スライド

ロボットの機構
ロボットの形（教科書第2章）
ロボットの形態：座標系による分類
ロボットの関節数と自由度
ロボットのメカニズム（教科書第3章）
ロボット関節の構造と配置
ロボットの機構部品
動力伝達とベアリング
減速器
ロボットの形態
円筒座標型
ハンド先端位置をどんな
座標系で計算するか
極座標型
直交座標型
水平多関節型
垂直多関節型
平行クランク
オフセット付
スカラ型
出典: http://www.nagoya.melco.co.jp/robot/lineup/index_j.htm
三菱電機産業用ロボット
４軸水平多関節形ロボット Sシリーズ
６軸垂直多関節形ロボット Sシリーズ
RH-6SHシリーズ 6kg可搬
RV-6S 6kg可搬
RV-12SL 12kg可搬
ロングアーム仕様
RH-12SHシリーズ 12kg可搬
コンパクト：設置面積A5サイズ。高密度配置や
装置への組込みが可能。本体質量約12kgで，据
え付け・交換作業も容易。
高速動作：５節閉リンク構造を採用しアーム部
の軽量・高剛性化を実現。専用機に匹敵する
サイクルタイム 0.28秒（上下25㎜，水平方向
100㎜のピック＆プレイス動作の往復に要する時
間）の高速動作でスループットが大幅に向上。
パレタイズ作業用ロボット
RV-THシリーズ
100／150kgf可搬
高精度位置決め：閉リンク構造により，従来より
１桁高い位置決め精度を実現、精密微細作業が
可能。繰返し位置精度±0.005mm(XY方向)
マイクロ作業用ロボット
RPシリーズ
RP-1AH 1kgf可搬
豊富な環境仕様：クリーン仕様，防水仕様をライ
ンアップ，作業用途，使用環境に合わせて最適
な機種を選択可能。
ロボットの関節数と自由度
位置について
３自由度
方向について
３自由度
6自由度あれば3次元空間内で任意の位置・姿勢を実現可能
6自由度 ⇒ 6関節 ⇒ 6軸マニピュレータ
人の腕は 7 自由度（肩 3DOF+肘 1DOF+手首 3DOF）
DOF = Degrees Of Freedom
ロボット関節の構造
アクチュエータ
サーボモータ
→高トルク化
→ 動力伝達
コントローラ
電源
→ 安全性
内界センサ
関節軸
ソフトウェアリミット
電子的リミット
機械的リミット
外界センサ
or リンク
次の関節, その次の関節・・・
最終効果器（End Effector）
ロボットの機構部品
電磁モータロボットの主アクチュエータ（DC/ACモータ，ステッピングモータ）
減速器遊星歯車，ハーモニックドライブ
軸受(ベアリング )
ラジアル軸受：軸の半径方向を支える／スラスト軸受：軸方向を支える
滑り軸受ジャーナル(軸受と軸が接触する部分)が滑る
給油孔から入れる油(or 空気)の圧力で軸を支える
接触部分に軸受メタルを取り付け磨耗すると取り替える
転がり軸受ジャーナルが転がる
摩擦が小さく、円滑に高速回転でき、保守・取扱いが簡単
外輪と内輪の間に転動体（玉，ころ）を一定間隔で配置
ロボットには小さく使い勝手が良い転がり軸受が多用される
磁気軸受回転体を磁気浮上によって支持する軸受
ボールベアリング
ボールねじ（送りねじ）回転運動を直線運動に変換
（転がり玉軸受け）
ワイヤ／ベルトアクチュエータから関節へ動力を伝達
コンプレッサ／電磁弁空気圧アクチュエータ(ハンド等)の駆動
遊星歯車
太陽歯車: a
遊星歯車: b
遊星キャリア
外輪歯車: c
遊星キャリア: 遊星歯車の公転運動を拾う
減速比（入力/出力）: 遊星歯車の歯数にはよらない
a+c
r=
a
a+c
r=
c
a
r=−
c
入力:太陽歯車
入力:外輪歯車
入力:太陽歯車
出力:遊星キャリア
出力:遊星キャリア
出力:外輪歯車
外輪歯車固定
太陽歯車固定
遊星キャリア固定
Simulator: http://www.wind.sannet.ne.jp/m_matsu/developer/PlaGearTest/
ハーモニックドライブ
サーキュラ･
スプライン
ウェーブ・
ジェネレータ
フレクス
プライン
フレクスプラインは
ウェーブ・ジェネレータ
によって楕円状にたわめ
られる。
楕円の長軸部分では、
サーキュラ・スプライン
と歯がかみあい、短軸の
部分では、歯が完全に
離れた状態となる。
サーキュラ・スプラ
インを固定し、ウェー
ブ・ジェネレータを時
計方向に回転させる
と、フレスクプライン
は弾性変形し、サー
キュラ・スプラインと
の歯のかみあう位置
が順次移動する。
ウェーブ・ジェネ
レータが時計方
向へ180度まで
回転すると、フレ
スクプラインは歯
数1枚分だけ、
反時計方向へ
移動する。
ウェーブ・ジェネレー
タが1回転（360度）す
ると、フレスクプライン
はサーキュラ・スプラ
インより歯数が2枚少
ないため、歯数差2枚
分だけ、反時計方向
へ移動する。一般に
はこの動きを出力とし
て取り出す。
ハーモニックドライブシステムズ社 http://www.hds.co.jp/principle/index.html より
関節駆動方式とアクチュエータ配置
モータ外付け方式・内蔵方式
ロープ伝動
(チェイン)
と
かさ歯車伝動
関節直接駆動
と
関節間接駆動
M 1 = 2mgl
M 2 = mgl
モータ直列配置
M 2 = mgl
万能継手式２自由度関節の駆動
M 1 = mgl
モータ並列配置
円筒座標型ロボット
r = 60 [cm], θ = 30 [deg], z = 50 [cm]
z
のとき，ハンド先端のx-y-z座標を求めよ．
y
O
θ
r
z
x
極座標型ロボット
z
φz
r
y
d
h
90-θ
rcosφ
O
θ
x
h = 50 [cm], θ = 30 [deg], d = 15 [cm],
ϕ = 15 [deg], r = 60 [cm]
のとき，ハンド先端のx-y-z座標を求めよ．
多関節ロボット
ハンド先端(赤丸位置)の x-y-z 座標を求めよ．
z
z
y
x
x
垂直多関節型ロボット
y
スカラ型ロボット
三角関数を多用した複雑な計算
→ ベクトル・行列を用いて系統的・効率的に計算 → 運動学（第7回から）
指定された x-y-z 座標へハンド先端を移動させるための各関節の角度を求めよ．
→ 各関節角度についての連立方程式を解いて求める → 逆運動学

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