知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2024-09-17
(45)【発行日】2024-09-26
(54)【発明の名称】ロボットの制御装置、ロボットシステム、ロボット制御方法
(51)【国際特許分類】
B25J 19/06 20060101AFI20240918BHJP
【ＦＩ】
B25J19/06
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2022507154
(86)(22)【出願日】2021-03-05
(86)【国際出願番号】 JP2021008814
(87)【国際公開番号】W WO2021182356
(87)【国際公開日】2021-09-16
【審査請求日】2022-11-21
(31)【優先権主張番号】P 2020043420
(32)【優先日】2020-03-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100112357
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 繁樹
(72)【発明者】
【氏名】内藤 康広
【審査官】永井 友子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０３２４８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２２８０２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０７７６０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３４２８５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１３２０８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０２５２７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０６４４７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １９／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の可動要素を有するロボットの制御装置であって、前記複数の可動要素の少なくとも１つが移動することによって前記ロボットが動作しているときに前記可動要素に加えられた外力を取得する外力取得部と、
予め定めた第１の閾値を超えた前記外力が１つの前記可動要素に加えられたという第１条件を満たすか否かを判定する第１条件判定部と、
前記１つの可動要素が移動しているという第２条件を満たすか否かを判定する第２条件判定部と、
前記第１条件及び前記第２条件の双方が満たされたときは、前記１つの可動要素の移動による前記ロボットの動作を停止する一方、前記第１条件が満たされる一方で前記第２条件が満たされていないときは、前記１つの可動要素とは別の前記可動要素の移動による前記ロボットの動作を継続させる動作制御部と、を備える、制御装置。
【請求項2】
前記１つの可動要素の移動速度を取得する速度取得部をさらに備え、前記第２条件判定部は、前記移動速度が予め定めた第２の閾値を超えたときに、前記第２条件を満たすと判定する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項3】
前記１つの可動要素の移動方向を取得する移動方向取得部をさらに備え、前記第１条件判定部は、前記移動方向とは反対の方向の前記外力が前記第１の閾値を超えたときに、前記第１条件を満たすと判定する、請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項4】
前記ロボットの運転モードに応じて前記第１の閾値を変更する閾値設定部をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項5】
前記動作制御部は、前記ロボットの動作を停止させた後に該ロボットに退避動作を実行させる、請求項１～４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項6】
前記第２条件判定部は、前記第１条件判定部によって前記１つの可動要素について前記第１条件を満たすと判定された場合に、該１つの可動要素について前記第２条件を満たすか否かを判定する、請求項１～５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項7】
前記可動要素は、前記ロボットの関節軸であり、前記外力取得部は、前記外力として、各々の前記関節軸に加えられた外力トルクを取得する、請求項１～６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項8】
ロボットと、前記ロボットを制御する、請求項１～７のいずれか１項に記載の制御装置と、を備える、ロボットシステム。
【請求項9】
前記可動要素に掛かる力を検出する力センサをさらに備え、前記外力取得部は、前記力センサの検出データに基づいて前記外力を取得する、請求項８に記載のロボットシステム。
【請求項10】
複数の可動要素を有するロボットの制御方法であって、前記複数の可動要素の少なくとも１つが移動することによって前記ロボットが動作しているときに前記可動要素に加えられた外力を取得し、
予め定めた第１の閾値を超えた前記外力が１つの前記可動要素に加えられたという第１条件を満たすか否かを判定し、
前記１つの可動要素が移動しているという第２条件を満たすか否かを判定し、
前記第１条件及び前記第２条件の双方が満たされたときは、前記１つの可動要素の移動による前記ロボットの動作を停止する一方、前記第１条件が満たされる一方で前記第２条件が満たされていないときは、前記１つの可動要素とは別の前記可動要素の移動による前記ロボットの動作を継続する、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロボットの制御装置、ロボットシステム、ロボット制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
周囲の物体と接触したときに動作を停止させるようにロボットを制御する制御装置が知られている（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１５－１９９１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来、ロボットの周囲の物体（例えば、作業員）の安全を確実に確保するとともに、ロボットの作業効率を維持する技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様において、可動要素を有するロボットの制御装置は、ロボットが動作しているときに可動要素に加えられた外力を取得する外力取得部と、予め定めた第１の閾値を超えた外力が可動要素に加えられたという第１条件を満たすか否かを判定する第１条件判定部と、可動要素が移動しているという第２条件を満たすか否かを判定する第２条件判定部と、第１条件及び第２条件の双方が満たされたときはロボットの動作を停止する一方、第１条件及び第２条件の少なくとも一方が満たされていないときはロボットの動作を継続させる動作制御部とを備える。
【0006】
本開示の他の態様において、可動要素を有するロボットの制御方法は、ロボットが動作しているときに可動要素に加えられた外力を取得し、予め定めた第１の閾値を超えた外力が可動要素に加えられたという第１条件を満たすか否かを判定し、可動要素が移動しているという第２条件を満たすか否かを判定し、第１条件及び第２条件の双方が満たされたときはロボットの動作を停止する一方、第１条件及び第２条件の少なくとも一方が満たされていないときはロボットの動作を継続する。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、第１条件及び第２条件の双方を満たした場合は、ロボットの動作を停止させて作業の安全性を確実に確保する一方、第１条件及び第２条件の少なくとも一方を満たさない場合は、ロボットの動作を継続させることで、作業の効率性が低下してしまうのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施形態に係るロボットシステムの図である。
【図3】ロボット制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図4】ロボット制御方法の他の例を示すフローチャートである。
【図5】他の実施形態に係るロボットシステムの図である。
【図7】さらに他の実施形態に係るロボットシステムの図である。
【図9】ロボット制御方法のさらに他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。まず、図１及び図２を参照して、一実施形態に係るロボットシステム１０について説明する。ロボットシステム１０は、ロボット１２と、該ロボット１２を制御する制御装置５０とを備える。
【0010】
本実施形態においては、ロボット１２は、垂直多関節型ロボットであって、ロボットベース１４、旋回胴１６、下腕部１８、上腕部２０、手首部２２、及びエンドエフェクタ２４を有する。ロボットベース１４は、ワークセルの床Ａに固定されている。旋回胴１６は、鉛直軸周りに旋回可能となるようにロボットベース１４に設けられている。下腕部１８は、旋回胴１６に水平軸周りに回動可能に設けられている。上腕部２０は、下腕部１８の先端部に回動可能に設けられている。
【0011】
手首部２２は、上腕部２０の先端部に回動可能に設けられ、エンドエフェクタ２４は、手首部２２の先端部に着脱可能に取り付けられている。手首部２２は、エンドエフェクタ２４を、互いに直交する複数の軸周りに回動するように構成されてもよい。エンドエフェクタ２４は、例えば、ロボットハンド、溶接トーチ、切削工具、レーザ加工ヘッド、又は塗料塗布器等であって、ワーク（図示せず）に対して所定の作業（ワークハンドリング、溶接、切削加工、レーザ加工、塗工等）を行う。
【0012】
ロボット１２は、第１のサーボモータ２６、第１の関節軸２８、第２のサーボモータ３０、第２の関節軸３２、第３のサーボモータ３４、第３の関節軸３６、第４のサーボモータ３８、及び第４の関節軸４０をさらに有する。第１のサーボモータ２６は、ロボットベース１４に内蔵され、第１の関節軸２８を鉛直軸周りに回動させる。第１の関節軸２８は、旋回胴１６に連結され、第１のサーボモータ２６の回転力を旋回胴１６に伝達させる。
【0013】
第２のサーボモータ３０は、旋回胴１６に設けられ、第２の関節軸３２を水平軸周りに回動させる。第２の関節軸３２は、下腕部１８に連結され、第２のサーボモータ３０の回転力を下腕部１８に伝達させる。第３のサーボモータ３４は、下腕部１８に設けられ、第３の関節軸３６を回動させる。第３の関節軸３６は、上腕部２０に連結され、第３のサーボモータ３４の回転力を上腕部２０に伝達させる。第４のサーボモータ３８は、上腕部２０に設けられ、第４の関節軸４０を回動させる。第４の関節軸４０は、手首部２２に連結され、第４のサーボモータ３８の回転力を手首部２２に伝達させる。
【0014】
これら複数のサーボモータ２６、３０、３４及び３８は、制御装置５０からの指令の下、関節軸２８、３２、３６及び４０をそれぞれ回動させ、これにより、旋回胴１６、下腕部１８、上腕部２０、並びに、手首部２２及びエンドエフェクタ２４をそれぞれ回動させる。したがって、関節軸２８、３２、３６及び４０と、旋回胴１６、下腕部１８、上腕部２０、手首部２２及びエンドエフェクタ２４とは、ロボット１２の可動要素を構成する。
【0015】
本実施形態においては、関節軸２８、３２、３６及び４０に、複数の力センサ４２、４４、４６及び４８がそれぞれ設けられている。力センサ４２、４４、４６及び４８の各々は、トルクセンサである。具体的には、第１の力センサ４２は、第１の関節軸２８に掛かる力（具体的には、トルク）を検出し、第２の力センサ４４は、第２の関節軸３２に掛かる力（具体的には、トルク）を検出する。
【0016】
また、第３の力センサ４６は、第３の関節軸３６に掛かる力（具体的には、トルク）を検出し、第４の力センサ４８は、第４の関節軸４０に掛かる力（具体的には、トルク）を検出する。第１の力センサ４２、第２の力センサ４４、第３の力センサ４６、及び第４の力センサ４８は、検出した力（トルク）の検出データを、制御装置５０にそれぞれ送信する。
【0017】
制御装置５０は、プロセッサ５２、メモリ５４、及びＩ／Ｏインターフェース５６を有するコンピュータである。プロセッサ５２は、ＣＰＵ又はＧＰＵ等を有し、バス５８を介してメモリ５４及びＩ／Ｏインターフェース５６に通信可能に接続されている。プロセッサ５２は、メモリ５４及びＩ／Ｏインターフェース５６と通信しつつ、後述する制御装置５０の各種機能を実現するための演算を行う。
【0018】
メモリ５４は、ＲＡＭ又はＲＯＭ等を有し、各種データを一時的又は恒久的に記憶する。メモリ５４は、ロボット１２に所定の作業を実行させるための作業プログラムＷＰを予め格納している。作業プログラムＷＰは、作業のためにエンドエフェクタ２４を位置決めすべき教示点の位置データ、該教示点へエンドエフェクタ２４を位置決めするための命令文、並びに、２つの教示点間の移動軌跡及び移動速度の情報を含むコンピュータプログラムである。この作業プログラムＷＰは、例えば、エンドエフェクタ２４を教示点に順に位置決めする動作をロボット１２に教示することによって、構築され得る。
【0019】
Ｉ／Ｏインターフェース５６は、例えば、イーサネット（登録商標）ポート、ＵＳＢポート、光ファイバコネクタ、又はＨＤＭＩ（登録商標）端子等を有し、プロセッサ５２の指令の下、外部機器とデータを無線又は有線で通信する。本実施形態においては、サーボモータ２６、３０、３４及び３８と、力センサ４２、４４、４６及び４８とは、Ｉ／Ｏインターフェース５６に通信可能に接続されている。
【0020】
プロセッサ５２は、メモリ５４に格納された作業プログラムＷＰに従って、Ｉ／Ｏインターフェース５６を介して各サーボモータ２６、３０、３４及び３８へ指令を送信し、ロボット１２に所定の作業を実行させるべく該ロボット１２（具体的には、可動要素）を動作させる。また、プロセッサ５２は、ロボット１２が動作しているときに力センサ４２、４４、４６及び４８が検出した検出データを、Ｉ／Ｏインターフェース５６を介して取得し、メモリ５４に記憶する。
【0021】
次に、図３を参照して、制御装置５０が実行するロボット制御フローの一例について説明する。図３に示すフローは、プロセッサ５２が、オペレータ、上位コントローラ、又はコンピュータプログラム（例えば、上述の作業プログラムＷＰ）から、自動作業開始指令を受け付けたときに、開始される。
【0022】
ステップＳ１において、プロセッサ５２は、ロボット１２の動作を開始する。具体的には、プロセッサ５２は、作業プログラムＷＰに従って各サーボモータ２６、３０、３４及び３８へ指令を送信し、ロボット１２の可動要素によってエンドエフェクタ２４を各教示点へ移動させつつ、該エンドエフェクタ２４によってワークに対する作業を行う一連の動作を開始する。
【0023】
ステップＳ２において、プロセッサ５２は、ロボット１２の可動要素に加えられた外力の取得を開始する。具体的には、プロセッサ５２は、第１の力センサ４２、第２の力センサ４４、第３の力センサ４６、及び第４の力センサ４８から検出データを連続的（例えば、周期的）に取得する。
【0024】
一方、プロセッサ５２は、検出データを取得する毎に、ロボット１２の質量と、該ロボット１２が動作することよって生じる慣性力とに起因して第１の力センサ４２、第２の力センサ４４、第３の力センサ４６、及び第４の力センサ４８に作用する力（本稿では「内力」として言及する）をそれぞれ算出する。これら内力は、ロボット１２の各可動要素の質量、ロボット１２の姿勢、及びロボット１２の各可動要素の移動速度を、既知の運動力学方程式に代入することによって、算出できる。
【0025】
そして、プロセッサ５２は、第１の力センサ４２の検出データ（すなわち、第１の関節軸２８に掛かるトルク）から、該第１の力センサ４２に作用する内力の成分を減算することによって、第１の関節軸２８に加えられた外力トルクＥＴ１を算出する。同様に、プロセッサ５２は、第２の力センサ４４、第３の力センサ４６、及び第４の力センサ４８の検出データ（すなわち、第２の関節軸３２、第３の関節軸３６、及び第４の関節軸４０に掛かるトルク）から、対応する内力の成分をそれぞれ減算することによって、第２の関節軸３２、第３の関節軸３６、及び第４の関節軸４０に加えられた外力トルクＥＴ２、ＥＴ３、及びＥＴ４をそれぞれ算出する。
【0026】
このようにして、プロセッサ５２は、力センサ４２、４４、４６、４８の検出データに基づいて、外力トルクＥＴｎ（ｎ＝１，２，３，４）を取得する。したがって、本実施形態においては、プロセッサ５２は、ロボット１２が動作しているときに可動要素（関節軸２８、３２、３６、４０）に加えられた外力（外力トルク）ＥＴｎを取得する外力取得部６０（図２）として機能する。
【0027】
ステップＳ３において、プロセッサ５２は、ロボット１２の可動要素の移動情報の取得を開始する。具体的には、プロセッサ５２は、移動情報として、第１の関節軸２８の移動方向ＭＤ１及び移動速度ＭＶ１、第２の関節軸３２の移動方向ＭＤ２及び移動速度ＭＶ２、第３の関節軸３６の移動方向ＭＤ３及び移動速度ＭＶ３、並びに、第４の関節軸４０の移動方向ＭＤ４及び移動速度ＭＶ４を取得する。
【0028】
一例として、サーボモータ２６、３０、３４及び３８（又は、関節軸２８、３２、３６及び４０）に、回転検出器（エンコーダ、又はホール素子等）がそれぞれ設けられる。これら回転検出器は、サーボモータ２６、３０、３４及び３８（又は、関節軸２８、３２、３６及び４０）の回転位置（又は回転角度）をそれぞれ検出し、位置フィードバックＦＢとして、制御装置５０へ送信する。プロセッサ５２は、回転検出器からの位置フィードバックＦＢに基づいて、移動方向ＭＤｎ及び移動速度ＭＶｎ（ｎ＝１，２，３，４）を取得できる。
【0029】
他の例として、プロセッサ５２は、各サーボモータ２６、３０、３４及び３８へ送信する指令（位置指令、速度指令等）から、移動方向ＭＤｎ及び移動速度ＭＶｎを取得してもよい。さらに他の例として、プロセッサ５２は、作業プログラムＷＰを解析し、該作業プログラムＷＰに含まれる教示点の位置データ、命令文、移動軌跡又は移動速度等の情報から、移動方向ＭＤｎ及び移動速度ＭＶｎを取得してもよい。このように、本実施形態においては、プロセッサ５２は、可動要素（関節軸２８、３２、３６、４０）の移動方向ＭＤｎを取得する移動方向取得部６２（図２）、及び、可動要素の移動速度ＭＶｎを取得する速度取得部６４として機能する。
【0030】
なお、本実施形態においては、移動方向ＭＤｎは、第ｎの関節軸２８、３２、３６、４０の回転方向を示し、移動速度ＭＶｎは、第ｎの関節軸２８、３２、３６、４０の回転速度（回転数）を示す。プロセッサ５２は、このステップＳ３の開始後、上述のステップＳ２にて外力トルクＥＴｎを取得するのと同期して（具体的には、同時に）、移動情報（移動方向ＭＤｎ及び移動速度ＭＶｎ）を取得してもよい。
【0031】
ステップＳ４において、プロセッサ５２は、第ｎの関節軸２８、３２、３６、４０を特定する番号「ｎ」を、「１」にセットする。ステップＳ５において、プロセッサ５２は、予め定めた閾値αｎ（第１の閾値）を超えた外力トルクＥＴｎが第ｎの関節軸２８、３２、３６又は４０に加えられたという第１条件を満たすか否かを判定する。
【0032】
ここで、本実施形態においては、プロセッサ５２は、第ｎの関節軸２８、３２、３６又は４０の移動方向ＭＤｎとは反対の方向の外力トルクＥＴｎが閾値αｎを超えたときに、第１条件を満たしたと判定する。以下、このステップＳ４の開始時点において、ｎ＝３にセットされていた場合について説明する。
【0033】
この場合、プロセッサ５２は、直近に取得した、第３の関節軸３６に加えられた外力トルクＥＴ３の方向が、該外力トルクＥＴ３と同期して取得された第３の関節軸３６の移動方向ＭＤ３とは反対であり、且つ、外力トルクＥＴ３の大きさが閾値α３を超えたか否かを判定する。プロセッサ５２は、外力トルクＥＴ３の方向が移動方向ＭＤ３とは反対であり、且つその大きさが閾値α３を超えた場合に、第３の関節軸３６について第１条件を満たす（すなわち、ＹＥＳ）と判定し、ステップＳ６へ進む。
【0034】
一方、外力トルクＥＴ３の大きさが閾値α３よりも小さい場合、又は、外力トルクＥＴ３が移動方向ＭＤ３に作用している場合は、プロセッサ５２は、第３の関節軸３６について第１条件を満たしていない（すなわち、ＮＯ）と判定し、ステップＳ７へ進む。このように、本実施形態においては、プロセッサ５２は、閾値αｎを超えた外力ＥＴｎが可動要素（第ｎの関節軸２８、３２、３６又は４０）に加えられたという第１条件を満たすか否かを判定する第１条件判定部６６（図２）として機能する。
【0035】
ステップＳ６において、プロセッサ５２は、第ｎの関節軸２８、３２、３６又は４０が移動しているという第２条件を満たすか否かを判定する。具体的には、プロセッサ５２は、直近のステップＳ５で第１条件を判定したときの外力トルクＥＴｎと同期して取得された、第ｎの関節軸２８、３２、３６又は４０の移動速度ＭＶｎが、予め定めた閾値βｎ（第２の閾値）を超えたときに、第２条件を満たすと判定する。
【0036】
仮に、このステップＳ６の開始時点でｎ＝３にセットされていたとすると、プロセッサ５２は、直近のステップＳ５で第１条件を判定したときの外力トルクＥＴ３と同期して取得された、第３の関節軸３６の移動速度ＭＶ３が閾値β３を超えたときに、第３の関節軸３６について第２条件を満たす（すなわち、ＹＥＳ）と判定する。プロセッサ５２は、ＹＥＳと判定した場合はステップＳ１０へ進む。
【0037】
一方、移動速度ＭＶ３が閾値β３よりも小さい場合は、プロセッサ５２は、第３の関節軸３６について第２条件を満たさない（すなわち、ＮＯ）と判定し、ステップＳ７へ進む。このように、本実施形態においては、プロセッサ５２は、可動要素（第ｎの関節軸２８、３２、３６又は４０）が移動しているという第２条件を満たすか否かを判定する第２条件判定部６８（図２）として機能する。
【0038】
なお、プロセッサ５２は、このステップＳ６において、第ｎの関節軸２８、３２、３６又は４０の加速度ａｎが、予め定めた閾値γｎを超えた場合に、第２条件を満たすと判定してもよい。この加速度ａｎは、例えば、直近のステップＳ５で第１条件を判定したときの外力トルクＥＴｎと同期して取得された移動速度ＭＶｎを時間微分することによって、求めることができる。
【0039】
ステップＳ７において、プロセッサ５２は、第ｎの関節軸２８、３２、３６、４０を特定する番号「ｎ」を、「１」だけインクリメントする（ｎ＝ｎ＋１）。ステップＳ８において、プロセッサ５２は、第ｎの関節軸２８、３２、３６、４０を特定する番号「ｎ」が、「５」以上であるか否かを判定する。この数「５」は、ロボット１２の関節軸２８、３２、３６、４０の総数＋１の数である。
【0040】
プロセッサ５２は、ｎ＝５である場合にＹＥＳと判定し、ステップＳ９へ進む一方、ｎ≦４である場合にＮＯと判定し、ステップＳ５へ戻る。こうして、プロセッサ５２は、ステップＳ６又はＳ８でＹＥＳと判定するまで、ステップＳ５～Ｓ８をループし、各々の関節軸２８、３２、３６及び４０について第１条件及び第２条件を満たすか否かを順次判定する。
【0041】
ステップＳ９において、プロセッサ５２は、ロボット１２の一連の動作が終了したか否かを判定する。例えば、プロセッサ５２は、作業プログラムＷＰ及び位置フィードバックＦＢの情報に基づいて、ロボット１２の動作が終了したか否かを判定できる。プロセッサ５２は、ロボット１２の動作が終了した（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合は、ロボット１２を停止して、図３に示すフローを終了する。一方、プロセッサ５２は、ロボット１２の動作が終了していない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合は、ステップＳ４へ戻る。そして、プロセッサ５２は、ステップＳ６又はＳ９でＹＥＳと判定するまで、ステップＳ４～Ｓ９をループする。
【0042】
一方、ステップＳ６でＹＥＳと判定した場合、ステップＳ１０において、プロセッサ５２は、ロボット１２の動作を停止する。一例として、プロセッサ５２は、全てのサーボモータ２６、３０、３４及び３８へ停止指令を送信し、これらサーボモータ２６、３０、３４及び３８の動作を同時に停止させ、これにより、ロボット１２の動作を停止させる。
【0043】
他の例として、各々のサーボモータ２６、３０、３４及び３８には、該サーボモータ２６、３０、３４及び３８の出力シャフト（又は、関節軸２８、３２、３６及び４０）を制動するブレーキ機構が設けられる。そして、プロセッサ５２は、これらブレーキ機構を作動させることにより、サーボモータ２６、３０、３４及び３８の出力シャフト（又は、関節軸２８、３２、３６及び４０）の回転動作を停止させ、以って、ロボット１２を緊急停止させてもよい。
【0044】
ステップＳ１１において、プロセッサ５２は、ロボット１２に退避動作を実行させる。一例として、プロセッサ５２は、直近に取得した移動方向ＭＤｎとは反対の方向ＭＤｎ’へ第ｎの関節軸２８、３２、３６及び４０を回転させる（つまり、第ｎの関節軸を逆転させる）ことによって、ロボット１２を退避させてもよい。
【0045】
又は、プロセッサ５２は、直近に取得した外力トルクＥＴ１、ＥＴ２、ＥＴ３及びＥＴ４に基づいて、ロボット１２に外力が加えられた位置及び該外力の方向を特定し、該位置に対応する可動要素（例えば、下腕部１８、上腕部２０、手首部２２、エンドエフェクタ２４）を、該外力の方向とは反対の方向へ移動させることによって、ロボット１２を退避させてもよい。
【0046】
以上のように、プロセッサ５２は、１つの関節軸２８、３２、３６又は４０について、第１条件及び第２条件の双方が満たされたとき（すなわち、ステップＳ５及びＳ６でＹＥＳと判定）は、ステップＳ１０でロボット１２の動作を停止する一方、第１条件及び第２条件の少なくとも一方が満たされていないときは、ステップＳ９でＹＥＳと判定するまでロボット１２の動作を継続させる。したがって、プロセッサ５２は、このようにロボット１２の動作を制御する動作制御部７０（図２）として機能する。
【0047】
このように、本実施形態においては、移動中の可動要素（関節軸２８、３２、３６、４０）に過度な外力が加わらない限りは、ロボット１２を停止させずに、ロボット１２を継続して動作させている。ここで、ロボット１２の動作時に、移動中の可動要素（旋回胴１６、下腕部１８、上腕部２０、手首部２２、エンドエフェクタ２４）が不意に周囲の物体（障害物、作業員等）と衝突した場合、該物体に対して大きな衝突力が作用し得る。このような場合、物体からロボット１２に加わる外力は、移動中の可動要素に強く作用する。
【0048】
その一方で、仮に、ロボット１２の動作時に、一部の可動要素（例えば、上腕部２０）が移動している一方で、他の可動要素（例えば、旋回胴１６）が停止している場合において、停止している可動要素に外力が加えられたとしても、停止中の可動要素が周囲の物体とさらに衝突することはなく、故に、安全性を確保できる場合がある。
【0049】
本実施形態によれば、第１条件及び第２条件の双方を満たした場合は、周囲の物体に大きな力を与える可能性が高いことから、ロボット１２の動作を停止させて作業の安全性を確実に確保する一方、第１条件及び第２条件の少なくとも一方を満たさない場合は、ロボット１２の動作を継続させることで、作業の効率性が低下してしまうのを防止できる。
【0050】
この効果について、本実施形態を例にさらに詳細に述べると、仮に、プロセッサ５２が、ステップＳ１で開始したロボット１２の動作において、第１の関節軸２８を回転させる一方、第２の関節軸３２、第３の関節軸３６、及び第４の関節軸４０を停止させているとする。この場合、該第１の関節軸２８の先端側に位置する旋回胴１６、下腕部１８、上腕部２０、手首部２２、及びエンドエフェクタ２４は、該第１の関節軸２８周りに回転される。
【0051】
このときに、回転中の可動要素（旋回胴１６、下腕部１８、上腕部２０、手首部２２、又はエンドエフェクタ２４）が不意に周囲の物体（障害物、作業員等）と衝突し、第１の関節軸２８に掛かる外力トルクＥＴ１が閾値α１を超えると、プロセッサ５２は、ステップＳ５及びＳ６でＹＥＳと判定し、ステップＳ１０でロボット１２の動作を停止させる。
【0052】
その一方で、仮に、このときに第１の関節軸２８に掛かる外力トルクＥＴ１が閾値α１を超えない一方、第２の関節軸３２、第３の関節軸３６又は第４の関節軸４０に掛かる外力トルクＥＴ２、ＥＴ３又はＥＴ４が閾値α２、α３又はα４を超えたとしても、該第２の関節軸３２、第３の関節軸３６、又は第４の関節軸４０は回転していないため、プロセッサ５２は、ステップＳ６でＮＯと判定し、ロボット１２の動作を継続することになる。
【0053】
第１の関節軸２８の回転中に可動要素（旋回胴１６、下腕部１８、上腕部２０、手首部２２、又はエンドエフェクタ２４）が周囲の物体と衝突したときは、必然的に、第１の関節軸２８に大きな外力トルクＥＴ１が掛かることになる。故に、該外力トルクＥＴ１が閾値α１を超えていない場合は、仮にこのときの外力トルクＥＴ２、ＥＴ３又はＥＴ４が閾値α２、α３又はα４を超えたとしても、該外力トルクＥＴ２、ＥＴ３又はＥＴ４がロボット１２の動作（つまり、第１の関節軸２８の回転）に起因するものではないと見做すことができ、周囲の物体に大きな力を与える可能性は低いと推定できる。このように、第１条件及び第２条件の少なくとも一方を満たさない場合はロボット１２の動作を継続させることで、作業の効率性が低下してしまうのを防止できる。
【0054】
また、本実施形態においては、プロセッサ５２は、移動方向ＭＤｎとは反対の方向ＭＤｎ’の外力トルクＥＴｎが閾値αｎを超えたときに第１条件を満たすと判定している。ここで、移動中の可動要素が不意に周囲の物体と衝突した場合、該物体から該可動要素に加えられる外力は、衝突の反作用として、反対の方向ＭＤｎ’へ強く作用することになる。
【0055】
その一方で、例えば、ロボット１２が作業員と協働している場合において、作業員がロボット１２の所定の可動要素（例えば、エンドエフェクタ２４）に意図的に外力を加えて該可動要素を移動させた場合、該外力の方向は、可動要素の移動方向と略一致することになる。
【0056】
本実施形態によれば、反対の方向ＭＤｎ’の外力トルクＥＴｎに基づいて第１条件を判定することにより、移動中の可動要素が不意に周囲の物体と衝突した可能性が高い場合はロボット１２を停止させることができる一方、上述のように協働作業のために作業員がロボット１２に意図的に外力を加えている場合は、ロボット１２を継続して動作させることができる。したがって、作業の安全性を確実に確保しつつ、協働作業等の効率性が低下するのを防止できる。
【0057】
また、本実施形態においては、ロボット１２の停止後に該ロボット１２に退避動作を実行させている（ステップＳ１１）。この構成によれば、周囲の物体の安全性を、さらに効果的に確保できる。しかしながら、ステップＳ１１を省略し、プロセッサ５２は、ステップＳ１０でロボット１２を停止するだけであってもよい。
【0058】
なお、上述のステップＳ５において、プロセッサ５２は、外力トルクＥＴｎの方向が移動方向ＭＤｎとは反対であるか否かを判定することなく、如何なる方向の外力トルクＥＴｎであっても、その大きさが閾値αｎを超えた場合に第１条件を満たす（すなわち、ＹＥＳ）と判定してもよい。この場合、プロセッサ５２は、上述のステップＳ３において、移動方向ＭＤｎを取得する必要はなくなるので、制御装置５０から移動方向取得部６２を省略できる。
【0059】
また、上述のステップＳ６において、プロセッサ５２は、移動速度ＭＶｎと閾値βｎとを比較することなく、第２条件を満たすか否かを判定することもできる。例えば、プロセッサ５２は、上述の回転検出器からの位置フィードバックＦＢの値が変動した場合に、第ｎの関節軸２８、３２、３６又は４０が移動している（つまり、第２条件を満たす）と判定してもよい。
【0060】
代替的には、プロセッサ５２は、第ｎのサーボモータ２６、３０、３４又は３８への指令、又は、作業プログラムＷＰに含まれる命令文等から、第ｎの関節軸２８、３２、３６又は４０が移動しているか否かを判定してもよい。この場合、プロセッサ５２は、ステップＳ３において、移動速度ＭＶｎを取得する必要はなくなるので、制御装置５０から速度取得部６４を省略できる。
【0061】
また、図３に示すフローの各プロセスの順序を変更することもできる。一例として、プロセッサ５２は、ステップＳ４の後にステップＳ６を実行し、第２条件を満たすか否を判定し、第２条件を満たす（ＹＥＳ）と判定した場合にステップＳ５を実行して第１条件を満たすか否を判定し、ＹＥＳと判定した場合にステップＳ１０へ進んでもよい。すなわち、この場合、プロセッサ５２は、移動していると判定した可動要素（第ｎの関節軸）について第１条件（つまり、外力トルクＥＴｎが閾値αｎを超えたか否か）を判定することになる。
【0062】
他の例として、プロセッサ５２は、ステップＳ１の後にステップＳ４を実行し、該ステップＳ４の後にステップＳ６を実行して第２条件を満たすか否を判定してもよい。そして、プロセッサ５２は、第２条件を満たす（ＹＥＳ）と判定した場合に、ステップＳ２を実行して第ｎの関節軸２８、３２、３６又は４０に加えられた外力トルクＥＴｎを取得し、次いでステップＳ３を実行して該第ｎの関節軸２８、３２、３６又は４０の移動情報を取得してもよい。
【0063】
そして、該ステップＳ３の後にステップＳ５を実行して第１条件を満たすか否を判定し、ＹＥＳと判定した場合はステップＳ１０へ進んでもよい。すなわち、この場合、プロセッサ５２は、移動していると判定した可動要素（第ｎの関節軸）について、外力トルクＥＴｎの取得、移動情報の取得、及び第１条件の判定の一連のスキームを実行することになる。
【0064】
次に、図４を参照して、制御装置５０が実行するロボット制御フローの他の例について説明する。なお、図４に示すフローにおいて、図３に示すフローと同様のプロセスには同じステップ番号を付し、重複する説明を省略する。図４に示すフローは、プロセッサ５２が上述の自動作業開始指令を受け付けたときに、開始される。
【0065】
ステップＳ１の後、ステップＳ２１において、プロセッサ５２は、外力取得部６０として機能し、ロボット１２の可動要素に加えられた外力ＥＦを取得する。具体的には、プロセッサ５２は、第１の力センサ４２、第２の力センサ４４、第３の力センサ４６、及び第４の力センサ４８から検出データを取得し、該検出データから対応する内力の成分をそれぞれ減算することによって、外力トルクＥＴ１、ＥＴ２、ＥＴ３、及びＥＴ４をそれぞれ算出する。
【0066】
そして、プロセッサ５２は、これら外力トルクＥＴ１、ＥＴ２、ＥＴ３、及びＥＴ４に基づいて、ロボット１２に加えられた外力ＥＦを取得する。ここで、ロボット１２の所定の部位（例えば、エンドエフェクタ２４）に加えられた外力ＥＦは、該所定の部位の基端側に位置する全ての関節軸２８、３２、３６、４０に作用することになる。
【0067】
ここで、ロボット１２の所定の部位に、所定の大きさ及び方向の外力ＥＦが加えられたときに関節軸２８、３２、３６、４０に作用する外力トルクＥＴは、運動力学方程式、実験的手法、又はシミュレーション等から、既知とすることができる。換言すれば、関節軸２８、３２、３６、４０に作用する外力トルクから、外力ＥＦが加えられたロボット１２の部位と、該外力ＥＦの大きさ及び方向とを推定することができる。
【0068】
プロセッサ５２は、算出した外力トルクＥＴ１、ＥＴ２、ＥＴ３、及びＥＴ４に基づいて、ロボット１２のいずれの可動要素（旋回胴１６、下腕部１８、上腕部２０、手首部２２、又はエンドエフェクタ２４）に外力ＥＦが加えられたかを特定するとともに、該外力ＥＦの大きさ及び方向を取得する。
【0069】
ステップＳ２２において、プロセッサ５２は、直近のステップＳ２１で外力ＥＦが加えられたと特定した可動要素の移動情報を取得する。仮に、直近のステップＳ２１においてロボット１２の上腕部２０に外力ＥＦが加えられたものと特定した場合、プロセッサ５２は、上述の速度取得部６４として機能し、移動情報として、上腕部２０の移動速度ＭＶＵ（又は加速度）を取得する。
【0070】
この移動速度ＭＶＵは、ロボット１２を制御するために該ロボット１２に対して設定されたロボット座標系（又は、作業セルの３次元空間を規定するワールド座標系）における上腕部２０の移動速度ＭＶＵであってもよいし、又は、上腕部２０の基端側に連結された下腕部１８に対する該上腕部２０の移動速度（つまり、回転速度）ＭＶＵであってもよい。
【0071】
例えば、プロセッサ５２は、上腕部２０の基端側に配置されたサーボモータ２６、３０及び３４の回転検出器からの位置フィードバックＦＢ、該サーボモータ２６、３０及び３４への指令、又は、作業プログラムＷＰに含まれる情報（命令文等）に基づいて、移動速度ＭＶＵを取得できる。また、プロセッサ５２は、上述の移動方向取得部６２として機能して、位置フィードバックＦＢ、指令又は作業プログラムＷＰに基づいて、上腕部２０の移動方向ＭＤＵを取得する。この移動速度ＭＤＵは、上述のロボット座標系（又はワールド座標系）における上腕部２０の移動方向ＭＤＵであってもよいし、又は、上腕部２０の基端側に連結された下腕部１８に対する該上腕部２０の移動方向（つまり、回転方向）ＭＤＵであってもよい。
【0072】
ステップＳ２３において、プロセッサ５２は、第１条件判定部６６として機能し、予め定めた閾値δ（第１の閾値）を超えた外力ＦＴが可動要素に加えられたという第１条件を満たすか否かを判定する。例えば、可動要素としての旋回胴１６、下腕部１８、上腕部２０、手首部２２、及びエンドエフェクタ２４に対し、互いに異なる外力ＥＦの閾値δ１、δ２、δ３、δ４及びδ５が、それぞれ設定される。
【0073】
以下、直近のステップＳ２１において、ロボット１２の上腕部２０に外力ＥＦが加えられたものと特定した場合について説明する。この場合、プロセッサ５２は、上腕部２０の移動方向ＭＤＵとは反対の方向ＭＤＵ’の外力ＥＦＵが閾値δ３を超えたときに、第１条件を満たす（すなわち、ＹＥＳ）と判定する。
【0074】
具体的には、プロセッサ５２は、直近のステップＳ２１で取得した外力ＥＦＵの方向が、直近のステップＳ２２で取得した上腕部２０の移動方向ＭＤＵとは反対であり、且つ、外力ＥＦＵの大きさが閾値δ３を超えたか否かを判定する。プロセッサ５２は、外力ＥＦＵの方向が移動方向ＭＤＵとは反対であり、且つ、その大きさが閾値δ３を超えた場合に、第１条件を満たす（すなわち、ＹＥＳ）と判定する。
【0075】
このとき、プロセッサ５２は、外力ＥＦＵの方向と移動方向ＭＤＵとの間の角度θが所定の範囲（例えば、θ＞９０°の範囲）である場合に、外力トルクＥＴｎの方向が移動方向ＭＤｎとは反対の方向であると判定してもよい。又は、プロセッサ５２は、外力ＥＦＵの単位ベクトルと移動方向ＭＤＵの単位ベクトルとの内積ＩＰが所定の範囲（例えば、ＩＰ＜０の範囲）である場合に、外力トルクＥＴｎの方向が移動方向ＭＤｎとは反対の方向であると判定してもよい。
【0076】
代替的には、プロセッサ５２は、取得した外力ＥＦＵの、移動方向ＭＤＵとは反対の方向の成分ＥＦＵ’を求め、該成分ＥＦＵ’が閾値δ３を超えたか否かを判定し、該成分ＥＦＵ’が閾値δ３を超えた場合にＹＥＳと判定してもよい。プロセッサ５２は、このステップＳ２３でＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ２４へ進む一方、ＮＯと判定した場合はステップＳ９へ進む。
【0077】
なお、このステップＳ２３において、プロセッサ５２は、可動要素に加えられた外力ＥＦの方向を考慮することなく、取得した外力ＥＦの大きさが閾値δを超えた場合に、第１条件を満たす（ＹＥＳ）と判定してもよい。また、複数の可動要素毎に閾値δ１、δ２、δ３、δ４及びδ５を設定するのではなく、全ての可動要素に対して一定の閾値δ０が設定されてもよい。
【0078】
ステップＳ２４において、プロセッサ５２は、第２条件判定部６８として機能し、外力ＥＦが加えられた可動要素が移動しているという第２条件を満たすか否かを判定する。仮に、直近のステップＳ２１で上腕部２０に外力ＥＦが加えられたものと特定したとすると、プロセッサ５２は、直近のステップＳ２２で取得した上腕部２０の移動速度ＭＶＵ（又は加速度）が、予め定めた閾値ε（第２の閾値）を超えたときに、第２条件を満たす（すなわち、ＹＥＳ）と判定する。
【0079】
なお、プロセッサ５２は、移動速度ＭＶＵと閾値εとを比較することなく、第２条件を満たすか否かを判定することもできる。例えば、プロセッサ５２は、第３のサーボモータ３４に設けられた回転検出器からの位置フィードバックＦＢの値が変動した場合に、上腕部２０が移動している（つまり、第２条件を満たす）と判定してもよい。
【0080】
代替的には、プロセッサ５２は、第３のサーボモータ３４への指令、又は、作業プログラムＷＰに含まれる命令文等から、上腕部２０が移動しているか否かを判定してもよい。プロセッサ５２は、ステップＳ２４でＹＥＳと判定した場合はステップＳ１０へ進み、ロボット１２の動作を停止する一方、ＮＯと判定した場合はステップＳ９へ進む。このように、プロセッサ５２は、ステップＳ９又はＳ２４でＹＥＳと判定するまで、ステップＳ２１～Ｓ２４、及びＳ９をループする。
【0081】
以上のように、本実施形態においては、プロセッサ５２は、可動要素としての旋回胴１６、下腕部１８、上腕部２０、手首部２２、又はエンドエフェクタ２４に加えられた外力ＥＦを取得し、閾値δを超えた外力ＥＦが該可動要素に加えられたという第１条件と、該可動要素がしているという第２条件との双方が満足されたときに、ステップＳ１０でロボット１２を停止させる。
【0082】
その一方で、プロセッサ５２は、第１条件及び第２条件の少なくとも一方が満たされていないときは、ステップＳ９でＹＥＳと判定するまでロボット１２の動作を継続させる。この構成によれば、上述の実施形態と同様に、作業の安全性を確実に確保しつつ、作業の効率性が低下してしまうのを防止できる。
【0083】
なお、ロボットシステム１０においては、複数の力センサ４２、４４、４６及び４８が設けてられているが、これに限らず、複数の方向の力を検出可能な１つの力センサを設けてもよい。このような実施形態を図５及び図６に示す。図５及び図６に示すロボットシステム８０は、上述のロボットシステム１０と以下の構成において相違する。すなわち、ロボットシステム８０は、上述の力センサ４２、４４、４６及び４８の代わりに、力センサ８２を備える。
【0084】
力センサ８２は、例えば、複数の歪ゲージ（図示せず）を有する６軸力覚センサであって、ロボットベース１４と、作業セルの床Ａに固定された固定プレート８４との間に介挿されている。力センサ８２に力が作用すると、力センサ８２の歪ゲージが、作用した力に応じた検出データを制御装置５０へ送信する。
【0085】
プロセッサ５２は、外力取得部６０として機能し、Ｉ／Ｏインターフェース５６を介して力センサ８２から受信した検出データに基づいて、ロボット１２に加えられた外力ＥＦを取得する。具体的には、プロセッサ５２は、力センサ８２からの検出データに基づいて、力センサ８２に設定されたセンサ座標系ＳＣのｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸方向の力と、ｘ軸周り、ｙ軸周り、及びｚ軸周りのトルクとの、６軸方向の力を求める。次いで、プロセッサ５２は、センサ座標系ＳＣの６軸方向の力から、ロボット１２の質量と、該ロボット１２が動作することよって生じる慣性力とに起因して力センサ８２に作用する内力の成分をそれぞれ減算し、６軸方向の外力成分を求める。
【0086】
ここで、ロボット１２の所定の部位に、所定の大きさ及び方向の外力ＥＦが加えられたときにセンサ座標系ＳＣの６軸方向に作用する外力成分は、運動力学方程式、実験的手法、又はシミュレーション等から、既知とすることができる。換言すれば、センサ座標系ＳＣの６軸方向の外力成分から、外力ＥＦが加えられたロボット１２の部位と、該外力ＥＦの大きさ及び方向とを推定することができる。
【0087】
こうして、プロセッサ５２は、センサ座標系ＳＣの６軸方向の外力成分に基づいて、ロボット１２のいずれの可動要素（旋回胴１６、下腕部１８、上腕部２０、手首部２２、又はエンドエフェクタ２４）に外力ＥＦが加えられたかを特定するとともに、該外力ＥＦの大きさ及び方向を取得することができる。
【0088】
ロボットシステム８０において、制御装置５０のプロセッサ５２は、図４に示すロボット制御フローを実行することによって、ロボット１２を制御する。この場合、ステップＳ２において、プロセッサ５２は、上述したように力センサ８２の検出データに基づいて、外力ＥＦを取得する。
【0089】
なお、ロボットシステム１０及び８０の構成を組み合わせることもできる。例えば、ロボットシステム８０の力センサ８２を、ロボットシステム１０に適用し、ロボットシステム１０のプロセッサ５２は、図３に示すフローと、図４に示すフローとを、並行して実行してもよい。この場合において、ロボットシステム１０の制御装置５０は、図３に示すフローを実行する第１のプロセッサ５２Ａと、図４に示すフローを実行する第２のプロセッサ５２Ｂとを有してもよい。
【0090】
次に、図７及び図８を参照して、さらに他の実施形態に係るロボットシステム９０について説明する。ロボットシステム９０は、上述のロボットシステム１０と、以下の構成において相違する。すなわち、ロボットシステム９０においては、ハンドル９２、ハンドガイドセンサ９４、及び運転モード切換スイッチ９６がさらに設けられている。
【0091】
ハンドル９２は、エンドエフェクタ２４のベース部２４ａに設けられており、人間工学的に作業員が把持し易い形状を有する。ハンドガイドセンサ９４は、例えば６軸力覚センサであって、ハンドル９２とベース部２４ａとの間に介挿されている。ハンドガイドセンサ９４は、作業員がハンドル９２に加えた操作力ＨＦを検出し、検出データを制御装置５０に送信する。
【0092】
運転モード切換スイッチ９６は、物理的切換スイッチ、押しボタン、タッチセンサ等を有し、ハンドル９２に設けられている。運転モード切換スイッチ９６は、ロボット１２の運転モードを、自動運転モードとハンドガイド運転モードとの間で切り換える。自動運転モードは、上述のステップＳ１のように、ロボット１２が作業プログラムＷＰに従って自動的に動作して所定の作業を行う運転モードである。
【0093】
一方、ハンドガイド運転モードは、後述するように、作業員がハンドル９２に加えた操作力ＨＦに応じてロボット１２を手動で動作させる運転モードである。運転モード切換スイッチ９６がＯＮとされたとき、該運転モード切換スイッチ９６は、ハンドガイド信号「ＯＮ」（又は、「１」）を、制御装置５０に送信する。
【0094】
次に、図９を参照して、ロボットシステム９０の制御装置５０が実行するロボット制御フローについて説明する。図９に示すフローは、例えば、ロボットシステム９０の制御装置５０が起動されたときに、開始する。ステップＳ３１において、プロセッサ５２は、ハンドガイド信号が「ＯＮ」とされたか否かを判定する。
【0095】
具体的には、作業員が運転モード切換スイッチ９６をＯＮとすると、該運転モード切換スイッチ９６は、ハンドガイド信号「ＯＮ」（又は、「１」）を制御装置５０に送信する。プロセッサ５２は、ハンドガイド信号「ＯＮ」を受信した場合にＹＥＳと判定し、ステップＳ３２へ進む。一方、プロセッサ５２は、ハンドガイド信号が「ＯＦＦ」（又は、「０」）である場合はＮＯと判定し、ステップＳ３３へ進む。ステップＳ３２において、プロセッサ５２は、ロボット１２の運転モードをハンドガイド運転モードに移行し、ハンドガイド運転モードの制御フローを実行する。このステップＳ３２については後述する。
【0096】
ステップＳ３３において、プロセッサ５２は、オペレータ、上位コントローラ、又はコンピュータプログラム（例えば、上述の作業プログラムＷＰ）から、上述の自動作業開始指令を受信したか否かを判定する。プロセッサ５２は、自動作業開始指令を受信した場合にＹＥＳと判定し、ステップＳ３４へ進む一方、自動作業開始指令を受信していない場合はＮＯと判定し、ステップＳ３５へ進む。ステップＳ３４において、プロセッサ５２は、ロボット１２の運転モードを自動運転モードに移行し、自動運転モードの制御フローを実行する。このステップＳ３４については後述する。
【0097】
ステップＳ３５において、プロセッサ５２は、制御装置５０の動作を終了するシャットダウン指令を受け付けたか否かを判定する。プロセッサ５２は、シャットダウン指令を受け付けた場合はＹＥＳと判定し、制御装置５０の動作を終了し、以って、図９に示すフローを終了する。一方、プロセッサ５２は、シャットダウン指令を受け付けていない場合はＮＯと判定し、ステップＳ３１へ戻る。
【0098】
ステップＳ３２のハンドガイド運転モードの制御フローについて、図１０を参照して説明する。なお、図１０に示すフローにおいて、図３と同様のプロセスには同じステップ番号を付し、重複する説明を省略する。ステップＳ３２の開始後、プロセッサ５２は、上述のステップＳ２及びＳ３を実行する。
【0099】
ステップＳ４１において、プロセッサ５２は、操作力ＨＦを取得する。具体的には、プロセッサ５２は、ハンドガイドセンサ９４から操作力ＨＦの検出データを取得する。そして、プロセッサ５２は、ハンドガイドセンサ９４の検出データと、このときのエンドエフェクタ２４の位置及び姿勢のデータとに基づいて、ハンドル９２に加えられた操作力ＨＦの大きさ及び方向を取得する。
【0100】
ステップＳ４２において、プロセッサ５２は、直近のステップＳ４１で取得した操作力ＨＦの大きさが、予め定めた閾値ζを超えた（ＨＦ≧ζ）か否かを判定する。プロセッサ５２は、操作力ＨＦの大きさが閾値ζを超えた（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合はステップＳ４３へ進む一方、操作力ＨＦの大きさが閾値ζを超えていない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合は、ステップＳ４４へ進む。
【0101】
ステップＳ４３において、プロセッサ５２は、操作力ＨＦに従ってエンドエフェクタ２４を移動させるように、ロボット１２を動作させる。具体的には、プロセッサ５２は、各サーボモータ２６、３０、３４及び３８へ指令を送信し、エンドエフェクタ２４を、操作力ＨＦの方向へ所定の距離ｄ（例えば、１０ｃｍ）だけ移動させる。
【0102】
なお、プロセッサ５２は、直近のステップＳ４１で取得した操作力ＨＦの大きさに応じて、このステップＳ４３で移動させる距離ｄを変化させてもよい（例えば、操作力ＨＦが大きい程、距離ｄを大きくする）。ステップＳ４３の後、プロセッサ５２は、図３のフローと同様のステップＳ４～Ｓ８、及びＳ１０を順次実行する。ここで、プロセッサ５２は、図１０中のステップＳ５を実行するときに参照する閾値αｎの値を、αｎ_１に設定する。
【0103】
ステップＳ８でＹＥＳと判定した場合、ステップＳ４４において、プロセッサ５２は、上述のステップＳ３５と同様に、シャットダウン指令を受け付けたか否かを判定する。プロセッサ５２は、ＹＥＳと判定した場合は、制御装置５０の動作を終了し、以って、図９に示すフローを終了する。一方、プロセッサ５２は、ＮＯと判定した場合はステップＳ４５へ進む。
【0104】
ステップＳ４５において、プロセッサ５２は、ハンドガイド信号が「ＯＦＦ」（又は、「０」）とされたか否かを判定する。具体的には、作業員が運転モード切換スイッチ９６をＯＦＦとすると、該運転モード切換スイッチ９６は、ハンドガイド信号「ＯＦＦ」（又は、「０」）を制御装置５０に送信する。プロセッサ５２は、ハンドガイド信号が「ＯＦＦ」となった場合にＹＥＳと判定し、図９中のステップＳ３３へ進む。一方、プロセッサ５２は、ハンドガイド信号が「ＯＮ」である場合はＮＯと判定し、図１０中のステップＳ４１へ戻る。
【0105】
こうして、プロセッサ５２は、操作力ＨＦに応じてロボット１２を動作させるハンドガイド運転を実行中に、各関節軸２８、３２、３６及び４０について第１条件及び第２条件を満たすか否かを監視し、それに応じてロボット１２の動作を停止又は継続させる。なお、図１０に示すフローにおいては、プロセッサ５２は、ステップＳ１０の後、上述のステップＳ１１を実行せずに、図１０に示すフローを終了する。
【0106】
次に、図１１を参照して、ステップＳ３４の自動運転モードの制御フローについて説明する。なお、図１１に示すフローにおいて、図３及び図９と同様のプロセスには同じステップ番号を付し、重複する説明を省略する。ステップＳ３４の開始後、プロセッサ５２は、図３のフローと同様に上述のステップＳ１～Ｓ１１を順次実行する。
【0107】
ここで、プロセッサ５２は、図１１中のステップＳ５を実行するときに参照する閾値αｎの値を、αｎ_２（＜αｎ_１）に設定する。そして、プロセッサ５２は、ステップＳ９でＮＯと判定した場合、上述のステップＳ３１を実行し、ＹＥＳと判定した場合は、図９中のステップＳ３２へ進む一方、ＮＯと判定した場合は、図１１中のステップＳ４へ戻る。
【0108】
以上のように、本実施形態においては、プロセッサ５２は、ステップＳ３２のハンドガイド運転モードを実行するときは、ステップＳ５で第１条件の判定のために用いる閾値αｎを、値αｎ_１に設定する一方、ステップＳ３４の自動運転モードを実行するときは、ステップＳ５で第１条件の判定のために用いる閾値αｎを、値αｎ_２（＜αｎ_１)に設定している。したがって、プロセッサ５２は、ロボット１２の運転モードに応じて閾値αｎを変更する閾値設定部９８（図８）として機能する。
【0109】
ここで、ハンドガイド運転モードにおいては、上述したように、作業員が意図的にハンドル９２に加えた力に応じてロボット１２を手動で動作させる。このようなハンドガイド運転モードで用いる閾値αｎ_１を、自動運転モードで用いる閾値αｎ_２よりも大きく設定することによって、作業員が意図的に加えた力によってロボット１２を停止させてしまうのを、回避することができる。
【0110】
なお、ロボットシステム９０において、力センサ４２、４４、４６及び４８の代わりに、力センサ８２を適用することもできる。この場合、図１０及び図１１に示すフローに、図４中のステップＳ２１～Ｓ２４を適用可能であることが理解されよう。また、上述の力センサ４２、４４、４６及び４８は、サーボモータ２６、３０、３４及び３８の出力シャフトに掛かるトルクを検出するように配置されてもよい。
【0111】
また、上述の力センサ８２は、ロボット１２の如何なる箇所（例えば、下腕部１８）に設けてもよい。また、上述の実施形態においては、４個の関節軸２８、３２、３６及び４０、４個のサーボモータ２６、３０、３４及び３８、並びに４個の力センサ４２、４４、４６及び４８が設けられている場合について述べた。しかしながら、これに限らず、関節軸、サーボモータ、力センサの個数は、４以外の如何なる正数であってもよい。
【0112】
また、ロボット１２は、垂直多関節ロボットに限らず、例えば、水平多関節ロボット、パラレルリンクロボット等、可動要素を備える如何なるタイプのロボットであってもよい。以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【0113】
１０，８０，９０ ロボットシステム
１２ ロボット
５０ 制御装置
５２ プロセッサ
６０ 外力取得部
６２ 移動方向取得部
６４ 速度取得部
６６ 第１条件判定部
６８ 第２条件判定部
７０ 動作制御部
１２ ロボット
５０ 制御装置
５２ プロセッサ
６０ 外力取得部
６２ 移動方向取得部
６４ 速度取得部
６６ 第１条件判定部
６８ 第２条件判定部
７０ 動作制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】