(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】P2023137766
(43)【公開日】2023-09-29
(54)【発明の名称】検査装置
(51)【国際特許分類】
B25J 9/06 20060101AFI20230922BHJP
【ＦＩ】
B25J9/06 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022044127
(22)【出願日】2022-03-18
(71)【出願人】
【識別番号】801000027
【氏名又は名称】学校法人明治大学
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100152272
【弁理士】
【氏名又は名称】川越 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100181722
【弁理士】
【氏名又は名称】春田 洋孝
(72)【発明者】
【氏名】加藤 恵輔
(72)【発明者】
【氏名】松尾 卓摩
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707AS14
3C707BS10
3C707CY22
3C707HT12
3C707HT33
3C707KS21
3C707KS39
3C707MT04
(57)【要約】
【課題】エンドエフェクタの位置決め精度を向上させる。
【解決手段】検査装置は、腕の角度変化に対して腕先の角度を維持するロバーバル機構を備える下腕部と、前記下腕部の腕先である下腕腕先部の第１軸線周りに回転可能に前記下腕腕先部に取り付けられる関節部と、前記関節部の前記第１軸線とは方向が異なる第２軸線周りに回転可能に前記関節部に取り付けられる上腕部と、前記関節部に対する前記第２軸線周りの前記上腕部の回転角度に応じて、前記下腕腕先部に対する前記第１軸線周りの前記関節部の回転角度を変化させる角度調整部と、前記上腕部を介して支持される非接触音響センサと、音を収音する収音部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】検査装置は、腕の角度変化に対して腕先の角度を維持するロバーバル機構を備える下腕部と、前記下腕部の腕先である下腕腕先部の第１軸線周りに回転可能に前記下腕腕先部に取り付けられる関節部と、前記関節部の前記第１軸線とは方向が異なる第２軸線周りに回転可能に前記関節部に取り付けられる上腕部と、前記関節部に対する前記第２軸線周りの前記上腕部の回転角度に応じて、前記下腕腕先部に対する前記第１軸線周りの前記関節部の回転角度を変化させる角度調整部と、前記上腕部を介して支持される非接触音響センサと、音を収音する収音部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
腕の角度変化に対して腕先の角度を維持するロバーバル機構を備える下腕部と、
前記下腕部の腕先である下腕腕先部の第１軸線周りに回転可能に前記下腕腕先部に取り付けられる関節部と、
前記関節部の前記第１軸線とは方向が異なる第２軸線周りに回転可能に前記関節部に取り付けられる上腕部と、
前記関節部に対する前記第２軸線周りの前記上腕部の回転角度に応じて、前記下腕腕先部に対する前記第１軸線周りの前記関節部の回転角度を変化させる角度調整部と、
前記上腕部を介して支持される非接触音響センサと、
音を収音する収音部と、
を備える検査装置。
前記下腕部の腕先である下腕腕先部の第１軸線周りに回転可能に前記下腕腕先部に取り付けられる関節部と、
前記関節部の前記第１軸線とは方向が異なる第２軸線周りに回転可能に前記関節部に取り付けられる上腕部と、
前記関節部に対する前記第２軸線周りの前記上腕部の回転角度に応じて、前記下腕腕先部に対する前記第１軸線周りの前記関節部の回転角度を変化させる角度調整部と、
前記上腕部を介して支持される非接触音響センサと、
音を収音する収音部と、
を備える検査装置。
【請求項2】
前記角度調整部は、
前記第２軸線周りに前記上腕部とともに回転するカムと、
前記カムに対向する前記下腕腕先部の位置に配置されるカムフォロアと、
を備え、
前記カムフォロアから前記カムが受ける力によって、前記下腕腕先部に対する前記第１軸線周りの前記関節部の回転角度を変化させる、
請求項１に記載の検査装置。
前記第２軸線周りに前記上腕部とともに回転するカムと、
前記カムに対向する前記下腕腕先部の位置に配置されるカムフォロアと、
を備え、
前記カムフォロアから前記カムが受ける力によって、前記下腕腕先部に対する前記第１軸線周りの前記関節部の回転角度を変化させる、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項3】
前記カムが前記上腕部に対して着脱可能にされ、又は、前記カムフォロアが前記下腕腕先部に対して着脱可能にされることにより、前記カム及び前記カムフォロアの少なくとも一方が、交換可能である
請求項２に記載の検査装置。
請求項２に記載の検査装置。
【請求項4】
前記上腕部の前記第２軸線周りの回転角度を検出する検出部と、
前記関節部を前記第１軸線周りに回転駆動する駆動部と、
あらかじめ記憶されている前記回転角度と前記関節部の回転量との対応関係を示す制御情報と、前記検出部が検出する前記回転角度とに基づいて、前記駆動部の回転駆動量を制御する制御部と、
をさらに備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の検査装置。
前記関節部を前記第１軸線周りに回転駆動する駆動部と、
あらかじめ記憶されている前記回転角度と前記関節部の回転量との対応関係を示す制御情報と、前記検出部が検出する前記回転角度とに基づいて、前記駆動部の回転駆動量を制御する制御部と、
をさらに備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項5】
前記制御情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている前記制御情報を書き換える書換制御部と、
をさらに備える請求項４に記載の検査装置。
前記記憶部に記憶されている前記制御情報を書き換える書換制御部と、
をさらに備える請求項４に記載の検査装置。
【請求項6】
前記上腕部に取り付けられ、発生させた気流の反力によって前記上腕部を変位させる推力発生部
をさらに備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の検査装置。
をさらに備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項7】
前記推力発生部は、
互いに異なる３方向のうち、
第１方向に気流を発生させる第１推力発生部と、
第２方向に気流を発生させる第２推力発生部と、
第３方向に気流を発生させる第３推力発生部と、
を備える請求項６に記載の検査装置。
互いに異なる３方向のうち、
第１方向に気流を発生させる第１推力発生部と、
第２方向に気流を発生させる第２推力発生部と、
第３方向に気流を発生させる第３推力発生部と、
を備える請求項６に記載の検査装置。
【請求項8】
前記推力発生部は、
重力方向に気流を発生させる第４推力発生部と、
重力方向とは異なる方向に気流を発生させる第５推力発生部と、
前記第５推力発生部が気流を発生させる方向を変化させる方向可変部と、
を備える請求項６に記載の検査装置。
重力方向に気流を発生させる第４推力発生部と、
重力方向とは異なる方向に気流を発生させる第５推力発生部と、
前記第５推力発生部が気流を発生させる方向を変化させる方向可変部と、
を備える請求項６に記載の検査装置。
【請求項9】
前記上腕部は、腕の角度変化に対して腕先の角度を維持するロバーバル機構を備えるものであって、
エンドエフェクタが取り付けられる第１端部と、釣合錘が取り付けられる第２端部とを備え、前記第１端部と前記第２端部との間にある取付位置において、前記上腕部の腕先である上腕腕先部に対して姿勢変化可能に取り付けられる延長腕と、
前記延長腕を構成する第１延長腕と第２延長腕との角度を変化させる延長腕駆動部と、
前記第１延長腕の角度変化と前記第２延長腕の角度変化とのいずれにも応じて、前記取付位置に対する前記釣合錘の位置を変化させる釣合調整部と、
をさらに備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の検査装置。
エンドエフェクタが取り付けられる第１端部と、釣合錘が取り付けられる第２端部とを備え、前記第１端部と前記第２端部との間にある取付位置において、前記上腕部の腕先である上腕腕先部に対して姿勢変化可能に取り付けられる延長腕と、
前記延長腕を構成する第１延長腕と第２延長腕との角度を変化させる延長腕駆動部と、
前記第１延長腕の角度変化と前記第２延長腕の角度変化とのいずれにも応じて、前記取付位置に対する前記釣合錘の位置を変化させる釣合調整部と、
をさらに備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建物、橋梁などの建造物やプラントの保守に関する検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
建物、橋梁などの社会インフラ構造は、経年劣化などの検査をするため、従来から打音を用いた検査が行われていた。また、ＡＥ(Acoustic Emission)法は、き裂進展／き裂発生等に伴う弾性波の放出（ＡＥ）を検知する非破壊検査手法であり、コンクリート等の内部劣化の初期を検知できる（例えば、特許文献１を参照）。また、従来、計測器をマルチコプターの揚力で浮上させる手法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－０９６１１３号公報
【特許文献2】特開２０２０－１５３８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ＡＥ法は、従来は接触型センサを用いていたが、非接触型センサを用いた新たな方法もある。非接触型センサによるＡＥ法を用いた場合、ＡＥセンサの位置を一定時間安定に保持しなければならない。ＡＥセンサの位置の保持には、非接触型センサをエンドエフェクタとして備えるロボット装置によるものもある。
しかしながら、従来の技術によると、エンドエフェクタ（例えば、非接触型センサ）の位置決め精度が低いという課題があった。
しかしながら、従来の技術によると、エンドエフェクタ（例えば、非接触型センサ）の位置決め精度が低いという課題があった。
【0005】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、エンドエフェクタの位置決め精度を向上させることができる検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施形態は、腕の角度変化に対して腕先の角度を維持するロバーバル機構を備える下腕部と、前記下腕部の腕先である下腕腕先部の第１軸線周りに回転可能に前記下腕腕先部に取り付けられる関節部と、前記関節部の前記第１軸線とは方向が異なる第２軸線周りに回転可能に前記関節部に取り付けられる上腕部と、前記関節部に対する前記第２軸線周りの前記上腕部の回転角度に応じて、前記下腕腕先部に対する前記第１軸線周りの前記関節部の回転角度を変化させる角度調整部と、前記上腕部を介して支持される非接触音響センサと、音を収音する収音部と、を備える検査装置である。
【0007】
また、本発明の一実施形態は、上述の検査装置において、前記角度調整部は、前記第２軸線周りに前記上腕部とともに回転するカムと、前記カムに対向する前記下腕腕先部の位置に配置されるカムフォロアと、を備え、前記カムフォロアから前記カムが受ける力によって、前記下腕腕先部に対する前記第１軸線周りの前記関節部の回転角度を変化させる。
【0008】
また、本発明の一実施形態は、上述の検査装置において、前記カムが前記上腕部に対して着脱可能にされ、又は、前記カムフォロアが前記下腕腕先部に対して着脱可能にされることにより、前記カム及び前記カムフォロアの少なくとも一方が、交換可能である。
【0009】
また、本発明の一実施形態は、上述の検査装置において、前記上腕部の前記第２軸線周りの回転角度を検出する検出部と、前記関節部を前記第１軸線周りに回転駆動する駆動部と、あらかじめ記憶されている前記回転角度と前記関節部の回転量との対応関係を示す制御情報と、前記検出部が検出する前記回転角度とに基づいて、前記駆動部の回転駆動量を制御する制御部と、をさらに備える。
【0010】
また、本発明の一実施形態は、上述の検査装置において、前記制御情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されている前記制御情報を書き換える書換制御部と、をさらに備える。
【0011】
また、本発明の一実施形態は、上述の検査装置において、前記上腕部に取り付けられ、発生させた気流の反力によって前記上腕部を変位させる推力発生部をさらに備える。
【0012】
また、本発明の一実施形態は、上述の検査装置において、前記推力発生部は、互いに異なる３方向のうち、第１方向に気流を発生させる第１推力発生部と、第２方向に気流を発生させる第２推力発生部と、第３方向に気流を発生させる第３推力発生部と、を備える。
【0013】
また、本発明の一実施形態は、上述の検査装置において、前記推力発生部は、重力方向に気流を発生させる第４推力発生部と、重力方向とは異なる方向に気流を発生させる第５推力発生部と、前記第５推力発生部が気流を発生させる方向を変化させる方向可変部と、を備える。
【0014】
また、本発明の一実施形態は、上述の検査装置において、前記上腕部は、腕の角度変化に対して腕先の角度を維持するロバーバル機構を備えるものであって、エンドエフェクタが取り付けられる第１端部と、釣合錘が取り付けられる第２端部とを備え、前記第１端部と前記第２端部との間にある取付位置において、前記上腕部の腕先である上腕腕先部に対して姿勢変化可能に取り付けられる延長腕と、前記延長腕を構成する第１延長腕と第２延長腕との角度を変化させる延長腕駆動部と、前記第１延長腕の角度変化と前記第２延長腕の角度変化とのいずれにも応じて、前記取付位置に対する前記釣合錘の位置を変化させる釣合調整部と、をさらに備える。
【発明の効果】
【0015】
この発明によれば、エンドエフェクタの位置決め精度を向上させた検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本実施形態の検査装置の外観の一例を示す図である。
【図2】本実施形態の検査装置の腕部の構成の一例を示す図である。
【図3】本実施形態の関節部の構成の一例を示す図である。
【図4】本実施形態の関節部の姿勢変化の一例を示す図である。
【図5】本実施形態の角度調整部の変形例を示す図である。
【図6】本実施形態の延長腕の構成の一例を示す斜視図である。
【図7】本実施形態の延長腕の構成の一例を示す平面図である。
【図8】本実施形態の釣合調整部の構成の一例を示す図である。
【図9】本実施形態の釣合調整部の変形例を示す図である。
【図10】本実施形態の推力発生部の構成の一例を示す図である。
【図11】本実施形態の推力発生部の変形例を示す図である。
【図12】本実施形態の制御装置の機能構成の一例を示す図である。
【図13】本実施形態の雑音除去部の動作の一例を示す図である。
【図14】本実施形態の雑音除去部によるノイズ除去の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
［検査装置１の構成］
図面を参照して検査装置１の構成について説明する。
図１は、本実施形態の検査装置１の外観の一例を示す図である。検査装置１は、台座部１００と、下腕部１１０と、上腕部１２０と、延長腕１４５と、非接触音響センサ１５０と、収音部１６０と、関節部２００と、推力発生部３００と、釣合調整部４００と、制御装置５００とを備える。
下腕部１１０と上腕部１２０とをまとめて腕部ともいう。また、非接触音響センサ１５０と収音部１６０とをまとめてエンドエフェクタともいう。
図面を参照して検査装置１の構成について説明する。
図１は、本実施形態の検査装置１の外観の一例を示す図である。検査装置１は、台座部１００と、下腕部１１０と、上腕部１２０と、延長腕１４５と、非接触音響センサ１５０と、収音部１６０と、関節部２００と、推力発生部３００と、釣合調整部４００と、制御装置５００とを備える。
下腕部１１０と上腕部１２０とをまとめて腕部ともいう。また、非接触音響センサ１５０と収音部１６０とをまとめてエンドエフェクタともいう。
【0018】
なお、以下の説明において必要な場合にはｘｙｚ三次元直交座標系を用いて方向などを示す。台座部１００が置かれた面を、ｘ軸とｙ軸とがなす面、すなわちｘｙ平面とする。ｚ軸は重力方向の軸、すなわち鉛直軸を示す。
【0019】
［腕部の構成］
図２は、本実施形態の検査装置１の腕部の構成の一例を示す図である。図２（Ａ）は、ｙ軸方向から見た腕部の一例を示す。図２（Ｂ）は、ｘ軸方向から見た腕部の一例を示す。図２（Ｃ）は、ｚ軸方向から見た腕部の一例を示す。
上述したように、腕部は、下腕部１１０と、上腕部１２０とを備える。下腕部１１０は、下端が台座部１００に接続され、上端が関節部２００によって上腕部１２０の一端と接続される。下腕部１１０の上端のことを下腕腕先部１１５ともいう。上腕部１２０は、上端に延長腕１４５を接続可能である。上腕部１２０の上端のことを上腕腕先部１２６ともいう。
図２は、本実施形態の検査装置１の腕部の構成の一例を示す図である。図２（Ａ）は、ｙ軸方向から見た腕部の一例を示す。図２（Ｂ）は、ｘ軸方向から見た腕部の一例を示す。図２（Ｃ）は、ｚ軸方向から見た腕部の一例を示す。
上述したように、腕部は、下腕部１１０と、上腕部１２０とを備える。下腕部１１０は、下端が台座部１００に接続され、上端が関節部２００によって上腕部１２０の一端と接続される。下腕部１１０の上端のことを下腕腕先部１１５ともいう。上腕部１２０は、上端に延長腕１４５を接続可能である。上腕部１２０の上端のことを上腕腕先部１２６ともいう。
【0020】
下腕部１１０は、腕の角度変化に対して腕先の角度を維持するロバーバル機構を備える。本実施形態では、平行リンクをロバーバル機構の一例として説明するが、これに限られない。例えば、下腕部１１０は、下端と上端とに１対のプーリ（不図示）を備え、プーリ間に張られたベルトあるいはワイヤによるつり合い機構により、腕の角度変化に対して腕先の角度を維持するように構成されてもよい。
【0021】
また、上腕部１２０も、腕の角度変化に対して腕先の角度を維持するロバーバル機構を備えるものであってもよい。
【0022】
図２（Ｃ）に示すように、検査装置１は、関節部２００において、下腕部１１０に対して上腕部１２０がｚ軸周りに回転する。下腕部１１０に対して上腕部１２０がｚ軸周りに回転すると、上腕部１２０に働く重力によって、下腕部１１０には捩じりモーメントが発生する。ここで、下腕部１１０と上腕部１２０とがなす、ｚ軸周りの角度を、上腕部１２０の軸線方向と下腕部１１０の軸線方向とが一致している場合（つまり、ｘｙ平面視において、下腕部１１０と、上腕部１２０とが一直線になっている場合）を０［°］と表す。この場合、下腕部１１０に生じる捩じりモーメントは、０［°］である場合が最も小さく、９０［°］あるいは－９０［°］である場合が最も大きい。このように、上腕部１２０がｚ軸周りに回転すると、上腕部１２０の回転角度に応じた捩じりモーメントが下腕部１１０に生じる。下腕部１１０が捩じられる結果、下腕部１１０が捩じられていない場合に比べて、上腕部１２０のｚ軸方向の位置（つまり、上腕部１２０の高さ）が下がる。上腕部１２０の高さが下がると、エンドエフェクタの高さも下がる。このことは、上腕部１２０の姿勢変化によってエンドエフェクタの高さが変化することを意味する。エンドエフェクタを精度よく位置決めしようとする場合、上腕部１２０の姿勢変化によってエンドエフェクタの高さが変化することは好ましくない。
【0023】
上腕部１２０の回転角度によらず上腕部１２０の高さを維持して、エンドエフェクタを精度よく位置決めしようとする場合には、例えば、下腕部１１０の剛性をきわめて高くすればよいが、これは現実的ではない。また、上腕部１２０の高さの下がり幅を検出して、下がり幅分だけ下腕部１１０あるいは上腕部１２０を上昇させるようにコンピュータ制御することもできるが、制御が複雑になってしまう。
【0024】
そこで、本実施形態の検査装置１は、上腕部１２０のｚ軸周りの回転角度に応じて、下腕部１１０に対する上腕部１２０の角度を意図的に変化させる機構を備えた関節部２００により、上腕部１２０のｚ軸周りの回転角度によらず上腕部１２０の高さを維持する。
この関節部２００の構成について、図３を参照して説明する。
この関節部２００の構成について、図３を参照して説明する。
【0025】
［関節部２００の構成］
図３は、本実施形態の関節部２００の構成の一例を示す図である。関節部２００は、下腕腕先部１１５に取り付けられ、上腕部１２０の荷重を下腕部１１０に伝える。関節部２００は、下腕腕先部１１５の第１軸線ＡＸ１周りに回転可能である。上腕部１２０は、上腕ヨー軸１２２を備えており、上腕ヨー軸１２２周りに回転可能である。上腕ヨー軸１２２は、関節部２００の第２軸線ＡＸ２に一致する。つまり、上腕部１２０は、第２軸線ＡＸ２周りに回転可能である。第１軸線ＡＸ１及び第２軸線ＡＸ２について説明する。
図３は、本実施形態の関節部２００の構成の一例を示す図である。関節部２００は、下腕腕先部１１５に取り付けられ、上腕部１２０の荷重を下腕部１１０に伝える。関節部２００は、下腕腕先部１１５の第１軸線ＡＸ１周りに回転可能である。上腕部１２０は、上腕ヨー軸１２２を備えており、上腕ヨー軸１２２周りに回転可能である。上腕ヨー軸１２２は、関節部２００の第２軸線ＡＸ２に一致する。つまり、上腕部１２０は、第２軸線ＡＸ２周りに回転可能である。第１軸線ＡＸ１及び第２軸線ＡＸ２について説明する。
【0026】
下腕腕先部１１５の座標を、ｘｊ１軸、ｙｊ１軸、ｚｊ１軸による三次元直交座標系によって示す。このｘｊ１軸、ｙｊ１軸、ｚｊ１軸による三次元直交座標系を、下腕腕先部座標系ともいう。
関節部２００の座標を、ｘｊ２軸、ｙｊ２軸、ｚｊ２軸による三次元直交座標系によって示す。このｘｊ２軸、ｙｊ２軸、ｚｊ２軸による三次元直交座標系を関節部座標系ともいう。
なお、同図においては、関節部２００の下面を、下側（ｚｊ１軸の負側、およびｚｊ２軸の負側）から見上げた状態を示している。すなわち、同図は、下腕腕先部座標系のｘｊ１軸、ｙｊ１軸がなす平面（ｘｊ１－ｙｊ１平面）、および関節部座標系のｘｊ２軸、ｙｊ２軸がなす平面（ｘｊ２－ｙｊ２平面）を、ｚｊ１軸の負側およびｚｊ２軸の負側から見上げた状態を示す。
この一例において、第１軸線ＡＸ１は、下腕腕先部座標系のｙｊ１軸に一致する。第２軸線ＡＸ２は、関節部座標系のｚｊ２軸に一致する。
関節部２００が、第１軸線ＡＸ１周りに回転していない基準位置では、下腕腕先部座標系の各軸の方向と、関節部座標系の各軸の方向とが一致する。
関節部２００の座標を、ｘｊ２軸、ｙｊ２軸、ｚｊ２軸による三次元直交座標系によって示す。このｘｊ２軸、ｙｊ２軸、ｚｊ２軸による三次元直交座標系を関節部座標系ともいう。
なお、同図においては、関節部２００の下面を、下側（ｚｊ１軸の負側、およびｚｊ２軸の負側）から見上げた状態を示している。すなわち、同図は、下腕腕先部座標系のｘｊ１軸、ｙｊ１軸がなす平面（ｘｊ１－ｙｊ１平面）、および関節部座標系のｘｊ２軸、ｙｊ２軸がなす平面（ｘｊ２－ｙｊ２平面）を、ｚｊ１軸の負側およびｚｊ２軸の負側から見上げた状態を示す。
この一例において、第１軸線ＡＸ１は、下腕腕先部座標系のｙｊ１軸に一致する。第２軸線ＡＸ２は、関節部座標系のｚｊ２軸に一致する。
関節部２００が、第１軸線ＡＸ１周りに回転していない基準位置では、下腕腕先部座標系の各軸の方向と、関節部座標系の各軸の方向とが一致する。
【0027】
すなわち、関節部２００は、下腕部１１０の腕先である下腕腕先部１１５の第１軸線ＡＸ１周りに回転可能に下腕腕先部１１５に取り付けられる。
上腕部１２０は、関節部２００の第１軸線ＡＸ１とは方向が異なる第２軸線ＡＸ２周りに回転可能に関節部２００に取り付けられる。
上腕部１２０は、関節部２００の第１軸線ＡＸ１とは方向が異なる第２軸線ＡＸ２周りに回転可能に関節部２００に取り付けられる。
【0028】
角度調整部２１０は、関節部２００に対する第２軸線ＡＸ２周りの上腕部１２０の回転角度に応じて、下腕腕先部１１５に対する第１軸線ＡＸ１周りの関節部２００の回転角度を変化させる。
この角度調整部２１０には、モータなどの駆動力によらず関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転させる従動型の角度調整部と、モータなどの駆動力によって関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転させる駆動型の角度調整部とがある。
この角度調整部２１０には、モータなどの駆動力によらず関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転させる従動型の角度調整部と、モータなどの駆動力によって関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転させる駆動型の角度調整部とがある。
【0029】
［従動型の角度調整部］
従動型の角度調整部２１０は、カム１２１と、カムフォロア１１６とを備える。カム１２１は、上腕ヨー軸１２２に取り付けられており、第２軸線ＡＸ２周りに上腕部１２０とともに回転する。カムフォロア１１６は、カム１２１に対向する下腕腕先部１１５の位置に配置される。カム１２１と、カムフォロア１１６とはカムフォロア面において接触している。
上腕部１２０が第２軸線ＡＸ２周りに回転すると、上腕ヨー軸１２２が回転することにより、カム１２１が第２軸線ＡＸ２周りに回転する。カム１２１は、上腕ヨー軸１２２に対して偏心している。カム１２１が第２軸線ＡＸ２周りに回転すると、カム１２１の回転角度と、カムフォロア１１６のカムフォロア面のプロファイルとに応じて、関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転させる力を発生させる。すなわち、カムフォロア１１６からカム１２１が受ける力によって、下腕腕先部１１５に対する第１軸線ＡＸ１周りの関節部２００の回転角度を変化させる。
従動型の角度調整部２１０は、カム１２１と、カムフォロア１１６とを備える。カム１２１は、上腕ヨー軸１２２に取り付けられており、第２軸線ＡＸ２周りに上腕部１２０とともに回転する。カムフォロア１１６は、カム１２１に対向する下腕腕先部１１５の位置に配置される。カム１２１と、カムフォロア１１６とはカムフォロア面において接触している。
上腕部１２０が第２軸線ＡＸ２周りに回転すると、上腕ヨー軸１２２が回転することにより、カム１２１が第２軸線ＡＸ２周りに回転する。カム１２１は、上腕ヨー軸１２２に対して偏心している。カム１２１が第２軸線ＡＸ２周りに回転すると、カム１２１の回転角度と、カムフォロア１１６のカムフォロア面のプロファイルとに応じて、関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転させる力を発生させる。すなわち、カムフォロア１１６からカム１２１が受ける力によって、下腕腕先部１１５に対する第１軸線ＡＸ１周りの関節部２００の回転角度を変化させる。
【0030】
図４は、本実施形態の関節部２００の姿勢変化の一例を示す図である。
図４（Ａ）は、上腕部１２０が回転していない状態を示す。図４（Ａ）に示す状態では、関節部２００は、基準位置にあり、第１軸線ＡＸ１周り（すなわち、ｙｊ１軸周り）に回転しておらず、下腕腕先部座標系の各軸の方向と、関節部座標系の各軸の方向とが一致している。上腕部１２０が、下腕部１１０に対して回転していない場合には、下腕部１１０に捩じりモーメントが発生しない。
図４（Ａ）は、上腕部１２０が回転していない状態を示す。図４（Ａ）に示す状態では、関節部２００は、基準位置にあり、第１軸線ＡＸ１周り（すなわち、ｙｊ１軸周り）に回転しておらず、下腕腕先部座標系の各軸の方向と、関節部座標系の各軸の方向とが一致している。上腕部１２０が、下腕部１１０に対して回転していない場合には、下腕部１１０に捩じりモーメントが発生しない。
【0031】
図４（Ｂ）は、上腕部１２０が第２軸線ＡＸ２周りに約４５［°］回転した状態を示す。図４（Ｂ）に示す状態では、下腕部１１０に捩じりモーメントが発生する。このねじりモーメントによって、下腕腕先部１１５は、図４（Ａ）に示した場合に比べてｙｊ１軸の右回り方向に回転変位する。一方、上腕部１２０が、下腕部１１０に対して第２軸線ＡＸ２周りに約４５［°］回転した場合には、カム１２１およびカムフォロア１１６の作用により、関節部２００がｙｊ１軸周りに左回転する。すなわち、捩じりモーメントによる下腕腕先部１１５の回転変位に対して、関節部２００が逆方向に回転変位する。この結果、下腕腕先部１１５の回転変位が、関節部２００の逆方向への回転変位によって打ち消され、下腕部１１０の捩じりモーメントによって生じる上腕部１２０の位置変化が低減される。
【0032】
図４（Ｃ）は、上腕部１２０が第２軸線ＡＸ２周りに約９０［°］回転した状態を示す。図４（Ｃ）に示す状態では、図４（Ｂ）に示した場合よりも大きい捩じりモーメントが下腕部１１０に発生する。この捩じりモーメントによって、下腕腕先部１１５は、図４（Ｂ）に示した場合に比べてｙｊ１軸の右回り方向にさらに回転変位する。この場合、カム１２１およびカムフォロア１１６の作用により、関節部２００がｙｊ１軸周りに左回転する。この関節部２００の左回転の量は、図４（Ｂ）に示した場合よりも大きくされている。すなわち、捩じりモーメントによる下腕腕先部１１５のより大きな回転変位に対して、関節部２００が逆方向により大きく回転変位する。この結果、下腕腕先部１１５の回転変位が、関節部２００の逆方向への回転変位によって打ち消され、下腕部１１０の捩じりモーメントによって生じる上腕部１２０の位置変化が低減される。
【0033】
なお、カム１２１が上腕部１２０に対して着脱可能にされ、又は、カムフォロア１１６が下腕腕先部１１５に対して着脱可能にされることにより、カム１２１及びカムフォロア１１６の少なくとも一方が、交換可能であることが好ましい。
このように構成された関節部２００によれば、例えば、エンドエフェクタの交換などによって上腕部１２０の質量に変化が生じた場合に、下腕部１１０に生じる捩じりモーメントの発生量の変化を、カム１２１およびカムフォロア１１６のプロファイルの変更によって吸収することができる。すなわち、このように構成された関節部２００によれば、エンドエフェクタの位置決め精度をより向上させることができる。
このように構成された関節部２００によれば、例えば、エンドエフェクタの交換などによって上腕部１２０の質量に変化が生じた場合に、下腕部１１０に生じる捩じりモーメントの発生量の変化を、カム１２１およびカムフォロア１１６のプロファイルの変更によって吸収することができる。すなわち、このように構成された関節部２００によれば、エンドエフェクタの位置決め精度をより向上させることができる。
【0034】
［駆動型の角度調整部］
なお、角度調整部２１０は、回転角度センサ１２３および駆動部１２４（いずれも不図示）を備えていてもよい。
回転角度センサ１２３は、例えば、ロータリエンコーダであり、上腕部１２０の第２軸線ＡＸ２周りの回転角度を検出する。
駆動部１２４は、例えば電動モータであり、関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転駆動する。
なお、角度調整部２１０は、回転角度センサ１２３および駆動部１２４（いずれも不図示）を備えていてもよい。
回転角度センサ１２３は、例えば、ロータリエンコーダであり、上腕部１２０の第２軸線ＡＸ２周りの回転角度を検出する。
駆動部１２４は、例えば電動モータであり、関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転駆動する。
【0035】
これら、回転角度センサ１２３および駆動部１２４は、後述する制御装置５００に接続されている。制御装置５００は、回転角度センサ１２３が検出する上腕部１２０の第２軸線ＡＸ２周りの回転角度に基づいて、駆動部１２４の駆動量を算出し、関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転駆動させる。
このように構成された角度調整部２１０によっても、下腕腕先部１１５の回転変位が、関節部２００の逆方向への回転変位によって打ち消すことができ、下腕部１１０の捩じりモーメントによって生じる上腕部１２０の位置変化を低減させることができる。
このように構成された角度調整部２１０によっても、下腕腕先部１１５の回転変位が、関節部２００の逆方向への回転変位によって打ち消すことができ、下腕部１１０の捩じりモーメントによって生じる上腕部１２０の位置変化を低減させることができる。
【0036】
［角度調整部２１０の変形例］
図５は、本実施形態の角度調整部２１０の変形例を示す図である。上述した角度調整部２１０では、上腕ヨー軸１２２周りにカム１２１が回転し、カム１２１とカムフォロア１１６との作用によって関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転させる機構を備えていた。同図に示す変形例では、この関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転させる機構に加えて、上腕偏心カム１２５を備えている。上腕偏心カム１２５は、上腕部１２０の関節部２００に対する角度に応じて、上腕部１２０を変位させる。すなわち、この変形例では、上腕ヨー軸１２２用の偏心カム・カムフォロアによる角度補正機構に加えて、上腕部１２０のピッチ軸用の偏心カム・カムフォロアによる角度補正機構を備えている。
このように構成された角度調整部２１０によれば、エンドエフェクタなどの質量による上腕部１２０の撓みによる位置決め精度の悪化を低減することができる。
図５は、本実施形態の角度調整部２１０の変形例を示す図である。上述した角度調整部２１０では、上腕ヨー軸１２２周りにカム１２１が回転し、カム１２１とカムフォロア１１６との作用によって関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転させる機構を備えていた。同図に示す変形例では、この関節部２００を第１軸線ＡＸ１周りに回転させる機構に加えて、上腕偏心カム１２５を備えている。上腕偏心カム１２５は、上腕部１２０の関節部２００に対する角度に応じて、上腕部１２０を変位させる。すなわち、この変形例では、上腕ヨー軸１２２用の偏心カム・カムフォロアによる角度補正機構に加えて、上腕部１２０のピッチ軸用の偏心カム・カムフォロアによる角度補正機構を備えている。
このように構成された角度調整部２１０によれば、エンドエフェクタなどの質量による上腕部１２０の撓みによる位置決め精度の悪化を低減することができる。
【0037】
［延長腕１４５の構成］
次に、図６から図８を参照して、延長腕１４５の構成について説明する。
図６は、本実施形態の延長腕１４５の構成の一例を示す斜視図である。
図７は、本実施形態の延長腕１４５の構成の一例を示す平面図である。
延長腕１４５は、取付位置１４４において上腕腕先部１２６に取り付けられている。取付位置１４４は、延長腕１４５の姿勢の基準となる基準位置である。取付位置１４４は、下腕部１１０の姿勢及び上腕部１２０の姿勢に応じて、その位置が変化する。
延長腕１４５の座標を、取付位置１４４を基準とするｘａ軸、ｙａ軸、ｚａ軸による三次元直交座標系によって示す。このｘａ軸、ｙａ軸、ｚａ軸による三次元直交座標系を、延長腕座標系ともいう。
次に、図６から図８を参照して、延長腕１４５の構成について説明する。
図６は、本実施形態の延長腕１４５の構成の一例を示す斜視図である。
図７は、本実施形態の延長腕１４５の構成の一例を示す平面図である。
延長腕１４５は、取付位置１４４において上腕腕先部１２６に取り付けられている。取付位置１４４は、延長腕１４５の姿勢の基準となる基準位置である。取付位置１４４は、下腕部１１０の姿勢及び上腕部１２０の姿勢に応じて、その位置が変化する。
延長腕１４５の座標を、取付位置１４４を基準とするｘａ軸、ｙａ軸、ｚａ軸による三次元直交座標系によって示す。このｘａ軸、ｙａ軸、ｚａ軸による三次元直交座標系を、延長腕座標系ともいう。
【0038】
延長腕１４５は、第１端部１４１と、第２端部１４２と、釣合錘１４３と、第１延長腕１４５Ａと、第２延長腕１４５Ｂと、第１リンク１４６Ａと、第２リンク１４６Ｂと、延長腕駆動部１４７と、釣合調整部４００とを備える。第１端部１４１には、エンドエフェクタが取り付けられる。第２端部１４２には、釣合錘１４３が取り付けられる。
【0039】
延長腕駆動部１４７は、例えば電動モータを備えている。延長腕駆動部１４７は、取付位置１４４に対して第１延長腕１４５Ａを変位させる。また、延長腕駆動部１４７は、第２リンク１４６Ｂを駆動することにより、取付位置１４４に対して第２延長腕１４５Ｂを変位させる。この結果、第１延長腕１４５Ａの変位と、第２延長腕１４５Ｂの変位とが合成されて、取付位置１４４に対する第１端部１４１の位置が変化する。
【0040】
すなわち、延長腕１４５は、エンドエフェクタが取り付けられる第１端部１４１と、釣合錘１４３が取り付けられる第２端部１４２とを備え、第１端部１４１と第２端部１４２との間にある取付位置１４４において、上腕部１２０の腕先である上腕腕先部１２６に対して姿勢変化可能に取り付けられる。
また、延長腕駆動部１４７は、延長腕１４５の第１延長腕１４５Ａと第２延長腕１４５Ｂとの角度を変化させる。
また、延長腕駆動部１４７は、延長腕１４５の第１延長腕１４５Ａと第２延長腕１４５Ｂとの角度を変化させる。
【0041】
釣合調整部４００は、１Ａリンク４１３と、２Ａリンク４２３とを備える。
１Ａリンク４１３は、第１リンク１４６Ａの一端に接続されている。第１リンク１４６Ａは、他端が第１延長腕１４５Ａに接続されている。第１リンク１４６Ａは、第１延長腕１４５Ａの変位を１Ａリンク４１３に伝達する。
２Ａリンク４２３は、第２リンク１４６Ｂの一端に接続されている。第２リンク１４６Ｂは、他端が第２延長腕１４５Ｂに接続されている。第２リンク１４６Ｂは、第２延長腕１４５Ｂの変位を２Ａリンク４２３に伝達する。
釣合調整部４００は、第１端部１４１の変位に応じて、釣合錘１４３を変位させることにより、第１端部１４１の変位によって延長腕１４５に生じる重心の移動によるモーメントをキャンセルする。この釣合調整部４００の具体的な構成について、図８を参照して説明する。
１Ａリンク４１３は、第１リンク１４６Ａの一端に接続されている。第１リンク１４６Ａは、他端が第１延長腕１４５Ａに接続されている。第１リンク１４６Ａは、第１延長腕１４５Ａの変位を１Ａリンク４１３に伝達する。
２Ａリンク４２３は、第２リンク１４６Ｂの一端に接続されている。第２リンク１４６Ｂは、他端が第２延長腕１４５Ｂに接続されている。第２リンク１４６Ｂは、第２延長腕１４５Ｂの変位を２Ａリンク４２３に伝達する。
釣合調整部４００は、第１端部１４１の変位に応じて、釣合錘１４３を変位させることにより、第１端部１４１の変位によって延長腕１４５に生じる重心の移動によるモーメントをキャンセルする。この釣合調整部４００の具体的な構成について、図８を参照して説明する。
【0042】
図８は、本実施形態の釣合調整部４００の構成の一例を示す図である。釣合調整部４００は、１Ａリンク４１３に伝達される第１延長腕１４５Ａの変位と、２Ａリンク４２３に伝達される第２延長腕１４５Ｂの変位とを合成して、釣合錘１４３を変位させる。
釣合調整部４００は、第１延長腕１４５Ａの変位を釣合錘１４３に伝達する第１系統と、第２延長腕１４５Ｂの変位を釣合錘１４３に伝達する第２系統とを有する。
釣合調整部４００は、第１延長腕１４５Ａの変位を釣合錘１４３に伝達する第１系統と、第２延長腕１４５Ｂの変位を釣合錘１４３に伝達する第２系統とを有する。
【0043】
釣合調整部４００は、第１系統の構成要素として、１Ａ歯車４１１と、１Ａ軸４１２と、１Ａリンク４１３と、１Ｂ歯車４１４と、１Ｂ軸４１５と、１Ｂリンク４１６とを備える。
上述したように、１Ａリンク４１３は、第１リンク１４６Ａに接続されており、第１延長腕１４５Ａの変位が入力される。
１Ａリンク４１３は、１Ａ軸４１２を回転中心として回転する。１Ａリンク４１３は、第１リンク１４６Ａから入力される第１延長腕１４５Ａの変位を、１Ａ軸４１２を回転中心とする回転角度に変換して１Ａ歯車４１１に伝達する。
１Ａ歯車４１１は、１Ａ軸４１２を回転中心として回転する。１Ａ歯車４１１は、１Ａリンク４１３から与えられる回転力によって回転する。
１Ｂ歯車４１４は、１Ｂ軸４１５に接続されており、１Ｂ軸４１５を回転中心として回転する。
１Ｂリンク４１６は、１Ｂ軸４１５を回転中心として回転する。１Ｂリンク４１６は、１Ｂ歯車４１４から与えられる回転力によって回転する。
すなわち、１Ａリンク４１３に入力された第１延長腕１４５Ａの変位は、１Ａ歯車４１１と、１Ｂ歯車４１４とを介して、１Ｂリンク４１６に伝達される。
上述したように、１Ａリンク４１３は、第１リンク１４６Ａに接続されており、第１延長腕１４５Ａの変位が入力される。
１Ａリンク４１３は、１Ａ軸４１２を回転中心として回転する。１Ａリンク４１３は、第１リンク１４６Ａから入力される第１延長腕１４５Ａの変位を、１Ａ軸４１２を回転中心とする回転角度に変換して１Ａ歯車４１１に伝達する。
１Ａ歯車４１１は、１Ａ軸４１２を回転中心として回転する。１Ａ歯車４１１は、１Ａリンク４１３から与えられる回転力によって回転する。
１Ｂ歯車４１４は、１Ｂ軸４１５に接続されており、１Ｂ軸４１５を回転中心として回転する。
１Ｂリンク４１６は、１Ｂ軸４１５を回転中心として回転する。１Ｂリンク４１６は、１Ｂ歯車４１４から与えられる回転力によって回転する。
すなわち、１Ａリンク４１３に入力された第１延長腕１４５Ａの変位は、１Ａ歯車４１１と、１Ｂ歯車４１４とを介して、１Ｂリンク４１６に伝達される。
【0044】
釣合調整部４００は、第２系統の構成要素として、２Ａ歯車４２１と、２Ａ軸４２２と、２Ａリンク４２３と、２Ｂ歯車４２４と、２Ｂ軸４２５と、２Ｂリンク４２６とを備える。
上述したように、２Ａリンク４２３は、第２リンク１４６Ｂに接続されており、第２延長腕１４５Ｂの変位が入力される。
２Ａリンク４２３は、２Ａ軸４２２を回転中心として回転する。２Ａリンク４２３は、第２リンク１４６Ｂから入力される第２延長腕１４５Ｂの変位を、２Ａ軸４２２を回転中心とする回転変位に変換して２Ａ歯車４２１に伝達する。
２Ａ歯車４２１は、２Ａ軸４２２を回転中心として回転する。２Ａ歯車４２１は、２Ａリンク４２３から与えられる回転力によって回転する。
２Ｂ歯車４２４は、２Ｂ軸４２５を回転中心として回転する。２Ｂ軸４２５は、上述した１Ｂ軸４１５とｘａ軸方向の同軸上に配置される。なお、１Ｂ軸４１５と、２Ｂ軸４２５とは接続されておらず、１Ｂ歯車４１４と２Ｂ歯車４２４とは、互いに独立して回転可能である。
２Ｂリンク４２６は、２Ｂ軸４２５とは接続されておらず、２Ｂ歯車４２４の回転変位とは独立して、２Ｂ軸４２５を回転中心として回転する。
上述したように、２Ａリンク４２３は、第２リンク１４６Ｂに接続されており、第２延長腕１４５Ｂの変位が入力される。
２Ａリンク４２３は、２Ａ軸４２２を回転中心として回転する。２Ａリンク４２３は、第２リンク１４６Ｂから入力される第２延長腕１４５Ｂの変位を、２Ａ軸４２２を回転中心とする回転変位に変換して２Ａ歯車４２１に伝達する。
２Ａ歯車４２１は、２Ａ軸４２２を回転中心として回転する。２Ａ歯車４２１は、２Ａリンク４２３から与えられる回転力によって回転する。
２Ｂ歯車４２４は、２Ｂ軸４２５を回転中心として回転する。２Ｂ軸４２５は、上述した１Ｂ軸４１５とｘａ軸方向の同軸上に配置される。なお、１Ｂ軸４１５と、２Ｂ軸４２５とは接続されておらず、１Ｂ歯車４１４と２Ｂ歯車４２４とは、互いに独立して回転可能である。
２Ｂリンク４２６は、２Ｂ軸４２５とは接続されておらず、２Ｂ歯車４２４の回転変位とは独立して、２Ｂ軸４２５を回転中心として回転する。
【0045】
次に、１Ｂリンク４１６の変位を釣合錘１４３に伝達する構成について説明する。釣合調整部４００は、２Ｃ歯車４２７と、２Ｃ軸４２８と、２Ｃリンク４２９と、２Ｄ軸４３１と、２Ｅ軸４３２と、２Ｄリンク４３３とを備える。
２Ｃ軸４２８は、１Ｂリンク４１６に接続されており、１Ｂリンク４１６の回転変位に応じて、１Ｂ軸４１５を回転中心として変位する。
２Ｃ軸４２８は、１Ｂリンク４１６に接続されており、１Ｂリンク４１６の回転変位に応じて、１Ｂ軸４１５を回転中心として変位する。
【0046】
２Ｃ軸４２８の２Ｂ軸４２５を回転中心とする回転変位は、２Ｃリンク４２９に伝達される。２Ｃリンク４２９は、２Ｄ軸４３１、２Ｄリンク４３３及び２Ｅ軸４３２を介して、２Ｂリンク４２６に接続される。すなわち釣合調整部４００は、２Ｂリンク４２６、２Ｃリンク４２９を第１対辺とし、１Ｂリンク４１６、２Ｄリンク４３３を第２対辺とする平行リンク（あるいは四節リンク）を構成する。この平行リンクによって、１Ｂリンク４１６の変位が２Ｅ軸４３２において２Ｂリンク４２６に伝達される。
すなわち、１Ａリンク４１３に入力された第１延長腕１４５Ａの変位は、１Ａ歯車４１１と、１Ｂ歯車４１４と、１Ｂリンク４１６と、２Ｃリンク４２９と、２Ｄリンク４３３とを介して、２Ｂリンク４２６に伝達される。
すなわち、１Ａリンク４１３に入力された第１延長腕１４５Ａの変位は、１Ａ歯車４１１と、１Ｂ歯車４１４と、１Ｂリンク４１６と、２Ｃリンク４２９と、２Ｄリンク４３３とを介して、２Ｂリンク４２６に伝達される。
【0047】
次に、２Ｂ歯車４２４の回転変位を釣合錘１４３に伝達する構成について説明する。２Ｃ歯車４２７は、２Ｂ歯車４２４と噛み合っており、２Ｃ軸４２８を回転中心として回転する。２Ｃ歯車４２７は、２Ｃリンク４２９に接続されている。２Ｃ歯車４２７の回転変位に応じて、２Ｃリンク４２９は、２Ｃ軸４２８を回転中心として回転変位する。２Ｃリンク４２９の回転変位は、２Ｄリンク４３３を介して２Ｂリンク４２６に伝達される。
【0048】
なお、２Ｃ歯車４２７と２Ｂ歯車４２４との軸間距離は、１Ｂ軸４１５と２Ｃ軸４２８との軸間距離、及び、２Ｂ軸４２５と２Ｃ軸４２８との軸間距離と一致している。すなわち、２Ｃ歯車４２７は、２Ｂ歯車４２４を太陽歯車とする惑星歯車となり、遊星歯車機構を構成する。２Ｃ歯車４２７は、１Ｂ軸４１５を回転中心とした１Ｂリンク４１６の回転変位に応じて、２Ｂ歯車４２４の円周上を回転移動する。
【0049】
２Ｂリンク４２６の一端には、釣合錘１４３が取り付けられている。釣合錘１４３は、２Ｂリンク４２６の回転変位に伴い、２Ｂ軸４２５を回転中心にして変位する。
【0050】
なお、釣合錘１４３には、２Ｂリンク４２６に加えて、２Ｂリンク４２６Ｂが接続される構成であってもよい。２Ｂリンク４２６Ｂは、１Ｂ軸４１５を回転中心として回転する。２Ｂリンク４２６Ｂは、１Ｂ軸４１５には接続されておらず、２Ｂリンク４２６Ｂと１Ｂ軸４１５とは互いに独立して回転可能である。つまり、釣合錘１４３は、１Ｂ軸４１５の回転角度によらず、２Ｂ軸４２５の回転角度に応じて回転変位する。
このように構成された釣合調整部４００によれば、釣合錘１４３の荷重を２Ｂリンク４２６と２Ｂリンク４２６Ｂとの２つのリンクによって支えることができる。
このように構成された釣合調整部４００によれば、釣合錘１４３の荷重を２Ｂリンク４２６と２Ｂリンク４２６Ｂとの２つのリンクによって支えることができる。
【0051】
すなわち、１Ａリンク４１３に入力された第１延長腕１４５Ａの変位と、２Ａリンク４２３に入力された第２延長腕１４５Ｂの変位とが、釣合調整部４００によって合成され、釣合錘１４３を変位させる。
換言すれば、釣合調整部４００は、第１延長腕１４５Ａの角度変化と第２延長腕１４５Ｂの角度変化とのいずれにも応じて、取付位置１４４に対する釣合錘１４３の位置を変化させる。
換言すれば、釣合調整部４００は、第１延長腕１４５Ａの角度変化と第２延長腕１４５Ｂの角度変化とのいずれにも応じて、取付位置１４４に対する釣合錘１４３の位置を変化させる。
【0052】
［釣合調整部の変形例］
図９は、本実施形態の釣合調整部の変形例を示す図である。上述した一例では、平行四辺形リンク（四節リンク）によって、第１延長腕１４５Ａの変位と第２延長腕１４５Ｂの変位とを合成したがこれに限られない。同図に示すように、釣合調整部は、第１ラック４４１と、第２ラック４４２と、ピニオン４４３とを備える構成であってもよい。
第１ラック４４１には、第１リンク１４６Ａ－１の変位が入力される。第２ラック４４２には、第２リンク１４６Ｂ－１の変位が入力される。第１ラック４４１と、第２ラック４４２とは、１つのピニオン４４３を挟んで対向配置されている。ピニオン４４３には釣合錘１４３が接続されている。第１ラック４４１と第２ラック４４２とは、ピニオン４４３を回転移動させることで第１延長腕１４５Ａの変位と第２延長腕１４５Ｂの変位とを合成する。
図９は、本実施形態の釣合調整部の変形例を示す図である。上述した一例では、平行四辺形リンク（四節リンク）によって、第１延長腕１４５Ａの変位と第２延長腕１４５Ｂの変位とを合成したがこれに限られない。同図に示すように、釣合調整部は、第１ラック４４１と、第２ラック４４２と、ピニオン４４３とを備える構成であってもよい。
第１ラック４４１には、第１リンク１４６Ａ－１の変位が入力される。第２ラック４４２には、第２リンク１４６Ｂ－１の変位が入力される。第１ラック４４１と、第２ラック４４２とは、１つのピニオン４４３を挟んで対向配置されている。ピニオン４４３には釣合錘１４３が接続されている。第１ラック４４１と第２ラック４４２とは、ピニオン４４３を回転移動させることで第１延長腕１４５Ａの変位と第２延長腕１４５Ｂの変位とを合成する。
【0053】
［推力発生部３００の構成］
次に、推力発生部３００の構成について図１０を参照して説明する。
図１０は、本実施形態の推力発生部３００の構成の一例を示す図である。推力発生部３００は、例えば、ダクテッドファンを備えている。推力発生部３００は、上腕部１２０に取り付けられ、発生させた気流の反力によって上腕部１２０を変位させる。なお、推力発生部３００は、上腕腕先部１２６に推力を伝達できればよく、必ずしも上腕部１２０に取り付けられていなくてもよい。推力発生部３００は、例えば、延長腕１４５の取付位置１４４に取り付けられていてもよい。
次に、推力発生部３００の構成について図１０を参照して説明する。
図１０は、本実施形態の推力発生部３００の構成の一例を示す図である。推力発生部３００は、例えば、ダクテッドファンを備えている。推力発生部３００は、上腕部１２０に取り付けられ、発生させた気流の反力によって上腕部１２０を変位させる。なお、推力発生部３００は、上腕腕先部１２６に推力を伝達できればよく、必ずしも上腕部１２０に取り付けられていなくてもよい。推力発生部３００は、例えば、延長腕１４５の取付位置１４４に取り付けられていてもよい。
【0054】
推力発生部３００は、第１方向（例えば、ｘａ軸方向）に気流を発生させる第１推力発生部３１０と、第２方向（例えば、ｙａ軸方向）に気流を発生させる第２推力発生部３２０と、第３方向（例えば、ｚａ軸方向）に気流を発生させる第３推力発生部３３０とを備える。
このように構成された推力発生部３００によれば、第１推力発生部３１０～第３推力発生部３３０の推力の組み合わせにより、上腕部１２０に対して、三次元空間内の任意の方向に推力を与えることができる。
このように構成された推力発生部３００によれば、第１推力発生部３１０～第３推力発生部３３０の推力の組み合わせにより、上腕部１２０に対して、三次元空間内の任意の方向に推力を与えることができる。
【0055】
図１１は、本実施形態の推力発生部の変形例を示す図である。推力発生部３００ａは、重力方向（例えば、ｚａ軸方向）に気流を発生させる第４推力発生部３４０と、重力方向とは異なる方向（例えば、ｘａ－ｙａ平面内の任意の方向）に気流を発生させる第５推力発生部３５０と、第５推力発生部３５０が気流を発生させる方向を変化させる方向可変部３６０とを備えていてもよい。
方向可変部３６０は、例えば電動モータを備えており、電動モータを駆動することによって、第５推力発生部３５０の推力発生方向を変化させる。
方向可変部３６０は、例えば電動モータを備えており、電動モータを駆動することによって、第５推力発生部３５０の推力発生方向を変化させる。
【0056】
［制御装置５００の機能構成］
次に、図１２を参照して、制御装置５００の機能構成の一例について説明する。
次に、図１２を参照して、制御装置５００の機能構成の一例について説明する。
【0057】
図１２は、本実施形態の制御装置５００の機能構成の一例を示す図である。制御装置５００は、中央演算処理装置などの演算機能と、半導体メモリなどの記憶機能とを備えており、雑音除去部５０１と、信号出力部５０２と、検出部５１１と、制御部５１２と、書換制御部５１３と、記憶部５１４とをその機能部として備える。
【0058】
雑音除去部５０１は、非接触音響センサ１５０が出力する信号と、収音部１６０が出力する信号とを取得する。
非接触音響センサ１５０は、上腕部１２０を介して支持されており、検査対象物に対して非接触の状態で、検査対象物に生じている音響情報を取得する。
収音部１６０は、非接触音響センサ１５０の周囲に生じている音を収音して、音信号を出力する。
雑音除去部５０１は、非接触音響センサ１５０が出力する信号から、収音部１６０が収音する音の成分を除去する。この雑音除去部５０１による処理の手順について、図１３を参照して説明する。
非接触音響センサ１５０は、上腕部１２０を介して支持されており、検査対象物に対して非接触の状態で、検査対象物に生じている音響情報を取得する。
収音部１６０は、非接触音響センサ１５０の周囲に生じている音を収音して、音信号を出力する。
雑音除去部５０１は、非接触音響センサ１５０が出力する信号から、収音部１６０が収音する音の成分を除去する。この雑音除去部５０１による処理の手順について、図１３を参照して説明する。
【0059】
［雑音除去部５０１の動作］
図１３は、本実施形態の雑音除去部５０１の動作の一例を示す図である。
（ステップＳ１００）雑音除去部５０１は、非接触音響センサ１５０の出力信号を取得する。雑音除去部５０１は、収音部１６０の出力信号を取得する。
（ステップＳ１１０）雑音除去部５０１は、取得した信号を時間軸方向にフレーム分割する。
（ステップＳ１２０）雑音除去部５０１は、非接触音響センサ１５０の出力信号に含まれるノイズ成分の周波数スペクトルを除去する。ノイズ成分の周波数スペクトルの除去には、既知のスペクトル・サブトラクション法（spectral subtraction method）が用いられる。
（ステップＳ１３０）雑音除去部５０１は、既知のεフィルタによって小振幅高周波を除去する。
（ステップＳ１４０）雑音除去部５０１は、ノイズ除去後の信号をＡＥ（アコースティック・エミッション）信号として出力する。
図１３は、本実施形態の雑音除去部５０１の動作の一例を示す図である。
（ステップＳ１００）雑音除去部５０１は、非接触音響センサ１５０の出力信号を取得する。雑音除去部５０１は、収音部１６０の出力信号を取得する。
（ステップＳ１１０）雑音除去部５０１は、取得した信号を時間軸方向にフレーム分割する。
（ステップＳ１２０）雑音除去部５０１は、非接触音響センサ１５０の出力信号に含まれるノイズ成分の周波数スペクトルを除去する。ノイズ成分の周波数スペクトルの除去には、既知のスペクトル・サブトラクション法（spectral subtraction method）が用いられる。
（ステップＳ１３０）雑音除去部５０１は、既知のεフィルタによって小振幅高周波を除去する。
（ステップＳ１４０）雑音除去部５０１は、ノイズ除去後の信号をＡＥ（アコースティック・エミッション）信号として出力する。
【0060】
図１４は、本実施形態の雑音除去部５０１によるノイズ除去の一例を示す図である。
図１４（Ａ）は、推力発生部３００を動作させない状態において、非接触音響センサ１５０が出力する信号の一例を示す。同図に示す波形には、非接触音響センサ１５０に起因するノイズ成分が含まれている。
図１４（Ｂ）は、推力発生部３００を動作させた状態において、非接触音響センサ１５０が出力する信号の一例を示す。同図に示す波形には、非接触音響センサ１５０に起因するノイズ成分に加えて、推力発生部３００の動作によるノイズ成分が含まれている。
図１４（Ｃ）は、推力発生部３００を動作させた状態において、非接触音響センサ１５０が出力する信号から、雑音除去部５０１がノイズ除去を行った後の信号の一例を示す。同図に示す波形には、非接触音響センサ１５０に起因するノイズ成分と、推力発生部３００の動作によるノイズ成分とが除去されている。
なお、上述した一例においては、雑音除去部５０１が、スペクトル・サブトラクション法とεフィルタとを用いてノイズ除去を行うとして説明したが、これに限られない。雑音除去部５０１は、非接触音響センサ１５０の出力信号に含まれるノイズ成分を除去することができる既知のいずれの手法を採用してもよい。
図１４（Ａ）は、推力発生部３００を動作させない状態において、非接触音響センサ１５０が出力する信号の一例を示す。同図に示す波形には、非接触音響センサ１５０に起因するノイズ成分が含まれている。
図１４（Ｂ）は、推力発生部３００を動作させた状態において、非接触音響センサ１５０が出力する信号の一例を示す。同図に示す波形には、非接触音響センサ１５０に起因するノイズ成分に加えて、推力発生部３００の動作によるノイズ成分が含まれている。
図１４（Ｃ）は、推力発生部３００を動作させた状態において、非接触音響センサ１５０が出力する信号から、雑音除去部５０１がノイズ除去を行った後の信号の一例を示す。同図に示す波形には、非接触音響センサ１５０に起因するノイズ成分と、推力発生部３００の動作によるノイズ成分とが除去されている。
なお、上述した一例においては、雑音除去部５０１が、スペクトル・サブトラクション法とεフィルタとを用いてノイズ除去を行うとして説明したが、これに限られない。雑音除去部５０１は、非接触音響センサ１５０の出力信号に含まれるノイズ成分を除去することができる既知のいずれの手法を採用してもよい。
【0061】
図１２に戻り、信号出力部５０２は、雑音除去部５０１が生成したＡＥ信号を、外部装置（例えば、提示装置５６０）に出力する。提示装置５６０は、液晶ディスプレイなどの表示部を備える表示装置であってもよいし、プリンタなどの印刷機能を備える装置であってもよい。
【0062】
次に、制御装置５００による関節部２００の姿勢制御について説明する。
上述したように関節部２００の角度調整部２１０は、回転角度センサ１２３および駆動部１２４（いずれも不図示）を備えていてもよい。以下では、角度調整部２１０が、回転角度センサ１２３および駆動部１２４を備える場合について説明する。
上述したように関節部２００の角度調整部２１０は、回転角度センサ１２３および駆動部１２４（いずれも不図示）を備えていてもよい。以下では、角度調整部２１０が、回転角度センサ１２３および駆動部１２４を備える場合について説明する。
【0063】
検出部５１１は、回転角度センサ１２３の出力信号を取得し、上腕部１２０の第２軸線ＡＸ２周りの回転角度を検出する。
記憶部５１４には、制御情報があらかじめ記憶されている。制御情報とは、上腕部１２０の回転角度と関節部２００の回転量との対応関係を示す情報である。例えば、上腕部１２０の回転角度が０［°］である場合、下腕部１１０には捩じれが生じないため、関節部２００の回転量は０である。上腕部１２０の回転角度が０［°］から大きく（あるいは小さく）なるに従い、下腕部１１０の捩じれ量が大きくなる。このため、上腕部１２０の回転角度が０［°］から大きく（あるいは小さく）なるに従い、関節部２００の回転量は大きくなる。記憶部５１４には、上腕部１２０の回転角度と関節部２００の回転量との対応関係を示す制御情報があらかじめ記憶されている。
制御部５１２は、記憶部５１４に記憶されている制御情報と、検出部５１１が検出する回転角度とに基づいて、駆動部１２４の回転駆動量を制御する。
記憶部５１４には、制御情報があらかじめ記憶されている。制御情報とは、上腕部１２０の回転角度と関節部２００の回転量との対応関係を示す情報である。例えば、上腕部１２０の回転角度が０［°］である場合、下腕部１１０には捩じれが生じないため、関節部２００の回転量は０である。上腕部１２０の回転角度が０［°］から大きく（あるいは小さく）なるに従い、下腕部１１０の捩じれ量が大きくなる。このため、上腕部１２０の回転角度が０［°］から大きく（あるいは小さく）なるに従い、関節部２００の回転量は大きくなる。記憶部５１４には、上腕部１２０の回転角度と関節部２００の回転量との対応関係を示す制御情報があらかじめ記憶されている。
制御部５１２は、記憶部５１４に記憶されている制御情報と、検出部５１１が検出する回転角度とに基づいて、駆動部１２４の回転駆動量を制御する。
【0064】
ここで、上腕部１２０に取り付けられる部品（例えば、エンドエフェクタ）の質量が変化することで、上腕部１２０の回転角度と関節部２００の回転量との対応関係は変化する。また、下腕部１１０の剛性が変化することでも、上腕部１２０の回転角度と関節部２００の回転量との対応関係は変化する。したがって、エンドエフェクタが交換された場合などにおいては、記憶部５１４に記憶されている制御情報は、書き換えられるように構成されていることが望ましい。
そこで、制御装置５００は、書換制御部５１３を備えていてもよい。
そこで、制御装置５００は、書換制御部５１３を備えていてもよい。
【0065】
書換制御部５１３は、記憶部５１４に記憶されている制御情報を書き換える。具体的には、プロファイル提供装置５５０は、上腕部１２０に取り付けられる部品（例えば、エンドエフェクタ）の種類ごとに、あるいは、下腕部１１０を構成する部品の種類ごとに、上腕部１２０の回転角度と関節部２００の回転量との対応関係をあらかじめ用意したプロファイル情報を記憶している。プロファイル提供装置５５０は、複数のプロファイル情報の中から、検査装置１の仕様（例えば、エンドエフェクタの種類）に応じたプロファイル情報を制御装置５００に提供する。書換制御部５１３は、プロファイル提供装置５５０から提供されたプロファイル情報を取得すると、取得したプロファイル情報を新たな制御情報として、記憶部５１４に記憶されている制御情報を書き換える。
このように構成された制御装置５００によれば、エンドエフェクタの種類が変化した場合であっても、エンドエフェクタの種類によらず、エンドエフェクタの位置決め精度をより向上させることができる。
このように構成された制御装置５００によれば、エンドエフェクタの種類が変化した場合であっても、エンドエフェクタの種類によらず、エンドエフェクタの位置決め精度をより向上させることができる。
【0066】
エンドエフェクタの一例として、上述した非接触音響センサ１５０がある。非接触音響センサ１５０は、検査対象物に対して所定の距離範囲かつ所定の角度範囲で対向することが望ましい。例えば、非接触音響センサ１５０は、検査対象物に対する距離が２５［ｍｍ］付近、角度が１５．６［°］付近で検査対象物に対向することが望ましい。
したがって、検査装置１には、エンドエフェクタの位置決め精度を高くすることが求められる。
したがって、検査装置１には、エンドエフェクタの位置決め精度を高くすることが求められる。
【0067】
上述したように、本実施形態の検査装置１は、関節部２００が下腕部１１０の捩じれの方向と逆方向に傾いて、捩じれを吸収することにより、エンドエフェクタの位置決め精度を向上させることができる。
また、本実施形態の検査装置１は、エンドエフェクタの種類などに応じて、関節部２００の角度制御をより適切なプロファイルに変更することができる。したがって、本実施形態の検査装置１によれば、エンドエフェクタを交換した場合などにおいても。エンドエフェクタの位置決め精度を向上させることができる。
また、本実施形態の検査装置１は、第１延長腕１４５Ａ及び第２延長腕１４５Ｂの変位を合成した位置に釣合錘１４３を移動させることによって、第１延長腕１４５Ａ及び第２延長腕１４５Ｂがそれぞれ姿勢変化をしたことによる延長腕１４５の重心位置の変化を抑制する。これにより、本実施形態の検査装置１によれば、エンドエフェクタの位置決め精度を向上させることができる。
また、本実施形態の検査装置１は、上腕腕先部１２６の位置をファン（例えば、ダクテッドファン）の推力によって制御する推力発生部３００を備えている。このように構成された本実施形態の検査装置１によれば、エンドエフェクタの位置決め精度を向上させることができる。
また、本実施形態の検査装置１は、エンドエフェクタの種類などに応じて、関節部２００の角度制御をより適切なプロファイルに変更することができる。したがって、本実施形態の検査装置１によれば、エンドエフェクタを交換した場合などにおいても。エンドエフェクタの位置決め精度を向上させることができる。
また、本実施形態の検査装置１は、第１延長腕１４５Ａ及び第２延長腕１４５Ｂの変位を合成した位置に釣合錘１４３を移動させることによって、第１延長腕１４５Ａ及び第２延長腕１４５Ｂがそれぞれ姿勢変化をしたことによる延長腕１４５の重心位置の変化を抑制する。これにより、本実施形態の検査装置１によれば、エンドエフェクタの位置決め精度を向上させることができる。
また、本実施形態の検査装置１は、上腕腕先部１２６の位置をファン（例えば、ダクテッドファン）の推力によって制御する推力発生部３００を備えている。このように構成された本実施形態の検査装置１によれば、エンドエフェクタの位置決め精度を向上させることができる。
【0068】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態に記載の構成を組み合わせてもよい。
【0069】
なお、上記の実施形態における各装置が備える各部は、専用のハードウエアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
【0070】
なお、各装置が備える各部は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、各装置が備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【0071】
また、各装置が備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、制御部が備える各部による処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウエアを含むものとする。
【0072】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【符号の説明】
【0073】
１…検査装置、１１０…下腕部、１２０…上腕部、１４５…延長腕、２００…関節部、３００…推力発生部、５００…制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】