(57)【要約】【課題】人間との協調ロボットシステムを構築する際のコスト・時間の削減ができる制御装置、ロボット、及びロボットシステムを提供する。【解決手段】制御装置は、第１力検出部６０ａと、第２力検出部６０ｂと、を有するロボットを制御する制御装置２００であって、第１力検出部６０ａからの出力と、第２力検出部６０ｂからの出力と、に基づいてロボット１００と生体又は物体の少なくとも一方との接触位置を検出する接触位置検出部２０２と、接触位置に基づいて、ロボット１００の動作を制御する制御部２０４と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１力検出部と、第２力検出部と、を有するロボットを制御する制御装置であって、
前記第１力検出部からの出力と、前記第２力検出部からの出力と、に基づいて前記ロボットと生体又は物体の少なくとも一方との接触位置を検出する接触位置検出部と、
前記接触位置に基づいて、前記ロボットの動作を制御する制御部と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
前記制御部は、前記第１力検出部からの出力が第１の値を超えるか否か、又は前記第２力検出部からの出力が第２の値を超えるか否か、の少なくとも一方に基づいて、前記ロボットの動作を変更し、
前記第１の値又は前記第２の値の少なくとも一方は、前記接触位置によって異なることを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制御装置において、
前記制御部は、前記第１力検出部からの出力が前記第１の値よりも高い第３の値を超えているか否か、又は前記第２力検出部の出力が前記第２の値よりも高い第４の値を超えているか否か、の少なくとも一方に基づいて、前記ロボットの動作を停止することを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の制御装置において、
前記第１の値は、前記第２の値と異なることを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記第１の値は、前記第２の値よりも小さいことを特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記ロボットは、基台と、複数のアームとを有し、
前記第１力検出部が設けられたアームは、前記第２力検出部が設けられたアームと異なり、
前記第１力検出部が設けられたアームは、前記第２力検出部が設けられたアームよりも前記基台側に位置することを特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記接触位置が、前記第２力検出部よりも前記第１力検出部側である場合、
前記制御部は、前記ロボットを停止させることを特徴とする制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記接触位置が、前記第１力検出部よりも前記第２力検出部側である場合、
前記制御部は、前記第１力検出部からの出力、又は前記第２力検出部からの出力の少なくとも一方に基づいて、前記ロボットをインピーダンス制御することを特徴とする制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記接触位置が、前記第１力検出部よりも前記第２力検出部側である場合、
前記制御部は、前記第１力検出部からの出力、又は前記第２力検出部からの出力の少なくとも一方に基づいて、前記第１力検出部が設けられたアームを停止し、前記第２力検出部が設けられているアームをインピーダンス制御することを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記ロボットは、複数のアームを有し、
前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触後、
前記制御部は、前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触の直前に最も移動速度が速いアームと、前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触の直前に最も移動速度が遅いアームとで異なる動作をすることを特徴とする制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の制御装置において、
前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触後、
前記制御部は、前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触の直前に前記最も移動速度が速いアームを停止することを特徴とする制御装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の制御装置において、
前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触後、
前記制御部は、前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触の直前に前記最も移動速度が遅いアームをインピーダンス制御することを特徴とする制御装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の制御装置により制御されることを特徴とするロボット。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の制御装置と、前記制御装置により制御されるロボットと、を有することを特徴とするロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、ロボット、及びロボットシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットと人間とが領域を共有して協調作業を行う人間協調ロボットシステムにおいて、ロボットの先端に取り付けられた作業機器に設置されるか又はロボットに設置された力センサーを具備し、力センサーの検出値が所定の値を超えた場合にはロボットを停止又は力センサーの検出値が小さくなるようにロボットの動作を制御するようになっている。ロボットは、人間から力センサーの設置位置よりも遠位に位置する第１ロボット部位と、力センサーの設置位置よりも人間に対して近位に位置する第２ロボット部位とを含んでいる。ロボットシステムは、ロボットが人間に最も接近した場合においても人間による第１ロボット部位への接触を防止するように人間の作業環境を制限する制限部を具備することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４０６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では制限部が必要でありシステム構築にコスト・時間がかかるおそれがある。また、人間がヒューマンエラー等で第１ロボット部位へ接触するおそれがある。
【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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る制御装置は、第１力検出部と、第２力検出部と、を有するロボットを制御する制御装置であって、前記第１力検出部からの出力と、前記第２力検出部からの出力と、に基づいて前記ロボットと生体又は物体の少なくとも一方との接触位置を検出する接触位置検出部と、前記接触位置に基づいて、前記ロボットの動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、各力検出器に基づく制御によって、生体又は物体の少なくとも一方（以降、生体としての人間を例にして説明する）と人間に近位に位置するロボットの部位とが接触するときに、人間がロボットから過大な力を受けるのを回避することができる。これにより、人間がロボットのあらゆる部位から過大な力を受けるのを避けられる。したがって、人間とロボットとの間に接触が起こりうる環境においても人間の安全を確保した協調作業を行うことができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に記載の制御装置において、前記制御部は、前記第１力検出部からの出力が第１の値を超えるか否か、又は前記第２力検出部からの出力が第２の値を超えるか否か、の少なくとも一方に基づいて、前記ロボットの動作を変更し、前記第１の値又は前記第２の値の少なくとも一方は、前記接触位置によって異なることが好ましい。
【０００９】
本適用例によれば、接触位置に基づいて各力検出部の閾値を変更できるので、人間と人間に近位に位置するロボットの部位とが接触するときに、人間がロボットから過大な力を受けるのを回避することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に記載の制御装置において、前記制御部は、前記第１力検出部からの出力が前記第１の値よりも高い第３の値を超えているか否か、又は前記第２力検出部の出力が第２の値よりも高い第４の値を超えているか否か、の少なくとも一方に基づいて、前記ロボットの動作を停止することが好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、力検出部は複数の閾値を持ち、ある閾値を超えたらロボットは完全停止するので、人間と人間に近位に位置するロボットの部位とが接触するときに、人間がロボットから過大な力を受けるのを回避することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に記載の制御装置において、前記第１の値は、前記第２の値と異なることが好ましい。
【００１３】
本適用例によれば、第２力検出部の閾値を第１力検出部の閾値と異ならせることができるので、例えば、人間の手などの挟み込みの危険性が高い個所の力検出部の閾値を危険性が低い個所の力検出部の閾値より小さくして、挟み込みの危険性を低減することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に記載の制御装置において、前記第１の値は、前記第２の値よりも小さいことが好ましい。
【００１５】
本適用例によれば、第２力検出部の閾値より第１力検出部の閾値の方を小さすることができるので、人間がロボットから過大な力を受けるのを回避することができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に記載の制御装置において、前記ロボットは、基台と、複数のアームとを有し、前記第１力検出部が設けられたアームは、前記第２力検出部が設けられたアームと異なり、前記第１力検出部が設けられたアームは、前記第２力検出部が設けられたアームよりも前記基台側に位置することが好ましい。
【００１７】
本適用例によれば、力検出部は異なるアームに設けられているので、人間と人間に近位に位置するロボットの部位とが接触するときに、人間がロボットから過大な力を受けるのを回避することができる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例に記載の制御装置において、前記接触位置が、前記第２力検出部よりも前記第１力検出部側である場合、前記制御部は、前記ロボットを停止させることが好ましい。
【００１９】
本適用例によれば、人間との接触位置が第１力検出部側である場合、ロボットが止まるので、人間がロボットから過大な力を受けるのを回避することができる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例に記載の制御装置において、前記接触位置が、前記第１力検出部よりも前記第２力検出部側である場合、前記制御部は、前記第１力検出部からの出力、又は前記第２力検出部からの出力の少なくとも一方に基づいて、前記ロボットをインピーダンス制御することが好ましい。
【００２１】
本適用例によれば、人間との接触位置が第２力検出部側である場合、ロボットはインピーダンス制御するので、人間がロボットから過大な力を受けるのを回避することができる。
【００２２】
［適用例９］上記適用例に記載の制御装置において、前記接触位置が、前記第１力検出部よりも前記第２力検出部側である場合、前記制御部は、前記第１力検出部からの出力、又は前記第２力検出部からの出力の少なくとも一方に基づいて、前記第１力検出部が設けられたアームを停止し、前記第２力検出部が設けられているアームをインピーダンス制御することが好ましい。
【００２３】
本適用例によれば、人間との接触位置が第２力検出部側である場合、第１力検出部側のアームは停止され、第２力検出部側のアームはインピーダンス制御されるので、人間がロボットから過大な力を受けるのを回避することができる。
【００２４】
［適用例１０］上記適用例に記載の制御装置において、前記ロボットは、複数のアームを有し、前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触後、前記制御部は、前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触の直前に最も移動速度が速いアームと、前記生体又は物体の少なくとも一方と前記ロボットとの接触の直前に最も移動速度が遅いアームとで異なる動作をすることが好ましい。
【００２５】
本適用例によれば、制御部が直前の動作でアームを制御するので、人間と人間に近位に位置するロボットの部位とが接触するときに、人間がロボットから過大な力を受けるのを回避することができる。
【００２６】
［適用例１１］上記適用例に記載の制御装置において、前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触後、前記制御部は、前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触の直前に前記最も移動速度が速いアームを停止することが好ましい。
【００２７】
本適用例によれば、制御部が接触直前に最も移動速度が速いアームを停止するので、人間と人間に近位に位置するロボットの部位とが接触するときに、人間がロボットから過大な力を受けるのを回避することができる。
【００２８】
［適用例１２］上記適用例に記載の制御装置において、前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触後、前記制御部は、前記ロボットと前記生体又は物体の少なくとも一方との接触の直前に前記最も移動速度が遅いアームをインピーダンス制御することが好ましい。
【００２９】
本適用例によれば、制御部が接触直前に最も遅いアームをインピーダンス制御するので、人間と人間に近位に位置するロボットの部位とが接触するときに、人間がロボットから過大な力を受けるのを回避することができる。
【００３０】
［適用例１３］本適用例に係るロボットは、上記のいずれか一項に記載の制御装置により制御されることを特徴とする。
【００３１】
本適用例によれば、上記のいずれか一項に記載の制御装置により制御することができる。したがって、人間とロボットとの間に接触が起こりうる環境においても人間の安全を確保した協調作業を行うことができる。
【００３２】
［適用例１４］本適用例に係るロボットシステムは、上記のいずれか一項に記載の制御装置と、前記制御装置により制御されるロボットと、を有することを特徴とする。
【００３３】
本適用例によれば、上記のいずれか一項に記載の制御装置と、制御装置により制御されるロボットと、を有することができる。したがって、人間とロボットとの間に接触が起こりうる環境においても人間の安全を確保した協調作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態に係るロボットシステムの構成を示す構成図。
【図２】第１実施形態に係る制御装置の詳細を示すブロック図。
【図３】第１実施形態に係るロボットにおける危険検知方法を示すフローチャート。
【図４】第２実施形態に係る制御装置の詳細を示すブロック図。
【図５】第２実施形態に係るロボットにおける危険検知方法を示すフローチャート。
【図６】第２実施形態に係る安全度と動作設定との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。
【００３６】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るロボットシステムの構成を示す構成図である。
本実施形態に係るロボットシステム２は、制御装置２００と、制御装置２００により制御されるねじ締めロボット１００と、を備えている。本実施形態は生体又は物体の少なくとも一方（以降、生体としての人間を例にして説明する）とロボット１００とが協調作業を行うロボットシステムである。
【００３７】
本実施形態に係るロボット１００は、図１に示すように、基台１０に固定されたマニピュレーター２０を備え、マニピュレーター２０の先端には、ねじ締めを行うモータードライバー３０（以下、ドライバー３０という）を装着している。ドライバー３０は、マニピュレーター２０を駆動させることにより、作業台４０に固定された被作業物５０の図示しないねじを締結若しくは外すことができる。
【００３８】
ドライバー３０は、作業機器としてロボット１００に取り付けられて作業を行う機器である。作業機器は、部品の把持などハンドリングを行うハンド用途、接着剤塗布、挿入作業、又は溶接を行う組立て用途、レーザーポインターによる人間への作業指示、人間に対する補助作業を行う補助作業用途、若しくは治具用途などであってもよい。
【００３９】
マニピュレーター２０は、軸回転ジョイント２１ａ，２１ｂ，２１ｃと平面回転ジョイント２２ａ，２２ｂ，２２ｃとにより、基台軸１０ａとアーム２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆと、を繋ぎ、自由度６を有している。軸回転ジョイント２１ａ，２１ｂ，２１ｃはアーム回りに図示矢印Ｒａ方向に両回転し、平面回転ジョイント２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、繋ぎあうアームを相対的に図示矢印Ｒｂ方向に両回転させる。自由度６を有するマニピュレーター２０が駆動され、先端側のアーム２３ｆに備えられたドライバー３０を被作業物５０の図示しないねじ位置まで移動させ、ねじ先端部の溝にドライバー３０の先端部をはめ合わせ、所定のトルク値でねじを回転させて締結、若しくは外しを行わせる。
【００４０】
ロボット１００は、マニピュレーター２０の第１ロボット部位７０ａに第１力検出部６０ａ及びマニピュレーター２０の第２ロボット部位７０ｂに第２力検出部６０ｂを備えている。
【００４１】
第１力検出部６０ａが設けられたアームは、第２力検出部６０ｂが設けられたアームと異なっている。第１力検出部６０ａは、アーム２３ａに設けられている。第２力検出部６０ｂは、アーム２３ｅに設けられている。第１力検出部６０ａが設けられたアーム２３ａは、第２力検出部が設けられたアーム２３ｅよりも基台１０側に位置している。これによれば、第１力検出部６０ａが第２力検出部６０ｂより基台１０側に設けられているので、人間と人間に近位に位置するロボット１００の部位とが接触するときに、人間がロボット１００から過大な力を受けるのを回避することができる。
【００４２】
ここで、ロボット１００のマニピュレーター２０の根元（基台１０）側の部分を第１ロボット部位７０ａ、ロボット１００のマニピュレーター２０の先端（ドライバー３０）側の部分を第２ロボット部位７０ｂと呼ぶ。第２ロボット部位７０ｂは、第２力検出部６０ｂによって過大な力が人間に対して発生しないように制限されている部位であり、人間に対して危害を及ぼさない。
【００４３】
これに対し、第１ロボット部位７０ａと人間とが接触した場合には、人間は第１ロボット部位７０ａから過大な力を受ける可能性がある。特に、ロボット１００が高速動作可能な場合、又はロボット１００の出力が大きい場合には、人間はさらに過大な力をロボット１００から受ける。
【００４４】
制御装置２００は人間とロボット１００との接触位置を判定する。判定結果により、制御装置２００は停止又は第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの検出値が小さくなるようにロボット１００の動作を制御する。
【００４５】
制御装置２００は接触位置に応じて安全、危険の判定の閾値や判定後の動作を変更する。
制御装置２００は、第１ロボット部位７０ａでは人間とロボット１００との接触を基本的には許さない。制御装置２００は、第２ロボット部位７０ｂでは人間とロボット１００との接触をある程度許し、危険度が高い場合にはロボット１００を停止する。力検出部は複数個所に配置されることにより、接触位置を特定することができる。第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂによって検出される検出値は制御装置２００により後述する演算処理が行われる。また、制御装置２００は、コンピューターなどの外部制御装置３００からの指示・制御データを受け、ロボット１００の駆動を制御する。
【００４６】
人間とロボット１００とが接触したときに第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの検出値が所定の閾値を越えると、制御装置２００は、ロボット１００を停止するか、又は第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの検出値が小さくなるようにロボット１００を動作させる。このようにして、第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂは、ロボット１００が人間に対して過大な力を発生するのを制限する。第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂは、例えば、ジャイロセンサー或いは力覚センサーである。また、第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂは、接触センサーであってもよい。
【００４７】
図２は、本実施形態に係る制御装置２００の詳細を示すブロック図である。図２に示すように、第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂからの検出値は接触位置検出部２０２に取得される。
【００４８】
本実施形態に係る制御装置２００は、接触位置検出部２０２と、制御部２０４と、を備えている。
【００４９】
接触位置検出部２０２は、第１力検出部６０ａからの出力と、第２力検出部６０ｂからの出力と、に基づいてロボット１００と人間との接触を検出する。接触位置検出部２０２は、第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの検出値から接触位置を判定する。接触位置検出部２０２は、接触位置が第１ロボット部位７０ａか第２ロボット部位７０ｂかを特定する。接触位置検出部２０２はロボット１００と人間との接触有無を判定する。接触位置検出部２０２はロボット１００と人間との接触位置の情報を出力する。
【００５０】
制御部２０４は、ロボット１００と人間との接触位置に基づいて、ロボット１００の動作を制御する。
【００５１】
第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂは、ロボット１００と人間との接触による外力を検出する。
【００５２】
（実施例１）
本実施例では、ロボット１００と人間との接触位置により制御を変更する。
本実施例の制御部２０４は、第１ロボット部位７０ａと第２ロボット部位７０ｂとの根元にそれぞれ１個ずつ第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂを備える。第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの各検出値が異なった場合（＝第１ロボット部位７０ａに接触があった場合）には、大きな接触でなくとも危険の可能性があるのでロボット１００を緊急停止させる。
具体的には、１０Ｎ（ニュートン）の力が第２ロボット部位７０ｂに掛かった場合、第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂはそれぞれ１０Ｎの力を検出する。また、１０Ｎの力が第１ロボット部位７０ａに掛かった場合、第１力検出部６０ａは１０Ｎの力を検出するが、第２力検出部６０ｂは１０Ｎの力とは異なった力を検出する。つまり、ロボット１００のマニピュレーター２０の根元（基台１０）側の部分と人間とが接触した場合には、第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの検出値は異なる。また、ロボット１００のマニピュレーター２０の先端（ドライバー３０）側の部分と人間とが接触した場合には、第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの検出値は等しくなる。これにより、制御部２０４は人間とロボット１００との接触位置を特定できる。
【００５３】
制御部２０４は、人間との接触位置が第２力検出部６０ｂよりも第１力検出部６０ａ側である場合、ロボット１００を緊急停止させる。これによれば、人間との接触位置が第１力検出部６０ａ側である場合、ロボット１００が止まるので、人間がロボット１００から過大な力を受けるのを回避することができる。
【００５４】
（実施例２）
本実施例の制御部２０４は、第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの検出値が等しく、第２力検出部６０ｂの検出値が所定の閾値を越えると、人間とロボット１００とが第２ロボット部位７０ｂ側で接触したと判断する。制御部２０４は、人間との接触位置が第２ロボット部位７０ｂ側である場合、第２力検出部６０ｂによって過大な力が人間に対して発生しないように制限されている部位であり、人間に対して危害を及ぼさないので、ロボット１００の動作を継続する。
【００５５】
（実施例３）
本実施例の制御部２０４は、人間との接触位置が第２ロボット部位７０ｂ側である場合、ロボット１００をインピーダンス制御による接触力緩和動作に切り替える。そして、第２ロボット部位７０ｂと人間との接触がなくなったらロボット１００の動作を上記切り替え前に戻し継続する。
【００５６】
制御部２０４は、人間との接触位置が第１力検出部６０ａよりも第２力検出部６０ｂ側である場合、第１力検出部６０ａからの出力、又は第２力検出部６０ｂからの出力の少なくとも一方に基づいて、ロボット１００をインピーダンス制御する。これによれば、人間との接触位置が第２ロボット部位７０ｂ側である場合、ロボット１００はインピーダンス制御するので、人間がロボット１００から過大な力を受けるのを回避することができる。
【００５７】
（実施例４）
本実施例の制御部２０４は、人間との接触位置が第２力検出部６０ｂ側である場合、第２ロボット部位７０ｂをインピーダンス制御する。制御部２０４は、人間との接触位置が第１力検出部６０ａ側である場合、第１ロボット部位７０ａを緊急停止する。
【００５８】
制御部２０４は、人間との接触位置が第１力検出部６０ａよりも第２力検出部６０ｂ側である場合、第１力検出部６０ａからの出力、又は第２力検出部６０ｂからの出力の少なくとも一方に基づいて、第１ロボット部位７０ａを停止する。そして、制御部２０４は第２ロボット部位７０ｂをインピーダンス制御する。これによれば、制御部２０４は、人間との接触位置が第２力検出部６０ｂ側である場合、第１力検出部６０ａ側のアーム２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄのうち少なくとも１つを停止する。また、制御部２０４は、第２力検出部６０ｂ側のアーム２３ｅ，２３ｆのうち少なくとも一方をインピーダンス制御する。その結果、人間がロボット１００から過大な力を受けるのを回避することができる。
【００５９】
なお、上記実施例の人とロボット１００との接触時の動作において、マニピュレーター２０の各アームのうち出力の大きなアームは停止し、出力の小さなアームは動作継続してもよい。具体的には、マニピュレーター２０の先端側のアーム２３ｆの出力が大きい場合は、マニピュレーター２０の先端側のアーム２３ｆを停止し、マニピュレーター２０の根元側のアームは動作継続してもよい。また、動作継続は、インピーダンス制御だけでなく、接触前後で変わらずそのまま動作することを含んでもよい。
【００６０】
なお、上記実施形態では、２箇所のロボット部位に分けたが６軸ロボットを各軸６個の部位に分けてもよい。また、各力検出部は一般的な力覚センサーでもよいし、シート上の接触センサーをマニピュレーター表面に配置してもよい。
【００６１】
図３は、本実施形態に係るロボット１００における危険検知方法を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートに基づき、ロボット１００の危険検知方法について説明する。
【００６２】
先ず、ステップＳ１０のロボット動作では、制御部２０４は、ロボット１００の動作を開始する。
【００６３】
次に、ステップＳ２０の外力検出では、制御部２０４の接触位置検出部２０２は、第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの外力検出（モータートルクでもよい）を行う。
【００６４】
次に、ステップＳ３０の接触有無判定では、制御部２０４の接触位置検出部２０２は、接触あり／接触なしの判定を行う。
【００６５】
次に、ステップＳ４０の接触位置の特定では、制御部２０４の接触位置検出部２０２は、第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの検出値から接触位置を特定する。
【００６６】
次に、ステップＳ７０の動作設定では、制御部２０４は、接触位置からロボット１００の動作を設定する。
【００６７】
次に、ステップＳ８０の停止では、制御部２０４は動作を完了してよいかを判定する。完了する場合は作業を終了する。継続する場合はステップＳ１０のロボット動作へ進む。
【００６８】
本実施形態によれば、各力検出器に基づく制御によって、人間と人間に近位に位置するロボット１００の部位とが接触するときに、人間がロボット１００から過大な力を受けるのを回避することができ、人間がロボット１００のあらゆる部位から過大な力を受けるのを避けられる。したがって、人間とロボット１００との間に接触が起こりうる環境においても人間の安全を確保した協調作業を行うことができる。
【００６９】
また、特許文献１のように制限部がなくとも、第２ロボット部位７０ｂへの人間との共存は許すが、第１ロボット部位７０ａの人間との共存は許さないことを最小個数の力検出部のみで実施できる。これにより、制限部の設置及び調整の必要がなくなる。その結果、人間との協調ロボットシステムを構築する際のコスト・時間の削減ができる制御装置２００、ロボット１００、及びロボットシステム２を提供する。
【００７０】
（第２実施形態）
本実施形態では、接触位置により接触時の安全、危険を判別する閾値を変更する点が、第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。
【００７１】
図４は、本実施形態に係る制御装置２００の詳細を示すブロック図である。
本実施形態に係る制御装置２００の制御部２０４は、安全／危険接触閾値算出部２０８、安全度判定部２１０、動作設定部２１２、及び動作制御部２１４を備えている。
【００７２】
安全／危険接触閾値算出部２０８は、接触位置に応じて、安全か危険か判定する閾値を算出する。例えば、閾値は予め設定された各々の力検出部に対応した、完全に安全、安全度１、安全度２、及び完全に危険の４項目に基づいて算出される。
【００７３】
安全度判定部２１０は、接触位置に応じた閾値と、第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの検出値から安全度（危険度）を判定する。
【００７４】
動作設定部２１２は安全度（危険度）に基づいた動作設定を行う。第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの検出値の大きさに応じて動作を変更してもよい。
【００７５】
動作制御部２１４は、動作設定及び危険か安全かの情報に基づいてロボット１００を動作制御する。
【００７６】
制御部２０４の安全度判定部２１０は、第１力検出部６０ａからの出力が第１の値を超えるか否か、又は第２力検出部６０ｂからの出力が第２の値を超えるか否か、の少なくとも一方に基づいて、安全度（危険度）を判定する。制御部２０４の動作設定部２１２は、安全度（危険度）に基づいてロボット１００の動作を変更する。第１力検出部６０ａの閾値の第１の値又は第２力検出部６０ｂの閾値の第２の値の少なくとも一方は、接触位置によって異なる。これによれば、接触位置に基づいて第１及び第２力検出部６０ａ，６０ｂの閾値を変更できるので、人間と人間に近位に位置するロボット１００の部位とが接触するときに、人間がロボット１００から過大な力を受けるのを回避することができる。
【００７７】
第１力検出部６０ａの閾値の第１の値は、第２力検出部６０ｂの閾値の第２の値と異なる。これによれば、先端側に位置する第２力検出部６０ｂの閾値を異ならせることができるので、例えば、人間の手などの挟み込みの危険性が高い個所の第２力検出部６０ｂの閾値を第１力検出部６０ａの閾値より小さくして、挟み込みの危険性を低減することができる。
【００７８】
第１力検出部６０ａの閾値の第１の値は、第２力検出部６０ｂの閾値の第２の値よりも小さい。第１ロボット部位７０ａへの接触時の安全、危険を判別する閾値は、人間の手などの挟み込みの危険性が高まるため、第２ロボット部位７０ｂの閾値より小さい閾値とする。第２ロボット部位７０ｂへの接触時の安全、危険を判別する閾値は、人間の手などの挟み込みの危険性が下がるため、第１ロボット部位７０ａの閾値より大きい閾値とする。これによれば、根元側に位置する第１力検出部６０ａの閾値の方を小さすることができるので、人間がロボット１００から過大な力を受けるのを回避することができる。
【００７９】
制御部２０４の安全度判定部２１０は、第１力検出部６０ａからの出力が第１の値よりも高い第３の値を超えているか否か、又は第２力検出部６０ｂの出力が第２の値よりも高い第４の値を超えているか否か、の少なくとも一方に基づいて、安全度（危険度）を判定する。制御部２０４の動作設定部２１２は、安全度（危険度）に基づいてロボット１００の動作を停止する。これによれば、力検出部は複数の閾値を持ち、ある閾値を超えたらロボット１００は完全停止するので、人間と人間に近位に位置するロボット１００の部位とが接触するときに、人間がロボット１００から過大な力を受けるのを回避することができる。
【００８０】
図５は、本実施形態に係るロボット１００における危険検知方法を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートに基づき、ロボット１００の危険検知方法について説明する。
【００８１】
先ず、ステップＳ１０のロボット動作からステップＳ４０の接触位置の特定まで、及びステップＳ８０の停止は、第１実施形態と同じステップには同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。
【００８２】
次に、ステップＳ５０の安全／危険閾値設定では、制御部２０４の安全／危険接触閾値算出部２０８は、接触位置に応じて安全度を算出する。
【００８３】
次に、ステップＳ６０の安全度判定では、制御部２０４の安全度判定部２１０は、接触位置と外力とに応じて安全度を算出する。
【００８４】
次に、ステップＳ７０の動作設定では、制御部２０４の動作設定部２１２は、接触位置と安全度とからロボット１００の動作を設定する。
【００８５】
以下の図６に接触位置と安全度とから判断した動作の一例を示す。
図６は、本実施形態に係る安全度と動作設定との関係を示す図である。人間とロボットの部位とが接触したときの安全度に対する動作設定を示す。安全度は、危険が増す順に、「完全に安全」、「安全度１」、「安全度２」、及び「完全に危険」の４項目である。
【００８６】
第１ロボット部位７０ａに接触した場合には危険が伴うので、接触があれば即「完全に危険」に分類する。第１ロボット部位７０ａに人間が接触したときの動作設定は、安全度が「完全に安全」では動作継続する。安全度が「安全度１」及び「安全度２」では設定しない。安全度が「完全に危険」では緊急停止（動作電源ＯＦＦ）する。第１ロボット部位７０ａに人間が接触したときの動作設定は、安全に停止、又は接触力緩和動作を行ってもよい。
【００８７】
第２ロボット部位７０ｂへの接触に関しては、ある程度人間との接触を許容するため接触はあるが「安全度１」と「安全度２」とを設定する機能を持たせる。第２ロボット部位７０ｂに人間が接触したときの動作設定は、安全度が「完全に安全」では動作継続する。安全度が「安全度１」ではインピーダンス制御による接触力緩和動作を行う。安全度が「安全度２」では一時停止（接触なくなったら再度動作）する。安全度が「完全に危険」では緊急停止（動作電源ＯＦＦ）する。第２ロボット部位７０ｂに人間が接触したときの動作設定は、ある程度許して動作継続してもよい。ただし大きな接触力は安全に停止、又は接触力緩和動作を行ってもよい。
【００８８】
（第３実施形態）
本実施形態では、直前の動作でアームを制御する点が、第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。
【００８９】
本実施形態に係る制御装置２００の制御部２０４は、ロボット１００と人間との接触後、ロボット１００と人間との接触の直前に少なくとも最も移動速度が速いアームと、ロボット１００と人間との接触の直前に少なくとも最も移動速度が遅いアームとで異なる動作をする。これによれば、制御部２０４が直前の動作でアームを制御するので、人間と人間に近位に位置するロボット１００の部位とが接触するときに、人間がロボット１００から過大な力を受けるのを回避することができる。
【００９０】
また、制御部２０４は、ロボット１００と人間との接触後、ロボット１００と人間との接触の直前に少なくとも最も移動速度が速いアームを停止する。これによれば、制御部２０４が接触直前に少なくとも最も移動速度が速いアームを停止するので、人間と人間に近位に位置するロボット１００の部位とが接触するときに、人間がロボット１００から過大な力を受けるのを回避することができる。
【００９１】
また、制御部２０４は、ロボット１００と人間との接触後、ロボット１００と人間の接触の直前に少なくとも最も移動速度が遅いアームをインピーダンス制御する。これによれば、制御部２０４が接触直前に最も遅いアームをインピーダンス制御するので、人間と人間に近位に位置するロボット１００の部位とが接触するときに、人間がロボット１００から過大な力を受けるのを回避することができる。
【００９２】
以上、本発明のロボットを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【００９３】
また、前記実施形態では、ロボット（基台）が固定される平面（面）は、水平面と平行な平面（面）であるが、本発明では、これに限定されず、例えば、水平面や鉛直面に対して傾斜した平面（面）でもよく、また、鉛直面と平行な平面（面）であってもよい。すなわち、第１回動軸は、鉛直方向や水平方向に対して傾斜していてもよく、また、水平方向と平行であってもよい。
【００９４】
また、本発明のロボットは、垂直多関節ロボットに限らず、水平多関節ロボットやパラレルリンクロボット、双腕ロボットなどでも同様の効果が得られる。また、本発明のロボットは、６軸ロボットに限らず、７軸以上のロボットや５軸以下のロボットでも同様の効果が得られる。また、本発明のロボットは、マニピュレーターを有していれば、マニピュレーター型ロボット（ロボットマニピュレーター）に限定されず、他の形式のロボット、例えば、脚式歩行（走行）ロボット等であってもよい。
【００９５】
なお、本実施形態では、生体又は物体の少なくとも一方として人間を例示したがこれに限られることなく、生体（人間を含む）又は物体に広く適用できる。
【符号の説明】
【００９６】
２…ロボットシステム  １０…基台  １０ａ…基台軸  ２０…マニピュレーター  ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…軸回転ジョイント  ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…平面回転ジョイント  ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ…アーム  ３０…モータードライバー（ドライバー）  ４０…作業台  ５０…被作業物  ６０ａ…第１力検出部  ６０ｂ…第２力検出部  ７０ａ…第１ロボット部位  ７０ｂ…第２ロボット部位  １００…ロボット  ２００…制御装置  ２０２…接触位置検出部  ２０４…制御部  ２０８…安全／危険接触閾値算出部  ２１０…安全度判定部  ２１２…動作設定部  ２１４…動作制御部  ３００…外部制御装置。
【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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