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MULTI-JOINTED ROBOT ARM AND UAV meetings

Patent code P160013134
File No. 16008
Posted date Jul 25, 2016
Application number P2016-136605
Publication number P2018-008320A
Date of filing Jul 11, 2016
Date of publication of application Jan 18, 2018
Inventor
  • (In Japanese)▲高▼木 健
  • (In Japanese)大西 義典
Applicant
  • Hiroshima University
Title MULTI-JOINTED ROBOT ARM AND UAV meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-jointed robot arm that can effectively suppress reaction generated by an operation and is suitable for UAV.
SOLUTION: A multi-jointed robot arm RA includes: a plurality of arm elements A1, A2 connected in series while being capable of rotating; a plurality of motors 20, 30 for rotating each of them; and a control device 40. The control device 40 includes a center of gravity position adjustment part 41 for adjusting a position of center of gravity in a horizontal direction of the multi-jointed robot arm RA that moves with displacement of the arm elements A1, A2.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

UAVは、地上からの遠隔操作によって安全で手軽に飛行できることから、近年、様々な分野で注目を集めている。UAVの具体例は、特許文献1、2などに認められる。そこには、揚力を発生させる1個又は複数個のロータを備えた回転翼型の飛行体が開示されている。

これら飛行体によれば、一般的な固定翼機とは異なり、空中を自在に飛行するだけでなく、上昇や下降、停止飛行(ホバリング)もできるので、飛行の自由度が高い。そのため、この種のUAVでは、カメラを取り付けて空撮することなどが行われているが、ロボットアームを取り付けることができれば、更にその利便性が高まり、様々な用途への利用が期待できる。

例えば、火山地帯や原子炉等、人の立ち入りが困難な場所でのサンプリングに利用できる。このような場所でのサンプリングに対しては、無人地上車両(UGV)の利用も考えられるが、UGVの場合、走行に時間を要するうえに、適切な走路が確保できなければ利用できない制約がある。それに対し、ロボットアーム付きUAVであれば、地上の条件に左右されず、短時間でサンプリングすることが可能になる。広域でのサンプリングや、走行できない山岳や水域でのサンプリングにも利用できる。

また、災害救助にも利用できる。例えば、ロボットアーム付きUAVで、離れた場所から、溺れている人に浮き輪や縄を渡したり、火災で逃げ遅れた人に縄梯子を渡したりすることなどが可能になる。更には、高所作業をロボットアーム付きUAVに行わせたり、飛行しながら搬送品を受け渡したりすることなども可能になるため、各種産業においても様々な用途が期待できる。

しかし、一般的な多関節ロボットアームは、複数のリンク部材と、これらリンク部材を回動する複数のモータなどで構成されていて高重量なため、重量が直接飛行性能に影響するUAVには不向きである。そのため、UAVにロボットアームを取り付ける場合、ロボットアームの軽量化は避けられない。

軽量化を図った多関節ロボットアームは、例えば特許文献3、4に開示されている。特許文献3には、閉リンク機構を用いて動力を伝達するロボットアームが開示されており、特許文献4には、ワイヤ駆動式のロボットアームが開示されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、無人航空機(UAV:Unmanned Aerial Vehicle、いわゆるドローン)及びそれに好適な多関節ロボットアームに関し、特に、多関節ロボットアームの低反動化を実現する技術に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
多関節ロボットアームであって、
回動可能な状態で直列に連結された複数のアーム要素と、
前記アーム要素の各々を回動させる複数のモータと、
前記モータの各々を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置が、前記アーム要素の変位に伴って移動する前記多関節ロボットアームの水平方向における重心位置の調整を行う重心位置調整部を有している多関節ロボットアーム。

【請求項2】
 
請求項1に記載の多関節ロボットアームにおいて、
前記アーム要素の各々が、同一の鉛直面に沿って回動する多関節ロボットアーム。

【請求項3】
 
請求項1又は請求項2に記載の多関節ロボットアームにおいて、
前記アーム要素の回動に伴って発生するトルクを打ち消す反トルク機構を更に備え、
前記反トルク機構が、前記アーム要素と前記モータとの間に介在して入力側と出力側とで逆方向に回転する連結部を含み、前記入力側で発生する角運動量と前記出力側で発生する角運動量とが等しくなるように構成されている多関節ロボットアーム。

【請求項4】
 
請求項3に記載の多関節ロボットアームにおいて、
前記連結部に、ハーモニックドライブ(登録商標)が用いられている多関節ロボットアーム。

【請求項5】
 
請求項3又は請求項4に記載の多関節ロボットアームにおいて、
前記アーム要素の各々を独立して回動させる要素別回動機構を更に備え、
前記要素別回動機構が、回動対象ではない前記アーム要素の絶対角度を一定に保持しながら、回動対象の前記アーム要素を回動させる多関節ロボットアーム。

【請求項6】
 
請求項5に記載の多関節ロボットアームにおいて、
前記複数のアーム要素が、水平方向にスライドするスライド部によって支持されている多関節ロボットアーム。

【請求項7】
 
請求項6に記載の多関節ロボットアームにおいて、
前記要素別回動機構が、
前記スライド部に配置された第1及び第2の前記モータと、
回動軸を中心にして前記スライド部に回動可能に支持された第1の前記アーム要素と、
前記第1のアーム要素に回動可能に連結された第2の前記アーム要素と、
前記回動軸を中心に独立して回転するプーリと、
前記プーリと前記第2のアーム要素の基端部とに架け渡された架設部材と、
を含み、
前記第1のアーム要素は前記第1のモータによって回動され、前記第2のアーム要素は前記プーリ及び前記架設部材を介して前記第2のモータによって回動される多関節ロボットアーム。

【請求項8】
 
鉛直軸回りに回転して揚力を発生させるロータを備えた回転翼型のUAVであって、
請求項1~請求項7のいずれかに記載の多関節ロボットアームを備えたUAV。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2016136605thum.jpg
State of application right Published


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