JP2021160055A - Drive unit, robot device, communication device, control method of drive unit, control method of robot device, communication method of communication device, manufacturing method of article using robot device, control program and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device.
近年、製品を製造する生産ラインにおいて、生産装置として多関節のロボットアームを備えたロボット装置が用いられている。この種のロボットアームは、エンドエフェクタとして先端に、例えば把持装置としてのロボットハンドや、その他の工具などのツールを設けてワークを操作し、工業製品やその部品などの物品の製造を行う。 In recent years, a robot device equipped with an articulated robot arm has been used as a production device in a production line for manufacturing products. This type of robot arm is provided with a tool such as a robot hand as a gripping device or other tools at the tip as an end effector to operate a work, and manufactures articles such as industrial products and parts thereof.
エンドエフェクタとして機能するロボットハンドには、ワークを把持するための指部が設けられており、ロボットハンドに内蔵されたモータの回転力をギアにより直線動作へ変換して指部に伝えワークを把持する。 The robot hand that functions as an end effector is provided with fingers for gripping the work, and the rotational force of the motor built into the robot hand is converted into linear motion by gears and transmitted to the fingers to grip the work. do.
エンドエフェクタに内蔵されるモータとして例えばACサーボモータ、ステッピングモータ、DCモータ等が用いられる。従来、エンドエフェクタに内蔵されたモータの制御を行うための制御信号を、モータに送信する場合、ロボットアーム内に通信ケーブルを引き回し、通信ケーブルを介して行うことが一般的であった。 As the motor built in the end effector, for example, an AC servo motor, a stepping motor, a DC motor, or the like is used. Conventionally, when a control signal for controlling a motor built in an end effector is transmitted to a motor, it is common to route a communication cable in the robot arm and perform the control signal via the communication cable.
しかしながら、ロボットアームは常に動いているため、ロボットアーム内部で使用する通信ケーブルには耐屈曲性が要求される。またロボットハンドの制御においては、指部の数や搭載するセンサの数により様々な信号を送るため、通信ケーブルの本数が多くなってしまう。そのため通信ケーブルの耐屈曲性がさらに落ちるという課題があった。特にロボットアームの関節部は駆動源が備えられており、リンク間で常に回転または揺動動作が行われるため、通信ケーブルを配線するのが困難である。このような配線に関する課題はロボット装置だけでなく種々の生産装置においても存在している。 However, since the robot arm is constantly moving, the communication cable used inside the robot arm is required to have bending resistance. Further, in the control of the robot hand, since various signals are sent depending on the number of fingers and the number of sensors mounted on the robot hand, the number of communication cables increases. Therefore, there is a problem that the bending resistance of the communication cable is further lowered. In particular, the joint portion of the robot arm is provided with a drive source, and rotation or swinging motion is constantly performed between the links, so that it is difficult to wire a communication cable. Problems related to such wiring exist not only in robot devices but also in various production devices.
上記のような課題に対し、特許文献1では、ロボットアームの関節部で無線通信の一つである光通信によりロボット装置の無線通信を行う方法が述べられている。関節部を構成する構造体に囲われた空間内で発光素子により送信し、空間内を伝送した光を受光素子により受信する。ロボットアームの関節部で無線伝送を行えば、動きの激しい関節部に通信ケーブルを配線する必要がなくなるため、上記課題を解決することができる。 In response to the above problems, Patent Document 1 describes a method of performing wireless communication of a robot device by optical communication, which is one of wireless communication, at a joint portion of a robot arm. The light is transmitted by the light emitting element in the space surrounded by the structure constituting the joint portion, and the light transmitted in the space is received by the light receiving element. If wireless transmission is performed at the joints of the robot arm, it is not necessary to wire a communication cable to the joints that move rapidly, so that the above problems can be solved.
しかしながら特許文献1に記載の技術は、関節がある特定の位置に位置していなければ送信部と受信部が対向しない構成となっている。そのため、関節が回転している最中に通信を行うとなると、送信部と受信部が向かい合わない状況が生じるため無線通信の安定性を低減してしまう可能性がある。 However, the technique described in Patent Document 1 has a configuration in which the transmitting unit and the receiving unit do not face each other unless the joint is located at a specific position. Therefore, if communication is performed while the joint is rotating, the transmitting unit and the receiving unit may not face each other, which may reduce the stability of wireless communication.
上記課題を鑑み、本発明は、第1リンクと、第2リンクと、電波を送信および受信が可能な第1電波装置と、電波を送信および受信が可能な第2電波装置と、を備え、前記第1電波装置および前記第2電波装置は、前記第1リンクまたは前記第2リンクの回転範囲において前記第1リンクまたは前記第2リンクがどの位置に位置したとしても、前記第1電波装置から送信された電波が前記第2電波装置に到達するように前記第1リンクまたは前記第2リンクにそれぞれ設けられている、ことを特徴とする駆動装置を採用した。 In view of the above problems, the present invention includes a first link, a second link, a first radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves, and a second radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves. The first radio wave device and the second radio wave device are from the first radio wave device regardless of the position of the first link or the second link in the rotation range of the first link or the second link. A drive device characterized in that the transmitted radio waves are provided on the first link or the second link so as to reach the second radio wave device is adopted.
本発明によれが無線通信の安定性を向上させることができる。 According to the present invention, the stability of wireless communication can be improved.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す構成はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The configuration shown below is merely an example, and for example, a person skilled in the art can appropriately change the detailed configuration without departing from the spirit of the present invention. Further, the numerical values taken up in the present embodiment are reference numerical values and do not limit the present invention.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態におけるロボット装置100を、XYZ座標系の任意の方向から見た平面図である。なお以下の図面において、図中の矢印X、Y、Zはロボット装置100全体の座標系を示す。一般に、ロボット装置を用いたロボットシステムでは、XYZ3次元座標系は、設置環境全体のグローバル座標系の他に、制御の都合などによって、ロボットハンド、指部などに関して適宜ローカル座標系を用いる場合がある。本実施形態ではロボット装置100全体の座標系をXYZ、ローカル座標系をxyzで表すものとする。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a plan view of the
図1に示すように、ロボット装置100は、多関節のロボットアーム本体200、ロボットハンド本体300、ロボット装置全体の動作を制御する制御装置400を備えている。
As shown in FIG. 1, the
また、制御装置400に教示データを送信する教示装置としての外部入力装置500を備えている。外部入力装置500の一例としてティーチングペンダントが挙げられ、作業者がロボットアーム本体200やロボットハンド本体300の位置を指定するのに用いる。
Further, an
本実施形態では、エンドエフェクタとしてロボットアーム本体200の先端部に設けられるものが、ロボットハンドである場合について説明するが、これに限定するものではなく、ツール等であってもよい。
In the present embodiment, the case where the end effector provided at the tip of the robot arm
ロボットアーム本体200の基端となるリンク201は、基台210に設けられている。
The
ロボットハンド本体300は、部品やツール等の対象物を把持するものである。本実施形態のロボットハンド本体300は不図示の駆動機構およびモータ311により2本の指部を開閉し、ワークの把持ないし開放を行う。ワークをロボットアーム本体200に対して相対的に変位させないように把持できれば良い。
The
またロボットハンド本体30には、モータ311の駆動を制御するためのハンド用モータドライバ301が内蔵されている。
Further, the
ロボットハンド本体300はリンク204に接続され、リンク204が回転することで、ロボットハンド本体300も回転させることができる。
The robot hand
ロボットアーム本体200は、複数の関節、例えば4つの関節(4軸)を有している。ロボットアーム本体200は、各関節J1〜J4を各回転軸まわりにそれぞれ回転駆動させる複数(4つ)のサーボモータ211〜214を有している。さらに各関節J1〜J4には、各モータ211〜214の駆動を制御するアーム用モータドライバ51〜54が設けられている。
The
ロボットアーム本体200は、複数のリンク201〜204が各関節J1〜J4で回転可能に連結されている。ここで、ロボットアーム本体200の基端側から先端側に向かって、リンク201〜204が順に直列に連結されている。
In the robot arm
同図より、ロボットアーム本体200の基台210とリンク201はX軸周りで回転する関節J1で接続されている。
From the figure, the
ロボットアーム本体200のリンク201とリンク202は関節J2で接続されている。関節J2の回転軸は、図示の状態ではY軸方向に一致している。
ロボットアーム本体200のリンク202とリンク203は関節J3で接続されている。この関節J3の回転軸は、図示の状態ではY軸方向に一致している。
ロボットアーム本体200のリンク203とリンク204とは、関節J4で接続されている。この関節J4の回転軸は、図示の状態ではY軸方向に一致している。
The
以上によりロボットアーム本体200は、可動範囲の中であれば、任意の3次元位置で任意の3方向の姿勢に、ロボットアーム本体200のエンドエフェクタ(ロボットハンド本体300)を向けることができる。
As described above, the robot arm
ここで、ロボットアーム本体200の手先とは、本実施形態では、ロボットハンド本体300のことである。ロボットハンド本体300が物体を把持している場合は、ロボットハンド本体300と把持している物体(例えば部品やツール等)とを含めてロボットアーム本体200の手先という。
Here, the hand of the robot arm
つまり、ロボットハンド本体300が物体を把持している状態であるか物体を把持していない状態であるかにかかわらず、エンドエフェクタであるロボットハンド本体300を手先という。
That is, the
以上の構成により、ロボットアーム本体200によりロボットハンド本体300を任意の位置に動作させ、所望の作業を行わせることができる。所望の作業とは例えば、ワークを把持し、所定のワークに組み付け、物品の製造を行う等の作業である。
With the above configuration, the robot arm
なおロボットハンド本体300は、例えば空気圧駆動のエアハンドなどのエンドエフェクタ等であっても良い。
The
またロボットハンド本体300は、リンク204に対してビス止めなどの半固定的な手段によって装着されるか、あるいは、ラッチ止めなどの着脱手段によって装着可能であるものとする。
Further, the
特に、ロボットハンド本体300が着脱可能である場合は、ロボットアーム本体200を制御して、ロボットアーム本体200自身の動作によって供給位置に配置された複数種類のロボットハンド本体300を着脱ないし交換する方式も考えられる。
In particular, when the
また本実施形態の制御装置400は、ロボット装置100に電力を供給するための電源装置としての機能も併せ持っている。
Further, the
モータ311への電力は、電源ケーブル1を介して、制御装置400からモータ311に供給されるものとする。同様に各関節J1からJ4に設けられているモータ211〜214への電力供給も電源ケーブル1により行われるものとする。
It is assumed that the electric power to the
さらに、制御装置400と、ロボットハンド本体300に内蔵されたハンド用モータドライバ301、およびアーム用モータドライバ51〜54との通信を行うために、通信ケーブル2がロボットアーム本体200の内部に設けられている。
Further, a
通信ケーブル2は後述する無線通信装置により、各関節J1〜J4には配線されないように構成されている。図1では制御装置400とアームモータ用ドライバ51間を接続する通信ケーブルを通信ケーブル2−1と呼称する。アームモータ用ドライバ51とアームモータ用ドライバ52間を接続する通信ケーブルを通信ケーブル2−2と呼称する。アームモータ用ドライバ52とアームモータ用ドライバ53間を接続する通信ケーブルを通信ケーブル2−3と呼称する。アームモータ用ドライバ53とアームモータ用ドライバ54間を接続する通信ケーブルを通信ケーブル2−4と呼称する。アームモータ用ドライバ54とハンド用モータドライバ301間を接続する通信ケーブルを通信ケーブル2−5と呼称する。上記通信ケーブル2と後述する無線通信装置により各モータ211〜214、311と制御装置400が通信可能となっている。
図2は、本実施形態におけるロボット装置100の構成を示すブロック図である。ロボットアーム制御装置400は、コンピュータで構成されており、制御装置400は、コンピュータで構成されており、制御部(処理部)としてのCPU(Central Processing Unit)401を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
また制御装置400は、記憶部として、ROM(Read Only Memory)402、RAM(Random Access Memory)403、HDD(Hard Disk Drive)404を備えている。また、制御装置400は、記録ディスクドライブ405を備え、各種のインタフェース406〜409と411と通信可能に接続されている。
Further, the
CPU401には、ROM402、RAM403、HDD404、記録ディスクドライブ405、各種のインタフェース406〜409と411が、バス410を介して接続されている。
A
ROM402には、CPU401に、演算処理を実行させるためのプログラム430が格納されている。CPU401は、ROM402に記録(格納)されたプログラム430に基づいてロボット制御方法の各工程を実行する。
The
RAM403は、CPU401の演算処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。
The
HDD404は、CPU401の演算処理結果や外部から取得した各種データ等を記憶する記憶装置である。
The
記録ディスクドライブ405は、記録ディスク431に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。
The
外部入力装置500はインタフェース406に接続されている。CPU401はインタフェース406及びバス410を介して外部入力装置500からの教示データの入力を受ける。
The
各関節J1〜J4をそれぞれ駆動するモータ211〜214と、ロボットハンド本体300の指部を駆動するモータ311には、それぞれのモータに設けられたセンサ部221〜224と、センサ部321とを備えている。
A
ここで、センサとはモータ211〜214、321の回転軸の回転角度を検出する角度センサであり、磁気式エンコーダ、光学式エンコーダ等がある。
Here, the sensor is an angle sensor that detects the rotation angle of the rotation shafts of the
またエンコーダの機能としてはアブソリュートエンコーダ機能とインクリメントエンコーダ機能がある。インクリメントエンコーダは1回転におけるモータの角度を検出するものだが、アブソリュートエンコーダは多回転したモータの回転数までカウントできる。 The encoder functions include an absolute encoder function and an increment encoder function. The increment encoder detects the angle of the motor in one rotation, but the absolute encoder can count up to the number of rotations of the multi-turn motor.
本実施形態のロボットアームは、360°以上回転を行う関節が存在するため、アブソリュートエンコーダを用いるものとする。 Since the robot arm of the present embodiment has joints that rotate 360 ° or more, an absolute encoder is used.
アーム用モータドライバ51〜54は、インタフェース409に接続されている。インタフェース409は各関節J1〜J4に設けられているものとする。CPU401は、アーム用モータドライバ51〜54、インタフェース409及びバス410を介して各センサ部221〜2246から検出結果を取得する。また、CPU401は、各関節の指令値のデータを所定時間間隔でバス410及びインタフェース409を介してサーボ制御部230に出力する。
The
同様にハンド用モータドライバ301も、インタフェース411に接続され、バス410を介してCPU401と通信可能に設けられている。CPU401は、ハンド用モータドライバ301、バス410及びインタフェース411を介してセンサ部321から検出結果を取得する。また、CPU401は、各指部の指令値のデータを所定時間間隔でバス410及びインタフェース411を介してハンド用モータドライバ301に出力する。
Similarly, the
インタフェース407には、モニタ421が接続されており、モニタ421には、CPU401の制御の下、各種画像が表示される。インタフェース408は、書き換え可能な不揮発性メモリや外付けHDD等の記憶部である外部記憶装置422が接続可能に構成されている。
A
なお本実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がHDD404であり、HDD404にプログラム430が格納される場合について説明するが、これに限定するものではない。プログラム430は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。
In the present embodiment, the case where the computer-readable recording medium is the
例えば、プログラム430を供給するための記録媒体としては、ROM402、記録ディスク431、外部記憶装置422等を用いてもよい。具体例を挙げて説明すると、記録媒体として、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性メモリ、ROM等を用いることができる。
For example, as a recording medium for supplying the
次に本実施形態のロボットアーム本体200の各関節に用いられる無線通信装置について詳述する。図3は無線により信号伝送を行う際の配線構成に概略図である。また図3ではリンク201からリンク203までに配線構造について述べる。
Next, the wireless communication device used for each joint of the robot arm
図3よりリンク201内部を通ってきた配線2−2は送受信機29−2に入る。送受信機29−2では入力された信号を変調し、電波装置としてのアンテナ30−2へ送る。アンテナ30−2は、入力された信号を電磁波として放射し、関節J2内のアンテナ30−3aで受信される。
From FIG. 3, the wiring 2-2 that has passed through the inside of the
アンテナ30−3aで受信された信号はリンク202内の送受信機29−3aへ配線2−3を介して送られる。送受信機29−3aは信号を復調し、リンク202内を伝送する。伝送信号はRS485等の120Ω伝送系の信号でも良いし、75Ωや50Ω系の信号、あるいはインピーダンスマッチングを取らない信号でも良い。信号形態もシングルエンド系の信号でも差動系の信号でも良い。伝送された信号はリンク203内の送受信機29−3bにより再び変調され関節J3内のアンテナ30−3bへ送られる。
The signal received by the antenna 30-3a is sent to the transceiver 29-3a in the
アンテナ30−3bは送られた信号を電磁波として放射し、関節J3内のアンテナ30−4で受信される。そしてリンク203内にある送受信機29−4に送られ同様に復調され配線2−4を介して次の送受信機へ送られる。
Antenna 30-3b radiates transmitted signal as electromagnetic waves, received by the antenna 30-4 of the joint J 3. Then, it is sent to the transceiver 29-4 in the
図3ではリンク202内を通る信号を2つの送受信機29−3a、29−3bを用いて一旦無線信号から通常の信号に戻している。しかしながら、例えば図4のように送受信機29−2で変調された無線信号をアンテナ30−2で送信する。そして、リンク202内に配線される配線2−3につながるアンテナ30−3aで受信し、配線2−3を用いて無線周波数のままリンク202内を伝送し、アンテナ30−3bから電磁波として放射してもよい。その場合リンク202内で使用する伝送線路は50Ω系の同軸ケーブルやマイクロストリップライン等を用いる。
In FIG. 3, the signal passing through the
次に各送受信機について詳述する。図5は送受信機29−2の回路図である。上述した他の送受信機も図5と同様の構成であるものとする。図5において発振器41はPLL(PHASE LOOK LOOP)により搬送波周波数、IF周波数など必要な信号を発生する。変調器40は発振器41からの搬送波信号を用いて送信データ49を変調する。
Next, each transceiver will be described in detail. FIG. 5 is a circuit diagram of the transceiver 29-2. It is assumed that the other transceiver described above has the same configuration as in FIG. In FIG. 5, the
変調方式は電波形式に合わせて、CCK(complementary code keying)、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)等の方式を用いる。変調された信号は送信アンプ42により必要な送信出力へ増幅し、フィルタ43で搬送波を中心とした周波数のみに制限する。以上により送信動作を行うことができる。
As the modulation method, a method such as CCK (complementary code keying) or OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is used according to the radio wave format. The modulated signal is amplified by the
またアンテナSW48により受信動作に切り換えることも可能である。アンテナSW48はアンテナ30−2を送信アンプ42の回路へ接続するか受信アンプ44の回路に接続するか切り換えるためのSWである。送受信周波数が大きく違う場合はフィルタ43の特性を送信動作と受信動作で変えることにより送信アンプと受信アンプを分離できるのでアンテナSWは必要無い。また、送信、受信でそれぞれ別々にアンテナを用意しても構わない。
It is also possible to switch to the reception operation by the antenna SW48. The antenna SW48 is a SW for switching whether the antenna 30-2 is connected to the circuit of the transmitting
受信アンプ44は、アンテナ30−2が受信しアンテナSW48を経てフィルタ43によって搬送波付近の周波数のみとなった微小信号を復調処理できるレベルまで増幅する。受信アンプ44によって増幅された信号は混合器45で発振器41によって生成された中間周波数と混合され、その後は中間周波数で処理される。中間周波数となった信号はIFフィルタ46で目的の周波数を選択して復調器47にて受信データ50とする。以上により受信動作を行うことができる。
The receiving
次に本実施形態におけるロボットアーム本体200の各関節に配置される各アンテナについて詳述する。図6は関節J2に配置されるアンテナ30−2、30−3aの形状を示す概略図である。図7は関節J2に配置された際のアンテナ30−2、30−3aの概略図である。
Next, each antenna arranged at each joint of the robot arm
図6より、本実施形態ではアンテナ30−2、30−3aとして方形マイクロストリップアンテナを用いる。アンテナ30−2、30−3aの基台は形状を可変することが可能かつ誘電体となるフレキ32にすることにより、関節J2のようなラジアル状の空間にも容易に配置できる。さらに、空間に電波を放射し電界を生じさせる共に、その電界の変化を電流として生じさせることで、送信および受信を行うアンテナ面としての電極33を、配置する関節J2が回転しても通信可能なように変形可能な部材であるフレキ32に複数配置する。本実施形態では複数の電極33を設けたフレキ32を含めたアンテナ30−2、30−3aを電波装置として使用する。また、アンテナ30−2とアンテナ30−3aの間の空間は条件により電波吸収体等を配置してもよい。本実施形態では送信および受信を行うアンテナ面としての素子を電極により構成したが、磁極により構成しても構わない。また図6における電極33は、5G通信等、通信において直進性が高く、電極33による通信可能な範囲が狭い場合を想定している。
From FIG. 6, in this embodiment, square microstrip antennas are used as the antennas 30-2 and 30-3a. Base antenna 30-2,30-3a is by a flexible 32 which is varying the shape becomes possible and the dielectric can easily be arranged in the radial shape of the space, such as rheumatoid J 2. Furthermore, both generating an electric field radiates radio waves in space, by causing a change in the electric field as the current, the
フレキ32に配置される電極33は例えばマイクロストリップライン36で接続し、PCB(Printed Circuit Board)パターンとして構成する。位相を制御するためにマイクロストリップライン36の長さは適宜調整してよい。そしてマイクロストリップライン36はフレキ32から引き出され各送受信機及び配線に接続される。尚、アンテナ30−2、30−3aは方形マイクロストリップアンテナに限ったものではなく、円形マイクロストリップアンテナ、スロットアンテナ等を用いてもよい。
The
次に図7を用いて関節J2にアンテナ30−2、30−3aを設置する場合について詳述する。図7では関節J2のXZ断面図を示す。アンテナ30−2はリンク201にフレキ32により円形に配置されている。同様にアンテナ30−3aもリンク202にフレキ32により円形に配置されている。本実施形態では電極33をアンテナ30−2、30−3aそれぞれに8つずつ配置する。
Next will be described in detail when installing the antenna 30-2,30-3a the joint J 2 with reference to FIG. FIG. 7 shows an XZ cross-sectional view of the joint J 2. The antennas 30-2 are arranged in a circle on the
ここで、電極33の配置において、アンテナ30−2に配置される複数の電極33の各間隔Dが、アンテナ30−3aに配置される電極33の幅Lよりも小さくなるように配置している。幅Lとはリンク201およびリンク202の回転方向θにおける、アンテナ30−3aに配置される電極33の長さである。これにより、図8より、アンテナ30−3aの電極33の幅Lの中央と間隔Dの中央とが対向する位置にリンク202を回転させる。しかしながら、アンテナ30−3aの1つの電極33に対して、アンテナ30−2の2つの電極33のそれぞれの一部がリンクの回転中心Cの径方向rにおいて向かい合う。
Here, in the arrangement of the
以上により、リンク201またはリンク202の回転範囲においてリンク201またはリンク202がどの位置に位置したとしてもアンテナ30−2とアンテナ30−3aのそれぞれの電極33は常に一部が向かい合った状態を維持する。よって安定した通信を可能な状態を維持することができる。特に5G通信等、通信において直進性が高く、電極33による通信可能な範囲が狭い場合に効果を発揮する。よって関節J2の回転動作によらず安定して通信を行うことが可能となる。さらに、ロボット内の配線を削減し、コストダウンと小型化が可能となる。
As described above, regardless of the position of the
電極33の通信可能な範囲がある程度広い場合は、図9のように範囲Sが、リンク202の内周部を網羅するようにリンク201の電極33を配置する。これにより、リンク202の内周部はどの位置にリンク202の電極33が位置しても通信可能となるため、リンク202に設ける電極33が一つでも通信可能となる。よって関節J2の回転動作によらず安定して通信を行うことが可能となる。さらに、ロボット内の配線を削減、電極の数も減らすことができ、コストダウンと小型化が可能となる。図9ではリンク202の電極33を一つとしたが、リンク202側の電極33を複数とし、リンク201側の電極33を一つとしても構わない。
When the communicable range of the
また、図10のように複数の電極33をアンテナセレクタ37で切り換える構成を取っても良い。その場合、各電極33からマイクロストリップライン36を引き出し、アンテナセレクタ37で切り換える。図10のアンテナセレクタ37は1つであるが複数のアンテナセレクタを用いてもよい。また電極33からの信号をそれぞれ処理してビームフォーミングを行っても良い。
Further, as shown in FIG. 10, a configuration in which a plurality of
また各送受信機により送信と受信を同時に行いたい場合、各アンテナは2波以上の電波を用いる。その場合は図11のように、例えば第1の周波数用の電極33と第2の周波数用の電極33を方形マイクロストリップアンテナで上下に構成して送受を行う。図11のアンテナを用いる場合には、リンク201、202において、第1の周波数用の電極33同士、第2の周波数用の電極33同士が図7に示す位置関係となるように配置すればよい。以上により、ロボットアームの関節部における信号送受を無線により安定して行うことが可能となる。
If each transceiver wants to transmit and receive at the same time, each antenna uses two or more radio waves. In that case, as shown in FIG. 11, for example, the
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、ロボット装置の関節にフレキを用いたアンテナを設けたが、これに限られない。例えばリフレクタを用いても本発明の効果を得ることができる。以下では、第1の実施形態とは異なるハードウェアや制御系の構成の部分について図示し説明する。また、第1の実施形態と同様の部分については上記と同様の構成ならびに作用が可能であるものとし、その詳細な説明は省略するものとする。ロボットの構成等については実施形態1と違いは無いので説明を省略する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, an antenna using a flexible device is provided at the joint of the robot device, but the present invention is not limited to this. For example, the effect of the present invention can be obtained by using a reflector. In the following, a portion of the hardware and control system configuration different from that of the first embodiment will be illustrated and described. Further, it is assumed that the same configuration and operation as described above are possible for the same parts as those in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. Since the robot configuration and the like are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
図12は本実施形態におけるロボットアーム本体200の関節J1を模式的に表した図である。簡略化のため図で表してはいないが、関節J1の上部にリンク201、下部に基台210が配置されるものとする。また本実施形態における通信を行うアンテナはビームアンテナを用いるものとする。よって本実施形態ではアンテナそのものを電波装置として使用する。基台210にはアンテナ30−0、リンク201にはアンテナ30−1が設けられる。
Figure 12 is a diagram schematically showing the joint J 1 of the
本実施形態が第1実施形態と大きく異なる点は、アンテナから放射された電磁波を反射するリフレクタ60を備えている点である。リフレクタ60は、反射面がアンテナ30−0から引いたX軸+方向に伸ばした直線Mに対し45度傾斜し、アンテナ30−1からZ軸−方向に伸ばした直線Nに対しても45度傾斜する位置に配置される。さらにアンテナ30−1とリフレクタ60とは、リンク201が基台210に対して回転方向θに相対回転した場合でも両者の相対的な位置関係が維持されるようにリンク201に設けられている。図12では、リンク201が回転すると、アンテナ30−1はリンク201の回転方向に沿って旋回する。リフレクタ50はリンク201が回転してもアンテナ30−1と対向する位置に留まり、リンク201の回転方向に自転する。また、リンク201と基台210とつなぎ目部分は空洞Hが設けられる。
The major difference between this embodiment and the first embodiment is that it includes a
以上により、リンク201の回転範囲においてリンク201がどの位置に位置したとしても、アンテナ30−0から放射された電磁波は所定の角度傾斜されたリフレクタ60で反射され、アンテナ30−1に到達する。同様に、アンテナ30−1から電磁波が放射される場合でも、リフレクタ60で反射し、アンテナ30−0に到達する。
As described above, regardless of the position of the
よって関節J1の回転動作によらず安定して通信を行うことが可能となる。さらに、ロボットアーム内の配線を削減し、コストダウンと小型化が可能となる。尚、アンテナ30−0とアンテナ30−1との通信は交互に行いっても良いし、2つの周波数用アンテナを用意して同時送受信しても良い。 Thus it is possible to perform stable communication regardless of the rotation of the joint J 1. Furthermore, the wiring inside the robot arm can be reduced, and cost reduction and miniaturization become possible. Communication between the antenna 30-0 and the antenna 30-1 may be performed alternately, or two frequency antennas may be prepared for simultaneous transmission / reception.
上述した種々の実施形態の送受信手順は具体的には各送受信機29により実行されるものとして説明した。しかし、上述した機能を実行可能なソフトウェアの制御プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を別の通信装置に搭載させて実施しても良い。従って上述した機能を実行可能なソフトウェアの制御プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体、通信装置は本発明を構成することになる。 Specifically, the transmission / reception procedure of the various embodiments described above has been described as being executed by each transceiver 29. However, a software control program capable of executing the above-mentioned functions and a recording medium on which the program is recorded may be mounted on another communication device. Therefore, a software control program capable of executing the above-mentioned functions, a recording medium on which the program is recorded, and a communication device constitute the present invention.
また、上記実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記録媒体がROM或いはRAMであり、ROM或いはRAMに制御プログラムが格納される場合について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。 Further, in the above embodiment, the case where the computer-readable recording medium is a ROM or RAM and the control program is stored in the ROM or RAM has been described, but the present invention is not limited to such a mode. No.
本発明を実施するための制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、制御プログラムを供給するための記録媒体としては、HDD、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。 The control program for carrying out the present invention may be recorded on any recording medium as long as it is a computer-readable recording medium. For example, as a recording medium for supplying the control program, an HDD, an external storage device, a recording disk, or the like may be used.
(その他の実施形態)
また上述した種々の実施形態では、ロボットアーム本体200が複数の関節を有する多関節ロボットアームを用いた場合を説明したが、関節の数はこれに限定されるものではない。ロボットアームの形式として、垂直多軸構成を示したが、パラレルリンク型など異なる形式の関節においても上記と同等の構成を実施することができる。
(Other embodiments)
Further, in the various embodiments described above, the case where the robot arm
また、第1の実施形態の関節構造と、第2の実施形態の関節構造との両方を、ロボットアームの駆動関節の特性に合わせ適宜使用したロボット装置として実施してもかまわない。 Further, both the joint structure of the first embodiment and the joint structure of the second embodiment may be implemented as a robot device appropriately used according to the characteristics of the drive joint of the robot arm.
また上述した種々の実施形態は、制御装置に設けられる記憶装置の情報に基づき、伸縮、屈伸、上下移動、左右移動もしくは旋回の動作またはこれらの複合動作を自動的に行うことができる機械に適用可能である。 Further, the various embodiments described above are applied to a machine capable of automatically performing expansion / contraction, bending / stretching, vertical movement, horizontal movement or turning operation, or a combined operation thereof based on information of a storage device provided in the control device. It is possible.
なお本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and many modifications can be made within the technical idea of the present invention. Moreover, the effects described in the embodiments of the present invention merely list the most preferable effects arising from the present invention, and the effects according to the present invention are not limited to those described in the embodiments of the present invention.
1 電源ケーブル
2 通信ケーブル
29−2、29−3a、29−3b、29−4 送受信機
30−0、30−1、30−2、30−3a、30−3b、30−4 アンテナ
32 フレキ
36 マイクロストリップライン
100 ロボット装置
200 ロボットアーム本体
201、202、203、204 リンク
211、212、213、214、311 モータ
51、52、53、54 アーム用モータドライバ
210 基台
300 ロボットハンド本体
301 ハンド用モータドライバ
400 制御装置
500 外部入力装置
1
Claims (18)
第2リンクと、
電波を送信および受信が可能な第1電波装置と、
電波を送信および受信が可能な第2電波装置と、を備え、
前記第1電波装置および前記第2電波装置は、
前記第1リンクまたは前記第2リンクの回転範囲において前記第1リンクまたは前記第2リンクがどの位置に位置したとしても、前記第1電波装置から送信された電波が前記第2電波装置に到達するように前記第1リンクまたは前記第2リンクにそれぞれ設けられている、
ことを特徴とする駆動装置。 The first link and
The second link and
The first radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves,
Equipped with a second radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves,
The first radio wave device and the second radio wave device
Regardless of the position of the first link or the second link in the rotation range of the first link or the second link, the radio wave transmitted from the first radio wave device reaches the second radio wave device. As described above, the first link or the second link is provided, respectively.
A drive device characterized by that.
前記第1電波装置には、電波の送信および受信を行う複数の第1素子を備え、
前記第2電波装置には、電波の送信および受信を行う複数の第2素子を備え、
前記第1素子と前記第2素子とは対向して前記第1リンクまたは前記第2リンクにそれぞれ配置されており、
前記第1素子が配置される間隔が、前記第2素子における前記第1素子に対向する面の前記第1リンクまたは前記第2リンクの回転方向における長さ以下となるように、前記第1素子と前記第2素子とが配置されている、
ことを特徴とする駆動装置。 In the drive device according to claim 1,
The first radio wave device includes a plurality of first elements for transmitting and receiving radio waves.
The second radio wave device includes a plurality of second elements for transmitting and receiving radio waves.
The first element and the second element are respectively arranged on the first link or the second link so as to face each other.
The first element is such that the interval at which the first element is arranged is equal to or less than the length of the surface of the second element facing the first element in the rotation direction of the first link or the second link. And the second element are arranged,
A drive device characterized by that.
前記第1素子は、前記第1リンクまたは前記第2リンクの回転方向に沿って並んで配置されており、
前記第2素子は、前記第1リンクまたは前記第2リンクの回転方向に沿って並んで配置されている、
ことを特徴とする駆動装置。 In the drive device according to claim 2,
The first element is arranged side by side along the rotation direction of the first link or the second link.
The second element is arranged side by side along the rotation direction of the first link or the second link.
A drive device characterized by that.
前記間隔の中央と前記長さの中央とが対向する位置に、前記第1リンクまたは前記第2リンクを回転させても、前記第1素子の一部と前記第2素子の一部とが、前記第1リンクまたは前記第2リンクの回転中心の径方向において向かい合う、
ことを特徴とする駆動装置。 In the drive device according to claim 3,
Even if the first link or the second link is rotated to a position where the center of the interval and the center of the length face each other, a part of the first element and a part of the second element are still present. Facing each other in the radial direction of the center of rotation of the first link or the second link.
A drive device characterized by that.
前記第1素子と前記第2素子とは、変形可能な部材に配置されている、
ことを特徴とする駆動装置。 In the drive device according to claim 2 or 3,
The first element and the second element are arranged on a deformable member.
A drive device characterized by that.
前記第1電波装置および前記第2電波装置は、マイクロストリップアンテナであり、
複数の前記第1素子はマイクロストリップラインにより接続されており、
複数の前記第2素子はマイクロストリップラインにより接続される、
ことを特徴とする駆動装置。 In the drive device according to any one of claims 2 to 5,
The first radio wave device and the second radio wave device are microstrip antennas.
The plurality of first elements are connected by a microstrip line, and the plurality of first elements are connected by a microstrip line.
The plurality of second elements are connected by a microstrip line.
A drive device characterized by that.
前記第1電波装置および前記第2電波装置は、それぞれアンテナセレクタを備えている、
ことを特徴とする駆動装置。 In the drive device according to claim 6,
The first radio wave device and the second radio wave device each include an antenna selector.
A drive device characterized by that.
リフレクタをさらに備えており、
前記リフレクタと前記第1電波装置は、前記第1リンクまたは前記第2リンクのどちらかに設けられており、
前記第1リンクまたは前記第2リンクが回転しても、前記第1電波装置と前記リフレクタとの相対的な位置関係が維持されるように設けられている、
ことを特徴とする駆動装置。 In the drive device according to claim 1,
It has more reflectors
The reflector and the first radio wave device are provided on either the first link or the second link.
Even if the first link or the second link rotates, the relative positional relationship between the first radio wave device and the reflector is maintained.
A drive device characterized by that.
前記リフレクタは前記第1リンクの回転中心に対して自転し、
前記第1電波装置は前記第1リンクの回転中心に対して旋回する、
ことを特徴とする駆動装置。 In the drive device according to claim 8,
The reflector rotates with respect to the center of rotation of the first link,
The first radio wave device rotates with respect to the rotation center of the first link.
A drive device characterized by that.
前記リフレクタは、前記リフレクタの反射面が前記第1電波装置または前記第2電波装置のそれぞれに対して所定の角度傾斜している、
ことを特徴とする駆動装置。 In the drive device according to claim 8 or 9.
In the reflector, the reflecting surface of the reflector is inclined at a predetermined angle with respect to each of the first radio wave device or the second radio wave device.
A drive device characterized by that.
第2リンクと、
電波を送信および受信が可能な第1電波装置と、
電波を送信および受信が可能な第2電波装置と、を備え、
前記第1電波装置および前記第2電波装置は、
前記第1リンクまたは前記第2リンクの回転範囲において前記第1リンクまたは前記第2リンクがどの位置に位置したとしても、前記第1電波装置から送信された電波が前記第2電波装置に到達するように前記第1リンクまたは前記第2リンクにそれぞれ設けられている、
ことを特徴とするロボット装置。 The first link and
The second link and
The first radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves,
Equipped with a second radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves,
The first radio wave device and the second radio wave device
Regardless of the position of the first link or the second link in the rotation range of the first link or the second link, the radio wave transmitted from the first radio wave device reaches the second radio wave device. As described above, the first link or the second link is provided, respectively.
A robot device characterized by that.
前記通信装置は、
電波を送信および受信が可能な第1電波装置と、
電波を送信および受信が可能な第2電波装置と、を備え、
前記第1電波装置および前記第2電波装置は、
前記第1リンクまたは前記第2リンクの回転範囲において前記第1リンクまたは前記第2リンクがどの位置に位置したとしても、前記第1電波装置から送信された電波が前記第2電波装置に到達するように前記第1リンクまたは前記第2リンクにそれぞれ設けられている、
ことを特徴とする通信装置。 A communication device that enables wireless communication between a relatively rotating first link and a second link.
The communication device is
The first radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves,
Equipped with a second radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves,
The first radio wave device and the second radio wave device
Regardless of the position of the first link or the second link in the rotation range of the first link or the second link, the radio wave transmitted from the first radio wave device reaches the second radio wave device. As described above, the first link or the second link is provided, respectively.
A communication device characterized by that.
第2リンクと、
電波を送信および受信が可能な第1電波装置と、
電波を送信および受信が可能な第2電波装置と、
前記第1電波装置と前記第2電波装置とを用いてデータの送受を行う制御装置とを備えた駆動装置の制御方法であって、
前記第1電波装置および前記第2電波装置は、
前記第1リンクまたは前記第2リンクの回転範囲において前記第1リンクまたは前記第2リンクがどの位置に位置したとしても、前記第1電波装置から送信された電波が前記第2電波装置に到達するように前記第1リンクまたは前記第2リンクにそれぞれ設けられており、
前記制御装置は、
前記第1リンクまたは前記第2リンクが回転していても、前記第1電波装置と前記第2電波装置とを用いて前記データの送受を行う、
ことを特徴とする駆動装置の制御方法。 The first link and
The second link and
The first radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves,
A second radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves,
A control method for a drive device including a control device for transmitting and receiving data using the first radio wave device and the second radio wave device.
The first radio wave device and the second radio wave device
Regardless of the position of the first link or the second link in the rotation range of the first link or the second link, the radio wave transmitted from the first radio wave device reaches the second radio wave device. As described above, the first link or the second link is provided, respectively.
The control device is
Even if the first link or the second link is rotating, the data is transmitted and received by using the first radio wave device and the second radio wave device.
A method of controlling a drive device, which is characterized in that.
第2リンクと、
電波を送信および受信が可能な第1電波装置と、
電波を送信および受信が可能な第2電波装置と、
前記第1電波装置と前記第2電波装置とを用いてデータの送受を行う制御装置とを備えたロボット装置の制御方法であって、
前記第1電波装置および前記第2電波装置は、
前記第1リンクまたは前記第2リンクの回転範囲において前記第1リンクまたは前記第2リンクがどの位置に位置したとしても、前記第1電波装置から送信された電波が前記第2電波装置に到達するように前記第1リンクまたは前記第2リンクにそれぞれ設けられており、
前記制御装置は、
前記第1リンクまたは前記第2リンクが回転していても、前記第1電波装置と前記第2電波装置とを用いて前記データの送受を行う、
ことを特徴とするロボット装置の制御方法。 The first link and
The second link and
The first radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves,
A second radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves,
A control method for a robot device including a control device for transmitting and receiving data using the first radio wave device and the second radio wave device.
The first radio wave device and the second radio wave device
Regardless of the position of the first link or the second link in the rotation range of the first link or the second link, the radio wave transmitted from the first radio wave device reaches the second radio wave device. As described above, the first link or the second link is provided, respectively.
The control device is
Even if the first link or the second link is rotating, the data is transmitted and received by using the first radio wave device and the second radio wave device.
A method of controlling a robot device, which is characterized in that.
前記通信装置は、
電波を送信および受信が可能な第1電波装置と、
電波を送信および受信が可能な第2電波装置と、を備え、
前記第1電波装置および前記第2電波装置は、
前記第1リンクまたは前記第2リンクの回転範囲において前記第1リンクまたは前記第2リンクがどの位置に位置したとしても、前記第1電波装置から送信された電波が前記第2電波装置に到達するように前記第1リンクまたは前記第2リンクにそれぞれ設けられ、
前記第1リンクまたは前記第2リンクが回転していても、前記第1電波装置と前記第2電波装置とを用いて前記データの通信を行う、
ことを特徴とする通信方法。 It is a communication method of a communication device that enables wireless communication of data between a relatively rotating first link and a second link.
The communication device is
The first radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves,
Equipped with a second radio wave device capable of transmitting and receiving radio waves,
The first radio wave device and the second radio wave device
Regardless of the position of the first link or the second link in the rotation range of the first link or the second link, the radio wave transmitted from the first radio wave device reaches the second radio wave device. As described above, the first link or the second link is provided, respectively.
Even if the first link or the second link is rotating, the data is communicated by using the first radio wave device and the second radio wave device.
A communication method characterized by that.
A computer-readable recording medium containing the control program according to claim 17.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020066730A JP2021160055A (en) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | Drive unit, robot device, communication device, control method of drive unit, control method of robot device, communication method of communication device, manufacturing method of article using robot device, control program and recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020066730A JP2021160055A (en) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | Drive unit, robot device, communication device, control method of drive unit, control method of robot device, communication method of communication device, manufacturing method of article using robot device, control program and recording medium |
Publications (1)
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ID=78002059
Family Applications (1)
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