(57)【要約】【課題】高精度のトルクの値を得る。【解決手段】検出装置２００は、固定部材１に対するベース部材３の相対変位に応じた信号を出力する検出ヘッド７１と、ベース部材３に対する内側リング２９の相対変位に応じた信号を出力する検出ヘッド９１とを有する。処理部は、検出ヘッド７１により出力された信号から、固定部材１に対するベース部材３の相対角度の値を求め、検出ヘッド９１により出力された信号から、ベース部材３と内側リング２９との間に作用するトルクの値を求め、求めたトルクの値を相対角度の値に応じて補正する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部位に対し、減速機により回転される第２部位の相対変位に応じた信号を出力する第１センサと、
前記第２部位に対し、弾性部を介して前記第２部位に支持された第３部位の相対変位に応じた信号を出力する第２センサと、
前記第１センサにより出力された信号から、前記第１部位に対する前記第２部位の相対角度の値を求め、
前記第２センサにより出力された信号から、前記第２部位と前記第３部位との間に作用するトルクの値を求め、
前記トルクの値を前記第１センサにより求めた前記相対角度の値に応じて補正する処理部と、を備えることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
予め、前記相対角度の値と補正値との対応関係を記憶する記憶部を更に備え、
前記処理部は、前記記憶部に記憶された前記対応関係に基づく、前記相対角度の値に対応する前記補正値で、前記トルクの値を補正することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記相対角度の値、及び前記減速機の剛性係数に基づいて、前記トルクの値を補正することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項４】
前記減速機の入力側の軸の回転に応じた信号を出力する第３センサを更に備え、
前記処理部は、前記第３センサにより出力された信号から求まる前記軸の回転角度の値、前記相対角度の値、前記減速機の剛性係数、及び前記減速機の減速比に基づいて、前記トルクの値を補正することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項５】
前記第２部位の回転軸線の方向に視て、前記第１センサと前記第２センサとが重なるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記第２部位の回転軸線の方向に視て、前記第１センサと前記第２センサとが、前記第２部位の回転方向に略９０度ずれるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記第２部位に支持される配線板を更に備え、
前記第１センサ及び前記第２センサは、前記配線板に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項８】
前記配線板は、第１主面、及び前記第１主面の反対側の第２主面を有し、
前記第１センサは、前記第１主面に設けられ、
前記第２センサは、前記第２主面に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記第１センサと前記第２センサとは同一構成であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記第１センサ及び前記第２センサの各々は、エンコーダの検出ヘッドであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の検出装置と、
前記減速機、前記第１部位、前記第２部位、及び前記第３部位と、を備える駆動装置。
【請求項１２】
前記減速機は、波動歯車減速機であることを特徴とする請求項１１に記載の駆動装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の駆動装置と、
前記第１部位に連結された第１リンクと、
前記第３部位に連結された第２リンクと、を備えるロボット装置。
【請求項１４】
第１部位に対し、減速機により回転される第２部位の相対変位に応じた信号を出力する第１センサと、
前記第２部位に対し、弾性部を介して前記第２部位に支持された第３部位の相対変位に応じた信号を出力する第２センサと、を備えた検出装置の検出方法であって、
前記第１センサにより出力された信号から、前記第１部位に対し、前記減速機により回転される第２部位の相対角度の値を求め、
前記第２センサにより出力された信号から、前記第２部位に対し、弾性部を介して前記第２部位に支持された第３部位の相対変位に基づくトルクの値を求め、
前記トルクの値を前記第１センサにより求めた前記相対角度の値に応じて補正する、ことを特徴とする検出方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載のロボット装置により物品を製造する物品の製造方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の検出方法により補正後の前記トルクの値を取得し、前記減速機を有するロボットアームを制御して物品を製造する物品の製造方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプログラムを記録した、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク検出の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
物品の生産に用いるロボットが知られている。この種のロボットでは、ロボットアームの各関節に配置された減速機の出力側に、トルクセンサが配置され、トルクセンサにより関節に作用するトルクを検出し、その検出結果に基づきロボットアームの姿勢を制御することが行われている。
【０００３】
関節に配置される減速機には、種々の機構のものが存在するが、波動歯車減速機が用いられることが多い。波動歯車減速機は、モータの軸に連結されたウェブジェネレータと、ウェブジェネレータにより弾性変形させられてサーキュラスプラインに噛合するフレクスプラインとを有している。
【０００４】
しかし、関節に配置される減速機に起因して、トルクセンサにおいて検出誤差が発生することがあった。特に減速機が波動歯車減速機である場合、フレクスプラインの弾性変形がトルクセンサの検出値に影響し、検出誤差が大きくなる要因となっていた。
【０００５】
これに対し、特許文献１には、無負荷状態で検出した検出トルクを補正データとし、ウェブジェネレータの回転角度に対応して読み取り専用メモリであるＲＯＭに記憶させておくことが記載されている。そして特許文献１には、トルクセンサにより検出された検出トルクを、ＲＯＭに記憶されている補正データに基づいて補正して伝達トルクを求めることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１４４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された検出方法では、補正データは、ウェブジェネレータの回転角度に対応するデータを使用しているため、補正により求まるトルクの値の精度が低いものであった。即ち、ロボットアームの各関節に配置された減速機には、リンクの重量による負荷、ロボットアームが支持するワークの重量による負荷、及び組立などの生産作業時の負荷がかかり、また、それらの負荷は、一定ではなく絶えず変化する。したがって、モータの軸、即ちウェブジェネレータが同じ回転角度であっても、減速機の出力側のリンク、即ちセンサの位置は負荷に応じて変化する。特許文献１に記載された検出方法では、このような負荷変動に対応していないため、補正により得られるトルクの値の精度が低いものであった。特に、波動歯車減速機の場合は、剛性が低いため、減速機の出力側のリンクが変位しやすく、トルクの値の精度が低いものであった。
【０００８】
本発明は、高精度のトルクの値を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の検出装置は、第１部位に対し、減速機により回転される第２部位の相対変位に応じた信号を出力する第１センサと、前記第２部位に対し、弾性部を介して前記第２部位に支持された第３部位の相対変位に応じた信号を出力する第２センサと、前記第１センサにより出力された信号から、前記第１部位に対する前記第２部位の相対角度の値を求め、前記第２センサにより出力された信号から、前記第２部位と前記第３部位との間に作用するトルクの値を求め、前記トルクの値を前記第１センサにより求めた前記相対角度の値に応じて補正する処理部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高精度のトルクの値が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係るロボット装置の斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る駆動装置の部分断面図である。
【図３】第１実施形態に係る駆動装置を分解した部分断面図である。
【図４】第１実施形態に係る減速機の正面図である。
【図５】第１実施形態に係る弾性体の斜視図である。
【図６】第１実施形態に係る検出装置の斜視図である。
【図７】第１実施形態に係る検出装置のブロック図である。
【図８】第１実施形態に係るロボット装置の制御システムのブロック図である。
【図９】（ａ）は、第１実施形態におけるトルクの検出誤差成分の値を示すグラフである。（ｂ）は、検出誤差成分を含むトルクの値を示すグラフである。（ｃ）は、補正後のトルクの値を示すグラフである。
【図１０】第１実施形態に係る検出方法を示すフローチャートである。
【図１１】第１実施形態に係る処理部の一部の処理機能を示す機能ブロック図である。
【図１２】第２実施形態に係る検出装置の斜視図である。
【図１３】第２実施形態におけるトルクの検出誤差成分の値を示すグラフである。
【図１４】第３実施形態に係る処理部の一部の処理機能を示す機能ブロック図である。
【図１５】第４実施形態に係る処理部の一部の処理機能を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るロボット装置５００の斜視図である。図１に示すロボット装置５００は、ロボット１００と、ロボット１００を制御するロボット制御装置３００と、ロボット１００を教示する教示ペンダント６００と、を備える。ロボット１００は、産業用ロボットである。ロボット制御装置３００がロボット１００を制御することにより、ロボット１００に第１ワークＷ１を把持させ、第１ワークＷ１を第２ワークＷ２に組み付けて物品を製造する作業をロボット１００に行わせる。教示ペンダント６００は、ロボット制御装置３００に接続可能に構成され、ユーザがロボット１００の動作を教示する、即ち教示点を作成するのに用いられる。
【００１３】
ロボット１００は、ロボットアーム１０１と、ロボットアーム１０１の先端に設けられたエンドエフェクタの一例であるロボットハンド１０２と、を有する。ロボットアーム１０１は、垂直多関節のロボットアームである。ロボットアーム１０１は、関節Ｊ１〜Ｊ６で連結されたリンク１２０〜１２６と、各関節Ｊ１〜Ｊ６に配置された駆動装置１１０とを備える。各駆動装置１１０は、必要なトルクの大きさに合わせて適切な出力のものが用いられる。
【００１４】
ロボットアーム１０１の基端であるリンク１２０は、固定端であり、架台１５０に固定されている。ロボットアーム１０１の先端であるリンク１２６は、自由端であり、ロボットハンド１０２が取り付けられている。ロボットハンド１０２は、複数のフィンガ１０４を有し、ワーク等を把持することができる。
【００１５】
ロボット制御装置３００は、コンピュータで構成されており、不図示のＣＰＵを有する。ロボット制御装置３００は、物品を製造する、例えばワークＷ１をワークＷ２に組み付ける際に、ロボットアーム１０１の各関節Ｊ１〜Ｊ６にかかるトルクの値を取得して、ロボットアーム１０１を力制御する。
【００１６】
図２は、第１実施形態に係るロボットアーム１０１の関節Ｊ１に配置された駆動装置１１０の部分断面図である。図３は、図２に示す駆動装置１１０を分解した部分断面図である。以下、関節Ｊ１の駆動装置１１０を例に説明し、他の関節Ｊ２〜Ｊ６の駆動装置については、サイズや性能が異なるものもあるが、同様の構成であるため、説明を省略する。
【００１７】
駆動装置１１０は、第１リンクの一例である図１に示すリンク１２０と、第２リンクの一例である図１に示すリンク１２１との間に配置されている。駆動装置１１０は、駆動源の一例である電動のモータ１３を有する。モータ１３は、サーボモータであり、例えばブラシレスＤＣサーボモータやＡＣサーボモータである。モータ１３は、不図示の固定子が固定されたハウジング１４と、不図示の回転子に接続された軸（以下、「回転軸」という）１５と、を有する。また、駆動装置１１０は、モータ１３の回転軸１５の回転を減速して出力する減速機１１を有している。モータ１３には、回転軸１５の回転角度を検出するエンコーダ５０が設けられている。
【００１８】
駆動装置１１０は、第１部位の一例であって、図１に示すリンク１２０に固定される固定部材１を有する。固定部材１は、配線用の穴部５９を有する。また、駆動装置１１０は、減速機１１により固定部材１に対して回転される第２部位の一例であるベース部材３を有する。モータ１３の回転軸１５、及び減速機１１の出力側のベース部材３、後述する弾性体４、及び図１に示すリンク１２１は、軸線Ｌ１を中心に回転する。即ち、軸線Ｌ１は、ベース部材３の回転軸線である。
【００１９】
減速機１１は、いかなる減速機であってもよいが波動歯車減速機が好適であり、本実施形態では波動歯車減速機である。図４は、第１実施形態に係る減速機の正面図である。図２、図３、及び図４に示すように、減速機１１は、モータ１３の回転軸１５に連結された、減速機の入力側の軸（入力軸）であるウェブジェネレータ１６を有する。また、減速機１１は、減速機の出力側の軸（出力軸）であるフレクスプライン１７を有する。また、減速機１１は、固定軸であるサーキュラスプライン１８を有する。
【００２０】
固定部材１には、モータ１３のハウジング１４がボルトで固定されている。また、固定部材１には、サーキュラスプライン１８と、クロスローラベアリング２０の外輪とが固定されている。フレクスプライン１７には、回転軸１９が固定されている。回転軸１９は、クロスローラベアリング２０の内輪に固定されている。
【００２１】
回転軸１９には、ベース部材３が固定されている。ベース部材３は、配線用の穴部６０Ａ及び６０Ｂ（図３）を有する。なお、フレクスプライン１７と回転軸１９とが別体に構成されているが、一体であってもよい。また、回転軸１９とベース部材３とが別体に構成されているが、一体であってもよい。また、これらフレクスプライン１７、回転軸１９及びベース部材３が一体であってもよい。
【００２２】
ウェブジェネレータ１６は、楕円カム１６１と、楕円カム１６１の外周に設けられた転がり軸受け１６２とを有する。モータ１３の回転軸１５は、ウェブジェネレータ１６の楕円カム１６１に接続されている。
【００２３】
フレクスプライン１７は、カップ形状の薄肉の胴部１７１と、胴部１７１に設けられ、回転軸１９が取り付けられる取付部１７２と、を有する。胴部１７１の外側には、周方向に複数の歯が設けられている。胴部１７１は、ウェブジェネレータ１６によって楕円変形させられる。サーキュラスプライン１８は、フレクスプライン１７よりも歯数の多い内歯車である。
【００２４】
ウェブジェネレータ１６は、フレクスプライン１７を楕円形状に押し広げ、図４に示すように、サーキュラスプライン１８と楕円カム１６１の長径方向の２箇所Ｐ，Ｑで噛み合わせる。フレクスプライン１７は、ウェブジェネレータ１６の１回転当たり２周期の割合で、径方向に繰り返し変位することになる。このとき、フレクスプライン１７とサーキュラスプライン１８の歯数が異なるので、ウェブジェネレータ１６が１回転したとき、サーキュラスプライン１８に対してフレクスプライン１７が歯数の差だけ回転する。この波動歯車減速機の減速比Ｎは、例えば５０である。
【００２５】
以上の構成により、モータ１３の回転軸１５が軸線Ｌ１まわりに回転すると、減速機１１のウェブジェネレータ１６が軸線Ｌ１まわりに回転し、固定部材１に対して、フレクスプライン１７が減速されて軸線Ｌ１まわりに相対回転する。したがって、フレクスプライン１７に固定された回転軸１９、及び回転軸１９に固定されたベース部材３が固定部材１に対して軸線Ｌ１まわりに相対回転する。減速機１１の出力側の回転角度が、リンク１２０に対するリンク１２１の相対角度、即ち関節Ｊ１の回転角度となる。
【００２６】
更に、駆動装置１１０は、減速機１１の出力側に配置される弾性体４を有する。弾性体４は、トルクを検出するのに用いる部材である。弾性体４は、ベース部材３に固定される外側リング２８と、第３部位の一例である内側リング２９と、弾性部の一例である複数の板ばね３０と、を有する。図５は、第１実施形態に係る弾性体４の斜視図である。複数の板ばね３０は、外側リング２８と内側リング２９とを連結するように軸線Ｌ１を中心とする周方向に互いに間隔をあけて配置されている。複数の板ばね３０は、外側リング２８の主面及び内側リング２９の主面に対して垂直に設けられ、軸線Ｌ１を中心に放射状に配置されている。各板ばね３０は、曲げ方向の剛性が他の方向よりも低い。即ち、各板ばね３０は、図５中の座標系において、Ｚ軸（軸線Ｌ１）まわりの回転方向θに柔らかく、Ｘ，Ｙ軸まわりの回転方向及び並進方向には硬い。これにより、内側リング２９は、外側リング２８に対して複数の板ばね３０の変形分、軸線Ｌ１まわりに相対変位する。図２に示すように、内側リング２９は、出力部材５に固定されている。出力部材５は、図１に示すリンク１２１に固定される。図５に示す弾性体４の複数の板ばね３０は、トルクを検出する方向である回転方向θ以外の方向の剛性が高いため、その方向の変形が小さくなり、測定誤差を小さくすることができる。
【００２７】
外側リング２８及び内側リング２９は、それぞれ取付部３１を有する。取付部３１は、ねじ止め用、又はピン止め用の穴である。
【００２８】
本実施形態では、駆動装置１１０は、図２に示す検出装置２００を備えている。検出装置２００は、関節Ｊ１の角度を検出するとともに、関節Ｊ１にかかるトルクを検出するものである。図６は、第１実施形態に係る検出装置２００の斜視図である。検出装置２００は、第１センサの一例である検出ヘッド７１と、第１センサの一例である検出ヘッド７２と、第２センサの一例である検出ヘッド９１と、第２センサの一例である検出ヘッド９２とを有する。図２及び図３には、検出ヘッド７１及び７２のうちの一方の検出ヘッド７１と、検出ヘッド９１及び９２のうちの一方の検出ヘッド９１と、が図示されている。
【００２９】
検出ヘッド７１及び７２は、関節Ｊ１の角度を検出するためのものである。検出ヘッド９１及び９２は、関節Ｊ１にかかるトルクを検出するためのものである。検出装置２００は、配線板２１を有する。配線板２１は、例えばプリント配線板である。検出ヘッド７１、７２、９１及び９２は、配線板２１に配置（実装）されている。配線板２１は、本実施形態ではリング状に形成されており、第１主面である主面２１Ａと、主面２１Ａとは反対側の第２主面である主面２１Ｂとを有する。検出ヘッド７１及び７２は、主面２１Ａに配置（実装）され、検出ヘッド９１及び９２は、主面２１Ｂに配置（実装）されている。
【００３０】
検出装置２００は、検出ヘッド７１及び７２に対向するように配置されたスケール６を有する。固定部材１に対するベース部材３の相対角度、即ち関節Ｊ１の回転角度は、可動範囲内で変化する。各検出ヘッド７１及び７２により関節の角度を広い範囲で検出するために、スケール６は、１周分必要であり、リング状に形成されている。スケール６には、周方向にパターンが形成されている。スケール６と検出ヘッド７１及び７２とにより、エンコーダ７０が構成されている。エンコーダ７０は、本実施形態ではロータリエンコーダである。エンコーダ７０は、インクリメンタル式及びアブソリュート式のいずれであってもよいが、本実施形態ではインクリメンタル式のものである。また、エンコーダ７０は、光学式、磁気式、及び静電容量式のいずれのものであってもよいが、本実施形態では光学式のものである。即ち、検出ヘッド７１及び７２の各々は、発光部及び受光部を有し、スケール６に光を照射して、スケール６からの反射光を受光する。各検出ヘッド７１及び７２は、光電変換して電気信号を出力する。
【００３１】
検出装置２００は、検出ヘッド９１及び９２それぞれに対向するように配置されたスケール８１及び８２を有する。各検出ヘッド９１及び９２により検出するのは、弾性体４の板ばね５０の変形量（例えば５０μｍ）の分だけである。したがって、スケール８１及び８２は、円周の一部分だけでよい。スケール８１及び８２と検出ヘッド９１及び９２とにより、エンコーダ９０が構成されている。エンコーダ９０は、本実施形態ではロータリエンコーダである。エンコーダ９０は、インクリメンタル式及びアブソリュート式のいずれであってもよいが、本実施形態ではインクリメンタル式のものである。また、エンコーダ９０は、光学式、磁気式、及び静電容量式のいずれのものであってもよいが、本実施形態では光学式のものである。即ち、検出ヘッド９１は、発光部２３１及び受光部２４１を有し、スケール８１に光を照射して、スケール８１からの反射光を受光する。検出ヘッド９２は、発光部２３２及び受光部２４２を有し、スケール８２に光を照射して、スケール８２からの反射光を受光する。各検出ヘッド９１及び９２は、光電変換して電気信号を出力する。なお検出ヘッド９１及び９２は、実際にはスケール８１及び８２に対して円周方向に相対変位するものであるが、その変位量は微小（例えば５０μｍ）であるため、直線方向の相対変位と見做しても差し支えない。したがって、エンコーダ９０は、リニアエンコーダであってもよい。リニアエンコーダを用いれば、検出装置２００の製造が容易となる。
【００３２】
各検出ヘッド７１、７２、９１及び９２は、本実施形態では同様の構成である。図６において、図示は省略しているが、各検出ヘッド７１及び７２は、各検出ヘッド９１及び９２と同様の発光部及び受光部を有する。
【００３３】
スケール６は、図２に示す固定部材１に固定して設けられている。配線板２１は、図２に示すベース部材３に支持されており、本実施形態ではベース部材３に固定されている。したがって、各検出ヘッド７１及び７２は、固定部材１に対するベース部材３の相対変位に応じた信号を出力する。
【００３４】
スケール８１及び８２は、図２に示す弾性体４の内側リング２９に固定して設けられている。したがって、各検出ヘッド９１及び９２は、ベース部材３に対する内側リング２９の相対変位に応じた信号を出力する。
【００３５】
図６に示すように、検出装置２００は、これら検出ヘッド７１、７２、９１及び９２から受けた信号を処理する機能、及びデータを送受信する機能を有する処理回路２５を備えている。処理回路２５は、１つの半導体パッケージで構成されており、配線板２１に配置（実装）されている。配線板２１には、ロボット制御装置３００（図１）に電気的に接続された電源線及び信号線を含む配線２７と電気的に接続するコネクタ２６が配置（実装）されている。即ち、各関節に配置された検出装置２００はロボット制御装置３００に電気的に接続されている。
【００３６】
このように、検出ヘッド７１、７２、９１及び９２を１つの配線板２１に集約することで、コネクタやケーブルを削減でき、検出装置２００を小型化及びコストダウンすることができる。また、この配線板２１に、これらの信号を処理する機能やデータを送受信する機能を有する処理回路２５が配置されているので、コネクタやケーブルを削減でき、検出装置２００を小型化及びコストダウンすることができる。
【００３７】
図２に示すように、ベース部材３は、配線板２１を位置決めするための窪み部５３を有する。この構造により、配線板２１をベース部材３に固定する作業、例えばネジ止めするときの作業が簡便になる。ベース部材３は、検出ヘッド７１とスケール６とを対向させるための穴５４と、検出ヘッド７２とスケール６とを対向させるための不図示の穴と、を有する。
【００３８】
図６に示すように、配線板２１は、ベース部材３にねじ止め又はピン止めされる取付部２２を複数有する。各取付部２２は、ねじ穴又はピン穴である。
【００３９】
検出ヘッド７１及び７２は、軸線Ｌ１を中心とする仮想的な円周上に等間隔に、即ち軸線Ｌ１を中心に１８０度異なる箇所に配置されている。同様に、検出ヘッド９１及び９２は、軸線Ｌ１を中心とする仮想的な円周上に等間隔に、即ち軸線Ｌ１を中心に１８０度異なる箇所に配置されている。
【００４０】
図７は、第１実施形態に係る検出装置２００のブロック図である。なお、図２に示すエンコーダ５０は、減速機１１の入力側の軸である回転軸１５の回転に応じた信号を出力する第３センサの一例である検出ヘッド５１と、検出ヘッド５１に対向する不図示のスケールとからなる。エンコーダ５０は、ロータリエンコーダである。エンコーダ５０は、光学式、磁気式及び静電容量式のいずれであってもよい。また、エンコーダ５０は、インクリメンタル式及びアブソリュート式のいずれであってもよいが、アブソリュート式が好ましい。
【００４１】
図７に示す処理回路２５は、例えばマイクロコンピュータで構成されている。処理回路２５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２０１を有する。また、処理回路２５は、記憶部として、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０３と、を有する。更に、処理回路２５は、バス２１０と、複数のインタフェース２１１、２１２、２１３、２１４、２１５及び２１６と、を有する。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、インタフェース２１１〜２１６は、互いに通信可能にバス２１０で接続されている。
【００４２】
ＣＰＵ２０１は、各種の処理を実行する。ＲＯＭ２０２は、ＣＰＵ２０１に各種の処理を実行させるためのプログラム２２０を記憶する記憶装置、即ちプログラム２２０が記録された記録媒体である。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１の処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。
【００４３】
インタフェース２１１には、ロボット制御装置３００が接続されている。ＣＰＵ２０１は、インタフェース２１１を介してロボット制御装置３００に検出結果を示す信号を送信する。
【００４４】
インタフェース２１２には、関節の角度を検出するための検出ヘッド７１が接続されている。インタフェース２１３には、関節の角度を検出するための検出ヘッド７２が接続されている。各インタフェース２１２及び２１３は、各検出ヘッド７１及び７２の発光部に光を点滅させる信号を送信するとともに、各検出ヘッド７１及び７２の受光部からの信号を受信して、ＣＰＵ２０１に出力する。
【００４５】
インタフェース２１４には、関節のトルクを検出するための検出ヘッド９１が接続されている。インタフェース２１５には、関節のトルクを検出するための検出ヘッド９２が接続されている。各インタフェース２１４及び２１５は、各検出ヘッド９１及び９２の発光部に光を点滅させる信号を送信するとともに、各検出ヘッド９１及び９２の受光部からの信号を受信して、ＣＰＵ２０１に出力する。インタフェース２１６には、モータ１３の回転角度を検出するための検出ヘッド５１が接続されている。インタフェース２１６は、検出ヘッド５１の発光部に光を点滅させる信号を送信するとともに、検出ヘッド５１の受光部からの信号を受信して、ＣＰＵ２０１に出力する。このようにしてＣＰＵ２０１は、現在の位置情報を、所定の時間間隔で各検出ヘッド７１、７２、９１、９２及び５１から取得する。
【００４６】
図８は、第１実施形態に係るロボット装置の制御システムのブロック図である。図７に示すＣＰＵ２０１は、プログラム２２０を実行することにより、図８に示すように、角度信号処理部２５１、トルク信号処理部２５２、及び角度信号処理部２５３として機能する。角度信号処理部２５１は、関節Ｊ１の角度、即ち固定部材１に対するベース部材３の相対角度の値を求める処理をする。トルク信号処理部２５２は、関節Ｊ１にかかるトルク、即ち弾性体４の外側リング２８が固定されるベース部材３と、弾性体４の内側リング２９が固定される出力部材５との間にかかるトルクの値を求める処理をする。角度信号処理部２５３は、減速機１１の入力側の軸であるモータ１３の回転軸１５の回転角度の値を求める処理をする。ＣＰＵ２０１は、これらの演算結果を、ロボット制御装置３００に出力する。
【００４７】
ここで、検出ヘッド７１及び７２、即ち配線板２１は、回転軸１５の回転中心である軸線Ｌ１に対して偏心することがある。即ち、検出ヘッド７１及び７２における角度の測定中心が軸線Ｌ１に対してずれることがある。このずれを偏心誤差という。偏心誤差があると、関節の回転に伴い検出ヘッド７１及び７２の位置が変動する。
【００４８】
この偏心誤差の方向をφとし、大きさをδとする。さらに、検出ヘッド７１及び７２の取付け半径をＲ、関節の回転角度をθとすると、２つの検出ヘッドの検出値ｓ０及びｓ１８０は以下の式となる。
【数１】
2020094994.tif 000003
【００４９】
上式の第２項が偏心誤差である。この２式を変形すると回転角度θは、以下の式となる。
【数２】
2020094994.tif 000004
【００５０】
この式のようにｓ０とｓ１８０とを平均することで、回転角度θにおいて偏心誤差を除去できる。つまり、検出ヘッド７１及び７２を対向配置することにより、偏心誤差を低減した角度検出が可能である。検出ヘッド９１及び９２についても同様の演算処理を行う。検出ヘッド９１及び９２で検出された角度θと、外側リング２８、内側リング２９、板ばね３０で構成される弾性体４の剛性係数とを用いることで、トルクの値を算出することができる。
【００５１】
ところで、本実施形態では、減速機１１の出力側に検出装置の検出ヘッド７１、７２、９１及び９２、並びに配線板２１が配置されているため、これらの検出結果に減速機１１の歪みによって変位する誤差が重畳する。特に、本実施形態では、減速機１１が波動歯車減速機であるため、その誤差が顕著に現れる。
【００５２】
具体的に説明すると、ウェブジェネレータ１６がフレクスプライン１７を楕円形状に変形させて、楕円形状のフレクスプライン１７の長径方向の２箇所でサーキュラスプライン１８と噛み合わせる。ウェブジェネレータ１６が回転することにより、フレクスプライン１７が、ウェブジェネレータ１６の１回転当たり２周期の割合で、半径方向に繰り返し変位することになる。その繰り返し変位が減速機１１の出力側に固定されたベース部材３に伝達され、その結果、配線板２１と共に各検出ヘッド７１、７２、９１及び９２が変位し、各検出ヘッド７１、７２、９１及び９２における検出誤差の原因となる。つまり、ウェブジェネレータ１６の繰り返し変位が、減速機１１の出力側に設けられた弾性体４へ伝達されるため、トルク伝達が無い状態にも関わらずトルクが発生しているように検出される。
【００５３】
図９（ａ）は、第１実施形態におけるトルクの検出誤差成分の値を示すグラフである。図９（ｂ）は、第１実施形態において検出誤差成分を含むトルクの値を示すグラフである。図９（ａ）及び図９（ｂ）において、横軸は減速機１１の出力軸の回転角度の値、縦軸はトルクの値を示す。図９（ａ）は、関節に掛るトルクが０、即ち無負荷状態を示し、図９（ｂ）は、関節に掛るトルクが３Ｎｍの負荷状態を示す。なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すトルクの値は、検出ヘッド９１及び９２からの信号に基づいて求めたトルクの値（検出値）である。また、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す回転角度の値は、検出ヘッド７１及び７２からの信号に基づいて求めた角度の値である。
【００５４】
図９（ａ）に示すように、トルクの検出誤差成分の値は、減速機１１の出力軸の回転角度の値に対して周期的に変化する波形（トルクリップル）となる。図９（ａ）では、トルクの検出誤差成分の値は、±１Ｎｍの範囲で変化する。これに、関節へ３Ｎｍの負荷を与えた場合、トルクの検出値は、図９（ｂ）に示すように、トルク検出誤差成分が重畳されて３Ｎｍ（点線）を中心として誤差を含んだ値となる。
【００５５】
減速機１１の減速比を５０とすると、減速機１１の入力軸の１回転当たり、出力軸が１／５０回転することになる。つまり、減速機１１の出力側に設けられた検出ヘッド７１、７２、９１及び９２が１周するのに対して２×５０＝１００周期の検出誤差成分が現れる。そこで、本実施形態では、ＣＰＵ２０１は、誤差成分を補正したトルクの値を求める。
【００５６】
以下、トルクの値を求める方法、即ちトルクの検出方法について説明する。ＣＰＵ２０１は、現在値の角度情報から、以下のようにして補正されたトルクの値を求める。図１０は、第１実施形態に係る検出方法を示すフローチャートである。なお、図７に示すＲＯＭ２０２には、エンコーダ７０の角度情報である相対角度の値と、トルク誤差成分である補正値との対応関係を示すデータ２３０が予め記憶されているものとする。即ち、データ２３０は、図９（ａ）に示すデータであり、予め実験又はシミュレーションにより求められたものである。このデータ２３０は、テーブルであってもよいし、演算式であってもよい。図１１は、第１実施形態に係る処理部の一部の処理機能を示す機能ブロック図である。図１１には、図８に示すトルク信号処理部２５２の機能を更に細分化して図示している。トルク信号処理部２５２は、演算処理部２６１、２６２及び２６３に分けられる。
【００５７】
角度信号処理部２５１は、エンコーダ７０の各検出ヘッド７１及び７２から出力された信号を取得する（Ｓ１）。角度信号処理部２５１は、これら２つの検出ヘッド７１及び７２から取得した信号に基づいて、減速機１１の出力側の角度である、固定部材１に対するベース部材３の相対角度の値Ｘｏｕｔを求める（Ｓ２）。また、演算処理部２６１は、エンコーダ９０の各検出ヘッド９１及び９２から出力された信号を取得する（Ｓ３）。演算処理部２６１は、これら２つの検出ヘッド９１及び９２から取得した信号に基づいて、関節に作用するトルク、即ちベース部材３と内側リング２９との間に作用するトルクの値Ｔａを求める（Ｓ４）。このトルクの値Ｔａには、図９（ｂ）に示すように、誤差成分、即ちトルクリップルが含まれている。演算処理部２６２及び２６３は、トルクの値Ｔａを相対角度の値Ｘｏｕｔに応じて補正する（Ｓ５）。ステップＳ５の処理を具体的に説明すると、演算処理部２６２及び２６３は、ＲＯＭ２０２（図７）に記憶されたデータ２３０に基づく、相対角度の値に対応する補正値ΔＴで、トルクの値Ｔａを補正する。即ち、演算処理部２６２は、データ２３０を照合し、ステップＳ２で求めた角度の値Ｘｏｕｔに対応する補正値ΔＴのデータを読み出す。そして、演算処理部２６３は、ステップＳ４で求めたトルクの値Ｔａから補正値ΔＴを減じる。なお、ＲＯＭ２０２に記憶させておく補正値の正負の符号を逆にしておく、即ち図９（ａ）に示すデータを１８０度、逆の位相にしておけば、ステップＳ４で求めたトルクの値Ｔａに補正値ΔＴを加算すればよい。
【００５８】
図９（ｃ）は、補正後のトルクの値Ｔを示すグラフである。図９（ｃ）に示すように、補正後のトルクの値Ｔは、トルクリップルが除かれた波形となる。演算処理部２６３は、ロボット制御装置３００に補正後のトルクの値Ｔを出力する（Ｓ６）。ロボット制御装置３００は、図１に示すワークＷ１をワークＷ２に組み付けるよう、取得したトルクの値Ｔに応じてロボットアーム１０１を制御する。これにより、ワークＷ１がワークＷ２に組み付けられ、物品が製造される。
【００５９】
ロボットアーム１０１の各関節Ｊ１〜Ｊ６にかかる負荷は、リンク等の負荷、組立時の負荷などにより無負荷ではない。さらに、各関節Ｊ１〜Ｊ６にかかる負荷は、ロボットアーム１０１の姿勢などによって絶えず変化する。減速機１１は、負荷に応じて弾性変形するため、減速機１１の入力軸の回転角度が同じであっても、減速機１１の出力軸の回転角度は負荷に応じて異なる。
【００６０】
本実施形態では、トルクの補正に用いる位置情報が、減速機１１の出力側に配置されたエンコーダ７０からの信号に基づく情報である。エンコーダ７０及びエンコーダ９０は、減速機１１の出力側に設けられており、負荷に応じて変化する位置情報はエンコーダ７０の出力結果に現れる。つまり、負荷に変化を含んだ情報でトルクの値を補正できるため、より高精度にトルクの検出誤差成分を除去することができ、高精度にトルクの値を求めることができる。
【００６１】
検出ヘッド７１及び７２と検出ヘッド９１及び９２は、同じベース部材３に配線板２１を介して固定されている。したがって、減速機１１の変形による影響が、検出ヘッド７１及び７２と検出ヘッド９１及び９２に同じように現れることになる。また、軸線Ｌ１の方向に視て、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１とが重なるように配置され、検出ヘッド７２と検出ヘッド９２とが重なるように配置されている。このため、ベース部材３及び配線板２１の熱膨張による変位が、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１に同じように現れ、検出ヘッド７２と検出ヘッド９２に同じように現れる。このため、周囲環境（例えば、温度又は湿度）の影響を含んだエンコーダ７０の出力を基に、周囲環境の影響を含んだエンコーダ９０の出力から減じることができる。結果として、周囲環境の影響を除いた出力補正が可能となり、環境に対しても高精度にトルクの値を求めることができる。
【００６２】
本実施形態では、軸線Ｌ１の方向に視て、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１とが重なるように配置され、検出ヘッド７２と検出ヘッド９２とが重なるように配置されている。このため、トルクの値Ｔａから補正値ΔＴを減算（又は加算）するだけの単純な補正演算を行うだけでよく、複雑な位相演算を行う必要がない。なお、軸線Ｌ１の方向に視て、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１との相対位置が一致しているのが好ましいが、僅かにずれていてもよい。検出ヘッド７１と検出ヘッド９１とのずれ量は、軸線Ｌ１を中心に±５度以内であるのが好ましい。検出ヘッド７２と検出ヘッド９２についても同様である。
【００６３】
更に、本実施形態では、検出ヘッド７１及び７２と検出ヘッド９１及び９２とが同一構成である。よって、デバイス特有の特性、例えば温度ドリフト特性が同様となり、高精度にトルクの値を求めることができる。また、リンクの位置と、リンクにかかっているトルクを同一構成の検出装置を用いて算出するため、位置とトルクの両方を算出しつつ、トルクの算出に関しては、減速機に起因するトルクリップルの誤差を補正することができる。
【００６４】
トルクの値が高精度になるため、このトルクの値を用いたロボット制御装置３００におけるロボットアーム１０１の力制御が安定化する。安定したロボットアーム１０１の力制御が実現されるので、安定して物品を製造することができる。また、安定して力制御を行うことができるので、ロボットにより物品を製造する作業時間を短縮することができる。
【００６５】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る検出装置について説明する。図１２は、第２実施形態に係る検出装置２００Ａの斜視図である。第１実施形態では、軸線Ｌ１の方向に視て、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１とが重なるように配置され、検出ヘッド７２と検出ヘッド９２とが重なるように配置されている場合について説明した。第２実施形態では、これら検出ヘッドの配置関係が第１実施形態と異なり、それ以外の構成は、第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態と同様の部分については、説明を省略する。
【００６６】
検出装置２００Ａは、第１実施形態と同様、エンコーダ７０と、エンコーダ９０とを有する。エンコーダ７０は、第１センサの一例である検出ヘッド７１と、第１センサの一例である検出ヘッド７２とを有する。エンコーダ９０は、第２センサの一例である検出ヘッド９１と、第２センサの一例である検出ヘッド９２とを有する。各検出ヘッド７１及び７２は、第１実施形態と同様、配線板２１の主面２１Ａに配置されている。各検出ヘッド９１及び９２は、第１実施形態と同様、配線板２１の主面２１Ｂに配置されている。
【００６７】
第２実施形態では、軸線Ｌ１の方向に視て、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１とが、ベース部材３の回転方向に略９０度ずれるように配置され、検出ヘッド７２と検出ヘッド９２とが、ベース部材３の回転方向に略９０度ずれるように配置されている。即ち、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１とが、軸線Ｌ１を中心に略９０度ずれるように配置されている。また、検出ヘッド７２と検出ヘッド９２とが、軸線Ｌ１を中心に略９０度ずれるように配置されている。ここで、略９０度とは、９０度である場合と、９０度に対して僅かにずれた角度である場合を含むものである。このずれ量は、±５度以内であるのが好ましい。即ち、略９０度は、９０度±５度の範囲内であるのが好ましい。
【００６８】
図１３は、第２実施形態におけるトルクの検出誤差成分の値を示すグラフである。図１３において、横軸は減速機１１の出力軸の回転角度の値、縦軸はトルクの値を示す。図１３は、関節に掛るトルクが０、即ち無負荷状態を示す。なお、図１３に示すトルクの値は、検出ヘッド９１及び９２からの信号に基づいて求めたトルクの値（検出値）である。また、図１３に示す回転角度の値は、検出ヘッド７１及び７２からの信号に基づいて求めた角度の値である。
【００６９】
図１３に示すように、トルクの検出誤差成分の値は、減速機１１の出力軸の回転角度の値に対して周期的に変化する波形（トルクリップル）となる。図１３では、トルクの検出誤差成分の値は、±１Ｎｍの範囲で変化する。第２実施形態では、エンコーダ７０とエンコーダ９０との配置関係が、第１実施形態と９０度異なるため、図１３に示す波形は、図９（ａ）に示す波形に対して１８０度ずれた逆位相の波形となる。
【００７０】
本実施形態では、図７のＲＯＭ２０２に記憶させたデータ２３０は、図１３の関係にある。このため、ＣＰＵ２０１は、図１０のステップＳ５において、ステップＳ４で求めたトルクの値Ｔａに、データ２３０に基づく補正値ΔＴを加算することにより、補正したトルクの値Ｔを求める。なお、ＲＯＭ２０２に記憶させておく補正値の正負の符号を逆にしておく、即ち図１３に示すデータを１８０度、逆の位相にしておけば、ステップＳ４で求めたトルクの値Ｔａから補正値ΔＴを減算すればよい。
【００７１】
このように、エンコーダ７０とエンコーダ９０との配置関係が、第１実施形態と９０度異なっても、第１実施形態と同様、高精度にトルクの値を求めることができる。
【００７２】
［第３実施形態］
第３実施形態に係る検出装置について説明する。なお、第３実施形態における検出装置のハードウェア構成は、第２実施形態における検出装置と同様である。第３実施形態では、ＣＰＵ２０１（図７）の処理内容、即ちプログラム２２０の内容が異なる。したがって、検出装置のハードウェア構成については、説明を省略する。第３実施形態では、第１実施形態で説明した図１０に示すフローチャートのステップＳ５の補正処理が第１実施形態と異なる。図１４は、第３実施形態に係る処理部の一部の処理機能を示す機能ブロック図である。第３実施形態では、図８に示すトルク信号処理部２５２の処理に代わって、図１４に示すトルク信号処理部２５２Ｂの処理を行う。図１４には、トルク信号処理部２５２Ｂの機能を更に細分化して図示している。トルク信号処理部２５２Ｂは、演算処理部２６１、２６２Ａ、２６２Ｂ及び２６３に分けられる。
【００７３】
第３実施形態では、図２に示す減速機１１の入力軸が一定の角度に保持されているものと見做せる場合について説明する。減速機１１の出力側にトルク負荷が加えられると、減速機１１が変形する。その変形量は出力側に配置されたエンコーダ７０で検出可能である。
【００７４】
具体的に説明すると、図１４に示す演算処理部２６２Ａは、角度信号処理部２５１から相対角度の値Ｘｏｕｔを取得して、ある基準値に対する変位量ΔＸを求める。演算処理部２６２Ｂは、変位量ΔＸを、減速機１１の剛性係数Ｋに基づいて、トルクの値に換算して補正値ΔＴとする。補正値ΔＴはＫ×ΔＸで求めることができる。剛性係数Ｋは、定数であり、予めＲＯＭ２０２に記憶されている。そして、演算処理部２６３は、トルクの値Ｔａに補正値ΔＴを加算することにより、補正したトルクの値Ｔを求めることができる。
【００７５】
このように、トルク信号処理部２５２Ｂは、相対角度の値Ｘｏｕｔ、及び減速機１１の剛性係数Ｋに基づいて、トルクの値Ｔａを補正して、トルクの値Ｔを求める。減速機１１が波動歯車減速機である場合、その剛性は低いため、補正に必要な十分な感度でトルクの値Ｔを計測することができる。
【００７６】
なお、第３実施形態では、第２実施形態の図１２に示すように検出ヘッド７１、７２、９１及び９２を配置した場合について説明したが、第１実施形態の図６に示すように検出ヘッド７１、７２、９１及び９２を配置してもよい。この場合、演算処理部２６３は、トルクの値Ｔａから補正値ΔＴを減算することにより、補正したトルクの値Ｔを求めることができる。
【００７７】
［第４実施形態］
第４実施形態に係る検出装置について説明する。なお、第４実施形態における検出装置のハードウェア構成は、第２実施形態における検出装置と同様である。第４実施形態では、ＣＰＵ２０１（図７）の処理内容、即ちプログラム２２０の内容が異なる。したがって、検出装置のハードウェア構成については、説明を省略する。
【００７８】
第３実施形態では、図２の減速機１１の入力軸が一定の角度に保持されているものと見做せる場合について説明した。つまり、第３実施形態で説明した方法は、ロボットアーム１０１の関節をほとんど動作させない状況に限られる。このような状況の例としては、ロボットアームを力制御して組立作業を行う場合において、組立開始時を荷重のゼロ点としてリセットする場合、力制御による組立の対象が金属等の剛体である場合などである。
【００７９】
第４実施形態では、図２の減速機１１の入力軸の角度が一定であるか否かに関係なく、トルクの値を求める場合について説明する。第４実施形態では、第１実施形態で説明した図１０に示すフローチャートのステップＳ５の補正処理が第１実施形態と異なる。図１５は、第４実施形態に係る処理部の一部の処理機能を示す機能ブロック図である。第４実施形態では、図８に示すトルク信号処理部２５２の処理に代わって、図１５に示すトルク信号処理部２５２Ｃの処理を行う。図１５には、トルク信号処理部２５２Ｃの機能を更に細分化して図示している。トルク信号処理部２５２Ｃは、演算処理部２６１、２６２Ｃ、２６２Ｂ及び２６３に分けられる。
【００８０】
本実施形態では、エンコーダ５０は、アブソリュート型のロータリエンコーダであるのが好ましい。エンコーダ５０は、図７に示す検出ヘッド５１のほか、回転総数をカウントする不図示のカウンタ、及び不図示のカウンタに電力を供給する不図示のバックアップ電池を有している。このエンコーダ５０により、減速機１１の入力軸の回転角度、即ちモータ１３の回転軸１５の回転角度を検出することができる。
【００８１】
減速機１１の出力側にトルク負荷が加えられると、減速機１１が変形する。その変形量は、減速機１１の入力側に配置されたエンコーダ５０と、出力側に配置されたエンコーダ７０とで検出可能である。
【００８２】
具体的に説明すると、図１５に示す角度信号処理部２５３は、エンコーダ５０により出力された信号を取得して、モータ１３の回転軸１５の回転角度の値Ｘｉｎを求める。角度信号処理部２５１は、第１実施形態と同様、相対角度の値Ｘｏｕｔを求める。演算処理部２６２Ｃは、回転角度の値Ｘｉｎと、相対角度の値Ｘｏｕｔとを取得して、減速機１１における変位量ΔＸを求める。具体的には、減速機１１の減速比をＮとすると、変位量ΔＸは、Ｘｏｕｔ−Ｘｉｎ／Ｎで求まる。例えば、減速比Ｎを５０とすると、変位量ΔＸは、Ｘｏｕｔ−Ｘｉｎ／５０で求めることができる。減速比Ｎのデータは、予め図７のＲＯＭ２０２に記憶されている。演算処理部２６２Ｂは、変位量ΔＸを、減速機１１の剛性係数Ｋに基づいてトルクの値に換算して補正値ΔＴとする。補正値ΔＴはＫ×ΔＸで求めることができる。剛性係数Ｋは、定数であり、予めＲＯＭ２０２に記憶されている。そして、演算処理部２６３は、トルクの値Ｔａに補正値ΔＴを加算することにより、補正したトルクの値Ｔを求めることができる。
【００８３】
このように、トルク信号処理部２５２Ｃは、回転角度の値Ｘｉｎ、相対角度の値Ｘｏｕｔ、減速機１１の剛性係数Ｋ、及び減速比Ｎに基づいて、トルクの値Ｔａを補正して、トルクの値Ｔを求める。減速機１１が波動歯車減速機である場合、その剛性は低いため、補正に必要な十分な感度でトルクの値Ｔを計測することができる。
【００８４】
ロボットアームの力制御による物品の組立時に、ロボットアームの関節が比較的大きな移動量となる場合、例えば組立の対象ワークがスポンジ等の柔軟物の場合であっても、高精度にトルクの値Ｔを求めることができる。よって、ロボットアームの力制御が安定し、安定して物品を製造することができる。
【００８５】
なお、第４実施形態では、第２実施形態の図１２に示すように検出ヘッド７１、７２、９１及び９２を配置した場合について説明したが、第１実施形態の図６に示すように検出ヘッド７１、７２、９１及び９２を配置してもよい。この場合、演算処理部２６３は、トルクの値Ｔａから補正値ΔＴを減算することにより、補正したトルクの値Ｔを求めることができる。
【００８６】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されない。
【００８７】
上述の実施形態では、ロボットアーム１０１が垂直多関節のロボットアームの場合について説明したが、これに限定するものではない。ロボットアームが、例えば、水平多関節のロボットアームであってもよい。
【００８８】
上述の実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がＲＯＭ２０２であり、ＲＯＭ２０２にプログラム２２０が格納される場合について説明するが、これに限定するものではない。プログラム２２０は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラム２２０を供給するための記録媒体としては、図７に示すＲＯＭ２０２のほか、記録ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、不揮発性メモリ等を用いることができる。光ディスクは、例えばＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒである。不揮発性メモリは、例えばＵＳＢメモリ、メモリカード、ＲＯＭである。
【００８９】
上述の実施形態では、処理回路２５がロボットアームに搭載される場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、ロボット制御装置に搭載される場合、又はロボットアーム及びロボット制御装置とは別の制御ユニットに搭載される場合であってもよい。
【００９０】
上述の実施形態では、検出ヘッド７１、７２、９１、９２、及び５１の信号の処理を、１つの処理回路２５（ＣＰＵ２０１）が行う場合について説明したが、これに限定するものではなく、複数の処理回路（ＣＰＵ）で分担して行ってもよい。その際、複数の処理回路を同じ配線板２１に配置してもよいし、一部又は全部の処理回路を配線板２１とは別の配線板に配置してもよい。例えば、検出ヘッド７１及び７２の信号を処理する回路と、検出ヘッド９１及び９２の信号を処理する回路とを別々の半導体パッケージ（ＣＰＵ）で構成してもよい。その際、２つの配線板のそれぞれに半導体パッケージを配置し、２つの配線板同士をケーブルで接続するように構成してもよい。また、検出ヘッド５１は、検出ヘッド７１、７２、９１及び９２対して離れた位置、具体的にはモータ１３に配置されている。したがって、検出ヘッド７１、７２、９１及び９２の信号を処理する回路（ＣＰＵ）と、検出ヘッド５１の信号を処理する回路（ＣＰＵ）とに分けてもよい。
【００９１】
上述の実施形態では、補正後のトルクの値Ｔをそのままロボット制御装置３００に出力する場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、トルクの値Ｔに対して、更に別の補正処理を施してから、ロボット制御装置３００に出力するようにしてもよい。
【００９２】
また、処理回路２５は、ロボット制御装置３００の処理負荷の低減、及びノイズ低減のために、検出ヘッド７１、７２、９１及び９２の近傍であるロボットアーム１０１の関節に配置されているのが好ましいが、これに限定するものではない。例えば処理回路２５がロボット制御装置３００に配置されていてもよい。また、処理回路２５の処理の一部又は全部を、ロボット制御装置３００のＣＰＵに行わせてもよい。処理回路２５の処理の全部を、ロボット制御装置３００のＣＰＵに行わせる場合、処理回路２５を省略してもよい。
【００９３】
また、検出ヘッド７１及び７２がベース部材３の側に配置される場合について説明したが、これに限定するものではなく、固定部材１の側に配置されてもよい。この場合、スケール６はベース部材３の側に配置すればよい。いずれにしても、固定部材１に対するベース部材３の相対変位に応じた信号を検出ヘッド７１及び７２から取得可能である。
【００９４】
また、検出ヘッド９１及び９２がベース部材３の側に配置される場合について説明したが、これに限定するものではなく、内側リング２９の側に配置されてもよい。この場合、スケール８１及び８２はベース部材３の側に配置すればよい。いずれにしても、ベース部材３に対する内側リング２９の板ばね３０の弾性変形による相対変位に応じた信号を検出ヘッド９１及び９２から取得可能である。
【００９５】
また、トルクの値を補正する一連の処理を、ソフトウェアで実現する場合について説明したが、これに限定するものではなく、一連の処理の一部又は全部をハードウェアで実現してもよい。
【００９６】
上述の実施形態では、リンク１２０と固定部材１とが別体で構成される場合について説明したが、これに限定するものではなく、リンク１２０と固定部材１とが連結されていればよく、一体物であってもよい。また、リンク１２１と出力部材５とが別体で構成される場合について説明したが、これに限定するものではなく、リンク１２１と出力部材５とが連結されていればよく、一体物であってもよい。また、出力部材５と弾性体４の内側リング２９とが別体に構成される場合について説明したが、これに限定するものではなく、出力部材５と内側リング２９とが連結されていればよく、一体物であってもよい。また、出力部材５を省略して、リンク１２１が直接、内側リング２９に連結されていてもよい。
【００９７】
また、上述の実施形態では、第１センサの一例として２つの検出ヘッド７１及び７２がある場合について説明したが、２つに限定するものではなく、例えば一方の検出ヘッドが省略されていてもよい。同様に、第２センサの一例として２つの検出ヘッド９１及び９２がある場合について説明したが、２つに限定するものではなく、例えば一方の検出ヘッドが省略されていてもよい。
【００９８】
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【００９９】
上述した実施形態では、ロボット装置５００が複数の関節を有する多関節ロボットアームを用いた場合を説明したが、関節の数はこれに限定されるものではない。ロボット装置の形式として、垂直多軸構成を示したが、パラレルリンク型など異なる形式の関節においても上記と同等の構成を実施することができる。
【０１００】
また、ロボット装置５００の構成例を各実施形態の例図により示したが、これに限定されるものではなく、当業者において任意に設計変更が可能である。また、ロボット装置５００に設けられる各モータは、上述の構成に限定されるものではなく、各関節を駆動する駆動源は例えば人工筋肉のようなデバイス等であってもよい。
【０１０１】
また上述した実施形態は、制御装置に設けられる記憶装置の情報に基づき、伸縮、屈伸、上下移動、左右移動もしくは旋回の動作またはこれらの複合動作を自動的に行うことができる機械に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１…固定部材（第１部位）、３…ベース部材（第２部位）、７１…検出ヘッド（第１センサ）、７２…検出ヘッド（第１センサ）、９１…検出ヘッド（第２センサ）、９２…検出ヘッド（第２センサ）、１１…減速機、１３…モータ（駆動源）、１５…回転軸（減速機の入力側の軸）、２９…内側リング（第３部位）、２００…検出装置、２０１…ＣＰＵ（処理部）
【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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