(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボットアームの姿勢を問わず、一定の柔軟性を発揮するロボットを提供する。【解決手段】ロボットアーム１と支持体３と平行緩衝機構２と構造体４とを備え、構造体４は地面５と平行緩衝機構２との間にあって平行緩衝機構２を支承し、支持体３は平行緩衝機構２とロボットアーム１との間にあってロボットアーム１を支承することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームと支持体と平行緩衝機構と構造体とを備え、構造体は地面と平行緩衝機構との間にあって平行緩衝機構を支承し、支持体は平行緩衝機構とロボットアームとの間にあってロボットアームを支承することを特徴とする機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ロボットアームに加わる衝撃力を、該ロボットアームの支点に備えた平行緩衝機構で吸収することを特徴とするロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療や介護などの分野において、人と接してはたらくロボットの需要が高まっている。このような用途では、ロボットが人に危害を加えたり、逆にロボットが衝撃で自損したりしないよう、ロボットが柔軟性を備えることが求められている。
【０００３】
柔軟性を実現する方法には、出力軸と直列に緩衝機構を接続する方法（文献１）が知られているが、アーム先端のコンプライアンスが、ロボットアームの姿勢によって変化することが問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許５６５０７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、ロボットアームの姿勢を問わず、一定の柔軟性を発揮するロボットを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は係る課題を参酌してなされたものであり、その手段は、ロボットアームと支持体と平行緩衝機構と構造体とを備え、構造体は地面と平行緩衝機構との間にあって平行緩衝機構を支承し、支持体は平行緩衝機構とロボットアームとの間にあってロボットアームを支承することを特徴とする機構による。
【０００７】
上記支持体および構造体は、支承を目的とした一般的な静的構造物であって、鉄鋳造品、アルミニウム除去加工品など、その材質、形態は問わない。
【０００８】
上記ロボットアームは、支持体による支承が可能であればその形態は問わず、（ア）旋回軸と、リンクＡと、回転関節Ａと、リンクＢと、回転関節Ｂと、リンクＣとを備え、旋回軸は前記支持体に支承され、リンクＡは回転関節Ａと旋回軸との間にあって回転関節Ａを支承し、回転関節Ａは回転自在にリンクＢを結合し、リンクＢは回転関節Ａと回転関節Ｂの間にあって回転関節Ｂを支承し、回転関節Ｂは回転自在にリンクＣを結合することを特徴とする垂直多関節型ロボットアーム、（イ）垂直軸と、旋回軸Ａと、リンクＡと、旋回軸Ｂと、リンクＢとを備え、垂直軸は前記支持体に支承され、旋回軸Ａは回転自在にリンクＡを結合し、リンクＡは旋回軸Ａと旋回軸Ｂとの間にあって旋回軸Ｂを支承し、旋回軸ＢはリンクＢを回転自在に結合することを特徴とする水平多関節型ロボットアーム、（ウ）水平軸と、直動体Ａと、リンクＡと、直動体Ｂと、リンクＢとを備え、水平軸は、鉛直方向と直交する水平面内にあって前記支持体に支承され、直動体Ａは水平軸上を走行し、リンクＡを鉛直方向に結合し、直動体ＢはリンクＡ上を走行し、リンクＢを水平に結合することを特徴とする直交軸型ロボットアーム、を少なくとも含む。
【０００９】
上記平行緩衝機構は、変位量に基づく力の測定と緩衝とを主に目的とするものであって、平行運動機構を備え、3自由度の並進運動のうち、少なくとも1自由度の運動を緩衝し、力学的モーメントにより運動しないことを特徴とする。平行運動機構を備える理由は、ロボットアームから受ける力学的モーメントを、反作用の原理によって相殺することができるためであり、この点が最も顕著な技術的特徴である。
【００１０】
上記１自由度の平行緩衝機構には、（ア）前記構造体と、直動体と、前記支持体と、緩衝体とを備え、直動体は構造体と一体の走行軸上を鉛直方向に運動するとともに支持体を結合し、緩衝体は地面と支持体との間にあって支持体の運動を緩衝し、支持体は前記ロボットアームを支承することを特徴とする機構、（イ）前記構造体と、平行リンクと、前記支持体と、緩衝体とを備え、平行リンクは４つの節と４つのリンクとを備え、構造体に支承され、支持体が構造体と平行に運動するように支持体を支承し、緩衝体は地面と支持体との間にあって、支持体の運動を緩衝し、支持体は前記ロボットアームを支承することを特徴とする機構が少なくとも含まれる。
【００１１】
２自由度の平行緩衝機構は、1自由度の平行緩衝機構を直列に連結することによって得られ、構造体と、平行緩衝機構Ａと、連結体と、平行緩衝機構Ｂと、支持体とを備え、構造体は平行緩衝機構Ａを支承し、平行緩衝機構Ａは連結体の運動を緩衝し、連結体は平行緩衝機構Ａと平行緩衝機構Ｂとの間にあって、平行緩衝機構Ｂを支承し、平行緩衝機構Ｂは支持体の運動を緩衝し、支持体は前記ロボットアームを支承することを特徴とする機構を構成することにより得られる。
【００１２】
３自由度以上の平行緩衝機構は、前記平行緩衝機構を３以上直列に連結することで得られる。
【００１３】
２自由度の平行緩衝機構の特殊な形態として、前記緩衝体を除く部分の機構を軸心違い継手に置き換えてもよい。軸心違い継手には、オルダム継手、シュミットカップリングのほか、（ア）構造体と、自在継手を両端に備えるシャフトと、ボールジョイントを両端に備える３以上のシャフトと、支持体とを備え、自在継手を両端に備えるシャフトと、ボールジョイントを両端に備える３以上のシャフトは、すべて等長で互いに平行をなしながら、構造体と支持体とが平行を保つように可動結合することを特徴とする機構、（イ）構造体と、２自由度継手を両端に備える３以上のシャフトと、支持体とを備え、２自由度継手を両端に備える３以上のシャフトは、すべて等長で互いに平行をなしながら、構造体と支持体とが平行を保つように可動結合することを特徴とする機構が少なくとも含まれる。
【００１４】
このような軸心違い継手を用いるとき、支持体は構造体に対して運動が平行に規制されるため、構造体と支持体との間に弾性を生じるように緩衝体を追加すれば、２自由度の平行緩衝機構として用いることができる。
【発明の効果】
【００１５】
ロボットアームの姿勢および荷重の印加箇所にかかわらず一定の反発力を発揮するため、制御が容易である。さらに、変位量から力を推定する用途に使用すれば、加重の印加箇所にかかわらず一定の力を検出できるため、感圧センサを多用する必要がないため、コスト面および安全面で優れる。ロボットアームのアーム長を考慮すればモーメントの推定も可能なため、各種制御が容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の最も一般的な形態を示した図である。
【図２】ロボットアームの実施例を示した図である。
【図３】１自由度平行緩衝機構の実施例を示した図である。
【図４】２自由度平行緩衝機構の実施例を示した図である。
【図５】２自由度平行緩衝機構の特殊な形態の実施例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、ロボットアーム（１）と支持体（３）と平行緩衝機構（２）と構造体（４）とを備え、構造体（４）は地面（５）と平行緩衝機構（２）との間にあって平行緩衝機構（２）を支承し、支持体（３）は平行緩衝機構（２）とロボットアーム（１）との間にあってロボットアーム（１）を支承することを特徴とする機構の実施例を示したものである。
【００１８】
図２（ア）は、旋回軸（６）と、リンクＡ（７）と、回転関節Ａ（８）と、リンクＢ（９）と、回転関節Ｂ（１０）と、リンクＣ（１１）とを備え、旋回軸（６）は前記支持体（３）に支承され、リンクＡ（７）は回転関節Ａ（８）と旋回軸（６）との間にあって回転関節Ａ（６）を支承し、回転関節Ａ（８）は回転自在にリンクＢ（９）を結合し、リンクＢ（９）は回転関節Ａ（８）と回転関節Ｂ（１０）の間にあって回転関節Ｂ（１０）を支承し、回転関節Ｂ（１０）は回転自在にリンクＣ（１１）を結合することを特徴とする垂直多関節型ロボットアームの実施例を示したものである。
【００１９】
図２（イ）は、垂直軸（１２）と、旋回軸Ａ（１３）と、リンクＡ（１４）と、旋回軸Ｂ（１５）と、リンクＢ（１６）とを備え、垂直軸（１２）は前記支持体（３）に支承され、旋回軸Ａ（１３）は回転自在にリンクＡ（１４）を結合し、リンクＡ（１４）は旋回軸Ａ（１３）と旋回軸Ｂ（１５）との間にあって旋回軸Ｂ（１５）を支承し、旋回軸Ｂ（１５）はリンクＢ（１６）を回転自在に結合することを特徴とする水平多関節型ロボットアームの実施例を示したものである。
【００２０】
図２（ウ）は、水平軸（１７）と、直動体Ａ（１８）と、リンクＡ（１９）と、直動体Ｂ（２０）と、リンクＢ（２１）とを備え、水平軸（１７）は、鉛直方向と直交する水平面内にあって前記支持体（３）に支承され、直動体Ａ（１８）は水平軸上を走行し、リンクＡ（１９）を鉛直方向に結合し、直動体Ｂ（２０）はリンクＡ（１９）上を走行し、リンクＢ（２１）を水平に結合することを特徴とする直交軸型ロボットアームの実施例を示したものである。
【００２１】
図３（ア）は、前記構造体（４）と、直動体（２２）と、前記支持体（３）と、緩衝体（２３）とを備え、直動体（２２）は構造体（４）と一体の走行軸上を鉛直方向に運動するとともに支持体（３）を結合し、緩衝体（２３）は地面と支持体（３）との間にあって支持体（３）の運動を緩衝し、支持体（３）は前記ロボットアーム（１）を支承することを特徴とする機構の実施例を示したものである。
【００２２】
図３（イ）は、前記構造体（４）と、平行リンク（２４）と、前記支持体（３）と、緩衝体（２５）とを備え、平行リンク（２４）は４つの節と４つのリンクとを備え、構造体（４）に支承され、支持体（３）が構造体（４）と平行に運動するように支持体（３）を支承し、緩衝体（２５）は地面と支持体（３）との間にあって、支持体（３）の運動を緩衝し、支持体（３）は前記ロボットアーム（１）を支承することを特徴とする機構の実施例を示したものである。
【００２３】
図４は、構造体（４）と、平行緩衝機構Ａ（２ａ）と、連結体（２７）と、平行緩衝機構Ｂ（２ｂ）と、支持体（３）とを備え、構造体（４）は平行緩衝機構Ａ（２ａ）を支承し、平行緩衝機構Ａ（２ａ）は連結体（２７）の運動を緩衝し、連結体（３）は平行緩衝機構Ａ（２ａ）と平行緩衝機構Ｂ（２ｂ）との間にあって、平行緩衝機構Ｂ（２ｂ）を支承し、平行緩衝機構Ｂ（２ｂ）は支持体（３）の運動を緩衝し、支持体（３）は前記ロボットアーム（１）を支承することを特徴とする機構の実施例を示したものである。
【００２４】
図５（ア）は、構造体（４）と、自在継手を両端に備えるシャフト（２８）と、ボールジョイントを両端に備える３以上のシャフト（２９）と、支持体（３）とを備え、自在継手を両端に備えるシャフト（２８）と、ボールジョイントを両端に備える３以上のシャフト（２９）は、すべて等長で互いに平行をなしながら、構造体（４）と支持体（３）とが平行を保つように可動結合することを特徴とする機構の実施例を示したものである。
【００２５】
図５（イ）は、構造体（４）と、２自由度継手を両端に備える３以上のシャフト（３０）と、支持体（３）とを備え、２自由度継手を両端に備える３以上のシャフト（３０）は、すべて等長で互いに平行をなしながら、構造体（４）と支持体（３）とが平行を保つように可動結合することを特徴とする機構の実施例を示したものである。
【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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