JP6575200B2 - ロボット、制御装置およびロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、ロボット、制御装置およびロボットシステムに関するものである。

従来、架台（ベース）と、複数のリンク（アーム）とを備えるロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。隣り合う２つのリンクのうちの一方のリンクは、関節部を介して、他方のリンクに対して回動可能に連結され、最も基台側のリンクは、関節部を介して、架台に対して回動可能に連結されている。

このようなロボットでは、架台とリンクとを連結する関節部や、リンクとリンクとを連結する関節部は、そのバネ要素の影響により基台やリンクに比べて剛性が低くなっている。このため、リンクの回動やリンクに加わる外乱等によってリンクに振動が生じ易いという問題がある。

特許文献１に記載のロボットでは、リンクに角速度センサーを設け、その角速度センサーの検出値を用いて、リンクを回動させるモーターをフィードバック制御する。これにより、ロボットの振動を抑制することができる。

特開２００５−２４２７９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のロボットでは、下記のような問題がある。
まず、ロボットは、アームを伸ばした状態では、慣性モーメントが大きく、振動が大きく、アームを畳んだ状態では、慣性モーメントが小さく振動が少ない。

また、ロボットは、アームを伸ばした状態では、フィードバックゲインを上げても発振し難いが、アームを畳んだ状態では、発振し易い。

このため、固定された１つのフィードバックゲインでは、振動抑制効果を十分に得ることができないか、または、発振し易くなる。このように、従来のロボットでは、振動を十分に抑制することができない。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

本発明のロボットは、ロボットアームと、
前記ロボットアームに設けられた慣性センサーと、を備え、
前記ロボットアームは、前記慣性センサーからの出力に重み付けされる重み付け値を用いて制御され、
前記ロボットアームの可動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、前記重み付け値は、前記ロボットアームの加速度が第１加速度の場合、第１の値であり、前記ロボットアームの加速度が前記第１加速度から前記第１加速度よりも低い第２加速度に変化した場合、前記第１の値から前記第１の値よりも高い第２の値に変化することを特徴とする。

これにより、容易かつ的確にロボットの振動を抑制することができる。すなわち、ロボットアームの加速度、具体的には、ロボットアームを構成するアームの角加速度と、重み付け値とを対応させて、その重み付け値を設定することにより、容易にロボットの振動抑制効果を向上させることができる。

本発明のロボットでは、前記ロボットアームは、基台に設けられ、第１回動軸周りに回動可能な第１アームと、前記第１回動軸の軸方向とは異なる軸方向である第２回動軸周りに回動可能な第２アームと、を有し、
前記第１回動軸と前記ロボットアームの先端との間の最大長さが、９７０ｍｍ以上であることが好ましい。

これにより、比較的大きいロボットを実現することができ、最大負荷を大きくしたり、また、可動可能な領域を広くすることができる。

本発明のロボットでは、前記ロボットアームの質量は３０ｋｇ以上であることが好ましい。

これにより、比較的大きいロボットを実現することができ、最大負荷を大きくしたり、また、可動可能な領域を広くすることができる。

本発明のロボットでは、前記ロボットアームに設けられる最大負荷は５ｋｇを超えていることが好ましい。

これにより、装着されるエンドエフェクターの選択の幅が広がり、また、エンドフェクターにより比較的重い対象物を把持することができる。

本発明のロボットでは、前記ロボットアームの可動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、前記ロボットアームに設けられる負荷が所定の閾値以上の場合の前記ロボットアームの加速度は、前記負荷が前記閾値未満の場合の前記ロボットアームの加速度よりも低いことが好ましい。

負荷が比較的大きい場合は、ロボットアームがその根本において湾曲し易くなるので、ロボットアームの加速度、具体的には、ロボットアームを構成するアームの角加速度を小さくすることにより、前記湾曲を抑制することができ、これにより、ロボットの振動を抑制することができる。

本発明のロボットでは、前記重み付け値は、前記ロボットアームの加速度に応じて変化することが好ましい。
これにより、ロボットの振動抑制効果を向上させることができる。

本発明のロボットでは、前記ロボットアームは、回動可能なアームを有し、
前記ロボットアームの加速度は、前記アームの角加速度であることが好ましい。

これにより、アームの角加速度と重み付け値とを対応させて、その重み付け値を設定することにより、ロボットの振動抑制効果を向上させることができる。

本発明のロボットでは、前記ロボットアームは、回動可能なアームを有し、
前記ロボットアームの可動可能な範囲は、前記アームの回動可能な範囲であることが好ましい。

これにより、アームの回動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、前述した関係を満たすことにより、ロボットの振動抑制効果を向上させることができる。

本発明のロボットでは、前記ロボットアームは、基台に設けられ、第１回動軸周りに回動可能な第１アームと、前記第１回動軸の軸方向とは異なる軸方向である第２回動軸周りに回動可能な第２アームと、前記第１アームの駆動を減速する第１減速機と、前記第２アームの駆動を減速する第２減速機と、を有し、
前記第１減速機の剛性および前記第２減速機の剛性は、４００００Ｎｍ／ｒａｄ以上であることが好ましい。
これにより、振動抑制効果が効果的に得られる。

本発明の制御装置は、本発明のロボットを制御することを特徴とする。
これにより、容易かつ的確にロボットの振動を抑制することができる。すなわち、ロボットアームの加速度、具体的には、ロボットアームを構成するアームの角加速度と、重み付け値とを対応させて、その重み付け値を設定することにより、容易にロボットの振動抑制効果を向上させることができる。

本発明のロボットシステムは、本発明のロボットと、
前記ロボットを制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

これにより、容易かつ的確にロボットの振動を抑制することができる。すなわち、ロボットアームの加速度、具体的には、ロボットアームを構成するアームの角加速度と、重み付け値とを対応させて、その重み付け値を設定することにより、容易にロボットの振動抑制効果を向上させることができる。

本発明のロボットシステムのロボットの実施形態を正面側から見た斜視図である。 図１に示すロボットシステムのロボットを背面側から見た斜視図である。 図１に示すロボットシステムのロボットの概略図である。 図１に示すロボットシステムのロボットの概略図である。 図１に示すロボットシステムのロボットの概略図である。 図１に示すロボットシステムのロボットの概略図である。 図１に示すロボットシステムの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットシステムの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットシステムの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットシステムの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットシステムの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットシステムの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットシステムの検量線の構成例を示すグラフである。 図１に示すロボットシステムの検量線の構成例を示すグラフである。 図１に示すロボットシステムの検量線の構成例を示すグラフである。

以下、本発明のロボット、制御装置およびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明のロボットシステムのロボットの実施形態を正面側から見た斜視図である。図２は、図１に示すロボットシステムのロボットを背面側から見た斜視図である。図３〜図６は、それぞれ、図１に示すロボットシステムのロボットの概略図である。図７〜図１２は、それぞれ、図１に示すロボットシステムの主要部のブロック図である。図１３〜図１５は、それぞれ、図１に示すロボットシステムの検量線の構成例を示すグラフである。

なお、以下では、説明の都合上、図１〜図６中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図１〜図６中の基台側を「基端」、その反対側を「先端」と言う。

図１〜図７に示すロボットシステム（産業用ロボットシステム）１００は、ロボット（産業用ロボット）１と、ロボット１の作動（駆動）を制御する制御装置（制御部）２０とを備えている。このロボットシステム１００は、例えば、腕時計のような精密機器等を製造する製造工程等で用いることができる。制御装置２０は、ロボット１に内蔵されていてもよく、また、ロボット１とは、別体であってもよい。また、制御装置２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が内蔵されたパーソナルコンピューター（ＰＣ）等で構成することができる。

ロボット１は、基台（支持部）１１と、ロボットアーム１０とを有している。ロボットアーム１０は、第１アーム（第１アーム部材）（腕部）１２、第２アーム（第２アーム部材）（腕部）１３、第３アーム（第３アーム部材）（腕部）１４、第４アーム（第４アーム部材）（腕部）１５、第５アーム（第５アーム部材）（腕部）１７および第６アーム（第６アーム部材）（腕部）１８（６つのアーム）と、第１駆動源（第１駆動部）４０１、第２駆動源（第２駆動部）４０２、第３駆動源（第３駆動部）４０３、第４駆動源（第４駆動部）４０４、第５駆動源（第５駆動部）４０５および第６駆動源（第６駆動部）４０６（６つの駆動源）とを備えている。なお、第５アーム１７および第６アーム１８によりリスト１６が構成され、第６アーム１８の先端、すなわちリスト１６の先端には、例えば、エンドエフェクター（図示せず）等を着脱可能に取り付けることができるようになっている。

ロボット１は、基台１１と、第１アーム１２と、第２アーム１３と、第３アーム１４と、第４アーム１５と、第５アーム１７と、第６アーム１８とが基端側から先端側に向ってこの順に連結された垂直多関節（６軸）ロボットである。なお、以下では、第１アーム１２、第２アーム１３、第３アーム１４、第４アーム１５、第５アーム１７、第６アーム１８、リスト１６をそれぞれ「アーム」とも言う。また、第１駆動源４０１、第２駆動源４０２、第３駆動源４０３、第４駆動源４０４、第５駆動源４０５および第６駆動源４０６をそれぞれ「駆動源（駆動部）」とも言う。

図３および図４に示すように、アーム１２〜１５、リスト１６は、それぞれ、基台１１に対し独立して変位可能に支持されている。このアーム１２〜１５、リスト１６の長さは、それぞれ、特に限定されないが、図示の構成では、アーム１２〜１４の長さが、他のアーム１５およびリスト１６よりも長く設定されている。なお、例えば、第３アーム１４の長さを第１アーム１２および第２アーム１３の長さよりも短くしてもよい。

基台１１と第１アーム１２とは、関節（ジョイント）１７１を介して連結されている。そして、第１アーム１２は、基台１１に対し、鉛直方向と平行な第１回動軸Ｏ１を回動中心とし、その第１回動軸Ｏ１周りに回動可能となっている。第１回動軸Ｏ１は、基台１１の設置面である床１０１の上面の法線と一致している。また、第１回動軸Ｏ１は、ロボット１の最も上流側にある回動軸である。この第１回動軸Ｏ１周りの回動（第１アーム１２の駆動）は、モーター（第１モーター）４０１Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第１駆動源４０１の駆動によりなされる。第１駆動源４０１はモーター４０１Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０１Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０１を介して制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。

第１アーム１２と第２アーム１３とは、関節（ジョイント）１７２を介して連結されている。そして、第２アーム１３は、第１アーム１２に対し、水平方向と平行な第２回動軸Ｏ２を回動中心として回動可能となっている。第２回動軸Ｏ２は、第１回動軸Ｏ１と直交している。この第２回動軸Ｏ２周りの回動（第２アーム１３の駆動）は、モーター（第２モーター）４０２Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第２駆動源４０２の駆動によりなされる。第２駆動源４０２はモーター４０２Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０２Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０２を介して制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。また、回動軸Ｏ２は、回動軸Ｏ１に直交する軸と平行であってもよい。

第２アーム１３と第３アーム１４とは、関節（ジョイント）１７３を介して連結されている。そして、第３アーム１４は、第２アーム１３に対して水平方向と平行な回動軸Ｏ３を回動中心とし、その第３回動軸Ｏ３周りに回動可能となっている。第３回動軸Ｏ３は、第２回動軸Ｏ２と平行である。この第３回動軸Ｏ３周りの回動（第３アーム１４の駆動）は、モーター（第３モーター）４０３Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第３駆動源４０３の駆動によりなされる。第３駆動源４０３はモーター４０３Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０３Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０３を介して制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。

第３アーム１４と第４アーム１５とは、関節（ジョイント）１７４を介して連結されている。そして、第４アーム１５は、第３アーム１４（基台１１）に対し、第３アーム１４の中心軸方向と平行な第４回動軸Ｏ４を回動中心とし、その第４回動軸Ｏ４周りに回動可能となっている。第４回動軸Ｏ４は、第３回動軸Ｏ３と直交している。この第４回動軸Ｏ４周りの回動（第４アーム１５の駆動）は、モーター（第４モーター）４０１Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第４駆動源４０４の駆動によりなされる。第４駆動源４０４はモーター４０４Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０４Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０４を介して制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。また、第４回動軸Ｏ４は、第３回動軸Ｏ３に直交する軸と平行であってもよい。

第４アーム１５とリスト１６の第５アーム１７とは、関節（ジョイント）１７５を介して連結されている。そして、第５アーム１７は、第４アーム１５に対して第５回動軸Ｏ５を回動中心とし、その第５回動軸Ｏ５周りに回動可能となっている。第５回動軸Ｏ５は、第４回動軸Ｏ４と直交している。この第５回動軸Ｏ５周りの回動（第５アーム１７の駆動）は、モーター（第５モーター）４０５Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第５駆動源４０５の駆動によりなされる。第５駆動源４０５はモーター４０５Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０５Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０５を介して制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。また、第５回動軸Ｏ５は、第４回動軸Ｏ４に直交する軸と平行であってもよい。

リスト１６の第５アーム１７と第６アーム１８とは、関節（ジョイント）１７６を介して連結されている。そして、第６アーム１８は、第５アーム１７に対して第６回動軸Ｏ６を回動中心とし、その第６回動軸Ｏ６周りに回動可能となっている。回動軸Ｏ６は、回動軸Ｏ５と直交している。この第６回動軸Ｏ６周りの回動（第６アーム１８の駆動）は、モーター（第６モーター）４０６Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第６駆動源４０６の駆動によりなされる。第６駆動源４０６はモーター４０６Ｍとケーブル（図示せず）によって駆動され、このモーター４０６Ｍは電気的に接続されたモータードライバー３０６を介して制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。また、第６回動軸Ｏ６は、第５回動軸Ｏ５に直交する軸と平行であってもよい。

また、第１アーム１２には、第１慣性センサー３１が設置されている（図４参照）。この第１慣性センサー３１により第１アーム１２の角速度（例えば、第１回動軸Ｏ１の周りの角速度等）を検出することが可能である。第１アーム１２における第１慣性センサー３１の設置位置は、特に限定されないが、本実施形態では、第１慣性センサー３１は、第１アーム１２の基端部に設置されている。なお、第１慣性センサー３１は、例えば、第１アーム１２の先端部に設置されていてもよい。第１アーム１２の振動は、その先端部において最大になるので、これにより、より確実にロボット１の振動を抑制することができる。

また、第３アーム１４には、第２慣性センサー３２が設置されている（図４参照）。この第２慣性センサー３２により第３アーム１４の角速度（例えば、第２回動軸Ｏ２の周りの角速度等）を検出することが可能である。第３アーム１４における第２慣性センサー３２の設置位置は、特に限定されないが、本実施形態では、第２慣性センサー３２は、第３アーム１４の基端部に設置されている。なお、第２慣性センサー３２は、例えば、第３アーム１４の先端部に設置されていてもよい。第３アーム１４の振動は、その先端部において最大になるので、これにより、より確実にロボット１の振動を抑制することができる。また、第２慣性センサー３２は、第３アーム１４に限らず、例えば、第２アーム１３に設定されていてもよい。

また、第１慣性センサー３１、第２慣性センサー３２としては、それぞれ、特に限定されず、本実施形態では、例えば、角速度センサー（ジャイロセンサー）等を用いることができる。

ここで、このロボット１では、アーム１２、１３および１４の振動を抑制することにより、ロボット１全体の振動を抑制する。但し、アーム１２、１３および１４の振動を抑制するために、アーム１２、１３および１４のすべてに慣性センサーを設置するのではなく、前記のようにアーム１２、１４のみに第１慣性センサー３１、第２慣性センサー３２を設置し、その第１慣性センサー３１、第２慣性センサー３２の検出結果に基づいて駆動源４０１、４０２の作動を制御する。これにより、アーム１２、１３および１４のすべてに慣性センサーを設置する場合に比べ、慣性センサーの数を削減することができ、コストを低減することができ、また、回路構成を簡素化することができる。

駆動源４０１〜４０６には、それぞれのモーターまたは減速機に、第１角度センサー４１１、第２角度センサー４１２、第３角度センサー４１３、第４角度センサー４１４、第５角度センサー４１５、第６角度センサー４１６が設けられている。これらの角度センサーとしては、例えば、エンコーダー、ロータリーエンコーダー等を用いることができる。これらの角度センサー４１１〜４１６により、それぞれ、駆動源４０１〜４０６のモーターまたは減速機の回転軸（回動軸）の回転（回動）角度を検出する。この駆動源４０１〜４０６のモーターとしては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いるのが好ましい。また、前記各ケーブルは、それぞれ、ロボット１を挿通していてもよい。

図７に示すように、ロボット１は、制御装置２０と電気的に接続されている。すなわち、駆動源４０１〜４０６、角度センサー４１１〜４１６、慣性センサー３１、３２は、それぞれ、制御装置２０と電気的に接続されている。

そして、制御装置２０は、アーム１２〜１５、リスト１６をそれぞれ独立して作動させることができる、すなわち、モータードライバー３０１〜３０６を介して、駆動源４０１〜４０６をそれぞれ独立して制御することができる。この場合、制御装置２０は、角度センサー４１１〜４１６、第１慣性センサー３１、第２慣性センサー３２により検出を行い、その検出結果に基づいて、駆動源４０１〜４０６の駆動、例えば、角速度や回転角度等をそれぞれ制御する。この制御プログラムは、制御装置２０に内蔵された記録媒体（記憶部）に予め記憶されている。

図１、図２に示すように、本実施形態では、基台１１は、ロボット１の鉛直方向の最も下方に位置し、設置スペースの床（床部）１０１に固定（設置）される部分である。この固定方法としては、特に限定されず、例えば、図１、図２に示す本実施形態では、複数本のボルト１１１による固定方法を用いている。

基台１１は、中空の基台本体（ハウジング）１１２を有している。基台本体１１２は、円筒状をなす円筒状部１１３と、当該円筒状部１１３の外周部に一体的に形成された、箱状をなす箱状部１１４とに分けることができる。そして、このような基台本体１１２には、例えば、モーター４０１Ｍやモータードライバー３０１〜３０６が収納されている。

アーム１２〜１５は、それぞれ、中空のアーム本体２と、駆動機構３と、封止手段４とを有している。なお、以下では、説明の都合上、第１アーム１２が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「アーム本体２ａ」、「駆動機構３ａ」、「封止手段４ａ」と言い、第２アーム１３が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「アーム本体２ｂ」、「駆動機構３ｂ」、「封止手段４ｂ」と言い、第３アーム１４が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「アーム本体２ｃ」、「駆動機構３ｃ」、「封止手段４ｃ」と言い、第４アーム１５が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「アーム本体２ｄ」、「駆動機構３ｄ」、「封止手段４ｄ」と言うことがある。

また、関節１７１〜１７６は、それぞれ、回動支持機構（図示せず）を有している。この回動支持機構は、互いに連結された２本のアームのうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構、互いに連結された基台１１と第１アーム１２のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構である。互いに連結された第４アーム１５とリスト１６の第５アーム１７とを一例とした場合、回動支持機構は、リスト１６を第４アーム１５に対し回動させることができる。また、各回動支持機構は、それぞれ、対応するモーターの回転速度を所定の減速比で減速して、その駆動力を対応するアーム、リスト１６のリスト本体１６１、支持リング１６２に伝達する減速機（図示せず）を有している。

第１アーム１２は、基台１１の上端部（先端部）に水平方向に対し傾斜した姿勢で連結されている。この第１アーム１２では、駆動機構３ａがモーター４０２Ｍを有しており、アーム本体２ａ内に収納している。また、アーム本体２ａ内は、封止手段４ａにより気密封止されている。

第２アーム１３は、第１アーム１２の先端部に連結されている。この第２アーム１３では、駆動機構３ｂがモーター４０３Ｍを有しており、アーム本体２ｂ内に収納している。また、アーム本体２ｂ内は、封止手段４ｂにより気密封止されている。

第３アーム１４は、第２アーム１３の先端部に連結されている。この第３アーム１４では、駆動機構３ｃがモーター４０４Ｍを有しており、アーム本体２ｃ内に収納している。また、アーム本体２ｃ内は、封止手段４ｃにより気密封止されている。

第４アーム１５は、第３アーム１４の先端部に、その中心軸方向と平行に連結されている。このアーム１５では、駆動機構３ｄがモーター４０５Ｍ、４０６Ｍを有しており、アーム本体２ｄ内に収納している。また、アーム本体２ｄ内は、封止手段４ｄにより気密封止されている。

第４アーム１５の先端部（基台１１と反対側の端部）には、リスト１６が連結されている。このリスト１６には、その先端部（第４アーム１５と反対側の端部）に、例えば、エンドエフェクター等が着脱可能に装着される。

エンドエフェクターとしては、特に限定されず、例えば、腕時計等のような精密機器、部品等を把持するハンド（図示せず）等が挙げられる。このハンド（エンドエフェクター）の駆動は、制御装置２１０により制御される。なお、ハンドとしては、特に限定されず、例えば、複数本の指部（フィンガー）を有する構成のものが挙げられる。そして、このロボット１は、ハンドで精密機器、部品等を把持したまま、アーム１２〜１５、リスト１６等の動作を制御することにより、当該精密機器、部品を搬送すること等の各作業を行うことができる。

リスト１６は、第６アーム１８として、円筒状をなすリスト本体１６１を有し、また、第５アーム１７として、リスト本体１６１と別体で構成され、当該リスト本体１６１の基端部に設けられ、リング状をなす支持リング１６２を有している。

リスト本体１６１の先端面１６３は、平坦な面となっており、ハンドが装着される装着面となる。また、リスト本体１６１は、関節１７６を介して、第４アーム１５の駆動機構３ｄに連結されており、当該駆動機構３ｄのモーター４０６Ｍの駆動により、回動軸Ｏ６周りに回動する。

支持リング１６２は、関節１７５を介して、第４アーム１５の駆動機構３ｄに連結されており、当該駆動機構３ｄのモーター４０５Ｍの駆動により、リスト本体１６１ごと回動軸Ｏ５周りに回動する。

また、ロボット１の各寸法、各特性、各能力等は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、第１回動軸Ｏ１とロボットアーム１０（リスト１６）の先端との間の最大長さＬ１は、９７０ｍｍ以上であることが好ましく、９７０ｍｍ以上、３０００ｍｍ以下であることがより好ましく、９７０ｍｍ以上、２０００ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

なお、最大長さＬ１は、図４に示すように、第２アーム１３〜リスト１６を水平方向（第１回動軸Ｏ１に対して垂直な方向）であって、図４中右側に直線状に伸ばした状態での第１回動軸Ｏ１とロボットアーム１０の先端との間の長さである。

また、第２回動軸Ｏ３とロボットアーム１０の先端との間の最大長さＬ２は、８７０ｍｍ以上であることが好ましく、８７０ｍｍ以上、２８００ｍｍ以下であることがより好ましく、８７０ｍｍ以上、１８００ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

なお、最大長さＬ２は、図４に示すように、第２アーム１３〜リスト１６を直線状に伸ばした状態での第２回動軸Ｏ２とロボットアーム１０の先端との間の長さである。

また、第１アーム１２〜第４アーム１５およびリスト１６の合計の質量、すなわち、ロボットアーム１０の質量Ｍ１は、３０ｋｇ以上であることが好ましく、３０ｋｇ以上、２００ｋｇ以下であることがより好ましく、３０ｋｇ以上、１００ｋｇ以下であることがさらに好ましい。

また、第２アーム１３〜第４アーム１５およびリスト１６の合計の質量Ｍ２は、２０ｋｇ以上であることが好ましく、２０ｋｇ以上、１５０ｋｇ以下であることがより好ましく、２０ｋｇ以上、８０ｋｇ以下であることがさらに好ましい。

また、ロボットアーム１０に設けられる最大負荷（可搬重量）は、５ｋｇ以上であることが好ましく、５ｋｇ以上、５０ｋｇ以下であることがより好ましく、５ｋｇ以上、２０ｋｇ以下であることがさらに好ましい。

また、ロボットアーム１０に設けられる定格負荷は、２ｋｇ以上であることが好ましく、２ｋｇ以上、２０ｋｇ以下であることがより好ましく、２ｋｇ以上、１０ｋｇ以下であることがさらに好ましい。

なお、前記最大負荷および定格負荷は、それぞれ、リスト１６の先端部にかかる負荷であり、エンドエフェクターの質量も含まれる。

また、図４に示す姿勢でのロボットアーム１０の第１回動軸Ｏ１に関する（第１回動軸Ｏ１を回転中心軸とする）慣性モーメント（慣性モーメントの最大値）は、７．０ｋｇ・ｍ^２以上であることが好ましく、７．０ｋｇ・ｍ^２以上、７０．０ｋｇ・ｍ^２以下であることがより好ましく、８．５ｋｇ・ｍ^２以上、５０．０ｋｇ・ｍ^２以下であることがさらに好ましい。

また、図４に示す姿勢でのロボットアーム１０の第２回動軸Ｏ２に関する（第２回動軸Ｏ２を回転中心軸とする）慣性モーメント（慣性モーメントの最大値）は、５．０ｋｇ・ｍ^２以上であることが好ましく、５．０ｋｇ・ｍ^２以上、５０．０ｋｇ・ｍ^２以下であることがより好ましく、６．０ｋｇ・ｍ^２以上、４０．０ｋｇ・ｍ^２以下であることがさらに好ましい。

また、サイクルタイムは、例えば、リスト１６の先端部にかかる負荷を２ｋｇにして測定した場合では、０．４０秒以下であることが好ましく、０．０５秒以上、０．４０秒以下であることがより好ましく、０．１０秒以上、０．３８秒以下であることがさらに好ましく、また、前記負荷を５ｋｇにして測定した場合では、０．７０秒以下であることが好ましく、０．１０秒以上、０．７０秒以下であることがより好ましく、０．１５秒以上、０．６８秒以下であることがさらに好ましい。

前記の条件を満たすことにより、後述するようにフィードバックゲインおよび角加速度を調整することで、ロボット１の振動を抑制する効果（振動抑制効果）をさらに向上させることができる。

また、第１アーム１２の駆動を減速する第１減速機の剛性（ばね定数）と、第２アーム１３の駆動を減速する第２減速機の剛性（ばね定数）は、それぞれ、４００００Ｎｍ／ｒａｄ以上であることが好ましく、４００００Ｎｍ／ｒａｄ以上、４０００００Ｎｍ／ｒａｄ以下であることがより好ましく、６００００Ｎｍ／ｒａｄ以上、２０００００Ｎｍ／ｒａｄ以下であることがさらに好ましい。ここで、減速機の剛性（ばね定数）とは、減速機の入力側（モーター側）を固定し、出力側（アーム側）にトルクT（Ｎｍ）を加えた時の減速機の出力側のねじれ角度θ（ｒａｄ）から、Ｔ／θで定義される。
これにより、振動抑制効果（制振効果）が効果的に得られる。

逆に言えば、ロボット１の可搬重量が大きくなると、ある程度の減速機の剛性が無いと十分な振動抑制効果が得られない。すなわち、可搬重量が大きくなると、４００００Ｎｍ／ｒａｄ以上の剛性の減速機に対して、後述するフィードバック制御（ジャイロサーボ）を用いた制振制御（ねじれ角速度補正）を行うと、特に大きな振動抑制効果を得ることができる。

次に、図７、図８〜図１２を参照し、制御装置２０の構成について説明する。
図７、図８〜図１２に示すように、制御装置２０は、第１駆動源４０１の作動（駆動）を制御する第１駆動源制御部２０１と、第２駆動源４０２の作動を制御する第２駆動源制御部２０２と、第３駆動源４０３の作動を制御する第３駆動源制御部２０３と、第４駆動源４０４の作動を制御する第４駆動源制御部２０４と、第５駆動源４０５の作動を制御する第５駆動源制御部２０５と、第６駆動源４０６の作動を制御する第６駆動源制御部２０６と、を有している。

図８に示すように、第１駆動源制御部２０１は、減算器５１１と、位置制御部５２１と、減算器５３１と、角速度制御部５４１と、回転角度算出部５５１と、角速度算出部５６１と、減算器５７１と、変換部５８１と、補正値算出部５９１と、加算器６０１とを有している。

図９に示すように、第２駆動源制御部２０２は、減算器５１２と、位置制御部５２２と、減算器５３２と、角速度制御部５４２と、回転角度算出部５５２と、角速度算出部５６２と、加減算器６２２と、変換部５８２と、補正値算出部５９２と、加算器６０２とを有している。

図９に示すように、第３駆動源制御部２０３は、減算器５１３と、位置制御部５２３と、減算器５３３と、角速度制御部５４３と、回転角度算出部５５３と、角速度算出部５６３とを有している。

図１０に示すように、第４駆動源制御部２０４は、減算器５１４と、位置制御部５２４と、減算器５３４と、角速度制御部５４４と、回転角度算出部５５４と、角速度算出部５６４とを有している。

図１１に示すように、第５駆動源制御部２０５は、減算器５１５と、位置制御部５２５と、減算器５３５と、角速度制御部５４５と、回転角度算出部５５５と、角速度算出部５６５とを有している。

図１２に示すように、第６駆動源制御部２０６は、減算器５１６と、位置制御部５２６と、減算器５３６と、角速度制御部５４６と、回転角度算出部５５６と、角速度算出部５６６とを有している。

ここで、制御装置２０は、ロボット１が行う処理の内容に基づいてリスト１６の目標位置を演算し、その目標位置にリスト１６を移動させるための軌道を生成する。そして、制御装置２０は、その生成した軌道に沿ってリスト１６が移動するように、各駆動源４０１〜４０６の回転角度を所定の制御周期ごとに測定し、この測定結果に基づいて演算した値をそれぞれ各駆動源４０１〜４０６の位置指令Ｐｃとして駆動源制御部２０１〜２０６に出力する（図８〜図１２参照）。なお、前記および以下では、「値が入力、出力」等と表記しているが、これは、「その値に対応する信号が入力、出力」の意味である。

図８に示すように、第１駆動源制御部２０１には、第１駆動源４０１の位置指令Ｐｃの他、第１角度センサー４１１、第１慣性センサー３１からそれぞれ検出信号が入力される。第１駆動源制御部２０１は、第１角度センサー４１１の検出信号から算出される第１駆動源４０１の回転角度（位置フィードバック値Ｐｆｂ）が位置指令Ｐｃになり、かつ、後述する角速度フィードバック値ωｆｂが後述する角速度指令ωｃになるように、各検出信号を用いたフィードバック制御によって第１駆動源４０１を駆動する。

すなわち、第１駆動源制御部２０１の減算器５１１には、位置指令Ｐｃが入力され、また、回転角度算出部５５１から後述する位置フィードバック値Ｐｆｂが入力される。回転角度算出部５５１では、第１角度センサー４１１から入力されるパルス数がカウントされるとともに、そのカウント値に応じた第１駆動源４０１の回転角度が位置フィードバック値Ｐｆｂとして減算器５１１に出力される。減算器５１１は、これら位置指令Ｐｃと位置フィードバック値Ｐｆｂとの偏差（第１駆動源４０１の回転角度の目標値から位置フィードバック値Ｐｆｂを減算した値）を位置制御部５２１に出力する。

位置制御部５２１は、減算器５１１から入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン等を用いた所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じた第１駆動源４０１の角速度の目標値を演算する。位置制御部５２１は、その第１駆動源４０１の角速度の目標値（指令値）を示す信号を角速度指令（第１角速度指令）ωｃとして減算器５３１に出力する。なお、ここでは、本実施形態では、フィードバック制御として、比例制御（Ｐ制御）がなされるが、これに限定されるものではない。

減算器５３１には、角速度指令ωｃが入力され、また、後述する角速度フィードバック値ωｆｂが入力される。減算器５３１は、これら角速度指令ωｃと角速度フィードバック値ωｆｂとの偏差（第１駆動源４０１の角速度の目標値から角速度フィードバック値ωｆｂを減算した値）を角速度制御部５４１に出力する。

角速度制御部５４１は、減算器５３１から入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン、積分ゲイン等を用い、積分を含む所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じた第１駆動源４０１の駆動信号（駆動電流）を生成し、モータードライバー３０１を介してモーター４０１Ｍに供給する。なお、ここでは、本実施形態では、フィードバック制御として、ＰＩ制御がなされるが、これに限定されるものではない。

このようにして、位置フィードバック値Ｐｆｂが位置指令Ｐｃと可及的に等しくなり、かつ、角速度フィードバック値ωｆｂが角速度指令ωｃと可及的に等しくなるように、フィードバック制御がなされ、第１駆動源４０１の駆動電流が制御される。

次に、第１駆動源制御部２０１における角速度フィードバック値ωｆｂについて説明する。

角速度算出部５６１では、第１角度センサー４１１から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第１駆動源４０１の角速度ωｍ１が算出され、その角速度ωｍ１は、加算器６０１に出力される。

また、角速度算出部５６１では、第１角度センサー４１１から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第１アーム１２の回動軸Ｏ１の周りの角速度ωＡ１ｍが算出され、その角速度ωＡ１ｍは、減算器５７１に出力される。なお、角速度ωＡ１ｍは、角速度ωｍ１を、第１駆動源４０１のモーター４０１Ｍと第１アーム１２との間、すなわち、関節１７１における減速比で除算した値である。

また、第１慣性センサー３１により、第１アーム１２の回動軸Ｏ１の周りの角速度が検出される。そして、その第１慣性センサー３１の検出信号、すなわち、第１慣性センサー３１により検出された第１アーム１２の回動軸Ｏ１の周りの角速度ωＡ１は、減算器５７１に出力される。

減算器５７１には、角速度ωＡ１および角速度ωＡ１ｍが入力され、減算器５７１は、この角速度ωＡ１から角速度ωＡ１ｍを減算した値ωＡ１ｓ（＝ωＡ１−ωＡ１ｍ）を変換部５８１に出力する。この値ωＡ１ｓは、第１アーム１２の回動軸Ｏ１の周りの角速度の振動成分（振動角速度）に相当する。以下、ωＡ１ｓを振動角速度と言う。本実施形態では、この振動角速度ωＡ１ｓ（詳細には、振動角速度ωＡ１ｓに基づいて生成した値であるモーター４０１Ｍにおける角速度ωｍ１ｓ）が後述するゲインＫａ倍されて駆動源４０１の入力側に戻るフィードバック制御を行う。具体的には、振動角速度ωＡ１ｓが可及的に０になるように、駆動源４０１に対してフィードバック制御がなされる。これにより、ロボット１の振動を抑制することができる。なお、このフィードバック制御では、駆動源４０１の角速度が制御される。

変換部５８１は、振動角速度ωＡ１ｓを第１駆動源４０１における角速度ωｍ１ｓに変換し、その角速度ωｍ１ｓを補正値算出部５９１に出力する。この変換は、振動角速度ωＡ１ｓに、第１駆動源４０１のモーター４０１Ｍと第１アーム１２との間、すなわち、関節１７１における減速比を乗算することで得ることができる。

補正値算出部５９１は、角速度ωｍ１ｓに予め定められた係数であるゲイン（フィードバックゲイン）Ｋａを乗算し、補正値（第１補正成分）Ｋａ・ωｍ１ｓを求め、その補正値Ｋａ・ωｍ１ｓを加算器６０１に出力する。

加算器６０１には、角速度ωｍ１が入力され、また、補正値Ｋａ・ωｍ１ｓが入力される。加算器６０１は、角速度ωｍ１と補正値Ｋａ・ωｍ１ｓとの加算値を角速度フィードバック値ωｆｂとして減算器５３１に出力する。なお、以降の動作は、前述した通りである。

図９に示すように、第２駆動源制御部２０２には、第２駆動源４０２の位置指令Ｐｃの他、第２角度センサー４１２、第２慣性センサー３２からそれぞれ検出信号が入力される。また、第２駆動源制御部２０２には、第３駆動源制御部２０３から第３アーム１４の回動軸Ｏ３の周りの角速度ωＡ３ｍが入力される。第２駆動源制御部２０２は、第２角度センサー４１２の検出信号から算出される第２駆動源４０２の回転角度（位置フィードバック値Ｐｆｂ）が位置指令Ｐｃになり、かつ、後述する角速度フィードバック値ωｆｂが後述する角速度指令ωｃになるように、各検出信号を用いたフィードバック制御によって第２駆動源４０２を駆動する。

すなわち、第２駆動源制御部２０２の減算器５１２には、位置指令Ｐｃが入力され、また、回転角度算出部５５２から後述する位置フィードバック値Ｐｆｂが入力される。回転角度算出部５５２では、第２角度センサー４１２から入力されるパルス数がカウントされるとともに、そのカウント値に応じた第２駆動源４０２の回転角度が位置フィードバック値Ｐｆｂとして減算器５１２に出力される。減算器５１２は、これら位置指令Ｐｃと位置フィードバック値Ｐｆｂとの偏差（第２駆動源４０２の回転角度の目標値から位置フィードバック値Ｐｆｂを減算した値）を位置制御部５２２に出力する。

位置制御部５２２は、減算器５１２から入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン等を用いた所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じた第２駆動源４０２の角速度の目標値を演算する。位置制御部５２２は、その第２駆動源４０２の角速度の目標値（指令値）を示す信号を角速度指令（第２角速度指令）ωｃとして減算器５３２に出力する。なお、ここでは、本実施形態では、フィードバック制御として、比例制御（Ｐ制御）がなされるが、これに限定されるものではない。

減算器５３２には、角速度指令ωｃが入力され、また、後述する角速度フィードバック値ωｆｂが入力される。減算器５３２は、これら角速度指令ωｃと角速度フィードバック値ωｆｂとの偏差（第２駆動源４０２の角速度の目標値から角速度フィードバック値ωｆｂを減算した値）を角速度制御部５４２に出力する。

角速度制御部５４２は、減算器５３２から入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン、積分ゲイン等を用い、積分を含む所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じた第２駆動源４０２の駆動信号（駆動電流）を生成し、モータードライバー３０２を介してモーター４０２Ｍに供給する。なお、ここでは、本実施形態では、フィードバック制御として、ＰＩ制御がなされるが、これに限定されるものではない。

このようにして、位置フィードバック値Ｐｆｂが位置指令Ｐｃと可及的に等しくなり、かつ、角速度フィードバック値ωｆｂが角速度指令ωｃと可及的に等しくなるように、フィードバック制御がなされ、第２駆動源４０２の駆動電流が制御される。なお、回動軸Ｏ２は、回動軸Ｏ１に対して直交しているので、第１アーム１２の動作や振動の影響を受けず、第１駆動源４０１に対して独立して第２駆動源４０２の作動を制御することができる。

次に、第２駆動源制御部２０２における角速度フィードバック値ωｆｂについて説明する。

角速度算出部５６２では、第２角度センサー４１２から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第２駆動源４０２の角速度ωｍ２が算出され、その角速度ωｍ２は、加算器６０２に出力される。

また、角速度算出部５６２では、第２角度センサー４１２から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第２アーム１３の回動軸Ｏ２の周りの角速度ωＡ２ｍが算出され、その角速度ωＡ２ｍは、加減算器６２２に出力される。なお、角速度ωＡ２ｍは、角速度ωｍ２を、第２駆動源４０２のモーター４０２Ｍと第２アーム１３との間、すなわち、関節１７２における減速比で除算した値である。

また、第２慣性センサー３２により、第３アーム１４の回動軸Ｏ２の周りの角速度が検出される。そして、その第２慣性センサー３２の検出信号、すなわち、第２慣性センサー３２により検出された第３アーム１４の回動軸Ｏ２の周りの角速度ωＡ３は、加減算器６２２に出力される。なお、回動軸Ｏ２、Ｏ３は、回動軸Ｏ１に対して直交しているので、第１アーム１２の動作や振動の影響を受けずに、容易かつ確実に、第３アーム１４の回動軸Ｏ２の周りの角速度を求めることができる。

また、後述する第３駆動源制御部２０３の角速度算出部５６３からは、第３アーム１４の回動軸Ｏ３の周りの角速度ωＡ３ｍが加減算器６２２に出力される。

加減算器６２２には、角速度ωＡ３、角速度ωＡ２ｍおよび角速度ωＡ３ｍが入力され、加減算器６２２は、角速度ωＡ３から角速度ωＡ２ｍおよび角速度ωＡ３ｍを減算した値ωＡ２ｓ（＝ωＡ３−ωＡ２ｍ−ωＡ３ｍ）を変換部５８２に出力する。この値ωＡ２ｓは、第２アーム１３と第３アーム１４の回動軸Ｏ２の周りの合計の角速度の振動成分（振動角速度）に相当する。以下、ωＡ２ｓを振動角速度と言う。本実施形態では、この振動角速度ωＡ２ｓ（詳細には、振動角速度ωＡ２ｓに基づいて生成した値であるモーター４０２Ｍにおける角速度ωｍ２ｓ）が後述するゲインＫａ倍されて第２駆動源４０２の入力側に戻るフィードバック制御を行う。具体的には、振動角速度ωＡ２ｓが可及的に０になるように、第２駆動源４０２に対してフィードバック制御がなされる。これにより、ロボット１の振動を抑制することができる。なお、このフィードバック制御では、第２駆動源４０２の角速度が制御される。

変換部５８２は、振動角速度ωＡ２ｓを第２駆動源４０２における角速度ωｍ２ｓに変換し、その角速度ωｍ２ｓを補正値算出部５９２に出力する。この変換は、振動角速度ωＡ２ｓに、第２駆動源４０２のモーター４０２Ｍと第２アーム１３との間、すなわち、関節１７２における減速比を乗算することで得ることができる。

補正値算出部５９２は、角速度ωｍ２ｓに予め定められた係数であるゲイン（フィードバックゲイン）Ｋａを乗算し、補正値（第２補正成分）Ｋａ・ωｍ２ｓを求め、その補正値Ｋａ・ωｍ２ｓを加算器６０２に出力する。なお、この第２駆動源制御部２０２におけるゲインＫａと、第１駆動源制御部２０１におけるゲインＫａとは、同一でもよく、また、異なっていてもよい。

加算器６０２には、角速度ωｍ２が入力され、また、補正値Ｋａ・ωｍ２ｓが入力される。加算器６０２は、角速度ωｍ２と補正値Ｋａ・ωｍ２ｓとの加算値を角速度フィードバック値ωｆｂとして減算器５３２に出力する。なお、以降の動作は、前述した通りである。

図９に示すように、第３駆動源制御部２０３には、第３駆動源４０３の位置指令Ｐｃの他、第３角度センサー４１３から検出信号が入力される。第３駆動源制御部２０３は、第３角度センサー４１３の検出信号から算出される第３駆動源４０３の回転角度（位置フィードバック値Ｐｆｂ）が位置指令Ｐｃになり、かつ、後述する角速度フィードバック値ωｆｂが後述する角速度指令ωｃになるように、各検出信号を用いたフィードバック制御によって第３駆動源４０３を駆動する。

すなわち、第３駆動源制御部２０３の減算器５１３には、位置指令Ｐｃが入力され、また、回転角度算出部５５３から後述する位置フィードバック値Ｐｆｂが入力される。回転角度算出部５５３では、第３角度センサー４１３から入力されるパルス数がカウントされるとともに、そのカウント値に応じた第３駆動源４０３の回転角度が位置フィードバック値Ｐｆｂとして減算器５１３に出力される。減算器５１３は、これら位置指令Ｐｃと位置フィードバック値Ｐｆｂとの偏差（第３駆動源４０３の回転角度の目標値から位置フィードバック値Ｐｆｂを減算した値）を位置制御部５２３に出力する。

位置制御部５２３は、減算器５１３から入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン等を用いた所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じた第３駆動源４０３の角速度の目標値を演算する。位置制御部５２３は、その第３駆動源４０３の角速度の目標値（指令値）を示す信号を角速度指令ωｃとして減算器５３３に出力する。なお、ここでは、本実施形態では、フィードバック制御として、比例制御（Ｐ制御）がなされるが、これに限定されるものではない。

また、角速度算出部５６３では、第３角度センサー４１３から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第３駆動源４０３の角速度が算出され、その角速度が角速度フィードバック値ωｆｂとして減算器５３３に出力される。

減算器５３３には、角速度指令ωｃが入力され、また、角速度フィードバック値ωｆｂが入力される。減算器５３３は、これら角速度指令ωｃと角速度フィードバック値ωｆｂとの偏差（第３駆動源４０３の角速度の目標値から角速度フィードバック値ωｆｂを減算した値）を角速度制御部５４３に出力する。

角速度制御部５４３は、減算器５３３から入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン、積分ゲイン等を用い、積分を含む所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じた第３駆動源４０３の駆動信号（駆動電流）を生成し、モータードライバー３０３を介してモーター４０３Ｍに供給する。なお、ここでは、本実施形態では、フィードバック制御として、ＰＩ制御がなされるが、これに限定されるものではない。

このようにして、位置フィードバック値Ｐｆｂが位置指令Ｐｃと可及的に等しくなり、かつ、角速度フィードバック値ωｆｂが角速度指令ωｃと可及的に等しくなるように、フィードバック制御がなされ、第３駆動源４０３の駆動電流が制御される。

なお、駆動源制御部２０４〜２０６については、それぞれ、前記第３駆動源制御部２０３と同様であるので、その説明は省略する。

ここで、このロボットシステム１００では、第１アーム１２（第１駆動源４０１）および第２アーム１３（第２駆動源４０２）について、前述したフィードバックゲイン（重み付け値）等の調整を行う。

まず、第１アーム１２については、ロボット１（ロボットアーム１０）の姿勢、すなわち、第１回動軸Ｏ１に関する慣性モーメントに応じて、第１アーム１２の第１回動軸Ｏ１周りの角加速度（加速度）を調整する。前記慣性モーメントが大きいと、前記角加速度は、小さく、前記慣性モーメントが小さいと、前記角加速度は、大きい。

また、前記慣性モーメントに応じて、第１アーム１２についてのフィードバックゲインを調整する。前記慣性モーメントが大きいと（図４参照）、前記フィードバックゲインは、大きく、前記慣性モーメントが小さいと（図５参照）、前記フィードバックゲインは、小さい。

この理由は、以下のような傾向があるためである。まず、前記慣性モーメントが大きいと、ロボット１の振動は大きく、また、前記フィードバックゲインを大きくしてもロボット１は発振し難い。このため、前記フィードバックゲインを大きくして、振動抑制効果を向上させる。また、前記慣性モーメントが大きいと、大きな駆動力を必要とするので、前記角加速度を小さくする。

また、前記慣性モーメントが小さいと、ロボット１の振動は小さく、また、前記フィードバックゲインを大きくするとロボット１は発振し易い。このため、前記フィードバックゲインを小さくして、ロボット１の発振を抑制する。また、前記慣性モーメントが小さいと、駆動力は小さくてもよいので、前記角加速度を大きくする。

また、前記慣性モーメントは、第２アーム１３の第２回動軸Ｏ２周りの回転角度θ１（図４参照）に対応している。このため、実際のロボット１の制御では、例えば、回転角度θ１を検出し、その検出結果に基づいて、第１アーム１２の第１回動軸Ｏ１周りの角加速度および第１アーム１２についてのフィードバックゲインを求める。なお、これは、前記角加速度に基づいて前記フィードバックゲインを求めるとも言うことができる。すなわち、前記フィードバックゲインは、前記角加速度に応じて変化する。なお、回転角度θ１は、第２角度センサー４１２の検出結果に基づいて求めることができる。

このような回転角度θ１、第１アーム１２の第１回動軸Ｏ１周りの角加速度および第１アーム１２についてのフィードバックゲインの関係を示す演算式またはテーブル等の検量線は、予め実験的に求められ、制御装置２０の図示しない記憶部に記憶されている。そして、ロボット１を作動させる際は、前記検量線を用いて、前記フィードバックゲインが決定される。すなわち、ロボット１の動作中は、前記検量線を用いて、逐次、前記フィードバックゲインが調整（変更）される。

なお、前記回転角度θ１（図４参照）は、第１アーム１２に対する第２アーム１３の姿勢が図５に示す姿勢の場合、すなわち、第２アーム１３が鉛直方向上側に延び、第２アーム１３の中心軸が鉛直方向と平行な場合を０°とし、第１アーム１２に対する第２アーム１３の姿勢が図４に示す姿勢の場合、すなわち、第２アーム１３が図４中左側に延び、第２アーム１３の中心軸が水平方向と平行な場合を−９０°とする。

また、第２アーム１３（第２駆動源４０２）についても、前記第１アーム１２と同様にして前述したフィードバックゲインの調整を行う。

まず、第２アーム１３については、ロボット１（ロボットアーム１０）の姿勢、すなわち、第２回動軸Ｏ２に関する慣性モーメントに応じて、第２アーム１３の第２回動軸Ｏ２周りの角加速度（加速度）を調整する。前記慣性モーメントが大きいと、前記角加速度は、小さく、前記慣性モーメントが小さいと、前記角加速度は、大きい。

また、前記慣性モーメントに応じて、第２アーム１３についてのフィードバックゲインを調整する。前記慣性モーメントが大きいと（図４、図５参照）、前記フィードバックゲインは、大きく、前記慣性モーメントが小さいと（図６参照）、前記フィードバックゲインは、小さい。

また、前記慣性モーメントは、第３アーム１４の第３回動軸Ｏ３周りの回転角度θ２（図４参照）に対応している。このため、実際のロボット１の制御では、例えば、回転角度θ２を検出し、その検出結果に基づいて、第２アーム１３の第２回動軸Ｏ２周りの角加速度および第２アーム１３についてのフィードバックゲインを求める。なお、これは、前記角加速度に基づいて前記フィードバックゲインを求めるとも言うことができる。すなわち、前記フィードバックゲインは、前記角加速度に応じて変化する。なお、回転角度θ２は、第３角度センサー４１３の検出結果に基づいて求めることができる。

このような回転角度θ２、第２アーム１３の第２回動軸Ｏ２周りの角加速度および第２アーム１３についてのフィードバックゲインの関係を示す演算式またはテーブル等の検量線は、予め実験的に求められ、制御装置２０の図示しない記憶部に記憶されている。そして、ロボット１を作動させる際は、前記検量線を用いて、前記フィードバックゲインが決定される。すなわち、ロボット１の動作中は、前記検量線を用いて、逐次、前記フィードバックゲインが調整（変更）される。

なお、前記回転角度θ２（図４参照）は、第２アーム１３に対する第３アーム１４の姿勢が図６に示す姿勢の場合、すなわち、第２アーム１３が図６に示すように水平方向左側に延びている場合において、第３アーム１４が鉛直方向下側に延び、第３アーム１４の中心軸が鉛直方向と平行な場合を０°とし、第２アーム１３に対する第３アーム１４の姿勢が図４に示す姿勢の場合、すなわち、第２アーム１３が図４に示すように水平方向左側に延びている場合において、第２アーム１３が図４中左側に延び、第２アーム１３の中心軸が水平方向と平行な場合を９０°とする。なお、図５に示す第３アーム１４の姿勢では、回転角度θ２は、９０°である。

また、第１アーム１２については、ロボット１のリスト１６の先端部にかかる（設けられる）負荷が所定の閾値以上の場合と前記閾値未満の場合とに分け、フィードバックゲインを設定する際に用いる検量線を、前記負荷が閾値以上の場合と閾値未満の場合とに別々に設定する。すなわち、負荷が閾値以上の場合の検量線と閾値未満の場合の検量線とは、異なる。

その理由は、負荷が大きい場合は、負荷が小さい場合に比べて、所定のアームの撓みにより大きな振動が発生するので、そのアームの撓みを抑制し、振動を抑制する必要があるためである。例えば、ロボット１は、図４に示すロボットアーム１０の姿勢では、第１アーム１２の根本が湾曲して振動することがある。このため、ロボットアーム１０の姿勢が図４に示す姿勢に近いほど、第１アーム１２の第１回動軸Ｏ１周りの角加速度を小さくする。

また、前記閾値は、特に限定されず、ロボット１の寸法、特性、能力等の諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１ｋｇ以上、６ｋｇ以下の範囲内の値に設定されることが好ましく、２ｋｇ以上、４ｋｇ以下の範囲内の値に設定されることがより好ましく、例えば、３ｋｇに設定される。

なお、前述した第１アーム１２についてのフィードバックゲインの調整は、前記負荷が前記閾値未満の場合のものである。前記負荷が前記閾値以上の場合の第１アーム１２についてのフィードバックゲインの調整については、以下の具体例において説明する。

以下、１例として、ロボット１の各寸法等が下記の場合の検量線の構成例を図１３〜図１５に示し、その図１３〜図１５に基づいて、フィードバックゲインの調整を説明する。

なお、以下の説明では、フィードバックゲインを、その最大値を１とした場合の相対値で表すが、絶対値で表してもよい。

最大負荷：８ｋｇ
定格負荷：３ｋｇ
最大長さＬ１：９８０ｍｍ
最大長さＬ２：８８０ｍｍ
ロボットアーム１０の質量Ｍ１：３７ｋｇ
第２アーム１３〜リスト１６の合計の質量Ｍ２：２３ｋｇ
第１回動軸Ｏ１に関する慣性モーメントの最大値：９．５ｋｇ・ｍ^２
第２回動軸Ｏ２に関する慣性モーメントの最大値：６．８ｋｇ・ｍ^２
サイクルタイム（負荷：２ｋｇ）：０．３５秒

図１３および図１４には、それぞれ、第１アーム１２の前述した補正値「Ｋａ・ωｍ１ｓ」におけるフィードバックゲイン「Ｋａ」および第１アーム１２の角加速度を調整する場合に用いられる検量線が示されている。図１３に示す検量線は、負荷が閾値未満の場合の検量線であり、図１４に示す検量線は、負荷が閾値以上の場合の検量線である。

また、図１３および図１４に示すグラフの横軸は、第２アーム１３の回転角度θ１であり、縦軸は、第１アーム１２の第１回動軸Ｏ１周りの角加速度および第１アーム１２についてのフィードバックゲインである。

図１３に示すように、ロボットアーム１０に設けられる負荷が閾値未満の場合、ロボットアーム１０の可動可能な範囲のうちの少なくとも一部、すなわち、第２アーム１３の回動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、フィードバックゲインは、第１アーム１２の角加速度（ロボットアーム１０の加速度）が第１角加速度（第１加速度）の場合、第１の値であり、第１アーム１２の角加速度が第１角加速度からその第１角加速度よりも低い第２角加速度（第２加速度）に変化した場合、第１の値からその第１の値よりも高い第２の値に変化する。これにより、ロボット１の振動を抑制する効果を向上させることができる。

具体例としては、回転角度θ１が０°の場合、第１アーム１２の角加速度は、８７．５ｒａｄ／秒^２、フィードバックゲインは、０．７３（第１の値）であるが、回転角度θ１が−９０°の場合、第１アーム１２の角加速度は、３６．８ｒａｄ／秒^２、フィードバックゲインは、１（第２の値）である。

また、図１４に示すように、ロボットアーム１０に設けられる負荷が閾値以上の場合、ロボットアーム１０の可動可能な範囲のうちの少なくとも一部、すなわち、第２アーム１３の回動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、第１アーム１２の角加速度（ロボットアーム１０の加速度）は、前記負荷が閾値未満の場合の第１アーム１２の角加速度よりも低い。これにより、ロボットアーム１０がその根本において湾曲することを抑制することができ、これによって、ロボット１の振動を抑制することができる。

具体例としては、回転角度θ１が−９０°よりも大きい場合、前記負荷が閾値以上の場合の第１アーム１２の角加速度は、前記負荷が閾値未満の場合の第１アーム１２の角加速度よりも低い。

また、図１５には、第２アーム１３の前述した補正値「Ｋａ・ωｍ２ｓ」におけるフィードバックゲイン「Ｋａ」および第２アーム１３の角加速度を調整する場合に用いられる検量線が示されている。

また、図１５に示すグラフの横軸は、第３アーム１４の回転角度θ２であり、縦軸は、第２アーム１３の第２回動軸Ｏ２周りの角加速度および第２アーム１３についてのフィードバックゲインである。

図１５に示すように、ロボットアーム１０の可動可能な範囲のうちの少なくとも一部、すなわち、第３アーム１４の回動可能な範囲のうちの少なくとも一部においては、フィードバックゲインは、第２アーム１３の角加速度（ロボットアーム１０の加速度）が第１角加速度（第１加速度）の場合、第１の値であり、第２アーム１３の角加速度が第１角加速度からその第１角加速度よりも低い第２角加速度（第２加速度）に変化した場合、第１の値からその第１の値よりも高い第２の値に変化する。

具体例としては、回転角度θ２が−５５°の場合、第２アーム１３の角加速度は、７０．０ｒａｄ／秒^２、フィードバックゲインは、０．６７（第１の値）であるが、回転角度θ１が０°の場合、第２アーム１３の角加速度は、３２．８ｒａｄ／秒^２、フィードバックゲインは、１（第２の値）である。

以上説明したように、このロボットシステム１００（ロボット１）によれば、ロボット１の振動を抑制することができ、また、前述したようにして第１アーム１２および第２アーム１３についてのフィードバックゲインの調整を行うので、容易にロボット１の振動を抑制する効果（振動抑制効果）を向上させることができる。

また、第２アーム１３を駆動する第２駆動源４０２に対して、第２アーム１３よりも大きな振動が生じる先端側の第３アーム１４に設置されている第２慣性センサー３２の検出結果を用いて、振動を抑える制御を行うので、ロボット１の振動を抑制する効果を向上させることができる。また、第３アーム１４よりも基端側の第２アーム１３を回動させる第２駆動源４０２の作動を制御することにより、ロボット１の振動を抑制する効果を向上させることができる。

また、第１アーム１２と第３アーム１４とにそれぞれ慣性センサー３１、３２を設置するとともに、第１アーム１２の回動の第１回動軸Ｏ１と、第２アーム１３の回動の第２回動軸Ｏ２および第３アーム１４の回動の第３回動軸Ｏ３とを互いに直交させたので、第１アーム１２と第３アーム１４の角速度が互いに混在しない単純な回転成分として検出できる。そして、これらを用いた演算による制御を行うので、より容易に、精度良く、的確に、ロボット１の振動を抑制することができる。

また、第１アーム１２の回動の第１回動軸Ｏ１と、第２アーム１３の回動の第２回動軸Ｏ２および第３アーム１４の回動の第３回動軸Ｏ３とを互いに直交させたので、第１アーム１２と第３アーム１４の角速度が互いに混在しない単純な回転成分として検出でき、これらの混在無き回転成分にそれぞれ、フィードバックゲインを乗算するので、それぞれを高い精度で補正することができる。

以上、本発明のロボット、制御装置およびロボットシステムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

なお、前記実施形態では、第２アーム（第２駆動源）および第３アーム（第３駆動源）について、フィードバックゲイン（重み付け値）の調整を行うように構成されているが、本発明では、これに限定されず、フィードバックゲインの調整を行うアーム（駆動源）は、第２アームと第３アームとのいずれか一方でもよく、また、他のアームでもよい。すなわち、ロボットの各アームのうちの少なくとも１つについて、フィードバックゲインの調整を行うように構成されていればよい。

また、本発明では、各モーターとしては、それぞれ、前記サーボモーターに限定されず、例えば、ステッピングモーター等が挙げられる。

また、前記実施形態では、各角度センサーとして、それぞれ、エンコーダーを用いているが、本発明では、これに限定されず、例えば、レゾルバー、ポテンショメーター等、モーターのローターや減速機の回転軸（回動軸）の回転角度を検出する他の各種のセンサーを用いてもよく、また、タコジェネレーター等、モーターのローターや減速機の回転軸の回転速度を検出する各種のセンサーを用いてもよい。なお、モーターとしてステッピングモーターを用いる場合は、例えば、ステッピングモーターへ入力する駆動パルスの数を計測することで、モーターのローターの回転角度や回転速度を検出してもよい。

また、前記実施形態では、各慣性センサーとして、それぞれ、角速度センサー（ジャイロセンサー）を用いているが、本発明では、これに限定されず、例えば、アームの加速度を検出する各種の加速度センサー等を用いてもよい。なお、加速度センサーを用いる場合は、加速度センサーの検出値を用いて角速度を算出する。

また、各角度センサー、各慣性センサーの方式は、それぞれ、特に限定されず、例えば、光学式、磁気式、電磁式、電気式等が挙げられる。

また、前記実施形態では、ロボットの回動軸の数は、６つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットの回動軸の数は、２つ、３つ、４つ、５つまたは７つ以上でもよい。

すなわち、前記実施形態では、リストが２つのアームを有しているので、ロボットのアームの数は、６つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットのアームの数は、２つ、３つ、４つ、５つまたは７つ以上でもよい。

また、前記実施形態では、ロボットは、回動可能な複数のアームを有するロボットアームを１つ備える単腕ロボットであるが、本発明では、これに限定されず、例えば、ロボットアームを２つ備える双腕ロボット等、前記ロボットアームを複数備えるロボットであってもよい。

また、前記実施形態では、エンドエフェクターとして、ハンドを例に挙げたが、本発明では、これに限定されず、エンドエフェクターとしては、その他、例えば、ドリル、溶接機、レーザー照射機等が挙げられる。

また、前記実施形態では、ロボットの基台の固定箇所は、床であるが、本発明では、これに限定されず、この他、例えば、設置スペースにおける天井、壁、作業台、地上等が挙げられる。また、ロボットは、セル内に設置されていてもよい。この場合、基台の固定箇所は、特に限定されず、例えば、セルの天井部、壁部、作業台等が挙げられる。

また、前記実施形態では、ロボット（基台）が固定される面は、水平面と平行な平面（面）であるが、本発明では、これに限定されず、例えば、水平面や鉛直面に対して傾斜した平面（面）でもよく、また、鉛直面と平行な平面（面）であってもよい。すなわち、第１回動軸は、鉛直方向や水平方向に対して傾斜していてもよく、また、水平方向と平行であってもよい。

また、本発明では、ロボットは、他の形式のロボットであってもよい。具体例としては、例えば、脚部を有する脚式歩行（走行）ロボット等が挙げられる。

１…ロボット（産業用ロボット） １０…ロボットアーム １００…ロボットシステム １０１…床 １１…基台 １１１…ボルト １１２…基台本体 １１３…円筒状部 １１４…箱状部 １２、１３、１４、１５、１７、１８…アーム １６…リスト １６１…リスト本体 １６２…支持リング １６３…先端面 １７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６…関節（ジョイント） ２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…アーム本体 ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ…駆動機構 ３１、３２…慣性センサー ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…封止手段 ２０…制御装置 ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６…駆動源制御部 ３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６…モータードライバー ４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６…駆動源 ４０１Ｍ、４０２Ｍ、４０３Ｍ、４０４Ｍ、４０５Ｍ、４０６Ｍ…モーター ４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６…角度センサー ５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６…減算器 ５２１、５２２、５２３、５２４、５２５、５２６…位置制御部 ５３１、５３２、５３３、５３４、５３５、５３６…減算器 ５４１、５４２、５４３、５４４、５４５、５４６…角速度制御部 ５５１、５５２、５５３、５５４、５５５、５５６…回転角度算出部 ５６１、５６２、５６３、５６４、５６５、５６６…角速度算出部 ５７１…減算器 ５８１、５８２…変換部 ５９１、５９２…補正値算出部 ６０１、６０２…加算器 ６２２…加減算器 Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６…回動軸

Claims (11)

1. ロボットアームと、
   前記ロボットアームに設けられた慣性センサーと、を備え、
   前記ロボットアームは、前記慣性センサーからの出力に重み付けされる重み付け値を用いて制御され、
   前記ロボットアームの可動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、前記重み付け値は、前記ロボットアームの加速度が第１加速度の場合、第１の値であり、前記ロボットアームの加速度が前記第１加速度から前記第１加速度よりも低い第２加速度に変化した場合、前記第１の値から前記第１の値よりも高い第２の値に変化することを特徴とするロボット。
2. 前記ロボットアームは、基台に設けられ、第１回動軸周りに回動可能な第１アームと、前記第１回動軸の軸方向とは異なる軸方向である第２回動軸周りに回動可能な第２アームと、を有し、
   前記第１回動軸と前記ロボットアームの先端との間の最大長さが、９７０ｍｍ以上３０００ｍｍ以下である請求項１に記載のロボット。
3. 前記ロボットアームの質量は３０ｋｇ以上２００ｋｇ以下である請求項１または２に記載のロボット。
4. 前記ロボットアームに設けられる最大負荷は５ｋｇを超えており、５０ｋｇ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボット。
5. 前記ロボットアームの可動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、前記ロボットアームに設けられる負荷が所定の閾値以上の場合の前記ロボットアームの加速度は、前記負荷が前記閾値未満の場合の前記ロボットアームの加速度よりも低い請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボット。
6. 前記重み付け値は、前記ロボットアームの加速度に応じて変化する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボット。
7. 前記ロボットアームは、回動可能なアームを有し、
   前記ロボットアームの加速度は、前記アームの角加速度である請求項１ないし６のいずれか１項に記載のロボット。
8. 前記ロボットアームは、回動可能なアームを有し、
   前記ロボットアームの可動可能な範囲は、前記アームの回動可能な範囲である請求項１ないし７のいずれか１項に記載のロボット。
9. 前記ロボットアームは、基台に設けられ、第１回動軸周りに回動可能な第１アームと、前記第１回動軸の軸方向とは異なる軸方向である第２回動軸周りに回動可能な第２アームと、前記第１アームの駆動を減速する第１減速機と、前記第２アームの駆動を減速する第２減速機と、を有し、
   前記第１減速機の剛性および前記第２減速機の剛性は、４００００Ｎｍ／ｒａｄ以上４０００００Ｎｍ／ｒａｄ以下である請求項１ないし８のいずれか１項に記載のロボット。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載のロボットを制御することを特徴とする制御装置。
11. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載のロボットと、
    前記ロボットを制御する制御装置と、を備えることを特徴とするロボットシステム。

Images