(57)【要約】【課題】ロボットの複数の関節において、伝達部の出力の動作位置を検知するセンサーを、効果的に配置する。【解決手段】重力方向とは異なる方向に動かされるように構成される第１可動部と；第１可動部を動かすための駆動力を出力する第１駆動部と；第１駆動部の出力を第１可動部に伝達する第１伝達部と；第１伝達部の出力側の動作位置を検出する第１出力位置検出部と、を備えるスカラロボット。第１駆動部は、第１出力位置検出部の出力に基づいて制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重力方向とは異なる方向に動かされるように構成される第１可動部と、
前記第１可動部を動かすための駆動力を出力する第１駆動部と、
前記第１駆動部の出力を前記第１可動部に伝達する第１伝達部と、
前記第１伝達部の出力側の動作位置を検出する第１出力位置検出部と、を備え、
前記第１駆動部は、前記第１出力位置検出部の出力に基づいて制御される、スカラロボット。
【請求項２】
請求項１記載のスカラロボットであって、
前記第１可動部は、前記第１駆動部および前記第１伝達部によって、回転の周方向が規定する面が重力方向を含まない向きに回転される、スカラロボット。
【請求項３】
請求項１または２記載のスカラロボットであって、
前記スカラロボットの動作によって動かされない基台を備え、
前記第１可動部は、一つの関節を介して前記基台に接続されている、スカラロボット。
【請求項４】
請求項３記載のスカラロボットであって、
前記第１可動部は、一つの回転関節を介して前記基台に接続されており、
前記第１出力位置検出部は、
前記第１駆動部の駆動力によって前記第１可動部とともに回転される目盛りと、
前記基台に設けられており、前記目盛りを読み取る検出器と、を備え、
前記検出器は、前記第１可動部が、前記第１可動部の回転軸の方向から見て、前記基台の長手方向と前記第１可動部が前記回転軸から伸びる方向とが一致し、かつ、前記基台と前記第１可動部とが重なる領域が少ない方の姿勢をとった場合における、前記回転軸に対して、前記第１可動部が伸びる前記方向と逆の側に設けられている、スカラロボット。
【請求項５】
請求項３記載のスカラロボットであって、
前記第１可動部は、一つの回転関節を介して前記基台に接続されており、
前記第１可動部の回転軸は、前記第１可動部の前記回転軸の方向から見たとき、前記基台の長手方向の一端からの距離が前記長手方向の他端からの距離よりも小さい位置にあり、
前記第１出力位置検出部は、
前記第１駆動部の駆動力によって前記第１可動部とともに回転される目盛りと、
前記基台に設けられており、前記目盛りを読み取る検出器と、を備え、
前記検出器は、前記第１可動部の前記回転軸の方向から見て、前記第１可動部の前記回転軸に対して、前記他端の側に設けられている、スカラロボット。
【請求項６】
請求項１または２記載のスカラロボットであって、
前記スカラロボットの動作によって動かされない基台を備え、
前記第１可動部は、前記スカラロボットが備える複数の回転関節のうち、最も前記基台に近い回転関節を介して前記基台に接続されている、スカラロボット。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のスカラロボットであって、
前記第１可動部は、水平方向に動かされる、スカラロボット。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のスカラロボットであって、
重力方向に動かされるように構成される第２可動部と、
前記第２可動部を動かすための駆動力を出力する第２駆動部と、
前記第２駆動部の出力を前記第２可動部に伝達する第２伝達部と、を備え、
前記第２伝達部の出力側の動作位置を検出する出力位置検出部を備えない、スカラロボット。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のスカラロボットであって、
重力方向とは異なる方向に動かされるように構成される第３可動部と、
前記第１可動部の位置に応じて動かされ、前記第３可動部を動かすための駆動力を出力する第３駆動部と、
前記第３駆動部の出力を前記第３可動部に伝達する第３伝達部と、
前記第３伝達部の出力側の動作位置を検出する第３出力位置検出部と、を備え、
前記第３駆動部は、前記第３出力位置検出部の出力に基づいて制御される、スカラロボット。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のスカラロボットであって、
前記第１伝達部は、前記第１駆動部の出力を変速して前記第１可動部に伝達する、スカラロボット。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のスカラロボットであって、
前記第１伝達部の入力側の動作位置を検出する入力位置検出部を備え、
前記第１駆動部は、前記入力位置検出部の出力に基づいて制御される、スカラロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットにおいて動作の精度を高める技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モーターの回転出力を変速機を介して変速させることにより得られる回転出力が利用されている。その変速後の回転出力を、あらかじめ設定された回転速度で正確に回転する高精度な回転出力とすることが、求められてきた。そのような高精度な回転出力を得るための技術として、特許文献１の技術がある。特許文献１の装置は、画像形成装置の像担時体を、設定された回転速度で駆動するための装置である。
【０００３】
特許文献１の装置は、モーターと、モーターの出力回転速度を検出する第１センサーと、モーターの出力軸回転を減速するギヤ減速機と、ギヤ減速機の出力軸の回転速度を検出する第２センサーと、モーター回転速度を制御するコントローラーと、を備えている。コントローラーは、第１および第２センサーからの検出信号を受けて、減速機出力軸の回転速度が設定速度になるようにモーター回転速度を制御する。特許文献１の技術は、ギヤ減速機の出力軸の回転速度を検出する第２センサーを設けて、その出力を制御に利用することにより、減速機に起因する回転出力の誤差、すなわち、ロストモーション（静止摩擦力や、軸の弾性的なねじれに起因する、動作の向きに関して非対称の位置の誤差）やバックラッシ（駆動力を伝達する構成要素同士の隙間に起因する位置の誤差）を低減して、出力軸の回転速度を安定させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２１１９５８号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の関節および複数のアームを備えるロボットにおいては、それぞれの関節について、関節を駆動するためのモーターと、そのモーターの回転出力を減速してアームに伝えるための減速機と、が設けられている。このため、減速機を備えるすべての関節について、モーターの出力（減速機の入力）の回転速度を検出するセンサーと、減速機の出力の回転速度を検出するセンサーと、を設けることとすると、装置の構成が複雑となり、かつ、製造コストも増大する。また、各関節に、減速機の入力側と出力側の１対の角度センサーを配するために、ロボットの寸法が大きくなり、また、ロボットの形状に制約が生じることがある。しかし、複数の関節および複数のアームを備えるロボットにおいて、どの関節に減速機の出力の回転速度を検出するセンサーを設けるべきであるかについては、十分な検討がされていなかった。このような問題は、回転速度に限らず、位置、速度および加速度を正確に制御することが求められる装置において、共通して存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、スカラロボットが提供される。このスカラロボットは：重力方向とは異なる方向に動かされるように構成される第１可動部と；前記第１可動部を動かすための駆動力を出力する第１駆動部と；前記第１駆動部の出力を前記第１可動部に伝達する第１伝達部と；前記第１伝達部の出力側の動作位置を検出する第１出力位置検出部と、を備える。前記第１駆動部は、前記第１出力位置検出部の出力に基づいて制御される。
このような態様とすれば、スカラロボットにおいて、重力方向とは異なる方向に動かされるために、常に一定方向の力を受けるとは限らず、その結果、位置の誤差が生じやすい第１可動部の動作について、第１出力位置検出部の出力を利用して、効果的に誤差を低減することができる。
【０００８】
（２）上記形態のスカラロボットであって、前記第１可動部が、前記第１駆動部および前記第１伝達部によって、回転の周方向が規定する面が重力方向を含まない向きに回転される、態様とすることもできる。このような態様とすれば、回転の周方向が規定する面が重力方向を含まない向きに回転される第１可動部の動作について、第１出力位置検出部の出力を利用して、効果的に誤差を低減することができる。
【０００９】
（３）上記形態のスカラロボットであって、さらに、前記スカラロボットの動作によって動かされない基台を備え、前記第１可動部が、一つの関節を介して前記基台に接続されている、態様とすることもできる。このような態様においては、第１可動部は、基台に接続された一つの関節を介して、重力方向とは異なる方向に動かされる。このため、第１可動部の動作の位置、速度、または加速度の誤差は、第１可動部の先に設けられている構成の位置、速度、または加速度に大きく影響を与える。上記態様においては、そのような第１可動部を駆動する第１駆動部が第１出力位置検出部の出力に基づいて制御されるため、スカラロボットの先端の位置を正確に制御することができる。
【００１０】
（４）上記形態のスカラロボットであって、前記第１可動部が、一つの回転関節を介して前記基台に接続されており、前記第１出力位置検出部が：前記第１駆動部の駆動力によって前記第１可動部とともに回転される目盛りと；前記基台に設けられており、前記目盛りを読み取る検出器と、を備える態様とすることもできる。そして、前記検出器は、前記第１可動部が、前記第１可動部の回転軸の方向から見て、前記基台の長手方向と前記第１可動部が前記回転軸から伸びる方向とが一致し、かつ、前記基台と前記第１可動部とが重なる領域が少ない方の姿勢をとった場合における、前記回転軸に対して、前記第１可動部が伸びる前記方向と逆の側に設けられている、態様とすることもできる。
第１駆動部で発生した熱は、第１可動部と基台とに伝達される。その結果、第１可動部と基台とは、それぞれ熱によって変形する。上記の態様においては、第１可動部の回転軸に対して、より熱が逃げやすい長手方向の側に検出器が設けられている。このため、短手方向の側に検出器が設けられている態様に比べて、検出器の位置が熱によってずれる可能性が低い。よって、第１駆動部が発熱した場合にも、正確に第１伝達部の出力側の動作位置を検出することができる。
【００１１】
（５）上記形態のスカラロボットであって、前記第１可動部は、一つの回転関節を介して前記基台に接続されており、前記第１可動部の回転軸は、前記第１可動部の前記回転軸の方向から見たとき、前記基台の長手方向の一端からの距離が前記長手方向の他端からの距離よりも小さい位置にある、態様とすることができる。そして、前記第１出力位置検出部が：前記第１駆動部の駆動力によって前記第１可動部とともに回転される目盛りと；前記基台に設けられており、前記目盛りを読み取る検出器と、を備え、前記検出器が、前記第１可動部の前記回転軸の方向から見て、前記第１可動部の前記回転軸に対して、前記他端の側に設けられている、態様とすることができる。
第１駆動部で発生した熱は、第１可動部と基台とに伝達される。その結果、第１可動部と基台とは、それぞれ熱によって変形する。上記の態様においては、第１可動部の回転軸に対して、一端側よりも基台のより多くの部分がある他端側に検出器が設けられている。このため、一端側に検出器が設けられている態様に比べて、検出器の位置が熱によってずれる可能性が低い。よって、第１駆動部が発熱した場合にも、正確に第１伝達部の出力側の動作位置を検出することができる。
【００１２】
（６）上記形態のスカラロボットであって、さらに、前記スカラロボットの動作によって動かされない基台を備え、前記第１可動部が、前記スカラロボットが備える複数の回転関節のうち、最も前記基台に近い回転関節を介して前記基台に接続されている、態様とすることができる。このような態様においては、第１可動部は、複数の回転関節のうち最も基台に近い回転関節を介して、重力方向とは異なる方向を回転軸として回転される。このため、第１可動部の動作の位置、速度、または加速度の誤差は、第１可動部の先に設けられている構成の位置、速度、または加速度に大きく影響を与える。上記態様においては、そのような第１可動部を駆動する第１駆動部が第１出力位置検出部の出力に基づいて制御されるため、スカラロボットの先端の位置を正確に制御することができる。
【００１３】
（７）上記形態のスカラロボットであって、前記第１可動部は、水平方向に動かされる、態様とすることができる。このような態様とすれば、スカラロボットにおいて、重力の影響を受けにくく、その結果、誤差が生じやすい第１可動部の動作について、第１出力位置検出部の出力を利用して、効果的に誤差を低減することができる。
【００１４】
（８）上記形態のスカラロボットであって、さらに：重力方向に動かされるように構成される第２可動部と；前記第２可動部を動かすための駆動力を出力する第２駆動部と；前記第２駆動部の出力を前記第２可動部に伝達する第２伝達部と、を備える態様とすることもできる。そして、前記第２伝達部の出力側の動作位置を検出する出力位置検出部を備えない、態様とすることもできる。このような態様においては、重力方向に動かされるために、常に一定方向の力を受け、その結果、誤差が生じにくい第２可動部については、出力位置検出部を備えない。その結果、第２可動部についても出力位置検出部を設ける態様に比べて、スカラロボットの構成を単純にすることができる。
【００１５】
（９）上記形態のスカラロボットであって、さらに：重力方向とは異なる方向に動かされるように構成される第３可動部と；前記第１可動部の位置に応じて動かされ、前記第３可動部を動かすための駆動力を出力する第３駆動部と；前記第３駆動部の出力を前記第３可動部に伝達する第３伝達部と；前記第３伝達部の出力側の動作位置を検出する第３出力位置検出部と、を備える態様とすることができる。そして、前記第３駆動部が、前記第３出力位置検出部の出力に基づいて制御される、態様とすることができる。
このような態様とすれば、スカラロボットにおいて、重力方向とは異なる方向に動かされるために、常に一定方向の力（重力）を受けるとは限らず、その結果、位置の誤差が生じやすい第１可動部および第３可動部の動作について、第１出力位置検出部および第３出力位置検出部の出力を利用して、効果的に誤差を低減することができる。その結果、スカラロボット全体の動作における誤差を、効果的に低減することができる。
【００１６】
（１０）上記形態のスカラロボットであって、前記第１伝達部は、前記第１駆動部の出力を変速して前記第１可動部に伝達する、態様とすることができる。
【００１７】
（１１）上記形態のスカラロボットであって、さらに、前記第１伝達部の入力側の動作位置を検出する入力位置検出部を備える態様とすることができる。そして、前記第１駆動部は、さらに、前記入力位置検出部の出力に基づいて制御される、態様とすることができる。このような態様とすれば、第１可動部の動作について、第１伝達部の入力側の動作位置と、第１伝達部の出力側の動作位置と、に基づいて、効果的に誤差を低減することができる。
【００１８】
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態のロボットシステム１を模式的に示す説明図である。
【図２】ロボット１００の関節Ｊ１２，Ｊ１３に設けられる構成要素を示すブロック図である。
【図３】関節Ｊ１２における出力側角度センサー５２２周辺の具体的な構成を示す説明図である。
【図４】関節Ｊ１３における出力側角度センサー５２３周辺の具体的な構成を示す説明図である。
【図５】関節Ｊ１２において駆動力を伝達する二つの構成要素の関係を模式的に示す図である。
【図６】関節Ｊ１４において駆動力を伝達する二つの構成要素の関係を模式的に示す図である。
【図７】第２実施形態のロボットシステム１ｐを模式的に示す説明図である。
【図８】ロボット１００ｐの関節Ｊ１２における出力側角度センサー５２２周辺の具体的な構成を示す説明図である。
【図９】アーム要素１１０ｂが基台１８０ｐに対して図７と同じ姿勢をとった状態で、サーボモーター４１２が発熱した場合の各部の変形の状態を示した図である。
【図１０】アーム要素１１０ｂが回転軸Ａｘから伸びる方向ＤＬ２と、基台１８０ｐの長手方向ＤＬ１とが、９０度の角度をなす姿勢を、アーム要素１１０ｂとった状態で、サーボモーター４１２が発熱した場合の、各部の変形の状態を示した図である。
【図１１】アーム要素１１０ｂが回転軸Ａｘから伸びる方向ＤＬ２と、基台１８０ｐの長手方向ＤＬ１とが、１２０度の角度をなす姿勢を、アーム要素１１０ｂとった状態で、サーボモーター４１２が発熱した場合の、各部の変形の状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態のロボットシステム１を模式的に示す説明図である。本実施形態のロボットシステム１は、ロボット１００と、エンドエフェクター２００と、制御装置３００と、を備える。
【００２１】
ロボット１００は、スカラロボットである。本明細書において、「スカラロボット」とは、互いに平行な方向を回転軸として回転動作する複数の可動部を備え、それら複数の可動部の回転軸と垂直な方向を回転軸とする可動部を備えないロボットである。本実施形態において、「可動部」は「アーム要素」と呼ばれる。アーム要素については、後に説明する。
【００２２】
ロボット１００は、５個の関節Ｊ１１〜Ｊ１５を備えたアーム１１０を有する５軸ロボットである。アーム１１０は、制御装置３００の制御にしたがったロボット１００の動作によって動かされない基台１８０に、関節Ｊ１１を介して、接続されている。なお、ここでいう「ロボットの動作によって動かされない」とは、制御装置の制御にしたがって動かされないことを意味する。したがって、ロボットの動作によって、基台が振動する場合にも、その基台は、「ロボットの動作によって動かされない基台」の要件を満たす。
【００２３】
アーム１１０において、関節Ｊ１１，Ｊ１４は、直動関節である。関節Ｊ１２，Ｊ１３，Ｊ１５は、回転関節である。アーム１１０を構成する複数の関節のうち互いに隣接する関節と関節の間の構成要素を、本明細書において「アーム要素」と呼ぶ。図１において、関節Ｊ１１と関節Ｊ１２の間のアーム要素１１０ａ、関節Ｊ１２と関節Ｊ１３の間のアーム要素１１０ｂ、関節Ｊ１３と関節Ｊ１４の間のアーム要素１１０ｃ、およびアーム１１０の先端を構成し関節Ｊ１４，Ｊ１５によって動かされるアーム要素１１０ｄを、符号を付して示す。アーム要素１１０ａは、関節Ｊ１１を介して、基台１８０に接続されている。
【００２４】
ロボット１００は、５個の関節Ｊ１１〜Ｊ１５をそれぞれサーボモーターで回転または直進させることにより、アーム１１０の先端部に取りつけられたエンドエフェクター２００を、３次元空間中の指定された位置に指定された姿勢で配することができる。なお、３次元空間におけるエンドエフェクター２００の位置を代表する地点を、ＴＣＰ（Tool Center Point）とも呼ぶ。
【００２５】
ロボット１００は、関節Ｊ１２と関節Ｊ１３（図１参照）に、それぞれサーボモーター４１０と、減速機５１０と、モーター角度センサー４２０と、出力側角度センサー５２０と、を備える。関節Ｊ１２と関節Ｊ１３の各構成および機能については、後に詳細に説明する。関節Ｊ１２を介して回転されるアーム要素１１０ｂと、関節Ｊ１３を介して回転されるアーム要素１１０ｃとは、それぞれ水平方向に回転される。すなわち、アーム要素１１０ｂ，１１０ｃは、回転の周方向Ｄｊ２，Ｄｊ３が規定する面が重力方向Ａｇを含まない向きに回転される。本明細書においては、重力方向とは異なる方向に直線的に動かされる態様に加えて、そのような回転運動についても、「重力方向とは異なる方向に動かされる」と表記する。また、本明細書においては、厳密な水平方向に対して５°以内のずれを含む方向も、「水平方向」と記載する。
【００２６】
ロボット１００は、関節Ｊ１４と関節Ｊ１５（図１参照）に、それぞれサーボモーター４１０と、減速機５１０と、ベルト６１０と、筒部６２０を備える。関節Ｊ１４が備えるサーボモーター４１０、減速機５１０、ベルト６１０、および筒部６２０を、それぞれサーボモーター４１０ｄ１、減速機５１０ｄ１、ベルト６１０ｄ１、および筒部６２０ｄ１と表記する。関節Ｊ１５が備えるサーボモーター４１０、減速機５１０、ベルト６１０、および筒部６２０を、それぞれサーボモーター４１０ｄ２、減速機５１０ｄ２、ベルト６１０ｄ２、および筒部６２０ｄ２と表記する。
【００２７】
減速機５１０ｄ１は、サーボモーター４１０ｄ１からの回転入力を、回転入力より回転速度が低い回転出力に変換して、出力軸５１０ｏｄ１から出力する。減速機５１０ｄ２は、サーボモーター４１０ｄ２からの回転入力を、回転入力より回転速度が低い回転出力に変換して、出力軸５１０ｏｄ２から出力する。
【００２８】
アーム要素１１０ｄの一部の外表面には、雄ネジが形成されている。筒部６２０ｄ１の内面には、雌ねじが設けられている。筒部６２０ｄ１は、アーム要素１１０ｄの雄ネジ部分とはめあわされている。アーム要素１１０ｄの当該部分は、ボールネジとして機能する。筒部６２０ｄ１は、ボールネジナットである。筒部６２０ｄ１は、ベルト６１０ｄ１を介して減速機５１０ｄ１の出力軸５１０ｏｄ１と接続されており、サーボモーター４１０ｄ１によって回転される。筒部６２０ｄ２が固定されている状態において、筒部６２０ｄ１が回転されると、ボールネジとしてのアーム要素１１０ｄは、回転せずに、筒部６２０ｄ１に対して矢印Ｊ１４で示す方向に沿って、移動する。関節Ｊ１４によるアーム要素１１０ｄの動きは、重力方向Ａｇに沿った動きである。
【００２９】
筒部６２０ｄ２は、スプライン外筒である。筒部６２０ｄ２は、Ｊ１５で示す向きを回転の中心軸とするアーム要素１１０ｄの向きを規定する。筒部６２０ｄ２と、アーム要素１１０ｄとは、矢印Ｊ１４で示す方向に沿って相対移動できるように、はめ合わされている。筒部６２０ｄ２は、ベルト６１０ｄ２を介して減速機５１０ｄ２の出力軸５１０ｏｄ２と接続されており、サーボモーター４１０ｄ２によって回転される。筒部６２０ｄ１が固定されている状態において、筒部６２０ｄ２が回転されると、アーム要素１１０ｄは、矢印Ｊ１４で示す方向に移動せずに、Ｊ１５で示す方向を中心軸として回転する（矢印Ｄｊ５参照）。本明細書においては、重力方向に直線的に動かされる態様に加えて、そのような回転運動についても、「重力方向に動かされる」と表記する。
【００３０】
基台１８０に接続されている直動関節Ｊ１１は、直動関節Ｊ１４と同様の機構を備える。直動関節Ｊ１１においては、アーム要素１１０ａを矢印Ｊ１１で示す方向に移動させるボールネジは、回転することなく、向きが一定となるように構成されている。
【００３１】
エンドエフェクター２００は、アーム１１０の先端に取りつけられている。エンドエフェクター２００は、制御装置３００に制御されて、ワークピースをつかむことができ、また、つかんでいるワークピースを離すことができる。その結果、たとえば、ロボット１００とエンドエフェクター２００とは、制御装置３００に制御されて、作業対象物であるワークピースをつかんで移動させることができる。なお、図１においては、技術の理解を容易にするため、エンドエフェクター２００を単純な四角形で示している。
【００３２】
制御装置３００は、ロボット１００を制御する制御装置である。制御装置３００は、ロボット１００に接続されている。制御装置３００は、ＲＡＭ３０１，ＲＯＭ３０２，ＣＰＵ３０３を備えるコンピューターを含む。ＣＰＵ３０３は、ＲＯＭ３０２に記憶されたコンピュータープログラムをＲＡＭ３０１にロードして実行することによって、様々な機能を実現する。
【００３３】
図２は、ロボット１００の関節Ｊ１２，Ｊ１３（図１参照）に設けられる構成要素を示すブロック図である。図２においては、技術の理解を容易にするために、各構成要素を長方形で示している。図２においては、具体的にはアーム要素１１０ｂまたはアーム要素１１０ｃであるアーム要素を、アーム要素１１０ｘと表記する。また、アーム要素１１０ｘが回転される関節を関節Ｊ１ｉ（ｉ＝２，３）と表記する。以下では、アーム要素１１０ｘと、アーム要素１１０ｘを回転させる一つの関節Ｊ１ｉに設けられたサーボモーター４１０、モーター角度センサー４２０、減速機５１０、および出力側角度センサー５２０のセットを例に、本開示の技術内容を説明する。
【００３４】
サーボモーター４１０は、制御装置３００から電流を供給されて、アーム要素を動かすための駆動力を発生させる。より具体的には、サーボモーター４１０は、制御装置３００から電流を供給されて、その出力軸４１０ｏを回転させる。
【００３５】
モーター角度センサー４２０は、サーボモーター４１０の出力軸４１０ｏの角度位置Ｐｍを検出する。モーター角度センサー４２０は、ロータリエンコーダーである。モーター角度センサー４２０が検出した出力軸４１０ｏの角度位置Ｐｍは、制御装置３００に送信される。制御装置３００は、出力軸４１０ｏの角度位置Ｐｍに基づいて、サーボモーター４１０を制御する。
【００３６】
減速機５１０は、サーボモーター４１０の出力をアーム要素１１０ｘに伝達する。アーム要素１１０ｘは、他のサーボモーターによって駆動される他のアーム要素を介さずに、減速機５１０に接続されている。減速機５１０は、入力軸５１０ｉと出力軸５１０ｏを備える。減速機５１０は、入力軸５１０ｉに対する回転入力を、回転入力より回転速度が低い回転出力に変換して、出力軸５１０ｏから出力する。減速機５１０は、具体的には、波動歯車減速機である。
【００３７】
減速機５１０の入力軸５１０ｉは、サーボモーター４１０の出力軸４１０ｏに接続されている。入力軸５１０ｉの角度位置は、サーボモーター４１０の出力軸４１０ｏの角度位置Ｐｍと等しい。このため、サーボモーター４１０の出力軸４１０ｏの角度位置Ｐｍを検出することができるモーター角度センサー４２０は、減速機５１０の入力軸５１０ｉの角度位置を検出していることとなる。
【００３８】
サーボモーター４１０の出力軸４１０ｏからの継続的な一定の入力に対して、減速機５１０は、周期的な伝達誤差を発生させる。すなわち、サーボモーター４１０の出力軸４１０ｏからの継続的な一定速度の回転入力に対して、減速機５１０の出力軸５１０ｏの回転速度および角度位置は、周期的なずれを含む。
【００３９】
アーム要素１１０ｘは、関節Ｊ１ｉの減速機５１０の出力軸５１０ｏに固定されている。その結果、アーム要素１１０ｘは、サーボモーター４１０の出力軸４１０ｏの回転によって、減速機５１０を介して、関節Ｊ１ｉにおいて回転される。
【００４０】
出力側角度センサー５２０の一部の構成要素は、アーム要素１１０ｘ内にある。出力側角度センサー５２０の他の一部の構成要素は、関節Ｊ１ｉを介してアーム要素１１０ｘと接続されている構成要素（具体的には、隣接する他のアーム要素または基台）内にある。図２では、技術の理解を容易にするために、出力側角度センサー５２０を一つの機能ブロックで示す。出力側角度センサー５２０は、減速機５１０の出力軸５１０ｏの角度位置Ｐｒｏを検出する。すなわち、モーター角度センサー４２０が、減速機５１０の入力側の動作位置Ｐｍを検出しているのに対して、出力側角度センサー５２０は、減速機５１０の出力側の動作位置Ｐｒｏを検出している。出力側角度センサー５２０が検出した出力軸５１０ｏの角度位置Ｐｒｏは、制御装置３００に送信される。
【００４１】
制御装置３００は、減速機５１０の出力軸５１０ｏの角度位置Ｐｒｏと、減速機５１０の入力軸５１０ｉの角度位置Ｐｍと、に基づいて、アームの先端に位置するエンドエフェクター２００（より具体的には、ＴＣＰ）が、目的の位置にくるように、各関節のサーボモーター４１０を制御する。このような構成とすることにより、出力軸５１０ｏの角度位置Ｐｒｏと、入力軸５１０ｉの角度位置Ｐｍと、の一方のみに基づいて、サーボモーター４１０を制御する態様に比べて、より正確に出力軸４１０ｏの角度位置Ｐｍ、速度、および加速度を制御することができる。ロボット１００のサーボモーターを制御する制御装置３００のＣＰＵ３０３の機能部を、「制御部３０９」として図２に示す。
【００４２】
なお、本明細書においては、駆動力を伝達する伝達部（本実施形態において減速機５１０）において、入力される駆動力を受ける部材（本実施形態において入力軸５１０ｉ）の動作位置を、「入力側の動作位置」と記載する。駆動力を伝達する伝達部において、出力される駆動力を他の構成に伝達する部材（本実施形態において出力軸５１０ｏ）の動作位置を、「出力側の動作位置」と記載する。
【００４３】
図３は、関節Ｊ１２（図１参照）における出力側角度センサー５２２周辺の具体的な構成を示す説明図である。関節Ｊ１２は、サーボモーター４１２、モーター角度センサー、減速機５１２、および出力側角度センサー５２２を備える。各構成要素に付された符号は、図２に示した対応する構成要素に付された符号の末尾を０から２に置き換えたものである。図３においては、各構成要素の区別を容易にするために、各構成要素にハッチを付して示す。図３においてハッチが付された部分は、必ずしも部材の断面が表れている部分であるとは限らない。なお、サーボモーター４１２の出力軸の角度位置を検出するモーター角度センサーは、図３に示す範囲の外側に位置するため、図３には表れていない。
【００４４】
出力側角度センサー５２２は、カメラを利用した撮像式のロータリーエンコーダーである。出力側角度センサー５２２は、ディスク５２２ｓと、カメラ５２２ｒとを備える。出力側角度センサー５２２においては、カメラ５２２ｒは、アーム要素１１０ａに固定されている。ディスク５２２ｓは、サーボモーター４１２の駆動力によって、減速機５１２の出力軸５１２ｏおよびアーム要素１１０ｂとともに、回転されるように構成される。ディスク５２２ｓの側面のそれぞれの角度位置には、互いに異なる符号が記録されている。出力側角度センサー５２２においては、それらの符号がカメラ５２２ｒによって読み取られ、画像処理によって認識されることにより、対象物の絶対的な角度位置が検出される。すなわち、それらの符号が、目盛りとして機能する。
【００４５】
減速機５１２の出力軸５１２ｏの角度位置Ｐｒｏを検出するロータリーエンコーダーを設けることにより、減速機５１２の出力によって駆動されるより下流の構成（たとえば、アーム要素１１０ｂのうち関節Ｊ１２よりも先端側の位置）の動作位置を測定する態様に比べて、減速機５１２の出力位置を正確に検出することができる。
【００４６】
図４は、関節Ｊ１３（図１参照）における出力側角度センサー５２３周辺の具体的な構成を示す説明図である。関節Ｊ１３は、サーボモーター４１３、モーター角度センサー、減速機５１３、および出力側角度センサー５２３を備える。各構成要素に付された符号は、図２に示した対応する構成要素に付された符号の末尾を０から３に置き換えたものである。サーボモーター４１３、モーター角度センサー４２３、減速機５１３、および出力側角度センサー５２３は、アーム要素１１０ｂとアーム要素１１０ｃとを接続する関節Ｊ１３に設けられていることから、アーム要素１１０ｂの位置に応じて動かされる。なお、図４においても、各構成要素の区別を容易にするために、各構成要素にハッチを付して示す。図４においてハッチが付された部分は、必ずしも部材の断面が表れている部分であるとは限らない。なお、サーボモーター４１３の出力軸の角度位置を検出するモーター角度センサーは、図４に示す範囲の外側に位置するため、図４には表れていない。
【００４７】
出力側角度センサー５２３は、カメラを利用した撮像式のロータリーエンコーダーである。出力側角度センサー５２３は、ディスク５２３ｓと、カメラ５２３ｒとを備える。出力側角度センサー５２３においては、カメラ５２３ｒは、サーボモーター４１３の駆動力によって、サーボモーター４１３およびアーム要素１１０ｃとともに、回転されるように構成される。ディスク５２３ｓは、減速機５１３の出力側の構成要素に固定されている。ディスク５２３ｓの上面のそれぞれの角度位置には、互いに異なる符号が記録されている。出力側角度センサー５２３においては、それらの符号が、アーム要素１１０ｃの回転に応じて回転されるカメラ５２３ｒによって読み取られ、画像処理によって認識されることにより、対象物の絶対的な角度位置が検出される。すなわち、それらの符号が、目盛りとして機能する。
【００４８】
減速機５１３の出力の角度位置Ｐｒｏを検出するロータリーエンコーダーを設けることにより、減速機５１３の出力によって駆動されるより下流の構成（たとえば、アーム要素１１０ｃのうち関節Ｊ１３よりも先端側の位置）の動作位置を測定する態様に比べて、減速機５１３の出力位置を正確に検出することができる。
【００４９】
以上で説明した関節Ｊ１２，Ｊ１３には、出力側角度センサー５２２，５２３が設けられているのに対して、関節Ｊ１１，Ｊ１４ならびに回転関節Ｊ１５（図１参照）には、出力側角度センサーは設けられていない。
【００５０】
図５は、関節Ｊ１２（図１参照）において駆動力を伝達する二つの構成要素の関係を模式的に示す図である。図５においては、駆動力を伝える側（以下、「入力側」と表記する）の構成要素Ｅｉと、駆動力を伝えられる側（以下、「出力側」と表記する）の構成要素Ｅｏとを示す。関節Ｊ１２を介して、アーム要素１１０ｂは、重力方向Ａｇを回転軸として水平面と平行な回転方向に沿って回転される。すなわち、関節Ｊ１２において、サーボモーター４１０の出力軸４１０ｏ、減速機５１０の入力軸５１０ｉおよび出力軸５１０ｏは、いずれも重力方向Ａｇと平行な方向を回転軸として回転する。各構成要素間において、入力側の構成要素Ｅｉの一部Ｅｉｔと、出力側の構成要素Ｅｏの一部Ｅｏｔとの間には、回転方向（Ａｍｏ，Ａｍｉ）の両側に隙間ＢＬが存在し得る。なお、隙間ＢＬは、技術の理解を容易にするために、ロストモーション（静止摩擦力や、軸の弾性的なねじれに起因する、動作の向きに関して非対称の位置の誤差）やバックラッシ（駆動力を伝達する構成要素同士の隙間に起因する位置の誤差）などの誤差を、模式的に表したものである。
【００５１】
関節Ｊ１２において、入力側の構成要素Ｅｉは、双方向に動作しうる（矢印Ａｍｉ参照）。出力側の構成要素Ｅｏも、入力側の構成要素Ｅｉから駆動力を伝達されて、構成要素Ｅｉと同じ方向に動作する（矢印Ａｍｏ参照）。しかし、入力側の構成要素Ｅｉと、出力側の構成要素Ｅｏとの間の隙間ＢＬのため、入力側の構成要素Ｅｉがある方向に動作していた後、逆の方向に動作する際には、出力側の構成要素Ｅｏは、隙間ＢＬ分だけの動作遅れが生じる。すなわち、関節Ｊ１２においては、出力側の構成要素Ｅｏは、厳密には入力側の構成要素Ｅｉの動きに追随しない。関節Ｊ１３，Ｊ１５（図１参照）においても同様である。このような関節においては、入力側の構成要素の動作位置、動作速度、および動作加速度に対して、出力側の構成要素の動作位置、動作速度、および動作加速度は、誤差を含むこととなる。
【００５２】
図６は、関節Ｊ１４（図１参照）において駆動力を伝達する二つの構成要素の関係を模式的に示す図である。図６においては、駆動力を伝える側（入力側）の構成要素Ｅｉと、駆動力を伝えられる側（出力側）の構成要素Ｅｏとを示す。関節Ｊ１ｄを介して、アーム要素１１０ｄは、重力方向Ａｇに沿って動かされる。重力方向Ａｇの駆動力を伝達する各構成要素間においても、入力側の構成要素Ｅｉ（具体的には、筒部６２０ｄ１）の一部Ｅｉｔと、出力側の構成要素Ｅｏ（具体的には、アーム要素１１０ｄの雄ネジ部）の一部Ｅｉｔとの間にも、水平方向に隙間ＢＬは設けられている。
【００５３】
関節Ｊ１４においても、入力側の構成要素Ｅｉは、双方向に動作しうる（矢印Ａｍｉ参照）。出力側の構成要素Ｅｏは、入力側の構成要素Ｅｉから駆動力を伝達されて、構成要素Ｅｉと同じ方向に動作する（矢印Ａｍｏ参照）。しかし、構成要素Ｅｉ，Ｅｏには、常に重力がかかっているため、関節Ｊ１４においては、構成要素Ｅｉの一部Ｅｉｔの上に構成要素Ｅｏの一部Ｅｏｔが接しており、構成要素Ｅｏ上に隙間ＢＬが存在することとなる。その結果、入力側の構成要素Ｅｉと、出力側の構成要素Ｅｏとの相対位置関係は、入力側の構成要素Ｅｉの動きの向きによらず一定である。このため、関節Ｊ１４においては、出力側の構成要素Ｅｏは、ほぼ正確に入力側の構成要素Ｅｉの動きに追随する。関節Ｊ１１においても同様である。このような関節においては、入力側の動作位置、動作速度、および動作加速度に対して、出力側の動作位置、動作速度、および動作加速度は、誤差を含みにくい。
【００５４】
本実施形態のロボット１００は、アーム要素１１０ｂが重力方向Ａｇとは異なる方向（具体的には水平方向）に動かされる回転関節Ｊ１２、およびアーム要素１１０ｃが重力方向Ａｇとは異なる方向（具体的には水平方向）に動かされる回転関節Ｊ１３において、減速機５１０の出力軸５１０ｏの動作位置Ｐｒｏを検出する出力側角度センサー５２０が備えられている（図１、図３および図５参照）。そして、回転関節Ｊ１２，Ｊ１３を駆動するサーボモーター４１０は、出力側角度センサー５２０の出力に基づいて制御される。このため、重力方向Ａｇとは異なる方向に動かされるために、常に一定方向の力（重力）を受けるとは限らず、その結果、位置の誤差が生じやすいアーム要素１１０ｂ，１１０ｃの動作について（図５参照）、出力側角度センサー５２０の出力を利用して、効果的に誤差を低減することができる。
【００５５】
本実施形態においては、二つの関節Ｊ１２，Ｊ１３について、出力側角度センサーを設けてその出力をサーボモーターの制御に利用する。このため、一つの関節のみについて、出力側角度センサーを設けてその出力をサーボモーターの制御に利用する態様に比べて、よりロボット全体の制御を正確に行うことができる。
【００５６】
本実施形態のロボット１００は、アーム要素１１０ａが重力方向Ａｇに動かされる関節Ｊ１１、およびアーム要素１１０ｄが重力方向Ａｇに動かされる関節Ｊ１４において、減速機の出力軸の動作位置を検出する出力側角度センサーが設けられていない（図１、図３および図６参照）。このため、そのような関節にも出力側角度センサーが設けられている態様に比べて、ロボット１００の構成を単純にすることができる。よって、ロボットを設計する際の制約を少なくすることができる。
【００５７】
本実施形態のロボット１００においては、ロボット１００が備える複数の回転関節Ｊ１２，Ｊ１３，Ｊ１５のうち、最も基台１８０から遠い回転関節Ｊ１５には、出力側角度センサー５２０は設けられていない。一方、ロボット１００が備える複数の回転関節Ｊ１２，Ｊ１３，Ｊ１５のうち、最も基台１８０に近い回転関節Ｊ１２には、出力側角度センサー５２０が設けられている。そして、回転関節Ｊ１２を介して基台１８０に接続され、回転されるアーム要素１１０ｂは、出力側角度センサー５２０の出力に基づいて制御される。
【００５８】
アーム要素１１０ｂの動作の位置、速度、または加速度の誤差は、アーム要素１１０ｂの先に設けられている構成（回転関節Ｊ１５およびアーム要素１１０ｄ、ならびにエンドエフェクター２００を含む）の位置、速度、または加速度に大きく影響を与える。本実施形態においては、そのようなアーム要素１１０ｂを駆動するサーボモーター４１０が出力側角度センサー５２０の出力に基づいて制御される。このため、回転関節Ｊ１５にも出力側角度センサーが設けられる態様に比べて、ロボット１００の構成を単純にしつつ、ロボット１００のエンドエフェクター２００の位置を正確に制御することができる。
【００５９】
本明細書において、本実施形態のアーム要素１１０ｂを、「第１可動部」とも呼ぶ。関節Ｊ１２に設けられたサーボモーター４１０を、「第１駆動部」とも呼ぶ。関節Ｊ１２に設けられた減速機５１０を、「第１伝達部」とも呼ぶ。関節Ｊ１２に設けられた出力側角度センサー５２０を、「第１出力位置検出部」とも呼ぶ。
【００６０】
本明細書において、本実施形態のアーム要素１１０ａ，１１０ｄを、「第２可動部」とも呼ぶ。関節Ｊ１１，Ｊ１４に設けられたサーボモーターを、「第２駆動部」とも呼ぶ。関節Ｊ１１，Ｊ１４に設けられた減速機を、「第２伝達部」とも呼ぶ。
【００６１】
本明細書において、本実施形態のアーム要素１１０ｃを、「第３可動部」とも呼ぶ。関節Ｊ１３に設けられたサーボモーター４１０を、「第３駆動部」とも呼ぶ。関節Ｊ１３に設けられた減速機５１０を、「第３伝達部」とも呼ぶ。関節Ｊ１３に設けられた出力側角度センサー５２０を、「第３出力位置検出部」とも呼ぶ。
【００６２】
Ｂ．第２実施形態：
図７は、第２実施形態のロボットシステム１ｐを模式的に示す説明図である。図７の上段にロボットシステム１ｐの側面図を示し、図７の下段にロボットシステム１ｐの一部の平面図を示す。本実施形態のロボットシステム１ｐは、ロボット１００ｐと、エンドエフェクター２００と、制御装置３００と、を備える。
【００６３】
ロボット１００ｐは、４個の関節Ｊ１２〜Ｊ１５を備えたアーム１１０ｐを有する４軸ロボットである。ロボット１００ｐは、直動関節Ｊ１１を備えない。このため、アーム１１０ｐは、関節Ｊ１２を介して、基台１８０ｐに接続されている。ロボット１００ｐの他の点は、第１実施形態のロボット１００（図１参照）と同じである。
【００６４】
ロボット１００ｐにおいては、アーム要素１１０ｂは、基台１８０ｐに接続された一つの関節Ｊ１２を介して、重力方向Ａｇとは異なる方向に動かされる。このため、アーム要素１１０ｂの位置、速度、または加速度の誤差は、アーム要素１１０ｂの先に設けられている他の構成（エンドエフェクター２００を含む）の位置、速度、または加速度に大きく影響を与える。ロボット１００ｐにおいては、そのようなアーム要素１１０ｂを駆動するサーボモーター４１２が、第１実施形態のロボット１００のアーム要素１１０ｂと同様に、出力側角度センサー５２２の出力に基づいて制御される。このため、ロボット１００ｐは、ロボット１００ｐのエンドエフェクター２００の位置を正確に制御することができる。
【００６５】
図８は、ロボット１００ｐの関節Ｊ１２（図７参照）における出力側角度センサー５２２周辺の具体的な構成を示す説明図である。図８においても、図３と同様、各構成要素の区別を容易にするために、各構成要素にハッチを付して示す。図８においてハッチが付された部分は、必ずしも部材の断面が表れている部分であるとは限らない。
【００６６】
ロボット１００ｐの関節Ｊ１２においては、出力側角度センサー５２２のカメラ５２２ｒは、基台１８０ｐに設けられている。同様に、サーボモーター４１２も、基台１８０ｐに固定されている。ロボット１００ｐの関節Ｊ１２の他の点は、第１実施形態のロボット１００の関節Ｊ１２（図３参照）と同じである。
【００６７】
図７の下段に示すように、ロボット１００ｐにおいては、アーム要素１１０ｂの回転軸Ａｘは、回転軸Ａｘの方向から見たとき、基台１８０ｐの長手方向ＤＬ１の一端１８０ｔ１からの距離Ｌ１が長手方向ＤＬ１の他端１８０ｔ２からの距離Ｌ２よりも小さい位置にある。そして、カメラ５２２ｒは、回転軸Ａｘの方向から見たとき、回転軸Ａｘに対して、基台１８０ｐの端１８０ｔ２の側（図７において右側）に設けられている。なお、本実施形態において、アーム要素１１０ｂの回転軸Ａｘは、サーボモーター４１２の出力軸４１２ｏの回転軸と一致する。
【００６８】
回転軸Ａｘの方向から見て、基台１８０ｐの長手方向ＤＬ１とアーム要素１１０ｂが回転軸Ａｘから伸びる方向ＤＬ２が一致し、かつ、基台１８０ｐとアーム要素１１０ｂとが重なる領域が少ない方の姿勢（図７参照）を、アーム要素１１０ｂがとった場合、カメラ５２２ｒは、以下のような場所に位置する。すなわち、カメラ５２２ｒは、回転軸Ａｘに対して、アーム要素１１０ｂが伸びる方向ＤＬ２と逆の側（図７において右側）に、位置する。
【００６９】
なお、基台１８０ｐの長手方向ＤＬ１とアーム要素１１０ｂが回転軸Ａｘから伸びる方向ＤＬ２が一致するアーム要素１１０ｂの姿勢は、図７の状態（基台１８０ｐとアーム要素１１０ｂとが１８０度をなす状態）と、図７の状態からアーム要素１１０ｂが１８０度回転し、アーム要素１１０ｂと基台１８０ｐとがほぼ重なる状態（基台１８０ｐとアーム要素１１０ｂとが０度をなす状態）と、の二つをとりうる。ここでは、図７の状態を前提として、カメラ５２２ｒの位置を説明した。
【００７０】
言い換えれば、アーム要素１１０ｂの先端１１０ｂｔと、アーム要素１１０ｂの回転軸Ａｘと、回転軸Ａｘから遠い方の基台１８０ｐの端１８０ｔ２と、がその順に並んだ場合、カメラ５２２ｒは、回転軸Ａｘと基台１８０ｐの端１８０ｔ２との間に位置する。
【００７１】
サーボモーター４１２で発生した熱は、アーム要素１１０ｂと基台１８０ｐとに伝達される。その結果、アーム要素１１０ｂと基台１８０ｐとは、それぞれ熱によって膨張し、変形する。その結果、出力側角度センサー５２２のディスク５２２ｓとカメラ５２２ｒの相対位置がずれて、出力側角度センサー５２２の測定結果に誤差が含まれる可能性がある。
【００７２】
第２実施形態においては、アーム要素１１０ｂの回転軸Ａｘに対して、より熱が逃げやすい長手方向ＤＬ１の側にカメラ５２２ｒが設けられている。このため、回転軸Ａｘに対して、長手方向ＤＬ１に垂直な短手方向の側にカメラ５２２ｒが設けられている態様に比べて、ディスク５２２ｓに対するカメラ５２２ｒの位置がサーボモーター４１２の熱によってずれる可能性が低い。
【００７３】
さらに、第２実施形態においては、アーム要素１１０ｂの回転軸Ａｘに対して、一端１８０ｔ１側よりも基台１８０ｐのより多くの部分がある他端１８０ｔ２側にカメラ５２２ｒが設けられている。よって、一端１８０ｔ１側にカメラ５２２ｒが設けられている態様に比べて、ディスク５２２ｓに対するカメラ５２２ｒの位置がサーボモーター４１２の熱によってずれる可能性が低い。よって、サーボモーター４１２が発熱した場合にも、正確に減速機５１２の出力側の動作位置を検出することができる。
【００７４】
たとえば、サーボモーターなどの熱源と出力側角度センサーとの間に存在し、出力側角度センサーに熱を伝達しうる構成を、熱を伝えにくい構造および材料で構成することにより、出力側角度センサーの誤差を低減する態様も考え得る。しかし、そのような態様においては、熱源から熱が放散されにくくなるため、熱源近傍の構造の温度が高くなってしまう可能性がある。また、熱を伝えにくい材料を構成の一部に採用することにより、熱を伝えにくい材料（たとえば、樹脂）と、他の性能の要請から採用される材料（たとえば、剛性を確保するための金属材料）との間で、熱膨張係数の差に起因して、歪みが生じる可能性もある。本実施形態の構成とすれば、そのような問題が発生する可能性を低減しつつ、正確に減速機５１２の出力側の動作位置を検出することができる。
【００７５】
図９は、アーム要素１１０ｂが基台１８０ｐに対して図７と同じ姿勢をとった状態で、サーボモーター４１２が発熱した場合の、アーム要素１１０ｂおよび基台１８０ｐの各部の変形の状態を示した図である。図９の右上に示したスケールＡｔの中央の濃度が変形量０を表す。スケールＡｔの中央から上方に向かって離れている濃度表示ほど、回転軸Ａｘを中心とした時計回り方向の変形量が大きいことを示す。スケールＡｔの中央から下方に向かって離れている濃度表示ほど、回転軸Ａｘを中心とした反時計回り方向の変形量が大きいことを示す。
【００７６】
図９のシミュレーション結果から分かるように、カメラ５２２ｒが設けられている領域は、回転軸Ａｘを中心とした回転方向の変形が最も少ない領域である。
【００７７】
図１０は、アーム要素１１０ｂが回転軸Ａｘから伸びる方向ＤＬ２と、基台１８０ｐの長手方向ＤＬ１とが、９０度の角度をなす姿勢を、アーム要素１１０ｂとった状態で、サーボモーター４１２が発熱した場合の、アーム要素１１０ｂおよび基台１８０ｐの各部の変形の状態を示した図である。図１０の右上に示したスケールＡｔは、図９のスケールＡｔと同じ変形量を表す。
【００７８】
図１０のシミュレーション結果においても、カメラ５２２ｒが設けられている領域は、回転軸Ａｘを中心とした回転方向の変形が最も少ない領域である。
【００７９】
図１１は、アーム要素１１０ｂが回転軸Ａｘから伸びる方向ＤＬ２と、基台１８０ｐの長手方向ＤＬ１とが、１２０度の角度をなす姿勢を、アーム要素１１０ｂとった状態で、サーボモーター４１２が発熱した場合の、アーム要素１１０ｂおよび基台１８０ｐの各部の変形の状態を示した図である。図１１の右上に示したスケールＡｔは、図９のスケールＡｔと同じ変形量を表す。
【００８０】
図１１のシミュレーション結果においても、カメラ５２２ｒが設けられている領域は、回転軸Ａｘを中心とした回転方向の変形が最も少ない領域である。
【００８１】
図９〜図１１のシミュレーション結果から分かるように、第２実施形態のロボット１００ｐによれば、サーボモーター４１２が発熱しても、熱変形によって、カメラ５２２ｒとディスク５２２ｓの相対角度がずれにくい。このため、サーボモーター４１２が発熱しても、出力側角度センサー５２２は正確な角度位置を出力することができる。
【００８２】
本明細書において、本実施形態のカメラ５２２ｒを「検出器」とも呼ぶ。ディスク５２２ｓの側面に付された符号を、「目盛り」とも呼ぶ。
【００８３】
Ｃ．他の実施形態：
Ｃ１．他の実施形態１：
（１）上記実施形態においては、関節Ｊ１１〜Ｊ１５を備えた５軸ロボット１００および関節Ｊ１２〜Ｊ１５を備えた４軸ロボット１００ｐを例に、技術内容を説明した。しかし、ロボットが備える関節の数は、３以下であってもよいし、６個、７個など、６個以上であってもよい。ただし、本明細書に開示の技術は、互いに平行な方向を回転軸として回転動作する複数の可動部を備え、それら複数の可動部の回転軸と垂直な方向を回転軸とする可動部を備えないスカラロボットにおいて特に有効である。なお、スカラロボットは、水平面上に設置されて、鉛直方向を回転軸として回転動作する複数の可動部を備える態様としてもよく、斜面に設置され、互いに平行な鉛直方向ではない所定の方向を回転軸として回転動作する複数の可動部を備える態様としてもよい。
【００８４】
（２）上記実施形態においては、出力位置検出部としての出力側角度センサー５２２は、ディスク５２２ｓと、カメラ５２２ｒとを備える撮像式のロータリーエンコーダーである。しかし、出力位置検出部は、発光素子と受光素子、および光の一部を通過させるためのスリットを備える遮光板などの構成を備える光学式のロータリーエンコーダーやリニアエンコーダーなど、他の構成とすることもできる。また、出力位置検出部としては、磁気センサと磁石を利用した検出部を採用することもできる。ただし、出力位置検出部が、可動部とともに回転される目盛りと、目盛りを読み取る検出器と、の相対位置が変化することにより、対象物の動作位置が検出されるものである場合に、本明細書に開示の技術は特に有効である。
【００８５】
Ｃ２．他の実施形態２：
上記実施形態においては、回転関節Ｊ１２，Ｊ１３に、出力位置検出部としての出力側角度センサー５２０（５２２，５２３）が設けられている例を説明した（図１〜図４ならびに図７参照）。しかし、重力方向とは異なる方向に直線的に可動部を動かす関節に、伝達部の出力側の動作位置を検出する出力位置検出部を備える態様とすることもできる。回転関節に出力位置検出部が設けられる態様においては、伝達部の出力側の動作位置は、角度位置である。直動関節に出力位置検出部が設けられる態様においては、伝達部の出力側の動作位置は、直線方向に沿った位置である。なお、直動関節を駆動する駆動部は、回転出力を出力するモーターであってもよいし、リニアモーターであってもよい。
【００８６】
Ｃ３．他の実施形態３：
（１）上記第２実施形態においては、基台１８０ｐに設けられている回転関節Ｊ１２に、出力位置検出部としての出力側角度センサー５２２が設けられている（図７参照）。しかし、基台に設けられている直動関節であって、重力方向とは異なる方向（例えば水平方向や、斜め方向）に直線的に可動部を動かす関節に、出力位置検出部が設けられている態様とすることもできる。
【００８７】
（２）また、出力位置検出部が、基台に接続されている関節（回転関節であると直動関節であるとを問わない）に設けられていない態様とすることもできる（図１参照）。
【００８８】
Ｃ４．他の実施形態４：
上記第２実施形態においては、基台１８０ｐの長手方向ＤＬ１と第１可動部としてのアーム要素１１０ｂが伸びる方向ＤＬ２が一致し、かつ、基台１８０ｐとアーム要素１１０ｂとが重なる領域が少ない方の姿勢（図７参照）を、アーム要素１１０ｂがとった場合、検出器としてのカメラ５２２ｒは、回転軸Ａｘに対して、アーム要素１１０ｂが伸びる方向ＤＬ２と逆の側（図７において右側）に、位置する。しかし、そのような状態において、検出器は、回転軸に対して、第１可動部が伸びる方向の側に設けられていてもよい。すなわち、検出器は、回転軸に対して、いずれの側に設けられていてもよい。なお、検出器が設けられている構成の長手方向に垂直な方向については、検出器は、以下の位置に設けられることが好ましい。すなわち、可動部を駆動する駆動部の回転軸方向から見たときに、検出器が存在する範囲が、検出器が設けられている構成の中央の地点を含むように設けられていることが好ましい。
【００８９】
Ｃ５．他の実施形態５：
（１）上記第２実施形態においては、アーム要素１１０ｂの回転軸Ａｘは、基台１８０ｐの長手方向ＤＬ１の一端１８０ｔ１からの距離Ｌ１が長手方向ＤＬ１の他端１８０ｔ２からの距離Ｌ２よりも小さい位置にある（図７参照）。しかし、第１可動部の回転軸は、第１可動部の回転軸の方向から見たとき、基台の長手方向の中央にあってもよい。
【００９０】
（２）上記第２実施形態においては、検出器としてのカメラ５２２ｒは、回転軸Ａｘに対して、回転軸Ａｘから遠い方の基台１８０ｐの端１８０ｔ２の側（図７において右側）に設けられている。しかし、検出器は、第１可動部の回転軸の方向から見て、第１可動部の回転軸に対して、回転軸に近い方の端の側に設けられていてもよい。すなわち、検出器は、第１可動部の回転軸に対して、いずれの側に設けられていてもよい。
【００９１】
（３）上記第２実施形態においては、第１可動部としてのアーム要素１１０ｂの回転軸Ａｘは、第１駆動部としてのサーボモーター４１２の出力軸４１２ｏの回転軸と一致する。しかし、第１可動部の回転軸と、第１駆動部の出力軸の回転軸とは、異なっていてもよい。
【００９２】
Ｃ６．他の実施形態６：
上記実施形態においては、ロボット１００が備える複数の回転関節Ｊ１２，Ｊ１３，Ｊ１５のうち、最も基台１８０に近い回転関節Ｊ１２には、出力位置検出部としての出力側角度センサー５２２が設けられている（図１〜図３、ならびに図７参照）。しかし、スカラロボットが備える複数の回転関節のうち、最も前記基台に近い回転関節には、出力位置検出部が設けられておらず、他の回転関節に出力位置検出部が設けられている態様とすることもできる。
【００９３】
Ｃ７．他の実施形態７：
上記実施形態においては、回転の周方向Ｄｊ２，Ｄｊ３が規定する面が水平方向である向きに回転される回転関節Ｊ１２，Ｊ１３に、出力位置検出部としての出力側角度センサー５２０（５２２，５２３）が設けられている（図１および図７参照）。しかし、出力位置検出部は、回転の周方向が規定する面が水平面に対して９０度未満の角度で傾いている向きに回転される回転関節に、設けられていてもよい。すなわち、出力位置検出部は、回転の周方向が規定する面が重力方向を含まない向きに回転される回転関節に、設けられることができる。
【００９４】
Ｃ８．他の実施形態８：
（１）上記実施形態においては、回転の周方向Ｄｊ２，Ｄｊ３が規定する面が水平方向である向きに回転される回転関節Ｊ１２，Ｊ１３に、出力位置検出部としての出力側角度センサー５２０（５２２，５２３）が設けられている（図１および図７参照）。そして、他の向きに回転する回転関節は備えられていない。しかし、回転の周方向が規定する面が重力方向を含む向きに回転される回転関節、すなわち、回転軸が水平方向である回転関節が備えられている場合に、そのような回転関節にも、出力位置検出部は設けられていてよい。また、アーム要素が重力方向に動かされる直動関節Ｊ１１，Ｊ１４に、出力位置検出部が設けられる態様とすることもできる。
【００９５】
（２）上記実施形態においては、関節Ｊ１１，Ｊ１４ならびに回転関節Ｊ１５（図１参照）には、出力側角度センサーは設けられていない。出力位置検出部を備えない関節に設けられる第２駆動部（たとえば、サーボモーター４１０ｄ１）は、第１可動部（たとえば、アーム要素１１０ｃ）の位置に応じて動かされる態様とすることができる。また、第１駆動部（サーボモーター４１２）が、第２駆動部によって駆動される第２可動部（たとえば、アーム要素１１０ａ）の位置に応じて動かされる態様とすることができる。すなわち、出力位置検出部を備えない関節は、アームにおいて、出力位置検出部を備える関節の先に設けられていてもよいし、基台側に設けられていてもよい。
【００９６】
Ｃ９．他の実施形態９：
上記実施形態においては、回転の周方向Ｄｊ２，Ｄｊ３が規定する面が水平方向である向きに回転される回転関節Ｊ１２，Ｊ１３に、出力位置検出部としての出力側角度センサー５２０（５２２，５２３）が設けられている（図１および図７参照）。しかし、一つの回転関節についてのみ出力位置検出部を備える態様とすることもできる。また、可動部が重力方向とは異なる方向に動かされる３以上の関節を備えるロボットにおいて、３以上の関節に出力位置検出部を備える態様とすることもできる。
【００９７】
Ｃ１０．他の実施形態１０：
上記実施形態において、ロボット１００，１００ｐは、伝達部として、回転入力を、より回転速度が低い回転出力に変換して出力する減速機５１０を備える（図２〜図４、図８参照）。しかし、伝達部は、回転入力を、より回転速度が高い回転出力に変換して出力する構成とすることもできる。すなわち、伝達部は、回転入力を、異なる速度の回転出力に変換して出力する変速器とすることができる。また、伝達部は、継ぎ手など、回転入力の回転速度を変更せずに出力する構成とすることもできる。
【００９８】
Ｃ１１．他の実施形態１１：
上記実施形態において、ロボット１００，１００ｐは、第１伝達部としての減速機５１０の入力側の動作位置を検出する、入力位置検出部としてのモーター角度センサー４２０を備える。しかし、出力位置検出部が設けられる関節に、入力位置検出部を設けない態様とすることもできる。そのような態様としても、出力位置検出部の出力に基づいて、第１駆動部の出力を制御することにより、第１可動部の位置、速度および加速度を正確に制御することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１，１ｐ…ロボットシステム；１００…５軸ロボット；１００ｐ…４軸ロボット；１１０，１１０ｐ…アーム；１１０ａ〜１１０ｄ，１１０ｘ…アーム要素；１１０ｂｔ…アーム要素１１０ｂの先端；１８０，１８０ｐ…基台；１８０ｔ１…基台の一端；１８０ｔ２…基台の他端；２００…エンドエフェクター；３００…制御装置；３０１…ＲＡＭ；３０２…ＲＯＭ；３０３…ＣＰＵ；３０９…制御部；４１０，４１０ｄ１，４１０ｄ２，４１２，４１３…サーボモーター；４１０ｏ，４１２ｏ，４１３ｏ…サーボモーターの出力軸；４２０，４２３…モーター角度センサー；５１０，５１０ｄ１，５１０ｄ２，５１２，５１３…減速機；５１０ｉ…減速機５１０の入力軸；５１２ｉ…減速機５１２の入力軸；５１３ｉ…減速機５１３の入力軸；５１０ｏ…減速機５１０の出力軸；５１０ｏｄ１…減速機５１０ｄ１の出力軸；５１０ｏｄ２…減速機５１０ｄ２の出力軸；５１２ｏ…減速機５１２の出力軸；５２０，５２２，５２３…出力側角度センサー；５２２ｒ，５２３ｒ…カメラ；５２２ｓ，５２３ｓ…ディスク；６１０ｄ１，６１０ｄ２…ベルト；６２０ｄ１，６２０ｄ２…筒部；Ａｇ…重力方向；Ａｍｉ…入力側の構成要素Ｅｉの動作方向；Ａｍｏ…出力側の構成要素Ｅｏの動作方向；Ａｔ…スケール；Ａｘ…回転軸；ＢＬ…隙間；ＤＬ１…基台１８０ｐの長手方向；ＤＬ２…アーム要素１１０ｂが回転軸Ａｘから伸びる方向方向；Ｄｊ２…関節Ｊ１２における回転の周方向；Ｄｊ３…関節Ｊ１３における回転の周方向；Ｄｊ５…関節Ｊ１５における回転の周方向；Ｅｉ…構成要素；Ｅｉｔ…一部；Ｅｏ…構成要素；Ｅｏｔ…一部；Ｊ１１，Ｊ１４…直動関節；Ｊ１２，Ｊ１３，Ｊ１５…回転関節；Ｊ１ｉ…関節；Ｌ１…回転軸Ａｘと、基台１８０ｐの長手方向ＤＬ１の一端１８０ｔ１との距離；Ｌ２…回転軸Ａｘと、基台１８０ｐの長手方向ＤＬ１の他端１８０ｔ２との距離；Ｐｍ…減速機５１０の入力軸５１０ｉの角度位置（動作位置）；Ｐｒｏ…減速機５１０の出力軸５１０ｏの角度位置（動作位置）。
【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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