特開 2025-17783 ロボットシステム、コントローラ及びロボットシステムの制御方法

(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】P2025017783

(43)【公開日】2025-02-06

(54)【発明の名称】ロボットシステム、コントローラ及びロボットシステムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 3/00 20060101AFI20250130BHJP

【ＦＩ】

B25J3/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023121020

(22)【出願日】2023-07-25

(71)【出願人】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】田名網 克周

(72)【発明者】

【氏名】林 美由希

(72)【発明者】

【氏名】間宮 祥太朗

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS12

3C707JT05

3C707JU03

3C707KS24

3C707KS33

3C707KT06

3C707KW03

3C707KX19

(57)【要約】

【課題】作業者等が対象物に実際に作用する力をデータとして把握することが可能なロボットシステムを実現する。
【解決手段】ロボットシステム（１）は、マスターロボット（１０）と、スレーブロボット（５０）と、力覚センサ（８０）と、ディスプレイ（３０）と、コントローラ（１００）と、を備え、コントローラ（１００）は、力覚センサ（８０）により検出された反力を示す力データをディスプレイ（３０）に表示する表示処理を実行する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１リンク機構と、前記第１リンク機構に連結され、作業者により操作される第１ツールと、を有するマスターロボットと、
前記第１リンク機構と相互に動作が同期する第２リンク機構と、前記第２リンク機構に連結され、前記第２リンク機構により駆動される第２ツールと、を有するスレーブロボットと、
前記第２ツールから対象物に作用する力の反力を検出する力覚センサと、
ディスプレイと、
コントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記力覚センサにより検出された反力を示す力データを前記ディスプレイに表示する表示処理を実行する、ロボットシステム。

【請求項2】

前記第２ツールにより加工される前記対象物を固定する固定部を更に備え、
前記固定部は、前記力覚センサを有する、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記第２ツールの角速度を検出する角速度センサ及び前記第２ツールの加速度を検出する加速度センサの一方又は両方を更に備え、
前記コントローラは、前記力データ、及び、前記角速度センサが検出した角速度及び前記加速度センサが検出した加速度の一方又は両方に基づく前記第２ツールの移動状態を示す移動データを前記ディスプレイに表示する、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記対象物の加工状態を撮影するカメラを更に備え、
前記コントローラは、前記力データ、及び前記カメラにより撮影された前記加工状態を表す画像をディスプレイに表示する、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記コントローラは、前記力覚センサにより検出された力が閾値よりも大きな値であることを作業者に通知する通知処理を更に実行する、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項6】

第１リンク機構と、前記第１リンク機構に連結され、作業者により操作される第１ツールと、を有するマスターロボットと、前記第１リンク機構と相互に動作が同期する第２リンク機構と、前記第２リンク機構に連結され、前記第２リンク機構により駆動される第２ツールと、を有するスレーブロボットと、前記第２ツールから対象物に作用する力の反力を検出する力覚センサと、ディスプレイと、を備えるロボットシステムを制御するコントローラであって、
前記力覚センサにより検出された反力を示す力データを前記ディスプレイに表示する表示処理を実行する、コントローラ。

【請求項7】

第１リンク機構と、前記第１リンク機構に連結され、作業者により操作される第１ツールと、を有するマスターロボットと、前記第１リンク機構と相互に動作が同期する第２リンク機構と、前記第２リンク機構に連結され、前記第２リンク機構により駆動される第２ツールと、を有するスレーブロボットと、前記第２ツールから対象物に作用する力の反力を検出する力覚センサと、ディスプレイと、を備えるロボットシステムの制御方法あって、
前記力覚センサにより検出された反力を示す力データを前記ディスプレイに表示する表示処理を含む、ロボットシステムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボットシステム、コントローラ及びロボットシステムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ロボットが対象物に触れた際に生じる力覚及び／又は触覚を、ロボットを遠隔操作する作業者にフィードバックする技術が知られている。例えば、特許文献１には、操作装置により遠隔操作される研削作業用のロボットが記載されている。ロボットアームには、研削する対象物から受ける力及びモーメントを検出する力覚センサが配置されている。力覚センサが検出した力及びモーメントは操作装置にフィードバックされ、操作装置を操作する作業者に作業中のロボットアームに生じる反力等の力を感じさせることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開２０２１／０９５８８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のようなロボットでは、力覚センサが検出した力及びモーメントは、作業者が把持する操作装置の把持部にフィードバックされる。このように、作業者は、ロボットアームの状態を作業者の手の感覚から把握することしかできない。そのため、作業者は、ロボットアームから対象物に作用する力を推測することはできるが、実際に対象物に作用している力を把握することはできないという問題がある。

【0005】

本開示の一態様は、作業者等が対象物に実際に作用する力をデータとして把握することが可能なロボットシステムを実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係るロボットシステムは、第１リンク機構と、前記第１リンク機構に連結され、作業者により操作される第１ツールと、を有するマスターロボットと、前記第１リンク機構と相互に動作が同期する第２リンク機構と、前記第２リンク機構に連結され、前記第２リンク機構により駆動される第２ツールと、を有するスレーブロボットと、前記第２ツールから対象物に作用する力の反力を検出する力覚センサと、ディスプレイと、コントローラと、を備え、前記コントローラは、前記力覚センサにより検出された反力を示す力データを前記ディスプレイに表示する表示処理を実行する。

【0007】

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係るコントローラは、第１リンク機構と、前記第１リンク機構に連結され、作業者により操作される第１ツールと、を有するマスターロボットと、前記第１リンク機構と相互に動作が同期する第２リンク機構と、前記第２リンク機構に連結され、前記第２リンク機構により駆動される第２ツールと、を有するスレーブロボットと、前記第２ツールから対象物に作用する力の反力を検出する力覚センサと、ディスプレイと、を備えるロボットシステムを制御するコントローラであって、前記力覚センサにより検出された反力を示す力データを前記ディスプレイに表示する表示処理を実行する。

【0008】

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係るロボットシステムの制御方法は、第１リンク機構と、前記第１リンク機構に連結され、作業者により操作される第１ツールと、を有するマスターロボットと、前記第１リンク機構と相互に動作が同期する第２リンク機構と、前記第２リンク機構に連結され、前記第２リンク機構により駆動される第２ツールと、を有するスレーブロボットと、前記第２ツールから対象物に作用する力の反力を検出する力覚センサと、ディスプレイと、を備えるロボットシステムの制御方法あって、前記力覚センサにより検出された反力を示す力データを前記ディスプレイに表示する表示処理を含む。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一態様によれば、作業者等が対象物に実際に作用する力をデータとして把握することが可能なロボットシステムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施形態１に係るロボットシステムの一例を示す概略図である。

【図2】図１に示す固定部の構成を示す模式図である。

【図3】図１に示す固定部の構成を示す分解斜視図である。

【図4】固定部が有する力覚センサが検出するパラメータについて説明する図である。

【図5】本開示の実施形態１に係るロボットシステムに含まれる各部の内部構成を示すブロック図である。

【図6】図５に示すコントローラが実施する制御方法の流れを示すフロー図である。

【図7】表示処理において表示される表示画面の一例を示す図である。

【図8】実施形態１に係るロボットシステムの固定部の変形例を示す外観斜視図である。

【図9】図８に示す固定部の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

〔実施形態１〕
以下、本開示の一実施形態について、図１～図６を参照して詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図１等に示すようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸という三方向の座標軸で規定する。座標軸は、マスターロボット１０を操作する作業者を基準としている。各図におけるＸ軸方向を前後方向とし、Ｙ軸方向を左右方向とし、Ｚ軸方向を上下方向とする。図１等において、Ｘ軸正方向を前方向、Ｙ軸正方向を左方向と、Ｚ軸正方向を上方向とする。

【0012】

（ロボットシステムの概要）
図１は、本開示の実施形態１に係るロボットシステム１の一例を示す概略図である。図１に例示されるロボットシステム１は、対象物Ｗに対してやすり掛けの加工を行うためのロボットシステムである。ロボットシステム１は、マスターロボット１０と、スレーブロボット５０と、ディスプレイ３０と、力覚センサ８０と、コントローラ１００と、を備えている。

【0013】

ロボットシステム１は、コントローラ１００により統括的に制御され、マスターロボット１０によりスレーブロボット５０を遠隔操作するシステムである。コントローラ１００は、ネットワーク４０を介してマスターコントローラ２０及びスレーブコントローラ６０と情報通信が可能に接続されている。コントローラ１００は、マスターコントローラ２０及びスレーブコントローラ６０に指令信号を送信して、マスターロボット１０及びスレーブロボット５０を制御する。

【0014】

マスターロボット１０は、作業者により操作されるロボットである。マスターロボット１０は、第１リンク機構１１と、第１ツール１５と、を有している。第１リンク機構１１は、第１ツール１５をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動可能とするリンク機構である。第１リンク機構１１は、床面又は作業台上に固定されている基台１２に取り付けられている。図１に示す第１リンク機構１１は、パラレルリンク機構である。なお、第１リンク機構１１は、第１ツール１５をＹ軸方向に移動可能とするリンク機構を採用してもよい。

【0015】

第１リンク機構１１は、第１リンク機構１１に駆動力を付与する第１アクチュエータ１４を有している。第１アクチュエータ１４は、後述するマスターコントローラ２０からの指令信号に基づいて駆動する。第１アクチュエータ１４は、例えば電気モータである。

【0016】

第１アクチュエータ１４は、第１アクチュエータ１４の出力軸の回転角度を検出するための第１エンコーダ（不図示）と、第１エンコーダのスケールを読み取る第１角度センサ（不図示）と、を含んでもよい。第１エンコーダは、第１アクチュエータ１４の出力軸に取り付けられていてもよい。第１アクチュエータ１４は、第１角度センサにより検出された第１アクチュエータ１４の出力軸の回転角度を示す出力信号を、マスターコントローラ２０を介してコントローラ１００に送信してもよい。コントローラ１００は、第１アクチュエータ１４の出力軸の回転角度に基づいて、第１ツール１５の位置情報を検出してもよい。また、コントローラ１００は、第１アクチュエータ１４の出力軸の回転角度に基づいて、第１アクチュエータ１４の動作を制御してもよい。

【0017】

第１ツール１５は、第１リンク機構１１に連結され、作業者によって操作されるツールである。第１ツール１５は、第１把持部１６と、第１加工ヘッド１７と、を有している。第１把持部１６は、作業者により把持される部分である。第１加工ヘッド１７には、やすり掛け加工を可能にするやすりが形成されている。第１加工ヘッド１７は、実際に対象物Ｗに対して加工を行うヘッドではなく、ダミーの加工ヘッドである。作業者は、第１把持部１６を把持して第１ツール１５を操作する。作業者により第１ツール１５が操作されると、第１リンク機構１１が動作することにより第１ツール１５がＸ軸方向及び／又はＺ軸方向に移動する。即ち、第１加工ヘッド１７がＸ軸方向及び／又はＺ軸方向に移動する。

【0018】

第１リンク機構１１は、第１平行リンク機構１３を備えていてもよい。第１平行リンク機構１３は、第１ツール１５の第１加工ヘッド１７の姿勢を一定の姿勢に保つための機構である。より詳細には、第１平行リンク機構１３は、第１加工ヘッド１７のやすりが形成されている面が水平となるように第１加工ヘッド１７の姿勢を一定にするための機構である。

【0019】

ディスプレイ３０は、第１ツール１５を操作している作業者がディスプレイ３０に表示されたデータを確認可能な位置に配置されている。ディスプレイ３０には、各種情報が表示される。また、ディスプレイ３０は、複数配置されていてもよい。例えば、作業者が確認可能なディスプレイ３０とは別のディスプレイ３０が、第１ツール１５を操作している作業者以外の第三者が確認可能な位置に配置されていてもよい。

【0020】

スレーブロボット５０は、対象物Ｗに対して実際に加工を行うロボットである。スレーブロボット５０の構成は、マスターロボット１０の構成と略同様である。スレーブロボット５０は、第２リンク機構５１と、第２ツール５５と、を有している。第２リンク機構５１は、第２ツール５５をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動可能とするリンク機構である。第２リンク機構５１は、床面、又は作業台上に固定されている基台５２に取り付けられている。図１に示す第２リンク機構５１は、パラレルリンク機構である。なお、第２リンク機構５１は、第２ツール５５をＹ軸方向に移動可能とするリンク機構を採用してもよい。

【0021】

第２リンク機構５１は、第２リンク機構５１に駆動力を付与する第２アクチュエータ５４を有している。第２アクチュエータ５４は、後述するスレーブコントローラ６０からの指令信号に基づいて駆動する。第２アクチュエータ５４は、例えば電気モータである。

【0022】

第２アクチュエータ５４は、第２アクチュエータ５４の出力軸の回転角度を検出するための第２エンコーダ（不図示）と、第２エンコーダのスケールを読み取る第２角度センサ（不図示）と、を含んでもよい。第２エンコーダは、第２アクチュエータ５４の出力軸に取り付けられていてもよい。第２アクチュエータ５４は、第２角度センサにより検出された第２アクチュエータ５４の出力軸の回転角度を示す出力信号を、スレーブコントローラ６０を介してコントローラ１００に送信してもよい。コントローラ１００は、第２アクチュエータ５４の出力軸の回転角度に基づいて、第２ツール５５の位置情報を検出してもよい。また、コントローラ１００は、第２アクチュエータ５４の出力軸の回転角度に基づいて、第２アクチュエータ５４の動作を制御してもよい。

【0023】

第２ツール５５は、第２リンク機構５１に連結され、実際に対象物Ｗに対して加工を行うツールである。第２ツール５５は、第２把持部５６と、第２加工ヘッド５７とを有している。第２把持部５６は、実際に作業者に把持される把持部ではなく、ダミーの把持部である。第２加工ヘッド５７には、対象物Ｗにやすり掛け加工を行うやすりが形成されている。第２加工ヘッド５７は、実際に対象物Ｗに対して加工を行うヘッドである。第２ツール５５は、第２リンク機構により駆動される。第２ツール５５は、第２リンク機構５１が第１リンク機構１１の動作と同期することにより、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動する。即ち、第２加工ヘッド５７がＸ軸方向及び／又はＺ軸方向に移動する。

【0024】

第２リンク機構５１は、第２平行リンク機構５３を備えていてもよい。第２平行リンク機構５３は、第２ツール５５の第２加工ヘッド５７の姿勢を一定の姿勢に保つための機構である。より詳細には、第２平行リンク機構５３は、第２加工ヘッド５７のやすりが形成されている面が水平となるように第２加工ヘッド５７の姿勢を一定にするための機構である。

【0025】

ロボットシステム１は、固定部７０を備えていてもよい。第２ツール５５により加工される対象物Ｗは、固定部７０により床面又は作業台上に固定されている。図２及び図３を参照して、固定部７０について詳細に説明する。図２は、図１に示す固定部７０の構成を示す模式図である。図３は、図１に示す固定部７０の構成を示す分解斜視図である。

【0026】

図２に示すように、固定部７０は、万力７１と、力覚センサ８０とを有している。対象物Ｗは、万力７１により挟み込まれることで床面又は作業台上に固定される。万力７１は、力覚センサ８０上に配置されている。図３に示すように、万力７１は、ボルトＢ１により力覚センサ８０上に取り付けられてもよい。力覚センサ８０は、アタッチメント７２上に配置され、アタッチメント７２により床面又は作業台上に固定されている。力覚センサ８０は、ボルトＢ２によりアタッチメント７２上に取り付けられてもよい。

【0027】

固定部７０が有する力覚センサ８０が検出するパラメータについて、図４を参照して説明する。図４は、固定部７０が有する力覚センサ８０が検出するパラメータについて説明する図である。図４に示すように、力覚センサ８０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の荷重（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）を検出すると共に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のモーメント（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）を同時に検出することができる６軸力覚センサである。力覚センサ８０は、起歪体（不図示）を有する歪ゲージ式のセンサである。力覚センサ８０の第１面８１に万力７１が取り付けられ、第１面８１とは反対側の第２面にアタッチメント７２が取り付けられている。なお、力覚センサ８０は歪ゲージ式のセンサに限らず、圧電式、光学式等の力覚センサを用いてもよい。

【0028】

力覚センサ８０は、第２ツール５５から対象物Ｗに作用する力の反力及びモーメントを検出する。例えば、図２に示すように、第２加工ヘッド５７が対象物Ｗに当接した状態で第２ツール５５が矢印Ｘ１方向に移動すると、第２加工ヘッド５７と対象物Ｗとの間に摩擦力Ｆ１が作用する。力覚センサ８０は、万力７１を介して、対象物Ｗに作用する摩擦力Ｆ１の反力Ｆ２を検出する。力覚センサ８０は、検出した反力及びモーメントの値を示す出力信号をスレーブコントローラ６０に送信する。

【0029】

固定部７０が力覚センサ８０を有する構成によれば、第２ツール５５から対象物Ｗに作用する力の反力及びモーメントが固定部７０の万力７１に伝達される。力覚センサ８０は、万力７１に伝達された反力及びモーメントを検出することができる。力覚センサ８０は、固定部７０側に配置されることで、第２ツール５５側に配置されるよりも精度良く対象物Ｗに作用する力の反力及びモーメントを検出することができる。これにより、第２ツール５５から対象物Ｗに作用する力の反力を正確に検出することができる。なお、力覚センサ８０は、対象物Ｗに対して、Ｘ軸方向に作用する力の反力を少なくとも検出できればよい。

【0030】

ロボットシステム１は、第２ツール５５の角速度を検出する角速度センサ５８を備えていてもよい。角速度センサ５８は、第２ツール５５に配置されている。より詳細には、角速度センサ５８は、第２ツール５５の把持部に配置されている。角速度センサ５８は、検出した角速度を示す出力信号をスレーブコントローラ６０に送信する。

【0031】

ロボットシステム１は、第２ツール５５の加速度を検出する加速度センサ５９を備えていてもよい。加速度センサ５９は、第２ツール５５に配置されている。より詳細には、加速度センサ５９は、第２ツール５５の把持部に配置されている。加速度センサ５９は、検出した加速度を示す出力信号をスレーブコントローラ６０に送信する。

【0032】

ロボットシステム１は、対象物Ｗの加工状態を撮影するカメラ９０を備えていてもよい。カメラ９０は、撮影した画像データを示す出力信号をスレーブコントローラ６０に送信する。なお、カメラ９０により撮影される画像は、静止画であってもよいし、動画であってもよい。

【0033】

（ロボットシステムの内部構成）
図５を参照して、ロボットシステム１に含まれる各部の内部構成について説明する。図５は、ロボットシステム１に含まれる各部の内部構成を示すブロック図である。コントローラ１００は、プロセッサ１０１と、一次メモリ１０２と、二次メモリ１０３と、通信ＩＦ１０４と、バス１０５と、を備えている。プロセッサ１０１、一次メモリ１０２、二次メモリ１０３、及び通信ＩＦ１０４は、バス１０５を介して相互に接続されている。コントローラ１００として利用可能なデバイスとしては、例えば、クラウドサーバを構成するワークステーションを挙げることができる。。

【0034】

二次メモリ１０３には、制御プログラムＰ１が格納されている。プロセッサ１０１は、二次メモリ１０３に格納されている制御プログラムＰ１を一次メモリ１０２上に展開する。そして、プロセッサ１０１は、一次メモリ１０２上に展開された制御プログラムＰ１に含まれる命令に従って、後述する制御方法Ｓ１に含まれる各処理を実行する。プロセッサ１０１として利用可能なデバイスとしては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を挙げることができる。また、一次メモリ１０２として利用可能なデバイスとしては、例えば、半導体ＲＡＭ（Random Access Memory）を挙げることができる。また、二次メモリ１０３として利用可能なデバイスとしては、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）を挙げることができる。

【0035】

通信ＩＦ１０４は、ネットワーク４０を介してマスターコントローラ２０及びスレーブコントローラ６０と通信を行うためのインタフェースである。通信ＩＦ１０４として利用可能なインタフェースとしては、例えば、イーサネット（登録商標）インタフェースが挙げられる。また、利用可能なネットワーク４０としては、ＰＡＮ（Personal Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＣＡＮ（Campus Area Network）、ＭＡＮ（Metropolitan Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）、ＧＡＮ（Global Area Network）、又は、これらのネットワークを含むインターネットワークが挙げられる。インターネットワークは、イントラネットであってもよいし、エクストラネットであってもよいし、インターネットであってもよい。

【0036】

なお、制御プログラムＰ１は、コンピュータ読み取り可能な一時的でない有形の記録媒体に記録され得る。この記録媒体は、各二次メモリ１０３であってもよいし、その他の記録媒体であってもよい。例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブル論理回路などが、その他の記録媒体として利用可能である。

【0037】

また、本実施形態においては、単一のプロセッサ（プロセッサ１０１）を用いて制御方法Ｓ１を実行する構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、複数のプロセッサを用いて制御方法Ｓ１を実行する構成を採用してもよい。この場合、制御方法Ｓ１を実行する複数のプロセッサは、単一のコンピュータに設けられ、バスを介して相互に通信可能に構成されていてもよいし、複数のコンピュータに分散して設けられ、ネットワーク４０を介して相互に通信可能に構成されていてもよい。例えば、クラウドサーバを構成する複数のコンピュータの各々が備えるプロセッサが連携して制御方法Ｓ１を実行する態様なども、考えられる。

【0038】

マスターコントローラ２０は、主にマスターロボット１０を制御している。マスターコントローラ２０は、プロセッサ、メモリ、通信ＩＦ、及び入出力ＩＦを備えているデバイスである。マスターコントローラ２０として利用可能なデバイスとしては、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ＰＬＣ（programmable logic controller）を挙げることができる。マスターコントローラ２０のプロセッサは、メモリに格納された制御プログラムに含まれる命令に従って、マスターロボット１０の動作の制御に関する各処理を主に実行する。

【0039】

マスターコントローラ２０には、第１リンク機構１１の第１アクチュエータ１４が接続されている。マスターコントローラ２０は、コントローラ１００から取得した指令信号に従って、第１アクチュエータ１４に制御信号を送信する。また、マスターコントローラ２０は、第１アクチュエータ１４から送信された情報を取得し、第１アクチュエータ１４から取得した情報をコントローラ１００に送信する。

【0040】

また、マスターコントローラ２０は、ディスプレイ３０と情報通信可能に接続している。マスターコントローラ２０は、コントローラ１００から取得した指令信号に従って、コントローラ１００から取得した情報をディスプレイ３０に表示させる。

【0041】

スレーブコントローラ６０は、主にスレーブロボット５０を制御している。スレーブコントローラ６０は、プロセッサ、メモリ、通信ＩＦ、及び入出力ＩＦを備えているデバイスである。スレーブコントローラ６０として利用可能なデバイスとしては、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ＰＬＣ（programmable logic controller）を挙げることができる。スレーブコントローラ６０のプロセッサは、メモリに格納されている制御プログラムに含まれる命令に従って、スレーブロボット５０の動作の制御に関する各処理を主に実行する。

【0042】

スレーブコントローラ６０には、第２リンク機構５１の第２アクチュエータ５４が接続されている。スレーブコントローラ６０は、コントローラ１００から取得した指令信号に従って、第２アクチュエータ５４に制御信号を送信する。また、スレーブコントローラ６０は、第２アクチュエータ５４から送信された情報を取得し、第２アクチュエータ５４から取得した情報をコントローラ１００に送信する。

【0043】

スレーブコントローラ６０は、力覚センサ８０と情報通信可能に接続されている。スレーブコントローラ６０は、力覚センサ８０から取得したパラメータをコントローラ１００に送信する。また、スレーブコントローラ６０は、角速度センサ５８、加速度センサ５９及びカメラ９０と情報通信可能に接続されてもよい。スレーブコントローラ６０は、角速度センサ５８、加速度センサ５９及びカメラ９０から取得した信号をコントローラ１００に送信してもよい。

【0044】

（制御方法の流れ）
コントローラ１００が実施するロボットシステム１の制御方法Ｓ１の流れについて、図６を参照して説明する。図６は、図５に示すコントローラ１００が実施する制御方法Ｓ１の流れを示すフロー図である。

【0045】

図６に示すように、制御方法Ｓ１は、同期処理Ｓ１１と、検出処理Ｓ１２と、表示処理Ｓ１５とを含んでいる。また、制御方法Ｓ１は、判定処理Ｓ１３及び通知処理Ｓ１４を含んでいてもよい。各処理Ｓ１１～Ｓ１４は、作業者により加工が行われている間、繰り返して実行されている。表示処理Ｓ１５は、各処理Ｓ１１～Ｓ１４と並行して実行される。

【0046】

同期処理Ｓ１１は、マスターロボット１０の動作、及びスレーブロボット５０の動作を相互に同期させる処理である。より詳細には、コントローラ１００のプロセッサ１０１は、同期処理Ｓ１１において、第１リンク機構１１の動作と第２リンク機構５１の動作とが相互に同期するように、第１アクチュエータ１４及び第２アクチュエータ５４を制御する。

【0047】

同期処理Ｓ１１において、プロセッサ１０１は、マスターコントローラ２０から第１アクチュエータ１４の出力軸の回転角度を示す情報を取得する。プロセッサ１０１は、第２アクチュエータ５４の出力軸の回転角度が取得した第１アクチュエータ１４の出力軸の回転角度と同一の角度となるように、通信ＩＦ１０４を介して、スレーブコントローラ６０に指令信号を送信する。

【0048】

同期処理Ｓ１１において、プロセッサ１０１は、通信ＩＦ１０４を介して、スレーブコントローラ６０からフィードバックされた第２アクチュエータ５４の出力軸の回転角度を示す情報を取得する。同期処理Ｓ１１において、プロセッサ１０１は、フィードバックされた第２アクチュエータ５４の出力軸の回転角度と第１アクチュエータ１４の出力軸の回転角度とが同一の角度となるように、通信ＩＦ１０４を介してマスターコントローラ２０に指令信号を送信する。これにより、作業者は、第２ツール５５から対象物Ｗに作用する力の反力及び／モーメントを、第１ツール１５を介して感覚として把握することができる。

【0049】

検出処理Ｓ１２は、対象物Ｗに対して第２ツール５５により加工が行われている際に、対象物Ｗに作用する力の反力及び／又はモーメントを力覚センサ８０により検出する処理である。検出処理Ｓ１２において、プロセッサ１０１は、通信ＩＦ１０４を介して、力覚センサ８０が検出した対象物Ｗに作用する力の反力及び／又はモーメントの値を示す情報をスレーブコントローラ６０から取得する。また、検出処理Ｓ１２において、第２ツール５５の角速度を角速度センサ５８により検出してもよい。プロセッサ１０１は、検出処理Ｓ１２において、角速度センサ５８により検出された第２ツール５５の角速度の値を示す情報を角速度センサ５８より取得してもよい。

【0050】

判定処理Ｓ１３は、力覚センサ８０が検出したパラメータが閾値を超えているかを判定する処理である。プロセッサ１０１は、検出処理Ｓ１２において取得した力覚センサ８０の反力及び／又はモーメントの値が閾値よりも大きいか否かを判定する。

【0051】

通知処理Ｓ１４は、力覚センサ８０により検出されたパラメータが閾値よりも大きな値であることを作業者に通知する処理である。通知処理Ｓ１４において、プロセッサ１０１は、判定処理Ｓ１３にて力覚センサ８０が検出した反力及び／又はモーメントの値が閾値よりも大きいと判定された場合、作業者に力覚センサ８０が検出した反力及び／又はモーメントの値が閾値を超えたことを通知する。閾値は、実験又はシミュレーションによって求められた値であってもよいし、作業者により設定された任意の値であってもよい。通知処理Ｓ１４において、プロセッサ１０１は、聴覚及び／又は視覚を通じて作業者に対して通知を行う。例えば、プロセッサ１０１は、警報を鳴らして作業者に通知してもよいし、ディスプレイ３０に警告を表示してもよい。

【0052】

通知処理Ｓ１４を実行する構成によれば、通知処理Ｓ１４により、閾値を超えた力が対象物Ｗに掛かっていることを作業者に認知させることができる。これにより、対象物Ｗの加工の品質を保つことができる。

【0053】

表示処理Ｓ１５は、力覚センサ８０により検出された反力及び／又はモーメントを示す力データをディスプレイ３０に表示する処理である。表示処理Ｓ１５において、プロセッサ１０１は、検出処理Ｓ１２にて取得した力覚センサ８０の反力及び／又はモーメントの値をディスプレイ３０に表示するための表示画面を生成する。表示処理Ｓ１５において、プロセッサ１０１は、生成した表示画面をマスターコントローラ２０に出力し、出力した表示画面をディスプレイ３０に表示するようにマスターコントローラ２０に指令信号を送信する。

【0054】

表示処理Ｓ１５において、プロセッサ１０１は、角速度センサ５８が検出した角速度及び加速度センサ５９が検出した加速度の一方又は両方に基づく第２ツール５５の移動状態を示す移動データをディスプレイ３０に表示するための表示画面を生成してもよい。また、表示処理Ｓ１５において、プロセッサ１０１は、カメラ９０により撮影された対象物Ｗの加工状態を表す画像をディスプレイ３０に表示するための表示画面を生成してもよい。

【0055】

図７を参照して、ディスプレイ３０に表示される表示画面２００の一例について説明する。図７は、表示処理Ｓ１５において表示される表示画面の一例を示す図である。図７に示す例の表示画面２００には、力覚センサ８０により検出された反力及び／又はモーメントの値を示す力データ２０１、角速度センサ５８が検出した角速度及び加速度センサ５９が検出した加速度に基づく第２ツール５５の移動状態を示す移動データ２０２、及びカメラ９０により撮影された対象物Ｗの加工状態を表すカメラ画像２０３が表示されている。なお、力データ２０１、移動データ２０２、及びカメラ画像２０３は、それぞれ異なる表示画面に表示されてもよい。

【0056】

表示画面２００において、左側に力データ２０１が表示される。力データ２０１には、力覚センサ８０が検出したＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の荷重（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）の値がそれぞれの対応する欄に表示されると共に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のモーメント（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）の値がそれぞれの対応する欄に表示される。なお、力データ２０１には、各軸方向の荷重（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）の値のみが表示されてもよいし、Ｘ軸方向の荷重の値（Ｆｘ）のみが表示されてもよい。また、力データ２０１には、力覚センサ８０が検出した力及び／又はモーメントの経時変化を示すグラフを表示してもよい。

【0057】

表示画面２００において、右側下方に移動データ２０２が表示される。移動データ２０２には、角速度センサ５８が検出した角速度及び加速度センサ５９が検出した加速度に基づいて、Ｘ軸方向及びＺ軸方向における第２ツール５５の移動状態が示される。なお、表示画面２００の移動データ２０２において、角速度センサ５８が検出した角速度又は加速度センサ５９が検出した加速度に基づいた第２ツール５５の移動状態が示されてもよい。

【0058】

移動データ２０２には、Ｘ軸方向及びＺ軸方向を示す座標軸及び第２ツール５５の位置を示すポインタ２０２Ａが表示されている。表示画面２００において、ポインタ２０２Ａが、Ｘ軸方向の座標のゼロ地点、且つＺ軸方向の座標のゼロ地点に位置するとき、第２ツール５５は初期位置に位置していることを示す。第２ツール５５が初期位置からＸ軸方向に移動するとポインタ２０２ＡがＸ軸方向を示す座標軸に沿って移動し、第２ツール５５が初期位置からＺ軸方向に移動するとポインタ２０２ＡがＺ軸方向を示す座標軸に沿って移動する。

【0059】

表示画面２００において、右側上方にカメラ画像２０３が表示される。カメラ画像２０３には、カメラ９０により撮影された静止画が表示されてもよいし、動画が表示されてもよい。

【0060】

プロセッサ１０１が表示処理Ｓ５を実行する構成によれば、力覚センサ８０が検出した対象物Ｗに作用する力の反力を示す力データが、ディスプレイ３０に表示される。これにより、作業者等が対象物Ｗに実際に作用する力をデータとして把握することが可能なロボットシステム１を実現することができる。作業者は、第１ツール１５の操作感覚に加え、ディスプレイ３０に表示された力データ２０１に基づいて第１ツール１５の操作を行うことが可能となる。また、ディスプレイ３０に力データ２０１が表示されるため、第１ツール１５を作業する作業者以外の第三者が、加工作業の状況を認識することができる。これにより、作業者は、ディスプレイ３０に力データ２０１に基づいて、第三者に対して加工作業の指導及び教示を行うことも可能となる。

【0061】

表示処理Ｓ５において、角速度センサ５８が検出した角速度及び加速度センサ５９が検出した加速度の一方又は両方に基づいて移動データ２０２が表示される。このような構成によれば、角速度センサ５８及び加速度センサ５９の一方又は両方により検出された第２ツール５５の動作をリアルタイムにディスプレイ３０に表示させることができる。これにより、作業者は、マスターロボット１０の動作とスレーブロボット５０の動作とが、正常に同期できているか確認することができる。

【0062】

また、表示処理Ｓ１５において、カメラ画像２０３をディスプレイ３０に表示する構成によれば、カメラ９０により撮影された画像により、作業者が対象物Ｗの加工状態を確認することができる。これにより、対象物Ｗの加工状態を客観的に確認することが可能となる。

【0063】

〔変形例〕
図８及び図９を参照して、実施形態１の固定部７０の変形例について説明する。図８は、実施形態１に係るロボットシステム１の固定部７０の変形例を示す外観斜視図である。図９は、図８に示す固定部７０Ａの構成を示す模式図である。上述の実施形態においては、対象物Ｗが万力７１により固定されている形態について説明したが、本開示の固定部はこれに限定されない。固定部７０Ａは、対象物Ｗを固定する固定部材７６を有していてもよい。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0064】

図８に示すように、対象物Ｗは、固定台７５上に設けられた固定部材７６により、固定台７５上に固定されている。固定部材７６は、固定台７５から上方に向かって突出する部材であり、固定台７５上に複数設けられている。複数の固定部材７６により対象物Ｗの外面を水平方向にて挟み込むことで、対象物Ｗは固定台７５上に固定されている。図９に示すように、固定台７５は、力覚センサ８０上に配置されている。固定台７５は、ボルトなどにより力覚センサ８０上に取り付けられてもよい。力覚センサ８０は、第２ツール５５から対象物Ｗに作用する力の反力及びモーメントを固定台７５を介して検出する。

【0065】

〔その他の実施形態〕
上述した実施形態では、対象物Ｗに対してやすり掛け加工を行うロボットシステム１について説明したが、本開示のロボットシステム１はこのような構成に限られない。本開示のロボットシステム１により行うことが可能な加工を例示すると、グラインダを用いた研削加工、のこぎりを用いた切断加工、鉋を用いた表面を滑らかにする加工、又は錐を用いた穴あけ加工等を挙げることができる。

【0066】

また、上述した実施形態において、第１リンク機構１１及び第２リンク機構５１はパラレルリンク機構であったが、このような構成に限定されない。第１リンク機構１１及び第２リンク機構５１は、シリアルリンク機構であってもよい。また、第１リンク機構１１及び第２リンク機構５１は、Ｘ軸方向に直動する直動リンク機構であってもよい。

【0067】

また、上述した実施形態において、固定部７０，７０Ａは１つの力覚センサ８０を有していたが、固定部７０，７０Ａは複数の力覚センサ８０を有する構成であってもよい。例えば、固定部７０，７０Ａは、複数の力覚センサ８０を備えるフォースプレートを有していてもよい。フォースプレート上に万力７１等が配置されていてもよい。このような構成によれば、対象物Ｗに対して加工を行う際に、対象物Ｗに掛かる力の分布を表示画面に表示することができる。これにより、対象物Ｗに実際に作用するより詳細な力分布を把握することができる。

【0068】

また、上述した実施形態において、固定部７０，７０Ａに力覚センサ８０が配置される構成としたが、このような構成に限られない。力覚センサ８０は、第２ツール５５に配置されてもよい。この場合、力覚センサ８０は、第２ツール５５を介して、第２ツール５５から対象物Ｗに作用する力の反力及びモーメントを検出する。

【0069】

また、上述した実施形態において、同一の表示画面２００に力データ２０１、移動データ２０２、及びカメラ画像２０３が表示されているが、このような構成に限られない。力データ２０１、移動データ２０２、及びカメラ画像２０３は、それぞれ別の表示画面により表示してもよい。また、ロボットシステム１は、角速度センサ５８又は加速度センサ５９のいずれかを備える構成とし、移動データ２０２には、角速度センサ５８が検出した角速度又は加速度センサ５９が検出した加速度のいずれかに基づいた第２ツール５５の移動状態が示されてもよい。

【0070】

〔まとめ〕
本開示の態様１に係るロボットシステムは、第１リンク機構と、前記第１リンク機構に連結され、作業者により操作される第１ツールと、を有するマスターロボットと、前記第１リンク機構と相互に動作が同期する第２リンク機構と、前記第２リンク機構に連結され、前記第２リンク機構により駆動される第２ツールと、を有するスレーブロボットと、前記第２ツールから対象物に作用する力の反力を検出する力覚センサと、ディスプレイと、コントローラと、を備え、前記コントローラは、前記力覚センサにより検出された反力を示す力データを前記ディスプレイに表示する表示処理を実行する。

【0071】

態様１の構成によれば、力覚センサが検出した対象物に作用する力の反力を示す力データが、ディスプレイに表示される。これにより、作業者等が対象物に実際に作用する力をデータとして把握することが可能なロボットシステムを実現することができる。

【0072】

本開示の態様２に係るロボットシステムは、上記態様１において、前記第２ツールにより加工される前記対象物を固定する固定部を更に備え、前記固定部は、前記力覚センサを有する。

【0073】

態様２の構成によれば、第２ツールから対象物に作用する力の反力が固定部に伝達される。力覚センサは、固定部に伝達された反力を検出することができる。力覚センサは、固定部側に配置されることで、第２ツール側に配置されるよりも精度良く対象物に作用する力の反力を検出することができる。これにより、第２ツールから対象物に作用する力の反力を正確に検出することができる。

【0074】

本開示の態様３に係るロボットシステムは、上記態様１又は２において、前記第２ツールの角速度を検出する角速度センサ及び前記第２ツールの加速度を検出する加速度センサの一方又は両方を更に備え、前記コントローラは、前記力データ、及び、前記角速度センサが検出した角速度及び前記加速度センサが検出した加速度の一方又は両方に基づく前記第２ツールの移動状態を示す移動データを前記ディスプレイに表示する。

【0075】

態様３の構成によれば、角速度センサ及び加速度センサの一方又は両方により検出された第２ツールの動作をリアルタイムにディスプレイに表示させることができる。これにより、作業者は、マスターロボットの動作とスレーブロボットの動作とが、正常に同期できているか確認することができる。

【0076】

本開示の態様５に係るロボットシステムは、上記態様１から４のいずれかにおいて、前記対象物の加工状態を撮影するカメラを更に備え、前記コントローラは、前記力データ、及び前記カメラにより撮影された前記加工状態を表す画像をディスプレイに表示する。

【0077】

態様５の構成によれば、カメラにより撮影された画像により、作業者が対象物の加工状態を確認することができる。これにより、対象物の加工状態を客観的に確認することが可能となる。

【0078】

本開示の態様６に係るロボットシステムでは、上記態様１から４のいずれかにおいて、前記コントローラは、前記力覚センサにより検出された力が閾値よりも大きな値であることを作業者に通知する通知処理を更に実行する。

【0079】

態様６の構成によれば、通知処理により、閾値を超えた力が対象物に掛かっていることを作業者に認知させることができる。これにより、対象物の加工の品質を保つことができる。

【0080】

本開示の態様７に係るコントローラは、第１リンク機構と、前記第１リンク機構に連結され、作業者により操作される第１ツールと、を有するマスターロボットと、前記第１リンク機構と相互に動作が同期する第２リンク機構と、前記第２リンク機構に連結され、前記第２リンク機構により駆動される第２ツールと、を有するスレーブロボットと、前記第２ツールから対象物に作用する力の反力を検出する力覚センサと、ディスプレイと、を備えるロボットシステムを制御するコントローラであって、前記力覚センサにより検出された反力を示す力データを前記ディスプレイに表示する表示処理を実行する。

【0081】

本開示の態様８に係るロボットシステムの制御方法は、第１リンク機構と、前記第１リンク機構に連結され、作業者により操作される第１ツールと、を有するマスターロボットと、前記第１リンク機構と相互に動作が同期する第２リンク機構と、前記第２リンク機構に連結され、前記第２リンク機構により駆動される第２ツールと、を有するスレーブロボットと、前記第２ツールから対象物に作用する力の反力を検出する力覚センサと、ディスプレイと、を備えるロボットシステムの制御方法あって、前記力覚センサにより検出された反力を示す力データを前記ディスプレイに表示する表示処理を含む。

【0082】

〔付記事項〕
本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0083】

１ ロボットシステム
１０ マスターロボット
１１ 第１リンク機構
１５ 第１ツール
３０ ディスプレイ
５０ スレーブロボット
５１ 第２リンク機構
５５ 第２ツール
８０ 力覚センサ
１００ コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】