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(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】P2023046803
(43)【公開日】2023-04-05
(54)【発明の名称】ロボットシステム
(51)【国際特許分類】
B25J 13/00 20060101AFI20230329BHJP
【ＦＩ】
B25J13/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021155597
(22)【出願日】2021-09-24
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度国立研究開発法人科学技術振興機構、ムーンショット型研究開発事業 Ｓｅｌｆ－Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｃｓ～人とＡＩロボットの創造的共進化～、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(74)【代理人】
【識別番号】110002789
【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ
(72)【発明者】
【氏名】原田 香奈子
(72)【発明者】
【氏名】マルケス マリニョ ムリロ
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707BS12
3C707CS02
3C707CT02
3C707ET08
3C707JS02
3C707KS03
3C707KS16
3C707KS33
3C707KT01
3C707KX10
3C707LV02
3C707MT04
3C707MT08
(57)【要約】
【課題】被処理物に対して所望の処理を正確かつ確実に行うことが可能なロボットシステムを提供すること。
【解決手段】本発明の一態様によれば、ロボットシステムが提供される。このロボットシステムは、作業台と、複数のロボットと、移動機構とを有する。移動機構は、複数のロボットの移動をガイドするガイド部を備え、複数のロボットをガイド部によりガイドしつつ、作業台に対して接近および離間させるように構成される。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の一態様によれば、ロボットシステムが提供される。このロボットシステムは、作業台と、複数のロボットと、移動機構とを有する。移動機構は、複数のロボットの移動をガイドするガイド部を備え、複数のロボットをガイド部によりガイドしつつ、作業台に対して接近および離間させるように構成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボットシステムであって、
作業台と、複数のロボットと、移動機構とを有し、
前記移動機構は、前記複数のロボットの移動をガイドするガイド部を備え、前記複数のロボットを前記ガイド部によりガイドしつつ、前記作業台に対して接近および離間させるように構成される、ロボットシステム。
作業台と、複数のロボットと、移動機構とを有し、
前記移動機構は、前記複数のロボットの移動をガイドするガイド部を備え、前記複数のロボットを前記ガイド部によりガイドしつつ、前記作業台に対して接近および離間させるように構成される、ロボットシステム。
【請求項2】
請求項１に記載のロボットシステムにおいて、
前記ガイド部は、前記作業台を中心として、前記作業台を囲むように配置される、ロボットシステム。
前記ガイド部は、前記作業台を中心として、前記作業台を囲むように配置される、ロボットシステム。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載のロボットシステムにおいて、
前記ガイド部は、ほぼ円形状に形成され、これによって前記作業台を中心として、前記作業台を囲むように配置される、ロボットシステム。
前記ガイド部は、ほぼ円形状に形成され、これによって前記作業台を中心として、前記作業台を囲むように配置される、ロボットシステム。
【請求項4】
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
前記移動機構は、前記ガイド部の一部としてのガイドレールと、各前記ロボットを載置し、前記ガイドレールの長手方向とほぼ直交する方向に移動可能な載置台とを含む、ロボットシステム。
前記移動機構は、前記ガイド部の一部としてのガイドレールと、各前記ロボットを載置し、前記ガイドレールの長手方向とほぼ直交する方向に移動可能な載置台とを含む、ロボットシステム。
【請求項5】
請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
さらに、撮像部を有する、ロボットシステム。
さらに、撮像部を有する、ロボットシステム。
【請求項6】
請求項５に記載のロボットシステムにおいて、
前記撮像部は、前記作業台を撮像する、ロボットシステム。
前記撮像部は、前記作業台を撮像する、ロボットシステム。
【請求項7】
請求項５に記載のロボットシステムにおいて、
前記撮像部は、前記作業台に配置される、ロボットシステム。
前記撮像部は、前記作業台に配置される、ロボットシステム。
【請求項8】
請求項７に記載のロボットシステムにおいて、
前記撮像部は、顕微鏡に設けられ、前記顕微鏡を介して拡大された対象を撮像する、ロボットシステム。
前記撮像部は、顕微鏡に設けられ、前記顕微鏡を介して拡大された対象を撮像する、ロボットシステム。
【請求項9】
請求項１～請求項８のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
前記複数のロボットは、種類の異なるロボットを含む、ロボットシステム。
前記複数のロボットは、種類の異なるロボットを含む、ロボットシステム。
【請求項10】
請求項１～請求項９のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
前記複数のロボットは、遠隔操作と自動制御とを切替可能に構成される、ロボットシステム。
前記複数のロボットは、遠隔操作と自動制御とを切替可能に構成される、ロボットシステム。
【請求項11】
請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
さらに、少なくとも前記作業台、前記複数のロボットおよび前記移動機構を収容する収容空間を備える筐体を有する、ロボットシステム。
さらに、少なくとも前記作業台、前記複数のロボットおよび前記移動機構を収容する収容空間を備える筐体を有する、ロボットシステム。
【請求項12】
請求項１１に記載のロボットシステムにおいて、
前記筐体は、前記収容空間を気密的に封止可能である、ロボットシステム。
前記筐体は、前記収容空間を気密的に封止可能である、ロボットシステム。
【請求項13】
請求項１１または請求項１２に記載のロボットシステムにおいて、
さらに、前記収容空間を換気する換気機構を有する、ロボットシステム。
さらに、前記収容空間を換気する換気機構を有する、ロボットシステム。
【請求項14】
請求項１～請求項１３のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
前記移動機構は、各前記ロボットが所定の作業を継続している途中でも、各前記ロボットを前記作業台に対して接近および離間させるように構成される、ロボットシステム。
前記移動機構は、各前記ロボットが所定の作業を継続している途中でも、各前記ロボットを前記作業台に対して接近および離間させるように構成される、ロボットシステム。
【請求項15】
請求項１～請求項１４のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
さらに、制御部を有し、
前記制御部は、前記複数のロボットが互いに干渉しないように、前記複数のロボットを制御するように構成される、ロボットシステム。
さらに、制御部を有し、
前記制御部は、前記複数のロボットが互いに干渉しないように、前記複数のロボットを制御するように構成される、ロボットシステム。
【請求項16】
請求項１～請求項１５のいずれか１項に記載のロボットシステムにおいて、
当該ロボットシステムは、生物実験に使用される、ロボットシステム。
当該ロボットシステムは、生物実験に使用される、ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
理化学実験においては、例えば、小動物や植物、あるいはそれらの細胞や組織等の被処理物に対して、切開、切除、注入等の処理が行われる。これらの処理を、より正確かつ精密に行う場合、連続して行う場合、人体にとって有害な環境で行う場合等には、人工知能が搭載されたロボットを使用して行い得るようになることが期待されている。
【0003】
従来の理化学実験を支援するロボットは、ラボオートメーションを対象としており、予めプログラムされた処理を、同じ種類の被処理物に対して行うことを目的としている。このため、床面や壁面に固定されたアームロボットが使用されることが一般的である（特許文献１参照）。しかしながら、かかるアームロボットでは、被処理物の種類が異なる場合や、異なる種類の処理を行いたい場合等には、対応することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１７－０３００９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明では上記事情に鑑み、被処理物に対して所望の処理を正確かつ確実に行うことが可能なロボットシステムを提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によれば、ロボットシステムが提供される。このロボットシステムは、作業台と、複数のロボットと、移動機構とを有する。移動機構は、複数のロボットの移動をガイドするガイド部を備え、複数のロボットをガイド部によりガイドしつつ、作業台に対して接近および離間させるように構成される。
【0007】
本発明の一態様によれば、被処理物に対して所望の処理を正確かつ確実に行うことができるという有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す斜視図である。
【図3】大型のアームロボットの構成を示す斜視図である。
【図4】小型のアームロボットの構成を示す斜視図である。
【図5】移動機構の構成を示す平面図である。
【図6】径方向移動機構の構成を示す斜視図である。
【図7】周方向移動機構の構成を示す斜視図である。
【図8】ロボットシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組合せ可能である。
【0010】
ところで、本実施形態に登場するソフトウェアを実現するためのプログラムは、コンピュータが読み取り可能な非一時的な記録媒体（Ｎｏｎ－Ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ｒｅａｄａｂｌｅ Ｍｅｄｉｕｍ）として提供されてもよいし、外部のサーバーからダウンロード可能に提供されてもよいし、外部のコンピュータで当該プログラムを起動させてクライアント端末でその機能を実現（いわゆるクラウドコンピューティング）するように提供されてもよい。
【0011】
また、本実施形態において「部」または「手段」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものも含みうる。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、電圧・電流といった信号値の物理的な値、０または１で構成される２進数のビット集合体としての信号値の高低、または量子的な重ね合わせ（いわゆる量子ビット）によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行されうる。
【0012】
また、広義の回路とは、回路（Ｃｉｒｃｕｉｔ）、回路類（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、およびメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）等を少なくとも適当に組み合わせることによって実現される回路である。すなわち、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等を含むものである。
【0013】
１．全体構成
まず、ロボットシステム１の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す斜視図である。図２は、図１に示すロボットシステムの主要部分の構成を示す斜視図である。
図１および図２に示されるように、ロボットシステム１は、作業台２と、複数のロボット３と、移動機構４と、少なくとも作業台２、複数のロボット３および移動機構４を収容する収容空間５１を備える筐体５とを有する。
かかるロボットシステム１では、作業台２に被処理物（対象）を載置し、複数のロボット３により被処理物の処理を行うことができる。
まず、ロボットシステム１の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す斜視図である。図２は、図１に示すロボットシステムの主要部分の構成を示す斜視図である。
図１および図２に示されるように、ロボットシステム１は、作業台２と、複数のロボット３と、移動機構４と、少なくとも作業台２、複数のロボット３および移動機構４を収容する収容空間５１を備える筐体５とを有する。
かかるロボットシステム１では、作業台２に被処理物（対象）を載置し、複数のロボット３により被処理物の処理を行うことができる。
【0014】
２．筐体
筐体５は、４つの開口部５２と、各開口部５２を開閉可能なスライド扉５３とを備えている。例えば、筐体５は、光不透過性の材料で構成することにより、被処理物の処理を暗所で行うことができる。また、各スライド扉５３により各開口部５２を塞いだ状態で、各スライド扉５３と密着する封止材（不図示）を設け、収容空間５１を気密的に封止可能なように筐体５を構成してもよい。この場合、被処理物としてウィルス、細菌、放射線を放出するサンプル等を取り扱うことができる。また、この場合、人体にとって有害な環境で行う被処理物の処理にロボットシステム１を適用することができる。
筐体５は、４つの開口部５２と、各開口部５２を開閉可能なスライド扉５３とを備えている。例えば、筐体５は、光不透過性の材料で構成することにより、被処理物の処理を暗所で行うことができる。また、各スライド扉５３により各開口部５２を塞いだ状態で、各スライド扉５３と密着する封止材（不図示）を設け、収容空間５１を気密的に封止可能なように筐体５を構成してもよい。この場合、被処理物としてウィルス、細菌、放射線を放出するサンプル等を取り扱うことができる。また、この場合、人体にとって有害な環境で行う被処理物の処理にロボットシステム１を適用することができる。
【0015】
また、ロボットシステム１は、図１に示されるように、さらに、収容空間５１を換気する換気機構６を有する。これにより、収容空間５１を気密的に封止した状態で換気すれば、収容空間５１内の高いクリーンレベルを維持することができる。このため、被処理物として免疫不全動物を処理（処置）する場合でも、この免疫不全動物の細菌等による感染を好適に防止することができる。また、微細なホコリの存在も回避したい半導体素子の加工等に、ロボットシステム１を適用することができる。一方で、この場合、細菌感染させた動物等のバイオハザード対象物や有毒・有害な物質を被処理物として取り扱うこともできる。
換気機構６は、例えば、ファン、ポンプ等の吸引手段と、ＨＥＰＡフィルタ等のフィルタ部材とで構成することができる。
換気機構６は、例えば、ファン、ポンプ等の吸引手段と、ＨＥＰＡフィルタ等のフィルタ部材とで構成することができる。
【0016】
３．作業台
作業台２は、図２に示されるように、柱状の本体部２１と、被処理物を載置する載置部２２と、載置部２２の上方に配置された顕微鏡２３とを備える。顕微鏡２３は、撮像部２４を備える。すなわち、撮像部は、作業台２に配置される。この場合、撮像部２４は、顕微鏡２３を介して拡大された被処理物を撮像する。かかるロボットシステム１は、例えば、組織や細胞等の微小な被処理物を処理するのに適する。
撮像部２４としては、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラ等が挙げられる。
作業台２は、図２に示されるように、柱状の本体部２１と、被処理物を載置する載置部２２と、載置部２２の上方に配置された顕微鏡２３とを備える。顕微鏡２３は、撮像部２４を備える。すなわち、撮像部は、作業台２に配置される。この場合、撮像部２４は、顕微鏡２３を介して拡大された被処理物を撮像する。かかるロボットシステム１は、例えば、組織や細胞等の微小な被処理物を処理するのに適する。
撮像部２４としては、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラ等が挙げられる。
【0017】
なお、他の撮像部を筐体５の天井の下面に固定し、作業台２を撮像するように構成してもよい。この場合、例えば、操作者が被処理物の処理に集中した場合でも、他の撮像部で撮像された画像データを使用して、複数のロボット３が互いに干渉するのを防止するように制御することができる。また、この場合、撮像部２４を備える顕微鏡２３を省略してもよい。
また、作業台２は、筐体５に対して固定されてもよいし、筐体５に対して移動可能となっていてもよい。後者の場合、複数のロボット３と作業台２との相対的な位置関係をより精密に調整することができる。作業第２を筐体５に対して移動可能に構成する場合、本体部２１の下部にホイール等の移動機構を設けるようにすればよい。
また、作業台２は、筐体５に対して固定されてもよいし、筐体５に対して移動可能となっていてもよい。後者の場合、複数のロボット３と作業台２との相対的な位置関係をより精密に調整することができる。作業第２を筐体５に対して移動可能に構成する場合、本体部２１の下部にホイール等の移動機構を設けるようにすればよい。
【0018】
４．ロボット
複数のロボット３として、図２に示されるように、２つの大型のアームロボット３１と、２つの小型のアームロボット３２とが配置されている。２つのアームロボット３１は、同種の機能を有するロボットであり、２つのアームロボット３２も、同種の機能を有するロボットである。したがって、本実施形態では、複数のロボット３として、２種類の異なるアームロボットが、２つずつ合計４つ配置されている。
各アームロボット３１，３２は、移動機構４の載置板４４に載置され、例えば、ボルト等により固定されている。
複数のロボット３として、図２に示されるように、２つの大型のアームロボット３１と、２つの小型のアームロボット３２とが配置されている。２つのアームロボット３１は、同種の機能を有するロボットであり、２つのアームロボット３２も、同種の機能を有するロボットである。したがって、本実施形態では、複数のロボット３として、２種類の異なるアームロボットが、２つずつ合計４つ配置されている。
各アームロボット３１，３２は、移動機構４の載置板４４に載置され、例えば、ボルト等により固定されている。
【0019】
図３は、大型のアームロボットの構成を示す斜視図である。図４は、小型のアームロボットの構成を示す斜視図である。
図３に示されるように、アームロボット３１は、載置板４４側から順に、基部３１１、肩部３１２、上腕部３１３、第１前腕部３１４、第２前腕部３１５、手首部３１６および指部３１７を有し、これらが互いに関節部を介して連結されている。各関節部には、関節部を回転させるアクチュエータおよび力覚センサ等が設けられている。
図３に示されるように、アームロボット３１は、載置板４４側から順に、基部３１１、肩部３１２、上腕部３１３、第１前腕部３１４、第２前腕部３１５、手首部３１６および指部３１７を有し、これらが互いに関節部を介して連結されている。各関節部には、関節部を回転させるアクチュエータおよび力覚センサ等が設けられている。
【0020】
基部３１１は、載置板４４に固定されている。
肩部３１２は、鉛直方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。
上腕部３１３および第１前腕部３１４は、それぞれ水平方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。
第２前腕部３１５は、第１前腕部３１４の長手方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。
肩部３１２は、鉛直方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。
上腕部３１３および第１前腕部３１４は、それぞれ水平方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。
第２前腕部３１５は、第１前腕部３１４の長手方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。
【0021】
また、手首部３１６は、水平方向に沿った回転軸を中心として回転可能、かつ、第２前腕部３１５の長手方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。
手首部３１６の先端部には、指部３１７が開閉可能に設けられている。指部３１７は、閉状態でツールＴを把持することができる。
各部３１２～３１６が互いに協調して回転することで、アームロボット３１は、他のアームロボットとの干渉を回避しつつ、被処理物の処理を行うことができる。
手首部３１６の先端部には、指部３１７が開閉可能に設けられている。指部３１７は、閉状態でツールＴを把持することができる。
各部３１２～３１６が互いに協調して回転することで、アームロボット３１は、他のアームロボットとの干渉を回避しつつ、被処理物の処理を行うことができる。
【0022】
図４に示されるように、アームロボット３２は、載置板４４側から順に、基部３２１、肩部３２２、上腕部３２３、第１前腕部３２４、第２前腕部３２５、手首部３２６および指部３２７を有し、これらが互いに関節部を介して連結されている。各関節部には、関節部を回転させるアクチュエータおよび力覚センサ等が設けられている。
【0023】
基部３２１は、載置板４４に固定されている。
肩部３２２は、鉛直方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。
上腕部３２３、第１前腕部３２４および第２前腕部３２５は、それぞれ水平方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。
肩部３２２は、鉛直方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。
上腕部３２３、第１前腕部３２４および第２前腕部３２５は、それぞれ水平方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。
【0024】
また、手首部３２６は、第２前腕部３２５の長手方向に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。
手首部３２６の先端部には、指部３２７が開閉可能に設けられている。指部３２７は、閉状態でツールＴを把持することができる。
各部３２２～３２６が互いに協調して回転することで、アームロボット３２は、他のアームロボットとの干渉を回避しつつ、被処理物の処理を行うことができる。
手首部３２６の先端部には、指部３２７が開閉可能に設けられている。指部３２７は、閉状態でツールＴを把持することができる。
各部３２２～３２６が互いに協調して回転することで、アームロボット３２は、他のアームロボットとの干渉を回避しつつ、被処理物の処理を行うことができる。
【0025】
各アームロボット３１，３２の各関節部に設けられたアクチュエータは、減速機を備えるサーボモータ等により構成されている。そして、サーボモータの回転角度は、エンコーダからの電気信号として、後述する制御部７に入力される。また、各関節部に設けられた力覚センサからの電気信号も制御部７に入力され、各アームロボット３１，３２の関節部の駆動制御にフィードバックされる。
なお、各アームロボット３１，３２は、方向が異なる回転軸を有する３つ以上の関節部を有していればよく、その数は、特に限定されない。
なお、各アームロボット３１，３２は、方向が異なる回転軸を有する３つ以上の関節部を有していればよく、その数は、特に限定されない。
【0026】
ここで、ツールＴとしては、例えば、メス、焼灼具、ピンセット、ニードル、ピペット、吸気ノズル、送気ノズル、吸液ノズル、送液ノズル、開創器、クリップ、はさみ、縫合針、ホチキス、チューブ、内視鏡、ドリル、綿棒等が挙げられる。なお、使用するツールＴは、被処理物に対する処理の内容に応じて、適宜選択される。
【0027】
５．移動機構
図５は、移動機構の構成を示す平面図である。図６は、径方向移動機構の構成を示す斜視図である。図７は、周方向移動機構の構成を示す斜視図である。
移動機構４は、４つのアームロボット３１，３２を、それぞれ作業台２に対して接近および離間させるように構成される。この移動機構４は、図５に示されるように、周方向移動機構４１と、径方向移動機構４２とを有する。
図５は、移動機構の構成を示す平面図である。図６は、径方向移動機構の構成を示す斜視図である。図７は、周方向移動機構の構成を示す斜視図である。
移動機構４は、４つのアームロボット３１，３２を、それぞれ作業台２に対して接近および離間させるように構成される。この移動機構４は、図５に示されるように、周方向移動機構４１と、径方向移動機構４２とを有する。
【0028】
周方向移動機構４１は、ほぼ円形状に形成された周方向ガイド部と、周方向駆動部とを備える。ここで、ほぼ円形状とは、真円形状の他、若干変形した円形（例えば、楕円形等）を含む概念である。
図５～図７に示されるように、周方向ガイド部は、円環状の第１ガイドレール４１２ａと、第１ガイドレール４１２ａにガイドされる第１スライダ４１２ｂと、第１ガイドレール４１２ａの内側に配置された円環状の第２ガイドレール４１３ａと、第２ガイドレール４１３ａにガイドされる第２スライダ４１３ｂとを有する。したがって、第２ガイドレール４１３ａの径は、第１ガイドレール４１２ａの径より小さい。
図５～図７に示されるように、周方向ガイド部は、円環状の第１ガイドレール４１２ａと、第１ガイドレール４１２ａにガイドされる第１スライダ４１２ｂと、第１ガイドレール４１２ａの内側に配置された円環状の第２ガイドレール４１３ａと、第２ガイドレール４１３ａにガイドされる第２スライダ４１３ｂとを有する。したがって、第２ガイドレール４１３ａの径は、第１ガイドレール４１２ａの径より小さい。
【0029】
周方向駆動部は、周方向ガイド部を囲むように形成された円環状のレールギア（外歯車）４１１ａと、レールギア４１１ａに歯合するギア４１１ｂと、ギア４１１ｂを回転駆動するモータＭ１とを有する。
第１スライダ４１２ｂおよび第２スライダ４１３ｂ上には、載置板４３が固定され、この載置板４３上に、モータＭ１が固定されている。
したがって、モータＭ１の駆動により、ギア４１１ｂが回転することにより、載置板４３は、レールギア４１１ａに沿って周方向に移動する。このとき、載置板４３に固定された第１スライダ４１２ｂおよび第２スライダ４１３ｂも、それぞれ第１ガイドレール４１２ａおよび第２ガイドレール４１３ａにガイドされつつ移動する。
第１スライダ４１２ｂおよび第２スライダ４１３ｂ上には、載置板４３が固定され、この載置板４３上に、モータＭ１が固定されている。
したがって、モータＭ１の駆動により、ギア４１１ｂが回転することにより、載置板４３は、レールギア４１１ａに沿って周方向に移動する。このとき、載置板４３に固定された第１スライダ４１２ｂおよび第２スライダ４１３ｂも、それぞれ第１ガイドレール４１２ａおよび第２ガイドレール４１３ａにガイドされつつ移動する。
【0030】
また、載置板４３上には、径方向移動機構４２が載置、固定されている。
径方向移動機構４２は、ほぼ直線状に形成された径方向ガイド部と、径方向駆動部とを備える。ここで、ほぼ直線状とは、全体形状が径方向に沿っている状態を言い、その途中で若干湾曲していてもよい状態を含む概念である。
図６に示されるように、径方向ガイド部は、対向配置された一対の直線状のガイドレール４２２ａと、各ガイドレール４２２ａにガイドされるスライダ４２２ｂとを有する。各スライダ４２２ｂの対向面には、歯（不図示）が形成されている。
２つのスライダ４２２ｂ上には、載置板（載置台）４４が固定されている。
径方向移動機構４２は、ほぼ直線状に形成された径方向ガイド部と、径方向駆動部とを備える。ここで、ほぼ直線状とは、全体形状が径方向に沿っている状態を言い、その途中で若干湾曲していてもよい状態を含む概念である。
図６に示されるように、径方向ガイド部は、対向配置された一対の直線状のガイドレール４２２ａと、各ガイドレール４２２ａにガイドされるスライダ４２２ｂとを有する。各スライダ４２２ｂの対向面には、歯（不図示）が形成されている。
２つのスライダ４２２ｂ上には、載置板（載置台）４４が固定されている。
【0031】
径方向駆動部は、一対のガイドレール４２２ａ同士の間に配置され、各スライダ４２２ｂの歯と歯合するポールネジ４２１と、ポールネジ４２１を回転駆動するモータＭ２とを有する。
モータＭ２の駆動により、ポールネジ４２１が回転することにより、各スライダ４２２ｂが径方向に沿って移動する。このとき、各スライダ４２２ｂに固定された載置板４４も径方向に沿って移動する。すなわち、載置板４４は、第１ガイドレール４１２ａおよび第２ガイドレール４１３ａの長手方向（周方向）とほぼ直交する方向（径方向）に移動可能である。
モータＭ２の駆動により、ポールネジ４２１が回転することにより、各スライダ４２２ｂが径方向に沿って移動する。このとき、各スライダ４２２ｂに固定された載置板４４も径方向に沿って移動する。すなわち、載置板４４は、第１ガイドレール４１２ａおよび第２ガイドレール４１３ａの長手方向（周方向）とほぼ直交する方向（径方向）に移動可能である。
【0032】
そして、円環状の第１ガイドレール４１２ａおよび第２ガイドレール４１３ａの中心部付近には、作業台２が配置されている。換言すれば、ガイド部の一部としての第１ガイドレール４１２ａおよび第２ガイドレール４１３ａは、作業台２を中心として、この作業台２を囲むように配置されている。
そして、移動機構４の載置板４４のそれぞれにアームロボット３１，３２が載置、固定されている。
そして、移動機構４の載置板４４のそれぞれにアームロボット３１，３２が載置、固定されている。
【0033】
以上のような構成により、移動機構４は、４つのアームロボット３１，３２の移動をガイドする第１ガイドレール４１２ａおよび第２ガイドレール４１３ａ（ガイド部）を備え、４つのアームロボット３１，３２を第１ガイドレール４１２ａおよび第２ガイドレール４１３ａによりガイドしつつ、その中心部に配置された作業台２に対して接近および離間させるように構成される。
【0034】
かかる構成によれば、作業台２の周方向の任意の箇所から、作業台２に載置された被処理物に対して、アームロボット３１，３２が把持するツールＴにより処理を行うことができる。また、移動機構４によるアームロボット３１，３２の移動は、ガイド部のガイドによりなされるため、アームロボット３１，３２と作業台２（被処理物）との位置関係を正確に調整し易い。特に、複数のアームロボット３１，３２により、１つの被処理物を同時に処理することができるため、被処理物に対する複雑な処理が可能である。
【0035】
６．電気的構成
次に、ロボットシステム１の電気的構成について説明する。図８は、ロボットシステムのブロック図である。
ロボットシステム１は、さらに、制御部７を有する。制御部７は、ロボットシステム１の動作を制御するように構成される。制御部７は、例えば、筐体５内の収容空間５１より下方に空間に配置される。
図８に示されるように、制御部７には、撮像部２４、アームロボット３１、アームロボット３２、周方向移動機構４１、径方向移動機構４２および換気機構６のそれぞれが電気的に接続されている。
次に、ロボットシステム１の電気的構成について説明する。図８は、ロボットシステムのブロック図である。
ロボットシステム１は、さらに、制御部７を有する。制御部７は、ロボットシステム１の動作を制御するように構成される。制御部７は、例えば、筐体５内の収容空間５１より下方に空間に配置される。
図８に示されるように、制御部７には、撮像部２４、アームロボット３１、アームロボット３２、周方向移動機構４１、径方向移動機構４２および換気機構６のそれぞれが電気的に接続されている。
【0036】
また、制御部７には、有線または無線により、操作部８が接続されている。本実施形態では、制御部７は、筐体５から離間した位置に配置されている。かかる構成により、複数のロボット３は、遠隔操作と自動制御とを切替可能に構成される。したがって、細菌感染させた動物等のバイオハザード対象物や有毒・有害な物質を被処理物として取り扱う場合には、人体に対する安全性が高い。
操作部８は、例えば、モニタ等の表示装置と、キーボード、マウス等の操作装置とで構成することができる他、例えば、操作者が入力した動作を縮小してロボット３に実現させ得るコントローラ等で構成することができる。
操作部８は、例えば、モニタ等の表示装置と、キーボード、マウス等の操作装置とで構成することができる他、例えば、操作者が入力した動作を縮小してロボット３に実現させ得るコントローラ等で構成することができる。
【0037】
制御部７は、演算装置７１と、記憶装置７２とを内蔵する。
演算装置７１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成される。演算装置７１は、記憶装置７２に記憶された所定のプログラムを読み出すことによって、ロボットシステム１に係る種々の機能を実現する。すなわち、記憶装置７２に記憶されているソフトウェアによる情報処理が演算装置７１によって具体的に実現される。
なお、演算装置７１は、単一であることに限定されず、機能ごとに複数の演算装置７１を設けるようにしてもよい。また、それらの組合せであってもよい。特に、移動機構４によるロボット３の移動に関する演算装置７１と別異に、ロボット３の動作制御のための演算装置７１が備えられるとよい。
演算装置７１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成される。演算装置７１は、記憶装置７２に記憶された所定のプログラムを読み出すことによって、ロボットシステム１に係る種々の機能を実現する。すなわち、記憶装置７２に記憶されているソフトウェアによる情報処理が演算装置７１によって具体的に実現される。
なお、演算装置７１は、単一であることに限定されず、機能ごとに複数の演算装置７１を設けるようにしてもよい。また、それらの組合せであってもよい。特に、移動機構４によるロボット３の移動に関する演算装置７１と別異に、ロボット３の動作制御のための演算装置７１が備えられるとよい。
【0038】
記憶装置７２は、前述の記載により定義される様々な情報を記憶する。これは、例えば、演算装置７１によって実行されるロボットシステム１に係る種々のプログラム等を記憶するソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）等のストレージデバイスとして、あるいは、プログラムの演算に係る一時的に必要な情報（引数、配列等）を記憶するランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）等のメモリとして実施することができる。
また、記憶装置７２は、演算装置７１によって実行されるロボットシステム１に係る種々のプログラムや変数等を記憶している。
また、記憶装置７２は、演算装置７１によって実行されるロボットシステム１に係る種々のプログラムや変数等を記憶している。
【0039】
５．結言
以上のように、本実施形態によれば、ロボットシステム１において、制御部７は、複数のロボット３が互いに干渉しないように、複数のロボット３を制御するように構成することができる。これにより、複数のロボット３を使用しつつも、１つの被処理物に対する処理を円滑かつ正確に行うことができる。
また、移動機構４は、制御部７の制御により、各ロボット３が所定の作業を継続している途中でも、各ロボット３を作業台２に対して接近および離間させるように構成することができる。これにより、各ロボット３と作業台２との位置関係をより精密に制御することができる。例えば、小動物や生体組織等の処理中に姿勢や形状が変化する被処理物であっても、各ロボット３が把持するツールＴの先端位置を被処理物の目的とする位置に対応させて移動させることができる。
以上のように、本実施形態によれば、ロボットシステム１において、制御部７は、複数のロボット３が互いに干渉しないように、複数のロボット３を制御するように構成することができる。これにより、複数のロボット３を使用しつつも、１つの被処理物に対する処理を円滑かつ正確に行うことができる。
また、移動機構４は、制御部７の制御により、各ロボット３が所定の作業を継続している途中でも、各ロボット３を作業台２に対して接近および離間させるように構成することができる。これにより、各ロボット３と作業台２との位置関係をより精密に制御することができる。例えば、小動物や生体組織等の処理中に姿勢や形状が変化する被処理物であっても、各ロボット３が把持するツールＴの先端位置を被処理物の目的とする位置に対応させて移動させることができる。
【0040】
このようなことから、当該ロボットシステム１は、理化学実験、特に、動物、植物、それらの組織または細胞を取り扱う各種生物実験に好適に使用される。
なお、生物実験にロボットシステム１を使用する場合、顕微鏡２３の下端面と載置部２２との離間距離は、通常、５～１０ｃｍ程度に設定される。かかる極めて狹い空間における被処理物の処理においても、ロボットシステム１によれば、その処理を正確かつ確実に行うことができる。
なお、生物実験にロボットシステム１を使用する場合、顕微鏡２３の下端面と載置部２２との離間距離は、通常、５～１０ｃｍ程度に設定される。かかる極めて狹い空間における被処理物の処理においても、ロボットシステム１によれば、その処理を正確かつ確実に行うことができる。
【0041】
なお、周方向ガイド部は、ほぼ円形状に限らず、ほぼ矩形状（例えば、正方形状、長方形状、菱形形状等）、異形状（例えば、星形形状、扇形形状等）に形成されてもよい。
また、必要に応じて、径方向ガイド部は、省略することができる。
また、径方向駆動部は、レールギア４１１ａとギア４１１ｂとの組み合わせに代えて、ホイール等で構成することもできる。
また、必要に応じて、径方向ガイド部は、省略することができる。
また、径方向駆動部は、レールギア４１１ａとギア４１１ｂとの組み合わせに代えて、ホイール等で構成することもできる。
【0042】
また、ガイド部は、作業台２を挟んで配置される一対の直線状のガイドレールと、各ガイドレールにガイドされるスライダとで構成されてもよく、作業台２と近接して配置された１本の直線状または曲線状のガイドレールと、このガイドレールにガイドされるスライダとで構成されてもよい。
【0043】
また、ロボット３の設置数も４つに限定されず、２つ、３つまたは５つ以上であってもよい。
また、複数のロボット３は、被処理物に対する処理の内容に応じて、全ての種類が異なってもよく、全ての種類が同一であってもよい。
さらに、複数のロボット３のうちの１つを人が遠隔操作し、残りを自動制御するように構成することができる。
また、複数のロボット３は、被処理物に対する処理の内容に応じて、全ての種類が異なってもよく、全ての種類が同一であってもよい。
さらに、複数のロボット３のうちの１つを人が遠隔操作し、残りを自動制御するように構成することができる。
【0044】
さらに、次に記載の各態様で提供されてもよい。
前記ロボットシステムにおいて、前記ガイド部は、前記作業台を中心として、前記作業台を囲むように配置される、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記ガイド部は、ほぼ円形状に形成され、これによって前記作業台を中心として、前記作業台を囲むように配置される、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記移動機構は、前記ガイド部の一部としてのガイドレールと、各前記ロボットを載置し、前記ガイドレールの長手方向とほぼ直交する方向に移動可能な載置台とを含む、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、さらに、撮像部を有する、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記撮像部は、前記作業台を撮像する、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記撮像部は、前記作業台に配置される、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記撮像部は、顕微鏡に設けられ、前記顕微鏡を介して拡大された対象を撮像する、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記複数のロボットは、種類の異なるロボットを含む、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記複数のロボットは、遠隔操作と自動制御とを切替可能に構成される、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、さらに、少なくとも前記作業台、前記複数のロボットおよび前記移動機構を収容する収容空間を備える筐体を有する、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記筐体は、前記収容空間を気密的に封止可能である、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、さらに、前記収容空間を換気する換気機構を有する、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記移動機構は、各前記ロボットが所定の作業を継続している途中でも、各前記ロボットを前記作業台に対して接近および離間させるように構成される、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、さらに、制御部を有し、前記制御部は、前記複数のロボットが互いに干渉しないように、前記複数のロボットを制御するように構成される、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、当該ロボットシステムは、生物実験に使用される、ロボットシステム。
もちろん、この限りではない。
前記ロボットシステムにおいて、前記ガイド部は、前記作業台を中心として、前記作業台を囲むように配置される、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記ガイド部は、ほぼ円形状に形成され、これによって前記作業台を中心として、前記作業台を囲むように配置される、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記移動機構は、前記ガイド部の一部としてのガイドレールと、各前記ロボットを載置し、前記ガイドレールの長手方向とほぼ直交する方向に移動可能な載置台とを含む、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、さらに、撮像部を有する、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記撮像部は、前記作業台を撮像する、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記撮像部は、前記作業台に配置される、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記撮像部は、顕微鏡に設けられ、前記顕微鏡を介して拡大された対象を撮像する、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記複数のロボットは、種類の異なるロボットを含む、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記複数のロボットは、遠隔操作と自動制御とを切替可能に構成される、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、さらに、少なくとも前記作業台、前記複数のロボットおよび前記移動機構を収容する収容空間を備える筐体を有する、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記筐体は、前記収容空間を気密的に封止可能である、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、さらに、前記収容空間を換気する換気機構を有する、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、前記移動機構は、各前記ロボットが所定の作業を継続している途中でも、各前記ロボットを前記作業台に対して接近および離間させるように構成される、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、さらに、制御部を有し、前記制御部は、前記複数のロボットが互いに干渉しないように、前記複数のロボットを制御するように構成される、ロボットシステム。
前記ロボットシステムにおいて、当該ロボットシステムは、生物実験に使用される、ロボットシステム。
もちろん、この限りではない。
【0045】
最後に、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0046】
１ ：ロボットシステム
２ ：作業台
２１ ：本体部
２２ ：載置部
２３ ：顕微鏡
２４ ：撮像部
３ ：ロボット
３１ ：アームロボット
３１１ ：基部
３１２ ：肩部
３１３ ：上腕部
３１４ ：第１前腕部
３１５ ：第２前腕部
３１６ ：手首部
３１７ ：指部
３２ ：アームロボット
３２１ ：基部
３２２ ：肩部
３２３ ：上腕部
３２４ ：第１前腕部
３２５ ：第２前腕部
３２６ ：手首部
３２７ ：指部
４ ：移動機構
４１ ：周方向移動機構
４１１ａ ：レールギア
４１１ｂ ：ギア
４１２ａ ：第１ガイドレール
４１２ｂ ：第１スライダ
４１３ａ ：第２ガイドレール
４１３ｂ ：第２スライダ
４２ ：径方向移動機構
４２１ ：ポールネジ
４２２ａ ：ガイドレール
４２２ｂ ：スライダ
４３ ：載置板
４４ ：載置板
５ ：筐体
５１ ：収容空間
５２ ：開口部
５３ ：スライド扉
６ ：換気機構
７ ：制御部
７１ ：演算装置
７２ ：記憶装置
８ ：操作部
Ｍ１ ：モータ
Ｍ２ ：モータ
Ｔ ：ツール
２ ：作業台
２１ ：本体部
２２ ：載置部
２３ ：顕微鏡
２４ ：撮像部
３ ：ロボット
３１ ：アームロボット
３１１ ：基部
３１２ ：肩部
３１３ ：上腕部
３１４ ：第１前腕部
３１５ ：第２前腕部
３１６ ：手首部
３１７ ：指部
３２ ：アームロボット
３２１ ：基部
３２２ ：肩部
３２３ ：上腕部
３２４ ：第１前腕部
３２５ ：第２前腕部
３２６ ：手首部
３２７ ：指部
４ ：移動機構
４１ ：周方向移動機構
４１１ａ ：レールギア
４１１ｂ ：ギア
４１２ａ ：第１ガイドレール
４１２ｂ ：第１スライダ
４１３ａ ：第２ガイドレール
４１３ｂ ：第２スライダ
４２ ：径方向移動機構
４２１ ：ポールネジ
４２２ａ ：ガイドレール
４２２ｂ ：スライダ
４３ ：載置板
４４ ：載置板
５ ：筐体
５１ ：収容空間
５２ ：開口部
５３ ：スライド扉
６ ：換気機構
７ ：制御部
７１ ：演算装置
７２ ：記憶装置
８ ：操作部
Ｍ１ ：モータ
Ｍ２ ：モータ
Ｔ ：ツール
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
