(57)【要約】      （修正有）【課題】多点を所望の位置に配置すると共に、前記各点がそれぞれに適宜の運動を行うことを可能とする機構を提供することにあり、更には、このような機構を用いることにより、多様な分野でのニーズに応えられるロボットを提供する。【解決手段】分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットは、１つのアームにそれぞれに独立した運動を可能とする複数のアームが結合された複枝関節ユニットを多段に連接する構成を採用し、複枝関節ユニットは、基部アームの先端部が回転可能に台座を支承し、該台座には前記回転軸とは方向を異にする軸回りに回転可能な複数のアームを支承する機構を備える。【選択図】図７
2007237380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのアームにそれぞれに独立した運動を可能とする複数のアームが結合された複枝関節ユニットを多段に連接させた分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボット。
【請求項２】
前記複枝関節ユニットは、基部アームの先端部が回転可能に台座を支承し、該台座には前記回転軸とは方向を異にする軸回りに回転可能な複数のアームを支承する機構を備えるものとした請求項１に記載の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボット。
【請求項３】
前記複枝関節ユニットの各回転支承機構は、モータと伝達歯車とエンコーダとを備えるようにした請求項２に記載の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボット。
【請求項４】
演算部を備え、該演算部は登録された各アームの長さ情報と各オフセット回転軸の方向情報、及びエンコーダが検出した各回転角情報をもとに各アーム先端部位置を算出するようにした請求項３に記載の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボット。
【請求項５】
各アーム先端部にはハンドツールを取り付けた請求項１乃至４のいずれかに記載の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットであって、各ハンドツールは対象物を所望の位置で把持し、また、所望の移動を実行する作業用のオフセット多関節ロボット。
【請求項６】
各アーム先端部には発光部材を取り付けた請求項１乃至４のいずれかに記載の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットであって、各発光部材は所望の位置に分布配置され、また、所望の移動を実行する観賞用のオフセット多関節ロボット。
【請求項７】
音楽のリズム及び／又は強弱と連動し、発光部材の発光強度及び／又は発光部材の移動が変化することを特徴とする請求項６に記載の観賞用のオフセット多関節ロボット。
【請求項８】
各アーム先端部にはテーブル若しくは掛合部材を取り付けた請求項１乃至４のいずれかに記載の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットであって、各テーブル若しくは係合部材に展示物を載置又は掛け、所望の位置に配置し、また、所望の移動を実行する展示用のオフセット多関節ロボット。
【請求項９】
マネキンの下半身、上半身、頭部、上腕、下腕、手首等の肢体をアームに対応させ、下半身を基部として上半身にそれぞれに独立した運動を可能とする頭部、左右の上腕が結合された複枝関節ユニットとし、左右の上腕にはオフセット関節を介して下腕が、更に下腕にはオフセット関節を介して手首が多段に連接された分岐アーム機構を有する請求項１乃至４のいずれかに記載のオフセット多関節ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオフセット多関節ロボットに関し、特に、分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットの構成要素である関節機構の具体的構造、ロボットの制御技術、また、分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットの利用法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフセットロボットというのは、図１４に示すように、長手方向の中心軸に対してある角度を有する平面の端部をもったアーム同士がその端面を摺動する形態で回転自在に結合されたロボット・アームの関節をもったもの、すなわち、アームの長手方向の中心軸に対してある方向と角度を持った軸を中心に回転する関節を機構とするロボットを、オフセット・ロボット(または、オフセット・アーム・ロボット)と言う。そして、その方向をオフセット回転軸方向、その角度をオフセット角と言い、該オフセット角に対応して両アームのなす角度が変化する。また、このようなオフセット関節から構成される複数のアームを持ったロボットを、オフセット多関節ロボットと呼ぶ。本明細書では、このオフセット多関節ロボットを、オフセット・ロボットと呼ぶこととする。このオフセット・ロボットが他のロボット・アームと比較して特徴的なのは、関節の運動が回転のみによって実現されるという点である。
【０００３】
本出願人は先にオフセット型関節ユニットを用いたロボットに関する基本技術について出願（特許文献１）し、特許第３３２６４７２号として登録された。この発明の多関節ロボットは、図１５に示すように駆動側アーム１０６と従動側アーム１０７がアーム軸線に対して傾斜したオフセット回転軸線回りに回転駆動されるオフセット回転関節を少なくとも複数個有する多関節ロボットにおいて、前記駆動側アーム１０６先端に高減速比の関節回転伝動機構部１０９が所定のオフセット角度γで傾斜して固定され、該関節回転伝動機構１０９は駆動側であるステータ部と従動側であるロータ部とで構成され、前記ステータ部がステータハウジング１２０、該ステータハウジング１２０に回転自在に固定され外周面にカム面が形成され、モータ１１０で回転駆動される中空回転軸、内周面が前記中空回転軸のカム面１３１と係合するカム作動面で外周面が歯面となって弾性変形可能に固定されてなる入力ギア部材１３２からなり、前記ロータ部材が、ロータハウジング１３０、該ロータハウジング１３０に固定され、前記ステータ部の入力ギア部材１３２と噛合い前記中空軸と同一回転軸心で回転する出力ギア部材１３７からなり、前記ロータハウジング１３０に従動側アーム１０７を固定してオフセット回転関節を構成してなることを特徴とするものである。このオフセット多関節ロボットはモータとギアだけで構成することができるため、関節の機構が単純であることにより、ミクロサイズのものから巨大サイズのものまで作成することができる、開発や製造コストを他の多関節ロボットより一般に低く抑えることができる等の長所を備えている。
【０００４】
また、本発明者らは各関節ユニット毎に異なる制御をする多数の駆動部材があることに伴う多関節ロボットとしての構成上の複雑性と制御上の複雑性を単純化すると共に、関節の短縮化と、より安全性を高めた実用的なシステムを提供することを目的とした特許文献２を提示した。この多関節ロボットのオフセット回転関節は、回転機構のみで関節を構成することができるので、比較的小型のアームで高負荷に対応できるが、筒体軸に対してオフセット角（斜交角）を持たせた軸を円錐状に回転させることで、筒体軸に対する曲げ角度をとる構造となっているために、途中の曲げ角度の方向が定まらない欠点がある。そのため、例えば、指関節のような単純な二次元的な曲げ動作を行うことが困難である等の問題点があった。そこで、本出願人は、回転機構のみで二次元動作ができ且つ小型から大型まで対応でき、高負荷加重を支持できる回転修正機構付きオフセット回転関節ユニット（特許文献２）を先に提示した。この回転修正機構付きオフセット回転関節ユニットは、図１６に示すように第１アーム、該第１アームの軸線を中心として回転駆動される回転修正アーム、該回転修正アームと斜交する軸線を中心として回転駆動される第２アームとで１組のオフセット回転関節ユニットを構成し、前記第１アームと前記回転修正アームとが回転修正関節機構部を介して連結され、前記回転修正アームと前記第２アームがオフセット回転関節機構部を介して連結されていることを特徴とするものである。前記回転修正関節機構部及び前記オフセット回転関節機構部が同一駆動源により、２軸反転機構部を介して駆動されることにより、制御が容易になり、微小な動作遅れを解消することができ、且つ組合せ関節の小型化ができる利点がある。前記オフセット回転関節機構部の回転に伴って、前記回転修正関節機構部が逆回転することによって、回転機構のみで前記第２アームが前記第１アームに対して、２次元曲げ動作を可能にした。
【０００５】
従来、実用されているロボットは製造ラインにおける工業ロボットが主流であったが、最近は歩いたり走ったり、言葉を話す人間型のロボット、災難救助ロボット、危険作業ロボットや介護ロボットなど多様なロボットの開発が盛んに行われている。オフセット多関節ロボットの着想は古くからあったが、実用化はあまりされていない状況にある。その理由として、工業ロボットに要求される迅速な変位動作には不向きであることや上記で述べた問題点が普及の障害になってきたものと解される。
【特許文献１】特開２００１−１３８２７９号公報「多関節ロボットとその制御方法」  平成１３年５月２２日公開図１，図２
【特許文献２】特開２００３−２５２６９号公報「回転修正機構付きオフセット回転関節ユニット」  平成１５年１月２９日公開
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の工業ロボットの多くがそうであるようにこのオフセット多関節ロボットも一本のアームの先にハンドツールを設置して、被加工物を把持し加工エリヤに移動させ、保持した状態で加工を施し、加工が終了すると次工程に送る等の作業を想定したものであった。本発明者らはこの一本のアームの先での作業ではなく、複数アームが相対運動を行うことによってロボットに様々な作業を担わせることができることに想到した。
本発明の課題は、多点を所望の位置に配置すると共に、前記各点がそれぞれに適宜の運動を行うことを可能とする機構を提供することにあり、更には、このような機構を用いることにより、フレキシブル成形の治具やフレキシブル形状製品の搬送や複雑系製品の組立等、多様な分野でのニーズに応えられる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】
【０００７】
本発明の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットは、１つのアームにそれぞれに独立した運動を可能とする複数のアームが結合された複枝関節ユニットを多段に連接する構成を採用した。
前記複枝関節ユニットは、基部アームの先端部が回転可能に台座を支承し、該台座には前記回転軸とは方向を異にする軸回りに回転可能な複数のアームを支承する機構を備えるものとした。
前記複枝関節ユニットの各回転支承機構は、モータと伝達歯車とエンコーダとを備えるようにした。
本発明の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットは、演算部を備え、該演算部は登録された各アームの長さ情報と各オフセット回転軸の方向情報、及びエンコーダが検出した各回転角情報をもとに各アーム先端部位置を算出するようにした。
【０００８】
本発明の作業用のオフセット多関節ロボットは、分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットの各アーム先端部にハンドツールを取り付けるようにし、各ハンドツールは対象物を所望の位置で把持し、また、所望の移動を実行できるようにした。
本発明の観賞用のオフセット多関節ロボットは、分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットの各アーム先端部に光部材を取り付けるようにし、各発光部材は所望の位置に分布配置され、また、所望の移動を実行できるようにした。更に、音楽のリズム及び／又は強弱と連動して、発光部材の発光強度及び／又は発光部材の移動が変化する構成を採用した。
本発明の展示用のオフセット多関節ロボットは、分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットの各アーム先端部にテーブル若しくは掛合部材を取り付けるようにし、各テーブル若しくは係合部材に展示物を載置又は掛けて所望の位置に配置し、また、所望の移動を実行するようにした。
本発明のマネキン用のオフセット多関節ロボットは、その下半身、上半身、頭部、上腕、下腕、手首をアームに対応させ、下半身を基部として上半身にそれぞれに独立した運動を可能とする頭部、左右の上腕が結合された複枝関節ユニットとし、左右の上腕にはオフセット関節を介して下腕が、更に下腕にはオフセット関節を介して手首が多段に連接されたものとした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットは、１つのアームにそれぞれに独立した運動を可能とする複数のアームが結合された複枝関節ユニットを多段に連接する構成を採用したので、従来のシングルアーム型のオフセット多関節ロボットより作業対応、運動範囲が拡張され、複数のオフセット分岐アーム(複枝関節ユニット)を連接した一台のオフセット分岐アーム多関節ロボットで複雑な協調動作が可能となり、作業効率が向上する。
本発明における複枝関節ユニットは、基部アームの先端部が回転可能に台座を支承し、該台座には前記回転軸とは方向を異にする軸回りに回転可能な複数のアームを支承する機構を備えるものとした。
前記複枝関節ユニットの各回転支承機構は、モータと伝達歯車とエンコーダとを備えるようにした。
本発明の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットは、演算部を備え、該演算部は登録された各アームの長さ情報と各オフセット回転軸の方向情報、及びエンコーダが検出した各回転角情報をもとに各アーム先端部位置を算出するようにした。
【００１０】
本発明の作業用のオフセット多関節ロボットは、分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットの各アーム先端部にハンドツールを取り付けるようにし、各ハンドツールは対象物を所望の位置で把持し、また、所望の移動を実行できるようにした。
本発明の観賞用のオフセット多関節ロボットは、分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットの各アーム先端部に光部材を取り付けるようにし、各発光部材は所望の位置に分布配置され、また、所望の移動を実行できるようにした。更に、音楽のリズム及び／又は強弱と連動して、発光部材の発光強度及び／又は発光部材の移動が変化する構成を採用した。
本発明の展示用のオフセット多関節ロボットは、分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットの各アーム先端部にテーブル若しくは掛合部材を取り付けるようにし、各テーブル若しくは係合部材に展示物を載置又は掛けて所望の位置に配置し、また、所望の移動を実行するようにした。
本発明のマネキン用のオフセット多関節ロボットは、下半身を基部として上半身にそれぞれに独立した運動を可能とする頭部、左右の上腕が結合された複枝関節ユニットとし、左右の上腕にはオフセット関節を介して下腕が、更に下腕にはオフセット関節を介して手首が多段に連接されたものとしたものであるから、衣服を着用させた状態で腕や首の動作を行わせ、人が着用したときにより近い自然な状態で着用具合を可視的に訴えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットは、１つのアームにそれぞれに独立した運動を可能とする複数のアームが結合された複枝関節ユニットを多段に連接する構成を採り、上記の複枝関節ユニットが重要な構成要素となる。この複枝関節ユニットの機構として本明細書では３つのタイプを提示する。基本型は図１に示すユニットＡで、１は前段アームであり、２が台座基部、３が台座本体、４，５が次段アームであり、前段アーム１と台座基部２の間、台座本体３と次段アーム４，５の間にモータ６と歯車機構７そしてエンコーダ８を含む回転機構部が備えられている。図２にはこの回転機構部のモータ６と歯車機構７のケーシングが示されている。モータ６の回転軸にギアーが取り付けられ、歯車機構７は遊星歯車からなり、前記モータ６のギアーと噛み合わされている。モータ６の回転は遊星歯車を介して歯車機構７の出力回転盤７ａに伝達される。この出力回転盤７ａにはボルト穴７ｂが穿孔されており、該出力回転盤７ａの周縁部にエンコーダ８が配置されるようにその基板がボルト結合される。その基板が軸受ｂに回転自在に支承されており、前段アーム１に固定された歯車機構７のケーシングと該歯車機構７の出力回転盤７ａ間の回転変位量を検出する。また、この歯車機構７のケーシングには中央部に貫通孔７ｃが設けられており、この部分を通して電力ケーブルや信号ケーブルの配線ができる構造となっている。この機構は前段アーム１と台座基部２間だけでなく、台座本体３と次段アーム４，５との間も同様となっている。そして、前記の次段アーム４，５が次の前段アームとなってその先端部に次段の複枝関節ユニットが接続されたり、通常のオフセット関節が接続されたりして本発明のオフセットロボットが構築される。
【００１２】
前段アーム１に設置された回転機構が駆動すると出力回転盤７ａに結合された台座基部２及び該台座基部２とボルト結合された台座本体３は回転駆動され、その際の回転変位量は逐次エンコーダ８によって検出される。台座本体３には前記前段アーム１の回転軸とは方向を異にする軸回りに回転可能な複数のアームを支承する機構が設けられるが、ここに図示した例では台座本体３に前記前段アーム１の回転軸と非直交の関係となる外向き傾斜面を形成すると共に、軸対称位置に同じ角度の外向き傾斜面を形成し、それぞれの面に直交する方向に歯車機構７を介して次段アーム４，５を取り付けている。この次段アーム４，５の長手軸方向はこの回転軸とγなるオフセット角を有している。そのためこの次段のアーム４，５は最大２γ角の折れ曲がり機能を備えたものとなる。前段アーム１の回転角、次段アーム４，５の回転角度はそれぞれに設置されたエンコーダ８によって測定され、図示していない演算部に送信され、該演算部は登録された各アームの長さ情報と各オフセット回転軸の方向情報、及びエンコーダが検出した各回転角情報をもとに各アーム先端部位置を算出することができる。なお、この例ではエンコーダ８を先端アーム側に固定したが、歯車機構７のケーシング側に固定する形態であっても良い。
【００１３】
図３及び図４に複枝関節ユニットの機構としてユニットＡとは異なるタイプのユニットＢを提示する。ユニットＢの特徴点は次段アーム４，５の回転機構であり、ここでは個別のモータを備えたものではなく、共用のモータ９を備えた点にある。この共用モータ９は図示した例では台座本体の裏面中央に配置され、モータ９の回転軸に固定されたギアーが右の次段アーム４と左の次段アーム５の歯車機構７に回転を伝達する。図４に台座本体３に共用モータ９が取り付けられ、左右の歯車機構７が組み込まれたこの例を示している。モータ９の回転軸と右の次段アーム４の回転軸と左の次段アーム５の回転軸とはそれぞれ軸方向を異にしているので、このモータ９の歯車は左右の次段アーム４，５の歯車機構７に傘歯車等を備えた双枝連結歯車機構７ｄを介して回転を伝達する。また、該歯車機構７は遊星歯車を介してモータ９の回転を出力回転盤７ａに伝達する。この複枝関節ユニットＢにおいてはオフセット角を持った左右の次段アーム４，５の回転方向が同方向、若しくは逆方向の形態を選択することができ、切り替え機構を介在させて切替可能な形態とすることもできる。また、左右の前記出力回転盤７ａの周縁部にはエンコーダ８がそれぞれ配置され、台座本体３と左右の次段アーム４，５間の回転変位を検出する。
【００１４】
図５に複枝関節ユニットの機構としてユニットＡユニットＢとは異なるタイプのユニットＣを提示する。ユニットＣの特徴は修正回転機構が付いた点にある。この修正回転機構とは特許文献２で提示した機構であって、その機構を複枝関節ユニットに取り込んだものがここに示すユニットＣである。前段アーム１と台座基部２の間、台座本体３と次段アーム４，５の間にモータ６と歯車機構７そしてエンコーダ８を含む回転機構部がそれぞれに備えられているところは先のユニットＡと同様である。このユニットＣはそれに加えて台座本体３の中央部分に修正回転機構の駆動源となるモータ１０を配置している。この台座本体３は、台座基部２と連結され前記モータ１０が組み込まれた中央部材３Ｃと、右の次段アーム４を駆動する回転機後部が組み込まれた右側部材３Ｒと、左の次段アーム５を駆動する回転機後部が組み込まれた左側部材３Ｌの３つに分割される。右の次段アーム４と左の次段アーム５が所望の折れ曲がり角度をとったとき、オフセット関節の原理からその方向も変化するが、その方向が所望方向をとることができるように修正を加えるため、このユニットＣでは中央部材３Ｃと右側部材３Ｒとが、また中央部材３Ｃと左側部材３Ｌとが軸受ｂを介して回転自在の関係で結合されており、モータ１０の駆動により右側部材３Ｒと左側部材３Ｌとを修正回転させる。このモータ１０は図６に示されるように右側部材３Ｒとボルト結合される右側回転盤１０Ｒと、左側部材３Ｌとボルト結合される左側回転盤１０Ｌにウオームギヤーを介在させるなどして修正回転を出力する。回転方向は右の次段アーム４と左の次段アーム５の回転をキャンセルさせるものであるから、右側回転盤１０Ｒの回転は右の次段アーム４の回転と逆方向、左側回転盤１０Ｌの回転は左の次段アーム５の回転と逆方向となる。この右側回転盤１０Ｒと左側回転盤１０Ｌの周縁部にもエンコーダ８がそれぞれ配置され、中央部材３Ｃに対する右側部材３Ｒの回転変位量、また中央部材３Ｃに対する左側部材３Ｌの回転変位量が測定される。また、モータ１０のケーシングにはＴ字状の貫通孔が設けられており、この穴を通して電力ケーブルや信号ケーブルの配線が可能な構成となっている。
【実施例】
【００１５】
次に、図７に４段に分岐アームを組み込んだオフセット多関節ロボットの１実施例を示す。基台２０に植設された基部に１段目のオフセット関節は修正回転機構付のユニットＣを取り付け、２つの次段アームの先端部にはそれぞれ２段目のオフセット関節として修正回転機構付のユニットＣを取り付けている。そして、その２段目のオフセット関節の４つの次段アームの先端部にはそれぞれ３段目のオフセット関節として修正回転機構無しのユニットＡ（ユニットＢでも可）を取り付け、更に３段目のオフセット関節の８つの次段アームの先端部にはそれぞれ４段目のオフセット関節として修正回転機構無しのユニットＡ（又はユニットＢ）を取り付けている。このような構成を採ったオフセット多関節ロボットは１６個の先端部を有するものとなる。例えば作業ロボットとしての仕様の場合にはハンドツールを取り付けるなど、この先端部に所望の作業を行わせるように適宜のエンドエフェクタを取り付ける。図示の形態は各アームが鉛直上方向を向く直立姿勢に纏められているが、各オフセット関節部で所望の方向を採ることができ、１６個の先端部はある範囲内の三次元位置に配置することができる。このオフセット多関節ロボットは演算部を備えており、該演算部にはこのロボットの設計情報すなわち、各アームの長さ情報と各オフセット回転軸の方向情報を登録しておく。１６個の先端部の位置は上記演算部において登録された情報と、エンコーダが検出した各アームの回転角情報をもとに算出することができる。この１６個の先端部の位置を所望された多点位置にくるように位置制御する。その位置は固定点として提供することができるだけでなく、時系列的に変化する移動位置としても提供できる。
【００１６】
ここに示したロボットは分岐アーム機構を有するオフセット関節が４段に重ねられたロボットであるが、下２段は修正回転機構付のユニットＣを取り付けているので、これらの関節で採用される折り曲げ角度は平面内回転変位となり、上２段のオフセット関節に複雑な影響を及ぼすことがないため、位置演算も単純となる。下２段のオフセット関節の位置決めによって３段目のオフセット関節の８つの次段アームの先端部を広い領域に分布させることができ、それを基礎として上２段のオフセット関節の駆動によって互いの干渉を少なくして多様な位置を採らせることが可能となる。
【００１７】
図８に示したものは、上記の下２段が修正回転機構付のユニットＣで上２段が修正回転機構無しのユニットＣを組み込んだ本発明の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットの１６個の先端位置を垂直平面に配置したパターンである。これは図７に示した直立形態と共に基本パターンであり、コンパクトな構造となるので、不使用時や搬送時などの際に便利な形態である。
図９に示したものは、本発明の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットの上記の実施形態の１６個の先端位置を水平平面に配置したパターンである。
本発明の分岐アーム機構を有するオフセット多関節ロボットは、従来最も一般的であった作業ロボットとして用いることもできるが、所望の多定位置を提供できるという特性を有効に生かし、ショウウィンドウの展示台やハンガー或いはマネキン人形として、先端部に発光ダイオード等の発光部材を取り付けた装飾器具、舞台装置の保持装置としての利用が有望である。
【００１８】
次に、図１０に４段に分岐アームを組み込んだオフセット多関節ロボットの異なる実施例を示す。この例は基台２０に植設された基部に１段目のオフセット関節として３分岐の修正回転機構付複枝オフセット関節を取り付け、３つの次段アームの先端部にはそれぞれ２段目のオフセット関節として修正回転機構付のユニットＣを取り付けている。そして、その２段目のオフセット関節の６つの次段アームの先端部にはそれぞれ３段目のオフセット関節として修正回転機構付のユニットＣを取り付け、更に３段目のオフセット関節の１２個の次段アームの先端部にはそれぞれ４段目のオフセット関節として修正回転機構無しのユニットＡ（又はユニットＢ）を取り付けている。このような構成を採ったオフセット多関節ロボットは２４個の先端部を有するものとなる。１段目に３分岐の複枝オフセット関節を用いたことにより、先の実施形態と同じ４段構造ではあるが、先端部の個数を１６個から２４個に増やすことができた。
【００１９】
次に、図１１に４段に分岐アームを組み込んだオフセット多関節ロボットの更に異なる実施例を示す。この例は基台２０に植設された基部に１段目のオフセット関節として４分岐の修正回転機構付複枝オフセット関節を取り付け、４つの次段アームの先端部にはそれぞれ２段目のオフセット関節として修正回転機構付のユニットＣを取り付けている。そして、その２段目のオフセット関節の８つの次段アームの先端部にはそれぞれ３段目のオフセット関節として修正回転機構付のユニットＣを取り付け、更に３段目のオフセット関節の１６個の次段アームの先端部にはそれぞれ４段目のオフセット関節として修正回転機構無しのユニットＡ（又はユニットＢ）を取り付けている。このような構成を採ったオフセット多関節ロボットは３２個の先端部を有するものとなる。１段目に４分岐の複枝オフセット関節を用いたことにより、先の２つの実施形態と同じ４段構造ではあるが、先端部の個数を３２個に増やすことができた。図示の形態は直立の基本形態で、コンパクトな構造となるので、不使用時や搬送時などの際に便利な形態である。
以上の３つの実施形態は４段に分岐アームを組み込んだオフセット多関節ロボットの例示で、各関節としてユニットＡ（又はユニットＢ）とユニットＣ、分岐数を適宜選択することにより、多様な設計が可能となる。勿論、４段構造に限ることもなくｎ段としたり、分岐によって段数を変えたりすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の分岐アームを組み込んだオフセット多関節ロボットの１適用例としてショウウィンドウに設置して効果的な展示用テーブルを提示する。この場合、前方テーブルが低く後方テーブルが高い位置をとることが合理的であるから、前後のアームには段数差を付けると良い。そしてエンドエフェクタに回転駆動式のテーブルを取り付ける。テーブル取り付け部は姿勢調整機構を備えていることが望ましい。使用に当たっては展示物と該展示物の大きさに応じて最適な配置と距離を勘案して各先端部位置を決める。ロボットの演算部にその位置情報を登録し、演算をさせて多点位置制御を実行させる。展示物はテーブルの回転により、眺める人に展示物の３６０度観察を可能とする。単に回転展示する機能を持ったものならば新規ではないが、この実施例の長所はその都度代る展示物によってテーブル位置を所望位置に変更可能であること、テーブルを単に回転させるのではなく、指定する位置移動をさせることができる点にある。
この実施例のバリエーションとして、テーブルに変えてハンガーや帽子掛けを先端部に取り付けて展示させるロボットを提示する。
【００２１】
本発明の分岐アームを組み込んだオフセット多関節ロボットの他の１適用例として室内用の装飾器具を提示する。この場合、各アーム先端部には発光ダイオードのような発光部材を取り付け、多点の多様な動きとして視覚的に楽しむものである。単色では単純であるから、発光色を複数としたり、１つの先端部に多色の発光群を取り付けたり、ガラスのような光が透過する材料からなる小鳥や花びらといった造形物を発光部材に取り付ける形態を採ると良い。薄暗い室内で多点の光が多様に動く様は幻想的雰囲気を出し、鑑賞者の心を和ませることができる。
また、この変形例として、音楽と同期させた室内用の装飾器具を提示する。この実施例は単に薄暗い室内で多点の光が多様に動くだけでなく、音楽のリズム及び／又は強弱と連動させて、発光部材の発光強度であるとか発光部材の移動であるとか、その両方を変化させるようにし、鑑賞者の楽しみを深めることができる。
【００２２】
本発明の分岐アームを組み込んだオフセット多関節ロボットの異なる１適用例として舞台装置用の道具を提示する。この実施例は、多点を所望位置に配置でき、必要に応じて位置を移動できるという本発明の長所を利用して、背景を保持すると共に時間的に適宜の動きをさせるといった使い方を可能とする。また、所望の小道具を保持して適宜の位置に配置することができ、適宜の動きをさせることが可能となる。
更に図１２に示すようにエンドエフェクタに柔軟構造物２２の形状保持冶具２１を取り付け、この位置を変えることにより、適宜の岩の形状や土手といった舞台装置を提供することができる。従来この種のものは張り子で個々に作っていたものであり、これによって、多様な造形物を提供することが可能となる。
【００２３】
図１３に本発明の分岐アームを組み込んだオフセット多関節ロボットをマネキン人形に適用した適用例を示す。マネキンの下半身２３、上半身２４、頭部２５、上腕２６、下腕２７、手首２８をアームに対応させ、下半身を基部として上半身２４にそれぞれに独立した運動を可能とする頭部２５、左右の上腕２６が結合された複枝関節ユニットとし、左右の上腕２６にはオフセット関節を介して下腕２７が、更に下腕２７にはオフセット関節を介して手首２８が多段に連接されるようにした。上半身２４にだけ本発明に係る分岐アームが採用された単純な構造であるが、マネキン人形に衣服を着用させた状態で肩、腕、首そして腰の動作を行わせることができ、従来の動かないマネキンに着せた場合と異なり、人が着用したときにより近い自然な状態で着用具合を可視的に訴えることができる。基台に回転機構を設ければ、３６０度の視点からの観察を提供できる。
勿論、マネキン人形はこの形に限らず、バリエーションとしては足首、下脚、上脚、を別部材とし、下半身２３を左右の上脚と接続する２分岐オフセット関節とし、片方の足首を基台に据え、足首、下脚、上脚をオフセット多関節構造で繋ぐ形態も提供できる。この場合にはズボンをはかせ歩行形態を模擬することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の多岐アームオフセット関節のユニットＡを示す図である。
【図２】ユニットＡに用い羅列回転機構部を示す図である。
【図３】本発明の多岐アームオフセット関節のユニットＢを示す図である。
【図４】ユニットＢの台座本体を示す図である。
【図５】本発明の多岐アームオフセット関節の回転修正機構を備えたユニットＣを示す図である。
【図６】ユニットＣに用いられる回転修正モーターを示す図である。
【図７】４段に分岐アームを組み込んだオフセット多関節ロボットの１実施例を示す図である。
【図８】上記実施例の１６個の先端位置を垂直平面に配置した形態を示す図である。
【図９】上記実施例の１６個の先端位置を水平平面に配置した形態を示す図である。
【図１０】４段に分岐アームを組み込んだオフセット多関節ロボットの異なる実施例を示す図である。
【図１１】４段に分岐アームを組み込んだオフセット多関節ロボットの更に異なる実施例を示す図である。
【図１２】エンドエフェクタに柔軟構造物２２の形状保持冶具２１を取り付けた実施形態を説明する図である。
【図１３】マネキン人形に本発明を適用した実施形態を説明する図である。
【図１４】オフセットロボットの機構を説明する図である。
【図１５】オフセットロボットの従来構造を説明する図である。
【図１６】回転修正機能を備えたオフセットロボットを説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  前段アーム                      ２  台座基部
３  台座本体                        ３Ｃ  中央部材
３Ｒ  右側部材                      ３Ｌ  左側部材
４，５  次段アーム                  ６  モーター
７  歯車機構                        ７ａ  出力回転盤
７ｂ  ボルト穴                      ７ｃ  貫通孔
８  エンコーダ                      ９  共用のモーター
１０  回転修正用モーター            １０Ｒ  右側回転盤
１０Ｌ  左側回転円盤                ｂ  軸受
２０  基台                          ２１  形状保持冶具
２２  柔軟構造物                    ２３  マネキンの下半身
２４  マネキンの上半身              ２５  マネキンの頭部
２６  マネキンの上腕                ２７  マネキンの下腕
２８  マネキンの手首
【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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