(57)【要約】【課題】ロボットアームの先端を目標位置に移動させる動作を含む作業を安全かつ的確に行うことができるロボットおよびロボット制御方法を提供すること。【解決手段】本発明のロボットは、ロボットアームと、力覚センサーとを有し、前記ロボットアームの先端を目標位置に移動させる動作を含む作動を行う本体部と、前記目標位置を撮像し、画像データを取得する撮像部と、本体部を制御する制御部とを備える。前記制御部は、前記画像データの撮像画像に前記目標位置が写っているか否かを判別して、前記目標位置が写っている場合は、前記本体部の制御モードとして前記画像データに基づく位置制御を行う第１制御モードに設定し、前記目標位置が写っていない場合は、前記力覚センサーの検出結果に基づく力制御行う第２制御モードに設定する制御モード設定部とを備える。【選択図】図１
2014188642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームと前記ロボットアームの先端に設置された力覚センサーとを備えて前記先端を目標位置に移動させる動作を含む作動を行う本体部と、
第１撮像装置が撮像した画像データを取得する撮像部と、
前記画像データおよび前記力覚センサーの検出結果に基づいて、前記本体部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれるか否かを判別し、
前記画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれる場合は前記画像データに基づく位置制御を行う第１制御モードに設定し、前記目標位置の撮像情報が含まれない場合は前記力覚センサーの検出結果に基づく力制御を行う第２制御モードに設定する、ことを特徴とするロボット。
【請求項２】
ロボットアームと前記ロボットアームの先端に設置された力覚センサーとを備えて前記先端を目標位置に移動させる動作を含む作動を行う本体部と、
第１撮像部が撮像した画像データを取得する撮像部と、
前記画像データおよび前記力覚センサーの検出結果に基づいて、前記本体部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれるか否かと前記先端から前記目標位置までの距離が閾値以下であるか否かとを判別し、
前記画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれる場合と前記先端から前記目標位置までの距離が閾値より大きい場合は前記画像データに基づく位置制御を行う第１制御モードに設定し、前記目標位置の撮像結果が含まれない且つ前記目標位置までの距離が閾値以下の場合は前記力覚センサーの検出結果に基づく力制御を行う第２制御モードに設定する、ことを特徴とするロボット。
【請求項３】
前記作動において、前記ロボットアームの力覚センサーを介して設置された把持部が移動対象物を把持し、
前記制御部が前記第２制御モードに設定して、前記移動対象物を倣いながら前記目標位置へ移動させる請求項１または２に記載のロボット。
【請求項４】
前記撮像部は定位置に設置された前記第１撮像装置が撮像した画像データを取得する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項５】
前記撮像部は前記第１撮像装置とともに、前記ロボットアームに設けられて前記ロボットアームとともに移動可能な第２撮像装置が撮像した画像データを取得する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１撮像装置または前記第２撮像装置が撮像した画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれるか否かを判別し、
前記画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれる場合は前記画像データに基づく位置制御を行う第１制御モードに設定し、前記目標位置の撮像情報が含まれない場合は前記力覚センサーの検出結果に基づく力制御を行う第２制御モードに設定する、請求項５に記載のロボット。
【請求項７】
前記本体部は、複数の前記ロボットアームを含み、
前記第２の撮像装置は、いずれかの前記ロボットアームに設けられている請求項５または６に記載のロボット。
【請求項８】
前記本体部と前記制御部と前記撮像装置とが別体でそれぞれ設置され且つケーブルによって互いの間が配線される、または前記本体部と制御部とが一体で設置され、別体で設置される前記撮像装置との間がケーブルによって配線される、または前記本体部と前記撮像装置とが一体で設置され、別体で設置される前記制御部との間がケーブルによって配線される、または前記本体部と前記制御部と前記撮像装置とが一体で形成される、のいずれか一つである、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項９】
撮像部が撮像装置によって撮像した画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データに目標位置の撮像情報が含まれる場合に制御部が第１制御モードに設定し、前記画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれない場合に前記制御部が第２制御モードに設定する制御モード選択手段と、
ロボットアームと前記ロボットアームの先端に設置された力覚センサーとを備えた本体部において、前記制御部が第１制御モードに設定した場合は前記画像データによる位置制御に基づいて前記本体部の作動を制御し、前記制御部が第２制御モードに設定した場合は前記力覚センサーの検出結果に基づく位置制御に基づいて前記本体部の作動を制御する制御手段と、
前記本体部の作動が前記第１制御モードに設定されると、前記ロボットアームの力覚センサーを介して設置された把持部に把持された移動対象物を前記画像データによる位置制御に基づきながら前記目標位置へ移動する第１の移動手段と、
前記本体部の作動が前記第２制御モードに設定されると、前記把持部に把持された前記移動対象物を倣いながら前記目標位置へ移動する第２の移動手段と、を有するロボットの制御方法。
【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制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットアームを有するロボットが知られている。ロボットアームの先端の腕部には、エンドエフェクタとして、例えば、ハンドが装着される。そして、ロボットは、ロボットアームのハンド（把持部）により移動対象物を把持し、その移動対象物を目標位置に移動させる。この場合、例えば、ハンドにより把持した移動対象物をもう一つの移動対象物に形成された穴に挿入する作業等を行う。なお、この場合は穴の位置が目標位置であるが、作業内容によって目標位置は異なる。
【０００３】
特許文献１に記載されたロボットでは、作業対象物を目標位置である穴に移動させて挿入する際、まずは、位置制御により、教示により設定された軌道で、ロボットアームの先端に把持された作業対象物を穴の近傍まで移動させ、その穴に倣い作業で目標位置を探索できるようにする。そして、この後、位置制御から力制御に切り換え、倣い作業による探索で作業対象物を穴に挿入できる位置まで移動させ、その穴に挿入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−６６６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のロボットでは、途中に他の物体があると、移動対象物がその物体に衝突し、これにより、移動対象物が破損、損傷したり、また、移動対象物を目標位置に移動させることができないという問題がある。
本発明の目的は、ロボットアームの先端を目標位置に移動させる動作を含む作動を容易かつ的確に行うことができるロボットおよびロボット制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ロボットアームの先端を目標位置に移動させる動作を含む作動を安全かつ的確に行うことができるロボットおよびロボット制御方法を提供することは、本発明に係わる下記より達成される。
（適用例１）
本発明に係わるロボットは、ロボットアームと前記ロボットアームの先端に設置された力覚センサーとを備えて前記先端を目標位置に移動させる動作を含む作動を行う本体部と、
第１撮像装置が撮像した画像データを取得する撮像部と、
前記画像データおよび前記力覚センサーの検出結果に基づいて、前記本体部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれるか否かを判別し、
前記画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれる場合は前記画像データに基づく位置制御を行う第１制御モードに設定し、前記目標位置の撮像情報が含まれない場合は前記力覚センサーの検出結果に基づく力制御を行う第２制御モードに設定する、ことを特徴とする。
【０００７】
これにより、撮像部が取得した画像データに目標位置の撮像情報が含まれている場合は、前記画像データに基づいて位置制御を行って、ロボットアームの先端を他の物体に衝突させることなく移動させることができる。また、例えば、撮像装置と目標位置との間に障害物が介在し、目標位置の撮像情報が含まれていない場合は、力覚センサーの検出結果に基づいた力制御を行って、安全にロボットアームの先端を移動させることができる。これらによって、他の物体に衝突させることなく安全かつ的確に、ロボットアームの先端を目標位置に移動させる動作を含む作動を行うことができる。
【０００８】
（適用例２）
本発明本発明に係わるロボットでは、ロボットアームと前記ロボットアームの先端に設置された力覚センサーとを備えて前記先端を目標位置に移動させる動作を含む作動を行う本体部と、
第１撮像部が撮像した画像データを取得する撮像部と、
前記画像データおよび前記力覚センサーの検出結果に基づいて、前記本体部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれるか否かと前記先端から前記目標位置までの距離が閾値以下であるか否かとを判別し、
前記画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれる場合と前記先端から前記目標位置までの距離が閾値より大きい場合は前記画像データに基づく位置制御を行う第１制御モードに設定し、前記目標位置の撮像結果が含まれない且つ前記目標位置までの距離が閾値以下の場合は前記力覚センサーの検出結果に基づく力制御を行う第２制御モードに設定する、ことを特徴とする。
【０００９】
これにより、撮像部が取得した画像データに目標位置の撮像情報が含まれている場合と前記先端から前記目標位置までの距離が閾値より大きい場合は、前記画像データに基づいて位置制御を行って、ロボットアームの先端を他の物体に衝突させることなく移動させることができる。また、例えば、前記先端から前記目標位置までの距離の閾値を予め設定しておけば、前記目標位置の撮像結果が含むまたは含まれないに関係なく他の物体に衝突させずに移動させることができる。これらによって、安全かつ的確に、ロボットアームの先端を目標位置に他の物体に衝突させることなく移動させる動作を含む作動を行うことができる。
【００１０】
（適用例３）
本発明本発明に係わるロボットでは、前記作動において、前記ロボットアームの力覚センサーを介して設置された把持部が移動対象物を把持し、
前記制御部が前記第２制御モードに設定して、前記移動対象物を倣いながら前記目標位置へ移動させることが好ましい。
これにより、力覚センサーを用いた力制御によって、移動対象物を前記目標位置に倣いながら移動できるので、その際の衝撃を小さくすることができ、安全かつ的確に、移動対象物を目標位置に移動させることができる。
【００１１】
（適用例４）
本発明本発明に係わるロボットでは、前記撮像部は定位置に設置された前記第１撮像装置が撮像した画像データを取得することが好ましい。
これにより、定位置に設置された前記第１撮像装置が安定して撮像することができるので、安全かつ的確に、ロボットアームの先端を目標位置に他の物体に衝突させることなく移動させる動作を含む作動を行うことができる。
【００１２】
（適用例５）
本発明本発明に係わるロボットでは、前記撮像部は前記第１撮像装置とともに、前記ロボットアームに設けられて前記ロボットアームとともに移動可能な第２撮像装置が撮像した画像データを取得することが好ましい。
これにより、移動可能な第２撮像装置が撮像することができるので、様々な角度からの撮像情報を含む画像データを取得できるので、安全かつ的確に、ロボットアームの先端を目標位置に他の物体に衝突させることなく移動させる動作を含む作動を行うことができる。
【００１３】
（適用例６）
本発明本発明に係わるロボットでは、前記制御部は、前記第１撮像装置または前記第２撮像装置が撮像した画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれるか否かを判別し、
前記画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれる場合は前記画像データに基づく位置制御を行う第１制御モードに設定し、前記目標位置の撮像情報が含まれない場合は前記力覚センサーの検出結果に基づく力制御を行う第２制御モードに設定することが好ましい。
これにより、定位置に設置された前記第１撮像装置が安定して撮像した撮像情報または移動可能な第２撮像装置が撮像した様々な角度からの撮像情報のいずれかを含む画像データを取得できるので、安全かつ的確に、ロボットアームの先端を目標位置に他の物体に衝突させることなく移動させる動作を含む作動を行うことができる。
【００１４】
（適用例７）
本発明本発明に係わるロボットでは、前記本体部は、複数の前記ロボットアームを含み、
前記第２の撮像装置は、いずれかの前記ロボットアームに設けられていることが好ましい。
これにより、第２の撮像装置をから様々な角度で目標位置を含む撮像情報を取得し、これに基づいて位置制御を行って、他の物体に衝突させることなくロボットアームの先端を移動させることができる。
【００１５】
（適用例８）
本発明本発明に係わるロボットでは、前記本体部と前記制御部と前記撮像装置とが別体でそれぞれ設置され且つケーブルによって互いの間が配線される、または前記本体部と制御部とが一体で設置され、別体で設置される前記撮像装置との間がケーブルによって配線される、または前記本体部と前記撮像装置とが一体で設置され、別体で設置される前記制御部との間がケーブルによって配線される、または前記本体部と前記制御部と前記撮像装置とが一体で形成される、のいずれか一つであることが好ましい。
これにより、本体部と制御部と撮像装置をロボットの設置環境あるいは利用状況に好適な構成にすることができる。
【００１６】
（適用例９）
本発明本発明に係わるロボット制御方法は、撮像部が撮像装置によって撮像した画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像データに目標位置の撮像情報が含まれる場合に制御部が第１制御モードに設定し、前記画像データに前記目標位置の撮像情報が含まれない場合に前記制御部が第２制御モードに設定する制御モード選択手段と、
ロボットアームと前記ロボットアームの先端に設置された力覚センサーとを備えた本体部において、前記制御部が第１制御モードに設定した場合は前記画像データによる位置制御に基づいて前記本体部の作動を制御し、前記制御部が第２制御モードに設定した場合は前記力覚センサーの検出結果に基づく位置制御に基づいて前記本体部の作動を制御する制御手段と、
前記本体部の作動が前記第１制御モードに設定されると、前記ロボットアームの力覚センサーを介して設置された把持部に把持された移動対象物を前記画像データによる位置制御に基づきながら前記目標位置へ移動する第１の移動手段と、
前記本体部の作動が前記第２制御モードに設定されると、前記把持部に把持された前記移動対象物を倣いながら前記目標位置へ移動する第２の移動手段と、を有する。
。
【００１７】
これにより、これにより、撮像部が取得した画像データに目標位置の撮像情報が含まれている場合は、前記画像データに基づいて位置制御を行って、ロボットアームの先端を他の物体に衝突させることなく移動させることができる。また、例えば、撮像装置と目標位置との間に障害物が介在し、目標位置の撮像情報が含まれていない場合は、力覚センサーの検出結果に基づいた力制御を行って、安全にロボットアームの先端を移動させることができる。これらによって、他の物体に衝突させることなく移動させても安全かつ的確に、ロボットアームの先端を目標位置に移動させる動作を含む作動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係わるロボットの第１実施形態における本体部を正面側から見た斜視図である。
【図２】図１に示すロボットの本体部を背面側から見た斜視図である。
【図３】図１に示すロボットの本体部および撮像装置の概略図である。
【図４】図１に示すロボットの本体部および撮像装置の概略図である。
【図５】図１に示すロボットの主要部のブロック図である。
【図６】図１に示すロボットの制御部のブロック図である。
【図７】図１に示すロボットの制御部の制御動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係わるロボットの第２実施形態における本体部の概略図である。
【図９】本発明に係わるロボットの第２実施形態における制御部のブロック図である。
【図１０】本発明に係わるロボットの第２実施形態における制御部の制御動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明に係わるロボットの第３実施形態における本体部の概略図である。
【図１２】本発明に係わるロボットの第３実施形態における制御部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、ロボット、ロボット制御方法および本発明に係わる制御部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。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のロボットの第１実施形態における本体部を正面側から見た斜視図である。図２は、図１に示すロボットの本体部を背面側から見た斜視図である。図３は、図１に示すロボットの本体部および撮像装置の概略図である。図４は、図１に示すロボットの本体部および撮像装置の概略図である。図５は、図１に示すロボットのブロック図である。図６は、図１に示すロボットの制御部のブロック図である。図７は、図１に示すロボットの制御部の制御動作を示すフローチャートである。
なお、以下では、説明の都合上、図１〜図４中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図１〜図４中の基台側を「基端」、その反対側を「先端」と言う。また、図１では、リストの先端面の構成を示すため、把持部の図示を省略し、図２もそれに合わせた。
【００２０】
図１〜図３に示すロボット１００は、本体部１０と、本体部１０の作動を制御する制御部２０（図４、図５参照）と、定位置に設置される撮像装置７１とを有している。本体部１０と、制御部２０と、撮像装置７１とは、それぞれ、電気的に接続されている。また、制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が内蔵されたパーソナルコンピューター（ＰＣ）等で構成することができる。なお、本体部１０と制御部２０とにより、ロボットが構成されるが、その本体部１０と制御部２０とは、一体であってもよく、また、別体であってもよい。さらに、撮像装置７１と本体部１０と制御部２０とが一体であってもよく、撮像装置７１のみが別体であってもよい。なお、制御部２０については、後で詳述する。
【００２１】
本体部１０は、基台１１と、４本の腕部１２、１３、１４、１５と、リスト１６と、６つの駆動源４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６とを有するロボットアーム３１を備えている。この本体部１０は、基台１１と、腕部１２、１３、１４、１５と、リスト１６とが基端側から先端側に向ってこの順に連結された垂直多関節（６軸）ロボットの本体である。垂直多関節ロボットでは、基台１１と、腕部１２〜１５と、リスト１６とを総称して「アーム」と言うこともでき、腕部１２を「第１腕部」、腕部１３を「第２腕部」、腕部１４を「第３腕部」、腕部１５を「第４腕部」、リスト１６を「第５腕部、第６腕部」と分けて言うことができる。リスト１６にはエンドエフェクタ等を取り付けることができる。
【００２２】
図３に示すように、腕部１２〜１５、リスト１６は、それぞれ、基台１１に対し独立して変位可能に支持されている。この腕部１２〜１５、リスト１６の長さは、それぞれ、特に限定されないが、図示の構成では、腕部１２〜１４の長さが、他の腕部１５およびリスト１６よりも長く設定されている。なお、例えば、第３腕部１４の長さを第１腕部１２および第２腕部１３の長さよりも短くしてもよい。
【００２３】
基台１１と第１腕部１２とは、関節１７１を介して連結されている。そして、第１腕部１２は、基台１１に対し、鉛直方向と平行な第１回転軸Ｏ１を回転中心とし、その第１回転軸Ｏ１回りに回動自在となっている。第１回転軸Ｏ１は、基台１１の設置面である床１０１の上面の法線と一致している。この第１回転軸Ｏ１回りの回動は、第１駆動源４０１の駆動によりなされる。また、第１駆動源４０１はモーター４０１Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０１Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０１を介して制御部２０により制御される。第１駆動源４０１はモーター４０１Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０１Ｍからの駆動を伝達されても良く、また、減速機が省略されていてもよい。
【００２４】
第１腕部１２と第２腕部１３とは、関節１７２を介して連結されている。そして、第２腕部１３は、第１腕部１２に対し、水平方向と平行な第２回転軸Ｏ２を軸中心として回動自在となっている。第２回転軸Ｏ２は、第１回転軸Ｏ１と直交している。この第２回転軸Ｏ２回りの回動は、第２駆動源４０２の駆動によりなされる。また、第２駆動源４０２はモーター４０２Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０２Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０２を介して制御部２０により制御される。第２駆動源４０２はモーター４０２Ｍの他に設けた減速機（図示せず）によってモーター４０２Ｍからの駆動を伝達されても良く、また、減速機が省略されていてもよい。なお、第２回転軸Ｏ２は、第１回転軸Ｏ１に直交する軸と平行であってもよい。
【００２５】
第２腕部１３と第３腕部１４とは、関節１７３を介して連結されている。そして、第３アーム腕部、第２アーム腕部対して水平方向と平行な回転軸Ｏ３を回転中心とし、その第３回転軸Ｏ３回りに回動可能となっている。第３回転軸Ｏ３は、第２回転軸Ｏ２と平行である。この第３回転軸Ｏ３回りの回動は、第３駆動源４０３の駆動によりなされる。また、第３駆動源４０３は、モーター４０３Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０３Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０３を介して制御部２０により制御される。第３駆動源４０３はモーター４０３Ｍの他に減速機（図示せず）も設けてモーター４０３Ｍからの駆動を伝達されても良く、また、減速機が省略されていてもよい。
【００２６】
第３腕部１４と第４腕部１５とは、関節１７４を介して連結されている。そして、第４腕部１５は、第３腕部１４（基台１１）に対し、第３腕部１４の中心軸方向と平行な第４回転軸Ｏ４を回転中心とし、その第４回転軸Ｏ４回りに回動自在となっている。第４回転軸Ｏ４は、第３回転軸Ｏ３と直交している。この第４回転軸Ｏ４回りの回動は、第４駆動源４０４の駆動によりなされる。また、第４駆動源４０４は、モーター４０４Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０４Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０４を介して制御部２０により制御される。第４駆動源４０４はモーター４０４Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０４Ｍからの駆動を伝達されてもよく、また、減速機が省略されていてもよい。なお、第４回転軸Ｏ４は、第３回転軸Ｏ３に直交する軸と平行であってもよい。
【００２７】
第４腕部１５とリスト１６とは、関節１７５を介して連結されている。そして、リスト１６は、第４腕部１５に対して水平方向（ｙ軸方向）と平行な第５回転軸Ｏ５を回転中心とし、その第５回転軸Ｏ５回りに回動自在となっている。第５回転軸Ｏ５は、第４回転軸Ｏ４と直交している。この第５回転軸Ｏ５回りの回動は、第５駆動源４０５の駆動によりなされる。また、第５駆動源４０５は、モーター４０５Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０５Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０５を介して制御部２０により制御される。第５駆動源４０５はモーター４０５Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０５Ｍからの駆動を伝達されてもよく、また、減速機が省略されていてもよい。また、リスト１６は、関節（ジョイント）１７６を介して、第５回転軸Ｏ５と垂直な第６回転軸Ｏ６を回転中心とし、その第６回転軸Ｏ６回りにも回動自在となっている。回転軸Ｏ６は、回転軸Ｏ５と直交している。この第６回転軸Ｏ６回りの回動は、第６駆動源４０６駆動によりなされる。また、第６駆動源４０６の駆動は、モーター４０６Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０６Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０６を介して制御部２０により制御される。第６駆動源４０６はモーター４０６Ｍの他に減速機（図示せず）も設けてモーター４０６Ｍからの駆動を伝達されても良く、また、減速機が省略されていてもよい。なお、第５回転軸Ｏ５は、第４回転軸Ｏ４に直交する軸と平行であってもよく、また、第６回転軸Ｏ６は、第５回転軸Ｏ５に直交する軸と平行であってもよい。
【００２８】
駆動源４０１〜４０６には、それぞれのモーターまたは減速機に、第１角度センサー４１１、第２角度センサー４１２、第３角度センサー４１３、第４角度センサー４１４、第５角度センサー４１５、第６角度センサー４１６が設けられている。これらの角度センサーとして、エンコーダ、ロータリーエンコーダ等が用いることができる。これらの角度センサー４１１〜４１６により、それぞれ、駆動源４０１〜４０６のモーターあるいは減速機の回転軸の回転角度を検出する。この駆動源４０１〜４０６のモーターとしては、それぞれ、特に限定されず、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いるのが好ましい。また、前記各ケーブルは、それぞれ、本体部１０を挿通していてもよい。
【００２９】
本体部１０は、制御部２０と電気的に接続されている。すなわち、駆動源４０１〜４０６、角度センサー４１１〜４１６は、それぞれ、制御部２０と電気的に接続されている。
そして、制御部２０は、腕部１２〜１５、リスト１６をそれぞれ独立して作動させることができる、すなわち、モータードライバー３０１〜３０６を介して、駆動源４０１〜４０６をそれぞれ独立して制御することができる。この場合、制御部２０は、角度センサー４１１〜４１６により検出を行い、その検出結果に基づいて、駆動源４０１〜４０６の駆動、例えば、角加速度、角速度、回転角度等をそれぞれ制御する。この制御プログラムは、制御部２０に内蔵された記録媒体に予め記憶されている。
【００３０】
図１、図２に示すように、基台１１は、本体部１０が垂直多関節ロボットの本体の場合、当該垂直多関節ロボットの最も下方に位置し、設置スペースの床１０１に固定される部分である。この固定方法としては、特に限定されず、例えば、図１、図２に示す本実施形態では、複数本のボルト１１１による固定方法を用いている。なお、基台１１の設置スペースでの固定箇所としては、床の他に、設置スペースの壁や天井とすることもできる。
【００３１】
基台１１は、中空の基台本体（ハウジング）１１２を有している。基台本体１１２は、円筒状をなす円筒状部１１３と、当該円筒状部１１３の外周部に一体的に形成された、箱状をなす箱状部１１４とに分けることができる。そして、このような基台本体１１２には、例えば、モーター４０１Ｍやモータードライバー３０１〜３０６が収納されている。
腕部１２〜１５は、それぞれ、中空の腕部本体２と、駆動機構３と、封止手段４とを有している。なお、以下では、説明の都合上、第１腕部１２が有する腕部本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「腕部本体２ａ」、「駆動機構３ａ」、「封止手段４ａ」と言い、第２腕部１３が有する腕部本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「腕部本体２ｂ」、「駆動機構３ｂ」、「封止手段４ｂ」と言い、第３腕部１４が有する腕部本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「腕部本体２ｃ」、「駆動機構３ｃ」、「封止手段４ｃ」と言い、第４腕部１５が有する腕部本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「腕部本体２ｄ」、「駆動機構３ｄ」、「封止手段４ｄ」と言うことがある。
【００３２】
また、関節１７１〜１７６は、それぞれ、回動支持機構（図示せず）を有している。この回動支持機構は、互いに連結された２本の腕部のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構、互いに連結された基台１１と第１腕部１２のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構、互いに連結された第４腕部１５と第５リスト１６のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構である。互いに連結された第４腕部１５と第５腕部（リスト）１６とを一例とした場合、回動支持機構は、リスト１６を第４腕部１５に対し回動させることができる。また、各回動支持機構は、それぞれ、対応するモーターの回転速度を所定の減速比で減速して、その駆動力を対応する腕部、リスト１６のリスト本体１６１、支持リング１６２に伝達する減速機（図示せず）を有している。
【００３３】
第１腕部１２は、基台１１の上端部（先端部）に水平方向に対し傾斜した姿勢で連結されている。この第１腕部１２では、駆動機構３ａがモーター４０２Ｍを有しており、腕部本体２ａ内に収納している。また、腕部本体２ａ内は、封止手段４ａにより気密封止されている。
第２腕部１３は、第１腕部１２の先端部に連結されている。この第２腕部１３では、駆動機構３ｂがモーター４０３Ｍを有しており、腕部本体２ｂ内に収納している。また、腕部本体２ａ内は、封止手段４ｂにより気密封止されている。
第３腕部１４は、第２腕部１３の先端部に連結されている。この第３腕部１４では、駆動機構３ｃがモーター４０４Ｍを有しており、腕部本体２ｃ内に収納している。また、腕部本体２ｃ内は、封止手段４ｃにより気密封止されている。
【００３４】
第４腕部１５は、第３腕部１４の先端部に、その中心軸方向と平行に連結されている。この腕部１５では、駆動機構３ｄがモーター４０５Ｍ、４０６Ｍを有しており、腕部本体２ｄ内に収納している。また、腕部本体２ｄ内は、封止手段４ｄにより気密封止されている。
第４腕部１５の先端部（基台１１と反対側の端部）には、リスト１６が連結されている。ロボットアーム３１のリスト１６には、その先端（第４腕部１５と反対側の端部）に、エンドエフェクタとして、本実施形態では、例えば、腕時計等のような精密機器を把持する把持部（ハンド）９１（図３、図４参照）が着脱自在に装着される。把持部９１としては、特に限定されないが、本実施形態では、把持部９１は、２本の指部１７、１８と、指部）１７、１８を駆動する２つの駆動源（図示せず）とを有している。各駆動源の作動は、制御部２０により制御される。なお、把持部９１の指部の本数は、２本に限定されず、３本以上であってもよい。
【００３５】
このロボット００は、制御部２０により、本体部１０（腕部１２〜１５、リスト１６、把持部９１等）、撮像装置７１の作動を制御することにより、把持部９１で第１移動作業対象物である移動対象物４１（図３、図４参照）を把持（支持）し、移動対象物４１の挿入部４２を作業台６１上に載置された第２移動対象物である挿入対象物５１に設けられた挿入箇所である穴５２に挿入する動作、すなわち、組立作業を行う。なお、穴５２の位置がこの移動における目標位置である。また、図示の構成では、作業台６１の上面には、挿入対象物５１に対応する凹部が形成されており、挿入対象物５１は、その凹部内に配置されることで、作業台６１の上面と、挿入対象物５１の上面とは、段差のない連続面が形成されている。なお、作業台６１の上面に前記凹部が形成されておらず、挿入対象物５１は、その作業台６１の上面に載置されていてもよいことは、言うまでもない。
なお、移動対象物４１の形状、挿入対象物５１の形状は、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、代表的に、移動対象物４１、挿入対象物５１の穴５２の形状をそれぞれ円筒状、挿入対象物５１の全体形状を直方体状とした場合を図示して説明する。
【００３６】
また、挿入対象物５１に形成された穴５２には、貫通穴と、貫通していない穴、すなわち、有底の穴（凹部）とが含まれるが、本実施形態では、代表的に、有底の穴を図示して説明を行う。また、移動対象物４１は、その穴５２に挿入部４２のみが挿入されてもよく、また、移動対象物４１全体が挿入されてもよい。また、穴が貫通穴の場合は、移動対象物４１は、その貫通穴を通過してしまってもよい。また、挿入対象物５１に設けられた挿入箇所は、穴に限定されるものでもない。
【００３７】
また、本体部１０が行う作業としては、移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の穴５２に挿入する移動に限定されない。他の作業の例としては、例えば、把持部９１により移動対象物を把持し、その移動対象物を、他の対象物に当接させる作業、他の対象物の近傍に並べる作業、他の対象物に接着剤で接着する作業、目的位置への移動する作業や、目的位置にある作業対象物を他の目的位置に移動する作業や、目的位置にある例えばボルトを締結する作業等が挙げられる。すなわち、本体部１０が行う作業には、その把持部９１（ロボットアーム３１の先端）を目標位置に移動させる動作を有する各作業が含まれる。
【００３８】
リスト１６は、円筒状をなすリスト本体（第６腕部）１６１と、リスト本体１６１と別体で構成され、当該リスト本体１６１の基端部に設けられ、リング状をなす支持リング（第５腕部）１６２とを有している。
リスト本体１６１の先端面１６３は、平坦な面となっており、その先端面１６３は、把持部９１（９２）等が装着される装着部となる。また、リスト本体１６１は、関節１７６を介して、第４腕部１５の駆動機構３ｄに連結されており、当該駆動機構３ｄのモーター４０６Ｍの駆動により、回転軸Ｏ６回りに回動する。
支持リング１６２は、関節１７５を介して、第４腕部１５の駆動機構３ｄに連結されており、当該駆動機構３ｄのモーター４０５Ｍの駆動により、リスト本体１６１ごと回転軸Ｏ５回りに回動する。
【００３９】
また、図３〜図５に示すように、本体部１０は、ロボットアーム３１のリスト１６の先端部（リスト１６と把持部９１との間）に設けられた力覚センサー８１を有している。なお、力覚センサー８１は、前記の位置に限らず、例えば、把持部９１の基端部等に設けられていてもよい。
力覚センサー８１は、把持部９１が把持した移動対象物４１を介して受ける反力等の力やモーメントを検出するものである。この力覚センサー８１としては、特に限定されず、各種のものを用いることができるが、その１例としては、例えば、互いに直交する３軸の各軸方向の力および各軸回りのモーメントを検出する６軸力センサー等が挙げられる。なお、以下では、力とモーメントとを含めて力と言う。
【００４０】
力覚センサー８１の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、力覚センサー８１は、平面視で、すなわち図３中の左右方向から見て、円形をなしている。
この力覚センサー８１の検出結果、すなわち、力覚センサー８１から出力される信号は、制御部２０に入力され、制御部２０は、力覚センサー８１の検出結果に基づいて、所定処理を行い、本体部１０の作動を制御する。
【００４１】
第１撮像装置７１は、定位置に設置されている（図３、図４参照）。この第１撮像装置７１は、撮像素子を有し、本体部１０が作業する領域、すなわち、可動範囲を撮像することができるようになっており、ロボットアーム３１の把持部９１が把持した移動対象物４１、作業台６１上の挿入対象物５１等、特に、挿入対象物５１やその近傍を撮像する。第１撮像装置７１により撮像し、取得された画像データは、ロボット制御部２０に入力され、ロボット制御部２０は、前記画像データ（画像データから得られる撮像情報を含む）に基づいて、所定処理を行い、本体部１０の作動を制御する。
また、第１撮像装置７１は、本体部１０から所定距離離間した位置に設置されている。これにより、本体部１０が作動しても第１撮像装置７１は、通常において定位置にあり、制御部（制御手段）２０は、位置関係を容易に把握して、各処理を行うことができる。
【００４２】
次に、図１、図２、図５、図６を参照し、制御部２０の構成について説明する。
制御部２０は、本体部１０全体、すなわち、第１駆動源４０１、第２駆動源４０２、第３駆動源４０３、第４駆動源４０４、第５駆動源４０５、第６駆動源４０６、リスト１６に装着された把持部９１の駆動源、第１撮像装置７１等の作動をそれぞれ制御する装置である。
【００４３】
図１、図２、図５に示すように、制御部２０は、第１駆動源４０１の作動を制御する第１駆動源制御部２０１と、第２駆動源４０２の作動を制御する第２駆動源制御部２０２と、第３駆動源４０３の作動を制御する第３駆動源制御部２０３と、第４駆動源４０４の作動を制御する第４駆動源制御部２０４と、第５駆動源４０５の作動を制御する第５駆動源制御部２０５と、第６駆動源４０６の作動を制御する第６駆動源制御部２０６とを有している。
【００４４】
ここで、制御部２０は、第１撮像装置７１により撮像して取得された画像データや本体部１０が行う処理の内容に基づいてリスト１６の先端部の目標位置、すなわち、リスト１６に装着された把持部９１の目標位置を求め、その目標位置に把持部９１を移動させるための軌道を生成する。そして、制御部２０は、その生成した軌道に沿って把持部９１（リスト１６）が移動するように、各駆動源４０１〜４０６の回転角度を所定の制御周期ごとに測定し、この測定結果に基づいて演算した値をそれぞれ各駆動源４０１〜４０６の位置指令Ｐｃとして駆動源制御部２０１〜２０６に出力する。なお、前記および以下では、「値が入力、出力」等と表記しているが、これは、「その値に対応する信号が入力、出力」の意味である。
【００４５】
第１駆動源制御部２０１には、第１駆動源４０１の位置指令Ｐｃの他、第１角度センサー４１１から検出信号が入力される。第１駆動源制御部２０１は、第１角度センサー４１１の検出信号から算出される第１駆動源４０１の回転角度（位置フィードバック値Ｐｆｂ）が位置指令Ｐｃになり、かつ、後述する角速度フィードバック値ωｆｂが後述する角速度指令ωｃになるように、各検出信号を用いたフィードバック制御によって第１駆動源４０１を駆動する。
【００４６】
すなわち、第１駆動源制御部２０１の第１減算器（図示せず）には、位置指令Ｐｃが入力され、また、後述する位置フィードバック値Ｐｆｂが入力される。第１駆動源制御部２０１では、第１角度センサー４１１から入力されるパルス数がカウントされるとともに、そのカウント値に応じた第１駆動源４０１の回転角度が位置フィードバック値Ｐｆｂとして第１減算器に出力される。第１減算器は、これら位置指令Ｐｃと位置フィードバック値Ｐｆｂとの偏差（第１駆動源４０１の回転角度の目標値から位置フィードバック値Ｐｆｂを減算した値）を出力する。
【００４７】
また、第１駆動源制御部２０１は、第１減算器から入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン等を用いた所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じた第１駆動源４０１の角速度の目標値を演算する。そして、その第１駆動源４０１の角速度の目標値（指令値）を示す信号を角速度指令（第１角速度指令）ωｃとして第２減算器（図示せず）に出力する。なお、ここでは、本実施形態では、フィードバック制御として、比例制御（Ｐ制御）がなされるが、これに限定されるものではない。
【００４８】
また、第１駆動源制御部２０１は、第１角度センサー４１１から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第１駆動源４０１の角速度が算出され、その角速度が角速度フィードバック値ωｆｂとして第２減算器に出力される。
第２減算器には、角速度指令ωｃが入力され、また、角速度フィードバック値ωｆｂが入力される。第２減算器は、これら角速度指令ωｃと角速度フィードバック値ωｆｂとの偏差（第１駆動源４０１の角速度の目標値から角速度フィードバック値ωｆｂを減算した値）を出力する。
【００４９】
また、第１駆動源制御部２０１は、第２減算器から入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン、積分ゲイン等を用い、積分を含む所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じた第１駆動源４０１の角加速度（トルク）の目標値を演算する。そして第１駆動源制御部２０１は、その第１駆動源４０１の角加速度の目標値（指令値）を示す信号を角加速度指令（トルク指令）として生成する。なお、ここでは、本実施形態では、フィードバック制御として、ＰＩ制御がなされるが、これに限定されるものではない。
第１駆動源制御部２０１は、その角加速度指令に基づいて、第１駆動源４０１の駆動信号（駆動電流）を生成し、モータードライバー３０１を介してモーター４０１Ｍに供給する。
【００５０】
このようにして、第１駆動源４０１の角加速度、すなわち、トルクがその目標値と可及的に等しくなり、かつ、位置フィードバック値Ｐｆｂが位置指令Ｐｃと可及的に等しくなるとともに、角速度フィードバック値ωｆｂが角速度指令ωｃと可及的に等しくなるように、フィードバック制御がなされ、第１駆動源４０１の駆動電流が制御される。
なお、第２駆動源制御部２０２〜第６駆動源制御部２０６については、それぞれ、前記第１駆動源制御部２０１と同様であるので、その説明は省略する。
【００５１】
また、図６に示すように、制御部２０は、記憶部２１と、画像判別部２２と、距離判別部２３と、制御モード設定部２４とを有している。記憶部２１には、各種のプログラムや各種のデータ等が記憶される。制御部２０は、第１撮像装置７１により撮像して得られた画像データ、力覚センサー８１の検出結果等に基づいて、本体部１０の作動を制御する。
前述したように、ロボット１００は、制御部２０により、本体部１０（腕部１２〜１５、リスト１６、把持部９１、９２等）、撮像装置７１の作動を制御することにより、把持部９１で移動対象物４１を把持し、移動対象物４１の挿入部４２を作業台６１上に載置された挿入対象物５１の穴５２に挿入する組立作業を行う。この組立作業の際は、撮像装置７１により移動対象物４１および挿入対象物５１、特に、挿入対象物５１およびその近傍を撮像し、画像データ（画像データから得られる画像を含む）を取得し、その画像データに基づいて、移動対象物４１の挿入部４２および挿入対象物５１の穴５２の位置、姿勢等を特定し、位置制御を行ったり、また、力覚センサー８１の検出結果に基づいて力制御を行って、第１ロボットアーム３１、把持部９１を作動させ、移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の穴５２に挿入する。
【００５２】
すなわち、制御部２０は、本体部１０の制御モードとして、画像データに基づく位置制御を行って、本体部１０の作動を制御し、把持部９１（ロボットアーム３１の先端）を目標位置に向わせる第１制御モードと、力覚センサー８１の検出結果に基づく力制御を行って、本体部１０の作動を制御し、把持部９１（ロボットアーム３１の先端）を目標位置に向わせる第２制御モードとを有している。そして、画像データに基づいて、制御モードを第１制御モードと第２制御モードとのいずれか一方に設定する。この制御モードの設定の見直しは、逐次行われる。
【００５３】
まずは、第１撮像装置７１により撮像を行い、画像データを取得し、画像判別部２２は、画像データから得られる撮像画像（第１撮像装置７１の撮像領域）に穴５２（目標位置）が写っているか否かを判別する。この撮像画像に穴５２が写っているか否かの判別においては、撮像画像において穴５２を特定できる場合を「撮像情報が含まれる」とし、穴５２を特定できない場合を「撮像情報が含まれていない」とする。この撮像画像における穴５２の特定は、挿入対象物５１または穴５２の基準画像として、例えば、ＣＡＤで作成した挿入対象物５１または穴５２の画像（以下、「ＣＡＤ画像」とも言う）を用意し、そのＣＡＤ画像と前記撮像画像とのマッチング処理等で行うことができる。なお、例えば、図４に示すように、第１撮像装置７１と穴５２との間に障害物６２が介在している場合には、その障害物６２により穴５２が隠れてしまい、撮像画像に穴５２が写らない。
そして、制御モード設定部２４は、画像に穴５２が写っている場合は、制御モードを第１の制御モードに設定する。制御部２０は、画像データに基づく位置制御を行って、移動対象物４１を穴５２に移動させる。これにより、他の物体に衝突させることなく移動対象物４１（把持部９１）を移動させることができる。
【００５４】
また、制御モード設定部２４は、画像に穴５２が写っていない場合は、制御モードを第２の制御モードに設定する。制御部２０は、その後、移動対象物４１の挿入部４２の先端を穴５２に続く面、すなわち、図示の構成では、挿入対象物５１の上面または作業台６１の上面に接触させる。移動対象物４１を挿入対象物５１の上面または作業台６１の上面に接触させる際は、力制御を行っているので、移動対象物４１が破損、損傷してしまうことを防止することができる。そして、制御部２０は、力覚センサー８１の検出結果に基づく力制御を行って、移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の上面または作業台６１の上面に接触させつつ移動対象物４１をその上面に沿って移動させ、穴５２に移動させる。これにより、安全に移動対象物４１（把持部９１）を移動させることができる。すなわち、移動対象物４１の移動中に、その移動対象物４１が何かに衝突したとしても移動対象物４１が破損、損傷してしまうことを防止することができる。
力制御としては、例えば、インピーダンス制御等が挙げられる。なお、力制御では、例えば、所定の閾値を超える力が把持部９１（移動対象物４１）に加わらないような制御がなされる。
【００５５】
また、制御モードが第１制御モードに設定された状態で、移動対象物４１が穴５２に接近した場合は、制御モードを第２制御モードに設定する。この場合、まずは、距離判別部２３は、移動対象物４１と穴５２（目標位置）との距離Ｌ（図３参照）が予め設定された閾値以下であるか否かを判別する。
なお、前記距離Ｌは、移動対象物４１の予め定められた代表点と、穴５２の予め定められた代表点との距離とする。移動対象物４１の代表点としては、例えば、移動対象物４１の挿入部４２の先端面の中心とする。また、穴５２の代表点としては、例えば、穴５２の開口５３の中心とする。なお、距離Ｌは、例えば、第１撮像装置７１により取得された画像データから得られる画像から求めることができる。
【００５６】
そして、制御モード設定部２４は、距離Ｌが閾値以下の場合は、制御モードを第２制御モードに設定する。その後、移動対象物４１の挿入部４２の先端を穴５２に続く面、すなわち、図示の構成では、挿入対象物５１の上面または作業台６１の上面に接触させる。移動対象物４１を挿入対象物５１の上面または作業台６１の上面に接触させる際は、力制御を行っているので、移動対象物４１が破損、損傷してしまうことを防止することができる。
【００５７】
制御部２０は、力制御により移動対象物４１の挿入部４２を穴５２に挿入する作業を行う。この作業では、把持部９１が把持した移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の上面または作業台６１の上面に接触させつつ移動対象物４１をその上面に沿って移動させる走査（探索）を行う。そして、前記走査の際、力覚センサー８１により力の検出を行い、力覚センサー８１の検出結果に基づいて穴５２の位置を特定する。なお、穴５２の位置では、力覚センサー８１の検出値が変化するので、それにより、穴５２の位置を特定することができる。そして、移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の穴５２に挿入する。なお、この動作は、画像に穴５２の撮像情報が含まれていない場合も同様である。
このようにして、画像に穴５２の撮像情報が含まれている場合は、移動対象物４１を位置制御により他の物体に衝突させることなく穴５２の近傍まで移動させることができ、そこから力制御により、的確に穴５２まで移動させ、その穴５２に挿入することができる。
【００５８】
前記距離Ｌの閾値は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１ｍｍ以上、５０ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることがより好ましい。閾値が前記下限値よりも小さいと、他の条件によっては、位置制御で距離Ｌを閾値以下にすることが困難であり、また、閾値が前記上限値よりも大きいと、他の条件によっては、力制御で移動対象物４１を穴５２に移動させ挿入する時間が長くかかる。
【００５９】
次に、図７に示すフローチャートに基づき、移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の穴５２に挿入する作業における制御部２０の制御動作について説明する。
図７に示すように、まず、第２撮像装置７１により撮像し、画像データを取得する（画像データ取得手段）（ステップＳ１０１）。
次いで、画像データを処理し（ステップＳ１０２）、画像データから得られる画像に穴５２が写っているか否かを判別する（ステップＳ１０３）。
ステップＳ１０３において、画像に穴５２が写っている場合は、移動対象物４１と穴５２（目標位置）との距離Ｌが閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００６０】
ステップＳ１０４において、距離Ｌが閾値以下ではない場合は、制御モードを第１制御モードに設定し（ステップＳ１０５）、画像データに基づいて位置制御を行い、移動対象物４１を穴５２に向けて移動させる動作を行う（第１の移動手段）（ステップＳ１０６）。そして、ステップＳ１０１に戻り、再度、ステップＳ１０１以降を実行する。
また、ステップＳ１０４において、距離Ｌが閾値以下の場合は、制御モードを第２制御モードに設定し（ステップＳ１０７）、力覚センサー８１により力の検出を行い、その検出結果に基づく力制御を行い、移動対象物４１の挿入部４２の先端を挿入対象物５１の上面または作業台６１の上面に接触させ（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０９に進む。
【００６１】
また、ステップＳ１０３において、画像に穴５２が写っていない場合は、制御モードを第２制御モードに設定し（ステップＳ１０７）、力覚センサー８１により力の検出を行い、その検出結果に基づく力制御を行い、移動対象物４１の挿入部４２の先端を挿入対象物５１の上面または作業台６１の上面に接触させ（第２の移動手段）（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０９に進む。
【００６２】
次いで、力制御により移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の穴５２に挿入する作業を行う（第２の移動手段）（ステップＳ１０９）。
次いで、移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の穴５２に挿入する作業が完了したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。
ステップＳ１１０において、移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の穴５２に挿入する作業が完了していない場合は、ステップＳ１０１に戻り、再度、ステップＳ１０１以降を実行する。そして、前記作業が完了した場合は、このプログラムを終了する。
【００６３】
以上説明したように、このロボット１００によれば、第１撮像装置７１により取得された画像データから得られる画像に穴５２の撮像情報が含まれている場合は、位置制御を行って、他の物体に衝突させることなく移動対象物４１を移動させることができ、また、穴５２の撮像情報が含まれていない場合は、力制御行って、安全に移動対象物４１を移動させることができる。これにより、安全、迅速かつ確実に、移動対象物４１を穴５２まで移動させ、その穴５２に挿入する作業を行うことができる。
【００６４】
＜第２実施形態＞
図８は、本発明に係わるロボットの第２実施形態における本体部の概略図である。図９は、第２実施形態における制御部のブロック図である。図１０は、第２実施形態における制御部の制御動作を示すフローチャートである。
以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６５】
なお、以下では、説明の都合上、図８中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図８中の基台側を「基端」、その反対側を「先端」と言う。
図８および図９に示すように、第２実施形態のロボット１００は、ロボットアーム３１のリスト１６に設置された第２撮像装置７２を有している。この第２撮像装置７２は、ロボットアーム３１とともに移動可能である。なお、第２撮像装置７２については、第１撮像装置７１と同様であるので、その説明は省略する。
【００６６】
制御部２０は、第１撮像装置７１、第２撮像装置７２により撮像して得られた画像データ、力覚センサー８１の検出結果等に基づいて、本体部１０の作動を制御する。第１撮像装置７１により撮像して得られた画像データと、第２撮像装置により撮像して得られた画像データとでは、第１撮像装置７１により撮像して得られた画像データを優先的に用いる。定位置に置かれた第１撮像装置７１の画像データの方が精度が良く、これにより、より確実に、移動対象物４１に穴５２に移動させることができる。
【００６７】
また、画像判別部２２は、第２撮像装置７２により取得された画像データに基づいて、その画像データから得られる画像に穴５２（目標位置）が写っているか否かを判別する。そして制御モード設定部２４は、第１撮像装置７１により取得された画像データから得られる画像と、撮像装置７２により取得された画像データから得られる画像との少なくとも一方に穴５２の撮像情報が含まれている場合は、制御モードを第１制御モードに設定し、いずれの画像にも穴５２の撮像情報が含まれていない場合は、制御モードを第２制御モードに設定する。
【００６８】
また、制御部２０は、第１撮像装置７１により取得された画像データから得られる画像に穴５２の撮像情報が含まれていない場合は、ロボットアーム３１を作動させ、第２撮像装置７２の姿勢を調整することで、可能な限り、第２撮像装置７２により取得された画像データから得られる撮像画像に穴５２の撮像情報が含まれるようにする。これにより、位置制御を行うことができ、その位置制御を行うことにより、他の物体に衝突させることなく移動対象物４１（把持部９１）を移動させることができる。
【００６９】
次に、図１０に示すフローチャートに基づき、移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の穴５２に挿入する作業における制御部２０の制御動作について説明する。
図１０に示すように、まず、第１撮像装置７１、第２撮像装置７２により撮像し、それぞれ、画像データを取得する（ステップＳ２０１）。
次いで、各画像データを処理し（ステップＳ２０２）、第１撮像装置７１により取得された画像データから得られる画像に穴５２の撮像情報が含まれているか否かを判別する（ステップＳ２０３）。
ステップＳ２０３において、第１撮像装置７１により取得された画像に穴５２の撮像情報が含まれている場合は、移動対象物４１と穴５２（目標位置）との距離Ｌが閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。
【００７０】
ステップＳ２０４において、距離Ｌが閾値以下ではない場合は、制御モードを第１制御モードに設定し（ステップＳ２０５）、第１撮像装置７１により取得された画像データに基づいて位置制御を行い、移動対象物４１を穴５２に向けて移動させる動作を行う（ステップＳ２０６）。そして、ステップＳ２０１に戻り、再度、ステップＳ２０１以降を実行する。
【００７１】
また、ステップＳ２０４において、距離Ｌが閾値以下の場合は、制御モードを第２制御モードに設定し（ステップＳ２０８）、力覚センサー８１により力の検出を行い、その検出結果に基づく力制御を行い、移動対象物４１の挿入部４２の先端を挿入対象物５１の上面または作業台６１の上面に接触させ（ステップＳ２０９）、ステップＳ２１０に進む。
また、ステップＳ２０３において、第１撮像装置７１により取得された画像に穴５２の撮像情報が含まれていない場合は、第２撮像装置７２により取得された画像データから得られる画像に穴５２の撮像情報が含まれているか否かを判別する（ステップＳ２０７）。
【００７２】
ステップＳ２０７において、第２撮像装置７２により取得された画像に穴５２の撮像情報が含まれている場合は、ステップＳ２０４に進み、前述したように以降の処理を行う。なお、この場合は、位置制御は、第２撮像装置７２により取得された画像データに基づいて行う。
また、ステップＳ２０７において、第２撮像装置７２により取得された画像に穴５２の撮像情報が含まれていない場合は、制御モードを第２制御モードに設定し（ステップＳ２０８）、力覚センサー８１により力の検出を行い、その検出結果に基づく力制御を行い、移動対象物４１の挿入部４２の先端を挿入対象物５１の上面または作業台６１の上面に接触させ（ステップＳ２０９）、ステップＳ２１０に進む。
【００７３】
次いで、力制御により移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の穴５２に挿入する作業を行う（ステップＳ２１０）。
次いで、移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の穴５２に挿入する作業が完了したか否かを判断する（ステップＳ２１１）。
ステップＳ２１１において、移動対象物４１の挿入部４２を挿入対象物５１の穴５２に挿入する作業が完了していない場合は、ステップＳ２０１に戻り、再度、ステップＳ２０１以降を実行する。そして、前記作業が完了した場合は、このプログラムを終了する。
このロボット１００によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、本実施例では、第１撮像装置７１を省略してもよい。
【００７４】
＜第３実施形態＞
図１１は、本発明のロボットの第３実施形態における本体部の概略図である。図１２は、本発明のロボットの第３実施形態における制御部の主要部のブロック図である。
以下、第３実施形態について、前述した第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
なお、以下では、説明の都合上、図１１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図１１中の基台側を「基端」、その反対側を「先端」と言う。
【００７５】
図１１および図１２に示すように、第３実施形態のロボット１００では、本体部１０は、基台１１と、４本の腕部１２、１３、１４、１５と、リスト（リンク）１６と、６つの駆動源４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６（図１参照）とを有するロボットアーム３１と、基台１１と、４本の腕部１２、１３、１４、１５と、リスト（リンク）１６と、６つの駆動源４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６（図１参照）とを有するロボットアーム３２とを備えている。なお、ロボットアーム３１とロボットアーム３２とは、左右対称であり、その構成は、同様であるので、ロボットアーム３２についての説明は、省略する。
【００７６】
また、ロボットアーム３２のリスト１６には、その先端（第４腕部１５と反対側の端部）に、エンドエフェクタとして、把持部９２が着脱自在に装着される。把持部９２については、把持部９１と同様であるので、その説明は、省略する。
また、本体部１０は、ロボットアーム３２のリスト１６の先端（リスト１６と把持部９２との間）に設けられた力覚センサー８２を有している。なお、力覚センサー８２は、前記の位置に限らず、例えば、把持部９２の基端部等に設けられていてもよい。力覚センサー８２については、力覚センサー８１と同様であるので、その説明は、省略する。
【００７７】
また、第２撮像装置７２は、ロボットアーム３１のリスト１６に設けられており、把持部９２により移動対象物４１を把持する。これにより、第２撮像装置７２の姿勢の調整の際の制約を減少させることができる。
なお、第２撮像装置７２をロボットアーム３２のリスト１６に設け、ハンド９１により挿入物４１を把持してもよい。
このロボット１００によれば、前述した第２実施形態と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態では、２つのロボットアーム３１、３２は、互いに離間しているが、本発明では、これに限定されず、例えば、２つのロボットアーム３１、３２の基端部等が互いに連結していてもよい。１例としては、本体部が、胴部等を有し、２つのロボットアームが、それぞれ、その胴部に連結している構成等が挙げられる。
【００７８】
以上、本発明のロボットおよびロボット制御方法を、図示の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、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、各駆動源のモーターとしては、それぞれ、前記サーボモーターの他、例えば、ステッピングモーター等が挙げられる。また、モーターとしてステッピングモーターを用いる場合は、角度センサーとして、例えば、ステッピングモーターへ入力する駆動パルスの数を計測することで、モーターの回転角度を検出するものを用いてもよい。
【００７９】
また、各角度センサーの方式は、それぞれ、特に限定されず、例えば、光学式、磁気式、電磁式、電気式等が挙げられる。
また、前記実施形態では、本体部は、複数の腕部の隣り合う前記腕部同士を連結してなるロボットアームを１つ有する単腕ロボットの本体部、ロボットアームを２つ有する双腕ロボットの本体部であるが、本発明では、これに限定されず、例えば、ロボットアームを３つ以上有する本体部であってもよい。
【００８０】
また、前記実施形態では、ロボットアームの回転軸の数は、６つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの回転軸の数は、例えば、３つ、４つ、５つまたは７つ以上でもよい。すなわち、本実施形態では、リストが２本の腕部を有しているので、ロボットアームの腕部の本数は、６本であるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの腕部の本数は、例えば、３本、４本、５本または７本以上でもよい。
また、本発明では、本体部は、アーム型ロボット（ロボットアーム）に限定されず、他の形式のロボット、例えば、脚部を有する脚式歩行（走行）ロボット等であってもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０……本体部  １０１……床  １１……基台  １１１……複数本のボルト  １１２……基台本体  １１３……円筒状部  １１４……箱状部  １２、１３、１４、１５……腕部  １６……リスト  １６１……リスト本体  １６２……支持リング  １６３……先端面  １７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６……関節  １７、１８……指部  ２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ……腕部本体  ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ……駆動機構  ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ……封止手段  ２０……制御部  ２１……記憶部  ２２……画像判別部  ２３……距離判別部  ２４……制御モード設定部  １００……ロボット  ３１、３２……ロボットアーム  ４１……移動対象物  ４２……挿入部  ５１……挿入対象物  ５２……穴  ５３……開口  ６１……作業台  ６２……障害物  ７１、７２……撮像装置  ８１、８２……力覚センサー  ９１、９２……把持部  Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６……回転軸  Ｓ１０１〜Ｓ１１０、Ｓ２０１〜Ｓ２１１……ステップ
【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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