JP6462984B2 - ロボットアーム、及びロボットアームの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットアームの動作の基準となる、ロボットアームの原点を設定する原点設定方法、及びロボットアームの原点を復帰する原点復帰方法に関する。

一般に、生産装置に組込まれるロボットアームは、その各関節がモータにより回転駆動されることで所定の動作を実行している。その所定の動作を実行するために、動作に対応した教示点座標が、動作の基準となる原点に対して設定されている。ロボットアームの原点は、例えば、ロボットアームの動作中にアームが周辺に配置されている機器に接触した場合や、ロボットアームによる作業が長時間に亘る場合等には、ずれる可能性がある。ロボットアームの原点がずれると、例えば、ハンドでワークを把持するといった、生産作業に必要な動作を行うことができなくなる。そのため、そのような場合には原点を設定することが必要となる。

従来、ロボットアームの原点を設定する手法として、レーザ光を用いたものがある（特許文献１参照）。この特許文献１のものは、原点を設定する際、ロボットアームのツール取付回転アーム部にレーザ光を発光する発光装置を取付け、搖動アーム部分に配置された受光部に向けてレーザ光を照射する。そして、受光部の出力信号に基づいてロボットアームの姿勢を調整しつつ原点を設定している。

また、ロボットアームの原点を設定する手法として、治具を用いたものもある（特許文献２参照）。この特許文献２のものは、原点を設定する際、ロボットアームのハンド部分に基準姿勢用の治具を取付け、その治具を用いてロボットアームを基準姿勢にし、その姿勢に基づいて原点を設定している。

特開２０１１−２１８５２３号公報 特開２００６−３２１０４６号公報

ところで、一般にロボットアームの原点がずれた場合には、コンピュータがロボットアームに動作指令を出力しても、原点がずれているため、その動作もずれてしまう。そのため、上記特許文献１，２のものにあって原点がずれた場合には、原点を設定するための発光装置や治具を、ロボットアームを自動的に制御することで当該ロボットアームによって取りに行くことができない。従って、これら特許文献１，２のものにあって原点の設定を行う際には、作業者による手動での発光装置や治具などの取り付け作業が必要となる。そこで、原点の設定に伴う手動による作業を無くして生産作業の効率の向上を図るためには、作業者による作業を要せずに、原点の設定を自動化することが好ましい。それには、原点の設定の際に用いるセンサ等が、作業者による取り付け作業を要しないように、予めロボットアームに内蔵しておくことが考えられる。

しかしながら、ロボットアームにセンサ等を内蔵する場合は、そのロボットアームの制御性を低下させないように、センサ等が軽量であることが好ましい。また、例えば生産ラインに多数のロボットアームを配設し、それらロボットアームにセンサ等を内蔵する場合には、外付けとなる発光装置や治具などのように、１台の装置を多数のロボットに使い回すことができない。さらに、ロボットアームには複数の関節があり、それら関節のそれぞれで原点を設定することを考慮すると、内蔵するセンサ等の数が多数となる。そのため、センサ等は安価であることが好ましい。よって、センサ等は、軽量で安価な、簡易なものであるのが望ましい。

しかし、特にロボットアームの根本側の関節の原点の精度が良好でないと、ハンド部分での位置精度が良好ではなくなるという問題がある。そのため、ロボットアームに内蔵させるセンサ等を簡易なものとするものでありながら、そのような簡易なセンサ等を用いたとしても、原点の設定の精度を良好なものとしたいという要望があった。

そこで本発明は、簡易な信号発信手段及び信号受信手段をロボットアームに内蔵して原点設定の自動化を図り、且つ原点設定の精度を良好にすることが可能なロボットアームの原点設定方法、及びロボットアームの原点復帰方法を提供することを目的とする。

本発明は、関節を介して回転自在に接続された第１フレームと第２フレームと、を有する垂直多関節型のロボットアームであって、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、前記第１フレームに設けられ、前記第２フレームを前記第１フレームに対して相対的に回転駆動させる回転駆動手段と、前記第１フレームに設けられ、前記第２フレームの前記第１フレームに対する回転角を取得する回転角取得手段と、前記関節により接続された前記第１フレームと前記第２フレームとのうち一方の内部に設けられ、光を発光する発光手段と、前記関節により接続された前記第１フレームと前記第２フレームとのうち他方の内部に設けられ、前記発光手段からの前記光を受光する受光手段と、を備え、前記第１フレームと前記第２フレームには、孔がそれぞれ設けられており、前記制御部は、前記回転駆動手段により前記第２フレームを、前記第１フレームに対して所定の一方向に相対的に回転させ、前記発光手段と前記受光手段とが対向すると、前記発光手段からの前記光がそれぞれの前記孔を通過し、前記受光手段へ直接照射され、前記制御部は、前記第２フレームを前記所定の一方向に回転させた際に得られた前記受光手段の検出結果を基に、前記ロボットアームの動作の原点を設定する、ことを特徴とするロボットアームである。
また、本発明は、関節を介し回転自在に接続された第１フレームと第２フレームと、を有する垂直多関節型のロボットアームの制御方法であって、前記ロボットアームは、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、前記第１フレームに設けられ、前記第２フレームを前記第１フレームに対して相対的に回転駆動させる回転駆動手段と、前記第１フレームに設けられ、前記第２フレームの前記第１フレームに対する回転角を取得する回転角取得手段と、前記関節により接続された前記第１フレームと前記第２フレームとのうち一方の内部に設けられ、光を発光する発光手段と、前記関節により接続された前記第１フレームと前記第２フレームとのうち他方の内部に設けられ、前記発光手段からの前記光を受光する受光手段と、を備え、前記第１フレームと前記第２フレームには、孔がそれぞれ設けられており、前記発光手段と前記受光手段とが対向すると、前記発光手段からの前記光がそれぞれの前記孔を通過し、前記受光手段へ直接照射され、前記制御部は、前記第２フレームを前記第１フレームに対して所定の一方向に相対的に回転駆動させる回転駆動工程と、前記回転駆動工程において、前記第２フレームの前記第１フレームに対する回転角を取得する回転角取得工程と、前記回転駆動工程において、前記発光手段から前記受光手段へ前記光を照射する照射工程と、前記照射工程において、前記受光手段により、前記光を検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果から、前記ロボットアームの動作の原点を設定する原点設定工程と、を実行する、ことを特徴とするロボットアームの制御方法である。

本発明によると、第１フレームと第２フレームとの一方に信号発信手段が設けられ、他方に信号受信手段が設けられ、つまり信号発信手段及び信号受信手段はロボットアームに内蔵されている。これにより、原点の設定を、制御部により、自動化して行うことが可能となる。そして、制御部が、信号受信手段から出力される信号の強度が閾値となる２つの角度に基づいて原点を設定する。このように、２つの角度に基づいて原点を設定するので、精度のよい原点の設定が可能となると共に、簡易な信号発信手段及び信号受信手段で原点を設定することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係るロボット装置を示す図である。 ロボットアームの関節部の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る制御ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る出力電圧と関節角度との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るレーザ光の照射面と原点孔との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る原点復帰のフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る原点復帰のフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る原点復帰のフローチャートである。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態１について説明する。ロボット装置１００は、図１に示すように、作業台１１２に据え付けられた６自由度を有する垂直多関節型のロボットアーム１０１と、ロボットアーム１０１の動作を制御する制御ボックス１１３と、から構成されている。尚、ロボットアームの有する自由度は６つには限定されない。ロボットアーム１０１は、ベース部１０２（第１フレーム）と、ベース部１０２に回転自在に支持された旋回部１０３（第２フレーム）と、を備えている。旋回部１０３には、第１の軸間フレーム１０４が回転自在に支持されている。第１の軸間フレーム１０４には、第２の軸間フレーム１０５が回転自在に支持されている。第２の軸間フレーム１０５には、第３の軸間フレーム１０６が回転自在に支持されている。第３の軸間フレーム１０６には、第４の軸間フレーム１０７が回転自在に支持されている。第４の軸間フレーム１０７には、先端フレーム１０８が回転自在に支持されている。これらが、ロボットアーム１０１に設けられた６つの関節１１４，１１５，１１６，１１７，１１８，１１９で、それぞれ連結されている。先端フレーム１０８には、ハンド１０９が支持されており、ハンド１０９の内部には、不図示のトルクセンサが備えられている。制御ボックス１１３は、ロボットアーム１０１に動作指令を出力し、例えば、ハンド１０９でワーク１１０を把持してワークトレイ１１１から取り出し、所定の組み立て作業を行う。

つぎに、ロボットアーム１０１の関節について、関節１１４を例にとって説明する。ベース部１０２の内部には、図２に示すように、旋回部１０３を回転駆動させるためのモータ１２６と、モータ１２６の回転角度を取得するための回転角取得手段としてエンコーダ１２７が備えられている。モータ１２６の出力軸には、モータ１２６の回転を減速する減速機１２８が接続されている。減速機１２８の先には旋回部１０３に接続したシャフト１２３が備えられている。これら、モータ１２６と、エンコーダ１２７と、減速機１２８と、シャフト１２３と、から関節１１４が構成されている。モータ１２６の回転動作によって旋回部１０３がベース部１０２に対して相対回転するようになっている。ここでは、旋回部１０３とベース部１０２との間に介在する関節１１４について説明したが、他の関節１１５，１１６，１１７，１１８，１１９も、関節１１４の構成と同様な構成となっている。

つぎに、ベース部１０２に備えられる、信号を受信する信号受信手段と、旋回部１０３に備えられる、信号を発信する信号発信手段と、について説明する。ベース部１０２と旋回部１０３とには、シャフト１２３から半径Ｒだけ離れた位置に原点孔１２９と原点孔１３０と、が設けられている。原点孔１３０には信号発信手段としてＬＥＤ発光素子１２４が設けられ、他方の原点孔１２９には信号受信手段として光センサ素子１２５が設けられている。ＬＥＤ発光素子１２４は、モータ１２６の回転に伴って、光センサ素子１２５と対向した位置にくるよう配置されている。ここで、ＬＥＤ発光素子１２４の換わりに、例えば、レーザなどの発光素子を用いてもよい。光センサ素子１２５は、受信する光の波長に対応したものを用いれば良い。また、上述した原点孔は、同様に、第１の軸間フレーム１０４と、第２の軸間フレーム１０５と、第３の軸間フレーム１０６と、第４の軸間フレーム１０７と、先端フレーム１０８と、に設けられている。そして、それら原点孔には、対となるように、上述したＬＥＤ発光素子１２４と光センサ素子１２５と、が設けられている。

つぎに、ロボットアーム１０１の動作を制御する制御ボックス１１３（制御部）について説明する。制御ボックス１１３は、図３に示すように、演算処理を行うＣＰＵ２０１を備えている。ＣＰＵ２０１には、バス２０５を介して、ＲＯＭ２０２及びＲＡＭ２０３が接続されている。また、バス２０５には、インターフェイス２０４を介して、入力装置としてのキーボード２０６とマウス２０７が接続されている。また、インターフェイス２０４を介して、ＣＰＵ２０１の演算結果を表示する表示装置として、モニタ１４０が接続されている。また、バス２０５には、モータ１２６を制御するモータ制御器２０８、エンコーダ１２７、ＬＥＤ発光素子１２４、光センサ素子１２５が接続されている。また、バス２０５には、ディスクアクセス装置２１２が接続されている。ディスクアクセス装置２１２は、記録媒体としてのディスクＤにアクセス可能に構成されている。これらから、制御ボックス１１３が構成されている。ＲＯＭ２０２には、例えば、組み立て手順プログラムやワークの形状データなどが格納されている。ＲＡＭ２０３には、ＣＰＵ２０１が演算作業を行うための作業領域が確保される。ＣＰＵ２０１は、ディスクアクセス装置２１２を介して、プログラムが実行された結果をディスクＤに書き込んだり、ディスクＤに記録されているプログラムやデータを読み込んだりする。ディスクＤに記録されているプログラムやデータ等は、コンピュータ読み取り可能となっている。

つぎに、旋回部１０３がベース部１０２に対して相対回転する際、光センサ素子１２５がＬＥＤ発光素子から照射された光を受けて出力する出力電圧Ｖについて説明する。制御ボックス１１３は、図２に示すように、モータ制御器２０８を介して、モータ１２６を駆動することで旋回部１０３の回転を開始する。そして、制御ボックス１１３は、ＬＥＤ発光素子１２４から発光を開始する。発光された光は、原点孔１２９を通過し光センサ素子１２５で受光される。光センサ素子１２５は、受光した光の強度に比例した出力電圧Ｖを出力する。ＬＥＤ発光素子１２４から発信される光が、図５に示すように、原点孔１２９の外側を照射しているときには、照射面は、面３０２のようになっている。そのため、面３０２と原点孔１２９とは重なっておらず、光センサ素子１２５からの出力電圧Ｖはゼロとなっている。この状態から、モータ１２６により旋回部１０３が回転していくと、照射面が原点孔１２９に近づいていき、面３０３を境にして照射面と原点孔１２９が重なりはじめる。そして、ゼロでない出力電圧Ｖが出力しはじめる。このときの旋回部１０３の回転角は、図４に示すように、θ_１に相当する。旋回部１０３が継続して回転すると、照射面と原点孔１２９との重なりは増加し、それに伴って出力電圧Ｖが増加していく。さらに回転すると、照射面は３０５のようになり、それは原点孔１２９内に含まれ、その後、面３０６となるまで、出力電圧Ｖは最大値Ｖｍとなる。面３０５に対応する旋回部１０３の回転角がθ_２に相当し、面３０６に対応する旋回部の回転角がθ_３に相当する。その後、照射面は原点孔１２９から外れ、照射面が面３０８となったときに原点孔１２９と面３０８との重なりはなくなり、出力電圧Ｖがゼロとなる。このときの旋回部１０３の回転角はθ_４に相当する。制御ボックス１１３は、光センサ素子１２５からの出力電圧Ｖがゼロとなった後、モータ１２６の回転を停止させると共に、ＬＥＤ発光素子１２４の発光を停止させる。

つづいて、制御ボックス１１３が、ロボットアームの原点を設定する原点設定方法を、関節１１４を例にして説明する。光センサ素子１２５からの出力電圧Ｖには、予め閾値として閾値Ｖｓが設定されている。設定される閾値Ｖｓは、ノイズと信号が分離されるような値から最大値Ｖｍとの間の値であればよい。旋回部１０３の回転に伴って、光センサ素子１２５からの出力電圧Ｖが、図４に示すように、閾値Ｖｓを超えたときに、旋回部１０３の回転角が、エンコーダ１２７によりθ_Ａとして制御ボックス１１３に出力される。制御ボックス１１３は、回転角θ_Ａを第１回転角θ_Ａとして取得し、ＲＡＭ２０３に記憶する（第１回転角取得工程）。同様に、閾値Ｖｓを下回ったときの旋回部１０３の回転角が、エンコーダ１２７によりθ_Ｂとして出力される。制御ボックス１１３は、回転角θ_Ｂを第２回転角θ_Ｂとして取得し、ＲＡＭ２０３に記憶する（第２回転角取得工程）。制御ボックス１１３は、ＲＡＭ２０１に記憶されたθ_Ａとθ_Ｂと、から中心値θ_Ｃを算出し（中心値算出工程）、算出したθ_Ｃを原点として設定し、ＲＡＭ２０３に記憶させる（原点設定工程）。ここでは、関節１１４を例にして原点の設定方法を説明したが、制御ボックス１１３は、同様に、他の関節１１５，１１６，１１７，１１８，１１９，についても原点の設定を行う。

このように、ＬＥＤ発光素子１２４と光センサ素子１２５は、予めロボットアームに内蔵されている。そして、制御ボックス１１３が、光センサ素子１２５の出力電圧Ｖが閾値Ｖｓとなる２つの角度に基づいてロボットアームの原点を設定する。そのため、原点の設定が、制御ボックス１１３により、自動で行われる。さらに、２つの角度に基づいて原点を設定するので、精度よく原点を設定することが可能となる。また、原点の設定に、ＬＥＤ発光素子や光センサ素子のような、軽量で安価なものを用いることができる。さらに、原点を設定する精度が良いので、原点の設定後は、ロボットアームによる生産作業の作業ミスが生じにくく、生産作業の作業効率が低下するのを防止できる。また、光センサ素子１２５から出力される出力電圧Ｖが経年劣化で低下しても、出力電圧Ｖが閾値Ｖｓを超えていれば、精度の良い原点の設定を継続して行うことが可能である。また、光を用いて自動で原点を設定し、作業者の作業が不要なので、設定の作業に伴う発塵を抑えることができる。

つぎに、ロボットアーム１０１の原点を復帰する原点復帰方法を、図６に基づいて説明する。まず、ステップＳ１１では、ロボットアーム１０１が動作を行っている最中に、制御ボックス１１３からの指令に基づいてロボットアーム１０１の動作が停止される。その後、ステップＳ１２では、制御ボックス１１３は、原点がずれた可能性について判定を行う。判定を行うための条件は、ロボットアームに掛っている負荷の大きさである。ロボットアーム１０１の各部に設けたモータに流れる電流の値を検出する電流計や、ハンド１０９の内部に備えられた不図示のトルクセンサなどの負荷検出手段を用いて、ロボットアーム１０１に掛かる負荷の大きさが検出される。検出された負荷の大きさが予め設定した所定の負荷量以下と判別された場合は、原点がずれた可能性がないと判定され、ステップＳ１３で、ロボットアーム１０１の動作を再開する。一方、負荷の大きさが予め設定した所定の負荷量を超えている場合は、原点がずれた可能性があると判定され、ステップＳ１４で、原点のずれを検出する。ステップＳ１４では、制御ボックス１１３は、ロボットアーム１０１の関節１１４から関節１１９までの６つの関節を、制御ボックス１１３に記録されている各々の原点に移動する。そして、関節原点に各関節が移動された状態で、ＬＥＤ発光素子１２４から光を照射する。制御ボックス１１３は、光が照射された光センサ素子１２５から出力される出力電圧Ｖが、ロボットアーム１０１の停止前に設定されていた関節原点での出力電圧Ｖと同じであれば、ずれ無しとしてステップＳ１３の動作再開を行う。一方、出力電圧が異なれば、ずれ有りとして、ステップＳ１５で前記原点設定方法により各関節の原点の設定を行う。これにより、作業中にずれたロボットアームの原点が、正しい値に復帰される。制御ボックス１１３は、ステップＳ１５で原点の設定が完了すれば、ステップＳ１３で動作を再開する。一方、関節の原点の設定の際に、光センサ素子１２５から出力される出力電圧Ｖが検出されない、もしくは閾値Ｖｓより小さくなっている場合などは、ロボットアーム１０１が正常に動作していない可能性があり、設定を未完了とする。そのときは、ステップＳ１６で、設定が未完了となった関節を選択する。そして、ステップＳ１７で、選択された関節の表示を行う。なお、本実施の形態１では、ステップＳ１４で原点のずれ検出を行ったが、原点のずれ検出を行わずに、ステップＳ１５の原点の設定を行ってもよい。そのときは、ステップＳ１２で、負荷の大きさが所定の負荷量を超えたと判別されれば、常にステップＳ１５で原点の設定を行うこととする。

このように、ロボットアーム１０１に掛る負荷が所定の負荷量を超えたときに原点を復帰するようにした。そのため、ロボットアームが停止する毎に原点を復帰する必要がなく、ロボットアームによる生産作業の効率が低下するのを防ぐことができる。

次に、原点復帰方法の実施の形態２を、図７に基づいて説明するが、前記実施の形態１と重複する部分については、図に同一符号を付して説明を省略する。

ロボットアーム１０１による生産が開始される際には、ステップＳ２１で、制御ボックス１１３に生産を開始するための信号が入力される。つぎに、制御ボックス１１３は、ステップＳ２２で、原点のずれを検出する。原点のずれの検出は、上述した実施の形態１でのステップＳ１４と同様に行う。ずれ無しの判断だった場合には、ステップＳ２３へと移り、制御ボックス１１３は、ロボットアーム１０１に所定の動作を開始させ、作業を行わせる。そして、動作回数Ｎを、動作回数計数手段としてのカウンタによりＮ＋１と増加し、計数する。作業が終了すると、ステップＳ２６で、動作回数Ｎが予め設定した所定の動作回数Ｎｍを超えたか判定する。Ｎｍの値は、原点のずれが生じる可能性がある回数であり、例えば、３０００時間程度に相当する動作回数である。また、Ｎｍは、作業内容に応じて、原点の設定を行うのが好ましい回数に適宜に設定される。さて、ステップＳ２６で、Ｎｍを超えない場合（ＮＯの場合）には、原点がずれた要因がないと判定して、ステップＳ２７へうつる。ステップＳ２７では、ひきつづき生産を継続するか或いは完了するか、生産確認の判断を行う。生産を継続する場合はステップＳ２３に戻り、ロボットアーム１０１の作業を再開して継続する。生産を継続しない場合はステップＳ２８にて生産を完了する。生産を完了する場合には、ロボットアーム１０１の６つの関節１１４，１１５，１１６，１１７，１１８，１１９をそれぞれの原点の位置に移動させ、ロボットアーム１０１を含めた生産装置全体を停止する。生産完了の前に、ステップＳ２６で、動作回数Ｎが予め設定した所定の動作回数Ｎｍを超えた場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ２２へもどる。ステップＳ２２で原点のずれが検出されない場合（ずれ無しの場合）には、ステップＳ２３でロボットアーム１０１に所定の動作を開始させる。一方、原点のずれが検出された場合（ずれ有りの場合）には、ステップＳ２４で、前記原点設定方法により関節の原点の設定を行い、原点を復帰する。設定が完了した後、ステップＳ２５で、カウンタをゼロにリセットし、ステップＳ２３でロボットアーム１０１に所定の動作を開始させる。なお、本実施の形態２では、ステップＳ２２で原点のずれ検出を行ったが、この検出をしないで、ステップＳ２４の原点設定を行ってもよい。すなわち、ロボットアーム１０１による生産を開始するとき、及び動作回数Ｎが所定の動作回数Ｎｍを超えたときには、常に原点の設定を行うこととする。

このように、ロボットアーム１０１の動作回数に基づいて原点を復帰するようにした。そのため、ロボットアーム１０１の原点のずれを定期的に確認して復帰できる。それゆえ、ロボットアーム１０１による生産作業中の作業ミスが低下し、生産作業の効率の低下を防ぐことができる。

つづいて、原点復帰方法の実施の形態３を、図８に基づいて説明する。本実施の形態３は、前記実施の形態２において、カウンタなどの動作回数計数手段で動作回数を計数する換わりに、タイマなどの動作時間計時手段で動作時間を計時するものである。具体的には、図７のステップＳ２５が図８のステップＳ３５に換わり、ステップＳ２３がステップＳ３３に換わり、ステップＳ２６がステップＳ３６に換わったものである。すなわち、原点のずれ検出は、ロボットアームの動作時間Ｔが、予め設定した動作時間Ｔｍを超えた場合に行う。上述したＴｍの値は、原点のずれが生じる可能性のある時間であり、例えば、３０００時間である。そして、Ｔｍは、作業内容に応じて、原点の設定を行うのが好ましい動作時間に適宜に設定される。前記実施の形態２と同様に、ステップＳ３２で原点のずれ検出を行うが、この判定をしないでステップＳ３４の原点設定を行ってもよい。すなわち、ロボットアーム１０１による生産を開始するとき、及び動作時間Ｔが所定の動作時間Ｔｍを超えたときには、常に原点の設定を行うこととする。

このように、ロボットアーム１０１の動作時間に基づいて原点を復帰するようにした。そのため、ロボットアーム１０１の原点のずれを定期的に確認して復帰できる。それゆえ、ロボットアーム１０１による生産作業中の作業ミスが低下し、生産作業の効率の低下を防ぐことができる。

なお、本実施形態では、原点の設定を関節１１４を一例として説明したが、関節１１５，１１６，１１７，１１８，１１９についても同様に構成することで同様に原点の設定を行うことができる。この場合には、各関節に対してロボットアームの根本側となる旋回部や各フレームが第１フレームとなり、手先側となる各フレームが第２フレームということになる。

また、光を発信する光発信手段としてのＬＥＤ発光素子１２４、光を受信する光受信手段としての光センサ素子１２５は逆の配置構成としてもよい。また、ＬＥＤのように光を用いるのではなく、磁気を用いてもよい。磁気を用いる場合は、磁気を発信する磁気発信手段として、例えばフェライトなどの磁石やコイルなどの電磁石を用いればよい。また、磁気を検出する磁気検出手段として、例えばピックアップコイルやホール素子などを用いればよい。磁気発信手段と磁気検出手段は、取り付け配置を逆の配置構成としてもよい。磁気を用いた場合には、光を用いた場合に比べ、塵や埃の影響を受けにくいため、長期に亘って安定した原点の設定が可能となる。それら以外にも、例えば、超音波、赤外線、紫外線、などを発信するものを信号発信手段としてもよい。

１０１ ロボットアーム
１０２ ベース部
１０３ 旋回部
１１３ 制御ボックス
１１４，１１５，１１６，１１７，１１８，１１９ 関節
１２４ ＬＥＤ発光素子
１２５ 光センサ素子
１２６ モータ
１２７ エンコーダ
１２９，１３０ 原点孔
Ｄ ディスク
Ｖｓ 閾値
θ_Ａ 第１回転角
θ_Ｂ 第２回転角
θ_Ｃ 中心値

Claims (12)

1. 関節を介して回転自在に接続された第１フレームと第２フレームと、を有する垂直多関節型のロボットアームであって、
   前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、
   前記第１フレームに設けられ、前記第２フレームを前記第１フレームに対して相対的に回転駆動させる回転駆動手段と、
   前記第１フレームに設けられ、前記第２フレームの前記第１フレームに対する回転角を取得する回転角取得手段と、
   前記関節により接続された前記第１フレームと前記第２フレームとのうち一方の内部に設けられ、光を発光する発光手段と、
   前記関節により接続された前記第１フレームと前記第２フレームとのうち他方の内部に設けられ、前記発光手段からの前記光を受光する受光手段と、を備え、
   前記第１フレームと前記第２フレームには、孔がそれぞれ設けられており、
   前記制御部は、前記回転駆動手段により前記第２フレームを、前記第１フレームに対して所定の一方向に相対的に回転させ、前記発光手段と前記受光手段とが対向すると、前記発光手段からの前記光がそれぞれの前記孔を通過し、前記受光手段へ直接照射され、
   前記制御部は、前記第２フレームを前記所定の一方向に回転させた際に得られた前記受光手段の検出結果を基に、前記ロボットアームの動作の原点を設定する、
   ことを特徴とするロボットアーム。
2. 前記ロボットアームは、第１フレームと第２フレームの他に複数のフレームを有し、
   前記複数のフレームのうち隣接するフレームの一方の内部に設けられ、光を発光する第２発光手段と、
   前記隣接するフレームの他方の内部に設けられ、前記第２発光手段が発光する光を受光する第２受光手段と、を備え、
   前記隣接するフレームのそれぞれには、前記第２発光手段が発光する光を通過させる孔が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボットアーム。
3. 前記制御部が、前記回転駆動手段により前記第２フレームが前記第１フレームに対して相対回転駆動させられ前記受光手段で検出された前記光の強度が所定の閾値を超えたときの第１回転角を前記回転角取得手段で取得する第１回転角取得工程と、
   前記制御部が、前記回転駆動手段により前記第２フレームが前記第１フレームに対して相対回転駆動させられ前記受光手段で検出された前記光の強度が前記所定の閾値を下回ったときの第２回転角を前記回転角取得手段で取得する第２回転角取得工程と、
   前記制御部が、前記第１回転角と前記第２回転角との中心値を算出する中心値算出工程と、
   前記制御部が、前記中心値を前記ロボットアームの動作の原点として設定する原点設定工程と、を備えた、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットアーム。
4. 前記制御部が、前記ロボットアームの原点がずれた可能性を判別する条件が満たされたことを判定する原点ずれ判定工程、を備え、
   前記原点ずれ判定工程で前記条件が満たされたことを判定した場合に、前記ロボットアームの動作の原点を設定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボットアーム。
5. 前記制御部が、前記原点ずれ判定工程で前記条件が満たされたことを判定した後に、前記発光手段及び前記受光手段を用いて原点がずれたことを検出する原点ずれ検出工程を備え、
   前記原点ずれ検出工程で原点がずれたことを検出した場合に、前記ロボットアームの動作の原点を設定する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のロボットアーム。
6. 前記条件は、前記ロボットアームにかかる負荷を検出する負荷検出手段で検出した前記ロボットアームにかかる負荷が所定の負荷量を超えたことである、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のロボットアーム。
7. 前記条件は、前記ロボットアームの動作回数を計数する動作回数計数手段で計数した前記ロボットアームの動作回数が所定の動作回数を超えたことである、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のロボットアーム。
8. 前記条件は、前記ロボットアームの動作時間を計時する動作時間計時手段で計時した前記ロボットアームの動作時間が所定の動作時間を超えたことである、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のロボットアーム。
9. 関節を介し回転自在に接続された第１フレームと第２フレームと、を有する垂直多関節型のロボットアームの制御方法であって、
   前記ロボットアームは、
   前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、
   前記第１フレームに設けられ、前記第２フレームを前記第１フレームに対して相対的に回転駆動させる回転駆動手段と、
   前記第１フレームに設けられ、前記第２フレームの前記第１フレームに対する回転角を取得する回転角取得手段と、
   前記関節により接続された前記第１フレームと前記第２フレームとのうち一方の内部に設けられ、光を発光する発光手段と、
   前記関節により接続された前記第１フレームと前記第２フレームとのうち他方の内部に設けられ、前記発光手段からの前記光を受光する受光手段と、を備え、
   前記第１フレームと前記第２フレームには、孔がそれぞれ設けられており、
   前記発光手段と前記受光手段とが対向すると、前記発光手段からの前記光がそれぞれの前記孔を通過し、前記受光手段へ直接照射され、
   前記制御部は、
   前記第２フレームを前記第１フレームに対して所定の一方向に相対的に回転駆動させる回転駆動工程と、
   前記回転駆動工程において、前記第２フレームの前記第１フレームに対する回転角を取得する回転角取得工程と、
   前記回転駆動工程において、前記発光手段から前記受光手段へ前記光を照射する照射工程と、
   前記照射工程において、前記受光手段により、前記光を検出する検出工程と、
   前記検出工程の検出結果から、前記ロボットアームの動作の原点を設定する原点設定工程と、を実行する、
   ことを特徴とするロボットアームの制御方法。
10. 前記原点設定工程は、
    前記回転駆動工程において、前記第２フレームが前記第１フレームに対して相対回転駆動させられ前記受光手段で検出された前記光の強度が所定の閾値を超えたときの第１回転角を取得する第１回転角取得工程と、
    前記回転駆動工程において、前記第２フレームが前記第１フレームに対して相対回転駆動させられ前記受光手段で検出された前記光の強度が前記所定の閾値を下回ったときの第２回転角を取得する第２回転角取得工程と、
    前記第１回転角と前記第２回転角との中心値を算出する中心値算出工程と、を有する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のロボットアームの制御方法。
11. 前記ロボットアームを制御するコンピュータに、請求項９又は１０に記載のロボットアームの制御方法を実行させるためのプログラム。
12. 請求項１１に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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