(57)【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に取り付けられたロボットハンドとを有するロボットのワークへの接触を検知する接触検知装置であって、
前記ロボットに取り付けられ、前記ロボットの振動を検出する振動センサと、
前記振動センサから出力された信号が入力され、当該信号に対して前記ロボットの固有振動数を含む特定の周波数以外の信号成分を当該特定の周波数の信号成分よりも低減する手段と、
前記手段から出力された信号が入力され、前記手段から出力された信号の大きさと閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する接触検知部と、
を備え、
前記振動センサは、無指向性のセンサであり、
前記手段は、ｎを２以上の整数として、それぞれ互いに異なる第１から第ｎの通過帯域を有する第１から第ｎの手段からなり、
前記第１から第ｎの通過帯域は、それぞれ前記ワークの前記ロボットハンドの指部への互いに異なる第１から第ｎの接触方向からの接触による振動の互いに異なる第１から第ｎの固有振動数を含み、
前記第１から第ｎの手段には、それぞれ前記振動センサから出力された信号が入力され、
前記接触検知部は、前記第１から第ｎの手段から出力された信号の大きさと第１から第ｎの閾値とのそれぞれの比較結果に基づいて接触の有無を判定することを特徴とする接触検知装置。
【請求項２】
前記ロボットの固有振動数は、前記ロボットの全体の固有振動数であることを特徴とする請求項１に記載の接触検知装置。
【請求項３】
前記ロボットの固有振動数は、前記ロボットハンドの固有振動数であることを特徴とする請求項１に記載の接触検知装置。
【請求項４】
前記ロボットの固有振動数は、前記ロボットハンドの指部の固有振動数であることを特徴とする請求項１に記載の接触検知装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の接触検知装置と前記ロボットとを備えることを特徴とする接触検知システム。
【請求項６】
前記ロボットハンドは、着脱可能な前記指部を有し、
前記指部は、形状および材質の少なくとも一方が異なる別のものに変更可能であることを特徴とする請求項５に記載の接触検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットのハンド部であるロボットハンドとワークとの接触を検知する接触検知装置および接触検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットハンドによって物体であるワークを把持可能なロボットが開発されている。ロボットハンドによってワークの把持を行う場合に、ビジョンセンサのような外界センサを用いることなく、ワークとロボットハンドとの接触情報のみを用いて把持を行うときは、接触をより正確に検知することが求められる。
【０００３】
このような接触情報を得るためのセンサとして、センサに加えられた力の大きさと方向とから接触情報を得る力覚センサがある。しかしながら、力覚センサを用いた場合、力覚センサの定格値および感度から、微小な接触の検知は困難である。
【０００４】
そこで、ワークとロボットハンドとの接触を検知する方法として、接触によって生ずる振動を検出し、この振動の周波数応答から接触の有無を判定するものが知られている。この方法によれば、微小な接触の検知が可能になる。
【０００５】
特許文献１では、事前に作成された接触時の周波数分布モデルと加速度センサによって得られた振動の周波数分布との照合によって接触判定を行う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１３２７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ロボットハンドに振動センサを取付け、振動センサによって振動を検出し、検出された振動をもとに接触の有無を判定する構成では、振動センサは接触により生ずる振動のみならず外乱による振動も検出するため、接触の検知が困難になることがある。ここで、外乱による振動は、例えば、ロボットハンドの稼働による振動、ロボットへの外部からの打撃による振動、外部の騒音による振動または地面の振動による振動であり、接触によって発生する振動以外のすべての振動である。
【０００８】
また、特許文献１に記載された技術では、接触時に検出された振動の周波数分布に外乱による振動が含まれる場合には、安定的に接触の有無を判定するための閾値の設定が困難であり、さらにモデルとの照合が困難となって、接触の判定が困難となる場合があった。また、接触時の周波数分布モデルはワークの材質に対応させて作成されるので、ワークが想定外の材質からなる場合は、得られた振動の周波数分布と照合すべき周波数分布モデルが存在しないため、接触の判定が困難となる。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、外乱がある場合でも安定して接触を検知可能な接触検知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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る接触検知装置は、ロボットのワークへの接触を検知する接触検知装置であって、前記ロボットに取り付けられ、前記ロボットの振動を検出する振動センサと、前記振動センサから出力された信号が入力され、当該信号に対して前記ロボットの固有振動数を含む特定の周波数以外の信号成分を当該特定の周波数の信号成分よりも低減する手段と、前記手段から出力された信号が入力され、前記手段から出力された信号の大きさと閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する接触検知部と、を備えることを特徴とする。前記ロボットは、ロボットアームと、前記ロボットアームに取り付けられたロボットハンドとを有する。前記振動センサは、無指向性のセンサであり、前記手段は、ｎを２以上の整数として、それぞれ互いに異なる第１から第ｎの通過帯域を有する第１から第ｎの手段からなり、前記第１から第ｎの通過帯域は、それぞれ前記ワークの前記ロボットハンドの指部への互いに異なる第１から第ｎの接触方向からの接触による振動の互いに異なる第１から第ｎの固有振動数を含み、前記第１から第ｎの手段には、それぞれ前記振動センサから出力された信号が入力され、前記接触検知部は、前記第１から第ｎの手段から出力された信号の大きさと第１から第ｎの閾値とのそれぞれの比較結果に基づいて接触の有無を判定する。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、外乱がある場合でも安定して接触を検知することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る接触検知システムの構成を示す図
【図２】実施の形態１において接触検知部のハードウェア構成の一例を示す図
【図３】実施の形態２に係る接触検知システムの構成を示す図
【図４】実施の形態３に係る接触検知システムの構成を示す図
【図５】実施の形態４に係る接触検知システムの構成を示す図
【図６】実施の形態６において指部の固有振動数を変更するための方法の一例を示す図
【図７】実施の形態６においてワークが指部に接触したときの周波数応答の様子を示す図
【図８】実施の形態７に係る接触検知システムの構成を示す図
【図９】実施の形態８に係る接触検知システムの構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る接触検知装置および接触検知システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る接触検知システム１の構成を示す図である。接触検知システム１は、ロボット２と、ロボット２に取り付けられた接触検知装置３とを備える。
【００１５】
ロボット２は、ロボット基部１０と、ロボット基部１０に一端が取り付けられたロボットアーム１１と、ロボットアーム１１の他端に取り付けられたロボットハンド１２とを備える。ロボットハンド１２は、ロボットアーム１１の先端に取り付けられたグリッパ本体１３と、グリッパ本体１３に取り付けられた一対の指部１４とを備える。一対の指部１４は開閉可能であり、一対の指部１４間の間隔を調整することによって図示しないワークを把持し、ワークの操作が可能となる。なお、ロボット２の構成は図示例に限定されない。すなわち、ロボットアーム１１の形状は一例であり、ロボットハンド１２も二指のものに限定されない。
【００１６】
把持対象物であるワークは、例えば、ボルトもしくはナットまたは電子部品のように大きさおよび重量が小さな部品から、機械部品のように大きさおよび重量が大きな部品に至るまで対象となる。ただし、ワークの重量は、１ｇから１０ｋｇまでが典型的である。
【００１７】
また、ワークは、固定されておらず、ロボットハンド１２との接触によって強固に押し合うような状態にはならないものとする。なお、ワークへのロボットハンド１２のアプローチの速度は、安定かつ安全に作業を行うことができ、タクトタイムを短縮化するようなものである。
【００１８】
接触検知装置３は、ロボット２に取り付けられた振動センサ４と、振動センサ４にセンサケーブル５を介して接続されたバンドパスフィルタ６と、バンドパスフィルタ６に接続された接触検知部７とを備える。
【００１９】
振動センサ４は、例えばロボット基部１０に取り付けられている。振動センサ４は、ロボットハンド１２とワークとの接触によって生ずるロボット２の振動を検出する。振動センサ４によって検出される振動には、ロボット２の全体の固有振動が含まれる。ここで、ロボット２の全体の固有振動はロボット２の全体の固有振動数の振動である。ロボット２の全体とは、ロボット基部１０、ロボットアーム１１およびロボットハンド１２を備えたロボット２の全体をいう。また、振動センサ４によって検出される振動には、ロボットハンド１２とワークとの接触以外の要因の外乱による振動が含まれ得る。ここで、外乱による振動には、例えばロボットハンド１２の稼働による振動、ロボット２への外部からの打撃による振動、外部の騒音による振動または地面の振動による振動が挙げられる。振動センサ４は、振動を電気信号に変換するものであればよく、その具体的構成は限定されない。振動センサ４は、例えば圧電素子を用いて構成される。
【００２０】
バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号に対してロボット２の全体の固有振動数を含む特定の周波数以外の信号成分を当該特定の周波数の信号成分よりも低減する手段である。詳細には、バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号からロボット２の全体の固有振動数を含む通過帯域の信号を通過させる。ここで、ロボット２の全体の固有振動数に関する情報は、ハンマリング試験によって事前に得ることができる。ロボット２の全体の固有振動数を事前に調査し、この固有振動数の信号を通過させるバンドパスフィルタ６を用意する。すなわち、バンドパスフィルタ６は、ロボット２の全体の固有振動数を含む通過帯域を有する。バンドパスフィルタ６は、ロボット２の全体の固有振動数を通過させるものであればよく、回路構成は限定されない。バンドパスフィルタ６は、例えばリアクトルおよびコンデンサを組み合わせて構成される。
【００２１】
接触検知部７は、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさと閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する。閾値は、固有振動の大きさと想定される外乱の大きさとに基づいて予め決められる。図２は、接触検知部７のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示すように、接触検知部７は、プロセッサ７ａと、プロセッサ７ａに接続されたメモリ７ｂとを備える。接触検知部７は、プロセッサ７ａによる演算機能を有する。
【００２２】
次に、本実施の形態の動作について説明する。ロボットハンド１２がワークに接触すると、ロボット２が振動する。ここで、ロボット２とワークとの接触は、具体的には指部１４とワークとの接触である。ワークは固定されていないので、ロボットハンド１２がワークに接触した後、ワークがロボットハンド１２から離れる場合と、ワークがロボットハンド１２に接触したままの場合が考えられる。前者の場合では、ロボットハンド１２は独立して振動する。また、後者の場合でも、ロボットハンド１２はワークに強固に結合されているわけではないため、ロボットハンド１２とワークはそれぞれの固有振動数で振動する。
【００２３】
次に、振動センサ４は、ロボット基部１０の振動を通じて、ロボット２の振動を検出する。この際、振動センサ４の出力には、ロボット２の全体の固有振動数の振動成分に加えて、一般に外乱による振動成分が含まれている。振動センサ４の出力は、センサケーブル５を介して、バンドパスフィルタ６に入力される。
【００２４】
次に、バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号のうち、ロボット２の全体の固有振動数を含む通過帯域の信号成分を通過させる。
【００２５】
接触検知部７は、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさと予め決められた閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。具体的には、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさが閾値よりも大きい場合には、接触があると判定し、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさが閾値以下の場合には、接触はないと判定する。
【００２６】
以上に説明したように、本実施の形態では、ロボット２に取り付けた振動センサ４によってロボットハンド１２とワークとの接触による振動を検出し、ロボット２の全体の固有振動数の信号を通過させるバンドパスフィルタ６によって振動センサ４から出力された信号から当該固有振動数を含む通過帯域の信号を抽出し、バンドパスフィルタ６から出力された信号の大きさと予め決められた閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定している。
【００２７】
このように、本実施の形態によれば、接触によって必ず発生するロボット２の全体の固有振動によって接触の有無を判定しているので、振動センサ４が検出した信号に外乱が含まれる場合でも、安定して接触を検知することができる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、ロボット２の全体の固有振動によって接触の有無を判定するので、ワークに依存して判定に使用する周波数を変える必要がない。そのため、ワークの種別ごとに振動の特徴周波数の事前調査を必要とせず、想定外のワークを扱う作業においても、接触の検知が可能となる。
【００２９】
なお、上記したロボット２の全体の固有振動数は１次の固有振動数を選択することができる。ただし、２次以上の高次の固有振動数を選択してもよいし、１次および高次の固有振動数から複数を選択してもよく、選択された１または複数の固有振動数の信号を通過させるようにバンドパスフィルタ６の通過帯域を設定すればよい。
【００３０】
一般に、ロボットハンド１２の接触情報のみによってワークの把持を行う手探り作業においては、まずロボットハンド１２をワークに近づけ、ロボットハンド１２をワークに接触させてワークの存在を認識し、ロボットハンド１２を移動させながらワークの形状を探索しつつ把持可能箇所を特定した後に、ワークの把持を行う場合がある。この際、ロボットハンド１２へのワークの接触をより正確に検知することが不可欠である。本実施の形態は、ロボットハンド１２とワークとの接触をより正確に検知することを可能とする。
【００３１】
また、本実施の形態は、ワークが位置決めされているか否かにかかわらず適用可能である。ワークの位置が位置決めされたものであり、ワークの位置情報が既知の情報として与えられていた場合、本実施の形態は、ロボットハンド１２とワークとの微小な接触からワークの存在を認識可能にするため、容易にワークの存在を認識することに利用できる。
【００３２】
他方、ワークが位置決めされておらず、不規則に配置されまたはバラ積みされている場合を想定する。ここで、外界センサを用いる場合は、外界センサによってワークの個々の位置を把握して把持作業へ移るが、本実施の形態は、微小な接触の検知を可能とするため、例えばロボットハンド１２がワークの山に衝突し、ワークの山を崩してしまったことの検知、把持対象外のワークへの予期せぬ衝突の検知、または把持の成否の検知にも利用できる。また、外界センサを用いない場合は、例えば完全な暗闇での作業であっても、微小な接触を検知することが可能なことで、ロボットハンド１２を手探りするように動かし、接触情報から容易に物体の存在を検知することが可能になる。
【００３３】
また、本実施の形態は、ロボットハンド１２そのものへの微小な接触を検知することができるため、例えば箱からワークを取り出す際に、ロボットアーム１１が箱に接触するといった不測の事故が発生した際に、すぐに操作を停止するといった対応も可能になる。
【００３４】
実施の形態２．
図３は、本実施の形態に係る接触検知システム１Ａの構成を示す図である。なお、図３では、図１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。接触検知システム１Ａは、ロボット２と、ロボット２に取り付けられた接触検知装置３とを備える。ロボット２の構成は図１と同様である。ただし、図３では、図１に示すロボット基部１０の図示を省略している。
【００３５】
接触検知装置３は、実施の形態１と同様に、ロボット２に取り付けられた振動センサ４と、振動センサ４にセンサケーブル５を介して接続されたバンドパスフィルタ６と、バンドパスフィルタ６に接続された接触検知部７とを備える。
【００３６】
振動センサ４は、例えばロボットアーム１１に取り付けられている。詳細には、振動センサ４は、ロボットアーム１１のロボットハンド１２側の端部に取り付けられている。振動センサ４は、ロボットハンド１２とワークとの接触によって生ずるロボット２の振動を検出する。振動センサ４によって検出される振動には、ロボットハンド１２の固有振動が含まれる。ここで、ロボットハンド１２の固有振動はロボットハンド１２の固有振動数の振動である。また、振動センサ４によって検出される振動には、ロボットハンド１２とワークとの接触以外の要因による外乱による振動が含まれ得る。
【００３７】
バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号に対してロボットハンド１２の固有振動数を含む特定の周波数以外の信号成分を当該特定の周波数の信号成分よりも低減する手段である。詳細には、バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号からロボットハンド１２の固有振動数を含む通過帯域の信号を通過させる。ここで、ロボットハンド１２の固有振動数に関する情報は、ハンマリング試験によって事前に得ることができる。
【００３８】
接触検知部７は、実施の形態１と同様に、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさと予め決められた閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する。本実施の形態のその他の構成は、実施の形態１で述べた通りである。
【００３９】
次に、本実施の形態の動作について説明する。ロボットハンド１２がワークに接触すると、接触によりロボットハンド１２が振動する。振動センサ４は、ロボットハンド１２とワークとの接触による振動を検出する。この際、振動センサ４の出力には、ロボットハンド１２の固有振動数の振動成分に加えて、一般に外乱による振動成分が含まれている。バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号のうち、ロボットハンド１２の固有振動数を含む通過帯域の信号成分を通過させる。接触検知部７は、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさと予め決められた閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。本実施の形態のその他の動作は、実施の形態１で述べた通りである。
【００４０】
以上に説明したように、本実施の形態では、ロボット２に取り付けた振動センサ４によってロボットハンド１２とワークとの接触による振動を検出し、ロボットハンド１２の固有振動数の信号を通過させるバンドパスフィルタ６によって振動センサ４から出力された信号から当該固有振動数を含む通過帯域の信号を抽出し、バンドパスフィルタ６から出力された信号の大きさと予め決められた閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定している。
【００４１】
このように、本実施の形態によれば、接触によって必ず発生するロボットハンド１２の固有振動によって接触の有無を判定しているので、振動センサ４が検出した信号に外乱が含まれる場合でも、安定して接触を検知することができる。
【００４２】
特に、ロボット２による探索動作において、ロボットアーム１１またはロボット基部１０への衝撃を除き、ロボットハンド１２への接触を検知することは重要である。本実施の形態によれば、外乱があっても安定してロボットハンド１２への接触を検知することができる。本実施の形態のその他の効果は実施の形態１と同様である。
【００４３】
なお、本実施の形態では、振動センサ４はロボットアーム１１に取り付けられているが、ロボットハンド１２に取り付けてもよい。
【００４４】
また、ロボットハンド１２の固有振動数は１次の固有振動数を選択することができるが、これに限定されず、２次以上の高次の固有振動数を選択してもよいし、１次および高次の固有振動数から複数を選択してもよく、選択された１または複数の固有振動数の信号を通過させるようにバンドパスフィルタ６の通過帯域を設定すればよい。
【００４５】
実施の形態３．
図４は、本実施の形態に係る接触検知システム１Ｂの構成を示す図である。なお、図４では、図１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。接触検知システム１Ｂは、ロボット２Ａと、ロボット２Ａに取り付けられた接触検知装置３とを備える。
【００４６】
ロボット２Ａは、ロボットハンド１２Ａを備えている。なお、ロボット２Ａは、図１に示すロボット基部１０とロボットアーム１１とを備えているが、図４ではこれらの図示を省略している。ロボットハンド１２Ａは、グリッパ本体１３と、グリッパ本体１３に取り付けられた一対のセンサ取付部１５と、一対のセンサ取付部１５にそれぞれ取り付けられた一対の指部１４とを備える。一対の指部１４は開閉可能であり、一対の指部１４間の間隔を調整することによって図示しないワークを把持し、ワークの操作が可能となる。なお、ロボットハンド１２Ａは二指のものに限定されない。
【００４７】
接触検知装置３は、ロボット２Ａに取り付けられた一対の振動センサ４と、一対の振動センサ４に一対のセンサケーブル５を介して接続されたバンドパスフィルタ６と、バンドパスフィルタ６に接続された接触検知部７とを備える。
【００４８】
一対の振動センサ４は、それぞれ一対のセンサ取付部１５に取り付けられている。一対の振動センサ４は、一対の指部１４とワークとの接触によって生ずるロボット２の振動を検出する。具体的には、振動センサ４は、指部１４とワークとの接触によって生ずる指部１４の振動を検出する。振動センサ４によって検出される振動には、指部１４の固有振動が含まれる。ここで、指部１４の固有振動は指部１４の固有振動数の振動である。また、振動センサ４によって検出される振動には、指部１４とワークとの接触以外の要因による外乱による振動が含まれ得る。
【００４９】
バンドパスフィルタ６は、一対の振動センサ４から出力された信号に対して指部１４の固有振動数を含む特定の周波数以外の信号成分を当該特定の周波数の信号成分よりも低減する手段である。詳細には、バンドパスフィルタ６は、一対の振動センサ４から出力された信号から指部１４の固有振動数を含む通過帯域の信号を通過させる。詳細には、バンドパスフィルタ６は、一対の振動センサ４から出力された信号の合成信号に対して、指部１４の固有振動数を含む通過帯域の信号を通過させる。
【００５０】
指部１４の固有振動数は、以下のようにして算出可能である。すなわち、指部１４を、センサ取付部１５との締結部１７を固定端とした片もち梁とみなした場合、ｌ[ｍ]を梁の長さ、Ｅ[Ｎ/ｍ2]を梁の材料のヤング率、ρ[ｋｇ/ｍ3]を梁の材料の密度、Ａ[ｍ2]を梁の断面積、Ｉ[ｍ4]を断面二次モーメント、λを境界条件で決まる無次元の定数とすると、指部１４の固有振動数ｆは、次式により算出可能である。
ｆ＝(１／２π)×(λ／ｌ)2×√(ＥＩ／ρＡ)・・・（１）
【００５１】
また、指部１４が複雑な形状である場合でも、指部１４の固有振動数に関する情報は、ハンマリング試験によって事前に得ることができる。
【００５２】
接触検知部７は、実施の形態１と同様に、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさと予め決められた閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する。本実施の形態のその他の構成は、実施の形態１で述べた通りである。
【００５３】
なお、本実施の形態では、一対のセンサ取付部１５にそれぞれ一対の振動センサ４が取り付けられているが、一対のセンサ取付部１５のうちの一方に１個の振動センサ４が取り付けられる構成も可能である。
【００５４】
次に、本実施の形態の動作について説明する。指部１４がワークに接触すると、接触により指部１４が振動する。振動センサ４は、指部１４とワークとの接触による振動を検出する。この際、振動センサ４の出力には、指部１４の固有振動数の振動成分に加えて、一般に外乱による振動成分が含まれている。バンドパスフィルタ６は、振動センサ４から出力された信号のうち、指部１４の固有振動数を含む通過帯域の信号成分を通過させる。接触検知部７は、バンドパスフィルタ６を通過した信号の大きさと予め決められた閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。本実施の形態のその他の動作は、実施の形態１で述べた通りである。
【００５５】
以上に説明したように、本実施の形態では、ロボット２Ａに取り付けた振動センサ４によってロボットハンド１２Ａとワークとの接触による振動を検出し、指部１４の固有振動数の信号を通過させるバンドパスフィルタ６によって振動センサ４から出力された信号から当該固有振動数を含む通過帯域の信号を抽出し、バンドパスフィルタ６から出力された信号の大きさと予め決められた閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定している。
【００５６】
このように、本実施の形態によれば、接触によって必ず発生する指部１４の固有振動によって接触の有無を判定しているので、振動センサ４が検出した信号に外乱が含まれる場合でも、安定して接触を検知することができる。
【００５７】
特に、ロボット２Ａによる探索動作において、指部１４による細かい作業を行う際に、指部１４とワークとの接触を検知することは重要である。本実施の形態によれば、外乱に影響されず、指部１４とワークとの接触の有無を検知することができる。本実施の形態のその他の効果は実施の形態１と同様である。
【００５８】
なお、本実施の形態では、振動センサ４はセンサ取付部１５に取り付けられているが、ロボットハンド１２Ａまたは指部１４に取り付けてもよい。また、センサ取付部１５は、指部１４の一部とみなすことも可能であり、この場合は、振動センサ４は指部１４に取り付けられることとなる。
【００５９】
また、指部１４の固有振動数は１次の固有振動数を選択することができるが、これに限定されず、２次以上の高次の固有振動数を選択してもよいし、１次および高次の固有振動数から複数を選択してもよく、選択された１または複数の固有振動数の信号を通過させるようにバンドパスフィルタ６の通過帯域を設定すればよい。
【００６０】
実施の形態４．
実施の形態１から３では、振動センサ４から出力された信号に対してロボットの固有振動数を含む特定の周波数以外の信号成分を当該特定の周波数の信号成分よりも低減する手段として、バンドパスフィルタ６を用いている。
【００６１】
本実施の形態では、上記した特定の周波数以外の信号成分を低減する手段を、バンドストップフィルタを用いて実現する構成について説明する。なお、バンドストップフィルタは、例えばノッチフィルタである。
【００６２】
図５は、本実施の形態に係る接触検知システム１Ｃの構成を示す図である。図５では、図４に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。接触検知システム１Ｃは、ロボット２Ａと、ロボット２Ａに取り付けられた接触検知装置３とを備える。ロボット２Ａの構成は実施の形態３のものと同様である。
【００６３】
接触検知装置３は、ロボット２Ａに取り付けられた一対の振動センサ４と、一対の振動センサ４に一対のセンサケーブル５を介して接続されたノッチフィルタ１８と、一対の振動センサ４に一対のセンサケーブル５を介して接続された合成部１９と、ノッチフィルタ１８および合成部１９に接続された減算部２０と、減算部２０に接続された接触検知部７とを備える。
【００６４】
ノッチフィルタ１８は、一対の振動センサ４から出力された信号を合成した後、この合成信号に対して、指部１４の固有振動数を含む帯域の信号のみを通過させない。ノッチフィルタ１８から出力された信号は、減算部２０に入力される。
【００６５】
合成部１９は、一対の振動センサ４から出力された信号を合成する。合成部１９から出力された信号は、減算部２０に入力される。
【００６６】
減算部２０は、ノッチフィルタ１８から出力された信号と合成部１９から出力された信号との差分を算出する。これにより、減算部２０の出力信号には、指部１４の固有振動数を含む帯域の信号のみが含まれることとなる。
【００６７】
接触検知部７は、実施の形態３と同様に、減算部２０を通過した信号と予め決められた閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する。
【００６８】
このように、本実施の形態では、ノッチフィルタ１８、合成部１９および減算部２０によって、上記した特定の周波数以外の信号成分を低減する手段が実現されている。
【００６９】
なお、本実施の形態では、一対のセンサ取付部１５にそれぞれ一対の振動センサ４が取り付けられているが、一対のセンサ取付部１５のうちの一方に１個の振動センサ４が取り付けられる構成も可能である。
【００７０】
また、本実施の形態では、上記した特定の周波数以外の信号成分を低減する手段を、バンドストップフィルタを用いて実現する構成について説明したが、その他の回路を用いて実現してもよい。
【００７１】
本実施の形態のその他の構成、動作および効果は、実施の形態３と同様である。以上は、実施の形態３を基に説明したが、実施の形態１または２の場合についても同様である。
【００７２】
実施の形態５．
本実施の形態では、接触を示す振動を検出する際の感度をさらに高め、より微小な接触を検知可能にするための方法について述べる。そのような方法として、ロボット２の振動部をより振動しやすくする方法と、振動を検出しやすいように振動センサ４を設置する方法が考えられる。
【００７３】
振動部をより振動しやすくする方法としては、まず締結部の剛性が低くなるようにロボット２の設計を行うことが挙げられる。振動部をより振動しやすくする他の方法としては、指部１４などの設計を変更することも考えられる。ここで、振動部として実施の形態３における図４の指部１４を取り上げ、指部１４の設計について例示する。この場合、剛性を低くするために、指部１４をより長くする設計、指部１４の断面二次モーメントをより小さくする設計、または指部１４の材料を剛性のより低い材料に変更する設計が考えられる。例えば、指部１４をより長くすると、指部１４はより短手方向に振動しやすくなる。なお、指部１４の設計変更によっては、後述するように固有振動数を変更する効果も得られる。
【００７４】
また、締結部１７にゴムまたはばねのような弾性部材を用いることでも、指部１４をより振動しやすくすることができる。例えば、締結部１７としてボルトを用いる場合には、ボルトをゴムボルトとし、あるいは、ボルト用にばね座金を用いることで、指部１４をより振動しやすくすることができる。
【００７５】
このように振動部をより振動しやすくすることで、接触の際の振動をより検出しやすくすることができ、接触検知装置３の検知性能を向上させることができる。
【００７６】
次に、振動を検出しやすいように振動センサ４を設置する方法について説明する。振動センサ４は、例えば無指向性コンデンサマイクロフォンである。ここで、コンデンサマイクロフォンは振動膜を有する構造であるため、指部１４の振動方向と振動膜の振動方向とを揃えることによって、より微小な振動を検出することが可能となる。ここで、振動膜の振動方向は、振動センサ４の振動検出方向である。また、センサ取付部１５は指部１４に締結されており、指部１４と同方向に振動する。同様にして、振動センサ４が無指向性コンデンサマイクロフォン以外の場合、例えば加速度センサまたは歪ゲージである場合でも、指部１４の振動方向と振動センサ４の振動検出方向とを揃えることによって、より微小な振動を検出することが可能となる。
【００７７】
このように、振動センサ４は、振動センサ４の振動検出方向と振動センサ４の取付箇所における振動方向とが揃うようにロボット２に取り付けることで、より微小な振動を検出することが可能となる。
【００７８】
以上は、実施の形態３を例に説明したが、実施の形態１または２の場合についても同様である。
【００７９】
実施の形態６．
実施の形態１から４では、接触検知を行う際、振動センサ４が検出した信号を、ロボット２の全体、ロボットハンド１２または指部１４の固有振動数を通過させるバンドパスフィルタ６によって処理し、バンドパスフィルタ６の出力を閾値と比較することによって接触判定を行っている。
【００８０】
この際、実際にはワークとの接触が発生していない場合でも、外乱の周波数がロボット２の全体、ロボットハンド１２または指部１４の固有振動数と等しいときには、外乱を検出し、誤って接触の発生と判定してしまうことが考えられる。このような問題に対し、以下に述べる方法によって、誤検知を防ぐことが可能である。
【００８１】
事前に外乱の周波数がロボット２の全体、ロボットハンド１２もしくは指部１４の固有振動数と同じであることがわかった場合、または作業時に外乱によって接触の誤検知が起こることがわかった場合には、ロボット２の設計を変更することによって、意図的に外乱を避け、接触検知の精度を向上させることが可能である。
【００８２】
例えば実施の形態３の指部１４の設計について述べる。実施の形態３で説明したように、指部１４を片もち梁とみなしたときは、指部１４の固有振動数は上記した式（１）で与えられる。従って、指部１４の長さｌ[ｍ]を変更する方法、指部１４の材料のヤング率Ｅ[Ｎ/ｍ2]を変更する方法、指部１４の材料の密度ρ[ｋｇ/ｍ3]を変更する方法、指部１４の断面積Ａ[ｍ2]を変更する方法、指部１４の断面二次モーメントＩ[ｍ4]を変更する方法、またはそれら複数の方法の任意の組み合せによって、指部１４の固有振動数を変更することが可能である。
【００８３】
図６は、指部１４の固有振動数を変更するための方法の一例を示す図である。図６（ａ）に示す「設計Ａ」では、指部１４の長さがｌＡ、図６（ｂ）に示す「設計Ｂ」では、指部１４の長さがｌＢであり、ｌＢ＞ｌＡである。なお、指部１４は、締結部１７を介してセンサ取付部１５に着脱可能に締結される。
【００８４】
このように、指部１４は着脱可能な構造であり、指部１４は形状および材質の少なくとも一方が異なる別のものに変更可能である。
【００８５】
図７は、ワークが指部１４に接触したときの周波数応答の様子を示す図である。具体的には、図７（ａ）は、図６（ａ）の「設計Ａ」の場合における振動センサ４の出力を示し、図７（ｂ）は、図６（ｂ）の「設計Ｂ」の場合における振動センサ４の出力を示している。図７（ａ）および図７（ｂ）のいずれの場合も、横軸は周波数、縦軸は信号強度を表す。また、図７（ａ）では、「設計Ａ」の場合における指部１４の固有振動数をｆＡで示し、図７（ｂ）では、「設計Ｂ」の場合における指部１４の固有振動数をｆＢで示している。このように、設計変更によって固有振動数が変化することがわかる。
【００８６】
同様にして、実施の形態１または２の場合でも、指部１４について上記のような設計変更を行うことで、ロボットハンド１２およびロボット２の全体の固有振動数を変更することが可能である。
【００８７】
このようにして、誤検知が起こりにくいと考えられる周波数領域に固有振動数をあわせる設計を行うことで、容易に接触の誤検知を防ぐことができる。例えば、指部１４の形状変更が難しい場合は指部１４の材料の変更、指部１４の材料の変更が難しい場合は指部１４の断面形状または長さを変更する対策をとることが可能であり、柔軟な誤検知の対策が可能である。
【００８８】
実施の形態７．
図８は、本実施の形態に係る接触検知システムの構成を示す図である。図８では、図４に示したロボット２の構成のうち指部１４およびセンサ取付部１５のみを示している。すなわち、本実施の形態におけるロボットの構成は、実施の形態３におけるロボット２の構成と同じである。図８に示すように、指部１４は例えば断面が長方形状である。
【００８９】
一般に、ロボットハンド１２にワークが接触する際、接触方向は複数考えられる。図８では、指部１４にワークが接触する際に可能な接触方向をＤａからＤｃで示している。接触方向Ｄａは、指部１４の一側面に垂直な方向である。接触方向Ｄｂは、接触方向Ｄａと直交する方向であり、かつ、指部１４の別の一側面に垂直な方向である。接触方向Ｄｃは、接触方向Ｄａ，Ｄｂの双方に直交する方向であり、かつ、指部１４の延伸方向の端面に垂直な方向である。ワークが指部１４に接触する際に、接触方向Ｄａから接触した場合には、指部１４の振動方向は接触方向Ｄａとなり、接触方向Ｄｂから接触した場合には、指部１４の振動方向は接触方向Ｄｂとなり、接触方向Ｄｃから接触した場合には、指部１４の振動方向は接触方向Ｄｃとなる。
【００９０】
従って、ワークの指部１４への接触方向に応じて、指部１４の固有振動数は異なる固有振動数を示すことになる。指部１４の振動の固有振動数は、接触方向ごとに上記した式（１）により事前に算出することができる。以下では、接触方向Ｄａにおける指部１４の振動の固有振動数をｆ１、接触方向Ｄｂにおける指部１４の振動の固有振動数をｆ２、接触方向Ｄｃにおける指部１４の振動の固有振動数をｆ３とする。
【００９１】
なお、指部１４の断面形状が真円または正方形である場合は、接触方向Ｄａと接触方向Ｄｂとに対して固有振動数は等しくなる。すなわち、ｆ１＝ｆ２となる。
【００９２】
本実施の形態では、振動センサ４は、振動方向を問わず振動を検出可能な無指向性のセンサであるとする。振動センサ４は、例えば無指向性マイクロフォンである。
【００９３】
振動センサ４は、センサ取付部１５に取り付けられる。図示例では、センサ取付部１５は直方体形状である。振動センサ４は、センサ取付部１５の６面のうち、例えば接触方向Ｄａに垂直な側面の一つに取り付けられている。
【００９４】
振動センサ４は、センサケーブル５を介して３個のバンドパスフィルタ６ａから６ｃに接続される。すなわち、振動センサ４の出力は、バンドパスフィルタ６ａから６ｃに入力される。ここで、バンドパスフィルタ６ａから６ｃは、互いに通過帯域が異なる。さらに、バンドパスフィルタ６ａは、振動センサ４から出力された信号から固有振動数ｆ１を含む通過帯域の信号を通過させ、バンドパスフィルタ６ｂは、振動センサ４から出力された信号から固有振動数ｆ２を含む通過帯域の信号を通過させ、バンドパスフィルタ６ｃは、振動センサ４から出力された信号から固有振動数ｆ３を含む通過帯域の信号を通過させる。
【００９５】
接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号の大きさと予め決められた第１の閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定し、バンドパスフィルタ６ｂを通過した信号の大きさと予め決められた第２の閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定し、バンドパスフィルタ６ｃを通過した信号の大きさと予め決められた第３の閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する。なお、第１から第３の閾値は、例えば互いに等しく設定することができる。
【００９６】
次に、本実施の形態の動作について説明する。以下の説明では、指部１４は例えば接触方向Ｄｂにおいてワークに接触するものとする。指部１４が接触方向Ｄｂにおいてワークに接触すると、接触により指部１４が接触方向Ｄｂに振動する。振動センサ４は、無指向性であるので、この接触方向Ｄｂの振動を検出する。この際、振動センサ４の出力には、固有振動数ｆ２の振動成分に加えて、一般に外乱による振動成分が含まれている。振動センサ４の出力は、バンドパスフィルタ６ａから６ｃのそれぞれに入力される。
【００９７】
バンドパスフィルタ６ａは、振動センサ４から出力された信号のうち、固有振動数ｆ１を含む通過帯域の信号成分を通過させる。バンドパスフィルタ６ｂは、振動センサ４から出力された信号のうち、固有振動数ｆ２を含む通過帯域の信号成分を通過させる。バンドパスフィルタ６ｃは、振動センサ４から出力された信号のうち、固有振動数ｆ３を含む通過帯域の信号成分を通過させる。
【００９８】
接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号の大きさと第１の閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。ここで、振動は固有振動数ｆ２にピークを有する振動であり、バンドパスフィルタ６ａは固有振動数ｆ２を通過帯域に含まないので、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号の大きさは第１の閾値未満となり、接触方向Ｄａの振動は検出されず、接触方向Ｄａの接触はないと判定される。
【００９９】
さらに、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ｂを通過した信号の大きさと第２の閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。バンドパスフィルタ６ｂの通過帯域には固有振動数ｆ２が含まれるので、バンドパスフィルタ６ｂを通過した信号の大きさは第２の閾値以上となり、接触方向Ｄｂの振動が検出され、接触方向Ｄｂの接触があったと判定される。
【０１００】
さらに、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ｃを通過した信号の大きさと第３の閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。振動は固有振動数ｆ２にピークを有する振動であり、バンドパスフィルタ６ｃは固有振動数ｆ２を通過帯域に含まないので、バンドパスフィルタ６ｃを通過した信号の大きさは第３の閾値未満となり、接触方向Ｄｃの振動は検出されず、接触方向Ｄｃの接触はないと判定される。
【０１０１】
以上は、接触方向がＤａまたはＤｃである場合も同様に説明することができる。
【０１０２】
このように、本実施の形態によれば、作業時にどちらの方向から指部１４に接触があったのかを判定することが可能となる。
【０１０３】
また、同時に複数方向から接触があった場合、または斜め方向から接触があった場合についても判定が可能になる。例えば、接触方向Ｄａ，Ｄｂの双方から同時に接触があった場合、または接触方向Ｄａ，Ｄｂに対して斜め方向から接触があった場合には、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号から固有振動数ｆ１の固有振動を検出すると共にバンドパスフィルタ６ｂを通過した信号から固有振動数ｆ２の固有振動を検出する。
【０１０４】
なお、本実施の形態では、接触方向ＤａからＤｃに応じて、３個のバンドパスフィルタ６ａから６ｃを設置したが、これを一般化することができる。すなわち、ｎを２以上の整数として、互いに異なる第１から第ｎの接触方向に応じて、第１から第ｎのバンドパスフィルタを設置することができる。
【０１０５】
すなわち、バンドパスフィルタ６は、それぞれ互いに異なる第１から第ｎの通過帯域を有する第１から第ｎのバンドパスフィルタからなる。ここで、第１から第ｎの通過帯域は、それぞれワークの指部１４への互いに異なる第１から第ｎの接触方向からの接触による振動の互いに異なる第１から第ｎの固有振動数を含む。また、第１から第ｎのバンドパスフィルタには、それぞれ振動センサ４から出力された信号が入力される。さらに、接触検知部７は、第１から第ｎのバンドパスフィルタから出力された信号の大きさと第１から第ｎの閾値とのそれぞれの比較結果に基づいて接触の有無を判定する。
【０１０６】
上記したように、指部１４の断面形状が真円または正方形である場合は、固有振動数ｆ１を通過帯域に有するバンドパスフィルタ６ａと固有振動数ｆ３を通過帯域に有するバンドパスフィルタ６ｃの２個を設置すればよい。つまり、固有振動数が異なるような異なる複数の接触方向に対して、同数のバンドパスフィルタを設置すればよい。
【０１０７】
以上は、実施の形態３を例に説明したが、実施の形態１、２または４の場合についても同様である。特に、実施の形態４の場合は、バンドパスフィルタは、ノッチフィルタ、合成部および減算部の組に置き換えられる。また、本実施の形態のその他の構成、動作および効果は、実施の形態１で述べた通りである。
【０１０８】
実施の形態８．
図９は、本実施の形態に係る接触検知システムの構成を示す図である。図９では、図８と同様に、指部１４およびセンサ取付部１５を示している。また、接触方向ＤａからＤｃは、図８と同様に、ワークが指部１４に接触可能な方向である。実施の形態６と同様に、接触方向Ｄａにおける指部１４の振動の固有振動数はｆ１、接触方向Ｄｂにおける指部１４の振動の固有振動数はｆ２、接触方向Ｄｃにおける指部１４の振動の固有振動数はｆ３である。
【０１０９】
本実施の形態では、振動センサ４は、指向性の振動センサ４ａから４ｃからなる。ここで、指向性の振動センサとは、ある特定の方向の振動のみを検出可能なセンサをいう。振動センサ４ａから４ｃは、例えば指向性マイクロフォンである。
【０１１０】
振動センサ４ａは、接触方向Ｄａの振動を検出可能なように、センサ取付部１５に取り付けられる。すなわち、振動センサ４ａは、自己の指向性の方向と接触方向Ｄａとが揃うようにセンサ取付部１５に取り付けられる。具体的には、振動センサ４ａは、センサ取付部１５の６面のうち、接触方向Ｄａに垂直な側面の一つに取り付けられている。
【０１１１】
振動センサ４ｂは、接触方向Ｄｂの振動を検出可能なように、センサ取付部１５に取り付けられる。すなわち、振動センサ４ｂは、自己の指向性の方向と接触方向Ｄｂとが揃うようにセンサ取付部１５に取り付けられる。具体的には、振動センサ４ｂは、センサ取付部１５の６面のうち、接触方向Ｄｂに垂直な側面の一つに取り付けられている。
【０１１２】
振動センサ４ｃは、接触方向Ｄｃの振動を検出可能なように、センサ取付部１５に取り付けられる。すなわち、振動センサ４ｃは、自己の指向性の方向と接触方向Ｄｃとが揃うようにセンサ取付部１５に取り付けられる。具体的には、振動センサ４ｃは、センサ取付部１５の６面のうち、接触方向Ｄｃに垂直な端面の一つに取り付けられている。
【０１１３】
振動センサ４ａは、センサケーブル５ａを介してバンドパスフィルタ６ａに接続される。すなわち、振動センサ４ａの出力は、バンドパスフィルタ６ａに入力される。同様に、振動センサ４ｂは、センサケーブル５ｂを介してバンドパスフィルタ６ｂに接続される。すなわち、振動センサ４ｂの出力は、バンドパスフィルタ６ｂに入力される。同様に、振動センサ４ｃは、センサケーブル５ｃを介してバンドパスフィルタ６ｃに接続される。すなわち、振動センサ４ｃの出力は、バンドパスフィルタ６ｃに入力される。
【０１１４】
バンドパスフィルタ６ａから６ｃは、実施の形態６で説明したものと同じ機能を有する。すなわち、バンドパスフィルタ６ａは、固有振動数ｆ１を含む通過帯域を有し、バンドパスフィルタ６ｂは、固有振動数ｆ２を含む通過帯域を有し、バンドパスフィルタ６ｃは、固有振動数ｆ３を含む通過帯域を有する。さらに、バンドパスフィルタ６ａから６ｃの通過帯域は互いに異なる。
【０１１５】
接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号の大きさと予め決められた第１の閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定し、バンドパスフィルタ６ｂを通過した信号の大きさと予め決められた第２の閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定し、バンドパスフィルタ６ｃを通過した信号の大きさと予め決められた第３の閾値との比較結果に基づいて接触の有無を判定する。なお、第１から第３の閾値は、例えば互いに等しく設定することができる。
【０１１６】
次に、本実施の形態の動作について説明する。以下の説明では、指部１４は例えば接触方向Ｄｂにおいてワークに接触するものとする。指部１４が接触方向Ｄｂにおいてワークに接触すると、接触により指部１４が接触方向Ｄｂに振動する。振動センサ４ａは、接触方向Ｄａに指向性を有するので、接触方向Ｄｂの振動は検出できない。振動センサ４ｃも同様である。これに対し、振動センサ４ｂは、接触方向Ｄｂに指向性を有するので、接触方向Ｄｂの振動を検出する。この際、振動センサ４ｂの出力には、固有振動数ｆ２の振動成分に加えて、一般に外乱による振動成分が含まれている。振動センサ４ａから４ｃの出力は、センサケーブル５ａから５ｃを介して、バンドパスフィルタ６ａから６ｃにそれぞれ入力される。
【０１１７】
バンドパスフィルタ６ａは、振動センサ４から出力された信号のうち、固有振動数ｆ１を含む通過帯域の信号成分を通過させる。バンドパスフィルタ６ｂは、振動センサ４から出力された信号のうち、固有振動数ｆ２を含む通過帯域の信号成分を通過させる。バンドパスフィルタ６ｃは、振動センサ４から出力された信号のうち、固有振動数ｆ３を含む通過帯域の信号成分を通過させる。
【０１１８】
接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号の大きさと第１の閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。ここで、振動センサ４ａは固有振動数ｆ２にピークを有す当該振動を検出しないので、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号の大きさは第１の閾値未満となり、接触方向Ｄａの振動は検出されず、接触方向Ｄａの接触はないと判定される。
【０１１９】
さらに、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ｂを通過した信号の大きさと第２の閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。振動センサ４ｂは固有振動数ｆ２にピークを有す当該振動を検出し、かつ、バンドパスフィルタ６ｂの通過帯域には固有振動数ｆ２が含まれるので、バンドパスフィルタ６ｂを通過した信号の大きさは第２の閾値以上となり、接触方向Ｄｂの振動が検出され、接触方向Ｄｂの接触があったと判定される。
【０１２０】
さらに、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ｃを通過した信号の大きさと第３の閾値とを比較し、比較結果に基づいて接触の有無を判定する。振動センサ４ｃは固有振動数ｆ２にピークを有す当該振動を検出しないので、バンドパスフィルタ６ｃを通過した信号の大きさは第３の閾値未満となり、接触方向Ｄｃの振動は検出されず、接触方向Ｄｃの接触はないと判定される。
【０１２１】
以上は、接触方向がＤａまたはＤｃである場合も同様に説明することができる。
【０１２２】
このように、本実施の形態によれば、作業時にどちらの方向から指部１４に接触があったのかを判定することが可能となる。
【０１２３】
また、同時に複数方向から接触があった場合、または斜め方向から接触があった場合についても判定が可能になる。例えば、接触方向Ｄａ，Ｄｂの双方から同時に接触があった場合、または接触方向Ｄａ，Ｄｂに対して斜め方向から接触があった場合には、接触検知部７は、バンドパスフィルタ６ａを通過した信号から固有振動数ｆ１の固有振動を検出すると共にバンドパスフィルタ６ｂを通過した信号から固有振動数ｆ２の固有振動を検出する。
【０１２４】
なお、本実施の形態では、接触方向ＤａからＤｃに応じて、３個の振動センサ４ａから４ｃと、３個のバンドパスフィルタ６ａから６ｃを設置したが、これを一般化することができる。すなわち、ｎを２以上の整数として、互いに異なる第１から第ｎの接触方向に応じて、指向性の第１から第ｎの振動センサと、第１から第ｎの振動センサにそれぞれ接続された第１から第ｎのバンドパスフィルタを設置することができる。
【０１２５】
詳細には、第１から第ｎの振動センサは、それぞれワークの指部１４への互いに異なる第１から第ｎの接触方向からの接触による振動を検出可能なようにロボット２に取り付けられる。また、第１から第ｎのバンドパスフィルタは、それぞれ互いに異なる第１から第ｎの通過帯域を有する。ここで、第１から第ｎの通過帯域は、第１から第ｎの接触方向からの接触による振動の互いに異なる第１から第ｎの固有振動数を含む。また、第１から第ｎのバンドパスフィルタには、それぞれ第１から第ｎの振動センサから出力された信号が入力される。さらに、接触検知部７は、第１から第ｎのバンドパスフィルタから出力された信号の大きさと第１から第ｎの閾値とのそれぞれの比較結果に基づいて接触の有無を判定する。
【０１２６】
以上は、実施の形態３を例に説明したが、実施の形態１、２または４の場合についても同様である。特に、実施の形態４の場合は、バンドパスフィルタは、ノッチフィルタ、合成部および減算部の組に置き換えられる。また、本実施の形態のその他の構成、動作および効果は、実施の形態６で述べた通りである。
【０１２７】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１，１Ａ，１Ｂ  接触検知システム、２，２Ａ  ロボット、３  接触検知装置、４，４ａ，４ｂ，４ｃ  振動センサ、５，５ａ，５ｂ，５ｃ  センサケーブル、６，６ａ，６ｂ，６ｃ  バンドパスフィルタ、７  接触検知部、７ａ  プロセッサ、７ｂ  メモリ、１０  ロボット基部、１１  ロボットアーム、１２，１２Ａ  ロボットハンド、１３  グリッパ本体、１４  指部、１８  ノッチフィルタ、１９  合成部、２０  減算部。
【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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