JP2020151807A

JP2020151807A - ロボットシステム

Info

Publication number: JP2020151807A
Application number: JP2019052850A
Authority: JP
Inventors: 淳子吉見; Junko Yoshimi
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2039-03-20
Also published as: JP7310194B2; US20200298396A1; CN111716329B; CN111716329A; US11858133B2

Abstract

【課題】アームを直接手で持って簡単に動かすことができるロボットシステムを提供する。【解決手段】ロボットシステムは、ベースと、ベース上に設けられた複数のアームと、各アームに対応して設けられアームを相互に連結する複数の軸と、各軸に対応して設けられ各軸を駆動する複数のモータと、各アームに設けられユーザによる把持を検出することができる複数の検出部と、検出部の検出状況に基づき各モータを駆動制御して各アームの動作を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、各検出部がユーザの把持を検出していない場合には各軸を拘束し、各検出部がユーザの把持を検出している場合には各モータのうち把持が検出された検出部に応じて所定の軸の拘束を解除する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ロボットシステムに関する。

従来、多関節ロボットは、動作してない状態つまり停止している状態において、各軸が不意に動作しないように、機械的またはモータの制御等による電気的なブレーキによって各軸の動作を拘束することがある。この構成において、例えば直接教示いわゆるダイレクトティーチングなどのようにロボットのアームに直接触れてアームを動かす場合には、ロボット自身やティーチングペンダトに設けられたボタンを操作し、各軸の拘束を解除する必要がある。

この場合、ボタンの操作により全ての軸の拘束が解除されてしまうと、ユーザの意図しない軸が動作してしまう可能性がある。そこで、従来のロボットシステムは、例えばロボット自身やティーチングペンダントに設けられたボタンを押している間のみ全ての軸またはそのボタンに対応した軸の拘束を解除する。しかしながら、このような構成の場合、ユーザは、各軸の拘束の解除状態を維持するために、少なくとも一方の手でボタンを押し続ける必要がある。このため、ユーザは、片手のみでロボットの操作を行わなければならないため不便である。

また、従来のロボットシステムには、例えばティーチングペンダント等を操作して、操作対象となる軸を選択したり、軸の拘束条件を設定したりする構成もある。しかしながら、このような構成の場合、軸の選択や拘束条件の設定などユーザの手間が多い。更に、軸の選択や拘束条件の設定を変更する際には、ユーザは、一旦ロボットの操作を止めて、ティーチングペンダント等を操作する必要がある。このため、従来構成においてロボットを直接操作する場合、ユーザの手間が多く煩わしかった。

特開２０１１−２１２８３７号公報

本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、アームを直接手で持って簡単に動かすことができるロボットシステムを提供する。

（請求項１）
請求項１に記載のロボットシステムは、ベースと、前記ベース上に設けられた複数のアームと、各前記アームに対応して設けられ前記アームを相互に連結する複数の軸と、各前記軸に対応して設けられ各前記軸を駆動する複数のモータと、各前記アームに設けられユーザによる把持を検出することができる複数の検出部と、前記検出部の検出状況に基づき各前記モータを駆動制御して各前記アームの動作を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、各前記検出部がユーザの把持を検出していない場合には前記各軸を拘束し、各前記検出部がユーザの把持を検出している場合には各前記モータのうち把持が検出された前記検出部に応じて所定の前記軸の拘束を解除する。

これによれば、ユーザは、各軸の拘束を解除するために、ティーチングペンダントやロボットに設けられた軸の拘束を解除するためのボタンを押し続けたり、ティーチングペンダントで拘束を解除する軸を選択したりする必要がない。すなわち、ユーザは、動かしたいアームを把持することで、その把持したアームに応じた軸の拘束を解除することができ、これにより把持したアームに対応した軸を直接手で持って簡単に動かすことができる。また、アームのうちユーザが把持していないアームに対応する軸は拘束されている。そのため、ユーザの意図に反してアームが動くことを防げる。これらの結果、ユーザは、手間なく簡単に、ロボットのアームを直接触って動かすことができる。

（請求項２）
ここで、各アームのうちの１つをユーザが片手で持った場合、ユーザは、ベースを支点にして、ユーザが把持したアームまでを全体的に動かしたいとの意図を有する傾向があることを、本願発明者は見出した。そこで、本構成の制御装置は、各検出部のうち１つの検出部で把持を検出した場合には把持を検出した１つの当該検出部が設けられているアームよりも根元側にある軸の拘束を解除するとともに他の軸を拘束する。

これによれば、各アームのうちの１つをユーザが片手で持つことで、ユーザは、ベースを支点にしてユーザが把持したアームまでを一体として動かすことができる。したがって、ユーザは、アームを片手で動かす場合において、各アームのうち意図したアームをより直感的にかつ簡単に動かすことができる。

（請求項３）
また、アームのうち２つのアームをユーザが両手で持って操作する場合、ユーザは、ベース側の一方の手で持ったアームを支点にして、その一方の手で持ったアームから他方の手で持ったアームまでを一体として動かしたいとの意図を有する傾向があることを、本願発明者は見出した。そこで、本構成の制御装置は、各検出部のうち２つの検出部で把持を検出した場合には把持を検出した２つの当該検出部が設けられているアームの間の軸の拘束を解除するとともに他の軸を拘束する。

これによれば、各アームのうちの２つのアームをユーザが両手で持つことで、ユーザは、一方の手この場合ベース側の手で持ったアームを支点に、その一方の手で持ったアームから他方の手で持ったアームまでを一体として動かすことができる。すなわち、これによれば、ユーザは、両手で把持した２つのアーム及びそのアームの間に存在するアームについては自由に動かすことができる。更に、他のアームつまり両手で把持した２つのアームの外側に存在するアームについては固定される。このため、ユーザが両手で把持したアームを動かす際にそのアームの動きに引っ張られて、ユーザが動かそうとしていないアームまでも動いてしまうことが抑制される。したがって、ユーザは、両手で把持したアームを意図した姿勢に容易に動かすことができる。このように、本構成によれば、ユーザは、アームを両手で動かす場合において、各アームのうち意図したアームをより直感的にかつ簡単に動かすことができる。

（請求項４）
また、各軸の拘束が解除されている状態、つまりユーザがアームを把持して各アームを動かせる状態の場合、制御装置は、アームが自重により動かないように各モータを制御する重力補正を行う。これによれば、ユーザは、各アームの重量を意識することなく、軽い力で各アームを動かすことができる。

更に、この構成によれば、ユーザがアームを動かして目的の位置で止めようとした場合に、アームの慣性力によってその目的の位置を越えて動いてしまうことを抑制することができる。これにより、各アームを目的の位置で素早く精度良く止めることができ、その結果、例えば直接教示を行う際にはその精度を向上させることができる。

（請求項５）
また、制御装置は、軸の拘束を解除している状態で各アームが移動された場合に各アームの動作内容または動作位置を記憶する機能を有している。これによれば、ユーザが各アーム１２１〜１２６を把持して動かすことで、その動きが教示内容として記録される。そのため、直接教示を行っている最中に、ユーザが、ロボットや外部装置に設けられた図示しない操作手段を操作する機会を低減することができる。その結果、ユーザは、更に簡単に直接教示を行うことができる。

第１実施形態によるロボットシステムの構成を概念的に示す図第１実施形態によるロボットシステムの電気的構成を示すブロック図第１実施形態について、検出部における検出結果と各軸の拘束状態との対応関係を表で示す図第１実施形態について、ロボットの動作態様の一例を示す図（その１）第１実施形態について、ロボットの動作態様の一例を示す図（その２）第１実施形態について、ロボットの動作態様の一例を示す図（その３）第１実施形態について、ロボットの動作態様の一例を示す図（その４）第１実施形態について、ロボットの動作態様の一例を示す図（その５）第１実施形態について、ロボットの動作態様の一例を示す図（その６）第１実施形態について、ロボットの動作態様の一例を示す図（その７）第１実施形態について、ロボットの動作態様の一例を示す図（その８）第１実施形態について、ロボットの動作態様の一例を示す図（その９）第１実施形態について、制御装置で実行される制御内容を示すフローチャート第２実施形態について、制御装置で実行される制御内容を示すフローチャート第３実施形態によるロボットシステムの構成を概念的に示す図第３実施形態について、検出部における検出結果と各軸の拘束状態との対応関係を表で示す図

以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において実質的に共通する部位には同一符号を付して説明する。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１から図１３を参照しながら説明する。
図１に示すロボットシステム１は、多関節ロボット１０（以下、単にロボット１０と称する）と、制御装置２０と、を備えている。ロボット１０は、複数のアームを有する垂直多関節型のいわゆる６軸ロボットであり、制御装置２０によって制御される。本実施形態のロボット１０は、例えば人が一人で持ち運ぶことができる程度に小型及び軽量のものである。本実施形態のロボット１０は、例えば人との協働を前提としており、その動作環境に安全柵が不要となるように設計された人協働ロボットを想定している。ロボット１０は、制御装置２０を内蔵しており、全体の重量が約４ｋｇ、可搬重量が約５００ｇ程度に設定されている。

なお、ロボット１０のサイズ及び重量は、上述したものに限定されない。また、制御装置２０は、ロボット１０に内蔵されたものに限られず、ロボット１０の外部に設けられていても良い。この場合、ロボット１０と制御装置２０とは、有線または無線により相互通信可能に構成される。また、制御装置２０は、パソコンや、スマートフォンなどの携帯端末など、その他の外部の装置９０に有線または無線により相互通信可能に接続されていても良い。

ロボット１０は、図１に示すように、ベース１１、複数この場合６つのアーム１２１〜１２６、及び手先部１３を有している。ベース１１は、設置面に固定されていても良いし、固定されていなくても良い。各アーム１２１〜１２６及び手先部１３は、ベース１１上に順に設けられている。本実施形態の場合、ベース１１側から順に、第１アーム１２１、第２アーム１２２、第３アーム１２３、第４アーム１２４、第５アーム１２５、及び第６アーム１２６と称する。また、各アーム１２１〜１２６を特定しない場合は、各アーム１２１〜１２６を総称して単にアーム１２と称する。

手先部１３は、第６アーム１２６の先端部に設けられている。この場合、ベース１１側が各アーム１２１〜１２６の根元側となり、手先部１３側が各アーム１２１〜１２６の先端側となる。なお、手先部１３は、例えばチャックやグリッパ、若しくは吸着ハンドなどと称されるロボットハンドなどを採用することができ、ロボット１０の用途に応じて適宜選択することができる。

各アーム１２１〜１２６は、それぞれ複数の軸Ｊ１〜Ｊ６を介して回転可能に連結されている。この場合、ベース１１側から順に、第１軸Ｊ１、第２軸Ｊ２、第３軸Ｊ３、第４軸Ｊ４、第５軸Ｊ５、及び第６軸Ｊ６と称する。なお、各軸Ｊ１〜Ｊ６を特定しない場合は、各軸Ｊ１〜Ｊ６を総称して単に軸Ｊと称する。第１軸Ｊ１は、垂直方向に延びる回転軸であり、ベース１１に対して第１アーム１２１を水平方向に回転可能に連結する。第２軸Ｊ２は、水平方向に延びる回転軸であり、第１アーム１２１に対して第２アーム１２２を鉛直方向に回転可能に連結する。

第３軸Ｊ３は、水平方向に延びる回転軸であり、第２アーム１２２に対して第３アーム１２３を鉛直方向に回転可能に連結する。第４軸Ｊ４は、第３アーム１２３の長手方向に延びる回転軸であり、第３アーム１２２に対して第４アーム１２４と回転可能に連結する。第５軸Ｊ５は、水平方向に延びる回転軸であり、第４アーム１２４に対して第５アーム１２５を鉛直方向に回転可能に連結する。そして、第６軸Ｊ６は、第５アーム１２５の長手方向に延びた回転軸であり、第５アーム１２５に対して第６アーム１２６を回転可能に連結する。

ロボット１０は、図２に示すように、各軸Ｊ１〜Ｊ６を駆動する複数この場合６つのモータ１４１〜１４６を有している。本実施形態では、第１軸Ｊ１に対応したモータを第１モータ１４１と称し、第２軸Ｊ２に対応したモータを第２モータ１４２と称する。また、第３軸Ｊ３に対応したモータを第３モータ１４３と称し、第４軸Ｊ４に対応したモータを第４モータ１４４と称する。そして、第５軸Ｊ５に対応したモータを第５モータ１４５と称し、第６軸Ｊ６に対応したモータを第６モータ１４６と称する。なお、各モータ１４１〜１４６を特定しない場合は、各モータ１４１〜１４６を総称して単にモータ１４と称する。

各モータ１４１〜１４６は、機械的又は電気的なブレーキ機能を有している。各モータ１４１〜１４６は、ブレーキを動作させることで、各モータ１４１〜１４６に対応した各軸Ｊ１〜Ｊ６を拘束し、これにより各軸Ｊ１〜Ｊ６を介して相互に連結された各アーム１２１〜１２６の回転動作を規制つまり禁止する。本実施形態の場合、各モータ１４１〜１４６においてブレーキが動作している状態を、各軸Ｊ１〜Ｊ６が拘束されている状態と称する。また、各モータ１４１〜１４６においてブレーキが動作していない状態つまりブレーキが解除されている状態を、各軸Ｊ１〜Ｊ６の動作が拘束されていない状態つまり各軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束が解除されている状態と称する。

ロボット１０は、図１及び図２に示すように、複数のこの場合６つの検出部１５１〜１５６を有している。検出部１５１〜１５６は、各アーム１２１〜１２６に設けられており、各アーム１２１〜１２６に対するユーザによる把持を検出することができる。各検出部１５１〜１５６は、例えば抵抗膜方式、静電容量式、超音波表面弾性方式、電磁誘導方式、または光学式のタッチセンサ、若しくはゴムや樹脂、金属などで構成された機械的なスイッチ等で構成することができる。

各検出部１５１〜１５６は、それぞれ各アーム１２１〜１２６の表面に対するユーザの接触を検知することができる。本実施形態の場合、検出部１５１〜１５６は、それぞれ対応するアーム１２１〜１２６に内蔵されており、ユーザから視認できないように構成されている。なお、各検出部１５１〜１５６は、各アーム１２１〜１２６の表面に露出して設けられていても良い。

本実施形態において、検出部１５１〜１５６のうち、第１アーム１２１に設けられた検出部を第１検出部１５１と称し、第２アーム１２２に設けられた検出部を第２検出部１５２と称する。また、第３アーム１２３に設けられた検出部を第３検出部１５３と称し、第４アーム１２４に設けられた検出部を第４検出部１５４と称する。そして、第５アーム１２５に設けられた検出部を第５検出部１５５と称し、第６アーム１２６に設けられた検出部を第６検出部１５６と称する。なお、各検出部１５１〜１５６を特定しない場合は、各検出部１５１〜１５６を総称して単に検出部１５と称する。

制御装置２０は、例えばＣＰＵ２１や、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び書き換え可能なフラッシュメモリなどの記憶領域２２を有するマイクロコンピュータを主体に構成されており、ロボット１０全体の動作を制御する。記憶領域２２は、ロボット１０を駆動制御するためのロボット制御プログラムを記憶している。そして、制御装置２０は、ＣＰＵ２１においてロボット制御プログラムを実行することで、ロボット１０の動作を制御する。本実施形態の場合、図２に示すように、各検出部１５１〜１５６、及び各モータ１４１〜１４６は、制御装置２０に電気的に接続されている。そして、制御装置２０は、各検出部１５１〜１５６の検出結果に基づいて、各モータ１４１〜１４６を駆動制御する。

ここで、ユーザがロボット１０に直接触れて操作する場合、その操作には次のような傾向があることがわかった。すなわち、アーム１２１〜１２６のうち１つのアーム１２をユーザが片手で持って操作する場合、ユーザは、ベース１１を支点にして、ベース１１に連結された第１アーム１２１からユーザが持ったアーム１２までを一体として動かしたいとの意図を有する傾向がある。また、アーム１２１〜１２６のうち２つのアーム１２をユーザが両手で持って操作する場合、ユーザは、一方の手この場合ベース１１側の手で持ったアーム１２を支点に、その一方の手で持ったアーム１２から他方の手で持ったアーム１２までを一体として動かしたいとの意図を有する傾向がある。

そこで、本実施形態において、制御装置２０は、各検出部１５１〜１５６がユーザの把持を検出していない場合には各軸Ｊ１〜Ｊ６を拘束し、各アーム１２１〜１２６の移動を禁止する。また、制御装置２０は、各検出部１５１〜１５６がユーザの把持を検出している場合には各モータ１４１〜１４６のうち把持が検出された検出部１５１〜１５６に応じて、図３に示すように所定の軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束を解除する。

すなわち、ユーザがロボット１０に直接触れて操作する意図がない場合、当然ながら各検出部１５１〜１５６において把持は検出されない。したがって、各検出部１５１〜１５６のうち全ての検出部で把持が検出されなかった場合、制御装置２０は、全ての軸Ｊ１〜Ｊ６を拘束して、全てのアーム１２１〜１２６の動作を禁止する。

また、ユーザが片手でロボット１０を操作しようとした場合、つまりアーム１２１〜１２６のうち一のアーム１２をユーザが片手で掴んだ場合、各検出部１５１〜１５６のうち１つの検出部１５でユーザの把持が検出される。そのため、制御装置２０は、各検出部１５１〜１５６のうち１つの検出部１５で把持を検出した場合には、各軸Ｊ１〜Ｊ６のうち、把持を検出した１つの当該検出部１５が設けられているアーム１２よりも根元側にある全ての軸Jの拘束を解除するとともに他の軸Jを拘束する。これにより、ユーザが把持したアーム１２に対して根本側のアーム１２を動作可能にするとともに、先端側のアーム１２の動作を禁止する。

そして、ユーザが両手でロボット１０を操作しようとした場合、つまりユーザが両手でアーム１２１〜１２６のうち２つのアーム１２を掴んだ場合、各検出部１５１〜１５６のうち２つの検出部１５でユーザの把持が検出される。そのため、制御装置２０は、各検出部１５１〜１５６のうち２つの検出部１５で把持を検出した場合には、各軸Ｊ１〜Ｊ６のうち、把持を検出した２つの当該検出部１５が設けられているアーム１２の間の全ての軸Jの拘束を解除するとともに他の軸Jを拘束する。これにより、ユーザが把持した２つのアーム１２の間に存在するアーム１２を動作可能にするとともに、他のアーム１２の動作を禁止する。

本実施形態において、検出部１５１〜１５６の検出結果と、各軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束状態との対応関係は図３の表に示す通りである。図３の表において、「−」は、検出部１５１〜１５６でユーザの把持が検出されなかったことを示す。また、「〇」は、各軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束が解除されていることを示す。そして、「×」は、各軸Ｊ１〜Ｊ６が拘束されていることを示す。

次に、図４〜図１２も参照して、ユーザによるロボット１０の直接操作の一例を説明する。例えば全ての検出部１５１〜１５６でユーザの把持が検出されていない場合、図３の「１つ目：−」及び「２つ目：−」の行に示すように、制御装置２０は、全ての軸Ｊ１〜Ｊ６を拘束する。これにより、ロボット１０の各アーム１２１〜１２６は固定された状態となる。

また、図４に示すように、ユーザが両手で第１アーム１２１と第６アーム１２６とを掴み、第１アーム１２１を支点に第６アーム１２６を動かそうとした場合、第１検出部１５１と第６検出部１５６との２つの検出部においてユーザの把持が検出される。この場合、図３の「１つ目：第１検出部」及び「２つ目：第６検出部」の行に示すように、制御装置２０は、第１軸Ｊ１を拘束するとともに、第２軸Ｊ２〜第６軸Ｊ６の拘束を解除する。これにより、ユーザは、図４から図５にかけて示すように、第１アーム１２１を支点に第６アーム１２６を動かすことができる。

また、例えば図６に示すように、ユーザが両手で第２アーム１２２と第３アーム１２３とを掴み、第２アーム１２２を支点に第３アーム１２３を動かそうとした場合、第２検出部１５２と第３検出部１５３との２つの検出部においてユーザの把持が検出される。この場合、図３の「１つ目：第２検出部」及び「２つ目：第３検出部」の行に示すように、制御装置２０は、第２アーム１２２と第３アーム１２３との間にある第３軸Ｊ３の拘束を解除するとともに、第３軸Ｊ３以外の全ての軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ４〜Ｊ６を拘束する。これにより、ユーザは、図６から図７にかけて示すように、第３アーム１２３以外のアームを動かないように固定した状態で、第２アーム１２２を支点に第３アーム１２３のみを動かすことができる。

また、例えば図８に示すように、ユーザが両手で第３アーム１２３と第６アーム１２６とを掴み、第３アーム１２３を支点に、第４アーム１２４、第５アーム１２５、及び第６アーム１２６を動かそうとした場合、第３検出部１５３と第６検出部１５６との２つの検出部においてユーザの把持が検出される。この場合、図３の「１つ目：第３検出部」及び「２つ目：第６検出部」の行に示すように、制御装置２０は、第３アーム１２３と第６アーム１２６との間にある全ての軸Ｊ４〜Ｊ６の拘束を解除するとともに、上記の軸Ｊ４〜Ｊ６以外の全ての軸Ｊ１〜Ｊ３を拘束する。これにより、ユーザは、図８から図９にかけて示すように、第１アーム１２１、第２アーム１２２、及び第３アーム１２３を動かないように固定した状態で、第４アーム１２４、第５アーム１２５、及び第６アーム１２６を動かすことができる。

そして、例えば図１０に示すように、ユーザが片手で第６アーム１２６を掴み、ロボット１０全体を動かそうとした場合、第６検出部１５６のみでユーザの把持が検出される。この場合、制御装置２０は、図３の「１つ目：第６検出部」及び「２つ目：−」の行に示すように、第６アームよりも根元側にある全ての軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束を解除する。これにより、ユーザは、図１０から図１２にかけて示すように、第６アーム１２６を持って全てのアーム１２１〜１２６を動かすことができる。

また、制御装置２０は、軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束が解除されている状態においては、拘束が解除された軸Ｊ１〜Ｊ６に連結している各アーム１２１〜１２６が当該アーム１２１〜１２６の自重により動かないように各モータ１４１〜１４６を制御することで重力補正を行う。この場合、各モータ１４１〜１４６は、各アーム１２１〜１２６の自重により各モータ１４１〜１４６に作用するトルクに対抗し得る程度の弱いトルクを発生させる。そのため、ユーザは、軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束が解除された場合であっても、アーム１２１〜１２６の重さを感じずに任意のアーム１２１〜１２６を軽い力で動かすことができる。

次に、制御装置２０において実行される制御内容について図１３も参照して説明する。制御装置２０は、ＣＰＵ２１においてロボット制御プログラムを実行すると、図１３に示す処理内容を実行する。制御装置２０は、制御を開始すると（スタート）、まずステップＳ１１に示すように、各モータ１４１〜１４６のブレーキを作動させて、各軸Ｊ１〜Ｊ６を拘束する。これにより、ロボット１０を、各アーム１２１〜１２６が動かない状態、いわゆるロック状態にする。

次に、制御装置２０は、ステップＳ１２において、各検出部１５１〜１５６で把持の検出があったか否かを判断する。把持の検出が無かった場合（ステップＳ１２でＮＯ）、制御装置２０は、処理を終了する（エンド）。一方、検出部１５１〜１５６において把持の検出があった場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御装置２０は、ステップＳ１３へ処理を移行させる。

制御装置２０は、ステップＳ１３において、検出部１５１〜１５６における検出数を判断する。各検出部１５１〜１５６のうち３つ以上の検出部で把持が検出された場合（ステップＳ１３で３以上）、ユーザの意図つまりユーザがどのアーム１２１〜１２６を動かしたいのかが判断できない。そのため、この場合、制御装置２０は、ステップＳ１４へ処理を移行させてエラーの判断を行い、その後、処理を終了する（エンド）。

また、各検出部１５１〜１５６のうち１つの検出部で把持が検出された場合（ステップＳ１３で１）、制御装置２０は、ステップＳ１５へ処理を移行させる。そして、制御装置２０は、ステップＳ１５において、図３の表に示すように、各軸Ｊ１〜Ｊ６のうち、把持が検出されたアーム１２よりもベース１１側の軸Jの拘束を解除するとともに、他の軸Jの拘束を維持する。その後、制御装置２０は、ステップＳ１７へ処理を移行させる。

また、各検出部１５１〜１５６のうち２つの検出部で把持が検出された場合（ステップＳ１３で２）、制御装置２０は、ステップＳ１６へ処理を移行させる。そして、制御装置２０は、ステップＳ１６において、図３の表に示すように、各軸Ｊ１〜Ｊ６のうち、把持が検出された２つのアーム間にある軸Jの拘束を解除するとともに、他の軸Jの拘束を維持する。その後、制御装置２０は、ステップＳ１７へ処理を移行させる。

制御装置２０は、ステップＳ１７において、各検出部１５１〜１５６における把持の検出が継続しているか否かを判断する。把持の検出が継続している場合、制御装置２０は、ステップＳ１７の処理を繰り返し、ステップＳ１５又はステップＳ１６で行った軸の拘束状態及び拘束の解除状態を維持する。

そして、ユーザがアーム１２１〜１２６から手を放して各検出部１５１〜１５６において把持が検出されなくなった場合、制御装置２０は、ステップＳ１８へ処理を移行させる。そして、制御装置２０は、ステップＳ１１における処理と同様に、各モータ１４１〜１４６のブレーキを作動させて、各軸Ｊ１〜Ｊ６を拘束する。これにより、ロボット１０を、再び、各アーム１２１〜１２６が動かない状態いわゆるロック状態にする。制御装置２０は、このロボット制御プログラムが実行されている間は、図１３に示すスタートからエンドまでの処理を繰り返す。

以上説明した実施形態によれば、ロボットシステム１は、多関節ロボット１０と、制御装置２０と、を備える。多関節ロボット１０は、ベース１１と、複数この場合６つのアーム１２１〜１２６と、複数この場合６つの軸Ｊ１〜Ｊ６と、複数この場合６つのモータ１４１〜１４６と、複数この場合６つの検出部１５１〜１５６と、を有する。各アーム１２１〜１２６は、相互に連結されてベース１１上に設けられている。各軸Ｊ１〜Ｊ６は、各アーム１２１〜１２６に対応して設けられアーム１２１〜１２６を相互に連結する。各モータ１４１〜１４６は、各軸Ｊ１〜Ｊ６に対応して設けられ各軸Ｊ１〜Ｊ６を駆動する。各検出部１５１〜１５６は、各アーム１２１〜１２６に設けられユーザによる把持を検出することができる。

また、制御装置２０は、検出部１５１〜１５６の検出状況に基づき各モータ１４１〜１４６を駆動制御して各アーム１２１〜１２６の動作を制御する。そして、制御装置２０は、各検出部１５１〜１５６がユーザの把持を検出していない場合には各軸Ｊ１〜Ｊ６を拘束し、各検出部１５１〜１５６がユーザの把持を検出している場合には各モータ１４１〜１４６のうち把持が検出された検出部１５１〜１５６に応じて所定の軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束を解除する。

これによれば、ユーザは、各軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束を解除するために、ティーチングペンダントやロボット１０に設けられた軸の拘束を解除するためのボタンを押し続けたり、ティーチングペンダントで拘束を解除する軸J１〜J６を選択したりする必要がない。すなわち、ユーザは、動かしたいアーム１２１〜１２６を把持することで、その把持したアーム１２１〜１２６に応じた軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束を解除することができ、これにより把持したアーム１２１〜１２６に対応した軸Ｊ１〜Ｊ６を直接手で持って簡単に動かすことができる。また、アーム１２１〜１２６のうちユーザが把持していないアーム１２１〜１２６に対応する軸Ｊ１〜Ｊ６は拘束されている。そのため、ユーザの意図に反してアーム１２１〜１２６が動くことを防げる。これらの結果、ユーザは、手間なく簡単に、ロボット１０のアーム１２１〜１２６を直接触って動かすことができる。

ここで、上述したように、アーム１２１〜１２６のうちの１つをユーザが片手で持った場合、ユーザは、ベース１１を支点にして、ユーザが把持したアーム１２までを全体的に動かしたいとの意図を有する傾向がある。そこで、本実施形態の制御装置２０は、各検出部１５１〜１５６のうち１つの検出部１５で把持を検出した場合には把持を検出した１つの当該検出部１５が設けられているアーム１２よりも根元側にある軸Ｊの拘束を解除するとともに他の軸Ｊを拘束する。

これによれば、各アーム１２１〜１２６のうちの１つをユーザが片手で持つことで、ユーザは、ベース１１を支点にしてユーザが把持したアーム１２までを一体として動かすことができる。したがって、ユーザは、アーム１２１〜１２６を片手で動かす場合において、各アーム１２１〜１２６のうち意図したアーム１２をより直感的にかつ簡単に動かすことができる。

また、上述したように、アーム１２１〜１２６のうち２つのアーム１２をユーザが両手で持って操作する場合、ユーザは、一方の手で持ったアーム１２を支点にして、その一方の手で持ったアーム１２から他方の手で持ったアーム１２までを一体として動かしたいとの意図を有する傾向がある。そこで、本実施形態の制御装置２０は、各検出部１５１〜１５６のうち２つの検出部１５で把持を検出した場合には把持を検出した２つの当該検出部１５が設けられているアーム１２の間の軸Ｊの拘束を解除するとともに他の軸Ｊを拘束する。

これによれば、各アーム１２１〜１２６のうちの２つのアーム１２をユーザが両手で持つことで、ユーザは、一方の手この場合ベース１１側の手で持ったアーム１２を支点に、その一方の手で持ったアーム１２から他方の手で持ったアーム１２までを一体として動かすことができる。すなわち、これによれば、ユーザは、両手で把持した２つのアーム１２及びそのアーム１２の間に存在するアーム１２については自由に動かすことができる。更に、他のアーム１２つまり両手で把持した２つのアーム１２の外側に存在するアーム１２については固定される。このため、ユーザが両手で把持したアーム１２を動かす際にそのアーム１２の動きに引っ張られて、ユーザが動かそうとしていないアーム１２までも動いてしまうことが抑制される。したがって、ユーザは、両手で把持したアーム１２を意図した姿勢に容易に動かすことができる。このように、本実施形態によれば、ユーザは、アーム１２１〜１２６を両手で動かす場合において、各アーム１２１〜１２６のうち意図したアーム１２をより直感的にかつ簡単に動かすことができる。

また、各軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束が解除されている状態、つまりユーザがアーム１２１〜１２６を把持して各アーム１２１〜１２６を動かせる状態の場合、制御装置２０は、アーム１２１〜１２６が自重により動かないように各モータ１４１〜１４６を制御する重力補正を行う。これによれば、ユーザは、各アーム１２１〜１２６の重量を意識することなく、軽い力で各アーム１２１〜１２６を動かすことができる。

更に、この構成によれば、ユーザがアーム１２１〜１２６を動かして目的の位置で止めようとした場合に、アーム１２１〜１２６の慣性力によってその目的の位置を越えて動いてしまうことを抑制することができる。これにより、各アーム１２１〜１２６を目的の位置で素早く精度良く止めることができ、その結果、例えば直接教示を行う際にはその精度を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、図１４を参照して第２実施形態について説明する。
本実施形態は、ユーザがロボット１０を触って動かす直接教示いわゆるダイレクトティーチングを行う際の制御内容である。本実施形態において、制御装置２０は、図１４に示すように、図１３で示した処理内容に対してステップＳ２１、Ｓ２２の処理を更に実行する。図１４の処理の前提として、図１４に示す処理内容の実行の前に、ユーザは、ロボット１０や外部装置９０に設けられた図示しない操作手段を操作して、直接教示を行う直接教示モードに切り替える。

そして、図１４に示すように、検出部１５１〜１５６において把持が検出されると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御装置２０は、ステップＳ２１へ処理を移行させ、例えば各アーム１２１〜１２６の移動経路、移動速度、または位置などの教示内容の記録を開始する。そして、ユーザがアーム１２１〜１２６から手を離すと、検出部１５１〜１５６において把持が検出されなくなり（ステップＳ１７でＮＯ）、これにより制御装置２０はユーザによる直接教示が終了したと判断する。そして、制御装置２０は、ステップＳ２２において、教示内容の記録を終了する。

これによれば、ユーザは、各アーム１２１〜１２６に触れて教示を行う直接教示を簡単に行うことができる。更に、本実施形態によれば、ユーザが各アーム１２１〜１２６を把持して動かすことで、その動きが教示内容として記録される。そのため、直接教示を行っている最中にロボット１０や外部装置９０に設けられた図示しない操作手段を操作する機会を低減することができる。その結果、ユーザは、更に簡単に直接教示を行うことができる。

（第３実施形態）
次に、図１５及び図１６を参照して第３実施形態について説明する。
第３実施形態において、ロボット１０は、ベース検出部１６を更に備えている。ベース検出部１６は、上述した各検出部１５１〜１５６と同様の構成であって、ベース１１に設けられている。ベース検出部１６は、ベース１１に対するユーザの把持を検出する。そして、制御装置２０は、各検出部１５１〜１５６、１６がユーザの把持を検出している場合には各モータ１４１〜１４６のうち把持が検出された検出部１５１〜１５６に応じて、図１６に示すように所定の軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束を解除する。

この場合、制御装置２０は、各検出部１５１〜１５６、１６のうちの２つにおいて把持が検出されなければ、いずれの軸Ｊ１〜Ｊ６も拘束状態を維持する。つまり、制御装置２０は、各検出部１５１〜１５６、１６のうち１つにおいて把持が検出されただけでは、いずれの軸Ｊ１〜Ｊ６の拘束を解除しない。そして、図１６に示すように、ベース検出部１６と、アーム１２１〜１２６に設けられた各検出部１５１〜１５６のうちの１つと、において把持が検出された場合、制御装置２０は、把持が検出された検出部１５が設けられているアーム１２とベース１１との間の軸Ｊの拘束を解除する。つまり、上記第１実施形態において、１つの検出部１５で把持が検出された場合と同様の制御を行う。

これによれば、ユーザは、両手でアーム１２１〜１２６を把持しないと各アーム１２１〜１２６を動かせない。つまり、ユーザは、ロボット１０は、片手でアーム１２１〜１２６を握っただけでは動かせないように構成されている。換言すれば、本実施形態のロボット１０において、各アーム１２１〜１２６を動かすためには、ユーザが両手で２つのアーム１２１〜１２６を把持するという明確な意思を有する。したがって、例えばユーザが誤ってアーム１２１〜１２６に触れたり握ってしまったりした場合であっても、各アーム１２１〜１２６が誤って動いてしまうことを抑制することができる。

なお、上記各実施形態において、検出部１５１〜１５６、１６は、各アーム１２１〜１２６及びベース１１に複数設けてられていても良く、また、各アーム１２１〜１２６及びベース１１の表面全体を把持の検出可能な領域としても良い。
また、ロボット１０は、垂直多関節の６軸ロボットに限られず、水平多関節ロボットであっても良い。また、ロボットの軸数は任意に変更することができる。
上記説明した各実施形態は、上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。

図面中、１はロボットシステム、１０は多関節ロボット、１１はベース、１２はアーム、１２１は第１アーム、１２２は第２アーム、１３１は第３アーム、１４１は第４アーム
１５１は第５アーム、１６１は第６アーム、１４はモータ、１４１は第１モータ、１４２は第２モータ、１４３は第３モータ、１４４は第４モータ、１４５は第５モータ、１４６は第６モータ、１５は検出部、１５１は第１検出部、１５２は第２検出部、１５３は第３検出部、１５４は第４検出部、１５５は第５検出部、１５６は第６検出部、２０は制御装置、Ｊは軸、Ｊ１は第１軸、Ｊ２は第２軸、Ｊ３は第３軸、Ｊ４は第４軸、Ｊ５は第５軸、Ｊ６は第６軸、を示す。

Claims

ベースと、
前記ベース上に設けられた複数のアームと、
各前記アームに対応して設けられ前記アームを相互に連結する複数の軸と、
各前記軸に対応して設けられ各前記軸を駆動する複数のモータと、
各前記アームに設けられユーザによる把持を検出することができる複数の検出部と、
前記検出部の検出状況に基づき各前記モータを駆動制御して各前記アームの動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、各前記検出部がユーザの把持を検出していない場合には前記各軸を拘束し、各前記検出部がユーザの把持を検出している場合には各前記モータのうち把持が検出された前記検出部に応じて所定の前記軸の拘束を解除する、
ロボットシステム。
前記制御装置は、各前記検出部のうち１つの前記検出部で把持を検出した場合には把持を検出した１つの当該検出部が設けられている前記アームよりも根元側にある前記軸の拘束を解除するとともに他の前記軸を拘束する、
請求項１に記載のロボットシステム。
前記制御装置は、各前記検出部のうち２つの前記検出部で把持を検出した場合には把持を検出した２つの当該検出部が設けられている前記アームの間の前記軸の拘束を解除するとともに他の前記軸を拘束する、
請求項１または２に記載のロボットシステム。
前記制御装置は、前記軸の拘束が解除されている状態においては前記アームが自重により動かないように前記モータを制御する重力補正を行う、
請求項１から３のいずれか一項に記載のロボットシステム。
前記制御装置は、前記軸の拘束を解除している状態で各前記アームが移動された場合に各前記アームの動作内容または動作位置を記憶する機能を有している、
請求項１から４のいずれか一項に記載のロボットシステム。