特開 2022-41124 マニピュレータ及びロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022041124

(43)【公開日】2022-03-11

(54)【発明の名称】マニピュレータ及びロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/06 20060101AFI20220304BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20220304BHJP

【ＦＩ】

B25J9/06 E

B25J13/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020146166

(22)【出願日】2020-08-31

(71)【出願人】

【識別番号】515130201

【氏名又は名称】株式会社Ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】鍋嶌 厚太

(72)【発明者】

【氏名】田中 悠輔

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707BS10

3C707BS26

3C707KS03

3C707KT01

3C707KT05

3C707LT06

(57)【要約】

【課題】 マニピュレータ及びロボットにおいて、撮像対象である操作対象物と周辺環境を撮影しやすくする。
【解決手段】 マニピュレータであって、エンドエフェクタが取り付けられるメインアームから分岐する分岐アームを有し、前記分岐アームは、撮像装置を有し、前記メインアームを動かさずとも前記撮像装置の撮像対象に対する位置を可変にする機構を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

マニピュレータであって、
エンドエフェクタが取り付けられるメインアームから分岐する分岐アームを有し、
前記分岐アームは、
撮像装置を有し、
前記メインアームを動かさずとも前記撮像装置の撮像対象に対する位置を可変にする機構を有する、マニピュレータ。

【請求項2】

前記分岐アームが有する前記機構は、前記分岐アームを屈伸させる回転関節、および、前記分岐アームを伸縮させる直動関節の少なくともいずれかを有し、いずれかの関節が可動することによって、前記メインアームを動かさずとも前記撮像装置の撮像対象に対する位置を可変にする、請求項１に記載のマニピュレータ。

【請求項3】

前記分岐アームが有する前記機構は、少なくとも、
前記撮像装置をチルト方向に回転させる第３の軸と、
前記第３の軸と回転軸が平行な第２の軸と、
前記第２の軸と回転軸が直交する第１の軸と、
を有し、
前記第３の軸は、前記第１の軸および前記第２の軸よりも前記撮像装置に近く、
前記第３の軸と前記第２の軸との間の距離は、前記第２の軸と前記第１の軸との間の距離よりも遠い、請求項１に記載のマニピュレータ。

【請求項4】

前記分岐アームが有する前記機構は、前記分岐アームの分岐部と前記撮像装置との間に設けられた、第１および第２の関節を有し、
前記第１の関節は、前記第２の関節が前記撮像装置を回転させる回転軸に直交する方向に、前記撮像装置の位置を移動させる、請求項１に記載のマニピュレータ。

【請求項5】

前記第２の関節は、前記第１の関節と前記撮像装置との間に設けられる、請求項４に記載のマニピュレータ。

【請求項6】

前記第１の関節は、回転軸が前記第２の関節の回転軸と平行な回転関節、または、直動軸が前記第２の関節の回転軸と直交する直動関節のいずれである、請求項４または５に記載のマニピュレータ。

【請求項7】

前記分岐アームが有する前記機構は、前記メインアームを動かさずとも前記撮像装置の撮像対象に対する姿勢も可変にする機構である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマニピュレータ。

【請求項8】

マニピュレータであって、
複数のリンク部のうち、エンドエフェクタが取り付けられるリンク部以外のいずれかのリンク部から分岐する、多軸の分岐アームと、
前記分岐アームの先端に取り付けられる撮像装置と、を有し、
前記撮像装置は、前記分岐アームが分岐する位置と前記エンドエフェクタとの間のアームの長さよりも前記分岐アームの長さの方が長い状態で撮影を行うことが可能である、マニピュレータ。

【請求項9】

前記分岐アームは、少なくとも２種類の回転機能と、前記撮像装置の撮像対象に対する位置を可変にするリフト機能とを有する、請求項８に記載のマニピュレータ。

【請求項10】

前記分岐アームの前記２種類の回転機能には、前記撮像装置をパン方向及びチルト方向に回転させる機能が含まれる、請求項９に記載のマニピュレータ。

【請求項11】

前記分岐アームは、エンドエフェクタが取り付けられるリンク部以外のリンク部のうち、先端から３番目のリンク部から分岐する、請求項８に記載のマニピュレータ。

【請求項12】

前記分岐アームは直動機構を有し、当該直動機構によって前記分岐アームを伸長することにより、前記撮像装置は、前記分岐アームが分岐する位置と前記エンドエフェクタとの間のアームの長さよりも前記分岐アームの長さの方が長い状態で撮影を行うことが可能である、請求項８に記載のマニピュレータ。

【請求項13】

前記分岐アームの先端には、更に、音入力装置、音出力装置、発光装置のうちのいずれかが取り付けられる、請求項８に記載のマニピュレータ。

【請求項14】

前記マニピュレータは、垂直多関節型のマニピュレータである、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のマニピュレータ。

【請求項15】

請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のマニピュレータと、
前記マニピュレータを移動させる移動体と
を有するロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、マニピュレータ及びロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

撮像装置により撮影された撮影画像を用いて、例えば、垂直多関節型のマニピュレータ等を動作させる、ビジュアルフィードバック制御技術が知られている。一般に、当該技術が適用される垂直多関節型のマニピュレータは、撮像装置を天井等の固定した位置に取り付けて撮像装置をマニピュレータの動作と連動させない構成と、撮像装置をエンドエフェクタ等に取り付けて撮像装置をマニピュレータの動作と連動させる構成とに大別することができる。なお、撮像装置の撮像対象は、エンドエフェクタの操作する操作対象物、および、その周辺環境の一方または両方である。

【0003】

このうち、撮像装置をマニピュレータの動作と連動させない構成の場合、操作対象物（撮像対象でもある）がマニピュレータのアームによって遮蔽され、操作対象物に対する視野が制限されることがある。

【0004】

一方、撮像装置をマニピュレータの動作と連動させる構成の場合、マニピュレータのアームによって遮蔽されることは回避されるが、例えば、エンドエフェクタが操作対象物を把持した後は、操作対象物によって、周辺環境（撮像対象）に対する視野が制限されることになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１－０００７０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示は、マニピュレータ及びロボットにおいて、撮像対象を撮影しやすくする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様によれば、例えば、以下のような構成を有する。即ち、
マニピュレータであって、
エンドエフェクタが取り付けられるメインアームから分岐する分岐アームを有し、
前記分岐アームは、
撮像装置を有し、
前記メインアームを動かさずとも前記撮像装置の撮像対象に対する位置を可変にする機構を有する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】垂直多関節型のマニピュレータを有するロボットの全体構成を示す図である。

【図2】メインアーム部の各リンク部及びエンドエフェクタの動作方向を示す図である。

【図3】サブアーム部の各リンク部及び撮像装置の動作方向を示す図である。

【図4】サブアーム部の長さと、メインアーム部の分岐位置とエンドエフェクタとの間のアームの長さとの関係を示す図である。

【図5】垂直多関節型のマニピュレータの動作例を示す第１の図である。

【図6】垂直多関節型のマニピュレータの動作例を示す第２の図である。

【図7】垂直多関節型のマニピュレータの動作例を示す第３の図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

【0010】

［第１の実施形態］
＜垂直多関節型のマニピュレータを有するロボットの全体構成＞
はじめに、垂直多関節型のマニピュレータを有するロボットの全体構成について説明する。図１は、垂直多関節型のマニピュレータを有するロボットの全体構成を示す図である。図１に示すように、ロボット１００は、垂直多関節型のマニピュレータ１１０と、移動体１５０とを有する。

【0011】

このうち、移動体１５０は、ロボット１００を移動させ、ロボット１００全体の位置を制御する。移動体１５０は、支持部１５１と、駆動部１５２と、制御装置１５３とを有する。

【0012】

支持部１５１は、垂直多関節型のマニピュレータ１１０を支持する基部である。駆動部１５２は、ロボット１００を任意の位置に移動させる。制御装置１５３は、垂直多関節型のマニピュレータ１１０の動作及び駆動部１５２の動作を制御する。

【0013】

一方、垂直多関節型のマニピュレータ１１０は、ビジュアルフィードバックにより不図示の操作対象物に対して所定の操作を行う。このマニピュレータ１１０は、図１中の点線Ｌより下側に示したメインアーム部１１０ａ及びエンドエフェクタ１１０ｂと、点線Ｌより上側に示したサブアーム部１１０ｃ（分岐アームの一例）及び撮像装置１１０ｄと、に大別することができる。すなわち、制御装置１５３は、撮像装置１１０ｄで撮影された撮影画像中から撮像対象を特定し、撮影画像を用いたビジュアルフィードバック制御により、メインアーム部１１０ａ及びサブアーム部１１０ｃの動作を制御する。そしてメインアーム部１１０ａを制御することでエンドエフェクタ１１０ｂの位置及び姿勢を適切に制御したり、サブアーム部１１０ｃを制御することで撮像装置１１０ｄの位置及び姿勢を適切に制御したりする。

【0014】

メインアーム部１１０ａは、複数のリンク部（第１のリンク部１１１ａ、第２のリンク部１１２ａ、第３のリンク部１１３ａ、第４のリンク部１１４ａ、第５のリンク部１１５ａ）を有する。

【0015】

第１のリンク部１１１ａの一方の端部は、移動体１５０に対して、回転部１２１を介して取り付けられる。また、第１のリンク部１１１ａは昇降機構を有し、他端には、回転部１２２を介して第２のリンク部１１２ａの一方の端部が取り付けられる。

【0016】

本実施形態において、第２のリンク部１１２ａの他方の端部には、分岐部１４０が形成されており、分岐部１４０には、サブアーム部１１０ｃが取り付けられる。すなわち、サブアーム部１１０ｃは、エンドエフェクタが取り付けられるメインアーム部１１０ａの途中から分岐するよう構成されている。また、分岐部１４０は、回転部１２３を有し、回転部１２３を介して、第３のリンク部１１３ａの一方の端部が取り付けられる。つまり、サブアーム部１１０ｃは、第３のリンク部１１３ａの根元から分岐する。

【0017】

第３のリンク部１１３ａの他方の端部には、回転部１２４を介して第４のリンク部１１４ａの一方の端部が取り付けられる。また、第４のリンク部１１４ａの他方の端部には、回転部１２５を介して、第５のリンク部１１５ａの一方の端部が取り付けられる。更に、第５のリンク部１１５ａの他方の端部には、回転部１２６を介して、把持機能を有するエンドエフェクタ１１０ｂが取り付けられる。

【0018】

このように、メインアーム部１１０ａは、６個の関節（基部から順に回転部１２１～１２６）及び１個の昇降機構と、５個のリンク（基部から順に第１のリンク部１１１ａ～第５のリンク部１１５ａ）とを有する。そして、メインアーム部１１０ａは、先端に取り付けられたエンドエフェクタ１１０ｂが操作対象物を把持する。

【0019】

つまり、メインアーム部１１０ａは、ビジュアルフィードバック制御により、６軸（６個の関節）と１昇降機構とを制御することで、エンドエフェクタ１１０ｂの位置及び姿勢を制御する。そして、エンドエフェクタ１１０ｂは、メインアーム部１１０ａにより制御された位置及び姿勢のもとで、ビジュアルフィードバック制御により、把持機能を制御し、操作対象物を把持する。

【0020】

一方、分岐部１４０に取り付けられたサブアーム部１１０ｃは、第１のリンク部１１１ｃ、第２のリンク部１１２ｃを有する。リンク長は、第１のリンク部１１１ｃよりも第２のリンク部１１２ｃのほうが長く、回転部１３３と回転部１３２との間の距離は、回転部１３２と回転部１３２との間の距離よりも遠い。

【0021】

第１のリンク部１１１ｃの一方の端部は、分岐部１４０に対して、回転部１３１を介して取り付けられる。また、第１のリンク部１１１ｃの他方の端部には、回転部１３２を介して第２のリンク部１１２ｃの一方の端部が取り付けられる。更に、第２のリンク部１１２ｃの他方の端部には、回転部１３３を介して、撮像装置１１０ｄが取り付けられる。

【0022】

このように、サブアーム部１１０ｃは、３個の関節（分岐部１４０から順に回転部１３１～１３３）と、２個のリンク（分岐部１４０から順に第１のリンク部１１１ｃ～第２のリンク部１１２ｃ）とを有する。そして、サブアーム部１１０ｃは、先端に取り付けられた撮像装置１１０ｄが、撮像対象（操作対象物や周辺環境等）を撮影する。

【0023】

つまり、サブアーム部１１０ｃは、ビジュアルフィードバック制御により、３軸（３個の関節）を制御することで、撮像装置１１０ｄの位置及び姿勢を３自由度で制御する。このとき、サブアーム部１１０ｃは、メインアーム部１１０ａとの干渉を回避するように３軸を制御する。また、撮像装置１１０ｄは、サブアーム部１１０ｃにより制御された位置及び姿勢のもとで、撮像対象（操作対象物や周辺環境等）を撮影し、撮影画像を出力する。この撮像装置１１０ｄの撮影方向は、回転部１３１、１３２、１３３の回転角度に依存するが、図１の場合には左方向であるとする。

【0024】

このように、マニピュレータ１１０は、
・メインアーム部１１０ａの動作の一部に連動する位置、かつ、
・エンドエフェクタ１１０ｂから離れた位置、
である、第３のリンク部１１３ａの根元からサブアーム部１１０ｃが分岐し、
・サブアーム部１１０ｃが分岐する位置とエンドエフェクタ１１０ｂとの間のアーム（本実施形態では、第３のリンク部１１３ａ～第５のリンク部１１５ａ及び回転部１２４～１２６）とは独立して、サブアーム部１１０ｃを、３自由度で制御する。

【0025】

換言すると、マニピュレータ１１０は、メインアーム部１１０ａを動かさずとも、メインアーム部１１０ａや操作対象物によって遮蔽されない位置及び姿勢で撮像装置１１０ｄによる撮影が行われるよう、サブアーム部１１０ｃを制御する。なお、メインアーム部１１０ａはビジュアルフィードバック制御のもと、動作してよい。すなわち、サブアーム部１１０ｃは、メインアーム部１１０ａを動かさずとも撮像装置１１０ｄの撮像対象（操作対象物や周辺環境等）に対する位置及び姿勢を可変にする機構を有し、かつ、撮像装置１１０ｄは撮像対象に対する位置及び姿勢を変えて撮像対象を撮影することができる。

【0026】

この結果、本実施形態に係るマニピュレータ１１０によれば、
・撮像装置１１０ｄが操作対象物を撮影する際、メインアーム部１１０ａによって遮蔽されるのを回避し、操作対象物を容易に撮影することができる。
・エンドエフェクタ１１０ｂが操作対象物を把持した後であっても、操作対象物によって遮蔽されるのを回避し、周辺環境を容易に撮影することができる（例えば、移動体１５０の移動を制御する際にも撮像装置１１０ｄの撮影画像を利用することができる）。

【0027】

＜メインアーム部の各リンク部及びエンドエフェクタの動作方向＞
次に、メインアーム部１１０ａの各リンク部（第１のリンク部１１１ａ～第５のリンク部１１５ａ）及びエンドエフェクタ１１０ｂの動作方向について説明する。図２は、メインアーム部の各リンク部及びエンドエフェクタの動作方向を示す図である。

【0028】

図２に示すように、回転部１２１に取り付けられた第１のリンク部１１１ａは、矢印２０１方向に回転する。これにより、メインアーム部１１０ａ及びエンドエフェクタ１１０ｂ全体の向きを変えることができる。例えばメインアーム部１１０ａ及びエンドエフェクタ１１０ｂはヨー（ＹＡＷ）方向に向きを変えることができる。また、第１のリンク部１１１ａは、昇降機構により、矢印２０２方向に上下動（伸縮）する。これにより、メインアーム部１１０ａ及びエンドエフェクタ１１０ｂ全体の高さを垂直方向に変えることができる。なお、回転部１２１の回転軸と昇降機構の昇降軸は一致していてもよい。本実施形態に係るマニピュレータ１１０は、回転部１２１の回転軸を、マニピュレータ１１０の上下方向とする。なお、本明細書（請求項を含む）において、「一致する」とは「ほぼ一致する」など実質的に一致する態様を含む。

【0029】

また、回転部１２２に取り付けられた第２のリンク部１１２ａは、矢印２０３方向に回転する。これにより、メインアーム部１１０ａの第２のリンク部１１２ａ以降の先端側のリンク部及びエンドエフェクタ１１０ｂを、回転部１２２周りにリフトさせることができる。なお、回転部１２２の回転軸は、昇降機構の昇降軸に直交またはほぼ直交していてもよい。本実施形態に係るマニピュレータ１１０は、回転部１２２の回転軸を、マニピュレータ１１０の左右方向とし、回転部１２１と回転部１２２それぞれの回転軸に直交する方向を、マニピュレータ１１０の前後方向とする。特にマニピュレータの前方とは、回転部１２２に取り付けられたリンク部１１２ａが屈曲する方向であり、図２の場合には左側の方向である。なお、本明細書（請求項を含む）において、「直交する」とは「ほぼ直交する」など実質的に直交する態様を含む。

【0030】

また、回転部１２３に取り付けられた第３のリンク部１１３ａは、矢印２０４方向に回転する。これにより、メインアーム部１１０ａの第３のリンク部１１３ａ以降の先端側のリンク部及びエンドエフェクタ１１０ｂを、回転部１２３周りにリフトさせることができる。なお、回転部１２３の回転軸は、回転部１２２の回転軸に平行またはほぼ平行であってもよい。なお、本明細書（請求項を含む）において、「平行である」とは「ほぼ平行である」など実質的に平行である態様を含む。

【0031】

また、回転部１２４に取り付けられた第４のリンク部１１４ａは、矢印２０５方向に回転する。これにより、メインアーム部１１０ａの第４のリンク部１１４ａ以降の先端側のリンク部及びエンドエフェクタ１１０ｂを、回転部１２４周りに回転させることができる。なお、回転部１２４の回転軸は、回転部１２３の回転軸に直交していてもよい。

【0032】

また、回転部１２５に取り付けられた第５のリンク部１１５ａは、矢印２０６方向に回転する。これにより、エンドエフェクタ１１０ｂをピッチ方向に回転させることができる。回転部１２５は、メインアーム部１１０ａを屈伸（屈曲及び伸展）させる回転部としては、メインアーム部１１０ａの最もエンドエフェクタ１１０ｂ側に設けられた回転部である。なお、回転部１２５の回転軸は、回転部１２４の回転軸に直交していてもよい。

【0033】

また、回転部１２６に取り付けられたエンドエフェクタ１１０ｂは、矢印２０７方向に回転する。これにより、エンドエフェクタ１１０ｂをロール方向に回転させることができる。なお、回転部１２６の回転軸は、回転部１２５の回転軸に直交していてもよい。

【0034】

＜サブアーム部の各リンク部の動作方向＞
次に、サブアーム部１１０ｃの各リンク部（第１のリンク部１１１ｃ、第２のリンク部１１２ｃ）及び撮像装置１１０ｄの動作方向について説明する。図３は、サブアーム部の各リンク部及び撮像装置の動作方向を示す図である。

【0035】

図３に示すように、回転部１３１に取り付けられた第１のリンク部１１１ｃは、矢印３０１方向に回転する。これにより、サブアーム部１１０ｃ及び撮像装置１１０ｄ全体の向きをパン方向に回転させることができる。なお、回転部１３１の回転軸は、回転部１２２、１２３の回転軸に直交していてもよい。また、回転部１３１の回転軸は、サブアーム部１１０ｃがメインアーム部１１０ａから分岐する面に直交していてもよい。また、回転部１３１の回転軸と第１のリンク部１１１ｃの長手方向とが一致していてもよい。

【0036】

また、回転部１３２に取り付けられた第２のリンク部１１２ｃは、矢印３０２方向に回転する。すなわち、回転部１３２は、サブアーム部１１０ｃを屈曲および伸展させる回転部（回転関節、回転機構）である。これにより、サブアーム部１１０ｃの第２のリンク部１１２ｃ及び撮像装置１１０ｄを回転部１３２周りにリフトさせることができる。なお、回転部１３２の回転軸は、回転部１３１の回転軸に直交していてもよい。

【0037】

また、回転部１３３に取り付けられた撮像装置１１０ｄは、矢印３０３方向に回転する。これにより、撮像装置１１０ｄをチルト方向に回転させることができる。なお、回転部１３３の回転軸は、回転部１３２の回転軸に平行であってもよい。そのため、回転部１３２は、回転部１３３の回転軸に直交する方向に、撮像装置１１０ｄの位置を移動させる。

【0038】

このようにサブアーム部１１０ｃは、自身が有する３軸を制御することで、メインアーム部１１０ａを動かさずとも、撮像装置１１０ｄと撮像対象との間に遮蔽物が入らないよう撮像装置１１０ｄを３次元的（上下前後左右方向）に動かし、当該撮像装置１１０ｄの撮像対象に対する位置および姿勢を可変にする。

【0039】

＜サブアーム部の長さ＞
次に、サブアーム部１１０ｃの長さについて、メインアーム部１１０ａとの関係に基づいて説明する。図４は、サブアーム部の長さと、メインアーム部の分岐部とエンドエフェクタとの間のアームの長さとの関係を示す図である。

【0040】

図４に示すように、サブアーム部１１０ｃの長さ（分岐部１４０からサブアーム部が分岐する位置（これを分岐位置と称す）と、回転部１３３の回転中心との間のアームの長さ）をＬｎ＿ｃとする。

【0041】

一方、図４に示すように、メインアーム部１１０ａのうち、分岐部１４０における分岐位置と、メインアーム部１１０ａを屈伸（屈曲及び伸展）させる関節として最もエンドエフェクタ１１０ｂに近い位置に設けられた回転部との間のアームの長さをＬｎ＿ａとする。具体的には、Ｌｎ＿ａは、分岐位置と回転部１２５の回転中心との間の長さに対応する。

【0042】

本実施形態に係るマニピュレータ１１０は、Ｌｎ＿ｃ＞Ｌｎ＿ａの関係が成立するように構成される。つまり、本実施形態に係るマニピュレータ１１０では、サブアーム部１１０ｃの回転部１３３を、メインアーム部１１０ａの回転部１２５よりも外側（図４の場合には左側。すなわち、撮像対象に近い側）に位置させることができるように、サブアーム部１１０ｃを構成する。これにより、撮像装置１１０ｄは、分岐位置とエンドエフェクタ１１０ｂとの間のアームの長さよりもサブアーム部１１０ｃの長さの方が長い状態で、撮影を行うことが可能である。この結果、エンドエフェクタ１１０ｂが操作対象物を把持する際に、撮像装置１１０ｄは、エンドエフェクタ１１０ｂによって遮蔽されることなく、操作対象物を近くからあるいは遠くから覗き込むように撮影することができる。

【0043】

なお、図４の例は、分岐位置が属する分岐部１４０の面（分岐面）に対して、直交する方向の長さ関係について説明したが、分岐位置が属する分岐部１４０の面（分岐面）に対して、平行な方向の長さについても同様の関係が成立するものとする。

【0044】

具体的には、サブアーム部１１０ｃにおいて、回転部１３２が、第２のリンク部１１２ｃを分岐面に平行となるように回転させた場合の、リンク部１１２ｃの長さ（回転部１２３よりも下方向に突出している部分の長さ）をＬｎ＿ｃ'とする。

【0045】

また、メインアーム部１１０ａにおいて、回転部１２３が、第３のリンク部１１３ａを分岐面に平行となるように回転させた場合の、回転部１２５の回転中心までのアームの長さ（ただし、回転部１２３よりも下方向に突出している部分のアームの長さ）をＬｎ＿ａ'とする。

【0046】

そして、本実施形態に係るマニピュレータ１１０は、Ｌｎ＿ｃ'＞Ｌｎ＿ａ'の関係が成立するように構成される。つまり、本実施形態に係るマニピュレータ１１０では、サブアーム部１１０ｃの回転部１３３を、メインアーム部１１０ａの回転部１２５よりも外側（図４の場合には下側。すなわち、撮像対象に近い側）に位置させることができるように、サブアーム部１１０ｃを構成する。

【0047】

以上の説明によれば、本実施形態に係るマニピュレータ１１０は、サブアーム部１１０ｃの一部であるリンク部１１２ｃが、メインアーム部１１０ａの一部であって分岐部１４０より先端側のリンク部１１４ａに平行であり、かつ、分岐部１４０側からみて回転部１３３が回転部１２５より外側に位置するような状態を、少なくとも１つ作り出せるように構成される。

【0048】

＜垂直多関節型のマニピュレータの動作例＞
次に、垂直多関節型のマニピュレータ１１０の動作例について説明する。図５から図７は、このマニピュレータの動作例を示す第１～第３の図である。各図の説明において、撮像装置１１０ｄの撮影方向は破線の矢印の方向であり、撮像対象は、少なくともエンドエフェクタ１１０ｂの操作対象物を含む。このうち、図５は、エンドエフェクタ１１０ｂが高所にある操作対象物を把持するケースを示したものである。上述したように、サブアーム部１１０ｃは、２種類の回転機能と１種類のリフト機能を含む３軸を有し、かつ、Ｌｎ＿ｃ＞Ｌｎ＿ａの関係を有している。このため、撮像装置１１０ｄは、高所にある操作対象物をエンドエフェクタ１１０ｂが把持する際に、エンドエフェクタ１１０ｂに遮蔽されることなく撮像対象を撮影することができる（横から覗き込むように撮影することができる）。

【0049】

図６は、エンドエフェクタ１１０ｂが移動体１５０から最も離れた位置にある操作対象物を把持するケースを示したものである。上述したように、サブアーム部１１０ｃは、２種類の回転機能と１種類のリフト機能を含む３軸を有し、かつ、Ｌｎ＿ｃ＞Ｌｎ＿ａの関係を有している。このため、撮像装置１１０ｄは、移動体１５０から最も離れた位置にある操作対象物をエンドエフェクタ１１０ｂが把持する際に、エンドエフェクタ１１０ｂに遮蔽されることなく撮影することができる（上から覗き込むように撮影することができる）。

【0050】

図７は、エンドエフェクタ１１０ｂが低所にある操作対象物を把持するケースを示したものである。上述したように、サブアーム部１１０ｃは、２種類の回転機能と１種類のリフト機能を含む３軸を有し、かつ、Ｌｎ＿ｃ＞Ｌｎ＿ａの関係を有している。このため、撮像装置１１０ｄは、低所にある操作対象物をエンドエフェクタ１１０ｂが把持する際に、エンドエフェクタ１１０ｂに遮蔽されることなく撮影することができる（上から覗き込むように撮影することができる）。

【0051】

なお、図５～図７の動作例には示していないが、エンドエフェクタ１１０ｂが操作対象物を把持した後に、メインアーム部１１０ａが、操作対象物を所定の位置に移動させる場合（あるいはロボット１００が任意の位置に移動する場合）も同様である。この場合も、上述したように、サブアーム部１１０ｃは、分岐位置とエンドエフェクタ１１０ｂとの間のアームとは独立して３自由度で制御されるため、撮像装置１１０ｄは、周辺環境（撮像対象）を操作対象物に遮蔽されることなく撮影することができる。

【0052】

＜まとめ＞
以上の説明から明らかなように、第１の実施形態に係るマニピュレータ１１０は、
・第１～第５のリンク部のうち、エンドエフェクタが取り付けられた第５のリンク部以外の第３のリンク部の根元から分岐する、多軸（３軸）のサブアーム部を有する。
・サブアーム部の先端に取り付けられる撮像装置を有する。
・撮像装置は、サブアーム部が分岐する分岐位置とエンドエフェクタとの間のアームの長さよりもサブアーム部の長さの方が長い状態で撮影を行うことが可能である。

【0053】

これにより、第１の実施形態に係るマニピュレータ１１０によれば、
・撮像装置が操作対象物を撮影する際、メインアーム部によって遮蔽されるのを回避し、操作対象物を容易に撮影することができる。
・エンドエフェクタが操作対象物を把持した後であっても、操作対象物によって遮蔽されるのを回避し、周辺環境を容易に撮影することができる。

【0054】

つまり、第１の実施形態によれば、マニピュレータ及びロボットにおいて、撮像対象を撮影しやすくすることができる。

【0055】

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、サブアーム部１１０ｃを、メインアーム部１１０ａの先端から３番目のリンク部である第３のリンク部１１３ａの根元から分岐させる場合について説明した。しかしながら、サブアーム部１１０ｃの分岐位置は、これに限定されない。例えば、メインアーム部１１０ａ内の第１～第５のリンク部１１１ａ～１１５ａのうち、エンドエフェクタが取り付けられる第５のリンク部１１５ａ以外のリンク部（例えば、第１、第２、第４のリンク部）のいずれかのリンク部の根元から分岐させてもよい。

【0056】

なお、分岐位置を変更した場合でも、Ｌｎ＿ｃ＞Ｌｎ＿ａ等の関係が成立するように、サブアーム部１１０ｃが構成されることが望ましい。ただし、サブアーム部１１０ｃの自由度を増すことで、操作対象物に対する視野を確保するように構成されてもよい。

【0057】

また、上記第１の実施形態では、メインアーム部１１０ａが、６個の関節（回転部１２１～１２６）及び１個の昇降機構と、５個のリンク（第１のリンク部１１１ａ～第５のリンク部１１５ａ）とを有するものとして説明した。しかしながら、メインアーム部１１０ａの関節の数、昇降機構の数及びリンクの数はこれに限定されない。ただし、メインアーム部１１０ａが、例えば、ｎ個のリンク（第１のリンク部～第ｎのリンク部）を有する場合にあっては、サブアーム部１１０ｃは、第１～第（ｎ－１）のリンク部のいずれかの根元から分岐するように構成されるものとする。

【0058】

なお、この場合も、Ｌｎ＿ｃ＞Ｌｎ＿ａ等の関係が成立するように、サブアーム部１１０ｃが構成されることが望ましい。更に、この場合も、第（ｎ－２）のリンク部（つまり、先端から３番目のリンク部）の根元から分岐するように構成されることが望ましい。

【0059】

また、上記第１の実施形態では、サブアーム部１１０ｃが、３個の関節（回転部１３１～１３３）と、２個のリンク（第１のリンク部１１１ｃ、第２のリンク部１１２ｃ）とを有するものとして説明した。しかしながら、サブアーム部１１０ｃの関節の数及びリンクの数はこれに限定されず、サブアーム部１１０ｃは、３軸以上を有していればよい（つまり、３自由度以上の自由度で制御できるように構成されていればよい）。ただし、この場合も、サブアーム部１１０ｃは、少なくとも２種類の回転機能（パン方向及びチルト方向に回転させる機能）と１種類のリフト機能と有しているものとする。また、上記第１の実施形態では、互いに直交する回転部１３１、１３２は、分岐位置から回転部１３１、１３２の順に設けられているが、分岐位置から回転部１３２、１３２の順に設けられてもよい。この場合でも、回転軸が互いに平行な回転部１３３と回転部１３２との間の距離は、回転部１３２と回転部１３１との間の距離よりも遠くなるよう構成される。

【0060】

また、上記第１の実施形態では、サブアーム部１１０ｃが固定長であるとして説明した。しかしながら、サブアーム部１１０ｃは、上記リフト機能として、伸縮可能な直動軸（直動関節、直動機構）を有していてもよい。この直動軸は、回転部１３３と分岐部１４０との間に設けられても、撮像装置１１０ｄと回転部１３３との間に設けられてもよく、回転部１３３の回転軸と直交する方向に、撮像装置１１０ｄの位置を移動させる。この場合、サブアーム部１１０ｃは、最も伸長させた状態の長さＬｎ＿ｃが、メインアーム部１１０ａの分岐位置とエンドエフェクタ１１０ｂとの間のアームの長さＬｎ＿ａよりも長くなるように構成されるものとする。つまり、サブアーム部１１０ｃを最も伸長させることにより、撮像装置１１０ｄは、分岐位置とエンドエフェクタ１１０ｂとの間のアーム長さよりもサブアーム部１１０ｃの長さの方が長い状態で撮影を行うことができるものとする。なおサブアーム部１１０ｃは、サブアーム部１１０ｃを屈伸させる回転関節と伸縮させる直動関節の両方をリフト機能として有してよく、いずれかの関節が可動することによって、メインアーム部１１０ａの複数のリンク部を動かさずとも撮像装置１１０ｄの撮像対象に対する位置を可変にする。

【0061】

また、上記第１の実施形態では、撮像装置１１０ｄが撮影機能のみを有するものとして説明した。しかしながら、撮像装置１１０ｄは、撮影機能に加えて、例えば、マイク等の音入力機能を有する音入力装置、スピーカー等の音出力機能を有する音出力装置、ＬＥＤライト等の照明機能を有する発光装置等を有していてもよい。また、撮像装置１１０ｄは、サブアーム部１１０ｃの先端に取り付けられるデバイスの一例であり、取り付けられるデバイスは、所定の対象に対するデバイスの位置および姿勢を状況に応じて変えることが好ましいものが好適である。所定の対象とは、例えば、音入力装置であれば音源であり、音出力装置であれば音の受け手であり、発光装置であれば操作対象物や周辺環境である。

【0062】

［その他の実施形態］
本明細書（請求項を含む）において、「ａ、ｂおよびｃの少なくとも１つ（一方）」又は「ａ、ｂ又はｃの少なくとも１つ（一方）」の表現（同様な表現を含む）が用いられる場合は、ａ、ｂ、ｃ、ａ－ｂ、ａ－ｃ、ｂ－ｃ、又はａ－ｂ－ｃのいずれかを含む。また、ａ－ａ、ａ－ｂ－ｂ、ａ－ａ－ｂ－ｂ－ｃ－ｃ等のように、いずれかの要素について複数のインスタンスを含んでもよい。さらに、ａ－ｂ－ｃ－ｄのようにｄを有する等、列挙された要素（ａ、ｂ及びｃ）以外の他の要素を加えることも含む。

【0063】

また、本明細書（請求項を含む）において、「接続される（connected）」及び「結合される（coupled）」との用語が用いられる場合は、直接的な接続／結合、間接的な接続／結合、電気的（electrically）な接続／結合、通信的（communicatively）な接続／結合、機能的（operatively）な接続／結合、物理的（physically）な接続／結合等のいずれをも含む非限定的な用語として意図される。当該用語は、当該用語が用いられた文脈に応じて適宜解釈されるべきであるが、意図的に或いは当然に排除されるのではない接続／結合形態は、当該用語に含まれるものして非限定的に解釈されるべきである。

【0064】

また、本明細書（請求項を含む）において、「ＡがＢするよう構成される（A configured to B）」との表現が用いられる場合は、要素Ａの物理的構造が、動作Ｂを実行可能な構成を有するとともに、要素Ａの恒常的（permanent）又は一時的（temporary）な設定（setting/configuration）が、動作Ｂを実際に実行するように設定（configured/set）されていることを含んでよい。例えば、要素Ａが汎用プロセッサである場合、当該プロセッサが動作Ｂを実行可能なハードウェア構成を有するとともに、恒常的（permanent）又は一時的（temporary）なプログラム（命令）の設定により、動作Ｂを実際に実行するように設定（configured）されていればよい。また、要素Ａが専用プロセッサ又は専用演算回路等である場合、制御用命令及びデータが実際に付属しているか否かとは無関係に、当該プロセッサの回路的構造が動作Ｂを実際に実行するように構築（implemented）されていればよい。

【0065】

また、本明細書（請求項を含む）において、含有又は所有を意味する用語（例えば、「含む（comprising/including）」及び「有する（having）」等）が用いられる場合は、当該用語の目的語により示される対象物以外の物を含有又は所有する場合を含む、open-endedな用語として意図される。これらの含有又は所有を意味する用語の目的語が数量を指定しない又は単数を示唆する表現（a又はanを冠詞とする表現）である場合は、当該表現は特定の数に限定されないものとして解釈されるべきである。

【0066】

また、本明細書（請求項を含む）において、ある箇所において「１つ又は複数（one or more）」又は「少なくとも１つ（at least one）」等の表現が用いられ、他の箇所において数量を指定しない又は単数を示唆する表現（a又はanを冠詞とする表現）が用いられているとしても、後者の表現が「１つ」を意味することを意図しない。一般に、数量を指定しない又は単数を示唆する表現（a又はanを冠詞とする表現）は、必ずしも特定の数に限定されないものとして解釈されるべきである。

【0067】

また、本明細書において、ある実施例の有する特定の構成について特定の効果（advantage/result）が得られる旨が記載されている場合、別段の理由がない限り、当該構成を有する他の１つ又は複数の実施例についても当該効果が得られると理解されるべきである。但し当該効果の有無は、一般に種々の要因、条件、及び／又は状態等に依存し、当該構成により必ず当該効果が得られるものではないと理解されるべきである。当該効果は、種々の要因、条件、及び／又は状態等が満たされたときに実施例に記載の当該構成により得られるものに過ぎず、当該構成又は類似の構成を規定したクレームに係る発明において、当該効果が必ずしも得られるものではない。

【0068】

また、本明細書（請求項を含む）において、複数のハードウェアが所定の処理を行う場合、各ハードウェアが協働して所定の処理を行ってもよいし、一部のハードウェアが所定の処理の全てを行ってもよい。また、一部のハードウェアが所定の処理の一部を行い、別のハードウェアが所定の処理の残りを行ってもよい。本明細書（請求項を含む）において、「１又は複数のハードウェアが第１の処理を行い、前記１又は複数のハードウェアが第２の処理を行う」等の表現が用いられている場合、第１の処理を行うハードウェアと第２の処理を行うハードウェアは同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。つまり、第１の処理を行うハードウェア及び第２の処理を行うハードウェアが、前記１又は複数のハードウェアに含まれていればよい。なお、ハードウェアは、電子回路、又は、電子回路を含む装置等を含んでよい。

【0069】

以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は上記した個々の実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲において種々の追加、変更、置き換え及び部分的削除等が可能である。例えば、前述した全ての実施形態において、説明に用いた数値は、一例として示したものであり、これらに限られるものではない。また、実施形態における各動作の順序は、一例として示したものであり、これらに限られるものではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】