(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被駆動部のそれぞれを駆動する複数の駆動装置をそれぞれ動作させる複数の動作電流の電流値を、複数の動作パターンを有する前記駆動装置の動作に応じて、複数の電力供給線を介して前記被駆動部毎に検出する複数の検出部と、
前記複数の検出部によって検出されたそれぞれの前記電流値を合計した合計電流値と、前記動作パターンごとに関連付けて予め設定された前記複数の動作電流の合計値の許容範囲とに基づいて、前記駆動装置の動作が異常であるか否かを判定する判定部と
を備えることを特徴とする異常判定装置。
【請求項２】
前記検出部は、繰り返し行われる前記駆動装置の動作に対して前記電流値を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の異常判定装置。
【請求項３】
前記判定部は、
前記合計電流値が、前記許容範囲外である場合に、前記駆動装置の動作が異常であると判定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の異常判定装置。
【請求項４】
前記許容範囲は、
前記駆動装置が正常に動作した際の前記合計電流値に応じて前記動作パターンごとに定められている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の異常判定装置。
【請求項５】
前記許容範囲は、
前記駆動装置が正常に動作した際の前記合計電流値に所定の割合を演算して定められている
ことを特徴とする請求項４に記載の異常判定装置。
【請求項６】
前記許容範囲は、
前記駆動装置が正常に動作した際の前記合計電流値を所定の期間ごとに平均した値に応じて定められている
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の異常判定装置。
【請求項７】
前記判定部は、
前記駆動装置の動作が異常であると判定した場合に、異常を示す異常情報を前記駆動装置に出力し、前記異常情報に基づき予め定められた異常検出時の動作を前記駆動装置に行わせる
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の異常判定装置。
【請求項８】
前記許容範囲が記憶されている記憶部と、
入力された前記許容範囲を示す情報を前記記憶部に書き込む書き込み部とを備える
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の異常判定装置。
【請求項９】
前記動作パターンに基づいて前記許容範囲を示す情報を生成して、生成した前記許容範囲を示す情報を前記記憶部に書き込む生成部を備える
ことを特徴とする請求項８に記載の異常判定装置。
【請求項１０】
前記生成部は、
前記駆動装置の所定の動作時間ごとに前記許容範囲を示す情報を生成する
ことを特徴とする請求項９に記載の異常判定装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の異常判定装置
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の異常判定装置と、
回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達可能なトルク制限機構であって、前記回転駆動軸と前記被駆動軸とのうち少なくとも一方の回転軸の周面の少なくとも一部に対して接触可能に設けられ、前記回転軸の軸方向とは異なる方向に力が加えられた状態で前記回転軸に接触することによって前記回転駆動軸の回転力を前記被駆動軸に伝達する伝達部と、前記回転駆動軸と前記被駆動軸とに対して相対的な変位を生じさせるトルク許容値が可変となるように、前記回転軸に対する前記伝達部の接触状態を調整可能な調整部とを含むトルク制限機構と、
前記回転駆動軸を回転させる回転機構と
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項１３】
前記トルク許容値は、前記動作パターンごとに関連付けられた前記動作電流の許容範囲に基づいて設定される
ことを特徴とする請求項１２に記載の駆動装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の異常判定装置と通信可能な制御部
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の駆動装置
を備えることを特徴とするロボット装置。
【請求項１６】
複数の被駆動部のそれぞれを駆動する複数の駆動装置をそれぞれ動作させる複数の動作電流の電流値を、複数の動作パターンを有する前記駆動装置の動作に応じて、複数の電力供給線を介して前記駆動装置毎に検出する複数の検出部と、
前記複数の検出部によって検出されたそれぞれの前記電流値を演算した演算値と、前記動作パターンごとに関連付けて予め設定された前記演算値の許容範囲とに基づいて、前記駆動装置の動作が異常であるか否かを判定する判定部と
を備えることを特徴とする異常判定装置。
【請求項１７】
前記判定部は、
前記駆動装置の動作が異常であると判定した場合に、異常を示す異常情報を前記駆動装置に出力し、前記異常情報に基づき予め定められた異常検出時の動作を前記駆動装置に行わせる
ことを特徴とする請求項１６に記載の異常判定装置。
【請求項１８】
前記演算値は、
前記検出部によって検出されたそれぞれの前記電流値を合計した合計値である
ことを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の異常判定装置。
【請求項１９】
請求項１６から請求項１８のいずれか一項に記載の異常判定装置
を備え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、異常判定装置、駆動装置及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボット装置のアーム部が、ロボット装置周囲の人や物に衝突した場合に、例えば、アーム部を緊急停止させたり、アーム部を退避させる緊急退避動作をさせたりするために、ロボット装置に想定を超える異常な外力が加えられているか否かを判定する異常判定の技術が知られている。例えば特許文献１では、アーム部を駆動するモータなどの電動機に流れる電流値に基づいて、アーム部を駆動する駆動軸に発生するトルクを計算し、計算により得られたトルクと正常時のトルクとを比較して、ロボット装置に異常な外力が加えられているか否かの異常判定をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１２７８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような技術では、アーム部や衝突された人や物の損傷を低減させるため、異常判定を短時間に行うことが要求される。このため、異常判定に必要な計算量は、少ない方が望ましい。
ところで、一般にロボット装置は、例えばアーム部の伸縮や屈伸などを可能にするため、関節部において連結されたアーム部を有している。このようなロボット装置は、アーム部の伸縮や屈伸などによってアーム部の長さが変化することにより、アーム部を駆動するトルクが変化する。
しかしながら、上述のような技術は、アーム部を駆動する駆動軸に発生するトルクに基づいて異常判定を行っている。このため、上述のような技術は、関節部の角度が変化するたびに、アーム部を駆動する駆動軸に発生するトルクを、電動機に流れる電流値に基づいて計算しなおす必要がある。つまり、上述した従来技術では、ロボット装置に異常な外力が加えられているか否かの異常判定をするための計算量が多くなることがあるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、異常判定をより短時間に行うことができる異常判定装置、駆動装置、及びロボット装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態は、複数の被駆動部のそれぞれを駆動する複数の駆動装置をそれぞれ動作させる複数の動作電流の電流値を、複数の動作パターンを有する前記駆動装置の動作に応じて、複数の電力供給線を介して前記被駆動部毎に検出する複数の検出部と、前記複数の検出部によって検出されたそれぞれの前記電流値を合計した合計電流値と、前記動作パターンごとに関連付けて予め設定された前記複数の動作電流の合計値の許容範囲とに基づいて、前記駆動装置の動作が異常であるか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする異常判定装置である。
【０００７】
また、本発明の一実施形態は、複数の被駆動部のそれぞれを駆動する複数の駆動装置をそれぞれ動作させる複数の動作電流の電流値を、複数の動作パターンを有する前記駆動装置の動作に応じて、複数の電力供給線を介して前記駆動装置毎に検出する複数の検出部と、前記検出部によって検出されたそれぞれの前記電流値を演算した演算値と、前記動作パターンごとに関連付けて予め設定された前記演算値の許容範囲とに基づいて、前記駆動装置の動作が異常であるか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする異常判定装置である。
【０００８】
また、本発明の一実施形態は、上記の異常判定装置を備えることを特徴とする駆動装置である。また、本発明の一実施形態は、上記の異常判定装置と、回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達可能なトルク制限機構であって、回転駆動軸と被駆動軸とのうち少なくとも一方の回転軸の周面の少なくとも一部に対して接触可能に設けられ、回転軸の軸方向とは異なる方向に力が加えられた状態で回転軸に接触することによって回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達する伝達部と、回転駆動軸と被駆動軸とに対して相対的な変位を生じさせるトルク許容値が可変となるように、回転軸に対する伝達部の接触状態を調整可能な調整部とを含むトルク制限機構と、回転駆動軸を回転させる回転機構とを備えることを特徴とする駆動装置である。
【０００９】
また、本発明の一実施形態は、上記の駆動装置を備えることを特徴とするロボット装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異常判定装置は、異常判定をより短時間に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る異常判定装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２】本実施形態における動作パターン及び動作電流の許容範囲の一例を示す図である。
【図３】本実施形態における異常判定装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る異常判定装置の構成の一例を示す構成図である。
【図５】本実施形態における異常判定装置の判定動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態における異常判定装置の書き込み動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態における生成部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態における選択部及び書き込み部を備える異常判定装置の構成の一例を示す図である。
【図９】本実施形態における異常判定装置を備えている駆動装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態における複数の電動機を備える駆動装置の構成の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る駆動装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１２】本実施形態におけるトルク制限機構の構成の一例を示す図である。
【図１３】本実施形態におけるトルク制限機構の特性を示すグラフである。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係るロボット装置の構成の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施形態］
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る一例としての異常判定装置１０の構成を示す構成図である。
【００１３】
本実施形態の異常判定装置１０は、被駆動部（本実施形態においては、例えばアーム部３２）を駆動する駆動装置２０に通信線ＣＬを介して接続される。駆動装置２０は、例えば、ロボット装置３０に備えられており、電動機２５と、制御部２１とを備えている。
電動機２５は、回転駆動軸２６を介してアーム部３２を駆動する。
制御部２１は、通信線ＣＬを介して異常判定装置１０と通信可能であるとともに、電力供給線ＰＬを介して電動機２５に動作電流を供給して電動機２５を駆動する。
【００１４】
異常判定装置１０は、検出部１１と、取得部１２と、判定部１３とを備えている。
検出部１１は、アーム部（被駆動部）３２を駆動する駆動装置２０が有する電動機２５を動作させる動作電流の電流値を、複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置２０の動作に応じて検出する。本実施形態では、検出部１１は、例えば、駆動装置２０の制御部２１と電動機２５とを接続する電力供給線ＰＬを流れる電流を計測して、電動機２５の動作電流の電流値を検出する。このように、検出部１１は、動作パターンＰＴに基づいて繰り返し行われる駆動装置２０の動作に対して電流値を検出する。動作パターンＰＴについては、後述する。
【００１５】
取得部１２は、検出部１１によって検出された電流値を、検出部１１から取得する。また、取得部１２は、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された電動機２５を動作させる動作電流の許容範囲を、制御部２１から取得する。
【００１６】
判定部１３は、検出部１１によって検出された電流値と、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された動作電流の許容範囲とに基づいて、駆動装置２０（又はアーム部３２）に異常な外力が加えられているか否か、すなわち駆動装置２０の動作が異常であるか否かを判定する。そして、判定部１３は、検出部１１によって検出された電流値が許容範囲外である場合に、駆動装置２０の動作が異常であると判定する。
【００１７】
また、判定部１３は、駆動装置２０の動作が異常であると判定した場合に、予め定められた異常検出時の動作を駆動装置２０に行わせる。判定部１３は、駆動装置２０の動作が異常であると判定した場合に、例えば、駆動装置２０の制御部２１に異常を示す情報（異常情報）を出力する。駆動装置２０の制御部２１は、異常判定装置１０の判定部１３から異常情報を取得した場合は、予め定められた異常検出時の動作を電動機２５に行わせる。ここで、本実施形態において、予め定められた異常検出時の動作は、例えば、制御部２１がアーム部３２を緊急に停止させる緊急動作や、正常時のアーム部３２の移動方向とは逆の方向にアーム部３２を移動させてアーム部３２を退避させる緊急動作などが含まれる。また、制御部２１は、緊急動作として、例えば、正常時のアーム部３２の移動速度よりも遅い速度によってアーム部３２を移動させたり、正常時のアーム部３２の駆動トルクよりも小さい駆動トルクによってアーム部３２を駆動させたりしてもよい。
【００１８】
次に、動作パターンＰＴ及び動作電流の許容範囲について説明する。
図２は、動作パターンＰＴ及び動作電流の許容範囲を示す図である。
本実施形態では、図２（ａ）に示すように、例えば、制御部２１は、時刻ｔ０から時刻ｔ１において、動作電流波形Ｗ１を電動機２５に出力して、被駆動部としてのアーム部３２を加速させる動作パターンＰＴ１によって、電動機２５を駆動する。また、例えば、制御部２１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、動作電流波形Ｗ２を電動機２５に出力して、アーム部３２を等速移動させる動作パターンＰＴ２によって、電動機２５を駆動する。また、例えば、制御部２１は、時刻ｔ２から時刻ｔ３において、動作電流波形Ｗ３を電動機２５に出力して、アーム部３２を減速させる動作パターンＰＴ３によって、電動機２５を駆動する。また、例えば、制御部２１は、時刻ｔ３から時刻ｔ４において、動作電流波形Ｗ４を電動機２５に出力して、アーム部３２を、動作パターンＰＴ２よりも遅い速度で等速移動させる動作パターンＰＴ４によって、電動機２５を駆動する。また、例えば、制御部２１は、時刻ｔ４から時刻ｔ５において、動作電流波形Ｗ５を電動機２５に出力して、アーム部３２を、減速停止させる動作パターンＰＴ５によって、電動機２５を駆動する。このようにして、制御部２１は、これら動作パターンＰＴ１〜ＰＴ５を繰り返して電動機２５にアーム部（被駆動部）３２の動作パターンＰＴごとに動作電流を出力する。
【００１９】
また、図２（ａ）に示すように、動作電流の許容範囲は、例えば、上限値ＵＬと下限値ＬＬとを有する。上限値ＵＬは、動作電流の許容範囲のうち、動作電流の許容範囲の上限の電流値である。下限値ＵＬは、動作電流の許容範囲のうち、動作電流の許容範囲の下限の電流値である。本実施形態において、例えば、制御部２１は、時刻ｔ０から時刻ｔ１において、動作パターンＰＴ１に関連付けられて設定された動作電流の許容範囲として、上限値ＵＬ１と、下限値ＬＬ１とを有する。同様に、例えば、制御部２１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、動作パターンＰＴ２に関連付けられて設定された動作電流の許容範囲として、上限値ＵＬ２と、下限値ＬＬ２とを有する。同様に、例えば、制御部２１は、時刻ｔ２から時刻ｔ３において、動作パターンＰＴ３に関連付けられて設定された上限値ＵＬ３と下限値ＬＬ３とを、時刻ｔ３から時刻ｔ４において、動作パターンＰＴ４に関連付けられて設定された上限値ＵＬ４と下限値ＬＬ４とを、時刻ｔ４から時刻ｔ５において、動作パターンＰＴ５に関連付けられて設定された上限値ＵＬ５と下限値ＬＬ５とを、それぞれ有する。
【００２０】
ここで、上述したように、制御部２１は、例えば動作パターンＰＴ１〜ＰＴ５に基づいて順次繰り返して電動機２５に動作電流を出力する。つまり、アーム部（被駆動部）３２は、動作パターンＰＴ１〜ＰＴ５のいずれかに基づいて繰り返し駆動される。したがって、制御部２１は、電動機２５の動作電流の許容値を、例えばアーム部３２の動作パターンＰＴごと（例、動作パターンＰＴ１〜ＰＴ５）に予め設定しておくことができる。
【００２１】
一方、図２（ｂ）は、動作電流の電流値が許容範囲外になった場合を示している。
図２（ｂ）において、例えば、制御部２１は、時刻ｔ６から時刻ｔ７において、動作電流波形Ｗ１ｂを電動機２５に出力して、アーム部３２を等速移動させる動作パターンＰＴ１によって、電動機２５を駆動する。また、例えば、制御部２１は、時刻ｔ７から時刻ｔ８において、動作電流波形Ｗ２ｂを電動機２５に出力して、アーム部３２を等速移動させる動作パターンＰＴ１によって、電動機２５を駆動する。ここで、時刻ｔ７．１において、アーム部３２が周囲の物体に衝突した場合について説明する。アーム部３２が物体に衝突したことによって、アーム部３２が停止するとともに回転駆動軸２６の回転が停止する。電動機２５は、回転駆動軸２６の回転が停止すると、回転駆動軸２６が回転している場合に比べて多くの電流が流れる。図２（ｂ）は、回転駆動軸２６の回転が衝突によって停止している場合に、動作電流の電流値が動作電流波形Ｗ２ｃに示す値になって、時刻ｔ７．２から時刻ｔ８にかけて許容範囲外になっている（本実施形態においては、例えば上限値ＵＬを超える動作電流が流れている）ことを示している。そして、異常判定装置１０は、動作電流の電流値が許容範囲外になっているので、駆動装置２０の動作が異常であると判定する。
【００２２】
次に、図３を参照して、本実施形態の異常判定装置１０の動作を説明する。
図３は、異常判定装置１０の動作を示すフローチャートである。
まず、異常判定装置１０の検出部１１は、駆動装置２０の制御部２１から電力供給線ＰＬを介して電動機２５に出力される動作電流の電流値を検出する（ステップＳ１００）。
【００２３】
次に、異常判定装置１０の取得部１２は、検出部１１によって検出された動作電流の電流値を、検出部１１から取得する（ステップＳ１１０）。
【００２４】
次に、異常判定装置１０の取得部１２は、駆動装置２０の制御部２１から、動作電流の許容範囲を示す情報を取得する（ステップＳ１２０）。
【００２５】
次に、異常判定装置１０の判定部１３は、ステップＳ１２０において取得部１２によって取得された動作電流の許容範囲を示す情報に基づいて、ステップＳ１１０において取得部１２によって取得された動作電流の電流値が、動作電流の許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。
【００２６】
そして、異常判定装置１０の判定部１３は、ステップＳ１３０において、動作電流の電流値が動作電流の許容範囲内であると判定した場合（ステップＳ１４０−ＹＥＳ）は、正常と判定して、処理をステップＳ１５０に進める。一方、判定部１３は、ステップＳ１３０において、動作電流の電流値が動作電流の許容範囲内でないと判定した場合（ステップＳ１４０−ＮＯ）は、異常と判定して、処理をステップＳ１６０に進める。本実施形態では、例えば、上述した図２（ｂ）に示す時刻ｔ７．２〜ｔ８の場合には、判定部１３は、動作電流の電流値が動作電流の許容範囲内に入っていないと判定して、処理をステップＳ１６０に進める。
【００２７】
次に、異常判定装置１０の判定部１３は、ステップＳ１４０において、正常と判定した場合、正常の判定結果を生成して（ステップＳ１５０）、処理をステップＳ１７０に進める。一方、異常判定装置１０の判定部１３は、ステップＳ１４０において、異常と判定した場合、異常の判定結果を生成して（ステップＳ１６０）、処理をステップＳ１７０に進める。
【００２８】
次に、異常判定装置１０の判定部１３は、生成した判定結果を駆動装置２０の制御部２１に出力して処理を終了する（ステップＳ１７０）。
【００２９】
このようにして、異常判定装置１０は、駆動装置２０の動作ごとに対応した動作電流の検出部１１によって検出された電流値と、動作ごとに関連付けられて予め定められている動作電流の許容範囲とに基づいて、駆動装置２０に異常な外力が加えられているか否か、すなわち駆動装置２０の一連の動作が異常であるか否かを判定する。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、異常判定装置１０は、動作電流の電流値と、動作電流の許容範囲とによって異常判定をすることができる。したがって、例えば、本実施形態の異常判定装置１０は、電流値をトルクに変換する計算を行うことなく異常判定をすることができるため、トルクに基づいて異常判定を行う場合に比べて、計算量を低減することができる。
【００３１】
［第２の実施形態］
次に、図４から図６を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態において説明した構成及び動作と同一の構成及び動作は、説明を省略する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る一例としての異常判定装置２１０の構成を示す構成図である。
【００３２】
本実施形態の異常判定装置２１０は、アーム部（被駆動部）３２を駆動する駆動装置２２０に通信線ＣＬを介して接続される。
駆動装置２２０は、例えば、ロボット装置２３０に備えられており、回転駆動軸２６を介してアーム部３２を駆動する電動機２５と、電力供給線ＰＬを介して電動機２５に動作電流を供給して電動機２５を駆動する制御部２２１とを有している。
【００３３】
また、異常判定装置２１０は、検出部２１１と、取得部２１２と、判定部２１３と、記憶部２１５と、生成部２１７とを備える。
【００３４】
記憶部２１５には、動作パターンＰＴに関連付けられた動作電流の許容範囲が予め記憶されている。動作電流の許容範囲は、例えば、駆動装置２２０が正常に動作した際に検出部２１１によって検出された電流値に応じて動作パターンＰＴごとに定められている。また、例えば、動作電流の許容範囲は、駆動装置２２０が正常に動作した際に検出部２１１によって検出された電流値に所定の割合を演算して定められている。本実施形態においては、動作電流の許容範囲は、例えば、駆動装置２２０が正常に動作した際に検出部２１１によって検出された電流値に所定の割合を乗じて定められている。また、動作電流の許容範囲は、駆動装置２２０が正常に動作した際に検出部２１１によって検出された電流値を所定の期間ごとに平均した値に応じて定められている。本実施形態の動作電流の許容範囲は、例えば、動作パターンＰＴに基づいて電動機２５を動作させた場合に検出部１１によって検出された電流値を、所定の期間（例えば１０［ｍｓ］）ごとに平均した値に、所定の値（例えば±２０［％］）を乗じて定められて、記憶部２１５に記憶されている。
【００３５】
検出部２１１は、アーム部（被駆動部）３２を駆動する駆動装置２２０が有する電動機２５を動作させる動作電流の電流値を、複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置２２０の動作に応じて検出する。本実施形態では、検出部２１１は、例えば駆動装置２２０の制御部２２１と電動機２５とを接続する電力供給線ＰＬを流れる電流を計測して、電動機２５の動作電流の電流値を検出する。このように、検出部２１１は、動作パターンＰＴに基づいて繰り返し行われる駆動装置２２０の一連の動作に対して電流値を検出する。
【００３６】
取得部２１２は、検出部２１１によって検出された電流値を、検出部２１１から取得する。また、取得部２１２は、駆動装置２２０の駆動状態を、通信線ＣＬを介して駆動装置２２０の制御部２２１から取得する。また、取得部２１２は、検出部２１１から取得した動作電流の電流値と、制御部２２１から取得した駆動状態とに基づいて、動作電流の許容範囲を算出し、取得した動作パターンＰＴに関連付けて動作電流の許容範囲を記憶部２１５に記憶させる。ここで駆動状態には、駆動装置２２０の制御部２２１が電動機２２５を動作させる動作パターンＰＴと、駆動装置２２０が正常に動作したか否かを示す情報とが含まれている。
【００３７】
判定部２１３は、検出部２１１によって検出された電流値と、取得部２１２によって取得された駆動装置２２０の駆動状態とを取得部２１２から取得する。また、判定部２１３は、記憶部２１５に記憶されている動作電流の許容範囲を、取得した駆動状態に含まれている動作パターンＰＴに関連付けて読み出す。また、判定部２１３は、検出部２１１によって検出された電流値と、記憶部２１５から読み出した動作電流の許容範囲とに基づいて、駆動装置２２０に異常な外力が加えられているか否か、すなわち駆動装置２２０の動作が異常であるか否かを判定する。そして、判定部２１３は、検出部２１１によって検出された電流値が許容範囲外である場合に、駆動装置２２０の動作が異常であると判定する。
【００３８】
生成部２１７は、取得部２１２が取得した駆動状態に含まれている動作パターンＰＴに基づいて許容範囲を示す情報を生成して、生成した許容範囲を示す情報を記憶部２１５に書き込む。
【００３９】
次に、図５を参照して、本実施形態の異常判定装置２１０の記憶部２１５に予め動作電流の許容範囲を記憶させる動作を説明する。
図５は、異常判定装置２１０の動作を示すフローチャートである。
まず、異常判定装置２１０の取得部２１２は、駆動装置２２０の制御部２２１から、駆動装置２２０の駆動状態を取得する（ステップＳ２００）。
【００４０】
次に、異常判定装置２１０の取得部２１２は、駆動装置２２０の制御部２２１から取得した駆動装置２２０の駆動状態に含まれる、駆動装置２２０が正常に動作したか否かを示す情報に基づいて、駆動装置２２０が正常に動作したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。取得部２１２は、取得した駆動装置２２０が正常に動作したか否かを示す情報が正常に動作したことを示す場合には、ステップＳ２２０に処理を進める（ステップＳ２１０−ＹＥＳ）。一方、取得部２１２は、取得した駆動装置２２０が正常に動作したか否かを示す情報が正常に動作していないことを示す場合には、処理を終了する（ステップＳ２１０−ＮＯ）。
【００４１】
次に、異常判定装置２１０の検出部２１１は、駆動装置２２０の制御部２２１から電力供給線ＰＬを介して電動機２５に出力される動作電流の電流値を検出する（ステップＳ２２０）。
【００４２】
次に、異常判定装置２１０の取得部２１２は、検出部２１１によって検出された動作電流の電流値を、検出部２１１から取得する（ステップＳ２２０）。
【００４３】
次に、異常判定装置２１０の取得部２１２は、例えば、ステップＳ２２０において取得した動作電流の電流値を所定の期間ごとに平均化する。さらに、取得部２１２は、所定の期間ごとに平均化した動作電流の電流値に所定の割合を演算して、動作電流の許容範囲を算出する（ステップＳ２３０）。本実施形態の取得部２１２は、例えば、所定の割合として動作電流の電流値の＋２０［％］を、平均化した動作電流の電流値に乗じる演算を行って上限値ＵＬを算出する。同様に、取得部２１２は、例えば、所定の割合として動作電流の電流値の−２０［％］を、平均化した動作電流の電流値に乗じる演算を行って下限値ＬＬを算出する。
【００４４】
次に、異常判定装置２１０の取得部２１２は、ステップＳ２３０において算出した上限値ＵＬと下限値ＬＬとを、ステップＳ２００において取得した動作パターンＰＴに関連付けて、動作電流の許容範囲として記憶部２１５に記憶させて、処理を終了する（ステップＳ２４０）。このように本実施形態の異常判定装置２１０は、動作電流の電流値を例えば所定の期間ごとに平均化した電流値に基づいて、動作電流の許容範囲を算出し、記憶部２１５に記憶させている。したがって、本実施形態の異常判定装置２１０は、平均化しない場合の電流値に含まれる電流値のばらつきが低減されるため、動作電流の許容範囲のデータ量を、電流値の平均化をしない場合に比べて低減することができる。
【００４５】
次に、図６を参照して、本実施形態の異常判定装置２１０の動作を説明する。
図６は、異常判定装置２１０の動作を示すフローチャートである。
まず、異常判定装置２１０の検出部２１１は、駆動装置２２０の制御部２２１から電力供給線ＰＬを介して電動機２２５に出力される動作電流の電流値を検出する（ステップＳ３００）。
【００４６】
次に、異常判定装置２１０の取得部２１２は、検出部２１１によって検出された動作電流の電流値を、検出部２１１から取得する（ステップＳ３１０）。
【００４７】
次に、異常判定装置２１０の取得部２１２は、駆動装置２２０の制御部２２１から、駆動状態を取得する（ステップＳ３２０）。
【００４８】
次に、異常判定装置２１０の判定部２１３は、記憶部２１５に記憶されている動作電流の許容範囲を示す情報のうちから、取得部２１２によって取得された駆動状態に含まれる動作パターンＰＴに関連付けられている動作電流の許容範囲を示す情報を、記憶部２１５から読み出す（ステップＳ３３０）。
【００４９】
次に、異常判定装置２１０の判定部２１３は、記憶部２１５から読み出した動作電流の許容範囲を示す情報と、検出部２１１によって検出された動作電流の電流値とを比較する（ステップＳ３４０）。
次に、異常判定装置２１０の判定部２１３は、ステップＳ３４０の比較の結果に基づいて検出部２１１によって検出された動作電流が許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３５０）。異常判定装置２１０の判定部２１３は、検出部２１１によって検出された動作電流が許容範囲内である場合（ステップＳ３５０−ＹＥＳ）は、正常と判定して処理をステップＳ３６０に進める。一方、異常判定装置２１０の判定部２１３は、検出部２１１によって検出された動作電流が許容範囲内でない場合（ステップＳ３５０−ＮＯ）は、異常と判定して処理をステップＳ３７０に進める。
【００５０】
次に、異常判定装置２１０の判定部１３は、ステップＳ３５０において正常と判定した場合、判定結果を「正常」にした判定結果を生成して、処理をステップＳ３８０に進める（ステップＳ３６０）。一方、異常判定装置２１０の判定部１３は、ステップＳ３５０において異常と判定した場合、判定結果を「異常」にした判定結果を生成して、処理をステップＳ３８０に進める（ステップＳ３７０）。
【００５１】
次に、異常判定装置２１０の判定部２１３は、生成した判定結果を駆動装置２２０の制御部２２１に出力して処理を終了する（ステップＳ３８０）。
このようにして、異常判定装置２１０は、駆動装置２２０の動作に対応して検出部２１１によって検出された電流値と、駆動状態に関連付けられて予め定められている動作電流の許容範囲とに基づいて、駆動装置２２０の動作が異常であるか否かを判定する。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、異常判定装置２１０は、動作電流の電流値と、動作電流の許容範囲とによって異常判定をすることができる。したがって、本実施形態の異常判定装置２１０は、電流値をトルクに変換する計算を行うことなく異常判定をすることができるため、トルクに基づいて異常判定を行う場合に比べて、計算量を低減することができる。本実施形態の異常判定装置２１０は、駆動装置２２０が動作電流の許容範囲を有していなくても、記憶部２１５に記憶されている動作電流の許容範囲に基づいて異常判定を行うことができる。
【００５３】
なお、本実施形態の生成部２１７は、駆動装置２２０の所定の動作時間ごとに許容範囲を示す情報を生成してもよい。
異常判定装置２１０は、例えば、駆動装置２２０の所定の動作時間ごとに、図７に示すように、生成部２１７によって、動作パターンＰＴに基づいて許容範囲を示す情報を生成して、生成した許容範囲を示す情報を記憶部２１５に書き込む。
図７は、生成部２１７が許容範囲を示す情報を生成する手順を示すフローチャートである。
【００５４】
生成部２１７は、駆動装置２２０の動作において所定の動作時間が経過するごとに、取得部２１２を介して、駆動装置２２０の制御部２２１から駆動状態を取得する（ステップＳ４００）。本実施形態の生成部２１７は、駆動装置２２０の動作時間が、例えば駆動装置２２０の保守時間の間隔として、例えば１００時間を経過するごとに、駆動装置２２０の制御部２２１から動作パターンＰＴを取得する。
次に、生成部２１７は、取得した動作パターンＰＴに基づいて許容範囲を示す情報を生成する（ステップＳ４１０）。本実施形態の生成部２１７は、例えば、上述した図２に示すように、動作電流の電流値に所定の割合を演算して、動作電流の上限値ＵＬと下限値ＬＬとを生成する。
次に、生成部２１７は、生成した許容範囲を示す情報を記憶部２１５に書き込んで、処理を終了する（ステップＳ４２０）。
このように、本実施形態の異常判定装置２１０は、生成部２１７によって、動作パターンＰＴに基づいて許容範囲を示す情報を生成することができる。これにより、異常判定装置２１０は、動作パターンＰＴが変更されても、異常判定を行うことができる。また、本実施形態の異常判定装置２１０は、駆動装置２２０の所定の動作時間が経過するごとに、許容範囲を示す情報を生成する。これにより、異常判定装置２１０は、例えば経年変化による駆動装置２２０の動作の変化が発生しても、異常判定を行うことができる。
【００５５】
なお、図８に示すように、異常判定装置２１０が、選択部２１４及び書き込み部２１６を備えている構成であってもよい。
図８は、選択部２１４及び書き込み部２１６を備える異常判定装置２１０を示す図である。
書き込み部２１６は、上位装置ＨＯＳＴから、許容範囲を示す情報が入力される。また、書き込み部２１６は、入力された許容範囲を示す情報を記憶部２１５に書き込む。
選択部２１４は、上位装置ＨＯＳＴから、許容範囲の設定値が入力される。また、選択部２１４は、記憶部２１５に記憶されている複数の許容範囲を示す情報のうちから判定部２１３に供給する許容範囲を示す情報を、入力された許容範囲の設定値に応じて選択する。本実施形態において、選択部２１４は、例えば、駆動装置２２０の動作に応じて予め記憶部２１５に記憶されている許容範囲を示す情報と、書き込み部２１６によって記憶部２１５に書き込まれた許容範囲を示す情報と、のいずれかを設定する許容範囲の設定値に応じて選択する。
【００５６】
判定部２１３は、上述したステップＳ３２０において、上位装置ＨＯＳＴから入力された許容範囲の設定値及び許容範囲を示す情報を選択部２１４を介して記憶部２１５から読み出して異常判定を行う。
【００５７】
この場合、上位装置ＨＯＳＴが、異常判定装置２１０の判定に用いられる許容範囲を変更することができる。上位装置ＨＯＳＴは、異常判定装置２１０の判定に用いられる許容範囲を、駆動装置２２０の制御部２２１が電動機２２５を動作させる動作パターンＰＴに基づいて予め生成する。これにより、動作パターンＰＴが変更されても、異常判定装置２１０が異常判定をすることができる。また、上位装置ＨＯＳＴと、複数の異常判定装置２１０とが有線又は無線によって通信できる構成であれば、上位装置ＨＯＳＴが、異常判定装置２１０の判定に用いられる許容範囲を、複数の異常判定装置２１０に対して一斉に変更することができる。例えば工場の組み立てラインに、駆動装置２２０を有するロボット装置２３０が複数の設置されている場合において、組み立て対象の製品が変更され、各ロボット装置２３０の動作パターンＰＴが一斉に変更されることがある。この場合においても、本実施形態の異常判定装置２１０は、動作電流の許容範囲を一斉に変更して、異常判定をすることができる。つまり、これらの構成によれば、許容範囲の設定値の変更に要する時間を短縮することができる。
【００５８】
［第３の実施形態］
【００５９】
次に、図９を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態において説明した構成及び動作と同一の構成及び動作は、説明を省略する。
図９は、異常判定装置３１０を備えている駆動装置３２０の構成を示す図である。
図９に示すように、本実施形態の駆動装置３２０は、例えば、ロボット装置３０に備えられており、電動機２５（回転機構）と、制御部３２１と、異常判定装置３１０とを備えている。
【００６０】
電動機２５は、回転駆動軸２６を介してアーム部３２を駆動する。
制御部２１は、通信線ＣＬを介して異常判定装置１０と通信可能であるとともに、電力供給線ＰＬを介して電動機２５に動作電流を供給して電動機２５を駆動する。
【００６１】
異常判定装置３１０は、検出部３１１と、取得部３１２と、判定部３１３と、記憶部３１５と、書き込み部３１６とを有しており、被駆動部（本実施形態においては、例えばアーム部３２）を駆動する制御部３２１に通信線ＣＬを介して接続される。
【００６２】
検出部３１１は、アーム部（被駆動部）３２を駆動する駆動装置３２０が有する電動機２５を動作させる動作電流の電流値を、第１の実施形態において上述した複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置３２０の動作に応じて検出する。本実施形態では、検出部３１１は、例えば、駆動装置３２０の制御部３２１と電動機２５とを接続する電力供給線ＰＬを流れる電流を計測して、電動機２５の動作電流の電流値を検出する。このように、検出部３１１は、動作パターンＰＴに基づいて繰り返し行われる駆動装置３２０の一連の動作に対して電流値を検出する。
【００６３】
取得部３１２は、検出部３１１によって検出された電流値を、検出部３１１から取得する。また、取得部３１２は、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された電動機２５を動作させる動作電流の許容範囲を、制御部３２１から取得する。
【００６４】
判定部３１３は、検出部３１１によって検出された電流値と、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された動作電流の許容範囲とに基づいて、駆動装置３２０に異常な外力が加えられているか否か、すなわち駆動装置３２０の動作が異常であるか否かを判定する。ここで、判定部３１３は、検出部３１１によって検出された電流値が許容範囲外である場合に、駆動装置３２０の動作が異常であると判定する。そして、判定部３１３は、検出部３１１によって検出された電流値が許容範囲外である場合に、駆動装置３２０の動作が異常であると判定する。
【００６５】
また、判定部３１３は、駆動装置３２０の動作が異常であると判定した場合に、予め定められた異常検出時の動作を駆動装置３２０に行わせる。判定部３１３は、駆動装置３２０の動作が異常であると判定した場合に、例えば、駆動装置３２０の制御部３２１に異常を示す情報を出力する。駆動装置３２０の制御部３２１は、異常判定装置３１０のから異常情報を取得した場合は、予め定められた異常検出時の動作を電動機２５に行わせる。ここで、本実施形態において、予め定められた異常検出時の動作は、例えば、制御部３２１がアーム部３２を緊急に停止させる緊急動作や、正常時のアーム部３２の移動方向とは逆の方向にアーム部３２を移動させてアーム部３２を退避させる緊急動作などが含まれる。また、制御部３２１は、緊急動作として、例えば、正常時のアーム部３３２の移動速度よりも遅い速度によってアーム部３３２を移動させたり、正常時のアーム部３３２の駆動トルクよりも小さい駆動トルクによってアーム部３３２を駆動させたりしてもよい。
【００６６】
この場合、駆動装置３２０の制御部３２１と異常判定装置３１０とを一体化することができ、装置全体を小型化することができる。
【００６７】
なお、図１０に示すように、駆動装置３２０−２は複数の電動機２５（本実施形態においては、電動機２５ａ、電動機２５ｂ及び電動機２５ｃ）を備えている構成であってもよい。
図１０は、複数の電動機２５と制御部３２１−２とを備える駆動装置３２０−２の構成を示す図である。
この場合において、異常判定装置３１０−２は、検出部３１１（検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃ）と、取得部３１２−２と、判定部３１３−２とを備えている。
【００６８】
検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃは、被駆動部（本実施形態においてはアーム部３２ａ、アーム部３２ｂ及びアーム部３２ｃ）を駆動する電動機２５ａ、電動機２５ｂ及び電動機２５ｃをそれぞれ動作させる動作電流の各電流値を複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置３２０−２の動作に応じてそれぞれ検出する。つまり、検出部３１１ａは、アーム部３２ａを駆動する電動機２５ａを動作させる動作電流の電流値を複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置３２０−２の動作に応じて検出する。同様に、検出部３１１ｂは、アーム部３２ｂを駆動する電動機２５ｂを動作させる動作電流の電流値を複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置３２０−２の動作に応じて検出する。同様に、検出部３１１ｃは、アーム部３２ｃを駆動する電動機２５ｃを動作させる動作電流の電流値を複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置３２０−２の動作に応じて検出する。
【００６９】
取得部３１２−２は、検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃによって検出された各電流値を、検出部３１１（検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃ）からそれぞれ取得する。また、取得部３１２−２は、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された電動機２５（電動機２５ａ、電動機２５ｂ及び電動機２５ｃ）を動作させる動作電流の許容範囲を、制御部３２１−２から取得する。本実施形態の取得部３１２−２は、例えば、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された電動機２５ａ、電動機２５ｂ及び電動機２５ｃを動作させる各動作電流の合計値の許容範囲を、制御部３２１−２から取得する。
【００７０】
判定部３１３−２は、各検出部３１１によって検出されたそれぞれの電流値を演算した演算値と、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された演算値の許容範囲とに基づいて、駆動装置３２０−２に異常な外力が加えられているか否かを判定する。本実施形態の判定部３１３−２は、検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃによって検出されたそれぞれの電流値を合計した電流値と、取得部３１２−２によって取得された動作電流の合計値の許容範囲とに基づいて、駆動装置３２０−２の動作が異常であるか否かを判定する。
【００７１】
このように、本実施形態の異常判定装置３１０−２は、上記の検出部３１１によって検出されたそれぞれの電流値を合計した電流値と、取得部３１２−２によって取得された動作電流の合計値の許容範囲とに基づいて、駆動装置３２０−２の動作が異常であるか否かを判定する。これにより、異常判定装置３１０−２は、駆動装置３２０−２を備えていても、それぞれの電動機２５について個別に異常判定を行う必要がない。したがって、異常判定装置３１０−２は、それぞれの電動機２５について個別に異常判定を行う場合に比べて、異常判定の計算量を低減することができる。
【００７２】
［第４の実施形態］
次に、図１１から図１２を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態から第３の実施形態において説明した構成及び動作と同一の構成及び動作は、説明を省略する。
駆動装置４２０は、図１１に示すトルク制限機構４５０を備えている。
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る一例としての駆動装置４２０の構成を示す構成図である。
本実施形態において、アーム部３２ａ及びアーム部３２ｂは、トルク制限機構４５０を介して連結されている。本実施形態の駆動装置４２０は、制御部４２１と電動機２５とを備えている。
【００７３】
次に、トルク制限機構４５０の構成について説明する。
図１２は、トルク制限機構４５０の構成を示す図である。なお、図１２においては、軸受などの記載を省略している。
トルク制限機構４５０は、図１２（ａ）に示すように、被駆動軸４５１と、伝達部４５２と、調整部４５３とを有しており、電動機２５の回転駆動軸２６に生じた回転力を伝達部４５を介して被駆動軸４５１に伝達可能である。
被駆動軸４５１は、アーム部３２ｂと一体になって回転する回転軸であり、電動機２５の回転駆動軸２６に生じた回転力をアーム部３２ｂに伝達する。
伝達部４５２は、図１２（ｂ）に示すように回転駆動軸２６と被駆動軸４５１とのうち少なくとも一方の回転軸の周面（例、外周面又は内周面）に対して接触可能に設けられ、該回転軸の軸方向とは異なる方向（例、該回転軸の径方向）に力（例、張力や押圧力）が加えられた状態で接触することによって回転駆動軸２６の回転力を被駆動軸４５１に伝達する。例えば本実施形態の伝達部４５２は、回転駆動軸２６の周面及び被駆動軸４５１の周面に対して接触可能に設けられており、回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１に対して回転駆動軸２６の径方向及び被駆動軸４５１の径方向に張力が加えられた状態で接触することによって回転駆動軸２６の回転力を被駆動軸４５１に伝達する。
調整部４５３は、回転駆動軸２６と被駆動軸４５１とに対して相対的な変位を生じさせるトルクの許容値が可変となるように、回転駆動軸２６と被駆動軸４５１とのうち少なくとも一方に対する伝達部４５２の接触状態を調整可能である。例えば本実施形態の調整部４５３は、回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１に対する伝達部４５２の張力Ｔを伝達部４５２に接続された駆動部ＤＲ（駆動素子ＤＲ１、ＤＲ２）を用いて調整可能であり、回転駆動軸２６と被駆動軸４５１とに対して相対的な変位を生じさせるトルクの許容値として、例えば伝達部４５２と、回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１との摩擦力を可変にする。なお、調整部４５３は、上記の伝達部４５２の張力Ｔに代えて、伝達部４５２が回転駆動軸２６の周面及び被駆動軸４５１の周面に接触する接触角度θや摩擦係数μを可変にする構成であってもよい。
【００７４】
次に、本実施形態に係るトルク制限機構４５０において、回転駆動軸２６から被駆動軸４５１へ回転力を伝達し、当該被駆動軸４５１に回転力を作用させる構成を説明する。被駆動軸４５１を駆動させる際には、回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１に巻き付いた伝達部４５２に有効張力を生じさせ、当該有効張力によって回転駆動軸２６被駆動軸４５１とを連結する。回転駆動軸２６と被駆動軸４５１とが伝達部４５２によって連結されることで、回転駆動軸２６から被駆動軸４５１へと回転力が伝達可能となる。
【００７５】
ここで、オイラーの摩擦ベルト理論により、回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１に巻き付いた伝達部４５２のうち駆動素子ＤＲ１が接続された第一端部側の張力（Ｔ１）及び駆動素子ＤＲ２が接続された第二端部側の張力（Ｔ２）が下記式（１）を満たすとき、伝達部４５２と回転駆動軸２６との間、伝達部４５２と被駆動軸４５１との間で、それぞれ摩擦力が生じる。このため、伝達部４５２と、回転駆動軸２６の外周面及び被駆動軸４５１の外周面との間は、それぞれ回転方向の力が作用し合う状態（接触状態）となる。なお、ここでいう摩擦力とは、静止摩擦力及び動摩擦力が含まれる。
【００７６】
伝達部４５２は、回転駆動軸２６の外周面及び被駆動軸４５１の外周面に対して接触状態となったときに、摩擦力によって回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１と共に移動する。この移動により、回転駆動軸２６から被駆動軸４５１にトルクが伝達される。ただし、式（１）において、μは伝達部４５２と回転駆動軸２６の外周面及び被駆動軸４５１の外周面との間の見かけ上の摩擦係数であり、θは伝達部４５２の有効巻き付き角θ（接触角度）である。有効巻き付き角θについては、図５に示すように、回転駆動軸２６の外周面及び被駆動軸４５１の外周面のうち伝達部４５２に対して接触状態となりうる部分の範囲である。
【００７７】
【数１】
0005966294.tif 000002
【００７８】
このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、（Ｔ１−Ｔ２）によって表される。上記式（１）に基づいて有効張力（Ｔ１−Ｔ２）を求めると、式（２）のようになる。式（２）は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。
【００７９】
【数２】
0005966294.tif 000003
【００８０】
上記式（２）より、回転駆動軸２６から被駆動軸４５１に伝達されるトルクは、例えば駆動素子ＤＲ１の伸縮によって伝達部４５２に生じる張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。式（２）の右辺のＴ１の係数部分は、伝達部４５２と回転駆動軸２６との間における摩擦係数μ、及び伝達部４５２の有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。
【００８１】
ここで、トルク制限機構４５０においては、回転駆動軸２６と伝達部４５２との間に働く力が、回転駆動軸２６の外周面と伝達部４５２との間の最大静止摩擦力よりも小さい場合、回転駆動軸２６の外周面と伝達部４５２との間には静止摩擦力が発生し、当該静止摩擦力によって回転駆動軸２６から伝達部４５２にトルクが伝達される。
【００８２】
また、図１３は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。図１３に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θが３００°以上のときに係数部分の値が０．８以上となっている。
【００８３】
このことから、摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θを３００°以上とすることにより、駆動素子ＤＲ１による張力Ｔ１の８０％以上の力が被駆動軸４５１のトルクに寄与することがわかる。この巻き付き角（例、１８０°、２７０°、３６０°、３６０°以上）の他、図１３のグラフから、例えば伝達部４５２と、回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１との間の摩擦係数を大きくするほど、係数部分の値が大きくなることが推定される。
【００８４】
このように、本実施形態の駆動装置４２０は、トルク制限機構４５０を備えることにより、アーム部３２を駆動する駆動トルクに上限値（トルク許容値）を設定することができる。これにより、駆動装置４２０は、アーム部３２が例えばアーム部３２の周囲の物体（例、人や物）に衝突して動作できなくなった場合に、トルク制限機構４５０によってアーム部３２の駆動トルクが制限される。例えば、駆動装置４２０は、アーム部３２ｂが物体に衝突すること等によってアーム部３２ｂに生じるトルクが上記トルク許容値以上である場合に、回転駆動軸２６と被駆動軸４５１との間に相対的な変位（例、滑り）を生じさせることによって、衝突された物体及びアーム部３２ｂの衝撃や損傷などを低減することができる。したがって、本実施形態の駆動装置４２０は、アーム部３２が物体に衝突した場合に、衝突された物体及びアーム部３２の損傷を低減することができる。また、各実施形態におけるトルク制限機構４５０は、回転駆動軸２６と被駆動軸４５１との間に相対的な変位を生じさせるトルク許容値を、動作パターンＰＴごとに関連付けられた動作電流の許容範囲に基づいて設定する。例えば、トルク制限機構４２０の該トルク許容値は、動作パターンＰＴに関連付けられた動作電流の許容範囲が±２０％である場合、該許容範囲の上限の＋２０％に相当する電流値から算出されるトルクである。
【００８５】
［第５の実施形態］
次に、図１４を参照して、本発明の第５の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態から第４の実施形態において説明した構成及び動作と同一の構成及び動作は、説明を省略する。
図１４は、本発明の第５の実施形態に係る一例としてのロボット装置５３０の構成を示す構成図である。
【００８６】
本実施形態のロボット装置５３０は、アーム部３２と、手先部３５と、上述の異常判定装置３１０と、上述の駆動装置３２０（本実施形態においては、駆動装置３２０ａ、駆動装置３２０ｂ、及び駆動装置３２０ｃ）とを備えている。
駆動装置３２０ａは、ロボット装置５３０の基底部３１に備えられており、電動機２５ａを有している。また、駆動装置３２０ａは、上位装置ＨＯＳＴの駆動指令を受信した制御部３２１の駆動信号に基づいて電動機２５ａを駆動する。同様に、駆動装置３２０ｂは、電動機２５ｂを有しており、上位装置ＨＯＳＴの駆動指令を受信した制御部３２１の駆動信号に基づいて電動機２５ｂを駆動する。同様に、駆動装置３２０ｃは、電動機２５ｃを有しており、上位装置ＨＯＳＴの駆動指令を受信した制御部３２１の駆動信号に基づいて電動機２５ｃを駆動する。
【００８７】
アーム部３２は、駆動装置３２０によって駆動され、手先部３５を移動させる。本実施形態のアーム部３２には、アーム部３２ａとアーム部３２ｂとアーム部３２ｃとが含まれる。アーム部３２ａは、例えばアーム部３２ａの一端が、電動機２５ａの回転駆動軸２６ａに取り付けられ、回転駆動軸２６ａを中心にして回転動作する。アーム部３２ａは、アーム部３２ａの他端に、駆動装置３２０ｂを備えている。アーム部３２ｂは、アーム部３２ｂの一端が、電動機２５ｂの回転駆動軸２６ｂに取り付けられ、回転駆動軸２６ｂを中心にして回転動作する。アーム部３２ｂは、アーム部３２ｂの他端に、駆動装置３２０ｃを備えている。アーム部３２ｃは、アーム部３２ｃの一端が、電動機２５ｃの回転駆動軸２６ｃに取り付けられ、回転駆動軸２６ｃを中心にして回転動作する。
手先部３５は、アーム部３２の先端部分、つまりアーム部３２ｃの他端に取り付けられて、アーム部３２によって移動される。手先部３５には、例えば、ロボット装置５３０が加工や移動などの作業を行う治工具が取り付けられる。
このようにして、ロボット装置５３０は、複数の駆動装置３２０（駆動装置３２０ａ、駆動装置３２０ｂ及び駆動装置３２０ｃ）と、複数のアーム部３２とによって、手先部３５に複数の自由度を持たせている。
【００８８】
上位装置ＨＯＳＴは、制御部３２１を介して駆動装置３２０ａ、駆動装置３２０ｂ及び駆動装置３２０ｃに駆動指令を出力して、各駆動装置３２０を制御する。駆動装置３２０には、予めロボット装置５３０を駆動する複数の動作パターンＰＴと、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された各電動機２５を動作させる動作電流の許容範囲とが記憶されている。本実施形態の駆動装置３２０には、例えば電動機２５ａ、電動機２５ｂ及び電動機２５ｃを動作させる各動作電流の合計値が、動作電流の許容範囲として記憶されている。
【００８９】
異常判定装置３１０は、上述した実施形態において説明した検出部３１１と、取得部３１２と、判定部３１３とを備えている。本実施形態において、検出部３１１には、各駆動装置３２０の電動機２５に対応した、検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃとが含まれている。
検出部３１１は、ロボット装置５３０を駆動する複数の駆動装置３２０の電動機２５をそれぞれ動作させる動作電流の各電流値を、複数の動作パターンＰＴを有するロボット装置５３０の動作に応じてそれぞれ検出する。本実施形態の検出部３１１ａは、ロボット装置５３０の動作に応じて、電動機２５ａを動作させる動作電流の電流値を検出する。同様に、検出部３１１ｂは、ロボット装置５３０の動作に応じて、電動機２５ｂを動作させる動作電流の電流値を検出する。同様に、検出部３１１ｃは、ロボット装置５３０の動作に応じて、電動機２５ｃを動作させる動作電流の電流値を検出する。
【００９０】
取得部３１２は、検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃによって検出された電流値を、各検出部３１１からそれぞれ取得する。また、取得部３１２は、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された各電動機２５を動作させる動作電流の許容範囲を、駆動装置３２０から取得する。本実施形態の取得部３１２は、例えば、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された電動機２５ａ、電動機２５ｂ及び電動機２５ｃを動作させる各動作電流の合計値の許容範囲を、駆動装置３２０から取得する。
【００９１】
判定部３１３は、各検出部３１１によって検出されたそれぞれの電流値を演算した演算値と、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された演算値の許容範囲とに基づいて、ロボット装置５３０に異常な外力が加えられているか否かを判定する。そして、本実施形態の判定部３１３は、検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃによって検出されたそれぞれの電流値を合計した電流値と、取得部３１２によって取得された動作電流の合計値の許容範囲とに基づいて、ロボット装置５３０の動作が異常であるか否かを判定する。
【００９２】
このように、本実施形態のロボット装置５３０は、駆動装置３２０を備えている。したがって、ロボット装置５３０は、それぞれの駆動装置３２０について個別に異常判定を行う場合に比べて、異常判定の計算量を低減することができる。
【００９３】
なお、本実施形態のロボット装置５３０は、上述した駆動装置４２０を備えていてもよい。この場合、本実施形態のロボット装置５３０は、トルク制限機構４５０を備えることにより、アーム部３２を駆動する駆動トルクに上限値を設定することができる。これにより、ロボット装置５３０は、アーム部３２が例えばアーム部３２の周囲の人や物に衝突して動作できなくなった場合に、トルク制限機構４５０によってアーム部３２の駆動トルクが制限される。したがって、本実施形態のロボット装置５３０は、アーム部３２が人や物に衝突した場合に、衝突された人や物及びアーム部３２の損傷を低減することができる。
【００９４】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
【００９５】
なお、上記の各実施形態における異常判定装置１０（異常判定装置２１０、異常判定装置３１０）、駆動装置２０（駆動装置２２０、駆動装置３２０、駆動装置４２０）、及び上位装置ＨＯＳＴ（以下、これらの装置を総称して制御装置ＣＯＮＴと記載する）又はこの制御装置ＣＯＮＴが備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
【００９６】
なお、この制御装置ＣＯＮＴ、又はこの制御装置ＣＯＮＴが備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この制御装置ＣＯＮＴ、又はこの制御装置ＣＯＮＴが備える各部はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、制御装置ＣＯＮＴ、又はこの制御装置ＣＯＮＴが備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００９７】
また、制御装置ＣＯＮＴ、又はこの制御装置ＣＯＮＴが備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、制御装置ＣＯＮＴ、又はこの制御装置ＣＯＮＴが備える各部による処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００９８】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１０，２１０，３１０，３１０−２…異常判定装置、１１，２１１，３１１（３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ）…検出部、１３，２１３，３１３，３１３−２…判定部、２０，２２０，３２０，３２０−２，４２０…駆動装置、２１，２２１，３２１，４２１…制御部、３０，２３０，５３０…ロボット装置、３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）…アーム部（被駆動部）、２１５…記憶部、２１６…書き込み部、２１７…生成部、４５０…トルク制限機構、４５１…被駆動軸、４５２…伝達部、４５３…調整部、ＣＬ…通信線、ＰＴ…動作パターン
【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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