CN104760040A - 机器人、控制装置以及机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人、控制装置以及机器人系统。所述机器人具备：机械臂；驱动部，其驱动机械臂；第一控制部，其控制驱动部的驱动；多个检测部，该多个检测部的至少一个是作为惯性传感器的角速度传感器；以及布线部，其将多个检测部以及第一控制部串联连接。

Description

机器人、控制装置以及机器人系统

本申请是2014年10月20日向中国国家专利局提出的申请号为201410558120.3、发明名称为“机器人、控制装置以及机器人系统”这一申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及机器人、控制装置以及机器人系统。

背景技术

例如，作为工业用机器人，水平多关节机器人(选择顺应性装配机器手臂机器人)、垂直多关节机器人等具备机械臂的机器人以往便被广泛使用。在这样的机器人的控制中，可使用被内置于机械臂的传感器的信息。

然而，在以往的机器人中，传感器的数量较少，且限定于角度传感器等。另一方面，在近年来的多功能化的机器人中，例如进行阻抗控制、基于角速度传感器(陀螺仪传感器)等惯性传感器的减振控制等。另外，内置于机械臂的传感器的数量随着传感器的小型化、高可靠性化、低价格化而处于增加的趋势。并且，通过进行与惯性传感器、末端执行器(手部)等的通信，内置于机械臂的布线数也处于增加的趋势。

与内置于机械臂的传感器等连接的布线使用了并联布线(例如，参照专利文献1)。另外，公开有一种具备角度传感器和角速度传感器作为惯性传感器的机器人控制装置(例如，专利文献2)。在这样使用惯性传感器来对机械臂进行减振的机器人中，振动抑制效果由于惯性传感器的配置位置、个数而大幅变化。因此，在抑制机械臂的振动方面，惯性传感器的配置位置、个数很重要。

另外，从以往开始，机器人被利用在以工业产品的组装等工业用途为代表的多种领域。机器人例如具备：与如地板、地面等那样被设置机器人的面接触的腿、被腿支承的机身、以及安装于机身的臂(例如，参照下述的专利文献3)。机身经由髋轴等与腿连接，并在髋轴的周方向能够相对于腿旋转。臂包含链杆等，相对于机身可动。臂被控制系统电气设备驱动、控制，来执行规定的处理。在上述专利文献3中，控制系统电气设备为了不妨碍腿等的运动性能而避开腿等被集中搭载于机身。

专利文献1：日本特开2002－79487号公报

专利文献2：日本特开2005－242794号公报

专利文献3：日本特开2005－161414号公报

然而，在如上述专利文献1那样传感器等被以并联布线连接的情况下，会产生布线数增加的问题。布线数的增加会阻碍机器人的小型化。特别是在如上述专利文献2那样使用惯性传感器来对机械臂进行减振的机器人中，布线数大幅度增加。除此以外，需要对与惯性传感器连接的对象侧的基板(中继基板、运算部)追加用于连接惯性传感器的端子，惯性传感器的个数的追加很困难。

另外，对上述专利文献3所示的机器人而言，设置于机身的部件越多，机身越重量化或者大型化。例如，在机身可动的机器人中，存在若机身集成有控制系统部件、力系统部件等，则机身的惯性力矩增大，从而有可能对使机身动作的致动器的负荷增大这一课题。

发明内容

本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式或者应用例来实现。

本发明的一个方式涉及的机器人具备：机械臂；驱动部，其驱动机械臂；第一控制部，其控制驱动部的驱动；多个检测部，该多个检测部的至少一个是惯性传感器；以及布线部，其将多个检测部以及第一控制部串联连接。

根据该结构，由于多个检测部以及第一控制部通过布线部被串联连接(所谓的雏菊链连接)，所以与将各检测部和第一控制部之间并联连接(所谓的星型连接)的情况相比，能够大幅度地减少布线数。另外，由于能够在多个检测部与第一控制部之间依次传送(所谓的串行传送)信号，所以不会增加布线数，能够应对检测部的增加。另外，通过使用惯性传感器作为检测部，并雏菊链连接该惯性传感器，能够减少布线数，并且抑制使用惯性传感器来对机械臂进行减振时的振动的产生。并且，在雏菊链连接了惯性传感器的情况下，由于无需新设置用于连接该惯性传感器的端子，所以惯性传感器的个数的追加变得容易。

另外，在上述结构中，还具备：末端执行器(End effectors)，其被设置于机械臂；以及第二控制部，其控制末端执行器的驱动，布线部将多个检测部、第一控制部以及第二控制部串联连接。

在该结构的情况下，由于多个检测部、第一控制部以及第二控制部通过布线部被雏菊链连接，所以能够大幅度地减少布线数。

另外，在上述结构中，也可以成为多个检测部中至少一个是力检测器的结构。

在该结构的情况下，能够通过布线部来雏菊链连接力检测器。

另外，在上述结构中，也可以成为还具备：监视指令部，其针对第二控制部进行监视和指令；以及通信控制部，其在第一控制部与监视指令部之间进行信号的分类，布线部将多个检测部、第一控制部、第二控制部以及通信控制部串联连接的结构。

在该结构的情况下，能够在多个检测部与第一控制部之间串行传送信号，并且在第二控制部与监视指令部之间串行传送信号。

本发明的一个方式涉及的机器人具备：机械臂；驱动部，其驱动机械臂；第一控制部，其控制驱动部的驱动；末端执行器，其被设置于机械臂；第二控制部，其控制末端执行器的驱动；惯性传感器，其被设置于机械臂；以及布线部，其将第一控制部、第二控制部以及惯性传感器串联连接。

根据该结构，由于第一控制部、第二控制部以及惯性传感器通过布线部被串联连接(所谓的雏菊链连接)，所以与将它们之间并联连接(所谓的星型连接)的情况相比，能够大幅度地减少布线数。另外，能够在第二控制部与第一控制部之间依次传送(所谓的串行传送)信号，并且在惯性传感器与第一控制部之间串行传送信号。另外，通过雏菊链连接惯性传感器，能够减少布线数，并且抑制使用惯性传感器来对机械臂进行减振时的振动的产生。并且，在雏菊链连接了惯性传感器的情况下，由于无需新设置用于连接该惯性传感器的端子，所以惯性传感器的个数的追加变得容易。

另外，在上述结构中，也可以成为还具备被设置于机械臂的力检测器，布线部将第一控制部、第二控制部、惯性传感器以及力检测器串联连接的结构。

在该结构的情况下，由于通过布线部雏菊链连接第一控制部、第二控制部、惯性传感器以及力检测器，所以能够大幅度地减少布线数。

另外，在上述结构中，也可以成为设置有多个机械臂的结构。

在该结构的情况下，对每个机械臂减少布线数，并且惯性传感器的追加变得容易。

本发明的一个方式涉及的机器人具备：机械臂；驱动部，其驱动机械臂；多个检测部，该多个检测部的至少一个是惯性传感器；驱动控制部，其控制驱动部的驱动；布线部，其将多个检测部以及驱动控制部串联连接；以及模拟/数字转换部，其将从惯性传感器输出的信号从模拟值转换为数字值。惯性传感器和模拟/数字转换部被配置在同一基板上。

根据该结构，由于通过布线部串联连接(所谓的雏菊链连接)多个检测部以及驱动控制部，所以与并联连接(所谓的星型连接)各检测部和驱动控制部之间的情况相比，能够大幅度地减少布线数。另外，通过使用惯性传感器作为检测部，并雏菊链连接该惯性传感器，能够减少布线数，并且抑制使用惯性传感器来对机械臂进行减振时的振动的产生。并且，通过将由惯性传感器输出的信号从模拟值(模拟信号)转换为数字值(数字信号)的模拟/数字转换部、和惯性传感器配置在同一基板上，与惯性传感器未被配置在基板上的情况相比，能够缩短传送模拟信号的布线。由此，能够减少模拟信号受到的噪声的影响，并且能够实现被配置在机械臂的内部的检测部的节省空间化以及低成本化。

另外，在上述结构中，也可以成为布线部在多个检测部与驱动控制部之间串行传送信号的结构。

在该结构的情况下，通过将多个检测部检测出的信号串行传送至驱动控制部，不用增加布线数，就能够应对检测部的增加。

另外，在上述结构中，也可以成为串联连接的布线部的节点数是机械臂的关节部的数量以下，惯性传感器的数量是节点数以下的结构。

这里，节点数是指串联连接的布线部的中继点以及终端点的数量。

在该结构的情况下，能够减少节点数，并实现上述的被配置在机械臂的内部的检测部的节省空间化以及低成本化。

另外，在上述结构中，也可以成为还具备将由模拟/数字转换部转换后的信号发送至驱动控制部的通信部，通信部被配置在基板上的结构。

在该结构的情况下，能够实现上述的被配置在机械臂的内部的检测部的进一步节省空间化以及低成本化。

另外，在上述结构中，也可以是多个检测部中至少一个是力检测器的结构。

在该结构的情况下，能够通过布线部雏菊链连接力检测器。

另外，在上述结构中，也可以成为设置有多个机械臂的结构。

在该结构的情况下，能够对每个机械臂减少布线数。

本发明的一个方式涉及的控制装置的特征在于，控制本发明的一个方式的机器人。

本发明的一个方式涉及的机器人系统的特征在于，具备本发明的一个方式涉及的机器人。

本发明的第一方式的机器人具备：基台；机身，其以能够旋转的方式设置于基台；臂，其被设置于机身，相对于机身可动；致动器，其使臂动作；以及驱动装置，其被设置于基台，并驱动致动器。

由于该机器人将驱动致动器的驱动装置设置于基台，所以与将驱动装置设置于机身的结构相比较，能够降低机身的惯性力矩。因此，该机器人能够减少对使机身动作的致动器的负荷。

在第一方式的机器人中，驱动装置也可以被收容在基台的内部。

该机器人能够节省空间，并且能够减少基台的外部与驱动装置的干扰、碰撞的产生。

在第一方式的机器人中，也可以将驱动装置的重心配置成比包含机身、臂以及基台的机器人主体的重心在重力方向上靠下方。

该机器人由于重心较低所以能够稳定地设置。

第一方式的机器人也可以具备被收容在基台的内部来运算臂的位置信息的运算装置。

由于该机器人将运算装置设置于基台，所以与将运算装置设置于机身的结构相比较，能够降低机身的惯性力矩、和提高机身的设计自由度等。另外，由于该机器人将运算装置收容在基台的内部，所以能够节省空间，并且能够减少基台的外部与运算装置的干扰、碰撞的产生。

第一方式的机器人也可以具备被设置于臂来检测臂的位置信息的第一检测器，运算装置使用第一检测器检测出的结果，来运算臂的位置信息。

该机器人能够高精度地控制臂的位置。

第一方式的机器人也可以具备被设置于机身来检测机身的位置信息的第二检测器，运算装置使用第二检测器检测出的结果，来运算臂的位置信息。

该机器人能够高精度地控制机身的位置，并且高精度地控制被安装于机身的臂的位置。

本发明的第二方式的机器人具备：基台；机身，其经由髋轴被设置于基台，以能够在髋轴的周方向相对于基台旋转的方式安装；多个臂，该多个臂被设置于机身，相对于机身可动；致动器，其使多个臂动作；第一检测器，其设置于多个臂的每一个，检测臂的位置信息；第二检测器，其设置于机身，检测机身的位置信息；驱动装置，其被收容于基台，驱动致动器；以及运算装置，其被收容于基台，使用第一检测器检测出的结果以及第二检测器检测出的结果，来运算多个臂各自的位置信息。

由于该机器人将驱动致动器的驱动装置设置于基台，所以与将驱动装置设置于机身的结构相比较，能够降低机身的惯性力矩。因此，该机器人能够减少对使机身动作的致动器的负荷。

本发明的第三方式的控制装置控制第一方式或者第二方式的机器人。由于第一方式或者第二方式的机器人能够降低机身的惯性力矩，所以该控制装置能够高精度地控制机身的位置，并且能够高精度地控制安装于机身的臂的位置。

本发明的第四方式的机器人系统具备第一方式或者第二方式的机器人、以及控制机器人的控制装置。由于第一方式或者第二方式的机器人能够降低机身的惯性力矩，所以该机器人系统能够高精度地控制机身的位置，并且能够高精度地控制安装于机身的臂的位置。

本发明的第一方式的机器人具备：基台；可动部，其以能够转动的方式被设置于基台；驱动装置，其驱动可动部；角速度检测装置，其检测可动部的运动；以及运算装置，其使用角速度检测装置的检测结果来运算可动部的位置的信息，驱动装置与运算装置的至少一方被设置于可动部。

由于这样的第一方式的机器人使用角速度检测装置的检测结果来运算可动部的位置的信息，所以能够以减少或者消除可动部的摇晃的方式，控制可动部的位置。结果，能够高精度地控制可动部的位置。

在第一方式的机器人中，也可以将角速度检测装置设置于可动部。

该机器人能够通过角速度检测装置高精度地检测可动部的运动。

在第一方式的机器人中，也可以是可动部包含：机身，其经由髋轴被设置于基台且能够在髋轴的周方向转动；以及臂，其被设置于机身且相对于机身可动，驱动装置被设置于机身。

在第一方式的机器人中，也可以将运算装置设置于机身。

该机器人与运算装置被设置于基台的结构相比较，容易利用线缆等将运算装置与驱动装置连接，例如能够避免与可动部的转动相伴的线缆的扭转。

在第一方式的机器人中，角速度检测装置也可以包含被设置于机身来检测机身的运动的第一角速度检测器。

该机器人能够使用第一角速度检测器的检测结果，以减少或者消除机身的摇晃的方式，控制机身的位置。结果，能够高精度地控制机身的位置，并且，能够高精度地控制设置于机身的臂的位置。

在第一方式的机器人中，角速度检测装置也可以包含设置于臂来检测臂的运动的第二角速度检测器。该机器人能够使用第二角速度检测器的检测结果，以减少或者消除臂的摇晃的方式控制臂的位置。结果，能够高精度地控制臂的位置。

在第一方式的机器人中，也可以将驱动装置设置于可动部，将运算装置设置于基台。在该机器人中，也能够以减少或者消除可动部的摇晃的方式控制可动部的位置。

在第一方式的机器人中，可动部也可以包含经由髋轴被设置于基台并能够在髋轴的周方向转动机身、以及设置于机身且相对于机身可动的臂，角速度检测装置包含设置于机身来检测机身的运动第一角速度检测器、以及设置于臂来检测臂的运动的第二角速度检测器的至少一方。

由于该机器人使用第一角速度检测器和第二角速度检测器的至少一方的检测结果来运算可动部的位置的信息，所以能够高精度地控制可动部的位置。

第一方式的机器人也可以具备能够使基台在被配置基台的面上移动的滚动部件。

由于该机器人通过滚动部件能够移动，所以例如容易变更设置位置，便利性较高。

本发明的第二方式的控制装置控制第一方式的机器人。由于第一方式的机器人使用角速度检测装置的检测结果来运算可动部的位置的信息，所以第二方式的控制装置能够以减少或者消除可动部的摇晃的方式，控制可动部的位置。

第三方式的机器人系统具备第一方式的机器人以及控制该机器人的控制装置。由于第一方式的机器人使用角速度检测装置的检测结果来运算可动部的位置的信息，所以控制装置能够以减少或者消除可动部的摇晃的方式，控制可动部的位置。结果，第三方式的机器人系统能够高精度地控制可动部的位置。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式涉及的机器人的简要结构的侧视图。

图2是表示图1所示的机器人所具备的检测部的一个例子的框图。

图3是表示本发明的第二实施方式涉及的机器人的简要结构的侧视图。

图4是表示本发明的第三实施方式涉及的机器人的简要结构的侧视图。

图5是表示本发明的第四实施方式涉及的机器人的简要结构的侧视图。

图6是表示本发明的第五实施方式涉及的机器人的简要结构的侧视图。

图7是表示图6所示的机器人所具备的检测部的一个例子的框图。

图8是表示本发明的第六实施方式涉及的机器人的简要结构的侧视图。

图9是表示本发明的第七实施方式涉及的机器人的简要结构的侧视图。

图10是表示本发明的第八实施方式涉及的机器人的简要结构的侧视图。

图11是表示本发明的第九实施方式涉及的机器人系统的图。

图12是表示本发明的第十实施方式涉及的机器人系统的图。

图13是表示本发明的第十一实施方式涉及的机器人系统的图。

图14是表示本发明的第十二实施方式涉及的机器人系统的图。

图15是表示本发明的第十三实施方式涉及的机器人系统的图。

图16是表示本发明的第十四实施方式涉及的机器人系统的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

其中，本发明并不限于以下的实施方式，能够在不变更其主旨的范围内能适当地变更并实施。另外，在以下的说明所使用的附图中，为了容易观看各构成要素，存在示意性地表示构成要素的情况，也有时根据构成要素而使尺寸的比例尺不同来进行表示。

(第一实施方式)

<机器人>

首先，参照图1对第一实施方式的机器人1A进行说明。

图1是表示机器人1A的简要结构的侧视图。

另外，在以下的说明中，设定XYZ正交坐标系，参照该XYZ正交坐标系来对各部件的位置关系进行说明。具体而言，将图1中的纸面的左右方向设为X轴方向，将图1中的与纸面正交的方向设为Y轴方向，将图1中的纸面的上下方向设为Z轴方向。另外，将围绕X轴、Y轴、以及Z轴的方向分别设为θX方向、θY方向、以及θZ方向。

机器人1A是具备图1所示那样的机械臂2的所谓水平多关节机器人(选择顺应性装配机器手臂机器人)。机械臂2具有基台3、躯体部4、第一臂部5、第二臂部6、以及手部7。

基台3被设置在设置面T上。躯体部4经由第一关节部8连结在基台3上。在第一关节部8的内部，设置有相对于基台3沿θZ方向转动驱动躯体部4的转动驱动机构(第一驱动部)(在图1中未图示。)。第一臂部5经由第二关节部9A与躯体部4的侧面连结。在第二关节部9A的内部，设置有相对于躯体部4沿θY方向转动驱动第一臂部5的转动驱动机构(第二驱动部)(在图1中未图示。)。第二臂部6经由第三关节部9B与第一臂部5的前端连结。在第三关节部9B的内部，设置有相对于第一臂部5沿θY方向转动驱动第二臂部6的转动驱动机构(第三驱动部)(在图1中未图示。)。手部7与第二臂部6的前端连结。

在手部7以可更换的方式安装有符合各种作业的末端执行器(效果器)。在本实施方式中，作为末端执行器，成为设置了致动器51、照明装置52以及拍摄装置53，并经由各自的布线L1～L3与子控制器(第二控制部)54连接的结构。

致动器51由驱动手部7的马达等构成。照明装置52由在手部7工作时照射照明光的LED等构成。拍摄装置53由在手部7工作时进行拍摄的照相机等构成。子控制器54控制构成末端执行器的致动器51、照明装置52、拍摄装置53各自的驱动。

机器人1A除了上述的机械臂2以外，还具备第一检测部10、第二检测部11、驱动控制部(第一控制部)12、以及布线部13。

第一检测部10被设置在躯体部4的内部，检测躯体部4相对于基台3的驱动状态(角度、位置等)。第二检测部11被设置在第三关节部9B的内部，检测第一臂部5以及第二臂部6相对于躯体部4的驱动状态(角度、位置等)。

作为第一检测部10以及第二检测部11，例如能够使用角度传感器、角速度传感器(陀螺仪传感器)、力传感器等。其中，角度传感器将θX方向、θY方向、θZ方向中的任意1个方向作为检测方向。角速度传感器将θX方向、θY方向、θZ方向这3个方向作为检测方向。力传感器将X方向、Y方向、Z方向、θX方向、θY方向、θZ方向这6个方向作为检测方向。

在本实施方式中，为了进行机械臂2的减振控制，第一检测部10以及第二检测部11使用了角速度传感器20。此外，在机械臂2的减振控制中，除了角速度传感器20以外，还能够使用加速度传感器等惯性传感器。

构成第一检测部10的角速度传感器20如图2所示，被配置在中继基板(基板)21上。在中继基板21上，除了该角速度传感器20以外，还配置有模拟/数字转换部(A/D转换部)22、以及通信部23。A/D转换部22将从角速度传感器20输出的检测信号从模拟值(模拟信号)A/D转换为数字值(数字信号)。通信部23将该A/D转换后的信号转换为适于通信的信号(串行信号)并发送至驱动控制部12。

如图1所示，驱动控制部12是基于第一检测部10以及第二检测部11检测出的检测信号，进行用于控制上述的第一驱动部、第二驱动部以及第三驱动部的驱动的运算的伺服运算部。驱动控制部12构成了控制机械臂2的动作的机器人控制器(下位的控制装置)30的一部分。

机器人控制器30除了该驱动控制部12以外，还具有监视指令部31、以及通信控制部32。监视指令部31针对子控制器54进行监视和指令。通信控制部32在驱动控制部12与监视指令部31之间进行信号的分类。

另外，机器人控制器30与系统控制器(上位的控制装置)100连接。系统控制器100用于统一控制机器人1A，由该系统控制器100和机器人1A构成了机器人系统1000A。在机器人系统1000A中，能够经由系统控制器100进行由操作人员(操作者)对机器人1A的监视以及指令。

机器人控制器30为了使机械臂2自动地进行基于来自系统控制器100的指令等的规定的动作，而基于驱动控制部12通过运算求出的结果，来对上述的第一驱动部、第二驱动部以及第三驱动部的驱动量进行伺服控制。

布线部13具有第一信号线24、第二信号线25、以及第三信号线26。第一信号线24将第一检测部10与通信控制部32之间连接。第二信号线25将第一检测部10与第二检测部11之间连接。第三信号线26将第二检测部11与子控制器54之间连接。由此，第一检测部10、第二检测部11、子控制器54以及通信控制部32经由第一信号线24、第二信号线25以及第三信号线26串联连接(雏菊链连接)。

第一检测部10以及第二检测部11检测出的检测信号经由雏菊链连接的布线部13被依次传送(串行传送)至通信控制部32(机器人控制器30)。而且，该检测信号被通信控制部32分类而输入至驱动控制部12。另一方面，在子控制器54与监视指令部31之间通信的信号被通信控制部32分类，经由雏菊链连接的布线部13被串行传送。

在具有以上那样的结构的机器人1A中，通过躯体部4相对于基台3沿θZ方向转动驱动、第一臂部5相对于躯体部4沿θX方向(θY方向)转动驱动、第二臂部6相对于第一臂部5沿θX方向(θY方向)转动驱动，能够一边将手部7移动操作到任意的位置，一边进行各种作业。

然而，在本实施方式的机器人1A中，在躯体部4的驱动时，通过第一检测部10检测θZ方向的角速度，将该检测信号经由雏菊链连接的布线部13(第一信号线24)串行传送至通信控制部32。另外，在本实施方式的机器人1A中，在第一臂部5以及第二臂部6的驱动时，通过第二检测部11分别检测θX方向、θY方向以及θZ方向的角速度，将各个检测信号经由雏菊链连接的布线部13(第一信号线24以及第二信号线25)串行传送至通信控制部32。并且，在手部7工作时，在子控制器54与监视指令部31之间进行通信，经由雏菊链连接的布线部13(第一信号线24、第二信号线25以及第三信号线26)串行传送该通信的信号。

如上所述，在本实施方式的机器人1A中，经由第一信号线24、第二信号线25以及第三信号线26雏菊链连接上述的第一检测部10、第二检测部11、子控制器54以及通信控制部32(机器人控制器30)。因此，与将它们并联连接(所谓的星型连接)的情况相比，能够大幅度减少信号线的数量(布线数)。

另外，在本实施方式的机器人1A中，通过使用角速度传感器20作为检测部(在本实施方式中为第一检测部10以及第二检测部11)，并雏菊链连接该角速度传感器20，能够减少布线数，并抑制使用角速度传感器20来对机械臂2进行减振时的振动的产生。并且，在雏菊链连接了角速度传感器20的情况下，由于无需新设置用于连接该角速度传感器20的端子，所以角速度传感器20的个数的追加变得容易。例如，在第二关节部9A的内部追加角速度传感器(未图示。)来使用的情况下，只要将该角速度传感器与第二信号线25串联连接(雏菊链连接)即可。

另外，在本实施方式的机器人1A中，通过将第一检测部10以及第二检测部11检测出的检测信号串行传送至驱动控制部12，能够不增加布线数地应对检测部的增加。

另外，在本实施方式的机器人1A中，上述的构成第一检测部10的角速度传感器20和A/D转换部22被配置在同一中继基板21上。在该结构的情况下，通过将角速度传感器20以及中继基板21模块化，与角速度传感器20未被配置在中继基板21上的情况相比，能够缩短传送模拟信号的布线。由此，能够降低模拟信号所受到的噪声的影响，并且可实现被配置在机械臂2的内部的第一检测部10的节省空间化以及低成本化。并且，通过将通信部23配置在中继基板21上、即将角速度传感器20、通信部23以及中继基板21模块化，能够实现配置在机械臂2的内部的第一检测部10的进一步的节省空间化以及低成本化。

在本实施方式的机器人1A中，优选将串联连接(雏菊链连接)的布线部13的节点数设为机械臂2的关节部的数量以下，并且将角速度传感器20(惯性传感器)的数量设为节点数以下。

这里，节点数是指串联连接的信号线的中继点以及终端点的数量。在本实施方式中，布线部13(第一信号线24以及第二信号线25)的节点数是2个，机械臂2的关节部(第一关节部8以及第二关节部9)的数量是2个，角速度传感器20的数量是2个。因此，满足上述的条件。

在本实施方式的机器人1A中，在第一检测部10中，由于角速度传感器20被配置在中继基板21上，所以必然满足上述的条件。即，在对机械臂2的关节部配置使用了角速度传感器20的检测部的情况下，配置被与中继基板21模块化的角速度传感器20的结构能够使成为信号线的中继点的中继基板(节点)最少。因此，在该结构的情况下，能够减少中继基板21(节点数)，并实现上述的被配置在机械臂2的内部的第一检测部10的节省空间化以及低成本化。

(第二实施方式)

<机器人>

接下来，参照图3对第二实施方式的机器人1B进行说明。

图3是表示机器人1B的简要结构的侧视图。

其中，在以下的说明中，对于与上述机器人1A等同的部位省略说明，并且在附图中标注相同的符号。

如图3所示，机器人1B是使用了串行信号线40作为上述第一信号线24及第二信号线25以及第三信号线26的结构。另外，成为在手部7代替上述照明装置52以及拍摄装置53而设置力传感器(力检测器)55以及触觉传感器(检测部)56来作为末端执行器，并经由各自的布线L1～L3与子控制器54连接的结构。除此以外的结构基本上是与上述机器人1A相同的结构。

在使用了串行信号线40的情况下，能够经由这一个串行信号线40将第一检测部10以及第二检测部11、力传感器55以及触觉传感器56检测出的检测信号串行传送至通信控制部32。因此，在本实施方式的机器人1B中，即使在传感器(检测部)的数量增加了的情况下，也能够与上述机器人1A同样地大幅减少信号线的数量(布线数)。

此外，本实施方式的机器人系统1000B包含机器人1B、机器人控制器30、以及系统控制器100而构成。

(第三实施方式)

<机器人>

接下来，参照图4对第三实施方式的机器人1C进行说明。

图4是表示机器人1C的简要结构的侧视图。

其中，在以下的说明中，对于与上述机器人1A等同的部位省略说明，并且在附图中标注相同的符号。

如图4所示，机器人1C是在上述图3所示的机器人1B的结构中进一步追加了其它的子控制器(第二控制部)57而成的结构。子控制器57经由布线L3与触觉传感器56连接，并经由布线L4与子控制器54连接。除此以外的结构基本上是与上述机器人1A、1B相同的结构。

在本实施方式的机器人1C中，即使在传感器(检测部)以及子控制器(第二控制部)的数量增加了的情况下，通过基于布线部13进行雏菊链连接，也能够与上述机器人1A、1B同样地大幅减少信号线的数量(布线数)。

此外，本实施方式的机器人系统1000C包含机器人1C、机器人控制器30、以及系统控制器100而构成。

(第四实施方式)

<机器人>

接下来，参照图5对第四实施方式的机器人1D进行说明。

图5是表示机器人1D的简要结构的侧视图。

其中，在以下的说明中，对于与上述机器人1A等同的部位省略说明，并且在附图中标注相同的符号。

如图5所示，机器人1D是具备多个(在本实施方式中是2个)机械臂2A、2B的结构。这些机械臂2A、2B具有与上述图1所示的机械臂2相同的结构。经由各自的第一信号线24与通信控制部32(机器人控制器30)连接。

除此以外的结构基本上是与上述机器人1A相同的结构。在本实施方式的机器人1D中，即使在设置有多个机械臂2A、2B的情况下，也能够与上述机器人1A同样地大幅减少布线数。

此外，本实施方式的机器人系统1000D包含机器人1D、机器人控制器30、以及系统控制器100而构成。

此外，本发明并不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。

例如，对于上述机械臂2的结构，并不特别限定，能够按照臂部、关节部、手部、驱动部的数量、种类等，变更检测部的数量、种类等。该情况下，也能够与上述实施方式的情况同样地通过利用布线部将至少一个是惯性传感器的多个检测部和控制驱动部的驱动的驱动控制部(第一控制部)之间雏菊链连接，来得到与上述实施方式的情况相同的效果。

另外，并不限于配置有多个检测部的结构，即使是机械臂2仅配置有一个惯性传感器的结构，通过将该惯性传感器、控制驱动部的驱动的驱动控制部(第一控制部)、以及控制末端执行器的驱动的子控制器(第二控制部)经由布线部而雏菊链连接，也能够得到与上述实施方式的情况相同的效果。

(第五实施方式)

<机器人>

接下来，参照图6对第五实施方式的机器人1E进行说明。

图6是表示机器人1E的简要结构的侧视图。其中，在以下的说明中，对于与上述机器人1A等同的部位省略说明，并且在附图中标注相同的符号。

如图6所示，本实施方式的机器人1E是具备机械臂2的、所谓水平多关节机器人(选择顺应性装配机器手臂机器人)。机械臂2具有基台3、躯体部4、第一臂部5、第二臂部6、以及手部7。

基台3被设置在设置面T上。躯体部4经由第一关节部8连结在基台3上。在第一关节部8的内部，设置有相对于基台3沿θZ方向转动驱动躯体部4的转动驱动机构(第一驱动部)(在图6中未图示)。第一臂部5与躯体部4的侧面连结。第二臂部6经由第二关节部9与第一臂部5的前端连结。在第二关节部9的内部，设置有相对于第一臂部5沿θZ方向转动驱动第二臂部6的转动驱动机构(第二驱动部)、和在Z轴方向往复驱动的直线驱动机构(第三驱动部)(在图6中未图示。)。手部7与第二臂部6的前端连结。在手部7以可更换的方式安装有例如致动器、照明器件、照相机、传感器、控制部等配合各种作业的末端执行器(效果器)。

机器人1E除了上述的机械臂2以外，还具备第一检测部10、第二检测部11、驱动控制部12、以及布线部13。

第一检测部10被设置在躯体部4的内部，检测躯体部4相对于基台3的驱动状态(角度、位置等)。第二检测部11被设置在第二关节部9的内部，检测第二臂部6相对于第一臂部5的驱动状态(角度、位置等)。

作为第一检测部10以及第二检测部11，例如能够使用角度传感器、角速度传感器(陀螺仪传感器)、力传感器等。其中，角度传感器将θX方向、θY方向、θZ方向中的任意1个方向设为检测方向。角速度传感器将θX方向、θY方向、θZ方向这3个方向设为检测方向。力传感器将X方向、Y方向、Z方向、θX方向、θY方向、θZ方向这6个方向设为检测方向。

在本实施方式中，为了进行机械臂2的减振控制，第一检测部10以及第二检测部11使用角速度传感器20。其中，在机械臂2的减振控制中，除了角速度传感器20以外，还可使用加速度传感器等惯性传感器。

如图7所示，构成第一检测部10的角速度传感器20被配置在中继基板(基板)21上。在中继基板21上，除了该角速度传感器20以外，还配置有模拟/数字转换部(A/D转换部)22、和通信部23。A/D转换部22将从角速度传感器20输出的检测信号从模拟值(模拟信号)A/D转换为数字值(数字信号)。通信部23将该A/D转换后的信号转换为适于通信的信号(串行信号)并发送至驱动控制部12。

如图6所示，驱动控制部12是基于第一检测部10以及第二检测部11检测出的检测信号，进行用于控制上述的第一驱动部、第二驱动部以及第三驱动部的驱动的运算的伺服运算部。驱动控制部12构成了控制机械臂2的动作的机器人控制器(下位的控制装置)30的一部分。

另外，机器人控制器30与系统控制器(上位的控制装置)100连接。系统控制器100统一控制机器人1E，由该系统控制器100和机器人1E构成机器人系统1000E。在机器人系统1000E中，能够经由系统控制器100进行由操作人员(操作者)对机器人1E的监视以及指令。

机器人控制器30为了使机械臂2自动地进行基于来自系统控制器100的指令等的规定的动作，基于驱动控制部12通过运算求出的结果，对上述的第一驱动部、第二驱动部以及第三驱动部的驱动量进行伺服控制。

布线部13具有第一信号线24和第二信号线25。第一信号线24将第一检测部10和驱动控制部12之间连接。第二信号线25将第一检测部10与第二检测部11之间连接。由此，第一检测部10、第二检测部11以及驱动控制部12经由第一信号线24以及第二信号线25串联连接(雏菊链连接)。另外，第一检测部10以及第二检测部11检测出的检测信号经由该布线部13被依次传送(串行传送)至驱动控制部12。

在具有以上那样的结构的机器人1E中，躯体部4相对于基台3沿θZ方向转动驱动，第一臂部5能够以基台3为中心旋转。另外，通过第二臂部6相对于第一臂部5沿θZ方向转动驱动、第二臂部6相对于第一臂部5沿Z轴方向往复驱动，能够一边将手部7移动操作到任意的位置，一边进行各种作业。

然而，在本实施方式的机器人1E中，在躯体部4的驱动时，通过第一检测部10检测θZ方向的角速度，并将该检测信号经由雏菊链连接的布线部13(第一信号线24)串行传送至驱动控制部12。另外，在本实施方式的机器人1E中，在第二臂部6的驱动时，通过第二检测部11分别检测θX方向、θY方向以及θZ方向的角速度，并将各个检测信号经由雏菊链连接的布线部13(第一信号线24以及第二信号线25)串行传送至驱动控制部12。

如以上那样，在本实施方式的机器人1E中，上述的第一检测部10、第二检测部11以及驱动控制部12经由第一信号线24以及第二信号线25雏菊链连接。因此，与将各检测部与驱动控制部之间并联连接(所谓的星型连接)的情况相比，能够大幅度地减少信号线的数量(布线数)。另外，通过使用角速度传感器20作为检测部(在本实施方式中为第一检测部10以及第二检测部11)，并雏菊链连接该角速度传感器20，能够减少布线数，并且抑制使用角速度传感器20来对机械臂2进行减振时的振动的产生。

另外，在本实施方式的机器人1E中，通过将第一检测部10以及第二检测部11检测出的检测信号串行传送至驱动控制部12，能够不增加布线数地应对检测部的增加。

另外，在本实施方式的机器人1E中，上述的构成第一检测部10的角速度传感器20和A/D转换部22被配置在同一中继基板21上。在该结构的情况下，通过将角速度传感器20以及中继基板21模块化，与角速度传感器20未被配置在中继基板21上的情况相比，能够缩短传送模拟信号的布线。由此，能够减少模拟信号所受到的噪声的影响，并且能够实现被配置在机械臂2的内部的第一检测部10的节省空间化以及低成本化。并且，通过将通信部23配置在中继基板21上、即对角速度传感器20、通信部23以及中继基板21进行模块化，能够实现配置在机械臂2的内部的第一检测部10的进一步节省空间化以及低成本化。

在本实施方式的机器人1E中，优选将串联连接(雏菊链连接)的布线部13的节点数设为机械臂2的关节部的数量以下，并且，将角速度传感器20(惯性传感器)的数量设为节点数以下。

这里，节点数是指串联连接的信号线的中继点以及终端点的数量。在本实施方式中，布线部13(第一信号线24以及第二信号线25)的节点数是2个，机械臂2的关节部(第一关节部8以及第二关节部9)的数量是2个，角速度传感器20的数量是2个。因此，满足上述的条件。

在本实施方式的机器人1E中，由于在第一检测部10中将角速度传感器20配置在中继基板21上，所以必然满足上述的条件。即，在对机械臂2的关节部配置使用了角速度传感器20的检测部的情况下，配置被与中继基板21模块化的角速度传感器20的结构能够使成为信号线的中继点的中继基板(节点)最少。因此，在该结构的情况下，能够减少中继基板21(节点数)，并实现上述的被配置在机械臂2的内部的第一检测部10的节省空间化以及低成本化。

(第六实施方式)

<机器人>

接下来，参照图8对第六实施方式的机器人1F进行说明。

图8是表示机器人1F的简要结构的侧视图。其中，在以下的说明中，对于与上述机器人1E等同的部位省略说明，并且在附图中标注相同的符号。

如图8所示，本实施方式的机器人1F是使用了串行信号线40作为上述第一信号线24以及第二信号线25的结构。除此以外的结构基本上是与上述机器人1E相同的结构。

在使用了串行信号线40的情况下，能够经由这一个串行信号线40将第一检测部10以及第二检测部11检测出的检测信号串行传送至驱动控制部12。因此，在本实施方式的机器人1F中，能够与上述机器人1E同样地大幅度减少信号线的数量(布线数)。

此外，本实施方式的机器人系统1000F包含机器人1F、机器人控制器30、以及系统控制器100而构成。

(第七实施方式)

<机器人>

接下来，参照图9对第七实施方式的机器人1G进行说明。

图9是表示机器人1G的简要结构的侧视图。其中，在以下的说明中，对于与上述机器人1E等同的部位省略说明，并且在附图中标注相同的符号。

如图9所示，本实施方式的机器人1G与上述机器人1E的不同之处在于机械臂2的结构。具体而言，第一臂部5经由第二关节部9A与躯体部4的侧面连结。在第二关节部9A的内部，设置有相对于躯体部4沿θX方向(θY方向)转动驱动第一臂部5的转动驱动机构(第二驱动部)(在图9中未图示)。第二臂部6经由第三关节部9B与第一臂部5的前端连结。在第三关节部9B的内部，设置有相对于第一臂部5沿θX(θY方向)转动驱动第二臂部6的转动驱动机构(第三驱动部)(在图9中未图示)。

另外，本实施方式的机器人1G除了上述第一检测部10以及第二检测部11之外，还具备第三检测部14。第三检测部14是被设置于手部7的力传感器(力检测器)。布线部13除了上述第一信号线24以及第二信号线25以外，还具有第三信号线26。第三信号线26将第二检测部11与第三检测部14之间连接。由此，第一检测部10、第二检测部11、第三检测部14以及驱动控制部12经由第一信号线24、第二信号线25以及第三信号线26串联连接(雏菊链连接)。另外，第一检测部10、第二检测部11以及第三检测部14检测出的检测信号经由该布线部13被依次传送(串行传送)至驱动控制部12。

除此以外的结构，基本上是与上述机器人1E相同的结构。在本实施方式的机器人1G中，即使在传感器(检测部)的数量增加了的情况下，也能够与上述机器人1E同样地大幅度减少信号线的数量(布线数)。

此外，本实施方式的机器人系统1000G包含机器人1G、机器人控制器30、以及系统控制器100而构成。

(第八实施方式)

<机器人>

接下来，参照图10对第八实施方式的机器人1H进行说明。

图10是表示机器人1H的简要结构的侧视图。其中，在以下的说明中，对于与上述机器人1E等同的部位省略说明，并且在附图中标注相同的符号。

如图10所示，本实施方式的机器人1H是具备多个(在本实施方式中是2个)机械臂2A、2B的结构。一方的机械臂2A具有与上述图8所示的机械臂2相同的结构，并经由第一信号线24与机器人控制器30连接。另一方的机械臂2B具有与上述图9所示的机械臂2相同的结构，并经由第一信号线24与机器人控制器30连接。

除此以外的结构基本上是与上述机器人1E相同的结构。在本实施方式的机器人1H中，即使在设置有多个机械臂2A、2B的情况下，也能够与上述机器人1E同样地大幅度减少布线数。

此外，本实施方式的机器人系统1000H包含机器人1H、机器人控制器30、以及系统控制器100而构成。

另外，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。

例如，对上述机械臂2的结构并不进行特别限定，能够按照臂部、关节部、手部、驱动部的数量、种类等，来变更检测部的数量、种类等。该情况下，也能够与上述实施方式的情况同样地通过布线部将检测部与驱动控制部之间雏菊链连接，来得到与上述实施方式的情况相同的效果。

(第九实施方式)

<机器人系统>

图11是表示第九实施方式涉及的机器人系统1000J的图。

如图11所示，本实施方式的机器人系统1000J具备机器人102J、以及控制该机器人102J的控制装置103。机器人系统1000J例如被设置在生产工业产品的工厂，被利用于工业产品的组装作业的至少一部分。该组装作业的一部分有时由人进行，将机器人102J设置于在组装作业中人能够进入的空间。

机器人102J具备基台104；机身105，其以能够旋转的方式被安装于该基台104；臂106，其被安装于机身105且相对于机身可动；致动器107，其使臂106动作；以及驱动装置108，其被设置于基台104并驱动致动器107。

基台104被配置在工厂的地板或者地面等设置面F上。在图11中，基台104被固定为相对于设置面F不能移动。基台104例如包含与设置面F接触的基底部件110、以及设置在基底部件110上的支承部件111。基底部件110以及支承部件111分别是在其内部具有收容空间的箱状。支承部件111的内部的空间与基底部件110的内部的空间连通。

机身105经由髋轴112被安装于基台104，能够在髋轴112的周方向相对于基台104旋转。髋轴112是在垂直方向延伸的中空的圆筒状，被基台104的支承部件111以能够旋转的方式支承。在支承部件111中设置致动器113，髋轴112通过由致动器113供给的转矩来旋转。

图11的机器人102J是所谓的双臂机器人，臂106包含臂106a以及臂106b。臂106a以及臂106b分别相对于机身105可动。在图11中，臂106b以与臂106a相对于机身105对称的方式配置，是与臂106a相同的构造。因此，这里以臂106a的构造为代表来进行说明，对臂106b的说明简化或者省略。

臂106a经由第一关节部115a被安装于机身105。臂106a是所谓的多关节的机械臂，能够以多自由度相对于机身105移动。臂106a包含一端与第一关节部115a连接的第一臂部116a、与第一臂部116a的另一端连接的第二关节部115b、与第二关节部115b连接的第二臂部116b、以及被安装在第二臂部116b的前端的手117。

臂106a能够将手117移动到可动范围内的所希望的位置，通过手117来执行各种处理。例如，在将机器人102J使用于组装作业的情况下，手117执行一边把持处理对象的部件一边移动到规定的位置的处理。

臂106a利用由致动器107供给的力来动作。在图11中，致动器107包含动力118a以及动力118b。动力118a与动力118b分别通过电力来产生力，并将该力供给至臂106a的各部。

动力118a与动力118b分别例如包含电动马达等动力源、齿轮箱等动力传递部。动力118a被设置于第一臂部116a，供给使第二臂部116b围绕第二关节部115b活动的力。动力118b被设置于第二臂部116b，供给使手117相对于第二臂部116b活动的力。

驱动装置108是电源装置，例如包含：包含逆变器与转换器的至少一方的电源电路、对该电源电路进行冷却的冷却器、对从外部供给来的电力进行转换的变压器等。驱动装置108将从外部供给的电力(电压、电流)转换为在致动器107中所需要的电力(电压、电流)，并将转换后的电力供给至致动器107。其中，在机身105设置有用于使臂106a的第一臂部116a相对于机身105活动的致动器，驱动装置108还供给该致动器所消耗的电力。

对驱动装置108供给的电力例如是来自电力公司等工业电源的电力，也可以包含来自被设置在工厂的发电装置的电力、来自被设置于机器人102J的蓄电装置的电力的至少一个。

驱动装置108被收容在基台104的基底部件110的内部。驱动装置108的重心被配置在比包含基台104、机身105以及臂106的机器人主体的重心靠下方(设置面F的附近)。驱动装置108利用电源线缆等分别与动力118a以及动力118b电连接。该电源电缆从基台104的内部通过髋轴112的内部被布置到机身105，并从机身105通过臂106a的内部被布置到动力118a以及动力118b的动力源(电动马达)。

对臂106a设置有检测臂106a的位置信息的第一检测器120。另外，在基台104的基底部件110中收容有运算臂106a的位置信息的运算装置121。运算装置121使用第一检测器120检测出的结果，来运算臂106a的位置信息。

第一检测器120包含运动传感器(motion sensor)，该运动传感器检测用于对臂106a的控制运算进行反馈的信息。作为这样的运动传感器，例如可列举旋转编码器、解析器、陀螺仪传感器等角度传感器、加速度传感器等惯性传感器等。在本实施方式中，第一检测器120包含陀螺仪传感器作为运动传感器，来检测表示臂106a的角度变化(姿势变化)的位置信息。第一检测器120经由通信线缆等与运算装置121连接，将检测结果发送至运算装置121。该通信线缆例如从第一检测器120通过臂106a的内部被布置到机身105，并从机身105经由髋轴112的内部以及基台104的内部被布置到运算装置121。

运算装置121是执行所谓的伺服运算的运算器，包含运算电路等。运算装置121例如包含如ASIC、FPGA、SoC、微型计算机、CPU等那样能够运算的硬件。运算装置121的重心被配置在比包含基台104、机身105、以及臂106的机器人主体的重心靠下方(设置面F的附近)。

运算装置121使用来自第一检测器120的检测结果，来计算臂106a的位置的推断值。例如，运算装置121从第一检测器120接受表示臂106a的角速度的角度信息，对角速度进行积分来计算臂106a的旋转位置。另外，运算装置121将臂106a的位置的推断值和目标值进行比较，来计算用于使臂106a移动到目标位置的控制量。

在本实施方式中，从控制装置103供给对机器人102J在动作过程中的各时刻下的臂106a的目标位置进行表示的时间表信息。运算装置121基于从控制装置103供给来的时间表信息，计算从驱动装置108向致动器107的供给电力的目标值(控制量)作为使臂106a移动到目标位置所需的驱动量。运算装置121将供给电力的目标值输出至驱动装置108，驱动装置108根据该供给电力的目标值来驱动致动器107。例如，运算装置121将用于移动臂106a的电压波形输出至驱动装置108，驱动装置108对来自运算装置121的电压波形适当地放大并供给至致动器107。这样，运算装置121是机器人102J内的控制装置，对控制臂106a的至少一部分是有帮助的。

控制装置103例如包含具备CPU、以及存储器等存储区域的计算机。该计算机中例如设置有硬盘等存储装置、键盘等输入装置、显示器等。控制装置103的存储装置中储存有用于使机器人102J执行规定的处理的程序。该程序中例如规定有对组装作业的各时刻下的臂106a的位置、动作进行了规定的时间表。控制装置103根据该时间表，将表示各时刻下的臂106a的目标位置的时间表信息供给至运算装置121。臂106a通过运算装置121基于时间表信息控制驱动装置108，来以在目标位置执行规定的动作的方式进行控制。其中，控制装置103监视驱动装置108，适当地控制动作的开启关闭等。作业者能够使用控制装置103的输入装置将上述的时间表信息存储至存储装置、使用显示器来确认机器人系统1000J的动作状况。

对以上那样的结构的本实施方式的机器人102J而言，由于驱动装置108被设置于基台104，所以与驱动装置108被设置于机身105的结构相比较，能够使机身105小型化、轻型化。这样，由于机器人102J能够降低机身105的惯性力矩，所以能够减少用于使机身105相对于基台104活动的力，缩短机身105的加减速所需要的时间等，便利性提高。

然而，有时在与作业者进行组装作业的空间相同的室内利用机器人102J。在这种情况下，在臂106a的动作中作业者有可能进入臂106a的可动范围。例如为了抑制因与作业者的碰撞等引起的意外事故的发生，本实施方式中的臂106a与机身105以及基台104相比刚性被设定得较低。一般，若臂的刚性降低则臂的振动难以稳定。然而，在本实施方式中，由于运算装置121基于第一检测器120(陀螺仪传感器)的检测结果来进行伺服运算，所以能够抑制臂106a的振动。作为结果，机器人102J能够高精度地控制臂106a的位置。

由于本实施方式涉及的机器人102J将驱动装置108收容在基台104的内部，所以能够节省空间，并且能够避免驱动装置108与外部(例如作业者)的干扰、碰撞。另外，由于机器人102J将运算装置121收容在基台104的内部，所以能够节省空间，另外能够避免运算装置121与外部(例如作业者)的干扰、碰撞。

对本实施方式涉及的机器人102J而言，由于驱动装置108的重心被配置在比机器人主体的重心靠下方，所以机器人整体的重心变低，能够稳定地设置于设置面F。另外，对机器人102J而言，由于运算装置121的重心被配置在比机器人主体的重心靠下方，所以机器人整体的重心变低，能够稳定地设置于设置面F。

本实施方式涉及的控制装置103能够高精度地控制机器人102J的机身105的位置，并且能够高精度地控制被安装于机身105的臂106a、106b的位置。作为结果，机器人102J的便利性提高。本实施方式涉及的机器人系统1000J能够高精度地控制机身105的位置，并且能够高精度地控制被安装于机身105的臂106a、106b的位置，便利性提高。

(第十实施方式)

<机器人系统>

接下来，参照图12对第十实施方式的机器人系统进行说明。在本实施方式中，对于与上述的第九实施方式相同的结构，标注相同的符号并使说明简化或者省略。

图12是表示第十实施方式涉及的机器人系统1000K的图。

如图12所示，本实施方式的机器人系统1000K包含机器人102K、以及控制该机器人102K的控制装置103而构成。机器人102K具备设置于基台104的车轮122，能够相对于设置面F移动。机器人102K也可以是通过人力来移动的结构，还可以是内置马达等而自行的结构。该机器人102K容易进行设置、容易变更设置位置等，便利性提高。这样，机器人102K能够采取被固定于设置面F以外的方式。

另外，本实施方式涉及的机器人102K具备检测机身105的位置信息的第二检测器123。第二检测器123包含被设置于机身105的陀螺仪传感器，来检测机身105的角速度。运算装置121使用第二检测器123检测出的结果，来计算机身105的位置的推断值(位置信息)。另外，运算装置121使用机身105的位置的推断值、和第一检测器120的检测结果，来计算臂106a的位置的推断值(位置信息)。该机器人102K能够抑制臂106a、106b的振动等，能够高精度地控制臂106a、106b的位置。

(第十一实施方式)

<机器人系统>

接下来，参照图13对第十一实施方式的机器人系统进行说明。在本实施方式中，对于与上述的第九实施方式相同的结构，标注相同的符号并使说明简化或者省略。

图13是表示第十一实施方式涉及的机器人系统1000L的图。如图13所示，本实施方式的机器人系统1000L包含机器人102L、以及控制该机器人102L的控制装置103而构成。本实施方式的机器人102L被设置于天花板等设置面R。在机器人102L中，基台104被固定于设置面R，机身105以及臂106a、106b从基台104向垂直下方延伸。这样，机器人102L可以设置于垂直上方的面，也可以像上述的第九实施方式那样设置于垂直下方的面，另外也可以设置于墙壁等。另外，机器人102L也可以被设置于设置面R的起重机(crane)支承，通过该起重机能够移动。

此外，本发明的技术范围并不限于上述的第九实施方式至第十一实施方式。能够适当地组合在上述的第九实施方式至第十一实施方式中说明的要件。另外，能够省略在上述的第九实施方式至第十一实施方式中说明的要件的至少一个。能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行多种变形。

在上述的第九实施方式至第十一实施方式中，臂106包含多个臂(臂106a以及臂106b)，但设置于机器人102(是对机器人102J、102K、102L的统称)的臂的数量也可以是一个，还可以是3个以上。另外，也可以是多个臂106能够相互独立地动作，还可以是多个臂106中的2个个以上相互连动地活动。多个臂106也可以按每个臂106执行不同的处理，也可以2个以上的臂106进行相同的处理，还可以2个以上的臂106配合来进行一个处理。

在上述的第九实施方式至第十一实施方式中，机器人102执行组装作业的至少一部分，在处理对象的部件的移动等中使用手117，但并不对手117所执行的处理进行限定。另外，也可以对手117设置执行各种处理的处理装置，例如执行焊接处理的焊枪、进行粘合剂等的涂覆的涂覆装置。

在上述的第九实施方式至第十一实施方式中，第一检测器120以及第二检测器123分别包含陀螺仪传感器，但也可以包含光学式或者磁式的编码器等位置检测器、加速度计或者速度计等速度检测器的至少一方。

在上述的第九实施方式至第十一实施方式中，机器人102具备运算装置121，但也可以不具备运算装置121。例如，运算装置也可以是由软件构成的数字运算器，是控制装置103的一部分。另外，控制装置103也可以内置于机器人102。例如，控制装置103的至少一部分(例如，运算部)也可以被收容于基台104，也可以经由触摸面板等输入装置对控制装置103输入指令等。该输入装置可以被安装于基台104，也可以被配置在与基台104偏离的位置，通过有线或者无线来与控制装置103连接。

(第十二实施方式)

<机器人系统>

图14是表示第十二实施方式涉及的机器人系统1000M的图。

如图14所示，本实施方式的机器人系统1000M具备机器人200M以及控制该机器人200M的控制装置203。机器人系统1000M例如被设置在生产工业产品的工厂，被利用在工业产品的组装作业的至少一部分。有时该组装作业的一部分由人来进行，机器人200M被设置于在组装作业中人能够进入的空间。

机器人200M具备：基台204；可动部205，其以能够转动的方式被设置于基台204；致动器206，其使可动部205动作；驱动装置207，其驱动致动器206；角速度检测装置208，其设置于可动部205来检测可动部205的运动；以及运算装置209，其使用角速度检测装置208的检测结果来运算可动部205的位置的信息。

基台204被配置在工厂的地板或者地面等设置面F上。在图14中，基台204与设置面F接触，以不能移动的方式被固定于设置面F。基台204是其内部具有收容空间的箱状。

可动部205包含经由髋轴210与基台204连接的机身211、以及被安装于机身211的臂212。机身211在髋轴210的周方向能够相对于基台204转动(旋转)。髋轴210是在垂直方向延伸的中空的圆筒状，以能够转动的方式支承于基台204。

图14的机器人200M是所谓的双臂机器人，臂212包含臂212a以及臂212b。臂212a以及臂212b分别相对于机身211可动。在图14中，臂212b以与臂212a相对于机身211对称的方式配置，是与臂212a相同的构造。因此，这里以臂212a的构造为代表来进行说明，使臂212b的说明简化或者省略。

臂212a经由第一关节部213a被安装于机身211。臂212a是所谓的多关节的机械臂，能够以多自由度相对于机身211活动。臂212a包含一端与第一关节部213a连接的第一臂部214a、与第一臂部214a的另一端连接的第二关节部213b、与第二关节部213b连接的第二臂部214b、以及被安装在第二臂部214b的前端的手215。

臂212a将手215移动到可动范围内的所希望的位置，通过手215能够执行各种处理。例如，在将机器人200M使用于组装作业的情况下，手215执行一边把持处理对象的部件一边移动到规定的位置的处理。

可动部205利用由致动器206供给的力来动作。在图14中，致动器206包含动力206a、动力206b、以及动力206c。这些动力分别通过电力来产生力，并将该力供给至可动部205的各部。这些动力分别例如包含电动马达等动力源、齿轮箱等动力传递部。

动力206a被设置于机身211，供给使机身211沿髋轴210的周方向转动的力。动力206b被设置于第一臂部214a，供给使第二臂部214b围绕第二关节部213b活动的力。动力206c被设置于第二臂部214b，供给使手215相对于第二臂部214b活动的力。

驱动装置207是电源装置，例如包含：包含逆变器和转换器的至少一方的电源电路、对该电源电路进行冷却的冷却器、对从外部供给来的电力进行转换的变压器等。驱动装置207将从外部供给的电力(电压、电流)转换为在致动器206中所需要的电力(电压、电流)，并将转换后的电力供给至致动器206的各动力源。

向驱动装置207供给的电力例如是来自电力公司等工业电源的电力，但也可以包含来自被设置于工厂的发电装置的电力、来自被设置于机器人200M的蓄电装置的电力的至少一个。

驱动装置207被收容在机身211的内部。驱动装置207利用电源线缆等分别与动力206a、动力206b以及动力206c电连接。该电源线缆之一在机身211的内部将驱动装置207与动力206a的动力源(电动马达)连接。另外，其它的电源线缆从机身211通过臂212a的内部，被布置到动力206b以及动力206c各自的动力源(电动马达)。其中，在机身211设置有用于使臂212a的第一臂部214a相对于机身211活动的动力(致动器206)，驱动装置207还供给被该动力所消耗的电力。

对臂212a设置有检测臂212a的运动的检测器216(角速度检测装置208)。运算装置209使用检测器216的检测结果，来运算臂212a的位置的信息。检测器216包含运动传感器，该运动传感器检测用于对臂212a的位置的控制运算进行反馈的信息。作为这样的运动传感器，例如可列举旋转编码器、解析器、陀螺仪传感器等角度检测器。

在本实施方式中，检测器216包含陀螺仪传感器等角速度检测器作为运动传感器，来检测表示臂212a的角度变化(姿势变化)的位置信息。检测器216经由通信线缆等与运算装置209连接，将检测结果发送至运算装置209。该通信线缆例如从检测器216经由臂212a的内部以及机身211的内部被布置到运算装置209。

运算装置209是执行所谓的伺服运算的运算器，包含运算电路等。运算装置209包含例如像ASIC、FPGA、SoC、微型计算机等那样能够运算的硬件(运算电路)。运算装置209也可以包含由软件构成的数字运算器。例如，运算装置209也可以是在具备CPU以及存储器的计算机中，通过程序来执行各种运算的方式。

运算装置209使用来自检测器216的检测结果，来计算臂212a的位置的推断值。例如，运算装置209从检测器216接受表示臂212a的角速度的角度信息，对角速度进行积分来计算机身211的转动位置。另外，运算装置209对臂212a的位置的推断值和目标值进行比较，计算用于使机身211移动到目标位置的控制量。

在本实施方式中，从控制装置203供给对机器人200M在动作过程中的各时刻下的臂212a的目标位置进行表示的时间表信息。该时间表信息例如包含表示各时刻下的机身211的目标位置的机身位置信息、以及各时刻下的臂212a相对于机身211的相对的目标位置的臂位置信息。

运算装置209基于从控制装置203供给来的时间表信息中的机身位置信息，计算从驱动装置207向致动器206的供给电力的目标值(控制量)作为使机身211移动到目标位置所需的驱动量。运算装置209将供给电力的目标值输出至驱动装置207，驱动装置207根据该供给电力的目标值来驱动致动器206的动力206a。例如，运算装置209将用于移动机身211的电压波形输出至驱动装置207，驱动装置207对来自运算装置209的电压波形适当地放大并供给至致动器206的动力206a。运算装置209对于臂212b也同样地基于从控制装置203供给来的时间表信息中的臂位置信息，计算从驱动装置207分别向致动器206的动力206b以及动力206c的供给电力的目标值(控制量)作为使臂212b移动到目标位置所需要的驱动量。

控制装置203例如包含具备CPU、以及存储器等存储区域的计算机。该计算机例如设置有硬盘等存储装置、触摸面板、键盘等输入装置、液晶面板等显示装置。控制装置203可以将其至少一部分设置于机器人200M的外部，也可以将其至少一部分设置于机器人200M。例如，控制装置203可以将其显示装置以及输入装置设置于基台204，操作人员能够一边观看这样的显示装置一边从输入装置输入适当指令，来操作机器人200M。

控制装置203的存储装置中储存有用于使机器人200M执行规定的处理的程序。该程序中例如规定有对组装作业的各时刻下的臂212a、212b的位置、动作进行了规定的时间表。控制装置203根据该时间表，将表示各时刻下的臂212a、212b的目标位置的时间表信息供给至运算装置209。臂212a、212b通过运算装置209基于时间表信息控制驱动装置207，来以在目标位置执行规定的动作的方式进行控制。

其中，控制装置203监视驱动装置207，适当地控制动作的开启关闭等。操作人员能够使用控制装置203的输入装置来将上述的时间表信息存储至存储装置、使用显示器来确认机器人系统1000M的动作状况。

在本实施方式中，可动部205经由髋轴210以悬臂状被支承于基台204。通过将驱动装置207等部件搭载于可动部205，机身211的重心相对于支点接近于自由端侧。一般由于重心越偏离支点则越容易摇晃，所以若搭载于可动部205的部件增加，则可动部205容易摇晃。

然而，由于本实施方式的机器人200M使用角速度检测装置208的检测结果来进行伺服运算，所以能够降低或者消除可动部205的摇晃。即，在本实施方式中，由于运算装置209使用被设置于臂212的检测器216的检测结果，来执行与臂212的运动相关的伺服运算，所以可减少臂212的摇晃。作为结果，机器人200M能够高精度地控制臂212(212a、212b)的位置。

然而，有时在与作业者进行组装作业的空间相同的室内利用机器人200M。在这种情况下，在臂212的动作中，作业者有可能进入臂212的可动范围。例如为了抑制因与作业者的碰撞等引起的意外事故的发生，本实施方式中的臂212与机身211以及基台204相比刚性设定被较得较低。一般若臂的刚性降低则臂的摇晃难以稳定。然而，在本实施方式中，由于运算装置209基于检测器216(陀螺仪传感器)的检测结果来进行伺服运算，所以能够抑制臂212(212a、212b)的摇晃。作为结果，机器人200M能够高精度地控制臂212(212a、212b)的位置。

由于本实施方式涉及的控制装置203能够高精度地控制臂212(212a、212b)的位置，所以能够使机器人200M高效地执行处理。本实施方式涉及的机器人系统1000M能够高精度地控制机身211的位置，并且能够高精度地控制被安装于机身211的臂212(212a、212b)的位置，能够高效地执行处理。

(第十三实施方式)

<机器人系统>

接下来，参照图15对第十三实施方式的机器人系统进行说明。在本实施方式中，对于与上述的第十二实施方式相同的结构，标注相同的符号并使说明简化或者省略。

图15是表示第十三实施方式涉及的机器人系统1000N的图。如图15所示，本实施方式的机器人系统1000N包含机器人200N、以及控制该机器人200N的控制装置203而构成。在本实施方式中，运算装置209被设置于机身211。运算装置209利用被布置在机身211的内部的通信线缆等与驱动装置207连接。由于这样的机器人200N能够不经由髋轴210地使驱动装置207与运算装置209连接，所以与运算装置209设置于基台204的结构相比较，能够避免与机身211的转动相伴的通信线缆等的扭转。

运算装置209通过有线或者无线与控制装置203连接，能够从控制装置203接收时间表信息等控制信息。这里，来自控制装置203的控制信息被存储至与运算装置209并列设置的存储装置。机器人200N在运算装置209与控制装置203的连接被解除的状态下，能够根据存储在存储装置的控制信息以规定的次数执行一系列的处理。即，对机器人200N而言，在处理的执行中运算装置209可以不通过有线与控制装置203连接，例如，也可以保持将来自运算装置209的通信线缆经由髋轴210的内部以及基台204与控制装置203连接的状态来执行处理。

在本实施方式中，对机身211设置有检测机身211的运动的检测器217(角速度检测装置208)。运算装置209使用检测器217的检测结果，来运算机身211的位置的信息。检测器217与在第十二实施方式中说明的检测器216同样包含运动传感器，该运动传感器检测用于对机身211的位置的控制运算进行反馈的信息。

在本实施方式中，检测器217包含陀螺仪传感器作为角速度检测器，来检测表示机身211的角度变化(姿势变化)的位置信息。检测器217可以外置于机身211，也可以收容在机身211的内部。在检测器217是陀螺仪传感器等且被收容在机身211的内部的情况下，当检测器217有可能成为规定的动作温度以上时，例如也可以利用驱动装置207的冷却器等来对检测器217进行冷却。

检测器217经由通信线缆等与运算装置209连接，将检测结果发送至运算装置209。运算装置209与臂212的伺服运算同样地使用来自检测器217的检测结果来计算机身211的位置的推断值，并将机身211的位置的推断值与目标值进行比较来计算用于使机身211移动到目标位置的控制量。

这样，由于运算装置209使用被设置于机身211的检测器217的检测结果，来执行与机身211的运动相关的伺服运算，所以可减少机身211的摇晃。作为结果，可减少被安装于机身211的臂212(212a、212b)的摇晃，机器人200N能够高精度地控制臂212(212a、212b)的位置。

(第十四实施方式)

<机器人系统>

接下来，参照图16对第十四实施方式的机器人系统进行说明。在本实施方式中，对于与上述的第十二实施方式相同的结构，标注相同的符号并使说明简化或者省略。

图16是表示第十四实施方式涉及的机器人系统1000P的图。在上述的第十二实施方式以及第十三实施方式中基台204被固定于设置面F，但在图16所示的本实施方式的机器人系统1000P中，基台204能够相对于设置面F移动。

在本实施方式中，机器人200P例如具备车轮等滚动部件218。滚动部件218以能够滚动的方式设置于基台204，以比基台204的底面小的面积与设置面F接触。基台204通过滚动部件218滚动，来相对于被配置基台204的设置面F并行移动。这样，机器人系统1000P中的包含基台204以及可动部205的机器人主体部与基台204的底面和设置面F接触的结构相比较，能够以较小的力在设置面F上移动。机器人200P在利用手215的处理的执行过程中，滚动部件218以不滚动的方式被锁定，基台204以相对于设置面F不移动的方式被固定。另外，机器人200P在不执行利用手215的处理的期间，解除滚动部件218的锁定，使基台204以及可动部205相对于设置面F能够移动。

本实施方式涉及的机器人200P如上述的第十二实施方式以及第十三实施方式那样搭载了驱动装置207和运算装置209的至少一方，即搭载有控制器的至少一部分。并且，由于通过滚动部件218能够在设置面F上移动，所以机器人200P例如容易变更设置位置，便利性较高。

此外，滚动部件218除了车轮的方式以外，也可以是轴承的方式，还可以是履带等环带的方式。机器人200P也可以通过滚动部件218的驱动来移动(自行)，例如可以通过人力等外力而能够移动。为了使机器人200P能够自行，例如适当地设置用于使滚动部件218滚动的驱动部、控制该驱动部的控制部等。另外，图16的机器人200P是在图15所示的第十三实施方式的机器人200N中应用了滚动部件218的机器人，但滚动部件218也能够应用于图14所示的第十二实施方式的机器人200M。

此外，本发明的技术范围并不限于上述的第十二实施方式至第十四实施方式。能够适当地组合在上述的第十二实施方式至第十四实施方式中说明的要件。另外，能够省略在上述的第十二实施方式至第十四实施方式中说明的要件的至少一个。

在上述的第十二实施方式至第十四实施方式中，基台204除了被设置于工厂等的地板的方式以外，也可以被设置于侧壁或者天花板。例如，也可以将机器人200(是机器人200M、机器人200N、机器人200P的统称)设置于天花板，通过起重机等使其相对于天花板可动。

在上述的第十二实施方式至第十四实施方式中，机器人200执行组装作业的至少一部分，在处理对象的部件的移动等中使用手215，但并不对手215所执行的处理进行限制。另外，也可以对手215设置执行各种处理的处理装置，例如执行焊接处理的焊枪、进行粘合剂等的涂覆的涂覆装置。

在上述的第十二实施方式至第十四实施方式中，可动部205包含机身211以及臂212，但例如机器人200也可以是人型，在可动部205设置有头部。这样的头部可以是可动部205的一部分中与机身211不同的部分，也可以是机身211的一部分，例如，可以将检测机身211的运动的检测器217设置于头部。

在上述的第十二实施方式至第十四实施方式中，臂212包含多个臂(臂212a以及臂212b)，但设置于机器人200的臂212的数量也可以是一个，还可以是3个以上。臂212也可以是多个臂212能够相互独立地动作，还可以是多个臂212中的2个以上相互连动地动作。多个臂212也可以按每个臂212执行不同的处理，还可以2个以上的臂212进行相同的处理，也可以2个以上的臂212配合来进行一个处理。

在上述的第十二实施方式至第十四实施方式中，检测器216以及检测器217分别包含陀螺仪传感器，但也可以包含其他的角速度检测器。另外，运算装置209除了角速度检测器的检测结果以外，也可以使用光学式或者磁式的编码器等位置检测器、加速度计或者速度计等速度检测器的至少一方的检测结果，来执行伺服运算。

在上述的第十二实施方式至第十四实施方式中，在机身211设置有驱动装置207，但也可以在机身211设置运算装置209，并且将驱动装置207设置于机身211以外的部分，例如基台204。在这种情况下，由于运算装置209被设置于机身211，所以可动部205有可能因可动部205的大型化、重量化而容易摇晃，但通过使用角速度检测装置208的检测结果来进行伺服运算，能够减少可动部205的摇晃。这样，机器人200也可以是驱动装置207以及运算装置209被设置于可动部205的方式，也可以是驱动装置207被设置于可动部205并且运算装置209未被设置于可动部205的方式，也可以是驱动装置207未被设置于可动部205而将运算装置209设置于可动部205的方式。另外，也可以将供给使机身211相对于基台204旋转的力的动力206a(参照图14)的至少一部分设置于基台204。

符号说明

1A～1H…机器人；2、2A、2B…机械臂；10…第一检测部；11…第二检测部；12…驱动控制部(第一控制部)；13…布线部；20…角速度传感器(惯性传感器)；21…中继基板；22…A/D转换部；24…第一信号线；25…第二信号线；26…第三信号线；30…机器人控制器(下位的控制装置)；31…监视指令部；32…通信控制部；40…串行信号线；51…致动器(末端执行器)；52…照明装置(末端执行器)；53…拍摄装置(末端执行器)；54、57…子控制器(第二控制部)；55…力传感器(力检测器)；56…触觉传感器(检测部)；100…系统控制器(上位的控制装置)；102J、102K、102L…机器人；103…控制装置；104…基台；105…机身；106、106a、106b…臂；107…致动器；108…驱动装置；112…髋轴；120…第一检测器；121…运算装置；123…第二检测器；200M、200N、200P…机器人；203…控制装置；204…基台；205…可动部；206…致动器；207…驱动装置；208…角速度检测装置；209…运算装置；210…髋轴；211…机身；212、212a、212b…臂；216…检测器；217…检测器；218…滚动部件；1000A、1000B、1000C、1000D、1000E、1000F、1000G、1000H、1000J、1000K、1000L、1000M、1000N、1000P…机器人系统。

Claims (11)

1.一种机器人，其特征在于，具备：

基台；

可动部，其以能够转动的方式被设置于所述基台；

驱动装置，其驱动所述可动部；

角速度检测装置，其检测所述可动部的运动；以及

运算装置，其使用所述角速度检测装置的检测结果来运算所述可动部的位置的信息，

所述驱动装置与所述运算装置的至少一方被设置于所述可动部。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述角速度检测装置被设置于所述可动部。

3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述可动部包含机身以及臂，所述机身经由髋轴被设置于所述基台且能够在所述髋轴的周方向转动，所述臂被设置于所述机身且相对于所述机身可动，

所述驱动装置被设置于所述机身。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，

所述运算装置被设置于所述机身。

5.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，

所述角速度检测装置包含被设置于所述机身来检测所述机身的运动的第一检测器。

6.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，

所述角速度检测装置包含被设置于所述臂来检测所述臂的运动的第二检测器。

7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述驱动装置被设置于所述可动部，所述运算装置被设置于所述基台。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，

所述可动部包含机身以及臂，所述机身经由髋轴被设置于所述基台且能够在所述髋轴的周方向转动，所述臂被设置于所述机身且相对于所述机身可动，

所述角速度检测装置包含第一检测器和第二检测器中的至少一方，所述第一检测器被设置于所述机身来检测所述机身的运动，所述第二检测器被设置于所述臂来检测所述臂的运动。

9.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

具备能够使所述基台在所述基台被配置的面上移动的滚动部件。

10.一种控制装置，其特征在于，

控制权利要求1～9中任意一项所述的机器人。

11.一种机器人系统，其特征在于，具备：

权利要求1～9中任意一项所述的机器人；以及

控制装置，其控制所述机器人。