JP2014205196A - ロボット、ロボット制御装置およびロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ確実に、振動を抑制することができるロボット、ロボット制御装置およびロボットシステムを提供すること。
【解決手段】ロボット１は、基台１１と、基台１１に対し、第１回動軸を回動中心として回動可能に連結された第１アーム１２と、第１アーム１２に対し、第１回動軸に直交する軸であるかまたは第１回動軸に直交する軸と平行な軸である第２回動軸を回動中心として回動可能に連結された第２アーム１３と、第２アーム１３に対し、第２回動軸と平行な軸である第３回動軸を回動中心として回動可能に連結された第３アーム１４と、第３アーム１４に設置され、互いに直交する第１検出軸、第２検出軸および第３検出軸を備え、第１検出軸が第３回動軸と平行である３軸慣性センサーと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット、ロボット制御装置およびロボットシステムに関するものである。

特許文献１に記載のロボットでは、先端部、すなわち、最も先端側の第６のリンクに、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向の加速度、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれ回りの加速度を検出する６軸センサーを設置し、その６軸センサーの検出結果に基づいて、各リンクについて、それぞれ、目的の軸回りの角速度の振動成分を求め、振動を抑制する制御を行っている。なお、リンクの角速度の振動成分は、「ねじれ角速度」または「振動角速度」等と呼ばれている。

特開２０１１−１３６３９５号公報

特許文献１に記載のロボットでは、ロボットの動きによって６軸センサーの姿勢が変わるので、その６軸センサーの検出結果から、ヤコビ変換と呼ばれる座標軸変換等を行い、各リンクの角速度の振動成分を求める必要がある。しかも、刻一刻と変化するモーターの回動角度に合わせて計算を行う必要がある。
このため、複雑で膨大な演算処理が必要となるので、性能が高く、高価なＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する制御装置を必要とし、コストが増大するという問題がある。
また、複雑で膨大な演算処理が必要となるので、演算誤差が生じ易く、その演算誤差により、振動を十分に抑制することができないという問題がある。
本発明の目的は、容易かつ確実に、振動を抑制することができるロボット、ロボット制御装置およびロボットシステムを提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のロボットは、基台と、
前記基台に対し、第１回動軸を回動中心として回動可能に連結された第１アームと、
前記第１アームに対し、前記第１回動軸に直交する軸であるかまたは前記第１回動軸に直交する軸と平行な軸である第２回動軸を回動中心として回動可能に連結された第２アームと、
前記第２アームに対し、前記第２回動軸と平行な軸である第３回動軸を回動中心として回動可能に連結された第３アームと、
互いに直交する第１検出軸、第２検出軸および第３検出軸を備え、前記第１検出軸が前記第３回動軸と平行であり、前記第３アームに設置された３軸慣性センサーと、を有することを特徴とする。

これにより、容易かつ確実に、振動を抑制することができる。
すなわち、３軸慣性センサーにより、第１アームおよび第２アームの回動分を含めて第３アームの慣性を検出することができる。そして、これらの検出結果に基づいて、振動を抑制することができる。そのため、より確実に振動を抑制することができる。また、第１アームおよび第２アームにも慣性センサーを設置する場合に比べて、慣性センサーの数を削減することができ、コストを低減することができ、また、構成を簡素化することができる。

また、ロボットの姿勢が変化、例えば、第１アームが回動しても、また、第２アームが回動しても、角速度センサーの第１検出軸は、一定である。このため、角速度センサーにより検出された第３アームの第１検出軸まわりの角速度に対して、角速度センサーの向きによる補正を行う必要がない。これにより、複雑で膨大な演算が不要であり、これによって、演算誤差が生じ難く、振動を確実に抑制することができ、また、ロボットの制御における応答速度を速くすることができる。

本発明のロボットでは、前記３軸慣性センサーは、前記第１検出軸まわりの角速度と、前記第２検出軸まわりの角速度と、前記第３検出軸まわりの角速度とを検出する３軸角速度センサーであることが好ましい。
これにより、第１アームおよび第２アームと第３アームの合成角速度を検出することができるため、より容易かつ確実に、振動を抑制することができる。

本発明のロボットでは、ハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、前記３軸慣性センサーおよび前記３軸慣性センサーから出力される信号をＡＤ変換し送信する回路部とを有する慣性センサーユニットとを備え、
前記慣性センサーユニットが前記第３アームに設置されているのが好ましい。
これにより、前記回路部を別途設ける場合に比べ、構成を簡素化することができる。

本発明のロボットでは、前記ハウジングの外形は、直方体であり、
前記３軸慣性センサーの前記第１検出軸は、前記ハウジングの前記直方体の一番大きな面の法線と一致することが好ましい。
これにより、容易かつ確実に、３軸慣性センサーの第１検出軸の方向を認識することができ、容易に、３軸慣性センサーを適正な姿勢にすることができる。

本発明のロボットでは、前記３軸慣性センサーの前記第２検出軸は、前記ハウジングの直方体の前記一番大きな面に接続される４つの面のうちの対向する１組の面の法線と一致し、
前記３軸慣性センサーの前記第３検出軸は、前記ハウジングの直方体の前記一番大きな面に接続される４つの面のうちの対向する他の１組の面の法線と一致することが好ましい。
これにより、容易かつ確実に、３軸慣性センサーの第２、第３検出軸の方向を認識することができ、容易に、３軸慣性センサーを適正な姿勢にすることができる。

本発明のロボットでは、前記ハウジングは、前記ハウジングの角部に前記第３アームに取り付けられる取付部を有することが好ましい。
これにより、慣性センサーユニットを確実に第３アームに取り付けることができる。
本発明のロボットでは、導電性を有し、前記ハウジングの前記取付部を前記第３アームに固定する固定部材を有し、前記固定部材により、前記慣性センサーユニットの前記回路部は、前記第３アームにアースされ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、構成を簡素化することができる。

本発明のロボットでは、前記第３アームは、筐体と、前記筐体と一体的に形成されたアーム側取付部とを有し、
前記慣性センサーユニットは、前記アーム側取付部に直接取り付けられていることが好ましい。
これにより、慣性センサーユニットは、確実に、第３アームと一体的に回動することができる。

本発明のロボットでは、前記第３アームに配設され、当該ロボットに電力を供給するケーブルを有し、
前記３軸慣性センサーは、前記第３アームの前記ケーブルと反対側の端部に配置されていることが好ましい。
これにより、３軸慣性センサーが、ケーブルから発せられるノイズの影響を受けることを防止することができ、また、３軸慣性センサー側の回路や配線がケーブルによりショートしてしまうことを防止することができる。

本発明のロボットでは、前記第３アームに対し、前記第３回動軸に直交する軸であるかまたは前記第３回動軸に直交する軸と平行な軸である第４回動軸を回動中心として回動可能に連結された第４アームと、
前記第４アームに対し、前記第４回動軸に直交する軸であるかまたは前記第４回動軸に直交する軸と平行な軸である第５回動軸を回動中心として回動可能に連結された第５アームと、
前記第５アームに対し、前記第５回動軸に直交する軸であるかまたは前記第５回動軸に直交する軸と平行な軸である第６回動軸を回動中心として回動可能に連結された第６アームとを備えることが好ましい。
これにより、より複雑な動きを容易に行うことができる。
本発明のロボットでは、前記第１回動軸は、前記基台の設置面の法線と一致することが好ましい。
これにより、ロボットの制御を容易に行うことができる。

本発明のロボット制御装置は、基台と、前記基台に対し、第１回動軸を回動中心として回動可能に連結された第１アームと、前記第１アームに対し、前記第１回動軸に直交する軸であるかまたは前記第１回動軸に直交する軸と平行な軸である第２回動軸を回動中心として回動可能に連結された第２アームと、前記第２アームに対し、前記第２回動軸と平行な軸である第３回動軸を回動中心として回動可能に連結された第３アームとを備えるロボットの作動を制御するロボット制御装置であって、
互いに直交する第１検出軸、第２検出軸および第３検出軸を備え、前記第１検出軸が前記第３回動軸と平行であり、前記第３アームに設置された３軸慣性センサーから出力される信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された前記信号のうちの前記第２検出軸および前記第３検出軸に関する信号に基づいて前記第１アームの慣性の振動成分を求め、前記第１検出軸に関する信号に基づいて前記第３アームの慣性の振動成分を求める演算部と、
前記演算部により求められた前記第１アームの慣性の振動成分および前記第３アームの慣性の振動成分に基づいて、前記ロボット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、容易かつ確実に、振動を抑制することができる。
すなわち、３軸慣性センサーにより、第１アームおよび第２アームの回動分を含めて第３アームの慣性を検出することができる。そして、これらの検出結果に基づいて、振動を抑制することができる。そのため、より確実に振動を抑制することができる。
また、ロボットの姿勢が変化、例えば、第１アームが回動しても、また、第２アームが回動しても、角速度センサーの第１検出軸は、一定である。このため、角速度センサーにより検出された第３アームの第１検出軸まわりの角速度に対して、角速度センサーの向きによる補正を行う必要がない。これにより、複雑で膨大な演算が不要であり、これによって、演算誤差が生じ難く、振動を確実に抑制することができ、また、ロボットの制御における応答速度を速くすることができる。

本発明のロボットシステムは、本発明のロボットと、
前記ロボットの作動を制御するロボット制御装置とを備えることを特徴とする。
これにより、容易かつ確実に、振動を抑制することができる。
すなわち、３軸慣性センサーにより、第１アームおよび第２アームの回動分を含めて第３アームの慣性を検出することができる。そして、これらの検出結果に基づいて、振動を抑制することができる。そのため、より確実に振動を抑制することができる。また、第１アームおよび第２アームにも慣性センサーを設置する場合に比べて、慣性センサーの数を削減することができ、コストを低減することができ、また、構成を簡素化することができる。

また、ロボットの姿勢が変化、例えば、第１アームが回動しても、また、第２アームが回動しても、角速度センサーの第１検出軸は、一定である。このため、角速度センサーにより検出された第３アームの第１検出軸まわりの角速度に対して、角速度センサーの向きによる補正を行う必要がない。これにより、複雑で膨大な演算が不要であり、これによって、演算誤差が生じ難く、振動を確実に抑制することができ、また、ロボットの制御における応答速度を速くすることができる。

本発明のロボットの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に示すロボットを有するロボットシステムの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットの正面図である。 図１に示すロボットの第３アームにおける角速度センサー付近を示す図である。 図１に示すロボットの角速度センサーユニットの断面図である。 角速度センサーが有するジャイロ素子の平面図である。 図８に示すジャイロ素子の作動を示す図である。 図１に示すロボットの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットの主要部のブロック図である。

以下、本発明のロボット、ロボット制御装置およびロボットシステム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。
図１は、本発明のロボットの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に示すロボットを有するロボットシステムの主要部のブロック図である。図５は、図１に示すロボットの正面図である。図６は、図１に示すロボットの第３アームにおける角速度センサー付近を示す図である。図７は、図１に示すロボットの第１角速度センサーユニットの断面図である。図８は、角速度センサーが有するジャイロ素子の平面図である。図９は、図８に示すジャイロ素子の作動を示す図である。図１０〜図１４は、それぞれ、図１に示すロボットの主要部のブロック図である。
なお、以下では、説明の都合上、図１〜図３、図５、図６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、図５、図６中の基台側を「基端」、その反対側を「先端」と言う。

図１〜図４に示すロボットシステム（産業用ロボットシステム）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（産業用ロボット）１と、ロボット１の作動を制御するロボット制御装置（制御手段）２０（図４参照）とを有している。ロボット１と、ロボット制御装置２０とは、電気的に接続されている。また、ロボット制御装置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、ロボット制御装置２０については、後で詳述する。

ロボット１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１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、本実施形態では、リスト１６は、第５アームと、第６アームとを有している。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。

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、第１アーム１２、第２アーム１３、第４アーム１５の長さが、第３アーム１４およびリスト１６よりも長く設定されている。
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回動軸Ｏ１を回動中心とし、その第１回動軸Ｏ１回りに回動可能となっている。第１回動軸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回動軸Ｏ１回りの回動は、モーター４０１Ｍを有する第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を介してロボット制御装置２０により制御される（図４参照）。なお、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からの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよいが、本実施形態では、第１駆動源４０１は、減速機を有している。

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回動軸Ｏ２を軸中心として回動可能となっている。第２回動軸Ｏ２は、第１回動軸Ｏ１と直交している。この第２回動軸Ｏ２回りの回動は、モーター４０２Ｍを有する第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を介してロボット制御装置２０により制御される（図４参照）。なお、第２駆動源４０２はモーター４０２Ｍとともに設けた減速機４５（図５参照）によってモーター４０２Ｍからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよいが、本実施形態では、第２駆動源４０２は、減速機４５を有している。また、第２回動軸Ｏ２は、第１回動軸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動軸Ｏ３を回動中心とし、その第３回動軸Ｏ３回りに回動可能となっている。第３回動軸Ｏ３は、第２回動軸Ｏ２と平行である。この第３回動軸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を介してロボット制御装置２０により制御される（図４参照）。なお、第３駆動源４０３はモーター４０３Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０３Ｍからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよいが、本実施形態では、第３駆動源４０３は、減速機を有している。

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回動軸Ｏ４を回動中心とし、その第４回動軸Ｏ４回りに回動可能となっている。第４回動軸Ｏ４は、第３回動軸Ｏ３と直交している。この第４回動軸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を介してロボット制御装置２０により制御される（図４参照）。なお、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からの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよいが、本実施形態では、第４駆動源４０４は、減速機を有している。第４回動軸Ｏ４は、第３回動軸Ｏ３に直交する軸と平行であってもよい。

第４アーム１５と第５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に対して水平方向と平行な第５回動軸Ｏ５を回動中心とし、その第５回動軸Ｏ５回りに回動可能となっている。第５回動軸Ｏ５は、第４回動軸Ｏ４と直交している。この第５回動軸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を介してロボット制御装置２０により制御される（図４参照）。なお、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からの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよいが、本実施形態では、第５駆動源４０５は、減速機を有している。また、リスト１６は、関節（ジョイント）１７６を介して、第５回動軸Ｏ５と垂直な第６回動軸Ｏ６を回動中心とし、その第６回動軸Ｏ６回りにも回動可能となっている。回動軸Ｏ６は、回動軸Ｏ５と直交している。この第６回動軸Ｏ６回りの回動は、第６駆動源４０６の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を介してロボット制御装置２０により制御される（図４参照）。なお、第６駆動源４０６はモーター４０６Ｍとともに設けた減速機（図示せず）によってモーター４０６Ｍからの駆動力を伝達するように構成してもよく、また、減速機が省略されていてもよいが、本実施形態では、第６駆動源４０６は、減速機を有している。また、第５回動軸Ｏ５は、第４回動軸Ｏ４に直交する軸と平行であってもよく、また、第６回動軸Ｏ６は、第５回動軸Ｏ５に直交する軸と平行であってもよい。
また、図６に示すように、第３アーム１４には、角速度センサー３２、すなわち、角速度センサー３２を有する角速度センサーユニット７２が設置されている。この角速度センサー３２により第３アーム１４の第１回動軸Ｏ１回りの角速度および第２回動軸Ｏ２回りの角速度を検出する。

ここで、このロボット１では、第１アーム１２、第２アーム１３および第３アーム１４の振動を抑制することにより、ロボット１全体の振動を抑制する。但し、第１アーム１２、第２アーム１３および第３アーム１４の振動を抑制するために、第１アーム１２、第２アーム１３および第３アーム１４のすべてに角速度センサーを設置するのではなく、前記のように第３アーム１４のみに角速度センサー３２を設置し、その角速度センサー３２の検出結果に基づいて駆動源４０１、４０２の作動を制御する。これにより、第１アーム１２、第２アーム１３および第３アーム１４のすべてに角速度センサーを設置する場合に比べ、角速度センサーの数を削減することができ、コストを低減することができ、また、回路構成を簡素化することができる。また、角速度センサー３２により、第２アーム１３の角速度ではなく、第２アーム１３の回動分を含めて第３アーム１４の角速度を検出するので、より確実に振動を抑制することができる。また、第３アーム１４よりも基端側の第２アーム１３を回動させる第２駆動源４０２の作動を制御することにより、ロボット１の振動を抑制する効果を高めることができる。

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位置センサー４１１、第２位置センサー４１２、第３位置センサー４１３、第４位置センサー４１４、第５位置センサー４１５、第６位置センサー４１６が設けられている。これらの位置センサーとしては、それぞれ、特に限定されず、例えば、エンコーダー、ロータリーエンコーダー、レゾルバー、ポテンショメーター等を用いることができる。これらの位置センサー４１１〜４１６により、それぞれ、駆動源４０１〜４０６のモーターまたは減速機の軸部の回動角度を検出する。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１を挿通していてもよい。

図４に示すように、ロボット１は、ロボット制御装置２０と電気的に接続されている。すなわち、駆動源４０１〜４０６、位置センサー４１１〜４１６、角速度センサー３２は、それぞれ、ロボット制御装置２０と電気的に接続されている。
そして、ロボット制御装置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、ロボット制御装置２０は、位置センサー４１１〜４１６、角速度センサー３２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、角速度や回動角度等をそれぞれ制御する。この制御プログラムは、ロボット制御装置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（筺体）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と第５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動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。なお、前述したように、本実施形態では、この減速機とモーターとを含めて駆動源とする。

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。アーム本体２ａは、先端側の１対の舌片部２４１ａ、２４１ｂと、基端側の根元部２５１とを有している。舌片部２４１ａと舌片部２４１ｂとは、離間し、互いに対向している。また、舌片部２４１ａ、２４１ｂは、根元部２５１に対して傾斜しており、これにより、第１アーム１２は、水平方向に対し傾斜する。そして、舌片部２４１ａと舌片部２４１ｂとの間に、第２アーム１３の基端部が配置されている。

ここで、駆動機構３および減速機について、代表的に、第１アーム１２のアーム本体２ａ内に設けられ、第２アーム１３を回動させる駆動機構３を説明する。
図５に示すように、駆動機構３は、モーター４０２Ｍの軸部に連結された第１プーリー９１と、第１プーリー９１に離間して配置された第２プーリー９２と、第１プーリー９１と第２プーリー９２とに掛け渡されたベルト（タイミングベルト）９３とを有している。そして、第２プーリー９２と第２アーム１３の軸部とが、減速機４５により連結されている。

減速機４５としては、特に限定されず、例えば、複数の歯車で構成されたものや、ハーモニックドライブ（「ハーモニックドライブ」は登録商標）と呼ばれるもの等が挙げられる。
ロボット１のアーム１２〜１５、リスト１６の振動の主な原因としては、例えば、減速機４５のねじれや撓み、ベルト９３の伸縮、アーム１２〜１５、リスト１６の撓み等が挙げられる。

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。アーム本体２ｂは、先端側の１対の舌片部２４２ａ、２４２ｂと、基端側の根元部２５２とを有している。舌片部２４２ａと舌片部２４２ｂとは、離間し、互いに対向している。そして、舌片部２４２ａと舌片部２４２ｂとの間に、第３アーム１４の基端部が配置されている。

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。なお、アーム本体２ｃは、前記アーム本体２ａの根元部２５１、前記アーム本体２ｂの根元部２５２に相当する部材で構成されている。

また、第３アーム１４における角速度センサー３２の設置位置は、特に限定されないが、本実施形態では、図６に示すように、角速度センサー３２、すなわち、角速度センサーユニット７２は、第３アーム１４のアーム本体２ｃの内部のケーブル８５と反対側の端部に設置されている。これにより、角速度センサー３２がケーブル８５から発せられるノイズの影響を受けることを防止することができ、また、角速度センサーユニット７２の回路部７２３、配線、角速度センサー３２がケーブル８５によりショートしてしまうことを防止することができる。

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。この第４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。アーム本体２ｄは、先端側の１対の舌片部２４４ａ、２４４ｂと、基端側の根元部２５４とを有している。舌片部２４４ａと舌片部２４４ｂとは、離間し、互いに対向している。そして、舌片部２４４ａと舌片部２４４ｂとの間に、リスト１６の支持リング１６２が配置されている。

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、機能部（エンドエフェクタ）として、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（図示せず）が着脱可能に装着される。なお、マニピュレーターとしては、特に限定されず、例えば、複数本の指部（フィンガー）を有する構成のものが挙げられる。そして、このロボット１は、マニピュレーター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。

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、マニピュレーターが装着される装着面となる。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、回動軸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ごと回動軸Ｏ５回りに回動する。

アーム本体２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、各種金属材料を用いることができ、これらの中でも、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金が好ましい。アーム本体２が金型を用いて成形される鋳物である場合、当該アーム本体２の構成材料にアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いることにより、金型成形を容易に行なうことができる。

また、基台１１の基台本体１１２、リスト１６のリスト本体１６１、支持リング１６２の構成材料としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、前記アーム本体２の構成材料と同様のもの等が挙げられる。なお、リスト１６のリスト本体１６１の構成材料は、ステンレス鋼を用いるのが好ましい。
また、封止手段４の構成材料としては、特に限定されず、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料を用いることができる。なお、封止手段４の構成材料として、樹脂材料を用いることにより、軽量化を図ることができる。

次に、角速度センサーユニット７２について説明する。
図７に示すように、角速度センサーユニット（慣性センサーユニット）７２は、ハウジング７２１と、ハウジング７２１内に設けられ、配線を有する回路基板７２２、回路基板７２２上に電気的に接続された角速度センサー（慣性センサー）３２および回路部７２３とを有している。本実施形態では、ハウジング７２１は、封止材で構成され、その封止材により、角速度センサー３２、回路部７２３および回路基板７２２全体が封止されている。このように、角速度センサー３２および回路部７２３をパッケージ化することで、構成を簡素化することができる。

回路部７２３は、角速度センサー３２から出力される信号をＡＤ変換、すなわち、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、前記変換された信号をロボット制御装置２０に送信する送信部とを有している。
また、ハウジング７２１の外形は、立方体である。
また、角速度センサー３２は、互いに直交する第１検出軸３２ａ、第２検出軸３２ｂおよび第３検出軸３２ｃを備える３軸角速度センサーであり、第１検出軸３２ａまわりの角速度、第２検出軸３２ｂまわりの角速度および第３検出軸３２ｃまわりの角速度をそれぞれ独立して検出することができる。このような角速度センサー３２の構成としては、各軸まわりの角速度を検出することができれば、特に限定されないが、例えば、１つの検出軸を備えるジャイロ素子３３を３つ用意し、これらを互いの検出軸が直交するように配置した構成とすることができる。各ジャイロ素子３３の構成としては、特に限定されないが、例えば、以下のようなジャイロ素子を用いることができる。また、以下では、図８および図９に示すように、互いに直交する軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。

図８に示すように、ジャイロ素子３３は、基部３３１、基部３３１の両側からＹ軸方向へかつ互いに反対側へ延びる１対の検出用振動腕３３２ａ、３３２ｂ、基部３３１の両側からＸ軸方向へかつ互いに反対側へ延びる１対の連結腕３３３ａ、３３３ｂ、連結腕３３３ａの先端部の両側からＹ軸方向へかつ互いに反対側へ延びる１対の駆動用振動腕３３４ａ、３３４ｂ、および、連結腕３３３ｂの先端部の両側からＹ軸方向へかつ互いに反対側へ延びる１対の駆動用振動腕３３４ｃ、３３４ｄを有する水晶基板と、各検出用振動腕３３２ａ、３３３ｂに設けられた図示しない検出用電極と、各駆動用振動腕３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃ、３３４ｄに設けられた図示しない駆動用電極とを有している。

このようなジャイロ素子３３は、次のようにして作動する。なお、図９（ａ）、（ｂ）では、振動形態を簡易に表現するために各振動腕を線で表している。
まず、図９（ａ）に示すように、ジャイロ素子３３に角速度が加わらない状態において、駆動用電極に電圧を印加することにより各駆動用振動腕３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃ、３３４ｄを矢印Ｅで示す方向に屈曲振動させる。この屈曲振動は、実線で示す振動姿態と二点鎖線で示す振動姿態を所定の周波数で繰り返している。このとき、駆動用振動腕３３４ａ、３３４ｂと駆動用振動腕３３４ｃ、３３４ｄとが、重心Ｇを通るＹ軸に対して線対称の振動を行っている。

図９（ｂ）に示すように、この振動を行っている状態で、ジャイロ素子３３にＺ軸（検出軸）回りの角速度ωが加わると、駆動用振動腕３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃ、３３４ｄおよび連結腕３３３ａ、３３３ｂに矢印Ｂ方向のコリオリ力が働き、これらに新たな振動が励起される。また、これと同時に、検出用振動腕３３２ａ、３３２ｂに矢印Ｂの振動に呼応した矢印Ｃ方向の振動が励起される。そして、この検出用振動腕３３２ａ、３３２ｂの振動により発生した検出用振動腕３３２ａ、３３２ｂの歪に応じた信号（電圧）が検出用電極から出力される。
以上、ジャイロ素子３３について簡単に説明した。

角速度センサー３２の第１検出軸３２ａは、ハウジング７２１の直方体の一番大きな面（以下、「主面」とも言う）の法線と一致している。また、角速度センサー３２の第２検出軸３２ｂは、主面に接続されている４つの側面のうちの対向する１組の側面の法線と一致し、第３検出軸３２ｃは、他の１組の側面の法線と一致している。これにより、容易かつ確実に、角速度センサー３２の３つの検出軸の方向を認識することができ、容易に、角速度センサー３２を適正な姿勢にすることができる。そして、角速度センサーユニット７２は、図６に示すように、第１検出軸３２ａが第３回動軸Ｏ３と平行となるように設置されている。

また、図６および図７に示すように、ハウジング７２１は、その４つの角部に、第３アーム１４に取り付けられる取付部７２１１を有している。各取付部７２１１には、それぞれ、雄ネジ８１が挿入される孔７２１２が形成されている。
また、図６に示すように、第３アーム１４は、アーム本体２ｃと一体的に形成され、角速度センサーユニット７２（ハウジング７２１）が取り付けられるアーム側取付部１４１を有している。アーム側取付部１４１は、ハウジング７２１に対応した形状をなしている。すなわち、アーム側取付部１４１は、板状をなし、平面視での形状は、四角形、本実施形態では、長方形をなしている。また、アーム側取付部１４１の各角部には、それぞれ、雄ネジ８１が螺合する雌ネジ１４２が形成されている。
なお、前記アーム本体２ｃと一体的に形成されたアーム側取付部１４１における「一体的」とは、別々に部材を形成し、それらを接合するのではなく、例えば、ダイキャスト等により、アーム本体２ｃとアーム側取付部１４１とを同時に形成する場合を言う。

角速度センサーユニット７２を第３アーム１４に取り付ける際は、４つの雄ネジ８１をそれぞれハウジング７２１の孔７２１２に挿入し、第３アーム１４のアーム側取付部１４１の先端部の雌ネジに螺合する。これにより、各雄ネジ８１により、ハウジング７２１の４つの取付部７２１１がそれぞれ第３アーム１４のアーム側取付部１４１に固定される。すなわち、第３アーム１４のアーム側取付部１４１に、角速度センサーユニット７２が取り付けられる。この場合、アーム側取付部１４１と角速度センサーユニット７２との間には、何も介在しておらず、すなわち、角速度センサーユニット７２は、アーム側取付部１４１に直接取り付けられる。これにより、角速度センサーユニット７２を確実に第３アーム１４に取り付けることができ、また、角速度センサーユニット７２は、確実に、第３アーム１４と一体的に回動することができる。

なお、角速度センサーユニット７２がアーム側取付部１４１に直接取り付けられるにおける「直接」とは、角速度センサーユニット７２を別の基板等の中間体に取り付けて、その中間体を、アーム側取付部１４１に取り付けでいるのではないことを言う。すなわち、アーム側取付部１４１と角速度センサーユニット７２との間に、接着剤等を除き、何も介在していないことを言う。

また、雄ネジ８１は、導電性を有しており、例えば、各種の金属材料で形成されている。この雄ネジ８１は、ハウジング７２１の孔７２１２に挿入し、アーム側取付部１４１の雌ネジ１４２に螺合した際、回路部７２３のアース用の端子に電気的に接続された回路基板７２２の配線に電気的に接続され、また、雄ネジ８１の先端部は、アーム側取付部１４１に電気的に接続される。これにより、回路部７２３のアース用の端子は、配線および雄ネジ８１を介して、第３アーム１４のアーム本体２ｃに電気的に接続され、アースされる。これにより、アースに要する部品点数を削減することができ、構成を簡素化することができる。

次に、図４、図１０〜図１４を参照し、ロボット制御装置２０の構成について説明する。
ロボット制御装置２０は、角速度センサー３２から出力される信号（具体的には、第１検出軸に関する第１信号、第２検出軸に関する第２信号および第３検出軸に関する第３信号）と、位置センサー４１１〜４１６から出力される各信号とをそれぞれ受信する受信部と、この受信部により受信された各信号に基づいて、第１アーム１２の角速度の振動成分および第２アーム１３と第３アーム１４の合成角速度の振動成分を求める演算部と、この演算部により求められた第１アーム１２の角速度の振動成分および第３アーム１４の角速度の振動成分に基づいて、ロボット１の作動を制御する制御部と、を有している。

具体的には、図４、図１０〜図１４に示すように、ロボット制御装置２０は、前記受信部と、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。
なお、前記演算部は、第１駆動源制御部２０１の後述する角速度算出部５６１、減算器５７１、第２駆動源制御部２０２の後述する角速度算出部５６２、加減算器６２２、第３駆動源制御部２０３の後述する角速度算出部５６３により構成される。

図１０に示すように、第１駆動源制御部２０１は、減算器５１１と、位置制御部５２１と、減算器５３１と、角速度制御部５４１と、回動角度算出部５５１と、角速度算出部５６１と、減算器５７１と、変換部５８１と、補正値算出部５９１と、加算器６０１とを有している。
図１１に示すように、第２駆動源制御部２０２は、減算器５１２と、位置制御部５２２と、減算器５３２と、角速度制御部５４２と、回動角度算出部５５２と、角速度算出部５６２と、加減算器６２２と、変換部５８２と、補正値算出部５９２と、加算器６０２とを有している。
図１１に示すように、第３駆動源制御部２０３は、減算器５１３と、位置制御部５２３と、減算器５３３と、角速度制御部５４３と、回動角度算出部５５３と、角速度算出部５６３とを有している。

図１２に示すように、第４駆動源制御部２０４は、減算器５１４と、位置制御部５２４と、減算器５３４と、角速度制御部５４４と、回動角度算出部５５４と、角速度算出部５６４とを有している。
図１３に示すように、第５駆動源制御部２０５は、減算器５１５と、位置制御部５２５と、減算器５３５と、角速度制御部５４５と、回動角度算出部５５５と、角速度算出部５６５とを有している。
図１４に示すように、第６駆動源制御部２０６は、減算器５１６と、位置制御部５２６と、減算器５３６と、角速度制御部５４６と、回動角度算出部５５６と、角速度算出部５６６とを有している。

ここで、ロボット制御装置２０は、ロボット１が行う処理の内容に基づいてリスト１６の目標位置を演算し、その目標位置にリスト１６を移動させるための軌道を生成する。そして、ロボット制御装置２０は、その生成した軌道に沿ってリスト１６が移動するように、各駆動源４０１〜４０６の回動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（図１０〜図１４参照）。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。

図１０に示すように、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位置センサー４１１、角速度センサー３２からそれぞれ検出信号が入力される。第１駆動源制御部２０１は、第１位置センサー４１１の検出信号から算出される第１駆動源の回動角度（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の減算器５１１には、位置指令Ｐｃが入力され、また、回動角度算出部５５１から後述する位置フィードバック値Ｐｆｂが入力される。回動角度算出部５５１では、第１位置センサー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の回動角度が位置フィードバック値Ｐｆｂとして減算器５１１に出力される。減算器５１１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の回動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）を位置制御部５２１に出力する。

位置制御部５２１は、減算器５１１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。位置制御部５２１は、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ωｃとして減算器５３１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。
減算器５３１には、角速度指令ωｃが入力され、また、後述する角速度フィードバック値ωｆｂが入力される。減算器５３１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）を角速度制御部５４１に出力する。

角速度制御部５４１は、減算器５３１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。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。
このようにして、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り、かつ、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。

次に、第１駆動源制御部２０１における角速度フィードバック値ωｆｂについて説明する。
角速度算出部５６１では、第１位置センサー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ωｍ１が算出され、その角速度ωｍ１は、加算器６０１に出力される。

また、角速度算出部５６１では、第１位置センサー４１１から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第１アーム１２の第１回動軸Ｏ１回りの角速度ωＡ１ｍが算出され、その角速度ωＡ１ｍは、減算器５７１に出力される。なお、角速度ωＡ１ｍは、角速度ωｍ１を、第１駆動源４０１のモーター４０１Ｍと第１アーム１２との間、すなわち、関節１７１における減速比で除算した値である。

また、角速度センサー３２から第１検出軸まわりの角速度ω１、第２検出軸まわりの角速度ω２および第３検出軸まわりの角速度ω３がそれぞれ検出され、各角速度ω１、ω２、ω３が角速度変換部６１１に入力される。角速度変換部６１１では、入力された角速度ω２、ω３から第１アーム１２の第１回動軸Ｏ１回りの角速度ωＡ１が算出され、その角速度ωＡ１は、減算器５７１に出力される。

減算器５７１には、角速度ωＡ１および角速度ωＡ１ｍが入力され、減算器５７１は、この角速度ωＡ１から角速度ωＡ１ｍを減算した値ωＡ１ｓ（＝ωＡ１−ωＡ１ｍ）を変換部５８１に出力する。この値ωＡ１ｓは、第１アーム１２の第１回動軸Ｏ１回りの角速度の振動成分（振動角速度）に相当する。以下、ωＡ１ｓを振動角速度と言う。本実施形態では、この振動角速度ωＡ１ｓ（詳細には、振動角速度ωＡ１ｓに基づいて生成した値であるモーター４０１Ｍにおける角速度ωｍ１ｓ）が後述するゲインＫａ倍されて第１駆動源４０１の入力側に戻るフィードバック制御を行う。具体的には、振動角速度ωＡ１ｓが可及的に０になるように、第１駆動源４０１に対してフィードバック制御がなされる。これにより、ロボット１の振動を抑制することができる。なお、このフィードバック制御では、第１駆動源４０１の角速度が制御される。

変換部５８１は、振動角速度ωＡ１ｓを第１駆動源４０１における角速度ωｍ１ｓに変換し、その角速度ωｍ１ｓを補正値算出部５９１に出力する。この変換は、振動角速度ωＡ１ｓに、第１駆動源４０１のモーター４０１Ｍと第１アーム１２との間、すなわち、関節１７１における減速比を乗算することで得ることができる。
補正値算出部５９１は、角速度ωｍ１ｓに予め定められた係数であるゲイン（フィードバックゲイン）Ｋａを乗算し、補正値Ｋａ・ωｍ１ｓを求め、その補正値Ｋａ・ωｍ１ｓを加算器６０１に出力する。
加算器６０１には、角速度ωｍ１が入力され、また、補正値Ｋａ・ωｍ１ｓが入力される。加算器６０１は、角速度ωｍ１と補正値Ｋａ・ωｍ１ｓとの加算値を角速度フィードバック値ωｆｂとして減算器５３１に出力する。なお、以降の動作は、前述した通りである。

図１１に示すように、第２駆動源制御部２０２には、第２駆動源４０２の位置指令Ｐｃの他、第２位置センサー４１２、角速度センサー３２からそれぞれ検出信号が入力される。また、第２駆動源制御部２０２には、第３駆動源制御部２０３から第３アーム１４の第３回動軸Ｏ３回りの角速度ωＡ３ｍが入力される。第２駆動源制御部２０２は、第２位置センサー４１２の検出信号から算出される第２駆動源４０２の回動角度（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２駆動源４０２を駆動する。

すなわち、第２駆動源制御部２０２の減算器５１２には、位置指令Ｐｃが入力され、また、回動角度算出部５５２から後述する位置フィードバック値Ｐｆｂが入力される。回動角度算出部５５２では、第２位置センサー４１２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２駆動源４０２の回動角度が位置フィードバック値Ｐｆｂとして減算器５１２に出力される。減算器５１２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２駆動源４０２の回動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）を位置制御部５２２に出力する。

位置制御部５２２は、減算器５１２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２駆動源４０２の角速度の目標値を演算する。位置制御部５２２は、その第２駆動源４０２の角速度の目標値（指令値）を示す信号を角速度指令ωｃとして減算器５３２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。
減算器５３２には、角速度指令ωｃが入力され、また、後述する角速度フィードバック値ωｆｂが入力される。減算器５３２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２駆動源４０２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）を角速度制御部５４２に出力する。

角速度制御部５４２は、減算器５３２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２駆動源４０２の駆動信号（駆動電流）を生成し、モータードライバー３０２を介してモーター４０２Ｍに供給する。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。

このようにして、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り、かつ、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２駆動源４０２の駆動電流が制御される。なお、第２回動軸Ｏ２は、第１回動軸Ｏ１に対して直交しているので、第１アーム１２の動作や振動の影響を受けず、第１駆動源４０１に対して独立して第２駆動源４０２の作動を制御することができる。

次に、第２駆動源制御部２０２における角速度フィードバック値ωｆｂについて説明する。
角速度算出部５６２では、第２位置センサー４１２から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第２駆動源４０２の角速度ωｍ２が算出され、その角速度ωｍ２は、加算器６０２に出力される。
また、角速度算出部５６２では、第２位置センサー４１２から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第２アーム１３の第２回動軸Ｏ２回りの角速度ωＡ２ｍが算出され、その角速度ωＡ２ｍは、加減算器６２２に出力される。なお、角速度ωＡ２ｍは、角速度ωｍ２を、第２駆動源４０２のモーター４０２Ｍと第２アーム１３との間、すなわち、関節１７２における減速比で除算した値である。

また、第３駆動源制御部２０３の角速度算出部５６３では、第３位置センサー４１３から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第３アーム１４の第３回動軸Ｏ３回りの角速度ωＡ３ｍが算出され、その角速度ωＡ３ｍは、加減算器６２２に出力される。なお、角速度ωＡ３ｍは、角速度ωｍ３を、第３駆動源４０３のモーター４０３Ｍと第３アーム１４との間、すなわち、関節１７３における減速比で除算した値である。

また、角速度センサー３２から第１検出軸まわりの角速度ω１、第２検出軸まわりの角速度ω２および第３検出軸まわりの角速度ω３がそれぞれ検出され、各角速度ω１、ω２、ω３が角速度変換部６１１に入力される。角速度変換部６１１では、入力された角速度ω１から第３アーム１４の第２回動軸Ｏ２回りの角速度（第２アーム１２と第３アーム１３の合成角速度）ωＡ３が算出され、その角速度ωＡ３は、加減算器６２２に出力される。なお、第２回動軸Ｏ２、第３回動軸Ｏ３は、第１回動軸Ｏ１に対して直交しているので、第１アーム１２の動作や振動の影響を受けずに、容易かつ確実に、第３アーム１４の第２回動軸Ｏ２回りの角速度を求めることができる。

加減算器６２２には、角速度ωＡ３、角速度ωＡ２ｍおよび角速度ωＡ３ｍが入力され、加減算器６２２は、角速度ωＡ３から角速度ωＡ２ｍおよび角速度ωＡ３ｍを減算した値ωＡ２ｓ（＝ωＡ３−ωＡ２ｍ−ωＡ３ｍ）を変換部５８２に出力する。この値ωＡ２ｓは、第２アーム１３と第３アーム１４の第２回動軸Ｏ２回りの合計の角速度の振動成分（振動角速度）に相当する。以下、ωＡ２ｓを振動角速度と言う。本実施形態では、この振動角速度ωＡ２ｓ（詳細には、振動角速度ωＡ２ｓに基づいて生成した値であるモーター４０２Ｍにおける角速度ωｍ２ｓ）が後述するゲインＫａ倍されて第２駆動源４０２の入力側に戻るフィードバック制御を行う。具体的には、振動角速度ωＡ２ｓが可及的に０になるように、第２駆動源４０２に対してフィードバック制御がなされる。これにより、ロボット１の振動を抑制することができる。なお、このフィードバック制御では、第２駆動源４０２の角速度が制御される。

変換部５８２は、振動角速度ωＡ２ｓを第２駆動源４０２における角速度ωｍ２ｓに変換し、その角速度ωｍ２ｓを補正値算出部５９２に出力する。この変換は、振動角速度ωＡ２ｓに、第２駆動源４０２のモーター４０２Ｍと第２アーム１３との間、すなわち、関節１７２における減速比を乗算することで得ることができる。
補正値算出部５９２は、角速度ωｍ２ｓに予め定められた係数であるゲイン（フィードバックゲイン）Ｋａを乗算し、補正値Ｋａ・ωｍ２ｓを求め、その補正値Ｋａ・ωｍ２ｓを加算器６０２に出力する。なお、この第２駆動源制御部２０２におけるゲインＫａと、第１駆動源制御部２０１におけるゲインＫａとは、同一でもよく、また、異なっていてもよい。
加算器６０２には、角速度ωｍ２が入力され、また、補正値Ｋａ・ωｍ２ｓが入力される。加算器６０２は、角速度ωｍ２と補正値Ｋａ・ωｍ２ｓとの加算値を角速度フィードバック値ωｆｂとして減算器５３２に出力する。なお、以降の動作は、前述した通りである。

図１１に示すように、第３駆動源制御部２０３には、第３駆動源４０３の位置指令Ｐｃの他、第３位置センサー４１３から検出信号が入力される。第３駆動源制御部２０３は、第３位置センサー４１３の検出信号から算出される第３駆動源４０３の回動角度（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３駆動源４０３を駆動する。

すなわち、第３駆動源制御部２０３の減算器５１３には、位置指令Ｐｃが入力され、また、回動角度算出部５５３から後述する位置フィードバック値Ｐｆｂが入力される。回動角度算出部５５３では、第３位置センサー４１３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３駆動源４０３の回動角度が位置フィードバック値Ｐｆｂとして減算器５１３に出力される。減算器５１３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３駆動源４０３の回動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）を位置制御部５２３に出力する。

位置制御部５２３は、減算器５１３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３駆動源４０３の角速度の目標値を演算する。位置制御部５２３は、その第３駆動源４０３の角速度の目標値（指令値）を示す信号を角速度指令ωｃとして減算器５３３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、角速度算出部５６３では、第３位置センサー４１３から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第３駆動源４０３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として減算器５３３に出力される。

減算器５３３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。減算器５３３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３駆動源４０３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）を角速度制御部５４３に出力する。
角速度制御部５４３は、減算器５３３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３駆動源４０３の駆動信号（駆動電流）を生成し、モータードライバー３０３を介してモーター４０３Ｍに供給する。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。

このようにして、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り、かつ、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３駆動源４０３の駆動電流が制御される。
なお、駆動源制御部２０４〜２０６については、それぞれ、前記第３駆動源制御部２０３と同様であるので、その説明は省略する。

以上説明したように、このロボット１およびロボットシステム１０では、角速度センサー３２により、第１アーム１２の角速度を検出することができる。さらに、第３回動軸Ｏ３は、第２回動軸Ｏ２と平行であるので、角速度センサー３２により、第２アーム１３の回動分を含めて第３アーム１４の角速度を検出することができる。そして、これらの検出結果に基づいて、振動を抑制することができる。

また、ロボット１の姿勢が変化しても、角速度センサー３２の第１検出軸は、一定である。すなわち、ロボット１の姿勢に影響されることなく、第１検出軸が第２回動軸Ｏ２と一致または平行な状態が維持される。このため、角速度センサー３２により検出された第３アーム１４の角速度に対して、角速度センサー３２の向きによる補正を行う必要がない。一方、ロボット１の姿勢が変化すると、第２検出軸および第３検出軸が互いの検出軸を直角に保ったまま、第１検出軸まわり回動する。すなわち、ロボット１の姿勢によって第２、第３検出軸の第１回動軸Ｏ１に対する姿勢（傾き）が変化する。しかしながら、第２検出軸まわりの角速度ω２および第３検出軸まわりの角速度ω３を合成することによって、第１アーム１２の角速度を簡単に求めることができ、角速度センサー３２の向きによる補正を行う必要がない（または補正を行うとしても、比較的簡単な補正で対処することができる）。これにより、複雑で膨大な演算が不要であり、これによって、演算誤差が生じ難く、振動を確実に抑制することができ、また、ロボット１の制御における応答速度を速くすることができる。

また、角速度センサー３２により、第２アーム１３の角速度ではなく、第２アーム１３の回動分を含めて第３アーム１４の角速度を検出するので、より確実に振動を抑制することができる。また、１つの角速度センサー３２によって、第１アーム１２の角速度と、第２アーム１３の回動分を含めた第３アーム１４の角速度を検出するため、第１アームおよび第２アームにも同様の角速度センサーを設置する場合に比べて、角速度センサーの数を削減することができ、コストを低減することができ、また、構成を簡素化することができる。
また、第３アーム１４よりも基端側に位置する第２アーム１３を回動させる第２駆動源４０２の作動を制御することにより、ロボット１の振動を抑制する効果を高めることができる。

また、第３アーム１４は、第１、第２アーム１２、１３よりも先端側に位置し、基台１１とはより多くの部材を介して連結されているため、第１、第２アーム１２、１３よりも剛性が低くなり易い。また、第３アーム１４には、第１、第２アーム１２、１３の不要振動が伝播される。そのため、第１、第２アーム１２、１３よりも不要振動が発生し易い。そこで、第３アーム１４に角速度センサー３２を設置することにより、第３アームの振動を効果的に抑制することが可能となる。

以上、本発明のロボット、ロボット制御装置およびロボットシステムを、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。
なお、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、モーターの回動角度を検出するものを用いてもよい。

また、前記実施形態では、慣性センサーとして互いに直交する第１検出軸、第２検出軸および第３検出軸を備えた３軸角速度センサーを用いた構成について説明したが、慣性センサーとしては、第１アームの第１回動軸まわりの角速度と、第２アームの回動分を含めた第３アームの角速度を検出することができれば、特に限定されない。慣性センサーとしては、例えば、第１検出軸方向の加速度と、第２検出軸方向の加速度と、第３検出軸方向の加速度とを検出することができる加速度センサーを用いてもよい。加速度を角速度に近似できる条件で用いる場合には、角速度センサーと同等の性能を発揮することができる。また、慣性センサーとしては、加速度センサーと角速度センサーを組み合わせて用いてもよい。

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、角速度センサーの検出結果に基づいて第２アームを回動させる第２駆動源の作動を制御するようになっているが、これに限らず、例えば、第２角速度センサーの検出結果に基づいて第３アームを回動させる第３駆動源の作動を制御するようになっていてもよい。

また、前記実施形態では、ロボットの回動軸の数は、６つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットの回動軸の数は、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、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可能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可能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。

１……ロボット（産業用ロボット） １０……ロボットシステム 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） ２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ……アーム本体 ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ……駆動機構 ３２……角速度センサー ３２ａ……第１検出軸 ３２ｂ……第２検出軸 ３２ｃ……第３検出軸 ３３……ジャイロ素子 ３３１……基部 ３３２ａ、３３２ｂ……検出用振動腕 ３３３ａ、３３３ｂ……連結腕 ３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃ、３３４ｄ……駆動用振動腕 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ……封止手段 ２０……ロボット制御装置 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 ５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６……減算器 ５２１、５２２、５２３、５２４、５２５、５２６……位置制御部 ５３１、５３２、５３３、５３４、５３５、５３６……減算器 ５４１、５４２、５４３、５４４、５４５、５４６……角速度制御部 ５５１、５５２、５５３、５５４、５５５、５５６……回動角度算出部 ５６１、５６２、５６３、５６４、５６５、５６６……角速度算出部 ５７１……減算器 ５８１、５８２……変換部 ５９１、５９２……補正値算出部 ６０１、６０２……加算器 ６１１……角速度変換部 ６２２……加減算器 ４５……減速機 ７２……角速度センサーユニット ７２１……ハウジング ７２１１……取付部 ７２２……回路基板 ７２３……回路部 ７２１２……孔 ８１……雄ネジ ８５……ケーブル ９１、９２……プーリー ９３……ベルト １０１……床 １１１……ボルト １１２……基台本体 １１３……円筒状部 １１４……箱状部 １４１……アーム側取付部 １４２……雌ネジ ２４１ａ、２４１ｂ、２４２ａ、２４２ｂ、２４４ａ、２４４ｂ……舌片部 ２５１、２５２、２５４……根元部 Ｇ……重心 Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６……回動軸

Claims (13)

1. 基台と、
   前記基台に対し、第１回動軸を回動中心として回動可能に連結された第１アームと、
   前記第１アームに対し、前記第１回動軸に直交する軸であるかまたは前記第１回動軸に直交する軸と平行な軸である第２回動軸を回動中心として回動可能に連結された第２アームと、
   前記第２アームに対し、前記第２回動軸と平行な軸である第３回動軸を回動中心として回動可能に連結された第３アームと、
   互いに直交する第１検出軸、第２検出軸および第３検出軸を備え、前記第１検出軸が前記第３回動軸と平行であり、前記第３アームに設置された３軸慣性センサーと、を有することを特徴とするロボット。
2. 前記３軸慣性センサーは、前記第１検出軸まわりの角速度と、前記第２検出軸まわりの角速度と、前記第３検出軸まわりの角速度とを検出する３軸角速度センサーである請求項１に記載のロボット。
3. ハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、前記３軸慣性センサーおよび前記３軸慣性センサーから出力される信号をＡＤ変換し送信する回路部とを有する慣性センサーユニットとを備え、
   前記慣性センサーユニットが前記第３アームに設置されている請求項１または２に記載のロボット。
4. 前記ハウジングの外形は、直方体であり、
   前記３軸慣性センサーの前記第１検出軸は、前記ハウジングの前記直方体の一番大きな面の法線と一致する請求項３に記載のロボット。
5. 前記３軸慣性センサーの前記第２検出軸は、前記ハウジングの直方体の前記一番大きな面に接続される４つの面のうちの対向する１組の面の法線と一致し、
   前記３軸慣性センサーの前記第３検出軸は、前記ハウジングの直方体の前記一番大きな面に接続される４つの面のうちの対向する他の１組の面の法線と一致する請求項４に記載のロボット。
6. 前記ハウジングは、前記ハウジングの角部に前記第３アームに取り付けられる取付部を有する請求項３ないし５のいずれか１項に記載のロボット。
7. 導電性を有し、前記ハウジングの前記取付部を前記第３アームに固定する固定部材を有し、前記固定部材により、前記慣性センサーユニットの前記回路部は、前記第３アームにアースされている請求項６に記載のロボット。
8. 前記第３アームは、筐体と、前記筐体と一体的に形成されたアーム側取付部とを有し、
   前記慣性センサーユニットは、前記アーム側取付部に直接取り付けられている請求項３ないし７のいずれか１項に記載のロボット。
9. 前記第３アームに配設され、当該ロボットに電力を供給するケーブルを有し、
   前記３軸慣性センサーは、前記第３アームの前記ケーブルと反対側の端部に配置されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載のロボット。
10. 前記第３アームに対し、前記第３回動軸に直交する軸であるかまたは前記第３回動軸に直交する軸と平行な軸である第４回動軸を回動中心として回動可能に連結された第４アームと、
    前記第４アームに対し、前記第４回動軸に直交する軸であるかまたは前記第４回動軸に直交する軸と平行な軸である第５回動軸を回動中心として回動可能に連結された第５アームと、
    前記第５アームに対し、前記第５回動軸に直交する軸であるかまたは前記第５回動軸に直交する軸と平行な軸である第６回動軸を回動中心として回動可能に連結された第６アームとを備える請求項１ないし９のいずれか１項に記載のロボット。
11. 前記第１回動軸は、前記基台の設置面の法線と一致する請求項１ないし９のいずれか１項に記載のロボット。
12. 基台と、前記基台に対し、第１回動軸を回動中心として回動可能に連結された第１アームと、前記第１アームに対し、前記第１回動軸に直交する軸であるかまたは前記第１回動軸に直交する軸と平行な軸である第２回動軸を回動中心として回動可能に連結された第２アームと、前記第２アームに対し、前記第２回動軸と平行な軸である第３回動軸を回動中心として回動可能に連結された第３アームとを備えるロボットの作動を制御するロボット制御装置であって、
    互いに直交する第１検出軸、第２検出軸および第３検出軸を備え、前記第１検出軸が前記第３回動軸と平行であり、前記第３アームに設置された３軸慣性センサーから出力される信号を受信する受信部と、
    前記受信部により受信された前記信号のうちの前記第２検出軸および前記第３検出軸に関する信号に基づいて前記第１アームの慣性の振動成分を求め、前記第１検出軸に関する信号に基づいて前記第３アームの慣性の振動成分を求める演算部と、
    前記演算部により求められた前記第１アームの慣性の振動成分および前記第３アームの慣性の振動成分に基づいて、前記ロボット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制御装置。
13. 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のロボットと、
    前記ロボットの作動を制御するロボット制御装置とを備えることを特徴とするロボットシステム。

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