特許 6760717 ロボット装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6760717

(24)【登録日】2020年9月7日

(45)【発行日】2020年9月23日

(54)【発明の名称】ロボット装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20200910BHJP

   B25J 19/00 20060101ALI20200910BHJP

【ＦＩ】

   B25J19/06

   B25J19/00 Z

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-124994(P2015-124994)

(22)【出願日】2015年6月22日

(65)【公開番号】特開2017-7034(P2017-7034A)

(43)【公開日】2017年1月12日

【審査請求日】2018年5月18日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】510341215

【氏名又は名称】ライフロボティクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002103

【氏名又は名称】特許業務法人にじいろ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】尹 祐根

【審査官】 貞光 大樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２１８１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１６９３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０２７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−４２９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−３６３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１５２２６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中国実用新案第２０３６２２４５１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−８６２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平３−２１８５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１７３６２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００ − ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の関節部を有する多関節アーム機構を備えるロボット装置において、
前記複数の関節部全てを対象として前記複数の関節部各々の動作状態を集約して表示するための表示デバイスが、前記複数の関節部のうち手首部を構成する関節部のいずれかを覆うカバーのみに装備されることを特徴とするロボット装置。

【請求項2】

前記表示デバイスには、前記複数の関節部各々の動作状態とともに前記複数の関節部各々が可動限界又はその近傍に達しているか否かが表示されることを特徴とする請求項１記載のロボット装置。

【請求項3】

前記複数の関節部各々にはアクチュエータとしてステッピングモータが設けられ、
前記表示デバイスには、前記複数の関節部各々の動作状態及び前記複数の関節部各々が可動限界又はその近傍に達しているか否かに加えて、前記複数の関節部各々のステッピングモータに脱調が発生しているか否かが表示されることを特徴とする請求項２記載のロボット装置。

【請求項4】

前記複数の関節部各々にはアクチュエータとしてＡＣモータまたはＤＣモータが設けられ、
前記表示デバイスには、前記複数の関節部各々の動作状態及び前記複数の関節部各々が可動限界又はその近傍に達しているか否かに加えて、前記複数の関節部各々のモータが過負荷であるか否かが表示されることを特徴とする請求項２記載のロボット装置。

【請求項5】

前記表示デバイスには、前記複数の関節部各々の動作状態として前記複数の関節部各々の動作中と停止中との区別が表示されることを特徴とする請求項２記載のロボット装置。

【請求項6】

前記表示デバイスには、前記複数の関節部各々の動作状態、前記複数の関節部各々が可動限界又はその近傍に達しているか否かに加えて、前記複数の関節部各々が速度超過か否かが表示されることを特徴とする請求項３記載のロボット装置。

【請求項7】

前記カバーには、前記表示デバイスと異なる向きに、前記複数の関節部全てを対象として前記複数の関節部各々の動作状態を集約して表示するための他の表示デバイスが装備されることを特徴とする請求項１記載のロボット装置。

【請求項8】

前記複数の関節部の近傍には複数のインジケータランプがそれぞれ装備され、前記複数のインジケータランプはそれぞれ近傍の関節部の動作状態を表示することを特徴とする請求項２記載のロボット装置。

【請求項9】

前記複数の関節部の一は直動伸縮関節部であり、
前記直動伸縮関節部は、
硬直状態と屈曲状態との間で状態変化可能なアーム部と、
前記硬直状態にある前記アーム部を支持する支持部と、
前記屈曲状態にある前記アーム部を収納する収納部と、
前記アーム部を前記支持部と前記収納部との間で搬送する搬送部とを有することを特徴とする請求項２記載のロボット装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態はロボット装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ロボット装置では、オペレータはロボットアームの先端に装備されたハンドが動くべき作業点や経由点、また作業点での手先作業内容などの動作をロボット装置に教示する必要があり、実際にオペレータがティーチングペンダントと呼ばれる操作部を操作してアームを動かしてその動作をロボット装置に教示することはダイレクトティーチングと呼ばれる。

【0003】

このダイレクトティーチングでは操作部を操作していても実際にはロボットアームが移動しないことがあり、その原因は様々考えられる。原因を特定し、回復させる作業はダイレクトティーチングの作業効率を低下させる。

【0004】

また操作部６０に表示画面を設けてそこにエラーメッセージを表示する機能を備えた機種があるが、その多くがＡＣ／ＤＣモータ等のアクチュエータの過熱に代表される装置側の“異常”を通知するに過ぎず、外部との衝突等の装置側の異常とは言えない理由でロボットアームが動かない状況も実際上度々発生し、その場合には当然にして装置側で原因を解消させる必要はない。ダイレクトティーチングの作業中はオペレータはハンド（手先）を注視しており、ロボットアームが移動しないときその都度、オペレータは操作部に視線を移動してその原因が装置側の異常によるものか否かをまず確認する必要があり、非常に面倒であった。

【0005】

もちろん、ロボットアームが動かない事態はダイレクトティーチング期間中だけでなく通常のタスク中にも生じ、その原因を特定し、回復させる作業負担及びその作業に要するダウンタイムによる影響は決して低いものではなかった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

目的は、ロボットアームが動かない事態が生じたときその原因追求を含めたオペレータの作業負担を軽減させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態に係るロボット装置は、複数の関節部を有する多関節アーム機構を備えるロボット装置において、前記複数の関節部全てを対象として前記複数の関節部各々の動作状態を集約して表示するための表示デバイスが、前記複数の関節部のうち手首部を構成する関節部のいずれかを覆うカバーのみに装備されることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係るロボット装置のロボットアーム機構の外観斜視図である。

【図2】図２は、図１のロボットアーム機構の内部構造を示す側面図である。

【図3】図３は、図１のロボットアーム機構の構成を図記号表現により示す図である。

【図4】図４は、本実施形態に係るロボット装置の構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、図４の表示部の表示画面の一例を示す図である。

【図6】図６は、本実施形態の第１変形例に係るロボットアーム機構の表示部の位置を示す斜視図である。

【図7】図７は、本実施形態の第２変形例に係るロボットアーム機構の表示部の位置を示す斜視図である。

【図8】図８は、本実施形態の第３変形例に係るロボットアーム機構の表示部の位置を示す斜視図である。

【図9】図９は、本実施形態の第４変形例に係るロボットアーム機構の表示部の位置を示す斜視図である。

【図10】図１０は、本実施形態の第５変形例に係るロボットアーム機構の表示部の位置を示す斜視図である。

【図11】図１１は、本実施形態の第６変形例に係るロボットアーム機構の表示部の位置を示す斜視図である。

【図12】図１２は、本実施形態の第７変形例に係るロボットアーム機構のインジケータランプの位置を示す斜視図である。

【図13】図１３は、本実施形態の第８変形例に係るロボットアーム機構のインジケータランプの位置を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら本実施形態に係るロボット装置を説明する。ロボット装置は、複数の関節部を有する多関節アーム機構を備える。本実施形態に係るロボット装置には、複数の関節部各々の状態を表示する表示部が装備される。その表示部には、関節部各々の動作状態（動作中か停止中か）、関節部が可動限界に到達したか、関節部のアクチュエータが過熱状態か、関節部のアクチュエータが脱調したか等が表示される。これにより、オペレータがペンダントを操作してもロボットアームが移動しないとき、その原因がアクチュエータの過熱に代表されるロボット装置側の動作異常にあるのか、それとも関節部が可動限界に達した等のロボット装置側の動作異常ではない理由なのか、その区別をオペレータが表示部を視認することで即時に確認することができる。なお当該作用効果は、関節部のアクチュエータとして、ＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータ、ステッピングモータのいずれのモータであっても達成できる。ここではアクチュエータとしてステッピングモータが使用された場合を例に説明する。なお、当該ロボット装置としては、複数の関節部のうち一が直動伸縮関節を備えた多関節アーム機構を例に説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

【0010】

図１は、本実施形態に係るロボット装置の外観斜視図である。ロボット装置を構成するロボットアーム機構は、略円筒形状の基部１と基部１に接続されるアーム部２とアーム部２の先端に取り付けられる手首部４とを有する。手首部４には図示しないアダプタが設けられている。例えば、アダプタは後述の第６回転軸ＲＡ６の回転部に設けられる。手首部４に設けられたアダプタには、用途に応じたロボットハンドが取り付けられる。

【0011】

ロボットアーム機構は、複数、ここでは６つの関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を有する。複数の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６は基部１から順番に配設される。一般的に、第１、第２、第３関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３は根元３軸と呼ばれ、第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６はロボットハンドの姿勢を変化させる手首３軸と呼ばれる。手首部４は第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を有する。根元３軸を構成する関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の少なくとも一つは直動伸縮関節である。ここでは第３関節部Ｊ３が直動伸縮関節部、特に伸張距離の比較的長い関節部として構成される。アーム部２は直動伸縮関節部Ｊ３（第３関節部Ｊ３）の伸縮部分を表している。

【0012】

手首部４の第６関節部Ｊ６を覆う円筒形状のカバーの前方側面にはその３０度乃至９０度の範囲にわたって、関節部Ｊ１−Ｊ６各々の状態を通知するための表示部（表示デバイス）４１が、その円筒形状に沿って湾曲した状態で取り付けられる。表示部４１は例えばＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が挙げられる。なお、表示部４１は、カバーに直接取り付けられているのではなく、カバーに設けられた台座や取り付けフック等に取り付けられてもよい。例えば、第６関節部Ｊ６を覆う円筒形状のカバーの前方側面に表示部４１を、その表示面が前方を向くように備え付けるための台座が設けられ、その台座に表示部４１が取り付けられてもよい。

【0013】

第１関節部Ｊ１は基台面に対して例えば垂直に支持される第１回転軸ＲＡ１を中心としたねじり関節である。第２関節部Ｊ２は第１回転軸ＲＡ１に対して垂直に配置される第２回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節である。第３関節部Ｊ３は、第２回転軸ＲＡ２に対して垂直に配置される第３軸（移動軸）ＲＡ３を中心として直線的にアーム部２が伸縮する関節である。

【0014】

第４関節部Ｊ４は、第４回転軸ＲＡ４を中心としたねじり関節である。第４回転軸ＲＡ４は、後述の第７関節部Ｊ７が回転していないとき、つまりアーム部２の全体が直線形状にあるとき、第３移動軸ＲＡ３と略一致する。第５関節部Ｊ５は第４回転軸ＲＡ４に対して直交する第５回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ関節である。第６関節部Ｊ６は第４回転軸ＲＡ４に対して直交し、第５回転軸ＲＡ５に対して垂直に配置される第６回転軸ＲＡ６を中心とした曲げ関節である。

【0015】

基部１を成すアーム支持体（第１支持体）１１ａは、第１関節部Ｊ１の第１回転軸ＲＡ１を中心に形成される円筒形状の中空構造を有する。第１関節部Ｊ１は図示しない固定台に取り付けられる。第１関節部Ｊ１が回転するとき、アーム部２は第１支持体１１ａの軸回転とともに左右に旋回する。なお、第１支持体１１ａが接地面に固定されていてもよい。その場合、第１支持体１１ａとは独立してアーム部２が旋回する構造に設けられる。第１支持体１１ａの上部には第２支持部１１ｂが接続される。

【0016】

第２支持部１１ｂは第１支持部１１ａに連続する中空構造を有する。第２支持部１１ｂの一端は第１関節部Ｊ１の回転部に取り付けられる。第２支持部１１ｂの他端は開放され、第３支持部１１ｃが第２関節部Ｊ２の第２回転軸ＲＡ２において回動自在に嵌め込まれる。第３支持部１１ｃは第１支持部１１ａ及び第２支持部に連通する鱗状の外装からなる中空構造を有する。第３支持部１１ｃは、第２関節部Ｊ２の曲げ回転に伴ってその後部が第２支持部１１ｂに収容され、また送出される。ロボットアーム機構の直動伸縮関節部Ｊ３（第３関節部Ｊ３）を構成するアーム部２の後部はその収縮により第１支持部１１ａと第２支持部１１ｂの連続する中空構造の内部に収納される。

【0017】

第３支持部１１ｃはその後端下部において第２支持部１１ｂの開放端下部に対して第２回転軸ＲＡ２を中心として回動自在に嵌め込まれる。それにより第２回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節部としての第２関節部Ｊ２が構成される。第２関節部Ｊ２が回動するとき、アーム部２は第２回転軸ＲＡ２を中心に垂直方向に回動、つまり起伏動作をする。

【0018】

第４関節部Ｊ４は、アーム部２の伸縮方向に沿ったアーム中心軸、つまり第３関節部Ｊ３の第３移動軸ＲＡ３に典型的には接する第４回転軸ＲＡ４を有するねじり関節である。第４関節部Ｊ４が回転すると、手首部４及び手首部４に取り付けられたロボットハンドは第４回転軸ＲＡ４を中心に回転する。第５関節部Ｊ５は、第４関節部Ｊ４の第４回転軸ＲＡ４に対して直交する第５回転軸ＲＡ５を有する曲げ関節部である。第５関節部Ｊ５が回転すると、第５関節部Ｊ５から先端にかけてロボットハンドとともに上下（第５回転軸ＲＡ５を中心に垂直方向）に回動する。第６関節部Ｊ６は、第４関節部Ｊ４の第４回転軸ＲＡ４に直交し、第５関節部Ｊ５の第５回転軸ＲＡ５に垂直な第６回転軸ＲＡ６を有する曲げ関節である。第６関節部Ｊ６が回転すると、ロボットハンドは左右に旋回する。

【0019】

上記の通り手首部４のアダプタに取り付けられたロボットハンドは、第１、第２、第３関節部Ｊ１．Ｊ２．Ｊ３により任意位置に移動され、第４、第５、第６関節部Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６により任意姿勢に配置される。特に第３関節部Ｊ３のアーム部２の伸張距離の長さは、基部１の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にロボットハンドを到達させることを可能にする。第３関節部Ｊ３はそれを構成する直動伸縮機構により実現される直線的な伸縮動作とその伸張距離の長さとが特徴的である。

【0020】

図２は、図１のロボットアーム機構の内部構造を示す斜視図である。直動伸縮機構はアーム部２と射出部３０とを有する。アーム部２は第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２とを有する。第１連結コマ列２１は複数の第１連結コマ２３からなる。第１連結コマ２３は略平板形に構成される。前後の第１連結コマ２３は、互いの端部箇所においてピンにより屈曲自在に列状に連結される。第１連結コマ列２１は内側や外側に自在に屈曲できる。

【0021】

第２連結コマ列２２は複数の第２連結コマ２４からなる。第２連結コマ２４は横断面コ字形状の短溝状体に構成される。前後の第２連結コマ２４は、互いの底面端部箇所においてピンにより屈曲自在に列状に連結される。第２連結コマ列２２は内側に屈曲できる。第２連結コマ２４の断面はコ字形状であるので、第２連結コマ列２２は、隣り合う第２連結コマ２４の側板同士が衝突して、外側には屈曲しない。なお、第１、第２連結コマ２３、２４の第２回転軸ＲＡ２に向いた面を内面、その反対側の面を外面というものとする。第１連結コマ列２１のうち先頭の第１連結コマ２３と、第２連結コマ列２２のうち先頭の第２連結コマ２４とは結合コマ２７により接続される。例えば、結合コマ２７は第２連結コマ２４と第１連結コマ２３とを合成した形状を有している。

【0022】

射出部３０は、複数の上部ローラ３１と複数の下部ローラ３２とが角筒形状のフレーム３５に支持されてなる。例えば、複数の上部ローラ３１は第１連結コマ２３の長さと略等価な間隔を隔ててアーム中心軸に沿って配列される。同様に、複数の下部ローラ３２は第２連結コマ２４の長さと略等価な間隔を隔ててアーム中心軸に沿って配列される。射出部３０の後方には、ガイドローラ４０とドライブギア５０とが第１連結コマ列２１を挟んで対向するように設けられる。ドライブギア５０は図示しない減速器を介してステッピングモータ３３０に接続される。第１連結コマ２３の内面には連結方向に沿ってリニアギアが形成されている。複数の第１連結コマ２３が直線状に整列されたときに互いのリニアギアは直線状につながって、長いリニアギアを構成する。ドライブギア５０は、直線状のリニアギアにかみ合わされる。直線状につながったリニアギアはドライブギア５０とともにラックアンドピニオン機構を構成する。

【0023】

アーム伸長時、モータ５５が駆動し、ドライブギア５０が順回転すると、第１連結コマ列２１はガイドローラ４０により、アーム中心軸と平行な姿勢となって、上部ローラ３１と下部ローラ３２との間に誘導される。第１連結コマ列２１の移動に伴い、第２連結コマ列２２は射出部３０の後方に配置された図示しないガイドレールにより射出部３０の上部ローラ３１と下部ローラ３２との間に誘導される。上部ローラ３１と下部ローラ３２との間に誘導された第１、第２連結コマ列２１，２２は互いに押圧される。これにより、第１、第２連結コマ列２１，２２による柱状体が構成される。射出部３０は、第１、第２連結コマ列２１，２２を接合して柱状体を構成するとともに、その柱状体を上下左右に支持する。第１、第２連結コマ列２１、２２の接合による柱状体が射出部３０により堅持されることで、第１、第２連結コマ列２１，２２の接合状態が保持される。第１、第２連結コマ列２１、２２の接合状態が維持されているとき、第１、第２連結コマ列２１，２２の屈曲は互いに拘束される。それにより第１、第２連結コマ列２１、２２は、一定の剛性を備えた柱状体を構成する。柱状体とは、第２連結コマ列２２に第１連結コマ列２１が接合されてなる柱状の棒体を言う。この柱状体は第２連結コマ２４が第１連結コマ２３とともに全体として様々な断面形状の筒状体に構成される。筒状体とは上下左右が天板、底板及び両側板で囲まれ、前端部と後端部とが開放された形状として定義される。第１、第２連結コマ列２１、２２の接合による柱状体は、結合コマ２７が始端となって、第３移動軸ＲＡ３に沿って直線的に第３支持部１１ｃの開口から外に向かって送り出される。

【0024】

アーム収縮時、モータ５５が駆動し、ドライブギア５０が逆回転されると、ドライブギア５０と係合している第１連結コマ列２１が第１支持体１１ａ内に引き戻される。第１連結コマ列の移動に伴って、柱状体が第３支持体１１ｃ内に引き戻される。引き戻された柱状体は射出部３０後方で分離される。例えば、柱状体を構成する第１連結コマ列２１はガイドローラ４０とドライブギア５０とに挟まれ、柱状体を構成する第２連結コマ列２２は重力により下方に引かれ、それにより第２連結コマ列２２と第１連結コマ列２１とは互いに離反される。離反された第１、第２連結コマ列２１，２２はそれぞれ屈曲可能な状態に復帰する。収納に際しては、射出部３０から、第１支持体１１ａ（基部１）の内部の収納部に第２連結コマ列２２は内側に屈曲されて搬送され、第１連結コマ列２１も第２連結コマ列２２と同じ方向（内側）に屈曲されて搬送される。第１連結コマ列２１は第２連結コマ列２２に略平行な状態で格納される。

【0025】

図３は、図１のロボットアーム機構を図記号表現により示す図である。ロボットアーム機構において、根元３軸を構成する第１関節部Ｊ１と第２関節部Ｊ２と第３関節部Ｊ３とにより３つの位置自由度が実現される。また、手首３軸を構成する第４関節部Ｊ４と第５関節部Ｊ５と第６関節部Ｊ６とにより３つの姿勢自由度が実現される。

【0026】

ロボット座標系Σbは第1関節部Ｊ１の第１回転軸ＲＡ１上の任意位置を原点とした座標系である。ロボット座標系Σｂにおいて、直交３軸（Ｘｂ、Ｙｂ，Ｚｂ）が規定されている。Ｚｂ軸は第１回転軸ＲＡ１に平行な軸である。Ｘｂ軸とＹｂ軸とは互いに直交し、且つＺb軸に直交する軸である。手先座標系Σｈは、手首部４に取り付けられたロボットハンド５の任意位置（手先基準点）を原点とした座標系である。例えば、ロボットハンド５が２指ハンドのとき、手先基準点（以下、単に手先という。）の位置は２指先間中央位置に規定される。手先座標系Σｈにおいて、直交３軸（Ｘｈ、Ｙｈ，Ｚｈ）が規定されている。Ｚｈ軸は第６回転軸ＲＡ６に平行な軸である。Ｘｈ軸とＹｈ軸とは互いに直交し、且つＺｈ軸に直交する軸である。例えば、Ｘｈ軸は、ロボットハンド５の前後方向に平行な軸である。手先姿勢とは、手先座標系Σhのロボット座標系Σｂに対する直交３軸各々周りの回転角（Ｘｈ軸周りの回転角（ヨウ角）α、Ｙｈ軸周りの回転角（ピッチ角）β、Ｚｈ軸周りの回転角（ロール角）γとして与えられる。

【0027】

第１関節部Ｊ１は、第１支持部１１ａと第２支持部１１ｂとの間に配設されており、回転軸ＲＡ１を中心としたねじり関節として構成されている。回転軸ＲＡ１は第１関節部Ｊ１の固定部が設置される基台の基準面ＢＰに垂直に配置される。

【0028】

第２関節部Ｊ２は回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節として構成される。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は空間座標系上のＸb軸に平行に設けられる。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１に対して垂直な向きに設けられる。さらに第２関節部Ｊ２は、第１関節部Ｊ１に対して、第１回転軸ＲＡ１の方向（Ｚb軸方向）と第１回転軸ＲＡ１に垂直なＹb軸方向との２方向に関してオフセットされる。第２関節部Ｊ２が第１関節部Ｊ１に対して上記２方向にオフセットされるように、第２支持体１１ｂは第１支持体１１ａに取り付けられる。第１関節部Ｊ１に第２関節部Ｊ２を接続する仮想的なアームロッド部分（リンク部分）は、先端が直角に曲がった２つの鈎形状体が組み合わされたクランク形状を有している。この仮想的なアームロッド部分は、中空構造を有する第１、第２支持体１１ａ、１１ｂにより構成される。

【0029】

第３関節部Ｊ３は移動軸ＲＡ３を中心とした直動伸縮関節として構成される。第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３は第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２に対して垂直な向きに設けられる。第２関節部Ｊ２の回転角がゼロ度、つまりアーム部２の起伏角がゼロ度であってアーム部２が水平な基準姿勢においては、第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３は、第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２とともに第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１にも垂直な方向に設けられる。空間座標系上では、第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３はＸb軸及びＺb軸に対して垂直なＹb軸に平行に設けられる。さらに、第３関節部Ｊ３は、第２関節部Ｊ２に対して、その回転軸ＲＡ２の方向（Ｙb軸方向）と、移動軸ＲＡ３に直交するＺb軸の方向との２方向に関してオフセットされる。第３関節部Ｊ３が第２関節部Ｊ２に対して上記２方向にオフセットされるように、第３支持体１１ｃは第２支持体１１ｂに取り付けられる。第２関節部Ｊ２に第３関節部Ｊ３を接続する仮想的なアームロッド部分（リンク部分）は、先端が垂直に曲がった鈎形状体を有している。この仮想的なアームロッド部分は、第２、第３支持体１１ｂ、１１ｃにより構成される。

【0030】

第４関節部Ｊ４は回転軸ＲＡ４を中心としたねじり関節として構成される。第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４は第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３に略一致するよう配置される。
第５関節部Ｊ５は回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ関節として構成される。第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５は第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３及び第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４に略直交するよう配置される。 ｇ
第６関節部Ｊ６は回転軸ＲＡ６を中心としたねじり関節として構成される。第６関節部Ｊ６の回転軸ＲＡ６は第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４及び第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５に略直交するよう配置される。第６関節部Ｊ６は手先効果器としてのロボットハンド５を左右に旋回するために設けられている。なお、第６関節部Ｊ６は、その回転軸ＲＡ６が第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４及び第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５に略直交する曲げ関節として構成されてもよい。

【0031】

このように複数の関節部Ｊ１−Ｊ６の根元３軸のうちの一つの曲げ関節部を直動伸縮関節部に換装し、第１関節部Ｊ１に対して第２関節部Ｊ２を２方向にオフセットさせ、第２関節部Ｊ２に対して第３関節部Ｊ３を２方向にオフセットさせることにより、本実施形態に係るロボット装置のロボットアーム機構は、特異点姿勢を構造上解消している。

【0032】

図４は、本実施形態に係るロボット装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係るロボット装置のロボットアーム機構の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５、Ｊ６には、アクチュエータとして、それぞれステッピングモータ３１０，３２０，３３０，３４０，３５０，３６０が設けられている。ステッピングモータ３１０，３２０，３３０，３４０，３５０，３６０には、ドライバユニット２１０、２２０，２３０，２４０，２５０，２６０が電気的に接続されている。典型的には、ドライバユニット２１０、２２０，２３０，２４０，２５０，２６０は、それぞれ制御対象のステッピングモータに併設される。これらドライバユニット２１０、２２０，２３０，２４０，２５０，２６０は、同一の構成を有し、制御装置１００からの制御信号に従って、制御対象のステッピングモータに対して同一の動作をする。ここでは、ドライバユニット２１０のみ説明し、他のドライバユニット２２０，２３０，２４０，２５０，２６０の説明は省略する。

【0033】

ステッピングモータ３１０は、ドライブシャフトが接続されたロータの周囲に複数のステータコイルを配置してなる。ステータコイルはスイッチング素子を介して電源回路２１２に接続される。これらスイッチング素子は、パルス信号発生部２１３から供給されるパルス信号によりオンされる。これらスイッチング素子を順番にオンすることでステッピングモータ３１０（ロータ）を所定のステップ角で順次回転させることができる。パルス信号を切り替える周期を変化させることでステッピングモータ３１０の回転速度を変化させる事ができる。この周期の逆数はパルス周波数と定義される。

【0034】

ドライバユニット２１０は、ステッピングモータ３１０の駆動および停止を制御する。ドライバユニット２１０は、制御部２１１と、電源回路２１２と、パルス信号発生部２１３と、ロータリーエンコーダ２１５と、カウンタ２１７とを有する。制御部２１１は、制御装置１００から入力された指令値に従って、ドライバユニット２１０を統括して制御する。

【0035】

制御部２１１には制御装置１００からステッピングモータ３１０の励磁電流値を表す電流指令コードが入力される。制御部２１１は、電源回路２１２に対して、電流指令コードに応じた制御信号を出力する。電源回路２１２は、電流可変のＡＣ／ＤＣ変換方式電源回路であり、電流指令コードにより指定された励磁電流値の電流を発生する。発生された励磁電流はステッピングモータ３１０のステータコイルに供給される。また、制御部２１１には制御装置１００から次の関節角度を表す位置指令コードが入力される。次の関節角度とは、所定の制御周期Δｔ（例えば、１０ｍｓ）後の関節角度を指す。なお、関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ４，Ｊ５、Ｊ６において、関節角度とは、基準位置からの正負の回転角度を表し、関節部Ｊ３において、伸張距離とは、最も収縮した状態からの距離を表す。関節角度と伸長距離とを関節変数と総称する。

【0036】

制御部２１１は、パルス信号発生部２１３に対して、位置指令コードに応じたパルス制御信号を出力する。具体的には、制御部２１１は、現在の関節変数から、制御装置１００から入力された所定の制御周期△ｔ後の関節角度との差をステップ角で除算することによりパルス数を決定し、制御周期△ｔをパルス数で除算しその逆数によりパルス周波数を決定する。制御部２１１は、決定したパルス条件（パルス数とパルス周波数）に対応するパルス制御信号をパルス信号発生部２１３に対して出力する。

【0037】

パルス信号発生部２１３は、制御部２１１から出力されたパルス制御信号に従って、予め決められた励磁シーケンスにより、各スイッチング素子に励磁パルスを供給する。これにより、関節部Ｊ１は、次の関節角度まで回転する。同様に、関節部Ｊ２，Ｊ４、Ｊ５，Ｊ６に対応するドライバユニット２２０，２４０，２５０，２６０各々には、次の関節角度を表す位置指令コードが、関節部Ｊ３に対応するドライバユニット２３０には次の伸張距離（直動変位）を表す位置指令コードが制御装置１００から入力される。

【0038】

ロータリーエンコーダ２１５は、ステッピングモータ３１０のドライブシャフトに接続され、一定の回転角ごとにパルス信号（エンコーダパルス）を出力する。
カウンタ２１７は、ロータリーエンコーダ２１５から出力されたエンコーダパルスの数を回転方向に応じて加減算することによりカウント数を計算する。カウンタ２１７は、累積カウント数に関するデータを制御周期Δｔ毎に出力する。カウンタ２１７により出力された累積カウント数に関するデータは、ドライバユニットインターフェース１1１を介して制御装置１００に入力される。

【0039】

温度センサ４１０は、ステッピングモータ３１０の温度に応じた信号を出力する。例えば、温度センサ４１０は、検出素子に熱電対を使用した表面温度測定用センサである。温度センサ４１０は、例えば、ステッピングモータ３１０の表面に磁石等により取り付けられる。温度センサ４１０はステッピングモータ３１０の温度に応じた電圧信号を所定の制御周期Δｔ毎に出力する。温度センサ４１０により出力された電圧信号は、温度センサインターフェース１１２を介して、制御装置１００に入力される。

【0040】

制御装置１００は、システム制御部１０１と、操作部インターフェース１０２と、記憶部１０３と、現在位置・姿勢計算部１０４と、指令値計算部１０５と、動作状態判定部１０６と、可動限界判定部１０７と、過熱状態判定部１０８と、脱調判定部１０９と、表示制御部１１０と、ドライバユニットインターフェース１1１と、温度センサインターフェース１１２と、出力部１１３と、速度超過判定部１１４とを有する。
制御装置１００には、ドライバユニット２１０−２６０各々から、エンコーダパルスの累積カウント数に関するデータがドライバユニットインターフェース１1１を介して入力される。また、制御装置１００には、温度センサ４１０―４６０各々から、ステッピングモータ３１０―３６０各々の温度に対応する電圧信号が温度センサインターフェース１１２を介して所定の制御周期毎（例えば、１０ｍｓ毎）に入力される。

【0041】

制御装置１００には、操作部インターフェース１０２を介して操作部６０が接続されている。操作部６０は、手首部４又はロボットハンド（手先効果器）の着目点の位置の変更（移動）、姿勢の変更およびそれら移動速度をオペレータが入力するための入力インターフェースとして機能する。例えば、操作部６０は、ロボットハンドを移動させる最終目標位置と移動時間とを指定するためのジョイスティック等を備える。例えば、ジョイスティックが操作された方向、ジョイスティックが傾けられた角度、ジョイスティックの操作加速度に基づいて、ロボットハンドの最終目標位置と移動時間とが入力される。なお、操作部６０を構成するこれらの入力デバイスは、他のデバイス、例えば、マウス、キーボード、トラックボールおよびタッチパネル等で代替が可能である。例えば、ダイレクトティーチング時のペンダントとしの操作部６０は、典型的にはタッチパネル等が採用される。

【0042】

システム制御部１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と半導体メモリ等を有し、制御装置１００を統括して制御する。システム制御部１０１には、制御／データバス１２０を介して各部が接続されている。

【0043】

記憶部１０３は、関節部Ｊ１−Ｊ６各々の関節変数（関節角度、Ｊ３では伸張距離（アームの原点からの送り出し長ともいう））の関節変数の閾値（可動閾値）のデータとステッピングモータ３１０―３６０各々の温度閾値のデータとステッピングモータ３１０−３６０各々の速度閾値のデータとを記憶する。

【0044】

関節変数の閾値は、好適には、関節部Ｊ１−Ｊ６各々の構造上の限界又はそれに近似する安全上あるいは制御上の限界値に設定される。温度閾値は、好適には、ステッピングモータの過熱を防止する温度限界値に設定される。速度閾値は、関節部Ｊ１、Ｊ２，Ｊ４−Ｊ６各々の回転角速度が、安全面または脱調防止のために設けられた上限値を超えない値に設定される。また、速度閾値は、関節部Ｊ３の伸縮速度が、安全面または脱調防止のために設けられた上限値を超えない値に設定される。関節変数の閾値と温度閾値と速度閾値とは、操作部６０を介したオペレータ指示に従って、適宜変更することができる。

【0045】

現在位置・姿勢計算部１０４は、関節部Ｊ１−Ｊ６各々の現在の関節変数に基づいて、手先着目点の現在位置・姿勢を計算する。具体的には、現在位置・姿勢計算部１０４は、ドライバユニット２１０−２６０各々のカウンタにより計数された累積カウント数に、１カウントに対応するステップ角を乗算することにより、関節部Ｊ１−Ｊ６各々の現在の関節変数を計算する。現在位置・姿勢計算部１０４は、同次変換行列Ｋにパラメータとして関節部Ｊ１−Ｊ６各々の現在の関節変数を代入することにより、ロボット座標系Σｂから見た手先着目点の現在位置・姿勢を計算する。同次変換行列Ｋは、手先座標系Σｈとロボット座標系Σbとの関係を定義する行列式である。同次変換行列Ｋは、ロボットアーム機構を構成するリンク間の関係（リンク長とリンクのねじれ角）と関節部の軸間の関係（リンク間距離とリンクの間角度）とで決まる。現在位置・姿勢計算部１０４は、制御周期Δｔ毎に上述の計算処理を繰り返し行い、制御周期Δｔ毎の手先着目点の現在位置・姿勢を計算する。

【0046】

指令値計算部１０５は、ドライバユニット２１０〜２６０各々に対して指令値として与える、制御周期Δｔ経過後の関節変数ベクトルを計算する。なお、関節変数ベクトルとは、関節部Ｊ１−Ｊ６の６つの関節変数、つまり回転関節部Ｊ１、Ｊ２、Ｊ４−Ｊ６の関節角度と直動伸縮関節部Ｊ３の直動変位との６変数をいう。

【0047】

指令値計算部１０５は、手先着目点の現在位置・姿勢と手先の最終目標位置・姿勢とに基づいて、その間を結ぶ単位時間△ｔ（制御周期、例えば１０ｍｓ）毎の手先着目点の目標位置の点列を計算する。手先の現在位置・姿勢は、現在位置・姿勢計算部１０４による計算処理から与えられる。手先の最終目標位置・姿勢と移動時間とは、例えば操作部６０を介してオペレータにより入力される。軌道計算部１０５は、予めプリセットされている、手先着目点の軌道計算式に、パラメータとして手先着目点の現在位置・姿勢と手先着目点の最終目標位置・姿勢を代入することにより、手先着目点の軌道（以下、手先軌道という）を計算し、その手先軌道上に単位時間△ｔ毎の目標位置の点列を計算する。軌道計算方法としては任意の方法が採用される。

【0048】

指令値計算部１０５は、計算された複数の目標位置に対応する複数の関節変数ベクトルを計算する。指令計算部は、手先着目点の現在位置・姿勢と、単位時間Δｔ後の次の目標位置・姿勢と、単位時間Δｔとに基づいて、手先速度を計算し、計算した手先速度をヤコビアン逆行列を用いて関節角速度に変換する。ヤコビアン逆行列は、手先着目点の位置・手先姿勢を表すベクトルの関節変数による編微分で与えられ、手先速度（手先位置・姿勢の微小変化）を関節角速度（関節角度・伸縮長の微小変化）に変換する行列である。ヤコビアン逆行列は、現在の関節変数ベクトルとアーム構造のリンクパラメータとにより計算される。指令値計算部１０５は、関節角速度に単位時間△ｔを乗算することにより、単位時間△ｔの間の各関節部の変位量を計算し、計算した各関節部の変位量を移動直前(現在)の関節変数ベクトルに加算することにより、単位時間△ｔ経過後の関節変数ベクトルを計算する。

【0049】

出力部１１３は、システム制御部１０１の制御に従って、指令値計算部１０５で計算された関節部Ｊ１−Ｊ６各々の指令値（関節変数）を、ドライバユニット２１０−２６０各々に対して出力する。

【0050】

動作状態判定部１０６は、関節部Ｊ１−Ｊ６各々が動作中か否かを判定する。具体的には、動作状態判定部１０６は、関節部Ｊ１の関節角度を所定周期で繰り返し入力し、関節部Ｊ１の現在の関節角度を直前（１周期前）の関節角度に対して比較する。直前の関節角度に対して現在の関節角度が変位していないとき、動作状態判定部１０６は、関節部Ｊ１が「停止中」であると判定し、関節部Ｊ１が停止中であることを通知する動作判定信号を出力する。一方、直前の関節角度に対して現在の関節角度が変位しているとき、動作状態判定部１０６は、関節部Ｊ１が「動作中」であると判定し、関節部Ｊ１が動作中であることを通知する動作判定信号を出力する。同様の手法で、動作状態判定部１０６は、他の関節部Ｊ２−Ｊ６各々が動作中か否かを判定する。動作状態判定部１０６から出力される動作判定信号には、関節部を特定するためのコードと、動作状態（「動作中」か「停止中」か）を表すコードとが含まれる。

【0051】

可動限界判定部１０７は、関節部Ｊ１−Ｊ６各々が可動限界か否かを判定する。関節部Ｊ３の可動限界とは、関節部Ｊ３のアーム部２が予め設定された伸張距離（直動変位）の閾値まで伸張された状態をいう。伸張距離の閾値は、アーム部２を伸張できる構造上の最長距離に設定されていてもよいし、アーム部２の伸縮制御を確実に継続するために、構造上の最長距離よりもわずかに短い安全上あるいは制御上の限界距離に設定されていてもよい。構造上の最長距離とは、第１連結コマ列２１の最後尾の第１連結コマ２３のリニアギアがドライブギア５０に噛み合わされるまで、アーム部２が伸張された距離に対応する。関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６の可動限界とは、関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６各々が予め設定された関節角度の閾値まで回転された状態をいう。関節角度の閾値は、各関節部が回転できる構造上の最大角度に設定されていてもよいし、各関節部の回転制御を確実に継続するために、構造上の最大角度よりもわずかに小さく設定されていてもよい。

【0052】

具体的には、可動限界判定部１０７は、関節部Ｊ１の現在の関節角度を関節角度の閾値に対して比較する。現在の関節角度が閾値に達していたとき、可動限界判定部１０７は、関節部Ｊ１が「可動限界に達した」と判定し、関節部Ｊ１が可動限界であることを通知する可動限界判定信号を出力する。同様の手法で、可動限界判定部１０７は、関節部Ｊ２−Ｊ６各々が可動限界か否かを判定する。可動限界判定部１０７から出力される可動限界判定信号には、可動限界に達した関節部を特定するためのコードが含まれる。

【0053】

過熱状態判定部１０８は、関節部Ｊ１−Ｊ６各々のステッピングモータが過熱状態（オーバーヒート）か否か、つまり関節部Ｊ１−Ｊ６各々のステッピングモータが定常温度範囲を超過しているか否かを判定する。具体的には、過熱状態判定部１０８は、そのＲＯＭに温度センサ４１０の出力電圧と温度との対応表のデータを保持する。過熱状態判定部１０８は、温度センサ４１０により出力された電圧信号を、上述の対応表を参照して温度に変換する。この温度は、温度センサ４１０により計測されたステッピングモータ３１０の現在の温度に対応する。過熱状態判定部１０８は、ステッピングモータ３１０の現在の温度を温度閾値に対して比較する。現在の温度が温度閾値に達したとき、過熱状態判定部１０８は、ステッピングモータ３１０が「過熱状態」であると判定し、ステッピングモータ３１０が過熱状態であることを通知する過熱判定信号を出力する。同様の手法で、過熱状態判定部１０８は、関節部Ｊ２−Ｊ６にそれぞれ対応するステッピングモータ３２０−３６０各々が過熱状態か否かを判定する。過熱状態判定部１０８から出力される過熱判定信号には、過熱状態のステッピングモータを備える関節部を特定するためのコードが含まれる。

【0054】

脱調判定部１０９は、関節部Ｊ１−Ｊ６各々のステッピングモータが脱調したか否かを判定する。ステッピングモータ３１０−３６０各々には、指令値として制御周期Δｔ毎に繰り返し関節変数が与えられる。したがって、脱調判定部１０９は、制御周期Δｔ経過後に、ステッピングモータ３１０―３６０各々が指令値とおりの関節変数まで変位したか否かによって、脱調状態であるか否かを判定することができる。具体的には、脱調判定部１０９は、関節部Ｊ１の現在の関節変数をステッピングモータ３１０に直前（１周期前）に与えた指令値（関節変数）に対して比較する。現在の関節変数は、現在位置・姿勢計算部１０４による計算処理から得られる。１周期前に指令値として与えた関節変数に対して現在の関節変数が一致していないとき、脱調判定部１０９は、関節部Ｊ１のステッピングモータ３１０が「脱調した」と判定し、脱調判定信号を出力する。同様の手法で、脱調判定部１０９は、関節部Ｊ２−Ｊ６にそれぞれ対応するステッピングモータ３２０−３６０が脱調したか否かを判定する。脱調判定部１０９から出力される脱調判定信号には、脱調した関節部を特定するためのコードが含まれる。

【0055】

アーム部２の先端に取り付けられたロボットハンド５の手先の移動速度に対して安全上の観点から移動速度の上限が事前に設定されている。この手先速度の上限値に従って関節部Ｊ１−Ｊ６各々に対して回転角速度の上限値が事前に設定されている。

【0056】

速度超過判定部１１４は、指令値計算部１０５で計算された指令値に基づいて、関節部Ｊ１−Ｊ６の回転軸の回転角速度が、脱調防止、又は安全上の観点から事前に設定されたそれぞれの関節角速度の上限値を超過するか否かを判定する。ここでは関節部Ｊ１の回転軸が、脱調防止又は安全上設けられた速度上限値を超過するか否かを判定する例として説明する。他の関節部Ｊ２−Ｊ６の関節速度超過の判定処理についても同様である。

【0057】

指令値計算部１０５ではペンダント（操作部）６０の例えばジョイスティックに対するオペレータの移動操作（操作角度、操作方向）に応じた手先の移動速度、移動方向を実現するために一定の制御周期△ｔ（例えば１０ｍｓ）毎に関節部Ｊ３に対する指令値（関節位置（基準位置からの関節角度））を計算する。出力部１１３は操作開始からの時間経過に従って制御周期△ｔ毎に各時刻の指令値を順番に出力する。速度超過判定部１１４は、時間軸上で前後する時刻の一対の指令値（関節角度）の差、つまり制御周期△ｔの間に変位する角度幅を計算し、制御周期Δｔで除算することにより、指令値によりステッピングモータ３１０に指令する回転角速度を計算する。速度超過判定部１１４は、計算した回転角速度を、関節部Ｊ３に対して予め設定されている速度閾値に比較する。計算した回転角速度が速度閾値を超過したとき、速度超過判定部１１４は「関節部Ｊ３の回転角速度が上限値を超過した」と判定し、その指令値を出力する前に速度超過信号を出力する。

【0058】

同様の手法で、速度超過判定部１１４は、関節部Ｊ２−Ｊ６各々の速度（Ｊ２，Ｊ４−Ｊ５では回転角速度、Ｊ３では伸縮速度）が予め設定された上限値を超過するか否かを判定する。速度超過判定部１１４から出力される速度超過判定信号には、速度が超過した関節部を特定するためのコードが含まれる。

【0059】

システム制御部１０１は、関節部Ｊ１−Ｊ６各々の状態に応じた通知画面を発生し、表示制御部１１０のフレームメモリに書き込む。表示制御部１１０は、フレームメモリに格納された画像のデータを読み出し、表示部４１に表示する。表示部４１としては、典型的に例えばＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が挙げられる。

【0060】

図５は、図４の表示部４１に表示される、関節部Ｊ１−Ｊ６の状態を通知するための通知画面４００の一例を示す図である。システム制御部１０１は、動作判定信号、可動限界判定信号、過熱判定信号、脱調判定信号及び速度超過判定信号の判定結果に従って、関節部Ｊ１−Ｊ６それぞれの停止中／動作中の区別、可動限界に達しているか否か、異常が発生しているか否か、発生している異常を特定する情報（エラーコード）を一覧で表示する通知画面４００を構成し表示部４１に表示させる。

【0061】

記憶部１０３には、通知画面４００のテンプレートデータ、上記各種文字列データが記憶されている。図５に示すように、画面テンプレートには、関節を表す項目４０１−１、動作状態を表す項目４０１−２、可動状態を表す項目４０１−３、エラーコード表示を表す項目４０１−４が行方向に配列されている。また、関節項目４０１−１の下方には、関節部Ｊ１−Ｊ６を区別する文字列４０２−１〜４０２−６が列方向に配列されている。項目４０１−３の下方には、関節部Ｊ１−Ｊ６それぞれの動作状態４０３−１〜４０３−６が停止中／動作中を区別する文字列により配列される。同様に、項目４０１−３の下方には、関節部Ｊ１−Ｊ６それぞれが可動限界に達しているか否かを表記する文字列４０４−１〜４０４−６が配列される。ここでは可動限界に達している場合にのみ「可動限界」との文字列を表示するものとしている。項目４０１−４の下方には、関節部Ｊ１−Ｊ６それぞれで発生した異常を特定するエラーコード４０５−１〜４０５−６が配列されている。

【0062】

システム制御部１０１は、動作判定信号に含まれる関節部Ｊ１−Ｊ６各々を表すコードと関節部Ｊ１−Ｊ６各々の動作状態を表すコードとに基づいて、記憶部１０３から関節部Ｊ１−Ｊ６各々の動作状態を表す文字列データを読み出し、読み出した文字列を画面テンプレートの動作状態表示エリア４０３−１〜４０３−６各々に重ねた通知画面４００のデータを発生する。例えば、動作判定信号に関節部Ｊ１が停止中であることを表すコードが含まれているとき、システム制御部１０１は、図５に示すように画面テンプレートの動作状態表示エリア４０３−１に停止中を表す文字列をレイアウトした通知画面４００のデータを発生する。同様に、動作判定信号に関節部Ｊ２が動作中であることを表すコードが含まれているとき、システム制御部１０１は、図５に示すように画面テンプレートの動作状態表示エリア４０３−２に動作中を表す文字列をレイアウトした通知画面４００のデータを発生する。

【0063】

システム制御部１０１は、可動限界判定信号に含まれる関節部を表すコードに基づいて、画面テンプレートの可動限界に達した関節部に対応する可動状態表示エリアに、可動限界を表す文字列をレイアウトした通知画面４００のデータを発生する。例えば、可動限界判定信号に関節部Ｊ３を表すコードが含まれているとき、システム制御部１０１は、図５に示すように画面テンプレートの可動状態表示エリア４０４−３に可動限界に達していることを表す文字列をレイアウトした通知画面４００を発生する。システム制御部１０１は、脱調判定信号に含まれる関節部を表すコードに基づいて、画面テンプレートの脱調が発生した関節部に対応するエラーコード表示エリアに、脱調発生に対応するエラーコードを表す文字列をレイアウトした通知画面４００のデータを発生する。例えば、脱調判定部１０９から関節部Ｊ５を表すコードを含む脱調判定信号が出力されたとき、システム制御部１０１は、図５に示すように画面テンプレートのエラーコード表示エリア４０５−５に脱調に対応するエラーコードを表す文字列をレイアウトした通知画面４００のデータを発生する。システム制御部１０１は、速度超過判定信号に含まれる関節部を表すコードに基づいて、画面テンプレートの速度超過する指令値が入力された関節部に対応するエラーコード表示エリアに、速度超過に対応するエラーコードを表す文字列をレイアウトした通知画面４００のデータを発生する。例えば、速度超過判定部１１４から関節部Ｊ１を表すコードが含まれる速度超過信号が出力されたとき、システム制御部１０１は、図５に示すように画面テンプレートのエラーコード表示エリア４０５−１に速度超過に対応するエラーコードを表す文字列をレイアウトした通知画面４００のデータを発生する。システム制御部１０１は、過熱判定信号に含まれる関節部を表すコードに基づいて、画面テンプレートの過熱状態の関節部に対応するエラーコード表示エリアに、過熱状態を表す文字列をレイアウトした通知画面４００のデータを発生する。
以上説明した本実施形態に係るロボット装置によれば、図１に示すように、表示部４１は、手首部４の第６関節部Ｊ６を覆う円筒形状のカバーの側面に取り付けられている。この表示部４１には、関節部Ｊ１−Ｊ６各々の状態を表す通知画面が表示される。オペレータは、通知画面を視認することで、関節部Ｊ１−Ｊ６各々の状態を把握することができる。例えば、オペレータは、関節部が可動限界まで回転したか、関節部のドライバユニットに指令値として不適切な値が入力されたか、関節部が脱調してしまったか等を把握することができる。例えば、図５に示す通知画面を視認することで、オペレータは、関節部Ｊ３のアーム部２の伸張操作ができない理由が、ロボット装置側の異常ではなく、関節部Ｊ３のアーム部２が限界まで伸張されてしまったためであるのを把握することができる。また、オペレータは、関節部Ｊ１が動かない理由が、関節部Ｊ１のドライバユニット２１０に予め設定した速度の上限値を超過してしまう指令値が入力されたためであることを把握することができる。また、オペレータは、関節部Ｊ５が動かない理由が、関節部Ｊ５が脱調してしまったからであることを把握することができる。

【0064】

このように、ロボットアームが動かなくなったときに、オペレータは、ステッピングモータの過熱に代表されるロボット装置側の異常により、ロボットアームの操作ができないのか、関節部Ｊ１−Ｊ６各々が可動限界に達してしまった、速度超過する指令値を与えていた、脱調が発生した等のロボット装置側の異常とは言えない理由でロボットアームを操作できないのか、を手首部４に設けられた表示部４１の表示画面を視認することで把握することができる。そのため、ダイレクトティーチングなどの、オペレータが手先着目点に注視して操作部６０を操作する場合において、オペレータは、ロボットアームが動かなくなったときに、視線を手先から移動させることなく、その理由を把握することができる。すなわち、本実施形態に係るロボット装置は、ロボットアームが動かない事態が生じたときのオペレータの作業負担を軽減させることができる。また、ロボットアームが動かなくなった理由が、ロボット装置側の異常とは言えない理由であれば、オペレータはその理由に応じた作業を行うことができる。例えば、ステッピングモータに脱調が発生したために、ロボットアームが動かなくなったのであれば、オペレータはロボットハンドに把持させるワークを変更等すればよい。また、速度超過する指令値を与えていたために、ロボットアームが動かなくなったのであれば、指令値の変更等をすればよい。関節部が可動限界に達していたのであれば、それを戻す方向には関節部を変位させることができる。

【0065】

（第１変形例）
上述したロボット装置では、表示部４１は第６関節部Ｊ６を覆う円筒形状のカバーの側面に取り付けられていた。しかしながら、表示部４１の配置はこれに限定されない。表示部４１は、ロボット装置の設置位置に対するオペレータの位置やオペレータの嗜好に応じた位置に設けられればよい。また、手首部４の姿勢が変化してもオペレータによる表示部４１の視認性の低下を防ぐために、手首部４に複数の表示部４１が設けられてもよい。第１、第２、第３、第４、第５変形例は、表示部４１の他の配置例に関するものである。

【0066】

図６は、本実施形態の第１変形例に係るロボットアーム機構の表示部４２、４３の位置を示す斜視図である。図６に示すように、表示部４２、４３は、第５関節部Ｊ５を覆うカバーの両端部分に設けられてもよい。表示部４２、４３は、それぞれの表示中心軸が第５回転軸ＲＡ５に平行に、且つ互いに逆向き設けられる。左右両側のいずれからでも表示画面を視認することができる。

【0067】

（第２変形例）
図７は、本実施形態の第２変形例に係るロボットアーム機構の表示部４４，４５の位置を示す斜視図である。図７に示すように、表示部４４，４５は、第５関節部Ｊ５と第６関節部Ｊ６とを接続するＶ字形のリンクのカバーの側面に設けられてもよい。表示部４４は、その表示中心軸の向きが表示部４５の表示中心軸と異なるように設けられる。

【0068】

（第３変形例）
図８は、本実施形態の第３変形例に係るロボットアーム機構の表示部４４の位置を示す斜視図である。図８に示すように、表示部４６は第６関節部Ｊ６を覆う円筒形状のカバーの一端面に設けられてもよい。なお他方の端面にはハンド部が装着される。

【0069】

（第４変形例）
図９は、本実施形態の第４変形例に係るロボットアーム機構の表示部の位置を示す斜視図である。図９に示すように、表示部４７，４８は、それぞれ第４関節部Ｊ４を覆うカバーの表面と裏面とにそれぞれ取り付けられてもよい。表示部４７、４８は第４回転軸ＲＡ４と第５回転軸ＲＡ５とで規定される平面を挟んで対称の位置に配置される。アーム２が起伏したとしてもその角度に関わらずオペレータは表示部４７，４８の一方を視認する事ができる。

【0070】

（第５変形例）
図１０は、本実施形態の第６変形例に係るロボットアーム機構の表示部５２の位置を示す斜視図である。表示部５２は、手首部４を覆うカバーではなく、関節部Ｊ１−Ｊ３各々を覆うカバーに設けられてもよい。例えば、図１０に示すように、表示部５２は、第３関節部Ｊ３を覆うカバーの、射出口の近傍に設けられる。

【0071】

（第６変形例）
上述したロボット装置における表示部の複数の位置のうち、少なくとも２つの位置に表示部が設けられてもよい。これにより、手首部４の姿勢変化による表示画面の視認性の低下を防ぐことができる。図１１は、本実施形態の第６変形例に係るロボットアーム機構の表示部４９，５０，５１の位置を示す斜視図である。図１１に示すように、表示部４９，５０は、第４変形例の表示部４７，４８とそれぞれ一致する位置に設けられる。表示部５１は、本実施形態の表示部４１と一致する位置に設けられる。

【0072】

（第７変形例）
上述したロボット装置では、関節部Ｊ１−Ｊ６各々の状態を表す通知画面を表示画面に表示することにより、オペレータに対して関節部Ｊ１−Ｊ６各々の状態を通知していた。しかしながら、ロボット装置は、表示デバイスとして、オペレータに対して関節部Ｊ１−Ｊ６各々の状態を通知するためのインジケータランプを備えてもよい。第７，８変形例は、インジケータランプの配置例に関するものである。

【0073】

図１２は、本実施形態の第７変形例に係るロボットアーム機構のインジケータランプ７１，７２，７３の位置を示す斜視図である。図１２に示すように、関節部Ｊ１の近傍には、複数、ここでは３つのインジケータランプ７１，７２、７３からなるインジケータランプセット７４が設けられている。例えば、インジケータランプ７１、７２、７３は、ランプの色、ランプの点滅等の表示態様の変化により、関節部Ｊ１の様々な状態を区別してオペレータに対して通知する。例えば、インジケータランプ７１が青色に点灯しているとき、関節部Ｊ１が「動作中」であることを表し、赤色に点灯しているとき、関節部Ｊ１が「停止中」であることを表す。インジケータランプ７２が青色に点灯しているとき、関節部Ｊ１が可動限界ではないことを表し、赤色に点灯しているとき、関節部Ｊ１が可動限界であることを表す。インジケータランプ７３が青色に点灯しているとき、関節部Ｊ１のステッピングモータ３１０が過熱状態でないことを表し、赤色に点灯しているとき、関節部Ｊ１のステッピングモータ３１０が過熱状態であることを表す。

【0074】

関節部Ｊ１の近傍に配置されたインジケータランプセット７４と同様に、関節部Ｊ２−Ｊ６各々の近傍には、それぞれ対応する関節部の動作状態を提示するためのインジケータランプセット７５−７９が配置されている。これにより、オペレータは、ロボットアームが動かないとき、関節部Ｊ１−Ｊ６にそれぞれ対応する複数のインジケータセット７４−７９各々のランプの色とランプの表示態様との変化により、直ちにその原因を把握することができる。

【0075】

（第８変形例）
図１３は、本実施形態の第８変形例に係るロボットアーム機構のインジケータランプ８０の位置を示す斜視図である。図１３に示すように、手首部４の第６関節部Ｊ６を覆う円筒形状のカバーの側面に１つのインジケータランプ８０が設けられてもよい。インジケータランプ８０が青色に点灯しているとき、関節部Ｊ１−Ｊ６各々が可動限界に達してなく、且つ関節部Ｊ１−Ｊ６各々のステッピングモータが過熱状態でない、つまり関節部Ｊ１−Ｊ６各々が操作可能状態であることを表す。インジケータランプ８０が黄色に点灯しているとき、関節部Ｊ１−Ｊ６のうち、少なくとも１つの関節部が可動限界であることを表す。インジケータランプ８０が赤色に点灯しているとき、関節部Ｊ１−Ｊ６のうち、少なくとも１つの関節部に対応するステッピングモータが過熱状態であることを表す。インジケータランプ８０が赤色と黄色とで交互に点滅しているとき、関節部Ｊ１−Ｊ６のうち少なくとも１つの関節部が可動限界で、関節部Ｊ１−Ｊ６のうち少なくとも１つの関節部に対応するステッピングモータが過熱状態であることを表す。これにより、オペレータは、ロボットアームが動かせないとき、オペレータは、これらランプの色とランプの表示態様との変化により、その原因を把握することができる。

【0076】

なお、ロボット装置は、関節部Ｊ１−Ｊ６各々の状態を通知するための表示デバイスとして、表示部とインジケータランプとの両方を備えてもよい。例えば、手首部４に表示部が設けられ、関節部Ｊ１−Ｊ６のうち頻繁に駆動される関節部には、インジケータランプセットが設けられてもよい。これにより、オペレータは、インジケータランプにより、関節部の状態の変化を察知することができ、その理由を表示部を視認することで把握することができる。

【0077】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0078】

１…基部、２…アーム部、４…手首部、Ｊ１，Ｊ２，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６、Ｊ７…回転関節部、Ｊ３…直動伸縮関節部、１１ａ…第１支持体、１１ｂ…第２支持体、１１ｃ…第３支持体、２１…第１連結コマ列、２２…第２連結コマ列、２３…第１連結コマ、２４…第２連結コマ、２７…結合コマ、４１…表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】