CN104690711A - 机器人系统、使用机器人的状态判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人系统、使用机器人的状态判定方法。机器人系统包括：机器人，其包括机器人手臂；应变传感器，其包括固有频率比形成所述机器人手臂的结构材料的固有频率更高的压电体；以及控制单元，其基于所述应变传感器的输出值判定所述机器人的预定状态。

Description

机器人系统、使用机器人的状态判定方法

本申请是基于发明名称为“机器人、机器人系统、机器人控制装置和状态判定方法”，申请日为2011年8月31日，申请号为201110255607.0的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本申请中讨论的实施方式涉及机器人、机器人系统、机器人控制装置和状态判定方法。

背景技术

一直以来在机器人领域中最好能够防止对机器人或者机器人周围的物体作用过度的负载。为此，研究了用于检测是否产生与机器人的接触(外力)的各种技术。例如，已知这样一种技术，其中在机器人手臂的基端安装力检测器来检测外力，并且基于力检测器的检测结果停止机器人手臂的动作，或者在施加了过度外力时使机器人手臂在能够减小外力影响的方向上运动。例如日本专利申请公开特开2006-21287和特开2007-203380中描述了相关领域的相关技术。

然而，在简单地在机器人中设置力检测器的相关技术中，力检测器对机器人手臂接触的响应迟钝，这使得难以高精度地检测轻微且短暂的触摸并且难以提高机器人的性能。

本实施方式的一个方面的目的是提供一种能够改善机器人的性能的机器人、机器人系统、机器人控制装置以及状态判定方法。

发明内容

本发明的机器人系统包括：机器人，其包括机器人手臂；应变传感器，其包括固有频率比形成所述机器人手臂的结构材料的固有频率更高的压电体；以及控制单元，其基于所述应变传感器的输出值判定所述机器人的预定状态。

本发明的使用具有机器人手臂的机器人的状态判定方法包括以下步骤：取得应变传感器的输出值，该应变传感器具有固有频率比形成所述机器人手臂的结构材料的固有频率更高的压电体；以及基于所述应变传感器的输出值判定所述机器人的预定状态。

根据本发明，能够提供一种可改善机器人的性能的机器人、机器人系统和状态判定方法。

附图说明

通过以下的详细说明，结合附图，可以更加清楚地理解本发明及其优点，其中：

图1是例示根据第一实施方式的包括机器人的机器人系统的总体结构的概念图。

图2是例示根据第一实施方式的机器人的结构的俯视图。

图3是例示根据第一实施方式的机器人控制器的功能结构的框图。

图4是例示根据第一实施方式的异常检测单元的功能结构的框图。

图5是例示根据第一实施方式的传感器单元、高通滤波器单元和比较/判定单元的详细结构的图。

图6A和图6B例示了在不存在异常的状态下根据第一实施方式的手臂执行的预定动作，以及在该预定动作的期间传感器的输出值。

图7A和图7B例示了在启用时根据第一实施方式的手臂执行的预定动作，以及在该预定动作的期间传感器的输出值。

图8A和图8B例示了根据第一实施方式的检测手臂中是否存在异常的方法的示例。

图9是例示根据第一实施方式的机器人控制器执行的控制处理的流程图。

图10是例示在变型例中在启用时手臂执行的预定动作的示意图，该变型例应用于物体接触检测。

图11是例示根据第二实施方式的包括机器人的机器人系统的总体结构的概念图。

图12是例示根据第二实施方式的机器人的结构的俯视图。

图13是例示根据第二实施方式的检查对象的图。

图14是例示根据第二实施方式的机器人控制器的功能结构的框图。

图15是例示根据第二实施方式的异常检测单元的功能结构的框图。

图16是例示根据第二实施方式的手臂对没有异常的检查对象执行预定动作时传感器的输出值V的图。

图17例示了在启用时根据第二实施方式的手臂对检查对象执行预定动作时传感器的输出值V。

图18A和图18B例示了根据第二实施方式的检测检查对象中是否存在异常的方法的示例。

图19是例示根据第二实施方式的机器人控制器执行的控制处理的流程图。

图20是例示根据变型例的机器人的结构的俯视图，该变型例应用于物体接触检测。

图21是在检查时手臂对检查对象执行的预定动作的示例的示意图。

图22是例示根据第三实施方式的机器人系统的总体结构的概念图。

图23是例示根据第三实施方式的机器人的结构的俯视图。

图24是例示根据第三实施方式的机器人控制器的功能结构的框图。

图25是例示根据第三实施方式的接触检测单元的功能结构的框图。

图26是例示根据第三实施方式的传感器单元、高通滤波器单元和判定单元的详细结构的图。

图27A和图27B例示了在物体未与手臂接触的状态下根据第三实施方式的手臂执行的预定动作，以及在该预定动作的期间传感器的输出值。

图28A和图28B例示了在启用时根据第三实施方式的手臂执行的预定动作以及在该预定动作的期间传感器的输出值。

图29A和图29B例示了根据第三实施方式的检测物体是否接触手臂的方法的示例。

图30是例示根据第三实施方式的机器人控制器执行的机器人状态判定方法的控制处理的流程图。

图31是例示在变型例中在启用时手臂执行的预定动作的示意图，该变型例应用于障碍物接触检测。

图32是例示根据第四实施方式的机器人系统的总体结构的概念图。

图33是例示根据第四实施方式的机器人的结构的俯视图。

图34是例示根据第四实施方式的机器人控制器的功能结构的框图。

图35是例示根据第四实施方式的异常检测单元的功能结构的框图。

图36是例示根据第四实施方式的传感器单元、高通滤波器单元和比较/判定单元的详细结构的图。

图37A和图37B例示了在不存在异常的状态下根据第四实施方式的手臂执行的预定动作以及在该预定动作的期间传感器的输出值。

图38A和图38B例示了在启用时根据第四实施方式的手臂执行的预定动作以及在该预定动作的期间传感器的输出值。

图39A和图39B例示了根据第四实施方式的检测手臂中是否存在异常的方法的示例。

图40是例示根据第四实施方式的机器人控制器执行的机器人异常检测方法的控制处理的流程图。

图41是例示在变型例中在启用时手臂执行的预定动作的示意图，该变型例应用于物体接触检测。

图42是例示根据第五实施方式的机器人系统的总体结构的示意图。

图43是例示根据第五实施方式的机器人的结构的侧视图。

图44是例示根据第五实施方式的传感器单元的结构的示意图。

图45是例示根据第五实施方式的接触检测单元的功能结构的框图。

图46是例示根据第五实施方式的外力方向检测单元的功能结构的框图。

图47是例示根据第五实施方式的表数据的示意图。

图48例示了根据第五实施方式的传感器和外力方向矢量的排列关系。

图49是例示根据第五实施方式的回避轴选择单元的功能结构的框图。

图50是例示根据第五实施方式的回避补偿单元的功能结构的框图。

图51是例示根据第五实施方式的扭矩限制单元的功能的曲线图。

图52是例示根据第六实施方式的接触检测单元的框图。

图53是例示根据第六实施方式的外力方向检测单元的图。

图54是例示根据第六实施方式的信号积分处理结果的示例的图。

图55是例示根据第六实施方式的外力方向缩窄条件表的示例的图。

图56是例示根据第六实施方式的外力方向缩窄处理的示例的图。

图57是例示根据第七实施方式的机器人系统的总体结构的示意图。

图58是例示根据第八实施方式的机器人系统的总体结构的示意图。

图59是例示根据第八实施方式的机器人的结构的侧视图。

图60是例示根据第八实施方式的传感器单元的结构的示意图。

图61是例示根据第八实施方式在冗余角度限定表中限定的三维空间的区域的示意图。

图62是例示根据第八实施方式的末端执行器与目标部分(加工对象)的坐标关系的示意图。

图63是例示根据第八实施方式的冗余角度限定表的示例的图。

具体实施方式

根据一个实施方式的机器人包括机器人手臂和应变传感器。应变传感器包括压电体，该压电体具有比形成机器人手臂的结构材料更高的固有频率。

根据一个实施方式的机器人系统包括机器人、应变传感器和控制单元。机器人具有机器人手臂。应变传感器具有压电体，该压电体具有比形成机器人手臂的结构材料更高的固有频率。控制单元基于应变传感器的输出值判定机器人的预定状态。

首先，将说明第一实施方式。

在机器人领域，期望避免对机器人或者机器人周围的物体产生过度的负载。因此，需要检测是否产生了对机器人的接触(外力)。

例如，日本特开2006-21287号公报中公开了在机器人手臂的基端安装力检测器以检测外力，并且基于力检测器的检测结果停止机器人手臂的动作，或者当施加了过度外力时使机器人手臂在减小外力的方向上动作的技术。

为了改善机器人的性能，期望高精度地检测是否产生了对机器人手臂的接触。

在相关技术中，把6轴力传感器用作力传感器，并且因为检测向机器人手臂施加的实际外力的大小，对于机器人手臂接触的响应迟钝。此外，可能无法充分地检测轻微接触或者短暂接触。

根据实施方式的一个方面，提供了可改善机器人的性能的机器人。

根据本实施方式，可改善机器人的性能。

在下文中，将参照附图说明第一实施方式。本实施方式是本申请公开的机器人应用于检测机器人手臂异常的情况的示例。

图1是例示根据第一实施方式的包括机器人的机器人系统的总体结构的概念图。图2是例示根据第一实施方式的机器人的结构的俯视图。

在图1和图2中，根据本实施方式的机器人系统1001包括被设置在用于传送多个产品P的传送带1002的一侧的机器人1100、和控制机器人1100的机器人控制器1150。机器人1100是双臂机器人并且具有基部1101、躯干部1102、两个手臂1103L和1103R(机器人手臂)、和作为检测形成机器人手臂的结构材料的动态应变的装置的两个传感器单元1120L和1120R。

基部1101通过锚定螺栓(图中未示出)固定到安装面(地板)。躯干部1102具有第一关节部，在第一关节部中设置被驱动以绕着旋转轴Ax1001旋转的致动器Ac1001。躯干部1102被设置为通过第一关节部相对于基部1101旋转，并且通过设置在第一关节部中的致动器Ac1001的驱动而沿着大致平行于安装面的方向旋转。躯干部1102支撑分别位于一侧(图1和图2中的右侧)和另一侧(图1和图2中的左侧)的被设置成单独对象的手臂1103L和1103R。

手臂1103L是被设置在躯干部1102的一侧的操作器。手臂1103L具有肩部1104L、上臂A部1105L、上臂B部1106L、下臂部1107L、手腕A部1108L、手腕B部1109L、凸缘1110L、手1111L、和第二到第八关节部，在第二到第八关节部中分别设置有用于驱动各个部分旋转的致动器Ac1002到Ac1008。

肩部1104L连接到躯干部1102而通过第二关节部旋转，并且通过设置在第二关节部中设置的致动器Ac1002的驱动而绕着大致平行于安装面的旋转轴Ax1002旋转。上臂A部1105L连接到肩部1104L而通过第三关节部旋转，并且通过设置在第三关节部中的致动器Ac1003的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax1002的旋转轴Ax1003旋转。上臂B部1106L连接到上臂A部1105L的前端而通过第四关节部旋转，并且通过设置在第四关节部中的致动器Ac1004的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax1003的旋转轴Ax1004旋转。下臂部1107L连接到上臂B部1106L而通过第五关节部旋转，并且通过设置在第五关节部中的致动器Ac1005的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax1004的旋转轴Ax1005旋转。手腕A部1108L连接到下臂部1107L的前端而通过第六关节部旋转，并且通过设置在第六关节部中的致动器Ac1006的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax1005的旋转轴Ax1006旋转。手腕B部1109L连接到手腕A部1108L而通过第七关节部旋转，并且通过设置在第七关节部中的致动器Ac1007的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax1006的旋转轴Ax1007旋转。凸缘1110L连接到手腕B部1109L的前端而通过第八关节部旋转，并且通过设置在第八关节部中的致动器Ac1008的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax1007的旋转轴Ax1008旋转。手1111L被附接到凸缘1110L的前端，并且根据凸缘1110L的旋转而旋转。

手臂1103R是被设置在躯干部1102的另一侧的操作器。类似于手臂1103L，手臂1103R具有肩部1104R、上臂A部1105R、上臂B部1106R、下臂部1107R、手腕A部1108R、手腕B部1109R、凸缘1110R、手1111R、和第九到第十五关节部，在第九到第十五关节部中分别设置有用于驱动各个部分旋转的致动器Ac1009到Ac1015。

肩部1104L连接到躯干部1102而通过第九关节部旋转，并且通过设置在第九关节部中的致动器Ac1009的驱动而绕着大致平行于安装面的旋转轴Ax1009旋转。上臂A部1105R连接到肩部1104R而通过第十关节部旋转，并且通过设置在第十关节部中的致动器Ac1010的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax1009的旋转轴Ax1010旋转。上臂B部1106R连接到上臂A部1105R的前端而通过第十一关节部旋转，并且通过设置在第十一关节部中的致动器Ac1011的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax1010的旋转轴Ax1011旋转。下臂部1107R连接到上臂B部1106R而通过第十二关节部旋转，并且通过设置在第十二关节部中的致动器Ac1012的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax1011的旋转轴Ax1012旋转。手腕A部1108R连接到下臂部1107R的前端而通过第十三关节部旋转，并且通过设置在第十三关节部中的致动器Ac1013的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax1012的旋转轴Ax1013旋转。手腕B部1109R连接到手腕A部1108R而通过第十四关节部旋转，并且通过设置在第十四关节部中的致动器Ac1014的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax1013的旋转轴Ax1014旋转。凸缘1110R连接到手腕B部1109R的前端而通过第十五关节部旋转，并且通过设置在第十五关节部中的致动器Ac1015的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax1014的旋转轴Ax1015旋转。手1111R被附接到凸缘1110R的前端，并且根据凸缘1110R的旋转而旋转。

在本示例中，每个手臂1103L和1103R具有7个关节部，也就是说，自由度为7(冗余自由度)。然而，每个手臂1103L和1103R的自由度不限于“7”。

作为形成手臂1103L和1103R的肩部1104L和1104R、上臂A部1105L和1105R、上臂B部1106L和1106R、下臂部1107L和1107R、手腕A部1108L和1108R、手腕B部1109L和1109R、凸缘1110L和1110R、以及手1111L和1111R的结构材料，使用了诸如铁或者铝的金属材料。

如图2所示，躯干部1102被形成为相对于基部1101在从第一关节部向第二和第九关节部的水平方向上向前突出，使得第一关节部的旋转轴Ax1001与第二和第九关节部的旋转轴Ax1002和Ax1009在大致平行于安装面的方向上偏离距离D1。由此，肩部1104L和1104R的下部的空间可用作工作空间，并且可以通过转动旋转轴Ax1001来扩大手臂1103L和1103R的可达范围。

上臂B部1006R的形状被设定为使得在俯视图中第十一关节部的旋转轴Ax1011与第十二关节部的旋转轴Ax1012的位置偏离距离D2。下臂部1107R的形状被设定为使得在俯视图中第十二关节部的旋转轴Ax1012与第十三关节部的旋转轴Ax1013的位置偏离距离D3。当旋转轴Ax1011和旋转轴Ax1013采取大致水平姿态时，旋转轴Ax1011与旋转轴Ax1013的偏离距离变为(D2+D3)。由此，当对应于人体“肘部”的第十二关节部弯曲时，可以较大地保证对应于人体的“上臂”的上臂A部1105R和上臂B部1106R与对应于人体的“下臂”的下臂部1107R之间的间隙。甚至当手1111R接近躯干部1102时，也增加了工作时手臂1103R的自由度。

尽管图2中未清楚地示出，类似于手臂1103R，在手臂1103L中，上臂B部1106L的形状被设定为使得在俯视图中第四关节部的旋转轴Ax1004与第五关节部的旋转轴Ax1005的位置偏离距离D2。下臂部1107L的形状被设定为使得在俯视图中第五关节部的旋转轴Ax1005与第六关节部的旋转轴Ax1006的位置偏离距离D3。当旋转轴Ax1004和旋转轴Ax1006采取大致水平姿态时，旋转轴Ax1004与旋转轴Ax1006的偏离距离变为(D2+D3)。

如图2所示，每个传感器单元1120L和1120R包括传感器固定夹具1121以及有大致长方体状的至少三个(在本示例中三个)传感器1122(应变传感器)，固定夹具1121设置在构成机器人1100的外壁的壳体(在本示例中为构成躯干部1102的外壁的壳体)的内侧上并且形成为环形。传感器单元1120L的传感器固定夹具1121附接到手臂1103L的最接近基端侧的致动器Ac1002的定子的基部，设置在传感器固定夹具1121中的三个传感器1122可检测施加到手臂1103L的力(具体地，由于施加到手臂1103L的冲击力引起的振动所造成的应变量，不是力的大小)。传感器单元1120R的传感器固定夹具1121附接到手臂1103R的最接近基端侧的致动器Ac1009的定子的基部，设置在传感器固定夹具1121中的三个传感器1122可检测施加到手臂1103R的力(具体地，由于施加到手臂1103R的冲击力引起的振动所造成的应变量，不是力的大小)。下面将详细说明传感器单元1120L和1120R。

在本示例中，传感器单元1120L和1120R的传感器固定夹具1121被设置在躯干部1102的壳体的内侧。然而，实施方式不限于此，传感器固定夹具1121可以被分别设置在手臂1103L和1103R的壳体的内侧。在本示例中，3个传感器1122被设置在传感器固定夹具1121中。然而，实施方式不限于此，可以把4个或者更多个(例如4个或者5个)传感器设置在传感器固定夹具1121中。

在具有上述配置的机器人1100中，包括致动器Ac1001到Ac1015的各个驱动部的动作被机器人控制器1150控制，使得手臂1103L和1103R向传送带1102上的物体P两侧的内侧动作，并且通过手1111L和1111R把持物体P。每个致动器Ac1001到Ac1015由减速器一体型伺服电机构成，减速器一体型伺服电机具有可被插入导线(图中未示出)的中空部分，并且致动器Ac1001到Ac1015的旋转位置被作为信号从内置于致动器Ac1001到Ac1015中的编码器(图中未示出)通过导线输入到机器人控制器1150。

图3是例示根据第一实施方式的机器人控制器1150的功能结构的框图。

在图3中，机器人控制器1150由计算机构成，其包括运算器、存储装置和输入设备(图中未示出)，并且通过电缆连接到机器人1100的各个驱动部或者各个传感器1122以彼此通信。机器人控制器1150具有动作指令单元1151、位置指令截断单元1152、平滑处理单元1153、伺服单元1154、异常检测单元1155、把持扭矩补偿单元1156和重力扭矩补偿单元1157。

动作指令单元1151基于通过输入设备教示的针对各个手臂1103L和1103R的教示信息(表明动作开始位置和动作完成位置的信息)计算针对各个致动器Ac1001到Ac1015的位置指令(动作指令)，并且通过位置指令截断单元1152将位置指令汇集到平滑处理单元1153中。

平滑处理单元1153针对每个预定运算周期向伺服单元1154顺序地输出所汇集的位置指令。

伺服单元1154针对每个致动器Ac1001到Ac1015具有基于各个致动器Ac1001到Ac1015的编码器的检测值的关节角度反馈电路Fp和基于由各个致动器Ac1001到Ac1015的编码器的检测值得到的角速度检测值的关节角度反馈电路Fv。伺服单元1154基于平滑处理单元1153顺序地输入的位置指令，按照各个预定运算周期生成针对各个致动器Ac1001到Ac1015的扭矩指令Tref，并且输出该扭矩指令。

异常检测单元1155基于传感器单元1120L和1120R的各个传感器1122的输出值V(输出信号)，检测是否产生了由于设置在手臂1103L和1103R中的致动器Ac1002到Ac1015和减速器等的旋转部件的老化而引起的异常。然而，本实施方式不限于此，并且异常检测单元1155可以检测手臂1103L和1103R是否产生了异常(包括因致动器Ac1002到Ac1015或减速器等旋转部件的老化而引起的异常，或者手臂1103L和1103R的壳体的异常)。下面将详细说明异常检测单元1155。

当异常检测单元1155检测到手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015的异常时，位置指令截断单元1152截断从动作指令单元1151向平滑处理单元1153的位置指令的输出，并且截断向伺服单元1154传送的位置指令。如果向伺服单元1154传送的位置指令被截断，则反馈输出的扭矩指令Tref的值减小并且手臂1103L和1103R迅速停止。

把持扭矩补偿单元1156向伺服单元1154针对各个致动器Ac1001到Ac1015生成的扭矩指令Tref附加用于手臂1103L和1103R把持物体P的把持补偿扭矩。

重力扭矩补偿单元1157向伺服单元1154针对各个致动器Ac1001到Ac1015生成的扭矩指令Tref附加对应于自重的重力补偿扭矩。

图4是例示根据第一实施方式的异常检测单元1155的功能结构的框图。

在图4中，异常检测单元1155具有高通滤波器单元1161、区间设定单元1162、规范波形记录单元1163、输出波形记录单元1167、比较/判定单元1164、零点调节单元1165和阈值设定单元1166。

高通滤波器单元1161提取各个传感器1122的输出信号的高频振动成分以去除传感器单元1120L和1120R的各个传感器1122的输出信号中包含的、由手臂1103L和1103R的异常引起的频率之外的频率成分(例如由于扰动引起的频率成分)。下面将详细说明高通滤波器单元1161。

区间设定单元1162基于通过输入设备输入的输入信息，设定规范波形记录单元1163将传感器1122的输出值V的时间历史记录为规范波形的区间(在下文中简称为“记录区间”)。

规范波形记录单元1163在手臂1103L和1103R没有异常的状态下，在手臂1103L和1103R执行与区间设定单元1162设定的记录区间相对应的预定动作的期间，记录基于高通滤波器单元1161提取的高频振动成分的各个传感器1122的输出值V的时间历史，作为各个传感器1122的规范波形(参照以下将说明的图6B)。在此情况下，手臂1103L和1103R中没有异常的状态意味着手臂1103L和1103R的壳体(包括结构部件、盖部件和导线)和手臂1103L和1103R中设置的致动器Ac1002到Ac1015或者减速器中没有结构或者功能缺陷和故障、并且手臂的壳体和致动器或者减速器正常工作，并且在手臂1103L和1103R中没有产生意外的的接触或者干扰的状态。例如，手臂1103L和1103R中没有异常的状态意味着紧接在确认了手臂1103L和1103R的壳体和设置在手臂中的致动器Ac1002到Ac1015或者减速器正常工作之后的状态，或者没有初始缺陷的初始启用时的状态。该预定动作是与动作指令单元1151基于通过输入设备教示的教示信息(指示动作开始位置和动作完成位置的信息)计算出的位置指令相应的动作。

输出波形记录单元1167可以基于在手臂1103L和1103R执行预定动作时由高通滤波器单元1161提取的高频振动成分，记录各个传感器1122的输出值V的时间历史，作为输出波形(参照以下说明的图7B)。在本实施方式中，在启用时在可运动范围中不存在待把持的物体P时(例如紧接着开始传送物体P之后或者当停止传送并进行检查时)，输出波形记录单元1167记录在手臂1103L和1103R执行预定动作时各个传感器1122的输出值V的时间历史，作为各个传感器1122的输出波形。然而，本实施方式不限于此，并且在启用时在可运动范围中存在待把持的物体P时，输出波形记录单元1167记录在启用时手臂1103L和1103R执行预定动作的期间各个传感器1122的输出值V的时间历史，作为各个传感器1122的输出波形。

阈值设定单元1166基于通过输入设备输入的输入信息，设定阈值Dth，阈值Dth成为在比较/判定单元1164中判定是否产生了异常时的判定值。

比较/判定单元1164针对各个传感器1122将记录在规范波形记录单元1163中的各个传感器1122的规范波形与记录在输出波形记录单元1167中的各个传感器1122的输出波形进行比较，并且针对各个传感器1122计算规范波形与输出波形的差“D”(具体地，差的绝对值)。针对各个传感器1122，对在固定时间(在本示例中为手臂1103L和1103R执行一次预定动作所需要的时间)内针对各个传感器1122计算的差“D”超过阈值设定单元1166所设定的阈值Dth的次数(在下文中称为超过次数N)进行计数。该固定时间不限于手臂1103L和1103R执行一次预定动作所需要的时间。例如，该固定时间可以是通过输入设备设定的时间。通过针对各个传感器1122判定针对各个传感器1122计数的超过次数N是否超过预定判定次数Nj，比较/判定单元1164判定手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015中是否存在异常。下面将详细说明比较/判定单元1164。

每当手臂1103L和1103R执行对应于区间设定单元1162所设定的记录区间的预定动作时，零点调节单元1165向各个传感器1122输出复位信号并且调节各个传感器1122的零点，以抑制由于手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015发热而引起的环境温度变化，或者由于自发热而产生的各个传感器1122的温度漂移的影响。

图5是例示根据第一实施方式的传感器单元1120L和1120R、高通滤波器单元1161和比较/判定单元1164的详细结构的图。在图5中，没有示出规范波形记录单元1163和输出波形记录单元1167。

在图5中，如上所述，各个传感器单元1120L和1120R包括传感器固定夹具1121以及设置在传感器固定夹具1121中的大致长方体状的三个传感器1122，固定夹具1121设置在躯干部1102的壳体的内侧并且形成为环形。各个传感器单元1120L和1120R的传感器固定夹具1121在大致中心位置具有开口1121A，其中可以插入手臂1103L和1103R中设置的致动器Ac1002到Ac1015的导线。传感器单元1120L的三个传感器1122被布置在传感器固定夹具1121的内表面上，也就是说，未附接到致动器Ac1002的定子的基部的表面(图2中的左侧的表面和图5中纸面前面的表面)，使得三个传感器1122在同一圆周上被等间隔地放射状布置。传感器单元1120R的三个传感器1122被布置在传感器固定夹具1121的内表面上，也就是说，未附接到致动器Ac1009的定子的基部的表面(图2中的右侧的表面和图5中纸面前面的表面)，使得三个传感器1122在同一圆周上被等间隔地放射状布置。

在本实施方式中，作为各个传感器1122，使用了具有压电体的力传感器，该压电体由固有频率(刚性)比作为形成手臂1103L和1103R的各个部分的结构材料的金属材料更高的材料制成，在本示例中，使用了以石英作为压电体的传感器。这是因为当力传感器的固有频率高时可检测包括高频成分在内的变动力，并且石英具有比作为形成手臂1103L和1103R的各个部分的结构材料的金属材料的固有频率高的固有频率(或刚性)。因此，可检测传递到手臂1103L和1103R的各个部分的结构材料的微小的高频振动(快速形变和动态应变)。

各个传感器1122不限于使用石英作为压电体的传感器，可以是具有由固有频率比形成手臂1103L和1103R的各个部分的结构材料更高的材料制成的压电体的力传感器。在此情况下，一个传感器1122检测在传感器固定夹具1121中产生的一个方向上的应变。同时，基于手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015或者减速器等的旋转部件的异常的异常振动或者冲击在多个方向上通过手臂1103L和1103R的各个部分的结构材料传递到传感器固定夹具1121。因此，通过如上所述在各个传感器固定夹具1121中设置三个传感器1122，可检测各个传感器固定夹具1121中生产生的三个方向上的应变。传感器单元1120L的各个传感器1122将由于施加到手臂1103L的力引起的传感器固定夹具1121的径向的应变量检测为电压，传感器单元1120R的各个传感器1122将由于施加到手臂1103R的力引起的传感器固定夹具1121的径向的应变量检测为电压。各个传感器1122获得的电压被放大单元1123放大并且输入到高通滤波器单元1161的各个高通滤波器1161A(以下描述)。

高通滤波器单元1161具有可提取传感器1122的输出信号的高频振动成分的多个高通滤波器1161A(或者使用高频频带作为通带的高通滤波器)，并且通过各个高通滤波器1161A提取被放大单元1123放大的各个传感器1122的输出信号的高频成分。在各个高通滤波器1161A中，截止频率被确定为使得能够去除由于手臂1103L和1103R的异常引起的频率之外的频率成分(由于致动器Ac1002到Ac1015的动作等的接触之外的事件引起的频率成分)。

通过如上所述针对各个传感器1122判定针对各个传感器1122计数的超过次数N是否超过判定次数Nj，比较/判定单元1164判定手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015中是否存在异常。具体地，当全部传感器1122的超过次数N在判定次数Nj以内时，比较/判定单元1164判定致动器Ac1002到Ac1015中没有异常。当全部传感器1122中的一个传感器122的超过次数N超过判定次数Nj时，比较/判定单元1164判定致动器Ac1002到Ac1015中有异常。

比较/判定单元1164在根据手臂1103L和1103R的动作速度改变判定次数Nj的同时执行以上判定。也就是说，在手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015或者减速器等的旋转部件中产生了由老化引起的异常并且在手臂1103L和1103R动作时产生周期性的异常振动或者冲击的情况下，当手臂1103L和1103R的动作速度快时，产生周期性异常振动的次数增加，并且当动作速度慢时，产生周期性异常振动的次数减少。为此，当判定次数Nj被设定为固定值时，取决于动作速度而造成错误的异常检测。因此，在本实施方式中，比较/判定单元1164在根据手臂1103L和1103R的动作速度改变判定次数Nj的同时执行以上判定，防止了错误检测。

图6A和图6B示出了在不存在异常的状态下根据第一实施方式的手臂1103L和1103R执行的预定动作以及在该预定动作的期间传感器1122的输出值V。

图6A示意地例示在没有异常的状态下手臂1103L和1103R执行的预定动作的示例。在图6A所示的示例中，在手臂1103L和1103R中没有异常的状态下，在不存在待把持的物体P并且机器人1110周围(在手臂1103L和1103R的可运动范围内)没有障碍物的环境中，也就是说在物体不接触手臂1103L和1103R的状态下，执行与来自机器人控制器1150的位置指令相应的预定动作，也就是说，从所教示的动作开始位置(图6A左侧的位置)到所教示的动作完成位置(图6A右侧的位置)的动作。动作完成位置被设定为手1111L和1111R可把持传送带1002所传送的物体P中的最小物体P的位置。

图6B例示了在规范波形记录单元1163中记录的对应于图6A中所示的动作的规范波形的示例，其中横轴表示时间t并且纵轴表示传感器1122的输出值V。在图6B所示的示例中，在规范波形记录单元1163中，记录在手臂1103L和1103R中没有异常的状态下执行一次与上述记录区间相应并在图6A中示出的动作时传感器1122的输出值V的时间历史，作为规范波形。手臂1103L和1103R中没有异常时都可以记录规范波形。在本实施方式中，将说明在对机器人1100进行预定动作的教示时记录规范波形的情况的示例。

图7A和图7B示出了在启用时根据第一实施方式的手臂1103L和1103R所执行的预定动作以及在该预定动作的期间传感器1122的输出值V。

图7A示意地例示了在启用时手臂1103L和1103R所执行的预定动作的示例。在图7A所示的示例中，当在启用时在可运动范围中不存在待把持的物体P时(例如紧接着开始传送物体P之后或者在停止传送并且进行检查时)，在手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015或者减速器等的旋转部件中产生了老化引起的异常的状态下，手臂1103L和1103R执行与来自机器人控制器1150的位置指令相应的预定动作，也就是说，从所教示的动作开始位置(图7A左侧的位置)到所教示的动作完成位置(图7A右侧的位置)的动作。在图7A所示的示例中，例示了如上所述当可运动范围中不存在待把持的物体P时手臂1103L和1103R执行预定动作的情况。因此，类似于图6A的情况，在手1111L和1111R未把持物体P的情况下执行直至动作完成位置的动作。尽管图中未示出，当存在待把持的物体P时，手臂1103L和1103R从动作开始位置动作到传送带1002上的物体P两侧的内侧。如果物体P接触手臂1103L和1103R，则手臂1103L和1103R在对应的位置停止动作，使得物体P被手1111L和1111R把持。

图7B例示了在输出波形记录单元1167中记录的对应于图7A中所示的动作的规范波形的示例，其中横轴表示时间t并且纵轴表示传感器1122的输出值V。在图7B所示的示例中，在输出波形记录单元1167中，记录在致动器Ac1002到Ac1015或者减速器等的旋转部件中产生了老化引起的异常的状态下，手臂1103A和1103R执行一次图7A所示动作时传感器1122的输出值V的时间历史，作为输出波形。在本示例中，当在致动器Ac1002到Ac1015或者减速器等的旋转部件中产生了老化引起的异常时，在旋转相位中周期性地出现异常部位。为此，当手臂1103L和1103R动作时，容易产生异常振动或者冲击。一般地，当在手臂1103L和1103R中产生周期性的异常振动或者冲击时，由于异常振动或者冲击引起的冲击力被传递到手臂1103L和1103R，并且与未产生异常振动或者冲击的情况相比，传感器1122的输出值V增大。因此，当在致动器Ac1002到Ac1015或者减速器等的旋转部件中产生了老化引起的异常时，在输出波形中周期性地存在传感器1122的输出值V增大的区间。在图7B所示的输出波形中，存在传感器1122的输出值V增大的4处区间。

图8A和图8B例示了根据第一实施方式的检测手臂1103L和1103R中是否存在异常的方法的示例。图8A例示了对应于图6B的规范波形和对应于图7B的输出波形，其中横轴表示时间t并且纵轴表示传感器1122的输出值V。图8B例示了差“D”的时序变化的波形，其中横轴表示时间t并且纵轴表示差“D”。

在图8A和图8B中，如上所述，当手臂1103L和1103R中有异常时，在输出波形中周期性地存在传感器1122的输出值V增大的区间。因此，通过比较在手臂1103L和1103R中没有异常的状态下在规范波形记录单元1163中记录的教示时的规范波形和在输出波形记录单元1167中记录的启用时的输出波形这两个波形，可检测输出波形相对于规范波形的周期性变化。因此，可检测手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015中是否有异常。也就是说，通过判定当手臂1103L和1103R执行一次预定动作时规范波形和输出波形之间的差“D”超过阈值Dth的超过次数N是否超过与手臂1103L和1103R的动作速度相应的判定次数Nj，可判定致动器Ac1002到Ac1015中是否有异常。具体地，当超过次数N在判定次数Nj以内时，可判定致动器Ac1002到Ac1015中没有异常。当超过次数N超过判定次数Nj时，可判定致动器Ac1002到Ac1015中有异常。在图8A和图8B所示的示例中，超过次数N是“4”，如图8B中例示。因此，当判定次数是“3”或者更小时，判定致动器Ac1002到Ac1015中有异常。

图9是例示根据第一实施方式的机器人控制器1150执行的控制处理的流程图。

在图9中，当通过输入设备执行了预定动作开始操作时，开始流程中所示的处理。首先，在步骤S1010，机器人控制器1150基于通过输入设备输入的输入信息判定机器人1100的工作模式是进行教示的“教示模式”还是进行启用的“启用模式”。当机器人1100的工作模式是“教示模式”时，步骤S1010的判定结果为“是”并且处理进入步骤S1020。

在步骤S1020，机器人控制器1150基于通过输入设备输入的输入信息在区间设定单元1162中设定记录区间。

接着，在步骤S1030，机器人控制器1150向各个传感器1122输出复位信号并且在零点调节单元1165中调节各个传感器1122的零点。

接着处理进入步骤S1040，机器人控制器1150向各个致动器Ac1001到Ac1015输出基于通过输入设备教示的关于各个手臂1103L和1103R的教示信息(指示动作开始位置和动作完成位置的信息)、在动作指令单元1151中计算的针对各个致动器Ac1001到Ac1015的位置指令，并且在手臂1103L和1103R中没有异常并且物体不接触手臂1103L和1103R的状态下，在手臂1103L和1103R中开始与位置指令相应的预定动作(参照图6A)。

接着，在步骤S1050，机器人控制器1150开始在规范波形记录单元1163中记录各个传感器1122的规范波形。因此，在手臂1103L和1103R中没有异常并且物体不接触手臂1103L和1103R的状态下在手臂1103L和1103R执行对应于步骤S1020中设定的记录区间并且在步骤S1040开始的预定动作的同时，规范波形记录单元1163记录基于被放大单元1123放大并且被各个高通滤波器1161A提取的高频振动成分的、各个传感器1122的输出值V的时间历史，作为各个传感器1122的规范波形。

如果臂1103L和1103R动作至动作完成位置，则处理进入步骤S1060，机器人控制器1150完成手臂1103L和1103R中的动作。

接着，在步骤S1070，机器人控制器1150完成规范波形记录单元1163中的针对各个传感器1122的规范波形的记录。机器人控制器1150结束流程中所示的处理。每当通过输入设备执行了预定的动作开始操作时，机器人控制器1150执行流程中所示的处理。

同时，在步骤S1010，当机器人1100的工作模式是“启用模式”时，步骤S1010的判定结果为“否”，处理进入步骤S1080。

在步骤S1080，机器人控制器1150基于通过输入设备输入的输入信息在阈值设定单元1166中设定阈值Dth。

接着，处理进入步骤S1090，类似于步骤S1030，机器人控制器1150在零点调节单元1165中调节各个传感器1122的零点。

接着，在步骤S1100，当手臂1103L和1103R的可运动范围内不存在待把持的物体P时，机器人控制器1150向各个致动器Ac1001到Ac1015输出基于通过输入设备教示的关于各个手臂1103L和1103R的教示信息(指示动作开始位置和动作完成位置的信息)在动作指令单元1151中计算的针对各个致动器Ac1001到Ac1015的位置指令，并且开始手臂1103L和1103R的与位置指令相应的预定动作(参照图7A)。

接着，处理进入步骤S1110，机器人控制器1150开始在输出波形记录单元1167中记录各个传感器1122的输出波形。因此，当手臂1103L和1103R的可运动范围内不存在待把持的物体P时，在手臂1103L和1103R执行在步骤S1040开始的预定动作的同时，输出波形记录单元1167记录基于被放大单元1123放大并且被各个高通滤波器1161A提取的高频振动成分的、各个传感器1122将输出值V的时间历史，作为输出波形。

接着，如果臂1103L和1103R动作至动作完成位置，则处理进入步骤S1120，机器人控制器1150完成手臂1103L和1103R的动作。

接着，处理进入步骤S1130，机器人控制器1150完成输出波形记录单元1167中的各个传感器1122的输出波形的记录。

接着，在步骤S1140，机器人控制器1150在比较/判定单元1164中针对各个传感器1122，将规范波形记录单元1163中针对各个传感器1122记录的规范波形与输出波形记录单元1167中针对各个传感器1122记录的输出波形进行比较，并且针对各个传感器1122计算差“D”。机器人控制器1150针对各个传感器1122，对手臂1103L和1103R执行一次在步骤S1100开始并且在步骤S1120完成的预定动作时针对各个传感器1122计算的差“D”超过步骤S1080中设定的阈值Dth的超过次数N进行计数。通过针对各个传感器1122判定针对各个传感器1122计数的超过次数N是否超过根据手臂1103L和1103R的动作速度设定的判定次数Nj，判定手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015中是否存在异常。具体地，当全部传感器1122的超过次数N在判定次数Nj以内时，判定手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015中没有异常。当全部传感器1122中的一个传感器1122的超过次数N超过判定次数Nj时，判定致动器Ac1002到Ac1015中有异常。

接着，处理进入步骤S1150，机器人控制器1150判定在步骤S1140中是否判定了致动器Ac1002到Ac1015中有异常。当判定了致动器Ac1002到Ac1015中没有异常时，步骤S1150的判定结果为“否”，流程中所示的处理结束。当判定了致动器Ac1002到Ac1015中有异常时，步骤S1150的判定结果为“是”，处理进入步骤S1160。

在步骤S1160，机器人控制器1150在位置指令截断单元1152中截断从动作指令单元1151向平滑处理单元1153的位置指令输出，向各个致动器Ac1001到Ac1015输出伺服单元1154生成的扭矩指令Tref，停止向手臂1103L和1103R指示的动作，并且在通知单元(图中未示出)向外部设备通知手臂1103L和1103R的异常。

如上所述，根据本实施方式的机器人1100具有手臂1103L和1103R，并且在被设置在手臂1103L和1103R的最接近基端侧的致动器Ac1002和Ac1009的基部中的各个传感器固定夹具1121中设置了传感器1122(在上面的示例中为三个传感器)，传感器1122具有固有频率比形成手臂1103L和1103R的各个部分的结构材料(在上面的示例中为诸如铁或者铝的金属材料)的固有频率更高的压电体。通过将传感器1122配置为具有固有频率比形成手臂1103L和1103R的各个部分的结构材料的固有频率更高的压电体的传感器，可获得以下效果。也就是说，当在手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015或者减速器等的旋转部件中产生了老化引起的异常时，在手臂1103L和1103R的动作期间可能产生周期性的异常振动或者冲击。因此，通过设置具有固有频率比形成手臂1103L和1103R的各个部分的结构材料的固有频率更高的压电体的传感器1122，可检测由于该异常而在手臂1103L和1103R的各个部分的结构材料中产生的高频异常振动或者冲击，并且可检测手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015中是否有异常。结果，机器人1100的性能可得以改善。

由于传感器1122被设置在手臂1103L和1103R的最接近基端侧的致动器Ac1002和Ac1009的基部中，因此可检测前端侧的全部致动器Ac1002到Ac1015或者减速器等的旋转部件的异常振动。也就是说，可检测关于整个手臂1103L和1103R的异常。

在本实施方式中，传感器固定夹具1121被设置在躯干部1102的壳体的内侧。由此，因为各个传感器1122可被设置在壳体中，可防止由于壳体外部的物体的接触或者碰撞而导致各个传感器1122损坏。此外，可防止传感器1122受到壳体外部的液体或者灰尘。

在本实施方式中，具体地，三个传感器1122被设置在传感器固定夹具1121中。三个传感器1122在同一圆周上被等间隔地放射状布置。通过设置三个传感器1122，可检测传感器固定夹具1121中生产生的三个方向上的应变，并且可以高精度地检测异常振动或者冲击。通过在同一圆周上等间隔地放射状布置三个传感器1122，可以使传感器1122的检测灵敏度在圆周方向上大致相等，不会有一个方向上的检测灵敏度发生偏差。因此，可以高精度地检测通过手臂1103L和1103R的各个部分的结构材料从多个方向传递到传感器固定夹具1121的异常振动或者冲击。

在本实施方式中，具体地，传感器固定夹具1121形成为在大致中心位置具有开口1121A的环形。通过形成位于各个手臂1103L和1103R的基端侧的在大致中心位置具有开口1121A的环形的传感器固定夹具1121，手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015的导线可插入传感器固定夹具1121的开口1121A并且引出(绕着躯干部1102侧)。由此，由于可在不暴露于壳体外部的情况下引出导线，可保护导线并且可改善机器人1100的外观。

在本实施方式中，具体地，各个传感器1122是使用石英作为压电体的传感器。由此，能够可靠地检测由于手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015或者减速器等的旋转部件的老化所引起的异常而在手臂1103L和1103R的各个部分的结构材料中产生的高频异常振动或者冲击，可以高精度地检测手臂1103L和1103R的致动器Ac1002到Ac1015是否有异常。

以上说明了第一实施方式。然而，实施方式可以实施为不同于第一实施方式的各种不同实施方式。因此，在下文说明作为变型例的多个不同实施方式。

(1)机器人应用于检测物体接触的情况

在上面的实施方式中，本申请公开的机器人应用于检测手臂1103L和1103R的异常。然而，实施方式不限于此，本申请公开的机器人可以应用于检测物体对手臂1103L和1103R的接触。

在本变型例中，机器人控制器1150的接触检测单元(图中未示出)基于传感器单元1120L和1120R的各个传感器1122的输出值V(输出信号)检测物体是否检测手臂1103L和1103R。在本说明书中，物体的含义包括由机器人1100把持的物体P、机器人1100、诸如传送带1002的工作设备、诸如墙壁的建筑物的一部分、诸如生命体的有机体等。

如上所述，传感器单元1120L和1120R的各个传感器1122检测施加到手臂1103L和1103R的力。作为施加到手臂1103L和1103R的力，考虑了由于手臂1103L和1103R的动作而产生的内力和从外部施加到手臂1103L和1103R的外力。当手臂1103L和1103R在图6A所示的物体未与手臂1103L和1103R接触的状态下动作时，没有外力施加到手臂1103L和1103R上。因此，各个传感器1122仅仅检测到由于内力引起的振动。同时，当物体接触手臂1103L和1103R时，外力和内力被施加到手臂1103L和1103R。因此，各个传感器1122检测到由于内力和外力引起的振动。为此，当物体接触手臂1103L和1103R时，传感器1122的输出值V增加与外力相应的量。因此，在本变型例中，接触检测单元将启用时手臂1103L和1103R执行预定动作时传感器1122的输出值V与在物体不与手臂1103L和1103R接触的状态下手臂1103L和1103R执行预定动作时作为传感器1122的输出值V而预先记录的规范波形进行比较，并且判定物体是否接触手臂1103L和1103R。

图10示意地例示了在启用时手臂1103L和1103R执行的预定动作的示例。在图10所示的示例中，在启用时，在机器人1100周围(在手臂1103L和1103R的可运动范围之内)存在障碍物B的环境中，手臂1103L和1103R执行与来自机器人控制器1150的位置指令相应的预定动作，也就是说，从所教示的动作开始位置(图10左侧所示的位置)到所教示的动作完成位置的动作。此时，接触检测单元使用以上方法判定物体是否接触手臂1103L和1103R。手臂1103L和1103R被从动作开始位置操作到比传送带1002上的物体P两侧更内侧的位置(图10中未示出)。当在手臂1103L和1103R执行动作直至动作完成位置为止的同时接触检测单元检测到物体(在本示例中为障碍物B)接触手臂1103L和1103R时，机器人控制器1150停止手臂1103L和1103R在对应位置的动作(图10右侧所示的位置)。

在本示例中，说明了进行控制动作从而检测障碍物B与手臂1103L和1103R的接触并且当检测到接触时停止动作的情况。然而，实施方式不限于此，控制动作可以进行为检测物体P与手臂1103L和1103R的接触，当检测到接触时停止动作，并由手1111L和1111R把持物体P。

即使在本变型例中，也可获得与以上实施方式相同的效果。由于可由传感器1122检测施加到手臂1103L和1103R的外力，因此可检测物体是否接触手臂1103L和1103R。如上所述，由于传感器1122被设置在手臂1103L和1103R的最接近基端侧的致动器Ac1102和Ac1009的基部，因此可检测前端侧的接触。也就是说，可检测对整个手臂1103L和1103R的接触。因此，可避免对机器人1100或者机器人1100周围存在的物体产生过度负载。

(2)机器人应用于单臂机器人的情况

在上面的实施方式中，本申请公开的机器人应用于作为具有两个臂1103L和1103R的双臂机器人的机器人1100。然而，实施方式不限于此，本申请公开的机器人可以应用于具有一个机器人手臂的单臂机器人。即使在本情况中，也可获得与以上实施方式或者变型例(1)相同的效果。

除了以上说明的结构，还可以使用将根据本实施方式和变型例的方法组合后的结构。

尽管未具体说明，本实施方式可在不脱离本实施方式的要旨和范围的情况下进行各种变更。

下面，将说明第二实施方式。

在机器人领域中，期望避免对机器人或者机器人周围的物体产生过度的负载。为此，研究了用于检测是否产生了对机器人的接触(外力)的各种技术。

例如，日本特开2006-21287中公开了向机器人手臂的基端附接用于检测外力的力检测器并且基于力检测器的检测结果停止机器人手臂的动作，或者在施加了过度外力时使机器人手臂在减小外力的方向上动作的技术。

在多种领域中使用了通过人的五种感觉和人体知觉来评价质量的感官检测。在多种机械产品或者电子设备的制造/装配过程中，在检测机械产品或者电子设备是处于正常状态还是异常状态(检测是否有异常)时，通常使用基于触觉的感官检测。

然而，由于在感官检测中人的感觉器官被用作测量仪器，检测结果受到检测员的技术或者身体状况的影响。因此，期望开发一种能够不依赖于感官检测而高精度地检测机械产品或者电子设备等的检查对象的机器人。

当通过机器人对检查对象进行检查时，需要检测机器人手臂的前端产生的微小的力或者振动的变化。然而，在根据相关技术的在机器人中设置力检测器的结构中，不能高精度地进行检测。

根据实施方式的一个方面，提供了一种能够高精度地检测机器人和检查对象是处于正常状态还是异常状态的机器人。

根据本实施方式中的机器人，能够高精度地检测机器人和检查对象是处于正常状态还是异常状态。

在下文中，将参照附图说明第二实施方式。本实施方式是本申请公开的机器人应用于检测作为机械产品的检查对象的异常时的示例。

图11是例示根据第二实施方式的包括机器人的机器人系统的总体结构的概念图。图12是例示根据第二实施方式的机器人的结构的俯视图。

在图11和图12中，根据本实施方式的机器人系统2001是检测作为机械产品的检查对象是正常(在下面说明)还是异常(在下面说明)的系统。机器人系统2001包括机器人2100和控制机器人2100的机器人控制器2150。机器人2100是双臂机器人并且具有基部2101、躯干部2102、两个手臂2103L和2103R(机器人手臂)、传感器2130(第一应变传感器)、和A/D转换器2131。

基部2101通过锚定螺栓(图中未示出)固定到安装面(地板)。躯干部2102具有第一关节部，在第一关节部中设置有被驱动为绕着旋转轴Ax2001旋转的致动器Ac2001。躯干部2102被设置为通过第一关节部相对于基部2101旋转，并且通过设置在第一关节部中的致动器Ac2001的驱动而沿着大致平行于安装面的方向旋转。躯干部2102分别在一侧(图11和图12中的右侧)和另一侧(图11和图12中的左侧)支撑被设置为单独对象的手臂2103L和2103R。

手臂2103L是被设置在躯干部2102的一侧的执行器。手臂2103L具有肩部2104L、上臂A部2105L、上臂B部2106L、下臂部2107L、手腕A部2108L、手腕B部2109L、凸缘2110L、手2111L以及第二到第八关节部，在第二到第八关节部中分别设置有用于使各个部分旋转的致动器Ac2002到Ac2008。肩部2104L连接到躯干部2102而通过第二关节部旋转，并且通过设置在第二关节部中的致动器Ac2002的驱动而绕着大致平行于安装面的旋转轴Ax2002旋转。上臂A部2105L连接到肩部2104L而通过第三关节部旋转，并且通过设置在第三关节部中的致动器Ac2003的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax2002的旋转轴Ax2003旋转。上臂B部2106L连接到上臂A部2105L的前端而通过第四关节部旋转，并且通过设置在第四关节部中的致动器Ac2004的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax2003的旋转轴Ax2004旋转。下臂部2107L连接到上臂B部2106L而通过第五关节部旋转，并且通过设置在第五关节部中的致动器Ac2005的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax2004的旋转轴Ax2005旋转。手腕A部2108L连接到下臂部2107L的前端而通过第六关节部旋转，并且通过设置在第六关节部中的致动器Ac2006的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax2005的旋转轴Ax2006旋转。手腕B部2109L连接到手腕A部2108L而通过第七关节部旋转，并且通过设置在第七关节部中的致动器Ac2007的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax2006的旋转轴Ax2007旋转。凸缘2110L连接到手腕B部2109L的前端而通过第八关节部旋转，并且通过设置在第八关节部中的致动器Ac2008的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax2007的旋转轴Ax2008旋转。手2111L被附接到凸缘2110L的前端，并且根据凸缘2110L的旋转而旋转。

手臂2103R是被设置在躯干部2102的另一侧的动作器。类似于手臂2103L，手臂2103R具有肩部2104R、上臂A部2105R、上臂B部2106R、下臂部2107R、手腕A部2108R、手腕B部2109R、凸缘2110R、手2111R以及第九到第十五关节部，在第九到第十五关节部中分别设置有用于驱动各个部分旋转的致动器Ac2009到Ac2015。

肩部2104R连接到躯干部2102而通过第九关节部旋转，并且通过设置在第九关节部中的致动器Ac2009的驱动而绕着大致平行于安装面的旋转轴Ax2009旋转。上臂A部2105R连接到肩部2104R而通过第十关节部旋转，并且通过设置在第十关节部中的致动器Ac2010的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax2009的旋转轴Ax2010旋转。上臂B部2106R连接到上臂A部2105R的前端而通过第十一关节部旋转，并且通过设置在第十一关节部中的致动器Ac2011的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax2010的旋转轴Ax2011旋转。下臂部2107R连接到上臂B部2106R而通过第十二关节部旋转，并且通过设置在第十二关节部中的致动器Ac2012的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax2011的旋转轴Ax2012旋转。手腕A部2108R连接到下臂部2107R的前端而通过第十三关节部旋转，并且通过设置在第十三关节部中的致动器Ac2013的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax2012的旋转轴Ax2013旋转。手腕B部2109R连接到手腕A部2108R而通过第十四关节部旋转，并且通过设置在第十四关节部中的致动器Ac2014的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax2013的旋转轴Ax2014旋转。凸缘2110R连接到手腕B部2109R的前端而通过第十五关节部旋转，并且通过设置在第十五关节部中的致动器Ac2015的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax2014的旋转轴Ax2015旋转。手2111R被附接到凸缘2110R的前端，并且根据凸缘2110R的旋转而旋转。

在本示例中，各个手臂2103L和2103R具有7个关节部，也就是说，自由度为7(冗余自由度)。然而，各个手臂2103L和2103R的自由度不限于“7”。

作为形成手臂2103L和2103R的肩部2104L和2104R、上臂A部2105L和2105R、上臂B部2106L和2106R、下臂部2107L和2107R、手腕A部2108L和2108R、手腕B部2109L和2109R、凸缘2110L和2110R、和手2111L和2111R的结构材料，使用诸如铁或者铝的金属材料。手臂2103L和2103R的前端侧(手2111L和2111R侧)等被配置成薄且轻，以防止位于基端侧(肩部2104L和2104R侧)的致动器的动作扭矩增大并且确保平滑的动作。为此，在各个手臂2103L和2103R的前端的附近，减小了壳体中的多余空间。

如图12所示的，躯干部2102被形成以相对于基部2101在从第一关节部向第二和第九关节部的水平方向上向前突出，使得第一关节部的旋转轴Ax2001与第二和第九关节部的旋转轴Ax2002和Ax2009在大致平行于安装面的方向上偏离距离D1。由此，肩部2104L和2104R的下部的空间可用作工作空间，并且可通过转动旋转轴Ax2001来扩大手臂2103L和2103R的可达范围。

上臂B部2006R的形状被设定为在俯视图中第十一关节部的旋转轴Ax2011与第十二关节部的旋转轴Ax2012的位置偏离距离D2。下臂部2107R的形状被设定为在俯视图中第十二关节部的旋转轴Ax2012与第十三关节部的旋转轴Ax2013的位置偏离距离D3。当旋转轴Ax2011和旋转轴Ax2013采取大致水平姿态时，旋转轴Ax2011与旋转轴Ax2013的偏离距离变为(D2+D3)。由此，当对应于人体“肘部”的第十二关节部被弯曲时，可以较大地保证对应于人体的“上臂”的上臂A部2105R和上臂B部2106R与对应于人体的“下臂”的下臂部2107R之间的间隙。甚至当手2111R接近躯干部2102时，也可增加手臂2103R在动作时的自由度。

尽管图12中未清楚地示出，类似于手臂2103R，在手臂2103L中，上臂B部2106L的形状被设定为在俯视图中第四关节部的旋转轴Ax2004与第五关节部的旋转轴Ax2005的位置偏离距离D2。下臂部2107L的形状被设定为在俯视图中第五关节部的旋转轴Ax2005与第六关节部的旋转轴Ax2006的位置偏离距离D3。当旋转轴Ax2004和旋转轴Ax2006采取大致水平姿态时，旋转轴Ax2004与旋转轴Ax2006的偏离距离变为(D2+D3)。

在各个手臂2103L和2103R的壳体的前端附近，在本示例中，是在各个手腕B部2109L和2109R的壳体的外表面上，设置了一个传感器2130。在本实施方式中，作为各个传感器2130，使用具有由固有频率(或者刚性)比作为形成手臂2103L和2103R的各个部分的结构材料的金属材料更高的材料制成的压电体的力传感器，在本示例中，使用了以石英作为压电体的传感器。这是因为力传感器具有更高的固有频率并且石英具有比作为形成手臂2103L和2103R的各个部分的结构材料的金属材料更高的固有频率(或者刚性)，所以可检测包含更高频率成分的变动力。因此，可检测传递到手臂2103L和2103R的前端(手2111L和2111R)的微小的高频振动(快速形变和动态应变)。设置在手腕B部2109L的壳体的外表面上的传感器2130将施加到手臂2103L的比手腕B部2109L更靠前端侧(手2111L)的位置处的力(具体地，由于施加到比手腕B部2109L更靠前端侧的位置处的冲击力引起的振动所造成的应变量，而不是力的大小)检测为电压。在手腕B部2109R的壳体的外表面上设置的传感器2130将施加到手臂2103R的比手腕B部2109R更靠前端侧(手2111R)的位置处的力(具体地，由于施加到比手腕B部2109L更靠前端侧的位置处的冲击力引起的振动所造成的应变量，而不是力的大小)检测为电压。各个传感器2130获得的电压通过放大单元2132(参照以下说明的图15)和A/D转换器2131被输入到机器人控制器2150的高通滤波器单元2161(参照以下说明的图15)。

在本示例中，在各个手腕B部2109L和2109R的壳体的外表面上设置了一个传感器2130。然而，本实施方式不限于此，传感器2130可以在各个手臂2103L和2103R的壳体的前端附近设置在不同位置(例如在各个手2111L和2111R的壳体的外表面上或者在各个手腕B部2109L和2109R的壳体中)。在本示例中，针对各个手臂2103L和2103R设置传感器2130。然而，本实施方式不限于此，可以针对各个手臂2103R和2103L设置两个或者更多个传感器，并且可以针对手臂2103R或者手臂2103L设置一个或者更多个传感器。在本示例中，作为各个传感器2130，使用了以石英作为压电体的传感器。然而，本实施方式不限于此，可以使用具有由固有频率(或者刚性)比作为形成手臂2103L和2103R的各个部分的结构材料的金属材料更高的材料制成的压电体的力传感器，作为各个传感器2130。

如图12所示，在各个传感器2130的附近，在本示例中是在各个手腕B部2109L的壳体中，设置了一个A/D转换器2131。在手腕B部2109L的壳体中设置的A/D转换器2131通过电缆(图中未示出)连接到在手腕B部2109L的壳体的外表面上设置的传感器2130并且通过在手臂2103L的壳体中设置的具有优异柔性的数字信号电缆(图中未示出)连接到躯干部2102侧。A/D转换器2131将通过电缆输入的传感器2130的输出信号(模拟信号)转换为数字信号并且通过数字信号电缆传输到躯干部2102侧。在手腕B部2109L的壳体中设置的A/D转换器2131通过电缆(图中未示出)连接到在手腕B部2109L的壳体的外表面上设置的传感器2130并且通过在手臂2103R的壳体中设置的具有优异柔性的数字信号电缆(图中未示出)连接到躯干部2102侧。A/D转换器2131将通过电缆输入的传感器2130的输出信号(模拟信号)转换为数字信号并且通过数字信号电缆传输到躯干部2102侧。传输到躯干部2102侧的各个传感器2130的输出信号通过电缆输入到机器人控制器2150。

在具有上述结构的机器人2100中，包括致动器Ac2001到Ac2015在内的各个驱动部的动作由机器人控制器2150控制。各个致动器Ac2001到Ac2015由减速器一体式伺服电机构成，该减速器一体式伺服电机具有可插入电缆(图中未示出)的中空部，并且致动器Ac2001到Ac2015的旋转位置被致动器Ac2001到Ac2015中内置的编码器(图中未示出)转换为信号，并且信号通过电缆输入到机器人控制器2150。

在此情况下，在机械产品或者电子设备的制造/装配过程中，在检测机械产品或者电子设备是处于正常状态还是异常状态时(例如检测是否有异常)，使用通过人的五种感觉(特别是触觉)和人体知觉来评价质量的感官检测。特别地，在包括齿轮或者连接器等多个构件啮合而传递扭矩的部件的机械产品中，在检测振颤(间隙)时使用感官检测。

图13是例示根据第二实施方式的检查对象的图。

在图13中，根据本实施方式的检查对象2140是包括彼此啮合的部件的机械产品。

在此情况下，在检查对象2140中，当检查对象2140异常时，例如当部件的加工精度低时或者当部件的装配精度低时，在检查对象2140中可能产生微小变化、形变和振动。为此，在检查对象2140的制造/装配过程中，判定检查对象2140是处于正常状态还是异常状态。然而，当通过感官检测来判定检查对象2140是处于正常状态还是异常状态时，因为在感官检测中人的感觉器官被用作测量仪器，检测结果受到检测员的技术或者身体状况的影响。因此，期望开发一种能够不依赖于感官检测而高精度地检测检查对象2140是处于正常状态还是异常状态的机器人。

根据本实施方式的机器人2100是鉴于以上要求而做出的机器人，能够不依赖于感官检测而检测检查对象2140是处于正常状态还是异常状态。在本说明书中，检查对象2140正常的状态被定义为正常状态，并且检查对象2140异常的状态被定义为异常状态。也就是说，根据本实施发生的机器人2100能够不依赖于感官检测而检测检查对象2140是处于正常状态还是异常状态。在下文中，将说明在把检查对象2140的制造精度设定为检查对象的状态中，由机器人2100的手臂2103L和2103R执行的与检查对象2140的异常检测相关的预定动作的示例。在此情况下，手臂2103L和2103R中仅仅一个(在本示例中，手臂2103R)执行该预定动作。也就是说，在检查对象2140的可动部SH被手2111R把持的状态下，手臂2103R执行使凸缘2110R旋转的动作，作为该预定动作。由此，在可动部与啮合部件啮合的状态下，手2111R通过凸缘2110R的旋转而旋转并且可动部SH旋转预定转数(例如4)。由此，机器人控制器2150基于在手臂2103R对检查对象2140执行预定动作时传感器2130的输出信号检测检查对象2140中是否有异常(下面详细说明)。

在本示例中，说明手臂2103R动作的情况。然而，实施方式不限于此，并且手臂2103L可以动作或者手臂2103L和2103R可以彼此协同地动作。

图14是例示根据第二实施方式的机器人控制器2150的功能结构的框图。在图14中，为了便于理解，在各个手臂2103L和2103R的壳体中设置的A/D转换器2131被示出在壳体外。

在图14中，机器人控制器2150由计算机构成，其包括运算器、存储装置和输入装置(图中未示出)，并且通过电缆连接到机器人2100的各个驱动部或者各个A/D转换器2131以彼此通信。机器人控制器2150具有动作指令单元2151、位置指令截断单元2152、平滑处理单元2153、伺服单元2154、异常检测单元2155和重力扭矩补偿单元1157。

动作指令单元2151基于通过输入装置教示的关于各个手臂2103L和2103R的教示信息计算各个致动器Ac2001到Ac2015的位置指令(动作指令)，并且通过位置指令截断单元2152将位置指令汇集到平滑处理单元2153中。

平滑处理单元2153按照每个预定运算周期向伺服单元2154顺序地输出所汇集的位置指令。

伺服单元2154针对各个致动器Ac2001到Ac2015具有基于各个致动器Ac2001到Ac2015的编码器的检测值的关节角度反馈电路Fp和基于从各个致动器Ac2001到Ac2015的编码器的检测值获得的角速度检测值的关节角度反馈电路Fv。伺服单元2154基于通过平滑处理单元2153顺序地输入的位置指令按照每个预定运算周期生成并且输出各个致动器Ac2001到Ac2015的扭矩指令Tref。

异常检测单元2155基于被A/D转换器2131转换为数字信号的传感器2130的输出值V检测检查对象2140是否有异常。下面将详细说明异常检测单元2155。

当检查对象2140的异常被异常检测单元2155检测到时，位置指令截断单元2152截断从动作指令单元2151向平滑处理单元2153的位置指令的输出，并且截断向伺服单元2154传输的位置指令。如果向伺服单元2154传输的位置指令被截断，则反馈输出的扭矩指令Tref的值减小并且手臂2103L和2103R被迅速停止。

重力扭矩补偿单元2157向伺服单元2154生成的针对各个致动器Ac2001到Ac2015的扭矩指令Tref追加对应于自重的重力补偿扭矩。

图15是例示根据第二实施方式的异常检测单元2155的功能结构的框图。

在图15中，异常检测单元2155具有高通滤波器单元2161、区间设定单元2162、规范波形记录单元2163、输出波形记录单元2167、比较/判定单元2164、零点调节单元2165和阈值设定单元2166。

高通滤波器单元2161具有高通滤波器(或者可以是使用高频频带作为通带的带通滤波器)，并且提取被放大单元2132放大并且被A/D转换器2131转换为数字信号的传感器2130的输出信号的高频振动成分，以去除传感器2130的输出信号中包括的由于检查对象2140的异常引起的频率之外的频率成分(例如由于扰动引起的频率成分)。在高通滤波器单元2161的高通滤波器中，截止频率被确定为可去除由于检查对象2140的异常引起的频率之外的频率成分(例如由于扰动引起的频率成分)。

区间设定单元2162基于通过输入装置输入的输入信息设定规范波形记录单元2163将传感器2130的输出值V的时间历史记录为规范波形的区间(在下文简称“记录区间”)。

规范波形记录单元2163记录手臂2103L和2103R对没有异常的检查对象2140执行与区间设定单元2162设定的记录区间相应的预定动作时，基于高通滤波器单元2161所提取的高频振动成分的、传感器2130的输出值V的时间历史记录，作为规范波形(参照以下将说明的图16)。该预定动作是与动作指令单元2151基于通过输入装置教示的教示信息计算的位置指令相应的动作。

输出波形记录单元2167记录在检查时手臂2103L和2103R对检查对象2140执行预定动作时，基于高通滤波器单元2161提取的高频振动成分的传感器2130的输出值V的时间历史，作为输出波形(参照以下将说明的图17)。

阈值设定单元2166基于通过输入装置输入的输入信息设定阈值Dth，阈值Dth是在比较/判定单元2164中的判定是否产生了异常的判定值。

比较/判定单元2164将在规范波形记录单元2163中记录的规范波形与在输出波形记录单元1167中记录的输出波形相比较，并且计算规范波形和输出波形的差“D”(具体地，差的绝对值)。计算在固定时间(在本示例中，手臂2103L和2103R对检查对象2140执行一次预定动作所需的时间)内所计算的差“D”超过阈值设定单元2166先前设定的阈值Dth的次数(在下文称为超过次数N)。该固定时间不限于手臂2103L和2103R对检查对象2140执行一次预定动作所需的时间。例如，该固定时间可以是通过输入装置设定的时间。通过判定针对各个传感器1122计数的超过次数N是否超过预定判定次数Nj，比较/判定单元2164判定检查对象2140中是否存在异常。具体地，当超过次数N在预定的判定次数Nj以内时，比较/判定单元2164判定检查对象2140中没有异常。当超过次数N超过预定的判定次数Nj时，比较/判定单元2164判定检查对象2140中有异常。

每当手臂2103L和2103R对检查对象2140执行与区间设定单元2140设定的记录区间相应的预定动作时，零点调节单元2165向各个传感器2130输出复位信号并且调节各个传感器2130的零点，以抑制由于手臂2103L和2103R的致动器Ac2002到Ac2015发热引起的周围环境变化或者由于自发热而产生的各个传感器2130的温度漂移的影响。

图16例示了根据第二实施方式的手臂2103L和2103R对没有异常的检查对象2140执行预定动作时传感器2130的输出值V。图16例示了与手臂2103L和2103R对没有异常的检查对象2140执行的预定动作相应地记录在规范波形记录单元2163中的规范波形的示例，其中横轴表示时间t并且纵轴表示传感器2130的输出值V。

在图16中，在教示时，手臂2103L和2103R对没有异常的检查对象2140执行与来自机器人控制器2150的位置指令相应的预定动作，并且使可动部SH旋转预定转数。在规范波形记录单元2163中，记录在手臂2103和2103R对检查对象2140执行一次与记录区间相应的动作时传感器1122的输出值V的时间历史，作为规范波形。检查对象2140中没有异常时都可以记录规范波形。在本实施方式中，将说明在对机器人2100进行预定动作的教示时记录规范波形的情况的示例。

图17例示了在检查时根据第二实施方式的手臂2103L和2103R对检查对象2140执行预定动作时传感器2130的输出值V。图17例示了在检查时与手臂2103L和2103R对没有异常的检查对象2140执行的预定动作相应地在输出波形记录单元2167中记录的输出波形的示例，其中横轴表示时间t并且纵轴表示传感器2130的输出值V。

在图17中，在教示时，手臂2103L和2103R对检查对象2140(在本示例中，没有异常的检查对象2140)执行与来自机器人控制器2150的位置指令相应的预定动作，并且使可动部SH旋转预定转数。在输出波形记录单元2167中，记录在手臂2103L和2103R对检查对象2140(在本示例中，没有异常的检查对象2140)执行一次预定动作时传感器2130的输出值V的时间历史，作为输出波形。在本示例中，当检查对象2140中有异常时(例如当部件的加工精度低时或者部件的装配精度高时)，在手臂2103L和2103R的动作期间，由于旋转动作期间的振颤而在检查对象2140中产生周期性的异常振动或者冲击。一般地，当在检查对象2140中产生诸如振颤的周期性的异常振动或者冲击时，由于异常振动或者冲击而引起的冲击力被施加到手臂2103L和2103R(手臂2103L和2103R被扭转)，与未产生异常振动或者冲击的情况相比，传感器2130的输出值V会增大。因此，当检查对象2140中有异常时，在输出波形中周期性地存在传感器2130的输出值V增大的区间。在图17所示的输出波形中，存在4处传感器2130的输出值V增大的区间。

图18A和图18B例示了根据第二实施方式的检测检查对象2140中是否存在异常的方法的示例。图18A例示了对应于图16的规范波形和对应于图17的输出波形，其中横轴表示时间t并且纵轴表示传感器2130的输出值V。图18B例示了差“D”的时序变化的波形，其中横轴表示时间t并且纵轴表示差“D”。

在图18A和图18B中，如上所述，当检查对象2140中有异常时，在输出波形中周期性地存在传感器2130的输出值V增大的区间。因此，通过比较在检查对象2140中没有有异常的状态下在规范波形记录单元2163中记录的教示时的规范波形和在输出波形记录单元2167中记录的工作时的输出波形这两个波形，可检测输出波形相对于规范波形的周期性变化。因此，可检测检查对象2140中是否有异常。也就是说，通过判定手臂2103L和2103R对检查对象2140进行一次预定动作时规范波形与输出波形之差“D”超过阈值Dth的超过次数N是否超过以上说明的判定次数Nj，可判定检查对象2140中是否有异常。具体地，当超过次数N在判定次数Nj以内时，可判定检查对象2140中没有异常。当超过次数N超过判定次数Nj时，可判定检查对象2140中有异常。在图18A和图18B所示的示例中，超过次数N是图18中所示的“4”。因此，当判定次数是“3”或者更小时，判定检查对象2140中有异常。

图19是例示根据第二实施方式的机器人控制器2150执行的控制处理的流程图。

在图19中，当通过输入装置执行预定动作开始操作时，开始流程所示处理。首先，在步骤S2010，机器人控制器2150基于通过输入装置输入的输入信息判定机器人2100的工作模式是进行教示的“教示模式”还是进行启用的“启用模式”。当机器人2100的工作模式是“教示模式”时，步骤S2010的判定结果为“是”并且处理进入步骤S2020。

在步骤S2020，机器人控制器2150基于通过输入装置输入的输入信息在区间设定单元2162中设定记录区间。

接着，在步骤S2030，机器人控制器2150向各个传感器2130输出复位信号并且在零点调节单元2165中调节各个传感器2130的零点。

接着，处理进入步骤S2040，机器人控制器2150向各个致动器Ac2001到Ac2015输出在动作指令单元2151中基于通过输入装置教示的针对各个手臂2103L和2103R的教示信息而计算的针对各个致动器Ac2001到Ac2015的位置指令，并且对没有异常的检查对象2140开始手臂2103L和2103R的与该位置指令相应的预定动作。

接着，在步骤S2050，机器人控制器2150开始规范波形记录单元2163中的规范波形的记录。因此，在手臂2103L和2103R对检查对象2140执行与步骤S2020中设定的记录期间相应并且在步骤S2040开始的预定动作的同时，规范波形记录单元2163将基于由放大单元2132放大、由A/D转换器2131转换为数字信号，并且由各个高通滤波器2161提取的高频振动成分的各个传感器2130的输出值V的时间历史记录为规范波形。

如果手臂2103L和2103R动作至动作完成位置，则处理进入步骤S2060，机器人控制器2150完成手臂2103L和2103R的动作。

接着，在步骤S2070，机器人控制器2150完成规范波形记录单元2163中的规范波形的记录。机器人控制器2150结束流程所示处理。每当通过输入装置执行了预定动作开始操作时，机器人控制器2150执行流程所示的处理。

另一方面，在步骤S2010，当机器人2100的工作模式是“检查模式”时，步骤S2010的判定结果为“否”，处理进入步骤S2080。

在步骤S2080，机器人控制器2150基于通过输入装置输入的输入信息，在阈值设定单元2166中设定阈值Dth。

接着，处理进入步骤S2090，类似于步骤S2030，机器人控制器2150在零点调节单元2165中调节各个传感器2122的零点。

接着，在步骤S2100，机器人控制器2150向各个致动器Ac2001到Ac2015输出在动作指令单元2151中基于通过输入装置教示的针对各个手臂2103L和2103R的教示信息计算的针对各个致动器Ac2001到Ac2015的位置指令，并且对检查对象2140开始手臂2103L和2103R的与该位置指令相应的预定动作。

接着，处理进入步骤S2110，机器人控制器2150开始在输出波形记录单元2167中进行各个传感器2122的输出波形的记录。因此，在手臂2103L和2103R对检查对象2140执行在步骤S2040开始的预定动作的同时，输出波形记录单元2167将基于被放大单元2123放大、被A/D转换器2131转换为数字信号，并且被高通滤波器单元2161提取的高频振动成分的传感器2130的输出值V的时间历史记录为输出波形。

如果手臂2103L和2103R动作至动作完成位置，则处理进入步骤S2060，机器人控制器2150完成手臂2103L和2103R的动作。

接着，处理进入步骤S2130，机器人控制器2150完成输出波形记录单元2167中的输出波形的记录。

接着，在步骤S2140，机器人控制器2150在比较/判定单元2164中将规范波形记录单元2163中记录的规范波形与输出波形记录单元2167中记录的输出波形这两个波形进行比较，并且计算差“D”。机器人控制器2150计数手臂2103L和2103R对检查对象2140执行在步骤S2100中开始并在步骤S2120中完成的预定动作一次时所计算出的差“D”超过步骤S2080中设定的阈值Dth的超过次数N。通过判定计数的超过次数N是否超过判定次数Nj，判定检查对象2140中是否有异常。具体地，当超过次数N在预定的判定次数Nj以内时，判定检查对象2140中没有异常。当超过次数N超过预定的判定次数Nj时，判定检查对象2140中有异常。

接着，处理进入步骤S2150，机器人控制器2150判定在步骤S2140中是否判定了检查对象2140中有异常。当判定检查对象2140中没有异常时，步骤S2150的判定结果为“否”并且流程所示处理结束。当判定检查对象2140中有异常时，步骤S2150的判定结果为“是”并且处理进入步骤S2160。

在步骤S2160，机器人控制器2150在位置指令截断单元2152中截断从动作指令单元2151向平滑处理单元2153的位置指令的输出，向各个致动器Ac2001到Ac2015输出伺服单元1154生成的扭矩指令Tref，停止向手臂2103L和2103R教示的动作，并且在通知单元(图中未示出)向外部设备通知手臂2103L和2103R的异常。

如上所述，根据本实施方式的机器人2100具有手臂2103L和2103R。在各个手臂2103L和2103R的壳体的前端附近(在本示例中，在各个手腕B部2109L和2109R的壳体的外表面上)设置了传感器2130。由此，可检测由于检查对象2140的异常引起的手臂2103L和2103R的前端(手2111L和2111R)的微小的力的变化。作为各个传感器2130，设置了具有固有频率比形成手臂2103L和2103R的各个部分的结构材料(在以上示例中诸如铁或者铝的金属材料)的固有频率更高的压电体的力传感器。由此，因为可检测由于被检查对象2140的异常而在各个手臂2103L和2103R的结构材料中产生的高频振动或者冲击，能够高精度地检测检查对象2140中是否有异常。因为能够通过传感器2130高精度地检测施加到手臂2103L和2103R(例如手2111L和2111R)的外力，所以能够高精度地检测机器人2100是处于正常状态还是异常状态，也就是说，物体是否接触手臂2103L和2103R。因此，根据机器人2100，能够高精度地检测机器人2100和检查对象2140中是否有异常。

在本实施方式中，具体地，能够获得以下效果。也就是说，在各个手臂2103L和2103R的前端附近设置的传感器2130的输出信号被通过各个手臂2103L和2103R的壳体中设置的电缆传输(到躯干部2102侧)。在此情况下，各个传感器2130的输出信号是模拟信号。在传输模拟信号时，通常使用同轴电缆以抑制噪声。然而，由于同轴电缆具有较差的柔性，当手臂2103L和2103R弯曲时信号可能被错误传输。因此，在本实施方式中，将传感器2130的输出信号转换为数字信号的A/D转换器2131被设置在各个手臂2103L和2103R的前端的附近(在以上示例中是在各个手腕B部2109L和2109R的壳体中)。由此，可在各个手臂2103L和2103R的壳体中设置具有优异柔性的数字信号电缆。因此，能够与手臂2103L和2103R的动作无关而可靠地传输传感器2130的输出信号，并且能够提高可靠性。

在本实施方式中，具体地，传感器2130设置在各个手腕B部2109L和2109R的壳体的外表面上。因此，不需要在各个手臂2103L和2103R的壳体中确保传感器2130的设置空间，并且能够防止手臂2103L和2103R的前端的厚度增加。

在本实施方式中，具体地，各个传感器2130是使用石英作为压电体的传感器。通过使用以石英作为压电体的传感器2130，能够可靠地检测由于检查对象2140的异常而在各个手臂2103L和2103R的壳体中产生的高频振动。因此，能够高精度地检测检查对象2140中是否有异常。

以上说明了第二实施方式。然而，实施方式可以实施为不同于第二实施方式的各种不同的实施方式。因此，在下文中说明作为变型例的多个不同实施方式。

(1)机器人应用于检测物体的接触的情况

在上面的实施方式中，本申请公开的机器人应用于检测检查对象2140的异常。然而，实施方式不限于此，本申请公开的机器人可以应用于检测物体与手臂2103L和2103R的接触。

图20是例示本变型例的机器人的结构的俯视图。图20对应于以上说明的图12。与图12相同的部件用相同的附图标记表示，并且其说明被适当省略。

如图20所示，根据本变型例的机器人2100与根据第二实施方式的机器人2100的不同之处在于额外设置了两个传感器单元2120L和2120R。各个传感器单元2120L和2120R包括盘形的传感器固定夹具2121和具有大致长方体状的至少一个传感器2122(第二应变传感器)(在本示例中，三个传感器)。传感器单元2120L的传感器固定夹具2121附接到手臂2103L的最接近基端侧的致动器Ac2002的定子的基部，并且传感器固定夹具2121中设置的各个传感器2122可检测施加到手臂2103L的力(具体地，由于施加到手臂2103L的冲击力引起的振动所造成的应变的量，不是力的大小)。传感器单元2120R的传感器固定夹具2121附接到手臂2103R的最接近基端侧的致动器Ac2002的定子的基部，并且传感器固定夹具2121中设置的各个传感器2122可检测施加到手臂2103R的力(具体地，由于施加到手臂2103R的冲击力引起的振动所造成的应变的量，不是力的大小)。

在本变型例中，作为各个传感器2122，使用了具有由固有频率(或者刚性)比作为形成手臂2103L和2103R的各个部分的结构材料的金属材料更高的材料制成的压电体的力传感器，在本示例中，使用了以石英作为压电体的传感器。各个传感器2122不限于使用石英作为压电体的传感器，可以是具有固有频率比作为形成手臂2103L和2103R的各个部分的结构材料的金属材料的固有频率更高的压电体的力传感器。传感器单元2120L的各个传感器2122将由于施加到手臂2103L的力引起的传感器固定夹具2121的径向上的应变量检测为电压，并且传感器单元2120R的各个传感器2122将由于施加到手臂2103R的力引起的传感器固定夹具2121的径向上的应变量检测为电压。各个传感器2122获得的电压被放大单元2132放大并且输入到高通滤波器单元2161。

其它结构与根据第二实施方式的机器人2100的结构相同。在本变型例中，机器人控制器2150的接触检测单元(图中未示出)基于传感器单元2120L和2120R的各个传感器2122的输出值V(输出信号)检测物体是否接触了手臂2103L和2103R。在本说明书中，“物体”被定义为包括检查对象2140、机器人2100、工作设备、诸如墙壁的建筑物的一部分、诸如生命体的有机体等。

也就是说，如上所述，传感器单元2120L和2120R的各个传感器2122检测施加到手臂2103L和2103R的力。作为施加到手臂2103L和2103R的力，考虑由于手臂2103L和2103R的动作而生成的内力和从外部施加到手臂2103L和2103R的外力。当手臂2103L和2103R在物体未接触手臂2103L和2103R的状态下动作时，没有外力施加到手臂2103L和2103R。因此，各个传感器2122仅仅检测到由于内力引起的振动。另一方面，当物体接触手臂2103L和2103R时，外力和内力被施加到手臂2103L和2103R。因此，各个传感器2122检测到由于内力和外力引起的振动。为此，当物体接触手臂2103L和2103R时，传感器2122的输出值V增加与外力相应的量。因此，在本变型例中，接触检测单元将检查时手臂2103L和2103R对检查对象2140执行预定动作时传感器2122的输出值V的输出数据与在物体未接触手臂2103L和2103R的状态下手臂2103L和2103R对检查对象2140执行预定动作时作为传感器2122的输出值V的时间历史预先记录的规范波形进行比较，判定物体是否接触手臂2103L和2103R。

图21示意地例示在检查时手臂2103L和2103R对检查对象2140执行的预定动作的示例。在图21所示的示例中，在检查时，在机器人2100周围(在手臂2103L和2103R的可运动范围之内)存在障碍物B的环境下，手臂2103L和2103R根据来自机器人控制器2150的位置指令对检查对象2140进行预定动作。此时，接触检测单元将各个传感器2122的输出值V的输出数据与预先记录的规范波形进行比较，判定物体是否接触手臂2103L和2103R。在直至手臂2103L和2103R完成预定动作的期间接触检测单元检测到物体(在本示例中为障碍物B)与手臂2103L和2103R的接触时，机器人控制器2150在对应的位置(图21的右侧所示的位置)停止手臂2103L和2103R的动作。

在本示例中，说明了检测障碍物B与手臂2103L和2103R的接触并且当检测到接触时停止动作的情况。然而，实施方式不限于此，也可以检测检查对象2140与手臂2103L和2103R的接触，当检测到接触时停止动作，并可以通过手2111L和2111R来把持产品P。

在以上说明的本变型例中，具有固有频率比形成手臂2103L和2103R的各个部分的结构材料的固有频率更高的压电体的传感器2122被设置在手臂2103L和2103R的最接近基端侧的致动器Ac2002和Ac2009的基部。由于施加到手臂2103L和2103R的外力可被传感器2122检测，可检测物体是否接触手臂2103L和2103R。由于传感器2122被设置在手臂2103L和2103R的最接近基端侧的致动器Ac2102和Ac2009的基部中，可检测其前端侧的接触。也就是说，可检测对整个手臂2103L和2103R的接触。因此，可避免对机器人2100或者机器人2100周围存在的物体施加过度负载。

(2)机器人应用于检测手臂的异常的情况

在以上实施方式中，本申请中公开的机器人应用于检测检查对象2140的异常和物体与手臂2103L和2103R的接触。然而，实施方式不限于此，本申请中公开的机器人可以应用于检测手臂2103L和2103R的异常。

根据本变型例的机器人2100的结构与根据变型例(1)的机器人2100的结构相同。在本变型例中，机器人控制器2150基于传感器单元2120L和2120R的各个传感器2122的输出值V(输出信号)，检测手臂2103L和2103R中设置的致动器Ac2002到Ac2015和减速器等旋转部件的老化所引起的异常有无。然而，本实施方式不限于此，机器人控制器2150可以检测手臂2103L和2103R是否产生了异常(包括致动器Ac2002到Ac2015或者减速器等旋转部件的老化所引起的异常，或者手臂2103L和2103R的壳体的异常)。

在此情况下，当在手臂2103L和2103R的致动器Ac2002到Ac2015和减速器等旋转部件中产生了老化引起的异常时，在旋转相位中周期地出现异常部位。为此，当手臂2103L和2103R动作时，容易产生周期性的异常振动或者冲击。一般地，当在手臂2103L和2103R中产生了周期性的异常振动或者冲击时，因为周期性的异常振动或者冲击所导致的力被传递到手臂2103L和2103R(手臂2103L和2103R扭转)，与未产生异常振动或者冲击的情况相比，传感器2122的输出值V会增大。因此，当在手臂2103L和2103R的致动器Ac2002到Ac2015和减速器等旋转部件中产生了老化所引起的异常时，在输出波形(传感器2122的输出值V的时间历史)中周期性地存在传感器1122的输出值V增大的区间。因此，在此变型例中，机器人控制器2150将在手臂2103L和2103R没有异常的状态下预先记录的各个传感器2122的输出值V的时间历史(规范波形)与检查时手臂2103L和2103R对检查对象2140执行一次预定动作时各个传感器2122的输出值V的时间历史(输出波形)进行比较，检测输出波形相对于规范波形的周期性变化，并且判定手臂2103L和2103R的致动器Ac2002到Ac2015中是否有异常。

在本变型例中，能够获得以下效果。也就是说，通过设置具有固有频率比形成手臂2103L和2103R的各个部分的结构材料的固有频率更高的压电体的传感器2122，可检测由于手臂2103L和2103R的致动器Ac2002到Ac2015和减速器等旋转部件的老化所引起的异常，从而在手臂2103L和2103R的各个部分的结构材料中产生的高频异常振动或者冲击，并且可检测手臂2103L和2103R中是否有异常。由于传感器2122被设置在手臂2103L和2103R的最接近基端侧的致动器Ac2002和Ac2009中，可检测位于前端侧的全部致动器或者减速器等的旋转部件所引起的异常振动。也就是说，可针对整个手臂2103L和2103R检测异常。

在本实施方式中，具体地，作为各个传感器2122，使用以石英作为压电体的传感器。由此，能够可靠地检测由于手臂2103L和2103R的致动器Ac1002和Ac2009或者减速器等的旋转部件的老化所引起的异常，从而在手臂2103L和2103R的各个部分的结构材料中产生的高频异常振动或者冲击。因此，能够高精度地检测手臂2103L和2103R中是否有异常。

(3)机器人应用于单臂机器人的情况

在上面的实施方式中，本申请公开的机器人应用于作为具有两个臂2103L和2103R的双臂机器人的机器人2100。然而，实施方式不限于此，本申请公开的机器人可以应用于具有一个机器人手臂的单臂机器人。即使在此情况下，也可获得与以上实施方式相同的效果。

(4)其它

在上述实施方式中，包括彼此啮合的部件的机械产品被用作检查对象。然而，本实施方式不限于此，各种机械产品或者电子产品都可以被用作检查对象。

例如，根据本实施方式的机器人可以应用于检测塑料盖的盖紧状态的异常或者检测蜂窝电话的操作按钮的异常。

在以上实施方式中，使用仅仅设置了机器人控制器2150作为控制系统的结构。可以在机器人控制器2150之外单独设置连接到传感器系统的具有作为接触检测单元的功能的控制装置以控制机器人2100的动作，以形成一个控制系统。

除了以上说明的结构，可以使用将根据本实施方式和变型例的方法组合后的结构。

尽管未具体说明，本实施方式可在不脱离本实施方式的要旨和范围的情况下进行各种变更。

下面，将说明第三实施方式。

在机器人领域中，期望避免对机器人或者机器人周围的物体产生过度的负载。为此，研究了用于检测是否产生了与机器人的接触(外力)的各种技术。

例如，日本特开2006-21287中公开了向机器人手臂的基端附接用于检测外力的力检测器并基于力检测器的检测结果停止机器人手臂的动作，或者当施加了过度外力时使机器人手臂在减小外力的方向上动作的技术。

在相关领域中，为了改善机器人的性能，期望高精度地检测与机器人手臂的接触或者非接触。

在相关领域中，通过从力检测器检测到的力中减去由于机器人手臂的动作而产生的内力来计算施加到机器人手臂的实际外力。因此，与机器人手臂的接触相关的响应性迟缓。在轻微接触或者短暂接触的情况下，可能无法高精度地检测接触。

根据实施方式的一个方面，提供了一种可改善机器人的性能的机器人系统和机器人状态判定方法。

根据本实施方式，可改善机器人的性能。

在下文中，将参照附图说明第三实施方式。本实施方式是本申请公开的机器人系统和机器人状态判定方法应用于具有两个机器人手臂的双臂机器人的产品把持控制的情况的示例。

图22是例示根据第三实施方式的机器人系统的整体结构的概念图。图23是例示根据第三实施方式的机器人的结构的俯视图。

在图22和图23中，根据本实施方式的机器人系统3001是包括被设置在用于传送多个产品P的传送带3002的一侧的机器人3001、和控制机器人3100的机器人控制器3150(控制单元)的系统。机器人3100是双臂机器人并且具有基部3101、躯干部3102、两个手臂3103L和3103R(机器人手臂)和两个传感器单元3120L和3120R。

基部3101通过锚定螺栓(图中未示出)固定到安装面(地板)。躯干部3102具有第一关节部，在第一关节部中设置有被驱动为绕着旋转轴Ax3001旋转的致动器Ac3001。躯干部3102被设置为通过第一关节部而相对于基部3101旋转，并且通过第一关节部中设置的致动器Ac3001的驱动而在大致平行于安装面的方向上旋转。躯干部3102分别在一侧(图22和图23中的右侧)和另一侧(图22和图23中的左侧)支撑被设置为单独对象的手臂3103L和3103R。

手臂3103L是被设置在躯干部3102的一侧的执行器。手臂3103L具有肩部3104L、上臂A部3105L、上臂B部3106L、下臂部3107L、手腕A部3108L、手腕B部3109L、凸缘3110L、手3111L以及第二到第八关节部，在第二到第八关节部中分别设置有用于驱动各个部分旋转的致动器Ac3002到Ac3008。

肩部3104L连接到躯干部3102而通过第二关节部旋转，并且通过第二关节部中设置的致动器Ac3002的驱动而绕着大致平行于安装面的旋转轴Ax3002旋转。上臂A部3105L连接到肩部3104L而通过第三关节部旋转，并且通过第三关节部中设置的致动器Ac3003的驱动而绕着大致垂直于旋转轴Ax3002的旋转轴Ax3003旋转。上臂B部3106L连接到上臂A部3105L的前端而通过第四关节部旋转，并且通过第四关节部中设置的致动器Ac3004的驱动而绕着大致垂直于旋转轴Ax3003的旋转轴Ax3004旋转。下臂部3107L连接到上臂B部3106L而通过第五关节部旋转，并且通过第五关节部中设置的致动器Ac3005的驱动而绕着大致垂直于旋转轴Ax3004的旋转轴Ax3005旋转。手腕A部3108L连接到下臂部3107L的前端而通过第六关节部旋转，并且通过第六关节部中设置的致动器Ac3006的驱动而绕着大致垂直于旋转轴Ax3005的旋转轴Ax3006旋转。手腕B部3109L连接到手腕A部3108L而通过第七关节部旋转，并且通过第七关节部中设置的致动器Ac3007的驱动而绕着大致垂直于旋转轴Ax3006的旋转轴Ax3007旋转。凸缘3110L连接到手腕B部3109L的前端而通过第八关节部旋转，并且通过第八关节部中设置的致动器Ac3008的驱动而绕着大致垂直于旋转轴Ax3007的旋转轴Ax3008旋转。手3111L被附接到凸缘3110L的前端，并且根据凸缘3110L的旋转而旋转。

手臂3103R是在躯干部3102的另一侧设置的执行器并且具有与手臂3103L相同的结构。手臂3103R具有肩部3104R、上臂A部3105R、上臂B部3106R、下臂部3107R、手腕A部3108R、手腕B部3109R、凸缘3110R、手3111R以及第九到第十五关节部，在第九到第十五关节部中分别设置有用于驱动各个部分旋转的致动器Ac3009到Ac3015。

肩部3104R连接到躯干部3102而通过第九关节部旋转，并且通过第九关节部中设置的致动器Ac3009的驱动而绕着大致平行于安装面的旋转轴Ax3009旋转。上臂A部3105R连接到肩部3104R而通过第十关节部旋转，并且通过第十关节部中设置的致动器Ac3010的驱动而绕着大致垂直于旋转轴Ax3009的旋转轴Ax3010旋转。上臂B部3106R连接到上臂A部3105R的前端而通过第十一关节部旋转，并且通过第十一关节部中设置的致动器Ac3011的驱动而绕着大致垂直于旋转轴Ax3010的旋转轴Ax3011旋转。下臂部3107R连接到上臂B部3106R而通过第十二关节部旋转，并且通过第十二关节部中设置的致动器Ac3012的驱动而绕着大致垂直于旋转轴Ax3011的旋转轴Ax3012旋转。手腕A部3108R连接到下臂部3107R的前端而通过第十三关节部旋转，并且通过第十三关节部中设置的致动器Ac3013的驱动而绕着大致垂直于旋转轴Ax3012的旋转轴Ax3013旋转。手腕B部3109R连接到手腕A部3108R而通过第十四关节部旋转，并且通过第十四关节部中设置的致动器Ac3014的驱动而绕着大致垂直于旋转轴Ax3013的旋转轴Ax3014旋转。凸缘3110R连接到手腕B部3109R的前端而通过第十五关节部旋转，并且通过第十五关节部中设置的致动器Ac3015的驱动而绕着大致垂直于旋转轴Ax3014的旋转轴Ax3015旋转。手3111R被附接到凸缘3110R的前端，并且根据凸缘3110R的旋转而旋转。

在本示例中，各个手臂3103L和3103R具有7个关节部，也就是说，自由度为7。然而，各个手臂3103L和3103R的自由度不限于“7”。

作为形成手臂3103L和3103R的肩部3104L和3104R、上臂A部3105L和3105R、上臂B部3106L和3106R、下臂部3107L和3107R、手腕A部3108L和3108R、手腕B部3109L和3109R、凸缘3110L和3110R、和手3111L和3111R的结构材料，使用诸如铁或者铝的金属材料。

如图23所示的，躯干部3102被形成为相对于基部3101在从第一关节部向第二和第九关节部的水平方向上向前突出，使得第一关节部的旋转轴Ax3001与第二和第九关节部的旋转轴Ax3002和Ax3009在大致平行于安装面的方向上偏离距离D1。由此，肩部3104L和3104R下侧的空间可用作工作空间，并且可通过转动旋转轴Ax3001来扩大手臂3103L和3103R的可达范围。

上臂B部3006R的形状被设定为在俯视图中第十一关节部的旋转轴Ax3011与第十二关节部的旋转轴Ax3012的位置偏离距离D2。下臂部3107R的形状被设定为在俯视图中第十二关节部的旋转轴Ax3012与第十三关节部的旋转轴Ax3013的位置偏离距离D3。当旋转轴Ax3011和旋转轴Ax3013采取大致水平姿态时，旋转轴Ax3011与旋转轴Ax3013的偏离距离变为(D2+D3)。由此，当对应于人体“肘部”的第十二关节部被弯曲时，可以较大地保证对应于人体的“上臂”的上臂A部3105R和上臂B部3106R与对应于人体的“下臂”的下臂部3107R的间隙。甚至当手3111R接近躯干部3102时，也可增大手臂3103R在动作时的自由度。

尽管图23中未清楚地示出，类似于手臂3103R，在手臂3103L中，上臂B部3106L的形状被设定为在俯视图中第四关节部的旋转轴Ax3004与第五关节部的旋转轴Ax3005的位置偏离距离D2。下臂部3107L的形状被设定为在俯视图中第五关节部的旋转轴Ax3005与第六关节部的旋转轴Ax3006的位置偏离距离D3。当旋转轴Ax3004和旋转轴Ax3006采取大致水平姿态时，旋转轴Ax3004与旋转轴Ax3006的偏离距离变为(D2+D3)。

如图23所示，各个传感器单元3120L和3120R包括盘形的传感器固定夹具3121和大致长方体状的至少一个传感器3122(第二应变传感器)(在本示例中，三个传感器)。传感器单元3120L的传感器固定夹具3121附接到手臂3103L的最接近基端侧的致动器Ac3002的定子的基部，传感器固定夹具3121中设置的各个传感器3122可检测施加到手臂3103L的力(具体地，由于施加到手臂3103L的冲击力引起的振动所造成的应变的量，不是力的大小)。传感器单元3120R的传感器固定夹具3121附接到手臂3103R的最接近基端侧的致动器Ac3002的定子的基部，传感器固定夹具3121中设置的各个传感器3122可检测施加到手臂3103R的力(具体地，由于施加到手臂3103R的冲击力引起的振动所造成的应变的量，不是力的大小)。下面将详细说明传感器单元3120L和3120R。

在具有上述结构的机器人3100中，包括致动器Ac3001到Ac3015的各个驱动部的动作被机器人控制器3150控制，从而当手臂3103L和3103R动作到传送带3002上的产品P两侧的更内侧并且检测到物体与手臂3103L和3103R的接触时，停止动作并且由手3111L和3111R把持产品P。各个致动器Ac3001到Ac3015由减速器一体式伺服电机构成，减速器一体式伺服电机具有可插入电缆(图中未示出)的中空部，并且致动器Ac3001到Ac3015的旋转位置被致动器Ac3001到Ac3015中内置的编码器(图中未示出)转换为信号，并且信号通过电缆输入到机器人控制器3150。

图24是例示根据第三实施方式的机器人控制器3150的功能结构的框图。

在图24中，机器人控制器3150由计算机构成，其包括运算器、存储装置和输入装置(图中未示出)，并且通过电缆连接到机器人3100的各个驱动部或者各个传感器3122以彼此通信。机器人控制器3150具有动作指令单元3151、位置指令截断单元3152、平滑处理单元3153、伺服单元3154、接触检测单元3155、把持扭矩补偿单元3156和重力扭矩补偿单元3157。

动作指令单元3151基于通过输入装置教示的针对各个手臂3103L和3103R的教示信息，计算针对各个致动器Ac3001到Ac3015的位置指令(动作指令)，并且通过位置指令截断单元3152将位置指令汇集到平滑处理单元3153中。

平滑处理单元3153按照每个预定运算周期向伺服单元3154顺序地输出所汇集的位置指令。

伺服单元3154针对各个致动器Ac3001到Ac3015，具有基于各个致动器Ac3001到Ac3015的编码器的检测值的关节角度反馈电路Fp和基于从各个致动器Ac3001到Ac3015的编码器的检测值获得的角速度检测值的关节角度反馈电路Fv。伺服单元3154基于平滑处理单元3153顺序地输入的位置指令，按照每个预定运算周期生成并且输出各个致动器Ac3001到Ac3015的扭矩指令Tref。

接触检测单元3155基于传感器单元3120L和3120R的各个传感器3122的输出值V检测机器人3100是处于正常状态还是异常状态。在本说明书中，把物体未接触手臂3103L和3103R的状态定义为正常状态，把物体接触手臂3103L和3103R的状态定义为异常状态。因此，物体被定义为除了被机器人1100把持的产品P之外，还包括机器人3100、诸如传送带3002的工作设备、诸如墙壁的建筑物的一部分、以及诸如生命体的有机体。也即，在本实施方式中，接触检测单元3155基于传感器单元3120L和3120R的各个传感器3122的输出值V(输出信号)检测物体是否接触手臂3103L和3103R。下面将详细说明接触检测单元3155。

当接触检测单元3155检测到物体与手臂3103L和3103R的接触时，位置指令截断单元3152截断从动作指令单元3151向平滑处理单元3153的输出，并且截断向伺服单元3154传输的位置指令。如果向伺服单元3154传输的位置指令被截断，则反馈输出的扭矩指令Tref的值减小并且手臂3103L和3103R迅速停止。

把持扭矩补偿单元3156向伺服单元3154生成的针对各个致动器Ac3001到Ac3015的扭矩指令Tref追加用于手臂3103L和3103R把持产品P的把持补偿扭矩。

重力扭矩补偿单元3157向伺服单元3154生成的针对各个致动器Ac3001到Ac3015的扭矩指令Tref追加对应于自重的重力补偿扭矩。

图25是例示根据第三实施方式的接触检测单元3155的功能结构的框图。

在图25中，接触检测单元3155具有高通滤波器单元3161、区间设定单元3162、规范数据记录单元3163、判定单元3164、零点调节单元3165和阈值设定单元3166。

高通滤波器单元3161提取各个传感器3122的输出信号的高频振动成分以去传感器单元3120L和3120R的各个传感器3122的输出信号中包含的由于扰动引起的频率成分。下面将详细说明高通滤波器单元3161。

区间设定单元3162基于通过输入装置输入的输入信息设定规范数据记录单元3163将传感器单元3122的输出值V的时间历史记录为规范波形(规范数据)的区间(在下文中简称为“记录区间”)。

规范波形记录单元3163在正常状态下，即物体未接触的状态下，在手臂3103L和3103R执行与区间设定单元3162设定的记录区间相应的预定动作的同时，记录基于高通滤波器单元3161所提取的高频振动成分的、各个传感器3122的输出值V的时间历史，作为各个传感器3122的规范波形。该预定动作是与动作指令单元3151基于通过输入装置教示的教示信息(指示动作开始位置和动作完成位置的信息)计算的位置指令相应的动作。

阈值设定单元3166基于通过输入装置输入的输入信息设定阈值Dth，阈值Dth成为判定单元3164中判定接触或者不接触的判定值。

判定单元3164针对各个传感器3122，将基于启用时手臂3103L和3103R执行预定动作时高通滤波器单元3161所提取的高频振动成分的各个传感器3122的输出值V的输出数据、与规范数据记录单元3163中针对各个传感器3122记录的规范波形进行比较，并且针对各个传感器3122计算输出数据和规范数据之间的差(具体地，差的绝对值)“D”。通过比较针对各个传感器3122计算的差“D”和阈值设定单元3166针对各个传感器预先设定的阈值Dth，判定单元3164判定机器人3100是处于正常状态还是异常状态，也就是说，物体是否接触手臂3103L和3103R。下面将详细说明判定单元3164。

每当手臂3103L和3103R执行与区间设定单元3162设定的记录区间相应的预定动作时，零点调节单元3165向各个传感器3122输出复位信号并且调节各个传感器3122的零点，以抑制由于手臂3103L和3103R的致动器Ac3002到Ac3015发热引起的环境温度变化或者由于自发热生成的各个传感器3122的温度漂移的影响。

图26是例示根据第三实施方式的传感器单元3120L和3120R、高通滤波器单元3161和判定单元3164的详细结构的图。

在图26中，如上所述，各个传感器单元3120L和3120R包括盘状的传感器固定夹具3121和大致长方体状的三个传感器3122。传感器单元3120L的三个传感器3122被设置在传感器固定夹具3121的内表面上，也就是说，未附接到致动器Ac3002的定子的基部的表面(图23中左侧的表面和图26中纸面前面的表面)，从而三个传感器3122在同一圆周上等间隔地放射状设置。传感器单元3120R的三个传感器3122被设置在传感器固定夹具3121的内表面上，也就是说，未附接到致动器Ac3009的定子的基部的表面(图23中右侧的表面和图26中纸面前面的表面)，从而三个传感器3122在同一圆周上等间隔地放射状设置。

在本实施方式中，作为各个传感器3122，使用了具有由固有频率(刚性)比作为形成手臂3103L和3103R的各个部分的结构材料的金属材料更高的材料制成的压电体的力传感器，在本示例中，使用了以石英作为压电体的传感器。这是因为当固有频率高时可检测到包括高频成分的变动力，并且石英具有比作为形成手臂3103L和3103R的各个部分的结构材料的金属材料的固有频率高的固有频率(刚性)。因此，可检测传递到手臂3103L和3103R的各个部分的结构材料的微小的高频振动(快速形变和动态应变)。

各个传感器3122不限于使用石英作为压电体的传感器，可以是具有由固有频率比作为形成手臂3103L和3103R的各个部分的结构材料的金属材料的固有频率更高的材料制成的压电体的力传感器。传感器单元3120L的各个传感器3122检测由于施加到手臂3103L的力引起的传感器固定夹具3121在径向上的应变量，并且传感器单元3120R的各个传感器3122检测由于施加到手臂3103R的力引起的传感器固定夹具3121在径向上的应变量。各个传感器3122获得的电压被放大单元3123放大并且输入到高通滤波器单元3161的各个高通滤波器3161A(以下说明)。

高通滤波器单元3161具有可提取传感器3122的输出信号的高频振动成分的多个高通滤波器3161A(或者使用高频频带作为通带的带通滤波器)，各个高通滤波器3161A被放大单元3123放大后的各个传感器3122的输出信号的高频成分。在各个高通滤波器3161A中，截止频率被设定为去除致动器Ac3002到Ac3015的动作等的接触以外的事件所引起的频率成分。

通过比较启用时针对各个传感器3122计算的差“D”与阈值设定单元3166针对各个传感器3122预先设定的阈值Dth，判定单元3164判定物体是否接触手臂3103L和3103R。具体地，当各个传感器3122的差“D”中，每个传感器3122的差“D”都在阈值Dth以内时，判定单元3164判定物体未接触手臂3103L和3103R。当全部传感器3122中的任意一个的差“D”超过阈值Dth时，判定单元3164判定物体接触手臂3103L和3103R。

图27A和图27B是例示在手臂3103L和3103R与物体之间没有接触的状态下根据第三实施方式的手臂3103L和3103R执行的预定动作，并且例示了在该预定动作的期间传感器3122的输出值。图27A示意地例示在手臂3103L和3103R未接触物体的状态下手臂3103L和3103R执行的预定动作。图27B例示在手臂3103L和3103R执行图27A所示的动作时传感器3122的输出值V的时间历史的波形，其中横轴表示时间t并且纵轴表示传感器3122的输出值V。

在图27A和图27B中，在检查时，在不存在待把持的产品P并且机器人3100周围(手臂3103L和3103R的可运动范围内)不存在物体(障碍物)的环境中，也就是说，在物体未接触手臂3103L和3103R的状态下，手臂3103L和3103R执行与来自机器人控制器3150的位置指令相应的预定动作，也就是说，从所教示的动作开始位置(图27A左侧所示的位置)到所教示的动作完成位置(图27A右侧所示的位置)的动作。动作完成位置被设定为手3111L和3111R能够把持传送带3002所传送的产品P中的最小产品P的位置。

在此情况下，如上所述，传感器单元3120L和3120R的各个传感器3122检测施加到手臂3103L和3103R的力。作为被施加到手臂3103L和3103R的力，考虑由于手臂3103L和3103R的动作而产生的内力和从外部施加到手臂3103L和3103R的外力。当手臂3103L和3103R在图27A所示的物体未接触手臂3103L和3103R的状态下动作时，外力不被施加到手臂3103L和3103R。因此，各个传感器3122仅仅检测到由于内力引起的振动。

图28A和图28B例示了在启用时根据第三实施方式的手臂3103L和3103R执行的预定动作以及在该预定动作的期间传感器3122的输出值V。图28A示意地例示了在启用时手臂3103L和3103R执行的预定动作。图28B例示了在手臂3103L和3103R执行图28A所示的动作时传感器3122的输出值V的时间历史的波形，其中横轴表示时间t并且纵轴表示传感器3122的输出值V。

在图28A和图28B中，在启用时，手臂3103L和3103R执行与来自机器人控制器3150的位置指令相应的预定动作，也就是说，从所教示的动作开始位置(图28A左侧所示的位置)到所教示的动作完成位置(图28A右侧所示的位置)的动作。此时，手臂3103L和3103R从动作开始位置动作到传送带3002上的产品P两侧的更内侧(图28A中未示出)。如果在动作至动作完成位置的期间检测到了物体与手臂3103L和3103R的接触，则手臂3103L和3103R在对应的位置停止动作从而由手3111L和3111R把持产品P。

在此情况下，当在物体未接触手臂3103L和3103R的状态下手臂3103L和3103R动作时，外力不被施加到手臂3103L和3103R。因此，各个传感器3122仅仅检测到由于内力引起的振动。当在启用期间物体接触手臂3103L和3103R时(在本示例中，当产品P接触手3111L和3111R的内侧时)，内力和外力被施加到手臂3103L和3103R。因此，各个传感器3122检测到由于内力和外力引起的振动。因此，如图28B所示，当在启用期间物体接触手臂3103L和3103R时，传感器3122的输出值V增加与外力相应的量。当物体接触手臂3103L和3103R时，手臂3103L和3103R停止动作并且把持产品P。因此，在物体接触手臂3103L和3103R之后，传感器3122的输出值V变为基本恒定的值，如图28B例示。

图29A和图29B例示了根据第三实施方式检测物体是否接触手臂3103L和3103R的方法的示例。图29A例示了规范波形和在启用时传感器3122的输出值V的时间历史的波形，其中横轴表示时间t并且纵轴表示传感器3122的输出值V。图29B例示了差“D”的时序变化的波形，其中横轴表示时间t并且纵轴表示差“D”。

在图29A和图29B中，如上所述，在规范数据记录单元3163中，记录有手臂3103L和3103R执行与区间设定单元3162设定的记录区间相应的预定动作时各个传感器3122的输出值V的时间历史，作为规范波形。在物体未接触手臂3103L和3103R的状态下都可以记录规范波形。在本实施方式中，将说明在对机器人3100教示预定动作时记录规范波形的情况的示例。规范波形是在教示时，在物体未接触的状态下手臂3103L和3103R进行动作时实际记录的传感器3122的输出值V的时间历史的数据。因此，规范波形对应于内力。因此，通过将规范波形与启用时的传感器3122的输出数据进行比较，具体地，计算输出数据与规范波形的差“D”，可检测在启用期间施加到手臂3103L和3103R的外力。也就是说，差“D”对应于外力。通过将差“D”与作为阈值设定单元3166预先设定的接触与否判定值的阈值Dth进行比较，可判定是否有外力施加到手臂3103L和3103R，也就是说，可判定物体是否接触手臂3103L和3103R。具体地，当差“D”在阈值Dth以内时，判定没有外力施加到手臂3103L和3103R，也就是说，物体未接触手臂3103L和3103R。当差“D”超过阈值Dth时，判定有外力施加到手臂3103L和3103R，也就是说，物体接触手臂3103L和3103R。

图29A所示的启用时传感器3122的输出值V的时间历史的波形被例示为比如球击中手臂3103L和3103R的物体短暂接触时的波形示例(在接触之后没有立即施加外力时)。根据上述方法，可检测短暂接触。如在本实施方式中说明的，当本方法应用于基于双臂机器人的产品把持控制时，在接触之后，传感器3122的输出值V的时间历史波形变为基本恒定的值，如以上在图28B中说明的。

图30是例示根据第三实施方式的机器人控制器3150执行的机器人状态判定方法的控制处理的流程图。

在图30中，当通过输入装置执行预定动作开始操作时，开始流程所示的处理。首先，在步骤S3010，机器人控制器3150基于通过输入装置输入的输入信息判定机器人3100的工作模式是进行教示的“教示模式”还是进行启用的“启用模式”。当机器人3100的工作模式是“教示模式”时，步骤S3010的判定结果为“是”，处理进入步骤S3020。

在步骤S3020，机器人控制器3150基于通过输入装置输入的输入信息在区间设定单元3162中设定记录区间。

接着，在步骤S3030，机器人控制器3150向各个传感器3122输出复位信号并且在零点调节单元3165中调节各个传感器3122的零点。

接着处理进入步骤S3040，机器人控制器3150向各个致动器Ac3001到Ac3015输出在动作指令单元3151中基于通过输入装置教示的针对各个手臂3103L和3103R的教示信息(指示动作开始位置和动作完成位置的信息)计算的针对各个致动器Ac3001到Ac3015的位置指令，并且在物体未接触的状态下，开始手臂3103L和3103R的与位置指令相应的预定动作(参照图27A)。

接着，在步骤S3050，机器人控制器3150开始输入(获取)各个传感器3122的输出值V，并且开始在规范波形记录单元3163中进行各个传感器3122的规范波形记录。因此，在物体未接触的状态下，手臂3103L和3103R执行对应于步骤S3020中设定的记录区间并且开始于步骤S3040的预定动作时，输入基于被放大单元3123放大并且被各个高通滤波器3161A提取的高频振动成分的、各个传感器3122的输出值V，并且规范数据记录单元3163将所输入的各个传感器3122的输出值V的时间历史记录为各个传感器3122的规范波形。

如果手臂3103L和3103R动作至动作完成位置，则处理进入步骤S3060，机器人控制器3150完成手臂3103L和3103R的动作。

接着，在步骤S3070，机器人控制器3150完成各个传感器3122的输出值V的输入(获取)，并且完成规范波形记录单元3163中的各个传感器3122的规范波形的记录。机器人控制器3150结束流程所示的处理。每当通过输入装置执行了预定的动作开始操作时，机器人控制器3150执行流程所示的处理。

另一方面，在步骤S3010，当机器人3100的工作模式是“启用模式”时，步骤S3010的判定结果为“否”，处理进入步骤S3080。

在步骤S3080，机器人控制器3150基于通过输入装置输入的输入信息在阈值设定单元3166中设定阈值Dth。

接着，处理进入步骤S3090，类似于步骤S3030，机器人控制器3150在零点调节单元3165中调节各个传感器3122的零点。

接着在步骤S3100，机器人控制器3150向各个致动器Ac3001到Ac3015输出在动作指令单元3151中基于通过输入装置教示的针对各个手臂3103L和3103R的教示信息(指示动作开始位置和动作完成位置的信息)计算的针对各个致动器Ac3001到Ac3015的位置指令，并且在物体未接触手臂3103L和3103R的状态下，开始手臂3103L和3103R的与位置指令相应的预定动作(参照图28A)。

接着，处理进入步骤S3110，在输入基于被放大单元3123放大并且被各个高通滤波器3161A提取的高频振动成分的、各个传感器3122的输出值V的同时，机器人控制器3150在判定单元3164中针对各个传感器3122，对手臂3103L和3103R执行开始于步骤S3100的预定动作时各个传感器3122的输出值V的输出数据与规范数据记录单元3163中针对各个传感器3122记录的规范波形进行比较，并且针对各个传感器3122计算差“D”。通过比较针对各个传感器3122计算的差“D”与阈值设定单元3166针对各个传感器预先设定的阈值Dth，判定物体是否接触手臂3103L和3103R。具体地，如上所述，当全部传感器3122的差“D”在阈值Dth以内时，判定物体未接触手臂3103L和3103R。当全部传感器3122中任意一个的差“D”超过阈值Dth时，判定物体接触手臂3103L和3103R。

接着，处理进入步骤S3120，机器人控制器3150判定在步骤S3110中是否判定了在手臂3103L和3103R动作至动作完成位置的期间物体接触了手臂3103L和3103R。当在步骤S3110中判定在手臂3103L和3103R动作至动作完成位置的期间物体接触了手臂3103L和3103R时，步骤S3120的判定结果为“是”，处理进入步骤S3130。

在步骤S3130，机器人控制器3150在位置指令截断单元3152中截断从动作指令单元3151向平滑处理单元3153的位置指令输出，向伺服单元3154生成的扭矩指令Tref追加把持补偿扭矩，向各个致动器Ac3001到Ac3015输出追加后的结果而停止手臂3103L和3103R的动作，并且用手3111L和3111R把持产品P。接着，机器人控制器3150结束流程所示的处理。

另一方面，在步骤S3120，当在步骤S3110中判定在手臂3103L和3103R动作至动作完成位置的期间物体未接触手臂3103L和3103R时(不存在待把持的产品P时)，步骤S3120的判定结果为“否”，处理进入步骤S3140，机器人控制器3150完成手臂3103L和3103R的动作。机器人控制器3150结束流程所示的处理。

在以上说明中，步骤S3050和S3070的处理对应于权利要求中说明的规范数据记录处理并且步骤S3110的处理对应于判定处理。步骤S3050、S3070和S3110的处理起到输出值获取处理的作用。

如上所述，在根据本实施方式的机器人系统3001中，在规范数据记录单元3163中，记录了在物体未接触手臂的状态下在手臂3103L和3103R执行预定动作时各个传感器3122的输出值V的时间历史，作为规范波形。通过将启用时手臂3103L和3103R执行预定动作时各个传感器3122的输出值V的输出数据与规范数据记录单元3163中记录的规范波形进行比较(在上述示例中比较差“D”与阈值Dth)，判定单元3164判定物体是否接触手臂3103L和3103R。如上所述，规范波形是在物体未接触的状态下手臂3103L和3103R动作时实际记录的传感器3122的输出值V的时间历史数据。因此，规范波形对应于由于手臂3103L和3103R的动作而产生的内力。因此，通过比较规范波形与启用时传感器3122的输出值V的输出数据，可检测在启用的期间施加到手臂3103L和3103R的外力，并且能够高精度地判定物体是否接触手臂3103L和3103R。结果，能够高精度地进行如下控制：根据物体是否接触手臂而停止手臂3103L和3103R的动作，或者使手臂3103L和3103R在使接触导致的外力减小的方向上动作。因此，机器人3100的性能可得以改善。

在本实施方式中，使用具有固有频率比形成手臂3103L和3103R的各个部分的结构材料(在以上示例中诸如铁或者铝的金属材料)的固有频率更高的压电体的力传感器作为各个传感器3122。在以上示例中，具体地，作为各个传感器，使用了以石英作为压电体的传感器。由此，可检测由于障碍物的碰撞而在手臂3103L和3103R的各个部分的结构材料中产生的高频振动或者冲击，并且能够高精度地检测物体是否接触手臂3103L和3103R。

在应用于产品把持控制的本实施方式中，获得以下效果。也就是说，在相关领域中为了把持具有不确定形状的物体，需要提供用于将特殊传感器附接到手臂3103L和3103R的手3111L和3111R上并且检测和确认把持状态的手段。另一方面，在本实施方式中，执行控制动作而使两个手臂3103L和3103R向产品P两侧的内侧动作，当检测到接触时停止动作，并且用手3111L和3111R把持产品P。因此，不需要提供特殊的传感器，并且可实现具有结构简单的手3111L和3111R并能够可靠地把持具有不确定形状的物体的机器人3100的产品把持控制。

在本实施方式中，具体地，当输出数据与规范波形之差“D”在预定阈值Dth以内时，判定单元3164判定物体未接触手臂3103L和3103R。当差“D”超过预定阈值Dth时，判定单元3164判定物体接触手臂3103L和3103R。也就是说，由于如上所述输出数据与规范波形之差“D”对应于施加到手臂3103L和3103R的外力，判定单元3164可基于差“D”进行判定并且能够高精度地检测物体是否接触手臂3103L和3103R。通过设定预定的阈值Dth作为接触与否的判定值，可抑制扰动导致的错误检测。

在本实施方式中，具体地，机器人控制器3150具有设定阈值Dth的阈值设定单元3166。由于阈值设定单元3166可根据机器人3100的规格或者启用环境设定任意值作为阈值Dth，机器人控制器3150可抑制扰动导致的错误检测并且能够高精度地检测物体是否接触手臂3103L和3103R。

在本实施方式中，具体地，机器人控制器3150具有区间设定单元3162，其设定规范数据记录单元3163记录传感器3122的输出值V的时间历史作为规范波形的记录区间。通过区间设定单元3162，可以将手臂3103L和3103R执行任意动作的区间设定为记录区间。由此，可以把执行与手臂3103L和3103R在启用时执行的预定动作相同的动作的区间设定为记录区间。如果记录了规范波形，则能够可靠地检测物体是否接触手臂3103L和3103R。由于可针对各个不同动作记录规范波形，可以与启用时手臂3103L和3103R执行的多个动作分别对应地记录规范波形。

在本实施方式中，具体地，机器人控制器3150具有零点调节单元3165，其每当手臂3103L和3103R执行对应于区间设定单元3162设定的记录区间的预定动作时调节各个传感器3122的零点。通过零点调节单元3165，可抑制各个传感器3122的温度漂移的影响并且可防止接触精度降低。特别地，当在启用时手臂3103L和3103R重复预定动作时，针对每次动作进行零点调节。因此，能够可靠地抑制温度漂移的影响。

在本实施方式中，具体地，机器人控制器3150具有高通滤波器单元3161，其提取各个传感器3122的输出信号的高频振动成分，并且判定单元3164将基于高通滤波器单元3161提取的高频振动成分的、各个传感器的输出值V的输出数据与规范波形进行比较，并且判定物体是否接触手臂3103L和3103R。由此，因为可去除由于扰动引起的频率成分，能够高精度地检测物体是否接触手臂3103L和3103R。

以上说明了第三实施方式。然而，实施方式可以实施为不同于第三实施方式的各种不同实施方式。因此，在下文中说明作为变型例的多个不同实施方式。

(1)机器人系统应用于检测障碍物接触的情况

在以上实施方式中，本申请公开的机器人系统应用于产品把持控制。然而，实施方式不限于此，本申请中公开的机器人系统可以应用于检测障碍物的接触。也就是说，如图31所示，当手臂3103L和3103R执行与来自机器人控制器3150的位置指令相应的预定动作时，也就是说，执行从所教示的动作开始位置(图31左侧所示的位置)到所教示的动作完成位置的动作时，判定单元3164使用与以上实施方式相同的方法判定障碍物B是否接触手臂3103L和3103R。如果检测到了障碍物与手臂3103L和3103R的接触，则在对应的位置(图31右侧所示的位置)停止手臂3103L和3103R的动作。即使在此变型例中，也可获得与以上实施方式相同的效果。此外，能够避免过度负载作用到机器人3100或者机器人3100周围存在的物体上。

(2)设置低通滤波器的情况

在以上实施方式中，在接触检测单元3155中设置了具有用于提取传感器3122的高频振动成分的高通滤波器3161A的高通滤波器单元3161，判定单元3641对基于高通滤波器单元3161提取的高频振动成分的规范波形与输出数据进行比较，并且判定物体是否接触手臂3103L和3103R。然而，实施方式不限于此。也就是说，在接触检测单元3155中，可以在高通滤波器单元3161之外单独设置具有用于提取传感器3122的输出信号的低频振动成分的低通滤波器(或者可以是使用低频频带作为通带的带通滤波器)的低通滤波器单元，判定单元3164可以对基于低通滤波器单元提取的低频振动成分的规范波形与输出数据进行比较，并且可以判定物体(具体地纸板盒等具有柔性的产品)是否接触手臂3103L和3103R。根据本变型例，由于可提取低频振动成分，能够高精度地检测是否产生了相对迟的接触，比如纸板盒等具有柔性的产品与手臂3103L和3103R的接触。

(3)机器人系统应用于单臂机器人的情况

在上面的说明中，本申请公开的机器人应用于作为具有两个手臂3103L和3103R的双臂机器人的机器人3100。然而，本实施方式可以应用于具有一个机器人手臂的单臂机器人。即使在此情况下，也可获得与以上实施方式相同的效果。

除了以上说明的结构，可以使用将根据本实施方式和变型例的方法组合后的结构。

尽管未具体说明，本实施方式可在不脱离本实施方式的要旨和范围的情况下进行各种变更。

下面，将说明第四实施方式。

在机器人领域，期望避免对机器人或者机器人周围的物体产生过度的负载。为此，研究了检测是否产生了与机器人的接触(外力)的各种技术。

例如，日本特开2006-21287号公报中公开了在机器人手臂的基端安装力检测器以检测外力，并且基于力检测器的检测结果停止机器人手臂的动作，或者当施加了过度外力时使机器人手臂在减小外力的方向上动作的技术。

为了提高机器人的可靠性，期望检测机器人手臂中是否产生了异常，比如机器人手臂的致动器或者减速器的老化所导致的异常。

在相关领域中，使用6轴力传感器作为力检测器。一般地，6轴力传感器由多个应变计构成，并且固有频率低。因此，无法检测由于致动器或者减速器的异常而在机器人手臂的结构材料中产生的高频异常振动，并且无法检测机器人手臂的异常。因此，可靠性低。

根据本实施方式的一个方面，提供了一种可检测机器人手臂是否异常并且可提高可靠性的机器人系统和机器人异常检测方法。

根据本实施方式，由于可检测机器人手臂中是否有异常，能够提高机器人的可靠性。

下面参照附图说明第四实施方式。

图32是例示根据第四实施方式的机器人系统的总体结构的概念图。图33是例示根据第四实施方式的机器人的结构的俯视图。

在图32和图33中，根据本实施方式的机器人系统4001包括被设置在用于传送多个产品P的传送带4002的一侧的机器人4100、和控制机器人4100的机器人控制器4150(控制单元)。机器人4100是双臂机器人并且包括基部4101、躯干部4102、两个手臂4103L和4103R(机器人手臂)和两个传感器单元4120L和4120R。

基部4101通过锚定螺栓(图中未示出)固定到安装面(地板)。躯干部4102具有第一关节部，在第一关节部中设置有被驱动为绕着旋转轴Ax4001旋转的致动器Ac4001。躯干部4102被设置为通过第一关节部而相对于基部4101旋转，并且通过设置在第一关节部中的致动器Ac4001的驱动而沿着大致平行于安装面的方向旋转。躯干部4102分别在一侧(图32和图33中的右侧)和另一侧(图32和图33中的左侧)支撑被构成为单独对象的手臂4103L和4103R。

手臂4103L是被设置在躯干部4102的一侧的执行器。手臂4103L具有肩部4104L、上臂A部4105L、上臂B部4106L、下臂部4107L、手腕A部4108L、手腕B部4109L、凸缘4110L、手4111L以及第二到第八关节部，在第二到第八关节部中分别设置有用于驱动各个部分旋转的致动器Ac4002到Ac4008。

肩部4104L连接到躯干部4102而通过第二关节部旋转，并且通过设置在第二关节部中的致动器Ac4002的驱动而绕着大致平行于安装面的旋转轴Ax4002旋转。上臂A部4105L连接到肩部4104L而通过第三关节部旋转，并且通过设置在第三关节部中的致动器Ac4003的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax4002的旋转轴Ax4003旋转。上臂B部4106L连接到上臂A部4105L的前端而通过第四关节部旋转，并且通过设置在第四关节部中的致动器Ac4004的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax4003的旋转轴Ax4004旋转。下臂部4107L连接到上臂B部4106L而通过第五关节部旋转，并且通过设置在第五关节部中的致动器Ac4005的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax4004的旋转轴Ax4005旋转。手腕A部4108L连接到下臂部4107L的前端而通过第六关节部旋转，并且通过设置在第六关节部中的致动器Ac4006的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax4005的旋转轴Ax4006旋转。手腕B部4109L连接到手腕A部4108L而通过第七关节部旋转，并且通过设置在第七关节部中的致动器Ac4007的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax4006的旋转轴Ax4007旋转。凸缘4110L连接到手腕B部4109L的前端而通过第八关节部旋转，并且通过设置在第八关节部中的致动器Ac4008的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax4007的旋转轴Ax4008旋转。手4111L被附接到凸缘4110L的前端，并且通过凸缘4110L的旋转而旋转。

手臂4103R是被设置在躯干部4102的另一侧的执行器。类似于手臂4103L，手臂4103R具有肩部4104R、上臂A部4105R、上臂B部4106R、下臂部4107R、手腕A部4108R、手腕B部4109R、凸缘4110R、手4111R以及第九到第十五关节部，在第九到第十五关节部中分别设置有用于驱动各个部分旋转的致动器Ac4009到Ac4015。

肩部4104R连接到躯干部4102而通过第九关节部旋转，并且通过设置在第九关节部中的致动器Ac4009的驱动而绕着大致平行于安装面的旋转轴Ax4009旋转。上臂A部4105R连接到肩部4104R而通过第十关节部旋转，并且通过设置在第十关节部中的致动器Ac4010的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax4009的旋转轴Ax4010旋转。上臂B部4106R连接到上臂A部4105R的前端而通过第十一关节部旋转，并且通过设置在第十一关节部中的致动器Ac4011的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax4010的旋转轴Ax4011旋转。下臂部4107R连接到上臂B部4106R而通过第十二关节部旋转，并且通过设置在第十二关节部中的致动器Ac4012的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax4011的旋转轴Ax4012旋转。手腕A部4108R连接到下臂部4107R的前端而通过第十三关节部旋转，并且通过设置在第十三关节部中的致动器Ac4013的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax4012的旋转轴Ax4013旋转。手腕B部4109R连接到手腕A部4108R而通过第十四关节部旋转，并且通过设置在第十四关节部中的致动器Ac4014的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax4013的旋转轴Ax4014旋转。凸缘4110R连接到手腕B部4109R的前端而通过第十五关节部旋转，并且通过设置在第十五关节部中的致动器Ac4015的驱动而绕着垂直于旋转轴Ax4014的旋转轴Ax4015旋转。手4111L被附接到凸缘4110L的前端，并且通过凸缘4110L的旋转而旋转。

在本示例中，各个手臂4103L和4103R具有7个关节部，也就是说，自由度为7。然而，各个手臂4103L和4103R的自由度不限于“7”。

作为形成手臂4103L和4103R的肩部104L和4104R、上臂A部4105L和4105R、上臂B部4106L和4106R、下臂部4107L和4107R、手腕A部4108L和4108R、手腕B部4109L和4109R、凸缘4110L和4110R以及手4111L和4111R的结构材料，使用铁或铝等的金属材料。

如图33所示的，躯干部4102被形成为相对于基部4101在从第一关节部向第二和第九关节部的水平方向上向前突出，使得第一关节部的旋转轴Ax4001与第二和第九关节部的旋转轴Ax4002和Ax4009在大致平行于安装面的方向上偏离距离D1。由此，肩部4104L和4104R下部的空间可用作工作空间，并且可通过转动旋转轴Ax4001来扩大手臂4103L和4103R的可达范围。

上臂B部4106R的形状被设定为在俯视图中第十一关节部的旋转轴Ax4011与第十二关节部的旋转轴Ax4012的位置偏离距离D2。下臂部4107R的形状被设定为在俯视图中第十二关节部的旋转轴Ax4012与第十三关节部的旋转轴Ax4013的位置偏离距离D3。当旋转轴Ax4011和旋转轴Ax4013采取大致水平姿态时，旋转轴Ax4011与旋转轴Ax4013的偏离距离变为(D2+D3)。由此，当对应于人体“肘部”的第十二关节部被弯曲时，可以较大地确保对应于人体的“上臂”的上臂A部4105R和上臂B部4106R与对应于人体的“下臂”的下臂部4107R的间隙。甚至当手4111R接近躯干部4102时，也可增加手臂4103R在动作时的自由度。

尽管图33中未清楚地示出，类似于手臂4103R，在手臂4103L中，上臂B部4106L的形状被设定为在俯视图中第四关节部的旋转轴Ax4004与第五关节部的旋转轴Ax4005的位置偏离距离D2。下臂部4107L的形状被设定为在俯视图中第五关节部的旋转轴Ax4005与第六关节部的旋转轴Ax4006的位置偏离距离D3。当旋转轴Ax4004和旋转轴Ax4006采取大致水平姿态时，旋转轴Ax4004与旋转轴Ax4006的偏离距离变为(D2+D3)。

如图33所示，各个传感器单元4120L和4120R包括盘形的传感器固定夹具4121和大致长方体状的至少一个(在本示例中，三个)传感器4122(应变传感器)。传感器单元4120L的传感器固定夹具4121附接到手臂4103L的最接近基端侧的致动器Ac4002的定子的基部，并且传感器固定夹具4121中设置的三个传感器4122可检测施加到手臂4103L的力(具体地，由于施加到手臂4103L的冲击力引起的振动所造成的应变量，不是力的大小)。传感器单元4120R的传感器固定夹具4121附接到手臂4103R的最接近基端侧的致动器Ac4009的定子的基部，并且传感器固定夹具4121中设置的三个传感器4122可检测施加到手臂4103R的力(具体地，由于施加到手臂4103R的冲击力引起的振动所造成的应变量，不是力的大小)。下面将详细说明传感器单元4120L和4120R。

在具有上述结构的机器人4100中，包括致动器Ac4001到Ac4015在内的各个驱动部的动作被机器人控制器4150控制，使得手臂4103L和4103R向传送带4002上的产品P两侧的更内侧动作，并且通过手4111L和4111R把持产品P。各个致动器Ac4001到Ac4015由减速器一体式伺服电机构成，减速器一体式伺服电机具有可插入导线(图中未示出)的中空部，并且致动器Ac4001到Ac4015的旋转位置被致动器Ac4001到Ac4015中内置的编码器(图中未示出)转换为信号，并且信号通过导线输入到机器人控制器4150。

图34是例示根据第四实施方式的机器人控制器4150的功能结构的框图。

在图34中，机器人控制器4150由计算机(图中未示出)构成，其包括运算器、存储装置和输入装置，并且通过导线连接到机器人4100的各个驱动部或者各个传感器4122以彼此通信。机器人控制器4150具有动作指令单元4151、位置指令截断单元4152、平滑处理单元4153、伺服单元4154、异常检测单元4155、把持扭矩补偿单元4156和重力扭矩补偿单元4157。

动作指令单元4151基于通过输入装置教示的的针对各个手臂4103L和4103R的教示信息(指示动作开始位置和动作完成位置的信息)计算针对各个致动器Ac4001到Ac4015的位置指令(动作指令)，并且通过位置指令截断单元4152将位置指令汇集到平滑处理单元4153中。

平滑处理单元4153按照每个预定运算周期向伺服单元4154顺序地输出所汇集的位置指令。

伺服单元4154针对各个致动器Ac4001到Ac4015，具有基于各个致动器Ac4001到Ac4015的编码器的检测值的关节角度反馈电路Fp和基于从各个致动器Ac4001到Ac4015的编码器的检测值获得的角速度检测值的关节角度反馈电路Fv。伺服单元4154基于由平滑处理单元4153顺序地输入的位置指令，按照每个预定运算周期生成并且输出针对各个致动器Ac4001到Ac4015的扭矩指令Tref。

异常检测单元4155基于传感器单元4120L和4120R的各个传感器4122的输出值V(输出信号)，检测是否产生了由于手臂4103L和4103R中设置的致动器Ac4002到Ac4015和减速器等旋转部件的老化而导致的异常。然而，本实施方式不限于此，异常检测单元4155可以检测手臂4103L和4103R是否产生了异常(包括由于致动器Ac4002到Ac4015和减速器等旋转部件的老化而导致的异常，或者手臂4103L和4103R的壳体的异常)。下面将详细说明异常检测单元4155。

当异常检测单元4155检测到手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015的异常时，位置指令截断单元4152截断从动作指令单元4151向平滑处理单元4153的输出，并且截断向伺服单元4154传输的位置指令。如果向伺服单元4154传输的位置指令被截断，则反馈输出的扭矩指令Tref的值减小并且手臂4103L和4103R迅速停止。

把持扭矩补偿单元4156向伺服单元4154生成的针对各个致动器Ac4001到Ac4015的扭矩指令Tref追加用于手臂4103L和4103R把持产品P的把持补偿扭矩。

重力扭矩补偿单元4157向伺服单元4154生成的针对各个致动器Ac4001到Ac4015的扭矩指令Tref追加对应于自重的重力补偿扭矩以由手臂4103L和4103R把持产品P。

图35是例示根据第四实施方式的接触检测单元4155的功能结构的框图。

在图35中，异常检测单元4155具有高通滤波器单元4161、区间设定单元4162、规范波形记录单元4163、输出波形记录单元4167、比较/判定单元4164、零点调节单元4165和阈值设定单元4166。

高通滤波器单元4161提取各个传感器4122的输出信号的高频振动成分以去除传感器单元4120L和4120R的各个传感器4122的输出信号中包含的、由手臂4103L和4103R的异常引起的频率之外的频率成分(例如由于扰动引起的频率成分)。下面将详细说明高通滤波器单元4161。

区间设定单元4162基于通过输入装置输入的输入信息设定规范波形记录单元4163将传感器4122的输出值V的时间历史记录为规范波形的区间(在下文中简称为“记录区间”)。

规范波形记录单元4163针对各个传感器4122，在手臂4103L和4103R中没有异常的状态下手臂4103L和4103R执行与区间设定单元4162设定的记录区间相应的预定动作时，记录基于高通滤波器单元4161所提取的高频振动成分的、各个传感器4122的输出值V的时间历史，作为规范波形(参照以下将说明的图37B)。在此情况下，手臂4103L和4103R中没有异常的状态意味着手臂4103L和4103R的壳体(包括结构部件、盖部件和导线)和手臂4103L和4103R中设置的致动器Ac4002到Ac4015或者减速器中没有结构或者功能缺陷和故障、并且手臂的壳体和致动器或者减速器正常工作，并且在手臂4103L和4103R中没有产生不希望的接触或者干扰的状态。例如，手臂4103L和4103R中没有异常的状态意味着紧接着检查出手臂4103L和4103R的壳体和手臂中设置的致动器Ac4002到Ac4015或者减速器正常工作之后的状态，或者没有初始缺陷的初始启用时的状态。预定动作是与动作指令单元4151基于通过输入装置教示的教示信息(指示动作开始位置和动作完成位置的信息)计算的位置指令相应的动作。

输出波形记录单元4167针对各个传感器122，在启用时手臂4103L和4103R执行预定动作时，记录基于高通滤波器单元4161所提取的高频振动成分的、各个传感器4122的输出值V的时间历史，作为输出波形(参照以下说明的图38B)。在本实施方式中，在启用时在可运动范围中不存在待把持的产品P时(例如紧接着开始传送产品P之后或者当停止传送并进行检查时)，输出波形记录单元4167针对各个传感器4122记录在启用时手臂4103L和4103R执行预定动作时各个传感器4122的输出值V的时间历史，作为输出波形。然而，本实施方式不限于此，可以在启用时在可运动范围内存在待把持的产品P的情况下，输出波形记录单元4167针对各个传感器4122记录在启用时手臂4103L和4103R执行预定动作时各个传感器4122的输出值V的时间历史，作为输出波形。

阈值设定单元4166基于通过输入装置输入的输入信息设定阈值Dth，阈值Dth成为比较/判定单元4164中的判定是否产生了异常的判定值。

比较/判定单元4164针对各个传感器4122，将规范波形记录单元4163中针对各个传感器4122记录的规范波形与输出波形记录单元4167中针对各个传感器4122记录的输出波形进行比较，并且针对各个传感器4122计算规范波形与输出波形之差“D”(具体地，差的绝对值)。针对各个传感器4122计算在固定时间(在本示例中为手臂4103L和4103R执行一次预定动作所需要的时间)内针对各个传感器4122计算的差“D”超过阈值设定单元4166设定的阈值Dth的次数(在下文称为超过次数N)。该固定时间不限于手臂4103L和4103R执行一次预定动作所需要的时间。例如，该固定时间可以是通过输入装置设定的时间。通过针对各个传感器4122判定针对各个传感器4122计数的超过次数N是否超过预定判定次数Nj，比较/判定单元4164判定手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015中是否存在异常。下面将详细说明比较/判定单元4164。

每当传感器3103L和3103R执行对应于区间设定单元4162设定的记录区间的预定动作时，零点调节单元4165向各个传感器4122输出复位信号并且调节各个传感器4122的零点，以抑制由于手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015发热引起的环境温度变化或者由于自发热而产生的各个传感器4122的温度漂移的影响。

图36是例示根据第四实施方式的传感器单元4120L和4120R、高通滤波器单元4161和比较/判定单元4164的详细结构的图。在图36中，未示出规范波形记录单元4163和输出波形记录单元4167。

在图36中，如上所述，各个传感器单元4120L和4120R包括传感器固定夹具4121以及传感器固定夹具4121中设置的大致长方体状的三个传感器4122，固定夹具1121设置在躯干部4102的壳体的内侧并且形成为环形。各个传感器单元4120L和4120R的传感器固定夹具4121在大致中心位置具有开口4121A，其中可以插入手臂4103L和4103R中设置的致动器Ac4002到Ac4015的导线。传感器单元4120L的三个传感器4122被设置在传感器固定夹具4121的内表面上，也就是说，未附接到致动器Ac4002的定子的基部的表面(图33中的左面和图36中纸面前面的表面)，从而三个传感器4122在同一圆周上被等间隔地放射状设置。传感器单元4120R的三个传感器4122被设置在传感器固定夹具4121的内表面上，也就是说，未附接到致动器Ac4009的定子的基部的表面(图33中的右面和图36中纸面前面的表面)，从而三个传感器4122在同一圆周上被等间隔地放射状设置。

在本实施方式中，作为各个传感器4122，使用了具有由固有频率(刚性)比作为形成手臂4103L和4103R的各个部分的结构材料的金属材料更高的材料制成的压电体的力传感器，在本示例中，使用了以石英作为压电体的传感器作为各个传感器4122。这是因为当固有频率高时可检测包括高频成分的变动力，并且石英的固有频率(刚性)比作为形成手臂403L和4103R的各个部分的结构材料的金属材料的固有频率高。因此，可检测传递到手臂4103L和4103R的各个部分的结构材料的微小的高频振动(快速形变和动态应变)。

各个传感器4122不限于使用石英作为压电体的传感器，可以是具有固有频率比作为形成手臂4103L和4103R的各个部分的结构材料的金属材料的固有频率更高的材料制成的压电体的力传感器。传感器单元4120L的各个传感器4122将由于施加到手臂4103L的力引起的传感器固定夹具4121的径向应变量检测为电压，并且传感器单元4120R的各个传感器4122将由于施加到手臂4103R的力引起的传感器固定夹具4121的径向应变量检测为电压。各个传感器4122获得的电压被放大单元4123放大并且输入到高通滤波器单元4161的各个高通滤波器4161A(以下说明)。

高通滤波器单元4161具有可提取传感器4122的高频振动成分的多个高通滤波器4161A(或者使用高频频带作为通带的带通滤波器)，各个高通滤波器4161A提取放大单元4123放大后的各个传感器4122的输出信号的高频成分。在各个高通滤波器4161A中，截止频率被确定为能够去除由于手臂4103L和4103R的异常引起的频率之外的频率成分(由于致动器Ac4002到Ac4015的动作等的接触以外的事件引起的频率成分)。

通过如上所述针对各个传感器4122判定针对各个传感器4122计数的超过次数N是否超过预定判定次数Nj，比较/判定单元4164判定手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015中是否存在异常。具体地，当全部传感器4122的超过次数N在预定的判定次数Nj以内时，比较/判定单元4164判定手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015中没有异常。当全部传感器4122中只有一个传感器4122的超过次数N超过预定判定次数Nj时，比较/判定单元4164也判定手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015中有异常。判定超过次数N是否超过预定判定次数Nj大体相当于按照每个预定周期判定是否发生了差“D”超过阈值Dth的事件。也就是说，超过事件发生次数N大于判定次数Nj的情况相当于按照每个预定周期发生了差“D”超过阈值Dth的事件的情况。

比较/判定单元4164在根据手臂4103L和4103R的动作速度改变判定次数Nj的同时执行以上判定。也就是说，在手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015或者减速器等旋转部件中产生了老化所引起的异常并且在手臂4103L和4103R动作时产生了周期性的异常振动或者冲击的情况下，当手臂4103L和4103R的动作速度快时，产生周期性异常振动的次数增加，并且当手臂103L和4103R的动作速度慢时，产生周期性异常振动的次数减少。因此，当判定次数Nj被设定为固定值时，根据动作速度而造成对异常的错误检测。因此，在本实施方式中，比较/判定单元4164在根据手臂4103L和4103R的动作速度改变判定次数Nj的同时执行以上判定，防止错误检测。

图37A和图37B例示了根据第四实施方式的在不存在异常的状态下手臂4103L和4103R执行的预定动作以及在该预定动作的期间传感器4122的输出值V。

图37A示意地例示在没有异常的状态下手臂4103L和4103R执行的预定动作的示例。在图37A所示的示例中，在教示时手臂4103L和4103R中没有异常的状态下，在不存在待把持的产品P并且机器人4100周围(手臂4103L和4103R的可运动范围内)没有障碍物的环境中，也就是说在物体不接触手臂4103L和4103R的状态下，执行与来自机器人控制器4150的位置指令相应的预定动作，也就是说，从所教示的动作开始位置(图37A左侧的位置)到所教示的动作完成位置(图37A右侧的位置)的动作。动作完成位置被设定为手4111L和4111R可把持传送带4002所传送的产品P的最小部分的位置。

图37B例示了在输出波形记录单元4163中与图37A所示动作相应地记录的规范波形，其中横轴表示时间t并且纵轴表示传感器4122的输出值V。在图37B所示的示例中，在规范波形记录单元4163中，记录了在手臂4103L和4103R中没有异常的状态下执行一次图37A所示的对应于上述记录区间的动作时的、传感器4122的输出值V的时间历史，作为规范波形。当手臂4103L和4103R中没有异常时都可以记录规范波形。在本实施方式中，将说明在对机器人4100教示预定动作时记录规范波形的情况的示例。

图38A和图38B例示了在启用时根据第一实施方式的手臂4103L和4103R执行的预定动作以及在该预定动作的期间传感器4122的输出值V。

图38A示意地例示了根据第四实施方式在启用时由手臂4103L和4103R执行的预定动作的示例。在图38A所示的示例中，当在启用时在可运动范围中不存在待把持的产品P时(例如紧接着开始传送产品P之后或者在停止传送并且进行检查时)，在手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015或者减速器等旋转部件中产生了老化所引起的异常的状态下，执行与来自机器人控制器4150的位置指令相应的预定动作，也就是说，从所教示的动作开始位置(图38A左侧的位置)到所教示的动作完成位置(图38A右侧的位置)的动作。在图38A所示的示例中，例示了如上所述当可运动范围中不存在待把持的产品P时手臂4103L和4103R进行预定动作的情况。因此，类似于图37A的情况，在手4111L和4111R未把持产品P的情况下执行从动作开始位置到动作完成位置的动作。尽管图中未示出，当存在待把持的产品P时，手臂4103L和4103R从动作开始位置动作到传送带4002上的产品P两侧的更内侧。如果产品P接触手臂4103L和4103R，则手臂4103L和4103R在对应的位置停止动作，从而产品P被手4111L和4111R把持。

图38B例示了在输出波形记录单元4167中与图38A所示动作相应地记录的规范波形，其中横轴表示时间t并且纵轴表示传感器4122的输出值V。在图38B所示的示例中，在输出波形记录单元4167中，在致动器Ac4002到Ac4015或者减速器等旋转部件中产生了老化所引起的异常的状态下手臂4103A和4103R执行一次图38A所示动作时传感器4122的输出值V的时间历史，作为规范波形。如在此情况下，在手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015或者减速器等旋转部件中产生了老化所引起的异常时记录输出波形时，在旋转相位中周期地出现异常部位。因此，当手臂4103L和4103R动作时，容易产生周期性的异常振动或者冲击。一般地，当在手臂4103L和4103R中产生周期性的异常振动或者冲击时，由于异常振动或者冲击引起的冲击力被传递到手臂4103L和4103R，并且与未产生周期性的异常振动或者冲击的情况相比，传感器4122的输出值V增大。因此，在致动器Ac4002到Ac4015或者减速器等旋转部件中产生了老化所引起的异常时记录输出波形时，在输出波形中周期性地存在传感器4122的输出值V增大的区间。在图38B所示的输出波形中，周期性地存在4处传感器4122的输出值V增大的区间。

图39A和图39B例示了检测手臂4103L和4103R中是否存在异常的方法的示例。图39A例示对应于图37B的规范波形和对应于图38B的输出波形，其中横轴表示时间t并且纵轴表示传感器4122的输出值V。图39B例示了差“D”的时序变化的波形，其中横轴表示时间t并且纵轴表示差“D”。

在图39A和图39B中，如上所述，当手臂4103L和4103R中有异常时，在输出波形中周期性地存在传感器4122的输出值V增大的区间。因此，通过比较在教示时手臂4103L和4103R中没有有异常的状态下在规范波形记录单元4163中记录的规范波形与输出波形记录单元4167中记录的启用时的输出波形这两个波形，可检测输出波形相对于规范波形的周期性变化。因此，可检测手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015中是否有异常。也就是说，通过判定手臂4103L和4103R执行一次预定动作时规范波形与输出波形之差“D”超过阈值Dth的超过次数N是否大于与手臂4103L和4103R的动作速度相应的判定次数Nj，可判定致动器Ac4002到Ac4015中是否有异常。具体地，当超过次数N在判定次数Nj以内时，可判定致动器Ac4002到Ac4015中没有异常。当超过次数N超过判定次数Nj时，可判定致动器Ac4002到Ac4015中有异常。在图18A和图18B所示的示例中，超过次数N是“4”，如上所述。因此，当判定次数是“3”或者更小时，判定致动器Ac4002到Ac4015中有异常。

图40是例示根据第四实施方式的机器人控制器4150执行的机器人异常检测方法的控制处理的流程图。

在图40中，当通过输入装置执行了预定动作开始操作时，开始流程所示的处理。首先，在步骤S4010，机器人控制器4150基于通过输入装置输入的输入信息判定机器人4100的工作模式是进行教示的“教示模式”还是进行启用的“启用模式”。当机器人4100的工作模式是“教示模式”时，步骤S4010的判定结果为“是”，处理进入步骤S4020。

在步骤S4020，机器人控制器4150基于通过输入装置输入的输入信息在区间设定单元4162中设定记录区间。

接着，在步骤S4030，机器人控制器4150向各个传感器4122输出复位信号并且在零点调节单元4165中调节各个传感器4122的零点。

接着处理进入步骤S4040，机器人控制器4150基于通过输入装置教示的针对各个手臂4103L和4103R的教示信息(指示动作开始位置和动作完成位置的信息)向各个致动器Ac4001到Ac4015输出在动作指令单元4151中计算的针对各个致动器Ac4001到Ac4015的位置指令，并且在手臂4103L和4103R中没有异常并且物体未接触手臂4103L和4103R的状态下，执行手臂4103L和4103R中的与位置指令相应的预定动作(参照图37A)。

接着，在步骤S4050，机器人控制器4150开始规范波形记录单元4163中的针对各个传感器4122的规范波形的记录。因此，在手臂1103L和1103R中没有异常并且物体未接触手臂1103L和1103R的状态下执行对应于步骤S4020中设定的记录区间并且开始于步骤S4040的预定动作的同时，规范波形记录单元4163记录基于被放大单元4123放大并且被各个高通滤波器4161A提取的高频振动成分的、各个传感器4122的输出值V的时间历史，作为各个传感器4122的规范波形。

如果手臂4103L和4103R动作到动作完成位置，则处理进入步骤S4060，机器人控制器4150完成手臂4103L和4103R的动作。

接着，在步骤S4070，机器人控制器4150完成规范波形记录单元4163中的针对各个传感器4122的规范波形的记录。机器人控制器4150结束流程所示的处理。每当通过输入装置执行了预定动作开始操作时，机器人控制器4150执行流程所示的处理。

另一方面，在步骤S4010，当机器人4100的工作模式是“启用模式”时，步骤S4010的判定结果为“否”，处理进入步骤S4080。

在步骤S4080，机器人控制器4150基于通过输入装置输入的输入信息在阈值设定单元4166中设定阈值Dth。

接着，处理进入步骤S4090，类似于步骤S4030，机器人控制器4150在零点调节单元4165中调节各个传感器4122的零点。

接着，在步骤S4100，机器人控制器4150向各个致动器Ac4001到Ac4015输出在动作指令单元4151中基于通过输入装置教示的针对各个手臂4103L和4103R的教示信息(指示动作开始位置和动作完成位置的信息)计算的针对各个致动器Ac4001到Ac4015的位置指令，并且当手臂4103L和4103R的可运动范围内不存在待把持的产品P时，开始手臂4103L和4103R的与位置指令相应的预定动作(参照图38A)。

接着，处理进入步骤S4110，机器人控制器4150开始输出波形记录单元4167中的针对各个传感器4122的输出波形的记录。因此，当在手臂4103L和4103R的可运动范围内不存在待把持的产品P时，在手臂4103L和4103R执行开始于步骤S4040的预定动作的同时，输出波形记录单元4167记录基于被放大单元4123放大并且被各个高通滤波器4161A提取的高频振动成分的、各个传感器4122的输出值V的时间历史，作为各个传感器4122的输出波形。

接着，如果手臂4103L和4103R动作到动作完成位置，则处理进入步骤S4120，机器人控制器4150完成手臂4103L和4103R的动作。

接着，处理进入步骤S4130，机器人控制器4150完成输出波形记录单元4167中的针对各个传感器4122的输出波形的记录。

接着，在步骤S4140，机器人控制器4150在比较/判定单元4164中针对各个传感器4163将规范波形记录单元1163中记录的规范波形与输出波形记录单元4167中针对各个传感器4122记录的输出波形这两个波形进行比较，并且针对各个传感器4122计算差“D”。机器人控制器4150针对各个传感器4122计数在手臂1103L和1103R执行一次从步骤S1100开始并在步骤S1120完成的预定动作时针对各个传感器4122计算的差“D”超过步骤S4080中设定的阈值Dth的超过次数N。通过针对各个传感器4122判定针对各个传感器4122计数的超过次数N是否超过根据手臂4103L和4103R的动作速度设定的判定次数Nj，判定手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015中是否存在异常。具体地，当全部传感器4122的超过次数N在预定的判定次数Nj以内时，判定手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015中没有异常。当全部传感器4122中只有一个传感器4122的超过次数N超过预定的判定次数Nj时，也判定手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015中有异常。

接着，处理进入步骤S4150，机器人控制器4150判定是否在步骤S4140中判定了致动器Ac4002到Ac4015中有异常。当判定致动器Ac4002到Ac4015中没有异常时，步骤S4150的判定结果为“否”，结束流程所示的处理。当判定致动器Ac4002到Ac4015中有异常时，步骤S4150的判定结果为“是”，处理进入步骤S4160。

在步骤S4160，机器人控制器4150在位置指令截断单元4152中截断从动作指令单元4151向平滑处理单元4153的位置指令的输出，向各个致动器Ac4001到Ac4015输出伺服单元4154生成的扭矩指令Tref，停止对手臂4103L和4103R教示的动作，并且在通知单元(图中未示出)向外部设备通知手臂4103L和4103R的异常。

在以上说明中，步骤S4050和S4070的处理对应于权利要求中说明的规范数据记录处理，步骤S4110和S4130的处理对应于输出数据记录处理，并且步骤S4140的处理对应于比较/判定处理。

如上所述，在根据本实施方式的机器人系统4001中，在规范数据记录单元4163中，记录在物体不接触手臂的状态下手臂4103L和4103R执行预定动作时传感器4122的输出值V的时间历史，作为规范波形。在输出波形记录单元4167中，记录在启用时手臂4103L和4103R执行预定动作时各个传感器4122的输出值V的时间历史，作为输出波形。通过比较规范数据记录单元4163中记录的规范波形与输出数据举例单元4167中记录的输出波形(判定超过次数N是否大于判定次数Nj)，判定单元4164判定手臂4103L和4103R中是否有异常(在以上示例中，手臂4103L和4103R中的致动器Ac4002到Ac4015中的异常)。

在此情况下，在致动器Ac4002到Ac4015或者减速器等旋转部件中产生了老化所引起的异常时记录输出波形时，在旋转相位中周期地出现异常部位。因此，当手臂4103L和4103R动作时，容易产生周期性的异常振动或者冲击。使用具有高的固有频率的传感器4122可检测异常振动或者冲击。因此，在本实施方式中，由于可通过比较在手臂4103L和4103R中没有异常的状态下的规范波形与启用时的输出波形这两个波形来检测输出波形的相对于规范波形的周期性变化，可检测手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015中是否有异常。因此，机器人系统4001的性能可得以改善。结果，可根据是否产生了异常来停止手臂4103L和4103R的动作，或者可向外部通知该异常以迅速地进行维护工作。

在本实施方式中，具体地，当手臂4103L和4103R执行一次预定动作时输出波形与规范波形之差“D”超过预定阈值Dth的超过次数N大于预定的判定次数Nj时，比较/判定单元4164判定致动器Ac4002到Ac4015中有异常。由此，由于能够可靠地检测输出波形相对于规范波形的周期性变化，能够高精度地检测致动器Ac4002到Ac4015中是否有异常。通过设定预定的阈值Dth作为是否产生了异常的判定值，可抑制扰动导致的错误检测。

在本实施方式中，具体地，比较/判定单元4164在根据手臂4103L和4103R的动作速度改变判定次数Nj的同时进行以上判定。由此，可防止由于动作速度的变化而产生的错误检测，并且能够高精度地检测致动器Ac4002到Ac4015中是否有异常。

在本实施方式中，具体地，机器人控制器4150具有设定阈值Dth的阈值设定单元4166。由于阈值设定单元4166可根据机器人4100的规格或者启用环境设定任意值作为阈值Dth，机器人控制器4150可抑制扰动导致的错误检测并且能够高精度地检测致动器Ac4002到Ac4015中是否有异常。

在本实施方式中，具体地，机器人控制器4150具有区间设定单元4162，其设定规范数据记录单元4163将传感器4122的输出值V的时间历史记录为规范波形的记录区间。通过区间设定单元4162，可以把手臂4103L和4103R执行任意动作的区间设定为记录区间。由此，如果把执行与手臂4103L和4103R执行的预定动作相同的动作的区间设定为记录区间，并且记录规范波形，则能够在启用时检测致动器Ac4002到Ac4015中是否有异常。由于可针对各个不同动作记录规范波形，可以在启用时与手臂4103L和4103R执行的各种动作分别对应地记录规范波形。

在本实施方式中，具体地，机器人控制器4150具有零点调节单元4165，其每当手臂4103L和4103R执行与区间设定单元4162设定的记录区间相应的预定动作时调节各个传感器4122的零点。通过零点调节单元4165，可抑制各个传感器4122的温度漂移的影响并且可防止检测精度的降低。特别地，在启用时手臂4103L和4103R重复预定动作时，针对每次动作进行零点调节。因此，能够可靠地抑制温度漂移的影响。

在本实施方式中，具体地，使用具有固有频率比形成手臂4103L和4103R的各个部分的结构材料(在以上示例中铁或铝等的金属材料)的固有频率更高的压电体的力传感器作为各个传感器4122。由此，能够检测由于手臂4103L和4103R的致动器Ac4002到Ac4015或者减速器等旋转部件的老化所导致的异常而在手臂4103L和4103R的各个部分的结构材料中产生的高频异常振动或者冲击，并且可以高精度地检测致动器Ac4002到Ac4015是否有异常。

以上说明了第四实施方式。然而，实施方式可以实施为第四实施方式以外的多种不同实施方式。因此，在下文说明作为变型例的多个不同实施方式。

(1)机器人应用于检测物体接触的情况

在上面的实施方式中，本申请公开的机器人应用于检测手臂4103L和4103R中的异常。然而，实施方式不限于此，并且本申请公开的机器人可以应用于检查物体与手臂4103L和4103R的接触。

在本变型例中，机器人控制器4150的接触检测单元(图中未示出)的比较/判定单元基于传感器单元4120L和4120R的各个传感器4122的输出值V(输出信号)检测机器人4100是处于正常状态还是异常状态。在本说明书中，物体未接触手臂4103L和4103R的状态被定义为正常状态，并且物体接触手臂4103L和4103R的状态被定义为异常状态。因此，把能够被识别为物件的主体定义为物体。因此，物体的示例包括要由机器人4100把持的产品P、机器人4100自身、传送带4002等的工作设备、墙壁等的建筑物的一部分、生命体等的有机体等。也就是说，在本变型例中，接触检测单元的比较/判定单元基于传感器单元4120L和4120R的各个传感器4122的输出值V(输出信号)检查物体是否接触手臂4103L和4103R。

在此情况下，如上所述，传感器单元4120L和4120R的各个传感器4122检测施加到手臂4103L和4103R的力。施加到手臂4103L和4103R的力的示例包括由于手臂4103L和4103R的动作而产生的内力和从外部施加到手臂4103L和4103R的外力。当手臂4103L和4103R在物体未接触手臂4103L和4103R的状态下动作时，没有外力被施加到手臂4103L和4103R。因此，各个传感器4122仅仅检测到由于内力引起的振动。另外，当物体接触手臂4103L和4103R时，外力和内力被施加到手臂4103L和4103R。因此，各个传感器4122检测到由于内力和外力引起的振动。因此，当物体接触手臂4103L和4103R时，传感器4122的输出值V增大与外力相应的量。因此，在本变型例中，接触检测单元的比较/判定单元将启用时手臂4103L和4103R执行预定动作时的输出值V(具体地，基于被高通滤波器单元4161提取的高频振动成分的、传感器4122的输出值V)的输出数据与在物体未接触手臂的状态下手臂4103L和4103R执行预定动作时预先作为传感器4122的输出值V(具体地，基于被高通滤波器单元4161提取的高频振动成分的、传感器4122的输出值V)的时间历史而记录的规范波形进行比较，并且判定物体是否接触手臂4103L和4103R。

图41示意地例示了在启用时手臂4103L和4103R执行的预定动作的示例。在图41所示的示例中，在启用时，在机器人4100周围(手臂4103L和4103R的可运动范围之内)存在障碍物B的环境中，手臂1103L和1103R执行与来自机器人控制器4150的位置指令相应的预定动作，也就是说，从所教示的动作开始位置(图41左侧所示的位置)到所教示的动作完成位置的动作。此时，接触检测单元使用以上方法判定物体是否接触手臂4103L和4103R。手臂4103L和4103R从动作开始位置动作到传送带4002上的产品P两侧的更内侧(图41中未示出)。在手臂4103L和4103R动作至动作完成位置为止，接触检测单元检测到物体(在本示例中为障碍物B)接触了手臂4103L和4103R时，机器人控制器4150在相应的位置(图41右侧所示的位置)停止手臂4103L和4103R的动作。

在本示例中，说明了检测障碍物B与手臂4103L和4103R的接触并且当检测到接触时停止动作的情况。然而，实施方式不限于此，可以检测产品P与手臂4103L和4103R的接触，当检测到接触时停止动作，可以由手4111L和4111R把持产品P。

即使在本变型例中，也可获得与以上实施方式相同的效果。由于可由传感器4122检测施加到手臂4103L和4103R的外力，可检查物体是否接触手臂4103L和4103R。如上所述，由于传感器4122被设置在手臂4103L和4103R的最接近基端侧的致动器Ac4102和Ac4009的基部中，可检测前端侧的接触。也就是说，可检测对整个手臂4103L和4103R的接触。因此，可避免对机器人4100或者机器人4100周围存在的物体施加过度负载。

特别地，机器人控制器4150具有高通滤波器单元4161，其提取各个传感器4122的输出信号的高频振动成分，并且接触检测单元的比较/判定单元将基于高通滤波器单元4161提取的高频振动成分的规范波形与输出波形进行比较，并且判定物体是否接触手臂4103L和4103R。由此，由于可去除由物体与手臂4103L和4103R的接触引起的频率成分，能够高精度地检测物体是否接触手臂4103L和4103R。

(2)机器人应用于单臂机器人的情况

在上面的实施方式中，本申请公开的机器人应用于作为具有两个臂4103L和4103R的双臂机器人的机器人4100。然而，实施方式不限于此，本申请公开的机器人可以应用于具有一个机器人手臂的单臂机器人。即使在此情况下，也可获得与以上实施方式相同的效果。

除了以上说明的结构，还可以使用将根据本实施方式和变型例的方法组合后的结构。

尽管未具体说明，本实施方式可在不脱离本实施方式的要旨和范围的情况下进行各种变更。

下面，将说明第五实施方式。

在机器人领域中，期望避免对机器人或者机器人周围的物体产生过度的负载。为此，研究了用于检测是否产生了对机器人的接触(外力)的各种技术。

例如，日本特开2006-21287中公开了向机器人手臂的基端附接用于检测外力的力检测器并且基于力检测器的检测结果停止机器人手臂的动作，或者在施加了过度外力时使机器人手臂在减小外力的方向上动作的技术。

另一方面，在相关技术中，如果在检测到外力之后停止机器人手臂的动作，则当接触的物体动作时，即使机器人手臂停止也可能产生强大的冲击力。即使机器人在使外力减小的方向上动作，在检测到外力之后生成针对机器人手臂的新动作指令，机器人手臂动作。因此，在产生接触(碰撞)之后到机器人手臂动作为止的响应时间增加。

根据本实施方式的一个方面，提供了一种能够检测由于机器人手臂与机器人手臂周围存在的物体的接触而产生的外力的机器人系统和机器人控制装置。

根据本实施方式，即使由于致动器中包括的减速器的波动引起的扰动被施加到机器人手臂中包括的传感器，也可检测外力的产生与否和方向，而不会错误地检测外力的产生与否。如果检测到外力，则限制对致动器的扭矩指令值。如果外力超过了对致动器的扭矩指令值，则致动器与外力相应地移位，可减轻由于外力的快速负载而产生的冲击。即使外力连续施加到机器人手臂时，比如机器人手臂周围存在的物体连续向机器人手臂移动时，致动器与外力相应地移位并且改变机器人的姿态。因此，可回避机器人手臂周围存在的物体。

在下文中，将参照附图说明第五实施方式。本实施方式是本申请公开的机器人系统应用于用机器人手臂5002对家畜进行检查、消毒和挤奶等工作的机器人系统情况的示例。

如图42所示，根据本实施方式的机器人系统5100包括容纳家畜5001的地板F、机器人手臂5002、控制器5003和传感器单元5004。

如图43所示，机器人手臂5002包括固定到安装面(墙壁表面、地板等)5101的基部5040。机器人手臂5002还包括从基部5040到机器人手臂5002的前端顺序设置的第一构件5041、第二构件5043、第三构件5043、第四构件5044、第五构件5045、第六构件5046和凸缘5047，它们通过进行旋转驱动的的致动器(旋转关节)逐个地连接。

基部5040和第一构件5041通过第一致动器(第一关节)5041A连接，并且第一构件5041通过第一致动器5041A的驱动而旋转。第一构件5041和第二构件5042通过第二致动器(第二关节)5042A连接，并且第二构件5042通过第二致动器5042A的驱动而旋转。

第二构件5042和第三构件5043通过第三致动器(第三关节)5043A连接，并且第三构件5043通过第三致动器5043A的驱动而旋转。第三构件5043和第四构件5044通过第四致动器(第四关节)5044A连接，并且第四构件5044通过第四致动器5044A的驱动而旋转。

第四构件5044和第五构件5045通过第五致动器(第五关节)5045A连接，并且第五构件5045通过第五致动器5045A的驱动而旋转。第五构件5045和第六构件5046通过第六致动器(第六关节)5046A连接，并且第六构件5046通过第六致动器5046A的驱动而旋转。

第六构件5046和凸缘5047通过第七致动器(第七关节)5047A连接，并且凸缘5047和附接到凸缘5047的比如手的末端执行器5002A通过第七致动器5047A的驱动而旋转。

检测器、挤奶器和消毒器等的各种工具(图中未示出)被附接到末端执行器5002A并且对家畜5001的目标部5001A进行检查、消毒和挤奶等的工作。

在末端执行器(也就是说，机器人手臂5002的前端)上附接了物体检测传感器5002B(在本实施方式中，物体检测传感器是摄像机，但是可应用多种不同的传感器)。

物体检测传感器5002B对准四方划定的包括家畜5001(其在地板F上不规则地运动)的目标部位5001A在内的充分宽的检测区域。

物体检测传感器5002B获取的图像被输入到控制器5003的目标识别单元5002C，并且目标识别单元5002C检测家畜5001的目标部位5001A的位置并且把检测结果作为目标位置实时地输入到以下说明的动作指令单元5005。

在本实施方式中，为了简化说明，控制器5003例示为一个控制装置。然而，实际上，控制器5003可由多个计算机构成，并且目标识别单元5002C或者外力检测单元(以下将说明)可以由与用于控制机器人手臂5002的动作的机器人控制器不同的控制装置构成。

第一致动器5041A到第七致动器5047A各由减速器一体式伺服电机构成，减速器一体式伺服电机具有可插入电缆(图中未示出)的中空部，并且致动器的旋转位置被作为信号从致动器中内置的编码器通过电缆输入到控制器5003。

如图44所示，传感器单元5004包括传感器固定夹具5015和4个传感器S1到S4，盘状的传感器固定夹具5015被附接到机器人手臂5002的第一致动器5041A的定子的端部。

各个传感器S1到S4(5016a到5016d)被嵌入在盘状的传感器固定夹具5015中并且以等间隔沿着同一圆弧(假想圆)设置。在各个传感器S1到S4中，使用石英作为压电体。各个传感器S1到S4检测传感器固定夹具5015的径向上的应变量作为电压，并且所获得的电压被放大单元5017放大后输入到控制器5003。

通过各个传感器S1到S4中的石英振荡器(石英压电元件)，与使用应变计或者其它压电元件的情况相比响应时间快，与以下说明的伺服单元5007的运算周期相比能够获得优异的响应性，并且可充分地减轻在机器人手臂周围存在的物体的接触引起的冲击。

在本实施方式中，如上所述，因为响应时间快所以使用石英振荡器。然而，只要能得到优异的响应性，可以将任何装置应用于各个传感器S1到S4。在石英压电传感器中，与应变计或者普通的碰撞传感器相比，耐久性很优异，即使传感器单元5004被设置在机器人手臂5002的自重导致的负载最大的基部，也能实现高精度的检测。

包括机器人手臂5002的致动器5041A到5047A在内的驱动部的动作被控制器5003控制。

控制器5003由计算机构成，其包括存储装置、电子运算器和输入装置(附图中都未示出)，并且连接到机器人手臂5002的各个驱动部以彼此通信。

如图42所示，作为部件，控制器5003具有目标识别单元5002C、动作指令单元5005、平滑处理单元5006、伺服单元5007、接触检测单元5008(外力检测单元)、位置指令截断单元(动作指令截断单元)5009、外力方向检测单元5010、回避轴选择单元5011、回避补偿单元(摩擦补偿扭矩追加单元)5012、重力扭矩补偿单元(重力补偿扭矩追加单元)5013和扭矩限制单元5014。

如上所述，目标识别单元5002C基于物体检测传感器5002B的检测结果计算家畜5001的目标部位5001A的位置，并且目标部位5001A的位置被作为目标位置传送到动作指令单元5005。

作为目标识别单元5002C识别目标部位5001A的位置的方法，可以采用多种方法。

动作指令单元5005基于从目标识别单元5002C输入的目标位置计算针对各个致动器Ac5041到Ac5047的位置指令(动作指令)，并且将位置指令汇集到平滑处理单元5006中。

在平滑处理单元5006中，按照每个运算周期T(mm/sec)把所汇集的位置指令顺序地提供到伺服单元5007侧。

伺服单元5007针对各个致动器Ac5041A到Ac5047A具有基于各个致动器Ac5041A到Ac5047A的编码器的检测值的关节角度反馈电路Fp和基于从各个致动器Ac5041A到Ac5047A的编码器的检测值获得的角速度检测值的关节角度反馈电路Fv。伺服单元5007按照每个运算周期T输出扭矩指令Tref。

接触检测单元5008基于传感器单元5004的输出检测家畜5001与机器人手臂5002是否接触。

下面详细说明接触检测单元5008的结构。如图45所示，接触检测单元5008具有高通滤波器单元5018和阈值判定单元5019。

高通滤波器单元5018具有高通滤波器(或者带通滤波器)F1到F4，仅提取来自传感器单元5004的放大单元5017的传感器信号的高频成分，并且分离由于外力引起的信号成分并且将该信号成分传送到外力方向检测单元5010。

对于各个高通滤波器F1到F4的调节，预先进行接触实验(例如用锤子敲击机器人手臂)，测量由于接触而产生外力时各个传感器S1到S4的检测信号的频率，并且把各个滤波器的截止频率确定为去除由于外力引起的频率以外的频率成分。

由此，由于在机器人手臂5002中产生的扰动因素(比如各个致动器5041A到5047A中包括的减速器的波动)而包含在各个传感器S1到S4的检测信号中的信号成分、和由于与周围物体或者机器人手臂的接触所引起的外力而导致的信号成分可被彼此分离开。

阈值判定单元5019判定各个传感器S1到S4的检测信号的绝对值(通过高通滤波器F1到F4之后)是否超过预定阈值(通过碰撞实验调节)。当传感器S1到S4的检测信号中的任意一个的绝对值超过阈值时，阈值判定单元5019判定产生了接触(产生了外力)。

当阈值判定单元5019检测到产生了接触时，位置指令截断单元5009(参照图42)动作，截断从动作指令单元5005到平滑处理单元5006的位置指令传输，平滑处理单元5006减小传送到伺服单元5007的位置指令，并且对伺服单元5007的位置指令传输被截断。

如果对伺服单元5007的位置指令传输被截断，则反馈输出的扭矩指令Tref的值减小并且机器人手臂5002被迅速停止。

如图46所示的，作为部件，外力方向检测单元5010具有峰值计算单元5020、正负判定单元5021和表参照单元5022。

峰值计算单元5020针对从高通滤波器单元5018输出的各个传感器S1到S4的检测信号计算冲击波的峰值。峰值是检测信号的绝对值的最大值(也就是说，预定时间内的最大值)。

正负判定单元5021输出要计算的峰值的正负(1或者-1)或者零。

也就是说，当峰值的绝对值小于预定阈值时，正负判定单元5021输出零(无法判定)。

表参照单元5022针对各个传感器信号的冲击波峰值的正负的组合，参照预先设定在存储装置中的数据表，从而计算由于家畜5001的接触而产生的外力所作用的方向矢量(外力方向矢量)。

数据表可以构建为矩阵，其中各个传感器S1到S4的检测信号的正负的组合与外力方向彼此关联，如图47和图48所示。

因此，通过参照数据表以及各个传感器S1到S4的检测信号的正负的组合，可根据碰撞时冲击波峰值的正负，利用多个传感器信号粗略地计算碰撞方向(在本实施方式中，8个方向)。由于传感器单元5004被附接到机器人手臂5002的基部5040侧，因此不仅是机器人手臂5002的前端附近，即使家畜5001等的接触对象接触到基部侧的位置时，也能计算碰撞方向。

如图49所示，回避轴选择单元5011具有矢量转换单元5023和关节矢量正负判定单元5024作为部件。

矢量转换单元5023将用机器人手臂5002的工作坐标描述的外力方向矢量乘以机器人手臂5002的雅克比矩阵的转置矩阵，从而将该外力方向矢量转换为针对各个致动器5041A到5047A的矢量。

在此情况下，由于机器人手臂5002是冗余执行器，致动器5043A的矢量(冗余轴)可被设定为零。

致动器5041A和5042A分别被设为第一轴和第二轴，致动器5044A到5047A被设为第三到第六轴，并且外力方向矢量被转换为各个轴矢量。当不明确第一到第六轴时，将这些轴简称为轴。

作为雅克比矩阵，可计算关于机器人手臂5002的手腕点的雅克比矩阵，因为家畜5001和机器人手臂5002可能在机器人手臂5002的手腕附近接触。

可以使用逆矩阵代替转置矩阵。然而，优选的是使用转置矩阵，因为转置矩阵的计算负荷比逆矩阵的计算负荷更小。

关节矢量正负判定单元5024输出转换到关节空间中的外力方向矢量的各个分量(各关节轴的分量)的正负(1或者-1)。当绝对值小于预定阈值时，关节矢量正负判定单元5024输出零。

如图50所示，回避补偿单元5012具有摩擦补偿矢量计算单元5025和摩擦补偿值存储单元5026作为部件。

摩擦补偿矢量计算单元5025将从回避轴选择单元5011输出的各个关节空间中的外力方向矢量的各个分量(±1或者零)乘以各个轴的摩擦补偿值，并且输出所计算的值。

各个轴的摩擦补偿值被预先调节并且在摩擦补偿值存储单元5026中存储所确定的值。

当对应的轴完全停止时，基于对应于该轴的致动器的最大静摩擦扭矩计算摩擦补偿值。当对应的轴旋转时，基于对应于该轴的致动器的动摩擦扭矩计算摩擦补偿值。

如图42所示，从回避补偿单元5012输出的摩擦补偿矢量(扭矩)被与重力补偿矢量一起追加到伺服单元5007中的扭矩指令Tref。

重力补偿扭矩由重力扭矩补偿单元5013计算。在下文中，摩擦补偿扭矩和重力补偿扭矩之和称为回避补偿扭矩Tavo。

从伺服单元5007的反馈电路输出的初始扭矩指令Tref与回避补偿扭矩Tavo之和被输入到扭矩限制单元5014。

回避轴选择单元5011的输出被输入到扭矩限制单元5014以及回避补偿单元5012。对于回避轴选择单元5011的输出是+1或-1的轴，扭矩限制单元5014限制针对相应致动器的扭矩指令值。

如图51所示，扭矩限制单元5014把针对相应致动器的扭矩指令值设定为限制在以回避补偿扭矩26(Tavo)作为中心值的预先通过实验计算的扭矩限制宽度27(Wtrp)内。因此，电机扭矩限制在扭矩上限28(TU)和扭矩下限29(TL)之间，并且受限制的扭矩被作为最终扭矩指令值传送到各个致动器5041A到5047A。

如上所述，回避补偿扭矩Tavo是用于机器人手臂5002克服自重引起的力矩负载而支撑各个致动器(重力补偿扭矩)，并外力作用的方向上克服致动器的静摩擦力或者动摩擦力而使机器人手臂5002动作(摩擦补偿扭矩)的扭矩。因此，如果扭矩上限28(TU)的值过大，则允许产生过度扭矩以至于造成对机器人手臂5002的负载。

另一方面，如果扭矩下限29(TL)的值过小，则无法支承自重，关节可能由于重力而意外地旋转。

因此，通过充分地减小扭矩限制宽度Wtrp，不对家畜5001施加多余的力，并且可把机器人手臂5002的各个关节引导到减轻碰撞引起的冲击或者外力的方向上。最好使扭矩限制值Wtrp最小(扭矩上限TU与扭矩下限TL之差小)。然而，预定的重力补偿扭矩或者预定的摩擦补偿扭矩不一定是最优值，可能包含误差。因此，为了容许预定的重力补偿扭矩或者预定的摩擦补偿扭矩的误差，需要设定预先通过实验获得的扭矩限制宽度Wtrq。通过设定扭矩限制宽度Wtrq，可稳定地控制机器人手臂5002。

在选择了旋转轴并且确定了回避补偿扭矩之后即可进行扭矩限制。

由于根据本实施方式的机器人系统具有以上配置，当开始工作时，机器人系统随时基于来自物体检测传感器5002B的检测图像检测家畜5001的目标部位5001A的位置，作为每个运算周期的目标位置提供给伺服单元5007，通过这样的反馈控制，即使目标部位5001A的位置不规则地改变，也可使末端执行器的工具接近目标部位5001A，并且对家畜5001的目标部位5001A进行检查、消毒和挤奶等的作业。

当家畜5001在工作时大幅移动并且接触机器人手臂5002，并且该接触(外力)被接触检测单元5008检测到时，位置指令截断单元5009动作，截断来自动作指令单元5005的位置指令，从而位置指令不被传送到伺服单元5007。因此，机器人手臂5002停止。

此时，由于如上所述平滑处理单元5006中保持的指令数据被顺序地提供到伺服单元5007，可以避免因机器人手臂5002的迅速停止而导致的冲击。

另一方面，传感器输出被从接触检测单元5008传送到外力方向检测单元5010并且外力检测单元5010检测家畜5001与机器人手臂5002的碰撞方向。回避轴选择单元5011基于所检测到的外力方向矢量选择要回避的机器人手臂5002的关节轴。回避补偿单元5012对所选择的回避轴进行动作补偿，从而减轻碰撞。回避轴选择单元5011也对扭矩限制单元5014进行工作以限制回避轴的扭矩。

因此，当家畜5001和机器人手臂5002接触时，因为机器人手臂5002在伺服单元的一系列控制下以高响应性在外力方向上主动回避，可减轻接触时的冲击。由于在外力方向上从接触产生位置回避之后机器人手臂5002停止，家畜5001和机器人手臂5002连续碰撞的可能性降低。

本实施方式中的家畜用机器人控制装置的扭矩限制单元5014基于回避补偿扭矩将回避对象轴限制在扭矩限制宽度Wtrq以内。因此，即使家畜5001进一步向机器人手臂5002侧运动，也不会从机器人手臂5002向家畜5001施加多余的力，并且机器人手臂可被引导到减轻冲击力的方向上。不会向家畜5001和机器人手臂5002施加过度的外力，提高了安全性。

在根据本实施方式的接触检测单元5008中，高通滤波器单元5018仅从传感器单元5004的输出信号中提取碰撞时的高频振动。因此，即使减速器的波动等扰动被施加到传感器，也能够快速且高灵敏度地检测家畜5001和机器人手臂5002的接触。

由于本实施方式的家畜用机器人控制装置的回避补偿单元5012将回避补偿扭矩追加至扭矩指令，与使用位置指令的回避补偿相比，可提高响应速度。

下面，将说明第六实施方式。

根据本实施方式中的机器人系统与根据第五实施方式的机器人系统的不同之处在于控制器5003的结构。因此，与第五实施方式相同的部分用相同的附图标记表示并且省略重复的说明。

图52是例示根据本实施方式的接触检测单元5008的功能结构的框图。

在本实施方式中，接触检测单元5008具有位于高通滤波器单元5018和阈值判定单元5019之间的移动平均滤波器单元5030。

移动平均滤波器单元5030具有第一到第四移动平均滤波器，它们分别对于从高通滤波器单元5018输出的传感器信号，输出从当前回溯的预定时间内的传感器信号平均值。

通过该结构，当具有冲击波的信号成分以上的频率成分的伺服噪声等扰动信号经过高通滤波器时，用移动平均滤波器仅去除扰动信号。结果，在碰撞以外的情况下，可避免阈值判定单元5019对接触的错误检测。如上所述，如果阈值判定单元5019检测到接触，则传感器信号通过单元5031在位置指令截断单元5009工作的同时工作，并且从高通滤波器单元5018输出的传感器信号被输出到外力方向检测单元5010。

图53是例示根据本实施方式的外力方向检测单元5010的功能结构的框图。

信号积分单元5032对从图52的传感器信号通过单元5031输出的传感器信号，计算到当前时刻为止所输入的传感器信号的积分值。通过使用信号的积分值，信号的正负变化被平滑，并且提高了各个时刻的正负识别的确定性。

作为信号积分处理结果的示例，积分之前的信号34被输入到信号积分单元5032，获得积分之后的信号35，如图54所示。在积分之后的信号35中，正负变化的频率变得比积分之前的信号34更低。

缩窄条件参照单元5033对于正负判定单元5021输出的各个信号积分值的正负，通过参照预先设定的外力方向缩窄条件表(数据表)来计算碰撞方向(外力方向矢量)。

如图55所示，缩窄条件表是将多个预定时刻的各个传感器信号积分值的正负与外力方向矢量候选关联起来的数据，并且存储在控制器5003的存储装置中。

在图55的示例中，缩窄条件表由X1到X4(X1<X2<X3<4)的4个时刻处的表组成。

传感器S1到S4和外力方向矢量V1到V8的结构关系在图48中例示。缩窄条件参照单元5033在每个时刻提取满足关于各个传感器信号积分值的正负的条件的外力方向矢量候选。例如，如图56所示，将说明在时刻X1处传感器S1到S4的积分值的正负的组合为(负、负、正、正)的情况。

当传感器S1的积分值为负时，外力方向矢量候选变为外力方向矢量V1、V3和V7中的任意一个。当传感器S2的积分值为负时，外力方向矢量候选变为外力方向矢量V1、V5和V7中的任意一个。此时，V1和V7成为双方的外力方向矢量候选。类似地，V1和V7变为关于传感器S3和S4的积分值的正负的外力方向矢量候选。

如果所提取的外力方向矢量候选的数量是1，则提取结果(外力方向矢量)被输入到回避轴选择单元5011。如果外力方向矢量候选的数量是2或者更多，则使用下一时刻的外力方向矢量候选的提取结果和直至当前的提取结果两者计算外力方向矢量候选。

在以上示例中，通过参照下一时刻X2处的积分值的正负的组合和缩窄条件表连续地提取外力方向矢量。由此，重复进行缩窄，直至外力方向矢量候选的数量变为1以下。通过使用多个时刻处的传感器信号，可提高外力方向的检出率。当通过缩窄而使外力方向矢量候选的数量变为0，或者直至预定的缩窄结束时刻参照了全部的表的情况下外力方向矢量候选的数量是2以上时，判定为外力方向不确定，并且把外力方向矢量的全部元素设定为零而输入到回避轴选择单元5011。

由于根据本实施方式的机器人系统具有上述结构，通过了高通滤波器单元5018的短时间内产生的扰动被移动平均滤波器单元5030抑制，可以防止家畜等的物体与机器人手臂5002未接触时接触检测单元5008进行的错误的接触检测。

外力方向检测单元5010通过信号积分单元5032降低信号的正负变化的频率，提高各个时刻的正负识别的确定性。由于缩窄条件参照单元5033参照多个时刻的传感器信号，提高了外力方向的检出率。

下面，将说明第七实施方式。

根据本实施方式中的机器人系统与根据第五实施方式的机器人系统的不同之处在于控制器5003的结构。因此，与第五实施方式相同的部分用相同的附图标记表示并且省略了重复的说明。

如图57所示，本实施方式不同于第五实施方式的地方在于设置了动作指令返回单元5038作为控制器5003的部件。

在接触检测单元5008检测到接触并且来自动作指令单元5005的位置指令被截断的状态下，接触检测单元5008在预定的期间(例如，碰撞回避动作之后的预定时间)内没有新检测到外力时，动作指令返回单元5038解除位置指令截断单元5009进行的位置指令截断，并且把动作指令单元5005的位置指令通过平滑处理单元5006传送到伺服单元5007侧。

由于根据第七实施方式的机器人系统具有上述结构，机器人系统预先通过实验将预定期间设定为最优值。当在机器人手臂5002的工作期间家畜5001和机器人手臂5002接触时，在该预定期间中机器人手臂在外力施加方向上进行回避操作，可防止家畜5001和机器人手臂5002的过度接触。由于在经过该预定期间之后，基于物体检测传感器5002B的检测结果重新开始对目标部位5001A的接近操作，尽管产生接触，机器人手臂5002不停止或者机器人手臂短时间地停止，可以连续地对家畜5001进行检查、消毒和挤奶等的作业。

也就是说，根据机器人系统5100的应用目的，优选地，在允许机器人手臂5002与机器人手臂5002周围存在的物体之间的轻微接触时，稳定地对作业对象(或者机器人的位置目标)进行作业而不停止作业。

在本实施方式的情况下，例如，如果每当家畜5001高频度地运动并且频繁地接触机器人手臂5002时机器人手臂5002停止，则工作效率会显著减低。然而，如果设定了预定期间，则当家畜5001与机器人手臂5002接触时，在机器人手臂5002在外力方向上执行回避动作并且抑制过度外力(或者冲击)的同时，机器人手臂5002连续地进行动作，可抑制由于接触引起的工作效率降低。

以上说明了第五到第七实施方式。然而，实施方式可以实施为不同于第五到第七实施方式的各种不同实施方式。因此，在下文中说明作为变型例的多个不同实施方式。

例如，在以上实施方式中，在机器人的基部的传感器固定夹具中嵌入了四个石英压电传感器作为传感器单元5004。然而，传感器的数量可以是3个或者更少，或者5个或者更多。传感器被嵌入在传感器固定夹具中。然而，传感器可以附接到机器人的表面。或者，可以使用石英压电传感器以外的传感器元件。

外力方向缩窄的最大次数是4次。然而，外力方向缩窄的最大次数可以是3次或者更少，或者5次或者更多。

以上实施方式不限于对家畜进行作业的情况，而可以应用于各种目的。例如，以上实施方式可以应用于人与机器人彼此协同地进行工作的情况下的控制装置。

下面，将说明第八实施方式。

在多关节机器人中，可能需要控制自由度(冗余自由度)大于所要求的位置/姿态自由度的机器人。也就是说，由于机器人具有冗余自由度，尽管对于物体采取了所要求的位置/姿态，机械手的姿态也会进行多种改变。因此，通过适当地控制冗余自由度，能够在比较狭窄的场所进行作业时，在避免与机械手或者机械手周围的物体发生干涉的同时进行作业。日本特开2007-203380号公报公开了一种控制具有冗余自由度的机械手的方法。

另一方面，多个机械手沿着预先教示的动作路径进行动作。根据应用目的，可对运动作业对象等的位置不确定的作业对象进行作业。在此情况下，基于用于检测作业对象的位置的传感器的信息来修正机械手的目标位置/姿态。由此，可在机械手跟随作业对象的同时对作业对象进行作业。

然而，在机械手具有冗余自由度的情况下，在相关技术的预先通过教示确定包括冗余自由度在内的全部驱动轴的动作量的方法中，当作业对象的位置如上所述运动时，冗余自由度的位置不一定成为适当的位置，并且产生与作业对象或者机械手的干涉(接触)。

所教示的动作路径可根据作业对象而改变，机械手可能意外地采取特异姿态，在机械手的控制中产生问题。

除了基于传感器改变目标位置/姿态的情况之外，在存在于机械手的动作范围中的障碍物运动的情况下、在产生了机械手与机械手周围的物体之间的意外接触的情况下、和在机械手的动作轨道改变的情况下，也会产生这个问题。

根据本实施方式的一个方面，提供了一种可最优地控制具有冗余自由度的机械手的机器人系统和机器人控制装置。

根据本实施方式，即使目标位置/姿态改变，也可通过很少的运算量设定机械手的冗余轴，并且可最优地控制具有冗余自由度的机械手。

在下文中，将参照附图说明第八实施方式。本实施方式是本申请公开的机器人系统应用于使用机械手6002进行家畜的检查、消毒和挤奶等作业的机器人系统的情况的示例。

如图58所示，根据本实施方式的机器人系统6100包括容纳家畜6001的地板F、机械手6002、控制器6003和传感器单元6004。

如图59所示，在机械手6002中，固定到安装面(壁面或者地板)6101的基部6040和从基部6040到机械手6002的前端顺序排列第一构件6041、第二构件6043、第三构件6043、第四构件6044、第五构件6045、第六构件6046和凸缘6047通过进行旋转驱动的致动器(旋转关节)连接。

基部6040和第一构件6041通过第一致动器(第一关节)6041A连接，并且第一构件6041通过第一致动器6041A的驱动而旋转。第一构件6041和第二构件6042通过第二致动器(第二关节)6042A连接，并且第二构件6042通过第二致动器6042A的驱动而旋转。

第二构件6042和第三构件6043通过第三致动器(第三关节)6043A连接，并且第三构件6043通过第三致动器5043A的驱动而旋转。

第三构件6043和第四构件6044通过第四致动器(第四关节)6044A连接，并且第四构件6044通过第四致动器6044A的驱动而旋转。

第四构件6044和第五构件6045通过第五致动器(第五关节)6045A连接，并且第五构件6045通过第五致动器6045A的驱动而旋转。

第五构件6045和第六构件6046通过第六致动器(第六关节)6046A连接，并且第六构件6046通过第六致动器6046A的驱动而旋转。

第六构件6046和凸缘6047通过第七致动器(第七关节)6047A连接，并且凸缘6047和附接到凸缘6047的手等的末端执行器6002A通过第七致动器6047A的驱动而旋转。

在本实施方式中，在控制器6003的存储区(冗余轴设定单元)中预先把第三致动器(第三关节)6043A存储为冗余轴，并且通过如下说明的控制器6003的功能对第三致动器6043A的旋转位置进行最优控制。致动器6043A被称为冗余轴，致动器6041A和6042A被分别称为第一轴和第二轴，并且致动器6044A到6047A被分别称为第三到第六轴。当不具体指明第一到第六轴时，将这些轴简称为轴。

检查器、挤奶器和消毒器等的各种工具(图中未示出)被附接到末端执行器6002A并且对家畜6001的目标部位6001A进行检查、消毒和挤奶等的作业。在根据本实施方式的机械手6002的情况下，控制点(控制机械手6002的动作位置的位置)被设定为可通过各个致动器6044A到6047A的驱动而使机械手直线运动的点并且位于第六致动器6046A的轴心附近。

控制点、凸缘6047、末端执行器6002A和各个工具的位置关系被预先输入到控制器6003，并且可通过控制该控制点的位置/姿态来控制各个工具的位置。

物体检测传感器6002A(在本实施方式中，物体检测传感器是摄像机，但是可应用多种不同的传感器)被附接到末端执行器6002B(即机器人手臂6002的前端)。

物体检测传感器6002B对准四方划定的包括家畜6001(其地板F上不规则地运动)的目标部位6001A的充分宽的检测区域。

物体检测传感器6002B取得的图像被输入到控制器6003的目标位置/姿态生成单元6010，并且目标位置/姿态生成单元6010检测家畜6001的目标部位6001A的位置并且把检测结果作为目标位置实时地输入以下说明的仿真单元6005。

在本实施方式中，为了简化说明，控制器6003例示为一个控制装置。然而，实际上，控制器6003由多个计算机构成，并且目标位置/姿态生成单元6010或者外力检测单元(以下将说明)可以由用于控制机械手6002的动作的机器人控制器之外的控制装置构成。

第一致动器6041A到第七致动器6047A分别由减速器一体型伺服电机构成，减速器一体型伺服电机具有可插入电缆(图中未示出)的中空部，并且致动器的旋转位置被作为信号从致动器中内置的编码器通过该电缆输入到控制器6003。

如图60所示，传感器单元6004包括传感器固定夹具6025和4个传感器S1到S4，并且盘状传感器固定夹具6025被附接到机械手6002的第一致动器6041A的定子的基部。

各个传感器S1到S4被嵌入在盘状传感器固定夹具6025中并且以相等的间隔沿着同一圆弧(假想圆)布置。在各个传感器S1到S4中，使用石英作为压电体。各个传感器S1到S4将传感器固定夹具6025的径向上的应变量检测为电压，并且所得到的电压被放大单元(图中未示出)放大后输入到控制器6003。

通过各个传感器S1到S4中的石英振荡器(石英压电元件)，与使用应变计或者其它压电元件的情况相比响应时间短，与以下说明的伺服控制单元6014的运算周期相比能够获得优异的响应性，并且可充分地减轻机械手周围存在的物体的接触所导致的冲击。

在本实施方式中，如上所述，因为响应时间短，所以使用石英振荡器。然而，可以将任何装置应用于各个传感器S1到S4，只要能获得优异的响应性。在石英压电传感器中，与应变计或者普通的碰撞传感器相比，耐用性很优异，并且即使传感器单元6004被设置在机械手6002的自重导致的负载最大的基部时也能实现高精度的检测。

机械手6002的包括致动器6041A到6047A在内的驱动部的动作被控制器6003控制。

控制器6003由计算机构成，其包括存储装置、电子运算器和输入装置(都未在图中示出)，并且连接到机械手6002的各个驱动部以彼此通信。

如图58所示，控制器6003具有仿真单元6005、冗余角度定义表生成单元6006、冗余角度定义表6007、表显示/输入单元6008、目标位置/姿态生成单元6010、区域判定单元6011、冗余轴角度设定单元6012、插值运算单元6013、伺服控制单元6014、放大单元6015和外力检测单元(回避操作执行单元)6016作为部件。

仿真单元6005基于预先输入的机械手的可动作区域中的障碍物的位置信息、来自目标位置/姿态生成单元6010的控制点的目标位置/姿态、和从各个致动器6041A到6047A的编码器的检测信号获得的机械手6002的当前位置/姿态的信息，生成从当前位置/姿态到目标位置/姿态的动作轨迹。作为生成动作轨迹的算法，可采用多种算法。

动作轨迹可以在机械手6002的教示运转时由仿真单元6005生成。在自动运转时，可以通过参照冗余角度定义表6007确定冗余角度。通过减轻CPU的负载，可在实用的时间内求解(对各个致动器6041A到6047A的目标位置指令)。

基于来自表显示/输入单元6008的输入信息，如图61所示，冗余角度定义表生成单元6006根据考虑到机械手6002和其周边的物体或者家畜6001的动作而预先进行的实验，对机械手6002的动作区域中预先设定的三维空间的区域6101进行划分，并且设定划分后的小区域。

区域6101和小区域(m,n,l)对于坐标系Σc，通过同时变换矩阵与机械手6002的基准坐标系Σw关联。基于上述实验结果，预先把区域6101在Z方向上划分为L个小区域，在Y方向上划分为N个小区域，以及在X方向上划分为M个小区域。

具体地，冗余角度定义表生成单元6006根据家畜6001的实体的变化(例如，目标部位6001A的位置的变化或者家畜6001的腿等障碍物的位置的变化)来确定区域6101的大小。也就是说，当变化大时，区域6101被设定为具有大的尺寸，而当变化小时，区域6101被设定为具有小的尺寸。

各个所划分的小区域Sc(m,n,l)被设定为直方体。小区域Sc(m,n,l)的形状优选地是矩形，因为可抑制运算量。然而，可以根据需要设定多种形状。

在冗余角度定义表6007中，关联了用于设定冗余轴相对于所划分的区域6101中的各个区域的位置的参数。

通过表显示/输入单元6008的处理，在显示装置上显示区域6101的信息，也就是说，小区域Sc(m,n,l)的位置、尺寸和形状的信息和对应于该信息的参数的信息，并且作业人员可使用输入装置对这些信息进行输入/修改。

目标位置/姿态生成单元6010被配置为基于来自物体检测传感器6002B的输入信息和来自以下将说明的外力检测单元6016的输入信息，生成被机械手6002的末端执行器6002A把持的各个工具的目标位置/姿态。

另一方面，当外力检测单元6016检测到外力时，目标位置/姿态生成单元6010基于物体检测传感器6002B的检测结果暂时停止动作并且把反映了从外力检测单元6016输入的目标位置/姿态的接触回避校正值的最新目标位置/姿态设定为目标位置/姿态。

区域判定单元6011基于目标位置/姿态生成单元6010的输出和冗余角度定义表6007的输出从小区域Sc(m,n,l)中选择冗余角度定义表6007的小区域S。

当确定小区域Sc(m,n,l)中不存在与目标位置/姿态生成单元6010的输出对应的小区域时，区域判定单元6011将异常信号输出到物体检测传感器6002B，并且在物体检测传感器6002B侧执行焦点调节等的回避动作。

或者，当确定小区域Sc(m,n,l)中不存在与目标位置/姿态生成单元6010的输出对应的小区域时，控制器6003的显示装置可以显示错误警告消息。

冗余轴角度设定单元6012基于与区域判定单元6011选择的区域对应的冗余角度定义表6007的参数来设定冗余轴的角度(目标位置)。

插值运算单元6013基于冗余轴角度设定单元6012设定的作为冗余轴的第三致动器6043A的角度位置，和仿真单元6005计算的动作轨迹，对未进行运动学反解运算的当前位置到目标位置/姿态的各个致动器6041A到6047A的动作状况(或包括动作速度)进行插值运算，并且按照预定运算周期输出各个致动器6041A到6047A的目标位置指令。

伺服控制单元6014基于按照预定运周期从插值运算运算单元6013输出的各个致动器6041A到6047A的目标位置指令和来自各个致动器6041A到6047A的编码器的输入信号来进行位置速度反馈控制。

放大单元6015基于来自伺服控制单元6014的动作指令进行各个致动器6041A到6047A的动作控制。

外力检测单元6016基于来自各个传感器S1到S4的输入信号检测是否对机械手6002产生了外力，计算目标位置的接触回避校正值以使机械手6002回避外力，并且将该校正值输入到目标位置/姿态生成单元6010侧。

由于根据第八实施方式的机器人系统6100具有上述结构，在开始工作时，物体检测传感器6002B测量家畜6001的目标部位6001A的位置，测量结果被输入到控制器6003，并且由目标位置/姿态生成单元6010计算控制点的目标位置/姿态。

从物体检测传感器6002B获得的测量信息是平移3自由度的三个位置信息X、Y和Z。机械手6002的动作自由度是7并且冗余自由度是4。

因此，根据本实施方式，为了基于物体检测传感器6002B的检测信息生成6自由度(旋转3自由度3加平移3自由度)的目标位置/姿态，假定目标部位6001A是家畜的乳头，并且乳头具有圆柱形状。如图62所示，由于绕Z”轴的形状固定并且目标部位6001A是向下的，因此假设绕Y”轴和X”轴的旋转角是固定的角度，并且目标位置/姿态生成单元6010、区域判定单元6011和冗余轴角度设定单元6012使用冗余角度定义表6007确定Rz(绕Z”轴的旋转位置)和肘角度Ex。

也就是说，物体检测传感器6002B计算的基于物体检测传感器坐标系的目标部位6001A的位置和坐标(Xs,Ys,Zs)被输入到区域判定单元6011，并且通过参照图63所示的冗余角度定义表6007，从小区域Sc(m,n,l)中确定多个对应的小区域。

例如，如果在图63中选择了区域No2，则冗余轴角度设定单元6012设定47和75作为Rz和Ex的值。所设定的位置和姿态角度被输入到插值运算单元6013，基于运动学反解生成对各个致动器6041A到6047A的目标位置指令，并且输入到伺服控制单元6014和放大单元6015，并且机械手6002将目标部位6001A定位在目标部位6001A(参照图62)。按照物体检测传感器6002B的测量频率(例如100Hz以上)的采样周期重复执行上述动作。

伺服控制单元6014中的位置速度反馈控制的运算周期比采样周期更短。

因此，根据本实施方式的机器人系统，基于按照每个测量频率从物体检测传感器6002B输入的检测结果按照运算周期计算目标位置/姿态，并且基于目标位置/姿态由冗余角度定义表6007的对照结果设定冗余轴的角度位置。因此，可通过很少的运算量设定机械手的冗余轴，并且可最优地控制具有冗余自由度的机械手。

由此，即使机械手6002在存在着家畜6001的腿等运动障碍物的狭窄工作空间中动作，仍可根据目标部位6001A的位置改变冗余轴的姿态，并且可通过降低机械手6002与障碍物的接触概率而维持高工作效率。

即使机械手6002和障碍物接触，因为外力检测单元(回避动作执行单元)6016改变回避外力的目标位置/姿态，机械手6002不会过度地接触障碍物并且可回避障碍物。在接触回避动作时也基于修正后的目标位置/姿态由冗余角度定义表6007的对照结果设定冗余轴的角度位置。因此，在障碍物的回避动作期间，可适当地控制机械手6002的姿态以降低与其它障碍物接触的概率。

以上说明了第八实施方式。然而，实施方式可以实施为不同于第八实施方式的各种不同实施方式。因此，在下文中说明作为变型例的多个不同实施方式。

本实施方式不限于对家畜进行作业的情况，而可应用于各种不同目的。例如，本实施方式可应用于机械手的动作范围中的障碍物的位置改变的情况。

在以上实施方式中，说明了7自由度的具有7个致动器的机械手。然而，机械手的自由度不限于此，并且通过适当地设定冗余角度定义表的数据，本实施方式可应用于8自由度以上的机械手。

在6自由度以下的机械手的情况下，当对于作业对象接近允许1以上的自由度时，机械手具有冗余自由度。本实施方式也可应用于这样的情况。

根据以上说明的至少一个实施方式，可改进机器人的性能。

关于实施方式，公开了以下方面。

附记1、一种机器人，其包括：

机器人手臂；

一个或者多个致动器，其设置在该机器人手臂中并且驱动该机器人手臂；

传感器固定夹具，其设置在机器人手臂的致动器中的最接近机器人手臂的基端的致动器的基部中；以及

应变传感器，其设置在传感器固定夹具中并且具有固有频率比形成机器人手臂的结构材料的固有频率更高的压电体。

附记2、根据附记1的机器人，

其中该传感器固定夹具设置在机器人手臂的壳体或者该机器人的壳体中。

附记3、根据附记1或者2的机器人，

其中在该传感器固定夹具中设置了至少3个应变传感器。

附记4、根据附记3的机器人，

其中该至少3个应变传感器被以等间隔放射状地布置在同一圆周上。

附记5、根据附记1到4中任意一项的机器人，

其中该传感器固定夹具形成为在中心具有开口的圆环形。

附记6、根据附记1到5中任意一项的机器人，

其中该应变传感器是使用石英作为压电体的传感器。

附记7、一种机器人，包括：

机器人手臂，其包括一个或者多个致动器；以及

第一应变传感器，其设置在机器人手臂的壳体的前端附近并且具有固有频率比形成机器人手臂的结构材料的固有频率更高的压电体。

附记8、根据附记7的机器人，还包括

A/D转换器，其设置在第一应变传感器的附近并且将第一应变传感器的输出信号转换为数字信号。

附记9、根据附记7或者8的机器人，

其中第一应变传感器设置在壳体的外表面上。

附记10、根据附记7到9中任意一项的机器人，还包括：

第二应变传感器，其设置在机器人手臂的致动器中最接近机器人手臂的基端的致动器的基部中，并且具有固有频率比所述结构材料的固有频率更高的压电体。

附记11、根据附记7到10中任意一项的机器人，

其中第一应变传感器和第二应变传感器均是使用石英作为压电体的传感器。

附记12、一种机器人系统，包括：

机器人，其包括机器人手臂；

应变传感器，其具有固有频率比形成机器人手臂的结构材料的固有频率更高的压电体；以及

控制单元，其包括判定单元，该判定单元被配置为基于该应变传感器的输出值确定机器人是处于正常状态还是异常状态。

附记13、根据附记12的机器人系统，

其中控制单元具有规范数据记录单元，该规范数据记录单元将正常状态下机器人手臂执行预定动作时应变传感器的输出值的时间历史记录为规范数据，以及

判定单元，其通过比较在启用时机器人手臂执行预定动作时应变传感器的输出值的输出数据与规范数据记录单元中记录的规范数据，来判定机器人是处于正常状态还是异常状态。

附记14、根据附记13的机器人系统，

其中当输出数据与规范数据的差在预定阈值范围内时，该判定单元判定为该机器人处于正常状态，并且当所述差超过阈值时判定为该机器人处于异常状态。

附记15、根据附记14的机器人系统，

其中该控制单元还包括阈值设定单元，该阈值设定单元设定所述阈值。

附记16、根据附记13到15中任意一项的机器人系统，

其中控制单元还包括区间设定单元，该区间设定单元设定规范数据记录单元把应变传感器的输出值的时间历史记录为规范数据的区间。

附记17、根据附记16的机器人系统，

其中控制单元还包括零点调节单元，每当机器人手臂执行对应于区间设定单元设定的区间的预定动作时，该零点调节单元调节应变传感器的零点。

附记18、根据附记13到17中任意一项的机器人系统，

其中控制单元还包括高通滤波器单元，该高通滤波器单元提取应变传感器的输出信号的高频振动成分，并且

该判定单元对基于高通滤波器单元提取的高频振动成分的规范数据与输出数据进行比较，并且判定为该机器人是处于正常状态还是异常状态。

附记19、根据附记13到18中任意一项的机器人系统，

其中控制单元还包括低通滤波器单元，该低通滤波器单元提取应变传感器的输出信号的低频振动成分，并且

该判定单元对基于低通滤波器单元提取的低频振动成分的规范数据与输出数据进行比较，并且判定为机器人是处于正常状态还是异常状态。

附记20、根据附记12到19中任意一项的机器人系统，

其中所述应变传感器是使用石英作为压电体的传感器。

附记21、一种判定包括机器人手臂的机器人是处于正常状态还是异常状态的机器人状态判定方法，该方法包括：

输出值获取处理，获取应变传感器的输出值，该应变传感器具有固有频率比形成机器人手臂的结构材料的固有频率更高的压电体；以及

判定处理，基于应变传感器的输出值判定为机器人是处于正常状态还是异常状态。

附记22、根据附记21的状态判定方法，还包括：

规范数据记录处理，该规范数据记录处理将正常状态下机器人手臂执行预定动作时应变传感器的输出值的时间历史记录为规范数据，

其中该判定处理对启用时机器人手臂执行预定动作时应变传感器的输出值的输出数据与所记录的规范数据进行比较，判定机器人是处于正常状态还是异常状态。

附记23、一种机器人系统，包括：

机器人，其包括机器人手臂；以及

控制单元，该控制单元控制该机器人，

其中该机器人包括在机器人手臂中设置的应变传感器，并且

该控制单元包括：

规范数据记录单元，该规范数据记录单元将机器人手臂中没有异常的状态下机器人手臂执行预定动作时应变传感器的输出值的时间历史记录为规范数据；

输出数据记录单元，该输出数据记录单元将启用时机器人手臂执行预定动作时应变传感器的输出值的时间历史记录为输出数据；以及

比较/判定单元，该比较/判定单元比较规范数据记录单元中记录的规范数据与输出数据记录单元中记录的输出数据，并且判定机器人手臂中是否有异常。

附记24、根据附记23的机器人系统，

其中在机器人手臂中设置有一个或者多个致动器，该致动器操作一个或者多个关节部，并且

在按照每个预定周期发生该输出数据与该规范数据之间的差超过预定阈值的事件时，该比较/判定单元判定为致动器中有异常。

附记25、根据附记23或者24的机器人系统，

其中在预定期间内输出数据与规范数据之差超过预定阈值的超过次数大于预定的判定次数时，该比较/判定单元判定为机器人手臂中有异常。

附记26、根据附记25的机器人系统，

其中该比较/判定单元根据手臂的动作速度改变所述判定次数而进行判定。

附记27、根据附记25或者26的机器人系统，

其中控制单元还包括阈值设定单元，该阈值设定单元设定所述阈值。

附记28、根据附记23到27中任意一项的机器人系统，

其中控制单元还包括区间设定单元，该区间设定单元设定规范数据记录单元把应变传感器的输出值的时间历史记录为规范数据的区间。

附记29、根据附记28的机器人系统，

其中控制单元还包括零点调节单元，每当机器人手臂执行对应于区间设定单元设定的区间的预定动作时，该零点调节单元调节应变传感器的零点。

附记30、根据附记23到29中任意一项的机器人系统，

其中控制单元还包括高通滤波器单元，该高通滤波器单元提取应变传感器的输出信号的高频振动成分，并且

该比较/判定单元比较基于高通滤波器单元提取的高频振动成分的规范数据和输出数据，判定该机器人是处于正常状态还是异常状态。

附记31、根据附记23到30中任意一项的机器人系统，

其中该应变传感器是具有固有频率比所述结构材料的固有频率更高的压电体的力传感器。

附记32、根据附记31的机器人系统，

其中该应变传感器是使用石英作为压电体的传感器。

附记33、一种判定机器人中包括的机器人手臂是否有异常的机器人异常检测方法，该异常检测方法包括：

规范数据记录处理，该规范数据记录处理将在没有异常的状态下机器人手臂执行预定动作时机器人手臂中设置的应变传感器的输出值的时间历史记录为规范数据；

输出数据记录处理，该输出数据记录处理将启用时机器人手臂执行预定动作时该应变传感器的输出值的时间历史记录为输出数据；以及

比较/判定处理，该比较/判定处理比较该规范数据和该输出数据，并且判定机器人手臂中是否有异常。

附记34、一种机器人系统，包括：

机器人手臂；

一个或者多个致动器，其设置在该机器人手臂中并且驱动该机器人手臂；

传感器单元，其检测施加到机器人手臂和致动器中至少一方的外力；以及

控制器，该控制器基于该传感器单元的检测结果控制致动器的动作并且限制对致动器的扭矩指令值。

附记35、根据附记34的机器人系统，还包括：

位置传感器，其检测机器人手臂或者致动器中的控制点的位置和姿态，该控制点是由控制器控制位置和姿态的点，

其中该控制器包括：

动作指令设定单元，该动作指令设定单元设定各个致动器的与该控制点的位置和姿态相应的位置作为目标位置，并且设定对各个致动器的动作指令，

伺服单元，该伺服单元至少基于动作指令和位置传感器的检测结果，针对各个预定运算周期生成对各个致动器的扭矩指令，

外力检测单元，该外力检测单元基于传感器单元的检测结果检测产生了外力时的外力方向，

回避轴选择单元，该回避轴选择单元基于外力检测单元检测到的外力方向，从一个或者更多个致动器中选择进行回避动作的致动器，

重力补偿扭矩追加单元，该重力补偿扭矩追加单元将对应于自重的重力补偿扭矩追加到伺服单元生成的扭矩指令中，以及

摩擦补偿扭矩追加单元，其对于回避轴选择单元选择的致动器，对伺服单元生成的扭矩指令追加用于使致动器在外力的方向上克服致动器的摩擦力而动作的摩擦补偿扭矩。

附记36、根据附记35的机器人系统，

其中该控制器包括动作指令截断单元，当外力检测单元检测到外力时，该动作指令截断单元截断发给伺服单元的动作指令。

附记37、根据附记36的机器人系统，

其中控制器包括动作指令返回单元，在动作指令截断单元截断动作指令之后，在预定期间以上外力检测单元未检测到外力时，该动作指令返回单元解除动作指令截断单元的动作指令截断。

附记38、根据附记35到37中任意一项的机器人系统，

其中该控制器包括扭矩指令限制单元，该扭矩指令限制单元限制对致动器的扭矩指令值，并且

该扭矩指令限制单元基于重力补偿扭矩和摩擦补偿扭矩之和设定扭矩指令值的上限和下限。

附记39、根据附记35到38中任意一项的机器人系统，

其中该传感器单元包括使用石英作为压电体的多个传感器。

附记40、根据附记39的机器人系统，

其中该传感器单元包括：盘状传感器固定夹具，其设置在机器人手臂的致动器中最接近机器人手臂的基端的致动器的基部中，以及

沿着同一圆弧嵌入在该传感器固定夹具中的多个传感器。

附记41、根据附记40的机器人系统，

其中该外力检测单元提取来自多个传感器的各个信号的高频振动成分并且基于所提取的高频振动成分检测是否产生了外力。

附记42、根据附记41的机器人系统，

其中该外力检测单元针对各个传感器计算所提取的高频振动成分的峰值并且基于传感器的峰值的正负的组合检测外力的方向。

附记43、根据附记42的机器人系统，

其中该回避轴选择单元对通过将外力检测单元计算出的外力方向矢量乘以雅克比矩阵的转置矩阵而得到的矢量的各个元素进行阈值处理，并且计算回避对象关节轴和方向。

附记44、根据附记43的机器人系统，

其中当回避轴选择单元选择的致动器停止时，该摩擦补偿扭矩追加单元追加致动器的最大摩擦扭矩作为摩擦补偿扭矩，并且当致动器旋转时追加致动器的动摩擦扭矩作为摩擦补偿扭矩。

附记45、根据附记41的机器人系统，

其中该外力检测单元基于通过针对各个传感器对所提取的高频振动成分执行移动平均处理而得到的移动平均值检测是否产生了外力。

附记46、根据附记41的机器人系统，

其中在检测到产生了外力之后该外力检测单元针对各个传感器计算高频振动成分的积分值并且基于传感器的积分值的正负的组合检测外力的方向。

附记47、根据附记45或者46的机器人系统，

其中该控制器包括数据表，在该数据表中，传感器的积分值的正负的组合或者传感器的移动平均的正负的组合与外力方向彼此关联，并且

该外力检测单元在检测到产生了外力之后的多个时机，基于传感器的积分值的正负的组合或者传感器的移动平均的正负的组合来检测外力的方向。

附记48、一种机器人的控制装置，该机器人包括具有一个或者更多个致动器的机器人手臂，和检测施加到机器人手臂和致动器中至少一方的外力的传感器单元，该控制装置包括：

向致动器传送扭矩指令的致动器控制单元；以及

扭矩指令限制单元，该扭矩指令限制单元基于从传感器单元得到的输入限制传送到致动器的扭矩指令的值。

附记49、一种机器人系统，包括：

机械手，其包括一个或者多个致动器；以及

控制器，该控制器控制各个致动器的动作，

其中该控制器包括：

冗余轴设定单元，该冗余轴设定单元设定致动器的一部分作为冗余轴，

目标位置/姿态生成单元，该目标位置/姿态生成单元设定机械手的目标位置/姿态，

仿真单元，该仿真单元基于目标位置/姿态生成机械手从当前姿态到目标位置/姿态的动作轨迹，

冗余角度定义表，在该冗余角度定义表中，通过划分机械手的可运动范围的区域而设定的小区域与对应于所述小区域的冗余轴角度的参数彼此关联，

区域判定单元，该区域判定单元基于从目标位置/姿态生成单元输出的结果选择冗余角度定义表中的对应的小区域，

冗余轴角度设定单元，该冗余轴角度设定单元基于区域判定单元的选择结果和冗余角度定义表设定冗余轴角度，以及

插值运算单元，该插值运算单元基于动作轨迹和冗余轴角度生成针对各个致动器的动作指令。

附记50、根据附记49的机器人系统，还包括：

物体检测传感器，该物体检测传感器检测作业对象的位置，

其中目标位置/姿态生成单元基于物体检测传感器的检测结果改变目标位置/姿态。

附记51、根据附记49或者50的机器人系统，还包括：

传感器单元，该传感器单元检测施加到机械手的外力，

其中该控制器包括回避动作执行单元，该回避动作执行单元基于传感器单元的检测结果控制致动器的动作并且使致动器在相对于外力的回避方向上执行回避动作。

附记52、根据附记49到51中任意一项的机器人系统，

其中该控制器具有表显示/输入单元，该表显示/输入单元显示冗余角度定义表并且接收冗余角度定义表的内容的修改。

附记53、根据附记49到52中任意一项的机器人系统，

其中该机械手包括：

基部，

第一关节，其使第一构件相对于该基部动作，

第二关节，其使第二构件相对于第一构件动作，

第三关节，其使第三构件相对于第二构件动作，

第四关节，其使第四构件相对于第三构件动作，

第五关节，其使第五构件相对于第四构件动作，

第六关节，其使第六构件相对于第五构件动作，以及

第七关节，其使凸缘相对于第六构件旋转。

附记54、根据附记49到53中任意一项的机器人系统，

其中在冗余角度定义表中定义的各个小区域为直方体形状。

附记55、根据附记50到54中任意一项的机器人系统，

其中在冗余角度定义表中定义的各个小区域是考虑作业对象的位置变化而预先定义的。

附记56、根据附记50到55中任意一项的机器人系统，

其中当根据目标位置/姿态生成单元的输出结果判定为不存在冗余角度定义表中的对应的小区域时，该区域判定单元向物体检测传感器输出异常信号。

附记57、一种控制具有一个或者更多个致动器的机械手的动作的机器人控制装置，该机器人控制装置包括：

冗余轴设定单元，该冗余轴设定单元把致动器的一部分设定为冗余轴，

目标位置/姿态生成单元，该目标位置/姿态生成单元设定机械手的目标位置/姿态，

仿真单元，该仿真单元基于目标位置/姿态生成机械手从当前姿态到目标位置/姿态的动作轨迹，

冗余角度定义表，在该冗余角度定义表中，通过划分机械手的可达范围的区域而设定的小区域与对应于所述小区域的冗余轴角度的参数彼此关联，

区域判定单元，该区域判定单元基于目标位置/姿态生成单元的输出结果选择冗余角度定义表中的对应的小区域，

冗余轴角度设定单元，该冗余轴角度设定单元基于区域判定单元的选择结果和冗余角度定义表设定冗余轴角度，以及

插值运算单元，该插值运算单元基于动作轨迹和冗余轴角度生成对各个致动器的动作指令。

Claims (10)

1.一种机器人系统，其包括：

机器人，其包括机器人手臂；

应变传感器，其包括固有频率比形成所述机器人手臂的结构材料的固有频率更高的压电体；以及

控制单元，其基于所述应变传感器的输出值判定所述机器人的预定状态。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，

所述控制单元包括判定单元，该判定单元基于所述应变传感器的输出值判定所述机器人是处于正常状态还是异常状态。

3.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述控制单元包括：

规范数据记录单元，该规范数据记录单元记录在没有异常的状态下所述机器人手臂执行预定动作时所述应变传感器的输出值的时间历史，作为规范数据，

输出数据记录单元，该输出数据记录单元记录在启用时所述机器人手臂执行所述预定动作时所述应变传感器的输出值的时间历史，作为输出数据，以及

比较/判定单元，该比较/判定单元对所述规范数据记录单元中记录的所述规范数据与所述输出数据记录单元中记录的所述输出数据进行比较，判定所述机器人手臂中是否有异常。

4.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，所述机器人系统还包括：

设置在所述机器人手臂中并且驱动所述机器人手臂的一个或者多个致动器；以及

传感器固定夹具，其设置在所述机器人手臂的致动器中最接近机器人手臂的基端的致动器的基部，

其中，所述应变传感器被设置在所述传感器固定夹具中。

5.根据权利要求1所述的机器人系统，其中，

所述机器人手臂包括一个或者更多个致动器，

所述应变传感器作为第一应变传感器设置在所述机器人手臂的壳体的前端附近。

6.一种使用具有机器人手臂的机器人的状态判定方法，其中，该状态判定方法包括以下步骤：

取得应变传感器的输出值，该应变传感器具有固有频率比形成所述机器人手臂的结构材料的固有频率更高的压电体；以及

基于所述应变传感器的输出值判定所述机器人的预定状态。

7.根据权利要求6所述的状态判定方法，其中，所述状态判定方法还包括如下步骤：

基于所述应变传感器的输出值判定所述机器人是处于正常状态还是异常状态。

8.根据权利要求6所述的状态判定方法，其中，所述状态判定方法还包括如下步骤：

在规范数据记录单元中，记录在没有异常的状态下所述机器人手臂执行预定动作时所述应变传感器的输出值的时间历史，作为规范数据，

在输出数据记录单元中，记录在启用时所述机器人手臂执行所述预定动作时所述应变传感器的输出值的时间历史，作为输出数据，以及

对所述规范数据记录单元中记录的所述规范数据与所述输出数据记录单元中记录的所述输出数据进行比较，判定所述机器人手臂中是否有异常。

9.根据权利要求6所述的状态判定方法，其中，所述状态判定方法还包括如下步骤：

通过设置在所述机器人手臂中的一个或者多个致动器驱动所述机器人手臂；以及

基于设置在传感器固定夹具中的所述应变传感器的输出值，判定所述机器人的所述预定状态，所述传感器固定夹具设置在所述机器人手臂的致动器中最接近机器人手臂的基端的致动器的基部。

10.根据权利要求6所述的状态判定方法，其中，所述状态判定方法还包括如下步骤：

基于被设置为第一应变传感器的所述应变传感器的输出值，判定所述机器人的所述预定状态，所述第一应变传感器设置在所述机器人手臂的壳体的前端附近。