特許 7673679 ロボットのサブアーム機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-28

(45)【発行日】2025-05-09

(54)【発明の名称】ロボットのサブアーム機構

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/06 20060101AFI20250430BHJP

【ＦＩ】

B25J9/06 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022077531

(22)【出願日】2022-05-10

(65)【公開番号】P2023166768

(43)【公開日】2023-11-22

【審査請求日】2024-07-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】山本 悦生

(72)【発明者】

【氏名】西野 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】稲田 誠生

(72)【発明者】

【氏名】在原 拓務

【審査官】杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－０２５６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２６２３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３７２１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ ～ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数軸のアーム（４～９）を備えその手先部（９）にエンドエフェクタ（１０）を装着して作業を行うロボット本体（１）に取付けられ、前記エンドエフェクタの補助的な動作を行うサブ作業ツール（１２）を備えるロボットのサブアーム機構（１１、３１、４１）であって、
基端部が前記ロボット本体のうち中間のアーム（６）に支持され、前記サブ作業ツールを保持して、前記ロボット本体の姿勢変化に応じて前記手先部に追従するように移動させる移動アーム機構（１３）と、
前記移動アーム機構により移動される前記サブ作業ツールの一定の姿勢を維持する姿勢維持機構（１４、３２、４２）とを備え、
前記移動アーム機構は、前記ロボット本体のうち中間のアーム（６）に基端部が取付けられ、前記手先部側に延びる支持アーム（１５）と、前記支持アームの先端部に基端部が回動可能に結合され、先端部に前記サブ作業ツールが取付けられる揺動アーム（１６）とを備えると共に、それらアームの結合部（１９）が前記手先部の近傍に配置されており、
前記姿勢維持機構は、第１の平行リンク機構（１７）と第２の平行リンク機構（１８）とを備え、前記第１の平行リンク機構の基端リンク（１７ａ）が前記ロボット本体のうち基端側のアーム（４）に取付けられ、前記第１の平行リンク機構の前記基端リンクに対向する先端リンク（１７ｂ）が前記第２の平行リンク機構の基端リンク（１８ａ）に連結され、前記第２の平行リンク機構の前記基端リンクに対向する先端リンク（１８ｂ）が前記揺動アームに連結されている、
ロボットのサブアーム機構。

【請求項2】

前記ロボット本体は、６軸型アームを備え、前記第１の平行リンク機構の前記基端リンクは、そのうち１軸アーム（４）に取付けられ、前記支持アームの基端部は、そのうち３軸アーム（６）に取付けられている請求項１に記載のロボットのサブアーム機構。

【請求項3】

前記移動アーム機構及び前記姿勢維持機構は、２組が前記ロボット本体の両側部に対称的に設けられ、前記サブ作業ツールは、前記２つの揺動アームに両持ち状態に取付けられている請求項１に記載のロボットのサブアーム機構。

【請求項4】

前記第１の平行リンク機構及び第２の平行リンク機構のいずれか一方又は双方には、前記対向する基端リンクと先端リンクとの中間部同士を接続する冗長な中間リンクバー（３３、３４）が、長さの調整が可能に設けられている請求項１に記載のロボットのサブアーム機構。

【請求項5】

前記第１の平行リンク機構又は第２の平行リンク機構の関節部の少なくともいずれかに、姿勢検出用のエンコーダ（４３、４４）が設けられている請求項１に記載のロボットのサブアーム機構。

【請求項6】

前記サブ作業ツールには、前記ロボット本体とは独立して動作可能なアクチュエータが設けられている請求項１に記載のロボットのサブアーム機構。

【請求項7】

前記サブ作業ツールは、前記ロボット本体のエンドエフェクタにより動作される可動部（１２ａ）を有して構成されている請求項１に記載のロボットのサブアーム機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット本体に取付けられ、エンドエフェクタの補助的な動作を行うサブ作業ツールを備えるロボットのサブアーム機構に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、例えば果実等の農作物の収穫を自動で行うための収穫用ロボットが開発されてきている。この種の収穫用ロボットは、自動走行台車上に、例えば６軸多関節型のロボット本体を備え、ロボット本体のアームの先端部に、エンドエフェクタとして、果実の果柄を切断する切断刃機構を備えた収穫用のハンドを取付けて構成される（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この場合、収穫用ロボットにより、果実を傷付けたり落下させたりすることなく収穫するためには、収穫用ハンドによる果柄の切断作業だけでなく、果実の下方に、落下した果実を受けるための収穫かごのような補助的なツールを配置しながら収穫作業を行うことが望ましい。つまり、収穫用ハンドを用いた主たる作業に併せて、別のツールを用いた補助的な作業を協調させながら行う必要がある。このような協働作業は、例えば２つのアームを備える双腕ロボットを採用することにより実現することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－３７２１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、双腕ロボットを用いて協働作業を行うものでは、ほぼ２台分のロボット本体が必要となるので、十分なコスト高を招いてしまうと共に、全体が大型化して設置スペースも大きくなってしまう。また、２つのアームをお互いに干渉しないように動作させる必要があるので、制御が複雑となったり、アームの可動域に制限が発生したりする不具合がある。

【0006】

尚、一つのロボット本体のアームの手先に、２組のエンドエフェクタを取付けて作業を行わせることも考えられるが、それでは、アーム先端の重量が大きくなり、慣性モーメントも大きくなって高速動作が困難となるといった問題が生ずる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、主たるエンドエフェクタと補助的なツールとの協働による作業を行うことを可能とするものであって、比較的簡単且つ安価な構成で実現することができるロボットのサブアーム機構を提供するにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１記載のロボットのサブアーム機構（１１、３１、４１）は、複数軸のアーム（４～９）を備えその手先部（９）にエンドエフェクタ（１０）を装着して作業を行うロボット本体（１）に取付けられ、前記エンドエフェクタの補助的な動作を行うサブ作業ツール（１２）を備えるものであって、基端部が前記ロボット本体のうち中間のアームに支持され、前記サブ作業ツールを保持して、前記ロボット本体の姿勢変化に応じて前記手先部に追従するように移動させる移動アーム機構（１３）と、前記移動アーム機構により移動される前記サブ作業ツールの一定の姿勢を維持する姿勢維持機構（１４、３２、４２）とを備えている。

【0008】

上記構成においては、サブ作業ツールを、姿勢維持機構によりその姿勢を維持させながら、移動アーム機構により、ロボット本体の手先部の移動に追従させて移動させることができる。支持アームが取付けられた中間のアームよりも先のアームの動作は、サブ作業ツールに関係なく可能となり、エンドエフェクタの独自の動作は自由に行うことができる。これにより、サブ作業ツールを、アームの先端部のエンドエフェクタに対し、常に一定位置を保ちながら、ロボットの作業を行うことができる。

【0009】

この場合、双腕アームとすることなく、ロボット本体の姿勢変化によって、サブ作業ツールを、エンドエフェクタに追従させながら移動させることができるので、簡単な構成で安価に済ませることができる。また、サブアーム機構を、ロボット本体のうち剛性の高い部分で支持できるので、アーム先端の重量を大きくせずとも済ませることができる。サブアームを動作させるための独自の駆動源も必要なくなり、アームの制御も容易となる。この結果、主たるエンドエフェクタと補助的なツールとの協働による作業を行うことを可能とするものであって、比較的簡単且つ安価な構成で実現することができる

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態を示すものであり、ロボット本体にサブアーム機構を装着した様子を示す斜視図

【図2】エンドエフェクタを上昇移動させた状態の斜視図

【図3】エンドエフェクタを下降移動させた状態の斜視図

【図4】ショルダ部を右方向に回動させた状態の斜視図

【図5】ショルダ部を左方向に回動させた状態の斜視図

【図6】ロボット本体の先端側部分を示す上面図

【図7】エンドエフェクタを上段に移動させた状態の側面図

【図8】ロボット本体の標準的な姿勢を示す側面図

【図9】エンドエフェクタを中段下部に移動させた状態の側面図

【図10】エンドエフェクタを下段に移動させた状態の側面図

【図11】エンドエフェクタ部分の後方からの斜視図

【図12】エンドエフェクタの本体部を回動させた様子を示す斜視図

【図13】第２の実施形態を示すもので、ロボット本体にサブアーム機構を装着した様子を示す斜視図

【図14】第３の実施形態を示すもので、ロボット本体にサブアーム機構を装着した様子を示す斜視図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を具体化したいくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。これら各実施形態は、例えば果実の収穫作業を行う、６軸型の垂直多関節型ロボットに適用したものである。尚、以下に述べる各実施形態において、先行する実施形態で説明した内容と同等の部分については、同一の参照符号を付し、新たな図示や重複する説明を省略することとする。

【0012】

（１）第１の実施形態
図１～図１２を参照して、第１の実施形態について述べる。図１等は、ロボット本体１に、本実施形態に係るサブアーム機構１１を取付けた様子を示している。まず、前記ロボット本体１について述べる。このロボット本体１は、ベース３上に、周知構成の６軸のアームを備えて構成され、前記ベース３は、図示しない自動走行台車上に搭載されている。尚、図１及び図８は、ロボット本体１の標準的な姿勢を示しており、ロボット本体１の前後左右をいう場合、この姿勢を基準として、後述するエンドエフェクタの向いている側を前方として説明する。従って、図７～図１０は、右側面図とされる。

【0013】

前記ロボット本体１の各軸のアームは、次のように、関節部を介して順次回動可能に連結されている。即ち、前記ベース３上には、１軸アームとしてのショルダ部４が、垂直方向に延びる回動軸Ｊ１を中心に回動可能に連結されている。前記ショルダ部４の上端部には、図１などで上方に延びる２軸アームとしての下アーム５の下端部が、水平方向に延びる回動軸Ｊ２を中心に上下方向に旋回可能に連結されている。前記下アーム５の先端部には、３軸アームとしての中間アーム６の基端部が、水平方向に延びる回動軸Ｊ３を中心に上下方向に旋回可能に連結されている。

【0014】

前記中間アーム６の先端部には、該中間アーム６と同軸方向に延びて、４軸アームとしての上アーム７が、回動軸Ｊ４を中心に同軸回転可能に連結されている。前記上アーム７の先端部には、５軸アームとしてのリスト部８が、回動軸Ｊ５を中心に上下方向に街道可能に連結されている。前記リスト部８の先端には、手先部即ち６軸アームとしてのフランジ部９が、回動軸Ｊ６を中心に同軸回転可能に連結されている。前記フランジ９の先端面には、エンドエフェクタ１０が取付けられている。

【0015】

詳しい説明は省略するが、前記エンドエフェクタ１０は、例えば収穫用ハンドからなり、ベース部材に、果実の果柄を把持する把持機構や果柄を切断する切断刃機構、それらの駆動源となるモータ等を備えて構成されている。更に本実施形態では、エンドエフェクタ１０には、図１１、図１２に示すように、エンドエフェクタ１０の根元部に位置して、左方に延びるようにして、作動部材２１が設けられている。この作動部材２１は、前記ロボット本体１のフランジ部９ひいてはエンドエフェクタ１０の回動軸Ｊ６周りの回動により、後述するサブ作業ツールを傾動変位動作させるようになっている。

【0016】

尚、図示はしないが、ロボット本体１の内部には、各軸を駆動するためのサーボモータが組込まれており、それら各軸サーボモータは、エンコーダによる回転位置の検出がなされながら、ロボットコントローラによって通電制御される。また、これも図示しないが、ロボット本体１には、収穫物を撮影するカメラが設けられ、その撮影画像から果実の果柄の位置が自動で検出される。前記ロボットコントローラ及びエンドエフェクタ１０並びに自動走行台車は、コンピュータを主体とした制御装置により駆動制御され、自動で果実の収穫作業を実行するように構成されている。

【0017】

さて、上記したロボット本体１に対し、エンドエフェクタ１０の補助的な動作を行うサブ作業ツール１２を備えるサブアーム機構１１が取付けられる。本実施形態では、前記サブ作業ツール１２として、例えば収穫かごが設けられる。この収穫かごからなるサブ作業ツール１２は、前記エンドエフェクタ１０との協調した作業つまり協働により、エンドエフェクタ１０によって果柄が切断された果実を、その下方において受けるものである。以下、サブアーム機構１１の詳細な構造について述べる。

【0018】

本実施形態に係るサブアーム機構１１は、大きく分けて、前記サブ作業ツール１２を、前記ロボット本体１の姿勢変化によって、手先部であるフランジ部９つまりエンドエフェクタ１０に追従して移動させる移動アーム機構１３と、サブ作業ツール１２の一定の姿勢を維持させる姿勢維持機構１４とを含んでいる。前記移動アーム機構１３は、支持アーム１５と、揺動アーム１６とを備えて構成される。また、前記姿勢維持機構１４は、第１の平行リンク機構１７と、第２の平行リンク機構１８とを備えて構成される。

【0019】

このとき、移動アーム機構１３及び姿勢維持機構１４を構成している、支持アーム１５、揺動アーム１６、第１の平行リンク機構１７、第２の平行リンク機構１８は、２組が前記ロボット本体１の左右両側部に対称的に設けられ、前記サブ作業ツール１２は、２つの揺動アーム１６にいわゆる両持ち状態に支持されるようになっている。以下、それら移動アーム機構１３及び姿勢維持機構１４について詳述する。

【0020】

前記移動アーム機構１３を構成する支持アーム１５は、薄板レバー状をなし、その基端側即ち図で後端側が、ロボット本体１のうち中間に位置する３軸アームである中間アーム６の基端部の側面に固定的に取付けられている。この支持アーム１５の先端側は、中間アーム６及び上アーム７の延びる方向と同方向、つまり図１等で前後方向に延びている。この支持アーム１５の先端部と、前記揺動アーム１６の基端部とが結合部１９において回動可能に結合されている。

【0021】

この揺動アーム１６も、薄板レバー状をなし、先端側が図１で下方に延びている。このとき、支持アーム１５と揺動アーム１６とを回動可能に結合する結合部１９は、ロボット本体１の上アーム７とリスト部８との間の関節部の回転軸Ｊ５を水平にした場合に、当該回動軸Ｊ５と一致或いはほぼ一致する位置に設けられている。つまり、結合部１９は、常に、ロボット本体１の手先部であるリスト部８の側方に配置されている。

【0022】

前記揺動アーム１６の前部の下端部に、前記サブ作業ツール１２が取付けられている。図１１、図１２に示すように、このサブ作業ツール１２は、例えば上面が開口した薄型の矩形容器状をなし収穫物を受けるための本体部１２ａを有している。本体部１２ａの底部の前半部部分は、後方に緩やかに下降傾斜する斜面状に構成されている。前記本体部１２ａの後壁部の中央部には、軸部材１２ｂ（図１１参照）が後方に水平に突出するように設けられている。更に、本体部１２ａの右側壁部には、収穫物を排出するための出口部１２ｃが設けられている。

【0023】

これに対し、前記２つの揺動アーム１６の前部には、それらの間に左右に掛け渡されるようにして、取付板２２が設けられている。前記軸部材１２ｂが取付板２２に回動可能に支持され、サブ作業ツール１２の本体部１２ａは、前後方向に延びる軸周りに回動可能に設けられている。図１～図５等にも示すように、サブ作業ツール１２は、前記ロボット本体１のエンドエフェクタ１０の真下に位置し、上下方向に所定の隙間を開けて配置されるようになっている。通常の作業時などでは、サブ作業ツール１２は、取付板２２に対し本体部１２ａを水平状として収穫物を受ける通常位置に位置されている。本体部１２ａの回動の動作については後述する。

【0024】

一方、前記姿勢維持機構１４は、次のように構成されている。即ち、図１～図５、図７～図１０に示すように、前記第１の平行リンク機構１７は、４本のリンクを平行四辺形となるように順に回転可能な接合部によって連結した構成を備えている。この場合、長辺と短辺とを有するやや細長い形状をなし、短辺の一方となる基端リンク１７ａが、水平になるようにして、前記ロボット本体１のうち基端側の１軸アームであるショルダ部４の側面の下辺部に固定的に取付けられている。第１の平行リンク機構１７は、ロボット本体１の側面を上方に延び、前記基端リンク１７ａに対向する水平な先端リンク１７ｂが、ロボット本体１の下アーム５の上部の後方に配置されている。

【0025】

前記第２の平行リンク機構１８は、やはり４本のリンクを長辺と短辺とを有する平行四辺形となるように順に回転可能な接合部によって連結した構成を備え、短辺の一方となる基端リンク１８ａが、上下方向に延び、前記第１の平行リンク機構１７の先端リンク１７ｂに対し十文字をなすように重ねて配置され、固定的に連結されている。そして、第２の平行リンク機構１８は、前方に延び、前記基端リンク１８ａに対向する先端リンク１８ｂが、上下方向に延びた状態で、前記揺動アーム１６の下部後端部に連結されている。

【0026】

上記構成のサブアーム機構１１においては、図１等に示すように、サブアーム機構１１に支持されたサブ作業ツール１２は、エンドエフェクタ１０の下方に位置された状態とされ、その状態で、ロボット本体１による作業、例えば果実の収穫作業が自動で行われる。このとき、サブ作業ツール１２を、姿勢維持機構１４によりその姿勢つまり水平状に上を向けた一定の姿勢を維持させながら、移動アーム機構１３により、ロボット本体１の手先部つまりフランジ部９の移動に追従して移動させることができる。この場合、ロボット本体１においては、主としてショルダ部４及び下アーム５の移動つまり姿勢の変動により、手先部を上下や前後に移動させることができる。

【0027】

具体的には、今、ロボット本体１を、図１及び図８の標準的な姿勢から、ショルダ部４を回転軸Ｊ２周りに回動させると共に、下アーム５を回動軸J３周りに回動させ、手先部つまりエンドエフェクタ１０を上昇させた状態に姿勢変化させる。すると、図２に示すように、移動アーム機構１３においては、リスト部８等の上昇に伴って結合部１９の位置も上昇する。これにより、揺動アーム１６が支持アーム１５に対する折曲がり角度を小さくするように揺動され、サブ作業ツール１２がエンドエフェクタ１０に追従して上昇されるようになる。

【0028】

これと共に、姿勢維持機構１４においては、第１の平行リンク機構１７の先端側即ち先端リンク１７ｂが下アーム５の後方に移動すると共に、第２のリンク機構１８の先端側即ち先端リンク１８ｂが上昇した形態となり、揺動アーム１６の下向きの姿勢、ひいてはサブ作業ツール１２の一定の姿勢が維持される。図７は、図２の状態から、ロボット本体１を動作させてエンドエフェクタ１０を更に上段に移動させた状態を示し、やはり、サブ作業ツール１２は、その水平状態の姿勢が変わることなく、エンドエフェクタ１０との相対的な位置を保つように移動される。

【0029】

また、ロボット本体１を、図１及び図８の標準的な姿勢から、やはりショルダ部４を回転軸Ｊ２周りに回動させると共に、下アーム５を回動軸J３周りに回動させ、手先部つまりエンドエフェクタ１０を下降させた状態に姿勢変化させると、図３、更には図９或いは図１０に示すように、移動アーム機構１３においては、フランジ部９等の下降に伴って結合部１９の位置も下降する。これにより、揺動アーム１６が支持アーム１５に対する折曲がり角度を広げるように揺動し、サブ作業ツール１２をエンドエフェクタ１０に追従して下降させる。

【0030】

これと共に、姿勢維持機構１４においては、第１の平行リンク機構１７の先端側即ち先端リンク１７ｂが前方に移動すると共に、第２のリンク機構１８の先端側即ち先端リンク１８ｂが下降した形態となる。これにより、ロボット本体１の手先部に対する揺動アーム１６の下向きの姿勢、ひいてはサブ作業ツール１２の水平な姿勢及び下方に離間した位置が維持される。このように、サブ作業ツール１２をロボット本体１の手先部の動作に追従して移動させることができるのである。

【0031】

尚、図４は、ロボット本体１において、標準的な位置からショルダ部４を、回動軸J１を中心に右方向つまり上から見て時計回り方向に回動させた状態を示している。図５は、ロボット本体１において、標準的な位置からショルダ部４を、回動軸J１を中心に左方向つまり上から見て時計回り方向に回動させた状態を示している。このように、ショルダ部４を動作させた場合でも、サブアーム機構１１はロボット本体１に追従して移動し、サブ作業ツール１２の水平な姿勢、及び、ロボット本体１に対する下方に離間した相対位置が維持される。

【0032】

更に、上記構成においては、図６に示すように、支持アーム１５が取付けられた中間アーム６よりも先の、上アーム７、リスト部８、フランジ部９のそれぞれの動作は、サブ作業ツール１２に関係なく可能となる。即ち、中間アーム６に対する上アーム７の回動軸Ｊ４を中心とした矢印Ａ方向の同軸回転動作、上アーム７に対するリスト部８の回動軸Ｊ５を中心とした矢印Ｂ方向の旋回動作、リスト部８に対するフランジ部９ひいてはエンドエフェクタ１０の回動軸Ｊ６を中心とした矢印Ｃ方向の同軸回転動作は、サブアーム機構１１やサブ作業ツール１２に干渉したり影響したりすることなく、自在に行うことが可能である。エンドエフェクタ１０の独自の動作も自由に行うことができる。

【0033】

そして、上記したように、前記サブ作業ツール１２は、図１１等に示す本体部１２ａを水平状とした通常位置と、図１２に示す、本体部１２ａを正面から見て右側を下方に傾けて収穫物を出口部１２ｃから排出させる回収位置との間で、位置変動つまり傾動が可能に設けられている。従って本実施形態では、本体部１２ａ全体が可動部となる。また、図示しないばね等の付勢手段により、本体部１２ａは常に通常位置に付勢されている。

【0034】

前記本体部１２ａの後壁部には、該本体部１２ａを回動させるためのレバー２０が上方に延びて設けられている。一方、前記エンドエフェクタ１０の根元部には、前記レバー２０を回動させるための作動部材２１が左方に延出するように設けられている。これにて、エンドエフェクタ１０の通常の作業時には、作動部材２１がレバー２０から離れていて干渉することはなく、本体部１２ａは通常位置に位置され収穫物を受けることができる。

【0035】

これに対し、収穫物を例えば採集コンテナに集める回収作業時には、サブ作業ツール１２を採集コンテナの上方に移動させ、その状態で、ロボット本体１のフランジ部９ひいてはエンドエフェクタ１０を回動軸Ｊ６回りに反時計回り方向に回転させることにより、作動部材２１がレバー２０を回動させ、本体部１２ａを回収位置に傾動させるようになっている。従って本実施形態では、可動部としての本体部１２ａがロボット本体のエンドエフェクタ１０により動作される。

【0036】

このように本実施形態のサブアーム機構１１によれば、次のような作用、効果を得ることができる。即ち、本実施形態のサブアーム機構１１は、サブ作業ツール１２をロボット本体１の手先部の移動に応じて移動させる移動アーム機構１３と、サブ作業ツール１２の姿勢を維持させる姿勢維持機構１４とを含んで構成したので、サブ作業ツール１２を、ロボット本体１の先端のエンドエフェクタ１０に対し、常に一定位置を保ちながら動作させることができる。このとき、ロボット本体１の上アーム７以降のアームの動作は、サブ作業ツール１２に関係なく可能となり、エンドエフェクタ１０の独自の動作を自由に行うことができる。

【0037】

この場合、ロボット本体１の動作によって、サブ作業ツール１２を、エンドエフェクタ１０に追従させながら移動させることができるので、双腕アームといった複雑で大形となる構成を必要とせず、簡単な構成で小形、安価に済ませることができる。また、サブアーム機構１１を、ロボット本体１のうち剛性の比較的高い部分で支持できるので、ロボット本体１のアーム先端の重量が大きくならずに済ませることができる。更に、サブ作業ツール１２を動作させるための独自の駆動源が必要なくなり、制御も容易となる。

【0038】

この結果、本実施形態によれば、主たるエンドエフェクタ１０と補助的なサブ作業ツール１２との協働による作業を行うことを可能とするサブアーム機構１１にあって、比較的簡単且つ安価な構成で実現することができるという優れた効果を得ることができる。特に本実施形態では、ロボット本体１を、６軸型アームを備えた構成としたので、全体として自由度の高い作業を行いながら、サブ作業ツール１２による補助的な作業を容易に行わせることができる。

【0039】

また本実施形態では、２組の移動アーム機構１３及び姿勢維持機構１４を、ロボット本体１の両側部に対称的に設け、サブ作業ツール１２を、２つの揺動アーム１６に両持ち状態に支持させる構成とした。これにより、サブアーム機構１１の剛性を高めることができ、サブ作業ツール１２の安定した動作を可能とすることができる。更に本実施形態では、サブ作業ツール１２における可動部としての本体部１２ａの傾動の動作を、ロボット本体１側で行うことができ、より多様な作業を実施することを可能としながら、別途の駆動源を設けずに済ませることができる。

【0040】

（２）第２の実施形態
図１３は、第２の実施形態を示すものであり、上記第１の実施形態と異なるところは、サブアーム機構３１の構成にある。即ち、このサブアーム機構３１は、移動アーム機構１３と姿勢維持機構３２とを備えて構成されている。前記姿勢維持機構３２は、やはり、第１の平行リンク機構１７と、第２の平行リンク機構１８とを含んでいる。このとき、第１の平行リンク機構１７には、対向する基端リンク１７ａと先端リンク１７ｂとの中間部同士を接続する冗長な中間リンクバー３３が、長さの調整が可能に設けられている。

【0041】

この場合、図示はしないが、中間リンクバー３３の途中部に、ターンバックルのようなねじ構造が設けられることにより、長さの調整が可能とされる。同様に、第２の平行リンク機構１８にも、対向する基端リンク１８ａと先端リンク１８ｂとの中間部同士を接続する冗長な中間リンクバー３４が、ターンバックルのようなねじ構造により、長さの調整が可能に設けられている。

【0042】

このような第２の実施形態によれば、中間リンクバー３３、３４を設けたことにより、第１の平行リンク機構１７及び第２の平行リンク機構１８、ひいてはサブアーム機構３１全体の剛性を高めることができる。このとき、中間リンクバー３３、３４は、長さの調節が可能とされていることにより、平行リンク機構１７、１８の各関節部のがたを矯正することが可能となる。尚、この例では、第１の平行リンク機構１７及び第２の平行リンク機構１８の双方に、中間リンクバー３３、３４を設けるように構成したが、第１の平行リンク機構１７及び第２の平行リンク機構１８のいずれか一方に、中間リンクバーを設ける構成としても良い。

【0043】

（３）第３の実施形態、その他の実施形態
図１４は、第３の実施形態を示すものであり、サブアーム機構４１の姿勢維持機構４２の構成が、上記第１の実施形態等と異なっている。即ち、姿勢維持機構４２は、やはり、第１の平行リンク機構１７と、第２の平行リンク機構１８とを含んでいる。そのうち、第１の平行リンク機構１７の基端リンク１７ａの前端部と長辺リンクの下端部とが接続される関節部に、姿勢検出用のエンコーダ４３が設けられている。更に、第２の平行リンク機構１８の先端リンク１８ｂの下端部と長辺リンクの前端部とが接続される関節部に、姿勢検出用のエンコーダ４４が設けられている。

【0044】

これらエンコーダ４３、４４は、例えばロータリーエンコーダからなり、取付けられている関節部の角度の変動を検出するように構成されている。この構成によれば、平行リンク機構１７、１８の関節部の角度をエンコーダ４３、４４により検出することに基づいて、ロボット本体２のアーム４～９の位置、姿勢に対する、異常の有無の検出を行うことが可能となる。例えばロボット本体１の姿勢と平行リンク機構１７、１８の関節部の角度との対応関係に異常が検出された場合に、どちらかに異常が発生したと判断してロボット本体１を安全に停止させることができる。

【0045】

尚、上記した第１の実施形態においては、ロボット本体１側のエンドエフェクタ１０に設けられた作動部材２１によって、サブ作業ツール１２のレバー２０を動作させて本体部１２ａを傾動させる構成とした。これに代えて、サブ作業ツールに、ロボット本体１とは独立して動作可能なアクチュエータ、例えばモータ、エア駆動部を、ソレノイド等を設けて、サブ作業ツール自体で必要な動作を行わせる構成としても良い。これにより、サブ作業ツールの独自の動作が可能となって、より多様な作業を実施することが可能となる。

【0046】

また、上記各実施形態では、果実等を収穫する作業を行うロボットを具体例として説明したが、農業の分野以外にも、薬液処理を行うロボットや、医療分野で手術を行うロボットに適用したり、工業分野で塗装、半田付け等を行うロボットに適用したりするなど、広い用途に適用できる。より具体的には、例えば、手術ロボットの補助をサブ作業ツールで行なったり、サブ作業ツールでワークを保持した状態で、エンドエフェクタによりそのワークに対する加工や組立てなどの作業を行なったり、サブ作業ツールで塗装対象物の非接触のマスキングを行いながら塗装作業を行う等、様々な作業が可能となる。この場合、エンドエフェクタとして、ハンドなど各種のツールを用いることができる。

【0047】

その他、ロボット本体の構成としては、６軸の垂直多関節型ロボットに限ることなく、その他４軸の水平多関節型等のロボット等にも適用できる。さらには、揺動アーム機構や姿勢維持機構の具体的構成などについても様々な変更が可能であることは勿論である。本開示は実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【符号の説明】

【0048】

図面中、１はロボット本体、３はベース、４はショルダ部（基端側のアーム）、６は中間アーム（中間のアーム）、８はリスト部、９はフランジ部（手先部）、１０はエンドエフェクタ、１１、３１、４１はサブアーム機構、１２はサブ作業ツール、１２ａは本体部（可動部）、１３は移動アーム機構、１４、３２、４２は姿勢維持機構、１５は支持アーム、１６は揺動アーム、１７は第１の平行リンク、１８は第２の平行リンク、１９は結合部、２０はレバー、２１は作動部材、３３、３４は中間リンクバー、４３、４４はエンコーダ、Ｊ１～Ｊ６は回動軸を示す。

【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】