WO2025005185A1 - 処理装置、ロボットシステム、エンドエフェクタ及びプログラム - Google Patents

処理装置、ロボットシステム、エンドエフェクタ及びプログラム Download PDF

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WO2025005185A1
WO2025005185A1 PCT/JP2024/023349 JP2024023349W WO2025005185A1 WO 2025005185 A1 WO2025005185 A1 WO 2025005185A1 JP 2024023349 W JP2024023349 W JP 2024023349W WO 2025005185 A1 WO2025005185 A1 WO 2025005185A1
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end effector
external force
force
acting
component
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PCT/JP2024/023349
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English (en)
French (fr)
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尚宏 阿南
友樹 山岸
一樹 大野
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices

Definitions

  • This disclosure relates to technology that uses sensor devices.
  • Patent document 1 describes technology related to robots.
  • the processing device includes a control unit that detects an external force acting on the end effector from a force detection signal output from a sensor device.
  • the control unit has an acquisition unit.
  • the acquisition unit acquires the external force acting on the end effector based on a plurality of first resolved components of the gravity of the end effector itself acting on the end effector in a first posture, which is the posture when the sensor device is set as a reference, a plurality of second resolved components of the gravity of the end effector itself acting on the end effector in a second posture, which is the posture when the external force acts on the end effector, and the force detection signal when the external force acts on the end effector.
  • the robot system includes the above-mentioned processing device and a robot having an end effector that is controlled based on the external force acquired by the processing device.
  • the end effector is an end effector that is controlled based on the external force acquired by the processing device.
  • the program is a program for causing a computer device to function as the processing device described above.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an example of a processing apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a robot system.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a configuration of a processing apparatus.
  • 10 is a flowchart showing an example of an operation of the processing device.
  • 4 is a flowchart showing an example of the operation of the control system.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an example of an operation of the processing apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a configuration of a processing apparatus.
  • 1 is a schematic diagram showing an example of a holding posture of an end effector (holding mechanism).
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of a processing device 1.
  • a force detection signal 21 output by a sensor device 20 that detects a force acting on an end effector 12 whose posture changes is input to the processing device 1.
  • the sensor device 20 is fixed to the end effector 12, and the posture of the force sensor 20 changes in response to a change in the posture of the end effector 12.
  • the sensor device 20 is capable of detecting a force acting on the end effector 12 from outside the end effector 12.
  • the sensor device 20 is capable of detecting an external force, including gravity, acting on the end effector 12.
  • the sensor device 20 is capable of detecting gravity acting on the end effector 12 and an external force other than gravity acting on the end effector 12.
  • the sensor device 20 outputs a force detection signal 21 indicating the detection result.
  • the processing device 1 can remove the effect of gravity acting on the end effector 12, which is included in the force detection signal 21, from the force detection signal 21, and obtain (in other words, estimate or calculate) the external force acting on the end effector 12, excluding gravity.
  • a force acting on an object we mean an external force, including gravity, that acts on that object.
  • an external force acting on an object we mean an external force, excluding gravity, that acts on that object.
  • An external force acting on an object can be said to be a force, excluding gravity, that acts on the object from the outside.
  • the end effector 12 may be, for example, a holding mechanism capable of holding an object (also called a held object).
  • the sensor device 20 is capable of detecting a force acting on the holding mechanism.
  • the end effector 12 may also be something other than a holding mechanism.
  • the end effector 12 may be a processing member at the tip of a machine tool.
  • the end effector 12 may also be, for example, a member for tightening screws, a member for painting work, a member for welding work, or a member for cutting work.
  • the object may be, for example, an industrial product such as an electronic device or a screw, a food product such as vegetables or bread, or a household item such as a diaper, a toothbrush, or a cup.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a robot system 100 including the processing device 1 and the robot 10.
  • the robot system 100 includes, for example, a robot 10 and a control system 50 that controls the robot 10.
  • the control system 50 can also be referred to as, for example, a control device or controller.
  • the robot 10 is, for example, an arm-type robot.
  • the robot 10 includes, for example, an arm 11, a holding mechanism serving as an end effector 12, and a sensor device 20.
  • the end effector 12 is a holding mechanism that holds an object 80.
  • the end effector 12 is connected to the arm 11.
  • the end effector 12 has, for example, a plurality of fingers, and can grasp the object 80 with the plurality of fingers.
  • the end effector 12 includes, for example, a motor that drives the plurality of fingers. The plurality of fingers can grasp the object 80 by being driven by the motor. Note that the end effector 12 may hold the object 80 by suction.
  • the arm 11, for example, has at least one joint.
  • the arm 11, for example, has a motor that rotates at least one joint.
  • the arm 11 can change its posture.
  • the posture of the end effector 12 changes in response to the change in posture of the arm 11.
  • the robot 10 performs the task of, for example, holding and moving an object 80.
  • the robot 10 can move the object 80 by, for example, changing the posture of the arm 11 while holding the object 80 with the end effector 12.
  • the robot 10 holds the object 80 placed on a work table 90 with the end effector 12.
  • the robot 10 moves the arm 11 to move the held object 80 from the work table 90 to the work table 91.
  • the robot 10 then causes the end effector 12 to release its hold on the object 80, and places the object 80 on the work table 91.
  • This type of task is sometimes called pick-and-place.
  • the work performed by the robot 10 is not limited to the above example.
  • the robot 10 may hold and move one object 80 at a time from a pile of multiple objects 80.
  • the robot 10 may also hold an object 80 on a work table 90, turn it over, and then place it back on the work table 90.
  • the sensor device 20 is capable of detecting a force (also called an acting force) acting on the end effector 12.
  • the sensor device 20 repeatedly detects the acting force and repeatedly outputs a force detection signal 21 indicating the detection result of the acting force.
  • the sensor device 20 is, for example, a force sensor 20.
  • the acting force detected by the force sensor 20 includes gravity acting on the end effector 12 (also called acting gravity) detected by the force sensor 20, and an external force acting on the end effector 12 (also called acting external force) detected by the force sensor 20.
  • the force sensor 20 may be, for example, an electrical resistance type, a capacitance type, a piezoelectric type, or an optical type.
  • the force sensor 20 is, for example, located between the arm 11 and the end effector 12 and fixed to the end effector 12.
  • the relative attitude relationship between the force sensor 20 and the end effector 12 is constant.
  • the force sensor 20 can detect gravity acting on the end effector 12, for example, when the end effector 12 is not placed on a surface such as the ground but is in the air.
  • the attitude of the force sensor 20 changes in response to changes in the attitude of the end effector 12. Since the attitude of the end effector 12 changes in response to changes in the attitude of the arm 11, the attitude of the force sensor 20 changes in response to changes in the attitude of the arm 11.
  • an xyz Cartesian coordinate system is set in the force sensor 20.
  • the xyz Cartesian coordinate system set in the force sensor 20 will be referred to as the sensor coordinate system.
  • the x-axis direction, y-axis direction, and z-axis direction of the sensor coordinate system will be referred to as the x-direction, y-direction, and z-direction, respectively.
  • the attitude of the sensor coordinate system changes in response to changes in the attitude of the force sensor 20. Since the attitude of the force sensor 20 changes in response to changes in the attitude of the end effector 12, the attitude of the sensor coordinate system changes in response to changes in the attitude of the end effector 12. Also, since the attitude of the force sensor 20 changes in response to changes in the attitude of the arm 11, the attitude of the sensor coordinate system changes in response to changes in the attitude of the arm 11.
  • the force sensor 20 can detect, for example, the x-direction component of the acting force (also referred to as the x-component of the acting force), the y-direction component of the acting force (also referred to as the y-component of the acting force), and the z-direction component of the acting force (also referred to as the z-component of the acting force).
  • the x-component of the acting force detected by the force sensor 20 will be referred to as the detected x-component of the acting force.
  • the y-component of the acting force detected by the force sensor 20 will be referred to as the detected y-component of the acting force.
  • the z-component of the acting force detected by the force sensor 20 will be referred to as the detected z-component of the acting force.
  • the force detection signal 21 output from the force sensor 20 indicates the x-component of the acting force, the y-component of the acting force, and the z-component of the acting force.
  • the force sensor 20 can detect, for example, the x-direction component of acting gravity (also referred to as the acting gravity x-component), the y-direction component of acting gravity (also referred to as the acting gravity y-component), and the z-direction component of acting gravity (also referred to as the acting gravity z-component).
  • the acting gravity x-component detected by the force sensor 20 will be referred to as the detected acting gravity x-component.
  • the acting gravity y-component detected by the force sensor 20 will be referred to as the detected acting gravity y-component.
  • the acting gravity z-component detected by the force sensor 20 will be referred to as the detected acting gravity z-component.
  • the force sensor 20 can detect, for example, the x-direction component of an acting external force (also referred to as the acting external force x-component), the y-direction component of an acting external force (also referred to as the acting external force y-component), and the z-direction component of an acting external force (also referred to as the acting external force z-component).
  • the acting external force x-component detected by the force sensor 20 will be referred to as the detected acting external force x-component.
  • the acting external force y-component detected by the force sensor 20 will be referred to as the detected acting external force y-component.
  • the acting external force z-component detected by the force sensor 20 will be referred to as the detected acting external force z-component.
  • the detectable action force x component includes the detectable action gravity x component and the detectable action external force x component. If the force sensor 20 does not detect the x-direction component of the action gravity, the detectable action gravity is zero. Also, if the force sensor 20 does not detect the x-direction component of the action external force, the detectable action external force is zero.
  • the detectable action force y component includes the detectable action gravity y component and the detectable action external force y component
  • the detectable action force z component includes the detectable action gravity z component and the detectable action external force z component.
  • a reference setting is performed to adjust the reference point of the force detection signal 21.
  • the force sensor 20 performs reference setting in response to an execution instruction from the processing device 1.
  • Reference setting is also called reference point setting, which sets the reference point of the force detection signal 21.
  • Reference setting is also called offset, for example.
  • the reference points of the detected action force x component, the detected action force y component, and the detected action force z component are adjusted (in other words, set).
  • the force detection signal 21 after reference setting indicates the detected action force x component after reference setting, the detected action force y component after reference setting, and the detected action force z component after reference setting.
  • the reference point is also called a zero point, for example, and reference setting is also called zero point setting or zero point adjustment, for example.
  • the x-component of the detected action force, the y-component of the detected action force, and the z-component of the detected action force when the reference setting is executed are set to the reference point.
  • the x-component of the detected action force, the y-component of the detected action force, and the z-component of the detected action force set to the reference point i.e., the x-component of the detected action force, the y-component of the detected action force, and the z-component of the detected action force when the reference setting is executed, are respectively referred to as the x-component adjustment value, the y-component adjustment value, and the z-component adjustment value.
  • the value obtained by subtracting the x-component adjustment value from the detectable action force x-component becomes the detectable action force x-component after the reference is set. Furthermore, the value obtained by subtracting the y-component adjustment value from the detectable action force y-component becomes the detectable action force y-component after the reference is set. Furthermore, the value obtained by subtracting the z-component adjustment value from the detectable action force z-component becomes the detectable action force z-component after the reference is set.
  • a detectable action force x-component that does not begin with “after reference is set” does not mean the detectable action force x-component after the reference is set, but the original detectable action force x-component when no reference is set. The same applies to the detectable action force y-component and the detectable action force z-component.
  • the detected action force x component after the reference is set indicates the amount of change from the time the reference was set in the detected action force x component (i.e., the original detected action force x component when no reference is set).
  • the detected action force x component after the reference is set includes the amount of change from the time the reference was set in the detected action gravity x component.
  • the detected action force y component after the reference is set indicates the amount of change in the detected action force y component from when the reference was set.
  • the detected action force y component after the reference is set includes the amount of change in the detected action gravity y component from when the reference was set.
  • the detectable force z component after the reference is set indicates the amount of change in the detectable force z component from when the reference was set.
  • the detectable force z component after the reference is set includes the amount of change in the detectable force gravitational z component from when the reference was set.
  • the detected action force x component, detected action force y component, and detected action force z component at the time the reference is set again are set to a new reference point.
  • the detected action force x component, detected action force y component, and detected action force z component at the time the reference is set again are set to the x component adjustment value, y component adjustment value, and z component adjustment value, respectively, and the x component adjustment value, y component adjustment value, and z component adjustment value are subtracted from the detected action force x component, action force y component, and action force z component, respectively.
  • the offsets contained in the detected action force x component, the detected action force y component, and the detected action force z component are removed.
  • the temperature drift appearing in the detected action force x component, the detected action force y component, and the detected action force z component can be reduced.
  • the control system 50 that controls the robot 10 includes, for example, a main controller 60 and a processing device 1.
  • the processing device 1 functions as, for example, a controller 1 that controls the end effector 12.
  • the main controller 60 is, for example, a control device that manages the overall operation of the robot 10.
  • the main controller 60 is also called, for example, a robot controller.
  • the main controller 60 is capable of controlling the arm 11.
  • the main controller 60 is also capable of controlling the end effector 12 through the processing device 1.
  • the main controller 60 can also be called a processing device.
  • the processing device 1 can control the holding of the object 80 by the end effector 12.
  • the processing device 1 can cause the end effector 12 to hold the object 80 or release the holding of the object 80.
  • the processing device 1 can also control the holding force of the object 80 by the end effector 12.
  • the processing device 1 can adjust the holding force of the object 80 by adjusting the spacing between the multiple fingers of the end effector 12 that hold the object 80.
  • Fig. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the processing device 1.
  • the processing device 1 is, for example, a computer device. As shown in Fig. 3, the processing device 1 includes, for example, a control unit 2, a storage unit 3, an interface 4, an interface 5, and an interface 6.
  • the processing device 1 can also be said to be, for example, a processing circuit.
  • the interface 6 is capable of communicating with the main controller 60.
  • the interface 6 may communicate with the main controller 60 via wired or wireless communication.
  • the interface 6 may also be referred to as, for example, an interface circuit, a communication unit, or a communication circuit. Instructions and notifications given by the main controller 60 to the processing device 1 are input to the control unit 2 via the interface 6. In addition, the control unit 2 can send notifications to the main controller 60 via the interface 6.
  • the interface 4 is capable of communicating with the force sensor 20.
  • the interface 4 may communicate with the force sensor 20 via wired or wireless communication.
  • the interface 4 may also be referred to as, for example, an interface circuit, a communication unit, or a communication circuit.
  • the force detection signal 21 that the interface 4 receives from the force sensor 20 is input to the control unit 2.
  • the interface 5 can drive the end effector 12 in response to an instruction from the control unit 2.
  • the interface 5 can also be called, for example, an interface circuit or a drive circuit.
  • the interface 5 can drive, for example, a motor provided in the end effector 12.
  • the control unit 2 is capable of managing the overall operation of the processing device 1 by controlling the other components of the processing device 1.
  • the control unit 2 can be, for example, a control circuit.
  • the control unit 2 includes at least one processor to provide control and processing power to perform various functions, as described in more detail below.
  • the at least one processor may be implemented as a single integrated circuit (IC) or as multiple communicatively connected integrated circuits ICs and/or discrete circuits.
  • the at least one processor may be implemented according to various known techniques.
  • a processor includes one or more circuits or units configured to perform one or more data computation procedures or processes, e.g., by executing instructions stored in associated memory.
  • a processor may be firmware (e.g., discrete logic components) configured to perform one or more data computation procedures or processes.
  • the processor may include one or more processors, controllers, microprocessors, microcontrollers, application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors, programmable logic devices, field programmable gate arrays, or any combination of these devices or configurations, or other known devices and configurations, to perform the functions described below.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • digital signal processors programmable logic devices, field programmable gate arrays, or any combination of these devices or configurations, or other known devices and configurations, to perform the functions described below.
  • the control unit 2 may, for example, include a CPU (Central Processing Unit) as a processor.
  • the memory unit 3 may include a non-transitory recording medium readable by the CPU of the control unit 2, such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory).
  • the memory unit 3 stores, for example, a program 300 for controlling the processing device 1.
  • the various functions of the control unit 2 are realized, for example, by the CPU of the control unit 2 executing the program 300 in the memory unit 3.
  • control unit 2 may include multiple CPUs.
  • the control unit 2 may also include at least one DSP (Digital Signal Processor). All or some of the functions of the control unit 2 may be realized by a hardware circuit that does not require software to realize the function.
  • the memory unit 3 may also include a computer-readable non-transitory recording medium other than ROM and RAM.
  • the memory unit 3 may include, for example, a small hard disk drive and an SSD (Solid State Drive).
  • the main controller 60 may have a configuration similar to that of the processing device 1.
  • the main controller 60 may have a control unit similar to the control unit 2, a memory unit similar to the memory unit 3, an interface for communicating with the processing device 1, and an interface for driving the arm 11.
  • the control unit 2 executes an external force estimation process to estimate an acting external force based on the force detection signal 21.
  • the external force estimation process can also be said to be a process in which an external force acting on the end effector 12 is detected from the force detection signal 21.
  • the control unit 2 is capable of detecting the acting external force from the force detection signal 21.
  • the control unit 2 controls the holding force of the object 80 by the end effector 12 based on the acting external force estimated in the external force estimation process.
  • a holding control unit 200 and an acquisition unit 250 are formed as functional blocks in the control unit 2.
  • the holding control unit 200 controls the holding of the object 80 by the end effector 12 through the interface 5.
  • the acquisition unit 250 estimates (in other words, detects) the acting external force from the force detection signal 21 received by the interface 4.
  • the acquisition unit 250 has, for example, a first estimation unit 210 and a second estimation unit 220.
  • the first estimation unit 210 estimates (in other words, calculates) the detection result of the acting gravity detected by the force sensor 20 when the reference is set.
  • the second estimation unit 220 estimates (in other words, calculates) the acting external force based on the force detection signal 21 after the reference is set and the estimation result by the first estimation unit 210, etc.
  • All or some of the functions of the retention control unit 200 may be realized by a hardware circuit that does not require software to realize the function. The same applies to the acquisition unit 250, the first estimation unit 210, and the second estimation unit 220.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the control unit 2. As shown in FIG. 4, after the calibration process in step s1 is executed, the external force estimation process in step s2 is executed. The calibration process can also be considered as a preparatory process for estimating the acting external force.
  • the control unit 2 instructs the force sensor 20 to execute reference setting through the interface 4.
  • the control unit 2 instructs the force sensor 20 to execute reference setting when no external force is acting on the end effector 12.
  • reference setting is performed when no external force is acting on the end effector 12.
  • the force sensor 20, which has received the execution instruction from the control unit 2 sets the reference.
  • the force sensor 20 outputs a force detection signal 21 after reference setting.
  • the attitude of the end effector 12 when reference setting is performed in other words, the attitude of the end effector 12 when the control unit 2 instructs the force sensor 20 to execute reference setting
  • the reference setting attitude is not limited to a specific attitude and may be any attitude.
  • the first estimation unit 210 estimates a first detection result of the acting gravity component detected by the force sensor 20 when the reference is set.
  • the first estimation unit 210 estimates a first detection result of the acting gravity detected by the force sensor 20 when the end effector 12 is in a reference setting posture with no external force acting on it.
  • the first detection result includes a detected acting gravity x component, a detected acting gravity y component, and a detected acting gravity z component.
  • the first estimation unit 210 estimates the first detection result by calculating first predicted values of the detected acting gravity x component, the detected acting gravity y component, and the detected acting gravity z component when the reference is set.
  • the first estimation unit 210 estimates the first detection result based on the posture of the end effector 12 at the time of setting the reference, the weight of the end effector 12, and the gravitational acceleration. In other words, the first estimation unit 210 determines first predicted values of the detected action gravity x component, the detected action gravity y component, and the detected action gravity z component based on the posture at the time of setting the reference, the weight of the end effector 12, and the gravitational acceleration.
  • the first estimation unit 210 obtains the component of gravity acting on the end effector 12 in the x direction at the time of reference setting based on the weight of the end effector 12 and the gravitational acceleration, and sets the obtained value as the predicted value of the detected action gravity x component.
  • the first estimation unit 210 also obtains the component of gravity acting on the end effector 12 in the y direction at the time of reference setting based on the weight of the end effector 12 and the gravitational acceleration, and sets the obtained value as the predicted value of the detected action gravity y component.
  • the first estimation unit 210 also obtains the component of gravity acting on the end effector 12 in the z direction at the time of reference setting based on the weight of the end effector 12 and the gravitational acceleration, and sets the obtained value as the predicted value of the detected action gravity z component.
  • the first predicted values of the detected action gravity x component, the detected action gravity y component, and the detected action gravity z component calculated by the first estimation unit 210 can be said to be multiple first decomposed components of the gravity of the end effector 12 itself acting on the end effector 12 in the reference setting posture (in other words, the first posture).
  • the first estimation unit 210 can recognize the reference-setting posture of the end effector 12. For example, consider a case where an acceleration sensor that detects the posture of the end effector 12 is provided on the end effector 12. In this case, the first estimation unit 210 acquires the detection result from the acceleration sensor in step s12, for example, and identifies the current posture of the end effector 12 based on the acquired detection result. The first estimation unit 210 then uses the identified posture as the reference-setting posture.
  • the first estimation unit 210 may also be notified of the current posture of the end effector 12 from the main controller 60 that controls the posture of the arm 11.
  • the main controller 60 repeatedly identifies the current posture of the end effector 12 and repeatedly notifies the processing device 1 of the identified current posture.
  • the main controller 60 that controls the arm 11 can, for example, identify the current posture of the end effector 12 based on the current posture of the arm 11.
  • the first estimation unit 210 uses the current posture of the end effector 12 that the main controller 60 notifies the processing device 1 of in step s12 as the reference setting posture.
  • step S12 When step S12 is executed and the calibration process is completed, the external force estimation process is executed.
  • the external force estimation process may be executed immediately after the calibration process is executed, or may be executed some time after the calibration process is executed. Furthermore, the external force estimation process may be executed multiple times after the calibration process.
  • the second estimation unit 220 acquires the force detection signal 21 output by the force sensor 20 after the reference has been set. Also, in step s21, the second estimation unit 220 estimates the second detection result of the acting gravitational force currently detected by the force sensor 20.
  • the posture of the end effector 12 when the external force estimation process is executed is referred to as the posture at the time of external force estimation or the second posture.
  • the posture at the time of external force estimation is the posture of the end effector 12 after the reference has been set.
  • the second estimation unit 220 can also be said to estimate the second detection result of the acting gravity detected by the force sensor 20 when the end effector 12 is in the external force estimation posture.
  • the second estimation unit 220 can also be said to estimate the second detection result of the acting gravity detected by the force sensor 20 when the external force estimation process is executed (also referred to as when the external force is estimated).
  • the second estimation unit 220 can also be said to estimate the second detection result of the acting gravity detected by the force sensor 20 when the acting external force is estimated.
  • the posture when estimating an external force is not limited to a specific posture and may be any posture.
  • the posture when estimating an external force may be the same as the posture when the reference is set, or may be different from the posture when the reference is set.
  • the second detection result includes a detected action gravity x component, a detected action gravity y component, and a detected action gravity z component.
  • the second estimation unit 220 estimates the current second detection result of the force sensor 20 by determining second predicted values of the current detected action gravity x component, detected action gravity y component, and detected action gravity z component of the force sensor 20. In other words, the second estimation unit 220 estimates the second detection result at the time of external force estimation by determining second predicted values of the detected action gravity x component, detected action gravity y component, and detected action gravity z component at the time of external force estimation.
  • the second estimation unit 220 estimates a second detection result at the time of external force estimation based on the posture of the end effector 12 at the time of external force estimation, the weight of the end effector 12, and the gravitational acceleration. That is, the second estimation unit 220 calculates second predicted values of the detected action gravity x component, the detected action gravity y component, and the detected action gravity z component at the time of external force estimation based on the posture of the end effector 12 at the time of external force estimation, the weight of the end effector 12, and the gravitational acceleration. In step s21, the second estimation unit 220 may identify the current posture of the end effector 12 based on the detection result of the acceleration sensor provided on the end effector 12, and use the identified posture as the posture at the time of external force estimation.
  • the second estimation unit 220 may use the current posture of the end effector 12 notified by the main controller 60 as the posture at the time of external force estimation.
  • the method for calculating the second predicted values of the detected action gravity x component, the detected action gravity y component, and the detected action gravity z component is the same as the method for calculating the first predicted values of the detected action gravity x component, the detected action gravity y component, and the detected action gravity z component in step S12.
  • the second estimation unit 220 estimates the acting external force currently acting on the end effector 12. In other words, the second estimation unit 220 estimates the acting external force acting on the end effector 12 in the posture at the time of external force estimation. In further other words, the second estimation unit 220 estimates the acting external force acting on the end effector 12 at the time of external force estimation. The second estimation unit 220 estimates the acting external force currently acting on the end effector 12 based on the force detection signal 21 acquired in step s21, the estimated second detection result, and the first detection result estimated by the first estimation unit 210 in step s12.
  • the second estimation unit 220 predicts the acting external force by calculating predicted values of the x-direction component, y-direction component, and z-direction component of the acting external force currently acting on the end effector 12. It can also be said that the second estimation unit 220 estimates the acting external force acting on the end effector 12 in the posture when the external force is estimated, based on the force detection signal 21 when the end effector 12 is in the posture when the external force is estimated, the estimated second detection result, and the first detection result estimated in step s12.
  • the first detection result estimated by the first estimation unit 210 that is, the first predicted values of the detected action gravity x component, the detected action gravity y component, and the detected action gravity z component (in other words, the multiple first resolved components) are respectively designated as Fg1x, Fg1y, and Fg1z.
  • the second detection result estimated by the second estimation unit 220 that is, the second predicted values of the detected action gravity x component, the detected action gravity y component, and the detected action gravity z component (in other words, the multiple second resolved components)
  • Fg2x, Fg2y, and Fg2z the first detection result estimated by the first estimation unit 210
  • the second detection result estimated by the second estimation unit 220 that is, the second predicted values of the detected action gravity x component, the detected action gravity y component, and the detected action gravity z component
  • the detected action force x component after reference setting, the detected action force y component after reference setting, and the detected action force z component after reference setting indicated by the force detection signal 21 acquired in step s21 are respectively designated as Fmx, Fmy, and Fmz.
  • the predicted values of the x-direction component, y-direction component, and z-direction component of the external force currently acting on the end effector 12 are Fox, Foy, and Foz, respectively.
  • the second estimation unit 220 calculates Fox, Foy, and Foz using the following formula (1).
  • Fmx includes the amount of change in the currently detected acting gravity x component since the reference was set. Therefore, the value obtained by adding Fmx to the first predicted value Fg1x of the detected acting gravity x component at the time of the reference setting includes a value equivalent to the currently detected acting gravity x component and the x-direction component of the currently acting external force. Therefore, the value obtained by subtracting the second predicted value Fg2x of the currently detected acting gravity x component from the value obtained by adding Fmx to Fg1x is a value equivalent to the x-direction component of the currently acting external force (in other words, the acting external force acting on the end effector 12 at the time of external force estimation). In other words, (Fg1x + Fmx - Fg2x) can be said to be the predicted value Fox of the x-direction component of the currently acting external force.
  • the value obtained by subtracting the second predicted value Fg2y of the currently detected gravitational force y-component from the value obtained by adding Fg1y to Fmy is a value equivalent to the y-direction component of the currently acting external force.
  • (Fg1y + Fmy - Fg2y) can be said to be the predicted value Foy of the y-direction component of the currently acting external force.
  • the value obtained by subtracting the second predicted value Fg2z of the currently detected acting gravitational z-component from the value obtained by adding Fmz to Fg1z corresponds to the z-component of the currently acting external force.
  • (Fg1z + Fmz - Fg2z) can be said to be the predicted value Foz of the z-component of the currently acting external force.
  • the first estimation unit 210 may read out the weight corresponding to the type of end effector 12 currently being controlled from the memory unit 3 and use it in step s12.
  • effector type information indicating the type of end effector 12 currently equipped to the robot 10 is stored in the memory unit 3.
  • the first estimation unit 210 can identify the type of end effector 12 currently equipped to the robot 10 based on the effector type information in the memory unit 3.
  • the type of end effector 12 currently equipped to the robot 10 may also be notified to the processing device 1 from the main controller 60.
  • posture identification information for identifying the posture at the time of setting the reference may be stored in the storage unit 3.
  • the first estimation unit 210 may use the posture identification information in the storage unit 3 to execute step s12 at a timing different from the time of setting the reference, unlike the example of FIG. 4.
  • the first estimation unit 210 may execute step s12 some time after the reference is set.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the control system 50 when the calibration process and external force estimation process are performed when the robot 10 picks and places an object 80 on the work table 90.
  • step s51 the main controller 60 of the control system 50 controls the movement of the arm 11 to move the end effector 12 to an initial position.
  • the initial position is set, for example, above the object 80 on the work table 90.
  • step s52 the main controller 60 controls the movement of the arm 11 to bring the end effector 12 closer to the object 80 on the work table 90. Specifically, the main controller 60 controls the movement of the arm 11 to bring the end effector 12 closer to the object 80 so that the object 80 is positioned between the multiple fingers of the end effector 12. Then, in step s53, the main controller 60 issues an instruction to the processing device 1 to cause the end effector 12 to hold the object 80 (also referred to as a holding execution instruction).
  • the processing device 1 that has received the instruction to perform holding, the above-mentioned step s1 is executed, and the calibration process is performed.
  • the holding control unit 200 causes the end effector 12 to hold the target object 80, a reference is set and the first detection result of the acting gravity at the time of setting the reference is estimated.
  • step S54 the main controller 60, having received the holding completion notification, causes the robot 10 to start moving the object 80 held by the end effector 12 to the work table 91.
  • the main controller 60 controls the movement of the arm 11 to cause the robot 10 to move the object 80 to the work table 91.
  • the robot 10 moves the object 80 on the work table 90 to the work table 91, it first lifts the object 80 from the work table 90. The robot 10 then moves the lifted object 80 to the work table 91.
  • step s2 is executed to execute the external force estimation process.
  • the external force currently acting on the end effector 12 is estimated.
  • the processing device 1 repeatedly executes the external force estimation process until the robot 10 lifts the object 80 from the work table 90 and the object 80 leaves the work table 90.
  • the second estimation unit 220 estimates the acting external force acting on the end effector 12 multiple times from when the object 80 is held by the end effector 12 until the object 80 is lifted.
  • the second estimation unit 220 estimates the acting external force acting on the end effector 12 at each of multiple timings from when the object 80 is held by the end effector 12 until the object 80 is lifted.
  • the second estimation unit 220 uses the first detection result estimated in the calibration process immediately after step s53 in each of the multiple external force estimation processes performed while the object 80 is being lifted after the object 80 is held by the end effector 12.
  • the second estimation unit 220 determines whether or not the robot 10 has completed lifting the object 80 in step s63 each time it executes the external force estimation process. Then, when the second estimation unit 220 determines that the robot 10 has completed lifting the object 80 (YES in step s63), in other words, that the object 80 has left the worktable 90, it ends the repeated execution of the external force estimation process.
  • the holding control unit 200 may control the holding force of the object 80 at the end effector 12 based on the acting external force estimated by the second estimation unit 220 while the object 80 is being lifted after the object 80 is held by the end effector 12. In other words, the holding control unit 200 may control the holding force of the object 80 at the end effector 12 based on the acting external force repeatedly estimated by the second estimation unit 220 after step s61 is executed until YES is determined in step s63.
  • the holding force simply refers to the holding force of the object 80 at the end effector 12.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an example of holding force control by the holding control unit 200.
  • the graph shown in the upper part of FIG. 6 is a graph showing an example of how the magnitude of the external force acting on the end effector 12 changes from when the object 80 is held by the end effector 12 until the object 80 is lifted.
  • the graph shown in the lower part of FIG. 6 is a graph showing an example of how the holding force is controlled from when the object 80 is held by the end effector 12 until the object 80 is lifted. In this example, from when the object 80 is held by the end effector 12 until the object 80 is lifted, only the external force due to the weight of the object 80 held by it and gravity act on the end effector 12.
  • the second estimation unit 220 obtains the magnitude of the acting external force estimated by the external force estimation process each time the external force estimation process is performed.
  • the magnitude of the resultant vector of the predicted values of the x-direction component, y-direction component, and z-direction component of the acting external force obtained by the external force estimation process becomes the magnitude of the acting external force estimated by the external force estimation process.
  • the second estimation unit 220 determines that lifting of the object 80 is complete (YES in step s63) and ends the repeated execution of the external force estimation process.
  • the holding control unit 200 may gradually increase the holding force in response to a gradual increase in the magnitude of the acting external force estimated by the second estimation unit 220 while the object 80 is being lifted after the object 80 is held by the end effector 12. This makes it less likely that the object 80 will fall off the end effector 12 when the robot 10 lifts the object 80 held by the end effector 12.
  • the posture in which the end effector 12 holds the object 80 is not limited to a specific posture and may be any posture. Furthermore, the posture of the end effector 12 when the robot 10 lifts the object 80 held by the end effector 12 is not limited to a specific posture and may be any posture.
  • step s64 upon receiving the hold release command, the processing device 1 causes the hold control unit 200 to cause the end effector 12 to release the object 80. This ends the pick-and-place operation.
  • the control system 50 can operate in the same manner as in the example of FIG. 5.
  • the robot system 100 is equipped with a camera that captures the multiple objects 80 piled up randomly.
  • the main controller 60 determines an object 80 to be a work object from among the multiple objects 80 piled up randomly based on a camera image obtained by the camera.
  • the main controller 60 determines from which direction the end effector 12 will approach the object 80 determined as the work object based on the camera image. In other words, the main controller 60 determines the approach direction of the end effector 12 with respect to the object 80 determined as the work object based on the camera image.
  • the holding posture in which the end effector 12 approaches and holds the object 80 is determined. Then, the main controller 60 controls the movement of the arm 11 to move the end effector 12 toward the object 80 from the determined approach direction. After that, steps s53, s1, and s61 are executed, and the end effector 12 holds the object 80. Thereafter, the control system 50 operates in the same manner.
  • the external force estimation process may be repeatedly executed from when the end effector 12 holds the object 80 until the object 80 moves and the end effector 12 releases its hold on the object 80. In this case, step s63 may not be executed.
  • the holding control unit 200 may control the holding force of the object 80 in the end effector 12 based on the acting external force estimated by the second estimation unit 220 from when the end effector 12 holds the object 80 until the end effector 12 releases its hold on the object 80.
  • the second attitude in the external force estimation process (in other words, the attitude at the time of external force estimation) may change due to a change in the attitude of the end effector 12 while the object 80 is moving. In other words, when the attitude of the end effector 12 changes, the external force estimation process may be repeatedly executed.
  • the acquisition unit 250 acquires the external force acting on the end effector 12 based on multiple first resolved components of the gravity of the end effector 12 itself acting on the end effector 12 in the reference setting posture (in other words, the first posture), multiple second resolved components of the gravity of the end effector 12 itself acting on the end effector 12 in the posture when an external force is applied (in other words, the second posture), and the force detection signal 21 when an external force is applied to the end effector 12.
  • This allows the processing device 1 to appropriately acquire the external force acting on the end effector 12 (i.e., a force acting on the end effector 12 from the outside, excluding gravity). This improves the convenience of the processing device 1.
  • the reference setting posture and external force estimation posture of the end effector 12 are not limited to a specific posture, so the processing device 1 can obtain the external force acting on the end effector 12 without being restricted by the posture of the end effector 12.
  • the processing device 1 can repeatedly set the reference without being restricted by the posture of the end effector 12, thereby reducing the influence of temperature drift appearing in the detection results of the force sensor 20.
  • the end effector 12 is the end effector 12 of a robot 10
  • the reference can be repeatedly set without interrupting the work of the robot 10, thereby reducing the influence of temperature drift appearing in the detection results of the force sensor 20. Therefore, the work efficiency of the robot 10 can be improved.
  • the holding control unit 200 controls the holding force of the object 80 at the end effector 12 based on the acting external force estimated by the second estimation unit 220 while the object 80 is held by the end effector 12, thereby making it difficult for the object 80 to fall from the end effector 12.
  • the reference setting is performed before the holding control unit 200 causes the end effector 12 to hold the object 80.
  • the end effector 12 holds the object 80, external forces are unlikely to act on the end effector 12. Therefore, by setting the reference before the object 80 is held, it is possible to reliably perform the reference setting when no external forces are acting on the end effector 12.
  • the force sensor 20 sets the reference, but the control unit 2 of the processing device 1 may set the reference.
  • the control unit 2 sets the detected action force x component, detected action force y component, and detected action force z component indicated by the latest force detection signal 21 output from the force sensor 20 as the reference points, and sets the reference.
  • the control unit 2 sets the detected action force x component, detected action force y component, and detected action force z component indicated by the latest force detection signal 21 output from the force sensor 20 as the x component adjustment value, y component adjustment value, and z component adjustment value, respectively.
  • the control unit 2 sets the value obtained by subtracting the x component adjustment value from the detected action force x component indicated by the force detection signal 21 from the force sensor 20 as the detected action force x component indicated by the force detection signal 21 after the reference is set (i.e., the detected action force x component after the reference is set). Furthermore, after setting the reference, the control unit 2 sets the value obtained by subtracting the y-component adjustment value from the detected action force y component indicated by the force detection signal 21 from the force sensor 20 as the detected action force y component indicated by the force detection signal 21 after setting the reference (i.e., the detected action force y component after setting the reference).
  • control unit 2 sets the value obtained by subtracting the z-component adjustment value from the detected action force z component indicated by the force detection signal 21 from the force sensor 20 as the detected action force z component indicated by the force detection signal 21 after setting the reference (i.e., the detected action force z component after setting the reference).
  • the external force estimation process may be executed after the object 80 is lifted.
  • the external force estimation process may be executed at least once from when the object 80 is lifted until the object 80 moves to the work table 91.
  • the control unit 2 may notify the main controller 60 of an error through the interface 6 when the magnitude of the acting external force estimated by the second estimation unit 220 becomes equal to or exceeds a threshold value, for example, when the end effector 12 collides with an obstacle.
  • the main controller 60 that receives the error notification may stop the movement of the arm 11 and stop the robot 10.
  • the external force estimation process may also be performed when the end effector 12 is not holding an object 80.
  • the external force estimation process may be performed at least once when the end effector 12 places an object 80 on the work table 91 and then moves to an initial position to hold the next object 80.
  • the control unit 2 may notify the main controller 60 of an error via the interface 6 when the magnitude of the acting external force estimated by the second estimation unit 220 becomes equal to or exceeds a threshold value, for example, when the end effector 12 collides with an obstacle.
  • the second estimation unit 220 may also estimate the acting external force acting on the end effector 12 in each of a plurality of different postures of the end effector 12. For example, consider a case where the posture of the end effector 12 changes when the robot 10 moves the object 80 held by the end effector 12 to the work table 91. In this case, the second estimation unit 220 may estimate the acting external force acting on the end effector 12 in each of a plurality of postures that the end effector 12 shows when the object 80 is moving. In other words, the second estimation unit 220 may estimate the acting external force acting on the end effector 12 in each of a plurality of second postures that the end effector 12 shows when the object 80 is moving.
  • the acquisition unit 250 of the control unit 2 may acquire the weight of the object 80 based on the acting external force estimated by the second estimation unit 220.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the processing device 1 in this case.
  • the acquisition unit 250 includes a weight estimation unit 230 that performs a weight estimation process to estimate the weight of the object 80 based on the acting external force estimated by the second estimation unit 220.
  • the weight estimation process can also be said to be a weight acquisition process to acquire the weight of the object 80.
  • the weight estimation unit 230 is a functional block that is realized by the CPU of the control unit 2 executing the program 300 in the storage unit 3. Note that all of the functions of the weight estimation unit 230 or some of the functions of the weight estimation unit 230 may be realized by a hardware circuit that does not require software to realize the function.
  • the weight estimation unit 230 may perform the weight estimation process, for example, after the robot 10 lifts the object 80 held by the end effector 12. In this case, after the object 80 is lifted, an external force/weight estimation process consisting of an external force estimation process and a weight estimation process is executed. In the external force/weight estimation process, the weight estimation unit 230 estimates the weight of the object 80 by dividing the magnitude of the acting external force estimated in the external force/weight estimation process by the magnitude of the gravitational acceleration, and using this value as an estimate of the weight of the object 80.
  • the control unit 2 may notify the main controller 60 of an error through the interface 6 if the weight estimated in the external force/weight estimation process is smaller than the first threshold value and thus too small.
  • the control unit 2 may also notify the main controller 60 of an error through the interface 6 if the weight estimated in the external force/weight estimation process is larger than a second threshold value that is larger than the first threshold value and thus too large.
  • the weight estimation unit 230 may also execute the weight estimation process multiple times. In this case, for example, after the object 80 is lifted, the external force/weight estimation process consisting of the external force estimation process and the weight estimation process may be executed multiple times.
  • the control unit 2 may also estimate the weight of the object 80 based on the force detection signal 21 when the end effector 12 is in each of a plurality of different holding postures in which the end effector 12 holds the object 80.
  • the control unit 2 functions as an estimation unit that estimates the weight of the object 80 based on the force detection signal 21 when the end effector 12 is in each of a plurality of holding postures. An example of this will be described below.
  • the approach direction of the end effector 12 to a first object 80 (also referred to as first object 80a) included in the plurality of objects 80, the approach direction of the end effector 12 to a second object 80 (also referred to as second object 80b) included in the plurality of objects 80, and the approach direction of the end effector 12 to a third object 80 (also referred to as third object 80c) included in the plurality of objects 80 are different from each other.
  • the first holding posture in which the end effector 12 approaches the first object 80a and holds the first object 80a, the second holding posture in which the end effector 12 approaches the second object 80b and holds the second object 80b, and the third holding posture in which the end effector 12 approaches the third object 80c and holds the third object 80c are different from each other.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of an end effector 12 in a first holding posture, an end effector 12 in a second holding posture, and an end effector 12 in a third holding posture.
  • An example of an end effector 12 in a first holding posture is shown in the upper part of FIG. 8
  • an example of an end effector 12 in a second holding posture is shown in the center of FIG. 8
  • an example of an end effector 12 in a third holding posture is shown in the lower part of FIG. 8.
  • the external force/weight estimation process is executed after the first object 80a is lifted.
  • the second estimator estimates the acting external force
  • the weight estimator 230 estimates the weight of the first object 80a based on the acting external force estimated by the second estimator 220.
  • an external force/weight estimation process is executed after the second object 80b is lifted.
  • the second estimator 220 estimates the acting external force
  • the weight estimator 230 estimates the weight of the second object 80b based on the acting external force estimated by the second estimator 220.
  • an external force/weight estimation process is executed after the third object 80c is lifted.
  • the second estimator 220 estimates the acting external force
  • the weight estimator 230 estimates the weight of the third object 80c based on the acting external force estimated by the second estimator 220.
  • control unit 2 may estimate the weight of the object 80 when the end effector 12 is in each of a plurality of different holding postures that the end effector 12 exhibits while the object 80 is moving.
  • control unit 2 can estimate the weight of the object 80 held by the end effector 12 regardless of the holding posture of the end effector 12, thereby improving the convenience of the processing device 1.
  • the processing device 1 functioning as a controller controlling the end effector 12 performs the calibration process and the external force estimation process, but the main controller 60 may perform the calibration process and the external force estimation process. That is, the control unit of the main controller 60 may function as the first estimation unit 210 and the second estimation unit 220 of the processing device 1.
  • the main controller 60 communicates with the force sensor 20 and receives a force detection signal 21 from the force sensor 20. Then, the main controller 60 notifies the processing device 1 of the acting external force estimated in the external force estimation process.
  • the holding control unit 200 of the control unit 2 controls the holding force of the object 80 at the end effector 12 based on the acting external force estimated by the main controller 60.
  • the main controller 60 may also perform the calibration process, the external force estimation process, and the weight estimation process. That is, the control unit of the main controller 60 may function as the first estimation unit 210, the second estimation unit 220, and the weight estimation unit 230 of the processing device 1.
  • the holding control unit 200 can immediately obtain the estimated result of the acting external force, compared to when the main controller 60 estimates the acting external force. Therefore, in the example of FIG. 3, the holding control unit 200 can, for example, control the holding force in real time according to the estimated acting external force.
  • the processing device 1 may be a cloud server 1.
  • the cloud server 1 may transmit information on the detected (or estimated) acting external force (also called acting external force information) to a device other than the cloud server 1, and the device may control the holding force of the end effector 12 based on the received acting external force information.
  • the main controller 60 may be a cloud server.
  • the end effector 12 holds an object, but the object held by the end effector 12 may be a living being such as a human or an animal.
  • the robot 10 is an arm-type robot, but this is not limited to this.
  • the robot 10 may be a nursing robot or a remote-controlled robot.
  • the robot 10 may also be a humanoid robot.
  • This disclosure includes the following:
  • the processing device includes a control unit that detects an external force acting on the end effector from a force detection signal output from a sensor device, and the control unit has an acquisition unit that acquires the external force acting on the end effector based on a plurality of first resolved components of the gravity of the end effector itself acting on the end effector in a first posture that is the posture when the sensor device is set to a reference position, a plurality of second resolved components of the gravity of the end effector itself acting on the end effector in a second posture that is the posture of the end effector when the external force acts on the end effector, and the force detection signal when the external force acts on the end effector.
  • the acquisition unit acquires the external force acting on the end effector in each of a plurality of second postures of the end effector that are different from one another.
  • the acquisition unit determines the magnitude of the external force.
  • the end effector is a holding mechanism capable of holding an object.
  • the acquisition unit acquires the weight of the object based on the external force acquired when the holding mechanism is holding the object.
  • the acquisition unit acquires the weight for each of a plurality of different holding positions in which the holding mechanism holds the object.
  • a holding control unit is provided that controls the holding of the object by the holding mechanism.
  • the holding control unit controls the holding force of the object in the holding mechanism based on the external force acquired by the acquisition unit.
  • the acquisition unit acquires the external force acting on the holding mechanism multiple times, and the holding control unit controls the holding force based on the external force acquired by the acquisition unit.
  • the robot system includes any one of the processing devices (1) to (10) above and a robot having the end effector that is controlled based on the external force acquired by the processing device.
  • the end effector is an end effector that is controlled based on the external force acquired by any one of the processing devices (1) to (10) above.
  • the processing device includes an estimation unit that estimates the weight of the object when the holding mechanism is in each of a plurality of different holding positions in which the holding mechanism holds the object based on a force detection signal output by a force sensor that detects the force acting on the holding mechanism.
  • the program is intended to cause a computer device to function as any one of the processing devices described above in (1) to (10) and (13).

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Abstract

処理装置は、センサデバイスから出力される力検出信号から、エンドエフェクタに作用する外力を検出する制御部を備える。制御部は取得部を有する。取得部は、センサデバイスの基準設定時の姿勢である第１姿勢のエンドエフェクタに作用するエンドエフェクタ自体の重力の複数の第１分解成分と、エンドエフェクタの外力の作用時の姿勢である第２姿勢のエンドエフェクタに作用するエンドエフェクタ自体の重力の複数の第２分解成分と、エンドエフェクタの外力の作用時の力検出信号とに基づいて、エンドエフェクタに作用する外力を取得する。

Description

処理装置、ロボットシステム、エンドエフェクタ及びプログラム
　本開示は、センサデバイスを使用する技術に関する。
　特許文献１には、ロボットに関する技術が記載されている。
特開平７－２０５０７５号公報
　処理装置、ロボットシステム、エンドエフェクタ及びプログラムが開示される。一の実施の形態では、処理装置は、センサデバイスから出力される力検出信号から、エンドエフェクタに作用する外力を検出する制御部を備える。制御部は取得部を有する。取得部は、センサデバイスの基準設定時の姿勢である第１姿勢のエンドエフェクタに作用するエンドエフェクタ自体の重力の複数の第１分解成分と、エンドエフェクタの外力の作用時の姿勢である第２姿勢のエンドエフェクタに作用するエンドエフェクタ自体の重力の複数の第２分解成分と、エンドエフェクタの外力の作用時の力検出信号とに基づいて、エンドエフェクタに作用する外力を取得する。
　また、一の実施の形態では、ロボットシステムは、上記の処理装置と、処理装置が取得した外力に基づいて制御されるエンドエフェクタを有するロボットとを備える。
　また、一の実施の形態では、エンドエフェクタは、上記の処理装置が取得した外力に基づいて制御されるエンドエフェクタである。
　また、一の実施の形態では、プログラムは、コンピュータ装置を上記の処理装置として機能させるためのプログラムである。
処理装置の一例を説明するための概略図である。 ロボットシステムの構成の一例を示す概略図である。 処理装置の構成の一例を示す概略図である。 処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。 制御システムの動作の一例を示すフローチャートである。 処理装置の動作の一例を説明するための概略図である。 処理装置の構成の一例を示す概略図である。 エンドエフェクタ（保持機構）の保持姿勢の一例を示す概略図である。
　図１は処理装置１の一例を説明するための概略図である。処理装置１には、例えば、姿勢が変化するエンドエフェクタ１２に作用する力を検出するセンサデバイス２０が出力する力検出信号２１が入力される。センサデバイス２０はエンドエフェクタ１２に固定され、エンドエフェクタ１２の姿勢の変化に応じて力覚センサ２０の姿勢が変化する。センサデバイス２０は、エンドエフェクタ１２の外側からエンドエフェクタ１２に作用する力を検出することが可能である。具体的には、センサデバイス２０は、エンドエフェクタ１２に作用する、重力を含む外力を検出することが可能である。言い換えれば、センサデバイス２０は、エンドエフェクタ１２に作用する重力と、エンドエフェクタ１２に作用する、重力以外の外力とを検出することが可能である。センサデバイス２０は、検出結果を示す力検出信号２１を出力する。処理装置１は、力検出信号２１から、当該力検出信号２１に含まれる、エンドエフェクタ１２に作用する重力の影響を除去して、エンドエフェクタ１２に作用する、重力を除く外力を取得（言い換えれば推定または演算）することが可能である。
　以後、ある物体に作用する力といえば、当該ある物体に作用する、重力を含む外力を意味する。また、ある物体に作用する外力といえば、当該ある物体に作用する、重力を除く外力を意味する。ある物体に作用する外力は、当該ある物体に外側から作用する、重力を除く力といえる。
　エンドエフェクタ１２は、例えば、対象物（保持対象物ともいう）を保持することが可能な保持機構であってもよい。この場合、センサデバイス２０は、保持機構に作用する力を検出することが可能である。また、エンドエフェクタ１２は、保持機構以外であってもよい。例えば、エンドエフェクタ１２は、工作機械の先端の加工部材であってもよい。また、エンドエフェクタ１２は、例えば、ねじを締める部材であったり、塗装作業を行う部材であったり、溶接作業を行う部材であったり、または切断作業を行う部材であってもよい。対象物は、例えば、電子デバイスまたはねじなどの工業製品であってもよいし、野菜またはパンなどの食品であってもよいし、おむつ、歯ブラシまたはコップなどの生活雑貨であってもよい。
　以下では、エンドエフェクタ１２が、ロボット１０のエンドエフェクタである場合を例に挙げて処理装置１の一例について説明する。図２は、処理装置１及びロボット１０を備えるロボットシステム１００の構成の一例を示す概略図である。
　図２に示されるように、ロボットシステム１００は、例えば、ロボット１０と、ロボット１０を制御する制御システム５０とを備える。制御システム５０は、例えば、制御装置あるいはコントローラともいえる。
　＜ロボットの構成例＞
　ロボット１０は、例えば、アーム型ロボットである。ロボット１０は、例えば、アーム１１と、エンドエフェクタ１２としての保持機構と、センサデバイス２０とを備える。エンドエフェクタ１２は、対象物８０を保持する保持機構である。エンドエフェクタ１２はアーム１１に接続されている。エンドエフェクタ１２は、例えば、複数の指部を有しており、当該複数の指部で対象物８０を把持することができる。エンドエフェクタ１２は、例えば、複数の指部を駆動するモータを備える。複数の指部は、モータで駆動されることによって、対象物８０を把持することができる。なお、エンドエフェクタ１２は対象物８０を吸引して保持してもよい。
　アーム１１は、例えば、少なくとも一つの関節を備えている。アーム１１は、例えば、少なくとも一つの関節を回転させるモータを備える。アーム１１は、その姿勢を変化させることができる。アーム１１の姿勢の変化に応じてエンドエフェクタ１２の姿勢が変化する。
　ロボット１０は、例えば、対象物８０を保持して移動する作業を行う。ロボット１０は、例えば、エンドエフェクタ１２で対象物８０を保持した状態でアーム１１の姿勢を変化させることで、対象物８０を移動することができる。ロボット１０は、例えば、作業台９０に載置された対象物８０をエンドエフェクタ１２で保持する。次に、ロボット１０は、アーム１１を動かして、保持した対象物８０を作業台９０から作業台９１に移動する。そして、ロボット１０は、エンドエフェクタ１２に対象物８０の保持を解除させて、対象物８０を作業台９１に載置する。このような作業はピックアンドプレースと呼ばれることがある。
　ロボット１０が行う作業は上記の例に限られない。例えば、ロボット１０は、バラ積みされた複数の対象物８０から一つずつ対象物８０を保持して移動してもよい。また、ロボット１０は、作業台９０上の対象物８０を保持して裏返した後に、作業台９０に再度置いてもよい。
　センサデバイス２０は、エンドエフェクタ１２に作用する力（作用力ともいう）を検出することが可能である。センサデバイス２０は、作用力を繰り返し検出し、作用力の検出結果を示す力検出信号２１を繰り返し出力する。センサデバイス２０は、例えば力覚センサ２０である。力覚センサ２０が検出する作用力には、力覚センサ２０が検出する、エンドエフェクタ１２に作用する重力（作用重力ともいう）と、力覚センサ２０が検出する、エンドエフェクタ１２に作用する外力（作用外力ともいう）とが含まれる。力覚センサ２０は、例えば、電気抵抗式であってもよいし、静電容量式であってもよいし、圧電式であってもよいし、光学式であってもよい。
　力覚センサ２０は、例えば、アーム１１とエンドエフェクタ１２との間に位置し、エンドエフェクタ１２に固定されている。力覚センサ２０とエンドエフェクタ１２との間の相対的な姿勢関係は一定である。力覚センサ２０は、例えば、エンドエフェクタ１２が地面等のある面の上に置かれておらず空中に存在するとき、エンドエフェクタ１２に作用する重力を検出することができる。エンドエフェクタ１２の姿勢の変化に応じて力覚センサ２０の姿勢が変化する。アーム１１の姿勢の変化に応じてエンドエフェクタ１２の姿勢が変化することから、アーム１１の姿勢の変化に応じて力覚センサ２０の姿勢が変化する。
　力覚センサ２０には、例えば、ｘｙｚ直交座標系が設定されている。以後、力覚センサ２０に設定されているｘｙｚ直交座標系をセンサ座標系と呼ぶ。また、センサ座標系のｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向を、それぞれ、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向と呼ぶ。
　力覚センサ２０の姿勢の変化に応じてセンサ座標系の姿勢が変化する。エンドエフェクタ１２の姿勢の変化に応じて力覚センサ２０の姿勢が変化することから、エンドエフェクタ１２の姿勢の変化に応じてセンサ座標系の姿勢が変化する。また、アーム１１の姿勢の変化に応じて力覚センサ２０の姿勢が変化することから、アーム１１の姿勢の変化に応じてセンサ座標系の姿勢が変化する。
　力覚センサ２０は、例えば、作用力のｘ方向の成分（作用力ｘ成分ともいう）と、作用力のｙ方向の成分（作用力ｙ成分ともいう）と、作用力のｚ方向の成分（作用力ｚ成分ともいう）とを検出することができる。以後、力覚センサ２０が検出した作用力ｘ成分を検出作用力ｘ成分と呼ぶ。また、力覚センサ２０が検出した作用力ｙ成分を検出作用力ｙ成分と呼ぶ。また、力覚センサ２０が検出した作用力ｚ成分を検出作用力ｚ成分と呼ぶ。力覚センサ２０から出力される力検出信号２１は、検出作用力ｘ成分、検出作用力ｙ成分及び検出作用力ｚ成分を示す。
　力覚センサ２０は、例えば、作用重力のｘ方向の成分（作用重力ｘ成分ともいう）と、作用重力のｙ方向の成分（作用重力ｙ成分ともいう）と、作用重力のｚ方向の成分（作用重力ｚ成分ともいう）とを検出することができる。以後、力覚センサ２０が検出した作用重力ｘ成分を検出作用重力ｘ成分と呼ぶ。また、力覚センサ２０が検出した作用重力ｙ成分を検出作用重力ｙ成分と呼ぶ。また、力覚センサ２０が検出した作用重力ｚ成分を検出作用重力ｚ成分と呼ぶ。
　力覚センサ２０は、例えば、作用外力のｘ方向の成分（作用外力ｘ成分ともいう）と、作用外力のｙ方向の成分（作用外力ｙ成分ともいう）と、作用外力のｚ方向の成分（作用外力ｚ成分ともいう）とを検出することができる。以後、力覚センサ２０が検出した作用外力ｘ成分を検出作用外力ｘ成分と呼ぶ。また、力覚センサ２０が検出した作用外力ｙ成分を検出作用外力ｙ成分と呼ぶ。また、力覚センサ２０が検出した作用外力ｚ成分を検出作用外力ｚ成分と呼ぶ。
　検出作用力ｘ成分には、検出作用重力ｘ成分及び検出作用外力ｘ成分が含まれる。力覚センサ２０が作用重力のｘ方向の成分を検出しない場合には、検出作用重力は零となる。また、力覚センサ２０が作用外力のｘ方向の成分を検出しない場合には、検出作用外力は零となる。検出作用力ｙ成分には、検出作用重力ｙ成分及び検出作用外力ｙ成分が含まれ、検出作用力ｚ成分には、検出作用重力ｚ成分及び検出作用外力ｚ成分が含まれる。
　本例では、力検出信号２１の基準点を調整する基準設定が行われる。例えば、力覚センサ２０が、処理装置１からの実行指示に応じて基準設定を行う。基準設定は、力検出信号２１の基準点を設定する基準点設定とも呼ばれる。基準設定は、例えば、オフセットとも呼ばれる。基準設定では、例えば、検出作用力ｘ成分、検出作用力ｙ成分及び検出作用力ｚ成分の基準点が調整（言い換えれば設定）される。基準設定後の力検出信号２１は、基準設定後の検出作用力ｘ成分と、基準設定後の検出作用力ｙ成分と、基準設定後の検出作用力ｚ成分とを示す。基準点は例えばゼロ点とも呼ばれ、基準設定は例えばゼロ点設定またはゼロ点調整とも呼ばれる。
　基準設定では、それが実行されるときの検出作用力ｘ成分、検出作用力ｙ成分及び検出作用力ｚ成分が基準点に設定される。ここで、基準点に設定される検出作用力ｘ成分、検出作用力ｙ成分及び検出作用力ｚ成分、つまり、基準設定が実行されるときの検出作用力ｘ成分、検出作用力ｙ成分及び検出作用力ｚ成分を、それぞれ、ｘ成分調整値、ｙ成分調整値及びｚ成分調整値とする。
　検出作用力ｘ成分からｘ成分調整値が差し引かれて得られる値が基準設定後の検出作用力ｘ成分となる。また、検出作用力ｙ成分からｙ成分調整値が差し引かれて得られる値が基準設定後の検出作用力ｙ成分となる。また、検出作用力ｚ成分からｚ成分調整値が差し引かれて得られる値が基準設定後の検出作用力ｚ成分となる。以後、頭に「基準設定後の」という記載がない検出作用力ｘ成分は、基準設定後の検出作用力ｘ成分ではなく、基準設定が行われない場合の元々の検出作用力ｘ成分を意味する。検出作用力ｙ成分及び検出作用力ｚ成分についても同様である。
　基準設定後の検出作用力ｘ成分は、検出作用力ｘ成分（つまり、基準設定が行われない場合の元々の検出作用力ｘ成分）についての基準設定時からの変化量を示す。基準設定後の検出作用力ｘ成分には、検出作用重力ｘ成分についての基準設定時からの変化量が含まれる。
　基準設定後の検出作用力ｙ成分は、検出作用力ｙ成分についての基準設定時からの変化量を示す。基準設定後の検出作用力ｙ成分には、検出作用重力ｙ成分についての基準設定実行時からの変化量が含まれる。
　基準設定後の検出作用力ｚ成分は、検出作用力ｚ成分についての基準設定時からの変化量を示す。基準設定後の検出作用力ｚ成分には、検出作用重力ｚ成分についての基準設定実行時からの変化量が含まれる。
　基準設定後に再度基準設定が行われる場合には、再度の基準設定の実行時の検出作用力ｘ成分、検出作用力ｙ成分及び検出作用力ｚ成分が、あらたな基準点に設定される。つまり、再度の基準設定の実行時の検出作用力ｘ成分、検出作用力ｙ成分及び検出作用力ｚ成分が、それぞれ、ｘ成分調整値、ｙ成分調整値及びｚ成分調整値とされて、検出作用力ｘ成分、作用力ｙ成分及び作用力ｚ成分からｘ成分調整値、ｙ成分調整値及びｚ成分調整値がそれぞれ差し引かれる。
　力検出信号２１の基準設定が行われることよって、検出作用力ｘ成分、検出作用力ｙ成分及び検出作用力ｚ成分に含まれるオフセットが除去される。また、基準設定が繰り返し行われることによって、検出作用力ｘ成分、検出作用力ｙ成分及び検出作用力ｚ成分に表れる温度ドリフトを小さくすることができる。
　＜制御システムの構成例＞
　ロボット１０を制御する制御システム５０は、例えば、メインコントローラ６０と、処理装置１とを備える。処理装置１は、例えば、エンドエフェクタ１２を制御するコントローラ１として機能する。
　メインコントローラ６０は、例えば、ロボット１０全体の動作を管理する制御装置である。メインコントローラ６０は、例えばロボットコントローラとも呼ばれる。メインコントローラ６０は、アーム１１を制御することが可能である。また、メインコントローラ６０は、処理装置１を通じてエンドエフェクタ１２を制御することができる。メインコントローラ６０は処理装置ともいえる。
　処理装置１は、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持を制御することができる。処理装置１は、エンドエフェクタ１２に対象物８０を保持させたり、対象物８０の保持を解除させたりすることができる。また、処理装置１は、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持力を制御することができる。本例では、エンドエフェクタ１２は対象物８０を把持することから、処理装置１は、エンドエフェクタ１２での対象物８０の把持力を制御することができるともいえる。処理装置１は、エンドエフェクタ１２が有する、対象物８０を保持する複数の指部の間隔を調整することよって、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持力を調整することができる。
　＜処理装置の構成例＞
　図３は処理装置１の構成の一例を示す概略図である。処理装置１は、例えばコンピュータ装置である。処理装置１は、図３に示されるように、例えば、制御部２と、記憶部３と、インタフェース４と、インタフェース５と、インタフェース６とを備える。処理装置１は、例えば処理回路ともいえる。
　インタフェース６は、メインコントローラ６０と通信することが可能である。インタフェース６は、メインコントローラ６０と有線通信を行ってもよいし、無線通信を行ってもよい。インタフェース６は、例えば、インタフェース回路、通信部または通信回路ともいえる。メインコントローラ６０が処理装置１に対して行う指示及び通知等は、インタフェース６を通じて制御部２に入力される。また、制御部２は、メインコントローラ６０に対して、インタフェース６を通じて通知等を行うことができる。
　インタフェース４は、力覚センサ２０と通信することが可能である。インタフェース４は、力覚センサ２０と有線通信を行ってもよいし、無線通信を行ってもよい。インタフェース４は、例えば、インタフェース回路、通信部または通信回路ともいえる。インタフェース４が力覚センサ２０から受信する力検出信号２１は制御部２に入力される。
　インタフェース５は、制御部２からの指示に応じて、エンドエフェクタ１２を駆動することが可能である。インタフェース５は、例えば、インタフェース回路または駆動回路ともいえる。インタフェース５は、例えば、エンドエフェクタ１２が備えるモータを駆動することができる。
　制御部２は、処理装置１の他の構成要素を制御することによって、処理装置１の動作を統括的に管理することが可能である。制御部２は、例えば制御回路ともいえる。制御部２は、以下にさらに詳細に述べられるように、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、少なくとも１つのプロセッサを含む。
　種々の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサは、単一の集積回路（ＩＣ）として、又は複数の通信可能に接続された集積回路ＩＣ及び／又はディスクリート回路（discrete circuits）として実行されてもよい。少なくとも１つのプロセッサは、種々の既知の技術に従って実行されることが可能である。
　１つの実施形態において、プロセッサは、例えば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって１以上のデータ計算手続又は処理を実行するように構成された１以上の回路又はユニットを含む。他の実施形態において、プロセッサは、１以上のデータ計算手続き又は処理を実行するように構成されたファームウェア（例えば、ディスクリートロジックコンポーネント）であってもよい。
　種々の実施形態によれば、プロセッサは、１以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、又は他の既知のデバイス及び構成の組み合わせを含み、以下に説明される機能を実行してもよい。
　制御部２は、例えば、プロセッサとしてのＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えてもよい。記憶部３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などの、制御部２のＣＰＵが読み取り可能な非一時的な記録媒体を含んでもよい。記憶部３には、例えば、処理装置１を制御するためのプログラム３００が記憶されている。制御部２の各種機能は、例えば、制御部２のＣＰＵが記憶部３内のプログラム３００を実行することによって実現される。
　制御部２の構成は上記の例に限られない。例えば、制御部２は、複数のＣＰＵを備えてもよい。また制御部２は、少なくとも一つのＤＳＰ（Digital Signal Processor）を備えてもよい。また、制御部２のすべての機能または制御部２の一部の機能は、その機能の実現にソフトウェアが不要なハードウェア回路によって実現されてもよい。また、記憶部３は、ＲＯＭ及びＲＡＭ以外の、コンピュータが読み取り可能な非一時的な記録媒体を備えてもよい。記憶部３は、例えば、小型のハードディスクドライブ及びＳＳＤ（Solid State Drive）などを備えてもよい。
　なお、メインコントローラ６０は、処理装置１と同様の構成を備えてもよい。例えば、メインコントローラ６０は、制御部２と同様の制御部と、記憶部３と同様の記憶部と、処理装置１と通信するインタフェースと、アーム１１を駆動するインタフェースとを備えてもよい。
　＜作用外力の推定処理の一例＞
　制御部２は、力検出信号２１に基づいて作用外力を推定する外力推定処理を実行する。外力推定処理は、力検出信号２１から、エンドエフェクタ１２に作用する外力が検出される処理であるともいえる。制御部２は、力検出信号２１から作用外力を検出することが可能である。制御部２は、外力推定処理で推定した作用外力に基づいて、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持力を制御する。
　制御部２のＣＰＵが記憶部３内のプログラム３００を実行することによって、制御部２には、例えば、保持制御部２００及び取得部２５０が機能ブロックとして形成される。保持制御部２００は、インタフェース５を通じて、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持を制御する。取得部２５０は、インタフェース４が受け取る力検出信号２１から作用外力を推定（言い換えれば検出）する。
　取得部２５０は、例えば、第１推定部２１０及び第２推定部２２０を有する。第１推定部２１０は、例えば、基準設定時に力覚センサ２０が検出する作用重力の検出結果を推定（言い換えれば演算）する。第２推定部２２０は、基準設定後の力検出信号２１及び第１推定部２１０での推定結果等に基づいて作用外力を推定（言い換えれば演算）する。
　なお、保持制御部２００のすべての機能または保持制御部２００の一部の機能は、その機能の実現にソフトウェアが不要なハードウェア回路によって実現されてもよい。取得部２５０、第１推定部２１０及び第２推定部２２０についても同様である。
　図４は制御部２の動作の一例を示すフローチャートである。図４に示されるように、ステップｓ１の校正処理が実行された後に、ステップｓ２の外力推定処理が実行される。校正処理は、作用外力を推定するための準備処理であるともいえる。
　校正処理では、ステップｓ１１において、制御部２は、インタフェース４を通じて、力覚センサ２０に対して、基準設定の実行指示を行う。制御部２は、エンドエフェクタ１２に外力が作用していないときに、基準設定の実行指示を力覚センサ２０に行う。これにより、基準設定は、エンドエフェクタ１２に外力が作用していないときに実行される。制御部２からの実行指示を受けた力覚センサ２０は基準設定を行う。力覚センサ２０は、基準設定を行うと、基準設定後の力検出信号２１を出力する。以後、基準設定が行われるときのエンドエフェクタ１２の姿勢を、言い換えれば、基準設定の実行指示が制御部２から力覚センサ２０に行われるときのエンドエフェクタ１２の姿勢を、基準設定時姿勢又は第１姿勢と呼ぶ。基準設定時姿勢は、特定の姿勢に限定されず、どのような姿勢であってもよい。
　ステップｓ１１の後、ステップｓ１２において、第１推定部２１０は、基準設定時に力覚センサ２０が検出する作用重力成分の第１検出結果を推定する。言い換えれば、第１推定部２１０は、外力が作用していないエンドエフェクタ１２が基準設定時姿勢のときに力覚センサ２０が検出する作用重力の第１検出結果を推定する。第１検出結果には、検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分が含まれる。第１推定部２１０は、基準設定時の検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分の第１予測値を求めることで、第１検出結果を推定する。
　第１推定部２１０は、エンドエフェクタ１２の基準設定時姿勢と、エンドエフェクタ１２の重量と、重力加速度とに基づいて、第１検出結果を推定する。つまり、第１推定部２１０は、基準設定時姿勢と、エンドエフェクタ１２の重量と、重力加速度とに基づいて、検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分の第１予測値を求める。
　ここで、基準設定時のセンサ座標系のｘ方向、ｙ方向及びｚ方向を、それぞれ、基準設定時ｘ方向、基準設定時ｙ方向及び基準設定時ｚ方向と呼ぶ。第１推定部２１０は、エンドエフェクタ１２の重量と重力加速度とに基づいて、エンドエフェクタ１２に作用する重力の基準設定時ｘ方向の成分を求めて、求めた値を、検出作用重力ｘ成分の予測値とする。また、第１推定部２１０は、エンドエフェクタ１２の重量と重力加速度とに基づいて、エンドエフェクタ１２に作用する重力の基準設定時ｙ方向の成分を求めて、求めた値を、検出作用重力ｙ成分の予測値とする。そして、第１推定部２１０は、エンドエフェクタ１２の重量と重力加速度とに基づいて、エンドエフェクタ１２に作用する重力の基準設定時ｚ方向の成分を求めて、求めた値を、検出作用重力ｚ成分の予測値とする。
　第１推定部２１０が求める検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分の第１予測値は、基準設定時姿勢（言い換えれば第１姿勢）のエンドエフェクタ１２に作用するエンドエフェクタ１２自体の重力の複数の第１分解成分であるといえる。
　エンドエフェクタ１２の重量及び重力加速度に関する情報は記憶部３に予め記憶されている。第１推定部２１０は、エンドエフェクタ１２の基準設定時姿勢を認識することができる。例えば、エンドエフェクタ１２の姿勢を検出する加速度センサがエンドエフェクタ１２に設けられている場合を考える。この場合、第１推定部２１０は、例えば、ステップｓ１２において、加速度センサからその検出結果を取得し、取得した当該検出結果に基づいてエンドエフェクタ１２の現在の姿勢を特定する。そして、第１推定部２１０は、特定した姿勢を基準設定時姿勢として使用する。
　また、第１推定部２１０は、アーム１１の姿勢を制御するメインコントローラ６０から、エンドエフェクタ１２の現在の姿勢が通知されてもよい。この場合、例えば、メインコントローラ６０は、エンドエフェクタ１２の現在の姿勢を繰り返し特定し、特定した現在の姿勢を処理装置１に繰り返し通知する。アーム１１を制御するメインコントローラ６０は、例えば、アーム１１の現在の姿勢に基づいてエンドエフェクタ１２の現在の姿勢を特定することができる。第１推定部２１０は、ステップｓ１２においてメインコントローラ６０が処理装置１に通知する、エンドエフェクタ１２の現在の姿勢を、基準設定時姿勢として使用する。
　ステップｓ１２が実行されて校正処理が終了すると、外力推定処理が実行される。外力推定処理は、校正処理の実行後すぐに実行されてもよいし、校正処理の実行後、しばらく経過した後に実行されてもよい。また、外力推定処理は、校正処理の後、複数回実行されてもよい。
　外力推定処理では、まずステップｓ２１において、第２推定部２２０が、力覚センサ２０が出力する基準設定後の力検出信号２１を取得する。また、ステップｓ２１において、第２推定部２２０は、力覚センサ２０が現在検出する作用重力の第２検出結果を推定する。ここで、外力推定処理が実行されるときのエンドエフェクタ１２の姿勢を外力推定時姿勢又は第２姿勢と呼ぶ。外力推定時姿勢は、基準設定後のエンドエフェクタ１２の姿勢である。
　ステップｓ２１において、第２推定部２２０は、エンドエフェクタ１２が外力推定時姿勢のときに力覚センサ２０が検出する作用重力の第２検出結果を推定するともいえる。また、第２推定部２２０は、外力推定処理の実行時（外力推定時ともいう）に力覚センサ２０が検出する作用重力の第２検出結果を推定するともいえる。また、第２推定部２２０は、作用外力の推定時に力覚センサ２０が検出する作用重力の第２検出結果を推定するともいえる。
　外力推定時姿勢は、特定の姿勢に限定されず、どのような姿勢であってもよい。外力推定時姿勢は、基準設定時姿勢と同じであってもよいし、基準設定時姿勢と異なっていてもよい。
　第２検出結果には、検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分が含まれる。第２推定部２２０は、力覚センサ２０での現在の検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分の第２予測値を求めることによって、力覚センサ２０での現在の第２検出結果を推定する。つまり、第２推定部２２０は、外力推定時の検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分の第２予測値を求めることによって、外力推定時の第２検出結果を推定する。
　第２推定部２２０は、エンドエフェクタ１２の外力推定時姿勢と、エンドエフェクタ１２の重量と、重力加速度とに基づいて、外力推定時の第２検出結果を推定する。つまり、第２推定部２２０は、エンドエフェクタ１２の外力推定時姿勢と、エンドエフェクタ１２の重量と、重力加速度とに基づいて、外力推定時の検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分の第２予測値を求める。ステップｓ２１において、第２推定部２２０は、エンドエフェクタ１２に設けられた加速度センサの検出結果に基づいて、エンドエフェクタ１２の現在の姿勢を特定し、特定した姿勢を外力推定時姿勢として使用してもよい。また、第２推定部２２０は、ステップｓ２１において、メインコントローラ６０から通知される、エンドエフェクタ１２の現在の姿勢を外力推定時姿勢としてもよい。検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分の第２予測値の求め方は、ステップｓ１２での検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分の第１予測値の求め方と同様である。
　第２推定部２２０が求める検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分の第２予測値は、外力推定時姿勢（言い換えれば第２姿勢）のエンドエフェクタ１２に作用するエンドエフェクタ１２自体の重力の複数の第２分解成分であるといえる。
　ステップｓ２１の後、ステップｓ２２において、第２推定部２２０は、エンドエフェクタ１２に現在作用する作用外力を推定する。言い換えれば、第２推定部２２０は、外力推定時姿勢のエンドエフェクタ１２に作用する作用外力を推定する。さらに言い換えれば、第２推定部２２０は、外力推定時にエンドエフェクタ１２に作用する作用外力を推定する。第２推定部２２０は、ステップｓ２１で取得した力検出信号２１と、推定した第２検出結果と、ステップｓ１２において第１推定部２１０で推定された第１検出結果とに基づいて、エンドエフェクタ１２に現在作用する作用外力を推定する。例えば、第２推定部２２０は、エンドエフェクタ１２に現在作用する作用外力のｘ方向の成分、ｙ方向の成分及びｚ方向の成分の予測値を求めることによって、当該作用外力を予測する。第２推定部２２０は、エンドエフェクタ１２が外力推定時姿勢のときの力検出信号２１と、推定した第２検出結果と、ステップｓ１２で推定された第１検出結果とに基づいて、外力推定時姿勢のエンドエフェクタ１２に作用する作用外力を推定するともいえる。
　ここで、第１推定部２１０で推定された第１検出結果、つまり、検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分の第１予測値（言い換えれば複数の第１分解成分）を、それぞれ、Ｆｇ１ｘ、Ｆｇ１ｙ及びＦｇ１ｚとする。また、第２推定部２２０で推定された第２検出結果、つまり、検出作用重力ｘ成分、検出作用重力ｙ成分及び検出作用重力ｚ成分の第２予測値（言い換えれば複数の第２分解成分）を、それぞれ、Ｆｇ２ｘ、Ｆｇ２ｙ及びＦｇ２ｚとする。また、ステップｓ２１で取得された力検出信号２１が示す基準設定後の検出作用力ｘ成分、基準設定後の検出作用力ｙ成分及び基準設定後の検出作用力ｚ成分を、それぞれ、Ｆｍｘ、Ｆｍｙ及びＦｍｚとする。そして、エンドエフェクタ１２に現在作用する作用外力のｘ方向の成分、ｙ方向の成分及びｚ方向の成分の予測値を、それぞれ、Ｆｏｘ、Ｆｏｙ及びＦｏｚとする。
　第２推定部２２０は、以下の式（１）を用いて、Ｆｏｘ、Ｆｏｙ及びＦｏｚを求める。
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　Ｆｍｘには、現在の検出作用重力ｘ成分についての基準設定時からの変化量が含まれる。したがって、基準設定時の検出作用重力ｘ成分の第１予測値Ｆｇ１ｘに対してＦｍｘを足し合わせて得られる値には、現在の検出作用重力ｘ成分に相当する値と、現在の作用外力のｘ方向の成分とが含まれている。よって、Ｆｇ１ｘに対してＦｍｘを足し合わせて得られる値から、現在の検出作用重力ｘ成分の第２予測値Ｆｇ２ｘを差し引いて得られる値は、現在の作用外力（言い換えれば、外力推定時にエンドエフェクタ１２に作用する作用外力）のｘ方向の成分に相当する値となる。つまり、（Ｆｇ１ｘ＋Ｆｍｘ－Ｆｇ２ｘ）は、現在の作用外力のｘ方向の成分の予測値Ｆｏｘであるといえる。
　同様に、Ｆｇ１ｙに対してＦｍｙを足し合わせて得られる値から、現在の検出作用重力ｙ成分の第２予測値Ｆｇ２ｙを差し引いて得られる値は、現在の作用外力のｙ方向の成分に相当する値となる。つまり、（Ｆｇ１ｙ＋Ｆｍｙ－Ｆｇ２ｙ）は、現在の作用外力のｙ方向の成分の予測値Ｆｏｙであるといえる。
　同様に、Ｆｇ１ｚに対してＦｍｚを足し合わせて得られる値から、現在の検出作用重力ｚ成分の第２予測値Ｆｇ２ｚを差し引いて得られる値は、現在の作用外力のｚ方向の成分に相当する値となる。つまり、（Ｆｇ１ｚ＋Ｆｍｚ－Ｆｇ２ｚ）は、現在の作用外力のｚ方向の成分の予測値Ｆｏｚであるといえる。
　このように、基準設定後の力検出信号２１に対して、基準設定時の作用重力の第１検出結果の予測値を足し合わせるとともに、基準設定後の作用重力の第２検出結果の予測値を差し引くことによって、基準設定後の力検出信号２１から、作用重力の影響を除去することができる。これにより、作用外力を推定することができる。つまり、作用外力を取得することができる。なお、作用外力のｘ方向の成分、ｙ方向の成分およびｚ方向の成分が作用外力として取得されてもよいし、後述する作用外力の大きさ（ｘ方向の成分、ｙ方向の成分およびｚ方向の成分を合成した値）が作用外力として取得されてもよい。
　複数種類のエンドエフェクタ１２が存在する場合であって、エンドエフェクタ１２の各種類に応じた重量が記憶部３に記憶されている場合には、第１推定部２１０は、現在の制御対象のエンドエフェクタ１２の種類に応じた重量を記憶部３から読み出してステップｓ１２で使用してもよい。この場合、例えば、ロボット１０が現在備えるエンドエフェクタ１２の種類を示すエフェクタ種類情報が記憶部３に記憶されている。第１推定部２１０は、記憶部３内のエフェクタ種類情報に基づいて、ロボット１０が現在備えるエンドエフェクタ１２の種類を特定することができる。また、ロボット１０が現在備えるエンドエフェクタ１２の種類は、メインコントローラ６０から処理装置１に通知されてもよい。
　また、基準設定時姿勢を特定するための姿勢特定情報が記憶部３に記憶されてもよい。この場合、第１推定部２１０は、記憶部３内の姿勢特定情報を使用して、ステップｓ１２を、図４の例とは異なり基準設定時とは違うタイミングで実行してもよい。例えば、第１推定部２１０は、基準設定からしばらく経過した後に、ステップｓ１２を実行してもよい。
　図４に示される校正処理及び外力推定処理は様々な状況で実行されることができる。図５は、ロボット１０が作業台９０上の対象物８０に対してピックアンドプレースを行う場合に校正処理及び外力推定処理が実行されるときの制御システム５０の動作の一例を示すフローチャートである。
　図５に示されるように、ステップｓ５１において、制御システム５０のメインコントローラ６０は、アーム１１の動きを制御して、エンドエフェクタ１２を初期位置に移動する。初期位置は、例えば、作業台９０上の対象物８０の上方に設定される。
　次にステップｓ５２において、メインコントローラ６０は、アーム１１の動きを制御して、エンドエフェクタ１２を作業台９０上の対象物８０に近づける。具体的には、メインコントローラ６０は、アーム１１の動きを制御して、エンドエフェクタ１２の複数の指部の間に対象物８０が位置するようにエンドエフェクタ１２を対象物８０に近づける。そして、ステップｓ５３において、メインコントローラ６０は、処理装置１に対して、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持の実行指示（保持実行指示ともいう）を行う。
　保持実行指示を受けた処理装置１では、上述のステップｓ１が実行されて、校正処理が実行される。これにより、保持制御部２００がエンドエフェクタ１２に対象物８０を保持させる前に、基準設定と、基準設定時の作用重力の第１検出結果の推定とが行われる。
　ステップｓ１の後、ステップｓ６１において、保持制御部２００は、エンドエフェクタ１２を制御して、エンドエフェクタ１２に対象物８０を一定の保持力で保持させる。エンドエフェクタ１２で対象物８０が保持されると、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持が完了したことを通知する保持完了通知が、ステップｓ６２において処理装置１からメインコントローラ６０に行われる。
　保持完了通知を受けたメインコントローラ６０は、ステップｓ５４において、ロボット１０に、エンドエフェクタ１２で保持された対象物８０の作業台９１への移動を開始させる。メインコントローラ６０は、アーム１１の動きを制御して、ロボット１０に対象物８０を作業台９１まで移動させることができる。ロボット１０は、作業台９０上の対象物８０を作業台９１まで移動する場合、まず、作業台９０から対象物８０を持ち上げる。その後、ロボット１０は、持ち上げた対象物８０を作業台９１まで移動させる。
　処理装置１では、ステップｓ６２の後、上述のステップｓ２が実行されて、外力推定処理が実行される。外力推定処理の実行により、エンドエフェクタ１２に現在作用する外力が推定される。処理装置１は、ロボット１０が対象物８０を作業台９０から持ち上げて対象物８０が作業台９０から離れるまで、外力推定処理を繰り返し実行する。これにより、第２推定部２２０は、対象物８０がエンドエフェクタ１２で保持されてから対象物８０が持ち上げられる間、エンドエフェクタ１２に作用する作用外力を複数回推定する。言い換えれば、第２推定部２２０は、対象物８０がエンドエフェクタ１２で保持されてから対象物８０が持ち上げられる間の複数のタイミングのそれぞれについて、当該タイミングにおいてエンドエフェクタ１２に作用する作用外力を推定する。第２推定部２２０は、対象物８０がエンドエフェクタ１２で保持されてから対象物８０が持ち上げられる間に行う複数回の外力推定処理のそれぞれにおいて、ステップｓ５３の直後の校正処理で推定された第１検出結果を使用する。
　第２推定部２２０は、外力推定処理を実行するたびに、ステップｓ６３においてロボット１０による対象物８０の持ち上げが完了したか否かを判断する。そして、第２推定部２２０は、ロボット１０による対象物８０の持ち上げが完了したと判断すると（ステップｓ６３でのＹＥＳ）、言い換えれば、対象物８０が作業台９０から離れたと判断すると、外力推定処理の繰り返し実行を終了する。
　保持制御部２００は、対象物８０がエンドエフェクタ１２で保持されてから対象物８０が持ち上げられる間、第２推定部２２０で推定される作用外力に基づいて、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持力を制御してもよい。つまり、保持制御部２００は、ステップｓ６１が実行されてから、ステップｓ６３においてＹＥＳと判定されるまで、第２推定部２２０で繰り返し推定される作用外力に基づいて、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持力を制御してもよい。以後、単に保持力といえば、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持力を意味する。
　図６は、保持制御部２００での保持力の制御の一例を説明するための概略図である。図６の上側に示されるグラフは、対象物８０がエンドエフェクタ１２で保持されてから対象物８０が持ち上げられる間、エンドエフェクタ１２に作用する作用外力の大きさがどのように変化するかの一例を示すグラフである。図６の下側に示されるグラフは、対象物８０がエンドエフェクタ１２で保持されてから対象物８０が持ち上げられる間において、保持力がどのように制御されるかの一例を示すグラフが示されている。本例では、対象物８０がエンドエフェクタ１２で保持されてから対象物８０が持ち上げられる間、エンドエフェクタ１２には、それが保持する対象物８０の重量による外力と、重力とだけが作用するものとする。
　本例では、図６の上側のグラフに示されるように、対象物８０がエンドエフェクタ１２で保持されて持ち上げられようとする前までは、エンドエフェクタ１２に重力以外の外力が作用しておらず、作用外力（つまり、エンドエフェクタ１２に対して外側から作用する、重力を除く力）の大きさは零となっている。そして、本例では、ロボット１０が対象物８０を作業台９０から離れるように持ち上げようとすると、つまり、ロボット１０の対象物８０の持ち上げ動作が開始すると、作用外力の大きさが徐々に大きくなっている。その後、対象物８０の持ち上げが完了すると、つまり、対象物８０が作業台９０から離れると、作用外力の大きさが一定となる。
　第２推定部２２０は、外力推定処理を実行するたびに、当該外力推定処理で推定される作用外力の大きさを求める。本例では、外力推定処理で求められた、作用外力のｘ方向の成分、ｙ方向の成分及びｚ方向の成分の予測値の合成ベクトルの大きさが、外力推定処理で推定された作用外力の大きさとなる。そして、第２推定部２２０は、繰り返し実行する外力推定処理で推定される作用外力の大きさが徐々に大きくなって一定となると、対象物８０の持ち上げが完了したと判断して（ステップｓ６３でのＹＥＳ）、外力推定処理の繰り返し実行を終了する。
　保持制御部２００は、図６の下側のグラフに示されるように、例えば、対象物８０がエンドエフェクタ１２で保持されてから対象物８０が持ち上げられる間、第２推定部２２０で推定される作用外力の大きさの漸増に応じて保持力を徐々に大きくしてもよい。これにより、エンドエフェクタ１２で保持される対象物８０をロボット１０が持ち上げるときに、対象物８０がエンドエフェクタ１２から落下しにくくなる。
　なお、エンドエフェクタ１２が対象物８０を保持する姿勢は、特定の姿勢に限定されず、どのような姿勢であってもよい。また、エンドエフェクタ１２で保持された対象物８０をロボット１０が持ち上げるときのエンドエフェクタ１２の姿勢は、特定の姿勢に限定されず、どのような姿勢であってもよい。
　ステップｓ５４が実行されて対象物８０の移動が開始した後、ステップｓ５５において、メインコントローラ６０が、ロボット１０に、対象物８０を作業台９１まで移動させると、ステップｓ５６が実行される。ステップｓ５６では、メインコントローラ６０が、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持の解除指示（保持解除指示ともいう）を処理装置１に行う。
　保持解除指示を受けた処理装置１では、ステップｓ６４において、保持制御部２００が、エンドエフェクタ１２に対象物８０の保持を解除させる。これにより、ピックアンドプレースが終了する。
　作業台９０にあらたな対象物８０が載置されると、制御システム５０は、図５に示される一連の処理を実行して、ロボット１０に、あらたな対象物８０に対するピックアンドプレースを実行させる。以後、ロボットシステム１００は、作業台９０にあらたな対象物８０が載置されるたびに同様に動作する。
　作業台９０上でバラ積みされた複数の対象物８０をロボット１０が一つずつ保持して作業台９１まで移動させる場合であっても、制御システム５０は、図５の例と同様に動作することができる。この場合、例えば、ロボットシステム１００は、バラ積みされた複数の対象物８０を撮影するカメラを備える。メインコントローラ６０は、ステップｓ５２において、カメラで得られるカメラ画像に基づいて、バラ積みされた複数の対象物８０から、作業対象としての対象物８０を決定する。次に、メインコントローラ６０は、カメラ画像に基づいて、作業対象として決定した対象物８０に対してエンドエフェクタ１２をどの方向からアプローチさせるかを決定する。つまり、メインコントローラ６０は、カメラ画像に基づいて、作業対象として決定した対象物８０に対するエンドエフェクタ１２のアプローチ方向を決定する。エンドエフェクタ１２のアプローチ方向が決定されることによって、エンドエフェクタ１２が対象物８０にアプローチして保持する保持姿勢が決定される。そして、メインコントローラ６０は、アーム１１の動きを制御して、エンドエフェクタ１２を、決定したアプローチ方向から対象物８０に近づける。その後、ステップｓ５３、ステップｓ１及びｓ６１が実行されて、エンドエフェクタ１２が対象物８０を保持する。以後、制御システム５０は同様に動作する。
　なお、外力推定処理は、エンドエフェクタ１２が対象物８０を保持してから、対象物８０が移動してエンドエフェクタ１２が対象物８０の保持を解除するまで、繰り返し実行されてもよい。この場合、ステップｓ６３は実行されなくてもよい。また、この場合、保持制御部２００は、エンドエフェクタ１２が対象物８０を保持してから、エンドエフェクタ１２が対象物８０の保持を解除するまでの間、第２推定部２２０で推定される作用外力に基づいて、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持力を制御してもよい。エンドエフェクタ１２が対象物８０を移動している間に外力推定処理が繰り返し実行される場合、対象物８０の移動中にエンドエフェクタ１２の姿勢が変化することで、外力推定処理での第２姿勢（言い換えれば外力推定時姿勢）が変化してもよい。つまり、エンドエフェクタ１２の姿勢が変化する場合に、外力推定処理が繰り返し実行されてもよい。
　以上のように、本例では、取得部２５０は、基準設定時姿勢（言い換えれば第１姿勢）のエンドエフェクタ１２に作用するエンドエフェクタ１２自体の重力の複数の第１分解成分と、外力作用時姿勢（言い換えれば第２姿勢）のエンドエフェクタ１２に作用するエンドエフェクタ１２自体の重力の複数の第２分解成分と、エンドエフェクタ１２の外力の作用時の力検出信号２１とに基づいて、エンドエフェクタ１２に作用する外力を取得する。これにより、処理装置１は、エンドエフェクタ１２に作用する外力（つまり、エンドエフェクタ１２に対して外側から作用する、重力を除く力）を適切に取得することができる。よって、処理装置１の利便性が向上する。
　また、本例では、エンドエフェクタ１２の基準設定時姿勢及び外力推定時姿勢のそれぞれが特定の姿勢に限定されないことから、処理装置１は、エンドエフェクタ１２の姿勢の制約を受けずに、エンドエフェクタ１２に作用する外力を取得することができる。
　また、本例では、エンドエフェクタ１２の基準設定時姿勢がどのような姿勢であっても、基準設定後にエンドエフェクタ１２に作用する外力を取得することができることから、処理装置１は、エンドエフェクタ１２の姿勢の制約を受けずに、繰り返し基準設定を行って、力覚センサ２０の検出結果に表れる温度ドリフトの影響を小さくすることができる。これにより、例えば、エンドエフェクタ１２がロボット１０のエンドエフェクタ１２である場合、ロボット１０の作業を中断せずに繰り返し基準設定を行って、力覚センサ２０の検出結果に表れる温度ドリフトの影響を小さくすることができる。よって、ロボット１０の作業効率を向上させることができる。
　また、本例のように、保持制御部２００が、対象物８０がエンドエフェクタ１２で保持されている間、第２推定部２２０で推定される作用外力に基づいて、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持力を制御することによって、対象物８０がエンドエフェクタ１２から落下しにくくすることができる。
　また、本例では、処理装置１がメインコントローラ６０から保持実行指示を受けた場合、保持制御部２００がエンドエフェクタ１２に対象物８０を保持させる前に、基準設定が行われている。エンドエフェクタ１２が対象物８０を保持する前においては、エンドエフェクタ１２に対して外力が作用しにくい。よって、対象物８０が保持される前に基準設定が行われることによって、エンドエフェクタ１２に対して外力が作用していないときに基準設定を確実に実行することができる。
　上記の例では、力覚センサ２０が基準設定を行っているが、処理装置１の制御部２が基準設定を行ってもよい。この場合、校正処理のステップｓ１１において、制御部２が、力覚センサ２０から出力される最新の力検出信号２１が示す検出作用力ｘ成分、検出作用力ｙ成分及び検出作用力ｚ成分を基準点に設定して、基準設定を行う。つまり、制御部２は、ステップｓ１１において、力覚センサ２０から出力される最新の力検出信号２１が示す検出作用力ｘ成分、検出作用力ｙ成分及び検出作用力ｚ成分を、それぞれ、ｘ成分調整値、ｙ成分調整値及びｚ成分調整値として、基準設定を行う。基準設定後、制御部２は、力覚センサ２０からの力検出信号２１が示す検出作用力ｘ成分からｘ成分調整値を差し引いて得られる値を、基準設定後の力検出信号２１が示す検出作用力ｘ成分（つまり、基準設定後の検出作用力ｘ成分）とする。また、基準設定後、制御部２は、力覚センサ２０からの力検出信号２１が示す検出作用力ｙ成分からｙ成分調整値を差し引いて得られる値を、基準設定後の力検出信号２１が示す検出作用力ｙ成分（つまり、基準設定後の検出作用力ｙ成分）とする。また、基準設定後、制御部２は、力覚センサ２０からの力検出信号２１が示す検出作用力ｚ成分からｚ成分調整値を差し引いて得られる値を、基準設定後の力検出信号２１が示す検出作用力ｚ成分（つまり、基準設定後の検出作用力ｚ成分）とする。
　外力推定処理は、対象物８０が持ち上げられた後に実行されてもよい。例えば、外力推定処理は、対象物８０が持ち上げられてから、対象物８０が作業台９１まで移動するまでの間、少なくとも１回実行されてもよい。この場合、制御部２は、エンドエフェクタ１２が障害物に衝突するなどして、第２推定部２２０で推定される作用外力の大きさがしきい値以上になった場合、インタフェース６を通じてメインコントローラ６０にエラー通知を行ってもよい。エラー通知を受けたメインコントローラ６０は、アーム１１の動きを止めてロボット１０を停止させてもよい。
　また、外力推定処理は、エンドエフェクタ１２が対象物８０を保持していないときに行われてもよい。例えば、外力推定処理は、エンドエフェクタ１２が、作業台９１に対象物８０を載置した後、次の対象物８０を保持するために初期位置まで移動しているときに、少なくとも１回行われてもよい。この場合、制御部２は、エンドエフェクタ１２が障害物に衝突するなどして、第２推定部２２０で推定される作用外力の大きさがしきい値以上になった場合、インタフェース６を通じてメインコントローラ６０にエラー通知を行ってもよい。
　また、第２推定部２２０は、エンドエフェクタ１２の互いに異なる複数の姿勢のそれぞれについて、当該姿勢のエンドエフェクタ１２に作用する作用外力を推定してもよい。例えば、エンドエフェクタ１２で保持された対象物８０をロボット１０が作業台９１まで移動しているときに、エンドエフェクタ１２の姿勢が変化する場合を考える。この場合、第２推定部２２０は、対象物８０が移動しているときにエンドエフェクタ１２が示す複数の姿勢のそれぞれについて、当該姿勢のエンドエフェクタ１２に作用する作用外力を推定してもよい。つまり、第２推定部２２０は、対象物８０が移動しているときにエンドエフェクタ１２が示す複数の第２姿勢のそれぞれについて、当該第２姿勢のエンドエフェクタ１２に作用する作用外力を推定してもよい。
　また、制御部２の取得部２５０は、第２推定部２２０で推定される作用外力に基づいて対象物８０の重量を取得してもよい。図７は、この場合の処理装置１の構成の一例を示す概略図である。図７の例では、取得部２５０は、第２推定部２２０で推定される作用外力に基づいて対象物８０の重量を推定する重量推定処理を行う重量推定部２３０を備える。重量推定処理は、対象物８０の重量を取得する重量取得処理であるともいえる。重量推定部２３０は、制御部２のＣＰＵが記憶部３内のプログラム３００を実行することによって実現される機能ブロックである。なお、重量推定部２３０のすべての機能または重量推定部２３０の一部の機能は、その機能の実現にソフトウェアが不要なハードウェア回路によって実現されてもよい。
　重量推定部２３０は、例えば、エンドエフェクタ１２が保持している対象物８０をロボット１０が持ち上げた後に、重量推定処理を行ってもよい。この場合、対象物８０が持ち上げられた後に、外力推定処理及び重量推定処理から成る外力・重量推定処理が実行される。外力・重量推定処理において、重量推定部２３０は、当該外力・重量推定処理で推定された作用外力の大きさを重力加速度の大きさで除算した値を、対象物８０の重量の推定値とすることで、対象物８０の重量を推定する。
　制御部２は、外力・重量推定処理で推定された重量が第１しきい値よりも小さくて当該重量が小さすぎる場合、インタフェース６を通じてメインコントローラ６０にエラー通知を行ってもよい。また、制御部２は、外力・重量推定処理で推定された重量が、第１しきい値よりも大きい第２しきい値よりも大きくて当該重量が大きすぎる場合、インタフェース６を通じてメインコントローラ６０にエラー通知を行ってもよい。
　また、重量推定部２３０は重量推定処理を複数回実行してもよい。この場合、例えば、対象物８０が持ち上げた後、外力推定処理及び重量推定処理からなる外力・重量推定処理が複数回実行されてもよい。
　また、制御部２は、エンドエフェクタ１２が対象物８０を保持する、互いに異なる複数の保持姿勢のそれぞれについて、エンドエフェクタ１２が当該保持姿勢のとき、対象物８０の重量を力検出信号２１に基づいて推定してもよい。この場合、制御部２は、複数の保持姿勢のそれぞれについて、エンドエフェクタ１２が当該保持姿勢のとき、対象物８０の重量を力検出信号２１に基づいて推定する推定部として機能する。以下にこの例について説明する。
　例えば、バラ積みの複数の対象物８０をエンドエフェクタ１２が一つずつ保持するときに、複数の対象物８０に含まれる第１対象物８０（第１対象物８０ａともいう）に対するエンドエフェクタ１２のアプローチ方向と、複数の対象物８０に含まれる第２対象物８０（第２対象物８０ｂともいう）に対するエンドエフェクタ１２のアプローチ方向と、複数の対象物８０に含まれる第３対象物８０（第３対象物８０ｃともいう）に対するエンドエフェクタ１２のアプローチ方向とが互いに異なる場合を考える。このような場合、エンドエフェクタ１２が第１対象物８０ａにアプローチして第１対象物８０ａを保持する第１保持姿勢と、エンドエフェクタ１２が第２対象物８０ｂにアプローチして第２対象物８０ｂを保持する第２保持姿勢と、エンドエフェクタ１２が第３対象物８０ｃにアプローチして第３対象物８０ｃを保持する第３保持姿勢とは互いに異なる。
　図８は、第１保持姿勢のエンドエフェクタ１２、第２保持姿勢のエンドエフェクタ１２及び第３保持姿勢のエンドエフェクタ１２の一例を示す概略図である。図８の上側に第１保持姿勢のエンドエフェクタ１２の一例が示され、図８の中央部に第２保持姿勢のエンドエフェクタ１２の一例が示され、図８の下側に第３保持姿勢のエンドエフェクタ１２の一例が示されている。
　本例では、エンドエフェクタ１２が第１保持姿勢で第１対象物８０ａを保持している状態で、第１対象物８０ａが持ち上げられた後に外力・重量推定処理が実行される。この外力・重量推定処理では、エンドエフェクタ１２が第１保持姿勢のときに、第２推定部が作用外力を推定し、さらに、重量推定部２３０が第２推定部２２０で推定された作用外力に基づいて第１対象物８０ａの重量を推定する。
　また、エンドエフェクタ１２が第２保持姿勢で第２対象物８０ｂを保持している状態で、第２対象物８０ｂが持ち上げられた後に外力・重量推定処理が実行される。この外力・重量推定処理では、エンドエフェクタ１２が第２保持姿勢のときに、第２推定部２２０が作用外力を推定し、さらに、重量推定部２３０が第２推定部２２０で推定された作用外力に基づいて第２対象物８０ｂの重量を推定する。
　また、エンドエフェクタ１２が第３保持姿勢で第３対象物８０ｃを保持している状態で、第３対象物８０ｃが持ち上げられた後に外力・重量推定処理が実行される。この外力・重量推定処理では、エンドエフェクタ１２が第３保持姿勢のときに、第２推定部２２０が作用外力を推定し、さらに、重量推定部２３０が第２推定部２２０で推定された作用外力に基づいて第３対象物８０ｃの重量を推定する。
　なお、対象物８０が作業台９１まで移動しているときにエンドエフェクタ１２の姿勢が変化する場合、制御部２は、対象物８０が移動しているときにエンドエフェクタ１２が示す互いに異なる複数の保持姿勢のそれぞれについて、エンドエフェクタ１２が当該保持姿勢のとき、対象物８０の重量を推定してもよい。
　このように、本例では、制御部２は、エンドエフェクタ１２の保持姿勢にかかわらず、エンドエフェクタ１２が保持する対象物８０の重量を推定することができることから、処理装置１の利便性が向上する。
　上記の例では、エンドエフェクタ１２を制御するコントローラとして機能する処理装置１が校正処理及び外力推定処理を行っているが、メインコントローラ６０が校正処理及び外力推定処理を行ってもよい。つまり、メインコントローラ６０の制御部が、処理装置１の第１推定部２１０及び第２推定部２２０として機能してもよい。この場合、メインコントローラ６０は、力覚センサ２０と通信して、力覚センサ２０から力検出信号２１を受け取る。そして、メインコントローラ６０は、外力推定処理で推定した作用外力を処理装置１に通知する。処理装置１では、制御部２の保持制御部２００が、メインコントローラ６０で推定された作用外力に基づいて、エンドエフェクタ１２での対象物８０の保持力を制御する。また、メインコントローラ６０が、校正処理、外力推定処理及び重量推定処理を行ってもよい。つまり、メインコントローラ６０の制御部が、処理装置１の第１推定部２１０、第２推定部２２０及び重量推定部２３０として機能してもよい。
　なお、図３の例のように、エンドエフェクタ１２を制御する処理装置１が、エンドエフェクタ１２に作用する作用外力を推定する場合、メインコントローラ６０が作用外力を推定する場合と比較して、保持制御部２００は、作用外力の推定結果をすぐに取得することができる。そのため、図３の例では、保持制御部２００は、例えば、推定された作用外力に応じた保持力の制御をリアルタイムに実行することが可能となる。
　以上のように、処理装置及びそれを備えるシステムは詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において例示であって、この開示がそれに限定されるものではない。また、上述した各種例は、相互に矛盾しない限り組み合わせて適用可能である。そして、例示されていない無数の例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　例えば、処理装置１はクラウドサーバ１であってもよい。この場合、クラウドサーバ１は、検出（言い換えれば推定）した作用外力の情報（作用外力情報ともいう）を、クラウドサーバ１とは別の装置に送信し、当該装置が、受け取った作用外力情報に基づいてエンドエフェクタ１２の保持力を制御してもよい。また、メインコントローラ６０はクラウドサーバであってもよい。
　また、上記の例では、エンドエフェクタ１２が対象物を保持しているが、エンドエフェクタ１２が保持する対象は、人間又は動物などの生物であってもよい。また、上記の例では、ロボット１０は、アーム型のロボットであるが、これに限られない。例えば、ロボット１０は、介護用のロボットであってもよいし、遠隔操作用のロボットであってもよい。また、ロボット１０は、人型のロボットであってもよい。
　本開示には以下の内容が含まれる。
　一実施形態において、（１）処理装置は、センサデバイスから出力される力検出信号から、エンドエフェクタに作用する外力を検出する制御部を備え、前記制御部は、前記センサデバイスの基準設定時の姿勢である第１姿勢の前記エンドエフェクタに作用する前記エンドエフェクタ自体の重力の複数の第１分解成分と、前記エンドエフェクタの前記外力の作用時の姿勢である第２姿勢の前記エンドエフェクタに作用する前記エンドエフェクタ自体の重力の複数の第２分解成分と、前記エンドエフェクタの前記外力の作用時の前記力検出信号と、に基づいて、前記エンドエフェクタに作用する前記外力を取得する取得部を有する。
　（２）上記（１）の処理装置において、前記取得部は、前記エンドエフェクタの互いに異なる複数の第２姿勢のそれぞれについて、当該第２姿勢の前記エンドエフェクタに作用する前記外力を取得する。
　（３）上記（１）または（２）の処理装置において、前記取得部は、前記外力の大きさを求める。
　（４）上記（１）から（３）のいずれか一つの処理装置において、前記エンドエフェクタは、対象を保持することが可能な保持機構である。
　（５）上記（４）の処理装置において、前記取得部は、前記保持機構が前記対象を保持しているときに取得した前記外力に基づいて、前記対象の重量を取得する。
　（６）上記（５）の処理装置において、前記取得部は、前記保持機構が前記対象を保持する、互いに異なる複数の保持姿勢のそれぞれについて、前記重量を取得する。
　（７）上記（４）から（６）のいずれか一つの処理装置において、前記保持機構での前記対象の保持を制御する保持制御部が設けられている。
　（８）上記（７）の処理装置において、前記処理装置が前記保持機構での前記対象の保持の実行指示を受けた場合、前記保持制御部が前記保持機構に前記対象を保持させる前に、前記基準設定が行われる。
　（９）上記（７）または（８）の処理装置において、前記保持制御部は、前記取得部で取得された前記外力に基づいて、前記保持機構での前記対象の保持力を制御する。
　（１０）上記（９）の処理装置において、前記対象が前記保持機構で保持されてから前記対象が持ち上げられる間に、前記取得部が前記保持機構に作用する前記外力を複数回取得し、前記保持制御部が前記取得部で取得される前記外力に基づいて前記保持力を制御する。
　（１１）ロボットシステムは、上記（１）から（１０）のいずれか一つの処理装置と、前記処理装置が取得した前記外力に基づいて制御される前記エンドエフェクタを有するロボットとを備える。
　（１２）エンドエフェクタは、上記（１）から（１０）のいずれか一つの処理装置が取得した前記外力に基づいて制御されるエンドエフェクタである。
　（１３）処理装置は、保持機構が対象物を保持する、互いに異なる複数の保持姿勢のそれぞれについて、前記保持機構が当該保持姿勢のとき、前記対象物の重量を、前記保持機構に作用する力を検出する力覚センサが出力する力検出信号に基づいて推定する推定部を備える。
　（１４）プログラムは、コンピュータ装置を、上記（１）から（１０）及び（１３）のいずれか一つの処理装置として機能させるためのものである。
　１　処理装置
　１２　エンドエフェクタ
　２０　センサデバイス
　２１　力検出信号
　６０　メインコントローラ
　８０　対象物
　１００　ロボットシステム
　２５０　取得部

Claims (13)

  1. 　センサデバイスから出力される力検出信号から、エンドエフェクタに作用する外力を検出する制御部を備え、
    　前記制御部は、
    　前記センサデバイスの基準設定時の姿勢である第１姿勢の前記エンドエフェクタに作用する前記エンドエフェクタ自体の重力の複数の第１分解成分と、
    　前記エンドエフェクタの前記外力の作用時の姿勢である第２姿勢の前記エンドエフェクタに作用する前記エンドエフェクタ自体の重力の複数の第２分解成分と、
    　前記エンドエフェクタの前記外力の作用時の前記力検出信号と、に基づいて、前記エンドエフェクタに作用する前記外力を取得する取得部を有する、処理装置。
  2. 　請求項１に記載の処理装置であって、
    　前記取得部は、前記エンドエフェクタの互いに異なる複数の第２姿勢のそれぞれについて、当該第２姿勢の前記エンドエフェクタに作用する前記外力を取得する、処理装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の処理装置であって、
    　前記取得部は、前記外力の大きさを求める、処理装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の処理装置であって、
    　前記エンドエフェクタは、対象を保持することが可能な保持機構である、処理装置。
  5. 　請求項４に記載の処理装置であって、
    　前記取得部は、前記保持機構が前記対象を保持しているときに取得した前記外力に基づいて、前記対象の重量を取得する、処理装置。
  6. 　請求項５に記載の処理装置であって、
    　前記取得部は、前記保持機構が前記対象を保持する、互いに異なる複数の保持姿勢のそれぞれについて、前記重量を取得する、処理装置。
  7. 　請求項４から請求項６のいずれか一つに記載の処理装置であって、
    　前記保持機構での前記対象の保持を制御する保持制御部を備える、処理装置。
  8. 　請求項７に記載の処理装置であって、
    　前記処理装置が前記保持機構での前記対象の保持の実行指示を受けた場合、前記保持制御部が前記保持機構に前記対象を保持させる前に、前記基準設定が行われる、処理装置。
  9. 　請求項７または請求項８に記載の処理装置であって、
    　前記保持制御部は、前記取得部で取得された前記外力に基づいて、前記保持機構での前記対象の保持力を制御する、処理装置。
  10. 　請求項９に記載の処理装置であって、
    　前記対象が前記保持機構で保持されてから前記対象が持ち上げられる間に、
    　　前記取得部が前記保持機構に作用する前記外力を複数回取得し、
    　　前記保持制御部が前記取得部で取得される前記外力に基づいて前記保持力を制御する、処理装置。
  11. 　請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載の処理装置と、
    　前記処理装置が取得した前記外力に基づいて制御される前記エンドエフェクタを有するロボットと
    を備える、ロボットシステム。
  12. 　請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載の処理装置が取得した前記外力に基づいて制御されるエンドエフェクタ。
  13. 　コンピュータ装置を、請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載の処理装置として機能させるためのプログラム。
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