特許 7108761 制御システム、制御方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-20

(45)【発行日】2022-07-28

(54)【発明の名称】制御システム、制御方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   F27D 19/00 20060101AFI20220721BHJP

   F27D 3/15 20060101ALI20220721BHJP

   B25J 18/02 20060101ALI20220721BHJP

   B25J 9/06 20060101ALI20220721BHJP

【ＦＩ】

F27D19/00 Z

F27D3/15 S

B25J18/02

B25J9/06 Z

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2021121428

(22)【出願日】2021-07-26

【審査請求日】2021-08-03

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】306022513

【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】村上 健太

(72)【発明者】

【氏名】松下 晴樹

(72)【発明者】

【氏名】川口 秀喜

(72)【発明者】

【氏名】池内 圭

(72)【発明者】

【氏名】富岡 修一

(72)【発明者】

【氏名】古賀 隆二

【審査官】岩▲崎▼ 優

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２９０３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０７６９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－００５２３７６（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１５２３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１９８５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１５４７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２８４７９３１（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１７４６８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０９－２７３８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１２０１７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

Ｆ２７Ｄ １９／００

Ｆ２７Ｄ ３／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースとアタッチメント取付部とを有し、第１方向に移動することで対象物に接近する装置本体と、
前記アタッチメント取付部に取り付けられ且つ前記第１方向に移動することで前記対象物に接近するアタッチメントと、
を制御する制御システムであって、
前記アタッチメントの先端の、前記アタッチメント取付部から見た前記第１方向への移動速度は、前記アタッチメント取付部の、前記ベースから見た前記第１方向への移動速度よりも速い、
ことを特徴とする制御システム。

【請求項2】

前記装置本体及び前記アタッチメントを前記第１方向へ移動させるための第１指令をユーザから受け付ける受付手段と、
前記受付手段が前記第１指令を受け付けた場合に、前記アタッチメントが前記対象物から受ける反力に関するパラメータが所定の閾値を超えたか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が、前記パラメータが前記閾値を超えていないと判定した場合には、前記アタッチメントを前記第１方向に移動させ、前記判定手段が、前記パラメータが前記閾値を超えたと判定した場合には、前記アタッチメントを前記第１方向とは反対の第２方向に移動させる制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。

【請求項3】

前記制御手段は、前記パラメータが前記閾値を超えていないと前記判定手段が判定した場合には、前記アタッチメントとともに前記装置本体を前記第１方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項２に記載の制御システム。

【請求項4】

前記パラメータは、前記反力の大きさである、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の制御システム。

【請求項5】

前記制御手段は、前記判定手段が、前記パラメータが前記閾値を超えたと判定した場合には、前記パラメータが所定の値以下になるまで、前記アタッチメントを前記第２方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の制御システム。

【請求項6】

前記制御手段は、前記判定手段が、前記パラメータが前記閾値を超えたと判定した場合には、前記パラメータが前記所定の値以下になり且つ前記アタッチメントが前記対象物と接触した状態を維持するように前記アタッチメントを前記第２方向に移動するとともに、前記装置本体を前記第１方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の制御システム。

【請求項7】

前記受付手段は、前記装置本体及び前記アタッチメントを前記第２方向に移動させるための第２指令を受け付け、
前記アタッチメントが前記第１方向に沿って移動可能な複数の位置のうち、前記対象物に相対的に遠い位置を遠隔位置とし、前記対象物に前記遠隔位置よりも近い位置を中間位置とし、前記対象物に前記中間位置よりも近い位置を近接位置とし、前記アタッチメントの現在の位置が前記遠隔位置、前記近接位置、及び前記中間位置のいずれであるかを判別する判別手段を更に備え、
前記制御手段は、
前記受付手段が前記第１指令または前記第２指令を受け付けた際に、
前記判別手段が、前記アタッチメントが前記近接位置であると判別した場合には、前記装置本体を前記第１方向に移動させ、
前記判別手段が、前記アタッチメントが前記遠隔位置であると判別した場合には、前記装置本体を前記第２方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の制御システム。

【請求項8】

前記制御手段は、
前記受付手段が前記第１指令を受け付けた際に、前記パラメータが前記閾値を超えていないと前記判定手段が判定した際に、前記アタッチメントを前記第１方向に移動させた後に、前記アタッチメントが前記近接位置であると前記判別手段が判別した場合には、前記装置本体を前記第１方向に移動させ、
前記受付手段が前記第２指令を受け付けた際に、前記アタッチメントが前記遠隔位置であると前記判別手段が判別した場合には、前記装置本体を前記第２方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項７に記載の制御システム。

【請求項9】

前記制御手段は、前記アタッチメントが前記中間位置であると前記判別手段が判別した場合には、前記装置本体の移動を抑制する、
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の制御システム。

【請求項10】

前記パラメータは、前記反力の変化の大きさである、
ことを特徴とする請求項２に記載の制御システム。

【請求項11】

ベースとアタッチメント取付部とを有し、第１方向に移動することで対象物に接近する装置本体と、
前記アタッチメント取付部に取り付けられ且つ前記第１方向に移動することで前記対象物に接近するアタッチメントと、
を制御する制御システムであって、
前記アタッチメントを前記第１方向へ移動させるための第１指令をユーザから受け付ける受付手段と、
前記受付手段が前記第１指令を受け付けた場合に、前記アタッチメントが前記対象物から受ける反力に関するパラメータが所定の閾値を超えたか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が、前記パラメータが前記閾値を超えていないと判定した場合には、前記アタッチメントを前記第１方向に移動させ、前記判定手段が、前記パラメータが前記閾値を超えたと判定した場合には、前記アタッチメントを前記第１方向とは反対の第２方向に移動させる制御手段と、
第１反力モード及び前記第１反力モードとは異なる第２反力モードを設定する設定手段と、
を備え、
前記アタッチメントの先端の、前記アタッチメント取付部から見た前記第１方向への移動速度は、前記アタッチメント取付部の、前記ベースから見た前記第１方向への移動速度よりも速く、
前記パラメータは、
前記設定手段が前記第１反力モードを設定した場合には前記反力の大きさであり、
前記設定手段が前記第２反力モードを設定した場合には前記反力の変化の大きさである、
ことを特徴とする制御システム。

【請求項12】

前記アタッチメントが前記第１方向に沿って移動可能な複数の位置のうち、前記対象物に相対的に遠い位置を遠隔位置とし、前記対象物に前記遠隔位置よりも近い位置を中間位置とし、前記対象物に前記中間位置よりも近い位置を近接位置とし、前記アタッチメントの現在の位置が前記遠隔位置、前記近接位置、及び前記中間位置のいずれであるかを判別する判別手段を更に備え、
前記制御手段は、前記受付手段が、前記第１指令または前記装置本体及び前記アタッチメントを前記第２方向に移動させるための第２指令、を受け付けた際に、前記アタッチメントが前記近接位置であると前記判別手段が判別した場合には、前記装置本体を前記第１方向に移動させ、前記アタッチメントが前記遠隔位置であると判別した場合には、前記装置本体を前記第２方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の制御システム。

【請求項13】

前記アタッチメントの先端の位置を示す情報と、前記対象物の位置を示す情報と、を前記ユーザに通知する第１通知手段を更に備える、
ことを特徴とする請求項２から１２のいずれか１項に記載の制御システム。

【請求項14】

前記アタッチメントの先端から前記対象物までの距離を示す情報を前記ユーザに通知する第２通知手段を更に備える、
ことを特徴とする請求項２から１３のいずれか１項に記載の制御システム。

【請求項15】

前記アタッチメントが前記第１方向に沿って移動可能な複数の位置のうち、前記対象物に相対的に遠い位置を遠隔位置とし、前記対象物に前記遠隔位置よりも近い位置を中間位置とし、前記対象物に前記中間位置よりも近い位置を近接位置としたときに、前記アタッチメントの現在の位置が前記遠隔位置、前記中間位置、及び前記近接位置のいずれであるかを示す情報を前記ユーザに通知する第３通知手段を更に備える、
ことを特徴とする請求項２から１４のいずれか１項に記載の制御システム。

【請求項16】

前記アタッチメントの先端と前記対象物とが接触しているか否かを示す情報を前記ユーザに通知する第４通知手段を更に備える、
ことを特徴とする請求項２から１５のいずれか１項に記載の制御システム。

【請求項17】

前記アタッチメントの先端の位置を示す情報と、前記アタッチメントが前記対象物から受ける反力を示す情報と、を前記ユーザに通知する第５通知手段を更に備える、
ことを特徴とする請求項２から１６のいずれか１項に記載の制御システム。

【請求項18】

ベースとアタッチメント取付部とを有し、第１方向に移動することで対象物に接近する装置本体と、前記アタッチメント取付部に取り付けられ且つ前記第１方向に移動することで前記対象物に接近するアタッチメントと、を制御する制御方法であって、
前記アタッチメントの先端の、前記アタッチメント取付部から見た前記第１方向への移動速度は、前記アタッチメント取付部の、前記ベースから見た前記第１方向への移動速度よりも速く、
前記装置本体及び前記アタッチメントを第１方向へ移動させるための第１指令を受け付けた場合に、前記アタッチメントが対象物から受ける反力に関するパラメータが所定の閾値を超えたか否かを判定し、
前記パラメータが前記閾値を超えていないと判定した場合には、前記アタッチメントを前記第１方向に移動させ、
前記パラメータが前記閾値を超えたと判定した場合には、前記アタッチメントを前記第１方向とは反対の第２方向に移動させる、
ことを特徴とする制御方法。

【請求項19】

請求項１から１７のいずれか１項に記載の制御システムとして、コンピュータを機能させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御システム、制御方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

廃棄物溶融炉において、溶融スラグの排出口やその周辺に固化したスラグが付着することがある。このスラグが成長すると、スラグ排出口を閉塞するおそれがある。このため、炉口に作業棒を挿入してスラグを除去する必要がある。
上述の作業について、従来作業者（ヒト）が行っていた作業を垂直多関節ロボットに代替した構成が開示されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平０９－２７３８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

炉内に固化したスラグを除去するためには、作業棒を高速に、あるいは加速度を与えて操作する必要がある。
しかしながら、前記従来の垂直多関節ロボットでは、スラグを除去するために十分な速度及び加速度を付与することが不可能であった。

【0005】

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、十分な速度をもって素早く対象物に接近することができる装置の制御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】

【0006】

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る制御システムは、第１方向に移動することで対象物に接近する装置本体と、前記装置本体に取り付けられ且つ前記第１方向に移動することで前記対象物に接近するアタッチメントと、を制御する制御システムであって、前記アタッチメントの移動速度は、前記装置本体の移動速度よりも速いことを特徴とする。

【0007】

この発明によれば、アタッチメントの移動速度は、装置本体の移動速度よりも速い。このような構成とすることで、装置本体のみによって対象物に接近する場合と比較して、より素早く対象物に接近することができる。また、装置本体の移動速度を高めるのではなく、装置本体に取り付けられるアタッチメントの移動速度を高めることで、対象物への素早い接近を実現できる。よって、例えば、装置本体の改造など、大掛かりな作業の発生が抑えられる。

【0008】

上記の構成は、例えば、アタッチメントの先端に取り付けた作業棒によって、溶融炉の内部に堆積したスラグを除去する際に顕著な効果をもたらす。すなわち、上述のスラグ除去においては作業棒を高速に、あるいは加速度を与えて操作する必要があるところ、この構成により上述の操作を可能とすることができる。

【0009】

また、前記装置本体及び前記アタッチメントを前記第１方向へ移動させるための第１指令をユーザから受け付ける受付手段と、前記受付手段が前記第１指令を受け付けた場合に、前記アタッチメントが前記対象物から受ける反力に関するパラメータが所定の閾値を超えたか否かを判定する判定手段と、前記判定手段が、前記パラメータが前記閾値を超えていないと判定した場合には、前記アタッチメントを前記第１方向に移動させ、前記判定手段が、前記パラメータが前記閾値を超えたと判定した場合には、前記アタッチメントを前記第１方向とは反対の第２方向に移動させる制御手段と、を更に備えることを特徴としてもよい。

【0010】

この発明によれば、アタッチメントが対象物から受ける反力に関するパラメータが閾値を超えたか否かを判定手段により判定し、判定の結果によって制御手段によるアタッチメントの移動方向を変更する。
ここで、アタッチメントが対象物から反力を受けている状態で、装置本体が更に第１方向に移動することがある。これによりアタッチメントが受ける反力が過大となり、アタッチメントが破損するおそれがある。

【0011】

これに対し、判定手段が、パラメータが閾値を超えたと判定した場合には、アタッチメントを第１方向とは反対の第２方向に移動させる。また、上述のようにアタッチメントの移動速度は装置本体の移動速度よりも速い。これにより、アタッチメントが反力を受けた状態で装置本体が更に第１方向に移動した場合であっても、パラメータが対象物から離れるように移動させることができる。よって、アタッチメントが破損することを防ぎ、安全に作業することができる。

【0012】

また、前記制御手段は、前記パラメータが前記閾値を超えていないと前記判定手段が判定した場合には、前記アタッチメントとともに前記装置本体を前記第１方向に移動させることを特徴としてもよい。

【0013】

この発明によれば、パラメータが閾値を超えていない場合に、アタッチメントとともに装置本体を第１方向に移動させる。閾値を超えていない場合にのみアタッチメントと装置本体とを移動させることで、素早くアタッチメントを移動させることができることに加えて、安全性を確保することができる。

【0014】

また、前記パラメータは、前記反力の大きさであることを特徴としてもよい。

【0015】

この発明によれば、パラメータは反力の大きさである。これにより、閾値を適宜設定することで、アタッチメントが対象物から受ける反力が過大となる前にアタッチメントを第２方向へ移動させることができる。

【0016】

また、前記制御手段は、前記判定手段が、前記パラメータが前記閾値を超えたと判定した場合には、前記パラメータが所定の値以下になるまで、前記アタッチメントを前記第２方向に移動させることを特徴としてもよい。

【0017】

この発明によれば、判定手段が、パラメータが閾値を超えたと判定した場合には、パラメータが所定の値以下になるまで、アタッチメントを第２方向に移動させる。これにより、アタッチメントが過大な反力を受けることを防ぐと同時に、アタッチメントを対象物に対して追従するように移動させることができる。

【0018】

また、前記制御手段は、前記判定手段が、前記パラメータが前記閾値を超えたと判定した場合には、前記パラメータが前記所定の値以下になり且つ前記アタッチメントが前記対象物と接触した状態を維持するように前記アタッチメントを前記第２方向に移動するとともに、前記装置本体を前記第１方向に移動させることを特徴としてもよい。

【0019】

この発明によれば、アタッチメントが対象物と接触した状態を維持するようにアタッチメントを第２方向に移動するとともに、装置本体を第１方向に移動させる。これにより、アタッチメントと対象物との接触状態を保ちながら、装置本体を最適な位置に移動させることができる。

【0020】

また、前記受付手段は、前記装置本体及び前記アタッチメントを前記第２方向に移動させるための第２指令を受け付け、前記アタッチメントが前記第１方向に沿って移動可能な複数の位置のうち、前記対象物に相対的に遠い位置を遠隔位置とし、前記対象物に前記遠隔位置よりも近い位置を中間位置とし、前記対象物に前記中間位置よりも近い位置を近接位置とし、前記アタッチメントの現在の位置が前記遠隔位置、前記近接位置、及び前記中間位置のいずれであるかを判別する判別手段を更に備え、前記制御手段は、前記受付手段が前記第１指令または前記第２指令を受け付けた際に、前記判別手段が、前記アタッチメントが前記近接位置であると判別した場合には、前記装置本体を前記第１方向に移動させ、前記判別手段が、前記アタッチメントが前記遠隔位置であると判別した場合には、前記装置本体を前記第２方向に移動させることを特徴としてもよい。

【0021】

この発明によれば、判別手段が、アタッチメントが近接位置であると判別した場合には、装置本体を第１方向に移動させ、判別手段が、アタッチメントが遠隔位置であると判別した場合には、装置本体を第２方向に移動させる。つまり、アタッチメントの位置状態に合わせて装置本体を補助的に移動させることで、アタッチメントが必要以上に移動することを防ぐことができる。よって、アタッチメントが元の位置に戻るのに必要な時間を削減し、作業性を向上することができる。

【0022】

また、前記制御手段は、前記受付手段が前記第１指令を受け付けた際に、前記パラメータが前記閾値を超えていないと前記判定手段が判定した際に、前記アタッチメントを前記第１方向に移動させた後に、前記アタッチメントが前記近接位置であると前記判別手段が判別した場合には、前記装置本体を前記第１方向に移動させ、前記受付手段が前記第２指令を受け付けた際に、前記アタッチメントが前記遠隔位置であると前記判別手段が判別した場合には、前記装置本体を前記第２方向に移動させることを特徴としてもよい。

【0023】

対象物にアタッチメントが接近するとき、アタッチメントは近接位置であることが好ましい。というのは、アタッチメントが近接位置である場合には、アタッチメントが第２方向に移動する余地が生じる。そのため、アタッチメントが対象物に接触して反力を受けた状態で、例えば、反力が高まろうとしたとき等に、アタッチメントが近接位置であれば、アタッチメントを第２方向に逃がすことができる。
この発明によれば、受付手段が第１指令を受け付けた際に、判定手段が、パラメータが前記閾値を超えていないと判定した場合には、アタッチメントを第１方向に移動させる。そして判別手段が、アタッチメントが近接位置であると判別した場合には、装置本体を第１方向に移動させる。そのため、アタッチメントが近接位置に移動するまでは、アタッチメントが積極的に第１方向に前進する。

【0024】

一方、対象物からアタッチメントが離れようとするとき、アタッチメントは遠隔位置まで移動することが好ましい。というのは、アタッチメントが遠隔位置まで移動すれば、アタッチメントを対象物から素早く離し、アタッチメントまたは装置本体が損傷するのを避けつつ、アタッチメントに過度な反力が入力されることを抑制することができる。
この発明によれば、受付手段が前記第２指令を受け付けた際に、アタッチメントを第２方向に移動させる。そのため、アタッチメントを対象物から素早く離し、アタッチメントまたは装置本体が損傷するのを避けることができる。さらに判別手段が、アタッチメントが遠隔位置であると判別した場合には、装置本体を第２方向に移動させる。したがって、アタッチメントに過度な反力が入力されることを抑制することができる。

【0025】

また、前記制御手段は、前記アタッチメントが前記中間位置であると前記判別手段が判別した場合には、前記装置本体の移動を抑制することを特徴としてもよい。

【0026】

この発明によれば、アタッチメントが中間位置であると判別手段が判別した場合には、装置本体の移動を抑制する。これにより、ユーザがアタッチメントのみを移動させようとしたとき、装置本体が同時に移動することを抑えることができる。よって、より制御システムの操作性を向上することができる。

【0027】

また、前記パラメータは、前記反力の変化の大きさであることを特徴としてもよい。

【0028】

この発明によれば、パラメータは反力の変化の大きさである。例えば、制御システムの用途によっては、アタッチメントと対象物との間において一定の反力を保つ必要がある場合がある。このとき、パラメータを反力の変化の大きさとすることで、パラメータを反力の大きさとする場合と比較してより効率的に反力を維持することができる。

【0029】

上記の構成は、例えば、アタッチメントの先端に取り付けた回転砥石によって、大型鍛造品の仕上げ加工を行う際に顕著な効果をもたらす。すなわち、上述の仕上げ加工においては回転砥石を対象物の表面に対して一定の力で押し付ける必要があるところ、この構成により上述の操作を可能とすることができる。

【0030】

また、第１方向に移動することで対象物に接近する装置本体と、前記装置本体に取り付けられ且つ前記第１方向に移動することで前記対象物に接近するアタッチメントと、を制御する制御システムであって、前記アタッチメントを前記第１方向へ移動させるための第１指令をユーザから受け付ける受付手段と、前記受付手段が前記第１指令を受け付けた場合に、前記アタッチメントが前記対象物から受ける反力に関するパラメータが所定の閾値を超えたか否かを判定する判定手段と、前記判定手段が、前記パラメータが前記閾値を超えていないと判定した場合には、前記アタッチメントを前記第１方向に移動させ、前記判定手段が、前記パラメータが前記閾値を超えたと判定した場合には、前記アタッチメントを前記第１方向とは反対の第２方向に移動させる制御手段と、第１反力モード及び前記第１反力モードとは異なる第２反力モードを設定する設定手段と、を備え、前記アタッチメントの移動速度は、前記装置本体の移動速度よりも速く、前記パラメータは、前記設定手段が前記第１反力モードを設定した場合には前記反力の大きさであり、前記設定手段が前記第２反力モードを設定した場合には前記反力の変化の大きさであることを特徴としてもよい。

【0031】

この発明によれば、パラメータを設定手段により変更可能である。これにより、制御システムを複数の用途に用いることができる。
例えば、制御システムについて、第１反力モードを設定した場合には、アタッチメントの先端に取り付けた作業棒によって、溶融炉の内部に堆積したスラグを除去する作業に使用することができる。また、第２反力モードを設定した場合には、アタッチメントの先端に取り付けた回転砥石によって、大型鍛造品の仕上げ加工を行う作業に使用することができる。

【0032】

また、前記アタッチメントが前記第１方向に沿って移動可能な複数の位置のうち、前記対象物に相対的に遠い位置を遠隔位置とし、前記対象物に前記遠隔位置よりも近い位置を中間位置とし、前記対象物に前記中間位置よりも近い位置を近接位置とし、前記アタッチメントの現在の位置が前記遠隔位置、前記近接位置、及び前記中間位置のいずれであるかを判別する判別手段を更に備え、前記制御手段は、前記受付手段が、前記第１指令または前記装置本体及び前記アタッチメントを前記第２方向に移動させるための第２指令、を受け付けた際に、前記アタッチメントが前記近接位置であると前記判別手段が判別した場合には、前記装置本体を前記第１方向に移動させ、前記アタッチメントが前記遠隔位置であると判別した場合には、前記装置本体を前記第２方向に移動させることを特徴としてもよい。

【0033】

この発明によれば、アタッチメントが近接位置であると判別した場合には、装置本体を第１方向に移動させ、アタッチメントが遠隔位置であると判別した場合には、装置本体を第２方向に移動させる。これにより、アタッチメントが必要以上に移動することを防ぐことができる。よって、アタッチメントが元の位置に戻るのに必要な時間を削減し、作業性を向上することができる。

【0034】

また、前記アタッチメントの先端の位置を示す情報と、前記対象物の位置を示す情報と、を前記ユーザに通知する第１通知手段を更に備えることを特徴としてもよい。

【0035】

この発明によれば、アタッチメントの先端の位置を示す情報と、対象物の位置を示す情報と、をユーザに通知する第１通知手段を更に備える。これにより、ユーザは、通知された情報を用いて制御システムを最適に操作することができる。

【0036】

また、前記アタッチメントの先端から前記対象物までの距離を示す情報を前記ユーザに通知する第２通知手段を更に備えることを特徴としてもよい。

【0037】

この発明によれば、アタッチメントの先端から対象物までの距離を示す情報をユーザに通知する第２通知手段を更に備える。これにより、ユーザは、よりアタッチメントと対象物との位置関係を適切に把握することができる。よって、例えば、上述の第１指令又は第２指令のいずれを行うべきかを適切に判断することができる。

【0038】

また、前記アタッチメントが前記第１方向に沿って移動可能な複数の位置のうち、前記対象物に相対的に遠い位置を遠隔位置とし、前記対象物に前記遠隔位置よりも近い位置を中間位置とし、前記対象物に前記中間位置よりも近い位置を近接位置としたときに、前記アタッチメントの現在の位置が前記遠隔位置、前記中間位置、及び前記近接位置のいずれであるかを示す情報を前記ユーザに通知する第３通知手段を更に備えることを特徴としてもよい。

【0039】

この発明によれば、アタッチメントの位置をユーザに通知する第３通知手段を更に備える。これにより、ユーザは、上述の第１指令又は第２指令によって制御システムがどのように作動するかを把握し、最適な操作を実現することができる。

【0040】

また、前記アタッチメントの先端と前記対象物とが接触しているか否かを示す情報を前記ユーザに通知する第４通知手段を更に備えることを特徴としてもよい。

【0041】

この発明によれば、アタッチメントの先端と対象物とが接触しているか否かを示す情報をユーザに通知する第４通知手段を更に備える。これにより、ユーザは、アタッチメントに対して反力が生じたとき、その反力がアタッチメントの先端と対象物とが適切に接触したことによるものであるか、あるいは想定外の物質等と接触したものであるか等を適切に識別することができる。

【0042】

また、本発明に係る汎用ロボットの制御方法は、装置本体と、アタッチメントと、を備える汎用ロボットの制御方法であって、前記装置本体及び前記アタッチメントを前記第１方向へ移動させるための第１指令を受け付けた場合に、前記アタッチメントが対象物から受ける反力に関するパラメータが所定の閾値を超えたか否かを判定し、前記パラメータが前記閾値を超えていないと判定した場合には、前記アタッチメントを前記第１方向に移動させ、前記パラメータが前記閾値を超えたと判定した場合には、前記アタッチメントを前記第１方向とは反対の第２方向に移動させることを特徴とする。

【0043】

また、本発明に係るプログラムは、前記制御システムを作動させるための制御装置として、コンピュータを機能させる。

【発明の効果】

【0044】

本発明によれば、十分な速度をもって素早く対象物に接近することができる装置の制御システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0045】

【図1】本実施形態に係る制御システムの制御対象の構成例である。

【図2】図１に示すアタッチメント周辺の拡大図である。

【図3】本実施形態に係る装置本体及びアタッチメントの模式図である。

【図4】図３に示すアタッチメントが第１方向へ移動した状態を示す図である。

【図5】図４において装置本体が第１方向へ移動した状態を示す図である。

【図6】図５において装置本体の移動によってアタッチメントの先端に設けられた作業棒が対象物に接触した状態を示す図である。

【図7】図６においてアタッチメントが第２方向への移動を開始した状態を示す図である。

【図8】図７においてアタッチメントが中間位置となった状態を示す図である。

【図9】本実施形態のアタッチメントの動作フローである。

【図10】本実施形態の装置本体の動作フローである。

【図11】本実施形態の制御システムのシステム構成図である。

【図12】図１１に示す制御盤の操作画面の概略図である。

【図13】本実施形態の変形例１に関わる装置本体及びアタッチメントの動作フローである。

【発明を実施するための形態】

【0046】

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る制御システム２００を説明する。制御システム２００の説明にあたり、まず、制御対象１００について説明する。

【0047】

（制御対象１００）
図１に示すように、制御システム２００は、制御対象１００を制御する。制御対象１００は、例えば、溶融炉Ｍの内部に堆積した対象物（スラグＳ）を除去するために用いられる。具体的には、制御対象１００は、作業棒Ｒを操作し、作業棒ＲをスラグＳに物理的に接触させることで除去する。以下、本実施形態について上述の用途を例に挙げて説明する。

【0048】

制御対象１００は、装置本体１０と、アタッチメント２０と、を備える。
装置本体１０は、アタッチメント２０（後述する）を、溶融炉Ｍの付近まで移動させる。装置本体１０は、ベース１１と、アーム１２と、関節１３と、ハンド１４と、を備える。

【0049】

ベース１１は、装置本体１０において作業現場に設置される部位である。ベース１１にはアーム１２の一方の端が接続されている。
アーム１２は、一方の端がベース１１に接続され、他方の端が関節１３に接続される。
関節１３は、アーム１２とハンド１４とを接続する。
ハンド１４は、関節１３を介してアーム１２と接続されている。また、ハンド１４にはアタッチメント２０が接続されている。これにより、アタッチメント２０に６自由度を付与する。

【0050】

装置本体１０には、例えば、公知の６軸垂直多関節ロボットが好適に用いられる。本実施形態において、装置本体１０は、ハンド１４によって、アタッチメント２０を図１に示す第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に移動させる。なお、第１方向Ｄ１は、装置本体１０のハンド１４から溶融炉Ｍの内部に堆積したスラグＳへ接近する直線方向をいう。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１の反対の方向をいう。

【0051】

アタッチメント２０は、装置本体１０のハンド１４に取り付けられている。図２に示すように、アタッチメント２０は、基台部２１と、可動部２２と、力覚センサ２３と、グリッパ２４と、駆動部２５と、を備える。
アタッチメント２０において、可動部２２は、基台部２１に設けられたサーボモータ２５ｍ（後述する）によって、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に移動する。以下において、上述の可動部２２の移動方向について、特に軸方向と呼称することがある。

【0052】

基台部２１は、アタッチメント２０における装置本体１０のハンド１４に取り付けられる部位である。図２に示すように、基台部２１は、第１プレート２１ｐ１と、第１シャフト２１ｓ１と、第２プレート２１ｐ２と、第２シャフト２１ｓ２と、第３プレート２１ｐ３と、第４プレート２１ｐ４と、を備える。

【0053】

第１プレート２１ｐ１は、第２方向Ｄ２側の面がハンド１４に取り付けられている。これにより、基台部２１がハンド１４に取り付けられる。
第１プレート２１ｐ１は、例えば、円盤状である。第１プレート２１ｐ１の第１方向Ｄ１側の面には、複数の第１シャフト２１ｓ１が、前記円盤状における中心から径方向の距離を等しくして、間隔をあけて複数接続されている。

【0054】

第１シャフト２１ｓ１は、第２方向Ｄ２側の端が第１プレート２１ｐ１の第１方向Ｄ１側の面に接続され、第１方向Ｄ１側の端が第２プレート２１ｐ２の第２方向Ｄ２側の面に接続されている。
基台部２１の軸方向において、第１シャフト２１ｓ１が設けられた部位には、サーボモータ２５ｍや、不図示のサーボモータ制御部が位置している（後述する）。

【0055】

第２プレート２１ｐ２は、第２方向Ｄ２側の面が第１シャフト２１ｓ１に接続されている。これにより、第１プレート２１ｐ１とともに第１シャフト２１ｓ１を支持する。
第２プレート２１ｐ２は、例えば、円盤状である。第２プレート２１ｐ２の第１方向Ｄ１側の面には、複数の第２シャフト２１ｓ２が、前記円盤状における中心から径方向の距離を等しくして、間隔をあけて複数接続されている。

【0056】

第２シャフト２１ｓ２は、第２方向Ｄ２側の端が第１プレート２１ｐ１の第１方向Ｄ１側の面に接続され、第１方向Ｄ１側の端が第３プレート２１ｐ３の第２方向Ｄ２側の面に接続されている。
基台部２１の軸方向において、第２シャフト２１ｓ２が設けられた部位には、サーボモータ２５ｍのモータシャフト２５ｍｓが位置している（後述する）。

【0057】

第３プレート２１ｐ３は、第２方向Ｄ２側の面が第２シャフト２１ｓ２に接続されている。これにより、第２プレート２１ｐ２とともに第２シャフト２１ｓ２を支持する。
第３プレート２１ｐ３は、例えば、円盤状である。第３プレート２１ｐ３の第１方向側の面には、複数の支持レール２５ｌの第２方向側の端部が接続されている（後述する）。

【0058】

第４プレート２１ｐ４は、第２方向Ｄ２側の面が複数の支持レール２５ｌの第１方向側の端部に接続されている。これにより、第３プレート２１ｐ３とともに支持レール２５ｌを支持する。
第４プレート２１ｐ４は、例えば、円盤状である。また、第４プレート２１ｐ４は、底板２２ｂが支持レール２５ｌにおける第１方向Ｄ１の端部まで移動した時、支持レール２５ｌから抜けることを防ぐことを防ぐ役割を有する。
上述の基台部２１における各部品同士の接続及び取り付けには、例えば、ボルト締結が好適に用いられる。

【0059】

可動部２２は、基台部２１に取り付けられ、軸方向に移動する。可動部２２は、天板２２ｔと、支持部２２ｌと、軸支持部２２ｓと、底板２２ｂと、を備える。
天板２２ｔは、可動部２２の軸方向において第１方向Ｄ１の側に設けられる。天板２２ｔの第１方向Ｄ１の側の面には、力覚センサ２３や、上述の作業棒Ｒを取り付けるグリッパ２４が取り付けられている。また、天板２２ｔの第２方向Ｄ２の側の面には、支持部２２ｌ及び軸支持部２２ｓが接続されている。

【0060】

支持部２２ｌは、天板２２ｔと、底板２２ｂとの間に複数設けられた棒状の部材である。支持部２２ｌの第１方向Ｄ１側の端部は天板２２ｔの第２方向Ｄ２側の面と接続されている。天板２２ｔの第２方向Ｄ２側の面は、底板２２ｂに接続されている。

【0061】

軸支持部２２ｓは、天板２２ｔの中央に設けられている。軸支持部２２ｓの第１方向Ｄ１側の端部は天板２２ｔの第２方向Ｄ２側の面と接続されている。軸支持部２２ｓの第２方向Ｄ２側の端部は、ボールねじ２５ｓ（後述する）の第１方向Ｄ１側の端部に接続されている。
底板２２ｂは、例えば、円盤状の部材である。底板２２ｂは、前記円盤状の中心にめねじ部（不図示）を備え、ボールねじ２５ｓと係合する。これにより、ボールねじ２５ｓの回転に伴って底板２２ｂがボールねじ２５ｓの軸方向を摺動する。これにより可動部２２が軸方向に移動する。また、底板２２ｂには、支持レール２５ｌが貫通する貫通穴（不図示）が設けられている。

【0062】

力覚センサ２３は、可動部２２に設けられたセンサである、力覚センサ２３は、例えば、可動部２２に負荷された軸方向の圧力を感知する。上述の構成により、力覚センサ２３は、例えば、作業棒ＲがスラグＳに接触することで発生する反力の大きさ又は反力の変化の大きさを感知する。この反力の大きさ又は反力の変化の大きさに対して閾値を設けることで、作業棒Ｒからアタッチメント２０に向けて過大な反力が負荷されることを防ぐ制御を行う（詳細は後述する）。

【0063】

グリッパ２４は、可動部２２に設けられた力覚センサ２３に接するように設けられている。グリッパ２４は、例えば、制御システム２００によって操作する作業棒Ｒをアタッチメント２０に取り付けるために把持する部位である。作業棒Ｒに生じた反力は、このグリッパ２４を介して力覚センサ２３に伝達される。

【0064】

駆動部２５は、軸方向において可動部２２と基台部２１との距離を変化させる。駆動部２５は、サーボモータ２５ｍと、ボールねじ２５ｓと、支持レール２５ｌと、を備える。
サーボモータ２５ｍは、アタッチメント２０の軸方向において第１シャフト２１ｓ１が設けられた部位に位置している。サーボモータ２５ｍは、不図示のサーボモータ制御部によって駆動する。サーボモータ２５ｍは、モータシャフト２５ｍｓを備える。モータシャフト２５ｍｓの第１方向Ｄ１側の端部には、ボールねじ２５ｓの第２方向Ｄ２側の端部が接続されている。

【0065】

ボールねじ２５ｓは、底板２２ｂの中央に設けられためねじ部を貫通している。この状態において、ボールねじ２５ｓは、サーボモータ２５ｍによって回転する。これにより、底板２２ｂが軸方向に移動することで、可動部２２が軸方向に移動する。
支持レール２５ｌは、第２方向Ｄ２側の端部が第３プレート２１ｐ３の第１方向Ｄ１側の面に接続されている。支持レール２５ｌは、底板２２ｂに設けられた貫通穴を貫通する。また、支持レール２５ｌは、この貫通穴を摺動可能である。これにより、サーボモータ２５ｍの回転によって底板２２ｂ及び可動部２２が軸方向に回転することを防ぎ、ボールねじ２５ｓの機構によって可動部２２が軸方向に移動することを担保する。

【0066】

また、アタッチメント２０の移動機構の移動速度は、装置本体１０の移動速度よりも速い。あるいは、本構成と同等の移動速度を確保できれば、駆動部２５には、例えば、油圧シリンダが用いられていてもよい。

【0067】

上述のように、アタッチメント２０は、ハンド１４によって第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２へ移動する。これに加えて、アタッチメント２０の駆動部２５によって、可動部２２が第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２へ往復移動する。また、アタッチメント２０には、グリッパ２４を介して作業棒Ｒが取り付けられる。この作業棒Ｒが、駆動部２５によって第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に往復移動する。このように往復移動する作業棒Ｒの先端をスラグＳに接触させることで、溶融炉Ｍの内部のスラグＳを除去する。なお、図１及び図２に示すように、作業棒Ｒのアタッチメント２０側の端部と、溶融炉Ｍ側の端部との間に保持部を設けてもよい。これにより作業棒Ｒの中間部を保持することで、作業棒Ｒが円滑に往復移動することを担保してもよい。

【0068】

（制御システム２００）
次に、図３から図８の模式図と、図９及び図１０のフローチャートと、図１１に示すシステム構成図を用いて、制御システム２００における装置本体１０とアタッチメント２０の具体的な動きについて説明する。
制御システム２００は、炉前運転室２１０と、制御盤２２０と、を備えている。
まず、図１１に示すように、作業現場に設置された制御システム２００では、装置本体１０が炉前運転室２１０に設けられたロボット用制御盤２１１に接続されている。ロボット用制御盤２１１は、プログラミングペンダント２１２と、座標計算機２１３にそれぞれ接続されている。また、アタッチメント２０及びロボット用制御盤２１１がユーザの操作する制御盤２２０に接続されている。

【0069】

炉前運転室２１０に備えられたロボット用制御盤２１１、及び制御盤２２０はそれぞれ、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサとメモリとを備えるシステム制御装置を備え、プログラムを実行する。ロボット用制御盤２１１及び制御盤２２０はそれぞれ、プログラムの実行によって受付手段と、判定手段と、制御手段と、判別手段と、を備える装置として機能する。
受付手段は、第１指令ＦＷ及び第２指令ＢＷ（後述する）を、ユーザによる操作レバー２２１の操作を介して受け付ける。
判定手段は、アタッチメント２０が対象物から受ける反力に関するパラメータ（例えば、反力の大きさ又は反力の変化の大きさ）が所定の閾値を超えたか否かを判定する。

【0070】

なお、上述のパラメータ及び閾値は、制御システム２００の用途に応じて適宜決定する。例えば、制御システム２００をアタッチメント２０の先端に取り付けた作業棒Ｒによって、溶融炉Ｍの内部に堆積したスラグＳを除去する用途に用いる場合は、パラメータはスラグＳと作業棒Ｒとが接触することで生じる反力の大きさとする。パラメータは、制御盤２２０が力覚センサ２３から取得することが可能である。なお閾値は、予め判定手段に記憶されていることが好ましい。

【0071】

制御手段は、判定手段が判定した結果によって、装置本体１０及びアタッチメント２０の移動方向を変更する。具体的な制御については後述する。
判別手段は、アタッチメント２０の位置を判別する手段である。具体的には、アタッチメント２０が第１方向Ｄ１に沿って移動可能な複数の位置のうち、対象物に相対的に遠い位置を遠隔位置ＢＮ（後退位置）とし、対象物に遠隔位置ＢＮよりも近い領域を中間位置Ｎとし、対象物に中間位置Ｎよりも近い位置を近接位置ＮＦ（前進位置）とする。本実施形態において、中間位置Ｎに係る領域の大きさはユーザによって任意に決定されることが好ましい。判別手段は、アタッチメント２０の現在の位置が遠隔位置ＢＮ、近接位置ＮＦ、及び中間位置Ｎのいずれであるかを判別する。判別手段は、例えば、基台部２１の第１プレート２１ｐ１と可動部２２の天板２２ｔとの距離をセンサによって判別してもよいし、サーボモータ２５ｍの回転量を解析することで位置を判別してもよい。

【0072】

制御盤２２０は、操作レバー２２１と、ディスプレイ２２２と、を備える。本実施形態に係る制御システム２００は、この操作レバー２２１をユーザが操作することによる指令を、受付手段が受け付けることにより作動する。ユーザによる操作レバー２２１を用いた指令は、次に記載する通りである。すなわち、装置本体１０及びアタッチメント２０を第１方向Ｄ１に移動（前進）させるための第１指令ＦＷ（前進指令）と、装置本体１０及びアタッチメント２０を第２方向Ｄ２に移動（後退）させるための第２指令ＢＷ（後退指令）と、である。

【0073】

ディスプレイ２２２は、ユーザが制御盤２２０を操作するとき、各要件を判断するための情報を把握するために用いられる。図１２に示すように、ディスプレイ２２２は、第１通知手段Ｉ１と、第２通知手段Ｉ２と、第３通知手段Ｉ３と、第４通知手段Ｉ４と、して機能する。

【0074】

第１通知手段Ｉ１は、アタッチメント２０の先端（本実施形態においては、作業棒Ｒの先端）の位置を示す情報と、スラグＳの位置を示す情報と、をユーザに通知する。第１通知手段Ｉ１は、距離を示す数字（ｍｍ表示）の上に各構成部品を色分けしてディスプレイ２２２の上部に表示することで、距離を視覚的に認知しやすく表示する。

【0075】

第２通知手段Ｉ２は、アタッチメント２０の先端から溶融炉Ｍ内に配置された耐火物までの距離を示す情報をユーザに通知する。この情報は、ディスプレイ２２２の下方に位置する表に、ｍｍ表示の数値で表示される。また、第２通知手段Ｉ２は距離に応じて色分けすることで、前記距離を視覚的に認知しやすく表示する。
溶融炉Ｍ内に位置するスラグＳの位置は、下記のように認識する。すなわち、アタッチメント２０の先端が溶融炉Ｍ内に配置された耐火物に接触する前（上述のｍｍ表示が０ｍｍになる前）にアタッチメント２０から反力を感知した場合に、アタッチメント２０の先端とスラグＳとが接触したと判断して、スラグＳの位置を認識する。

【0076】

第３通知手段Ｉ３は、アタッチメント２０の現在の位置が遠隔位置ＢＮ、中間位置Ｎ、及び近接位置ＮＦのいずれであるかを示す情報をユーザに通知する。この情報は、ディスプレイ２２２の上部に表示される。
第４通知手段Ｉ４は、アタッチメント２０の先端とスラグＳとが接触しているか否かを示す情報をユーザに通知する。第４通知手段Ｉ４は、力覚センサ２３の数値によって作業棒Ｒに生じた反力をディスプレイ２２２の下方に位置する表に表示する。また、第４通知手段Ｉ４は、反力の大きさに応じて色分けすることで、反力の大きさを視覚的に認知しやすく表示する。
また、上述の各情報について、画面の中央に位置する画像を参照してもよい。この画像は、上述の各情報をもとに、溶融炉Ｍ内の作業棒Ｒ及びスラグＳの位置を断面図上において視覚的に表示したものである。

【0077】

（制御方法）
次に、上述の各手段及び操作による装置本体１０及びアタッチメント２０の具体的な動きを説明する。まず、装置本体１０及びアタッチメント２０の位置について、次のように記載する。すなわち、図３に示すように、装置本体１０が移動する前の位置を原点Ｏとする。装置本体１０が第１方向Ｄ１に進んだ位置（最も前進した位置）を本体前進位置Ｆｒとする。
装置本体１０の位置は、例えば、ロボット用制御盤２１１の制御値に基づいて判定することができる。また、原点Ｏ及び本体前進位置Ｆｒを示す情報は、予めロボット用制御盤２１１に記憶されている。

【0078】

また、アタッチメント２０の位置について、可動部２２における底板２２ｂと、駆動部２５のボールねじ２５ｓの位置関係を基準に次のように記載する。すなわち、図３に示すように、ボールねじ２５ｓの第２方向Ｄ２側の端部、すなわち底板２２ｂの可動域における第２方向Ｄ２側の端部を後退端Ｂとする。ボールねじ２５ｓの可動域の中央を、中間位置Ｎとする。ボールねじ２５ｓの第１方向Ｄ１側の端部、すなわち底板２２ｂの稼働域における第１方向Ｄ１側の端部を前進端Ｆとする。前述したアタッチメント２０の遠隔位置ＢＮは、中間位置Ｎと後退端Ｂとの間の領域である。アタッチメント２０の近接位置ＮＦは、中間位置Ｎと前進端Ｆとの間の領域である。
アタッチメント２０の位置は、例えば、制御盤２２０によるサーボモータ２５ｍの制御値に基づいて判定することができる。また、後退端Ｂ、中間位置Ｎ、前進端Ｆを示す情報は、予め制御盤２２０に記憶されている。

【0079】

本実施形態では、まず、図９及び図１０に基づいて、制御フローについて説明する。その後、図３から図８に基づいて、具体的な制御例について説明する。

【0080】

（制御フロー）
本実施形態では、制御システム２００は、アタッチメント２０及び装置本体１０を並行に制御する。以下では、アタッチメント２０及び装置本体１０それぞれの制御フローを説明する。

【0081】

（第１モード）
まず、第１モードの動作について説明する。第１モードは、図９及び図１０に示す動作フローチャートに従って、アタッチメント２０と装置本体１０とを動作するモードである。
以下、図９に示すアタッチメント２０の動作フローチャートについて説明する。
ユーザは、操作レバー２２１によって、第１指令ＦＷを入力する（ステップＳＡ１）。この指令を受付手段が受け付けたとき、判定手段によってアタッチメント２０が対象物から受ける反力に関するパラメータが所定の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳＡ２）。例えば、判定手段は、予め記憶されている閾値を読み出し、この閾値と、力覚センサ２３から取得されたパラメータと、を比較することで判定する。
反力が閾値を超えていない（ステップＳＡ２：ＮＯ）と判定手段が判定したとき、アタッチメント２０が前進端Ｆにあるか否かを判別手段により判別する（ステップＳＡ３）。例えば、判別手段は、制御盤２２０の制御値と、制御盤２２０に記憶されている前進端Ｆを示す情報と、を比較することで判別する。アタッチメント２０が前進端Ｆにないと判別手段が判別した場合（ステップＳＡ３：ＮＯ）、アタッチメント２０を第１方向Ｄ１に移動させる（ステップＳＡ４）。その後、フローを終了する。アタッチメント２０が前進端Ｆにあると判別手段が判別した場合（ステップＳＡ３：ＹＥＳ）は、そのままフローを終了する。

【0082】

操作レバー２２１によって、第２指令ＢＷを入力した（ステップＳＡ５）場合、あるいは第１指令ＦＷを入力した場合（ステップＳＡ１）においてアタッチメント２０に反力が生じていると判定した場合（ステップＳＡ２：ＹＥＳ）場合には、アタッチメント２０が後退端Ｂにあるか否かを判別手段により判別する（ステップＳＡ６）。アタッチメント２０が後退端Ｂにないと判別した場合（ステップＳＡ６：ＮＯ）は、アタッチメント２０を第２方向Ｄ２に移動させ（ステップＳＡ７）、フローを終了する。アタッチメント２０が後退端Ｂにあると判別した場合（ステップＳＡ６：ＹＥＳ）は、そのままフローを終了する。

【0083】

次に、図１０に示す装置本体１０の動作フローチャートについて説明する。
まず、操作レバー２２１によって第１指令ＦＷ又は第２指令ＢＷのいずれかの入力を受付手段が受け付けた（ステップＳＲ１）とき、アタッチメント２０の位置を判別手段により判別する（ステップＳＲ２）。アタッチメント２０の位置が近接位置ＮＦにある（すなわち、中間位置Ｎよりも第１方向Ｄ１側にある）と判別した場合（ステップＳＲ２：ＹＥＳ）は、装置本体１０を第１方向Ｄ１に移動させ（ステップＳＲ３）、フローを終了する。例えば、判別手段は、制御盤２２０の制御値と、制御盤２２０に記憶されている中間位置Ｎを示す情報と、を比較することで判別する。
アタッチメント２０の位置が近接位置ＮＦにない場合と判別した場合（ステップＳＲ２：ＮＯ）は、アタッチメント２０の位置が遠隔位置ＢＮにあるか否かを判別する（ステップＳＲ４）。アタッチメント２０の位置が遠隔位置ＢＮにある（すなわち、中間位置Ｎよりも第２方向Ｄ２側にある）と判別した場合（ステップＳＲ４：ＹＥＳ）は、装置本体１０を第２方向Ｄ２に移動させ（ステップＳＲ５）、フローを終了する。アタッチメント２０が近接位置ＮＦにも遠隔位置ＢＮにもない、すなわち、中間位置Ｎにあると判別した場合（ステップＳＲ４：ＮＯ）は、そのままフローを終了する。

【0084】

（第２モード）
次に、第２モードの動作について説明する。第２モードは、図１３に示す動作フローチャートに従って、アタッチメント２０及び装置本体１０を動作するモードである。第２モードでは、アタッチメント２０の制御と、装置本体１０の制御と、を同時に並行して行う。
まず、ユーザは、操作レバー２２１によって、第１指令ＦＷを入力する（ステップＳＳ１）。この指令を受付手段が受け付けたとき、判定手段によってアタッチメント２０が対象物から受ける反力に関するパラメータが所定の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳＳ２）。
反力が閾値を超えていない（ステップＳＳ２：ＮＯ）と判定手段が判定したとき、アタッチメント２０が前進端Ｆにあるか否かを判別手段により判別する（ステップＳＳ３）。これと並行して、アタッチメント２０の位置を判別手段により判別する（ステップＳＳ５）。
アタッチメント２０が前進端Ｆにないと判別手段が判別した場合（ステップＳＳ３：ＮＯ）、アタッチメント２０を第１方向Ｄ１に移動させる（ステップＳＳ４）。その後、フローを終了する。アタッチメント２０が前進端Ｆにあると判別手段が判別した場合（ステップＳＳ３：ＹＥＳ）は、そのままフローを終了する。
アタッチメント２０の位置が近接位置ＮＦにある（すなわち、中間位置Ｎよりも第１方向Ｄ１側にある）と判別した場合（ステップＳＳ５：ＹＥＳ）は、装置本体１０を第１方向Ｄ１に移動させ（ステップＳＳ６）、フローを終了する。アタッチメント２０の位置が近接位置ＮＦにない（すなわち、中間位置Ｎよりも第２方向Ｄ２側にある）と判別した場合（ステップＳＳ５：ＮＯ）には、そのままフローを終了する。
つまり、反力が閾値を超えておらず（ステップＳＳ２：ＮＯ）、更にアタッチメント２０が前進端Ｆになく（ステップＳＳ３：ＮＯ）、かつアタッチメント２０が近接位置ＮＦにある場合（ステップＳＳ５：ＹＥＳ）は、装置本体１０とともにアタッチメント２０を第１方向Ｄ１に移動させる。

【0085】

操作レバー２２１によって、第２指令ＢＷを入力した（ステップＳＳ７）場合、あるいは第１指令ＦＷを入力した場合（ステップＳＳ１）においてアタッチメント２０に反力が生じていると判定した場合（ステップＳＳ２：ＹＥＳ）場合には、アタッチメント２０が後退端Ｂにあるか否かを判別手段により判別する（ステップＳＳ８）。これと並行して、アタッチメント２０の位置が遠隔位置ＢＮにあるか否かを判別する（ステップＳＳ１０）。
アタッチメント２０が後退端Ｂにないと判別した場合（ステップＳＳ８：ＮＯ）は、アタッチメント２０を第２方向Ｄ２に移動させ（ステップＳＳ９）、フローを終了する。アタッチメント２０が後退端Ｂにあると判別した場合（ステップＳＳ８：ＹＥＳ）は、そのままフローを終了する。
アタッチメント２０の位置が遠隔位置ＢＮにある（すなわち、中間位置Ｎよりも第２方向Ｄ２側にある）と判別した場合（ステップＳＳ１０：ＹＥＳ）は、装置本体１０を第２方向Ｄ２に移動させ（ステップＳＳ１１）、フローを終了する。アタッチメント２０の位置が遠隔位置ＢＮにない（すなわち、中間位置Ｎよりも第１方向Ｄ１側にある）と判別した場合（ステップＳＳ１０：ＮＯ）は、そのままフローを終了する。
つまり、アタッチメント２０が対象物から受ける反力に関するパラメータが閾値を超えたか否かを判定手段により判定し、判定の結果によって制御手段による装置本体１０及びアタッチメント２０の移動方向を変更する。
なお、上述の制御において、アタッチメント２０が中間位置Ｎであると判別手段が判別した場合には、装置本体１０の移動を抑制する制御を備えていてもよい。

【0086】

（制御例）
上述のアタッチメント２０の動作フローチャート及び装置本体１０のフローチャートは、操作レバー２２１への第１指令ＦＷ又は第２指令ＢＷの入力により同時に開始される。上述の動作フローが同時に行われた場合の具体的な動きについては、図３から図８に示す通りとなる。
図３に示す初期位置から、操作レバー２２１によって第１指令ＦＷ又は第２指令ＢＷのいずれかを入力する。以下、操作レバー２２１によって第１指令ＦＷを入力した場合を例に挙げて説明する。なお図３に示す初期状態では、装置本体１０が原点Ｏに位置し、アタッチメント２０が中間位置Ｎに位置している。

【0087】

図４に示すように、操作レバー２２１によって第１指令ＦＷを入力すると、アタッチメント２０が、図９に示すステップＳＡ１、ＳＡ２（ＮＯ）、ＳＡ３（ＮＯ）、ＳＡ４を経て、第１方向Ｄ１に移動する。図５に示すように、装置本体１０も、図１０に示すステップＳＲ１、ＳＲ２（ＹＥＳ）、ＳＲ３を経て、第１方向Ｄ１に移動する。ただし本制御例では、このとき、装置本体１０はアタッチメント２０よりも始動までに時間がかかっている。そのため、制御信号自体は、ロボット用制御盤２１１及び制御盤２２０からそれぞれ並行に発信されていても、見かけ上は、アタッチメント２０が先行して前進端Ｆまで移動し、その後、装置本体１０が移動している。

【0088】

図６に示すように、アタッチメント２０の先端に取り付けた作業棒ＲがスラグＳに接すると、アタッチメント２０に反力が生じる。この場合において第１指令ＦＷが入力され続けると、アタッチメント２０については、反力が閾値を超えたと判定されるまでは、図９に示すステップＳＡ１、ＳＡ２（ＮＯ）、ＳＡ３（ＹＥＳ）を経て、特に移動しない。一方、図７に示すように、装置本体１０は、図１０に示すステップＳＲ１、ＳＲ２（ＹＥＳ）、ＳＲ３を経て、第１方向Ｄ１へ移動を続ける。反力が閾値を超えたと判定されると、図８に示すように、アタッチメント２０が、図９に示すステップＳＡ１、ＳＡ２（ＹＥＳ）、ＳＡ６（ＮＯ）、ＳＡ７を経て、第２方向Ｄ２へ移動する。

【0089】

このような動きにより、アタッチメント２０に過大な反力が生じてアタッチメント２０が破損することを防ぐ。
この状態となった後、ユーザは操作レバー２２１を前後動させ、装置本体１０が静止した状態でアタッチメント２０を第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に高速で往復させることで、スラグＳを除去する。
また、判別手段の検知するアタッチメント２０の位置や、判定手段の検知する反力の情報によって、以下のように装置本体１０及びアタッチメント２０を移動させてもよい。

【0090】

すなわち、判定手段が、パラメータが閾値を超えたと判定した場合には、パラメータが所定の値以下になるまで、アタッチメント２０を第２方向Ｄ２に移動させるようにしてもよい。
また、判定手段が、パラメータが閾値を超えたと判定した場合には、パラメータが所定の値以下になり且つアタッチメント２０が対象物と接触した状態を維持するようにアタッチメント２０を第２方向Ｄ２に移動するとともに、装置本体１０を第１方向Ｄ１に移動させてもよい。

【0091】

また、パラメータが閾値を超えていないと判定した際に、アタッチメント２０を第１方向Ｄ１に移動させた後に、判別手段が、アタッチメント２０が近接位置ＮＦであると判別した場合には、装置本体１０を第１方向Ｄ１に移動させてもよい。
また、受付手段が第２指令ＢＷを受け付けた際に、判別手段が、アタッチメント２０が遠隔位置ＢＮであると判別した場合には、装置本体１０を第２方向Ｄ２に移動させ、判別手段が、アタッチメント２０が中間位置Ｎであると判別した場合には、アタッチメント２０を第２方向Ｄ２に移動させてもよい。

【0092】

次に、本実施形態に係る制御システム２００を上述の用途以外に用いる変形例として、制御システム２００を、大型鍛造物の仕上げ加工に用いる例について説明する。
すなわち、アタッチメント２０の先端に回転砥石を取付け、大型鍛造部品の仕上げ加工の為に制御システム２００によって回転砥石を大型鍛造部品に押し付けるために用いてもよい。この場合は、上述のパラメータを、反力ではなく、反力の変化の大きさとしてもよい。

【0093】

また、第１反力モード及び第１反力モードとは異なる第２反力モードを設定する設定手段を備え、上述のパラメータを切り替え可能として、制御システム２００を複数の用途に用いてもよい。
第１反力モードは、図９のステップＳＡ２及び図１３のステップＳＳ２にて、アタッチメント２０が対象物から受ける反力に関するパラメータとして、反力の大きさが所定の閾値を超えたか否かを判定手段に判定させるモードである。
第２反力モードは、図９のステップＳＡ２及び図１３のステップＳＳ２にて、アタッチメント２０が対象物から受ける反力に関するパラメータとして、反力の変化の大きさが所定の閾値を超えたか否かを判定手段に判定させるモードである。
つまり、上述の判定手段による判断基準について、設定手段が第１反力モードを設定した場合には反力の大きさをパラメータとして、第２反力モードを設定した場合には反力の変化の大きさをパラメータとするようにしてもよい。

【0094】

また、制御システム２００は、受付手段が第１指令ＦＷを受け付けた際に、判定手段が、パラメータが閾値を超えていないと判定した場合には、装置本体１０及びアタッチメント２０を第１方向Ｄ１に移動させ、パラメータが閾値を超えたと判断した場合には、装置本体１０とアタッチメント２０を第２方向Ｄ２に移動させる制御手段（第２モード）と、第１モードと第２モードを設定する設定手段を備えてもよい。

【0095】

また、前記第２モードでは、受付手段が第２指令ＢＷを受け付けた際に、装置本体１０及びアタッチメント２０を第２方向Ｄ２に移動させることを特徴としてもよい。

【0096】

具体的には、受付手段が第１指令ＦＷを受け付けた際に、判定手段が、パラメータが閾値を超えていないと判定した場合には、アタッチメント２０を第１方向Ｄ１に移動させる。判別手段が、アタッチメント２０が近接位置ＮＦであると判別した場合には、装置本体１０を第１方向Ｄ１に移動させる。判定手段が、パラメータが閾値を超えたと判定した場合には、アタッチメント２０を第２方向Ｄ２に移動させる。判別手段が、アタッチメント２０が遠隔位置ＢＮであると判別した場合には、装置本体１０を第２方向Ｄ２に移動させる。これにより、受付手段が第１指令ＦＷを受け付けた際に、判定手段が、パラメータが閾値を超えたと判定した場合には、アタッチメント２０は第２方向Ｄ２へ移動し、装置本体１０は第１方向Ｄ１へ移動せず、作業中の予期せぬ力に対して素早く回避することができる。

【0097】

以上説明したように、本実施形態に係る制御システム２００によれば、アタッチメント２０の移動速度は、装置本体１０の移動速度よりも速い。このような構成とすることで、装置本体１０のみによって対象物に接近する場合と比較して、より素早く対象物に接近することができる。また、装置本体１０の移動速度を高めるのではなく、装置本体１０に取り付けられるアタッチメント２０の移動速度を高めることで、対象物への素早い接近を実現できる。よって、例えば、装置本体１０の改造など、大掛かりな作業の発生が抑えられる。

【0098】

上記の構成は、例えば、アタッチメント２０の先端に取り付けた作業棒Ｒによって、溶融炉Ｍの内部に堆積したスラグＳを除去する際に顕著な効果をもたらす。すなわち、上述のスラグ除去においては作業棒Ｒを高速に、あるいは加速度を与えて操作する必要があるところ、この構成により上述の操作を可能とすることができる。

【0099】

また、アタッチメント２０が対象物から受ける反力に関するパラメータが閾値を超えたか否かを判定手段により判定し、判定の結果によって制御手段によるアタッチメント２０の移動方向を変更する。
ここで、アタッチメント２０が対象物から反力を受けている状態で、装置本体１０が更に第１方向Ｄ１に移動することがある。これによりアタッチメント２０が受ける反力が過大となり、アタッチメント２０が破損するおそれがある。

【0100】

これに対し、判定手段が、パラメータが閾値を超えたと判定した場合には、アタッチメント２０を第１方向Ｄ１とは反対の第２方向Ｄ２に移動させる。また、上述のようにアタッチメント２０の移動速度は装置本体１０の移動速度よりも速い。これにより、アタッチメント２０が反力を受けた状態で装置本体１０が更に第１方向Ｄ１に移動した場合であっても、パラメータが対象物から離れるように移動させることができる。よって、アタッチメント２０が破損することを防ぎ、安全に作業することができる。

【0101】

また、パラメータが閾値を超えていない場合に、アタッチメント２０とともに装置本体１０を第１方向Ｄ１に移動させる。閾値を超えていない場合にのみアタッチメント２０と装置本体１０とを移動させることで、素早くアタッチメント２０を移動させることができることに加えて、安全性を確保することができる。

【0102】

また、パラメータは反力の大きさである。これにより、閾値を適宜設定することで、アタッチメント２０が対象物から受ける反力が過大となる前にアタッチメント２０を第２方向Ｄ２へ移動させることができる。

【0103】

また、判定手段が、パラメータが閾値を超えたと判定した場合には、パラメータが所定の値以下になるまで、アタッチメント２０を第２方向Ｄ２に移動させる。これにより、アタッチメント２０が過大な反力を受けることを防ぐと同時に、アタッチメント２０を対象物に対して追従するように移動させることができる。

【0104】

また、アタッチメント２０が対象物と接触した状態を維持するようにアタッチメント２０を第２方向Ｄ２に移動するとともに、装置本体１０を第１方向Ｄ１に移動させる。これにより、アタッチメント２０と対象物との接触状態を保ちながら、装置本体１０を最適な位置に移動させることができる。

【0105】

また、判別手段が、アタッチメント２０が近接位置ＮＦであると判別した場合には、装置本体１０を第１方向Ｄ１に移動させ、判別手段が、アタッチメント２０が遠隔位置ＢＮであると判別した場合には、装置本体１０を第２方向Ｄ２に移動させる。つまり、アタッチメント２０の位置状態に合わせて装置本体１０を補助的に移動させることで、アタッチメント２０が必要以上に移動することを防ぐことができる。よって、アタッチメント２０が元の位置に戻るのに必要な時間を削減し、作業性を向上することができる。

【0106】

対象物にアタッチメント２０が接近するとき、アタッチメント２０は近接位置ＮＦであることが好ましい。というのは、アタッチメント２０が近接位置ＮＦである場合には、アタッチメント２０が第２方向Ｄ２に移動する余地が生じる。そのため、アタッチメント２０が対象物に接触して反力を受けた状態で、例えば、反力が高まろうとしたとき等に、アタッチメント２０が近接位置ＮＦであれば、アタッチメント２０を第２方向Ｄ２に逃がすことができる。
受付手段が第１指令ＦＷを受け付けた際に、判定手段が、パラメータが前記閾値を超えていないと判定した場合には、アタッチメント２０を第１方向Ｄ１に移動させる。そして判別手段が、アタッチメント２０が近接位置ＮＦであると判別した場合には、装置本体１０を第１方向Ｄ１に移動させる。そのため、アタッチメント２０が近接位置ＮＦに移動するまでは、アタッチメント２０が積極的に第１方向Ｄ１に前進する。

【0107】

一方、対象物からアタッチメント２０が離れようとするとき、アタッチメント２０は遠隔位置ＢＮまで移動することが好ましい。というのは、アタッチメント２０が遠隔位置ＢＮまで移動すれば、アタッチメント２０を対象物から素早く離し、アタッチメント２０または装置本体１０が損傷するのを避けつつ、アタッチメント２０に過度な反力が入力されることを抑制することができる。
受付手段が前記第２指令ＢＷを受け付けた際に、アタッチメント２０を第２方向Ｄ２に移動させる。そのため、アタッチメント２０を対象物から素早く離し、アタッチメント２０または装置本体１０が損傷するのを避けることができる。さらに判別手段が、アタッチメント２０が遠隔位置ＢＮであると判別した場合には、装置本体１０を第２方向Ｄ２に移動させる。したがって、アタッチメント２０に過度な反力が入力されることを抑制することができる。

【0108】

また、アタッチメント２０が中間位置Ｎであると判別手段が判別した場合には、装置本体１０の移動を抑制する。これにより、ユーザがアタッチメント２０のみを移動させようとしたとき、装置本体１０が同時に移動することを抑えることができる。よって、より制御システム２００の操作性を向上することができる。

【0109】

また、パラメータは反力の変化の大きさである。例えば、制御システム２００の用途によっては、アタッチメント２０と対象物との間において一定の反力を保つ必要がある場合がある。このとき、パラメータを反力の変化の大きさとすることで、パラメータを反力の大きさとする場合と比較してより効率的に反力を維持することができる。

【0110】

上記の構成は、例えば、アタッチメント２０の先端に取り付けた回転砥石によって、大型鍛造品の仕上げ加工を行う際に顕著な効果をもたらす。すなわち、上述の仕上げ加工においては回転砥石を対象物の表面に対して一定の力で押し付ける必要があるところ、この構成により上述の操作を可能とすることができる。

【0111】

また、パラメータを設定手段により変更可能である。これにより、制御システム２００を複数の用途に用いることができる。
例えば、制御システム２００について、第１反力モードを設定した場合には、アタッチメント２０の先端に取り付けた作業棒Ｒによって、溶融炉Ｍの内部に堆積したスラグＳを除去する作業に使用することができる。また、第２反力モードを設定した場合には、アタッチメント２０の先端に取り付けた回転砥石によって、大型鍛造品の仕上げ加工を行う作業に使用することができる。

【0112】

また、アタッチメント２０が近接位置ＮＦであると判別した場合には、装置本体１０を第１方向Ｄ１に移動させ、アタッチメント２０が遠隔位置ＢＮであると判別した場合には、装置本体１０を第２方向Ｄ２に移動させる。これにより、アタッチメント２０が必要以上に移動することを防ぐことができる。よって、アタッチメント２０が元の位置に戻るのに必要な時間を削減し、作業性を向上することができる。

【0113】

また、アタッチメント２０の先端の位置を示す情報と、対象物の位置を示す情報と、をユーザに通知する第１通知手段Ｉ１を更に備える。これにより、ユーザは、通知された情報を用いて制御システム２００を最適に操作することができる。

【0114】

また、アタッチメント２０の先端から対象物までの距離を示す情報をユーザに通知する第２通知手段Ｉ２を更に備える。これにより、ユーザは、よりアタッチメント２０と対象物との位置関係を適切に把握することができる。よって、例えば、上述の第１指令ＦＷ又は第２指令ＢＷのいずれを行うべきかを適切に判断することができる。

【0115】

また、アタッチメント２０の位置をユーザに通知する第３通知手段Ｉ３を更に備える。これにより、ユーザは、上述の第１指令ＦＷ又は第２指令ＢＷによって制御システム２００がどのように作動するかを把握し、最適な操作を実現することができる。

【0116】

また、アタッチメント２０の先端と対象物とが接触しているか否かを示す情報をユーザに通知する第４通知手段Ｉ４を更に備える。これにより、ユーザは、アタッチメント２０に対して反力が生じたとき、その反力がアタッチメント２０の先端と対象物とが適切に接触したことによるものであるか、あるいは想定外の物質等と接触したものであるか等を適切に識別することができる。

【0117】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、力覚センサ２３は、アタッチメント２０の第１方向Ｄ１側の端部ではなく、第２方向Ｄ２側の端部に設けてもよい。
また、本実施形態に係る制御システム２００は、コンクリート等のハツリ作業に用いてもよい。
なお、制御システム２００の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

【0118】

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0119】

１０ 装置本体
２０ アタッチメント
２００ 制御システム
Ｉ１ 第１通知手段
Ｉ２ 第２通知手段
Ｉ３ 第３通知手段
Ｉ４ 第４通知手段
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
ＦＷ 第１指令
ＢＷ 第２指令
ＢＮ 遠隔位置
Ｎ 中間位置
ＮＦ 近接位置
Ｆ 前進端
Ｂ 後退端

【要約】

【課題】十分な速度をもって、素早く対象物に接近することができる装置の制御システムを提供することを目的とする。
【解決手段】制御システム２００は、第１方向Ｄ１に移動することで対象物に接近する装置本体１０と、装置本体１０に取り付けられ、且つ第１方向Ｄ１に移動することで対象物に接近するアタッチメント２０と、を制御するものであって、アタッチメント２０の移動速度は、装置本体１０の移動速度よりも速いことを特徴とする。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】