(57)【要約】【課題】  安定した無線通信を行うことができるロボット装置を提供する。【解決手段】  リンクを有するロボットアームと、ロボットアームに設けられた第１制御装置と、第２制御装置と、第１制御装置と第２制御装置とを互いに無線で通信可能にするための無線通信ユニットと、を備えたロボット装置であって、無線通信ユニットは、前記リンクに設けられている、ことを特徴とするロボット装置を採用した。【選択図】  図５
2020142362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンクを有するロボットアームと、
前記ロボットアームに設けられた第１制御装置と、
第２制御装置と、
前記第１制御装置と前記第２制御装置とを互いに無線で通信可能にするための無線通信ユニットと、を備えたロボット装置であって、
前記無線通信ユニットは、前記リンクに設けられている、
ことを特徴とするロボット装置。
【請求項２】
請求項１に記載のロボット装置において、
前記ロボットアームは前記リンクを複数備えており、
前記無線通信ユニットは、前記複数のリンクのうち、所定の数のリンクに設けられている、
ことを特徴とするロボット装置。
【請求項３】
請求項２に記載のロボット装置において、
前記第２制御装置は、
前記第１制御装置と通信する際、前記ロボットアームの姿勢に基づいて、使用する前記無線通信ユニットを変更し、通信経路を変更することを特徴とするロボット装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のロボット装置において、
前記第１制御装置は前記リンクのうち、前記所定の数のリンクに備えられており、
前記無線通信ユニットは、複数の前記第１制御装置と前記第２制御装置とのそれぞれに備えられており、
前記第２制御装置は、
複数の前記第１制御装置のうち所定の前記第１制御装置と通信する際、前記ロボットアームの姿勢に基づいて、前記複数の無線通信ユニットの内、使用する前記無線通信ユニットの組み合わせを選択することを特徴とするロボット装置。
【請求項５】
請求項４に記載のロボット装置において、
前記第２制御装置は、
複数の前記第１制御装置のうち所定の前記第１制御装置と通信する際、複数の前記無線通信ユニットの電波の状態に基づいて、使用する前記無線通信ユニットの組み合わせを変更することを特徴とするロボット装置。
【請求項６】
請求項４に記載のロボット装置において、
前記ロボットアームにはエンドエフェクタが備えられており、
前記エンドエフェクタには、前記第１制御装置と、前記無線通信ユニットと、が設けられており、
前記第２制御装置は、
前記エンドエフェクタに設けられた第１制御装置と通信する際、前記第２制御装置に設けられた無線通信ユニットと、前記エンドエフェクタに設けられた無線通信ユニットと、の距離に基づいて、前記複数の無線通信ユニットの内、使用する前記無線通信ユニットの組み合わせを選択することを特徴とするロボット装置。
【請求項７】
請求項２から５のいずれか１項に記載のロボット装置において、
前記無線通信ユニットのうち所定の無線通信ユニットは、前記ロボットアームの姿勢によって当該無線通信ユニットの位置が変わらない位置に設置されていることを特徴とするロボット装置。
【請求項８】
請求項４に記載のロボット装置において、
複数の前記無線通信ユニットには、前記無線通信ユニットの位置を変更できる移動手段がそれぞれ設けられており、
前記第２制御装置と複数の前記第１制御装置のうち所定の前記第１制御装置とが通信する際、前記ロボットアームの姿勢に基づいて、前記移動手段を用い、前記無線通信ユニットの位置を変更することを特徴とするロボット装置。
【請求項９】
請求項８に記載のロボット装置において、
前記第２制御装置と複数の前記第１制御装置のうち所定の前記第１制御装置とが通信する際、前記無線通信ユニットの電波の状態に基づいて、前記移動手段を用い、前記無線通信ユニットの位置を変更することを特徴とするロボット装置。
【請求項１０】
請求項４に記載のロボット装置において、
前記第２の制御装置は、
複数の前記第１制御装置のうち所定の前記第１制御装置と通信する際、前記ロボットアームの姿勢に基づいて、通信を行う当該所定の第１制御装置に設けられた無線通信ユニットと直接的に通信する方法から、当該所定の第１制御装置に設けられた無線通信ユニットとは別の無線通信ユニットを使用し間接的に通信する方法に切り換えることを特徴とするロボット装置。
【請求項１１】
請求項２から１０のいずれか１項に記載のロボット装置において、
前記無線通信ユニットは、前記リンクの各リンクに設けられていることを特徴とするロボット装置。
【請求項１２】
リンクを有するロボットアームと、
前記ロボットアームに設けられた第１制御装置と、
第２制御装置と、
前記第１制御装置と前記第２制御装置とを互いに無線で通信可能にするための無線通信ユニットと、を備えたロボット装置の制御方法であって、
前記無線通信ユニットは、前記リンクに設けられており、
前記第２制御装置は、
前記第１制御装置に送信するデータを取得し、
前記無線通信ユニットを用いて前記データを前記第１制御装置に送信する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の制御方法において、
前記第２制御装置は、
前記第１制御装置と通信する際、前記ロボットアームの姿勢に基づいて、使用する前記無線通信ユニットを変更し、通信経路を変更することを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
リンクを有するロボットアームに設けられた制御装置と通信する通信装置であって、
前記リンクには、前記通信装置と前記制御装置とを無線で通信可能にするための無線通信ユニットが設けられており、
前記通信装置は、
前記制御装置に送信するデータを取得し、
前記無線通信ユニットを用いて前記データを前記制御装置に送信する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１５】
リンクを有するロボットアームに設けられた制御装置と通信する通信装置の通信方法であって、
前記リンクには、前記通信装置と前記制御装置とを無線で通信可能にするための無線通信ユニットが設けられており、
前記通信装置は、
前記制御装置に送信するデータを取得し、
前記無線通信ユニットを用いて前記データを前記制御装置に送信する、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項１６】
請求項１に記載のロボット装置を用いて物品の製造を行うことを特徴とする物品の製造方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の制御方法を実行可能な制御プログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の制御プログラムを格納した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項１９】
リンクを有するロボットアームと、
前記ロボットアームに設けられた第１制御装置と、
第２制御装置と、
前記第１制御装置と前記第２制御装置とを互いに無線で通信可能にするために、前記第１制御装置と前記第２制御装置のそれぞれに設けられた第１の無線通信ユニットと、を備え、
前記リンクには、
前記第１制御装置と前記第２制御装置との通信を行う際に、中継機として使用する第２の無線通信ユニットが設けられている、
ことを特徴とするロボット装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載のロボット装置において、
前記第２の無線通信ユニットは、中継機として使用されている際、発生させている電波の方向を変更することを特徴とするロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を用いたロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品を製造する生産ラインにおいて、多関節のロボットアームを備えたロボット装置が用いられている。この種のロボットアームは、エンドエフェクタとして先端に、例えば把持装置としてのロボットハンドや、その他の工具などのツールを設けてワークを操作し、工業製品やその部品などの物品の製造を行う。
【０００３】
エンドエフェクタとして機能するロボットハンドには、ワークを把持するための指部が設けられており、ロボットハンドに内蔵されたモータの回転力をギアにより直線動作へ変換して指部に伝えワークを把持する。
【０００４】
またロボットアームには、リンクとリンクを結合する関節を備えており、関節の機構として、例えばＡＣサーボモータやＤＣブラシレスサーボモータ等のモータと、その出力側に設けられた減速機とを備え、リンク動作の制御を行う。
【０００５】
従来ではエンドエフェクタに内蔵されたモータや、ロボットアームに内蔵されたモータの制御を行うための制御信号を各モータに送信する場合、ロボットアーム内に通信ケーブルを引き回し、通信ケーブルを介して行うことが一般的であった。
【０００６】
しかしながら、ロボットアームは常に動いているため、ロボットアーム内部で使用する通信ケーブルには耐屈曲性が要求される。またロボットアームの各関節やロボットハンドに備えられたモータの制御を行う為に、通信ケーブルの本数が多くなってしまう。そのため通信ケーブルの耐屈曲性がさらに落ちる上に、通信ケーブルのためのスペースを確保するためにロボットアームを太くしなければならなくなるという課題があった。
【０００７】
上記の課題を解決する為に、ロボット装置におけるワイヤレス化を目指し、様々な無線通信方法をロボット装置に用いることが提案されている。
【０００８】
例えば、従来のＣＡＮ、ＲＳ４８５に加え高速通信が可能なＥｔｈｅｒＣＡＴ、ＣＣ−ＬｉｎｋＩＥ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰ、Ｍｅｃｈａｔｒｏｌｉｎｋ−ＩＩＩ等のプロトコルを使用する方法である。
【０００９】
さらに特許文献１には、種々の電子装置において、通信ケーブルを削減するために、有線伝送の困難な高速データやバスラインのような多重化の必要なデータは無線で送り、高速大量データ転送を要しないデータは有線で送る方法が提案されている。これにより、多重化の必要なデータを送信する分の通信ケーブルを削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２１７７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ロボットアームは実行させる作業によって種々の姿勢を取ることがある。ロボットアームの姿勢によっては、制御装置と通信を行いたい装置との間に周辺機器や、ロボットアーム自身のリンクが入ることで無線通信が不安定となってしまう可能性がある。
【００１２】
また、一般的に使用される無線伝送方式（例えばＷｉＦｉＩＥＥＥ８０２．１、４Ｇ、５Ｇ）などは周波数が１ＧＨｚ以上と高く、直進性が高い。そのため、ロボットアームの姿勢により、少しでも通信可能な領域から通信対象が外れてしまうと、通信が途切れる可能性が生じる。
【００１３】
特許文献１の方法は、ラップトップＰＣのように送信対象と受信対象とに間に遮蔽物が入ることが無く、通信可能な領域から送信対象と受信対象が外れてしまうことも無く、無線通信が安定している電子装置を想定している。そのためロボットアームのように大きな動作を行う場合に生じる、上記のような無線通信の途切れに対応できない。
【００１４】
以上の課題を鑑み、本発明では、安定した無線通信を行うことができるロボット装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明においては、ロボットアームと、前記ロボットアームに設けられた第１制御装置と、第２制御装置と、前記第１制御装置と前記第２制御装置とを互いに無線で通信可能にするための電波を発生させる、前記第１制御装置と前記第２制御装置のそれぞれに設けられた電波発生装置と、を備えたロボット装置であって、前記第２制御装置は、前記第１制御装置と通信する際、前記ロボットアームの姿勢に基づいて、使用する前記電波発生装置を変更し、通信経路を変更することを特徴とするロボット装置を採用した。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によればロボットアームの姿勢に応じて通信経路を変更している。これにより無線通信が途切れてしまうことを抑制することができ、誤動作の発生やリアルタイム性の損失を低減し、安定した無線通信を行うことができる。
【００１７】
また、ロボットアームの姿勢に応じて使用するアンテナの数を変更するので、ロボットアームの姿勢に合わせて、データ送信にかかる時間を変更できるため、効率のよい通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態におけるロボット装置１００の概略構成を示す図である。
【図２】実施形態におけるロボット装置１００のブロック図である。
【図３】実施形態におけるアンテナ１３に関する説明図である。
【図４】実施形態における制御フローチャートである。
【図５】実施形態におけるロボットアーム本体２００の姿勢により、使用するアンテナ１３の組み合わせを説明する図である。
【図６】実施形態における使用するアンテナ１３の組み合わせを変更した際の図である。
【図７】実施形態における効果を説明する図である。
【図８】実施形態における効果を説明する図である。
【図９】実施形態における使用するアンテナ１３の設置位置を変更した際の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す構成はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態におけるロボット装置１００を、ある方向から見た平面図である。なお以下の図面において、図中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚはロボット装置１００全体の座標系を示す。一般に、ロボット装置を用いたロボットシステムでは、ＸＹＺ３次元座標系は、設置環境全体のグローバル座標系の他に、制御の都合などによって、ロボットハンドや、指部などに関して適宜ローカル座標系を用いる場合がある。本実施形態ではロボット装置１００全体の座標系をＸＹＺ、ローカル座標系をｘｙｚで表すものとする。
【００２１】
図１に示すように、ロボット装置１００は、多関節のロボットアーム本体２００、ロボットハンド本体３００、ロボット装置全体の動作を制御する制御装置４００を備えている。
【００２２】
また、制御装置４００に教示データを送信する教示装置としての外部入力装置５００を備えている。外部入力装置５００の一例としてティーチングペンダントが挙げられ、作業者がロボットアーム本体２００やロボットハンド本体３００の位置を指定するのに用いる。
【００２３】
本実施形態では、エンドエフェクタとしてロボットアーム本体２００の先端部に設けられるものが、ロボットハンドである場合について説明するが、これに限定するものではなく、ツール等であってもよい。
【００２４】
ロボットアーム本体２００の基端となるリンク２０１は、基台２１０に設けられている。
【００２５】
ロボットハンド本体３００は、部品やツール等の対象物を把持するものである。本実施形態のロボットハンド本体３００は不図示の駆動機構およびモータ３１１により２本の指部を開閉し、ワークの把持ないし開放を行う。ワークをロボットアーム本体２００に対して相対的に変位させないように把持できれば良い。
【００２６】
本実施形態における２本の指部は把持を例にとり説明するが、指部に空圧機構や粘着機構を設け、ワークを吸着する方法でワークを保持する指部であっても構わない。
【００２７】
またロボットハンド本体３００には、モータ３１１の駆動を制御するためのハンド用モータドライバ３０１が内蔵されている。
【００２８】
ロボットハンド本体３００はリンク２０４に接続され、リンク２０４が回転することで、ロボットハンド本体３００も回転させることができる。
【００２９】
ロボットアーム本体２００は、複数の関節、例えば４つの関節（４軸）を有している。ロボットアーム本体２００は、各関節Ｊ１〜Ｊ４を各回転軸まわりにそれぞれ回転駆動させる複数（４つ）のモータ２１１〜２１４を有している。
【００３０】
またモータ２１１〜２１４は、直接、又は不図示のベルトやベアリング等の伝達部材を介して各リンク２０１〜２０４を接続している。
【００３１】
各リンク２０１〜２０４を駆動させるためのトルクが不足する場合、各モータ２１１〜２１４の回転軸に不図示の減速機を配置しトルク増幅を行うものとする。
【００３２】
ロボットアーム本体２００は、複数のリンク２０１〜２０４が各関節Ｊ１〜Ｊ４で回転可能に連結されている。ここで、ロボットアーム本体２００の基端側から先端側に向かって、リンク２０１〜２０４が順に直列に連結されている。
【００３３】
また各関節Ｊ１〜Ｊ４に設けられるモータ２１１〜２１４には、各モータの制御を行うためのアーム用モータドライバ５０が配置されている。
【００３４】
ここで、本実施形態でロボットアームを制御する方式として、各関節のモータを制御するドライバを各軸に配置するノード制御方式を採用している。
【００３５】
ノード制御方式は、各関節にあるアーム用モータドライバに電源と制御信号を送り動作するため、ＰＷＭノイズが生じにくく、センサ等を配置する際に、センサ配線を短くすることができるため、センサからのノイズの影響も少なくすることができるためである。
【００３６】
これにより、各機器で生じるノイズが、無線通信に影響することを低減することができる。
【００３７】
同図より、ロボットアーム本体２００の基台２１０とリンク２０１は関節Ｊ１で接続されている。関節Ｊ１の回転軸は、図示の状態ではＸ軸方向に一致している。
【００３８】
ロボットアーム本体２００のリンク２０１とリンク２０２は関節Ｊ２で接続されている。関節Ｊ２の回転軸は、図示の状態ではＹ軸方向に一致している。
【００３９】
ロボットアーム本体２００のリンク２０２とリンク２０３は関節Ｊ３で接続されている。この関節Ｊ３の回転軸は、図示の状態ではＹ軸方向に一致している。
【００４０】
ロボットアーム本体２００のリンク２０３とリンク２０４とは、関節Ｊ４で接続されている。この関節Ｊ４の回転軸は、図示の状態ではＹ軸方向に一致している。
【００４１】
以上によりロボットアーム本体２００は、可動範囲の中であれば、任意の３次元位置で任意の３方向の姿勢に、ロボットアーム本体２００のエンドエフェクタ（ロボットハンド本体３００）を向けることができる。
【００４２】
ここで、ロボットアーム本体２００の手先とは、本実施形態では、ロボットハンド本体３００のことである。ロボットハンド本体３００が物体を把持している場合は、ロボットハンド本体３００と把持している物体（例えば部品やツール等）とを含めてロボットアーム本体２００の手先という。
【００４３】
つまり、ロボットハンド本体３００が物体を把持している状態であるか物体を把持していない状態であるかにかかわらず、エンドエフェクタであるロボットハンド本体３００を手先という。
【００４４】
以上の構成により、ロボットアーム本体２００によりロボットハンド本体３００を任意の位置に動作させ、所望の作業を行わせることができる。所望の作業とは例えば、ワークを把持し、所定のワークに組み付け、物品の製造を行う等の作業である。
【００４５】
なおロボットハンド本体３００は、例えば空気圧駆動のエアハンドなどのエンドエフェクタ等であっても良い。
【００４６】
またロボットハンド本体３００は、リンク２０４に対してビス止めなどの半固定的な手段によって装着されるか、あるいは、ラッチ止めなどの着脱手段によって装着可能であるものとする。
【００４７】
特に、ロボットハンド本体３００が着脱可能である場合は、ロボットアーム本体２００を制御して、ロボットアーム本体２００自身の動作によって供給位置に配置された複数種類のロボットハンド本体３００を着脱ないし交換する方式も考えられる。
【００４８】
また、制御装置４００と、ロボットハンド本体３００に内蔵されたハンド用モータドライバ３０１、各アーム用モータドライバ５０との無線通信を行うために、無線通信ユニットとしてのアンテナ１３が、図示のように複数備えられている。
【００４９】
本実施形態では、アンテナ１３はロボット装置１００に６本設置されており、制御装置４００に設置されたアンテナをアンテナ１３−０と呼称し、基台２１０に設けられたアンテナをアンテナ１３−１と呼称する。同様に関節Ｊ２付近のアンテナをアンテナ１３−２、関節Ｊ３付近をアンテナ１３−３、関節Ｊ４付近をアンテナ１３−４、ロボットハンド本体３００のアンテナをアンテナ１３−５と呼称する。
【００５０】
本実施形態では、アンテナ１３により、一般的に使用される無線伝送方式（例えばＷｉＦｉＩＥＥＥ８０２．１、４Ｇ、５Ｇ）を用いるものとする。
【００５１】
このアンテナ１３による無線通信により、ロボットハンド本体３００を動作させる動作データを制御装置４００からハンド用モータドライバ３０１へ、無線通信経路１２を介して送信するものとする。同様に、各関節Ｊ１〜Ｊ４に対応するアーム用モータドライバ５０への送信も無線通信経路１２を用いるものとする。
【００５２】
以上のアンテナ１３により無線通信可能とすることができる。アンテナ１３の詳細に関しては後述する。
【００５３】
また本実施形態の制御装置４００は、ロボット装置１００に電力を供給するための電源装置としての機能も併せ持っている。
【００５４】
モータ３１１への電力は、電源ケーブル１を介して、制御装置４００からモータ３１１に供給されるものとする。
【００５５】
図２は、本実施形態におけるロボット装置１００の構成を示すブロック図である。ロボットアーム制御装置４００は、コンピュータで構成されており、制御装置４００は、コンピュータで構成されており、制御部（処理部）としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）４０１を備えている。
【００５６】
また制御装置４００は、記憶部として、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）４０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）４０３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）４０４を備えている。また、制御装置４００は、記録ディスクドライブ４０５、各種のインタフェース４０６〜４０９と４１１を備えている。
【００５７】
ＣＰＵ４０１には、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、ＨＤＤ４０４、記録ディスクドライブ４０５、各種のインタフェース４０６〜４０９と４１１が、バス４１０を介して接続されている。
【００５８】
ＲＯＭ４０２には、ＣＰＵ４０１に、演算処理を実行させるためのプログラム４３０が格納されている。ＣＰＵ４０１は、ＲＯＭ４０２に記録（格納）されたプログラム４３０に基づいてロボット制御方法の各工程を実行する。
【００５９】
ＲＡＭ４０３は、ＣＰＵ４０１の演算処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。
【００６０】
ＨＤＤ４０４は、ＣＰＵ４０１の演算処理結果や外部から取得した各種データ等を記憶する記憶装置である。
【００６１】
記録ディスクドライブ４０５は、記録ディスク４３１に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。
【００６２】
外部入力装置５００はインタフェース４０６に接続されている。ＣＰＵ４０１はインタフェース４０６及びバス４１０を介して外部入力装置５００からの教示データの入力を受ける。
【００６３】
各関節Ｊ１〜Ｊ４をそれぞれ駆動するモータ２１１〜２１４と、ロボットハンド本体３００の指部を駆動するモータ３１１には、それぞれ接続されたセンサ部２２１〜２２４と、センサ部３２１とを備えている。
【００６４】
ここで、センサとはモータ２１１〜２１４、３２１の回転軸の回転角度を検出する角度センサであり、磁気式エンコーダ、光学式エンコーダ等がある。
【００６５】
またエンコーダの機能としてはアブソリュートエンコーダ機能とインクリメントエンコーダ機能がある。インクリメントエンコーダは１回転におけるモータの角度を検出するものだが、アブソリュートエンコーダは多回転したモータの回転数までカウントできる。
【００６６】
本実施形態のロボットアームは、３６０°以上回転を行う関節が存在するため、アブソリュートエンコーダを用いるものとする。
【００６７】
アーム用モータドライバ５０は、インタフェース４０９に接続されている。ＣＰＵ４０１は、アーム用モータドライバ５０、インタフェース４０９及びバス４１０を介して各センサ部２２１〜２２４から検出結果を取得する。また、ＣＰＵ４０１は、各関節の指令値のデータを所定時間間隔でバス４１０及びインタフェース４０９を介してアーム用モータドライバ５０に出力する。
【００６８】
同様にハンド用モータドライバ３０１も、インタフェース４１１に接続され、バス４１０を介してＣＰＵ４０１と通信可能に設けられている。ＣＰＵ４０１は、ハンド用モータドライバ３０１、バス４１０及びインタフェース４１１を介してセンサ部３２１から検出結果を取得する。また、ＣＰＵ４０１は、各指部の指令値のデータを所定時間間隔でバス４１０及びインタフェース４１１を介してハンド用モータドライバ３０１に出力する。
【００６９】
インタフェース４０７には、モニタ４２１が接続されており、モニタ４２１には、ＣＰＵ４０１の制御の下、各種画像が表示される。インタフェース４０８は、書き換え可能な不揮発性メモリや外付けＨＤＤ等の記憶部である外部記憶装置４２２が接続可能に構成されている。
【００７０】
なお本実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がＨＤＤ４０４であり、ＨＤＤ４０４にプログラム４３０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４３０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。
【００７１】
例えば、プログラム４３０を供給するための記録媒体としては、ＲＯＭ４０２、記録ディスク４３１、外部記憶装置４２２等を用いてもよい。具体例を挙げて説明すると、記録媒体として、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、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性メモリ、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００７２】
次に本実施形態で使用している無線通信ユニットとしてのアンテナ１３について図３を用いて詳述する。アンテナ１３−０からアンテナ１３−５はすべて同様の構成を持つものとする。図３（ａ）はアンテナ１３を所定の方向から見た斜視図である。図３（ｂ）、図３（ｃ）はアンテナ１３の放射パターンを示した図である。
【００７３】
図３（ａ）より、アンテナ１３は、チップアンテナで構成されており、チップ１４、ターンテーブル１５、アンテナ制御装置１６で構成されている。
【００７４】
チップ１４は、図３（ａ）のようにターンテーブル１５に取り付けており、ターンテーブル１５は不図示のモータで回転するようになっている。
【００７５】
また、ターンテーブル１５を駆動するモータは、アンテナ制御装置１６によって駆動が制御され、自由に回転する。アンテナ制御装置１６は、制御装置４００から、ターンテーブル１５の駆動量等の指令値を取得する。
【００７６】
また、各アンテナ制御装置１６には、データ変調および復調を含む無線通信制御を行う制御器を備えている。なお、アンテナ制御装置１６に備えられた制御器は各アンテナの電波強度状況を測定する電波強度測定部も含み、現状の電波強度測定が可能であるとする。
【００７７】
またアンテナ１３は、ロボットアーム本体２００の関節Ｊ１〜Ｊ４の少なくとも１軸以上のデータ通信に用いられ、１個のアンテナで２軸分もしくは３軸分といった複数軸分の通信を行う事が可能である。
【００７８】
また各アンテナ１３の通信周波数帯域は、各アンテナ制御装置１６で使用されるチャンネル同士の干渉を避けるため、それぞれ異なる周波数帯域とする。
【００７９】
なお、本実施形態におけるアンテナ１３の数は６本であるが、アンテナの本数は必要に応じて増減しても構わない。
【００８０】
図３（ｂ）より、ＸＹ平面上にアンテナ１３のチップ１４の放射面を上にして設置すると、図３（ｃ）に示す放射パターンａのように、Ｚ軸方向に大きく電波が放射される。チップ１４の放射面を、ターンテーブル１５により回転させることで、所定の方向に電波を飛ばすことができる。
【００８１】
なお、本実施形態ではターンテーブル１５とモータによりチップ１４の放射面を変更しているが、チップ１４の放射面を変更する構成であれば他の構成も応用可能である。
【００８２】
また本実施形態では、アンテナ１３からの放射電波を遮る位置に金属が配置されていると電波強度が低下する。よってアンテナ１３の放射電波を遮る位置にロボットアーム本体２００の各リンク以外の金属が配置されないように周辺部材の選定および配置設計が為されているものとする。ロボットアーム本体２００の姿勢により、各リンクがどうしてもアンテナ１３に放射電波を遮る位置に配置される場合は、放射状のアンテナ１３の電波を回折させて通信させるものとする。
【００８３】
次に本実施形態における、ロボットアーム本体２００の姿勢に応じた無線伝送の制御方法について図４のフローチャートを用いて説明する。
【００８４】
図４で説明する制御フローは、制御装置４００のＣＰＵ４０１が、プログラム４３０を読み出すことで実行されるものとする。
【００８５】
図４より、まずＳ１０１においてロボットアーム本体２００のティーチング作業が実施済かどうか判定する。
【００８６】
ティーチング作業が実施されていない場合にはＳ１０１：ＮＯより、Ｓ１０２に進み、ティーチングを実施する。本実施形態では、外部入力装置５００によりロボットアーム本体２００のティーチングを行うものとする。ティーチング実施済の場合は、Ｓ１０１：ＹＥＳより、Ｓ１０４に進む。
【００８７】
その後ティーチング作業が完了するとＳ１０３に進み、ティーチングによって設定されたロボットアーム本体２００の姿勢情報と、各姿勢における各アンテナ１３の位置情報に基づいて、無線通信で使用するアンテナ１３の組み合わせを選択する。
【００８８】
予め、ロボットアーム本体２００の全姿勢情報における各アンテナ１３の標準環境下での電波強度状況は事前に記憶されている。
【００８９】
そしてＳ１０３では、ティーチングされたロボットアーム本体２００の姿勢情報に応じて、記憶されているアンテナ１３の電波強度のデータに基づいて各アンテナ１３間で通信可能な電波強度となるアンテナ１３の組み合わせを選択している。
【００９０】
図５は、ロボットアーム本体２００の姿勢により使用するアンテナ１３の組み合わせを示した例図である。図５では、アンテナ１３−０からアンテナ１３−５へ無線データを伝送する場合を考える。図５（ａ）はアンテナ１３−０とアンテナ１３−５との距離が比較的近い場合を示しており、図５（ｂ）はアンテナ１３−０とアンテナ１３−５との距離が遠い場合を示している。
【００９１】
また、アンテナ１３−０は、制御装置４００で作成された指令データを送信する大元のアンテナである。ゆえに、アンテナ１３−０はロボットアーム本体２００の姿勢によって存在している位置が変わらない位置に設置している。これにより、ロボットアーム本体２００の制御に不可欠な指令データを確実に送信することができる。
【００９２】
同様に、アンテナ１３−１も、基台２１０に設置されており、ロボットアーム本体２００の姿勢によって存在している位置が変わらない位置に設置されている。
【００９３】
本実施形態ではアンテナ１３−０を用いて、送信する形態を説明する。しかしながら、ロボット装置１００の用途によっては、アンテナ１３−０を省き、アンテナ１３−１と制御装置４００とをケーブル１により通信可能に接続し、アンテナ１３−１を大元のアンテナとして使用しても良い。
【００９４】
図５（ａ）では、アンテナ１３−０からアンテナ１３−５へ無線データの伝送を行う際、アンテナ１３−０、１３−３、１３−４、１３−５の組み合わせを選択し、アンテナ１３−３とアンテナ１３−４を中継機として使用している。
【００９５】
図５（ｂ）では、アンテナ１３−０からアンテナ１３−５へ無線データの伝送を行う際、アンテナ１３−０、１３−２、１３−３、１３−４、１３−５の組み合わせを選択し、アンテナ１３−２とアンテナ１３−３とアンテナ１３−４を中継として使用している。
【００９６】
以上のようにＳ１０３では所定のアンテナから所定のアンテナへ無線データの伝送を行う際、上記のようにロボットアーム本体２００の姿勢に応じて、中継機として使用するアンテナ１３を含めた、アンテナの組み合わせを選択している。
【００９７】
本実施形態では、ロボットアーム本体２００の姿勢に応じてアンテナの組み合わせを選択しているが、送信するアンテナと、受信するアンテナとの距離に応じてアンテナの組み合わせを選択しても良い。
【００９８】
次にＳ１０４に進み、ロボットアーム本体２００の駆動を行い、現在の各アンテナ１３の電波強度を測定する。
【００９９】
次にＳ１０５へ進み、記憶されている電波強度のデータと、Ｓ１０４で測定した実環境での電波強度とを比較し、差分が所定の範囲以上であるか判定する。
【０１００】
これは、Ｓ１０４におけるロボットアーム本体２００の駆動において、ロボット装置１００の設置環境によっては、記憶されている電波強度のデータと実環境での電波強度が異なる可能性があるためである。
【０１０１】
このとき、記憶している電波強度のデータに基づいて、ロボットアーム本体２００が所定の姿勢でも通信可能な電波強度となるアンテナ１３の組み合わせであっても、実環境では電波強度が不足している場合がある。
【０１０２】
そこで想定よりも電波強度が小さい場合には、Ｓ１０６へ進み実環境での電波強度の状況に応じて電波強度を通信可能な強度に適正化する。
【０１０３】
電波強度の適正化方法としては、現在のアンテナ１３の組み合わせにより保たれている電波強度に基づいて、中継機として使用しているアンテナを増やす。
【０１０４】
図６は、図５（ａ）で示したアンテナ１３の組み合わせでは、電波強度が足りない場合に、電波強度を通信可能な強度に適正化した図である。
【０１０５】
図６では、アンテナ１３−２をさらに中継機として使用し、電波強度の適正化を図っている。
【０１０６】
中継機として使用するアンテナを増やす際、アンテナ１３−０からロボットアーム本体２００の駆動に関わるデータを送信する際に、中継機として使用するアンテナの名称と順番を記録した送信順序データを共に送信する。
【０１０７】
図６の場合、図５（ａ）では使用されていなかったアンテナ１３−２が中継機として増える。よって、アンテナ１３−２、アンテナ１３−３、アンテナ１３−４、アンテナ１３−５の順番で、ロボットアーム本体２００の駆動に関わるデータが送信されるように送信順序データを共に送信する。
【０１０８】
これにより、図６で示した無線通信経路１２でロボットアーム本体２００の駆動に関わるデータを送信することができ、電波強度の適正化を図ることができる。
【０１０９】
なお、中継機として使用されているアンテナ１３−２、アンテナ１３−３、アンテナ１３−４は、電波の発生方向を適宜変更してよい。
【０１１０】
電波強度の適正化が終わると、再度Ｓ１０５の直線まで戻り、現在の各アンテナ１３の電波強度を測定し、記憶されている電波強度のデータと実環境での電波強度とを比較し、差分が所定の範囲以上であるか判定する。
【０１１１】
Ｓ１０５で、記憶されている電波強度のデータと実環境での電波強度との差分が所定の範囲より小さければ、電波強度の適正化が完了したと判定し、Ｓ１０５：ＮＯとなり、フローを終了する。
【０１１２】
以上より、本実施形態では、ロボットアーム本体２００の姿勢およびまたはアンテナ間の電波の状態に基づき、通信に使用するアンテナ１３の組み合わせを、適宜選択、変更し、データ送信を行う通信経路となる無線通信経路を変更している。
【０１１３】
つまり、目的のアンテナに直接的にデータを送信する方法から、中継機としてアンテナ１３を増やし、間接的に送信する方法へ切り換えることができる。
【０１１４】
これにより、種々の理由により無線通信が途切れてしまう場合でも、誤動作の発生やリアルタイム性の損失を低減し、安定した無線通信を行うことができる。
【０１１５】
また、ロボットアーム本体２００の姿勢により通信経路を変更し、使用するアンテナの数を変更している。これにより、ロボットアーム本体２００の姿勢に合わせて、データ送信にかかる時間を変更できるため、効率のよい通信を行うことができる。
【０１１６】
上述したアンテナ１３の電波は回折しやすい電波を例に取り説明した。ここで、周波数が１ＧＨｚ以上と高く、直進性が高い方式の無線通信を考える。その際、アンテナ１３−０からアンテナ１３−５でデータ通信を行う場合、図７に示したように、通信経路間にロボットアーム本体２００のリンクが複数配置されることで、電波の回折では通信が難しくなる場合がある。
【０１１７】
しかしながら、ロボットアーム本体２００の複数のリンクにアンテナを設け、中継機として使用することで、図８のように各リンクに沿うような通信経路を取ることができる。よって、ロボットアーム本体２００の各リンクが通信の邪魔にならないようにすることができる。特に、ロボットアーム本体２００の各リンクは衝撃が加わらない限り、変形することはないため、各アンテナの位置は安定しており、上記の方法は、直進性が高い方式の無線通信に適している。
【０１１８】
なお、Ｓ１０６で実行した電波強度の適正化は上記で述べた方法に限られない。例えば、各アンテナ１３の設置位置を不図示のモータ等により変更できるように構成し実行する方法が考えられる。
【０１１９】
図９は、アンテナ１３−３、１３−４、１３−５の位置を変更し、電波強度の適正化を図った図である。図９では、アンテナ１３−０に、アンテナ１３−３、１３−４、１３−５に近づくように各アンテナの位置を変更している。
【０１２０】
近づける方法としては、リニアガイド等を、各リンクの所定の位置に設け、リニアガイドをアンテナが走行できるようにする。
【０１２１】
そして、アンテナとモータをベルトで繋ぐことによって、モータを駆動させることでベルトを介してアンテナをリニアガイド上で移動させることが可能となる。
【０１２２】
上記のようにアンテナ１３の設置位置を変更することで、元々使用していたアンテナの組み合わせで電波強度を適正化することができる。さらに、図９のようにロボットアーム本体２００の各リンクを通信経路に位置しないようにすることもでき、更なる通信の安定性向上をはかることができる。
【０１２３】
また詳細な説明は省略するが、ビームフォーミング技術を用いてアンテナから照射される電波放射方向をロボットアームの姿勢により適宜変更し、電波強度が通信可能な強度に適正化してもよい。
【０１２４】
また、上述した実施形態では、中継機としてロボットアーム本体２００に設けられたアンテナを用いていた。しかしながら、ロボットアーム本体２００の動作によっては、基台２１０に設けられたアンテナ１３−１のみを中継機として用いてもよい。ロボットアーム本体２００の動作範囲が小さければ、ロボットアーム本体２００の根元となる基台２１０のアンテナ１３−１だけで範囲をカバーできる。その場合、アンテナ１３−１に制御装置４００からデータを送り、アンテナ１３−１を基準として各部にデータを送っても良い。
【０１２５】
上述した第１の実施形態の処理手順は具体的には制御装置４００により実行されるものとして説明した。しかし、上述した機能を実行可能なソフトウェアの制御プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を外部入力装置５００に搭載させて実施しても良い。
【０１２６】
従って上述した機能を実行可能なソフトウェアの制御プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体、通信装置は本発明を構成することになる。
【０１２７】
また、上記実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記録媒体がＲＯＭ或いはＲＡＭであり、ＲＯＭ或いはＲＡＭに制御プログラムが格納される場合について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。
【０１２８】
本発明を実施するための制御プログラムは、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、制御プログラムを供給するための記録媒体としては、ＨＤＤ、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。
【０１２９】
（その他の実施形態）
上述した実施形態では制御装置４００上にアンテナ１３を設け、通信を行ったが、制御装置４００以外の場所にアンテナ１３を設置し、通信してもよい。
【０１３０】
また、上述した実施形態では、データの通信対象としてロボットハンド本体３００を例に取り説明したがこれに限られない。例えば、ロボットアーム本体２００の各関節Ｊ１〜Ｊ４の駆動を行うモータ２１１〜２１４を通信対象として各アンテナ１３−１〜１３−４を使用してもよい。その際は、各アーム用モータドライバ５０にアンテナを設けデータの送受を行えるように構成することで本発明を実施することができる。
【０１３１】
また、上述した無線通信ユニットとしてのアンテナ１３は、電波の発生させるこができるものを例に取り説明したがこれに限られない。例えば、ロボットアーム本体２００の内、一部の無線通信ユニット間は有線で接続し、電波を発生させることができない無線通信ユニットを用いても構わない。
【０１３２】
また上述した実施形態では、アンテナ１３を用いて無線通信を行っていたが、これに限られない。例えば、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信機能を有するスマートフォン等の情報端末や、ＰＣを制御装置４００として使用し、ロボット装置１００と無線で通信するように構成しても構わない。
【０１３３】
また上述した種々の実施形態では、ロボット装置１００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。
【０１３４】
また上述した種々の実施形態では、ロボット装置１００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１００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。
【０１３５】
また上述した種々の実施形態は、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】
【０１３６】
１２  無線通信経路
１３  アンテナ
１４  チップ
１５  ターンテーブル
１６  アンテナ制御装置
５０  アーム用モータドライバ
１００  ロボット装置
２００  ロボットアーム本体
２０１、２０２、２０３、２０４  リンク
２１０  基台
２１１、２１２、２１３、２１４、３１１  モータ
３００  ロボットハンド本体
３０１  ハンド用モータドライバ
４００  制御装置
５００  外部入力装置
【図１】
2020142362.tif 000003
【図２】
2020142362.tif 000004
【図３】
2020142362.tif 000005
【図４】
2020142362.tif 000006
【図５】
2020142362.tif 000007
【図６】
2020142362.tif 000008
【図７】
2020142362.tif 000009
【図８】
2020142362.tif 000010
【図９】
2020142362.tif 000011