JP6482188B2 - ロボットアーム - Google Patents

Description

本発明は、ロボットアームに関し、特に、パラレルメカニズムを用いた産業用ロボットのロボットアームに関する。

従来からパラレルメカニズムを用いた産業用ロボットのロボットアームが知られている（例えば特許文献１参照）。

このロボットアームは、ベース部と、ベース部の鉛直方向軸線Ｃ１を中心として等しい角度をあけて配置されている３本のアーム本体と、ブラケットと、を有する。各アーム本体は、第１アーム及び第２アームを含む。各第１アームは、基端部がベース部と平行である軸線Ｃ２を中心として回転するアーム支持部材に取り付けられている。各第２アームは、一対のロッドを含む。そして、各第２アームは、一対のロッドの基端部を通り、軸線Ｃ４と平行である軸線Ｃ３と、一対のロッドの先端部を通る軸線Ｃ４とが平行関係を維持するように構成されている。ブラケットは、各第２アームの遊端部を中心として揺動する。これによって、各第１アームを軸線Ｃ２周りに動かすと、ブラケットは、ベース部との平行関係を維持しながら移動するようになっている。

特開２００９−２４８２８６号公報

しかし、特許文献１に記載のロボットアームは、各アーム本体がベース部から鉛直方向軸線Ｃ１の径方向外側に大きく張り出し、設置面積が大きくなるという問題があった。

上記課題を解決するため、本発明のある態様に係るロボットアームは、第１中心点において交差する第１乃至第３アーム回動軸線を含む第１平面に平行に延在する固定プレートと、基端部が前記第１アーム回動軸線周りに回動可能に前記固定プレートに連結されている第１アームと、基端部が前記第２アーム回動軸線周りに回動可能に前記固定プレートに連結されている第２アームと、基端部が前記第３アーム回動軸線周りに回動可能に前記固定プレートに連結されている第３アームと、を有し、前記第１乃至第３のアームが回動することによって前記第１乃至第３のアームの先端部が前記第１中心点を中心とする第１仮想球面上を移動するように構成されている第１サブユニットと、第２中心点において交差する第４乃至第６アーム回動軸線を含む第２平面に平行に延在する中間プレートと、基端部と先端部との間の中間部が前記第４アーム回動軸線周りに回動可能に前記中間プレートに連結されている第４アームと、基端部と先端部との間の中間部が前記第５アーム回動軸線周りに回動可能に前記中間プレートに連結されている第５アームと、基端部と先端部との間の中間部が前記第６アーム回動軸線周りに回動可能に前記中間プレートに連結されている第６アームと、を有し、前記第４乃至第６のアームが回動することによって前記第４乃至第６のアームの先端部及び基端部が前記第２中心点を中心とする第２仮想球面上を移動するように構成されている第２サブユニットと、第３中心点において交差する第７乃至第９アーム回動軸線を含む第３平面に平行に延在する出力プレートと、基端部が前記第７アーム回動軸線周りに回動可能に前記出力プレートに連結されている第７アームと、基端部が前記第８アーム回動軸線周りに回動可能に前記出力プレートに連結されている第８アームと、基端部が前記第９アーム回動軸線周りに回動可能に前記出力プレートに連結されている第９アームと、を有し、前記第７乃至第９のアームが回動することによって前記第７乃至第９のアームの先端部が前記第３中心点を中心とする第３仮想球面上を移動するように構成されている第３サブユニットと、を備え、前記第１サブユニットの前記第１乃至第３のアームの先端部は、それぞれ前記第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの基端部にＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結され、前記第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの先端部は、それぞれ前記第３サブユニットの前記第７乃至第９のアームの先端部にＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結されている。

この構成によれば、第１アーム、第２アーム、及び第３アームを回動させることによって、固定プレートに対して出力プレートを相対的に移動させることができる。

そして、第１サブユニット、第２サブユニット、及び第３サブユニットは、ロボットアームが延びる方向に一列に配置され、第１〜第９アームをロボットアームの延在方向と直交する方向に張りださないように形成することができるので、ロボットアームの小型化を図ることができる。

前記固定プレートと前記中間プレートとは、所定の第１対称面を基準に対称に位置するように構成され、前記中間プレートと前記出力プレートとは、前記第１対称面と平行に延在する所定の第２対称面を基準に対称に位置するように構成されていてもよい。

この構成によれば、出力プレートと固定プレートとが平行に延在するように、出力プレートを移動させることができる。

前記第１サブユニットの第１乃至第３のアームの先端部と前記第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの基端部とを連結しているＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントは、それぞれ固定側連結片と、曲げ軸線周りに回動可能に前記固定側連結片に連結されている中間側第１連結片とを備え、前記固定側連結片は、前記第１中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第１乃至第３のアームの先端部に連結され、前記中間側第１連結片は、前記第２中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第４乃至第６のアームの基端部に連結され、前記第２サブユニットの第４乃至第６のアームの先端部と前記第３サブユニットの前記第７乃至第９のアームの先端部とを連結しているＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントは、それぞれ中間側第２連結片と、曲げ軸線周りに回動可能に前記中間側第２連結片に連結されている出力側連結片とを備え、前記中間側第２連結片は、前記第２中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第４乃至第６のアームの先端部に連結され、前記出力側連結片は、前記第３中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第７乃至第９のアームの先端部に連結されていてもよい。

この構成によれば、第１乃至第３サブユニットの相対的な位置が変化した場合であっても、第１乃至第３サブユニットを接続することができる。

前記第１アームを前記第１アーム回転軸線周りに回動駆動させる第１駆動部と、前記第２アームを前記第２アーム回転軸線周りに回動駆動させる第２駆動部と、前記第３アームを前記第３アーム回転軸線周りに回動駆動させる第３駆動部と、を更に備えていてもよい。

この構成によれば、第１乃至第３駆動部を駆動させることによって、出力プレートを所定位置に位置させることができる。

奇数個の前記第２サブユニットを備え、前記奇数個の第２サブユニットは、一列に、一の第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの先端部が隣り合う第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの基端部とＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって互いに連結され、前記第１サブユニットの前記第１乃至第３のアームの先端部は、それぞれ前記互いに連結された第２サブユニットの一方の端部に位置する前記第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの基端部とＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結され、前記互いに連結された第２サブユニットの他方の端部に位置する前記第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの先端部は、それぞれ前記第３サブユニットの前記第７乃至第９のアームの先端部とＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結されていてもよい。

この構成によれば、第１サブユニットと第３サブユニットとの間の距離を、第１サブユニットの第１中心点と第３サブユニットの第３中心点とを通る中心線の径方向外側への第１〜第９のアームの張り出し寸法を抑制しながら延長することができる。

前記固定プレートを旋回軸線周りに回動させる旋回機構を更に備えていてもよい。

この構成によれば、簡素な構成で、出力プレートに連結したハンドを前回軸線周りに回動させることができる。

本発明は、ロボットアームの小型化を図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るロボットアームの構成例を示す図である。 図１のロボットアームの構成例を概略的に示す図である。 図１のロボットアームの第１サブユニットの構成例を概略的に示す図である。 図１のロボットアームの第２サブユニットの構成例を概略的に示す図である。 図１のロボットアームの第３サブユニットの構成例を概略的に示す図である。 図１のロボットアームの構成例を概略的に示す図であり、第１アーム、第４アーム、及び第７アームがＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結されている構成を示す図である。 図１のロボットアームの構成例を概略的に示す図であり、第２アーム、第５アーム、及び第８アームがＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結されている構成を示す図である。 図１のロボットアームの構成例を概略的に示す図であり、第３アーム、第６アーム、及び第９アームがＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結されている構成を示す図である。 図１のロボットアームの動作例を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係るロボットアームの構成例を示す斜視図であり、第１の状態を示す図である。 図６のロボットアームの構成例を示す斜視図であり、第２の状態を示す図である。 図６のロボットアームの構成例を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態４に係るロボットアームの構成例を示す図であり、第１の状態を示す図である。 図８のロボットアームの構成例を示す図であり、第２の状態を示す図である。 本発明の実施の形態５に係るロボットアームの構成例を示す図であり、第１の状態を示す図である。 図１１Ａのロボットアームの構成例を示す図であり、第２の状態を示す図である。 図１１Ａのロボットアームの構成例を示す図であり、第３の状態を示す図である。 本発明の実施の形態６に係るロボットアームの構成例を示す図であり、第１の状態を示す図である。 図１２Ａのロボットアームの構成例を示す図であり、第２の状態を示す図である。 図１２Ａのロボットアームの構成例を示す図であり、第３の状態を示す図である。 本発明の実施の形態７に係るロボットアームの構成例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るロボットアーム１００の構成例を示す図である。

図１に示すように、ロボットアーム１００は、固定プレート１０と出力プレート３０とを複数のリンクによって並列に連結したパラレルメカニズムであり、出力プレートを動作領域内の任意の位置に位置させることができるように構成されている。

図２は、ロボットアーム１００の構成例を概略的に示す図である。

［全体構成］
図２に示すように、ロボットアーム１００は、第１サブユニット１と、第２サブユニット２と、第３サブユニット３と、第１サブユニット１と第２サブユニット２とを連結する第１連結機構４と、第２サブユニット２と第３サブユニット３とを連結する第２連結機構５と、アーム駆動機構６と、を備える。

なお、本実施の形態において、ロボットアーム１００は、第１サブユニット１から第３サブユニット３に向かうにつれて上方に延びるように設けられているが、これに限定されるものではなく、下方に延びるように設けたり、側方に延びるように設けたりしてもよい。

［第１サブユニット］
図３Ａは、ロボットアーム１００の第１サブユニット１の構成例を概略的に示す図である。

図３Ａに示すように、第１サブユニット１は、固定プレート１０と、第１アーム１１と、第２アーム１２と、第３アーム１３と、を有する。

固定プレート１０は、第１中心点Ｏ１において交差する第１アーム回動軸線Ｌ１、第２アーム回動軸線Ｌ２、及び第３アーム回動軸線Ｌ３を含む第１平面Ｆ１に平行に延在する。固定プレート１０は、例えば図示しない基台に固定される。固定プレート１０は、板状体、柱状体等の任意の形状とすることができる。

第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３は、互いに同一形状に形成され、例えば、第１中心点Ｏ１を中心とする第１仮想球面Ｓ１に沿って円弧状に延びるように形成されている。これによって、第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３の第１平面Ｆ１の延在方向（又はロボットアーム１００の延在方向と直交する方向）への張り出しを抑制することができる。そして、第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３のそれぞれの基端部から先端部までの円弧角、すなわち第１中心点Ｏ１とアームの先端部とを結ぶ仮想線と第１中心点Ｏ１と固定プレート１０に連結されているアームの基端部とを結ぶ仮想線とがなす角は、例えば９０度に形成されている。

そして、第１アーム１１は、基端部１１ａが固定プレート１０に連結され、倒伏位置と、先端部が倒伏位置よりも上方に位置する起立位置との間を第１アーム回動軸線Ｌ１周りに回動可能に連結されている。第２アーム１２は、基端部１２ａが固定プレート１０に連結され、倒伏位置と、先端部が倒伏位置よりも上方に位置する起立位置との間を第２アーム回動軸線Ｌ２周りに回動可能に連結されている。第３アーム１３は、基端部１３ａが固定プレート１０に連結され、倒伏位置と、先端部が倒伏位置よりも上方に位置する起立位置との間を第３アーム回動軸線Ｌ３周りに回動可能に連結されている。

そして、第１アーム１１、第２アーム１２及び第３アーム１３は、例えば、第１アーム回動軸線Ｌ１、第２アーム回動軸線Ｌ２、及び第３アーム回動軸線Ｌ３が第１平面Ｆ１上において、第１中心点Ｏ１を中心として、１２０度の等間隔で回転対称に位置するように固定プレート１０に連結されている。

したがって、第１アーム１１、第２アーム１２及び第３アーム１３が回動することによって、第１アーム１１の先端部１１ｂ、第２アーム１２の先端部１２ｂ、及び第３アーム１３の先端部１３ｂは、それぞれ第１仮想球面Ｓ１上の軌道Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３を移動するように構成されている。上述の第１平面Ｆ１は、第１仮想球面Ｓ１の赤道面を構成する。

［第２サブユニット］
図３Ｂは、ロボットアーム１００の第２サブユニット２の構成例を概略的に示す図である。

図３Ｂに示すように、第２サブユニット２は、中間プレート２０と、第４アーム２１と、第５アーム２２と、第６アーム２３とを有する。

中間プレート２０は、第２中心点Ｏ２において交差する第４アーム回動軸線Ｌ４、第５アーム回動軸線Ｌ５、及び第６アーム回動軸線Ｌ６を含む第２平面Ｆ２に平行に延在する。中間プレート２０の形状は、アームとの干渉を避けるため板状体とすることが好ましいがこれに限定されるものではない。

第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３は、互いに同一形状に形成されている。第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の中間部から基端部までの部分は、例えば、第２中心点Ｏ２を中心とする第２仮想球面Ｓ２の第２平面Ｆ２よりも第１サブユニット１側の部分の球面に沿って円弧状に延びるように形成されている。また、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の中間部から先端部までの部分は、例えば、第２中心点Ｏ２を中心とする第２仮想球面Ｓ２の第２平面Ｆ２よりも第３サブユニット３側の部分の球面に沿って円弧状に延びるように形成されている。これによって、第４アーム２１、第５アーム２２、第６アーム２３の第２平面Ｆ２の延在方向（又はロボットアーム１００の延在方向と直交する方向）への張り出しを抑制することができる。

そして、第４アーム２１は、基端部２１ａと先端部２１ｂとの間の中間部２１ｃが中間プレート２０に連結され、第４アーム回動軸線Ｌ４周りに回動可能に連結されている。第５アーム２２は、基端部２２ａと先端部２２ｂとの間の中間部２２ｃが中間プレート２０に連結され、第５アーム回動軸線Ｌ５周りに回動可能に連結されている。第６アーム２３は、基端部２３ａと先端部２３ｂとの間の中間部２３ｃが中間プレート２０に連結され、第６アーム回動軸線Ｌ６周りに回動可能に連結されている。

そして、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３は、例えば、第４アーム回動軸線Ｌ４、第５アーム回動軸線Ｌ５、及び第６アーム回動軸線Ｌ６が、第２平面Ｆ２上において、第２中心点Ｏ２を中心として１２０度の等間隔で回転対称に位置するように中間プレート２０に連結されている。

したがって、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３が回動することによって、第４アーム２１の基端部２１ａ、第５アーム２２の基端部２２ａ、及び第６アーム２３の基端部２３ａは、第２仮想球面Ｓ２の第２平面Ｆ２よりも第１サブユニット１側の球面上を移動するように構成されている。同時に、第４アーム２１の先端部２１ｂ、第５アーム２２の先端部２２ｂ、及び第６アーム２３の先端部２３ｂは、第２仮想球面Ｓ２の第２平面Ｆ２よりも第３サブユニット３側の球面上を移動するように構成されている。上述の第２平面Ｆ２は、第２仮想球面Ｓ２の赤道面を構成する。そして、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３は、これらのアームの基端部を通る第２仮想円Ｃ２（詳細は後述）が、これらのアームの先端部を通る第４仮想円Ｃ４（詳細は後述）と平行に延在するように構成されている。

なお、本実施の形態において、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の先端部は、これらアームの回動によって、第２サブユニット２の第２中心点Ｏ２に対して、点対称位置を移動するように構成されている。しかしこの構成に限定されるものではない。また、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の基端部が移動する第２平面Ｆ２よりも第１サブユニット１側の第２仮想球面Ｓ２と、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の先端部が移動する第２平面Ｆ２よりも第３サブユニット３側の第２仮想球面Ｓ２とは、径が異なるように構成されていてもよい。

そして、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３は、第２仮想球面Ｓ２が第１サブユニット１の第１仮想球面Ｓ１と同一の径を有するように構成されている。また、第２サブユニット２の第２仮想球面Ｓ２の第２平面Ｆ２よりも第１サブユニット１側の部分と、第１サブユニット１の第１仮想球面Ｓ１とは、後述する第１対称面を基準に対称に位置するように構成されている。

［第３サブユニット］
図３Ｃは、ロボットアーム１００の第３サブユニット３の構成例を概略的に示す図である。

図３Ｃに示すように、第３サブユニット３は、出力プレート３０と、第７アーム３１と、第８アーム３２と、第９アーム３３とを有する。

出力プレート３０は、第３中心点Ｏ３において交差する第７アーム回動軸線Ｌ７、第８アーム回動軸線Ｌ８、及び第９アーム回動軸線Ｌ９を含む第３平面Ｆ３に平行に延在する。出力プレート３０の形状は、アームとの干渉を避けるため板状体とすることが好ましいがこれに限定されるものではない。出力プレート３０には、図示しないハンドが取り付けられる。なお、このハンドに接続されるケーブル（図示せず）は、例えば、第１アーム１１、第４アーム２１、第７アーム３１に沿って取り付けられている。

第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３は、互いに同一形状に形成され、例えば、第３中心点Ｏ３を中心とする第３仮想球面Ｓ３に沿って円弧状に延びるように形成されている。これによって、第７アーム３１、第８アーム３２、第９アーム３３の第３平面Ｆ３の延在方向（又はロボットアーム１００の延在方向と直交する方向）への張り出しを抑制することができる。そして、第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３のそれぞれの基端部から先端部までの円弧角、すなわち第３中心点Ｏ３とアームの先端部とを結ぶ仮想線と第３中心点Ｏ３と出力プレート３０に連結されているアームの基端部とを結ぶ仮想線とがなす角は、例えば９０度に形成されている。

そして、第７アーム３１は、基端部３１ａが出力プレート３０に連結され、第７アーム回動軸線Ｌ７周りに回動可能に連結されている。第８アーム３２は、基端部３２ａが出力プレート３０に連結され、第２アーム回動軸線Ｌ２周りに回動可能に連結されている。第９アーム３３は、基端部３３ａが出力プレート３０に連結され、第３アーム回動軸線Ｌ３周りに回動可能に連結されている。

そして、第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３は、例えば第７アーム回動軸線Ｌ７、第８アーム回動軸線Ｌ８、及び第９アーム回動軸線Ｌ９が第３平面Ｆ３上において、第３中心点Ｏ３を中心として、１２０度の等間隔で回転対称に位置するように出力プレート３０に連結されている。

したがって、第７アーム３１、第８アーム３２及び第９アーム３３が回動することによって、第７アーム３１の先端部３１ｂ、第８アーム３２の先端部３２ｂ、及び第９アーム３３の先端部３３ｂは、それぞれ第３仮想球面Ｓ３上を移動するように構成されている。上述の第３平面Ｆ３は、第３仮想球面Ｓ３の赤道面を構成する。

そして、第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３は、これらのアームの先端部が移動する第３仮想球面Ｓ３が第１サブユニット１の第１仮想球面Ｓ１及び第２サブユニット２の第２仮想球面Ｓ２と同一の径を有するように構成されている。また、第２サブユニット２の第２仮想球面Ｓ２の第２平面Ｆ２よりも第３サブユニット３側の部分と、第３サブユニット３の第３仮想球面Ｓ３とは、後述する第２対称面を基準に対称に位置するように構成されている。

［第１連結機構］
図４Ａは、ロボットアーム１００の構成例を概略的に示す図であり、第１アーム１１、第４アーム２１、及び第７アーム３１がＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結されている構成を示す図である。図４Ｂは、ロボットアーム１００の構成例を概略的に示す図であり、第２アーム１２、第５アーム２２、及び第８アーム３２がＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結されている構成を示す図である。図４Ｃは、ロボットアーム１００の構成例を概略的に示す図であり、第３アーム１３、第６アーム２３、及び第９アーム３３がＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結されている構成を示す図である。

図２に示すように、第１連結機構４は、第１サブユニット１の第１アーム１１と第２サブユニット２の第４アーム２１とを連結する第１連結部４１と、第１サブユニット１の第２アーム１２と第２サブユニット２の第５アーム２２とを連結する第２連結部４２と、第１サブユニット１の第３アーム１３と第２サブユニット２の第６アーム２３とを連結する第３連結部４３と、を有する。

第１連結部４１、第２連結部４２、及び第３連結部４３は、何れもＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントであり、互いに同一形状に形成されている。

すなわち、図４Ａに示すように、第１連結部４１は、固定側連結片４１ａと、中間側連結片４１ｂ（中間側第１連結片）とを有する。固定側連結片４１ａは、第１中心点Ｏ１及び第１アーム１１の先端部１１ｂを通る軸線Ｌｒ１周りに回動可能に第１アーム１１の先端部１１ｂに連結されている。中間側連結片４１ｂは、第２中心点Ｏ２及び第４アーム２１の基端部２１ａを通る軸線Ｌｒ４周りに回動可能に第４アーム２１の基端部２１ａに連結されている。そして、固定側連結片４１ａと中間側連結片４１ｂとは、第１曲げ軸線Ｌｂ１周りに回動可能に互いに連結されている。第１曲げ軸線Ｌｂ１は、軸線Ｌｒ１と軸線Ｌｒ４との交点において軸線Ｌｒ１及び軸線Ｌｒ４を含む平面に垂直に軸線Ｌｒ１及び軸線Ｌｒ４と交差する。

図４Ｂに示すように、第２連結部４２は、固定側連結片４２ａと、中間側連結片４２ｂ（中間側第１連結片）とを有する。固定側連結片４２ａは、第１中心点Ｏ１及び第２アーム１２の先端部１２ｂを通る軸線Ｌｒ２周りに回動可能に第２アーム１２の先端部１２ｂに連結されている。中間側連結片４２ｂは、第２中心点Ｏ２及び第５アーム２２の基端部２２ａを通る軸線Ｌｒ５周りに回動可能に第５アーム２２の基端部２２ａに連結されている。そして、固定側連結片４２ａと中間側連結片４２ｂとは、第２曲げ軸線Ｌｂ２周りに回動可能に互いに連結されている。第２曲げ軸線Ｌｂ２は、軸線Ｌｒ２と軸線Ｌｒ５との交点において軸線Ｌｒ２及び軸線Ｌｒ５を含む平面に垂直に軸線Ｌｒ２及び軸線Ｌｒ５と交差する。

図４Ｃに示すように、第３連結部４３は、固定側連結片４３ａと、中間側連結片４３ｂ（中間側第１連結片）とを有する。固定側連結片４３ａは、第１中心点Ｏ１及び第３アーム１３の先端部１３ｂを通る軸線Ｌｒ３周りに回動可能に第３アーム１３の先端部１３ｂに連結されている。中間側連結片４３ｂは、第２中心点Ｏ２及び第６アーム２３の基端部２３ａを通る軸線Ｌｒ６周りに回動可能に第６アーム２３の基端部２３ａに連結されている。そして、固定側連結片４３ａと中間側連結片４３ｂとは、第３曲げ軸線Ｌｂ３周りに回動可能に互いに連結されている。第３曲げ軸線Ｌｂ３は、軸線Ｌｒ３と軸線Ｌｒ６との交点において軸線Ｌｒ３及び軸線Ｌｒ６を含む平面に垂直に軸線Ｌｒ３及び軸線Ｌｒ６と交差する。

したがって、第１連結部４１、第２連結部４２、及び第３連結部４３は、第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３の回動時において、これらのアームの先端部１１ｂ、１２ｂ、１３ｂを通る第１仮想球面Ｓ１上の第１仮想円Ｃ１と、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の基端部２１ａ、２２ａ、２３ａを通る第２仮想円Ｃ２とが平行に延在する状態を維持するように構成されている。

そして、上述の通り、第２サブユニット２の第２仮想球面Ｓ２の第２平面Ｆ２よりも第１サブユニット１側の部分と、第１サブユニット１の第１仮想球面Ｓ１とは、第１対称面を基準に対称に位置するように構成されている。また、第２サブユニット２の中間プレート２０と、第１サブユニット１の固定プレート１０とは、第１対称面を基準に対称に位置するように構成されている。本実施の形態において、第１対称面とは、第１曲げ軸線Ｌｂ１、第２曲げ軸線Ｌｂ２、及び第３曲げ軸線Ｌｂ３が接線である第３仮想円Ｃ３が延在する面である。そして、第１対称面（第３仮想円Ｃ３）は、第１仮想円Ｃ１及び第１仮想円Ｃ２の間において、第１仮想円Ｃ１及び第２仮想円Ｃ２と平行に延在するように構成されている。なお、第１対称面の位置は、上記位置に限定されない。

そして、第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３が回動し、第１仮想円Ｃ１の径が縮まると、第１連結部４１、第２連結部４２、及び第３連結部４３は、互いに接近して第２仮想円Ｃ２の径を縮めるように、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の基端部２１ａ、２２ａ、２３ａを移動させる。また、第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３が回動し、第１仮想円Ｃ１の径が拡がると、第１連結部４１、第２連結部４２、及び第３連結部４３は、互いに離隔して第２仮想円Ｃ２の径を拡げるように、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の基端部２１ａ、２２ａ、２３ａを移動させる。このとき、軸線Ｌｒ１と軸線Ｌｒ４がなす角、軸線Ｌｒ２と軸線Ｌｒ５がなす角、及び軸線Ｌｒ３と軸線Ｌｒ６がなす角の角度が変化するが、対応する連結部の出力側連結片が中間側連結片に対して曲げ軸線周りに回動し、上記角度変化を吸収する。

また、第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３が回動し、第１平面Ｆ１に対する第１仮想円Ｃ１の姿勢が変化すると、すなわち、第１平面Ｆ１と第１仮想円Ｃ１の軸線とがなす角の角度が変化すると、第１連結部４１、第２連結部４２、及び第３連結部４３は、第２仮想円Ｃ２が第１仮想円Ｃ１と平行に延在するように、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の基端部２１ａ、２２ａ、２３ａを移動させる。このとき、第１アーム１１と第１連結部４１との軸線Ｌｒ１周りの相対的な角度位置、及び第４アーム２１と第１連結部４１との軸線Ｌｒ４周りの相対的な角度位置が変化するが、第１連結部４１は、第１アーム１１及び第４アーム２１に対し、それぞれ軸線Ｌｒ１及び軸線Ｌｒ４周りに相対的に回動し、上記角度位置の変化を吸収する。また、第２アーム１２と第２連結部４２との軸線Ｌｒ２周りの相対的な角度位置、及び第５アーム２２と第２連結部４２との軸線Ｌｒ５周りの相対的な角度位置が変化するが、第２連結部４２は、第２アーム１２及び第５アーム２２に対し、それぞれ軸線Ｌｒ２及び軸線Ｌｒ５周りに相対的に回動し、上記角度位置の変化を吸収する。更に、第３アーム１３と第３連結部４３との軸線Ｌｒ３周りの相対的な角度位置、及び第６アーム２３と第３連結部４３との軸線Ｌｒ６周りの相対的な角度位置が変化するが、第３連結部４３は、第３アーム１３及び第６アーム２３に対し、それぞれ軸線Ｌｒ３及び軸線Ｌｒ６周りに相対的に回動し、上記角度位置の変化を吸収する。

したがって、第１サブユニット１の第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３の先端部が第１仮想球面Ｓ１上を移動すると、第１連結機構４は、第２サブユニット２の各アームの基端部によって規定される第２仮想円Ｃ２が第１サブユニット１の各アームの先端部によって規定される第１仮想円Ｃ１と平行に延在するように第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の基端部を移動させ、ひいては中間プレート２０を、第３仮想円Ｃ３の延在面（第１対称面）を基準に、固定プレート１０と対称に位置するように移動する。

［第２連結機構］
第２連結機構５は、第１連結機構４と同一形状に形成されている。図２に示すように、第２連結機構５は、第２サブユニット２の第４アーム２１と第３サブユニット３の第７アーム３１とを連結する第４連結部４４と、第２サブユニット２の第５アーム２２と第３サブユニット３の第８アーム３２とを連結する第５連結部４５と、第２サブユニット２の第６アーム２３と第３サブユニット３の第９アーム３３とを連結する第６連結部４６と、を有する。

第４連結部４４、第５連結部４５、及び第６連結部４６は、何れもＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントであり、互いに同一形状に形成されている。

すなわち、図４Ａに示すように、第４連結部４４は、中間側連結片４４ａ（中間側第２連結片）と、出力側連結片４４ｂとを有する。中間側連結片４４ａは、第２中心点Ｏ２及び第４アーム２１の先端部２１ｂを通る軸線Ｌｒ７周りに回動可能に第４アーム２１の先端部２１ｂに連結されている。軸線Ｌｒ７は、第１連結機構４の軸線Ｌｒ４と同軸であるが、これに限定されるものではない。出力側連結片４４ｂは、第３中心点Ｏ３及び第７アーム３１の先端部３１ｂを通る軸線Ｌｒ１０周りに回動可能に第７アーム３１の先端部３１ｂに連結されている。そして、中間側連結片４４ａと出力側連結片４４ｂとは、第４曲げ軸線Ｌｂ４周りに回動可能に互いに連結されている。第４曲げ軸線Ｌｂ４は、軸線Ｌｒ７と軸線Ｌｒ１０との交点において軸線Ｌｒ７及び軸線Ｌｒ１０を含む平面に垂直に軸線Ｌｒ７及び軸線Ｌｒ１０と交差する。

図４Ｂに示すように、第５連結部４５は、中間側連結片４５ａ（中間側第２連結片）と、出力側連結片４５ｂとを有する。中間側連結片４５ａは、第２中心点Ｏ２及び第５アーム２２の先端部２２ｂを通る軸線Ｌｒ８周りに回動可能に第５アーム２２の先端部２２ｂに連結されている。軸線Ｌｒ８は、第１連結機構４の軸線Ｌｒ５と同軸であるが、これに限定されるものではない。出力側連結片４５ｂは、第３中心点Ｏ３及び第８アーム３２の先端部２２ｂを通る軸線Ｌｒ１１周りに回動可能に第８アーム３２の先端部３２ｂに連結されている。そして、中間側連結片４５ａと出力側連結片４５ｂとは、第５曲げ軸線Ｌｂ５周りに回動可能に互いに連結されている。第５曲げ軸線Ｌｂ５は、軸線Ｌｒ８と軸線Ｌｒ１１との交点において軸線Ｌｒ８及び軸線Ｌｒ１１を含む平面に垂直に軸線Ｌｒ８及び軸線Ｌｒ１１と交差する。

図４Ｃに示すように、第６連結部４６は、中間側連結片４６ａ（中間側第２連結片）と、出力側連結片４６ｂとを有する。中間側連結片４６ａは、第２中心点Ｏ２及び第６アーム２３の先端部２３ｂを通る軸線Ｌｒ９周りに回動可能に第６アーム２３の先端部２３ｂに連結されている。軸線Ｌｒ９は、第１連結機構４の軸線Ｌｒ６と同軸であるが、これに限定されるものではない。出力側連結片４６ｂは、第３中心点Ｏ３及び第９アーム３３の先端部３３ｂを通る軸線Ｌｒ１２周りに回動可能に第９アーム３３の先端部３３ｂに連結されている。そして、中間側連結片４６ａと出力側連結片４６ｂとは、第６曲げ軸線Ｌｂ６周りに回動可能に互いに連結されている。第６曲げ軸線Ｌｂ６は、軸線Ｌｒ９と軸線Ｌｒ１２との交点において軸線Ｌｒ９及び軸線Ｌｒ１２を含む平面に垂直に軸線Ｌｒ９及び軸線Ｌｒ１２と交差する。

そして、第４連結部４４、第５連結部４５、及び第６連結部４６は、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の回動時において、これらのアームの先端部２１ｂ、２２ｂ、２３ｂを通る第２仮想球面Ｓ２上の第４仮想円Ｃ４と、第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３の先端部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを通る第５仮想円Ｃ５とが平行に延在する状態を維持するように構成されている。

そして、上述の通り、第２サブユニット２の第２仮想球面Ｓ２の第２平面Ｆ２よりも第３サブユニット３側の部分と、第３サブユニット３の第３仮想球面Ｓ３とは、第２対称面を基準に対称に位置するように構成されている。また、第２サブユニット２の中間プレート２０と、第３サブユニット３の出力プレート３０とは、第２対称面を基準に対称に位置するように構成されている。本実施の形態において、第２対称面とは、第４曲げ軸線Ｌｂ４、第５曲げ軸線Ｌｂ５、及び第６曲げ軸線Ｌｂ６が接線である第６仮想円Ｃ６が延在する面である。そして、第２対称面（第６仮想円Ｃ６）は、第４仮想円Ｃ４及び第５仮想円Ｃ５の間において、第４仮想円Ｃ４及び第５仮想円Ｃ５と平行に延在するように構成されている。また、第２対称面は第１対象面と平行に延在するように構成されている。なお、第２対称面の位置は、上記位置に限定されない。

そして、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３が回動し、第４仮想円Ｃ４の径が縮まると、第４連結部４４、第５連結部４５、及び第６連結部４６は、互いに接近して第４仮想円Ｃ４の径を縮めるように、第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３の先端部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを移動させる。また、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３が回動し、第４仮想円Ｃ４の径が拡がると、第４連結部４４、第５連結部４５、及び第６連結部４６は、互いに離隔して第４仮想円Ｃ４の径を拡げるように、第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３の先端部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを移動させる。このとき、軸線Ｌｒ７と軸線Ｌｒ１０とがなす角、軸線Ｌｒ８と軸線Ｌｒ１１とがなす角、及び軸線Ｌｒ９と軸線Ｌｒ１２とがなす角の角度が変化するが、対応する連結部の出力側連結片が中間側連結片に対して曲げ軸線周りに回動し、上記角度変化を吸収する。

また、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３が回動し、第２平面Ｆ２に対する第４仮想円Ｃ４の姿勢が変化すると、すなわち第２平面Ｆ１と第４仮想円Ｃ４の軸線とがなす角の角度が変化すると、第４連結部４４、第５連結部４５、及び第６連結部４６は、第５仮想円Ｃ５が第４仮想円Ｃ４と平行に延在するように、第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３の先端部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを移動させる。このとき、第４アーム２１と第４連結部４４との軸線Ｌｒ７周りの相対的な角度位置、及び第７アーム３１と第４連結部４４との軸線Ｌｒ１０周りの相対的な角度位置が変化するが、第４連結部４４は、第４アーム２１及び第７アーム３１に対し、それぞれ軸線Ｌｒ７及び軸線Ｌｒ１０周りに相対的に回動し、上記角度位置の変化を吸収する。また、第５アーム２２と第５連結部４５との軸線Ｌｒ８周りの相対的な角度位置、及び第８アーム３２と第５連結部４５との軸線Ｌｒ１１周りの相対的な角度位置が変化するが、第５連結部４５は、第５アーム２２及び第８アーム３２に対し、それぞれ軸線Ｌｒ８及び軸線Ｌｒ１１周りに相対的に回動し、上記角度位置の変化を吸収する。更に、第６アーム２３と第６連結部４６との軸線Ｌｒ９周りの相対的な角度位置、及び第９アーム３３と第６連結部４６との軸線Ｌｒ１２周りの相対的な角度位置が変化するが、第６連結部４６は、第６アーム２３及び第９アーム３３に対し、それぞれ軸線Ｌｒ９及び軸線Ｌｒ１２周りに相対的に回動し、上記角度位置の変化を吸収する。

したがって、第２サブユニット２の第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の先端部が第２仮想球面Ｓ２上を移動すると、第２連結機構５は、第３サブユニット３の各アームの先端部によって規定される第５仮想円Ｃ５が第２サブユニット２の各アームの先端部によって規定される第４仮想円Ｃ４と平行に延在するように第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３の先端部を移動させ、ひいては出力プレート３０を、第６仮想円Ｃ６の延在面（第２対称面）を基準に、固定プレート１０と対称に位置するように移動する。

［アーム駆動機構］
図１及び図２に示すように、アーム駆動機構６は、第１駆動部６１、第２駆動部６２、及び第３駆動部６３と、を含む。第１駆動部６１、第２駆動部６２、及び第３駆動部６３は、例えばサーボモータである。第１駆動部６１は、出力軸が第１アーム１１に連結され、第１アーム１１を第１アーム回動軸線Ｌ１周りに回動駆動させる。第２駆動部６２は、出力軸が第２アーム１２に連結され、第２アーム１２を第２アーム回動軸線Ｌ２周りに回動駆動させる。第３駆動部６３は、出力軸が第３アーム１３に連結され、第３アーム１３を第３アーム回動軸線Ｌ３周りに回動駆動させる。

そして、ロボットの制御部が、第１駆動部６１、第２駆動部６２、及び第３駆動部６３の出力軸の角度位置を制御することによって、第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３の角度位置を制御する。

［互いに連結されたアームの構成］
なお、本実施の形態において、図１に示すように、第２サブユニット２のアームは、第１サブユニット１のアームに対して折り返されるように延び、第３サブユニット３のアームは、第２サブユニット２のアームに対して折り返されるように延びている。すなわち、上方からみて、第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３は、第１中心点Ｏ１を中心とする円周方向の一方側に延在し、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３は、同円周方向の他方側に延在し、更に、第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３は、同円周方向の一方側に延在している。これによって、ハンドに接続されるケーブルを第１連結機構４及び第２連結機構５の手前で折り返すように配線することによって、このケーブルが第１連結機構４及び第２連結機構５を跨がないように配線することができるので、ハンドに接続されるケーブルの取り回しが容易となる。

［動作例］
次に、ロボットアーム１００の動作例を説明する。

図５は、ロボットアーム１００の動作例を示す図である。

図２及び図５を参照すると、まず、ロボットの制御部が、アーム駆動機構６を駆動し、第１アーム１１の第１アーム回動軸線Ｌ１周りの角度位置、第２アーム１２の第２アーム回動軸線Ｌ２周りの角度位置、及び第３アーム１３の第３アーム回動軸線Ｌ３周りの角度位置を制御することによって、第１仮想球面Ｓ１上において、第１アーム１１の先端部１１ｂ、第２アーム１２の先端部１２ｂ、及び第３アーム１３の先端部１３ｂを移動させる。これによって、第１アーム１１の先端部１１ｂ、第２アーム１２の先端部１２ｂ、及び第３アーム１３の先端部１３ｂは、これらを通る第１仮想円Ｃ１を規定する。

そして、第１アーム１１の先端部１１ｂ、第２アーム１２の先端部１２ｂ、及び第３アーム１３の先端部１３ｂが第１仮想円Ｃ１を規定すると、第１連結機構４は、第２仮想円Ｃ２が第１仮想円Ｃ１と平行に延在するように、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３を回動させ、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の基端部２１ａ、２２ａ、２３ａを移動させる。これによって、中間プレート２０は、第１対称面を基準に、固定プレート１０と対称に位置するように移動する。

そして、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の基端部２１ａ、２２ａ、２３ａによって第２仮想円Ｃ２が規定されると、これと同時に第４仮想円Ｃ４が第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の先端部２１ｂ、２２ｂ、２３ｂによって規定される。

そして、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の先端部２１ｂ、２２ｂ、２３ｂによって第４仮想円Ｃ４が規定されると、第２連結機構５は、第５仮想円Ｃ５が第４仮想円Ｃ４と平行に延在するように、第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３の先端部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを移動させる。これによって、出力プレート３０は、第２対称面を基準に、中間プレート２０と対称に位置するように移動する。ここで、第１対称面及び第２対称面は、互いに平行に延在するので、固定プレート１０と互いに平行に延在する２つの対称面を介して延在する出力プレート３０は、固定プレート１０と平行を維持する。

このように、本実施の形態において、ロボットアーム１００は、アーム駆動機構６が第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３を回転駆動させることによって、固定プレート１０と出力プレート３０とが平行に延在する状態を維持したまま、出力プレート３０を移動させることができる、並進３自由度を有するロボットアームである。

以上に説明したように、本発明のロボットアーム１００は、第１サブユニット１の第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３の先端部は、それぞれ第２サブユニット２の第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の基端部にＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントである第１連結機構４によって連結されているので、第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３が回動することによって、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３を回動させ、固定プレート１０に対して中間プレート２０を相対的に移動させることができる。そして、第２サブユニット２の第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の先端部は、それぞれ第３サブユニット３の第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３の先端部にＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントである第２連結機構５によって連結されているので、第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３が回動して中間プレート２０が移動すると、これに連動して第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３が回動し、出力プレート３０を相対的に移動させることができる。ロボットアーム１００の延在方向と直交する方向への第１〜第９のアームの張り出しを抑制することができるので、ロボットアーム１００の小型化を図ることができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係るロボットアーム２００の構成例を示す斜視図であり、ロボットアーム２００を収縮させた第１の状態を示す図である。図７は、ロボットアーム２００の構成例を示す斜視図であり、出力プレート３０を第１状態における位置から移動させた第２の状態を示す図である。第２の状態とは、ロボットアーム２００の出力プレートを固定プレートに対して第１の状態とは相対的に異なる位置に位置させた状態である。図８は、ロボットアーム２００の構成例を概略的に示す図である。上記実施の形態１において、ロボットアーム１００は、第２サブユニット２を一つ有していたが、本実施の形態において、ロボットアーム２００は奇数個の第２サブユニット２を備える。

すなわち、本実施の形態において、ロボットアーム２００は、図６〜８に示すように、３つの第２サブユニット２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃを有する。第２サブユニット２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃの構成は、第２サブユニット２と同様の構成であるのでその説明を省略する。

そして、第２サブユニット２０２Ａと第２サブユニット２０２Ｂとは第３連結機構２０４によって連結されている。また、第２サブユニット２０２Ｂと第２サブユニット２０２Ｃとは、第４連結機構２０５によって連結されている。第３連結機構２０４及び第４連結機構２０５の構成は、第１連結機構４と同様の構成であるのでその説明を省略する。そして、第３連結機構２０４及び第４連結機構２０５の第１曲げ軸線Ｌｂ１、第２曲げ軸線Ｌｂ２、及び第３曲げ軸線Ｌｂ３が接線である仮想円が延在する面が中間対称面Ｆａ、Ｆｂを構成している。

［動作例］
ロボットの制御部が、アーム駆動機構６を駆動し、第１アーム１１の第１アーム回動軸線Ｌ１周りの角度位置、第２アーム１２の第２アーム回動軸線Ｌ２周りの角度位置、及び第３アーム１３の第３アーム回動軸線Ｌ３周りの角度位置を制御することによって、第１サブユニット１の第１仮想球面Ｓ１上において、第１アーム１１の先端部１１ｂ、第２アーム１２の先端部１２ｂ、及び第３アーム１３の先端部１３ｂを移動させる。これによって、第１アーム１１の先端部１１ｂ、第２アーム１２の先端部１２ｂ、及び第３アーム１３の先端部１３ｂは、これらを通る第１仮想円Ｃ１を規定する。

そして、第１アーム１１の先端部１１ｂ、第２アーム１２の先端部１２ｂ、及び第３アーム１３の先端部１３ｂによって第１仮想円Ｃ１が規定されると、第１連結機構４は、第２サブユニット２０２Ａの第２仮想円Ｃ２が第１仮想円Ｃ１と平行に延在するように、第２サブユニット２０２Ａの第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３を回動させ、これらの基端部２１ａ、２２ａ、２３ａを移動させる。これによって、第２サブユニット２０２Ａの中間プレート２０は、第１連結機構４の第１対称面を基準に、固定プレート１０と対称に位置するように移動する。

そして、第２サブユニット２０２Ａの第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の基端部２１ａ、２２ａ、２３ａによって第２サブユニット２０２Ａの第２仮想円Ｃ２が規定されると、これと同時に第４仮想円Ｃ４が第２サブユニット２０２Ａの第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の先端部２１ｂ、２２ｂ、２３ｂによって規定される。

そして、第２サブユニット２０２Ａの第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の先端部２１ｂ、２２ｂ、２３ｂによって第４仮想円Ｃ４が規定されると、第３連結機構２０４は、第２サブユニット２０２Ｂの第２仮想円Ｃ２が第２サブユニット２０２Ａの第４仮想円Ｃ４と平行に延在するように、第２サブユニット２０２Ｂの第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３を回動させ、これらの基端部２１ａ、２２ａ、２３ａを移動させる。これによって、第２サブユニット２０２Ｂの中間プレート２０は、第３連結機構２０４の中間対称面Ｆａを基準に、第２サブユニット２０２Ａの中間プレート２０と対称に位置するように移動する。

そして、第２サブユニット２０２Ｂの第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の基端部２１ａ、２２ａ、２３ａによって第２サブユニット２０２Ｂの第２仮想円Ｃ２が規定されると、これと同時に第４仮想円Ｃ４が第２サブユニット２０２Ｂの第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の先端部２１ｂ、２２ｂ、２３ｂによって規定される。

そして、第２サブユニット２０２Ｂの第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の先端部２１ｂ、２２ｂ、２３ｂによって第４仮想円Ｃ４が規定されると、第３連結機構２０４は、第２サブユニット２０２Ｃの第２仮想円Ｃ２が第２サブユニット２０２Ｂの第４仮想円Ｃ４と平行に延在するように、第２サブユニット２０２Ｃの第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３を回動させ、これらの基端部２１ａ、２２ａ、２３ａを移動させる。これによって、第２サブユニット２０２Ｃの中間プレート２０は、第４連結機構２０５の中間対称面Ｆｂを基準に、第２サブユニット２０２Ｂの中間プレート２０と対称に位置するように移動する。

そして、第２サブユニット２０２Ｃの第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の基端部２１ａ、２２ａ、２３ａによって第２サブユニット２０２Ｃの第２仮想円Ｃ２が規定されると、これと同時に第４仮想円Ｃ４が第２サブユニット２０２Ｃの第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の先端部２１ｂ、２２ｂ、２３ｂによって規定される。

そして、第２サブユニット２０２Ｃの第４アーム２１、第５アーム２２、及び第６アーム２３の先端部２１ｂ、２２ｂ、２３ｂによって第４仮想円Ｃ４が規定されると、第２連結機構５は、第５仮想円Ｃ５が第２サブユニット２０２Ｃの第４仮想円Ｃ４と平行に延在するように、第７アーム３１、第８アーム３２、及び第９アーム３３の先端部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを移動させる。これによって、出力プレート３０は、第２連結機構５の第２対称面を基準に、第２サブユニット２０２Ｃの中間プレート２０と対称に位置するように移動する。ここで、第１連結機構４の第１対称面、第３連結機構２０４の中間対称面、及び第４連結機構２０５の中間対称面及び第２連結機構５の第２対称面は、互いに平行に延在するので、固定プレート１０と互いに平行に延在する偶数個の対称面を介して延在する出力プレート３０は、固定プレート１０と平行を維持する。

このように、第１サブユニット１と第３サブユニット３との間に奇数個の第２サブユニット２を設けることによって、ロボットアーム１００の延在方向にロボットアーム１００の寸法を延長することができる。

（実施の形態３）
実施の形態１において、ロボットアーム１００が固定プレート１０を旋回軸線周りに回動させる旋回機構を備えていてもよい。

（実施の形態４）
実施の形態１において、ロボットアーム１００は、第２サブユニット２のアームは、第１サブユニット１のアームに対して折り返されるように延び、第３サブユニット３のアームは、第２サブユニット２のアームに対して折り返されるように延びているが、これに代えて、図９及び図１０に示すように第２サブユニット２のアームを第１サブユニット１のアームと同方向に延びるように設け、第３サブユニット３のアームを第２サブユニット２のアームと同方向に延びるように設けてもよい。すなわち、上方からみて、第１乃至第９のアームは、第１中心点Ｏ１を中心とする円周方向の一方側に延在するように設けてもよい。

（実施の形態５）
図１１Ａは、本発明の実施の形態５に係るロボットアームの構成例を示す図である。そして、図１１Ａの上段左側にはロボットアームの第１の状態の斜視図１を表しており、上段中央にはロボットアームの第１の状態の正面図を表しており、上段右側にはロボットアームの第１の状態の斜視図２を表しており、中段左側にはロボットアームの第１の状態の右側面図を表しており、中段中央にはロボットアームの第１の状態の平面図を表しており、中段右側にはロボットアームの第１の状態の左側面図を表しており、下段左側にはロボットアームの第１の状態の斜視図３を表しており、下段中央にはロボットアームの第１の状態の背面図を表しており、下段右側にはロボットアームの第１の状態の斜視図４を表している。上記第１の状態とは、本実施の形態に係るロボットアームを収縮させた状態である。

図１１Ｂは、本発明の実施の形態５に係るロボットアームの構成例を示す図である。そして、図１１Ｂの上段左側にはロボットアームの第２の状態の斜視図１を表しており、上段中央にはロボットアームの第２の状態の正面図を表しており、上段右側にはロボットアームの第２の状態の斜視図２を表しており、中段左側にはロボットアームの第２の状態の右側面図を表しており、中段中央にはロボットアームの第２の状態の平面図を表しており、中段右側にはロボットアームの第２の状態の左側面図を表しており、下段左側にはロボットアームの第２の状態の斜視図３を表しており、下段中央にはロボットアームの第２の状態の背面図を表しており、下段右側にはロボットアームの第２の状態の斜視図４を表している。上記第２の状態とは、本実施の形態に係るロボットアームの出力プレートを固定プレートに対して第１の状態と相対的に異なる位置に位置させた状態である。

図１１Ｃは、本発明の実施の形態５に係るロボットアームの構成例を示す図である。そして、図１１Ｃの上段左側にはロボットアームの第３の状態の斜視図１を表しており、上段中央にはロボットアームの第３の状態の正面図を表しており、上段右側にはロボットアームの第３の状態の斜視図２を表しており、中段左側にはロボットアームの第３の状態の右側面図を表しており、中段中央にはロボットアームの第３の状態の平面図を表しており、中段右側にはロボットアームの第３の状態の左側面図を表しており、下段左側にはロボットアームの第３の状態の斜視図３を表しており、下段中央にはロボットアームの第３の状態の背面図を表しており、下段右側にはロボットアームの第３の状態の斜視図４を表している。上記第３の状態とは、本実施の形態に係るロボットアームの出力プレートを固定プレートに対して第１の状態及び第２の状態と相対的に異なる位置に位置させた状態である。

なお、図１１Ａ、図１１Ｂ、及び図１１Ｃにおいては、各アームと各連結片とを回動可能に連結するベアリング及びシャフト、各連結部において連結片同士を回動可能に連結するベアリング及びシャフト、並びに各プレートと各アームとを回動可能に連結するベアリング及びシャフトを省略している。

実施の形態５に係るロボットアームの構成は、上記実施の形態１に係るロボットアームと同様の構成であるのでその説明を省略する。

（実施の形態６）
図１２Ａは、本発明の実施の形態６に係るロボットアームの構成例を示す図である。そして、図１２Ａの上段左側にはロボットアームの第１の状態の斜視図１を表しており、上段右側にはロボットアームの第１の状態の斜視図２を表しており、中段左側にはロボットアームの第１の状態の右側面図を表しており、中段中央にはロボットアームの第１の状態の正面図を表しており、中段右側にはロボットアームの第１の状態の左側面図を表しており、下段にはロボットアームの第１の状態の平面図を表している。上記第１の状態とは、本実施の形態に係るロボットアームを収縮させた状態である。

図１２Ｂは、本発明の実施の形態６に係るロボットアームの構成例を示す図である。そして、図１２Ｂの上段左側にはロボットアームの第２の状態の斜視図１を表しており、上段右側にはロボットアームの第２の状態の斜視図２を表しており、中段左側にはロボットアームの第２の状態の右側面図を表しており、中段中央にはロボットアームの第２の状態の正面図を表しており、中段右側にはロボットアームの第２の状態の左側面図を表しており、下段にはロボットアームの第２の状態の平面図を表している。上記第２の状態とは、本実施の形態に係るロボットアームの出力プレートを固定プレートに対して第１の状態と相対的に異なる位置に位置させた状態である。

図１２Ｃは、本発明の実施の形態６に係るロボットアームの構成例を示す図である。そして、図１２Ｃの上段左側にはロボットアームの第３の状態の斜視図１を表しており、上段右側にはロボットアームの第３の状態の斜視図２を表しており、中段左側にはロボットアームの第３の状態の右側面図を表しており、中段中央にはロボットアームの第３の状態の正面図を表しており、中段右側にはロボットアームの第３の状態の左側面図を表しており、下段にはロボットアームの第３の状態の平面図を表している。上記第３の状態とは、本実施の形態に係るロボットアームの出力プレートを固定プレートに対して第１の状態及び第２の状態と相対的に異なる位置に位置させた状態である。

なお、図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃにおいては、第１サブユニットの固定プレートと第１〜第３アームとを回動可能に連結するベアリング及びシャフト、並びにアーム駆動機構を省略している。

実施の形態６に係るロボットアームの構成は、上記実施の形態４に係るロボットアームと同様の構成であるのでその説明を省略する。

（実施の形態７）
図１３は、本発明の実施の形態７に係るロボットアーム７００の構成例を示す図である。なお、図１３においては、第１サブユニットの固定プレートと第１〜第３アームとを回動可能に連結するベアリング及びシャフト、並びにアーム駆動機構を省略している。

上記実施の形態２において、ロボットアーム２００は、３つの第２サブユニット２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃを有していたが、本実施の形態において、ロボットアーム７００は、５つの第２サブユニット７０２Ａ、７０２Ｂ、７０２Ｃ、７０２Ｄ、７０２Ｅを有する。各第２サブユニットの構成、及び各第２サブユニットを互いに連結する連結機構の構成は、上記実施の形態２における構成と同様の構成であるのでその説明を省略する。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本件発明は、物品の加工、運搬等を行うロボットに適用することができる。

Ｃ１ 第１仮想円
Ｃ２ 第２仮想円
Ｃ３ 第３仮想円
Ｃ４ 第４仮想円
Ｃ５ 第５仮想円
Ｃ６ 第６仮想円
Ｆ１ 第１平面
Ｆ２ 第２平面
Ｆ３ 第３平面
Ｌ１ 第１アーム回動軸線
Ｌ２ 第２アーム回動軸線
Ｌ３ 第３アーム回動軸線
Ｌ４ 第４アーム回動軸線
Ｌ５ 第５アーム回動軸線
Ｌ６ 第６アーム回動軸線
Ｌ７ 第７アーム回動軸線
Ｌ８ 第８アーム回動軸線
Ｌ９ 第９アーム回動軸線
Ｏ１ 第１中心点
Ｏ２ 第２中心点
Ｏ３ 第３中心点
Ｓ１ 第１仮想球面
Ｓ２ 第２仮想球面
Ｓ３ 第３仮想球面
１ 第１サブユニット
２ 第２サブユニット
３ 第３サブユニット
４ 第１連結機構
５ 第２連結機構
６ アーム駆動機構
１０ 固定プレート
１１ 第１アーム
１２ 第２アーム
１３ 第３アーム
２０ 中間プレート
２１ 第４アーム
２２ 第５アーム
２３ 第６アーム
３０ 出力プレート
３１ 第７アーム
３２ 第８アーム
３３ 第９アーム
４１ 第１連結部
４２ 第２連結部
４３ 第３連結部
４４ 第４連結部
４５ 第５連結部
４６ 第６連結部
１００ ロボットアーム

Claims (6)

1. 第１中心点において交差する第１乃至第３アーム回動軸線を含む第１平面に平行に延在する固定プレートと、基端部が前記第１アーム回動軸線周りに回動可能に前記固定プレートに連結されている第１アームと、基端部が前記第２アーム回動軸線周りに回動可能に前記固定プレートに連結されている第２アームと、基端部が前記第３アーム回動軸線周りに回動可能に前記固定プレートに連結されている第３アームと、を有し、前記第１乃至第３のアームが回動することによって前記第１乃至第３のアームの先端部が前記第１中心点を中心とする第１仮想球面上を移動するように構成され、且つ前記第１乃至第３アームの先端部を通る仮想円の径を変化させることができるように構成されている第１サブユニットと、
   第２中心点において交差する第４乃至第６アーム回動軸線を含む第２平面に平行に延在する中間プレートと、基端部と先端部との間の中間部が前記第４アーム回動軸線周りに回動可能に前記中間プレートに連結されている第４アームと、基端部と先端部との間の中間部が前記第５アーム回動軸線周りに回動可能に前記中間プレートに連結されている第５アームと、基端部と先端部との間の中間部が前記第６アーム回動軸線周りに回動可能に前記中間プレートに連結されている第６アームと、を有し、前記第４乃至第６のアームが回動することによって前記第４乃至第６のアームの先端部及び基端部が前記第２中心点を中心とする第２仮想球面上を移動するように構成されている第２サブユニットと、
   第３中心点において交差する第７乃至第９アーム回動軸線を含む第３平面に平行に延在する出力プレートと、基端部が前記第７アーム回動軸線周りに回動可能に前記出力プレートに連結されている第７アームと、基端部が前記第８アーム回動軸線周りに回動可能に前記出力プレートに連結されている第８アームと、基端部が前記第９アーム回動軸線周りに回動可能に前記出力プレートに連結されている第９アームと、を有し、前記第７乃至第９のアームが回動することによって前記第７乃至第９のアームの先端部が前記第３中心点を中心とする第３仮想球面上を移動するように構成されている第３サブユニットと、を備え、
   前記第１サブユニットの前記第１乃至第３のアームの先端部は、それぞれ前記第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの基端部にＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結され、
   前記第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの先端部は、それぞれ前記第３サブユニットの前記第７乃至第９のアームの先端部にＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結されている、ロボットアーム。
2. 前記固定プレートと前記中間プレートとは、所定の第１対称面を基準に対称に位置するように構成され、前記中間プレートと前記出力プレートとは、前記第１対称面と平行に延在する所定の第２対称面を基準に対称に位置するように構成されている、請求項１に記載のロボットアーム。
3. 前記第１サブユニットの第１乃至第３のアームの先端部と前記第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの基端部とを連結しているＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントは、それぞれ固定側連結片と、曲げ軸線周りに回動可能に前記固定側連結片に連結されている中間側第１連結片とを備え、前記固定側連結片は、前記第１中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第１乃至第３のアームの先端部に連結され、前記中間側第１連結片は、前記第２中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第４乃至第６のアームの基端部に連結され、
   前記第２サブユニットの第４乃至第６のアームの先端部と前記第３サブユニットの前記第７乃至第９のアームの先端部とを連結しているＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントは、それぞれ中間側第２連結片と、曲げ軸線周りに回動可能に前記中間側第２連結片に連結されている出力側連結片とを備え、前記中間側第２連結片は、前記第２中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第４乃至第６のアームの先端部に連結され、前記出力側連結片は、前記第３中心点を通り且つ前記曲げ軸線と直交する軸線周りに回動可能に前記第７乃至第９のアームの先端部に連結されている、請求項１又は２に記載のロボットアーム。
4. 前記第１アームを前記第１アーム回転軸線周りに回動駆動させる第１駆動部と、
   前記第２アームを前記第２アーム回転軸線周りに回動駆動させる第２駆動部と、
   前記第３アームを前記第３アーム回転軸線周りに回動駆動させる第３駆動部と、を更に備える、請求項１乃至３の何れかに記載のロボットアーム。
5. 奇数個の前記第２サブユニットを備え、
   前記奇数個の第２サブユニットは、一列に、一の第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの先端部が隣り合う第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの基端部とＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって互いに連結され、
   前記第１サブユニットの前記第１乃至第３のアームの先端部は、それぞれ前記互いに連結された第２サブユニットの一方の端部に位置する前記第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの基端部とＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結され、
   前記互いに連結された第２サブユニットの他方の端部に位置する前記第２サブユニットの前記第４乃至第６のアームの先端部は、それぞれ前記第３サブユニットの前記第７乃至第９のアームの先端部とＲ−Ｂ−Ｒ型の回転ジョイントによって連結されている、請求項１乃至４の何れかに記載のロボットアーム。
6. 前記固定プレートを旋回軸線周りに回動させる旋回機構を更に備える、請求項１乃至５の何れかに記載のロボットアーム。

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