JP2006181648A - ロボットアーム駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 予め決まった動作サイクルの有無にかかわらず、駆動モータの故障や破壊を防止することができるロボットアーム駆動装置を提供する。
【解決手段】 ロボットアーム駆動装置１３は、ロボットアームの各関節を動かす駆動モータ１０〜１２と、ロボット胴体部に設けられた収納式の載置台を出し入れするアクチュエータ１４と、駆動モータ１０〜１２及びアクチュエータ１４を駆動制御するコントローラ１５とを有している。コントローラ１５は、物体をロボットハンドで持った時の物体保持時間及びモータ発熱量から、モータコイル温度を算出する。そして、モータコイル温度が閾値よりも大きくなると判断されると、載置台を外に出すようにアクチュエータ１４を制御し、更にロボットハンドで持っている物体を載置台上に置くように駆動モータ１０〜１２を制御する。これにより、駆動モータ１０〜１２の発熱が抑えられる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数の関節を有するロボットアームを駆動するロボットアーム駆動装置に関するものである。

従来のロボットアーム駆動装置としては、例えば特許文献１に記載されているような産業用ロボットに搭載されたものが知られている。このロボットアーム駆動装置は、軸受台に支持され、モータの駆動に基づき前後方向に回動する第１アームと、この第１アームの頂部に枢着され、先端部にハンドが装着される上下方向に回動可能な第２アームとを備えている。
特開平６−１５５９３号公報

上記従来技術に記載の産業用ロボットでは、駆動モータが故障・破壊しないように、駆動モータの発熱温度を推測したり、所定の動作が終了した後は休止させる等の措置がとられている。しかし、例えば人間共存ロボット等のような予め決まった動作サイクルの無いロボットでは、どのタイミングで休止させるべきか分からないため、そのまま動作させ続けると、駆動モータが許容温度を超えて破壊することがある。

本発明の目的は、予め決まった動作サイクルの有無にかかわらず、駆動モータの故障や破壊を防止することができるロボットアーム駆動装置を提供することである。

本発明は、ロボット胴体部に取り付けられ複数の関節を有するロボットアームを駆動するロボットアーム駆動装置において、各関節を動かす複数の駆動モータと、駆動モータの発熱を抑えるモータ発熱抑制手段と、ロボットアームの先端部に設けられたロボットハンドで物体を持った時の駆動モータの発熱量を求め、駆動モータの発熱量から駆動モータのコイル温度を求める演算手段と、演算手段で求めた駆動モータのコイル温度を所定値と比較し、駆動モータのコイル温度が所定値よりも大きくなると、モータ発熱抑制手段を有効化する手段とを備えることを特徴とするものである。

ロボットアームを有するロボットにより物体を持ち運ぶときは、ロボットアームがロボットハンドで物体を持った姿勢に保たれるように、ロボットアームに設けられた各駆動モータを作動させ続ける必要がある。このため、例えば重い物体をロボットハンドで持った場合には、ある駆動モータにかかる負荷が増大し、その駆動モータが発熱して熱くなり、その結果として当該駆動モータのコイル温度が高くなる。そこで、本発明のロボットアーム駆動装置では、まずロボットハンドで物体を持った時の駆動モータの発熱量を求め、この駆動モータの発熱量から駆動モータのコイル温度を求める。そして、その駆動モータのコイル温度が所定値よりも大きくなると、モータ発熱抑制手段を有効化する。これにより、上記のように重い物体を持つことで大きな負荷がかかる駆動モータがあっても、モータ発熱抑制手段によって当該駆動モータの発熱が強制的に抑えられる。従って、ロボットに決まった動作サイクルがあるか否かにかかわらず、駆動モータの故障や破壊を防止することができる。

好ましくは、モータ発熱抑制手段は、ロボット胴体部に設けられ、ロボットハンドで持った物体を置くための載置台と、ロボットハンドで持った物体を載置台に置くように各駆動モータを制御する手段とを有する。この場合には、例えば重い物体を持ち運んでいるときに、ある駆動モータが負荷によって熱くなり、その駆動モータのコイル温度が所定値よりも大きくなると、ロボットハンドで持った物体を載置台に置くことで、熱くなった駆動モータの作動を休止させることができる。これにより、駆動モータの発熱を簡単な構成で確実に抑えることが可能となる。

また、モータ発熱抑制手段は、ロボット胴体部に設けられ、ロボットアームを保持するアーム保持部と、ロボットアームがアーム保持部に保持されるように各駆動モータを制御する手段とを有していても良い。この場合には、例えば重い物体を持ち運んでいるときに、ある駆動モータが負荷によって熱くなり、その駆動モータのコイル温度が所定値よりも大きくなると、ロボットハンドで物体を持ったまま、ロボットアームをアーム保持部に保持させることで、熱くなった駆動モータの作動を休止させることができる。これにより、駆動モータの発熱を簡単な構成で確実に抑えることが可能となる。

さらに、モータ発熱抑制手段は、ロボットアームの姿勢を変えるように各駆動モータを制御する手段であっても良い。この場合には、例えば重い物体を持ち運んでいるときに、ある駆動モータが負荷によって熱くなり、その駆動モータのコイル温度が所定値よりも大きくなると、物体をロボットハンドで持った状態を保ったまま、ロボットアームの姿勢を変更する。これにより、熱くなった駆動モータにかかる負荷を低減し、他の駆動モータに負荷を移すことができる。従って、何らかの機器等を追加することなく、駆動モータの発熱を確実に抑えることが可能となる。

また、好ましくは、駆動モータを冷却するモータ冷却手段と、演算手段で求めた駆動モータのコイル温度を所定値と比較し、駆動モータのコイル温度が所定値よりも大きくなると、モータ冷却手段を有効化する手段とを更に備える。この場合には、駆動モータのコイル温度が所定値よりも大きくなると、モータ発熱抑制手段を有効化することに加え、モータ冷却手段をも有効化し、熱くなった駆動モータを強制的に冷却する。これにより、駆動モータの故障や破壊をより防止することができる。また、熱くなった駆動モータを直ちに冷却するので、駆動モータの寿命を長くすることができる。

また、本発明は、ロボット胴体部に取り付けられ複数の関節を有するロボットアームを駆動するロボットアーム駆動装置において、各関節を動かす複数の駆動モータと、駆動モータを冷却するモータ冷却手段と、ロボットアームの先端部に設けられたロボットハンドで物体を持った時の駆動モータの発熱量を求め、駆動モータの発熱量から駆動モータのコイル温度を求める演算手段と、演算手段で求めた駆動モータのコイル温度を所定値と比較し、駆動モータのコイル温度が所定値よりも大きくなると、モータ冷却手段を有効化する手段とを備えることを特徴とするものである。

ロボットアームを有するロボットにより物体を持ち運ぶときは、ロボットアームがロボットハンドで物体を持った姿勢に保たれるように、ロボットアームに設けられた各駆動モータを作動させ続ける必要がある。このため、例えば重い物体をロボットハンドで持った場合には、ある駆動モータにかかる負荷が増大し、その駆動モータが発熱して熱くなり、その結果として当該駆動モータのコイル温度が高くなる。そこで、本発明のロボットアーム駆動装置では、まずロボットハンドで物体を持った時の駆動モータの発熱量を求め、この駆動モータの発熱量から駆動モータのコイル温度を求める。そして、その駆動モータのコイル温度が所定値よりも大きくなると、モータ冷却手段を有効化する。これにより、上記のように重い物体を持つことで大きな負荷がかかる駆動モータがあっても、モータ冷却手段によって当該駆動モータが強制的に冷却される。従って、ロボットに決まった動作サイクルがあるか否かにかかわらず、駆動モータの故障や破壊を防止することができる。

本発明によれば、産業用ロボット等のような予め決まった動作サイクルをもったロボットだけでなく、人間共存ロボット等のような予め決まった動作サイクルの無いロボットにおいても、駆動モータの故障や破壊を防止することができる。

以下、本発明に係わるロボットアーム駆動装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わるロボットアーム駆動装置の第１実施形態を備えたロボットを示す斜視図である。同図において、ロボット１は、例えば物体の運搬等を行う人間共存ロボットである。

ロボット１は、ロボット胴体部２と、このロボット胴体部２の両側面に取り付けられた２本のロボットアーム３と、ロボット胴体部２の下面に取り付けられた２本のロボット脚部４とを備えている。ロボット胴体部２には、ロボット１によって持ち運ぶ物体を一時的に置くための収納式の載置台５が設けられている（図６参照）。なお、載置台５には、図示はしないが、置いた物体が落ちないようにするための手段（壁など）が設けられている。

ロボットアーム３は、図１及び図２に示すように、基端から先端に向けて順に肩関節６、肘関節７及び手首関節８を有し、手首関節８にはロボットハンド９が取り付けられている。ロボットアーム３は、肩関節６が３自由度、肘関節７が１自由度、手首関節８が３自由度といった関節構造をもった７自由度アームである。ロボットアーム３には、肩関節６を３軸回りに回動させる３つの駆動モータ１０と、肘関節７を所定軸回りに回動させる駆動モータ１１と、手首関節８を３軸回りに回動させる３つの駆動モータ１２とが設けられている。

図３は、上記のようなロボット１に搭載されたロボットアーム駆動装置の制御系構成を示す図である。同図に示すロボットアーム駆動装置１３は、ロボット１により物体をロボットハンド９で持って運ぶときに、ロボットアーム３を駆動するものである。ロボットアーム駆動装置１３は、上記の駆動モータ１０〜１２及び載置台５に加えて、載置台５をロボット胴体部２に対して出し入れするアクチュエータ１４と、駆動モータ１０〜１２及びアクチュエータ１４を駆動制御するコントローラ１５とを有している。

コントローラ１５は、所定の演算処理を行い、駆動モータ１０〜１２及びアクチュエータ１４に対する指令信号を生成する制御演算部１６と、この制御演算部１６で得られた指令信号に応じた駆動電流を駆動モータ１０〜１２及びアクチュエータ１４に供給するドライバ部１７と、制御演算部１６による演算処理に必要なデータを予め記憶しておくメモリ部１８とを有している。

制御演算部１６による演算処理手順の詳細を図４に示す。なお、メモリ部１８には、図示しない手段により予め算出されたロボット１の移動距離及び移動速度と、駆動モータ１０〜１２の諸元より決まるモータコイル抵抗値とが記憶されている。また、載置台５は、予めロボット胴体部２内に収納されている。

同図において、まずメモリ部１８に記憶されているロボット１の移動距離及び移動速度から、ロボットハンド９で物体を持っている時間（物体保持時間）ｔ_１を算出する（手順１０１）。なお、物体保持時間ｔ_１としては、実際にロボットハンド９で物体を持ってからの時間を計測しても良い。

続いて、実際に物体をロボットハンド９で持った時の駆動モータ１０〜１２の駆動電流Ｉと、メモリ部１８に記憶されているモータコイル抵抗値Ｒ_ｃとから、駆動モータ１０〜１２の単位時間当たりの発熱量（以下、モータ発熱量）Ｊ_１を算出する（手順１０２）。具体的には、モータ発熱量Ｊ_１は下記式から算出される。
Ｊ_１＝Ｉ^２×Ｒ_ｃ

続いて、手順１０１で求めた物体保持時間ｔ_１と、手順１０２で求めたモータ発熱量Ｊ_１とから、駆動モータ１０〜１２のコイル温度（以下、モータコイル温度）Ｔｃを算出する（手順１０３）。このモータコイル温度Ｔｃの算出手法を、図５に示すグラフを用いて詳述する。なお、グラフ中のＴａは雰囲気温度である。

まず、モータコイル温度Ｔｃと雰囲気温度Ｔａから、単位時間当たりの放熱量Ｊ_２を算出する。放熱量Ｊ_２は、モータコイル温度Ｔｃと雰囲気温度Ｔａとの差に比例するので、 Ｊ_２＝Ｋ_１・（Ｔｃ−Ｔａ） （Ｋ_１：比例定数） …（１）
によって求められる。なお、モータコイル温度Ｔｃの初期値は、雰囲気温度Ｔａである。また、Δｔ時間後のモータコイル温度Ｔｃは、
Ｔｃ（ｔ＋Δｔ）＝Ｔ（ｔ）＋（Ｊ_１−Ｊ_２）／Ｋ_２×Δｔ
（Ｋ_２：熱容量定数） …（２）
によって求められる。そこで、ｔ＝ｔ１となるまで、上記（１）式及び（２）式の計算を繰り返し行うと、物体保持時間であるｔ_１時間後のモータコイル温度Ｔｃが求まる。

次いで、手順１０３で推定されたｔ_１時間後のモータコイル温度Ｔｃを予め決められた閾値Ｔと比較して、ｔ_１時間後のモータコイル温度Ｔｃが閾値Ｌよりも大きくなるかどうかを判断し、その結果に応じて処理の切り換えを行う（手順１０４）。このとき、ｔ_１時間後のモータコイル温度Ｔｃが閾値Ｌよりも大きくなるときは、ロボット胴体部２内から載置台５を出すようにアクチュエータ１４を制御するための指令信号をドライバ部１７に出力する（手順１０５）。そして、ロボットハンド９で持っている物体を載置台５上に置くように駆動モータ１０〜１２を制御するための指令信号をドライバ部１７に出力する（手順１０６）。なお、ｔ_１時間後のモータコイル温度Ｔｃが閾値Ｌよりも小さいときは、上記の手順１０５，１０６は実行されない。

ここで、載置台５、アクチュエータ１４、制御演算部１６の手順１０５及び１０６、ドライバ部１７は、駆動モータ１０〜１２の発熱を抑えるモータ発熱抑制手段を構成する。制御演算部１６の手順１０１〜１０３は、ロボットアーム３の先端部に設けられたロボットハンド９で物体を持った時の駆動モータ１０〜１２の発熱量を求め、駆動モータ１０〜１２の発熱量から駆動モータ１０〜１２のコイル温度を求める演算手段を構成する。制御演算部１６の手順１０４は、演算手段で求めた駆動モータ１０〜１２のコイル温度を所定値と比較し、駆動モータ１０〜１２のコイル温度が所定値よりも大きくなると、モータ発熱抑制手段を有効化する手段を構成する。

以上のように構成したロボット１において、重い物体を一方のロボットハンド９で持って運ぶ場合には、駆動モータ１０〜１２のいずれかが熱くなる。例えば図６（ａ）に示すように、ロボットアーム３の肘関節７を大きく曲げた状態で、重い物体Ｐをロボットハンド９で持つと、肘関節７を動かす駆動モータ１１にかかる負荷が大きくなるため、駆動モータ１１の発熱量が増大し、駆動モータ１１のコイル温度が上昇する。

このとき、駆動モータ１１のコイル温度が所定値を越えると、コントローラ１５によってアクチュエータ１４が制御され、図６（ｂ）に示すように、ロボット胴体部２内に収納された載置台５がロボット胴体部２の外部に露出される。そして、更にコントローラ１５によって各駆動モータ１０〜１２が制御され、ロボットハンド９に持った物体Ｐが載置台５上に載置される。

これにより、その後で例えば物体Ｐを所定位置に積載するまでの間は、コントローラ１５から駆動モータ１１に駆動電流を流さず、駆動モータ１１の作動を中断させることができる。この場合には、強制的に駆動モータ１１の発熱が抑えられるため、駆動モータ１１の過熱によって駆動モータ１１が故障したり破壊してしまうことを防止できる。

なお、本実施形態において、１つの物体を２つのロボットハンド９で持っても良く、この場合にも、載置台５に物体を置くことで、駆動モータ１０〜１２の発熱を抑制することが可能である。

図７は、本発明に係わるロボットアーム駆動装置の第２実施形態を備えたロボットを示す斜視図である。図中、第１実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、ロボット２０は、第１実施形態における収納式の載置台５に代えて、２つのスライド式のアーム保持部２１を有している。各アーム保持部２１は、２本のロボットアーム３を一時的に保持するものであり、アクチュエータ（図示せず）によりロボット胴体部２の左右方向にスライドするようにロボット胴体部２に設けられている。アクチュエータは、上記のコントローラ１５によって駆動制御される。

このようなロボット２０において、図７（ａ）に示すように重い物体Ｐをロボットハンド９（図示省略）で持ち続けると、第１実施形態と同様に、肘関節７を動かす駆動モータ１１（図示省略）にかかる負荷が大きくなるため、駆動モータ１１の発熱量が増大する。このとき、駆動モータ１１のコイル温度が所定値を越えると、図７（ｂ）に示すように、各アーム保持部２１が図示矢印方向にスライドしてロボット胴体部２の側面から突出する。そして、ロボットハンド９で物体Ｐを持ったままの状態で、２本のロボットアーム３が各アーム保持部２１上に載っかって保持される。

従って、本実施形態においても、例えば物体Ｐを所定位置に積載するまでの間は、肘関節７を動かす駆動モータ１１に駆動電流を流さず、駆動モータ１１の作動を中断させることができる。この場合にも、駆動モータ１１の発熱が抑えられるため、駆動モータ１１の故障や破壊を防止することができる。

図８は、本発明に係わるロボットアーム駆動装置の第３実施形態を備えたロボットを示す斜視図である。図中、第１実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、ロボット３０は、第１実施形態における載置台５に代えて、送風部材３１を有している。送風部材３１は、風を送って駆動モータ１０〜１２を冷却するためのものであり、ロボット胴体部２に着脱自在に設けられている。なお、送風部材３１の代わりに、ファン等の送風器を用いても良い。

図９は、ロボット３０に搭載されたロボットアーム駆動装置の制御系構成を示す図である。同図に示すロボットアーム駆動装置３２は、駆動モータ１０〜１２と、コントローラ１５と、送風部材３１とを有している。コントローラ１５は、駆動モータ１０〜１２を駆動制御するものである。

コントローラ１５の制御演算部１６による演算処理手順の詳細を図１０に示す。同図において、手順１０１〜１０４については、図４に示すものと全く同様であるので、その説明を省略する。手順１０４において、ｔ_１時間後のモータコイル温度Ｔｃが閾値Ｌよりも大きくなると判断されたときは、一方のロボットアーム３の先端部に設けられたロボットハンド９で送風部材３１を持って他方のロボットアーム３の駆動モータ１０〜１２に風を送るように、一方のロボットアーム３の駆動モータ１０〜１２を制御するための指令信号をドライバ部１７に出力する（手順１０７）。

ここで、送風部材３１、制御演算部１６の手順１０７、ドライバ部１７は、駆動モータ１０〜１２を冷却するモータ冷却手段を構成する。制御演算部１６の手順１０４は、演算手段（制御演算部１６の手順１０１〜１０３）で求めた駆動モータ１０〜１２のコイル温度を所定値と比較し、駆動モータ１０〜１２のコイル温度が所定値よりも大きくなると、モータ冷却手段を有効化する手段を構成する。

このように構成したロボット３０において、図１１（ａ）に示すように、重い物体Ｐを右側のロボットハンド９（図示省略）で持ち続けると、右側のロボットアーム３の肘部７を動かす駆動モータ１１（図示省略）にかかる負荷が大きくなるため、その駆動モータ１１の発熱量が増大する。このとき、当該駆動モータ１１のコイル温度が所定値を越えると、コントローラ１５によって左側のロボットアーム３に設けられた駆動モータ１０〜１２が制御され、図１１（ｂ）に示すように、物体Ｐを持っていない左側のロボットハンド９（図示省略）で送風部材３１を掴み、この送風部材３１で風冷することで右側のロボットアーム３の駆動モータ１１に風を送る。これにより、当該駆動モータ１１が強制的に冷却されるので、その駆動モータ１１の故障や破壊を防止することができる。

なお、例えばロボット３０の移動経路の途中に、熱伝導性の良い金属等からなる筐体が存在することが明らかな場合には、図１２に示すように、熱くなった駆動モータ１１を筐体３３に密着させることにより、駆動モータ１１で発生した熱を筐体３３に逃がすようにしても良い。この場合でも、駆動モータ１１を冷却することが可能である。このとき、駆動モータ１１の表面に放熱シート等を貼り付けておくのが好ましい。また、上記の送風部材３１等の代わりに、放熱用の筐体をロボット胴体部２に設けても良い。

図１３は、本発明に係わるロボットアーム駆動装置の第４実施形態を備えたロボットを示す斜視図である。図中、第１実施形態及び第３実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、ロボット４０は、第１実施形態における収納式の載置台５に加えて、第３実施形態における送風部材３１を有している。なお、載置台５の代わりに、第２実施形態におけるスライド式のアーム保持部２１を設けても良く、また送風部材３１の代わりに、送風器や放熱用の筐体を用いても良い。このようなロボット４０に搭載されたロボットアーム駆動装置は、図示はしないが、載置台５及び送風部材３１と、駆動モータ１０〜１２、アクチュエータ１４及びコントローラ１５（図３参照）とを有している。

本ロボットアーム駆動装置におけるコントローラ１５の制御演算部１６による演算処理手順の詳細を図１４に示す。同図において、手順１０１〜１０６については、図４に示すものと全く同様であるので、その説明を省略する。また、手順１０６の処理が実行された後は、図１０に示す手順１０７が実行される。つまり、空いているロボットハンド９で送風部材３１を持って反対側のロボットアーム３の駆動モータ１０〜１２に風を送るように、空いている側のロボットアーム３の駆動モータ１０〜１２を制御するための指令信号をドライバ部１７に出力する。

なお、上記の演算処理手順では、手順１０６の処理を実行した後に手順１０７の処理を実行しているが、手順１０７の処理を実行した後に手順１０５，１０６の処理を実行しても良いし、或いは手順１０５，１０６の処理と手順１０７の処理とを並行して実行しても良い。

このように本実施形態においては、重い物体を片方のロボットハンド９（図示省略）で持ち続けることで、肘部７を動かす駆動モータ１１が必要以上に熱くなると、ロボット胴体部２内に収納された載置台５を外に展開し、この載置台５上に物体を置き、更に物体を持っていない方のロボットハンド９で送風部材３１を持ち、この送風部材３１により当該駆動モータ１１に風を送る。これにより、駆動モータ１１の発熱が抑えられるだけでなく、熱くなった駆動モータ１１が送風部材３１によって直ちに冷却される。従って、駆動モータ１１の故障や破壊を防止できると共に、駆動モータ１１の長寿命化を図ることができる。

図１５は、本発明に係わるロボットアーム駆動装置の第５実施形態を備えたロボットを示す斜視図である。図中、第１実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態のロボットアーム駆動装置は、第１実施形態における載置台５等や第３実施形態における送風部材３１等の無いロボット５０に搭載され、関節自由度をもったロボットアーム３の冗長性を利用して、駆動モータ１０〜１２の発熱を低減するものである。本実施形態のロボットアーム駆動装置は、図示はしないが、駆動モータ１０〜１２及びコントローラ１５（図９参照）からなっている。

本ロボットアーム駆動装置におけるコントローラ１５の制御演算部１６による演算処理手順の詳細を図１６に示す。同図において、手順１０１〜１０４については、図４に示すものと全く同様であるので、その説明を省略する。手順１０４において、ｔ_１時間後のモータコイル温度Ｔｃが閾値Ｌよりも大きくなると判断されたときは、ロボットアーム３の姿勢を変えるように駆動モータ１０〜１２を制御するための指令信号をドライバ部１７に出力する（手順１０８）。

ここで、制御演算部１６の手順１０８とドライバ部１７は、駆動モータ１０〜１２の発熱を抑えるモータ発熱抑制手段を構成する。

以上のような本実施形態において、図１７（ａ）に示すように、例えばロボットアーム３の肘関節７を直角にした状態で、重い物体Ｐをロボットハンド９で持って運ぶ場合には、肘関節７を作動させる駆動モータ１１にかかる負荷が大きくなり、駆動モータ１１のコイルが熱くなる。このとき、駆動モータ１１のコイル温度が所定値を越えると、図１７（ｂ）に示すように、物体Ｐをロボットハンド９で持ったままの状態でロボットアーム３の姿勢が変わる。例えば、肩関節６を回動させることで、ロボットアーム３の手先の姿勢を維持したままで肘関節７の姿勢を変えるようにする。この場合には、肘関節７を動かす駆動モータ１１にかかる負荷が小さくなり、肩関節６を動かす駆動モータ１０にかかる負荷が大きくなる。

このように駆動モータ１０〜１２にかかる負荷を分担することにより、駆動モータ１１の発熱が低減されるため、駆動モータ１１の故障や破壊を防止することができる。また、本実施形態では、ロボット胴体部２に載置台５や送風部材３１等を設けなくて済むため、部品点数を削減して製作コストを抑えることが可能となる。

なお、本実施形態では、１つの物体を両方のロボットハンド９で持っても良く、この場合にも、両方のロボットアーム３の姿勢を変えることで、駆動モータ１０〜１２に対する負荷分担を行うことが可能である。

以上、本発明に係わるロボットアーム駆動装置の好適な実施形態について幾つか説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えばロボットアーム３は、図２に示すような７自由度の関節構造をもったものには限られない。また、本発明は、人間共存ロボット以外のロボット、例えば予め決まったサイクルを実行する産業用ロボット等にも適用できることは言うまでもない。

本発明に係わるロボットアーム駆動装置の第１実施形態を備えたロボットを示す斜視図断面図である。 図１に示すロボットアームの概念図である。 本実施形態のロボットアーム駆動装置の制御系構成図である。 図３に示す制御演算部による演算処理手順の詳細を示すフローチャートである。 図３に示す制御演算部によりモータコイル温度の算出する考え方を示すグラフである。 図１に示すロボットにより重い物体を持ち運ぶ時の動作を示す斜視図である。 本発明に係わるロボットアーム駆動装置の第２実施形態を備えたロボットと、このロボットにより重い物体を持ち運ぶ時の動作とを示す斜視図である。 本発明に係わるロボットアーム駆動装置の第３実施形態を備えたロボットを示す斜視図である。 本実施形態のロボットアーム駆動装置の制御系構成図である。 図９に示す制御演算部による演算処理手順の詳細を示すフローチャートである。 図８に示すロボットにより重い物体を持ち運ぶ時の動作を示す斜視図である。 図８に示すロボットにより重い物体を持ち運ぶ時の動作を示す斜視図である。 本発明に係わるロボットアーム駆動装置の第４実施形態を備えたロボットを示す斜視図である。 本実施形態のロボットアーム駆動装置の制御演算部による演算処理手順の詳細を示すフローチャートである。 本発明に係わるロボットアーム駆動装置の第５実施形態を備えたロボットを示す斜視図である。 本実施形態のロボットアーム駆動装置の制御演算部による演算処理手順の詳細を示すフローチャートである。 図１５に示すロボットにより重い物体を持ち運ぶ時の動作を示す斜視図である。

符号の説明

１…ロボット、２…ロボット胴体部、３…ロボットアーム、４…ロボット脚部、５…載置台、６…肩関節、７…肘関節、８…手首関節、９…ロボットハンド、１０〜１２…駆動モータ、１３…ロボットアーム駆動装置、１４…アクチュエータ、１５…コントローラ、１６…制御演算部、１７…ドライバ部、２０…ロボット、２１…アーム保持部、３０…ロボット、３１…送風部材、３２…ロボットアーム駆動装置、４０…ロボット、５０…ロボット、Ｐ…物体。

Claims (6)

1. ロボット胴体部に取り付けられ複数の関節を有するロボットアームを駆動するロボットアーム駆動装置において、
   前記各関節を動かす複数の駆動モータと、
   前記駆動モータの発熱を抑えるモータ発熱抑制手段と、
   前記ロボットアームの先端部に設けられたロボットハンドで物体を持った時の前記駆動モータの発熱量を求め、前記駆動モータの発熱量から前記駆動モータのコイル温度を求める演算手段と、
   前記演算手段で求めた前記駆動モータのコイル温度を所定値と比較し、前記駆動モータのコイル温度が前記所定値よりも大きくなると、前記モータ発熱抑制手段を有効化する手段とを備えることを特徴とするロボットアーム駆動装置。
2. 前記モータ発熱抑制手段は、前記ロボット胴体部に設けられ、前記ロボットハンドで持った前記物体を置くための載置台と、前記ロボットハンドで持った前記物体を前記載置台に置くように前記各駆動モータを制御する手段とを有することを特徴とする請求項１記載のロボットアーム駆動装置。
3. 前記モータ発熱抑制手段は、前記ロボット胴体部に設けられ、前記ロボットアームを保持するアーム保持部と、前記ロボットアームが前記アーム保持部に保持されるように前記各駆動モータを制御する手段とを有することを特徴とする請求項１記載のロボットアーム駆動装置。
4. 前記モータ発熱抑制手段は、前記ロボットアームの姿勢を変えるように前記各駆動モータを制御する手段であることを特徴とする請求項１記載のロボットアーム駆動装置。
5. 前記駆動モータを冷却するモータ冷却手段と、
   前記演算手段で求めた前記駆動モータのコイル温度を前記所定値と比較し、前記駆動モータのコイル温度が前記所定値よりも大きくなると、前記モータ冷却手段を有効化する手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のロボットアーム駆動装置。
6. ロボット胴体部に取り付けられ複数の関節を有するロボットアームを駆動するロボットアーム駆動装置において、
   前記各関節を動かす複数の駆動モータと、
   前記駆動モータを冷却するモータ冷却手段と、
   前記ロボットアームの先端部に設けられたロボットハンドで物体を持った時の前記駆動モータの発熱量を求め、前記駆動モータの発熱量から前記駆動モータのコイル温度を求める演算手段と、
   前記演算手段で求めた前記駆動モータのコイル温度を所定値と比較し、前記駆動モータのコイル温度が前記所定値よりも大きくなると、前記モータ冷却手段を有効化する手段とを備えることを特徴とするロボットアーム駆動装置。

Images