(57)【要約】【課題】ロボットが接触した障害物の損傷を抑制する技術を提供する。 【解決手段】設置面に固定されるベース部と、ベース部に接続されると共にそれぞれの軸を中心に回転を行なう直列的に接続された複数のリンクと、を有するロボットは：複数のリンクと複数のリンクの内の先端側に位置する先端リンクに取り付けられたエンドエフェクタとエンドエフェクタによって把持された対象物とを含む作業体に対する障害物の接触を検出する検出部と；障害物の接触が検出されたときに、複数のリンクの内の先端側とは逆側に位置する第１のリンクに対する第１のリンクに接続される第２のリンクの相対位置を変化させるために、第２のリンクの軸を中心とする回転以外で第２のリンクを回転させ、前記障害物の接触が検出されていないときには、前記相対位置を変化させない回転部と、を備える。【選択図】図２
2015145048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置面に固定されるベース部と、前記ベース部に接続されると共にそれぞれの軸を中心に回転を行なう直列的に接続された複数のリンクと、を有するロボットであって、
前記複数のリンクと前記複数のリンクの内の先端側に位置する先端リンクに取り付けられたエンドエフェクタと前記エンドエフェクタによって把持された対象物とを含む作業体に対する障害物の接触を検出する検出部と、
前記障害物の接触が検出されたときに、前記複数のリンクの内の前記先端側とは逆側に位置する第１のリンクに対する前記第１のリンクに接続される第２のリンクの相対位置を変化させるために、前記第２のリンクの前記軸を中心とする前記回転以外で第２のリンクを回転させ、前記障害物の接触が検出されていないときには、前記第１のリンクに対する前記第２のリンクの相対位置を変化させない回転部と、を備える、ロボット。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットであって、
前記回転部は、前記先端リンクの先端と前記設置面とが遠ざかる方向に前記第２のリンクを回転させる、ロボット。
【請求項３】
請求項２に記載のロボットであって、
前記回転部は、前記障害物の接触が検出されていないときには、前記先端リンクの先端と前記設置面とが近づく方向に前記第２のリンクを予め回転させておく、ロボット。
【請求項４】
請求項１に記載のロボットであって、
前記回転部は、前記作業体における前記障害物が接触した箇所と前記障害物とが遠ざかる方向に前記第２のリンクを回転させる、ロボット。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のロボットであって、
前記回転部は、前記第１のリンクと前記第２のリンクとの間に配置され、前記第１のリンクの前記軸に直交する回避軸を中心に回転し、
前記第２のリンクは、前記回避軸と平行であると共に前記回避軸とは異なる軸を中心に回転する、ロボット。
【請求項６】
請求項５に記載のロボットであって、
前記検出部は、前記回転部に対する障害物の接触を検出し、
前記回転部は、前記回転部に対する障害物の接触が検出されたときに、前記第２のリンクを回転させる、ロボット。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のロボットであって、
前記検出部は、前記複数のリンクのそれぞれの軸に発生するトルクを検出することで、前記作業体に対する前記障害物の接触の箇所と向きとを特定する、ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の産業用ロボットでは、例えば、特許文献１に記載されているように、ロボットのアームを形成する複数のリンクのいずれかに対して衝突が発生した場合に、複数のリンクのそれぞれの両端に形成される回転軸のそれぞれに加わるトルクが算出されることで、複数のリンクの内から衝突が検出された衝突箇所を高精度に特定し、衝突を検出したことを作業者に報知するロボットシステムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８９４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載されたロボットシステムでは、衝突箇所を高精度に特定でき、衝突の検出後に、ロボットのアームにおける回転軸に加えていたトルクを０にして、ロボットを緊急停止させることで安全性が向上するものの、緊急停止後に慣性によってアームが少なからず動いてしまうため、安全性をさらに向上させる余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、設置面に固定されるベース部と、前記ベース部に接続されると共にそれぞれの軸を中心に回転を行なう直列的に接続された複数のリンクと、を有するロボットが提供される。このロボットは、前記複数のリンクと前記複数のリンクの内の先端側に位置する先端リンクに取り付けられたエンドエフェクタと前記エンドエフェクタによって把持された対象物とを含む作業体に対する障害物の接触を検出する検出部と；前記障害物の接触が検出されたときに、前記複数のリンクの内の前記先端側とは逆側に位置する第１のリンクに対する前記第１のリンクに接続される第２のリンクの相対位置を変化させるために、前記第２のリンクの前記軸を中心とする前記回転以外で第２のリンクを回転させ、前記障害物の接触が検出されていないときには、前記第１のリンクに対する前記第２のリンクの相対位置を変化させない回転部と、を備える。この形態のロボットによれば、障害物に接触した場合にロボットの作業が停止されるだけでなく、エンドエフェクタが設置面から遠ざかるように動く。これにより、ロボットの停止後に、停止前の作業の慣性によって作業体と障害物との接触による障害物の損傷を抑制でき、ロボットの安全性を向上させる。また、慣性によって動作している第２のリンクの速度を０にした後に、第２のリンクを逆方向に回転させるのに比べ、動作を減速する処理を省略できるため、障害物に対する損傷をより抑制でき、安全性を向上させる。
【０００７】
（２）上記形態のロボットにおいて、前記回転部は、前記先端リンクの先端と前記設置面とが遠ざかる方向に前記第２のリンクを回転させてもよい。ロボットが障害物と接触する場合、ロボットの先端のエンドエフェクタが上側に逃げることで、障害物とエンドエフェクタとが遠ざかることが多い。そのため、この形態のロボットによれば、ロボットと障害物との位置関係を特定しなくても、ロボットが障害物から遠ざかることができ、障害物の損傷をより抑制でき、安全性が向上する。
【０００８】
（３）上記形態のロボットにおいて、前記回転部は、前記障害物の接触が検出されていないときには、前記先端リンクの先端と前記設置面とが近づく方向に前記第２のリンクを予め回転させておいてもよい。この形態のロボットによれば、作業体と障害物との接触が検出されたときに、回転部がエンドエフェクタと設置面とが遠ざかる方向に回転できる回転角度が大きく、障害物からより遠ざかることができ、安全性をより向上させる。
【０００９】
（４）上記形態のロボットにおいて、前記回転部は、前記作業体における前記障害物が接触した箇所と前記障害物とが遠ざかる方向に前記第２のリンクを回転させてもよい。この形態のロボットによれば、障害物に対する損傷をより抑制でき、安全性を向上させる。
【００１０】
（５）上記形態のロボットにおいて、前記回転部は、前記第１のリンクと前記第２のリンクとの間に配置され、前記第１のリンクの前記軸に直交する回避軸を中心に回転し；前記第２のリンクは、前記回避軸と平行であると共に前記回避軸とは異なる軸を中心に回転してもよい。この形態のロボットによれば、回転部の形状を変化させることで、回避軸と第２のリンクの回転軸との位置関係を簡便に設定でき、障害物に接触した場合の回転部の回転角度等の設計の自由度が向上する。
【００１１】
（６）上記形態のロボットにおいて、前記検出部は、前記回転部に対する障害物の接触を検出し；前記回転部は、前記回転部に対する障害物の接触が検出されたときに、前記第２のリンクを回転させてもよい。この形態のロボットによれば、回転部が障害物と接触した場合にも、回転部と障害物とが遠ざかるため、安全性をより向上させる。
【００１２】
（７）上記形態のロボットにおいて、前記検出部は、前記複数のリンクのそれぞれの軸に発生するトルクを検出することで、前記作業体に対する前記障害物の接触の箇所と向きとを特定してもよい。この形態のロボットによれば、作業体における障害物の接触の向きと位置とを精度良く特定し、ロボットにおける接触した位置が障害物から効率良く離れることができ、障害物に対する損傷をより抑制でき、安全性を向上させる。
【００１３】
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、上述の課題の一部また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また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なうことが可能である。また、上述の課題の一部また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また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また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また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。
【００１４】
例えば、本発明の一形態は、検出部と、回転部と、の２つの要素の内の一つまたは二つを備えた装置として実現可能である。すなわち、この装置は、検出部を有していてもよく、有していなくてもよい。また、装置は、回転部を有していてもよく、有していなくてもよい。検出部は、例えば、前記複数のリンクと前記複数のリンクの内の先端側に位置する先端リンクに取り付けられたエンドエフェクタと前記エンドエフェクタによって把持された対象物とを含む作業体に対する障害物の接触を検出してもよい。回転部は、例えば、前記障害物の接触が検出されたときに、前記複数のリンクの内の前記先端側とは逆側に位置する前記第１のリンクに対する前記第１のリンクに接続される第２のリンクの相対位置を変化させるために、前記第２のリンクの前記軸を中心とする前記回転以外で第２のリンクを回転させてもよい。こうした装置は、例えば、ロボットとして実現できるが、ロボット以外の他の装置としても実現可能である。このような形態によれば、装置の操作性の向上および簡易化、装置の一体化や、装置を使用する使用者の利便性の向上、等の種々の課題の少なくとも１つを解決することができる。前述したロボットの各形態の技術的特徴の一部または全部は、いずれもこの装置に適用することが可能である。
【００１５】
本発明は、ロボット以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、ロボットの制御方法、ロボットシステム等の形態で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態におけるロボットシステムの構成を機能的に示すブロック図である。
【図２】第１実施形態におけるロボットの概略構成を示す説明図である。
【図３】回避制御処理の流れを示す説明図である。
【図４】障害物の接触が検出されたときに回避用回転体が時計回りに回転することを示す説明図である。
【図５】第２実施形態における回避制御処理の流れを示す説明図である。
【図６】変形例におけるロボットの概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．ロボットシステムの構成：
図１は、本発明の第１実施形態におけるロボットシステム１００の構成を機能的に示すブロック図である。図２は、第１実施形態におけるロボット１０の概略構成を示す説明図である。図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１０と、ロボット１０の動きを制御する制御部２０と、を備えている。図２に示すように、ロボット１０は、６軸の垂直多関節型の産業用ロボットである。ロボット１０は、工場等の設置場所（サイト）の水平面に設置されるベース部８と、第１の回転体１と、第２の回転体２と、第３の回転体３と、第４の回転体４と、第５の回転体５と、第６の回転体６と、第１の回転体１と第２の回転体２との間に形成された回避用回転体９と、を備えている。第１の回転体１と回避用回転体９と第２の回転体２から第６の回転体６までの回転体のそれぞれは、直列的に接続されている。直列的に接続された回転体の両端の回転体は、第１の回転体１と第６の回転体６とである。なお、第１の回転体１から第６の回転体６までの６つの回転体は、請求項における複数のリンクに相当し、回避用回転体９は、請求項における回転部に相当する。第６の回転体６は、請求項における先端リンクに相当し、第１の回転体１は、請求項における第１のリンクに相当する。また、請求項における直列的に接続された複数のリンクとは、図２に示すように、回避用回転体９を介して直接的または間接的に接続された第１の回転体１から第６の回転体６までの回転体を含む。
【００１８】
図１に示すように、第１の回転体１は、第１のアクチュエータＡＣ１と、第１のセンサーＳ１と、有している。第１のアクチュエータＡＣ１と第１のセンサーＳ１とは、第１の回転体１の内部に配置されている。第１のアクチュエータＡＣ１は、モーターと減速機とから構成されている。第１のアクチュエータＡＣ１は、第１軸ＯＬ１（図２）を中心に第１の回転体１を回転させる。第１のセンサーＳ１は、第１の回転体１の回転角度と回転速度とを検出するロータリーエンコーダである。なお、６つの回転体のそれぞれは、第１の回転体１と同様の構成を有するため、図１では、第１の回転体１と第６の回転体６とのみを示し、第１の回転体１以外の５つの回転体の構成については説明を省略する。
【００１９】
回避用回転体９は、内部に回避アクチュエータＡＣ９と回避センサーＳ９とを有している。図２に示すように、回避アクチュエータＡＣ９は、第１軸ＯＬ１に直交する回避軸ＯＬＨを中心に回転する。回避センサーＳ９は、回避用回転体９の回転角度と回転速度とを検出するロータリーエンコーダである。
【００２０】
図１に示すように、制御部２０は、作業制御部２１と、回避制御部２５と、を有している。作業制御部２１は、ロボット１０が行なう作業に応じて、第１のアクチュエータＡＣ１から第６のアクチュエータＡＣ６までの各軸の回転角度と回転速度とを制御する。作業制御部２１は、各アクチュエータに内蔵されたモーターに流れる電流を変化させることで各モーターに加える制御トルクを変化させて、各軸の回転速度を制御する。なお、各アクチュエータでは、制御トルクと回転速度との関係について予め設定されているため、作業制御部２１が制御トルクを制御することで、軸の回転速度が制御される。作業制御部２１は、第１のセンサーＳ１から第６のセンサーＳ６までの各センサーによって検出された各軸の回転角度と回転速度とが制御したい回転角度と回転速度とになるようなフィードバック制御を行なう。フィードバック制御が行なわれることで、作業制御部２１が制御トルクを補正して、意図した軸の回転速度と回転角度に制御できる。
【００２１】
図２に示すように、第１の回転体１は、水平面に垂直な第１軸ＯＬ１を中心に回転方向ＲＴ１に沿って回転する。第１の回転体１は、ベース部８に接続されてため、第１の回転体１は、ベース部８に対して第１軸ＯＬ１を中心に回転する。回避用回転体９は、第１軸ＯＬ１に直交する回避軸ＯＬＨを中心に回転方向ＲＴＨに沿って回転する。回避用回転体９は、第１の回転体１に接続されているため、第１の回転体１に対して相対的に回避軸ＯＬＨを中心に回転する。第２の回転体２は、回避軸ＯＬＨに平行であると共に回避軸ＯＬＨとは異なる位置に配置された第２軸ＯＬ２を中心に回転方向ＲＴ２に沿って回転する。第２の回転体２は、回避用回転体９に接続されているため、回避用回転体９に対して相対的に第２軸ＯＬ２を中心に回転する。第３の回転体３は、第２軸ＯＬ２に平行であると共に第２軸ＯＬ２とは異なる位置に配置された第３軸ＯＬ３を中心に回転方向ＲＴ３に沿って回転する。第３の回転体３は、第２の回転体２に接続されているため、第２の回転体２に対して相対的に第３軸ＯＬ３を中心に回転する。第４の回転体４は、第３軸ＯＬ３に直交する第４軸ＯＬ４を中心に回転方向ＲＴ４に沿って回転する。第４の回転体４は、第３の回転体３に接続されているため、第３の回転体３に対して相対的に第４軸ＯＬ４を中心に回転する。第５の回転体５は、第４軸ＯＬ４に直交する第５軸ＯＬ５を中心に回転方向ＲＴ５に沿って回転する。第５の回転体５は、第４の回転体４に接続されているため、第４の回転体４に対して相対的に第５軸ＯＬ５を中心に回転する。第６の回転体６は、第５軸ＯＬ５に直交する第６軸ＯＬ６を中心に回転方向ＲＴ６に沿って回転する。第６の回転体６は、第５の回転体５に接続されているため、第５の回転体５に対して相対的に第６軸ＯＬ６を中心に回転する。
【００２２】
第６の回転体６の先端には、フランジが形成され、フランジには、エンドエフェクタＥＤが取り付けられる。フランジに取り付けられるエンドエフェクタＥＤとしては、例えば、作業を行なうために対象物を把持するハンドや視覚検査用のカメラなどである。フランジに取り付けられるエンドエフェクタＥＤは、用途によって、交換可能である。ロボット１０は、第１軸ＯＬ１から第６軸ＯＬ６までの各軸を個別に回転させることで、第６の回転体６のフランジの位置や方向を変更すると共にエンドエフェクタＥＤを制御し、部品の運搬や部品の組立などの作業を行なう。なお、請求項におけるエンドエフェクタによって把持された対象物とは、エンドエフェクタＥＤによって掴まれて保持されてものだけではなく、エンドエフェクタＥＤが接触している作業対象物も含む。作業対象物としては、例えば、エンドエフェクタＥＤにプラスドライバーが取り付けられている場合に、プラスドライバーによって回転させられているネジ等も含まれる。
【００２３】
図２に示すように、回避制御部２５は、ロボット１０が各種作業を行なっているときに、回避用回転体９を、ベース部８が設置されている水平面にエンドエフェクタＥＤが近づく方向（以下、「反時計回り」とも呼ぶ）に予め角度θだけ傾けさせる。なお、本第１実施形態では、角度θは、第１の回転体１に対して回避用回転体９が反時計回りに回転できる最大の角度である。ロボット１０は、回転体等に障害物の接触が検出されるまでは、回避用回転体９を第１の回転体１に対して反時計回りに角度θだけ傾いた状態を維持して、各種作業を行なう。
【００２４】
回避制御部２５（図１）は、第１の回転体１から第６の回転体６までのいずれかの回転体、回避用回転体９、エンドエフェクタＥＤ、および、エンドエフェクタＥＤに把持された作業対象物に対する障害物の接触の検出を監視する。なお、６つの回転体とエンドエフェクタと作業対象物とは、請求項における作業体に相当する。回避制御部２５は、障害物の接触が検出された場合に、回避アクチュエータＡＣ９にトルクを加えて、回避軸ＯＬＨを中心として、回避用回転体９を反時計回りとは逆方向の時計回りに回転させる。一方、回避制御部２５は、障害物の接触が検出されない場合には、回避用回転体９を回転させずに、第１の回転体１に対する第２の回転体２の相対位置を固定する。
【００２５】
回避制御部２５は、作業制御部２１による制御トルクとは別に、障害物の接触によって各モーターに発生する外乱トルクを算出することで障害物の接触の有無を判定する。例えば、いずれかの回転体が障害物に接触すると、接触によって第１のアクチュエータＡＣ１から第６のアクチュエータＡＣ６までの各アクチュエータと回避アクチュエータＡＣ９とには、制御トルクとは異なる外乱トルクが発生する。外乱トルクは、制御トルクと各センサーによって取得された各軸の回転速度から算出された検出トルクとの差分によって算出される。算出された外乱トルクの絶対値が閾値以上である場合に、回避制御部２５は、回転体等が障害物に接触していると判定する。なお、障害物とは、ロボット１０が行なう作業と関係がなく、回転体等に接触するもののことである。障害物には、ロボット１０に対して外からの飛来物の衝突や、作業対象物が作業とは関係なく、いずれかの回転体やエンドエフェクタＥＤに接触した場合の作業対象物が含まれる。
【００２６】
作業制御部２１は、第１軸ＯＬ１から第３軸ＯＬ３までの各軸の回転角度を制御することで、主にエンドエフェクタＥＤの位置を制御する。また、作業制御部２１は、第４軸ＯＬ４から第６軸ＯＬ６までの各軸の回転角度を制御することで、主にエンドエフェクタＥＤの姿勢を制御する。
【００２７】
Ａ−２．回避制御処理：
図３は、回避制御処理の流れを示す説明図である。回避制御処理は、ロボット１０の作業中に回転体等に障害物の接触が検出されたときに、各モーターに加える制御トルクを０にする非常停止が行なわれると共に、反時計回りに角度θだけ予め傾いている回避用回転体９が時計回りに回転する処理である。
【００２８】
回避制御処理では、初めに、回避制御部２５が回避用回転体９を反時計回りに角度θだけ回転させる（ステップＳ１０）。次に、回避制御部２５は、作業を行なっているロボット１０における回転体等に対する障害物の接触の検出を監視する（ステップＳ１２）。回避制御部２５は、外乱トルクが閾値以上であるか否かを判断することによって、回転体等が障害物に接触したか否かを判断する。障害物の接触が検出されない場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、引き続き、ロボット１０は、作業を中断せずに行ない、障害物の接触を監視する。障害物の接触が検出された場合には（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、作業制御部２１が第１軸ＯＬ１から第６軸ＯＬ６までの各軸に加えていた制御トルクを０にして、ロボット１０の動きを停止させる非常停止を行なうと共に、回避制御部２５が回避用回転体９を時計回りに回転させ（ステップＳ１４）、回避制御処理を終了する。すなわち、障害物の接触が検出された場合には、作業制御部２１がロボット１０の非常停止を行なうと共に、回避用回転体９は、設置面とエンドエフェクタＥＤとが遠ざかる方向に第２の回転体２を回転させる。
【００２９】
図４は、障害物の接触が検出されたときに回避用回転体９が時計回りに回転することを示す説明図である。図４では、第２の回転体２が第２軸ＯＬ２を中心として反時計回りＣＣ１回転したときに、エンドエフェクタＥＤが人の手ＨＤに接触した状態が示されている。エンドエフェクタＥＤと手ＨＤとが接触すると、各軸に配置された各センサーは、第５軸ＯＬ５と第３軸ＯＬ３と第２軸ＯＬ２と回避軸ＯＬＨとにおいて、時計回りＣＷ１に沿った外乱トルクを検出する。検出された外乱トルクが閾値以上であった場合には、ロボット１０が障害物に接触していると判定されて、作業制御部２１がロボット１０の非常停止を行なうと共に、回避制御部２５は、回避用回転体９を、回避軸ＯＬＨを中心として時計回りＣＷ１に回転させる。回避用回転体９が時計回りＣＷ１に沿って回転すると、エンドエフェクタＥＤが手ＨＤから遠ざかる。
【００３０】
以上説明したように、第１実施形態におけるロボット１０では、回転体等が障害物と接触した場合には、各軸に配置された各センサーが回転体の回転速度を検出することで障害物との接触を検出する。また、回避用回転体９が第２軸ＯＬ２とは異なる回避軸ＯＬＨを中心に時計回りＣＷ１に回転することで、第２の回転体２を回転させて、第１の回転体１に対する第２の回転体２を相対的に回転させる。一方、障害物の接触が検出されない場合には、回避用回転体９は回転せずに、第１の回転体１に対する第２の回転体２の相対位置を固定する。そのため、第１実施形態のロボット１０は、障害物に接触した場合に非常停止をするだけでなく、第６の回転体６のフランジに取り付けられたエンドエフェクタＥＤが設置面から遠ざかるように動く。これにより、非常停止した後にエンドエフェクタＥＤが障害物から遠ざかり、作業の慣性によって回転体等と障害物との接触による障害物の損傷を抑制でき、ロボット１０の安全性を向上させる。また、慣性によって動作している回避用回転体９の速度を０にした後に、回避用回転体９を逆方向に回転させるのに比べ、本実施形態では、動作を減速する処理を省略できるため、障害物に対する損傷をより抑制でき、安全性を向上させる。
【００３１】
また、第１実施形態におけるロボット１０では、障害物の接触が検出された場合には、回避用回転体９は、設置面とエンドエフェクタＥＤとが遠ざかる方向に第２の回転体２を回転させる。ロボット１０が障害物と接触する場合、ロボット１０の先端のエンドエフェクタＥＤが上側に逃げることで、障害物とエンドエフェクタＥＤとが遠ざかることが多い。そのため、第１実施形態のロボット１０では、ロボット１０と障害物との位置関係を特定しなくても、ロボット１０が障害物から遠ざかることができ、障害物の損傷をより抑制でき、安全性が向上する。
【００３２】
また、第１実施形態におけるロボット１０では、回避用回転体９は、回転体等と障害物との接触が検出されていないときには、ベース部８が設置されている水平面にエンドエフェクタＥＤが近づく方向（反時計回り）に予め角度θだけ傾いている。そのため、第１実施形態のロボット１０では、回転体等と障害物との接触が検出されたときに、回避用回転体９が時計回りに回転できる回転角度が大きく、障害物からより遠ざかることができ、安全性をより向上させる。
【００３３】
また、第１実施形態におけるロボット１０では、回避用回転体９は、第１の回転体１と第２の回転体２との間に配置され、第１軸ＯＬ１に直交する回避軸ＯＬＨを中心に回転し、第２の回転体２は、回避軸ＯＬＨに平行な第２軸ＯＬ２を中心に回転する。そのため、第１実施形態のロボット１０では、回避用回転体９の形状を変化させることで、回避軸ＯＬＨと第２軸ＯＬ２との位置関係を簡便に設定でき、障害物に接触した場合の回避用回転体９の回転角度等の設計の自由度が向上する。
【００３４】
また、第１実施形態におけるロボット１０では、回避センサーＳ９が回避用回転体９と障害物との接触を検出し、回避用回転体９と障害物とが接触した場合にも、回転体等と障害物とが接触した場合と同様に、回避用回転体９が第２の回転体２を回転させる。そのため、第１実施形態のロボット１０では、回避用回転体９が障害物と接触した場合にも、回避用回転体９と障害物とが遠ざかるため、安全性をより向上させる。
【００３５】
Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態では、第１実施形態に対して、ロボット１０の回転体等が障害物と接触する前に、予め回避用回転体９が反時計回りに回転しておらず、回避制御部２５が特定した外乱トルクの向きによって決定された方向に回避用回転体９を回転させる点が異なる。図５は、第２実施形態における回避制御処理の流れを示す説明図である。第２実施形態の回避制御処理では、初めに、回避制御部２５は、作業を行なっているロボット１０における回転体等に対する障害物の接触の検出を監視する（ステップＳ２０）。回避制御部２５は、外乱トルクが閾値以上であるか否かを判断することによって、回転体等が障害物に接触したか否かを判断する。障害物の接触が検出されない場合には（ステップＳ２０：ＮＯ）、引き続き、ロボット１０は、作業を中断せずに行ない、障害物の接触を監視する。障害物の接触が検出された場合には（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、回避制御部２５は、外乱トルクを方向ごとに分解して、回避軸ＯＬＨ回りのトルクである回転方向ＲＴＨに沿ったトルクが発生しているか否かを判定する（ステップＳ２２）。なお、第２実施形態では、複数の閾値以上の外乱トルクがあると判定された場合には、回避制御部２５は、複数の外乱トルクの内から最大の１つの外乱トルクにおける回避軸ＯＬＨ回りのトルクが発生しているか否かを判定する。回避軸ＯＬＨ回りの外乱トルクが発生していないと判定された場合には（ステップＳ２２：ＮＯ）、作業制御部２１は、第１軸ＯＬ１から第６軸ＯＬ６までの各軸に加えていた制御トルクを０にして、ロボット１０の動きを停止させる非常停止を行なうと共に、回避制御部２５が回避用回転体９を、回避軸ＯＬＨを中心として時計回りＣＷ１に回転させ（ステップＳ２４）、回避制御処理が終了する。ステップＳ２２の処理において、回避軸ＯＬＨ回りの外乱トルクが発生していると判定された場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、回避制御部２５は、回避軸ＯＬＨ回りに沿った外乱トルクの回転方向と同じ方向を、回避用回転体９を回転させる方向として決定する（ステップＳ２６）。次に、作業制御部２１がロボット１０の非常停止を行なうと共に、回避制御部２５が決定した回転方向に回避用回転体９を回転させ（ステップＳ２８）、回避制御処理が終了する。
【００３６】
以上説明したように、第２実施形態におけるロボット１０では、回避用回転体９が回避軸ＯＬＨを中心に、障害物が接触したエンドエフェクタＥＤと障害物としての手ＨＤとが遠ざかる方向に回転するため、障害物に対する損傷をより抑制でき、安全性を向上させる。
【００３７】
また、第２実施形態におけるロボット１０では、各軸の回転速度を検出するセンサーによって外乱トルクの大きさと方向とが算出され、回転体等に対する障害物の接触の向きと障害物の接触の位置とが特定される。そのため、本実施形態のロボット１０では、ロボット１０の回転体等における障害物の接触の向きと位置とを精度良く特定し、ロボット１０における接触した位置が障害物から効率良く離れることができ、障害物に対する損傷をより抑制でき、安全性を向上させる。
【００３８】
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００３９】
Ｃ１．変形例１：
上記実施形態では、回避用回転体９の回転軸である回避軸ＯＬＨと第２の回転体２の回転軸である第２軸ＯＬ２とが異なる態様であったが、回避軸ＯＬＨと第２軸ＯＬ２との関係については、種々変形可能である。図６は、変形例におけるロボット１０ａの概略構成を示す説明図である。変形例のロボット１０ａでは、上記実施形態のロボット１０に対して、第２の回転体２ａと回避用回転体９ａとの構造が異なり、その他の点については同じである。この変形例では、回避用回転体９ａは、第１の回転体１に対して第２軸ＯＬ２を中心として回転する第２の回転体２ａの軸芯の内側に形成されている。そのため、回避用回転体９ａの回避軸ＯＬＨは、第２軸ＯＬ２と同じ軸であり、回避用回転体９ａが第２軸ＯＬ２を中心に回転することで、第１の回転体１に対する第２の回転体２の相対的な回転を制御する。
【００４０】
また、上記第２実施形態では、ロボット１０における回転体等と障害物との接触が検出されていないときには、回避用回転体９は、第１実施形態のように第１の回転体１に対して傾いていない態様であったが、第１の回転体１に対する回避用回転体９の姿勢については、種々変形可能である。例えば、第２実施形態に示された態様であっても、第１の回転体１に対して最大の角度でない範囲で回避用回転体９が傾いていてもよく、状況に応じて設定されてもよい。
【００４１】
Ｃ２．変形例２：
上記実施形態では、第１の回転体１から第６の回転体６までの６つの回転体によってエンドエフェクタＥＤの位置や姿勢の変化が設定されたが、回避用回転体９を備えるロボット１０については、これに限られず、種々変形可能である。例えば、請求項における複数のリンクとして、第１の回転体１から第５の回転体５までの５つの回転体によってエンドエフェクタＥＤの位置や姿勢の変化が設定され、第６の回転体６を有さないロボットであってもよい。また、第１の回転体１から第６の回転体６までの６つの回転体に加えて第７の回転体を有するロボットであってもよく、複数の回転体を有するロボットであればよい。
【００４２】
また、センサーが検出した軸の回転速度によって軸のトルクが検出されたが、例えば、トルクセンサーのように、他のセンサーによってトルクが検出されてもよい。また、ロボット１０における回転体等に対する障害物の接触の検出は、算出された外乱トルクの判定によって行なわれたが、他の方法によって、障害物の接触が検出されてもよい。例えば、回転体に赤外線センサーの発光部と受光部とを配置し、受光部が受光する赤外線によって、障害物の接触が検出されてもよい。
【００４３】
Ｃ３．変形例３：
また、上記第２実施形態では、複数の軸において閾値以上のトルクである外乱トルクが検出された場合に、最大値の外乱トルクにおける回避軸ＯＬＨ回りのトルクに応じて、回避用回転体９が回転したが、必ずしも、最大値の外乱トルクのみによって回避用回転体９が制御される必要はない。例えば、回避用回転体９は、複数の外乱トルクの回避軸ＯＬＨ回りのトルクの合計値によって制御されてもよい。
【００４４】
本発明は、上記実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行なうことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１…第１の回転体
２…第２の回転体
３…第３の回転体
４…第４の回転体
５…第５の回転体
６…第６の回転体
８…ベース部
９…回避用回転体
１０…ロボット
２０…制御部
２１…作業制御部
２５…回避制御部
１００…ロボットシステム
Ｓ１…第１のセンサー
Ｓ６…第６のセンサー
Ｓ９…回避センサー
ＡＣ１…第１のアクチュエータ
ＡＣ６…第６のアクチュエータ
ＡＣ９…回避アクチュエータ
ＥＤ…エンドエフェクタ
ＨＤ…手
ＯＬ１…第１軸
ＯＬ２…第２軸
ＯＬ３…第３軸
ＯＬ４…第４軸
ＯＬ５…第５軸
ＯＬ６…第６軸
ＲＴ１，ＲＴ２，ＲＴ３，ＲＴ４，ＲＴ５，ＲＴ６，ＲＴＨ…回転方向
ＯＬＨ…回避軸
【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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