JP2014124740A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】力覚センサーの温度を一定の温度にすることができ、正確に力覚を検出することができるボットを提供することにある。
【解決手段】ロボットは、回動可能なアームと、前記アームに設置され、前記アームに加わる力を検出する力覚センサーと、前記力覚センサーの温度または前記力覚センサーの周囲の温度を検出する温度センサーと、前記力覚センサーの周囲に配置され、前記力覚センサーに少なくとも一部が接触する金属線によって前記力覚センサーを加熱する加熱部と、前記力覚センサーおよび前記金属線を収納するカバー部材と、前記温度センサーの検出結果に基づいて、前記加熱部の作動を制御する制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットに関するものである。

従来、基台と、基台に対して回動自在に連結されたアームと、アームを回動させるモーターとを備えるロボットが知られている。このロボットは、アームに、そのアームに加わる力を検出する力覚センサーが設置されており、その力覚センサーの検出結果を用いて所定の制御を行う。
しかしながら、力覚センサーは、温度依存性を有しており、力覚センサーの温度変化により、精度が悪くなるという問題がある。そして、特に、力覚センサーは、低温において精度が悪い。
特許文献１には、力覚センサーの歪検出用抵抗素子から所定距離離間し、その歪検出用抵抗素子に対向するように薄膜抵抗が設けられ、薄膜抵抗に通電することにより、薄膜抵抗が発熱し、歪検出用抵抗素子が加熱され力覚センサーの温度が定常状態となる技術が開示されている。

特開２０１１−２０９１０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の力覚センサーをロボットに搭載する場合、力覚センサー内の歪検出用抵抗素子の片面側のみに薄膜抵抗が設置されているので、力覚センサーの温度を安定させることが困難である。
本発明の目的は、力覚センサーの温度変動を抑制し、正確に力覚を検出することができるロボットを提供することにある。

このような目的は、下記の適用例により達成される。
（適用例１）
本適用例のロボットは、回動可能なアームと、
前記アームに設置され、前記アームに加わる力を検出する力覚センサーと、
前記力覚センサーの温度または前記力覚センサーの周囲の温度を検出する温度センサーと、
前記力覚センサーの周囲に配置され、前記力覚センサーに少なくとも一部が接触する金属線によって前記力覚センサーを加熱する加熱部と、
前記力覚センサーおよび前記金属線を収納するカバー部材と、
前記温度センサーの検出結果に基づいて、前記加熱部の作動を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

これにより、力覚センサーの温度を一定の温度にすることができ、正確に力覚を検出することができる。
特に、カバー部材を有しているので、そのカバー部材内の力覚センサーが収納された収納空間を力覚センサーの一定の温度に保持することができ、力覚センサーの精度を高い状態に保つことができる。

（適用例２）
本適用例のロボットでは、前記制御部は、前記温度センサーにより検出された温度が、閾値よりも小さくなると、前記加熱部を作動して前記力覚センサーを加熱するように制御することが好ましい。
これにより、力覚センサーの温度をより確実に一定の温度にすることができ、より正確に力覚を検出することができる。

（適用例３）
本適用例のロボットでは、前記制御部は、前記温度センサーにより検出された温度が、前記閾値以上になると、前記加熱部の作動を停止させるように制御することが好ましい。
これにより、力覚センサーの温度をより確実に一定の温度にすることができ、より正確に力覚を検出することができる。

（適用例４）
本適用例のロボットでは、前記閾値は、前記力覚センサーの許容温度範囲の下限値よりもａ℃大きく設定され、前記ａは、５以上、１５以下であることが好ましい。
これにより、力覚センサーの温度をより確実に一定の温度にすることができ、より正確に力覚を検出することができる。

（適用例５）
本適用例のロボットでは、前記金属線は、前記力覚センサーを囲うように螺旋状をなしていることが好ましい。
これにより、力覚センサーの温度をより確実に一定の温度にすることができ、より正確に力覚を検出することができる。

（適用例６）
本適用例のロボットでは、前記力覚センサーからの熱を放熱する放熱部を備え、
前記金属線は、前記加熱部の作動を停止し、前記放熱部から離間した第１の状態と、熱による前記金属線の膨張により、前記金属線の一部が前記放熱部に接触し、前記力覚センサーからの熱を前記放熱部へ伝達し、前記放熱部から外部へ放熱する第２の状態とを選択できるように構成されていることが好ましい。
これにより、力覚センサーの温度をより確実に一定の温度にすることができ、より正確に力覚を検出することができる。

（適用例７）
本適用例のロボットでは、前記力覚センサーの熱を放熱する放熱部を有しており、
前記加熱部は、長さの異なる前記金属線を複数本有し、
前記各金属線は、それぞれ、前記加熱部の作動を停止して、前記放熱部から離間した第１の状態と、熱による前記金属線の膨張により、前記金属線の一部が前記放熱部に接触し、前記力覚センサーの熱を前記放熱部へ伝達し、前記放熱部から外部へ放熱する第２の状態とを選択できるように構成されていることが好ましい。
これにより、力覚センサーの温度をより確実に一定の温度にすることができ、より正確に力覚を検出することができる。

（適用例８）
本適用例のロボットでは、前記力覚センサーの温度が高いほど前記第２の状態となる前記金属線の本数が多くなるように、前記各金属線の長さがそれぞれ設定されていることが好ましい。
これにより、力覚センサーの温度をより確実に一定の温度にすることができ、より正確に力覚を検出することができる。

（適用例９）
本適用例のロボットでは、前記力覚センサーの断面は、前記アームの関節からの平面視で円形状をなしており、前記各金属線は、それぞれ、前記力覚センサーとの接線の方向に前記力覚センサーから突出していることが好ましい。
これにより、力覚センサーの温度をより確実に一定の温度にすることができ、より正確に力覚を検出することができる。
（適用例１０）
本適用例のロボットでは、前記カバー部材は、前記放熱部を兼ねていることが好ましい。
これにより、部品点数を削減することができ、構造を簡素化することができる。

（適用例１１）
本適用例のロボットでは、前記力覚センサーの許容温度範囲の上限値よりも所定温度低い温度で前記金属線が前記第２の状態となるよう構成されていることが好ましい。
これにより、力覚センサーの温度をより確実に一定の温度にすることができ、より正確に力覚を検出することができる。
（適用例１２）
本適用例のロボットでは、前記金属線は、電熱線であるあることが好ましい。
これにより、簡単な構成で、確実に加熱することができる。

（適用例１３）
本適用例のロボットでは、前記アームの先端部には、エンドエフェクタが着脱自在に装着されるよう構成されており、
前記力覚センサーは、前記アームの先端部に設置されていることが好ましい。
これにより、より正確に力覚を検出することができる。

本発明に係わるロボットの第１実施形態を正面側から見た斜視図である。 図１に示すロボットを背面側から見た斜視図である。 図１に示すロボットの概略図である。 図１に示すロボットの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットの力覚センサーの近傍を示す断面図である。 図１に示すロボットの温度調整における制御動作を示すフローチャートである。 本発明に係わるロボットの第２実施形態の力覚センサーの近傍を示す断面図である。 本発明に係わるロボットの第２実施形態の力覚センサーの近傍を示す断面図である。 本発明に係わるロボットの第３実施形態の力覚センサーの近傍を示す断面図である。 図９に示すロボットの温度調整における制御動作を示すタイミングチャートである。

以下、本発明に係わるロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のロボットの第１実施形態を正面側から見た斜視図である。図２は、図１に示すロボットを背面側から見た斜視図である。図３は、図１に示すロボットの概略図である。図４は、図１に示すロボットの主要部のブロック図である。図５は、図１に示すロボットの力覚センサーの近傍を示す断面図である。図６は、図１に示すロボットの温度調整における制御動作を示すフローチャートである。
なお、以下では、説明の都合上、図１〜図３中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図１〜図３中の基台側を「基端」、その反対側を「先端」と言う。また、図１では、リストの先端面の構成を示すため、カバー部材の図示を省略し、図２も図１に合わせた。

図１〜図３に示すロボット（産業用ロボット）１は、例えば腕時計のような精密機器等を製造する製造工程で用いることができ、ロボット本体１０と、ロボット本体１０の作動を制御する制御装置（制御部）２０（図４参照）とを有している。ロボット本体１０と、制御装置２０とは、それぞれ、電気的に接続されている。また、制御装置２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が内蔵されたパーソナルコンピューター（ＰＣ）等で構成することができる。なお、制御装置２０については、後で詳述する。

ロボット本体１０は、基台１１と、４本のアーム（リンク）１２、１３、１４、１５と、リスト（リンク）１６と、６つの駆動源４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６とを備えている。このロボット本体１０は、基台１１と、アーム１２、１３、１４、１５と、リスト１６とが基端側から先端側に向ってこの順に連結された垂直多関節（６軸）ロボット（ロボット本体）である。垂直多関節ロボットでは、基台１１と、アーム１２〜１５と、リスト１６とを総称して「アーム」と言うこともでき、アーム１２を「第１アーム」、アーム１３を「第２アーム」、アーム１４を「第３アーム」、アーム１５を「第４アーム」、リスト１６を「第５アーム、第６アーム」と分けて言うことができる。なお、リスト１６は、第５アームと、第６アームとを有していてもよい。リスト１６にはエンドエフェクタ等を取り付けることができる。

図３に示すように、アーム１２〜１５、リスト１６は、それぞれ、基台１１に対し独立して変位可能に支持されている。このアーム１２〜１５、リスト１６の長さは、それぞれ、特に限定されないが、図示の構成では、アーム１２〜１４の長さが、他のアーム１５およびリスト１６よりも長く設定されている。なお、例えば、第３アーム１４の長さを第１アーム１２および第２アーム１３の長さよりも短くしてもよい。

基台１１と第１アーム１２とは、関節（ジョイント）１７１を介して連結されている。そして、第１アーム１２は、基台１１に対し、鉛直方向と平行な第１回転軸Ｏ１を回転中心とし、その第１回転軸Ｏ１回りに回動自在となっている。第１回転軸Ｏ１は、基台１１の設置面である床１０１の上面の法線と一致している。この第１回転軸Ｏ１回りの回動は、第１駆動源４０１の駆動によりなされる。また、第１駆動源４０１はモーター４０１Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０１Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０１を介して制御装置２０により制御される。第１駆動源４０１はモーター４０１Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０１Ｍからの駆動を伝達されても良く、また、減速機が省略されていてもよい。

第１アーム１２と第２アーム１３とは、関節（ジョイント）１７２を介して連結されている。そして、第２アーム１３は、第１アーム１２に対し、水平方向と平行な第２回転軸Ｏ２を軸中心として回動自在となっている。第２回転軸Ｏ２は、第１回転軸Ｏ１と直交している。この第２回転軸Ｏ２回りの回動は、第２駆動源４０２の駆動によりなされる。また、第２駆動源４０２はモーター４０２Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０２Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０２を介して制御装置２０により制御される。第２駆動源４０２はモーター４０２Ｍの他に設けた減速機（図示せず）によってモーター４０２Ｍからの駆動を伝達されても良く、また、減速機が省略されていてもよい。なお、第２回転軸Ｏ２は、第１回転軸Ｏ１に直交する軸と平行であってもよい。

第２アーム１３と第３アーム１４とは、関節（ジョイント）１７３を介して連結されている。そして、第３アーム１４は、第２アーム１３に対して水平方向と平行な回転軸Ｏ３を回転中心とし、その第３回転軸Ｏ３回りに回動可能となっている。第３回転軸Ｏ３は、第２回転軸Ｏ２と平行である。この第３回転軸Ｏ３回りの回動は、第３駆動源４０３の駆動によりなされる。また、第３駆動源４０３は、モーター４０３Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０３Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０３を介して制御装置２０により制御される。第３駆動源４０３はモーター４０３Ｍの他に減速機（図示せず）も設けてモーター４０３Ｍからの駆動を伝達されても良く、また、減速機が省略されていてもよい。

第３アーム１４と第４アーム１５とは、関節（ジョイント）１７４を介して連結されている。そして、第４アーム１５は、第３アーム１４（基台１１）に対し、第３アーム１４の中心軸方向と平行な第４回転軸Ｏ４を回転中心とし、その第４回転軸Ｏ４回りに回動自在となっている。第４回転軸Ｏ４は、第３回転軸Ｏ３と直交している。この第４回転軸Ｏ４回りの回動は、第４駆動源４０４の駆動によりなされる。また、第４駆動源４０４は、モーター４０４Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０４Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０４を介して制御装置２０により制御される。第４駆動源４０４はモーター４０４Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０４Ｍからの駆動を伝達されてもよく、また、減速機が省略されていてもよい。なお、第４回転軸Ｏ４は、第３回転軸Ｏ３に直交する軸と平行であってもよい。

第４アーム１５とリスト１６とは、関節（ジョイント）１７５を介して連結されている。そして、リスト１６は、第４アーム１５に対して水平方向（ｙ軸方向）と平行な第５回転軸Ｏ５を回転中心とし、その第５回転軸Ｏ５回りに回動自在となっている。第５回転軸Ｏ５は、第４回転軸Ｏ４と直交している。この第５回転軸Ｏ５回りの回動は、第５駆動源４０５の駆動によりなされる。また、第５駆動源４０５は、モーター４０５Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０５Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０５を介して制御装置２０により制御される。第５駆動源４０５はモーター４０５Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０５Ｍからの駆動を伝達されてもよく、また、減速機が省略されていてもよい。また、リスト１６は、関節（ジョイント）１７６を介して、第５回転軸Ｏ５と垂直な第６回転軸Ｏ６を回転中心とし、その第６回転軸Ｏ６回りにも回動自在となっている。回転軸Ｏ６は、回転軸Ｏ５と直交している。この第６回転軸Ｏ６回りの回動は、第６駆動源４０６駆動によりなされる。また、第６駆動源４０６の駆動は、モーター４０６Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０６Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０６を介して制御装置２０により制御される。第６駆動源４０６はモーター４０６Ｍの他に減速機（図示せず）も設けてモーター４０６Ｍからの駆動を伝達されても良く、また、減速機が省略されていてもよい。なお、第５回転軸Ｏ５は、第４回転軸Ｏ４に直交する軸と平行であってもよく、また、第６回転軸Ｏ６は、第５回転軸Ｏ５に直交する軸と平行であってもよい。

駆動源４０１〜４０６には、それぞれのモーターまたは減速機に、第１角度センサー４１１、第２角度センサー４１２、第３角度センサー４１３、第４角度センサー４１４、第５角度センサー４１５、第６角度センサー４１６が設けられている。これらの角度センサーとして、エンコーダ、ロータリーエンコーダ等が用いることができる。これらの角度センサー４１１〜４１６により、それぞれ、駆動源４０１〜４０６のモーターあるいは減速機の回転軸の回転角度を検出する。この駆動源４０１〜４０６のモーターとしては、それぞれ、特に限定されず、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いるのが好ましい。また、前記各ケーブルは、それぞれ、ロボット本体１０を挿通していてもよい。

ロボット本体１０は、制御装置２０と電気的に接続されている。すなわち、駆動源４０１〜４０６、角度センサー４１１〜４１６は、それぞれ、制御装置２０と電気的に接続されている。
そして、制御装置２０は、アーム１２〜１５、リスト１６をそれぞれ独立して作動させることができる、すなわち、モータードライバー３０１〜３０６を介して、駆動源４０１〜４０６をそれぞれ独立して制御することができる。この場合、制御装置２０は、角度センサー４１１〜４１６により検出を行い、その検出結果に基づいて、駆動源４０１〜４０６の駆動、例えば、角加速度、角速度、回転角度等をそれぞれ制御する。この制御プログラムは、制御装置２０に内蔵された記録媒体に予め記憶されている。

図１、図２に示すように、基台１１は、ロボット１が垂直多関節ロボットの場合、当該垂直多関節ロボットの最も下方に位置し、設置スペースの床１０１に固定される部分である。この固定方法としては、特に限定されず、例えば、図１、図２に示す本実施形態では、複数本のボルト１１１による固定方法を用いている。なお、基台１１の設置スペースでの固定箇所としては、床の他に、設置スペースの壁や天井とすることもできる。

基台１１は、中空の基台本体（ハウジング）１１２を有している。基台本体１１２は、円筒状をなす円筒状部１１３と、当該円筒状部１１３の外周部に一体的に形成された、箱状をなす箱状部１１４とに分けることができる。そして、このような基台本体１１２には、例えば、モーター４０１Ｍやモータードライバー３０１〜３０６が収納されている。
アーム１２〜１５は、それぞれ、中空のアーム本体２と、駆動機構３と、封止手段４とを有している。なお、以下では、説明の都合上、第１アーム１２が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「アーム本体２ａ」、「駆動機構３ａ」、「封止手段４ａ」と言い、第２アーム１３が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「アーム本体２ｂ」、「駆動機構３ｂ」、「封止手段４ｂ」と言い、第３アーム１４が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「アーム本体２ｃ」、「駆動機構３ｃ」、「封止手段４ｃ」と言い、第４アーム１５が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「アーム本体２ｄ」、「駆動機構３ｄ」、「封止手段４ｄ」と言うことがある。

また、関節１７１〜１７６は、それぞれ、回動支持機構（図示せず）を有している。この回動支持機構は、互いに連結された２本のアームのうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構、互いに連結された基台１１と第１アーム１２のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構、互いに連結された第４アーム１５とリスト１６のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構である。互いに連結された第４アーム１５とリスト１６とを一例とした場合、回動支持機構は、リスト１６を第４アーム１５に対し回動させることができる。また、各回動支持機構は、それぞれ、対応するモーターの回転速度を所定の減速比で減速して、その駆動力を対応するアーム、リスト１６のリスト本体１６１、支持リング１６２に伝達する減速機（図示せず）を有している。

第１アーム１２は、基台１１の上端部（先端部）に水平方向に対し傾斜した姿勢で連結されている。この第１アーム１２では、駆動機構３ａがモーター４０２Ｍを有しており、アーム本体２ａ内に収納している。また、アーム本体２ａ内は、封止手段４ａにより気密封止されている。
第２アーム１３は、第１アーム１２の先端部に連結されている。この第２アーム１３では、駆動機構３ｂがモーター４０３Ｍを有しており、アーム本体２ｂ内に収納している。また、アーム本体２ａ内は、封止手段４ｂにより気密封止されている。
第３アーム１４は、第２アーム１３の先端部に連結されている。この第３アーム１４では、駆動機構３ｃがモーター４０４Ｍを有しており、アーム本体２ｃ内に収納している。また、アーム本体２ｃ内は、封止手段４ｃにより気密封止されている。

第４アーム１５は、第３アーム１４の先端部に、その中心軸方向と平行に連結されている。このアーム１５では、駆動機構３ｄがモーター４０５Ｍ、４０６Ｍを有しており、アーム本体２ｄ内に収納している。また、アーム本体２ｄ内は、封止手段４ｄにより気密封止されている。
第４アーム１５の先端部（基台１１と反対側の端部）には、リスト１６が連結されている。このリスト１６には、その先端部（第４アーム１５と反対側の端部）に、エンドエフェクタとして、本実施形態では、例えば、腕時計等のような精密機器を把持するマニピュレーター９（図５参照）が着脱自在に装着される。マニピュレーター９としては、特に限定されないが、本実施形態では、マニピュレーター９は、２本の指部（フィンガー）１７、１８と、指部（フィンガー）１７、１８を駆動する２つの駆動源（図示せず）とを有している。各駆動源の作動は、制御装置２０により制御される。そして、このロボット１は、マニピュレーター９で精密機器を把持したまま、アーム１２〜１５やリスト１６等の動作を制御することにより、当該精密機器を搬送することができる。なお、前記精密機器は、ロボット１のロボット本体１０が作業する対象物の１例である。また、マニピュレーター９の指部の本数は、２本に限定されず、３本以上であってもよい。

リスト１６は、円筒状をなすリスト本体（第６アーム）１６１と、リスト本体１６１と別体で構成され、当該リスト本体１６１の基端部に設けられ、リング状をなす支持リング（第５アーム）１６２とを有している。
リスト本体１６１の先端面１６３は、平坦な面となっており、その先端面１６３および後述するカバー部材１９（図５参照）は、マニピュレーター９等が装着される装着部となる。また、リスト本体１６１は、関節１７６を介して、第４アーム１５の駆動機構３ｄに連結されており、当該駆動機構３ｄのモーター４０６Ｍの駆動により、回転軸Ｏ６回りに回動する。
支持リング１６２は、関節１７５を介して、第４アーム１５の駆動機構３ｄに連結されており、当該駆動機構３ｄのモーター４０５Ｍの駆動により、リスト本体１６１ごと回転軸Ｏ５回りに回動する。

また、図５に示すように、ロボット１のロボット本体１０は、リスト１６の先端部に設けられた力覚センサー８１、温度センサー８２、金属製の電熱線（金属線）７１および電熱線７１に通電する電源７２を有している。
力覚センサー８１は、リスト１６に加わる力やモーメント、すなわち、マニピュレーター９を介してリスト１６に加わる力やモーメントを検出するものである。この力覚センサー８１としては、特に限定されず、各種のものを用いることができるが、その１例としては、互いに直交する３軸の各軸方向の力および各軸回りのモーメントを検出する６軸力センサー等が挙げられる。この力覚センサー８１は、例えば、マニピュレーター９により対象物を把持する場合、そのマニピュレーター９からリスト１６に加わる力やモーメントを検出する。なお、以下では、力とモーメントとを含めて力と言う。

力覚センサー８１の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、力覚センサー８１は、平面視で、すなわち図５中の左側から見て、円形をなしている。
この力覚センサー８１の検出結果、すなわち、力覚センサー８１から出力される信号は、制御装置２０に入力され、制御装置２０は、力覚センサー８１の検出結果に基づいて所定の制御を行う。

温度センサー８２は、力覚センサー８１の温度または力覚センサー８１が設置されている環境の温度を検出するもの、本実施形態では、力覚センサー８１の温度を検出するものである。この温度センサー８２としては、特に限定されず、各種のものを用いることができるが、その１例としては、サーミスタ、熱電対等が挙げられる。
この温度センサー８２の検出結果、すなわち、温度センサー８２から出力される信号は、制御装置２０に入力され、制御装置２０は、温度センサー８２の検出結果に基づいて、電源７２の作動等の所定の制御を行う。

また、リスト１６の先端部には、円筒状をなすカバー部材１９が形成されている。リスト１６の先端部にマニピュレーター９が装着されると、カバー部材１９と、リスト１６と、マニピュレーター９とで、収納空間が形成される。
この収納空間には、力覚センサー８１、温度センサー８２、電熱線７１および電源７２が収納される。リスト１６の先端面１６３には、電熱線７１に通電、すなわち、電圧を印加する電源７２が設置されている。また、電源７２の先端部には、温度センサー８２が設置されている。また、温度センサー８２の先端部には、力覚センサー８１が設置されている。

そして、力覚センサー８１の外周（周囲）には、電熱線７１が配置されている。この電熱線７１は、本実施形態では、力覚センサー８１を囲うように螺旋状をなしている。また、電熱線７１は、その全体が力覚センサー８１に接触している。なお、電熱線７１は、その一部が力覚センサー８１に接触していてもよく、また、力覚センサー８１に接触していなくてもよい。

電源７２により電熱線７１に通電すると、電熱線７１が発熱し、力覚センサー８１が加熱される。この場合、力覚センサー８１の収納空間も加熱され、その収納空間が許容温度範囲（一定の温度）に保持されるので、力覚センサー８１を許容温度範囲（一定の温度）に保持することができ、力覚センサー８１の精度を高い状態に保つことができる。
なお、電熱線７１により、力覚センサー８１を加熱する加熱部が構成される。

次に、図１、図２、図４を参照し、制御装置２０の構成について説明する。
制御装置２０は、ロボット本体１０全体、すなわち、第１駆動源４０１、第２駆動源４０２、第３駆動源４０３、第４駆動源４０４、第５駆動源４０５、第６駆動源４０６、リスト１６に装着されたマニピュレーター９の駆動源、電源７２、力覚センサー８１、温度センサー８２等の作動をそれぞれ制御する装置である。

図１、図２、図４に示すように、制御装置２０は、第１駆動源４０１の作動を制御する第１駆動源制御部２０１と、第２駆動源４０２の作動を制御する第２駆動源制御部２０２と、第３駆動源４０３の作動を制御する第３駆動源制御部２０３と、第４駆動源４０４の作動を制御する第４駆動源制御部２０４と、第５駆動源４０５の作動を制御する第５駆動源制御部２０５と、第６駆動源４０６の作動を制御する第６駆動源制御部２０６とを有している。

ここで、制御装置２０は、ロボット１が行う処理の内容に基づいてリスト１６の先端部の目標位置、すなわち、リスト１６に装着されたエンドエフェクタの目標位置を求め、その目標位置にエンドエフェクタを移動させるための軌道を生成する。そして、制御装置２０は、その生成した軌道に沿ってエンドエフェクタ（リスト１６）が移動するように、各駆動源４０１〜４０６の回転角度を所定の制御周期ごとに測定し、この測定結果に基づいて演算した値をそれぞれ各駆動源４０１〜４０６の位置指令Ｐｃとして駆動源制御部２０１〜２０６に出力する。なお、前記および以下では、「値が入力、出力」等と表記しているが、これは、「その値に対応する信号が入力、出力」の意味である。

第１駆動源制御部２０１には、第１駆動源４０１の位置指令Ｐｃの他、第１角度センサー４１１から検出信号が入力される。第１駆動源制御部２０１は、第１角度センサー４１１の検出信号から算出される第１駆動源４０１の回転角度（位置フィードバック値Ｐｆｂ）が位置指令Ｐｃになり、かつ、後述する角速度フィードバック値ωｆｂが後述する角速度指令ωｃになるように、各検出信号を用いたフィードバック制御によって第１駆動源４０１を駆動する。

すなわち、第１駆動源制御部２０１の第１減算器（図示せず）には、位置指令Ｐｃが入力され、また、後述する位置フィードバック値Ｐｆｂが入力される。第１駆動源制御部２０１では、第１角度センサー４１１から入力されるパルス数がカウントされるとともに、そのカウント値に応じた第１駆動源４０１の回転角度が位置フィードバック値Ｐｆｂとして第１減算器に出力される。第１減算器は、これら位置指令Ｐｃと位置フィードバック値Ｐｆｂとの偏差（第１駆動源４０１の回転角度の目標値から位置フィードバック値Ｐｆｂを減算した値）を出力する。

また、第１駆動源制御部２０１は、第１減算器から入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン等を用いた所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じた第１駆動源４０１の角速度の目標値を演算する。そして、その第１駆動源４０１の角速度の目標値（指令値）を示す信号を角速度指令（第１角速度指令）ωｃとして第２減算器（図示せず）に出力する。なお、ここでは、本実施形態では、フィードバック制御として、比例制御（Ｐ制御）がなされるが、これに限定されるものではない。

また、第１駆動源制御部２０１は、第１角度センサー４１１から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第１駆動源４０１の角速度が算出され、その角速度が角速度フィードバック値ωｆｂとして第２減算器に出力される。
第２減算器には、角速度指令ωｃが入力され、また、角速度フィードバック値ωｆｂが入力される。第２減算器は、これら角速度指令ωｃと角速度フィードバック値ωｆｂとの偏差（第１駆動源４０１の角速度の目標値から角速度フィードバック値ωｆｂを減算した値）を出力する。

また、第１駆動源制御部２０１は、第２減算器から入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン、積分ゲイン等を用い、積分を含む所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じた第１駆動源４０１の角加速度（トルク）の目標値を演算する。そして第１駆動源制御部２０１は、その第１駆動源４０１の角加速度の目標値（指令値）を示す信号を角加速度指令（トルク指令）として生成する。なお、ここでは、本実施形態では、フィードバック制御として、ＰＩ制御がなされるが、これに限定されるものではない。

第１駆動源制御部２０１は、その角加速度指令に基づいて、第１駆動源４０１の駆動信号（駆動電流）を生成し、モータードライバー３０１を介してモーター４０１Ｍに供給する。
このようにして、第１駆動源４０１の角加速度、すなわち、トルクがその目標値と可及的に等しくなり、かつ、位置フィードバック値Ｐｆｂが位置指令Ｐｃと可及的に等しくなるとともに、角速度フィードバック値ωｆｂが角速度指令ωｃと可及的に等しくなるように、フィードバック制御がなされ、第１駆動源４０１の駆動電流が制御される。
なお、駆動減制御部２０２〜２０６については、それぞれ、前記第１駆動源制御部２０１と同様であるので、その説明は省略する。

また、制御装置２０は、温度センサー８２の検出結果に基づいて、電源７２の作動を制御する。
すなわち、制御装置２０は、温度センサー８２により検出された温度が、予め設定された閾値よりも小さくなると、電源７２をオンし、電熱線７１に通電して力覚センサー８１を加熱する。

また、制御装置２０は、温度センサー８２により検出された温度が、前記閾値以上になると、電源７２をオフし、電熱線７１への通電を停止する。
前記閾値は、特に限定されず、諸条件により適宜設定されるものであるが、力覚センサー８１の許容温度範囲（一定の温度）の下限値よりもａ℃大きく設定されることが好ましい。
また、前記ａは、特に限定されず、諸条件により適宜設定されるものであるが、５以上、１５以下であることが好ましく、７以上、１２以下であることがより好ましい。これにより、力覚センサー８１の温度をより確実に許容温度範囲（一定の温度）にすることができ、より正確に力覚を検出することができる。

次に、図６に基づいて、制御装置２０の温度調整における制御動作について説明する。
初めは、電熱線７１に通電する電源７２はオフしている。図６に示すように、まず、温度センサー８２により力覚センサー８１の温度Ｔを検出し（ステップＳ１０１）、その温度Ｔが閾値よりも小さいか否かを判断し（ステップＳ１０２）、温度Ｔが閾値以上の場合は、電源７２をオフのままにする（ステップＳ１０３）。
なお、後述するステップＳ１０４が実行され、電源７２がオンしている場合は、その電源７２をオフする。これにより、電熱線７１による力覚センサー８１の加熱が中止される。

また、ステップＳ１０２において、温度Ｔが閾値よりも小さい場合は、電源７２をオンする（ステップＳ１０４）。これにより、電熱線７１により、力覚センサー８１が加熱され、力覚センサー８１の温度が上昇する。
前記ステップＳ１０３、ステップＳ１０４の後、再度、ステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１以降を実行する。これにより、力覚センサー８１の温度は、一定の温度に維持される。

以上説明したように、このロボット１では、力覚センサー８１の温度を確実に一定の温度にすることができ、その力覚センサー８１により、正確に力覚を検出することができる。
そして、カバー部材１９を有しているので、そのカバー部材１９等で形成された収納空間を一定の温度に保持することができ、力覚センサー８１の精度を高い状態に保つことができる。これにより、高い精度でロボット１を制御することができる。

＜第２実施形態＞
図７は、本発明のロボットの第２実施形態の力覚センサーの近傍を示す断面図である。図８は、本発明のロボットの第２実施形態の力覚センサーの近傍を示す断面図である。
なお、以下では、説明の都合上、図７中の左側を「先端」、右側を「基端」と言う。
以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第２実施形態のロボット１は、力覚センサー８１を冷却する機能を有している。
すなわち、カバー部材１９は、力覚センサー８１の熱を放熱する放熱部を兼ねている。また、電熱線７１は、金属で構成されているので、その温度が上昇すると、膨張、すなわち、熱膨張する。そして、図８に示すように、電熱線７１は、電源７２により電熱線７１に通電しない状態で、カバー部材１９から離間した第１の状態と、その熱膨張により、電熱線７１の一部、本実施形態では、先端部７１１および基端部７１２がそれぞれカバー部材１９に接触し、力覚センサー８１の熱をカバー部材１９へ伝達し、カバー部材１９から外部へ放熱する第２の状態とをとり得るよう構成されている。

具体的には、電熱線７１の先端部７１１および基端部７１２は、それぞれ、屈曲した形状、すなわち、Ｌ字状をなし、力覚センサー８１から所定距離離間し、カバー部材１９に向って突出している。
また、電熱線７１の先端部７１１および基端部７１２は、それぞれ、力覚センサー８１の温度が許容温度範囲の上限値よりもｂ℃低い温度のときは、カバー部材１９から離間している。そして、電熱線７１は、力覚センサー８１の温度が許容温度範囲の上限値よりもｃ℃（ｃ＞ｂ）低い温度まで上昇すると、その熱膨張により、先端部７１１および基端部７１２がそれぞれカバー部材１９に接触する。これにより、力覚センサー８１の熱は、電熱線７１を介してカバー部材１９へ伝達され、カバー部材１９から外部へ放熱される。これにより、力覚センサー８１の温度は、許容温度範囲（一定の温度）に保持される。

また、前記ｂは、特に限定されず、諸条件により適宜設定されるものであるが、１以上、５以下であることが好ましく、２以上、４以下であることがより好ましい。これにより、力覚センサー８１の温度をより確実に許容温度範囲（一定の温度）にすることができ、より正確に力覚を検出することができる。
また、前記ｃは、特に限定されず、諸条件により適宜設定されるものであるが、０．５以上、４以下であることが好ましく、１以上、３以下であることがより好ましい。これにより、力覚センサー８１の温度をより確実に許容温度範囲（一定の温度）にすることができ、より正確に力覚を検出することができる。
このロボット１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
そして、このロボット１では、力覚センサー８１を冷却することができるので、力覚センサー８１の温度をより確実に一定の温度にすることができる。

＜第３実施形態＞
図９は、本発明のロボットの第３実施形態の力覚センサーの近傍を示す断面図である。図１０は、図９に示すロボットの温度調整における制御動作を示すタイミングチャートである。
以下、第３実施形態について、前述した第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図９に示すように、第３実施形態のロボット１では、加熱部として、長さの異なる複数、本実施形態では、６本の電熱線７３１、７３２、７３３、７３４、７３５および７３６を有している。
各電熱線７３１〜７３６の形状、姿勢、配置等は、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、各電熱線７３１〜７３６は、それぞれ、直線状をなしている。また、本実施形態では、各電熱線７３１、７３２、７３３、７３４、７３５および７３６は、それぞれ、この順序で、その長さが短くなってゆき、また、この順序で、図９中時計回りに配置されている。また、本実施形態では、各電熱線７３１〜７３６は、それぞれ、力覚センサー８１からその接線の方向に突出している。なお、各電熱線７３１〜７３６は、それぞれ、力覚センサー８１の軸方向に沿って、複数個並設されていてもよい。

そして、各電熱線７３１〜７３６は、それぞれ、電源７２により電熱線７３１〜７３６に通電しない状態で、カバー部材１９から離間した第１の状態と、その熱膨張により、電熱線７３１〜７３６の一部、本実施形態では、その端部がそれぞれカバー部材１９に接触し、力覚センサー８１の熱をカバー部材１９へ伝達し、カバー部材１９から外部へ放熱する第２の状態とをとり得るよう構成されている。
また、力覚センサー８１の温度が高いほど前記第２の状態となる前記電熱線の本数が多くなるように、各電熱線７３１〜７３６の長さがそれぞれ設定されている。すなわち、本実施形態では、前記のように、各電熱線７３１〜７３６の長さ（カバー部材１９との間の離間距離）は、すべて異なっている。

次に、図１０に基づいて、制御装置２０による力覚センサー８１の加熱、冷却の制御動作について、１例を挙げて説明する。
図１０に示すように、まず、力覚センサー８１の温度が上昇してゆく場合、時間ａにおいて、電熱線７３１がカバー部材１９に接触し、これにより、力覚センサー８１の熱は、電熱線７３１を介してカバー部材１９へ伝達され、カバー部材１９から外部へ放熱される。

次に、時間ｂにおいて、電熱線７３２がカバー部材１９に接触し、これにより、力覚センサー８１の熱は、電熱線７３２を介してカバー部材１９へ伝達され、カバー部材１９から外部へ放熱される。
次に、時間ｃにおいて、電熱線７３３がカバー部材１９に接触し、これにより、力覚センサー８１の熱は、電熱線７３３を介してカバー部材１９へ伝達され、カバー部材１９から外部へ放熱される。

次に、時間ｄにおいて、電熱線７３４がカバー部材１９に接触し、これにより、力覚センサー８１の熱は、電熱線７３４を介してカバー部材１９へ伝達され、カバー部材１９から外部へ放熱される。
次に、時間ｅにおいて、電熱線７３５がカバー部材１９に接触し、これにより、力覚センサー８１の熱は、電熱線７３５を介してカバー部材１９へ伝達され、カバー部材１９から外部へ放熱される。

次に、電熱線７３６がカバー部材１９に接触する前に、力覚センサー８１の温度が下降してゆき、時間ｆにおいて、電熱線７３５がカバー部材１９から離間する。
次に、時間ｇにおいて、電熱線７３４がカバー部材１９から離間する。
次に、時間ｈにおいて、電熱線７３３がカバー部材１９から離間する。
次に、時間ｉにおいて、電熱線７３２がカバー部材１９から離間する。

次に、時間ｊにおいて、電熱線７３１がカバー部材１９から離間する。これにより、すべての電熱線７３１〜７３６がカバー部材１９から離間する。
次に、時間ｋにおいて、電源７２をオンし、電熱線７１に通電して力覚センサー８１を加熱する。
次に、力覚センサー８１の温度が上昇してゆき、時間ｌにおいて、電源７２をオフし、電熱線７１への通電を停止する。
このようにして、力覚センサー８１の温度が許容温度範囲（一定の温度）に保持される。
このロボット１によれば、前述した第２実施形態と同様の効果が得られる。
そして、このロボット１では、長さの異なる電熱線７３１〜７３６を有しているので、力覚センサー８１を必要かつ十分に冷却することができ、力覚センサー８１の温度をより確実に一定の温度にすることができる。

以上、本発明に係わるロボットを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
なお、前記実施形態では、加熱部は、電熱線であるが、本発明では、これに限定されず、例えば、ヒーターと、そのヒーターで発生した熱を伝熱する金属線とで加熱部を構成してもよい。すなわち、金属線は、熱を発生する部材に限らず、熱を伝熱する部材であってもよい。

また、前記実施形態では、力覚センサーは、リストの先端部、すなわち、最も先端側のアームの先端部に設置されているが、本発明では、力覚センサーの位置は、アームおいて外力が作用する箇所であれば、これに限定されるものではない。他の例としては、１つのアームを２つの単位アーム部材で構成する場合、一方の単位アーム部材と他方の単位アーム部材との連結部に力覚センサーを設置することができる。

また、前記実施形態では、温度センサーは、力覚センサーの温度を直接検出しているが、本発明では、これに限定されず、例えば、温度センサーを力覚センサーから離間させ、力覚センサーの温度を間接的に検出してもよい。
また、前記第２、第３実施形態では、カバー部材１９が放熱部を兼ねているが、本発明では、これに限定されず、例えば、別途、放熱部を設けてもよい。
また、前記第３実施形態では、電熱線（金属線）の本数は、６本であるが、本発明では、これに限定されず、例えば、２本、３本、４本、５本または７本以上でもよい。

また、各駆動源のモーターとしては、それぞれ、前記サーボモーターの他、例えば、ステッピングモーター等が挙げられる。また、モーターとしてステッピングモーターを用いる場合は、位置センサーとして、例えば、ステッピングモーターへ入力する駆動パルスの数を計測することで、モーターの回転角度を検出するものを用いてもよい。
また、各位置センサー、（各角速度センサー）の方式は、それぞれ、特に限定されず、例えば、光学式、磁気式、電磁式、電気式等が挙げられる。

また、前記実施形態では、ロボットの回転軸の数は、６つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットの回転軸の数は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つまたは７つ以上でもよい。
すなわち、前記実施形態では、リストが２本のアームを有しているので、ロボットのアームの本数は、６本であるが、本発明では、これに限定されず、ロボットのアームの本数は、１本、２本、３本、４本、５本または７本以上でもよい。

また、前記実施形態では、ロボットは、複数のアームを回動自在に連結してなるアーム連結体を１つ有する単腕ロボットであるが、本発明では、これに限定されず、例えば、複数のアームを回動自在に連結してなるアーム連結体を２つ有する双腕ロボット等、前記アーム連結体を複数有するロボットであってもよい。
また、本発明のロボットは、例えば、スカラーロボットであってもよい。

１……ロボット（産業用ロボット） １０……ロボット本体 １１……基台 １２、１３、１４、１５……アーム（リンク） １６……リスト（リンク） １６１……リスト本体 １６２……支持リング １６３……先端面 １７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６……関節（ジョイント） １９……カバー部材 ２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ……アーム本体 ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ……駆動機構 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ……封止手段 ２０……制御装置 ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６……駆動源制御部 ３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６……モータードライバー ４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６……駆動源 ４０１Ｍ、４０２Ｍ、４０３Ｍ、４０４Ｍ、４０５Ｍ、４０６Ｍ……モーター ４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６……位置センサー ７１、７３１〜７３６……電熱線 ７１１……先端部 ７１２……基端部 ７２……電源 ８１……力覚センサー ８２……温度センサー Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６……回転軸 Ｓ１０１〜Ｓ１０４……ステップ

Claims (13)

1. 回動可能なアームと、
   前記アームに設置され、前記アームに加わる力を検出する力覚センサーと、
   前記力覚センサーの温度または前記力覚センサーの周囲の温度を検出する温度センサーと、
   前記力覚センサーの周囲に配置され、前記力覚センサーに少なくとも一部が接触する金属線によって前記力覚センサーを加熱する加熱部と、
   前記力覚センサーおよび前記金属線を収納するカバー部材と、
   前記温度センサーの検出結果に基づいて、前記加熱部の作動を制御する制御部と、を備えることを特徴とするロボット。
2. 前記制御部は、前記温度センサーにより検出された温度が、閾値よりも小さくなると、前記加熱部を作動して前記力覚センサーを加熱するように制御する請求項１に記載のロボット。
3. 前記制御部は、前記温度センサーにより検出された温度が、前記閾値以上になると、前記加熱部の作動を停止させるように制御する請求項２に記載のロボット。
4. 前記閾値は、前記力覚センサーの許容温度範囲の下限値よりもａ℃大きく設定され、前記ａは、５以上、１５以下である請求項２または３に記載のロボット。
5. 前記金属線は、前記力覚センサーを囲うように螺旋状をなしている請求項１ないし４のいずれかに記載のロボット。
6. 前記力覚センサーからの熱を放熱する放熱部を備え、
   前記金属線は、前記加熱部の作動を停止し、前記放熱部から離間した第１の状態と、熱による前記金属線の膨張により、前記金属線の一部が前記放熱部に接触し、前記力覚センサーからの熱を前記放熱部へ伝達し、前記放熱部から外部へ放熱する第２の状態とを選択できるように構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載のロボット。
7. 前記力覚センサーの熱を放熱する放熱部を有しており、
   前記加熱部は、長さの異なる前記金属線を複数本有し、
   前記各金属線は、それぞれ、前記加熱部の作動を停止して、前記放熱部から離間した第１の状態と、熱による前記金属線の膨張により、前記金属線の一部が前記放熱部に接触し、前記力覚センサーの熱を前記放熱部へ伝達し、前記放熱部から外部へ放熱する第２の状態とを選択できるように構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載のロボット。
8. 前記力覚センサーの温度が高いほど前記第２の状態となる前記金属線の本数が多くなるように、前記各金属線の長さがそれぞれ設定されている請求項７に記載のロボット。
9. 前記力覚センサーの断面は、前記アームの関節からの平面視で円形状をなしており、
   前記各金属線は、それぞれ、前記力覚センサーとの接線の方向に前記力覚センサーから突出している請求項７または８に記載のロボット。
10. 前記カバー部材は、前記放熱部を兼ねている請求項６ないし９のいずれかに記載のロボット。
11. 前記力覚センサーの許容温度範囲の上限値よりも所定温度低い温度で前記金属線が前記第２の状態となるよう構成されている請求項６ないし１０のいずれかに記載のロボット。
12. 前記金属線は、電熱線である請求項１ないし９のいずれかに記載のロボット。
13. 前記アームの先端部には、エンドエフェクタが着脱自在に装着されるよう構成されており、
    前記力覚センサーは、前記アームの先端部に設置されている請求項１ないし１２のいずれかに記載のロボット。

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