特許 6816495 ロボットのたわみ補正方法、ロボットの制御装置

(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】6816495

(24)【登録日】2020年12月28日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】ロボットのたわみ補正方法、ロボットの制御装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20210107BHJP

【ＦＩ】

   B25J13/08 Z

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-245489(P2016-245489)

(22)【出願日】2016年12月19日

(65)【公開番号】特開2018-99743(P2018-99743A)

(43)【公開日】2018年6月28日

【審査請求日】2019年8月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】501428545

【氏名又は名称】株式会社デンソーウェーブ

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】特許業務法人 サトー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福岡 貴史

(72)【発明者】

【氏名】河地 勇登

(72)【発明者】

【氏名】白取 寛章

(72)【発明者】

【氏名】川瀬 大介

【審査官】 臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−０３９４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２５１８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２０６７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００３７０２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ ９／１０−１９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のアームと、第１の軸を回転軸として前記第１のアームに対して相対的に回転するとともに当該第１の軸に直交する回転軸である第２の軸が設けられている第２のアームとを少なくとも有するロボットに生じるたわみを補正するたわみ補正方法であって、
前記第１の軸に対して当該第１の軸の回転方向とは異なる向きである非回転方向にかかるモーメントを、前記第２の軸にかかる回転方向の負荷トルクと、前記第２の軸側の自重によるモーメントと、前記第１の軸の回転中心から前記第２の軸の回転中心までの距離と前記第２の軸の回転中心からツールの回転中心までの距離との比とにより求め、
前記第１の軸が非回転方向に傾く角度にて示されるたわみ量を、前記第１の軸の非回転方向にかかるモーメントと、当該第１の軸の非回転方向における剛性とにより求め、
前記たわみ量に基づいて前記ロボットを制御する際の制御値を補正するロボットのたわみ補正方法。

【請求項2】

前記第２の軸にかかる回転方向の負荷トルクを、当該第２の軸に設けられているモータの入力軸側および当該モータの出力段に接続されている減速機の出力軸側でそれぞれ検出した角度検出値の差分と、当該第２の軸に設けられている前記減速機の剛性とにより求める請求項１記載のロボットのたわみ補正方法。

【請求項3】

前記たわみ量を用いて、前記第１の軸に設けられているモータの出力段に接続されている減速機の出力軸側で検出した角度検出値を補正する請求項１または２記載のロボットのたわみ補正方法。

【請求項4】

前記たわみ量を用いて、前記第１の軸における推定負荷トルクを補正する請求項１から３のいずれか一項記載のロボットのたわみ補正方法。

【請求項5】

前記たわみ量を用いて、ツールの先端位置を補正する請求項１から４のいずれか一項記載のロボットのたわみ補正方法。

【請求項6】

第１のアームと、第１の軸を回転軸として前記第１のアームに対して相対的に回転するとともに当該第１の軸に直交する回転軸である第２の軸が設けられている第２のアームとを少なくとも有するロボットを制御する制御装置であって、
前記第１の軸に対して当該第１の軸の回転方向とは異なる向きである非回転方向にかかるモーメントを、前記第２の軸にかかる回転方向の負荷トルクと、前記第２の軸側の自重によるモーメントと、前記第１の軸の回転中心から前記第２の軸の回転中心までの距離と前記第２の軸の回転中心からツールの回転中心までの距離との比とにより取得するモーメント取得部と、
前記第１の軸が非回転方向に傾く角度にて示されるたわみ量を、取得した前記第１の軸の非回転方向にかかるモーメントと、当該第１の軸の非回転方向における剛性とにより取得するたわみ量取得部と、
取得した前記たわみ量に基づいて前記ロボットを制御する際の制御値を補正する補正部と、
を備えるロボットの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットに生じるたわみを補正するロボットのたわみ補正方法、ロボットの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットは、一般に、手先にツールを取り付けて使用されている。そして、ロボットは、ツールで把持したワークを所定位置に組み付けたり、ドライバー等のツールであればワークにねじを組み付けたりする等、設置面に対して垂直方向に力を加える動作を行うことがある。

【0003】

このとき、ロボットが発生する力は通常はセンサ等によって取得されており、例えばインピーダンス制御等によって規定の押し付け力となるように制御されているものの、ワークの表面に傷を付けたりワークの破損を防ぐために、ツールの先端位置を高精度で位置決めすること、また、負荷トルクを高精度で推定することが求められる。

【0004】

しかし、実際のロボットでは、制御上は正確に位置決めしていても、例えば自重等によってロボットにたわみが生じることがある。その場合、ツールの先端位置がずれてワークを組み付けることができなかったり、負荷トルクの推定に誤差が生じて過大な押し付け力をかけてしまったりするおそれがある。そのため、例えば特許文献１では、ロボットに生じるたわみを検出し、ロボットの手先位置を補正することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平成４−２３３６０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記した特許文献１の場合、求めた関節トルクと実際の値とにずれがあった場合、正しく修正することができない。また、組み付け作業時には、自重だけでなく組み付け時の外力によってたわみが生じることもあるが、その場合には特許文献１のような手法を採用することはできない。

【0007】

かといって、力覚センサなどを先端に取り付けて先端に加わる外力を検出してたわみを求める構成にすると、高精度のセンサ等の追加部品が必要となり、コストの増加を招くことになる。また、たわみが生じないように各軸の剛性を高めることも考えられるが、その場合にはアームが大型化したり重量が増加したりする。そのため、高剛性化と、ロボットの小型化や高速化あるいは軽量化等の要求とを両立させることは難しい。

【0008】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロボットに生じるたわみを補正することができるロボットのたわみ補正方法、ロボットの制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

請求項１記載の発明では、第１の軸に対して当該第１の軸の回転方向とは異なる向きである非回転方向にかかるモーメントを、第２の軸にかかる回転方向の負荷トルクと、第２の軸側の自重によるモーメントと、第１の軸の回転中心から第２の軸の回転中心までの距離と第２の軸の回転中心からツールの回転中心までの距離との比と、により求める。続いて、第１の軸が非回転方向に傾く角度を表すたわみ量を、第１の軸の非回転方向にかかるモーメントと、当該第１の軸の非回転方向における剛性とにより求める。

【0010】

これにより、第１の軸のたわみ量を、力覚センサ等の追加部品を必要とすることなく、求めることができる。そして、たわみ量に基づいてロボットを制御するための制御値を補正することにより、アームの剛性を高める必要がないことからロボットの小型化や高速化あるいは軽量化等を阻害することなく、ロボットの関節軸に生じるたわみを補正することができる。

【0011】

請求項２記載の発明では、第２の軸にかかる回転方向の負荷トルクを、当該第２の軸の入力軸側および出力軸側でそれぞれ検出した角度検出値の差分と、当該第２の軸に設けられている減速機２４の剛性とにより求める。これにより、追加部品を必要とすることなく、第２の軸にかかる回転方向の負荷トルク、つまりは、たわみ量を求めるために必要とされるパラメータを求めることができる。

【0012】

請求項３記載の発明では、たわみ量を用いて、第１の軸の出力軸側で検出した角度検出値を補正する。これにより、第１の軸がたわんだことにより角度検出値に誤差が生じた場合であっても、第１の軸の実際の回転角度を、正確に取得することができる。したがって、第１の軸の回転角度を正確に制御することができ、例えばツールの先端位置を高精度で位置決めすることができる。

【0013】

請求項４記載の発明では、たわみ量を用いて、第１の軸における推定負荷トルクを補正する。これにより、第１の軸がたわんだことにより負荷トルクの推定に誤差が生じた場合であっても、実際の負荷トルクを高精度で推定することができる。したがって、負荷トルクが過小であると誤判断して過大な力を加えた結果ワークが損傷してしたり、逆に、負荷トルクが過大であると誤判断して必要な力を加えずに組み付けにミスが生じたりすること等を抑制することができる。

【0014】

請求項５記載の発明では、たわみ量を用いて、ツールの先端位置を補正する。これにより、第１の軸がたわんだことによりツールの先端位置がずれた場合であっても、そのずれを補正することができる。したがって、ツールの先端位置を高精度に位置決めすることができ、組み付け位置の間違いや、ワークの表面に傷を付けたりワークを破損したりすること等を抑制することができる。

【0015】

請求項６記載の発明では、第１の軸にかかる非回転方向のモーメントを取得するモーメント取得部と、第１の軸のたわみ量を取得するたわみ量取得部と、たわみ量に基づいて制御値を補正する補正部とを備える。これにより、上記したように、力覚センサ等の追加部品を必要とすることなく、また、アームの剛性を高める必要がないことからロボットの小型化や高速化あるいは軽量化等を阻害することなく、ロボットに生じるたわみを補正することができる。したがって、ツールの先端位置の高精度な位置決め、ツールの先端に加わる力の高精度な検出ができ、高い組み付け精度を必要とされる難易度の高い作業をロボットに行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態のロボットの構成を模式的に示す図

【図2】モータの構成を模式的に示す図

【図3】第１軸および第２軸に加わるモーメントを模式的に示す図

【図4】たわみによるエンコーダの読み取り位置のずれを模式的に示す図

【図5】ロボットの作業態様の一例を模式的に示す図

【図6】コントローラの処理の流れを示す図

【図7】たわみが生じた状態を模式的に示す図

【図8】比例定数を試験的に求める手法の一例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、ロボット１は、いわゆる垂直多関節型ロボットとして周知の構成を備えており、制御装置であるコントローラ１０に接続されている。この、コントローラ１０は、図示しないマイクロコンピュータ等で構成された制御部１１を備えており、制御プログラムを実行することによりロボット１の動作を制御する。

【0018】

また、コントローラ１０は、詳細は後述するが、モーメント取得部、たわみ量取得部および補正部に相当する。これらモーメント取得部、たわみ量取得部および補正部は、本実施形態ではコントローラ１０の制御部１１によって実行されるプログラムによってソフトウェア的に実現されている。

【0019】

ロボット１は、ベース２上に、Ｚ方向の軸心を持つ第１軸（Ｊ１）を介してショルダ３が水平方向に回転可能に連結されている。ショルダ３には、第１軸に直交する回転軸である第２軸（Ｊ２）を介して上方に延びる下アーム４が回転可能に連結されている。この下アーム４の先端側には、第２軸に平行な回転軸である第３軸（Ｊ３）を介して第一上アーム５が回転可能に連結されている。第一上アーム５の先端側には、第３軸に直交する回転軸である第４軸（Ｊ４）を介して第二上アーム６が捻り回転可能に連結されている。

【0020】

第二上アーム６の先端側は二股となっており、この二股の間に挟み込まれる態様で、第４軸に直交する回転軸である第５軸（Ｊ５）を介して手首７が回転可能に連結されている。そして、手首７には、第５軸に直交する回転軸である第６軸（Ｊ６）を介してフランジ８が捻り回転可能に連結されている。これら第１軸〜第６軸は、ロボット１の関節軸に相当する。

【0021】

ロボット１におけるアームの最先端側となるフランジ８には、ハンドやエンドエフェクタ等とも称されるツール９（図５参照）が取り付けられる。このツール９は、例えばワーク（Ｗ。図５参照）を把持する把持具や、ワーク（Ｗ）にねじを組み付けるドライバー等の工具等が想定される。

【0022】

さて、ロボット１の各軸には、アームを回転させる駆動源であるモータがそれぞれ設けられている。各モータは、コントローラ１０によって回転角度が制御され、ロボット１の姿勢を変化させる。このうち、図２に示すように、ベース２内には、第１軸を回転軸とする第１モータ２０が、ハウジング２１に収容された状態で設けられている。

【0023】

また、第１モータ２０には、入力軸側の回転角度を検出する入力軸エンコーダ２２、出力軸側の回転角度を検出する出力軸エンコーダ２３、および伝達機構としての減速機２４等が設けられている。なお、図２では、説明の簡略化のために断面を示すハッチングは省略している。

【0024】

入力軸エンコーダ２２は、第１モータ２０の軸部材に接続されており、第１軸と同軸であって当該第１軸に垂直な平面内で回転するエンコーダディスク２５と、エンコーダディスク２５に光を照射するとともにその反射光を受光する検出素子２６とを有している。

【0025】

なお、本実施形態では光源と受光素子とを単一パッケージに組み込んだ反射型のエンコーダを採用しているが、透過型のエンコーダを採用することもできる。この入力軸エンコーダ２２は、第１モータ２０の回転軸２０ａに取り付けられている。

【0026】

エンコーダディスク２５は、周知のように複数のスリットが設けられており、回転することによって光を反射する部位と透過する部位とが検出素子２６に対向する用に構成されている。そして、検出素子２６によりスリットからの反射光を検出することにより、エンコーダディスク２５の回転角度つまりは第１軸における入力側の回転角度が検出される。なお、入力軸エンコーダ２２は、いわゆるインクリメント型やアブソリュート型のものを採用できる。

【0027】

これらエンコーダディスク２５および検出素子２６は、カバー２７により覆われている。このカバー２７は、耐熱性を高めるために設けられている耐熱構造物である。つまり、入力軸エンコーダ２２は、熱対策やノイズ対策が施されている。

【0028】

検出素子２６は、カバー２７の内壁においてエンコーダディスク２５と対向する位置に設けられている。ここで、エンコーダディスク２５と対向する位置とは、エンコーダディスク２５に設けられているスリットに対向する位置を意味している。このため、第１モータ２０を回転駆動させた場合には、エンコーダディスク２５が検出素子２６に対して正対した状態で相対的に回転する。これにより、第１モータ２０の入力軸側の回転角度が検出される。

【0029】

減速機２４は、第１モータ２０の軸部材の回転を減速して出力段つまりは出力軸に伝達する。本実施形態では、減速機２４として波動歯車装置を採用している。なお、伝達機構としては、減速機２４に限らず、第１モータ２０の回転力を伝達するものであれば他の構造のものを採用することができるし、波動歯車装置に限らず他の機構のものを採用することができる。この減速機２４の回転軸２４ａに、下アーム４が回転可能に接続される。

【0030】

出力軸エンコーダ２３は、減速機２４の出力側に設けられており、入力軸エンコーダ２２と同様に、第１軸と同軸であって当該第１軸に垂直な平面内で回転するエンコーダディスク２５と、エンコーダディスク２５に光を照射するとともにその反射光を受光する検出素子２６とを有し、出力軸側における第１軸の回転角度を検出する。このとき、出力軸エンコーダ２３は、減速機２４の回転軸２４ａに取り付けられている。

【0031】

つまり、第１軸では、入力軸側と出力軸側との双方において、回転角度を検出することが可能となっている。以下、入力軸エンコーダ２２や出力軸エンコーダ２３によって検出された回転角度を、角度検出値とも称する。これにより、入力軸側と出力軸側との角度検出値を用いて、高精度に回転角度を検出および設定することが可能になっている。

【0032】

また、図示は省略するが、第２軸にも、第１軸と同様に入力軸側と出力軸側とにそれぞれエンコーダが設けられた第２モータが設けられている。つまり、第２軸も、入力軸側と出力軸側との双方において角度検出値を検出することが可能になっている。

【0033】

以下、第２軸における入力軸側と出力軸側との角度検出値のずれ量、つまりは、回転方向におけるずれ量を、ねじれ角と称する。なお、第３軸から第６軸は、入力軸側の回転角度のみを検出可能な態様であってもよいし、出力軸側の回転角度も検出可能な態様であってもよい。

【0034】

次に上記した構成の作用について説明する。
図３に模式的に示すように、第１軸は、ロボット１の設置面に対して概ね垂直な向きに延びており、第２軸は、その第１軸に直交する向きに延びている。このため、本実施形態では、ベース２が第１の軸を有する第１のアームに相当し、ショルダ３が第２の軸を有する第２のアームに相当する。

【0035】

このとき、第２軸側の自重や第２軸側の姿勢変化によって、第１軸には、回転方向（Ｒ１）とは異なる非回転方向に外力がかかる。換言すると、第１軸は、第１軸を傾ける向きとなる非回転方向にモーメントがかかり、その結果、第１軸にたわみが生じることになる。このとき、図３に示すように、第１軸のたわみ方向に加わるモーメント（Ｎ１）は、ベース２の下端側が固定されていることから第２軸に加わるねじれ方向のモーメント（Ｎ２）に等しくなる。

【0036】

さて、第１軸には、上記したように出力側エンコーダが設けられている。この出力軸エンコーダ２３は、図４（Ａ）に示すように、たわみが生じていない場合には、減速機２４の回転軸２４ａが傾かず、エンコーダディスク２５と検出素子２６とは互いに正対している。この場合、読み取り位置（Ｐ）は、二重線にて模式的に示す正しい位置となる。

【0037】

これに対して、第１軸にたわみが生じた場合には、図４（Ｂ）に示すように、減速機２４の回転軸２４ａが傾いて、エンコーダディスク２５が検出素子２６に対して正対しなくなる。この場合、読み取り位置（Ｐ）は、正しい位置がずれてしまい、その結果、角度検出値に誤差が生じる。そして、角度検出値に誤差が生じると、ツール９の先端位置の精度や負荷トルクの推定に誤差が生じてしまう。

【0038】

そして、第１軸は言わばロボット１の根元であることから、その根元がずれてしまうと、ツール９の先端位置が大きくずれてしまう可能性がある。そのため、第１軸に生じるたわみを検出し、そのたわみを補正することが重要となる。

【0039】

具体的には、図５に示すように、例えばワーク（Ｗ）に対してツール９を垂直方向に押し付ける作業を想定する。なお、ツール９で把持したワーク（Ｗ）を垂直方向に押し付ける作業であってもよい。なお、図５および後述する図７は、説明の簡略化のために、ロボットを各軸と、軸同士を繋ぐリンクとにより模式的に示している。

【0040】

この場合、ロボット１は、垂直方向下向きに力（Ｆ）を加えると、加えた力とは逆方向に反力（Ｆｂ）を受ける。つまり、ロボット１は、垂直方向に外力を受ける。そして、その反力は、根元である第１軸に非回転方向のモーメントとなって現れる。

【0041】

このとき、垂直方向に外力を受けた場合には、第１軸にかかる非回転方向のモーメントは、ベース２の下端側が設置面に固定されていることから、第２軸の回転方向にかかる負荷トルクと第２軸側の自重によるモーメントとの和に一致することになる。

【0042】

そのため、第２軸にかかる回転方向の負荷トルクと、第２軸側の自重によるモーメントとを求めることができれば、第１軸にかかる非回転方向のモーメントを求めることができる。そして、第１軸にかかる非回転方向のモーメントを求めることができれば、そのモーメントによって第１軸が非回転方向に傾く角度、つまり、たわみ量を求めることができる。

【0043】

そこで、コントローラ１０は、図６に示す処理において、第１軸にかかる非回転方向のモーメントを取得し（Ｓ１）、第１軸のたわみ量を取得し（Ｓ２）、たわみ量に基づいて制御値を補正する（Ｓ３）。以下、各ステップの詳細について説明する。
まず、以下のように各パラメータを定義する。

【0044】

【数1】

【0045】

【数2】

【0046】

このうち、第１軸の回転中心と第２軸の回転中心との距離、および第２軸の回転中心とツール９の回転中心との距離は、図７に示すように、第１軸（Ｊ１）、第２軸を設置面に投影した投影位置（Ｊ２’）、およびツール９の回転中心（Ｔｃ）との間の距離として定義される。

【0047】

このとき、第１軸の回転中心と第２軸の回転中心との距離は、第１軸と第２軸との距離が設計値として既知であるため、ロボットの姿勢から求めることができる。

【0048】

また、第２軸の回転中心とツール９の回転中心との距離は、一般的に第１軸を通る位置を原点として設定される制御座標系において、原点座標と制御値から求まるツール９の先端位置の座標とから求めること等ができる。

【0049】

さて、ロボット１が垂直方向に外力を受ける場合、第１軸にかかる非回転方向のモーメントは、第２軸にかかる回転方向の負荷トルクと、第２軸側の自重によるモーメントと、第１軸の回転中心から第２軸の回転中心までの距離と第２軸の回転中心からツール９の回転中心までの距離との比とから、以下の（１）式のように表される。

【0050】

【数3】

【0051】

この第１軸にかかる非回転方向のモーメントは、コントローラ１０の制御部１１でソフトウェア的に実現されているモーメント取得部によって取得される。

【0052】

そして、第１軸のたわみ量は、以下の（２）式で表される。なお、第１軸の非回転方向の剛性は、減速機２４の仕様から求めることができる。あるいは、第１軸の非回転方向の剛性は、減速機２４の仕様として公開されている。

【0053】

【数4】

【0054】

これら（２）式および（３）式から、第１軸のたわみ量は、以下の（３）式のように求めることができる。

【0055】

【数5】

【0056】

この第１軸のたわみ量は、コントローラ１０の制御部１１でソフトウェア的に実現されているたわみ量取得部によって取得される。

【0057】

さて、第２軸にかかる回転方向の負荷トルクは、周知のように電流値から求めることもできるが、本実施形態のように第２軸に入力軸エンコーダ２２および出力軸エンコーダ２３を設けている場合には、以下の（４）式に示すように、角度検出値の差分であるねじれ角（θ）から求めることができる。なお、第２軸のねじれ方向の剛性は、減速機２４の仕様から求めることができる。あるいは、第２軸のねじれ方向の剛性は、減速機２４の仕様として公開されている。

【0058】

【数6】

【0059】

また、第１軸の入力軸エンコーダ２２および出力軸エンコーダ２３の角度検出値の差分（β）は、以下の（５）式のように求めることができる。すなわち、第１軸にかかる非回転方向のモーメントが求まれば、第１軸における角度検出値の差分、つまりは、出力軸の角度検出値の誤差を求めることができる。

【0060】

【数7】

【0061】

このとき、比例定数は、ロボット１の設計値から求めた値を採用することもできるが、実測値を採用することもできる。具体的には、図８に示すように、試験設備を用いて第１軸の出力軸にかかるモーメントを変化させていき、その際に出力軸に生じる出力軸角度誤差を測定し、その傾きを比例定数として採用することもできる。

【0062】

このように、第１軸にかかる非回転方向のモーメントは、第２軸にかかる回転方向の負荷トルクと、第２軸の自重によるモーメントと、第１軸の回転中心から第２軸の回転中心までの距離と第２軸の回転中心からツール９の回転中心までの距離との比とにより求めることができる。また、第１軸にかかる非回転方向のモーメントが求まれば、第１軸のたわみ量を、第１軸の非回転方向にかかるモーメントと、第１軸の非回転方向における剛性とにより求めることができる。

【0063】

そして、これらの結果を用いて制御値を補正することにより、ツール９の先端位置を高精度で位置決めすること、および、負荷トルクを高精度で推定することができる。この補正は、コントローラ１０の制御部１１でソフトウェア的に実現されている補正部によって行われる。

【0064】

具体的には、上記した（５）式のようにたわみ量から角度検出値の誤差を求めることができるため、出力軸エンコーダ２３の出力値つまりは角度検出値を補正することができる。これにより、第１軸において出力軸側の回転角度を誤差なく正確に取得でき、位置決め精度を高めることができるとともに、位置がずれることによってワーク（Ｗ）の表面に傷を付けたり、ワーク（Ｗ）を破損したりするおそれを低減することができる。

【0065】

また、たわみ量を用いて第１軸における負荷トルクの推定値を補正することができる。これにより、必要な負荷トルクを高精度に特定することができ、過大な押し付け力が発生したり、押し付け力が不足したりするおそれを低減することができる。

【0066】

また、たわみ量を用いて、直接的にツール９の先端位置を補正することも可能となる。例えば、図７の図示左方側にたわんだ場合には、そのたわみ量に対応する分だけ図示右方側にツール９の先端位置を移動させること等が可能になり、ツール９の先端位置を高精度で位置決めすることができる。すなわち、ロボット１の先端位置姿勢の誤差を補正できる。

【0067】

以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
実施形態の補正方法は、第１軸に対してかかる非回転方向のモーメントを、第２軸にかかる回転方向の負荷トルクと、第２軸側の自重によるモーメントと、第１軸の回転中心から第２軸の回転中心までの距離と第２軸の回転中心からツール９の回転中心までの距離との比とにより求め、第１軸のたわみ量を、第１軸の非回転方向にかかるモーメントと当該第１軸の非回転方向における剛性とにより求め、たわみ量に基づいて制御値を補正する。

【0068】

これにより、力覚センサ等の追加部品を必要とすることなく、また、アームの剛性を高める必要がないことからロボット１の小型化や高速化あるいは軽量化等を阻害することなく、外力によって生じるたわみを補正することができる。
また、ツールの先端位置の高精度な位置決め、ツールの先端に加わる力の高精度な検出ができ、高い組み付け精度を必要とされる難易度の高い作業をロボットに行わせることができる。

【0069】

この場合、第２軸にかかる回転方向の負荷トルクを、当該第２軸の入力軸側および出力軸側でそれぞれ検出した角度検出値の差分と、当該第２軸に設けられている減速機２４の剛性とにより求める。これにより、追加部品を必要とすることなく、第２軸にかかる回転方向の負荷トルクを求めることができる。

【0070】

そして、たわみ量を用いて第１軸の出力軸側で検出した角度検出値を補正することにより、実際の回転角度と検出値との誤差を少なくすることができ、回転角度を正確に制御することができる。

【0071】

また、たわみ量を用いて第１軸における推定負荷トルクを補正することにより、負荷トルクを高精度で推定することができ、過大な力が加わってワーク（Ｗ）が損傷したり、必要な力を発生できずに組み付けミスが生じたりすることを抑制することができる。

【0072】

また、たわみ量を用いてツール９の先端位置を補正することにより、ツール９の先端位置を高精度に位置決めすることができ、組み付け位置の間違いや、ワーク（Ｗ）の表面に傷を付けたりワーク（Ｗ）が破損したりすること等を抑制することができる。

【0073】

また、第１軸にかかる非回転方向のモーメントを求めるモーメント取得部と、第１軸のたわみ量を求めるたわみ量取得部と、たわみ量に基づいて制御値を補正する補正部と、を備えるコントローラ１０によっても、力覚センサ等の追加部品を必要とすることなく、また、アームの剛性を高める必要がないことからロボット１の小型化や高速化あるいは軽量化等を阻害することなく、外力によって生じるたわみを補正することができる。

【0074】

（その他の実施形態）
本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形や拡張あるいは組み合わせを行うことができる。

【0075】

実施形態ではたわみ量を用いて直接的にツール９の先端位置を補正する例を示したが、たわみを検出しても補正しない条件を設ける構成とすることができる。すなわち、補正部は、インピーダンス制御を行っている最中には位置の補正を行わない構成とすることができる。

【0076】

例えば、図７において、正確に位置決めされた状態でワーク（Ｗ）を押し付け、それによって生じた反力によってたわみが生じたとして、ツール９の先端位置は正しい位置になっていると考えることができる。

【0077】

そのため、図７において図示左方側にたわんだからといって、たわみ量に対応する分だけツール９の先端位置を図示右方側に移動させると、つまりは、ツールの先端位置を補正してしまうと、ツール９の先端位置が正しい位置からずれてしまう可能性がある。また、ツール９がワーク（Ｗ）に押し付けられた状態であることから、ツール９によってワーク（Ｗ）の表面をかすったりする可能性がある。

【0078】

そのため、例えばインピーダンス制御を行っている最中は、たわみを検出しても位置の補正、特に加えている力に対して垂直な方向への位置の補正は行わない構成とすることができる。この場合、インピーダンス制御を行っているか否かは、例えばバネ等の部材により押し付け状態での外力を検出する受動的な外力検出部を設けたり、ロボット１に与えた制御値と実際の動作量との差分等から外力を検出する能動的な外力検出部を設けたりすることにより判定することができる。また、制御値からワーク（Ｗ）に到達したことを判定することもできる。

【0079】

実施形態では垂直多関節型ロボットを例示したが、水平多関節型ロボットに実施形態の補正方法を適用することができる。

【0080】

実施形態では、ベース２の回転軸（Ｊ１）を第１の軸とし、ショルダ２の回転軸（Ｊ２）を第２の軸とする例を示した、第１の軸および第２の軸は、これらに限定されない。すなわち、互いに直交している軸であれば、ロボット１の他の回転軸を第１の軸とし、それに直交する軸を第２の軸とし、その回転軸のたわみの算出や補正を行うことができる。

【符号の説明】

【0081】

図面中、１は、ロボット、２はベース（第１のアーム）、３はショルダ（第２のアーム）、９はツール、把持ツール、１０はコントローラ（制御装置）、１１は制御部（モーメント取得部、たわみ量取得部、補正部）、２０は第１モータ（モータ）、Ｊ１は第１軸（第１の軸）、Ｊ２は第２軸（第２の軸）を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】