(57)【要約】      （修正有）【課題】人間が作業することが危険又は困難な環境下、例えば土石流の災害現場や宇宙空間あるいは海底などでの構造物の構築を無人で迅速に行うことができるモジュール構造物組立用ロボット及びモジュールを提供する。【解決手段】多面体からなる複数のモジュールの面同士を結合機構を介して連結したモジュール構造物の組立用ロボット１であって、前記結合機構によりモジュールを把持可能なベース２と、該ベース２に一端が連結されたアーム３と、該アーム３の他端に連結されたハンド４とを有し、該ハンド４は、前記結合機構によりモジュールを把持して搬送するための搬送用モジュール把持部４ａ及び前記ベース２と協働してモジュール構造物上を歩行するための歩行用モジュール把持部４ｂからなり、前記ハンド４に、前記モジュールの面同士を結合する結合機構の駆動手段を備えた。【選択図】        図１
2004358636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多面体からなる複数のモジュールの面同士を結合機構を介して連結したモジュール構造物の組立用ロボットであって、
前記結合機構によりモジュールを把持可能なベースと、
該ベースに一端が連結されたアームと、
該アームの他端に連結されたハンドとを有し、
前記アームは、前記ベースのモジュール把持面に垂直な縦軸廻りに回転可能で且つ前記把持面に平行な第１及び第２の横軸廻りに回転可能であり、
前記ハンドは、前記アームの端部に第３の横軸廻りに回転可能に装着され
該ハンドは、前記結合機構によりモジュールを把持して搬送するための搬送用モジュール把持部及び前記ベースと協働してモジュール構造物上を歩行するための歩行用モジュール把持部からなり、
前記ハンドに、前記モジュールの面同士を結合する結合機構の駆動手段を備えたことを特徴とするモジュール構造物組立用ロボット。
【請求項２】
上面と下面と複数の側面とを有する多面体筐体及び該筐体内に備えた結合機構からなり、該多面体筐体の各面は、前記結合機構を介して別の多面体筐体の側面と結合可能な構造物組立用モジュールであって、
前記結合機構は、結合すべき相手側モジュールに係止してこれを把持する把持部材と、該把持部材を把持動作及び解除動作させる駆動部材とからなり、
前記把持部材は、モジュールの結合時に筐体面から突出して相手側モジュールを把持し、モジュールの非結合時に前記筐体内に引込むように構成され、
前記多面体筐体の外部から前記駆動部材を駆動可能としたことを特徴とする構造物組立用モジュール。
【請求項３】
前記把持部材は、筐体側に固定された固定軸廻りに回転可能で且つ前記筐体面に開口する長孔に沿ってスライド可能であり、
該把持部材は、その端部にフック部を有し、中間部に前記固定軸が出入可能な軸受用切欠き溝を有し、該把持部材は、前記駆動部材に回転可能に連結され、
該駆動部材を前記長孔に沿って移動させることにより、該把持部材の前記固定軸廻りの回転動作及び前記長孔に沿ったスライド動作を連続して行わせ、前記把持部材の回転動作により前記フック部を筐体面から突出及び引っ込み動作させることを特徴とする請求項２に記載の構造物組立用モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュール構造物組立用のロボット及びモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
人間による作業が困難で、かつ危険を伴うような極限環境、例えば宇宙空間、海中、月面や火星面、あるいは大規模災害現場等においては、構造物の自動組立の必要性は非常に高い。しかし、構造物の組立作業は通常極めて複雑であり、自動化が困難な分野の１つである（例えば非特許文献１参照）。これらの環境は、工場内のように管理された環境ではなく、扱う材料も多種多様で不確実性も大きい。このような環境下で自動組立を行うには、必要な機能それぞれに特化した多数のロボット群を用いるか、多機能な万能ロボットを用いる必要があると考えられている。しかし、変化のある極限環境下で複雑なロボットシステムを必要とするような方法では運用性、信頼性の面から現実的であるとは考えにくい。
【０００３】
モジュールに移動機能と自動結合機能を組み込むことで、モジュールのみで構造物を自動組立（自己組立）することもできるが（例えば非特許文献２参照）、完成したらほとんど動作することのないアクチュエータを多数組み込むことは冗長で無駄となり、コスト的に好ましくない。
【０００４】
すなわち、上記従来考えれれている大規模構造物の組立方法については、以下の問題がある。
【０００５】
▲１▼万能型多機能組立ロボットによって組立てる方法：
人間が行うことができる作業をすべて実行可能な多機能ロボットを用いて構造物を組立てる方法である。この場合、当然ロボットは複雑化し制御、整備が困難になる。人間にとっての極限環境はロボットにとっても過酷であるといえ、そのような環境下で複雑なロボットを確実に運用するのは困難である。
【０００６】
▲２▼機能を分担した多数の単機能ロボットによって組立てる方法：
機能ごとに組立作業を分担するロボットを用意して構造物を組立てる方法である。この場合、ロボットを単純化できるが、多数かつ多種類のロボットを協調して動作させなければならない。協調して自動的に作業を行うロボットは未だ研究途上であり、実用化は困難である。
【０００７】
▲３▼構造物自体に自己組立機能を組込む方法：
構造物自体に自己組立機能を組込む方法は、構造物を自動的に組立てるという観点からは最も洗練された方法であると考えられるが、組立てに使うすべての部材にアクチュエータやセンサ等を備えなければならないので、システムとしての冗長性が過度に高く、無駄が多くなる。また、協調動作を必要とするのでその点でも実用化が困難である。
【０００８】
▲４▼自動組立以外の方法：
その他にも、自動組立ではないが、極限環境における作業の方法として、建設機械等を遠隔操作する方法がある。しかし、この場合も、人間と同様の動作を行うことができるロボットを必要とするため、コストが高く、またマン・マシンインターフェースの問題もある。
【０００９】
【非特許文献１】
光永純一：建設機械・ロボットビジネス、日本ロボット学会誌、２０巻、７号、３６／３９（２００２）
【００１０】
【非特許文献２】
Ｓ．Ｍｕｒａｔａ  ｅｔ  ａｌ：Ｍ−ＴＲＡＮ：Ｓｅｌｆ−Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍ，  ＰＰ．４３１−４４１（２００２）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、人間が作業することが危険又は困難な環境下、例えば土石流の災害現場や宇宙空間あるいは海底などでの構造物の構築を無人で迅速に行うことができるモジュール構造物組立用ロボット及びモジュールの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、多面体からなる複数のモジュールの面同士を結合機構を介して連結したモジュール構造物の組立用ロボットであって、前記結合機構によりモジュールを把持可能なベースと、該ベースに一端が連結されたアームと、該アームの他端に連結されたハンドとを有し、前記アームは、前記ベースのモジュール把持面に垂直な縦軸廻りに回転可能で且つ前記把持面に平行な第１及び第２の横軸廻りに回転可能であり、前記ハンドは、前記アームの端部に第３の横軸廻りに回転可能に装着され該ハンドは、前記結合機構によりモジュールを把持して搬送するための搬送用モジュール把持部及び前記ベースと協働してモジュール構造物上を歩行するための歩行用モジュール把持部からなり、前記ハンドに、前記モジュールの面同士を結合する結合機構の駆動手段を備えたことを特徴とするモジュール構造物組立用ロボットを提供する。
【００１３】
この構成によれば、モジュールを把持可能なロボットのベースとハンド間をアームで連結し、このアームを第１〜第３の横軸廻りに関節動作させてモジュール構造物上をベースとハンドを交互に移動させて尺取虫状の歩行動作を行うことができる。このときハンドにモジュールを把持して歩行させることにより、モジュールを搬送して、既に組立てた構造物に連結することにより、順次構造物を拡大して構築していくことができる。
【００１４】
この場合、ロボットはベース及びハンドに同じ結合機構を備えてモジュールを把持することができ、これにより、モジュール構造物上を歩行動作することが可能になる。また、アームを縦軸周りに回転させることにより、方向変更も容易にできる。また、ハンドは歩行用のモジュール把持部とともに搬送用のモジュール把持部を有して、モジュールを搬送することができ、同じ結合機構の構造を用いて歩行及び搬送をすることができ、構造及び制御を複雑にすることなく、簡単な構成でモジュール構造物の迅速な無人組立が可能になる。
【００１５】
さらに本発明では、上面と下面と複数の側面とを有する多面体筐体及び該筐体内に備えた結合機構からなり、該多面体筐体の各面は、前記結合機構を介して別の多面体筐体の側面と結合可能な構造物組立用モジュールであって、前記結合機構は、結合すべき相手側モジュールに係止してこれを把持する把持部材と、該把持部材を把持動作及び解除動作させる駆動部材とからなり、前記把持部材は、モジュールの結合時に筐体面から突出して相手側モジュールを把持し、モジュールの非結合時に前記筐体内に引込むように構成され、前記多面体筐体の外部から前記駆動部材を駆動可能としたことを特徴とする構造物組立用モジュールを提供する。
【００１６】
この構成によれば、多面体形状の筐体内に常時は筐体表面から引っ込んだ結合機構を内蔵し、他のモジュールと結合するときにこの結合機構の把持部材が筐体表面から突出して相手側のモジュールを把持して連結するため、連結されたモジュールの組立体からなる構造物の外面は平坦状態のままモジュール構造物が構築される。このモジュール構造物上を、モジュールと同じ結合機構を備えたロボットが、結合機構による結合及び解除を繰り返して歩行することができる。また、ロボットにより、モジュール外部からモジュール内の結合機構を駆動してモジュールを連結することができる。これにより、ロボットがモジュールを搬送して順次モジュール構造物に継ぎ足してモジュール構造物を構築できる。
【００１７】
好ましい構成例では、前記把持部材は、筐体側に固定された固定軸廻りに回転可能で且つ前記筐体面に開口する長孔に沿ってスライド可能であり、該把持部材は、その端部にフック部を有し、中間部に前記固定軸が出入可能な軸受用切欠き溝を有し、該把持部材は、前記駆動部材に回転可能に連結され、該駆動部材を前記長孔に沿って移動させることにより、該把持部材の前記固定軸廻りの回転動作及び前記長孔に沿ったスライド動作を連続して行わせ、前記把持部材の回転動作により前記フック部を筐体面から突出及び引っ込み動作させることを特徴としている。
【００１８】
この構成によれば、結合機構を構成する把持部材が固定軸廻りに回転してその先端のフック部を筐体表面から突出及び引込み動作させ、さらにフック部が突出した状態でこの把持部材を固定軸から外してスライドさせることにより、フック部が相手側の筐体を把持してこれを結合することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態に係るモジュール構造物組立用ロボットを上から見たの斜視図、図２は図１のロボットを下から見た斜視図である。
【００２０】
ロボット１は、モジュール（不図示）を把持可能なベース２と、関節動作可能なアーム３と、モジュールを２ヵ所で把持可能なハンド４とにより構成される。ベース２の底面には、４つのオス側長孔５が放射状に設けられる。このオス側長孔５から後述のように結合機構のフック部が突出してモジュールを把持する。
【００２１】
アーム３の根元側端部が、ベース２のモジュール把持面（底面）に垂直な縦軸６廻りに回転可能（矢印Ａ）で且つ底面に平行な第１の横軸７ａ廻りに回転可能（矢印Ｂ）に取付けられる。アーム３はその中間部で第２の横軸７ｂ廻りに回転可能（矢印Ｃ）である。
【００２２】
アーム３の先端に、ハンド４が第３の横軸７ｃ廻りに回転可能（矢印Ｄ）に取付けられる。ハンド４は、相互に直交する搬送用モジュール把持部４ａ及び歩行用モジュール把持部４ｂとにより構成される。搬送用モジュール把持部４ａは、モジュール構造物に連結するモジュールを搬送するためのものであり、歩行用モジュール把持部４ｂは、ベース２と協働してモジュール構造物上を歩行するためのものである。歩行用モジュール把持部４ｂに、回転動作時（矢印Ｄ）にアーム３との干渉を避けるための溝８が形成される。
【００２３】
搬送用モジュール把持部４ａの底面には、ベース２と同様に、搬送するモジュールを保持するための４つのオス側長孔５が放射状に設けられ、さらに搬送したモジュールを構造物のモジュールに連結するための駆動用ドライブギヤ（後述）が突出する駆動用開口９が形成される。
【００２４】
歩行用モジュール把持部４ｂの底面には、ベース２と協働してモジュール構造物上を歩行するときに構造物のモジュールを保持するための４つのオス側長孔５が放射状に設けられる。
【００２５】
図３は本発明の実施形態に係るモジュール構造物組立用モジュールの斜視図であり、図４はその動作状態の斜視図である。
【００２６】
モジュール１０は、上面１０ａと下面１０ｂと４つの側面１０ｃとからなる正六面体の筐体１１により形成される。上面１０ａ及び下面１０ｂには、ロボットが歩行するときにロボット側の結合機構のフック部が進入する４つのメス側長孔１２が放射状に設けられる。また、モジュール同士の連結時に駆動用ドライブギヤ（後述）が進入する４つの駆動用開口１３が４つの側面１０ｃに対応して形成される。
【００２７】
モジュール１０の上面１０ａのメス側長孔１２内に、ロボット１（図２）のベース２（及びハンド４の歩行用モジュール把持部４ｂ）のオス側長孔５から後述のフック部が突出して進入し、メス側長孔１２の端部の筐体１１に係止してロボット１がこのモジュール１０の上面１０ａを把持しながら歩行する。
【００２８】
ロボットの搬送用モジュール把持部４ａ（図２）は、その底面のオス側長孔５からフック部（後述）が突出し、このフック部が搬送すべきモジュール１０の上面１０ａのメス側長孔１２に進入して長孔１２の端部の筐体１１に係止し、モジュール１０を保持する。
【００２９】
各側面１０ｃには、オス側長孔５及びメス側長孔１２が４つずつ交互に放射状に設けられる。図４に示すように、相手側のモジュール（不図示）と連結する側面１０ｃ−ｃのオス側長孔５からフック部１４が突出して、相手側のモジュールのメス側長孔内に進入してその端部に係止して結合する。このフック部１４の結合動作は、側面１０ｃ−ｃに対応する位置の駆動用開口１３−ｄに、ロボットハンド４の駆動用開口９（図２）からドライブギヤ（不図示）が突出して進入し、このドライブギヤによって駆動される。
【００３０】
なお、上記実施形態のモジュール１０は正六面体としたが、これに限らずその他の多面体、例えば直方体あるいは他の多角柱体でもよい。また、上記実施形態では上面及び下面を側面と別の形状としてロボットは上面（又は下面）を把持するように構成したが、上下面及び側面の全ての面を同一構成として方向性をなくしてもよい。
【００３１】
図５は、本発明のロボットの動作状態を示す斜視図である。
この状態は、ロボット１がモジュールａ〜ｄからなる構造物上を歩行している状態であり、ハンド４で新たなモジュールｅを把持して運んでいる状態を示す。ロボット１のベース２及びハンド４の歩行用モジュール把持部４ｂは、それぞれモジュールｂ、ｃの上面１０ａ（図３参照）を把持し、ハンド４の搬送用モジュール把持部４ａは、モジュールｅの上面１０ａ（この図では縦方向横向きになる）を把持している。
【００３２】
モジュールａ〜ｄは側面１０ｃ同士が突合されて連結された状態である。モジュールｅは、その側面１０ｃ（図では下側）がモジュールｄの上面１０ａに対向し、相互にオス側長孔５及びメス側長孔１２が位置合わせされた状態である。
【００３３】
この状態で、ハンド４の搬送用モジュール把持部４ａに内蔵された駆動モータ（不図示）を駆動して駆動用開口９（図２参照）からドライブギヤ（不図示）を突出させ、モジュールｅの上面１０ａ（図３）の駆動用開口１３を通して駆動用スライダ（後述）をスライドさせて図４に示したようにフック部１４を突出させる。これにより、モジュールｄの上側にモジュールｅが連結される。
【００３４】
図６は、本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図である。
この状態は、図５のモジュールａ〜ｅが連結された状態からさらにモジュールｅの上に新たなモジュールｆを連結する状態を示す。
【００３５】
図７〜図９は、本発明のロボットの別の動作状態を順番に示す斜視図である。この動作は、図６の状態のモジュールａ〜ｆからなる構造物のモジュールｆ上にさらに新たなモジュールｇを積み上げるものである。
【００３６】
図７に示すように、ハンド４の搬送用モジュール把持部４ａで新たなモジュールｇを保持した状態で、歩行用モジュール把持部４ｂをモジュールｆの上面に一旦固定する。次に、ベース２をモジュールｂから離して、図８に示すように、モジュールｅの横に移動し、このモジュールｅを掴む。続いて、歩行用モジュール把持部４ｂをモジュールｆから離して、掴んでいるモジュールｇを、図９に示すように、モジュールｆの上に載せて固定する。
【００３７】
図１０〜１２は、本発明のロボットのさらに別の動作を順番に示す斜視図である。この動作は連結されたモジュール構造体の下側に新たなモジュールを連結する動作を示す。
【００３８】
図１０及び図１１に示すように、ベース２を連結されたモジュールａ，ｂ，ｃのモジュールｂに固定した状態で、アーム３を駆動して、端部のモジュールｃのさらに先から新たなモジュールｄを下側に廻す。続いて、図１２に示すように、モジュールｃの下側に新たなモジュールｄを固定する。
【００３９】
図１３〜図１７は、本発明のロボットのさらに別の動作状態を順番に示す斜視図である。この動作は、図１２の状態のモジュールａ〜ｄからなる構造物のモジュールｄの下にさらに新たなモジュールｅを連結する動作を示す。
【００４０】
ハンド４でモジュールｅを掴んだロボット１のベース２をモジュールｂに固定した状態で、アーム３を伸ばして先端のモジュールｃを迂回し（図１３）、その下のモジュールｄの側面にハンド４の歩行用モジュール把持部４ｂを固定する（図１４）。次に、ベース２をモジュールｂから離し（図１５）、モジュールｃを迂回し（図１６）、ベース２をモジュールｃの先端側面に固定する（図１７）。このベース２を固定した状態で、ハンド４をモジュールｄから離して掴んでいるモジュールｅを所望のモジュールに連結する。
【００４１】
図１８〜図２０は、ロボットの方向変更動作を順番に示す斜視図である。
ロボット１が、新たなモジュールｄをハンド４で掴み、ベース２がモジュールｂに固定された状態で（図１８）、アーム３をその根元部の縦軸６廻り位置を合せた状態で（図２０）、前述と同様に、ハンド４で掴んでいるモジュールｄを所望のモジュールに連結する。
【００４２】
図２１〜図２３は、本発明のロボットの基本連結動作を順番に示す斜視図である。
ハンド４の歩行用モジュール把持部４ｂでモジュールｃの上面を把持して固定した状態で、尺取虫動作により、ベース２を隣のモジュールｂの上面に引き寄せてこれを把持して固定する（図２１）。次に、ハンド４をモジュールｂから離してアーム３を動作させ、ハンド４で把持しているモジュールｄを移動させる（図２２）。モジュールｄをモジュールｃの隣に密着させてモジュールｃ，ｄを連結する（図２３）。この後、ロボット１は、尺取虫運動により戻り、新たなモジュールを運んでくる。
【００４３】
図２４〜図２６は、本発明のロボットの歩行動作を順番に示す斜視図である。
ロボット１のベース２及びハンド４がそれぞれモジュールｂ及びモジュールｃを把持した状態（図２４）から、ハンド４をモジュールｃからモジュールｄに移行してこのモジュールｄを把持する（図２５）。続いて、ベース２をモジュールｂからモジュールｃに移行してこのモジュールｃを把持する（図２６）。このようにして、順番に尺取虫動作を繰り返して新たに連結すべきモジュールｇを搬送する。
【００４４】
図２７〜図２９は、本発明の結合機構の動作説明図である。
図示したように、モジュール１０の筐体１１の各側面に放射状にオス側長孔５及びメス側長孔１２が設けられる（図３参照）。筐体１１内に、オス側長孔５に沿って移動可能なスライダ１５が備わる。各スライダ１５には、後述のフックを有する把持部材２０（１個のスライダにのみ点線で示す）が連結されている。この把持部材２０は、スライダ１５に対し連結軸２１を介して回転可能に連結されるとともに、筐体１１側に固定された固定軸２２に係止して、スライダ１５の移動に伴い固定軸２２廻りに回転する。各スライダ１５の後端部に、リンク１６の端部が枢着される。リンク１６の他端は結合駆動ギヤ１７に枢着される。結合駆動ギヤ１７は、伝達ギヤ１８と噛み合う。
【００４５】
モジュール１０の上面１０ａ又は下面１０ｂ（図３参照）のメス側長孔１２をロボットの搬送用モジュール把持部４ａ（図２参照）が掴んでいる。このロボット側の搬送用モジュール把持部４ａ内にドライブギヤ１９が備わり、モジュール把持部４ａの駆動用開口９（図２参照）及びモジュール側の駆動用開口１３（図３参照）を通して突出し、筐体１１内の伝達ギヤ１８と噛み合う。
【００４６】
図２７は、スライダ１５が最内側に後退した状態であり、後述のように把持部材２０のフックは筐体１１内に引っ込んだ状態である。この状態からドライブギヤ１９を駆動して結合駆動ギヤ１７を回転させ（矢印Ａ）、スライダ１５を矢印Ｂのように外方に向けて前進移動させた状態が図２８である。図２８の状態では、スライダ１５とともに、連結軸２１が固定軸２２を越えて前方（外方）に移動し、後述のように、把持部材２０が起立してその先端のフックが長孔５から筐体外面に突出する。
【００４７】
図２９は、フックを長孔から突出させた状態で、スライダ１５をさらに前進させ、このスライダ１５とともにこれと連結された把持部材２０を固定軸２２から外して前進させ、把持部材２０のフック（不図示）が相手側のモジュールのメス側長孔の端部の筐体を掴んだ状態である。４つのオス側長孔５の全てから突出したフックが相手側の筐体を掴むことにより、モジュールの側面同士が連結固定される。
【００４８】
図２７から図２９までに示すように、各スライダ１５は、結合駆動ギヤ１７の回転（矢印Ａ）により、この駆動ギヤ１７の中心から放射方向に延びる各オス側長孔５の長手方向中心軸ｃに沿って矢印Ｂのようにスライドする。このとき、リンク１６は、長孔５の中心軸ｃ対する傾斜角度が徐々に広がる。このリンク１６の傾斜角度は、スライダ１５が最外側まで移動した状態で１８０°になり、一直線上に整合してモジュール同士が完全に連結された状態になる。
【００４９】
結合駆動ギヤ１７は、この状態よりさらに僅かに回転し、リンク１６が長孔５の中心軸ｃに対し傾斜角度が逆方向に折れ曲がる状態となる（図２９）。この状態で結合駆動ギヤ１７の回転を止めることにより、オス側のフックがメス側長孔の縁に係止した状態が安定して保持される。これにより、連結されたモジュール同士が外れにくくなる。
【００５０】
図３０〜図３６は、把持部材の動作を順番に示す動作説明図である。
前述のようにロボットのハンド（不図示）で把持されたモジュールの筐体１１ａにオス側長孔５が開口し、その下側に長孔５に沿ってスライド可能な把持部材２０が備わる。把持部材２０は、先端にフック部１４を有し、中間部に切欠き溝２３を有し、この切欠き溝２３より後側（図では右側）で連結軸２１を介して不図示のスライダ（前述の図２７〜図２９のスライダ１５）に連結されている。切欠き溝２３には筐体側に固定された固定軸２２が係入する。把持部材２０は、この固定軸２２廻りに回転可能である。
【００５１】
図３０は、この把持部材２０が筐体１１の長孔５の開口面より下に引っ込んだ状態であり、前述の図２７に示した状態、すなわちスライダ１５が最内側（内側は図では右側）に位置する状態に対応している。
【００５２】
図３１は、図３０のモジュールが、連結すべき相手側のモジュールの筐体１１ｂの側面に密着してオス側長孔５が相手側の筐体１１ｂのメス側長孔１２に整合した状態を示す。
【００５３】
図３２は、図３１の状態からスライダが幾分前方（図の左方向）にスライドして連結軸２１が幾分図の左側に移動した状態を示す。この状態では、連結軸２１が左に移動したため、把持部材２０が固定軸２２廻りに回転して先端のフック部１４が幾分上昇している。
【００５４】
図３３及び図３４は、図３２の状態からスライダ（連結軸２１）をさらに前進させて把持部材２０を回転させて立上がらせている途中の状態を示す。これにより、把持部材２０の先端のフック部１４が徐々に上昇してオス側長孔５からその外側（図では上側）に突出し、メス側長孔１２の内部に進入する。
【００５５】
図３５は、把持部材２０が完全に立上がってフック部１４が長孔５を越えて長孔１２の内部に突出した状態を示す。この状態は、前述の図２８の状態に対応する。
【００５６】
図３５の状態からさらにスライダとともに連結軸２１を矢印Ｇのように移動させることにより、固定軸２２が切欠き溝２３から外れて、把持部材２０が起立状態で長孔５，１２に沿って進行する。
【００５７】
図３６は、把持部材２０が長孔５，１２の端部に達して、フック部１４が両方の長孔５，１２の縁部を挟んで係止した状態を示す。これにより、両方のモジュールの筐体同士が連結され相互に固定される。
【００５８】
図３７は、本発明の適用例を示す。
この例は、宇宙空間でのモジュール構造物の構築作業を示し、２台のロボット１により宇宙ステーション２４を組立てている状態である。２５は太陽電池パネルである。この例におけるモジュール２６は、軽量化を図るために、筐体壁材を板材に代えて枠体化している。さらに折り畳み可能な構造としてもよい。
【００５９】
図３８は、本発明の別の適用例を示す。
この例は、水中での基礎工事用のケーソン２７をモジュール構造物で組立てている例である。円形のケーソン２７を構築するため、各モジュール２８は、略台形の柱体形状である。
【００６０】
図３９及び図４０は、それぞれ本発明のさらに別の適用例を示す。
図３９は、モジュール３９を一列の壁状に組立てて河川等の堤防あるいは砂防ダム４０を構築した例である。図４０は、モジュール４１を２個ずつ連結して仮設橋あるいは足場４２を構築した例である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、モジュールを把持可能なロボットのベースとハンド間をアームで連結し、このアームを第１〜第３の横軸廻りに関節動作させてモジュール構造物上をベースとハンドを交互に移動させて尺取虫状の歩行動作を行うことができる。このときハンドにモジュールを把持して歩行させることにより、モジュールを搬送して既に組立てた構造物に連結することにより、順次構造物を拡大して構築していくことができる。
【００６２】
この場合、ロボットはベース及びハンドに同じ結合機構を備えてモジュールを把持することができ、これにより、モジュール構造物上を歩行動作することが可能になる。また、アームを縦軸周りに回転させることにより、方向変更も容易にできる。また、ハンドは歩行用のモジュール把持部とともに搬送用のモジュール把持部を有して、モジュールを搬送することができ、同じ結合機構の構造を用いて歩行及び搬送をすることができ、構造及び制御を複雑にすることなく、簡単な構成でモジュール構造物の迅速な無人組立が可能になる。
【００６３】
また、本発明のモジュール構造によれば、多面体形状の筐体内に常時は筐体表面から引っ込んだ結合機構を内蔵し、他のモジュールと結合するときにこの結合機構の把持部材が筐体表面から突出して相手側のモジュールを把持して連結するため、連結されたモジュールの組立体からなる構造物の外面は平坦状態のままモジュール構造物が構築される。このモジュール構造物上を、モジュールと同じ結合機構を備えたロボットが、結合機構による結合及び解除を繰り返して歩行することができる。また、ロボットにより、モジュール外部からモジュール内の結合機構を駆動してモジュールを連結することができる。これにより、ロボットがモジュールを搬送して順次モジュール構造物に継ぎ足してモジュール構造物を構築できる。
【００６４】
また、結合機構が筐体内に完全に引っ込むことにより、平坦に敷き詰められた状態のモジュールの任意の一個（例えば故障したもの）を取外し、新しいモジュールと交換できる。これにより構造物の修復や保守が容易に迅速にでき、メンテナンス性が向上する。
【００６５】
さらに、本発明の把持部材の構成によれば、簡単な構造で結合機構を構成する把持部材が固定軸廻りに回転してその先端のフック部を筐体表面から突出及び引込み動作させ、さらにフック部が突出した状態でこの把持部材を固定軸から外してスライドさせることにより、フック部が相手側の筐体を把持してこれを結合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモジュール構造物組立用ロボットを上から見た斜視図。
【図２】図１のロボットを下から見た斜視図。
【図３】本発明に係るモジュールの斜視図。
【図４】図３のモジュールの動作状態の斜視図。
【図５】本発明のロボットの動作状態を示す斜視図。
【図６】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図７】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図８】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図９】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図１０】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図１１】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図１２】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図１３】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図１４】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図１５】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図１６】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図１７】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図１８】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図１９】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図２０】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図２１】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図２２】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図２３】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図２４】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図２５】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図２６】本発明のロボットの別の動作状態を示す斜視図。
【図２７】本発明の結合機構の動作説明図。
【図２８】本発明の結合機構の動作説明図。
【図２９】本発明の結合機構の動作説明図。
【図３０】本発明の把持部材の動作説明図。
【図３１】本発明の把持部材の動作説明図。
【図３２】本発明の把持部材の動作説明図。
【図３３】本発明の把持部材の動作説明図。
【図３４】本発明の把持部材の動作説明図。
【図３５】本発明の把持部材の動作説明図。
【図３６】本発明の把持部材の動作説明図。
【図３７】本発明の適用例の説明図。
【図３８】本発明の別の適用例の説明図。
【図３９】本発明の別の適用例の説明図。
【図４０】本発明の別の適用例の説明図。
【符号の説明】
１：ロボット、２：ベース、３：アーム、４：ハンド、
４ａ：搬送用モジュール把持部、４ｂ：歩行用モジュール把持部、
５：オス側長孔、６：縦軸、７ａ：第１の横軸、７ｂ：第２の横軸、
７ｃ：第３の横軸、８：溝、９：駆動用開口、１０：モジュール、
１０ａ：上面、１０ｂ：下面、１０ｃ：側面、１１：筐体、
１２：メス側長孔、１３：駆動用開口、１３ｄ：駆動用開口、
１４：フック部、１５：スライダ、１６：リンク、１７：結合駆動ギヤ、
１８：伝達ギヤ、１９：ドライブギヤ、２０：把持部材、２１：連結軸、
２２：固定軸、２３：切欠き溝、２４：宇宙ステーション、
２５：太陽電池パネル、２６：モジュール、２７：ケーソン、
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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