hand 50 can be moved on a spherical surface centered on the sixth joint 36. Furthermore, if there is a rotational range for the fifth joint 35 and the sixth joint 36, there will be a corresponding directional movable range for the third link 43, but the center direction of the directional movable range of the third link 43 can be changed by rotating the fourth joint 34.
  • the direction of the fourth joint 34 can be shown in FIG. 24.
  • the direction of the fourth rotation axis J4 is perpendicular to the length direction of the second link 42 and parallel to the reference plane.
  • the third link adjustment unit 46 has at least two joints connected in series with mutually orthogonal rotation axis directions, and can orient the length direction of the third link 43 in any direction.
  • the articulated robot 20 of the first embodiment is provided with a seventh joint 37 and an eighth joint 38 between the third link 43 and the hand 50. Since the seventh joint 37 and the eighth joint 38 have rotation axes (seventh rotation axis J7 and eighth rotation axis J8) that are perpendicular to each other, the articulated robot 20 is capable of changing the posture of the hand 50 relative to the third link 43 with two degrees of freedom.
  • Figure 26 shows a situation in which a cup CT containing liquid is placed on the support plate 124 as an example of an object TT.
  • Figure 27 when the cup CT is grasped by the hand 50 and moved (lifted) on a movement trajectory ML4 on a spherical surface centered on the sixth joint 36, it is possible to move the cup CT with the top facing up.
  • the posture of the hand 50 can be maintained in a constant direction relative to the direction of the first rotation axis J1 regardless of the position on the spherical surface.
  • a structure that allows adjustment with three degrees of freedom instead of two degrees of freedom may be used. That is, a structure that includes a joint having a rotation axis perpendicular to both the seventh rotation axis J7 and the eighth rotation axis J8 as the third degree of freedom.
  • This makes it possible to rotate the cup CT around the vertical axis (the vertical center of the cup CT) when, for example, gripping and lifting a cup CT.
  • the cup CT is an example of an object TT that does not need to be rotated around the vertical axis.
  • the directions of the seventh joint 37 and the eighth joint 38 are not limited to those described above, and examples thereof include the directions shown in Figures 28A and 28B. In both of the examples shown in Figures 28A and 28B, the seventh rotation axis J7 and the eighth rotation axis J8 are perpendicular to each other.
  • the articulated robot 20 of the first embodiment may be configured to not have either or both of the seventh joint 37 and the eighth joint 38. Even if it is configured to not have both the seventh joint 37 and the eighth joint 38, it is possible to grasp the target object TT with the hand 50 and move it to a predetermined location.
  • the articulated robot 20 of the first embodiment may be configured not to include the sixth joint 36.
  • the articulated robot 20 of the first embodiment may be configured not to include the sixth joint 36.
  • the articulated robot 20 has an imaging device 60 installed near the fourth joint. It is possible to perform work while photographing the hand 50 or the object TT with the imaging device 60.
  • the imaging device 60 is installed near the fourth joint 34 and therefore at a higher position than the object TT on the work table 122. This makes it possible to view the object TT from above (overlooking it).
  • the imaging device 60 In the articulated robot 20 of the first embodiment, it is also possible to capture images of the object TT with the imaging device 60 at multiple positions while moving the hand 50 toward the object TT. In this case, since the imaging device 60 is provided near the fourth joint 34, it moves roughly along the "reference plane". Compared to a configuration in which the imaging device 60 extends significantly outside the "reference plane" due to movement of the hand 50, such as when the imaging device 60 is provided near the hand 50, the change in the imaging position and imaging direction of the imaging device 60 relative to the object TT is small. For this reason, for example, if the imaging device 60 is a type that captures still images, the change in the position of the object TT in the multiple captured images is also small. Furthermore, even if the imaging device 60 is a type that captures videos, the position of the object TT does not change significantly in the videos.
  • the imaging device 60 since the imaging device 60 is provided near the fourth joint 34, it can capture an image from a position close to the base of the third link 43. Therefore, for example, as in the example shown in Figures 14 and 15, when the hand 50 approaches the object TT placed in the work space 108 between the bottom plate 102 and the ceiling plate 104 in a posture close to parallel to the bottom plate 102 and the ceiling plate 104, the object TT located at the back of the work space 108 can be captured by the imaging device 60 without being blocked by the bottom plate 102 and the ceiling plate 104.
  • a movable base 72 is provided instead of the fixed base 62 (see FIG. 29).
  • a movable base 73 is provided instead of the fixed base 62.
  • the imaging device 60 and the movable base 73 are provided on the hand 50 side of the fourth joint 34.
  • the movable base 72 shown in FIG. 30 can rotate the imaging device 60 in a tilt direction.
  • This tilt direction is a rotation direction around an axis parallel to the third rotation axis J3, and is a direction in which the imaging direction can be swung up and down.
  • the imaging device 60 is provided on the base 22 side of the fourth joint 34, when the hand 50 is moved forward while maintaining the attitude and height of the third link 43 constant, the inclination of the second link 42 gradually becomes gentler (becoming closer to horizontal). In this case, if the imaging device 60 does not rotate in the tilt direction, the imaging direction will change downward as the inclination of the second link 42 changes.
  • the imaging direction of the imaging device 60 can be maintained parallel to the third link 43 by rotating the imaging device 60 in the tilt direction.
  • the movable stand 73 shown in FIG. 31 can rotate the imaging device 60 in a pan direction.
  • This pan direction is a rotation direction around an axis (pan axis 74) perpendicular to the optical axis of the imaging device 60 and the third rotation axis J3, and is a direction in which the imaging direction can be swung left and right.
  • the imaging device 60 can be rotated in the pan direction to align the imaging direction of the imaging device 60 with the direction in which the hand 50 is moved.
  • a movable mount may be used that allows the imaging device 60 to rotate in both the pan and tilt directions.
  • the roll direction is the direction of rotation around an axis parallel to the optical axis of the imaging device 60.
  • the direction of the first rotation axis J1 is vertical, if the object is in the center of the field of view of the imaging device 60, the horizontal direction of the object TT perpendicular to the direction of the optical axis of the imaging device 60 will be reflected horizontally within the field of view of the imaging device 60 even if the imaging device 60 is not rotated in the roll direction.
  • the imaging device 60 is provided on the hand 50 side.
  • the imaging device 60 is realized by being provided between the fourth joint 34 and the fifth joint 35 by a movable base 73.
  • the movable base 73 shown in FIG. 32 can rotate the imaging device 60 in the pan direction (around the pan axis 74).
  • the fourth rotation axis J4 is parallel to the third rotation axis J3.
  • the fourth rotation axis J4 is parallel to the third rotation axis J3, and the imaging device 60 is provided closer to the hand 50 than the fourth joint 34. Therefore, the rotation of the fourth joint 34 moves the third link 43 and the hand 50 in the vertical direction, and the imaging range of the imaging device 60 also moves in the vertical direction. In other words, if it is acceptable for the vertical change in the imaging direction to be linked to the vertical change in the direction of the third link 43, it is not necessary to provide the movable base 73 with a structure for rotating the imaging range of the imaging device 60 in the tilt direction, and the structure can be simplified.
  • a mobile robot 26 having a moving mechanism 24 is shown. That is, in a configuration having a moving mechanism 24, it is possible to move the base 22, and therefore a mobile robot 26 including a multi-joint robot is configured.
  • the mobile robot 26 includes a multi-joint robot 20 as a component, and the concept of a multi-joint robot in the broad sense includes a mobile robot.
  • a multi-joint robot 20 that does not have a moving mechanism 24 may have a structure in which the floor, wall or ceiling of a building serves as the base 22, and the first joint 31 is connected to this floor, wall or ceiling. In this case, the position of the multi-joint robot is fixed to the mounting position relative to the floor, wall or ceiling of the building. In contrast, if the multi-joint robot is not fixed to the floor, wall or ceiling of the building, it can be installed in any position. Also, a mobile robot 26 that has a moving mechanism 24 can move to multiple work locations and perform various tasks using the multi-joint robot.
  • the mobile robot 26 shown in FIG. 34 is equipped with an imaging device 60. Therefore, while the mobile robot 26 is moving, it is possible for the imaging device 60 to capture images of the surroundings.
  • the imaging device 60 is provided near the fourth joint 34, which is at a higher position compared to, for example, the third joint 33. In other words, when the mobile robot is moving, the surroundings can be captured by the imaging device 60, which is in a higher position. For example, even if there is an object around the mobile robot that is higher than the third joint 33 when the mobile robot is moving, the area blocked by the object can be reduced, and images of the surroundings of the mobile robot can be captured by the imaging device 60.
  • the imaging device 60 is located near the fourth joint 34, especially higher than the fourth joint 34, the imaging range blocked by surrounding objects is narrowed, and as a result, a wide range of the surroundings can be imaged.
  • (Appendix 1) a first joint (31) connected to the base (22) and having a first rotation axis (J1) in a specific direction relative to the base (22); a second joint (32) connected to the first joint (31) without any other joint therebetween and having a second rotation axis (J2) perpendicular to the first rotation axis (J1); a first link (41) having one end connected to the second joint (32) and having a length in a direction perpendicular to the second rotation axis (J2); a third joint (32) provided at the other end of the first link (41) and having a third rotation axis (J3) parallel to the second rotation axis (J2); a second link (42) having one end connected to the third joint (32) and having a length in a direction perpendicular to the third rotation axis (J3); a third link adjustment portion (46) provided at the other end of the second link (42); a third link (43) having one end connected to the third link adjustment portion (46
  • the third link adjustment portion (46) includes a fourth joint (34) having a fourth rotation axis (J4) perpendicular to the longitudinal direction of the second link (42) and parallel or perpendicular to the second rotation axis (J2) and the third rotation axis (J3), a fifth joint (35) provided between the fourth joint (34) and the third link (43) and having a fifth rotation axis (J5) perpendicular to the fourth rotation axis (J4), and a sixth joint (36) provided between the fifth joint (35) and the third link (43) and having a sixth rotation axis (J6) perpendicular to the fifth rotation axis (J5),
  • the fourth rotation axis (J4) and the sixth rotation axis (J6) are spaced apart in the direction of the fifth rotation axis (J5),
  • the length direction of the third link (43) is perpendicular to the sixth rotation axis (J6).
  • the third link adjustment portion (46) includes a fourth joint (34) having a fourth rotation axis (J4) parallel to the longitudinal direction of the second link (42) or perpendicular to the longitudinal direction of the second link (42) and parallel or perpendicular to the second rotation axis (J2) and the third rotation axis (J3), a fifth joint (35) provided between the fourth joint (34) and the third link (43) and having a fifth rotation axis (J5) perpendicular to the fourth rotation axis (J4), a fourth link (43) having one end connected to the fifth joint (35) and having a length in a direction perpendicular to the fifth rotation axis (J5), and a sixth joint (36) provided at the other end of the fourth link (43) and having a sixth rotation axis (J6) perpendicular to the longitudinal direction of the fourth link (43) and parallel or perpendicular to the fifth rotation axis (J5),
  • the length direction of the third link (43) is per
  • the articulated robot (20) according to claim 1. (Appendix 4)
  • the third link adjustment portion (46) includes a fourth joint (34) having a fourth rotation axis (J4) parallel to the longitudinal direction of the second link (42) or perpendicular to the longitudinal direction of the second link (42) and parallel to or perpendicular to the second rotation axis (J2) and the third rotation axis (J3), and a fifth joint (35) provided between the fourth joint (34) and the third link (43) and having a fifth rotation axis (J5) perpendicular to the fourth rotation axis (J4),
  • the length direction of the third link (43) is perpendicular to the fifth rotation axis (J5).
  • the imaging device (60) is provided on the side of the base (22) relative to a joint provided at a position closest to the second link (42) among the joints provided in the third link adjustment portion (46);
  • the joint provided at a position closest to the second link (42) is a fourth joint (34) having a fourth rotation axis (J4) parallel to the second rotation axis (J2) and the third rotation axis (J3),
  • the imaging device (60) is provided on the end effector (50) side relative to the fourth joint (34),
  • the joint provided at a position closest to the second link (42) is a fourth joint (34) having a fourth rotation axis (J4) parallel to the second rotation axis (J2) and the third rotation axis (J3),
  • the imaging device (60) is provided on the end effector (50) side relative to the fourth joint (34).
  • (Appendix 11) A multi-joint robot (20) according to any one of appendices 1 to 5; A movement mechanism (24) for moving the articulated robot; A mobile robot (26) having a (Appendix 12) 12.

Landscapes

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Abstract

多関節ロボットは、基部から離れた可変位置である第二リンクの先端側に操作の実質的な起点となる関節を設け、第二リンクの先端側の関節を含む第三リンク調節部に第三リンクを介し接続されるハンドを備え、第三リンク調節部は、直列に接続され回転軸の方向が互いに直交する少なくとも２つの関節を備え前記第三リンクの長さ方向を任意の方向に向けることができる。

Description

多関節ロボット、及びモバイルロボット
　本開示は、多関節ロボット、及びモバイルロボットに関する。
　特開２０２０－１８１４８５号公報には、６軸多関節型ロボットが記載されている。具体的には、ロボットは、ベースに対して回転可能に支持された旋回胴と、旋回胴に対して回転可能に支持された第１アームと、第１アームに対して回転可能に支持された第２アームとを備えている。さらに、ロボットは、第２アームの先端に、３軸の手首ユニットを備え、手首ユニット先端には、ワークを把持する等の作業を行うツールであるハンドが装着されている。そして、ベースに対する旋回胴、旋回胴に対する第１アーム、第１アームに対する第２アームの移動を組み合わせることにより、手首ユニットを動作範囲内の任意の３次元位置に配置することができ、３軸の手首ユニットを作動させることにより、ハンドの姿勢を任意に移動させることができるようになっている。
　多関節ロボットの用途には、アームの基部が背の低い台車上のような床面に近い低い位置にあり、アームに支持されたハンドが床面から一定の高さがある場所で対象物を操作する用途がある。このような操作の第１の例として机の上に置かれた対象物を把持して対象物の位置や姿勢を変える操作、第２の例として多段の棚の奥の方に置かれた対象物を把持して対象物及びアームが上下の棚や棚上の横に置かれた他の物体に接触しないように対象物を引き出す操作がある。第１の例の場合には、机の面よりも高い位置に操作の実質的な起点となる関節（人体で例えれば肩に相当する関節）の位置を確保し、その関節よりもハンド側の部分で対象物の操作に必要な自由な動きができる必要がある。第２の例の場合には、対象物が置かれた棚の高さに操作の実質的な起点となる関節の位置を確保し、アームのハンドに近い部分を水平な姿勢に維持しつつ、操作の実質的な起点となる関節を水平な方向（対象物を引き出す方向）に移動させる必要がある。第１の例及び第２の例に代表されるような物体操作を起点利用型物体操作とよぶ。
　特開２０２０－１８１４８５号公報に記載の６軸多関節ロボットでは、３次元位置を自由に調整できる関節は第２アームの先端の関節であり、第２アームの先端に備えられているのは３軸の手首ユニットだけであるから、第２アームの先端の関節を起点とする物体操作はできない。一方、多関節ロボットの関節数を十分多くすれば、第１の例及び第２の例のような操作も可能となるが、必要以上に多くの数の関節を備えることは、コストの増加、重量の増加、消費電力の増加などの面で不利である。
　本開示は、基部に旋回軸を備えることを前提として、旋回軸の方向に基部から離れた可変位置に操作の実質的な起点となる関節を配置可能にするとともに、関節の総数がなるべく少ない構造で、起点利用型物体操作ができる多関節ロボットを提供することを目的とする
　本開示の一態様は、基部に接続され基部に対して特定の方向の第一回転軸を有する第一関節と、前記第一関節に他の関節を介在させることなく接続され、前記第一回転軸に対して直交する方向の第二回転軸を有する第二関節と、前記第二関節に一端が接続され、前記第二回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第一リンクと、前記第一リンクの他端に設けられ、前記第二回転軸と平行な第三回転軸を有する第三関節と、前記第三関節に一端が接続され、前記第三回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第二リンクと、前記第二リンクの他端に設けられる第三リンク調節部と、前記第三リンク調節部に一端が接続される第三リンクと、前記第三リンク調節部に前記第三リンクを介して接続されるエンドエフェクタを備え、前記第三リンク調節部は、直列に接続され回転軸の方向が互いに直交する少なくとも２つの関節を備え前記第三リンクの長さ方向を任意の方向に向けることができる多関節ロボットである。
　本開示の他の態様は、基部に接続され基部に対して特定の方向の第一回転軸を有する第一関節と、前記第一関節に他の関節を介在させることなく接続され、前記第一回転軸に対して直交する方向の第二回転軸を有する第二関節と、前記第二関節に一端が接続され、前記第二回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第一リンクと、前記第一リンクの他端に設けられ、前記第二回転軸と平行な第三回転軸を有する第三関節と、前記第三関節に一端が接続され、前記第三回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第二リンクと、前記第二リンクの他端に設けられる第三リンク調節部と、前記第三リンク調節部に一端が接続さる第三リンクと、前記第三リンク調節部に前記第三リンクを介して接続されるエンドエフェクタを備え、前記第三リンク調節部は、直列に接続され回転軸の方向が互いに直交する少なくとも２つの関節を備え前記第三リンクの長さ方向を任意の方向に向けることができる多関節ロボットと、前記多関節ロボットを移動させる移動機構と、を有するモバイルロボットである。
本開示によれば、基部に旋回軸を備えることを前提として、旋回軸の方向に基部から離れた可変位置である第二リンクの先端側に操作の実質的な起点となる関節を配置可能にするとともに、関節の総数がなるべく少ない構造で、起点利用型物体操作ができる。
図１は第一実施形態の多関節ロボットを示す斜視図である。 図２Ａは第一実施形態の多関節ロボットの関節の動作を示す説明図である。 図２Ｂは第一実施形態の多関節ロボットの関節の動作を示す説明図である。 図２Ｃは第一実施形態の多関節ロボットの関節の動作を示す説明図である。 図３は第一実施形態の多関節ロボットを示す概略側面図である。 図４は第一実施形態の多関節ロボットを示す概略平面図である。 図５は第一実施形態の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。 図６は第一実施形態の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。 図７は第一実施形態の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。 図８は第一実施形態の多関節ロボットの動作を示す概略平面図である。 図９Ａは第一実施形態の多関節ロボットのリンクの組合せ例を示す説明図である。 図９Ｂは第一実施形態の多関節ロボットのリンクの組合せ例を示す説明図である。 図１０は第一実施形態の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。 図１１は第一変形例の具体例の多関節ロボットを示す概略側面図である。 図１２Ａは第一変形例の具体例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。 図１２Ｂは第一変形例の具体例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。 図１２Ｃは第一変形例の具体例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。 図１２Ｄは第一変形例の具体例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。 図１２Ｅは第一変形例の具体例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。 図１３は第二変形例の具体例の多関節ロボットを示す概略側面図である。 図１４は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。 図１５は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。 図１６は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。 図１７は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。 図１８Ａは第二変形例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。 図１８Ｂは第二変形例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。 図１９は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。 図２０は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略平面図である。 図２１は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略平面図である。 図２２は第三変形例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す概略側面図である。 図２３は第三変形例の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。 図２４は第三変形例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。 図２５は第一実施形態の多関節ロボットの関節を示す概略側面図である。 図２６は第一実施形態の多関節ロボットの関節の動作を示す概略側面図である。 図２７は第一実施形態の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。 図２８Ａは第一実施形態の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。 図２８Ｂは第一実施形態の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。 図２９は第一実施形態の多関節ロボットを示す概略側面図である。 図３０は第四変形例の多関節ロボットを示す概略側面図である。 図３１は第五変形例の多関節ロボットを示す概略側面図である。 図３２は第六変形例の多関節ロボットを示す概略側面図である。 図３３は第一実施形態のモバイルロボットを示す概略側面図である。 図３４は第一実施形態のモバイルロボットを示す概略側面図である。
　以下、本開示の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一又は実質的に同等な要素、部材及び部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法及び比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
　図１に示すように、第一実施形態に係る多関節ロボット２０は、一例として８軸の自由度を有するロボットである。
　多関節ロボット２０は、基部２２を有している。図１に示す例では、基部２２は直方体状である。以下において、基部２２の座標系として、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を設定する。Ｘ軸方向は基部２２の前後方向、Ｙ軸は基部２２の左右方向、Ｚ軸は基部２２の高さ方向である。この左右方向は、基部２２の幅方向でもある。
　基部２２には、移動機構２４が設けられている。モバイルロボット２６は、多関節ロボット２０と移動機構２４と、を含んでいる。
　移動機構２４は、２つの駆動輪２４Ａと、２つの従動輪２４Ｂと、を有している。２つの駆動輪２４Ａは左右方向に離隔して基部２２に設けられ、２つの従動輪２４Ｂも、左右向に離隔して基部２２に設けられている。これらの駆動輪２４Ａ及び従動輪２４Ｂは、モバイルロボット２６を支持している。
　駆動輪２４Ａは、図示しない駆動源によって回転駆動される。例えば、２つの駆動輪２４Ａを一定の回転数で回転させることで、基部２２を直線運動させることができる。また、２つの駆動輪２４Ａの回転数を左右で異ならせる（差動させる）ことで、基部２２を旋回させることができる。これに対し、従動輪２４Ｂは、自由に回転可能である。さらに、従動輪２４Ｂの回転軸は、水平面内で自由に方向が変わる。すなわち、従動輪２４Ｂは、自在キャスター（旋回キャスター）である。
　多関節ロボット２０は、第一関節３１、第二関節３２、第三関節３３、第四関節３４、第五関節３５、第六関節３６、第七関節３７及び第八関節３８を備えている。さらに、多関節ロボット２０は、第一リンク４１、第二リンク４２、第三リンク４３、第四リンク４４及びエンドエフェクタ５０を備えている。
　エンドエフェクタ５０は、ハンド又は吸着パッドであってよい。本開示では、以降はハンド５０として説明する。
　第一関節３１は、基部２２に対して特定の方向の第一回転軸Ｊ１を有している。本実施形態では、特定の方向は、基部２２の上面２２Ａに対する法線方向である。なお、図示の例では、基部２２の上面２２Ａは、床面ＬＦと平行である。したがって、基部２２の上面２２Ａに対する法線方向は、床面ＬＦに対する法線方向でもある。床面ＬＦが水平である場合、第一回転軸Ｊ１の方向は鉛直方向である。
　第二関節３２は、第一関節３１に対し、他の関節を介することなく接続されている。第二関節３２は、第一回転軸Ｊ１に対して直交する方向の第二回転軸Ｊ２を有している。
　第一リンク４１の一端４１Ａは、第二関節３２に接続されている。第一リンク４１は、一端４１Ａから、第二回転軸Ｊ２に対して垂直な方向に長さを有している。
　第三関節３３は、第一リンク４１の他端４１Ｂに設けられている。第三関節３３は、第二回転軸Ｊ２と平行な第三回転軸Ｊ３を有している。
　第二リンク４２の一端４２Ａは、第三関節３３に接続されている。第二リンク４２は、一端４２Ａから、第三回転軸Ｊ３に対して垂直な方向に長さを有している。
　第四関節３４は、第二リンク４２の他端４２Ｂに接続されている。第四関節３４は、第三回転軸Ｊ３と平行な第四回転軸Ｊ４を有している。
　第五関節３５は、第四関節３４に接続されている。第五関節３５は、第四回転軸Ｊ４に直交する方向の第五回転軸Ｊ５を有している。
　本開示の技術において「直交」には、対象の軸のいずれか一方又は両方を延長すると直角に交わる場合の他、対象の軸どうしが、ねじれの位置にある状態のように、特定の方向から見て直角に交わる場合も含む。本開示の技術における「垂直」も、同様である。
　第四リンク４４の一端４４Ａは、第五関節３５に接続されている。第四リンク４４は、一端４４Ａから、第五回転軸Ｊ５に対して平行な方向に長さを有している。
　第六関節３６は、第四リンク４４の他端４４Ｂに設けられている。第六関節３６は、第四リンクの長さ方向に対して直交する方向の第六回転軸Ｊ６を有している。第四回転軸Ｊ４と第六回転軸Ｊ６とは、第五回転軸Ｊ５の方向に離隔している。換言すれば、第四回転軸Ｊ４と第六回転軸Ｊ６とは、第五回転軸Ｊ５の方向に所定の距離Ｌ１を有している。
　第七関節３７及び第八関節３８は、第三リンク４３とハンド５０との間に備えられている。第三リンク４３に近い関節が第七関節３７であり、ハンド５０に近い関節が第八関節３８である。
　第七関節３７の第七回転軸Ｊ７と、第八関節３８の第八回転軸Ｊ８とは、互いに直交している。図示の例では、第七回転軸Ｊ７は第六回転軸Ｊ６と平行である。
　ハンド５０は、第八関節３８に接続されている。第三リンク４３は、ハンド５０に近い位置のリンクである。第三リンク４３の一端４３Ａが第六関節３６に接続され、第三リンク４３の他端４３Ｂが第七関節３７に接続されている。そして、ハンド５０は、第七関節３７、及び第八関節３８を介して、第三リンク４３に接続されていると言える。
　図３に示すように、第三リンク調節部４６は、第四関節３４、第五関節３５、第四リンク４４及び第六関節３６を含む部分である。第四関節３４は、第三リンク調節部４６の一端であり、第六関節３６は第三リンク調節部４６の他端である。
　ハンド５０は、対象物ＴＴ（図１４及び図１５参照）に対し所定の操作や加工を施す要素である。ハンド５０は、対象物ＴＴに対しこのような所定の操作や加工を施すことが可能であれば、具体的な構造は限定されない。たとえば、ハンド５０としては、対象物ＴＴを把持可能な構成とされる。
　上記した各関節は、図示しない駆動源によって駆動されることにより、それぞれの回転軸を中心として回転する。同様に、ハンド５０も、図示しない駆動源によって駆動され、対象物ＴＴに対し所定の操作や加工を施す。
　以下では、第三リンク４３の「長手方向角」を、第一回転軸Ｊ１の軸方向に対して成す角度として定義する。図１の例では第一回転軸Ｊ１の方向は鉛直方向である。この場合において「長手方向角」が９０度になっていれば、第三リンク４３の姿勢は水平である。
　また、以下では、「基準平面」として、第一回転軸Ｊ１を通る平面であって、第二回転軸Ｊ２に垂直な（第二回転軸Ｊ２を法線とする）平面として定義する。また、多関節ロボット２０の上下方向を以下のように定義する。
上方向：第一回転軸Ｊ１の軸方向に基部から離れる方向
下方向：上方向の１８０度反対方向
　さらに、図４に示すように、第三リンク４３の姿勢が「基準平面」に平行な状態における、多関節ロボット２０の前方向、後方向、及び左右方向を以下のように定義する。
前方向：第一回転軸Ｊ１からハンド５０の位置を向く方向
後方向：前方向と反対の方向
左右方向：前方向及び第一回転軸Ｊ１方向と９０度を成す方向
　第五回転軸Ｊ５が基部２２の前後方向と平行である状態で、多関節ロボット２０の前方向、後方向、及び左右方向は、基部２２の前方向、後方向、及び左右方向と一致する。
　多関節ロボット２０は、撮像装置６０（図２９参照）を備えている。撮像装置６０は、第四関節３４の近傍に備えられている。
　ここで、撮像装置６０を設ける位置としての第四関節３４の「近傍」とは、第四関節３４よりもハンド５０の側においては、第五関節３５よりも第四関節３４に近い位置であり、第四関節３４よりも基部２２の側においては、第三関節３３よりも第四関節３４に近い位置と定義される。
　第一実施形態の多関節ロボット２０では、撮像装置６０は、第二リンク４２から上方に延出された固定架台６２に固定されている。固定架台６２は撮像装置６０を支持する支持部材の一例である。
　撮像装置６０としては、静止画を撮像するカメラであっても良いし、動画を撮像するカメラであってもよい。
　次に、本実施形態の多関節ロボット２０（モバイルロボット２６）の動作、及び作用を説明する。多関節ロボット２０（モバイルロボット２６）の動作を説明する図面では、図２Ａ～図２Ｃに示す記号を用いる。図２Ａ～図２Ｃに示す例はいずれも、各種の関節及びリンクを代表するものとして、関節３０及びリンク４０を図示している。そして、それぞれの記号は、関節３０を中心として、リンク４０が矢印Ｒ１方向に回転することを意味する。
　図３及び図４では、図２Ａ～図２Ｃに示す関節の図形及びリンクの図形を用いて多関節ロボット２０を表現している。図３及び図４において、各関節及び各リンクの接続順序、各関節の回転軸の方向、及び各リンクの方向は正しく表されている。一方、各関節及び各リンクの３次元位置は必ずしも正しく表されていない。例えば、図１を参照すると、第一関節３１及び第二関節３２は互いにＹ方向に離れていることがわかるが、図４では第一関節３１及び第二関節３２がＹ方向に離れてないかのように表されている。また、図３における第四関節３４及び第五関節３５の３次元的な配置関係は、第五関節３５が第四関節３４に対してＸ方向にあってもよいしＹ方向にあってもよいしＺ方向にあってもよい。どの配置関係であったとしても、第五関節３５の回転軸Ｊ５の方向が、第四関節３４の回転に伴ってＸＺ面内で回転することについては変わりがない。
　また、多関節ロボット２０（モバイルロボット２６）の動作を説明する各図面では、説明に用いない関節は図示を省略することがある。たとえば図５では、第七関節３７及び第八関節３８の図示を省略している。
　本実施形態の多関節ロボット２０では、図５に示すように、基部２２に接続され基部２２に対して特定の方向の第一回転軸Ｊ１を有する第一関節３１と、第一関節３１に他の関節を介在させることなく接続され、第一回転軸Ｊ１に対して直交する方向の第二回転軸Ｊ２を有する第二関節３２と、第二関節３２に一端３１Ａが接続され、第二回転軸Ｊ２に対して垂直な方向に長さを有する第一リンク３１と、第一リンク３１の他端３１Ｂに設けられ、第二回転軸Ｊ２と平行な第三回転軸Ｊ３を有する第三関節３３と、第三関節３３に一端４２Ａが接続され、第三回転軸Ｊ３に対して垂直な方向に長さを有する第二リンク４２と、第二リンク４２の他端４２Ｂに設けられる第三リンク調節部４６とを備えている。ここで、第三リンク調節部４６は、第二リンク４２の長さ方向に対して直交し、かつ、第二回転軸Ｊ２及び第三回転軸Ｊ３に対して平行な方向の第四回転軸Ｊ４を有する第四関節３４、第四関節３４と第三リンク４３との間に設けられ第四回転軸Ｊ４に対して直交する方向の第五回転軸Ｊ５を有する第五関節３５、及び第五関節３５と第三リンク４３との間に設けられ第五回転軸Ｊ５に対して直交する方向の第六回転軸Ｊ６を有する第六関節３６を備え、第四回転軸Ｊ４と第六回転軸Ｊ６とは、第五回転軸Ｊ５と平行な方向に離隔している。さらに、第三リンク４３の長さ方向は第六回転軸Ｊ６に対して垂直な方向である。
　本実施形態の多関節ロボット２０の構造によれば、第一関節３１、第二関節３２及び第三関節３３を回転させることで、第四関節３４の位置を３次元空間内で自由に移動させることができる。また、第一関節３１、第二関節３２及び第三関節３３を回転させず、第四関節３４、第五関節３５及び第六関節３６のみを回転させることで、第四関節３４の位置を固定したままで、ハンド５０の位置を３次元空間内で自由に移動させることができる
　図６～図８には、一例として、多関節ロボット２０の前方に作業台１２２があり、第一リンク４１及び第二リンク４２の後方に障害物ＳＴがある状況が示されている。
　この状況において、多関節ロボット２０は、作業台１２２の面よりも高い位置に第四関節３４を確保し、第四関節３４よりもハンド５０側の部分で対象物の操作に必要な自由な動きができる。これは起点利用型物体操作の第一の例に相当する。
　また、この状況において、多関節ロボット２０は、ハンド５０で対象物の操作をするとき、第一リンク４１及び第二リンク４２の姿勢が変化しないため、第三関節３３、第一リンク４１又は第二リンク４２が障害物ＳＴに接触することはない。
　なお、図５において、第五関節３５と第六関節３６との間に第四リンク４４を備えているが、これに限定されない。他の例として、図９Ａのように、さらに第四関節３４と第五関節３５との間に第五リンク４５を備えても良く、または、図９Ｂのように、第四関節３４と第五関節３５との間に第五リンク４５のみを備えても良い。図９Ａ及び図９Ｂの例においても、第四回転軸Ｊ４と第六回転軸Ｊ６とは、第五回転軸Ｊ５と平行な方向に離隔している。
　また、第四関節３４の方向は、図５に示す方向に限定されず、図１０に示す方向を例示できる。図１０における第四回転軸Ｊ４の方向は、第二リンク４２の長さ方向に対して直交し、かつ、第二回転軸Ｊ２及び第三回転軸Ｊ３に対して直交する方向である。図５の場合及び図１０の場合を考慮すると、第四回転軸Ｊ４の方向は、第二リンク４２の長さ方向に対して直交し、かつ、第二回転軸Ｊ２及び第三回転軸Ｊ３に対して平行な方向又は直交する方向であってよい。
　第一変形例として、第三リンク調節部４６は、第二リンク４２の長さ方向に対して直交し、かつ、第二回転軸Ｊ２及び第三回転軸Ｊ３に対して平行な方向又は直交する方向の第四回転軸Ｊ４を有する第四関節３４、第四関節３４と第三リンク４３との間に設けられ第四回転軸Ｊ４に対して直交する方向の第五回転軸Ｊ５を有する第五関節３５、第五関節３５に一端４４Ａが接続され第五回転軸Ｊ５に対して垂直な方向に長さを有する第四リンク４４、及び第四リンク４４の他端４４Ｂに設けられ第四リンク４４の長さ方向に対して直交し、かつ、前記第五回転軸Ｊ５に対して平行な方向又は直交する方向の第六回転軸Ｊ６を有する第六関節３６を備えるものであってよく、この場合において第三リンク４３の長さ方向は第六回転軸Ｊ６に対して垂直な方向である。第一変形例の多関節ロボット９０も、開示の技術の多関節ロボットの一態様である。
　図１１は、第一変形例の具体例を示す。図１１において、第四回転軸Ｊ４の方向は、第二リンク４２の長さ方向に対して直交し、かつ、第二回転軸Ｊ２及び第三回転軸Ｊ３に対して平行な方向である。また、第六回転軸Ｊ６の方向は、第四リンク４４の長さ方向に対して直交し、かつ、第五回転軸Ｊ５に対して平行な方向である。
　第一変形例の多関節ロボット９０の構造においても、第一関節３１、第二関節３２及び第三関節３３を回転させず、第四関節３４、第五関節３５及び第六関節３６のみ回転させることで、第四関節３４の位置を固定したままで、ハンド５０の位置を３次元空間内で自由に移動させることができる。
　第一変形例の図１１以外の具体例として、第四関節３４、第五関節３５及び第六関節３６の方向について、図１２Ａ～図１２Ｅに示す各方向を例示できる。
　第二変形例として、第三リンク調節部４６は、第二リンク４２の長さ方向に対して平行な方向の第四回転軸Ｊ４又は第二リンク４２の長さ方向に対して直交し、かつ、第二回転軸Ｊ２及び第三回転軸Ｊ３に対して平行な方向又は直交する方向の第四回転軸Ｊ４を有する第四関節３４、及び第四関節３４と第三リンク４３との間に設けられ第四回転軸Ｊ４に対して直交する方向の第五回転軸Ｊ５を有する第五関節３５を備えるものであってよく、この場合において第三リンク４３の長さ方向は第五回転軸Ｊ５に対して垂直な方向である。第二変形例の多関節ロボット９１も、開示の技術の多関節ロボットの一態様である。
　図１３は、第二変形例の具体例を示す。図１３において、第四回転軸Ｊ４の方向は、第二リンク４２の長さ方向に対して直交し、かつ、第二回転軸Ｊ２及び第三回転軸Ｊ３に対して平行な方向である。
　第二変形例の多関節ロボット９１は、第一関節３１、第二関節３２及び第三関節３３を回転させて第四関節３４の位置を３次元空間内で自由に移動させるときに、第四関節３４及び第五関節３５を適切な角度とすることで、第三リンク４３の「長手方向角」すなわち第三リンク４３の姿勢を、ハンド５０の位置に関わらず任意の姿勢とすることが可能である。
　図１４及び図１５には、第二変形例の多関節ロボット９１が、操作の対象物ＴＴと共に概略的に示されている。
　図１４に示す例では、底板１０２と天井板１０４の間の作業空間１０８に対象物ＴＴがある。底板１０２及び天井板１０４はいずれも水平であり、互いに平行である。底板１０２と天井板１０４の間の作業空間１０８では、多関節ロボット９１から見て手前側（図１４及び図１５における左側）に開口部１０６がある。対象物ＴＴは、開口部１０６から見て奥側（図１４及び図１５における右側）で、底板１０２と天井板１０４の間にある。
　この場合、多関節ロボット９１では、図１５に示すように、第二関節３２及び第三関節３３を適切な角度とすることで、第四関節３４を作業空間１０８の高さに確保したまま前方に移動させて、ハンド５０を手前側の開口部１０６から作業空間１０８内へ差し入れて奥側へ移動させることができる。また、ハンド５０を奥側へ移動させる際に、第四関節３４及び第五関節３５を適切に回転させることで、ハンド５０を対象物ＴＴに近づけながら第三リンク４３の「長手方向角」を９０度に保ち、第三リンク４３の姿勢を水平に維持することが可能である。第三リンク４３の姿勢を水平に維持することで、第三リンク４３が作業空間１０８内のどの位置にあっても、底板１０２、及び天井板１０４と干渉することを回避できる。この「水平」には、厳密に水平である場合だけでなく、第三リンク４３が底板１０２、及び天井板１０４に接触しない程度に傾斜している場合も含む。この操作は、起点利用型物体操作の第二の例に相当する。
　図１６に示す例では、前板１１２、後板１１４、及び底板１１６で囲まれた作業空間１１８に対象物ＴＴが存在している。前板１１２及び後板１１４はいずれも鉛直であり、互いに平行である。底板１１６は前板１１２及び後板１１４の下部に位置している。前板１１２と後板１１４の上部には開口部１２０がある。対象物ＴＴは、底板１１６上に置かれている。
　この場合、多関節ロボット９１では、図１７に示すように、第二関節３２及び第三関節３３を適切な角度とすることで、第四関節３４を作業空間１０８までの前方距離に確保したまま下方に移動させて、ハンド５０を上側の開口部１２０から作業空間１１８内に差し入れて下側へ移動させることができる。また、ハンド５０を下側へ移動させる際に、第四関節３４及び第五関節３５を適切に回転させることで、ハンド５０を対象物ＴＴに近づけながら第三リンク４３の「長手方向角」を１８０度に保ち、第三リンク４３の姿勢を鉛直に維持することが可能である。第三リンク４３の姿勢を鉛直に維持することで、第三リンク４３が作業空間１１８内のどの位置にあっても、前板１１２及び後板１１４と干渉することを回避できる。この「鉛直」には、厳密に鉛直である場合だけでなく、第三リンク４３が前板１１２、及び後板１１４に接触しない程度に傾斜している場合も含む。
　なお、前板１１２及び後板１１４が互いに平行な状態で鉛直方向に対し傾斜している場合であっても、第四関節３４及び第五関節３５を適切に回転させることで、第三リンク４３の「長手方向角」を一定に保ち、第三リンク４３の姿勢を、前板１１２及び後板１１４と平行に維持することが可能である。
　第二変形例の図１３以外の具体例として、第四関節３４及び第五関節３５の方向について、図１８Ａ及び図１８Ｂに示す各方向を例示できる。
　さらに、第二変形例の多関節ロボット９１では、第一リンク４１及び第二リンク４２は動かさずに、第三リンク４３を任意の方向に向けることが可能である。たとえば、図１９に一点鎖線で示す例では、第四関節３４を回転させることで、第三リンク４３の第一回転軸Ｊ１に対する方向を変えられる。
　また、図１９に二点鎖線で示す例では、第五関節３５を回転させることで、第三リンク４３の基準平面に対する方向を変えられる。すなわち、第四関節３４及び第五関節３５のみを回転させることにより、第三リンク４３を任意の方向に向け、ハンド５０の位置を二次元曲面内で移動させることができる。
　これにより、第二変形例の多関節ロボット９１は、第二関節３２及び第三関節３３を回転させて、第一リンク４１及び第二リンク４２を上記した「基準平面」内に維持したまま移動させ、そして、第四関節３４及び第五関節３５を回転させて、第三リンク４３を任意の方向に向けることにより、ハンド５０の位置を３次元空間内で移動させることが可能である。
　図２０には、多関節ロボット９１の前方向に作業台１２２があり、第一リンク４１及び第二リンク４２の左右方向に障害物ＳＴがある状況が示されている。この状況において、ハンド５０の位置を作業台１２２上で左右方向に移動させる場合に、図２１に二点鎖線で示すように、第一関節３１を回転させると、第一リンク４１及び第二リンク４２が左右方向に振れ、障害物ＳＴに当たるおそれがある。これに対し、第一実施形態の多関節ロボット９１では、第一関節３１を回転させることなく、図２０に二点鎖線で示すように第五関節３５を回転させることにより、ハンド５０を左右方向に移動させることができる。第一関節３１を回転させないので、第一リンク４１及び第二リンク４２が左右方向に振られることはなく、障害物ＳＴに当たるおそれもない。
　第三変形例として、第三リンク調節部４６は、第二リンク４２の長さ方向に対して直交し、かつ、第二回転軸Ｊ２及び第三回転軸Ｊ３に対して平行な方向又は直交する方向の第四回転軸Ｊ４を有する第四関節３４、第四関節３４にリンクを介在させることなく接続され第四回転軸Ｊ４に対して直交する方向の第五回転軸Ｊ５を有する第五関節３５及び第五関節３５にリンクを介在させることなく接続され第五回転軸Ｊ５に対して直交する方向の第六回転軸Ｊ６を有する第六関節３６を備えるものであってよく、この場合において第三リンク４３の長さ方向は第六回転軸Ｊ６に対して垂直な方向である。第三変形例の多関節ロボット９２も、開示の技術の多関節ロボットの一態様である。
　図２２は、第三変形例の具体例を示す。図２２において、第四回転軸Ｊ４の方向は、第二リンク４２の長さ方向に対して直交し、かつ、第二回転軸Ｊ２及び第三回転軸Ｊ３に対して平行な方向である。
　第三変形例の多関節ロボット９２では、図２３のように第五関節３５及び第六関節３６の回転により、第三リンク４３を任意の方向に向け、ハンド５０を第六関節３６を中心とした球面上を移動させることができる。さらに、第五関節３５及び第六関節３６の回転可能範囲がある場合には、それによる第三リンク４３の方向可動範囲が存在するが、第四関節３４の回転により、第三リンク４３の方向可動範囲の中心方向を変えることができる。
　また、第三変形例の図２２以外の具体例として、第四関節３４の方向は、図２４に示す方向を例示できる。図２４において、第四回転軸Ｊ４の方向は、第二リンク４２の長さ方向に対して直交し、かつ、基準平面と平行である。
　これら多関節ロボット２０、９０、９１及び９２のいずれにおいても、第三リンク調節部４６は、直列に接続され回転軸の方向が互いに直交する少なくとも２つの関節を備え、第三リンク４３の長さ方向を任意の方向に向けることができる。ただし、「任意の方向」について、各関節の可動範囲が制約されることによる方向の制約は存在しうる。
　第一実施形態の多関節ロボット２０は、図２５に示すように、第三リンク４３とハンド５０との間に、第七関節３７及び第八関節３８が備えられている。第七関節３７と第八関節３８とが互いに直交する回転軸（第七回転軸Ｊ７と第八回転軸Ｊ８）を有するので、多関節ロボット２０は第三リンク４３に対するハンド５０の姿勢を、２自由度で変更することが可能である。
　図２６には、支持板１２４上に、対象物ＴＴの一例として、液体が入っているコップＣＴが載っている状況が示されている。図２７に示すように、ハンド５０によってコップＣＴを掴んだ状態で、第六関節３６を中心として球面上の移動軌跡ＭＬ４上で移動させる（持ち上げる）場合、コップＣＴの上部を上にしたままで移動させることが可能である。すなわち、ハンド５０によってコップＣＴを掴んだ状態で球面上を移動させる場合に、球面上のどの位置であっても、ハンド５０の姿勢を、第一回転軸Ｊ１の方向に対して一定の方向に維持できる。
　なお、このようにハンド５０の姿勢を調整する場合に、２自由度ではなく、３自由度で調整できる構造としてもよい。すなわち、３番目の自由度として、第七回転軸Ｊ７及び第八回転軸Ｊ８の両方に直交する方向の回転軸を有する関節を備えた構造である。これにより、例えばコップＣＴを掴んで持ち上げる場合に、コップＣＴを鉛直軸（コップＣＴの鉛直方向の中心）回りに回転させることが可能となる。ただし、実際にコップＣＴを把持して持ち上げる場合において、このように鉛直軸回りに回転させる必要がない、あるいは必要性が低い場合は、２自由度でよい。コップＣＴは、鉛直軸回りに回転させる必要がない対象物ＴＴの一例である。このようにハンド５０の姿勢を２自由度で調整可能とすることで、３自由度で調整可能な構造と比較して、実質的な影響は少なくしつつ、構造及び制御を簡素化できる。
　なお、第七関節３７及び第八関節３８の方向は、上記に限定されず、図２８Ａ及び図２８Ｂに示す各方向を例示できる。図２８Ａ及び図２８Ｂに示すいずれの例においても、第七回転軸Ｊ７と第八回転軸Ｊ８とは直交している。
　また、第一実施形態の多関節ロボット２０において、第七関節３７及び第八関節３８のいずれか一方又は両方を備えていない構成であってもよい。第七関節３７及び第八関節３８の両方を備えていない構成であっても、対象物ＴＴをハンド５０で把持し、所定の場所へ移動させることが可能である。
　また、第一実施形態の多関節ロボット２０において、第六関節３６を備えていない構成であってもよい。すなわち、第六関節３６を備えていない構成の場合であっても、たとえば第四関節３４及び第五関節３５を適切に動かすことで、ハンド５０の位置を所望の位置としつつ、第三リンク４３の姿勢を一定に維持することが可能である。
　多関節ロボット２０は、図２９に示すように、第四関節の近傍に撮像装置６０を設けている。撮像装置６０によってハンド５０、又は対象物ＴＴを撮影しながら作業を行うことが可能である。このとき、作業台１２２の面よりも高い位置に第四関節３４を確保して、第四関節３４よりもハンド５０側の部分で対象物の操作（起点利用型物体操作の第一の例）を行うとすると、撮像装置６０は、第四関節３４の近傍に設けられているため作業台１２２上にある対象物ＴＴよりも高い位置にある。これにより、対象物ＴＴを上方から見る（俯瞰する）ことが可能である。
　特に、例えば作業台１２２上に複数の対象物が置かれており、これら複数の対象物が、撮像装置６０に近い位置と遠い位置とにあって、撮像装置６０から一部重なって見えている場合であっても、複数の対象物を俯瞰することで、複数の対象物のそれぞれを認識しやすい。
　第一実施形態の多関節ロボット２０では、対象物ＴＴに向けてハンド５０を移動させながら、複数の位置において撮像装置６０で対象物ＴＴを撮像することも可能である。この場合、撮像装置６０は、第四関節３４の近傍に設けられているため、おおよそ「基準平面」に沿って移動する。撮像装置６０がハンド５０の近傍に備えられている場合のようにハンド５０の移動によって撮像装置６０が「基準平面」の面外に大きくはみ出す構成と比較して、対象物ＴＴに対する撮像装置６０の撮像位置及び撮像方向の変化が小さい。このため、例えば静止画を撮像するタイプの撮像装置６０であれば、撮像した複数の画像における対象物ＴＴの位置の変化も小さい。また、動画を撮像するタイプの撮像装置６０であっても、動画において対象物ＴＴの位置が大きく変化しない。
　また、撮像装置６０は第四関節３４の近傍に設けられているため、第三リンク４３の根元に近い位置から撮像することができる。したがって、例えば図１４及び図１５に示した例のように、底板１０２と天井板１０４との間の作業空間１０８に置かれている対象物ＴＴに対し、ハンド５０を底板１０２及び天井板１０４と平行に近い姿勢として接近させる場合に、作業空間１０８の奥にある対象物ＴＴを、底板１０２及び天井板１０４に遮られずに撮像装置６０によって撮像できる。
　撮像装置６０を備える構成では、図３０～図３２に示す各変形例の多関節ロボット９３～９５の構成とすることも可能である。
　図３０に示す第四変形例の多関節ロボット９３では、固定架台６２（図２９参照）に代えて、可動架台７２を備えている。図３１に示す第五変形例の多関節ロボット９４においても、固定架台６２に代えて、可動架台７３を備えている。図３２に示す第六変形例の多関節ロボット９５では、撮像装置６０及び可動架台７３が、第四関節３４よりもハンド５０側に備えられている。
　図３０に示す可動架台７２は、撮像装置６０をチルト方向に回転させることができる。このチルト方向とは、第三回転軸Ｊ３と平行な軸回りの回転方向であり、撮像方向を上下に振ることができる方向である。例えば、撮影装置６０が第四関節３４より基部２２の側に備えられている場合、第三リンク４３の姿勢及び高さを一定に維持しつつハンド５０を前方へ移動させると、第二リンク４２の傾斜が徐々に緩やかになる（水平に近くなる）。この場合、撮像装置６０がチルト方向に回転しないと、第二リンク４２の傾斜の変化に伴って、撮像方向が下向きに変化してしまう。これに対し、第四変形例の多関節ロボット９３では、撮像装置６０をチルト方向に回転させることで、撮像装置６０の撮像方向を第三リンク４３と平行な方向に維持することができる。
　図３１に示す可動架台７３は、撮像装置６０をパン方向に回転させることができる。このパン方向とは、撮像装置６０の光軸及び第三回転軸Ｊ３に対して直交する方向の軸（パン軸７４）回りの回転方向であり、撮像方向を左右方向に振ることができる方向である。例えば、第五関節３５を回転させてハンド５０を左右に移動させた場合、第五変形例の多関節ロボット９４では、撮像装置６０をパン方向に回転させることで、撮像装置６０の撮像方向をハンド５０が移動した方向に合わせることができる。
　なお、第四変形例及び第五変形例において、撮像装置６０をパン方向及びチルト方向の両方向に回転可能とする可動架台を用いてもよい。
　また、第四変形例及び第五変形例のように撮像装置６０が第四関節３４より基部２２の側に備えられた場合、撮像装置６０を、ロール方向に回転させる必要はない。ロール方向とは、撮像装置６０の光軸と平行な方向の軸回りの回転方向である。第四変形例及び第五変形例において、第一回転軸Ｊ１の方向が鉛直方向である場合、対象物が撮像装置６０の視野の中心にあれば、撮像装置６０をロール方向に回転させなくても、撮像装置６０の光軸の方向に直交する対象物ＴＴの水平方向は撮像装置６０の視野内で水平に映る。撮像装置６０をロール方向に回転させるための機構を設けないことで、可動架台７２及び可動架台７３の構造を簡素化できる。
　図３２に示す第六変形例の多関節ロボット９５では、撮像装置６０がハンド５０側に備えられている。このとき、撮像装置６０は、可動架台７３によって第四関節３４と第五関節３５との間に備えられることで実現されている。図３２に示す可動架台７３は、撮影装置６０をパン方向（パン軸７４回りに）に回転させることができる。さらに、第四回転軸Ｊ４は第三回転軸Ｊ３に平行である。
　第六変形例の多関節ロボット９５において、撮像装置６０を、ロール方向に回転させる必要はない。第一回転軸の方向が鉛直方向である場合、対象物が撮像装置６０の視野の中心にあれば、撮像装置６０をロール方向に回転させなくても、撮像装置６０の光軸の方向に直交する対象物ＴＴの水平方向は撮像装置６０の視野内で水平に映る。撮像装置６０をロール方向に回転させるための機構を設けないことで、可動架台７３の構造を簡素化できる。
　また、第六変形例の多関節ロボット９５では、第四回転軸Ｊ４は第三回転軸Ｊ３に平行であり、かつ、撮像装置６０が第四関節３４よりもハンド５０側に備えられているため、第四関節３４の回転によって第三リンク４３及びハンド５０が上下方向に移動し、撮像装置６０の撮像範囲も上下方向に移動する。すなわち、撮像方向の上下変化と第３リンク４３の方向の上下変化とが連動してもよいのであれば、撮像装置６０の撮像範囲をチルト方向に回転させる構造を可動架台７３に設けなくてよく、構造の簡素化を図ることができる。
　上記の実施形態及び各変形例において、移動機構２４を有さない構成とすることも可能である。すなわち、移動機構２４を有さない構成では、基部２２が移動しない構造の多関節ロボットが構成される。
　図３３及び図３４では、移動機構２４を有するモバイルロボット２６が示される。すなわち、移動機構２４を有する構成では、基部２２を移動させることが可能であるので、多関節ロボットを含むモバイルロボット２６が構成される。モバイルロボット２６は多関節ロボット２０を構成として備えており、広義の多関節ロボットはモバイルロボットを含む概念である。
　移動機構２４を有さない多関節ロボット２０では、たとえば、建物の床面、壁面や天井面を基部２２とし、これら床面、壁面や天井面に第一関節３１が接続される構造の多関節ロボットとしてもよい。この場合、多関節ロボットの位置は、建物の床面、壁面や天井面に対する取り付け位置に固定される。これに対し、多関節ロボットを建物の床面、壁面や天井面に固定しない場合は、任意の位置に多関節ロボットを設置できる。また、移動機構２４を有するモバイルロボット２６では、複数の作業場所に移動して、多関節ロボットを用いた各種の作業ができる。
　図３４に示すモバイルロボット２６では、撮像装置６０を備えている。したがって、モバイルロボット２６を移動させながら、撮像装置６０により周囲を撮像することが可能である。特に、撮像装置６０は、第四関節３４の近傍に備えられており、たとえば第三関節３３と比較して高い位置である。すなわち、モバイルロボットを移動させる場合に、高い位置にある撮像装置６０によって周囲を撮像できる。例えば、モバイルロボットが移動する場合に、モバイルロボットの周囲に第三関節３３よりも高い物体が存在する場合であっても、その物体に遮られる範囲を少なくして、モバイルロボットの周囲を撮像装置６０で撮像できる。
　かかる観点からは、モバイルロボット２６においても、図２９～図３２にも示した各例のように、撮像装置６０が第四関節３４の近傍、特に第四関節３４よりも高い位置にあれば、周囲の物体によって遮られる撮像範囲が狭くなり、その結果として周囲の広い範囲を撮像できる。
　以下に、本開示に関する付記を記載する。
（付記１）
　基部（２２）に接続され前記基部（２２）に対して特定の方向の第一回転軸（Ｊ１）を有する第一関節（３１）と、
　前記第一関節（３１）に他の関節を介在させることなく接続され、前記第一回転軸（Ｊ１）に対して直交する方向の第二回転軸（Ｊ２）を有する第二関節（３２）と、
　前記第二関節（３２）に一端が接続され、前記第二回転軸（Ｊ２）に対して垂直な方向に長さを有する第一リンク（４１）と、
　前記第一リンク（４１）の他端に設けられ、前記第二回転軸（Ｊ２）と平行な第三回転軸（Ｊ３）を有する第三関節（３２）と、
　前記第三関節（３２）に一端が接続され、前記第三回転軸（Ｊ３）に対して垂直な方向に長さを有する第二リンク（４２）と、
　前記第二リンク（４２）の他端に設けられる第三リンク調節部（４６）と、
　
　前記第三リンク調節部（４６）に一端が接続される第三リンク（４３）と、
　前記第三リンク調節部（４６）に前記第三リンク（４３）を介して接続されるエンドエフェクタ（５０）と、
　を備え、
　前記第三リンク調節部（４６）は、直列に接続され回転軸の方向が互いに直交する少なくとも２つの関節（３４、３５、３６）を備え、前記第三リンク（４３）の長さ方向を任意の方向に向けることができる、
　多関節ロボット（２０）。
（付記２）
　前記第三リンク調節部（４６）は、前記第二リンク（４２）の長さ方向に対して直交し、かつ、前記第二回転軸（Ｊ２）及び前記第三回転軸（Ｊ３）に対して平行な方向又は直交する方向の第四回転軸（Ｊ４）を有する第四関節（３４）、前記第四関節（３４）と前記第三リンク（４３）との間に設けられ前記第四回転軸（Ｊ４）に対して直交する方向の第五回転軸（Ｊ５）を有する第五関節（３５）及び前記第五関節（３５）と前記第三リンク（４３）との間に設けられ前記第五回転軸（Ｊ５）に対して直交する方向の第六回転軸（Ｊ６）を有する第六関節（３６）を備え、
　前記第四回転軸（Ｊ４）と前記第六回転軸（Ｊ６）とは、前記第五回転軸（Ｊ５）の方向に離隔し、
　前記第三リンク（４３）の長さ方向は、前記第六回転軸（Ｊ６）に対して垂直な方向である、
　付記１に記載の多関節ロボット（２０）。
（付記３）
　前記第三リンク調節部（４６）は、前記第二リンク（４２）の長さ方向に対して平行な方向の第四回転軸（Ｊ４）又は前記第二リンク（４２）の長さ方向に対して直交し、かつ、前記第二回転軸（Ｊ２）及び前記第三回転軸（Ｊ３）に対して平行な方向又は直交する方向の第四回転軸（Ｊ４）を有する第四関節（３４）、前記第四関節（３４）と前記第三リンク（４３）との間に設けられ前記第四回転軸（Ｊ４）に対して直交する方向の第五回転軸（Ｊ５）を有する第五関節（３５）、前記第五関節（３５）に一端が接続され前記第五回転軸（Ｊ５）に対して垂直な方向に長さを有する第四リンク（４３）、及び前記第四リンク（４３）の他端に設けられ前記第四リンク（４３）の長さ方向に対して直交し、かつ、前記第五回転軸（Ｊ５）に対して平行な方向又は直交する方向の第六回転軸（Ｊ６）を有する第六関節（３６）を備え、
前記第三リンク（４３）の長さ方向は、前記第六回転軸（Ｊ６）に対して垂直な方向である、
　付記１に記載の多関節ロボット（２０）。
（付記４）
　前記第三リンク調節部（４６）は、前記第二リンク（４２）の長さ方向に対して平行な方向の第四回転軸（Ｊ４）又は第二リンク（４２）の長さ方向に対して直交し、かつ、前記第二回転軸（Ｊ２）及び前記第三回転軸（Ｊ３）に対して平行な方向又は直交する方向の第四回転軸（Ｊ４）を有する第四関節（３４）、及び前記第四関節（３４）と前記第三リンク（４３）との間に設けられ前記第四回転軸（Ｊ４）に対して直交する方向の第五回転軸（Ｊ５）を有する第五関節（３５）を備え、
　前記第三リンク（４３）の長さ方向は、前記第五回転軸（Ｊ５）に対して垂直な方向である、
　付記１に記載の多関節ロボット（２０）。
（付記５）
　前記第三リンク（４３）と前記エンドエフェクタ（５０）との間に設けられ、回転軸の方向が互いに直交する２つの関節（３７、３８）をさらに備える付記１～付記４の何れか一項に記載の多関節ロボット（２０）。
（付記６）
　前記第三リンク調節部（４６）が備える関節のうち前記第二リンク（４２）に最も近い位置に設けられた関節（３４）の近傍に撮像装置（６０）を備える付記１～付記５の何れか一項に記載の多関節ロボット（２０）。
（付記７）
　前記撮像装置（６０）をチルト方向又はパン方向の少なくとも一方向に回転可能に支持する架台（７２、７３、７４）、をさらに備える付記６に記載の多関節ロボット（２０）。
（付記８）
　前記撮像装置（６０）は、前記第三リンク調節部（４６）が備える関節のうち前記第二リンク（４２）に最も近い位置に設けられた関節よりも前記基部（２２）の側に備えられ、
　前記架台（７２、７３）は、前記撮像装置（６０）をロール方向に回転させない、付記７に記載の多関節ロボット（２０）。
（付記９）
　前記第三リンク調節部（４６）が備える関節のうち前記第二リンク（４２）に最も近い位置に設けられた関節は、前記第二回転軸（Ｊ２）及び前記第三回転軸（Ｊ３）に対して平行な方向の第四回転軸（Ｊ４）を有する第四関節（３４）であり、
　前記撮像装置（６０）は、前記第四関節（３４）よりも前記エンドエフェクタ（５０）の側に備えられ、
　前記架台（７４）は、前記撮像装置（６０）をロール方向に回転させない、付記７に記載の多関節ロボット（２０）。
（付記１０）
　前記第三リンク調節部（４６）が備える関節のうち前記第二リンク（４２）に最も近い位置に設けられた関節は、前記第二回転軸（Ｊ２）及び前記第三回転軸（Ｊ３）に対して平行な方向の第四回転軸（Ｊ４）を有する第四関節（３４）であり、
　前記撮像装置（６０）は、前記第四関節（３４）よりも前記エンドエフェクタ（５０）の側に備えられる、
　付記６に記載の多関節ロボット（２０）。
（付記１１）
　付記１～５の何れか一項に記載の多関節ロボット（２０）と、
　前記多関節ロボットを移動させる移動機構（２４）と、
　を有するモバイルロボット（２６）。
（付記１２）
　前記多関節ロボット（２０）の前記第三リンク調節部（４６）が備える関節のうち前記第二リンク（４２）に最も近い位置に設けられた関節の近傍に撮像装置（６０）を備える付記１１に記載のモバイルロボット（２０）。
　なお、２０２３年９月２９日に出願された日本国特許出願２０２３－１７０７８５号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照に取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (12)

  1. 　基部に接続され前記基部に対して特定の方向の第一回転軸を有する第一関節と、
    　前記第一関節に他の関節を介在させることなく接続され、前記第一回転軸に対して直交する方向の第二回転軸を有する第二関節と、
    　前記第二関節に一端が接続され、前記第二回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第一リンクと、
    　前記第一リンクの他端に設けられ、前記第二回転軸と平行な第三回転軸を有する第三関節と、
    　前記第三関節に一端が接続され、前記第三回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第二リンクと、
    　前記第二リンクの他端に設けられる第三リンク調節部と、
    　前記第三リンク調節部に一端が接続される第三リンクと、
    　前記第三リンク調節部に前記第三リンクを介して接続されるエンドエフェクタと、
    　を備え、
    　前記第三リンク調節部は、直列に接続され回転軸の方向が互いに直交する少なくとも２つの関節を備え、前記第三リンクの長さ方向を任意の方向に向けることができる、
    多関節ロボット。
  2. 　前記第三リンク調節部は、前記第二リンクの長さ方向に対して直交し、かつ、前記第二回転軸及び前記第三回転軸に対して平行な方向又は直交する方向の第四回転軸を有する第四関節、前記第四関節と前記第三リンクとの間に設けられ前記第四回転軸に対して直交する方向の第五回転軸を有する第五関節及び前記第五関節と前記第三リンクとの間に設けられ前記第五回転軸に対して直交する方向の第六回転軸を有する第六関節を備え、
    　前記第四回転軸と前記第六回転軸とは、前記第五回転軸の方向に離隔し、
    　前記第三リンクの長さ方向は、前記第六回転軸に対して垂直な方向である、
    　請求項１に記載の多関節ロボット。
  3. 　前記第三リンク調節部は、前記第二リンクの長さ方向に対して平行な方向の第四回転軸又は前記第二リンクの長さ方向に対して直交し、かつ、前記第二回転軸及び前記第三回転軸に対して直交する方向の第四回転軸を有する第四関節、前記第四関節と前記第三リンクとの間に設けられ前記第四回転軸に対して直交する方向の第五回転軸を有する第五関節、前記第五関節に一端が接続され前記第五回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第四リンク及び前記第四リンクの他端に設けられ前記第四リンクの長さ方向に対して直交し、かつ、前記第五回転軸に対して直交する方向の第六回転軸を有する第六関節を備え、
    　前記第三リンクの長さ方向は、前記第六回転軸に対して垂直な方向である、
    　請求項１に記載の多関節ロボット。
  4. 　前記第三リンク調節部は、前記第二リンクの長さ方向に対して平行な方向の第四回転軸又は第二リンクの長さ方向に対して直交し、かつ、前記第二回転軸及び前記第三回転軸に対して直交する方向の第四回転軸を有する第四関節及び前記第四関節と前記第三リンクとの間に設けられ前記第四回転軸に対して直交する方向の第五回転軸を有する第五関節を備え、
    　前記第三リンクの長さ方向は、前記第五回転軸に対して垂直な方向である、
    　請求項１に記載の多関節ロボット。
  5. 　前記第三リンクと前記エンドエフェクタとの間に設けられ、回転軸の方向が互いに直交する２つの関節をさらに備える請求項１に記載の多関節ロボット。
  6. 　前記第三リンク調節部が備える関節のうち前記第二リンクに最も近い位置に設けられた
    関節の近傍に撮像装置を備える請求項１に記載の多関節ロボット。
  7. 　前記撮像装置をチルト方向又はパン方向の少なくとも一方向に回転可能に支持する架台、をさらに備える請求項６に記載の多関節ロボット。
  8. 　前記撮像装置は、前記第三リンク調節部が備える関節のうち前記第二リンクに最も近い位置に設けられた関節よりも前記基部の側に備えられ、
    　前記架台は、前記撮像装置をロール方向に回転させない、請求項７に記載の多関節ロボット。
  9. 　前記第三リンク調節部が備える関節のうち前記第二リンクに最も近い位置に設けられた関節は、前記第二回転軸及び前記第三回転軸に対して平行な方向の第四回転軸を有する第四関節であり、
    　前記撮像装置は、前記第四関節よりも前記エンドエフェクタの側に備えられ、
    　前記架台は、前記撮像装置をロール方向に回転させない、請求項７に記載の多関節ロボット。
  10. 　前記第三リンク調節部が備える関節のうち前記第二リンクに最も近い位置に設けられた関節は、前記第二回転軸及び前記第三回転軸に対して平行な方向の第四回転軸を有する第四関節であり、
    　前記撮像装置は、前記第四関節よりも前記エンドエフェクタの側に備えられる、
    　請求項６に記載の多関節ロボット。
  11. 　請求項１～５の何れか一項に記載の多関節ロボットと、
    　前記多関節ロボットを移動させる移動機構と、
    　を有するモバイルロボット。
  12. 　前記多関節ロボットの前記第三リンク調節部が備える関節のうち前記第二リンクに最も近い位置に設けられた関節の近傍に撮像装置を備える請求項１１に記載のモバイルロボット。
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