(57)【要約】【課題】本発明は、大きいトルクを伝達できるパラレルアーム機構を構成するとともにシリアルアーム機構と組み合わせ、広い可動範囲で高速高精度に重い物を搬送することができる多自由度ロボット装置を提供する。【解決手段】パラレルアーム機構１００と、シリアルアーム機構２００を備えた多自由度ロボット装置であって、前記パラレルアーム機構１００に備えられた可動プレート２の支持台に前記シリアルアーム機構２００が備えられ構成されたものである。【選択図】図１
2010247280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パラレルアーム機構と、シリアルアーム機構を備えた多自由度ロボット装置であって、前記パラレルアーム機構に備えられた可動プレートの支持台に前記シリアルアーム機構が備えられ構成されたことを特徴とする多自由度ロボット装置。
【請求項２】
パラレルアーム機構と、シリアルアーム機構とを備えた多自由度ロボット装置であって、
少なくとも２つのリンク機構を備えた連結支柱と、回転機構を備えた第１電動軸から前記パラレルアーム機構が構成され、可動プレートを動作させることを特徴とする多自由度ロボット。
【請求項３】
前記パラレルアーム機構は、基部と、可動プレートと、前記基部に回転軸が基部平面に平行するように取り付けられた２つ駆動モータと、それぞれ前記２つ駆動モータの可動子と前記可動プレートとを連結する２つ連結支柱と、前記基部に回転軸が基部平面に垂直するように取り付けられた回転モータと、前記回転モータの可動子と前記可動プレートとを連結して前記可動プレートを支持しながら、前記回転モータのトルクを前記シリアルアーム機構に伝達する支持伝動機構と、を備えることを特徴とする多自由度ロボット装置。
【請求項４】
前記支持伝動機構は、カップリングと、前記基部に固定された第１支持台と、複数ベアリングと、前記カップリングを介して前記回転モータの回転子に連結されそして前記複数ベアリングを介して前記第１支持台に取り付けられた第１伝動軸と、前記可動プレートに固定された第２支持台と、先端が前記シリアルアーム機構に連結されそして前記複数ベアリングを介して前記第２支持台に取り付けられた第２伝動軸と、前記可動プレートに取り付けられそして前記第１伝動軸と前記第２伝動軸とを連結する複合連結機構と、を備えることを特徴とする請求項２記載の多自由度ロボット装置。
【請求項５】
前記複合連結機構は、可動部が中空構造を有しそして前記第１伝動軸と一体化連結され固定部が前記可動プレートに取り付けられた球面軸受と、入力部が前記球面軸受の可動部の内部に取り付けられ出力部が前記第２伝動軸と一体化連結されるユニバーサルジョイントと、を備えることを特徴とする請求項２記載の多自由度ロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多自由度ロボット装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
これまで産業界において、可動範囲が広いと言う特徴を具備するシリアルロボットは多く使用されている。しかし、シリアルロボットにおいて、後段アームの駆動モータが前段アームの駆動モータの負荷になるため、高速度搬送を達成できない問題があった。また、ロボット先端の誤差が各アームの誤差の和となるため、高精度搬送を達成できない問題もあった。
高精度かつ高速搬送を達成するため、従来の多自由度ロボット装置は、すべてのモータが基部に取り付けられるパラレル構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５２４５３０号公報（第１４−１８頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の多自由度ロボット装置は、伸縮シャフトが伸縮すると同時にツールを回すトルクを伝達するようになっていて大きいトルクを伝達することができないので、高速に重い対象物を搬送できないという問題があった。また駆動機構がすべてパラレルで構成されるので、可動範囲が狭いというような問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、大きいトルクを伝達できるパラレルアーム機構を構成するとともにシリアルアーム機構と組み合わせ、広い可動範囲で高速高精度に重い物を搬送することができる多自由度ロボット装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、パラレルアーム機構と、シリアルアーム機構を備えた多自由度ロボット装置であって、前記パラレルアーム機構に備えられた可動プレートの支持台に前記シリアルアーム機構が備えられ構成されたものである。
請求項２に記載の発明は、パラレルアーム機構と、シリアルアーム機構とを備えた多自由度ロボット装置であって、少なくとも２つのリンク機構を備えた連結支柱と、回転機構を備えた第１電動軸から前記パラレルアーム機構が構成され、可動プレートを動作させるものである。
請求項３に記載の発明は、パラレルアーム機構と、シリアルアーム機構とを備えた多自由度ロボット装置において、前記パラレルアーム機構は、基部と、可動プレートと、前記基部に回転軸が基部平面に平行するように取り付けられた２つ駆動モータと、それぞれ前記２つ駆動モータの可動子と前記可動プレートとを連結する２つ連結支柱と、前記基部に回転軸が基部平面に垂直するように取り付けられた回転モータと、前記回転モータの可動子と前記可動プレートとを連結して前記可動プレートを支持しながら、前記回転モータのトルクを前記シリアルアーム機構に伝達する支持伝動機構と、を備えるものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１において、前記支持伝動機構は、カップリングと、前記基部に固定された第１支持台と、複数ベアリングと、前記カップリングを介して前記回転モータの回転子に連結されそして前記複数ベアリングを介して前記第１支持台に取り付けられた第１伝動軸と、前記可動プレートに固定された第２支持台と、先端が前記シリアルアーム機構に連結されそして前記複数ベアリングを介して前記第２支持台に取り付けられた第２伝動軸と、前記可動プレートに取り付けられそして前記第１伝動軸と前記第２伝動軸とを連結する複合連結機構と、を備えるものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項２において、前記複合連結機構は、可動部が中空構造を有しそして前記第１伝動軸と一体化連結され固定部が前記可動プレートに取り付けられた球面軸受と、入力部が前記球面軸受の可動部の内部に取り付けられ出力部が前記第２伝動軸と一体化連結されるユニバーサルジョイントと、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、大きいトルクを伝達できる複合連結機構をもつパラレルアーム機構が構成されたため、高精度に重い物を搬送することができる。また、パラレルアーム機構と組み合わせることができ、広い範囲の搬送も実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施例を示す多自由度ロボット装置の斜視図
【図２】本発明のパラレルアーム機構の斜視図
【図３】本発明の複合連結機構の断面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の第１実施例を示す多自由度ロボット装置の斜視図である。図において、パラレルアーム機構１００は多自由度ロボットの底部にはいちされている。また、シリアルアーム機構２００はパラレルアーム機構１００の先端に繋ぎツール７を移動させる。
図２は、本発明のパラレルアーム機構１００の斜視図である。図において、支持伝動機構１５は、カップリング１３と、ベアリング１４と、第１支持台９と、第１伝動軸１１と、次に説明する複合連結機構８と、第２支持台１０と、第２伝動軸１２とで構成され、可動プレート２を支えると同時に回転モータ４の駆動トルクを第２伝動軸１２の先端に伝達する。
図３は本発明の複合連結機構８の断面図である。図において、球面軸受の固定部８０１は可動プレート２に取り付けられる。球面軸受の可動部８０２は第１伝動軸１１と一体化連結され、中空構造になっている。ユニバーサルジョイント８０３は入力部が球面軸受の可動部８０２の内部に取り付けられ、出力部が第２伝動軸１２と一体化連結されるように構成されている。ただし、ユニバーサルジョイント８０３の中心点と球面軸受の中心点とを一致させる。尚、ユニバーサルジョイント８０３は、本実施例ではカンタルジョイントを例に説明する。
【００１０】
次に動作原理について図１から図３を用いて説明する。
第１伝動軸１１は、一端がカップリング１３を介して基部１に垂直に取り付けられた回転モータ４の回転子と連結され、他方端はベアリング１４を介して基部１に固定された第１支持台９に取り付けられたため、回転モータ４の回転子と一緒に回転運動する。
また、固定部が可動プレート２に取り付けられた球面軸受８０１の可動部と第１伝動軸１１と一体化連結されたため、可動プレート２は球面軸受８０１の中心点ｏを中心に回転する。よって、２つ駆動モータ３を回転させることによって２つ連結支柱５を介して可動プレート２を点ｏを中心に回転させることができる。
一方、第２伝動軸１２は、球面軸受８０１の可動部に取り付けられたユニバーサルジョイント８０３の出力部と連結され、また、ベアリング１４を介して可動プレート２に固定された第２支持台１０に取り付けられたため、可動プレート２と一緒に中心点ｏを中心に揺動しながら第１伝動軸１１と球面軸受８０１の可動部とユニバーサルジョイント８０３を通して回転モータ４の回転トルクを受けて軸中心に回転運動もする。従って、第２伝動軸１２の先端は点ｏを中心に球面３自由度運動することができる。
また、第２伝動軸１２の先端にシリアルアーム機構を連結することにより、４自由度以上の多自由度ロボットを構成することができる。
【００１１】
このように、伸縮シャフトと較べ、ユニバーサルジョイントの方が大きいトルクを伝達でき、そして、パラレルアーム機構とシリアルアーム機構とを組み合わせることによって、広い範囲で高速度高精度に重い物を搬送することができる。
また、パラレルアーム機構の先端が一定の球面上運動するので、逆運動学問題を解くことが簡単になり、高速な制御を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００１２】
１  基部
２  可動プレート
３  駆動モータ
４  回転モータ
５  連結支柱
６  伸縮シャフト
７  ツール
８  複合連結機構
９  第１支持台
１０  第２支持台
１１  第１伝動軸
１２  第２伝動軸
１３  カップリング
１４  ベアリング
１５  支持伝動機構
１００  パラレルアーム機構
２００  シリアルアーム機構
８０１  球面軸受の固定部
８０２  球面軸受の可動部
８０３  ユニバーサルジョイント
【図１】
2010247280.tif 000003
【図２】
2010247280.tif 000004
【図３】
2010247280.tif 000005