拾取机器人

技术领域

本发明涉及一种进行物品的拾取的拾取机器人。

背景技术

专利文献1中示出一种进行作为物品的一个例子的瓦砾的拾取的拾取机器人，该拾取机器人的概略如下所述。现有技术的拾取机器人(专利文献1中被称为多臂移动机器人)具备能够在地面上行驶的行驶体。在行驶体竖立设有支柱(专利文献1中被称为主体部)。在支柱的上端部侧设有多关节型的机械臂(专利文献1中被称为臂部)。在机械臂的前端部设有把持瓦砾的机械手(专利文献1中被称为夹钳)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017－52013号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，现有技术的拾取机器人的机械臂构成为多关节型，因此拾取机器人具有大型化的倾向。因而，难以在短时间内将拾取机器人移送到例如灾区等规定场所，而存在拾取机器人的移送作业烦杂化的问题。另外，存在在拾取机器人使用前或使用后保管拾取机器人的保管空间扩大的问题。

于是，本发明的一技术方案的目的在于谋求拾取机器人的小型化，从而提高拾取机器人的移送作业的作业性，并且削减拾取机器人的保管空间。

用于解决问题的方案

为了解决上述的课题，本发明的一技术方案的拾取机器人具备机械臂、机械手、推链、链轮和旋转马达。机械臂为具有以嵌套状重叠的多个臂管的伸缩型，以能够在上下方向上摆动的方式设于支柱的上端部侧。机械手设于机械臂的前端部，用于把持物品。推链插入于机械臂的内侧，该推链的一端部与多个臂管中的最前面的臂管连结。链轮以能够旋转的方式设于支柱，且所述推链卷绕于该链轮。旋转马达使链轮旋转。

发明的效果

根据本发明的一技术方案，谋求拾取机器人的小型化，从而能够提高拾取机器人的移送作业的作业性，并且削减拾取机器人的保管空间。

附图说明

图1是本实施方式的拾取机器人的示意性的立体图。

图2是图1所示的拾取机器人的示意性的侧视图，示出使机械臂伸长的状态。

图3是图1所示的拾取机器人的示意性的侧视图，示出使机械臂缩短的状态。

图4是图1所示的拾取机器人的局部的示意性的剖视图，示出使机械臂伸长的状态。

图5是图1所示的拾取机器人的局部的示意性的剖视图，示出使机械臂缩短的状态。

图6是本实施方式的拾取系统的框图。

图7是本实施方式的另一形态的移动限制机构的示意性的剖视图。

附图标记说明

10、拾取机器人；22、支柱；24、第1旋转马达；28、机械臂；30、摆动马达；32、臂管；42、机械手；44、推链；46、链轮；50、第2旋转马达。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本实施方式和本实施方式的另一形态。在附图中，“U”指上方向，“D”指下方向。

如图1所示，本实施方式的拾取机器人10是进行作为物品的一个例子的瓦砾的拾取的自行式的机器人，被用于灾区的瓦砾去除处理。拾取除了包含将物品取出(拾起)的意思以外，还包含输送或搬运所取出的物品的意思。此外，拾取机器人10也可以进行瓦砾以外的物品的拾取。

如图1至图3所示，拾取机器人10具备能够在地面上行驶的行驶体12。行驶体12具有行驶台14和设于行驶台14的下侧的两个履带16。各履带16具有环状的行驶带18、使行驶带18循环行驶的电动式的行驶马达20(参照图6)。行驶体12具有切换其行驶方向的方向切换机构(未图示)。此外，行驶体12并不限定于具有履带16的行驶体，例如，也可以代替履带16，而具有以能够旋转的方式设于行驶台14的多个车轮(未图示)。所述多个车轮可以是前轮驱动方式、后轮驱动方式和全轮驱动方式中的任一者。所述多个车轮可以分别独立地驱动。

如图1至图3所示，在行驶台14竖立设有支柱22，支柱22能够绕其轴心旋转。在行驶台14的适当位置设有使支柱22绕其轴心旋转的电动式的第1旋转马达24。另外，支柱22在其上端部侧具有字母U状的臂支承部26。

如图2至图5所示，在支柱22的臂支承部26以能够在上下方向上摆动的方式设有伸缩型的机械臂28。在支柱22的臂支承部26的适当位置设有使机械臂28在上下方向上摆动的电动式的摆动马达30。机械臂28具有以嵌套状重叠的多个臂管32。各臂管32形成为圆管状。此外，也可以代替将各臂管32形成为圆管状，而将各臂管32形成为方管状。

如图4和图5所示，在各重叠的一对臂管32中的内侧的臂管32的基端部侧向外方向突出地设有环状的外凸缘34。在各重叠的一对臂管32中的外侧的臂管32的前端部侧向内方向突出地设有能够与外凸缘34抵接的环状的内凸缘36。在此，外方向是指朝向臂管32的外侧的方向，内方向是指朝向臂管32的内侧的方向。

如图4和图5所示，在各重叠的一对臂管32中的内侧的臂管32的基端部侧设有在外侧的臂管32的内周面上滚动的作为多个第1滚动件的多个第1凸轮从动件38。多个第1凸轮从动件38在内侧的臂管32的周向上空开间隔地配置。在各重叠的一对臂管32中的外侧的臂管32的前端部侧设有在内侧的臂管32的外周面上滚动的作为多个第2滚动件的多个第2凸轮从动件40。多个第2凸轮从动件40在外侧的臂管32的周向上空开间隔地配置。

如图1和图3所示，在作为机械臂28的前端部的最前面的臂管32的前端部设有把持瓦砾等物品的机械手42。机械手42由公知的结构构成，可以以能够绕机械臂28的轴心旋转的方式设于该机械臂28的前端部。

如图2至图5所示，在机械臂28内插入有用于使机械臂28伸缩的推链44。推链44的前端部与多个臂管32中的最前面的臂管32的基端部连结。推链44由公知的结构构成，构成为向一方向弯曲且不向另一方向弯曲。

如图1至图3所示，在支柱22的臂支承部26借助托架48以能够绕水平的旋转轴心旋转的方式设有链轮46。推链44的局部卷绕于链轮46。另外，在支柱22的臂支承部26借助托架48设有使链轮46旋转的电动式的第2旋转马达50。在链轮46与第2旋转马达50之间设有控制第2旋转马达50的旋转的电磁制动器52。此外，也可以是，代替如上所述地设置电磁制动器52，而使第2旋转马达50自身具有电磁制动器。

如图1至图3所示，在支柱22的臂支承部26设有收纳推链44的局部的链条齿轨54。链条齿轨54具有在上下方向上引导推链44的局部的链条引导件56(参照图2和图3)。此外，图1中省略了链条引导件56的图示。

如图1和图2所示，在机械臂28的基端部侧设有对包含瓦砾等物品在内的物品的周边状况进行拍摄的作为摄像部的照相机58。照相机58具有CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)或CMOS(complementary metal oxide semiconductor：互补金属氧化物半导体)作为拍摄元件。此外，也可以是，代替将照相机58设于机械臂28的基端部侧，而将照相机58设于支柱22的臂支承部26。

如图1至图3所示，通过各行驶马达20的驱动来使各行驶带18行驶，从而能够使拾取机器人10适当地行驶。另外，通过第1旋转马达24的驱动使支柱22绕其轴心旋转，从而能够使机械臂28绕支柱22的轴心旋转。

如图2和图4所示，通过第2旋转马达50的驱动使链轮46向正向(图2和图4中为逆时针方向)旋转，从而将推链44自链条齿轨54侧拉出。于是，在机械臂28的内侧，推链44向远离链轮46的方向行驶，能够进行机械臂28的伸长动作。

如图3和图5所示，通过第2旋转马达50的驱动使链轮46向反向(图3和图5中为顺时针方向)旋转，从而将推链44向链条齿轨54侧送出。于是，在机械臂28的内侧，推链44向靠近链轮46的方向行驶，能够进行机械臂28的缩短动作。

如图6所示，本实施方式的拾取系统60是用于进行作为物品的一个例子的瓦砾的拾取的系统。拾取系统60具备：拾取机器人10；机器人控制器62，其用于控制拾取机器人10的动作；以及操作装置64，其用于对拾取机器人10进行远程操作。机器人控制器62具有：存储器(未图示)，其存储用于控制拾取机器人10的动作的控制程序等；以及微处理器(未图示)，其解释并执行控制程序。机器人控制器62基于来自操作装置64的操作指令来控制拾取机器人10的动作。操作装置64具有显示来自照相机58的拍摄结果(拍摄图像)的显示部。此外，拾取系统60也可以用于进行瓦砾以外的物品的拾取。

接着，说明本实施方式的作用效果。

机器人控制器62控制各行驶马达20，使拾取机器人10行驶到瓦砾的附近。根据需要，机器人控制器62控制第1旋转马达24，使机械臂28绕支柱22的轴心旋转。另外，根据需要，机器人控制器62控制第2旋转马达50，使机械臂28进行伸缩动作(伸长动作或缩短动作)。然后，机器人控制器62控制摆动马达30和机械手42，使机械臂28向下方摆动，并利用机械手42把持瓦砾。进而，机器人控制器62控制摆动马达30，使机械臂28向上方摆动。由此，能够利用拾取机器人10取出瓦砾。

然后，机器人控制器62控制各行驶马达20，使拾取机器人10行驶到规定的载置场所的附近。根据需要，机器人控制器62控制第1旋转马达24，使机械臂28绕支柱22的轴心旋转。另外，根据需要，机器人控制器62控制第2旋转马达50，使机械臂28进行伸缩动作。然后，机器人控制器62控制摆动马达30，使机械臂28向下方摆动，使机械手42位于规定的载置场所的上侧。进而，机器人控制器62控制机械手42，解除机械手42的把持状态。由此，能够将瓦砾输送或搬运到规定的载置场所。

此外，在使机械臂28进行了伸缩动作之后，机器人控制器62控制电磁制动器52来对第2旋转马达50的旋转进行制动。由此，能够将机械手42相对于机械臂28的基端部的相对位置固定。

如上所述，机械臂28构成为具有以嵌套状重叠的多个臂管32的伸缩型。因此，能够使机械臂28进行伸缩动作，能够在使机械臂28缩短的状态下，谋求拾取机器人10的小型化。由此，根据本实施方式，能够在短时间内容易地将拾取机器人10移送到灾区等规定的场所，能够提高拾取机器人10的移送作业的作业性。另外，能够削减在拾取机器人10使用前或使用后保管拾取机器人10的保管空间。特别是，在具备行驶体12的自行式的拾取机器人10中，通过将机械臂28设为缩短的状态，从而避免机械臂28与障碍物之间的干扰，并且防止由重心平衡的不稳定性导致的拾取机器人10的翻倒，能够使拾取机器人10稳定地行驶。

而且，由于机械臂28构成为伸缩型，因此相比于具备多关节型的机械臂的拾取机器人，能够使拾取机器人10的动作简单化。由此，容易制作用于控制拾取机器人10的动作的控制程序。

另外，如上所述，在各重叠的一对臂管32中的内侧的臂管32的基端部侧设有外凸缘34，在外侧的臂管32的前端部侧设有能够与外凸缘34抵接的内凸缘36。因此，根据本实施方式，能够在机械臂28的伸缩动作过程中防止内侧的臂管32自外侧的臂管32脱离。

而且，如上所述，在各重叠的一对臂管32中的内侧的臂管32的基端部侧设有多个第1凸轮从动件38，在外侧的臂管32的前端部侧设有多个第2凸轮从动件40。因此，根据本实施方式，能够利用多个第1凸轮从动件38和多个第2凸轮从动件40使机械臂28的伸缩动作稳定。另外，能够抑制推链44在机械臂28的伸长动作过程中的纵向弯曲，能够高精度地利用拾取机器人10进行物品的拾取。

另外，如上所述，拾取机器人10具备对物品的周边状况进行拍摄的作为摄像部的照相机58。因此，根据本实施方式，作业人员能够一边确认来自照相机58的拍摄结果，一边使用操作装置64远程操作拾取机器人10。

而且，如上所述，行驶体12具有设于行驶台14的下侧的两个履带16。因此，根据本实施方式，在因受灾而产生的各种不平整的土地上，也能够使拾取机器人10稳定地行驶。

接着，参照图7，说明本实施方式的另一形态。

如图7的VIIA和VIIB所示，拾取机器人10具备限制至少任一重叠的一对臂管32中的内侧的臂管32相对于外侧的臂管32在轴向上的移动的移动限制机构66。而且，移动限制机构66的具体结构如下所述。

在内侧的臂管32的基端侧的内部以能够转动的方式设有一对转动轴68，各转动轴68在与内侧的臂管32的轴向正交的方向上延伸。为使一对转动轴68同步地转动，在各转动轴68一体地设有小齿轮70。在内侧的臂管32的基端侧的内部设有与小齿轮70啮合的齿条构件72。齿条构件72沿内侧的臂管32的轴向延伸，并通过电动致动器(未图示)的驱动而在内侧的臂管32的轴向上移动。

在各转动轴68一体地连结有第1摆动杆74的一端部，一对第1摆动杆74与一对转动轴68的转动连动地摆动。在一对第1摆动杆74的另一端部之间连结有沿内侧的臂管32的轴向延伸的第1卡合构件76，第1卡合构件76具有锯齿状的卡合齿76a。另外，在各转动轴68一体地连结有第2摆动杆78的一端部，一对第2摆动杆78与一对转动轴68的转动连动地摆动。在一对第2摆动杆78的另一端部之间连结有沿内侧的臂管32的轴向延伸的第2卡合构件80，第2卡合构件80具有锯齿状的卡合齿80a。第2卡合构件80配置于第1卡合构件76的相反侧。

第1卡合构件76和第2卡合构件80构成为与一对转动轴68的转动连动地相对于内侧的臂管32的外周面突出和没入。构成为，当第1卡合构件76和第2卡合构件80中的一个卡合构件相对于内侧的臂管32的外周面突出时，另一卡合构件相对于内侧的臂管32的外周面没入。在内侧的臂管32的基端侧形成有供第1卡合构件76相对于内侧的臂管32的外周面突出的第1长孔32h。在内侧的臂管32的基端侧形成有供第2卡合构件80相对于内侧的臂管32的外周面突出的第2长孔32v。第1卡合构件76和第2卡合构件80分别由设于内侧的臂管32的基端侧的内部的弹簧82、84向相对于内侧的臂管32的外周面突出的方向施力。

如图7的VIIA所示，当第1卡合构件76相对于内侧的臂管32的外周面突出时，该第1卡合构件76与设于外侧的臂管32的前端侧的第1止挡爪86卡合。当第1卡合构件76的卡合齿76a与第1止挡爪86卡合时，容许内侧的臂管32相对于外侧的臂管32向轴向上的一侧(缩短方向)的移动，并且限制内侧的臂管32相对于外侧的臂管32向轴向上的另一侧(伸长方向)的移动。

如图7的VIIB所示，当第2卡合构件80相对于内侧的臂管32的外周面突出时，该第2卡合构件80与设于外侧的臂管32的前端侧的第2止挡爪88卡合。当第2卡合构件80与第2止挡爪88卡合时，容许内侧的臂管32相对于外侧的臂管32向轴向上的另一侧(伸长方向)的移动，并且限制内侧的臂管32相对于外侧的臂管32向轴向上的一侧(缩短方向)的移动。

此外，在图7中，省略了推链44的图示，但移动限制机构66配置为不与推链44相干扰。

根据上述的结构，在利用机械手42(参照图1)把持有物品的状态下使机械臂28向上方摆动时，通过电动致动器的驱动使齿条构件72向臂管32的轴向上的一侧移动。于是，一对转动轴68向正向(图7中为逆时针方向)转动，第1卡合构件76相对于内侧的臂管32的外周面突出，并且第2卡合构件80相对于内侧的臂管32的外周面没入。其结果，如图7的VIIA所示，第1卡合构件76与第1止挡爪86卡合，限制内侧的臂管32相对于外侧的臂管32向轴向上的另一侧(伸长方向)的移动。

在利用机械手42把持有物品的状态下使机械臂28向下方摆动时，通过电动致动器的驱动使齿条构件72向臂管32的轴向上的另一侧移动。于是，一对转动轴68向反向(图7中为顺时针方向)转动，第2卡合构件80相对于内侧的臂管32的外周面突出，并且，第1卡合构件76相对于内侧的臂管32的外周面没入。其结果，如图7的VIIB所示，第2卡合构件80与第2止挡爪88卡合，限制内侧的臂管32相对于外侧的臂管32向轴向上的一侧(缩短方向)的移动。另外，能够抑制推链44(参照图1)的纵向弯曲。

因此，根据本实施方式的另一形态，能够利用拾取机器人10稳定地输送或搬运瓦砾。

〔附记事项〕

本发明并不限定于上述的实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，将实施方式中分别公开的技术方案适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。