(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023147593
(43)【公開日】2023-10-13
(54)【発明の名称】流体供給装置および方法
(51)【国際特許分類】
F15B 11/02 20060101AFI20231005BHJP
【ＦＩ】
F15B11/02 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022055175
(22)【出願日】2022-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000000011
【氏名又は名称】株式会社アイシン
(74)【代理人】
【識別番号】110000017
【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石川 智己
【テーマコード（参考）】
3H089
【Ｆターム（参考）】
3H089AA02
3H089BB14
3H089BB17
3H089CC01
3H089CC12
3H089DA02
3H089DA14
3H089DB05
3H089EE36
3H089FF08
3H089GG02
3H089JJ06
(57)【要約】
【課題】関節を介して連結された２つのリンクを相対的に回動させる複動アクチュエータに流体を給排する流体供給装置の消費エネルギを削減する。
【解決手段】流体供給装置１０は、関節Ｊａ，Ｊｂを介して連結された２つのアーム５ａ，５ｂ等を相対的に回動させる複動アクチュエータ３の第１および第２流体室３１，３２に作動油を給排するものであり、リニアソレノイドバルブ１５１等を用いて第１流体室３１における油圧を調整すると共に、リニアソレノイドバルブ１５２等を用いて第２流体室３２における油圧を調整し、複動アクチュエータ３に動作方向と逆向きの力を発生させるときに、対をなすリニアソレノイドバルブ１５１，１５２等のうちの第１または第２流体室３１，３２に作動油を供給する一方の出力ポート１５ｏをドレンポート１５ｄを介して加圧タンク１１に連通させる。
【選択図】図６
【解決手段】流体供給装置１０は、関節Ｊａ，Ｊｂを介して連結された２つのアーム５ａ，５ｂ等を相対的に回動させる複動アクチュエータ３の第１および第２流体室３１，３２に作動油を給排するものであり、リニアソレノイドバルブ１５１等を用いて第１流体室３１における油圧を調整すると共に、リニアソレノイドバルブ１５２等を用いて第２流体室３２における油圧を調整し、複動アクチュエータ３に動作方向と逆向きの力を発生させるときに、対をなすリニアソレノイドバルブ１５１，１５２等のうちの第１または第２流体室３１，３２に作動油を供給する一方の出力ポート１５ｏをドレンポート１５ｄを介して加圧タンク１１に連通させる。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
関節を介して連結された２つのリンクを相対的に回動させる複動アクチュエータの第１流体室および第２流体室に流体を給排する流体供給装置であって、
前記流体を貯留する流体貯留部と、
前記流体貯留部から前記流体を吸引して吐出するポンプと、
前記ポンプから前記流体が供給される第１入力ポート、前記第１流体室に連通する第１出力ポート、および前記流体貯留部に連通すると共に前記第１入力ポートと前記第１出力ポートとに連通可能な第１ドレンポートを有し、前記第１出力ポートにおける前記流体の圧力または流量を調整する第１流体調整バルブと、
前記ポンプから前記流体が供給される第２入力ポート、前記第２流体室に連通する第２出力ポート、および前記流体貯留部に連通すると共に前記第２入力ポートと前記第２出力ポートとに連通可能な第２ドレンポートを有し、前記第２出力ポートにおける前記流体の圧力または流量を調整する第２流体調整バルブと、
前記第１および第２流体調整バルブを制御すると共に、前記複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、前記第１および第２流体調整バルブのうちの前記第１または第２流体室に前記流体を供給する一方の前記第１または第２出力ポートを前記第１または第２ドレンポートを介して前記流体貯留部に連通させる制御装置と、
を備える流体供給装置。
前記流体を貯留する流体貯留部と、
前記流体貯留部から前記流体を吸引して吐出するポンプと、
前記ポンプから前記流体が供給される第１入力ポート、前記第１流体室に連通する第１出力ポート、および前記流体貯留部に連通すると共に前記第１入力ポートと前記第１出力ポートとに連通可能な第１ドレンポートを有し、前記第１出力ポートにおける前記流体の圧力または流量を調整する第１流体調整バルブと、
前記ポンプから前記流体が供給される第２入力ポート、前記第２流体室に連通する第２出力ポート、および前記流体貯留部に連通すると共に前記第２入力ポートと前記第２出力ポートとに連通可能な第２ドレンポートを有し、前記第２出力ポートにおける前記流体の圧力または流量を調整する第２流体調整バルブと、
前記第１および第２流体調整バルブを制御すると共に、前記複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、前記第１および第２流体調整バルブのうちの前記第１または第２流体室に前記流体を供給する一方の前記第１または第２出力ポートを前記第１または第２ドレンポートを介して前記流体貯留部に連通させる制御装置と、
を備える流体供給装置。
【請求項2】
請求項１に記載の流体供給装置において、
前記制御装置は、前記複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、前記第１または第２流体室から前記流体を排出させる前記第１および第２流体調整バルブの他方を前記第１または第２出力ポートにおける前記流体の圧力または流量が前記複動アクチュエータに要求される前記逆向きの力に応じた値になるように制御する流体供給装置。
前記制御装置は、前記複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、前記第１または第２流体室から前記流体を排出させる前記第１および第２流体調整バルブの他方を前記第１または第２出力ポートにおける前記流体の圧力または流量が前記複動アクチュエータに要求される前記逆向きの力に応じた値になるように制御する流体供給装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載の流体供給装置において、
前記第１流体調整バルブの前記第１ドレンポートおよび前記第２流体調整バルブの前記第２ドレンポートを前記流体貯留部に連通させる流体返送通路を更に備え、
前記流体貯留部は、前記流体を大気圧よりも高い圧力で貯留する加圧タンクである流体供給装置。
前記第１流体調整バルブの前記第１ドレンポートおよび前記第２流体調整バルブの前記第２ドレンポートを前記流体貯留部に連通させる流体返送通路を更に備え、
前記流体貯留部は、前記流体を大気圧よりも高い圧力で貯留する加圧タンクである流体供給装置。
【請求項4】
請求項１から３の何れか一項に記載の流体供給装置において、
前記第１および第２流体調整バルブは、電磁部、スプール、前記スプールを付勢するスプリング、前記第１または第２出力ポートに連通するフィードバックポートを含み、前記電磁部が発生する推力と、前記スプリングの付勢力と、前記第１または第２出力ポートから前記フィードバックポートに供給される前記流体の圧力の作用により前記スプールに加えられる推力とをバランスさせて前記第１または前記第２出力ポートにおける前記流体の圧力を調整する流体供給装置。
前記第１および第２流体調整バルブは、電磁部、スプール、前記スプールを付勢するスプリング、前記第１または第２出力ポートに連通するフィードバックポートを含み、前記電磁部が発生する推力と、前記スプリングの付勢力と、前記第１または第２出力ポートから前記フィードバックポートに供給される前記流体の圧力の作用により前記スプールに加えられる推力とをバランスさせて前記第１または前記第２出力ポートにおける前記流体の圧力を調整する流体供給装置。
【請求項5】
請求項１から４の何れか一項に記載の流体供給装置において、
前記複動アクチュエータは、シリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に配置されるピストンと、前記ピストンに固定されるピストンロッドと、前記シリンダ内の前記ピストンの一側に画成される前記第１流体室と、前記シリンダ内の前記ピストンの他側に画成される前記第２流体室とを含む複動シリンダである流体供給装置。
前記複動アクチュエータは、シリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に配置されるピストンと、前記ピストンに固定されるピストンロッドと、前記シリンダ内の前記ピストンの一側に画成される前記第１流体室と、前記シリンダ内の前記ピストンの他側に画成される前記第２流体室とを含む複動シリンダである流体供給装置。
【請求項6】
関節を介して連結された２つのリンクを相対的に回動させる複動アクチュエータの第１流体室および第２流体室に流体を給排する流体供給方法であって、
流体貯留部から前記流体を吸引して吐出するポンプから前記流体が供給される第１入力ポート、前記第１流体室に連通する第１出力ポート、および前記流体貯留部に連通すると共に前記第１入力ポートと前記第１出力ポートとに連通可能な第１ドレンポートを有する第１流体調整バルブを用いて前記第１流体室における前記流体の圧力を調整すると共に、前記ポンプから前記流体が供給される第２入力ポート、前記第２流体室に連通する第２出力ポート、および前記流体貯留部に連通すると共に前記第２入力ポートと前記第２出力ポートとに連通可能な第２ドレンポートを有する第２流体調整バルブを用いて前記第２流体室における前記流体の圧力を調整し、
前記複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、前記第１および第２流体調整バルブのうちの前記第１または第２流体室に前記流体を供給する一方の前記第１または第２出力ポートを前記第１または第２ドレンポートを介して前記流体貯留部に連通させる流体供給方法。
流体貯留部から前記流体を吸引して吐出するポンプから前記流体が供給される第１入力ポート、前記第１流体室に連通する第１出力ポート、および前記流体貯留部に連通すると共に前記第１入力ポートと前記第１出力ポートとに連通可能な第１ドレンポートを有する第１流体調整バルブを用いて前記第１流体室における前記流体の圧力を調整すると共に、前記ポンプから前記流体が供給される第２入力ポート、前記第２流体室に連通する第２出力ポート、および前記流体貯留部に連通すると共に前記第２入力ポートと前記第２出力ポートとに連通可能な第２ドレンポートを有する第２流体調整バルブを用いて前記第２流体室における前記流体の圧力を調整し、
前記複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、前記第１および第２流体調整バルブのうちの前記第１または第２流体室に前記流体を供給する一方の前記第１または第２出力ポートを前記第１または第２ドレンポートを介して前記流体貯留部に連通させる流体供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、関節を介して連結された２つのリンクを相対的に回動させる複動アクチュエータに流体を給排する流体供給装置および方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、建設機器の油圧シリンダを駆動する油圧シリンダ回路として、油圧シリンダのボトム側（伸び側）油室およびロッド側（縮み側）油室に接続される３ポジション式のコントロールバルブ（油圧パイロット切換弁）を含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この油圧シリンダ回路では、油圧シリンダのボトム側油室とコントロールバルブとを結ぶボトム側管路に、油圧シリンダの縮み側への操作時にボトム側油室から排出される戻り油をコントロールバルブを経由させずに直接タンクに戻す分岐管路が接続されている。更に、分岐管路には、油圧シリンダの縮み側への操作時にのみ油の流れを許容するクイックリターンバルブが設けられ、クイックリターンバルブの出口には、上記戻り油の一部を油圧シリンダのロッド側油室に供給するための再生回路が接続される。また、当該再生回路は、油圧シリンダの縮み側への操作時にクイックリターンバルブが油の流れを許容するときだけ、ボトム側油室からロッド側油室に戻り油を供給する。これにより、油圧シリンダの縮み側への操作時に、クイックリターンバルブによりボトム側油室からの戻り油の一部を直接タンクに戻して戻り側の圧力損失を低減すると共に、ロッド側油室における油の流量不足を再生回路からの戻り油で補ってキャビテーションの発生を抑制することができる。
【0003】
また、従来、第１ノードと、当該第１ノードに連結される第２ノードと、第１および第２ノードに連結される油圧シリンダとを有するリンク機構を含む油圧マニピュレータが知られている（例えば、特許文献２参照）。この油圧マニピュレータは、更に、作動油を吐出する油圧ポンプと、油圧シリンダのキャップ側空間に供給される単位時間当たりの作動油の供給量を調整する第１調整弁と、油圧シリンダのロッド側空間に供給される単位時間当たりの作動油の供給量を調整する第２調整弁とを含む。すなわち、油圧ポンプから吐出された作動油は、第１調整弁を介して油圧シリンダのキャップ側空間に供給されると共に、第２調整弁を介して油圧シリンダのロッド側空間に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１３－１３７０６２号公報
【特許文献2】特開２０１８－０６５１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、特許文献２に記載されたような油圧マニピュレータに特許文献１に記載された３ポジション式のコントロールバルブ、クイックリターンバルブおよび再生回路を適用することで、油圧シリンダの収縮時にクイックリターンバルブによりキャップ側空間からの戻り油の一部を直接タンクに戻して戻り側の圧力損失を低減すると共に、ロッド側空間における油の流量不足を再生回路からの戻り油で補うことができるであろう。しかしながら、３ポジション式のコントロールバルブは、高い制御精度や応答性が要求される油圧マニピュレータの油圧シリンダに対する作動油の給排には不向きである。また、特許文献２に記載されたような油圧マニピュレータでは、流体供給源としての油圧ポンプにより圧送される高圧の作動油の消費を抑えて、当該油圧ポンプの消費エネルギ等を削減することが求められるが、特許文献２は、油圧ポンプにより圧送される高圧の作動油の消費の抑制に関する事項を開示も示唆もしていない。
【0006】
そこで、本開示は、関節を介して連結された２つのリンクを相対的に回動させる複動アクチュエータに流体を給排する流体供給装置の消費エネルギを削減することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の流体供給装置は、関節を介して連結された２つのリンクを相対的に回動させる複動アクチュエータの第１流体室および第２流体室に流体を給排する流体供給装置であって、前記流体を貯留する流体貯留部と、前記流体貯留部から前記流体を吸引して吐出するポンプと、前記ポンプから前記流体が供給される第１入力ポート、前記第１流体室に連通する第１出力ポート、および前記流体貯留部に連通すると共に前記第１入力ポートと前記第１出力ポートとに連通可能な第１ドレンポートを有し、前記第１出力ポートにおける前記流体の圧力または流量を調整する第１流体調整バルブと、前記ポンプから前記流体が供給される第２入力ポート、前記第２流体室に連通する第２出力ポート、および前記流体貯留部に連通すると共に前記第２入力ポートと前記第２出力ポートとに連通可能な第２ドレンポートを有し、前記第２出力ポートにおける前記流体の圧力または流量を調整する第２流体調整バルブと、前記第１および第２流体調整バルブを制御すると共に、前記複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、前記第１および第２流体調整バルブのうちの前記第１または第２流体室に前記流体を供給する一方の前記第１または第２出力ポートを前記第１または第２ドレンポートを介して前記流体貯留部に連通させる制御装置とを含むものである。
【0008】
本開示の流体供給装置では、ポンプにより吐出された流体が第１流体調整バルブの第１入力ポートおよび第２流体調整バルブの第２入力ポートに供給される。第１流体調整バルブは、制御装置により制御されて複動アクチュエータの第１流体室に連通する第１出力ポートにおける流体の圧力または流量を調整する。また、第２流体調整バルブは、制御装置により制御されて複動アクチュエータの第２流体室に連通する第２出力ポートにおける流体の圧力または流量を調整する。更に、制御装置は、複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、第１および第２流体調整バルブのうちの第１または第２流体室に流体を供給する一方の第１または第２出力ポートを第１または第２ドレンポートを介して流体貯留部に連通させる。これにより、複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、流体が供給されることになる複動アクチュエータの第１および第２流体室の一方は、対応する第１または第２流体調整バルブの第１または第２出力ポートおよび第１または第２ドレンポートを介して流体貯留部側の流体を吸引する。この結果、流体が供給されるべき第１または第２流体室に対してポンプ側から供給すべき流体の量、すなわちポンプにより吐出される流体の消費量を低減させて、当該ポンプひいては流体供給装置の消費エネルギを削減することが可能となる。
【0009】
本開示の流体供給方法は、関節を介して連結された２つのリンクを相対的に回動させる複動アクチュエータの第１流体室および第２流体室に流体を給排する流体供給方法であって、流体貯留部から前記流体を吸引して吐出するポンプから前記流体が供給される第１入力ポート、前記第１流体室に連通する第１出力ポート、および前記流体貯留部に連通すると共に前記第１入力ポートと前記第１出力ポートとに連通可能な第１ドレンポートを有する第１流体調整バルブを用いて前記第１流体室における前記流体の圧力を調整すると共に、前記ポンプから前記流体が供給される第２入力ポート、前記第２流体室に連通する第２出力ポート、および前記流体貯留部に連通すると共に前記第２入力ポートと前記第２出力ポートとに連通可能な第２ドレンポートを有する第２流体調整バルブを用いて前記第２流体室における前記流体の圧力を調整し、前記複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、前記第１および第２流体調整バルブのうちの前記第１または第２流体室に前記流体を供給する一方の前記第１または第２出力ポートを前記第１または第２ドレンポートを介して前記流体貯留部に連通させるものである。
【0010】
かかる方法によれば、複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、流体が供給されるべき第１または第２流体室に対してポンプ側から供給すべき流体の量、すなわちポンプにより吐出される流体の消費量を低減させて、当該ポンプひいては流体供給装置の消費エネルギを削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示の流体供給装置を含むロボット装置を示す概略構成図である。
【図3】本開示の流体供給装置を示す系統図である。
【図4】本開示の流体供給装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図5】本開示の流体供給装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図6】本開示の流体供給装置の動作を説明するための系統図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【0013】
図１は、本開示のロボット装置１を示す概略構成図である。同図に示すロボット装置１は、ロボットアーム（ロボット本体）２と、当該ロボットアーム２を作動させる流体アクチュエータとしての複数（本実施形態では、２つ）の複動シリンダ（流体シリンダ）３に作動油（流体）を給排する流体供給装置（液体供給装置）１０とを含む。本実施形態において、ロボット装置１は、指定された目的位置まで自走可能な無人搬送車（ＡＧＶ）または自律走行搬送ロボット（ＡＭＲ）である搬送台車に搭載されるか、あるいは予め定められた設置箇所に定置されて使用される。ロボットアーム２は、図１に示すように、複数の複動シリンダ３に加えて、支持部材（ブラケット）４と、複数のアーム（リンク）５ａ，５ｂ，５ｃと、当該複数のアーム５ａ，５ｂ，５ｃとの協働により第１および第２の平行リンク機構を構成するリンク６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、把持部（手先）としてのハンド部（ロボットハンド）７と、複数（本実施形態では、３つ）の関節（ピン結合部）Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃとを含む多関節アームである。
【0014】
ロボットアーム２の各複動シリンダ３は、図２に示すように、シリンダ（シリンダチューブ）３０と、当該シリンダ３０内に軸方向に摺動自在に配置されるピストン３４と、当該ピストン３４に同軸に固定されるピストンロッド３５とを含む。更に、各複動シリンダ３は、シリンダ３０内のピストン３４の一側（図２における右側）に画成される第１流体室（伸長側流体室）３１と、シリンダ３０内のピストン３４の他側（図２における左側）に画成される第２流体室（収縮側流体室）３２とを含む。流体供給装置１０により第１流体室３１に作動油を供給すると共に第２流体室３２から作動油を排出させることで、ピストン３４およびピストンロッド３５をシリンダ３０に対して図２における左側に移動させて複動アクチュエータとしての複動シリンダ３を伸長させることができる。また、流体供給装置１０により第２流体室３２に作動油を供給すると共に第１流体室３１から作動油を排出させることで、ピストン３４およびピストンロッド３５をシリンダ３０に対して図２における右側に移動させて複動シリンダ３を収縮させることができる。
【0015】
ロボットアーム２のアーム５ａは、図１に示すように、関節Ｊａを介してリンクとしての支持部材４に回動自在に連結され、本実施形態では単一の複動シリンダ３の伸縮により支持部材４に対して回動する。支持部材４およびアーム５ａすなわち関節Ｊａに対応した複動シリンダ３の一端（ピストンロッド３５の端部）は、支持部材４に固定されたレバー部材に回動自在に連結され、他端（シリンダ３０の端部）は、アーム５ａの先端部（アーム５ｂ側の端部）に回動自在に連結される。また、アーム５ｂは、関節Ｊｂを介してアーム５ａに回動自在に連結され、本実施形態では単一の複動シリンダ３の伸縮によりアーム５ａに対して回動する。アーム５ａ，５ｂすなわち関節Ｊｂに対応した複動シリンダ３の一端（ピストンロッド３５の端部）は、アーム５ａの基端部（支持部材４側の端部）に回動自在に連結され、他端（シリンダ３０の端部）は、アーム５ｂの基端部（アーム５ａ側の端部）に固定されたレバー部材に回動自在に連結される。更に、アーム５ｃは、関節Ｊｃを介してアーム５ｂの先端部に回動自在に連結される。ただし、支持部材４およびアーム５ａに対して、平行に配列される複数の複動シリンダ３が設けられてもよく、アーム５ａ，５ｂに対して、平行に配列される複数の複動シリンダ３が設けられてもよい。
【0016】
リンク６ａは、支持部材４に固定され、リンク６ｂの基端部は、関節Ｊｂを介してアーム５ａの先端部およびアーム５ｂの基端部に回動自在に連結される。また、リンク６ｃは、アーム５ａと同一のリンク長を有し、リンク６ａの遊端部（ピボット部）に回動自在に連結されると共に、関節Ｊｂからリンク６ａのリンク長に相当する長さだけ離間した位置でリンク６ｂに回動自在に連結される。これにより、アーム５ａを固定リンクとし、リンク６ａを駆動リンクとし、リンク６ｂを従動リンクとし、リンク６ｃを中間リンクとする第１の平行リンク機構が構成される。更に、リンク６ｄは、関節Ｊｃから所定長さだけ離間した位置でアーム５ｃに回動自在に連結されると共に、関節Ｊｂから当該所定長さだけ離間した位置でリンク６ｂに回動自在に連結される。これにより、アーム５ｂを固定リンクとし、リンク６ｂを駆動リンクとし、アーム５ｃを従動リンクとし、リンク６ｄを中間リンクとする第２の平行リンク機構が構成される。そして、これらの第１および第２の平行リンク機構の作用により、アーム５ｃは、アーム５ａ，５ｂの回動角度に拘わらず搬送台車の走行面またはロボット装置１の設置面に対して常時平行に維持される。
【0017】
ロボットアーム２のハンド部７は、最も手先側のアーム５ｃに取り付けられており、対象となる物体（以下、「把持対象」という。）を把持するようにロボット装置１の制御装置１００により制御される。また、流体供給装置１０は、各複動シリンダ３に作動流体としての作動油を給排するように制御装置１００により制御される。これにより、ロボットアーム２を油圧（流体圧）により駆動してハンド部７を所望の位置に移動させることができる。ただし、流体供給装置１０は、例えば水といった作動油以外の液体を各複動シリンダ３に給排するものであってもよく、例えば圧縮空気等の気体を各複動シリンダ３に給排するものであってもよい。
【0018】
図３は、各複動シリンダ３に作動流体としての作動油を供給するロボット装置１の流体供給装置１０を示す系統図である。同図に示すように、流体供給装置１０は、作動油貯留部（流体貯留部）を画成する加圧タンク１１と、流体供給源としてのポンプ１３と、バルブボディＶＢと、リリーフ弁（圧力制御弁）ＲＶと、逆止弁ＣＶと、アキュムレータ（蓄圧器）１４と、流体調整部としての複数のリニアソレノイドバルブ１５１，１５２，１５３，１５４とを含む。
【0019】
加圧タンク１１は、作動油を大気圧よりも高い圧力（例えば、３００ｋＰａ程度）で貯留するものである。加圧タンク１１は、圧縮空気やバネ等により作動油を加圧するものであってもよく、例えばダイヤフラム式のアキュムレータであってもよい。図示するように、加圧タンク１１には、リニアソレノイドバルブ１５１，１５２，１５３，１５４等からの作動油を当該加圧タンク１１内に返送するための流体返送通路ＬＤが接続されている。ポンプ１３は、制御装置１００により制御される電動ポンプであり、加圧タンク１１内に貯留された作動油を吸入して吐出口から吐出（圧送）する。本実施形態において、ポンプ１３は、インペラ等を含むポンプ部と、電動モータや減速ギヤ機構、制御装置１００により制御されるインバータ等の駆動回路等を有する駆動ユニット１３０とを含む。リリーフ弁ＲＶは、ポンプ１３により吐出された作動油の圧力を予め定められた一定の上限圧Ｐｌｉｍ（上限値、本実施形態では、例えば６－７ＭＰａ程度）を超えないように制限するものである。逆止弁ＣＶは、ポンプ１３（およびリリーフ弁ＲＶ）側からの作動油を流体供給通路ＬＬに流出させると共に、流体供給通路ＬＬ側からポンプ１３（およびリリーフ弁ＲＶ）側への作動油の流通を規制する。アキュムレータ１４は、逆止弁ＣＶの下流側で流体供給通路ＬＬに接続（直結）された作動油の出入口を有しており、ポンプ１３側からの油圧を蓄える。アキュムレータ１４としては、最高作動圧が上記上限圧Ｐｌｉｍ以上であるものが用いられる。更に、流体供給通路ＬＬには、逆止弁ＣＶの下流側かつアキュムレータ１４の上流側で当該流体供給通路ＬＬにおける作動油の圧力すなわち元圧としてのライン圧ＰＬを検出する元圧センサＰＳが設置されている。
【0020】
リニアソレノイドバルブ１５１－１５４は、共通の構成を有しており、それぞれバルブボディＶＢ内に配置されると共に制御装置１００により制御される。図３に示すように、リニアソレノイドバルブ（第１流体調整バルブ）１５１は、関節Ｊａ（支持部材４およびアーム５ａ）に対応した複動シリンダ３の第１流体室３１への油圧（駆動圧）を調整する。リニアソレノイドバルブ（第２流体調整バルブ）１５２は、関節Ｊａに対応した複動シリンダ３の第２流体室３２への油圧を調整する。リニアソレノイドバルブ（第１流体調整バルブ）１５３は、関節Ｊｂ（アーム５ａ，５ｂ）に対応した複動シリンダ３の第１流体室３１への油圧を調整する。リニアソレノイドバルブ（第２流体調整バルブ）１５４は、関節Ｊｂに対応した複動シリンダ３の第２流体室３２への油圧を調整する。すなわち、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４は、複数の複動シリンダ３の第１および第２流体室３１，３２ごとに設けられる。
【0021】
図３に示すように、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４は、制御装置１００により通電制御される電磁部１５ｅと、バルブボディＶＢにより保持されるスリーブ内に軸方向に移動可能に配置されるスプール１５ｓと、スプール１５ｓを電磁部１５ｅ側（図６中上側）に付勢するスプリング１５ｓｐとを含む。更に、リニアソレノイドバルブ１５１，１５３は、入力ポート（第１入力ポート）１５ｉと、出力ポート（第１出力ポート）１５ｏと、出力ポート１５ｏに連通するフィードバックポート（第１フィードバックポート）１５ｆと、入力ポート１５ｉおよび出力ポート１５ｏと連通可能なドレンポート（第１ドレンポート）１５ｄとを含む。同様に、リニアソレノイドバルブ１５２，１５４も、入力ポート（第２入力ポート）１５ｉと、出力ポート（第２出力ポート）１５ｏと、出力ポート１５ｏに連通するフィードバックポート（第２フィードバックポート）１５ｆと、入力ポート１５ｉおよび出力ポート１５ｏと連通可能なドレンポート（第２ドレンポート）１５ｄとを含む。リニアソレノイドバルブ１５１－１５４の入力ポート１５ｉは、アキュムレータ１４の下流側で流体供給通路ＬＬにそれぞれ連通し、当該流体供給通路ＬＬを介してポンプ１３（およびリリーフ弁ＲＶ）側からの作動油（ライン圧ＰＬ）の供給を受ける。する。また、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４のドレンポート１５ｄは、それぞれ流体返送通路ＬＤを介して加圧タンク１１内に連通する。
【0022】
本実施形態において、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４は、常閉弁であり、スプール１５ｓは、電磁部１５ｅに電流が供給されていない非通電時にスプリング１５ｓｐの付勢力により入力ポート１５ｉと出力ポート１５ｏとの連通を遮断すると共に出力ポート１５ｏとドレンポート１５ｄとを連通させる。そして、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４の電磁部１５ｅは、印加される電流に応じて入力ポート１５ｉと出力ポート１５ｏとを連通させるようにスプール１５ｓをスプリング１５ｓｐの付勢力に抗して軸方向に移動させる。これにより、電磁部１５ｅ（コイル）への給電により発生する推力と、スプリング１５ｓｐの付勢力と、出力ポート１５ｏからフィードバックポート１５ｆに供給された油圧（駆動圧）によりスプール１５ｓに作用する電磁部１５ｅ側への推力とをバランスさせることで、入力ポート１５ｉに供給されたポンプ１３（およびリリーフ弁ＲＶ）側からの作動油を所望の圧力に調整して出力ポート１５ｏから流出させることが可能となる。
【0023】
また、各複動シリンダ３の第１または第２流体室３１，３２における油圧（駆動圧）をリニアソレノイドバルブ１５１－１５４にフィードバックすることで、複動シリンダ３により駆動されるロボットアーム２に当該複動シリンダ３以外からの外力が加えられたときに、当該外力による第１、第２流体室３１，３２の容積変化に応じた油圧の変動を吸収することができる。更に、当該外力が無くなった後には、各複動シリンダ３が要求される力を発生するようにリニアソレノイドバルブ１５１－１５４により出力ポート１５ｏすなわち各複動シリンダ３の第１または第２流体室３１，３２における作動油の圧力を速やかに調整することが可能となる。
【0024】
ロボット装置１の制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータや各種ロジックＩＣ等（何れも図示省略）を含む。制御装置１００は、上記元圧センサＰＳや、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４の電源の電圧を検出する図示しない電圧センサ等の検出値を入力する。また、制御装置１００は、元圧センサＰＳにより検出される流体供給通路ＬＬにおける油圧すなわちライン圧ＰＬが目標圧になるようにポンプ１３の駆動ユニット１３０を制御する。更に、制御装置１００は、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４の電磁部１５ｅに供給される電流を制御する。また、制御装置１００は、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４の電磁部１５ｅを流れる電流を検出する図示しない複数の電流検出部を含み、各電流検出部により検出される電流を監視する。更に、制御装置１００は、各複動シリンダ３の第１および第２流体室３１，３２における油圧を検出する図示しない複数の圧力センサからの検出値や、ポンプ１３の回転数、駆動ユニット１３０のインバータからポンプ１３の電動モータに供給される電流等を監視する。制御装置１００は、これらの電流や圧力、回転数等に基づいて各複動シリンダ３の第１および第２流体室３１，３２への油圧の供給異常の有無等を判定する。
【0025】
【0026】
ロボット装置１の制御装置１００は、例えばハンド部７を把持対象まで移動させ、当該ハンド部７に把持対象を把持させて移送させる場合、ロボットアーム２の作動開始に先立って（ハンド部７の移動開始前に）、ハンド部７の最終的な目標到達位置と、初期位置から当該目標到達位置までのハンド部７の目標軌道とを設定する。制御装置１００は、例えばカメラ等により取得されるデータに基づいて導出された把持対象の位置と、例えばユーザにより与えられているハンド部７の移動中の目標速度および目標加速度とに基づいて目標到達位置および目標軌道を設定する。また、目標軌道は、予め定められた数（複数）の目標位置すなわち経由位置（３次元座標）を含むように設定される。目標到達位置および目標軌道の設定後、制御装置１００は、図４に示すロボットアーム制御ルーチンを予め定められた実行周期ｄｔ（例えば１０ｍｓ程度）で繰り返し実行する。
【0027】
図４のルーチンの開始に際して、制御装置１００は、先に設定した目標位置と、図示しない複数の関節角度センサにより取得された関節Ｊａ－Ｊｃの関節角度θａ，θｂ，θｃを取得する（ステップＳ１０）。以下、“ｉ”を関節の番号として（ただし、本実施形態において、ｉ＝１，２であり、１番目の関節が関節Ｊａであり、２番目の関節が関節Ｊｂである。）、ｉ番目の関節を“関節Ｊｉ”といい、関節Ｊｉの関節角度を“θｉ”という。ステップＳ１０にて取得される目標位置は、上記目標軌道における１番目の目標位置または図４のルーチンの前回実行時に設定された目標位置である。
【0028】
次いで、制御装置１００は、取得した関節角度θａ－θｃとロボットアーム２（ロボット装置１）の諸元とに基づいて、ハンド部７の現在位置（３次元座標）を導出し（ステップＳ２０）、ハンド部７の現在位置が前回位置から変化しているか否か（ハンド部７が移動しているか否か）を判定する（ステップＳ３０）。制御装置１００は、ハンド部７の現在位置が前回位置から変化していると判定した場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、当該現在位置が目標位置に実質的に一致しているか否かを判定する（ステップＳ４０）。現在位置が目標位置に実質的に一致していると判定した場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、ステップＳ１０にて取得した目標位置の次の目標位置を取得する（ステップＳ５０）。ハンド部７の現在位置が目標位置に実質的に一致していない場合、ステップＳ５０の処理は、スキップされる。
【0029】
ステップＳ４０またはＳ５０の処理の後、制御装置１００は、ステップＳ１０またはＳ５０にて取得した目標位置を制御に用いられる目標位置に設定し（ステップＳ６０）、当該目標位置とステップＳ２０にて導出したハンド部７の現在位置とに基づいて各関節Ｊｉについての目標トルクＴｔａｇ（ｉ）を設定する（ステップＳ７０）。ステップＳ７０において、制御装置１００は、ハンド部７が仮想的なバネおよびダンパが発生する引張力Ｆにより現在位置から把持対象あるいは当該把持対象の移送先まで引っ張られるとの仮定のもと、予め定められた関係式に従ってハンド部７の目標位置と現在位置とに応じた引張力Ｆを算出する。更に、制御装置１００は、当該引張力Ｆと予め定められたヤコビ行列とから、関節Ｊｉごとに、ハンド部７が現在位置から目標位置まで移動するように対応する２つのアーム５ａ，５ｂ等を相対的に回動させる関節トルクを算出し、算出した関節トルクを各関節Ｊｉの目標トルクＴｔａｇ（ｉ）に設定する。
【0030】
各関節Ｊｉの目標トルクＴｔａｇ（ｉ）を設定した後、制御装置１００は、関節ＪａおよびＪｂすなわち複数（２つ）の複動シリンダ３ごとに、第１流体室３１に供給されるべき油圧の目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）と、第２流体室３２に供給されるべき油圧の目標圧力Ｐｔａｇ２（ｉ）とを設定する（ステップＳ８０）。図５は、ステップＳ８０における目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）およびＰｔａｇ２（ｉ）の設定手順を例示するフローチャートである。同図に示すように、制御装置１００は、まず、変数ｉを“１”に設定する（ステップＳ８００）。更に、制御装置１００は、関節Ｊｉについての目標トルクＴｔａｇ（ｉ）、関節Ｊｉの目標剛性Ｒ（ｉ）、および関節Ｊｉの現在の関節角度θｉを取得する（ステップＳ８１０）。目標剛性Ｒ（ｉ）は、関節Ｊｉごとに別途設定されるものであり、当該関節Ｊｉがもつべき剛性、すなわち関節Ｊｉを介して連結される２つのアーム５ａ，５ｂ等（リンク）を単位角度だけ相対的に回動させるのに必要な力（トルク）であって、当該２つのアーム５ａ，５ｂ等を相対的に回動させようとする外力に対する関節Ｊｉの動きにくさを示すものである。
【0031】
次いで、制御装置１００は、ステップＳ８１０にて取得した関節Ｊｉの目標トルクＴｔａｇ（ｉ）および目標剛性Ｒ（ｉ）に基づいて、関節Ｊｉに対応した複動シリンダ３に要求される要求推力Ｆｔ（ｉ）を導出する（ステップＳ８２０）。本実施形態では、関節Ｊｉの目標トルクＴｔａｇ（ｉ）および目標剛性Ｒ（ｉ）と当該関節Ｊｉに対応した複動シリンダ３に要求される要求推力Ｆｔ（ｉ）との関係を規定した図示しない推力設定マップが予め実験・解析を経て用意されている。ステップＳ８２０において、制御装置１００は、当該推力設定マップから目標トルクＴｔａｇ（ｉ）および目標剛性Ｒ（ｉ）に対応した要求推力Ｆｔ（ｉ）を導出する。また、本実施形態において、要求推力Ｆｔ（ｉ）は、例えば複動シリンダ３を伸長させる方向のときに正の値になり、複動シリンダ３を収縮させる方向のときに負の値になると定義されている。
【0032】
また、制御装置１００は、ステップＳ８１０にて取得した関節Ｊｉの現在の関節角度θｉに基づいて、当該関節Ｊｉに対応した複動シリンダ３のピストンロッド３５の現在位置（初期位置（ゼロ点）からの変位）ｌｒ（ｉ）を算出する（ステップＳ８３０）。ステップＳ８３０において、現在位置ｌｒ（ｉ）は、リンクとしての支持部材４、アーム５ａ－５ｃの幾何学的関係に基づいて予め定められる関係式と関節角度θｉとから得ることができる。更に、制御装置１００は、ステップＳ８３０にて算出した現在位置ｌｒ（ｉ）から図５のルーチンの前回実行時にステップＳ８３０にて算出した現在位置ｌｒ（ｉ）を減算して上記実行周期ｄｔにおけるピストンロッド３５の変位ｄｒ（ｉ）（＝今回ｌｒ（ｉ）－前回ｌｒ（ｉ））を算出する（ステップＳ８４０）。また、本実施形態では、例えば複動シリンダ３を伸長させるときの変位の方向が正とされ、複動シリンダ３を収縮させるときの変位の方向が負とされる。
【0033】
ステップＳ８４０の処理の後、制御装置１００は、関節Ｊｉに対応した複動シリンダ３への油圧を調整する２つのリニアソレノイドバルブ１５１，１５２等の一方のみへの油圧の調整により当該複動シリンダ３に要求推力Ｆｔ（ｉ）を発生させる片側調圧制御を実行すべきか否かを判定する（ステップＳ８５０）。本実施形態において、片側調圧制御は、複動シリンダ３に発生させる推力すなわちステップＳ８２０にて導出した要求推力Ｆｔ（ｉ）の向きと、当該複動シリンダ３の動作方向すなわちステップＳ８４０にて算出したピストンロッド３５の変位ｄｒ（ｉ）の向きとが逆向きであることを条件に実行される。また、後述の複動シリンダ３のヒステリシス特性を考慮した制御の連続性や複動シリンダ３の動作速度が小さい領域での制御性を確保するため、片側調圧制御は、要求推力Ｆｔ（ｉ）の絶対値が予め定められた比較的小さい推力閾値よりも大きく、かつ変位ｄｒ（ｉ）の絶対値が予め定められた比較的小さい変位閾値よりも大きいことを条件に実行される。
【0034】
ステップＳ８５０にて片側調圧制御を実行すべきでないと判定した場合（ステップＳ８５０：ＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ８４０にて算出した変位ｄｒ（ｉ）の符号に基づいて、第１流体室３１の目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）と第２流体室３２の目標圧力Ｐｔａｇ２（ｉ）とを設定するためのマップを選択する（ステップＳ８５５）。ここで、複動シリンダ３は、第１流体室３１に供給される油圧と第２流体室３２に供給される油圧との差圧（絶対値）が同一であっても、ピストン３４およびピストンロッド３５の移動方向によって、当該複動シリンダ３により出力される推力の大きさが変化する、いわゆるヒステリシス特性を有する。これを踏まえて、本実施形態では、第１流体室３１の目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）と、第２流体室３２の目標圧力Ｐｔａｇ２（ｉ）とを設定するために、複動シリンダ３のヒステリシス特性を考慮した第１および第２目標圧力設定マップ（図示省略）が予め実験・解析を経て関節Ｊａ，Ｊｂごとに用意されている。
【0035】
第１目標圧力設定マップは、ピストン３４（およびピストンロッド３５）が第１流体室３１から第２流体室３２に向かう方向（正方向）に移動するときの要求推力Ｆｔ（ｉ）に対応した第１流体室３１の目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）および第２流体室３２の目標圧力Ｐｔａｇ２（ｉ）を規定するものである。また、第２目標圧力設定マップは、ピストン３４（およびピストンロッド３５）が第２流体室３２から第１流体室３１に向かう方向（負方向）に移動するときの要求推力Ｆｔ（ｉ）に対応した第１流体室３１の目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）および目標圧力Ｐｔａｇ２（ｉ）を規定するものである。本実施形態において、負方向に対応した第２目標圧力設定マップは、正方向に対応した第１目標圧力設定マップに比べて、同一の要求推力Ｆｔ（ｉ）に対応した作動油が供給される側の第１または第２流体室３１，３２への油圧を実験・解析を経て適合される値だけ例えば高くするように作成される。
【0036】
ステップＳ８５５において、制御装置１００は、変位ｄｒ（ｉ）の符号が正である場合、関節Ｊｉに対応した第１目標圧力設定マップを選択し、変位ｄｒ（ｉ）の符号が負である場合、関節Ｊｉに対応した第２目標圧力設定マップを選択する。そして、制御装置１００は、変位ｄｒ（ｉ）の符号に応じて選択した関節Ｊｉに対応した第１または第２目標圧力設定マップを用いて、ステップＳ８２０にて導出した要求推力Ｆｔ（ｉ）に対応した目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）およびに目標圧力Ｐｔａｇ２（ｉ）を設定する（ステップＳ８６５）。このように複動シリンダ３のヒステリシス特性を考慮することで、ロボットアーム２への要求に応じて目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ），Ｐｔａｇ２（ｉ）を精度よく設定することが可能となる。
【0037】
一方、ステップＳ８５０にて要求推力Ｆｔ（ｉ）と変位ｄｒ（ｉ）とが逆向きであって両者の絶対値が比較的大きく片側調圧制御を実行すべきであると判定した場合（ステップＳ８５０：ＹＥＳ）、制御装置１００は、ステップＳ８４０にて算出した変位ｄｒ（ｉ）の符号に基づいて、関節Ｊｉの複動シリンダ３の第１および第２流体室３１，３２から、ピストン３４の移動に応じて容積が増加する一方を特定し、特定した第１または第２流体室３１，３２に対応したリニアソレノイドバルブ１５１－１５４の何れかの目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）またはＰｔａｇ２（ｉ）に予め定められたリニアソレノイドバルブ１５１－１５４の全閉時の圧力Ｐｃを設定する（ステップＳ８６０）。全閉時の圧力Ｐｃは、電磁部１５ｅへの通電を解除してリニアソレノイドバルブ１５１－１５４を出力ポート１５ｏとドレンポート１５ｄとが連通する全閉状態にしたときに加圧タンク１１側からドレンポート１５ｄに流入する作動油の圧力である。本実施形態において、圧力Ｐｃは、実験・解析により通路抵抗（作動油の流量）等を考慮して、例えば実行周期ｄｔにおけるピストンロッド３５の変位ｄｒが大きいほど小さく定められる値であり、加圧タンク１１における作動油の圧力よりも若干低い値とされる。
【0038】
更に、制御装置１００は、ステップＳ８２０にて導出した要求推力Ｆｔ（ｉ）および圧力Ｐｃに基づいて、関節Ｊｉの複動シリンダ３の第１および第２流体室３１，３２のうち、ピストン３４の移動に応じて容積が減少する他方に対応したリニアソレノイドバルブ１５１－１５４の何れかの目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）またはＰｔａｇ２（ｉ）を設定する（ステップＳ８７０）。ステップＳ８７０において、制御装置１００は、該当する複動シリンダ３のピストン３４に容積が増加する第１または第２流体室３１，３２から圧力Ｐｃが作用するとみなすと共に、上記ヒステリシス特性を考慮しながら当該複動シリンダ３が要求推力Ｆｔ（ｉ）を発生するように、容積が減少する第１または第２流体室３１，３２に対応したリニアソレノイドバルブ１５１－１５４の何れかの目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）またはＰｔａｇ２（ｉ）を設定する。
【0039】
目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）およびＰｔａｇ２（ｉ）を設定した後、制御装置１００は、変数ｉをインクリメントし（ステップＳ８８０）、変数ｉが値Ｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ８９０）。“Ｎ”は、ロボットアーム２における関節の数を示し、本実施形態では、Ｎ＝３である。制御装置１００は、変数ｉが値Ｎ未満であると判定した場合（ステップＳ８９０：ＮＯ）、上記ステップＳ８１０－Ｓ８９０の処理を再度実行する。また、制御装置１００により変数ｉが値Ｎ以上であると判定されると（ステップＳ８９０：ＹＥＳ）、各複動シリンダ３の目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ），Ｐｔａｇ２（ｉ）の設定が完了する。
【0040】
更に、ロボット装置１では、目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ），Ｐｔａｇ２（ｉ）の設定後、あるいはステップＳ８０と一部並行して、関節ＪａおよびＪｂすなわち複数（２つ）の複動シリンダ３ごとに第１流体室３１に供給される作動油の流量Ｑ１（ｉ）と、第２流体室３２に供給される作動油の流量Ｑ２（ｉ）とが推定（導出）される（ステップＳ９０）。ステップＳ９０において、制御装置１００は、ピストンロッド３５の変位ｄｒ（ｉ）と、ピストン３４の第１流体室３１側の受圧面積および第２流体室３２側の受圧面積と、上記実行周期ｄｔとに基づいて流量Ｑ１（ｉ），Ｑ２（ｉ）を推定する。なお、第１、第２流体室３１，３２から排出される作動油の流量は、負の値で表される。
【0041】
そして、ステップＳ８０にて目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ），Ｐｔａｇ２（ｉ）を設定し、かつステップＳ９０にて流量Ｑ１（ｉ），Ｑ２（ｉ）を推定すると、制御装置１００は、図示しない電流指令値設定マップから目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）と流量Ｑ１（ｉ）とに対応した電流値を導出してリニアソレノイドバルブ１５１または１５３への電流指令値に設定する（ステップＳ１００）。更に、ステップＳ１００において、制御装置１００は、当該電流指令値設定マップから目標圧力Ｐｔａｇ２（ｉ）と流量Ｑ２（ｉ）とに対応した電流値を導出してリニアソレノイドバルブ１５２または１５４への電流指令値に設定する。更に、制御装置１００は、ステップＳ１００にて設定した電流指令値に基づいてリニアソレノイドバルブ１５１－１５４を制御（ＰＷＭ制御）し（ステップＳ１１０）、図４のルーチンを一旦終了させる。
【0042】
また。制御装置１００は、図４のステップＳ３０にてハンド部７の現在位置が前回位置から変化していないと判定した場合（ステップＳ３０：ＮＯ）、その時点で図４のルーチンを終了させ、例えばハンド部７に把持対象を把持させるためのハンド制御ルーチンを実行する。更に、制御装置１００は、ハンド制御ルーチンの実行と並行してハンド部７の次の目標到達位置および目標軌道を設定する。ハンド制御ルーチンの完了後、制御装置１００は、ハンド部７を当該次の目標到達位置（例えば、把持対象の移送先）まで移動させるべく、図４のルーチンを再度実行する。
【0043】
上述のような図４および図５のルーチンが実行される結果、要求推力Ｆｔ（ｉ）と変位ｄｒ（ｉ）とが逆向きであり、かつ両者の絶対値が比較的大きくステップＳ８５０にて肯定判定がなされた場合（ステップＳ８５０：ＹＥＳ）、上記全閉時の圧力Ｐｃが、ピストン３４の移動に応じて容積が増加する複動シリンダ３の第１または第２流体室３１，３２に作動油を供給することになるリニアソレノイドバルブ１５１－１５４の何れかの目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）またはＰｔａｇ２（ｉ）に設定される（ステップＳ８６０）。これにより、図６に示すように、当該リニアソレノイドバルブ１５１－１５４の何れか（図６の例では、リニアソレノイドバルブ１５２および１５４）の電磁部１５ｅへの通電が制御装置１００により停止され、入力ポート１５ｉと出力ポート１５ｏとの連通が遮断されると共に出力ポート１５ｏとドレンポート１５ｄとが連通する。すなわち、ピストン３４の移動に応じて容積が増加する複動シリンダ３の第１または第２流体室３１，３２（図６の例では、各複動シリンダ３の第２流体室３２）は、対応するリニアソレノイドバルブ１５１－１５４の出力ポート１５ｏおよびドレンポート１５ｄと、流体返送通路ＬＤとを介して作動油貯留部である加圧タンク１１の内部に連通する。
【0044】
従って、例えば重力等の外力や慣性に抗してロボットアーム２を制動しながら移動させるべく、複動シリンダ３に動作方向（変位ｄｒ（ｉ）の向き、図６の例では図中上向きの負の収縮方向）と逆向きの力（要求推力Ｆｔ（ｉ）、図６の例では、図中上向きの正方向）を発生させるときに、容積の増加に応じて作動油が供給されることになる複動シリンダ３の第１および第２流体室３１，３２の一方は、対応するリニアソレノイドバルブ１５１－１５４の出力ポート１５ｏおよびドレンポート１５ｄを介して加圧タンク１１側の作動油を吸引する（図６における破線参照）。この結果、作動油が供給されるべき第１または第２流体室３１，３２に対してポンプ１３（リリーフ弁ＲＶ）側から供給すべき作動油の量、すなわちポンプ１３により吐出される作動油の消費量を低減させることができるので、ポンプ１３を間欠的に停止させたり、当該ポンプ１３の回転数を低下させたりして、当該ポンプ１３ひいては流体供給装置１０の消費エネルギを削減することが可能となる。
【0045】
また、流体供給装置１０の制御装置１００は、複動シリンダ３に動作方向と逆向きの力を発生させるときに（ステップＳ８５０：ＹＥＳ）、要求推力Ｆｔ（ｉ）および上記圧力Ｐｃに基づいて、関節Ｊｉの複動シリンダ３の第１および第２流体室３１，３２のうち、ピストン３４の移動に応じて容積が減少する他方に対応したリニアソレノイドバルブ１５１－１５４の何れかの目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）またはＰｔａｇ２（ｉ）を設定する（ステップＳ８７０）。これにより、容積の減少に応じて作動油が排出される複動シリンダ３の第１および第２流体室３１，３２の他方に対応したリニアソレノイドバルブ１５１－１５４の何れかの出力ポート１５ｏにおける作動油の圧力を当該複動シリンダ３への要求推力Ｆｔ（ｉ）に応じた値にして、ポンプ１３により吐出される作動油の消費量を低減させつつ、要求推力Ｆｔ（ｉ）を各複動シリンダ３に出力させることが可能となる。
【0046】
更に、流体供給装置１０は、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４のドレンポート１５ｄを加圧タンク１１内に連通させる流体返送通路ＬＤを含み、作動油貯留部としての加圧タンク１１は、作動油を大気圧よりも高い圧力で貯留する。これにより、複動シリンダ３に動作方向と逆向きの力を発生させるときに、容積の増加に応じて作動油が供給されることになる複動シリンダ３の第１および第２流体室３１，３２の一方に加圧タンク１１側の作動油をスムースに吸引させることができる。この結果、複動シリンダ３に動作方向と逆向きの力を発生させるときに、加圧タンク１１側の作動油を吸引する第１および第２流体室３１，３２の一方の内圧が流体返送通路ＬＤ等における抵抗により大気圧以下になるのを抑制し、作動油を吸引する当該第１および第２流体室３１，３２の一方で気泡が発生するのを良好に抑制することが可能となる。ただし、流体供給装置１０は、加圧タンク１１の代わりに、開放型のタンクを作動油貯留部（流体貯留部）として含むものであってもよく、その場合、上述の全閉時の圧力Ｐｃは、通路抵抗等を考慮して大気圧よりも低く設定されればよい。
【0047】
また、ロボット装置１の複動シリンダ３は、シリンダ３０と、当該シリンダ３０内に摺動自在に配置されるピストン３４と、当該ピストン３４に固定されるピストンロッド３５と、作動油が供給される第１および第２流体室３１，３２とを含む流体アクチュエータである。更に、流体供給装置１０は、各複動シリンダ３の第１および第２流体室３１，３２への作動油の圧力を調整するリニアソレノイドバルブ１５１－１５４を含む。これにより、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４により各複動シリンダ３の第１および第２流体室３１，３２への作動油の圧力を精度よく調整して、支持部材４およびアーム５ａまたはアーム５ａ，５ｂを高精度に相対的に回動させることが可能となる。そして、流体アクチュエータとして第１および第２流体室３１，３２を含む複動シリンダ３を用いることで、単一の流体アクチュエータにより支持部材４およびアーム５ａまたはアーム５ａ，５ｂを相対的に回動させることができる。
【0048】
なお、流体供給装置１０において、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４の少なくとも何れか１つは、常開弁であってもよい。この場合、当該常開弁は、電磁部からの推力および当該電磁部からの推力と同方向に作用するようにフィードバックポートに供給された液圧による推力を、スプリングの付勢力とバランスさせるものであってもよい。また、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４の少なくとも何れか１つは、専用のフィードバックポートをもたず、スプールを収容するスリーブの内側で出力圧（駆動圧）をフィードバック圧としてスプールに作用させるように構成されたものであってもよい（例えば、特開２０２０－４１６８７号公報参照）。更に、リニアソレノイドバルブ１５１－１５４の少なくとも何れか１つは、電磁部に供給される電流に応じた信号圧を出力するリニアソレノイドバルブおよび当該信号圧に応じて作動油の圧力を調整するコントロールバルブで置き換えられてもよい。また、流体供給装置１０，１０は、リニアソレノイドバルブ（流体調整バルブ）１５１－１５４の代わりに、例えば圧力センサにより検出される第１および第２流体室３１，３２における油圧（流体圧）が要求推力Ｆｔ（ｉ）に応じた圧力になるように複動シリンダ３への作動油（流体）の流量を制御する流量制御弁を含むものであってもよい。
【0049】
更に、ロボット装置１（ロボットアーム２）は、関節を１つだけ含むものであってもよく、複動シリンダ３を１つまたは２つだけ含むものであってもよい。また、ロボット装置１は、少なくとも１つの複動シリンダ３とハンド部７とを有するロボットアーム２を含むものに限られず、少なくとも１つの流体アクチュエータと、例えばドリルビット等の工具や例えばスイッチ等を押圧する押圧部材といったハンド部７以外の要素が手先に取り付けられたロボットアームとを含むものであってもよい。更に、ロボット装置１は、歩行ロボットや、ウェアラブルロボット等であってもよい。
【0050】
また、ロボット装置１のロボットアーム２は、アーム５ａ－５ｃを駆動する流体アクチュエータ（複動アクチュエータ）として２つの流体室を有する揺動モータ（例えば、ハンド部７の根元（手首部）を回転させる揺動モータ）を含むものであってもよい。すなわち、ロボット装置１のロボットアーム２は、複動シリンダ３と揺動モータとの少なくとも何れか１つを含むものであってもよい。更に、ロボット装置１において、複動シリンダ３の少なくとも何れか１つが、例えば互いに拮抗するように配置される２つの単動シリンダを含む複動アクチュエータ、互いに拮抗するように配置される２つのマッキベン型人工筋肉を含む複動アクチュエータ、あるいは互いに拮抗するように配置される２つの軸方向繊維強化型流体アクチュエータ（例えば、特開２０１１－１３７５１６号参照）含む複動アクチュエータで置き換えられてもよい。また、ロボット装置１のロボットアーム２は、流体アクチュエータとしてエアシリンダを含むものであってもよい。更に、関節Ｊａ，Ｊｂを介して連結された何れか２つのアーム５ａ，５ｂに、１つまたは複数の単動シリンダと、当該１つまたは複数の単動シリンダと拮抗するように配置されるスプリングやゴム材等の弾性体とが連結されてもよい。
【0051】
以上説明したように、本開示の流体供給装置は、関節（Ｊａ，Ｊｂ）を介して連結された２つのリンク（４，５ａ，５ｂ）を相対的に回動させる複動アクチュエータ（３）の第１流体室（３１）および第２流体室（３２）に流体を給排する流体供給装置（１０）であって、前記流体を貯留する流体貯留部（１１）と、前記流体貯留部（１１）から前記流体を吸引して吐出するポンプ（１３）と、前記ポンプ（１３）から前記流体が供給される第１入力ポート（１５ｉ）、前記第１流体室（３１）に連通する第１出力ポート（１５ｏ）、および前記流体貯留部（１１）に連通すると共に前記第１入力ポート（１５ｉ）と前記第１出力ポート（１５ｏ）とに連通可能な第１ドレンポート（１５ｄ）を有し、前記第１出力ポート（１５ｏ）における前記流体の圧力または流量を調整する第１流体調整バルブ（１５１，１５３）と、前記ポンプ（１３）から前記流体が供給される第２入力ポート（１５ｉ）、前記第２流体室（３２）に連通する第２出力ポート（１５ｏ）、および前記流体貯留部（１１）に連通すると共に前記第２入力ポート（１５ｉ）と前記第２出力ポート（１５ｏ）とに連通可能な第２ドレンポート（１５ｄ）を有し、前記第１出力ポート（１５ｏ）における前記流体の圧力または流量を調整する第２流体調整バルブ（１５２，１５４）と、前記第１および第２流体調整バルブ（１５１，１５２，１５３，１５４）を制御すると共に、前記複動アクチュエータ（３）に動作方向と逆向きの力（Ｆｔ（ｉ））を発生させるときに、前記第１および第２流体調整バルブ（１５１，１５２，１５３，１５４）のうちの前記第１または第２流体室（３１，３２）に前記流体を供給する一方の前記第１または第２出力ポート（１５ｏ）を前記第１または第２ドレンポート（１５ｄ）を介して前記流体貯留部（１１）に連通させる制御装置（１００）とを含むものである。
【0052】
本開示の流体供給装置では、ポンプにより吐出された流体が第１流体調整バルブの第１入力ポートおよび第２流体調整バルブの第２入力ポートに供給される。第１流体調整バルブは、制御装置により制御されて複動アクチュエータの第１流体室に連通する第１出力ポートにおける流体の圧力または流量を調整する。また、第２流体調整バルブは、制御装置により制御されて複動アクチュエータの第２流体室に連通する第２出力ポートにおける流体の圧力または流量を調整する。更に、制御装置は、複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、第１および第２流体調整バルブのうちの第１または第２流体室に流体を供給する一方の第１または第２出力ポートを第１または第２ドレンポートを介して流体貯留部に連通させる。これにより、複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、流体が供給されることになる複動アクチュエータの第１および第２流体室の一方は、対応する第１または第２流体調整バルブの第１または第２出力ポートおよび第１または第２ドレンポートを介して流体貯留部側の流体を吸引する。この結果、流体が供給されるべき第１または第２流体室に対してポンプ側から供給すべき流体の量、すなわちポンプにより吐出される流体の消費量を低減させて、当該ポンプひいては流体供給装置の消費エネルギを削減することが可能となる。
【0053】
また、前記制御装置（１００）は、前記複動アクチュエータ（３）に動作方向と逆向きの力（Ｆｔ（ｉ））を発生させるときに、前記第１または第２流体室（３１，３２）から前記流体を排出させる前記第１および第２流体調整バルブ（１５１，１５２，１５３，１５４）の他方を前記第１または第２出力ポート（１５ｏ）における前記流体の圧力または流量が前記複動アクチュエータ（３）に要求される前記逆向きの力（Ｆｔ（ｉ））に応じた値になるように制御するものであってもよい。
【0054】
これにより、ポンプにより吐出される流体の消費量を低減させつつ、要求される力を複動アクチュエータに出力させることが可能となる。
【0055】
更に、前記流体供給装置（１０）は、前記第１流体調整バルブ（１５１，１５３）の前記第１ドレンポート（１５ｄ）および前記第２流体調整バルブ（１５２，１５４）の前記第２ドレンポート（１５ｄ）を前記流体貯留部（１１）に連通させる流体返送通路（ＬＤ）を含むものであってもよく、前記流体貯留部は、前記流体を大気圧よりも高い圧力で貯留する加圧タンク（１１）であってもよい。
【0056】
これにより、複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、流体が供給されることになる複動アクチュエータの第１および第２流体室の一方に流体貯留部である加圧タンク側の流体をスムースに吸引させることができる。この結果、複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、流体貯留部側の流体を吸引する第１および第２流体室の一方の内圧が流体返送通路等における抵抗により大気圧以下になるのを抑制し、当該第１および第２流体室の一方で気泡が発生するのを良好に抑制することが可能となる。
【0057】
また、前記第１および第２流体調整バルブ（１５１，１５２，１５３，１５４）は、電磁部（１５ｅ）、スプール（１５ｓ）、前記スプール（１５ｓ）を付勢するスプリング（１５ｓｐ）、前記第１または第２出力ポート（１５ｄ）に連通するフィードバックポート（１５ｆ）を含み、前記電磁部（１５ｅ）が発生する推力と、前記スプリング（１５ｓｐ）の付勢力と、前記第１または第２出力ポート（１５ｏ）から前記フィードバックポート（１５ｆ）に供給される前記流体の圧力の作用により前記スプール（１５ｓ）に加えられる推力とをバランスさせて前記第１または前記第２出力ポート（１５ｏ）における前記流体の圧力を調整するものであってもよい。
【0058】
これにより、第１および第２流体調整バルブにより、複動アクチュエータが要求される力を発生するように第１および第２出力ポートにおける流体の圧力を精度よく調整することが可能となる。また、第１、第２流体調整バルブに第１、第２出力ポートにおける流体の圧力をフィードバックすることで、複動アクチュエータにより駆動される２つのリンクに当該複動アクチュエータ以外からの外力が加えられたときに、当該外力による第１、第２流体室の容積変化に応じた油圧の変動を吸収することができる。更に、当該外力が無くなった後には、複動アクチュエータが要求される力を発生するように第１、第２流体調整バルブにより第１、第２出力ポートにおける流体の圧力を速やかに調整することが可能となる。
【0059】
更に、前記複動アクチュエータは、シリンダ（３０）と、前記シリンダ（３０）内に摺動自在に配置されるピストン（３４）と、前記ピストン（３４）に固定されるピストンロッド（３５）と、前記シリンダ（３０）内の前記ピストン（３４）の一側に画成される前記第１流体室（３１）と、前記シリンダ（３０）内の前記ピストン（３４）の他側に画成される前記第２流体室（３２）とを含む複動シリンダ（３）であってもよい。
【0060】
すなわち、複動アクチュエータとして第１および第２流体室を含む複動シリンダを用いることで、単一の複動アクチュエータにより２つのリンクを相対的に回動させることが可能となる。ただし、複動アクチュエータは、２つの流体室を有する揺動モータであってもよい。
【0061】
本開示の流体供給方法は、関節（Ｊａ，Ｊｂ）を介して連結された２つのリンク（４，５ａ，５ｂ）を相対的に回動させる複動アクチュエータ（３）の第１流体室（３１）および第２流体室（３２）に流体を給排する流体供給方法であって、流体貯留部（１１）から前記流体を吸引して吐出するポンプ（１３）から前記流体が供給される第１入力ポート（１５ｉ）、前記第１流体室（３１）に連通する第１出力ポート（１５ｏ）、および前記流体貯留部（１１）に連通すると共に前記第１入力ポート（１５ｉ）と前記第１出力ポート（１５ｏ）とに連通可能な第１ドレンポート（１５ｄ）を有する第１流体調整バルブ（１５１，１５３）を用いて前記第１流体室（３１）における前記流体の圧力を調整すると共に、前記ポンプ（１３）から前記流体が供給される第２入力ポート（１５ｉ）、前記第２流体室（３２）に連通する第２出力ポート（１５ｏ）、および前記流体貯留部（１１）に連通すると共に前記第２入力ポート（１５ｉ）と前記第２出力ポート（１５ｏ）とに連通可能な第２ドレンポート（１５ｄ）を有する第２流体調整バルブ（１５２，１５４）を用いて前記第２流体室（３２）における前記流体の圧力を調整し、前記複動アクチュエータ（３）に動作方向と逆向きの力（Ｆｔ（ｉ））を発生させるときに、前記第１および第２流体調整バルブ（１５１，１５２，１５３，１５４）のうちの前記第１または第２流体室（３１，３２）に前記流体を供給する一方の前記第１または第２出力ポート（１５ｏ）を前記第１または第２ドレンポート（１５ｄ）を介して前記流体貯留部（１１）に連通させるものである。
【0062】
かかる方法によれば、複動アクチュエータに動作方向と逆向きの力を発生させるときに、流体が供給されるべき第１または第２流体室に対してポンプ側から供給すべき流体の量、すなわちポンプにより吐出される流体の消費量を低減させて、当該ポンプひいては流体供給装置の消費エネルギを削減することが可能となる。
【0063】
そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【0064】
本開示の発明は、複動アクチュエータに流体を給排する流体供給装置の製造産業等において利用可能である。
【符号の説明】
【0065】
１ ロボット装置、２ ロボットアーム、３ 複動シリンダ、３０ シリンダ、３１ 第１流体室、３２ 第２流体室、３４ ピストン、３５ ピストンロッド、４ 支持部材（リンク）、５ａ，５ｂ，５ｃ アーム（リンク）、１０ 流体供給装置、１１ 加圧タンク（流体貯留部）、１３ ポンプ、１５１，１５２，１５３，１５４ リニアソレノイドバルブ（第１および第２流体調整バルブ）、１５ｄ ドレンポート、１５ｅ 電磁部、１５ｆ フィードバックポート、１５ｉ 入力ポート、１５ｏ 出力ポート、１５ｓ スプール、１５ｓｐ スプリング、１００ 制御装置、Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃ 関節、ＬＤ 流体返送通路、ＬＬ 流体供給通路。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】