(57)【要約】【課題】装着状態で２つの構造体のうちの一方の構造体が他方の構造体に対し不本意に容易に離脱するのを防止することができる着脱装置およびロボットを提供すること。【解決手段】着脱装置１は、ロボットアームとエンドエフェクターとを着脱自在に装着する装着状態を取る装置である。この着脱装置１は、ロボットアームに固定されたベース２と、ベース２に移動可能に支持され、装着状態でエンドエフェクターと係合する２つの係合部材３と、係合部材３をエンドエフェクターと係合する係合方向と反対方向に移動させて、装着状態を解除する解除操作を行なう操作レバー５を有する解除機構１２と、操作レバー５に対し、解除操作を禁止する禁止状態と、解除操作を許可する許可状態とを取り得るロック用レバー７を有するロック機構１６とを備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの構造体同士を着脱自在に装着する着脱装置であって、
前記２つの構造体のうちの一方の構造体に固定されたベースと、
前記ベースに移動可能に支持され、前記他方の構造体と係合する少なくとも１つの係合部材と、
前記係合部材を前記他方の構造体と係合する係合方向と反対方向に移動させて、前記２つの構造体同士の装着状態を解除する解除操作を行なう操作レバーを有する解除機構と、
前記操作レバーに対し、前記解除操作を禁止する禁止状態と、前記解除操作を許可する許可状態とを取り得るロック用レバーを有するロック機構とを備えることを特徴とする着脱装置。
【請求項２】
前記ロック機構は、前記禁止状態であるのを検知する検知部を有する請求項１に記載の着脱装置。
【請求項３】
前記検知部は、前記ベースに設置され、前記禁止状態にある前記ロック用レバーと対向する近接センサーで構成されている請求項２に記載の着脱装置。
【請求項４】
前記ロック機構は、前記禁止状態にある前記ロック用レバーを固定可能な固定部を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の着脱装置。
【請求項５】
前記ロック用レバーおよび前記操作レバーのうちの一方のレバーには、カム溝が設けられ、他方のレバーには、前記カム溝に挿入されるカムフォロアが突出して設けられている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の着脱装置。
【請求項６】
少なくとも前記許可状態では、前記カムフォロアが前記カム溝と係合して、前記ロック用レバーと前記操作レバーとが連結される請求項５に記載の着脱装置。
【請求項７】
前記係合部材は、前記ベースの面方向に対して傾斜し、前記他方の構造体に設けられた突出部と互いに係合し合う係合面を有する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の着脱装置。
【請求項８】
前記ベースは、前記突出部が挿通する挿通孔を有する請求項７に記載の着脱装置。
【請求項９】
前記ベースは、前記係合部材が挿入され、該係合部材を案内するガイド溝を有する請求項８に記載の着脱装置。
【請求項１０】
前記ベースは、板状をなすものであり、
前記係合部材は、前記ベースに少なくとも１つ以上配置されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の着脱装置。
【請求項１１】
前記解除機構は、前記係合部材を全て連結して、一括して移動させるリンク機構を有する請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の着脱装置。
【請求項１２】
前記操作レバーと前記リンク機構とによりトグル機構が構成される請求項１１に記載の着脱装置。
【請求項１３】
前記ベースは、板状をなすものであり、
前記操作レバーは、前記ベースの一方の面に配置され、前記リンク機構は、前記ベースの他方の面に配置されている請求項１１または１２に記載の着脱装置。
【請求項１４】
前記係合部材を前記他方の構造体と係合する係合方向に向かって付勢する付勢部材を備え、
前記操作レバーは、前記付勢部材の付勢力に抗して前記係合部材を移動させ得る請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の着脱装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の着脱装置と、
前記着脱装置を介して着脱自在に装着される２つの構造体とを備え、
前記２つの構造体のうちの一方の構造体がロボットアームであり、他方の構造体がエンドエフェクターであることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着脱装置およびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基台と、当該基台に対し変位可能に支持され、互いに連結する複数本のアームを備えるロボットアームが知られている。ロボットアームは、その先端部にエンドエフェクター（ロボットハンド）が着脱自在に装着され、その装着状態で使用される（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のエンドエフェクターをロボットアームから取り外して、他のエンドエフェクターに交換する際には、エンドエフェクターとは別途に設けられた専用の取り外し工具（ストックピン）を用いて、その取り外し作業を行なっていた。
しかしながら、特許文献１に記載のエンドエフェクターは、例えばロボットアーム動作中にロボットアームから取り外される方向と同じ方向に不本意な力が作用した場合、装着状態でなければならないにもかかわらず、ロボットアームから容易に離脱してしまう構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２９０３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、装着状態で２つの構造体のうちの一方の構造体が他方の構造体に対し不本意に容易に離脱するのを防止することができる着脱装置およびロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の着脱装置は、２つの構造体同士を着脱自在に装着する着脱装置であって、
前記２つの構造体のうちの一方の構造体に固定されたベースと、
前記ベースに移動可能に支持され、前記他方の構造体と係合する少なくとも１つの係合部材と、
前記係合部材を前記他方の構造体と係合する係合方向と反対方向に移動させて、前記２つの構造体同士の装着状態を解除する解除操作を行なう操作レバーを有する解除機構と、
前記操作レバーに対し、前記解除操作を禁止する禁止状態と、前記解除操作を許可する許可状態とを取り得るロック用レバーを有するロック機構とを備えることを特徴とする。
これにより、装着状態で２つの構造体のうちの一方の構造体が他方の構造体に対し不本意に容易に離脱するのを防止することができる。
【０００６】
本発明の着脱装置では、前記ロック機構は、前記禁止状態であるのを検知する検知部を有するのが好ましい。
これにより、ロック用レバーが禁止状態であるのを目視の他に電気的にも確認することができ、安全性が高い。
本発明の着脱装置では、前記検知部は、前記ベースに設置され、前記禁止状態にある前記ロック用レバーと対向する近接センサーで構成されているのが好ましい。
これにより、簡単な構成で、ロック用レバーが禁止状態であるのを確実に検知することができる。
【０００７】
本発明の着脱装置では、前記ロック機構は、前記禁止状態にある前記ロック用レバーを固定可能な固定部を有するのが好ましい。
これにより、禁止状態にあるロック用レバーが不本意に許可状態となるのを防止することができ、よって、安全性が高い。
本発明の着脱装置では、前記ロック用レバーおよび前記操作レバーのうちの一方のレバーには、カム溝が設けられ、他方のレバーには、前記カム溝に挿入されるカムフォロアが突出して設けられているのが好ましい。
これにより、ロック用レバーの操作を円滑に行なうことができる。
【０００８】
本発明の着脱装置では、少なくとも前記許可状態では、前記カムフォロアが前記カム溝と係合して、前記ロック用レバーと前記操作レバーとが連結されるのが好ましい。
これにより、ロック用レバーが離脱して、例えば紛失してしまうのを防止することができる。
本発明の着脱装置では、前記係合部材は、前記ベースの面方向に対して傾斜し、前記他方の構造体に設けられた突出部と互いに係合し合う係合面を有するのが好ましい。
これにより、装着状態が確実に維持され、よって、一方の構造体に対して他方の構造体が離脱するのが確実に防止される。
【０００９】
本発明の着脱装置では、前記ベースは、前記突出部が挿通する挿通孔を有するのが好ましい。
これにより、係合部材と突出部とが係合することができる。
本発明の着脱装置では、前記ベースは、前記係合部材が挿入され、該係合部材を案内するガイド溝を有するのが好ましい。
これにより、係合部材が突出部と安定して係合することができ、よって、その係合状態が維持され易くなる。
【００１０】
本発明の着脱装置では、前記ベースは、板状をなすものであり、
前記係合部材は、前記ベースに少なくとも１つ以上配置されているのが好ましい。
これにより、装着状態を安定して維持することができる。
本発明の着脱装置では、前記解除機構は、前記係合部材を全て連結して、一括して移動させるリンク機構を有するのが好ましい。
これにより、装着状態を解除する操作を迅速に行なうことができる。
【００１１】
本発明の着脱装置では、前記操作レバーと前記リンク機構とによりトグル機構が構成されるのが好ましい。
これにより、できる限り小さい力で操作レバーを操作して、係合部材を容易かつ確実に移動させることができる。
本発明の着脱装置では、前記ベースは、板状をなすものであり、
前記操作レバーは、前記ベースの一方の面に配置され、前記リンク機構は、前記ベースの他方の面に配置されているのが好ましい。
これにより、例えば解除機構のメンテナンスが行ない易くなる。
【００１２】
本発明の着脱装置では、前記係合部材を前記他方の構造体と係合する係合方向に向かって付勢する付勢部材を備え、
前記操作レバーは、前記付勢部材の付勢力に抗して前記係合部材を移動させ得るのが好ましい。
これにより、装着状態を維持することができる。
【００１３】
本発明のロボットは、本発明の着脱装置と、
前記着脱装置を介して着脱自在に装着される２つの構造体とを備え、
前記２つの構造体のうちの一方の構造体がロボットアームであり、他方の構造体がエンドエフェクターであることを特徴とする。
これにより、装着状態で２つの構造体のうちの一方の構造体が他方の構造体に対し不本意に容易に離脱するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のロボットを人間型双腕ロボットに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示すロボットのアームに装着されるエンドエフェクターの側面図である。
【図３】図２に示すエンドエフェクターの斜視図である。
【図４】本発明の着脱装置の実施形態を示す斜視図である。
【図５】図４に示す着脱装置の表側の内部構造の装着状態を示す斜視図である。
【図６】図４に示す着脱装置の表側の内部構造の離脱状態を示す斜視図である。
【図７】図４に示す着脱装置の裏側の内部構造のロック用レバーの禁止状態を示す斜視図である。
【図８】図４に示す着脱装置の裏側の内部構造のロック用レバーの許可状態を示す斜視図である。
【図９】図４に示す着脱装置の裏側の内部構造の離脱状態を示す斜視図である。
【図１０】図７中のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】図７中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】図８中のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１３】本発明の着脱装置にエンドエフェクターが装着された状態を示す部分縦断面図である。
【図１４】図１３に示す状態から離脱可能な状態となったときの部分縦断面図である。
【図１５】本発明の着脱装置にエンドエフェクターが装着されるまでの過程を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の着脱装置にエンドエフェクターが装着されるまでの過程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の着脱装置およびロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のロボットを人間型双腕ロボットに適用した場合の実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示すロボットのアームに装着されるエンドエフェクターの側面図、図３は、図２に示すエンドエフェクターの斜視図、図４は、本発明の着脱装置の実施形態を示す斜視図、図５および図６は、それぞれ、図４に示す着脱装置の表側の内部構造の装着、離脱状態を示す斜視図、図７〜図９は、それぞれ、図４に示す着脱装置の裏側の内部構造のロック用レバーの禁止、許可状態および離脱状態を示す斜視図、図１０は、図７中のＡ−Ａ線断面図、図１１は、図７中のＢ−Ｂ線断面図、図１２は、図８中のＣ−Ｃ線断面図、図１３は、本発明の着脱装置にエンドエフェクターが装着された状態を示す部分縦断面図、図１４は、図１３に示す状態から離脱可能な状態となったときの部分縦断面図、図１５および図１６は、本発明の着脱装置にエンドエフェクターが装着されるまでの過程を示すフローチャートである。
【００１６】
なお、以下では、説明の都合上、図１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図２、図１３および図１４中の上側を「表」または「先端」、下側を「裏」または「基端」と言う。また、図３中の紙面奥側を「表」または「先端」、紙面手前側を「裏」または「基端」と言う。また、図４〜図６中の紙面手前側を「表」または「先端」、紙面奥側を「裏」または「基端」と言う。また、図７〜図９中の紙面奥側を「表」または「先端」、紙面手前側を「裏」または「基端」と言う。また、図１０〜図１２中の右側を「表」または「先端」、左側を「裏」または「基端」と言う。
【００１７】
図１に示すロボット１００は、胴部１０１と、胴部１０１の上方に設けられた２本のアーム（ロボットアーム）１０２と、胴部１０１の下方に設けられた脚部１０３とを備える人間型双腕ロボットである。このロボット１００は、例えば腕時計のような精密機器等を製造する製造工程で用いることができるものである。なお、この製造作業は、通常、作業用テーブル（図示せず）上で行なわれる。
【００１８】
胴部１０１の正面側には、バンパー１０１ａが配置されている。このバンパー１０１ａを作業用テーブルに当接して、ロボット１００と作業用テーブルとの水平方向の距離を一定に保つことができる。これにより、製造作業を正確に行なうことができる。
胴部１０１の背面側には、後方に向かって臨む液晶モニターを有する画像表示装置１０１ｂが配置されている。液晶モニターは、例えばロボット１００の現在の状態を表示することができる。また、液晶モニターは、タッチパネル機能を有しており、ロボット１００に対する動作の設定を行なう操作部としても用いられる。
【００１９】
各アーム１０２は、それぞれ、胴部１０１側から順にアーム本体（エレメント）１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅを連結してなるアーム連続体である。また、アーム本体１０２ｅ（一方の構造体）には、着脱装置（着脱ユニット）１を介して、エンドエフェクター２０（他方の構造体）を着脱自在に装着することができる。そして、この装着状態でアーム本体１０２ａ〜１０２ｅとエンドエフェクター２０とは、回動軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７回りに独立して回動することができる。
【００２０】
なお、アーム本体１０２ａ〜１０２ｅ、エンドエフェクター２０をそれぞれ回動するための駆動機構（図示せず）は、当該アーム本体１０２ａ〜１０２ｅや胴部１０１に内蔵されている。この駆動機構としては、特に限定されず、例えば、モーターと、モーターの一端側に連結された減速機と、モーターの他端側に連結された電磁ブレーキとを備えた機構とすることができる。
【００２１】
脚部１０３には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有し、ロボット１００自身を制御する制御装置１０４等が内蔵されている。また、脚部１０３の最下部には、複数のキャスター１０３ａが水平方向に間隔をおいて設置されている。これにより、ロボット１００を移動搬送することができる。
また、ロボット１００は、その頭部に当たる部分に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を有する電子カメラ１０５と、信号灯１０６とを備えている。電子カメラ１０５は、例えば、作業用テーブル上の組立部品等を撮像することができる。信号灯１０６は、例えば、赤色の光、黄色の光、青色の光をそれぞれ発するＬＥＤを有し、これらのＬＥＤがロボット１００の現在の状態に応じて適宜選択されて発光する。
【００２２】
エンドエフェクター２０は、アーム１０２のアーム本体１０２ｅに着脱装置１を介して装着された状態で使用されるロボットハンドである。図２、図１３、図１４に示すように、エンドエフェクター２０は、本体部２０１と、本体部２０１の先端側に配置された複数本（例えば２本または３本）のフィンガー２０２と、本体部２０１の基端側に配置された２つの突出部２０３とを備えている。
【００２３】
本体部２０１は、外形形状がほぼ直方体状をなし、その内部に各フィンガー２０２を駆動させる駆動機構２０４が内蔵されている。
駆動機構２０４は、例えばモーターと、互いに噛み合った複数の歯車を含む歯車群とを有している。そして、モーターの回転力が歯車群を介して各フィンガー２０２に伝達される。これにより、フィンガー２０２同士が互いに接近・離間することができる。フィンガー２０２同士が互いに接近することにより、これらの間で部品等の対象物を挟持することができる。また、この挟持状態からフィンガー２０２同士が互いに離間することにより、対象物を解放することができる。
【００２４】
図２、図３に示すように、本体部２０１の基端面２０１ａからは、複数本の端子２０５が突出している。これらの端子２０５を介して、駆動機構２０４のモーターは、脚部１０３に内蔵されているバッテリーと電気的に接続される。これにより、モーターに電力を供給することができる。なお、各端子２０５は、根元側が弾性を有しており、いわゆる「バネ接点」となっている。
【００２５】
また、本体部２０１の基端面２０１ａからは、各突出部２０３が基端方向に向かって、すなわち、装着状態でアーム１０２に向かって突出している。基端面２０１ａは、ほぼ正方形状をなし、その対角線上に位置する角部付近に突出部２０３が配置されている。この突出部２０３は、その頂部２０３ａから根元部２０３ｂ側に向かって外径が漸増するテーパ部２０３ｃを有している。また、テーパ部２０３ｃの直下には、基端面２０１ａに対して傾斜した係合面２０３ｄが設けられている。この係合面２０３ｄは、着脱装置１と係合する部分となる（図１３参照）。
【００２６】
さらに、本体部２０１の基端面２０１ａからは、着脱装置１との位置決めを行なう２本のガイドピン２０６が基端方向に向かって突出している。これらのガイドピン２０６は、基端面２０１ａのほぼ対角線上にできる限り離間して配置されている。なお、ガイドピン２０６が配置される対角線と突出部２０３が配置される対角線とは異なる。
また、ガイドピン２０６の突出長さは、端子２０５の突出長さよりも長い。これにより、エンドエフェクター２０と着脱装置１との位置決めが行われてから、端子２０５の電気的な接触が行われる。これにより、エンドエフェクター２０を着脱装置１に装着する際に、端子２０５が着脱装置１で不本意に押圧されて変形してしまうのを確実に防止することができる。
【００２７】
着脱装置１は、アーム１０２のアーム本体１０２ｅとエンドエフェクター２０とを着脱自在に装着する装置であり、図１３に示す装着状態と、図１４に示す離脱可能状態とを取り得る。装着状態は、アーム本体１０２ｅとエンドエフェクター２０とを連結して、エンドエフェクター２０の作動が可能な状態である。離脱可能状態は、エンドエフェクター２０がアーム本体１０２ｅに対して離脱可能な状態である。
【００２８】
図４〜図９に示すように、着脱装置１は、ベース２と、係合機構１１と、解除機構１２と、ロック機構１６と、回路基板１３と、蓋体１４とを備えている。
ベース２は、係合機構１１、解除機構１２、ロック機構１６、回路基板１３および蓋体１４を支持する板部材である。このベース２は、アーム１０２のアーム本体１０２ｅの先端面に固定される。なお、この固定方法としては、特に限定されず、例えば、ネジ止めによる方法等が挙げられる。そして、装着状態では、ベース２の表側の面２１がエンドエフェクター２０の本体部２０１の基端面２０１ａ側に対向する。
【００２９】
また、ベース２の裏側の面２２には、アーム本体１０２ｅとの位置決めを行なうガイドピン２８が突出して設けられている（図７〜図９参照）。これにより、着脱装置１は、アーム本体１０２ｅに対して位置決めされた状態で固定される。
ベース２は、四角形状をなす板状の母材に機械加工を施して得られたものであり、４つの辺のうちの１つの辺にその方向に沿って形成された欠損部２３を有している。また、各角部には、それぞれ、面取りまたは丸み付けが施されている。
【００３０】
また、ベース２には、その厚さ方向に貫通する貫通孔（挿通孔）２４が形成されている。貫通孔２４は、ベース２の対角上に２つ形成されている。そして、図１３に示す装着状態で各貫通孔２４には、それぞれ、エンドエフェクター２０の突出部２０３が挿通することができる。これにより、係合機構１１が有する各係合部材３に突出部２０３が係合することができる。
【００３１】
図５、図６に示すように、ベース２の表側の面２１には、係合部材３を案内するガイド溝２５が図中の左右方向に沿って延在して形成されている。各ガイド溝２５は、それぞれ、貫通孔２４に連通している。このように形成されたガイド溝２５により、係合部材３は、エンドエフェクター２０の突出部２０３と安定して係合することができ、よって、その係合状態が維持され易くなる。また、ガイド溝２５に係合部材３が挿入されることにより、当該係合部材３がベース２の表側の面２１から突出するのが防止され、よって、着脱装置１全体としての厚さを抑えることができる。これにより、着脱装置１の薄型化（小型化）に寄与する。
【００３２】
また、ベース２の表側の面２１には、各ガイド溝２５と異なる位置に、解除機構１２が有するリンク機構６が収納、配置される凹部２６が形成されている。この凹部２６により、リンク機構６がベース２の表側の面２１から突出するのが防止される。これにより、ガイド溝２５と同様に、着脱装置１全体としての厚さを抑えるのに寄与し、着脱装置１の薄型化を図ることができる。
さらに、ベース２の表側の面２１には、エンドエフェクター２０の各ガイドピン２０６が挿入されるガイド孔２９が形成されている。これにより、着脱装置１とエンドエフェクター２０との位置決めが行われる。
【００３３】
図７〜図９に示すように、ベース２の裏側の面２２には、解除機構１２が有する操作レバー５が収納、配置される凹部２７と、凹部２７よりも浅く、ロック機構１６が有するロック用レバー７が収納、配置される凹部２２１とが形成されている。凹部２７により、操作レバー５がベース２の裏側の面２２から突出するのが防止され、凹部２２１により、ロック用レバー７がベース２の裏側の面２２から突出するのが防止される。これにより、ガイド溝２５や凹部２６と相まって、着脱装置１全体としての厚さを抑えるのにさらに寄与する。
ベース２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミニウムやその合金等の各種金属材料を用いることができる。
【００３４】
図５、図６に示すように、係合機構１１は、係合部材３と、係合部材３を付勢する付勢部材としての圧縮コイルバネ４とを有している。
係合部材３は、ベース２の各ガイド溝２５にそれぞれ挿入され、当該ガイド溝２５に沿って、すなわち、ベース２の面方向に沿って移動可能に支持されている。これにより、係合部材３は、装着状態でエンドエフェクター２０の突出部２０３と係合する係合位置（図４、図５、図７、図８、図１３参照）と、その係合が解除される係合解除位置（図６、図９、図１４参照）とに移動することができる。
【００３５】
図１３、図１４に示すように、係合部材３は、板片で構成され、その裏側の面３１にベース２の面方向に対して傾斜した係合面３１１が形成されている。この係合面３１１は、係合位置で、当該係合面３１１と同様にベース２の面方向に対して傾斜した突出部２０３の係合面２０３ｄと互いに係合し合う（図１３参照）。この係合により、装着状態が確実に維持され、よって、エンドエフェクター２０がアーム１０２に対して離脱するのが確実に防止される。そして、係合部材３が係合位置から係合解除位置に移動することにより、離脱可能状態となる（図１４参照）。
【００３６】
また、図５、図６に示すように、係合部材３は、ベース２の対角上にある貫通孔２４から延在する各ガイド溝２５にそれぞれ挿入されているため、ベース２のほぼ中心回りに配置されることとなる。これにより、各係合部材３が係合位置にあるとき、装着状態を安定して維持することができる。
なお、係合部材３の設置数は、本実施形態ではエンドエフェクター２０の突出部２０３に対応して２つであるが、これに限定されず、例えば、突出部２０３の設置数に対応すれば１つまたは３つ以上であってもよい。
【００３７】
圧縮コイルバネ４は、係合部材３をエンドエフェクター２０の突出部２０３と係合する方向（係合方向）に向かって、すなわち、係合位置に向かう方向に付勢する部材である。図５、図６に示すように、圧縮コイルバネ４は、１つの係合部材３に対して係合面３１１と反対側に２つ並んで配置され、当該係合部材３とともにベース２のガイド溝２５に挿入されている。これにより、圧縮コイルバネ４として外径が比較的小さいものを用いることができ、よって、着脱装置１の小型化に寄与する。
【００３８】
なお、ガイド溝２５には、２つの圧縮コイルバネ４同士の間に、板状をなす仕切り部２５１が設けられている。これにより、圧縮コイルバネ４同士が噛み合うのを防止することができ、よって、付勢力を係合部材３に対して過不足なく付与することができる。
係合部材３を付勢する付勢部材としては、本実施形態では圧縮コイルバネ４であったが、これに限定されず、例えば、引張りコイルバネ等であってもよい。
【００３９】
また、係合機構１１を構成する各部材の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等の各種金属材料を用いることができる
なお、圧縮コイルバネ４の設置に関して、本実施例では１つの係合部材３に対して２つ並べて配置とあるが、これに限定されず、設置されている係合部材３はすべて結合されており、どれか一方の係合部材３に対して付勢すると、全ての係合部材３に対してその付勢力が伝わるため、圧縮コイルバネ４は着脱装置１内に少なくとも１つ以上あればよい。
【００４０】
図５〜図９に示すように、解除機構１２は、装着状態を解除して離脱可能状態とする操作（以下「解除操作」と言う）を行なう操作レバー（解除操作レバー）５と、２つの係合部材３を連結するリンク機構６とを有している。
図７〜図９に示すように、操作レバー５は、長尺状をなし、その長手方向の複数の箇所で屈曲した屈曲部５１を有する板部材で構成されている。
【００４１】
この操作レバー５は、ベース２の裏側の面２２に形成された凹部２７に移動可能に配置されている。そして、操作レバー５を移動操作することにより、その操作力がリンク機構６を介して各係合部材３に伝達されることとなる。なお、操作レバー５の一端部は、当該操作レバー５を移動操作する際に操作者の指が掛けられる指掛け部５３として機能する。
なお、操作レバー５が図７、図８の状態（図５も同様）にあるときには、係合部材３は係合位置にあり、操作レバー５が図９の状態（図６も同様）にあるときには、係合部材３は係合解除位置にある。そして、前者の状態では、操作レバー５を基端方向から見たとき、当該操作レバー５の外側の部分、すなわち、凹部２７から突出した突出部分５２は、欠損部２３内に位置し、アーム１０２の輪郭よりも内側に引込むこととなる。これにより、アーム１０２の作動時に突出部分５２がロボット１００の周辺の部材や装置等に衝突するのを防止することができ、よって、アーム１０２の作動が安全に行なわれる。また、後者の状態では、突出部分５２がアーム１０２の輪郭よりも突出することとなり、着脱装置１が離脱可能状態となっているのを把握することができる。
【００４２】
図５、図６に示すように、リンク機構６は、直線状をなす長尺なエレメント６１および６２を有している。このリンク機構６は、ベース２の表側の面２１に形成された凹部２６に駆動可能に配置されている。一方、前述したように、操作レバー５は、ベース２の裏側に配置されている。このように、操作レバー５とリンク機構６とが、有する機能によって、ベース２の両面にそれぞれ分散配置されていることにより、例えば解除機構１２のメンテナンスが行ない易くなる。
【００４３】
エレメント６１は、その長手方向の途中が、裏側から操作レバー５の指掛け部５３と反対側の端部に連結部１２１を介して連結されている。この連結部１２１は、回動可能な回動支持部となっている。また、エレメント６１は、その一端部が一方の係合部材３に連結部１２２を介して連結され、他端部がエレメント６２の一端部に連結部１２３を介して連結されている（図６、図５参照）。連結部１２２は、エレメント６１と前記一方の係合部材３とを固定的に連結するものであってもよいが、連結部１２３は、回動可能な回動支持部となっている。
【００４４】
なお、エレメント６１には、連結部１２１と連結部１２２との間の部分に、ガイド溝６１１が形成されている。ガイド溝６１１には、ベース２の凹部２６から突出したガイドピン２６１が挿入されている。これにより、リンク機構６は、操作レバー５に連動して安定して駆動することができる。また、リンク機構６の駆動限界も規制することができ、よって、操作レバー５によるリンク機構６の過剰な駆動を防止することができる。
また、エレメント６２の他端部は、他方の係合部材３に連結部１２４を介して連結されている。連結部１２４は、回動可能な回動支持部となっている。また、エレメント６２は、その長手方向の中央部が連結部１２５を介してベース２と連結されている。この連結部１２５も、回動可能な回動支持部となっている。
【００４５】
図７〜図９に示すように、操作レバー５とリンク機構６のエレメント６１とによりトグル機構が構成される。「トグル機構」とは、２つのエレメント（節）と１つのスライダーとで構成されたリンク機構の１つであり、本実施形態では、前記２つのエレメントのうちの１つのエレメントが操作レバー５に相当し、前記スライダーがエレメント６１に相当する。また、前記２つのエレメントのうちの残りのエレメントは、エレメント１２９が担っている。このエレメント１２９は、長尺状をなし、一端部がベース２と連結部１２６を介して連結されており、他端部が操作レバー５と連結部１２７を介して連結されている。このようなトグル機構により、できる限り小さい力で操作レバー５を操作して、エレメント６１に連結された係合部材３、さらには、エレメント６２に連結された係合部材３を容易かつ確実に移動させることができる。
【００４６】
以上のような構成の解除機構１２の作動について説明する。
まず、図１３に示す装着状態から解除機構１２の操作レバー５を図８→図９のように操作する。この操作により、リンク機構６のエレメント６１が図５→図６のように移動する。これにより、エレメント６１に連結されている係合部材３を、図５に示す係合位置から図６に示す係合解除位置に、圧縮コイルバネ４の付勢力に抗して移動させることができる。
【００４７】
また、エレメント６１に連結されているエレメント６２は、当該エレメント６１が移動することにより、図５→図６のように連結部１２５を中心とした反時計回りに回動する。これにより、エレメント６２に連結されている係合部材３も、図５に示す係合位置から図６に示す係合解除位置に、圧縮コイルバネ４の付勢力に抗して移動させることができる。
このように各係合部材３が係合解除位置に移動することにより、エンドエフェクター２０が着脱装置１から離脱可能な離脱可能状態とすることができる（図１４参照）。
【００４８】
このように着脱装置１では、離脱可能状態とするには、操作レバー５を移動させるという簡単な操作で、その離脱操作を行なうことができる。また、リンク機構６により、２つの係合部材３を一括して移動させることができる。これにより、離脱操作を迅速に行なうことができる。
解除機構１２を構成する各部材の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等の各種金属材料を用いることができる。
【００４９】
ところで、装着状態にあるアーム１０２が作動している最中に、操作レバー５が例えばロボット１００の周辺部（室内の壁等）に衝突して操作されてしまった場合、各係合部材３が係合解除位置に移動してしまうことがある。その結果、不本意ながら、エンドエフェクター２０が着脱装置１から離脱可能な離脱可能状態になるおそれがある。しかしながら、ロボット１００では、このような不本意な離脱可能状態になることを防止することができるよう構成されている。以下、この構成について説明する。
【００５０】
図７〜図９に示すように、ロック機構１６は、ロック用レバー７と、近接センサー１７と、固定部１８とを有している。
ロック用レバー７は、ベース２の裏側の面２２に形成された凹部２２１に移動可能に配置され、操作レバー５に重なっている。そして、この移動により、ロック用レバー７は、操作レバー５に対して、解除操作を禁止する図７に示す禁止状態と、解除操作を許可する図８に示す許可状態とを取り得る。
【００５１】
ロック用レバー７は、長尺状をなす板部材で構成され、その一端部が折り曲げられており、当該ロック用レバー７を移動操作する際に操作者の指が掛けられる指掛け部７１として機能する。禁止状態から許可状態とするには、指掛け部７１に指を掛けてそのままロック用レバー７の長手方向に沿って引張ることにより可能である。一方、許可状態から禁止状態とするには、指掛け部７１に指を掛けてそのまま前記と反対方向に押し込むことにより可能である。
【００５２】
また、図７〜図９に示すように、ロック用レバー７の指掛け部７１と反対側の部分には、当該ロック用レバー７の長手方向に沿ってカム溝７２が設けられている。このカム溝７２は、幅がそれぞれ異なる第１部分７２１、第２部分７２２、第３部分７２３に分けることができる。
第１部分７２１は、図７〜図９中の右側に位置し、第１部分７２１〜第３部分７２３の中で幅が最大の部分である。
第３部分７２３は、図７〜図９中の左側に位置し、第１部分７２１〜第３部分７２３の中で幅が最小の部分である。
第２部分７２２は、第１部分７２１と第３部分７２３との間に位置し、幅が連続的に変化した部分である。
【００５３】
一方、カム溝７２に挿入されるカムフォロア５４は、操作レバー５に設けられている。このカムフォロア５４は、操作レバー５の長手方向の途中に、裏側に向かって突出している。図１１、図１２に示すように、カムフォロア５４は、その頂部に外径が拡径したフランジ部５４１を有している。フランジ部５４１は、カム溝７２から突出しており、その外径は、第３部分７２３の幅よりも大きい。
【００５４】
図７に示すように、禁止状態では、カム溝７２の第１部分７２１にカムフォロア５４が位置している。そして、この状態からロック用レバー７を前述したように引張ると、カムフォロア５４は、カム溝７２の第１部分７２１から第２部分７２２を通過して、図８に示すように第３部分７２３に至る。このとき、ロック用レバー７は許可状態となる。
また、許可状態では、図１２に示すように、カムフォロア５４のフランジ部５４１が第３部分７２３と係合する。これにより、ロック用レバー７と操作レバー５とが連結され、よって、ロック用レバー７が離脱して、例えば紛失してしまうのを防止することができる。
【００５５】
なお、ロック用レバー７と操作レバー５との連結は、本実施形態では許可状態でなされるが、これに限定されず、許可状態の他に、さらに禁止状態でなされてもよい。
また、ロック用レバー７と操作レバー５とは、互いに色が異なるのが好ましい。これにり、ロック用レバー７および操作レバー５のいずれのレバーに対する操作を行なう際に、操作したい方のレバーを確実に操作することができる、すなわち、操作ミスを確実に防止することができる。
【００５６】
固定部１８は、禁止状態にあるロック用レバー７を一時的に固定する、すなわち、仮固定するものである。図７〜図９に示すように、固定部１８は、係合片８と、圧縮コイルバネ９とで構成され、ベース２の凹部２２１に隣接して設けられた凹部２２３内に設置されている。
係合片８は、小片で構成され、その角部８１が、ロック用レバー７が配置される凹部２２１に突出している。そして、図７に示すように、この角部８１は、ロック用レバー７に形成された欠損部７３に係合することができる。これにより、禁止状態にあるロック用レバー７を固定することができる。
【００５７】
圧縮コイルバネ９は、係合片８がロック用レバー７に係合する方向に当該ロック用レバー７を付勢する部材である。これにより、係合片８がロック用レバー７に係合して、ロック用レバー７に対する固定を維持することができる。よって、ロック用レバー７が不本意に許可状態となり、操作レバー５が作動してしまうのを防止することができ、安全性が高い。
【００５８】
ロック用レバー７、固定部１８を構成する各部材の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等の各種金属材料を用いることができる。
近接センサー１７は、ロック用レバー７が禁止状態であるのを非接触で検知する検知部である。この近接センサー１７としては、発光素子（図示せず）が発光した光を、受光素子（図示せず）が受光する光学式のセンサーを用いるのが好ましい。そして、発光素子の受光の程度、すなわち、受光の有無に応じて、ロック用レバー７の有無、すなわち、ロック用レバー７が禁止状態にあるか否かを検知することができる。
【００５９】
図１０に示すように、近接センサー１７は、小片状をなし、ベース２の凹部２２１の底部にさらに凹没して形成された凹部２２２に設置されている。これにより、着脱装置１の薄型化（小型化）に寄与する。そして、この近接センサー１７は、禁止状態にあるロック用レバー７と対向することができる。この状態で、前述したようにロック用レバー７を検知することができる。
【００６０】
以上のような構成のロック機構１６の作動（禁止状態から許可状態）について説明する。なお、着脱装置１は、予めエンドエフェクター２０が装着された装着状態となっている。
まず、図７に示す禁止状態では、カム溝７２の第１部分７２１にカムフォロア５４が位置している。このとき、ロック用レバー７は、固定部１８によりベース２に対して固定された状態となっている。これにより、操作レバー５を操作しようとして力を付加しても、当該操作レバー５のカムフォロア５４が、第１部分７２１内でそれ以上の移動が規制されているため、操作レバー５の操作が確実に禁止される（図７、図１１参照）。
【００６１】
次いで、図８に示すように、ロック用レバー７を図中の右側に向かって引張ると、カムフォロア５４は、カム溝７２の第１部分７２１から第２部分７２２を通過して、第３部分７２３に至る。これにより、ロック用レバー７は許可状態となる。
そして、これ以降は、前述したように解除機構１２を作動させることができ（図９参照）、よって、エンドエフェクター２０が着脱装置１から離脱可能な離脱可能状態とすることができる。
【００６２】
このように着脱装置１は、エンドエフェクター２０が装着された装着状態では、ロック用レバー７が禁止状態にあるロック機構１６により、解除機構１２の作動を一切禁止することができる。これにより、エンドエフェクター２０がアーム１０２に対し不本意に容易に離脱するのを確実に防止することができる。また、解除機構１２を作動させて、例えばエンドエフェクター２０を別のエンドエフェクター２０と交換したい等の場合には、所望のタイミングでロック用レバー７を許可状態とすることより、その作動が可能となる。
次に、前記別のエンドエフェクター２０を装着するまでの各機構の作動について、図１５、図１６に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００６３】
＜＜図１５に示すフローチャートについて＞＞
着脱装置１が未だ装着状態となっていない状態では、解除機構１２は、係合部材３が係合位置にある。また、ロック機構１６は、ロック用レバー７が禁止状態となっている。このような状態から装着動作を開始する。
まず、ロック機構１６を作動させて、ロック用レバー７が許可状態とする。次に、解除機構１２を作動させて、係合部材３を係合解除位置に移動させる。
そして、制御装置１０４に内蔵されているタイマーを作動させ（ステップＳ１）、タイムアップまで待機し（ステップＳ２）、その後、近接センサー１７がＯＦＦであるか否か、すなわち、ロック用レバー７を検出していないかを判断する（ステップＳ３）。
【００６４】
ステップＳ３において近接センサー１７がＯＦＦであると判断されたら、着脱装置１をエンドエフェクター２０に基端側から押し込んでいき（ステップＳ４）、タイマーを作動させる（ステップＳ５）。そして、この押込が完了するとみなされる時間まで、すなわち、タイムアップまで待機する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ３において近接センサー１７がＯＦＦではないと判断されたら、ロック用レバー７を引張り操作して許可状態とする（ステップＳ７）。
【００６５】
次いで、解除機構１２の操作レバー５が操作されており、係合部材３が係合位置にあるか否かを判断する（ステップＳ８）。
ステップＳ８において操作レバー５が操作されていると判断されたら、ロック用レバー７を押圧操作して禁止状態とする（ステップＳ９）。なお、ステップＳ８において操作レバー５が操作されていないと判断されたら、操作レバー５を操作して（ステップＳ１０）、係合部材３が係合位置にあるようにし、ロック用レバー７を押圧操作して禁止状態とする（ステップＳ９）。
【００６６】
次いで、近接センサー１７がＯＮであるか否か、すなわち、ロック用レバー７を検出しているかを判断する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１１において近接センサー１７がＯＮであると判断されたら装着動作が完了する。なお、ステップＳ１１において近接センサー１７がＯＮであると判断されない場合には、ステップＳ９に戻り、以降のステップを実行する。
【００６７】
＜＜図１６に示すフローチャートについて＞＞
着脱装置１が未だ装着状態となっていない状態では、解除機構１２は、係合部材３が係合位置にある。また、ロック機構１６は、ロック用レバー７が禁止状態となっている。このような状態から装着動作を開始する。
まず、ロック機構１６を作動させて、ロック用レバー７が許可状態とする。
そして、制御装置１０４に内蔵されているタイマーを作動させ（ステップＳ２１）、タイムアップまで待機し（ステップＳ２２）、その後、近接センサー１７がＯＦＦであるか否か、すなわち、ロック用レバー７を検出していないかを判断する（ステップＳ２３）。
【００６８】
ステップＳ３において近接センサー１７がＯＦＦであると判断されたら、着脱装置１をエンドエフェクター２０に基端側から押し込んでいき（ステップＳ２４）、タイマーを作動させる（ステップＳ２５）。そして、この押込が完了するとみなされる時間まで、すなわち、タイムアップまで待機する（ステップＳ２６）。なお、ステップＳ２３において近接センサー１７がＯＦＦでなはないと判断されたら、ロック用レバー７を引張り操作して許可状態とする（ステップＳ２７）。
【００６９】
なお、ステップＳ２４における押込過程では、エンドエフェクター２０の突出部２０３がベース２の貫通孔２４に挿入されていく。これにより、係合部材３は、突出部２０３のテーパ部２０３ｃに当接して、当該テーパ部２０３ｃ上を摺動する。このとき、係合部材３は、圧縮コイルバネ４の付勢力に抗して係合解除位置に向かって移動する。その後、係合部材３がテーパ部２０３ｃを乗り越えると、係合部材３は、圧縮コイルバネ４の付勢力により、係合位置に再度位置する。また、操作レバー５は、係合部材３の移動に伴って変位することとなる。
ステップＳ２６後、ロック用レバー７を押圧操作して禁止状態とする（ステップＳ２８）。
【００７０】
次いで、近接センサー１７がＯＮであるか否か、すなわち、ロック用レバー７を検出しているかを判断する（ステップＳ２９）。
ステップＳ２９において近接センサー１７がＯＮであると判断されたら装着動作が完了する。なお、ステップＳ２９において近接センサー１７がＯＮであると判断されない場合には、ステップＳ２８に戻り、以降のステップを実行する。
このように図１６に示すフローチャートに基づいた操作を行なうことにより、エンドエフェクター２０に向かって着脱装置１を押し込むという簡単な操作で、その装着操作を行なうことができる。
【００７１】
図５、図６に示すように、回路基板１３は、ベース２の表側の面２１の中央部に形成された凹部２１１に配置、固定されている。この固定方法としては、例えば、本実施形態では、複数本のシンヘッド（thin head）ねじ１５１を用いた方法を採用している。
この回路基板１３は、導体パターン（図示せず）が形成された基板１３１と、基板１３１に支持された複数本の端子１３２とを有している。これらの端子１３２は、装着状態でエンドエフェクター２０の端子２０５と電気的に接続される。これにより、前述したように、駆動機構２０４に電力が供給されて、当該駆動機構２０４が作動することができる。
【００７２】
図４に示すように、蓋体１４は、ベース２の表側の面２１上に配置、固定された板状をなす部材である。これにより、係合機構１１等を覆い、保護することができる。なお、蓋体１４のベース２に対する固定方法としては、例えば、本実施形態では、複数本のシンヘッド（thin head）ねじ１５２を用いた方法を採用している。
また、蓋体１４には、ベース２の貫通孔２４やガイド孔２９、その他、回路基板１３の端子１３２等が露出する開口部１４１が複数設けられている。これらの開口部は、それぞれ、蓋体１４を貫通して形成された貫通孔や、欠損して形成された欠損部で構成されている。
蓋体１４の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミニウムやその合金等の各種金属材料を用いることができる。
【００７３】
以上、本発明の着脱装置およびロボットを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、着脱装置およびロボットを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の着脱装置およびロボットは、前記実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００７４】
また、ロボットは、前記実施形態では２本のアームを備える人間型双腕ロボットであったが、これに限定されず、例えば、アームの本数としては、１本または３本以上であってもよい。
また、ロボットとしては、人間型のロボットの他に、クレーン等のような建設機械や、エレベーター、エスカレーター等のような不動産に設置される装置であってもよい。
【００７５】
また、エンドエフェクターは、対象物を挟持するよう構成されたものに限定されず、例えば、対象物を吸引するよう構成されたものであってもよい。
また、着脱装置は、前記実施形態ではロック用レバーおよび操作レバーのうちのロック用レバーにカム溝が設けられ、操作レバーにカムフォロアが設けられているが、これに限定されず、操作レバーにカム溝が設けられ、ロック用レバーにカムフォロアが設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１……着脱装置（着脱ユニット）  ２……ベース  ２１……表側の面  ２１１……凹部  ２２……裏側の面  ２２１、２２２、２２３……凹部  ２３……欠損部  ２４……貫通孔（挿通孔）  ２５……ガイド溝  ２５１……仕切り部  ２６、２７……凹部  ２６１……ガイドピン  ２８……ガイドピン  ２９……ガイド孔  ３……係合部材  ３１……裏側の面  ３１１……係合面  ４……圧縮コイルバネ  ５……操作レバー（解除操作レバー）  ５１……屈曲部  ５２……突出部分  ５３……指掛け部  ５４……カムフォロア  ５４１……フランジ部  ６……リンク機構  ６１……エレメント  ６１１……ガイド溝  ６２……エレメント  ７……ロック用レバー  ７１……指掛け部  ７２……カム溝  ７２１……第１部分  ７２２……第２部分  ７２３……第３部分  ７３……欠損部  ８……係合片  ８１……角部  ９……圧縮コイルバネ  １１……係合機構  １２……解除機構  １２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７……連結部  １２９……エレメント  １３……回路基板  １３１……基板  １３２……端子  １４……蓋体  １４１……開口部  １５１、１５２……シンヘッド（thin head）ねじ  １６……ロック機構  １７……近接センサー  １８……固定部  ２０……エンドエフェクター  ２０１……本体部  ２０１ａ……基端面  ２０２……フィンガー  ２０３……突出部  ２０３ａ……頂部  ２０３ｂ……根元部  ２０３ｃ……テーパ部  ２０３ｄ……係合面  ２０４……駆動機構  ２０５……端子  ２０６……ガイドピン  １００……ロボット  １０１……胴部  １０１ａ……バンパー  １０１ｂ……画像表示装置  １０２……アーム（ロボットアーム）  １０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ……アーム本体（エレメント）  １０３……脚部  １０３ａ……キャスター  １０４……制御装置  １０５……電子カメラ  １０６……信号灯  Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７……回動軸  Ｓ１〜Ｓ１１、Ｓ２１〜Ｓ２９……ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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