特開 2023-180370 ロボットシステム

(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】P2023180370

(43)【公開日】2023-12-21

(54)【発明の名称】ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20231214BHJP

【ＦＩ】

B25J19/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022093611

(22)【出願日】2022-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100176072

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 功

(74)【代理人】

【識別番号】100169225

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 明

(72)【発明者】

【氏名】黒川 悠輔

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707BS10

3C707CT05

3C707CV08

3C707CW08

3C707CY24

3C707HS27

3C707KV06

(57)【要約】

【課題】ロボットの姿勢又は駆動状態によらず、ガススプリングの内部のガス圧の低下状態を推定する。
【解決手段】ロボットシステム１は、アーム４ａと、アーム４ａに関節６ａを介して回動自在に支持されるアーム４ｂと、アーム４ｂを駆動するための駆動モータ７ａと、アーム４ａとアーム４ｂとに固定され、駆動モータ７ａの出力を補助するガススプリング２０と、を有するロボット１０と、アーム４ａにおけるガススプリング２０が固定されている固定部８の変形量を測定する測定部３６と、測定部３６により測定された変形量に基づき、ガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態を推定する推定部３８と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方のアームと、
前記一方のアームに関節を介して回動自在に支持される他方のアームと、
前記他方のアームを駆動するための駆動モータと、
前記一方のアームと前記他方のアームとに固定され、前記駆動モータの出力を補助する出力補助機構と、
を有するロボットと、
前記一方のアームにおける前記出力補助機構が固定されている固定部の変形量を測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記変形量に基づき、前記出力補助機構の補助状態を推定する推定部と、
を備えることを特徴とするロボットシステム。

【請求項2】

前記測定部は、前記固定部に設けられたひずみゲージを用いて前記変形量を測定することを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記推定部は、予め記憶された基準の前記変形量と、前記測定部により測定された前記変形量と、に基づき、前記補助状態を推定することを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記測定部は、前記駆動モータが停止状態である場合に、前記変形量を測定することを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記出力補助機構は、ガススプリングであることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載のロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一方のアームと他方のアームとに固定され、駆動モータの出力を補助する出力補助機構を有するロボットを具備するロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

駆動モータによって駆動されるアームを備えるロボットシステムにおけるロボットにおいては、アームに作用する重力によって駆動モータに加わる負荷を低減するための出力補助機構を設けることが知られている。例えば、下記特許文献１に開示されたロボットでは、アームに対して出力補助機構としてのガススプリングを設けており、ガススプリングが出力する補助トルクによって、駆動モータに加わる負荷を低減している。ガススプリングは、シリンダと、当該シリンダ内を摺動可能であって当該シリンダ内に封入された高圧のガスを圧縮するピストンロッドと、を含んでいる。シリンダ内へピストンロッドが挿入されてガススプリングの長さが短くなるにつれて、シリンダ内に封入されたガス圧が大きくなる。ガススプリングは、このガス圧による反力（伸縮力）によって、補助トルクを出力する。

【0003】

ここで、ガススプリングでは、ピストンロッドの摺動によって内部のガスが徐々に漏洩したり、ガススプリングの故障によって内部のガスが急激に漏洩したりすることにより、内部のガス圧が低下してしまうことがある。当該ガス圧が低下すると、ガススプリングの反力が低下し、当該反力による補助トルクが低下してしまう。そして、駆動モータの負荷が増加する結果、駆動モータによってアームを支持することができなくなってしまうおそれがある。このような状況を抑制するため、ガススプリングの補助状態を推定し、推定した補助状態に基づきガススプリングの保守（点検、修理、交換、補充等を含むメンテナンス。）を行う必要がある。

【0004】

下記特許文献１では、ガススプリングの補助状態として内部のガス圧の低下状態を推定する方法が提案されている。この方法では、ガススプリング内のガスが漏洩していないと仮定した場合に駆動モータが負担すべきトルクの理論値と、実際に駆動モータが負担するトルクの実測値とを比較することによって、ガススプリングが出力する補助トルクの低下状態、ひいてはガススプリングの内部のガス圧の低下状態を推定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－１５９４０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、例えばガススプリングの伸縮方向とアームの回動軸とが一直線上にある死点付近でアームを動作させる場合には、ガススプリングによる補助トルクがほとんど生じなくなる。このため、この死点付近でロボットが繰り返し動作を行う場合、上記特許文献１に開示された方法で推定される補助トルクの低下が、ガススプリングの内部のガス圧の低下によるものなのか、ノイズ又は測定誤差等の他の要因によるものなのかの判別が困難である。

【0007】

また、上記特許文献１に開示された方法では、ガス圧の低下状態を推定するためには、まず駆動モータに設けられた電磁ブレーキを解除しアームを回動自在な状態とした上で、駆動モータによるトルクとガススプリングによる補助トルクとによってアームを支持することが必要になる。このため、ガススプリングの故障等により極度に内部のガス圧が低下していた場合には、駆動モータによるトルクのみでアームを支持することができず、電磁ブレーキを解除すると同時にアームが落下してしまうおそれがある。

【0008】

以上のように、上記特許文献１に開示された方法では、ロボットが特定の姿勢状態である場合や、電磁ブレーキにより駆動モータが制動されロボットが停止状態である場合等において、出力補助機構としてのガススプリングの補助状態を推定することが困難であるという問題がある。

【0009】

そこで、本発明は、ロボットの姿勢又は駆動状態によらず、出力補助機構の補助状態を推定することができるロボットシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係るロボットシステムは、一方のアームと、前記一方のアームに関節を介して回動自在に支持される他方のアームと、前記他方のアームを駆動するための駆動モータと、前記一方のアームと前記他方のアームとに固定され、前記駆動モータの出力を補助する出力補助機構と、を有するロボットと、前記一方のアームにおける前記出力補助機構が固定されている固定部の変形量を測定する測定部と、前記測定部により測定された前記変形量に基づき、前記出力補助機構の補助状態を推定する推定部と、を備える。

【0011】

また、前記測定部は、前記固定部に設けられたひずみゲージを用いて前記変形量を測定する。

【0012】

また、前記推定部は、予め記憶された基準の前記変形量と、前記測定部により測定された前記変形量と、に基づき、前記補助状態を推定する。

【0013】

また、前記測定部は、前記駆動モータが停止状態である場合に、前記変形量を測定する。

【0014】

また、前記出力補助機構は、ガススプリングである。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、ロボットの姿勢又は駆動状態によらず、出力補助機構の補助状態を推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係るロボットシステムの概略構成を示す図である。

【図2A】図１のアームが重力方向に沿った姿勢であるときのガススプリングを示す図である。

【図2B】図１のアームが重力方向に交差する方向に傾いた姿勢であるときのガススプリングを示す図である。

【図3】図１の制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【図4】本発明の実施形態に係るロボットシステムにおいて、図３の各機能構成が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態（以下、適宜、「本実施形態」という。）について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一要素又は同一機能を有する要素には可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0018】

＜全体構成＞
図１は、本実施形態に係るロボットシステム１の概略構成を示す図である。

【0019】

図１に示すように、ロボットシステム１は、例えば垂直多関節から構成された関節型ロボット（以下、単に「ロボット」と称す。）１０と、ガススプリング２０と、ひずみゲージ２６と、制御装置３０と、を備える。

【0020】

ロボット１０は、基台２と、アーム４ａ，４ｂ，４ｃと、関節６ａ，６ｂと、を有する。

【0021】

基台２は、床等に対してロボット１０を設置する設置部である。アーム４ａ，４ｂ，４ｃは、基台２上に設けられており、基台２側から、アーム４ａ，アーム４ｂ，アーム４ｃの順に配置されている。一方のアームであるアーム４ａは、基台２に立設されており、基台２に対して回動軸Ｊ１を中心として回動自在に支持されている。アーム４ａは、関節６ａを介して他方のアームであるアーム４ｂを支持する。アーム４ｂは、関節６ａを介して、アーム４ａに対して回動軸Ｊ２を中心として回動自在に支持されている。アーム４ｃは、関節６ｂを介して、アーム４ｂに対して回動軸Ｊ３を中心として回動自在に支持されている。アーム４ｃの先端には、ハンド５が取り付けられている。

【0022】

関節６ａ，６ｂは、隣り合うアーム４ａ，４ｂ，４ｃを連結する連結部である。具体的には、関節６ａは、アーム４ａとアーム４ｂとを連結し、関節６ｂは、アーム４ｂとアーム４ｃとを連結する。関節６ａは、アーム４ｂを駆動するための駆動モータ７ａを有する。また、関節６ｂは、アーム４ｃを駆動するための駆動モータ７ｂを有する。駆動モータ７ａ，７ｂは、例えばサーボモータである。各駆動モータ７ａ，７ｂは、制御装置３０によって動作制御されることにより、それぞれ回動軸Ｊ２，Ｊ３を中心として回動する。この駆動モータ７ａ，７ｂの回動によって、各アーム４ｂ，４ｃが回動する。なお、図示は省略するが基台２とアーム４ａとを連結する関節においても、アーム４ａを駆動するための駆動モータが設けられている。この駆動モータは、駆動モータ７ａ，７ｂと同様であるため、詳細な説明は省略する。

【0023】

駆動モータ７ａ，７ｂには、電磁ブレーキ等の図示しないブレーキ機構が設けられている。電磁ブレーキは、制御装置３０によって動作制御される。電磁ブレーキは、周知のように、ロボット１０の停止時には、制御装置３０によって電圧が印加されていない状態とされ、駆動モータ７ａ，７ｂの回動軸Ｊ２，Ｊ３を制動し、ロボット１０の停止状態を保持する。これに対し、電磁ブレーキは、ロボット１０の動作時には、制御装置３０によって電圧が印加された状態とされ、駆動モータ７ａ，７ｂの回動軸Ｊ２，Ｊ３の制動を解除する。

【0024】

また、駆動モータ７ａ，７ｂには、駆動モータ７ａ，７ｂの回動角を検出するエンコーダ（角度センサ）等が設けられている。本実施形態では、当該エンコーダによって検出された駆動モータ７ａ，７ｂの回動角に基づき、アーム４ｂ，４ｃの姿勢を示す情報を取得する。アーム４ｂ，４ｃの姿勢を示す情報とは、アーム４ｂ，４ｃの回動方向での角度を示すアーム角度情報である。なお、駆動モータ７ａ，７ｂには、減速機、伝達機構、又は各種センサ等のその他の構成要素が設けられていてもよい。

【0025】

ガススプリング２０は、アーム４ａとアーム４ｂとに固定されている。具体的には、ガススプリング２０の基端部２０ａは、アーム４ａに固定されており、ガススプリング２０の先端部２０ｂは、アーム４ｂに固定されている。ガススプリング２０は、アーム４ｂを駆動するための駆動モータ７ａによるトルクの出力を補助する補助機構である。ガススプリング２０は、不活性且つ高圧のガスが封入されたシリンダ２２と、シリンダ２２内を摺動可能であってシリンダ２２内のガスを圧縮するピストンロッド２４と、を有する。

【0026】

ガススプリング２０は、ピストンロッド２４がシリンダ２２内を摺動することにより伸縮可能である。ガススプリング２０は、アーム４ｂの姿勢の変動によって、伸縮する。図２Ａ及び図２Ｂを参照して、アーム４ｂの姿勢の変動によるガススプリング２０の伸縮について具体的に説明する。図２Ａは、アーム４ｂが重力方向Ｚに沿った姿勢であるときのガススプリング２０を示す図である。図２Ｂは、アーム４ｂが重力方向Ｚに交差する方向に傾いた姿勢であるときのガススプリング２０を示す図である。なお、図２Ａ及び図２Ｂにおいては、アーム４ｂよりも先端側の構造（関節６ｂ、アーム４ｃ、ハンド５等）について図示を省略している。

【0027】

例えば、図２Ａに示すようにアーム４ｂが重力方向Ｚに沿った姿勢である場合には、アーム４ｂに作用する重力により駆動モータ７ａに加わる負荷が最小状態となっている。また、ガススプリング２０は、シリンダ２２内に封入された内部のガス圧によって反力Ｆを生じさせる。ここで、図２Ａに示すようにガススプリング２０の伸縮方向とアーム４ｂの回動軸Ｊ２（回動中心）とが一直線上にある場合には、ガススプリング２０が最大長となっている。このような死点付近でアーム４ｂを動作させる場合には、ガススプリング２０による補助トルクがほとんど生じない。

【0028】

図２Ａに示す状態から、図２Ｂに示すようにアーム４ｂが回動すると、アーム４ｂに作用する重力Ｐによって駆動モータ７ａに加わる負荷が大きくなる。駆動モータ７ａは、この負荷に抗するためのトルクＴｍを出力する。また、アーム４ｂの回動によりガススプリング２０の長さが短くなることにより、シリンダ２２内に封入された内部のガス圧が大きくなり、ガススプリング２０の反力Ｆが大きくなる。ここで、図２Ｂに示すようにガススプリング２０の伸縮方向とアーム４ｂの回動軸Ｊ２とが一直線上にない場合には、ガススプリング２０は、反力Ｆによる補助トルクＴｓを出力する。補助トルクＴｓは、トルクＴｍと同様、駆動モータ７ａに加わる負荷の方向と反対方向に作用して、トルクＴｍを補助する。これにより、ガススプリング２０は、重力Ｐにより駆動モータ７ａに加わる負荷を低減する。

【0029】

また、上記した通り、ガススプリング２０の反力Ｆは、アーム４ｂの姿勢及びガススプリング２０の内部のガス圧によって変動する。この反力Ｆによって、アーム４ｂを支持するアーム４ａにおけるガススプリング２０の基端部２０ａが固定されている固定部８には、非常に小さな変形（ひずみ）が生じる。この固定部８の変形量は、ガススプリング２０の反力Ｆ、ひいては、アーム４ｂの姿勢及びガススプリング２０の内部のガス圧に依存する。そこで、本実施形態では、所定のアーム４ｂの姿勢での固定部８の変形量をひずみゲージ２６を用いて測定することにより、測定した変形量に基づき、ガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態を推定する。

【0030】

ひずみゲージ２６は、当該ひずみゲージ２６が貼り付けられた部分の変形（ひずみ）に伴う電気抵抗の変化を検出するセンサである。ひずみゲージ２６を用いることにより、当該電気抵抗の変化に基づき、ひずみゲージ２６が貼り付けられた部分の変形量（ひずみ量）を測定することができる。ひずみゲージ２６は、アーム４ａにおける固定部８に設けられている。本実施形態においては、固定部８は、アーム４ａにおける基端部２０ａが固定されている部分の周辺部を示すが、当該部分の周辺部に限らず、当該部分そのものであってもよく、当該部分とその周辺部とを両方含むような領域であってもよい。ひずみゲージ２６は、周知のものを用いることができ、例えば、測定対象物である固定部８上に接着剤等を介して接着される樹脂ベースと、当該樹脂ベース上に形成された金属箔（抵抗体）と、当該金属箔に接続されたゲージリード（引出線）と、を含んで構成される。ひずみゲージ２６のゲージリードは、不図示のメタルケーブル等を介して制御装置３０に物理的に接続されている。

【0031】

本実施形態において、ひずみゲージ２６は、アーム４ａの側面上の基端部２０ａと基台２との間において、基端部２０ａに沿うように三つ貼り付けられている。貼り付けるひずみゲージ２６の数、位置、及び方向は、この例に限らず、変形量を測定したい領域の大きさ、位置、及び方向等に応じて、任意の数、位置、及び方向で、ひずみゲージ２６を貼り付けることができる。また、複数のひずみゲージを図示のように互いに間隔を有するように貼り付けてもよいし、互いに重なるように積層させてもよい。

【0032】

図１に戻り、制御装置３０は、通信ケーブル等を介してロボット１０と通信可能に接続され、ロボット１０の動作を制御する。なお、ロボット１０と制御装置３０との通信は、通信ケーブル等による有線接続に限らず、無線接続等であってもよい。また、制御装置３０は、ひずみゲージ２６により検出される抵抗値の変化に基づき、固定部８の変形量を測定する。なお、制御装置３０とひずみゲージ２６との間に、ひずみゲージ２６のゲージリードに物理的に接続されるとともに制御装置３０に通信可能に接続された小型のひずみ測定装置が介在され、当該ひずみ測定装置において固定部８の変形量を測定してもよい。この場合に、制御装置３０は、当該ひずみ測定装置から送信された固定部８の変形量を受信することにより、固定部８の変形量を測定してもよい。

【0033】

制御装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、及び通信装置等を備える情報処理装置である。制御装置３０は、予めメモリ等に記憶された制御プログラム等に基づき、駆動モータ７ａ，７ｂ等を駆動し、ロボット１０の動作を制御する。また、制御装置３０のＣＰＵがメモリ等に記憶された所定のプログラムを実行し、ＣＰＵの制御下で接続先のハードウェア構成を動作させることにより、図３に示す制御装置３０の各種の機能構成が実現する。

【0034】

＜機能構成＞
図３は、制御装置３０の機能構成の一例を示すブロック図である。

【0035】

図３に示すように、制御装置３０は、機能的には、制御部３２と、記憶部３４と、測定部３６と、推定部３８と、通知部４０と、を備える。

【0036】

制御部３２は、駆動モータ７ａ，７ｂの回動及び停止を制御する。また、制御部３２は、駆動モータ７ａ，７ｂを停止状態とする際に、電磁ブレーキを制御し、回動軸Ｊ２，Ｊ３を制動する。また、制御部３２は、駆動モータ７ａ，７ｂを回動状態とする際に、電磁ブレーキを制御し、回動軸Ｊ２，Ｊ３の制動を解除する。制御部３２は、駆動モータ７ａ，７ｂが停止状態である場合に、その旨を示す情報を測定部３６に出力する。また、制御部３２は、アーム４ｂのアーム角度情報を、例えば駆動モータ７ａに設けられたエンコーダ等によって検出された駆動モータ７ａの回動角に基づき取得し、推定部３８に出力する。制御部３２は、アーム４ｂのアーム角度情報を、駆動モータ７ａを停止状態とする度又は測定部３６により測定する度等の所定のタイミングで取得し推定部３８に出力する。

【0037】

記憶部３４は、アーム４ａにおける固定部８の変形量の基準データ３４Ａを記憶する。基準データ３４Ａは、例えば、ガススプリング２０の内部のガスが十分に満たされた正常状態である場合の固定部８の変形量を、アーム４ｂのアーム角度情報毎に示すデータである。基準データ３４Ａは、予め設計者又は作業者等によって取得され、記憶されている。以下、当該基準データ３４Ａが示す変形量を、「基準変形量」と称する。

【0038】

測定部３６は、ひずみゲージ２６を用いて、アーム４ａにおける固定部８の変形量を測定する。具体的には、測定部３６は、ひずみゲージ２６により検出された電気抵抗の変化に基づき、固定部８の変形量を測定する。測定部３６は、例えば駆動モータ７ａが停止状態である場合に、固定部８の変形量を測定する。駆動モータ７ａが停止状態とは、制御部３２の制御によって駆動モータ７ａが停止されている状態である。当該停止状態は、電磁ブレーキの制動によって駆動モータ７ａの停止位置が保持されている状態を含んでもよい。例えば、駆動モータ７ａが停止状態と回動状態とを繰り返すように制御される場合には、測定部３６は、駆動モータ７ａが停止状態となる度に、固定部８の変形量の測定を繰り返し実行する。なお、測定部３６は、駆動モータ７ａが停止状態である場合に限らず、駆動モータ７ａが回動状態である場合における所定のタイミングで当該変形量の測定を行ってもよい。測定部３６は、ひずみゲージ２６を用いて測定した固定部８の変形量を、推定部３８に出力する。

【0039】

推定部３８は、測定部３６により測定された変形量に基づき、ガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態を推定する。例えば、まず、推定部３８は、測定部３６により変形量が測定されたときのアーム４ｂのアーム角度情報を、制御部３２からの出力によって取得する。次に、推定部３８は、基準データ３４Ａを参照し、取得したアーム角度情報に対応する基準変形量を取得する。そして、推定部３８は、取得した基準変形量と、測定部３６によって測定された変形量とを比較することにより、ガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態を推定する。

【0040】

例えば、推定部３８は、基準変形量に対する測定された変形量の割合、又は、基準変形量から測定された変形量を引いた差分等を算出する。この割合が小さくなるほど、又は、この差分が大きくなるほど、正常状態のガススプリング２０の反力Ｆによって本来測定されるべき変形量が測定されず、ガススプリング２０の内部のガス圧が正常状態に対して低下していることを示す。推定部３８は、この割合又は差分等に基づき、ガススプリング２０の内部のガス圧の正常状態に対する低下率（何％低下しているか）を推定する。そして、推定部３８は、推定結果を通知部４０に出力する。

【0041】

通知部４０は、推定部３８による推定結果に基づき、所定の情報を通知する。例えば、通知部４０は、ガススプリング２０の内部のガス圧の正常状態に対する低下率が予め設定された閾値以上であった場合に、その旨を示す情報やガススプリング２０に対する保守が必要であることを示す情報等を通知する。通知部４０は、例えば制御装置３０に接続されたパーソナルコンピュータ又はティーチングペンダント等の所定の外部装置に対して当該情報を送信し、当該外部装置において当該情報を表示又は音声等により出力させる。

【0042】

＜処理の流れ＞
図４は、本実施形態に係るロボットシステム１において、図３の各機能構成が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図４に示す処理の内容及び順番は、適宜変更することができる。

【0043】

（ステップＳＰ１０）
測定部３６は、所定のタイミングで、ひずみゲージ２６により検出された電気抵抗の変化に基づき、アーム４ａにおける固定部８の変形量を測定する。また、制御部３２は、この測定のタイミングでのアーム４ｂのアーム角度情報を取得する。続いて、処理は、ステップＳＰ１２の処理に移行する。

【0044】

（ステップＳＰ１２）
推定部３８は、ステップＳＰ１０の処理で取得されたアーム４ｂのアーム角度情報での基準変形量と、測定された変形量と、を比較し、ガススプリング２０の内部のガス圧の正常状態に対する低下率を推定する。そして、処理は、ステップＳＰ１４の処理に移行する。

【0045】

（ステップＳＰ１４）
通知部４０は、ステップＳＰ１２の処理で推定されたガス圧の低下率が閾値以上であるか否かを判定する。ステップＳＰ１２の処理で推定されたガス圧の低下率が閾値未満である場合には、当該判定が否定判定され、処理は、ステップＳＰ１０の処理に戻る。ステップＳＰ１２の処理で推定されたガス圧の低下率が閾値以上である場合には、当該判定が肯定判定されて、処理は、ステップＳＰ１６の処理に移行する。

【0046】

（ステップＳＰ１６）
通知部４０は、ガススプリング２０の内部のガス圧が低下していることを示す情報や、ガススプリング２０に対する保守が必要であることを示す情報等を、表示又は音声等によって外部装置に出力させる。以上によって、図４に示す一連の処理が終了する。

【0047】

＜作用効果＞
以上、本実施形態に係るロボットシステム１によれば、アーム４ｂを支持するアーム４ａにおける固定部８の変形量が測定され、測定された変形量に基づき、駆動モータ７ａの出力補助機構としてのガススプリング２０の補助状態である内部のガス圧の低下状態が推定される。よって、駆動モータ７ａによって駆動されるアーム４ｂの姿勢状態によらず（例えば図２Ａに示すような死点付近でアーム４ｂを動作させる場合であっても）、ガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態を推定することができる。また、アーム４ｂが停止状態であるか回動状態であるかによらず、ガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態を推定することができる。以上のように、ロボット１０の姿勢又は駆動状態によらず、ガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態を推定することができる。

【0048】

また、本実施形態によれば、固定部８に設けられたひずみゲージ２６を用いて変形量が測定されるため、固定部８における変形量を好適に測定することができる。

【0049】

また、本実施形態によれば、予め記憶された基準変形量と、測定部３６によって測定された変形量と、に基づき、ガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態を適切に推定することができる。

【0050】

また、本実施形態によれば、駆動モータ７ａが停止状態である場合に固定部８における変形量が測定される構成とする場合、駆動モータ７ａが回動状態で測定する場合に比して測定誤差を抑制し、ガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態をより適切に推定することができる。更に、電磁ブレーキの制動によって駆動モータ７ａの停止位置が保持されている状態においては、アーム４ｂを駆動モータ７ａによるトルクＴｍとガススプリング２０による補助トルクＴｓとで支持する必要がない。この状態で、ガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態を推定することができるため、仮に当該ガス圧が極度に低下していたとしても、電磁ブレーキを解除する前に当該ガス圧が極度に低下した状態を通知してガススプリング２０の保守を行うことができる。よって、電磁ブレーキを解除すると同時に駆動モータ７ａによるトルクＴｍのみでアーム４ｂを支持することができずにアーム４ｂが落下してしまう危険性を回避することができる。

【0051】

＜変形例＞
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。すなわち、上記の実施形態に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。また、上記の実施形態及び後述する変形例が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

【0052】

例えば、上記実施形態では、複数のアーム４ａ，４ｂ，４ｃ及びこれらを駆動する複数の駆動モータ７ａ，７ｂを有するロボット１０について説明したが、アーム及び駆動モータの数はこれに限らず、少なくとも一つのアームと、当該アームを駆動する少なくとも一つの駆動モータと、を備えていればよい。また、本発明に係るロボットは、垂直多関節ロボットに限らず、水平多関節ロボット等であってもよい。また、上記実施形態では、アーム４ａをアーム支持部として、アーム４ｂを当該アーム支持部に回動自在に支持されるアームとして説明したが、これに限らない。例えば、アーム４ｃとアーム４ｂとにガススプリングが固定されており、アーム４ｂをアーム支持部として、アーム４ｃを当該アーム支持部に回動自在に支持されるアームとし、アーム４ｂにおいてガススプリングが固定されている固定部の変形量をひずみゲージを用いて測定する態様としてもよい。

【0053】

また、上記実施形態では、ガススプリング２０の下側の固定部すなわちアーム４ａにおける固定部８にひずみゲージ２６を設け、当該固定部８における変形量に基づきガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態を推定する例について説明したが、これに限らない。例えば、固定部８に加えて又は代えて、ガススプリング２０の上側の固定部すなわちアーム４ｂにおけるガススプリング２０の先端部２０ｂが固定されている固定部にひずみゲージを設け、当該ひずみゲージを用いて測定された当該固定部における変形量に基づきガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態を推定してもよい。

【0054】

また、上記実施形態では、ピストンロッド２４側がガススプリング２０の基端部２０ａ（アーム４ａに固定される側）であってシリンダ２２側がガススプリング２０の先端部２０ｂ（アーム４ｂに固定される側）である例について説明したが、ガススプリング２０の向きは反対であってもよい。すなわち、ピストンロッド２４側がガススプリング２０の先端部２０ｂ（アーム４ｂに固定される側）であってシリンダ２２側がガススプリング２０の基端部２０ａ（アーム４ａに固定される側）であってもよい。

【0055】

また、上記実施形態では、出力補助機構の補助状態としてガススプリング２０の内部のガス圧の低下状態を推定する例について説明したが、当該ガス圧の低下状態に限らず、現在のガス圧の状態そのものを推定してもよい。例えば、記憶部３４は、ガススプリング２０が正常状態の基準データとして、ガススプリング２０の内部のガス圧と、固定部８の変形量とを互いに対応付けたデータをアーム角度情報毎に記憶しておき、推定部３８は、当該基準データと測定された変形量とに基づき、現在のガス圧の状態を推定してもよい。例えば、推定部３８は、当該基準データを参照し、記憶された変形量のうち測定された変形量に最も近いものを抽出し、抽出した変形量に対応するガス圧を、現在のガス圧として推定してもよい。

【0056】

また、上記実施形態では、固定部８の基準変形量をアーム角度情報毎に予め取得し記憶しておく例について説明したが、これに限らない。例えば、制御装置３０において、アーム４ａの三次元モデル情報を予め記憶しておき、当該三次元モデル情報に基づき、アーム角度に応じた固定部８の基準変形量を計算によって求め、計算により求めた基準変形量に基づきガス圧の低下状態を推定してもよい。

【0057】

上記実施形態では、出力補助機構としてガススプリング２０を説明したが、ガススプリング２０に限らず、アーム４ｂを駆動するための駆動モータ７ａによるトルクを補助する補助トルクを出力可能な機構であれば何であってもよい。

【0058】

更に、上記実施形態では、ロボットシステム１は、ロボット１０と制御装置３０とから構成されていると示した。また、制御装置３０は、ロボット１０とは別体に設けられていると示したが、これに限らず、ロボット１０と制御装置３０とが一体形成されていてもよいことは勿論である。

【符号の説明】

【0059】

１：ロボットシステム、４ａ：アーム（一方のアーム）、４ｂ：アーム（他方のアーム）、７ａ：駆動モータ、８：固定部、１０：ロボット、２０：ガススプリング（出力補助機構）、２６：ひずみゲージ、３６：測定部、２８：推定部

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】