JP2002254384A - 衝突回避装置、及びロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットの可搬重量や動作速度の上限を制限
することなく、ロボットと人や器物等との衝突を確実に
回避する手段を提供する。 【解決手段】 衝突回避装置１００は、ロボットの衝突
を回避するための衝突回避装置であって、内筒１２が外
筒１１の一端側から軸方向に進退自在に設けられること
により、軸方向に伸縮自在なアーム１０１と、内筒１２
を相対的に外筒１１へ縮退する方向に付勢するコイルバ
ネ１０２と、コイルバネ１０２の付勢力に反して、外筒
１１に対して内筒１２を伸長させた状態で固定し、制御
信号に基づいて該固定を開放する電磁石１０３と、ロボ
ットの衝突を検知して衝突信号を出力する外界センサ１
０４と、衝突信号に基づいて、ロボットの動作を停止さ
せるとともに、電磁石１０３の固定を開放させるための
制御信号を出力する制御回路とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの衝突を
回避するための衝突回避装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットは、動作中に人と接触す
れば人体に傷害を与えるおそれがあるため、動作範囲を
安全柵で囲んで人の立入りを防止することにより、安全
対策がなされているが、このようなロボットを人の介護
や家事等に利用する場合には、人とロボットが同一空間
に共存しながらロボットを動作させる必要があるため、
前記安全柵に代わる安全機構が必要となる。

【０００３】ロボットの安全機構として従来から考案さ
れているものとしてトルクリミッタ等がある。トルクリ
ミッタは、ロボットのアクチュエータが過大なトルクを
発生する際に、例えば磁力固定されている部材が磁着力
を超えた場合に滑りが生じるような機構を用いて、過大
なトルクがロボットに与えらることを防止するものであ
るが、該トルクの閾値を、ロボットが人体に傷害を与え
たり器物を破損しない程度に設定すると、ロボットの可
搬重量の上限も極端に低くなるので、介護用等のロボッ
トとしては限られた用途にしか利用できないものとな
る。

【０００４】また、ロボットが人と接触したことをセン
サ等で検知してロボットのアクチュエータを停止させ、
さらに該アクチュエータを逆転させような、電子制御に
よる安全機構では、ロボットに人が接触した後、アクチ
ュエータが停止、逆転されるまでに多少の時間が必要と
なるので、その間、人体は、ロボットと器物等との間に
挟まれた状態でロボットから一定の押圧力を受けること
となり、人体の傷害を防止するための安全機構としては
適当でない。また、電子制御は、外部からの電磁波の影
響等により誤作動を惹き起こされる可能性が高く、動作
の確実性に欠ける点においても安全機構としては適当で
ない。

【０００５】また、衝突の際の負荷や加速度をロボット
の通常の作業動作から予測して閾値を設定し、該閾値を
越える動作をロボットが行った又は行うと予測された場
合にロボットの動作を停止させるような、コンピュータ
プログラムによるロボットの動作管理を行う方法では、
安全性を高めようとすると過敏反応が多くなってロボッ
トの作業効率が悪くなり、作業効率を優先させると衝突
を回避できる確実性が下がってしまうという問題があ
る。

【０００６】これらの問題を解決する安全機構として、
以下のような力制限装置が考案されている（平成１１年
特願１７６９１０号）。図１３は、前記力制限装置の概
要を説明するための図であるが、図に示すように、該力
制限装置１は、ロボットのアーム２を構成する２つの部
材Ａ、Ｂのうち、一方の部材Ａから力伝達軸３を通じて
他方の部材Ｂに伝達される押圧力を制限するものであっ
て、該力伝達軸３は、部材Ａの端部に固定されるととも
に、その先端が部材Ｂへ出し入れ自在に貫入され、該力
伝達軸３の先端には磁性板４が力伝達軸３の軸方向に対
して直角に固定されている。該磁性板４の他面には、異
方性ダンパ６のピストン１０が固定されており、磁性板
４とダンパ本体９の間には、該ピストン１０を内包する
復帰用バネ７が介設されている。さらに、部材Ｂの蓋体
８の内面には、前記磁性板４を磁着するための磁石５が
固定されている。

【０００７】このように構成された力制限装置１の動作
を説明するに、アーム２の軸方向に押圧力が負荷された
場合には、該押圧力は、力伝達軸３を通じて磁性板４に
伝達され、磁石５からの離反力となる。該離反力が磁石
５の磁着力を超える場合には、磁性板４は磁石５から離
反して、異方性ダンパ６のピストン１０を縮退させる。
これにより、前記押圧力が緩衝されるので、ロボットが
過大な力を人体等に与えることを防止できる。一方、前
記押圧力が消滅した後は、磁石５から離反した磁性板４
は、復帰用バネ７により磁石５方向へ押し戻されて、磁
石５に再び磁着される。したがって、押圧力が負荷され
ていた際に復帰用バネ７に蓄積されていたエネルギーを
異方性ダンパ６により緩衝しながら、アーム２を元の状
態に復帰させることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記力制限装置１は、
ロボットが軽量のワークを緩やかな動作で扱う場合に
は、その効果を十分に発揮することができるが、ワーク
を把持した状態でロボットに素早い動作を行わせたい場
合には、力制限装置１が障害となる場合がある。詳細に
説明するに、前記磁性板４には、ワークの重量と部材Ａ
より先端側のロボットの重量に対して、動作の最大加減
速時の慣性力が作用するので、人体に傷害を与えないこ
とを考慮して前記磁石５の磁着力を設定した場合には、
ワークの重量や加減速度が大きくなれば、正常なロボッ
トの動作中に磁性板４が磁石５から離れてしまうことが
起こり得る。

【０００９】したがって、ロボットの可搬重量の増加や
動作速度の向上には、前記慣性力のうちアーム２の軸方
向の成分が、磁石５の磁着力を超えることができないと
いう制限がある。特に、鉛直方向の動作においては重力
加速度も加わるため、ロボットに鉛直方向の動作も行わ
せる場合には、可搬重量や動作速度の上限は極めて制限
され、その結果、軽量のワークを緩やかな動作で扱うよ
うなロボット以外には、前記力制限装置１を用いること
は難しいという問題がある。

【００１０】本発明は、かかる問題に鑑みてなされたも
のであり、ロボットの可搬重量や動作速度の上限を制限
することなく、ロボットと人や器物等との衝突を確実に
回避する手段を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
になされた本発明の請求項１に係る衝突回避装置は、ロ
ボットの衝突を回避するための衝突回避装置であって、
内筒が外筒の一端側から軸方向に進退自在に設けられる
ことにより、軸方向に伸縮自在なアームと、内筒を相対
的に外筒へ縮退する方向に付勢する付勢手段と、付勢手
段の付勢力に反して、外筒に対して内筒を伸長させた状
態で固定し、制御信号に基づいて該固定を開放する固定
手段と、ロボットの衝突を検知して衝突信号を出力する
検知手段と、衝突信号に基づいて、ロボットの動作を停
止させるとともに、前記固定手段の固定を開放させるた
めの制御信号を出力する制御手段とを備えたものであ
る。

【００１２】これにより、ロボットが人体等と衝突した
後、直ちに外筒と内筒との固定が開放され、該内筒が付
勢手段の付勢力により外筒へ縮退して、前記ロボットの
衝突を回避する。

【００１３】また、本発明（請求項２）は、請求項１記
載の衝突回避装置において、前記アームの内筒は、案内
レールを介して所定の間隔だけ離間されて同軸上に連結
された２つの管状体を備えたものであり、前記アームの
外筒は、該外筒の端部に固設され、前記内筒の離間部分
に前記案内レールに沿って摺動自在な外筒カバーと、該
外筒の内周面に設けられ、前記案内レールを摺動自在に
支持する案内ブロックとを備えたものである。

【００１４】また、本発明（請求項３）は、請求項２記
載の衝突回避装置において、前記付勢手段は、外筒の外
側に位置する前記内筒の管状体と前記外筒の外筒カバー
との間に介設された弾性体である。

【００１５】また、本発明（請求項４）は、請求項３記
載の衝突回避装置において、前記外筒の外筒カバーの外
面側、及び該外筒の外側に位置する前記内筒の管状体
に、互いに対向する方向にくの字状に曲折された棒状の
継ぎ具が各々設けられ、該継ぎ具間に、各端部が継ぎ具
に沿って摺動自在となるように前記弾性体が架設された
ことにより、前記アームが縮退した状態において、弾性
体がアームの軸線に対して傾倒されて内筒の管状体の内
部空間に収納されるものである。

【００１６】また、本発明（請求項５）は、請求項４記
載の衝突回避装置において、前記継ぎ具は、前記外筒の
外筒カバーの外面側、又は該外筒の外側に位置する前記
内筒の管状体に対して傾動自在に設けられたものであ
る。

【００１７】また、本発明（請求項６）は、請求項１記
載の衝突回避装置において、前記固定手段は、電磁石で
ある。

【００１８】また、本発明（請求項７）は、請求項２記
載の衝突回避装置において、前記固定手段は、前記外筒
の外筒カバー、又は該外筒の内側に位置する内筒の管状
体に固設された電磁石であり、該管状体、又は該外筒カ
バーと磁着するものである。

【００１９】また、本発明（請求項８）は、ロボットの
衝突を回避するための衝突回避装置であって、アームを
支持するためのベース盤と、ベース盤に対して、前記ア
ームの旋回軸上に回転自在となるように設けられた第１
の逆転トルク伝達盤と、ベース盤に対して、前記アーム
の旋回軸上に回転自在となるように設けられた第２の逆
転トルク伝達盤と、ベース盤に対して、前記アームの旋
回軸上に回転自在となるように設けられるとともに、前
記アームを旋回自在に支持する駆動トルク伝達盤と、前
記第１の逆転トルク伝達盤に、前記ベース盤に対して時
計方向の回転力を付勢する第１の付勢手段と、前記第２
の逆転トルク伝達盤に、前記ベース盤に対して反時計方
向の回転力を付勢する第２の付勢手段と、前記第１の逆
転トルク伝達盤と前記駆動トルク伝達盤とを連結するこ
とにより、第１の逆転トルク伝達盤と駆動トルク伝達盤
の回転運動を連動させるとともに、制御信号に基づい
て、該連結を開放することにより、第１の逆転トルク伝
達盤と駆動トルク伝達盤の連動を解除する第１の連結手
段と、前記第２の逆転トルク伝達盤と前記駆動トルク伝
達盤とを連結することにより、第２の逆転トルク伝達盤
と前記駆動トルク伝達盤の回転運動を連動させるととも
に、制御信号に基づいて、第２の逆転トルク伝達盤と前
記駆動トルク伝達盤との連結を開放することにより、そ
の連動を解除する第２の連結手段と、前記ベース盤に前
記駆動トルク伝達盤を固定し、制御信号に基づいて、該
固定を開放する固定手段と、ロボットの衝突を検知して
衝突信号を出力する検知手段と、該衝突信号に基づい
て、ロボットの動作を停止させるとともに、衝突直前の
前記アームの旋回が時計方向であった場合は、前記第２
の連結手段の連結及び前記固定手段の固定を開放させる
ための制御信号を、衝突直前の前記アームの旋回が反時
計方向であった場合は、前記第１の連結手段の連結及び
前記固定手段の固定を開放させるための制御信号を出力
する制御手段とを備えたものである。

【００２０】これにより、ロボットが人体等と衝突した
後、直ちに駆動トルク伝達盤とベース盤及び第１の逆転
トルク伝達盤若しくは第２の逆転トルク伝達盤との固定
が開放され、第１の付勢手段又は第２の付勢手段の付勢
力により、第１の逆転トルク伝達盤又は第２の逆転トル
ク伝達盤が駆動トルク伝達盤と連動して回転して、アー
ムを旋回方向と逆方向に旋回させて前記衝突を回避す
る。

【００２１】また、本発明（請求項９）は、請求項８記
載の衝突回避装置において、前記ベース盤は、前記アー
ムの旋回軸の円周方向に渡って設けられた凹欠部を２箇
所に有するものであり、前記第１の逆転トルク伝達盤
は、前記凹欠部の一方と遊嵌する突片を備えたものであ
り、前記第２の逆転トルク伝達盤は、前記凹欠部の他方
と遊嵌する突片を備えたものである。

【００２２】また、本発明（請求項１０）は、請求項９
記載の衝突回避装置において、前記付勢手段は、前記各
凹欠部の立ち上がり面と各凹欠部に遊嵌された前記突片
との間に介設された弾性体である。

【００２３】また、本発明（請求項１１）は、請求項９
又は１０記載の衝突回避装置において、前記第１の連結
手段は、前記駆動トルク伝達盤から出没自在なピンを備
え、該ピンを前記第１の逆転トルク伝達盤に形成された
孔に嵌入することにより、第１の逆転トルク伝達盤と駆
動トルク伝達盤とを連結するものであり、前記第２の連
結手段は、前記駆動トルク伝達盤から出没自在なピンを
備え、該ピンを前記第２の逆転トルク伝達盤に形成され
た孔に嵌入することにより、第２の逆転トルク伝達盤と
駆動トルク伝達盤とを連結するものであり、前記固定手
段は、前記駆動トルク伝達盤から出没自在なピンを備
え、該ピンを前記ベース盤に形成された孔に嵌入するこ
とにより、駆動トルク伝達盤をベース盤に固定するもの
である。

【００２４】また、本発明（請求項１２）は、請求項９
乃至１１のいずれかに記載の衝突回避装置において、前
記検知手段は、ロボットのハンド部又はアームの周囲に
渡って、該ハンド部又はアームの外面と一定の間隙を有
するように弾性支持された複数の接触センサである。

【００２５】また、本発明（請求項１３）は、請求項１
乃至１２のいずれかに記載の衝突回避装置を、少なくと
も一以上備えてなるロボットである。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
衝突回避装置について具体的に説明する。図１は、衝突
回避装置１００の構成を示す断面図であるが、図に示す
ように、前記衝突回避装置１００は、ロボットの衝突を
回避するための衝突回避装置であって、内筒１２が外筒
１１の一端側から軸方向に進退自在に設けられることに
より、軸方向に伸縮自在なアーム１０１と、内筒１２を
相対的に外筒１１へ縮退する方向に付勢するコイルバネ
（付勢手段）１０２と、コイルバネ１０２の付勢力に反
して、外筒１１に対して内筒１２を伸長させた状態で固
定し、制御信号に基づいて該固定を開放する電磁石（固
定手段）１０３と、ロボットの衝突を検知して衝突信号
を出力する外界センサ（検知手段）１０４と、衝突信号
に基づいて、ロボットの動作を停止させるとともに、電
磁石１０３の固定を開放させるための制御信号を出力す
る制御回路（図示せず）とを備えたものであり、図２に
示すように、ロボットのハンド部９００を支持するアー
ムとして用いられる。

【００２７】前記外筒１１は、図１から図３に示すよう
に、内筒１２を内挿可能な円筒状のものであって、内筒
１２が進退する側の開口部には、周縁の４箇所に径方向
の切欠部が設けられた外筒カバー１３が固定されるよう
になっている。一方、外筒１１の反対側の開口部には、
ロボットのハンド部９００と連結されるためのフランジ
が設けられている。

【００２８】前記内筒１２は、図１及び図４に示すよう
に、２つの円管状の管状体１４ａ、１４ｂと、該管状体
１４ａ、１４ｂに所定の間隙を設けて同軸上に連結する
直動案内レール１５とを備えてなる。

【００２９】前記管状体１４ａは、外筒１１に内挿可能
な円管状のものであり、外筒１１側に位置する端部は電
磁石１０３が磁着可能な磁性材質の部材で閉塞されてお
り、反対側の端部は開口されている。一方、前記管状体
１４ｂは、管状体１４ａの外径と略同一の円管状のもの
であり、外筒１１側の端部は開口されており、反対側の
端部は閉塞され、かつ、ロボットの関節部と連結される
ためのフランジが該端部の外周縁に設けられている。

【００３０】前記直動案内レール１５は、捻り及び曲げ
に対する剛性を有するレールであり、前記２つの部材１
４ａ、１４ｂの外側周面間に均等な間隔で４本架設され
ることにより、該部材１４ａ、１４ｂが、互いに開口端
部を対向させた状態で所定の間隔だけ離間されて同軸上
に連結される。この際、部材１４ａ、１４ｂ間の所定の
間隔は、ロボットのハンド部９００が衝突の際にアーム
１０１の軸方向に縮退する距離及び前記外筒カバー１３
の厚みに基づいて設定される。また、前記各直動案内レ
ール１５は、前記外筒カバー１３の各切欠部から外筒１
１の内部に貫入され、該外筒１１の内側周面に固設され
た各直動案内ブロック１６が、直動案内レール１５の両
側に設けられた案内溝に嵌合して、該直動案内レール１
５を軸方向にのみ摺動自在に支持されている。これによ
り、内筒１２の部材１４ａが外筒１１に内包された状態
で、内筒１２の管状体１４ｂが、直動案内レール１５及
び直動案内ブロック１６により、外筒１１に対して進退
自在に設けられて、アーム１０１が軸方向に伸縮自在な
ものとなる。

【００３１】前記コイルバネ１０２は引張りバネであ
り、前記外筒カバー１３と前記内筒１２の管状体１４ｂ
との間に介設されている。以下、詳細に説明するに、図
１及び図４に示すように、外筒カバー１３の外面側、及
び外筒１１の外側に位置する内筒１２の管状体１４ｂの
内平面の、アーム１０１の軸を挟む対向位置に、その先
端部分に貫通穴を有するコイルバネ用ポスト２１が各々
２ヶ所に設けられ、外筒カバー１３、又は内筒１２の管
状体１４ｂのコイルバネ用ポスト２１間に、互いに対向
する方向にくの字状に曲折され、その両端部が環状に成
形された棒状の継ぎ具２２が、該環状の両端部をコイル
バネ用ポスト２１の貫通穴に挿通して、外筒カバー１
３、又は内筒１２の管状体１４ｂの面に対して傾動自在
に架設され、対向する継ぎ具２２間に、コイルバネ１０
２が、その各端部が継ぎ具２２のくの字形状に沿って摺
動自在となるように架設されている。これにより、アー
ム１０１が縮退した状態において、コイルバネ１０１が
アーム１０１の軸線に対して傾倒され、内筒１２の管状
体１４ｂの内部空間に収納されるものとなる。なお、コ
イルバネ１０２に代えてゴムその他の弾性体を用いるこ
ととしてもよい。

【００３２】前記電磁石１０３は、外筒１１の外筒カバ
ー１３の内面側にボルト３１により固定されたものであ
り、該電磁石１０３に、内筒１２の部材１４ａが覆い被
さり、該部材１４ａの端部の内平面が磁着されて、外筒
１１と内筒１２とが伸長された状態で固定される。電磁
石１０３による磁着力は、コイルバネ１０２による引張
り力に対抗し、さらに、外筒１１、ロボットのハンド部
９００、及びワークの重量に対する、慣性力及び重力加
速度にも対抗して、外筒１１と内筒１２とを伸長した状
態に維持できるものである。なお、前記電磁石１０３を
外筒カバー１３に固定する代わりに、内筒１２の部材１
４ａの端部内平面に固定し、該電磁石１０３が外筒カバ
ー１３と磁着するようにしてもよい。

【００３３】前記外界センサ１０４は、図５に示すよう
なテープ状スイッチ（接触センサ）４１から構成されて
おり、詳細には、上部に凸状の突起が設けられたテープ
状の外被４２の内部空間に、電極間絶縁体４３を両端に
介して下部電極板４４及び上部電極板４５が対向して配
置されたもので、通常は、上部電極板４５が弧状に反っ
て下部電極板４４と電気的に解離し、テープ状スイッチ
４１はオフとなっている。これに、外部から外被４２の
突起に荷重が加わることにより、上部電極板４５が下方
に向かって湾曲して下部電極板４４と接触し、テープ状
スイッチ４１がオンとなる。荷重がなくなれば、上部電
極板４５は再び元の状態に復帰して、再びオフとなる。

【００３４】前記テープ状スイッチ４１を、例えば図６
に示すように、ロボットのアーム１０１の外周面から一
定の距離だけ離間させて８方向に設けることにより、該
アーム１０１と人体等との接触を検知する。テープ状ス
イッチ４１を設けるべき位置は、ロボットの形状等によ
り適宜設定するが、ロボットのハンド部、アーム、関節
部等のうち、人体と接触する可能性のある面には設ける
ことが好ましい。

【００３５】ここで、テープ状スイッチ４１をアーム１
０１等の外周面から一定距離だけ離間させているのは、
テープ状スイッチ４１がロボットと人体等との接触を検
知してから衝突回避装置１００が作動するまでの時間内
に、ロボットがさらに動作することを考慮して設けられ
たものであり、ロボットの最大運動速度を参照して求め
る。また、人体との接触により人体に痛みや傷害を与え
ることがないように、テープ状スイッチ４１を、図に示
すように、バネにより弾性を有するように支持すること
が好ましい。なお、弾性を有するように支持できれば、
バネ以外であっても、例えばアーム１０１全体を弾性を
有するゴム状のカバーで覆い、該カバーの表面にテープ
状スイッチ４１を設けるようにしてもよい。このように
構成された衝突回避装置１００は、ロボットのハンド部
９００が、アーム１０１の軸方向に対して外方へ拡大す
る方向に動作することにより人体等に衝突した場合に作
動する。

【００３６】一方、図７に示すように、衝突回避装置２
００は、ロボットのベース部９０１上であって、ロボッ
トのアームを旋回させるための減速機との間に介設され
たものであり、該ベース部９０１上に固定されたアーム
を支持するためのベース盤２０１と、ベース盤２０１に
対して、サーボモータの回転軸と同一軸上で回転自在と
なるように設けられた第１の逆転トルク伝達盤２０２
と、第１の逆転トルク伝達盤２０２と同様に、ベース盤
２０１に対して、回転自在となるように設けられた第２
の逆転トルク伝達盤２０３と、ベース盤２０１に対し
て、サーボモータの回転軸と同一軸上で回転自在となる
ように設けられ、かつ減速機を介してロボットのアーム
を旋回自在に支持する駆動トルク伝達盤２０４とを備え
てなる。

【００３７】さらに、図７及び図１１に示すように、前
記駆動トルク伝達盤２０４には、第１の逆転トルク伝達
盤２０２と駆動トルク伝達盤２０４とを連結する第１の
逆転トルク発生用ソレノイド（第１の連結手段）２０７
と、第２の逆転トルク伝達盤２０３と駆動トルク伝達盤
２０４とを連結する第２の逆転トルク発生用ソレノイド
（第２の連結手段）２０８と、ベース盤２０１に駆動ト
ルク伝達盤２０４を固定する駆動トルク発生用ソレノイ
ド（固定手段）２０９とが設けられている。

【００３８】また、図には示していないが、前記衝突回
避装置２００は、ロボットの衝突を検知して衝突信号を
出力する外界センサ１０４と、該衝突信号に基づいて、
ロボットの動作を停止させるとともに、衝突直前のロボ
ットのアームの旋回が時計方向であった場合は、前記第
２逆転トルク発生用ソレノイド２０８の連結及び前記駆
動トルク発生用ソレノイド２０９の固定を開放させるた
めの制御信号を、衝突直前のロボットのアームの旋回が
反時計方向であった場合は、前記第１逆転トルク発生用
ソレノイド２０７の連結及び前記駆動トルク発生用ソレ
ノイド２０９の固定を開放させるための制御信号を出力
する制御回路とを備えている。なお、本衝突回避装置２
００で用いる外界センサ１０４は、前記衝突センサ１０
０の外界センサ１０４を共用することとしている。

【００３９】図８に示すように、前記ベース盤２０１は
ドーナツ状の円盤であり、ロボットのアームを旋回させ
るためのサーボモータの回転軸の円周方向に渡って、該
ベース盤２０１の厚み方向に凹欠部１７ａ、１７ｂが各
々対向位置に設けられ、さらにベース盤２０１の内周縁
から径方向の一定幅に渡り、該凹欠部１７ａ、１７ｂの
底面と同一面となるように円周状の切欠部１７ｃが設け
られている。凹欠部１７ａ、１７ｂの隣合う立上がり面
１７０ａ、１７０ｂには、それぞれ第１のコイルバネ
（第１の付勢手段）２０５又は第２のコイルバネ（第２
の付勢手段）２０６を装填するための孔１７１ａ、１７
１ｂが円周接線方向に形成されている。また、ベース盤
２０１の凹欠されていない部分、即ち軸方向に扇状に突
出した部分の上面には、前記駆動トルク発生用ソレノイ
ド２０９のピン先が嵌入されるための孔１８が各々軸方
向に形成されており、前記切欠部１７ｃには、ベース盤
２０１を前記ベース部９０１に固定するためのピンを挿
通させる貫通穴１７ｄが、一定間隔で円周状に形成され
ている。

【００４０】図９に示すように、前記第１の逆転トルク
伝達盤２０２は、前記ベース盤２０１の切欠部１７ｃと
遊嵌するリング状部材２３の外側周面の一部から、前記
凹欠部１７ａと遊嵌する扇状突片２４が径方向に突設さ
れてなるものである。該リング状部材２３は、図に示す
ように、内リング２３ａと外リング２３ｂがボールベア
リング２３ｃにより回転自在に連結されてなるものであ
り、その軸方向の厚みは、前記ベース盤２０１の厚みの
約半分である。一方、前記扇状突片２４の厚みは、前記
ベース盤２０１の厚みと略同一のものであり、その下面
はリング状部材２３の下面と同一面となっており、した
がって、扇状突片２４の上面側はリング状部材２３の上
面から突出したものとなっている。また、扇状突片２４
の上面には、前記第１の逆転トルク発生用ソレノイド２
０７のピン先が嵌入するための孔２５が軸方向に形成さ
れている。

【００４１】図１０に示すように、前記第２の逆転トル
ク伝達盤２０３は、前記ベース盤２０１の切欠部１７ｃ
と遊嵌するリング状部材３２の外側周面の一部から、前
記凹欠部１７ｂと遊嵌する扇状突片３３が径方向に突設
されてなるものである。該リング状部材３２は、図に示
すように、内リング３２ａと外リング３２ｂがボールベ
アリング３２ｃにより回転自在に連結されてなるもので
あり、その軸方向の厚みは、前記ベース盤２０１の厚み
の約半分である。一方、前記扇状突片３３の厚みは、前
記ベース盤２０１の厚みと略同一のものであり、その上
面はリング状部材３２の上面と同一面となっており、し
たがって、扇状突片３３の下面側はリング状部材３２の
下面から突出したものとなっている。また、扇状突片３
３の上面には、前記第２の逆転トルク発生用ソレノイド
２０８のピン先が嵌入するための孔３４が軸方向に向か
って形成されている。

【００４２】図１１に示すように、駆動トルク伝達盤２
０４は、ベース盤２０１と平面形状が略同一のドーナツ
状の円盤であり、その上面側には、第１の逆転トルク発
生用ソレノイド２０７、第２の逆転トルク発生用ソレノ
イド２０８、駆動トルク発生用ソレノイド２０９が各々
設けられている。また、駆動トルク伝達盤２０４の内周
縁近傍には、駆動トルク伝達盤２０４上に減速機を固定
するためのピンを挿通させる貫通穴が、一定間隔で円周
状に設けられている。

【００４３】前記ベース盤２０１、第１の逆転トルク伝
達盤２０２、第２の逆転トルク伝達盤２０３、及び駆動
トルク伝達盤２０３は、図７に示すように三層に重ねら
れ、第１の逆転トルク発生用ソレノイド２０７、第２の
逆転トルク発生用ソレノイド２０８、及び駆動トルク発
生用ソレノイド２０９により、以下のように連結又は固
定されている。図１２に示すように、駆動トルク発生用
ソレノイド２０９は、前記ベース盤２０１の孔１８にピ
ンを嵌入して、ベース盤２０１に駆動トルク伝達盤２０
４を固定できるような、駆動トルク伝達盤２０４上の位
置に設けられて、駆動トルク伝達盤２０４をベース盤２
０１に固定している。

【００４４】第１の逆転トルク発生用ソレノイド２０７
は、駆動トルク伝達用ソレノイド２０９によりベース盤
２０１に固定された駆動トルク伝達盤２０４において、
前記第１の逆転トルク伝達盤２０２を、ベース盤２０１
の立上がり面１７０ａに設けられた第１のコイルバネ２
０５を圧縮することにより該コイルバネ２０５から時計
方向の付勢力を受ける位置で、該逆転トルク伝達盤２０
２の孔２５にピンを嵌入して逆転トルク伝達盤２０２と
駆動トルク伝達盤２０４とを連結できるような、駆動ト
ルク伝達盤２０４上の位置に設けられている。これによ
り、第１の逆転トルク伝達盤２０２は、時計方向の回転
力が付勢された状態で支持され、ベース盤２０１の凹欠
部１７ａの、立上がり面１７ａと反対側の立上がり面
と、第１の逆転トルク伝達盤２０２の突片２４との間
が、第１の逆転トルク伝達盤２０２が時計方向に回転す
るための空間となる。なお、第１のコイルバネ２０５に
より時計方向に与えられる付勢力は、ロボットが通常の
動作でアームを旋回させる駆動トルクと同程度に相当す
るものであることが好ましい。

【００４５】第２の逆転トルク発生用ソレノイド２０８
も、図には示していないが前述と同様に、前記第２の逆
転トルク伝達盤２０３を、ベース盤２０１の立上がり面
１７０ｂに設けられた第２のコイルバネ２０６を圧縮す
ることにより該コイルバネ２０６から反時計方向の付勢
力を受けるような位置で、該逆転トルク伝達盤２０３の
孔３４にピンを嵌入して逆転トルク伝達盤２０３と駆動
トルク伝達盤２０４とを連結できるような、駆動トルク
伝達盤２０４上の位置に設けられている。これにより、
第２の逆転トルク伝達盤２０３は、反時計方向の回転力
が付勢された状態で支持される。なお、第２のコイルバ
ネ２０５により反時計方向に与えられる付勢力も同様
に、ロボットが通常の動作でアームを旋回させる駆動ト
ルクと同程度に相当するものであることが好ましい。

【００４６】前記第１の逆転トルク発生用ソレノイド２
０７、第２の逆転トルク発生用ソレノイド２０８、及び
駆動トルク発生用ソレノイド２０９は、周知のプッシュ
・プル・ソレノイドであって、コイルバネ及び電磁石等
によりピンを軸方向に進退させるものである。

【００４７】図７に示された第１の逆転トルク発生用ソ
レノイド２０７を例に、さらに詳細に説明するに、駆動
トルク伝達盤２０４には、第１の逆転トルク発生用ソレ
ノイド２０７を設けるべき位置に貫通穴４６が軸方向に
形成されており、該駆動トルク伝達盤２０４の上面側に
設けられた第１の逆転トルク発生用ソレノイド２０７
は、ピン９１を該貫通穴４６に貫通させた状態で、駆動
トルク伝達盤２０４の下面から出没させる。通常、即ち
オフの状態では、該ピン９１は、コイルバネ９２に付勢
されて駆動トルク伝達盤２０４の下面から突出し、第１
の逆転トルク伝達盤２０１の孔２５に嵌入している。こ
れにより、第１の逆転トルク伝達盤２０２と駆動トルク
伝達盤２０４とが連結される。一方、オンの状態では、
ピン９１は、ソレノイド本体９３に内蔵された電磁石に
よりコイルバネ９２の付勢力に反して駆動トルク伝達盤
２０４の下面に没入する。これにより、第１の逆転トル
ク伝達盤２０２と駆動トルク伝達盤２０４との連結が開
放される。

【００４８】前記第２の逆転トルク発生用ソレノイド２
０８及び駆動トルク発生用ソレノイド２０９も、前述し
た第１の逆転トルク発生用ソレノイド２０７と同様の動
作で、それぞれ第１の逆転トルク伝達盤２０２と駆動ト
ルク伝達盤２０４とを連結し、又はベース盤２０１に駆
動トルク伝達盤２０４を固定し、かつ該連結又は固定を
開放する。

【００４９】なお、人体へ痛みや傷害を極力与えないよ
うにするには、前記第１の逆転トルク発生用ソレノイド
２０７、第２の逆転トルク発生用ソレノイド２０８、及
び駆動トルク発生用ソレノイド２０９による駆動トルク
伝達盤２０４と、ベース盤２０１、第１の逆転トルク伝
達盤２０２、又は第２の逆転トルク伝達盤２０３との連
結又は固定の開放は、外界センサ１０４からの衝突信号
に基づいて、ロボットが人体等と衝突した後、直ちに行
われることが好ましい。一般に、前述したようなプッシ
ュ・プル・ソレノイドによるピンの吸引力（ニュート
ン）及び吸引に要する時間は、プッシュ・プル・ソレノ
イドに印可する電気量（ワット）に比例するので、ピン
のストローク等を考慮して、前記各プッシュ・プル・ソ
レノイドに印可すべき電気量を設定する。

【００５０】以下、ハンド部９００を支持するアームに
衝突回避装置１００が、ベース部９に衝突回避装置２０
０が各々設けられたロボットによる衝突回避時の動作を
説明する。外界センサ１０４は、ロボットの動作中は常
時ロボットの衝突の有無を検知しており、衝突がない場
合は外界センサ１０４のすべてのテープ状スイッチ４１
に負荷がないので、常にオフの状態にある。衝突により
外界センサ１０４のいずれか又は複数のテープ状スイッ
チ４１に負荷が加われば、オンの状態となって、外界セ
ンサ１０４は衝突有りと検知して衝突信号を出力する。

【００５１】制御回路は、外界センサ１０４から衝突信
号を受けて、ロボットのハンド部９００を支持するアー
ム１０１が関節を軸として回動した際に衝突したのか、
ロボットのアーム等がベース部９上で旋回した際に衝突
が生じたのかを判別し、前者であれば衝突回避装置１０
０を、後者であれば衝突回避装置２００を、双方であれ
ば衝突回避装置１００及び衝突回避装置２００を作動さ
せる。

【００５２】ここで、衝突回避装置１００、衝突回避装
置２００の一方又は双方を作動させる場合には、制御回
路は、まずサーボモータ等のロボットのアクチュエータ
をすべて停止させる。これにより、ロボットの衝突回避
装置１００、２００が作動したときのロボットの動作状
態が維持され、ロボットの衝突が回避された後、該衝突
の原因を究明してロボットの制御上の問題点を解決し、
再発を防止することが期待できる。

【００５３】衝突回避装置１００を作動させる場合に
は、制御回路は、前記電磁石１０３への電力を断つため
の制御信号を出力し、これを受けて、該電磁石１０３の
磁着力が消失する。磁着力を失った内筒１２は、コイル
バネ１０２により引っ張られて、外筒カバー１３に内筒
の管状体１４ｂが当接するまで縮退する。このとき、コ
イルバネ１０２は、その両端部が継ぎ具２２に沿って各
々摺動しコイルバネ用ポスト２１近傍に至るか、継ぎ具
２２が傾動することにより、アーム１０１の軸線に対し
て傾倒された状態となって、その軸方向の収納幅が小さ
くなり、内筒１２の管状体１４ｂの内部空間に収納され
る。このように、衝突後、直ちにアーム１０１が縮退さ
れることにより、ハンド部９００の衝突が回避される。

【００５４】衝突回避装置２００を作動させる場合に
は、制御回路は、まず、ロボットのアーム等の旋回動作
が時計方向であるか反時計方向であるかを判別する。時
計方向である場合には、第１の逆転トルク発生用ソレノ
イド２０７及び駆動トルク発生用ソレノイド２０９を作
動させるための制御信号を出力する。これを受け、第１
の逆転トルク発生用ソレノイド２０７は、駆動トルク伝
達盤２０４と第１の逆転トルク伝達盤２０２とを連結し
ていたピンを、駆動トルク発生用ソレノイド２０９は、
駆動トルク伝達盤２０４をベース盤２０１に固定してい
たピンを没入させて、該連結又は固定を開放する。した
がって、駆動トルク伝達盤２０４は、第２の逆転トルク
発生用ソレノイド２０８により、第２の逆転トルク伝達
盤２０３とのみ連結された状態となり、同時に、コイル
バネ２０６の反時計方向の付勢力により、第２の逆転ト
ルク伝達盤２０３が反時計方向に回転するのと連動し
て、該駆動トルク伝達盤２０４が支持するロボットのア
ーム等とともに反時計方向へ回転する。このように、時
計方向へ旋回している際に衝突した後、直ちにロボット
のアーム等が反時計方向へ回転することにより、ロボッ
トの衝突が回避される。

【００５５】一方、反時計方向である場合は、制御回路
は、第２の逆転トルク発生用ソレノイド２０８及び駆動
トルク発生用ソレノイド２０９を作動させるための制御
信号を出力する。これを受け、第２の逆転トルク発生用
ソレノイド２０８は、駆動トルク伝達盤２０４と第２の
逆転トルク伝達盤２０３とを連結していたピンを、駆動
トルク発生用ソレノイド２０９は、駆動トルク伝達盤２
０４をベース盤２０１に固定していたピンを没入させ
て、該連結又は固定を開放する。したがって、駆動トル
ク伝達盤２０４は、第１の逆転トルク発生用ソレノイド
２０７により、第１の逆転トルク伝達盤２０２とのみ連
結された状態となり、同時に、コイルバネ２０５の時計
方向の付勢力により、第１の逆転トルク伝達盤２０２が
時計方向に回転するのと連動して、該駆動トルク伝達盤
２０４が支持するロボットのアーム等とともに時計方向
へ回転する。このように、反時計方向へ旋回している際
に衝突した後、直ちにロボットのアーム等が時計方向へ
回転することにより、ロボットの衝突が回避される。

【００５６】なお、本実施の形態においては、衝突回避
装置１００のアーム１０１を構成する外筒１１にロボッ
トのハンド部９００を設けるものとしているが、外筒１
１と内筒１２との位置関係は相対的なものであり、本実
施の形態とは逆に内筒１２に該ハンド部９００を設ける
ようにアーム１０１を構成してもよい。

【００５７】また、外筒１１と内筒１２とを伸長した状
態で固定する手段として、外筒カバー１３に固定された
電磁石１０３を用いたが、該電磁石１０３を設けるべき
位置はこれに限定されるものではなく、例えば内筒１２
の部材１４ａの内平面に固定して、外筒カバー１３と磁
着するようにしてもよい。さらに、外筒と内筒とを伸長
した状態で固定する手段として、電磁石１０３に代え
て、例えば、外筒１１と内筒１２とが伸長した状態にお
いて、内筒１２の部材１４ａの外平面（閉塞端部）と当
設するように、外筒１１の内周面に出没自在に設けられ
たピンを用いることもできる。

【００５８】また、本実施の形態の衝突回避装置２００
では、旋回方向と逆方向の回転トルクを与える付勢手段
として、ベース盤２０１の立上がり面１７０ａ、１７０
ｂと第１の逆転トルク伝達盤２０２又は第２の逆転トル
ク伝達盤２０３との間に介設された圧縮バネである第１
のコイルバネ２０５及び第２のコイルバネ２０６を用い
たが、これに代えて、例えば前記立上がり面１７０ａ、
１７０ｂと反対側の立上がり面に引張りバネを設けた
り、バネに代えてゴムその他の弾性体を用いることもで
きる。

【００５９】また、ベース盤２０１、第１の逆転トルク
伝達盤２０２、又は第２の逆転トルク伝達盤２０３と駆
動トルク伝達盤２０４とを連結又は固定する連結手段又
は固定手段として、プッシュ・プル・ソレノイドを用い
たが、これに代えて油圧又は空気圧でピンを進退させる
シリンダを用いることもできる。

【００６０】また、本実施の形態では、ロボットのベー
ス部９に衝突回避装置２００を設けるものとしている
が、該ベース部以外のロボットの関節部（回動駆動部）
にも衝突回避装置２００を設け、該衝突回避装置２００
をハンド部９００の動作時における衝突の際に作動させ
るようにロボットの安全機構を構成することもできる。

【００６１】また、本実施の形態に係る衝突回避装置１
００、２００が作動した後、再びロボットを動作させる
ためには、作動した衝突回避装置１００、２００を最初
の状態に復帰させる必要があり、本実施の形態では、衝
突原因の究明とコストの観点から該復帰は手動によるも
のとしているが、適当な復帰機構を設けて機械的に行う
ものとしてもよい。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項
１）に係る衝突回避装置によれば、内筒が外筒の一端側
から軸方向に進退自在に設けられることにより、軸方向
に伸縮自在なアームと、内筒を相対的に外筒へ縮退する
方向に付勢する付勢手段と、付勢手段の付勢力に反し
て、外筒に対して内筒を伸長させた状態で固定し、制御
信号に基づいて該固定を開放する固定手段と、ロボット
の衝突を検知して衝突信号を出力する検知手段と、衝突
信号に基づいて、ロボットの動作を停止させるととも
に、前記固定手段の固定を開放させるための制御信号を
出力する制御手段とを備えたものとしたので、ロボット
の可搬重量や動作速度の上限を制限することなく、ロボ
ットと人や器物等との衝突を確実に回避することができ
る。

【００６３】また、本発明（請求項２）によれば、前記
アームの内筒は、案内レールを介して所定の間隔だけ離
間されて同軸上に連結された２つの管状体を備えたもの
であり、前記アームの外筒は、該外筒の端部に固設さ
れ、前記内筒の離間部分に前記案内レールに沿って摺動
自在な外筒カバーと、該外筒の内周面に設けられ、前記
案内レールを摺動自在に支持する案内ブロックとを備え
たものとしたので、ロボットに必要とされる剛性を維持
しながら、衝突を回避するためのアームの縮退動作を簡
易な構造で確実に行うものとすることができる。

【００６４】また、本発明（請求項３）によれば、前記
付勢手段は、外筒の外側に位置する前記内筒の管状体と
前記外筒の外筒カバーとの間に介設された弾性体とした
ので、内筒を縮退させるための付勢力を簡易な構造で確
実に与えることができる。

【００６５】また、本発明（請求項４）によれば、前記
外筒の外筒カバーの外面側、及び該外筒の外側に位置す
る前記内筒の管状体に、互いに対向する方向にくの字状
に曲折された棒状の継ぎ具が各々設けられ、該継ぎ具間
に、各端部が継ぎ具に沿って摺動自在となるように前記
弾性体が架設されたことにより、前記アームが縮退した
状態において、弾性体がアームの軸線に対して傾倒され
て内筒の管状体の内部空間に収納されるものとしたの
で、アームの長さに対する伸縮のストロークを大きくす
ることでき、アームをコンパクトに設計することができ
る。

【００６６】また、本発明（請求項５）によれば、前記
継ぎ具は、前記外筒の外筒カバーの外面側、又は該外筒
の外側に位置する前記内筒の管状体に対して傾動自在に
設けられたものとしたので、弾性体の傾倒方向の自由度
が増し、弾性体をより確実に収納させることができる。

【００６７】また、本発明（請求項６）によれば、前記
固定手段を電磁石としたので、外筒と内筒の固定及び開
放を、簡易かつ迅速に行うことができる。

【００６８】また、本発明（請求項７）によれば、前記
固定手段は、前記外筒の外筒カバー、又は該外筒の内側
に位置する内筒の管状体に固設された電磁石であり、該
管状体、又は該外筒カバーと磁着するものとしたので、
外筒と内筒の固定及び開放を簡易な構造のものとするこ
とができる。

【００６９】また、本発明（請求項８）に係る衝突回避
装置によれば、アームを支持するためのベース盤と、ベ
ース盤に対して、前記アームの旋回軸上に回転自在とな
るように設けられた第１の逆転トルク伝達盤と、ベース
盤に対して、前記アームの旋回軸上に回転自在となるよ
うに設けられた第２の逆転トルク伝達盤と、ベース盤に
対して、前記アームの旋回軸上に回転自在となるように
設けられるとともに、前記アームを旋回自在に支持する
駆動トルク伝達盤と、前記第１の逆転トルク伝達盤に、
前記ベース盤に対して時計方向の回転力を付勢する第１
の付勢手段と、前記第２の逆転トルク伝達盤に、前記ベ
ース盤に対して反時計方向の回転力を付勢する第２の付
勢手段と、前記第１の逆転トルク伝達盤と前記駆動トル
ク伝達盤とを連結することにより、第１の逆転トルク伝
達盤と駆動トルク伝達盤の回転運動を連動させるととも
に、制御信号に基づいて、該連結を開放することによ
り、第１の逆転トルク伝達盤と駆動トルク伝達盤の連動
を解除する第１の連結手段と、前記第２の逆転トルク伝
達盤と前記駆動トルク伝達盤とを連結することにより、
第２の逆転トルク伝達盤と前記駆動トルク伝達盤の回転
運動を連動させるとともに、制御信号に基づいて、第２
の逆転トルク伝達盤と前記駆動トルク伝達盤との連結を
開放することにより、その連動を解除する第２の連結手
段と、前記ベース盤に前記駆動トルク伝達盤を固定し、
制御信号に基づいて、該固定を開放する固定手段と、ロ
ボットの衝突を検知して衝突信号を出力する検知手段
と、該衝突信号に基づいて、ロボットの動作を停止させ
るとともに、衝突直前の前記アームの旋回が時計方向で
あった場合は、前記第２の連結手段の連結及び前記固定
手段の固定を開放させるための制御信号を、衝突直前の
前記アームの旋回が反時計方向であった場合は、前記第
１の連結手段の連結及び前記固定手段の固定を開放させ
るための制御信号を出力する制御手段とを備えたものと
したので、ロボットの可搬重量や動作速度の上限を制限
することなく、ロボットと人や器物等との衝突を確実に
回避することができる。

【００７０】また、本発明（請求項９）によれば、前記
ベース盤は、前記アームの旋回軸の円周方向に渡って設
けられた凹欠部を２箇所に有するものであり、前記第１
の逆転トルク伝達盤は、前記凹欠部の一方と遊嵌する突
片を備えたものであり、前記第２の逆転トルク伝達盤
は、前記凹欠部の他方と遊嵌する突片を備えたものとし
たので、ベース盤、第１の逆転トルク伝達盤、及び第２
の逆転トルク伝達盤を一体的かつコンパクトな構成のも
のとすることができる。

【００７１】また、本発明（請求項１０）によれば、前
記付勢手段は、前記各凹欠部の立ち上がり面と各凹欠部
に遊嵌された前記突片との間に介設された弾性体とした
ので、第１の逆転トルク伝達盤及び第２の逆転トルク伝
達盤を回転させるための付勢力を簡易な構造で確実に与
えることができる。

【００７２】また、本発明（請求項１１）によれば、前
記第１の連結手段は、前記駆動トルク伝達盤から出没自
在なピンを備え、該ピンを前記第１の逆転トルク伝達盤
に形成された孔に嵌入することにより、第１の逆転トル
ク伝達盤と駆動トルク伝達盤とを連結するものであり、
前記第２の連結手段は、前記駆動トルク伝達盤から出没
自在なピンを備え、該ピンを前記第２の逆転トルク伝達
盤に形成された孔に嵌入することにより、第２の逆転ト
ルク伝達盤と駆動トルク伝達盤とを連結するものであ
り、前記固定手段は、前記駆動トルク伝達盤から出没自
在なピンを備え、該ピンを前記ベース盤に形成された孔
に嵌入することにより、駆動トルク伝達盤をベース盤に
固定するものとしたので、各連結手段又は固定手段によ
る連結又は固定、及びそれらの開放を、簡易な構造で迅
速に行うものとすることができる。

【００７３】また、本発明（請求項１２）によれば、前
記検知手段は、ロボットのハンド部又はアームの周囲に
渡って、該ハンド部又はアームの外面と一定の間隙を有
するように弾性支持された複数の接触センサとしたの
で、ロボットと人体等との衝突を、簡易な構造で確実に
検知することができる。

【００７４】また、本発明（請求項１３）によれば、ロ
ボットに請求項１乃至１２のいずれかに記載の衝突回避
装置を、少なくとも一以上備えたので、ロボットの安全
機構を確実なものとすることができ、人体等に傷害を与
えることなく、ロボットと人が空間を共有して作業する
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】衝突回避装置１００の構成を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態に係るロボットの概要を示
す正面図である。

【図３】外筒１１近傍の構成を示す部分拡大図である。

【図４】内筒１２近傍の構成を示す部分拡大図である。

【図５】外界センサ１０４の構成を示す部分拡大図であ
る。

【図６】テープ状スイッチ４１の構成を示す概略斜視図
である。

【図７】衝突回避装置２００の構成を示す断面図であ
る。

【図８】ベース盤２０１の構成を示す概略斜視図であ
る。

【図９】第１の逆転トルク伝達盤２０２の構成を示す概
略斜視図である。

【図１０】第２の逆転トルク伝達盤２０３の構成を示す
概略斜視図である。

【図１１】駆動トルク伝達盤２０４の構成を示す概略斜
視図である。

【図１２】駆動トルク伝達盤２０４の一部破断面を有す
る平面図である。

【図１３】従来の力制限装置１の構成を示す一部破断面
を有する正面図である。

【符号の説明】

１００、２００ 衝突回避装置 １０１ アーム １０２ コイルバネ １０３ 電磁石 １０４ 外界センサ １１ 外筒 １２ 内筒 １３ 外筒カバー １４ａ、１４ｂ 管状体 １５ 直動案内レール １６ 直動案内ブロック １７ａ、１７ｂ 凹欠部 １７０ａ、１７０ｂ 立上がり面 ２０１ ベース盤 ２０２ 第１の逆転トルク伝達盤 ２０３ 第２の逆転トルク伝達盤 ２０４ 駆動トルク伝達盤 ２０５ 第１のコイルバネ ２０６ 第２のコイルバネ ２０７ 第１の逆転トルク発生用ソレノイド ２０８ 第２の逆転トルク発生用ソレノイド ２０９ 駆動トルク発生用ソレノイド ２１ コイルバネ用ポスト ２２ 継ぎ具 ２４、３３ 突片 ４１ テープ状スイッチ ９１ ピン

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットの衝突を回避するための衝突回
   避装置であって、 内筒が外筒の一端側から軸方向に進退自在に設けられる
   ことにより、軸方向に伸縮自在なアームと、 内筒を相対的に外筒へ縮退する方向に付勢する付勢手段
   と、 付勢手段の付勢力に反して、外筒に対して内筒を伸長さ
   せた状態で固定し、制御信号に基づいて該固定を開放す
   る固定手段と、 ロボットの衝突を検知して衝突信号を出力する検知手段
   と、 衝突信号に基づいて、ロボットの動作を停止させるとと
   もに、前記固定手段の固定を開放させるための制御信号
   を出力する制御手段とを備えたものであることを特徴と
   する衝突回避装置。
2. 【請求項２】 前記アームの内筒は、案内レールを介し
   て所定の間隔だけ離間されて同軸上に連結された２つの
   管状体を備えたものであり、 前記アームの外筒は、該外筒の端部に固設され、前記内
   筒の離間部分に前記案内レールに沿って摺動自在な外筒
   カバーと、該外筒の内周面に設けられ、前記案内レール
   を摺動自在に支持する案内ブロックとを備えたものであ
   ることを特徴とする請求項１記載の衝突回避装置。
3. 【請求項３】 前記付勢手段は、外筒の外側に位置する
   前記内筒の管状体と前記外筒の外筒カバーとの間に介設
   された弾性体であることを特徴とする請求項２記載の衝
   突回避装置。
4. 【請求項４】 前記外筒の外筒カバーの外面側、及び該
   外筒の外側に位置する前記内筒の管状体に、互いに対向
   する方向にくの字状に曲折された棒状の継ぎ具が各々設
   けられ、該継ぎ具間に、各端部が継ぎ具に沿って摺動自
   在となるように前記弾性体が架設されたことにより、前
   記アームが縮退した状態において、弾性体がアームの軸
   線に対して傾倒されて内筒の管状体の内部空間に収納さ
   れることを特徴とする請求項３記載の衝突回避装置。
5. 【請求項５】 前記継ぎ具は、前記外筒の外筒カバーの
   外面側、又は該外筒の外側に位置する前記内筒の管状体
   に対して傾動自在に設けられたものであることを特徴と
   する請求項４記載の衝突回避装置。
6. 【請求項６】 前記固定手段は、電磁石であることを特
   徴とする請求項１に記載の衝突回避装置。
7. 【請求項７】 前記固定手段は、前記外筒の外筒カバ
   ー、又は該外筒の内側に位置する内筒の管状体に固設さ
   れた電磁石であり、該管状体、又は該外筒カバーと磁着
   することを特徴とする請求項２記載の衝突回避装置。
8. 【請求項８】 ロボットの衝突を回避するための衝突回
   避装置であって、 アームを支持するためのベース盤と、 ベース盤に対して、前記アームの旋回軸上に回転自在と
   なるように設けられた第１の逆転トルク伝達盤と、 ベース盤に対して、前記アームの旋回軸上に回転自在と
   なるように設けられた第２の逆転トルク伝達盤と、 ベース盤に対して、前記アームの旋回軸上に回転自在と
   なるように設けられるとともに、前記アームを旋回自在
   に支持する駆動トルク伝達盤と、 前記第１の逆転トルク伝達盤に、前記ベース盤に対して
   時計方向の回転力を付勢する第１の付勢手段と、 前記第２の逆転トルク伝達盤に、前記ベース盤に対して
   反時計方向の回転力を付勢する第２の付勢手段と、 前記第１の逆転トルク伝達盤と前記駆動トルク伝達盤と
   を連結することにより、第１の逆転トルク伝達盤と駆動
   トルク伝達盤の回転運動を連動させるとともに、制御信
   号に基づいて、該連結を開放することにより、第１の逆
   転トルク伝達盤と駆動トルク伝達盤の連動を解除する第
   １の連結手段と、 前記第２の逆転トルク伝達盤と前記駆動トルク伝達盤と
   を連結することにより、第２の逆転トルク伝達盤と前記
   駆動トルク伝達盤の回転運動を連動させるとともに、制
   御信号に基づいて、第２の逆転トルク伝達盤と前記駆動
   トルク伝達盤との連結を開放することにより、その連動
   を解除する第２の連結手段と、 前記ベース盤に前記駆動トルク伝達盤を固定し、制御信
   号に基づいて、該固定を開放する固定手段と、 ロボットの衝突を検知して衝突信号を出力する検知手段
   と、 該衝突信号に基づいて、ロボットの動作を停止させると
   ともに、衝突直前の前記アームの旋回が時計方向であっ
   た場合は、前記第２の連結手段の連結及び前記固定手段
   の固定を開放させるための制御信号を、衝突直前の前記
   アームの旋回が反時計方向であった場合は、前記第１の
   連結手段の連結及び前記固定手段の固定を開放させるた
   めの制御信号を出力する制御手段とを備えたものである
   ことを特徴とする衝突回避装置。
9. 【請求項９】 前記ベース盤は、前記アームの旋回軸の
   円周方向に渡って設けられた凹欠部を２箇所に有するも
   のであり、 前記第１の逆転トルク伝達盤は、前記凹欠部の一方と遊
   嵌する突片を備えたものであり、 前記第２の逆転トルク伝達盤は、前記凹欠部の他方と遊
   嵌する突片を備えたものであることを特徴とする請求項
   ８記載の衝突回避装置。
10. 【請求項１０】 前記付勢手段は、前記各凹欠部の立ち
    上がり面と各凹欠部に遊嵌された前記突片との間に介設
    された弾性体であることを特徴とする請求項９記載の衝
    突回避装置。
11. 【請求項１１】 前記第１の連結手段は、前記駆動トル
    ク伝達盤から出没自在なピンを備え、該ピンを前記第１
    の逆転トルク伝達盤に形成された孔に嵌入することによ
    り、第１の逆転トルク伝達盤と駆動トルク伝達盤とを連
    結するものであり、 前記第２の連結手段は、前記駆動トルク伝達盤から出没
    自在なピンを備え、該ピンを前記第２の逆転トルク伝達
    盤に形成された孔に嵌入することにより、第２の逆転ト
    ルク伝達盤と駆動トルク伝達盤とを連結するものであ
    り、 前記固定手段は、前記駆動トルク伝達盤から出没自在な
    ピンを備え、該ピンを前記ベース盤に形成された孔に嵌
    入することにより、駆動トルク伝達盤をベース盤に固定
    するものであることを特徴とする請求項９又は１０記載
    の衝突回避装置。
12. 【請求項１２】 前記検知手段は、ロボットのハンド部
    又はアームの周囲に渡って、該ハンド部又はアームの外
    面と一定の間隙を有するように弾性支持された複数の接
    触センサであることを特徴とする請求項９乃至１１のい
    ずれかに記載の衝突回避装置。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至１２のいずれかに記載の
    衝突回避装置を、少なくとも一以上備えてなるものであ
    ることを特徴とするロボット。