(57)【要約】【課題】高い検出精度を有するロボットの制御方法、ロボットおよびロボットの制御装置を提供すること。【解決手段】第１アームおよび前記第１アームに対して変位する第２アームを有するロボットアームと、前記第１アームに配置されている第１検出電極および第１駆動電極を有し、周囲の物体を検出する静電容量式の第１近接センサーと、前記第２アームに配置されている電極と、を有するロボットの制御方法であって、前記第１駆動電極に周期的に電圧が変化する第１駆動電圧を印加し、前記電極に前記第１駆動電圧と同じ周波数であって前記第１駆動電圧よりも振幅が小さい第２駆動電圧を前記第１駆動電圧と同位相で印加する。【選択図】図１
2020163481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アームおよび前記第１アームに対して変位する第２アームを有するロボットアームと、
前記第１アームに配置されている第１検出電極および第１駆動電極を有し、周囲の物体を検出する静電容量式の第１近接センサーと、
前記第２アームに配置されている電極と、を有するロボットの制御方法であって、
前記第１駆動電極に周期的に電圧が変化する第１駆動電圧を印加し、前記電極に前記第１駆動電圧と同じ周波数であって前記第１駆動電圧よりも振幅が小さい第２駆動電圧を前記第１駆動電圧と同位相で印加することを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項２】
前記ロボットは、前記第２アームに配置されている第２検出電極および第２駆動電極を有する静電容量式の第２近接センサーを有し、
前記第２検出電極および前記第２駆動電極が前記電極を構成している請求項１に記載のロボットの制御方法。
【請求項３】
前記第１近接センサーが周囲の物体の検出を行い、前記第２近接センサーが前記物体の検出を休止する第１状態と、前記第２近接センサーが前記物体の検出を行い、前記第１近接センサーが前記物体の検出を休止する第２状態と、を切り替える請求項２に記載のロボットの制御方法。
【請求項４】
前記第１状態では、前記第１駆動電極に前記第１駆動電圧を印加し、前記第２駆動電極に前記第２駆動電圧を前記第１駆動電圧と同位相で印加し、
前記第２状態では、前記第２駆動電極に周期的に電圧が変化する第３駆動電圧を印加し、前記第１駆動電極に前記第３駆動電圧と同じ周波数であって前記第３駆動電圧よりも振幅が小さい第４駆動電圧を前記第３駆動電圧と同位相で印加する請求項３に記載のロボットの制御方法。
【請求項５】
前記第１アームと前記第２アームとの相対的位置関係に基づいて前記第２駆動電圧の振幅を変化させる請求項４に記載のロボットの制御方法。
【請求項６】
第１アームおよび前記第１アームに対して変位する第２アームを有するロボットアームと、
前記第１アームに配置されている第１検出電極および第１駆動電極を有し、周囲の物体を検出する静電容量式の第１近接センサーと、
前記第２アームに配置されている電極と、
前記第１駆動電極に周期的に電圧が変化する第１駆動電圧を印加し、前記電極に前記第１駆動電圧と同じ周波数であって前記第１駆動電圧よりも振幅が小さい第２駆動電圧を前記第１駆動電圧と同位相で印加する制御装置と、を有することを特徴とするロボット。
【請求項７】
第１アームおよび前記第１アームに対して変位する第２アームを有するロボットアームと、
前記第１アームに配置されている第１検出電極および第１駆動電極を有し、周囲の物体を検出する静電容量式の第１近接センサーと、
前記第２アームに配置されている電極と、を有するロボットの制御装置であって、
前記制御装置は、前記第１駆動電極に周期的に電圧が変化する第１駆動電圧を印加し、前記電極に前記第１駆動電圧と同じ周波数であって前記第１駆動電圧よりも振幅が小さい第２駆動電圧を前記第１駆動電圧と同位相で印加することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの制御方法、ロボットおよび制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されているロボットは、第１アームと、第１アームに対して回動可能に連結されている第２アームと、第２アームに対して回動可能に連結されている第３アームと、を有し、第１アームおよび第２アームには、それぞれ、近接センサーが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１４９６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成のロボットでは、第１アームに対する第２アームの姿勢によっては第１アームに設けられている近接センサーと第２アームに設けられている近接センサーとが接近し過ぎて互いに干渉し合い、その結果、近接センサーによる誤検出が生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のロボットの制御方法は、第１アームおよび前記第１アームに対して変位する第２アームを有するロボットアームと、
前記第１アームに配置されている第１検出電極および第１駆動電極を有し、周囲の物体を検出する静電容量式の第１近接センサーと、
前記第２アームに配置されている電極と、を有するロボットの制御方法であって、
前記第１駆動電極に周期的に電圧が変化する第１駆動電圧を印加し、前記電極に前記第１駆動電圧と同じ周波数であって前記第１駆動電圧よりも振幅が小さい第２駆動電圧を前記第１駆動電圧と同位相で印加することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボットを示す全体図である。
【図２】図１のセンサーの配置を示す側面図である。
【図３】近接センサーを示す図である。
【図４】近接センサーが有する検出電極および駆動電極を示す平面図である。
【図５】近接センサー制御部のブロック図である。
【図６】近接センサーの駆動電圧を示すタイミングチャートである。
【図７】第１、第２近接センサー間の距離と第１近接センサーの出力値との関係を示すグラフである。
【図８】第１近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。
【図９】第１近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。
【図１０】第１近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。
【図１１】第１近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るロボットを示す全体図である。
【図１３】近接センサー制御部のブロック図である。
【図１４】第１近接センサーの出力値の変動の一例を示すグラフである。
【図１５】第２駆動電圧の振幅情報の一例を示すグラフである。
【図１６】本発明の第３実施形態に係るロボットが有する近接センサー制御部のブロックである。
【図１７】第１近接センサーの出力値の変動の一例を示すグラフである。
【図１８】第２駆動電圧の振幅情報の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明のロボットの制御方法、ロボットおよび制御装置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。
【０００８】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットを示す全体図である。図２は、図１のセンサーの配置を示す側面図である。図３は、近接センサーを示す図である。図４は、近接センサーが有する検出電極および駆動電極を示す平面図である。図５は、近接センサー制御部のブロック図である。図６は、近接センサーの駆動電圧を示すタイミングチャートである。図７は、第１、第２近接センサー間の距離と第１近接センサーの出力値との関係を示すグラフである。図８ないし図１１は、それぞれ、第１近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。
【０００９】
図１に示すロボット１は、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うことができる。ロボット１は、所定の作業を実行するロボット本体２と、ロボット本体２に装着され、周囲の物体、特に人を検出する近接センサー３と、ロボット本体２および近接センサー３の駆動を制御する制御装置８と、を有する。
【００１０】
ロボット本体２は、６軸ロボットである。このようなロボット本体２は、床、壁、天井等に固定されるベース２０と、ロボットアーム２１と、ロボットアーム２１の先端に装着されているエンドエフェクター２２と、を有する。また、ロボットアーム２１は、ベース２０に回動自在に連結されているアーム２１１と、アーム２１１に回動自在に連結されているアーム２１２と、アーム２１２に回動自在に連結されているアーム２１３と、アーム２１３に回動自在に連結されているアーム２１４と、アーム２１４に回動自在に連結されているアーム２１５と、アーム２１５に回動自在に連結されているアーム２１６と、を有し、アーム２１６にエンドエフェクター２２が装着されている。
【００１１】
また、ロボット本体２は、ベース２０に対してアーム２１１を回動させる駆動装置２５１と、アーム２１１に対してアーム２１２を回動させる駆動装置２５２と、アーム２１２に対してアーム２１３を回動させる駆動装置２５３と、アーム２１３に対してアーム２１４を回動させる駆動装置２５４と、アーム２１４に対してアーム２１５を回動させる駆動装置２５５と、アーム２１５に対してアーム２１６を回動させる駆動装置２５６と、を有する。各駆動装置２５１〜２５６は、例えば、駆動源としてのモーターＭと、モーターＭの駆動を制御するコントローラーＣと、モーターＭの回転量を検出するエンコーダーＥと、を有する。そして、これら駆動装置２５１〜２５６は、それぞれ、制御装置８によって独立して制御される。
【００１２】
ただし、ロボット本体２の構成は、特に限定されず、例えば、アームの数は、５本以下であってもよいし、７本以上であってもよい。また、例えば、ロボット本体２は、スカラロボット、双腕ロボット等であってもよい。
【００１３】
制御装置８は、図示しないホストコンピューターからロボット本体２の位置指令を受け、各アーム２１１〜２１６が受けた位置指令に応じた位置となるように、駆動装置２５１〜２５６の駆動をそれぞれ独立して制御するロボット制御部８０と、近接センサー３の駆動を制御すると共に、近接センサー３が出力する信号に基づいてロボット本体２の周囲の物体を検出する近接センサー制御部８１と、を有する。例えば、近接センサー制御部８１が前記物体を検出したときは、ロボット制御部８０は、ホストコンピューターからの指令に関わらず、ロボット本体２の駆動を緊急停止したり、ロボットアーム２１の駆動速度を遅くしたりする。これにより、ロボット１を安全に駆動することができる。
【００１４】
このような制御装置８は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。また、メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。
【００１５】
近接センサー３は、ロボットアーム２１の外表面に配置されている。特に、本実施形態では、近接センサー３は、図２中のハッチングで示す箇所、すなわち、アーム２１１、２１２、２１３、２１４に配置されている。このように、複数のアームに近接センサー３を配置することにより、より広範囲にわたって、ロボットアーム２１の周囲の物体を検出することができる。図３に示すように、各近接センサー３は、静電容量の変化に基づいて周囲の物体を検出する相互容量方式の静電容量型のセンサーであり、検出電極３１と駆動電極３２とを有する。
【００１６】
また、図４に示すように、検出電極３１および駆動電極３２は、互いに離間して設けられている。また、検出電極３１および駆動電極３２は、それぞれ、平面視で櫛歯状をなし、検出電極３１の櫛歯と駆動電極３２の櫛歯とが互いに離間しつつ噛み合って配置されている。駆動電極３２に駆動電圧が印加されると、検出電極３１と駆動電極３２との間に電界が発生する。電界が発生した状態で近接センサー３に物体が接近すると、検出電極３１と駆動電極３２との間の電界が変化する。この電界の変化による静電容量の変化を検出電極３１で検出することにより、物体の接近を検出できる。
【００１７】
なお、本実施形態では、以下、アーム２１２を「第１アーム２１２」とも言い、アーム２１４を「第２アーム２１４」とも言う。また、第１アーム２１２に配置されている近接センサー３を「第１近接センサー３Ａ」とも言い、第２アーム２１４に配置されている近接センサー３を「第２近接センサー３Ｂ」とも言う。また、第１近接センサー３Ａが有する検出電極３１を「第１検出電極３１Ａ」とも言い、駆動電極３２を「第１駆動電極３２Ａ」とも言う。また、第２近接センサー３Ｂが有する検出電極３１を「第２検出電極３１Ｂ」とも言い、駆動電極３２を「第２駆動電極３２Ｂ」とも言う。そして、第２検出電極３１Ｂおよび第２駆動電極３２Ｂが本実施形態の電極６を構成している。
【００１８】
図５に示すように、近接センサー制御部８１は、駆動タイミング生成回路８２と、駆動タイミング生成回路８２に接続されている第１近接センサー用回路８３および第２近接センサー用回路８４と、第１近接センサー用回路８３および第２近接センサー用回路８４を制御する制御回路８５と、を有する。
【００１９】
第１近接センサー用回路８３は、駆動波形同期回路８３０と、駆動波形同期回路８３０で同期したクロックに基づいて電圧が周期的に変化する駆動電圧Ｖａを生成する駆動回路８３１と、駆動回路８３１が生成した駆動電圧Ｖａの振幅を調整して駆動電圧Ｖａｗを生成する振幅電圧調整回路８３２と、を有し、振幅調整後の駆動電圧Ｖａｗが第１駆動電極３２Ａに印加される。また、第１近接センサー用回路８３は、第１検出電極３１Ａから出力される電荷の量を駆動電圧Ｖａに同期して測定し、その測定結果に基づいて第１近接センサー３Ａの周囲の物体を検出する検出回路８３３を有する。
【００２０】
また、第１近接センサー用回路８３は、第１検出電極３１Ａと検出回路８３３とを電気的に接続し、第１検出電極３１Ａから出力される電荷の量に基づいて周囲の物体の検出を行う検出実施状態と、第１検出電極３１Ａと振幅電圧調整回路８３２とを接続し、周囲の物体の検出を休止する検出休止状態と、に切り替えるスイッチ素子８３４を有する。なお、検出休止状態では、第１検出電極３１Ａおよび第１駆動電極３２Ａに駆動電圧Ｖａｗが印加される。
【００２１】
また、振幅電圧調整回路８３２およびスイッチ素子８３４は、それぞれ、制御回路８５に接続されている。そして、振幅電圧調整回路８３２は、制御回路８５からの指令に基づいて駆動電圧Ｖａの振幅を調整し、スイッチ素子８３４は、制御回路８５からの指令に基づいて検出実施状態と検出休止状態とを切り替える。
【００２２】
第２近接センサー用回路８４は、前述の第１近接センサー用回路８３と同様の構成である。すなわち、第２近接センサー用回路８４は、駆動波形同期回路８４０と、駆動波形同期回路８４０で同期したクロックに基づいて電圧が周期的に変化する駆動電圧Ｖｂを生成する駆動回路８４１と、駆動回路８４１が生成した駆動電圧Ｖｂの振幅を調整して駆動電圧Ｖｂｗを生成する振幅電圧調整回路８４２と、を有し、振幅調整後の駆動電圧Ｖｂｗが第２駆動電極３２Ｂに印加される。また、第２近接センサー用回路８４は、第２検出電極３１Ｂから出力される電荷の量を駆動電圧Ｖｂｗに同期して測定し、その測定結果に基づいて第２近接センサー３Ｂの周囲の物体を検出する検出回路８４３を有する。
【００２３】
また、第２近接センサー用回路８４は、第２検出電極３１Ｂと検出回路８４３とを電気的に接続し、第２検出電極３１Ｂから出力される電荷の量に基づいて周囲の物体の検出を行う検出実施状態と、第２検出電極３１Ｂと振幅電圧調整回路８４２とを接続し、周囲の物体の検出を休止する検出休止状態と、に切り替えるスイッチ素子８４４を有する。なお、検出休止状態では、第２検出電極３１Ｂおよび第２駆動電極３２Ｂに駆動電圧Ｖｂｗが印加される。
【００２４】
また、振幅電圧調整回路８４２およびスイッチ素子８４４は、それぞれ、制御回路８５に接続されている。そして、振幅電圧調整回路８４２は、制御回路８５からの指令に基づいて駆動電圧Ｖｂの振幅を調整し、スイッチ素子８４４は、制御回路８５からの指令に基づいて検出実施状態と検出休止状態とを切り替える。
【００２５】
なお、駆動電圧Ｖａｗ、Ｖｂｗは、共に矩形波である。ただし、駆動電圧Ｖａｗ、Ｖｂｗの波形は、特に限定されない。また、駆動電圧Ｖａｗ、Ｖｂｗは、互いに同じ周波数であり、かつ、同位相である。前記「同じ周波数」とは、互いの周波数が一致する場合の他にも、技術的に生じ得る若干の差を有する場合も含む意味である。また、前記「同位相」とは、互いの位相が一致する場合の他にも、技術的に生じ得る若干の誤差を有する場合も含む意味である。
【００２６】
以上、近接センサー制御部８１の回路構成について説明した。次に、近接センサー制御部８１による第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂの制御方法について説明する。近接センサー制御部８１は、制御回路８５からの指令によってスイッチ素子８３４、８４４を切り替えることにより、図６に示すように、第１近接センサー３Ａが検出実施状態で、第２近接センサー３Ｂが検出休止状態である第１状態Ｑ１と、第１近接センサー３Ａが検出休止状態で、第２近接センサー３Ｂが検出実施状態である第２状態Ｑ２と、を交互に繰り返す。すなわち、第１近接センサー３Ａが周囲の物体の検出を行い、第２近接センサー３Ｂが周囲の物体の検出を休止する第１状態Ｑ１と、第１近接センサー３Ａが周囲の物体の検出を休止し、第２近接センサー３Ｂが周囲の物体の検出を行う第２状態Ｑ２と、を交互に繰り返す。特に、本実施形態では、第１状態Ｑ１と第２状態Ｑ２とが周期的に繰り返される。
【００２７】
このように、第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂの一方が検出実施状態のときに他方を検出休止状態とすることにより、第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂ同士の干渉を抑制することができる。具体的には、第１、第２近接センサー３Ａが共に実施状態であると、第１近接センサー３Ａによる物体の検出動作と第２近接センサー３Ｂによる物体の検出動作とが互いに影響を及ぼし合い、物体の接近に伴う静電容量の変化を正確に検出することができない。これに対して、第１近接センサー３Ａを検出休止状態とすると、第１検出電極３１Ａおよび第１駆動電極３２Ａが同電位となって第２近接センサー３Ｂによる物体の検出動作に影響を及ぼさないし、第２近接センサー３Ｂを検出休止状態とすると、第２検出電極３１Ｂおよび第２駆動電極３２Ｂが同電位となって第１近接センサー３Ａによる物体の検出動作に影響を及ぼさない。
【００２８】
そのため、第１近接センサー３Ａが検出実施状態のときに第２近接センサー３Ｂを検出休止状態とすることにより、これらの干渉が抑制され、第１近接センサー３Ａの検出精度の低下を抑制でき、第２近接センサー３Ｂが検出実施状態のときに第１近接センサー３Ａを検出休止状態とすることにより、第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂの干渉が抑制されて、第２近接センサー３Ｂによって周囲の物体を精度よく検出することができる。
【００２９】
さらに、図６に示すように、第１状態Ｑ１では、近接センサー制御部８１は、第１駆動電極３２Ａに駆動電圧Ｖａｗとしての第１駆動電圧Ｖａｗ１を印加し、第２検出電極３１Ｂおよび第２駆動電極３２Ｂには、第１駆動電圧Ｖａｗ１と同じ周波数であって第１駆動電圧Ｖａｗ１よりも振幅が小さい駆動電圧Ｖｂｗとしての第２駆動電圧Ｖｂｗ２を第１駆動電圧Ｖａｗ１と同位相で印加する。具体的には、０（Ｖ）とＶ１（Ｖ）とに周期的に切り替わる矩形の第１駆動電圧Ｖａｗ１を第１駆動電極３２Ａに印加し、０（Ｖ）とＶ１よりも小さいＶ２（Ｖ）とに周期的に切り替わる矩形の第２駆動電圧Ｖｂｗ２を第２検出電極３１Ｂおよび第２駆動電極３２Ｂに印加する。なお、このとき、第１検出電極３１Ａは、Ｖ１／２の略定電圧に維持される。
【００３０】
第１、第２駆動電圧Ｖａｗ１、Ｖｂｗ２を同位相とすることにより、ＨｉｇｈとＬｏｗの切り替わりのタイミングが一致するため、第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂ同士の干渉が抑制され、第１近接センサー３Ａの検出精度の低下を抑制することができる。これに対して、第１駆動電圧Ｖａｗ１および第２駆動電圧Ｖｂｗ２の位相がずれていると、ＨｉｇｈとＬｏｗの切り替わりのタイミングがずれ、このずれに起因して第１近接センサー３Ａの静電容量が変動し、第１近接センサー３Ａの検出精度が低下する。
【００３１】
また、第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅を第１駆動電圧Ｖａｗ１の振幅よりも小さくすることにより、第２近接センサー３Ｂの接近に起因する第１近接センサー３Ａの出力値の変動を効果的に抑制することができる。このことについて、図７に示すグラフと、図８ないし図１１に示すモデルと、に基づいて説明する。
【００３２】
図７は、第１近接センサー３Ａと第２近接センサー３Ｂの距離Ｄに対する第１近接センサー３Ａの出力値の変化を示すグラフである。線Ｌ１は、第２検出電極３１Ｂおよび第２駆動電極３２Ｂにも第１駆動電圧Ｖａｗ１を印加した場合、線Ｌ２は、第２検出電極３１Ｂおよび第２駆動電極３２Ｂに第２駆動電圧Ｖｂｗ２を印加した場合、線Ｌ３は、第２検出電極３１Ｂおよび第２駆動電極３２Ｂを０Ｖとした場合を示す。なお、図７では、第１近接センサー３Ａが第２近接センサー３Ｂの影響を受けない状態において、第１駆動電圧Ｖａｗ１が０からＶ１に変化する間に、電気力線の向きと密度の変化に応じて第１検出電極３１Ａに発生した正電荷の量を第１駆動電圧Ｖａｗ１と同期して測定し、その出力を基準点＝０としている。また、図７において出力値は、発生した正電荷の量が小さくなると上昇し、大きくなると下降する。
【００３３】
距離Ｄが十分に大きい地点Ｐ１では、線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のいずれも、第１近接センサー３Ａの出力値にほとんど変化がない。つまり、いずれの場合も第１近接センサー３Ａの検出精度の低下が生じていない。これは、第２近接センサー３Ｂが第１近接センサー３Ａに対して十分に離間しているため、図８に示すように、第１検出電極３１Ａと第１駆動電極３２Ａとの間に生じる電気力線が第２近接センサー３Ｂによって遮断されないためである。
【００３４】
一方、距離Ｄが比較的小さい地点Ｐ２では、線Ｌ２では第１近接センサー３Ａの出力値にほとんど変化がないのに対して、線Ｌ１、Ｌ３では第１近接センサー３Ａの出力値が大きく変化している。これは、以下の理由による。
【００３５】
まず、線Ｌ３の場合について説明する。図９に示すように、第１検出電極３１Ａと第１駆動電極３２Ａとの間に生じる電気力線の一部が第２近接センサー３Ｂによって遮断されて第１検出電極３１Ａに届かない。そのため、第１駆動電圧Ｖａｗ１と同期して測定される正の電荷の変化量が地点Ｐ１よりも小さくなる。そのため、地点Ｐ２では、第１近接センサー３Ａの出力値が大きく上昇する。
【００３６】
次に、線Ｌ１の場合について説明する。図１０に示すように、第１検出電極３１Ａと第１駆動電極３２Ａとの間に生じる電気力線の一部が第２近接センサー３Ｂによって遮断され、それとは別に、第１検出電極３１Ａと第２近接センサー３Ｂとの間に電気力線が生じる。第２近接センサー３Ｂに印加される電圧は、第１駆動電圧Ｖａｗ１と同じ振幅を有するが、第２近接センサー３Ｂの面積は、第１駆動電極３２Ａよりも大きく、また、第２駆動電極３２Ｂと第１検出電極３１Ａとの距離は、第１駆動電極３２Ａと第１検出電極３１Ａとの距離よりも短い。そのため、第２近接センサー３Ｂに遮断される電気力線の影響よりも、第１検出電極３１Ａと第２近接センサー３Ｂとの間に生じる電気力線の影響が大きく、第１駆動電圧Ｖａｗ１と同期して測定される正の電荷の変化量が地点Ｐ１よりも大きくなる。そのため、地点Ｐ２では、第１近接センサー３Ａの出力値が大きく下降する。
【００３７】
次に、線Ｌ２について説明する。図１１に示すように、第１検出電極３１Ａと第１駆動電極３２Ａとの間に生じる電気力線の一部が第２近接センサー３Ｂによって遮断され、それとは別に、第１検出電極３１Ａと第２近接センサー３Ｂとの間に電気力線が生じる。第２駆動電極３２Ｂに印加される第２駆動電圧Ｖｂｗ２が第１駆動電圧Ｖａｗ１より小さい振幅を有するものであるため、面積の大きさや、距離の近さにもかかわらず、第２近接センサー３Ｂに遮断される電気力線の影響と、第１検出電極３１Ａと第２近接センサー３Ｂとの間に生じる電気力線の影響と、がほぼ等しくなっている。つまり、第２近接センサー３Ｂに遮断された電気力線と同等の電気力線を第２近接センサー３Ｂが補っている。そのため、第１駆動電圧Ｖａｗ１と同期して測定される正の電荷の変化量が地点Ｐ１とほぼ等しい。そのため、地点Ｐ２においても、第１近接センサー３Ａの出力値がほとんど変化しない。
【００３８】
このように、第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅を第１駆動電圧Ｖａｗ１の振幅よりも小さくすることにより、すなわち、Ｖ１＞Ｖ２とすることにより、第１近接センサー３Ａが、第２近接センサー３Ｂの影響を受け難くなる。そのため、第１近接センサー３Ａは、第２近接センサー３Ｂとの距離に関わらず、周囲の物体を精度よく検出することができる。なお、第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅の大きさは、第１駆動電圧Ｖａｗ１の振幅よりも小さければ、特に限定されない。最適な第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅は、例えば、第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂの構成やこれらの相対的位置関係によって異なるため、ロボット１毎に、個々に設定すればよい。
【００３９】
なお、図７に示すように、線Ｌ２においても、距離Ｄが小さくなりすぎると、第２近接センサー３Ｂによって遮断される電気力線の影響よりも第２近接センサー３Ｂによって補われる電気力線の影響が大きくなることにより、第１近接センサー３Ａの出力値が大きく下降してしまう。そこで、このような距離Ｄまで第２近接センサー３Ｂが第１近接センサー３Ａに接近しないように、第２アーム２１４の可動範囲を制限することが好ましい。図７では、距離Ｄが最小距離Ｄ１以下とならないように、第２アーム２１４の可動範囲を制限している。これにより、第１近接センサー３Ａは、第２近接センサー３Ｂの影響をさらに受け難くなる。そのため、第１近接センサー３Ａは、周囲の物体をより精度よく検出することができる。
【００４０】
このような第１状態Ｑ１と同様に、第２状態Ｑ２では、図６に示すように、近接センサー制御部８１は、第２駆動電極３２Ｂに駆動電圧Ｖｂｗとしての第３駆動電圧Ｖｂｗ３を印加し、第１検出電極３１Ａおよび第１駆動電極３２Ａには、第３駆動電圧Ｖｂｗ３と同じ周波数であって第３駆動電圧Ｖｂｗ３よりも振幅が小さい駆動電圧Ｖａｗとしての第４駆動電圧Ｖａｗ４を第３駆動電圧Ｖｂｗ３と同位相で印加する。具体的には、０（Ｖ）とＶ３（Ｖ）とに周期的に切り替わる矩形の第３駆動電圧Ｖｂｗ３を第２駆動電極３２Ｂに印加し、０（Ｖ）とＶ３よりも小さいＶ４（Ｖ）とに周期的に切り替わる矩形の第４駆動電圧Ｖａｗ４を第１検出電極３１Ａおよび第１駆動電極３２Ａに印加する。なお、このとき、第２検出電極３１Ｂは、Ｖ３／２の略定電圧に維持される。これにより、第１状態Ｑ１で説明したのと同様の理由で、第１近接センサー３Ａの接近に起因する第２近接センサー３Ｂの出力値の変動を効果的に抑制することができる。
【００４１】
このように、第４駆動電圧Ｖａｗ４の振幅を第３駆動電圧Ｖｂｗ３の振幅よりも小さくすることにより、第２近接センサー３Ｂは、第１近接センサー３Ａの影響をほとんど受けることなく、つまり、第１近接センサー３Ａとの距離に関わらず、周囲の物体を精度よく検出することができる。なお、最適な第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅は、例えば、第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂの構成やこれらの相対的位置関係によって異なるため、個々に設定すればよい。
【００４２】
以上、ロボット１の制御方法、ロボット１および制御装置８について説明した。ロボット１の制御方法は、前述したように、第１アーム２１２および第１アーム２１２に対して変位する第２アーム２１４を有するロボットアーム２１と、第１アーム２１２に配置されている第１検出電極３１Ａおよび第１駆動電極３２Ａを有し、周囲の物体を検出する静電容量式の第１近接センサー３Ａと、第２アーム２１４に配置されている電極６すなわち第２検出電極３１Ｂおよび第２駆動電極３２Ｂと、を有するロボットの制御方法である。そして、このような制御方法は、第１駆動電極３２Ａに周期的に電圧が変化する第１駆動電圧Ｖａｗ１を印加し、電極６に第１駆動電圧Ｖａｗ１と同じ周波数であって第１駆動電圧Ｖａｗ１よりも振幅が小さい第２駆動電圧Ｖｂｗ２を第１駆動電圧Ｖａｗ１と同位相で印加する。これにより、第１、第２アーム２１２、２１４の相対位置の変化に伴う第１近接センサー３Ａの出力値の変動を抑制することができる。そのため、第１近接センサー３Ａによって周囲の物体をより精度よく検出することができる。
【００４３】
また、前述したように、ロボット１の制御方法では、ロボット１は、第２アーム２１４に配置されている第２検出電極３１Ｂおよび第２駆動電極３２Ｂを有する静電容量式の第２近接センサー３Ｂを有し、第２検出電極３１Ｂおよび第２駆動電極３２Ｂが電極６を構成している。このように、第２アーム２１４に第２近接センサー３Ｂを配置することにより、第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂを用いてロボットアーム２１の周囲の物体を検出することができるため、その検出範囲がより広範囲となる。そのため、ロボットアーム２１の周囲の物体をより確実に検出することができる。
【００４４】
また、前述したように、ロボット１の制御方法では、第１近接センサー３Ａが周囲の物体の検出を行い、第２近接センサー３Ｂが物体の検出を休止する第１状態Ｑ１と、第２近接センサー３Ｂが物体の検出を行い、第１近接センサー３Ａが物体の検出を休止する第２状態Ｑ２と、を切り替える。これにより、第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂ同士の干渉を抑制することができる。そのため、第１状態Ｑ１では、第１近接センサー３Ａによって、周囲の物体を精度よく検出することができ、第２状態Ｑ２では、第２近接センサー３Ｂによって、周囲の物体を精度よく検出することができる。
【００４５】
また、前述したように、ロボット１の制御方法では、第１状態Ｑ１では、第１駆動電極３２Ａに周期的に変化する第１駆動電圧Ｖａｗ１を印加し、第２駆動電極３２Ｂに第１駆動電圧Ｖａｗ１と同じ周波数であって第１駆動電圧Ｖａｗ１よりも振幅が小さい第２駆動電圧Ｖｂｗ２を第１駆動電圧Ｖａｗ１と同位相で印加し、第２状態Ｑ２では、第２駆動電極３２Ｂに周期的に変化する第３駆動電圧Ｖｂｗ３を印加し、第１駆動電極３２Ａに第３駆動電圧Ｖｂｗ３と同じ周波数であって第３駆動電圧Ｖｂｗ３よりも振幅が小さい第４駆動電圧Ｖａｗ４を第３駆動電圧Ｖｂｗ３と同位相で印加する。これにより、第１状態Ｑ１では、第１近接センサー３Ａが第２近接センサー３Ｂの影響をさらに受け難くなり、第１近接センサー３Ａによって周囲の物体をより精度よく検出することができ、第２状態Ｑ２では、第２近接センサー３Ｂが第１近接センサー３Ａの影響をさらに受け難くなり、第２近接センサー３Ｂによって周囲の物体をより精度よく検出することができる。
【００４６】
また、前述したように、ロボット１は、第１アーム２１２および第１アーム２１２に対して変位する第２アーム２１４を有するロボットアーム２１と、第１アーム２１２に配置されている第１検出電極３１Ａおよび第１駆動電極３２Ａを有し、周囲の物体を検出する静電容量式の第１近接センサー３Ａと、第２アーム２１４に配置されている電極６と、第１駆動電極３２Ａに周期的に電圧が変化する第１駆動電圧Ｖａｗ１を印加し、電極６に第１駆動電圧Ｖａｗ１と同じ周波数であって第１駆動電圧Ｖａｗ１よりも振幅が小さい第２駆動電圧Ｖｂｗ２を第１駆動電圧Ｖａｗ１と同位相で印加する制御装置８と、を有する。これにより、第１、第２アーム２１２、２１４の相対位置の変化に伴う第１近接センサー３Ａの出力値の変動を抑制することができる。そのため、第１近接センサー３Ａによって周囲の物体をより精度よく検出することができる。
【００４７】
また、前述したように、制御装置８は、第１アーム２１２および第１アーム２１２に対して変位する第２アーム２１４を有するロボットアーム２１と、第１アーム２１２に配置されている第１検出電極３１Ａおよび第１駆動電極３２Ａを有し、周囲の物体を検出する静電容量式の第１近接センサー３Ａと、第２アーム２１４に配置されている電極６と、を有するロボット１の制御装置である。このような制御装置８は、第１駆動電極３２Ａに周期的に電圧が変化する第１駆動電圧Ｖａｗ１を印加し、電極６に第１駆動電圧Ｖａｗ１と同じ周波数であって第１駆動電圧Ｖａｗ１よりも振幅が小さい第２駆動電圧Ｖｂｗ２を第１駆動電圧Ｖａｗ１と同位相で印加する。これにより、第１、第２アーム２１２、２１４の相対位置の変化に伴う第１近接センサー３Ａの出力値の変動を抑制することができる。そのため、第１近接センサー３Ａによって周囲の物体をより精度よく検出することができる。
【００４８】
以上、ロボット１について説明したが、その構成は、上述の構成に限定されない。例えば、近接センサー３の配置は、特に限定されず、アーム２１１〜２１６から任意に選択される１つ以上のアームに配置されていればよい。例えば、アーム２１１にだけ近接センサー３が配置されていてもよい。この場合は、その他のアーム２１２〜２１６から任意に選択される１つ以上のアームに電極６を配置し、この電極６に第２駆動電圧Ｖｂｗ２を印加すればよい。
【００４９】
また、例えば、３つ以上の近接センサー３がアーム２１１〜２１６に配置されている場合には、全ての近接センサー３を１つずつ順に検出実施状態とするのを繰り返し、１つの近接センサー３が検出実施状態のときには他の全ての近接センサー３を検出休止状態としてもよいし、１つないし複数の近接センサー３からなる近接センサーグループに対して交互あるいは順番に検出実施状態とし、１つの近接センサーグループが検出実施状態のときには他の全ての近接センサーグループを検出休止状態としてもよい。これにより、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。また、アーム２１１〜２１６に対する近接センサー３、電極６の設置位置も、例えば、上面、下面、側面、基部、先端部等、特に限定されない。
【００５０】
＜第２実施形態＞
図１２は、本発明の第２実施形態に係るロボットを示す全体図である。図１３は、近接センサー制御部のブロック図である。図１４は、第１近接センサーの出力値の変動の一例を示すグラフである。図１５は、第２駆動電圧の振幅情報の一例を示すグラフである。
【００５１】
本実施形態は、ロボット本体２の構成および第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂの制御方法が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１２ないし図１５において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００５２】
本実施形態のロボット本体２は、図１２に示す形状となっており、アーム２１１に対してアーム２１２が軸Ｊまわりに回動可能となっている。なお、図に示す状態では、アーム２１１とアーム２１２との関節角度は＋９０°程度となっている。また、アーム２１１、２１２に近接センサー３が配置されている。なお、本実施形態では、以下、アーム２１１を「第１アーム２１１」とも言い、アーム２１２を「第２アーム２１２」とも言う。また、第１アーム２１１に配置されている近接センサー３を「第１近接センサー３Ａ」とも言い、第２アーム２１２に配置されている近接センサー３を「第２近接センサー３Ｂ」とも言う。
【００５３】
本実施形態のロボット本体２では、矢印で示すように、第２アーム２１２が第１アーム２１１の真横を通過するように回動する。そのため、前述した第１実施形態のように、第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂの最小距離Ｄ１を定めると、第２アーム２１２が第１アーム２１１の真横を通過することができなくなり、ロボット本体２の作業効率が著しく損なわれるおそれがあるため好ましくない。そのため、第１状態Ｑ１では、図１４に示すように、関節角度の変化による第２近接センサー３Ｂの接近に伴って第１近接センサー３Ａの出力値が変動するおそれがある。なお、図１４中の０°は、第１、第２アーム２１１、２１２が重なり、第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂ間の距離が最も小さくなる姿勢を指している。
【００５４】
図１３に示すように、本実施形態の近接センサー制御部８１では、駆動装置２５２が有するエンコーダーＥが振幅電圧調整回路８４２に電気的に接続されている。そのため、振幅電圧調整回路８４２は、エンコーダーＥが出力する信号に基づいて第１アーム２１１に対する第２アーム２１２の姿勢を検出することができる。また、振幅電圧調整回路８４２には、図１４に示す第１近接センサー３Ａの出力値の変動を打ち消すことのできる第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅情報、例えば、図１５に示すような情報が記憶されている。
【００５５】
そして、振幅電圧調整回路８４２は、エンコーダーＥから出力される信号と前記振幅情報とに基づいて、第２近接センサー３Ｂに印加する第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅を制御する。これにより、図１４に示すような第１近接センサー３Ａの出力値の変動を低減することができ、第１状態Ｑ１の時に、第１近接センサー３Ａによって、周囲の物体をより精度よく検出することができる。
【００５６】
なお、図１４は、第１実施形態を適用し、第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅を一定の値とした場合の、軸Ｊの関節角度に対応した第１近接センサー３Ａの出力値の一例である。第１実施形態を適用した場合、第１近接センサー３Ａの出力値の大きな変動を低減することができるが、軸Ｊの関節角度に対応した小さな変動が残っている。これは、第１近接センサー３Ａに対する第２近接センサー３Ｂの距離や、同じく第１近接センサー３Ａに対する、第２検出電極３１Ｂと第２駆動電極３２Ｂの間の電極が無い領域の距離が、軸Ｊの関節角度に対応して変化する影響が、第１実施形態により除去しきれず残ったものである。本実施形態では軸Ｊの関節角度に応じて第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅を制御することにより、第１実施形態により除去しきれず残った変動を除去することができる。
【００５７】
具体的には、図１４のグラフにおけるある関節角において、出力値がわずかに上昇する場合には、図１５のように第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅を大きくすることで出力値を降下させて出力値の変化を相殺することができ、また、出力値がわずかに降下する場合には、第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅を小さくすることで出力値を上昇させて出力値の変化を相殺することができる。これにより第１の実施形態よりも更に大きく第１近接センサー３Ａの出力値の変動を低減することができ、出力値を軸Ｊの関節角度によらず略０とすることができる。
【００５８】
同様に、本実施形態の近接センサー制御部８１では、駆動装置２５２が有するエンコーダーＥが振幅電圧調整回路８３２に電気的に接続されている。そのため、振幅電圧調整回路８３２は、エンコーダーＥが出力する信号に基づいて第１アーム２１１に対する第２アーム２１２の姿勢を検出することができる。また、振幅電圧調整回路８３２には、第２近接センサー３Ｂの出力値の変動を打ち消すことのできる第４駆動電圧Ｖａｗ４の振幅情報が記憶されている。
【００５９】
そして、振幅電圧調整回路８３２は、エンコーダーＥから出力される信号と前記振幅情報とに基づいて、第１近接センサー３Ａに印加する第４駆動電圧Ｖａｗ４の振幅を制御する。これにより、第２近接センサー３Ｂの出力値の変動を低減することができ、第２状態Ｑ２の時に、第２近接センサー３Ｂによって、周囲の物体をより精度よく検出することができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態のロボット１の制御方法では、第１アーム２１２と第２アーム２１２との相対的位置関係に基づいて第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅を変化させる。また、第１アーム２１２と第２アーム２１２との相対的位置関係に基づいて第４駆動電圧Ｖａｗ４の振幅を変化させる。これにより、第１状態Ｑ１では、第１近接センサー３Ａによって、周囲の物体をより精度よく検出することができ、第２状態Ｑ２では、第２近接センサー３Ｂによって、周囲の物体をより精度よく検出することができる。
【００６１】
＜第３実施形態＞
図１６は、本発明の第３実施形態に係るロボットが有する近接センサー制御部のブロックである。図１７は、第１近接センサーの出力値の変動の一例を示すグラフである。図１８は、第２駆動電圧の振幅情報の一例を示すグラフである。
【００６２】
本実施形態は、第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂの制御方法が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１６ないし図１８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００６３】
図１６に示すように、本実施形態の近接センサー制御部８１では、第１近接センサー用回路８３は、さらに、干渉データ記憶部８３５を有する。同様に、第２近接センサー用回路８４は、さらに、干渉データ記憶部８４５を有する。ロボット１は、ユーザーによって様々な環境に置かれるため、その環境によっては各アームに配置されている近接センサー同士の干渉の影響だけでなく、ロボット１の周囲にある物体、例えば、他のロボット、その他電子機器、壁、床、天井、机、作業台、トレイ、防護柵、防護扉、ワーク支持具等の構造体からの影響で、第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂの出力値が変動するおそれがある。干渉データ記憶部８３５、８４５は、このような環境によって生じ得る第１、第２近接センサー３Ａ、３Ｂの出力値の変動を抑制する機能を有する。
【００６４】
例えば、ロボット本体２に所定の作業を繰り返し行わせる場合には、事前に、その繰り返し動作を行い、その際に検出回路８３３で検出した第１近接センサー３Ａの出力値の変動を干渉データ記憶部８４５に記憶し、検出回路８４３で検出した第２近接センサー３Ｂの出力値の変動を干渉データ記憶部８３５に記憶する。事前の測定では振幅電圧を変えて２回測定し、その測定結果から変動を打ち消すための振幅情報を生成する。図１７に、第１近接センサー３Ａの出力値の変動の一例を示す。
【００６５】
また、干渉データ記憶部８４５は、記憶した第１近接センサー３Ａの出力値の変動を打ち消すことのできる第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅情報を生成し、干渉データ記憶部８３５は、記憶した第２近接センサー３Ｂの出力値の変動を打ち消すことのできる第４駆動電圧Ｖａｗ４の振幅情報を生成する。図１８に、干渉データ記憶部８４５が生成した第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅情報の一例を示す。
【００６６】
そして、第１状態Ｑ１では、振幅電圧調整回路８４２が、干渉データ記憶部８４５で生成された振幅情報に基づいて第２駆動電圧Ｖｂｗ２の振幅を制御し、第２状態Ｑ２では、振幅電圧調整回路８３２が、干渉データ記憶部８３５で生成された振幅情報に基づいて第４駆動電圧Ｖａｗ４の振幅を制御する。
【００６７】
以上、本発明のロボットの制御方法、ロボットおよび制御装置を図示の好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１…ロボット、２…ロボット本体、２０…ベース、２１…ロボットアーム、２１１〜２１６…アーム、２２…エンドエフェクター、２５１〜２５６…駆動装置、３…近接センサー、３１…検出電極、３２…駆動電極、３Ａ…第１近接センサー、３１Ａ…第１検出電極、３２Ａ…第１駆動電極、３Ｂ…第２近接センサー、３１Ｂ…第２検出電極、３２Ｂ…第２駆動電極、６…電極、８…制御装置、８０…ロボット制御部、８１…近接センサー制御部、８２…駆動タイミング生成回路、８３…第１近接センサー用回路、８３０…駆動波形同期回路、８３１…駆動回路、８３２…振幅電圧調整回路、８３３…検出回路、８３４…スイッチ素子、８３５…干渉データ記憶部、８４…第２近接センサー用回路、８４０…駆動波形同期回路、８４１…駆動回路、８４２…振幅電圧調整回路、８４３…検出回路、８４４…スイッチ素子、８４５…干渉データ記憶部、８５…制御回路、Ｃ…コントローラー、Ｄ…距離、Ｄ１…最小距離、Ｅ…エンコーダー、Ｊ…軸、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…線、Ｍ…モーター、Ｐ１、Ｐ２…地点、Ｑ１…第１状態、Ｑ２…第２状態、Ｖａ、Ｖａｗ、Ｖｂ、Ｖｂｗ…駆動電圧、Ｖａｗ１…第１駆動電圧、Ｖａｗ４…第４駆動電圧、Ｖｂｗ２…第２駆動電圧、Ｖｂｗ３…第３駆動電圧
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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