特許 7507608 ロボット、ロボットの制御装置およびロボットの制御方法

(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】2024-06-20

(45)【発行日】2024-06-28

(54)【発明の名称】ロボット、ロボットの制御装置およびロボットの制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20240621BHJP

   H02P 3/22 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

B25J19/06

H02P3/22 B

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020094039

(22)【出願日】2020-05-29

(65)【公開番号】P2021186928

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-04-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100202728

【弁理士】

【氏名又は名称】三森 智裕

(72)【発明者】

【氏名】加藤 智紀

(72)【発明者】

【氏名】西部 寿起

(72)【発明者】

【氏名】原田 拓明

(72)【発明者】

【氏名】杉正 哲也

【審査官】松浦 陽

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－１７８５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６１９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１４９８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３７０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２０９９７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２

Ｇ０５Ｂ １９／１８ － １９／４１６

Ｈ０２Ｐ ３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

関節を含むロボット本体部と、
前記関節に設けられるモータと、
前記モータに制動力を付与するダイナミックブレーキ回路と、
前記ダイナミックブレーキ回路を作動させるダイナミックブレーキ制御部と、を備え、
前記ダイナミックブレーキ制御部は、前記モータがロボットコントローラによる制御を受けていない場合に、前記ロボット本体部の姿勢が変化することにより前記モータに発生する起電圧が第１閾値電圧以上でかつ通常動作時に前記ロボットコントローラから前記モータに対して供給される電圧よりも小さい第２閾値電圧以下の際に、前記ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する、ロボット。

【請求項2】

前記ロボット本体部は、前記関節を有するアーム部を含み、
前記ダイナミックブレーキ制御部は、前記モータが前記ロボットコントローラによる制御を受けていない場合に、前記アーム部が落下することにより前記アーム部の前記モータに発生する起電圧に基づいて、前記ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する、請求項１に記載のロボット。

【請求項3】

前記ダイナミックブレーキ制御部は、
前記モータに発生する起電圧が前記第１閾値電圧以上であるか否かを比較する第１比較器と、
前記モータに発生する起電圧が前記第２閾値電圧以下であるか否かを比較する第２比較器とをさらに含む、請求項１に記載のロボット。

【請求項4】

前記ダイナミックブレーキ制御部は、前記モータが前記ロボットコントローラによる制御を受けていない場合において、前記ロボット本体部の姿勢が変化することにより前記モータに発生する起電圧が前記第１閾値電圧以上である状態が所定の時間以上継続された場合に、前記ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する、請求項１～３のいずれか１項に記載のロボット。

【請求項5】

前記ダイナミックブレーキ制御部は、
前記モータに発生する起電圧に基づく電圧が入力されるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路の出力側に配置され、前記フィルタ回路の出力電圧が第３閾値電圧以上であるか否かを比較する第３比較器とを含み、前記フィルタ回路の出力電圧が前記第３閾値電圧以上である場合に、前記ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する、請求項４に記載のロボット。

【請求項6】

前記ダイナミックブレーキ回路は、前記ロボットコントローラから前記モータに電力を供給する配線に接続されるダイオードブリッジを含む整流部と、前記整流部に接続されるサイリスタとを含み、
前記ダイナミックブレーキ制御部は、前記ロボット本体部の姿勢が変化することにより前記モータに発生する起電圧に基づいて、前記サイリスタを点弧することにより前記モータの線間を短絡することによって前記ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する、請求項１～５のいずれか１項に記載のロボット。

【請求項7】

前記ダイナミックブレーキ制御部に電力を供給する電源部をさらに備え、
前記電源部は、前記モータに発生する起電圧により前記ダイナミックブレーキ制御部に供給する電力を生成する、請求項１～６のいずれか１項に記載のロボット。

【請求項8】

前記電源部は、前記ロボットコントローラと前記モータとを接続する配線に電気的に接続されるとともに、前記配線の電圧が第４閾値電圧を超える場合に前記ダイナミックブレーキ制御部に供給する電力を遮断する、請求項７に記載のロボット。

【請求項9】

前記電源部は、
前記モータに発生する起電圧が前記第４閾値電圧を超えるか否かを比較する第４比較器と、
前記第４比較器の出力側に設けられ、前記モータに発生する起電圧が前記第４閾値電圧を超える場合、前記ダイナミックブレーキ制御部に対する電力の供給を遮断する半導体素子とを含む、請求項８に記載のロボット。

【請求項10】

前記ダイナミックブレーキ制御部は、前記ロボット本体部と前記ロボットコントローラとの接続が遮断されていることにより、前記モータが前記ロボットコントローラによる制御を受けていない場合に、前記ロボット本体部の姿勢が変化することにより前記モータに発生する起電圧に基づいて、前記ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する、請求項１～９のいずれか１項に記載のロボット。

【請求項11】

前記ロボット本体部と前記ロボットコントローラとを電気的に接続するコネクタをさらに備え、
前記ダイナミックブレーキ回路および前記ダイナミックブレーキ制御部は、前記コネクタよりも前記ロボット本体部側に設けられている、請求項１～１０のいずれか１項に記載のロボット。

【請求項12】

関節を含むロボット本体部と、前記関節に設けられるモータと、を備えるロボットの制御装置であって、
前記モータに制動力を付与するダイナミックブレーキ回路と、
前記ダイナミックブレーキ回路を作動させるダイナミックブレーキ制御部と、を備え、
前記ダイナミックブレーキ制御部は、前記モータがロボットコントローラによる制御を受けていない場合に、前記ロボット本体部の姿勢が変化することにより前記モータに発生する起電圧が第１閾値電圧以上でかつ通常動作時に前記ロボットコントローラから前記モータに対して供給される電圧よりも小さい第２閾値電圧以下の際に、前記ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する、ロボットの制御装置。

【請求項13】

関節を含むロボット本体部と、前記関節に設けられるモータと、前記モータに制動力を付与するダイナミックブレーキ回路と、前記ダイナミックブレーキ回路を作動させるダイナミックブレーキ制御部と、を備えるロボットの制御方法であって、
前記モータがロボットコントローラによる制御を受けていない場合に、前記ロボット本体部の姿勢が変化することにより前記モータに発生する起電圧が第１閾値電圧以上でかつ通常動作時に前記ロボットコントローラから前記モータに対して供給される電圧よりも小さい第２閾値電圧以下の際に、前記ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する工程を備える、ロボットの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ロボット、ロボットの制御装置およびロボットの制御方法に関し、特に、ダイナミックブレーキが作動されるモータを備えるロボット、ロボットの制御装置およびロボットの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ダイナミックブレーキが作動されるモータの制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、サーボモータを制御する制御装置が開示されている。この制御装置は、複数のスイッチング素子を有するインバータと、複数のスイッチング素子を制御してサーボモータを駆動させるモータ制御部と、サーボモータに制動力を付与するダイナミックブレーキと、ダイナミックブレーキを制御するブレーキ制御部とを備えている。また、サーボモータは、たとえば、多関節ロボットのアームを移動させる。多関節ロボットなどでは、多関節ロボットに姿勢や位置を教示する場合、サーボモータに制動力が付与されていると、小さい力でサーボモータを回転させること（多関節ロボットのアームを移動させること）が困難になる。そこで、多関節ロボットに姿勢や位置を教示する場合、ダイナミックブレーキを作動させないことによりサーボモータに対する制動力が解除される。

【0004】

また、上記特許文献１に記載の多関節ロボットでは、サーボモータに対する制動力が解除されている状態で、多関節ロボットのアームが重力やオペレータの接触などによって自然落下（急激に落下）してしまう場合がある。そこで、上記特許文献１のブレーキ制御部は、多関節ロボットのアームが重力によって自然落下することによりサーボモータが回転し、この回転により発生する発電電流に基づいて、ダイナミックブレーキを作動させる。具体的には、このブレーキ制御部は、サーボモータが発電した発電電流が所定の閾値以上の場合、ダイナミックブレーキを作動させる。これにより、多関節ロボットのアームが急激に落下するのが抑制される。なお、上記特許文献１では、インバータの複数のスイッチング素子をオンオフすることにより、サーボモータが発電した発電電流を、インバータを介してサーボモータに戻す回路（電流パス）が形成される。そして、電流パスを流れる発電電流が所定の閾値以上の場合、ダイナミックブレーキが作動される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－１６１９２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１の制御装置では、サーボモータが発電した発電電流を流すために、インバータを介して発電電流をサーボモータに戻す回路（電流パス）を形成する必要がある。ここで、上記特許文献１に記載のような従来の多関節ロボットでは、多関節ロボットの作業していない場合、インバータと多関節ロボットとの電気的な接続が切り離されている場合がある。この場合、インバータ（ロボットコントローラ）を介して発電電流をサーボモータに戻す回路（電流パス）を形成できないので、発電電流に基づいてダイナミックブレーキを作動させることができないという問題点がある。

【0007】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ロボット本体部とロボットコントローラとの電気的な接続が切り離されている場合でも、ダイナミックブレーキ回路を作動させることが可能なロボット、ロボットの制御装置およびロボットの制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるロボットは、関節を含むロボット本体部と、関節に設けられるモータと、モータに制動力を付与するダイナミックブレーキ回路と、ダイナミックブレーキ回路を作動させるダイナミックブレーキ制御部と、を備え、ダイナミックブレーキ制御部は、モータがロボットコントローラによる制御を受けていない場合に、ロボット本体部の姿勢が変化することによりモータに発生する起電圧が第１閾値電圧以上でかつ通常動作時にロボットコントローラからモータに対して供給される電圧よりも小さい第２閾値電圧以下の際に、ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する。

【0009】

この発明の第１の局面によるロボットでは、上記のように、ダイナミックブレーキ制御部は、モータがロボットコントローラによる制御を受けていない場合に、ロボット本体部の姿勢が変化することによりモータに発生する起電圧に基づいて、ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する。ここで、モータとロボットコントローラとの電気的な接続が切り離されている場合、ロボット本体部の姿勢が変化（モータが回転）してもモータからの電流は流れない一方、モータに起電圧は発生する。そこで、上記のように構成することによって、モータとロボットコントローラとの電気的な接続が切り離されている場合でも、ロボット本体部の姿勢が変化することによりモータに発生する起電圧に基づいて、ダイナミックブレーキ回路の制御を行うことができる。その結果、ロボット本体部とロボットコントローラとの電気的な接続が切り離されている場合でも、ダイナミックブレーキ回路を作動させることができる。

【0010】

この発明の第２の局面によるロボットの制御装置は、関節を含むロボット本体部と、関節に設けられるモータと、を備えるロボットの制御装置であって、モータに制動力を付与するダイナミックブレーキ回路と、ダイナミックブレーキ回路を作動させるダイナミックブレーキ制御部と、を備え、ダイナミックブレーキ制御部は、モータがロボットコントローラによる制御を受けていない場合に、ロボット本体部の姿勢が変化することによりモータに発生する起電圧が第１閾値電圧以上でかつ通常動作時にロボットコントローラからモータに対して供給される電圧よりも小さい第２閾値電圧以下の際に、ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する。

【0011】

この発明の第２の局面によるロボットの制御装置では、上記のように、ダイナミックブレーキ制御部は、モータがロボットコントローラによる制御を受けていない場合に、ロボット本体部の姿勢が変化することによりモータに発生する起電圧に基づいて、ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する。ここで、モータとロボットコントローラとの電気的な接続が切り離されている場合、ロボット本体部の姿勢が変化（モータが回転）してもモータからの電流は流れない一方、モータに起電圧は発生する。そこで、上記のように構成することによって、モータとロボットコントローラとの電気的な接続が切り離されている場合でも、ロボット本体部の姿勢が変化することによりモータに発生する起電圧に基づいて、ダイナミックブレーキ回路の制御を行うことができる。その結果、ロボット本体部とロボットコントローラとの電気的な接続が切り離されている場合でも、ダイナミックブレーキ回路を作動させることが可能なロボットの制御装置を提供することができる。

【0012】

この発明の第３の局面によるロボットの制御方法は、関節を含むロボット本体部と、関節に設けられるモータと、モータに制動力を付与するダイナミックブレーキ回路と、ダイナミックブレーキ回路を作動させるダイナミックブレーキ制御部と、を備えるロボットの制御方法であって、モータがロボットコントローラによる制御を受けていない場合に、ロボット本体部の姿勢が変化することによりモータに発生する起電圧が第１閾値電圧以上でかつ通常動作時にロボットコントローラからモータに対して供給される電圧よりも小さい第２閾値電圧以下の際に、ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する工程を備える。

【0013】

この発明の第３の局面によるロボットの制御方法は、上記のように、モータがロボットコントローラによる制御を受けていない場合に、ロボット本体部の姿勢が変化することによりモータに発生する起電圧に基づいて、ダイナミックブレーキ回路の作動を開始する工程を備える。ここで、モータとロボットコントローラとの電気的な接続が切り離されている場合、ロボット本体部の姿勢が変化（モータが回転）してもモータからの電流は流れない一方、モータに起電圧は発生する。そこで、上記のように構成することによって、モータとロボットコントローラとの電気的な接続が切り離されている場合でも、ロボット本体部の姿勢が変化することによりモータに発生する起電圧に基づいて、ダイナミックブレーキ回路の制御を行うことができる。その結果、ロボット本体部とロボットコントローラとの電気的な接続が切り離されている場合でも、ダイナミックブレーキ回路を作動させることが可能なロボットの制御方法を提供することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、上記のように、ロボット本体部とロボットコントローラとの電気的な接続が切り離されている場合でも、ダイナミックブレーキ回路を作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態によるロボットシステムのブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態によるロボットの側面図である。

【図3】本発明の一実施形態によるダイナミックブレーキのブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態によるダイナミックブレーキ回路の回路図である。

【図5】本発明の一実施形態によるダイナミックブレーキ制御部のブロック図である。

【図6】本発明の一実施形態による電源部のブロック図である。

【図7】本発明の一実施形態によるロボット（ダイナミックブレーキ制御部）の動作を説明するためのフロー図である。

【図8】本発明の一実施形態によるロボット（電源部）の動作を説明するためのフロー図である。

【図9】アーム部の落下時におけるダイナミックブレーキ制御部のシミュレーションの結果を示す図である。

【図10】アーム部の落下時における電源部のシミュレーションの結果を示す図である。

【図11】変形例によるダイナミックブレーキ回路の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明を具体化した本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

【0017】

図１～図６を参照して、本実施形態によるロボットシステム１の構成について説明する。

【0018】

図１に示すように、ロボットシステム１は、ロボット１００と、ロボット１００を制御するロボットコントローラ２とを備えている。本実施形態では、ロボット１００は、ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２とを電気的に接続するコネクタ１０と備えている。ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２とは、配線３を介して接続されている。また、ロボットコントローラ２には、商用電源４から交流電力が供給される。ロボットコントローラ２は、商用電源４から供給される交流電力を、配線３を介してロボット１００に供給するとともに、ロボット１００の動作を制御する。

【0019】

（ロボット）
図２に示すように、ロボット１００（ロボット本体部１００ａ）は、アーム部２０を含む。アーム部２０は、関節２１を有する。関節２１は、複数設けられている。たとえば、関節２１は、６個設けられている。また、関節２１には、モータ２２（図１参照）が設けられている。モータ２２には、電磁ブレーキ（図示せず）が設けられている。また、アーム部２０は、基台２３に取り付けられている。また、アーム部２０の先端には、エンドエフェクタ（図示せず）が取り付けられる。また、ロボット１００は、産業用のロボット１００である。

【0020】

また、図３に示すように、ロボット１００（ロボット本体部１００ａ）には、ダイナミックブレーキ３０が設けられている。ダイナミックブレーキ３０は、たとえば、６個の関節２１のうちの基台２３側の関節２１（関節２１ａ、図２参照）のモータ２２に接続されている。また、ダイナミックブレーキ３０は、ダイナミックブレーキ回路４０と、ダイナミックブレーキ制御部５０と、電源部６０とを備えている。なお、本実施形態では、ダイナミックブレーキ回路４０およびダイナミックブレーキ制御部５０は、コネクタ１０よりもロボット本体部１００ａ側に設けられている。また、ダイナミックブレーキ回路４０と、ダイナミックブレーキ制御部５０と、電源部６０とは、制御装置３１に含まれている。

【0021】

（ダイナミックブレーキ回路）
図４に示すように、ダイナミックブレーキ回路４０は、ロボットコントローラ２からモータ２２に電力を供給する配線３に接続されるダイオードブリッジを含む整流部４１と、整流部４１に接続されるサイリスタ４２とを含む。整流部４１は、６つのダイオード（ダイオードＤ１１～Ｄ１６）を含む。整流部４１には、配線３を介して、ロボットコントローラ２から供給される３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の交流電力が入力される。なお、配線３は、３相に対応するように３本の配線部分３ａを含む。整流部４１は、ロボットコントローラ２から供給される３相の交流電力を直流電力に整流する。

【0022】

また、サイリスタ４２のアノードは、ダイオードブリッジを構成するダイオードＤ１１、Ｄ１２およびＤ１３のカソード側に接続されている。また、サイリスタ４２のカソードは、ダイオードブリッジを構成するダイオードＤ１４、Ｄ１５およびＤ１６のアノード側に接続されている。また、サイリスタ４２のゲートには、ダイナミックブレーキ制御部５０からダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する信号（トリガ）が入力される。

【0023】

（ダイナミックブレーキ制御部）
図５に示すように、ダイナミックブレーキ制御部５０は、ロボットコントローラ２からモータ２２に電力を供給する配線３に接続されるダイオードブリッジを有する整流部５１を含む。整流部５１には、配線３から、線間電圧が入力される。なお、線間電圧とは、３相のうちの２つの相の間の電圧である。

【0024】

また、ダイナミックブレーキ制御部５０は、比較器ＣＰ１および比較器ＣＰ２を含む。比較器ＣＰ１には、整流部５１から出力された電圧が入力される。また、比較器ＣＰ１には、電源部６０から電圧が入力される。また、比較器ＣＰ２には、電源部６０から電圧が入力される。比較器ＣＰ２には、整流部５１から電圧が入力される。なお、比較器ＣＰ１および比較器ＣＰ２は、それぞれ、特許請求の範囲の「第２比較器」および「第１比較器」の一例である。

【0025】

また、ダイナミックブレーキ制御部５０は、モータ２２に発生する起電圧に基づく電圧が入力されるＲＣフィルタ回路５２を含む。具体的には、ＲＣフィルタ回路５２には、比較器ＣＰ１および比較器ＣＰ２の出力側に設けられ、比較器ＣＰ１および比較器ＣＰ２から出力された信号が入力される。なお、ＲＣフィルタ回路５２は、特許請求の範囲の「フィルタ回路」の一例である。

【0026】

また、ダイナミックブレーキ制御部５０は、ＲＣフィルタ回路５２の出力側に配置される比較器ＣＰ３を含む。比較器ＣＰ３には、ＲＣフィルタ回路５２から出力される信号が入力される。また、比較器ＣＰ３には、電源部６０から電圧が入力される。また、比較器ＣＰ３の出力信号は、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始するトリガとなる。なお、比較器ＣＰ３は、特許請求の範囲の「第３比較器」の一例である。

【0027】

ここで、本実施形態では、ダイナミックブレーキ制御部５０は、モータ２２がロボットコントローラ２による制御を受けていない場合に、ロボット本体部１００ａの姿勢が変化することによりモータ２２に発生する起電圧（逆起電圧）に基づいて、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。以下、詳細に説明する。

【0028】

本実施形態では、ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２との接続が遮断されている（配線３がコネクタ１０から外されている）ことにより、モータ２２がロボットコントローラ２による制御を受けていないとする。この場合において、ロボット本体部１００ａの姿勢が変化することによりモータ２２に起電圧が発生する。たとえば、アーム部２０が落下することによりアーム部２０のモータ２２（関節２１ａのモータ２２）に起電圧が発生する。そして、ダイナミックブレーキ制御部５０は、モータ２２に発生する起電圧に基づいて、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。

【0029】

詳細には、本実施形態では、ダイナミックブレーキ制御部５０は、モータ２２に発生する起電圧が第１閾値電圧以上でかつ第２閾値電圧以下の際に、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。また、比較器ＣＰ２は、モータ２２に発生する起電圧が第１閾値電圧以上であるか否かを比較する。比較器ＣＰ１は、モータ２２に発生する起電圧が第２閾値電圧以下であるか否かを比較する。

【0030】

すなわち、アーム部２０が落下することによりアーム部２０のモータ２２に発生した起電圧が、整流部５１に入力される。入力された電圧（交流電圧）は、直流電圧に整流される。整流された直流電圧は、比較器ＣＰ１、および、比較器ＣＰ２に入力される。比較器ＣＰ１、および、比較器ＣＰ２に入力される電圧（起電圧に応じた電圧）が、第１閾値電圧以上第２閾値電圧以下の場合、比較器ＣＰ１および比較器ＣＰ２から、Ｈレベルの信号が出力される。

【0031】

また、本実施形態では、ロボット本体部１００ａの姿勢が変化することによりモータ２２に発生する起電圧が第１閾値電圧以上である状態が所定の時間以上継続された場合に、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。具体的には、ＲＣフィルタ回路５２に、モータ２２に発生する起電圧に基づく電圧（比較器ＣＰ１および比較器ＣＰ２から出力した信号）が入力される。ＲＣフィルタ回路５２では、比較的周波数の高い信号がカットされる。また、ＲＣフィルタ回路５２からの出力電圧は、ＲＣフィルタ回路５２の時定数に応じて、徐々に大きくなる。そして、ＲＣフィルタ回路５２からの出力電圧は、ＲＣフィルタ回路５２の出力側に配置される比較器ＣＰ３に入力される。

【0032】

そして、本実実施形態では、ダイナミックブレーキ制御部５０は、ＲＣフィルタ回路５２の出力電圧が第３閾値電圧以上である場合に、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。そして、ＲＣフィルタ回路５２の出力電圧が第３閾値電圧以上である場合、比較器ＣＰ３からＬレベルの信号が出力される。この比較器ＣＰ３から出力されるＬレベルの信号が、ダイナミックブレーキ回路４０のサイリスタ４２を点弧（ターンオン）する信号（トリガ）となる。

【0033】

なお、ロボット１００の通常動作時では、ロボットコントローラ２からモータ２２に対して比較的大きな電圧（第１閾値電圧よりも大きな電圧）が供給される。したがって、ロボット１００の通常動作時においても、比較器ＣＰ１および比較器ＣＰ２からＨレベルの信号が短時間繰り返し出力される。この信号の周波数は高いため、このＨレベルの信号は、ＲＣフィルタ回路５２によってカットされる。これにより、ロボット１００の通常動作時にロボットコントローラ２からモータ２２に対して供給される電圧によって、比較器ＣＰ３からＬレベルの信号（トリガ）が出力されることはない。また、ＲＣフィルタ回路５２の充電時の時定数が大きく、放電時の時定数が小さく設定されており、比較器ＣＰ３からＬレベルの信号（トリガ）が誤って出力されるのが抑制されている。

【0034】

そして、本実実施形態では、ダイナミックブレーキ制御部５０は、ロボット本体部１００ａの姿勢が変化することによりモータ２２に発生する起電圧に基づいて、サイリスタ４２を点弧する。これにより、モータ２２の線間を短絡することによってダイナミックブレーキ回路４０の作動が開始される。すなわち、モータ２２、整流部４１、サイリスタ４２、整流部４１、および、モータ２２を経路とする閉回路が形成される。起電圧に基づく電流が、この閉回路を流れることにより、モータ２２に回転方向と逆方向のトルクが発生する。これにより、モータ２２に制動力が働き、モータ２２の回転が減速される。このため、アーム部２０は、徐々に（比較的ゆっくりと）下方に落下するとともに、床面に接触することにより、アーム部２０の落下は停止される。

【0035】

（電源部）
図６に示すように、本実施形態では、ロボット１００は、ダイナミックブレーキ制御部５０に電力を供給する電源部６０を備えている。電源部６０は、モータ２２に発生する起電圧によりダイナミックブレーキ制御部５０に供給する電力を生成する。

【0036】

本実施形態では、電源部６０は、ロボットコントローラ２とモータ２２とを接続する配線３に電気的に接続されている。そして、電源部６０は、配線３の電圧が第４閾値電圧を超える場合にダイナミックブレーキ制御部５０に供給する電力を遮断する。以下、具体的に説明する。

【0037】

図５に示すように、電源部６０は、ダイナミックブレーキ制御部５０の整流部５１の出力側から電圧が供給される。電源部６０は、レギュレータ６１を含む。レギュレータ６１は、整流部５１の出力側から供給される電圧を、所定の定電圧として出力する。

【0038】

本実施形態では、電源部６０は、比較器ＣＰ４を含む。比較器ＣＰ４は、モータ２２に発生する起電圧が第４閾値電圧（たとえば、第１閾値電圧よりも大きく第２閾値電圧よりも小さい）を超えるか否かを比較する。具体的には、整流部５１から供給された電圧が入力される。また、レギュレータ６１から供給された電圧が入力される。そして、モータ２２に発生する起電圧が第４閾値電圧を超える場合、比較器ＣＰ４からＬレベルの信号が出力される。なお、比較器ＣＰ４は、特許請求の範囲の「第４比較器」の一例である。

【0039】

また、本実施形態では、電源部６０は、トランジスタＴｒを含む。トランジスタＴｒは、比較器ＣＰ４の出力側に設けられ、モータ２２に発生する起電圧が第４閾値電圧を超える場合、ダイナミックブレーキ制御部５０に対する電力の供給を遮断する。電源部６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を介して、ダイナミックブレーキ制御部５０（比較器ＣＰ１、比較器ＣＰ２および比較器ＣＰ３など）に接続されている。なお、トランジスタＴｒは、特許請求の範囲の「半導体素子」の一例である。

【0040】

そして、モータ２２に発生する起電圧が第４閾値電圧以下の場合、比較器ＣＰ４からＨレベルの信号が出力される。これにより、トランジスタＴｒがオン状態となり、モータ２２に発生する起電圧（電力）が、ダイナミックブレーキ制御部５０に供給される。一方、モータ２２に発生する起電圧が第４閾値電圧を超える場合、比較器ＣＰ４からＬレベルの信号が出力される。これにより、トランジスタＴｒがオフ状態となり、ダイナミックブレーキ制御部５０に対する電力の供給が遮断される。なお、モータ２２に発生する起電圧（電力）が、第４閾値電圧を超える前に、ダイナミックブレーキ制御部５０におけるトリガの出力が終了しているので、起電圧が第４閾値電圧を超える場合にダイナミックブレーキ制御部５０に対する電力の供給を遮断しても問題はない。また、ロボット１００の通常動作時（ロボットコントローラ２からモータ２２に対して比較的大きな電圧が供給される場合）には、配線３の電圧が第４閾値電圧を超えているので、ダイナミックブレーキ制御部５０に対する電力の供給が遮断されている。これにより、ダイナミックブレーキ制御部５０からダイナミックブレーキ回路４０のサイリスタ４２にトリガが誤って出力されるのが抑制されている。

【0041】

（ロボットの制御方法）
＜ダイナミックブレーキ制御部の動作＞
次に、図７を参照して、アーム部２０の落下時におけるロボット１００の動作（ロボット１００の制御方法）について説明する。なお、ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２との電気的な接続が切断されているとする。まず、ダイナミックブレーキ制御部５０の動作について説明する。

【0042】

ステップＳ１において、アーム部２０が落下することにより、モータ２２が回転して、モータ２２に起電圧が発生する。発生した起電圧は、ダイナミックブレーキ制御部５０の整流部５１に入力される。整流部５１によって整流された電圧は、電源部６０に入力される。これにより、電源部６０から、ダイナミックブレーキ制御部５０に電圧（電力）が供給される。また、アーム部２０の落下に伴ってモータ２２に発生する起電圧が上昇する。

【0043】

次に、ステップＳ２において、比較器ＣＰ１および比較器ＣＰ２によって、モータ２２に発生する起電圧が第１閾値電圧以上でかつ第２閾値電圧以下であるか否かが比較される。

【0044】

ステップＳ２において、ｙｅｓの場合、ステップＳ３において、比較器ＣＰ３において、ＲＣフィルタ回路５２からの入力が、第３閾値電圧以上であるか否かが比較される。そして、ステップＳ３において、ｙｅｓの場合、ステップＳ４において、ダイナミックブレーキ制御部５０からダイナミックブレーキ回路４０のサイリスタ４２にトリガが出力され、ダイナミックブレーキ３０の作動が開始される。ステップＳ３において、ｎｏの場合、ダイナミックブレーキ３０の作動は開始されない。

【0045】

ステップＳ２は、ステップＳ２の比較がｙｅｓになるまで、繰り返される。

【0046】

＜電源部の動作＞
次に、図８を参照して、アーム部２０の落下時における電源部６０の動作（制御方法）について説明する。

【0047】

上記のダイナミックブレーキ制御部５０の動作と同様に、ステップＳ１において、アーム部２０が落下することにより、モータ２２が回転して、モータ２２に起電圧が発生する。発生した起電圧に基づいて、電源部６０から、ダイナミックブレーキ制御部５０に電圧（電力）が供給される。この場合、トランジスタＴｒは、オンされている。

【0048】

次に、ステップＳ１１では、比較器ＣＰ４により、ロボットコントローラ２とモータ２２とを接続する配線３の電圧が第４閾値電圧を超えるか否かが比較される。ステップＳ１１において、ｙｅｓの場合、ステップＳ１２において、トランジスタＴｒがオフされることにより、電源部６０からダイナミックブレーキ制御部５０に供給する電力が遮断される。なお、ステップＳ１１の比較は、ステップＳ１１の比較がｙｅｓになるまで繰り返される。

【0049】

（シミュレーション）
次に、本実施形態のダイナミックブレーキ制御部５０および電源部６０の動作を確認するためのシミュレーションについて説明する。

【0050】

図９は、アーム部２０が落下している際のダイナミックブレーキ制御部５０のシミュレーションの結果を示している。図９に示すように、モータ２２の配線３の線間電圧（逆起電圧）は、モータ２２の回転速度の増加（アーム部２０の落下）とともに大きくなる。

【0051】

また、図９に示すように、モータ２２の配線３の線間電圧（逆起電圧）が第１閾値電圧以上、第２閾値電圧以下の場合、かつ、ＲＣフィルタ回路５２からの出力電圧が、第３閾値電圧を超えた場合、比較器ＣＰ３からＬレベルの信号（トリガとなる信号、図９の斜線で囲まれた領域）が出力されていることが確認された。なお、ＲＣフィルタ回路５２からの出力電圧が、ロボット１００の通常動作時（第３閾値電圧を超えない場合）では、比較器ＣＰ３からＨレベルの信号が出力されることが確認された。

【0052】

図１０は、アーム部２０が落下している際の電源部６０のシミュレーションの結果を示している。図１０に示すように、電源部６０に入力される電圧（モータ２２の逆起電圧）が第４閾値電圧を超えない場合（図１０の斜線で囲まれた領域）、トランジスタＴｒがＯＮされて、電源部６０にモータ２２の逆起電圧が入力されることが確認された。また、電源部６０に入力される電圧（モータ２２の逆起電圧）が第４閾値電圧を超えた場合、トランジスタＴｒがＯＦＦされて、電源部６０へのモータ２２からの逆起電圧の入力が遮断されることが確認された。なお、電源部６０への逆起電圧の入力が遮断される電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の入力定格電圧よりも小さい。

【0053】

［本実施形態の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0054】

本実施形態では、上記のように、ダイナミックブレーキ制御部５０は、モータ２２がロボットコントローラ２による制御を受けていない場合に、ロボット本体部１００ａの姿勢が変化することによりモータ２２に発生する起電圧に基づいて、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。ここで、モータ２２とロボットコントローラ２との電気的な接続が切り離されている場合、ロボット本体部１００ａの姿勢が変化（モータ２２が回転）してもモータ２２からの電流は流れない一方、モータ２２に起電圧は発生する。そこで、上記のように構成することによって、モータ２２とロボットコントローラ２との電気的な接続が切り離されている場合でも、ロボット本体部１００ａの姿勢が変化することによりモータ２２に発生する起電圧に基づいて、ダイナミックブレーキ回路４０の制御を行うことができる。その結果、ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２との電気的な接続が切り離されている場合でも、ダイナミックブレーキ回路４０を作動させることができる。

【0055】

また、本実施形態では、上記のように、ロボット本体部１００ａは、関節２１を有するアーム部２０を含み、ダイナミックブレーキ制御部５０は、モータ２２がロボットコントローラ２による制御を受けていない場合に、アーム部２０が落下することによりアーム部２０のモータ２２に発生する起電圧に基づいて、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。これにより、ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２との電気的な接続が切り離されている場合でも、アーム部２０が急激に落下するのをダイナミックブレーキ回路４０の制動力により抑制することができるので、アーム部２０が床などに衝突することに起因してアーム部２０が破損するのを抑制することができる。

【0056】

また、本実施形態では、上記のように、ダイナミックブレーキ制御部５０は、モータ２２がロボットコントローラ２による制御を受けていない場合において、ロボット本体部１００ａの姿勢が変化することによりモータ２２に発生する起電圧が第１閾値電圧以上の際に、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。ここで、モータ２２に起電圧が発生した直後（起電圧が第１閾値電圧よりも小さい状態）において、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始するように構成した場合、ノイズなどによってもダイナミックブレーキ回路４０の作動が開始されてしまう。そこで、上記のように、モータ２２に発生する起電圧が第１閾値電圧以上の際に、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始することによって、ノイズなどに起因して、ダイナミックブレーキ回路４０の作動が誤って開始されるのを抑制することができる。

【0057】

また、本実施形態では、上記のように、ダイナミックブレーキ制御部５０は、モータ２２がロボットコントローラ２による制御を受けていない場合において、ロボット本体部１００ａの姿勢が変化することによりモータ２２に発生する起電圧が第１閾値電圧以上でかつ第２閾値電圧以下の際に、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。ここで、ロボット１００の通常動作時には、ロボットコントローラ２からモータ２２に対して比較的大きな電圧が供給される。そこで、上記のように、モータ２２に発生する起電圧が第２閾値電圧以下の際に、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始することによって、通常動作時にロボットコントローラ２からモータ２２に対して供給される第２閾値電圧よりも大きい電圧に起因して、通常動作時にダイナミックブレーキ回路４０の作動が開始されるのを抑制することができる。

【0058】

また、本実施形態では、上記のように、ダイナミックブレーキ制御部５０は、モータ２２に発生する起電圧が第１閾値電圧以上であるか否かを比較する比較器ＣＰ２と、モータ２２に発生する起電圧が第２閾値電圧以下であるか否かを比較する比較器ＣＰ１とをさらに含む。これにより、比較器ＣＰ１および比較器ＣＰ２の比較結果に基づいて、容易に、モータ２２に発生する起電圧が第１閾値電圧以上でかつ第２閾値電圧以下であるか否かを判定することができる。

【0059】

また、本実施形態では、上記のように、ダイナミックブレーキ制御部５０は、モータ２２がロボットコントローラ２による制御を受けていない場合において、ロボット本体部１００ａの姿勢が変化することによりモータ２２に発生する起電圧が第１閾値電圧以上である状態が所定の時間以上継続された場合に、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。これにより、ロボット１００の通常動作時にロボットコントローラ２からモータ２２に対して供給されるパルス状の電圧やノイズなどに起因して、ダイナミックブレーキ回路４０の作動が誤って開始されるのを抑制することができる。

【0060】

また、本実施形態では、上記のように、ダイナミックブレーキ制御部５０は、モータ２２に発生する起電圧に基づく電圧が入力されるＲＣフィルタ回路５２と、ＲＣフィルタ回路５２の出力側に配置され、ＲＣフィルタ回路５２の出力電圧が第３閾値電圧以上であるか否かを比較する比較器ＣＰ３とを含み、ＲＣフィルタ回路５２の出力電圧が第３閾値電圧以上である場合に、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。これにより、ロボット１００の通常動作時にロボットコントローラ２からモータ２２に対して供給されるパルス状の電圧やノイズなどは、ＲＣフィルタ回路５２によってカットされるので、比較器ＣＰ３によってＲＣフィルタ回路５２の出力電圧が第３閾値電圧以上であると判断されない。これにより、ロボット１００の通常動作時にロボットコントローラ２からモータ２２に対して供給されるパルス状の電圧やノイズなどに起因して、ダイナミックブレーキ回路４０の作動が開始されるのを容易に抑制することができる。

【0061】

また、本実施形態では、上記のように、ダイナミックブレーキ回路４０は、ロボットコントローラ２からモータ２２に電力を供給する配線３に接続されるダイオードブリッジを含む整流部４１と、整流部４１に接続されるサイリスタ４２とを含み、ダイナミックブレーキ制御部５０は、ロボット本体部１００ａの姿勢が変化することによりモータ２２に発生する起電圧に基づいて、サイリスタ４２を点弧することによりモータ２２の線間を短絡することによってダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。ここで、サイリスタ４２は一旦点弧（ターンオン）されると、サイリスタ４２に流れる電流が流れている間は点弧し続ける。また、ダイナミックブレーキ回路４０が作動されると、ダイナミックブレーキ回路４０の制動力によってモータ２２に発生する起電圧が徐々に小さくなる。そこで、上記のように構成することによって、ダイナミックブレーキ回路４０の制動力によってモータ２２に発生する起電圧が小さくなった場合でも、サイリスタ４２が点弧し続けるので、ダイナミックブレーキ回路４０の制動力をモータ２２の回転が略停止するまで作動させ続けることができる。

【0062】

また、本実施形態では、上記のように、ダイナミックブレーキ制御部５０に電力を供給する電源部６０をさらに備え、電源部６０は、モータ２２に発生する起電圧によりダイナミックブレーキ制御部５０に供給する電力を生成する。これにより、ロボットコントローラ２など外部からダイナミックブレーキ制御部５０を作動させる電力が供給されている場合と異なり、ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２との電気的な接続が切り離されている場合でも、モータ２２に発生する起電圧により電力を生成する電源部６０を用いてダイナミックブレーキ回路４０を作動させることができる。

【0063】

また、本実施形態では、上記のように、電源部６０は、ロボットコントローラ２とモータ２２とを接続する配線３に電気的に接続されるとともに、配線３の電圧が第４閾値電圧を超える場合にダイナミックブレーキ制御部５０に供給する電力を遮断する。これにより、ロボット１００の通常動作時にロボットコントローラ２からモータ２２に対して供給される比較的大きな電圧（第４閾値電圧を超える電圧）がダイナミックブレーキ制御部５０に供給されるのを抑制することができるので、ダイナミックブレーキ制御部５０に電力を供給する機器（ＤＣ／ＤＣコンバータ６２など）を比較的低い電圧から比較的高い電圧（第４閾値電圧を超える電圧）まで広範囲に対応させる必要がなくなる。

【0064】

また、本実施形態では、上記のように、電源部６０は、モータ２２に発生する起電圧が第４閾値電圧を超えるか否かを比較する比較器ＣＰ４と、比較器ＣＰ４の出力側に設けられ、モータ２２に発生する起電圧が第４閾値電圧を超える場合、ダイナミックブレーキ制御部５０に対する電力の供給を遮断するトランジスタＴｒ２およびトランジスタＴｒ３とを含む。これにより、比較器ＣＰ４とトランジスタＴｒ２およびトランジスタＴｒ３とによって、容易に、ダイナミックブレーキ制御部５０に供給する電力を遮断することができる。

【0065】

また、本実施形態では、上記のように、ダイナミックブレーキ制御部５０は、ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２との接続が遮断されていることにより、モータ２２がロボットコントローラ２による制御を受けていない場合に、ロボット本体部１００ａの姿勢が変化することによりモータ２２に発生する起電圧に基づいて、ダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する。これにより、ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２との接続が遮断されているようなロボット本体部１００ａの外部からの電力の供給がない場合において、モータ２２に発生する起電圧により、ダイナミックブレーキ回路４０を作動させることができる。

【0066】

また、本実施形態では、上記のように、ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２とを電気的に接続するコネクタ１０をさらに備え、ダイナミックブレーキ回路４０およびダイナミックブレーキ制御部５０は、コネクタ１０よりもロボット本体部１００ａ側に設けられている。これにより、ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２との電気的な接続が遮断されている場合でも、ロボット本体部１００ａ側に設けられているダイナミックブレーキ回路４０およびダイナミックブレーキ制御部５０によって、モータ２２に対する制動力を付与することができる。

【0067】

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0068】

たとえば、上記実施形態では、産業用のロボット１００に本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、人型ロボットに本発明を適用してもよい。

【0069】

また、上記実施形態では、ダイナミックブレーキ３０が複数の関節２１のうちの基台２３側の関節２１ａのモータ２２に接続されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ダイナミックブレーキ３０を関節２１ａ以外の１つまたは複数の関節２１や、関節２１ａを含む複数の関節２１のモータ２２に接続してもよい。

【0070】

また、上記実施形態では、アーム部２０が落下することにより発生する起電圧に基づいてダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、アーム部２０が落下すること以外にロボット１００の姿勢が変化することにより発生する起電圧に基づいてダイナミックブレーキ回路４０の作動を開始してもよい。

【0071】

また、上記実施形態では、特許請求の範囲の「フィルタ回路」としてＲＣフィルタ回路５２を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、特許請求の範囲の「フィルタ回路」としてＲＣフィルタ回路５２以外のフィルタ回路を用いてもよい。

【0072】

また、上記実施形態では、電源部６０が、モータ２２に発生する起電圧によりダイナミックブレーキ制御部５０に供給する電力を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ２２に発生する起電圧以外の電力源からダイナミックブレーキ制御部５０に電力を供給してもよい。

【0073】

また、上記実施形態では、ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２との接続が遮断されている場合を説明したが、ロボット本体部１００ａとロボットコントローラ２とが接続されている場合でも、本発明を適用することは可能である。

【0074】

また、上記実施形態では、ダイナミックブレーキ回路４０に含まれるサイリスタ４２が、モータ２２に発生する起電圧に基づいて点弧することにより、ダイナミックブレーキ回路４０の作動が開始される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１１に示す変形例によるダイナミックブレーキ回路１４０のように、ダイナミックブレーキ回路１４０が、整流部１４１と、整流部４１に接続される整流部１４２とを含んでいてもよい。なお、整流部１４２は、リレー、ＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴなどからなる。この場合、電源部６０は、比較的低い電圧（２Ｖなど）からダイナミックブレーキ回路１４０に供給する電圧を生成する必要がある。または、整流部１４２がオンされても（すなわち、ダイナミックブレーキ３０の作動が開始されても）、整流部１４２の端子間に数十Ｖ程度の電圧が生成されるように、ダイナミックブレーキ３０の制動力を調整する必要がある。

【符号の説明】

【0075】

２ ロボットコントローラ
３ 配線
１０ コネクタ
２０ アーム部
２１ 関節
２２ モータ
３１ 制御装置
４０ ダイナミックブレーキ回路
４１、１４１ 整流部
４２、１４２ サイリスタ
５０ ダイナミックブレーキ制御部
５２ ＲＣフィルタ回路（フィルタ回路）
６０ 電源部
１００ ロボット
１００ａ ロボット本体部
ＣＰ１ 比較器（第２比較器）
ＣＰ２ 比較器（第１比較器）
ＣＰ３ 比較器（第３比較器）
ＣＰ４ 比較器（第４比較器）
Ｔｒ トランジスタ（半導体素子）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】