(57)【要約】【課題】作業者が両手を用いて安全にエンドエフェクターを交換することができる【解決手段】エンドエフェクターの着脱指示を取得すると、マニピュレーターの先端に設けられたエンドエフェクターの着脱面が水平上向きとなるように、複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整する。【選択図】図５
2015074070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット本体と、
前記ロボット本体に設けられ、複数のマニピュレーター部材と、２つのマニピュレーター部材を回転可能に連結する複数の軸と、を有するマニピュレーターと、
前記マニピュレーターの先端に設けられた着脱面に対して着脱可能に設けられるエンドエフェクターと、
前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整するマニピュレーター制御部と、
前記エンドエフェクターの着脱指示を取得するエンドエフェクター着脱指示取得部と、
を備え、
前記マニピュレーター制御部は、前記エンドエフェクターの着脱指示を取得すると、前記着脱面が水平上向きとなるように前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整する
ことを特徴とするロボット。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットにおいて、
作業台の位置を取得する位置取得部を備え、
前記マニピュレーター制御部は、前記エンドエフェクターの着脱指示を取得すると、前記着脱面が前記作業台の上に位置するように前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整する
ことを特徴とするロボット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロボットにおいて、
前記着脱面と、前記着脱面の裏側に設けられ当該着脱面に沿って操作可能な操作レバーと、を有する着脱部材を備え、
前記操作レバーは、前記着脱面と前記エンドエフェクターとが係合した状態で前記着脱面と前記エンドエフェクターとが離れないようにロックする第１の方向と、前記第１の方向と反対の方向であり当該ロックを解除する第２の方向とに操作可能に設けられる
ことを特徴とするロボット。
【請求項４】
請求項３に記載のロボットにおいて、
前記着脱部材により前記着脱面と前記エンドエフェクターとが離れないようにロックされているか否かを検出するエンドエフェクター着脱情報取得部と、
前記着脱部材により前記着脱面と前記エンドエフェクターとのロックが解除されている状態から、前記着脱面と前記エンドエフェクターとが離れないようにロックされると、前記エンドエフェクターへ制御電源を投入するエンドエフェクター制御部と、
を備えたことを特徴とするロボット。
【請求項５】
請求項４に記載のロボットにおいて、
前記エンドエフェクター制御部は、前記制御電源を投入した後に前記エンドエフェクターに固有の情報を取得し、前記取得したエンドエフェクターに固有の情報に基づいて、前記前記エンドエフェクターに駆動電源を投入する
ことを特徴とするロボット。
【請求項６】
請求項３に記載のロボットにおいて、
前記着脱面が水平上向きとなっていないときは、前記操作レバーを操作できないようにする操作レバー施錠部を備えた
ことを特徴とするロボット。
【請求項７】
請求項３から６のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
前記マニピュレーター制御部は、前記着脱面を水平上向きにしたら、前記操作レバーが前記ロボット本体と前記マニピュレーターとの間に位置しないように前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整する
ことを特徴とするロボット。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
前記マニピュレーター制御部は、前記着脱面を水平上向きにしたら、前記複数の軸のうちの前記着脱面を当該着脱面に垂直な方向に回転させる軸を回転可能にする
ことを特徴とするロボット。
【請求項９】
請求項２に記載のロボットにおいて、
作業台の位置を取得する位置取得部を備え、
前記マニピュレーター制御部は、前記エンドエフェクターの着脱指示を取得すると、前記着脱面が前記作業台の上かつ前記作業台の端に前記にエンドエフェクターが位置するように前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整する
ことを特徴とするロボット。
【請求項１０】
請求項１に記載のロボットにおいて、
前記ロボット本体の背面側に設けられた入力部を備え、
前記エンドエフェクター着脱指示取得部は、前記入力部を介して入力を受け付けると、当該入力を前記エンドエフェクターの着脱指示として取得する
ことを特徴とするロボット。
【請求項１１】
ロボット本体と、
前記ロボット本体に設けられ、複数のアーム部材と、２つのアーム部材を回転可能に連結する複数の軸と、を有するアームと、
前記アームの先端に設けられた着脱面に対して着脱可能に設けられるエンドエフェクターと、
前記エンドエフェクターの着脱指示を受け付けるエンドエフェクター着脱指示受付部と、
を備え、
前記エンドエフェクターの着脱指示を受け付けると、前記着脱面が重力方向において上向きとなるように前記ロボットが動作することを特徴とするロボット。
【請求項１２】
複数のマニピュレーター部材と、２つのマニピュレーター部材を回転可能に連結する複数の軸とを有するマニピュレーターの、前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整するマニピュレーター制御部と、
前記マニピュレーターの先端に設けられた着脱面に対して着脱可能に設けられるエンドエフェクターの着脱指示を取得するエンドエフェクター着脱指示取得部と、
を備え、
前記マニピュレーター制御部は、前記エンドエフェクターの着脱指示を取得すると、前記着脱面が水平上向きとなるように前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整する
ことを特徴とするロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット及びロボット制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、各フィンガー取り付けベースに各フィンガー取付ベースに直交する方向に形成されたＴ字状断面をもちかつ下面に開口をもつ横方向Ｔ字状水平盲溝と、上部に各Ｔ字状水平盲溝と嵌まり合う横方向Ｔ字状頭部と、Ｔ字状頭部から垂下するフィンガー部からなる交換可能なフィンガーと、Ｔ字状水平盲溝にフィンガーの横方向Ｔ字状頭部が嵌まり合った時の抜け止め部材とを有する産業用ロボットのハンド装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２５８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の発明は、フィンガー（エンドエフェクター）が下を向いた状態でフィンガーの交換を行うため、交換時に、アームの姿勢によっては作業者が片手でフィンガーを支える必要がある。したがって、特許文献１に記載の発明では、交換時に、フィンガーが落下する危険性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、作業者が両手を用いてエンドエフェクターを交換することができるロボット及びロボット制御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】
【０００６】
上記課題を解決するための第一の態様は、ロボットであって、ロボット本体と、前記ロボット本体に設けられ、複数のマニピュレーター部材と、２つのマニピュレーター部材を回転可能に連結する複数の軸とを有するマニピュレーターと、前記マニピュレーターの先端に設けられた着脱面に対して着脱可能に設けられるエンドエフェクターと、前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整するマニピュレーター制御部と、前記エンドエフェクターの着脱指示を取得するエンドエフェクター着脱指示取得部と、を備え、前記マニピュレーター制御部は、前記エンドエフェクターの着脱指示を取得すると、前記着脱面が水平上向きとなるように前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整することを特徴とする。
【０００７】
第一の態様によれば、エンドエフェクターの着脱指示を取得すると、マニピュレーターの先端に設けられたエンドエフェクターの着脱面が水平上向きとなるように、複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整する。これにより、マニピュレーターの落下を防止し、作業者が両手を用いてエンドエフェクターを交換することができる。
【０００８】
ここで、作業台の位置を取得する位置取得部を備え、前記マニピュレーター制御部は、前記エンドエフェクターの着脱指示を取得すると、前記着脱面が前記作業台の上に位置するように前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整してもよい。これにより、作業者がエンドエフェクターの交換作業をやりやすくすることができる。
【０００９】
ここで、前記着脱面と、前記着脱面の裏側に設けられ当該着脱面に沿って操作可能な操作レバーと、を有する着脱部材を備え、前記操作レバーは、前記着脱面と前記エンドエフェクターとが係合した状態で前記着脱面と前記エンドエフェクターとが離れないようにロックする第１の方向と、前記第１の方向と反対の方向であり当該ロックを解除する第２の方向とに操作可能に設けられてもよい。これにより、マニピュレーターの交換時には操作レバーを作業する必要が生じ、マニピュレーターが意図せず着脱面から外れることを防止できる。
【００１０】
ここで、前記着脱部材により前記着脱面と前記エンドエフェクターとが離れないようにロックされているか否かを検出するエンドエフェクター着脱情報取得部と、前記着脱部材により前記着脱面と前記エンドエフェクターとのロックが解除されている状態から、前記着脱面と前記エンドエフェクターとが離れないようにロックされると、前記エンドエフェクターへ制御電源を投入するエンドエフェクター制御部と、を備えてもよい。これにより、エンドエフェクターが確実に装着された状態で制御電源を供給することができる。
【００１１】
ここで、前記エンドエフェクター制御部は、前記制御電源を投入した後に前記エンドエフェクターに固有の情報を取得し、前記取得したエンドエフェクターに固有の情報に基づいて、前記前記エンドエフェクターに駆動電源を投入してもよい。これにより、エンドエフェクターへ確実に駆動電源を供給することができる。
【００１２】
ここで、前記着脱面が水平上向きとなっていないときは、前記操作レバーを操作できないようにする操作レバー施錠部を備えてもよい。これにより、操作レバーが意図せず操作されることを防止できる。
【００１３】
ここで、前記マニピュレーター制御部は、前記着脱面を水平上向きにしたら、前記操作レバーが前記ロボット本体と前記マニピュレーターとの間に位置しないように前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整してもよい。これにより、作業者が容易にマニピュレーターの交換作業を行うことができる。
【００１４】
ここで、前記マニピュレーター制御部は、前記着脱面を水平上向きにしたら、前記複数の軸のうちの前記着脱面を当該着脱面に垂直な方向に回転させる軸を回転自在にしてもよい。これにより、交換時に、作業者が自由にマニピュレーターを回転させることができる。
【００１５】
ここで、作業台の位置を取得する位置取得部を備え、前記マニピュレーター制御部は、前記エンドエフェクターの着脱指示を取得すると、前記着脱面が前記作業台の上かつ前記作業台の端に前記にエンドエフェクターが位置するように前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整してもよい。これにより、作業者が容易にマニピュレーターの交換作業を行うことができる。
【００１６】
ここで、前記ロボット本体の背面側に設けられた入力部を備え、前記エンドエフェクター着脱指示取得部は、前記入力部を介して入力を受け付けると、当該入力を前記エンドエフェクターの着脱指示として取得してもよい。これにより、作業者の指示により、エンドエフェクターの交換作業を開始させることができる。
【００１７】
上記課題を解決するための第二の態様は、ロボットであって、ロボット本体と、前記ロボット本体に設けられ、複数のアーム部材と、２つのアーム部材を回転可能に連結する複数の軸と、を有するアームと、前記アームの先端に設けられた着脱面に対して着脱可能に設けられるエンドエフェクターと、前記エンドエフェクターの着脱指示を受け付けるエンドエフェクター着脱指示受付部と、を備え、前記エンドエフェクターの着脱指示を受け付けると、前記着脱面が重力方向において上向きとなるように前記ロボットが動作することを特徴とする。これにより、マニピュレーターの落下を防止し、作業者が両手を用いて安全にエンドエフェクターを交換することができる。
【００１８】
上記課題を解決するための第三の態様は、ロボット制御装置であって、複数のマニピュレーター部材と、２つのマニピュレーター部材を回転可能に連結する複数の軸とを有するマニピュレーターの、前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整するマニピュレーター制御部と、前記マニピュレーターの先端に設けられた着脱面に対して着脱可能に設けられるエンドエフェクターの着脱指示を取得するエンドエフェクター着脱指示取得部と、を備え、前記マニピュレーター制御部は、前記エンドエフェクターの着脱指示を取得すると、前記着脱面が水平上向きとなるように前記複数のマニピュレーター部材の位置及び向きを調整することを特徴とする。これにより、マニピュレーターの落下を防止し、作業者が両手を用いて安全にエンドエフェクターを交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるロボット１の正面斜視図である。
【図２】ロボット１の背面斜視図である。
【図３】アームの詳細を示す図である。
【図４】ハンドの詳細を示す図である。
【図５】着脱部材の斜視図である。
【図６】着脱部材の要部透視図であり、（Ａ）はハンドの装着状態を示し、（Ｂ）はハンドの離脱状態を示す。
【図７】制御部の機能ブロック図である。
【図８】制御部の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図９】アームからハンドを取り外すまでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】ロボット１と作業台との関係を示す図である。
【図１１】アームへハンドを取り付ける処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態におけるロボット１の正面斜視図である。図２は、ロボット１の背面斜視図である。本実施形態におけるロボット１は、主として、胴部１０と、アーム１１と、タッチパネルモニター１２と、脚部１３と、搬送用ハンドル１４と、電子カメラ１５と、信号灯１６と、電源スイッチ１７と、外部Ｉ／Ｆ部１８と、昇降ハンドル１９と、を備える。ロボット１は、人間型双腕ロボットであり、制御部２０（図７参照）からの制御信号に従い処理を行う。このロボット１は、例えば腕時計のような精密機器等を製造する製造工程で用いることができるものである。なお、この製造作業は、通常、作業台（図示せず）上で行なわれる。
【００２２】
なお、以下では、説明の都合上、図１、図２、図３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の手前側を「正面側」または「正面」といい、図２の手前側を「背面側」または「背面」という。
【００２３】
胴部１０の両側面の上端近傍には、それぞれアーム１１（いわゆるマニピュレーター）が設けられる。
【００２４】
アーム１１の先端には、ワークＷや道具を把持するハンド１１１（いわゆるエンドエフェクター）が設けられる。アーム１１のエンドポイントの位置は、ハンド１１１の位置である。なお、エンドエフェクターはハンド１１１に限られない。
【００２５】
また、アーム１１には、作業台の上に載置されたワーク等を撮影するハンドアイカメラ１１Ｇが設けられる。
【００２６】
アーム１１の詳細については、後に詳述する。なお、ロボット１に設けられるのはアーム１１に限られない。例えば、複数のジョイントとリンクとにより構成され、ジョイントを動かすことで全体が動くマニピュレーターであれば、どのような形態でもよい。
【００２７】
胴部１０は、脚部１３のフレーム上に設けられる。なお、脚部１３はロボットの基台であり、胴部１０はロボットの胴体である。胴部１０は、本発明のロボット本体に相当する。なお、胴部１０のみでなく、脚部１３を含めてロボット本体としてもよい。
【００２８】
脚部１３の内部には、ロボット１自身を制御する制御部２０等が設けられる。脚部１３の内部には回転軸が設けられ、この回転軸には胴部１０の肩領域１０Ａが設けられる。
【００２９】
脚部１３の背面には、電源スイッチ１７と、制御部２０と外部のＰＣ等を接続する外部接続端子である外部Ｉ／Ｆ部１８とが設けられる。電源スイッチ１７は、ロボット１の電源を投入する電源ＯＮスイッチ１７ａと、ロボット１の電源を遮断する電源ＯＦＦスイッチ１７ｂとを有する。
【００３０】
また、脚部１３の最下部には、図示しない複数のキャスターが水平方向に間隔をおいて設置されている。これにより、作業者が搬送用ハンドル１４を押すこと等によりロボット１を移動搬送することができる。
【００３１】
胴部１０から上に突出する、頭部に当たる部分には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を有する電子カメラ１５と、信号灯１６とが設けられる。電子カメラ１５は、例えば、作業台等を撮像することができる。信号灯１６は、例えば、赤色の光、黄色の光、青色の光をそれぞれ発するＬＥＤを有し、これらのＬＥＤがロボット１の現在の状態に応じて適宜選択されて発光する。
【００３２】
胴部１０の背面には、昇降ハンドル１９が設けられる。昇降ハンドル１９は、胴部１０の最上部にある肩領域１０Ａを、胴部本体１０Ｂに対して上下方向に移動させる。これにより、様々な高さの作業台に対応することができる。
【００３３】
また、胴部１０の背面側には、ロボット１の背面側から視認可能なモニターを有するタッチパネルモニター１２が配置されている。液晶モニターは、例えばロボット１の現在の状態を表示することができる。また、液晶モニターは、タッチパネル機能を有しており、ロボット１に対する動作の設定を行なう操作部としても用いられる。タッチパネルモニター１２は、本発明の入力部に相当する。
【００３４】
図３は、アーム１１の詳細を示す図である。図３では、アーム１１がハンド交換姿勢（後に詳述）をとっている様子を示している。
【００３５】
アーム１１は、胴部１０側から順に、アーム部材（本発明のマニピュレーター部材に相当）１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅがジョイント（図示せず）により連結されて構成される。ジョイントには、それらを動作させるためのアクチュエーター（図示せず）が設けられる。
【００３６】
アーム１１は７個の回動軸を有する７軸ロボットである。７個の回動軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７は、それぞれ、ジョイントに設けられたアクチュエーターの回転軸である。アーム部材１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ及びハンド１１１は、回動軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７回りに独立して回動することができる。
【００３７】
アクチュエーターは、例えば、サーボモーターやエンコーダーなどを備える。エンコーダーが出力するエンコーダー値は、制御部２０によるロボット１のフィードバック制御に使用される。また、アクチュエーターには、回転軸を固定する電磁ブレーキが設けられる。
【００３８】
アーム部材１１Ｅの先端（アーム１１の手首部分に相当）には、図示しない力覚センサーが設けられている。力覚センサーは、ロボット１が出している力に対する反力として受けている力や、モーメントを検出するセンサーである。力覚センサーとしては、例えば、並進３軸方向の力成分と、回転３軸回りのモーメント成分の６成分を同時に検出することができる６軸力覚センサーを用いることができる。なお、力覚センサーは、６軸に限らず、例えば３軸でもよい。
【００３９】
また、アーム部材１１Ｅの先端には、ハンド１１１を着脱可能に設けるための着脱部材１１２を介して、ハンド１１１が設けられる。
【００４０】
ハンド１１１は、本体部１１１Ａと、本体部１１１Ａの先端側に配置された複数本（例えば、２本〜４本の任意の数）のフィンガー１１１Ｂとを有する。本体部１１１Ａは、外形形状がほぼ直方体状をなし、その内部に各フィンガー１１１Ｂを駆動させる駆動機構（図示せず）が設けられる。駆動機構によりフィンガー１１１Ｂ同士を互いに接近させることにより、これらの間で部品等の対象物を挟持することができる。また、駆動機構によりこの挟持状態からフィンガー１１１Ｂ同士を互いに離間させることにより、対象物を解放することができる。
【００４１】
図４は、ハンド１１１を背面（着脱部材１１２に設けられる側）から見た図である。
【００４２】
本体部１１１Ａの基端面１１１Ｃから突出するように、２つの突出部１１１Ｄと、複数本の端子１１１Ｅと、２本のガイドピン１１１Ｆが設けられる。
【００４３】
突出部１１１Ｄは、その頂部から根元側に向かって外径が漸増するテーパ部を有している。また、テーパ部の直下には、基端面１１１Ｃに対して傾斜した係合面１１１Ｄ０が設けられている。この係合面１１１Ｄ０は、着脱部材１１２と係合する部分である。
【００４４】
複数の端子１１１Ｅは、着脱部材１１２に設けられた端子１１２Ｍ（後に詳述）と接続されることで、脚部１３に内蔵されているバッテリーと、本体部１１１Ａ内部の駆動機構とを電気的に接続される。これにより、駆動機構内のモーターに電力を供給することができる。
【００４５】
ガイドピン１１１Ｆは、基端面１１１Ｃのほぼ対角線上にできる限り離間して配置されている。なお、ガイドピン１１１Ｆが配置される対角線と突出部１１１Ｄが配置される対角線とは異なる。
【００４６】
また、ガイドピン１１１Ｆの突出長さは、端子１１１Ｅの突出長さよりも長い。これにより、ハンド１１１と着脱部材１１２との位置決めが行われてから、端子１１１Ｅの電気的な接触が行われる。これにより、ハンド１１１を着脱部材１１２に装着する際に、端子１１１Ｅが着脱部材１１２で不本意に押圧されて変形してしまうのを確実に防止することができる。
【００４７】
図５は、着脱部材１１２の斜視図である。図６は、着脱部材１１２の要部透視図であり、（Ａ）はハンド１１１の装着状態を示し、（Ｂ）はハンド１１１の離脱状態を示す。なお、着脱部材１１２は、アーム部材１１Ｅの先端に、アーム部材１１Ｅと一体形成されていてもよいし、アーム部材１１Ｅに対して固定されていてもよい。
【００４８】
着脱部材１１２の本体１１２Ａの表側の面は、ハンド１１１が着脱される着脱面１１２Ｂである。
【００４９】
本体１１２Ａには、突出部１１１Ｄと係合する貫通孔１１２Ｃと、ガイドピン１１１Ｆが挿入されるガイド孔１１２Ｄが形成される。これにより、着脱部材１１２とハンド１１１との位置決めが行われる。
【００５０】
本体１１２Ａの内部には、２つのガイド溝１１２Ｅが形成される。ガイド溝１１２Ｅには、係合部材１１２Ｆと、係合部材１１２Ｆを付勢する付勢部材としての圧縮コイルバネ１１２Ｇとが挿入される。
【００５１】
係合部材１１２Ｆは、本体１１２Ａの各ガイド溝１１２Ｅにそれぞれ挿入され、当該ガイド溝１１２Ｅに沿って、すなわち、着脱面１１２Ｂに沿って移動可能に支持されている。これにより、係合部材１１２Ｆは、装着状態でハンド１１１の突出部１１１Ｄと係合する係合位置（図６（Ａ）参照）と、その係合が解除される係合解除位置（図６（Ｂ）参照）との間を移動することができる。
【００５２】
各ガイド溝１１２Ｅは、それぞれ、貫通孔１１２Ｃに連通している。係合部材１１２Ｆがガイド溝１１２Ｅに沿って移動するため、係合部材１１２Ｆは、ハンド１１１の突出部１１１Ｄと安定して係合することができ、よって、その係合状態が維持され易くなる。
【００５３】
また、本体１１２Ａの内部には、装着状態を解除して離脱可能状態とする操作を行なう操作レバー１１２Ｈと、２つの係合部材１１２Ｆを連結するリンク機構１１２Ｉが設けられる。
【００５４】
操作レバー１１２Ｈは、細長い板状部材である。操作レバー１１２Ｈは、着脱面１１２Ｂに沿って、先端が本体１１２Ａの側面から突出するように設けられる。
【００５５】
操作レバー１１２Ｈを移動操作することにより、その操作力がリンク機構１１２Ｉを介して各係合部材１１２Ｆに伝達される。
【００５６】
なお、操作レバー１１２Ｈが図６（Ａ）に示す係合位置にある状態では、操作レバー１１２Ｈを着脱面１１２Ｂ上方から見たとき、操作レバー１１２Ｈの本体１１２Ａから突出した部分は、欠損部（図６（Ａ）点線で表示）内に位置し、ハンド１１１の輪郭よりも内側に引込む。これにより、アーム１１の作動時に操作レバー１１２Ｈがロボット１の周辺の部材や装置等に衝突するのを防止することができる。また、操作レバー１１２Ｈが図６（Ｂ）に示す係合解除位置にある状態では、操作レバー１１２Ｈがハンド１１１の輪郭よりも突出することとなり、ハンド１１１が離脱可能であることを容易に把握することができる。
【００５７】
さらに、本体１１２Ａの内部には、回路基板１１２Ｊが設けられる。回路基板１１２Ｊには、着脱面１１２Ｂに設けられた穴１１２Ｌを介してハンド１１１の端子１１１Ｅと電気的に接続される複数本の端子１１２Ｍが設けられる。
【００５８】
また、回路基板１１２Ｊには、フォトセンサ１１２Ｋが設けられる。フォトセンサ１１２Ｋは、例えば反射型フォトダイオードを用いることができる。フォトセンサ１１２Ｋは、操作レバー１１２Ｈが係合位置にある状態においては、フォトセンサ１１２Ｋから出力した光が操作レバー１１２Ｈで反射して、その反射光がフォトセンサ１１２Ｋに入力される。それに対し、操作レバー１１２Ｈが係合解除位置にある状態においては、フォトセンサ１１２Ｋから出力した光が操作レバー１１２Ｈで反射しないため、フォトセンサ１１２Ｋに反射光が入力されない。なお、フォトセンサとしては、反射型フォトダイオードに限らず、透過型フォトダイオードを用いてもよい。この場合には、操作レバー１１２Ｈに孔（透過窓）を設け、発光部からの光が透過窓を通過して受光部に入射するか否かを検出すればよい。
【００５９】
なお、ロボット１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限られない。一般的な把持ロボットが備える構成を排除するものではない。例えば、図１〜３では７軸のアームが示されているが、軸数（ジョイント数）をさらに増加させてもよいし、減らしてもよい。アーム部材の数を増減させてもよい。また、アーム部材、ジョイント等の各種部材の形状、大きさ、配置、構造等も適宜変更してよい。
【００６０】
次に、ロボット１の機能構成例について説明する。図７は、制御部２０の機能ブロック図を示している。
【００６１】
制御部２０は、主として、ハンド着脱指示取得部２００と、ハンド着脱情報取得部２０１と、ハンド制御部２０２と、アーム制御部２０３と、全体制御部２０４とを備える。
【００６２】
ハンド着脱指示取得部２００は、タッチパネルモニター１０２を介してハンド着脱指示が入力されたときに、入力されたハンド着脱指示を取得する。ハンド着脱指示取得部２００は、本発明のエンドエフェクター着脱指示取得部及びエンドエフェクター着脱指示受付部に相当する。
【００６３】
ハンド着脱情報取得部２０１は、操作レバー１１２Ｈが係合位置にある状態か、係合解除位置にある状態かを示す情報を取得する。例えば、ハンド着脱情報取得部２０１は、フォトセンサ１１２Ｋに反射光が入力された場合には、フォトセンサ１１２Ｋから信号の入力があったこと、すなわち操作レバー１１２Ｈが係合位置にあることを示す情報を取得する。
ハンド制御部２０２は、ハンド１１１へ制御電源及び駆動電源を投入し、又は遮断する。
【００６４】
また、ハンド制御部２０２は、エンドポイントを目標位置に移動させると、ハンド１１１へ作業を行わせるための信号を出力する。この信号は、ハンド駆動アンプ１１１ｂで増幅され、ハンド駆動アクチュエーター１１１ａに入力される。これにより、ハンド１１１により作業を行うことができる。ハンド制御部２０２は、本発明のエンドエフェクター制御部に相当する。当該処理は一般的な方法を用いることができるため、説明を省略する。
【００６５】
アーム制御部２０３は、アクチュエーターのエンコーダー値、力覚センサーのセンサー値等に基づいて、アーム１１を駆動するための信号を出力する。この信号は、アーム駆動アンプ１１ｂで増幅され、アーム駆動アクチュエーター１１ａに入力される。これにより、アーム１１が制御される。
【００６６】
具体的には、アーム制御部２０３は、電子カメラ１５で撮像された画像に基づいて、ハンド１１１で所定の作業を行わせるように、エンドポイントの位置を移動させる。当該処理は一般的な方法を用いることができるため、説明を省略する。
【００６７】
また、アーム制御部２０３は、ハンド着脱指示取得部２００によりハンド着脱指示が取得されると、電子カメラ１５で撮像された画像に基づいて、アーム１１が図３に示すハンド交換姿勢をとるようにアーム１１の各アーム駆動アクチュエーター１１ａの位置及び向きを調整する。また、アーム制御部２０３は、アーム１１がハンド交換姿勢をとったら、軸Ｊ７のアーム駆動アクチュエーター１１ａのブレーキ１１ｃを解除する。アーム制御部２０３は、本発明のマニピュレーター制御部と、位置取得部に相当する。当該処理については、後に詳述する。
【００６８】
全体制御部２０４は、制御部２０の全体を制御する処理を行う。
【００６９】
なお、本実施の形態では、制御部２０を脚部１３の内部に設けたが、制御部２０は、ロボット１の外部に設けてもよい。制御部２０をロボット１の外部に設ける場合には、制御部２０は、有線又は無線でロボット１と接続される。
【００７０】
図８は、制御部２０の概略構成の一例を示すブロック図である。図示するように、例えばコンピューターなどで構成される制御部２０は、演算装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２１と、揮発性の記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）や不揮発性の記憶装置であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）からなるメモリー２２と、外部記憶装置２３と、ロボット１等の外部の装置と通信を行う通信装置２４と、タッチパネルモニター等の入力装置を接続する入力装置インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２５と、タッチパネルモニター等の出力装置を接続する出力装置Ｉ／Ｆ２６と、制御部２０と他のユニットを接続するＩ／Ｆ２７と、を備える。
【００７１】
上記の各機能部は、例えば、ＣＰＵ２１がメモリー２２に格納された所定のプログラムをメモリー２２に読み出して実行することにより実現される。なお、所定のプログラムは、例えば、予めメモリー２２にインストールされてもよいし、通信装置２４を介してネットワークからダウンロードされてインストール又は更新されてもよい。
【００７２】
以上のロボット１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限られない。また、一般的なロボットシステムが備える構成を排除するものではない。
【００７３】
次に、本実施形態における、上記構成からなるロボット１の特徴的な処理について説明する。図９は、アーム１１からハンド１１１を取り外すまでの処理の流れを示すフローチャートである。図９に示す処理は、タッチパネルモニター１２を介して制御部２０に何等かの入力が行われることにより、開始される。
【００７４】
まず、全体制御部２０４は、ハンド着脱指示取得部２００によりタッチパネルモニター１２から入力されたハンド着脱指示が取得されたか否かを判断する（ステップＳ１００）。
【００７５】
ハンド着脱指示取得部２００によりハンド着脱指示が取得されなかった場合（ステップＳ１００でＮＯ）は、全体制御部２０４は再度ステップＳ１００を行う。
【００７６】
ハンド着脱指示取得部２００によりハンド着脱指示が取得された場合（ステップＳ１００でＹＥＳ）は、全体制御部２０４は、アーム１１にハンド交換姿勢をとらせるようにアーム制御部２０３に指示を出力する。アーム制御部２０３は、ハンド交換姿勢をとるようにアーム１１の各アーム駆動アクチュエーター１１ａの位置及び向きを調整する（ステップＳ１０２）。
【００７７】
図３に示すように、ハンド交換姿勢とは、ハンド１１１が上を向く、すなわち着脱部材１１２の着脱面１１２Ｂが水平上向きとなる姿勢である。これにより、作業者がハンド１１１をアーム１１から取り外そうとしても、ハンド１１１が落下することはない。
【００７８】
なお、図３においては、ハンド交換姿勢として、人の上腕に相当する部分（アーム部材１１Ｂ）が、人の肩に相当する部分（アーム部材１１Ａ）から鉛直下向きに突出し、人の前腕に相当する部分（アーム部材１１Ｃ、１１Ｄ）が水平となるように人の肘に相当する部分（軸Ｊ４）が曲げられ、人の手首に相当する部分（アーム部材１１Ｅ）が人の前腕に相当する部分（アーム部材１１Ｃ、１１Ｄ）から鉛直上向きに突出するようにテク部関節に相当する部分（軸Ｊ６）が曲げられた状態が示されているが、着脱面１１２Ｂは水平上向きとなるのであればハンド交換姿勢はこれに限られない。例えば、ハンド交換姿勢は、アーム部材１１Ａ及び１１Ｂが水平であり、アーム部材１１Ｃ、１１Ｄ及び１１Ｅがアーム部材１１Ｂに対して鉛直上向きとなる姿勢でもよい。また、ハンド交換姿勢は、アーム部材１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及び１１Ｄが水平であり、アーム部材１１Ｅがアーム部材１１Ｄに対して鉛直上向きとなる姿勢でもよい。
【００７９】
ここでいう水平、水平上向き、鉛直下向き、鉛直上向きは、厳密に水平、水平上向き、鉛直下向き、鉛直上向きの場合に限らず、数度程度の誤差を含む概念である。
【００８０】
図１０は、アーム１１がハンド交換姿勢をとった時のハンド１１１と作業台Ｂとの位置関係を示す図である。アーム制御部２０３は、電子カメラ１５で撮像された画像に基づいて、アーム交換姿勢をとったときにハンド１１１が作業台の上に位置するように、各アーム駆動アクチュエーター１１ａの位置及び向きを調整する。ハンド１１１を作業台の上に位置させることで、万が一の場合にハンド１１１がロボット１の上に落下することを防止することができる。なお、アーム制御部２０３が電子カメラ１５で撮像された画像に基づいて作業台Ｂの位置を検出し、それに基づいてハンド１１１の位置を移動する方法は、一般的に行われている様々な手法を用いることができる。
【００８１】
なお、図１０においては、２本のアーム１１の両方がハンド交換姿勢をとっているが、ハンド交換姿勢を取るのは任意の１本だけでもよい。ハンド交換姿勢をとるアーム１１の指示は、タッチパネルモニター１２等から作業者が指示を入力し、入力された指示をハンド着脱指示取得部２００が取得し、この指示に基づいて全体制御部２０４がアーム制御部２０３及びハンド制御部２０２を制御すればよい。ハンド交換姿勢を取らないアーム１１については、胴部１０の前にハンド１１１が位置する、ハンド１１１を胴部１０から横方向に所定距離だけ離す等、ハンド１１１の交換の邪魔にならない位置（交換するハンド１１１と作業者の間でない位置）にハンド１１１が位置するようにアーム駆動アクチュエーター１１ａの位置及び向きを調整すればよい。
【００８２】
アーム制御部２０３は、アーム１１がハンド交換姿勢をとったら、図１０に示すように、操作レバー１１２Ｈがロボット１の胴部１０と反対側にくるように、すなわち操作レバー１１２Ｈが胴部１０とアーム１１とハンド１１１との間に位置しないように、軸Ｊ７にあたるアーム駆動アクチュエーター１１ａを回転させる（ステップＳ１０４）。これにより、作業者がロボット１の反対側から、容易に操作レバー１１２Ｈを操作できるようになる。
【００８３】
次に、アーム制御部２０３は、着脱面１１２Ｂを垂直方向に回転させる回転軸である軸Ｊ７のアーム駆動アクチュエーター１１ａのブレーキ１１ｃを解除する（ステップＳ１０６）。通常は、アーム駆動アクチュエーター１１ａの電源を切ると、アーム駆動アクチュエーター１１ａの軸が回転しないようにブレーキ１１ｃが軸を固定するが、ブレーキ１１ｃを解除することで、作業者が着脱面１１２Ｂ、すなわちハンド１１１を手動で回転させて所望の向きに向けることができる。
【００８４】
最後に、ハンド制御部２０２は、ハンド１１１への制御電源及び駆動電源を遮断する（ステップＳ１０８）。これにより、ハンド交換時の空中放電や破壊を防止できる。
【００８５】
これにより、図９に示す処理を終了する。作業者は、操作レバー１１２Ｈを係合位置から係合解除位置に移動させ、ハンド１１１を着脱部材１１２（着脱面１１２Ｂ）から取り外す。これにより、ハンド１１１の交換時には操作レバーを作業する必要が生じ、より安全性を確保できる。
【００８６】
図１１は、アーム１１へハンド１１１を取り付ける処理の流れを示すフローチャートである。
【００８７】
まず、作業者は、ハンド１１１を着脱部材１１２に取り付け、操作レバーを係合解除位置から係合位置に移動させる。そして、作業者が、ハンド交換作業が完了したことをタッチパネルモニター１２等を介して入力すると、ハンド着脱指示取得部２００がハンド着脱指示を取得する。全体制御部２０４は、ハンド着脱指示取得部２００によりハンド着脱指示が取得されると、図１１に示す処理を開始する。
【００８８】
全体制御部２０４は、ハンド着脱情報取得部２０１がフォトセンサ１１２Ｋから信号の入力があったこと、すなわち操作レバー１１２Ｈが係合位置にあることを示す情報を取得したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。
【００８９】
ハンド着脱情報取得部２０１が、操作レバー１１２Ｈが係合位置にあることを示す情報を取得しなかった場合（ステップＳ１１０でＮＯ）は、全体制御部２０４は、再度ステップＳ１１０を行う。
【００９０】
ハンド着脱情報取得部２０１が、操作レバー１１２Ｈが係合位置にあることを示す情報を取得した場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）は、ハンド制御部２０２は、ハンド１１１への制御電源を投入する（ステップＳ１１２）。これにより、ハンド１１１へ安全に制御電源を供給することができる。
【００９１】
ハンド制御部２０２は、ハンド１１１からハンド１１１の機種ＩＤやバージョン情報等のハンド１１１固有の情報を読み出す（ステップＳ１１４）。そして、ハンド制御部２０２は、ハンド１１１固有の情報が期待値であるか否かを判断する（ステップＳ１１６）。ここで、ハンド１１１固有の情報が期待値である場合とは、例えば、ハンド１１１の機種ＩＤやバージョン情報が、予めメモリー２２等に格納された情報と一致する場合である。
【００９２】
ハンド１１１固有の情報が期待値であると判断された場合（ステップＳ１１６でＹＥＳ）は、ハンド制御部２０２は、ハンド１１１へ駆動電源を投入する（ステップＳ１１８）。これにより、ハンド１１１に安全に駆動電源を供給、すなわちハンド１１１を駆動可能とすることができる。
【００９３】
ハンド１１１固有の情報が期待値であると判断されなかった場合（ステップＳ１１６でＮＯ）は、ハンド制御部２０２は、ハンド１１１への制御電源を遮断する（ステップＳ１２０）。そして、全体制御部２０４は、タッチパネルモニター１２等にエラー表示を表示させる（ステップＳ１２２）。タッチパネルモニター１２等にエラー表示を表示させるのは、図示しない表示制御部が実行可能である。表示制御部の処理は一般的な方法を用いることができるため、説明を省略する。
【００９４】
本実施の形態によれば、着脱面１１２Ｂを水平上向きにしたため、ハンド１１１等のエンドエフェクターを作業者が交換したいときに、作業者が片手でハンド１１１の重量を支える必要をなくし、両手を自由に使って、作業を安全に行わせることができる。
【００９５】
また、本実施の形態では、ハンド交換姿勢においてハンド１１１が作業台の上に位置するようにアーム駆動アクチュエーター１１ａの位置及び向きを調整したため、ハンド１１１が落下したりする危険性を低減させることができる。
【００９６】
なお、本実施の形態では、操作レバー１１２Ｈは常時操作可能であるが、アーム１１がハンド着脱姿勢を取らなければ、すなわち着脱面１１２Ｂが水平上向きでなければ操作レバー１１２Ｈが操作できないような、操作レバー１１２Ｈのロック機構を設けるようにしてもよい。操作レバー１１２Ｈのロック機構は、例えば、電磁石を用い、通電時に施錠を行うような電磁ロックを採用することができる。電磁ロックは、一般的な技術であるため、説明を省略する。ロック機構は、本発明の操作レバー施錠部に相当する。これにより、より安全性を確保できる。
【００９７】
また、本実施の形態では、操作レバー１１２Ｈが係合位置にあることを示す情報をハンド着脱情報取得部２０１が取得するまで、操作レバー１１２Ｈが係合位置にあることを示す情報をハンド着脱情報取得部２０１が取得する処理（ステップＳ１１０）を継続したが、操作レバー１１２Ｈが係合位置にあることを示す情報をハンド着脱情報取得部２０１が取得しない場合（ステップＳ１１０でＮＯ）は、アーム１１が移動できないように全体制御部２０４が制御部２０全体を制御するようにしてもよい。
【００９８】
また、本実施の形態では、ハンド１１１固有の情報が期待値であると判断されなかった場合（ステップＳ１１６でＮＯ）は、すぐにハンド１１１への制御電源を遮断した（ステップＳ１２０）が、制御電源の再投入、ハンド１１１固有の情報の取得、及びハンド１１１固有の情報が期待値であるかの判断（ステップＳ１１２〜Ｓ１１６）の処理を複数回行い、それでもハンド１１１固有の情報が期待値であると判断されなかった場合（ステップＳ１１６でＮＯ）に、ハンド１１１への制御電源を遮断する（ステップＳ１２０）ようにしてもよい。
【００９９】
また、本実施の形態では、図１０に示すように、アーム制御部２０３は、ハンド交換姿勢の時にハンド１１１が作業台Ｂの上に位置するようにアーム駆動アクチュエーター１１ａの位置及び向きを調整したが、アーム制御部２０３は、図１０の点線で示すように、ハンド１１１を作業台Ｂの上かつ作業台Ｂの端に位置するようにアーム駆動アクチュエーター１１ａの位置及び向きを調整してもよい。ハンド１１１を作業台Ｂの上かつ作業台Ｂの端に位置させる場合に、どこにハンド１１１を配置するかは、作業者がどこにいるかによって変えてもよい。例えば、作業者がロボット１の横でハンド１１１を交換するとする（当該情報は、例えば記憶部等に記憶されている）と、アーム制御部２０３は、作業者の手前寄りかつロボットから離れた位置であって、作業台Ｂの上かつ作業台Ｂの端、という条件を満たす位置（例えば、図１０の下側の点線で示す位置）にハンド１１１が位置するようにアーム駆動アクチュエーター１１ａの位置及び向きを調整すればよい。
【０１００】
このとき、アーム制御部２０３は、操作レバー１１２Ｈが作業台Ｂの外側を向くようにアーム駆動アクチュエーター１１ａの位置及び向きを調整してもよい。これにより、作業者がより容易にハンド１１１の交換作業を行うことができる。
【０１０１】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。特に、本発明は、ロボットと、制御部及び撮像部とが別に設けられたロボットシステムとして提供してもよいし、ロボットに制御部等が含まれたロボットとして提供してもよいし、制御部のみ、又は制御部及び撮像部からなるロボット制御装置として提供してもよい。また、本発明は、ロボット等を制御するプログラムやプログラムを記憶した記憶媒体として提供することもできる。
【符号の説明】
【０１０２】
１：ロボット、１０：胴部、１０Ａ：肩領域、１０Ｂ：胴部本体、１１：アーム、１１Ａ：アーム部材、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ：アーム部材、１１Ｇ：ハンドアイカメラ、１１ａ：アーム駆動アクチュエーター、１１ｂ：アーム駆動アンプ、１１ｃ：ブレーキ、１２：タッチパネルモニター、１３：脚部、１４：搬送用ハンドル、１５：電子カメラ、１６：信号灯、１７：電源スイッチ、１７ａ：電源ＯＮスイッチ、１７ｂ：電源ＯＦＦスイッチ、１８：外部Ｉ／Ｆ部、１９：昇降ハンドル、２０：制御部、２１：ＣＰＵ、２２：メモリー、２３：外部記憶装置、２４：通信装置、２５：入力装置、２６：出力装置、１１１：ハンド、１１１Ａ：本体部、１１１Ｂ：フィンガー、１１１Ｃ：基端面、１１１Ｄ：突出部、１１１Ｅ：端子、１１１Ｆ：ガイドピン、１１１ａ：ハンド駆動アクチュエーター、１１１ｂ：ハンド駆動アンプ、１１２：着脱部材、１１２Ａ：本体、１１２Ｂ：着脱面、１１２Ｃ：貫通孔、１１２Ｄ：ガイド孔、１１２Ｅ：ガイド溝、１１２Ｆ：係合部材、１１２Ｇ：圧縮コイルバネ、１１２Ｈ：操作レバー、１１２Ｉ：リンク機構、１１２Ｊ：回路基板、１１２Ｋ：フォトセンサ、１１２Ｌ：穴、１１２Ｍ：端子、２００：ハンド着脱指示取得部、２０１：ハンド着脱情報取得部、２０２：ハンド制御部、２０３：アーム制御部、２０４：全体制御部
【図１】
2015074070.tif 000003
【図２】
2015074070.tif 000004
【図３】
2015074070.tif 000005
【図４】
2015074070.tif 000006
【図５】
2015074070.tif 000007
【図６】
2015074070.tif 000008
【図７】
2015074070.tif 000009
【図８】
2015074070.tif 000010
【図９】
2015074070.tif 000011
【図１０】
2015074070.tif 000012
【図１１】
2015074070.tif 000013