JP2021020286A

JP2021020286A - 検出方法およびロボット

Info

Publication number: JP2021020286A
Application number: JP2019139492A
Authority: JP
Inventors: 山村　光宏; Mitsuhiro Yamamura; 光宏山村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-02-18
Also published as: CN112297061A; CN112297061B; US20210031366A1

Abstract

【課題】高い検出精度を有する検出方法およびロボットを提供すること。【解決手段】ロボットアームと、前記ロボットアームに配置される静電容量式の近接センサーと、を有するロボットが周囲の物体を検出する検出方法であって、前記近接センサーの駆動電極に駆動電圧を印加し、前記近接センサーの検出電極から出力される検出信号を前記ロボットアームの姿勢に基づいて補正することにより補正検出信号を生成し、前記補正検出信号に基づいて前記ロボットの周囲の物体を検出する。【選択図】図５

Description

本発明は、検出方法およびロボットに関するものである。

特許文献１に記載されているロボットは、第１アームと、第１アームに対して回動可能に連結されている第２アームと、第２アームに対して回動可能に連結されている第３アームと、を有し、第１アームおよび第２アームには、それぞれ、近接センサーが設けられている。

特開２０１８−１４９６７３号公報

しかしながら、このような構成のロボットでは、第１アームに対する第２アームの姿勢によっては第１アームに設けられている近接センサーと第２アームに設けられている近接センサーとが接近し過ぎて互いに干渉し合い、その結果、近接センサーによる誤検出が生じるおそれがある。

本発明の検出方法は、ロボットアームと、前記ロボットアームに配置される静電容量式の近接センサーと、を有するロボットが周囲の物体を検出する検出方法であって、
前記近接センサーの駆動電極に駆動電圧を印加し、
前記近接センサーの検出電極から出力される検出信号を前記ロボットアームの姿勢に基づいて補正することにより補正検出信号を生成し、
前記補正検出信号に基づいて前記ロボットの周囲の物体を検出することを特徴とする。

本発明の第１実施形態に係るロボットを示す全体図である。近接センサーの配置を示す側面図である。近接センサーを示す図である。近接センサーが有する検出電極および駆動電極を示す平面図である。近接センサー制御部のブロック図である。駆動電圧を示す図である。近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。近接センサー制御部に記憶された補正電圧情報の一例を示す図である。補正電圧の変形例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る近接センサー制御部のブロック図である。近接センサー制御部に記憶された容量情報の一例を示す図である。近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。

以下、本発明の検出方法およびロボット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。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットを示す全体図である。図２は、近接センサーの配置を示す側面図である。図３は、近接センサーを示す図である。図４は、近接センサーが有する検出電極および駆動電極を示す平面図である。図５は、近接センサー制御部のブロック図である。図６は、駆動電圧を示す図である。図７ないし図９は、それぞれ、近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。図１０は、近接センサー制御部に記憶された補正電圧情報の一例を示す図である。図１１は、補正電圧の変形例を示す図である。

図１に示すロボット１は、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作業を行うことができる。ロボット１は、所定の作業を実行するロボット本体２と、ロボット本体２に装着され、周囲の物体、特に人を検出する近接センサー３と、ロボット本体２および近接センサー３の駆動を制御する制御装置８と、を有する。

ロボット本体２は、６軸ロボットである。このようなロボット本体２は、床、壁、天井等に固定されるベース２０と、ロボットアーム２１と、ロボットアーム２１の先端に装着されているエンドエフェクター２２と、を有する。また、ロボットアーム２１は、ベース２０に回動自在に連結されているアーム２１１と、アーム２１１に回動自在に連結されているアーム２１２と、アーム２１２に回動自在に連結されているアーム２１３と、アーム２１３に回動自在に連結されているアーム２１４と、アーム２１４に回動自在に連結されているアーム２１５と、アーム２１５に回動自在に連結されているアーム２１６と、を有し、アーム２１６にエンドエフェクター２２が装着されている。

また、ロボット本体２は、ベース２０に対してアーム２１１を回動させる駆動装置２５１と、アーム２１１に対してアーム２１２を回動させる駆動装置２５２と、アーム２１２に対してアーム２１３を回動させる駆動装置２５３と、アーム２１３に対してアーム２１４を回動させる駆動装置２５４と、アーム２１４に対してアーム２１５を回動させる駆動装置２５５と、アーム２１５に対してアーム２１６を回動させる駆動装置２５６と、を有する。各駆動装置２５１〜２５６は、例えば、駆動源としてのモーターＭと、モーターＭの駆動を制御するコントローラーＣと、モーターＭの回転量すなわちアームの回転角度を検出するエンコーダーＥと、を有する。そして、これら駆動装置２５１〜２５６は、それぞれ、制御装置８によって独立して制御される。

ただし、ロボット本体２の構成は、特に限定されず、例えば、アームの数は、５本以下であってもよいし、７本以上であってもよい。また、例えば、ロボット本体２は、スカラロボット、双腕ロボット等であってもよい。

制御装置８は、図示しないホストコンピューターからロボット本体２の位置指令を受け、各アーム２１１〜２１６が受けた位置指令に応じた位置となるように、駆動装置２５１〜２５６の駆動をそれぞれ独立して制御するロボット制御部８０と、近接センサー３の駆動を制御すると共に、近接センサー３が出力する検出信号Ｓに基づいてロボット本体２の周囲の物体を検出する近接センサー制御部９０と、を有する。例えば、近接センサー制御部９０がロボット本体２の周囲に物体を検出したとき、ロボット制御部８０は、ホストコンピューターからの指令に関わらず、ロボット本体２の駆動を緊急停止したり、ロボットアーム２１の駆動速度を遅くしたりする。これにより、ロボット１を安全に駆動することができる。

このような制御装置８は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。また、メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。

近接センサー３は、ロボットアーム２１の外表面に配置されている。特に、本実施形態では、近接センサー３は、図２中のハッチングで示す箇所、すなわち、アーム２１１、２１２、２１３、２１４に配置されている。このように、複数のアームに近接センサー３を配置することにより、より広範囲にわたって、ロボットアーム２１の周囲の物体を検出することができる。ただし、近接センサー３の配置は、特に限定されず、例えば、アーム２１４だけであってもよい。

各近接センサー３は、静電容量の変化に基づいて周囲の物体を検出する相互容量方式の静電容量型のセンサーであり、図３に示すように、検出電極３１と駆動電極３２とを有する。また、図４に示すように、検出電極３１および駆動電極３２は、互いに離間して設けられている。また、検出電極３１および駆動電極３２は、それぞれ、平面視で櫛歯状をなし、検出電極３１の櫛歯と駆動電極３２の櫛歯とが互いに離間しつつ噛み合って配置されている。駆動電極３２に駆動電圧Ｖが印加されると、検出電極３１と駆動電極３２との間に電界が発生する。電界が発生した状態で近接センサー３に検出対象である物体が接近すると、検出電極３１と駆動電極３２との間の電界が変化する。この電界の変化による静電容量の変化を検出電極３１で検出することにより、ロボット本体２への物体の接近を検出できる。

アーム２１１、２１２、２１３、２１４に配置されている４つの近接センサー３の制御方法は、それぞれ、同様であるため、以下では、説明の便宜上、アーム２１４に配置されている近接センサー３の制御方法について代表して説明し、他の近接センサー３の制御方法については、その説明を省略する。

図５に示すように、近接センサー制御部９０は、所定クロックに基づいて電圧が周期的に変化する駆動電圧Ｖを生成する駆動回路９１を有し、駆動回路９１で生成した駆動電圧Ｖが駆動電極３２に印加される。また、近接センサー制御部９０は、検出電極３１から出力される検出信号Ｓ（電荷の量）をロボットアーム２１の姿勢に応じて補正する補正回路９２と、補正回路９２によって補正された補正検出信号ＳＳを駆動電圧Ｖに同期して測定し、その測定結果に基づいて近接センサー３の周囲の物体を検出する処理回路９３と、を有する。

また、補正回路９２は、検出電極３１と電気的に接続されている補正容量を形成するための補正容量形成部としてのコンデンサ９２１と、コンデンサ９２１に駆動電圧Ｖと同期した補正電圧Ｖｂを印加する補正電圧印加回路９２２と、を有する。なお、補正電圧Ｖｂは、所定クロックに基づいて電圧が周期的に変化する電圧であり、駆動電圧Ｖと同じ周波数である。前記「同じ周波数」とは、互いの周波数が一致する場合の他にも、技術的に生じ得る若干の差を有する場合も含む意味である。また、コンデンサ９２１は、補正電圧Ｖｂの振幅に応じて容量が変化する特性を有する。

また、補正電圧印加回路９２２は、各駆動装置２５１〜２５６が有するエンコーダーＥの出力情報を取得することができ、取得した出力情報からロボットアーム２１の姿勢を検出することができる。これにより、ロボットアーム２１の姿勢を精度よく検出することができる。なお、補正電圧印加回路９２２の構成は、これに限定されず、例えば、他の回路が各エンコーダーＥからの出力に基づいて検出したロボットアーム２１の姿勢に関する情報を補正電圧印加回路９２２が取得する構成でもよい。

また、補正電圧印加回路９２２は、駆動回路９１と電気的に接続されており、駆動電圧Ｖが入力される。これにより、補正電圧印加回路９２２は、容易に、補正電圧Ｖｂと駆動電圧Ｖとを同期させることができる。駆動電圧Ｖと補正電圧Ｖｂとを同期させることにより、駆動電圧Ｖと補正電圧Ｖｂの立ち上がりや立ち下がりのタイミングを揃えることができるため、補正回路９２を用いて検出信号Ｓを精度よく補正することができ、精度のよい補正検出信号ＳＳが得られる。

以上、近接センサー制御部９０の回路構成について説明した。次に、近接センサー制御部９０による近接センサー３の制御方法、すなわち、近接センサー３による物体の検出方法について説明する。

まず、駆動回路９１で駆動電圧Ｖを生成し、生成した駆動電圧Ｖを駆動電極３２に印加する。駆動電圧Ｖは、図６に示すように、振幅が正すなわち電圧値（Ｖ）が０とＡ（ただし、Ａ＞０）とに周期的に切り替わる矩形波である。ただし、駆動電圧Ｖとしては、特に限定されない。一方、検出電極３１は、鎖線で示すＡ／２の定電圧に維持される。これにより、駆動電極３２と検出電極３１との間に形成された静電容量の大きさに基づいた検出信号Ｓ（電荷の量）が検出電極３１から出力される。この状態で近接センサー３に検出対象である物体が接近すると、接近してきた物体と近接センサー３との干渉によって、検出電極３１から出力される検出信号Ｓが変化する。そのため、処理回路９３は、検出信号Ｓの変化に基づいてロボット本体２への物体の接近を検出することができる。

しかしながら、近接センサー３から出力される検出信号Ｓは、検出対象である物体以外の物体と近接センサー３との干渉によっても変動する。その一例を図７ないし図９に示す。なお、図７ないし図９に示すモデルは、互いに、ロボットアーム２１の姿勢が異なっており、各図に示す駆動電圧Ｖの波形中の「〇」で示すタイミングで作用する電気力線を示している。

図７に示すモデルでは、近接センサー３が他の物体と干渉していない。なお、説明の便宜上、このとき、検出電極３１には６本の電気力線が作用するものとし、この状態で検出電極３１から出力される検出信号Ｓを基準検出信号Ｓａとも言う。

これに対して、例えば、図８に示すモデルでは、近接センサー３が他のアームの近接センサー３（３Ａ）に接近し、これらが干渉している。これにより、検出電極３１に近接センサー３Ａの駆動電極３２からの電気力線が作用して、検出電極３１には、図７のモデルよりも多い９本の電気力線が作用する。そのため、検出電極３１から出力される検出信号Ｓは、基準検出信号Ｓａよりも大きくなる。

反対に、例えば、図９に示すモデルでは、近接センサー３がロボット本体２周囲にある機械設備、安全柵、周辺装置外装およびケーブル等の導体である構造体Ｘに接近し、これらが干渉している。これにより、電気力線の一部が構造体Ｘに遮蔽され、検出電極３１には、図７のモデルよりも少ない３本の電気力線が作用する。そのため、検出電極３１から出力される検出信号Ｓは、基準検出信号Ｓａよりも小さくなる。

このように、ロボットアーム２１の姿勢、すなわち、検出対象である物体の接近以外の要因によって検出信号Ｓが変動すると、処理回路９３が物体の接近を誤検知し、物体の検出精度が低下する。そこで、近接センサー制御部９０は、ロボットアーム２１の姿勢に起因する検出信号Ｓを補正して、不本意な変動を小さくする、好ましくは０（ゼロ）とする補正回路９２を備えている。

補正回路９２は、前述したように、検出電極３１と電気的に接続されているコンデンサ９２１と、コンデンサ９２１に補正電圧Ｖｂを印加する補正電圧印加回路９２２と、を有する。

また、図５に示すように、補正電圧印加回路９２２は、記憶回路９２２ａを有し、この記憶回路９２２ａには、図１０に示す補正電圧情報Ｔ１が記憶されている。補正電圧情報Ｔ１は、ロボットアーム２１の姿勢に起因する検出信号Ｓの変動を減少、好ましくは０（ゼロ）とするためにコンデンサ９２１に印加する補正電圧Ｖｂの情報であり、ロボットアーム２１の複数の姿勢と、各姿勢のときにコンデンサ９２１に印加する補正電圧Ｖｂとが紐づけられたテーブルデータとして記憶されている。補正電圧情報Ｔ１の取得方法は、特に限定されず、例えば、事前にロボット１に教示する方法が挙げられる。

例えば、ロボット１は、使用に先立って、まず、ロボットアーム２１が基準姿勢、すなわち、図７のモデルのように他の物体からの干渉を受けていない姿勢のときに検出電極３１から出力される基準検出信号Ｓａと、ロボットアーム２１が基準姿勢とは異なる様々な姿勢、すなわち、図８のモデルのようにロボットアーム２１自身と干渉している姿勢や図９のモデルのように構造体Ｘと干渉している姿勢のときに検出電極３１から出力される検出信号Ｓと、を検出する。次に、ロボット１は、各姿勢について、基準検出信号Ｓａと検出信号Ｓとを比較して、基準検出信号Ｓａと検出信号Ｓとの差ΔＳが小さくなる、好ましくは０（ゼロ）となる補正電圧Ｖｂを求め、求めた補正電圧Ｖｂを補正電圧情報Ｔ１として記憶する。

前述した図７ないし図９のモデル図を用いて説明すると、図７に示すモデルでは、近接センサー３が他の物体と干渉しておらず、検出電極３１に６本の電気力線が作用している。一方、コンデンサ９２１には、補正電圧印加回路９２２から０Ｖの補正電圧Ｖｂが印加されており、コンデンサ９２１には、電気力線が０本形成されている。つまり、このモデルでは、補正回路９２は、電気力線６本分に相当する大きさの検出信号Ｓ（基準検出信号Ｓａ）に、電気力線０本分に相当する補正信号Ｓｂを加えて、電気力線６本分に相当する補正検出信号ＳＳを生成している。言い換えると、補正回路９２は、検出信号Ｓを補正することなく、そのまま補正検出信号ＳＳとしている。

これに対して、図８に示すモデルでは、近接センサー３が他の近接センサー３Ａと干渉しており、検出電極３１には図７のモデルよりも多い９本の電気力線が作用している。一方、コンデンサ９２１には、補正電圧印加回路９２２から、振幅の方向が駆動電圧Ｖと逆の負であり電圧値（Ｖ）が０とＢ（ただし、Ｂ＜０）とに周期的に切り替わる矩形の補正電圧Ｖｂが印加されており、検出電極３１に作用する電気力線と逆向きの電気力線が３本形成されている。つまり、このモデルでは、補正回路９２は、電気力線９本分に相当する大きさの検出信号Ｓに、電気力線−１本分に相当する補正信号Ｓｂを加えて、電気力線６本分に相当する補正検出信号ＳＳを生成している。なお、Ｂ（＜０）の値は、近接センサー３Ａとの相対的位置関係、すなわち検出電極３１に作用する電気力線の数に応じて変動する。

反対に、図９に示すモデルでは、近接センサー３が構造体Ｘと干渉しており、検出電極３１には図７のモデルよりも少ない３本の電気力線が作用している。一方、コンデンサ９２１には、補正電圧印加回路９２２から、振幅の方向が駆動電圧Ｖと同じ正であり電圧値（Ｖ）が０とＣ（ただし、Ｃ＞０）とに周期的に切り替わる矩形の補正電圧Ｖｂが印加されており、検出電極３１に作用する電気力線と同じ向きの電気力線が３本形成されている。つまり、このモデルでは、補正回路９２は、電気力線３本分に相当する大きさの検出信号Ｓに、電気力線３本分に相当する補正信号Ｓｂを加えて、電気力線６本分に相当する補正検出信号ＳＳを生成している。なお、Ｃ（＞０）の値は、構造体Ｘとの相対的位置関係、すなわち検出電極３１に作用する電気力線の数に応じて変動する。

このように、補正回路９２は、干渉の有無に関わらず、常に、電気力線６本分に相当する大きさの補正検出信号ＳＳが生成されるように、コンデンサ９２１に印加する補正電圧Ｖｂを制御している。これにより、補正回路９２によって、常に、ロボットアーム２１の姿勢に起因する検出信号Ｓの変動がキャンセルされた補正検出信号ＳＳが生成される。

処理回路９３は、上述のように、補正回路９２によって生成された補正検出信号ＳＳに基づいて検出対象である物体の接近を検出する。このような構成によれば、ロボットアーム２１の姿勢すなわち検出対象である物体の接近以外の要因に起因した検出信号Ｓの変動が抑制されるため、処理回路９３は、精度よく、物体の接近を検出することができる。

以上、ロボット１について説明した。このようなロボット１は、前述したように、ロボットアーム２１と、ロボットアーム２１に配置されている検出電極３１および駆動電極３２を有し、周囲の物体を検出する静電容量式の近接センサー３と、駆動電極３２に駆動電圧Ｖを印加する駆動回路９１と、検出電極３１から出力される検出信号Ｓをロボットアーム２１の姿勢に基づいて補正することにより補正検出信号ＳＳを生成する補正回路９２と、補正検出信号ＳＳに基づいてロボット１の周囲の物体を検出する処理回路９３と、を有する。このような構成のロボット１によれば、ロボットアーム２１の姿勢に起因する検出信号Ｓの変動がキャンセルされた補正検出信号ＳＳが得られるため、ロボット１の周囲の物体をより精度よく検出することができる。

また、前述したように、補正回路９２は、検出電極３１に電気的に接続されている補正容量形成部としてのコンデンサ９２１と、コンデンサ９２１に補正電圧Ｖｂを印加する補正電圧印加回路９２２と、を有する。これにより、補正回路９２の構成が簡単なものとなる。

また、前述したように、ロボットアーム２１と、ロボットアーム２１に配置される静電容量式の近接センサー３と、を有するロボット１が周囲の物体を検出する検出方法は、近接センサー３の駆動電極３２に駆動電圧Ｖを印加し、近接センサー３の検出電極３１から出力される検出信号Ｓをロボットアーム２１の姿勢に基づいて補正することにより補正検出信号ＳＳを生成し、補正検出信号ＳＳに基づいてロボット１の周囲の物体を検出する。このような構成の検出方法によれば、ロボットアーム２１の姿勢に起因する検出信号Ｓの変動がキャンセルされた補正検出信号ＳＳが得られるため、ロボット１の周囲の物体をより精度よく検出することができる。

また、前述したように、この検出方法では、検出電極３１と電気的に接続されている補正容量形成部としてのコンデンサ９２１に補正電圧Ｖｂを印加することにより、検出信号Ｓを補正して補正検出信号ＳＳを生成する。これにより、簡単な方法で、補正検出信号ＳＳを生成することができる。

また、前述したように、この検出方法では、ロボットアーム２１の姿勢と補正電圧Ｖｂとに基づく補正電圧情報Ｔ１を取得し、補正電圧情報Ｔ１とロボットアーム２１の姿勢とに基づいて補正電圧Ｖｂを制御する。これにより、簡単な方法で、補正電圧Ｖｂを制御することができる。

また、前述したように、この検出方法では、ロボットアーム２１の姿勢の検出は、ロボットアーム２１が有するエンコーダーＥの出力に基づく。これにより、簡単な構成で、かつ、精度よくロボットアーム２１の姿勢を検出することができる。

また、前述したように、駆動電圧Ｖと補正電圧Ｖｂとを同期させる。これにより、駆動電圧Ｖと補正電圧Ｖｂの立ち上がりや立ち下がりのタイミングを揃えることができるため、補正回路９２を用いて検出信号Ｓを精度よく補正することができ、精度のよい補正検出信号ＳＳが得られる。

以上、ロボット１について説明したが、その構成は、上述の構成に限定されない。例えば、図１１に示すように、本実施形態では、図８に示す姿勢の時にコンデンサ９２１に印加する補正電圧Ｖｂは、振幅の方向が駆動電圧Ｖと逆の負、すなわち電圧値（Ｖ）が０とＢ（ただし、Ｂ＜０）とに周期的に切り替わる矩形の電圧であるが、これに替えて、駆動電圧Ｖと逆位相の矩形の電圧としてもよい。また、本実施形態では、検出電極３１の電位をＡ／２に固定し、検出電極３１から出力される電荷の量を検出信号Ｓとして用いているが、これに限定されず、例えば、検出電極３１の電位を固定せず、検出電極３１の電位の変化を検出信号Ｓとして用いてもよい。このような構成であっても、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第２実施形態＞
図１２は、本発明の第２実施形態に係る近接センサー制御部のブロック図である。図１３は、近接センサー制御部に記憶された容量情報の一例を示す図である。図１４ないし図１６は、それぞれ、近接センサーに生じる電気力線を示すモデル図である。

本実施形態は、補正回路９２の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１２ないし図１６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１２に示すように、本実施形態の補正回路９２は、駆動回路９１と処理回路９３との間に近接センサー３と並列に接続されている可変補正容量形成部としての可変コンデンサ９２３と、可変コンデンサ９２３の容量を制御する容量制御回路９２４と、を有する。このような補正回路９２では、可変コンデンサ９２３に駆動電圧Ｖが印加され、容量制御回路９２４で可変コンデンサ９２３の容量の大きさを変化させることにより、検出信号Ｓを補正して補正検出信号ＳＳを生成する。このような構成によれば、補正回路９２の構成が簡単なものとなる。特に、可変コンデンサ９２３に駆動電圧Ｖを印加することにより、補正回路９２の構成がより簡単なものとなる。具体的には、例えば、駆動電圧Ｖと別の電圧を駆動電圧Ｖと同期させて印加するといった複雑な構成とする必要がなく、その分、補正回路９２の構成がより簡単なものとなる。

また、容量制御回路９２４は、記憶回路９２４ａを有し、記憶回路９２４ａには、図１３に示すような可変コンデンサ９２３の容量情報Ｔ２が記憶されている。容量情報Ｔ２は、ロボットアーム２１の姿勢に起因する検出信号Ｓの変動を減少、好ましくは０（ゼロ）とするために変化させる可変コンデンサ９２３の容量の情報であり、ロボットアーム２１の複数の姿勢と、各姿勢のときの可変コンデンサ９２３の容量と、が紐づけられたテーブルデータとして記憶されている。この容量情報Ｔ２の取得方法は、特に限定されず、例えば、事前にロボット１に教示する方法が挙げられる。

図１４ないし図１６に示すモデルを用いて説明すると、図１４に示すモデルでは、近接センサー３が他の物体と干渉しておらず、検出電極３１に６本の電気力線が作用している。一方、可変コンデンサ９２３の容量は、容量制御回路９２４によって容量Ｃａとされており、可変コンデンサ９２３には、検出電極３１に作用する電気力線と同じ向きの電気力線が４本形成されている。つまり、このモデルでは、補正回路９２は、電気力線６本分に相当する大きさの検出信号Ｓ（基準検出信号Ｓａ）に、電気力線４本分に相当する補正信号Ｓｂを加えて、電気力線１０本分に相当する補正検出信号ＳＳを生成している。

これに対して、図１５に示すモデルでは、近接センサー３が他の近接センサー３Ａと干渉しており、検出電極３１には図１４のモデルよりも多い９本の電気力線が作用している。一方、可変コンデンサ９２３の容量は、容量制御回路９２４によって容量Ｃａよりも小さい容量Ｃｂとされており、可変コンデンサ９２３には、検出電極３１に作用する電気力線と同じ向きの電気力線が１本形成されている。つまり、このモデルでは、補正回路９２は、電気力線９本分に相当する大きさの検出信号Ｓに、電気力線１本分に相当する補正信号Ｓｂを加えて、電気力線１０本分に相当する補正検出信号ＳＳを生成している。なお、Ｃｂ（＜Ｃａ）の値は、近接センサー３Ａとの相対的位置関係、すなわち検出電極３１に作用する電気力線の数に応じて変動する。

反対に、図１６に示すモデルでは、近接センサー３が構造体Ｘと干渉しており、検出電極３１には、図１４のモデルよりも少ない３本の電気力線が作用している。一方、可変コンデンサ９２３の容量は、容量制御回路９２４によって容量Ｃａよりも大きい容量Ｃｃとされており、可変コンデンサ９２３には、検出電極３１に作用する電気力線と同じ向きの電気力線が７本形成されている。つまり、このモデルでは、補正回路９２は、電気力線３本分に相当する大きさの検出信号Ｓに、電気力線７本分に相当する補正信号Ｓｂを加えて、電気力線１０本分に相当する補正検出信号ＳＳを生成している。なお、Ｃｃ（＞Ｃａ）の値は、構造体Ｘとの相対的位置関係、すなわち検出電極３１に作用する電気力線の数に応じて変動する。

このように、補正回路９２は、干渉の有無に関わらず、常に、電気力線１０本分に相当する大きさの補正検出信号ＳＳが生成されるように、可変コンデンサ９２３の容量を制御している。これにより、補正回路９２によって、ロボットアーム２１の姿勢に起因する検出信号Ｓの変動がキャンセルされた補正検出信号ＳＳが生成される。そして、このようにして生成された補正検出信号ＳＳに基づいて、処理回路９３が検出対象である物体の接近を検出する。このような構成によれば、処理回路９３は、精度よく、物体の接近を検出することができる。

以上のように、本実施形態の補正回路９２は、検出電極３１に電気的に接続されている可変補正容量形成部としての可変コンデンサ９２３と、可変コンデンサ９２３の容量を制御する容量制御回路９２４と、を有する。これにより、補正回路９２の構成が簡単なものとなる。

また、前述したように、可変コンデンサ９２３には、駆動電圧Ｖが印加される。これにより、補正回路９２の構成が簡単なものとなる。

また、前述したように、周囲の物体を検出する検出方法では、検出電極３１と電気的に接続されている可変容量形成部としての可変コンデンサ９２３の容量を制御することにより、検出信号Ｓを補正して補正検出信号ＳＳを生成する。これにより、簡単な方法で、補正検出信号ＳＳを生成することができる。

また、前述したように、周囲の物体を検出する検出方法は、ロボットアーム２１の姿勢と可変コンデンサ９２３の容量とに基づく容量情報Ｔ２を取得し、容量情報Ｔ２とロボットアーム２１の姿勢とに基づいて可変コンデンサ９２３の容量を制御する。これにより、簡単な方法で、補正検出信号ＳＳを生成することができる。

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明の検出方法およびロボットを図示の好適な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。

１…ロボット、２…ロボット本体、２０…ベース、２１…ロボットアーム、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６…アーム、２２…エンドエフェクター、２５１、２５２、２５３、２５４、２５５、２５６…駆動装置、３、３Ａ…近接センサー、３１…検出電極、３２…駆動電極、８…制御装置、８０…ロボット制御部、９０…近接センサー制御部、９１…駆動回路、９２…補正回路、９２１…コンデンサ、９２２…補正電圧印加回路、９２２ａ…記憶回路、９２３…可変コンデンサ、９２４…容量制御回路、９２４ａ…記憶回路、９３…処理回路、Ｃ…コントローラー、Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ…容量、Ｅ…エンコーダー、Ｍ…モーター、Ｓ…検出信号、ＳＳ…補正検出信号、Ｓａ…基準検出信号、Ｓｂ…補正信号、Ｔ１…補正電圧情報、Ｔ２…容量情報、Ｖ…駆動電圧、Ｖｂ…補正電圧、Ｘ…構造体

Claims

ロボットアームと、前記ロボットアームに配置される静電容量式の近接センサーと、を有するロボットが周囲の物体を検出する検出方法であって、
前記近接センサーの駆動電極に駆動電圧を印加し、
前記近接センサーの検出電極から出力される検出信号を前記ロボットアームの姿勢に基づいて補正することにより補正検出信号を生成し、
前記補正検出信号に基づいて前記ロボットの周囲の物体を検出することを特徴とする検出方法。
前記検出電極と電気的に接続されている補正容量形成部に補正電圧を印加することにより、前記検出信号を補正して前記補正検出信号を生成する請求項１に記載の検出方法。
前記ロボットアームの姿勢と前記補正電圧とに基づく補正電圧情報を取得し、
前記補正電圧情報と前記ロボットアームの姿勢とに基づいて前記補正電圧を制御する請求項２に記載の検出方法。
前記ロボットアームの姿勢の検出は、前記ロボットアームが有するエンコーダーの出力に基づく請求項３に記載の検出方法。
前記検出電極と電気的に接続されている可変補正容量形成部の容量を制御することにより、前記検出信号を補正して前記補正検出信号を生成する請求項１に記載の検出方法。
前記ロボットアームの姿勢と前記可変補正容量形成部の容量とに基づく容量情報を取得し、
前記容量情報と前記ロボットアームの姿勢とに基づいて前記可変補正容量形成部の容量を制御する請求項５に記載の検出方法。
前記駆動電圧と前記補正電圧とを同期させる請求項２ないし６のいずれか１項に記載の検出方法。
ロボットアームと、
前記ロボットアームに配置されている検出電極および駆動電極を有し、周囲の物体を検出する静電容量式の近接センサーと、
前記駆動電極に駆動電圧を印加する駆動回路と、
前記検出電極から出力される検出信号を前記ロボットアームの姿勢に基づいて補正することにより補正検出信号を生成する補正回路と、
前記補正検出信号に基づいて前記ロボットの周囲の物体を検出する処理回路と、を有することを特徴とするロボット。
前記補正回路は、前記検出電極に電気的に接続されている補正容量形成部と、
前記補正容量形成部に補正電圧を印加する補正電圧印加回路と、を有する請求項８に記載のロボット。
前記補正回路は、前記検出電極に電気的に接続されている可変補正容量形成部と、
前記可変補正容量形成部の容量を制御する容量制御回路と、を有する請求項８に記載のロボット。
前記可変補正容量形成部には、前記駆動電圧が印加される請求項１０に記載のロボット。