JP5946859B2 - 力に応じて動かすロボットの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、ロボットに作用する力にもとづいて、ロボットを移動させるロボット制御装置と、該ロボットおよび該ロボット制御装置を含むロボットシステムに関する。

ロボットに力を作用させることにより、ロボットを移動させるロボットの操作方法や、ロボットを移動させて位置を教示する方法として、ダイレクトティーチが知られている。これを用いて、ロボットに対して所望の移動方向に力を作用させて直接的に誘導することによって、ロボットを直交座標系上における所望の位置および／または姿勢に移動させることができる。

これに関連する技術として、特許文献１には、ロボットの腕の先端に取付けた力検出器の手動操作部を操作したときに、力検出器より発生する信号をもとに、ロボットの腕の先端の位置、姿勢を移動させる方法が開示されている。

また特許文献２には、ロボットに設けた力センサで、手先効果器に加えた人為的な力を検出し、この検出で得られた力信号を用いてロボットアームの動作を制御する際、操作方向設定手段で設定された方向にのみロボットアームを誘導するロボットの直接教示装置が開示されている。

特開昭５６−０８５１０６号公報 特開平０６―２５０７２８号公報

特許文献１に記載の方法は、力に応じて、ロボットの先端部の直交座標系上での位置および／または姿勢を移動させる方法である。このとき、力制御の応答性の設定や、移動のさせ方によっては、姿勢の移動動作が不安定になることがある。また特許文献１には、ダイレクトティーチ中に、各軸の位置を移動させる方法・手段は記載されていない。

特許文献２に記載の装置は、ダイレクトティーチによりロボットを移動させるとき、ロボットの先端のデカルト座標系上での位置および／または姿勢に関する方向についての移動方向を制限して、制限した方向にのみ移動させることによって、操作性を向上させるものと解される。しかし特許文献２では、安定的にロボットの姿勢を変化させる方法や各軸の位置を移動させる方法は提案されていない。

そこで本発明は、ロボットの先端部に力を作用させることによる該先端部の姿勢の変更をより安定的に行うことができるとともに、ロボットの先端部の直交座標系上の姿勢を変更することにより、各軸を所望の位置に移動させることができるロボット制御装置と、該ロボット制御装置および該ロボットを含むロボットシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願第１の発明は、ロボットに作用する力にもとづいて、前記ロボットを移動させるロボット制御装置であって、前記ロボットの先端部に作用させた力を計測する力計測部と、前記ロボットに対して制御点を設定する制御点設定部と、前記力計測部が計測した力をもとに、前記制御点における制御座標系上の力を算出する力算出部と、前記力算出部によって算出された前記制御座標系上の力にもとづいて、前記ロボットに対して、前記制御点を回転中心とした回転移動をさせる指令を出力する操作指令部と、を備え、前記ロボットは、少なくとも３つの回転軸を含む３つ以上の軸を順に組み合わせることによって成る構造を有し、かつ、前記３つの回転軸の回転中心線が、前記３つの回転軸の内の１つである中心線交差軸の原点を交点として交わる構造を有し、前記制御点設定部は、前記中心線交差軸の原点を制御点として設定する、ロボット制御装置を提供する。

第２の発明は、第１の発明において、前記ロボットは、台座と、前記３つの回転軸のうち最も前記台座寄りの回転軸と前記台座との間に少なくとも１つの軸とを有し、前記ロボットは、前記少なくとも１つの軸の位置にもとづいて、前記中心線交差軸の原点の空間上の位置が定まるように構成された垂直多関節型ロボットである、ロボット制御装置を提供する。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記操作指令部は、前記力算出部によって算出された前記制御座標系上の力にもとづいて、前記ロボットに対して、前記制御点を回転中心とした回転移動、および、並進移動をさせる指令を出力する、ロボット制御装置を提供する。

第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明に係るロボット制御装置と前記ロボットとを含むロボットシステムを提供する。

本発明によれば、ロボットを構成する複数の軸の位置がどのような位置に移動したとしても、中心線交差軸の原点が３つの回転軸の回転中心線の交点となるので、ロボットの先端部に力を作用させて該先端部の姿勢を制御点回りに変化させることによってロボットを移動させる場合、ロボットをより安定的に移動させることが可能となる。また、ロボットの先端部の直交座標系上の姿勢の移動操作において、所望の軸を所望の位置へ移動させやすくすることができる。

ロボットに、前記３つの回転軸よりも台座寄りにさらに少なくとも１つの軸を追加することにより、制御点の基準座標系上の位置は、前記少なくとも１つの軸の位置によって定まるので、制御点を回転中心としてロボットを移動させるときは、前記少なくとも１つの軸の位置を変更することなく、ロボットの先端部の姿勢をより安定的に変化させることができる。

本発明の一実施形態に係るロボット制御装置によって制御されるロボットを具備するロボットシステムの概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボット制御装置の構成を機能的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボット制御装置による処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお理解を容易にするために、図面での縮尺は適宜変更している。

本願明細書において、「力」とは、特に断らない限り、力の並進方向成分および力のモーメント成分を含むものとし、「位置および／または姿勢」とは、位置および姿勢の少なくとも一方を含むものとする。また、「軸」とは、ロボットを構成するリンクとリンクとをつなぐ関節部分であり、リンクとリンクとの位置関係や角度関係を変える部分とする。例えば、軸の位置（回転軸の場合の位置は、角度とする）を変えることによって、リンクとリンクとの位置関係を変えることができ、ロボットの先端部の位置および／または姿勢を変えることができる。なお、軸とする部分とは異なる箇所に、軸の位置を移動させるアクチュエータを配置してもよい。さらに、「力制御ゲイン」とは、作用する力に応じてロボットを移動させる力制御において、作用する力の大きさをもとに、制御周期毎の、直交座標系上のロボットの先端部の位置および／または姿勢や、ロボットの各軸の位置などの移動量を求めるための係数とする。

図１は、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１０と、ロボット制御装置１０によって制御されるロボット５０を具備するロボットシステム１１の構成例を示す概略図である。ロボット制御装置１０は、所定の制御周期毎にロボット５０の各軸の位置を制御するように構成されている。

ロボットシステム１１では、操作者６０がロボット５０の先端部５８に力（外力）を作用させたとき、ロボット制御装置１０は、力計測部２１（図２参照）が計測したロボット５０の先端部５８に作用する力、設定されたデータ、およびロボット５０の位置データなどにもとづいて、ロボット５０の各軸を移動させるアクチュエータを制御して、ロボット５０を構成する軸の位置を変え、ロボット５０を移動させる。またロボット制御装置１０は、演算処理装置、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むハードウェア構成を有しており、後述する種々の機能を実行する。

本発明の一実施形態に係るロボット制御装置１０によって制御されるロボット５０は、３つ以上の軸を順に組み合わせることによって成る構造を有し、かつ、前記軸の位置によらず、３つの回転軸の回転中心線が、前記３つの回転軸の内の１つの軸の原点を交点として交わる構造を有し、かつ、前記３つの回転軸の回転中心線の交点を原点とする軸を中心線交差軸としたとき、前記３つ以上の軸の内、前記ロボットの台座側の軸から、前記３つの回転軸の手前までの前記軸の位置によって、前記中心線交差軸の原点の空間上の位置が定まる構造を有する垂直多関節型ロボットとする。

以下、図１を参照しつつ、ロボット５０の構造をより具体的に説明する。図１の実施形態では、ロボット５０は、６軸構成の垂直多関節型ロボットであるが、前記構造を有する任意の公知のロボットにも同様に適用可能である。また本実施形態では、６つの軸はいずれも回転軸であるが、直動軸を含んでも構わない。

ロボット５０は６つの軸、すなわち、ロボット５０の台座５９に近い側から順に、Ｊ１軸５１、Ｊ２軸５２、Ｊ３軸５３、Ｊ４軸５４、Ｊ５軸５５およびＪ６軸５６を有する。Ｊ１軸５１、Ｊ４軸５４、Ｊ６軸５６は、図面上で、軸と軸をつなぐ、リンク回りに回転する（すなわち紙面に平行な）回転軸Ｒ１を有し、Ｊ２軸５２、Ｊ３軸５３、Ｊ５軸５５は、図面上で、軸と軸をつなぐ、リンクとは直交する方向回りに回転する（すなわち紙面に垂直な）回転軸Ｒ２を有する。なお、図１は、ロボット５０の軸の構成を表すための簡易的な説明図である。また、各軸の原点を、各軸に設定した座標系の原点でありかつリンクとリンクとが接続される点として定義すると、各軸の原点の位置は、空間に設定した座標系（以降、基準座標系とも称する）上の位置として表される。図１の構成では、Ｊ１軸５１とＪ２軸５２の原点は同じ位置にあり、Ｊ３軸５３とＪ４軸５４の原点は同じ位置にあり、Ｊ５軸５５とＪ６軸５６の原点は同じ位置にあるとする。

図１の例では、ロボット５０を構成する複数の軸（図示例では６軸）の内、連続する３つの回転軸Ｊ４軸５４、Ｊ５軸５５、Ｊ６軸５６について、Ｊ４軸５４の回転中心線と、Ｊ５軸５５の回転中心線と、Ｊ６軸５６の回転中心線とが、Ｊ５軸５５の原点４１を交点として交わる。つまりＪ５軸５５の原点が、３つの回転軸の回転中心線の交点となり、この場合Ｊ５軸５５を中心線交差軸とも称する。このとき、ロボット５０を構成する複数の軸の位置がどのような位置に移動したとしても、換言すれば、ロボット５０がどのような姿勢になったとしても、Ｊ５軸５５の原点４１は３つの回転軸（Ｊ４軸５４、Ｊ５軸５５、Ｊ６軸５６）の回転中心線の交点となる。このように、ロボット５０は、ロボット５０を構成する各軸の位置によらず、ロボット５０を構成する軸の内の３つの回転軸の回転中心線が、該３つの回転軸の内の１つの軸の原点を交点として交わる構造となっている。

またロボット５０は、ロボット５０の台座５９と、上記３つの回転軸（Ｊ４軸５４、Ｊ５軸５５、Ｊ６軸５６）のうち最も台座５９寄り（ここではＪ４軸５４）との間に設けられた軸である、Ｊ１軸５１、Ｊ２軸５２、Ｊ３軸５３の軸の位置によって、中心線交差軸の原点の空間上の位置が定まる構造となっている。

本実施形態では、回転軸に対して当該軸の位置を移動させる、と述べる場合、当該軸の位置とは回転軸の回転角度であり、「軸の位置を移動させる」とは当該回転軸を回転させることを意味する。また、「軸の原点の位置」とは、空間に対して設定した座標系（基準座標系）上の、各軸に設定した座標系の原点の位置を表すものとする。また、基準座標系とは、空間に対して固定した直交座標系上で、ロボット５０の先端部５８やフランジ部５７（ロボット５０に対する先端部５８の取りつけ部位）、また各軸に設定した座標系などの、位置および／または姿勢を表すための座標系とする。

また、空間に対して設定した基準座標系上の、ロボット５０の位置および／または姿勢を表すため、ロボット５０に対して設定した座標系をツール座標系とし、ツール座標系の原点であり、かつ、並進移動させる点または回転移動させるときの中心点を制御点とする。さらに、基準座標系に平行に、制御点に対して設定した座標系を制御座標系とする。なお、制御点の位置は、ロボット５０に対して設定する位置であれば、任意の位置であって構わない。

ロボット５０の先端部５８は、ロボット５０の台座５９から最も遠い軸（ここではＪ６軸５６）の先端側（ロボット５０のフランジ部５７）に取りつけられている物体が存在する部分である。ロボット５０の先端部５８には、図示しないが、６軸の力センサが取りつけられている。ロボット制御装置１０は、所定時間毎に検出された力センサの出力をもとに、力計測部２１によって、操作者がロボット５０の先端部５８に作用させた力を計測する。

力計測部２１は、ロボット５０の先端部５８における、力を計測する点に原点がある座標系を設定して、ロボット５０の先端部５８に作用させた力として、その座標系上の、力の並進方向の成分Ｆおよび力のモーメント成分Ｍを計測する。以下、この座標系を力計測座標系とし、力計測座標系の原点を力計測点とする。このとき、ロボット５０の先端部５８に設定した座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の力の並進方向成分をそれぞれＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚと表すとともに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回りで検出される力のモーメント成分をそれぞれＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚと表す。

ここで、力計測点は、操作者が力を作用させる作用点、または、力センサに設定したセンサ座標系の原点、センサ座標系の軸上の点などに設定することができる。本実施形態では、６成分を計測するが、力の並進方向成分Ｆ、または、力のモーメント成分Ｍを計測するようにしてもよい。また、力センサの取りつけ位置は、ロボット５０の先端部５８に作用させた力を計測できる限り、任意の箇所であってよい。また、ロボット５０の先端部５８に作用する力を計測する計測手段は、６軸の力センサでなくともよく、例えば３軸の力センサを用いてもよい。或いは、力センサを使用する代わりに、ロボット５０を構成する軸を移動させるアクチュエータがモータである場合の電流値、または、軸の指令位置と実際の軸の位置との間の偏差、または、各軸に取りつけたトルクセンサの出力などをもとに、ロボット５０の先端部５８に作用する力を推定してもよい。

ロボット５０の先端部５８には、ワークを加工したり、ワークを搬送したりするなどの作業をおこなうためのツールや、力に応じた移動操作をおこなうための操縦装置などを取りつけることができる。操縦装置は例えば、操作者６０が把持可能なハンドルや操縦桿の形態を有し、教示をおこなうためのボタン等を具備することができる。力センサをロボット５０の先端部５８に取りつけるとき、ロボット５０に取りつけた力センサに対してツールや操縦装置を取りつけてもよいし、または、ロボット５０に取りつけたツールに対して力センサを取りつけ、その先に操縦装置を取りつけてもよい。ロボット５０の先端部５８に力を作用させるときは、操縦装置を用いずに力センサに取りつけたツールに対して力を作用させてもよいし、または、力センサに取りつけた操縦装置に対して力を作用させるようにしてもよい。

力センサに取りつけたツールや操縦装置に対して、操作者が力を作用させて、ロボット５０を移動させる場合、力計測部２１は、力センサが検出した力にもとづいて、ロボット５０の先端部５８に操作者が作用させた正味の力を計測する。ここで、ロボット５０の先端部５８に取りつけたツールに、力センサと操縦装置を組み合わせた装置を取りつけると、力センサに取りつけられた物体が、重力や慣性力によって力センサに及ぼす影響が小さくなり、正味の力を求める場合の誤差も小さくなる。

また、ツールに対して、力センサと操縦装置を組み合わせた装置を簡易に着脱可能とすべく、磁石やばねなどを用いて構成される機構などを用いて取りつけることによって、力に応じてロボット５０を移動操作させる場合にのみ、力を検出する装置を取りつけることが可能となる。これによって、教示操作が不要な時には装置を取り外しておいたり、必要に応じて他のロボットシステムで使用したりすることが可能となる。

図２は、本発明の実施形態に係るロボット制御装置１０の構成例を機能的に示す図である。図示されるように、ロボット制御装置１０は、力計測部２１と、制御点設定部２２と、力算出部２３と、操作指令部２４と、記憶部２５と、入力部７１とを具備している。

力計測部２１は、操作者が、ロボット５０の先端部５８に作用する正味の力を計測する。このとき、力計測部２１は、力センサが検出した力に対して、力センサに取りつけられたツールや操縦装置、または把持したワークなどの物体が、重力や慣性力（コリオリ力、ジャイロ効果を含む）などによって及ぼす影響を必要に応じて補償して、ロボット５０の先端部５８に操作者が作用させた正味の力を計測する。力センサに取りつけられた物体が及ぼす重力や慣性力の影響の補償は、公知の方法でおこなうことができる。例えば、力センサに取りつけられた物体に対して、操作者が力を作用させる前に、質量や重心を算出しておき、前記算出した物体の質量および重心と、ロボットの移動動作を参照すると共に、例えば特開２００８−１４２８１０号公報に開示される手法によって算出することができる。

制御点設定部２２は、ロボット５０に対して制御点を設定する。ロボット制御装置１０は、ロボット５０の先端部５８に外力を作用させたとき、その力をもとに、ロボット５０に対して設定した制御点を平行移動させたり、制御点を回転中心としてロボットを回転移動させたりする。制御点は、ロボット制御装置１０に格納された設定にもとづいて設定してもよいし、ロボット制御装置１０に接続された外部入力装置などから設定してもよい。また、設定された制御点は、ロボット５０の移動操作中に変更可能としてもよい。さらに、ロボット制御装置１０が、ロボット５０の移動操作の状況に応じて、ロボット５０の軸の位置や力計測部２１によって計測される力をもとに、制御点の位置を変更するようにしてもよい。

制御点設定部２２は、上述のような手法を用いて、中心線交差軸の原点（図示例ではＪ５軸５５の原点４１）を制御点に設定する。このとき、制御点設定部２２は、予め設定されていた位置（点）から、中心線交差軸の原点を制御点とするように切り替えるようにしてもよい。また、制御点設定部２２は、中心線交差軸の原点から、別のある点を制御点とするように切り替えるようにしてもよい。このように制御点を切り替えることによって、必要に応じて、本実施形態のようにロボット５０を移動させることが可能となる。

力算出部２３は、力計測部２１が計測した、ロボット５０の先端部５８に作用する、力の並進方向の成分および／または力のモーメント成分を含む力をもとに、直交座標系上のロボット５０の先端部５８の位置および／または姿勢を移動させるための操作力を算出する。具体的には、力算出部２３は、力計測部２１が計測した力を、設定された制御点に関する制御座標系上の力に変換することによって、操作力を算出する。また力算出部２３は、力に応じて移動させるときの操作性を向上させるために、必要に応じて、操作中のロボットの移動方向、移動速度などを考慮して、算出された操作力の方向や大きさを調整してもよい。

操作指令部２４は、ロボット５０の先端部５８に作用させた力にもとづいてロボット５０を移動させるように、力計測部２１が計測した力をもとに、力算出部２３が算出した操作力を用いて、ロボット５０を移動させる指令を出力する。詳細には、操作指令部２４は、力算出部２３が算出した操作力をもとに、ツール座標系を平行移動または制御点を回転中心として回転移動させ、直交座標系上でのロボット５０の先端部５８の移動方向および移動速度を求め、制御周期毎に、直交座標系上の、ロボット５０の先端部５８の位置および／または姿勢を移動（変化）させる操作指令を出力する。このとき、直交座標系上のロボット５０の先端部５８の位置および／または姿勢の指令は、各軸の位置の指令に変換して出力される。また、このとき、力制御ゲインによって、操作力に対する移動速度を定めてもよい。また、移動操作時の状況に応じて、操作力に対する応答性を下げたり、速度を加減速したりするなど、必要に応じて移動速度を調整することが好ましい。

記憶部２６には、力計測部２１が力を計測するために必要なパラメータ、力算出部２３が操作力を算出するために必要なパラメータ、操作指令部２４が操作指令を出力するために必要なパラメータなど、各種の計算に必要なパラメータおよび計算結果などが記憶される。

入力部７１は、ロボット制御装置１０に接続されるとともに各種設定を入力することのできる入力装置から転送されるデータや、他の制御装置やコンピュータに入力された設定がネットワークを介してロボット制御装置１０に転送されるデータなどの、ロボット制御装置１０に入力されたデータを受信して処理する。入力部７１によって、ロボット制御装置１０の外部から、制御点を設定したり、設定された制御点を切り替えたりすることが可能となる。

さらに、ロボット制御装置１０は、図示しないが、ロボット５０の各軸に取りつけられたエンコーダなどの位置検出装置からの情報をもとに、ロボット５０の各軸の位置や、先端部の位置および／または姿勢、速度、加速度を算出する手段を具備してもよい。

次に、操作者がロボット５０の先端部５８に力を作用させて、ロボット５０に対して、制御点を回転中心とした回転移動をさせるときの、本発明の実施形態に係るロボット制御装置１０による処理の一例を、図３のフローチャートを参照して説明する。

操作者６０などによってロボット５０の先端部５８に外力が作用すると、力計測部２１が、先端部５８に作用する力を計測する（ステップＳ１）。次に制御点設定部２２が、中心線交差軸の原点４１を制御点に設定し、制御点４１をもとに、制御座標系を設定する（ステップＳ２）。

次に、力計測部２１が計測したロボット５０の先端部５８に作用する力、および、制御点４１における制御座標系をもとに、力算出部２３が、ロボット５０の先端部５８に作用する力を制御座標系上の力に変換して、制御座標系上の力を算出する（ステップＳ３）。次に操作指令部２４が、力算出部２３が算出した制御座標系上の力をもとに、制御点を回転中心とした回転移動をさせる操作指令を生成して出力する（ステップＳ４）。この操作指令によって、ロボット５０は、制御点を回転中心とした回転移動をする。

中心線交差軸の原点を制御点に設定し、当該制御点を回転中心としてロボットに回転移動をさせることについて、図１を参照しつつ説明する。本実施形態においては、Ｊ５軸５５が中心線交差軸となり、Ｊ５軸５５の原点４１を回転中心とした回転移動がおこなわれる。中心線交差軸となるＪ５軸５５の原点４１の基準座標系上の位置は、Ｊ１軸５１、Ｊ２軸５２、Ｊ３軸５３の位置によって定まる。従って、Ｊ５軸５５の原点４１を回転中心としてロボット５０を移動させるときは、Ｊ１軸５１、Ｊ２軸５２、Ｊ３軸５３の位置を変更することなく、ロボット５０を構成する複数の軸（ここでは６軸）の内、Ｊ４軸５４、Ｊ５軸５５、Ｊ６軸５６のみを移動させることになる。

このように、ロボット５０の先端部５８の姿勢を移動（変化）させるときに、回転中心を中心線交差軸となるＪ５軸５５の原点４１とすることによって、ロボット５０を構成する軸の内、３つの軸の位置を移動させれば足りるので、同時に制御する軸の数を少なくすることができ、ロボット５０の回転移動をより安定させることができる。また、３つの軸のみを移動させるので、６軸全てを同時に移動させる場合に比べ、３つの軸の内の所望の軸を所望の位置へ移動させやすくなる。

また、３つの回転軸の回転中心線が、中心線交差軸となるＪ５軸５５の原点４１を交点として交わるので、ロボット５０の先端部５８に力を作用させるとき、ある軸の回転中心線に対して平行な方向に力を作用させるようにすると、直交座標系上の姿勢の移動操作によって、所望のある軸を移動させることなく、他の軸を移動させることが可能となる。ロボット５０の先端部５８の姿勢や、力を作用させる方向によっては、所望の軸のみを移動させることが可能となる。

このようにして、ロボット５０を構成する軸の内、移動させない軸を設定することなく、制御点を設定するという操作だけで、ロボット５０の先端部５８の姿勢の移動操作において、ロボット５０を構成する６つの軸の内、移動させる軸を必要十分な３つへと大幅に減らし、ロボット５０の先端部５８の姿勢の移動を安定させるとともに、３つの軸の内の所望の軸を、所望の位置へ移動させやすくすることができる。

なお上述したように、制御点設定部２２は、中心線交差軸の原点４１を制御点に設定し、力算出部２３は、その制御点を原点とする制御座標系上の力を算出し、この算出された力をもとに、制御点を回転中心として、ロボット５０が回転移動する。これによって、ロボット５０の先端部５８の姿勢を移動させる操作を、より安定にすることが可能となる。さらに、直交座標系上の姿勢の移動操作によって、所望の軸の位置を、所望の位置へ移動させることを、可能とするとともに、より容易に移動させることが可能となる。

また、制御点設定部２２が、中心線交差軸の原点４１を制御点に設定し、力算出部２３が、その制御点を原点とする制御座標系上の力を算出し、操作指令部２４は、力算出部２３によって算出された制御座標系上の力にもとづいて、ロボット５０に対して、制御点を回転中心とした回転移動と共に、並進移動をさせるようにしてもよい。これによって、ロボット５０の先端部５８に作用される力にもとづいて、ロボット５０の先端部５８の直交座標系上の位置および姿勢を移動（変化）させる際に、前述したのと同様に、より安定させることが可能となる。

なお上記実施形態では６軸（すなわち回転軸が制御点で交わる３つの軸（Ｊ４〜Ｊ６）と、台座と上記３つの軸のうち最も台座寄りの軸との間の他の３軸（Ｊ１〜Ｊ３））を有するロボットを説明したが、本発明は上記他の３軸を有さない（すなわち３軸の）ロボットにも適用可能である。また台座と上記３つの軸のうち最も台座寄り（Ｊ４）との間に設けられる軸数は１つ又は２でもよいし、４つ以上でもよい。

説明のために選定された特定の実施形態を参照して本発明が説明されたが、当業者には本発明の基本的概念及び範囲から逸脱することなく多数の変更が可能であることは明らかである。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１０ ロボット制御装置
１１ ロボットシステム
２１ 力計測部
２２ 制御点設定部
２３ 力算出部
２４ 操作指令部
２５ 記憶部
４１ 原点
５０ ロボット
５１ Ｊ１軸
５２ Ｊ２軸
５３ Ｊ３軸
５４ Ｊ４軸
５５ Ｊ５軸
５６ Ｊ６軸
５７ フランジ部
５８ 先端部
５９ 台座
６０ 操作者
７１ 入力部
Ｒ１ 回転軸
Ｒ２ 回転軸

Claims (3)

1. ロボットに作用する力にもとづいて、直交座標系上の前記ロボットの先端部の位置および姿勢を移動させるロボット制御装置であって、
   前記ロボットは、少なくとも６つの回転軸を順に組み合わせることによって成る構造を有し、かつ、前記回転軸の位置によらず前記回転軸のうち３つの回転軸の回転中心線が、前記３つの回転軸の内の１つである中心線交差軸の原点を交点として交わる構造を有し、かつ、
   前記ロボットの台座と、前記３つの回転軸のうち最も前記台座寄りの回転軸と前記台座との間に３つの回転軸とを有し、前記ロボットの台座からつながる前記３つの回転軸の位置によって前記中心線交差軸の原点の空間上の位置が定まる構造を有する垂直多関節型ロボットであり、
   前記ロボットの先端部に作用させた力を計測する力計測部と、
   前記ロボットに対して前記中心線交差軸の原点を制御点として設定する制御点設定部と、
   前記力計測部が計測した力を、前記制御点を原点とする制御座標系上の力に変換することによって、前記制御点を回転中心とした回転移動をさせて直交座標系上の前記ロボットの前記先端部の姿勢を変化させる、または、前記制御点を回転中心とした回転移動と共に前記制御点の並進移動をさせて直交座標系上の前記ロボットの前記先端部の位置および姿勢を変化させるための操作力を算出する力算出部と、
   前記力算出部によって算出された前記制御座標系上の操作力にもとづいて、前記ロボットに対して、前記３つの回転軸の回転中心線が前記中心線交差軸の原点を交点として交わる前記３つの回転軸の移動によって前記制御点を回転中心とした直交座標系上の前記ロボットの前記先端部の回転移動をさせ、前記台座側の３つの回転軸の移動によって前記制御点を並進移動させて直交座標系上の前記ロボットの前記先端部の並進移動をさせる指令を出力する操作指令部と、を備える、ロボット制御装置。
2. 前記ロボットは、前記ロボットの台座と、前記３つの回転軸のうち最も前記台座寄りの回転軸と前記台座との間に３つの回転軸とを有し、前記ロボットの台座からつながる前記３つの回転軸の位置によって前記中心線交差軸の原点の空間上の位置が定まるように構成されるとともに、前記ロボットの台座からつながる前記３つの回転軸のうち、１つの回転軸の回転中心線が他の２つの回転軸の回転中心線と直交する構造を有する垂直多関節型ロボットである、請求項１に記載のロボット制御装置。
3. 請求項１または２に記載のロボット制御装置と前記ロボットとを含むロボットシステム。

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