JPS60217082A - 作業用ロボツト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、作業用ロボット装置に係り、特に、全体の複
雑化や大形化を招くことなく、しかも一台の装置で複数
種類の作業形態に対応できるようにした作業用ロボット
装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

最近、原子力発電プラン１〜の自動点検補修システムに
、作業能率の向上化および人体に対する放射線被曝低減
の観点からロボットの使用が考えられている。

ところで、ロボットに、点検や道具を用いての補修など
の複雑な何種類もの異なる作業を行なわせるには、人間
の腕程度の自由度を有した作業用アームが必要となる。

しかし、各作業用道具の動作モードは、一般に複雑であ
る。このため、１つの作業用アームで要求される全ての
作業を行なわせようとすると、作業用アーム全体が非常
に大形化するのを免れ得ず、実際問題として実用性に乏
しいものとなる。そこで、このような不具合を解消する
ために、作業用道具と、この道具を使用しての作業動作
だけが行なえるアームとを一体化した、いわゆる単機能
作業用アームの使用が考えられる。しかし、このように
すると、ロボットに多数の作業用途別アームを取付けな
ければならないので、この場合も全体の大形化を免れ得
ず、実用性に乏しいものとなる。このような理由から、
従来、複数種類の作業形態を必要とする場合には、１つ
の作業形態だけが行なえるロボット装置を必要な作業形
態数と同数用意し、これらに、それぞれ固有の作業を行
なわせる方式を採用している。

このため、必要な作業形態数が多い場合には多数のロボ
ット装置を必要とするため非常に不経済であった。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、全体の大形化を招くことな、し
かも１台の装置で多種類の作業を行なわせることができ
る作業用ロボット装置を提供することにある。

（発明の概要） 本発明に係る作業用ロボット装置は、ロボット本体に多
関節形補助作業用アームを取付けるとともに上記補助作
業アームで作業用途の異なった複数の多関節形作業用ア
ームのうちの所望のアームを上記ロボット本体に選択的
に、かつ脱着自在に取付けるようにしたことを特徴とし
ている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明を原子カプラントの点検補修時に用い
られる作業用ロボット装置に適用した例の概略的な外観
図である。

すなわち、この作業用ロボット装置は、大きく別けて、
Ｕボット本体１と、このロボット本体１に取イ」けられ
た多関節形補助作業用アーム２と、ロボッ］・本体１に
脱着自在に取付けられた多関節形作業用アーム３とで構
成されている。

ロボット本体１は、胴部１１と、頭部１２と、脚部１３
とて構成されている。胴部１１の内部には第３図に示す
ように、電ａｆｉ霞１４と、マイクロコンピュータを主
体にして構成された作業管理制御装＠１５とが収容され
ている。作業管理制御装置１１５は、次に述べる補助作
業用アーム２および後述する作業用アーム３に動作指令
信号を与えるとともに頭部１２に設けられた視野解析装
置（図示せず。）からの情報に基づいて脚部１３を定め
られた通りに駆動するように構成されている。

しかして、前記多関節補助作業用アーム２は、主として
次に述べる作業用アーム３を交換するためのもので、作
業管理側！Ｉｌｌ装置１５から電気的指令信号の形で交
換すべきアーム名および交換指令が与えられたとき、丁
度、第１図に示すように、その先端に設けられたグリッ
パＧで現在取付けられている作業用アーム３を掴んで取
外した後指定された作業用アーム３に交換する機能を有
している。

一方、前記作業用アーム３は、実際には複数個用意され
ている。すなわち、第１図に示すように掴み動作専用の
もの、第２図に示すようにネジ回し専用のものと言った
具合に、そのアーム固有の作業だけを行なえる自由度の
ものが複数個用意されており、この中から選択された１
つの作業用ア−ム３が前述した補助作業用アーム２の助
けを借りてロボット本体１に取付けられている。各作業
用アー＝ム３の内部には、第３図に示すように、各関節
を動作さけるアクチュエータ２１．２２．２３と、これ
らアクチュエータの動作状態を検出するセンサー２４．
２５．２６と、前記作業管理制御装置１５からの動作指
令信号に基づいて前記電源装置１４の出ノｊを前記アク
チュエータ２１．２２．２３に与え−Ｃ指令どうりに作
業用アーム３を動作させるマ、イクロコンビコータを主
体にして構成された駆動制御装置２７どが収容されてい
る。

なお、前記作業管理側ｔｉｌｌ装置１５と駆動制御装置
２７との間の信号の授受は多重化通信方式、たとえば詩
分割多重化通信方式で行われている。したがって、作業
管理制御装置１５から動作指令信号が与えられると、駆
動制御装置２７は、その信号をｗｉ読、変換して各アク
チュエータ２１．２２．２３へ送出するようにしている
。また、前記駆動制御装置２７は、この装置が搭載され
ている作業用アーム３がロボット本体１に取付けられた
とき、その作業用アーム固有の識別信号を作業管理制御
装置１５に向けて送出するように構成されており、これ
によって作業管理制御装置１５が誤った指令信号を送出
しないようにしている。

また、ロボット本体１と作業用アーム３との結合部分は
補助作業用アーム２による脱着交換作業の容易化を図る
ために、第４図に示すように構成された結合機構３０と
なっている。すなわち、この結合機構３０は、大きく別
けて、ロボット本体１側に設けられたソケツ＋−ｍ構３
１と、作業用アーム３側に設けられ上記ソケット機構３
１に嵌合結合するプラグ機構３２とで構成されている。

ソケッ＋−ｍ構３１は、ロボット本体１の側面に固定さ
れたフランジ状の筒体３３と、この筒体３３の内面に軸
方向に向けて突設されたキー３４と、ソケット機構３１
にプラグ機構３２を嵌合させた際にプラグ機構３２が容
易にぬけ出すのを防止するためのボール３５と、このボ
ール３５の一部を筒体３３の内面より内方に選択的に出
没させるボール押え機構３６と、ロボット本体１側に位
置する電源装置１４および作業管理制御装置１５と作業
用アーム３側に位置づる駆動制御装＠２７とを電気的に
接続するだめの接続ピン３７とで構成されている。なお
、前記ボール押え機構３６は、図示しないモータやシリ
ンダ等により歯車を介して図中実線矢印で示すように移
動できるように構成されており、図中右方向に移動した
ときには、ボール３５の一部分が筒体３３の内面より内
側に位置するようにボール３５を押圧し、また、図中左
方向に移動したときには、ボール３５に押圧力を作用さ
せないようにしている。そして、上記のような移動は、
作業管理制御ｌ装置１５からの指示によって行われる。

一方、前記プラグ機構３２は、前記筒体３３に僅かの間
隙をあけて嵌入する太さの凸部３８と、この凸部の外周
に設けられ前記ボール３５と係合する係合溝３９と、前
記キー３４が嵌入するキーｔＭ４０と、前記接続ビン３
７に嵌合して電気的な接続をなす接続プラグ４１とで構
成されている。なお、各作業用アーム３のプラグ機構は
全て上述した構成となっている。

このような構成であると、作業形態に応じて、その作業
を実施できる作業用アーム３を選択し、この選択された
作業用アーム３を第１図に示ずように補助作業用アーム
２でロボット本体１に取付ければ、目的とする作業を支
承な〈実施できることになる。そして、この場合には、
常時、ロボット本体１に取付けられているアームの数は
、補助作業用アーム２と、目的の作業を行なわせるため
の作業用アーム３との２本だけとなる。補助作業用アー
ム２は、主として作業用アーム３の交換に供されるもの
であるからそれ程の自由度を必要としない。また、作業
用アーム３は、指定された作業だけを行なえる自由度だ
け備えていればよいので、これもそれ程の自由度を必要
としない。このため、補助作業用アーム２と作業用アー
ム３とはそれ程複雑な構成にはならず、これらが大形化
するようなことはない。したがって、両アームを取付け
た状態での全体の大きさもそれほど大きくはならず、結
局、全体の大形化を招くことなく、しかも１台の装置で
多種類の作業を行なわせることがてき、実用性に富んだ
ロボット装置を（ｑることかできる。また、この実施例
の場合には、ロボット本体１側に設けられｌ〔作業管理
制御装置１５と作業用アーム３側に設けられた駆動制御
装置２７との間での信号の授受を多重化通信方式で行な
うようにしているので、ロボット本体１と作業用アーム
３との間の信号線の数を少なくでき、これによってロボ
ット本体１と作業用アーム３との間に設けられる脱着自
在な結合機構３０の構成を単純化できる利点もある。さ
らに、作業用アーム３をロボッＩ・本体１に取付けたと
き、上記作業用アーム３に内蔵された駆動制御措置２７
からその作業用アーム固有の識別信号を作業管理制御装
置１５に向けて送信するようにしているので、作業管理
制御装置１５側では実際にどの作業用アーム３が取付け
られたかを判断することがで、これによって誤った指令
信号の送出で作業用アーム３が破壊されるのを防止する
ことができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
なく、種々変形することができる。たとえば、各種の作
業工具は、その作業動作である回転、旋回、引張り、圧
縮等の共通ずる動作を必要とするものが多い。そこで、
これらの作業動作を整理し、同じ動作を必要とするもの
ごとにアームを共通化させ、作業工具を交換できるよう
にするとともに作業工具の作業動作が異なる毎にアーム
を交換するようにしてもよい。この場合、作業工具側に
マイクロコンピュータのような機能を有するものを搭載
することは困難であるから、アーム側のマイクロコンピ
ュータの指令によって作業工具は制御される。また、こ
の場合、各作業工具に、これらの工具が取付けられたと
き、その工具固有の識別信号を送出する要素を設け、ア
ームに接続された際どの工具が取付けられたかをアーム
側で判断できるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、作業用途の異な
った複数の作業用アームを作業形態に合せてロボット本
体に脱着自在に取付けられるようにしたので、従来の固
定式のものに比べて幅広い作業形態に対応可能となり、
作業範囲を拡大できるばかりか作業内容によりロボット
を交換する必要がないので作業能率を大幅に向上させる
ことができる。また、１台のロボット装置で複数種類の
作業を行なわせることができるので従来のように単機能
のロボット装置を複数台設ける場合に比べて経済的に有
利なロボット装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る作業用ロボット装置の
概略外観図、第２図は同装置に選択的に取付けられる別
の作業用アームの側面図、第３図は同装置の主要部の電
気回路図、第４図は同装置においてロボット本体と作業
用アームとを結合させる機構を説明すための図である。 １・・・ロボッ］・本体、２・・・多関節形補助作業用
アーム、３・・・多関節形作業用アーム、１１・・・胴
部、１２・・・頭部、１３・・・脚部、１４・・・電源
装置、１５・・・作業管理制御装置、２１．２２．２−
３・・・アクチュエータ、２４．２５．２６・・・セン
サー、２７・・・駆動制御装置、３０・・・結合機構。 第１図 ３ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　電源装置および作業管理制御装置を内蔵したロ
   ボット本体と、この本体に機械的および電気的に結合さ
   れ前記作業管理制御装置からの電気的指令信号にしたが
   った動作を行なう多関節形補助作業用アームと、前記ロ
   ボット本体に設けられ上記本体への機械的結合と前記作
   業管理制御装置および前記電Ｒ装置への電気的な結合と
   をなす脱着自在な結合ｍ構を構成する一方の要素と、前
   記結合機構を構成する他方の要素をそれぞれ有し前記多
   関節形補助作業用アームの動作によって上記他方の要素
   が前記一方の要素に結合されて前記ロボット本体に選択
   的に取付けられ前記作業管理制御装置からの電気的指令
   信号にしたがって動作する作業用途の異なった複数の多
   関節形作業用アームとを具備してなることを特徴とする
   作業用ロボット装置。 （２Ｊ　前記各多関節形作業用アームは、それぞれ前記
   電源装置から給電されて各関節を動作させるアクチュエ
   ータおよび前記作業管理制御装置からの指令信号にした
   がって上記アクチュエータを制御する駆動制御装置とを
   内蔵したものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の作業用ロボット装置。 （３前記作業管理制御装置および前記駆動制御装置は、
   両者間での信号の授受を多重化通信方式で行なうもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の作業
   用ロボット装置。 （牛　前記駆動制御装置は、この装置の搭載されている
   前記多関節作業用アームが前記ロボット本体に取付けら
   れたとき、そのアーム固有の識別信号を前記作業管理制
   御装置に向けて送信するものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項または第３項記載の作業用ロボット
   装置。