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公開番号2025080911
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-27
出願番号2023194293
出願日2023-11-15
発明の名称テレスコピック型ロボットアーム及びその駆動方法
出願人国立大学法人東京科学大学
代理人個人
主分類B25J 18/02 20060101AFI20250520BHJP(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】曲げ量が大きい軽量化したテレスコピック型ロボットアーム及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】テレスコピック機構2は、基台1に固定された外筒21、カメラ3が設けられた内筒22、外筒21と内筒22との間の中間筒23、23’を有する。外筒21、中間筒23、23’及び内筒22の先端に設けられたガイド機構21b、23b、23’b、22bにワイヤ(ロープ)4-1を通過させ、ワイヤ4-1の一端は基台1内に設けられた曲げ用アクチュエータ5-1aに巻回され、ワイヤ4-1の他端は基台1内に設けられた曲げ用アクチュエータ5-1bに巻回される。ワイヤ4-1上には、径が異なる球状ストッパ8-1、8-2、8-3が形成されている。球状ストッパ8-1、8-2、8-3の径D1、D2、D3は曲げ用アクチュエータ5-1aから曲げ用アクチュエータ5-1bに向って順次大きくなっている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基台と、
前記基台に固定された外筒と、
前記外筒に内挿された内筒と、
前記外筒と前記内筒との間に内挿された少なくとも１つの中間筒と、
前記外筒の先端及び前記中間筒の先端に設けられ、第１、第２の孔を有する第１のガイド機構と、
前記内筒の先端に設けられた第２のガイド機構と、
前記基台内に設けられ、前記外筒に対して前記中間筒及び前記内筒を連動して展開するための伸縮用アクチュエータと、
前記基台内に設けられ、前記外筒に対して前記中間筒及び前記内筒を曲げるための第１、第２の曲げ用アクチュエータと、
前記第１の曲げ用アクチュエータから前記外筒の第１のガイド機構の第１の孔及び前記中間筒の第１のガイド機構の第１の孔を通過し、前記内筒の第２のガイド機構で折り返され、前記中間筒の第１のガイド機構の第２の孔及び前記外筒の第１のガイド機構の第２の孔を通過し、前記第２の曲げ用アクチュエータに巻回され、複数のストッパが固定されたワイヤと
を具備し、
前記複数のストッパの径は前記第１の曲げ用アクチュエータから前記第２の曲げ用アクチュエータに向って順次大きくなり、
前記外筒の第１のガイド機構の第１の孔の径及び前記中間筒の第１のガイド機構の第１の孔の径は前記ストッパの最大径より小さく、
前記外筒の第１のガイド機構の第２の孔の径及び前記中間筒の第１のガイド機構の第２の孔の径は前記ストッパの最大径より大きく、
前記外筒の第１のガイド機構の第１の孔は前記ストッパを通過させず、
前記中間筒の第１のガイド機構の第１の孔は前記複数のストッパの少なくとも１つのストッパを通過させ、前記少なくとも１つのストッパの前記第２の曲げ用アクチュエータ側の前記複数のストッパの他の１つのストッパを通過させず、
前記中間筒の長さは該中間筒の第１のガイド機構の第１の孔を通過したストッパと該ストッパに隣接して該第１の孔を通過できないストッパとの間の距離より大きいテレスコピック型ロボットアーム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記内筒の先端に設けられた第２のガイド機構はＵ字型プーリを具備する請求項１に記載のテレスコピック型ロボットアーム。
【請求項３】
前記第１の孔は前記ストッパを受けるための溝付き孔である請求項１に記載のテレスコピック型ロボットアーム。
【請求項４】
基台と、
前記基台に固定された外筒と、
前記外筒に内挿された内筒と、
前記外筒と前記内筒との間に内挿された少なくとも１つの中間筒と、
前記外筒の先端及び前記中間筒の先端に設けられ、孔を有する第１のガイド機構と、
前記内筒の先端に設けられた第２のガイド機構と、
前記基台内に設けられ、前記外筒に対して前記中間筒及び前記内筒を曲げるための曲げ用アクチュエータと、
前記内筒の第２のガイド機構に固定され、前記中間筒の第１のガイド機構の孔及び前記外筒の第１のガイド機構の孔を通過し、前記曲げ用アクチュエータに巻回され、複数のストッパが固定されたワイヤと
を具備し、
前記複数のストッパの径は前記曲げ用アクチュエータから前記内筒の第２のガイド機構に向って順次大きくなり、
前記外筒の第１のガイド機構の孔の径及び前記中間筒の第１のガイド機構の孔の径は前記曲げ用アクチュエータから前記内筒の第２のガイド機構に向って順次大きくなり、
前記外筒の第１のガイド機構の孔は前記ストッパを通過させず、
前記中間筒の第１のガイド機構の孔は前記複数のストッパの少なくとも１つのストッパを通過させ、前記少なくとも１つのストッパの前記内筒側の前記複数のストッパの他の１つのストッパを通過させず、
前記中間筒の長さは該中間筒の第１のガイド機構の孔を通過したストッパと該ストッパに隣接して該孔を通過できないストッパとの間の距離より大きく、
前記内筒の長さは前記内筒内のストッパと前記内筒の第２のガイド機構との間の距離より大きいテレスコピック型ロボットアーム。
【請求項５】
前記孔は前記ストッパを受けるための溝付き孔である請求項４に記載のテレスコピック型ロボットアーム。
【請求項６】
前記ストッパは球状ストッパである請求項１又は４に記載のテレスコピック型ロボットアーム。
【請求項７】
前記球状ストッパは、該球状ストッパに予め孔を形成し、前記ワイヤを該球状ストッパの該孔に１回又は複数回巻回したものである請求項６に記載のテレスコピック型ロボットアーム。
【請求項８】
前記球状ストッパは予め２つ割りした球状ストッパの中の円柱に前記ワイヤを１回又は複数回巻回した後に２つ割りした球状ストッパを接着したものである請求項６に記載のテレスコピック型ロボットアーム。
【請求項９】
前記球状ストッパは、該球状ストッパに予め孔を形成し、前記ワイヤを該球状ストッパの該孔に通し、該球状ストッパの前後で前記ワイヤの玉結びを形成した請求項６に記載のテレスコピック型ロボットアーム。
【請求項１０】
前記球状ストッパは、該球状ストッパに予め孔を形成し、前記ワイヤを該球状ストッパの該孔に通し、該球状ストッパから前記ワイヤをかしめた請求項６に記載のテレスコピック型ロボットアーム。
（【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】
本発明はテレスコピック型ロボットアーム及びその駆動方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
過酷事故後の原子力発電所において溶融した核燃料の観察をするためのカメラ駆動装置として、ロボットアームが必要である。
【０００３】
図７は従来のテレスコピック型ロボットアームの収納状態を示す正面図である（参照：特許文献１の図８～図１４）。
【０００４】
図７において、制御ユニット（図示せず）が内蔵されている基台１には外筒２１が固定され、外筒２１に内筒２２を内挿し、外筒２１と内筒２２との間に中間筒２３、２３’、２３”を挿入する。内筒２２の先端にはカメラ３が設けられる。図７においては、中間筒２３、２３’、２３”は３つであるが、他の数１つ、２つ、又は４つ以上になし得る。外筒２１、中間筒２３、２３’、２３”及び内筒２２は先端側程細くなるテレスコピック機構２をなし、基台１内に固定された図示しない伸縮用アクチュエータ（モータ、ワイヤ駆動、油空圧シリンダー等）によって径方向Ｒに直動して伸縮する。内筒２２、中間筒２３、２３’、２３”の先端にはワイヤ（ロープ）４－１、４－２、４－３の一端が固定され、ワイヤ４－１、４－２、４－３の他端は基台１内に固定された曲げ用アクチュエータ（モータ）５－１、５－２、５－３に巻回され、これにより、ワイヤ４－１、４－２、４－３の張力は曲げ用アクチュエータ５－１、５－２、５－３によって調整される。
【０００５】
また、外筒２１は支持棒６に図示しないアクチュエータによって角方向θに回転自在に支持され、支持棒６は移動台７に図示しないアクチュエータによって角方向φに回転自在に支持される。
【０００６】
さらに、ワイヤ４－１、４－２、４－３を導くために、外筒２１、中間筒２３、２３’、２３”にガイド機構２１ａ、２３ａ、２３’ａ、２３”ａ（図８参照）を設けてある。この場合、ガイド機構２１ａは各ワイヤ４－１、４－２、４－３に対して３つのプーリ（図９参照）を有するのに対し、ガイド機構２３ａ、２３’ａ、２３”ａは、各ワイヤ４－１、４－２、４－３に対して１つのプーリ（図９参照）を有する。尚、ガイド機構は外筒２１及び少なくとも１つの中間筒２３、２３’、２３”に設ければよい。
【０００７】
図８は図７のテレスコピック型ロボットアームの展開状態を示す正面図であり、（Ａ）は非曲げ状態を示し、（Ｂ）は曲げ状態を示す。
【０００８】
始めに、図８の（Ａ）を参照すると、基台１に内蔵した図示しない伸縮用アクチュエータによりテレスコピック機構２を径方向Ｒに直動して展開すると、テレスコピック機構２の各筒２１、２３、２３’、２３”、２２は構造的に片持ち機構をなすので、ロボットアームは消費電力を要せずに水平又は斜めの姿勢を保持することができる。このとき、ワイヤ４－１、４－２、４－３はガイド機構２１ａ、２３ａ、２３’ａ、２３”ａによりテレスコピック機構２の外筒２１、中間筒２３、２３’、２３”及び内筒２２に沿って存在する。
【０００９】
次に、図８の（Ｂ）を参照すると、曲げ用アクチュエータ５－１によりワイヤ４－１を巻き上げると、ワイヤ４－１はガイド機構２１ａからガイド機構２３ａ、２３’ａ、２３”ａを折り返すことによって中間筒２３、２３’、２３”に曲げモーメントを発生し、この結果、中間筒２３、２３’、２３”も上方に大きく曲がる。また、ワイヤ４－１はガイド機構２１ａから内筒２２に折り返すことによって内筒２２に曲げモーメントを発生し、この結果、内筒２２も上方に大きく曲がる。つまり、中間筒２３、２３’、２３”及び内筒２２はすべて上方に大きく曲がる。従って、ロボットアームの全体の変位量を大きくできる。
【００１０】
図９は図７、図８のワイヤ及びガイド機構の関係を示す図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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