JP2017177238A - ロボットおよびエンコーダー - Google Patents

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Abstract

【課題】部品点数を少なくすることができるロボットおよびエンコーダーを提供すること。【解決手段】第１部材と、前記第１部材に対して回動軸まわりに回動可能に設けられている第２部材と、前記第２部材の表面に前記回動軸まわりに沿って配置されているマークと、前記第１部材に配置され、前記マークを検出するマーク検出部と、を備えることを特徴とするロボット。このロボットは、前記第１部材に配置され、前記マークを検出するマーク検出部を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ロボットおよびエンコーダーに関するものである。
エンコーダーの一種として光学式のロータリーエンコーダーが一般に知られている（例えば特許文献１参照）。ロータリーエンコーダーは、例えば、回動可能な関節部を有するロボットアームを備えるロボットにおいて、関節部の回転角度、回転位置、回転数、回転速度等の回転状態を検出する。その検出結果は、一般に、関節部の駆動制御に用いられる。
例えば、特許文献１に記載のロボットの回転検出機構は、ロボットの関節に光学式エンコーダーを組み込むとともにその光学式エンコーダーが具備する中空筒形フランジ形状の回転子を２つの相対回転ロボット要素間の結合用出力フランジに形成している。
特開昭６２−２６４８８７号公報
特許文献１に記載のロボットの回転検出機構は、２つの相対回転ロボット要素とは別体の回転子が必要となるだけでなく、その回転子を固定するための部品等も必要となるため、部品点数が多くなり、その結果、ロボットの小型化や軽量化が容易でないという問題がある。
本発明の目的は、部品点数を少なくすることができるロボットおよびエンコーダーを提供することにある。
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のロボットは、第１部材と、
前記第１部材に対して回動軸まわりの回動が可能に設けられている第２部材と、
前記第２部材の表面に配置されているマークと、を備えることを特徴とする。
このようなロボットによれば、マークが第２部材の表面に設けられているため、マークを設けるための部材を第１部材および第２部材とは別途設ける必要がない。そのため、部品点数を少なくすることができる。
本発明のロボットでは、前記第１部材に配置され、前記マークを検出するマーク検出部を備えることが好ましい。
これにより、マーク検出部の検出結果に基づいて第１部材および第２部材の相対的な回動状態を検出することができる。
本発明のロボットでは、前記第１部材に設けられ、前記第２部材を前記第１部材に対して回動させる駆動装置を備えることが好ましい。
これにより、マーク検出部が駆動装置と同じ側の第１部材に設けられることとなる。そのため、マーク検出部および駆動装置のための配線の取り回しを簡単化することができ、その結果、ロボットの小型化および軽量化を図ることができる。
本発明のロボットでは、前記マーク検出部の検出結果に基づいて、前記第２部材の前記第１部材に対する回動状態を判断する判断部を備えることが好ましい。
これにより、第２部材の第１部材に対する回動角度、回動位置、回動速度等の回動状態を検出することができる。
本発明のロボットでは、前記マーク検出部は、前記マークを撮像する撮像素子を有し、
前記判断部は、前記撮像素子の撮像結果に基づいて前記マークを画像認識し、その画像認識の結果を用いて前記回動状態を判断することが好ましい。
これにより、光学式のアブソリュート型エンコーダーを備えるロボットを実現することができる。例えば、互いに異なる複数のマークを周方向に並べて配置し、各マークと、第１部材および第２部材の相対的な回動状態との関係を予め設定しておけば、画像認識の結果を用いて第１部材および第２部材の相対的な回動角度や回動位置等の回動状態を判断することができる。また、画像認識を用いることで、マークが汚れ等によりかすれたとしても、高精度に回動状態を判断することができる。
本発明のロボットでは、前記判断部は、前記画像認識にテンプレートマッチングを用いることが好ましい。
これにより、マークが汚れ等によりかすれたとしても、画像認識の精度を極めて優れたものとすることができる。
本発明のロボットでは、前記マーク検出部は、前記マークに向けて光を出射する発光素子と、前記マークで反射した前記光が入射する受光素子と、を有し、
前記判断部は、前記受光素子の受光強度に基づいて前記回動状態を判断することが好ましい。
これにより、光学式のインクリメンタル型エンコーダーを備えるロボットを実現することができる。
本発明のロボットでは、前記マークと前記マーク検出部とが並ぶ方向が前記回動軸に沿った方向であることが好ましい。
これにより、マークを配置する領域の周方向での長さを長くすることができる。そのため、周方向に並べるマークの数を多くすることができ、その結果、第１部材および第２部材の相対的な回動状態を高精度に検出することができる。
本発明のロボットでは、前記マークと前記マーク検出部とが並ぶ方向が前記回動軸に交差する方向であることが好ましい。
これにより、マークおよびマーク検出部を回動軸に近づけることができる。その結果、第１部材または第２部材の小型化や軽量化を図ることができる。
本発明のロボットでは、前記マークは、凹部と凸部の少なくとも一方を含んで構成されているか、または、付着物を用いて構成されていることが好ましい。
これにより、第１部材または第２部材に直接的にマークを比較的容易かつ高精度に設けることができる。
本発明のエンコーダーは、基部と、
前記基部に対して回動軸まわりに回動可能に設けられている回動部と、
前記回動部に前記回動軸まわりに沿って配置されているマークと、
前記基部に配置されている撮像素子と、
前記撮像素子の撮像結果に基づいて前記マークを画像認識し、その画像認識の結果を用いて前記基部に対する前記回動部の回動状態を判断する判断部と、を備えることを特徴とする。
このようなエンコーダーによれば、光学式のアブソリュート型エンコーダーを実現することができる。例えば、互いに異なる複数のマークを周方向に並べて配置し、各マークと回動状態との関係を予め設定しておけば、画像認識の結果を用いて回動部の回動角度や回動位置等の回動状態を検出することができる。また、画像認識を用いることで、マークが汚れ等によりかすれたとしても、高精度に回動状態を判断することができる。
本発明の第１実施形態に係るロボットを示す側面図である。 図１に示すロボットが備えるエンコーダーを説明する断面図である。 図２に示すエンコーダーが備えるマークを説明する図である。 図２に示すエンコーダーが備えるマークの変形例を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係るロボットが備えるエンコーダーを説明する断面図である。 本発明の第３実施形態に係るロボットが備えるエンコーダーを説明する断面図である。 図６に示すエンコーダーが備えるマークを説明する図である。 本発明の第４実施形態に係るロボットが備えるエンコーダーを説明する断面図である。
以下、本発明のロボットおよびエンコーダーを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
（ロボット）
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットを示す側面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図１中の基台側を「基端」、その反対側（ハンド側）を「先端」と言う。また、図１の上下方向を「鉛直方向」とし、左右方向を「水平方向」とする。
図１に示すロボット１００は、いわゆる水平多関節ロボット（スカラロボット）であり、例えば、精密機器等を製造する製造工程等で用いられ、精密機器や部品等の把持や搬送等を行うことができる。
図１に示すように、ロボット１００は、基台１１０と、第１アーム１２０と、第２アーム１３０と、作業ヘッド１４０と、エンドエフェクター１５０と、配線引き回し部１６０と、を有している。以下、ロボット１００の各部を順次簡単に説明する。
基台１１０は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台１１０の上端部には、第１アーム１２０が連結している。第１アーム１２０は、基台１１０に対して鉛直方向に沿う第１軸Ｊ１まわりに回動可能となっている。
基台１１０内には、第１アーム１２０を回動させる駆動力を発生させる第１モーター１１１と、第１モーター１１１の駆動力を減速する第１減速機１１２とが設置されている。第１減速機１１２の入力軸は、第１モーター１１１の回転軸に連結され、第１減速機１１２の出力軸は、第１アーム１２０に連結されている。そのため、第１モーター１１１が駆動し、その駆動力が第１減速機１１２を介して第１アーム１２０に伝達されると、第１アーム１２０が基台１１０に対して第１軸Ｊ１まわりに水平面内で回動する。
また、基台１１０および第１アーム１２０には、基台１１０に対する第１アーム１２０の回動状態を検出する第１エンコーダーであるエンコーダー１が設けられている。
第１アーム１２０の先端部には、第２アーム１３０が連結している。第２アーム１３０は、第１アーム１２０に対して鉛直方向に沿う第２軸Ｊ２まわりに回動可能となっている。図示しないが、第２アーム１３０内には、第２アーム１３０を回動させる駆動力を発生させる第２モーターと、第２モーターの駆動力を減速する第２減速機とが設置されている。そして、第２モーターの駆動力が第２減速機を介して第１アーム１２０に伝達されることにより、第２アーム１３０が第１アーム１２０に対して第２軸Ｊ２まわりに水平面内で回動する。また、図示しないが、第２モーターには、第１アーム１２０に対する第２アーム１３０の回動状態を検出する第２エンコーダーが設けられている。
第２アーム１３０の先端部には、作業ヘッド１４０が配置されている。作業ヘッド１４０は、第２アーム１３０の先端部に同軸的に配置されたスプラインナットおよびボールネジナット（ともに図示せず）に挿通されたスプラインシャフト１４１を有している。スプラインシャフト１４１は、第２アーム１３０に対して、その軸まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動（昇降）可能となっている。
図示しないが、第２アーム１３０内には、回転モーターおよび昇降モーターが配置されている。回転モーターの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってスプラインナットに伝達され、スプラインナットが正逆回転すると、スプラインシャフト１４１が鉛直方向に沿う軸Ｊ３まわりに正逆回転する。また、図示しないが、回転モーターには、第２アーム１３０に対するスプラインシャフト１４１の回動状態を検出する第３エンコーダーが設けられている。
一方、昇降モーターの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってボールネジナットに伝達され、ボールネジナットが正逆回転すると、スプラインシャフト１４１が上下に移動する。昇降モーターには、第２アーム１３０に対するスプラインシャフト１４１の移動量を検出する第４エンコーダーが設けられている。
スプラインシャフト１４１の先端部（下端部）には、エンドエフェクター１５０が連結されている。エンドエフェクター１５０としては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するもの等が挙げられる。
第２アーム１３０内に配置された各電子部品（例えば、第２モーター、回転モーター、昇降モーター、第１〜第４エンコーダー等）に接続される複数の配線は、第２アーム１３０と基台１１０とを連結する管状の配線引き回し部１６０内を通って基台１１０内まで引き回されている。さらに、かかる複数の配線は、基台１１０内でまとめられることによって、第１モーター１１１およびエンコーダー１に接続される配線とともに、基台１１０の外部に設置され、ロボット１００を統括制御する図示しない制御装置まで引き回される。
以上、ロボット１００の構成について簡単に説明した。このようなロボット１００では、前述したように、基台１１０および第１アーム１２０に、基台１１０に対する第１アーム１２０の回動状態を検出するエンコーダー１が設けられている。以下、エンコーダー１について詳述する。
（エンコーダー）
図２は、図１に示すロボットが備えるエンコーダーを説明する断面図である。図３は、図２に示すエンコーダーが備えるマークを説明する図である。図４は、図２に示すエンコーダーが備えるマークの変形例を説明する図である。
図２に示すように、基台１１０は、第１モーター１１１と第１減速機１１２を支持する支持部材１１４を有し、第１モーター１１１および第１減速機１１２を収納している。このような基台１１０には、第１アーム１２０が第１軸Ｊ１まわりに回動可能に設けられている。
第１アーム１２０は、水平方向に沿って延びているアーム本体部１２１と、アーム本体部１２１から下方に向けて突出している軸部１２２と、を有し、これらが互いに接続されている。そして、軸部１２２は、軸受１１５を介して基台１１０に第１軸Ｊ１まわりに回動可能に支持されているとともに、第１減速機１１２の出力軸に接続されている。また、第１減速機１１２の入力軸は、第１モーター１１１の回転軸１１１１に接続されている。
ここで、基台１１０は、基台１１０の自重や基台１１０が支える他の質量による荷重が加わる構造体である。同様に、第１アーム１２０も、第１アーム１２０の自重や第１アーム１２０が支える他の質量による荷重が加わる構造体である。このような基台１１０および第１アーム１２０の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、金属材料が挙げられる。
本実施形態では、基台１１０および第１アーム１２０の外表面は、ロボット１００の外表面の一部を構成している。なお、基台１１０および第１アーム１２０の外表面上には、カバー、衝撃吸収材等の外装部材が装着されていてもよい。
このような相対的に回動する基台１１０および第１アーム１２０には、これらの回動状態を検出するエンコーダー１が設けられている。
エンコーダー１は、第１アーム１２０に設けられているマーク部２と、基台１１０に設けられ、マーク部２を検出するマーク検出部３と、マーク検出部３の検出結果に基づいて基台１１０および第１アーム１２０の相対的な回動状態を判断する判断部５と、を有する。
マーク部２は、アーム本体部１２１の基台１１０と対向する部分、すなわち、アーム本体部１２１の下面の軸部１２２を囲む部分に設けられている。このマーク部２は、図３に示すように、第１軸Ｊ１とは異なる位置で第１軸Ｊ１まわりに沿って配置されている複数のマーク２１を有する。
本実施形態では、図３に示すように、複数のマーク２１は、第１軸Ｊ１まわりに等間隔に並んで配置されている互いに異なる複数の位置識別マークである。図３に示す複数のマーク２１は、それぞれ、基台１１０および第１アーム１２０の相対的な回動角度を表すように数字を用いて構成されている。このような各マーク２１の形成方法としては、例えば、レーザーマーキング、印刷、切削、エッチング等が挙げられる。
なお、マーク２１の数は、必要な分解能に応じて決められるものであり、図示の例に限定されず、任意である。また、複数のマーク２１同士の周方向での間隔は、等間隔でなくてもよい。また、各マーク２１は、図示のアラビア数字に限定されず、例えば、ローマ数字、漢数字等の他の数字を用いてもよいし、数字に限定されず、数字以外の記号、符号、しるし、標章、図案、文字等を用いてもよい。例えば、図４に示す複数のマーク２１Ａのように、アルファベットを用いてもよい。また、各マーク２１は、判断部５で識別可能なものであればよく、必ずしも人間が識別可能なものである必要はない。例えば、各マーク２１に代えて、１次元バーコードやＱＲコード（登録商標）のようなものを用いてもよい。
図２に示すマーク検出部３は、基台１１０内に設けられている撮像素子３１と、基台１１０が有する開口に設けられているレンズ３２と、を有し、撮像素子３１がレンズ３２を介してマーク部２の周方向での一部にあるマーク２１を撮像する。なお、必要に応じて、撮像素子３１の撮像領域ＳＡを照明する光源を設けてもよい。
撮像素子３１としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等が挙げられる。このような撮像素子３１は、撮影された画像を画素ごとの電気信号に変換して出力する。撮像素子３１は、２次元撮像素子（エリアイメージセンサ）、あるいは１次元撮像素子（ラインイメージセンサ）のどちらでも適用可能である。（１次元撮像素子は、画素の並びがアームの旋回円に接する方向に配置することが望ましい。）２次元撮像素子を用いた場合は、情報量の多い２次元画像を取得でき、後述のテンプレートマッチングによるマーク画像認識およびマーク位置検出の精度を高めやすい。その結果、高精度なアーム位置検出が可能になる。１次元撮像素子を用いた場合は、画像取得周期いわゆるフレームレートが高いため、検出頻度を高めることが可能になり、高速動作時に有利である。
レンズ３２は、拡大光学系である。これにより、撮像素子３１の撮像領域（図３に示す撮像領域ＳＡ）における分解能を高めることができる。ここで、図３に示すように、撮像素子３１の撮像領域ＳＡは、第１アーム１２０の下面に、マーク部２の周方向での一部に重なるように設定されている。これにより、撮像素子３１は、撮像領域ＳＡ内にあるマーク２１を撮像することができる。したがって、撮像領域ＳＡに位置するマーク２１を読み取ることにより、第１アーム１２０の回動状態を知ることができる。
図示では、撮像領域ＳＡは、マーク部２が有するマーク２１を少なくとも１つ以上包含する程度の大きさとなっている。より好ましくは２つ以上のマーク２１を包含する大きさであることが望ましい。こうすればアーム１２０がどの位置に回転しても、撮像領域ＳＡ内に少なくとも１つは、欠損のないマークを含めることができ検出精度を高めやすい。
図２に示す判断部５は、マーク検出部３の検出結果に基づいて、基台１１０および第１アーム１２０の相対的な回動状態を判断する。この回動状態としては、例えば、回動位置、回動角度、回動速度、回動方向等が挙げられる。
特に、判断部５は、撮像素子３１の撮像結果に基づいてマーク２１を画像認識する画像認識回路５１を有し、この画像認識回路５１の認識結果を用いて、基台１１０および第１アーム１２０の相対的な回動状態を判断する。画像認識回路５１は、例えば、テンプレートマッチングを用いたものである。なお、画像認識回路５１は、マーク２１を画像認識することができるものであれば、テンプレートマッチングを用いたものに限定されない。
また、判断部５は、前述した複数のマーク２１と、基台１１０および第１アーム１２０の相対的な回動角度とを対応させたテーブル情報を予め記憶している。
このような判断部５は、前述した撮像領域ＳＡ内にあるマーク２１を画像認識回路５１で画像認識して検出する。そして、判断部５は、例えば、画像認識されたマーク２１およびテーブル情報に基づいて、基台１１０および第１アーム１２０の相対的な回動角度を判断する。また、判断部５は、撮像領域ＳＡ内にあるマーク２１の位置に基づいて、基台１１０および第１アーム１２０の相対的な回動角度をより細かく判断してもよい。また、判断部５は、マーク２１が検出される時間間隔に基づいて回動速度を求めたり、検出されるマーク２１の順序に基づいて回動方向を判断したりすることもできる。
また、判断部５は、前述した判断結果に応じた信号、すなわち、基台１１０および第１アーム１２０の回動状態に応じた信号を出力する。この信号は、例えば、図示しない制御装置に入力され、ロボット１００の動作の制御に用いられる。
以上説明したようなロボット１００は、第１部材である基台１１０と、基台１１０に対して回動軸である第１軸Ｊ１まわりに相対的に回動可能に設けられている第２部材である第１アーム１２０と、第１アーム１２０の表面に第１軸Ｊ１まわりに沿って配置されているマーク２１と、基台１１０に配置され、マーク２１を検出するマーク検出部３と、を備える。
このようなロボット１００によれば、マーク２１が第１アーム１２０の表面に設けられているため、マーク２１を設けるための部材を基台１１０および第１アーム１２０とは別途設ける必要がない。そのため、部品点数を少なくすることができる。
なお、マーク２１を基台１１０に設け、マーク検出部３を第１アーム１２０に設けてもよい。この場合、例えば、マーク２１を基台１１０の上面に設け、このマーク２１を検出し得るようにマーク検出部３を第１アーム１２０に設ければよい。この場合、第１アーム１２０が「第１部材」であり、基台１１０が「第２部材」であると言える。
また、ロボット１００は、第１部材である基台１１０に設けられ、第２部材である第１アーム１２０を基台１１０に対して回動させる駆動装置を構成している第１モーター１１１および第１減速機１１２を備える。これにより、マーク検出部３が第１モーター１１１および第１減速機１１２と同じ側の基台１１０に設けられることとなる。そのため、マーク検出部３、第１モーター１１１および第１減速機１１２のための配線の取り回しを簡単化することができ、その結果、ロボット１００の小型化および軽量化を図ることができる。
また、ロボット１００は、マーク検出部３の検出結果に基づいて、第２部材である第１アーム１２０の第１部材である基台１１０に対する回動状態を判断する判断部５を備える。これにより、第１アーム１２０の基台１１０に対する回動角度、回動位置、回動速度等の回動状態を検出することができる。
本実施形態では、マーク検出部３は、マーク２１を撮像する撮像素子３１を有する。そして、判断部５は、撮像素子３１の撮像結果に基づいてマーク２１を画像認識し、その画像認識の結果を用いて第１アーム１２０の基台１１０に対する回動状態を判断する。これにより、光学式のアブソリュート型エンコーダーであるエンコーダー１を備えるロボット１００を実現することができる。具体的には、互いに異なる複数のマーク２１を周方向に並べて配置し、各マーク２１と、基台１１０および第１アーム１２０の相対的な回動状態との関係を予め設定しておけば、画像認識の結果を用いて基台１１０および第１アーム１２０の相対的な回動角度や回動位置等の回動状態を判断することができる。また、画像認識を用いることで、マーク２１が汚れ等によりかすれたとしても、高精度に回動状態を判断することができる。
特に、判断部５が画像認識にテンプレートマッチングを用いることにより、マーク２１が汚れ等によりかすれたとしても、画像認識の精度を極めて優れたものとすることができる。なお、マーク部２の外側において基台１１０と第１アーム１２０との間の隙間を塞ぐシール部材を設けてもよい。
ここで、エンコーダー１は、基部である基台１１０と、基台１１０に対して回動軸である第１軸Ｊ１まわりに回動可能に設けられている回動部である第１アーム１２０と、第１アーム１２０に第１軸Ｊ１まわりに沿って配置されているマーク２１と、基台１１０に配置されている撮像素子３１と、撮像素子３１の撮像結果に基づいてマーク２１を画像認識し、その画像認識の結果を用いて基台１１０に対する第１アーム１２０の回動状態を判断する判断部５と、を備える。これにより、光学式のアブソリュート型エンコーダーであるエンコーダー１を実現することができる。また、画像認識を用いることで、マーク２１が汚れ等によりかすれたとしても、高精度に回動状態を判断することができる。なお、「基部」は、基台１１０のマーク検出部３を含む部分である言えるし、また、「回動部」は、第１アーム１２０のマーク２１を含む部分であると言える。
また、本実施形態では、マーク２１とマーク検出部３とが並ぶ方向（図２中に示す軸線ａ１に沿う方向）が、回動軸である第１軸Ｊ１に沿った方向である。これにより、マーク２１を配置する領域であるマーク部２の周方向での長さを長くすること、すなわち、マーク部２の外径を大きくすることができる。そのため、周方向に並べるマーク２１の数を多くすることができ、その結果、基台１１０および第１アーム１２０の相対的な回動状態を高精度に（高分解能で）検出することができる。
また、マーク２１は、凹部と凸部の少なくとも一方を含んで構成されている。あるいは、着色剤、有機膜、無機膜、金属酸化膜などの付着物を用いてマーク２１が構成されていてもよい。これにより、第１アーム１２０に直接的にマーク２１を比較的容易かつ高精度に設けることができる。
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係るロボットが備えるエンコーダーを説明する断面図である。
以下、第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図５において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態は、マークの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
図５に示すロボット１００Ａおよびエンコーダー１Ａは、それぞれ、第１実施形態のロボット１００およびエンコーダー１のマーク部２に代えて、マーク部２Ａを備える以外は、第１実施形態と同様である。
マーク部２Ａは、シート状または板状の基材で構成されている。このマーク部２Ａの一方の面は、第１アーム１２０の表面に、例えば接着剤、粘着剤等により接合（貼着）されている。そして、マーク部２Ａの他方の面には、例えば、前述した第１実施形態のマーク２１と同様のマーク（図示せず）が配置されている。なお、マーク部２Ａにマークを形成する方法は、前述した第１実施形態と同様の方法を用いることができる。
このようにマーク部２Ａがステッカーのような形態であることにより、マーク部２Ａに表示されているマークの損傷が激しくなった場合等、マーク部２Ａを新たなものに容易に交換することができる。また、新たなマーク部２Ａを古いマーク部２Ａ上に重ねて貼着することもできる。
以上説明したような第２実施形態によっても、部品点数を低減することができる。
＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係るロボットが備えるエンコーダーを説明する断面図である。図７は、図６に示すエンコーダーが備えるマークを説明する図である。
以下、第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図６および図７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態は、マーク、マーク検出部および判断部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
図６に示すロボット１００Ｂおよびエンコーダー１Ｂは、それぞれ、第１実施形態のロボット１００およびエンコーダー１のマーク部２、マーク検出部３および判断部５に代えて、マーク部２Ｂ、マーク検出部３Ｂおよび判断部５Ｂを備える以外は、第１実施形態と同様である。
マーク部２Ｂは、図７に示すように、第１アーム１２０のアーム本体部１２１の下面に第１軸Ｊ１まわりに周方向に等間隔に並んで配置されている複数のマーク２１Ｂを有する。この複数のマーク２１Ｂは、それぞれ、第１軸Ｊ１に向かう方向である半径方向に沿って延びているライン状をなしている目盛マークである。なお、各マーク２１Ｂの形状、数、配置等は、図示のものに限定されない。
一方、マーク検出部３Ｂは、マーク部２Ｂの周方向での位置Ｐにあるマーク２１Ｂに向けて光を出射する発光素子３３と、マーク２１Ｂで反射した光が入射する受光素子３４と、を有する。発光素子３３としては、例えば、半導体レーザー、発光ダイオード等が挙げられる。また、受光素子３４としては、例えば、フォトダイオード等が挙げられる。
そして、判断部５Ｂは、処理回路５２を有し、この処理回路５２が、受光素子３４の受光強度に基づいて、基台１１０および第１アーム１２０の相対的な回動状態を判断する。これにより、光学式のインクリメンタル型エンコーダーであるエンコーダー１Ｂを備えるロボット１００Ｂを実現することができる。
以上説明したような第３実施形態によっても、部品点数を低減することができる。
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係るロボットが備えるエンコーダーを説明する断面図である。
以下、第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態は、マークおよびマーク検出部の配置が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
図８に示すロボット１００Ｃおよびエンコーダー１Ｃは、それぞれ、第１実施形態のロボット１００およびエンコーダー１のマーク部２およびマーク検出部３に代えて、マーク部２Ｃおよびマーク検出部３Ｃを備える以外は、第１実施形態と同様である。
マーク部２Ｃは、第１アーム１２０の軸部１２２の周面に配置されている。このマーク部２Ｃは、図示しないが、第１軸Ｊ１まわりに周方向に沿って配置されているマークを有する。このマークは、例えば、前述した第１実施形態のマーク２１と同様のマークを用いることができる。すなわち、軸部１２２の周面（円筒面）には、文字、数字、記号等の識別し得る複数のマークが周方向に沿って並んで配置されている。
そして、マーク検出部３Ｃは、マーク部２Ｃのマークを検出し得るように配置されている撮像素子３１およびレンズ３２を有する。
このような本実施形態では、マーク部２Ｃのマークとマーク検出部３Ｃとが並ぶ方向（図８中に示す軸線ａ２に示す方向）が回動軸である第１軸Ｊ１に交差する方向（本実施形態では直交する方向）である。これにより、マーク部２Ｃのマークおよびマーク検出部３Ｃを第１軸Ｊ１に近づけることができる。その結果、基台１１０の小型化や軽量化を図ることができる。
以上説明したような第４実施形態によっても、部品点数を低減することができる。
以上、本発明のロボットおよびエンコーダーを図示の好適な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。
また、前述した実施形態では、ロボットの基台を「第１部材」または「基部」、第１アームを「第２部材」または「回動部」とした場合を例に説明したが、これに限定されず、相対的に回動する任意の２つの部材の一方を「第１部材」または「基部」、他方を「第２部材」または「回動部」とすることができる。すなわち、エンコーダーの設置箇所は、基台と第１アームとの関節部に限定されず、相対的に回動する任意の２つのアームの関節部であってもよい。また、エンコーダーの設置箇所は、ロボットが有する関節部に限定されない。
また、前述した実施形態では、ロボットアームの数は、１つであったが、ロボットアームの数は、これに限定されず、例えば、２つ以上でもよい。すなわち、本発明のロボットは、例えば、双腕ロボット等の複数腕ロボットであってもよい。
また、前述した実施形態では、ロボットアームが有するアームの数は、２つであったが、アームの数は、これに限定されず、例えば、１つまたは３つ以上でもよい。
また、前述した実施形態では、本発明のロボットの設置箇所は、床面に限定されず、例えば、天井面や側壁面等でもよい。また、本発明のロボットは、建物等の構造物に固定設置されるものに限定されず、例えば、脚部を有する脚式歩行（走行）ロボットであってもよい。
また、前述した実施形態では、本発明のロボットの一例として、水平多関節ロボットを例に説明したが、本発明のロボットは、相対的に回動する２つの部材を有すれば、垂直多関節ロボット等の他の形式のロボットであってもよい。
また、前述した実施形態では、複数のマークが回動軸まわりに並んでいる場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、周方向での位置に応じて濃淡が異なる１つのマークを用いてもよい。
１…エンコーダー、１Ａ…エンコーダー、１Ｂ…エンコーダー、１Ｃ…エンコーダー、２…マーク部、２Ａ…マーク部、２Ｂ…マーク部、２Ｃ…マーク部、３…マーク検出部、３Ｂ…マーク検出部、３Ｃ…マーク検出部、５…判断部、５Ｂ…判断部、２１…マーク、２１Ａ…マーク、２１Ｂ…マーク、３１…撮像素子、３２…レンズ、３３…発光素子、３４…受光素子、５１…画像認識回路、１００…ロボット、１００Ａ…ロボット、１００Ｂ…ロボット、１００Ｃ…ロボット、１１０…基台（第１部材、基部）、１１１…第１モーター、１１２…第１減速機、１１３…支持部材、１１４…支持部材、１１５…軸受、１２０…第１アーム（第２部材、回動部）、１２１…アーム本体部、１２２…軸部、１３０…第２アーム、１４０…作業ヘッド、１４１…スプラインシャフト、１５０…エンドエフェクター、１６０…配線引き回し部、１１１１…回転軸、Ｊ１…第１軸、Ｊ２…第２軸、Ｊ３…軸、ＳＡ…撮像領域、ａ１…軸線、ａ２…軸線

Claims (11)

  1. 第１部材と、
    前記第１部材に対して回動軸まわりの回動が可能に設けられている第２部材と、
    前記第２部材の表面に配置されているマークと、を備えることを特徴とするロボット。
  2. 前記第１部材に配置され、前記マークを検出するマーク検出部を備える請求項１に記載のロボット。
  3. 前記第１部材に設けられ、前記第２部材を前記第１部材に対して回動させる駆動装置を備える請求項２に記載のロボット。
  4. 前記マーク検出部の検出結果に基づいて、前記第２部材の前記第１部材に対する回動状態を判断する判断部を備える請求項２または３に記載のロボット。
  5. 前記マーク検出部は、前記マークを撮像する撮像素子を有し、
    前記判断部は、前記撮像素子の撮像結果に基づいて前記マークを画像認識し、その画像認識の結果を用いて前記回動状態を判断する請求項４に記載のロボット。
  6. 前記判断部は、前記画像認識にテンプレートマッチングを用いる請求項５に記載のロボット。
  7. 前記マーク検出部は、前記マークに向けて光を出射する発光素子と、前記マークで反射した前記光が入射する受光素子と、を有し、
    前記判断部は、前記受光素子の受光強度に基づいて前記回動状態を判断する請求項４に記載のロボット。
  8. 前記マークと前記マーク検出部とが並ぶ方向が前記回動軸に沿った方向である請求項２ないし７のいずれか１項に記載のロボット。
  9. 前記マークと前記マーク検出部とが並ぶ方向が前記回動軸に交差する方向である請求項２ないし７のいずれか１項に記載のロボット。
  10. 前記マークは、凹部と凸部の少なくとも一方を含んで構成されているか、または、付着物を用いて構成されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載のロボット。
  11. 基部と、
    前記基部に対して回動軸まわりに回動可能に設けられている回動部と、
    前記回動部に前記回動軸まわりに沿って配置されているマークと、
    前記基部に配置されている撮像素子と、
    前記撮像素子の撮像結果に基づいて前記マークを画像認識し、その画像認識の結果を用いて前記基部に対する前記回動部の回動状態を判断する判断部と、を備えることを特徴とするエンコーダー。
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