JP2017159425A

JP2017159425A - ロボット

Info

Publication number: JP2017159425A
Application number: JP2016047946A
Authority: JP
Inventors: 澤田　宗徳; Munenori Sawada; 宗徳澤田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-09-14

Abstract

【課題】小型のロボットを提供する。【解決手段】ロボットは、第１駆動部４と、第１駆動部４の出力軸に設けられた第１減速機８と、第１減速機８の入力軸側に設けられた第１位置検出器２０と、第１減速機８の出力軸側に設けられた第２位置検出器３０と、を有し、第２位置検出器３０の分解能は、第１位置検出器２０の分解能よりも低い。【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、マニピュレーターの駆動を行う減速機付モーターの場合、減速機付モーターの入力側と出力側とに、位置センサーによる検出が行われるいわゆる二重化エンコーダーが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−７０２８４号公報

しかしながら、二重化エンコーダーをロボットに適用する場合、ロボットの内部は配線等で塞がっており、スペース的な制約からより小型のものが求められている。

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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係るロボットは、第１駆動部と、前記第１駆動部の出力軸に設けられた第１減速機と、前記第１減速機の入力軸側に設けられた第１位置検出器と、前記第１減速機の出力軸側に設けられた第２位置検出器と、を有し、前記第２位置検出器の分解能は、前記第１位置検出器の分解能よりも低いことを特徴とする。

本適用例によれば、第１位置検出器の分解能よりも低い第２位置検出器を第１減速機の出力軸側に設ける。これにより、第１位置検出器よりも小型の第２位置検出器を第１減速機の出力軸側に設けられる。その結果、従来よりも小型のロボットが提供できる。

［適用例２］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第２位置検出器の分解能は、７ビット以上１０ビット以下であることが好ましい。

本適用例によれば、小型の第２位置検出器を第１減速機の出力軸側に設けられる。

［適用例３］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第２位置検出器の分解能は、８ビット以上１０ビット以下であることが好ましい。

本適用例によれば、より小型の第２位置検出器を第１減速機の出力軸側に設けられる。

［適用例４］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第２位置検出器の分解能は、９ビット以上１０ビット以下であることが好ましい。

本適用例によれば、さらにより小型の第２位置検出器を第１減速機の出力軸側に設けられる。

［適用例５］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第２位置検出器は、前記第１減速機の出力軸の外周に設けられていることが好ましい。

本適用例によれば、中心軸に第２位置検出器を配置しなくてもよくなり、第１駆動部の軸近辺を自由に使えることが可能となる。

［適用例６］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第２位置検出器は、前記第１減速機の外周に設けられていることが好ましい。

［適用例７］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記第２位置検出器は、ホール素子及びリング磁石を有することが好ましい。

本適用例によれば、第２位置検出器の構成が容易になる。

［適用例８］上記適用例に記載のロボットにおいて、前記ホール素子は、第１ホール素子と第２ホール素子とを有し、前記リング磁石の中心と前記第１ホール素子とを通る直線と、前記中心と前記第２ホール素子とを通る直線とは直交することが好ましい。

本適用例によれば、角度情報を容易に取得できる。

ここで、直交とは、直交のみでなく、直交に対して微小角度（例えば±５度程度）だけずれた状態を含む概念である。

［適用例９］上記適用例に記載のロボットにおいて、マニピュレーターと、第２駆動部と、前記第２駆動部の出力軸に設けられた第２減速機と、前記第２減速機の入力軸側に設けられた第３位置検出器と、前記第２減速機の出力軸側に設けられた第４位置検出器と、を有し、前記第４位置検出器は、前記第２位置検出器よりも前記マニピュレーターの先端側に位置し、前記第４位置検出器の分解能は、前記第２位置検出器の分解能よりも低いことが好ましい。

本適用例によれば、小型の位置検出器を用いることで先端アームが小型化し、先端アームの作業性が向上する。

第１実施形態に係る第１駆動部及び第１減速機の軸方向の断面構成を示した図。回転子センサー・マグネットの表面に正弦波着磁処理が施されている様子を描写した図。制御回路基板の回転子側の表面上に２個の回転位置センサーが回転軸に対して９０度の位相差を以って設けられている様子を示した図。第１減速機側のリング磁石並びにホール素子の構成を示した図。回転子を回転駆動させたときの各回転位置センサー及びホール素子の出力の変化を示したチャート。実施例２の第１減速機側のリング磁石並びにホール素子の構成を示した図。実施例３の第１減速機側のリング磁石並びにホール素子の構成を示した図。実施例４の第１減速機側のリング磁石並びにホール素子の構成を示した図。第２実施形態に係る第１駆動部及び第１減速機の軸方向の断面構成を示した図。第３実施形態に係る第１駆動部及び第１減速機の軸方向の断面構成を示した図。第４実施形態に係る第１及び第２駆動部を用いたロボットの１例を示す図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る第１駆動部及び第１減速機の軸方向の断面構成を示した図である。
本実施形態に係る第１駆動部としてのサーボ・モーター４は、図１に示すように、所定の回転軸を持った回転子１２の周囲に、例えば３相の固定子１４が円周方向に設けられている。回転子１２側に永久磁石を、固定子１４側にコイルを配置して、コイルに正弦波電流を供給して所望の正弦波磁束分布を形成することにより、回転子１２に対して回転トルクを印加できる。これら回転子１２並びに固定子１４は、略円筒形状の筐体に収容されており、単一のサーボ・モーター・ユニットを構成する。そして、回転子１２は、所定の回転軸回りに回転可能となるように軸支されている。

サーボ・モーター４の小型化・高出力化を実現するために、回転子１２側に磁束密度の高いマグネットを使用する。例えば、極異方性マグネットは、磁束密度が高いので、高出力化の点で優れている。

また、サーボ・モーター４の小型化・高出力化を実現するために、固定子１４側の巻線密度を高密度化する。例えば、固定子１４に分割コア方式が採用される。分割コア方式とは、鉄心すなわちコアをその周方向に分割するとともに、巻線を外部で整列状に巻き込んだ後、各鉄心を組み立てることによって固定子１４を構成するものであり、コアへの高密度な巻線とサーボ・モーター４の省スペース化とを可能にする。

本実施形態に係るサーボ・モーター４は、駆動回路１６Ａを同一筐体に内蔵した小型モーターである。制御回路基板１６上には、所定パターンの印刷配線が敷設されているとともに、駆動回路１６Ａや固定子１４のコイルへの正弦波電流の供給を制御するための周辺回路チップが搭載されている。制御回路基板１６は、略円盤状である。制御回路基板１６の略中央には、回転子１２の回転シャフトを挿通させるための開口が設けられている。

回転子１２の制御回路基板１６側には第１位置検出器２０が設けられている。第１位置検出器２０は、リング状の回転子センサー・マグネット２２と、２個の回転位置センサー２４Ａ，２４Ｂとを備えている。なお、第１位置検出器２０は光学式であってもよい。これによれば、位置検出器の組み合わせで、高分解能の光学式、低分解能の磁気式を選択できる。
回転子１２の制御回路基板１６側の端面には、リング状の回転子センサー・マグネット２２が取り付けられている。

図２は、回転子センサー・マグネット２２の表面に正弦波着磁処理が施されている様子を描写した図である。図３は、制御回路基板１６の回転子１２側の表面上に２個の回転位置センサー２４Ａ，２４Ｂが回転軸（回転子１２）に対して９０度の位相差を以って設けられている様子を示した図である。
この回転子センサー・マグネット２２の表面は、図２に示すように、正弦波着磁処理が施されている。

一方、制御回路基板１６の回転子センサー・マグネット２２側の表面上には、図１並びに図３に示すように、２個の回転位置センサー２４Ａ，２４Ｂが回転軸に対して９０度の位相差を以って設けられている。

回転位置センサー２４Ａ，２４Ｂは、磁極軸の原点位置に磁束密度の大きさを検出する素子（ホール素子）で構成される。回転位置センサー２４Ａ，２４Ｂは、回転子センサー・マグネット２２の着磁面に対向して配置されている。一方の回転位置センサー２４Ａは、回転子センサー・マグネット２２が発する磁界に応じたホール・センサー信号ＳＩＮを出力し、他方の回転位置センサー２４Ｂは同様にホール・センサー信号ＣＯＳを出力する（図５参照）。これらセンサー出力としてのＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号は駆動回路１６Ａに入力される。

また、図１の紙面左側には、回転子１２の回転駆動を減速するための第１減速機８が、回転子１２の回転シャフトに直結されている。第１減速機８は、複数の減速機遊星ギア１８−１，１８−２，１８−３で構成される。

第１減速機８の端面には、サーボ・モーター４外の部材と接合する連結部２６が、回転子１２の回転軸と略同軸状に回転するように、取り付けられている。
連結部２６の周辺には第２位置検出器３０が設けられている。

第２位置検出器３０は第１減速機８の外周に設けられている。これによれば、中心軸に第２位置検出器３０を配置しなくてもよくなり、サーボ・モーター４の軸近辺を自由に使えることが可能となる。

第２位置検出器３０は第１減速機８の出力軸の外周に設けられている。これによれば、中心軸に第２位置検出器３０を配置しなくてもよくなり、サーボ・モーター４の軸近辺を自由に使えることが可能となる。

第２位置検出器３０は、リング状のリング磁石３２と、ホール素子３４とを備えている。そして、リング磁石３２は、回転子１２の回転軸と略同軸状に回転するように、連結部２６に取り付けられている。ホール素子３４は２個の第１及び第２ホール素子３４Ａ，３４Ｂを備えている。これによれば、第２位置検出器３０の構成が容易になる。

図４は、第１減速機８側のリング磁石３２並びに第１及び第２ホール素子３４Ａ，３４Ｂの構成を示した図である。
このリング磁石３２の表面は、図４に示すように、正弦波着磁処理が施されている。

一方、このリング磁石３２に対向するように、２個の第１及び第２ホール素子３４Ａ，３４Ｂが回転軸に対して９０度の位相差を以って設けられている。リング磁石３２の中心３６と第１ホール素子３４Ａとを通る直線３８と、中心３６と第２ホール素子３４Ｂとを通る直線４０とは直交している。これによれば、角度情報を容易に取得できる。

第１及び第２ホール素子３４Ａ，３４Ｂは、磁極軸の原点位置に磁束密度の大きさを検出する素子（ホール素子）で構成される。第１及び第２ホール素子３４Ａ，３４Ｂは、リング磁石３２の着磁面に対向して配置されている。一方の第１ホール素子３４Ａは、リング磁石３２が発する磁界に応じたホール素子信号ＡＢＳ＿ＳＩＮを出力し、他方の第２ホール素子３４Ｂは同様にホール素子信号ＡＢＳ＿ＣＯＳを出力する（図５参照）。これらセンサー出力としてのＡＢＳ＿ＳＩＮ信号及びＡＢＳ＿ＣＯＳ信号は駆動回路１６Ａに入力される。

図５は、回転子１２を回転駆動させたときの回転位置センサー２４Ａ，２４Ｂ及びホール素子３４の出力の変化を示したチャートである。
回転子１２の回転位置θ_mの検出値θ_mdを１回転で１０２４パルス／回転とし、減速比Ｇ_nを４とすると、第１減速機８における出力軸の１回転では１０２４×４＝４０９６パルス／回転となるので、高精度の絶対回転位置を検出できる。このとき、第１減速機８の出力軸側の回転位置θ_gの検出値θ_gdは４パルス／回転の分解能を備えているだけで充分である。検出値θ_mdの分解能１０２４パルス／回転としたときの例を図５に示している。この場合、０≦θ_gd＜２５６のときＮ＝０となり、２５６≦θ_gd＜５１２のときＮ＝１となり、５１２≦θ_gd＜７６８のときＮ＝２となり、７６８≦θ_gd＜１０２４のときＮ＝３となる。

このようにして、比較的低分解能の２つの内蔵された位置検出器を用いて、サーボ・モーター４の回転軸を１０ビットレベルの分解能で検出できる。なお、アークＴａｎ化した後で補正を掛けてもよいし、テーブルを持って補正を掛けてもよい。

本実施形態に係るロボットは、サーボ・モーター４の出力軸に設けられた第１減速機８と、第１減速機８の入力軸側に設けられた第１位置検出器２０と、第１減速機８の出力軸側に設けられた第２位置検出器３０と、を備えている。

ロボットは、第１減速機８の出力軸側の第２位置検出器３０の分解能は、第１減速機８の入力軸側の第１位置検出器２０よりも低い。例えば、第１減速機８の出力軸側の第２位置検出器３０の分解能は、最大１０ビットにしてもよい。

第２位置検出器３０の分解能は、７ビット以上１０ビット以下であることが好ましい。第２位置検出器３０の分解能は、８ビット以上１０ビット以下であることがより好ましい。第２位置検出器３０の分解能は、９ビット以上１０ビット以下であることがさらにより好ましい。これによれば、小型の第２位置検出器３０を第１減速機８の出力軸側に設けられる。

なお、出力軸側の第２位置検出器３０は、入力軸側の第１位置検出器２０の故障検出用に利用してもよい。また、出力軸側の第２位置検出器３０は定期的に入力軸側の第１位置検出器２０との差分を計算してもよい。これによれば、サーボ・モーター４の回転子１２に繋がった入力軸側の第１位置検出器２０と第１減速機８に繋げた出力軸側の第２位置検出器３０とを実装し、その比較により入力軸側の第１位置検出器２０の故障状況を検出できる。また、出力軸側の第２位置検出器３０は故障検知用途であるため、１０ビット以下で十分である。

出力軸側の第２位置検出器３０のリング磁石３２の径の大きさは、サーボ・モーター４の径の大きさよりも大きくてもよい。

（実施例１）
本実施例の第１減速機８側のリング磁石３２並びにホール素子３４の構成が図４に示されている。本実施例では、第２位置検出器３０の分解能を１０ビット以下と規定する。第２位置検出器３０は、入力軸側の第１位置検出器２０の故障検知のために使用されるものであり、第１位置検出器２０の故障検知するまでに、ロボットが危険な動作をしないことを目的とするためである。この時、出力軸での角度分解能は１／１０２４＝０．３５ｄｅｇ＝０．００６ｒａｄであり、１ｍ先の手先分解能は０．００６ｍとなる。実際に差分を取って第１位置検出器２０が故障したと判断しても、その間に移動する距離は６ｍｍ程度であるため、人に危害を加えることはないものと判断できる。

そのための構成として、リング磁石３２をベースの近傍にホール素子３４を設けている。この時、ホール素子３４自身はリング磁石３２の壁面に搭載してもよいし、上部若しくは下部に搭載してもよい。これにより、中心軸にホール素子３４を配置しなくてもよくなり、サーボ・モーター４の軸近辺を自由に使えることが可能となる。一方で、リング磁石３２にしてもホール素子３４にしても温度情報に敏感なため、ホール素子３４に対して温度センサーを貼り付け、温度情報を反映させながら例えば位置情報テーブルを更新してもよい。

（実施例２）
図６は、本実施例の第１減速機８側のリング磁石３２並びにホール素子３４の構成を示した図である。

本実施例の第２位置検出器３０はホール素子３４を９０度毎に４個配置している。それぞれのホール素子３４から得られる４つのデータを平均化して位置情報のばらつきを抑えられる。

また、９０度毎に配置したホール素子３４は、２つのＳｉｎ、Ｃｏｓカーブそれぞれから角度情報を算出し、そこから得られる４つの角度情報を平均化することで磁石による磁界ばらつきの影響を抑えられる。

さらに、９０度毎に配置したホール素子３４から得られるデータの平均値を取って、磁石のばらつきを抑えられる。

これによれば、リング磁石３２及びホール素子３４の磁界ばらつきや配置ばらつきによるホール素子３４からの出力値のばらつきを抑えられる。

（実施例３）
図７は、本実施例の第１減速機８側のリング磁石３２並びにホール素子３４の構成を示した図である。
本実施例は、あえてばらつき（リング磁石３２の一部を削る等）を設け、そのポイントを基準にすることにより、位置情報を正確に取れる。

本実施例の第２位置検出器３０はリング磁石３２に一部のみのばらつきが出るようにリング磁石３２に切りかけをつけている。第２位置検出器３０は、リング磁石３２の切りかけで得られる磁界のばらつきを検出し、そのばらつき箇所を絶対値情報としている。これによれば、リング磁石３２の磁束ばらつきによるリング磁石３２の値のばらつきを抑えられる。

本実施例の第２位置検出器３０のばらつきの検出には、ホール素子３４の近傍に同じホール素子３４を配置している。第２位置検出器３０のばらつきの検出には、２つのホール素子３４の出力値の差分を計算して、リング磁石３２の位置を把握している。これによれば、リング磁石３２の磁束ばらつきによるリング磁石３２の値のばらつきを抑えられる。

ここでは、リング磁石３２にあえて切欠きを入れてリング磁石３２一回転した時に磁界のばらつきが出るようにするものである。また、２個のホール素子３４を同じ位置に並べて配置している。近傍に配置することで、同じ制御回路基板１６に搭載することが可能になるため、位置制御を厳密に管理することが可能となる。磁束はＳｉｎカーブで現れ、２か所の位置で同じ電圧値が得られるため、純粋にＳｉｎカーブだけを検出するだけでは、位置情報に変換できないが、近傍に２個のホール素子３４を持たせ、その差分を計算することで、位置情報に変換できる。また、リング磁石３２の切欠き部分２８を２個のホール素子３４で効果的に検出できるようにしてもよい。

（実施例４）
図８は、本実施例の第１減速機８側のリング磁石３２並びにホール素子３４の構成を示した図である。
本実施例の第２位置検出器３０は、リング磁石３２の上部及び側面にホール素子３４が配置されている。第２位置検出器３０は、リング磁石３２の上部及び側面のばらつきを考慮に入れてばらつきを補正している。これによれば、リング磁石３２の配置ばらつきによるリング磁石３２の値のばらつきを抑えられる。

ここでは、ホール素子３４の配置をリング磁石３２の側面及び上部（若しくは下部）に設け、両方のデータの平均値を取る若しくは極端なばらつきを検出する側のデータは使用しないといった制約を設けることで、磁界ばらつきを抑えることが可能となる。また、リング磁石３２を積層構造として、ホール素子３４もそれぞれのリング磁石３２に対応するように配置することで、ばらつきに対応することが可能となる。

本実施形態によれば、第１位置検出器２０の分解能よりも低い第２位置検出器３０を第１減速機８の出力軸側に設ける。これにより、第１位置検出器２０よりも小型の第２位置検出器３０を第１減速機８の出力軸側に設けられる。その結果、従来よりも小型のロボットが提供できる。

また、第１減速機８に取り付け可能な、径方向に着磁したリング磁石３２の近傍にホール素子３４を設置できる。これにより、回転することによる磁束の変化を計測して、回転角情報を得られる。その結果、従来よりも小型のロボットが提供できる。

（第２実施形態）
図９は、本実施形態に係る第１駆動部及び第１減速機の軸方向の断面構成を示した図である。以下、第１駆動部としてのサーボ・モーター４及び第１減速機８の構造を、図９を参照しながら説明する。

本実施形態のサーボ・モーター４は、回転子１２のブレーキ１０側の端面に第１位置検出器２０が設けられている点、及び第１減速機８の外周に第２位置検出器３０が設けられている点が、第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。

本実施形態の第１位置検出器２０では、第１実施形態と同様、各センサー出力としてのＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号が駆動回路１６Ａ（図３参照）に入力される。また、第２位置検出器３０では、第１実施形態と同様、各センサー出力としてのＡＢＳ＿ＳＩＮ信号及びＡＢＳ＿ＣＯＳ信号が駆動回路１６Ａ（図４参照）に入力される。

本実施形態によれば、サーボ・モーター４と第１減速機８とを含めた軸方向の長さが第１実施形態よりも短くできる。したがって、従来よりも小型のロボットが提供できる。

（第３実施形態）
図１０は、本実施形態に係る第１駆動部及び第１減速機の軸方向の断面構成を示した図である。以下、第１駆動部としてのサーボ・モーター４及び第１減速機８の構造を、図１０を参照しながら説明する。

本実施形態の第１減速機８には磁石固定用治具５４が設けられ、その外側に第２位置検出器３０が形成されている点が、第２実施形態と異なっている。以下、第２実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。

本実施形態の第１減速機８は、連結部２６に磁石固定用治具５４が設けられ、その外側に第２位置検出器３０が形成されている。磁石固定用治具５４は連結部２６にねじ５６で固定されている。本実施形態の第１位置検出器２０では、第１実施形態と同様、各センサー出力としてのＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号が駆動回路１６Ａ（図３参照）に入力される。また、第２位置検出器３０では、第１実施形態と同様、各センサー出力としてのＡＢＳ＿ＳＩＮ信号及びＡＢＳ＿ＣＯＳ信号が駆動回路１６Ａ（図４参照）に入力される。

本実施形態によれば、サーボ・モーター４と第１減速機８とを含めた軸方向に直交する幅方向の長さが第２実施形態よりも短くできる。したがって、従来よりも小型のロボットが提供できる。

（第４実施形態）
次に、図１１に基づき、本実施形態に係るロボットである単腕ロボットを説明する。
図１１は、本実施形態に係る第１及び第２駆動部を用いたロボットの１例を示す図である。以下、ロボットの構造を、図１１を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。

本実施形態に係る単腕ロボット５００は、図１１に示すように、基台５１０と、マニピュレーター５２０と、マニピュレーター５２０の先端側に設けられたエンドエフェクター５３０と、マニピュレーター５２０とエンドエフェクター５３０との間に設けられた第１駆動部としてのサーボ・モーター４と、基台５１０に設けられた第２駆動部としてのサーボ・モーター４２と、を有する。なお、サーボ・モーター４，４２としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。

基台５１０は、マニピュレーター５２０を回動させるための動力を発生させるアクチュエーター（図示せず）及びアクチュエーターを制御する制御部（図示せず）等を収納する機能を有する。また、基台５１０は、例えば、床、壁、天井、及び移動可能な台車上などに固定される。

マニピュレーター５２０は、第１アーム５２１、第２アーム５２２、第３アーム５２３、第４アーム５２４、第５アーム５２５、及び第６アーム５２６を有しており、隣り合うマニピュレーター同士を回動自在に連結することにより構成されている。マニピュレーター５２０は、制御部の制御によって、各アームの連結部を中心に複合的に回転又は屈曲することにより駆動する。

エンドエフェクター５３０は、対象物を把持する機能を有する。エンドエフェクター５３０は、第１指５３１及び第２指５３２を有している。マニピュレーター５２０の駆動によりエンドエフェクター５３０が所定の動作位置まで到達した後、第１指５３１及び第２指５３２の離間距離を調整することにより、対象物を把持できる。

なお、エンドエフェクター５３０は、ここでは、ハンドであるが、本実施形態では、これに限定されるものではない。エンドエフェクターの他の例としては、例えば、部品検査用器具、部品搬送用器具、部品加工用器具、部品組立用器具、及び測定器等が挙げられる。これは、他の実施形態におけるエンドエフェクターについても同様である。

本実施形態の単腕ロボット５００は、サーボ・モーター４の出力軸に設けられた第１減速機８と、第１減速機８の入力軸側に設けられた第１位置検出器２０と、第１減速機８の出力軸側に設けられた第２位置検出器３０と、を有する。

本実施形態の単腕ロボット５００は、サーボ・モーター４２の出力軸に設けられた第２減速機４４と、第２減速機４４の入力軸側に設けられた第３位置検出器４６と、第２減速機４４の出力軸側に設けられた第４位置検出器４８と、を有する。

本実施形態の第４位置検出器４８は、第２位置検出器３０よりもマニピュレーター５２０の先端側に位置している。第４位置検出器４８の分解能は、第２位置検出器３０の分解能よりも低くなるように設定されている。第４位置検出器４８は、マニピュレーター５２０の先端側に位置しており、ある一定時間での動作距離がマニピュレーター５２０の根本側よりも短いことから、分解能が低くても移動距離が少なくて済むため、低分解能で可能である。これによれば、低分解能で済むことから、補正回路の簡略に繋げることができる。

本実施形態によれば、小型の位置検出器を用いることができるので、先端アームが小型化し、先端アームの作業性が向上する。

なお、図示の構成では、マニピュレーター５２０は、合計５本のアームによって構成されているが、本実施形態はこれに限られない。マニピュレーター５２０が、１本のアームに構成されている場合、２〜４本のアームによって構成されている場合、及び６本以上のアームによって構成されている場合も本実施形態の範囲内である。

なお、上記実施形態で説明した第２位置検出器３０はリング磁石３２及びホール素子３４が複数段積み重ねて配置されてもよい。第２位置検出器３０はそれぞれのリング磁石３２及びホール素子３４から得られる出力情報を平均化して位置情報のばらつきを抑えてもよい。これによれば、リング磁石３２の配置ばらつきによるリング磁石３２の値のばらつきを抑えられる。

また、第２位置検出器３０はホール素子３４近傍に図示しない温度センサーを搭載してもよい。第２位置検出器３０は温度情報を取り込み、温度による磁束値及びホール素子３４の値変動を補正してもよい。これによれば、第２位置検出器３０の温度ばらつきによる第２位置検出器３０の値のばらつきを抑えられる。

また、第２位置検出器３０はホール素子３４近傍に図示しない電圧レファレンス回路を設けてもよい。第２位置検出器３０はホール素子３４へ供給する電圧変動をホール素子３４が検出する誤差以内に抑えてもよい。これによれば、ホール素子３４の電圧ばらつきによるホール素子３４の値のばらつきを抑えられる。

以上詳記したように、本実施形態によれば、リング磁石３２の近傍にホール素子３４を配置して、ホール素子３４を組み合わせることで、外部要因に伴う値ばらつきに強い第２位置検出器３０を提案できる。

また、安全機能としてホール素子３４を用いて安価な角度センサーを提供できる。

また、第１減速機８に取り付け可能な、径方向に着磁したリング磁石３２の近傍にホール素子３４を設置し、回転することによる磁束の変化を計測することで、回転角情報を得られる。

また、サーボ・モーター４の中心軸にホール素子３４を配置しないため、中心軸を自由に使用できる。

従来、リング磁石３２とホール素子３４との距離や温度情報により、センシティブにホール素子３４の出力結果が変わるため、そのばらつきを補正することが難しい。本実施形態によれば、ホール素子３４の出力ばらつきを補正し、良好な出力結果を得られる。

ホールＩＣを用いた位置センサーとしては、ポテンショメーターが考えられる。この構成は、円筒形磁石の真上にホールＩＣを配置して磁束を検出し、その磁束をＸ、Ｙ方向の磁束に分解することで角度情報を検出している。しかしながら、この構成だと中心軸にＩＣを搭載するスペースが必要となり、ホールＩＣの搭載自由度を確保できない。本実施形態によれば、サーボ・モーター４の中心軸にホール素子３４及びリング磁石３２を配置せずに、角度情報を検出可能なセンサー構成を構築できる。

また、ロボットを駆動する回路に関して、サーボ・モーター４の角度情報を入手できる。

また、ロボットでの人との共存で、マニピュレーター５２０駆動に使用する第１減速機８の付いたサーボ・モーター４の位置検出を二重構造にすることにより、安全性を高め、より外部要因の影響を緩和できる。

また、ロボットや汎用組立機器、ロボット・ハンド機器、その他の多軸制御装置などのような多軸駆動系の機械装置に対して適用できる。

また、回転軸の姿勢位置を高精度に検出できる、優れたロボットを提供できる。

また、駆動回路を同一のサーボ・モーター・ユニットに内蔵して構成されたサーボ・アクチュエーターに対して適用できる、ロボットを提供できる。

また、サーボ・モーター・ユニット内の温度変化の影響を受けることなく回転軸の姿勢位置を高精度に検出できる、ロボットを提供できる。

以上、本発明のロボットを、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、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、前記実施形態では、ロボット（基台）が固定される平面（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。

また、本発明のロボットは、垂直多関節ロボットに限らず、水平多関節ロボットやパラレルリンクロボット、双腕ロボットなどでも同様の効果が得られる。また、本発明のロボットは、６軸ロボットに限らず、７軸以上のロボットや５軸以下のロボットでも同様の効果が得られる。また、本発明のロボットは、マニピュレーターを有していれば、マニピュレーター型ロボット（ロボットマニピュレーター）に限定されず、他の形式のロボット、例えば、脚式歩行（走行）ロボット等であってもよい。

４…サーボ・モーター（第１駆動部）８…第１減速機１０…ブレーキ１２…回転子１４…固定子１６…制御回路基板１６Ａ…駆動回路１８…減速機遊星ギア２０…第１位置検出器２２…回転子センサー・マグネット２４Ａ，２４Ｂ…回転位置センサー２６…連結部２８…切欠き部分３０…第２位置検出器３２…リング磁石３４…ホール素子３４Ａ…第１ホール素子３４Ｂ…第２ホール素子３６…中心３８，４０…直線４２…サーボ・モーター（第２駆動部）４４…第２減速機４６…第３位置検出器４８…第４位置検出器５４…磁石固定用治具５６…ねじ５００…単腕ロボット（ロボット）５１０…基台５２０…マニピュレーター５２１…第１アーム５２２…第２アーム５２３…第３アーム５２４…第４アーム５２５…第５アーム５２６…第６アーム５３０…エンドエフェクター５３１…第１指５３２…第２指。

Claims

第１駆動部と、
前記第１駆動部の出力軸に設けられた第１減速機と、
前記第１減速機の入力軸側に設けられた第１位置検出器と、
前記第１減速機の出力軸側に設けられた第２位置検出器と、
を有し、
前記第２位置検出器の分解能は、前記第１位置検出器の分解能よりも低いことを特徴とするロボット。
請求項１に記載のロボットにおいて、
前記第２位置検出器の分解能は、７ビット以上１０ビット以下であることを特徴とするロボット。
請求項１に記載のロボットにおいて、
前記第２位置検出器の分解能は、８ビット以上１０ビット以下であることを特徴とするロボット。
請求項１に記載のロボットにおいて、
前記第２位置検出器の分解能は、９ビット以上１０ビット以下であることを特徴とするロボット。
請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
前記第２位置検出器は、前記第１減速機の出力軸の外周に設けられていることを特徴とするロボット。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
前記第２位置検出器は、前記第１減速機の外周に設けられていることを特徴とするロボット。
請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
前記第２位置検出器は、ホール素子及びリング磁石を有することを特徴とするロボット。
請求項７に記載のロボットにおいて、
前記ホール素子は、第１ホール素子と第２ホール素子とを有し、
前記リング磁石の中心と前記第１ホール素子とを通る直線と、前記中心と前記第２ホール素子とを通る直線とは直交することを特徴とするロボット。
請求項１〜８のいずれか一項に記載のロボットにおいて、
マニピュレーターと、
第２駆動部と、
前記第２駆動部の出力軸に設けられた第２減速機と、
前記第２減速機の入力軸側に設けられた第３位置検出器と、
前記第２減速機の出力軸側に設けられた第４位置検出器と、
を有し、
前記第４位置検出器は、前記第２位置検出器よりも前記マニピュレーターの先端側に位置し、
前記第４位置検出器の分解能は、前記第２位置検出器の分解能よりも低いことを特徴とするロボット。