特開 2024-57629 ロボット制御情報生成装置、ロボット制御装置及びロボット制御情報生成方法

(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】P2024057629

(43)【公開日】2024-04-25

(54)【発明の名称】ロボット制御情報生成装置、ロボット制御装置及びロボット制御情報生成方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20240418BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022164385

(22)【出願日】2022-10-13

(71)【出願人】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久保 友明

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707ET03

3C707HS27

3C707KS09

3C707KS34

3C707KS35

3C707KS36

3C707KT03

3C707LV10

(57)【要約】

【課題】ロボットハンドにワークを把持させる際のモータの駆動力を取得する。
【解決手段】ロボット制御情報生成装置は、モータの駆動力によって開閉するロボットハンドに把持させるワークの大きさに関する情報を取得するワーク情報取得部と、ロボットハンドにワークを把持させた際のロボットハンドの把持力を示す情報を取得する把持力取得部と、ワーク情報取得部が取得した情報及び把持力取得部が取得した情報に基づいて、モータに発生させる駆動力を示す情報を取得する駆動力取得部と、を備えた。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの駆動力によって開閉するロボットハンドに把持させるワークの大きさに関する情報を取得するワーク情報取得部と、
前記ロボットハンドに前記ワークを把持させた際の前記ロボットハンドの把持力を示す情報を取得する把持力取得部と、
前記ワーク情報取得部が取得した情報及び前記把持力取得部が取得した情報に基づいて、前記モータに発生させる駆動力を示す情報を取得する駆動力取得部と、を備えた
ことを特徴とするロボット制御情報生成装置。

【請求項2】

前記ロボットハンドに前記ワークを把持させる際の把持時間に関する情報を取得する把持時間取得部と、
前記駆動力取得部が取得した情報及び前記把持時間取得部が取得した情報に基づいて、前記モータに起因する発熱量に関する情報を取得する発熱量取得部と、を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のロボット制御情報生成装置。

【請求項3】

前記駆動力取得部が取得した駆動力を示す情報を表示する表示部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のロボット制御情報生成装置。

【請求項4】

前記発熱量取得部が取得した発熱量に関する情報を表示する表示部を備えた
ことを特徴とする請求項２記載のロボット制御情報生成装置。

【請求項5】

前記駆動力取得部が取得した駆動力が予め設定されている閾値を超えた場合に報知を行う報知部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のロボット制御情報生成装置。

【請求項6】

前記発熱量取得部が取得した駆動力が予め設定されている閾値を超えた場合に報知を行う報知部を備えた
ことを特徴とする請求項２記載のロボット制御情報生成装置。

【請求項7】

前記駆動力取得部が取得した駆動力が予め設定されている閾値を超えなかった場合に、前記ロボットハンドによる前記ワークの把持を許容し、前記駆動力取得部が取得した駆動力が予め設定されている閾値を超えた場合に、前記ロボットハンドによる前記ワークの把持を制限する制限部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のロボット制御情報生成装置。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか１項記載のロボット制御情報生成装置と、
前記駆動力取得部が取得した情報に基づいて、前記モータを駆動する駆動電流を出力するモータ制御部と、を備えた
ことを特徴とするロボット制御装置。

【請求項9】

ワーク情報取得部と、把持力取得部と、駆動力取得部と、を備えた装置が行うロボット制御情報生成方法であって、
前記ワーク情報取得部が、モータの駆動力によって開閉するロボットハンドに把持させるワークの大きさに関する情報を取得するステップと、
前記把持力取得部が、前記ロボットハンドに前記ワークを把持させた際の前記ロボットハンドの把持力を示す情報を取得するステップと、
前記駆動力取得部が、前記ワーク情報取得部が取得した情報及び前記把持力取得部が取得した情報に基づいて、前記モータに発生させる駆動力を示す情報を取得するステップと、を備えた
ことを特徴とするロボット制御情報生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボット制御情報生成装置、ロボット制御装置及びロボット制御情報生成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、４節のリンク機構と変位センサとを用いたロボットハンドが開示されている（特許文献１参照）。このロボットハンドは、変位センサによる検出結果から把持力を検出し、ロボットハンドがワークを適切な把持力で把持できるように把持力の制御を可能にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－０１９１１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、ロボットハンドを駆動するモータが発揮する駆動力には、モータの構造に起因する上限があり、ロボットハンドにワークを把持させる際のモータに要求される駆動力が、当該モータの上限の駆動力を超えていた場合、ロボットハンドはワークを適切な把持力で把持できない。従って、所定の把持力でロボットハンドにワークを把持させる際、モータに要求される駆動力が上限の駆動力を超えていないことを確認するために、ロボットハンドのモータの駆動力を取得することが求められる。

【0005】

本開示は、上記課題を解決するものであって、ロボットハンドにワークを把持させる際のモータの駆動力を取得することができるロボットハンド制御情報生成装置、ロボットハンド制御装置及びロボットハンド制御情報生成方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係るロボット制御装置は、モータの駆動力によって開閉するロボットハンドに把持させるワークの大きさに関する情報を取得するワーク情報取得部と、ロボットハンドにワークを把持させた際のロボットハンドの把持力を示す情報を取得する把持力取得部と、ワーク情報取得部が取得した情報及び把持力取得部が取得した情報に基づいて、モータに発生させる駆動力を示す情報を取得する駆動力取得部と、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、上記のように構成したので、ロボットハンドにワークを把持させる際のモータの駆動力を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係るロボットハンドの概略構成を示す正面図。

【図2】実施の形態１に係るロボットハンドの幾何学モデルを示す図。

【図3】実施の形態１に係るロボット制御装置の概略構成を示すブロック図。

【図4】実施の形態１に係る制御部のハードウェア構成の例を示す図。

【図5】実施の形態１に係る制御部のハードウェア構成の例を示す図。

【図6】実施の形態１に係る制御部が行う処理を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本開示の原理］
例えば特許文献１に開示されたリンク機構と変位センサ（モーメントセンサ）を用いたロボットハンドを想定し、ステッピングモータを適用する場合、ステッピングモータ特有の脱調の問題を解決する必要がある。特に多品種のワークを把持することを前提とすると、脱調の問題もケースバイケースになり、一律の把持力で多品種のワークに対応することは困難である。
そこで発明者は、リンク機構の特徴である把持力の正確性に着眼し、目標とする把持力とステッピングモータに必要十分な電流値の関係を予め求め、その電流値でロボットハンドを把持動作させることに想到した。
より具体的には、把持力と把持開度（ワークの大きさ）を指定し、必要な電流値を求めるための算出式は、変位センサ（モーメントセンサ）を取り付けた状態で実際に実験を行なって得られるデータから回帰的に求めてもよいし、平面リンク機構の機構解析から演繹的に求めてもよい。その上で、脱調に至るトルク上限も予め特定し、目標とする把持力を得るために必要なトルクの推定値が算出されたときに、そのトルクの推定値がトルク上限を超える場合は、脱調の可能性を報知する信号を出力するなどの対応を行なえばよい。

【0010】

［実施の形態］
以下、本開示に係る実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
まず、図１を参照して、実施の形態１に係るロボットハンドＲ１の概略構成について説明する。図１は、実施の形態１に係るロボットハンドＲ１の概略構成を示す正面図である。なお、ロボットハンドＲ１は、図１に示す中心線Ｌ１に対して左右が線対称となるように構成されているため、中心線Ｌ１に対する一方のみ図示し、他方の図示を省略する。

【0011】

図１に示すように、ロボットハンドＲ１は、互いに相対移動可能な複数のリンクを有しており、複数のリンク間には、それぞれ隣接するリンク間を接続する関節が形成されている。ロボットハンドＲ１は、ワークを把持する作業を行うための装置であり、例えば、ロボットハンドは、ワークを把持して移動する、ワークを把持して移動を制限する、ワークを把持して変形させる等の作業を行う。

【0012】

例えば、ロボットハンドＲ１は、モータＭ１、送りねじ機構(減速機構)、リンク機構（伝達機構）を備えて構成されている。具体的には、ロボットハンドＲ１は、モータＭ１と、送りねじＳＨ１及び送りナットＮ１を有する送りねじ機構と、第１リンク１、第２リンク２、第３リンク３及び第４リンク４を有するリンク機構と、を備えている。

【0013】

モータＭ１は、電流の供給を受けて回転する。例えば、モータＭ１は、ステッピングモータによって構成され、パルス信号の入力によって回転する。送りねじＳＨ１は、雄ねじが形成されており、モータＭ１の軸の回転に伴って回転する。例えば、送りねじＳＨ１は、中心線Ｌ１に沿う方向に延在する雄ねじが形成されており、中心線Ｌ１に沿う方向に延在するモータＭ１の軸に連結されて、モータＭ１の軸と一体的に回転する。送りナットＮ１は、雌ねじが形成されて送りねじＳＨ１に螺合しており、送りねじＳＨ１の回転に伴って送りねじＳＨ１の軸方向に移動する。例えば、送りねじ機構は、台形ねじ機構によって構成されている。

【0014】

例えば、送りナットＮ１及び第１リンク１～第４リンク４は、図１に示す奥行き方向に延在する軸を中心として、相対的に回動可能に支持されている。具体的には、第１リンク１は、一端が送りナットＮ１に連結されており、支点Ｓを中心に送りナットＮ１に対して相対的に回動可能に支持されている。第２リンク２は、一端が第１リンク１の他端に連結されており、支点Ｕを中心に第１リンク１に対して相対的に回動可能に支持されている。また、第２リンク２は、モータＭ１に対する固定支点である支点Ｑを中心にモータＭ１に対して相対的に回動可能に支持されている。第３リンク３は、一端にモータＭ１に対する固定支点である支点Ｒを有しており、支点Ｒを中心にモータＭ１に対して相対的に回動可能に支持されている。

【0015】

第４リンク４は、一端が第２リンク２の他端に連結されており、支点Ｔを中心に第２リンク２に対して相対的に回動可能に支持されている。また、第４リンク４は、支点Ｔよりも他端に近い側に第３リンク３に連結される支点Ｐを有しており、支点Ｐを中心に第３リンク３に対して相対的に回動可能に支持されている。また、第４リンク４は、ロボットハンドＲ１の指先である把持部Ｅを有している。

【0016】

例えば、リンク機構は、支点Ｑ及び支点Ｒを結ぶ直線と、支点Ｔ及び支点Ｐを結ぶ直線と、が平行になるように、支点Ｑ及び支点Ｔを結ぶ直線と、支点Ｒ及び支点Ｐを結ぶ直線と、が平行になるように、それぞれの支点が配置されて、４節平行リンク機構を構成している。また、例えば、把持部Ｅは、中心線Ｌ１に沿って延在しており、中心線Ｌ１と平行な状態を維持したまま、中心線Ｌ１及び図１の奥行き方向と交差する方向（図１の左右方向）に移動する。

【0017】

このように構成されて、ロボットハンドＲ１は、モータＭ１が駆動することでモータＭ１が送りナットＮ１に推力を与え、送りナットＮ１の推力がリンク機構に伝達されてリンク機構が動作する。ロボットハンドＲ１は、リンク機構が動作すると、把持部Ｅと中心線Ｌ１との距離Ｗが変化する。言い換えると、ロボットハンドＲ１は、モータＭ１が駆動すると、一対の把持部Ｅの間の距離が変化する。ロボットハンドＲ１は、モータＭ１の保持トルクによって一対の把持部Ｅがワークを挟持することで、距離Ｗの２倍の距離である２Ｗのワークを把持することができる。言い換えると、ロボットハンドＲ１は、ワークを把持している状態で、一対の把持部Ｅの開き量（把持開度）が距離２Ｗになっている。

【0018】

次に、図２を参照して、実施の形態１に係るロボットハンドＲ１の動作の詳細について説明する。図２は、実施の形態１に係るロボットハンドＲ１の幾何学モデルを示す図である。図２に示すように、支点Ｓ（０，Ｓｙ）は、送りナットと一体的にＹ軸に沿って移動すると共に支点Ｕを中心に回動する。支点Ｕ及び支点Ｔは、固定支点である支点Ｑ（Ｑｘ，０）を中心に回動する。支点Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）は、固定支点である支点Ｒ（Ｒｘ，Ｒｙ）を中心に回動する。

【0019】

支点Ｕ及び支点Ｑを結ぶ直線ＣとＸ軸とのなす角度である角度θに関して、Ｓｙ＞０の場合に以下の数式（１）が成り立ち、Ｓｙ≦０の場合に以下の数式（２）が成り立つ。

【0020】

ロボットハンドＲ１の指先の支点である支点ＰのＸ座標Ｐｘは、数式（１）及び数式（２）によって算出される角度θを用いて、支点ＳのＹ座標Ｓｙに関する以下の数式（３）で表すことができる。なお、角度ψは、支点Ｑ及び支点Ｕを結ぶ直線Ｃと支点Ｑ及び支点Ｔを結ぶ直線Ｂ２とのなす角度（支点Ｑ及び支点Ｕを結ぶ直線Ｃと支点Ｒ及び支点Ｐを結ぶ直線Ｂ１とのなす角度）であり、角度φは、支点Ｑ及び支点Ｒを結ぶ直線とＸ軸とのなす角度（支点Ｔ及び支点Ｐを結ぶ直線ＡとＸ軸とのなす角度）である。

Ｐｘ＝Ｑｘ＋Ｂｃｏｓ（ψ＋θ）－Ａｃｏｓ（φ） ・・・（３）

【0021】

また、支点Ｐに働く把持力、言い換えると、把持部Ｅがワークを把持方向（Ｘ軸方向、図１の左右方向）に押圧する力である把持力をＦｐとし、把持力Ｆｐを発生させるのに要する送りナットの推力をＦｓとすると、以下の数式（４）が成り立つ。

【0022】

また、送りねじ機構のねじ効率をη、ねじピッチをＰをとした場合、送りナットＮ１の推力Ｆｓを発生させるために要するモータＭ１のトルクＴは、以下の数式（５）で表すことができる。

【0023】

このように、ロボットハンドＲ１においては、目標とする把持力Ｆｐ、及び数式（１）～数式（５）によって、モータＭ１に要するトルクＴを算出することができる。例えば、目標とする把持力Ｆｐと、支点ＰのＸ座標と、に基づいて、モータＭ１に要するトルクＴを算出することができる。上述した把持開度は、支点ＰのＸ座標に基づいて幾何学的に算出することが可能であるため、ロボットハンドＲ１においては、目標とする把持力Ｆｐと把持開度とによって、モータＭ１に要するトルクＴを算出することができる。

【0024】

次に、図３乃至図５を参照して、ロボットハンドＲ１を制御するためのロボット制御装置１００の構成について説明する。図３は、実施の形態１に係るロボット制御装置１００の概略構成を示すブロック図である。図３に示すように、ロボット制御装置１００は、入力部１０と、制御部２０と、ユーザインタフェース（ＵＩ、Uｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）３０と、を備えている。ロボット制御装置１００は、入力部１０から入力された情報に基づいて制御部２０が各種演算を行い、制御部２０によってＵＩ３０を動作させると共にモータＭ１を駆動する。

【0025】

入力部１０は、制御部２０に接続されており、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の把持条件に関する情報を含む、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる作業に関する各種情報を制御部２０に入力する。例えば、入力部１０は、把持条件に関する情報として、ロボットハンドＲ１に把持させるワークに関する情報、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の目標とする把持力に関する情報、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の把持時間に関する情報、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる作業のタクトタイムに関する情報、ロボットハンドＲ１の幾何情報、モータＭ１の性能に関する情報、ロボットハンドＲ１の周囲の気温に関する情報等の各種情報を、制御部２０に入力する。例えば、ロボットハンドＲ１に把持させるワークに関する情報としては、ワークの種類に関する情報、ワークの素材に関する情報、ワークの硬さに関する情報、ワークの弾性係数に関する情報、ワークの大きさに関する情報、ワークの形状に関する情報、ワークの質量に関する情報、ワークの表面の摩擦係数に関する情報等がある。

【0026】

例えば、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の目標とする把持力に関する情報としては、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の目標とする把持力を示す数値情報、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の目標とする把持力が、高、中、低等の複数段階の大きさの何れであるかを示す情報等がある。

【0027】

例えば、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の把持時間に関する情報としては、ロボットハンドＲ１にワークを把持させた状態を維持する時間を示す情報、把持させた状態を終了してから再び把持させた状態となるまでの時間を示す情報、所定時間におけるワークを把持している時間の割合を示す情報、ワークを把持している時間と把持していない時間との比率を示す情報、ロボットハンドＲ１によってワークを移動させる距離及びワークを移動させる際の速度を示す情報等がある。なお、ロボットハンドＲ１がワークを把持する際の把持力が一定でない場合、入力部１０は、各把持力における把持時間を示す情報を制御部２０に入力するように構成されていてもよい。

【0028】

例えば、入力部１０は、上位コントローラ、コンピュータ等の外部の装置（不図示）に接続されて、当該装置から取得した情報を制御部２０に入力する。また、例えば、入力部１０は、作業者によって入力操作される入力装置によって構成されており、作業者による入力操作に応じた情報を制御部２０に入力する。また、例えば、入力部１０は、ワークに関する情報を取得するための光電センサ、レーザセンサ、近接センサ、超音波センサ、ミリ波センサ、重量センサ、カメラ等の画像センサ、ロボットハンドＲ１の特定のリンクの変位量を取得する変位センサ、ロボットハンドＲ１の特定のリンクに発生しているモーメントを取得するモーメントセンサＳＭ１（図１参照）等、各種センサを有していてもよいし、これらセンサからの情報を外部の装置を介して取得するように構成されていてもよい。例えば、入力部１０は、ロボットハンドＲ１に把持させる作業に関する情報を、数値情報、区分情報、画像情報、３Ｄデータ情報等の幾何学データ情報のうちいずれか又は複数を組合せた情報として制御部２０に入力する。

【0029】

制御部２０は、設定部４０と、算出部５０と、出力部６０と、記憶部７０と、モータ制御部８０と、を有している。設定部４０、算出部５０及び出力部６０は、実施の形態１において、ロボット制御情報生成装置を構成する。記憶部７０は、制御部２０が各種演算行う際に参照されるプログラム、データ、パラメータ等の情報が記憶されている。設定部４０は、入力部１０から入力された情報を取得し、入力部１０から入力された情報に基づいて、制御部２０が演算を行うための把持条件に関する設定を行う。設定部４０は、把持力設定部４１と、把持開度設定部４２と、把持時間設定部４３と、を有している。

【0030】

把持力取得部としての把持力設定部４１は、入力部１０から取得した情報に基づいて、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際のロボットハンドＲ１の把持力を示す情報を取得する。例えば、把持力設定部４１は、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際のロボットハンドＲ１の把持力の大きさを示す情報を数値情報として入力部１０から取得するように構成されている。また、例えば、把持力設定部４１は、入力部１０から取得したワークに関する情報と、記憶部７０から取得した情報と、に基づいて、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際のロボットハンドＲ１の把持力を示す情報を取得するように構成されていてもよい。具体的には、把持力設定部４１は、入力部１０からワークの種類等に関する情報を取得すると共に記憶部７０を参照して、記憶部７０に予め記憶されているワークの種類に応じた把持力を示す情報を記憶部７０から取得するように構成されていてもよい。なお、把持力設定部４１が設定するロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の把持力は、一定であるものに限らず、ロボットハンドＲ１にワークを把持させている状態で時間の経過とともに変化するものであってもよい。把持力設定部４１は、取得した情報に基づいて、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の把持力を設定する。

【0031】

ワーク情報取得部としての把持開度設定部４２は、入力部１０から取得した情報に基づいて、ロボットハンドＲ１に把持させるワークの大きさに関する情報を取得する。例えば、把持開度設定部４２は、ワークの寸法を示す情報、ワークの形状を示す情報、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際のロボットハンドＲ１の把持開度を示す距離Ｗの大きさ、特定のリンクの変位量、送りナットの変位量、送りねじの変位量等の情報を入力部１０から取得するように構成されている。なお、ワークが柔らかいものであって、ロボットハンドＲ１に把持させた際に変形するものである場合、把持開度設定部４２は、把持力設定部４１が設定した把持力で把持した際の変形後のワークの大きさに関する情報を取得するように構成されていてもよい。また、把持開度設定部４２は、入力部１０から取得した情報と記憶部７０から取得した情報とに基づいて、ロボットハンドＲ１に把持させるワークの大きさに関する情報を取得するように構成されていてもよい。把持開度設定部４２は、取得した情報に基づいて、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際のロボットハンドＲ１の開度を設定する。

【0032】

把持時間取得部としての把持時間設定部４３は、入力部１０から取得した情報に基づいて、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の時間である把持時間に関する情報を取得する。例えば、把持時間設定部４３は、把持時間として、ロボットハンドＲ１にワークを把持させた状態を維持する時間を示す情報を数値情報として入力部１０から取得するように構成されていてもよいし、入力部１０から取得した情報に基づいて、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の把持力の時間変化を示す情報を取得するように構成されていてもよい。また、把持時間設定部４３は、入力部１０から取得した情報と、記憶部７０から取得した情報と、に基づいて、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の把持時間に関する情報を取得するように構成されていてもよい。把持開度設定部４２は、取得した情報に基づいて、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際に、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の把持時間を設定する。

【0033】

算出部５０は、設定部４０が設定した情報に基づいて各種演算を行うことで、ＵＩ３０及びモータＭ１を制御するために用いられる情報を取得する。算出部５０は、トルク算出部５１と、電流値算出部５２と、発熱量算出部５３と、を有している。駆動力取得部としてのトルク算出部５１は、設定部４０が設定した情報に基づいて、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる作業を行わせる際に、モータＭ１に発生させる駆動力を示す情報を取得する。例えば、トルク算出部５１は、把持力設定部４１が設定した把持力と、把持開度設定部４２が設定した把持開度と、上述した数式（１）～（５）に基づいて、モータＭ１に発生させるトルク（駆動力）の目標値である目標トルクを算出する。なお、トルク算出部は、設定部が設定した情報に基づいて、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる作業を行わせる際に、モータＭ１に発生させる駆動力を示す情報を取得するように構成されていればよく、例えば、記憶部が把持開度と把持力とモータの駆動力との関係の情報を予め記憶しておき、記憶部の情報を参照することで、モータの駆動力を示す情報を取得するように構成されていてもよい。

【0034】

電流値算出部５２は、トルク算出部５１が取得した情報と、記憶部７０に予め記憶されている情報と、に基づいて、モータＭ１を駆動する駆動電流を示す情報を取得する。例えば、電流値算出部５２は、トルク算出部５１が取得した情報と、記憶部７０に予め記憶されている情報と、に基づいて、モータＭ１が目標トルクを達成するために要する駆動電流の電流値を算出する。具体的には、電流値算出部５２は、モータＭ１の目標トルクと、記憶部７０に予め記憶されている比例係数と、に基づいて、モータＭ１を駆動するために要する電流値を算出する。

【0035】

一般に、ステッピングモータにおけるトルクと入力電流の関係は、ほぼ比例であるが、その比例係数は回転数によって変化する。このため、例えば、記憶部７０が以下の表１に示すモータの各回転数と比例係数との関係のテーブルを予め記憶しておき、電流値算出部５２は、記憶部７０に記憶されているテーブルを参照して、モータＭ１の目標トルクからモータＭ１の電流値を算出するように構成されていてもよい。

表１

【0036】

このように、上述した数式（１）乃至（５）、モータＭ１のトルク値（目標トルク）、及び表２の比例係数のテーブルを用いることで、所定の把持開度において把持力Ｆｐを発生させるためのモータの電流値（理論値）を算出することができる。なお、電流値算出部は、トルク算出部が取得した情報と、記憶部に予め記憶されている情報と、に基づいて、モータＭ１を駆動する駆動電流を示す情報を取得するように構成されていればよく、例えば、記憶部がモータの駆動力とモータに要する電流値との関係を示す情報を予め記憶しておき、記憶部の情報を参照することで、モータの駆動電流を示す情報を取得するように構成されていてもよい。また、電流値算出部５２は、モータ性能の個体差、機械抵抗等による理論値と実値の誤差を、リンクに設置しているモーメントセンサＳＭ１（図１参照）を用いて補正するように構成されていてもよい。

【0037】

発熱量取得部としての発熱量算出部５３は、把持時間設定部４３が設定した情報と、電流値算出部５２が取得した情報と、に基づいて、モータＭ１の発熱量を示す情報を取得する。例えば、発熱量算出部５３は、把持時間設定部４３が設定したモータＭ１の把持時間と、電流値算出部５２が取得した電流値と、予め記憶部７０に記憶されているモータＭ１の抵抗値と、に基づいて、モータＭ１の発熱量を算出する。

【0038】

例えば、モータの発熱量Ｐｊは、モータ電流値Ｉとモータコイルの電気抵抗値Ｒ、把持の維持時間ｔから以下の数式（６）から算出できる。

Ｐｊ＝ＲＩ^２×ｔ ・・・（６）

【0039】

なお、モータコイルの電気抵抗値Ｒは、温度によって変化するため、例えば、発熱量算出部５３は、モータコイルの温度をセンシングした結果の情報を取得して、以下の数式（７）に示すように電流値の補正を行うように構成されていてもよい。なお、Ｒｐは、ｐ℃におけるモータコイルの電気抵抗値、Ｔｃｏｉｌは、モータコイルの温度、αは、モータコイルの抵抗を温度計数である。

Ｒ＝Ｒｐ×（１＋α×（Ｔｃｏｉｌ－ｐ）） ・・・（７）

【0040】

出力部６０は、算出部５０による演算の結果に基づいて、ＵＩ３０及びモータ制御部８０に情報を出力する。出力部６０は、トルク出力部６１と、報知信号出力部６２と、電流値出力部６３と、発熱量出力部６４と、を有している。トルク出力部６１は、トルク算出部５１が取得した情報に基づいて、モータＭ１の駆動力を示す情報をＵＩ３０に出力する。報知信号出力部６２は、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる作業において特別な報知を要する場合に、トルク算出部５１が取得した情報に基づいて、作業者に対する報知を行うための情報をＵＩ３０に出力する。

【0041】

一般に、ステッピングモータは、各回転速度で発生し得る上限のトルク値（最大トルク値）が予め決まっており、閾値としての最大トルク値を超える負荷がかかると脱調する虞がある。このため、ステッピングモータによって駆動するロボットハンド等においては、作業においてモータに要するトルク値（目標トルク）が、モータの回転数に応じた最大トルク値を値超える場合、作業者等に報知を行うことが望ましい。

【0042】

作業者に報知を行う構成としては、例えば、記憶部７０が以下の表２に示すモータの各回転数と最大トルク値との関係のテーブルを予め記憶しておき、報知信号出力部６２は、記憶部７０に記憶されているテーブルを参照して、トルクの推定値（目標トルク）がテーブルの値を超える場合に、脱調の可能性があることを報知する信号を出力するように構成されていてもよい。

表２

【0043】

電流値出力部６３は、電流値算出部５２が取得した情報に基づいて、モータＭ１を駆動するための電流値を示す情報をモータ制御部８０に出力する。なお、電流値出力部６３は、電流値算出部５２が取得した情報と、報知信号出力部６２における処理の結果と、に基づいて、モータＭ１を駆動するための電流値を示す情報をモータ制御部８０に出力するように構成されていてもよい。例えば、電流値出力部６３は、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際にモータＭ１が要するトルク値が最大トルク値を超えていない場合に、電流値を示す情報をモータ制御部８０に出力し、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際にモータＭ１が要するトルク値が最大トルク値を超えている場合に、電流値を示す情報をモータ制御部８０に出力しないように構成されていてもよい。このような電流値出力部６３は、ロボットハンドＲ１によるワークの把持を制限する制限部として機能する。

【0044】

発熱量出力部６４は、発熱量算出部５３が取得した情報に基づいて、モータＭ１の発熱量を示す情報をＵＩ３０に出力する。なお、発熱量出力部６４は、記憶部７０の情報を参照して、モータＭ１の発熱量が予め設定されている発熱量の許容値（閾値）を超えている場合に、発熱量が過大であることを作業者に報知するための情報をＵＩ３０に出力するように構成されていてもよい。また、発熱量出力部６４は、入力部１０から取得したロボットハンドＲ１の周囲の気温に関する情報に基づいて発熱量の許容値を設定するように構成されていてもよい。

【0045】

モータ制御部８０は、電流値出力部６３から取得した情報に基づいて、モータＭ１に電流を供給する。例えば、モータ制御部８０は、電流値出力部６３から取得した情報に基づいて、ステッピングモータであるモータＭ１にパルス信号を出力する。

【0046】

ＵＩ３０は、ＵＩ３０は、表示部３１と、報知部３２と、を有しており、出力部６０から取得した情報に基づいて、ロボットハンドＲ１がワークを把持する際の各種情報を作業者に提示する。表示部３１は、出力部６０から取得した情報を、作業者が視認できるように表示する。例えば、表示部３１は、ＬＥＤランプ、ＥＬディスプレイ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）、液晶ディスプレイのいずれか又はこれら複数の組合せによって構成されており、出力部６０から取得した情報を、文字、数値、画像、色等の視覚情報として表示する。

【0047】

報知部３２は、出力部６０から取得した情報に基づいて、トルク算出部５１が取得した情報に基づいて、作業者に対してロボットハンドＲ１にワークを把持させる作業に関する情報の報知を行うための報知動作を行う。作業者に対してロボットハンドＲ１にワークを把持させる作業に関する情報は、例えば、モータに要するトルクが過大であること、モータに要する電流値が過大であること、モータの発熱量が過大であること等を示す情報を含む。例えば、報知部３２は、ＬＥＤランプ、ＥＬディスプレイ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）、液晶ディスプレイ、ブザー、スピーカのいずれか又はこれら複数の組合せによって構成されており、出力部６０から取得した情報を、視覚情報及び音情報のいずれか又は両方に変換して作業者に対して報知する。

【0048】

なお、ＵＩは、互いに独立して構成されている表示部と報知部とを備えていてもよいし、１つの装置で表示部及び報知部の両方の機能を達成するように構成されていてもよい。また、ＵＩが、作業者が携帯可能に構成されている場合、報知部は、偏心モータ、ピエゾ素子等の振動素子を有して、振動することによって作業者に情報を報知するように構成されていてもよい。また、ＵＩと入力部とは、別体で設けられているものに限らず、ＵＩと入力部とが一体的に設けられていてもよいし、ＵＩの表示部がタッチパネル式のモニターで構成されて、表示部及び入力部の機能を単一の装置で達成するように構成されていてもよい。

【0049】

次に、図４及び図５を参照して、制御部２０のハードウェア構成について説明する。図４は、実施の形態１における制御部２０のハードウェア構成の一例を示す図であり、図５は、実施の形態１における制御部２０のハードウェア構成の他の例を示す図である。例えば、図４に示すように、制御部２０は、プロセッサ２０ａ、メモリ２０ｂ及びＩ／Ｏポート２０ｃを有し、メモリ２０ｂに格納されているプログラムをプロセッサ２０ａが読み出して実行するように構成されている。

【0050】

また、例えば、図４に示すように、制御部２０は、専用のハードウェアである処理回路２０ｄ及びＩ／Ｏポート２０ｃを有している。処理回路２０ｄは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ－Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はこれらの組み合わせによって構成される。制御部２０の各機能は、これらプロセッサ２０ａ又は専用のハードウェアである処理回路２０ｄがソフトウェアであるプログラムを実行することによって実現される。

【0051】

次に、図３及び図６を参照して、制御部２０が行う処理の詳細について説明する。図６は、実施の形態１に係る制御部２０が行う処理を示すフローチャートである。処理を開始すると、制御部２０は、まず、入力部１０から把持条件に関する情報を取得する（ステップＳＴ１）。この処理において、制御部２０は、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の各種設定を行うための情報を入力部１０から取得している。

【0052】

ステップＳＴ１の処理を行うと、制御部２０は、入力部１０から入力された情報に基づいて、把持条件に関する設定を行う（ステップＳＴ２）。この処理において、設定部４０は、例えば、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の把持力、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際のロボットハンドＲ１の開度、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の把持時間を設定し、記憶部７０に記憶させている。

【0053】

ステップＳＴ２の処理を行うと、制御部２０は、モータに発生させるトルク値を算出する（ステップＳＴ３）。この処理において、算出部５０は、設定部４０が行った設定に基づいて、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際に要するモータのトルク値を算出している。

【0054】

ステップＳＴ３の処理を行うと、制御部２０は、モータに供給する電流値を算出する（ステップＳＴ４）。この処理において、算出部５０は、算出したトルク値に基づいて、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際にモータが要する電流値を算出している。

【0055】

ステップＳＴ４の処理を行うと、制御部２０は、モータの発熱量を算出する（ステップＳＴ５）。この処理において、算出部５０は、設定部４０が行った設定と、算出した電流値と、に基づいて、モータで発生する発熱量を算出している。

【0056】

ステップＳＴ５の処理を行うと、制御部２０は、表示部３１にトルク値を表示させる（ステップＳＴ６）。この処理において、制御部２０は、算出したトルク値をＵＩ３０に表示させるための情報を、ＵＩ３０に出力している。

【0057】

ステップＳＴ６の処理を行うと、制御部２０は、表示部３１に発熱量を表示させる（ステップＳＴ７）。この処理において、制御部２０は、算出した発熱量をＵＩ３０に表示させるための情報を、ＵＩ３０に出力している。

【0058】

ステップＳＴ７の処理を行うと、制御部２０は、モータの最大トルク値を示す情報を取得する（ステップＳＴ８）。この処理において、制御部２０は、記憶部７０に記憶されている情報を参照して、モータの最大トルク値を示す情報を取得している。なお、この処理において、制御部２０は、入力部１０からの情報に基づいて、モータの最大トルク値を示す情報を取得してもよい。

【0059】

ステップＳＴ８の処理を行うと、制御部２０は、ステップＳＴ３で算出したトルク値が、ステップＳＴ８で取得した最大トルク値を超えているか否かを判定する（ステップＳＴ９）。この処理において、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際に要するモータのトルク値が、モータの最大トルク値を超えているか否かを判定することによって、設定部４０による把持条件の設定の妥当性の判定を行っている。

【0060】

ステップＳＴ９の処理において、ステップＳＴ３で算出したトルク値が、ステップＳＴ８で取得した最大トルク値を超えていない場合（ステップＳＴ９のＮＯ）、制御部２０は、設定部４０が新たな把持条件の設定を行うための情報を取得したか否かを判定する（ステップＳＴ１０）。この処理において、制御部２０は、入力部１０から新たな把持条件の設定を行うための情報が入力されたか否かを判定し、ロボットハンドＲ１にワークを把持させるための演算を再度行うか否かを判定している。これにより、例えば、既に設定されている把持条件に基づいて表示部に表示された情報が、作業者の望む内容でなかった場合に、作業者が新たな把持条件の設定を行って、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる作業の内容の変更を可能としている。

【0061】

ステップＳＴ１０の処理において、設定部４０が新たな把持条件の設定を行うための情報を取得した場合（ステップＳＴ１０のＹＥＳ）、処理をステップＳＴ２に戻して、新たな把持条件に基づく設定を行う。ステップＳＴ１０の処理において、設定部４０が新たな把持条件の設定を行うための情報を取得していない場合（ステップＳＴ１０のＮＯ）、制御部２０は、モータ制御部８０にモータを駆動するための電流値を示す情報を出力して、ロボットハンドＲ１によるワークの把持動作を開始する（ステップＳＴ１１）。

【0062】

ステップＳＴ９の処理において、ステップＳＴ３で算出したトルク値が、ステップＳＴ８で取得した最大トルク値を超えている場合（ステップＳＴ９のＹＥＳ）、制御部２０は、報知部３２に報知動作を行わせる（ステップＳＴ１１）。この処理において、制御部２０は、算出したトルク値が過大であることを報知部３２が作業者に報知するための情報を、ＵＩ３０に出力している。

【0063】

ステップＳＴ１２の処理を行うと、制御部２０は、設定部４０が新たな把持条件の設定を行うための情報を取得したか否かを判定し（ステップＳＴ１３）、設定部４０が新たな把持条件の設定を行うための情報の取得がない場合（ステップＳＴ１３のＮＯ）、情報を取得するまで処理を待機する。この処理において、制御部２０は、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際にモータのトルクが不足することがないように、作業者に新たな把持条件の設定を促して、把持条件の入力を待機している。例えば、制御部２０は、ＵＩ３０によって作業者に新たな把持条件の設定を促す情報を出力する。ステップＳＴ１３の処理において、設定部４０が新たな把持条件の設定を行うための情報を取得した場合（ステップＳＴ１３のＹＥＳ）、制御部２０は、処理をステップＳＴ２に戻す。

【0064】

以上、実施の形態１に係るロボット制御装置１００は、モータの駆動力によって開閉するロボットハンドＲ１に把持させるワークの大きさに関する情報を取得する把持開度設定部４２と、ロボットハンドＲ１にワークを把持させた際のロボットハンドＲ１の把持力を示す情報を取得する把持力設定部４１と、把持開度設定部４２が取得した情報及び把持力設定部４１が取得した情報に基づいて、モータＭ１に発生させる駆動力を示す情報を取得するトルク算出部５１と、を備えた。これにより、実施の形態１に係るロボット制御装置１００は、例えば、モータのトルクを検出するトルクセンサ等によらず、ロボットハンドにＲ１ワークを把持させる際のモータの駆動力を取得することができる。このような実施の形態１に係るロボット制御装置１００によれば、例えば、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる作業を行う際、モータのトルクが不足する虞があるか否かを作業者等が事前に判断することが可能になる。

【0065】

また、実施の形態１に係るロボット制御装置１００は、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際の把持時間に関する情報を取得する把持時間設定部４３と、把持力設定部４１が取得した情報及び把持時間設定部４３が取得した情報に基づいて、モータＭ１に起因する発熱量に関する情報を取得する発熱量算出部５３と、を備えた。これにより、実施の形態１に係るロボット制御装置１００は、例えば、モータの温度を検出する温度センサ等によらず、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際のモータの発熱量を取得することができる。このような実施の形態１に係るロボット制御装置１００によれば、例えば、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる作業を行う際、モータの発熱量が過大になる虞があるか否かを作業者等が事前に判断することが可能になる。

【0066】

また、実施の形態１に係るロボット制御装置１００は、把持力設定部４１が取得したトルク値が予め設定されている閾値を超えなかった場合に、ロボットハンドＲ１によるワークの把持を許容し、把持力設定部４１が取得したトルク値が予め設定されている閾値を超えた場合に、ロボットハンドＲ１によるワークの把持を制限する電流値出力部６３を備えた。これにより、実施の形態１に係るロボット制御装置１００は、ロボットハンドＲ１にワークを把持させる際に、モータＭ１のトルクが不足してしまうことを防ぐことが可能になる。

【0067】

なお、本開示は、実施の形態の任意の構成要素の変形もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

【符号の説明】

【0068】

１０ ：入力部
２０ ：制御部
３１ ：表示部
３２ ：報知部
４０ ：設定部（ロボット制御情報生成装置）
４１ ：把持力設定部
４２ ：把持開度設定部
４３ ：把持時間設定部
５０ ：算出部（ロボット制御情報生成装置）
５１ ：トルク算出部
５２ ：電流値算出部
５３ ：発熱量算出部
６０ ：出力部（ロボット制御情報生成装置）
６１ ：トルク出力部
６２ ：報知信号出力部
６３ ：電流値出力部
６４ ：発熱量出力部
７０ ：記憶部
８０ ：モータ制御部
１００ ：ロボット制御装置
Ｍ１ ：モータ
Ｎ１ ：送りナット
Ｒ１ ：ロボットハンド
ＳＨ１ ：送りねじ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】