特許ウォッチ

公開番号2025060204
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023170785
出願日2023-09-29
発明の名称多関節ロボット、及びモバイルロボット
出願人オムロン株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類B25J 9/06 20060101AFI20250403BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】基部に旋回軸を備えることを前提として、旋回軸の方向に基部から離れた可変位置である第二リンクの先端側に操作の実質的な起点となる関節を配置可能にするとともに、関節の総数がなるべく少ない構造で、起点利用型物体操作ができるようにする。
【解決手段】多関節ロボットは、基部から離れた可変位置である第二リンクの先端側に操作の実質的な起点となる関節を設け、第二リンクの先端側の関節を含む第三リンク調節部に第三リンクを介し接続されるハンドを備え、第三リンク調節部は、直列に接続され回転軸の方向が互いに直交する少なくとも2つの関節を備え前記第三リンクの長さ方向を任意の方向に向けることができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基部に接続され前記基部に対して特定の方向の第一回転軸を有する第一関節と、
前記第一関節に他の関節を介在させることなく接続され、前記第一回転軸に対して直交する方向の第二回転軸を有する第二関節と、
前記第二関節に一端が接続され、前記第二回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第一リンクと、
前記第一リンクの他端に設けられ、前記第二回転軸と平行な第三回転軸を有する第三関節と、
前記第三関節に一端が接続され、前記第三回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第二リンクと、
前記第二リンクの他端に設けられる第三リンク調節部と、
前記第三リンク調節部に一端が接続される第三リンクと、
前記第三リンク調節部に前記第三リンクを介して接続されるエンドエフェクタと、
を備え、
前記第三リンク調節部は、直列に接続され回転軸の方向が互いに直交する少なくとも２つの関節を備え、前記第三リンクの長さ方向を任意の方向に向けることができる、
多関節ロボット。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第三リンク調節部は、前記第二リンクの長さ方向に対して直交し、かつ、前記第二回転軸及び前記第三回転軸に対して平行な方向又は直交する方向の第四回転軸を有する第四関節、前記第四関節と前記第三リンクとの間に設けられ前記第四回転軸に対して直交する方向の第五回転軸を有する第五関節及び前記第五関節と前記第三リンクとの間に設けられ前記第五回転軸に対して直交する方向の第六回転軸を有する第六関節を備え、
前記第四回転軸と前記第六回転軸とは、前記第五回転軸の方向に離隔し、
前記第三リンクの長さ方向は、前記第六回転軸に対して垂直な方向である、
請求項１に記載の多関節ロボット。
【請求項３】
前記第三リンク調節部は、前記第二リンクの長さ方向に対して平行な方向の第四回転軸又は前記第二リンクの長さ方向に対して直交し、かつ、前記第二回転軸及び前記第三回転軸に対して直交する方向の第四回転軸を有する第四関節、前記第四関節と前記第三リンクとの間に設けられ前記第四回転軸に対して直交する方向の第五回転軸を有する第五関節、前記第五関節に一端が接続され前記第五回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第四リンク及び前記第四リンクの他端に設けられ前記第四リンクの長さ方向に対して直交し、かつ、前記第五回転軸に対して直交する方向の第六回転軸を有する第六関節を備え、
前記第三リンクの長さ方向は、前記第六回転軸に対して垂直な方向である、
請求項１に記載の多関節ロボット。
【請求項４】
前記第三リンク調節部は、前記第二リンクの長さ方向に対して平行な方向の第四回転軸又は第二リンクの長さ方向に対して直交し、かつ、前記第二回転軸及び前記第三回転軸に対して直交する方向の第四回転軸を有する第四関節及び前記第四関節と前記第三リンクとの間に設けられ前記第四回転軸に対して直交する方向の第五回転軸を有する第五関節を備え、
前記第三リンクの長さ方向は、前記第五回転軸に対して垂直な方向である、
請求項１に記載の多関節ロボット。
【請求項５】
前記第三リンクと前記エンドエフェクタとの間に設けられ、回転軸の方向が互いに直交する２つの関節をさらに備える請求項１に記載の多関節ロボット。
【請求項６】
前記第三リンク調節部が備える関節のうち前記第二リンクに最も近い位置に設けられた関節の近傍に撮像装置を備える請求項１に記載の多関節ロボット。
【請求項７】
前記撮像装置をチルト方向又はパン方向の少なくとも一方向に回転可能に支持する架台、をさらに備える請求項６に記載の多関節ロボット。
【請求項８】
前記撮像装置は、前記第三リンク調節部が備える関節のうち前記第二リンクに最も近い位置に設けられた関節よりも前記基部の側に備えられ、
前記架台は、前記撮像装置をロール方向に回転させない、請求項７に記載の多関節ロボット。
【請求項９】
前記第三リンク調節部が備える関節のうち前記第二リンクに最も近い位置に設けられた関節は、前記第二回転軸及び前記第三回転軸に対して平行な方向の第四回転軸を有する第四関節であり、
前記撮像装置は、前記第四関節よりも前記エンドエフェクタの側に備えられ、
前記架台は、前記撮像装置をロール方向に回転させない、請求項７に記載の多関節ロボット。
【請求項１０】
前記第三リンク調節部が備える関節のうち前記第二リンクに最も近い位置に設けられた関節は、前記第二回転軸及び前記第三回転軸に対して平行な方向の第四回転軸を有する第四関節であり、
前記撮像装置は、前記第四関節よりも前記エンドエフェクタの側に備えられる、
請求項６に記載の多関節ロボット。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、多関節ロボット、及びモバイルロボットに関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、６軸多関節型ロボットが記載されている。具体的には、ロボットは、ベースに対して回転可能に支持された旋回胴と、旋回胴に対して回転可能に支持された第１アームと、第１アームに対して回転可能に支持された第２アームとを備えている。さらに、ロボットは、第２アームの先端に、３軸の手首ユニットを備え、手首ユニット先端には、ワークを把持する等の作業を行うツールであるハンドが装着されている。そして、ベースに対する旋回胴、旋回胴に対する第１アーム、第１アームに対する第２アームの移動を組み合わせることにより、手首ユニットを動作範囲内の任意の３次元位置に配置することができ、３軸の手首ユニットを作動させることにより、ハンドの姿勢を任意に移動させることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１８１４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多関節ロボットの用途には、アームの基部が背の低い台車上のような床面に近い低い位置にあり、アームに支持されたハンドが床面から一定の高さがある場所で対象物を操作する用途がある。このような操作の第１の例として机の上に置かれた対象物を把持して対象物の位置や姿勢を変える操作、第２の例として多段の棚の奥の方に置かれた対象物を把持して対象物及びアームが上下の棚や棚上の横に置かれた他の物体に接触しないように対象物を引き出す操作がある。第１の例の場合には、机の面よりも高い位置に操作の実質的な起点となる関節（人体で例えれば肩に相当する関節）の位置を確保し、その関節よりもハンド側の部分で対象物の操作に必要な自由な動きができる必要がある。第２の例の場合には、対象物が置かれた棚の高さに操作の実質的な起点となる関節の位置を確保し、アームのハンドに近い部分を水平な姿勢に維持しつつ、操作の実質的な起点となる関節を水平な方向（対象物を引き出す方向）に移動させる必要がある。第１の例及び第２の例に代表されるような物体操作を起点利用型物体操作とよぶ。
【０００５】
特許文献１に記載の６軸多関節ロボットでは、３次元位置を自由に調整できる関節は第２アームの先端の関節であり、第２アームの先端に備えられているのは３軸の手首ユニットだけであるから、第２アームの先端の関節を起点とする物体操作はできない。一方、多関節ロボットの関節数を十分多くすれば、第１の例及び第２の例のような操作も可能となるが、必要以上に多くの数の関節を備えることは、コストの増加、重量の増加、消費電力の増加などの面で不利である。
【０００６】
本開示は、基部に旋回軸を備えることを前提として、旋回軸の方向に基部から離れた可変位置に操作の実質的な起点となる関節を配置可能にするとともに、関節の総数がなるべく少ない構造で、起点利用型物体操作ができる多関節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】
【０００７】
本開示の一態様は、基部に接続され基部に対して特定の方向の第一回転軸を有する第一関節と、前記第一関節に他の関節を介在させることなく接続され、前記第一回転軸に対して直交する方向の第二回転軸を有する第二関節と、前記第二関節に一端が接続され、前記第二回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第一リンクと、前記第一リンクの他端に設けられ、前記第二回転軸と平行な第三回転軸を有する第三関節と、前記第三関節に一端が接続され、前記第三回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第二リンクと、前記第二リンクの他端に設けられる第三リンク調節部と、前記第三リンク調節部に一端が接続される第三リンクと、前記第三リンク調節部に前記第三リンクを介して接続されるエンドエフェクタを備え、前記第三リンク調節部は、直列に接続され回転軸の方向が互いに直交する少なくとも２つの関節を備え前記第三リンクの長さ方向を任意の方向に向けることができる多関節ロボットである。
【０００８】
本開示の他の態様は、基部に接続され基部に対して特定の方向の第一回転軸を有する第一関節と、前記第一関節に他の関節を介在させることなく接続され、前記第一回転軸に対して直交する方向の第二回転軸を有する第二関節と、前記第二関節に一端が接続され、前記第二回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第一リンクと、前記第一リンクの他端に設けられ、前記第二回転軸と平行な第三回転軸を有する第三関節と、前記第三関節に一端が接続され、前記第三回転軸に対して垂直な方向に長さを有する第二リンクと、前記第二リンクの他端に設けられる第三リンク調節部と、前記第三リンク調節部に一端が接続さる第三リンクと、前記第三リンク調節部に前記第三リンクを介して接続されるエンドエフェクタを備え、前記第三リンク調節部は、直列に接続され回転軸の方向が互いに直交する少なくとも２つの関節を備え前記第三リンクの長さ方向を任意の方向に向けることができる多関節ロボットと、前記多関節ロボットを移動させる移動機構と、を有するモバイルロボットである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、基部に旋回軸を備えることを前提として、旋回軸の方向に基部から離れた可変位置である第二リンクの先端側に操作の実質的な起点となる関節を配置可能にするとともに、関節の総数がなるべく少ない構造で、起点利用型物体操作ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は第一実施形態の多関節ロボットを示す斜視図である。
図２Ａは第一実施形態の多関節ロボットの関節の動作を示す説明図である。
図２Ｂは第一実施形態の多関節ロボットの関節の動作を示す説明図である。
図２Ｃは第一実施形態の多関節ロボットの関節の動作を示す説明図である。
図３は第一実施形態の多関節ロボットを示す概略側面図である。
図４は第一実施形態の多関節ロボットを示す概略平面図である。
図５は第一実施形態の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。
図６は第一実施形態の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。
図７は第一実施形態の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。
図８は第一実施形態の多関節ロボットの動作を示す概略平面図である。
図９Ａは第一実施形態の多関節ロボットのリンクの組合せ例を示す説明図である。
図９Ｂは第一実施形態の多関節ロボットのリンクの組合せ例を示す説明図である。
図１０は第一実施形態の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。
図１１は第一変形例の具体例の多関節ロボットを示す概略側面図である。
図１２Ａは第一変形例の具体例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。
図１２Ｂは第一変形例の具体例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。
図１２Ｃは第一変形例の具体例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。
図１２Ｄは第一変形例の具体例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。
図１２Ｅは第一変形例の具体例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。
図１３は第二変形例の具体例の多関節ロボットを示す概略側面図である。
図１４は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。
図１５は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。
図１６は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。
図１７は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。
図１８Ａは第二変形例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。
図１８Ｂは第二変形例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。
図１９は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。
図２０は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略平面図である。
図２１は第二変形例の多関節ロボットの動作を示す概略平面図である。
図２２は第三変形例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す概略側面図である。
図２３は第三変形例の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。
図２４は第三変形例の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。
図２５は第一実施形態の多関節ロボットの関節を示す概略側面図である。
図２６は第一実施形態の多関節ロボットの関節の動作を示す概略側面図である。
図２７は第一実施形態の多関節ロボットの動作を示す概略側面図である。
図２８Ａは第一実施形態の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。
図２８Ｂは第一実施形態の多関節ロボットの関節の組合せ例を示す説明図である。
図２９は第一実施形態の多関節ロボットを示す概略側面図である。
図３０は第四変形例の多関節ロボットを示す概略側面図である。
図３１は第五変形例の多関節ロボットを示す概略側面図である。
図３２は第六変形例の多関節ロボットを示す概略側面図である。
図３３は第一実施形態のモバイルロボットを示す概略側面図である。
図３４は第一実施形態のモバイルロボットを示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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