JP6255724B2 - ロボットおよびロボットの操作方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットおよびロボットの操作方法に関するものである。

特許文献１に記載のロボットは、ベースと、ベースに対して回動可能に連結された胴体と、胴体に対して回動可能に連結された２つの多関節アームとを有している。

特開２００９−２７９６６３号公報

しかしながら、このような双腕ロボットは、胴体の高さを変化させることができないため、作業台の高さによっては、多関節アームの駆動範囲や姿勢が不本意に限定されてしまい、作業の正確性や信頼性が低下するという問題がある。
本発明の目的は、作業台の高さに応じて胴体の高さを適切な位置とすることができ、作業の正確性や信頼性に優れたロボットおよびロボットの操作方法を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のロボットは、基台と、
前記基台に連結された胴体と、
前記胴体に回動可能に連結された一対の多関節アームと、
前記胴体を前記基台に対して接近または離間するように移動させる移動機構と、を有していることを特徴とする。
これにより、作業台の高さに応じて胴体の高さを適切な位置とすることができ、作業の正確性や信頼性に優れたロボットを提供することができる。

本発明のロボットでは、作業台に向き合わせた状態で、
前記多関節アームを所定の姿勢に維持したまま、前記移動機構によって前記胴体を前記基台に対して移動させ、前記多関節アームを前記作業台に接触させることによって、前記作業台との相対的位置関係を検知することが好ましい。
これにより、簡単かつ確実に前記作業台との相対的位置関係を検知することができる。

本発明のロボットでは、前記相対的位置関係に基づいて前記基台に対する前記胴体の移動量を決定することが好ましい。
これにより、胴体を作業台での作業に適した位置とすることができる。
本発明のロボットでは、一方の前記多関節アームが前記作業台と接触したときの前記基台に対する前記胴体の移動量と、他方の前記多関節アームが前記作業台と接触したときの前記基台に対する前記胴体の移動量とによって、前記作業台の傾きを検知することが好ましい。
これにより、簡単かつ確実に前記作業台の傾きを検知することができる。

本発明のロボットの操作方法は、基台と、前記基台に連結された胴体と、前記胴体に回動可能に連結された一対の多関節アームと、前記胴体を前記基台に対して接近または離間するように移動させる移動機構とを有するロボットを作業台に向き合わせた状態で、
前記多関節アームを所定の姿勢に維持したまま、前記移動機構によって前記胴体を前記基台に対して移動させ、前記多関節アームを前記作業台に接触させることによって、前記作業台と前記ロボットとの相対的位置関係を検知し、検知結果に基づいて前記基台に対する前記胴体の移動量を決定することを特徴とする。
これにより、作業台の高さに応じて胴体の高さを適切な位置とすることができ、作業の正確性や信頼性に優れたロボットの操作方法を提供することができる。

本発明のロボットの操作方法では、一方の前記多関節アームが前記作業台と接触したときの前記基台に対する前記胴体の移動量と、他方の前記多関節アームが前記作業台に接触したときの前記基台に対する前記胴体の移動量とによって、前記作業台の傾きを検知することが好ましい。
これにより、簡単かつ確実に前記作業台の傾きを検知することができる。
本発明のロボットの操作方法では、前記作業台の傾きに基づいて前記ロボットの駆動を制御することが好ましい。
これにより、ロボット制御の精度が向上する。

本発明のロボットの好適な実施形態を示す斜視図である。 図１に示すロボットが有する昇降機構を示す断面図である。 図１に示すロボットの回動軸を表す概略図である。 図１に示すロボットに装着されるエンドエフェクターを示す図である。 図１に示すロボットの制御系を示すブロック図である。 図１に示すロボットの駆動制御を示すブロック図である。 作業台の高さを検知する方法を説明する図である。 作業台の高さを検知する方法を説明する図である。

以下、本発明のロボットおよびロボットの操作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。
図１は、本発明のロボットの好適な実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示すロボットが有する昇降機構を示す断面図である。図３は、図１に示すロボットの回動軸を表す概略図である。図４は、図１に示すロボットに装着されるエンドエフェクターを示す図である。図５は、図１に示すロボットの制御系を示すブロック図である。図６は、図１に示すロボットの駆動制御を示すブロック図である。図７は、作業台の高さを検知する方法を説明する図である。図８は、作業台の高さを検知する方法を説明する図である。

図１に示すロボット１００は、双腕ロボットであり、例えば、腕時計のような精密機器等を製造する製造工程で用いることができる。このようなロボット１００は、ロボット本体２００と、ロボット本体２００の作動を制御するロボット制御装置９００とを有している。なお、ロボット１００の配置としては、特に限定されないが、以下では、説明の便宜上、ロボット１００を水平な床面に鉛直（後述する回動軸Ｏ１が鉛直）に配置する場合について説明する。

（ロボット本体）
図１に示すように、ロボット本体２００は、ベース（基台）２１０と、ベース２１０に連結されている胴体２２０と、胴体２２０の左右に連結されている一対の多関節アーム２３０、２４０と、胴体２２０に設けられているステレオカメラ２５０および信号灯２６０と、各多関節アーム２３０、２４０に設けられている図示しないハンドカメラと、胴体２２０の背面側に設けられたモニター２７０とを有している。

このようなロボット１００によれば、ステレオカメラ２５０やハンドカメラを用いて作業台上の部品、工具等の位置を確認しながら作業を行うことができる。また、信号灯２６０によって、ロボット１００の状態（駆動状態、正常停止状態、異常停止状態等）を容易に確認することができる。また、モニター２７０にロボット１００に関する情報が表示されるため、ロボット１００の状態を簡単に確認することができる。モニター２７０は、例えば、タッチパネルになっており、タッチパネルを操作することによって、表示画面を切り替えたり、ロボット１００に指令を与えたり、与えた指令を変更したりすることができる。

−ベース−
ベース２１０には、ロボット１００の移動を容易とする複数の車輪（回転部材）と、各車輪をロックするロック機構（図示せず）と、ロボット１００を移動する際に把持するハンドル（把持部）２１１とが設けられている。ロック機構を解除し、ハンドル２１１を把持して押したり引いたりすることで、ロボット１００を自在に移動させることができ、ロック機構によって車輪をロックすることで、ロボット１００を所定の位置で固定することができる。このように、ロボット１００を移動容易とすることで、ロボット１００の利便性が向上する。なお、車輪、ロック機構およびハンドル２１１は、それぞれ、省略してもよい。

また、ベース２１０には、図示しない作業台に当接させるためのバンパー２１３が設けられている。バンパー２１３を作業台の側面に当接させることによって、ロボット１００を所定の間隔を隔てて作業台と向き合わせることができる。そのため、ロボット１００と作業台との意図しない接触等を防止することができる。なお、バンパー２１３は、作業台に当接する当接部２１３ａと、ベース２１０に固定される固定部２１３ｂを有し、図１では、当接部２１３ａが固定部２１３ｂよりも下側に位置するようにベース２１０に装着されている。このようなバンパー２１３は、ベース２１０に対して着脱可能であり、バンパー２１３の向きを上下反転することができる。すなわち、図１とは反対に、当接部２１３ａが固定部２１３ｂよりも上方に位置するようにバンパー２１３をベース２１０に装着することもできる。このように、当接部２１３ａの高さを変更ことすることで、高さの異なる作業台に対応することが可能となる。

なお、バンパー２１３は、ベース２１０ではなく、後述する昇降部８１０に固定されていてもよい。これにより、バンパー２１３が胴体２２０と共に一体的に昇降するため、昇降機構８００によって、バンパー２１３の高さが自動的に調節されることとなる。いたがって、利便性の高いロボット１００となる。
また、ベース２１０には、非常停止ボタン２１４が設けられており、非常時にはこの非常停止ボタン２１４を押すことによって、ロボット１００を緊急停止させることができる。

−胴体−
図２に示すように、胴体２２０は、昇降機構（移動機構）８００を介して、ベース２１０に対して鉛直方向（回動軸Ｏ１方向）に昇降可能に連結されている。昇降機構８００の構成としては、胴体２２０をベース２１０に対して昇降させることができれば、特に限定されない。図２に示すように、本実施形態の昇降機構８００は、内部にラック８１１が設けられている筒状の昇降部８１０と、ラック８１１に噛合しているピニオン８２０と、ピニオン８２０を回転させるウォームホイール８３０と、ウォームホイール８３０を回転させるウォーム８４０と、ウォーム８４０を回転させる駆動源としてのモーター８５０と、モーター８５０の回転角度を検知する位置センサー８６０とを有している。これら構成のうち、昇降部８１０は、胴体２２０に連結されており、ピニオン８２０、ウォームホイール８３０、ウォーム８４０およびモーター８５０は、それぞれ、ベース２１０に固定されている。モーター８５０を駆動すると、その動力がウォーム８４０およびウォームホイール８３０を介してピニオン８２０に伝わり、ピニオン８２０の回転に伴ってラック８１１が移動する。これにより、昇降部８１０と共に胴体２２０がベース２１０に対して上昇または下降する。また、ウォームホイール８３０およびウォーム８４０を用いることによって、モーター８５０を停止させても、昇降部８１０の位置（高さ）を維持することができる。なお、モーター８５０としては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いることができ、位置センサー８６０としては、例えば、エンコーダー、ロータリーエンコーダー、レゾルバー、ポテンショメーター等を用いることができる。また、モーター８５０とウォーム８４０との間に、モーター８５０の回転速度を減じる減速機を設けてもよい。

さらに、胴体２２０は、関節機構３１０を介して、ベース２１０（昇降部８１０）に対して回動軸Ｏ１まわりに回動可能に連結されている。回動軸Ｏ１は、鉛直方向に延在している。関節機構３１０の構成としては、胴体２２０をベース２１０（昇降部８１０）に対して回動軸Ｏ１まわりに回動させることができれば、特に限定されないが、本実施形態では、図５に示すように、駆動源としてのモーター３１１と、モーター３１１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター３１１の回転角度を検知する位置センサー３１２とを有している。モーター３１１としては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いることができ、減速機としては、例えば、遊星ギア型の減速機、ハーモニックドライブ（「ハーモニックドライブ」は登録商標）等を用いることができ、位置センサー３１２としては、例えば、エンコーダー、ロータリーエンコーダー、レゾルバー、ポテンショメーター等を用いることができる。

−多関節アーム−
図１に示すように、多関節アーム２３０は、関節機構４１０を介して胴体２２０に連結されている第１肩部（第１アーム）２３１と、関節機構４２０を介して第１肩部２３１に連結されている第２肩部（第２アーム）２３２と、捻り機構４３０を介して第２肩部２３２の先端に連結されている上腕部（第３アーム）２３３と、関節機構４４０を介して上腕部２３３の先端に連結されている第１前腕部（第４アーム）２３４と、捻り機構４５０を介して第１前腕部２３４の先端に連結されている第２前腕部（第５アーム）２３５と、関節機構４６０を介して第２前腕部２３５の先端に連結されている手首部（第６アーム）２３６と、捻り機構４７０を介して手首部２３６の先端に連結されている連結部（第７アーム）２３７とを有している。また、連結部２３７にはハンド部２３８が設けられており、ハンド部２３８には、図４に示すように、ロボット１００に実行させる作業に応じたエンドエフェクター６１０が力覚センサー７４０を介して装着される。

また、図３に示すように、関節機構４１０は、第１肩部２３１を胴体２２０に対して回動軸Ｏ１と直交する回動軸Ｏ２まわりに回動させ、関節機構４２０は、第２肩部２３２を第１肩部２３１に対して回動軸Ｏ２に直交する回動軸Ｏ３まわりに回動させ、捻り機構４３０は、上腕部２３３を第２肩部２３２に対して回動軸Ｏ３に直交する回動軸Ｏ４まわりに回動させ（捻り）、関節機構４４０は、第１前腕部２３４を上腕部２３３に対して回動軸Ｏ４に直交する回動軸Ｏ５まわりに回動させ、捻り機構４５０は、第２前腕部２３５を第１前腕部２３４に対して回動軸Ｏ５に直交する回動軸Ｏ６まわりに回動させ（捻り）、関節機構４６０は、手首部２３６を第２前腕部２３５に対して回動軸Ｏ６に直交する回動軸Ｏ７まわりに回動させ、捻り機構４７０は、連結部２３７を手首部２３６に対して回動軸Ｏ７に直交する回動軸Ｏ８まわりに回動させる（捻る）。このような多関節アーム２３０によれば、比較的簡単な構成によって、人間の腕部と同様に、関節（肩、肘、手首）の曲げ伸ばし、上腕および前腕の捻りを実現することができる。

関節機構４１０、関節機構４２０、捻り機構４３０、関節機構４４０、捻り機構４５０、関節機構４６０および捻り機構４７０の構成としては、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、前述した関節機構３１０と同様の構成となっている。すなわち、図５に示すように、関節機構４１０は、駆動源としてのモーター４１１と、モーター４１１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター４１１の回転角度を検知する位置センサー４１２とを有している。また、関節機構４２０は、駆動源としてのモーター４２１と、モーター４２１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター４２１の回転角度を検知する位置センサー４２２とを有している。また、捻り機構４３０は、駆動源としてのモーター４３１と、モーター４３１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター４３１の回転角度を検知する位置センサー４３２とを有している。また、関節機構４４０は、駆動源としてのモーター４４１と、モーター４４１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター４４１の回転角度を検知する位置センサー４４２とを有している。また、捻り機構４５０は、駆動源としてのモーター４５１と、モーター４５１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター４５１の回転角度を検知する位置センサー４５２とを有している。また、関節機構４６０は、駆動源としてのモーター４６１と、モーター４６１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター４６１の回転角度を検知する位置センサー４６２とを有している。また、捻り機構４７０は、駆動源としてのモーター４７１と、モーター４７１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター４７１の回転角度を検知する位置センサー４７２とを有している。

多関節アーム２４０は、前述の多関節アーム２３０と同様の構成である。すなわち、図１に示すように、多関節アーム２４０は、関節機構５１０を介して胴体２２０に連結されている第１肩部（第１アーム）２４１と、関節機構５２０を介して第１肩部２４１に連結されている第２肩部（第２アーム）２４２と、捻り機構５３０を介して第２肩部２４２の先端に連結されている上腕部（第３アーム）２４３と、関節機構５４０を介して上腕部２４３の先端に連結されている第１前腕部（第４アーム）２４４と、捻り機構５５０を介して第１前腕部２４４の先端に連結されている第２前腕部（第５アーム）２４５と、関節機構５６０を介して第２前腕部２４５の先端に連結されている手首部（第６アーム）２４６と、捻り機構５７０を介して手首部２４６の先端に連結されている連結部２４７とを有している。また、連結部２４７にはハンド部２４８が設けられており、ハンド部２４８には、ロボット１００に実行させる作業に応じたエンドエフェクター６２０が力覚センサー７５０を介して装着される。

また、図３に示すように、関節機構５１０は、第１肩部２４１を胴体２２０に対して回動軸Ｏ１に直交する回動軸Ｏ２’まわりに回動させ、関節機構５２０は、第２肩部２４２を第１肩部２４１に対して回動軸Ｏ２’に直交する回動軸Ｏ３’まわりに回動させ、捻り機構５３０は、上腕部２４３を第２肩部２４２に対して回動軸Ｏ３’に直交する回動軸Ｏ４’まわりに回動させ（捻り）、関節機構５４０は、第１前腕部２４４を上腕部２４３に対して回動軸Ｏ４’に直交する回動軸Ｏ５’まわりに回動させ、捻り機構５５０は、第２前腕部２４５を第１前腕部２４４に対して回動軸Ｏ５’に直交する回動軸Ｏ６’まわりに回動させ（捻り）、関節機構５６０は、手首部２４６を第２前腕部２４５に対して回動軸Ｏ６’に直交する回動軸Ｏ７’まわりに回動させ、捻り機構５７０は、連結部２４７を手首部２４６に対して回動軸Ｏ７’に直交する回動軸Ｏ８’まわりに回動させる（捻る）。このような多関節アーム２４０によれば、比較的簡単な構成によって、人間の腕部と同様に、関節（肩、肘、手首）の曲げ伸ばし、上腕および前腕の捻りを実現することができる。

関節機構５１０、関節機構５２０、捻り機構５３０、関節機構５４０、捻り機構５５０、関節機構５６０および捻り機構５７０の構成としては、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、前述した関節機構３１０と同様の構成となっている。すなわち、図５に示すように、関節機構５１０は、駆動源としてのモーター５１１と、モーター５１１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター５１１の回転角度を検知する位置センサー５１２とを有している。また、関節機構５２０は、駆動源としてのモーター５２１と、モーター５２１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター５２１の回転角度を検知する位置センサー５２２とを有している。また、捻り機構５３０は、駆動源としてのモーター５３１と、モーター５３１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター５３１の回転角度を検知する位置センサー５３２とを有している。また、関節機構５４０は、駆動源としてのモーター５４１と、モーター５４１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター５４１の回転角度を検知する位置センサー５４２とを有している。また、捻り機構５５０は、駆動源としてのモーター５５１と、モーター５５１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター５５１の回転角度を検知する位置センサー５５２とを有している。また、関節機構５６０は、駆動源としてのモーター５６１と、モーター５６１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター５６１の回転角度を検知する位置センサー５６２とを有している。また、捻り機構５７０は、駆動源としてのモーター５７１と、モーター５７１の回転速度を減じる減速機（図示せず）と、モーター５７１の回転角度を検知する位置センサー５７２とを有している。

−エンドエフェクター−
多関節アーム２３０、２４０の先端に取り付けられるエンドエフェクター６１０、６２０は、例えば、対象物を把持する機能を有している。エンドエフェクター６１０、６２０の構成は実行させる作業によって異なるが、例えば、図４に示すように、第１の指６１１、６２１と第２の指６１２、６２２を有する構成とすることができる。このような構成のエンドエフェクター６１０、６２０では、第１の指６１１、６２１と第２の指６１２、６２２の離間距離を調整することにより、対象物を把持することができる。

ハンド部２３８、２４８とエンドエフェクター６１０、６２０との間に配置される力覚センサー７４０、７５０は、エンドエフェクター６１０、６２０に加えられる外力を検出する機能を有している。そして、力覚センサー７４０、７５０が検出する力をロボット制御装置９００にフィードバックすることで、ロボット１００は、より精密に作業を実行することができる。また、力覚センサー７４０、７５０が検出する力やモーメントによって、エンドエフェクター６１０、６２０の障害物への接触等を検知することができる。そのため、障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができる。このような力覚センサー７４０、７５０としては、互いに直交する３軸の各軸の力成分とモーメント成分を検出することができれば、特に限定されず、公知の力覚センサーを用いることができる。

（ロボット制御装置）
ロボット制御装置９００は、胴体２２０、多関節アーム２３０、２４０をそれぞれ独立して作動させることができる。言い換えると、ロボット制御装置９００は、モータードライバー等を介して、各関節機構３１０、４１０、４２０、４４０、４６０、５１０、５２０、５４０、５６０および各捻り機構４３０、４５０、４７０、５３０、５５０、５７０が備える各モーター３１１、４１１〜４７１、５１１〜５７１を独立して制御することができる。この場合、ロボット制御装置９００は、位置センサー３１２、４１２〜４７２、５１２〜５７２により検出を行い、その検出結果に基づいて、各モーター３１１、４１１〜４７１、５１１〜５７１の駆動（例えば角速度や回動角度等）を制御する。この制御プログラムは、ロボット制御装置９００に内蔵された図示しない記録媒体に予め記憶されている。
また、ロボット制御装置９００は、昇降機構８００を独立して作動させることもできる。

具体的には、図５に示すように、ロボット制御装置９００は、モーター３１１の駆動を制御する第１駆動源制御部９０１と、モーター４１１の駆動を制御する第２駆動源制御部９０２と、モーター４２１の駆動を制御する第３駆動源制御部９０３と、モーター４３１の駆動を制御する第４駆動源制御部９０４と、モーター４４１の駆動を制御する第５駆動源制御部９０５と、モーター４５１の駆動を制御する第６駆動源制御部９０６と、モーター４６１の駆動を制御する第７駆動源制御部９０７と、モーター４７１の駆動を制御する第８駆動源制御部９０８と、モーター５１１の駆動を制御する第９駆動源制御部９０９と、モーター５２１の駆動を制御する第１０駆動源制御部９１０と、モーター５３１の駆動を制御する第１１駆動源制御部９１１と、モーター５４１の駆動を制御する第１２駆動源制御部９１２と、モーター５５１の駆動を制御する第１３駆動源制御部９１３と、モーター５６１の駆動を制御する第１４駆動源制御部９１４と、モーター５７１の駆動を制御する第１５駆動源制御部９１５と、モーター８５０の駆動を制御する第１６駆動源制御部９１６とを有している。

第１〜第１５駆動源制御部９０１〜９１５の構成は、互いに同様であるため、以下では、第１駆動源制御部９０１の一例について代表して説明し、その他の第２〜第１５駆動源制御部９０２〜９１５についてはその説明を省略する。
図６に示すように、第１駆動源制御部９０１は、減算器９０１ａと、位置制御部９０１ｂと、減算器９０１ｃと、角速度制御部９０１ｄと、回動角度算出部９０１ｅと、角速度算出部９０１ｆとを有している。そして、第１駆動源制御部９０１には、モーター３１１の位置指令Ｐｃの他、位置センサー３１２から検出信号が入力される。第１駆動源制御部９０１は、位置センサー３１２の検出信号から算出されるモーター３１１の回動角度（位置フィードバック値Ｐｆｂ）が位置指令Ｐｃになり、かつ、後述する角速度フィードバック値ωｆｂが後述する角速度指令ωｃになるように、各検出信号を用いたフィードバック制御によってモーター３１１を駆動する。

すなわち、減算器９０１ａには、位置指令Ｐｃが入力され、また、回動角度算出部９０１ｅから後述する位置フィードバック値Ｐｆｂが入力される。回動角度算出部９０１ｅでは、位置センサー３１２から入力されるパルス数がカウントされるとともに、そのカウント値に応じたモーター３１１の回動角度が位置フィードバック値Ｐｆｂとして減算器９０１ａに出力される。減算器９０１ａは、これら位置指令Ｐｃと位置フィードバック値Ｐｆｂとの偏差（モーター３１１の回動角度の目標値から位置フィードバック値Ｐｆｂを減算した値）を位置制御部９０１ｂに出力する。

位置制御部９０１ｂは、減算器９０１ａから入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン等を用いた所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じたモーター３１１の角速度の目標値を演算する。位置制御部９０１ｂは、そのモーター３１１の角速度の目標値（指令値）を示す信号を角速度指令ωｃとして減算器９０１ｃに出力する。
また、角速度算出部９０１ｆでは、位置センサー３１２から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、モーター３１１の角速度が算出され、その角速度が角速度フィードバック値ωｆｂとして減算器９０１ｃに出力される。

減算器９０１ｃには、角速度指令ωｃと角速度フィードバック値ωｆｂとが入力される。減算器９０１ｃは、これら角速度指令ωｃと角速度フィードバック値ωｆｂとの偏差（モーター３１１の角速度の目標値から角速度フィードバック値ωｆｂを減算した値）を角速度制御部９０１ｄに出力する。
角速度制御部９０１ｄは、減算器９０１ｃから入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン、積分ゲイン等を用い、積分を含む所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じたモーター３１１の駆動信号を生成し、モータードライバーを介してモーター３１１に供給する。
これにより、位置フィードバック値Ｐｆｂが位置指令Ｐｃと可及的に等しくなり、かつ、角速度フィードバック値ωｆｂが角速度指令ωｃと可及的に等しくなるようにフィードバック制御がなされ、モーター３１１の駆動（胴体２２０の回動）が制御される。

次に、昇降機構８００の駆動（第１６駆動源制御部９１６による制御）について説明する。昇降機構８００は、作業台に対する胴体２２０の高さ（位置）を調節するのに用いられる。作業台に対して胴体２２０を適正な高さとすることによって、多関節アーム２３０、２４０の駆動範囲を適正なものとすることができ、駆動範囲や姿勢が不本意に限定されるのを防止することができる。そのため、優れた作業性および安全性を発揮することができる。

胴体２２０の高さ（床面からの高さ）は、例えば、次のようにして設定する。まず、図７（ａ）に示すように、ロボット１００を作業台１０００に向かわせて設置し、必要に応じて昇降機構８００を作動させて胴体２２０を胴体基準位置とする。胴体基準位置は、想定される作業台の高さに対して十分に高い位置に設定されており、その情報は、ロボット制御装置９００が備える図示しない記憶部に予め記憶されている。ただし、胴体基準位置は、管理者（ロボット１００の操作者）が作業台１０００の高さに合わせて適宜設定してもよい。

また、必要に応じて各関節機構４１０、４２０、４４０、４６０、５１０、５２０、５４０、５６０および各捻り機構４３０、４５０、４７０、５３０、５５０、５７０を駆動させ、図７（ａ）に示すように、多関節アーム２３０、２４０をそれぞれアーム基準姿勢とする。アーム基準姿勢は、胴体２２０を下降させたときに、エンドエフェクター６１０、６２０が多関節アーム２３０、２４０よりも先に作業台１０００に接触するように設定されている。本実施形態のアーム基準姿勢は、エンドエフェクター６１０、６２０が多関節アーム２３０、２４０よりも下側に位置し、かつ、その指先が下側を向くように設定されている。また、本実施形態のアーム基準姿勢は、エンドエフェクター６１０、６２０の下端の高さが等しくなるよう（すなわち、水平方向に並ぶように）に設定されている。これにより、後述するように作業台１０００の傾きを容易に検知することができる。なお、胴体２２０が胴体基準位置にあり多関節アーム２３０、２４０がアーム基準姿勢にあるときのエンドエフェクター６１０、６２０の高さ（位置）に関する情報（以下、単に「位置情報」と言う。）は、予め、ロボット制御装置９００に記憶されている。

次に、多関節アーム２３０、２４０をアーム基準姿勢に保ったまま、昇降機構８００によって胴体２２０を胴体基準位置から降下させる。胴体２２０を降下させると、それと共に多関節アーム２３０、２４０も降下し、やがて、図７（ｂ）に示すように、エンドエフェクター６１０、６２０の下端が作業台１０００に接触する。エンドエフェクター６１０、６２０が作業台１０００に接触すると、当該接触により発生する応力（力成分）が力覚センサー７４０、７５０で検出される。そのため、ロボット制御装置９００は、力覚センサー７４０、７５０からの検出結果に基づいてエンドエフェクター６１０、６２０が作業台１０００に接触したことを検知する。そして、エンドエフェクター６１０、６２０が作業台１０００に接触した後は、速やかに、胴体２２０の下降を停止する。なお、以下では、説明の便宜上、エンドエフェクター６１０、６２０が作業台に接触したときの胴体２２０の高さを「アーム接触位置」とする。

次に、ロボット制御装置９００は、位置センサー３１２から出力される信号に基づいて、胴体基準位置からアーム接触位置となるまでの胴体２２０の下降量（移動距離）を求め、この下降量と、エンドエフェクター６１０、６２０の前記位置情報とに基づいて、作業台１０００の高さを検知する。これにより、簡単かつ確実に作業台１０００の高さを検知することができる。

そして、ロボット制御装置９００は、作業台１０００の高さに適した胴体２２０の高さを求める。そして、ロボット制御装置９００は、昇降機構８００の駆動を制御し、胴体２２０を求められた高さとした状態で、ロボット１００の駆動を制御する。なお、作業台１０００の高さと、その高さに適した胴体２２０の高さの関係を予めテーブル表として記憶しておいてもよい。

ここで、通常、作業台１０００は、水平である。そこで、ロボットプログラムも、作業台１０００が水平であることを前提として生成される。そのため、作業台１０００が水平面に対して傾斜していると、ロボット１００による作業に支障をきたすおそれがある。そこで、ロボット１００では、作業台１０００の傾きを検知し、その結果に基づいて、ロボットプログラムを補正するように構成されている。

例えば、アーム基準姿勢では、エンドエフェクター６１０、６２０の下端が水平方向に並んでいるため、作業台１０００が水平であれば、図７（ｂ）に示すように、エンドエフェクター６１０、６２０がほぼ同時に作業台１０００に接触する。そのため、多関節アーム２３０、２４０をアーム基準姿勢に保ったまま、昇降機構８００によって胴体２２０を胴体基準位置から降下させたときに、エンドエフェクター６１０、６２０がほぼ同時に作業台に接触した場合（言い換えると、力覚センサー７４０、７５０からほぼ同時に力成分が検出された場合）には、ロボット制御装置９００は、作業台１０００が水平であると判断して、ロボットプログラムの補正を行わない。反対に、例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、エンドエフェクター６１０が先に作業台１０００と接触し、エンドエフェクター６２０がそれより後に作業台１０００に接触した場合には、エンドエフェクター６１０が作業台１０００に接触した時の胴体２２０の高さＴ１とエンドエフェクター６２０が作業台１０００に接触した時の胴体２２０の高さＴ２との差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）と、エンドエフェクター６１０、６２０の作業台１０００と接触する部位同士の離間距離Ｄとに基づいて、作業台１０００の傾きθを検知し、作業台１０００の傾きθに応じてロボットプログラムを補正する。これにより、作業台１０００の傾きが考慮され、優れた作業性を発揮することができる。なお、エンドエフェクター６２０を作業台１０００に接触させるために、エンドエフェクター６１０が作業台１０００と接触している状態からさらに胴体２２０を降下させると、エンドエフェクター６１０に過度な負荷がかかるおそれがある。そのため、このような場合は、エンドエフェクター６１０が作業台１０００と接触した後は、多関節アーム２３０を動かしてエンドエフェクター６１０を作業台１０００から浮かせた状態とするのが好ましい。
以上、本発明のロボットおよびロボットの操作方法を、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、本発明に、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、移動可能なロボットについて説明したが、ロボットは、ボルト等によって作業部屋の床、天井、壁等に固定されていてもよい。また、前記実施形態では、ロボットが床面に配置され、胴体が鉛直方向に移動するが、ロボットの配置は、これに限定されず、例えば、ベースが天井に固定され、胴体が鉛直方向に移動するように構成されていてもよいし、ベースが壁面に固定され、胴体が水平方向に移動するように構成されていてもよい。
また、前記実施形態では、ロボットの回動軸の数が１５であるが、本発明では、これに限定されず、ロボットの回動軸の数は、１〜１４であってもよいし、１６以上であってもよい。

１００……ロボット ２００……ロボット本体 ２１０……ベース ２１１……ハンドル ２１３……バンパー ２１３ａ……当接部 ２１３ｂ……固定部 ２１４……非常停止ボタン ２２０……胴体 ２３０……多関節アーム ２３１……第１肩部 ２３２……第２肩部 ２３３……上腕部 ２３４……第１前腕部 ２３５……第２前腕部 ２３６……手首部 ２３７……連結部 ２３８……ハンド部 ２４０……多関節アーム ２４１……第１肩部 ２４２……第２肩部 ２４３……上腕部 ２４４……第１前腕部 ２４５……第２前腕部 ２４６……手首部 ２４７……連結部 ２４８……ハンド部 ２５０……ステレオカメラ ２６０……信号灯 ２７０……モニター ３１０……関節機構 ３１１……モーター ３１２……位置センサー ４１０……関節機構 ４１１……モーター ４１２……位置センサー ４２０……関節機構 ４２１……モーター ４２２……位置センサー ４３０……捻り機構 ４３１……モーター ４３２……位置センサー ４４０……関節機構 ４４１……モーター ４４２……位置センサー ４５０……捻り機構 ４５１……モーター ４５２……位置センサー ４６０……関節機構 ４６１……モーター ４６２……位置センサー ４７０……捻り機構 ４７１……モーター ４７２……位置センサー ５１０……関節機構 ５１１……モーター ５１２……位置センサー ５２０……関節機構 ５２１……モーター ５２２……位置センサー ５３０……捻り機構 ５３１……モーター ５３２……位置センサー ５４０……関節機構 ５４１……モーター ５４２……位置センサー ５５０……捻り機構 ５５１……モーター ５５２……位置センサー ５６０……関節機構 ５６１……モーター ５６２……位置センサー ５７０……捻り機構 ５７１……モーター ５７２……位置センサー ６１０……エンドエフェクター ６１１……第１の指 ６１２……第２の指 ６２０……エンドエフェクター ６２１……第１の指 ６２２……第２の指 ７４０……力覚センサー ７５０……力覚センサー ８００……昇降機構 ８１０……昇降部 ８１１……ラック ８２０……ピニオン ８３０……ウォームホイール ８４０……ウォーム ８５０……モーター ８６０……位置センサー ９００……ロボット制御装置 ９０１……第１駆動源制御部 ９０１ａ……減算器 ９０１ｂ……位置制御部 ９０１ｃ……減算器 ９０１ｄ……角速度制御部 ９０１ｅ……回動角度算出部 ９０１ｆ……角速度算出部 ９０２……第２駆動源制御部 ９０３……第３駆動源制御部 ９０４……第４駆動源制御部 ９０５……第５駆動源制御部
９０６……第６駆動源制御部 ９０７……第７駆動源制御部 ９０８……第８駆動源制御部 ９０９……第９駆動源制御部 ９１０……第１０駆動源制御部 ９１１……第１１駆動源制御部 ９１２……第１２駆動源制御部 ９１３……第１３駆動源制御部 ９１４……第１４駆動源制御部 ９１５……第１５駆動源制御部 ９１６……第１６駆動源制御部 １０００……作業台 Ｏ１、Ｏ２、Ｏ２’、Ｏ３、Ｏ３’Ｏ４、Ｏ４’、Ｏ５、Ｏ５’、Ｏ６、Ｏ６’、Ｏ７、Ｏ７’、Ｏ８、Ｏ８’……回動軸

Claims (5)

1. 基台と、
   前記基台に連結された胴体と、
   前記胴体に回動可能に連結された一対の多関節アームと、
   前記胴体を前記基台に対して接近または離間するように移動させる移動機構と、を有し、
   作業台に向き合わせた状態で、
   前記多関節アームを所定の姿勢に維持したまま、前記移動機構によって前記胴体を前記基台に対して移動させ、前記多関節アームを前記作業台に接触させることによって、前記作業台との相対的位置関係を検知し、
   一方の前記多関節アームが前記作業台と接触したときの前記基台に対する前記胴体の移動量と、他方の前記多関節アームが前記作業台と接触したときの前記基台に対する前記胴体の移動量とによって、前記作業台の傾きを検知する、ロボット。
2. 前記相対的位置関係に基づいて前記基台に対する前記胴体の移動量を決定する請求項１に記載のロボット。
3. 前記一対の多関節アームにそれぞれ配置され、前記多関節アームに発生する応力を検出する力覚センサーを備える、請求項１または２に記載のロボット。
4. 基台と、前記基台に連結された胴体と、前記胴体に回動可能に連結された一対の多関節アームと、前記胴体を前記基台に対して接近または離間するように移動させる移動機構とを有するロボットを作業台に向き合わせた状態で、
   前記多関節アームを所定の姿勢に維持したまま、前記移動機構によって前記胴体を前記基台に対して移動させ、前記多関節アームを前記作業台に接触させることによって、前記作業台と前記ロボットとの相対的位置関係を検知し、検知結果に基づいて前記基台に対する前記胴体の移動量を決定し、
   一方の前記多関節アームが前記作業台と接触したときの前記基台に対する前記胴体の移動量と、他方の前記多関節アームが前記作業台に接触したときの前記基台に対する前記胴体の移動量とによって、前記作業台の傾きを検知するロボットの操作方法。
5. 前記作業台の傾きに基づいて前記ロボットの駆動を制御する請求項４に記載のロボットの操作方法。

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