JPS60201892A - 組立式ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はホームロボットの１つの分野であるホビーロボ
ットに係り、特に組立型ホビーキットとして好適な組立
式ロボットに関するものである。

［発明の背景〕 従来のホームロボット、特にホビー分野あるいはパソコ
ン等の演算処理装置の機械出力装置としてのロボットア
ームとしては、高級な専用機、例えば歩行ロボットなど
、又は手動スイッチ操作による固定型のロボツｌ−アー
ム、例えばおもちやロボット程度のものしか存在せず、
上記の目的のように、ユーザが組み立てられ、かつ任意
の形状、操作をユーザが開発できる形のものがめられて
いたが、これが存在しなかった。又メーカとしても標準
化した・部品装置を供給することにより、ユーザサイド
では開発指向を満足させる量産形のものが望まれていて
、実現させるものが存在しなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ホビーロボットとしての組立て式のロ
ボットアームの関節構造、アーム構造及びこれらの任意
の組合せを実現できるメカニズムを有する組立式ロボッ
トを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴とするところは、ロボットアームを関節部
とアーム部とに分離独立させることにより、標準的関節
とアームを寸法、パワー等により複数種準備させること
を可能とし、これにより任意の形状、大きさのロボット
アームを提′供できるようにすると共に、関節部にパワ
ー源、フィードバックユニットを集中させることにより
、ロボットアームとして必要な全ての機能を集約させる
とともに、アーム部の任意製作等をも実現させるように
したものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は、本発明の組立式ロボットにおける任意形状ロ
ボットアームの一形態を示したもので、ｎ個の自由度を
有する多関節型ロボットアームを示したものである。こ
こで、Ｊｌ、Ｊｎ　は紙面１ に設けたＸ−Ｙ平面でのＹ軸回りの回転をする関節部を
表し、ＪＴＩはＸ軸回りの回転をする関節部を表現して
おり、ＪＩ２ｙ　Ｊｌ　ｔ　Ｊ４　ｔ　Ｊｙｌ−２は夫
夫、紙面に垂直な軸Ｚ軸の回りの回転をする関節を表現
している。又Ｑ、、ｆｌ、、Ｑ、・・・はアームの長さ
を示したものである。この図では一般的なｎ自由度のア
ーム構成を示したが、これらの関節の組み合せは全く任
意に可能にすることが本発明の目的であり、又複数本の
腕に構成することもできることが本発明の特徴である。

本発明では、第１図に示すロボットアームを例にとると
、図中の各関節部を全く同一構造の関節で寸法、動力の
異なるシリーズ化した関節要素と、寸法の異なるアーム
要素を準備することにより、上に述べた任意自由度、任
意の大きさのロボットアームを選択的に組立てることが
できる。

第２図は本発明に用いられる標準関節部の構造を示す。

この関節は減速機を含むモータ部１にフィードバックユ
ニット２を直結させ、このモータ部１を内側ケーシング
３に固定し、軸受９を介して外側ケーシング４，４’　
、４’にカップリング１０を介して結合され、内側ケー
シング３と、外側ケーシング４，４’　、４’が相対的
回転変位を生じる構造としである。ここで４．４’　、
４’は別部材であるが、結゛合用ボルト１１により外側
ケーシングとして一体化した構造としてものである。

従って、これまでの範囲内でも夫々の部品ベースで提供
することにより、この関節部も又組立て方式としてユー
ザに提供することも可能となる。

次に、内側ケーシング３にアーム取付は部８を設け、外
側ケーシング４′にアーム取付は部７を設けることによ
り、このアーム取付は部７，８の間で図中Ｘ軸回りの回
転を実現させることができる。又外側ケーシング４にア
ーム取付は部５を設け、ヱイードバツクユニット２にア
ーム取付は部６を設けることにより、これ又Ｘ軸回りの
回転が得られるが、これらは第１図で示すところの関節
部Ｊ　１２１　Ｊ３ｙ　Ｊ４＋・・・、Ｊ、ｌ−２をア
ーム取付は部７，８で実現し、間接部Ｊ１＊Ｊｎ−１を
アーム取付は部５，６で実現し、第２図の構造を９０゜
回転することにより、取付部７，８で関節部ＪＴｌを実
現させていることになり、第１図で述べた全ての関節構
造を第２図に示すもので実現できることを示している。

ここで、モータのパワーをあるシリーズ化するとともに
１寸法もシリーズ化しておくことにより、全てのニーズ
に合致する関節を提供できることになる。

次にアームの構造を第３図〜第５図について説明する。

第３図は、第２図の各アーム取付は部に取付けるストレ
ートなアーム要素を示し、第４図は一端が傾きを有する
アーム要素を示す。この角度を適当にしておくとともに
、アーム自身の形を任意に構成できるとともに、これに
より、同一寸法にて、作業エリアの異なるロボットアー
ムを提供できるようにするものである。第５図はここで
は、ロボットの設置ベースとして用いるものを示したも
のである。これらの部材の寸法Ｑ、ｈ、　θ。

Ｌ等を適当なシリーズ化を実施することにより、前述し
た任意寸法、任意作業領域のロボットアームを形成する
ことができる。

第５図は、本発明の組立式ロボットの制御装置の構成例
を示したものである１図中１１は組立てられたロボット
アーム、１２はロボットの動力を与えるライン、１３は
フィードバックラインを示し、１４は各関節部のドライ
バアンプ及びサーボユニットを示し、１５は記憶ユニッ
ト、１６は手動操作スイッチ類を有する操作ユニットを
示し、１９．２０．２１は夫々相互間の信号ラインを示
す。１７は外部のパソコン等の演算処理ユニットを示し
、１８はこれら演算処理装置による制御信号ラインを示
すものである。このうち、ドライバアンプ、サーボユニ
ット１４、記憶ユニット１５、ライン１２．１９の組み
合せにより、直接手動操作方式を提供でき、またライン
１２．１３、ドライバ、サーボユニット１４、記憶ユニ
ット１５の組み合せにより１手動指令により、サーボ制
御的にロボットを制御することができ、さらにこれ番；
操作ユニット１６、ライン２１．２０を組み合せること
により１通常のティーチング・プレイバック方式を提供
でき、これに、演算処理ユニット１７とそのライン１８
を組み合せることにより、外部演算処理装置により、更
に高級なプログラム制御方式を提供できる。これらの第
６図の各要素をこれ又、標準ユニット化しておくことに
より、ユーザニーズに合った制御方式をこれ又選択組立
て式に提供できる。又、これらの要素を準備しておくこ
とにより、第６図で説明したように、パソコン等の外部
演算処理ユニットの機械出力装置としてのロボットアー
ムを提供できることになる。

以上説明したように、ホビーとしてのロボットアームと
して重要な概念である０選択組立て方式を本発明により
実現できることが明らかである。

上述した本発明の実施例によれば。

（１）ユーザが任意の目的、用途に合ったロボットアー
ムを選択組立て式に構成できる。

（２）選択組立て式に構成した自ボットアームを完全手
動、サーボ手動、プレイバック駆動、演算処理装置によ
るプログラム駆動が可能である。

（３）メーカ側として、寸法、動力等によりシリーズ化
した要素部品のみを準備することにより、ユーザニーズ
を満足させうるとともに、部品の共通化等により、量産
が可能となり、コスト低減を可能とし、低コストながら
高機能のロボットアームを構成することを可能とした。

（４）選択組立て方式の要素部品を提供していること及
び拡張方式制御装置を提供しているため。

全く新しい形のロボット（例えば多数本式アーム等）を
生み出すことも可能となり、ユーザの創造性を刺激し、
ホビー用として最適のものということができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、ユーザの要求する
任意の目的、用途に合ったロボットアームを選択的に組
立てることができ、その用途、機能を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロボットアームの構成側図、第２図は
本発明に用いられる関節部の断面図、第３図〜第５図は
本発明に用いられるアーム部品の例を示す図、第６図は
本発明に用いられる制御装置の構成図である。 ■・・・モータ部、２・・・フィードバックユニット、
３・・・内側ケーシング、４．４’　、４’・・・外側
ケーシング、５〜８・・・アーム取付は部、９・・・軸
受、１０・・・カップリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の関節部とアーム部およびこれらを制御するコ
   ントローラを有するロボットにおいて、ロボットアーム
   の関節部を直交座標系のｘ、ｙ。 Ｚの各軸回りの３軸の回転方向に自在にアームを取りつ
   けられる完全独立型の構造とするとともに、これらの関
   節を結合するアーム部材として、直線タイプ、台形タイ
   プ、任意角度設定型のアームを設けることにより、任意
   の形状のロボットアームを選択的に組立て形成できるよ
   うにしたことを特徴とする組立式ロボット。 ２、特許請求の範囲第１項記載の組立式ロボットにおい
   て、各関節部及びアーム部を夫々大きさ、寸法、重量、
   パワーについて標準化したものを準備したことを特徴と
   する組立式ロボット。 ３、特許請求の範囲第２項記載の組立式ロボットにおい
   て、関節部の構造を、関節回転部材、これを組み立てる
   べき結合部材、ベアリング、駆動用モータ、減速機およ
   びフィードバックユニットを標準化して準備したことを
   特徴とした組立式ロボット。 ４、特許請求の範囲第１項記載の組立式ロボットにおい
   て、このアームを駆動するためのドライブユニット、操
   作スイッチを必要数だけ準備し、安全手動で操作可能に
   したことを特徴とする組立式ロボット。 ５、特許請求の範囲第１項記載の組立式ロボットにおい
   て、各関節のフィードバック信号を取り入れる回路と、
   任意の一節角度設定スイッチ、及び速度設定スイッチを
   設けるとともに、ドライバ部において、速度、位置サー
   ボ系を構成することにより１手動サーボ方式でロボット
   アームを操作できるようにしたことを特徴とする組立式
   ロボット。 ６、特許請求の範囲第５項記載の組立式ロボットにおい
   て、記憶回路を設けることにより、スイッチ操作ｌこよ
   るティーチング作業及び記憶回路によるプレイバック作
   業を可能としたことを特徴とする組立式ロボット。 ７．特許請求の範囲第６項記載の組立式ロボツ１〜にお
   いて、パソコン等の演算装置に接続できる回路を設ける
   ことにより、ロボットに任意の動作を行なわしめること
   を可能とするとともに、パソコン等演算装置のプログラ
   ム実証用の機械端末出力装置としての機能を持たせたこ
   とを特徴とする組立式ロボット・