JPH10225881A - Offset rotation joint, and articulated robot having same offset rotary joint - Google Patents
Offset rotation joint, and articulated robot having same offset rotary jointInfo
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- JPH10225881A JPH10225881A JP4493897A JP4493897A JPH10225881A JP H10225881 A JPH10225881 A JP H10225881A JP 4493897 A JP4493897 A JP 4493897A JP 4493897 A JP4493897 A JP 4493897A JP H10225881 A JPH10225881 A JP H10225881A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、多関節ロボットの
関節機構に関し、特に従来のヒンジ型関節に代わる新規
な構造を有するオフセット回転関節、及び該オフセット
回転関節を備えた多関節ロボットに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a joint mechanism of an articulated robot, and more particularly to an offset rotary joint having a novel structure replacing a conventional hinge type joint, and an articulated robot provided with the offset rotary joint.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のロボットは、関節の構造からベク
トル方式、スカラー方式、パラレルリンク方式及び組合
せ方式による種々のものがある。ベクトル方式の関節機
構は、リンクの軸回りの回転自由度と、リンク軸に対し
て軸を通る面内でリンクを変角するヒンジ軸回りの自由
度の機構を組み合わせた機構で、2自由度の極座標的な
動きをする。スカラー方式の関節機構は、リンク軸に対
して垂直面内でリンクを軸回転させるものであり、平面
内の動きに適用される。また、パラレルリンク方式は、
複数(例えば6本)の駆動シリンダ機構を組合せたた3
次元モーション機構である。さらに、組合せ方式は、上
記の各方式を多関節に組み合わせたもので、主にヒンジ
機構と軸回転機構及びリンクを組合せた複合型機構であ
り、従来の多関節ロボットの多くがこの方式を採用して
いる。2. Description of the Related Art There are various types of conventional robots based on a joint system, such as a vector system, a scalar system, a parallel link system, and a combination system. The vector type joint mechanism is a mechanism that combines a mechanism of rotation around a link axis and a mechanism of freedom around a hinge axis that changes a link in a plane passing through the link axis with respect to the link axis, and has two degrees of freedom. In polar coordinates. The scalar type joint mechanism rotates the link in a plane perpendicular to the link axis, and is applied to movement in a plane. In addition, the parallel link method
3 combining a plurality of (for example, six) drive cylinder mechanisms
It is a dimensional motion mechanism. Furthermore, the combination method is a combination of each of the above methods with multiple joints, and is a composite mechanism that mainly combines a hinge mechanism, a shaft rotation mechanism, and a link, and many conventional articulated robots adopt this method. doing.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前記従来の関節機構の
うち、ベクトル方式は、ヒンジ機構と駆動モータとの間
に遊星ギヤ機構等からなる減速器が存在するため、回動
によるバックラッシや軸受の大きさ等でリンクの動作精
度、ヒンジモーメント等に問題がある。スカラー方式の
関節は、リンクが片持ち構造となるため、多くの関節を
組み合わせることは難しい。また、パラレルリンク方式
は、多段組合せにするとシリンダに大きな負担がかか
る。そして、上記の各方式を組み合わせた従来の多関節
ロボットでは、変角、回転等の機能ごとに駆動機構が必
要で、関節機構が複雑となり、重量軽減も難しく、多段
にする程自重によるたわみ、低固有振動による動きの怠
慢が発生し、且つ自重に対するペイロードが小さい等の
問題があり、未だ満足のいくパワーを必要とする多関節
ロボットは得られてない。Of the above-mentioned conventional joint mechanisms, the vector system has a speed reducer composed of a planetary gear mechanism or the like between a hinge mechanism and a drive motor. There is a problem in the operation accuracy of the link, the hinge moment, etc. due to the size and the like. A scalar joint has a cantilevered link, so it is difficult to combine many joints. Further, in the parallel link system, a large load is applied to the cylinders when a multi-stage combination is used. And, in the conventional articulated robot combining the above methods, a drive mechanism is required for each function such as deflection, rotation, etc., the joint mechanism becomes complicated, weight reduction is difficult, and the more the number of stages, the more the deflection due to its own weight, There are problems such as a lack of motion due to low natural vibration and a small payload relative to its own weight, and an articulated robot requiring satisfactory power has not yet been obtained.
【0004】そこで、本発明は、回転機構のみを持つ関
節の組合せで多自由度の動きを得ることができ、従来の
多関節ロボットと比較して飛躍的に関節の重量軽減がで
き、しかも高パワーを得ることができて自重に対するペ
イロードが大きく、多段連接ができて可動範囲が広く複
雑な精密な動きをすることができる多関節ロボットとそ
の関節機構を提供することを目的とする。Accordingly, the present invention can obtain a multi-degree-of-freedom movement by a combination of joints having only a rotating mechanism, and can dramatically reduce the weight of the joints as compared with a conventional articulated robot, and can achieve a high degree of freedom. An object of the present invention is to provide an articulated robot capable of obtaining power, having a large payload with respect to its own weight, capable of performing multi-step connection, capable of performing a complicated precise movement with a wide movable range, and a joint mechanism thereof.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する本
発明のオフセット回転関節は、アームを構成するリンク
間に、リンク軸線に対して傾斜させた面に回転駆動モー
タを備えた回転制御構体を設けて、前記回転駆動モータ
の固定部側に主動側リンクをロータ側に従動側リンクを
固定することにより、従動側リンクがリンク軸線に対し
て傾斜したオフセット回転軸線を有するように構成し
て、従動側リンクが前記リンク軸線とオフセット回転軸
線の交点を頂点として、円錐運動するようにしたもので
ある。According to the present invention, there is provided an offset rotary joint having a rotary control structure including a rotary drive motor on a surface inclined with respect to a link axis between links forming an arm. By providing a driven link on the rotor side and a driven link on the fixed portion side of the rotary drive motor, the driven link has an offset rotation axis inclined with respect to the link axis. The driven link is configured to make a conical movement with the vertex at the intersection of the link axis and the offset rotation axis.
【0006】前記回転駆動モータは、好適にはコアレス
電動直接駆動モータからなり、該コアレス電動直接駆動
モータのステータ側に主動側リンクを、ロータ側に従動
側リンクを固定してなるが、油圧モータ又は電気・油圧
モータも採用することもできる。そして、前記回転制御
構体を、回転駆動モータ、エンコーダ、ブレーキ装置、
及びスリップリングからなるリング形状に形成し、且つ
前記リンクも中空に形成することによって、リンクと回
転制御構体が連続中空構造となったオフセット回転関節
が得られる。The rotary drive motor preferably comprises a coreless electric direct drive motor, and the main drive link and the driven link are fixed to the stator side and the rotor side of the coreless electric direct drive motor. Alternatively, an electric / hydraulic motor may be employed. And the rotation control structure, a rotation drive motor, an encoder, a brake device,
By forming the link and the link in a hollow shape, the offset rotary joint having a continuous hollow structure of the link and the rotation control structure can be obtained.
【0007】そして、本発明のオフセット回転関節を有
する多関節ロボットは、アームを構成するリンクの主動
側リンクと従動側リンク間の、リンク軸線に対して傾斜
させた面に回転駆動モータを備えた回転制御構体を設
け、前記従動側リンクが前記リンク軸線に対して傾斜し
たオフセット回転軸線を有するオフセット回転関節を構
成し、該オフセット回転関節をロボット本体とエンドエ
フェクターとの間に、例えばオフセット回転角が交互に
逆位相となるように複数段設け、これらをコンピュータ
で連成制御することによって、その複合運動により前記
エンドエフェクターの3次元位置決めを行うようにした
ものである。The articulated robot having an offset rotary joint according to the present invention is provided with a rotary drive motor on a surface inclined between the main link and the driven link of the link constituting the arm with respect to the link axis. A rotation control structure is provided, the driven side link forms an offset rotary joint having an offset rotary axis inclined with respect to the link axis, and the offset rotary joint is provided between the robot body and the end effector, for example, an offset rotary angle. Are provided in a plurality of stages so that they alternately have opposite phases, and these are coupled and controlled by a computer, whereby the three-dimensional positioning of the end effector is performed by the combined movement.
【0008】上記オフセット回転関節の回転駆動モータ
は、コアレス電動直接駆動モータが望ましい。そして、
上記オフセット回転関節と、従動側リンクと主動側リン
クが同一回転軸線を有するように両リンク間に設けられ
た回転制御構体からなる同軸回転関節、及び又は回転・
伸展調整機構を組合せることによって、より可動範囲が
広く且つ多機能の多関節ロボットが得られる。The rotary drive motor of the offset rotary joint is preferably a coreless electric direct drive motor. And
The offset rotary joint, a coaxial rotary joint comprising a rotation control structure provided between both links such that the driven side link and the driven side link have the same rotation axis, and / or
By combining the extension adjusting mechanism, a multi-joint robot having a wider movable range and a multi-function can be obtained.
【0009】各リンク、各オフセット回転関節、各同軸
回転関節及び各回転・伸展調整機構をそれぞれ中空構造
に構成することによって、アームをロボット本体からエ
ンドエフェクターに到る連続中空状に形成することがで
きる。そして、該アームの連続中空部に可撓性ホースや
電源・信号線等を配設することによって、アーム自体が
被取扱物体に燃料・電力補給等の物質搬送路及び信号伝
達路を構成し、従来のロボットにない特殊機能を有する
ロボットを得ることができる。さらに、アームを耐水
性、耐熱性、あるいは耐衝撃性等のある材料で構成され
たカバーで覆うことによって、例えば火災現場等におけ
る消火ロボット等、極限環境下にも好適に適用できるロ
ボットが得られる。By forming each link, each offset rotary joint, each coaxial rotary joint, and each rotation / extension adjusting mechanism in a hollow structure, the arm can be formed in a continuous hollow shape from the robot body to the end effector. it can. And, by arranging a flexible hose, a power supply, a signal line, and the like in the continuous hollow portion of the arm, the arm itself configures a material transport path and a signal transmission path for fuel and power supply to the object to be handled, A robot having a special function not found in a conventional robot can be obtained. Further, by covering the arm with a cover made of a material having water resistance, heat resistance, or impact resistance, a robot which can be suitably applied even in an extreme environment such as a fire extinguishing robot at a fire site or the like can be obtained. .
【0010】なお、上記オフセット回転関節の回転駆動
モータは、電動モータに限らず、種々の形式の回転モー
タを採用することができ、例えば、ロボット本体側のオ
フセット回転関節の回転駆動モータに油圧モータ系を、
前記エンドファクター側のオフセット回転関節の回転駆
動モータに電気モータを適用してハイブリッド型にして
も良い。The rotary drive motor of the offset rotary joint is not limited to an electric motor, and various types of rotary motors can be employed. For example, a hydraulic motor may be used as the rotary drive motor of the offset rotary joint on the robot body side. System
An electric motor may be applied to the rotation drive motor of the offset rotary joint on the end factor side to make a hybrid type.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
基に詳細に説明する。図1〜図5は、本発明の多関節ロ
ボットの実施形態を示している。本実施形態のロボット
1のアーム2は、ロボット本体3とエンドエフェクター
4との間に複数のオフセット回転関節5と複数の同軸回
転関節6によって連結された連接リンクを有し、多関節
の複合運動により、エンドエフェクター4に多自由度の
運動を与えることができるように構成されている。オフ
セット回転関節と同軸回転関節の組合せは種々の形態が
採用できるが、本実施形態では、図1に示すように、オ
フセット回転関節5をオフセット角γが交互に逆になっ
て構成面がハの字型になるように2個を1組として組合
せ、且つ中間部に適宜同軸回転関節6を組み合わせて連
接リンクを構成し、6個のオフセット回転関節と3個の
同軸回転関節を採用している。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1 to 5 show an embodiment of an articulated robot according to the present invention. The arm 2 of the robot 1 according to the present embodiment has a connecting link connected between the robot body 3 and the end effector 4 by a plurality of offset rotary joints 5 and a plurality of coaxial rotary joints 6, and has a multi-joint complex motion. Thus, the end effector 4 can be given a motion with multiple degrees of freedom. Although various forms can be adopted for the combination of the offset rotary joint and the coaxial rotary joint, in the present embodiment, as shown in FIG. The two links are combined as a set so as to form a letter shape, and the connecting link is formed by appropriately combining the coaxial rotary joints 6 in the middle part, and adopts six offset rotary joints and three coaxial rotary joints. .
【0012】なお、以下の説明において、関節によって
連結された2個のリンクの相対関係において、ロボット
本体に近い側を主動側リンクとし、該主動側リンクに連
結された他方のリンクを従動側リンクと称する。In the following description, in the relative relationship between the two links connected by the joint, the side closer to the robot body is defined as the driven link, and the other link connected to the driven link is defined as the driven link. Called.
【0013】上記オフセット回転関節5は、図4に明示
されているように、主動側リンク7のリンク軸線LAに
対して、角度γ傾斜させた作動面8に回転制御構体10
を設けて構成されている。それにより、傾斜角度γがオ
フセット角度となり、従動側リンク9はオフセット回転
軸線OAとリンク軸線LAとの交点Pを頂点として、オ
フセット角度γの円錐回転運動することになる。As shown in FIG. 4, the offset rotary joint 5 has a rotation control structure 10 on an operating surface 8 inclined at an angle γ with respect to the link axis LA of the driving side link 7.
Is provided. As a result, the inclination angle γ becomes the offset angle, and the driven side link 9 makes a conical rotational movement at the offset angle γ with the intersection P between the offset rotation axis OA and the link axis LA as the apex.
【0014】回転制御構体10の回転駆動モータは、本
実施形態ではコアレス電動直接駆動モータとして構成さ
れ、主動側リンク7の作動面にリング状のステータフレ
ーム11が固定され、従動側リンクの傾斜した作動面1
3にロータフレーム14が固定されている。ステータフ
レームの内周面とロータフレーム外周面との間にはベア
リング15が設けられ、且つステータフレーム内周面に
はステータコイル16を、ロータフレームの外周面には
ロータマグネット17を設けてコアレス電動直接駆動モ
ータを構成している。なお、本実施形態では、前記ステ
ータフレーム及びロータフレームは、主動側リンク及び
従動側リンクの作動面とそれぞれ別体に形成して組立固
定してあるが、もちろん主動側リンク及び従動側リンク
とそれぞれ一体に形成してもよい。In the present embodiment, the rotation drive motor of the rotation control structure 10 is configured as a coreless electric direct drive motor, and a ring-shaped stator frame 11 is fixed to the working surface of the driving link 7, and the driven link is inclined. Working surface 1
3, a rotor frame 14 is fixed. A bearing 15 is provided between the inner peripheral surface of the stator frame and the outer peripheral surface of the rotor frame. A stator coil 16 is provided on the inner peripheral surface of the stator frame, and a rotor magnet 17 is provided on the outer peripheral surface of the rotor frame. It constitutes a direct drive motor. In the present embodiment, the stator frame and the rotor frame are formed separately from the working surfaces of the driving side link and the driven side link, and are assembled and fixed. They may be formed integrally.
【0015】図4において、18はロータフレームの端
面に固定されてリング盤状のエンコーダ盤であり、19
は該エンコーダ盤の回転角度を検出するセンサであり、
ステータフレームに固定され、前記エンコーダ盤とでエ
ンコーダを構成している。また、20はロータフレーム
14に固定されたリング盤状のブレーキ盤、21は作動
時に該ブレーキ盤の外周部を挟み付けるブレーキシュー
であり、ステータフレームに固定されたアクチュエータ
22によって駆動される。アクチュエータ22、ブレー
キシュー21、及びブレーキ盤20によってブレーキ装
置としてのディスクブレーキを構成し、オフセット回転
関節の回転角度を位置決め保持するストッパーとして機
能する。23は各回転制御構体やエンドエフェクターに
電力や信号を伝達する電源・信号線である。本実施形態
では、ステータフレーム11とロータフレーム14との
間にスリップリング装置24を設けて各リンク間の電源
・信号線を連接することによって、各関節が任意方向に
回転しても電源・信号線が関節部で捻じれや絡まること
を防ぎ、アームの複雑な動きを容易にした。前記スリッ
プリング装置24は、ステータフレーム側にアウターリ
ング25を設け、該アウターリングにロータフレーム側
に設けたインナーリング26をボールベアリングを介し
て回転可能に設け、各リングに対向してスリップ端子を
設けて構成されている。In FIG. 4, reference numeral 18 denotes a ring-shaped encoder board fixed to the end face of the rotor frame.
Is a sensor for detecting the rotation angle of the encoder panel,
The encoder is fixed to the stator frame, and forms an encoder with the encoder board. Reference numeral 20 denotes a ring-shaped brake disk fixed to the rotor frame 14, and reference numeral 21 denotes a brake shoe that sandwiches an outer peripheral portion of the brake disk when activated, and is driven by an actuator 22 fixed to the stator frame. The actuator 22, the brake shoe 21, and the brake disk 20 constitute a disk brake as a brake device, and functions as a stopper for positioning and holding the rotation angle of the offset rotary joint. Reference numeral 23 denotes a power supply / signal line for transmitting electric power or a signal to each rotation control structure or end effector. In the present embodiment, a slip ring device 24 is provided between the stator frame 11 and the rotor frame 14 to connect the power and signal lines between the links so that the power and signal can be supplied even if each joint rotates in any direction. The wire was prevented from twisting and entanglement at the joints, and the complicated movement of the arm was facilitated. The slip ring device 24 includes an outer ring 25 provided on the stator frame side, an inner ring 26 provided on the rotor frame side provided on the outer ring rotatably via a ball bearing, and a slip terminal opposed to each ring. It is provided and configured.
【0016】以上のように構成されてなるオフセット回
転関節5は、コアレス電動直接駆動モータを駆動するこ
とによって、図5に示すように、従動側リンク9がリン
ク軸線に対してオフセット角γ傾斜した円錐運動をし、
コアレス電動直接駆動モータの回転角をエンコーダで制
御することによって、従動側リンクの従動軸線に対する
作動角φを任意に選択して位置決めすることができる。
図5において、(a)は作動角φ=0°の場合を示し、
その場合は主動側リンクと従動側リンクは一直線状に伸
展した状態となる。(b)はその状態からφ=90°、
(c)はφ=180°、(d)はφ=270°回転した
状態を表している。そして、所定の作動角度回転した位
置で、ディスクブレーキを作動させることによって、従
動側リンクは主動側リンクに対してその位置で固定さ
れ、主動側リンクと従動側リンクが強固に一体状態とな
る。By driving the coreless electric direct drive motor, the offset rotary joint 5 configured as described above has the driven side link 9 inclined by the offset angle γ with respect to the link axis as shown in FIG. Do a conical movement,
By controlling the rotation angle of the coreless electric direct drive motor by the encoder, the operating angle φ of the driven link with respect to the driven axis can be arbitrarily selected and positioned.
In FIG. 5, (a) shows a case where the operating angle φ = 0 °,
In that case, the driven-side link and the driven-side link extend in a straight line. (B) is φ = 90 ° from that state,
(C) shows a state rotated by φ = 180 °, and (d) shows a state rotated by φ = 270 °. By operating the disc brake at a position rotated by a predetermined operating angle, the driven link is fixed to the driven link at that position, and the driven link and the driven link are firmly integrated.
【0017】また、同軸回転関節6は、図4に示すよう
に、作動面8’が主リンク軸線LAに対して直角となっ
ている以外はオフセット回転関節と同様な構成であるの
で、オフセット回転関節と同様な符号を付し詳細な説明
は省略する。同軸回転関節6は、従動側リンクをリンク
軸線LAを回転軸線として回転させる機能を有し、従動
側リンクを任意角度回転させることができる。As shown in FIG. 4, the coaxial rotary joint 6 has the same configuration as the offset rotary joint except that the operating surface 8 'is perpendicular to the main link axis LA. The same reference numerals are assigned to the joints, and detailed description is omitted. The coaxial rotary joint 6 has a function of rotating the driven link using the link axis LA as the rotation axis, and can rotate the driven link by an arbitrary angle.
【0018】上記エンドエフェクター4は、用途に応じ
て種々の形態のものが採用でき、本実施形態では、先端
部同軸回転関節30の外周部に設けたカメラ等の視覚セ
ンサ31、先端部リンク32にシリンダやリニアモータ
等のリニア運動機構により伸展可能に設けられたリスト
33、及び作業用ツールであるハンド34とから構成さ
れ、回転・伸展・ハンド機能を有している。また、必要
に応じてハンドに、触覚センサ・力覚センサ等各種のセ
ンサを設けることも可能である。The end effector 4 can be of various forms depending on the application. In this embodiment, a visual sensor 31 such as a camera provided on the outer periphery of the coaxial rotary joint 30 at the distal end, and a link 32 at the distal end. A wrist 33 provided so as to be extendable by a linear motion mechanism such as a cylinder or a linear motor, and a hand 34 as a work tool, and have rotation, extension and hand functions. Various sensors such as a tactile sensor and a force sensor can be provided on the hand as needed.
【0019】一方、ロボット本体3は、本実施形態では
図1に示すように、動輪35を有する台車36上にモー
タやシリンダ装置等の上下駆動アクチュエータ37を設
け、それによって上下駆動される架台38に前記電動式
回転制御構体10と同様な機構からなる電動式回転制御
構体39を介して本体フレーム28が支持されて構成さ
れている。従って、ロボット本体3の本体フレーム28
は、動輪によって床面を任意に移動可能であると共に、
上下動してその高さと回転角度を任意の位置に制御する
ことができる。なお、図中29はバランス用の重錘であ
る。On the other hand, as shown in FIG. 1, in the present embodiment, the robot body 3 is provided with a vertical drive actuator 37 such as a motor or a cylinder device on a carriage 36 having a moving wheel 35, and a pedestal 38 driven vertically by the vertical drive actuator 37. The main body frame 28 is supported by an electric rotation control structure 39 having the same mechanism as the electric rotation control structure 10. Therefore, the body frame 28 of the robot body 3
Can freely move the floor by the driving wheel,
By moving up and down, the height and the rotation angle can be controlled to arbitrary positions. In the figure, reference numeral 29 denotes a balance weight.
【0020】本実施形態の多関節ロボットは、以上のよ
うに構成され、オフセット回転関節5及び同軸回転関節
6が中空のコアレス電動直接駆動モータで形成されてい
るので、従来の関節機構に比べて格段に軽量に構成する
ことができる。しかも従動側の荷重が、円筒状のステー
タフレームとロータフレームの嵌合面に設けられたベア
リングにラジアル荷重として作用するので、重荷重を支
えることができ、リンクを多段に連接しても自重による
撓みが生じることもなく、自重に対するエンドファクタ
ーのペイロードも従来の多関節ロボットと比較して格段
に大きくすることができる。The articulated robot of this embodiment is constructed as described above, and the offset rotary joint 5 and the coaxial rotary joint 6 are formed by hollow coreless electric direct drive motors. It can be configured to be significantly lighter. In addition, since the load on the driven side acts as a radial load on the bearing provided on the fitting surface between the cylindrical stator frame and the rotor frame, the heavy load can be supported. Without bending, the payload of the end factor with respect to its own weight can be significantly increased as compared with the conventional articulated robot.
【0021】また、本実施形態の多関節ロボットの特徴
的な機能の一つは、各オフセット回転関節及び各同軸回
転関節のコアレス電動直接駆動モータをコンピュータで
連成制御することにより、図1〜図3に示すように、ア
ームに非常に複雑な動きを正確にさせることができ、エ
ンドファクターを複雑な動きや方向に向けることがで
き、しかも3次元面内の作動範囲が大きく、且つ大きな
回転トルクを伝達することができることである。図3の
例では、アーム2自身をハンド機構として被取扱物体に
巻き付けて、被取扱物体27を把持した状態を示してい
る。この場合各オフセット回転関節5の作動角度φを制
御することによって、巻き付け力を制御することができ
る。従って、各モータにトルクセンサを設けておき、モ
ータに所定の設定負荷が作用するまでモータを回転させ
ることによって、任意の締め付け力で被取扱物体27を
巻き付け把持することができる。そのため、本発明の多
関節ロボットでは、エンドエフェクターで保持すること
ができないような、大型の重量物でも取扱可能となる。
また、本実施形態のロボットは高パワーを出力し得、し
かも微細な精密な動きも制御可能であるから、パワーを
必要とする介護ロボットにも好適に適用できる。One of the characteristic functions of the articulated robot of the present embodiment is that the coreless electric direct drive motors of the offset rotary joints and the coaxial rotary joints are controlled by a computer in combination with each other. As shown in FIG. 3, the arm can accurately move very complicated movements, the end factor can be directed to complicated movements and directions, and the operating range in a three-dimensional plane is large, and large rotation is possible. The ability to transmit torque. In the example of FIG. 3, a state in which the arm 2 is wound around the object to be handled as a hand mechanism and the object to be handled 27 is gripped is shown. In this case, by controlling the operating angle φ of each offset rotary joint 5, the winding force can be controlled. Therefore, by providing a torque sensor for each motor and rotating the motor until a predetermined set load acts on the motor, the object to be handled 27 can be wound and gripped with an arbitrary tightening force. Therefore, the articulated robot of the present invention can handle a large heavy object that cannot be held by the end effector.
Further, since the robot of the present embodiment can output high power and can control minute and precise movement, it can be suitably applied to a care robot requiring power.
【0022】本実施形態の多関節ロボットのさらに特徴
的な機能は、各リンク及び各関節が中空状であり、アー
ムが連続中空筒体となっているので、アーム内を直接ロ
ボット本体から種々の物質やエネルギー又は信号等の供
給路として使用することができることである。このこと
は、信号線やエネルギー線が外部に露出することなく、
アームで保護されることであり、技術的に非常に有用性
に富んでいる。それにより従来のロボットでは不可能で
あった用途にも適用できる機能ロボットを得ることがで
き、ロボットの用途範囲を一段と拡大することができ
る。A further characteristic function of the articulated robot according to the present embodiment is that each link and each joint are hollow and the arm is a continuous hollow cylindrical body, so that various arms can be directly moved from the robot body to the inside of the arm. It can be used as a supply path for substances, energy, signals, and the like. This means that signal lines and energy lines are not exposed
It is protected by an arm, and is technically very useful. This makes it possible to obtain a functional robot that can be applied to applications that were impossible with a conventional robot, and can further expand the range of applications of the robot.
【0023】図7及び図8に示す実施形態では、アーム
の中空筒体を利用してアーム内に可撓性ホース36を貫
通させた例を示している。それにより、該可撓性ホース
を介して消化剤等の薬剤や水等を供給することによって
例えば危険物がある建物等の火災現場における消化ロボ
ットや化学プラント等特殊環境下に薬剤等を供給する極
限ロボットに適用することができる。その場合、視覚セ
ンサ等のセンサ機構で被取扱物を感知して、その位置を
コンピュータで分析して各回転制御構体を制御すること
によって、エンドエフェクターは、複雑な動きをして被
取扱物を捕らえることができ、的確な位置に物質を供給
することができる。また、可撓性ホースは、アーム内に
収納されているので、直接外部環境に曝されることがな
く保護され、悪環境での物質供給を可能とする。例え
ば、火炎内部への直接の物品の供給や、アーム表面全体
を耐食性材料で構成又はラミネートすれば、強酸等の腐
食液中に直接物品を供給して処理や作業を行なうことが
できるマニピュレータを得ることができる。The embodiment shown in FIGS. 7 and 8 shows an example in which the flexible hose 36 is penetrated into the arm by utilizing the hollow cylindrical body of the arm. Thus, a drug such as a digestive agent or water is supplied through the flexible hose to supply the drug or the like to a special environment such as a digestive robot or a chemical plant at a fire site such as a building where there is a dangerous substance. It can be applied to extreme robots. In this case, the end effector makes complex movements to sense the object by sensing the object with a sensor mechanism such as a visual sensor, analyzing the position with a computer, and controlling each rotation control structure. It can be caught and the substance can be supplied to the correct location. In addition, since the flexible hose is housed in the arm, it is protected from being directly exposed to the external environment, and can supply substances in a bad environment. For example, when a product is directly supplied to the inside of a flame, or when the entire arm surface is formed or laminated with a corrosion-resistant material, a manipulator that can supply and directly process the product in a corrosive liquid such as a strong acid is obtained. be able to.
【0024】また、航空機への空中給油や、宇宙におけ
るランデブ・ドッキング技術の一つとして、宇宙機の捕
捉、修理、補給、回収等を可能とするマニピュレータと
しての適用も可能である。さらに、本発明のオフセット
回転関節機構を月面作業ロボットや歩行ロボット等のレ
ッグに採用すれば、複数本のレッグの組合せにより、屈
伸運動、揺動運動、歩行運動が可能な多自由度作業ロボ
ットを得ることが可能である。Further, as one of aerial refueling to an aircraft and a rendezvous docking technique in space, application as a manipulator capable of capturing, repairing, replenishing, and recovering a spacecraft is also possible. Furthermore, if the offset rotary joint mechanism of the present invention is adopted for legs of a lunar working robot, a walking robot, etc., a multi-degree-of-freedom working robot capable of bending, stretching, swinging, and walking by combining a plurality of legs. It is possible to obtain
【0025】図8は、アーム内に可撓性パイプを貫通さ
せる場合に、各関節の動きに影響されないように確実に
アーム中心部に可撓性チューブを保持する手段と、電力
線や信号線が関節部で捻じれたり絡まったりすることな
く、確実に信号や電力が伝達・供給できる連結手段を設
けた他の実施形態を示している。なお、本実施形態にお
けるオフセット回転関節及び同軸回転関節は前記実施形
態と同様であるので、前記実施形態と同じ符号を付し、
詳細な説明は省略する。FIG. 8 shows a means for securely holding the flexible tube at the center of the arm so as not to be affected by the movement of each joint when a flexible pipe is penetrated into the arm. This shows another embodiment in which a connecting means capable of reliably transmitting and supplying a signal and electric power without being twisted or entangled in a joint is provided. Note that the offset rotary joint and the coaxial rotary joint in the present embodiment are the same as those in the above-described embodiment,
Detailed description is omitted.
【0026】図中、40はスリップリング装置であり、
該スリップリング装置はアウターリング41にインナー
リング42がベアリングを介して回転可能に嵌合支持さ
れてなり、アウターリング41が主動側リンク端部に複
数のスプリング43を介して軸心に沿って支持され、イ
ンナーリング42の内周面に可撓性パイプ45が嵌合
し、該可撓性パイプ45をアームと軸心が略一致するよ
うに支持している。In the figure, reference numeral 40 denotes a slip ring device,
In the slip ring device, an inner ring 42 is rotatably fitted to and supported by an outer ring 41 via a bearing, and the outer ring 41 is supported at an end of a driving side link along a shaft center via a plurality of springs 43. A flexible pipe 45 is fitted on the inner peripheral surface of the inner ring 42, and supports the flexible pipe 45 so that the axis and the arm substantially coincide with each other.
【0027】インナーリング42には軸方向に沿う複数
本の端子線47が円周方向に所定間隔で多数配置され、
その両端がインナーリング外周面に出て複数の入出力端
子を構成し、各入力端子49には主動側リンク側からの
信号線や電力線46が適宜接続され、各出力端子50に
は従動側リンク側の信号線や電力線がそれぞれ接続さ
れ、従動側リンク側に電力や信号を供給・伝達する。そ
して、各端子線からアウターリング外周面に軸方向に所
定間隔で配置されたそれぞれ1のスリップ端子51に分
岐接続されている。一方、アウターリング41の内周面
には、前記インナーリングのスリップ端子と相対向して
接触するスリップ端子が配置され、外周面には前記スリ
ップ端子と接続された端子が出て、それぞれの端子の種
類に応じて、回転制御構体のステータコイル、エンコー
ダ、アクチュエータ等に接続され、それぞれに電力や信
号を供給することができる。A plurality of terminal wires 47 are arranged on the inner ring 42 at predetermined intervals in the circumferential direction along the axial direction.
Both ends are exposed on the outer peripheral surface of the inner ring to constitute a plurality of input / output terminals. Each input terminal 49 is appropriately connected to a signal line or a power line 46 from a driving side link side, and each output terminal 50 is connected to a driven side link. Signal lines and power lines are connected to each other to supply and transmit power and signals to the driven link side. Each terminal wire is branched and connected to one slip terminal 51 disposed at a predetermined interval in the axial direction on the outer peripheral surface of the outer ring. On the other hand, on the inner peripheral surface of the outer ring 41, a slip terminal which is opposed to and contacts the slip terminal of the inner ring is arranged, and on the outer peripheral surface, the terminal connected to the slip terminal comes out. Depending on the type, the rotation control structure is connected to a stator coil, an encoder, an actuator, or the like, and can supply power or a signal to each.
【0028】図9は、本発明に係る多関節ロボットを消
火ロボットに適用した場合の実施形態を示している。図
中60は消防車であり、その車体61上に設置された伸
縮・傾動自在に構成されたブームマスト62の頂部に設
けられたプラットホーム63に消火ロボット65が載置
されている。該消火ロボット65のアーム66には、エ
ンドエフェクターに設けられたノズルに通じる可撓性チ
ューブが貫通しており、該可撓性チューブの基端が車体
から伸縮可能に延びている給水ホース装置67に連結さ
れている。給水ホース装置は、ポンプを装置を介して給
水源又は消火剤供給源に連結されている。また、ロボッ
トアームの外周部は、耐熱・耐水・耐衝撃性に強く且つ
可撓性のある材料で形成されたカバーで覆われ、火炎中
でロボットアームを保護するように構成されている。FIG. 9 shows an embodiment in which the articulated robot according to the present invention is applied to a fire fighting robot. In the figure, reference numeral 60 denotes a fire engine, on which a fire extinguishing robot 65 is mounted on a platform 63 provided on the top of a boom mast 62 which is installed on a vehicle body 61 and which can be extended and contracted. A water supply hose device 67 having a flexible tube connected to a nozzle provided in an end effector penetrates an arm 66 of the fire extinguishing robot 65, and a base end of the flexible tube extends and contracts from a vehicle body. It is connected to. The water supply hose device has a pump connected to a water supply source or a fire extinguishing agent supply source via the device. Further, the outer peripheral portion of the robot arm is covered with a cover made of a flexible material having high heat resistance, water resistance and impact resistance, and is configured to protect the robot arm in a flame.
【0029】以上のように構成されたこの実施形態の消
火ロボットによれば、図示のように、ブームマスト62
を伸縮させて、プラットホーム63を建物69の火災発
生現場に近付け、プラットホームにいるオペレータが消
火ロボット65のエンドエフェクターに設けられた視覚
センサで検出された火災源を制御盤68のモニターで監
視しながら多関節ロボットを操作することによって、ア
ーム先端のエンドエフェクターから直接水又は消火剤を
消火位置に向けて噴射することができる。従って、火災
源に最接近して水又は消火剤を噴射することができるの
で、従来よりも飛躍的に消火効率を向上させることがで
きる。According to the fire extinguishing robot of this embodiment configured as described above, as shown, the boom mast 62
The platform 63 is moved closer to the fire occurrence site of the building 69 while the operator at the platform monitors the fire source detected by the visual sensor provided on the end effector of the fire extinguishing robot 65 with the monitor of the control panel 68. By operating the articulated robot, water or fire extinguishing agent can be sprayed directly from the end effector at the end of the arm toward the fire extinguishing position. Therefore, since water or a fire extinguishing agent can be injected closest to the fire source, the fire extinguishing efficiency can be dramatically improved as compared with the related art.
【0030】図10は、化学プラント70のタンク内部
等人間が直接立ち入るのに危険な所で発生した故障や事
故箇所を補修する修理ロボット75に適用した実施形態
を示している。前記実施形態と同様に、クレーン車71
の車体72上に設けられた伸縮・傾動自在に構成された
ブームマスト73の頂部に設けられたプラットホーム7
4に修理ロボット75が載置されている。そして、ロボ
ットアーム76の外周部は、耐熱・耐水・耐衝撃性に強
く且つ可撓性のある材料で形成されたカバー77で覆わ
れている。FIG. 10 shows an embodiment in which the present invention is applied to a repair robot 75 for repairing a failure or an accident that has occurred in a dangerous place such as inside a tank of a chemical plant 70 where humans can directly enter. As in the previous embodiment, the crane 71
Platform 7 provided on the top of a boom mast 73 which is provided on a vehicle body 72 and which can be extended and contracted
4, a repair robot 75 is placed. The outer periphery of the robot arm 76 is covered with a cover 77 made of a flexible material having high heat, water, and shock resistance.
【0031】この修理ロボット75は、前記のようにエ
ンドエフェクターを多自由度で動かすことができ、且つ
高トルクを伝達することができるので、エンドエフェク
ターに設けられた視覚センサで検出された補修箇所を制
御盤78のモニターで監視しながら多関節ロボットを操
作することによって、エンドエフェクターに取り付けら
れたツールで直接故障箇所や事故箇所を補修することが
できる。また、アーム内部を介して補修箇所に直接薬剤
や部品等の物品を供給することができ、緊急時の応急処
置にも対処できる。Since the repair robot 75 can move the end effector with many degrees of freedom and can transmit a high torque as described above, the repair robot 75 can detect the repaired portion detected by the visual sensor provided on the end effector. By operating the articulated robot while monitoring with the monitor of the control panel 78, a fault or an accident can be directly repaired with a tool attached to the end effector. In addition, articles such as medicines and parts can be directly supplied to the repair site via the inside of the arm, and emergency emergency treatment can be dealt with.
【0032】また、図示してないが、本発明の多関節ロ
ボットは、立体組立ロボットに適用しても非常に有効で
ある。本発明によれば多関節の組合せによりアームがフ
レキシブルな動きが可能であるため、組立作業の際、前
後左右の側面までハンドが届くことができ、従来の組立
ロボットでは不可能であった複雑な立体組立が可能とな
る。そして、本発明の多関節ロボットは高トルク・高負
荷を得ることができ、且つ精密・微細な動きを得ること
ができるので、大型の組立ロボットや作業ロボットから
超精密・微細な動きを必要とするマイクロロボットにも
適用することが可能である。Although not shown, the articulated robot of the present invention is very effective when applied to a three-dimensional assembly robot. According to the present invention, the arm can move flexibly by the combination of multiple joints, so that the hand can reach the front, rear, left, and right side surfaces during the assembling work, which is a complicated operation impossible with the conventional assembling robot. Three-dimensional assembly becomes possible. Since the articulated robot of the present invention can obtain high torque and high load and can obtain precise and fine movement, it requires ultra-precise and fine movement from a large assembly robot or a working robot. It can also be applied to micro robots that do.
【0033】図11は、本発明の多関節ロボットを介護
ロボットに適用した実施形態を示している。本実施形態
の介護ロボット80は、本発明の多関節に形成された2
本のアームからなるマニピュレータ81、82の複合運
動によって、あたかも人間が行なうように介護作業がで
きるように構成したものである。アームの外周面はクッ
ション材からなるカバー90で覆って、安全性を持たせ
てある。図中、83、83は立体カメラであり、立体的
に監視することによって人間の視覚と同様に距離や大き
さを認識できるようにしてある。また、84は音セン
サ、85は通信アンテナである。さらに、86は該ロボ
ットの位置を決定するGPS(広域測位システム)装
置、87は警報ランプ、88はモニターである。なお、
本実施形態では自走式に形成して例えば図示のように車
椅子89に被看護人に乗せて走行できるようにしてある
が、寝室や病室等に固定して、入浴補助作業等の看護作
業を行なうように構成することも可能である。FIG. 11 shows an embodiment in which the articulated robot of the present invention is applied to a care robot. The nursing care robot 80 of the present embodiment includes a multi-joint 2 of the present invention.
By the combined movement of the manipulators 81 and 82 composed of book arms, care work can be performed as if performed by a human. The outer peripheral surface of the arm is covered with a cover 90 made of a cushion material to provide safety. In the figure, reference numerals 83 and 83 denote stereoscopic cameras, which are capable of recognizing distances and sizes in a manner similar to human vision by monitoring stereoscopically. 84 is a sound sensor, and 85 is a communication antenna. Further, 86 is a GPS (Global Positioning System) device for determining the position of the robot, 87 is an alarm lamp, and 88 is a monitor. In addition,
In the present embodiment, the nursing work is formed in a self-propelled manner so that the nursing person can run on a wheelchair 89 as shown in FIG. It is also possible to configure so as to perform.
【0034】以上、本発明の多関節ロボットの種々の実
施形態を示したが、本発明の多関節ロボットは上記実施
形態に限るものでなく、その技術思想の範囲内で種々の
設計変更が可能である。例えば、オフセット回転関節と
同軸回転関節の組合せは上記実施形態に限るものでな
く、その用途に応じて種々の組合せが可能である。図6
はその組合せの変形例を示し、同軸回転関節及びオフセ
ット回転関節の構造は前記実施形態と同様であるので、
同一符号を示し、且つその配列は図面上から明らかであ
るので詳細な説明は省略する。なお、図6(d)におい
て、50はリンク結合調節機構部であり、フランジ継ぎ
手で構成され、該ロボットの補修時等に該部からアーム
を切り離して分離できるようになっている。また、該フ
ランジ継ぎ手を介して主動側リンク対する従動側リンク
の取付角度を調整することもできる。Although various embodiments of the articulated robot according to the present invention have been described above, the articulated robot according to the present invention is not limited to the above embodiment, and various design changes can be made within the scope of the technical concept. It is. For example, the combination of the offset rotary joint and the coaxial rotary joint is not limited to the above embodiment, and various combinations are possible according to the application. FIG.
Shows a modification of the combination, since the structure of the coaxial rotary joint and the offset rotary joint is the same as the above embodiment,
The same reference numerals are used, and the arrangement is clear from the drawings, so that detailed description is omitted. In FIG. 6D, reference numeral 50 denotes a link connection adjusting mechanism, which is constituted by a flange joint so that the arm can be separated and separated therefrom when the robot is repaired or the like. Further, the mounting angle of the driven side link with respect to the driven side link can be adjusted via the flange joint.
【0035】さらに、上記実施形態では、オフセット回
転関節及び同軸回転関節に電動直接駆動モータを採用し
ているが、必ずしもそれに限るものでなく、例えば、油
圧モータ又は電気・油圧モータを採用することもでき
る。さらに、同軸回転関節側のオフセット回転関節に油
圧モータ系を、エンドエフェクター側に電気モータを採
用して、ハイブリッド型にすることも可能である。Further, in the above embodiment, the electric direct drive motor is used for the offset rotary joint and the coaxial rotary joint. However, the present invention is not limited to this. For example, a hydraulic motor or an electric / hydraulic motor may be used. it can. Furthermore, it is also possible to adopt a hybrid type by employing a hydraulic motor system for the offset rotary joint on the coaxial rotary joint side and an electric motor for the end effector side.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明のオフセット回転関節は、従動側
リンクがリンク軸線とオフセット回転軸線との交点を頂
点として、オフセット角度の円錐回転運動するので、該
オフセット回転関節を複数設けることによって、回転運
動のみの簡単な機構で、エンドエフェクターの広可動範
囲での精密な三次元位置決めができる。そして、軸回転
のみであるから、容易に精密な位置決め制御が可能であ
り、しかも大きなトルクを伝えることができる。また、
回転駆動モータに電動直接駆動モータを採用することに
よって、関節を小型軽量に形成することができ、且つ中
空の関節を得ることができる。According to the offset rotary joint of the present invention, the driven side link makes a conical rotational motion of the offset angle with the vertex at the intersection of the link axis and the offset rotary axis. With a simple mechanism consisting of only movement, precise three-dimensional positioning of the end effector over a wide movable range is possible. Since only the shaft is rotated, precise positioning control can be easily performed, and a large torque can be transmitted. Also,
By employing an electric direct drive motor as the rotary drive motor, the joint can be formed small and lightweight, and a hollow joint can be obtained.
【0037】本発明の多関節ロボットは、回転機構のみ
を持つ関節の組合せで多自由度の動きを得ることがで
き、従来の多関節ロボットと比較して飛躍的に関節の重
量軽減ができ、しかも高パワーを得ることができて自重
に対するペイロードが大きく、多段連接ができて可動範
囲が広く複雑な精密な動きをすることができる。The articulated robot of the present invention can obtain a multi-degree-of-freedom movement by a combination of joints having only a rotation mechanism, and can dramatically reduce the weight of the joint as compared with a conventional articulated robot. In addition, a high power can be obtained, the payload with respect to its own weight is large, and a multi-stage connection can be performed, and the movable range is wide and complicated precise movement can be performed.
【0038】本発明の多関節ロボットは、オフセット回
転関節及び同軸回転関節を含むアーム全体を連続中空筒
体に形成できるので、アーム内に可撓性ホース等を設け
ることによって、直接ロボット本体から種々の物質やエ
ネルギー又は信号等の供給路として使用することがで
き、しかも該供給路がアーム筒内にあり、直接外部環境
に曝されることがなく保護されるから、悪環境での物質
供給等が可能となり、一段と多用途に適用できるロボッ
トを得ることができる。In the articulated robot of the present invention, the entire arm including the offset rotary joint and the coaxial rotary joint can be formed in a continuous hollow cylindrical body. It can be used as a supply path for substances, energy or signals, etc., and since the supply path is in the arm cylinder and protected without being directly exposed to the external environment, it can be used to supply substances in a bad environment. Can be obtained, and a robot that can be used for more various purposes can be obtained.
【図1】本発明の多関節ロボットの実施形態を示す正面
図であり、エンドエフェクターを複雑な方向に向けた時
の曲折動作概要図である。FIG. 1 is a front view showing an embodiment of an articulated robot according to the present invention, and is a schematic diagram of a bending operation when an end effector is turned in a complicated direction.
【図2】その各オフセット回転関節を一直線状に伸展し
た状態を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing a state where each offset rotary joint is extended in a straight line.
【図3】その作動正面図であり、アーム自体をハンド機
構として被取扱物に巻き付けて保持したときの動作概要
図である。FIG. 3 is a front view of the operation, and is an operation schematic diagram when the arm itself is wound around an object to be handled and held as a hand mechanism.
【図4】(a)はそのオフセット回転関節及び同軸回転
関節の実施形態を示す正面断面図であり、(b)はその
スリップリング部の拡大図である。FIG. 4 (a) is a front sectional view showing an embodiment of the offset rotary joint and the coaxial rotary joint, and FIG. 4 (b) is an enlarged view of the slip ring portion.
【図5】(a)〜(d)は本発明の実施形態に係るオフ
セット回転関節の作動説明図である。FIGS. 5A to 5D are explanatory views of the operation of the offset rotary joint according to the embodiment of the present invention.
【図6】(a)〜(e)は本発明の実施形態に係るオフ
セット回転関節の多段連接における種々の組合せ形態を
示す要部正面図である。FIGS. 6 (a) to 6 (e) are main part front views showing various combinations in a multi-stage connection of the offset rotary joint according to the embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施形態に係る多関節ロボットのアー
ムに可撓性ホースを貫通させた状態での要部正面断面図
である。FIG. 7 is a front sectional view of a main part of the articulated robot according to the embodiment of the present invention in a state where a flexible hose is passed through the arm.
【図8】本発明の他の実施形態に係る多関節ロボットの
アームに可撓性ホースを貫通させた状態での要部正面断
面図である。FIG. 8 is a front sectional view of a main part of a multi-joint robot according to another embodiment of the present invention, in a state where a flexible hose is passed through the arm.
【図9】本発明の実施形態に係る多関節ロボットを消火
ロボットに適用した場合の、作業状態を示す模式図であ
る。FIG. 9 is a schematic diagram showing a working state when the articulated robot according to the embodiment of the present invention is applied to a fire fighting robot.
【図10】本発明の実施形態に係る多関節ロボットを修
理ロボットに適用した場合の、作業状態を示す模式図で
ある。FIG. 10 is a schematic diagram showing a working state when the articulated robot according to the embodiment of the present invention is applied to a repair robot.
【図11】本発明の実施形態に係る多関節ロボットを介
護ロボットに適用した場合の、作業状態を示す模式図で
ある。FIG. 11 is a schematic diagram showing a working state when the articulated robot according to the embodiment of the present invention is applied to a care robot.
1 ロボット 2、66、76 ア
ーム 3 ロボット本体 4 エンドエフェク
ター 5 オフセット回転関節 6 同軸回転関節 7 主動側リンク 8、13 作動面 9 従動側リンク 10 回転制御構体 14 ロータ側フレーム 15 ベアリング 16 ステータコイル 17 ロータマグネ
ット 18 エンコーダ盤 19 センサ 20 ブレーキ盤 21 ブレーキシュ
ー 22 アクチュエータ 23、46 電源・
信号線 24 スリップリング装置 25、41 アウタ
ーリング 26、42 インナーリング 28 本体フレーム 30 先端部同軸回転関節 31 視覚センサ 32 先端部リンク 33 リスト 34 ハンド 36 台車 37 上下駆動アクチュエータ 38 架台 39 電動式回転制御構体 40 スリップリン
グ装置 43 スプリング 45 可撓性パイプ 47 端子線 49 入力端子 50 出力端子 51 スリップ端子 60 消防車 62、73 ブーム
マスト 63、74 プラットホーム 65 消火ロボット 67 給水ホース装置 68、78 制御盤 70 化学プラント 71 クレーン車 75 修理ロボット 80 介護ロボット 81、82 マニピュレータ 83 立体カメラ 84 音センサ 85 通信アンテナ 86 GPS 87 警報ランプ 88 モニターDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot 2, 66, 76 Arm 3 Robot main body 4 End effector 5 Offset rotary joint 6 Coaxial rotary joint 7 Main drive side link 8, 13 Working surface 9 Follower side link 10 Rotation control structure 14 Rotor side frame 15 Bearing 16 Stator coil 17 Rotor Magnet 18 Encoder board 19 Sensor 20 Brake board 21 Brake shoe 22 Actuator 23, 46 Power supply
Signal line 24 Slip ring device 25, 41 Outer ring 26, 42 Inner ring 28 Body frame 30 Tip coaxial rotating joint 31 Visual sensor 32 Tip link 33 List 34 Hand 36 Cart 37 Vertical drive actuator 38 Mount 39 Electric rotation control structure Reference Signs List 40 Slip ring device 43 Spring 45 Flexible pipe 47 Terminal wire 49 Input terminal 50 Output terminal 51 Slip terminal 60 Fire truck 62, 73 Boom mast 63, 74 Platform 65 Fire extinguishing robot 67 Water supply hose device 68, 78 Control panel 70 Chemical plant 71 Crane Truck 75 Repair Robot 80 Care Robot 81, 82 Manipulator 83 Stereo Camera 84 Sound Sensor 85 Communication Antenna 86 GPS 87 Alarm Lamp 88 Monitor
Claims (11)
線に対して傾斜させた面に回転駆動モータを備えた回転
制御構体を設け、前記回転駆動モータの固定部側に主動
側リンクを固定し且つロータ側に従動側リンクを固定し
て、従動側リンクがリンク軸線に対して傾斜したオフセ
ット回転軸線を有するようにしたことを特徴とするオフ
セット回転関節。1. A rotation control structure having a rotation drive motor provided on a surface inclined with respect to a link axis between links forming an arm, and a driving side link is fixed to a fixed portion of the rotation drive motor. An offset rotary joint, wherein the driven side link is fixed to the rotor side, and the driven side link has an offset rotation axis inclined with respect to the link axis.
駆動モータからなり、該コアレス電動直接駆動モータの
ステータ側に主動側リンクを、ロータ側に従動側リンク
を固定してなる請求項1記載のオフセット回転関節。2. The offset according to claim 1, wherein the rotary drive motor is a coreless electric direct drive motor, and a main drive link is fixed to a stator side of the coreless electric direct drive motor, and a driven link is fixed to the rotor side. Revolving joint.
気・油圧モータからなり、該油圧モータ又は電気・油圧
モータのハウジング側に主動側リンクを、ロータ側に従
動側リンクを固定してなる請求項1記載のオフセット回
転関節。3. A rotary drive motor comprising a hydraulic motor or an electric / hydraulic motor, wherein a main drive side link is fixed to a housing side of the hydraulic motor or an electric / hydraulic motor, and a driven side link is fixed to a rotor side. The offset rotary joint according to 1.
エンコーダ、ブレーキ装置、及びスリップリングからな
るリング形状に形成され、前記主動側リンク及び前記従
動側リンクと連続中空構造となっている請求項2又は3
記載のオフセット回転関節。4. The method according to claim 1, wherein the rotation control structure comprises: a rotation drive motor;
4. A ring-shaped structure including an encoder, a brake device, and a slip ring, and has a continuous hollow structure with the driving side link and the driven side link. 5.
The described offset rotary joint.
と従動側リンク間に、リンク軸線に対して傾斜させた面
に回転駆動モータを備えた回転制御構体を設けて、前記
従動側リンクが前記リンク軸線に対して傾斜したオフセ
ット回転軸線を有するオフセット回転関節を構成し、該
オフセット回転関節をロボット本体とエンドエフェクタ
ーとの間に複数段設け、前記オフセット回転関節の複合
運動により前記エンドエフェクターの3次元位置決めが
行えるようにしたことを特徴とするオフセット回転関節
を有する多関節ロボット。5. A rotation control structure having a rotation drive motor on a surface inclined with respect to a link axis is provided between a driven side link and a driven side link of a link constituting an arm, and the driven side link is provided with a rotation control structure. An offset rotary joint having an offset rotary axis inclined with respect to the link axis is provided, and the offset rotary joint is provided in a plurality of stages between the robot body and the end effector. An articulated robot having an offset rotary joint, characterized in that three-dimensional positioning can be performed.
駆動モータである請求項5記載の多関節ロボット。6. The articulated robot according to claim 5, wherein said rotary drive motor is a coreless electric direct drive motor.
軸線を有するように従動側リンクと主動側リンク間に設
けられた回転制御構体からなる同軸回転関節を有する請
求項5又は6記載の多関節ロボット。7. The multi-joint according to claim 5, further comprising a coaxial rotary joint comprising a rotation control structure provided between the driven link and the driven link such that the driven link and the driven link have the same rotation axis. Articulated robot.
展調整機構を設けた請求項5、6又は7記載の多関節ロ
ボット。8. The articulated robot according to claim 5, wherein a rotation / extension adjustment mechanism is provided between the offset rotation joints.
前記同軸回転関節、及び回転・伸展調整機構がそれぞれ
中空構造に構成されてアームが連続中空部を有し、該ア
ームの連続中空部に可撓ホースや電源・信号線を配設し
て、被供給体に燃料・電力補給及び信号を伝達すること
ができる請求項5〜8何れか記載の多関節ロボット。9. The link, the offset rotary joint,
The coaxial rotary joint and the rotation / extension adjustment mechanism are each formed in a hollow structure, the arm has a continuous hollow portion, and a flexible hose or a power supply / signal line is provided in the continuous hollow portion of the arm to be covered. The articulated robot according to any one of claims 5 to 8, wherein the articulated robot is capable of transmitting a fuel / electric power supply and a signal to a supply body.
の回転駆動モータに油圧モータ系を、前記エンドファク
ター側のオフセット回転関節の回転駆動モータに電気モ
ータを適用してハイブリッド型に適用できるようにした
請求項5〜9何れか記載の多関節ロボット。10. A hybrid type in which a hydraulic motor system is applied to a rotary drive motor of an offset rotary joint on the robot body side and an electric motor is applied to a rotary drive motor of an offset rotary joint on the end factor side. Item 10. An articulated robot according to any one of Items 5 to 9.
るアームが、耐水性、耐熱性のある材料からなるカバー
で覆われている請求項5〜10何れか記載の多関節ロボ
ット。11. The articulated robot according to claim 5, wherein the arm including each link and each rotation control structure is covered with a cover made of a water-resistant and heat-resistant material.
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