アーム駆動機構、及びこれを備えたマニピュレータ
【課題】先端部に作業ツールが装着されるアーム機構を大型化させることなくアーム機構を姿勢変更させることのできるアーム駆動機構及びこれを備えたマニピュレータを提供する。
【解決手段】アーム駆動機構は、一対の回転体と、両回転体に掛け渡される無端環状体と、駆動モータにより回転されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに螺合され、無端環状体の一部が固着されたスライダとを備え、他方の回転体が一方の回転体よりも小径に設定され、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある対向部を平行にするアイドラを備え、スクリューシャフトが一方の対向部の外周側と対向するように配置されている。
【解決手段】アーム駆動機構は、一対の回転体と、両回転体に掛け渡される無端環状体と、駆動モータにより回転されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに螺合され、無端環状体の一部が固着されたスライダとを備え、他方の回転体が一方の回転体よりも小径に設定され、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある対向部を平行にするアイドラを備え、スクリューシャフトが一方の対向部の外周側と対向するように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端部に作業ツールが装着されるアーム機構を姿勢変更させるアーム駆動機構、及び、これを備えたマニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、製造分野や医療分野等の各種分野において、人間の作業を代替するマニピュレータが導入されている。かかるマニピュレータは、基端部が基台に対して連結される一方、先端部にロボットハンド等の作業ツールが装着されるアーム機構と、アーム機構を姿勢変更させるアーム駆動機構とを備えている。
【０００３】
そして、この種のマニピュレータは、アーム機構が一方向に延びるアーム体を少なくとも一つ備え、一方向と直交する他方向に延びる軸を介してアーム体の両端部に基端側の部材及び先端側の部材が連結され、アーム体と該アーム体に連結された部材とが軸を中心にして相対的に回転可能に構成されている。
【０００４】
すなわち、アーム機構は、アーム体と先端側の部材とを連結した部分、及びアーム体と基端側の部材とを連結した部分が関節になっており、アーム体と該アーム体に連結された部材との相対的な配置が変更可能になっている。そして、アーム駆動機構は、駆動モータ（例えば、サーボモータ）の出力をアーム体と先端側又は基端側の部材とを連結する軸に伝達し、アーム体と該アーム体に連結された部材とを相対回転させるようになっている。
【０００５】
これにより、この種のマニピュレータは、アーム機構を姿勢変更させることができ、該アーム機構の先端部に装着された作業ツールを作業位置に配置できるようになっている。
【０００６】
ところで、アーム駆動機構は、一般的に、アーム体と先端側又は基端側の部材とを連結する軸に駆動モータの出力を伝達する伝達機構として歯車機構が採用されていたが、歯車機構は、減速比を大きくするとサイズが大型化するため、アーム体に内装すればアーム体全体が大型化し、関節部分に外装すれば駆動モータとともに外部に大きく突出してマニピュレータ全体が大型化することが指摘されていた。
【０００７】
そこで、上記問題を解決するアーム駆動機構として、回転可能に軸支される一対の回転体と、両回転体に掛け渡される無端環状体と、駆動モータで回転駆動されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに螺合されるとともに無端環状体の一部が固着されたスライダとを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
かかるアーム駆動機構は、一対の回転体間（無端環状体に包囲された領域内）に駆動モータやスクリューシャフトが配置されている。そして、上記構成のアーム駆動機構は、駆動モータでスクリューシャフトを回転させたときのスライダの移動（スクリューシャフトの軸線方向の移動）で無端環状体を周方向に移動させ、この無端環状体の移動で回転体を回転させることで、アーム体と先端側又は基端側の部材とを連結する軸に回転力を伝達するようになっている。これにより、かかるアーム駆動機構は、駆動モータの出力を減速する減速機構に歯車機構を採用しないため、駆動モータの出力を減速してもサイズが大きくならないとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記構成のアーム駆動機構は、無端環状体に包囲された領域内に駆動モータやスクリューシャフトが配置されるため、回転体の外径を大きくしなければならず、駆動モータやスクリューシャフトのサイズによっては回転体同士の接線と直交する方向において大型化することがある。また、上記構成のアーム駆動機構は、スクリューシャフトや駆動モータの存在が回転体間の距離（接線方向のサイズ）を短くすることを制限し、回転体同士の接線の延びる方向においてもコンパクト化するのに限界がある。その結果、上記構成のアーム駆動機構は、アーム機構（アーム体）に内装すると、アーム機構（アーム体）を大型化させてしまうといった問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、先端部に作業ツールが装着されるアーム機構を大型化させることなくアーム機構を姿勢変更させるこのできるアーム駆動機構、及びこれを備えたマニピュレータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るアーム駆動機構は、一方向に間隔をあけて配置されるとともに一方向と直交する他方向に延びる軸線周りで回転可能に軸支された一対の回転体と、両回転体に掛け渡される無端環状体と、駆動モータにより回転されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに螺合されるとともに無端環状体の一部が固着されたスライダとを備え、他方向に向けて延びる軸を介して基端側の部材及び先端側の部材が両端部に回転自在に連結されて一方向に延びるアーム体に内装され、アーム体と該アーム体に連結された先端側又は基端側の部材とを相対的に回転させるべく、アーム体と先端側又は基端側の部材とを連結した軸に対して一方の回転体の回転力を伝達するように構成されたアーム駆動機構において、他方の回転体が一方の回転体よりも小径に設定されるとともに、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の対向部の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある二つの対向部を平行又は略平行にするアイドラを備え、前記スクリューシャフトが対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部の外周側と対向するように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
上記構成のアーム駆動機構によれば、駆動モータによりスクリューシャフトを回転させると、スライダがスクリューシャフトに沿って移動し、該スライダに一部が固着された無端環状体がスライダの移動に連動して周方向に移動（回転）する。そうすると、一対の回転体が回転し、一方の回転体の回転力がアーム体と先端側又は基端側の部材とを連結した軸に対して伝達されることになる。これにより、アーム体と該アーム体に連結された部材とが相対的に回転してアーム機構（アーム体）が姿勢変更することになり、アーム機構の先端部に装着した作業ツールを所望する位置に移動させることができる。
【００１４】
そして、本発明のアーム駆動機構は、回転体間にある無端環状体における二つの対向部のうちの一方の対向部がアイドラによって他方の対向部側に押されて該一方の対向部（無端環状体）の通過経路が変更されているため、一方の対向部の外側にスペースが形成される。すなわち、アイドラが無ければ、一対の回転体間にある各対向部は両回転体に対する接線上を通過することになるが、他方の回転体を一方の回転体よりも小径に設定するのに併せて、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の対向部の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある二つの対向部を平行又は略平行にするアイドラを備えることで、対向部に沿ったスペースが一方の対向部の外側に形成されることになる。従って、対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部の外周側と対向するように配置されたスクリューシャフトは、一方の対向部の外側に形成されたスペース内に位置することになるため、アーム駆動機構を内装するアーム体の一方向と直交する方向のサイズをコンパクト化することができる。また、回転体間にアーム駆動機構の構成要素が一切存在しないため、回転体間距離を最小限に設定することができ、アーム駆動機構を内装するアーム体の一方向のサイズもコンパクト化することができる。
【００１５】
そして、本発明に係るマニピュレータは、一方向に延びるアーム体を少なくとも一つ備え、基端部が基台に対して連結される一方、先端部に作業ツールが装着されるアーム機構と、アーム体に内装されたアーム駆動機構とを備え、アーム体は、両端部が一方向に対して直交する他方向に向けて延びる軸を介して基端側の部材及び先端側の部材に連結され、アーム体と該アーム体の両端部に連結された部材とが軸を中心にして相対的に回転可能に構成され、アーム駆動機構は、一方向に間隔をあけて配置されるとともに他方向に延びる軸線周りで回転可能に軸支された一対の回転体と、両回転体に掛け渡される無端環状体と、駆動モータにより回転されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに螺合されるとともに無端環状体の一部が固着されたスライダとを備え、アーム体と該アーム体に連結された先端側又は基端側の部材とを相対的に回転させるべく、アーム体と先端側又は基端側の部材とを連結した軸に対して一方の回転体の回転力を伝達するように構成されたマニピュレータにおいて、アーム駆動機構は、他方の回転体が一方の回転体よりも小径に設定されるとともに、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の対向部の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある二つの対向部を平行又は略平行にするアイドラを備え、前記スクリューシャフトが対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部の外周側と対向するように配置されていることを特徴とする。
【００１６】
上記構成のマニピュレータによれば、駆動モータによりスクリューシャフトを回転させると、スライダがスクリューシャフトに沿って移動し、該スライダに一部が固着された無端環状体がスライダの移動に連動して周方向に移動（回転）する。そうすると、一対の回転体が回転し、一方の回転体の回転力がアーム体と先端側又は基端側の部材とを連結した軸に対して伝達されることになる。これにより、アーム体と該アーム体に連結された部材とが相対的に回転してアーム機構（アーム体）が姿勢変更することになり、アーム機構の先端部に装着した作業ツールを所望する位置に移動させることができる。
【００１７】
そして、本発明のマニピュレータのアーム駆動機構は、回転体間にある無端環状体における二つの対向部のうちの一方の対向部がアイドラによって他方の対向部側に押されて該一方の対向部（無端環状体）の通過経路が変更されているため、一方の対向部の外側にスペースが形成される。すなわち、アイドラが無ければ、一対の回転体間にある各対向部は両回転体に対する接線上を通過することになるが、他方の回転体を一方の回転体よりも小径に設定するのに併せて、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の対向部の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある二つの対向部を平行又は略平行にするアイドラを備えることで、対向部に沿ったスペースが一方の対向部の外側に形成されることになる。従って、対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部の外周側と対向するように配置されたスクリューシャフトは、一方の対向部の外側に形成されたスペース内に位置することになるため、アーム駆動機構を内装するアーム体の一方向と直交する方向のサイズをコンパクト化することができる。また、回転体間にアーム駆動機構の構成要素が一切存在しないため、回転体間距離を最小限に設定することができ、アーム駆動機構を内装するアーム体の一方向のサイズもコンパクト化することができる。
【００１８】
本発明の一態様として、アーム駆動機構を二組備え、一方のアーム駆動機構がアーム体の一端側に配置される一方、他方のアーム駆動機構がアーム体の他端側に配置されてもよい。このようにすれば、一つのアーム体に二つのアーム駆動機構が内装されることになり、アーム体と先端側及び基端側の部材とを相対的に回転させることができる。また、各アーム駆動機構が独立した構成であるため、先端側の部材とアーム体との相対的な回転と、基端側の部材とアーム部材との相対的な回転を独立して制御することができる。そして、各アーム駆動機構は、一対の回転体間の距離を最小限にすることができるため、一つのアーム体に二組のアーム駆動機構を内装しても、アーム体をコンパクトなものにすることができる。
【００１９】
この場合、二組のアーム駆動機構のそれぞれは、一方の回転体がアーム体の端部に配置されるとともに、回転体間にある二つの対向部のうちの他方の対向部の外周面が巻き掛けられて一方の回転体に対する無端環状体の巻き掛け量を多くする別のアイドラを備え、駆動モータは、スクリューシャフトに対して出力軸が同心になるように連結され、アーム体の両端部にある一方の回転体の中心間を結ぶ仮想線を基準にして反対側のアーム駆動機構のスクリューシャフトと対称的に配置されてもよい。なお、ここで「対称的に配置」とは、駆動モータとスクリューシャフトとが対称位置に配置されることは勿論のこと、駆動モータとスクリューシャフトとが対称的な領域に配置されることも含む概念である。すなわち、「対称的に配置」とは、駆動モータとスクリューシャフトとが無端環状体の両側に配置されることを意味する。
【００２０】
このようにすれば、無端環状体は一方の対向部の外周側が巻き掛けられるアイドラと、他方の対向部の外周側が巻き掛けられる別のアイドラとによって無端環状体の二つの対向部の間隔が一方の回転体側で狭められた状態になり、一方の対向部と同様、他方の対向部においても別のアイドラによって通過経路が変更され、対向部に沿ったスペースが他方の対向部の外側に形成されることになる。
【００２１】
従って、アーム体の両端部にある一方の回転体の中心間を結ぶ仮想線を基準にして駆動モータを反対側のアーム駆動機構のスクリューシャフトと対称的に配置すれば、各アーム駆動機構は、スクリューシャフトが当該アーム駆動機構の配置される領域内に形成されたスペースに位置し、駆動モータが反対側のアーム駆動機構の配置される領域内に形成されたスペース内に位置することになる。
【００２２】
これにより、各アーム駆動機構において、スクリューシャフトと駆動モータとを直列的に配置しても、一方向及び他方向と直交する方向のサイズをコンパクトにすることができる。また、このようにスクリューシャフトと駆動モータとを直列に連結（配置）すれば、各アーム駆動機構の他方の回転体同士を接近させた配置にでき、二組のアーム駆動機構を一つのアーム体に内装してもアーム本体の一方向のサイズをコンパクトにすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明のアーム駆動機構及びマニピュレータによれば、先端部に作業ツールが装着されるアーム機構を大型化させることなくアーム機構を姿勢変更させることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るマニピュレータを搭載した救助用ロボットの全体側面図を示す。
【図２】同実施形態に係る救助用ロボットのアーム機構を延ばした状態の全体図であって、（ａ）は、側面図を示し、（Ｂ）は、背面図を示す。
【図３】同実施形態に係るアーム機構の一構成であるアーム体（第一アーム体）の縦断面図を示す。
【図４】同実施形態に係るアーム機構の概略部分横断面図であって、第一アーム体の一端部及び基台を含む概略部分横断面図を示す。
【図５】同実施形態に係るアーム機構及び作業ツールの連結ベースの一部を含む概略部分横断面図を示す。
【図６】同実施形態に係る作業ツールの連結ベースを除いた概略部分横断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態に係るマニピュレータについて、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態においては、災害現場での救助作業用に導入される救助用ロボットに採用される場合を一例に説明することとする。
【００２６】
本実施形態に係る救助用ロボットは、図１及び図２に示す如く、走行台車２と、前記走行台車２上に搭載されたマニピュレータユニット３とを備えている。
【００２７】
走行台車２は、シャーシフレーム２０と、シャーシフレーム２０に連結された走行装置２１とを備えている。本実施形態に係る救助用ロボット１は、劣悪な環境下で走行することが要求されるため、本実施形態に係る走行台車２は、シャーシフレーム２０の前後左右の四カ所に走行装置２１としてのクローラ（無限軌道）が設けられている。かかるクローラ２１は、前後方向に間隔をおいて配置された動輪２２，２２に対してクローラベルト２３が掛け渡されたもので、動輪２２，２２の回転でクローラベルト２３を回転させて走行するようになっている。本実施形態に係るクローラ２１は、一方の動輪２２を中心にして全体が回転可能になっており、走行環境に応じて姿勢を変更させてクローラベルト２３を接地させるようになっている。
【００２８】
前記マニピュレータユニット３は、走行台車２のシャーシフレーム２０に対して着脱可能に構成されたベース４と、ベース４上に搭載されるマニピュレータ５とを備えている。また、本実施形態に係るマニピュレータユニット３は、走行台車２に搭載された状態で前方側になるベース４の一端部に吸引装置Ｖが搭載されている。
【００２９】
前記ベース４は、走行台車２のシャーシフレーム２０上に配置されるもので、シャーシフレーム２０に対して着脱可能に構成されている。そして、ベース４の上面には、マニピュレータ５を連結するための基台４０が取り付けられている。
【００３０】
本実施形態に係る基台４０は、ベース４の上面に固定されたメイン基台４１と、走行台車２の前後方向と一致する方向に延びる連結軸４２を介してメイン基台４１に連結されたサブ基台４３とを備えている。かかるサブ基台４３は、ベース４上に搭載された駆動源（図示しない）からの駆動を受けることで、連結軸４２を中心にして傾動するようになっている。すなわち、サブ基台４３は、走行台車２の前後方向と一致する方向に対して直交する方向（左右幅方向）に傾動するようになっている。
【００３１】
前記マニピュレータ５は、一方向に延びるアーム体５００，５０１を少なくとも一つ備え、基端部が基台４０に対して連結される一方、先端部に作業ツール６が装着されるアーム機構５０と、アーム機構５０を姿勢変更させるアーム駆動機構５１，５２（図３参照）とを備えている。
【００３２】
そして、アーム体５００，５０１は、両端部が一方向に対して直交する他方向に向けて延びる軸Ｓ１、Ｓ２を介して基端側の部材４０（４３）及び先端側の部材６，５０１に連結され、アーム体５００，５０１と該アーム体５００，５０１の両端部に連結された部材とが軸Ｓ１，Ｓ２を中心にして相対的に回転可能に構成されている。
【００３３】
本実施形態に係るアーム機構５０は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す如く、二つのアーム体５００，５０１を備えている。各アーム体５００，５０１は、一方向に長手をなした箱状に形成されている。二つのアーム体５００，５０１は、一方の端部同士が一方向と直交する他方向に延びる軸Ｓ２周りで相対回転可能に連結されている。従って、本実施形態に係るアーム機構５０は、一方のアーム体（以下、第一アーム体という）５００が基台４０に連結され、他方のアーム体（以下、第二アーム体という）５０１に作業ツール６が装着されるようになっている。より具体的に説明すると、本実施形態に係るアーム機構５０は、第一アーム体５００の長手方向の一端部が基台４０（サブ基台４３）に対して連結され、該第一アーム体５００の長手方向の他端部が先端側の部材である第二アーム体５０１の長手方向の一端部に連結されている。また、該アーム機構５０は、第二アーム体５０１の他端部に先端側の部材である作業ツール６が連結されている。
【００３４】
アーム駆動機構５１，５２は、図３に示す如く、アーム機構５０を構成するアーム体５００に内装されている。本実施形態に係るマニピュレータ５は、アーム機構５０の最も基端側に位置する第一アーム体５００にアーム駆動機構５１，５２が内装されている。より具体的には、本実施形態に係るマニピュレータ５は、アーム駆動機構５１，５２を二組備えており、一方のアーム駆動機構（以下、第一アーム駆動機構という）５１が第一アーム体５００内の一端側（アーム機構５０の基端側）に配置される一方、他方のアーム駆動機構（以下、第二アーム駆動機構という）５２が第一アーム体５００内の他端側（アーム機構５０の先端側）に配置されている。
【００３５】
第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、一方向（第一アーム体５００の長手方向）に間隔をあけて配置されるとともに一方向と直交する他方向に延びる軸線周りで回転可能に軸支された一対の回転体（以下、一方の回転体を第一回転体５１０，５２０といい、他方の回転体を第二回転体５１１，５２１という）５１０，５２０，５１１，５２１と、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１とに掛け渡される無端環状体（以下、駆動ベルトという）５１２，５２２と、駆動モータＭ１，Ｍ２に回転駆動されるスクリューシャフト５１３，５２３と、スクリューシャフト５１３，５２３に螺合されるとともに駆動ベルト５１２，５２２の一部が固着されたスライダ５１４，５２４とを備えている。
【００３６】
第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、第一回転体５１０，５２０及び第二回転体５１１，５２１に対する駆動ベルト５１２，５２２の回転力の伝達を確実にすべく、駆動ベルト５１２，５２２に歯付きベルトが採用されている。これに伴い、第一回転体５１０，５２０及び第二回転体５１１，５２１には、歯付きプーリーが採用されている。また、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、スクリューシャフト５１３，５２３とスライダ５１４，５２４とを螺合させるネジ構造として台形ネジが採用されている。すなわち、スクリューシャフト５１３，５２３は、台形ネジからなる雄ネジが形成され、スライダ５１４，５２４には台形ネジからなる雌ネジが形成されている。
【００３７】
そして、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、第二回転体５１１，５２１が第一回転体５１０，５２０よりも小径に設定されている。そして、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、駆動ベルト５１２，５２２の第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間にある二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂのうちの一方の対向部５１２ａ，５２２ａの外周側が巻き掛けられ、第一回転体５１０，５２０に対する駆動ベルト５１２，５２２の巻き掛け量を半周以上にして二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂを平行又は略平行にするアイドラ（以下、第一アイドラという）５１５，５２５を備えている。
【００３８】
そして、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、スクリューシャフト５１３，５２３が対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂと平行又は略平行をなして一方の対向部５１２ａ，５２２ａの外周面と対向するように配置されている。
【００３９】
第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、第一回転体５１０，５２０がアーム体５００，５０１の端部に配置されるとともに、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間にある駆動ベルト５１２，５２２における二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂのうちの他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの外周面が巻き掛けられて第一回転体５１０，５２０に対する駆動ベルト５１２，５２２の巻き掛け量を多くする別のアイドラ（以下、第二アイドラという）５１６，５２６を備えている。
【００４０】
これに伴い、駆動モータＭ１，Ｍ２は、スクリューシャフト５１３，５２３に対して出力軸が同心になるように連結され、アーム体５００の両端部にある第一回転体５１０，５２０の中心間を結ぶ仮想線（図示しない）を基準にして反対側のアーム駆動機構５１，５２のスクリューシャフト５１３，５２３と対称的に配置されている。
【００４１】
すなわち、本実施形態に係るマニピュレータ５は、異なるアーム駆動機構５１，５２の駆動モータＭ１，Ｍ２とスクリューシャフト５１３，５２３とが前記仮想線を基準にした対称的な領域に配置されている。従って、本実施形態において、第一アーム駆動機構５１の駆動モータＭ１が、第二アーム駆動機構５２が配置される第一アーム体５００の他端側の領域において、第二アーム駆動機構５２の駆動ベルト５２２を挟んで該第二アーム駆動機構５２のスクリューシャフト５２３と対称的に配置され、第二アーム駆動機構５２の駆動モータＭ２が、第一アーム駆動機構５１が配置される第一アーム体５００の一端側の領域において、第一アーム駆動機構５１の駆動ベルト５１２を挟んで該第一アーム駆動機構５１のスクリューシャフト５１３と対称的に配置されている。
【００４２】
ここで第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２のそれぞれについて具体的に説明すると、第一アーム駆動機構５１は、図４に示す如く、第一回転体５１０の回転中心となる軸（以下、第一関節軸という）Ｓ１を備えている。第一関節軸Ｓ１は、第一アーム体５００と基端側の部材である基台４０（サブ基台４３）とを相対回転可能に連結している。すなわち、第一アーム体５００と基台４０（サブ基台４３）は第一関節軸Ｓ１を介して連結されている。
【００４３】
ここで具体的に説明すると、第一関節軸Ｓ１は、第一アーム体５００の長手方向と直交する他方向に延びている。そして、第一関節軸Ｓ１は、第一アーム体５００内に配置された第一回転体５１０に連結されており、軸受（採番しない）を介して第一アーム体５００に対して回転自在に軸支される一方、第一アーム体５００から外方に突出して基台４０（サブ基台４３）に固定されている。すなわち、第一関節軸Ｓ１は、基端部が基台４０（サブ基台４３）に固定されて外方に延出しており、第一アーム体５００の側壁部に対して回転自在に挿通された上で、第一アーム体５００内にある先端部に第一アーム駆動機構５１の第一回転体５１０が同心で連結されている。これにより、第一アーム駆動機構５１は、駆動ベルト５１２，５２２の周回による第一回転体５１０の回転力を基台４０（サブ基台４３）に伝達し、アーム体５００，５０１を第一関節軸Ｓ１周りで回転（傾動）させるようになっている。
【００４４】
これに対し、第二アーム駆動機構５２は、図５に示す如く、第一回転体５２０の回転中心となる軸（以下、第二関節軸Ｓ２という）を備えている。第二関節軸Ｓ２は、第一アーム体５００と先端側の部材である第二アーム体５０１とを相対回転可能に連結している。
【００４５】
具体的に説明すると、第二関節軸Ｓ２は、第一アーム体５００の長手方向と直交する他方向に延びている。すなわち、第二関節軸Ｓ２は、第一関節軸Ｓ１と同方向に延びている。第二関節軸Ｓ２は、第一アーム体５００内に配置された第一回転体５２０に同心で連結されており、第一アーム体５００（後述する中心支持軸Ｓ２’）に対して回転自在に軸支される一方、第一アーム体５００から外方に突出して先端側の第二アーム体５０１に固定されている。すなわち、第二間接軸Ｓ２は、基端部が第二アーム体５０１の側壁の外面に固定されて外方に延出しており、第一アーム体５００の側壁に対して回転自在に挿通された上で、第一アーム体５００内にある先端部に第二アーム駆動機構５２の第一回転体５２０が同心で連結されている。
【００４６】
本実施形態に係る第二関節軸Ｓ２は、中空軸で構成されており、第一アーム体５００の内壁面に基端部の固定された中心支持軸Ｓ２’が同心で挿通され、軸受（採番しない）を介して中心支持軸Ｓ２’に回転自在に支持されている。なお、本実施形態において、第二関節軸Ｓ２に連結された第二アーム駆動機構５２の第一回転体５２０についても、軸受（採番しない）を介して中心支持軸Ｓ２’に回転自在に支持されている。これにより、第二アーム駆動機構５２は、駆動ベルト５２２の周回による第一回転体５２０の回転力を第二アーム体５０１の一端部に伝達し、第一アーム体５００と第二アーム体５０１とを第二関節軸Ｓ２周りで相対的に回転（傾動）させるようになっている。
【００４７】
本実施形態に係るアーム機構５０は、折り畳んだ状態で、第一アーム体５００と第二アーム体５０１とが重なった姿勢になるようになっている。すなわち、アーム機構５０を構成する二つのアーム体５００，５０１（第一アーム体５００及び第二アーム体５０１）は、第一アーム体５００の先端部（他端部）の側面に第二アーム体５０１の基端部（一端部）の側面が重なり合った状態で両アーム体５００，５０１の一端部と他端部とが軸（第二関節軸Ｓ２）を介して連結されている。これにより、本実施形態に係るアーム機構５０は、第二関節軸Ｓ２を中心にして第一アーム体５００と第二アーム体５０１とを互いに傾動（回転）させることで、両アーム体５００，５０１が横方向（傾動中心となる第二関節軸Ｓ２の延びる方向）で重なり合った配置になる様に構成されている。
【００４８】
そして、本実施形態に係るアーム機構５０は、両アーム体５００，５０１が水平方向に延びた姿勢を基本姿勢に設定されている。これに伴い、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、アーム機構５０が基本姿勢であるときのスライダ５１４，５２４の位置が原点として設定されている。従って、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、図３に示す如く、何れも原点にあるスライダ５１４，５２４を検知するセンサ（以下、原点センサという）Ｃを備えている。
【００４９】
本実施形態に係るマニピュレータ５は、図５に示す如く、第二アーム体５０１の他端部に連結された作業ツール６を所定の姿勢に維持させるための姿勢調整手段５３を備えている。かかる姿勢調整手段５３は、第二アーム体５０１に内装されている。ここで姿勢調整手段５３について具体的に説明すると、姿勢調整手段５３は、第二アーム体５０１の両端部に配置された一対の回転体（以下、一方の回転体を第三回転体５３０といい、他方の回転体を第四回転体５３１という）５３０，５３１と、第二アーム体５０１の一端部に配置された第三回転体５３０と第二アーム体５０１の他端部に配置された第四回転体５３１とに掛け渡された無端環状のベルト（以下、従動ベルトという）５３２と、第四回転体５３１に対して同心で固定された太陽歯車５３３と、該第二アーム体５０１の他端部に設けられた軸（以下、第三関節軸という）Ｓ３周りで回転可能に設けられ、前記太陽歯車５３３と噛合した遊星歯車５３４とで構成されている。
【００５０】
そして、第三回転体５３０は、第二アーム体５０１に対して回転自在に軸支される一方で、第一アーム体５００に固定された前記中心支持軸Ｓ２’に固定されている。すなわち、前記中心支持軸Ｓ２’は、基端部が第一アーム体５００の一方の側壁の内面に固定されて第一アーム体５００の他方の側壁（反対側の側壁）から外方に突出して第二アーム体５０１内に挿入された上で、第二アーム体５０１内にある先端部に第三回転体５３０が固定されている。なお、中心支持軸Ｓ２’は、上述の如く、軸受を介して第二関節軸Ｓ２を支持している。換言すれば、中心支持軸Ｓ２’は、軸受を介して第三関節軸Ｓ２に支持されており、第三関節軸Ｓ２が連結された第二アーム体５０１に対して回転自在に設けられている。
【００５１】
第四回転体５３１は、第二アーム体５０１の他端部内部に設けられた固定軸Ｓ４周りで回転自在に設けられている。かかる固定軸Ｓ４は、第二関節軸Ｓ２と平行をなすように設けられている。そして、太陽歯車５３３は、上述の如く、第四回転体５３１に対して同心で固定されているため、第四回転体５３１と同様に固定軸Ｓ４周りで回転自在になっている。そして、従動ベルト５３２には、駆動ベルト５１２，５２２と同様に歯付きベルトが採用されており、これに伴って、従動ベルト５３２が掛け渡される第三回転体５３０及び第四回転体５３１には歯付きプーリーが採用されている。
【００５２】
そして、前記遊星歯車５３４は、作業ツール６の後述する連結ベース６０ａに対して回転自在に軸支される一方で、第二アーム体５０１に固定された第三関節軸Ｓ３を中心に回転自在に設けられている。第三関節軸Ｓ３は、太陽歯車５３３の回転中心となる固定軸Ｓ４よりも第二アーム体５０１の先端側に設けられている。かかる第三関節軸Ｓ３は、基端部が第二アーム体５０１の一方の側壁の内面に固定されて他方の側壁（反対側の側壁）から外方に延出しており、作業ツール６の連結ベース６０ａの側壁部に対して回転自在に挿通された上で連結ベース６０ａ内で抜け止めされている。そして、遊星歯車５３４は、第三関節軸Ｓ３に軸受を介して回転自在に支持された上で作業ツール６の連結ベース６０ａの外壁面に対して固定されている。なお、本実施形態に係る遊星歯車５３４には、該遊星歯車５３４とともに第三関節軸Ｓ３の挿通された筒状軸部（採番しない）が同心で連設されており、該筒状軸部が連結ベース６０ａに固定されている。
【００５３】
上記構成の姿勢調整手段５３は、第一アーム体５００及び第二アーム体５０１が相対的に回転したときに、第一アーム体５００に固定された支持軸Ｓ２’に固定された第三回転体５３０に対する従動ベルト５３２の巻き掛け位置が変化する結果、第四回転体５３１に対して従動ベルト５３２が回転力を付与し、該第四回転体５３１に固定された太陽歯車５３３が回転する。これにより、遊星歯車５３４が太陽歯車５３３の回転に連動して回転し、該遊星歯車５３４の固定された作業ツール６が第三関節軸Ｓ３周りで回転する。なお、本実施形態に係る姿勢調整手段５３は、第二アーム体５０１の回転に対応する従動ベルト５３２の移動（回転）量、太陽歯車５３３及び遊星歯車５３４のギア比を適宜設定することで、作業ツール６の姿勢を第二アーム体５０１の姿勢に連動させることができ、本実施形態においては、第一アーム体５００の基端部と第二アーム体５０１の先端部とを結ぶ仮想線に対して作業ツール６の作業中心線（本実施形態においては作業ツール６として後述のロボットハンドが採用されているため被把持物の把持中心線）が直角になるように、第二アーム体５０１の姿勢に連動させて作業ツール６の姿勢を変更させように設定されている。
【００５４】
本実施形態に係る作業ツール６は、被把持物を把持可能に構成されたロボットハンドが採用されている。
【００５５】
かかるロボットハンド６は、図６に示す如く、被把持物が配置される被把持物配置予定位置Ａ周りに等間隔又は略等間隔で配置された二つ以上の把持体６１…と、各把持体６１…を被把持物配置予定位置Ａの中心に向けて移動させる第一駆動部６２と、各把持体６１…を被把持物配置予定位置Ａ周りで回転させる第二駆動部６３とを備える。
【００５６】
本実施形態に係るロボットハンド６は、把持体６１…を二つ備えている。そのため、各把持体６１…は、互いに対向するように配置されている。本実施形態の救助用ロボット１は、上述の如く、災害地でドアを開放することを一つの目的としているため、正面視円形のドアノブを把持できるように各把持体６１…は断面円弧状をなすように形成されている。そして、各把持体６１…の外周面には、前記第一駆動部６２の後述する回転レバー６６及びリンク６８を連結するための連結用リブ６１０が突設されている。各連結用リブ６１０は、片状に形成されており、把持体６１…の湾曲方向と直交する方向（把持体６１…の湾曲中心方向）に真っ直ぐに延びるように形成されている。
【００５７】
前記第一駆動部６２は、把持体６１…の湾曲中心方向に延びるスライドシャフト６４と、該スライドシャフト６４を軸線方向に往復動させるためスライド手段６５と、スライドシャフト６４と直交する方向に延びる軸（以下、支持軸という）Ｓ５を中心に回転可能に設けられ、把持体６１…とスライドシャフト６４とを作動的に連結させる回転レバー６６と、該回転レバー６６をスライドシャフト６４と直交する方向に延びる支持軸Ｓ５周りで回転可能に支持し、所定位置に位置した状態でスライドシャフト６４の一端部周りで回転自在に設けられた支持体６７とを備えている。
【００５８】
前記スライドシャフト６４は、ロボットハンド６の外装を構成するケーシング６０ｂの外側に配置される一端部の外周に無端円環状の溝６４２が形成されている。具体的には、本実施形態に係るスライドシャフト６４は、一端部に形成された大径部６４０と、該大径部６４０に連設され、該大径部６４０よりも小径な小径軸部６４１とを備えている。そして、本実施形態に係るスライドシャフト６４は、小径軸部６４１における大径部６４０の連設された一端とは反対側の他端に対してスライド手段６５の一構成となる雄ネジ体６５０が小径軸部６４１と同心をなすように連設されている。
【００５９】
前記大径部６４０は、スライドシャフト６４の軸線（軸心）方向から見て円形状に形成されており、外周に無端円環状の溝６４２が形成されている。かかる溝６４２は、回転レバー６６の基端部（後述するローラ６６２）を収容可能に形成されている。本実施形態に係る小径軸部６４１は、段付軸状に形成されている。具体的には、本実施形態に係る第一駆動部６２は、スライドシャフト６４の小径軸部６４１に外嵌されたコイルバネ６４３と、スライドシャフト６４の小径軸部６４１が挿通されたバネ受部材６４４とを備えている。そして、コイルバネ６４３は、一端が小径軸部６４１の段部６４５に一端が受けられる一方、該コイルバネ６４３の他端がバネ受部材６４４に受けられている。
【００６０】
バネ受部材６４４は、スライドシャフト６４との関係において、スライドシャフト６４の他端側（大径部６４０のある一端側とは反対側）に移動不能である一方、スライドシャフト６４の一端側に移動可能に設けられている。すなわち、バネ受部材６４４は、スライドシャフト６４（小径軸部６４１）の外周に対して軸線方向に延びるように形成されたスリット６４６に挿入される位置決ピン６４７が取り付けられており、自然長の又は僅かに撓んだコイルバネ６４３を受けた状態で、位置決ピン６４７とスリット６４６の他端側にある端部内面とが干渉するようになっている。
【００６１】
これにより、コイルバネ６４３によってバネ受部材６４４とスライドシャフト６４とが互いに反対向きに付勢されたとしても、バネ受部材６４４とスライドシャフト６４とが反対方向に移動することがないが、スライドシャフト６４を他端側に移動させるような力（コイルバネ６４３を撓ませるような力）が作用したときに、スライドシャフト６４の段部６４５がコイルバネ６４３を付勢しつつ（撓ませつつ）該スライドシャフト６４が他端側に移動できるようになっている。
【００６２】
そして、スライドシャフト６４は、軸線方向に移動（スライド）可能となるように、ロボットハンド６の外装を構成するケーシング６０ｂ（又は、ケーシング６０ｂに固定された支持部材）によって支持されている。
【００６３】
そして、スライドシャフト６４は、一端面（大径部６４０の端面）に開口した非貫通の孔（以下、非貫通孔という）６４８が軸線に沿って形成されている。すなわち、該スライドシャフト６４は、後述する撮像素子（ＣＣＤカメラ）６９及び光源７０を内装するための非貫通孔６４８が一端側に形成されている。
【００６４】
スライド手段６５は、スライドシャフト６４に連設される雄ネジ体６５０と、該雄ネジ体６５０に螺合された螺合部材６５１と、該螺合部材６５１を雄ネジ体６５０の軸線周りで回転させるスライド用駆動部６５２とを備えている。
【００６５】
前記雄ネジ体６５０は、上述の如く、スライドシャフト６４と同心をなすように該スライドシャフト６４の小径軸部６４１の他端に連設されている。そして、前記螺合部材６５１は、雄ネジ体６５０周りで回転自在になるようにケーシング６０ｂ（又は、ケーシング６０ｂに固定された支持部材）に対し、軸受（本実施形態においてはベアリング）を介して取り付けられている。すなわち、螺合部材６５１は一定位置で回転できるようにケーシング６０ｂに対して直接的又は間接的に軸支されている。
【００６６】
前記スライド用駆動部６５２は、駆動源としてのモータ（以下、第一駆動モータという）Ｍ３と、該第一駆動モータＭ３の回転を螺合部材６５１に伝達する伝達機構（以下、第一伝達機構という）６５３とを備えている。本実施形態において、第一駆動モータＭ３には、ＤＣモータが採用されており、その出力軸がスライドシャフト６４（雄ネジ体６５０）と平行又は略平行になるように配置されている。
【００６７】
前記第一伝達機構６５３は、無端環状のベルトをモータの出力軸と螺合部材６５１（或いは、これに連設された軸）に掛け渡し、第一駆動モータＭ３の出力を螺合部材６５１に伝達するようにしてもよいが、本実施形態においては、第一伝達機構６５３として歯車機構が採用されている。これに伴い、第一駆動モータＭ３の出力軸及び螺合部材６５１に歯車が取り付けられており、これらの歯車が直接的又は中間歯車を介して間接的に噛合されている。これにより、第一駆動モータＭ３の出力が歯車機構（第一伝達機構６５３）を介して螺合部材６５１に伝達され、該螺合部材６５１が雄ネジ体６５０周りで回転することで、定位置で回転する螺合部材６５１に螺合された雄ネジ体６５０が軸線方向に移動するようになっている。
【００６８】
前記回転レバー６６は、支持体６７（後述する大径環状部６７０）に対して前記支持軸Ｓ５を介して回転可能に設けられている。本実施形態に係る回転レバー６６は、回転中心（支持軸Ｓ５）が大径部６４０の径方向外方に位置しており、その回転中心から大径部６４０側に延出する第一延出部６６０と、回転中心から前方に向けて延出する第二延出部６６１とを備えている。すなわち、回転レバー６６は、第一延出部６６０及び第二延出部６６１が略直角をなすように連結されて側面視略Ｌ字状に形成され、第一延出部６６０及び第二延出部６６１の連結位置に回転中心が設定されている。
【００６９】
本実施形態に係る回転レバー６６は、回転中心となる軸（支持軸Ｓ５）と同方向に延びる軸（採番しない）を中心にして回転可能なローラ６６２が、第一延出部６６０の先端部に取り付けられている。すなわち、第一延出部６６０は、先端部に大径部６４０の外周に対する接線方向に延びる軸線周りで回転自在なローラ６６２が枢着されている。そして、前記ローラ６６２は、大径部６４０の外周に形成された無端環状の溝６４２内に配置されている。なお、ローラ６６２は、大径部６４０に形成された無端環状の溝６４２を画定する一対の対向面（スライドシャフト６４の軸線方向に間隔をあけて対向する一対の対向面）に外周が接触又は略接触するように外径が設定されている。
【００７０】
これに対し、第二延出部６６１の先端部は、該回転レバー６６の回転中心となる支持軸Ｓ５と同方向に延びる軸（採番しない）を中心にして回転可能となるように把持体６１…（連結用リブ６１０）に連結されている。
【００７１】
前記支持体６７は、段付き筒状に形成され、一端部をケーシング６０ｂの外側に位置させる一方、他端側をケーシング６０ｂ内に位置させた状態で、内部にスライドシャフト６４が挿通されている。具体的には、支持体６７は、ケーシング６０ｂの外側に配置され、スライドシャフト６４の大径部６４０の外周を覆う大径環状部６７０と、該大径環状部６７０に対して同心で連設され、スライドシャフト６４の小径軸部６４１の外周を覆う小径環状部６７１とを備えている。該支持体６７は、小径環状部６７１が軸受（本実施形態においてはブッシュ）を介してケーシング６０ｂに支持されており、所定位置でスライドシャフト６４と同心で回転可能に設けられている。すなわち、支持体６７は、挿通されたスライドシャフト６４の軸線方向へ移動不能に設けられており、一定位置でスライドシャフト６４と同心で回転可能に設けられている。
【００７２】
該支持体６７は、小径環状部６７１がスライドシャフト６４を内挿させた状態でケーシング６０ｂに挿通されている。前記大径環状部６７０には、回転レバー６６及び後述する平行移動用のリンク６８を介設するため凹部６７２が形成されている。すなわち、大径環状部６７０は、一端面から他端側に向けて延びる凹部６７２が各回転レバー６６の配置に併せて形成されている。該凹部６７２は、支持体６７の外側に向く面、外周面及び内周面が開放部を形成しており、回転レバー６６の第一延出部６６０をスライドシャフト６４の溝６４２に導入でき、且つ該第一延出部６６０の回転（移動）を許容できるように形成されている。そして、凹部６７２を画定すべく対向する一対の面には、回転レバー６６を支持するための支持軸５及びリンク６８を枢着するための軸の両端部が支持されている。
【００７３】
そして、該支持体６７は、大径環状部６７０がケーシング６０ｂの外面側に配置されているのに対し、小径環状部６７１がケーシング６０ｂに挿通されている。
【００７４】
そして、本実施形態に係るロボットハンド６は、各把持体６１…を被把持物の把持中心に向けて移動させるときに、把持体６１…の姿勢を維持させる（概ね平行移動させる）べく、平行移動用のリンク６８を備えている。かかるリンク６８は、回転レバー６６の第二延出部６６１に対して並列になるように配置されており、前記回転レバー６６の回転中心となる支持軸Ｓ５と同方向に延びる軸（採番しない）を介して一端部が前記大径環状部６７０（支持部）に対して回転可能に連結される一方、前記回転レバー６６の回転中心となる支持軸Ｓ５と同方向に延びる別の軸（採番しない）を介して他端部が把持体６１…（連結用リブ６１０）に対して回転可能に連結されている。
【００７５】
これにより、本実施形態に係るスライド手段６５は、スライドシャフト６４が軸線（軸心）方向に移動したときに、大径部６４０の無端環状の溝６４２内に配置されたローラ６６２がスライドシャフト６４の移動方向（軸線方向）に移動する結果、回転レバー６６が回転し、第二延出部６６１の先端部に連結された把持体６１…が回転レバー６６の回転に対応して移動するようになっている。また、本実施形態に係るスライド手段６５は、リンク６８を備えているため、回転レバー６６の回転に伴って把持体６１…が移動するとき、該把持体６１…が一定の姿勢（内側に向く湾曲面が被把持物配置予定位置Ａの中心側に向いた姿勢）で維持するようになっている。
【００７６】
前記第二駆動部６３は、駆動源としての第二駆動モータＭ４と、該第二駆動モータＭ４の出力を支持体６７に伝達する伝達機構（以下、第二伝達機構という）６３０とを備えている。
【００７７】
前記第二駆動モータＭ４には、ＤＣモータが採用されており、スライドシャフト６４に対して出力軸が平行になるように配置されている。これを前提に、本実施形態に係る第二伝達機構６３０は、第二駆動モータＭ４とスライドシャフト６４との間に該スライドシャフト６４と平行をなすように、一列に配置された二本の軸（以下、この二本の軸を第一連結軸６３１及び第二連結軸６３２という）６３１，６３２と、第一連結軸６３１と第二連結軸６３２とを作動的に連結したトルクガード６３３と、第二駆動モータＭ４の出力を第一連結軸６３１に伝達する第一伝達手段６３４と、第二連結軸６３２の回転を支持体６７に伝達する第二伝達手段６３５とを備えている。
【００７８】
前記第一伝達手段６３４及び第二伝達手段６３５は、何れも歯車機構で構成されている。具体的には、第一伝達機構６５３は、第二駆動モータＭ４の出力軸に連結された歯車と、該歯車に噛合するように第一連結軸６３１に連結された歯車とで構成されている。これに対し、第二伝達手段６３５は、第二連結軸６３２に連結された歯車と、該歯車に噛合するように支持体６７（小径環状部６７１）に連結された歯車とで構成されている。第二伝達手段６３５の支持体６７に連結された歯車は、スライドシャフト６４を挿通するための孔を形成すべく、ドーナツ円板状に形成されており外周に歯が形成されている。
【００７９】
これにより、本実施形態に係る第二駆動部６３は、第二駆動モータＭ４の出力が第一連結軸６３１、第二連結軸６３２、及びトルクガード６３３を介して支持体６７に伝達され、支持体６７を回転方向性なくエンドレスで回転させることができるようになっている。また、該第二駆動部６３は、トルクガード６３３を介して第二駆動モータＭ４の出力を支持体６７に伝達するようになっているため、例えば、把持体６１…による被把持物の把持が支持体６７の回転を妨げるように場合、第二駆動モータＭ４が連続的に駆動（回転）しても第二駆動モータＭ４の負荷が大きくなることがなくその支持体６７の回転状態（回転限界位置）で維持させることができるようになっている。
【００８０】
そして、本実施形態に係るマニピュレータ５は、災害現場の状況や被把持物の位置の確認を行うべく、現状を撮影する（本実施形態においては動画で撮影）する撮像素子（ＣＣＤカメラ）６９を備えている。本実施形態に係るマニピュレータ５は、スライドシャフト６４の大径部６４０に形成された非貫通孔６４８内にＣＣＤカメラ６９が配置されている。そして、ＣＣＤカメラ６９は、撮影中心がスライドシャフト６４の軸心（軸線）と一致又は略一致するように配置されている。
【００８１】
すなわち、ＣＣＤカメラ６９は、把持体６１…に被把持物を把持させるべく把持体６１…間に設定された被把持物配置予定位置Ａの中心と撮影中心（撮像中心）とが一致又は略一致するように非貫通孔６４８内に配置されている。そして、本実施形態において、災害現場で使用される救助用ロボット１を対象としているため、ＣＣＤカメラ６９による撮影を確実に行えるように光源としてＬＥＤ７０がロボットハンド６に搭載されている。
【００８２】
本実施形態において、光源７０は、ＣＣＤカメラ６９と同様、スライドシャフト６４（大径部６４０）の非貫通孔６４８内に配置されている。なお、上述の如く、スライドシャフト６４（大径部６４０）の非貫通孔６４８内にＣＣＤカメラ６９及び光源７０（ＬＥＤ７０）を配置するようにしているため、本実施形態のマニピュレータ５は、ＣＣＤカメラ６９及び光源７０を保護すべく、非貫通孔６４８の開口端部に透明な保護プレート７１が配置されている。
【００８３】
該ロボットハンド６は、アーム機構５０（第二アーム体５０１）に連結される連結ベース６０ａを備えている。該連結ベース６０ａは、第一駆動部６２、第二駆動部６３、スライドシャフト６４、及びスライド手段６５が内装されるケーシング６０ｂの外面に連結されている。
【００８４】
本実施形態に係るロボットハンド６は、ケーシング６０ｂが連結ベース６０ａに対して所定範囲で揺動可能に設けられている。すなわち、該ロボットハンド６は、把持体６１…が被把持物を把持するに際し、被把持物に対する把持体６１…の把持中心がずれて拗れが生じた場合、ケーシング６０ｂが揺動して把持中心のずれを吸収できるようになっている。なお、ケーシング６０ｂと連結ベース６０ａとを連結する連結構造が弾性を有するゴムダンパ（図示しない）を備えており、常態においてゴムダンパの弾性でケーシング６０ｂが正規の姿勢を維持し、上述のような拗れが生じたときにゴムダンパが弾性変形してケーシング６０ｂの揺動が許容されるようになっている。
【００８５】
本実施形態に係る救助用ロボット１は、以上の構成からなり、次に、該救助用ロボット１の作動について説明する。
【００８６】
本実施形態に係る救助用ロボット１は、遠隔操作（無線制御）によって動作するようになっており、通常の走行時（作業位置にまで走行するとき）は、図１に示す如く、アーム機構５０を折り畳んだ状態（基本姿勢）にするようになっている。そして、本実施形態に係る救助用ロボット１は、第一アーム体５００の基端部と第二アーム体５０１の先端部とを結ぶ仮想線に対してロボットハンド６の中心線（ＣＣＤカメラ６９の撮影中心）が直角をなすようにロボットハンド６の姿勢が維持されるため、上述の如く、アーム機構５０を折り畳んだ状態（基本姿勢にした状態）でＣＣＤカメラ６９の撮影面が走行台車２の前方に向くことになる。従って、作業者は、ＣＣＤカメラ６９から送信（無線送信）される画像をモニタで確認しつつ救助用ロボット１を遠隔操作で走行させる。
【００８７】
そして、作業者は、ＣＣＤカメラ６９からの画像を基に、ロボットハンド６が被把持物を把持可能な配置になるようにアーム機構５０を遠隔操作する。このとき、アーム体５００，５０１に内装した第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、基端側にある第一アーム体５００及び先端側にある第二アーム体５０１を傾動させることになる。
【００８８】
具体的には、図３に示す如く、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、駆動モータＭ１，Ｍ２がスクリューシャフト５１３，５２３を周方向の一方側に回転させ、これに伴ってスクリューシャフト５１３，５２３の軸線（軸心）方向に移動するスライダ５１４，５２４が駆動ベルト５１２，５２２を周方向に移動（回転）させる。その結果、駆動ベルト５１２，５２２が掛け渡された第一回転体５１０，５２０及び第二回転体５１１，５２１が回転し、第一回転体５１０，５２０の回転力が第一アーム体５００に連結された部材５０１，４０に対して伝達される。
【００８９】
従って、第一アーム駆動機構５１における第一回転体５１０は、他方向に延びる軸線（第一関節軸Ｓ１）周りの回転力を基台４０（サブ基台４３）に対して作用させ、第二アーム駆動機構５２における第一回転体５２０は、他方向に延びる軸線（第二関節軸Ｓ２）周りの回転力を第二アーム体５０１に作用させる。これにより、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す如く、第一アーム体５００及び第二アーム体５０１が傾動し、折り畳まれていたアーム機構５０が延びることになる。
【００９０】
そして、把持体６１…間（被把持物配置予定位置Ａ）に被把持物が位置するように、アーム機構５０の姿勢を変更させたり、走行台車２を走行させたりすることで、ロボットハンド６の配置を調整する。すなわち、ＣＣＤカメラ６９からの画像の中心に被把持物の中心が位置するように、アーム機構５０の姿勢等を変更させてロボットハンド６（ロボットハンド６）の配置を調整する。このとき、アーム機構５０の傾動や走行台車２による走行だけではロボットハンド６（把持体６１…）の配置が被把持物を把持するのに好ましい配置にならない場合、第二駆動部６３によって把持体６１…をスライドシャフト６４周りで回転させれば、把持体６１…の配置を好ましい状態にすることができる。
【００９１】
そして、把持体６１…間の被把持物配置予定位置Ａに被把持物が到達した後、各把持体６１…を被把持物側に移動させることで被把持物を把持する。具体的には、図６に示す如く、第一駆動部６２の第一駆動モータＭ３の駆動で螺合部材６５１を雄ネジ体６５０周りの一方側に回転させ、該螺合部材６５１を螺合させた雄ネジ体６５０とともにスライドシャフト６４を軸線方向の他端側に移動（スライド）させる。そうすると、大径部６４０の溝６４２に収容されたローラ６６２がスライドシャフト６４の他端側に引かれる結果、回転レバー６６が回転して把持体６１…が被把持物側に移動することになる。
【００９２】
そして、各把持体６１…が被把持物に当接すると外観上把持できたように見えるが、被把持物に対して十分な把持力（当接力）を発揮させなければ、被把持物を持ち上げたり回転させたりすることができない場合があるため、本実施形態においては、把持体６１…が被把持物に当接してから所定の把持力を発揮させるようにしている。
【００９３】
具体的には、本実施形態に係るロボットハンド６は、スライドシャフト６４の小径軸部６４１にコイルバネ６４３が外嵌され、該コイルバネ６４３の一端が小径軸部６４１の段部６４５に受けられる一方、該コイルバネ６４３の他端がバネ受部材６４４に受けられているため、スライドシャフト６４が他端側に移動しようとするとき（軸に対して引き作用が生じるとき）、把持体６１…が被把持物を把持するまでの間、引き作用に対してコイルバネ６４３が大きく弾性変形することなく対抗する結果、バネ受部材６４４がスライドシャフト６４とともに他端側に移動する。
【００９４】
そして、各把持体６１…が被把持物に当接すると、スライドシャフト６４に対する引き動作に対して抵抗が生じ、スライドシャフト６４及びバネ受部材６４４が移動を停止することになるが、この状態では、把持体６１…の移動（回転レバー６６の回転）が阻害されただけで被把持物に対する把持力は発揮していない。すなわち、把持体６１…が被把持物に当接した直後は、外観上把持体６１…が被把持物を把持したように見えるが、単に把持体６１…が被把持物に接触しているだけで被把持物に対する把持力（当接力）が十分に発揮していない状態である。
【００９５】
そのため、本実施形態に係るマニピュレータ５は、把持体６１…が被把持物に当接した状態であっても第一駆動モータＭ３が駆動し続けることで、コイルバネ６４３を収縮させつつスライドシャフト６４を他端側に移動させ、コイルバネ６４３が所定量縮んだときに、スライドシャフト６４の位置を検知するセンサ（採番しない）の検出結果を基に第一駆動モータＭ３の駆動を停止するようになっている。このようにすることで、コイルバネ６４３を縮ませた力の反力（コイルバネ６４３の弾性力）が回転レバー６６を回転させようとするトルクとして作用し、把持体６１…においては被把持物に対する把持力（当接力）として作用する結果、被把持物に対する把持が確実になる。
【００９６】
そして、把持体６１…による被把持物の把持（実際にはコイルバネ６４３の弾性力）でスライドシャフト６４には軸線方向の一端側に向ける抵抗力（すなわち、把持体６１…による把持が解除される方向の移動力）が作用することになるが、本実施形態に係るロボットハンド６は、雄ネジ体６５０と螺合部材６５１とが台形ネジによって螺合されているため、第一駆動モータＭ３の駆動を停止してその出力軸がフリーな状態になってもスライドシャフト６４の移動が阻止される。その結果、把持体６１…は、所定の把持力を発揮させつつ被把持物の把持を維持することになる。すなわち、本実施形態に係るロボットハンド６（マニピュレータ５）は、ブレーキ機構を設けなくても把持体６１…で被把持物を把持させた状態が維持されることになる。
【００９７】
これに対し、ロボットハンド６による被把持物の把持の解除や把持体６１…の間隔を広げる場合には、第一駆動モータＭ３の駆動で螺合部材６５１を雄ネジ体６５０周りの他方向に回転させ、該螺合部材６５１の螺合させた雄ネジ体６５０とともにスライドシャフト６４を軸線方向の一端側に移動（スライド）させる。
【００９８】
本実施形態に係るロボットハンド６は、被把持物に対する把持力を発揮させるべく、把持体６１…が被把持物を把持した状態でコイルバネ６４３が収縮しているため、上述の如く、螺合部材６５１を他方向に回転させると、スライドシャフト６４が一方向に移動するのに伴いコイルバネ６４３が自然長又は僅かに撓んだ状態にまで戻った後、スライドシャフト６４とともにバネ受部材６４４が一端側に移動することになる。そうすると、大径部６４０の溝６４２に収容されたローラ６６２が軸の一端側に押される結果、回転レバー６６が回転して把持体６１…が被把持物から離間することになり、把持体６１…による被把持物の把持が解除される。
【００９９】
従って、本実施形態に係る救助用ロボット１（マニピュレータ５）は、被把持物が異物である場合、ロボットハンド６で異物を把持した状態でアーム機構５０を傾動させたり、走行台車２を走行させたりした後、把持体６１…による被把持物の把持とその解除によって異物（被把持物）の移動や除去を行うことができる。
【０１００】
そして、図２に示す如く、被把持物がドアノブＮである場合、すなわち、閉ざされたドアＤを開く場合においても、異物の移動や除去の場合と同様に、ロボットハンド６（把持体６１…）をドアノブＮの配置に対応させるように、ＣＣＤカメラ６９の画像を基にしてアーム機構５０を傾動させたり走行台車２で走行させたりした上で、ロボットハンド６でドアノブを把持する。ここまでの作動は、異物の移動や除去をするときと同じであるが、ドアＤのロックを解除する場合（ドアノブを回転させる場合）、ロボットハンド６（把持体６１…）でドアノブＮを把持した状態で、把持体６１…をスライドシャフト６４周りで回転させることになる。
【０１０１】
具体的には、図６に示す如く、スライドシャフト６４を移動させて把持体６１…で被把持物を把持した状態で位置しつつ、第二駆動モータＭ４を駆動する。そうすると、第二駆動モータＭ４の回転が伝達機構（第一伝達手段６３４：歯車機構）を介して第一連結軸６３１、トルクガード６３３及び第二連結軸６３２に伝わり、第二連結軸６３２の回転が伝達機構（第二伝達手段６３５：歯車機構）を介して支持体６７に伝達される。これにより、支持体６７がスライドシャフト６４周りで回転することになり、該支持体６７に支持された回転レバー６６及びリンク６８についても支持体６７と一体的になってスライドシャフト６４（軸線）周りで回転することになる。
【０１０２】
本実施形態に係るマニピュレータ５は、大径部６４０に形成された無端環状の溝６４２に回転レバー６６の端部（ローラ６６２）が収容されているため、上述の如く、支持体６７がスライドシャフト６４周りで回転すると、回転レバー６６の端部（ローラ６６２）が無端環状の溝６４２内で周方向に移動することになる。従って、回転レバー６６及びリンク６８の先端部に取り付けられた各把持体６１…もスライドシャフト６４周りで回転することになる。
【０１０３】
そして、第二駆動モータＭ４を駆動し続けると支持体６７、回転レバー６６、及び把持体６１…についてもスライドシャフト６４周りで回転し続けようとすることになるが、本実施形態において、第一連結軸６３１と第二連結軸６３２とがトルクガード６３３を介して連結されているため、所定の負荷が作用すると、第二駆動モータＭ４が回転し続けても所定トルクだけが第二連結軸６３２に伝わることになる。
【０１０４】
従って、把持体６１…の把持するドアノブＮが回転限界まで回転したとしても、それ以上ドアノブＮを回転させることがないため、ドアノブＮを破損させてドアＤを開放できなくなることはない。すなわち、ドアノブＮの回転限度やロックの解除される回転範囲は、メーカーによって異なるため、把持体６１…の回転範囲を一定範囲に設定すると、回転限界にあるドアノブＮに過度なトルクがかかって該ドアノブＮを破損させたり、ドアノブＮの回転量が不足してロックが解除できなかったりすることがあるが、本実施形態に係るロボットハンド６は、把持体６１…が無制限に回転でき、且つ把持体６１…のトルク管理を行うようにしているため、如何なるメーカーのドアノブＮであっても破損させることなく開放することができる。
【０１０５】
そして、本実施形態に係る救助用ロボット１は、ドアノブＮを把持した把持体６１…を回転させた上で、走行台車２をバックさせることでドアＤを開けることができことも可能であるが、マニピュレータユニット３に吸引装置Ｖを設けたため、吸引装置ＶでドアＤを吸引しつつ走行台車２をバックさせることでドアＤを開けることができる。このようにロボットハンド６よりも低い位置にある吸引装置ＶでドアＤを引くことで、上方に延びたアーム機構５０に大きな曲げ作用が生じにくくなる結果、アーム機構５０（アーム体５００，５０１）をコンパクト化或いはスリム化しても破損しにくくなる。
【０１０６】
そして、ドアＤを開放した後は、異物の把持を解除する場合と同様に、第一駆動モータＭ３の駆動で螺合部材６５１を軸線周りで他方側に回転させ、スライドシャフト６４を一端側に移動させることで回転レバー６６（ローラ６６２）が一端側に押され、把持体６１…がドアノブＮから離間し、該ドアノブＮに対する把持が解除される。そして、本実施形態に係るマニピュレータ５は、把持体６１…がスライドシャフト６４周りで無制限に回転できる構成であるため、上述のようにドアノブＮを回転させた状態から把持体６１…をドアノブＮから離間させたとしても、次の作業において把持体６１…を原点復帰させるような動作を必要とせず、その状態から次ぎの対象（被把持物）を把持し、また回転させることもできる。
【０１０７】
そして、アーム機構５０を畳む場合、各アーム体５００，５０１が略水平になるように、アーム機構５０を遠隔操作する。このとき、アーム体５００，５０１に内装した二組のアーム駆動機構５１，５２は、基端側にある第一アーム体５００及び先端側にある第二アーム体５０１を傾動させることになる。具体的には、各アーム駆動機構５１，５２は、駆動モータＭ１，Ｍ２がスクリューシャフト５１３，５２３を周方向の他方側に回転させ、これに伴ってスクリューシャフト５１３，５２３の軸線方向に移動するスライダ５１４，５２４が駆動ベルト５１２，５２２を周方向に移動（回転）させる。その結果、駆動ベルト５１２，５２２が掛け渡された第一回転体５１０，５２０及び第二回転体５１１，５２１が回転し、第一回転体５１０，５２０の回転力が第一アーム体５００に連結された部材に対して伝達される。
【０１０８】
従って、第一アーム体５００の一端側にあるアーム駆動機構５１，５２における第一回転体５１０，５２０は、他方向に延びる第一関節軸Ｓ１（軸線）周りの回転力を基台４０（サブ基台４３）に対して作用させ、アーム体５００，５０１の他端側にあるアーム駆動機構５１，５２における第一回転体５１０，５２０は、他方向に延びる第二関節軸Ｓ２（軸線）周りの回転力を第二アーム体５０１に作用させる。これにより、二つのアーム体５００，５０１がそれぞれ軸Ｓ１，Ｓ２周りで傾動することになり、スライダ５１４，５２４が原点位置に到達する（原点センサＣがスライダ５１４，５２４を検知する）と駆動モータＭ１，Ｍ２の駆動が停止し、二つのアーム体５００，５０１が傾動して重なった姿勢に戻ることになる。
【０１０９】
以上のように、上記構成のマニピュレータ５は、一方向に延びるアーム体５００，５０１を少なくとも一つ備え、基端部が基台４０に対して連結される一方、先端部にロボットハンド６が装着されるアーム機構５０と、アーム体５００，５０１に内装されたアーム駆動機構５１，５２とを備え、アーム体５００，５０１は、両端部が一方向に対して直交する他方向に向けて延びる軸を介して基端側の部材４０（４３）及び先端側の部材５０１に連結され、アーム体５００，５０１と該アーム体５００，５０１の両端部に連結された部材とが軸を中心にして相対的に回転可能に構成され、アーム駆動機構５１，５２は、一方向に間隔をあけて配置された第一回転体５１０，５２０及び第二回転体５１１，５２１と、第一回転体５１０，５２０及び第二回転体５１１，５２１に掛け渡される駆動ベルト５１２，５２２と、駆動モータＭ１，Ｍ２により回転されるスクリューシャフト５１３，５２３と、スクリューシャフト５１３，５２３に螺合されるとともに駆動ベルト５１２，５２２の一部に固着されたスライダ５１４，５２４とを備え、アーム体５００，５０１と該アーム体５００，５０１に連結された先端側又は基端側の部材４０（４３）とを軸Ｓ１，Ｓ２周りで相対的に回転させるべく、アーム体５００，５０１と先端側又は基端側の部材４０（４３）とを連結した軸に対して第一回転体５１０，５２０の回転力を伝達するように構成されているため、先端部にロボットハンド６が取り付けられるアーム機構５０を精度良く駆動することができる。
【０１１０】
また、本実施形態に係るマニピュレータ５において、アーム駆動機構５１，５２は、第二回転体５１１，５２１が第一回転体５１０，５２０よりも小径に設定されるとともに、駆動ベルト５１２，５２２の第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間にある二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂのうちの一方の対向部５１２ａ，５２２ａの外周側が巻き掛けられ、第一回転体５１０，５２０に対する駆動ベルト５１２，５２２の巻き掛け量を半周以上にして二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂを平行又は略平行にするアイドラを備え、前記スクリューシャフト５１３，５２３が対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部５１２ａ，５２２ａの外周面と対向するように配置されているため、スクリューシャフト５１３，５２３が駆動ベルト５１２，５２２の経路変更によって形成されたスペース内に位置することになり、一方向と直交する方向のサイズを最小限のものにすることができる。また、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間にアーム駆動機構５１，５２の構成要素が一切存在しないため、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間距離を最小限に設定することができる。
【０１１１】
従って、本実施形態のマニピュレータ５は、アーム体５００，５０１の一方向及び他方向のサイズを必要最小限にすることができるため、救助用ロボット１のアーム機構５０（アーム体５００，５０１）のコンパクト化の要求される分野に好ましいものとなる。
【０１１２】
また、本実施形態に係るマニピュレータ５は、アーム駆動機構５１，５２を二組備え、一方のアーム駆動機構５１，５２がアーム体５００，５０１の一端側に配置される一方、他方のアーム駆動機構５１，５２がアーム体５００，５０１の他端側に配置されているため、一つのアーム体５００，５０１に二つのアーム駆動機構５１，５２が内装されることになり、アーム体５００，５０１の一端部及び他端部が連結された各部材と、アーム体５００，５０１とを相対的に回転させることができる。
【０１１３】
また、各アーム駆動機構５１，５２が独立した構成であるため、先端側の部材５０１とアーム体５００，５０１との相対的な回転と、基端側の部材４０（４３）とアーム部材との相対的な回転を独立して制御することができる。また、各アーム駆動機構５１，５２は、一対の第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間の距離を必要最小限にすることができるため、一つのアーム体５００，５０１に二組のアーム駆動機構５１，５２を内装しても、アーム体５００，５０１をコンパクトなものにすることができる。
【０１１４】
そして、二組のアーム駆動機構５１，５２は、アーム体５００，５０１の両端部にある各第一回転体５１０，５２０の中心間を結ぶ仮想線を基準とする対称的な領域にスクリューシャフト５１３，５２３が配置されるとともに、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間にある二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂのうちの他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの外周面が巻き掛けられて第一回転体５１０，５２０に対する駆動ベルト５１２，５２２の巻き掛け量を多くする第二アイドラ５１６，５２６を備え、各アーム駆動機構５１，５２は、駆動モータＭ１，Ｍ２の出力軸がスクリューシャフト５１３，５２３に対して同心になるように連結され、一方のアーム駆動機構５１，５２の駆動モータＭ１，Ｍ２が他方のアーム駆動機構５１，５２の他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの外周面と対向するように配置されるとともに、他方のアーム駆動機構５１，５２の駆動モータＭ１，Ｍ２が一方のアーム駆動機構５１，５２の他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの外周面と対向するように配置されているため、第二アイドラ５１６，５２６で他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの経路が変更されて形成されるスペースに、反対側にあるアーム駆動機構５１，５２のスクリューシャフト５１３，５２３に直結された駆動モータＭ１，Ｍ２が配置されることになる。
【０１１５】
従って、スクリューシャフト５１３，５２３と駆動モータＭ１，Ｍ２とを直列的に配置しても、一方向及び他方向と直交する方向のサイズをコンパクトにすることができる。また、このようにスクリューシャフト５１３，５２３と駆動モータＭ１，Ｍ２とを直列に配置すれば、各アーム駆動機構５１，５２の第二回転体５１１，５２１を接近させた配置にでき、二組のアーム駆動機構５１，５２を一つのアーム体５００，５０１に内装してもアーム本体の一方向のサイズをコンパクトにすることができる。
【０１１６】
そして、本実施形態に係るマニピュレータ５は、アーム機構５０を二つのアーム体５００，５０１で構成し、基端側に位置する第一アーム体５００に二組のアーム駆動機構５１，５２を内装するようにしたため、第二アーム体５０１内に駆動モータＭ１，Ｍ２等の重量物を収容する必要がない。従って、アーム機構５０の先端側をスリム化及び軽量化することができ、第二アーム体５０１を傾動させるための駆動源（駆動モータＭ１，Ｍ２）に低出力のものを採用することができる。また、アーム機構５０の先端側を軽量化できることで、アーム機構５０を延ばしたときの転倒モーメントを小さくすることができ、救助用ロボット１が現場で転倒してしまうことを抑制することができる。
【０１１７】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加え得ることは勿論である。
【０１１８】
上記実施形態において、マニピュレータ５を救助用ロボット１に採用した場合を一例に説明したが、マニピュレータ５は、救助用ロボット１に採用されるものに限定されるものではなく、例えば、製造分野に導入される産業用ロボットや、医療分野に導入される医療用ロボット等のマニピュレータ５として採用しても勿論よい。従って、作業ツール６は、ロボットハンドに限定されるものではなく、溶接トーチや電動ドライバー等の工具類等であってもよい。
【０１１９】
上記実施形態において、アーム機構５０を二つのアーム体５００，５０１で構成し、基端側にある第一アーム体５００の基端部を基台４０に連結するとともに、先端部を先端側にある別のアーム体５００，５０１の基端部に連結するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、アーム機構５０がアーム体５００，５０１を一つ備えたものや、アーム体５００，５０１を二つ以上備えたものであってもよい。
【０１２０】
このように、アーム機構５０が一つのアーム体５００，５０１を備える場合、アーム機構５０の基端部となるアーム体５００，５０１の一端部が基端側の部材４０（４３）である基台４０に連結され、該アーム体５００，５０１の他端部が先端側の部材５０１であるロボットハンド６に連結される。そして、アーム機構５０が三つ以上のアーム体５００，５０１を備える場合、中間にあるアーム体５００，５０１の一端部が基端側の部材４０（４３）である別のアーム体５００，５０１の他端部に連結され、他端部が先端側の部材５０１であるさらに別のアーム体５００，５０１の一端部に連結される。すなわち、アーム体５００，５０１は、両端部が一方向に対して直交する他方向に向けて延びる軸Ｓ１，Ｓ２を介して基端側の部材４０（４３）及び先端側の部材５０１に連結され、アーム体５００，５０１と該アーム体５００，５０１の両端部に連結された部材とが軸Ｓ１，Ｓ２を中心にして相対的に回転可能に構成されたものであればよい。
【０１２１】
上記実施形態において、一つのアーム体５００，５０１に二組のアーム駆動機構５１，５２を内装し、一つのアーム体５００，５０１の両端部で回転力を付与するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、一つのアーム体５００，５０１に対して一つのアーム駆動機構５１，５２を内装するようにしてもよい。
【０１２２】
上記実施形態において、一方のアーム駆動機構５１の駆動モータＭ１を他方のアーム駆動機構５２側に配置するとともに、他方のアーム駆動機構５２の駆動モータＭ２を一方のアーム駆動機構５１側に配置するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、各アーム駆動機構５１，５２は、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間にある二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂのうちの他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの外周面が巻き掛けられて第一回転体５１０，５２０に対する駆動ベルト５１２，５２２の巻き掛け量を多くする第二アイドラ５１６，５２６を備え、駆動モータＭ１，Ｍ２が他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの外周面と対向するように配置されるとともに、一方の対向部５１２ａ，５２２ａの外周面と対向するように配置されたスクリューシャフト５１３，５２３に駆動モータＭ１，Ｍ２の出力を伝達する伝達機構を設けるようにしてもよい。
【０１２３】
上記実施形態において、二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂの他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂを巻き掛ける第二アイドラ５１６，５２６を設けたが、これに限定されるものではなく、第二アイドラ５１６，５２６は必要に応じて設ければよい。
【０１２４】
上記実施形態において、救助用ロボット１に採用することを前提に、ＣＣＤカメラ６９を作業ツール６に搭載したが、これに限定されるものではなく、例えば、マニピュレータ５を救助用ロボット１等の遠隔操作を対象とするものに採用する場合、アーム機構５０上にＣＣＤカメラ６９を搭載してもよいし、上記実施形態のようにマニピュレータ５を救助用ロボット１に採用するような場合には、走行台車２上にＣＣＤカメラ６９を搭載するようにしてもよい。従って、スライドシャフト６４の非貫通孔６４８は、ＣＣＤカメラ６９や光源７０を搭載しない場合には設ける必要はない。
【０１２５】
上記実施形態において、作業ツール６としてロボットハンド６を採用し、該ロボットハンド６のスライド手段６５にコイルバネ６４３を設けることで把持力を担保するようにしたが、これに限定されるものではなく、第二駆動部６３と同様に第一駆動モータＭ３の出力に対するトルク管理を行い、所定のトルクを作用したときに所定の把持力を発生させるようにしてもよい。
【０１２６】
また、上記実施形態において、作業ツール６としてロボットハンド６を採用し、該ロボットハンド６の第二駆動部６３にトルクガード６３３を介装することで被把持物に対する回転力が大きくならないようにしたが、これに限定されるものではなく、第二駆動モータＭ４の電流値から負荷状態を認識し、支持体６７を回転させる回転力（被把持物を回転させる回転力）が大きくなりすぎないようにしても勿論よい。
【０１２７】
上記実施形態において、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１とに掛け渡される駆動ベルト（無端環状体）５１２，５２２として歯付きベルトを採用したが、これに限定されるものではなく、例えば、無端環状体５１２，５２２は、平ベルトやＶベルト等の他のベルトであってもよいし、チェーンやワイヤーロープ等の索条であってもよい。従って、各回転体５１０，５２０，５１１，５１２についても、無端環状体５１２，５２２の形態に応じたプーリーやスプロケットを採用すればよい。なお、無端環状体５１２，５２２の移動を回転体５１０，５２０、５１１，５２１に確実に伝達するには、無端環状体５１２，５２２に歯付きベルトやチェーンを採用し、回転体５１０，５２０、５１１，５２１に歯付きプーリーやスプロケットを採用することが好ましいことは言うまでもない。
【０１２８】
上記実施形態において、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２を第一アーム体５００に一体的に構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２のそれぞれをユニット化し、単一のアーム体５００に装着するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１…救助用ロボット、２…走行台車、３…マニピュレータユニット、４…ベース、５…マニピュレータ、６…作業ツール（ロボットハンド）、２０…シャーシフレーム、２１…走行装置（クローラ）、２２…動輪、２３…クローラベルト、４０…基台、４１…メイン基台、４２…連結軸、４３…サブ基台、５０…アーム機構、５１…第一アーム駆動機構（アーム駆動機構）、５２…第二アーム駆動機構（アーム駆動機構）、５３…姿勢調整手段、６０ａ…連結ベース、６０ｂ…ケーシング、６１…把持体、６２…第一駆動部、６３…第二駆動部、６４…スライドシャフト、６５…スライド手段、６６…回転レバー、６７…支持体、６８…リンク、６９…ＣＣＤカメラ、７０…光源、７１…保護プレート、５００…第一アーム体（アーム体）、５０１…第二アーム体（アーム体）、５１０，５２０…第一回転体（回転体）、５１１，５２１…第二回転体（回転体）、５１２，５２２…駆動ベルト（無端環状体）、５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂ…対向部、５１３，５２３…スクリューシャフト、５１４，５２４…スライダ、５１５，５２５…第一アイドラ（アイドラ）、５１６，５２６…第二アイドラ（アイドラ）、５３０…第三回転体（回転体）、５３１…第四回転体（回転体）、５３２…従動ベルト（ベルト）、５３３…太陽歯車、５３４…遊星歯車、６１０…連結用リブ、６３０…第二伝達機構、６３１…第一連結軸、６３２…第二連結軸、６３３…トルクガード、６３４…第一伝達手段（歯車機構）、６３５…第二伝達手段（歯車機構）、６４０…大径部、６４１…小径軸部、６４２…溝、６４３…コイルバネ、６４４…バネ受部材、６４５…段部、６４６…スリット、６４７…位置決ピン、６４８…非貫通孔、６５０…雄ネジ体、６５１…螺合部材、６５２…スライド用駆動部、６５３…第一伝達機構、６６０…第一延出部、６６１…第二延出部、６６２…ローラ、６７０…大径環状部、６７１…小径環状部、６７２…凹部、Ａ…被把持物配置予定位置、Ｍ１，Ｍ２…駆動モータ、Ｍ３…第一駆動モータ、Ｍ４…第二駆動モータ、Ｓ１…第一関節軸（軸）、Ｓ２…第二関節軸（軸）、Ｓ２’…支持軸、Ｓ３…第三関節軸、Ｓ４…固定軸、Ｓ５…支持軸、Ｖ…吸引装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端部に作業ツールが装着されるアーム機構を姿勢変更させるアーム駆動機構、及び、これを備えたマニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、製造分野や医療分野等の各種分野において、人間の作業を代替するマニピュレータが導入されている。かかるマニピュレータは、基端部が基台に対して連結される一方、先端部にロボットハンド等の作業ツールが装着されるアーム機構と、アーム機構を姿勢変更させるアーム駆動機構とを備えている。
【０００３】
そして、この種のマニピュレータは、アーム機構が一方向に延びるアーム体を少なくとも一つ備え、一方向と直交する他方向に延びる軸を介してアーム体の両端部に基端側の部材及び先端側の部材が連結され、アーム体と該アーム体に連結された部材とが軸を中心にして相対的に回転可能に構成されている。
【０００４】
すなわち、アーム機構は、アーム体と先端側の部材とを連結した部分、及びアーム体と基端側の部材とを連結した部分が関節になっており、アーム体と該アーム体に連結された部材との相対的な配置が変更可能になっている。そして、アーム駆動機構は、駆動モータ（例えば、サーボモータ）の出力をアーム体と先端側又は基端側の部材とを連結する軸に伝達し、アーム体と該アーム体に連結された部材とを相対回転させるようになっている。
【０００５】
これにより、この種のマニピュレータは、アーム機構を姿勢変更させることができ、該アーム機構の先端部に装着された作業ツールを作業位置に配置できるようになっている。
【０００６】
ところで、アーム駆動機構は、一般的に、アーム体と先端側又は基端側の部材とを連結する軸に駆動モータの出力を伝達する伝達機構として歯車機構が採用されていたが、歯車機構は、減速比を大きくするとサイズが大型化するため、アーム体に内装すればアーム体全体が大型化し、関節部分に外装すれば駆動モータとともに外部に大きく突出してマニピュレータ全体が大型化することが指摘されていた。
【０００７】
そこで、上記問題を解決するアーム駆動機構として、回転可能に軸支される一対の回転体と、両回転体に掛け渡される無端環状体と、駆動モータで回転駆動されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに螺合されるとともに無端環状体の一部が固着されたスライダとを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
かかるアーム駆動機構は、一対の回転体間（無端環状体に包囲された領域内）に駆動モータやスクリューシャフトが配置されている。そして、上記構成のアーム駆動機構は、駆動モータでスクリューシャフトを回転させたときのスライダの移動（スクリューシャフトの軸線方向の移動）で無端環状体を周方向に移動させ、この無端環状体の移動で回転体を回転させることで、アーム体と先端側又は基端側の部材とを連結する軸に回転力を伝達するようになっている。これにより、かかるアーム駆動機構は、駆動モータの出力を減速する減速機構に歯車機構を採用しないため、駆動モータの出力を減速してもサイズが大きくならないとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記構成のアーム駆動機構は、無端環状体に包囲された領域内に駆動モータやスクリューシャフトが配置されるため、回転体の外径を大きくしなければならず、駆動モータやスクリューシャフトのサイズによっては回転体同士の接線と直交する方向において大型化することがある。また、上記構成のアーム駆動機構は、スクリューシャフトや駆動モータの存在が回転体間の距離（接線方向のサイズ）を短くすることを制限し、回転体同士の接線の延びる方向においてもコンパクト化するのに限界がある。その結果、上記構成のアーム駆動機構は、アーム機構（アーム体）に内装すると、アーム機構（アーム体）を大型化させてしまうといった問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、先端部に作業ツールが装着されるアーム機構を大型化させることなくアーム機構を姿勢変更させるこのできるアーム駆動機構、及びこれを備えたマニピュレータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るアーム駆動機構は、一方向に間隔をあけて配置されるとともに一方向と直交する他方向に延びる軸線周りで回転可能に軸支された一対の回転体と、両回転体に掛け渡される無端環状体と、駆動モータにより回転されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに螺合されるとともに無端環状体の一部が固着されたスライダとを備え、他方向に向けて延びる軸を介して基端側の部材及び先端側の部材が両端部に回転自在に連結されて一方向に延びるアーム体に内装され、アーム体と該アーム体に連結された先端側又は基端側の部材とを相対的に回転させるべく、アーム体と先端側又は基端側の部材とを連結した軸に対して一方の回転体の回転力を伝達するように構成されたアーム駆動機構において、他方の回転体が一方の回転体よりも小径に設定されるとともに、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の対向部の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある二つの対向部を平行又は略平行にするアイドラを備え、前記スクリューシャフトが対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部の外周側と対向するように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
上記構成のアーム駆動機構によれば、駆動モータによりスクリューシャフトを回転させると、スライダがスクリューシャフトに沿って移動し、該スライダに一部が固着された無端環状体がスライダの移動に連動して周方向に移動（回転）する。そうすると、一対の回転体が回転し、一方の回転体の回転力がアーム体と先端側又は基端側の部材とを連結した軸に対して伝達されることになる。これにより、アーム体と該アーム体に連結された部材とが相対的に回転してアーム機構（アーム体）が姿勢変更することになり、アーム機構の先端部に装着した作業ツールを所望する位置に移動させることができる。
【００１４】
そして、本発明のアーム駆動機構は、回転体間にある無端環状体における二つの対向部のうちの一方の対向部がアイドラによって他方の対向部側に押されて該一方の対向部（無端環状体）の通過経路が変更されているため、一方の対向部の外側にスペースが形成される。すなわち、アイドラが無ければ、一対の回転体間にある各対向部は両回転体に対する接線上を通過することになるが、他方の回転体を一方の回転体よりも小径に設定するのに併せて、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の対向部の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある二つの対向部を平行又は略平行にするアイドラを備えることで、対向部に沿ったスペースが一方の対向部の外側に形成されることになる。従って、対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部の外周側と対向するように配置されたスクリューシャフトは、一方の対向部の外側に形成されたスペース内に位置することになるため、アーム駆動機構を内装するアーム体の一方向と直交する方向のサイズをコンパクト化することができる。また、回転体間にアーム駆動機構の構成要素が一切存在しないため、回転体間距離を最小限に設定することができ、アーム駆動機構を内装するアーム体の一方向のサイズもコンパクト化することができる。
【００１５】
そして、本発明に係るマニピュレータは、一方向に延びるアーム体を少なくとも一つ備え、基端部が基台に対して連結される一方、先端部に作業ツールが装着されるアーム機構と、アーム体に内装されたアーム駆動機構とを備え、アーム体は、両端部が一方向に対して直交する他方向に向けて延びる軸を介して基端側の部材及び先端側の部材に連結され、アーム体と該アーム体の両端部に連結された部材とが軸を中心にして相対的に回転可能に構成され、アーム駆動機構は、一方向に間隔をあけて配置されるとともに他方向に延びる軸線周りで回転可能に軸支された一対の回転体と、両回転体に掛け渡される無端環状体と、駆動モータにより回転されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに螺合されるとともに無端環状体の一部が固着されたスライダとを備え、アーム体と該アーム体に連結された先端側又は基端側の部材とを相対的に回転させるべく、アーム体と先端側又は基端側の部材とを連結した軸に対して一方の回転体の回転力を伝達するように構成されたマニピュレータにおいて、アーム駆動機構は、他方の回転体が一方の回転体よりも小径に設定されるとともに、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の対向部の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある二つの対向部を平行又は略平行にするアイドラを備え、前記スクリューシャフトが対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部の外周側と対向するように配置されていることを特徴とする。
【００１６】
上記構成のマニピュレータによれば、駆動モータによりスクリューシャフトを回転させると、スライダがスクリューシャフトに沿って移動し、該スライダに一部が固着された無端環状体がスライダの移動に連動して周方向に移動（回転）する。そうすると、一対の回転体が回転し、一方の回転体の回転力がアーム体と先端側又は基端側の部材とを連結した軸に対して伝達されることになる。これにより、アーム体と該アーム体に連結された部材とが相対的に回転してアーム機構（アーム体）が姿勢変更することになり、アーム機構の先端部に装着した作業ツールを所望する位置に移動させることができる。
【００１７】
そして、本発明のマニピュレータのアーム駆動機構は、回転体間にある無端環状体における二つの対向部のうちの一方の対向部がアイドラによって他方の対向部側に押されて該一方の対向部（無端環状体）の通過経路が変更されているため、一方の対向部の外側にスペースが形成される。すなわち、アイドラが無ければ、一対の回転体間にある各対向部は両回転体に対する接線上を通過することになるが、他方の回転体を一方の回転体よりも小径に設定するのに併せて、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の対向部の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある二つの対向部を平行又は略平行にするアイドラを備えることで、対向部に沿ったスペースが一方の対向部の外側に形成されることになる。従って、対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部の外周側と対向するように配置されたスクリューシャフトは、一方の対向部の外側に形成されたスペース内に位置することになるため、アーム駆動機構を内装するアーム体の一方向と直交する方向のサイズをコンパクト化することができる。また、回転体間にアーム駆動機構の構成要素が一切存在しないため、回転体間距離を最小限に設定することができ、アーム駆動機構を内装するアーム体の一方向のサイズもコンパクト化することができる。
【００１８】
本発明の一態様として、アーム駆動機構を二組備え、一方のアーム駆動機構がアーム体の一端側に配置される一方、他方のアーム駆動機構がアーム体の他端側に配置されてもよい。このようにすれば、一つのアーム体に二つのアーム駆動機構が内装されることになり、アーム体と先端側及び基端側の部材とを相対的に回転させることができる。また、各アーム駆動機構が独立した構成であるため、先端側の部材とアーム体との相対的な回転と、基端側の部材とアーム部材との相対的な回転を独立して制御することができる。そして、各アーム駆動機構は、一対の回転体間の距離を最小限にすることができるため、一つのアーム体に二組のアーム駆動機構を内装しても、アーム体をコンパクトなものにすることができる。
【００１９】
この場合、二組のアーム駆動機構のそれぞれは、一方の回転体がアーム体の端部に配置されるとともに、回転体間にある二つの対向部のうちの他方の対向部の外周面が巻き掛けられて一方の回転体に対する無端環状体の巻き掛け量を多くする別のアイドラを備え、駆動モータは、スクリューシャフトに対して出力軸が同心になるように連結され、アーム体の両端部にある一方の回転体の中心間を結ぶ仮想線を基準にして反対側のアーム駆動機構のスクリューシャフトと対称的に配置されてもよい。なお、ここで「対称的に配置」とは、駆動モータとスクリューシャフトとが対称位置に配置されることは勿論のこと、駆動モータとスクリューシャフトとが対称的な領域に配置されることも含む概念である。すなわち、「対称的に配置」とは、駆動モータとスクリューシャフトとが無端環状体の両側に配置されることを意味する。
【００２０】
このようにすれば、無端環状体は一方の対向部の外周側が巻き掛けられるアイドラと、他方の対向部の外周側が巻き掛けられる別のアイドラとによって無端環状体の二つの対向部の間隔が一方の回転体側で狭められた状態になり、一方の対向部と同様、他方の対向部においても別のアイドラによって通過経路が変更され、対向部に沿ったスペースが他方の対向部の外側に形成されることになる。
【００２１】
従って、アーム体の両端部にある一方の回転体の中心間を結ぶ仮想線を基準にして駆動モータを反対側のアーム駆動機構のスクリューシャフトと対称的に配置すれば、各アーム駆動機構は、スクリューシャフトが当該アーム駆動機構の配置される領域内に形成されたスペースに位置し、駆動モータが反対側のアーム駆動機構の配置される領域内に形成されたスペース内に位置することになる。
【００２２】
これにより、各アーム駆動機構において、スクリューシャフトと駆動モータとを直列的に配置しても、一方向及び他方向と直交する方向のサイズをコンパクトにすることができる。また、このようにスクリューシャフトと駆動モータとを直列に連結（配置）すれば、各アーム駆動機構の他方の回転体同士を接近させた配置にでき、二組のアーム駆動機構を一つのアーム体に内装してもアーム本体の一方向のサイズをコンパクトにすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明のアーム駆動機構及びマニピュレータによれば、先端部に作業ツールが装着されるアーム機構を大型化させることなくアーム機構を姿勢変更させることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るマニピュレータを搭載した救助用ロボットの全体側面図を示す。
【図２】同実施形態に係る救助用ロボットのアーム機構を延ばした状態の全体図であって、（ａ）は、側面図を示し、（Ｂ）は、背面図を示す。
【図３】同実施形態に係るアーム機構の一構成であるアーム体（第一アーム体）の縦断面図を示す。
【図４】同実施形態に係るアーム機構の概略部分横断面図であって、第一アーム体の一端部及び基台を含む概略部分横断面図を示す。
【図５】同実施形態に係るアーム機構及び作業ツールの連結ベースの一部を含む概略部分横断面図を示す。
【図６】同実施形態に係る作業ツールの連結ベースを除いた概略部分横断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態に係るマニピュレータについて、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態においては、災害現場での救助作業用に導入される救助用ロボットに採用される場合を一例に説明することとする。
【００２６】
本実施形態に係る救助用ロボットは、図１及び図２に示す如く、走行台車２と、前記走行台車２上に搭載されたマニピュレータユニット３とを備えている。
【００２７】
走行台車２は、シャーシフレーム２０と、シャーシフレーム２０に連結された走行装置２１とを備えている。本実施形態に係る救助用ロボット１は、劣悪な環境下で走行することが要求されるため、本実施形態に係る走行台車２は、シャーシフレーム２０の前後左右の四カ所に走行装置２１としてのクローラ（無限軌道）が設けられている。かかるクローラ２１は、前後方向に間隔をおいて配置された動輪２２，２２に対してクローラベルト２３が掛け渡されたもので、動輪２２，２２の回転でクローラベルト２３を回転させて走行するようになっている。本実施形態に係るクローラ２１は、一方の動輪２２を中心にして全体が回転可能になっており、走行環境に応じて姿勢を変更させてクローラベルト２３を接地させるようになっている。
【００２８】
前記マニピュレータユニット３は、走行台車２のシャーシフレーム２０に対して着脱可能に構成されたベース４と、ベース４上に搭載されるマニピュレータ５とを備えている。また、本実施形態に係るマニピュレータユニット３は、走行台車２に搭載された状態で前方側になるベース４の一端部に吸引装置Ｖが搭載されている。
【００２９】
前記ベース４は、走行台車２のシャーシフレーム２０上に配置されるもので、シャーシフレーム２０に対して着脱可能に構成されている。そして、ベース４の上面には、マニピュレータ５を連結するための基台４０が取り付けられている。
【００３０】
本実施形態に係る基台４０は、ベース４の上面に固定されたメイン基台４１と、走行台車２の前後方向と一致する方向に延びる連結軸４２を介してメイン基台４１に連結されたサブ基台４３とを備えている。かかるサブ基台４３は、ベース４上に搭載された駆動源（図示しない）からの駆動を受けることで、連結軸４２を中心にして傾動するようになっている。すなわち、サブ基台４３は、走行台車２の前後方向と一致する方向に対して直交する方向（左右幅方向）に傾動するようになっている。
【００３１】
前記マニピュレータ５は、一方向に延びるアーム体５００，５０１を少なくとも一つ備え、基端部が基台４０に対して連結される一方、先端部に作業ツール６が装着されるアーム機構５０と、アーム機構５０を姿勢変更させるアーム駆動機構５１，５２（図３参照）とを備えている。
【００３２】
そして、アーム体５００，５０１は、両端部が一方向に対して直交する他方向に向けて延びる軸Ｓ１、Ｓ２を介して基端側の部材４０（４３）及び先端側の部材６，５０１に連結され、アーム体５００，５０１と該アーム体５００，５０１の両端部に連結された部材とが軸Ｓ１，Ｓ２を中心にして相対的に回転可能に構成されている。
【００３３】
本実施形態に係るアーム機構５０は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す如く、二つのアーム体５００，５０１を備えている。各アーム体５００，５０１は、一方向に長手をなした箱状に形成されている。二つのアーム体５００，５０１は、一方の端部同士が一方向と直交する他方向に延びる軸Ｓ２周りで相対回転可能に連結されている。従って、本実施形態に係るアーム機構５０は、一方のアーム体（以下、第一アーム体という）５００が基台４０に連結され、他方のアーム体（以下、第二アーム体という）５０１に作業ツール６が装着されるようになっている。より具体的に説明すると、本実施形態に係るアーム機構５０は、第一アーム体５００の長手方向の一端部が基台４０（サブ基台４３）に対して連結され、該第一アーム体５００の長手方向の他端部が先端側の部材である第二アーム体５０１の長手方向の一端部に連結されている。また、該アーム機構５０は、第二アーム体５０１の他端部に先端側の部材である作業ツール６が連結されている。
【００３４】
アーム駆動機構５１，５２は、図３に示す如く、アーム機構５０を構成するアーム体５００に内装されている。本実施形態に係るマニピュレータ５は、アーム機構５０の最も基端側に位置する第一アーム体５００にアーム駆動機構５１，５２が内装されている。より具体的には、本実施形態に係るマニピュレータ５は、アーム駆動機構５１，５２を二組備えており、一方のアーム駆動機構（以下、第一アーム駆動機構という）５１が第一アーム体５００内の一端側（アーム機構５０の基端側）に配置される一方、他方のアーム駆動機構（以下、第二アーム駆動機構という）５２が第一アーム体５００内の他端側（アーム機構５０の先端側）に配置されている。
【００３５】
第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、一方向（第一アーム体５００の長手方向）に間隔をあけて配置されるとともに一方向と直交する他方向に延びる軸線周りで回転可能に軸支された一対の回転体（以下、一方の回転体を第一回転体５１０，５２０といい、他方の回転体を第二回転体５１１，５２１という）５１０，５２０，５１１，５２１と、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１とに掛け渡される無端環状体（以下、駆動ベルトという）５１２，５２２と、駆動モータＭ１，Ｍ２に回転駆動されるスクリューシャフト５１３，５２３と、スクリューシャフト５１３，５２３に螺合されるとともに駆動ベルト５１２，５２２の一部が固着されたスライダ５１４，５２４とを備えている。
【００３６】
第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、第一回転体５１０，５２０及び第二回転体５１１，５２１に対する駆動ベルト５１２，５２２の回転力の伝達を確実にすべく、駆動ベルト５１２，５２２に歯付きベルトが採用されている。これに伴い、第一回転体５１０，５２０及び第二回転体５１１，５２１には、歯付きプーリーが採用されている。また、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、スクリューシャフト５１３，５２３とスライダ５１４，５２４とを螺合させるネジ構造として台形ネジが採用されている。すなわち、スクリューシャフト５１３，５２３は、台形ネジからなる雄ネジが形成され、スライダ５１４，５２４には台形ネジからなる雌ネジが形成されている。
【００３７】
そして、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、第二回転体５１１，５２１が第一回転体５１０，５２０よりも小径に設定されている。そして、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、駆動ベルト５１２，５２２の第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間にある二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂのうちの一方の対向部５１２ａ，５２２ａの外周側が巻き掛けられ、第一回転体５１０，５２０に対する駆動ベルト５１２，５２２の巻き掛け量を半周以上にして二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂを平行又は略平行にするアイドラ（以下、第一アイドラという）５１５，５２５を備えている。
【００３８】
そして、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、スクリューシャフト５１３，５２３が対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂと平行又は略平行をなして一方の対向部５１２ａ，５２２ａの外周面と対向するように配置されている。
【００３９】
第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、第一回転体５１０，５２０がアーム体５００，５０１の端部に配置されるとともに、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間にある駆動ベルト５１２，５２２における二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂのうちの他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの外周面が巻き掛けられて第一回転体５１０，５２０に対する駆動ベルト５１２，５２２の巻き掛け量を多くする別のアイドラ（以下、第二アイドラという）５１６，５２６を備えている。
【００４０】
これに伴い、駆動モータＭ１，Ｍ２は、スクリューシャフト５１３，５２３に対して出力軸が同心になるように連結され、アーム体５００の両端部にある第一回転体５１０，５２０の中心間を結ぶ仮想線（図示しない）を基準にして反対側のアーム駆動機構５１，５２のスクリューシャフト５１３，５２３と対称的に配置されている。
【００４１】
すなわち、本実施形態に係るマニピュレータ５は、異なるアーム駆動機構５１，５２の駆動モータＭ１，Ｍ２とスクリューシャフト５１３，５２３とが前記仮想線を基準にした対称的な領域に配置されている。従って、本実施形態において、第一アーム駆動機構５１の駆動モータＭ１が、第二アーム駆動機構５２が配置される第一アーム体５００の他端側の領域において、第二アーム駆動機構５２の駆動ベルト５２２を挟んで該第二アーム駆動機構５２のスクリューシャフト５２３と対称的に配置され、第二アーム駆動機構５２の駆動モータＭ２が、第一アーム駆動機構５１が配置される第一アーム体５００の一端側の領域において、第一アーム駆動機構５１の駆動ベルト５１２を挟んで該第一アーム駆動機構５１のスクリューシャフト５１３と対称的に配置されている。
【００４２】
ここで第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２のそれぞれについて具体的に説明すると、第一アーム駆動機構５１は、図４に示す如く、第一回転体５１０の回転中心となる軸（以下、第一関節軸という）Ｓ１を備えている。第一関節軸Ｓ１は、第一アーム体５００と基端側の部材である基台４０（サブ基台４３）とを相対回転可能に連結している。すなわち、第一アーム体５００と基台４０（サブ基台４３）は第一関節軸Ｓ１を介して連結されている。
【００４３】
ここで具体的に説明すると、第一関節軸Ｓ１は、第一アーム体５００の長手方向と直交する他方向に延びている。そして、第一関節軸Ｓ１は、第一アーム体５００内に配置された第一回転体５１０に連結されており、軸受（採番しない）を介して第一アーム体５００に対して回転自在に軸支される一方、第一アーム体５００から外方に突出して基台４０（サブ基台４３）に固定されている。すなわち、第一関節軸Ｓ１は、基端部が基台４０（サブ基台４３）に固定されて外方に延出しており、第一アーム体５００の側壁部に対して回転自在に挿通された上で、第一アーム体５００内にある先端部に第一アーム駆動機構５１の第一回転体５１０が同心で連結されている。これにより、第一アーム駆動機構５１は、駆動ベルト５１２，５２２の周回による第一回転体５１０の回転力を基台４０（サブ基台４３）に伝達し、アーム体５００，５０１を第一関節軸Ｓ１周りで回転（傾動）させるようになっている。
【００４４】
これに対し、第二アーム駆動機構５２は、図５に示す如く、第一回転体５２０の回転中心となる軸（以下、第二関節軸Ｓ２という）を備えている。第二関節軸Ｓ２は、第一アーム体５００と先端側の部材である第二アーム体５０１とを相対回転可能に連結している。
【００４５】
具体的に説明すると、第二関節軸Ｓ２は、第一アーム体５００の長手方向と直交する他方向に延びている。すなわち、第二関節軸Ｓ２は、第一関節軸Ｓ１と同方向に延びている。第二関節軸Ｓ２は、第一アーム体５００内に配置された第一回転体５２０に同心で連結されており、第一アーム体５００（後述する中心支持軸Ｓ２’）に対して回転自在に軸支される一方、第一アーム体５００から外方に突出して先端側の第二アーム体５０１に固定されている。すなわち、第二間接軸Ｓ２は、基端部が第二アーム体５０１の側壁の外面に固定されて外方に延出しており、第一アーム体５００の側壁に対して回転自在に挿通された上で、第一アーム体５００内にある先端部に第二アーム駆動機構５２の第一回転体５２０が同心で連結されている。
【００４６】
本実施形態に係る第二関節軸Ｓ２は、中空軸で構成されており、第一アーム体５００の内壁面に基端部の固定された中心支持軸Ｓ２’が同心で挿通され、軸受（採番しない）を介して中心支持軸Ｓ２’に回転自在に支持されている。なお、本実施形態において、第二関節軸Ｓ２に連結された第二アーム駆動機構５２の第一回転体５２０についても、軸受（採番しない）を介して中心支持軸Ｓ２’に回転自在に支持されている。これにより、第二アーム駆動機構５２は、駆動ベルト５２２の周回による第一回転体５２０の回転力を第二アーム体５０１の一端部に伝達し、第一アーム体５００と第二アーム体５０１とを第二関節軸Ｓ２周りで相対的に回転（傾動）させるようになっている。
【００４７】
本実施形態に係るアーム機構５０は、折り畳んだ状態で、第一アーム体５００と第二アーム体５０１とが重なった姿勢になるようになっている。すなわち、アーム機構５０を構成する二つのアーム体５００，５０１（第一アーム体５００及び第二アーム体５０１）は、第一アーム体５００の先端部（他端部）の側面に第二アーム体５０１の基端部（一端部）の側面が重なり合った状態で両アーム体５００，５０１の一端部と他端部とが軸（第二関節軸Ｓ２）を介して連結されている。これにより、本実施形態に係るアーム機構５０は、第二関節軸Ｓ２を中心にして第一アーム体５００と第二アーム体５０１とを互いに傾動（回転）させることで、両アーム体５００，５０１が横方向（傾動中心となる第二関節軸Ｓ２の延びる方向）で重なり合った配置になる様に構成されている。
【００４８】
そして、本実施形態に係るアーム機構５０は、両アーム体５００，５０１が水平方向に延びた姿勢を基本姿勢に設定されている。これに伴い、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、アーム機構５０が基本姿勢であるときのスライダ５１４，５２４の位置が原点として設定されている。従って、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、図３に示す如く、何れも原点にあるスライダ５１４，５２４を検知するセンサ（以下、原点センサという）Ｃを備えている。
【００４９】
本実施形態に係るマニピュレータ５は、図５に示す如く、第二アーム体５０１の他端部に連結された作業ツール６を所定の姿勢に維持させるための姿勢調整手段５３を備えている。かかる姿勢調整手段５３は、第二アーム体５０１に内装されている。ここで姿勢調整手段５３について具体的に説明すると、姿勢調整手段５３は、第二アーム体５０１の両端部に配置された一対の回転体（以下、一方の回転体を第三回転体５３０といい、他方の回転体を第四回転体５３１という）５３０，５３１と、第二アーム体５０１の一端部に配置された第三回転体５３０と第二アーム体５０１の他端部に配置された第四回転体５３１とに掛け渡された無端環状のベルト（以下、従動ベルトという）５３２と、第四回転体５３１に対して同心で固定された太陽歯車５３３と、該第二アーム体５０１の他端部に設けられた軸（以下、第三関節軸という）Ｓ３周りで回転可能に設けられ、前記太陽歯車５３３と噛合した遊星歯車５３４とで構成されている。
【００５０】
そして、第三回転体５３０は、第二アーム体５０１に対して回転自在に軸支される一方で、第一アーム体５００に固定された前記中心支持軸Ｓ２’に固定されている。すなわち、前記中心支持軸Ｓ２’は、基端部が第一アーム体５００の一方の側壁の内面に固定されて第一アーム体５００の他方の側壁（反対側の側壁）から外方に突出して第二アーム体５０１内に挿入された上で、第二アーム体５０１内にある先端部に第三回転体５３０が固定されている。なお、中心支持軸Ｓ２’は、上述の如く、軸受を介して第二関節軸Ｓ２を支持している。換言すれば、中心支持軸Ｓ２’は、軸受を介して第三関節軸Ｓ２に支持されており、第三関節軸Ｓ２が連結された第二アーム体５０１に対して回転自在に設けられている。
【００５１】
第四回転体５３１は、第二アーム体５０１の他端部内部に設けられた固定軸Ｓ４周りで回転自在に設けられている。かかる固定軸Ｓ４は、第二関節軸Ｓ２と平行をなすように設けられている。そして、太陽歯車５３３は、上述の如く、第四回転体５３１に対して同心で固定されているため、第四回転体５３１と同様に固定軸Ｓ４周りで回転自在になっている。そして、従動ベルト５３２には、駆動ベルト５１２，５２２と同様に歯付きベルトが採用されており、これに伴って、従動ベルト５３２が掛け渡される第三回転体５３０及び第四回転体５３１には歯付きプーリーが採用されている。
【００５２】
そして、前記遊星歯車５３４は、作業ツール６の後述する連結ベース６０ａに対して回転自在に軸支される一方で、第二アーム体５０１に固定された第三関節軸Ｓ３を中心に回転自在に設けられている。第三関節軸Ｓ３は、太陽歯車５３３の回転中心となる固定軸Ｓ４よりも第二アーム体５０１の先端側に設けられている。かかる第三関節軸Ｓ３は、基端部が第二アーム体５０１の一方の側壁の内面に固定されて他方の側壁（反対側の側壁）から外方に延出しており、作業ツール６の連結ベース６０ａの側壁部に対して回転自在に挿通された上で連結ベース６０ａ内で抜け止めされている。そして、遊星歯車５３４は、第三関節軸Ｓ３に軸受を介して回転自在に支持された上で作業ツール６の連結ベース６０ａの外壁面に対して固定されている。なお、本実施形態に係る遊星歯車５３４には、該遊星歯車５３４とともに第三関節軸Ｓ３の挿通された筒状軸部（採番しない）が同心で連設されており、該筒状軸部が連結ベース６０ａに固定されている。
【００５３】
上記構成の姿勢調整手段５３は、第一アーム体５００及び第二アーム体５０１が相対的に回転したときに、第一アーム体５００に固定された支持軸Ｓ２’に固定された第三回転体５３０に対する従動ベルト５３２の巻き掛け位置が変化する結果、第四回転体５３１に対して従動ベルト５３２が回転力を付与し、該第四回転体５３１に固定された太陽歯車５３３が回転する。これにより、遊星歯車５３４が太陽歯車５３３の回転に連動して回転し、該遊星歯車５３４の固定された作業ツール６が第三関節軸Ｓ３周りで回転する。なお、本実施形態に係る姿勢調整手段５３は、第二アーム体５０１の回転に対応する従動ベルト５３２の移動（回転）量、太陽歯車５３３及び遊星歯車５３４のギア比を適宜設定することで、作業ツール６の姿勢を第二アーム体５０１の姿勢に連動させることができ、本実施形態においては、第一アーム体５００の基端部と第二アーム体５０１の先端部とを結ぶ仮想線に対して作業ツール６の作業中心線（本実施形態においては作業ツール６として後述のロボットハンドが採用されているため被把持物の把持中心線）が直角になるように、第二アーム体５０１の姿勢に連動させて作業ツール６の姿勢を変更させように設定されている。
【００５４】
本実施形態に係る作業ツール６は、被把持物を把持可能に構成されたロボットハンドが採用されている。
【００５５】
かかるロボットハンド６は、図６に示す如く、被把持物が配置される被把持物配置予定位置Ａ周りに等間隔又は略等間隔で配置された二つ以上の把持体６１…と、各把持体６１…を被把持物配置予定位置Ａの中心に向けて移動させる第一駆動部６２と、各把持体６１…を被把持物配置予定位置Ａ周りで回転させる第二駆動部６３とを備える。
【００５６】
本実施形態に係るロボットハンド６は、把持体６１…を二つ備えている。そのため、各把持体６１…は、互いに対向するように配置されている。本実施形態の救助用ロボット１は、上述の如く、災害地でドアを開放することを一つの目的としているため、正面視円形のドアノブを把持できるように各把持体６１…は断面円弧状をなすように形成されている。そして、各把持体６１…の外周面には、前記第一駆動部６２の後述する回転レバー６６及びリンク６８を連結するための連結用リブ６１０が突設されている。各連結用リブ６１０は、片状に形成されており、把持体６１…の湾曲方向と直交する方向（把持体６１…の湾曲中心方向）に真っ直ぐに延びるように形成されている。
【００５７】
前記第一駆動部６２は、把持体６１…の湾曲中心方向に延びるスライドシャフト６４と、該スライドシャフト６４を軸線方向に往復動させるためスライド手段６５と、スライドシャフト６４と直交する方向に延びる軸（以下、支持軸という）Ｓ５を中心に回転可能に設けられ、把持体６１…とスライドシャフト６４とを作動的に連結させる回転レバー６６と、該回転レバー６６をスライドシャフト６４と直交する方向に延びる支持軸Ｓ５周りで回転可能に支持し、所定位置に位置した状態でスライドシャフト６４の一端部周りで回転自在に設けられた支持体６７とを備えている。
【００５８】
前記スライドシャフト６４は、ロボットハンド６の外装を構成するケーシング６０ｂの外側に配置される一端部の外周に無端円環状の溝６４２が形成されている。具体的には、本実施形態に係るスライドシャフト６４は、一端部に形成された大径部６４０と、該大径部６４０に連設され、該大径部６４０よりも小径な小径軸部６４１とを備えている。そして、本実施形態に係るスライドシャフト６４は、小径軸部６４１における大径部６４０の連設された一端とは反対側の他端に対してスライド手段６５の一構成となる雄ネジ体６５０が小径軸部６４１と同心をなすように連設されている。
【００５９】
前記大径部６４０は、スライドシャフト６４の軸線（軸心）方向から見て円形状に形成されており、外周に無端円環状の溝６４２が形成されている。かかる溝６４２は、回転レバー６６の基端部（後述するローラ６６２）を収容可能に形成されている。本実施形態に係る小径軸部６４１は、段付軸状に形成されている。具体的には、本実施形態に係る第一駆動部６２は、スライドシャフト６４の小径軸部６４１に外嵌されたコイルバネ６４３と、スライドシャフト６４の小径軸部６４１が挿通されたバネ受部材６４４とを備えている。そして、コイルバネ６４３は、一端が小径軸部６４１の段部６４５に一端が受けられる一方、該コイルバネ６４３の他端がバネ受部材６４４に受けられている。
【００６０】
バネ受部材６４４は、スライドシャフト６４との関係において、スライドシャフト６４の他端側（大径部６４０のある一端側とは反対側）に移動不能である一方、スライドシャフト６４の一端側に移動可能に設けられている。すなわち、バネ受部材６４４は、スライドシャフト６４（小径軸部６４１）の外周に対して軸線方向に延びるように形成されたスリット６４６に挿入される位置決ピン６４７が取り付けられており、自然長の又は僅かに撓んだコイルバネ６４３を受けた状態で、位置決ピン６４７とスリット６４６の他端側にある端部内面とが干渉するようになっている。
【００６１】
これにより、コイルバネ６４３によってバネ受部材６４４とスライドシャフト６４とが互いに反対向きに付勢されたとしても、バネ受部材６４４とスライドシャフト６４とが反対方向に移動することがないが、スライドシャフト６４を他端側に移動させるような力（コイルバネ６４３を撓ませるような力）が作用したときに、スライドシャフト６４の段部６４５がコイルバネ６４３を付勢しつつ（撓ませつつ）該スライドシャフト６４が他端側に移動できるようになっている。
【００６２】
そして、スライドシャフト６４は、軸線方向に移動（スライド）可能となるように、ロボットハンド６の外装を構成するケーシング６０ｂ（又は、ケーシング６０ｂに固定された支持部材）によって支持されている。
【００６３】
そして、スライドシャフト６４は、一端面（大径部６４０の端面）に開口した非貫通の孔（以下、非貫通孔という）６４８が軸線に沿って形成されている。すなわち、該スライドシャフト６４は、後述する撮像素子（ＣＣＤカメラ）６９及び光源７０を内装するための非貫通孔６４８が一端側に形成されている。
【００６４】
スライド手段６５は、スライドシャフト６４に連設される雄ネジ体６５０と、該雄ネジ体６５０に螺合された螺合部材６５１と、該螺合部材６５１を雄ネジ体６５０の軸線周りで回転させるスライド用駆動部６５２とを備えている。
【００６５】
前記雄ネジ体６５０は、上述の如く、スライドシャフト６４と同心をなすように該スライドシャフト６４の小径軸部６４１の他端に連設されている。そして、前記螺合部材６５１は、雄ネジ体６５０周りで回転自在になるようにケーシング６０ｂ（又は、ケーシング６０ｂに固定された支持部材）に対し、軸受（本実施形態においてはベアリング）を介して取り付けられている。すなわち、螺合部材６５１は一定位置で回転できるようにケーシング６０ｂに対して直接的又は間接的に軸支されている。
【００６６】
前記スライド用駆動部６５２は、駆動源としてのモータ（以下、第一駆動モータという）Ｍ３と、該第一駆動モータＭ３の回転を螺合部材６５１に伝達する伝達機構（以下、第一伝達機構という）６５３とを備えている。本実施形態において、第一駆動モータＭ３には、ＤＣモータが採用されており、その出力軸がスライドシャフト６４（雄ネジ体６５０）と平行又は略平行になるように配置されている。
【００６７】
前記第一伝達機構６５３は、無端環状のベルトをモータの出力軸と螺合部材６５１（或いは、これに連設された軸）に掛け渡し、第一駆動モータＭ３の出力を螺合部材６５１に伝達するようにしてもよいが、本実施形態においては、第一伝達機構６５３として歯車機構が採用されている。これに伴い、第一駆動モータＭ３の出力軸及び螺合部材６５１に歯車が取り付けられており、これらの歯車が直接的又は中間歯車を介して間接的に噛合されている。これにより、第一駆動モータＭ３の出力が歯車機構（第一伝達機構６５３）を介して螺合部材６５１に伝達され、該螺合部材６５１が雄ネジ体６５０周りで回転することで、定位置で回転する螺合部材６５１に螺合された雄ネジ体６５０が軸線方向に移動するようになっている。
【００６８】
前記回転レバー６６は、支持体６７（後述する大径環状部６７０）に対して前記支持軸Ｓ５を介して回転可能に設けられている。本実施形態に係る回転レバー６６は、回転中心（支持軸Ｓ５）が大径部６４０の径方向外方に位置しており、その回転中心から大径部６４０側に延出する第一延出部６６０と、回転中心から前方に向けて延出する第二延出部６６１とを備えている。すなわち、回転レバー６６は、第一延出部６６０及び第二延出部６６１が略直角をなすように連結されて側面視略Ｌ字状に形成され、第一延出部６６０及び第二延出部６６１の連結位置に回転中心が設定されている。
【００６９】
本実施形態に係る回転レバー６６は、回転中心となる軸（支持軸Ｓ５）と同方向に延びる軸（採番しない）を中心にして回転可能なローラ６６２が、第一延出部６６０の先端部に取り付けられている。すなわち、第一延出部６６０は、先端部に大径部６４０の外周に対する接線方向に延びる軸線周りで回転自在なローラ６６２が枢着されている。そして、前記ローラ６６２は、大径部６４０の外周に形成された無端環状の溝６４２内に配置されている。なお、ローラ６６２は、大径部６４０に形成された無端環状の溝６４２を画定する一対の対向面（スライドシャフト６４の軸線方向に間隔をあけて対向する一対の対向面）に外周が接触又は略接触するように外径が設定されている。
【００７０】
これに対し、第二延出部６６１の先端部は、該回転レバー６６の回転中心となる支持軸Ｓ５と同方向に延びる軸（採番しない）を中心にして回転可能となるように把持体６１…（連結用リブ６１０）に連結されている。
【００７１】
前記支持体６７は、段付き筒状に形成され、一端部をケーシング６０ｂの外側に位置させる一方、他端側をケーシング６０ｂ内に位置させた状態で、内部にスライドシャフト６４が挿通されている。具体的には、支持体６７は、ケーシング６０ｂの外側に配置され、スライドシャフト６４の大径部６４０の外周を覆う大径環状部６７０と、該大径環状部６７０に対して同心で連設され、スライドシャフト６４の小径軸部６４１の外周を覆う小径環状部６７１とを備えている。該支持体６７は、小径環状部６７１が軸受（本実施形態においてはブッシュ）を介してケーシング６０ｂに支持されており、所定位置でスライドシャフト６４と同心で回転可能に設けられている。すなわち、支持体６７は、挿通されたスライドシャフト６４の軸線方向へ移動不能に設けられており、一定位置でスライドシャフト６４と同心で回転可能に設けられている。
【００７２】
該支持体６７は、小径環状部６７１がスライドシャフト６４を内挿させた状態でケーシング６０ｂに挿通されている。前記大径環状部６７０には、回転レバー６６及び後述する平行移動用のリンク６８を介設するため凹部６７２が形成されている。すなわち、大径環状部６７０は、一端面から他端側に向けて延びる凹部６７２が各回転レバー６６の配置に併せて形成されている。該凹部６７２は、支持体６７の外側に向く面、外周面及び内周面が開放部を形成しており、回転レバー６６の第一延出部６６０をスライドシャフト６４の溝６４２に導入でき、且つ該第一延出部６６０の回転（移動）を許容できるように形成されている。そして、凹部６７２を画定すべく対向する一対の面には、回転レバー６６を支持するための支持軸５及びリンク６８を枢着するための軸の両端部が支持されている。
【００７３】
そして、該支持体６７は、大径環状部６７０がケーシング６０ｂの外面側に配置されているのに対し、小径環状部６７１がケーシング６０ｂに挿通されている。
【００７４】
そして、本実施形態に係るロボットハンド６は、各把持体６１…を被把持物の把持中心に向けて移動させるときに、把持体６１…の姿勢を維持させる（概ね平行移動させる）べく、平行移動用のリンク６８を備えている。かかるリンク６８は、回転レバー６６の第二延出部６６１に対して並列になるように配置されており、前記回転レバー６６の回転中心となる支持軸Ｓ５と同方向に延びる軸（採番しない）を介して一端部が前記大径環状部６７０（支持部）に対して回転可能に連結される一方、前記回転レバー６６の回転中心となる支持軸Ｓ５と同方向に延びる別の軸（採番しない）を介して他端部が把持体６１…（連結用リブ６１０）に対して回転可能に連結されている。
【００７５】
これにより、本実施形態に係るスライド手段６５は、スライドシャフト６４が軸線（軸心）方向に移動したときに、大径部６４０の無端環状の溝６４２内に配置されたローラ６６２がスライドシャフト６４の移動方向（軸線方向）に移動する結果、回転レバー６６が回転し、第二延出部６６１の先端部に連結された把持体６１…が回転レバー６６の回転に対応して移動するようになっている。また、本実施形態に係るスライド手段６５は、リンク６８を備えているため、回転レバー６６の回転に伴って把持体６１…が移動するとき、該把持体６１…が一定の姿勢（内側に向く湾曲面が被把持物配置予定位置Ａの中心側に向いた姿勢）で維持するようになっている。
【００７６】
前記第二駆動部６３は、駆動源としての第二駆動モータＭ４と、該第二駆動モータＭ４の出力を支持体６７に伝達する伝達機構（以下、第二伝達機構という）６３０とを備えている。
【００７７】
前記第二駆動モータＭ４には、ＤＣモータが採用されており、スライドシャフト６４に対して出力軸が平行になるように配置されている。これを前提に、本実施形態に係る第二伝達機構６３０は、第二駆動モータＭ４とスライドシャフト６４との間に該スライドシャフト６４と平行をなすように、一列に配置された二本の軸（以下、この二本の軸を第一連結軸６３１及び第二連結軸６３２という）６３１，６３２と、第一連結軸６３１と第二連結軸６３２とを作動的に連結したトルクガード６３３と、第二駆動モータＭ４の出力を第一連結軸６３１に伝達する第一伝達手段６３４と、第二連結軸６３２の回転を支持体６７に伝達する第二伝達手段６３５とを備えている。
【００７８】
前記第一伝達手段６３４及び第二伝達手段６３５は、何れも歯車機構で構成されている。具体的には、第一伝達機構６５３は、第二駆動モータＭ４の出力軸に連結された歯車と、該歯車に噛合するように第一連結軸６３１に連結された歯車とで構成されている。これに対し、第二伝達手段６３５は、第二連結軸６３２に連結された歯車と、該歯車に噛合するように支持体６７（小径環状部６７１）に連結された歯車とで構成されている。第二伝達手段６３５の支持体６７に連結された歯車は、スライドシャフト６４を挿通するための孔を形成すべく、ドーナツ円板状に形成されており外周に歯が形成されている。
【００７９】
これにより、本実施形態に係る第二駆動部６３は、第二駆動モータＭ４の出力が第一連結軸６３１、第二連結軸６３２、及びトルクガード６３３を介して支持体６７に伝達され、支持体６７を回転方向性なくエンドレスで回転させることができるようになっている。また、該第二駆動部６３は、トルクガード６３３を介して第二駆動モータＭ４の出力を支持体６７に伝達するようになっているため、例えば、把持体６１…による被把持物の把持が支持体６７の回転を妨げるように場合、第二駆動モータＭ４が連続的に駆動（回転）しても第二駆動モータＭ４の負荷が大きくなることがなくその支持体６７の回転状態（回転限界位置）で維持させることができるようになっている。
【００８０】
そして、本実施形態に係るマニピュレータ５は、災害現場の状況や被把持物の位置の確認を行うべく、現状を撮影する（本実施形態においては動画で撮影）する撮像素子（ＣＣＤカメラ）６９を備えている。本実施形態に係るマニピュレータ５は、スライドシャフト６４の大径部６４０に形成された非貫通孔６４８内にＣＣＤカメラ６９が配置されている。そして、ＣＣＤカメラ６９は、撮影中心がスライドシャフト６４の軸心（軸線）と一致又は略一致するように配置されている。
【００８１】
すなわち、ＣＣＤカメラ６９は、把持体６１…に被把持物を把持させるべく把持体６１…間に設定された被把持物配置予定位置Ａの中心と撮影中心（撮像中心）とが一致又は略一致するように非貫通孔６４８内に配置されている。そして、本実施形態において、災害現場で使用される救助用ロボット１を対象としているため、ＣＣＤカメラ６９による撮影を確実に行えるように光源としてＬＥＤ７０がロボットハンド６に搭載されている。
【００８２】
本実施形態において、光源７０は、ＣＣＤカメラ６９と同様、スライドシャフト６４（大径部６４０）の非貫通孔６４８内に配置されている。なお、上述の如く、スライドシャフト６４（大径部６４０）の非貫通孔６４８内にＣＣＤカメラ６９及び光源７０（ＬＥＤ７０）を配置するようにしているため、本実施形態のマニピュレータ５は、ＣＣＤカメラ６９及び光源７０を保護すべく、非貫通孔６４８の開口端部に透明な保護プレート７１が配置されている。
【００８３】
該ロボットハンド６は、アーム機構５０（第二アーム体５０１）に連結される連結ベース６０ａを備えている。該連結ベース６０ａは、第一駆動部６２、第二駆動部６３、スライドシャフト６４、及びスライド手段６５が内装されるケーシング６０ｂの外面に連結されている。
【００８４】
本実施形態に係るロボットハンド６は、ケーシング６０ｂが連結ベース６０ａに対して所定範囲で揺動可能に設けられている。すなわち、該ロボットハンド６は、把持体６１…が被把持物を把持するに際し、被把持物に対する把持体６１…の把持中心がずれて拗れが生じた場合、ケーシング６０ｂが揺動して把持中心のずれを吸収できるようになっている。なお、ケーシング６０ｂと連結ベース６０ａとを連結する連結構造が弾性を有するゴムダンパ（図示しない）を備えており、常態においてゴムダンパの弾性でケーシング６０ｂが正規の姿勢を維持し、上述のような拗れが生じたときにゴムダンパが弾性変形してケーシング６０ｂの揺動が許容されるようになっている。
【００８５】
本実施形態に係る救助用ロボット１は、以上の構成からなり、次に、該救助用ロボット１の作動について説明する。
【００８６】
本実施形態に係る救助用ロボット１は、遠隔操作（無線制御）によって動作するようになっており、通常の走行時（作業位置にまで走行するとき）は、図１に示す如く、アーム機構５０を折り畳んだ状態（基本姿勢）にするようになっている。そして、本実施形態に係る救助用ロボット１は、第一アーム体５００の基端部と第二アーム体５０１の先端部とを結ぶ仮想線に対してロボットハンド６の中心線（ＣＣＤカメラ６９の撮影中心）が直角をなすようにロボットハンド６の姿勢が維持されるため、上述の如く、アーム機構５０を折り畳んだ状態（基本姿勢にした状態）でＣＣＤカメラ６９の撮影面が走行台車２の前方に向くことになる。従って、作業者は、ＣＣＤカメラ６９から送信（無線送信）される画像をモニタで確認しつつ救助用ロボット１を遠隔操作で走行させる。
【００８７】
そして、作業者は、ＣＣＤカメラ６９からの画像を基に、ロボットハンド６が被把持物を把持可能な配置になるようにアーム機構５０を遠隔操作する。このとき、アーム体５００，５０１に内装した第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、基端側にある第一アーム体５００及び先端側にある第二アーム体５０１を傾動させることになる。
【００８８】
具体的には、図３に示す如く、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２は、駆動モータＭ１，Ｍ２がスクリューシャフト５１３，５２３を周方向の一方側に回転させ、これに伴ってスクリューシャフト５１３，５２３の軸線（軸心）方向に移動するスライダ５１４，５２４が駆動ベルト５１２，５２２を周方向に移動（回転）させる。その結果、駆動ベルト５１２，５２２が掛け渡された第一回転体５１０，５２０及び第二回転体５１１，５２１が回転し、第一回転体５１０，５２０の回転力が第一アーム体５００に連結された部材５０１，４０に対して伝達される。
【００８９】
従って、第一アーム駆動機構５１における第一回転体５１０は、他方向に延びる軸線（第一関節軸Ｓ１）周りの回転力を基台４０（サブ基台４３）に対して作用させ、第二アーム駆動機構５２における第一回転体５２０は、他方向に延びる軸線（第二関節軸Ｓ２）周りの回転力を第二アーム体５０１に作用させる。これにより、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す如く、第一アーム体５００及び第二アーム体５０１が傾動し、折り畳まれていたアーム機構５０が延びることになる。
【００９０】
そして、把持体６１…間（被把持物配置予定位置Ａ）に被把持物が位置するように、アーム機構５０の姿勢を変更させたり、走行台車２を走行させたりすることで、ロボットハンド６の配置を調整する。すなわち、ＣＣＤカメラ６９からの画像の中心に被把持物の中心が位置するように、アーム機構５０の姿勢等を変更させてロボットハンド６（ロボットハンド６）の配置を調整する。このとき、アーム機構５０の傾動や走行台車２による走行だけではロボットハンド６（把持体６１…）の配置が被把持物を把持するのに好ましい配置にならない場合、第二駆動部６３によって把持体６１…をスライドシャフト６４周りで回転させれば、把持体６１…の配置を好ましい状態にすることができる。
【００９１】
そして、把持体６１…間の被把持物配置予定位置Ａに被把持物が到達した後、各把持体６１…を被把持物側に移動させることで被把持物を把持する。具体的には、図６に示す如く、第一駆動部６２の第一駆動モータＭ３の駆動で螺合部材６５１を雄ネジ体６５０周りの一方側に回転させ、該螺合部材６５１を螺合させた雄ネジ体６５０とともにスライドシャフト６４を軸線方向の他端側に移動（スライド）させる。そうすると、大径部６４０の溝６４２に収容されたローラ６６２がスライドシャフト６４の他端側に引かれる結果、回転レバー６６が回転して把持体６１…が被把持物側に移動することになる。
【００９２】
そして、各把持体６１…が被把持物に当接すると外観上把持できたように見えるが、被把持物に対して十分な把持力（当接力）を発揮させなければ、被把持物を持ち上げたり回転させたりすることができない場合があるため、本実施形態においては、把持体６１…が被把持物に当接してから所定の把持力を発揮させるようにしている。
【００９３】
具体的には、本実施形態に係るロボットハンド６は、スライドシャフト６４の小径軸部６４１にコイルバネ６４３が外嵌され、該コイルバネ６４３の一端が小径軸部６４１の段部６４５に受けられる一方、該コイルバネ６４３の他端がバネ受部材６４４に受けられているため、スライドシャフト６４が他端側に移動しようとするとき（軸に対して引き作用が生じるとき）、把持体６１…が被把持物を把持するまでの間、引き作用に対してコイルバネ６４３が大きく弾性変形することなく対抗する結果、バネ受部材６４４がスライドシャフト６４とともに他端側に移動する。
【００９４】
そして、各把持体６１…が被把持物に当接すると、スライドシャフト６４に対する引き動作に対して抵抗が生じ、スライドシャフト６４及びバネ受部材６４４が移動を停止することになるが、この状態では、把持体６１…の移動（回転レバー６６の回転）が阻害されただけで被把持物に対する把持力は発揮していない。すなわち、把持体６１…が被把持物に当接した直後は、外観上把持体６１…が被把持物を把持したように見えるが、単に把持体６１…が被把持物に接触しているだけで被把持物に対する把持力（当接力）が十分に発揮していない状態である。
【００９５】
そのため、本実施形態に係るマニピュレータ５は、把持体６１…が被把持物に当接した状態であっても第一駆動モータＭ３が駆動し続けることで、コイルバネ６４３を収縮させつつスライドシャフト６４を他端側に移動させ、コイルバネ６４３が所定量縮んだときに、スライドシャフト６４の位置を検知するセンサ（採番しない）の検出結果を基に第一駆動モータＭ３の駆動を停止するようになっている。このようにすることで、コイルバネ６４３を縮ませた力の反力（コイルバネ６４３の弾性力）が回転レバー６６を回転させようとするトルクとして作用し、把持体６１…においては被把持物に対する把持力（当接力）として作用する結果、被把持物に対する把持が確実になる。
【００９６】
そして、把持体６１…による被把持物の把持（実際にはコイルバネ６４３の弾性力）でスライドシャフト６４には軸線方向の一端側に向ける抵抗力（すなわち、把持体６１…による把持が解除される方向の移動力）が作用することになるが、本実施形態に係るロボットハンド６は、雄ネジ体６５０と螺合部材６５１とが台形ネジによって螺合されているため、第一駆動モータＭ３の駆動を停止してその出力軸がフリーな状態になってもスライドシャフト６４の移動が阻止される。その結果、把持体６１…は、所定の把持力を発揮させつつ被把持物の把持を維持することになる。すなわち、本実施形態に係るロボットハンド６（マニピュレータ５）は、ブレーキ機構を設けなくても把持体６１…で被把持物を把持させた状態が維持されることになる。
【００９７】
これに対し、ロボットハンド６による被把持物の把持の解除や把持体６１…の間隔を広げる場合には、第一駆動モータＭ３の駆動で螺合部材６５１を雄ネジ体６５０周りの他方向に回転させ、該螺合部材６５１の螺合させた雄ネジ体６５０とともにスライドシャフト６４を軸線方向の一端側に移動（スライド）させる。
【００９８】
本実施形態に係るロボットハンド６は、被把持物に対する把持力を発揮させるべく、把持体６１…が被把持物を把持した状態でコイルバネ６４３が収縮しているため、上述の如く、螺合部材６５１を他方向に回転させると、スライドシャフト６４が一方向に移動するのに伴いコイルバネ６４３が自然長又は僅かに撓んだ状態にまで戻った後、スライドシャフト６４とともにバネ受部材６４４が一端側に移動することになる。そうすると、大径部６４０の溝６４２に収容されたローラ６６２が軸の一端側に押される結果、回転レバー６６が回転して把持体６１…が被把持物から離間することになり、把持体６１…による被把持物の把持が解除される。
【００９９】
従って、本実施形態に係る救助用ロボット１（マニピュレータ５）は、被把持物が異物である場合、ロボットハンド６で異物を把持した状態でアーム機構５０を傾動させたり、走行台車２を走行させたりした後、把持体６１…による被把持物の把持とその解除によって異物（被把持物）の移動や除去を行うことができる。
【０１００】
そして、図２に示す如く、被把持物がドアノブＮである場合、すなわち、閉ざされたドアＤを開く場合においても、異物の移動や除去の場合と同様に、ロボットハンド６（把持体６１…）をドアノブＮの配置に対応させるように、ＣＣＤカメラ６９の画像を基にしてアーム機構５０を傾動させたり走行台車２で走行させたりした上で、ロボットハンド６でドアノブを把持する。ここまでの作動は、異物の移動や除去をするときと同じであるが、ドアＤのロックを解除する場合（ドアノブを回転させる場合）、ロボットハンド６（把持体６１…）でドアノブＮを把持した状態で、把持体６１…をスライドシャフト６４周りで回転させることになる。
【０１０１】
具体的には、図６に示す如く、スライドシャフト６４を移動させて把持体６１…で被把持物を把持した状態で位置しつつ、第二駆動モータＭ４を駆動する。そうすると、第二駆動モータＭ４の回転が伝達機構（第一伝達手段６３４：歯車機構）を介して第一連結軸６３１、トルクガード６３３及び第二連結軸６３２に伝わり、第二連結軸６３２の回転が伝達機構（第二伝達手段６３５：歯車機構）を介して支持体６７に伝達される。これにより、支持体６７がスライドシャフト６４周りで回転することになり、該支持体６７に支持された回転レバー６６及びリンク６８についても支持体６７と一体的になってスライドシャフト６４（軸線）周りで回転することになる。
【０１０２】
本実施形態に係るマニピュレータ５は、大径部６４０に形成された無端環状の溝６４２に回転レバー６６の端部（ローラ６６２）が収容されているため、上述の如く、支持体６７がスライドシャフト６４周りで回転すると、回転レバー６６の端部（ローラ６６２）が無端環状の溝６４２内で周方向に移動することになる。従って、回転レバー６６及びリンク６８の先端部に取り付けられた各把持体６１…もスライドシャフト６４周りで回転することになる。
【０１０３】
そして、第二駆動モータＭ４を駆動し続けると支持体６７、回転レバー６６、及び把持体６１…についてもスライドシャフト６４周りで回転し続けようとすることになるが、本実施形態において、第一連結軸６３１と第二連結軸６３２とがトルクガード６３３を介して連結されているため、所定の負荷が作用すると、第二駆動モータＭ４が回転し続けても所定トルクだけが第二連結軸６３２に伝わることになる。
【０１０４】
従って、把持体６１…の把持するドアノブＮが回転限界まで回転したとしても、それ以上ドアノブＮを回転させることがないため、ドアノブＮを破損させてドアＤを開放できなくなることはない。すなわち、ドアノブＮの回転限度やロックの解除される回転範囲は、メーカーによって異なるため、把持体６１…の回転範囲を一定範囲に設定すると、回転限界にあるドアノブＮに過度なトルクがかかって該ドアノブＮを破損させたり、ドアノブＮの回転量が不足してロックが解除できなかったりすることがあるが、本実施形態に係るロボットハンド６は、把持体６１…が無制限に回転でき、且つ把持体６１…のトルク管理を行うようにしているため、如何なるメーカーのドアノブＮであっても破損させることなく開放することができる。
【０１０５】
そして、本実施形態に係る救助用ロボット１は、ドアノブＮを把持した把持体６１…を回転させた上で、走行台車２をバックさせることでドアＤを開けることができことも可能であるが、マニピュレータユニット３に吸引装置Ｖを設けたため、吸引装置ＶでドアＤを吸引しつつ走行台車２をバックさせることでドアＤを開けることができる。このようにロボットハンド６よりも低い位置にある吸引装置ＶでドアＤを引くことで、上方に延びたアーム機構５０に大きな曲げ作用が生じにくくなる結果、アーム機構５０（アーム体５００，５０１）をコンパクト化或いはスリム化しても破損しにくくなる。
【０１０６】
そして、ドアＤを開放した後は、異物の把持を解除する場合と同様に、第一駆動モータＭ３の駆動で螺合部材６５１を軸線周りで他方側に回転させ、スライドシャフト６４を一端側に移動させることで回転レバー６６（ローラ６６２）が一端側に押され、把持体６１…がドアノブＮから離間し、該ドアノブＮに対する把持が解除される。そして、本実施形態に係るマニピュレータ５は、把持体６１…がスライドシャフト６４周りで無制限に回転できる構成であるため、上述のようにドアノブＮを回転させた状態から把持体６１…をドアノブＮから離間させたとしても、次の作業において把持体６１…を原点復帰させるような動作を必要とせず、その状態から次ぎの対象（被把持物）を把持し、また回転させることもできる。
【０１０７】
そして、アーム機構５０を畳む場合、各アーム体５００，５０１が略水平になるように、アーム機構５０を遠隔操作する。このとき、アーム体５００，５０１に内装した二組のアーム駆動機構５１，５２は、基端側にある第一アーム体５００及び先端側にある第二アーム体５０１を傾動させることになる。具体的には、各アーム駆動機構５１，５２は、駆動モータＭ１，Ｍ２がスクリューシャフト５１３，５２３を周方向の他方側に回転させ、これに伴ってスクリューシャフト５１３，５２３の軸線方向に移動するスライダ５１４，５２４が駆動ベルト５１２，５２２を周方向に移動（回転）させる。その結果、駆動ベルト５１２，５２２が掛け渡された第一回転体５１０，５２０及び第二回転体５１１，５２１が回転し、第一回転体５１０，５２０の回転力が第一アーム体５００に連結された部材に対して伝達される。
【０１０８】
従って、第一アーム体５００の一端側にあるアーム駆動機構５１，５２における第一回転体５１０，５２０は、他方向に延びる第一関節軸Ｓ１（軸線）周りの回転力を基台４０（サブ基台４３）に対して作用させ、アーム体５００，５０１の他端側にあるアーム駆動機構５１，５２における第一回転体５１０，５２０は、他方向に延びる第二関節軸Ｓ２（軸線）周りの回転力を第二アーム体５０１に作用させる。これにより、二つのアーム体５００，５０１がそれぞれ軸Ｓ１，Ｓ２周りで傾動することになり、スライダ５１４，５２４が原点位置に到達する（原点センサＣがスライダ５１４，５２４を検知する）と駆動モータＭ１，Ｍ２の駆動が停止し、二つのアーム体５００，５０１が傾動して重なった姿勢に戻ることになる。
【０１０９】
以上のように、上記構成のマニピュレータ５は、一方向に延びるアーム体５００，５０１を少なくとも一つ備え、基端部が基台４０に対して連結される一方、先端部にロボットハンド６が装着されるアーム機構５０と、アーム体５００，５０１に内装されたアーム駆動機構５１，５２とを備え、アーム体５００，５０１は、両端部が一方向に対して直交する他方向に向けて延びる軸を介して基端側の部材４０（４３）及び先端側の部材５０１に連結され、アーム体５００，５０１と該アーム体５００，５０１の両端部に連結された部材とが軸を中心にして相対的に回転可能に構成され、アーム駆動機構５１，５２は、一方向に間隔をあけて配置された第一回転体５１０，５２０及び第二回転体５１１，５２１と、第一回転体５１０，５２０及び第二回転体５１１，５２１に掛け渡される駆動ベルト５１２，５２２と、駆動モータＭ１，Ｍ２により回転されるスクリューシャフト５１３，５２３と、スクリューシャフト５１３，５２３に螺合されるとともに駆動ベルト５１２，５２２の一部に固着されたスライダ５１４，５２４とを備え、アーム体５００，５０１と該アーム体５００，５０１に連結された先端側又は基端側の部材４０（４３）とを軸Ｓ１，Ｓ２周りで相対的に回転させるべく、アーム体５００，５０１と先端側又は基端側の部材４０（４３）とを連結した軸に対して第一回転体５１０，５２０の回転力を伝達するように構成されているため、先端部にロボットハンド６が取り付けられるアーム機構５０を精度良く駆動することができる。
【０１１０】
また、本実施形態に係るマニピュレータ５において、アーム駆動機構５１，５２は、第二回転体５１１，５２１が第一回転体５１０，５２０よりも小径に設定されるとともに、駆動ベルト５１２，５２２の第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間にある二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂのうちの一方の対向部５１２ａ，５２２ａの外周側が巻き掛けられ、第一回転体５１０，５２０に対する駆動ベルト５１２，５２２の巻き掛け量を半周以上にして二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂを平行又は略平行にするアイドラを備え、前記スクリューシャフト５１３，５２３が対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部５１２ａ，５２２ａの外周面と対向するように配置されているため、スクリューシャフト５１３，５２３が駆動ベルト５１２，５２２の経路変更によって形成されたスペース内に位置することになり、一方向と直交する方向のサイズを最小限のものにすることができる。また、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間にアーム駆動機構５１，５２の構成要素が一切存在しないため、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間距離を最小限に設定することができる。
【０１１１】
従って、本実施形態のマニピュレータ５は、アーム体５００，５０１の一方向及び他方向のサイズを必要最小限にすることができるため、救助用ロボット１のアーム機構５０（アーム体５００，５０１）のコンパクト化の要求される分野に好ましいものとなる。
【０１１２】
また、本実施形態に係るマニピュレータ５は、アーム駆動機構５１，５２を二組備え、一方のアーム駆動機構５１，５２がアーム体５００，５０１の一端側に配置される一方、他方のアーム駆動機構５１，５２がアーム体５００，５０１の他端側に配置されているため、一つのアーム体５００，５０１に二つのアーム駆動機構５１，５２が内装されることになり、アーム体５００，５０１の一端部及び他端部が連結された各部材と、アーム体５００，５０１とを相対的に回転させることができる。
【０１１３】
また、各アーム駆動機構５１，５２が独立した構成であるため、先端側の部材５０１とアーム体５００，５０１との相対的な回転と、基端側の部材４０（４３）とアーム部材との相対的な回転を独立して制御することができる。また、各アーム駆動機構５１，５２は、一対の第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間の距離を必要最小限にすることができるため、一つのアーム体５００，５０１に二組のアーム駆動機構５１，５２を内装しても、アーム体５００，５０１をコンパクトなものにすることができる。
【０１１４】
そして、二組のアーム駆動機構５１，５２は、アーム体５００，５０１の両端部にある各第一回転体５１０，５２０の中心間を結ぶ仮想線を基準とする対称的な領域にスクリューシャフト５１３，５２３が配置されるとともに、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間にある二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂのうちの他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの外周面が巻き掛けられて第一回転体５１０，５２０に対する駆動ベルト５１２，５２２の巻き掛け量を多くする第二アイドラ５１６，５２６を備え、各アーム駆動機構５１，５２は、駆動モータＭ１，Ｍ２の出力軸がスクリューシャフト５１３，５２３に対して同心になるように連結され、一方のアーム駆動機構５１，５２の駆動モータＭ１，Ｍ２が他方のアーム駆動機構５１，５２の他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの外周面と対向するように配置されるとともに、他方のアーム駆動機構５１，５２の駆動モータＭ１，Ｍ２が一方のアーム駆動機構５１，５２の他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの外周面と対向するように配置されているため、第二アイドラ５１６，５２６で他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの経路が変更されて形成されるスペースに、反対側にあるアーム駆動機構５１，５２のスクリューシャフト５１３，５２３に直結された駆動モータＭ１，Ｍ２が配置されることになる。
【０１１５】
従って、スクリューシャフト５１３，５２３と駆動モータＭ１，Ｍ２とを直列的に配置しても、一方向及び他方向と直交する方向のサイズをコンパクトにすることができる。また、このようにスクリューシャフト５１３，５２３と駆動モータＭ１，Ｍ２とを直列に配置すれば、各アーム駆動機構５１，５２の第二回転体５１１，５２１を接近させた配置にでき、二組のアーム駆動機構５１，５２を一つのアーム体５００，５０１に内装してもアーム本体の一方向のサイズをコンパクトにすることができる。
【０１１６】
そして、本実施形態に係るマニピュレータ５は、アーム機構５０を二つのアーム体５００，５０１で構成し、基端側に位置する第一アーム体５００に二組のアーム駆動機構５１，５２を内装するようにしたため、第二アーム体５０１内に駆動モータＭ１，Ｍ２等の重量物を収容する必要がない。従って、アーム機構５０の先端側をスリム化及び軽量化することができ、第二アーム体５０１を傾動させるための駆動源（駆動モータＭ１，Ｍ２）に低出力のものを採用することができる。また、アーム機構５０の先端側を軽量化できることで、アーム機構５０を延ばしたときの転倒モーメントを小さくすることができ、救助用ロボット１が現場で転倒してしまうことを抑制することができる。
【０１１７】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加え得ることは勿論である。
【０１１８】
上記実施形態において、マニピュレータ５を救助用ロボット１に採用した場合を一例に説明したが、マニピュレータ５は、救助用ロボット１に採用されるものに限定されるものではなく、例えば、製造分野に導入される産業用ロボットや、医療分野に導入される医療用ロボット等のマニピュレータ５として採用しても勿論よい。従って、作業ツール６は、ロボットハンドに限定されるものではなく、溶接トーチや電動ドライバー等の工具類等であってもよい。
【０１１９】
上記実施形態において、アーム機構５０を二つのアーム体５００，５０１で構成し、基端側にある第一アーム体５００の基端部を基台４０に連結するとともに、先端部を先端側にある別のアーム体５００，５０１の基端部に連結するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、アーム機構５０がアーム体５００，５０１を一つ備えたものや、アーム体５００，５０１を二つ以上備えたものであってもよい。
【０１２０】
このように、アーム機構５０が一つのアーム体５００，５０１を備える場合、アーム機構５０の基端部となるアーム体５００，５０１の一端部が基端側の部材４０（４３）である基台４０に連結され、該アーム体５００，５０１の他端部が先端側の部材５０１であるロボットハンド６に連結される。そして、アーム機構５０が三つ以上のアーム体５００，５０１を備える場合、中間にあるアーム体５００，５０１の一端部が基端側の部材４０（４３）である別のアーム体５００，５０１の他端部に連結され、他端部が先端側の部材５０１であるさらに別のアーム体５００，５０１の一端部に連結される。すなわち、アーム体５００，５０１は、両端部が一方向に対して直交する他方向に向けて延びる軸Ｓ１，Ｓ２を介して基端側の部材４０（４３）及び先端側の部材５０１に連結され、アーム体５００，５０１と該アーム体５００，５０１の両端部に連結された部材とが軸Ｓ１，Ｓ２を中心にして相対的に回転可能に構成されたものであればよい。
【０１２１】
上記実施形態において、一つのアーム体５００，５０１に二組のアーム駆動機構５１，５２を内装し、一つのアーム体５００，５０１の両端部で回転力を付与するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、一つのアーム体５００，５０１に対して一つのアーム駆動機構５１，５２を内装するようにしてもよい。
【０１２２】
上記実施形態において、一方のアーム駆動機構５１の駆動モータＭ１を他方のアーム駆動機構５２側に配置するとともに、他方のアーム駆動機構５２の駆動モータＭ２を一方のアーム駆動機構５１側に配置するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、各アーム駆動機構５１，５２は、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１との間にある二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂのうちの他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの外周面が巻き掛けられて第一回転体５１０，５２０に対する駆動ベルト５１２，５２２の巻き掛け量を多くする第二アイドラ５１６，５２６を備え、駆動モータＭ１，Ｍ２が他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂの外周面と対向するように配置されるとともに、一方の対向部５１２ａ，５２２ａの外周面と対向するように配置されたスクリューシャフト５１３，５２３に駆動モータＭ１，Ｍ２の出力を伝達する伝達機構を設けるようにしてもよい。
【０１２３】
上記実施形態において、二つの対向部５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂの他方の対向部５１２ｂ，５２２ｂを巻き掛ける第二アイドラ５１６，５２６を設けたが、これに限定されるものではなく、第二アイドラ５１６，５２６は必要に応じて設ければよい。
【０１２４】
上記実施形態において、救助用ロボット１に採用することを前提に、ＣＣＤカメラ６９を作業ツール６に搭載したが、これに限定されるものではなく、例えば、マニピュレータ５を救助用ロボット１等の遠隔操作を対象とするものに採用する場合、アーム機構５０上にＣＣＤカメラ６９を搭載してもよいし、上記実施形態のようにマニピュレータ５を救助用ロボット１に採用するような場合には、走行台車２上にＣＣＤカメラ６９を搭載するようにしてもよい。従って、スライドシャフト６４の非貫通孔６４８は、ＣＣＤカメラ６９や光源７０を搭載しない場合には設ける必要はない。
【０１２５】
上記実施形態において、作業ツール６としてロボットハンド６を採用し、該ロボットハンド６のスライド手段６５にコイルバネ６４３を設けることで把持力を担保するようにしたが、これに限定されるものではなく、第二駆動部６３と同様に第一駆動モータＭ３の出力に対するトルク管理を行い、所定のトルクを作用したときに所定の把持力を発生させるようにしてもよい。
【０１２６】
また、上記実施形態において、作業ツール６としてロボットハンド６を採用し、該ロボットハンド６の第二駆動部６３にトルクガード６３３を介装することで被把持物に対する回転力が大きくならないようにしたが、これに限定されるものではなく、第二駆動モータＭ４の電流値から負荷状態を認識し、支持体６７を回転させる回転力（被把持物を回転させる回転力）が大きくなりすぎないようにしても勿論よい。
【０１２７】
上記実施形態において、第一回転体５１０，５２０と第二回転体５１１，５２１とに掛け渡される駆動ベルト（無端環状体）５１２，５２２として歯付きベルトを採用したが、これに限定されるものではなく、例えば、無端環状体５１２，５２２は、平ベルトやＶベルト等の他のベルトであってもよいし、チェーンやワイヤーロープ等の索条であってもよい。従って、各回転体５１０，５２０，５１１，５１２についても、無端環状体５１２，５２２の形態に応じたプーリーやスプロケットを採用すればよい。なお、無端環状体５１２，５２２の移動を回転体５１０，５２０、５１１，５２１に確実に伝達するには、無端環状体５１２，５２２に歯付きベルトやチェーンを採用し、回転体５１０，５２０、５１１，５２１に歯付きプーリーやスプロケットを採用することが好ましいことは言うまでもない。
【０１２８】
上記実施形態において、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２を第一アーム体５００に一体的に構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、第一アーム駆動機構５１及び第二アーム駆動機構５２のそれぞれをユニット化し、単一のアーム体５００に装着するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１…救助用ロボット、２…走行台車、３…マニピュレータユニット、４…ベース、５…マニピュレータ、６…作業ツール（ロボットハンド）、２０…シャーシフレーム、２１…走行装置（クローラ）、２２…動輪、２３…クローラベルト、４０…基台、４１…メイン基台、４２…連結軸、４３…サブ基台、５０…アーム機構、５１…第一アーム駆動機構（アーム駆動機構）、５２…第二アーム駆動機構（アーム駆動機構）、５３…姿勢調整手段、６０ａ…連結ベース、６０ｂ…ケーシング、６１…把持体、６２…第一駆動部、６３…第二駆動部、６４…スライドシャフト、６５…スライド手段、６６…回転レバー、６７…支持体、６８…リンク、６９…ＣＣＤカメラ、７０…光源、７１…保護プレート、５００…第一アーム体（アーム体）、５０１…第二アーム体（アーム体）、５１０，５２０…第一回転体（回転体）、５１１，５２１…第二回転体（回転体）、５１２，５２２…駆動ベルト（無端環状体）、５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂ…対向部、５１３，５２３…スクリューシャフト、５１４，５２４…スライダ、５１５，５２５…第一アイドラ（アイドラ）、５１６，５２６…第二アイドラ（アイドラ）、５３０…第三回転体（回転体）、５３１…第四回転体（回転体）、５３２…従動ベルト（ベルト）、５３３…太陽歯車、５３４…遊星歯車、６１０…連結用リブ、６３０…第二伝達機構、６３１…第一連結軸、６３２…第二連結軸、６３３…トルクガード、６３４…第一伝達手段（歯車機構）、６３５…第二伝達手段（歯車機構）、６４０…大径部、６４１…小径軸部、６４２…溝、６４３…コイルバネ、６４４…バネ受部材、６４５…段部、６４６…スリット、６４７…位置決ピン、６４８…非貫通孔、６５０…雄ネジ体、６５１…螺合部材、６５２…スライド用駆動部、６５３…第一伝達機構、６６０…第一延出部、６６１…第二延出部、６６２…ローラ、６７０…大径環状部、６７１…小径環状部、６７２…凹部、Ａ…被把持物配置予定位置、Ｍ１，Ｍ２…駆動モータ、Ｍ３…第一駆動モータ、Ｍ４…第二駆動モータ、Ｓ１…第一関節軸（軸）、Ｓ２…第二関節軸（軸）、Ｓ２’…支持軸、Ｓ３…第三関節軸、Ｓ４…固定軸、Ｓ５…支持軸、Ｖ…吸引装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に間隔をあけて配置されるとともに一方向と直交する他方向に延びる軸線周りで回転可能に軸支された一対の回転体と、両回転体に掛け渡される無端環状体と、駆動モータにより回転されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに螺合されるとともに無端環状体の一部が固着されたスライダとを備え、他方向に向けて延びる軸を介して基端側の部材及び先端側の部材が両端部に回転自在に連結されて一方向に延びるアーム体に内装され、アーム体と該アーム体に連結された先端側又は基端側の部材とを相対的に回転させるべく、アーム体と先端側又は基端側の部材とを連結した軸に対して一方の回転体の回転力を伝達するように構成されたアーム駆動機構において、他方の回転体が一方の回転体よりも小径に設定されるとともに、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の対向部の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある二つの対向部を平行又は略平行にするアイドラを備え、前記スクリューシャフトが対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部の外周側と対向するように配置されていることを特徴とするアーム駆動機構。
【請求項２】
一方向に延びるアーム体を少なくとも一つ備え、基端部が基台に対して連結される一方、先端部に作業ツールが装着されるアーム機構と、アーム体に内装されたアーム駆動機構とを備え、アーム体は、両端部が一方向に対して直交する他方向に向けて延びる軸を介して基端側の部材及び先端側の部材に連結され、アーム体と該アーム体の両端部に連結された部材とが軸を中心にして相対的に回転可能に構成され、アーム駆動機構は、一方向に間隔をあけて配置されるとともに他方向に延びる軸線周りで回転可能に軸支された一対の回転体と、両回転体に掛け渡される無端環状体と、駆動モータにより回転されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに螺合されるとともに無端環状体の一部が固着されたスライダとを備え、アーム体と該アーム体に連結された先端側又は基端側の部材とを相対的に回転させるべく、アーム体と先端側又は基端側の部材とを連結した軸に対して一方の回転体の回転力を伝達するように構成されたマニピュレータにおいて、アーム駆動機構は、他方の回転体が一方の回転体よりも小径に設定されるとともに、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の対向部の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある二つの対向部を平行又は略平行にするアイドラを備え、前記スクリューシャフトが対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部の外周側と対向するように配置されていることを特徴とするマニピュレータ。
【請求項３】
アーム駆動機構を二組備え、一方のアーム駆動機構がアーム体の一端側に配置される一方、他方のアーム駆動機構がアーム体の他端側に配置されている請求項２に記載のマニピュレータ。
【請求項４】
二組のアーム駆動機構のそれぞれは、一方の回転体がアーム体の端部に配置されるとともに、回転体間にある二つの対向部のうちの他方の対向部の外周面が巻き掛けられて一方の回転体に対する無端環状体の巻き掛け量を多くする別のアイドラを備え、駆動モータは、スクリューシャフトに対して出力軸が同心になるように連結され、アーム体の両端部にある一方の回転体の中心間を結ぶ仮想線を基準にして反対側のアーム駆動機構のスクリューシャフトと対称的に配置されている請求項３に記載のマニピュレータ。
【請求項１】
一方向に間隔をあけて配置されるとともに一方向と直交する他方向に延びる軸線周りで回転可能に軸支された一対の回転体と、両回転体に掛け渡される無端環状体と、駆動モータにより回転されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに螺合されるとともに無端環状体の一部が固着されたスライダとを備え、他方向に向けて延びる軸を介して基端側の部材及び先端側の部材が両端部に回転自在に連結されて一方向に延びるアーム体に内装され、アーム体と該アーム体に連結された先端側又は基端側の部材とを相対的に回転させるべく、アーム体と先端側又は基端側の部材とを連結した軸に対して一方の回転体の回転力を伝達するように構成されたアーム駆動機構において、他方の回転体が一方の回転体よりも小径に設定されるとともに、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の対向部の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある二つの対向部を平行又は略平行にするアイドラを備え、前記スクリューシャフトが対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部の外周側と対向するように配置されていることを特徴とするアーム駆動機構。
【請求項２】
一方向に延びるアーム体を少なくとも一つ備え、基端部が基台に対して連結される一方、先端部に作業ツールが装着されるアーム機構と、アーム体に内装されたアーム駆動機構とを備え、アーム体は、両端部が一方向に対して直交する他方向に向けて延びる軸を介して基端側の部材及び先端側の部材に連結され、アーム体と該アーム体の両端部に連結された部材とが軸を中心にして相対的に回転可能に構成され、アーム駆動機構は、一方向に間隔をあけて配置されるとともに他方向に延びる軸線周りで回転可能に軸支された一対の回転体と、両回転体に掛け渡される無端環状体と、駆動モータにより回転されるスクリューシャフトと、スクリューシャフトに螺合されるとともに無端環状体の一部が固着されたスライダとを備え、アーム体と該アーム体に連結された先端側又は基端側の部材とを相対的に回転させるべく、アーム体と先端側又は基端側の部材とを連結した軸に対して一方の回転体の回転力を伝達するように構成されたマニピュレータにおいて、アーム駆動機構は、他方の回転体が一方の回転体よりも小径に設定されるとともに、無端環状体の回転体間にある二つの対向部のうちの一方の対向部の外周側が巻き掛けられて他方の回転体側にある二つの対向部を平行又は略平行にするアイドラを備え、前記スクリューシャフトが対向部と平行又は略平行をなして一方の対向部の外周側と対向するように配置されていることを特徴とするマニピュレータ。
【請求項３】
アーム駆動機構を二組備え、一方のアーム駆動機構がアーム体の一端側に配置される一方、他方のアーム駆動機構がアーム体の他端側に配置されている請求項２に記載のマニピュレータ。
【請求項４】
二組のアーム駆動機構のそれぞれは、一方の回転体がアーム体の端部に配置されるとともに、回転体間にある二つの対向部のうちの他方の対向部の外周面が巻き掛けられて一方の回転体に対する無端環状体の巻き掛け量を多くする別のアイドラを備え、駆動モータは、スクリューシャフトに対して出力軸が同心になるように連結され、アーム体の両端部にある一方の回転体の中心間を結ぶ仮想線を基準にして反対側のアーム駆動機構のスクリューシャフトと対称的に配置されている請求項３に記載のマニピュレータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１５６６１３（Ｐ２０１１−１５６６１３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９１５２（Ｐ２０１０−１９１５２）
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（５９１０５６５４７）ビー・エル・オートテック株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（５９１０５６５４７）ビー・エル・オートテック株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
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