JP2021053739A - ロボットおよびロボットの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】力指令に対するオーバーシュート量を小さくでき、力指令への収束時間を短くすることができるロボットおよびロボットの制御方法を提供すること。【解決手段】ロボットは、ロボットアームと、前記ロボットアームを駆動するモーターと、前記モーターの駆動を制御する制御装置と、前記ロボットアームに配置されているセンサーと、を有し、前記制御装置は、前記センサーの出力に基づいて生成された速度信号を速度指令にフィードバックして加速度指令を生成し、前記加速度指令から電流指令を生成し、前記電流指令に基づいて前記モーターを駆動する。【選択図】図３

Description

本発明は、ロボットおよびロボットの制御方法に関する。

特許文献１に記載されているロボットシステムでは、ロボットを高速動作させたときに生じる振動を抑制するために、ロボットに搭載されているセンサーの出力を動作指令にフィードバックしている。

このようなロボットシステムにおいて、例えば、アームの先端部に取り付けられているハンドまたはハンドにより把持されているワークが対象物と接触する力覚作業を行う場合には、ハンドが備える力覚センサーからの出力をフィードバックしながらハンドまたはワークの接触する力が力指令となるようにハンドの駆動を制御する。このような作業では、例えば、ハンドが対象物に接触したときに瞬間的な力が発生する。

特開２０１８−１３０８００号公報

このような作業では、より瞬間的な成分を抽出して制御を行うことが好ましい。しかしながら、特許文献１のロボットシステムのように、センサーの出力を動作指令にだけフィードバックする場合には、瞬間的な成分を抽出して制御を行うことが困難である。

本発明のロボットは、ロボットアームと、
前記ロボットアームを駆動するモーターと、
前記モーターの駆動を制御する制御装置と、
前記ロボットアームに配置されているセンサーと、を有し、
前記制御装置は、前記センサーの出力に基づいて生成された速度信号を速度指令にフィードバックして加速度指令を生成し、前記加速度指令から電流指令を生成し、前記電流指令に基づいて前記モーターを駆動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。 制御装置を示すブロック図である。 制御装置を示すブロック図である。 力覚作業の一例を示す図である。 第２実施形態に係るロボットが有する制御装置を示すブロック図である。 第３実施形態に係るロボットが有する制御装置を示すブロック図である。 第４実施形態に係るロボットが有する制御装置を示すブロック図である。

以下、本発明のロボットおよびロボットの制御方法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および図３は、それぞれ、制御装置を示すブロック図である。図４は、力覚作業の一例を示す図である。

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、ロボットアーム２１とエンドエフェクター２２との間に装着されているセンサーとしての力覚センサー２３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、を有する。

そして、アーム２１６に力覚センサー２３を介してエンドエフェクター２２が装着されている。このように、力覚センサー２３をロボットアーム２１に装着することにより、力覚センサー２３の出力に基づいて、対象物との接触、例えば、後述する対象物Ａと対象物Ｂとの接触を検出することができる。なお、力覚センサー２３の構成としては、特に限定されないが、例えば、水晶を用い、水晶の圧電効果を利用した構成のセンサーを用いることができる。また、センサーとしては、対象物との接触を検出することができれば、特に限定されず、例えば、非接触センサー、超音波センサー、赤外線センサー、距離センサー、ビジョンセンサー等を用いてもよい。

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。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、１本以上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、ホストコンピューターＨＣからの位置指令Ｐ０を受け、各アーム２１１〜２１６が受けた位置指令Ｐ０に応じた位置となるように、駆動装置２５１〜２５６の駆動を独立して制御する。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。

図２に示すように、制御装置８は、駆動装置２５１の駆動を制御する駆動制御部８Ａと、駆動装置２５２の駆動を制御する駆動制御部８Ｂと、駆動装置２５３の駆動を制御する駆動制御部８Ｃと、駆動装置２５４の駆動を制御する駆動制御部８Ｄと、駆動装置２５５の駆動を制御する駆動制御部８Ｅと、駆動装置２５６の駆動を制御する駆動制御部８Ｆと、を有する。なお、これら駆動制御部８Ａ〜８Ｆは、互いに同様の構成であるため、以下では、説明の便宜上、駆動制御部８Ａについて代表して説明し、駆動制御部８Ｂ〜８Ｆについては、その説明を省略する。

図３に示すように、駆動制御部８Ａは、ホストコンピューターＨＣで生成された位置指令Ｐ０に基づいてモーターＭへの速度指令Ｖ０を生成する位置制御部８０１と、位置制御部８０１からの速度指令Ｖ０に基づいてモーターＭへの加速度指令Ａ０を生成する速度制御部８０２と、速度制御部８０２からの加速度指令Ａ０に基づいてモーターＭへの電流指令Ｅ０を生成する電流制御部８０３と、力覚センサー２３の出力に基づいて位置信号Ｐ２を生成する位置信号生成部８０４と、位置信号生成部８０４からの位置信号Ｐ２を微分して速度信号Ｖ２を生成する第１微分器８０５と、第１微分器８０５からの速度信号Ｖ２を微分して加速度信号Ａ２を生成する第２微分器８０６と、エンコーダーＥで検出されるアーム２１２の現在位置を示す位置信号Ｐ１を微分して速度信号Ｖ１を生成する第３微分器８０７と、第３微分器８０７からの速度信号Ｖ１を微分して加速度信号Ａ１を生成する第４微分器８０８と、を有する。位置指令Ｐ０は、アーム２１１の目標位置であり、制御周期間隔毎に生成される。

このように、第１微分器８０５を用いることにより、位置信号Ｐ２から速度信号Ｖ２を容易に生成することができる。また、第２微分器８０６を用いることにより、速度信号Ｖ２から加速度信号Ａ２を容易に生成することができる。ただし、位置信号Ｐ２から速度信号Ｖ２や加速度信号Ａ２を生成する方法としては、特に限定されず、例えば、位置信号Ｐ２に所定の係数を積算して速度信号Ｖ２および加速度信号Ａ２を生成してもよい。同様に、第３微分器８０７を用いることにより、位置信号Ｐ１から速度信号Ｖ１を容易に生成することができる。また、第４微分器８０８を用いることにより、速度信号Ｖ１から加速度信号Ａ１を容易に生成することができる。ただし、位置信号Ｐ１から速度信号Ｖ１や加速度信号Ａ１を生成する方法としては、特に限定されず、例えば、位置信号Ｐ１に所定の係数を積算して速度信号Ｖ１および加速度信号Ａ１を生成してもよい。

位置信号生成部８０４は、力覚センサー２３が検出した力Ｇ２をホストコンピューターＨＣから受け付けた力指令Ｇ０にフィードバックし、力Ｇ２が力指令Ｇ０と一致するように位置信号Ｐ２を生成する。なお、力指令Ｇ０は、力覚センサー２３が受ける力の目標値であり、例えば、制御周期間隔毎に生成される。

位置制御部８０１は、エンコーダーＥからの位置信号Ｐ１を位置指令Ｐ０にフィードバックする。そして、位置制御部８０１は、位置指令Ｐ０と位置信号Ｐ１との差分に基づいて、つまり、位置信号Ｐ１が位置指令Ｐ０と一致するように速度指令を生成する。さらに、位置制御部８０１は、この速度指令に位置信号生成部８０４からの位置信号Ｐ２をフィードバックして補正することにより速度指令Ｖ０を生成する。なお、位置信号Ｐ２は、例えば、力Ｇ２を力指令Ｇ０と一致させるために、アーム２１１をさらに前進させる必要があるのか、反対に後退させる必要があるのかを示す信号である。

速度制御部８０２は、第３微分器８０７からの速度信号Ｖ１を速度指令Ｖ０にフィードバックする。そして、速度制御部８０２は、速度指令Ｖ０と速度信号Ｖ１との差分に基づいて、つまり、速度信号Ｖ１が速度指令Ｖ０と一致するように加速度指令を生成する。さらに、速度制御部８０２は、この加速度指令に第１微分器８０５からの速度信号Ｖ２をフィードバックして補正することにより加速度指令Ａ０を生成する。

なお、本実施形態では、エンコーダーＥの出力から速度信号Ｖ１を生成しているが、これに限定されず、例えば、モーターＭに印加される電流値に基づいて速度信号Ｖ１を生成してもよい。エンコーダーＥの出力がデジタル信号であるのに対して、電流値はアナログ信号であり、分解能が高い。そのため、より精度のよい速度信号Ｖ１を生成することができる。

電流制御部８０３は、第４微分器８０８からの加速度信号Ａ１を加速度指令Ａ０にフィードバックする。そして、電流制御部８０３は、加速度指令Ａ０と加速度信号Ａ１との差分に基づいて、つまり、加速度信号Ａ１が加速度指令Ａ０と一致するように加速度指令を生成する。さらに、電流制御部８０３は、この加速度指令に第２微分器８０６からの加速度信号Ａ２をフィードバックして補正することにより電流指令Ｅ０を生成する。そして、駆動制御部８Ａは、電流制御部８０３で生成された電流指令Ｅ０に基づいてモーターＭを駆動する。

このように、位置信号Ｐ２を位置指令Ｐ０にフィードバックする位置制御を行うだけではなく、速度信号Ｖ２を速度指令Ｖ０にフィードバックする速度制御および加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックする加速度制御を行うことにより、力指令Ｇ０に対するオーバーシュート量を低減することができると共に、力指令Ｇ０への収束時間を短縮することができる。これは、速度制御や加速度制御によれば、位置制御と比べて、瞬間的な成分を抽出可能で、より瞬間的な制御が可能なためである。そのため、ロボット本体２や対象物への負荷を低減することができ、ロボット１の作業効率が向上する。

なお、力覚作業としては、力覚センサー２３の出力をフィードバックする作業であれば、特に限定されず、例えば、図４に示すように、エンドエフェクター２２が把持する対象物Ａを作業台に載置されている対象物Ｂの穴Ｂ１に嵌め込む作業が挙げられる。この場合、力指令Ｇ０に対するオーバーシュート量が低減されることで、対象物Ａ、Ｂやロボット本体２に瞬間的に加わる最大荷重が小さくなって、対象物Ａ、Ｂやロボット本体２への負荷が低減されるため、対象物Ａ、Ｂやロボット本体２の破損が抑制される。また、力指令Ｇ０への収束時間が短縮されることで、ロボット１の動作が安定し、対象物Ａを対象物Ｂの穴Ｂ１に嵌め込む作業にかかる時間が短縮され、ロボット１の作業効率および生産性が向上する。

特に、速度信号Ｖ２を速度指令Ｖ０にフィードバックする速度制御は、加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックする加速度制御に比べて微分回数が少ないことからノイズが乗り難く、制御し易い。そのため、速度制御を行うことにより、より効果的に、力指令Ｇ０に対するオーバーシュート量を低減することができると共に、力指令Ｇ０への収束時間を短縮することができる。一方、加速度制御は、速度制御と比べてモーターＭの制御に近い。そのため、加速度制御を行うことにより、より効果的に、力指令Ｇ０に対するオーバーシュート量を低減することができると共に、力指令Ｇ０への収束時間を短縮することができる。つまり、速度制御および加速度制御を共に行うことにより、速度制御および加速度制御の相乗効果によって、上述した効果がより顕著なものとなる。

なお、位置信号Ｐ２、速度信号Ｖ２および加速度信号Ａ２をフィードバックする制御は、力覚作業時に駆動するアームにだけ適用すればよい。つまり、例えば、図４に示したような対象物Ａを対象物Ｂの穴Ｂ１に嵌め込む力覚作業をアーム２１２の回動だけで行う場合には、アーム２１２を回動させる駆動装置２５２にだけ位置信号Ｐ２、速度信号Ｖ２および加速度信号Ａ２をフィードバックする制御を行い、他のアーム２１１、２１３〜２１６を回動させる駆動装置２５１、２５３〜２５６については位置信号Ｐ２、速度信号Ｖ２および加速度信号Ａ２をフィードバックする制御を行わなくてもよい。これにより、他のアーム２１１、２１３〜２１６の駆動制御の高速化を図ることができ、ロボット１全体の駆動効率が向上する。もちろん、これに限定されず、他のアーム２１１、２１３〜２１６を回動させる駆動装置２５１、２５３〜２５６についても位置信号Ｐ２、速度信号Ｖ２および加速度信号Ａ２をフィードバックする制御を行ってもよい。

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、ロボットアーム２１と、ロボットアーム２１を駆動するモーターＭと、モーターＭの駆動を制御する制御装置８と、ロボットアーム２１に配置されているセンサーとしての力覚センサー２３と、を有する。そして、制御装置８は、力覚センサー２３の出力に基づいて生成された速度信号Ｖ２を速度指令Ｖ０にフィードバックして加速度指令Ａ０を生成し、加速度指令Ａ０から電流指令Ｅ０を生成し、電流指令Ｅ０に基づいてモーターＭを駆動する。このように、速度信号Ｖ２を速度指令Ｖ０にフィードバックする速度制御を行うことにより、力指令Ｇ０に対するオーバーシュート量を低減することができると共に、力指令Ｇ０への収束時間を短縮することができる。これは、速度制御によれば、位置制御と比べて瞬間的な成分を抽出可能で、より瞬間的な制御が可能なためである。そのため、ロボット本体２や対象物への負荷を低減することができ、ロボット１の作業効率が向上する。

また、前述したように、制御装置８は、力覚センサー２３の出力に基づいて生成された位置信号Ｐ２を位置指令Ｐ０にフィードバックして速度指令Ｖ０を生成する。このように、位置指令Ｐ０から速度指令Ｖ０を生成することにより、速度指令Ｖ０を生成し易くなる。

また、前述したように、制御装置８は、力覚センサー２３の出力に基づいて生成された加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックして電流指令Ｅ０を生成する。このように、位置制御および速度制御に加えて、加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックする加速度制御を行うことにより、さらに効果的に、力指令Ｇ０に対するオーバーシュート量を低減することができると共に、力指令Ｇ０への収束時間を短縮することができる。これは、加速度制御によれば、位置制御と比べて瞬間的な成分を抽出可能で、より瞬間的な制御が可能なためである。そのため、ロボット本体２や対象物への負荷を低減することができ、ロボット１の作業効率が向上する。

また、前述したように、ロボット１は、ロボットアーム２１と、ロボットアーム２１を駆動するモーターＭと、モーターＭの駆動を制御する制御装置８と、ロボットアーム２１に配置されているセンサーとしての力覚センサー２３と、を有する。そして、制御装置８は、力覚センサー２３の出力に基づいて生成された加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックして電流指令Ｅ０を生成し、電流指令Ｅ０に基づいてモーターＭを駆動する。このように、加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックする加速度制御を行うことにより、力指令Ｇ０に対するオーバーシュート量を低減することができると共に、力指令Ｇ０への収束時間を短縮することができる。これは、加速度制御によれば、位置制御と比べて瞬間的な成分を抽出可能で、より瞬間的な制御が可能なためである。そのため、ロボット本体２や対象物への負荷を低減することができ、ロボット１の作業効率が向上する。

また、前述したように、制御装置８は、力覚センサー２３の出力に基づいて生成された位置信号Ｐ２を位置指令Ｐ０にフィードバックして速度指令Ｖ０を生成し、速度指令Ｖ０に基づいて加速度指令Ａ０を生成する。このように、位置指令Ｐ０から速度指令Ｖ０を生成し、速度指令Ｖ０から加速度指令Ａ０を生成することにより、加速度指令Ａ０を生成し易くなる。

また、前述したように、制御装置８は、力覚センサー２３の出力に基づいて生成された速度信号Ｖ２を速度指令Ｖ０にフィードバックして加速度指令Ａ０を生成する。このように、速度指令Ｖ０から加速度指令Ａ０を生成することにより、加速度指令Ａ０を生成し易くなる。

また、前述したように、センサーは、力覚センサー２３である。これにより、対象物との接触、図４に示す例によれば、対象物Ａと対象物Ｂとの接触をより確実に検出することができる。

また、前述したように、ロボット１の制御方法は、ロボットアーム２１と、ロボットアーム２１を駆動するモーターＭと、ロボットアーム２１に配置されているセンサーとしての力覚センサー２３と、を有するロボット１の制御方法であって、力覚センサー２３の出力に基づいて生成された速度信号Ｖ２を速度指令Ｖ０にフィードバックして加速度指令Ａ０を生成し、加速度指令Ａ０から電流指令Ｅ０を生成し、電流指令Ｅ０に基づいてモーターＭを駆動する。このように、速度信号Ｖ２を速度指令Ｖ０にフィードバックする速度制御を行うことにより、力指令Ｇ０に対するオーバーシュート量を低減することができると共に、力指令Ｇ０への収束時間を短縮することができる。これは、速度制御によれば、位置制御と比べて瞬間的な成分を抽出可能で、より瞬間的な制御が可能なためである。そのため、ロボット本体２や対象物への負荷を低減することができ、ロボット１の作業効率が向上する。

また、前述したように、ロボット１の制御方法では、力覚センサー２３の出力に基づいて生成された位置信号Ｐ２を位置指令Ｐ０にフィードバックして速度指令Ｖ０を生成する。このように、位置指令Ｐ０から速度指令Ｖ０を生成することにより、速度指令Ｖ０を生成し易くなる。

また、前述したように、ロボット１の制御方法では、力覚センサー２３の出力に基づいて生成された加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックして電流指令Ｅ０を生成する。このように、位置制御および速度制御に加えて、加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックする加速度制御を行うことにより、さらに効果的に、力指令Ｇ０に対するオーバーシュート量を低減することができると共に、力指令Ｇ０への収束時間を短縮することができる。これは、加速度制御によれば、位置制御と比べて瞬間的な成分を抽出可能で、より瞬間的な制御が可能なためである。そのため、ロボット本体２や対象物への負荷を低減することができ、ロボット１の作業効率が向上する。

また、前述したように、ロボット１の制御方法は、ロボットアーム２１と、ロボットアーム２１を駆動するモーターＭと、ロボットアーム２１に配置されているセンサーとしての力覚センサー２３と、を有するロボット１の制御方法であって、力覚センサー２３の出力に基づいて生成された加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックして電流指令Ｅ０を生成し、電流指令Ｅ０に基づいてモーターＭを駆動する。このように、加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックする加速度制御を行うことにより、力指令Ｇ０に対するオーバーシュート量を低減することができると共に、力指令Ｇ０への収束時間を短縮することができる。これは、加速度制御によれば、位置制御と比べて瞬間的な成分を抽出可能で、より瞬間的な制御が可能なためである。そのため、ロボット本体２や対象物への負荷を低減することができ、ロボット１の作業効率が向上する。

また、前述したように、ロボット１の制御方法では、力覚センサー２３の出力に基づいて生成された位置信号Ｐ２を位置指令Ｐ０にフィードバックして速度指令Ｖ０を生成し、速度指令Ｖ０に基づいて加速度指令Ａ０を生成する。このように、位置指令Ｐ０から速度指令Ｖ０を生成し、速度指令Ｖ０から加速度指令Ａ０を生成することにより、加速度指令Ａ０を生成し易くなる。

また、前述したように、ロボット１の制御方法では、力覚センサー２３の出力に基づいて生成された速度信号Ｖ２を速度指令Ｖ０にフィードバックして加速度指令Ａ０を生成する。このように、速度指令Ｖ０から加速度指令Ａ０を生成することにより、加速度指令Ａ０を生成し易くなる。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態に係るロボットが有する制御装置を示すブロック図である。

本実施形態のロボット１は、速度信号Ｖ２を速度指令Ｖ０にフィードバックしないこと以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第１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５において、前述した第１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。また、前述した第１実施形態と同様、駆動制御部８Ａ〜８Ｆは、互いに同様の構成であるため、以下では、説明の便宜上、駆動制御部８Ａについて代表して説明し、駆動制御部８Ｂ〜８Ｆについては、その説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態のロボット１では、速度信号Ｖ２を速度指令Ｖ０にフィードバックしない。つまり、本実施形態のロボット１では、位置信号Ｐ２を位置指令Ｐ０にフィードバックする位置制御と、加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックする加速度制御と、を行う。このように、速度制御を省略し、加速度制御を行うことによっても、力指令Ｇ０に対するオーバーシュート量を低減することができると共に、力指令Ｇ０への収束時間を短縮することができる。これは、加速度制御によれば、位置制御と比べて瞬間的な成分を抽出可能で、より瞬間的な制御が可能なためである。そのため、ロボット本体２や対象物への負荷を低減することができ、ロボット１の作業効率が向上する。また、前述した第１実施形態と比べて、速度制御を行わないことにより、制御の高速化を図ることもできる。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の構成を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態に係るロボットが有する制御装置を示すブロック図である。

本実施形態のロボット１は、加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックしないこと以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第１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６において、前述した第１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。また、前述した第１実施形態と同様、駆動制御部８Ａ〜８Ｆは、互いに同様の構成であるため、以下では、説明の便宜上、駆動制御部８Ａについて代表して説明し、駆動制御部８Ｂ〜８Ｆについては、その説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態のロボット１では、第２微分器８０６が省略されており、加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックしない。つまり、本実施形態のロボット１では、位置信号Ｐ２を位置指令Ｐ０にフィードバックする位置制御と、速度信号Ｖ２を速度指令Ｖ０にフィードバックする速度制御と、を行う。このように、加速度制御を省略し、速度制御を行うことによっても、力指令Ｇ０に対するオーバーシュート量を低減することができると共に、力指令Ｇ０への収束時間を短縮することができる。これは、速度制御によれば、位置制御と比べて瞬間的な成分を抽出可能で、より瞬間的な制御が可能なためである。そのため、ロボット本体２や対象物への負荷を低減することができ、ロボット１の作業効率が向上する。また、前述した第１実施形態と比べて、加速度制御を行わないことにより、制御の高速化を図ることもできる。

このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の構成を発揮することができる。

＜第４実施形態＞
図７は、第４実施形態に係るロボットが有する制御装置を示すブロック図である。

本実施形態のロボット１は、対象物Ａが対象物Ｂと接触する前後で制御方法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。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第１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７において、前述した第１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。また、前述した第１実施形態と同様、駆動制御部８Ａ〜８Ｆは、互いに同様の構成であるため、以下では、説明の便宜上、駆動制御部８Ａについて代表して説明し、駆動制御部８Ｂ〜８Ｆについては、その説明を省略する。

本実施形態のロボット１では、対象物Ａが対象物Ｂと接触するまでは前述した第１実施形態と同様の制御を行う。つまり、位置信号Ｐ２を位置指令Ｐ０にフィードバックする位置制御、速度信号Ｖ２を速度指令Ｖ０にフィードバックする速度制御および加速度信号Ａ２を加速度指令Ａ０にフィードバックする加速度制御を行う。これに対して、力覚センサー２３の出力から対象物Ａが対象物Ｂと接触したことを検出した後は、図７に示すように、位置制御を省略し、速度制御および加速度制御だけを行う。なお、この際、速度指令Ｖ０として固定値（例えば０）が入力される。

対象物Ａが対象物Ｂに接触するまでは、位置指令Ｐ０をアーム２１１の目標位置とする必要があるが、対象物Ａが対象物Ｂに接触し、当該接触に基づく信号が力覚センサー２３から出力されている場合には、力指令Ｇ０をアーム２１１の目標位置として用いることもできる。つまり、力覚センサー２３からの出力される力Ｇ２が力指令Ｇ０と一致するようにアーム２１１の駆動を制御すればよい。そこで、本実施形態では、前述の通り、対象物Ａが対象物Ｂと接触した後は、位置制御を省略し、速度制御および加速度制御だけを行う。これにより、位置制御を省略する分、前述した第１実施形態と比べて、制御の高速化を図ることができる。そのため、アーム２１１の駆動制御の高速化を図ることができる。

このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の構成を発揮することができる。

以上、本発明のロボットおよびロボットの制御方法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、２１１〜２１６…アーム、２２…エンドエフェクター、２３…力覚センサー、２５１〜２５６…駆動装置、８…制御装置、８Ａ〜８Ｆ…駆動制御部、８０１…位置制御部、８０２…速度制御部、８０３…電流制御部、８０４…位置信号生成部、８０５…第１微分器、８０６…第２微分器、８０７…第３微分器、８０８…第４微分器、Ａ…対象物、Ａ０…加速度指令、Ａ１、Ａ２…加速度信号、Ｂ…対象物、Ｂ１…穴、Ｅ…エンコーダー、Ｅ０…電流指令、Ｇ０…力指令、Ｇ２…力、ＨＣ…ホストコンピューター、Ｍ…モーター、Ｐ０…位置指令、Ｐ１、Ｐ２…位置信号、Ｖ０…速度指令、Ｖ１、Ｖ２…速度信号

Claims (13)

1. ロボットアームと、
   前記ロボットアームを駆動するモーターと、
   前記モーターの駆動を制御する制御装置と、
   前記ロボットアームに配置されているセンサーと、を有し、
   前記制御装置は、前記センサーの出力に基づいて生成された速度信号を速度指令にフィードバックして加速度指令を生成し、前記加速度指令から電流指令を生成し、前記電流指令に基づいて前記モーターを駆動することを特徴とするロボット。
2. 前記制御装置は、外部から受け付けた位置指令に前記センサーの出力に基づいて生成された位置信号をフィードバックして前記速度指令を生成する請求項１に記載のロボット。
3. 前記制御装置は、前記センサーの出力に基づいて生成された加速度信号を前記加速度指令にフィードバックして前記電流指令を生成する請求項２に記載のロボット。
4. ロボットアームと、
   前記ロボットアームを駆動するモーターと、
   前記モーターの駆動を制御する制御装置と、
   前記ロボットアームに配置されているセンサーと、を有し、
   前記制御装置は、前記センサーの出力に基づいて生成された加速度信号を加速度指令にフィードバックして電流指令を生成し、前記電流指令に基づいて前記モーターを駆動することを特徴とするロボット。
5. 前記制御装置は、前記センサーの出力に基づいて生成された位置信号を位置指令にフィードバックして速度指令を生成し、前記速度指令に基づいて前記加速度指令を生成する請求項４に記載のロボット。
6. 前記制御装置は、前記センサーの出力に基づいて生成された速度信号を前記速度指令にフィードバックして前記加速度指令を生成する請求項５に記載のロボット。
7. 前記センサーは、力覚センサーである請求項１ないし６のいずれか１項に記載のロボット。
8. ロボットアームと、前記ロボットアームを駆動するモーターと、前記ロボットアームに配置されているセンサーと、を有するロボットの制御方法であって、
   前記センサーの出力に基づいて生成された速度信号を速度指令にフィードバックして加速度指令を生成し、
   前記加速度指令から電流指令を生成し、
   前記電流指令に基づいて前記モーターを駆動することを特徴とするロボットの制御方法。
9. 前記センサーの出力に基づいて生成された位置信号を位置指令にフィードバックして前記速度指令を生成する請求項８に記載のロボットの制御方法。
10. 前記センサーの出力に基づいて生成された加速度信号を前記加速度指令にフィードバックして前記電流指令を生成する請求項９に記載のロボットの制御方法。
11. ロボットアームと、前記ロボットアームを駆動するモーターと、前記ロボットアームに配置されているセンサーと、を有するロボットの制御方法であって、
    前記センサーの出力に基づいて生成された加速度信号を加速度指令にフィードバックして電流指令を生成し、
    前記電流指令に基づいて前記モーターを駆動することを特徴とするロボットの制御方法。
12. 前記センサーの出力に基づいて生成された位置信号を位置指令にフィードバックして速度指令を生成し、前記速度指令に基づいて前記加速度指令を生成する請求項１１に記載のロボットの制御方法。
13. 前記センサーの出力に基づいて生成された速度信号を前記速度指令にフィードバックして前記加速度指令を生成する請求項１２に記載のロボットの制御方法。

Images