JP6572270B2 - 中空の手首要素を備えるロボット - Google Patents

Description

本発明は、中空の手首要素を備えるロボットに関する。

中空の手首要素と、該手首要素の内部に配線された線条体とを備えるロボットが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００６−０５５９５４号公報

従来、線条体が過度に屈曲してしまうのを防止する技術が求められている。

本開示の一態様において、ロボットは、ロボットアームの先端部に、第１の軸線の周りに回転可能に連結された中空の第１の手首要素と、第１の手首要素に、第１の軸線と交差する第２の軸線の周りに回転可能に連結された中空の第２の手首要素と、第２の手首要素に、第２の軸線と交差する第３の軸線の周りに回転可能に連結され、ワークに対して作業をするエンドエフェクタを支持する第３の手首要素と、第１の手首要素、第２の手首要素、及び第３の手首要素の内部を通過するように配線されてエンドエフェクタに接続される第１の線条体と、第１の手首要素の内部を通過する一方、第２の手首要素及び第３の手首要素の外部を通過するように配線されてエンドエフェクタに接続される第２の線条体とを備える。

本開示によれば、線条体を第１の手首要素の内部を通過するように配線可能となり、これにより、線条体が周囲の環境物と干渉するのを防止するために該線条体を吊るすためのハンガー等の部材を不要にできるとともに、ロボットの動作中に線条体の曲率半径が許容値以下となってしまうのを効果的に防止できる。

一実施形態に係るロボットの斜視図である。 図１に示すロボットの手首及びエンドエフェクタの側面図である。 図２に示すロボットの手首及びエンドエフェクタの断面図である。 図２に示す線条体収容部を拡大した拡大断面図であって、理解の容易のために第１の線条体を省略している。 一実施形態に係るロボットシステムのブロック図である。 図５に示すロボットシステムの動作フローの一例を示すフローチャートである。 他の実施形態に係るアダプタ及びエンドエフェクタを示す。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。まず、図１〜図４を参照して、一実施形態に係るロボット１０について説明する。

ロボット１０は、ベース１２、旋回胴１４、ロボットアーム１６、手首１８、アダプタ６０、第１の線条体６２、第２の線条体６４、及び、線条体収容部６６を備える。ベース１２は、ワークセルの床の上に固定されている。旋回胴１４は、鉛直軸周りに旋回可能となるように、ベース１２に設けられている。旋回胴１４には、鉛直軸の方向に延在する孔１５が形成されている。

ロボットアーム１６は、第１アーム２２及び第２アーム２４を有する。第１アーム２２は、その基端部２２ａが旋回胴１４に回動可能に支持されている。第２アーム２４は、中空部２５と、該中空部２５から外方へ突出する取り付け部２７とを有する。

中空部２５の中心部には、第１の軸線Ａ_１に沿って延在する貫通孔３８が形成されている。取り付け部２７は、第１アーム２２の先端部２２ｂに回動可能に連結されている。旋回胴１４及びロボットアーム１６は、それぞれ、旋回胴駆動部及びロボットアーム駆動部を有する。

旋回胴駆動部及びロボットアーム駆動部の各々は、サーボモータ、及びサーボモータの出力シャフトに連結された減速装置を含む。旋回胴駆動部及びロボットアーム駆動部は、制御装置からの指令に応じて、旋回胴１４及びロボットアーム１６をそれぞれ駆動する。

手首１８は、第１の手首要素２６、第２の手首要素２８、及び第３の手首要素３０を有する。第１の手首要素２６は、第１の軸線Ａ_１の周りに回転可能となるように、第２アーム２４に連結されている。第１の手首要素２６は、中空部３２及び延長部３４を有する。

中空部３２は、第２アーム２４の中空部２５の先端部２５ａから第１の軸線Ａ_１に沿って延出している。中空部３２の中心部には、第１の軸線Ａ_１に沿って延在して該中空部３２を貫通する貫通孔３６（図３）が形成されている。この貫通孔３６は、第２アーム２４の中空部２５に形成された貫通孔３８と連通している。

延長部３４は、中空部３２の先端部３２ａから第１の軸線Ａ_１に沿って延出する板状部材である。延長部３４は、第１の部分４０及び第２の部分４２を含む。第１の部分４０は、中空部３２の先端部３２ａに固定されている。第２の部分４２は、第１の部分４０の先端部４０ａから第１の軸線Ａ_１に沿って延出する。第２の部分４２は、第１の部分４０よりも薄い厚さを有している。

第１の手首要素２６は、第２アーム２４の内部に設けられた第１の手首駆動部によって、第１の軸線Ａ_１の周りに回転駆動される。第１の手首駆動部は、サーボモータ、及び該サーボモータの出力シャフトに連結された第１の減速装置を含む。

第２の手首要素２８は、第１の手首要素２６の第２の部分４２の先端部４２ａ（図１）に、第２の軸線Ａ_２の周りに回転可能となるように連結されている。第２の軸線Ａ_２は、第１の軸線Ａ_１と直交し、且つ第１の軸線Ａ_１周りに回転する軸線である。

第２の手首要素２８は、中空部４６及び延長部４８を有する。中空部４６の中心部には、第３の軸線Ａ_３に沿って延在して中空部４６を貫通する貫通孔５０（図３）が形成されている。第３の軸線Ａ_３は、第２の軸線Ａ_２と直交し、且つ第２の軸線Ａ_２の周りに回転する軸線である。

延長部４８は、中空部４６の基端部４６ａから延出する板状部材であって、第１の手首要素２６の第２の部分４２の先端部４２ａに、第２の軸線Ａ_２の周りに回転可能に連結されている。

第２の手首要素２８は、第２の手首駆動部によって、第２の軸線Ａ_２の周りに回転駆動される。第２の手首駆動部は、サーボモータ、及び該サーボモータの出力シャフトに連結された第２の減速装置を含む。第２の手首駆動部は、第１の手首要素２６の延長部３４に内蔵されている。

第３の手首要素３０は、第３の軸線Ａ_３の周りに回転可能となるように、第２の手首要素２８の中空部４６に設けられている。第３の手首要素３０は、中空の部材であって、その中心部に、第３の軸線Ａ_３に沿って延在して第３の手首要素３０を貫通する貫通孔５４（図３）が形成されている。貫通孔５４は、第２の手首要素２８に形成された貫通孔５０と連通する。

第３の可動要素３０は、第３の手首駆動部によって、第３の軸線Ａ_３の周りに回転駆動される。第３の手首駆動部は、サーボモータ、及び該サーボモータの出力シャフトに連結された第３の減速装置を含む。第３の手首駆動部のサーボモータは、第１の手首要素２６の延長部３４に内蔵され、第３の減速装置は、該延長部３４と、第２の手首要素２８の延長部４８とに内蔵される。

アダプタ６０は、第１の部分６８及び第２の部分７０を有する。第１の部分６８は平坦な板状部材であって、第３の手首要素３０の先端部３０ａ（図２）に固定されている。第１の部分６８の中心部には、貫通孔７２（図３）が形成されている。貫通孔７２は、第３の手首要素３０の貫通孔５４と連通する。

第２の部分７０は、平坦な板状部材であって、出力軸Ｏ及び接続軸Ａ_Ｃと平行に延在する。なお、出力軸Ｏ及び接続軸Ａ_Ｃについては、後述する。第２の部分７０は、その基端が第３の軸線Ａ_３から離隔した位置で第１の部分６８に接続され、先端に向かうにつれて第３の軸線Ａ_３から離れるように、延在している。

アダプタ６０の第２の部分７０には、エンドエフェクタ２０が固定される。このように、エンドエフェクタ２０は、アダプタ６０を介して、第３の手首要素３０に支持される。エンドエフェクタ２０は、ワーク（図示せず）に対して、出力軸Ｏの方向から作業を行う。

エンドエフェクタ２０によってワークへの作業をするとき、ロボット１０は、エンドエフェクタ２０を、ワークに対して所定の作業位置に配置する。エンドエフェクタ２０が作業位置に配置されたとき、出力軸Ｏは、ワークの被作業箇所と交差するように位置決めされる。

一例として、エンドエフェクタ２０は、レーザ加工ツールである。この場合、エンドエフェクタ２０は、レーザ光を出力軸Ｏに沿って出射し、出射したレーザ光によってワークの被作業箇所をレーザ加工する。

他の例として、エンドエフェクタ２０は、溶接トーチである。この場合、エンドエフェクタ２０は、溶接ワイヤを出力軸Ｏに沿って送給し、送給した溶接ワイヤを用いて、ワークの被作業箇所を溶接する。

さらに他の例として、エンドエフェクタ２０は、材料塗布ツールである。この場合、エンドエフェクタ２０は、シーラント、接着剤、又は塗料等の塗布剤を出力軸Ｏに沿って噴射し、噴射した塗布剤を用いて、ワークの被作業箇所をシーリング、接着、又は塗層する。

エンドエフェクタ２０は、基端部２０ａと、該基端部２０ａとは反対側の先端部２０ｂとを有する。基端部２０ａには、第１の線条体６２及び第２の線条体６４が接続されている。一方、先端部２０ｂには、レーザ光、溶接ワイヤ、又は塗布剤等の出力口が形成され、レーザ光、溶接ワイヤ、又は塗布剤等を出力軸Ｏの方向へ出力する。

エンドエフェクタ２０は、その出力軸Ｏが第３の軸線Ａ_３に対して傾斜角θ_１（図２）で傾斜するように、アダプタ６０によって配置されている。本実施形態においては、傾斜角θ_１は、４５°である。しかしながら、これに限らず、傾斜角θ_１は、３０°〜６０°の角度に設定されてもよい。

この傾斜によって、エンドエフェクタ２０は、その基端部２０ａから先端部２０ｂに向かうにつれて第３の軸線Ａ_３から離隔するように、出力軸Ｏに沿って延在している。このため、エンドエフェクタ２０の先端部２０ｂは、基端部２０ａよりも第３の軸線Ａ_３から離れた位置に、配置される。エンドエフェクタ２０の基端部２０ａ及び先端部２０ｂの双方の中心は、第３の軸線Ａ_３から、図１〜図３の紙面下方へずれて配置されている。

エンドエフェクタ２０の基端部２０ａは、第３の手首要素３０の先端部３０ａ（又は、アダプタ６０の第１の部分６８）から、図２中の矢印Ｂに示す方向へ離隔するように、配置されている。方向Ｂは、第３の軸線Ａ_３の方向であって、第３の手首要素３０の基端部（図示せず）から先端部３０ａへ向かう方向である。

この傾斜角θ_１を設けることによって、ロボット１０がエンドエフェクタ２０を作業位置に配置するときに、第２の手首要素２８の第２の軸線Ａ_２周りの回転角度を小さくすることができる。なお、この機能については、後述する。

図４に示すように、線条体収容部６６は、第１の部分７４、第２の部分７６、付勢部７８、及びクランプ部８０を有する。第１の部分７４は、中空であって、第２アーム２４の中空部２５の基端部２５ｂに固定されている。第１の部分７４及び第２の部分７６は、第１の軸線Ａ_１を基準として同心に配置されている。

具体的には、第１の部分７４は、中空部２５の基端部２５ｂに固定された先端壁８２と、該先端壁８２とは反対側の基端壁８６と、先端壁８２と基端壁８６との間で延在する側壁８４とを有する。

先端壁８２には、貫通孔８８が形成されている。側壁８４には、貫通孔９０が形成されている。また、基端壁８６には、貫通孔９２が形成されている。この貫通孔９２を画定する壁面には、該壁面から内方へ突出する環状の凸部９４が形成されている。

第２の部分７６は、中空であって、第１の部分７４から、中空部２５とは反対の方向へ延出している。具体的には、第２の部分７６は、第１の部分７４に接続された側壁９６と、該側壁９６の基端に設けられた基端壁９８とを有する。基端壁９８には、貫通孔１００が形成されている。貫通孔８８、貫通孔９２、及び貫通孔１００は、第１の軸線Ａ_１を基準として同心となるように、配置されている。

クランプ部８０は、環状であって、第１の軸線Ａ_１に沿って摺動可能となるように、第２の部分７６の内部に配置されている。その一方で、クランプ部８０は、第２の線条体６４に対して摺動不能となるように、該第２の線条体６４の外周面に嵌め込まれている。

付勢部７８は、例えばコイルバネであって、第１の部分７４の凸部９４とクランプ部８０との間に介挿されている。付勢部７８は、クランプ部８０を介して、第２の線条体６４と間接的に係合する。

第２の線条体６４が、図４中の矢印Ｃの方向へ引かれたとき、クランプ部８０は、第２の線条体６４とともに、第２の部分７６の内部で方向Ｃへ変位する。そうすると、付勢部７８は、圧縮されて、その反力として、クランプ部８０及び第２の線条体６４を方向Ｃとは反対の方向Ｄ（すなわち、第１の手首要素２６の基端側）へ付勢する。なお、方向Ｃは、第１の軸線Ａ_１の方向であり、中空部２５の基端部２５ｂから先端部２５ａへ向かう方向である。

反対に、第２の線条体６４が、方向Ｄへ引かれたとき、クランプ部８０は、第２の線条体６４とともに、第２の部分７６の内部で方向Ｄへ変位する。そうすると、付勢部７８は、伸長されて、その反力として、クランプ部８０及び第２の線条体６４を方向Ｃ（すなわち、第１の手首要素２６の先端側）へ付勢する。

第１の線条体６２は、エンドエフェクタ２０を制御するための信号を伝送する制御用信号線等を含み、その先端がエンドエフェクタ２０の基端部２０ａに接続されている。第１の線条体６２は、旋回胴１４、第２アーム２４の中空部２５、第１の手首要素２６の中空部３２、第２の手首要素２８の中空部４６、第３の手首要素３０、及びアダプタ６０の貫通孔７２の内部を通過するように、配線されている。

より具体的には、第１の線条体６２は、旋回胴１４の孔１５から外部へ延出し、線条体収容部６６の第１の部分７４に形成された貫通孔９０から、該第１の部分７４の内部に引き込まれている。

そして、第１の線条体６２は、線条体収容部６６の貫通孔８８、第２アーム２４の中空部２５の貫通孔３８、及び第１の手首要素２６の中空部３２の貫通孔３６を通過して、第１の手首要素２６の先端部３２ａから外部へ延出する。

そして、第１の線条体６２は、第２の手首要素２８の中空部４６の貫通孔５０内に引き込まれ、第３の手首要素３０の貫通孔５４、及びアダプタ６０の貫通孔７２を通過して、エンドエフェクタ２０の基端部２０ａに接続されている。

第１の線条体６２は、第３の手首要素３０の先端部３０ａ（又は、アダプタ６０の第１の部分６８）から方向Ｂへ離隔した位置で、エンドエフェクタ２０の基端部２０ａに接続されている。

第２の線条体６４は、旋回胴１４、第２アーム２４の中空部２５、及び第１の手首要素２６の中空部３２の内部を通過する一方、第２の手首要素２８の中空部４６、第３の手首要素３０、及びアダプタ６０の貫通孔７２の外部を通過するように、配線されている。

より具体的には、第２の線条体６４は、旋回胴１４の孔１５から外部へ延出して、線条体収容部６６の第２の部分７６に形成された貫通孔１００から、該第２の部分７６の内部に引き込まれている。

そして、第２の線条体６４は、線条体収容部６６の貫通孔９２及び８８、第２アーム２４の中空部２５の貫通孔３８、及び第１の手首要素２６の中空部３２の貫通孔３６を通過して、第１の手首要素２６の先端部３２ａから外部へ延出する。

そして、第２の線条体６４は、第２の手首要素２８の中空部４６の貫通孔５０、第３の手首要素３０の貫通孔５４、及びアダプタ６０の貫通孔７２の外部を通過して、エンドエフェクタ２０の基端部２０ａに、接続軸Ａ_Ｃの方向（すなわち、接続方向）に接続されている。

この接続軸Ａ_Ｃは、第３の軸線Ａ_３に対して傾斜角θ_２（図２）で傾斜している。本実施形態においては、接続軸Ａ_Ｃは、出力軸Ｏと平行である（より具体的には、一致している）。したがって、傾斜角θ_１は、傾斜角θ_２と等しい（すなわち、θ_１＝θ_２）。

第２の線条体６４は、第３の手首要素３０の先端部３０ａから方向Ｂへ離隔した位置で、エンドエフェクタ２０の基端部２０ａに接続されている。本実施形態においては、第２の線条体６４は、第３の軸線Ａ_３と出力軸Ｏとが交差する位置（又は、その近傍）で、エンドエフェクタ２０の基端部２０ａに接続されている。

一例として、エンドエフェクタ２０がレーザ加工ツールである場合、第２の線条体６４は、光ファイバケーブルであり、エンドエフェクタ２０へレーザ光を伝搬する。他の例として、エンドエフェクタ２０が溶接ツールである場合、第２の線条体６４は、溶接ワイヤを内部に収容するコンジットチューブであり、エンドエフェクタ２０へ溶接ワイヤを送給する。

さらに他の例として、エンドエフェクタ２０が材料塗布ツールであるである場合、第２の線条体６４は、塗布剤を送給する塗布剤送給チューブであり、エンドエフェクタ２０へ塗布剤を送給する。

以上に述べたように、本実施形態においては、第２の線条体６４は、第１の手首要素２６の内部を通過するように配線されている。このように第２の線条体６４を手首１８の内部に配線可能とすることよって、第２の線条体６４が周囲の環境物と干渉するのを防止するために該第２の線条体６４を吊るすためのハンガー等の部材を不要にできる。

その一方で、第２の線条体６４は、第２の手首要素２８及び第３の手首要素３０の外部を通過するように配線されている。この構成により、第２の手首要素２８が第２の軸線Ａ_２周りに回動したときに、第２の線条体６４は、第２の手首要素２８及び第３の手首要素３０に拘束されず、自由に撓むことができる。

その結果、第２の線条体６４が過度に屈曲し、第２の線条体６４の曲率半径が許容値以下となってしまうのを防止できる。なお、第２の線条体６４の曲率半径の許容値は、第２の線条体６４の種類（光ファイバケーブル、コンジットチューブ、塗布剤送給チューブ等）に応じて定められる。

例えば、この許容値は、第２の線条体６４が作業用要素（レーザ光等）を送る能力が阻害される否かの境界、又は、第２の線条体６４が不可逆的に変形してしまうか否かの境界を画定する閾値として、定められる。

また、本実施形態においては、エンドエフェクタ２０は、その出力軸Ｏが第３の軸線Ａ_３に対して傾斜するように配置されている。この構成によれば、図１〜図３においてワークをエンドエフェクタ２０の紙面下方側に設置した場合に、出力軸Ｏがワークの被作業箇所と交差する作業位置にエンドエフェクタ２０を位置決めするために第２の手首要素２８を第２の軸線Ａ_２周りに回転させる角度を小さくできる。このため、エンドエフェクタ２０を作業位置に迅速に位置決めできるとともに、第２の線条体６４の曲率半径が許容値以下となってしまうのを効果的に防止できる。

また、本実施形態においては、エンドエフェクタ２０の基端部２０ａ及び先端部２０ｂの中心は、第３の軸線Ａ_３からずれた位置に配置されている。この構成によれば、エンドエフェクタ２０をより容易に作業位置に位置決めできる。

また、本実施形態においては、第２の線条体６４は、エンドエフェクタ２０に、第３の軸線Ａ_３に対して傾斜する接続軸Ａ_ｃの方向（接続方向）に接続されている。この構成によれば、第２の線条体６４の曲率半径を大きく確保し易くなるので、該曲率半径が許容値以下となってしまうのをより効果的に防止できる。

また、本実施形態においては、第２の線条体６４は、第３の手首要素３０の先端部３０ａから方向Ｂに離隔した位置で、エンドエフェクタ２０に接続されている。この構成によれば、第２の線条体６４の曲率半径を大きく確保し易くなるので、該曲率半径が許容値以下となってしまうのをより効果的に防止できる。

また、本実施形態においては、付勢部７８は、第２の線条体６４が方向Ｃへ引っ張られたときに、第２の線条体６４を方向Ｄ（すなわち、第１の手首要素２６の基端側）へ付勢する。反対に、付勢部７８は、第２の線条体６４が方向Ｄへ引っ張られたときに、第２の線条体６４を方向Ｃ（すなわち、第１の手首要素２６の先端側）へ付勢する。

この構成によれば、エンドエフェクタ２０と第１の手首要素２６との間で外部に露出する第２の線条体６４の長さを適正範囲に維持できるので、エンドエフェクタ２０と第１の手首要素２６との間における第２の線条体６４の撓みを適正範囲に収めることができる。

また、本実施形態においては、第２の線条体６４は、旋回胴１４の内部を通過するように配線されている。この構成によれば、第２の線条体６４が、旋回胴１４の周囲に在る環境物と干渉してしまうのを効果的に防止できる。

なお、上述の実施形態においては、エンドエフェクタ２０は、第３の軸線Ａ_３からずれた位置に配置される場合について述べた。しかしながら、これに限らず、例えば、エンドエフェクタ２０の中心が第３の軸線Ａ_３上に配置されてもよい。

次に、図５を参照して、一実施形態に係るロボットシステム１１０について説明する。ロボットシステム１１０は、ロボット１０、制御装置１１２、回転検出部１１４、及び警告出力部１１６を備える。ロボット１０は、旋回胴駆動部１１８、ロボットアーム駆動部１２０、第１の手首駆動部１２２、第２の手首駆動部１２４、及び第３の手首駆動部１２６を有する。

制御装置１１２は、プロセッサ及びメモリ等を有し、ロボット１０の各構成要素を直接的又は間接的に制御する。具体的には、制御装置１１２は、旋回胴駆動部１１８及びロボットアーム駆動部１２０に指令を送り、旋回胴１４及びロボットアーム１６をそれぞれ動作させる。

また、制御装置１１２は、第１の手首駆動部１２２に指令を送り、第１の手首要素２６を第１の軸線Ａ_１の周りに回転させる。また、制御装置１１２は、第２の手首駆動部１２４に指令を送り、第２の手首要素２８を第２の軸線Ａ_２の周りに回転させる。

また、制御装置１１２は、第３の手首駆動部１２６に指令を送り、第３の手首要素３０を第３の軸線Ａ_３の周りに回転させる。このように、制御装置１１２は、旋回胴１４、ロボットアーム１６、及び手首１８を動作させて、エンドエフェクタ２０を任意の位置及び姿勢に位置決めする。

回転検出部１１４は、エンコーダ又はホール素子等を有し、第２の手首要素２８の回転角度Ｒを検出する。回転検出部１１４は、検出した回転角度Ｒに係るデータを、制御装置１１２へ送信する。警告出力部１１６は、スピーカ又は表示部等を有し、制御装置１１２から受信した警告信号を、音声又は画像の形式でオペレータに出力する。

次に、図６を参照して、ロボットシステム１１０の動作について説明する。図６に示すフローは、制御装置１１２が、上位コントローラ、オペレータ、又はコンピュータプログラムから、エンドエフェクタ２０を作業位置へ位置決めする指令を受け付けたときに、開始する。

ステップＳ１において、制御装置１１２は、ロボット１０を動作させて、エンドエフェクタ２０を作業位置まで移動する動作を開始する。具体的には、制御装置１１２は、旋回胴駆動部１１８、ロボットアーム駆動部１２０、第１の手首駆動部１２２、第２の手首駆動部１２４、及び第３の手首駆動部１２６に指令を送り、旋回胴１４、ロボットアーム１６、手首１８を動作させてエンドエフェクタ２０を作業位置へ向かって移動させる。

例えば、制御装置１１２は、コンピュータプログラムに従って、旋回胴駆動部１１８、ロボットアーム駆動部１２０、第１の手首駆動部１２２、第２の手首駆動部１２４、及び第３の手首駆動部１２６への指令を生成し、これらのコンポーネントに送信する。

このコンピュータプログラムは、エンドエフェクタ２０を作業位置へ移動させる動作をロボット１０に教示することによって、構築され得る。このコンピュータプログラムは、制御装置１１２のメモリに予め格納され得る。

ステップＳ２において、制御装置１１２は、第２の手首要素２８の回転角度Ｒの検出を開始する。具体的には、制御装置１１２は、回転検出部１１４に角度検出指令を送信する。回転検出部１１４は、角度検出指令を受信すると、第２の手首要素２８の回転角度Ｒを周期的（例えば、周期Ｔ＝１秒）に検出し、制御装置１１２へ順次送信する。

ステップＳ３において、制御装置１１２は、直近に回転検出部１１４から受信した回転角度Ｒが、予め定められた閾値Ｒ_αを超えた（すなわち、Ｒ＞Ｒ_α）か否かを判定する。この閾値Ｒ_αは、第２の手首要素２８が第２の軸線Ａ_２周りに回動したときの第２の線条体６４の曲率半径の許容値に対応して予め定められ、制御装置１１２のメモリに格納される。この閾値Ｒ_αは、実験的手法又はシミュレーション等によって、求められ得る。

制御装置１１２は、回転角度Ｒが閾値Ｒ_αを超えた（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合、ステップＳ６へ進む。一方、制御装置１１２は、回転角度Ｒが閾値Ｒ_αを超えていない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４において、制御装置１１２は、エンドエフェクタ２０を作業位置へ位置決めする動作が完了したか否かを判定する。例えば、制御装置１１２は、ロボット１０に内蔵された各サーボモータからのフィードバック（回転角度Ｒを含む）に基づいて、エンドエフェクタ２０を作業位置へ位置決めする動作が完了したか否かを判定する。

制御装置１１２は、エンドエフェクタ２０を作業位置へ位置決めする作業が完了した（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合、ステップＳ５へ進む。一方、制御装置１１２は、エンドエフェクタ２０を作業位置へ位置決めする作業が完了していない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合、ステップＳ３へ戻る。

ステップＳ５において、制御装置１１２は、ロボット１０を停止する。具体的には、制御装置１１２は、旋回胴駆動部１１８、ロボットアーム駆動部１２０、第１の手首駆動部１２２、第２の手首駆動部１２４、及び第３の手首駆動部１２６への指令を停止し、これにより、これらコンポーネントの動作を停止する。そして、制御装置１１２は、図６に示すフローを終了する。

一方、ステップＳ３でＹＥＳと判定した場合、ステップＳ６において、制御装置１１２は、上述のステップＳ５と同様に、ロボット１０を停止する。

ステップＳ７において、制御装置１１２は、警告を出力する。例えば、制御装置１１２は、「第１の線条体が過度に屈曲している可能性があります」という音声又は画像の形式の警告信号を生成し、警告出力部１１６に送信する。警告出力部１１６は、受信した警告信号を、音声又は画像の形式で、オペレータに出力する。

このように、本実施形態においては、制御装置１１２は、第２の手首要素２８の回転角度Ｒが閾値Ｒ_αを超えた場合、ロボット１０の動作を停止している(ステップＳ６）。この構成によれば、ステップＳ１の実行中に第２の線条体６４が過度に屈曲してしまうのを確実に防止できる。

また、本実施形態においては、制御装置１１２は、回転角度Ｒが閾値Ｒ_αを超えた場合に、オペレータへ警告を発信している(ステップＳ７）。この構成によれば、オペレータは、ステップＳ１の実行中に第２の線条体６４が過度に屈曲している可能性があることを、自動的且つ直観的に認識できる。

なお、ステップＳ６において、制御装置１１２は、ロボット１０の動作を完全に停止することなく、旋回胴１４、ロボットアーム１６、第１の手首要素２６及び第３の手首要素３０を継続して動作させてエンドエフェクタ２０を移動させる動作を継続する一方、第２の手首要素２８の回転動作のみを停止してもよい。

この場合、制御装置１１２は、エンドエフェクタ２０を作業位置へ位置決めするための、旋回胴駆動部１１８、ロボットアーム駆動部１２０、第１の手首駆動部１２２及び第３の手首駆動部１２６への指令を再生成し、これらコンポーネントに送信する一方、第２の手首駆動部１２４への指令を停止する。

この構成によれば、第２の手首要素２８の回転を停止させて第２の線条体６４が過度に屈曲してしまうのを防止しつつ、エンドエフェクタ２０を作業位置へ位置決めする動作を継続できる。

次に、図７を参照して、他の実施形態に係るアダプタ１３０及びエンドエフェクタ１３２について説明する。アダプタ１３０及びエンドエフェクタ１３２は、上述のアダプタ６０及びエンドエフェクタ２０の代わりに、ロボット１０に適用することができる。

アダプタ１３０は、第１の部分６８、第２の部分１３２、第３の部分１３４、及び第４の部分１３６を有する。第２の部分１３２、第３の部分１３４、及び第４の部分１３６の各々は、平坦な板状部材である。

第２の部分１３２は、第１の部分６８の外周部から方向Ｂへ向かって、第３の軸線Ａ_３と平行となるように延在している。第３の部分１３４は、第２の部分１３２の先端に連結され、第３の軸線Ａ_３と直交するように配置されている。

第４の部分１３６は、第２の部分１３２とは反対側の、第３の部分１３４の端部に連結され、第３の軸線Ａ_３に対して傾斜するように配置されている。本実施形態においては、第４の部分１３６は、接続軸Ａ_ｃと平行となるように配置されている。

エンドエフェクタ１３２は、その全体が第３の軸線Ａ_３から図７の紙面上方へ離隔するように、アダプタ１３０によって支持されている。エンドエフェクタ１３２は、中空であって、第１の部分１３８と、該第１の部分１３８の先端部から出力軸Ｏに沿って延出する第２の部分１４０とを有する。

第１の部分１３８は、アダプタ１３０の第４の部分１３６に固定されている。第１の部分１３８の基端部１３８ａには、第１の線条体６２及び第２の線条体６４が、接続軸Ａ_Ｃの方向（すなわち、接続方向）に接続されている。この接続軸Ａ_Ｃは、第３の軸線Ａ_３に対して傾斜角θ_３で傾斜している。

第１の部分１３８は、その基端部１３８ａから先端部１３８ｂに向かうにつれて第３の軸線Ａ_３から離隔するように、接続軸Ａ_Ｃに沿って延在している。このため、第１の部分１３８の先端部１３８ｂは、基端部１３８ａよりも第３の軸線Ａ_３から離れた位置に、配置される。第１の部分１３８の基端部１３８ａは、第３の手首要素３０の先端部３０ａ（又は、アダプタ１３０の第１の部分６８）から方向Ｂへ離隔するように、配置されている。

第２の部分１４０は、第１の部分１３８の先端部１３８ｂに隣接して配置されている。第２の部分１４０は、その基端部１４０ａから先端部１４０ｂに向かうにつれて第３の軸線Ａ_３に接近するように、出力軸Ｏに沿って延在している。このため、第２の部分１４０の先端部１４０ｂは、基端部１４０ａよりも第３の軸線Ａ_３に近い位置に、配置される。

第２の部分１４０の先端部１４０ｂには、レーザ光、溶接ワイヤ、又は塗布剤等の出力口が形成され、レーザ光、溶接ワイヤ、又は塗布剤等を出力軸Ｏの方向へ出力する。この出力軸Ｏは、第３の軸線Ａ_３に対して傾斜角θ_４で傾斜している。本実施形態においては、接続軸Ａ_Ｃと出力軸Ｏとは、直交している。したがって、θ_４＝９０°−θ_３である。

この傾斜角θ_４を設けることによって、上述の実施形態と同様に、ロボット１０がエンドエフェクタ１３２を作業位置に配置するときに、第２の手首要素２８の第２の軸線Ａ_２周りの回転角度を小さくすることができる。

本実施形態によれば、上述の実施形態と同様に、第２の線条体６４は、第１の手首要素２６の内部を通過するように配線されているので、第２の線条体６４が周囲の環境物と干渉するのを防止するために該第２の線条体６４を吊るすためのハンガー等の部材を不要にできる。

その一方で、第２の線条体６４は、第２の手首要素２８及び第３の手首要素３０の外部を通過するように配線されている。このため、第２の手首要素２８が第２の軸線Ａ_２周りに回動したときに、第２の線条体６４が過度に屈曲し、第２の線条体６４の曲率半径が許容値以下となってしまうのを防止できる。

なお、上述の実施形態においては、第２の線条体６４が、第３の手首要素３０の先端部３０ａから方向Ｂに離隔した位置で、エンドエフェクタ２０、１３２に接続されている場合について述べた。しかしながら、これに限らず、第２の線条体６４は、第３の軸線Ａ_３の方向において、第３の手首要素３０の先端部３０ａ（又は、アダプタ６０の第１の部分６８）と同じ位置で、エンドエフェクタ２０、１３２に接続されてもよい。

また、上述のアダプタ６０、１３０を省略し、エンドエフェクタ２０、１３２を第３の手首要素３０に直接的に固定してもよい。また、付勢部７８は、コイルバネに限らす、空圧式又は油圧式のシリンダであってもよいし、又は、磁石等でもよい。

以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。

１０ ロボット
２０，１３２ エンドエフェクタ
２６ 第１の手首要素
２８ 第２の手首要素
３０ 第３の手首要素
６０，１３０ アダプタ
６２ 第１の線条体
６４ 第２の線条体
１１０ ロボットシステム
１１２ 制御装置
１１４ 回転検出部

Claims (9)

1. ロボットアームの先端部に、第１の軸線の周りに回転可能に連結された中空の第１の手首要素と、
   前記第１の手首要素に、前記第１の軸線と交差する第２の軸線の周りに回転可能に連結された中空の第２の手首要素と、
   前記第２の手首要素に、前記第２の軸線と交差する第３の軸線の周りに回転可能に連結され、ワークに対して作業をするエンドエフェクタを支持する第３の手首要素と、
   前記第１の手首要素、前記第２の手首要素、及び前記第３の手首要素の内部を通過するように配線されて前記エンドエフェクタに接続される第１の線条体と、
   前記第１の手首要素の内部を通過する一方、前記第２の手首要素及び前記第３の手首要素の外部を通過するように配線されて前記エンドエフェクタに接続される第２の線条体と、を備える、ロボット。
2. 前記第２の線条体が前記エンドエフェクタに接続される接続方向は、前記第３の軸線に対して傾斜する、請求項１に記載のロボット。
3. 前記作業を行うための作業位置に前記エンドエフェクタを配置するときの前記第２の手首要素の回転角度を小さくするために前記エンドエフェクタの出力軸が前記第３の軸線に対して傾斜するように、前記エンドエフェクタは、前記第３の手首要素に支持される、請求項１又は２に記載のロボット。
4. 前記エンドエフェクタを前記第３の手首要素に対して固定するアダプタをさらに備える、請求項３に記載のロボット。
5. 前記エンドエフェクタの基端部の中心、及び該基端部の反対側の先端部の中心は、前記第３の軸線からずれた位置に配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボット。
6. 前記第２の線条体は、前記第３の手首要素から前記第３の軸線の方向へ離隔した位置で、前記エンドエフェクタに接続される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボット。
7. 前記第２の線条体と係合して該第２の線条体を前記第１の手首要素の基端側へ向かって付勢する付勢部をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボット。
8. 前記ロボットアームの基端部を回動可能に支持する中空の旋回胴をさらに備え、
   前記第２の線条体は、前記旋回胴の内部を通過するように配線されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロボット。
9. 前記エンドエフェクタは、レーザ光を出力するレーザ加工ツールであり、
   前記第２の線条体は、前記エンドエフェクタへ前記レーザ光を伝搬する光ファイバである、請求項１〜８のいずれか１項に記載のロボット。

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