マニピュレーター、マニピュレーターの駆動方法およびロボット
【課題】複雑で大量のデータを処理してアームを制御することによって生じる制御駆動時間の遅れが発生しない、慣性機構、ジャイロ装置によってリアルタイムにアームの振動を抑制し、正確な停止位置が維持できるマニピュレーターと、そのマニピュレーターを用いたロボットを実現する。
【解決手段】回転軸と、前記回転軸の軸方向に交差する面で回転可能に前記回転軸を介して接続される第１アームと第２アームと、を備え、前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方に、前記回転軸の軸方向に交差する方向の回転軸中心を有するフライホイールを備えるマニピュレーター。
【解決手段】回転軸と、前記回転軸の軸方向に交差する面で回転可能に前記回転軸を介して接続される第１アームと第２アームと、を備え、前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方に、前記回転軸の軸方向に交差する方向の回転軸中心を有するフライホイールを備えるマニピュレーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニピュレーター、マニピュレーターの駆動方法およびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣハンドラーや組立装置の一部として多く使われている多関節構造を有するロボット装置は、様々な産業現場の中で多用されてきている。故に、ロボット装置には今まで以上に、求められる位置にいかに早く且つ正確にアームを移動させることができるかが重要な性能仕様、品質になってきている。
【０００３】
一般的にアームを高速に且つ正確に移動させるには、アームに掛かる慣性力を小さくし、駆動用のアクチュエーターの負荷を大きくさせないことにある。アームに掛かる慣性力を小さくするには、アームの軽量化が最も効果的な手法として用いられている。しかし、アームを軽量化することによりアーム剛性の低下を招き、アーム停止時に生じるアームの振動を抑制することが困難になり、アーム先端部を目的の位置で停止させても、アーム自体の振動の振幅分の位置ズレが生じてしまい、振動が減衰する時間まで次の動作を開始することができないという問題があった。また、アームの長さが長い場合などもアーム停止時に振動が発生しやすくなり、剛性の低いアーム同様に振動が減衰する時間まで次の動作を開始することができないという問題があった。
【０００４】
この問題に対して、アーム先端に加速度センサーを設置し加速度信号を基にアームを作動させ振動を抑制する方法（例えば、特許文献１）、アーム先端およびアームに角速度センサーを設置し、角速度信号を基にアーム動作を制御する方法（例えば、特許文献２）、などが提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１７３１１６号公報
【特許文献２】特開２００５−２４２７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のロボット装置の制御方法においては、角速度センサーもしくは加速度センサーのどちらかを用いて、振動を抑制する制御信号を生成しているため、センサー信号にバイアスドリフト等の誤差が含まれる場合に制御信号に誤差が生じ、正確な制御が行なえない場合があった。
【０００７】
例えば、特許文献２においては、センサーの誤差の影響を低減するために角度センサーの高周波成分を除去するローパスフィルターと、角速度センサーの低周波成分を除去するハイパスフィルターと、の２種類のフィルターを用いるために、制御装置における演算量が多くなり、処理に時間が掛かったり、処理速度を上げるために演算機のコストが増加したりする問題があった。
【０００８】
そこで、複雑で大量のデータを処理してアームを制御することによって生じる制御駆動時間の遅れが発生しない、慣性機構、いわゆるジャイロ装置によってリアルタイムにアームの振動を抑制し、正確な停止位置が維持できるマニピュレーターと、そのマニピュレーターを用いたロボットを実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。
【００１０】
〔適用例１〕本適用例のマニピュレーターは、回転軸と、前記回転軸の軸方向に交差する面で回転可能に前記回転軸を介して接続される第１アームと第２アームと、を備え、前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方に、前記回転軸の軸方向に交差する方向の回転軸中心を有するフライホイールを備えることを特徴とする。
【００１１】
本適用例のマニピュレーターは、第１アームと第２アーム、および第１アームと第２アームとを接続する回転軸に交差させた回転軸中心に回転するフライホイールを備え、フライホイールを回転させることによって得られるジャイロ効果によって、アームの振動を短時間に減衰させることができる。よって、ロボットのアームの移動速度を上昇させても、アームの振動減衰時間が短縮でき、ロボットの生産性を向上させることができる。
【００１２】
〔適用例２〕上述の適用例において、太陽歯車と、遊星歯車を回転可能に備える遊星キャリアと、内歯車と、を有する遊星歯車装置を備え、前記太陽歯車と、前記フライホイールと、が接続され、前記遊星キャリアと、前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方を駆動するモーターの駆動軸と、が接続され、前記内歯車と、前記回転軸に駆動力を伝える伝達軸と、が接続されていることを特徴とする。
【００１３】
上述の適用例によれば、遊星歯車装置によって、モーターと、フライホイールと、伝達軸との回転中心を合わせて配置することができるため、小型のマニピュレーターを実現することができる。
【００１４】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記フライホイールおよび前記回転軸には、前記フライホイールおよび前記回転軸の回転を減速および停止させる回転制動手段が備えられていることを特徴とする。
【００１５】
上述の適用例によれば、フライホイールおよび回転軸の回転制動手段を制御することにより、遊星歯車装置を介して回転軸もしくはフライホイールのどちらか一方もしくは両方にモーターの駆動力を伝えることができる。
【００１６】
〔適用例４〕本適用例のマニピュレーターの駆動方法は、回転軸と、前記回転軸の軸方向に交差する面で回転可能に前記回転軸を介して接続される第１アームと第２アームと、を備え、前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方に、前記回転軸の軸方向に交差する方向の回転軸中心を有するフライホイールを備え、太陽歯車が前記フライホイールに接続され、遊星キャリアが前記第１アームおよび／または前記第２アームを駆動するモーターの駆動軸に接続され、内歯車が前記回転軸に駆動力を伝える伝達軸に接続される遊星歯車装置を備えるマニピュレーターであって、前記第１アームと前記第２アームとの相対的な回転運動の角速度が、少なくとも減速から停止の時間内は前記フライホイールを回転させることを特徴とする。
【００１７】
本適用例のマニピュレーターの駆動方法は、第１アームと第２アーム、および第１アームと第２アームとを接続する回転軸に交差させた回転軸中心に回転するフライホイールを備え、フライホイールを回転させることによって得られるジャイロ効果によって、アームの振動を短時間に減衰させることができる。特にアームの停止時におけるアーム慣性力、モーターに備える減速機が生じるたわみ、アーム自体のたわみ、等を主因とするアームの振動を抑制することができる。よって、ロボットのアームの移動速度を上昇させても、アームの振動減衰時間が短縮でき、ロボットの生産性を向上させることができる。
【００１８】
〔適用例５〕本適用例のロボットは、上述の適用例のマニピュレーターを備える。
【００１９】
本適用例のロボットによれば、アームの振動の減衰時間を短くすることが可能となり、アームの移動速度を速くしても目標位置に短時間で静止させることができる。よって、生産性の高いロボットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係るロボットを示す概略構成図。
【図２】（ａ）は第１実施形態に係る関節駆動手段を示す概略断面図、（ｂ）は（ａ）に示す遊星歯車装置のＡ−Ａ´部の概略断面図。
【図３】第１実施形態に係るロボットの動作を説明する図。
【図４】フライホイールの動作を説明する模式図。
【図５】第２実施形態に係るロボットの動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は本実施形態に係るマニピュレーターを備えるロボットを示す構成図である。図１に示すように、ロボット１００は、マニピュレーターとしての、設置部２００に固定された基台１０と、第１アーム２１と、第２アーム２２と、が、各々回転可能に接続されている。基台１０と第１アーム２１とは、基台１０に備える基台関節軸１０ｃによって回転可能に接続されている。基台関節軸１０ｃは、減速器１０ｂを介してモーター１０ａの回転を所定の減速比に減速されて回転され第１アーム２１を回転駆動する。
【００２３】
第２アーム２２の一方の側には作業用の駆動装置として、作業軸２２ａと、作業軸２２ａを回転方向および軸方向（図示上下方向）に駆動させる作業軸駆動手段２２ｂと、を備えている。作業軸駆動手段２２ｂには図示しないモーター、減速装置などが含まれる。作業軸２２ａには図示しないが、例えばロボットハンド、電動ドライバーなど、作業内容に適した作業手段を備えることができる。第１アーム２１と、第２アーム２２とは、関節駆動手段３０により相対的に回転可能に固定される。図２に関節駆動手段３０の詳細である断面拡大図を示す。
【００２４】
図２（ａ）は関節駆動手段３０の拡大断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＡ−Ａ´部拡大断面図、である。図２（ａ）に示す関節駆動手段３０は、第１アーム２１に固定された関節軸３１と、関節軸３１の中心軸Ｃ１に交差する中心軸Ｃ２を有する駆動伝達軸３２が笠歯歯車３１ａ，３２ａによって接続され、本実施形態では駆動伝達軸３２の回転は小径の笠歯歯車３２ａから大径の笠歯歯車３１ａにより減速される。そして第１アーム２１に固定された関節軸３１回り、すなわち中心軸Ｃ１回りに第２アーム２２を回転させ、第１アーム２１と第２アーム２２とが相対的に回転駆動される。
【００２５】
駆動伝達軸３２の回転中心Ｃ２と同じ回転中心を有するモーター軸３３ａを備えるモーター３３が、回転中心Ｃ２に沿って配列され、モーター軸３３ａのモーター本体３３ｂ側と反対の端部にキャリア３３ｃが形成されている。キャリア３３ｃは図２（ｂ）に示す、遊星歯車装置３０ａの遊星歯車３３ｄと接続されている、いわゆる遊星キャリアである。駆動伝達軸３２は、遊星歯車装置３０ａにおける内歯車３２ｂと、内歯車３２ｂを接続するキャリア３３ｃが内部に収納されるように形成される接続部３２ｃと、接続部３２ｃと笠歯歯車３２ａとを接続する伝達軸３２ｄと、により構成されている。
【００２６】
フライホイール３４は、いわゆる慣性車であり、与えられたエネルギーを回転力として維持しようとする機構であって、モーター本体３３ｂを内包するように筒状のフライホイール体３４ａと、遊星歯車装置３０ａにおける太陽歯車３４ｂと、フライホイール体３４ａと太陽歯車３４ｂとをつなぎ、モーター軸３３ａが内部に挿通される貫通孔３４ｃを有する筒状のフライホイール軸３４ｄと、で構成されている。
【００２７】
上述の通り、本実施形態にかかるロボット１００のマニピュレーターとしての第１アーム２１と第２アーム２２と、を駆動する関節駆動手段３０は、駆動源としてのモーター３３の駆動力を、遊星歯車装置３０ａを介して関節軸３１に伝え、第１アーム２１と第２アーム２２とを相対的に回転駆動させる構成となっている。また、関節軸３１の回転を制動する回転制動手段としての関節軸ブレーキ３５と、フライホイール３４の回転を制動する回転制動手段としてのフライホイール軸ブレーキ３６と、を備えている。なお、本実施形態における遊星歯車装置３０ａは、歯車により構成される形態であるが図３（ａ），（ｂ）においては歯車歯形の作図は省略してある。また、歯車により遊星歯車装置３０ａを構成することに限定されず、摩擦車により遊星歯車装置３０ａを構成しても良い。
【００２８】
次に、関節駆動手段３０の動作について図３を用いて説明する。図３（ａ）は第１アーム２１と第２アーム２２の相対的な回転駆動に係る駆動伝達軸３２の角速度の時間変化を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す時間経過に合わせたモーター３３のモーター軸３３ａの角速度変化を示し、図３（ｃ）は図３（ａ）に示す時間経過に合わせたフライホイール３４のフライホイール体３４ａの角速度を示し、図３（ｄ）は図３（ａ）に示す時間経過に合わせた関節軸ブレーキ３５のＯＮ（制動）／ＯＦＦ（開放）の経過を示し、図３（ｅ）は図３（ａ）に示す時間経過に合わせたフライホイール軸ブレーキ３６のＯＮ（制動）／ＯＦＦ（開放）の経過を示す。なお、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す角速度の正負は、図２（ｂ）に矢印で示し、Ｒａは駆動伝達軸３２の回転方向、Ｒｂはモーター軸３３ａの回転方向となるキャリア３３ｃの回転方向、Ｒｃはフライホイール体３４ａの回転方向を示す。
【００２９】
図３に示す時間軸において時間ｔ１はアーム２１，２２の駆動開始時間、時間ｔ２はアーム相対角速度である駆動伝達軸３２の角速度の最高速度到達時間、時間ｔ２〜ｔ３の間はアーム相対角速度である駆動伝達軸３２の角速度の最高速度の維持時間、時間ｔ３はアーム相対角速度である駆動伝達軸３２の角速度の減速開始時間、時間ｔ４はアーム２１，２２の駆動停止時間、を示す。
【００３０】
図３（ａ）に示す時間ｔ１において、アーム２１，２２の駆動を開始させる。図３（ｂ）に示すように、この時間ｔ１にモーター３３の駆動を開始させ、その際には図３（ｄ）に示すように関節軸ブレーキ３５は、関節軸３１に圧接させて駆動を制動していた状態から、関節軸ブレーキ３５を離間させ、ブレーキを開放（ＯＦＦ）状態とする。また、フライホイール軸ブレーキ３６はフライホイール軸３４ｃに圧接させて駆動を制動している状態を維持する。このようにすることにより、図２（ｂ）に示すフライホイール３４に繋がる遊星歯車装置３０ａの太陽歯車３４ｂは回転を規制され、モーター軸３３ａに繋がるキャリア３３ｃの回転Ｒｂのプラス（＋）方向の回転が、遊星歯車３３ｄを介して内歯車３２ｂを備える駆動伝達軸３２に伝わり、回転Ｒａのプラス（＋）方向の回転が更に笠歯歯車３２ａ，３１ａによって、関節軸３１を中心に第２アーム２２が回転駆動される。
【００３１】
上述の動作を維持した状態で時間ｔ２〜ｔ３の駆動伝達軸３２の角速度が最高速度で維持される。時間ｔ３に達すると、図３（ｂ）に示すモーター軸３３ａの角速度は減少させ、時間ｔ３と停止時間ｔ４との間の時間ｔ３´において逆回転させる。更に、図３（ｄ）に示すように関節軸ブレーキ３５を関節軸３１に徐々に圧接させて、図３（ａ）に示すようにアーム相対角速度を減少させる、いわゆる減速状態となる。この時間ｔ３において、フライホイール軸３４ｃに掛けられていたフライホイール軸ブレーキ３６は、開放される。
【００３２】
上述の動作状態では、モーター軸３３ａは、駆動伝達軸３２の停止前、（ｔ４−ｔ３´）時間早く回転の角速度を０とし、時間ｔ３´からは逆回転させる。このように動作させることにより、図２（ｂ）に示す遊星歯車装置３０ａにおいて、Ｒａ＞α・Ｒｂ（α：モーター軸回転数に対する内歯車である駆動伝達軸の回転数の減速比）の状態になるため、その差分（Ｒａ−α・Ｒｂ）が遊星歯車３３ｄを介して太陽歯車３４ｂの回転Ｒｃをマイナス（−）方向に回転させる。更に、時間ｔ３´からはモーター軸３３ａを逆転、すなわち図２（ｂ）のＲｂをマイナス（−）方向に回転させ、差分（Ｒａ−α・Ｒｂ）を大きくしてフライホイール軸３４ｃの回転を増速して、時間ｔ４においてフライホイール３４に最高角速度を与える。
【００３３】
時間ｔ４において、駆動伝達軸３２の角速度は０、すなわちアーム２１，２２の相対的な角速度が０となり、アーム２１，２２の駆動が停止状態となる。時間ｔ４以降もモーター３３は駆動を続け、フライホイール３４を回転させ続ける。なお、アーム２１，２２の停止後にフライホイール３４を回転し続ける時間に限定は無く、ロボット１００の仕様によって適宜、決定すればよい。
【００３４】
このように、アーム２１，２２を駆動から停止させる動作の中で、停止時にフライホイール３４を回転させ、回転を維持させることにより、フライホイール３４のジャイロ効果によって、本実施形態ではフライホイール３４を備える第２アーム２２の停止時のアームの振動を抑制することができる。図４は、フライホイール３４のフライホイール体３４ａのみを模式図的に示す斜視図である。図４に示すフライホイール体３４ａは、図３（ｃ）に示すように、アーム２１，２２の駆動停止時に所定の角速度で回転している。すなわち図４に示すフライホイール体３４ａが回転中心軸ＣR周りに回転Ｒｃが与えられている。この状態において、フライホイール体３４ａは自転軸ＣRを持つ回転体となり、自転軸ＣRの方向を維持しようとするジャイロ効果を有する回転体としてのフライホイール体３４ａとなる。
【００３５】
図４に示すように、フライホイール体３４ａの自転軸ＣRをずらせるような外力、例えば、第２アーム２２が停止する際の慣性力、あるいはモーターに備える減速機が生じるたわみ、アーム自体のたわみ、等によって第２アーム２２の駆動方向へ移動しようとする力が働き、自転軸ＣRが自転軸ＣR´の位置へ移動しても、自転軸ＣRに戻そうとする力Ｐｈが働き、自転軸ＣR位置を維持しようとする。これがジャイロ効果である。このジャイロ効果は、自転軸ＣRの移動方向に関わらず、例えばＣR´´位置に自転軸ＣRが移動しても、自転軸ＣRに戻そうとする力Ｐｖが働き、自転軸ＣR位置を維持しようとする。このように発生するジャイロ効果により、駆動停止時の第２アーム２２に発生する振動を短時間で減衰させることができ、第２アーム２２に備える作業軸２２ａを、作業軸２２ａの移動目標位置に対して、正確に移動させることができる。
【００３６】
以上、説明したとおり、本実施形態に係るロボット１００に備えるマニピュレーターとしての第１アーム２１と第２アーム２２、および第１アーム２１と第２アーム２２とを接続する関節駆動手段３０において、関節軸３１に交差させた回転軸中心に回転するフライホイール３４を備え、フライホイール３４をアーム２１，２２の駆動停止時に回転させることによって得られるジャイロ効果によって、アーム２１，２２の振動を短時間に減衰させることができる。よって、ロボット１００のアーム２１，２２の移動速度を上昇させても、アーム２１，２２の振動減衰時間を短縮することができる。これによって、短時間に作業軸２２ａを目標位置に静止させることができるため、ロボット１００の生産性を向上させることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
第２実施形態として、フライホイール３４の回転力をアーム２１，２２の駆動開始時におけるモーター３３の駆動をアシストする駆動方法について説明する。第２実施形態に係るロボットは、第１実施形態に係るロボット１００と構成が同じであるので説明は省略する。第２実施形態に係るロボット１００の駆動方法は、図５に示す動作による。
【００３８】
図５は、本実施形態に係る関節駆動手段３０の動作を示す。図５（ａ）は第１アーム２１と第２アーム２２の相対的な回転駆動に係る駆動伝達軸３２の角速度の時間変化を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す時間経過に合わせたモーター３３のモーター軸３３ａの角速度変化を示し、図５（ｃ）は図５（ａ）に示す時間経過に合わせたフライホイール３４のフライホイール体３４ａの角速度を示し、図５（ｄ）は図５（ａ）に示す時間経過に合わせた関節軸ブレーキ３５のＯＮ／ＯＦＦの経過を示し、図５（ｅ）は図５（ａ）に示す時間経過に合わせたフライホイール軸ブレーキ３６のＯＮ／ＯＦＦの経過を示す。なお、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す角速度の正負は、図２（ｂ）に矢印で示し、Ｒａは駆動伝達軸３２の回転方向、Ｒｂはモーター軸３３ａの回転方向となるキャリア３３ｃの回転方向、Ｒｃはフライホイール体３４ａの回転方向を示す。
【００３９】
図５に示す時間軸における時間ｔ０はフライホイール３４の駆動開始時間、時間ｔ１はアーム２１，２２の駆動開始時間、時間ｔ２はアーム相対角速度である駆動伝達軸３２の角速度の最高速度到達時間、時間ｔ２〜ｔ３の間はアーム相対角速度である駆動伝達軸３２の角速度の最高速度の維持時間、時間ｔ３はアーム相対角速度である駆動伝達軸３２の角速度の減速開始時間、時間ｔ４はアーム２１，２２の駆動停止時間、を示す。
【００４０】
図５（ｃ）に示す時間ｔ０において、フライホイール３４の駆動を開始する。この時、図５（ｂ）に示すモーター３３の駆動を、アーム２１，２２を駆動させる場合の回転方向とは逆方向に駆動を開始させ、その際、図３（ｄ）に示す関節軸ブレーキ３５は、関節軸３１を回転させないように制動状態（ＯＮ）とする。また、図３（ｅ）に示すフライホイール軸ブレーキ３６はフライホイール軸３４ｃの制動を開放（ＯＦＦ）する。このようにすることにより、図２（ｂ）に示す内歯車３２ｂの回転Ｒａは回転を規制され、モーター軸３３ａに繋がるキャリア３３ｃの回転Ｒｂのマイナス（−）方向の回転が、遊星歯車３３ｄを介して太陽歯車３４ｂに伝達され、フライホイール軸３４ｃの回転Ｒｃはマイナス（−）方向の回転が与えられる。
【００４１】
アーム２１，２２の駆動開始時間である時間ｔ１に至るまでに、図５（ｃ）に示すようにフライホイール３４は最大角速度まで駆動され、最大角速度が維持される。時間ｔ１に至ると、図５（ｂ）に示すようにモーター３３は時間ｔ１から時間ｔ２に至る間において逆回転から正回転に移行する。また、関節軸ブレーキ３５は時間ｔ１において制動が解除される。一方、図５（ｅ）に示すように、フライホイール軸ブレーキ３６は時間ｔ１においても解除状態を維持する。
【００４２】
図５（ｂ）に示すモーター軸角速度において、時間ｔ１から、モーター３３が逆回転から正回転に移行する時間、すなわち角速度０となる時間を時間ｔ２´とすると、モーター３３は時間ｔ１から時間ｔ２´にかけて逆回転の角速度が徐々に下げられる。これにより、遊星歯車３３ｄと太陽歯車３４ｂとの回転同期がずれ、そのずれ分により内歯車３２ｂの回転Ｒａをプラス（＋）方向に回転させ、フライホイール３４の回転力が徐々に駆動伝達軸３２の回転力に移動される。そして、モーター３３が正回転を始める時間ｔ２´時には、駆動伝達軸３２は回転した状態になっているため、モーター３３が正回転する駆動負荷を小さくすることができる。
【００４３】
時間ｔ２以降は、上述に第１実施形態と同じであるため、説明は省略する。なお、アーム２１，２２の駆動が停止される時間ｔ４以降、フライホイール３４は回転を維持しているので、次にアーム２１，２２の駆動開始の場合に、時間ｔ２以降のフライホイール３４の回転を駆動開始時のモーター３３のアシストとして上述の動作を実行させても良い。
【００４４】
以上、述べたように、フライホイールの回転軸を関節の回転軸に対して交差して配置することにより、ロボットを構成するマニピュレーターの駆動停止時の振動などを短時間に減衰させることができるので、正確なマニピュレーターの移動位置に短時間に移動させることが可能となり、ロボットの生産性が向上する。また、フライホイールの回転力を、モーターに高負荷が掛かる起動時に、駆動力アシスト手段として使うことができため、駆動立ち上がり時間の短縮が可能となり、更にロボットの生産性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０…基台、２１…第１アーム、２２…第２アーム、３０…関節駆動装置、１００…ロボット、２００…設置部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニピュレーター、マニピュレーターの駆動方法およびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣハンドラーや組立装置の一部として多く使われている多関節構造を有するロボット装置は、様々な産業現場の中で多用されてきている。故に、ロボット装置には今まで以上に、求められる位置にいかに早く且つ正確にアームを移動させることができるかが重要な性能仕様、品質になってきている。
【０００３】
一般的にアームを高速に且つ正確に移動させるには、アームに掛かる慣性力を小さくし、駆動用のアクチュエーターの負荷を大きくさせないことにある。アームに掛かる慣性力を小さくするには、アームの軽量化が最も効果的な手法として用いられている。しかし、アームを軽量化することによりアーム剛性の低下を招き、アーム停止時に生じるアームの振動を抑制することが困難になり、アーム先端部を目的の位置で停止させても、アーム自体の振動の振幅分の位置ズレが生じてしまい、振動が減衰する時間まで次の動作を開始することができないという問題があった。また、アームの長さが長い場合などもアーム停止時に振動が発生しやすくなり、剛性の低いアーム同様に振動が減衰する時間まで次の動作を開始することができないという問題があった。
【０００４】
この問題に対して、アーム先端に加速度センサーを設置し加速度信号を基にアームを作動させ振動を抑制する方法（例えば、特許文献１）、アーム先端およびアームに角速度センサーを設置し、角速度信号を基にアーム動作を制御する方法（例えば、特許文献２）、などが提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１７３１１６号公報
【特許文献２】特開２００５−２４２７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のロボット装置の制御方法においては、角速度センサーもしくは加速度センサーのどちらかを用いて、振動を抑制する制御信号を生成しているため、センサー信号にバイアスドリフト等の誤差が含まれる場合に制御信号に誤差が生じ、正確な制御が行なえない場合があった。
【０００７】
例えば、特許文献２においては、センサーの誤差の影響を低減するために角度センサーの高周波成分を除去するローパスフィルターと、角速度センサーの低周波成分を除去するハイパスフィルターと、の２種類のフィルターを用いるために、制御装置における演算量が多くなり、処理に時間が掛かったり、処理速度を上げるために演算機のコストが増加したりする問題があった。
【０００８】
そこで、複雑で大量のデータを処理してアームを制御することによって生じる制御駆動時間の遅れが発生しない、慣性機構、いわゆるジャイロ装置によってリアルタイムにアームの振動を抑制し、正確な停止位置が維持できるマニピュレーターと、そのマニピュレーターを用いたロボットを実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。
【００１０】
〔適用例１〕本適用例のマニピュレーターは、回転軸と、前記回転軸の軸方向に交差する面で回転可能に前記回転軸を介して接続される第１アームと第２アームと、を備え、前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方に、前記回転軸の軸方向に交差する方向の回転軸中心を有するフライホイールを備えることを特徴とする。
【００１１】
本適用例のマニピュレーターは、第１アームと第２アーム、および第１アームと第２アームとを接続する回転軸に交差させた回転軸中心に回転するフライホイールを備え、フライホイールを回転させることによって得られるジャイロ効果によって、アームの振動を短時間に減衰させることができる。よって、ロボットのアームの移動速度を上昇させても、アームの振動減衰時間が短縮でき、ロボットの生産性を向上させることができる。
【００１２】
〔適用例２〕上述の適用例において、太陽歯車と、遊星歯車を回転可能に備える遊星キャリアと、内歯車と、を有する遊星歯車装置を備え、前記太陽歯車と、前記フライホイールと、が接続され、前記遊星キャリアと、前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方を駆動するモーターの駆動軸と、が接続され、前記内歯車と、前記回転軸に駆動力を伝える伝達軸と、が接続されていることを特徴とする。
【００１３】
上述の適用例によれば、遊星歯車装置によって、モーターと、フライホイールと、伝達軸との回転中心を合わせて配置することができるため、小型のマニピュレーターを実現することができる。
【００１４】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記フライホイールおよび前記回転軸には、前記フライホイールおよび前記回転軸の回転を減速および停止させる回転制動手段が備えられていることを特徴とする。
【００１５】
上述の適用例によれば、フライホイールおよび回転軸の回転制動手段を制御することにより、遊星歯車装置を介して回転軸もしくはフライホイールのどちらか一方もしくは両方にモーターの駆動力を伝えることができる。
【００１６】
〔適用例４〕本適用例のマニピュレーターの駆動方法は、回転軸と、前記回転軸の軸方向に交差する面で回転可能に前記回転軸を介して接続される第１アームと第２アームと、を備え、前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方に、前記回転軸の軸方向に交差する方向の回転軸中心を有するフライホイールを備え、太陽歯車が前記フライホイールに接続され、遊星キャリアが前記第１アームおよび／または前記第２アームを駆動するモーターの駆動軸に接続され、内歯車が前記回転軸に駆動力を伝える伝達軸に接続される遊星歯車装置を備えるマニピュレーターであって、前記第１アームと前記第２アームとの相対的な回転運動の角速度が、少なくとも減速から停止の時間内は前記フライホイールを回転させることを特徴とする。
【００１７】
本適用例のマニピュレーターの駆動方法は、第１アームと第２アーム、および第１アームと第２アームとを接続する回転軸に交差させた回転軸中心に回転するフライホイールを備え、フライホイールを回転させることによって得られるジャイロ効果によって、アームの振動を短時間に減衰させることができる。特にアームの停止時におけるアーム慣性力、モーターに備える減速機が生じるたわみ、アーム自体のたわみ、等を主因とするアームの振動を抑制することができる。よって、ロボットのアームの移動速度を上昇させても、アームの振動減衰時間が短縮でき、ロボットの生産性を向上させることができる。
【００１８】
〔適用例５〕本適用例のロボットは、上述の適用例のマニピュレーターを備える。
【００１９】
本適用例のロボットによれば、アームの振動の減衰時間を短くすることが可能となり、アームの移動速度を速くしても目標位置に短時間で静止させることができる。よって、生産性の高いロボットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係るロボットを示す概略構成図。
【図２】（ａ）は第１実施形態に係る関節駆動手段を示す概略断面図、（ｂ）は（ａ）に示す遊星歯車装置のＡ−Ａ´部の概略断面図。
【図３】第１実施形態に係るロボットの動作を説明する図。
【図４】フライホイールの動作を説明する模式図。
【図５】第２実施形態に係るロボットの動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は本実施形態に係るマニピュレーターを備えるロボットを示す構成図である。図１に示すように、ロボット１００は、マニピュレーターとしての、設置部２００に固定された基台１０と、第１アーム２１と、第２アーム２２と、が、各々回転可能に接続されている。基台１０と第１アーム２１とは、基台１０に備える基台関節軸１０ｃによって回転可能に接続されている。基台関節軸１０ｃは、減速器１０ｂを介してモーター１０ａの回転を所定の減速比に減速されて回転され第１アーム２１を回転駆動する。
【００２３】
第２アーム２２の一方の側には作業用の駆動装置として、作業軸２２ａと、作業軸２２ａを回転方向および軸方向（図示上下方向）に駆動させる作業軸駆動手段２２ｂと、を備えている。作業軸駆動手段２２ｂには図示しないモーター、減速装置などが含まれる。作業軸２２ａには図示しないが、例えばロボットハンド、電動ドライバーなど、作業内容に適した作業手段を備えることができる。第１アーム２１と、第２アーム２２とは、関節駆動手段３０により相対的に回転可能に固定される。図２に関節駆動手段３０の詳細である断面拡大図を示す。
【００２４】
図２（ａ）は関節駆動手段３０の拡大断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＡ−Ａ´部拡大断面図、である。図２（ａ）に示す関節駆動手段３０は、第１アーム２１に固定された関節軸３１と、関節軸３１の中心軸Ｃ１に交差する中心軸Ｃ２を有する駆動伝達軸３２が笠歯歯車３１ａ，３２ａによって接続され、本実施形態では駆動伝達軸３２の回転は小径の笠歯歯車３２ａから大径の笠歯歯車３１ａにより減速される。そして第１アーム２１に固定された関節軸３１回り、すなわち中心軸Ｃ１回りに第２アーム２２を回転させ、第１アーム２１と第２アーム２２とが相対的に回転駆動される。
【００２５】
駆動伝達軸３２の回転中心Ｃ２と同じ回転中心を有するモーター軸３３ａを備えるモーター３３が、回転中心Ｃ２に沿って配列され、モーター軸３３ａのモーター本体３３ｂ側と反対の端部にキャリア３３ｃが形成されている。キャリア３３ｃは図２（ｂ）に示す、遊星歯車装置３０ａの遊星歯車３３ｄと接続されている、いわゆる遊星キャリアである。駆動伝達軸３２は、遊星歯車装置３０ａにおける内歯車３２ｂと、内歯車３２ｂを接続するキャリア３３ｃが内部に収納されるように形成される接続部３２ｃと、接続部３２ｃと笠歯歯車３２ａとを接続する伝達軸３２ｄと、により構成されている。
【００２６】
フライホイール３４は、いわゆる慣性車であり、与えられたエネルギーを回転力として維持しようとする機構であって、モーター本体３３ｂを内包するように筒状のフライホイール体３４ａと、遊星歯車装置３０ａにおける太陽歯車３４ｂと、フライホイール体３４ａと太陽歯車３４ｂとをつなぎ、モーター軸３３ａが内部に挿通される貫通孔３４ｃを有する筒状のフライホイール軸３４ｄと、で構成されている。
【００２７】
上述の通り、本実施形態にかかるロボット１００のマニピュレーターとしての第１アーム２１と第２アーム２２と、を駆動する関節駆動手段３０は、駆動源としてのモーター３３の駆動力を、遊星歯車装置３０ａを介して関節軸３１に伝え、第１アーム２１と第２アーム２２とを相対的に回転駆動させる構成となっている。また、関節軸３１の回転を制動する回転制動手段としての関節軸ブレーキ３５と、フライホイール３４の回転を制動する回転制動手段としてのフライホイール軸ブレーキ３６と、を備えている。なお、本実施形態における遊星歯車装置３０ａは、歯車により構成される形態であるが図３（ａ），（ｂ）においては歯車歯形の作図は省略してある。また、歯車により遊星歯車装置３０ａを構成することに限定されず、摩擦車により遊星歯車装置３０ａを構成しても良い。
【００２８】
次に、関節駆動手段３０の動作について図３を用いて説明する。図３（ａ）は第１アーム２１と第２アーム２２の相対的な回転駆動に係る駆動伝達軸３２の角速度の時間変化を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す時間経過に合わせたモーター３３のモーター軸３３ａの角速度変化を示し、図３（ｃ）は図３（ａ）に示す時間経過に合わせたフライホイール３４のフライホイール体３４ａの角速度を示し、図３（ｄ）は図３（ａ）に示す時間経過に合わせた関節軸ブレーキ３５のＯＮ（制動）／ＯＦＦ（開放）の経過を示し、図３（ｅ）は図３（ａ）に示す時間経過に合わせたフライホイール軸ブレーキ３６のＯＮ（制動）／ＯＦＦ（開放）の経過を示す。なお、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す角速度の正負は、図２（ｂ）に矢印で示し、Ｒａは駆動伝達軸３２の回転方向、Ｒｂはモーター軸３３ａの回転方向となるキャリア３３ｃの回転方向、Ｒｃはフライホイール体３４ａの回転方向を示す。
【００２９】
図３に示す時間軸において時間ｔ１はアーム２１，２２の駆動開始時間、時間ｔ２はアーム相対角速度である駆動伝達軸３２の角速度の最高速度到達時間、時間ｔ２〜ｔ３の間はアーム相対角速度である駆動伝達軸３２の角速度の最高速度の維持時間、時間ｔ３はアーム相対角速度である駆動伝達軸３２の角速度の減速開始時間、時間ｔ４はアーム２１，２２の駆動停止時間、を示す。
【００３０】
図３（ａ）に示す時間ｔ１において、アーム２１，２２の駆動を開始させる。図３（ｂ）に示すように、この時間ｔ１にモーター３３の駆動を開始させ、その際には図３（ｄ）に示すように関節軸ブレーキ３５は、関節軸３１に圧接させて駆動を制動していた状態から、関節軸ブレーキ３５を離間させ、ブレーキを開放（ＯＦＦ）状態とする。また、フライホイール軸ブレーキ３６はフライホイール軸３４ｃに圧接させて駆動を制動している状態を維持する。このようにすることにより、図２（ｂ）に示すフライホイール３４に繋がる遊星歯車装置３０ａの太陽歯車３４ｂは回転を規制され、モーター軸３３ａに繋がるキャリア３３ｃの回転Ｒｂのプラス（＋）方向の回転が、遊星歯車３３ｄを介して内歯車３２ｂを備える駆動伝達軸３２に伝わり、回転Ｒａのプラス（＋）方向の回転が更に笠歯歯車３２ａ，３１ａによって、関節軸３１を中心に第２アーム２２が回転駆動される。
【００３１】
上述の動作を維持した状態で時間ｔ２〜ｔ３の駆動伝達軸３２の角速度が最高速度で維持される。時間ｔ３に達すると、図３（ｂ）に示すモーター軸３３ａの角速度は減少させ、時間ｔ３と停止時間ｔ４との間の時間ｔ３´において逆回転させる。更に、図３（ｄ）に示すように関節軸ブレーキ３５を関節軸３１に徐々に圧接させて、図３（ａ）に示すようにアーム相対角速度を減少させる、いわゆる減速状態となる。この時間ｔ３において、フライホイール軸３４ｃに掛けられていたフライホイール軸ブレーキ３６は、開放される。
【００３２】
上述の動作状態では、モーター軸３３ａは、駆動伝達軸３２の停止前、（ｔ４−ｔ３´）時間早く回転の角速度を０とし、時間ｔ３´からは逆回転させる。このように動作させることにより、図２（ｂ）に示す遊星歯車装置３０ａにおいて、Ｒａ＞α・Ｒｂ（α：モーター軸回転数に対する内歯車である駆動伝達軸の回転数の減速比）の状態になるため、その差分（Ｒａ−α・Ｒｂ）が遊星歯車３３ｄを介して太陽歯車３４ｂの回転Ｒｃをマイナス（−）方向に回転させる。更に、時間ｔ３´からはモーター軸３３ａを逆転、すなわち図２（ｂ）のＲｂをマイナス（−）方向に回転させ、差分（Ｒａ−α・Ｒｂ）を大きくしてフライホイール軸３４ｃの回転を増速して、時間ｔ４においてフライホイール３４に最高角速度を与える。
【００３３】
時間ｔ４において、駆動伝達軸３２の角速度は０、すなわちアーム２１，２２の相対的な角速度が０となり、アーム２１，２２の駆動が停止状態となる。時間ｔ４以降もモーター３３は駆動を続け、フライホイール３４を回転させ続ける。なお、アーム２１，２２の停止後にフライホイール３４を回転し続ける時間に限定は無く、ロボット１００の仕様によって適宜、決定すればよい。
【００３４】
このように、アーム２１，２２を駆動から停止させる動作の中で、停止時にフライホイール３４を回転させ、回転を維持させることにより、フライホイール３４のジャイロ効果によって、本実施形態ではフライホイール３４を備える第２アーム２２の停止時のアームの振動を抑制することができる。図４は、フライホイール３４のフライホイール体３４ａのみを模式図的に示す斜視図である。図４に示すフライホイール体３４ａは、図３（ｃ）に示すように、アーム２１，２２の駆動停止時に所定の角速度で回転している。すなわち図４に示すフライホイール体３４ａが回転中心軸ＣR周りに回転Ｒｃが与えられている。この状態において、フライホイール体３４ａは自転軸ＣRを持つ回転体となり、自転軸ＣRの方向を維持しようとするジャイロ効果を有する回転体としてのフライホイール体３４ａとなる。
【００３５】
図４に示すように、フライホイール体３４ａの自転軸ＣRをずらせるような外力、例えば、第２アーム２２が停止する際の慣性力、あるいはモーターに備える減速機が生じるたわみ、アーム自体のたわみ、等によって第２アーム２２の駆動方向へ移動しようとする力が働き、自転軸ＣRが自転軸ＣR´の位置へ移動しても、自転軸ＣRに戻そうとする力Ｐｈが働き、自転軸ＣR位置を維持しようとする。これがジャイロ効果である。このジャイロ効果は、自転軸ＣRの移動方向に関わらず、例えばＣR´´位置に自転軸ＣRが移動しても、自転軸ＣRに戻そうとする力Ｐｖが働き、自転軸ＣR位置を維持しようとする。このように発生するジャイロ効果により、駆動停止時の第２アーム２２に発生する振動を短時間で減衰させることができ、第２アーム２２に備える作業軸２２ａを、作業軸２２ａの移動目標位置に対して、正確に移動させることができる。
【００３６】
以上、説明したとおり、本実施形態に係るロボット１００に備えるマニピュレーターとしての第１アーム２１と第２アーム２２、および第１アーム２１と第２アーム２２とを接続する関節駆動手段３０において、関節軸３１に交差させた回転軸中心に回転するフライホイール３４を備え、フライホイール３４をアーム２１，２２の駆動停止時に回転させることによって得られるジャイロ効果によって、アーム２１，２２の振動を短時間に減衰させることができる。よって、ロボット１００のアーム２１，２２の移動速度を上昇させても、アーム２１，２２の振動減衰時間を短縮することができる。これによって、短時間に作業軸２２ａを目標位置に静止させることができるため、ロボット１００の生産性を向上させることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
第２実施形態として、フライホイール３４の回転力をアーム２１，２２の駆動開始時におけるモーター３３の駆動をアシストする駆動方法について説明する。第２実施形態に係るロボットは、第１実施形態に係るロボット１００と構成が同じであるので説明は省略する。第２実施形態に係るロボット１００の駆動方法は、図５に示す動作による。
【００３８】
図５は、本実施形態に係る関節駆動手段３０の動作を示す。図５（ａ）は第１アーム２１と第２アーム２２の相対的な回転駆動に係る駆動伝達軸３２の角速度の時間変化を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す時間経過に合わせたモーター３３のモーター軸３３ａの角速度変化を示し、図５（ｃ）は図５（ａ）に示す時間経過に合わせたフライホイール３４のフライホイール体３４ａの角速度を示し、図５（ｄ）は図５（ａ）に示す時間経過に合わせた関節軸ブレーキ３５のＯＮ／ＯＦＦの経過を示し、図５（ｅ）は図５（ａ）に示す時間経過に合わせたフライホイール軸ブレーキ３６のＯＮ／ＯＦＦの経過を示す。なお、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す角速度の正負は、図２（ｂ）に矢印で示し、Ｒａは駆動伝達軸３２の回転方向、Ｒｂはモーター軸３３ａの回転方向となるキャリア３３ｃの回転方向、Ｒｃはフライホイール体３４ａの回転方向を示す。
【００３９】
図５に示す時間軸における時間ｔ０はフライホイール３４の駆動開始時間、時間ｔ１はアーム２１，２２の駆動開始時間、時間ｔ２はアーム相対角速度である駆動伝達軸３２の角速度の最高速度到達時間、時間ｔ２〜ｔ３の間はアーム相対角速度である駆動伝達軸３２の角速度の最高速度の維持時間、時間ｔ３はアーム相対角速度である駆動伝達軸３２の角速度の減速開始時間、時間ｔ４はアーム２１，２２の駆動停止時間、を示す。
【００４０】
図５（ｃ）に示す時間ｔ０において、フライホイール３４の駆動を開始する。この時、図５（ｂ）に示すモーター３３の駆動を、アーム２１，２２を駆動させる場合の回転方向とは逆方向に駆動を開始させ、その際、図３（ｄ）に示す関節軸ブレーキ３５は、関節軸３１を回転させないように制動状態（ＯＮ）とする。また、図３（ｅ）に示すフライホイール軸ブレーキ３６はフライホイール軸３４ｃの制動を開放（ＯＦＦ）する。このようにすることにより、図２（ｂ）に示す内歯車３２ｂの回転Ｒａは回転を規制され、モーター軸３３ａに繋がるキャリア３３ｃの回転Ｒｂのマイナス（−）方向の回転が、遊星歯車３３ｄを介して太陽歯車３４ｂに伝達され、フライホイール軸３４ｃの回転Ｒｃはマイナス（−）方向の回転が与えられる。
【００４１】
アーム２１，２２の駆動開始時間である時間ｔ１に至るまでに、図５（ｃ）に示すようにフライホイール３４は最大角速度まで駆動され、最大角速度が維持される。時間ｔ１に至ると、図５（ｂ）に示すようにモーター３３は時間ｔ１から時間ｔ２に至る間において逆回転から正回転に移行する。また、関節軸ブレーキ３５は時間ｔ１において制動が解除される。一方、図５（ｅ）に示すように、フライホイール軸ブレーキ３６は時間ｔ１においても解除状態を維持する。
【００４２】
図５（ｂ）に示すモーター軸角速度において、時間ｔ１から、モーター３３が逆回転から正回転に移行する時間、すなわち角速度０となる時間を時間ｔ２´とすると、モーター３３は時間ｔ１から時間ｔ２´にかけて逆回転の角速度が徐々に下げられる。これにより、遊星歯車３３ｄと太陽歯車３４ｂとの回転同期がずれ、そのずれ分により内歯車３２ｂの回転Ｒａをプラス（＋）方向に回転させ、フライホイール３４の回転力が徐々に駆動伝達軸３２の回転力に移動される。そして、モーター３３が正回転を始める時間ｔ２´時には、駆動伝達軸３２は回転した状態になっているため、モーター３３が正回転する駆動負荷を小さくすることができる。
【００４３】
時間ｔ２以降は、上述に第１実施形態と同じであるため、説明は省略する。なお、アーム２１，２２の駆動が停止される時間ｔ４以降、フライホイール３４は回転を維持しているので、次にアーム２１，２２の駆動開始の場合に、時間ｔ２以降のフライホイール３４の回転を駆動開始時のモーター３３のアシストとして上述の動作を実行させても良い。
【００４４】
以上、述べたように、フライホイールの回転軸を関節の回転軸に対して交差して配置することにより、ロボットを構成するマニピュレーターの駆動停止時の振動などを短時間に減衰させることができるので、正確なマニピュレーターの移動位置に短時間に移動させることが可能となり、ロボットの生産性が向上する。また、フライホイールの回転力を、モーターに高負荷が掛かる起動時に、駆動力アシスト手段として使うことができため、駆動立ち上がり時間の短縮が可能となり、更にロボットの生産性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０…基台、２１…第１アーム、２２…第２アーム、３０…関節駆動装置、１００…ロボット、２００…設置部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸の軸方向に交差する面で回転可能に前記回転軸を介して接続される第１アームと第２アームと、を備え、
前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方に、前記回転軸の軸方向に交差する方向の回転軸中心を有するフライホイールを備える、
ことを特徴とするマニピュレーター。
【請求項２】
太陽歯車と、遊星歯車を回転可能に備える遊星キャリアと、内歯車と、を有する遊星歯車装置を備え、
前記太陽歯車と、前記フライホイールと、が接続され、
前記遊星キャリアと、前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方を駆動するモーターの駆動軸と、が接続され、
前記内歯車と、前記回転軸に駆動力を伝える伝達軸と、が接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレーター。
【請求項３】
前記フライホイールおよび前記回転軸には、前記フライホイールおよび前記回転軸の回転を減速および停止させる回転制動手段が備えられている、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のマニピュレーター。
【請求項４】
回転軸と、前記回転軸の軸方向に交差する面で回転可能に前記回転軸を介して接続される第１アームと第２アームと、を備え、
前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方に、前記回転軸の軸方向に交差する方向の回転軸中心を有するフライホイールを備え、
太陽歯車が前記フライホイールに接続され、遊星キャリアが前記第１アームおよび／または前記第２アームを駆動するモーターの駆動軸に接続され、内歯車が前記回転軸に駆動力を伝える伝達軸に接続される遊星歯車装置を備えるマニピュレーターであって、
前記第１アームと前記第２アームとの相対的な回転運動の角速度が、少なくとも減速から停止の時間内は前記フライホイールを回転させる、
ことを特徴とするマニピュレーターの駆動方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載のマニピュレーターを備えるロボット。
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸の軸方向に交差する面で回転可能に前記回転軸を介して接続される第１アームと第２アームと、を備え、
前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方に、前記回転軸の軸方向に交差する方向の回転軸中心を有するフライホイールを備える、
ことを特徴とするマニピュレーター。
【請求項２】
太陽歯車と、遊星歯車を回転可能に備える遊星キャリアと、内歯車と、を有する遊星歯車装置を備え、
前記太陽歯車と、前記フライホイールと、が接続され、
前記遊星キャリアと、前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方を駆動するモーターの駆動軸と、が接続され、
前記内歯車と、前記回転軸に駆動力を伝える伝達軸と、が接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレーター。
【請求項３】
前記フライホイールおよび前記回転軸には、前記フライホイールおよび前記回転軸の回転を減速および停止させる回転制動手段が備えられている、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のマニピュレーター。
【請求項４】
回転軸と、前記回転軸の軸方向に交差する面で回転可能に前記回転軸を介して接続される第１アームと第２アームと、を備え、
前記第１アームまたは前記第２アームの少なくとも一方に、前記回転軸の軸方向に交差する方向の回転軸中心を有するフライホイールを備え、
太陽歯車が前記フライホイールに接続され、遊星キャリアが前記第１アームおよび／または前記第２アームを駆動するモーターの駆動軸に接続され、内歯車が前記回転軸に駆動力を伝える伝達軸に接続される遊星歯車装置を備えるマニピュレーターであって、
前記第１アームと前記第２アームとの相対的な回転運動の角速度が、少なくとも減速から停止の時間内は前記フライホイールを回転させる、
ことを特徴とするマニピュレーターの駆動方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載のマニピュレーターを備えるロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１８０７３（Ｐ２０１３−１８０７３Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５２７３５（Ｐ２０１１−１５２７３５）
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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