JP2017087302A - Control device, robot and robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置、ロボットおよびロボットシステムに関するものである。 The present invention relates to a control device, a robot, and a robot system.
従来、マニピュレーター（ロボットアーム）を備えたロボットが知られている。マニピュレーターは複数のアーム（アーム部材）が関節部を介して連結され、最も先端側（最も下流側）のアームには、エンドエフェクターとして、例えば、ハンドが装着される。関節部はモーターにより駆動され、その関節部の駆動により、アームが回動する。そして、ロボットは、例えば、ハンドで対象物を把持し、その対象物を所定の場所へ移動させ、組立等の所定の作業を行う。 Conventionally, a robot provided with a manipulator (robot arm) is known. In the manipulator, a plurality of arms (arm members) are connected via joints, and a hand is mounted as an end effector on the most distal arm (most downstream side), for example. The joint is driven by a motor, and the arm is rotated by driving the joint. Then, for example, the robot grips an object with a hand, moves the object to a predetermined location, and performs a predetermined operation such as assembly.
このようなロボットとして、特許文献１には、垂直多関節ロボットが開示されている。特許文献１に記載のロボットでは、基台に対してハンドを、最も基端側（最も上流側）の回動軸（鉛直方向に延びる回動軸）である第１回動軸周りに１８０°異なる位置に移動させる動作は、基台に対して最も基端側のアームである第１アームを、前記第１回動軸周りに回動させることにより行う構成になっている。
As such a robot,
特許文献１に記載のロボットでは、ハンドを基台に対して第１回動軸周りに１８０°異なる位置に移動させる場合に、ロボットが干渉しないようにするための大きな空間を必要とする。
The robot described in
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
本発明の制御装置は、回動可能な複数のアームを有するマニピュレーターを備えたロボットを制御する制御装置であって、
前記複数のアームは、第ｎ（ｎは１以上の整数）回動軸周りに回動可能な第ｎアームと、
前記第ｎアームに、前記第ｎ回動軸の軸方向と異なる軸方向である第（ｎ＋１）回動軸周りに回動可能に設けられた第（ｎ＋１）アームと、を有し、
前記第（ｎ＋１）回動軸の軸方向から見て、前記第ｎアームと前記第（ｎ＋１）アームとが重なることが可能であり、
前記マニピュレーターを動作させる場合、前記複数のアームのうちの少なくとも１つの前記アームの回動角度を制限することを特徴とする。
The control device of the present invention is a control device for controlling a robot including a manipulator having a plurality of rotatable arms,
The plurality of arms include an n-th arm that is rotatable about an n-th (n is an integer of 1 or more) rotation axis;
(N + 1) arm provided on the n-th arm so as to be rotatable about an (n + 1) -th rotation axis which is an axial direction different from the axial direction of the n-th rotation axis,
The n-th arm and the (n + 1) -arm can overlap each other when viewed from the axial direction of the (n + 1) -th rotation shaft,
When the manipulator is operated, a rotation angle of at least one of the plurality of arms is limited.
これにより、マニピュレーターの先端を第１回動軸周りに１８０°異なる位置に移動させる場合にロボットが干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。 Thereby, the space for preventing the robot from interfering when the tip of the manipulator is moved to a position different by 180 ° around the first rotation axis can be reduced.
また、アームの回動角度を制限することにより、ロボットがロボット自身に衝突することを防止することができ、これにより、ロボットの衝突でロボット自身を損傷させてしまうことを防止することができる。 Further, by limiting the rotation angle of the arm, it is possible to prevent the robot from colliding with the robot itself, thereby preventing the robot itself from being damaged by the collision of the robot.
本発明の制御装置では、前記第ｎアームの長さは、前記第（ｎ＋１）アームの長さよりも長いことが好ましい。 In the control device of the present invention, it is preferable that the length of the n-th arm is longer than the length of the (n + 1) -th arm.
これにより、容易に前記第ｎアームと第（ｎ＋１）アームとが重なる状態になることができる。 Thereby, the n-th arm and the (n + 1) -th arm can be easily overlapped.
本発明の制御装置では、前記第ｎアーム（ｎは１である）は基台に設けられていることが好ましい。 In the control device of the present invention, it is preferable that the n-th arm (n is 1) is provided on a base.
これにより、ロボットを設置する場合に、基台を設置することで、その設置作業を容易に行うことができる。 Thereby, when installing a robot, the installation work can be easily performed by installing a base.
本発明の制御装置では、前記マニピュレーターの先端または前記マニピュレーターに設けられたエンドエフェクターの先端が侵入することを禁止する禁止領域を有することが好ましい。 In the control device of the present invention, it is preferable that the control device has a prohibition region that prohibits the tip of the manipulator or the tip of the end effector provided in the manipulator from entering.
これにより、容易に、ロボットがロボット自身に衝突することを防止することができる。 Thereby, it is possible to easily prevent the robot from colliding with the robot itself.
本発明の制御装置では、前記禁止領域は、前記第（ｎ＋１）アームの回動角度に基づいて設定されることが好ましい。 In the control device of the present invention, it is preferable that the prohibited area is set based on a rotation angle of the (n + 1) th arm.
これにより、容易かつ的確に、ロボットがロボット自身に衝突することを防止することができる。 Thereby, it is possible to prevent the robot from colliding with the robot itself easily and accurately.
本発明の制御装置では、前記複数のアームは、前記第（ｎ＋１）アームに、第（ｎ＋２）回動軸周りに回動可能に設けられた第（ｎ＋２）アームを有し、
前記禁止領域は、前記第（ｎ＋２）アームの回動角度に基づいて設定されることが好ましい。
In the control device according to the aspect of the invention, the plurality of arms include a (n + 2) arm provided on the (n + 1) arm so as to be rotatable around a (n + 2) rotation axis.
The forbidden area is preferably set based on a rotation angle of the (n + 2) arm.
これにより、容易かつ的確に、ロボットがロボット自身に衝突することを防止することができる。 Thereby, it is possible to prevent the robot from colliding with the robot itself easily and accurately.
本発明の制御装置では、前記マニピュレーターの先端または前記マニピュレーターに設けられたエンドエフェクターの先端を、第１位置から前記第１位置と異なる第２位置に移動させる場合、前記第１位置および前記第２位置のうちの少なくとも一方に基づいて、前記複数のアームのうちの少なくとも１つのアームの回動角度を制限することが好ましい。 In the control device of the present invention, when the tip of the manipulator or the tip of the end effector provided on the manipulator is moved from the first position to a second position different from the first position, the first position and the second position Preferably, the rotation angle of at least one of the plurality of arms is limited based on at least one of the positions.
これにより、容易に、ロボットがロボット自身に衝突することを防止することができる。 Thereby, it is possible to easily prevent the robot from colliding with the robot itself.
本発明の制御装置では、前記マニピュレーターの先端または前記マニピュレーターに設けられたエンドエフェクターの先端を、前記第１位置から前記第２位置に移動させる場合、前記第１位置および前記第２位置に基づいて、前記複数のアームのうちの少なくとも１つのアームの回動角度を制限することが好ましい。 In the control device of the present invention, when the tip of the manipulator or the tip of the end effector provided on the manipulator is moved from the first position to the second position, the control device is based on the first position and the second position. The rotation angle of at least one of the plurality of arms is preferably limited.
これにより、容易かつ的確に、ロボットがロボット自身に衝突することを防止することができる。 Thereby, it is possible to prevent the robot from colliding with the robot itself easily and accurately.
本発明のロボットは、本発明の制御装置により制御されることを特徴とする。
これにより、マニピュレーターの先端を第１回動軸周りに１８０°異なる位置に移動させる場合にロボットが干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。
The robot of the present invention is controlled by the control device of the present invention.
Thereby, the space for preventing the robot from interfering when the tip of the manipulator is moved to a position different by 180 ° around the first rotation axis can be reduced.
また、アームの回動角度を制限することにより、ロボットがロボット自身に衝突することを防止することができ、これにより、ロボットの衝突でロボット自身を損傷させてしまうことを防止することができる。 Further, by limiting the rotation angle of the arm, it is possible to prevent the robot from colliding with the robot itself, thereby preventing the robot itself from being damaged by the collision of the robot.
本発明のロボットシステムは、本発明の制御装置と、
前記制御装置により制御される前記ロボットと、を備えることを特徴とする。
The robot system of the present invention includes a control device of the present invention,
And the robot controlled by the control device.
これにより、マニピュレーターの先端を第１回動軸周りに１８０°異なる位置に移動させる場合にロボットが干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。 Thereby, the space for preventing the robot from interfering when the tip of the manipulator is moved to a position different by 180 ° around the first rotation axis can be reduced.
また、アームの回動角度を制限することにより、ロボットがロボット自身に衝突することを防止することができ、これにより、ロボットの衝突でロボット自身を損傷させてしまうことを防止することができる。 Further, by limiting the rotation angle of the arm, it is possible to prevent the robot from colliding with the robot itself, thereby preventing the robot itself from being damaged by the collision of the robot.
以下、本発明の制御装置、ロボット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。 Hereinafter, a control device, a robot, and a robot system of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
図１は、本発明のロボットシステムの実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示すロボットシステムの概略図である。図３は、図１に示すロボットシステムの側面図である。図４は、図１に示すロボットシステムの正面図である。図５は、図１に示すロボットシステムの正面図である。図６は、図１に示すロボットシステムの作業の際の動作を説明するための図である。図７は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。図８は、図１に示すロボットシステムにおける禁止領域等を示す図である。図９は、図１に示すロボットシステムにおいて禁止する組み合わせを説明するための表を示す図である。図１０〜図１７は、それぞれ、図９に示す表に記載された姿勢を説明するための図である。図１８は、図１に示すロボットシステムにおける禁止領域等を示す図である。図１９および図２０は、それぞれ、図１に示すロボットシステムにおいて禁止する組み合わせを説明するための図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the robot system of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of the robot system shown in FIG. FIG. 3 is a side view of the robot system shown in FIG. FIG. 4 is a front view of the robot system shown in FIG. FIG. 5 is a front view of the robot system shown in FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the robot system shown in FIG. 1 during work. FIG. 7 is a block diagram of the robot system shown in FIG. FIG. 8 is a diagram showing prohibited areas and the like in the robot system shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing a table for explaining combinations prohibited in the robot system shown in FIG. 10 to 17 are diagrams for explaining the postures described in the table shown in FIG. FIG. 18 is a diagram showing prohibited areas and the like in the robot system shown in FIG. 19 and 20 are diagrams for explaining combinations that are prohibited in the robot system shown in FIG.
なお、以下では、説明の都合上、図１、図３〜図６、図８、図１０〜図２０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６、図８、図１０〜図２０中の基台側を「基端」または「上流」、その反対側（ハンド側）を「先端」または「下流」と言う。また、図１、図３〜図６、図８、図１０〜図２０中の上下方向が鉛直方向である。また、図８、図１０〜図２０には、ハンドを取り外した状態が図示されている。 In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 1, 3 to 6, 8, and 10 to 20 is “upper” or “upper”, and the lower side is “lower” or “lower”. say. 1 to 6, 8, and 10 to 20, the base side is referred to as “base end” or “upstream”, and the opposite side (hand side) is referred to as “tip” or “downstream”. Moreover, the vertical direction in FIGS. 1, 3 to 6, 8, 8, and 10 to 20 is the vertical direction. 8 and 10 to 20 show a state where the hand is removed.
図１〜図３および図７に示すように、ロボットシステム（産業用ロボットシステム）１００は、ロボット（産業用ロボット）１と、ロボット１の作動（駆動）を制御する制御装置（ロボット制御装置）２０とを備えている。このロボットシステム１００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等で用いることができる。また、ロボットシステム１００は、例えば、当該精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の各作業を行うことができる。
As shown in FIGS. 1 to 3 and 7, a robot system (industrial robot system) 100 includes a robot (industrial robot) 1 and a control device (robot control device) that controls the operation (drive) of the
制御装置２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（図示せず）および記憶部２０１等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。ロボット１を制御するプログラムは、記憶部２０１に予め記憶されている。なお、制御装置２０は、ロボット１（ロボット本体１０）に内蔵されていてもよく、また、ロボット１とは、別体であってもよいが、本実施形態では、ロボット本体１０の後述する基台１１に配置されている。
The
ロボット１は、ロボット本体１０と、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および第６駆動源４０６（６つの駆動源）とを備えている。ロボット本体１０は、基台（支持部）１１と、マニピュレーター６とを備えている。マニピュレーター６は、第１アーム（第１アーム部材）（腕部）１２、第２アーム（第２アーム部材）（腕部）１３、第３アーム（第３アーム部材）（腕部）１４、第４アーム（第４アーム部材）（腕部）１５、第５アーム（第５アーム部材）（腕部）１６および第６アーム（第６アーム部材）（腕部）１７（６つのアーム）とを備えている。なお、第５アーム１６および第６アーム１７によりリストが構成され、第６アーム１７の先端には、例えば、ハンド９１等のエンドエフェクターを着脱可能に取り付けることができるようになっている。
The
ロボット１は、基台１１と、第１アーム１２と、第２アーム１３と、第３アーム１４と、第４アーム１５と、第５アーム１６と、第６アーム１７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）ロボットである。なお、以下では、第１アーム１２、第２アーム１３、第３アーム１４、第４アーム１５、第５アーム１６および第６アーム１７をそれぞれ「アーム」とも言う。また、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および第６駆動源４０６をそれぞれ「駆動源」とも言う。
The
図３に示すように、基台１１は、設置スペースの所定部分に固定（支持）される部分（取り付けられる部材）である。この固定方法としては、特に限定されず、例えば、複数本のボルトによる固定方法等を採用することができる。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態では、基台１１は、設置スペースの天井（天井部）５３の天井面５３１に固定されている。この天井面５３１は、水平面と平行な平面である。なお、基台１１の先端部に設けられた板状のフランジ１１１が天井面５３１に取り付けられているが、基台１１の天井面５３１への取り付け箇所は、これに限定されない。
In the present embodiment, the
また、このロボット１では、基台１１とマニピュレーター６との接続部分、すなわち、後述する軸受部６２の中心線（中心）６２１（図４参照）は、天井面５３１よりも鉛直方向上側に位置している。なお、軸受部６２の中心線６２１は、これに限らず、例えば、天井面５３１よりも鉛直方向下側に位置していてもよく、また、天井面５３１と鉛直方向の同じ位置に位置していてもよい。
Further, in this
また、ロボット１は、基台１１が天井面５３１に設置されているので、第１アーム１２と第２アーム１３との接続部分、すなわち、第２アーム１３を回動可能に支持する図示しない軸受部の中心線（中心）は、軸受部６２の中心線６２１よりも鉛直方向下側に位置している。
Further, since the
なお、基台１１には、後述する関節１７１が含まれていてもよく、また、含まれていなくてもよい（図２参照）。 The base 11 may or may not include a joint 171 described later (see FIG. 2).
また、第１アーム１２、第２アーム１３、第３アーム１４、第４アーム１５、第５アーム１６および第６アーム１７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。
The
図１〜図３に示すように、第１アーム１２は、屈曲した形状をなしている。第１アーム１２は、図３の状態で説明すると、基台１１に接続され、基台１１から後述する第１回動軸Ｏ１の軸方向（鉛直方向）であって図３中下側に延出した第１部分１２１と、第１部分１２１の図３中の下端から第２回動軸Ｏ２の軸方向（水平方向）であって図３中左側に延出した第２部分１２２と、第２部分１２２の第１部分１２１とは反対の端部に設けられ、第１回動軸Ｏ１の軸方向（鉛直方向）であって図３中下側に延出した第３部分１２３と、第３部分１２３の第２部分１２２とは反対の端部から第２回動軸Ｏ２の軸方向（水平方向）であって図３中右側に延出した第４部分１２４とを有している。なお、これら第１部分１２１、第２部分１２２、第３部分１２３および第４部分１２４は、一体で形成されている。また、第２部分１２２と第３部分１２３とは、第１回動軸Ｏ１および第２回動軸Ｏ２の双方と直交する方向から見て（図３の紙面手前から見て）、ほぼ直交（交差）している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
第２アーム１３は、長手形状をなし、第１アーム１２の先端部、すなわち、第４部分１２４の第３部分１２３とは反対の端部に接続されている。
The
第３アーム１４は、長手形状をなし、第２アーム１３の先端部、すなわち、第２アーム１３の第１アーム１２が接続されている端部とは反対の端部に接続されている。
The
第４アーム１５は、第３アーム１４の先端部、すなわち、第３アーム１４の第２アーム１３が接続されている端部とは反対の端部に接続されている。第４アーム１５は、互いに対向する１対の支持部１５１、１５２を有している。支持部１５１、１５２は、第４アーム１５の第５アーム１６との接続に用いられる。
The
第５アーム１６は、支持部１５１、１５２の間に位置し、支持部１５１、１５２に接続されることで第４アーム１５と連結している。なお、第４アーム１５は、この構造に限らず、例えば、支持部が１つ（片持ち）であってもよい。
The
第６アーム１７は、平板状をなし、第５アーム１６の基端部に接続されている。また、第６アーム１７には、その先端部（第５アーム１６と反対側の端部）に、エンドエフェクターとして、例えば、腕時計等のような精密機器、部品等を把持するハンド９１が着脱可能に装着される。このハンド９１の駆動は、制御装置２０により制御される。なお、ハンド９１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、ハンド９１で精密機器、部品等を把持したまま、アーム１２〜１７等の動作を制御することにより、当該精密機器、部品を搬送すること等の各作業を行うことができる。
The
図１〜図３に示すように、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。関節１７１は、互いに連結された第１アーム１２を基台１１に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、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を中心に（第１回動軸Ｏ１周りに）回動可能となっている。第１回動軸Ｏ１は、基台１１が取り付けられた天井５３の天井面５３１の法線と一致している。また、第１回動軸Ｏ１は、ロボット１の最も上流側にある回動軸である。この第１回動軸Ｏ１周りの回動は、第１駆動部（駆動部）である第１モーター４０１Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第１駆動源４０１の駆動によりなされる。第１駆動源４０１は第１モーター４０１Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、この第１モーター４０１Ｍの駆動は、制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
また、この第１アーム１２については、第１アーム１２を制動するブレーキ（制動装置）は設けられていない。これにより、ロボット１の小型化、軽量化、構造の簡素化を図ることができる。
The
また、第１アーム１２の回動角度は、９０°以下に設定されていることが好ましい。これにより、後述するように、ロボット１の周囲に障害物が有る場合でも、容易に、その障害物を回避して動作することができ、また、タクトタイムを短縮することができる。
Moreover, it is preferable that the rotation angle of the
なお、以下では、第１モーター４０１Ｍと、後述する第２モーター４０２Ｍ、第３モーター４０３Ｍ、第４モーター４０４Ｍ、第５モーター４０５Ｍおよび第６モーター４０６Ｍとをそれぞれ「モーター」とも言う。
Hereinafter, the
また、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。関節１７２は、互いに連結された第１アーム１２と第２アーム１３のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、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を中心に（第２回動軸Ｏ２周りに）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周りの回動は、第２駆動部（駆動部）である第２モーター４０２Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第２駆動源４０２の駆動によりなされる。第２駆動源４０２は第２モーター４０２Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、この第２モーター４０２Ｍの駆動は、制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。
The
また、第２アーム１３を制動するブレーキ（制動装置）として、第２モーター４０２Ｍの軸部の近傍にブレーキ（図示せず）が設けられている。このブレーキにより、第２モーター４０２Ｍの軸部が回動することを阻止し、第２アーム１３の姿勢を保持することができる。
Further, a brake (not shown) is provided near the shaft portion of the
なお、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く、また、第２回動軸Ｏ２は、第１回動軸Ｏ１と直交していなくても、軸方向が互いに異なっていればよい。 The second rotation axis O2 may be parallel to an axis orthogonal to the first rotation axis O1, and the second rotation axis O2 is not orthogonal to the first rotation axis O1. However, the axial directions may be different from each other.
また、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。関節１７３は、互いに連結された第２アーム１３と第３アーム１４のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第３アーム１４は、第２アーム１３に対して、水平方向と平行な第３回動軸Ｏ３を中心に（第３回動軸Ｏ３周りに）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周りの回動は、第３駆動部（駆動部）である第３モーター４０３Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第３駆動源４０３の駆動によりなされる。第３駆動源４０３は、第３モーター４０３Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、この第３モーター４０３Ｍの駆動は、制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。
The
また、第３アーム１４を制動するブレーキ（制動装置）として、第３モーター４０３Ｍの軸部の近傍にブレーキ（図示せず）が設けられている。このブレーキにより、第３モーター４０３Ｍの軸部が回動することを阻止し、第３アーム１４の姿勢を保持することができる。
Further, as a brake (braking device) for braking the
また、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。関節１７４は、互いに連結された第３アーム１４と第４アーム１５のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、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を中心に（第４回動軸Ｏ４周りに）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周りの回動は、第４駆動部（駆動部）である第４モーター４０４Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第４駆動源４０４の駆動によりなされる。第４駆動源４０４は、第４モーター４０４Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、この第４モーター４０４Ｍの駆動は、制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。
The
また、第４アーム１５を制動するブレーキ（制動装置）として、第４モーター４０４Ｍの軸部の近傍にブレーキ（図示せず）が設けられている。このブレーキにより、第４モーター４０４Ｍの軸部が回動することを阻止し、第４アーム１５の姿勢を保持することができる。
Further, a brake (not shown) is provided in the vicinity of the shaft portion of the
なお、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く、また、第４回動軸Ｏ４は、第３回動軸Ｏ３と直交していなくても、軸方向が互いに異なっていればよい。 The fourth rotation axis O4 may be parallel to the axis orthogonal to the third rotation axis O3, and the fourth rotation axis O4 is not orthogonal to the third rotation axis O3. However, the axial directions may be different from each other.
また、第４アーム１５と第５アーム１６とは、関節（ジョイント）１７５を介して連結されている。関節１７５は、互いに連結された第４アーム１５と第５アーム１６の一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第５アーム１６は、第４アーム１５に対し、第４アーム１５の中心軸方向と直交する第５回動軸Ｏ５を中心に（第５回動軸Ｏ５周りに）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周りの回動は、第５駆動源４０５の駆動によりなされる。第５駆動源４０５は、第５駆動部（駆動部）である第５モーター４０５Ｍと、減速機（図示せず）と、第５モーター４０５Ｍの軸部に連結された第１プーリー（図示せず）と、第１プーリーに離間して配置され、減速機の軸部に連結された第２プーリー（図示せず）と、第１プーリーと第２プーリーとに掛け渡されたベルト（図示せず）とを有している。第５駆動源４０５は、第５モーター４０５Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、この第５モーター４０５Ｍの駆動は、制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。
The
また、第５アーム１６を制動するブレーキ（制動装置）として、第５モーター４０５Ｍの軸部の近傍にブレーキ（図示せず）が設けられている。このブレーキにより、第５モーター４０５Ｍの軸部が回動することを阻止し、第５アーム１６の姿勢を保持することができる。
Further, as a brake (braking device) for braking the
なお、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５回動軸Ｏ５は、第４回動軸Ｏ４と直交していなくても、軸方向が互いに異なっていればよい。 The fifth rotation axis O5 may be parallel to the axis orthogonal to the fourth rotation axis O4, and the fifth rotation axis O5 is not orthogonal to the fourth rotation axis O4. However, the axial directions may be different from each other.
また、第５アーム１６と第６アーム１７とは、関節（ジョイント）１７６を介して連結されている。関節１７６は、互いに連結された第５アーム１６と第６アーム１７の一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。これにより、第６アーム１７は、第５アーム１６に対し、第６回動軸Ｏ６を中心に（第６回動軸Ｏ６周りに）回動可能となっている。第６回動軸Ｏ６は、第５回動軸Ｏ５と直交している。この第６回動軸Ｏ６周りの回動は、第６駆動部（駆動部）である第６モーター４０６Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第６駆動源４０６の駆動によりなされる。第６駆動源４０６は、第６モーターとケーブル（図示せず）によって駆動され、この第６モーター４０６Ｍの駆動は、制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。
The
また、第６アーム１７を制動するブレーキ（制動装置）として、第６モーター４０６Ｍの軸部の近傍にブレーキ（図示せず）が設けられている。このブレーキにより、第６モーター４０６Ｍの軸部が回動することを阻止し、第６アーム１７の姿勢を保持することができる。
Further, a brake (not shown) is provided in the vicinity of the shaft portion of the
なお、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く、また、第６回動軸Ｏ６は、第５回動軸Ｏ５と直交していなくても、軸方向が互いに異なっていればよい。 The sixth rotation axis O6 may be parallel to an axis orthogonal to the fifth rotation axis O5, and the sixth rotation axis O6 is not orthogonal to the fifth rotation axis O5. However, the axial directions may be different from each other.
前記モーター４０１Ｍ〜４０６Ｍとしては、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等が挙げられる。
The
また、前記各ブレーキとしては、特に限定されず、例えば、電磁ブレーキ等が挙げられる。 Moreover, it does not specifically limit as said each brake, For example, an electromagnetic brake etc. are mentioned.
なお、第１アーム１２についても、他のアームと同様に、第１アーム１２を制動するブレーキ（制動装置）として、例えば、モーター４０１Ｍの軸部の近傍に、電磁ブレーキ等のブレーキ（図示せず）を設けてもよい。また、逆に、第２アーム１３〜第６アーム１７については、それぞれ、ブレーキを省略してもよい。
As with the other arms, the
また、駆動源４０１〜４０６のモーター４０１Ｍ〜４０６Ｍまたは各減速機には、それぞれ、第１アーム１２の位置を検出する第１位置検出部として第１エンコーダー、第２アーム１３の位置を検出する第２位置検出部として第２エンコーダー、第３アーム１４の位置を検出する第３位置検出部として第３エンコーダー、第４アーム１５の位置を検出する第４位置検出部として第４エンコーダー、第５アーム１６の位置を検出する第５位置検出部として第５エンコーダー、第６アーム１７の位置を検出する第６位置検出部として第６エンコーダーが設けられている（いずれのエンコーダーも図示せず）。各エンコーダーにより、それぞれ、駆動源４０１〜４０６のモーター４０１Ｍ〜４０６Ｍまたは各減速機の回転軸の回転角度を検出する。
以上、ロボット１の構成について簡単に説明した。
Further, the
The configuration of the
次に、第１アーム１２〜第６アーム１７の関係について説明するが、表現等を変え、種々の視点から説明する。また、第３アーム１４〜第６アーム１７については、これらを真っ直ぐに伸ばした状態、すなわち、最も長くした状態、換言すれば、第４回動軸Ｏ４と第６回動軸Ｏ６とが一致しているか、または平行である状態で考えることとする。
まず、図４に示すように、第１アーム１２の長さＬ１は、第２アーム１３の長さＬ２よりも長く設定されている。
Next, the relationship between the
First, as shown in FIG. 4, the length L1 of the
ここで、第１アーム１２の長さＬ１とは、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第２回動軸Ｏ２と、第１アーム１２を回動可能に支持する軸受部６２の図４中の左右方向に延びる中心線６２１との間の距離である。
Here, the length L1 of the
また、第２アーム１３の長さＬ２とは、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第２回動軸Ｏ２と、第３回動軸Ｏ３との間の距離である。
また、図５に示すように、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第１アーム１２と第２アーム１３とのなす角度θを０°にすることが可能なように構成されている。すなわち、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第１アーム１２と第２アーム１３とが重なることが可能、すなわち、第１アーム１２と第２アーム１３とが重なる状態（第１状態）となることが可能なように構成されている。
The length L2 of the
Further, as shown in FIG. 5, the angle θ formed by the
そして、第２アーム１３は、角度θが０°の場合、すなわち、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第１アーム１２と第２アーム１３とが重なった場合、基台１１が設けられた天井５３の天井面５３１および第１アーム１２の第２部分１２２と干渉しないように構成されている。なお、基台１１の基端面が天井面５３１に取り付けられている場合も同様に、第２アーム１３は、天井面５３１および第１アーム１２の第２部分１２２と干渉しないように構成されている。
When the angle θ is 0 °, that is, when the
ここで、前記第１アーム１２と第２アーム１３とのなす角度θとは、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第２回動軸Ｏ２と第３回動軸Ｏ３とを通る直線（第２回動軸Ｏ２の軸方向から見た場合の第２アーム１３の中心軸）６１と、第１回動軸Ｏ１とのなす角度である。
Here, the angle θ formed by the
また、第１アーム１２を回動させず、第２アーム１３を回動させることにより、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て角度θが０°となる状態（第１アーム１２と第２アーム１３とが重なった状態）を経て、第２アーム１３の先端を、第１回動軸Ｏ１周りに１８０°異なる位置に移動させることが可能である（図６参照）。すなわち、第１アーム１２を回動させず、第２アーム１３を回動させることにより、マニピュレーター６の先端（第６アーム１７の先端）を図６の左側に示す左側位置から、角度θが０°となる状態を経て、第１回動軸Ｏ１周りに１８０°異なる図６の右側に示す右側位置に移動させることが可能である（図６参照）。なお、第３アーム１４〜第６アーム１７は、それぞれ、必要に応じて回動させる。
Further, by rotating the
また、第２アーム１３の先端を第１回動軸Ｏ１周りに１８０°異なる位置に移動させる際（マニピュレーター６の先端を前記左側位置から前記右側位置に移動させる際）は、第１回動軸Ｏ１の軸方向から見て、第２アーム１３の先端およびマニピュレーター６の先端は、直線上を移動する。
Further, when the tip of the
また、第３アーム１４〜第６アーム１７の合計の長さ（最大の長さ）Ｌ３は、第２アーム１３の長さＬ２よりも長く設定されている。
The total length (maximum length) L3 of the
これにより、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第２アーム１３と第３アーム１４とを重ねたとき、第２アーム１３から第６アーム１７の先端を突出させることができる。これによって、ハンド９１が、第１アーム１２および第２アーム１３と干渉することを防止することができる。
Thereby, when the
ここで、第３アーム１４〜第６アーム１７の合計の長さ（最大の長さ）Ｌ３とは、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第３回動軸Ｏ３と、第６アーム１７の先端との間の距離である（図４参照）。この場合、第３アーム１４〜第６アーム１７は、図４に示すように、第４回動軸Ｏ４と第６回動軸Ｏ６とが一致しているか、または平行である状態である。
Here, the total length (maximum length) L3 of the
また、図５に示すように、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第２アーム１３と、第３アーム１４とが重なることが可能なように構成されている。
Further, as shown in FIG. 5, the
すなわち、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第１アーム１２と、第２アーム１３と、第３アーム１４とが同時に重なることが可能なように構成されている。
That is, the
このロボット１では、上記のような関係を満たすことにより、第１アーム１２を回動させず、第２アーム１３、第３アーム１４を回動させることにより、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て第１アーム１２と第２アーム１３とのなす角度θが０°となる状態（第１アーム１２と第２アーム１３とが重なった状態）を経て、ハンド９１（第６アーム１７の先端）を第１回動軸Ｏ１周りに１８０°異なる位置に移動させることができる。そして、この動作を用いて、効率良く、ロボット１を駆動することができ、また、ロボット１が干渉しないようにするために設ける空間を小さくすることができ、また、最後に述べるような種々の利点を有する。
In the
このロボットシステム１００では、制御装置２０は、ロボット１が所定の動作、すなわわち、マニピュレーター６の先端またはハンド９１の先端を所定の第１位置から前記第１位置とは異なる第２位置（目標位置）へ移動させる動作を行う場合、その動作の開始前に、ロボット１がロボット１自身に衝突するか否かを判断し、衝突すると判断した場合は、前記動作を行わない。厳密に言えば、前記動作において、ロボット１がロボット１自身に衝突する可能性のある各条件（衝突条件）が予め記憶部２０１に記憶されており、前記条件を満たす場合は、前記動作をエラーとし、その動作の設定を行わない。これにより、結果的に、前記動作は実行されない。なお、前記の制御は、マニピュレーター６を動作させる場合、第１アーム１２〜第６アーム１７のうちの少なくとも１つのアームの回動角度を制限する制御とも言うことができる。
In the
また、このロボットシステム１００において、第１位置から第２位置へ移動させる対象は、マニピュレーター６の先端とハンド９１の先端とのいずれでもよいが、以下では、代表的に、マニピュレーター６の先端を第１位置から第２位置へ移動させる動作を例に挙げ説明する。また、上下方向を特定し易いように、ロボット１の第１回動軸Ｏ１の軸方向が鉛直方向であり、基台１１が天井５３に固定された状態で説明を行う。
Further, in this
また、ロボット１のロボット１自身への衝突の形態（パターン）としては、下記（１）〜（４）の４つの形態が挙げられる。
In addition, as the forms (patterns) of the collision of the
（１）
マニピュレーター６の先端を第１位置から第２位置へ移動させる動作の終了（完了）時に、マニピュレーター６の先端（ハンド９１の先端を第２位置へ移動させる場合は、ハンド９１の先端）がロボット１自身に衝突する。以下では、マニピュレーター６の先端を第１位置から第２位置へ移動させる動作を、「第２位置への移動動作」とも言う。
(1)
When the operation of moving the tip of the
（２）
第２位置への移動動作の途中（動作途中）に、マニピュレーター６の先端（ハンド９１の先端を第２位置へ移動させる場合は、ハンド９１の先端）がロボット１自身に衝突する。
(2)
During the movement operation to the second position (in the middle of the operation), the tip of the manipulator 6 (the tip of the
（３）
第２位置への移動動作の終了時に、マニピュレーター６の先端以外の部分（ハンド９１の先端を第２位置へ移動させる場合は、ハンド９１の先端以外の部分）がロボット１自身に衝突する。
(3)
At the end of the movement operation to the second position, a portion other than the tip of the manipulator 6 (a portion other than the tip of the
（４）
第２位置への移動動作の途中に、マニピュレーター６の先端以外の部分（ハンド９１の先端を第２位置へ移動させる場合は、ハンド９１の先端以外の部分）がロボット１自身に衝突する。
(4)
During the movement to the second position, a portion other than the tip of the manipulator 6 (a portion other than the tip of the
以下、前記（１）〜（４）の４つの衝突の形態毎に説明する。
（１）
第２位置への移動動作の終了時にマニピュレーター６の先端がロボット１自身に衝突することを防止するため、図８に示すように、マニピュレーター６の先端が侵入することを禁止する禁止領域７１が設定されている。
Hereinafter, the four collision modes (1) to (4) will be described.
(1)
In order to prevent the tip of the
禁止領域７１は、第２位置への移動動作の終了時にマニピュレーター６の先端がその禁止領域に位置すると、マニピュレーター６の先端がロボット１に衝突すると推定される領域、すなわち、衝突する可能性のある領域である。換言すれば、禁止領域７１よりも外側の領域は、第２位置への移動動作の終了時にマニピュレーター６の先端がその領域に位置しても、マニピュレーター６の先端がロボット１に衝突しないと推定される領域である。
The forbidden
この禁止領域７１は、本実施形態では、基台１１と、第１アーム１２の第１部分１２１と、第１アーム１２の第２部分１２２のうちの第１部分１２１の下方に位置する部分とを含むように設定されている。
In the present embodiment, the prohibited
また、禁止領域７１は、実際にマニピュレーター６の先端が衝突する領域の境界よりもロボット１の外側に広く設定されている。これにより、マニピュレーター６の先端がロボット１自身に衝突することを的確に防止することができる。後述する（２）〜（４）の衝突の形態の場合も同様である。
The prohibited
なお、禁止領域７１の形状は、図示の構成では、直方体であるが、これに限らず、例えば、立方体、円柱、角柱、円、楕円等が挙げられる。
In addition, although the shape of the
また、禁止領域７１は、前記の設定方法に限らず、例えば、第２アーム１３の回動角度に基づいて設定されてもよく、また、第３アーム１４の回動角度に基づいて設定されてもよく、第２アーム１３および第３アーム１４の回動角度に基づいて設定されてもよい。また、禁止領域７１は、ロボット１（マニピュレーター６）の姿勢に基づいて設定されてもよく、また、前記姿勢と、前記回動角度とに基づいて設定されてもよい。
The prohibited
このロボットシステム１００では、第２位置への移動動作の終了時にマニピュレーター６の先端が禁止領域７１に位置する場合は、第２位置への移動動作は行わない。
In the
（２）
第２位置への移動動作の途中にマニピュレーター６の先端がロボット１自身に衝突することを防止するため、第２位置への移動動作の開始時のロボット１の姿勢（狭義の姿勢）および所定のアームの角度（回動角度）と、第２位置への移動動作の終了時のロボット１の姿勢および所定のアームの角度との組み合わせにおいて、禁止する組み合わせが設定されている。
(2)
In order to prevent the tip of the
まずは、下記の説明で登場する腕姿勢、肘姿勢、第２アーム１３の角度の正負および第３アーム１４の角度の正負等について説明する。
First, the arm posture, elbow posture, positive / negative of the angle of the
腕姿勢としては、「右腕姿勢」と、「左腕姿勢」とがある。第２回動軸Ｏ２の軸方向で、かつ、ロボット１の背面側から見て（ロボット１自身から見て）、第５回動軸Ｏ５が第１回動軸Ｏ１よりも右側に位置する場合は、右腕姿勢であり（図４参照）、左側に位置する場合は、左腕姿勢である（図示せず）。すなわち、図４に示すように、第２回動軸Ｏ２の軸方向で、かつ、ロボット１の正面側から見て、第５回動軸Ｏ５が第１回動軸Ｏ１よりも左側に位置する場合は、右腕姿勢であり、右側に位置する場合は、左腕姿勢である。なお、第５回動軸Ｏ５が第１回動軸Ｏ１上に位置する場合は、右腕姿勢と左腕姿勢とのいずれか一方に含める。
The arm posture includes a “right arm posture” and a “left arm posture”. When the fifth rotation axis O5 is positioned on the right side of the first rotation axis O1 in the axial direction of the second rotation axis O2 and when viewed from the back side of the robot 1 (as viewed from the
また、肘姿勢としては、「上肘姿勢」と、「下肘姿勢」とがある。図４に示すように、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第３回動軸Ｏ３が第２回動軸Ｏ２よりも上側（基台１１側）に位置する場合は、上肘姿勢であり、図１５に示すように、下側（基台１１と反対側）に位置する場合は、下肘姿勢である。なお、第３回動軸Ｏ３と第２回動軸Ｏ２の上下方向の位置が同じ場合は、上肘姿勢と下肘姿勢とのいずれか一方に含める。
The elbow posture includes “upper elbow posture” and “lower elbow posture”. As shown in FIG. 4, when the third rotation axis O3 is located above the second rotation axis O2 (
また、第２アーム１３の角度の正負は、図３および図５に示すロボット１の姿勢を基準姿勢とし、この基準姿勢から第２アーム１３が回動した方向で規定する。
Further, the sign of the angle of the
すなわち、図１０に示すように、ロボット１の正面側から見て、基準姿勢から第２アーム１３が時計周りに回動した状態での第２アーム１３の角度を、第２アーム１３の角度が「正」と規定する。また、図１３に示すように、ロボット１の正面側から見て、基準姿勢から第２アーム１３が反時計周りに回動した状態での第２アーム１３の角度を、第２アーム１３の角度が「負」と規定する。なお、基準姿勢のときの第２アーム１３の角度は、「正」と「負」とのいずれか一方に含める。
また、第３アーム１４の角度の正負は、図３および図５に示すロボット１の姿勢を基準姿勢とし、この基準姿勢から第３アーム１４が回動した方向で規定する。
That is, as shown in FIG. 10, when viewed from the front side of the
Further, the sign of the angle of the
すなわち、図１０に示すように、ロボット１の正面側から見て、基準姿勢から第３アーム１４が時計周りに回動した状態での第３アーム１４の角度を、第３アーム１４の角度が「正」と規定する。また、図１３に示すように、ロボット１の正面側から見て、基準姿勢から第３アーム１４が反時計周りに回動した状態での第３アーム１４の角度を、第３アーム１４の角度が「負」と規定する。なお、基準姿勢のときの第３アーム１４の角度は、「正」と「負」とのいずれか一方に含める。
That is, as shown in FIG. 10, when viewed from the front side of the
また、本実施形態では、第１アーム１２、第２アーム１３および第３アーム１４が、それぞれ、基準姿勢から±１８０°の範囲において回動可能に設定されている場合を例に挙げて説明する。なお、第１アーム１２、第２アーム１３および第３アーム１４の基準姿勢からの回動可能な範囲は、それぞれ、前記範囲に限定されるものではない。
In the present embodiment, the case where the
また、ロボット１の取り得る姿勢（広義の姿勢）としては、図９に示す表に記載されているように、Ｎｏ．１〜８の８つの姿勢がある。
As the postures that the
Ｎｏ．１の姿勢は、図１０に示すように、右腕姿勢、上肘姿勢、第２アーム１３の角度が「正」、第３アーム１４の角度が「正」である。
No. As shown in FIG. 10, the
また、Ｎｏ．２の姿勢は、図１１に示すように、右腕姿勢、上肘姿勢、第２アーム１３の角度が「負」、第３アーム１４の角度が「正」である。
No. As shown in FIG. 11, the posture of No. 2 is a right arm posture, an upper elbow posture, an angle of the
また、Ｎｏ．３の姿勢は、図１２に示すように、左腕姿勢、上肘姿勢、第２アーム１３の角度が「正」、第３アーム１４の角度が「負」である。
No. 12, the left arm posture, the upper elbow posture, the angle of the
また、Ｎｏ．４の姿勢は、図１３に示すように、左腕姿勢、上肘姿勢、第２アーム１３の角度が「負」、第３アーム１４の角度が「負」である。
No. As shown in FIG. 13, the
また、Ｎｏ．５の姿勢は、図１４に示すように、右腕姿勢、下肘姿勢、第２アーム１３の角度が「正」、第３アーム１４の角度が「負」である。
No. 14, the right arm posture, the lower elbow posture, the angle of the
また、Ｎｏ．６の姿勢は、図１５に示すように、右腕姿勢、下肘姿勢、第２アーム１３の角度が「負」、第３アーム１４の角度が「負」である。
No. As shown in FIG. 15, the posture of No. 6 is a right arm posture, a lower elbow posture, the angle of the
また、Ｎｏ．７の姿勢は、図１６に示すように、左腕姿勢、下肘姿勢、第２アーム１３の角度が「正」、第３アーム１４の角度が「正」である。
No. As shown in FIG. 16, the posture of No. 7 is a left arm posture, a lower elbow posture, the angle of the
また、Ｎｏ．８の姿勢は、図１７に示すように、左腕姿勢、下肘姿勢、第２アーム１３の角度が「負」、第３アーム１４の角度が「正」である。
No. As shown in FIG. 17, the posture of No. 8 is a left arm posture, a lower elbow posture, the angle of the
このロボットシステム１００では、第２位置への移動動作の開始時の姿勢が、Ｎｏ．１〜５および８の姿勢の場合は、それぞれ、第２位置への移動動作の終了時の姿勢が、Ｎｏ．６の姿勢の場合およびＮｏ．７の姿勢場合は、前記移動動作の途中にマニピュレーター６の先端がロボット１自身に衝突すると推定され、第２位置への移動動作は行わない。
In this
また、第２位置への移動動作の開始時の姿勢が、Ｎｏ．６の姿勢の場合は、第２位置への移動動作の終了時の姿勢が、Ｎｏ．６の姿勢以外の姿勢の場合は、前記移動動作の途中にマニピュレーター６の先端がロボット１自身に衝突すると推定され、第２位置への移動動作は行わない。
The posture at the start of the movement operation to the second position is No. In the case of the posture of 6, the posture at the end of the movement operation to the second position is No. 6. In the case of a posture other than the
また、第２位置への移動動作の開始時の姿勢が、Ｎｏ．７の姿勢の場合は、第２位置への移動動作の終了時の姿勢が、Ｎｏ．７の姿勢以外の姿勢の場合は、前記移動動作の途中にマニピュレーター６の先端がロボット１自身に衝突すると推定され、第２位置への移動動作は行わない。
The posture at the start of the movement operation to the second position is No. In the case of the posture of No. 7, the posture at the end of the movement operation to the second position is No. 7. In the case of a posture other than the
なお、前記以外の組み合わせの場合は、前記移動動作の途中にマニピュレーター６の先端がロボット１自身に衝突しないと推定される。
In the case of a combination other than the above, it is estimated that the tip of the
（３）
第２位置への移動動作の終了時の第２アーム１３の基準姿勢からの角度が、−θ１（閾値）以上、θ２（閾値）以下であり、かつ、前記移動動作の終了時に、マニピュレーター６の先端が、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、図１８に示す直線７２上または直線７２よりも上側（基台側）に位置する場合は、前記移動動作の終了時にマニピュレーター６の先端以外の部分がロボット１自身に衝突すると推定される。したがって、この場合は、第２位置への移動動作は行わない。なお、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、直線７２および直線７２よりも上側の領域は、マニピュレーター６の先端が侵入することを禁止する禁止領域とも言うことができる。
(3)
The angle from the reference posture of the
また、第２位置への移動動作の終了時の第２アーム１３の基準姿勢からの角度が、−θ１よりも小さい場合と、θ２よりも大きい場合と、前記移動動作の終了時に、マニピュレーター６の先端が直線７２よりも下側（基台と反対側）に位置する場合は、いずれも、前記移動動作の終了時にマニピュレーター６の先端以外の部分がロボット１自身に衝突しないと推定される。
In addition, when the angle from the reference posture of the
前記−θ１および前記θ２は、それぞれ、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、本実施形態では、−θ１は、例えば、−３０°に設定され、また、θ２は、例えば、３０°に設定される。 The −θ1 and the θ2 are not particularly limited and are appropriately set according to various conditions. In the present embodiment, −θ1 is set to −30 °, for example, and θ2 Is set to 30 °, for example.
また、直線７２の位置は、特に限定されず、前記−θ１およびθ２等の諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、本実施形態では、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第１アーム１２の第２部分１２２のうちの第１部分１２１の下方に位置する部分の下面（基台１１と反対側の面）１２５と一致するように設定される。なお、前記−θ１および前記θ２の絶対値が小さいほど、直線７２の位置は、基台１１から離間する。
Further, the position of the
（４）
第２位置への移動動作の開始時に、マニピュレーター６の先端が、図１９に示す領域７３に位置し、かつ、前記移動動作の終了時に、マニピュレーター６の先端が、図２０に示す領域７４に位置する場合は、前記移動動作の途中にマニピュレーター６の先端以外の部分がロボット１自身に衝突すると推定される。したがって、この場合は、第２位置への移動動作は行わない。
(4)
At the start of the movement operation to the second position, the tip of the
なお、第２位置への移動動作の開始時に、マニピュレーター６の先端が領域７３の外側に位置する場合は、前記移動動作の終了時に、マニピュレーター６の先端がいずれの位置に位置する場合でも、前記移動動作の途中にマニピュレーター６の先端以外の部分がロボット１自身に衝突しないと推定される。
In addition, when the tip of the
同様に、第２位置への移動動作の開始時に、マニピュレーター６の先端が領域７４の外側に位置する場合は、前記移動動作の開始時に、マニピュレーター６の先端がいずれの位置に位置する場合でも、前記移動動作の途中にマニピュレーター６の先端以外の部分がロボット１自身に衝突しないと推定される。
Similarly, when the tip of the
領域７３は、本実施形態では、第１アーム１２の第１部分１２１と、第１アーム１２の第２部分１２２のうちの第１部分１２１の下方に位置する部分と、第２アーム１３のうちの第１部分１２１の下方に位置する部分とを含み、第１回動軸Ｏ１の軸方向から見て、領域７３の外側の形状が基台１１のフランジ１１１の外側の形状とほぼ同じになるように設定されている。
In this embodiment, the
なお、領域７３の形状は、図示の構成では、直方体であるが、これに限らず、例えば、立方体、円柱、角柱、円、楕円等が挙げられる。
In addition, although the shape of the area |
また、領域７４の形状は、本実施形態では、第１回動軸Ｏ１を回転中心とする回転体であり、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、半楕円に近似した形状をなしている。また、半田楕円の長軸の部分は、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第１アーム１２の第２部分１２２のうちの第１部分１２１の下方に位置する部分の下面（基台１１と反対側の面）１２５と一致するように設定される。
In addition, in this embodiment, the shape of the
なお、領域７４の形状は、これに限定されるものではい。他の具体例としては、領域７４は、例えば、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て、第１アーム１２の第２部分１２２の下面と一致する直線（図１８に示す直線７２と同じ）およびその直線よりも上側の領域としてもよい。
The shape of the
また、領域７３および７４は、それぞれ、前記の設定方法に限らず、例えば、第２アーム１３の回動角度に基づいて設定されてもよく、また、第３アーム１４の回動角度に基づいて設定されてもよく、第２アーム１３および第３アーム１４の回動角度に基づいて設定されてもよい。また、領域７３は、ロボット１（マニピュレーター６）の姿勢に基づいて設定されてもよく、また、前記姿勢と、前記回動角度とに基づいて設定されてもよい。
Further, the
以上説明したように、ロボットシステム１００によれば、ロボット１が所定の動作を行う場合、その動作の開始前に、ロボット１がロボット１自身に衝突するか否かを判断し、衝突すると判断した場合は、前記動作を行わないので、ロボット１がロボット１自身に衝突することを防止することができる。これにより、ロボット１の衝突でロボット１自身を損傷させてしまうことを防止することができる。
As described above, according to the
また、ロボット１が動作を開始し、衝突する直前に動作を停止してその衝突を回避する場合に比べて、ロボット１が無駄な動作を行うことを防止することができる。
Further, it is possible to prevent the
また、ロボット１がロボット１自身に衝突する可能性のある姿勢、アームの角度、第２位置への移動動作の開始時や終了時のマニピュレーター６の先端位置等、すなわち、前記（１）〜（４）で述べた各条件を、第２位置への移動動作を禁止する動作禁止条件として、図示しない表示装置や紙面等に、例えば、図、表、文章等やこれらを組み合わせて表示することにより、使用者は、前記表示を見て、前記動作禁止条件を容易に把握することができ、利便性が高い。
Further, the posture in which the
また、前述したように、ロボットシステム１００では、第１アーム１２を回動させず、第２アーム１３、第３アーム１４等を回動させることにより、第２回動軸Ｏ２の軸方向から見て第１アーム１２と第２アーム１３とのなす角度θが０°となる状態（第１アーム１２と第２アーム１３とが重なった状態）を経て、マニピュレーター６の先端を第１回動軸Ｏ１周りに１８０°異なる位置に移動させることができる。
Further, as described above, in the
これにより、ロボット１が干渉しないようにするための空間を小さくすることができる。
Thereby, the space for preventing the
すなわち、まずは、天井５３を低くすることができ、これにより、ロボット１の重心の位置が低くなり、ロボット１の振動の影響を小さくすることができる。すなわち、ロボット１の動作による反力により発生する振動を抑制することができる。
That is, first, the
また、ロボット１の幅方向（生産ラインの方向）の稼働領域を小さくすることができ、これにより、ロボット１を生産ラインに沿って、単位長さ当たりに多く配置することができ、生産ラインを短縮することができる。
In addition, the operating area in the width direction of the robot 1 (the direction of the production line) can be reduced, so that a large number of
また、マニピュレーター６の先端を移動させる場合、ロボット１の動きを少なくすることができる。例えば、第１アーム１２を回動させないか、または、第１アーム１２の回動角度を小さくすることができ、これにより、タクトタイムを短縮することができ、作業効率を向上させることができる。
Further, when the tip of the
また、マニピュレーター６の先端を第１回動軸Ｏ１周りに１８０°異なる位置に移動させる動作（以下、「ショートカットモーション」とも言う）を、従来のロボットのように単純に第１アーム１２を第１回動軸Ｏ１周りに回動させて実行しようとすると、ロボット１がその近傍の壁（図示せず）や周辺装置（図示せず）に干渉する虞があるので、その干渉を回避するための退避点をロボット１に教示する必要がある。例えば、第１アーム１２のみを第１回動軸Ｏ１周りに９０°回転させるとロボット１が壁に干渉する場合は、他のアームも回動させることで、壁に干渉しないように退避点を教示する必要がある。同様に、ロボット１が周辺装置にも干渉する場合は、周辺装置に干渉しないようにさらに退避点をロボット１に教示する必要がある。このように従来のロボットでは、多数の退避点を教示することが必要であり、特に、ロボット１の周辺の空間が小さい場合は、膨大な数の退避点が必要になり、教示に多くの手間および長い時間を要する。
Further, the operation of moving the tip of the
これに対し、ロボットシステム１００では、前記ショートカットモーションを実行する場合、干渉する虞がある領域や部分が非常に少なくなるため、教示する退避点の数を低減することができ、教示に要する手間および時間を低減することができる。すなわち、ロボットシステム１００では、教示する退避点の数は、例えば、従来のロボットの１／３程度になり、飛躍的に教示が容易になる。
On the other hand, in the
また、第３アーム１４および第４アーム１５の図３中の右側の二点鎖線で囲まれた領域（部分）１０１は、ロボット１がロボット１自身および他の部材と干渉しないか、または干渉し難い領域（部分）である。このため、前記領域１０１に、所定の部材を搭載した場合、その部材は、ロボット１および周辺装置等に干渉し難い。このため、ロボットシステム１００では、領域１０１に、所定の部材を搭載することが可能である。特に、領域１０１のうち、第３アーム１４の図３中の右側の領域に前記所定の部材を搭載する場合は、その部材が図示しない作業台上に配置された周辺装置（図示せず）と干渉する確率はさらに低くなるので、より効果的である。
In addition, the region (part) 101 surrounded by the two-dot chain line on the right side in FIG. 3 of the
前記領域１０１に搭載可能なものとしては、例えば、ハンド、ハンドアイカメラ等のセンサーの駆動を制御する制御装置、吸着機構の電磁弁等が挙げられる。
Examples of what can be mounted in the
具体例としては、例えば、ハンドに吸着機構を設ける場合、領域１０１に電磁弁等を設置すると、ロボット１が駆動する際に前記電磁弁が邪魔にならない。このように、領域１０１は、利便性が高い。
As a specific example, for example, when an adsorption mechanism is provided in the hand, if an electromagnetic valve or the like is installed in the
以上、本発明の制御装置、ロボット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、他の任意の構成物が付加されていてもよい。 As mentioned above, although the control apparatus, robot, and robot system of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to this, The structure of each part is arbitrary structures which have the same function Can be substituted. Moreover, other arbitrary components may be added.
また、前記施形態では、「複数のアームのうちの少なくとも１つのアームの回動角度を制限する」の１例として、各アームを回動させないこと、すなわち、第２位置への移動動作を行わないことを例に挙げて説明したが、本発明では、これに限定されない。 In the embodiment, as an example of “restricting the rotation angle of at least one of the plurality of arms”, each arm is not rotated, that is, the moving operation to the second position is performed. However, the present invention is not limited to this.
また、前記実施形態では、特許請求の範囲に規定したｎが１の場合について説明したが、本発明では、これに限定されず、ｎは、１以上の整数である。すなわち、本発明では、ｎが１以上の任意の整数において、前記ｎが１の場合と同様に構成されていればよい。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where n prescribed | regulated to the claim was 1, in this invention, it is not limited to this, n is an integer greater than or equal to 1. That is, in the present invention, it is sufficient that n is an arbitrary integer equal to or greater than 1, and the configuration is the same as in the case where n is 1.
また、前記実施形態では、マニピュレーター（ロボットアーム）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、マニピュレーターの回動軸の数は、例えば、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、アーム（リンク）の数は、６つであるが、本発明では、これに限定されず、アームの数は、例えば、３つ、４つ、５つ、または、７つ以上でもよい。例えば、前記実施形態のロボットにおいて、第２アームと第３アームとの間にアームを追加することにより、アームの数が７つのロボットを実現することができる。 In the embodiment, the number of rotation axes of the manipulator (robot arm) is six. However, in the present invention, the number of rotation axes of the manipulator is, for example, three. There may be 4, 5 or 7 or more. That is, in the above embodiment, the number of arms (links) is six. However, the present invention is not limited to this, and the number of arms is, for example, three, four, five, or seven. There may be more than one. For example, in the robot of the embodiment, by adding an arm between the second arm and the third arm, a robot having seven arms can be realized.
また、前記実施形態では、マニピュレーターの数は、１つであるが、本発明では、これに限定されず、マニピュレーターの数は、例えば、２つ以上でもよい。すなわち、ロボット（ロボット本体）は、例えば、双腕ロボット等の複数腕ロボットであってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the number of manipulators is one, in this invention, it is not limited to this, The number of manipulators may be two or more, for example. That is, the robot (robot body) may be a multi-arm robot such as a double-arm robot, for example.
また、前記実施形態では、エンドエフェクターとして、ハンドを例に挙げたが、本発明では、これに限定されず、エンドエフェクターとしては、その他、例えば、ドリル、溶接機、レーザー照射機等が挙げられる。 Moreover, in the said embodiment, although the hand was mentioned as an example as an end effector, in this invention, it is not limited to this, For example, a drill, a welding machine, a laser irradiation machine etc. are mentioned as an end effector. .
また、前記実施形態では、ロボットの基台の固定箇所は、天井であるが、本発明では、これに限定されず、この他、例えば、設置スペースにおける床、壁、作業台、地上等が挙げられる。また、ロボットは、セル内に設置されていてもよい。この場合、基台の固定箇所は、特に限定されず、例えば、セルの天井部、壁部、作業台、床等が挙げられる。 In the embodiment, the fixed part of the base of the robot is the ceiling. However, the present invention is not limited to this. For example, the floor, the wall, the work table, the ground, etc. in the installation space may be mentioned. It is done. The robot may be installed in the cell. In this case, the fixing location of the base is not particularly limited, and examples thereof include a cell ceiling, a wall, a work table, and a floor.
また、前記実施形態では、ロボット（基台）が固定される面は、水平面と平行な平面（面）であるが、本発明では、これに限定されず、例えば、水平面や鉛直面に対して傾斜した平面（面）でもよく、また、鉛直面と平行な平面（面）であってもよい。すなわち、第１回動軸は、鉛直方向や水平方向に対して傾斜していてもよく、また、水平方向と平行であってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the surface where a robot (base) is fixed is a plane (surface) parallel to a horizontal surface, in this invention, it is not limited to this, For example, with respect to a horizontal surface or a vertical surface It may be an inclined plane (surface) or a plane (surface) parallel to the vertical plane. That is, the first rotation axis may be inclined with respect to the vertical direction or the horizontal direction, or may be parallel to the horizontal direction.
また、本発明では、ロボットは、他の形式のロボットであってもよい。具体例としては、例えば、脚部を有する脚式歩行（走行）ロボット等が挙げられる。 In the present invention, the robot may be another type of robot. Specific examples include a legged walking (running) robot having legs.
１…ロボット、１０…ロボット本体、１００…ロボットシステム、１１…基台、１１１…フランジ、１２、１３、１４、１５、１６、１７…アーム、１２１…第１部分、１２２…第２部分、１２３…第３部分、１２４…第４部分、１２５…下面、１５１、１５２…支持部、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６…関節、４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６…駆動源、４０１Ｍ、４０２Ｍ、４０３Ｍ、４０４Ｍ、４０５Ｍ、４０６Ｍ…モーター、２０…制御装置、２０１…記憶部、５３…天井、５３１…天井面、６…マニピュレーター、６１…直線、６２…軸受部、６２１…中心線、７１…禁止領域、７２…直線、７３、７４…領域、９１…ハンド、１０１…領域、Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６…回動軸、θ…角度、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…長さ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記複数のアームは、第ｎ（ｎは１以上の整数）回動軸周りに回動可能な第ｎアームと、
前記第ｎアームに、前記第ｎ回動軸の軸方向と異なる軸方向である第（ｎ＋１）回動軸周りに回動可能に設けられた第（ｎ＋１）アームと、を有し、
前記第（ｎ＋１）回動軸の軸方向から見て、前記第ｎアームと前記第（ｎ＋１）アームとが重なることが可能であり、
前記マニピュレーターを動作させる場合、前記複数のアームのうちの少なくとも１つの前記アームの回動角度を制限することを特徴とする制御装置。 A control device for controlling a robot including a manipulator having a plurality of rotatable arms,
The plurality of arms include an n-th arm that is rotatable about an n-th (n is an integer of 1 or more) rotation axis;
(N + 1) arm provided on the n-th arm so as to be rotatable about an (n + 1) -th rotation axis which is an axial direction different from the axial direction of the n-th rotation axis,
The n-th arm and the (n + 1) -arm can overlap each other when viewed from the axial direction of the (n + 1) -th rotation shaft,
When operating the manipulator, the control device limits a rotation angle of at least one of the plurality of arms.
前記禁止領域は、前記第（ｎ＋２）アームの回動角度に基づいて設定される請求項４または５に記載の制御装置。 The plurality of arms include a (n + 2) arm provided on the (n + 1) arm so as to be rotatable about a (n + 2) rotation axis,
The control device according to claim 4, wherein the prohibited area is set based on a rotation angle of the (n + 2) th arm.
前記制御装置により制御される前記ロボットと、を備えることを特徴とするロボットシステム。 A control device according to any one of claims 1 to 8,
And a robot controlled by the control device.
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