(57)【要約】【課題】被張架部材の緩みによってマニピュレータ装置の関節部の動作を正確に制御できなくなるという問題を解消することを課題とする。【解決手段】駆動手段１１５からの正方向駆動力で駆動する第一駆動部材１１１と関節部の動作に連動する第一被駆動部材１０３との間に張架された第一被張架部材１０８を移動させることにより、正方向駆動力を第一被駆動部材へ伝達する第一駆動力伝達手段と、駆動手段からの逆方向駆動力で駆動する第二駆動部材１１２と前記関節部の動作に連動する第二被駆動部材１０４との間に張架された第二被張架部材１０７を移動させることにより、逆方向駆動力を第二被駆動部材へ伝達する第二駆動力伝達手段と、前記第一駆動部材及び前記第二駆動部材に対して前記駆動手段からの駆動力が伝達される駆動力伝達状態と当該駆動力の伝達を遮断する駆動力遮断状態とを個別に切り替える駆動力伝達切替手段３０１，３０２とを有する。【選択図】図１
2016117135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方向と逆方向へ動作する少なくとも１つの関節部と、
前記関節部を正方向へ動作させるための正方向駆動力と該関節部を逆方向へ動作させるための逆方向駆動力とを切り替えて出力可能な駆動手段と、
所定の動作命令に従って前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを有するマニピュレータ装置であって、
前記正方向駆動力で駆動する第一駆動部材と前記関節部の動作に連動する第一被駆動部材との間に張架された第一被張架部材を移動させることにより、該正方向駆動力を該第一被駆動部材へ伝達する第一駆動力伝達手段と、
前記逆方向駆動力で駆動する第二駆動部材と前記関節部の動作に連動する第二被駆動部材との間に張架された第二被張架部材を移動させることにより、該逆方向駆動力を該第二被駆動部材へ伝達する第二駆動力伝達手段と、
前記第一駆動部材及び前記第二駆動部材に対して前記駆動手段からの駆動力が伝達される駆動力伝達状態と当該駆動力の伝達を遮断する駆動力遮断状態とを個別に切り替える駆動力伝達切替手段とを有することを特徴とするマニピュレータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマニピュレータ装置において、
前記駆動力伝達切替手段は、前記関節部を正方向へ動作させるときには、前記第一駆動部材について駆動力伝達状態にするとともに前記第二駆動部材について駆動力遮断状態にし、前記関節部を逆方向へ動作させるときには、前記第一駆動部材について駆動力遮断状態にするとともに前記第二駆動部材について駆動力伝達状態にすることを特徴とするマニピュレータ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のマニピュレータ装置において、
所定の切り替えタイミングで、前記駆動力伝達切替手段に切り替え動作をさせる切り替え制御を実行する制御手段を有することを特徴とするマニピュレータ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のマニピュレータ装置において、
駆動力遮断状態から駆動力伝達状態へ切り替える切り替えタイミングは、他方の駆動部材について駆動力伝達状態から駆動力遮断状態へ切り替える直前のタイミングであることを特徴とするマニピュレータ装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のマニピュレータ装置において、
前記制御手段は、次の動作命令が与えられていないことを確認したタイミングを前記切り替えタイミングとし、当該切り替えタイミングで、前記第一駆動部材及び前記第二駆動部材の両方について駆動力遮断状態へ切り替えることを特徴とするマニピュレータ装置。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか１項に記載のマニピュレータ装置において、
前記駆動手段の駆動情報を取得する駆動情報取得手段と、
前記関節部の動作情報を取得する動作情報取得手段とを有し、
駆動力伝達状態から駆動力遮断状態へ切り替える切り替えタイミングは、前記関節部の動作中に、前記駆動情報取得手段が取得する駆動情報から推定される前記関節部の推定動作情報と前記動作情報取得手段が取得する動作情報との間に規定量以上のズレが発生したタイミングであることを特徴とするマニピュレータ駆動装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマニピュレータ装置において、
前記第一駆動部材及び前記第二駆動部材の少なくとも一方に対し、前記駆動手段からの駆動力によって駆動する向きとは逆向きに駆動するときの負荷を与える負荷付与手段を有することを特徴とするマニピュレータ装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のマニピュレータ装置において、
前記駆動力伝達切替手段は、前記第一駆動部材及び前記第二駆動部材と前記駆動手段との間に設けられるクラッチ機構であることを特徴とするマニピュレータ装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のマニピュレータ装置において、
前記第一被駆動部材及び前記被第二駆動部材の少なくとも一方と前記関節部の動作とを連動させる連動状態と当該連動状態を解除する連動解除状態とを切り替える連動切替手段を有し、
所定の変更タイミングで、前記連動切替手段により連動解除状態にした被駆動部材の駆動位置と前記関節部の動作位置との相対位置関係を変更する相対位置関係変更手段を有することを特徴とするマニピュレータ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のマニピュレータ装置において、
前記連動切替手段は、前記第一被駆動部材及び前記被第二駆動部材と前記関節部との間に設けられるクラッチ機構であることを特徴とするマニピュレータ装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のマニピュレータ装置において、
前記相対位置関係変更手段は、前記相対位置関係を一定の方向へ変更させることを特徴とするマニピュレータ装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のマニピュレータ装置において、
前記所定の変更タイミングは、前記関節部の動作回数若しくは累積動作時間又は前記駆動手段の駆動回数若しくは累積駆動時間が規定値に達したタイミングを含むことを特徴とするマニピュレータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニピュレータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マニピュレータ装置の関節部を動作させるための駆動力を伝達する駆動力伝達手段として、関節部の動作に連動する被駆動プーリ（被駆動部材）と駆動プーリ（駆動部材）との間に張架されたワイヤ（被張架部材）を通じて駆動手段の駆動力を伝達するものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ワイヤ駆動方式を採用した複数の関節部を有する多関節マニピュレータ装置が開示されている。特許文献１に開示の多関節マニピュレータ装置では、各関節の駆動力を伝達するための各ワイヤに生じる張力を検出し、制御対象部位を目標位置へ移動させる際、検出した張力が相対的に低いワイヤが高負荷（高い張力）になるように、各関節のワイヤ移動量（各関節の動作量）の重み付けを行う。これにより、各関節ワイヤに生じる張力がそのワイヤ強度を超えないように動作させることができるとしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワイヤ駆動方式のマニピュレータ装置においては、ワイヤに対して断続的あるいは継続的に張力が加わったり、過大な駆動負荷が加わったりすることで、ワイヤに伸びが発生し、ワイヤが緩む場合がある。このような緩みが発生すると、駆動部材の駆動を開始しても被張架部材の緩みが解消されるまでは被駆動部材が駆動しない。したがって、被張架部材の移動位置が目標位置からズレたり、被張架部材の駆動開始タイミングが遅れたりするなどの不具合が生じる。このような不具合が生じると、マニピュレータ装置の関節部の動作を正確に制御できなくなる。
【０００５】
具体例として、駆動手段の駆動力により駆動する駆動部材と関節部の動作に連動する被駆動部材との間に、関節部を正方向へ動作させるときの正方向駆動力を伝達する第一被張架部材と、関節部を逆方向へ動作させるときの逆方向駆動力を伝達する第二被張架部材とを張架させたワイヤ駆動方式の駆動力伝達手段の例で説明する。このような駆動力伝達手段においては、関節部を正方向へ動作させる場合、正方向駆動力により駆動部材が駆動し、関節部の負荷に抗して第一被張架部材を駆動部材で引っ張ることになる。これにより、被張架部材が移動して被駆動部材が駆動し、その被駆動部材に連動して関節部が正方向へ動作する。このとき、第一被張架部材には当該負荷に応じた張力が加わり、第一被張架部材の張力は高い状態になる。
【０００６】
その後、今度は、関節部を逆方向へ動作させる場合、逆方向駆動力により駆動部材が駆動し、関節部の負荷に抗して第二被張架部材を駆動部材で引っ張ることになる。このときの関節部の動作に連動し、第一被張架部材は被駆動部材によって引っ張られることになるが、同時に、逆方向駆動力により駆動する駆動部材によって第一被張架部材は駆動部材から繰り出されることになる。このとき、駆動手段が逆方向駆動を開始した直後においては、第二被張架部材が完全に伸びない理想の部材でない限り、通常は、駆動部材の動き出しに対して被駆動部材の動きだしにはタイムラグが生じる。そのため、関節部の逆方向への動作に連動して被駆動部材が動き出す前に、逆方向駆動力により駆動部材が動き出して第一被張架部材が繰り出されることになる。その結果、それまでは高い状態であった第一被張架部材の張力が低下し、第一被張架部材に緩みが発生してしまう。そして、第一被張架部材が緩んだ状態で逆方向への関節動作が終了し、再び関節部を正方向へ動作させるとき、駆動部材の正方向駆動を開始しても第一被張架部材の緩みが解消されるまでは被駆動部材が駆動しない事態が起こる。その結果、マニピュレータ装置の関節部の動作を正確に制御できなくなるという問題が発生する。
この問題は、経時使用の結果、過大な負荷を受けた結果等により、第一被張架部材や第二被張架部材に伸びが発生してしまっている状況下では、駆動部材の動き出しに対する被駆動部材の動きだしのタイムラグが大きくなるので、より大きな緩みを生じさせ、深刻な問題になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明は、正方向と逆方向へ動作する少なくとも１つの関節部と、前記関節部を正方向へ動作させるための正方向駆動力と該関節部を逆方向へ動作させるための逆方向駆動力とを切り替えて出力可能な駆動手段と、所定の動作命令に従って前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを有するマニピュレータ装置であって、前記正方向駆動力で駆動する第一駆動部材と前記関節部の動作に連動する第一被駆動部材との間に張架された第一被張架部材を移動させることにより、該正方向駆動力を該第一被駆動部材へ伝達する第一駆動力伝達手段と、前記逆方向駆動力で駆動する第二駆動部材と前記関節部の動作に連動する第二被駆動部材との間に張架された第二被張架部材を移動させることにより、該逆方向駆動力を該第二被駆動部材へ伝達する第二駆動力伝達手段と、前記第一駆動部材及び前記第二駆動部材に対して前記駆動手段からの駆動力が伝達される駆動力伝達状態と当該駆動力の伝達を遮断する駆動力遮断状態とを個別に切り替える駆動力伝達切替手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被張架部材の緩みによってマニピュレータ装置の関節部の動作を正確に制御できなくなるという問題を解消することが可能となるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１におけるロボットアームシステムの構成を示す平面図である。
【図２】同ロボットアームシステムの構成を示す側面図である。
【図３】同ロボットアームシステムの駆動制御装置のブロック図である。
【図４】（ａ）は、ワイヤの張力が適正範囲内であるときのモータ用エンコーダの出力信号と関節用エンコーダの出力信号とを比較したグラフである。（ｂ）は、ワイヤに伸びが発生しているときのモータ用エンコーダの出力信号と関節用エンコーダの出力信号とを比較したグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、一方の駆動力伝達手段を用いて関節部を動作させたときに他方の駆動力伝達手段におけるワイヤに緩みが発生するメカニズムを説明する説明図である。
【図６】構成例１における駆動力伝達切替手段の構成を示す説明図である。
【図７】構成例１において、駆動プーリに対してトルクリミッタを設けた一変形例を示す模式図である。
【図８】構成例２を利用した想定以上の負荷がアームに加わったときの制御の流れを示すフローチャートである。
【図９】実施形態２において、上昇駆動伝達ワイヤの劣化しやすい箇所を説明するための説明図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態２におけるワイヤ保護制御を説明するための説明図である。
【図１１】実施形態２におけるワイヤ保護制御の一例を示すフローチャートである。
【図１２】実施形態２におけるワイヤ保護制御の他の例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】
【００１０】
〔実施形態１〕
以下、本発明に係るマニピュレータ装置をロボットアームシステムに適用した一実施形態（本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。
図１は、本実施形態１におけるロボットアームシステム２００の構成を示す平面図である。
図２は、本実施形態１におけるロボットアームシステム２００の構成を示す側面図である。
本実施形態１のロボットアームシステム２００は、１つの関節部を備えたマニピュレータ装置１００が回転ステージ２０１上に取り付けられたものであり、２自由度を有するロボットアームシステムである。回転ステージ２０１は、回転ステージ用の駆動源の駆動力によって、鉛直方向に沿った回転軸回りを回転する。マニピュレータ装置１００の先端（アーム１０１の先端側端部）には、使用目的に応じて、ピッキングハンドやエアーチャックなどのエンドエフェクタ３００が取り付けられる。なお、ここでは、説明を簡略化するために、関節部を１つだけ有するマニピュレータ装置１００を例に挙げて説明するが、２以上の関節部を有するマニピュレータ装置であってもよい。
【００１１】
マニピュレータ装置１００の関節部に位置する関節軸１０２は、回転ステージ２０１上に取り付けられた台座に支持されている。この関節軸１０２にはアーム１０１の後端部が回転可能に取り付けられている。また、この関節軸１０２には、第一被駆動部材としての上昇従動プーリ１０３及び第二被駆動部材としての下降従動プーリ１０４も回転可能に取り付けられている。上昇従動プーリ１０３及び下降従動プーリ１０４は、アーム１０１と一体で関節軸１０２の回りを回転可能な構成となっている。
【００１２】
関節用エンコーダ１０５は、関節軸１０２に対するアーム１０１の回転量（動作情報取得手段）を測定するものである。トルクリミッタ１０６は、関節軸１０２から一定のトルクを受けるように上昇従動プーリ１０３に設置されており、アーム１０１と連動して上昇従動プーリ１０３が回転する際に一定の回転負荷が生じるようにしている。アーム１０１やエンドエフェクタ３００等の自重によって関節軸１０２の回りでアーム１０１を回転させる回転力が発生する状況下でもその回転力に抗する回転負荷が生じるようにトルクリミッタ１０６を設定することで、トルクリミッタ１０６は、アーム１０１の落下防止ブレーキとしての機能を果たす。
【００１３】
一方、第一駆動部材としての上昇駆動プーリ１１１及び第二駆動部材としての下降駆動プーリ１１２は、駆動軸１１３に固定されている。上昇駆動プーリ１１１と上昇従動プーリ１０３との間には、第一被張架部材としての上昇駆動伝達ワイヤ１０８が張架されている。また、下降駆動プーリ１１２と下降従動プーリ１０４との間には、第二被張架部材としての下降駆動伝達ワイヤ１０７が張架されている。駆動軸１１３は、減速機１１４に接続されており、駆動手段としてのモータ１１５からの駆動力が減速機１１４を介して伝達されて回転駆動する。モータ用エンコーダ１１６は、モータ１１５の回転量（駆動情報）を計測する駆動情報取得手段として機能する。
【００１４】
図３は、本実施形態１のロボットアームシステム２００の駆動制御装置のブロック図である。
ロボットアームシステム２００は、ロボットアーム本体２０３、電源２０５、ホストコントローラ２０４等から構成されている。例えば、ロボットアームシステム２００の制御に画像情報が必要な場合には、ホストコントローラ２０４に画像入力装置２０６が接続されることもある。なお、電源部２０５、ホストコントローラ２０４、画像入力装置２０６は、ロボットアーム本体２０３に対して別体であってもよいが、ロボットアーム本体２０３内に実装されたスタンドアローン型の構成としてもよい。
【００１５】
次に、ロボットアームシステム２００に動作について説明する。
ロボットアームシステム２００の動作制御は、演算処理部であるＣＰＵ２１０によって行われる。ホストコントローラ２０４とＣＰＵ２１０との間は通信網２０７によって接続されている。この通信網２０７からは、動作モード情報、駆動制御に必要な各種パラメータ、エンドエフェクタ３００（制御対象部位）を目標位置まで移動させるための動作命令（目標移動位置情報等）などがＣＰＵ２１０へ送信される。また、ＣＰＵ２１０には、各種センサ２２０やスイッチ２２１からの信号も入力され、これらの信号をもとにロボットアームシステム２００の稼動エリアの制限、緊急停止等の処理が実行される。
【００１６】
マニピュレータ装置１００の関節部の動作は、モータ１１５を駆動制御することによって実現される。モータ１１５の駆動情報は、モータ用エンコーダ１１６からの信号が駆動情報検出部２３６に入力され、移動量、移動速度、移動加速度といった回転情報に変換されて、ＣＰＵ２１０内の駆動制御部２１３に入力される。駆動制御部２１３は、この回転情報及びホストコントローラ２０４から指令される目標移動位置情報（動作命令）に基づいて目標駆動プロファイルを生成し、その目標駆動プロファイルに沿ってモータ１１５が駆動されるように、モータドライバ２３５へ駆動指令を出す。
【００１７】
また、本実施形態１においては、関節部に設けられている関節用エンコーダ１０５の出力信号から関節部の回転角度（動作情報）を検出できる構成となっている。この関節部の動作情報は、関節用エンコーダ１０５からの信号が関節駆動情報検出部２４１に入力され、移動量、移動速度、移動加速度といった回転情報に変換されて、ＣＰＵ２１０内の駆動制御部２１３に入力される。
【００１８】
なお、図３には、回転ステージ２０１の駆動制御に関する図示は省略してあるが、回転ステージ２０１の駆動制御も、ＣＰＵ２１０の駆動制御部２１３により行われる。
【００１９】
電源２０５は、駆動制御部２１３から遮断の指示を受けることができ、駆動制御部２１３は必要に応じて自身を含めてロボットアームシステムを構成する各部への電源供給を停止できる。電源供給の再開は、ホストコントローラ２０４からの指示や利用者による外部からの操作に基づいて行うことができる。
【００２０】
駆動制御部２１３は、動作命令を受け付けて目標駆動プロファイルを生成したら、その目標駆動プロファイルに沿ってモータ１１５を駆動する。そして、各エンコーダ１１６，１０５を監視することで関節部の回転角度（アーム１０１の姿勢）を把握しながら、目標駆動プロファイルに従ってモータ１１５を駆動し、最終的に動作命令に係る目標位置へエンドエフェクタ３００（制御対象部位）を移動させる。
【００２１】
このような駆動制御により、例えば「アームを１０ｃｍ上げながら右回りに９０度回転する動作軌跡」旨の動作命令が入力された場合には、モータ１１５の駆動により関節部がアーム１０１を１０ｃｍだけ上昇させる方向へ動作するとともに、回転ステージ２０１が右回り方向へ９０度だけ回転する。
【００２２】
図４（ａ）は、ワイヤ１０７，１０８の張力が適正範囲内であるときのモータ用エンコーダ１１６の出力信号と関節用エンコーダ１０５の出力信号とを比較したグラフである。
図４（ｂ）は、ワイヤ１０７，１０８に伸びが発生して張力が低下しているときのモータ用エンコーダ１１６の出力信号と関節用エンコーダ１０５の出力信号とを比較したグラフである。
【００２３】
ワイヤ１０７，１０８は、通常使用の範囲内であれば実質的には伸びが生じない材料、構造のものを用いるのが好ましいが、そのようなワイヤであっても、耐久劣化や突発的に過大な負荷が加わった場合等においては、微小な伸びが発生し得る。そして、ワイヤ１０７，１０８に伸びが発生すると、ワイヤ張力（テンション値）が低下する。ワイヤ１０７，１０８の張力が適正な範囲内であれば、図４（ａ）に示すように、モータ１１５の駆動開始に遅れることなく、関節部の動作が開始され、駆動制御部２１３が作成した目標駆動プロファイルに沿って関節部を遅れなく動作させることができる。
【００２４】
しかしながら、ワイヤ１０７，１０８に伸びが発生してワイヤ張力が低下すると、図４（ｂ）に示すように、モータ１１５の駆動開始からΔｔ時間だけ遅れて関節部の動作が開始される。これは、モータ１１５の駆動開始と同時に駆動プーリ１１１，１１２は回転し始めるが、ワイヤ１０７，１０８の伸び分が解消されて張力が適正範囲内となるまでは従動プーリ１０３，１０４が移動しないためである。そのため、駆動制御部２１３が作成した目標駆動プロファイルに沿って関節部を適切に動作させることができない。
【００２５】
本実施形態１において、アーム１０１を上昇させる方向へ関節部を動作させる際には、モータ１１５を上昇方向（正転方向）へ回転駆動させる。この回転駆動力は、減速機１１４を介して駆動軸１１３を回転駆動させ、これにより上昇駆動プーリ１１１が回転駆動して上昇駆動伝達ワイヤ１０８が巻き取られる。その結果、上昇従動プーリ１０３が回転し、これに連動して、アーム１０１が上昇方向へ回動するように関節部が動作する。
【００２６】
一方、アーム１０１を下降させる方向へ関節部を動作させる際には、モータ１１５を下降方向（逆転方向）へ回転駆動させる。この回転駆動力は、減速機１１４を介して駆動軸１１３を回転駆動させ、これにより下降駆動プーリ１１２が回転駆動して下降駆動伝達ワイヤ１０７が巻き取られる。その結果、下降従動プーリ１０４が回転し、これに連動して、アーム１０１が下降方向へ回動するように関節部が動作する。
【００２７】
このように、本実施形態では、アーム１０１を上昇させるときと下降させるときとで、モータ１１５の駆動力伝達経路が異なり、その駆動力伝達手段も異なっているが、いずれの駆動力伝達手段も常に駆動力伝達状態が維持されるような構成であると、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、一方の駆動力伝達手段を用いて関節部を動作させたときに、他方の駆動力伝達手段におけるワイヤに緩みが発生する。
【００２８】
具体的には、関節部を下降方向に動作させる場合、下降方向の駆動力により下降駆動プーリ１１２が駆動し、関節部の負荷（トルクリミッタ１０６の負荷等）に抗して下降駆動伝達ワイヤ１０７を下降駆動プーリ１１２に巻き取る。これにより、下降駆動伝達ワイヤ１０７には当該負荷に応じた張力が加わり、図５（ａ）に示すように、下降駆動伝達ワイヤ１０７の張力は高い状態になる。
【００２９】
その後、今度は、関節部を上昇方向へ動作させる場合、上昇方向の駆動力により上昇駆動プーリ１１１が駆動し、関節部の負荷（関節部よりも先端側部分の加重やトルクリミッタ１０６の負荷等）に抗して上昇駆動伝達ワイヤ１０８が上昇駆動プーリ１１１に巻き取られる。このときの関節部の動作に連動し、下降駆動伝達ワイヤ１０７は下降従動プーリ１０４に巻き取られることになる。このとき、仮にモータ１１５の上昇方向駆動力が下降駆動プーリ１１２にも伝達される構成であると、下降駆動伝達ワイヤ１０７は、図５（ｂ）に示すように、モータ１１５の上降方向駆動力により下降駆動プーリ１１２から繰り出されることになる。
【００３０】
ここで、モータ１１５が上昇方向駆動を開始した際、上昇駆動伝達ワイヤ１０８が完全に伸び（弾性変形）の生じない理想のワイヤでない限り、上昇方向駆動力を受けた上昇駆動プーリ１１１の動き出しに対して、上昇従動プーリ１０３の動き出しにはタイムラグが生じる。そして、この上昇方向駆動力が伝達される上昇駆動プーリ１１１の動き出しに対しても、上昇従動プーリ１０３の動き出しはタイムラグをもつ。そのため、上昇従動プーリ１０３に連動して動作する関節部が動作する前、すなわち、その関節部の動作に連動して下降従動プーリ１０４が動き出す前に、下降駆動プーリ１１２が動き出し、下降駆動伝達ワイヤ１０７が繰り出されることになる。その結果、それまでは高い状態であった下降駆動伝達ワイヤ１０７の張力が低下してしまい、図５（ｃ）に示すように、下降駆動伝達ワイヤ１０７が緩む事態を招く。
【００３１】
このようにして下降駆動伝達ワイヤ１０７が緩んだ状態で上昇方向への動作が終了し、再び下降方向への動作を開始すると、下降駆動プーリ１１２の駆動を開始しても下降駆動伝達ワイヤ１０７の緩みが解消されるまでは下降従動プーリ１０４が駆動しないという事態を引き起こす。その結果、マニピュレータ装置１００の関節部の動作を正確に制御できなくなるという問題が発生する。この問題は、下降方向への動作が終了した後に上昇方向への動作を開始する場合でも、同様に生じる。
【００３２】
特に、いずれか一方のワイヤ１０７，１０８に、経時使用の結果、過大な負荷を受けた結果等による伸び（塑性変形）が生じてしまっていると、駆動プーリの動き出しに対する従動プーリの動きだしのタイムラグが大きくなるので、上述した問題は深刻化する。
また、実質的に弾性変形の伸びも塑性変形の伸びも発生しないようなワイヤ１０７，１０８を用いることができれば上述した問題が生じることはないが、そのようなワイヤを得るためには、剛性の高い材料を用いたり径を太くしたりする必要があり、高コスト化、高重量化などの不具合を引き起こす。
【００３３】
そこで、本実施形態１においては、上昇駆動プーリ１１１及び下降駆動プーリ１１２に対するモータ１１５からの駆動力伝達について、駆動力伝達状態と駆動力遮断状態とを切り替えることができる構成となっている。この構成を実現するための駆動力伝達切替手段は、例えば、ワンウェイクラッチのような電気的な切り替え制御が不要なものや、電磁クラッチのような電気的な切り替え制御により切り替え可能なものでもよい。
【００３４】
〔構成例１〕
次に、本実施形態１における駆動力伝達切替手段の一構成例（以下、本構成例を「構成例１」という。）について説明する。
図６は、本構成例１における駆動力伝達切替手段の構成を示す説明図である。
本構成例１は、駆動力伝達切替手段として、ワンウェイクラッチ３０１，３０２を用いた例である。上昇用ワンウェイクラッチ３０１は、駆動軸１１３と上昇駆動プーリ１１１との間の駆動力伝達経路上に設けられており、モータ１１５の駆動により駆動軸１１３が上昇方向へ回転駆動した時には駆動軸１１３の回転駆動力を上昇駆動プーリ１１１へ伝達する駆動力伝達状態とし、モータ１１５の駆動により駆動軸１１３が下降方向へ回転駆動した時には駆動軸１１３の回転駆動力を上昇駆動プーリ１１１へ伝達させない駆動力遮断状態にし、上昇駆動プーリ１１１に対して駆動軸１１３が空回転するようにする。
【００３５】
同様に、下降用ワンウェイクラッチ３０２は、駆動軸１１３と下降駆動プーリ１１２との間の駆動力伝達経路上に設けられており、モータ１１５の駆動により駆動軸１１３が下降方向へ回転駆動した時には駆動軸１１３の回転駆動力を下降駆動プーリ１１２へ伝達する駆動力伝達状態とし、モータ１１５の駆動により駆動軸１１３が上昇方向へ回転駆動した時には駆動軸１１３の回転駆動力を下降駆動プーリ１１２へ伝達させない駆動力遮断状態にし、下降駆動プーリ１１２に対して駆動軸１１３が空回転するようにする。
【００３６】
本実施形態１によれば、関節部を上昇方向へ動作させるときには、上昇方向に回転駆動する駆動軸１１３の回転駆動力が上昇用ワンウェイクラッチ３０１を介して上昇駆動プーリ１１１へ伝達され、上昇駆動伝達ワイヤ１０８を移動して上昇従動プーリ１０３を駆動し、これに連動して関節部を上昇方向へ動作させる。このとき、上昇方向に回転駆動する駆動軸１１３の回転駆動力は、下降用ワンウェイクラッチ３０２によって、下降駆動プーリ１１２には伝達されない。よって、上昇方向の駆動力により下降駆動プーリ１１２が下降駆動伝達ワイヤ１０７を繰り出す向きに駆動するのが防止される。
【００３７】
一方で、下降駆動伝達ワイヤ１０７は、上昇方向へ動作する関節部の動作に連動する下降従動プーリ１０４に引っ張られ、これにより下降駆動プーリ１１２に対して上昇方向の回転力が作用する。下降駆動プーリ１１２と駆動軸１１３との間には上述した下降用ワンウェイクラッチ３０２が存在するため、下降駆動プーリ１１２は、下降従動プーリ１０４に引っ張られる下降駆動伝達ワイヤ１０７によって回転可能である。したがって、上昇方向へ動作する関節部の動作に連動する下降従動プーリ１０４に引っ張られると、駆動軸１１３回りを下降駆動プーリ１１２が回転して、下降従動プーリ１０４に下降駆動伝達ワイヤ１０７が巻き取られる。
【００３８】
このとき、下降駆動伝達ワイヤ１０７には、下降用ワンウェイクラッチ３０２を介した駆動軸１１３回りの下降駆動プーリ１１２の回転負荷に相当する張力が発生するため、十分な張力が維持される。よって、上昇方向への動作が終了した時点で下降駆動伝達ワイヤ１０７に緩みは発生しない。その結果、再び下降方向への動作を開始し、モータ１１５を下降方向へ駆動して下降駆動プーリ１１２の駆動を開始しても、下降駆動伝達ワイヤ１０７の緩みが解消されるまで下降従動プーリ１０４が駆動しないという事態が生じない。よって、マニピュレータ装置１００の関節部の動作を正確に制御できなくなるという問題が解消できる。
【００３９】
もし、上昇方向への動作時に下降駆動伝達ワイヤ１０７に作用する張力が不足する場合、下降方向への動作時に上昇駆動伝達ワイヤ１０８に作用する張力が不足する場合には、図７に示すように、駆動プーリ１１１，１１２に対してトルクリミッタ３０３，３０４を設けてもよい。これにより、例えば、上昇方向への動作時には、下降用ワンウェイクラッチ３０２によって駆動軸１１３回りを下降駆動プーリ１１２が空回転するとき、下降駆動プーリ１１２には下降用トルクリミッタ３０４による回転負荷が働く。よって、下降駆動伝達ワイヤ１０７には、下降用トルクリミッタ３０４による回転負荷に相当する張力が発生する。
【００４０】
よって、下降用トルクリミッタ３０４の設定値を調整することで、上昇方向への動作時でも下降駆動伝達ワイヤ１０７の張力を適正範囲内に維持でき、その後の下降方向への動作を正確に制御することができる。厳しい位置精度が要求される駆動制御を実行する場合に有効な構成である。
なお、下降用トルクリミッタ３０４は、下降方向への動作時に下降駆動プーリ１１２が駆動軸１１３とともに回転駆動する際には回転負荷を与えないように構成するのが好ましい。上昇用トルクリミッタ３０３についても同様である。
【００４１】
また、トルクリミッタ３０３，３０４を電磁ブレーキで構成するなど、各駆動プーリ１１１，１１２に対して回転負荷を与えるタイミングを制御できるようにすれば、例えば、上昇方向への駆動を停止させる直前のタイミングに下降用トルクリミッタ３０４を動作させて回転負荷を与え、それ以外の期間は下降用トルクリミッタ３０４を動作させずに回転負荷を与えないようにすることができる。これによれば、上昇方向への動作中に常に下降用トルクリミッタ３０４による回転負荷が下降駆動伝達ワイヤ１０７に加わる構成よりも、下降駆動伝達ワイヤ１０７に生じる張力を少ない抑えることができ、下降駆動伝達ワイヤ１０７の伸び（塑性変形）の抑制、劣化進行の抑制を図ることができる。
【００４２】
〔構成例２〕
次に、本実施形態１における駆動力伝達切替手段の他の構成例（以下、本構成例を「構成例２」という。）について説明する。
本構成例２は、駆動力伝達切替手段として、電磁クラッチを用いた例である。電磁クラッチは、上述したワンウェイクラッチ３０１，３０２と同様、駆動軸１１３と上昇駆動プーリ１１１との間の駆動力伝達経路と、駆動軸１１３と下降駆動プーリ１１２との間の駆動力伝達経路のそれぞれに設けられる。各電磁クラッチの動作は、駆動制御部２１３によって制御される。具体的には、駆動制御部２１３の駆動力伝達指令に従って、モータ１１５の駆動による駆動軸１１３の回転駆動力を、対応する駆動プーリ１１１，１１２へ伝達する駆動力伝達状態となる。また、駆動制御部２１３の駆動力遮断指令に従って、モータ１１５の駆動による駆動軸１１３の回転駆動力を、対応する駆動プーリ１１１，１１２へ伝達させない駆動力遮断状態になる。駆動力遮断状態になると、対応する駆動プーリ１１１，１１２に対して駆動軸１１３が空回転するようにする。
【００４３】
本構成例２において、関節部を上昇方向へ動作させるときには、上昇用電磁クラッチを駆動力伝達状態にするとともに、下降用電磁クラッチを駆動力遮断状態にする。これにより、上昇方向に回転駆動する駆動軸１１３の回転駆動力が上昇用電磁クラッチを介して上昇駆動プーリ１１１へ伝達され、上昇駆動伝達ワイヤ１０８を移動して上昇従動プーリ１０３を駆動し、これに連動して関節部を上昇方向へ動作させる。このとき、上昇方向に回転駆動する駆動軸１１３の回転駆動力は、駆動力遮断状態の下降用電磁クラッチによって、下降駆動プーリ１１２には伝達されない。よって、上昇方向の駆動力により下降駆動プーリ１１２が下降駆動伝達ワイヤ１０７を繰り出す向きに駆動するのが防止される。
【００４４】
一方で、下降駆動伝達ワイヤ１０７は、上昇方向へ動作する関節部の動作に連動する下降従動プーリ１０４に引っ張られ、これにより下降駆動プーリ１１２に対して上昇方向の回転力が作用する。下降駆動プーリ１１２は、駆動力遮断状態の下降用電磁クラッチによって、下降従動プーリ１０４に引っ張られる下降駆動伝達ワイヤ１０７によって回転可能であるため、上昇方向へ動作する関節部の動作に連動する下降従動プーリ１０４に引っ張られると、駆動軸１１３回りを下降駆動プーリ１１２が回転して、下降従動プーリ１０４に下降駆動伝達ワイヤ１０７が巻き取られる。
【００４５】
このとき、下降駆動伝達ワイヤ１０７には、下降用電磁クラッチを介した駆動軸１１３回りの下降駆動プーリ１１２の回転負荷に相当する張力が発生するため、十分な張力が維持される。よって、上昇方向への動作が終了した時点で下降駆動伝達ワイヤ１０７に緩みは発生しない。その結果、再び下降方向への動作を開始し、モータ１１５を下降方向へ駆動して下降駆動プーリ１１２の駆動を開始しても、下降駆動伝達ワイヤ１０７の緩みが解消されるまで下降従動プーリ１０４が駆動しないという事態が生じない。よって、マニピュレータ装置１００の関節部の動作を正確に制御できなくなるという問題が解消できる。
【００４６】
また、本構成例２であれば、駆動制御部２１３の制御のもと、モータ１１５の駆動に関係なく、任意のタイミングで、各電磁クラッチの駆動力伝達状態と駆動力遮断状態とを切り替えることが可能である。したがって、例えば、下記の表１に示すように、モータ１１５の駆動が停止しているときに、両電磁クラッチを駆動力遮断状態にするということが可能である。このようにモータ１１５の駆動停止中に両電磁クラッチを駆動力遮断状態にすることで、駆動プーリ１１１，１１２が駆動軸１１３回りに回転可能な状態になるので、ワイヤ１０７，１０８からモータ１１５による負荷に抗する分の張力が軽減される。よって、モータ１１５の駆動停止中にワイヤ１０７，１０８に加わる張力を少なくでき、ワイヤ１０７，１０８の伸び（塑性変形）や劣化の促進を抑制できる。
【００４７】
【表１】
2016117135.tif 000003
【００４８】
本実施形態１では、トルクリミッタ１０６が設けられていることから、モータ１１５の駆動停止中に両電磁クラッチを駆動力遮断状態にしても、アーム１０１の加重により関節部を回転させる力が作用していても、トルクリミッタ１０６の負荷によって関節部が回転するのが阻止される。
【００４９】
また、例えば各種センサ２２０やスイッチ２２１が異常を検出し、駆動制御部２１３がモータ１１５を緊急停止させる制御を実施した場合、駆動プーリ１１１，１１２の回転は急停止するが、従動プーリ１０３，１０４には回転続けようとする慣性力が作用する。例えば、上昇方向への動作中に緊急停止制御が実施された場合、上昇駆動プーリ１１１の回転は急停止するが、上昇従動プーリ１０３は慣性力を受けて上昇方向への回転を続ける。このとき、下降用電磁クラッチが駆動力遮断状態であるため、下降駆動プーリ１１２は駆動軸１１３に対して空回転しており、上昇従動プーリ１０３の回転を妨げる抗力としては、実質的にはトルクリミッタ１０６の負荷程度しかない。そのため、上昇駆動プーリ１１１が急停止してから上昇従動プーリ１０３が停止するまでに、上昇従動プーリ１０３は大きく回転してしまうので、上昇駆動伝達ワイヤ１０８に大きな緩みが発生してしまう。よって、緊急停止が解除されて上昇方向への動作を再開するときに、その大きな緩みが解消されるまで上昇従動プーリ１０３が駆動せず、マニピュレータ装置１００の関節部の動作を正確に制御できなくなる。
【００５０】
本構成例２によれば、駆動制御部２１３がモータ１１５を緊急停止させる直前に、下降用電磁クラッチを駆動力伝達状態へ切り替えるという制御が可能となる。このような制御を行うことで、上昇駆動プーリ１１１の回転が急停止したとき、上昇従動プーリ１０３が連動する関節部に連動した下降従動プーリ１０４に対し、緊急停止したモータ１１５の負荷が下降駆動伝達ワイヤ１０７を介して伝達される。これにより、上昇駆動プーリ１１１が急停止した直後に上昇従動プーリ１０３も停止させることが可能となり、上昇駆動伝達ワイヤ１０８に緩みが発生するのを抑制できる。
【００５１】
また、本構成例２によれば、次のような制御も可能となる。
図８は、本構成例２を利用した想定以上の負荷がアーム１０１に加わったときの制御の流れを示すフローチャートである。
アーム１０１の可搬重量は、一般に、アーム１０１の剛性や関節部の強度あるいはワイヤ１０７，１０８の強度などから決定される。例えば、このような可搬重量を超える物をアーム１０１で持ち上げようとした場合、モータ用エンコーダ１１６による駆動情報と関節用エンコーダ１０５による動作情報との間にズレ（制御ズレ）が生じることがある。すなわち、モータ用エンコーダ１１６による駆動情報から推定される関節部の推定動作位置と、関節用エンコーダ１０５による動作情報から把握される関節部の実測動作位置との間にズレ（制御ズレ）が生じることがある。また、各種センサ２２０や各種スイッチ２２１で検出できない障害物などがアーム１０１に衝突して関節部の動作が規制された場合も、推定動作位置と実測動作位置との間にズレ（制御ズレ）が生じることがある。
【００５２】
このような場合、モータ１１５の駆動を継続すると、アーム１０１、関節部、ワイヤ１０７，１０８等に破損が生じるなどの不具合が起きるので、モータ１１５を緊急停止させて不具合の発生を防止することが重要となる。そのため、図８に示す制御では、動作命令に従って目標位置までアーム１０１を移動させる駆動制御の際、駆動制御部２１３は、定期的に、モータ用エンコーダ１１６の駆動情報と関節用エンコーダ１０５の動作情報を取得し（Ｓ１）、推定動作位置と実測動作位置との間のズレ（制御ズレ）が規定値以下であるかどうかを確認している（Ｓ２）。この制御ズレが規定値以下に維持されたまま目標位置までアーム１０１を移動させることができれば（Ｓ３のＹｅｓ）、モータ１１５の駆動を停止して（Ｓ４）、両電磁クラッチを駆動力遮断状態に切り替えて（Ｓ５）、駆動制御を正常終了する。
【００５３】
一方、この駆動制御中に、推定動作位置と実測動作位置との間のズレ（制御ズレ）が規定値を超えたことが確認された場合（Ｓ２のＮｏ）、モータ１１５の駆動を緊急停止させるのであるが、高速で駆動しているモータ１１５に緊急停止指令を出力しても、実際にモータ１１５が停止するまでには時間がかかってしまい、その間のモータ１１５の駆動力の伝達によって、アーム１０１、関節部、ワイヤ１０７，１０８等に過大な負荷が加わり、破損を招くおそれがある。
【００５４】
そこで、図８に示す制御では、モータ１１５への緊急停止指令の出力よりも先に又は緊急停止指令の出力と同時に、両電磁クラッチへ駆動力遮断指令を出力する（Ｓ６）。電磁クラッチは、駆動力遮断指令の入力を受けると、即座に、駆動軸１１３から各駆動プーリ１１１，１１２への駆動力伝達を遮断できることから、モータ１１５が停止するよりも先に、モータ１１５からの駆動力が駆動プーリ１１１，１１２へ伝達されるのを阻止できる。よって、アーム１０１、関節部、ワイヤ１０７，１０８等に過大な負荷が加わるのを抑制できる。
【００５５】
〔実施形態２〕
次に、本発明に係るマニピュレータ装置をロボットアームシステムに適用した他の実施形態（本実施形態を「実施形態２」という。）について説明する。
本実施形態２におけるロボットアームシステムの構成や動作は、上述した実施形態１とほぼ同様であるが、ワイヤ１０７，１０８の長寿命化を図るための制御（ワイヤ保護制御）を実施する点で、実施形態１とは異なっている。なお、本実施形態２では、上述した駆動力伝達切替手段としてワンウェイクラッチ３０１，３０２が用いられているが、以下のワイヤ保護制御において、駆動力伝達切替手段は必ずしも必須ではない。
以下の説明では、上述した実施形態１とは異なる点を中心に説明する。また、説明の簡略化のため、上昇駆動伝達ワイヤ１０８を例に挙げて説明するが、下降駆動伝達ワイヤ１０７についても同様である。
【００５６】
ワイヤ駆動方式では、一般に、経時使用によって、プーリに対して接離回数が多いワイヤ箇所が磨耗等の影響で劣化しやすい。例えば、図９に示すように、関節部を９０°回動させる動作を繰り返し行う場合、上昇駆動伝達ワイヤ１０８における図中符号Ａで示すワイヤ箇所がプーリ１０３，１１１に対して接離を繰り返すことになる。このような場合、当該箇所Ａが局所的に摩耗してしまうので、他の箇所の摩耗が少なくても、ワイヤ全体の耐久性が落ちるので、ワイヤの寿命は短いものとなる。
【００５７】
図１０（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態２におけるワイヤ保護制御を説明するための説明図である。
図１１は、本実施形態２におけるワイヤ保護制御の流れを示すフローチャートである。
本実施形態２においては、関節軸１０２と上昇従動プーリ１０３との間に連動切替手段としての電磁クラッチ３０５が設けられている。図９に示した場合と同様、動作命令に従って関節部を９０°回動させる動作を繰り返し行う場合、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、電磁クラッチ３０５をＯＮ（駆動力伝達状態）にして、モータ１１５を上昇方向へ駆動し、関節部を上昇方向へ９０°回動させる動作を実施する。電磁クラッチ３０５は、モータ１１５を下降方向へ駆動する際もＯＮ（駆動力伝達状態）にしておいてよい。
【００５８】
このような動作を繰り返し実施すると、上昇駆動伝達ワイヤ１０８におけるワイヤ箇所Ａがプーリ１０３，１１１に対して接離を繰り返し、このワイヤ箇所Ａだけが局所的に摩耗する。そこで、本実施形態２においては、駆動制御部２１３は、所定の変更タイミングが到来したら、電磁クラッチ３０５をＯＦＦ（駆動力遮断状態）にして、モータ１１５を上昇方向又は下降方向へ一定量だけ駆動させる制御を実施する。具体的には、駆動制御部２１３は、モータ用エンコーダ１１６からの駆動情報から、モータ１１５の駆動回数を取得し（Ｓ１１）、そのモータ駆動回数が閾値以上になったら（Ｓ１２のＹｅｓ）、その後の待機期間中に電磁クラッチ３０５をＯＦＦ（駆動力遮断状態）にして（Ｓ１３）、モータ１１５を上昇方向又は下降方向へ一定量だけ駆動させる（Ｓ１４）。
【００５９】
これにより、図１０（ｃ）に示すように、関節部の動作位置（アーム１０１が真上に向きた位置）を動かさずに、上昇従動プーリ１０３を回転させることが可能となる。その結果、上昇従動プーリ１０３の駆動位置（回転角度）と関節部の動作位置（回転角度）との相対位置関係を変更することができる。その後、再び電磁クラッチ３０５をＯＮ（駆動力伝達状態）にし（Ｓ１５）、上述した動作を再び繰り返し実施する。そうすると、図１０（ｄ）に示すように、上述したワイヤ箇所Ａからずれたワイヤー箇所がプーリ１０３，１１１に対して接離を繰り返すことになり、それまでプーリ１０３，１１１に対して接離を繰り返していたワイヤ箇所Ａはプーリ１０３，１１１に対して非接触状態のまま又は接触状態のままになる。
【００６０】
本実施形態２のようなワイヤ保護制御を実施することにより、摩耗等により劣化しやすいワイヤ箇所を分散させることができる。その結果、ワイヤ全体の長寿命化を図ることができる。
【００６１】
なお、ワイヤ保護制御を実施するタイミングは、適宜設定することができ、例えば、図１２に示すように、モータ用エンコーダ１１６からの駆動情報等から、モータ１１５の累積駆動時間を取得し（Ｓ１１’）、そのモータ累積駆動時間が閾値以上になったら（Ｓ１２’のＹｅｓ）、ワイヤ保護制御を実施してもよい。
【００６２】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
正方向（上昇方向）と逆方向（下降方向）へ動作する少なくとも１つの関節部と、前記関節部を正方向へ動作させるための正方向駆動力と該関節部を逆方向へ動作させるための逆方向駆動力とを切り替えて出力可能なモータ１１５等の駆動手段と、所定の動作命令に従って前記駆動手段を制御する駆動制御部２１３等の駆動制御手段とを有するマニピュレータ装置１００であって、前記正方向駆動力で駆動する上昇駆動プーリ１１１等の第一駆動部材と前記関節部の動作に連動する上昇従動プーリ１０３等の第一被駆動部材との間に張架された上昇駆動伝達ワイヤ１０８等の第一被張架部材を移動させることにより、該正方向駆動力を該第一被駆動部材へ伝達する第一駆動力伝達手段と、前記逆方向駆動力で駆動する下降駆動プーリ１１２等の第二駆動部材と前記関節部の動作に連動する下降従動プーリ１０４等の第二被駆動部材との間に張架された下降駆動伝達ワイヤ１０７等の第二被張架部材を移動させることにより、該逆方向駆動力を該第二被駆動部材へ伝達する第二駆動力伝達手段と、前記第一駆動部材及び前記第二駆動部材に対して前記駆動手段からの駆動力が伝達される駆動力伝達状態と当該駆動力の伝達を遮断する駆動力遮断状態とを個別に切り替えるワンウェイクラッチ３０１，３０２や電磁クラッチ等の駆動力伝達切替手段とを有することを特徴とする。
本態様では、関節部を正方向へ動作させる場合と、関節部を逆方向へ動作させる場合とで、それぞれ異なる駆動力伝達手段を用いて駆動力が伝達される。これにより、駆動手段から第一駆動力伝達手段の第一駆動部材へ駆動力を伝達して関節部を正方向へ動作させているときに、駆動手段から第二駆動力伝達手段の第二駆動部材へ駆動力の伝達を遮断することが可能となり、またその逆も可能となる。そして、本態様によれば、駆動力伝達切替手段により、第一駆動部材及び第二駆動部材に対する駆動手段からの駆動力伝達について、駆動力伝達状態と駆動力遮断状態とを個別に切り替えることができる。これにより、例えば、関節部を逆方向へ動作させる場合、第一駆動部材について駆動力遮断状態にしておくことで、駆動手段からの逆方向駆動力により第一駆動部材が第一被張架部材を繰り出す向きに駆動するのを防止することができ、第一被張架部材の張力低下を回避することができる。その結果、関節部を逆方向へ動作させても第一被張架部材に緩みが生じるのを抑制できるので、その後に関節部を正方向へ動作させる際には第一被張架部材に緩みが生じておらず、第一駆動部材の駆動を開始しても第一被張架部材の緩みが解消されるまでは第一被駆動部材が駆動しないというような事態が起こらない。したがって、マニピュレータ装置の関節部の動作を正確に制御できなくなるという問題が解消される。
【００６３】
（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記駆動力伝達切替手段は、前記関節部を正方向へ動作させるときには、前記第一駆動部材について駆動力伝達状態にするとともに前記第二駆動部材について駆動力遮断状態にし、前記関節部を逆方向へ動作させるときには、前記第一駆動部材について駆動力遮断状態にするとともに前記第二駆動部材について駆動力伝達状態にすることを特徴とする。
これによれば、いずれの被張架部材についても張力低下を回避することができ、被張架部材の緩みによる問題を解消できる。
【００６４】
（態様Ｃ）
前記態様Ａ又はＢにおいて、所定の切り替えタイミングで、前記駆動力伝達切替手段に切り替え動作をさせる切り替え制御を実行する駆動制御部２１３等の制御手段を有することを特徴とする。
これによれば、上述した構成例２のように、ワンウェイクラッチ３０１等で構成される前記構成例１の駆動力伝達切替手段のようにモータ１１５の駆動方向に制限されるというようなことはなく、任意のタイミングで、駆動力伝達切替手段に切り替え動作を実行させることができる。その結果、例えば、待機期間中に両方の駆動部材について駆動力遮断状態にするといった制御が可能となり、駆動力伝達切替手段の切り替え動作を利用した制御の自由度を高めることができる。
【００６５】
（態様Ｄ）
前記態様Ｃにおいて、駆動力遮断状態から駆動力伝達状態へ切り替える切り替えタイミングは、他方の駆動部材について駆動力伝達状態から駆動力遮断状態へ切り替える直前のタイミングであることを特徴とする。
例えば、第一駆動部材が駆動力遮断状態であるときに第一被張架部材の張力が適正張力範囲を下回った低い状態になっている場合がある。この場合、第一駆動部材についての駆動力伝達状態への切り替えタイミングが、第二駆動部材について駆動力伝達状態から駆動力遮断状態へ切り替えた後のタイミングになると、第一被張架部材の張力が低い状態のまま第一駆動部材について駆動力伝達状態になる。そのため、その後の第一駆動部材の駆動時にマニピュレータ装置の関節部の動作を正確に制御できなくなるおそれがある。
本態様によれば、第一駆動部材についての駆動力伝達状態への切り替えタイミングが、第二駆動部材について駆動力伝達状態から駆動力遮断状態へ切り替える直前のタイミングになる。この場合、第一駆動部材について駆動力伝達状態に切り替わった直後に駆動手段の駆動が停止し、第一駆動部材及び第二駆動部材の両方とも駆動が停止する。しかしながら、関節部の動作は慣性力を受けて回転しようとするため、関節部に連動する第一被駆動部材及び第二被駆動部材はその慣性力によって僅かながら更に回転して停止する。このように第一被駆動部材が僅かに回転するとき、第一駆動部材は、停止している駆動手段との間で駆動力伝達状態になっており、停止中の駆動手段の負荷を受けて回転することはない。その結果、上述した第一被駆動部材の僅かな回転により、第一被駆動部材と第一駆動部材との間に張架されている第一被張架部材の張力を高めることができる。これにより、次に正方向駆動力により第一駆動部材の駆動を開始する時点で、すでに第一被張架部材の張力を適正範囲内まで高めておくことができ、マニピュレータ装置の関節部の動作を正確に制御できる。
【００６６】
（態様Ｅ）
前記態様Ｃ又はＤにおいて、前記制御手段は、次の動作命令が与えられていないことを確認したタイミングを前記切り替えタイミングとし、当該切り替えタイミングで、前記第一駆動部材及び前記第二駆動部材の両方について駆動力遮断状態へ切り替えることを特徴とする。
これによれば、待機期間中に第一被張架部材や第二被張架部材に過剰な張力が加わるのを回避することができる。
【００６７】
（態様Ｆ）
前記態様Ｃ〜Ｅのいずれかの態様において、前記駆動手段の駆動情報を取得するモータ用エンコーダ１１６等の駆動情報取得手段と、前記関節部の動作情報を取得する関節用エンコーダ１０５等の動作情報取得手段とを有し、駆動力伝達状態から駆動力遮断状態へ切り替える切り替えタイミングは、前記関節部の動作中に、前記駆動情報取得手段が取得する駆動情報から推定される前記関節部の推定動作情報と前記動作情報取得手段が取得する動作情報との間に規定量以上のズレが発生したタイミングであることを特徴とする。
駆動情報取得手段が取得する駆動情報から推定される関節部の推定動作情報と動作情報取得手段が取得する動作情報との間に規定量以上のズレが発生した場合、外力を受けて過剰な負荷が関節部に加わっていることが予想される。この場合に駆動力伝達状態から駆動力遮断状態へ切り替えることで、第一駆動部材や第二駆動部材に働く駆動手段の負荷が無くなるので、当該外力を受け流す向きに関節部が動作することができるようになり、関節部に過剰な負荷がかかるのを回避できる。
【００６８】
（態様Ｇ）
前記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様において、前記第一駆動部材及び前記第二駆動部材の少なくとも一方に対し、前記駆動手段からの駆動力によって駆動する向きとは逆向きに駆動するときの負荷を与えるトルクリミッタ３０３，３０４等の負荷付与手段を有することを特徴とする。
例えば、逆方向駆動力によって逆方向へ動作する関節部の動作に連動する第一被駆動部材が第一被張架部材を引っ張るとき、駆動力遮断状態である第一駆動部材の負荷は非常に小さくなり得る。この場合、第一被張架部材の張力が不足し、その後に第一駆動部材について駆動力伝達状態になり、正方向駆動力によって関節部を正方向へ動作させる際、関節部の動作を正確に制御できなくなるおそれがある。
本態様によれば、駆動力遮断状態である第一駆動部材には負荷付与手段により負荷が付与されるので、第一被張架部材の張力不足を解消することができ、その後に第一駆動部材について駆動力伝達状態になって正方向駆動力により関節部を正方向へ動作させる際に、関節部の動作を正確に制御できるようになる。
【００６９】
（態様Ｈ）
前記態様Ａ〜Ｇのいずれかの態様において、前記駆動力伝達切替手段は、前記第一駆動部材及び前記第二駆動部材と前記駆動手段との間に設けられる摩擦クラッチや噛み合いクラッチ等のクラッチ機構であることを特徴とする。
これによれば、駆動力伝達状態と駆動力遮断状態とを迅速に切り替えることが可能となる。
【００７０】
（態様Ｉ）
前記態様Ａ〜Ｈのいずれかの態様において、前記第一被駆動部材及び前記被第二駆動部材の少なくとも一方と前記関節部の動作とを連動させる連動状態と当該連動状態を解除する連動解除状態とを切り替える電磁クラッチ３０５等の連動切替手段を有し、所定の変更タイミングで、前記連動切替手段により連動解除状態にした被駆動部材の駆動位置と前記関節部の動作位置との相対位置関係を変更する駆動制御部２１３等の相対位置関係変更手段を有することを特徴とする。
これによれば、上述した実施形態２で説明したように、摩耗等により劣化しやすい被張架部材の箇所を分散させることができるので、被張架部材の一部が局所的に劣化する事態を回避でき、被張架部材の長寿命化を図ることができる。
【００７１】
（態様Ｊ）
前記態様Ｉにおいて、前記連動切替手段は、前記第一被駆動部材及び前記被第二駆動部材と前記関節部との間に設けられる摩擦クラッチや噛み合いクラッチ等のクラッチ機構であることを特徴とする。
これによれば、連動状態と連動解除状態とを迅速に切り替えることが可能となる。
【００７２】
（態様Ｋ）
前記態様Ｉ又はＪにおいて、前記相対位置関係変更手段は、前記相対位置関係を一定の方向へ変更させることを特徴とする。
これにより、簡易な制御で、劣化しやすい被張架部材の箇所を分散させることができる。
【００７３】
（態様Ｌ）
前記態様Ｉ〜Ｋのいずれかの態様において、前記所定の変更タイミングは、前記関節部の動作回数若しくは累積動作時間又は前記駆動手段の駆動回数若しくは累積駆動時間が規定値に達したタイミングを含むことを特徴とする。
これによれば、劣化しやすい被張架部材の箇所を適切に分散させることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１００  マニピュレータ装置
１０１  アーム
１０２  関節軸
１０３  上昇従動プーリ
１０４  下降従動プーリ
１０５  関節用エンコーダ
１０６  トルクリミッタ
１０７  下降駆動伝達ワイヤ
１０８  上昇駆動伝達ワイヤ
１１１  上昇駆動プーリ
１１２  下降駆動プーリ
１１３  駆動軸
１１４  減速機
１１５  モータ
１１６  モータ用エンコーダ
２００  ロボットアームシステム
２０１  回転ステージ
２０３  ロボットアーム本体
２０４  ホストコントローラ
２０５  電源
２１３  駆動制御部
３００  エンドエフェクタ
３０１  上昇用ワンウェイクラッチ
３０２  下降用ワンウェイクラッチ
３０３  上昇用トルクリミッタ
３０４  下降用トルクリミッタ
３０５  電磁クラッチ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特許第４７８１４９２号公報
【図１】
2016117135.tif 000004
【図２】
2016117135.tif 000005
【図３】
2016117135.tif 000006
【図４】
2016117135.tif 000007
【図５】
2016117135.tif 000008
【図８】
2016117135.tif 000009
【図９】
2016117135.tif 000010
【図１０】
2016117135.tif 000011
【図１１】
2016117135.tif 000012
【図１２】
2016117135.tif 000013
【図６】
2016117135.tif 000014
【図７】
2016117135.tif 000015