KR102000690B1 - 다관절 로봇 - Google Patents

Abstract

다관절 로봇은, 베이스와, 베이스에 지지된 2개 이상의 모듈을 구비하고 있다. 2개 이상의 모듈의 각각은, 지지 부재, 지지 부재에 제1 축선 둘레로 회동 가능하게 지지된 링크 부재, 및, 링크 부재에 설치되고 상기 링크 부재를 지지 부재에 대하여 제1 축선 둘레로 회동시키는 제1 구동 장치를 가지고 있다.

Description

다관절 로봇

본 발명은 다관절 로봇, 및 이 다관절 로봇이 구비하는 링크 중의 적어도 1개를 형성하고 있는 모듈에 관한 것이다.

종래부터, 복수의 아암 유닛을 연결하여 이루어지는 다관절 로봇이 알려져 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 베이스와 동일한 굵기의 원기둥 형상의 베이스 축부와, 베이스 축부에 형성된 D자형의 아암 배치 홈에 볼 베어링을 통해서 회동 자유롭게 연결된 제1 아암 부재와, 제1 아암 부재에 회동 자유롭게 연결된 제2 아암 부재로 이루어지는 아암 유닛을 복수 구비하며, 복수의 아암 유닛 중 하나의 아암 유닛의 베이스 축부와, 다른 아암 유닛의 베이스 축부를 착탈 자유롭게 결합할 수 있도록 한 다관절 로봇이 개시되어 있다. 상기 다관절 로봇에 의하면, 기본적으로는 복수의 아암 유닛을 구비한 멀티 아암 타입이면서, 필요에 따라 하나의 아암 유닛만의 싱글 아암 타입의 로봇으로 할 수도 있다고 하는 효과가 있다고 알려져 있다.

JP 1990-198782 A

상기 특허문헌 1의 다관절 로봇에서는, 아암 유닛의 증감은 가능하지만, 아암 유닛 자체를 요구에 따라서 다시 조립할 자유도는 없다.

본원의 발명자들은, 다관절 로봇의 커스터마이즈를 용이하게 하기 위해서, 다관절 로봇을 모듈화하는 것에 상도하였다. 그리고, 1개의 모듈과 링크 부재, 또는, 2개 이상의 모듈을 요구에 따라서 조합하는 것에 의해, 다관절 로봇을 구성할 수 있도록 하였다.

본 발명의 일양태에 관한 다관절 로봇의 모듈은, 지지 부재와, 상기 지지 부재에 제1 축선 둘레로 회동 가능하게 지지된 링크 부재와, 상기 링크 부재에 설치되고, 상기 링크 부재를 상기 지지 부재에 대하여 상기 제1 축선 둘레로 회동시키는 제1 구동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 일양태에 관한 다관절 로봇은, 베이스와, 베이스에 지지된 2개 이상의 모듈을 구비하며, 상기 2개 이상의 모듈의 각각이, 지지 부재, 상기 지지 부재에 제1 축선 둘레로 회동 가능하게 지지된 링크 부재, 및, 상기 링크 부재에 설치되고 상기 링크 부재를 상기 지지 부재에 대하여 상기 제1 축선 둘레로 회동시키는 제1 구동 장치를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 의하면, 1개의 모듈과 링크 부재, 또는, 2개 이상의 모듈을 요구에 따라서 조합하는 것에 의해, 다관절 로봇을 구성할 수 있다.

도 1은 표준 사양의 모듈의 개략 구성을 나타내는 평면도다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 단면의 개략도다.
도 3은 표준 사양에 축부재가 추가된 옵션 사양의 모듈의 개략 구성을 나타내는 평면도다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 단면의 개략도다.
도 5는 도 3에 나타내는 옵션 사양의 모듈의 변형예를 나타내는 측면 단면도다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 다관절 로봇의 개략 구성을 나타내는 측면도다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 다관절 로봇에 있어서의 모듈 편성의 일예를 나타내는 측면 단면도다.
도 8은 제1 실시 형태에 관한 다관절 로봇에 있어서의 모듈 편성의 변형예를 나타내는 측면 단면도다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 다관절 로봇의 개략 구성을 나타내는 측면도다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 다관절 로봇에 있어서의 모듈 편성의 일예를 나타내는 측면 단면도다.
도 11은 제2 실시 형태에 관한 다관절 로봇의 개략 구성을 나타내는 평면도다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 다관절 로봇의 변형예를 나타내는 측면도다.

이어서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 본 발명의 실시 형태에 관한 다관절 로봇은 회동 가능하게 연결된 적어도 2개의 링크를 구비한 수평 다관절 로봇으로서, 적어도 2개의 링크 중 적어도 1개가 본 발명의 일실시 형태에 관한 모듈로 구성되어 있다. 모듈은 표준 사양인 것 이외에, 옵션으로서 표준 사양에 1개의 축이 추가된 모듈 등, 고객의 요망에 따라서 적어도 1개의 옵션의 부품·장치를 표준 사양에 추가할 수 있다.

〔표준 사양의 모듈〕

도 1은 표준 사양의 모듈(2)의 개략 구성을 나타내는 평면도이며, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 단면의 개략도다. 한편, 도 2에서는 서보 모터(81)이 2점 쇄선으로 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일실시 형태에 관한 표준 사양의 모듈(2)은, 링크 부재(30)과, 제1 축선(L1)이 축심을 통과하고 있는 제1 축(31)(지지 부재)과, 제1 축(31)에 대하여 링크 부재(30)을 회동 가능하게 연결하는 베어링(32)과, 링크 부재(30)를 제1 축선(L1) 둘레로 제1 축(31)과 상대적으로 회동시키는 제1 구동 장치(33)로 대략 구성되어 있다. 바람직하게는, 링크 부재(30)는 제1 축선(L1) 둘레로 360°회전 가능하다.

링크 부재(30)는, 수평 방향으로 장척인 중공 형상의 박스이며, 다관절 로봇의 구성 요소인 링크로서의 외형을 이루고 있다. 링크 부재(30)는, 본체(30a)와, 본체(30a)와 체결구 등에 의해 결합된 덮개(30b)를 포함하는 복수의 부재에 의해 구성되어 있다. 링크 부재(30)는, 덮개(30b)를 제거하여 내부를 개방하는 것이 가능하며, 이와 같이 내부가 개방된 링크 부재(30)에 대하여 제1 구동 장치(33) 등의 내장물의 부착이나 배선 등의 작업이 행하여진다.

링크 부재(30)에는, 베이스단과 선단의 양쪽 모두에 있어서, 상하 양면에 개구부(30c)가 설치되어 있다. 개구부(30c)의 둘레 가장자리에는, 다른 모듈(2)의 제1 축(31)을 지지하거나, 후술하는 제2 축(41)을 회동 가능하게 지지하거나 하기 위한 지지부(30d, 30e)가 규정되어 있다. 지지부(30d, 30e)에는, 다른 모듈(2)의 제1 축(31) 등과 상기 지지부(30d, 30e)를 체결구로 체결하기 위한 복수의 체결 구멍(도시 생략)이 설치되어 있다. 지지부(30d, 30e)에 강도를 갖게 하기 위해서, 바람직하게는, 지지부(30d, 30e)가 링크 부재(30)의 다른 부분보다 두껍게 형성되어 있거나, 혹은, 지지부(30d, 30e)에 보강판이 설치되어 있다.

제1 축(31)의 상부(312)는, 링크 부재(30)의 베이스단의 하면에 설치된 개구부(30c)에 삽입되어 있다. 제1 축(31)은, 링크 부재(30)를 지지하는 지지 부재로서 기능한다. 제1 축(31)은, 일체적으로 형성되어 있거나, 또는, 분할 가능하게 구성되어 있다. 본 실시 형태에 관한 제1 축(31)은, 링크 부재(30)의 외측에 나타나는 하부(311)와, 링크 부재(30) 내에 삽입되는 상부(312)가, 제1 축선(L1)의 연장 방향으로 직렬적으로 결합되어 이루어진다. 제1 축(31)의 하부(311)는, 연결되는 모듈(2) 사이의 스페이서로서의 기능도 함께 구비하고 있다. 제1 축(31)의 상부(312)에는, 외측에 기어(313)가 피팅되어 고정되어 있다.

제1 축(31)은 전체적으로 중공축 형상으로서, 중공부에 부시(315)가 삽입되어 있다. 부시(315)의 내주측은 배선·배관 공간으로서 이용된다. 본 실시 형태에 관한 부시(315)의 내경은 일정하지만, 부시(315)는 상부의 내경이 상방을 향해서 점차 확대되는, 이른바, 상부가 나팔 형상으로 확대되는 내경을 갖는 중공축 형상체이여도 좋다. 이에 의해 배선·배관과 부시(315)와의 마찰이 경감되어, 배선·배관의 손상을 막을 수 있다.

제1 구동 장치(33)는, 링크 부재(30)의 내부에 설치되어 있다. 제1 구동 장치(33)는, 구동원인 서보 모터(81)와, 제1 축(31)의 기어(313)와 맞물려 있는 출력 기어(82)를 통해서 서보 모터(81)의 모터 출력을 제1 축(31)의 기어(313)에 전달하는 동력 전달 기구(83)를 대략 구비하고 있다. 출력 기어(82)는, 링크 부재(30)에 회동 가능하게 지지된 출력 축(84)에 고정되어 있거나 또는 출력 축(84)과 일체적으로 형성되어 있다. 동력 전달 기구(83)은, 복수의 기어로 구성되어 있고, 모터 출력의 회전 속도를 감속하여 출력 기어(82)에 출력하는 감속기로서의 기능도 함께 구비하고 있다. 한편, 제1 구동 장치(33)의 동작은 도시되지 않는 컨트롤러에 의해 제어되고 있으며, 제1 구동 장치(33)와 컨트롤러를 서로 접속시키는 케이블류는, 링크 부재(30) 내와 제1 축(31) 내를 따라 통과되어 있다.

〔옵션 사양의 모듈〕

상기 구성의 표준 사양의 모듈(2)은, 옵션으로서 선단에 제2 축(41)(축부재)을 추가할 수 있다. 이하, 특히 옵션 사양의 모듈을 표준 사양의 모듈(2)과 구별할 경우에는, 옵션 사양의 모듈에 대하여 참조 부호 "2A"를 이용하는 경우가 있다. 도 3은 옵션 사양의 모듈(2A)의 개략 구성을 나타내는 평면도이며, 도 4는 도 3의 IV-IV 단면의 개략도다. 한편, 도 4에서는 서보 모터(81)가 2점 쇄선으로 도시되어 있다.

도 3 및 4 에 나타내는 바와 같이, 옵션 사양의 모듈(2A)에는, 전술한 표준 사양의 모듈(2)에 제2 축(41)이 추가되어 있다. 구체적으로는, 옵션 사양의 모듈(2A)은, 전술한 표준 사양의 모듈(2)의 구성에 추가하여, 링크 부재(30)에 삽입된 제2 축(41)과, 링크 부재(30)에 제2 축(41)을 회동 가능하게 연결하는 베어링(42)과, 제2 축(41)을 링크 부재(30)에 대하여 상기 제2 축(41)의 축심을 통과하는 제2 축선(L2)을 회동 중심으로 하여 회동시키는 제2 구동 장치(43)를 구비하고 있다. 한편, 제1 축선(L1)과 제2 축선(L2)은 평행하며, 본 실시 형태에 관한 제1 축선(L1)과 제2 축선(L2)은 수직으로 연장되어 있다.

제2 축(41)은, 링크 부재(30)의 선단의 상면에 설치된 개구부(30c)에 삽입되어 있고, 그 개구부(30c)의 둘레 가장자리부에 규정된 지지부(30e)에 베어링(42)을 통해서 회동 가능하게 지지되어 있다. 바람직하게는, 제2 축(41)은, 링크 부재(30)에 대하여 제2 축선(L2) 둘레로 360°회전 가능하다.

제2 축(41)은, 일체적으로 형성되어 있거나, 또는, 분할 가능하게 구성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 링크 부재(30)의 외측에 나타나는 부분(411)과, 링크 부재(30) 내에 삽입되는 부분(412)이, 제2 축(41)의 축심의 연장 방향으로 직렬적으로 결합되어 이루어진다. 제2 축(41)의 링크 부재(30) 내에 삽입되는 부분(412)에는, 외측에 기어(413)가 피팅되어 고정되어 있다. 제2 축(41)은 전체적으로 중공축 형상으로서, 중공부에 부시(415)가 삽입되어 있다. 부시(415)의 내주측은 배선·배관 공간으로서 이용된다.

제2 축(41)의 링크 부재(30)의 외측에 나타나는 부분(411)에는 예컨대, 다른 링크 부재를 연결할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 제2 축(41)의 링크 부재(30)의 외측에 나타나는 부분(411)에, 평판 형상의 링크 부재(51)의 베이스단이 고정되어 있다. 이 링크 부재(51)는, 제2 축(41)과 일체적으로 거동하며, 제2 구동 장치(43)에 의해 제2 축선(L2) 둘레로 회전 구동된다.

제2 구동 장치(43)는 링크 부재(30)의 내부에 설치되어 있다. 한편, 본 실시 형태의 모듈(2A)에서는, 커스터마이즈가 용이하도록, 링크 부재(30)의 내부에 미리 제2 구동 장치(43)가 배치되기 위한 공간이 규정되어 있다. 제2 구동 장치(43)는 제1 구동 장치(33)와 거의 유사한 구성이며, 제1 구동 장치(33)과 제2 구동 장치(43)에 있어서 공통되는 기능을 갖는 부재에는 동일한 참조 부호가 붙여져 있다. 제2 구동 장치(43)는, 구동원인 서보 모터(81)와, 제2 축(41)의 기어(413)와 맞물려 있는 출력 기어(82)를 통해서 서보 모터(81)의 모터 출력을 제2 축(41)의 기어(413)에 전달하는 동력 전달 기구(83)을 대략 구비하고 있다.

상기 구성의 모듈(2A)에서는, 제2 축(41)은 링크 부재(30)의 상면으로부터 상방으로 돌출되어 있지만, 모듈(2A)을 제2 축(41)을 링크 부재(30)의 하면으로부터 하방으로 돌출되도록 변형하는 것도 가능하다. 이하, 특히 옵션 사양의 모듈(2A)의 변형예를 표준 사양의 모듈(2)이나 옵션 사양의 모듈(2A)과 구별할 경우에는, 옵션 사양의 모듈의 변형예에 대하여 참조 부호 "2A'"를 이용하는 경우가 있다. 도 5에서는, 도 3에 나타내는 옵션 사양의 모듈(2A)의 변형예(모듈(2A'))의 측면 단면도가 도시되어 있다.

도 5에 나타내는 옵션 사양의 모듈(2A')에서는, 제2 축(41)이 링크 부재(30)의 선단측의 하면에 설치된 개구부(30c)에 삽입되어 있고, 이 개구부(30c)의 주위에 규정된 지지부(30e)에 베어링(42)을 통해서 제2 축(41)이 회동 가능하게 지지되어 있다. 링크 부재(30)의 내부에 위치하는 제2 축의 상부에는 외측에 기어(413)가 피팅되어 고정되어 있고, 이 기어(413)는 제2 구동 장치(43)의 출력 기어(82)와 맞물려 있다. 또한, 링크 부재(30)의 하면으로부터 하방으로 돌출되어 있는 제2 축(41)의 하부에는, 별도의 링크 부재(51)가 고정되어 있다. 따라서, 이와 같은 구성의 모듈(2A')에서는, 별도의 링크 부재(51)는 모듈(2A')의 하방에 연결되어 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 모듈(2)은, 제1 축(31)(지지 부재)과, 제1 축(31)에 제1 축선(L1) 둘레로 회동 가능하게 지지된 링크 부재(30)와, 링크 부재(30)에 설치되고 상기 링크 부재(30)를 제1 축(31)에 대하여 제1 축선(L1) 둘레로 회동시키는 제1 구동 장치(33)를 구비하고 있다.

추가로, 본 실시 형태의 모듈(2)은, 그 모듈(2)과 실질적으로 동일한 구성을 갖는 다른 모듈과 연결 가능하며, 모듈(2)의 링크 부재(30)에, 제1 축선(L1)끼리가 실질적으로 일치하도록 다른 모듈의 제1 축(31)을 지지하기 위한 지지부(30d)와, 제1 축선(L1)끼리가 실질적으로 일치하지 않도록 다른 모듈의 제1 축(31)을 지지하기 위한 지지부(30e)가 규정되어 있다. 본 실시 형태의 모듈(2)에서는, 커스터마이즈가 용이하도록, 링크 부재(30)에 지지부(30d) 및 지지부(30e)의 양쪽 모두가 규정되어 있지만, 이들 중 적어도 한쪽이 규정되어 있어도 좋다. 한편, 상기에 있어서 "실질적으로 동일한 구성을 갖는 다른 모듈"에는, 기본 사양의 모듈(2)로 한정되지 않고, 제1 축(31), 링크 부재(30), 및, 제1 구동 장치(33)를 기본 구성으로서 포함하는 모듈이 포함된다. 예컨대, 상기 다른 모듈에는, 기본 사양의 모듈(2)에 적어도 1개의 옵션 부품이나 장치가 추가된 것, 기본 사양의 모듈(2)의 링크 부재(30)나 제1 축(31)의 적어도 일부분의 형상이 변경된 것 등이 넓게 포함된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관한 모듈(2)은, 다관절 로봇의 구성 단위로서 제1 축(31), 링크 부재(30), 및 제1 구동 장치(33)를 구비하고 있으며, 이들을 1개의 조립체로서 취급하는 것이 가능하다. 그리고, 1개의 모듈(2)과 다른 링크 부재(51), 또는, 2개 이상의 모듈(2)을 요구에 따라서 조합하는 것에 의해, 다관절 로봇을 구성할 수 있다. 다관절 로봇이 모듈(2)로 편성되어 있으므로, 모듈(2)의 수를 증감시키거나, 다른 양태의 모듈(2)로 교환하거나 하는 것에 의해, 사용자의 요망에 따라서 커스터마이즈된 다관절 로봇을 용이하게 제공할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 모듈(2)에서는, 제1 구동 장치(33)가, 제1 축(31)에 설치된 제1 기어(313)와, 서보 모터(81)와, 제1 기어(313)와 맞물리는 제2 기어(82)를 포함하고 또한 서보 모터(81)의 출력을 제2 기어(82)를 통해서 제1 기어(313)에 전달하는 동력 전달 기구(83)를 가지고 있다.

상기 구성의 제1 구동 장치(33)에 있어서, 제2 기어(82)가 서보 모터(81)로부터 전달된 동력에 의해 회전하면, 제2 기어(82)가 제1 기어(313)의 주위를 회전한다. 이에 의해, 제2 기어(82)를 지지하고 있는 링크 부재(30)는, 제1 축선(L1)을 중심으로 하여 제1 축(31)에 대하여 회동한다. 이와 같이, 링크 부재(30)가 제1 축(31)의 둘레를 회동하도록 구성되어 있으므로, 모듈(2)을 연결되는 다른 모듈(2)의 간섭을 받지 않고서 제1 축선(L1) 둘레로 회전시킬 수 있다. 또한, 모듈(2)을 링크 부재(30), 제1 축(31) 및 제1 구동 장치(33)의 조립체로서 취급하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태의 옵션 사양의 모듈(2A, 2A')은, 링크 부재(30)에 제1 축선(L1)과 평행한 제2 축선(L2) 둘레로 회동 가능하게 지지된 제2 축(41)(축부재)과, 링크 부재(30)에 설치되고 제2 축(41)을 링크 부재(30)에 대하여 제2 축선(L2) 둘레로 회동시키는 제2 구동 장치(43)를 추가로 구비하고 있다.

이와 같이, 본 실시 형태의 모듈(2)은, 2개의 축(즉, 제1 축(31) 및 제2 축(41))과 그 구동 장치(즉, 제1 구동 장치(33) 및 제2 구동 장치(43))를 일체적으로 구비한 모듈로서 구성하는 것도 가능하다. 이에 의해, 모듈(2)을 조합하여 구성할 수 있는 다관절 로봇의 바리에이션이 넓어진다. 또한, 이 모듈(2)에서는 2개의 축과 그 구동 장치가 1개의 링크 부재(30)에 지지되어 있으므로, 이 링크 부재(30)의 하류측에 연결되는 다른 링크에 제2 축(41) 둘레의 회전을 위한 구동 장치를 생략하는 것이 가능하다. 이에 의하면, 하류측에 연결되는 다른 링크로서, 예컨대, 구동 장치를 탑재하지 않는 얇고 가느다란 링크 부재나, 강성이 낮은 링크 부재를 채용하는 것이 가능하게 된다.

〔다관절 로봇의 구성예〕

이하에서는, 상기 모듈(2)을 이용한 다관절 로봇의 구성예를 설명한다.

〔다관절 로봇의 제1 실시 형태〕

도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 다관절 로봇(10A)의 개략 구성을 나타내는 측면도다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 다관절 로봇(10A)는, 베이스(20)와, 베이스(20)에 지지된 로봇 아암(3)과, 로봇 아암(3)의 손목에 부착된 로봇 핸드(5)와, 로봇 아암(3)과 로봇 핸드(5)의 동작을 제어하는 컨트롤러(6)을 구비하고 있다. 로봇 아암(3)은, 베이스(20)에 수평 방향으로 회동 가능하게 연결된 제1 링크(21)과, 제1 링크(21)의 선단부에 수평 방향으로 회동 가능하게 연결된 제2 링크(22)와, 제2 링크(22)의 선단부에 수평 방향으로 회동 가능하게 연결된 제3 링크(23)을 구비하고 있다.

도 7은 제1 실시 형태에 관한 다관절 로봇(10A)에 있어서의 모듈 편성의 일예를 나타내는 측면 단면도다. 도 7에 나타내는 다관절 로봇(10A)의 로봇 아암(3)은, 제1 링크(21)로서의 기본 사양의 모듈(2), 제2 링크(22)로서의 옵션 사양의 모듈(2A), 및, 제3 링크(23)로서의 평판 형상의 링크 부재(51)를 직렬적으로 연결하는 것에 의해 편성되어 있다.

제1 링크(21)의 모듈(2)의 제1 축(31)의 하단은 베이스(20)에 고정되어 있다. 제2 링크(22)의 모듈(2A)의 제1 축(31)의 하단은, 제1 링크(21)의 모듈(2)의 링크 부재(30)의 선단측 상면에 고정되어 있다. 제3 링크(23)의 링크 부재(51)의 베이스단은 제2 링크(22)의 모듈(2A)의 제2 축(41)에 고정되어 있다.

제1 링크(21)의 모듈(2)과 제2 링크(22)의 모듈(2A)의 쌍방 모두에 있어서, 링크 부재(30)의 베이스단측 상면의 개구는 모자 형상의 캡(61)으로 막혀져 있다. 캡(61)에 의해 상방으로 확장된 링크 부재(30)의 내부 공간은 배선이나 배관을 위해서 이용된다. 또한, 제1 링크(21)의 모듈(2)과 제2 링크(22)의 모듈(2A)의 쌍방 모두에 있어서, 링크 부재(30)의 선단측 하면의 개구는 원형의 폐색판(62)으로 막혀져 있다.

제1 링크(21)의 모듈(2)의 내부와 베이스(20)의 내부는, 베이스(20)의 상면에 설치된 개구와, 이 개구 위에 스탠딩된 모듈(2)의 제1 축(31)의 부시(315)에 의해 서로 연통되어 있다. 또한, 제1 링크(21)의 모듈(2)의 내부와 제2 링크(22)의 모듈(2A)의 내부는, 모듈(2)의 링크 부재(30)의 선단의 개구부(30c)와, 이 개구부(30c) 위에 스탠딩된 모듈(2A)의 제1 축(31)의 부시(315)에 의해 서로 연통되어 있다. 이와 같이, 베이스(20), 제1 링크(21), 제2 링크(22)의 내부 공간은 연통되어 있고, 이 내부공간이 배선·배관을 위해서 이용되고 있다. 링크 부재(51)에는, 베이스(20)로부터 제1 링크(21) 및 제2 링크(22)의 내부를 따라 통과되어, 제2 링크(22)의 선단으로부터 외부로 인출된 배선이나 배관을 묶는 배선 테이블(52)이 설치되어 있다.

상기 구성의 로봇 아암(3)에서는, 제1 링크(21)로서 기본 사양의 모듈(2)이 이용되고 있지만, 이 기본 사양의 모듈(2) 대신에 옵션 사양의 모듈(2A)이 이용되고 있어도 좋다. 그래서, 제1 링크(21)로서 옵션 사양의 모듈(2A)이 이용된 경우의, 제1 실시 형태에 관한 다관절 로봇(10A)의 모듈 편성의 변형예를 설명한다.

도 8은 제1 실시 형태에 관한 다관절 로봇에 있어서의 모듈 편성의 변형예를 나타내는 측면 단면도다. 도 8에 나타내는 다관절 로봇(10A)의 로봇 아암(3)은, 제1 링크(21)로서의 옵션 사양의 모듈(2A), 제2 링크(22)로서의 옵션 사양의 모듈(2A), 및, 제3 링크(23)로서의 다른 링크 부재(51)을 직렬적으로 연결하는 것에 의해 편성되어 있다.

제1 링크(21)의 모듈(2A)의 제1 축(31)의 하단은 베이스(20)에 고정되어 있다. 제1 링크(21)의 모듈(2A)의 제2 축(41)의 상단은, 제2 링크(22)의 모듈(2A)의 제1 축(31)의 하단과 연결되어 있다. 제2 링크(22)의 모듈(2A)의 제2 축(41)의 상단에는, 제3 링크(23)의 링크 부재(51)의 베이스단이 고정되어 있다.

상기 변형예와 같이, 옵션 사양의 모듈(2A)이 직렬적으로 연결된 로봇 아암(3)에서는, 제1 링크(21)와 베이스(20)를 연결하고 있는 관절은 1개의 구동 장치(33)로부터의 출력으로 움직여지지만, 제1 링크(21)와 제2 링크(22)를 연결하고 있는 관절은 2개의 구동 장치(33, 43)의 합성 출력으로 움직여진다. 로봇 아암(3)의 말단을 향할수록 관절에 빠른 동작이 요구되는 경우가 있으며, 이러한 경우에 상기 변형예에 관한 구성이 유리하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 다관절 로봇(10A)은, 베이스(20)와, 베이스(20)에 지지된 2개 이상의 모듈(2)을 구비하고 있다. 그리고, 2개 이상의 모듈(2)의 각각이, 제1 축(31)(지지 부재), 제1 축(31)에 제1 축선(L1) 둘레로 회동 가능하게 지지된 링크 부재(30), 및, 링크 부재(30)에 설치되고 상기 링크 부재(30)를 제1 축(31)에 대하여 제1 축선(L1) 둘레로 회동시키는 제1 구동 장치(33)를 가지고 있다.

그리고, 2개 이상의 모듈(2)은, 제1 축선(L1)끼리가 실질적으로 일치하지 않도록 제1 축선(L1)의 연장 방향으로 나란히 배치되어 있다. 이에 의해, 2개 이상의 모듈(2)을 이용해서 다관절 로봇(10A)의 로봇 아암(3)이 구성되어 있다.

본 실시 형태에서는, 2개 이상의 모듈(2)이, 베이스(20)에 고정된 제1 축(31)을 갖는 제1의 모듈(즉, 제1 링크(21)의 모듈(2))과, 자신 이외의 모듈의 링크 부재(즉, 제1 링크(21)의 링크 부재(30))에 고정된 제1 축(31)을 갖는 제2 모듈(즉, 제2 링크(22)의 모듈(2))을 포함하고 있다. 한편, 이 제2 모듈의 선단측에, 이 제2 모듈의 링크 부재(30)에 고정된 제1 축(31)을 갖는 별도의 제2 모듈이 설치되어도 좋다. 즉, 로봇 아암(3)이 직렬적으로 반복된 복수의 모듈(2)을 구비하고 있어도 좋다.

〔다관절 로봇의 제2 실시 형태〕

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 다관절 로봇(10B)을 설명한다. 도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 다관절 로봇(10B)의 개략 구성을 나타내는 측면도이며, 도 10은 제2 실시 형태에 관한 다관절 로봇(10B)에 있어서의 모듈 편성의 일예를 나타내는 측면 단면도이며, 도 11은 제2 실시 형태에 관한 다관절 로봇(10B)의 개략 구성을 나타내는 평면도다. 한편, 본 실시 형태의 설명에 있어서는, 전술한 제1 실시 형태와 동일 또는 유사한 부재에는 도면에 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략하는 경우가 있다.

도 9 및 도 10에 나타내는 다관절 로봇(10B)는, 베이스(20)와, 베이스(20)에 지지된 2개의 로봇 아암(3A, 3B)과, 각 로봇 아암(3A, 3B)의 손목에 부착된 로봇 핸드(5)와, 로봇 아암(3A, 3B)과 로봇 핸드(5)의 동작을 제어하는 컨트롤러(6)를 구비하고 있다.

2개의 로봇 아암(3A, 3B)은 공통되는 구성을 가지고 있으며, 2개의 로봇 아암(3A, 3B)의 각각은, 제1 링크(21)과, 제1 링크(21)의 선단에 연결된 제2 링크(22)를 구비하고 있다. 2개의 로봇 아암(3A, 3B)의 제1 링크(21)의 베이스단은 동일 축선 위에 배치되어 있고, 한 쪽의 로봇 아암(3A)의 제1 링크(21)와 다른 쪽의 로봇 아암(3)의 제1 링크(21)는 고저차를 가지면서 배치되어 있다. 이하에서는, 2개의 로봇 아암 중 하방에 위치하는 로봇 아암을 제1 아암(3A)으로 하고, 상방에 위치하는 로봇 아암을 제2 아암(3B)으로 한다.

제1 아암(3A)에서는, 제1 링크(21)로서 옵션 사양의 모듈(2A)이 이용되고, 제2 링크(22)로서 평판 형상의 링크 부재(51)가 이용되어 있다. 제1 링크(21)의 모듈(2A)의 제1 축(31)의 하단은 베이스(20)에 고정되어 있다. 한편, 도 11에 나타내는 바와 같이, 베이스(20)의 상면에는 마름모꼴형상의 개구부(19)가 설치되어 있고, 이 개구부(19)의 범위 내에서 제1 축(31)의 베이스(20)에 대한 부착 위치를 변경하는 것이 가능하다. 즉, 제1 링크의 모듈(2A)의 제1 축선(L1)의 위치를, 개구부(19)의 범위 내에서 선택할 수 있다. 제1 링크(21)의 모듈(2A)의 제2 축(41)에는, 제3 링크(23)의 링크 부재(51)의 베이스단이 고정되어 있다.

제2 아암(3B)에서는, 제1 링크(21)로서 옵션 사양의 모듈(2A')이 이용되고, 제2 링크(22)로서 평판 형상의 링크 부재(51)가 이용되고 있다. 제1 링크(21)의 모듈(2A')의 제1 축(31)의 하단은, 제1 아암(3A)의 제1 링크(21)의 모듈(2A)의 링크 부재(30)에 고정되어 있다. 제1 링크(21)의 모듈(2A')의 제2 축(41)에는, 제3 링크(23)의 링크 부재(51)의 베이스단이 고정되어 있다.

상기 구성의 다관절 로봇(10B)에서는, 제2 아암(3B)의 제1 링크(21)의 제1 축(31)이, 제1 아암(3A)의 제1 링크(21)의 링크 부재(30)에 고정되어 있다. 즉, 다관절 로봇(10B)는, 자신 이외의 모듈(2)의 링크 부재(30)에 고정된 제1 축(31)을 갖는 모듈(2)을 포함하고 있다. 이러한 다관절 로봇(10B)에서는, 제1 아암(3A)이 제1 축선(L1)을 중심으로 하여 회동하면, 이 움직임에 동반하여 제2 아암(3B)도 제1 축선(L1)을 중심으로 하여 회동한다. 그 때문에, 컨트롤러(6)로부터 제2 아암(3B)의 제1 구동 장치(33)에 부여되는 제어 신호에는, 제1 아암(3A)의 제1 축선(L1) 둘레의 회동을 상쇄시키는 성분이 포함되어 있다. 예컨대, 제1 아암(3A)을 제1 축선(L1) 둘레로 90도 회전시킴과 함께 제2 아암(3B)을 외관상 정지시키기 위해서는, 제1 아암(3A)을 제1 축선(L1) 둘레로 90도 회전시킴과 함께 제2 아암(3B)을 제1 축선(L1) 둘레로 -90도 회전시킨다.

상기 구성의 다관절 로봇(10B)에서는, 2개의 로봇 아암(3A, 3B)의 베이스단부가 단순하게 상하로 연결되는 것에 의해 더블 아암이 형성되어 있으므로, 로봇 아암(3)을 증가시켜 더욱 아암을 많게 하거나, 로봇 아암(3)의 수를 줄여서 싱글 아암으로 하거나 하는 커스터마이즈를 용이하게 행할 수 있다. 예컨대, 도 12에는, 도 9에 나타낸 다관절 로봇(10B)의 2개의 로봇 아암(3A, 3B) 중 한 쪽을 제거한 다관절 로봇(10B')이 도시되어 있다. 다관절 로봇(10B')에서는, 베이스(20)와, 베이스(20)에 지지된 상기 제2 아암(3B)을 구비하고 있다. 다관절 로봇(10B')은, 제2 아암(3B) 대신에 상기 제1 아암(3A)을 구비하고 있어도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 다관절 로봇(10B)은, 베이스(20)와, 베이스(20)에 지지된 2개 이상의 모듈(2)을 구비하고 있다. 그리고, 2개 이상의 모듈(2)의 각각이, 제1 축(31)(지지 부재), 제1 축(31)에 제1 축선(L1) 둘레로 회동 가능하게 지지된 링크 부재(30), 및, 링크 부재(30)에 설치되고 상기 링크 부재(30)를 제1 축(31)에 대하여 제1 축선(L1) 둘레로 회동시키는 제1 구동 장치(33)를 가지고 있다.

그리고, 2개 이상의 모듈(2)은, 제1 축선(L1)끼리가 실질적으로 일치하도록 제1 축선(L1)의 연장 방향으로 나란히 배치되어 있다. 이에 의해, 2개 이상의 모듈(2)을 이용하여 더블 아암의 다관절 로봇(10B)이 구성되어 있다.

본 실시 형태에서는, 2개의 모듈(2)이 제1 축선(L1)끼리가 실질적으로 일치하도록 상하 고저차를 두고서 배치되어 있지만, 3개 이상의 복수의 모듈(2)이 제1 축선(L1)끼리가 실질적으로 일치하도록 상하 고저차를 두고서 배치되어 있어도 좋다.

또한, 본 실시 형태에 관한 다관절 로봇(10B)에서는, 각 로봇 아암(3A, 3B)이 1개의 모듈(2)과 링크 부재(51)로 편성되어 있지만, 로봇 아암(3A, 3B) 중 적어도 한 쪽이 2개 이상의 복수의 모듈(2)을 포함하여 편성되어 있어도 좋다. 이 경우, 로봇 아암(3A, 3B) 중 적어도 한 쪽을, 예컨대, 제1 링크로서의 모듈(2)과, 제2 링크로서의 모듈(2)과, 제3 링크로서의 평판 형상의 링크 부재(51)로 편성하는 것이 가능하다.

이상의 본 발명의 호적한 실시 형태 및 변형예의 설명으로부터, 당업자에게 있어서는 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시 형태가 명백하다. 따라서, 상기 설명은, 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 최선의 양태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 일탈하지 않고서, 그 구조 및/또는 기능의 상세를 실질적으로 변경할 수 있다.

2: 모듈
3: 로봇 아암
5: 로봇 핸드
6: 컨트롤러
10A, 10B: 다관절 로봇
20: 베이스
21: 제1 링크
22: 제2 링크
30: 링크 부재
31: 제1 축(지지 부재)
32: 베어링
33: 제1 구동 장치
41: 제2 축(축부재)
42: 베어링
43: 제2 구동 장치
51: 링크 부재
52: 배선 테이블
L1: 제1 축선
L2: 제2 축선

Claims (11)

1. 베이스와,
   베이스에 지지된 제1 모듈 및 상기 제1 모듈에 연결된 제2 모듈을 포함하는 2개 이상의 모듈을 구비하며,
   상기 모듈의 각각이, 지지 부재, 상기 지지 부재에 해당 모듈에 규정된 제1 축선 둘레로 회동 가능하게 지지된 링크 부재, 및, 상기 링크 부재의 내부에 설치되고 상기 링크 부재를 상기 지지 부재에 대하여 상기 제1 축선 둘레로 회동시키는 제1 구동 장치를 갖고,
   상기 제1 모듈의 상기 링크 부재에 상기 제2 모듈의 상기 지지 부재가 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 모듈 및 상기 제2 모듈은, 상기 제1 축선끼리가 일치하도록 상기 제1 축선의 연장 방향으로 나란히 배치되어 있고, 상기 제1 모듈의 상기 링크 부재에 상기 제2 모듈의 상기 지지 부재를 지지하는 제1 지지부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 모듈 및 상기 제2 모듈은, 상기 제1 축선끼리가 일치하지 않도록 상기 제1 축선의 연장 방향으로 나란히 배치되어 있고, 상기 제1 모듈의 상기 링크 부재에 상기 제2 모듈의 상기 지지 부재를 지지하는 제2 지지부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 모듈의 각각은,
   상기 링크 부재에 상기 제1 축선과 평행한 제2 축선 둘레로 회동 가능하게 지지된 축부재와,
   상기 링크 부재의 내부에 설치되고, 상기 축부재를 상기 링크 부재에 대하여 상기 제2 축선 둘레로 회동시키는 제2 구동 장치를 추가로 구비하며,
   상기 링크 부재는, 상기 제2 축선과 직교하는 두 개의 면 중 어느 하나의 면에 설치된 제1 개구부와, 상기 두 개의 면 중 다른 하나의 면에 설치된 제2 개구부를 갖고,
   상기 축부재는, 상기 링크 부재로부터 상기 제1 개구부를 통하여 돌출한 상태와, 상기 링크 부재로부터 상기 제2 개구부를 통하여 돌출한 상태로 변형 가능한 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 구동 장치가, 상기 지지 부재에 설치된 제1 기어와, 서보 모터와, 상기 제1 기어와 맞물리는 제2 기어를 포함하고 또한 상기 서보 모터의 출력을 상기 제2 기어에 전달하는 동력 전달 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

Images