(57)【要約】【課題】アームが障害物に接触することを防止できる遠隔操作用のアームロボットを提供する。【解決手段】アームロボット１は、移動機構２ａが設けられたベース部２と、先端に作業用装置を装着可能であり、ベース部２上に延設されたアーム３とを備える。アーム３の基端部には、第１関節４が設けられている。第１関節４は、基端側に配置された旋回機構４１と、旋回機構４１よりも先端側に配置された第１関節本体４２とを備える。第１関節４には、第１関節本体４２と旋回機構４１との間の位置から延設された基端支持部６ａを介して基端カメラ６が設置される。基端カメラ６でアーム３及びその周辺を監視する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動機構が設けられたベース部と、
先端に作業用装置を装着可能であり、前記ベース部上に延設されたアームとを備えるアームロボットにおいて、
前記アームの基端部には、第１関節が設けられ、
該第１関節は、基端側に配置された旋回機構と、該旋回機構よりも先端側に配置された第１関節本体とを備え、
前記第１関節には、該第１関節本体と前記旋回機構との間の位置から延設された基端支持部を介して基端カメラが設置され、該基端カメラで前記アーム及びその周辺を監視することを特徴とするアームロボット。
【請求項２】
請求項１記載のアームロボットであって、
前記アームは、前記第１関節よりも先端側に位置させて他の関節を備え、
前記アームの先端は、前記他の関節を屈曲させることにより、前記基端カメラの下方に位置することができ、
前記基端カメラは、前記アームの先端が前記基端カメラの下方に位置するときに、前記アームの先端を監視できるように、下方に傾斜して配置されていることを特徴とするアームロボット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のアームロボットであって、
前記基端カメラは、前記アームに隣接させて配置されることを特徴とするアームロボット。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載のアームロボットであって、
前記アームに、前記第１関節よりも先端側に位置させて第２関節が設けられ、
前記アームに、前記第１関節本体と前記旋回機構との間の位置から前記第２関節の位置まで延びる中部支持部を介して中部カメラが設けられることを特徴とするアームロボット。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載のアームロボットであって、
前記アームの先端を最も上方に位置させた高さに対応させて配置され、前記アームの先端部を監視する上部カメラを備えることを特徴とするアームロボット。
【請求項６】
請求項５記載のアームロボットであって、
前記上部カメラは、前記ベース部から延設される上方支持部を介して配置されることを特徴とするアームロボット。
【請求項７】
請求項５又は請求項６記載のアームロボットであって、
前記上部カメラは、前記アームの先端が最も上方の位置よりも下方に位置しているときでも、前記アームの先端を監視できるように、下方に傾斜して配置されることを特徴とするアームロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操作されるアームロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、先端に作業用装置が装着されるアームと、アームの先端を監視するカメラとを備える遠隔操作型ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。この遠隔操作型ロボットは、例えば、原子力発電施設内で放射線量が高い等の理由により、人間が入ることができない場所において用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−３０３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の遠隔操作型ロボットでは、カメラでアームの先端及び作業対象物を、カメラで監視している。しかしながら、アームの周辺はカメラで監視していない。そして、遠隔操作型のロボットでは、操縦者等がアーム及びその周辺について自らの目で目視できない場合がある。従って、アームの周辺に存在する障害物とアームとの位置関係を把握し難く、アームが屈曲動作を行うときに、アームの屈曲部分（関節部分）が障害物と接触する虞がある。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、アームが障害物に接触することを防止できる遠隔操作用のアームロボット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】
【０００６】
［１］上記目的を達成するため、本発明は、移動機構が設けられたベース部と、先端に作業用装置を装着可能であり、前記ベース部上に延設されたアームとを備えるアームロボットにおいて、前記アームの基端部には、第１関節が設けられ、該第１関節は、基端側に配置された旋回機構と、該旋回機構よりも先端側に配置された第１関節本体とを備え、前記第１関節には、該第１関節本体と前記旋回機構との間の位置から延設された基端支持部を介して基端カメラが設置され、該基端カメラで前記アーム及びその周辺を監視することを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、基端カメラでアーム全体とその周辺を監視することができる。このため、作業対象物及びその周辺に存在する障害物とアームとの位置関係を把握し易く、アームと障害物との接触を回避し易くなる。
【０００８】
［２］また、本発明においては、基端カメラを下方に傾斜して配置することが好ましい。かかる構成によれば、アームの先端が基端カメラの下方に位置する場合であっても、適切にアームの先端を監視することができる。
【０００９】
［３］また、本発明においては、基端カメラをアームに隣接させて配置することが好ましい。かかる構成によれば、旋回機構でアームを旋回させるときに発生する基端カメラの旋回方向の慣性力を抑制することができる。これにより、基端カメラとして、高性能のズームレンズ及び高解像度の撮像素子を備える比較的重いカメラを用いても、アームが旋回したときの基端カメラの振動を抑制することができる。
【００１０】
［４］また、本発明においては、アームに、第１関節よりも先端側に位置させて第２関節を設け、アームに、第１関節本体と旋回機構との間の位置から第２関節の位置まで延びる中部支持部を介して中部カメラを設けることが好ましい。かかる構成によれば、第２関節を曲げてアームの先端に取り付けられた作業用装置で作業するときに、作業対象物及びその周辺の障害物を、より適切に監視することができる。
【００１１】
［５］また、本発明においては、アームの先端を最も上方に位置させた高さに対応させて配置され、アームの先端部を監視する上部カメラを備えることが好ましい。かかる構成によれば、アームを上方に延ばして作業するときに、上部カメラで作業対象物及びその周辺を適切に監視することができ、作業効率を向上させることができる。
【００１２】
［６］また、上部カメラを設ける場合には、上部カメラをベース部から延設させる上方支持部を介して配置されることが好ましい。上部カメラを、中部カメラと同様に、第１関節と旋回機構との間の位置から延びる部材を介して配置することも考えられる。しかしながら、これでは、旋回機構によりアームが旋回すると、上部カメラも旋回することとなる。
【００１３】
そして、アームの旋回により、上部カメラ及びこれを支える部材に大きな慣性力が働き易くなり、上部カメラの映像が慣性力によって発生する振動によってぶれる虞がある。上述したように、上部カメラをベース部から延設される上方支持部を介して配置すれば、上部カメラが旋回機構によって旋回することがない。これにより、上部カメラの映像の乱れを防止することができる。
【００１４】
［７］また、上部カメラを設ける場合には、アームの先端が最も上方の位置もより下方に位置しているときでも、アームの先端を監視できるように、上部カメラを下方に傾斜して配置することが好ましい。かかる構成によれば、アームの先端に取り付けられた作業用装置が上部カメラよりも下側で作業しているときに、上部カメラで上方から監視し易くなる。そして、作業対象物及びその周辺に存在する障害物とアームとの位置関係も把握し易くなり、アームロボットの操縦者は、アームと障害物との接触を更に回避し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のアームロボットの実施形態を模式的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、本発明のアームロボットの実施形態を説明する。本実施形態のアームロボット１は、図示省略した遠隔装置によって遠隔操作可能なものであり、移動機構２ａが設けられたベース部２と、ベース部２上に延設されたアーム３とを備える。
【００１７】
アーム３の先端には、図示省略した作業用装置を装着可能な装着部３ａが設けられている。作業用装置としては、例えば、バルブの開閉作業を行うためのハンドルと係合して回転させることができる装置が挙げられる。装着部３ａには、作業内容に応じて様々な種類の作業用装置を装着することができる。
【００１８】
また、本実施形態の移動機構２ａは無限軌道で構成されている。なお、移動機構２ａは無限軌道に限らず、ベース部２を移動自在とするものであれば、車輪等の他のものを用いてもよい。
【００１９】
アーム３の基端部には、第１関節４が設けられている。第１関節４は、基端側に配置された旋回機構４１と、旋回機構４１よりも先端側に配置された第１関節本体４２とを備える。第１関節本体４２は、互いに直交する第１基部揺動軸４２ａと第２基部揺動軸４２ｂとを備える。
【００２０】
第１関節４には、旋回機構４１と第１関節本体４２との間の位置から左右横方向に夫々延設された基端支持部６ａを介して基端カメラ６が設けられている。この左右２つの基端カメラ６で、アーム３及びその周辺を監視する。基端カメラ６のレンズは、基端支持部６ａのカメラ設置面に対する垂線を軸に３６０°旋回可能で、且つ、垂線の足を支点として上下方向に１８０°移動自在に構成されている。即ち、基端カメラ６は、３６０°パン、１８０°チルトの性能を備えている。
【００２１】
基端カメラ６は、前方側が下方に傾斜して配置されている。これにより、アーム３の先端が基端カメラ６よりも下方に位置する場合であっても、適切にアーム３の先端及び作業対象物を監視することができる。
【００２２】
また、基端カメラ６はアーム３に隣接させて配置される。これにより、旋回機構４１でアーム３が旋回するときに、基端カメラ６で発生する慣性力を抑制することができる。従って、基端カメラ６として、高性能のズームレンズ及び高解像度の撮像素子を備える比較的重いカメラを用いても、アーム３が旋回したときの基端カメラ６の振動を抑制することができる。
【００２３】
アーム３には、第１関節４よりも先端側に位置させて第２関節５１が設けられている。また、アーム３には、第１関節本体４２と旋回機構４１との間の位置から第２関節５１の位置まで延びる中部支持部７ａを介して中部カメラ７が設けられている。中部支持部７ａは２又状に分かれており、各先端に夫々中部カメラ７が設けられている。即ち、本実施形態のアームロボット１では左右横方向に間隔を存して配置された２つの中部カメラ７が設けられている。
【００２４】
この中部カメラ７により、図１に示すような第２関節５１を９０°前方に屈曲させてアーム３の先端に取り付けられた作業用装置で作業するとき等の、アーム３の先端が正面を向いているときに、作業対象物及びその周辺の障害物をより適切に監視することができる。なお、中部カメラ７にもパン・チルト機能を持たせてもよい。この場合、中部カメラ７のパン角度、及びチルト角度は適宜決定される。
【００２５】
ベース部２には、その後端部から延設される上方支持部８ａを介して上部カメラ８が設けられている。上方支持部８ａは、旋回軸及び上下方向揺動軸を備える上方支持部関節８ｂを介してベース部２に連結されている。この上部カメラ８は、アーム３の先端を最も上方に位置させた高さに対応させて設置されている。これにより、アーム３を上方に延ばして作業するときに、上部カメラ８で、アーム３の先端部、作業対象物及びその周辺を適切に監視することができ、作業効率を向上させることができる。
【００２６】
上部カメラ８は、前方向に対して下方に傾斜するように上方支持部８ａの先端に配置されている。換言すると、上部カメラ８は、上方支持部８ａが伸びる方向に直交して下方に伸びる軸線に対して上方に傾斜するように上方支持部８ａに固定されている。これにより、アーム３の先端に取り付けられた作業用装置が上部カメラ８よりも下側で作業しているときに、上部カメラ８でアーム３の先端及び作業用装置を上方から監視し易くなる。そして、作業対象物及びその周辺に存在する障害物とアーム３との位置関係も把握し易くなり、アームロボット１の操縦者は、アーム３と障害物との接触を更に回避し易くなる。なお、上部カメラ８にもパン・チルト機能を持たせてもよい。この場合、上部カメラ８のパン角度、及びチルト角度は適宜決定される。
【００２７】
アーム３には、第２関節５１よりも先端側に位置させて１自由度（ピッチ）の第３関節５２が設けられている。また、アーム３には、第３関節５２のよりも先端側に位置させて３自由度（ピッチ、ヨー、ロール）の第４関節５３が設けられている。本実施形態においては、第２関節５１から第４関節５３までが本願発明の「他の関節」に該当する。
【００２８】
以上の如く構成される本実施形態のアームロボット１によれば、基端カメラ６でアーム３の全体とその周辺を監視することができる。このため、作業対象物及びアーム３の周辺に存在する障害物とアーム３との位置関係を把握し易く、アーム３の第３関節５２等を外方に突出させるようにアーム３を駆動させるような場合であっても、アーム３と障害物との接触を回避し易くなる。
【００２９】
なお、本実施形態においては、上部カメラ８の上方支持部８ａをベース部２の後端部から上方に延設させたものを説明した。しかしながら、本発明の上方支持部はこれに限らず、例えば、上方支持部を中部カメラ７を支持する中部支持部７ａから延設させてもよい。但し、この場合には、アーム３が旋回機構４１で旋回すると、上部カメラ８で大きな慣性力が発生する虞があり、上部カメラ８の振動に対して注意する必要がある。
【符号の説明】
【００３０】
１…アームロボット、２…ベース部、２ａ…移動機構（無限軌道）、３…アーム、３ａ…装着部、４…第１関節、４１…旋回機構、４２…第１関節本体、４２ａ…第１基部揺動軸、４２ｂ…第２基部揺動軸、５１…第２関節、５２…第３関節、５３…第４関節、６…基端カメラ、６ａ…基端支持部、７…中部カメラ、７ａ…中部支持部、８…上部カメラ、８ａ…上方支持部。
【図１】
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