ロボット
【課題】必要な機能を維持しながらも、よりコンパクトに形成されたロボットを提供する。
【解決手段】胴体２と、胴体２に基端が取り付けられるアーム３，４と、アーム３，４の骨格をなすフレーム部材と、フレーム部材に動力伝達可能に連結され、フレーム部材を旋回駆動させるアクチュエータと、フレーム部材とアクチュエータとの連結部においてのフレーム部材の長手方向と重力方向とのなす角度αが９０度よりも小さくなるようにフレーム部材の旋回を制限する旋回制限手段とをそなえて構成する。
【解決手段】胴体２と、胴体２に基端が取り付けられるアーム３，４と、アーム３，４の骨格をなすフレーム部材と、フレーム部材に動力伝達可能に連結され、フレーム部材を旋回駆動させるアクチュエータと、フレーム部材とアクチュエータとの連結部においてのフレーム部材の長手方向と重力方向とのなす角度αが９０度よりも小さくなるようにフレーム部材の旋回を制限する旋回制限手段とをそなえて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間に替わって手作業を行なうのに好適なロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より製造業においては、種々の産業用機械によって製造工程の自動化が図られている。しかし、繊細な作業や複雑な作業等、人間の手による作業に頼らざるを得ない作業内容も依然として数多く存在している。
特許文献１には、このような事態を改善して製造工程の自動化をより促進させるために、胴体に取り付けられた２本のアームを協働させることにより、より人間に近い作業を行なえるようにした手作業用のロボットが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２３８３５０号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような、手作業用のロボットは常に小型化することが求められている。即ち、アームの径（太さ）や長さが大きいと、複数のアームを協働させて作業を行なう場合、複数のアームが互いに干渉してしまうという課題がある。
【０００４】
また、既存の工場に人間とロボットとをそのまま置き換えるだけで既存の周辺設備や工場レイアウトを流用して工場の設備やレイアウトの変更にかかる費用や時間を低減するためには、必要な性能を維持したまま、ロボットのサイズを人間と同程度に抑制することが望まれている。
本発明はこのような課題に鑑みて創案されたものであり、必要な機能を維持しながらも、よりコンパクトに形成された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】
【０００５】
上述の目的を達成するために、本願発明（請求項１）にかかるロボットは、胴体と、前記胴体に基端が取り付けられるアームと、前記アームの骨格をなすフレーム部材と、前記フレーム部材に動力伝達可能に連結され、前記フレーム部材を旋回駆動させるアクチュエータと、前記フレーム部材と前記アクチュエータとの連結部においての前記フレーム部材の長手方向と重力方向とのなす角度αが９０度よりも小さくなるように前記フレーム部材の旋回を制限する旋回制限手段とをそなえていることを特徴としている。
即ち、フレーム部材の長手方向が水平であるとき、フレーム部材を旋回させるアクチュエータとフレームとの重心の水平方向距離が最大となるので、重力に抗してフレーム部材の姿勢を保つのに必要なアクチュエータの出力トルクが最大となる。
そこで、フレーム部材の長手方向と重力方向とのなす角度αを９０度よりも小さい範囲に制限することで、その分、アクチュエータに求められる出力が低減される。
【０００６】
また、前記旋回制限手段は、前記角度αが９０度に達しないように前記アクチュエータの駆動を制限することが好ましい（請求項２）。
これにより、フレーム部材を旋回させるアクチュエータに求められる出力トルクが低減されるので、ロボットの搬送可能な重量（可搬重量）にかかる性能を維持しながらも、より小型で低出力なアクチュエータを採用することができる。
【０００７】
なお、旋回制限手段は、これに限らず例えば角度αが９０度に達しないようにフレーム部材の旋回を機械的に規制するものでもよい。
また、よりシンプルには、角度αが９０度であるときのアームの重力による負荷トルクよりもアクチュエータの出力性能を小さく設定することで、角度αが９０度に達しないように構成してもよい。
【０００８】
また、前記アームは、前記アクチュエータを介して直列に連結される複数の前記フレーム部材を有して構成され、前記旋回制限手段は、前記複数のフレーム部材のうち、最も前記胴体側のフレーム部材に連結されるフレーム部材の旋回を制限することが好ましい（請求項３）。即ち、旋回制限手段は、胴体から数えて２番目に位置するフレーム部材の旋回を制限する。
即ち、胴体側のフレーム部材と次のフレーム部材との間に介在するアクチュエータは胴体の外側に位置するため、ロボットのサイズに与える影響が大きい。また、アームの基端側のフレーム部材及びこれを旋回させるアクチュエータには、アームの先端側のものと比較してアームの自重に起因する負荷トルクが大きく、アクチュエータのサイズも大きくなる。
このため、最も前記胴体側のフレーム部材に連結されるフレーム部材と重力方向とのなす角度αを９０度以下に制限することによって、より効果的にロボットを小型化することができる。
【０００９】
前記アームは、前記アクチュエータを介して直列に連結される複数の前記フレーム部材を有して構成され、前記旋回制限手段は、前記複数のフレーム部材のうち、最も前記胴体側のフレーム部材の旋回を制限することが好ましい（請求項４）。
即ち、アームの自重に起因する負荷トルクが最も大きいフレーム部材の角度αが９０度に達しないように制限することにより、より効果的にアクチュエータの小型化を図ることができる。
【００１０】
また、前記アームが、前記胴体に複数取り付けられていることが好ましい（請求項５）。
即ち、アームがよりコンパクトに構成されるので、複数のアームが協働して作業する際にアーム同士が互いに干渉する領域をより低減することができ、ロボットによる作業の自由度や作業効率を向上することができる。
【００１１】
また、前記胴体は、前記胴体を支持する基台に対して旋回可能に取り付けられていることが好ましい（請求項６）。
即ち、旋回制限手段によりアームを構成するフレーム部材の動作が制限された場合でも、胴体そのものを旋回されることにより、アームの可能動作範囲の広く確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フレーム部材を旋回させるアクチュエータに求められる出力トルクが低減されるので、必要な性能を維持しながら、より小型で低出力なアクチュエータを採用することができる。
そして、小型で低出力のアクチュエータを使用することでアクチュエータに連結されるアーム（フレーム部材）のサイズも小型化することができるので、能力を低下させることなくロボットをよりコンパクトに構成することができる。
これにより、ロボットが使われる作業現場における省スペース化やサイクルタイムの向上を図ることができる。また、アクチュエータを小型化することができるので、ロボットの電力消費を抑制して省エネを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。本実施形態はロボットとして２本のアームを胴体の左右にそなえた双腕ロボットに本発明を適用したものである。
図１〜図５はいずれも本発明の一実施形態にかかるロボットを説明するものであり、図１は、本発明の実施例を示す双腕ロボットの全体構成を模式的に示す正面図、図２はアームを水平に伸ばした状態における右側面を一部透視して示す模式図、図３は双腕ロボットの上面図、図４はアームの動作範囲を示す模式的な正面図、図５は図２の状態においてアームの動作範囲を示す模式的な上面図である。
双腕ロボット（ロボット）１は胴体２，アーム（右腕）３，アーム（左腕）４，基台５により構成されている。また、ロボット１はコントローラ（旋回制限手段）６とはケーブル８によって接続されている。
【００１４】
基台５は、図示しない工場などのフロアに固設されている。なお、基台５は図示しない走行軸を有する可動テーブルなどに固設して、可動テーブルとともに移動可能に構成してもよい。
基台５は胴体２を回転可能に支持しており、胴体２は、胴体２に内蔵される図示しないアクチュエータによって基台５に対して図中の軸θを回転軸として回転（旋回）するように構成されている。
胴体２の上部には２本のアーム３，４が設けられている。各アームは後述のように多関節のロボットで構成されている。アクチュエータによって旋回駆動して様々な姿勢をとるようになっている。
【００１５】
コントローラ６はコンピュータ等により構成されており、各アーム３，４の動作を制御するようになっている。これにより、各アーム３，４がコントローラ６に予め教示された所望の姿勢で動作して作業を行うようになっている。
また、本実施形態では、アーム３及びアーム４の２つのアームをコントローラ６で協調して制御するようになっており、２つのアームを協働させて精度が高く多様な作業を行えるようになっている。
【００１６】
以下、アーム３及びアーム４の構成について説明するが、アーム３とアーム４とは、それぞれ左右対称であることを除いて同様に構成されているため、アーム３の構成についてのみ詳細に説明し、アーム４の詳細な説明は省略する。なお、アーム４の構成は添え字をＬとして読み変えればよい。
図１に示すように、アーム３は、その骨格をなすフレームＲ１Ｆ，フレームＲ２Ｆ，フレームＲ３Ｆ，フレームＲ４Ｆ，フレームＲ５Ｆ及びフレームＲ６Ｆの６個のフレーム部材を備えている。
また、図２，図３に示すように、アーム３は、アクチュエータＲ１Ａ，アクチュエータＲ２Ａ，アクチュエータＲ３Ａ，アクチュエータＲ４Ａ，アクチュエータＲ５Ａ，アクチュエータＲ６Ａ及びアクチュエータＲ７Ａの７個のアクチュエータを備えている。そして、胴体２及び各フレーム部材はそれぞれ各アクチュエータを介して直列に連結されている。
【００１７】
各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａは、それぞれ、サーボモータと減速機とが一体となって構成されており、サーボモータの出力軸に減速機が動力伝達可能に接続されている。サーボモータと減速機とを一体形成することにより、アクチュエータがコンパクトに形成されている。
なお、サーボモータは内部にエンコーダを有しており、コントローラ６によって動作を制御されるとともにサーボモータの回転角度をコントローラ６に送信するようになっている。
【００１８】
各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａは全て同様に構成されているが、サーボモータの出力性能（容量）が異なっている。
各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａは、アクチュエータの位置よりもアーム３の先端側にあるフレーム、アクチュエータ、エンドエフェクタ及びエンドエフェクタで支持するワークや工具などの重量（可搬重量）を重力に抗して支持できるように出力性能が設定されている。
したがって、各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａの出力性能はアームの先端側（エンドエフェクタ側）のアクチュエータほど小さくなっているか、または胴体２側の直前のアクチュエータと同等となっている。
また、アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａは出力性能が高いもの程サイズが大きくなるため、各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａのサイズはアームの先端側（エンドエフェクタ側）のアクチュエータほど小さくなっているか、または胴体２側の直前のアクチュエータと同等となっている。
【００１９】
さらに、アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａには全て中空穴７が形成されている。中空穴７は、各アクチュエータのＲ１Ａ〜Ｒ７Ａの回転軸に沿ってアクチュエータを貫通している。
各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａの中空穴７は、それぞれ、各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａ用の動力ケーブル及び信号ケーブルが挿通され、胴体２の内部へと配線されている。
また、後述するエンドエフェクタの種類によってはエンドエフェクタが用いる流体用の管や、エンドエフェクタ自身の動力ケーブル、信号ケーブルも中空穴７を通じて配線されるようになっている。
【００２０】
アクチュエータＲ７Ａのアームの先端側の端部（以下、アーム３，４の先端側の端部を先端部という）には、エンドエフェクタを取付け可能に構成されたエンドエフェクタ取付部Ｒ７Ｅが設けられている。
エンドエフェクタは、ワークを掴み離しして持ち運びするハンドリング用のハンド、Ｔｉｇ溶接やアーク溶接用の溶接トーチ、スポット溶接用のガン、及び、流体塗料を噴射する塗装ガンなどであり、エンドエフェクタ取付部Ｒ７Ｅには用途に応じた種々のエンドエフェクタが取り付け可能となっている。
【００２１】
アクチュエータＲ１Ａは、その出力軸（即ち、減速機の出力軸）Ｒ１Ｊが重力方向（上下方向）Ｇに対して垂直な面（水平面）と平行な方向Ｈになるように胴体２の内部に固設されており、出力軸Ｒ１Ａは、最も胴体２側のフレーム部材であるフレームＲ１Ｆの胴体２側の端部（以下、胴体２側の端部を基端部という）に動力伝達可能に接続されている。即ち、アーム３の基端は胴体２に取り付けられている。
アクチュエータＲ２ＡはフレームＲ１Ｆの先端部に取り付けられており、フレームＲ１Ｆに支持されている。また、アクチュエータＲ２Ａの出力軸Ｒ２Ｊは出力軸Ｒ１Ｊに対して直交するように配向されており、フレームＲ２Ｆの基端部に動力伝達可能に接続されている。即ち、アクチュエータＲ２Ａが回転駆動することによりフレームＲ２Ｆが出力軸Ｒ２Ｊを回転軸として旋回するように支持されている。
【００２２】
アクチュエータＲ３ＡはフレームＲ２Ｆの先端部に取り付けられており、フレームＲ２Ｆに支持されている。また、アクチュエータＲ３Ａの出力軸Ｒ３Ｊは出力軸Ｒ２Ｊに対して直交するように配向されており、フレームＲ３Ｆの基端部に動力伝達可能に接続されている。即ち、アクチュエータＲ３Ａが回転駆動することによりフレームＲ３Ｆが出力軸Ｒ３Ｊを回転軸として旋回するように支持されている。
アクチュエータＲ４ＡはフレームＲ３Ｆの先端部に取り付けられており、フレームＲ３Ｆに支持されている。また、アクチュエータＲ４Ａの出力軸Ｒ４Ｊは出力軸Ｒ３Ｊに対して直交するように配向されており、フレームＲ４Ｆの基端部に動力伝達可能に接続されている。即ち、アクチュエータＲ４Ａが回転駆動することによりフレームＲ４Ｆが出力軸Ｒ４Ｊを回転軸として旋回するように支持されている。
【００２３】
アクチュエータＲ５ＡはフレームＲ４Ｆの先端部に取り付けられており、フレームＲ４Ｆに支持されている。また、アクチュエータＲ５Ａの出力軸Ｒ５Ｊは出力軸Ｒ４Ｊに対して直交するように配向されており、フレームＲ５Ｆの基端部に動力伝達可能に接続されている。即ち、アクチュエータＲ５Ａが回転駆動することによりフレームＲ５Ｆが出力軸Ｒ５Ｊを回転軸として旋回するように支持されている。
アクチュエータＲ６ＡはフレームＲ５Ｆの先端部に取り付けられており、フレームＲ５Ｆに支持されている。また、アクチュエータＲ６Ａの出力軸Ｒ６Ｊは出力軸Ｒ５Ｊに対して直交するように配向されており、フレームＲ６Ｆの基端部に動力伝達可能に接続されている。即ち、アクチュエータＲ６Ａが回転駆動することによりフレームＲ６Ｆが出力軸Ｒ４Ｊを回転軸として旋回するように支持されている。
【００２４】
アクチュエータＲ７Ａはその出力軸Ｒ７Ｊが出力軸Ｒ６Ｊに対して直交するように配向されており、フレームＲ６Ｆに支持されている。
また、上述したようにアクチュエータＲ７Ａの先端側の側部にはエンドエフェクタ取付部Ｒ７Ｅが設けられており、アクチュエータＲ６Ａが回転駆動することによりエンドエフェクタ取付部Ｒ７Ｅが出力軸Ｒ７Ｊを回転軸として回転するようになっている。
【００２５】
また、コントローラ６は、上述のようにサーボモータの動作を制御する機能に加え、アーム３及びアーム４の各アクチュエータから受信される各サーボモータの回転角度情報に基づいて、最も胴体２側のフレームＲ１Ｆ，Ｌ１Ｆに連結されるフレーム部材であるフレームＲ２Ｆ，Ｌ２Ｆの長手方向（フレーム部材の基端部から先端部へ延在する方向）と重力方向Ｇとのなす角度αを算出する機能を有している。
そして、この角度αが予め設定された最大角度α０（ｄｅｇｒｅｅ）（０＜α０＜９０°）に達しないようにアクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａの駆動をそれぞれ制限するようになっている。
【００２６】
次に、最大角度α０の値の設定方法について図４を用いて説明する。図４中の点ＲＰは、出力軸Ｒ５Ｊと出力軸Ｒ６軸との交点であり、点ＬＰは出力軸Ｒ５Ｊと出力軸Ｒ６軸との交点である。そして、図４中の扇形状に示される領域は、各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａの駆動によって点ＲＰ及び点ＬＰの各点が到達しうる範囲（動作範囲）を示している。
即ち、これらの点ＲＰ，ＬＰが到達する範囲内であれば、各アーム３，４は少なくとも先端側の２つのアクチュエータＲ６Ａ，Ｒ７Ａ，Ｌ６Ａ，Ｌ７Ａを用いて精度のよい作業を行なうことができるようになっている。
そして、これら２つの動作範囲が重なる領域（斜線部）Ｃが、各アーム３，４が協調しながら作業を行いやすい作業領域を示している。
この領域Ｃは、各フレームＲ１Ｆ〜Ｒ６Ｆ，Ｌ１Ｆ〜Ｌ６Ｆの各長さやアクチュエータの数量等によって決定される。
【００２７】
ところで、図４の状態においてα（ｄｅｇｒｅｅ）が９０度であるとき、即ち、アーム３がフロア（水平面）に対して平行となるような状態のとき、アクチュエータＲ２Ａにかかる負荷Ｔｍａｘはそれぞれ最大となる。
この負荷Ｔｍａｘは以下の式（１）で表される。
ただし、Ｍａ（ｉ）は各アクチュエータＲ２Ａ〜Ｒ７Ａの質量、Ａｇ（ｉ）は、各アクチュエータＲ２Ａ〜Ｒ７Ａの重心と各アクチュエータＲ２Ａの回転軸Ｒ２Ｊとの水平方向距離、Ｍｆ（ｉ）は各フレームＲ２Ｆ〜Ｒ７Ｆの質量、Ａｇ（ｉ）は、各フレームＲ２Ｆ〜Ｒ７Ｆの重心と各アクチュエータＲ２Ａの回転軸Ｒ２Ｊとの水平方向距離。
【００２８】
したがって、角度αのときにアクチュエータＲ２Ａにかかる負荷Ｔαは以下の式（２）によって表される。
【００２９】
つまり、アクチュエータＲ２Ａに要求される出力性能は、最大角度α０（ｄｅｇｒｅｅ）（０＜α０＜９０°）のときにアクチュエータＲ２Ａにかかる負荷Ｔα０（Ｔα０＝Ｔｍａｘ×ｃｏｓα０）を満たすものであればよい。α０の値が小さく設定されているほど、アクチュエータＲ２Ａに要求される出力性能は小さく設定される。
したがって、最大角度α０は、各アーム３，４が協調しながら作業を行いやすい作業領域である領域Ｃをすべて確保した上でより小さい値に設定されることが好ましい。
なお、アーム３のアクチュエータＲ２Ａについてした説明はアーム４のアクチュエータＬ２Ａについても同様である。
【００３０】
本発明の一実施形態にかかるロボットはこのように構成されているので、アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａに要求される出力性能が低くなり低出力で小型のモータを用いることができる。その分電力の消費を抑えることができる。
即ち、従来のロボットは、各アクチュエータが全て３６０度回転することを前提としており、その分広い動作範囲を満足するために要求されるアクチュエータの出力性能大きかった。しかし、本実施形態では、角度αが予め設定された最大角度α０（ｄｅｇｒｅｅ）（０＜α０＜９０°）に達しないようにアクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａの駆動をそれぞれ制限するので、アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａに要求される出力性能を低く設定することができる。
【００３１】
アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａが小さく設定されることによりアクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａに連結されるフレームＲ１Ｆ，Ｒ２Ｆ，Ｌ１Ｆ，Ｌ２Ｆも小型化することができる。その結果、搬送可能な重量（可搬重量）にかかる性能を維持しながらも、ロボット１をコンパクトに形成することができ、ロボット１を設置するスペースを小さくすることができる。これにより、工場等の作業現場にロボット１を高密度に配置することができ、工場のラインにおけるサイクルタイムを向上させることができる。
【００３２】
これにより、ロボットが使われる作業現場における省スペース化やサイクルタイムの向上を図ることができる。また、アクチュエータを低出力・小型化した分、電力消費を抑制して省エネルギー化を図ることができる。
アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａは、胴体２から左右に突出する各フレームＲ１Ｆ，Ｌ１Ｆにより胴体２外側に支持される上、より胴体２側であるため、要求される出力性能が大きくロボット１のサイズに与える影響が大きく、アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａのサイズを小型化することで、より効果的にロボット１を小型化することができる。
また、コントローラ６によりフレームＲ２Ｆ，Ｌ２Ｆの長手方向と重力方向Ｇとのなす角度αが最大角度α０を超えないようにアクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａの動作が制御されるので、アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａの出力性能を超える位置（即ち、角度α０以上の範囲）を目標としてアクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａが駆動されることがなく、アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａが過度に昇温するなどの不都合を回避することができる。
【００３３】
また、アーム３，４の太さが小型化されることにより、領域Ｃにおいてアーム３，４が協働して作業する際にアーム３，４が互いに干渉することを低減することができ、ロボット１の作業の自由度や作業効率を向上することができる。
フレーム部材Ｒ２Ａ，Ｌ２Ａの動作が制限された場合でも、図５に示すように、最も胴体２側のフレームＲ１Ｆ，Ｌ１Ｆを水平にした状態で胴体２を軸θを回転軸として旋回させることにより、アーム３，４の可能動作範囲、及び、各アーム３，４が協調しながら作業を行いやすい作業領域である領域Ｃを水平方向に広く確保することができる。
【００３４】
次に本実施形態の変形例について説明する。本変形例は、コントローラ６の機能を除いて実施形態と同様に構成されており、実施形態と同様である部分については説明を省略し同符号を用いて説明する。
本変形例では、コントローラ６は、最も胴体２側のフレームＲ１Ｆ，Ｌ１Ｆの長手方向と重力方向Ｇとのなす角度αｓを算出する機能を有している。
そして、この角度αｓが予め設定された最大角度αｓ０（ｄｅｇｒｅｅ）（０＜αｓ０＜９０°）に達しないようにアクチュエータＲ１Ａ，Ｌ１Ａの駆動をそれぞれ制限するように設定されている。
【００３５】
本発明の実施形態の変形例はこのように構成されているので、要求される出力性能が最も大きいアクチュエータＲ１Ａ，Ｌ１Ａを小型化することができ、より効果的にロボット１の小型化を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態及びその変形例では、２本のアームを有する双腕ロボットを例に説明したが、ロボットに設けられるアームは２本に限らず１本でも３本以上でもよい。
また、アームを構成するフレーム部材及びアクチュエータの数についても上述の実施形態に限定されることなく、適宜設定可能である。
【００３６】
旋回制限手段についても実施形態のものに限定されない。例えば、フレーム部材の長手方向と重力方向とのなす角度αが９０度に達しないようにフレーム部材の旋回を機械的に規制するものを旋回制限手段として用いてもよい。
また、よりシンプルな旋回制限手段として、アクチュエータの出力性能を上述の式（１）におけるＴｍａｘよりも小さく設定することで、フレーム部材の長手方向と重力方向とのなす角度αが９０度に達しないように構成してもよい。
さらに、旋回制限手段により、旋回が制限されるフレーム部材の位置についても適宜適用可能であり、アームを構成するフレーム部材のうちの単数及び複数のいずれのフレーム部材にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態を説明するものであり、双腕ロボットの全体構成を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を説明するものであり、アームを水平に伸ばした状態における右側面を一部透視して示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態を説明するものであり、双腕ロボットの上面図である。
【図４】本発明の一実施形態を説明するものであり、アームの動作範囲を示す模式的な正面図である。
【図５】本発明の一実施形態を説明するものであり、アームの動作範囲を示す模式的な上面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 双腕ロボット（ロボット）
２ 胴体
３ アーム（右腕）
４ アーム（左腕）
５ 基台
６ コントローラ
７ 中空穴
８ ケーブル
Ｒ１Ｊ，Ｒ２Ｊ，Ｒ３Ｊ，Ｒ４Ｊ，Ｒ５Ｊ，Ｒ６Ｊ，Ｒ７Ｊ 出力軸（回転軸）
Ｒ１Ｆ，Ｒ２Ｆ，Ｒ３Ｆ，Ｒ４Ｆ，Ｒ５Ｆ，Ｒ６Ｆ フレーム（フレーム部材）
Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａ，Ｒ３Ａ，Ｒ４Ａ，Ｒ５Ａ，Ｒ６Ａ，Ｒ７Ａ アクチュエータ
Ｌ１Ｊ，Ｌ２Ｊ，Ｌ３Ｊ，Ｌ４Ｊ，Ｌ５Ｊ，Ｌ６Ｊ，Ｌ７Ｊ 出力軸（回転軸）
Ｌ１Ｆ，Ｌ２Ｆ，Ｌ３Ｆ，Ｌ４Ｆ，Ｌ５Ｆ，Ｌ６Ｆ フレーム（フレーム部材）
Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａ，Ｌ３Ａ，Ｌ４Ａ，Ｌ５Ａ，Ｌ６Ａ，Ｌ７Ａ アクチュエータ
Ｒ７Ｅ，Ｌ７Ｅ エンドエフェクタ取付部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間に替わって手作業を行なうのに好適なロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より製造業においては、種々の産業用機械によって製造工程の自動化が図られている。しかし、繊細な作業や複雑な作業等、人間の手による作業に頼らざるを得ない作業内容も依然として数多く存在している。
特許文献１には、このような事態を改善して製造工程の自動化をより促進させるために、胴体に取り付けられた２本のアームを協働させることにより、より人間に近い作業を行なえるようにした手作業用のロボットが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２３８３５０号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような、手作業用のロボットは常に小型化することが求められている。即ち、アームの径（太さ）や長さが大きいと、複数のアームを協働させて作業を行なう場合、複数のアームが互いに干渉してしまうという課題がある。
【０００４】
また、既存の工場に人間とロボットとをそのまま置き換えるだけで既存の周辺設備や工場レイアウトを流用して工場の設備やレイアウトの変更にかかる費用や時間を低減するためには、必要な性能を維持したまま、ロボットのサイズを人間と同程度に抑制することが望まれている。
本発明はこのような課題に鑑みて創案されたものであり、必要な機能を維持しながらも、よりコンパクトに形成された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】
【０００５】
上述の目的を達成するために、本願発明（請求項１）にかかるロボットは、胴体と、前記胴体に基端が取り付けられるアームと、前記アームの骨格をなすフレーム部材と、前記フレーム部材に動力伝達可能に連結され、前記フレーム部材を旋回駆動させるアクチュエータと、前記フレーム部材と前記アクチュエータとの連結部においての前記フレーム部材の長手方向と重力方向とのなす角度αが９０度よりも小さくなるように前記フレーム部材の旋回を制限する旋回制限手段とをそなえていることを特徴としている。
即ち、フレーム部材の長手方向が水平であるとき、フレーム部材を旋回させるアクチュエータとフレームとの重心の水平方向距離が最大となるので、重力に抗してフレーム部材の姿勢を保つのに必要なアクチュエータの出力トルクが最大となる。
そこで、フレーム部材の長手方向と重力方向とのなす角度αを９０度よりも小さい範囲に制限することで、その分、アクチュエータに求められる出力が低減される。
【０００６】
また、前記旋回制限手段は、前記角度αが９０度に達しないように前記アクチュエータの駆動を制限することが好ましい（請求項２）。
これにより、フレーム部材を旋回させるアクチュエータに求められる出力トルクが低減されるので、ロボットの搬送可能な重量（可搬重量）にかかる性能を維持しながらも、より小型で低出力なアクチュエータを採用することができる。
【０００７】
なお、旋回制限手段は、これに限らず例えば角度αが９０度に達しないようにフレーム部材の旋回を機械的に規制するものでもよい。
また、よりシンプルには、角度αが９０度であるときのアームの重力による負荷トルクよりもアクチュエータの出力性能を小さく設定することで、角度αが９０度に達しないように構成してもよい。
【０００８】
また、前記アームは、前記アクチュエータを介して直列に連結される複数の前記フレーム部材を有して構成され、前記旋回制限手段は、前記複数のフレーム部材のうち、最も前記胴体側のフレーム部材に連結されるフレーム部材の旋回を制限することが好ましい（請求項３）。即ち、旋回制限手段は、胴体から数えて２番目に位置するフレーム部材の旋回を制限する。
即ち、胴体側のフレーム部材と次のフレーム部材との間に介在するアクチュエータは胴体の外側に位置するため、ロボットのサイズに与える影響が大きい。また、アームの基端側のフレーム部材及びこれを旋回させるアクチュエータには、アームの先端側のものと比較してアームの自重に起因する負荷トルクが大きく、アクチュエータのサイズも大きくなる。
このため、最も前記胴体側のフレーム部材に連結されるフレーム部材と重力方向とのなす角度αを９０度以下に制限することによって、より効果的にロボットを小型化することができる。
【０００９】
前記アームは、前記アクチュエータを介して直列に連結される複数の前記フレーム部材を有して構成され、前記旋回制限手段は、前記複数のフレーム部材のうち、最も前記胴体側のフレーム部材の旋回を制限することが好ましい（請求項４）。
即ち、アームの自重に起因する負荷トルクが最も大きいフレーム部材の角度αが９０度に達しないように制限することにより、より効果的にアクチュエータの小型化を図ることができる。
【００１０】
また、前記アームが、前記胴体に複数取り付けられていることが好ましい（請求項５）。
即ち、アームがよりコンパクトに構成されるので、複数のアームが協働して作業する際にアーム同士が互いに干渉する領域をより低減することができ、ロボットによる作業の自由度や作業効率を向上することができる。
【００１１】
また、前記胴体は、前記胴体を支持する基台に対して旋回可能に取り付けられていることが好ましい（請求項６）。
即ち、旋回制限手段によりアームを構成するフレーム部材の動作が制限された場合でも、胴体そのものを旋回されることにより、アームの可能動作範囲の広く確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フレーム部材を旋回させるアクチュエータに求められる出力トルクが低減されるので、必要な性能を維持しながら、より小型で低出力なアクチュエータを採用することができる。
そして、小型で低出力のアクチュエータを使用することでアクチュエータに連結されるアーム（フレーム部材）のサイズも小型化することができるので、能力を低下させることなくロボットをよりコンパクトに構成することができる。
これにより、ロボットが使われる作業現場における省スペース化やサイクルタイムの向上を図ることができる。また、アクチュエータを小型化することができるので、ロボットの電力消費を抑制して省エネを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。本実施形態はロボットとして２本のアームを胴体の左右にそなえた双腕ロボットに本発明を適用したものである。
図１〜図５はいずれも本発明の一実施形態にかかるロボットを説明するものであり、図１は、本発明の実施例を示す双腕ロボットの全体構成を模式的に示す正面図、図２はアームを水平に伸ばした状態における右側面を一部透視して示す模式図、図３は双腕ロボットの上面図、図４はアームの動作範囲を示す模式的な正面図、図５は図２の状態においてアームの動作範囲を示す模式的な上面図である。
双腕ロボット（ロボット）１は胴体２，アーム（右腕）３，アーム（左腕）４，基台５により構成されている。また、ロボット１はコントローラ（旋回制限手段）６とはケーブル８によって接続されている。
【００１４】
基台５は、図示しない工場などのフロアに固設されている。なお、基台５は図示しない走行軸を有する可動テーブルなどに固設して、可動テーブルとともに移動可能に構成してもよい。
基台５は胴体２を回転可能に支持しており、胴体２は、胴体２に内蔵される図示しないアクチュエータによって基台５に対して図中の軸θを回転軸として回転（旋回）するように構成されている。
胴体２の上部には２本のアーム３，４が設けられている。各アームは後述のように多関節のロボットで構成されている。アクチュエータによって旋回駆動して様々な姿勢をとるようになっている。
【００１５】
コントローラ６はコンピュータ等により構成されており、各アーム３，４の動作を制御するようになっている。これにより、各アーム３，４がコントローラ６に予め教示された所望の姿勢で動作して作業を行うようになっている。
また、本実施形態では、アーム３及びアーム４の２つのアームをコントローラ６で協調して制御するようになっており、２つのアームを協働させて精度が高く多様な作業を行えるようになっている。
【００１６】
以下、アーム３及びアーム４の構成について説明するが、アーム３とアーム４とは、それぞれ左右対称であることを除いて同様に構成されているため、アーム３の構成についてのみ詳細に説明し、アーム４の詳細な説明は省略する。なお、アーム４の構成は添え字をＬとして読み変えればよい。
図１に示すように、アーム３は、その骨格をなすフレームＲ１Ｆ，フレームＲ２Ｆ，フレームＲ３Ｆ，フレームＲ４Ｆ，フレームＲ５Ｆ及びフレームＲ６Ｆの６個のフレーム部材を備えている。
また、図２，図３に示すように、アーム３は、アクチュエータＲ１Ａ，アクチュエータＲ２Ａ，アクチュエータＲ３Ａ，アクチュエータＲ４Ａ，アクチュエータＲ５Ａ，アクチュエータＲ６Ａ及びアクチュエータＲ７Ａの７個のアクチュエータを備えている。そして、胴体２及び各フレーム部材はそれぞれ各アクチュエータを介して直列に連結されている。
【００１７】
各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａは、それぞれ、サーボモータと減速機とが一体となって構成されており、サーボモータの出力軸に減速機が動力伝達可能に接続されている。サーボモータと減速機とを一体形成することにより、アクチュエータがコンパクトに形成されている。
なお、サーボモータは内部にエンコーダを有しており、コントローラ６によって動作を制御されるとともにサーボモータの回転角度をコントローラ６に送信するようになっている。
【００１８】
各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａは全て同様に構成されているが、サーボモータの出力性能（容量）が異なっている。
各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａは、アクチュエータの位置よりもアーム３の先端側にあるフレーム、アクチュエータ、エンドエフェクタ及びエンドエフェクタで支持するワークや工具などの重量（可搬重量）を重力に抗して支持できるように出力性能が設定されている。
したがって、各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａの出力性能はアームの先端側（エンドエフェクタ側）のアクチュエータほど小さくなっているか、または胴体２側の直前のアクチュエータと同等となっている。
また、アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａは出力性能が高いもの程サイズが大きくなるため、各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａのサイズはアームの先端側（エンドエフェクタ側）のアクチュエータほど小さくなっているか、または胴体２側の直前のアクチュエータと同等となっている。
【００１９】
さらに、アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａには全て中空穴７が形成されている。中空穴７は、各アクチュエータのＲ１Ａ〜Ｒ７Ａの回転軸に沿ってアクチュエータを貫通している。
各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａの中空穴７は、それぞれ、各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａ用の動力ケーブル及び信号ケーブルが挿通され、胴体２の内部へと配線されている。
また、後述するエンドエフェクタの種類によってはエンドエフェクタが用いる流体用の管や、エンドエフェクタ自身の動力ケーブル、信号ケーブルも中空穴７を通じて配線されるようになっている。
【００２０】
アクチュエータＲ７Ａのアームの先端側の端部（以下、アーム３，４の先端側の端部を先端部という）には、エンドエフェクタを取付け可能に構成されたエンドエフェクタ取付部Ｒ７Ｅが設けられている。
エンドエフェクタは、ワークを掴み離しして持ち運びするハンドリング用のハンド、Ｔｉｇ溶接やアーク溶接用の溶接トーチ、スポット溶接用のガン、及び、流体塗料を噴射する塗装ガンなどであり、エンドエフェクタ取付部Ｒ７Ｅには用途に応じた種々のエンドエフェクタが取り付け可能となっている。
【００２１】
アクチュエータＲ１Ａは、その出力軸（即ち、減速機の出力軸）Ｒ１Ｊが重力方向（上下方向）Ｇに対して垂直な面（水平面）と平行な方向Ｈになるように胴体２の内部に固設されており、出力軸Ｒ１Ａは、最も胴体２側のフレーム部材であるフレームＲ１Ｆの胴体２側の端部（以下、胴体２側の端部を基端部という）に動力伝達可能に接続されている。即ち、アーム３の基端は胴体２に取り付けられている。
アクチュエータＲ２ＡはフレームＲ１Ｆの先端部に取り付けられており、フレームＲ１Ｆに支持されている。また、アクチュエータＲ２Ａの出力軸Ｒ２Ｊは出力軸Ｒ１Ｊに対して直交するように配向されており、フレームＲ２Ｆの基端部に動力伝達可能に接続されている。即ち、アクチュエータＲ２Ａが回転駆動することによりフレームＲ２Ｆが出力軸Ｒ２Ｊを回転軸として旋回するように支持されている。
【００２２】
アクチュエータＲ３ＡはフレームＲ２Ｆの先端部に取り付けられており、フレームＲ２Ｆに支持されている。また、アクチュエータＲ３Ａの出力軸Ｒ３Ｊは出力軸Ｒ２Ｊに対して直交するように配向されており、フレームＲ３Ｆの基端部に動力伝達可能に接続されている。即ち、アクチュエータＲ３Ａが回転駆動することによりフレームＲ３Ｆが出力軸Ｒ３Ｊを回転軸として旋回するように支持されている。
アクチュエータＲ４ＡはフレームＲ３Ｆの先端部に取り付けられており、フレームＲ３Ｆに支持されている。また、アクチュエータＲ４Ａの出力軸Ｒ４Ｊは出力軸Ｒ３Ｊに対して直交するように配向されており、フレームＲ４Ｆの基端部に動力伝達可能に接続されている。即ち、アクチュエータＲ４Ａが回転駆動することによりフレームＲ４Ｆが出力軸Ｒ４Ｊを回転軸として旋回するように支持されている。
【００２３】
アクチュエータＲ５ＡはフレームＲ４Ｆの先端部に取り付けられており、フレームＲ４Ｆに支持されている。また、アクチュエータＲ５Ａの出力軸Ｒ５Ｊは出力軸Ｒ４Ｊに対して直交するように配向されており、フレームＲ５Ｆの基端部に動力伝達可能に接続されている。即ち、アクチュエータＲ５Ａが回転駆動することによりフレームＲ５Ｆが出力軸Ｒ５Ｊを回転軸として旋回するように支持されている。
アクチュエータＲ６ＡはフレームＲ５Ｆの先端部に取り付けられており、フレームＲ５Ｆに支持されている。また、アクチュエータＲ６Ａの出力軸Ｒ６Ｊは出力軸Ｒ５Ｊに対して直交するように配向されており、フレームＲ６Ｆの基端部に動力伝達可能に接続されている。即ち、アクチュエータＲ６Ａが回転駆動することによりフレームＲ６Ｆが出力軸Ｒ４Ｊを回転軸として旋回するように支持されている。
【００２４】
アクチュエータＲ７Ａはその出力軸Ｒ７Ｊが出力軸Ｒ６Ｊに対して直交するように配向されており、フレームＲ６Ｆに支持されている。
また、上述したようにアクチュエータＲ７Ａの先端側の側部にはエンドエフェクタ取付部Ｒ７Ｅが設けられており、アクチュエータＲ６Ａが回転駆動することによりエンドエフェクタ取付部Ｒ７Ｅが出力軸Ｒ７Ｊを回転軸として回転するようになっている。
【００２５】
また、コントローラ６は、上述のようにサーボモータの動作を制御する機能に加え、アーム３及びアーム４の各アクチュエータから受信される各サーボモータの回転角度情報に基づいて、最も胴体２側のフレームＲ１Ｆ，Ｌ１Ｆに連結されるフレーム部材であるフレームＲ２Ｆ，Ｌ２Ｆの長手方向（フレーム部材の基端部から先端部へ延在する方向）と重力方向Ｇとのなす角度αを算出する機能を有している。
そして、この角度αが予め設定された最大角度α０（ｄｅｇｒｅｅ）（０＜α０＜９０°）に達しないようにアクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａの駆動をそれぞれ制限するようになっている。
【００２６】
次に、最大角度α０の値の設定方法について図４を用いて説明する。図４中の点ＲＰは、出力軸Ｒ５Ｊと出力軸Ｒ６軸との交点であり、点ＬＰは出力軸Ｒ５Ｊと出力軸Ｒ６軸との交点である。そして、図４中の扇形状に示される領域は、各アクチュエータＲ１Ａ〜Ｒ７Ａの駆動によって点ＲＰ及び点ＬＰの各点が到達しうる範囲（動作範囲）を示している。
即ち、これらの点ＲＰ，ＬＰが到達する範囲内であれば、各アーム３，４は少なくとも先端側の２つのアクチュエータＲ６Ａ，Ｒ７Ａ，Ｌ６Ａ，Ｌ７Ａを用いて精度のよい作業を行なうことができるようになっている。
そして、これら２つの動作範囲が重なる領域（斜線部）Ｃが、各アーム３，４が協調しながら作業を行いやすい作業領域を示している。
この領域Ｃは、各フレームＲ１Ｆ〜Ｒ６Ｆ，Ｌ１Ｆ〜Ｌ６Ｆの各長さやアクチュエータの数量等によって決定される。
【００２７】
ところで、図４の状態においてα（ｄｅｇｒｅｅ）が９０度であるとき、即ち、アーム３がフロア（水平面）に対して平行となるような状態のとき、アクチュエータＲ２Ａにかかる負荷Ｔｍａｘはそれぞれ最大となる。
この負荷Ｔｍａｘは以下の式（１）で表される。
ただし、Ｍａ（ｉ）は各アクチュエータＲ２Ａ〜Ｒ７Ａの質量、Ａｇ（ｉ）は、各アクチュエータＲ２Ａ〜Ｒ７Ａの重心と各アクチュエータＲ２Ａの回転軸Ｒ２Ｊとの水平方向距離、Ｍｆ（ｉ）は各フレームＲ２Ｆ〜Ｒ７Ｆの質量、Ａｇ（ｉ）は、各フレームＲ２Ｆ〜Ｒ７Ｆの重心と各アクチュエータＲ２Ａの回転軸Ｒ２Ｊとの水平方向距離。
【００２８】
したがって、角度αのときにアクチュエータＲ２Ａにかかる負荷Ｔαは以下の式（２）によって表される。
【００２９】
つまり、アクチュエータＲ２Ａに要求される出力性能は、最大角度α０（ｄｅｇｒｅｅ）（０＜α０＜９０°）のときにアクチュエータＲ２Ａにかかる負荷Ｔα０（Ｔα０＝Ｔｍａｘ×ｃｏｓα０）を満たすものであればよい。α０の値が小さく設定されているほど、アクチュエータＲ２Ａに要求される出力性能は小さく設定される。
したがって、最大角度α０は、各アーム３，４が協調しながら作業を行いやすい作業領域である領域Ｃをすべて確保した上でより小さい値に設定されることが好ましい。
なお、アーム３のアクチュエータＲ２Ａについてした説明はアーム４のアクチュエータＬ２Ａについても同様である。
【００３０】
本発明の一実施形態にかかるロボットはこのように構成されているので、アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａに要求される出力性能が低くなり低出力で小型のモータを用いることができる。その分電力の消費を抑えることができる。
即ち、従来のロボットは、各アクチュエータが全て３６０度回転することを前提としており、その分広い動作範囲を満足するために要求されるアクチュエータの出力性能大きかった。しかし、本実施形態では、角度αが予め設定された最大角度α０（ｄｅｇｒｅｅ）（０＜α０＜９０°）に達しないようにアクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａの駆動をそれぞれ制限するので、アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａに要求される出力性能を低く設定することができる。
【００３１】
アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａが小さく設定されることによりアクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａに連結されるフレームＲ１Ｆ，Ｒ２Ｆ，Ｌ１Ｆ，Ｌ２Ｆも小型化することができる。その結果、搬送可能な重量（可搬重量）にかかる性能を維持しながらも、ロボット１をコンパクトに形成することができ、ロボット１を設置するスペースを小さくすることができる。これにより、工場等の作業現場にロボット１を高密度に配置することができ、工場のラインにおけるサイクルタイムを向上させることができる。
【００３２】
これにより、ロボットが使われる作業現場における省スペース化やサイクルタイムの向上を図ることができる。また、アクチュエータを低出力・小型化した分、電力消費を抑制して省エネルギー化を図ることができる。
アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａは、胴体２から左右に突出する各フレームＲ１Ｆ，Ｌ１Ｆにより胴体２外側に支持される上、より胴体２側であるため、要求される出力性能が大きくロボット１のサイズに与える影響が大きく、アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａのサイズを小型化することで、より効果的にロボット１を小型化することができる。
また、コントローラ６によりフレームＲ２Ｆ，Ｌ２Ｆの長手方向と重力方向Ｇとのなす角度αが最大角度α０を超えないようにアクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａの動作が制御されるので、アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａの出力性能を超える位置（即ち、角度α０以上の範囲）を目標としてアクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａが駆動されることがなく、アクチュエータＲ２Ａ，Ｌ２Ａが過度に昇温するなどの不都合を回避することができる。
【００３３】
また、アーム３，４の太さが小型化されることにより、領域Ｃにおいてアーム３，４が協働して作業する際にアーム３，４が互いに干渉することを低減することができ、ロボット１の作業の自由度や作業効率を向上することができる。
フレーム部材Ｒ２Ａ，Ｌ２Ａの動作が制限された場合でも、図５に示すように、最も胴体２側のフレームＲ１Ｆ，Ｌ１Ｆを水平にした状態で胴体２を軸θを回転軸として旋回させることにより、アーム３，４の可能動作範囲、及び、各アーム３，４が協調しながら作業を行いやすい作業領域である領域Ｃを水平方向に広く確保することができる。
【００３４】
次に本実施形態の変形例について説明する。本変形例は、コントローラ６の機能を除いて実施形態と同様に構成されており、実施形態と同様である部分については説明を省略し同符号を用いて説明する。
本変形例では、コントローラ６は、最も胴体２側のフレームＲ１Ｆ，Ｌ１Ｆの長手方向と重力方向Ｇとのなす角度αｓを算出する機能を有している。
そして、この角度αｓが予め設定された最大角度αｓ０（ｄｅｇｒｅｅ）（０＜αｓ０＜９０°）に達しないようにアクチュエータＲ１Ａ，Ｌ１Ａの駆動をそれぞれ制限するように設定されている。
【００３５】
本発明の実施形態の変形例はこのように構成されているので、要求される出力性能が最も大きいアクチュエータＲ１Ａ，Ｌ１Ａを小型化することができ、より効果的にロボット１の小型化を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態及びその変形例では、２本のアームを有する双腕ロボットを例に説明したが、ロボットに設けられるアームは２本に限らず１本でも３本以上でもよい。
また、アームを構成するフレーム部材及びアクチュエータの数についても上述の実施形態に限定されることなく、適宜設定可能である。
【００３６】
旋回制限手段についても実施形態のものに限定されない。例えば、フレーム部材の長手方向と重力方向とのなす角度αが９０度に達しないようにフレーム部材の旋回を機械的に規制するものを旋回制限手段として用いてもよい。
また、よりシンプルな旋回制限手段として、アクチュエータの出力性能を上述の式（１）におけるＴｍａｘよりも小さく設定することで、フレーム部材の長手方向と重力方向とのなす角度αが９０度に達しないように構成してもよい。
さらに、旋回制限手段により、旋回が制限されるフレーム部材の位置についても適宜適用可能であり、アームを構成するフレーム部材のうちの単数及び複数のいずれのフレーム部材にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態を説明するものであり、双腕ロボットの全体構成を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を説明するものであり、アームを水平に伸ばした状態における右側面を一部透視して示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態を説明するものであり、双腕ロボットの上面図である。
【図４】本発明の一実施形態を説明するものであり、アームの動作範囲を示す模式的な正面図である。
【図５】本発明の一実施形態を説明するものであり、アームの動作範囲を示す模式的な上面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 双腕ロボット（ロボット）
２ 胴体
３ アーム（右腕）
４ アーム（左腕）
５ 基台
６ コントローラ
７ 中空穴
８ ケーブル
Ｒ１Ｊ，Ｒ２Ｊ，Ｒ３Ｊ，Ｒ４Ｊ，Ｒ５Ｊ，Ｒ６Ｊ，Ｒ７Ｊ 出力軸（回転軸）
Ｒ１Ｆ，Ｒ２Ｆ，Ｒ３Ｆ，Ｒ４Ｆ，Ｒ５Ｆ，Ｒ６Ｆ フレーム（フレーム部材）
Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａ，Ｒ３Ａ，Ｒ４Ａ，Ｒ５Ａ，Ｒ６Ａ，Ｒ７Ａ アクチュエータ
Ｌ１Ｊ，Ｌ２Ｊ，Ｌ３Ｊ，Ｌ４Ｊ，Ｌ５Ｊ，Ｌ６Ｊ，Ｌ７Ｊ 出力軸（回転軸）
Ｌ１Ｆ，Ｌ２Ｆ，Ｌ３Ｆ，Ｌ４Ｆ，Ｌ５Ｆ，Ｌ６Ｆ フレーム（フレーム部材）
Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａ，Ｌ３Ａ，Ｌ４Ａ，Ｌ５Ａ，Ｌ６Ａ，Ｌ７Ａ アクチュエータ
Ｒ７Ｅ，Ｌ７Ｅ エンドエフェクタ取付部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体と、
前記胴体に基端が取り付けられるアームと、
前記アームの骨格をなすフレーム部材と、
前記フレーム部材に動力伝達可能に連結され、前記フレーム部材を旋回駆動させるアクチュエータと、
前記フレーム部材と前記アクチュエータとの連結部においての前記フレーム部材の長手方向と重力方向とのなす角度αが９０度よりも小さくなるように前記フレーム部材の旋回を制限する旋回制限手段と、をそなえている
ことを特徴とする、ロボット。
【請求項２】
前記旋回制限手段は、前記角度αが９０度に達しないように前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする、請求項１記載のロボット。
【請求項３】
前記アームは、前記アクチュエータを介して直列に連結される複数の前記フレーム部材を有して構成され、
前記旋回制限手段は、前記複数のフレーム部材のうち、最も前記胴体側のフレーム部材に連結されるフレーム部材の旋回を制限する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のロボット。
【請求項４】
前記アームは、前記アクチュエータを介して直列に連結される複数の前記フレーム部材を有して構成され、
前記旋回制限手段は、前記複数のフレーム部材のうち、最も前記胴体側のフレーム部材の旋回を制限する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項５】
前記アームが、前記胴体に複数取り付けられている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項６】
前記胴体は、前記胴体を支持する基台に対して旋回可能に取り付けられている
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項１】
胴体と、
前記胴体に基端が取り付けられるアームと、
前記アームの骨格をなすフレーム部材と、
前記フレーム部材に動力伝達可能に連結され、前記フレーム部材を旋回駆動させるアクチュエータと、
前記フレーム部材と前記アクチュエータとの連結部においての前記フレーム部材の長手方向と重力方向とのなす角度αが９０度よりも小さくなるように前記フレーム部材の旋回を制限する旋回制限手段と、をそなえている
ことを特徴とする、ロボット。
【請求項２】
前記旋回制限手段は、前記角度αが９０度に達しないように前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする、請求項１記載のロボット。
【請求項３】
前記アームは、前記アクチュエータを介して直列に連結される複数の前記フレーム部材を有して構成され、
前記旋回制限手段は、前記複数のフレーム部材のうち、最も前記胴体側のフレーム部材に連結されるフレーム部材の旋回を制限する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のロボット。
【請求項４】
前記アームは、前記アクチュエータを介して直列に連結される複数の前記フレーム部材を有して構成され、
前記旋回制限手段は、前記複数のフレーム部材のうち、最も前記胴体側のフレーム部材の旋回を制限する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項５】
前記アームが、前記胴体に複数取り付けられている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項６】
前記胴体は、前記胴体を支持する基台に対して旋回可能に取り付けられている
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２７９７１２（Ｐ２００９−２７９７１２Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３５１８５（Ｐ２００８−１３５１８５）
【出願日】平成２０年５月２３日（２００８．５．２３）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２３日（２００８．５．２３）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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