JP2021158751A - ロボット及びロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】運動性能を向上できるロボットを提供する。【解決手段】複数のジョイントを有するマニピュレーターと、マニピュレーターを支持するベースとを備えるロボットにおいて、複数のジョイントのうち最もベース側のジョイントが、アキシャルギャップ型の第１モーターを有し、複数のジョイントのうち最もマニピュレーターの先端側のジョイントが、ラジアルギャップ型の先端モーターを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット及びロボットシステムに関する。

特許文献１は、垂直多関節型ロボットの回転胴と下腕、下腕と上腕の各関節に、減速機をサーボモータと直結させた関節構造を採用した産業用ロボットを開示する。また一般的には、変換原理による分類をしたときの電磁モーターが、産業用ロボットに多く使用されている。さらに、回転軸に対する回転子と固定子の並び方向との関係によって、電磁モーターは、アキシャルギャップ型とラジアルギャップ型とに分けることができる。

特開２００５−２６２３４０号公報

多関節ロボットの全ての関節がアキシャルギャップ型モーターであったり、または全ての関節がラジアルギャップ型モーターであると、動作速度等の運動性能において改善の余地が残る場合がある。

一態様は、複数のジョイントを有するマニピュレーターと、前記マニピュレーターを支持するベースとを備えるロボットであって、前記複数のジョイントのうち最も前記ベース側のジョイントが、アキシャルギャップ型の第１モーターを有し、前記複数のジョイントのうち最も前記マニピュレーターの先端側のジョイントが、ラジアルギャップ型の先端モーターを有することを特徴とするロボットである。

他の一態様は、上述のロボットと、アキシャルギャップ型のモーターにより前記ロボットを移動させる移動架台とを備えるロボットシステムである。

第１実施形態に係るロボットシステムを説明する斜視図。 ロボットシステムの基本的な構成を説明するブロック図。 第１実施形態の各実施例を説明する表。 アキシャルギャップ型のモーターを説明する断面図。 アキシャルギャップ型のモーターの電機子を説明する平面図。 アキシャルギャップ型のモーターの界磁を説明する平面図。 半周期当たりの磁極数毎に図６のＡ−Ａ線から見た磁化方向を説明する断面図。 ラジアルギャップ型のモーターを説明する断面図。 ラジアルギャップ型のモーターを説明する平面図。 ｌ＝１である界磁の磁化方向を説明する平面図。 ｌ＝２である界磁の磁化方向を説明する平面図。 ｌ＝３である界磁の磁化方向を説明する平面図。 ｌ＝４である界磁の磁化方向を説明する平面図。 第２実施形態に係るロボットシステムを説明する斜視図。 第３実施形態に係るロボットシステムを説明する側面図。

以下、図面を参照して本発明の第１乃至第３実施形態に係るロボットシステムを説明する。各実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものである。本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。図面においては、同一又は類似の要素には同一又は類似の符号をそれぞれ付して、重複する説明を省略する。図面は模式的であり、実際の寸法及び寸法の相対的比率、配置、構造等と異なる場合が含まれ得る。

なお、以下における上下左右等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものでない。例えば、視線方向を軸として観察対象を９０°回転すれば上下は左右に、左右は上下に変換して理解され、１８０°回転すれば上下及び左右はそれぞれ反転して理解されることは勿論である。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態に係るロボットシステム１００は、例えば、ロボット１と、制御装置４０とを備える。ロボット１は、例えば、複数のジョイントＪ１〜Ｊ６を有するマニピュレーター１０と、マニピュレーター１０を支持するベース１１と、エンドエフェクター２０と、力センサー３０とを備える。ロボット１として、例えば、図示しない教示装置により生成されるプログラムに従って各種作業が可能な汎用ロボットが採用され得る。

マニピュレーター１０は、例えば、６つのジョイントＪ１〜Ｊ６により相互連結された７つのリンクを有することにより、６自由度で運動するロボティックアームである。図１に示す例において、マニピュレーター１０は、それぞれ回転ジョイントである６つのジョイントＪ１〜Ｊ６を備える６軸アームである。マニピュレーター１０は、複数のジョイントを有する関節機構であれば、どのような関節機構を有してもよい。例えば、ジョイントの数は３以上である。ベース１１は、マニピュレーター１０の第１リンク、即ち、最もベース１１側の１つのリンクをジョイントＪ１において支持する。

エンドエフェクター２０は、例えば、スクリュードライバー、グリッパー、グラインダー等のツールである。エンドエフェクター２０は、例えば、ねじ締め、把持、研磨等の種々の作業を行う。エンドエフェクター２０は、力センサー３０を介して、マニピュレーター１０の先端のメカニカルインターフェイスに取り付けられる。マニピュレーター１０は、制御装置４０に駆動を制御されることにより、エンドエフェクター２０の位置及び姿勢、即ちポーズを決定する。

力センサー３０は、例えばエンドエフェクター２０を介して、エンドエフェクター２０の位置の基準であるツールセンターポイント（ＴＣＰ）に作用する外力を検出する。詳細には、力センサー３０が外力を示す信号を制御装置４０に出力することにより、制御装置４０において、ＴＣＰに作用する３つの検出軸の力及び３つの検出軸回りのトルクが外力として検出される。３つの検出軸は、例えば、互いに直交するｘ軸、ｙ軸及びｚ軸により定義されるワールド座標系である。

図２に示すように、複数のジョイントＪ１〜Ｊ６は、複数のモーターＭ１〜Ｍ６と、複数のエンコーダーＥ１〜Ｅ６とを有する。モーターＭ１〜Ｍ６は、制御装置４０の制御によりそれぞれ駆動され、ジョイントＪ１〜Ｊ６をそれぞれ駆動する。エンコーダーＥ１〜Ｅ６は、モーターＭ１〜Ｍ６の回転角を検出し、制御装置４０に出力する。

例えば、ジョイントＪ１〜Ｊ６のうち最もベース１１側に配置される第１ジョイントＪ１は、第１モーターＭ１と、第１モーターＭ１の回転角を検出する第１エンコーダーＥ１を有する。第１ジョイントＪ１の回転軸は、ワールド座標系におけるｚ軸に沿う。ジョイントＪ１〜Ｊ６のうちベース１１から２番目の第２ジョイントＪ２は、第２モーターＭ２と、第２モーターＭ２の回転角を検出する第２エンコーダーＥ２とを有する。第２ジョイントＪ２の回転軸は、ワールド座標系におけるｘ−ｙ平面に沿う。同様に、ジョイントＪ１〜Ｊ６のうち最もマニピュレーター１０の先端側に配置される先端ジョイントＪ６は、先端モーターＭ６と、先端モーターＭ６の回転角を検出する先端エンコーダーＥ６とを有する。

制御装置４０は、コンピューターシステムを構成する処理回路４１及び記憶回路４２を備える。処理回路４１は、例えば記憶回路４２に記憶される制御プログラムを実行することにより実施形態に記載される各機能を実現する。処理回路４１の少なくとも一部を構成する回路として、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の種々の論理演算回路を採用可能である。

記憶回路４２は、ロボットシステム１００の動作に必要な一連の処理を示す制御プログラムや各種データを記憶する、コンピューターにより読み取り可能な記憶媒体である。記憶回路４２として、例えば半導体メモリーを採用可能である。処理回路４１及び記憶回路４２のそれぞれは、一体のハードウェアから構成されてもよく、別個の複数のハードウェアから構成されてもよい。制御装置４０の構成要素の一部又は全部は、ロボット１の筐体の内側に配置されてもよい。

制御装置４０は、制御プログラムに従って、目標値であるポーズにＴＣＰを運動させるようにモーターＭ１〜Ｍ６を駆動する位置制御を実行する。制御装置４０は、各エンコーダーＥ１〜Ｅ６から取得される回転角に基づいて、ワールド座標系におけるＴＣＰのポーズを検出する。また、制御装置４０は、制御プログラムに従って、力センサー３０から入力される外力を示す情報に基づいて、ＴＣＰに作用する外力が目標力に一致するようにＴＣＰの目標値を補正する力制御を実行する。制御装置４０は、制御プログラムに従って、エンドエフェクター２０が有するモーターの駆動を制御し得る。

図３に示すように、実施例１において、第１モーターＭ１、第２モーターＭ２及び第３モーターＭ３の種類は、アキシャルギャップ型である。第４モーターＭ４、第５モーターＭ５及び先端モーターＭ６の種類は、ラジアルギャップ型である。第１モーターＭ１から先端モーターＭ６までの複数のモーターＭ１〜Ｍ６において、ベース１１側から先端側に順に見て、アキシャルギャップ型からラジアルギャップ型に変化する変化点の数は１である。即ち、モーターＭ１〜Ｍ６において、第３モーターＭ３及び第４モーターＭ４の対のように、互いに隣り合うアキシャルギャップ型及びラジアルギャップ型のモーターの対の数は１である。言い換えれば、マニピュレーター１０が有する全ての上記アキシャルギャップ型のモーターは、ラジアルギャップ型のモーターよりも、マニピュレーター１０のベース１１側に設けられている。

図４に示すように、アキシャルギャップ型のモーターＭａは、シャフト５０と、電機子５１と、電機子５１に対向する界磁５２と、界磁５２の電機子５１と反対側に配置されるバックヨーク５３とを備える。電機子５１及び界磁５２の間のギャップは、シャフト５０に沿う方向に設けられる。図４に示す例において、一対の界磁５２は、電機子５１を挟むように配置されるが、界磁５２の数は１つでもよい。モーターＭａは、例えば、電機子５１を回転子、界磁５２を固定子として備える。モーターＭａは、電機子５１を固定子、界磁５２を回転子として備えてもよい。シャフト５０は、回転子の回転軸に相当し得る。

図５に示すように、電機子５１は、概略として円板状である。電機子５１は、複数のコア５４及び複数のコイル５５を有する。コア５４のそれぞれは、概略としてシャフト５０に沿う高さを有する三角柱状である。コア５４は、例えばアモルファス磁性体からなり、シャフト５０の半径方向に積層される複数の板から構成される。複数のコア５４は、例えばボビンに支持されることにより互いの位置関係を固定される。コイル５５のそれぞれは、コア５４の側面に巻かれる巻線からなる。コア５４及びコイル５５の対の数は、例えば１８である。複数のコア５４及び複数のコイル５５は、シャフト５０に関して１８回の回転対称性を有するように、シャフト５０を中心とする円の円周に沿って等間隔に配列される。

図６に示すように、界磁５２は、概略として円板状である。界磁５２は、シャフト５０を中心とする円の円周に沿って配列される複数の磁極５８を有する。複数の磁極５８は、配列方向において周期的に異なる磁化方向を有する。複数の磁極５８は、シャフト５０に沿う第１方向に磁化される第１主磁極と、第１方向と反対の第２方向に磁化される第２主磁極との一対の主磁極を１周期当たりに有する。

図７に示すように、配列方向における半周期当たりの磁極５８の数をｌとすると、ｌ＝１である界磁５２ａは、１周期当たりに第１主磁極及び第２主磁極の一対の主磁極の２つの磁極５８ａを有する。ｌ＝２である界磁５２ｂは、１周期当たりに一対の主磁極と一対の副磁極との４つの磁極５８ｂを有する。磁極５８ｂは、シャフト５０の半径方向から見て、隣接する磁極５８ｂと９０°異なる磁化方向を有する。複数の磁極５８ｂのそれぞれは、配列方向において順に、シャフト５０の半径方向を軸として９０°ずつ回転するように変化する磁化方向を有する。

ｌ＝３である界磁５２ｃは、１周期当たりに一対の主磁極と４つの副磁極との６つの磁極５８ｃを有する。磁極５８ｃは、シャフト５０の半径方向から見て、隣接する磁極５８ｃと６０°異なる磁化方向を有する。複数の磁極５８ｃのそれぞれは、配列方向において順に、シャフト５０の半径方向を軸として６０°ずつ回転するように変化する磁化方向を有する。ｌ＝４である界磁５２ｄは、１周期当たりに一対の主磁極と６つの副磁極との８つの磁極５８ｄを有する。磁極５８ｄは、シャフト５０の半径方向から見て、隣接する磁極５８ｄと４５°異なる磁化方向を有する。複数の磁極５８ｄのそれぞれは、配列方向において順に、シャフト５０の半径方向を軸として４５°ずつ回転するように変化する磁化方向を有する。

界磁５２ｂ，５２ｃ，５２ｄのように、ｌ≧２である界磁５２は、ハルバッハ配列をなす。ハルバッハ配列を有するモーターＭａにおいて、電機子５１は、ハルバッハ配列の強磁界側に配置される。一方、バックヨーク５３は、ハルバッハ配列の弱磁界側に配置される。モーターＭａは、界磁５２がハルバッハ配列をなす場合、電機子５１側の表面における磁束密度を増大できるため、トルク定数を向上できる。特に、ｌが３又は４である場合、配列方向における磁束密度の変化を滑らかにすることができ、トルク定数を更に向上できる。

図８に示すように、ラジアルギャップ型のモーターＭｒは、シャフト６０と、電機子６１と、電機子６１に対向する界磁６２と、界磁６２の電機子６１と反対側に配置されるバックヨーク６３とを備える。電機子６１及び界磁６２の間のギャップは、シャフト６０の半径方向に設けられる。図８に示す例において、概略として円柱状の電機子６１が、円筒状の界磁６２の内側に配置されるが、モーターＭｒは、電機子６１が界磁６２の外側に配置されるトポロジーを有してもよい。モーターＭｒは、例えば、電機子６１を回転子、界磁６２を固定子として備える。モーターＭｒは、電機子６１を固定子、界磁６２を回転子として備えてもよい。シャフト６０は、回転子の回転軸に相当し得る。

図９に示すように、電機子６１は、コア６４及び複数のコイル６７を有する。コア６４は、円筒状のヨーク部６５と、ヨーク部６５の側面から外側に突出する複数のリブ部６６とを有する。コア６４は、例えばアモルファス磁性体からなる。複数のリブ部６６のそれぞれは、シャフト６０に沿って延伸する。複数のリブ部６６のそれぞれは、例えば、シャフト６０に沿う方向に積層される複数の板から構成される。コイル６７のそれぞれは、リブ部６６に巻かれる巻線からなる。リブ部６６及びコイル６７の対の数は、例えば１８である。複数のリブ部６６及び複数のコイル６７は、シャフト６０に関して１８回の回転対称性を有するように、シャフト６０を中心とする円の円周に沿って等間隔に配置される。

界磁６２は、シャフト６０を中心とする円の円周に沿って配列される複数の磁極６８を有する。複数の磁極６８は、配列方向において周期的に異なる磁化方向を有する。複数の磁極６８は、シャフト６０の半径方向に磁化される第１主磁極と、第１主磁極と反対の方向に磁化される第２主磁極との一対の主磁極を１周期当たりに有する。配列方向における半周期当たりの磁極６８の数をｌとすると、図１０に示すように、ｌ＝１である界磁６２ａは、１周期当たりに第１主磁極及び第２主磁極の一対の主磁極の２つの磁極６８ａを有する。

図１１に示すように、ｌ＝２である界磁６２ｂは、１周期当たりに一対の主磁極と一対の副磁極との４つの磁極６８ｂを有する。シャフト６０の中心軸を軸Ｐとするとき、磁極６８ｂは、軸Ｐに沿う方向から見て、隣接する磁極６８ｂと、軸Ｐを基準に９０°異なる磁化方向を有する。即ち、複数の磁極６８ｂのそれぞれは、軸Ｐを基準とする磁化方向が、配列方向において順に９０°ずつ回転するように変化する磁化方向を有する。

図１２に示すように、ｌ＝３である界磁６２ｃは、１周期当たりに一対の主磁極と４つの副磁極との６つの磁極６８ｃを有する。磁極６８ｃは、軸Ｐに沿う方向から見て、隣接する磁極６８ｃと、軸Ｐを基準に６０°異なる磁化方向を有する。即ち、複数の磁極６８ｃのそれぞれは、軸Ｐを基準とする磁化方向が、配列方向において順に６０°ずつ回転するように変化する磁化方向を有する。

図１３に示すように、ｌ＝４である界磁６２ｄは、１周期当たりに一対の主磁極と６つの副磁極との８つの磁極６８ｄを有する。磁極６８ｄは、軸Ｐに沿う方向から見て、隣接する磁極６８ｄと、軸Ｐを基準に４５°異なる磁化方向を有する。即ち、複数の磁極６８ｄのそれぞれは、軸Ｐを基準とする磁化方向が、配列方向において順に４５°ずつ回転するように変化する磁化方向を有する。

界磁６２ｂ，６２ｃ，６２ｄのように、ｌ≧２である界磁６２は、ハルバッハ配列をなす。ハルバッハ配列を有するモーターＭｒにおいて、電機子６１は、ハルバッハ配列の強磁界側に配置される。一方、バックヨーク６３は、ハルバッハ配列の弱磁界側に配置される。モーターＭｒは、界磁６２がハルバッハ配列をなす場合、電機子６１側の表面における磁束密度を増大できるため、トルク定数を向上できる。特に、ｌが３又は４である場合、配列方向における磁束密度の変化を滑らかにすることができ、トルク定数を更に向上できる。

図３に示す実施例１において、第１モーターＭ１、第２モーターＭ２及び第３モーターＭ３のそれぞれは、アキシャルギャップ型のモーターＭａに相当する。第３モーターＭ３は、ラジアルギャップ型のモーターＭｒであってもよい。アキシャルギャップ型のモーターＭａは、トルクを増大させる場合に、回転軸方向の寸法が増大することをラジアルギャップ型と比べて抑制できる。よって、マニピュレーター１０において最もベース１１側に配置されるため、比較的トルクを要する第１モーターＭ１がアキシャルギャップ型である場合、ベース１１及びマニピュレーター１０の第１リンクの高さが増大することを抑制できる。

第４モーターＭ４、第５モーターＭ５及び先端モーターＭ６のそれぞれは、ラジアルギャップ型のモーターＭｒに相当する。ラジアルギャップ型のモーターＭｒは、トルクを増大させる場合に、回転軸の径方向の寸法が増大することをアキシャルギャップ型と比べて抑制できる。よって、マニピュレーター１０の最も先端側に配置されるため、比較的トルクを要しない先端モーターＭ６がラジアルギャップ型である場合、先端ジョイントＪ６に連結されるリンクの寸法が先端モーターＭ６の径方向に増大することを抑制できる。

第１モーターＭ１から先端モーターＭ６までのそれぞれの界磁は、ハルバッハ配列をなす。つまり、ハルバッハ配列における半周期当たりの磁極数ｌが２以上である。これにより、ハルバッハ配列の強磁界側の磁束密度を増大できるため、トルク定数を向上できる。特に、ｌが３又は４である場合、配列方向における磁束密度の変化を滑らかにすることができ、トルク定数を更に向上できる。

第１モーターＭ１は、ダイレクトドライブにより第１ジョイントＪ１を駆動する。第３モーターＭ３は、ダイレクトドライブにより第３ジョイントＪ３を駆動する。或いは、全てのアキシャルギャップ型の第１モーターＭ１、第２モーターＭ２及び第３モーターＭ３のそれぞれが、ダイレクトドライブにより対応するジョイントＪ１〜Ｊ３を駆動するようにしてもよい。このように、モーターＭ１〜Ｍ６の少なくとも何れかがダイレクトドライブにより、対応するジョイントＪ１〜Ｊ６を駆動するようにしてもよい。これにより、減速機を省略することができ、低速トルクを向上すると共に、軽量化及び製造コスト低減を実現することができる。

第３モーターＭ３がアキシャルギャップ型のモーターＭａである場合、第３モーターＭ３は、コア５４を有しないコアレス構造の電機子５１を備えるようにしてもよい。同様に第３モーターＭ３がラジアルギャップ型のモーターＭｒである場合、第３モーターＭ３は、コア６４を有しないコアレス構造の電機子６１を備えるようにしてもよい。同様に、第３モーターＭ３は、バックヨーク５３又はバックヨーク６３を有しない構成であってもよい。これにより、マニピュレーター１０の軽量化を実現できる。

特に、第１ジョイントＪ１及び第２ジョイントＪ２は、ベース１１を基準とする高さが一定であり、第２ジョイントＪ２より先端側のジョイントＪ３〜Ｊ６は、ベース１１を基準とする高さが変化し得る。このため、第２モーターＭ２より先端側のモーターＭ３〜Ｍ６の少なくとも何れかがコアレス構造を有することは、渦電流による損失及び発熱を低減し、更に軽量化によりマニピュレーター１０の運動性能の向上に寄与できる。また、モーターＭ１〜Ｍ６がハルバッハ配列をなす界磁を有する場合、弱磁界側のバックヨーク５３又はバックヨーク６３が省略され得る。これにより、マニピュレーター１０の運動性能が更に向上され得る。

実施例２において、第１モーターＭ１の種類のみがアキシャルギャップ型であり、他のモーターＭ２〜Ｍ６の種類がラジアルギャップ型である。実施例２において説明しない他の構成は、実施例１と同様であってもよく、異なっていてもよい。

実施例３において、第１モーターＭ１、第３モーターＭ３及び第５モーターＭ５の種類がアキシャルギャップ型であり、第２モーターＭ２、第４モーターＭ４及び先端モーターＭ６の種類がラジアルギャップ型である。このように、モーターＭ１〜Ｍ６において、互いに隣り合うアキシャルギャップ型及びラジアルギャップ型のモーターの対の数が２以上であってもよい。実施例２及び実施例３において説明しない他の構成、作用及び効果は、実施例１と同様である。

第１実施形態に係るロボットシステム１００によれば、第１ジョイントＪ１の第１モーターＭ１の種類がアキシャルギャップ型であり、先端ジョイントＪ６の先端モーターＭ６の種類がラジアルギャップ型である。比較的トルクを要する第１モーターＭ１がアキシャルギャップ型であるため、ベース１１及びマニピュレーター１０の第１リンクの高さが増大することを抑制できる。また、比較的トルクを要しない先端モーターＭ６がラジアルギャップ型であるため、先端ジョイントＪ６に連結されるリンクの寸法が先端モーターＭ６の径方向に増大することを抑制できる。これにより、マニピュレーター１０の重量バランスや容積効率が改善され、マニピュレーター１０の速度、加速度、加加速度、運動範囲等の運動性能を向上できる。

［第２実施形態］
図１４に示すように、第２実施形態に係るロボットシステム１００Ａは、例えば、ロボット１Ａと、ロボット１Ａを移動させる移動架台１２と、図示しない制御装置とを備える。第２実施形態において説明しない他の構成、作用及び効果は、第１実施形態と同様であるため重複する説明を省略する。

ロボット１Ａは、複数のジョイントＪ１〜Ｊ６を有するマニピュレーター１０と、マニピュレーター１０を支持するベース１１Ａと、エンドエフェクター２０と、力センサー３０とを備える。移動架台１２は、例えば、アキシャルギャップ型のモーターＭ０により、ワールド座標系におけるｘ軸に沿ってベース１１Ａを移動させることによりロボット１Ａを移動させる。移動架台１２は、曲線に沿ってロボット１Ａを移動させるようにしてもよい。

［第３実施形態］
図１５に示すように、第３実施形態に係るロボットシステム１００Ｂは、例えば、スカラロボットであるロボット１Ｂを備える点で上述の第１及び第２実施形態と異なる。第３実施形態において説明しない他の構成、作用及び効果は、第１及び第２実施形態と同様であり重複するため省略する。

ロボット１Ｂは、複数のジョイントＪ１〜Ｊ４を有するマニピュレーター１０Ｂと、マニピュレーター１０Ｂを支持するベース１１Ｂと、エンドエフェクター２０とを備える。ロボット１Ｂは、第１実施形態に係るロボット１と同様にエンドエフェクター２０に作用する外力を検出する図示しない力センサーを備え得る。更に、ロボット１Ｂは、ベース１１Ｂの内側に収容される制御装置４０を備える。

マニピュレーター１０Ｂは、第１リンク１０１及び第２リンク１０２を備える。第１リンク１０１は、最もベース１１Ｂ側に配置される第１ジョイントＪ１を介してベース１１Ｂに連結される。第１ジョイントＪ１は、第１モーターＭ１により駆動される。ジョイントＪ１〜Ｊ４のうちベース１１Ｂから２番目のジョイントＪ２は、第２モーターＭ２により駆動される。第１ジョイントＪ１及び第２ジョイントＪ２の各回転軸は、ワールド座標系におけるｚ軸に沿う。第１モーターＭ１及び第２モーターＭ２の各回転角は、第１エンコーダーＥ１及び第２エンコーダーＥ２により検出される。

マニピュレーター１０Ｂは、第２リンク１０２に設けられるボールねじスプライン２１を備える。ボールねじスプライン２１は、ねじスプラインシャフト２２、ナット２３及び外筒２４を備える。ねじスプラインシャフト２２は、スパイラル状のねじ溝及びねじスプラインシャフト２２の軸方向に沿うスプライン溝を有する。ナット２３及び外筒２４は、ねじスプラインシャフト２２が挿入される貫通孔をそれぞれ有する。ナット２３及び外筒２４の中心位置は、第２リンク１０２のフレームに相対的に固定される。

ジョイントＪ１〜Ｊ４のうち最も先端側に配置される第３ジョイントＪ３及び第４ジョイントＪ４は、それぞれ第３モーターＭ３及び第４モーターＭ４により駆動される。第３モーターＭ３及び第４モーターＭ４の各回転角は、第３エンコーダーＥ３及び第４エンコーダーＥ４により検出される。

第３モーターＭ３は、減速機を介してナット２３を回転させる。ねじスプラインシャフト２２は、ナット２３の回転に応じてｚ軸に沿って直進する。このように、ボールねじを構成するねじスプラインシャフト２２及びナット２３は、第２リンク１０２に対してエンドエフェクター２０を直進させる。第４モーターＭ４の回転に応じて外筒２４が回転すると、ねじスプラインシャフト２２は、外筒２４と共に回転する。ボールスプラインを構成するねじスプラインシャフト２２及び外筒２４は、第２リンク１０２に対してエンドエフェクター２０を回転させる。

例えば、第１モーターＭ１の種類は、アキシャルギャップ型である。第３モーターＭ３及び第４モーターＭ４の少なくとも何れかの先端モーターの種類は、ラジアルギャップ型である。第２モーターＭ２の種類は、アキシャルギャップ型又はラジアルギャップ型である。これにより、ベース１１Ｂ側から先端側に順に見て、アキシャルギャップ型からラジアルギャップ型に変化する変化点の数は１である。

以上のように実施形態を説明したが、本発明はこれらの開示に限定されるものではない。各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成に置換されてよく、また、本発明の技術的範囲内において、各実施形態における任意の構成が省略されたり追加されたりしてもよい。このように、これらの開示から当業者には様々な代替の実施形態が明らかになる。

例えば、ロボット１，１Ａ，１Ｂ等のロボットが備えるマニピュレーター及びエンドエフェクターの数、マニピュレーターの自由度等は、任意に変更され得る。更にロボットシステム１００，１００Ａ，１００Ｂにおけるロボットは、直交ロボット、水平多関節ロボット、垂直多関節ロボット、双腕ロボット等であり得る。

その他、上述の各構成を相互に応用した構成等、本発明は以上に記載しない様々な実施形態を含むことは勿論である。本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１，１Ａ，１Ｂ…ロボット、１０，１０Ｂ…マニピュレーター、１１，１１Ａ，１１Ｂ…ベース、１２…移動架台、２０…エンドエフェクター、５０，６０…シャフト、５１，６１…電機子、５２，５２ａ〜５２ｄ，６２，６２ａ〜６２ｄ…界磁、５３，６３…バックヨーク、５４，６４…コア、５５，６７…コイル、５８，５８ａ〜５８ｄ，６８，６８ａ〜６８ｄ…磁極、６５…ヨーク部、６６…リブ部、１００，１００Ａ，１００Ｂ…ロボットシステム、Ｊ１〜Ｊ６…ジョイント、Ｍ１〜Ｍ６，Ｍａ，Ｍｒ…モーター。

Claims (7)

1. 複数のジョイントを有するマニピュレーターと、前記マニピュレーターを支持するベースとを備えるロボットであって、
   前記複数のジョイントのうち最も前記ベース側のジョイントが、アキシャルギャップ型の第１モーターを有し、
   前記複数のジョイントのうち最も前記マニピュレーターの先端側のジョイントが、ラジアルギャップ型の先端モーターを有する
   ことを特徴とするロボット。
2. 前記複数のジョイントの数が３以上であり、
   前記マニピュレーターは、前記複数のジョイントのうち前記ベースから２番目のジョイントが、アキシャルギャップ型の第２モーターを有することを特徴とする請求項１に記載のロボット。
3. 前記マニピュレーターが有する全ての前記アキシャルギャップ型のモーターは、前記ラジアルギャップ型のモーターよりも、前記マニピュレーターのベース側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
4. 前記第１モーターの界磁がハルバッハ配列をなすことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のロボット。
5. 前記ハルバッハ配列の半周期当たりの磁極の数が３又は４であることを特徴とする請求項４に記載のロボット。
6. 前記第１モーターがダイレクトドライブにより駆動することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のロボット。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載のロボットと、
   アキシャルギャップ型のモーターにより前記ロボットを移動させる移動架台と、
   を備えるロボットシステム。

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