特許 7290472 ロボットシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-05

(45)【発行日】2023-06-13

(54)【発明の名称】ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20230606BHJP

【ＦＩ】

B25J19/06

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019100293

(22)【出願日】2019-05-29

(65)【公開番号】P2020192652

(43)【公開日】2020-12-03

【審査請求日】2022-01-14

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100163050

【弁理士】

【氏名又は名称】小栗 眞由美

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】古市 暁史

(72)【発明者】

【氏名】中山 一隆

(72)【発明者】

【氏名】松本 邦保

(72)【発明者】

【氏名】内藤 康広

【審査官】國武 史帆

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０７３０５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１１７１４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットと、該ロボットを制御する制御装置とを備え、
前記ロボットが、第１部材と、該第１部材に対して所定の第１軸線回りに回転駆動させられる第２部材と、前記第１軸線回りのトルクを検出する第１トルク検出部とを備え、
前記制御装置が、前記第１トルク検出部により検出された前記トルクに基づいて前記第２部材に作用した外力の想定し得る上限値である外力上限値を推定する外力上限値推定部を備え、
該外力上限値推定部が、前記第１トルク検出部により検出された前記トルクと、前記ロボットの姿勢および動作から算出した算出トルクとの差分トルクの絶対値を、前記第２部材の回転方向の両端部となる表面上に、物理的に接触可能な位置の前記第１軸線からの最小半径で除算した値を前記外力上限値として推定し、推定された前記外力上限値が、所定の閾値よりも大きい場合に、前記外力の増加を回避するよう前記ロボットを制御するロボットシステム。

【請求項2】

ロボットと、該ロボットを制御する制御装置とを備え、
前記ロボットが、第１部材と、該第１部材に対して所定の第１軸線回りに回転駆動させられる第２部材と、前記第１軸線回りのトルクを検出する第１トルク検出部とを備え、
前記制御装置が、前記第１トルク検出部により検出された前記トルクに基づいて前記第２部材に作用した外力の想定し得る上限値である外力上限値を推定する外力上限値推定部を備え、
該外力上限値推定部が、前記第１トルク検出部により検出された前記トルクと、前記ロボットの姿勢および動作から算出した算出トルクとの差分トルクの絶対値を、前記第２部材の回転方向の両端部となる表面上に、前記ロボットの設置環境上、接触可能な位置の前記第１軸線からの最小半径で除算した値を前記外力上限値として推定し、推定された前記外力上限値が、所定の閾値よりも大きい場合に、前記外力の増加を回避するよう前記ロボットを制御するロボットシステム。

【請求項3】

前記ロボットが、前記第１軸線に直交する平面内に配置される所定の第２軸線回りに前記第１部材に対して相対的に回転駆動される第３部材と、前記第２軸線回りのトルクを検出する第２トルク検出部とを備え、
前記外力上限値推定部が、前記第１トルク検出部により検出された前記トルクに基づいて算出した第１外力上限値と、前記第２トルク検出部により検出された前記トルクに基づいて算出した第２外力上限値とを用いて前記外力上限値を推定する請求項１または請求項２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記外力上限値推定部が、前記第１外力上限値と、前記第２外力上限値との２乗和の平方根により前記外力上限値を推定する請求項３に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記ロボットが、前記第１軸線に平行な第３軸線回りに前記第２部材に対して回転駆動される第４部材と、前記第３軸線回りのトルクを検出する第３トルク検出部とを備え、
前記外力上限値推定部が、前記第１トルク検出部により検出された前記トルクに基づいて算出した前記第１外力上限値と、前記第３トルク検出部により検出された前記トルクに基づいて算出した第３外力上限値とを用いて前記外力上限値を推定する請求項３または請求項４に記載のロボットシステム。

【請求項6】

前記ロボットが、前記第１軸線に平行な第３軸線回りに前記第２部材に対して回転駆動される第４部材と、前記第３軸線回りのトルクを検出する第３トルク検出部とを備え、
前記外力上限値推定部が、前記第１トルク検出部により検出された前記トルクに基づいて算出した前記第１外力上限値と、前記第３トルク検出部により検出された前記トルクに基づいて算出した第３外力上限値とを比較して、いずれか小さい方のみを用いて前記外力上限値を推定する請求項３または請求項４に記載のロボットシステム。

【請求項7】

前記制御装置は、前記ロボットが、前記ロボットに備えられた全ての前記トルク検出部により前記トルクを検出困難な外力が加わる接触の可能性がある特定姿勢であるか否かを判定し、前記特定姿勢であると判定される場合には前記ロボットの動作を制限する請求項３から請求項６のいずれかに記載のロボットシステム。

【請求項8】

前記制御装置は、前記ロボットが前記特定姿勢であると判定される場合には、前記ロボットの動作速度を低下させる請求項７に記載のロボットシステム。

【請求項9】

前記制御装置は、前記ロボットが前記特定姿勢であると判定される場合には、前記トルクを検出困難な前記外力の方向への前記ロボットの動作を制限する請求項７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】

本開示は、ロボットシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ロボットに作用するトルクを検出し、検出されたトルクが上限値を超えた場合にロボットを停止させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５９２７２８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ロボットに物体が接触することにより、物体からロボットに与えられる外力によってロボットの各軸に作用するトルクをトルクセンサ等を用いて検出する場合、ロボットへの物体の具体的な接触位置が特定できないため、外力の大きさを精度よく検出することは困難である。
協働ロボットのように、人と協働して作業するロボットの場合に、ロボットと人とが接触することにより、ロボットから人に与えることが許容される力（許容接触力）の大きさは、ＩＳＯ/ＴＳ１５０６６に規定されている。

【0005】

したがって、ロボットに作用する外力を検出するトルクセンサ等を備えている場合においても、検出されたトルクが上限値を超えていなくても、ＩＳＯ／ＴＳ１５０６６に規定されている許容接触力よりも小さい外力においてロボットを停止させることが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、ロボットと、該ロボットを制御する制御装置とを備え、前記ロボットが、第１部材と、該第１部材に対して所定の第１軸線回りに回転駆動させられる第２部材と、前記第１軸線回りのトルクを検出する第１トルク検出部とを備え、前記制御装置が、前記第１トルク検出部により検出された前記トルクに基づいて前記第２部材に作用した外力の想定し得る上限値である外力上限値を推定する外力上限値推定部を備え、該外力上限値推定部が、前記第１トルク検出部により検出された前記トルクと、前記ロボットの姿勢および動作から算出した算出トルクとの差分トルクの絶対値を、前記第２部材の回転方向の両端部となる表面上に、物理的に接触可能な位置の前記第１軸線からの最小半径で除算した値を前記外力上限値として推定し、推定された前記外力上限値が、所定の閾値よりも大きい場合に、前記外力の増加を回避するよう前記ロボットを制御するロボットシステムである。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施形態に係るロボットシステムを示す全体構成図である。

【図2】図１のロボットシステムに備えられる制御装置を示すブロック図である。

【図3】図１のロボットシステムに備えられるロボットのＪ１軸線からＪ３軸線回りの外力上限値の一例を示すロボットの側面図である。

【図4】図１のロボットシステムの変形例における外力上限値を説明するロボットの平面図である。

【図5】図４のロボットシステムにおけるロボットの側面図である。

【図6】図４および図５のロボットシステムにおいて推定された各軸の外力上限値から合成外力を算出する方法を説明する図である。

【図7】図１のロボットシステムの他の変形例における外力上限値を説明するロボットの側面図である。

【図8】図７のロボットシステムにおけるロボットの手首ユニットの正面図である。

【図9】図７および図８のロボットシステムにおいて推定された各軸の外力上限値から合成外力を算出する方法を説明する図である。

【図10】図１のロボットシステムの変形例における外力上限値の推定方法を説明するロボットの側面図である。

【図11】図４とは異なる姿勢における外力上限値の推定方法を説明するロボットの側面図である。

【図12】図１のロボットシステムにおけるロボットの特定姿勢を説明するロボットの側面図である。

【図13】図１のロボットシステムにおけるロボットの変形例を示すロボットの側面図である。

【図14】図１のロボットシステムにおけるロボットの他の変形例を示すロボットの拡大正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示の一実施形態に係るロボットシステム１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボットシステム１は、図１に示されるように、ロボット２と、ロボット２を制御する制御装置３とを備えている。

【0009】

ロボット２は、床面Ｇに設置されるベース（第３部材）４と、鉛直なＪ１軸線（第２軸線）Ａ回りにベース４に対して回転可能に支持された旋回胴（第１部材）５とを備えている。また、ロボット２は、水平なＪ２軸線（第１軸線）Ｂ回りに旋回胴５に対して回転可能に支持された第１アーム（第２部材）６と、Ｊ２軸線Ｂに平行なＪ３軸線（第３軸線）Ｃ回りに第１アーム６に対して回転可能に支持された第２アーム（第４部材）７とを備えている。

【0010】

また、ロボット２は、第２アーム７の先端に３軸の手首ユニット８を備えている。
手首ユニット８は、第２アーム７の長手方向に延びるＪ４軸線Ｄ回りに第２アーム７に回転可能に支持された第１手首要素９を備えている。また、手首ユニット８は、Ｊ４軸線Ｄに直交するＪ５軸線Ｅ回りに第１手首要素９に回転可能に支持された第２手首要素１０を備えている。さらに、手首ユニット８は、Ｊ５軸線Ｅに直交し、Ｊ４軸線ＤとＪ５軸線Ｅとの交点を通過するＪ６軸線Ｆ回りに第２手首要素１０に回転可能に支持された第３手首要素１１を備えている。

【0011】

また、本実施形態に係るロボット２は、床面Ｇとベース４との間に配置され、Ｊ１軸線Ａ回りのトルクを検出するトルクセンサ（第２トルク検出部）１２を備えている。また、ロボット２は、旋回胴５と第１アーム６との間のＪ２軸線Ｂ回りのトルクを検出するトルクセンサ（第１トルク検出部）１３を備えている。さらに、ロボット２は、第１アーム６と第２アーム７との間のＪ３軸線Ｃ回りのトルクを検出するトルクセンサ（第３トルク検出部）１４を備えている。

【0012】

制御装置３は、プロセッサおよびメモリにより構成されている。制御装置３は、図２に示されるように、教示されたプログラムに従って、ロボット２に対して指令信号を出力する制御部１５を備えている。また、制御装置３は、制御部１５からロボット２のツール先端点の位置（姿勢）および各軸の速度（動作）を受け取って、当該姿勢および動作をとることによってＪ１軸線ＡからＪ３軸線Ｃ回りにそれぞれ作用するトルク値を逐次算出するトルク算出部１６を備えている。

【0013】

さらに、制御装置３は、各トルクセンサ１２，１３，１４により検出されたトルク値を受け取って、トルク算出部１６において、ロボット２の姿勢、各駆動部の速度および加速度により算出されたトルク値との差分である差分トルク値の絶対値を軸毎に算出する差分トルク算出部１７を備えている。そして、制御装置３は、算出された差分トルク値に基づいて、ロボット２に作用した外力Ｐの想定し得る上限値である外力上限値Ｐａを推定する外力上限値推定部１８を備えている。

【0014】

外力上限値推定部１８は、軸毎に、軸線Ａ，Ｂ，Ｃ回りに相対回転させられる２つの部材４，５，６，７のいずれかの回転方向の両端に配置される表面に、ロボット２の構造上、物理的に接触可能な位置の軸線からの最小半径を記憶している。

【0015】

例えば、ベース４に対してＪ１軸線Ａ回りに回転させられる旋回胴５については、作業者が物理的に接触する可能性のある旋回胴５の径方向およびＪ１軸線Ａ方向に延びる表面のＪ１軸線Ａに最も近い位置の半径寸法を記憶している。例えば、旋回胴５が、図３に示されるように、Ｊ１軸線Ａを中心とする円錐状の外面を有する場合には、横断面の最も小さい位置の表面におけるＪ１軸線Ａからの半径寸法Ｒ１を記憶している。

【0016】

また、例えば、旋回胴５に対してＪ２軸線Ｂ回りに回転させられる第１アーム６については、作業者が物理的に接触する可能性のある第１アーム６の径方向およびＪ２軸線Ｂ方向に延びる表面のＪ２軸線Ｂに最も近い位置の半径寸法を記憶している。例えば、第１アーム６が、図３に示されるように、Ｊ２軸線Ｂを中心とした円筒状の外面を有する端部６ａと、該端部６ａの表面から径方向外方に延びるアーム部６ｂとを備える場合には、アーム部６ｂの付け根のＪ２軸線Ｂからの半径寸法Ｒ２、すなわち、端部６ａの外面の半径寸法Ｒ２を記憶している。

【0017】

また、例えば、第１アーム６に対してＪ３軸線Ｃ回りに回転させられる第２アーム７については、作業者が物理的に接触する可能性のある第２アーム７の径方向に延びる表面のＪ２軸線Ｂに最も近い位置の半径寸法を記憶している。例えば、第２アーム７が、図３に示されるように、Ｊ３軸線Ｃを中心とした円筒状の外面を有する端部７ａと、該端部７ａの表面から径方向外方に延びるアーム部７ｂとを備える場合には、アーム部７ｂの付け根のＪ３軸線Ｊ３からの半径寸法Ｒ３、すなわち、端部７ａの外面の半径寸法Ｒ３を記憶している。

【0018】

そして、外力上限値推定部１８は、差分トルク算出部１７により算出された差分トルクの絶対値を記憶している最小半径によって除算することにより、外力上限値Ｐａを算出する。
すなわち、差分トルク算出部１７により差分トルクが存在する場合には、差分トルクが存在する軸について、ロボット２の表面のいずれかの場所に外力Ｐが作用していることがわかる。

【0019】

外力Ｐの作用している場所は特定できないため、差分トルクの大きさだけでは、実際に作用している外力Ｐの大きさを求めることはできない。しかし、物理的に接触可能な位置の最小半径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によって差分トルクを除算することにより、接触によって発生し得る外力の最大値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を外力上限値Ｐａとして求めることができる。

【0020】

そして、制御部１５は、外力上限値推定部１８により推定された外力上限値Ｐａと所定の閾値とを比較し、外力上限値Ｐａが所定の閾値よりも大きい場合には、ロボット２を停止または退避動作させるよう制御する。
ＩＳＯ／ＴＳ１５０６６には、ロボット２と作業者とが接触することにより、作業者が損傷を受けずに耐え得る生体力学的な負荷の閾値が、接触する身体の部位ごとに設定されている。制御部１５は、これらの閾値の内の最も小さい値を閾値として記憶しておき、算出された外力上限値Ｐａが閾値よりも大きいか否かを判断する。

【0021】

制御部１５の行うロボット２の停止動作または退避動作は、外力上限値Ｐａを増大させないための動作であり、停止動作は、ロボット２をその場で停止させる動作であり、退避動作は、ロボット２を外力を緩和させる方向、例えば直前の動作の逆方向に移動させる動作である。

【0022】

このように構成された本実施形態に係るロボットシステム１によれば、トルクセンサ１２，１３，１４により検出されるトルクを発生することができる外力の内、物理的に接触可能な最小半径の位置に作用する外力上限値Ｐａを所定の閾値と比較する。すなわち、トルクセンサ１２，１３，１４によって有意なトルクが検出された場合には、物理的に接触可能な最小半径の位置に外力上限値Ｐａの大きさを有する外力Ｐが作用したものとして取り扱われる。

【0023】

これにより、例えば、作業者がロボット２に接触することにより実際に作業者にかかる負荷は、確実に外力上限値Ｐａ以下となる。すなわち、本実施形態に係るロボットシステムに１よれば、作業者が損傷を受けずに耐え得る生体力学的な負荷が作業者に加わる前に、確実にロボット２を停止動作あるいは退避動作させることができるという利点がある。

【0024】

最小半径の値としてさらに小さい値を記憶しておくことにより、外力上限値Ｐａをさらに大きく見積もることができる。しかしながらこの場合には過度に安全側の外力上限値Ｐａとなってしまい、軸線Ａ，Ｂ，Ｃから離れた位置に極めて小さい外力Ｐが作用した場合にもロボット２が停止動作あるいは退避動作させられてしまうので好ましくない。

【0025】

なお、本実施形態においては、軸毎に外力上限値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を算出して、それぞれ閾値と比較することとした。これに代えて、例えば、トルクセンサ１２によりＪ１軸線Ａ回りのトルクが検出され、トルクセンサ１３によりＪ１軸線Ａに直交する平面内に配置されるＪ２軸線Ｂ回りのトルクが検出された場合には、以下の通りに外力上限値Ｐａを推定してもよい。

【0026】

すなわち、Ｊ１軸線Ａ回りのトルクに基づいて上記手法により外力上限値（第２外力上限値）Ｐ１を算出し、Ｊ２軸線Ｂ回りのトルクに基づいて上記手法により外力上限値（第１外力上限値）Ｐ２を算出し、算出された２つの外力上限値を合成する。これにより合成された外力上限値（合成外力）Ｐａを下式により算出することにしてもよい。

【0027】

Ｐａ＝√（Ｐ１^２＋Ｐ２^２） （１）
ここで、Ｐａは合成された外力上限値、Ｐ１はＪ１軸線Ａ回りの外力上限値、Ｐ２はＪ２軸線Ｂ回りの外力上限値である。

【0028】

例えば、図４および図５に示されるように、ロボット２に対して直交座標系を概念する。
そして、ロボット２の第１アーム６に、図４に示されるように、水平面内における外力成分Ｆ１および、図５に示されるように、垂直面内における外力成分Ｆ２の外力が作用した場合を想定する。

【0029】

この場合には、図４に示されるように、トルクセンサ１２により検出されたＪ１軸線Ａ回りのトルクから外力上限値Ｐ１が推定される。外力上限値Ｐ１は、Ｆｘ－Ｆｙ平面上の任意の方向に作用するものと考えることができる。また、図５に示されるように、トルクセンサ１３により検出されたＪ２軸線Ｂ回りのトルクから外力上限値Ｐ２が推定される。外力上限値Ｐ２は、Ｆｘ－Ｆｚ平面上の任意の方向に作用するものと考えることができる。

【0030】

したがって、この場合には、図６に示されるように、式（１）に示される外力上限値Ｐ１，Ｐ２の２乗和の平方根により、合成された外力上限値Ｐａを算出することができる。
また、上記においては、Ｊ１軸線Ａ回りのトルクとＪ２軸線Ｂ回りのトルクとを検出する場合を例示したが、これに限定されるものではない。

【0031】

例えば、図７および図８に示されるように、Ｊ４軸線Ｄ回りのトルクを検出するトルクセンサ（図示略）と、Ｊ５軸線Ｅ回りのトルクを検出するトルクセンサ（図示略）とを備える場合についても同様である。すなわち、トルクセンサにより検出されたＪ４軸線Ｄ回りのトルクから推定された外力上限値Ｐ１が、図８に示されるように、Ｆｘ－Ｆｙ平面上の任意の方向に作用する。

【0032】

また、トルクセンサにより検出されたＪ５軸線Ｅ回りのトルクから推定された外力上限値Ｐ２が、図７に示されるように、Ｆｘ－Ｆｚ平面上の任意の方向に作用する。
Ｊ４軸線ＤとＪ５軸線Ｅとは、相互に直交する平面に沿って延びている。
したがって、この場合にも、図９に示されるように、式（１）に示される外力上限値Ｐ１，Ｐ２の２乗和の平方根により、合成された外力上限値Ｐａを算出することができる。

【0033】

また、上記においては、ロボット２が備える軸線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆのうち、隣接する２つの軸線Ｂ，Ｃ回りのトルクを検出する場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、Ｊ１軸線ＡとＪ３軸線Ｃ、Ｊ２軸線ＢとＪ４軸線Ｄのように、隣接していない２つの軸線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ回りのトルクを検出して合成してもよい。

【0034】

また、Ｊ２軸線Ｂ回りのトルクと、Ｊ２軸線Ｂに平行なＪ３軸線Ｃ回りのトルクとが検出される場合に、Ｊ２軸線Ｂ回りのトルクに基づいて上記手法により外力上限値Ｐ２を算出し、Ｊ３軸線Ｃ回りのトルクに基づいて上記手法により外力上限値（第３外力上限値）Ｐ３を算出する。そして、算出された第１外力上限値Ｐ２および第３外力上限値Ｐ３から例えばＪ１軸線Ａベース換算の外力上限値Ｐａを推定してもよい。

【0035】

また、Ｊ２軸線Ｂ回りのトルクと、Ｊ２軸線Ｂに平行なＪ３軸線Ｃ回りのトルクとが検出される場合に、Ｊ２軸線Ｂ回りのトルクに基づいて上記手法により外力上限値Ｐ２を算出し、Ｊ３軸線Ｃ回りのトルクに基づいて上記手法により外力上限値（第３外力上限値）Ｐ３を算出する。そして、算出された第１外力上限値Ｐ２と第３外力上限値Ｐ３とを比較していずれか小さい方を外力上限値Ｐａとして推定してもよい。

【0036】

すなわち、図１０および図１１に示されるように、第２アーム７の先端に外力が作用する場合に、相互に平行なＪ２軸線ＢおよびＪ３軸線Ｃ回りの同一方向のトルクがそれぞれ検出される。検出された２つのトルクに基づいて算出される２つの外力上限値Ｐ２，Ｐ３は、いずれも同じ外力を推定するものであり、かつ、それぞれが想定し得る最大値であるため、小さい方の値が実際の外力Ｐにより近い値となる。

【0037】

したがって、図１０の場合には、Ｊ２軸線Ｂ回りのトルクに基づいて算出した外力上限値Ｐ２を外力上限値Ｐａとして推定し、図１１の場合には、Ｊ３軸線Ｃ回りのトルクに基づいて算出した外力上限値Ｐ３を外力上限値Ｐａとして推定すればよい。これにより、より精度よく外力Ｐを推定することができる。

【0038】

また、本実施形態においては、ロボット２の構造上、物理的に接触可能な位置の最小半径を用いて外力上限値Ｐａを算出することとした。これに代えて、ロボット２が部分的にカバーあるいは安全柵で覆われている場合のように、カバーあるいは安全柵によって物理的に接触が不可能な位置が発生する場合に適用してもよい。

【0039】

また、ロボット２の設置環境上において、作業者が外部から接触不可能な部分が存在する場合には、ロボット２への接触可能な範囲における最小半径を用いることにしてもよい。設置環境上接触不可能な場合としては、センサ等によって作業者のロボット２の特定部分への接近が制限されている場合などを挙げることができる。

【0040】

また、図１２に示されるように、Ｊ１軸線Ａを含む平面上において、Ｊ２軸線ＢおよびＪ３軸線Ｃに直交する直線に沿う方向に外力Ｐが作用する場合には、Ｊ１軸線ＡからＪ３軸線Ｃ回りのトルクはいずれも微小なものとなる。すなわち、ロボット２のこのような姿勢は、全てのトルクセンサ１２，１３，１４によってトルクの検出が困難な姿勢（特定姿勢）となる。

【0041】

本実施形態においては、外力上限値Ｐａの推定はトルクが検出可能であることを前提としているため、制御装置３が、ロボット２の各駆動部の角度からロボット２が特定姿勢にあるか否かを判定し、特定姿勢であると判定される場合にはロボット２の動作を制限してもよい。
ロボット２の動作制限としては、動作速度を所定の速度以下に低下させることにしてもよい。また、トルクセンサ１２，１３，１４によってトルクを検出することが困難な外力Ｐの方向へロボット２を移動させないことにしてもよい。

【0042】

また、本実施形態においては、垂直多関節型のロボット２を例示したが、これに代えて、水平多関節型のロボットを採用してもよい。
また、本実施形態においては、トルクを検出するトルク検出部としてトルクセンサ１２，１３，１４を例示したが、これに代えて、各部を駆動するモータの電流を検出してトルクを推定してもよい。
また、セカンダリエンコーダを備える場合には、セカンダリエンコーダにより検出された角度情報に基づいてトルクを推定してもよい。

【0043】

また、６軸多関節型のロボット２を例示したが、７軸多関節型のロボット２０に適用してもよい。この場合には、図１３に示されるように、Ｊ１軸線Ａ１～Ｊ４軸線Ｄ１回りのトルクを検出するトルクセンサ１２，１３，１４，２２を配置すればよい。符号２１は、Ｊ３軸線Ｃ１に平行なＪ４軸線Ｄ１回りに第２アーム７に対して回転可能に支持された第３アームである。

【0044】

この場合、第１手首要素９は、第３アーム２１の長手方向に延びるＪ５軸線Ｅ１回りに第３アーム２１に回転可能に支持されている。また、第２手首要素１０は、Ｊ５軸線Ｅ１に直交するＪ６軸線Ｆ１回りに第１手首要素９に回転可能に支持され、第３手首要素１１は、Ｊ６軸線Ｆ１に直交し、Ｊ５軸線Ｅ１とＪ６軸線Ｆ１との交点を通過するＪ７軸線Ｈ１回りに第２手首要素１０に回転可能に支持されている。

【0045】

そして、外力上限値推定部１８は、トルクセンサ１３，１４，２２によって検出されたトルク値に基づいて推定した３つの外力上限値のうちの最も小さい外力上限値と、トルクセンサ１２によって検出されたトルク値に基づいて推定した外力上限値とに基づいて、所定の閾値との比較に用いる外力上限値を推定する。

【0046】

また、本実施形態においては、トルクセンサ１２がベース４、トルクセンサ１３が旋回胴５、およびトルクセンサ１４が第１アーム６に設けられているものを例示したが、これに代えて、トルクセンサ１２が床面Ｇ、トルクセンサ１３が第１アーム６、およびトルクセンサ１４が第２アーム７に設けられていてもよい。すなわち、トルク算出部１６におけるトルク算出方法を調整することによって、各軸線Ａ，Ｂ，Ｃ回りの回転によって相対移動する２つの駆動部のどちらに配置してもよい。

【0047】

例えば、２つの駆動部として第１アーム６および第２アーム７を用いる場合、図１４に示されるように、第１アーム６および第２アーム７にトルクセンサ１４、Ｊ３軸線Ｃ回りに第２アーム７を駆動させるモータ２３、および減速機２４が配置される。この場合、細くしたい駆動部である第２アーム７にトルクセンサ１４を設けることにより、第２アーム７を細くすることができる。

【符号の説明】

【0048】

１ ロボットシステム
２，２０ ロボット
３ 制御装置
４ ベース（第３部材）
５ 旋回胴（第１部材）
６ 第１アーム（第２部材）
７ 第２アーム（第４部材）
１２ トルクセンサ（第２トルク検出部）
１３ トルクセンサ（第１トルク検出部）
１４ トルクセンサ（第３トルク検出部）
１８ 外力上限値推定部
Ａ，Ａ１ Ｊ１軸線（第２軸線）
Ｂ，Ｂ１ Ｊ２軸線（第１軸線）
Ｃ，Ｃ１ Ｊ３軸線（第３軸線）
Ｐ 外力
Ｐａ 外力上限値
Ｐ１ 外力上限値（第２外力上限値）
Ｐ２ 外力上限値（第１外力上限値）
Ｐ３ 外力上限値（第３外力上限値）

【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】

【図14】