(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームの運動を制限するための機械的なストッパと、前記ストッパの前記ロボットアーム接触部に固定されて前記ロボットアームが接触したときに感応する感圧センサと、
前記ロボットアームのアクチュエータに供給するトルク指令を切断するトルク指令切断手段と、を備えたロボットにおいて、
前記感圧センサが前記ロボットアームの接触を感知したとき、
前記トルク指令切断手段が、前記トルク指令を切断するとともに、前記ストッパが前記ロボットアームに作用する負荷を支持することを特徴とするロボット。
【請求項２】
ロボットアームの運動を制限するための機械的なストッパと、前記ストッパに固定されて前記ロボットアームが接触したときに感応する感圧センサと、を備えたロボットにおいて、
前記感圧センサが前記ロボットアームの接触を感知したとき、
前記ロボットアームのアクチュエータに供給するトルク指令を切断し、
前記ストッパが前記ロボットアームに作用する負荷を支持することを特徴とするロボットの負荷支持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マニピュレータ等の関節駆動に適用して、その可動範囲を機械的に制限するロボットの動作制限装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクチュエータの可動範囲限界での可動範囲の制限は、図４に示すようになっている。図において、４０１はリミットスイッチ、４０２は回転軸、４０３はロボットアーム、４０４は負荷、４０５はロボットアームのストッパである。
通常、リミットスイッチ４０１及びストッパ４０５の配置は、図４(a)に示すようになり、回転軸４０２に固定されたロボットアーム４０３が可動範囲限界に達した時リミットスイッチ４０１が作動する。リミットスイッチ４０１の作動信号は上位制御装置に送られ、リミットスイッチ４０１を越えてロボットアーム４０３が動作しないように速度指令の場合には指令を０に、位置指令の場合には指令を固定する。ストッパ４０５は、安全対策等のために設けられたものであり、何らかの原因でリミットスイッチ４０１が作動しなかった場合、または、負荷４０４が回転軸４０２においてアクチュエータの持つ最大定格トルクを越える負荷であった場合に対応して最終的にロボットアーム４０３を停止させるものである。
また、図４(b)に示すようなリミットスイッチ４０１及びストッパ４０５の配置も考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、リミットスイッチ及びストッパの配置が図４(a)に示すような場合、ロボットアームが可動範囲限界を越えて動作しないようにするため、アクチュエータへの指令を供給し続けなければならないという問題があった。また、何らかの原因でリミットスイッチが作動しなかった場合、または、指令を供給し続けていてもロボットアームに過負荷が発生した場合、ロボットアームが可動範囲限界を越えて動作してしまうという問題があった。
また、リミットスイッチ及びストッパの配置が図４(b)に示すような場合、ロボットアームがストッパに接触した時にリミットスイッチが作動できるようにするため、リミットスイッチの取り付け位置を調整しなければならず、その調整作業に手間と時間がかかるという問題があった。
そこで、本発明は、可動範囲限界にロボットアームが達してもアクチュエータへの指令を供給し続けるということがなく、また、アクチュエータの持つ最大定格トルクを越えた負荷にも対応できるようにし、さらに、ストッパの取り付け位置を微調整することのないロボットの動作制限装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明のロボットの動作制限装置は、ロボットアームの運動を制限するための機械的なストッパを持つロボットの動作制限装置において、前記ストッパに前記ロボットアームが接触したときに感応する感圧センサを設け、かつ前記感圧センサが前記ロボットアームの接触を感知したときにロボットアームのアクチュエータに供給するトルク指令を切断する手段を備えたものである。
また、本発明のロボットの動作制限方法は、ロボットアームの運動を制限するための機械的なストッパを持ち、前記ストッパに接触力を検出する機能を備えたロボットの動作制限方法において、前記ロボットアームが前記ストッパに接触した時、接触力を検出し、その接触力に応じて前記ロボットアームのアクチュエータに供給するトルク指令を切断するようにしたものである。
上記手段により、可動範囲限界にロボットアームが達した場合、感圧センサが接触を検出するので、感圧センサの設置位置の微調整などは不要であり、また接触を検出した時点でトルク指令を切断でき、無駄な指令を供給する必要がない。
さらに、ストッパによりロボットアームの運動を制限することができるので、アクチュエータの持つ最大定格トルクを越える負荷でも支持できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例に係るストッパ付きアクチュエータの構造説明図である。図に示すように、本実施例は、アクチュエータ本体１０５と、ストッパ１０２と、ストッパ１０２に固定された感圧センサ１０１と、回転軸１０４と、回転軸１０４に固定されたロボットアーム１０３とを備えている。感圧センサ１０１は、例えば感圧導電ゴム等の周知のセンサを用いることができる。
図１において、アクチュエータにトルク指令が供給されると回転軸１０４が回転し、ロボットアーム１０３が運動する。ロボットアーム１０３の可動範囲限界にロボットアーム１０３が達すると感圧センサ１０１に接触する。感圧センサ１０１はその接触情報を出力することができる。従って、本実施例では、ロボットアーム１０３が可動範囲限界に達した場合、ロボットアーム１０３と感圧センサ１０１との接触情報を出力することができる。また、ストッパ１０２によりロボットアーム１０３は、負荷１０６が回転軸１０４においてアクチュエータの最大定格トルクを越える負荷であっても可動範囲を越えずに運動を停止することができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、ロボットアームの運動を制限するための機械的なストッパと、前記ストッパの前記ロボットアーム接触部に固定されて前記ロボットアームが接触したときに感応する感圧センサと、前記ロボットアームのアクチュエータに供給するトルク指令を切断するトルク指令切断手段と、を備えたロボットにおいて、前記感圧センサが前記ロボットアームの接触を感知したとき、前記トルク指令切断手段が、前記トルク指令を切断するとともに、前記ストッパが前記ロボットアームに作用する負荷を支持することを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、ロボットアームの運動を制限するための機械的なストッパと、前記ストッパに固定されて前記ロボットアームが接触したときに感応する感圧センサと、を備えたロボットにおいて、前記感圧センサが前記ロボットアームの接触を感知したとき、前記ロボットアームのアクチュエータに供給するトルク指令を切断し、前記ストッパが前記ロボットアームに作用する負荷を支持することを特徴とするものである。
【０００７】
図３は本発明の実施例に係るストッパ付きアクチュエータを用いた適用例の構成図である。本実施例は、マニピュレータベース３０３と第１のアクチュエータ３０４と第２のアクチュエータ３０５と第３のアクチュエータ３０６とから構成されるマニピュレータ部３０１と、第３のアクチュエータに接続されたストッパ付きのアクチュエータ本体１０５で構成されるハンド部３０２とで構成される。ハンド部３０２のアクチュエータ本体１０５は、ストッパ１０２と、ストッパ１０２に固定された感圧センサ１０１と、回転軸１０４と、回転軸１０４に固定されたロボットアーム１０３とを備えている。図では支持物体３１２をハンド部３０２で、すなわち、アクチュエータ本体１０５のロボットアーム１０３で支持している。一般にハンド部３０２で使用されるアクチュエータの定格最大トルクは、マニピュレータ部３０１で使用されるアクチュエータの定格最大トルクよりも小さい。従ってロボットアーム１０３で支持できる物体の重量はハンド部３０２で構成されるアクチュエータの最大定格トルクで決定される。ところが、本実施例では、ハンド部３０２にストッパ付きのアクチュエータ本体１０５を使用しているため、支持物体３１２の重量が回転軸１０４においてアクチュエータ本体１０５の持つ最大定格トルクを越える負荷であっても、ストッパ１０２によりロボットアーム１０３が支持物体３１２を支持する。更に、この時、感圧センサ１０１により圧力情報が検出されるので、アクチュエータ本体１０５にトルク指令を供給する必要がなく効率的である。なお、マニピュレータ部３０１のアクチュエータも必要に応じてストッパ付きのアクチュエータを使用してもよい。
上述した実施例では、アクチュエータとして回転軸を備えたものを使用していたが、本発明はこれに限るものではなく、直動軸を備えたアクチュエータを使用してもよい。
【０００８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、可動範囲を制限することのできるストッパと、ロボットアームとストッパとの接触を検出する機能と、感圧センサが前記ロボットアームの接触を感知したときにロボットアームのアクチュエータに供給するトルク指令を切断する手段を備えたため、感圧センサをストッパに装着するだけで位置決めや微調整の問題がなく、またストッパとの接触を検出した時点で指令を切断でき、無駄な指令を供給することがないという効果がある。
さらに、機械的なストッパによりロボットアームを支持するため、アクチュエータの持つ最大定格トルクを越えた負荷でも支持できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例に係るストッパ付きアクチュエータの構造説明図である。
【図２】  本発明の実施例に係るストッパ付きアクチュエータのブロック図である。
【図３】  本発明の実施例に係るストッパ付きアクチュエータを用いた適用例の構成図である。
【図４】  従来のアクチュエータの可動範囲限界での可動範囲制限を示す概念図である。
【符号の説明】
１０１  感圧センサ、１０２  ストッパ、１０３  ロボットアーム、１０４  回転軸、１０５  アクチュエータ本体、１０６  負荷、２０４  トルク指令制御部、２０５  速度指令アンプ、２０６  トルク指令アンプ、３０１  マニピュレータ部、３０２  ハンド部、３０３  マニピュレータベース、３０４  第１のアクチュエータ、３０５  第２のアクチュエータ、３０６  第３のアクチュエータ、３１２  支持物体、４０１  リミットスイッチ、４０２  回転軸、４０３  ロボットアーム、４０４  負荷、４０５  ストッパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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