JP2020168676A - ロボット及びそのブレーキ制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキの作動を解除してロボットアームを移動させる際に、振動の発生を効果的に抑制又は防止することができるロボット及びそのブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。【解決手段】ロボット１は、モータ３３４と、ブレーキ部３３５と、角度検出部４５と、角度情報生成部４８と、ブレーキ制御部４６とを備えている。モータ３３４はロボットアームを駆動する。ブレーキ部３３５はモータ３３４を制動する。角度検出部４５はモータ３３４の回転軸３３３の回転位置を検出する。角度情報生成部４８は角度検出部４５により検出された回転位置に基づいて角度情報を生成する。ブレーキ制御部４６は角度情報に基づいてブレーキ部３３５を作動する。【選択図】図３

Description

本発明は、ロボット及びそのブレーキ制御プログラムに関する。

下記特許文献１には、ロボットの制御装置が開示されている。このロボットの制御装置では、サーボ制御系を非動作状態とし、ブレーキを解除してロボットアームを移動させる際に、ブレーキ制御部は、ブレーキの作動とこの作動の解除とを交互に制御し、断続ブレーキを発生させる。
このように構成されるロボットの制御装置では、ロボットアームの過大な移動を抑えることができ、更にロボットアームの移動位置の微調整やロボットアームのスムーズな移動を行うことができる。

特開平１１−１７９６９１号公報

上記ロボットの制御装置では、ブレーキ制御部により断続ブレーキが作動される。断続ブレーキでは、ブレーキの作動の解除時におけるロボットアームの自由落下による重力加速度の発生と、ブレーキの作動時におけるロボットアームの急停止による重力加速度の消滅とが、一定の周期において交互に繰り返される。このため、ロボットアームを含むロボット全体に振動が発生する。振動は、ロボットアーム、ブレーキ装置等の精密部品に加わる負荷となるので、改善の余地があった。

本発明は、上記事実を考慮し、ブレーキの作動を解除してロボットアームを移動させる際に、振動の発生を効果的に抑制又は防止することができるロボット及びそのブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。

上記課題を解決するため、本発明の第１実施態様に係るロボットは、ロボットアームを駆動するモータと、モータを制動するブレーキ部と、モータの回転軸の回転位置を検出する角度検出部と、角度検出部により検出された回転位置に基づいて角度情報を生成する角度情報生成部と、角度情報に基づいて、ブレーキ部を作動するブレーキ制御部と、を備えている。

本発明の第２実施態様に係るロボットでは、第１実施態様に係るロボットにおいて、ブレーキ制御部は、ブレーキ部の作動を解除する作動解除指令に対して、角度情報と閾値とを比較し、角度情報が閾値以下のとき、ブレーキ部の作動を解除し、角度情報が閾値を超えたとき、所定の時間においてブレーキ部を作動させる。

本発明の第３実施態様に係るロボットでは、第２実施態様に係るロボットにおいて、角度情報生成部は、角度検出部により検出された回転位置に基づいて、角加速度を含む角度情報を生成し、ブレーキ制御部は、角加速度を閾値と比較する。

本発明の第４実施態様に係るロボットでは、第３実施態様に係るロボットにおいて、所定の時間は、少なくとも角加速度がゼロになるまでの時間に設定されている。

本発明の第５実施態様に係るロボットでは、第２実施態様に係るロボットにおいて、角度情報生成部は、角度検出部により検出された回転位置に基づいて、角速度を含む角度情報を生成し、ブレーキ制御部は、角速度を閾値と比較する。

本発明の第６実施態様に係るプログラムは、モータと、ブレーキ部と、角度検出部と、角度情報生成部と、ブレーキ制御部とを備えたロボットのブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、モータが、ロボットアームを駆動する工程と、ブレーキ部が、モータを制動する工程と、角度検出部が、モータの回転軸の回転位置を検出する工程と、角度情報生成部が、角度検出部により検出された回転位置に基づいて角度情報を生成する工程と、ブレーキ制御部が、ブレーキ部の作動を解除する作動解除指令に対して、角度情報を閾値と比較し、角度情報が閾値以下のとき、ブレーキ部の作動を解除し、角度情報が閾値を超えたとき、所定の時間においてブレーキ部を作動させる工程と、を備えている。

本発明によれば、ブレーキの作動を解除してロボットアームを移動させる際に、振動の発生を効果的に抑制又は防止することができるロボット及びそのブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することができる。

本発明の第１実施の形態に係るロボット（水平多関節ロボット）の概略構成を説明する斜視図である。 図１に示されるロボットのロボットアーム及び関節部の構成を説明する要部概略構成図である。 図１に示されるロボットのブレーキ制御部を含む制御装置の要部の概略構成を説明するブロック図である。 図３において説明するブレーキ制御方法を詳しく説明するタイムチャートである。 図３に示されるブレーキ制御部におけるブレーキ制御方法並びにこのブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを説明するフローチャートである。 （Ａ）は本発明の第２実施の形態に係るロボットのブレーキ制御方法を詳しく説明する図４に対応するタイムチャート、（Ｂ）は（Ａ）に示される角度情報の要部を比較例と対比させて拡大した拡大図、（Ｃ）は第２実施の形態の変形例に係るロボットのブレーキ制御方法を説明する（Ｂ）に対応する拡大図である。 本発明の第３実施の形態に係るロボット（垂直多関節ロボット）の概略構成を説明する斜視図である。 図７に示されるロボットのロボットアーム及び関節部の構成を説明する要部概略構成図である。

［第１実施の形態］
以下、図１〜図５を用いて、本発明の第１実施の形態に係るロボット及びそのブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムについて説明する。
ここで、図中、適宜示されている矢印Ｘは三次元座標のＸ軸方向を示し、矢印ＹはＹ軸方向を示し、矢印ＺはＺ軸方向を示している。Ｙ軸方向は水平面においてＸ軸方向に対して直交し、Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向に対して直交している。なお、これらの各方向は、実施の形態を説明するために便宜的に使用される方向であって、本発明における方向を限定するものではない。

（ロボット１の全体構成）
図１に示されるように、本実施の形態に係るロボット１は、水平多関節ロボットとして構成されている。すなわち、ロボット１は、複数のロボットアーム２１〜２４及び複数の関節部３１〜３４を含んで構成されるロボット本体１１を備えている。このロボット１は図３に示される制御装置４を更に備え、制御装置４によりロボット本体１１の制御が行われる構成とされている。
以下、各構成要素について、詳述する。

（１）ロボットアーム２１〜２４及び関節部３１〜３４の構成
図１に戻って、ロボット本体１１において、ロボットアーム２１は、図示省略のベース部から上方向となるＺ軸方向へ立設され、ここでは円筒形状に形成されている。ロボットアーム２１の上端部には回転関節として関節部３１が配設されている。ここでは、関節部３１、３２及び３４は機能だけを簡潔に説明し、その詳細な構成の説明は省略する。

関節部３１には、図１に示される状態においてＹ軸方向へ延設され、ロボットアーム２１と同様に円筒形状に形成されたロボットアーム２２の一端部が連結されている。ロボットアーム２２は、矢印Ａに示す水平方向において、関節部３１により回転し、移動する構成とされている。ロボットアーム２２の他端部には、関節部３１と同様の回転関節としての関節部３２が配設されている。

関節部３２には、ロボットアーム２２と同様に、Ｙ軸方向へ延設され、円筒形状に形成されたロボットアーム２３の一端部が連結されている。ロボットアーム２３は、矢印Ｂに示す水平方向において、関節部３２により回転し、移動する構成とされている。ロボットアーム２３の他端部には、関節部３３が配設されている。

関節部３３は、図１及び図２に示されるように、直動関節として構成されている。この関節部３３は、矢印Ｃに示す垂直方向（上下方向）において、Ｚ軸方向へ延設された円筒形状のロボットアーム２４を移動させる構成とされている。
詳しく説明すると、関節部３３は、図２に示されるように、ロボットアーム２４の側面に沿って垂直方向に延設されたラック３３１と、このラック３３１に噛み合うピニオン３３２とを備えている。そして、ピニオン３３２の回転中心には、回転駆動源としての電動モータ（以下、単に「モータ」という。）３３４の回転軸３３３が連結されている。
すなわち、関節部３３では、モータ３３４を回転駆動させることにより、ラックアンドピニオン機構を介してロボットアーム２４を垂直方向へ上昇又は下降させることができる。
また、関節部３３は、ラックアンドピニオン機構に限定されるものではなく、例えばボールねじ機構によりロボットアーム２４を垂直方向へ上昇又は下降させてもよい。図示は省略するが、ボールねじ機構は、Ｚ軸方向へ延設され、かつ、回転自在に設けられた第１送りねじ（軸）と、この第１送りねじに螺合され、第１送りねじの回転により垂直方向へ上昇又は下降する第２送りねじ（ナット）とを含んで構成されている。第１送りねじは例えばベルト機構を介してモータに接続され、モータの回転力が第１送りねじへ伝達される。第２送りねじは例えば連結板を介してロボットアーム２４に連結され、第２送りねじの上昇又は下降に連動してロボットアーム２４が上昇又は下降する。

ロボットアーム２４の下端部には、関節部３１と同様の回転関節としての関節部３４が配設されている。関節部３４は、矢印Ｄに示す水平方向において、回転する構成とされている。関節部３４には、図示省略のハンドピース等のツールが装着可能とされている。

（２）制御装置４の構成
ここでは、図１に示される関節部３３により上下方向へ移動が制御されるロボットアーム２４のブレーキ制御システム並びにブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを主に説明する。関節部３３以外の関節部３１等により移動が制御されるロボットアーム２２等についても、ブレーキ制御システム並びにプログラムは基本的に同様であるので、説明は省略する。

図３に示されるように、制御装置４は、操作部４１と、中央演算処理ユニット（CPU）４２と、サーボ制御系としてのサーボ制御部４３及びサーボアンプ部４４と、制動系としてのブレーキ制御部４６及びブレーキ駆動部４７とを備えている。
サーボアンプ部４４は関節部３３のモータ３３４に接続されている。つまり、モータ３３４はロボットアーム２４を駆動する。このモータ３３４には、ロボットアーム２４（図１及び図２参照）の上下方向の移動を制動するブレーキ部３３５が配設されている。ブレーキ駆動部４７はこのブレーキ部３３５に接続されている。本実施の形態では、ブレーキ部３３５として電磁ブレーキが使用され、モータ３３４にブレーキ部３３５が内蔵されている。つまり、ブレーキ部３３５はモータ３３４を直接制動する構成とされている。
加えて、モータ３３４には、その回転軸３３３の回転位置、つまり回転角度を検出する角度検出部４５が配設されている。角度検出部４５は、サーボ制御部４３、サーボアンプ部４４のそれぞれに接続され、モータ３３４の回転角度にフィードバック制御を行う構成とされている。角度検出部４５には例えばエンコーダが使用されている。

制御装置４の操作部４１では、ロボット１のサーボ駆動系の起動操作や停止操作、プログラムの入力操作等の操作が行われ、又起動状態、制御状態、停止状態等が表示される。つまり、操作部４１ではロボット１の全体の操作を行うことができる。
この操作部４１にはブレーキスイッチ４１１が配設されている。ブレーキスイッチ４１１は、ロボット１の動作が停止された状態（サーボ制御系の非動作状態）において、ブレーキ部３３５の作動を解除する作動解除指令をブレーキ制御部４６へ発令する。
例えば、ロボットアーム２４の原点設定作業等の高さ調整作業において、ブレーキスイッチ４１１が操作者により操作される。また、ワーク作業中に突然の停電が発生したとき、制御ソフトウエアの範囲外へロボットアーム２４が移動した場合、範囲内へロボットアーム２４を移動させる操作において、ブレーキスイッチ４１１が操作される。

中央演算処理ユニット４２は、操作部４１、サーボ制御部４３、ブレーキ制御部４６のそれぞれに接続されている。中央演算処理ユニット４２は、プログラムを格納する図示省略の記憶装置等を含んで、ブレーキ制御方法を実行するためのコンピュータを構築している。中央演算処理ユニット４２は、ロボット１の全体の制御を司る。

サーボ制御部４３は中央演算処理ユニット４２からの指令によりサーボアンプ部４４を制御する。サーボアンプ部４４はサーボ制御部４３からの制御によりモータ３３４を回転駆動させる。このモータ３３４の回転駆動により、ロボットアーム２４の移動が行われる。
一方、ブレーキ制御部４６は中央演算処理ユニット４２からの指令によりブレーキ駆動部４７を制御する。ブレーキ駆動部４７は、ブレーキ制御部４６からの制御によりブレーキ部３３５を作動させ、又はブレーキ部３３５の作動を解除する。

制御装置４は、更に、角度情報生成部４８と、閾値設定部５０と、時間設定部４９とを備えている。
角度情報生成部４８は、角度検出部４５に接続され、角度検出部４５により検出された回転角度に基づいて角度情報を生成する。本実施の形態において、角度情報は、モータ３３４の回転軸３３３の回転角度に基づいて算出される回転軸３３３の角加速度を含む角度情報である。角度情報生成部４８はブレーキ制御部４６に接続され、角度情報生成部４８により生成された角度情報はブレーキ制御部４６へ出力される。

閾値設定部５０は記憶装置を主体に構成され、閾値設定部５０には角加速度の閾値が予め操作者により格納されている。閾値は回転軸３３３の角加速度を制限する角加速度の値である。表現を代えれば、閾値はモータ３３４を介して移動するロボットアーム２４の移動を制限する値とされる。閾値設定部５０はブレーキ制御部４６に接続され、閾値設定部５０に格納された閾値はブレーキ制御部４６へ出力される。
ここで、本実施の形態では、自由落下のときの重力加速度（9.8 m/sec²）がロボットアーム２４に作用する回転軸３３３の角加速度が閾値として設定されている。

操作部４１のブレーキスイッチ４１１が操作されると、ブレーキスイッチ４１１は、中央演算処理ユニット４２を介して、作動解除指令をブレーキ制御部４６へ出力する。ブレーキ制御部４６では、作動解除指令に対して、角度情報生成部４８から取得した角度情報と閾値設定部５０から取得した閾値とが比較される。

図４には、作動解除指令と、角度情報と、閾値と、ブレーキの作動／解除との時間に対する関係がタイムチャートとして示されている。横軸が時間である。
作動解除指令は、ブレーキスイッチ４１１を操作すると発令（ＯＮ）状態とされ、操作を解除すると非発令（ＯＦＦ）状態とされる。角度情報はロボットアーム２４の角加速度の値を示している。図中、角加速度がゼロ「０」を基準として、上側は正の角加速度を示し、下側は負の角加速度を示している。モータ３３４の回転軸３３３の回転方向には正転、逆転の２種類があるので、一方は正の閾値、他方は負の閾値とされる。ブレーキ作動／解除は、ブレーキ部３３５の作動状態をＯＮとし、ブレーキ部３３５の作動の解除状態をＯＦＦとして示されている。

図４に示されるように、ブレーキ制御部４６は、比較の結果、角度情報が閾値以下のとき、ブレーキ部３３５の作動を解除（ＯＦＦ）する。つまり、ブレーキ制御部４６はブレーキ駆動部４７を制御し、ブレーキ駆動部４７はブレーキ部３３５の作動を解除する。これにより、モータ３３４の回転軸３３３は回転可能とされ、ロボットアーム２４は重力加速度に達しない範囲内において移動可能とされる。
一方、ブレーキ制御部４６は、比較の結果、角度情報が閾値を超えるとき、所定の時間において、ブレーキ部３３５を作動（ＯＮ）させる。つまり、ブレーキ制御部４６はブレーキ駆動部４７を制御し、ブレーキ駆動部４７はブレーキ部３３５を作動させる。これにより、モータ３３４の回転軸３３３は制動され、ロボットアーム２４の移動にはブレーキが掛かる。

時間設定部４９は、角度情報と閾値との比較の結果、角度情報が閾値を超えるときに、ブレーキ部３３５を作動させる所定の時間をブレーキ制御部４６へ出力する。この所定の時間は操作者により時間設定部４９に予め格納されている。
ここで、所定の時間は、ブレーキ部３３５を作動させているブレーキ作動時間であり、図４に示されるように、ブレーキ部３３５の作動が開始されてからブレーキ部３３５の作動が解除されるまでの時間である。本実施の形態では、所定の時間は、角加速度が閾値を超えたときから、角加速度がゼロに収束するまでの時間に設定されている。角加速度がゼロに収束するまでとは、ブレーキ部３３５の作動が開始されると、角加速度が急激に減少し、角加速度が一旦負になるので、負になった角加速度が再びゼロになるまで、という意味において使用されている。所定の時間としては、例えば 0.5［sec］〜 2［sec］、好ましくは 1［sec］に設定されている。

（ロボット１のブレーキ制御方法及びプログラム）
図１〜図４を参照しつつ、図５を用いて、ロボット１のブレーキ制御方法並びにこのブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムについて説明する。
例えば、ロボットアーム２４の原点設定作業等の高さ調整作業において、又ワーク作業中に突然の停電が発生して制御ソフトウエアの範囲外へロボットアーム２４が移動したとき、ロボット１のブレーキ制御方法が開始される。このブレーキ制御方法はプログラムを用いてコンピュータに実行させる。

図１に示されるロボット１では、ロボットアーム２４の高さ調整作業、ワーク作業中の突然の停電等において、図３に示されるブレーキ部３３５が作動状態とされる。これにより、自重によるロボットアーム２４の落下を防止することができる。
高さ調整作業のために、又は制御ソフトウエアの範囲外から範囲内へ、ロボットアーム２４を移動させるには、最初に、図３に示される操作部４１のブレーキスイッチ４１１が操作される。図５に示されるように、ブレーキ制御方法では、ブレーキスイッチ４１１が操作されたか否かが判定される（ステップＳ１）。ブレーキスイッチ４１１が操作されていないと判定されると、ブレーキ制御方法並びにブログラムの実行が終了する。

ステップＳ１において、ブレーキスイッチ４１１が操作されたと判定されると、ブレーキスイッチ４１１から中央演算処理ユニット４２へ、操作がなされた旨の作動解除指令が出力される（図４参照）。
作動解除指令に基づいて、中央演算処理ユニット４２は図３に示される角度検出部４５を制御する。角度検出部４５ではモータ３３４の回転軸３３３の回転位置（回転角度）が検出される（ステップＳ２）。
中央演算処理ユニット４２は更に角度情報生成部４８を制御する。角度情報生成部４８では角度検出部４５により検出された回転位置に基づいて角度情報が生成される（ステップＳ３）。角度情報は、モータ３３４の回転軸３３３の回転位置から算出された角加速度を含む角度情報である。

ここで、ブレーキ制御方法を開始する、又はプログラムを実行させるに際して、図３に示される閾値設定部５０には、角度情報と比較する閾値が予め格納されている。また、時間設定部４９には、ブレーキ部３３５の作動から解除までの所定の時間が予め設定され、この所定の時間が設定値情報として格納されている。

作動解除指令に対して、中央演算処理ユニット４２は図３に示されるブレーキ制御部４６を制御する。ブレーキ制御部４６では、角度情報生成部４８により生成された角度情報及び閾値設定部５０に格納された閾値を取得し、角度情報と閾値とを比較し、角度情報が閾値を超えるか否かが判定される（ステップＳ４）。

ステップＳ４において、角度情報が閾値以下のとき、ブレーキ制御部４６はブレーキ駆動部４７を制御し、ブレーキ駆動部４７はブレーキ部３３５の作動を解除する（ステップＳ７）。ブレーキ部３３５の作動が解除されると、ロボットアーム２４は移動可能とされる。

一方、ステップＳ４において、角度情報が閾値を超えるとき、ブレーキ制御部４６はブレーキ駆動部４７を制御し、図４に示されるように、ブレーキ駆動部４７はブレーキ部３３５を作動させる（ステップＳ５）。ブレーキ部３３５の作動により、ロボットアーム２４は重力加速度を超えない状態において制動される。

ブレーキ制御部４６では、時間設定部４９に格納された設定値情報が取得され、ブレーキ部３３５のブレーキ作動時間が設定時間（所定の時間）を経過したか否かが判定される（ステップＳ６）。
設定時間を経過していないと判定されると、ステップＳ５へ処理が戻る。設定時間を経過したと判定されると、このブレーキ制御方法並びにプログラムの実行が終了する。

（作用効果）
以上説明したように、本実施の形態に係るロボット１は、図３に示されるように、モータ３３４と、ブレーキ部３３５と、角度検出部４５と、角度情報生成部４８と、ブレーキ制御部４６とを備える。
モータ３３４は、図１及び図２に示されるロボット１のロボットアーム２４を駆動する。ブレーキ部３３５はモータ３３４を制動する。角度検出部４５はモータ３３４の回転軸３３３の回転位置を検出する。角度情報生成部４８は角度検出部４５により検出された回転位置に基づいて角度情報を生成する。
ここで、ブレーキ制御部４６は角度情報に基づいてブレーキ部３３５を作動する。つまり、図４に比較例として示される断続ブレーキではなくなる。断続ブレーキでは、一定の周期において、ブレーキの作動（ＯＮ）とこの作動の解除（ＯＦＦ）とが交互に繰り返し行われる。ブレーキの作動が解除されると、ロボットアーム２４の自由落下による重力加速度が発生し、ブレーキが作動されると、ロボットアーム２４の移動の急停止により重力加速度が消滅する。これは、ロボットアーム２４を含むロボット１の全体に振動を発生される。
これに対して、本実施の形態に係るロボット１では、図４に示されるように、角度情報に応じてブレーキ部３３５が作動するので、振動の発生を効果的に抑制又は防止することができる。

また、ロボット１では、図３及び図４に示されるように、ブレーキ制御部４６は、ブレーキ部３３５の作動を解除する作動解除指令に対して、角度情報と閾値とを比較する。作動解除指令は、ブレーキスイッチ４１１の操作により発令される。ブレーキ制御部４６において、角度情報は角度情報生成部４８から取得され、閾値は閾値設定部５０から取得される。
ここで、図４に示されるように、ブレーキ制御部４６では、角度情報が閾値以下のとき、ブレーキ部３３５の作動が解除される。ブレーキ制御部４６では、角度情報が閾値を超えたとき、所定の時間においてブレーキ部３３５を作動させる。
このため、ロボット１では、角度情報が閾値を超えるときだけにブレーキ部３３５が作動するので、ブレーキ部３３５の作動回数を激減させ、振動の発生を効果的に抑制又は防止することができる。

さらに、ロボット１では、図３に示される角度情報生成部４８は、角度検出部４５により検出されたモータ３３４の回転軸３３３の回転位置に基づいて、角加速度を含む角度情報を生成する。ブレーキ制御部４６では、図４に示されるように、角度情報の角加速度が閾値と比較される。角速度では、指定された速度に到達するまでの時間条件を明確にすることが難しいので、ここでは角加速度が角度情報として使用されている。角加速度は、回転軸３３３の角速度の変化率であるので、時間条件に関係なく、閾値に対して比較可能とされる。

また、ロボット１では、図４に示されるように、ブレーキ作動時間（所定の時間）が、少なくとも角加速度がゼロになるまでの時間に設定される。
このため、角加速度をゼロとしてロボットアーム２４を完全に制動させることができ、一方、ブレーキスイッチ４１１が操作状態、すなわち作動解除指令が発令されている状態において、ブレーキ部３３５の作動を解除する時間を最大限に長く確保することができる。このため、断続ブレーキのように必要以上にブレーキが作動されることがなく、ロボットアーム２４をスムーズに移動させることができる。

さらに、図３に示されるモータ３３４と、ブレーキ部３３５と、角度検出部４５と、角度情報生成部４８と、ブレーキ制御部４６とを備えたロボット１のブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるプログラムは、以下の工程を備える。
モータ３３４がロボットアーム２４を駆動する。ブレーキ部３３５がモータ３３４を制動する。角度検出部４５がモータ３３４の回転軸３３３の回転位置を検出する。角度情報生成部４８が角度検出部４５により検出された回転位置に基づいて角度情報を生成する。ブレーキ制御部が、ブレーキ部３３５の作動を解除する作動解除指令に対して、角度情報を閾値と比較し、角度情報が閾値以下のとき、ブレーキ部３３５の作動を解除し、角度情報が閾値を超えたとき、所定の時間においてブレーキ部３３５を作動させる。
このため、プログラムが実行されると、図４に示されるように、角度情報が閾値を超えるときだけにブレーキ部３３５を作動させることができるので、ブレーキ部３３５の作動回数を激減させ、振動の発生を効果的に抑制又は防止することができる。

［第２実施の形態］
前述の図１〜図３及び図５を用い、更に図６を用いて、本発明の第２実施の形態に係るロボット１及びそのブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムについて説明する。
なお、本実施の形態並びに後述する本発明の第３実施の形態において、第１実施の形態に係るロボット１の構成要素と同一又は実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施の形態に係るロボット１及びプログラムでは、前述の図３に示されるブレーキスイッチ４１１が操作され、図６（Ａ）に示されるように、作動解除指令が発令されると、角度検出部４５においてモータ３３４の回転軸３３３の回転位置の検出が開始される。この検出された回転位置に基づいて、角度情報生成部４８では角速度を含む角度情報が生成される。ブレーキ制御部４６は、角度情報生成部４８から取得した角度情報の角速度と、閾値設定部５０から取得した閾値とを比較する。ブレーキ制御部４６では、角速度が閾値以下のとき、ブレーキ部３３５の作動が解除され、角速度が閾値を超えたとき、設定値情報に基づいて（所定の時間において）ブレーキ部３３５を作動させる。

ここで、上下方向へ移動するロボットアーム２４のブレーキ制御方法とされるので、閾値設定部５０に予め格納される閾値はロボットアーム２４の自由落下による角速度の増加線上において設定される。なお、水平方向へ移動する、例えばロボットアーム２２（図１参照）のブレーキ制御方法の場合には、自由落下による角速度よりも低い角速度に閾値を設定することができる。
また、時間設定部４９には、角速度が閾値を超えてからゼロになるまでの所定の時間としての設定値情報が予め格納される。この設定値情報は例えば 0.1〜0.2［sec］に設定される。
図６（Ｂ）では、図６（Ａ）に示される角速度と閾値とを比較した１カ所が、比較例と共に拡大して示されている。ブレーキ部３３５の作動が開始されてから角速度がゼロになるまでの停止時間ｔ１が比較例に係る同一定義の停止時間ｔ２と同一の場合、本実施の形態における角速度の減速率は、比較例に係る角速度の減速率に比し、低くなる。角速度の減速率は角速度の傾きでもあるので、本実施の形態に係る角速度の傾きは、比較例に係る角速度の傾きに比し、小さい。表現を代えれば、ロボットアーム２４を急停止させたときに、ロボットアーム２４やロボット１の全体に生じる衝撃力を減少させることができる。勿論、振動の発生も効果的に抑制又は防止することができる。

また、図６（Ｃ）では、本実施の形態、比較例のそれぞれに係る角速度の減速率が同一に設定された例が示されている。この場合には、本実施の形態に係る停止時間ｔ１が比較例に係る停止時間ｔ２に比し短くなるので、停止時間ｔ１が短い分、衝撃力が加わる時間が短いので、ロボットアーム２４やロボット１の全体に与える負荷率が低くなる。

本実施の形態では、上記構成要素以外の構成要素は、前述の第１実施の形態に係るロボット１及びプログラムの構成要素と同一である。

以上説明したように、本実施の形態に係るロボット１及びプログラムによれば、前述の第１実施の形態に係るロボット１及びプログラムにより得られる作用効果と同一の作用効果を得ることができる。
さらに、本実施の形態に係るロボット１及びプログラムでは、図３に示される角度情報生成部４８は、角度検出部４５により検出されたモータ３３４の回転軸３３３の回転位置に基づいて、角速度を含む角度情報を生成する。ブレーキ制御部４６は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されるように、角速度が閾値と比較され、閾値以下のとき、ブレーキ部３３５の作動を解除し、閾値を超えるとき、所定の時間においてブレーキ部３３５を作動させる。
このため、ロボット１では、角度情報に応じてブレーキ部３３５を作動させ、角速度の減速率を低くすることができるので、ロボットアーム２４やロボット１の全体に生じる衝撃力を効果的に抑制又は防止することができる。衝撃力が基本的に減少されるので、振動の発生もより一層効果的に抑制又は防止することができる。

［第３実施の形態］
図７及び図８を用いて、本発明の第３実施の形態に係るロボット１及びそのブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムについて説明する。

（ロボット１の全体構成）
図７に示されるように、本実施の形態に係るロボット１は、垂直多関節ロボットとして構成されている。すなわち、ロボット１は、複数のロボットアーム５１〜５５及び複数の関節部６１〜６６を含んで構成されるロボット本体１１を備えている。そして、ロボット１は前述の図３に示される制御装置４と同様の制御装置４を更に備え、制御装置４によりロボット本体１１が制御される。ここでは、ロボット本体１１の構成のみを説明し、制御装置４の構成は前述の第１実施の形態に係る制御装置４の構成と同一であるので、制御装置４の構成の説明は省略する。
以下、ロボット本体１１の各構成要素について、詳述する。

図７に示されるように、ロボット本体１１において、図示省略のベース部上に回転関節としての関節部６１が配設されている。関節部６１は、矢印Ｅに示す水平方向において、ベース部に対して回転する構成とされている。関節部６１にはロボットアーム５１の下端部が連結されている。ロボットアーム５１は関節部６１から上方向へ立設され、ここでも円筒形状に形成されている。ロボットアーム５１の上端部には回転関節としての関節部６２が配設されている。

関節部６２には、図７に示される状態において、Ｙ軸方向へ延設され、ロボットアーム５１と同様に円筒形状に形成されたロボットアーム５２の一端部が連結されている。ロボットアーム５２は、矢印Ｆに示す垂直方向（Ｙ軸−Ｚ軸垂直面方向）において、関節部６２により回転し、上下方向へ移動する構成とされている。ロボットアーム５２の他端部には、関節部６２と同様の回転関節としての関節部６３が配設されている。

関節部６３には、Ｙ軸方向へ延設され、ロボットアーム５１と同様に円筒形状に形成されたロボットアーム５３の一端部が連結されている。ロボットアーム５３は、矢印Ｆに示す垂直方向と同様の、矢印Ｇに示す垂直方向において、関節部６３により回転し、上下方向へ移動する構成とされている。ロボットアーム５３の他端部には、関節部６１と同様の回転関節としての関節部６４が配設されている。

関節部６４には、Ｙ軸方向へ延設され、ロボットアーム５１と同様に円筒形状に形成されたロボットアーム５４の一端部が連結されている。ロボットアーム５４は、矢印Ｈに示す垂直方向（Ｘ軸−Ｚ軸垂直面方向）において、関節部６４により回転する構成とされている。ロボットアーム５４の他端部には、関節部６２と同様の回転関節としての関節部６５が配設されている。

関節部６５には、Ｙ軸方向へ延設され、ロボットアーム５１と同様に円筒形状に形成されたロボットアーム５５の一端部が連結されている。ロボットアーム５５は、矢印Ｆに示す垂直方向と同様の、矢印Ｉに示す垂直方向において、関節部６５により回転し、上下方向へ移動する構成とされている。ロボットアーム５５の他端部には、関節部６１と同様の回転関節としての関節部６６が配設されている。

関節部６６は、矢印Ｈに示す垂直方向と同様の、矢印Ｊに示す垂直方向において、回転する構成とされている。関節部６６には、図示省略のツールが装着可能とされている。

ここで、ロボット本体１１の関節部６１、６４、６６のそれぞれの構成は、第１実施の形態に係るロボット本体１１の関節部３１、３４のそれぞれの構成と同一又は実質的に同一の構成とされている。
一方、関節部６２、６３、６５のそれぞれの構成は、第１実施の形態に係る関節部３２と同一又は実質的に同一の構成とされている。図８に示されるように、関節部６２はモータ６２１を備え、モータ６２１の回転軸が直接、又は図示省略の減速機を介してロボットアーム５２の一端部に連結されている。
また、図示を省略するが、モータ６２１には、前述の図３に示されるブレーキ部３３５に相当するブレーキ部並びに角度検出部４５に相当する角度検出部が配設されている。ブレーキ部並びに角度検出部は、図３に示される制御装置４を構築する。
さらに、関節部６３、６５のそれぞれの構成は関節部６２の構成と同一であるので、その構成の説明は省略する。
そして、本実施の形態では、上下方向へ移動するロボットアーム５２、５３、５５のそれぞれの制動の制御に、第１実施の形態に係る制御装置４、ブレーキ制御方法及びプログラムと同様の制御装置４、ブレーキ制御方法及びプログラムが適用されている。

（作用効果）
以上説明したように、本実施の形態に係るロボット１によれば、垂直多関節ロボットにおいても、第１実施の形態に係るロボット１により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施の形態に係るロボット１のブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムによれば、第１実施の形態に係るプログラムにより得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、本実施の形態に係るロボット１及びプログラムは、第２実施の形態に係るロボット１及びプログラムに適用してもよい。つまり、第１実施の形態に係るロボット１及びプログラムでは、角度情報として角加速度が含まれ、角加速度が閾値と比較されているが、本実施の形態に係るロボット１及びプログラムでは、角度情報として角速度が含まれ、角速度が閾値と比較されてもよい。この場合、本実施の形態に係るロボット１及びプログラムでは、第２実施の形態に係るロボット１及びプログラムにより得ることができる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

［その他の実施の形態］
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
例えば、本発明は、ロボットアームを矩形筒形状に形成してもよい。また、本発明は、ロボットアームの上下方向の移動に対するブレーキ制御方法に限らず、水平方向、斜め方向、回転方向のそれぞれの方向の移動に対するブレーキ制御方法であってもよい。

１ ロボット
１１ ロボット本体
２１〜２４、５１〜５５ ロボットアーム
３１〜３４、６１〜６６ 関節部
３３４、６２１ モータ
３３５ ブレーキ部
４ 制御部
４１ 操作部
４１１ ブレーキスイッチ
４２ 中央演算処理ユニット
４３ サーボ制御部
４４ サーボアンプ部
４５ 角度検出部
４６ ブレーキ制御部
４７ ブレーキ駆動部
４８ 角度情報生成部
５０ 閾値設定部
５１ 時間設定部

Claims (6)

1. ロボットアームを駆動するモータと、
   前記モータを制動するブレーキ部と、
   前記モータの回転軸の回転位置を検出する角度検出部と、
   前記角度検出部により検出された回転位置に基づいて角度情報を生成する角度情報生成部と、
   前記角度情報に基づいて、前記ブレーキ部を作動するブレーキ制御部と、
   を備えたロボット。
2. 前記ブレーキ制御部は、
   前記ブレーキ部の作動を解除する作動解除指令に対して、前記角度情報と閾値とを比較し、
   前記角度情報が前記閾値以下のとき、前記ブレーキ部の作動を解除し、
   前記角度情報が前記閾値を超えたとき、所定の時間において前記ブレーキ部を作動させる
   請求項１に記載のロボット。
3. 前記角度情報生成部は、前記角度検出部により検出された回転位置に基づいて、角加速度を含む前記角度情報を生成し、
   前記ブレーキ制御部は、前記角加速度を前記閾値と比較する
   請求項２に記載のロボット。
4. 前記所定の時間は、少なくとも前記角加速度がゼロになるまでの時間に設定されている
   請求項３に記載のロボット。
5. 前記角度情報生成部は、前記角度検出部により検出された回転位置に基づいて、角速度を含む前記角度情報を生成し、
   前記ブレーキ制御部は、前記角速度を前記閾値と比較する
   請求項２に記載のロボット。
6. モータと、ブレーキ部と、角度検出部と、角度情報生成部と、ブレーキ制御部とを備えたロボットのブレーキ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記モータが、ロボットアームを駆動する工程と、
   前記ブレーキ部が、前記モータを制動する工程と、
   前記角度検出部が、前記モータの回転軸の回転位置を検出する工程と、
   前記角度情報生成部が、前記角度検出部により検出された回転位置に基づいて角度情報を生成する工程と、
   前記ブレーキ制御部が、前記ブレーキ部の作動を解除する作動解除指令に対して、前記角度情報を閾値と比較し、前記角度情報が前記閾値以下のとき、前記ブレーキ部の作動を解除し、前記角度情報が前記閾値を超えたとき、所定の時間において前記ブレーキ部を作動させる工程と、
   を備えたプログラム。
   

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