【手続補正書】
【提出日】平成17年7月20日(2005.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】ロボット駆動装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令により駆動されるサーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボットと、を備えたロボット駆動装置において、
前記ロボットのアームの外表面に、前記ロボットが人間と接触したときの負荷の大きさに応じてその検出された抵抗値が単調減少するタッチセンサが設けてあり、
前記Ｄ／Ａボードと接続されると共に、前記タッチセンサの検出抵抗により変化するしきい値電圧と前記指令電圧を比較することにより前記ロボットの動作を安全側に働かせる判断を行う安全保護判断部を備えてあることを特徴とするロボット駆動装置。
【請求項２】
前記タッチセンサは、二つ設けてあり、
前記安全保護判断部は、前記二つのタッチセンサの検出抵抗により変化する電圧と予め設定された外部の固定抵抗により決定される電圧をそれぞれ上限、下限のしきい値電圧とすると共に前記二つのタッチセンサの検出抵抗による上限値がともに前記指令電圧より高いときに発振するウィンドウコンパレータと、
前記ウィンドウコンパレータより発振した出力を整流する整流回路と、
前記整流回路による整流後の出力電圧を用いて前記サーボモータの電源を切るための指令を発するリレーと、より構成された請求項１に記載のロボット駆動装置。
【請求項３】
ロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令により駆動されるサーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボットと、を備えたロボット駆動装置において、
前記ロボットのアームの外表面に、前記ロボットが人間と接触したとき負荷の大きさに応じてその検出された抵抗値が単調増加するタッチセンサが設けられ、
前記タッチセンサには、直列に固定抵抗が接続されており、
前記Ｄ／Ａボードからの指令電圧を前記タッチセンサの抵抗と前記固定抵抗とで分圧させるものであることを特徴とするロボット駆動装置。
【請求項４】
ロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令により駆動されるサーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボットと、を備えたロボット駆動装置において、
前記ロボットのアームの外表面には、 前記ロボットが人間と接触したとき負荷の大きさに応じてその検出された抵抗値が単調減少するタッチセンサが設けられ、
前記タッチセンサに、直列に固定抵抗が接続されており、
前記サーボモータのモータ抵抗は、前記タッチセンサと並列に接続されており、
前記サーボモータの駆動電流を前記タッチセンサの抵抗と前記モータ抵抗により低減させるものであることを特徴とするロボット駆動装置。
【請求項５】
ロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令により駆動されるサーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボットと、を備えたロボット駆動装置において、
前記ロボットのアームの外表面に、前記ロボットが人間と接触したときの負荷の大きさに応じてその検出された抵抗値が単調増加するタッチセンサが設けられ、
前記サーボモータのモータ抵抗は、前記タッチセンサと直列に接続されており、
前記サーボモータの駆動電流を前記タッチセンサの抵抗により低減させるものであることを特徴とするロボット駆動装置。
【請求項６】
ロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令により駆動されるサーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボットと、を備えたロボット駆動装置において、
前記ロボットのアームの外表面に、人間と接触した時に負荷状況に応じて抵抗値が単調減少するタッチセンサが取り付けてあり、
前記タッチセンサには、並列に接続されると共に比較器内部に予め設定された上限値および下限値を有する２組の異なるしきい値電圧と電源電圧を比較するウィンドウコンパレータと、前記ウィンドウコンパレータにより発振した出力を整流する整流回路とが設けられ、且つ、直列に接続された固定抵抗が設けられており、
前記タッチセンサの抵抗の両端に、前記ウィンドウコンパレータの整流後の出力電圧を前記タッチセンサの抵抗と前記固定抵抗で分圧した電圧信号が入力されるＡ／Ｄボードが接続してあり、
前記Ａ／Ｄボードに、前記分圧した電圧信号を読み込みＣＰＵを介して指令を出すＩＯボードが接続され、
前記ＩＯボードに、前記Ａ／Ｄボードに入力された電圧信号レベルにより前記サーボモータの電源を切るための指令を発するリレーを接続してあり、
前記Ａ／Ｄボードに入力された電圧信号レベルを用いて前記ロボットを安全側に動作させるようにしたことを特徴とするロボット駆動装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、人間または物体と接触することを前提とするサービスロボット等を駆動するロボット駆動装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の技術においては、以下のような問題があった。
（１）図１５に示すようなロボットと人間が接触する状態において、例えば、ロボットのアーム２２に図示しないタッチセンサを取り付け、従来例の図１６に示すウィンドウコンパレータを用いて動作異常を判断する回路を加えた構成にすると、比較器の故障もしくはＡＮＤゲートの故障または断線故障が生じた場合に、動作異常であるにもかかわらず動作異常判断後の出力が安全であると判断してしまう。
（２）図１５に示したロボット駆動装置において、図示しないタッチセンサによりロボットと人間の接触状況を監視した場合であって、仮にロボットが暴走して人間の安全を確保できなくなるような恐れがあると、人間の判断でロボットの非常停止スイッチを投入して停止させている。しかし、人間自身が安全でないと感じて非常停止スイッチを投入するまでの間はロボットの動作を継続させることになり、また、迅速に非常停止スイッチを投入することができなくなると、ロボット等を駆動するサーボアンプへの指令電圧や駆動対象に流れる電流が増加する一方となる。その結果、ロボットは人間に危害を加え続けることになる。さらに、危険時に、ロボットを停止させた場合、再度ロボットを立ち上げ直すのに時間がかかり、作業の中断時間も長くなってしまう。
（３）通常、ロボットアームに取り付けた図示しないタッチセンサの増幅器の出力は、無負荷時に出力電圧が小さく、負荷状況に応じて出力電圧が単調増加的に変化するため、図１５に示すロボットに人間が接触して負荷がかかった状態において、タッチセンサが故障したりあるいはその配線が断線したりすると、センサ出力電圧が０Ｖとなる。そのため、ロボットに負荷がかかっているにもかかわらずタッチセンサの出力電圧から無負荷であると判断してしまう危険性がある。
そこで、本発明の第１の目的は、ロボットの駆動装置で動作異常を判断する比較器の故障もしくはＡＮＤゲートの故障または断線故障が生じた場合に、動作異常であるにもかかわらず動作異常判断後の出力を誤って安全と判断することのない、ロボット駆動装置を提供することである。
また、第２の目的は、ロボットが暴走して人間の安全を確保できなくなる様なおそれがある場合に、ロボットの動作を停止することなく、動作速度を低減することのできるロボット駆動装置を提供することである。
さらに、第３の目的は、ロボットに負荷がかかった場合において、ロボットと人間等との接触状況を検知するタッチセンサの故障・断線が生じたときに、駆動装置が無負荷と判断することなく、安全側故障になるようにしたロボット駆動装置を提供することである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は次のような構成にしたものである。
（１）請求項１に記載の本発明は、ロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令により駆動されるサーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボットと、を備えたロボット駆動装置において、前記ロボットのアームの外表面に、前記ロボットが人間と接触したときの負荷の大きさに応じてその検出された抵抗値が単調減少するタッチセンサが設けてあり、前記Ｄ／Ａボードと接続されると共に、前記タッチセンサの検出抵抗により変化するしきい値電圧と前記指令電圧を比較することにより前記ロボットの動作を安全側に働かせる判断を行う安全保護判断部を備えたものである。
（２）請求項２に記載の本発明は、請求項１記載のロボット駆動装置において、前記タッチセンサは、二つ設けてあり、前記安全保護判断部は、前記二つのタッチセンサの検出抵抗により変化する電圧と予め設定された外部の固定抵抗により決定される電圧をそれぞれ上限、下限のしきい値電圧とすると共に前記二つのタッチセンサの検出抵抗による上限値がともに前記指令電圧より高いときに発振するウィンドウコンパレータと、前記ウィンドウコンパレータより発振した出力を整流する整流回路と、前記整流回路による整流後の出力電圧を用いて前記サーボモータの電源を切るための指令を発するリレーと、より構成されたものである。
（３）請求項３に記載の本発明は、ロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令により駆動されるサーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボットと、を備えたロボット駆動装置において、前記ロボットのアームの外表面に、前記ロボットが人間と接触したとき負荷の大きさに応じてその検出された抵抗値が単調増加するタッチセンサが設けられ、 前記タッチセンサに、直列に固定抵抗が接続されており、 前記Ｄ／Ａボードからの指令電圧を前記タッチセンサの抵抗と前記固定抵抗とで分圧させるものである。
（４）請求項４に記載の本発明は、ロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令により駆動されるサーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボットと、を備えたロボット駆動装置において、前記ロボットのアームの外表面に、 前記ロボットが人間と接触したとき負荷の大きさに応じてその検出された抵抗値が単調減少するタッチセンサが設けられ、前記タッチセンサには、直列に固定抵抗が接続されており、前記サーボモータのモータ抵抗は、前記タッチセンサと並列に接続されており、 前記サーボモータの駆動電流を前記タッチセンサの抵抗と前記モータ抵抗により低減させるものである。
（５）請求項５に記載の本発明は、ロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令により駆動されるサーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボットと、を備えたロボット駆動装置において、前記ロボットのアームの外表面に、前記ロボットが人間と接触したときの負荷の大きさに応じてその検出された抵抗値が単調増加するタッチセンサが設けられ、前記サーボモータのモータ抵抗は、前記タッチセンサと直列に接続されており、前記サーボモータの駆動電流を前記タッチセンサの抵抗により低減させるものである。
（６) 請求項６に記載の本発明は、ロボットコントローラに内蔵されたＤ／Ａボードからの指令電圧を入力するサーボアンプと、このサーボアンプから出力された電流指令により駆動されるサーボモータと、このサーボモータを駆動源とするロボットと、を備えたロボット駆動装置において、前記ロボットのアームの外表面に、人間と接触した時に負荷状況に応じて抵抗値が単調減少するタッチセンサが取り付けてあり、前記タッチセンサには、並列に接続されると共に比較器内部に予め設定された上限値および下限値を有する２組の異なるしきい値電圧と電源電圧を比較するウィンドウコンパレータと、前記ウィンドウコンパレータにより発振した出力を整流する整流回路とが設けられ、且つ、直列に接続された固定抵抗が設けられており、前記タッチセンサの抵抗の両端に、前記ウィンドウコンパレータの整流後の出力電圧を前記タッチセンサの抵抗と前記固定抵抗で分圧した電圧信号が入力されるＡ／Ｄボードが接続してあり、前記Ａ／Ｄボードに、ＩＯボード等を介して前記Ａ／Ｄボードに入力された電圧信号レベルにより前記サーボモータの電源を切るための指令を発するリレーを接続してあり、前記Ａ／Ｄボードに入力された電圧信号レベルを用いて前記ロボットを安全側に動作させるようにしたものである。