(57)【要約】【課題】絶縁性を有し、信号を伝達する部材の個数を削減することが可能なロボットおよびロボットシステムを提供すること。【解決手段】基台と、前記基台に設けられた第１アームと、第１基準電位により作動する第１回路と、前記第１基準電位よりも小さい第２基準電位により作動する第２回路と、を備え、前記第１回路は、前記第１アームを駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する駆動制御部と、前記第１アームの動作速度に関する第１信号と前記駆動制御部を制御する第２信号とが多重化された多重信号を復調する復調部と、を有し、前記第２回路は、前記第１信号を出力する速度制御部と、前記多重信号を生成する多重化部と、を有し、前記速度制御部と前記駆動制御部とを電気的に絶縁し、前記速度制御部から前記駆動制御部に前記多重信号を伝達する信号伝達部を有するロボット。【選択図】図３
2020066099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
前記基台に設けられた第１アームと、
第１基準電位により作動する第１回路と、
前記第１基準電位よりも小さい第２基準電位により作動する第２回路と、を備え、
前記第１回路は、前記第１アームを駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する駆動制御部と、前記第１アームの動作速度に関する第１信号と前記駆動制御部を制御する第２信号とが多重化された多重信号を復調する復調部と、を有し、
前記第２回路は、前記第１信号を出力する速度制御部と、前記多重信号を生成する多重化部と、を有し、
前記速度制御部と前記駆動制御部とを電気的に絶縁し、前記速度制御部から前記駆動制御部に前記多重信号を伝達する信号伝達部を有する
ロボット。
【請求項２】
前記信号伝達部は、光ファイバー、フォトカプラー、またはパルストランスである
請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記第１回路は、前記駆動制御部に接続され、前記駆動部に電流を出力する電流出力部を有する
請求項１または２に記載のロボット。
【請求項４】
前記第２回路は、弱め界磁制御を行い、前記第２信号を出力する弱め界磁制御部を有し、
前記弱め界磁制御部は、前記復調部、前記多重化部、および前記信号伝達部を介して、前記駆動制御部と接続されている
請求項１から３のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項５】
前記速度制御部は、前記第２信号を出力し、
前記第１回路は、弱め界磁制御を行う弱め界磁制御部を有し、
前記弱め界磁制御部は、前記信号伝達部を介して、前記速度制御部に接続されている
請求項１から３のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項６】
前記第１回路は、前記基台の内部に配置されている
請求項１から５のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項７】
前記第２回路は、前記基台の内部に配置されている
請求項１から６のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項８】
前記基台に設けられた第２アームを備える
請求項１から７のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項９】
基台と、前記基台に設けられた第１アームと、を有するロボットと、
第１基準電位により作動する第１回路と、前記第１基準電位よりも小さい第２基準電位により作動する第２回路と、を有するロボット制御装置と、を備え、
前記第１回路は、前記第１アームを駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する駆動制御部と、前記第１アームの動作速度に関する第１信号と前記駆動制御部を制御する第２信号とが多重化された多重信号を復調する復調部と、を有し、
前記第２回路は、前記第１信号を出力する速度制御部と、前記多重信号を生成する多重化部と、を有し、
前記速度制御部と前記駆動制御部とを電気的に絶縁し、前記速度制御部から前記駆動制御部に前記多重信号を伝達する信号伝達部を有する
ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットおよびロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットに供給される電源の状態を監視して、その監視結果を参照可能なロボットコントローラーの電源ユニットが特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の電源ユニットは、比較的高い電源電圧を扱う高電圧回路と、比較的低い電源電圧を扱う低電圧回路とに分かれた電源ボードを備えている。この電源ボードでは、高電圧回路と低電圧回路との間を電気的に絶縁する必要があるため、フォトカプラーを介して信号が伝達される。ここで言う「電気的に絶縁」とは、１ＭΩ以上の電気的な抵抗値がある状態のことである。また、「フォトカプラー」とは、電気信号を光信号に変換し、電気的に絶縁した状態で信号を伝達するための部材である。従来、低電圧回路から高電圧回路へ複数の信号を伝達する必要があるため、当該部材を複数個設置していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３４６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高電圧回路と低電圧回路との間を電気的に絶縁しつつ、複数の信号を伝達する場合において、絶縁と信号伝達の両方の役割を担う部材を複数個設置する必要があるため、そのためのスペースが必要であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下のものとして実現することが可能である。
【０００６】
本発明のロボットは、基台と、
前記基台に設けられた第１アームと、
第１基準電位により作動する第１回路と、
前記第１基準電位よりも小さい第２基準電位により作動する第２回路と、を備え、
前記第１回路は、前記第１アームを駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する駆動制御部と、前記第１アームの動作速度に関する第１信号と前記駆動制御部を制御する第２信号とが多重化された多重信号を復調する復調部と、を有し、
前記第２回路は、前記第１信号を出力する速度制御部と、前記多重信号を生成する多重化部と、を有し、
前記速度制御部と前記駆動制御部とを電気的に絶縁し、前記速度制御部から前記駆動制御部に前記多重信号を伝達する信号伝達部を有する。
【０００７】
本発明のロボットシステムは、基台と、前記基台に設けられた第１アームと、を有するロボットと、
第１基準電位により作動する第１回路と、前記第１基準電位よりも小さい第２基準電位により作動する第２回路と、を有するロボット制御装置と、を備え、
前記第１回路は、前記第１アームを駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する駆動制御部と、前記第１アームの動作速度に関する第１信号と前記駆動制御部を制御する第２信号とが多重化された多重信号を復調する復調部と、を有し、
前記第２回路は、前記第１信号を出力する速度制御部と、前記多重信号を生成する多重化部と、を有し、
前記速度制御部と前記駆動制御部とを電気的に絶縁し、前記速度制御部から前記駆動制御部に前記多重信号を伝達する信号伝達部を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態のロボットシステムの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示すロボットシステムにおける一次側と二次側との電位の大小関係を示す図である。
【図３】図３は、図１に示すロボットシステムにおける二次側から一次側への信号の流れを示す図である。
【図４】図４は、第２実施形態のロボットシステムにおける二次側から一次側への信号の流れを示す図である。
【図５】図５は、第３実施形態のロボットシステムの全体構成を示す図である。
【図６】図６は、第１実施形態〜第３実施形態のロボットシステムについてハードウェアを中心として説明するためのブロック図である。
【図７】図７は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例１を示すブロック図である。
【図８】図８は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例２を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のロボットおよびロボットシステムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、説明の都合上、図１、図５中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言うことがある。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１〜図３を参照して本発明のロボットおよびロボットシステムの第１実施形態について説明する。
【００１１】
図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボット１を制御するロボット制御装置２００と、を有する。ロボット１は、本実施形態では単腕の６軸垂直多関節ロボットであり、その先端部にエンドエフェクターを装着することができる。また、ロボット制御装置２００は、ロボット１から離間して配置されており、プロセッサーの１例であるＣＰＵ（Central Processing Unit）が内蔵されたコンピューター等で構成することができる。そして、このロボットシステム１００の用途は、特に限定されず、例えば、電子部品および電子機器等のワークの保持、搬送、組立および検査等の各作業で用いることができる。
【００１２】
ロボット１は、基台１１と、アーム（第１アーム）１０と、電気系統２０と、を備えている。
【００１３】
基台１１は、中空の筐体であり、例えば工場内の床に固定されている。
アーム１０は、基台１１に対して可動可能に設けられている。このアーム１０は、第１筐体１２と、第２筐体１３と、第３筐体１４と、第４筐体１５と、第５筐体１６と、第６筐体１７とを有し、これらの筐体が基台１１側からこの順に連結されている。なお、各筐体の全長等の大きさは、それぞれ、特に限定されず、適宜設定可能である。
【００１４】
基台１１と第１筐体１２とは、関節１７１を介して連結されている。そして、第１筐体１２は、基台１１に対し、鉛直方向と平行な第１回動軸を回動中心とし、その第１回動軸回りに回動可能となっている。第１回動軸は、基台１１が固定される床の法線と一致している。
【００１５】
第１筐体１２と第２筐体１３とは、関節１７２を介して連結されている。そして、第２筐体１３は、第１筐体１２に対し、水平方向と平行な第２回動軸を回動中心として回動可能となっている。第２回動軸は、第１回動軸に直交する軸と平行である。
【００１６】
第２筐体１３と第３筐体１４とは、関節１７３を介して連結されている。そして、第３筐体１４は、第２筐体１３に対して水平方向と平行な第３回動軸を回動中心として回動可能となっている。第３回動軸は、第２回動軸と平行である。
【００１７】
第３筐体１４と第４筐体１５とは、関節１７４を介して連結されている。そして、第４筐体１５は、第３筐体１４に対し、第３筐体１４の中心軸方向と平行な第４回動軸を回動中心として回動可能となっている。第４回動軸は、第３回動軸と直交している。
【００１８】
第４筐体１５と第５筐体１６とは、関節１７５を介して連結されている。そして、第５筐体１６は、第４筐体１５に対して第５回動軸を回動中心として回動可能となっている。第５回動軸は、第４回動軸と直交している。
【００１９】
第５筐体１６と第６筐体１７とは、関節１７６を介して連結されている。そして、第６筐体１７は、第５筐体１６に対して第６回動軸を回動中心として回動可能となっている。第６回動軸は、第５回動軸と直交している。以上より、アーム１０は、第１回動軸から第６回動軸の計６軸の自由度を持つ。
【００２０】
電気系統２０は、例えばコンセント等の電源１９に電源ケーブル１８を介して電気的に接続される一次側、すなわち、高電圧側の第１回路２と、第１回路２に電気的に接続される二次側、すなわち、低電圧側の第２回路３と、第１回路２と第２回路３との間の信号の伝達を行う信号伝達部４と、を有している。なお、ロボットシステム１００がコンセントを介して電力の供給を受ける場合、電源ケーブル１８は、コンセントに差し込まれるプラグ１８１を有しているのが好ましい。
【００２１】
第１回路２は、電力が供給されて第１基準電位で駆動する電気回路であり、ロボット１の基台１１に内蔵されている。また、第２回路３は、電力が供給されて第１基準電位よりも小さい第２基準電位で駆動する電気回路であり、ロボット制御装置２００の筐体２０１に内蔵されている。第１基準電位としては、特に限定されず、例えば、電源１９が２００Ｖの交流電圧を有する場合、整流を行うことにより、直流電圧１Ｖ以上３００Ｖ以下とするのが好ましく、直流電圧３．３Ｖ以上２８０Ｖ以下とするのがより好ましい。第２基準電位としては、特に限定されず、例えば、直流電圧３Ｖ以上６０Ｖ以下とするのが好ましく、直流電圧３．３Ｖ以上２４Ｖ以下とするのがより好ましい。
【００２２】
図２に示すように、第１回路２は、電力供給を受ける受電系２１として、ダイオードブリッジ２１１と、コンデンサー２１２と、三相インバーター２１３と、非絶縁型のＡＣ／ＤＣコンバーター２１４と、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１５と、を有している。図２に示す場合、受電系２１では、電源１９から２００Ｖの交流電圧が印加されると、コンデンサー２１２と並列に接続されたダイオードブリッジ２１１により、その交流を直流に変換することができる。このとき、三相インバーター２１３には、２８０Ｖの直流電圧が印加される。また、三相インバーター２１３には、アーム１０の１軸を駆動する駆動部２３としてのモーター２３１が接続されている。そして、三相インバーター２１３に直流電圧が印加されることにより、モーター２３１が作動し、よって、アーム１０を駆動させることができる。また、受電系２１では、ダイオードブリッジ２１１と並行して、ＡＣ／ＤＣコンバーター２１４により交流を直流に変換することができる。このときの直流電圧は、２４Ｖとなる。また、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１５により、この直流電圧を３．３Ｖに低下させることができる。
【００２３】
なお、第１回路２では、ＡＣ／ＤＣコンバーター２１４の電位が０Ｖとなる点Ｐ２１４と、電源１９がグランドされている点Ｐ１９との間には、例えば１４０Ｖ程度の電位差がある。また、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１５の電位が０Ｖとなる点Ｐ２１５と、点Ｐ１９との間にも、例えば１４０Ｖ程度の電位差がある。また、三相インバーター２１３の電位が０Ｖとなる点Ｐ２１３と、点Ｐ１９との間にも、例えば１４０Ｖ程度の電位差がある。
【００２４】
また、第１回路２では、ダイオードブリッジ２１１を介して接続された箇所と、ＡＣ／ＤＣコンバーター２１４を介して接続された箇所とは、いずれも、常に導通可能な状態となっているわけではないが、これら以外の箇所は、常に導通可能な状態となっている。
【００２５】
第２回路３は、電力供給を受ける受電系３１として、絶縁型のＡＣ／ＤＣコンバーター３１１および３１２と、ＤＣ／ＤＣコンバーター３１３と、を有している。図２に示す場合、受電系３１では、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１１により交流を直流に変換することができる。このときの直流電圧は、２４Ｖとなる。また、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１１と並行して、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１２により交流を直流に変換することができる。このときの直流電圧は、５Ｖとなる。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバーター３１３により、この直流電圧を３．３Ｖに低下させることができる。
【００２６】
なお、第２回路３では、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１１がグランドされている点Ｐ３１１と、ＡＣ／ＤＣコンバーター３１２がグランドされている点Ｐ３１２と、ＤＣ／ＤＣコンバーター３１３がグランドされている点Ｐ３１３とは、それぞれ、点Ｐ１９と電位が同じである。
【００２７】
前述したように、電圧は、第１回路２から第２回路３へ印加される。すなわち、電圧が印加される方向は、第１回路２から第２回路３に向かう方向となっている。一方、各種の信号が伝達される方向は、図３に示すように、第２回路３から第１回路２に向かう方向となっている。
【００２８】
第１回路２は、信号を伝達する信号伝達系２２として、アーム１０を駆動する駆動部２３と、駆動部２３に駆動電流を出力する電流出力部２４と、駆動部２３を制御する駆動制御部２５と、多重化された多重信号Ｓ３を復調する復調部２６と、電流出力部２４に入力された駆動電流を検出する電流検出部２７と、を有している。なお、これらの各部は、例えば、プロセッサーが搭載された電気回路で構成されている。
【００２９】
また、第２回路３は、信号を伝達する信号伝達系３２として、アーム１０の駆動時の軌道を指示する軌道生成部３３と、アーム１０の駆動時の位置を制御する位置制御部３４と、アーム１０の駆動時の速度を制御する速度制御部３５と、弱め界磁制御を行う弱め界磁制御部３６と、多重信号Ｓ３を生成する多重化部３７と、駆動部２３としてのモーター２３１の回転量を検出する位置検出部３８と、を有している。ここで弱め界磁制御とは、モーター２３１が有する永久磁石から発生している界磁と逆方向の界磁が発生するように、モーター２３１に供給する電流に界磁電流成分を持たせる制御のことである。なお、これらの各部は、例えば、プロセッサーが搭載された電気回路で構成されている。
【００３０】
以下、信号が伝達される方向に従って、第２回路３の構成、第１回路２の構成の順に説明する。
【００３１】
軌道生成部３３は、アーム１０がどのような軌道を描いて駆動するのかの軌道指令Ｓ３３を生成して、位置制御部３４に向かって出力する。なお、本実施形態では軌道生成部３３が１つの場合を記載するが、軌道生成部３３を複数個用いてもよい。例えば、アーム１０は６軸の自由度を有するため、軌道生成部３３を６つ用いてもよく、５つ以下用いてもよい。
【００３２】
位置制御部３４は、アーム１０がどのような位置、すなわち、通過点を経て駆動するのかの位置指令Ｓ３４を生成して、速度制御部３５に向かって出力する。なお、本実施形態では位置制御部３４が１つの場合を記載するが、位置制御部３４を複数個用いてもよい。例えば、アーム１０は６軸の自由度を有するため、位置制御部３４を６つ用いてもよく、５つ以下用いてもよい。
【００３３】
速度制御部３５は、アーム１０が駆動する際のアーム１０の動作速度に関する第１信号Ｓ１を生成して、多重化部３７に向かって出力する。この第１信号Ｓ１には、例えば電気角等が含まれている。なお、本実施形態では速度制御部３５が１つの場合を記載するが、速度制御部３５を複数個用いてもよい。例えば、アーム１０は６軸の自由度を有するため、速度制御部３５を６つ用いてもよく、５つ以下用いてもよい。
【００３４】
また、速度制御部３５は、位置制御部３４からの位置指令Ｓ３４に基づいて、アーム１０の動作速度を演算する。そして、速度制御部３５は、その動作速度でアーム１０が駆動するために、駆動制御部２５でどの程度のトルク電流とするのかのトルク電流指令Ｓ３５を生成する。このトルク電流指令Ｓ３５は、弱め界磁制御部３６に向かって出力される。
【００３５】
弱め界磁制御部３６は、弱め界磁制御を行うことにより、各種信号の円滑な伝達を促進することができる。また、弱め界磁制御部３６は、駆動制御部２５を制御する第２信号Ｓ２を生成して、多重化部３７に向かって出力する。この第２信号Ｓ２には、例えば、Ｄ軸電流指令、Ｑ軸電流指令等が含まれている。なお、本実施形態では弱め界磁制御部３６が１つの場合を記載するが、弱め界磁制御部３６を複数個用いてもよい。例えば、アーム１０は６軸の自由度を有するため、弱め界磁制御部３６を６つ用いてもよく、５つ以下用いてもよい。
【００３６】
多重化部３７は、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とを多重化して、多重信号Ｓ３を生成するマルチプレクサーである。この多重信号Ｓ３は、復調部２６に向かって出力される。なお、本実施形態では多重化部３７が１つの場合を記載するが、多重化部３７を複数個用いてもよい。例えば、アーム１０は６軸の自由度を有するため、多重化部３７を６つ用いてもよく、５つ以下用いてもよい。他の例として、アーム１０が６軸の自由度を有し、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２がそれぞれ６つ存在する場合において、多重化部３７を１つ用いて、６つの第１信号Ｓ１と６つの第２信号Ｓ２をすべて多重化してもよい。
【００３７】
位置検出部３８は、モーター２３１に内蔵され、モーター２３１の回転量を検出するエンコーダーで構成されている。モーター２３１の回転量は、位置エンコーダー値Ｓ３８として出力され、速度制御部３５にフィードバックされる。また、速度制御部３５からは、位置エンコーダー値Ｓ３８がアーム１０の駆動時の実際の通過点、すなわち、実位置に関する信号Ｓ３５’として位置制御部３４にフィードバックされる。なお、本実施形態では位置検出部３８およびモーター２３１が１つの場合を記載するが、位置検出部３８およびモーター２３１を複数個用いてもよい。例えば、アーム１０は６軸の自由度を有するため、位置検出部３８およびモーター２３１を６つ用いる。
【００３８】
前述したように、第１回路２は、駆動部２３、電流出力部２４、駆動制御部２５、復調部２６および電流検出部２７を有している。
【００３９】
復調部２６は、多重化部３７から出力された多重信号Ｓ３を復調するデマルチプレクサーである。なお、本実施形態では復調部２６が１つの場合を記載するが、復調部２６を複数個用いてもよい。例えば、アーム１０は６軸の自由度を有するため、復調部２６を６つ用いてもよく、５つ以下用いてもよい。
【００４０】
駆動制御部２５は、トルク電流指令Ｓ３５に基づいて、その指令されたトルク電流となるように電流出力部２４での電流を制御する。この駆動制御部２５は、モーター２３１への印加電圧に対するＰＷＭ出力を行う。なお、本実施形態では駆動制御部２５が１つの場合を記載するが、駆動制御部２５を複数個用いてもよい。例えば、アーム１０は６軸の自由度を有するため、駆動制御部２５を６つ用いてもよく、５つ以下用いてもよい。ロボット１では、駆動制御部２５を一次側、すなわち、第１回路２に配置した構成となっている。この構成は、ＰＷＭ出力された信号を第１回路２内で多重化する場合に比べて、多重化を効果的に行うことができる。また、駆動制御部２５を二次側、すなわち、第２回路３に配置する場合に比べて、信号伝達部４を削減することができる。
【００４１】
電流出力部２４は、トルク電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。これにより、駆動部２３へのトルク電流の出力を所望のタイミングで行うことができる。また、電流出力部２４は、電流を増幅する電流増幅部としての機能も有している。これにより、駆動部２３にトルク電流を過不足なく出力することができる。なお、本実施形態では電流出力部２４が１つの場合を記載するが、電流出力部２４を複数個用いてもよい。例えば、アーム１０は６軸の自由度を有するため、電流出力部２４を６つ用いてもよく、５つ以下用いてもよい。
【００４２】
このように、第１回路２は、駆動制御部２５に接続され、駆動部２３にトルク電流を出力する電流出力部２４を有している。これにより、駆動制御部２５からのトルク電流指令Ｓ３５を電流出力部２４が受け取ることができる。そして、当該トルク電流指令Ｓ３５に基づいて、駆動部２３に、指令されたトルク電流を出力することにより、アーム１０に所望の動作をさせることができる。
【００４３】
駆動部２３は、本実施形態ではモーター２３１を有する構成となっている。アーム１０は６軸の自由度を有するため、モーター２３１は、ロボット１の基台１１、および第１筐体〜第６筐体の任意の箇所に、６つ内蔵されている。各モーター２３１は、ロボット１の関節１７１〜関節１７６を独立して駆動することができる。これにより、関節１７１〜関節１７６を自在に駆動させることができ、よって、アーム１０は、所望の軌道を描き、所望の通過点を経て、所望の速度で駆動することができる。なお、各モーター２３１の回転量は、各関節の回動角に相当する。ここで、本実施形態では６軸の自由度を有するアームについて記載するが、５軸以下の自由度を有するアーム、または７軸以上の自由度を有するアームを備えるロボットであってもよい。もちろん、軸数に応じてモーター２３１の数は変化し、軸数と同じ数のモーター２３１を設ける必要がある。
【００４４】
駆動部２３は、モーター２３１の他に、例えばモーター２３１に接続された減速機等を有する構成となっていてもよい。
【００４５】
電流検出部２７は、モーター２３１に実際に入力されたトルク電流を検出することができる。そして、この電流値は、駆動制御部２５にフィードバックされて、大きさが過剰の場合には、電流出力部２４で抑制され、不足している場合には、電流出力部２４で増加される。なお、本実施形態では電流検出部２７が１つの場合を記載するが、電流検出部２７を複数個用いてもよい。例えば、アーム１０は６軸の自由度を有し、位置検出部３８およびモーター２３１を６つ用いるため、電流検出部２７を６つ用いる。
【００４６】
図３に示すように、第１回路２の駆動制御部２５と第２回路３の速度制御部３５との間、特に、復調部２６と多重化部３７とは、信号伝達部４を介して、接続されている。
【００４７】
前述したように、第１回路２と第２回路３との間は、最低電位同士に、例えば１４０Ｖ程度の電位差が生じている。そのため、第１回路２と第２回路３との間での信号の伝達、すなわち、通信を安定して迅速に行うには、信号を伝送する信号線を絶縁しなければならない。
【００４８】
そこで、ロボット１では、この信号線として、多重信号Ｓ３を電気的に絶縁しつつ、多重信号Ｓ３を速度制御部３５から駆動制御部２５に伝達可能な信号伝達部４を用いる。
【００４９】
信号伝達部４は、光ファイバー、フォトカプラー、またはパルストランス等の信号伝達部材である。光ファイバーとは、光信号を伝達するケーブルであり、パルストランスとは、パルス信号を生成して伝達する素子である。
【００５０】
信号伝達部４が光ファイバーを有するものである場合、多重信号Ｓ３を図示しない光トランシーバーにより電気信号から光信号に変換した後に信号を伝達するため、高速通信が可能となる。また、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とを多重化したまま、すなわち、多重信号Ｓ３で伝達することができ、使用する光ファイバーの本数を削減することもできる。また、ＥＭＣ（electromagnetic compatibility）対策も不要となる。また、ロボット１とロボット制御装置２００との間を所望の距離だけ離間させることができる。これにより、駆動するアーム１０に対して作業者の安全が確保することができる程度に、ロボット１とロボット制御装置２００との間を広げることができる。
【００５１】
一方、信号伝達部４がフォトカプラーまたはパルストランスを有するものである場合、光ファイバーに比べて、信号伝達部４を安価に得ることができる。
【００５２】
なお、信号伝達部４としては、光ファイバー、フォトカプラー、およびパルストランスの他にも、例えば、光空間伝送によるもの、超音波伝達によるものを用いることができる。
【００５３】
多重化部３７、および復調部２６を用いることにより、第１回路２と第２回路３との間に、複数の当該信号伝達部材を設置する必要がなくなり、設置スペースを抑えることができる。また、当該信号伝達部材で構成された信号伝達部４を用いることで、信号伝達に電気的なノイズが影響することを防ぐことができる。
【００５４】
前述したように、第２回路３は、駆動制御部２５を制御する第２信号Ｓ２を出力し、弱め界磁制御を行う弱め界磁制御部３６を有している。そして、この弱め界磁制御部３６は、多重化部３７、信号伝達部４および復調部２６を順に介して、駆動制御部２５と接続されている。これにより、弱め界磁制御による効果がより発揮され、よって、各種信号の円滑な伝達をより促進することができる。
【００５５】
以上のように、ロボット１は、基台１１と、基台１１に対して可動可能に設けられたアーム（第１アーム）１０と、第１基準電位で駆動する第１回路２と、第１基準電位よりも小さい第２基準電位で駆動する第２回路３と、を備えている。第１回路２は、アーム１０を駆動する駆動部２３と、駆動部２３を制御する駆動制御部２５と、多重化された多重信号Ｓ３を復調する復調部２６と、を有している。第２回路３は、アーム１０の動作速度に関する第１信号Ｓ１を駆動制御部２５に向かって出力する速度制御部３５と、駆動制御部２５を制御する第２信号Ｓ２と第１信号Ｓ１とを多重化して、多重信号Ｓ３を生成する多重化部３７と、を有している。そして、駆動制御部２５と速度制御部３５との間は、多重信号Ｓ３を電気的に絶縁しつつ、多重信号Ｓ３を速度制御部３５から駆動制御部２５に伝達する信号伝達部４により接続されている。
このような発明よれば、当該信号伝達部材の個数を削減することができる。
【００５６】
また、ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボット１を制御するロボット制御装置２００と、を有している。
これにより、前述したロボット１の利点を持つロボットシステム１００が得られる。
【００５７】
＜第２実施形態＞
以下、図４を参照して本発明のロボットおよびロボットシステムの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００５８】
本実施形態は、第２回路から弱め界磁制御部が省略されて、電気系統の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００５９】
図４に示すように、本実施形態では、速度制御部３５は、トルク電流指令Ｓ３５を第２信号Ｓ２として出力することができる。なお、この第２信号Ｓ２には、速度制御部３５が生成する速度指令が含まれていてもよい。そして、第２信号Ｓ２は、多重化部３７で第１信号Ｓ１と多重化されて多重信号Ｓ３となる。また、多重信号Ｓ３は、信号伝達部４を介して、第１回路２側に伝達される。
【００６０】
また、第１回路２は、弱め界磁制御を行う弱め界磁制御部２８を有している。弱め界磁制御部２８は、信号伝達部４を介して、速度制御部３５と接続されている。これにより、多重信号Ｓ３を弱め界磁制御部３６に出力することができ、よって、多重信号Ｓ３の円滑な伝達をより促進することができる。
【００６１】
＜第３実施形態＞
以下、図５を参照して本発明のロボットおよびロボットシステムの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、アームの設置数が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００６２】
図５に示すように、本実施形態では、ロボット１は、基台１１に対して可動可能に設けられた２本のアーム１０を備える双腕ロボットである。以下では、２本のアーム１０のうちの一方のアーム１０を「第１アーム１０Ａ」と言い、他方のアーム１０を「第２アーム１０Ｂ」と言う。
【００６３】
また、ロボット１の基台１１は、脚部１１１と、脚部１１１の上側に設けられた胴部１１２とを有している。
【００６４】
脚部１１１は、中空の筐体であり、例えば工場内の床に固定されている。この脚部１１１に、第１回路２が内蔵されている。
【００６５】
胴部１１２は、脚部１１１に連通する中空の筐体であり、脚部１１１に固定されている。胴部１１２の側部には、第１アーム１０Ａと第２アーム１０Ｂが対照的に配置されている。
【００６６】
以上のように、本実施形態では、ロボット１は、基台１１と、基台１１に対して可動可能に設けられた第１アーム１０Ａと、基台１１に対して第１アーム１０Ａと異なる位置に可動可能に設けられた第２アーム１０Ｂを備えている。また、第１回路２、第２回路３および信号伝達部４は、基台１１の内部に配置されている。これにより、第１回路２、第２回路３および信号伝達部４が基台１１内に収納されている分、基台１１の周囲のスペースを広く確保することができ、よって、このスペースに例えば安全柵を設置することができる。
【００６７】
図６は、第１実施形態〜第３実施形態のロボットシステムについてハードウェアを中心として説明するためのブロック図である。
【００６８】
図６には、ロボット１とコントローラー６１とコンピューター６２が接続されたロボットシステム１００Ａの全体構成が示されている。ロボット１の制御は、コントローラー６１にあるプロセッサーによりメモリーにある指令を読み出して実行されてもよいし、コンピューター６２に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読み出してコントローラー６１を介して実行されてもよい。
【００６９】
従って、コントローラー６１とコンピューター６２とのいずれか一方または両方を「ロボット制御装置２００」として捉えることができる。
【００７０】
＜変形例１＞
図７は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例１を示すブロック図である。
【００７１】
図７には、ロボット１に直接コンピューター６３が接続されたロボットシステム１００Ｂの全体構成が示されている。ロボット１の制御は、コンピューター６３に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読み出して直接実行される。
【００７２】
従って、コンピューター６３を「ロボット制御装置２００」として捉えることができる。
【００７３】
＜変形例２＞
図８は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例２を示すブロック図である。
【００７４】
図８には、コントローラー６１が内蔵されたロボット１とコンピューター６６が接続され、コンピューター６６がＬＡＮ等のネットワーク６５を介してクラウド６４に接続されているロボットシステム１００Ｃの全体構成が示されている。ロボット１の制御は、コンピューター６６に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読み出して実行されてもよいし、クラウド６４上に存在するプロセッサーによりコンピューター６６を介してメモリーにある指令を読み出して実行されてもよい。
【００７５】
従って、コントローラー６１とコンピューター６６とクラウド６４とのいずれか１つ、または、いずれか２つ、または、３つを「ロボット制御装置２００」として捉えることができる。
【００７６】
以上、本発明のロボットおよびロボットシステムを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ロボットおよびロボットシステムを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【００７７】
また、本発明のロボットおよびロボットシステムは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成や特徴を組み合わせたものであってもよい。
【００７８】
また、ロボットが備えるアームの本数は、１本または２本であったが、これに限定されず、３本以上であってもよい。
また、ロボットは、弱め界磁制御部が省略されていてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１…ロボット、２…第１回路、２１…受電系、２１１…ダイオードブリッジ、２１２…コンデンサー、２１３…三相インバーター、２１４…ＡＣ／ＤＣコンバーター、２１５…ＤＣ／ＤＣコンバーター、２２…信号伝達系、２３…駆動部、２３１…モーター、２４…電流出力部、２５…駆動制御部、２６…復調部、２７…電流検出部、２８…弱め界磁制御部、３…第２回路、３１…受電系、３１１…ＡＣ／ＤＣコンバーター、３１２…ＡＣ／ＤＣコンバーター、３１３…ＤＣ／ＤＣコンバーター、３２…信号伝達系、３３…軌道生成部、３４…位置制御部、３５…速度制御部、３６…弱め界磁制御部、３７…多重化部、３８…位置検出部、４…信号伝達部、６１…コントローラー、６２…コンピューター、６３…コンピューター、６４…クラウド、６５…ネットワーク、６６…コンピューター、１０…アーム（第１アーム）、１０Ａ…第１アーム、１０Ｂ…第２アーム、１１…基台、１１１…脚部、１１２…胴部、１２…第１筐体、１３…第２筐体、１４…第３筐体、１５…第４筐体、１６…第５筐体、１７…第６筐体、１７１…関節、１７２…関節、１７３…関節、１７４…関節、１７５…関節、１７６…関節、１８…電源ケーブル、１８１…プラグ、１９…電源、２０…電気系統、１００…ロボットシステム、１００Ａ…ロボットシステム、１００Ｂ…ロボットシステム、１００Ｃ…ロボットシステム、２００…ロボット制御装置、２０１…筐体、Ｐ１９…点、Ｐ２１３…点、Ｐ２１４…点、Ｐ２１５…点、Ｐ３１１…点、Ｐ３１２…点、Ｐ３１３…点、Ｓ１…第１信号、Ｓ２…第２信号、Ｓ３…多重信号、Ｓ３３…軌道指令、Ｓ３４…位置指令、Ｓ３５…トルク電流指令、Ｓ３５’…信号、Ｓ３８…位置エンコーダー値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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