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JP6976098B2 - Link actuated work equipment - Google Patents
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Description

この発明は、医療機器や産業機器等の高速、高精度、および広範な作動範囲を必要とする機器やロボット等に用いられるリンク作動式作業装置に関する。 The present invention relates to a link-operated working device used for a device such as a medical device or an industrial device that requires high speed, high accuracy, and a wide operating range, a robot, or the like.

特許文献1,2の多関節ロボットは、複数の関節部のうちの少なくとも1つの関節部に、この関節部の両側のアーム部同士を互いに直交2軸周りに相対回転させるリンク作動装置が用いられている。アームの先端に搭載されたエンドエフェクタにより作業対象物に対して作業を行う。 The articulated robots of Patent Documents 1 and 2 use a link actuating device for at least one of a plurality of joints so that the arm portions on both sides of the joints rotate relative to each other about two axes orthogonal to each other. ing. Work is performed on the work object by the end effector mounted on the tip of the arm.

前記リンク作動装置は、基端側のリンクハブと、先端側のリンクハブと、3組以上のリンク機構とで、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが直交2軸周りに回転自在な2自由度機構を構成する。この2自由度機構は、コンパクトでありながら、先端側のリンクハブの可動範囲を広くとれる。例えば、基端側のリンクハブの中心軸と先端側のリンクハブの中心軸の折れ角の最大値は約±90°であり、基端側のリンクハブに対する先端側のリンクハブの旋回角を0°〜360°( 無制限)の範囲に設定できる。複数の関節部のうち少なくとも1つの関節部に上記リンク作動装置を用いることで、折れ角90°、旋回角360°の作動範囲において特異点を持たないスムーズな動作が可能となり、木目細かい動作を実現できる。また、素早い動作が可能で、動作の安全性が高く、人と共存する作業現場で使用するのに適する。 The link actuating device includes a link hub on the proximal end side, a link hub on the distal end side, and three or more sets of link mechanisms, and the link hub on the distal end side rotates about two axes orthogonal to the link hub on the proximal end side. It constitutes a flexible two-degree-of-freedom mechanism. Although this two-degree-of-freedom mechanism is compact, the movable range of the link hub on the tip side can be widened. For example, the maximum bending angle between the central axis of the link hub on the proximal end side and the central axis of the link hub on the distal end side is about ± 90 °, and the turning angle of the link hub on the distal end side with respect to the link hub on the proximal end side is set. It can be set in the range of 0 ° to 360 ° (unlimited). By using the link operating device for at least one of the plurality of joints, smooth operation without a singular point is possible in the operating range of a bending angle of 90 ° and a turning angle of 360 °, and fine-grained operation can be performed. realizable. In addition, it can operate quickly, has high operation safety, and is suitable for use in work sites where people coexist.

このようなリンク作動装置を用いた作業装置では、リンク作動装置の姿勢制御用駆動源を制御して、前記折れ角および旋回角を調整することで、エンドエフェクタを希望する目標位置に位置決めする。 In a work device using such a link actuating device, the end effector is positioned at a desired target position by controlling the attitude control drive source of the link actuating device and adjusting the bending angle and the turning angle.

特開2016−147350号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-147350 特開2016−147351号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-147351

しかしながら、リンク作動装置を用いた作業装置には、以下の課題がある。
すなわち、リンク作動装置は、前述したように、基端側のリンクハブと先端側のリンクハブとが3組以上のリンク機構で連結されているが、各リンク機構は、それぞれ基端側の端部リンク部材、先端側の端部リンク部材、および中央リンク部材で構成され、各リンク部材がそれぞれ回転軸で連結されている。また、特許文献1,2の例の場合、各リンク機構に姿勢制御用駆動源の動力を伝えるために、歯車機構が用いられている。例えば、歯車機構の歯車は、姿勢制御用駆動源の回転軸と基端側の端部リンクにそれぞれ設けられている。
このようにリンク作動装置は、複数の部材で構成されているため、剛性を高めることが難しい。また、各部材の組立精度や歯車のバックラッシュの影響もある。このため、リンク作動装置を用いた作業装置には、エンドエフェクタを希望する位置に正確に位置決めできないという課題がある。
However, the working device using the link operating device has the following problems.
That is, in the link actuating device, as described above, the link hub on the proximal end side and the link hub on the distal end side are connected by three or more sets of link mechanisms, but each link mechanism has an end on the proximal end side. It is composed of a part link member, an end link member on the distal end side, and a central link member, and each link member is connected by a rotation axis. Further, in the case of the examples of Patent Documents 1 and 2, a gear mechanism is used to transmit the power of the attitude control drive source to each link mechanism. For example, the gears of the gear mechanism are provided on the rotation shaft of the attitude control drive source and the end link on the proximal end side, respectively.
As described above, since the link actuating device is composed of a plurality of members, it is difficult to increase the rigidity. There is also the influence of the assembly accuracy of each member and the backlash of the gears. Therefore, the work device using the link actuating device has a problem that the end effector cannot be accurately positioned at a desired position.

この発明の目的は、リンク作動装置の構造上の原因による位置決め精度不良を補正することができて、エンドエフェクタを精度良く位置決めすることができるリンク作動式作業装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a link-operated working device capable of correcting a positioning accuracy defect due to a structural cause of the link-actuating device and capable of accurately positioning an end effector.

この発明のリンク作動式作業装置は、基端側のリンクハブ32に対し先端側のリンクハブ33が3組以上のリンク機構34を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構34は、それぞれ前記基端側のリンクハブ32および前記先端側のリンクハブ33に一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、前記3組以上のリンク機構34のうちの2組以上のリンク機構34に設けられ、前記基端側のリンクハブ32に対する前記先端側のリンクハブ33の姿勢を任意に変更させる姿勢制御用駆動源90が設けられたリンク作動装置29と、
前記先端側のリンクハブ33に搭載され、作業対象物Wに対して作業を行うエンドエフェクタ120と、
前記作業対象物Wに対して前記エンドエフェクタ120が作用する作用点を光軸OA上の視野内でかつ被写界深度内に位置するように前記先端側のリンクハブ33に搭載され、前記作業対象物Wを撮影する撮像装置100と、
前記撮像装置100が撮影した画像を処理し、前記エンドエフェクタ120の前記作用点Pを一致させるべき目標位置Sを検出し、前記目標位置Sと前記画像上の前記作用点Pの位置とのずれを求める画像処理装置110と、
与えられた位置決め指令に従って前記姿勢制御用駆動源31に制御指令を出し、かつ前記姿勢制御用駆動源31が動作を完了したときに、前記目標位置Sと前記画像から定まる前記作用点Pの位置が一致するように前記先端側リンクハブの位置補正を前記姿勢制御用駆動源31に行わせる姿勢制御手段130と、
を備える。
In the link actuating working device of the present invention, the link hub 33 on the distal end side is connected to the link hub 32 on the proximal end side so as to be able to change the posture via three or more sets of link mechanisms 34, and each of the link mechanisms 34 is connected. , The proximal end side and the distal end side end link members rotatably connected to the proximal end side link hub 32 and the distal end side link hub 33, respectively, and the proximal end side and the distal end side ends thereof. The other end of the link member has a central link member having both ends rotatably connected to each other, and is provided in two or more sets of link mechanisms 34 among the three or more sets of link mechanisms 34, and is provided on the base end side. A link actuating device 29 provided with an attitude control drive source 90 for arbitrarily changing the attitude of the link hub 33 on the distal end side with respect to the link hub 32.
An end effector 120 mounted on the link hub 33 on the tip side and performing work on the work object W,
The point of action on which the end effector 120 acts on the work object W is mounted on the link hub 33 on the tip side so as to be located in the field of view on the optical axis OA and within the depth of field, and the work is performed. An image pickup device 100 that captures an object W,
The image captured by the image pickup apparatus 100 is processed, a target position S to be matched with the action point P of the end effector 120 is detected, and a deviation between the target position S and the position of the action point P on the image is detected. Image processing device 110 for obtaining
When a control command is issued to the attitude control drive source 31 according to a given positioning command and the operation of the attitude control drive source 31 is completed, the position of the target position S and the position of the action point P determined from the image. The attitude control means 130 for causing the attitude control drive source 31 to correct the position of the tip side link hub so as to match.
To prepare for.

この構成のリンク作動式作業装置によると、前記姿勢制御手段130は、基本的には、与えられた位置決め指令に従って前記姿勢制御用駆動源31に制御指令を出し、姿勢制御用駆動源31により先端側のリンクハブ33の姿勢を変更させることで、エンドエフェクタ120の作用点Pの位置決めを行う。姿勢制御手段130への前記位置決め指令を与える手段は、例えばこの姿勢制御手段130や上位制御手段(図示せず)に記憶された動作プログラム、あるいはティーチングコンソール131等である。
エンドエフェクタ120を位置決めしたときに、リンク作動装置29の持つ各部の遊び等によって位置決め精度が出ていないことがあるが、これを次のように画像処理を用いて補正する。
画像処理装置110は、撮像装置100の撮像した画像を処理し、定められた規則により、前記エンドエフェクタ120の前記作用点Pを位置させる目標位置Sを検出し、前記目標位置Sと前記画像から定まる前記作用点Pとのずれを求める。前記「定められた規則」は、例えば、得られた画像上の前記作業対象物Wにおける所定の平面の中心、あるいは所定の角部や所定の特徴点を目標位置Sとする特徴抽出等の規則とされ、これにより画像から目標位置Sを検出することができる。
前記姿勢制御手段130は、前記位置決め制御指令に従って前記姿勢制御用駆動源31が動作を完了したときに、前記画像処理によって検出された前記目標位置Sと前記作用点Pとのずれを解消するように前記先端側リンクハブ33の位置決め補正を前記姿勢制御用駆動源31に行わせる。なお、前記「画像から定まる前記作用点P」は、例えば画像の中心等に設定することができる。
According to the link-operated working device having this configuration, the attitude control means 130 basically issues a control command to the attitude control drive source 31 according to a given positioning command, and the tip of the attitude control drive source 31. By changing the posture of the link hub 33 on the side, the action point P of the end effector 120 is positioned. The means for giving the positioning command to the attitude control means 130 is, for example, the attitude control means 130, an operation program stored in the upper control means (not shown), a teaching console 131, or the like.
When the end effector 120 is positioned, the positioning accuracy may not be obtained due to play or the like of each part of the link actuating device 29, but this is corrected by using image processing as follows.
The image processing device 110 processes the image captured by the image pickup device 100, detects a target position S for locating the action point P of the end effector 120 according to a predetermined rule, and uses the target position S and the image to detect the target position S. The deviation from the determined point of action P is obtained. The "defined rule" is, for example, a rule for feature extraction in which a predetermined plane center, a predetermined corner portion, or a predetermined feature point in the work object W on the obtained image is set as a target position S. As a result, the target position S can be detected from the image.
The attitude control means 130 eliminates the deviation between the target position S and the action point P detected by the image processing when the attitude control drive source 31 completes its operation in accordance with the positioning control command. Is made to perform the positioning correction of the tip side link hub 33 on the attitude control drive source 31. The "point of action P determined from the image" can be set, for example, at the center of the image.

目標位置Sの検出に画像処理を用いる場合、画像を撮影するための撮像装置100は、その光軸OAがリンク作動装置の先端側のリンクハブ33の中心軸に一致するように配置される方がよい。先端側のリンクハブ33の中心軸と撮像装置100の光軸OAとの距離をあらかじめ求めておき、この距離を考慮して目標位置Sを求める方法も考えられるが、熱的影響などで撮像装置100の取付位置が時間的に変化する可能性もある。このような場合、定期的に距離を補正する手順が必要となり効率的ではない。このため、先端側のリンクハブ33の中心軸と撮像装置100の光軸OAとの距離を最小にして、できれば一致させておくことが望ましい。このため、この発明は、先端側のリンクハブ33の中心軸と撮像装置100の光軸OAとを一致させたリンク作動式作業装置としている。 When image processing is used to detect the target position S, the image pickup device 100 for taking an image is arranged so that its optical axis OA coincides with the central axis of the link hub 33 on the tip side of the link actuating device. Is good. A method of obtaining the distance between the central axis of the link hub 33 on the tip side and the optical axis OA of the image pickup device 100 in advance and obtaining the target position S in consideration of this distance is also conceivable. The mounting position of 100 may change over time. In such a case, it is not efficient because a procedure for correcting the distance is required on a regular basis. Therefore, it is desirable to minimize the distance between the central axis of the link hub 33 on the distal end side and the optical axis OA of the image pickup apparatus 100, and to make them match if possible. Therefore, the present invention is a link-operated working device in which the central axis of the link hub 33 on the distal end side and the optical axis OA of the image pickup apparatus 100 are aligned with each other.

この発明は、このように、エンドエフェクタ120の作用点Pが、光軸OA上における視野内でかつ被写界深度内に位置するように撮像装置100を先端側のリンクハブ33に搭載し、エンドエフェクタ120から見た現在の目標位置Sを計測して目標位置Sとのずれを算出し、位置ずれが小さくなるようにエンドエフェクタ120を位置決めする制御方法を採用するため、目標位置Sが撮像装置100の視野に入っていれば、目標位置Sを実際に計測して目標位置Sとのずれを算出し、ずれが小さくなるようにエンドエフェクタ120を位置決めすることができ、高精度な位置決めを実現できる。 In the present invention, the image pickup device 100 is mounted on the link hub 33 on the tip side so that the point of action P of the end effector 120 is located in the field of view on the optical axis OA and within the depth of field. The target position S is imaged in order to adopt a control method in which the current target position S seen from the end effector 120 is measured, the deviation from the target position S is calculated, and the end effector 120 is positioned so that the displacement is small. If it is in the field of view of the device 100, the target position S can be actually measured, the deviation from the target position S can be calculated, and the end effector 120 can be positioned so that the deviation becomes small, so that high-precision positioning can be achieved. realizable.

ここで、作用点Pおよび目標位置Sにつき、具体的に説明する。
作用点Pは、エンドエフェクタ120の位置を示す点であり、エンドエフェクタ120の形態に合わせて定められる。例えば、エンドエフェクタ120が把持装置である場合、把持装置が作業対象物Wと接触する点の近傍に定められる。また、エンドエフェクタ120がディスペンサや、レーザ光のようなエネルギービーム、ジェット等を発する装置である場合、作用点Pは、吐出される液体や、エネルギービーム、ジェット等の移動線上の一点とされる。
目標位置Sは、エンドエフェクタ120の作用点Pを位置させる目標となる位置、詳しくは、エンドエフェクタ120が作用するために、位置決めの目標となる作業対象物W上または周囲空間に固定された点である。
エンドエフェクタ120が目標位置Sに正しく位置決めされたとき、目標位置Sと作用点Pは一致する。エンドエフェクタ120がディスペンサである場合、前記移動線が目標位置Sと重なったときに、作用点Pと目標位置Sとが一致する。
Here, the point of action P and the target position S will be specifically described.
The point of action P is a point indicating the position of the end effector 120, and is determined according to the form of the end effector 120. For example, when the end effector 120 is a gripping device, it is defined in the vicinity of a point where the gripping device comes into contact with the work object W. Further, when the end effector 120 is a dispenser or a device that emits an energy beam, a jet, or the like such as a laser beam, the action point P is a point on the moving line of the discharged liquid, the energy beam, the jet, or the like. ..
The target position S is a target position for locating the action point P of the end effector 120, specifically, a point fixed on the work object W or the surrounding space as a positioning target for the end effector 120 to act. Is.
When the end effector 120 is correctly positioned at the target position S, the target position S and the point of action P coincide with each other. When the end effector 120 is a dispenser, the point of action P and the target position S coincide with each other when the movement line overlaps the target position S.

この発明において、前記エンドエフェクタ120は、前記先端側のリンクハブ33の中心軸からオフセットした位置で前記先端側のリンクハブ33に固定されていてもよい。
エンドエフェクタ120が先端側のリンクハブ33の中心軸からオフセットした位置にあると、撮像装置100を先端側のリンクハブ33の中心軸上に設けた場合に、撮像装置100の光軸OAをエンドエフェクタ120が遮らない。
なお、前記先端側のリンクハブ33の中心軸は、前記先端側のリンクハブ33と前記先端側の端部リンク部材の各回転対偶の中心軸、および前記先端側の端部リンク部材と前記中央リンク部材の各回転対偶の中心軸がそれぞれ交差する点を前記先端側のリンクハブ33の球面リンク中心と称する場合に、この球面リンク中心を通り前記先端側のリンクハブ33と前記先端側の端部リンク部材の回転対偶の中心軸と直角に交わる直線のことである。
In the present invention, the end effector 120 may be fixed to the link hub 33 on the distal end side at a position offset from the central axis of the link hub 33 on the distal end side.
When the end effector 120 is at a position offset from the central axis of the link hub 33 on the distal end side, the optical axis OA of the imaging apparatus 100 ends when the imaging device 100 is provided on the central axis of the link hub 33 on the distal end side. The effector 120 does not block.
The central axis of the tip-side link hub 33 is the central axis of each rotation pair of the tip-side link hub 33 and the tip-side end link member, and the tip-side end link member and the center. When the point where the central axes of the rotation pairs of the link members intersect is referred to as the spherical link center of the link hub 33 on the distal end side, the link hub 33 on the distal end side and the end on the distal end side pass through the spherical link center. A straight line that intersects the central axis of the rotation pair of the link member at right angles.

この発明において、前記撮像装置100の光軸OAが前記先端側のリンクハブ33の中心軸と一致していてもよい。
この場合、現在の目標位置Sと作用点Pとのずれ量を計算しやすいので、エンドエフェクタ120の位置決め制御が容易である。
なお、撮像装置100の光軸OAと先端側のリンクハブ33の中心軸とが一致していなくても、先端側のリンクハブ33の中心軸と撮像装置100の光軸OAとの距離を予め求めておけば、この距離を考慮して目標位置Sを求めることで、エンドエフェクタ120の位置決め制御は可能である。しかし、その場合、熱的影響等で撮像装置100の取付け位置が時間的に変化する可能性があるため、定期的に前記距離を補正することが必要となる。このため、先端側のリンクハブ33の中心軸と撮像装置100の光軸OAとの距離を最小にしておくことが望ましく、先端側のリンクハブ33の中心軸と撮像装置100の光軸OAとを一致させておくことがより望ましい。
In the present invention, the optical axis OA of the image pickup apparatus 100 may coincide with the central axis of the link hub 33 on the distal end side.
In this case, since it is easy to calculate the amount of deviation between the current target position S and the point of action P, the positioning control of the end effector 120 is easy.
Even if the optical axis OA of the image pickup apparatus 100 and the central axis of the link hub 33 on the distal end side do not match, the distance between the central axis of the link hub 33 on the distal end side and the optical axis OA of the image pickup apparatus 100 is set in advance. If it is found, the positioning control of the end effector 120 is possible by finding the target position S in consideration of this distance. However, in that case, since the mounting position of the image pickup apparatus 100 may change with time due to thermal influence or the like, it is necessary to periodically correct the distance. Therefore, it is desirable to minimize the distance between the central axis of the link hub 33 on the distal end side and the optical axis OA of the image pickup device 100, and the central axis of the link hub 33 on the distal end side and the optical axis OA of the image pickup device 100. It is more desirable to match.

この発明において、前記基端側のリンクハブ32は姿勢制御用駆動源収納部材90に固定され、この姿勢制御用駆動源収納部材90の内部に前記姿勢制御用駆動源31が収納されていてもよい。
姿勢制御用駆動源収納部材90の内部に姿勢制御用駆動源31が収納されていると、リンク作動式作業装置の突出部分が減り、コンパクトな構成を実現できる。また、装置全体の安全性が向上するため、人と共存する作業現場で使用するのに適する。
In the present invention, the link hub 32 on the base end side is fixed to the attitude control drive source storage member 90, and even if the attitude control drive source 31 is housed inside the attitude control drive source storage member 90. good.
When the attitude control drive source 31 is housed inside the attitude control drive source storage member 90, the protruding portion of the link actuating work device is reduced, and a compact configuration can be realized. In addition, since the safety of the entire device is improved, it is suitable for use in a work site where humans coexist.

この発明において、前記撮像装置100は映像ケーブル101を介して前記画像処理装置110と接続され、前記映像ケーブル101は、前記中央リンク部材に固定され前記各リンク機構34の内側に位置するケーブル案内部材104に案内されると共に、前記基端側のリンクハブ32に設けられたコネクタ102に挿通されていてもよい。
この場合、映像ケーブル101が常に各リンク機構34の内側を通るように保持されるため、映像ケーブル101と他の部材、例えば中央リンク部材や端部リンク部材と干渉することを防止できる。
In the present invention, the image pickup device 100 is connected to the image processing device 110 via a video cable 101, and the video cable 101 is fixed to the central link member and is a cable guide member located inside each link mechanism 34. It may be guided to 104 and inserted into a connector 102 provided on the link hub 32 on the proximal end side.
In this case, since the video cable 101 is always held so as to pass through the inside of each link mechanism 34, it is possible to prevent the video cable 101 from interfering with other members such as the central link member and the end link member.

この発明において、前記リンク作動装置29を搭載して、このリンク作動装置29を位置決めする補助位置決め機構3を備えていてもよい。
上記補助位置決め機構3を備えると、エンドエフェクタ120の可動範囲が広がり、作業対象物Wの様々な部位に対して作業を行うことができる。この場合、補助位置決め機構3の構造上の原因による作用点Pと目標位置Sのずれが生じる可能性があるが、作用点Pが目標位置Sと一致するように姿勢制御用駆動源31を駆動することで、エンドエフェクタ120を精度良く位置決めすることが可能である。
In the present invention, the link actuating device 29 may be mounted and an auxiliary positioning mechanism 3 for positioning the link actuating device 29 may be provided.
When the auxiliary positioning mechanism 3 is provided, the movable range of the end effector 120 is widened, and work can be performed on various parts of the work object W. In this case, there is a possibility that the action point P and the target position S are displaced due to the structural cause of the auxiliary positioning mechanism 3, but the attitude control drive source 31 is driven so that the action point P coincides with the target position S. By doing so, it is possible to accurately position the end effector 120.

この発明において、前記作業対象物Wを前記エンドエフェクタ120に対して移動させる補助位置決め機構150を備えていてもよい。
上記補助位置決め機構150を備えると、作業対象物Wを移動させることで、エンドエフェクタ120により作業対象物Wの様々な部位に対して作業を行うことができる。この場合も、補助位置決め機構150の構造上の原因による作用点Pと目標位置Sのずれが生じる可能性があるが、作用点Pが目標位置Sと一致するように姿勢制御用駆動源31を駆動することで、エンドエフェクタ120を精度良く位置決めすることが可能である。
In the present invention, the auxiliary positioning mechanism 150 for moving the work object W with respect to the end effector 120 may be provided.
When the auxiliary positioning mechanism 150 is provided, by moving the work object W, the end effector 120 can perform work on various parts of the work object W. In this case as well, there is a possibility that the action point P and the target position S are displaced due to the structural cause of the auxiliary positioning mechanism 150, but the attitude control drive source 31 is set so that the action point P coincides with the target position S. By driving, the end effector 120 can be positioned with high accuracy.

この発明のリンク作動式作業装置は、基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが3組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、前記3組以上のリンク機構のうちの2組以上のリンク機構に設けられ、前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用駆動源が設けられたリンク作動装置と、前記先端側のリンクハブに搭載され、作業対象物に対して作業を行うエンドエフェクタと、前記作業対象物に対して前記エンドエフェクタが作業する作用点を光軸上の視野内でかつ被写界深度内に位置するように前記先端側のリンクハブに搭載され、前記作業対象物を撮影する撮像装置と、前記撮像装置が撮影した画像を処理し、前記エンドエフェクタの前記作用点を一致させるべき目標位置を検出し、前記目標位置と前記画像上の前記作用点の位置とのずれを求める画像処理装置と、与えられた位置決め指令に従って前記姿勢制御用駆動源に制御指令を出し、かつ前記姿勢制御用駆動源が動作を完了したときに、前記目標位置と前記作用点の位置が一致するように前記先端側リンクハブの位置補正を前記姿勢制御用駆動源に行わせる姿勢制御手段、とを備えるため、リンク作動装置の構造上の原因による位置決め精度不良を生じさせることなく、エンドエフェクタを精度良く位置決めすることができる。 In the link actuating working device of the present invention, the link hub on the distal end side is connected to the link hub on the proximal end side so as to be able to change its posture via three or more sets of link mechanisms, and each of the link mechanisms is connected to the basic element. At the end link member on the proximal end side and the distal end side, one end of which is rotatably connected to the link hub on the distal end side and the link hub on the distal end side, and the other end of the distal end link member on the proximal end side and the distal end side. It has a central link member whose ends are rotatably connected to each other, and is provided in two or more sets of link mechanisms among the three or more sets of link mechanisms, and the link on the tip side with respect to the link hub on the base end side. A link actuating device provided with a drive source for attitude control that arbitrarily changes the attitude of the hub, an end effector mounted on the link hub on the tip side to perform work on a work object, and the work object. On the other hand, an image pickup device that is mounted on the link hub on the tip side so that the point of action on which the end effector works is located in the field of view on the optical axis and within the depth of view, and images the work object. An image processing device that processes an image taken by the image pickup device, detects a target position at which the action point of the end effector should match, and obtains a deviation between the target position and the position of the action point on the image. When the control command is issued to the attitude control drive source according to the given positioning command and the operation of the attitude control drive source is completed, the tip is aligned with the target position and the position of the action point. Since the position control means for causing the position control drive source to correct the position of the side link hub is provided, the end effector is accurately positioned without causing a positioning accuracy defect due to a structural cause of the link actuating device. be able to.

この発明の第1の実施形態にかかるリンク作動式作業装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the link actuating type working apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同リンク作動式作業装置のリンク作動装置の一部を省略した正面図である。It is a front view which omitted a part of the link actuating apparatus of the link actuating type working apparatus. 同リンク作動装置のパラレルリンク機構の一状態の正面図である。It is a front view of one state of the parallel link mechanism of the link actuating device. 同パラレルリンク機構の異なる状態の正面図である。It is a front view of the different state of the parallel link mechanism. 図2のV−V断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line VV of FIG. 同パラレルリンク機構の1つのリンク機構を直線で表現した図である。It is a figure which represented one link mechanism of the parallel link mechanism by a straight line. 同パラレルリンク機構に撮像装置およびエンドエフェクタを搭載した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the image pickup apparatus and the end effector are mounted on the parallel link mechanism. 図1のVIII−VIII断面図である。It is sectional drawing of VIII-VIII of FIG. (A)は撮像装置およびエンドエフェクタとその周辺の正面図、(B)はその左側面図である。(A) is a front view of the image pickup device and the end effector and its surroundings, and (B) is a left side view thereof. 同撮像装置で撮影した画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image taken by the image pickup apparatus. 同撮像装置で撮影した画像の異なる例を示す図である。It is a figure which shows a different example of the image taken by the same image pickup apparatus. (A)は撮像装置および他のエンドエフェクタとその周辺の正面図、(B)はその左側面図である。(A) is a front view of the image pickup device and other end effectors and their surroundings, and (B) is a left side view thereof. 図12(B)とは異なる状態を示す撮像装置およびエンドエフェクタとその周辺の左側面図である。FIG. 12 is a left side view of an image pickup apparatus and an end effector and their surroundings showing a state different from that of FIG. 12B. この発明の第2の実施形態にかかるリンク作動式作業装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the link actuating type working apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態にかかるリンク作動式作業装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the link actuating type working apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

この発明の実施形態を図面と共に説明する。
[第1の実施形態]
図1〜図9はこの発明の第1の実施形態を示す。
図1に示すように、このリンク作動式作業装置は、作業対象物Wに対してエンドエフェクタ120で作業を行う装置であり、エンドエフェクタ120を位置決めするリンク作動装置29を備える。リンク作動装置29には、エンドエフェクタ120の他に、撮像装置100が搭載される。また、リンク作動装置29を含む機構部とは別に、画像処理装置110、姿勢制御手段130等を備える。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
1 to 9 show a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, this link-actuated work device is a device that performs work on the work object W with the end effector 120, and includes a link-actuated device 29 for positioning the end effector 120. In addition to the end effector 120, the link actuating device 29 is equipped with an image pickup device 100. Further, apart from the mechanism unit including the link operating device 29, an image processing device 110, an attitude control means 130, and the like are provided.

<リンク作動装置>
まず、リンク作動装置29について説明する。
図2に示すように、リンク作動装置29は、パラレルリンク機構30と、このパラレルリンク機構30を作動させる姿勢制御用駆動源31とで構成される。図3および図4は、パラレルリンク機構30だけを取り出して示す図であり、互いに異なる状態を示している。これら図2〜図4に示すように、パラレルリンク機構30は、基端側のリンクハブ32に対し先端側のリンクハブ33を3組のリンク機構34を介して姿勢変更可能に連結してなる。なお、図2では、1組のリンク機構34のみが示されている。リンク機構34の数は、4組以上であってもよい。
<Link actuator>
First, the link actuating device 29 will be described.
As shown in FIG. 2, the link operating device 29 includes a parallel link mechanism 30 and an attitude control drive source 31 that operates the parallel link mechanism 30. 3 and 4 are views showing only the parallel link mechanism 30 taken out, and show different states from each other. As shown in FIGS. 2 to 4, the parallel link mechanism 30 is formed by connecting the link hub 33 on the distal end side to the link hub 32 on the proximal end side in a posture-changeable manner via three sets of link mechanisms 34. .. Note that FIG. 2 shows only one set of link mechanisms 34. The number of link mechanisms 34 may be 4 or more.

各リンク機構34は、基端側の端部リンク部材35、先端側の端部リンク部材36、および中央リンク部材37で構成され、4つの回転対偶からなる4節連鎖のリンク機構をなす。基端側および先端側の端部リンク部材35,36はL字状をなし、一端がそれぞれ基端側のリンクハブ32および先端側のリンクハブ33に回転自在に連結されている。中央リンク部材37は、両端に基端側および先端側の端部リンク部材35,36の他端がそれぞれ回転自在に連結されている。 Each link mechanism 34 is composed of an end link member 35 on the proximal end side, an end link member 36 on the distal end side, and a central link member 37, and forms a four-node chain link mechanism composed of four rotating pairs. The end link members 35 and 36 on the proximal end side and the distal end side are L-shaped, and one end thereof is rotatably connected to the link hub 32 on the proximal end side and the link hub 33 on the distal end side, respectively. In the central link member 37, the other ends of the end link members 35 and 36 on the proximal end side and the distal end side are rotatably connected to both ends.

パラレルリンク機構30は、2つの球面リンク機構を組み合わせた構造であって、リンクハブ32,33と端部リンク部材35,36の各回転対偶、および端部リンク部材35,36と中央リンク部材37の各回転対偶の中心軸が、基端側と先端側においてそれぞれの球面リンク中心PA,PB(図2)で交差している。また、基端側と先端側において、リンクハブ32,33と端部リンク部材35,36の各回転対偶とそれぞれの球面リンク中心PA,PBからの距離も同じであり、端部リンク部材35,36と中央リンク部材37の各回転対偶とそれぞれの球面リンク中心PA,PBからの距離も同じである。端部リンク部材35,36と中央リンク部材37との各回転対偶の中心軸は、ある交差角γ(図2)を持っていてもよいし、平行であってもよい。 The parallel link mechanism 30 has a structure in which two spherical link mechanisms are combined, and is a structure in which the link hubs 32, 33 and the end link members 35, 36 are rotated pairs, and the end link members 35, 36 and the central link member 37. The central axes of each kinematic pair of rotation intersect at the spherical link centers PA and PB (FIG. 2) on the proximal end side and the distal end side, respectively. Further, on the proximal end side and the distal end side, the distances from the rotational pairs of the link hubs 32, 33 and the end link members 35, 36 and the spherical link centers PA, PB, respectively, are the same, and the end link members 35, The distances from each rotational pair of the 36 and the central link member 37 and the respective spherical link centers PA and PB are also the same. The central axis of each rotational pair of the end link members 35, 36 and the central link member 37 may have a certain crossing angle γ (FIG. 2) or may be parallel.

図5は図2のV−V断面図であって、同図に、基端側のリンクハブ32と基端側の端部リンク部材35の各回転対偶の中心軸O1と、中央リンク部材37と基端側の端部リンク部材35の各回転対偶の中心軸O2と、基端側の球面リンク中心PAとの関係が示されている。つまり、中心軸O1と中心軸O2とが交差する点が球面リンク中心PAである。先端側のリンクハブ33および先端側の端部リンク部材36の形状ならびに位置関係も図5と同様である(図示せず)。図の例では、リンクハブ32(33)と端部リンク部材35(36)との各回転対偶の中心軸O1と、端部リンク部材35(36)と中央リンク部材37との各回転対偶の中心軸O2とが成す角度αが90°とされているが、前記角度αは90°以外であってもよい。 FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 2, in which the central axis O1 of each rotational pair of the link hub 32 on the proximal end side and the end link member 35 on the proximal end side and the central link member 37 are shown. The relationship between the central axis O2 of each rotational pair of the end link member 35 on the proximal end side and the spherical link center PA on the proximal end side is shown. That is, the point where the central axis O1 and the central axis O2 intersect is the spherical link center PA. The shapes and positional relationships of the link hub 33 on the distal end side and the end link member 36 on the distal end side are the same as in FIG. 5 (not shown). In the example of the figure, the central axis O1 of each rotation pair of the link hub 32 (33) and the end link member 35 (36), and each rotation pair of the end link member 35 (36) and the center link member 37. The angle α formed by the central axis O2 is 90 °, but the angle α may be other than 90 °.

3組のリンク機構34は、幾何学的に同一形状をなす。幾何学的に同一形状とは、図6に示すように、各リンク部材35,36,37を直線で表現した幾何学モデル、すなわち各回転対偶と、これら回転対偶間を結ぶ直線とで表現したモデルが、中央リンク部材37の中央部に対する基端側部分と先端側部分が対称を成す形状であることを言う。図6は、一組のリンク機構34を直線で表現した図である。この実施形態のパラレルリンク機構30は回転対称タイプで、基端側のリンクハブ32および基端側の端部リンク部材35と、先端側のリンクハブ33および先端側の端部リンク部材36との位置関係が、中央リンク部材37の中心線Cに対して回転対称となる位置構成になっている。各中央リンク部材37の中央部は、共通の軌道円上に位置している。 The three sets of link mechanisms 34 have the same geometrical shape. As shown in FIG. 6, the geometrically identical shape is represented by a geometric model in which each link member 35, 36, 37 is represented by a straight line, that is, each rotation pair even and a straight line connecting these rotation pairs. It is said that the model has a shape in which the proximal end side portion and the distal end side portion are symmetrical with respect to the central portion of the central link member 37. FIG. 6 is a diagram showing a set of link mechanisms 34 as a straight line. The parallel link mechanism 30 of this embodiment is a rotationally symmetric type, and includes a link hub 32 on the proximal end side and an end link member 35 on the proximal end side, and a link hub 33 on the distal end side and an end link member 36 on the distal end side. The positional relationship is such that the central link member 37 is rotationally symmetric with respect to the center line C. The central portion of each central link member 37 is located on a common orbital circle.

基端側のリンクハブ32と先端側のリンクハブ33と3組のリンク機構34とで、基端側のリンクハブ32に対し先端側のリンクハブ33が直交2軸周りに回転自在な2自由度機構が構成される。言い換えると、基端側のリンクハブ32に対して先端側のリンクハブ33を、回転が2自由度で姿勢変更自在な機構である。この2自由度機構は、コンパクトでありながら、基端側のリンクハブ32に対する先端側のリンクハブ33の可動範囲を広くとれる。 With the link hub 32 on the proximal end side, the link hub 33 on the distal end side, and the three sets of link mechanisms 34, the link hub 33 on the distal end side is rotatable about two orthogonal axes with respect to the link hub 32 on the proximal end side. The degree mechanism is configured. In other words, the link hub 33 on the tip side with respect to the link hub 32 on the base end side is a mechanism capable of changing the posture with two degrees of freedom in rotation. Although this two-degree-of-freedom mechanism is compact, the movable range of the link hub 33 on the distal end side with respect to the link hub 32 on the proximal end side can be widened.

例えば、球面リンク中心PA,PBを通り、リンクハブ32,33と端部リンク部材35,36の各回転対偶の中心軸O1(図5)と直角に交わる直線をリンクハブ32,33の中心軸QA,QBとした場合、基端側のリンクハブ32の中心軸QAと先端側のリンクハブ33の中心軸QBとの折れ角θ(図6)の最大値を約±90°とすることができる。また、基端側のリンクハブ32に対する先端側のリンクハブ33の旋回角φ(図6)を0°〜360°の範囲に設定できる。折れ角θは、基端側のリンクハブ32の中心軸QAと先端側のリンクハブ33の中心軸QBとが成す角度であり、旋回角φは、基端側のリンクハブ32の中心軸QAに垂直な平面に先端側のリンクハブ33の中心軸QBを投影した直線が前記平面と中心軸QAの交点を通る基準直線とが成す角度である。 For example, a straight line passing through the spherical link centers PA and PB and intersecting the central axis O1 (FIG. 5) of each rotational pair of the link hubs 32 and 33 and the end link members 35 and 36 at right angles is the central axis of the link hubs 32 and 33. In the case of QA and QB, the maximum value of the bending angle θ (FIG. 6) between the central axis QA of the link hub 32 on the proximal end side and the central axis QB of the link hub 33 on the distal end side can be set to about ± 90 °. can. Further, the turning angle φ (FIG. 6) of the link hub 33 on the distal end side with respect to the link hub 32 on the proximal end side can be set in the range of 0 ° to 360 °. The bending angle θ is the angle formed by the central axis QA of the link hub 32 on the proximal end side and the central axis QB of the link hub 33 on the distal end side, and the turning angle φ is the central axis QA of the link hub 32 on the proximal end side. The straight line obtained by projecting the central axis QB of the link hub 33 on the distal end side onto a plane perpendicular to is the angle formed by the reference straight line passing through the intersection of the plane and the central axis QA.

基端側のリンクハブ32に対する先端側のリンクハブ33の姿勢変更は、基端側のリンクハブ32の中心軸QAと先端側のリンクハブ33の中心軸QBとの交点Oを回転中心として行われる。図3は、基端側のリンクハブ32の中心軸QAと先端側のリンクハブ33の中心軸QBが同一線上にある状態を示し、図4は、基端側のリンクハブ32の中心軸QAに対して先端側のリンクハブ33の中心軸QBが或る作動角をとった状態を示す。姿勢が変化しても、基端側と先端側の球面リンク中心PA,PB間の距離L(図6)は変化しない。 The posture of the link hub 33 on the distal end side is changed with respect to the link hub 32 on the proximal end side with the intersection O of the central axis QA of the link hub 32 on the proximal end side and the central axis QB of the link hub 33 on the distal end side as the center of rotation. Will be. FIG. 3 shows a state in which the central axis QA of the link hub 32 on the proximal end side and the central axis QB of the link hub 33 on the distal end side are on the same line, and FIG. 4 shows the central axis QA of the link hub 32 on the proximal end side. A state in which the central axis QB of the link hub 33 on the distal end side has a certain operating angle is shown. Even if the posture changes, the distance L (FIG. 6) between the spherical link centers PA and PB on the proximal end side and the distal end side does not change.

各リンク機構34が次の各条件を満たす場合、幾何学的対称性から基端側のリンクハブ32および基端側の端部リンク部材35と、先端側のリンクハブ33および先端側の端部リンク部材36とは同じに動く。よって、パラレルリンク機構30は、基端側から先端側へ回転伝達を行う場合、基端側と先端側は同じ回転角になって等速で回転する等速自在継手として機能する。
条件1:各リンク機構34におけるリンクハブ32,33と端部リンク部材35,36との回転対偶の中心軸O1の角度および長さが互いに等しい。
条件2:リンクハブ32,33と端部リンク部材35,36との回転対偶の中心軸O1および端部リンク部材35,36と中央リンク部材37との回転対偶の中心軸O2が、基端側および先端側において球面リンク中心PA,PBで交差する。
条件3:基端側の端部リンク部材35と先端側の端部リンク部材36の幾何学的形状が等しい。
条件4:中央リンク部材37における基端側部分と先端側部分の幾何学的形状が等しい。
条件5:中央リンク部材37の対称面に対して、中央リンク部材37と端部リンク部材35,36との角度位置関係が基端側と先端側とで同じである。
When each of the link mechanisms 34 satisfies the following conditions, the link hub 32 on the proximal end side and the end link member 35 on the proximal end side, the link hub 33 on the distal end side, and the end portion on the distal end side are met due to geometric symmetry. It moves in the same way as the link member 36. Therefore, when the rotation is transmitted from the proximal end side to the distal end side, the parallel link mechanism 30 functions as a constant velocity universal joint in which the proximal end side and the distal end side have the same rotation angle and rotate at a constant speed.
Condition 1: The angles and lengths of the central axes O1 of the rotational pair of the link hubs 32 and 33 and the end link members 35 and 36 in each link mechanism 34 are equal to each other.
Condition 2: The central axis O1 of the rotational pair of the link hubs 32, 33 and the end link members 35, 36 and the central axis O2 of the rotational pair of the end link members 35, 36 and the central link member 37 are on the proximal end side. And on the tip side, they intersect at the spherical link centers PA and PB.
Condition 3: The geometric shapes of the end link member 35 on the proximal end side and the end link member 36 on the distal end side are the same.
Condition 4: The geometric shapes of the proximal end side portion and the distal end side portion of the central link member 37 are the same.
Condition 5: The angular positional relationship between the central link member 37 and the end link members 35 and 36 with respect to the symmetrical plane of the central link member 37 is the same on the proximal end side and the distal end side.

図2〜図4に示すように、基端側のリンクハブ32は、基端部材40と、この基端部材40と一体に設けられた3個の回転軸連結部材41とで構成される。基端部材40は中央部に円形の貫通孔40aを有し、この貫通孔40aの周囲に3個の回転軸連結部材41が円周方向に等間隔で配置されている。貫通孔40aの中心は、基端側のリンクハブ32の中心軸QA上に位置する。各回転軸連結部材41には、軸心が基端側のリンクハブ32の中心軸QAと交差する回転軸42(図3、図4)が回転自在に連結されている。この回転軸42に、基端側の端部リンク部材35の一端が連結される。 As shown in FIGS. 2 to 4, the link hub 32 on the proximal end side is composed of a proximal end member 40 and three rotating shaft connecting members 41 integrally provided with the proximal end member 40. The base end member 40 has a circular through hole 40a in the central portion, and three rotating shaft connecting members 41 are arranged around the through hole 40a at equal intervals in the circumferential direction. The center of the through hole 40a is located on the central axis QA of the link hub 32 on the proximal end side. A rotating shaft 42 (FIGS. 3 and 4) whose axis intersects the central axis QA of the link hub 32 on the proximal end side is rotatably connected to each rotating shaft connecting member 41. One end of the end link member 35 on the base end side is connected to the rotating shaft 42.

図5に示すように、前記回転軸42は、2個の軸受43を介して回転軸連結部材41に回転自在に支持されている。軸受43は、例えば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受である。これらの軸受43は、回転軸連結部材41に設けられた内径孔44に嵌合状態で設置され、圧入、接着、加締め等の方法で固定してある。他の回転対偶部に設けられる軸受の種類および設置方法も同様である。 As shown in FIG. 5, the rotary shaft 42 is rotatably supported by the rotary shaft connecting member 41 via two bearings 43. The bearing 43 is a ball bearing such as a deep groove ball bearing or an angular contact ball bearing. These bearings 43 are installed in a fitted state in the inner diameter holes 44 provided in the rotary shaft connecting member 41, and are fixed by press-fitting, bonding, crimping, or the like. The same applies to the types and installation methods of bearings provided in other rotary pair parts.

回転軸42には、この回転軸42と一体に回転するように、基端側の端部リンク部材35の一端と、後記軸直交型減速機77の一構成要素である扇形のかさ歯車45とが結合されている。詳しくは、基端側の端部リンク部材35の一端に切欠き部46が形成されており、この切欠き部46の両側部分である内外の回転軸支持部47,48間に回転軸連結部材41が配置される。かさ歯車45は、内側の回転軸支持部47の内側面に当接して配置される。そして、回転軸42を内側から、かさ歯車45に形成された貫通孔、内側の回転軸支持部47に形成された貫通孔、軸受43の内輪、外側の回転軸支持部48に形成された貫通孔の順に挿通し、回転軸42の頭部42aと回転軸42のねじ部42bに螺着したナット50とで、かさ歯車45、内外の回転軸支持部47,48、および軸受43の内輪をそれぞれ挟み込んでこれらを互いに結合する。内外の回転軸支持部47,48と軸受43との間にスペーサ51,52が介在させてあり、ナット50の螺着時に軸受43に予圧を付与する構成である。 The rotary shaft 42 includes one end of the end link member 35 on the base end side and a fan-shaped bevel gear 45 which is a component of the axis orthogonal type reducer 77 described later so as to rotate integrally with the rotary shaft 42. Are combined. Specifically, a notch 46 is formed at one end of the end link member 35 on the base end side, and a rotary shaft connecting member is formed between the inner and outer rotary shaft support portions 47 and 48 which are both side portions of the cutout portion 46. 41 is arranged. The bevel gear 45 is arranged in contact with the inner side surface of the inner rotating shaft support portion 47. Then, from the inside of the rotary shaft 42, a through hole formed in the bevel gear 45, a through hole formed in the inner rotary shaft support portion 47, an inner ring of the bearing 43, and a penetration formed in the outer rotary shaft support portion 48. The bevel gear 45, the inner and outer rotary shaft support portions 47 and 48, and the inner ring of the bearing 43 are formed by inserting the holes in this order and using the nut 50 screwed to the head portion 42a of the rotary shaft 42 and the threaded portion 42b of the rotary shaft 42. Each is sandwiched and these are connected to each other. Spacers 51 and 52 are interposed between the inner and outer rotating shaft support portions 47 and 48 and the bearing 43, and a preload is applied to the bearing 43 when the nut 50 is screwed.

基端側の端部リンク部材35の他端には、回転軸55が結合される。回転軸55は、2個の軸受53を介して中央リンク部材37の一端に回転自在に連結されている。詳しくは、基端側の端部リンク部材35の他端に切欠き部56が形成されており、この切欠き部56の両側部分である内外の回転軸支持部57,58間に中央リンク部材37の一端が配置される。そして、回転軸55を外側から、外側の回転軸支持部58に形成された貫通孔、軸受53の内輪、内側の回転軸支持部57に形成された貫通孔の順に挿通し、回転軸55の頭部55aと回転軸55のねじ部55bに螺着したナット60とで、内外の回転軸支持部57,58、および軸受53の内輪をそれぞれ挟み込んでこれらを互いに結合する。内外の回転軸支持部57,58と軸受53との間にスペーサ61,62が介在させてあり、ナット60の螺着時に軸受53に予圧を付与する構成である。 A rotation shaft 55 is coupled to the other end of the end link member 35 on the base end side. The rotary shaft 55 is rotatably connected to one end of the central link member 37 via two bearings 53. Specifically, a notch 56 is formed at the other end of the end link member 35 on the base end side, and a central link member is formed between the inner and outer rotating shaft support portions 57 and 58 which are both side portions of the notch 56. One end of 37 is arranged. Then, the rotary shaft 55 is inserted from the outside in the order of the through hole formed in the outer rotary shaft support portion 58, the inner ring of the bearing 53, and the through hole formed in the inner rotary shaft support portion 57, and the rotary shaft 55 is inserted. The head portion 55a and the nut 60 screwed to the threaded portion 55b of the rotating shaft 55 sandwich the inner and outer rotating shaft support portions 57 and 58 and the inner ring of the bearing 53, respectively, and connect them to each other. Spacers 61 and 62 are interposed between the inner and outer rotating shaft support portions 57 and 58 and the bearing 53, and a preload is applied to the bearing 53 when the nut 60 is screwed.

図3、図4に示すように、先端側のリンクハブ33は、先端部材70と、この先端部材70の内面に円周方向等配で設けられた3個の回転軸連結部材71とで構成される。先端部材70は中央部に長方形の貫通孔70a(図4)を有する。各回転軸連結部材71が配置される円周の中心は、先端側のリンクハブ33の中心軸QB上に位置する。各回転軸連結部材71には、軸心が先端側のリンクハブ33の中心軸QBと交差する回転軸73が回転自在に連結されている。この先端側のリンクハブ33の回転軸73に、先端側の端部リンク部材36の一端が連結される。先端側の端部リンク部材36の他端には、中央リンク部材37の他端に回転自在に連結された回転軸75が連結される。先端側のリンクハブ33の回転軸73および中央リンク部材37の回転軸75は、それぞれ前記回転軸42,55と同様に、2個の軸受(図示せず)を介して回転軸連結部材71および中央リンク部材37の他端にそれぞれ回転自在に連結されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the link hub 33 on the tip side is composed of a tip member 70 and three rotating shaft connecting members 71 provided on the inner surface of the tip member 70 in a circumferentially equal arrangement. Will be done. The tip member 70 has a rectangular through hole 70a (FIG. 4) in the center. The center of the circumference on which each rotating shaft connecting member 71 is arranged is located on the central shaft QB of the link hub 33 on the distal end side. A rotating shaft 73 whose axis intersects the central axis QB of the link hub 33 on the distal end side is rotatably connected to each rotating shaft connecting member 71. One end of the end link member 36 on the tip side is connected to the rotation shaft 73 of the link hub 33 on the tip side. A rotary shaft 75 rotatably connected to the other end of the central link member 37 is connected to the other end of the end link member 36 on the distal end side. The rotary shaft 73 of the link hub 33 on the distal end side and the rotary shaft 75 of the central link member 37 are the rotary shaft connecting member 71 and the rotary shaft 75 via two bearings (not shown), respectively, like the rotary shafts 42 and 55. They are rotatably connected to the other ends of the central link member 37.

図2に示すように、パラレルリンク機構30を作動させる姿勢制御用駆動源31は、前記基端部材40に設置されて、姿勢制御用駆動源収納部材90の内部に配置されている。姿勢制御用駆動源収納部材90は、基端と先端とにそれぞれ配置された基端エンド部材91と先端エンド部材92とを複数本のシャフト93で連結したシャフト連結型のアーム部である。先端エンド部材92は、前記基端部材40と同一部材である。図5に示すように、シャフト93の本数は姿勢制御用駆動源31と同数(この実施形態では3)であり、隣合う姿勢制御用駆動源31の間にシャフト93が1つずつ配置されている。姿勢制御用駆動源31およびシャフト93は、共に円周方向に等配に配置されている。 As shown in FIG. 2, the attitude control drive source 31 for operating the parallel link mechanism 30 is installed in the base end member 40 and is arranged inside the attitude control drive source storage member 90. The attitude control drive source accommodating member 90 is a shaft connection type arm portion in which a proximal end member 91 and a distal end member 92 arranged at the proximal end and the distal end are connected by a plurality of shafts 93. The tip end member 92 is the same member as the base end member 40. As shown in FIG. 5, the number of shafts 93 is the same as that of the attitude control drive source 31 (3 in this embodiment), and one shaft 93 is arranged between adjacent attitude control drive sources 31. There is. The attitude control drive source 31 and the shaft 93 are both arranged evenly in the circumferential direction.

姿勢制御用駆動源31の出力軸31aは、基端側のリンクハブ32の中心軸QAと平行である。姿勢制御用駆動源31の数は、リンク機構34と同数の3個である。姿勢制御用駆動源31はロータリアクチュエータからなり、その出力軸31aに取り付けられたかさ歯車76と基端側のリンクハブ32の前記回転軸42に取り付けられた前記扇形のかさ歯車45とが噛み合っている。これら一対のかさ歯車76,45からなる歯車機構は、入力側軸と出力側軸とが互いに直交した軸直交型減速機77を構成する。図5に示すように、姿勢制御用駆動源31および軸直交型減速機77は、基端側のリンクハブ32と基端側の端部リンク部材35との回転対偶部よりも内径側に配置されている。 The output shaft 31a of the attitude control drive source 31 is parallel to the central axis QA of the link hub 32 on the proximal end side. The number of attitude control drive sources 31 is three, which is the same as that of the link mechanism 34. The attitude control drive source 31 is composed of a rotary actuator, and the bevel gear 76 attached to the output shaft 31a and the fan-shaped bevel gear 45 attached to the rotating shaft 42 of the link hub 32 on the proximal end side are meshed with each other. There is. The gear mechanism including the pair of bevel gears 76 and 45 constitutes an axis orthogonal type speed reducer 77 in which the input side shaft and the output side shaft are orthogonal to each other. As shown in FIG. 5, the attitude control drive source 31 and the axis orthogonal type speed reducer 77 are arranged on the inner diameter side of the rotational kinematic pair portion of the link hub 32 on the proximal end side and the end link member 35 on the proximal end side. Has been done.

なお、この例では、リンク機構34と同数の姿勢制御用駆動源31が設けられているが、3組のリンク機構34のうち少なくとも2組に姿勢制御用駆動源31が設けられていれば、基端側のリンクハブ32に対する先端側のリンクハブ33の姿勢を確定することができる。 In this example, the same number of attitude control drive sources 31 as the link mechanism 34 are provided, but if at least two of the three sets of link mechanisms 34 are provided with the attitude control drive sources 31 The posture of the link hub 33 on the tip side with respect to the link hub 32 on the base end side can be determined.

また、この実施形態では、姿勢制御用駆動源31の出力軸31aを基端側のリンクハブ32の中心軸QAと平行に配置し、軸垂直型減速機77と組み合わせたことで、姿勢制御用駆動源31が設けられている部分の半径方向の寸法が小さくなっている。出力軸31aの方向および姿勢制御用駆動源31の配置は、リンク作動式作業装置の使用条件により最適のものを選択することができる。 Further, in this embodiment, the output shaft 31a of the attitude control drive source 31 is arranged in parallel with the central axis QA of the link hub 32 on the proximal end side, and is combined with the vertical axis speed reducer 77 for attitude control. The radial dimension of the portion where the drive source 31 is provided is small. The optimum arrangement of the direction and attitude control drive source 31 of the output shaft 31a can be selected according to the usage conditions of the link-operated working device.

リンク作動装置29は、各姿勢制御用駆動源31を回転駆動することで、パラレルリンク機構30を作動させる。詳しくは、姿勢制御用駆動源31を回転駆動すると、その回転が一対のかさ歯車76,45からなる軸直交型減速機77を介して回転軸42に伝達されて、基端側のリンクハブ32に対する基端側の端部リンク部材35の角度が変更する。それにより、基端側のリンクハブ32に対する先端側のリンクハブ33の位置および姿勢が決まる。ここでは、軸直交型減速機77が一対のかさ歯車76,45からなるが、その他に、ウォームギヤとピニオンギヤを用いた機構、ハイポイドギヤ(商標名)を用いた機構等であってもよい。 The link operating device 29 operates the parallel link mechanism 30 by rotationally driving each attitude control drive source 31. Specifically, when the attitude control drive source 31 is rotationally driven, the rotation is transmitted to the rotary shaft 42 via an axis orthogonal speed reducer 77 composed of a pair of bevel gears 76 and 45, and the link hub 32 on the proximal end side is transmitted. The angle of the end link member 35 on the base end side with respect to the base end side is changed. As a result, the position and orientation of the link hub 33 on the distal end side with respect to the link hub 32 on the proximal end side are determined. Here, the axis orthogonal type speed reducer 77 is composed of a pair of bevel gears 76 and 45, but in addition, a mechanism using a worm gear and a pinion gear, a mechanism using a hypoid gear (trade name), or the like may be used.

<撮像装置、エンドエフェクタのリンク作動装置への取り付け>
撮像装置100およびエンドエフェクタ120は、例えば図7のようにリンク作動装置29(図2)の先端側のリンクハブ33に取り付けられる。
<Attachment of imaging device and end effector to link operating device>
The image pickup device 100 and the end effector 120 are attached to the link hub 33 on the distal end side of the link actuating device 29 (FIG. 2), for example, as shown in FIG.

すなわち、撮像装置100は、光軸OAが先端側のリンクハブ33の中心軸QBと一致するように、先端側のリンクハブ33の先端部材70に取り付けられる。具体的には、撮像装置100は、先端部材70の貫通孔70aに挿通した状態で、図9に示すようにフランジ部100aで先端部材70の基端側を向く面に取り付けられる。撮像装置100は、例えばデジタルカメラである。 That is, the image pickup apparatus 100 is attached to the tip member 70 of the link hub 33 on the tip side so that the optical axis OA coincides with the central axis QB of the link hub 33 on the tip side. Specifically, the image pickup apparatus 100 is attached to the surface of the flange portion 100a facing the base end side of the tip member 70 in a state of being inserted into the through hole 70a of the tip member 70. The image pickup apparatus 100 is, for example, a digital camera.

エンドエフェクタ120は、撮像装置100の光軸OAを遮らないように、先端側のリンクハブ33の中心軸QBから径方向にオフセットした位置で先端部材70に取り付けられる。その場合、エンドエフェクタ120の作用点Pが、撮像装置100の光軸OA上に位置し、かつ撮像装置100の被写界深度内に位置するようにしてある。
前記作用点Pとは、エンドエフェクタ120の位置の基準となる点であり、エンドエフェクタ120の形態に合わせて定められる。例えば、エンドエフェクタ120が把持装置である場合、作業対象物Wを把持する点の近傍に定められる。
The end effector 120 is attached to the tip member 70 at a position offset in the radial direction from the central axis QB of the link hub 33 on the tip side so as not to block the optical axis OA of the image pickup device 100. In that case, the point of action P of the end effector 120 is located on the optical axis OA of the image pickup apparatus 100 and within the depth of field of the image pickup apparatus 100.
The point of action P is a point that serves as a reference for the position of the end effector 120, and is determined according to the form of the end effector 120. For example, when the end effector 120 is a gripping device, it is defined in the vicinity of the point where the work object W is gripped.

<撮像装置と画像処理装置の接続>
図1に示すように、画像処理装置110は、リンク作動装置29と離れた位置に設置されており、撮像装置100が撮影した画像を表示するモニタ111を備える。撮像装置100と画像処理装置110とは、映像ケーブル101を介して接続される。映像ケーブル101は、撮像装置100の画像信号を画像処理装置110に送る役割と、画像処理装置110を経由して撮像装置100に電力を送る役割とを有している。
<Connection between image pickup device and image processing device>
As shown in FIG. 1, the image processing device 110 is installed at a position distant from the link operating device 29, and includes a monitor 111 that displays an image taken by the image pickup device 100. The image pickup device 100 and the image processing device 110 are connected via a video cable 101. The video cable 101 has a role of sending the image signal of the image pickup device 100 to the image processing device 110 and a role of sending electric power to the image pickup device 100 via the image processing device 110.

映像ケーブル101は、第1の映像ケーブル101aと第2の映像ケーブル101bとからなる。第1の映像ケーブル101aと第2の映像ケーブル101bは、基端部材40の貫通孔40aの中心部に設けられたコネクタ102によって互いに接続されている。また、第1の映像ケーブル101aは、その中央部がケーブル案内部材104によって、各リンク機構34の内側を通るように案内される。 The video cable 101 includes a first video cable 101a and a second video cable 101b. The first video cable 101a and the second video cable 101b are connected to each other by a connector 102 provided in the center of the through hole 40a of the base end member 40. Further, the central portion of the first video cable 101a is guided by the cable guide member 104 so as to pass through the inside of each link mechanism 34.

ケーブル案内部材104は、図8に示すように、1つのリンク機構34の中央リンク部材37に固定された支持部104aと、この支持部104aの先端に一体に設けられたC字状の案内部104bとでなる。案内部104bの切れ目104baは第1の映像ケーブル101aが通らない寸法であり、中央に第1の映像ケーブル101aを通す開口104cが形成されている。この開口104cの中心は、中央リンク部材37の軌道円105の中心106と合致する位置とされる。このように、第1の映像ケーブル101aをケーブル案内部材104によって案内することにより、第1の映像ケーブル101aが常に各リンク機構34の内側を通るように保持され、他の部材、例えば中央リンク部材37や端部リンク部材35,36と干渉することを防止できる。 As shown in FIG. 8, the cable guide member 104 has a support portion 104a fixed to the central link member 37 of one link mechanism 34 and a C-shaped guide portion integrally provided at the tip of the support portion 104a. It becomes 104b. The cut 104ba of the guide portion 104b has a size that the first video cable 101a does not pass through, and an opening 104c through which the first video cable 101a passes is formed in the center. The center of the opening 104c is positioned to coincide with the center 106 of the orbital circle 105 of the central link member 37. In this way, by guiding the first video cable 101a by the cable guide member 104, the first video cable 101a is held so as to always pass through the inside of each link mechanism 34, and another member, for example, a central link member. It is possible to prevent interference with 37 and the end link members 35 and 36.

<姿勢制御手段>
図1に示すように、姿勢制御手段130は、姿勢制御用駆動源31と制御ケーブル107で接続され、制御プログラム(図示せず)の位置決め指令に基づいて姿勢制御用駆動源31に駆動電流を供給する。前記制御プログラムは、姿勢制御手段130が有する記憶手段に記憶されていても、このリンク作動式作業装置に対する上位制御手段(図示せず)等に記憶されていても良い。
姿勢制御手段130は、画像処理装置110にケーブル108で接続されていて、停止位置の位置決めの補正が可能とされ、またティーチングコンソール131に接続されていて、前記制御プログラム等で制御するときの停止位置の教示が可能である。この教示は、例えば画面操作等による数値入力の操作とされる。この他に、ティーチングコンソール131からの手動入力により直接に姿勢制御用駆動源31の操作が可能とされている。
姿勢制御手段130は、基本制御部130aと画像対応補正部130bとを有し、画像処理を用いた補正は前記画像対応補正部130bにより、その他の制御、例えば前記制御プログラムによる制御等は基本制御部130aが行う。
<Attitude control means>
As shown in FIG. 1, the attitude control means 130 is connected to the attitude control drive source 31 by a control cable 107, and supplies a drive current to the attitude control drive source 31 based on a positioning command of a control program (not shown). Supply. The control program may be stored in the storage means included in the attitude control means 130, or may be stored in a higher-level control means (not shown) for the link-operated working device.
The attitude control means 130 is connected to the image processing device 110 by a cable 108 so that the positioning of the stop position can be corrected, and is connected to the teaching console 131 to stop when controlled by the control program or the like. It is possible to teach the position. This teaching is, for example, an operation of numerical input by screen operation or the like. In addition to this, the attitude control drive source 31 can be directly operated by manual input from the teaching console 131.
The attitude control means 130 has a basic control unit 130a and an image correspondence correction unit 130b, and correction using image processing is performed by the image correspondence correction unit 130b, and other control, for example, control by the control program is basic control. Section 130a performs.

<エンドエフェクタの位置決め制御および画像処理による補正>
エンドエフェクタ120の位置決め制御は、基本的には前述のように制御プログラムに従って姿勢制御手段130により姿勢制御用駆動源31を制御することにより行う。この制御は、フィードフォアード制御であっても、フィードバック制御であっても良い。
このように位置決めしたときに、リンク作動装置29の持つ各部の遊び等によって位置決め精度が出ていないことがあるが、これを次のように画像処理を用いて補正する。
撮像装置100により作業対象物Wを撮影し、その画像を画像処理装置110に送る。画像処理装置110は、撮像装置100から取得した画像を処理して目標位置を求めると共に、その目標位置と画像から定まるエンドエフェクタ120の作用点とのずれを求める。前記「画像から定まる前記作用点」は、例えぱ画像の中心等に設定することができる。 前記画像処理は、例えば撮影した画像を2値画像等の演算し易いデータに変換し、その画像から定められた規則により前記目標位置を求める。前記「定められた規則」は、例えば、特徴抽出により目標位置を求めることであり、具体的には、得られた画像上の前記作業対象物における所定の平面の中心、あるいは所定の角部や所定の特徴点を目標位置とする等の規則とされる。これにより画像から目標位置を検出することができる。この画像処理によって求められた目標位置と作用点とのずれ量を画像処理装置110により求め、姿勢制御手段130は、画像処理装置110から得たずれ量に基づいて制御指令を姿勢制御用駆動源31に出力する。これにより、リンク作動装置29が動作して、エンドエフェクタ120の位置決めの補正を行う。
<End effector positioning control and correction by image processing>
The positioning control of the end effector 120 is basically performed by controlling the attitude control drive source 31 by the attitude control means 130 according to the control program as described above. This control may be feed forward control or feedback control.
When positioning in this way, the positioning accuracy may not be obtained due to play or the like of each part of the link operating device 29, but this is corrected by using image processing as follows.
The work object W is photographed by the image pickup apparatus 100, and the image is sent to the image processing apparatus 110. The image processing device 110 processes the image acquired from the image pickup device 100 to obtain the target position, and also obtains the deviation between the target position and the action point of the end effector 120 determined from the image. The "point of action determined from the image" can be set, for example, at the center of the image. In the image processing, for example, the captured image is converted into data that can be easily calculated such as a binary image, and the target position is obtained according to a rule determined from the image. The "defined rule" is, for example, to obtain a target position by feature extraction, and specifically, a predetermined plane center or a predetermined corner portion of the work object on the obtained image. The rules are such that a predetermined feature point is set as the target position. This makes it possible to detect the target position from the image. The image processing device 110 obtains the amount of deviation between the target position and the point of action obtained by this image processing, and the attitude control means 130 issues a control command based on the amount of deviation obtained from the image processing device 110 as a drive source for attitude control. Output to 31. As a result, the link actuating device 29 operates to correct the positioning of the end effector 120.

画像処理による補正の具体例を図で説明する。
図10は、撮像装置100(図9参照)で撮像した画像の一例を示す。この画像Rは、作用点Pと目標位置Sが一致している状態を示している。縦の点線112と横の点線113の交点は画像中心に対応し、ハッチングで示す領域はエンドエフェクタ120が作業する作業対象物Wを示す。ここでは、作業対象物Wの形状は立方体とする。図10は、この作業対象物Wにおけるある1つの平面A(dMx×dMy)を法線方向から観察した図であり、撮像装置100の光軸と観察面Aの法線方向が一致している。エンドエフェクタ120(図9参照)は、観察面Aの中心に対して作業する。撮像装置100の光軸OA上に作用点Pが位置する場合、図10のように画像中心に作用点Pが来る。
A specific example of correction by image processing will be described with reference to the figure.
FIG. 10 shows an example of an image captured by the image pickup apparatus 100 (see FIG. 9). This image R shows a state in which the point of action P and the target position S coincide with each other. The intersection of the vertical dotted line 112 and the horizontal dotted line 113 corresponds to the center of the image, and the area indicated by hatching indicates the work object W on which the end effector 120 works. Here, the shape of the work object W is a cube. FIG. 10 is a view of observing a certain plane A (dMx × dMy) in the work object W from the normal direction, and the optical axis of the image pickup apparatus 100 and the normal direction of the observation surface A coincide with each other. .. The end effector 120 (see FIG. 9) works with respect to the center of the observation surface A. When the action point P is located on the optical axis OA of the image pickup apparatus 100, the action point P comes to the center of the image as shown in FIG.

図11は、リンク作動装置29(図1参照)の位置決め誤差等により、作用点Pに対して目標位置Sがずれている場合を示す。このような場合、撮像装置100で撮影した画像Gを処理して目標位置Sを求める。この目標位置Sは、エンドエフェクタ120から見た現在の目標位置である。画像処理装置110は、この現在の目標位置Sと作用点Pとのずれ量を算出し、算出結果を姿勢制御手段130に送信する。
姿勢制御手段130は、その画像補正対応補正部130bにより、受信した前記ずれ量に基づき、目標位置Sと作用点Pとを一致させる補正動作を実行する。これにより、二点鎖線で示すように、作用点Pと目標位置Sを一致させる。この方法によれば、現在の目標位置Sが撮像装置100の視野に入っていれば、高精度の位置決めを実現できる。
FIG. 11 shows a case where the target position S is deviated from the action point P due to a positioning error of the link operating device 29 (see FIG. 1) or the like. In such a case, the image G captured by the image pickup apparatus 100 is processed to obtain the target position S. This target position S is the current target position as seen from the end effector 120. The image processing device 110 calculates the amount of deviation between the current target position S and the point of action P, and transmits the calculation result to the attitude control means 130.
The posture control means 130 executes a correction operation of matching the target position S and the action point P based on the received deviation amount by the image correction corresponding correction unit 130b. As a result, as shown by the alternate long and short dash line, the point of action P and the target position S are made to coincide with each other. According to this method, if the current target position S is in the field of view of the image pickup apparatus 100, highly accurate positioning can be realized.

<エンドエフェクタの例>
エンドエフェクタ120としては、例えばディスペンサ等の塗布装置やレーザ装置等の光源装置を搭載することができる。その場合、エンドエフェクタ120の作用点Pは、ディスペンサであれば吐出する液体の付着位置に対応し、レーザ装置であればレーザ光の照射位置に対応する。このように、エンドエフェクタ120の作用点Pを求めることができるため、高精度な位置決めが可能である。これにより、加工位置のずれ等の不良を防止することができ、作業効率を向上させることができる。
<Example of end effector>
As the end effector 120, for example, a coating device such as a dispenser or a light source device such as a laser device can be mounted. In that case, the point of action P of the end effector 120 corresponds to the adhesion position of the liquid to be discharged if it is a dispenser, and corresponds to the irradiation position of the laser beam if it is a laser device. In this way, since the point of action P of the end effector 120 can be obtained, highly accurate positioning is possible. As a result, defects such as deviation of the processing position can be prevented, and work efficiency can be improved.

エンドエフェクタとして、ディスペンサやレーザ装置以外に、図12、図13に示す把持装置140を搭載してもよい。図12(A)は把持装置140の正面図、図12(B)は左側面図である。この把持装置140は、第1の把持部141および第2の把持部142を有し、両把持部141,142を互いに接近させて作業対象物をつかむ構成である。図13は、両両把持部141,142が互いに離れた開放状態を示す左側面図である。
把持装置140の作用点Pは、第1の把持部141および第2の把持部142の略先端部に対応する。撮像装置100は、把持装置140が図12の状態にあるときの作業対象物Wを撮影する。この状態では、第1の把持部141および第2の把持部142が撮影の妨げにならない。
As the end effector, the gripping device 140 shown in FIGS. 12 and 13 may be mounted in addition to the dispenser and the laser device. 12 (A) is a front view of the gripping device 140, and FIG. 12 (B) is a left side view. The gripping device 140 has a first gripping portion 141 and a second gripping portion 142, and both gripping portions 141 and 142 are brought close to each other to grip a work object. FIG. 13 is a left side view showing an open state in which both grip portions 141 and 142 are separated from each other.
The point of action P of the gripping device 140 corresponds to a substantially tip portion of the first gripping portion 141 and the second gripping portion 142. The image pickup device 100 photographs the work object W when the gripping device 140 is in the state shown in FIG. In this state, the first grip portion 141 and the second grip portion 142 do not interfere with photographing.

[第2の実施形態]
図14は、リンク作動装置29を搭載して、このリンク作動装置29を位置決めする補助位置決め機構を備えるリンク作動式作業装置を示す。この例では、補助位置決め機構が多関節アーム3であり、この多関節アーム3の先端に、第1の実施形態のリンク作動式作業装置と同じ構成のリンク作動装置式アーム部15が搭載されている。
[Second Embodiment]
FIG. 14 shows a link actuating work device equipped with a link actuating device 29 and an auxiliary positioning mechanism for positioning the link actuating device 29. In this example, the auxiliary positioning mechanism is an articulated arm 3, and a link operating device type arm portion 15 having the same configuration as the link operating type working device of the first embodiment is mounted on the tip of the articulated arm 3. There is.

多関節アーム3は、基端側から先端側へ複数(図の例では4つ)のアーム部11〜14が直列に並んでおり、ベースユニット2と最も基端側のアーム部11、および隣合うアーム部11〜14同士が、それぞれ関節部21〜24を介して互いに相対変位可能に連結されている。以下の説明では、各アーム部11〜14を、基端側のものから順に「第1のアーム部11」、「第2のアーム部12」、…と称し、各関節部21〜24を、基端側のものから順に「第1の関節部21」、「第2の関節部22」、…とする。 In the articulated arm 3, a plurality of (four in the example of the figure) arm portions 11 to 14 are arranged in series from the proximal end side to the distal end side, and the base unit 2 and the arm portion 11 on the most proximal side are adjacent to each other. The matching arm portions 11 to 14 are connected to each other via joint portions 21 to 24 so as to be relatively displaceable to each other. In the following description, the arm portions 11 to 14 are referred to as "first arm portion 11", "second arm portion 12", ... In order from the one on the proximal end side, and the joint portions 21 to 24 are referred to as each joint portion 21 to 24. "First joint portion 21", "second joint portion 22", and so on, in order from the one on the proximal end side.

ベースユニット2と第1のアーム部11とを連結する第1の関節部21は、ベースユニット2の設置面5に対して直交する回転軸7周りにベースユニット2に対して第1のアーム部11を相対回転させる回転機構からなる。第1のアーム部11の回転駆動は、ベースユニット2に設けられたモータ等の駆動源21aにより行う。 The first joint portion 21 connecting the base unit 2 and the first arm portion 11 is a first arm portion with respect to the base unit 2 around a rotation axis 7 orthogonal to the installation surface 5 of the base unit 2. It comprises a rotation mechanism that rotates 11 relative to each other. The rotational drive of the first arm portion 11 is performed by a drive source 21a such as a motor provided in the base unit 2.

第1のアーム部11と第2のアーム部12とを連結する第2の関節部22は、前記設置面5と平行な回転軸8周りに第1のアーム部11に対して第2のアーム部12を相対回転させる回転機構からなる。第2のアーム部12の回転駆動は、第1のアーム部11に設けられたモータ等の駆動源22aにより行う。 The second joint portion 22 connecting the first arm portion 11 and the second arm portion 12 is a second arm with respect to the first arm portion 11 around a rotation axis 8 parallel to the installation surface 5. It consists of a rotation mechanism that rotates the portion 12 relative to each other. The rotational drive of the second arm portion 12 is performed by a drive source 22a such as a motor provided in the first arm portion 11.

第2のアーム部12と第3のアーム部13とを連結する第3の関節部23は、前記第2の関節部22の回転軸8と平行な回転軸9周りに第2のアーム部12に対して第3のアーム部13を相対回転させる回転機構からなる。第3のアーム部13の回転駆動は、第2のアーム部12に設けられたモータ等の駆動源23aにより行う。 The third joint portion 23 connecting the second arm portion 12 and the third arm portion 13 has a second arm portion 12 around a rotation shaft 9 parallel to the rotation shaft 8 of the second joint portion 22. It is composed of a rotation mechanism that relatively rotates the third arm portion 13 with respect to the third arm portion 13. The rotational drive of the third arm portion 13 is performed by a drive source 23a such as a motor provided in the second arm portion 12.

第3のアーム部13と第4のアーム部14とを連結する第4の関節部24は、第3のアーム部13に対して第4のアーム部14を回転軸10周りに相対回転させる回転機構からなる。第4のアーム部14の回転駆動は、第3のアーム部13に設けられたモータ等の駆動源24aにより行う。第4のアーム部14は、リンク作動装置式アーム部15の姿勢制御用駆動源用収納部材90からなる。 The fourth joint portion 24 that connects the third arm portion 13 and the fourth arm portion 14 rotates relative to the third arm portion 13 by rotating the fourth arm portion 14 around the rotation axis 10. It consists of a mechanism. The rotational drive of the fourth arm portion 14 is performed by a drive source 24a such as a motor provided in the third arm portion 13. The fourth arm portion 14 is composed of a storage member 90 for a drive source for attitude control of the link actuating device type arm portion 15.

このリンク作動式作業装置は、回転機構からなる第1の関節部21の1自由度、回転機構からなる第2の関節部22の1自由度、回転機構からなる第3の関節部23の1自由度、直動機構からなる第4の関節部24の1自由度、およびリンク作動装置29の2自由度の、計6自由度の構成である。6自由度の構成であると、人間の手の動作に近い動作が可能である。 This link actuating working device has one degree of freedom of the first joint portion 21 composed of a rotation mechanism, one degree of freedom of the second joint portion 22 composed of the rotation mechanism, and one degree of freedom of the third joint portion 23 composed of the rotation mechanism. It is composed of a total of 6 degrees of freedom, including 1 degree of freedom, 1 degree of freedom of the fourth joint portion 24 composed of a linear motion mechanism, and 2 degrees of freedom of the link actuating device 29. With a configuration of 6 degrees of freedom, movements similar to those of a human hand are possible.

このように、リンク作動装置29を位置決めする多関節アーム3からなる補助位置決め機構を備えていると、エンドエフェクタ120の可動範囲が広がり、作業対象物Wの様々な部位に対して作業を行うことができる。この場合、多関節アーム3の構造上の原因による作用点Pと目標位置のずれが生じる可能性があるが、作用点Pが目標位置Sと一致するように姿勢制御用駆動源31を駆動することで、エンドエフェクタ120を精度良く位置決めすることが可能である。 In this way, if the auxiliary positioning mechanism including the articulated arm 3 for positioning the link actuating device 29 is provided, the movable range of the end effector 120 is widened, and work can be performed on various parts of the work object W. Can be done. In this case, there is a possibility that the action point P and the target position deviate from each other due to the structural cause of the articulated arm 3, but the attitude control drive source 31 is driven so that the action point P coincides with the target position S. This makes it possible to accurately position the end effector 120.

[第3の実施形態]
図15は、作業対象物Wをエンドエフェクタ120に対して移動させる補助位置決め機構を備えるリンク作動式作業装置を示す。この例では、補助位置決め機構が、エンドエフェクタ120を上下方向に移動させる1軸の直動機構150である。補助位置決め機構は、エンドエフェクタ120を水平面に沿って1軸または2軸方向に移動させる直動機構(図示せず)であってもよく、またこれに上下方向の直動機構を組み合わせたものであってもよい。さらに、補助位置決め機構は、回転機構を含んでいてもよい。補助位置決め機構以外のリンク作動装置式機構部151は、第1の実施形態のリンク作動式作業装置と同じ構成である。
[Third Embodiment]
FIG. 15 shows a link-operated working device provided with an auxiliary positioning mechanism for moving the work object W with respect to the end effector 120. In this example, the auxiliary positioning mechanism is a uniaxial linear motion mechanism 150 that moves the end effector 120 in the vertical direction. The auxiliary positioning mechanism may be a linear motion mechanism (not shown) that moves the end effector 120 in the uniaxial or biaxial direction along the horizontal plane, or a combination thereof with a vertical linear motion mechanism. There may be. Further, the auxiliary positioning mechanism may include a rotation mechanism. The link actuating device type mechanism unit 151 other than the auxiliary positioning mechanism has the same configuration as the link actuating working device of the first embodiment.

このように、作業対象物Wをエンドエフェクタ120に対して移動させる補助位置決め機構を備えていると、作業対象物Wを移動させることで、エンドエフェクタ120により作業対象物Wの様々な部位に対して作業を行うことができる。この場合も、補助位置決め機構の構造上の原因による作用点Pと目標位置のずれが生じる可能性があるが、作用点Pが目標位置と一致するように姿勢制御用駆動源31を駆動することで、エンドエフェクタ120を精度良く位置決めすることが可能である。 In this way, if the auxiliary positioning mechanism for moving the work object W with respect to the end effector 120 is provided, the end effector 120 can move the work object W to various parts of the work object W. You can work on it. In this case as well, there is a possibility that the action point P and the target position deviate due to the structural cause of the auxiliary positioning mechanism, but the attitude control drive source 31 is driven so that the action point P coincides with the target position. Therefore, it is possible to accurately position the end effector 120.

以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above based on the examples, the embodiments disclosed here are exemplary in all respects and are not limiting. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

3…多関節アーム(補助位置決め機構)
15…リンク作動装置式アーム部
29…リンク作動装置
30…パラレルリンク機構
31…姿勢制御用駆動源
32…基端側のリンクハブ
33…先端側のリンクハブ
34…リンク機構
35…基端側の端部リンク部材
36…先端側の端部リンク部材
37…中央リンク部材
90…姿勢制御用駆動源収納部材
100…撮像装置
101…映像ケーブル
102…コネクタ
104…ケーブル案内部材
110…画像処理装置
120…エンドエフェクタ
130…姿勢制御手段
140…把持装置(エンドエフェクタ)
150…直動機構(補助位置決め機構)
OA…光軸
P…作用点
QB…先端側のリンクハブの中心軸
W…作業対象物
3 ... Articulated arm (auxiliary positioning mechanism)
15 ... Link actuating device type arm 29 ... Link actuator 30 ... Parallel link mechanism 31 ... Attitude control drive source 32 ... Base end side link hub 33 ... Tip side link hub 34 ... Link mechanism 35 ... Base end side End link member 36 ... End link member 37 on the tip side ... Central link member 90 ... Attitude control drive source storage member 100 ... Image pickup device 101 ... Video cable 102 ... Connector 104 ... Cable guide member 110 ... Image processing device 120 ... End effector 130 ... Attitude control means 140 ... Gripping device (end effector)
150 ... Linear mechanism (auxiliary positioning mechanism)
OA ... Optical axis P ... Point of action QB ... Central axis W of the link hub on the tip side ... Work object

Claims (7)

基端側のリンクハブに対し先端側のリンクハブが3組以上のリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記各リンク機構は、それぞれ前記基端側のリンクハブおよび前記先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側および先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、前記3組以上のリンク機構のうちの2組以上のリンク機構に設けられ、前記基端側のリンクハブに対する前記先端側のリンクハブの姿勢を任意に変更させる姿勢制御用駆動源が設けられたリンク作動装置と、
前記先端側のリンクハブの先端部材に搭載され、作業対象物に対して作業を行うエンドエフェクタと、
前記作業対象物に対して前記エンドエフェクタが作業する作用点を光軸上の視野内でかつ被写界深度内に位置するように前記先端側のリンクハブの前記先端部材に搭載され、前記作業対象物を撮影する撮像装置と、
前記撮像装置が撮影した画像を処理し、前記エンドエフェクタの前記作用点を一致させるべき目標位置を検出し、前記目標位置と前記画像上の前記作用点の位置とのずれを求める画像処理装置と、
与えられた位置決め指令に従って前記姿勢制御用駆動源に制御指令を出し、かつ前記姿勢制御用駆動源が動作を完了したときに、前記目標位置と前記作用点の位置が一致するように前記先端側リンクハブの位置補正を前記姿勢制御用駆動源に行わせる姿勢制御手段と、を備え
前記エンドエフェクタは、前記先端部材の先端側の面に取り付けられており、
前記撮像装置は、前記先端部材の基端側の面に取り付けられており、かつ当該先端部材の中央部分に形成された貫通孔に挿通されて当該先端部材の先端側まで延出されている、
リンク作動式作業装置。
The link hub on the distal end side is connected to the link hub on the proximal end side so as to be able to change its posture via three or more sets of link mechanisms, and each of the link mechanisms is connected to the link hub on the proximal end side and the distal end side, respectively. A center where both ends are rotatably connected to the other ends of the proximal and distal end link members, one end of which is rotatably connected to the link hub, and the other ends of these proximal and distal end link members. A posture control having a link member and provided in two or more sets of link mechanisms among the three or more sets of link mechanisms to arbitrarily change the posture of the tip side link hub with respect to the base end side link hub. A link actuator equipped with a drive source for
An end effector mounted on the tip member of the link hub on the tip side and performing work on a work object,
The point of action on which the end effector works on the work object is mounted on the tip member of the link hub on the tip side so as to be located in the field of view on the optical axis and within the depth of field, and the work is performed. An image pickup device that captures an object and
An image processing device that processes an image taken by the image pickup device, detects a target position at which the action point of the end effector should match, and obtains a deviation between the target position and the position of the action point on the image. ,
When a control command is issued to the attitude control drive source according to a given positioning command and the operation of the attitude control drive source is completed, the tip side so that the target position and the position of the action point match. It is provided with an attitude control means for causing the attitude control drive source to perform position correction of the link hub .
The end effector is attached to the surface of the tip member on the tip end side, and is attached to the surface of the tip member.
The image pickup device is attached to the surface of the tip member on the base end side, and is inserted into a through hole formed in the central portion of the tip member and extends to the tip end side of the tip member.
Link actuated work equipment.
請求項1に記載のリンク作動式作業装置において、前記エンドエフェクタは、前記先端側のリンクハブの中心軸からオフセットした位置で前記先端側のリンクハブに固定されているリンク作動式作業装置。 In the link-operated working device according to claim 1, the end effector is a link-actuated working device fixed to the link hub on the tip side at a position offset from the central axis of the link hub on the tip side. 請求項1または請求項2に記載のリンク作動式作業装置において、前記撮像装置の光軸が前記先端側のリンクハブの中心軸と一致しているリンク作動式作業装置。 The link-operated working device according to claim 1 or 2, wherein the optical axis of the imaging device coincides with the central axis of the link hub on the distal end side. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のリンク作動式作業装置において、前記基端側のリンクハブは姿勢制御用駆動源収納部材に固定され、この姿勢制御用駆動源収納部材の内部に前記姿勢制御用駆動源が収納されているリンク作動式作業装置。 In the link-operated working apparatus according to any one of claims 1 to 3, the link hub on the base end side is fixed to the attitude control drive source accommodating member, and the attitude control drive source accommodating member. A link-operated work device in which the drive source for attitude control is housed. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のリンク作動式作業装置において、前記撮像装置は映像ケーブルを介して前記画像処理装置と接続され、前記映像ケーブルは、前記中央リンク部材に固定され前記各リンク機構の内側に位置するケーブル案内部材に案内されると共に、前記基端側のリンクハブに設けられたコネクタに挿通されるリンク作動式作業装置。 In the link-operated working device according to any one of claims 1 to 4, the image pickup device is connected to the image processing device via a video cable, and the video cable is fixed to the central link member. A link-operated working device that is guided by a cable guide member located inside each of the link mechanisms and inserted into a connector provided on the link hub on the base end side. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のリンク作動式作業装置において、前記リンク作動装置を搭載して、このリンク作動装置を位置決めする補助位置決め機構を備えたリンク作動式作業装置。 The link-operated working device according to any one of claims 1 to 5, wherein the link-acting device is mounted and the link-operated working device is provided with an auxiliary positioning mechanism for positioning the link-acting device. 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のリンク作動式作業装置において、前記作業対象物を前記エンドエフェクタに対して移動させる補助位置決め機構を備えたリンク作動式作業装置。 The link-operated working device according to any one of claims 1 to 6, further comprising an auxiliary positioning mechanism for moving the work object with respect to the end effector.
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