特許ウォッチ

公開番号2025060206
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023170787
出願日2023-09-29
発明の名称モバイルロボット
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 5/00 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】モバイルロボットの旋回走行時に、転倒を抑制しつつ周囲の物体へのアーム部の接触を抑制する。
【解決手段】モバイルロボットは、台車部と、台車部を旋回走行させる移動機構と、台車部に接続される第一関節と、第一関節に接続される台車側アーム調整部と、台車側アーム調整部に接続される中間アーム調整部と、中間アーム調整部に接続される先端側アーム領域と、を含むアーム部と、制御部と、を備え、台車側アーム調整部は、第一回転軸に直交する1つの直交回転軸を含む1つの関節、又は第一回転軸と直交し互いに平行である複数の直交回転軸を含む複数の関節を含み、制御部は、台車部の旋回走行時に、アーム部の重心位置が旋回開始前の重心位置よりも旋回中心に近づく方向に移動するように第一関節を制御し、先端側アーム領域が第一関節の回転による先端側アーム領域の移動の方向と逆方向の成分を有する方向に移動するように中間アーム調整部を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
台車部と、
前記台車部を旋回走行させる移動機構と、
前記台車部に接続され鉛直方向の第一回転軸を有する第一関節と、第一端部及び第二端部を有し前記第一端部が前記第一関節に接続される台車側アーム調整部と、第三端部及び第四端部を有し前記第三端部が前記第二端部に接続される中間アーム調整部と、前記第四端部に接続される先端側アーム領域と、を含むアーム部と、
前記移動機構及び前記アーム部を制御する制御部と、
を備え、
前記台車側アーム調整部は、前記第一回転軸に直交する１つの直交回転軸を含む１つの関節、又は前記第一回転軸と直交し互いに平行である複数の直交回転軸をそれぞれ含む複数の関節を含み、
前記制御部は、
前記台車部の旋回走行時に、前記アーム部の重心位置が旋回開始前の重心位置よりも旋回中心に近づく方向に移動するように前記第一関節を制御し、前記中間アーム調整部を動作させない場合に比べて前記先端側アーム領域が前記第一関節の回転による前記先端側アーム領域の移動の方向と逆方向の成分を有する方向に移動するように前記中間アーム調整部を制御する、モバイルロボット。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記アーム部の重心位置が前記第一回転軸に対して前記台車部の進行方向前側にある状態で、前記アーム部の重心位置が旋回開始前の重心位置よりも旋回中心に近づく方向に移動するように前記第一関節を制御し、前記中間アーム調整部を動作させない場合に比べて前記先端側アーム領域が旋回中心から遠ざかる方向に移動するように前記中間アーム調整部を制御する、請求項１に記載のモバイルロボット。
【請求項３】
前記制御部は、前記アーム部の重心位置が前記第一回転軸に対して前記台車部の進行方向後側にある状態で、前記アーム部の重心位置が旋回開始前の重心位置よりも旋回中心に近づく方向に移動するように前記第一関節を制御し、前記中間アーム調整部を動作させない場合に比べて前記先端側アーム領域が旋回中心の方向に移動するように前記中間アーム調整部を制御する、請求項１に記載のモバイルロボット。
【請求項４】
前記中間アーム調整部は、前記直交回転軸と直交する第五回転軸を有する第五関節と、前記第五回転軸と直交する第六回転軸を有し前記第五関節よりも前記台車側アーム調整部とは反対側にある第六関節と、を含む、請求項１に記載のモバイルロボット。
【請求項５】
前記台車側アーム調整部は、
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、前記第三回転軸と平行な第四回転軸を有する第四関節と、
を含む請求項１に記載のモバイルロボット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、モバイルロボットに関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、ヴィークル上にマニピュレータが搭載されたヴィークル搭載型マニピュレータにおいて、作業時に転倒を防止するための安定性について記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
「ヴィークル搭載型マニピュレータの安定化制御」計測自動制御学会論文集Ｖｏｌ.３１,Ｎｏ．７，８６１/８７０（１９９５)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
物体を把持して操作すること及び物体を搬送することのために、台車部と、台車部に搭載されたアーム部とを備えるモバイルロボットを用いることができる。アーム部の好適な基本構造の一つは、台車部に接続され鉛直方向の第一回転軸を有する第一関節と、下端が第一関節に接続される台車側アーム調整部を備え、さらに台車側アーム調整部の上端からエンドエフェクタに至る上肢部を備える構造である。台車側アーム調整部は、第一回転軸と直交する１つの直交回転軸を有する１つの関節、又は第一回転軸と直交し互いに平行である複数の直交回転軸をそれぞれ有する複数の関節を備える。モバイルロボットは、物体に対する操作を行うときは、上肢部を、概略、台車側アーム調整部の直交回転軸に直交する水平方向に伸ばす姿勢にする。上肢部を伸ばす水平面内方向は、第一回転軸を回転させることにより変えることができる。モバイルロボットは、走行するときは、上肢部を、概略、進行方向に伸ばす姿勢にする。このとき、台車側アーム調整部の直交回転軸は進行方向に対してほぼ垂直な水平方向となる。
【０００５】
モバイルロボットにおいては、加速走行、減速走行、又は旋回走行をするときに発生する慣性力によって転倒することを抑制する必要がある。加速走行又は減速走行をするときに発生する慣性力による転倒については、台車側アーム調整部の直交回転軸を有する関節を回転させてアーム部を前傾姿勢又は後傾姿勢にすることによって抑制することができる。旋回走行をするときに発生する慣性力による転倒を抑制するためには、アーム部の重心位置を進行方向に対して右方向又は左方向である旋回中心の方向に移動させる必要がある。アーム部の台車に近い位置に進行方向に平行な回転軸があればその回転軸よりも上方のアーム部を進行方向に対して右方向又は左方向に傾けることによって必要な重心移動ができるが、ここで想定している基本構造を有するアーム部は、台車側アーム調整部に進行方向に平行な回転軸を持たないので、アーム部のほぼ全体を進行方向に対して右方向又は左方向に傾けることができない。
【０００６】
本開示は、台車部と、台車部に搭載されたアーム部とを備え、アーム部は、台車部に接続され鉛直方向の第一回転軸を有する第一関節と、下端が第一関節に接続される台車側アーム調整部と、台車側アーム調整部の上端からエンドエフェクタに至る上肢部とを備え、台車側アーム調整部は、第一回転軸と直交する直交回転軸を有する１つの関節、又は第一回転軸と直交し互いに平行である複数の直交回転軸をそれぞれ有する複数の関節を備える構造のモバイルロボットにおいて、旋回走行時の転倒を抑制することを目的とする。さらに、旋回走行時の転倒を抑制するためのアーム部の動作を行う際に、アーム部の先端の動きを抑制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、台車部と、前記台車部を旋回走行させる移動機構と、前記台車部に接続され鉛直方向の第一回転軸を有する第一関節と、第一端部及び第二端部を有し前記第一端部が前記第一関節に接続される台車側アーム調整部と、第三端部及び第四端部を有し前記第三端部が前記第二端部に接続される中間アーム調整部と、前記第四端部に接続される先端側アーム領域と、を含むアーム部と、前記移動機構及び前記アーム部を制御する制御部と、を備え、前記台車側アーム調整部は、前記第一回転軸に直交する１つの直交回転軸を含む１つの関節、又は前記第一回転軸と直交し互いに平行である複数の直交回転軸をそれぞれ含む複数の関節を含み、前記制御部は、前記台車部の旋回走行時に、前記アーム部の重心位置が旋回開始前の重心位置よりも旋回中心に近づく方向に移動するように前記第一関節を制御し、前記中間アーム調整部を動作させない場合に比べて前記先端側アーム領域が前記第一関節の回転による前記先端側アーム領域の移動の方向と逆方向の成分を有する方向に移動するように前記中間アーム調整部を制御する、モバイルロボットである。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、台車部と、台車部に搭載されたアーム部とを備え、アーム部は、台車部に接続され鉛直方向の第一回転軸を有する第一関節と、下端が第一関節に接続される台車側アーム調整部と、台車側アーム調整部の上端からエンドエフェクタに至る上肢部とを備え、台車側アーム調整部は、第一回転軸と直交する直交回転軸を有する１つの関節、又は第一回転軸と直交し互いに平行である複数の直交回転軸をそれぞれ有する複数の関節を備える構造のモバイルロボットにおいて、旋回時の転倒を抑制できる。さらに、旋回時の転倒を抑制するためのアーム部の動作を行う際に、アーム部の先端の動きを抑制することができる。これにより、旋回走行中にアーム部の先端が周囲の物体に接触する危険性を低減することができる。また、アーム部の先端に物体を把持している場合には、旋回時の転倒を抑制するためのアーム部の動作に伴って把持している物体にかかる加速度を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は実施形態のモバイルロボットを示す斜視図である。
図２は実施形態のモバイルロボットの制御部を示す構成図である。
図３Ａは実施形態のモバイルロボットの関節の動作を示す説明図である。
図３Ｂは実施形態のモバイルロボットの関節の動作を示す説明図である。
図３Ｃは実施形態のモバイルロボットの関節の動作を示す説明図である。
図３ＤはＪＩＳ規格に従う場合の関節及びリンクの表記を示す説明図である。
図４は実施形態のモバイルロボットの代表姿勢を示す側面図である。
図５は実施形態のモバイルロボットの代表姿勢を示す平面図である。
図６は実施形態のモバイルロボットの代表姿勢におけるゼロ・モーメント・ポイントを示す背面図である。
図７は実施形態のモバイルロボットの旋回走行を示す平面図である。
図８Ａは実施形態のモバイルロボットの旋回走行時の第一関節の回転角度の時間変化を示すグラフである。
図８Ｂは実施形態のモバイルロボットの旋回走行時の第二関節の回転角度の時間変化を示すグラフである。
図８Ｃは実施形態のモバイルロボットの旋回走行時の第三関節の回転角度の時間変化を示すグラフである。
図８Ｄは実施形態のモバイルロボットの旋回走行時の第四関節の回転角度の時間変化を示すグラフである。
図８Ｅは実施形態のモバイルロボットの旋回走行時の第五関節の回転角度の時間変化を示すグラフである。
図８Ｆは実施形態のモバイルロボットの旋回走行時の第六関節の回転角度の時間変化を示すグラフである。
図８Ｇは実施形態のモバイルロボットの旋回走行時の第七関節の回転角度の時間変化を示すグラフである。
図８Ｈは実施形態のモバイルロボットの旋回走行時の第八関節の回転角度の時間変化を示すグラフである。
図９は実施形態のモバイルロボットの旋回走行時の動作を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一又は実質的に同等な要素、部材及び部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法及び比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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