(57)【要約】【課題】自由度が高く且つ効率的なロボットレイアウトを提供すること。【解決手段】ロボットシステムは、作業対象物が載置される作業台と、ロボット装置とを具備する。ロボット装置は、基部１と、基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部２とを備える。アーム部の先端に装備される手先効果器３により作業対象物に対して作業員と協同して作業が実行される。第1軸及び第２軸回りの回転と第３軸に沿った直動伸縮とに伴うアーム部の可動領域ＭＲが作業員による作業領域ＷＡＭと少なくとも部分的にオーバーラップする位置に基部が配置される。【選択図】      図１１
2016120586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業対象物が載置される作業台と、
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により前記作業対象物に対して作業員と協同して作業を実行するためのロボット装置とを具備し、
前記第1軸及び前記第２軸回りの回転と前記第３軸に沿った直動伸縮とに伴う前記アーム部の可動領域が前記作業員による作業領域と少なくとも部分的にオーバーラップする位置に前記基部が配置されることを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
前記基部は前記作業台から見て前記作業員と隣り合う位置に配置されることを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記基部は前記作業台を挟んで前記作業員に対向する位置に配置されることを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
【請求項４】
作業対象物が載置される作業台と、
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により前記作業対象物に対して作業員と協同して作業を実行するためのロボット装置とを具備し、
前記第1軸及び前記第２軸回りの回転と前記第３軸に沿った直動伸縮とに伴う前記アーム部の可動領域内における前記ロボット装置に課される作業領域が前記作業員による作業領域と少なくとも部分的にオーバーラップする位置に前記基部が配置されることを特徴とするロボットシステム。
【請求項５】
作業対象物が載置される作業台と、
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により前記作業対象物に対して作業員と協同して作業を実行するためのロボット装置とを具備し、
前記第1軸及び前記第２軸回りの回転と前記第３軸に沿った直動伸縮とに伴う前記アーム部の可動領域が前記作業員に干渉するように前記基部が配置されることを特徴とするロボットシステム。
【請求項６】
作業対象物が載置される作業台と、
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により前記作業対象物に対して作業を実行するためのロボット装置とを具備し、
前記第1軸及び前記第２軸回りの回転と前記第３軸に沿った直動伸縮とに伴う前記アーム部の可動領域外であって前記基部の背側近傍に作業員が位置するよう前記基部が配置されることを特徴とするロボットシステム。
【請求項７】
作業対象物が載置される作業台と、
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により前記作業対象物に対して作業を実行するためのロボット装置とを具備し、
前記アーム部の最大伸張時における前記第１軸から前記アーム部の先端までの長さを半径とした前記第１軸を中心とした略扇形状の領域の内側に作業員が位置するよう前記基部が配置されることを特徴とするロボットシステム。
【請求項８】
作業対象物が載置される作業台と、
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により前記作業対象物に対して作業を実行するための複数のロボット装置とを具備し、
前記第1軸及び前記第２軸回りの回転と前記第３軸に沿った直動伸縮とに伴う前記アーム部の可動領域が前記複数のロボット装置間で互いに少なくとも部分的にオーバーラップするように前記複数のロボット装置各々の前記基部が配置されることを特徴とするロボットシステム。
【請求項９】
作業対象物が載置される作業台と、
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により前記作業対象物に対して作業員と協同して作業を行なうために前記作業台の近傍に設置されるロボット装置とを具備し、
前記アーム部が最大に伸張したときの前記第１軸から前記アーム部の先端までの長さより前記作業員から近い位置に前記基部が配置されることを特徴とするロボットシステム。
【請求項１０】
作業対象物が載置される作業台と、
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により前記作業対象物に対して作業員と協同して作業を行なうために前記作業台の近傍に設置されるロボット装置とを具備し、
前記アーム部が最も収縮したときの前記第１軸から前記アーム部の先端までの長さより前記作業員から近い位置に前記基部が配置されることを特徴とするロボットシステム。
【請求項１１】
作業対象物が載置される作業台と、
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により前記作業対象物に対して作業を行なうために前記作業台の近傍に設置されるロボット装置とを具備し、
前記第１軸から前記アーム部の先端までの長さを半径とする略扇形状の領域が前記ロボット装置に課される作業領域を含むよう設けられ、前記略扇形状の領域の扇中心に前記基部が配置されることを特徴とするロボットシステム。
【請求項１２】
作業対象物が載置される作業台と、
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により前記作業対象物に対して作業を行なうために前記作業台の近傍に設置されるロボット装置とを具備し、
前記第１軸から前記アーム部の先端までの長さを半径とする略扇形状の領域が近傍の干渉物に干渉するよう設けられ、前記略扇形状の領域の扇中心に前記基部が配置されることを特徴とするロボットシステム。
【請求項１３】
作業対象物が載置される作業台と、
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により前記作業対象物に対して作業員と協同して作業を実行するためのロボット装置とを具備し、
前記第1軸及び前記第２軸回りの回転と前記第３軸に沿った直動伸縮とに伴う前記アーム部の可動領域が前記作業員の正面に想定される正面作業領域と少なくとも部分的にオーバーラップする位置に前記基部が配置されることを特徴とするロボットシステム。
【請求項１４】
基部と、
前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により作業対象物に対して作業員と協同して作業を実行するためのロボット装置において、
前記第1軸及び前記第２軸回りの回転と前記第３軸に沿った直動伸縮とに伴う前記アーム部の可動領域が前記作業員による作業領域と少なくとも部分的にオーバーラップする位置に前記基部が配置されることを特徴とするロボット装置。
【請求項１５】
前記基部は前記作業員と隣り合う位置に配置されることを特徴とする請求項１４記載のロボット装置。
【請求項１６】
前記基部は前記作業員に対向する位置に配置されることを特徴とする請求項１４記載のロボット装置。
【請求項１７】
基部と、
前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により作業対象物に対して作業員と協同して作業を実行するためのロボット装置において、
前記第1軸及び前記第２軸回りの回転と前記第３軸に沿った直動伸縮とに伴う前記アーム部の可動領域内における前記ロボット装置に課される作業領域が前記作業員による作業領域と少なくとも部分的にオーバーラップする位置に前記基部が配置されることを特徴とするロボット装置。
【請求項１８】
基部と、
前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により作業対象物に対して作業員と協同して作業を実行するためのロボット装置において、
前記第1軸及び前記第２軸回りの回転と前記第３軸に沿った直動伸縮とに伴う前記アーム部の可動領域が前記作業員の作業領域を干渉するように前記基部が配置されることを特徴とするロボット装置。
【請求項１９】
基部と、
前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により作業対象物に対して作業を実行するためのロボット装置において、
前記第1軸及び前記第２軸回りの回転と前記第３軸に沿った直動伸縮とに伴う前記アーム部の可動領域外であって前記基部の背側近傍に作業員が位置するよう前記基部が配置されることを特徴とするロボット装置。
【請求項２０】
基部と、
前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により作業対象物に対して作業を実行するためのロボット装置において、
前記アーム部の最大伸張時における前記第１軸から前記アーム部の先端までの長さを半径とした前記第１軸を中心とした略扇形状の領域の内側に作業員が位置するよう前記基部が配置されることを特徴とするロボット装置。
【請求項２１】
基部と、
前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により作業対象物に対して作業を実行するためのロボット装置において、
前記第1軸及び前記第２軸回りの回転と前記第３軸に沿った直動伸縮とに伴う前記アーム部の可動領域が他のロボット装置間で互いに少なくとも部分的にオーバーラップするように前記基部が配置されることを特徴とするロボット装置。
【請求項２２】
基部と、
前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により作業対象物に対して作業員と協同して作業を行なうために前記作業台の近傍に設置されるロボット装置において、
前記アーム部が最大に伸張したときの前記第１軸から前記アーム部の先端までの長さより前記作業員から近い位置に前記基部が配置されることを特徴とするロボット装置。
【請求項２３】
基部と、
前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により作業対象物に対して作業員と協同して作業を行なうために前記作業台の近傍に設置されるロボット装置において、
前記アーム部が最も収縮したときの前記第１軸から前記アーム部の先端までの長さより前記作業員から近い位置に前記基部が配置されることを特徴とするロボット装置。
【請求項２４】
基部と、
前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により作業対象物に対して作業を行なうために前記作業台の近傍に設置されるロボット装置において、
前記第１軸から前記アーム部の先端までの長さを半径とする略扇形状の領域が前記ロボット装置に課される作業領域を含むよう設けられ、前記略扇形状の領域の扇中心に前記基部が配置されることを特徴とするロボット装置。
【請求項２５】
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により作業対象物に対して作業を行なうために前記作業台の近傍に設置されるロボット装置において、
前記第１軸から前記アーム部の先端までの長さを半径とする略扇形状の領域が近傍の干渉物に干渉するよう設けられ、前記略扇形状の領域の扇中心に前記基部が配置されることを特徴とするロボット装置。
【請求項２６】
基部と、前記基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と前記第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備え、前記アーム部の先端に装備される手先効果器により作業対象物に対して作業を行なうために前記作業台の近傍に設置されるロボット装置において、
前記第1軸及び前記第２軸回りの回転と前記第３軸に沿った直動伸縮とに伴う前記アーム部の可動領域が前記作業員の正面に想定される正面作業領域と少なくとも部分的にオーバーラップする位置に前記基部が配置されることを特徴とするロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態はロボットシステム及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年ロボットがユーザと同一空間にいる環境が多くなってきている。介護用ロボットはもちろん産業用ロボットでも作業者と並んで作業を行なう状況が今後拡大していくものと考えられる。そのようなロボットの多くは垂直多関節部アーム機構を備えている。垂直多関節部アーム機構には位置に関して３自由度（ｘ，ｙ，ｚ）、姿勢に関して３自由度（φ，θ，ψ）が要求され、一般的には根元３軸と呼ばれる回転関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３と手首３軸と呼ばれる回転関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６とからそれを実現している。
【０００３】
手先の併進移動は関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３にその連動回転を要求するため特に肘部と呼ばれる関節部Ｊ２の動きは非常に大きくしかもその動きを予測できず、特に特異点の近傍では肘部の動きが非常に高速になることは避けられない。
【０００４】
そのためにロボットの周囲に作業者や他の構造物との接触を回避するために余分な空間を持たせることや、安全柵の設置が不可欠であり、そのロボットレイアウトは非常に非効率であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
目的は、自由度が高く且つ効率的なロボットレイアウトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態に係るロボットシステムは、作業対象物が載置される作業台と、ロボット装置とを具備する。ロボット装置は、基部と、基部の略中心線に係る第1軸回りのねじり回転性と前記第1軸に直交する第２軸回りの曲げ回転性と第２軸に直交する第３軸に沿った直動伸縮性とを有するアーム部とを備える。アーム部の先端に装備される手先効果器により作業対象物に対して作業員と協同して作業が実行される。第1軸及び第２軸回りの回転と第３軸に沿った直動伸縮とに伴うアーム部の可動領域が作業員による作業領域と少なくとも部分的にオーバーラップする位置に基部が配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本実施形態に係るロボット装置のアーム機構の外観斜視図である。
【図２】図２は、図１のロボットアーム機構の内部構造を示す斜視図である。
【図３】図３は、図１のロボットアーム機構の内部構造を断面方向から見た図である。
【図４】図４は、図１のロボットアーム機構を図記号表現により示す図である。
【図５】図５は、図1のロボットアーム機構の直動伸縮関節部の伸縮長を示す図である。
【図６】図６は、図1のロボットアーム機構のアーム部の可動領域を示す図である。
【図７】図７は、作業員に対して図1のロボットアーム機構の基部を隣り合わせに配置したレイアウト例を示す図である。
【図８】図８は、作業員に対して図1のロボットアーム機構の基部を右９０度に配置したレイアウト例を示す図である。
【図９】図９は、作業員に対して図1のロボットアーム機構の基部を対向に配置したレイアウト例を示す図である。
【図１０】図１０は、作業員に対して図1のロボットアーム機構の基部を前方に配置したレイアウト例を示す図である。
【図１１】図１１は、作業員の作業領域に図1のロボットアーム機構の作業領域をオーバーラップさせることができる状況を示す図である。
【図１２】図１２は、複数の作業員に対する図1のロボットアーム機構の基部のレイアウト例を示す図である。
【図１３】図１３は、作業員に対する図1の２台のロボットアーム機構の基部のレイアウト例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係るロボットシステム及びロボット装置を説明する。ロボットシステムは、作業対象物が載置される作業台と、作業対象物に対して作業員と協同して作業を実行するためのロボット装置とからなる。ロボット装置は、ロボットアーム機構と、そのロボットアーム機構への電力供給や動作制御を担う本体部とからなる。ロボットアーム機構は、基部と、基部に支持されるアーム部からなる。アーム部の先端には、作業を実行するハンド等の手先効果器（エンドエフェクタ）が装備される。まずロボットアーム機構について説明する。
【０００９】
図１に示すようにロボットアーム機構２００は、略円筒形状の基部１と基部１に支持されるアーム部２とを有する。ロボットアーム部２の先端にはエンドエフェクタと呼ばれる手先効果器３が取り付けられる。図１では手先効果器３として対象物を把持可能なハンド部を図示している。手先効果器３としてはハンド部に限定されず、他のツール、またはカメラ、ディスプレイであってもよい。ロボットアーム部２の先端には任意の種類の手先効果器３に交換することができるアダプタが設けられていてもよい。
【００１０】
ロボットアーム部２は、複数、ここでは６つの関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を有する。複数の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６は基部１から順番に配設される。一般的に、第１、第２、第３軸ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３は根元３軸と呼ばれ、第４、第５、第６軸ＲＡ４，ＲＡ５，ＲＡ６は手首３軸と呼ばれる。手首３軸を構成する第４、第５、第６軸ＲＡ４，ＲＡ５，ＲＡ６を収容する部分が手首部４と称され、手首部４の物理的先端が、アーム部の先端と定義される。根元３軸を構成する関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の少なくとも一つは直動関節である。ここでは第３関節部Ｊ３が直動関節、特に伸縮距離の比較的長い関節部として構成される。第１関節部Ｊ１は基台面に対して例えば垂直に支持される第１回転軸ＲＡ１を中心としたねじり関節である。第２関節部Ｊ２は第１回転軸ＲＡ１に対して垂直に配置される第２回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節である。第３関節部Ｊ３は、第２回転軸ＲＡ２に対して垂直に配置される第３軸（移動軸）ＲＡ３を中心として直線的に伸縮する関節である。第４関節部Ｊ４は、第３移動軸ＲＡ３に一致する第４回転軸ＲＡ４を中心としたねじり関節であり、第５関節部Ｊ５は第４回転軸ＲＡ４に対して直交する第５回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ関節である。第６関節部Ｊ６は第４回転軸ＲＡ４に対して直交し、第５回転軸ＲＡ５に対して垂直に配置される第６回転軸ＲＡ６を中心とした曲げ関節である。
【００１１】
第１関節部Ｊ１のねじり回転によりアーム部２がハンド部３とともに旋回する。第２関節部Ｊ２の曲げ回転によりアーム部２がハンド部３とともに第２関節部Ｊ２の第２回転軸ＲＡ２を中心に起伏動をする。基部１を成すアーム支持体（第１支持体）１１ａは、第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１を中心に形成される円筒形状の中空構造を有する。第１関節部Ｊ１は図示しない固定台に取り付けられる。第１関節部Ｊ１が回転するとき、第１支持体１１ａはアーム部２の旋回とともに軸回転する。なお、第１支持体１１ａが接地面に固定されていてもよい。その場合、第１支持体１１ａとは独立してアーム部２が旋回する構造に設けられる。第１支持体１１ａの上部には第２支持部１１ｂが接続される。
【００１２】
第２支持部１１ｂは第１支持部１１ａに連続する中空構造を有する。第２支持部１１ｂの一端は第１関節部Ｊ１の回転部に取り付けられる。第２支持部１１ｂの他端は開放され、第３支持部１１ｃが第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２において回動自在に嵌め込まれる。第３支持部１１ｃは第１支持部１１ａ及び第２支持部に連通する鱗状の中空構造を有する。第３支持部１１ｃは、第２関節部Ｊ２の曲げ回転に伴ってその後部が第２支持部１１ｂに収容され、また送出される。アーム部２の直動関節部を構成する第３関節部Ｊ３の後部はその収縮により第１支持部１１ａと第２支持部１１ｂの連続する中空構造の内部に収納される。
【００１３】
第１関節部Ｊ１は円環形状の固定部と回転部とからなり、固定部において図示しない基台に固定される。回転部には第１支持部１１ａと第２支持部１１ｂとが取り付けられる。第１関節部Ｊ１が回転するとき、第１、第２、第３支持体１１ａ、１１ｂ、１１ｃが第１回転軸ＲＡ１を中心としてアーム部２とハンド部３と共に旋回する。
【００１４】
第３支持部１１ｃはその後端下部において第２支持部１１ｂの開放端下部に対して回転軸ＲＡ２を中心として回動自在に嵌め込まれる。それにより回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節部としての第２関節部Ｊ２が構成される。第２関節部Ｊ２が回動すると、アーム部２がハンド部３とともに第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２を中心に垂直方向に回動、つまり起伏動作をする。
【００１５】
上記の通り関節部としての第３関節部Ｊ３はアーム部２の主要構成物を構成する。アーム部２の先端に上述のハンド部３が設けられる。第１乃至第６関節部Ｊ１−Ｊ６の回転、曲げ、伸縮によりハンド部３の2指ハンド１６を任意の位置・姿勢に配置することが可能である。特に第３関節部Ｊ３の直動伸縮距離の長さは、基部１の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にハンド部３で作用することを可能にする。
【００１６】
第３関節部Ｊ３はそれを構成する直動伸縮アーム機構により実現される直動伸縮距離の長さが特徴的である。直動伸縮距離の長さは、図２、図３に示す構造により達成される。直動伸縮アーム機構は第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とを有する。アーム部２が水平に配置される基準姿勢では、第１連結コマ列２１は第２連結コマ列２０の下部に位置し、第２連結コマ列２０は第１連結コマ列２１の上部に位置する。
【００１７】
第１連結コマ列２１は、同一の断面コ字形状を有し、ピンにより背面箇所において列状に連結される複数の第１連結コマ２３からなる。第１連結コマ２３の断面形状及びピンによる連結位置により第１連結コマ列２１はその背面方向ＢＤに屈曲可能であるが逆に表面方向ＦＤには屈曲不可な性質を備える。第２連結コマ列２０は、第１連結コマ２３と略等価な幅を有する略平板形状を有し、背面方向と表面方向とともに屈曲可能な状態でピンにより列状に連結される複数の第２連結コマ２２からなる。第１連結コマ列２１は第２連結コマ列２０と先端部おいて結合コマ２６により結合される。結合コマ２６は、第１連結コマ２３と第２連結コマ２２とが一体的になった形状を有している。結合コマ２６が始端となって、第３支持部１１ｃから第２連結コマ列２０が第１連結コマ列２１とともに送り出されるときには、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とは互いに接合される。第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とは先端部おいて結合コマ２６により結合され、それぞれ後部において第３支持体１１ｃの内部で堅持され引き抜き防止されることにより接合状態が保持される。第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とが接合状態が保持されたとき、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０の屈曲は制限され、それにより第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とにより一定の剛性を備えた柱状体が構成される。第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とが互いに離反するとき、屈曲制限を解除され、それぞれが屈曲可能状態に復帰する。第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とは第３支持体１１ｃの開口付近で接合され、送り出される。第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とは第３支持体１１ｃの内部で離反され、それぞれが屈曲可能状態となる。第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とは個々に屈曲され、第１支持体１１ａの内部に別体として収容される。
【００１８】
図２に示すように第２連結コマ２２の内側には個々にリニアギア２２ａが形成されている。リニアギア２２ａは第２連結コマ２２が直線状になったときに連結され、連続的なリニアギアを構成する。図３に示すように第２連結コマ２２は第３支持体１１ｃ内でローラＲ１とドライブギア２４ａとの間に挟まれる。リニアギア２２ａはドライブギア２４ａに噛み合わされる。モータＭ１によりドライブギア２４ａが順回転することにより第２連結コマ列２０は第１連結コマ列２１とともに第３支持体１１ｃから送り出される。その際、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とは第３支持体１１ｃの開口付近に設けられた一対の上下ローラＲ２，Ｒ４に挟まれ、相互に押圧され、接合された状態で第３移動軸ＲＡ３に沿って直線的に送り出される。モータＭ１によりドライブギア２４ａが逆回転することにより第２連結コマ列２０と第１連結コマ列２１とは第３支持体１１ｃの内部であって上下ローラＲ２，Ｒ４の後方において接合状態を解除され、互いに離反される。離反された第２連結コマ列２０と第１連結コマ列２１とはそれぞれ屈曲可能な状態になり、第２、第３支持体１１ｂ、１１ｃの内部に設けられたガイドレールにガイドされて第１回転軸ＲＡ１に沿う方向に屈曲され、第１支持体１１ａの内部に収容される。
【００１９】
ハンド部３は、図１に示すようにアーム部２の先に装備されている。ハンド部３は、第１、第２、第３関節部Ｊ１．Ｊ２．Ｊ３により任意位置に移動され、第４、第５、第６関節部Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６により任意姿勢に配置される。ハンド部３は、開閉される２つの指部１６ａ、１６ｂを有している。第４関節部Ｊ４は、アーム部２の伸縮方向に沿ったアーム部２の中心軸、つまり第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３に典型的には一致する回転軸ＲＡ４を有するねじり関節である。第４関節部Ｊ４が回転すると、第４関節部Ｊ４から先端にかけてハンド部３が回転軸ＲＡ４を中心に回転する。手先効果器３の手先基準点、ここではハンド部３の２つの指部１６ａ、１６ｂの中央点を原点Σh0として手先座標系Σhが規定される。
【００２０】
第５関節部Ｊ５は、第４関節部Ｊ４の移動軸ＲＡ４に対して直交する回転軸ＲＡ５を有する曲げ関節部である。第５関節部が回転すると、第５関節部Ｊ５から先端にかけてハンド部１６とともに上下に回動する。第６関節部Ｊ６は、第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４に直交し、第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５に垂直な回転軸ＲＡ６を有する曲げ関節である。第６関節部Ｊ６が回転するとハンド１６が左右に旋回する。
【００２１】
図４には図１のロボットアーム機構を図記号表現により示している。ロボットアーム機構は、根元３軸を構成する第１関節部Ｊ１と第２関節部Ｊ２と第３関節部Ｊ３、さらに手首３軸を構成する第４関節部Ｊ４と第５関節部Ｊ５と第６関節部Ｊ６とにより３つの位置自由度と３つの姿勢自由度を実現する。第１関節部Ｊ１は、第１支持部１１ａと第２支持部１１ｂとの間に配設されており、回転軸ＲＡ１を中心としたねじり関節として構成されている。回転軸ＲＡ１は第１関節部Ｊ１の固定部が設置される基台の基準面ＢＰに垂直に配置される。回転軸ＲＡ１上の任意点を原点として直交３軸の基準座標系（Ｘb,Ｙb,Ｚb）が規定される。回転軸ＲＡ１に平行にＺb軸、回転軸ＲＡ２に平行にＸb軸を規定する。基準座標系は第１関節部Ｊ１の回転とともに回転する回転座標系として定義される。
【００２２】
第２関節部Ｊ２は回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節として構成される。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は空間座標系上のＸb軸に平行に設けられる。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１に対して垂直な向きに設けられる。さらに第２関節部Ｊ２は、第１関節部Ｊ１に対して、第１回転軸ＲＡ１の方向（Ｚb軸方向）と第１回転軸ＲＡ１に垂直なＹb軸方向との２方向に関してオフセットされる。第１関節部Ｊ１と第２関節部Ｊ２とのＺb軸方向に関する関節間距離（関節中心間距離、リンク長又はオフセット距離ともいう）はｄ１、第１関節部Ｊ１と第２関節部Ｊ２とのＹb軸方向に関する関節間距離はＬ１で与えられる。なお回転関節部の関節中心は回転面上の構造中心をいい、直動関節部の関節中心はもっとも収縮した状態での構造中心をいうものとする。
【００２３】
第２関節部Ｊ２が第１関節部Ｊ１に対して上記２方向にオフセットされるように、第２支持体１１ｂは第１支持体１１ａに取り付けられる。第１関節部Ｊ１に第２関節部Ｊ２を接続する仮想的なアームロッド部分（リンク部分）は、先端が直角に曲がった２つの鈎形状体が組み合わされたクランク形状を有している。この仮想的なアームロッド部分は、中空構造を有する第１、第２支持体１１ａ、１１ｂにより構成される。
【００２４】
第３関節部Ｊ３は移動軸ＲＡ３を中心とした直動関節として構成される。第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３は第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２に対して垂直な向きに設けられる。第２関節部Ｊ２の回転角がゼロ度、つまりアーム部２の起伏角がゼロ度であってアーム部２が水平な基準姿勢においては、第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３は、第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２とともに第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１にも垂直な方向に設けられる。空間座標系上では、第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３はＸb軸及びＺb軸に対して垂直なＹb軸に平行に設けられる。さらに、第３関節部Ｊ３は、第２関節部Ｊ２に対して、その回転軸ＲＡ２の方向（Ｙb軸方向）と、移動軸ＲＡ３に直交するＺb軸の方向との２方向に関してオフセットされる。第２関節部Ｊ２と第３関節部Ｊ３とのＺb軸方向に関する関節間距離（オフセット距離）はｄ２、第２関節部Ｊ２と第３関節部Ｊ３とのＹb軸方向に関する関節間距離はＬ２で与えられる。第３関節部Ｊ３が第２関節部Ｊ２に対して上記２方向にオフセットされるように、第３支持体１１ｃは第２支持体１１ｂに取り付けられる。第２関節部Ｊ２に第３関節部Ｊ３を接続する仮想的なアームロッド部分（リンク部分）は、先端が垂直に曲がった鈎形状体を有している。この仮想的なアームロッド部分は、第２、第３支持体１１ｂ、１１ｃにより構成される。
【００２５】
上記第１関節部Ｊ１と第２関節部Ｊ２とのＹb軸方向に関する関節間距離Ｌ２と、第２関節部Ｊ２と第３関節部Ｊ３とのＺb軸方向に関する関節間距離ｄ２とは異なる値に設定される。
【００２６】
第４関節部Ｊ４は回転軸ＲＡ４を中心としたねじり関節として構成される。第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４は第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３に略一致するよう配置される。第５関節部Ｊ５は回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ関節として構成される。第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５は第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３及び第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４に略直交するよう配置される。第６関節部Ｊ６は回転軸ＲＡ６を中心としたねじり関節として構成される。第６関節部Ｊ６の回転軸ＲＡ６は第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４及び第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５に略直交するよう配置される。第６関節部Ｊ６は手先効果器としてのハンド部３を旋回するために設けられており、その回転軸ＲＡ６が第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４及び第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５に略直交する曲げ関節として実装されていてもよい。
【００２７】
このように複数の関節部Ｊ１−Ｊ６の根元３軸のうちの一つの回転関節部を直動関節部Ｊ６に換装し、第１関節部Ｊ１に対して第２関節部Ｊ２を２方向にオフセットさせ、第２関節部Ｊ２に対して第３関節部Ｊ３を２方向にオフセットさせることにより、特異点姿勢を構造上解消することが実現される。
【００２８】
図５（ａ）に示すように直動関節部Ｊ３を最も伸張してアーム部２を最長の状態にしたときにおける第１軸ＲＡ１からアーム部２の先端までの長さをＲＬ１（ｌｏｎｇ）とし、同様の状態で第２軸ＲＡ２からアーム部２の先端までの長さをＲＬ２（ｌｏｎｇ）とする。図５（ｂ）に示すように直動関節部Ｊ３を最も収縮してアーム部２を最短の状態にしたときにおける第１軸ＲＡ１からアーム部２の先端までの長さをＲＬ１（ｓｈｏｒｔ）とし、同様の状態で第２軸ＲＡ２からアーム部２の先端までの長さをＲＬ２（ｓｈｏｒｔ）とする。
【００２９】
本実施形態においては、肘関節がないことから可動領域を単純化することができ、直動関節部Ｊ３の直動伸縮性によるアーム長ＲＬ１（ｌｏｎｇ）、ＲＬ２（ｌｏｎｇ）、ＲＬ１（ｓｈｏｒｔ）、ＲＬ２（ｓｈｏｒｔ）をパラメータとして、それらを半径とする扇形状の配置等によりロボットレイアウトをより高い自由度でもって効率的にロボットレイアウトをデザインすることが可能となる。
【００３０】
図６（ａ）、図６（ｂ）に示すようにアーム機構２００の関節部Ｊ１、Ｊ３の実装上の作動可能な回転角（旋回角）、伸縮距離によるアーム部２が到達する領域を水平方向に関するアーム部２の可動領域ＭＲ（Ｌ）という。アーム機構２００では、その水平方向に関するアーム部２の可動領域ＭＲ（Ｌ）は、直動関節部Ｊ３を最も伸張してアーム部２を最長の状態に設けたときにおける第１軸ＲＡ１からアーム部２の先端までの長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）を半径として、第１関節部Ｊ１の作動角度を中心角とした略扇形状の領域として規定することができることを特徴としており、本実施形態ではその特徴を用いて略扇形状の領域の半径や中心角を調整しながらロボット装置の基部１を作業台、作業員、周囲の壁面などに対してレイアウトしたロボットシステム全体としてのそのレイアウトの自由度を拡大し且つその効率性を向上させている。
【００３１】
また、垂直方向（第２関節部Ｊ２による回転軸ＲＡ２回りの起伏方向）に関しても同様であり、直動関節部Ｊ６を最も伸張してアーム部２を最長の状態で図６（ｂ）に示すように第２関節部Ｊ２を軸回転してアーム部２を起伏するとき、第２軸ＲＡ２からアーム部２の先端までの長さＲＬ２（ｌｏｎｇ）を半径とした第２軸ＲＡ２を中心とした略扇形状の可動領域ＭＲ（Ｖ）が描かれる。立体的なアーム部２の可動領域ＭＲは、上記水平方向の扇形状の可動領域ＭＲ（Ｌ）と垂直方向に関する可動領域ＭＲ（Ｖ）との総合的な領域であり、扇形状の可動領域ＭＲ（Ｌ）を第２関節部Ｊ２の作用範囲内で起伏させた縦横に扇形状を示す。基部１の正面とは可動領域ＭＲの中心線の向きをいう。
【００３２】
ここで重要なのは本実施形態に係るロボット装置の直動伸縮アーム機構では、上述したように肘関節がなく、それが直動伸縮関節に換装されていることから、略扇形状の可動領域ＭＲの外側にはアーム部２が関節を含めてほぼ突出することがないことから危険性が比較的少なく、しかも手先から基部１までの直線的な範疇でアーム部２が動くことから作業者等は手先の動きからアーム部２の動きを高い予測性でもって予測することができ、その危険性はより低減され得る。
【００３３】
従ってロボット装置の特に基部１を作業内容や周辺環境に応じてレイアウトするに際してそのレイアウトは、上記略扇形状の可動領域ＭＲと、作業時設置予定の作業者等の人的要素やツールシェルフ等の構造的要素、さらに壁面等の設備要素との干渉や接触等の空間的関係を、第１関節部Ｊ１の第1軸ＲＡ１回りの運転範囲（運転旋回角）、第２関節部Ｊ２の第２軸ＲＡ２回りの運転範囲（運転起伏角）及び第３関節部Ｊ３の運転範囲（運転伸縮長）とともに考慮することにより実現され得る。特に危険予測性が高いことは上記略扇形状のアーム部２の可動領域ＭＲを作業者等の近傍に配置させる、換言するとアーム部２の可動領域ＭＲが周囲の干渉物例えば作業員Ｗに干渉するよう基部１をレイアウトすることが実際上可能であり、それにより作業者等の手先の到達領域ＭＭ又は到達領域ＭＭ内で実際に作業をする作業領域ＷＡＭ（図１１参照）に、アーム部２の可動領域ＭＲ又は可動領域ＭＲ内でロボット装置に実際に作業が課せられている作業領域ＷＡＲを部分的にオーバーラップさせて、同一の作業対象物に対して作業員と協同してロボット装置に作業をさせることが実現され得る。
【００３４】
図７（ａ）にはロボット装置の基部１を作業員Ｗに隣り合って配置したレイアウトの一例を示している。上述した通り、アーム部２の可動領域ＭＲはロボット装置の基部１の第1軸ＲＡ１，ＲＡ２を中心として作用可能な旋回角、起伏角を扇中心角とした半径ＲＬ１（ｌｏｎｇ）の縦横に扇形状を示す領域である。なおレイアウトデザインにおいては作業員Ｗの前部から片腕の肩部から手先までの想定長ｒ１を半径とした略扇型をなす手先の到達領域ＭＭが予め設定される。また作業員Ｗの周囲にはその作業位置を中心とした標準体格又は想定体格に応じた半径Ｒｍの円形の占有領域ＯＲが設けられる。
【００３５】
さらに作業員Ｗの正面には正面作業領域が設けられる。正面作業領域とは作業者Ｗの正面において例えば両手による協同作業を可能とすることで比較的高い作業効率を示す領域である。なお、正面作業領域は後述する作業領域と区別されたい。作業領域とは作業者Ｗが作業を課せられる領域、つまりその作業領域内の作業対象物（ワーク）に対して作業者Ｗは作業を課せられるのに対して、正面作業領域は人間工学的に作業者Ｗの想定体格に応じた例えば６０ｃｍ×６０ｃｍのサイズ、作業者Ｗの正面であって想定体格に応じた距離を作業者Ｗから隔てた位置におのずから決まる領域をいう。作業者Ｗが実際に作業をする作業領域の面積（又は体積）に対する、作業領域のうち正面作業領域に含まれる領域の面積（又は体積）の割合を正面作業率といい、本実施形態の直動伸縮機構を備えたロボット装置ではそれを作業者Ｗの近傍に配置することが可能であり、それによりロボット装置により作業者Ｗの作業を補助させることにより作業者Ｗの作業領域をできるだけ小さく且つ作業者Ｗの正面にレイアウトさせることができ、正面作業率を向上させることを可能としている。つまり本実施形態に係るロボット装置による作業者Ｗの作業補助により作業者Ｗはほとんどの作業を正面作業領域内で実行する事ができるようになり、その作業効率は向上する。
【００３６】
本実施形態ではロボット装置の基部１を作業員Ｗの近傍に配置できることを特徴としており、それはロボット装置の基部１と作業員Ｗとの距離により明確にされる。ロボット装置の基部１と作業員Ｗとの距離の定義としてはここではロボット装置の基部１の中心と作業員Ｗの占有領域ＯＲの外周との最短距離として説明するが、この定義はそれに限定されることはなく、例えばロボット装置の基部１の中心と作業員Ｗの占有領域ＯＲの中心との距離、ロボット装置の基部１と作業員Ｗの占有領域ＯＲとの間隙距離として定義するものであってもよい。それらは実質的に同じ定義とも言えるものであり、ロボット装置の基部１の中心から外面までの距離、作業員Ｗの占有領域ＯＲの半径を用いて容易に変換できる。
【００３７】
ロボット装置の基部１はその中心が作業員Ｗの占有領域ＯＲの外周からアーム部２が最も伸張したときの第１軸ＲＡ１からアーム部２の先端までの長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）よりも短い距離Ｄneだけを離れた位置にレイアウトされることができる。換言するとロボット装置の基部１は作業員Ｗから長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）以内に接近してレイアウトされ得る。
【００３８】
さらに図７（ｂ）に示すように、ロボット装置の基部１をその中心が作業員Ｗの占有領域ＯＲの外周からアーム部２が最も収縮したときの第１軸ＲＡ１からアーム部２の先端までの長さＲＬ１（ｓｈｏｒｔ）よりも短い距離Ｄneだけを離れた位置になるよう作業員Ｗに接近してレイアウトすることも可能である。
【００３９】
このレイアウトでは、アーム部２の可動領域ＭＲ（Ｌ）に作業員Ｗの到達領域ＭＭが少なくとも部分的にオーバーラップする。またアーム部２の可動領域ＭＲ（Ｌ）が作業員Ｗによる作業領域と少なくとも部分的にオーバーラップする。さらにアーム部２の可動領域ＭＲ（Ｌ）内であって、ロボット装置に課される作業領域が作業員Ｗに課される作業領域と少なくとも部分的にオーバーラップする。図７（ａ）の例ではアーム部２の可動領域ＭＲ（Ｌ）が作業員Ｗの正面作業領域に部分的にオーバーラップし、図７（ｂ）の例ではアーム部２の可動領域ＭＲ（Ｌ）が作業員Ｗの正面作業領域を含む。
【００４０】
なお、実際の稼動に際してはロボット装置にはそれに課される作業領域ＷＡＲ及び作業内容、さらに周囲の作業員Ｗ等の干渉物の位置に応じてティーチングがなされる。このティーチングにより設定される第１関節部Ｊ１の第1軸ＲＡ１回りの運転範囲（運転旋回角）、第２関節部Ｊ２の第２軸ＲＡ２回りの運転範囲（運転起伏角）及び第３関節部Ｊ３の運転範囲（運転伸縮長）、さらに手首３軸の関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６の運転範囲（運転回転角）に応じてアーム部２が挿引する領域を運転領域という。運転領域は当然にして可動領域ＭＲに含まれ、可動領域ＭＲとは区別される。
【００４１】
このレイアウトは本実施形態に係るロボット装置の直動伸縮アーム機構は肘関節がなく略扇形状の可動領域ＭＲの外側には関節等がほぼ突出することがなく、しかもアーム部２の旋回中心ＲＡ１と同サイドに作業者Ｗが配置され、作業者Ｗとの接触の可能性が高いといえるアーム部２の旋回軌道は手先の動きから高い予測性でもって予測することができその危険性はより低減されることにより上記レイアウトが実現され得る。
【００４２】
図８（ａ）にはロボット装置の基部１を作業員Ｗに対して約９０度の向きで前方に配置したレイアウトの一例を示している。ロボット装置の基部１はその中心が作業時において作業員Ｗが立つべき予定位置（作業員Ｗの占有領域ＯＲの中心位置）を中心とした占有領域ＯＲの外周から、アーム部２が最も伸張したときの第１軸ＲＡ１からアーム部２の先端までの長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）よりも短い距離Ｄneだけを離れた位置にレイアウトされることができる。さらに図８（ｂ）に示すように、ロボット装置の基部１をその中心が作業員Ｗの占有領域ＯＲの外周からアーム部２が最も収縮したときの第１軸ＲＡ１からアーム部２の先端までの長さＲＬ１（ｓｈｏｒｔ）よりも短い距離Ｄneだけを離れた位置になるよう作業員Ｗに接近してレイアウトすることも可能である。
【００４３】
距離Ｄneを長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）よりも短く、さらにはＲＬ１（ｓｈｏｒｔ）よりも短く設定したことで、アーム機構２００の可動領域ＭＲは作業員Ｗの占有領域ＯＲに干渉する。しかしその運転領域はロボット装置に課せられている作業領域ＷＡＲを含み且つ作業員Ｗの占有領域ＯＲに干渉しないようティーチングにより設定される。基部１と作業員Ｗとの当該距離Ｄneは、可動領域ＭＲと到達領域ＭＭが部分的にオーバーラップし、さらに図１１に示すように可動領域ＭＲ内におけるロボット装置に課される作業領域ＷＡＲを、作業員Ｗによる到達領域ＭＭ内の作業領域ＷＡＭと部分的にオーバーラップさせることができ、その十分広いオーバーラップ領域は同一の作業対象物に対して作業員と協同してロボット装置に作業をさせることを可能ならしめる。
【００４４】
図８（ａ）の例ではアーム部２の可動領域ＭＲ（Ｌ）が作業員Ｗの正面作業領域に部分的にオーバーラップし、図８（ｂ）の例ではアーム部２の可動領域ＭＲ（Ｌ）が作業員Ｗの正面作業領域を含むことを可能としており、それによりロボット装置に作業者Ｗの作業を補助させて正面作業率を向上させるよう作業者の作業領域を設計することができる。
【００４５】
図９（ａ）にはロボット装置の基部１を作業員Ｗに対向する向きに配置したレイアウトの一例を示している。ロボット装置の基部１はその中心が作業時において作業員Ｗが立つべき予定位置（作業員Ｗの占有領域ＯＲの中心位置）を中心とした占有領域ＯＲの外周から、アーム部２が最も伸張したときの第１軸ＲＡ１からアーム部２の先端までの長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）よりも短い距離Ｄneだけを離れた位置にレイアウトされることができる。さらに図９（ｂ）に示すように、ロボット装置の基部１をその中心が作業員Ｗの占有領域ＯＲの外周からアーム部２が最も収縮したときの第１軸ＲＡ１からアーム部２の先端までの長さＲＬ１（ｓｈｏｒｔ）よりも短い距離Ｄneだけを離れた位置になるよう作業員Ｗに接近してレイアウトすることも可能である。
【００４６】
距離Ｄneを長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）よりも短く、さらにはＲＬ１（ｓｈｏｒｔ）よりも短く設定したことで、アーム機構２００の可動領域ＭＲは作業員Ｗの占有領域ＯＲに干渉する。しかしその運転領域はロボット装置に課せられている作業領域ＷＡＲを含み且つ作業員Ｗの占有領域ＯＲに干渉しないようティーチングにより設定される。基部１と作業員Ｗとの当該距離Ｄneは、可動領域ＭＲが到達領域ＭＭを含み、可動領域ＭＲ内におけるロボット装置に課される作業領域ＷＡＲを作業員Ｗによる到達領域ＭＭ内の作業領域ＷＡＭと部分的にオーバーラップさせることができる。
【００４７】
図９（ａ）、図９（ｂ）の例ではアーム部２の可動領域ＭＲ（Ｌ）が作業員Ｗの正面作業領域を含むことを可能としており、それによりロボット装置に作業者Ｗの作業を補助させて正面作業率を向上させるよう作業者の作業領域を設計することができる。
【００４８】
図１０にはロボット装置の基部１を作業員Ｗと同じ向きであって作業員Ｗの直前に配置したレイアウトの一例を示している。ロボット装置の基部１は、作業時において作業員Ｗが立つべき予定位置の直前の位置にレイアウトされ、さらにはロボット装置の基部１は作業員Ｗの占有範囲ＯＲに介在する位置にレイアウトされてもよい。この場合例えば作業員Ｗとしてはティーチング専門員が想定され、またはロボット装置の基部１を作業台車に搭載し、ロボット装置と作業台車を押す作業員Ｗとにより例えば部品倉庫の左右のパーツシェルフから必要な部品を協同して収集する状況が想定される。
【００４９】
本実施形態に係るロボット装置の直動伸縮アーム機構では肘関節がなく、略扇形状の領域ＭＲの外側には関節等が突出することがないことから、ロボット装置の基部１の背面に作業員Ｗが立ち、ティーチング作業を行なうことで、作業員Ｗに手先、アーム部２、全て関節部Ｊ１−Ｊ６が接触する危険性は解消され、しかもロボット装置の基部１の近くでその基準座標系Σbを直感的に理解することができティーチング操作を効率的に実行することができる。
【００５０】
図１１に示したように、ロボット装置には作業領域ＷＡＲ内の作業対象物（ワーク）に対する作業を課される。この作業領域ＷＡＲは作業空間設計の初期段階で規定される。作業空間設計では、作業領域ＷＡＲ内の作業台上の作業対象物に対して作業員Ｗと協同してロボット装置に作業をさせるために、作業領域ＷＡＲを含み、且つ周囲の作業員、ツールシェルフ、壁面等の干渉物を回避するよう略扇形状の領域ＭＲの配置及び中心角θが設計され（運転領域の設定）、その結果としての略扇形状の領域ＭＲの扇中心に基部１の位置が決定される。
【００５１】
上述した複数のレイアウトは任意に組み合わされ実際的に図１２、図１３に示すように拡張することができる。図１２（ａ）に示すように、作業台、例えば組み立てラインに沿ってロボット装置の基部１と二人の作業員Ｗ１、Ｗ２とを配置し、そしてロボット装置の基部１を二人の作業員Ｗ１、Ｗ２の間であって、それぞれからアーム部２が最も伸張したときの第１軸ＲＡ１からアーム部２の先端までの長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）、さらには状況に応じてはＲＬ１（ｓｈｏｒｔ）よりも短い距離を離れた位置にレイアウトすることができる。このレイアウトでは、可動領域ＭＲが一方の作業員Ｗ１による到達領域ＭＭ１と領域Ｃ１において部分的にオーバーラップし、他方の作業員Ｗ２による到達領域ＭＭ２とも領域Ｃ２において少なくとも部分的にオーバーラップする。このレイアウトは１台のロボット装置が二人の作業員Ｗと協同で作業を実行することを可能にする。
【００５２】
図１２（ｂ）に示すように、作業台、例えば組み立てラインの一側にロボット装置の基部１と作業員Ｗ３とを配置し、そしてラインの反対側に作業員Ｗ４とを配置する。ロボット装置の基部１は一方の作業員Ｗ３の隣であって、他方の作業員Ｗ４に略対向する位置にレイアウトされることができる。ロボット装置の基部１は隣の作業員Ｗ３からアーム部２が最も伸張したときの第１軸ＲＡ１からアーム部２の先端までの長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）よりも短い距離を離れた位置にレイアウトされ、対向する他方の作業員Ｗ４から、アーム部２が最も伸張したときの第１軸ＲＡ１からアーム部２の先端までの長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）よりも短い距離Ｄneを離れた位置にレイアウトされ得る。このレイアウトでは、可動領域ＭＲが隣の作業員Ｗ３による到達領域ＭＭ３と領域Ｃ１において部分的にオーバーラップし、正面の作業員Ｗ４による到達領域ＭＭ２とも領域Ｃ２において少なくとも部分的にオーバーラップする。さらにこのレイアウトでも１台のロボット装置が二人の作業員Ｗと協同で作業を実行することを可能にする。
【００５３】
図１３（ａ）に示すように、作業台、例えば組み立てラインに沿って２台のロボット装置Ｒ１、Ｒ２の基部１を作業員Ｗ１と一列に隣り合ってレイアウトすることができる。一方のロボット装置Ｒ１の基部１を作業員Ｗ１から長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）よりも短い距離を離れた位置にレイアウトし、他方のロボット装置Ｒ２の基部１を一方のロボット装置Ｒ１の基部１から例えば長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）よりも短い距離を離れた位置にレイアウトすることができる。このレイアウトでは、一方のロボット装置Ｒ１の可動領域ＭＲ１が作業員Ｗ１よる到達領域ＭＭ１と領域Ｃ１において部分的にオーバーラップし、２台のロボット装置Ｒ１、Ｒ２の可動領域ＭＲ１、ＭＲ２が互いに領域Ｃ２において少なくとも部分的にオーバーラップする。このレイアウトは２台のロボット装置と作業員Ｗとで協同で作業を実行することを可能になる。
【００５４】
同様に図１３（ｂ）に示すように、作業台、例えば組み立てラインの一側に沿ってロボット装置Ｒ３の基部１を作業員Ｗ２と隣り合ってレイアウトし、ラインの反対側に他方のロボット装置Ｒ４に基部１を作業員Ｗ２と略対向する位置にレイアウトすることができる。一方のロボット装置Ｒ３の基部１を作業員Ｗ２から長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）よりも短い距離を離れた位置にレイアウトし、他方のロボット装置Ｒ４の基部１を作業員Ｗ２から、長さＲＬ１（ｌｏｎｇ）よりも短い距離を離れた位置にレイアウトされる。このレイアウトでは、ロボット装置Ｒ３の可動領域ＭＲ３が作業員Ｗ２による到達領域ＭＭ２と領域Ｃ１において部分的にオーバーラップし、ロボット装置Ｒ４の可動領域ＭＲ４が作業員Ｗ２による到達領域ＭＭ２とも領域Ｃ２において少なくとも部分的にオーバーラップする。さらにロボット装置Ｒ３の可動領域ＭＲ３とロボット装置Ｒ４の可動領域ＭＲ４とが少なくとも部分的にオーバーラップする。このレイアウトでは２台のロボット装置が作業員Ｗと協同で作業を実行することを可能にし、さらに２台のロボット装置同士が協同で作業を実行することも可能にする。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５６】
１…基部、２…アーム部、３…手先効果器、Ｊ１，Ｊ２，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６…回転関節部、Ｊ３…直動関節部、１１ａ…第１支持体、１１ｂ…第２支持体、１１ｃ…第３支持体、２０…第２連結コマ列、２１…第１連結コマ列、２２…第２連結コマ、２３…第１連結コマ、２６…結合コマ、ＭＲ…ロボット装置の可動領域、ＭＭ…作業員の到達領域、ＷＡＲ…ロボット装置の作業領域、ＷＡＭ…作業員の作業領域、Ｗ…作業員、ＯＲ…占有領域。
【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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