(57)【要約】【課題】出力部材の位置を安価な構成で容易に検出できる構造を実現することを可能にする。【解決手段】ＣＰＵは、出力部材の位置を特定する位置特定モードにおいて、複数の検出センサの各オン、オフ信号がそれぞれ異なる複数の回転領域のうち、いずれの回転領域に第１〜第３回転アームが位置するかを特定する回転領域特定処理を実行する。ＣＰＵは、複数の検出センサのいずれか１つのオン、オフ信号が切り替わる境界位置のうち、第１〜第３回転アームが位置する回転領域と該回転領域に隣接する回転領域との境界位置まで、第１〜第３モータを駆動してエッジ部を移動する駆動処理を実行する。ＣＰＵは、回転領域特定処理及び駆動処理を第１〜第３モータのすべてに実行し、出力部材の位置を特定する位置特定処理を実行する。【選択図】図８
2016002626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸を有する出力部材と、
固定部材に支持され前記出力部材を移動させる複数のアクチュエータと、
前記出力軸と前記複数のアクチュエータとの間にそれぞれに設けられ、前記アクチュエータと連動して駆動する駆動リンク部材と、前記出力軸に接続され前記駆動リンク部材に駆動される従動リンク部材と、を有し、前記駆動リンク部材が駆動した場合に前記従動リンク部材のそれぞれの連結関係により前記出力部材を位置決めするリンク機構と、
被検出部を有し前記駆動リンク部材と連動して回転位置が移動する回転部材と、
前記被検出部の回転位置によってオン、オフ信号が切り替わる複数の検出部と、
前記出力部材の位置を特定する位置特定モードを有する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記位置特定モードにおいて、
前記複数の検出部の各オン、オフ信号がそれぞれ異なる複数の回転領域のうち、いずれの回転領域に前記駆動リンク部材が位置するかを特定する回転領域特定処理と、
前記複数の検出部のいずれか１つのオン、オフ信号が切り替わる各回転領域の境界位置のうち、前記駆動リンク部材が位置する回転領域と該回転領域に隣接する回転領域との境界位置まで、前記アクチュエータを駆動して前記被検出部を移動する駆動処理と、
前記回転領域特定処理及び前記駆動処理を前記複数のアクチュエータのすべてに実行し、前記出力部材の位置を特定する位置特定処理と、を実行する、
ことを特徴とするパラレルリンクロボット。
【請求項２】
前記制御部は、複数の前記駆動リンク部材が位置する回転領域ごとに前記出力部材の可動領域を分割した複数の分割空間のそれぞれに、前記駆動処理における前記アクチュエータの駆動方向と、前記複数のアクチュエータに対して前記駆動処理を実行する駆動順序と、を設定し、
前記制御部は、前記回転領域特定処理において前記複数の検出部の各オン、オフ信号から特定した前記駆動リンク部材が位置する回転領域に対応する分割空間に設定された前記複数のアクチュエータの駆動順序で、前記アクチュエータのそれぞれに設定された駆動方向に前記アクチュエータを駆動し、前記駆動処理を実行する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項３】
前記制御部は、前記出力部材の位置する分割空間に前記出力部材に干渉する干渉物が存在する場合に、干渉物が存在する該分割空間から干渉物が存在しない分割空間に前記出力部材を移動させた後に前記位置特定モードを実行する、
ことを特徴とする請求項２に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項４】
前記制御部は、前記位置特定処理の実行後に、前記アクチュエータを駆動し、予め設定されている原点位置に前記出力部材を移動する原点復帰処理を実行することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のパラレルリンクロボット。
【請求項５】
出力軸を有する出力部材と、
固定部材に支持され前記出力部材を移動させる複数のアクチュエータと、
前記出力軸と前記複数のアクチュエータとの間にそれぞれに設けられ、前記アクチュエータと連動して駆動する駆動リンク部材と、前記出力軸に接続され前記駆動リンク部材に駆動される従動リンク部材と、を有し、前記駆動リンク部材が駆動した場合に前記従動リンク部材のそれぞれの連結関係により前記出力部材を位置決めするリンク機構と、
被検出部を有し前記駆動リンク部材と連動して回転位置が移動する回転部材と、
前記被検出部の回転位置によってオン、オフ信号が切り替わる複数の検出部と、
前記出力部材の位置を特定する位置特定モードを有する制御部と、を備えたパラレルリンクロボットの制御方法において、
前記制御部が、前記複数の検出部の各オン、オフ信号がそれぞれ異なる複数の回転領域のうち、いずれの回転領域に前記駆動リンク部材が位置するかを特定する回転領域特定処理を実行する回転領域特定処理工程と、
前記制御部が、前記複数の検出部のいずれか１つのオン、オフ信号が切り替わる各回転領域の境界位置のうち、前記駆動リンク部材が位置する回転領域と該回転領域に隣接する回転領域との境界位置まで、前記アクチュエータを駆動して前記被検出部を移動する駆動処理を実行する駆動処理工程と、
前記制御部が、前記回転領域特定処理及び前記駆動処理を前記複数のアクチュエータのすべてに実行し、前記出力部材の位置を特定する位置特定処理を実行する位置特定処理工程と、を備える、
ことを特徴とするパラレルリンクロボットの制御方法。
【請求項６】
出力部材の位置を移動する複数のアクチュエータと、
前記複数のアクチュエータのそれぞれに設けられ、駆動領域を複数に分割する各回転領域のうちいずれの回転領域において駆動しているかを検出する複数のアクチュエータ位置検出センサと、
前記複数のアクチュエータの各回転領域の組み合わせにより、前記出力部材の可動領域を複数の分割空間に分割し前記出力部材の位置を制御する制御部と、を備えたロボットの制御方法において、
前記制御部が、前記ロボットの起動時又は起動後において、前記複数のアクチュエータのそれぞれが駆動している回転領域を前記アクチュエータ位置検出センサで検出する回転領域特定処理を実行する回転領域特定処理工程と、
前記制御部が、前記回転領域の組み合わせから前記出力部材の位置を含む分割空間を判断し前記複数のアクチュエータを駆動する駆動処理を実行する駆動処理工程と、
前記制御部が、前記複数のアクチュエータのそれぞれが回転領域の境界位置に達したことを前記アクチュエータ位置検出センサが検出した場合に、前記複数のアクチュエータ及び前記出力部材の原点からの位置を特定する位置特定処理を実行する位置特定処理工程と、を備える、
ことを特徴とするロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアクチュエータとリンク機構とを組み合わせて構成され、物品の加工や組立等の作業に用いられるパラレルリンクロボット、パラレルリンクロボット及びロボットの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パラレルリンクロボットは、基礎部となる固定部材に支持された複数のアクチュエータと出力部材との間に、それぞれアームとしてのリンク機構を設けている。そして、複数のアクチュエータをそれぞれ駆動して、各リンクの先端に接続された出力部材及び出力部材に装着されたエンドエフェクタの位置、姿勢を制御する。
【０００３】
ここで、パラレルリンクロボットによる作業中に何らかの原因により停止状態となり、停止位置が本来の作業経路上に存在しない場合、該停止位置から再運転するとパラレルリンクロボットが周囲の干渉物に接触する恐れがある。干渉物との接触を避けるために、パラレルリンクロボットにおいては、停止状態からの再運転時に自動で原点復帰動作を実行する構成が一般に知られている。原点復帰動作としては、例えば、まず、ロボットの可動領域及びロボットと治具等とが干渉する干渉領域から構成される領域を、マトリクス状に分割する。そして、分割された領域ごとに設定されたロボットの動作方向の情報に基づいてロボットを移動させることで、ロボットの停止位置によらず原点位置への復帰を可能にする構成が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０９０３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に記載された構成の場合、ロボットの停止位置の絶対位置を検出する必要があり、絶対位置を検出できるエンコーダ、いわゆるアブソリュートエンコーダを用いてロボットの絶対位置を検出している。しかしながら、パラレルリンクロボットにおいては、複数のアクチュエータを有しており、パラレルリンクロボットの出力部材の絶対位置を検出するためには、各アクチュエータにアブソリュートエンコーダを設ける必要がある。このように構成した場合、アブソリュートエンコーダ自体が高価であることから、製造コストが増加してしまうという問題があった。また、パラレルリンクロボット以外の複数のアクチュエータを駆動して出力部材の位置を制御するロボットにおいても、アブソリュートエンコーダを採用することで、同様にコストが増加する場合があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、出力部材の絶対位置を安価な構成で容易に検出できる構造を実現するパラレルリンクロボット、パラレルリンクロボットの制御方法、及びロボットの制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、出力軸を有する出力部材と、固定部材に支持され前記出力部材を移動させる複数のアクチュエータと、前記出力軸と前記複数のアクチュエータとの間にそれぞれに設けられ、前記アクチュエータと連動して駆動する駆動リンク部材と、前記出力軸に接続され前記駆動リンク部材に駆動される従動リンク部材と、を有し、前記駆動リンク部材が駆動した場合に前記従動リンク部材のそれぞれの連結関係により前記出力部材を位置決めするリンク機構と、被検出部を有し前記駆動リンク部材と連動して回転位置が移動する回転部材と、前記被検出部の回転位置によってオン、オフ信号が切り替わる複数の検出部と、前記出力部材の位置を特定する位置特定モードを有する制御部と、を備え、前記制御部は、前記位置特定モードにおいて、前記複数の検出部の各オン、オフ信号がそれぞれ異なる複数の回転領域のうち、いずれの回転領域に前記駆動リンク部材が位置するかを特定する回転領域特定処理と、前記複数の検出部のいずれか１つのオン、オフ信号が切り替わる各回転領域の境界位置のうち、前記駆動リンク部材が位置する回転領域と該回転領域に隣接する回転領域との境界位置まで、前記アクチュエータを駆動して前記被検出部を移動する駆動処理と、前記回転領域特定処理及び前記駆動処理を前記複数のアクチュエータのすべてに実行し、前記出力部材の位置を特定する位置特定処理と、を実行する、ことを特徴とするパラレルリンクロボットである。
【０００８】
また、本発明は、出力軸を有する出力部材と、固定部材に支持され前記出力部材を移動させる複数のアクチュエータと、前記出力軸と前記複数のアクチュエータとの間にそれぞれに設けられ、前記アクチュエータと連動して駆動する駆動リンク部材と、前記出力軸に接続され前記駆動リンク部材に駆動される従動リンク部材と、を有し、前記駆動リンク部材が駆動した場合に前記従動リンク部材のそれぞれの連結関係により前記出力部材を位置決めするリンク機構と、被検出部を有し前記駆動リンク部材と連動して回転位置が移動する回転部材と、前記被検出部の回転位置によってオン、オフ信号が切り替わる複数の検出部と、前記出力部材の位置を特定する位置特定モードを有する制御部と、を備えたパラレルリンクロボットの制御方法において、前記制御部が、前記複数の検出部の各オン、オフ信号がそれぞれ異なる複数の回転領域のうち、いずれの回転領域に前記駆動リンク部材が位置するかを特定する回転領域特定処理を実行する回転領域特定処理工程と、前記制御部が、前記複数の検出部のいずれか１つのオン、オフ信号が切り替わる各回転領域の境界位置のうち、前記駆動リンク部材が位置する回転領域と該回転領域に隣接する回転領域との境界位置まで、前記アクチュエータを駆動して前記被検出部を移動する駆動処理を実行する駆動処理工程と、前記制御部が、前記回転領域特定処理及び前記駆動処理を前記複数のアクチュエータのすべてに実行し、前記出力部材の位置を特定する位置特定処理を実行する位置特定処理工程と、を備える、ことを特徴とするパラレルリンクロボットの制御方法である。
【０００９】
また、本発明は、出力部材の位置を移動する複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータのそれぞれに設けられ、駆動領域を複数に分割する各回転領域のうちいずれの回転領域において駆動しているかを検出する複数のアクチュエータ位置検出センサと、前記複数のアクチュエータの各回転領域の組み合わせにより、前記出力部材の可動領域を複数の分割空間に分割し前記出力部材の位置を制御する制御部と、を備えたロボットの制御方法において、前記制御部が、前記ロボットの起動時又は起動後において、前記複数のアクチュエータのそれぞれが駆動している回転領域を前記アクチュエータ位置検出センサで検出する回転領域特定処理を実行する回転領域特定処理工程と、前記制御部が、前記回転領域の組み合わせから前記出力部材の位置を含む分割空間を判断し前記複数のアクチュエータを駆動する駆動処理を実行する駆動処理工程と、前記制御部が、前記複数のアクチュエータのそれぞれが回転領域の境界位置に達したことを前記アクチュエータ位置検出センサが検出した場合に、前記複数のアクチュエータ及び前記出力部材の原点からの位置を特定する位置特定処理を実行する位置特定処理工程と、を備える、ことを特徴とするロボットの制御方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、各アクチュエータを駆動し、各アクチュエータに設けられた複数の検出部のいずれか１つのオン、オフ信号が切り替わる境界位置に駆動リンク部材を移動することで、出力部材の絶対位置が特定される。これにより、出力部材の絶対位置を安価な構成で特定することができる。また、各アクチュエータの駆動量を抑えることができ、出力部材の絶対位置を容易に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、本実施形態に係るパラレルリンクロボットの正面図、（ｂ）は、パラレルリンクロボットの側面図。
【図２】（ａ）は、本実施形態に係るパラレルリンクロボットの斜視図、（ｂ）は、パラレルリンクロボットにおける出力部材の拡大正面図。
【図３】本実施形態に係るパラレルリンクロボットの回転部材の回転位置を検出する検出部の構成を示す正面図。
【図４】本実施形態に係るパラレルリンクロボットの回転領域を示す概略正面図。
【図５】本実施形態に係るパラレルリンクロボットの出力部材の可動領域を分割する分割空間を示す概略正面図。
【図６】（ａ）は、本実施形態に係るパラレルリンクロボットの出力部材の可動領域を分割する分割空間及び出力部材の原点位置を示す概略斜視図、（ｂ）は、駆動処理により分割空間内を移動する出力部材の移動方法を説明する説明図。
【図７】本実施形態に係るパラレルリンクロボットの制御部のブロック図。
【図８】本実施形態に係るパラレルリンクロボットの絶対位置特定モードにおける各処理を示すフローチャート。
【図９】本実施形態に係るパラレルリンクロボットの絶対位置特定モードにおいて、分割空間内に干渉物がある場合における各処理を示すフローチャート。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係るパラレルリンクロボットの絶対位置特定モードにおいて、分割空間内に干渉物がある場合における出力部材の移動方法を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について、図１〜図１０を用いて説明する。
【００１３】
［パラレルリンクロボット概要］
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、パラレルリンクロボット１００は、固定部材としてのベース部１００Ａと、所定の空間内で移動する出力部材１０３と、複数のモータ１０７，１０８，１１１と、複数のアーム１０９，１１０，１１２と、を備える。ここで、モータ１０７は、第１アクチュエータに、モータ１０８は、第２アクチュエータに、モータ１１１は、第３アクチュエータに、それぞれ相当する。そして、モータ１０７，１０８，１１１は、本実施形態における複数のアクチュエータを構成する。また、アーム１０９は、第１アームに、アーム１１０は、第２アームに、アーム１１２は、第３アームに、それぞれ相当する。また、以下の記載において、モータ１０７を第１モータ１０７、モータ１０８を第２モータ１０８、モータ１１１を第３モータ１１１とも記載する。
【００１４】
ベース部１００Ａは、略水平方向に配置された水平板１０１と、水平板１０１から略鉛直方向に設けられた鉛直板１０２と、から構成され、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を支持する。第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１は、それぞれ鉛直板１０２の所定位置に固定されている。本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、鉛直板１０２の幅方向中央の鉛直方向上側に第３モータ１１１を、鉛直板１０２の鉛直方向中間部で、幅方向中央を挟んだ両側に、それぞれ第１モータ１０７、第２モータ１０８を配置している。水平板１０１上には、ワークや組立用の治具などが配置される。
【００１５】
出力部材１０３は、ワークの把持や移動を行うロボットハンド等のエンドエフェクタ１０４を装着するためのマニピュレータである。出力部材１０３は、後述する複数のアームを構成するリンク機構が結合される出力軸１０５を、着脱自在に設けられたエンドエフェクタ１０４と同一軸上に有する。
【００１６】
［出力部材の位置決め］
パラレルリンクロボット１００による出力部材１０３の位置決めの構成について、図１、図２を用いて説明する。第１アーム１０９及び第２アーム１１０は、出力部材１０３と第１モータ１０７との間及び出力部材１０３と第２モータ１０８との間にそれぞれ配設される。第１アーム１０９及び第２アーム１１０は、出力部材１０３をその両側から保持する。そして、第１モータ１０７及び第２モータ１０８の駆動により出力部材１０３を出力軸１０５に交差する方向（略水平方向）に移動させる。なお、厳密に言えば第３モータ１１１を停止している場合は、第１モータ１０７及び第２モータ１０８によって出力部材１０３は仮想的な球面上を移動することになる。
【００１７】
第３アーム１１２は、出力部材１０３と第３モータ１１１との間に設けられている。第３アーム１１２は、出力部材１０３を鉛直方向上方側から保持する。そして、第３モータ１１１の駆動により出力部材１０３を出力軸１０５と略平行な方向に移動させる。厳密に言えば、第１モータ１０７と第２モータ１０８を停止している場合は、第３モータ１１１の駆動により出力部材１０３は仮想的な円弧上を移動することになる。そして、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１が駆動した場合、第１〜第３アーム１０９，１１０，１１２のそれぞれの連結関係により、所定の空間内での出力部材１０３を位置決めを可能としている。これら第１アーム１０９、第２アーム１１０及び第３アーム１１２は、出力部材１０３の姿勢を保持する保持手段を構成する。また、このような保持手段及び出力部材１０３とでパラレルリンク構造体を構成する。以下、より具体的に説明する。
【００１８】
第１モータ１０７は、第１回転アーム１０７ａを略水平方向に回動させて第１リンク軸１０７ｂを位置決めする回転型アクチュエータである。第２モータ１０８は、第２回転アーム１０８ａを略水平方向に回動させて第２リンク軸１０８ｂを位置決めする回転型アクチュエータである。本実施形態では、第１回転アーム１０７ａの長さと第２回転アーム１０８ａの長さとを同じとしている。また、第１回転アーム１０７ａと第２回転アーム１０８ａとの出力軸１０５と平行な方向に関する位置も同じとしている。
【００１９】
第１、第２リンク軸１０７ｂ，１０８ｂは、それぞれ第１、第２モータ１０７，１０８の回転軸に略平行となるように、かつ傾動不能に、第１、第２回転アーム１０７ａ，１０８ａの先端に設けられている。本実施形態では、第１、第２モータ１０７，１０８の回転軸は、出力軸１０５と略平行に配置されているため、第１、第２リンク軸１０７ｂ，１０８ｂも、それぞれ出力軸１０５と略平行に配置される。
【００２０】
第１アーム１０９は、出力軸１０５と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第１リンク１０９ａからなる。本実施形態では、同じ長さの２本の第１リンク１０９ａにより第１アーム１０９を構成している。このような第１アーム１０９は、一端が出力部材１０３に対して、出力軸１０５に平行な軸（第１軸１３２）を中心とする回動と、第１軸１３２と第１アーム１０９の配設方向とに直交する軸を中心とする回動と、が可能な２自由度を有する状態で接続される。また、他端が、第１モータ１０７の駆動部としての第１回転アーム１０７ａに傾動不能に設けられた第１リンク軸１０７ｂに接続される。これにより、第１アーム１０９は、平行リンク機構を構成している。
【００２１】
具体的には、２本の第１リンク１０９ａの一端は、それぞれエンドエフェクタ１０４を支持する出力軸１０５に平行な第１軸１３２に２自由度のジョイント部１０９ｂで接続されている。また、２本の第１リンク１０９ａの他端は、それぞれ第１リンク軸１０７ｂに２自由度のジョイント部１０９ｃで接続されている。ここで、ジョイント部１０９ｃは、第１リンク軸１０７ｂを中心とする回動及び第１リンク軸１０７ｂと第１リンク１０９ａの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。すなわち、２本の第１リンク１０９ａは、両端を第１軸１３２上と第１リンク軸１０７ｂ上に、それぞれ２自由度で接続している。そして、第１軸１３２と、第１リンク軸１０７ｂと、２本の第１リンク１０９ａと、で平行リンク機構を構成している。
【００２２】
第２アーム１１０は、出力軸１０５と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第２リンク１１０ａからなる。本実施形態では、同じ長さの２本の第２リンク１１０ａにより第２アーム１１０を構成している。また、２本の第２リンク１１０ａの長さは、第１アーム１０９の２本の第１リンク１０９ａの長さと同じとしている。このような第２アーム１１０は、一端が出力部材１０３に対して、出力軸１０５に平行な軸（第２軸１３３）を中心とする回動及び第２軸１３３と第２アーム１１０の配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続される。また、他端が、第２モータ１０８の駆動部としての第２回転アーム１０８ａに傾動不能に設けられた第２リンク軸１０８ｂに接続される。
【００２３】
具体的には、２本の第２リンク１１０ａの一端は、それぞれエンドエフェクタ１０４を支持する出力軸１０５に平行な第２軸１３３に２自由度のジョイント部１１０ｂで接続されている。また、２本の第２リンク１１０ａの他端は、それぞれ第２リンク軸１０８ｂに２自由度のジョイント部１１０ｃで接続されている。ここで、ジョイント部１１０ｃは、第２リンク軸１０８ｂを中心とする回動及び第２リンク軸１０８ｂと第２リンク１１０ａの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。すなわち、２本の第２リンク１１０ａは、両端を第２軸１３３上と第２リンク軸１０８ｂ上に、それぞれ２自由度で接続している。そして、第２軸１３３と、第２リンク軸１０８ｂと、２本の第２リンク１１０ａと、で平行リンク機構を構成している。また、２本の第２リンク１１０ａを第２軸１３３に接続するジョイント部１１０ｂは、第１アーム１０９の２本の第１リンク１０９ａを第１軸１３２に接続するジョイント部１０９ｂと、出力軸１０５と平行な方向に関して同じ位置に配置している。
【００２４】
このように構成することで、エンドエフェクタ１０４を支持する出力軸１０５と、傾動不能に設けられた第１リンク軸１０７ｂ及び第２リンク軸１０８ｂと、は、常に平行が保たれる。そして、第１、第２回転アーム１０７ａ，１０８ａのそれぞれがどの位置に回動しても、エンドエフェクタ１０４の姿勢（傾き）が一定（略鉛直方向）に保持される。
【００２５】
第３アクチュエータとしての第３モータ１１１は、第３回転アーム１１１ａを略垂直方向に回動させて第３リンク軸１１１ｂを位置決めする回転型アクチュエータである。第３リンク軸１１１ｂは、第３モータ１１１の回転軸に略平行となるように、かつ傾動不能に、第３回転アーム１１１ａの先端に設けられている。本実施形態では、第３モータ１１１の回転軸は、第３軸１０６と略平行に配置されているため、第３リンク軸１１１ｂも、第３軸１０６と略平行に配置される。
【００２６】
第３アーム１１２は、第３軸１０６と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第３リンク１１２ａからなる。本実施形態では、同じ長さの２本の第３リンク１１２ａにより第３アーム１１２を構成している。このような第３アーム１１２は、一端が出力部材１０３に対して、第３軸１０６を中心とする回動及び第３軸１０６と第３アーム１１２の配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な２自由度を有する状態で接続される。また、他端が、第３モータ１１１の駆動部としての第３回転アーム１１１ａに傾動不能に設けられた第３リンク軸１１１ｂに接続される。これにより、第３アーム１１２は、平行リンク機構を構成している。
【００２７】
具体的には、２本の第３リンク１１２ａの一端は、それぞれ第３軸１０６に２自由度のジョイント部１１２ｂで接続されている。また、２本の第３リンク１１２ａの他端は、それぞれ第３リンク軸１１１ｂに２自由度のジョイント部１１２ｃで接続されている。ここで、ジョイント部１１２ｃは、第３リンク軸１１１ｂを中心とする回動及び第３リンク軸１１１ｂと第３リンク１１２ａの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。また、第３アーム１１２の一対の第３リンク１１２ａは、第３軸１０６の出力軸１０５が接合された部分から水平方向の対称位置で接続されている。すなわち、２本の第３リンク１１２ａは、両端を第３軸１０６上と第３リンク軸１１１ｂ上に、それぞれ２自由度で接続している。そして、第３軸１０６と、第３リンク軸１１１ｂと、２本の第３リンク１１２ａと、で平行リンク機構を構成している。これにより、エンドエフェクタ１０４を支持する第３軸１０６と、傾動不能に設けられた第３リンク軸１１１ｂとは、常に平行が保たれる。そして、第３回転アーム１１１ａがどの位置に回動しても、エンドエフェクタ１０４の出力軸１０５の軸周りの回転が拘束され、向きが一定に保たれる。
【００２８】
このように、リンク機構を構成する第１〜第３アーム１０９，１１０，１１２のうち第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１と連動して駆動する第１〜第３回転アーム１０７ａ，１０８ａ、１１１ａは、本実施形態における駆動リンク部材を構成する。また、出力軸１０５と接続し第１〜第３回転アーム１０７ａ，１０８ａ，１１１ａに駆動される第１〜第３リンク１０９ａ，１１０ａ，１１２ａは、本実施形態における従動リンク部材を構成する。そして、上述したように、第１〜第３回転アーム１０７ａ，１０８ａ，１１１ａを駆動した場合に、第１〜第３リンク１０９ａ，１１０ａ，１１２ａのそれぞれの連結関係により、所定の空間内で出力部材１０３が位置決めされる。
【００２９】
なお、本実施形態では、出力軸１０５と第３軸１０６との成す角度が９０度で互いに直交するように設けられているが、立体的に直交するようにしても良いし、９０度に限らず所定の角度を成すように配置しても良い。
【００３０】
このように、本実施形態に係るパラレルリンクロボット１００は、第１〜第３アーム１０９，１１０，１１２が形成する平行リンク機構により、出力部材１０３に装着されたエンドエフェクタ１０４が一定の姿勢を保つように支持される。ここで、エンドエフェクタ１０４の姿勢とは、傾きと向きとの両方を意味する。
【００３１】
本実施形態に係るパラレルリンクロボット１００においては、第１モータ１０７による第１回転アーム１０７ａの駆動と、第２モータ１０８による第２回転アーム１０８ａの駆動と、を行うことで、出力部材１０３は略水平方向に移動する。また、第３モータ１１１により第３回転アーム１１１ａを駆動することで、出力部材１０３を上下方向に移動させると、第１アーム１０９及び第２アーム１１０は、水平からずれる。このため、出力部材１０３の３次元空間内（所定の空間内）の位置は、第１アーム１０９と第２アーム１１０との傾斜を考慮して、第１〜第３回転アーム１０７ａ，１０８ａ，１１１ａの駆動量から幾何学的に算出することが可能である。また、逆運動学の計算により、出力部材１０３の空間位置座標から第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の駆動量を算出することが可能である。
【００３２】
［モータの作動領域を分割する構成］
次に、本実施形態における第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の絶対位置を検出する構成について説明する。なお、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の絶対位置を検出する構成は、いずれも同様の構成であり、以下では、代表して第１モータ１０７の絶対位置を検出する構成について説明する。他のモータの絶対位置を検出する構成については、第１モータ１０７の絶対位置を検出する構成と同一の構成及び作用の部材には同じ添え字を付し、各モータを示す番号を変更する。
【００３３】
図３に示すように、第１モータ１０７には、第１回転アーム１０７ａと連動して回転位置が移動する回転部材としてのプレート１０７ｄと、複数の検出部としての検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋと、が設けられている。プレート１０７ｄは、第１半径を有する第１円弧部１０７ｅと、第１半径よりも長い第２半径を有する第２円弧部１０７ｆと、を有している。検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋは、フォトインタラプタから構成され、第１円弧部１０７ｅよりも外周側に配置されており、第２円弧部１０７ｆの有無を検出する。本実施形態においては、第１モータ１０７及び第１回転アーム１０７ａと連動して駆動するプレート１０７ｄの第２円弧部１０７ｆのエッジ１０７ｇ，１０７ｈによって、検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋのオン、オフ信号が切り替わるように構成されている。ここで、プレート１０７ｄの回転位置とは、第１モータ１０７の駆動軸を中心とした周方向におけるプレート１０７ｄの位置である。また、回転位置によって検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋのオン、オフ信号を切り替えるエッジ１０７ｇ，１０７ｈは、本実施形態における被検出部を構成する。なお、本実施形態において、検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋは、フォトインタラプタから構成されているが、これに限定されない。検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋは、例えば、第２円弧部１０７ｆと対向する場合には第２円弧部１０７ｆによって押圧されることでオン状態となり、第２円弧部１０７ｆと対向しない場合にはオフ状態となるプッシュ式スイッチであってもよい。
【００３４】
パラレルリンクロボット１００のＣＰＵ４０１（後述）は、検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋの各オン、オフ信号ごとに第１回転アーム１０７ａが位置することができる領域としての作動領域を分割している。つまり、ＣＰＵ４０１は、第１モータ１０７の作動領域を回転角ごとに分割している。図４に示すように、本実施形態に係る第１モータ１０７は、第１回転アーム１０７ａの作動領域に対応する第１〜第６回転領域Ａ〜Ｆに作動領域が分割されている。ここで、第１〜第６回転領域Ａ〜Ｆのうち、第１〜第４回転領域Ａ〜Ｄは、第１回転アーム１０７ａを動かし得る領域である可動領域であり、それぞれ等しい大きさとなっている。また、第１〜第４回転領域Ａ〜Ｄは、それぞれ検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋの各オン、オフ信号のパターンが異なっている。例えば、第１回転領域Ａに第１回転アーム１０７ａが位置する場合には、検出センサ１０７ｉ，１０７ｊがオフであり、検出センサ１０７ｋがオンになっている。また、第２回転領域Ｂに第１回転アーム１０７ａが位置する場合には、検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋがオフになっている。なお、本実施形態における第１〜第４回転領域Ａ〜Ｄと、各検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋのオン、オフ信号のパターンと、は、例示であり、本発明はこれに限定されない。
【００３５】
ＣＰＵ４０１は、第１モータ１０７を駆動し、検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋのいずれか１つのオン、オフ信号が切り替わる位置までエッジ１０７ｇ，１０７ｈの回転位置を移動することで、第１モータ１０７の絶対位置（回転角）を特定することができる。このとき、第１回転アーム１０７ａは、移動前に位置した回転領域と、該回転領域に隣接する回転領域との境界となる境界位置に位置する。つまり、ＣＰＵ４０１は、第１モータ１０７を駆動し、第１回転アーム１０７ａを境界位置まで移動することで、第１モータ１０７の絶対位置を特定することができる。ここで、検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋのいずれか１つのオン、オフ信号が切り替わる位置が、各回転領域の境界位置を構成している。
【００３６】
第５、第６回転領域Ｅ，Ｆは、第１回転アーム１０７ａの不可動領域である。ここで、不可動領域とは、第１回転アーム１０７ａが物理的に動くことができない領域及び動くことを許容しない任意に設定された領域のことである。本実施形態においては、第１回転アーム１０７ａと鉛直板１０２との干渉等を考慮して第５、第６回転領域Ｅ，Ｆを設定している。また、異常時において第１回転アーム１０７ａが鉛直板１０２に干渉してしまうことを確実に防ぐために、第１モータ１０７には、第１回転アーム１０７ａと当接し第１回転アーム１０７ａの回転を停止するストッパ１０７ｌが設けられている。この構成により、第１モータ１０７は、第５、第６回転領域Ｅ，Ｆの各回転領域内において、第１回転アーム１０７ａがストッパ１０７ｌに当接しない範囲で回転角をとることができる。
【００３７】
なお、回転領域の数及びその大きさは、プレート１０７ｄのエッジ１０７ｇ，１０７ｈの位置と、検出センサの位置及び数と、によって決定される。第１モータ１０７の作動領域は、検出センサ１つにつき２つの回転領域に分割することができるため、検出センサの設置数をｎとすると、回転領域の最大分割数は２ｎで表される。本実施形態においては、第１モータ１０７の作動領域を第１〜第６回転領域Ａ〜Ｆに分割するために、３つの検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋを設けている。
【００３８】
［出力部材の可動領域の分割］
図５は、出力部材１０３が移動可能な所定の空間（可動領域）を、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の各第１〜第４回転領域Ａ〜Ｄごとに分割した状態を示す図である。本実施形態において、出力部材１０３の可動領域は、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の作動領域のうち各回転アームの可動領域をそれぞれ第１〜第４回転領域Ａ〜Ｄに４分割していることから、６４個の分割空間に分割される。なお、図５及び後述する図６において、説明を明確にするために、パラレルリンクロボット１００を構成するアームやリンク等の一部の部品の図示を省略している。また、例えば、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の回転角がそれぞれ第４回転領域Ｄ、第１回転領域Ａ、第３回転領域Ｃに含まれる場合、出力部材１０３の位置は、図５中ハッチングがなされた分割空間に含まれる。この分割空間の位置を「ＤＡＣ」として記載する。以下、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の回転角が含まれる領域が、それぞれ１０７ｘ，１０８ｙ，１１１ｚとなる場合、出力部材１０３の位置を含む分割空間を「ｘｙｚ」と記載する。また、以下の記載において、可動領域内における出力部材１０３の位置を代表する１点を、出力部材位置１０３ａと記載する。
【００３９】
ここで、分割空間の表面形状は、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１のうちいずれか１つを独立に動かした場合における出力部材１０３の移動経路に依存している。本実施形態においては、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１に接続する各回転アームを回転駆動すると、各リンク機構を介して、出力部材１０３の移動経路が略円弧形状を取ることから、分割空間の表面形状が曲面となっている。また、各分割空間の表面は、それぞれ該分割空間と隣接する分割空間との境界となっている。出力部材１０３は、出力部材位置１０３ａが分割空間の表面上である場合に、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１のいずれかを単独で駆動すると、該分割空間の表面に沿って移動する。また、出力部材位置１０３ａが分割空間の内部である場合に、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を単独で駆動すると、出力部材１０３の移動経路は、分割空間の稜線と概ね同じ軌道となる。なお、各分割空間の大きさは、各アクチュエータの配置位置や、各アクチュエータの回転領域の大きさ等に依存する。
【００４０】
なお、本実施形態において、出力部材１０３が位置できる領域は、第５、第６回転領域Ｅ，Ｆを含めることで、絶対位置を特定できる分割空間が存在する範囲よりも広く設定することができる。パラレルリンクロボット１００において、分割空間外の空間では、パラレルリンクロボット１００が各作業を実行しないため、ワークや部品等の干渉物が存在しない。そのため、原点位置を分割空間の外側、かつ第１、第２モータ１０７，１０８よりも第３モータ１１１側に設定することで、パラレルリンクロボット１００は、後述する原点復帰処理において干渉物に接触する可能性が低くなる。これにより、パラレルリンクロボット１００は、安定して速やかに、出力部材１０３を原点に復帰させることができる。
【００４１】
［パラレルリンクロボットの制御部］
次に、本実施形態に係るパラレルリンクロボット１００の制御部について図７に沿って説明する。パラレルリンクロボット１００は、制御部として機能するＣＰＵ４０１と、記憶可能な記憶部として機能するＲＯＭ４０２及びＲＡＭ４０３と、を備えている。
【００４２】
ＣＰＵ４０１には、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１、検出センサ１０７ｉ〜１０７ｋ，１０８ｉ〜１０８ｋ，１１１ｉ〜１１１ｋ及び外部ネットワーク４２０がバス４１０を介して接続されている。ＣＰＵ４０１は、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の動作を制御し、出力部材１０３を回転領域内で移動させてエンドエフェクタ１０４による作業を実行する。また、ＣＰＵ４０１は、全検出センサの各オン、オフ信号から、第１〜第３回転アーム１０７ａ，１０８ａ，１１１ａが位置する回転領域を判定する。そして、後述する出力部材１０３の絶対位置を特定する絶対位置特定モードにおいて、可動領域内における出力部材１０３の絶対位置を特定する。また、ＣＰＵ４０１は、外部ネットワーク４２０を介して外部から各種制御情報を入力可能に構成されている。
【００４３】
［出力部材の絶対位置の特定］
次に、本実施形態に係るパラレルリンクロボット１００が、出力部材１０３の絶対位置を特定する場合における、ＣＰＵ４０１の各処理について、図６、図８に沿って説明する。本実施形態に係るパラレルリンクロボット１００の制御方法では、大まかに、まず、第１回転アーム１０７ａが位置する回転領域を特定する回転領域特定処理を実行する回転領域特定処理工程をパラレルリンクロボット１００で実行する。次いで、第１回転アーム１０７ａが位置する回転領域の境界位置まで、第１モータ１０７を駆動してエッジ１０７ｇ，１０７ｈを移動する駆動処理を実行する駆動処理工程をパラレルリンクロボット１００で実行する。次いで、回転領域特定処理及び駆動処理を第２、第３モータ１０８，１１１のすべてに実行し、出力部材１０３の絶対位置を特定する絶対位置特定処理を実行する絶対位置特定処理工程をパラレルリンクロボット１００で実行する。
【００４４】
本実施形態において、パラレルリンクロボット１００は、異常停止等により出力部材１０３が所定の位置で停止している場合、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の各検出センサのオン、オフ信号を参照する。そして、パラレルリンクロボット１００は、参照した各検出センサのオン、オフ信号から、停止位置がどの分割空間に含まれるかを判定することはできる。しかしながら、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の各検出センサのオン、オフ信号からは、出力部材１０３の絶対位置を特定することができない。上述した通り、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の絶対位置は、それぞれ各プレート１０７ｄ，１０８ｄ，１１１ｄの各エッジ部が各検出センサのうちいずれか１つのオン、オフ信号を切り替える位置において特定される。つまり、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の絶対位置は、第１〜第３アーム１０７ａ，１０８ａ，１１１ａが回転領域の境界位置に位置する場合に特定される。そこで、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を駆動し、第１〜第３回転アーム１０７ａ，１０８ａ，１１１ａを境界位置まで駆動することで、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の絶対位置を特定する。そして、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１のすべての絶対位置を特定することで、出力部材１０３の絶対位置を特定する。
【００４５】
図６（ａ）、（ｂ）は、出力部材位置１０３ａが分割空間「ＤＡＣ」内に位置する場合に、出力部材１０３の絶対位置を特定するまでを説明する図である。また、図８は、ＣＰＵ４０１が出力部材１０３の絶対位置を特定する場合に実行する各処理について説明するフローチャートである。ＣＰＵ４０１は、出力部材１０３の絶対位置を特定する絶対位置特定モードを実行する場合において、図８に示す各処理を実行する。
【００４６】
図８に示すように、絶対位置特定モードにおいて、ＣＰＵ４０１は、まず、ループ１として、ロボットの出力部材を移動させる各アクチュエータの個数に対応する変数ｉを設定する（ステップＳ１）。本実施形態に係るパラレルリンクロボット１００において、アクチュエータが第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１から構成されていることから、ＣＰＵ４０１は、変数ｉの上限値ｎを「３」に設定する。また、最初にこの処理を実行する場合において、ＣＰＵ４０１は、変数ｉの初期値として「１」をセットする。
【００４７】
次に、ＣＰＵ４０１は、アクチュエータｉに対して回転領域特定処理を実行する（ステップＳ２）。この処理において、ＣＰＵ４０１は、まず、ステップＳ１でセットした変数ｉを用いて、アクチュエータｉに対応するパラレルリンクロボットのアクチュエータを選択する。そして、ＣＰＵ４０１は、選択したアクチュエータに設けられている検出センサの各オン、オフ信号から、該アクチュエータに接続する回転アームが位置する回転領域を特定する。ここで、本実施形態においては、変数ｉは「１」〜「３」の値をとることから、アクチュエータ１、アクチュエータ２、アクチュエータ３の３つがＣＰＵ４０１によって設定されている。ステップＳ２の処理において、ＣＰＵ４０１は、いずれの分割空間に出力部材位置１０３ａが位置するかを把握していない。このため、ＣＰＵ４０１は、アクチュエータ１に第１モータ１０７、アクチュエータ２に第２モータ１０８、アクチュエータ３に第３モータ１１１を設定している。つまり、変数ｉが「１」である場合、ＣＰＵ４０１は、アクチュエータ１に対応する第１モータ１０７に対して回転領域特定処理を実行する。なお、ステップＳ２の処理を実行する場合において、各アクチュエータｉに対応するアクチュエータの設定は、これに限定されない。
【００４８】
次に、ＣＰＵ４０１は、変数ｉに「１」を加算し（ステップＳ３）、変数ｉがｎよりも大きい値であるか否かを判断する（ステップＳ４）。ステップＳ４の処理において、変数ｉがｎ以下であると判断した場合には、ＣＰＵ４０１は、ループ１のステップＳ１に処理を戻す。そして、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ２、ステップＳ３の処理を再度実行する。ステップＳ３の処理において、変数ｉがｎ＋１になるまでステップＳ２、ステップＳ３の処理を実行することにより、ＣＰＵ４０１は、全アクチュエータに対して回転領域特定処理を実行することができる。これにより、ＣＰＵ４０１は、出力部材位置１０３ａが位置する分割料理気を特定することができる。
【００４９】
ステップＳ４の処理において、変数ｉがｎよりも大きいと判断した場合には、ＣＰＵ４０１は、ループ２として変数ｉを再度設定する（ステップＳ５）。この処理において、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ６以降の処理を各アクチュエータに実行するために、変数ｉを再設定する。また、最初にこの処理を実行する場合において、ＣＰＵ４０１は、変数ｉの初期値として「１」をセットする。
【００５０】
次に、ＣＰＵ４０１は、アクチュエータｉを所定の方向に駆動する（ステップＳ６）。次に、ＣＰＵ４０１は、アクチュエータｉに接続する回転アームが位置する回転領域と、該回転領域に隣接する回転領域との境界位置までアクチュエータｉを駆動してエッジ部を移動する（ステップＳ７）。これらの処理において、ＣＰＵ４０１は、アクチュエータｉの有する検出センサのいずれか１つのオン、オフ信号が切り替わる境界位置のうち、回転アームが位置する回転領域と隣接する回転領域との境界位置までアクチュエータｉを所定の方向に駆動する。これらの処理は、本実施形態における駆動処理を構成する。ここで、ＣＰＵ４０１は、各分割空間ごとにアクチュエータ１〜３に対応する第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を設定している。分割空間「ＤＡＣ」において、ＣＰＵ４０１は、アクチュエータ１に第３モータ１１１、アクチュエータ２に第１モータ１０７、アクチュエータ３に第２モータ１０８をそれぞれ設定している。つまり、ＣＰＵ４０１は、変数ｉが「１」である場合に、アクチュエータ１に対応する第３モータ１１１に対して駆動処理を実行する。また、ＣＰＵ４０１は、分割空間ごとにアクチュエータｉを駆動する方向を設定している。分割空間「ＤＡＣ」におけるアクチュエータ１の駆動方向は、第３回転領域Ｃから第４回転領域Ｄに移動する方向に設定されている。これにより、図６（ｂ）に示す分割空間「ＤＡＣ」内において、１番の位置にある出力部材位置１０３ａは、２番の位置まで移動する。
【００５１】
次に、ＣＰＵ４０１は、アクチュエータｉの絶対位置を特定する（ステップＳ８）。この処理において、ＣＰＵ４０１は、回転アームが境界位置まで移動したことから、アクチュエータｉの絶対位置を特定する。
【００５２】
次に、ＣＰＵ４０１は、変数ｉに「１」を加算し（ステップＳ９）、変数ｉがｎよりも大きい値であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の処理において、変数ｉがｎ以下であると判断した場合には、ＣＰＵ４０１は、ループ２のステップＳ５に処理を戻す。そして、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ６〜ステップＳ９の処理を再度実行する。図７（ｂ）に示すように、２番の位置にある出力部材位置１０３ａは、ＣＰＵ４０１によるステップＳ６〜ステップＳ９の処理によって、３番の位置に移動する。そして、３番の位置にある出力部材位置１０３ａは、ＣＰＵ４０１によるステップＳ６〜ステップＳ９の処理によって、分割空間「ＤＡＣ」の稜線上に沿って３面の交点である４番の位置へ移動する。
【００５３】
一方、ステップＳ１０の処理において、変数ｉがｎよりも大きいと判断した場合には、ＣＰＵ４０１は、すべてのアクチュエータの絶対位置を特定したと判断する。そして、ＣＰＵ４０１は、特定した各アクチュエータの絶対位置から出力部材１０３の絶対位置を特定する絶対位置特定処理を実行し（ステップＳ１１）、絶対位置特定モードを終了する。ステップＳ５〜ステップＳ１０の処理により、第１〜第３回転アーム１０７ａ，１０８ａ，１１１ａは、すべて境界位置に位置している。つまり、出力部材位置１０３ａは、図６（ｂ）の４番の位置のように、各分割空間の交点に位置している。したがって、絶対位置特定処理において、ＣＰＵ４０１は、該交点の位置を出力部材１０３の絶対位置として特定する。
【００５４】
［出力部材の原点復帰］
出力部材１０３の絶対位置を特定することで、パラレルリンクロボット１００は、出力部材１０３の絶対位置特定処理の実行後に実行する原点位置への復帰動作において、通常運転時と同様に任意の経路をとることができる。ここで、出力部材１０３の原点位置は、可動領域内の鉛直板１０２側に設定することが好ましい。ロボットの異常停止時においては、一連の動作の途中で中断していることが多い。このような場合、ワークに部品を取り付ける前後であったか、ロボットが把持していた部品がワーク上に落下していないか、等を作業者が直接確認し、ワークや部品の回収等の作業を実行する必要がある。出力部材１０３の原点位置を鉛直板１０２側に設定した場合、パラレルリンクロボット１００が原点位置で待機状態となり、作業者が鉛直板１０２を正面にして立った場合における作業領域に設置された治具やワークに対する視認性及び作業性が向上する。
【００５５】
なお、出力部材１０３の原点位置は、出力部材１０３の可動領域内に設置された治具の最大高さよりも高い位置に設定してもよい。この場合、パラレルリンクロボット１００は、出力部材１０３の絶対位置を特定した後、出力部材１０３を鉛直上方に移動し、治具最大高さまで達した後に原点位置まで最短経路で移動させることができる。具体的には、図６（ａ）に示す点Ｏの位置に原点位置を設定してもよい。この場合、パラレルリンクロボット１００は、原点復帰時において、第１、第２回転アーム１０７ａ，１０８ａを外側に開いて、安定した姿勢で原点復帰できる。このように構成することで、パラレルリンクロボット１００は、原点位置へ復帰させる場合に、出力部材１０３と治具とが干渉することがなくなるため、原点位置への復帰制御を容易にすることができる。
【００５６】
［干渉物がある場合における出力部材の絶対位置特定処理］
次に、出力部材１０３の可動領域内に干渉物がある場合に、ＣＰＵ４０１が出力部材１０３の絶対位置を特定する際に実行する各処理について説明する。パラレルリンクロボットにおいては、出力部材の可動領域内に作業用治具等の干渉物が設置されることが通常である。そのため、パラレルリンクロボットは、停止状態から再始動し絶対位置を特定する場合において、出力部材の移動経路を正しく選択しないと、出力部材及びエンドエフェクタと干渉物とが接触する恐れがある。そこで、本実施形態に係るパラレルリンクロボット１００は、出力部材１０３の可動領域内に干渉物が存在する状況において、出力部材１０３及びエンドエフェクタ１０４が干渉物に接触することなく絶対位置を特定できるように構成されている。なお、出力部材１０３の可動領域内に存在する干渉物の位置及び形状は、予めわかっているものである。また、エンドエフェクタ１０４の形状を予め設定することにより、干渉物の位置及び形状に関する情報は、エンドエフェクタ１０４の位置からエンドエフェクタ１０４の表面までの距離分だけ、水平方向及び垂直方向にオフセットされる。
【００５７】
図９は、ＣＰＵ４０１が出力部材１０３を原点位置に復帰する原点復帰処理を実行する場合における各処理を示すフローチャートである。図９に示すように、ＣＰＵ４０１は、まず、出力部材位置１０３ａが分割空間のいずれの位置にあるかを判断する（ステップＳ２０）。この処理において、ＣＰＵ４０１は、回転領域特定処理を第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１に実行（図８のステップＳ１〜ステップＳ４参照）し、出力部材位置１０３ａがどの分割空間に含まれるかを判断する。
【００５８】
次に、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ２０で判断した分割空間内に干渉物があるか否かを判断する（ステップＳ２１）。この処理において、ＣＰＵ４０１は、予め設定されている干渉物の形状及び位置の情報を参照し、ステップＳ２０で特定した分割空間内に干渉物があるか否かを判断する。
【００５９】
ステップＳ２１の処理において、分割空間内に干渉物があると判断した場合には（ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０１は、出力部材１０３を隣接する分割空間に移動する退避処理を実行し（ステップＳ２２）、ステップＳ２１の処理に戻る。この処理において、ＣＰＵ４０１は、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を駆動し、分割空間内に存在する干渉物との接触を避ける方向に出力部材１０３を移動し、隣接している分割空間まで出力部材１０３を移動する退避処理を実行する。ここで、退避処理において実行する第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の駆動順序及び駆動方向は、分割空間内の干渉物の位置及び形状情報に基づき、ＣＰＵ４０１によって各分割空間ごとに予め設定されている。退避処理の詳細については、後述する。
【００６０】
ステップＳ２１の処理において、分割空間内に干渉物がないと判断した場合には（ＮＯ）、ＣＰＵ４０１は、図８に示す絶対位置特定モードを実行し、出力部材１０３の絶対位置を特定する（ステップＳ２３）。この処理において、ＣＰＵ４０１は、出力部材位置１０３ａの位置する分割空間が既に判定されていることから、図８に示す絶対位置特定モードの各処理のうち、ステップＳ５〜ステップＳ１１の処理を実行する。
【００６１】
次に、ＣＰＵ４０１は、出力部材１０３を原点位置に移動する原点復帰処理を実行し（ステップＳ２４）、原点復帰処理を終了する。この処理において、ＣＰＵ４０１は、通常運転時と同様に、逆運動学の計算によって出力部材１０３を原点復帰する。すなわち、ＣＰＵ４０１は、出力部材１０３の位置から原点位置に移動するのに必要な第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の駆動量を算出する。そして、該算出した駆動量で第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を駆動することで、原点復帰する原点復帰処理を実行する。
【００６２】
ここで、ステップＳ２２で実行される退避処理について、図１０に沿って具体的に説明する。図１０においては、説明を簡略化するために、分割空間及び干渉物を二次元で示している。また、図１０は、出力部材位置１０３ａを１点で示しているが、ステップＳ２２の処理実行時において、ＣＰＵ４０１は、出力部材位置１０３ａの絶対位置を特定しておらず、分割空間内で干渉物が存在しない個所であればいずれの位置も取り得る。
【００６３】
図１０（ａ）、（ｂ）は、分割空間内に存在する干渉物Ｗ１，Ｗ２の稜線が１本である場合を示している。上述の通り、パラレルリンクロボット１００は、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を単独で駆動すると、各分割空間の稜線に沿って出力部材１０３が移動するように構成されている。退避処理において、ＣＰＵ４０１は、干渉物Ｗから離れる方向（図１０（ａ）、（ｂ）中２本の矢印で示す方向のうちいずれかの方向）に出力部材１０３を移動させる第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を駆動するように駆動順序及び駆動方向を決定する。ここで、アクチュエータの駆動順序及び駆動方向は、干渉物が存在する分割空間の位置と、移動先の隣接する分割空間の位置と、から決定される。例えば、出力部材１０３が分割空間「ＤＤＢ」に位置し、分割空間「ＤＤＡ」側に干渉物があり、隣接する分割空間「ＤＤＣ」に移動する場合、ＣＰＵ４０１は、アクチュエータの駆動順序として第３モータ１１１を最初に駆動するアクチュエータに決定する。そして、ＣＰＵ４０１は、第３モータ１１１の駆動方向として、出力部材１０３が分割空間「ＤＤＣ」に移動する方向に駆動方向を決定する。
【００６４】
図１０（ｃ）は、分割空間内に干渉物Ｗ３の稜線が複数である場合を示している。このような場合、ＣＰＵ４０１は、干渉物Ｗ１が存在する場合に実行する退避処理と、干渉物Ｗ２が存在する場合に実行する退避処理と、を実行する。つまり、ＣＰＵ４０１は、干渉物Ｗ３の位置及び形状情報を、干渉物Ｗ１の位置及び形状情報と、干渉物Ｗ２の位置及び形状情報と、の和であるものとして扱う。ＣＰＵ４０１は、干渉物Ｗ３から離れる方向として、図１０（ｃ）中の矢印で示す方向に出力部材１０３を移動させる第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を駆動するように、アクチュエータの駆動順序及び駆動方向を決定する。ここで、図１０（ｃ）中の矢印で示す方向は、図１０（ａ）、（ｂ）に示された矢印で示す方向のうち共通する方向となる。また、図１０（ｃ）に示すように、隣接した分割空間においても干渉物Ｗ３の稜線が存在する場合、ＣＰＵ４０１は、再度干渉物Ｗ３から離れる方向に退避処理を実行する。
【００６５】
図１０（ｄ）は、ＣＰＵ４０１が分割空間内の干渉物Ｗ４の位置及び形状情報を、干渉物Ｗ１の位置及び形状情報と、干渉物Ｗ２の位置及び形状情報と、で共通する部分から構成する場合を示している。つまり、干渉物Ｗ４の位置及び形状情報を、干渉物Ｗ１，Ｗ２の位置及び形状情報の積であるものとして扱う場合を示している。この場合も、ＣＰＵ４０１は、干渉物Ｗ４から離れる方向として、図１０（ｄ）中の矢印で示す方向に出力部材１０３を移動させる第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を駆動するようにアクチュエータの駆動順序及び駆動方向を決定する。ここで、図１０（ｄ）中の矢印で示す方向は、図１０（ａ）、（ｂ）に示された矢印で示す方向のうち共通する方向となる。
【００６６】
このように構成することで、パラレルリンクロボット１００は、干渉物を含む分割空間に対しても、容易に第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の駆動順序及び駆動方向を決定することができる。そして、決定した駆動順序及び駆動方向にしたがって第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を駆動することで、パラレルリンクロボット１００は、干渉物に出力部材１０３を接触させることなく出力部材１０３の絶対位置を特定することができる。
【００６７】
以上のように、本実施形態におけるパラレルリンクロボット１００は、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を駆動し、第１〜第３回転アーム１０７ａ，１０８ａ，１１１ａを境界位置に移動することで、出力部材１０３の絶対位置が特定される。つまり、パラレルリンクロボット１００は、出力部材１０３の絶対位置を、高価なアブソリュートエンコーダを用いることなくオン、オフ信号を送信する安価な検出センサを複数用いて特定することができる。また、パラレルリンクロボット１００は、出力部材１０３の絶対位置を特定する場合に、分割空間内で移動させるだけで絶対位置を特定することができ、出力部材１０３を大きく動かすことなく出力部材１０３の絶対位置を容易に特定することができる。
【００６８】
なお、本実施形態において、ＣＰＵ４０１は、絶対位置特定モードにおいて、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を１つずつ駆動して出力部材１０３の絶対位置を特定したが、これに限定されない。ＣＰＵ４０１は、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１を複数同時に駆動して出力部材１０３の絶対位置を特定してもよい。また、第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の駆動方向及び駆動順序は、特に限定されるものではない。
【００６９】
また、本実施形態において、ＣＰＵ４０１は、絶対位置特定モードにおいて、分割空間ごとにアクチュエータの駆動順序及び駆動方向を予め設定しているが、これに限定されない。例えば、ＣＰＵ４０１は、いずれの分割空間にあっても、予め設定されたアクチュエータの駆動順序及び駆動方向に基づき駆動処理を実行するように構成されていてもよい。
【００７０】
また、本実施形態において、ＣＰＵ４０１は、干渉物の位置及び形状情報から出力部材１０３の絶対位置を特定する場合における第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の駆動順序及び駆動方向を、駆動前に決定しているが、これに限定されない。例えば、ＣＰＵ４０１は、干渉物の位置及び形状情報を用いて、原点復帰時における第１〜第３モータ１０７，１０８，１１１の駆動順序及び駆動方向を分割空間ごとに駆動前に決定してもよい。このように構成することで、パラレルリンクロボット１００は、出力部材１０３の原点復帰時において、出力部材１０３と干渉物とが接触することを確実に防止することができる。
【００７１】
また、本実施形態において、出力部材１０３の絶対位置特定方法は、パラレルリンクロボット１００に用いられているが、上述したリンク構成のパラレルリンクロボットに限らず、従来例のデルタ型のパラレルリンクロボットにも適用してもよい。更に、シリアル型のロボットに適用してもよい。
【００７２】
また、本実施形態において、出力部材１０３の絶対位置特定方法は、リンク機構を有するパラレルリンクロボット１００に用いられているが、これに限らず、複数のアクチュエータを駆動することで出力部材の位置を制御するロボットの制御部に用いてもよい。この構成において、ロボットは、出力部材の位置を移動する複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータのそれぞれに設けられた複数のアクチュエータ位置検出センサを備える。アクチュエータ位置検出センサは、アクチュエータの駆動領域を複数に分割する各回転領域のうちいずれの回転領域においてアクチュエータが駆動しているかを検出する。また、ロボットは、複数のアクチュエータの各回転領域の組み合わせにより、出力部材の可動領域を複数の分割空間に分割し、出力部材の位置を制御する制御部を備える。このようなロボットの制御方法では、まず、ロボットの起動時又は起動後において、複数のアクチュエータのそれぞれが駆動している回転領域をアクチュエータ位置検知センサで検出する回転領域特定処理を実行する回転領域特定処理工程をロボットで実行する。次いで、各アクチュエータが駆動している回転領域の組み合わせから出力部材の位置を含む分割空間を判断し複数のアクチュエータを駆動する駆動処理を実行する駆動処理工程をロボットで実行する。次いで、各アクチュエータが回転領域の境界位置に達したことをアクチュエータ位置検出センサが検出した場合に、各アクチュエータ及び出力部材の原点からの位置を特定する位置特定処理を実行する位置特定処理工程をロボットで実行する。このように構成することで、ロボットは、出力部材の絶対位置を、高価なアブソリュートエンコーダを用いることなく安価な検出センサを複数用いて特定することができる。また、ロボットは、出力部材の絶対位置を特定する場合に、分割空間内で移動させるだけで絶対位置を特定することができ、出力部材を大きく動かすことなく出力部材の絶対位置を容易に特定することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１００…パラレルリンクロボット：１００Ａ…ベース部（固定部材）：１０３…出力部材（マニピュレータ）：１０４…エンドエフェクタ：１０５…出力軸：１０７…第１モータ（アクチュエータ）：１０７ａ…第１回転アーム（駆動リンク部材）：１０７ｄ，１０８ｄ，１１１ｄ…プレート（回転部材）：１０７ｇ，１０７ｈ，１０８ｇ，１０８ｈ，１１１ｇ，１１１ｈ…エッジ（被検出部）：１０７ｉ，１０７ｊ，１０７ｋ，１０８ｉ，１０８ｊ，１０８ｋ，１１１ｉ，１１１ｊ，１１１ｋ…検出センサ（検出部）：１０８…第２モータ（アクチュエータ）：１０８ａ…第２回転アーム（駆動リンク部材）：１０９…第１アーム（リンク機構）：１０９ａ…第１リンク（従動リンク部材）：１１０…第２アーム（リンク機構）：１１０ａ…第２リンク（従動リンク部材）：１１１…第３モータ（アクチュエータ）：１１１ａ…第３回転アーム（駆動リンク部材）：１１２…第３アーム（リンク機構）：１１２ａ…第３リンク（従動リンク部材）：４０１…ＣＰＵ（制御部）
【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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【図１０】
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