JP5565756B2 - ロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、ロボットアームを有するロボットを備えたロボットシステムに関する。

ロボットの分野では、ロボット自身あるいはロボットの周囲に存在する物体に対して過剰な負荷が生じることを回避することが求められている。このため、ロボットに対する接触（外力）の有無を検出することが必要となる。

例えば、特許文献１には、ロボットアームの基端に外力を検出するための力検出器を取り付け、力検出器の検出結果に基づいてロボットアームの動作を停止させたり、過度な外力がかかった場合に外力が低減する方向にロボットアームを動作させる等の技術が開示されている。

特開２００６−２１２８７号公報

人間の五感や体感で品質を評価する官能検査は、幅広い分野で活用されており、種々の機械製品や電子機器の製造・組立工程において、常態であるか非常態であるかを検査する（例えば異常の有無を検査する）際には、触覚に基づく官能検査が活用されることが多い。

しかしながら、官能検査は人間の感覚器官を測定器としているため、検査を行う人間の熟練度や体調等によって、検査結果は大きな影響を受ける。したがって、官能検査に頼ることなく、機械製品や電子機器等の被検査対象を精度良く検査できるロボットが要望されている。

このような被検査対象の検査をロボットで行う場合、ロボットアームの先端に生じる微小な力の変動や振動等を検出することが必要である。しかしながら、上記従来技術のごとく単にロボットに力検出器を設ける構成では、精度の良い検査を行えるとは言えなかった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ロボット自身及び被検査対象が常態であるか非常態あるかを精度良く検出することができるロボットシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のロボットシステムは、１以上のアクチュエータを有するロボットアームと、前記ロボットアームの筐体の先端近傍に設けられ、前記ロボットアームを構成する構造材料よりも固有振動数が大きい圧電体を有する第１ひずみセンサと、前記第１ひずみセンサの出力値に基づいて、前記ロボットアームで把持した被検査対象の異常の有無を判定する判定部を備えたコントローラと、を有し、前記コントローラは、前記ロボットアームが異常のない前記被検査対象に対し所定の動作を行う間の前記第１ひずみセンサの出力値の時間履歴を規範波形として記録する規範波形記録部と、検査時において、前記ロボットアームが前記被検査対象に対し前記所定の動作を行う間の前記第１ひずみセンサの出力値の時間履歴を出力波形として記録する出力波形記録部と、を有し、前記判定部は、前記規範データ記録部に記録された前記規範波形と、前記出力波形記録部に記録された前記出力波形とを比較することにより、前記被検査対象の異常の有無を判定することを特徴としている。
また、前記判定部は、前記出力波形と前記規範波形との差が一定時間の間に予め設定された閾値を超えた回数が所定の判定回数以内である場合には、前記被検査対象に異常がないと判定し、前記閾値を超えた回数が前記判定回数を超えた場合には、前記被検査対象に異常があると判定することが好ましい。

また、前記第１ひずみセンサの近傍に設けられ、前記第１ひずみセンサの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器をさらに有することが好ましい。

また、前記第１ひずみセンサは、前記筐体の外側表面に設けられていることが好ましい。

また、前記ロボットアームの内最も基端側に位置するアクチュエータの基部に設けられ、前記構造材料よりも固有振動数が大きい圧電体を有する第２ひずみセンサをさらに有することが好ましい。

また、前記第１ひずみセンサ及び前記第２ひずみセンサは、圧電体として水晶が用いられたセンサであることが好ましい。

本発明のロボットシステムによれば、ロボット自身及び被検査対象が常態であるか非常態あるかを精度良く検出することができる。

本発明の一実施の形態のロボットを備えたロボットシステムの全体構成を概念的に表すシステム構成図である。 本発明の一実施の形態のロボットの構成を表すロボットの上面図である。 被検査対象を説明するための説明図である。 ロボットコントローラの機能構成を表す機能ブロック図である。 異常検出部の機能構成を表す機能ブロック図である。 アームが異常のない被検査対象に対し所定の動作を実行する間のセンサの出力値Ｖを説明するための説明図である。 検査時においてアームが被検査対象に対し所定の動作を実行する間のセンサの出力値Ｖを説明するための説明図である。 被検査対象の異常の有無を検出する手法の一例を説明するための説明図である。 ロボットコントローラが実行する制御手順を表すフローチャートである。 物体の接触検出に適用する変形例のロボットの構成を表すロボットの上面図である。 検査時においてアームが被検査対象に対し実行する所定の動作の一例を模式的に表す説明図である。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、本発明のロボットを、機械製品である被検査対象の異常検出に適用した場合の例である。

図１は、本実施形態のロボットを備えたロボットシステムの全体構成を概念的に表すシステム構成図である。図２は、本実施形態のロボットの構成を表すロボットの上面図である。

図１及び図２において、本実施形態におけるロボットシステム１は、機械製品である被検査対象が常態（後述）であるか非常態（後述）であるかの検出を行うシステムであり、ロボット１００と、このロボット１００を制御するロボットコントローラ１５０とを備えている。ロボット１００は、双腕ロボットであり、基台１０１、胴体部１０２、２つのアーム１０３Ｌ，１０３Ｒ（ロボットアーム）、センサ１３０（第１ひずみセンサ）、及び、Ａ／Ｄ変換器１３１を有している。

基台１０１は、設置面（床部等）に対し図示しないアンカーボルト等により固定されている。胴体部１０２は、回転軸Ａｘ１周りに回転駆動するアクチュエータＡｃ１が設けられた第１関節部を有している。この胴体部１０２は、基台１０１に対し第１関節部を介して旋回可能に設置されており、第１関節部に設けられたアクチュエータＡｃ１の駆動により上記設置面と略水平な方向に沿って旋回する。また、この胴体部１０２は、別体として構成されたアーム１０３Ｌ，１０３Ｒを、それぞれ一方側（図１及び図２中右側）及び他方側（図１及び図２中左側）において支持する。

アーム１０３Ｌは、胴体部１０２の一方側に設けられたマニピュレータであり、肩部１０４Ｌ、上腕Ａ部１０５Ｌ、上腕Ｂ部１０６Ｌ、下腕部１０７Ｌ、手首Ａ部１０８Ｌ、手首Ｂ部１０９Ｌ、フランジ１１０Ｌ、及びハンド１１１Ｌと、これら各部をそれぞれ回転駆動させるアクチュエータＡｃ２〜Ａｃ８がそれぞれ設けられた第２〜第８関節部とを有している。

肩部１０４Ｌは、胴体部１０２に対し第２関節部を介して回転可能に連結されており、第２関節部に設けられたアクチュエータＡｃ２の駆動により上記設置面に対して略水平な回転軸Ａｘ２周りに回転する。上腕Ａ部１０５Ｌは、肩部１０４Ｌに対し第３関節部を介して旋回可能に連結されており、第３関節部に設けられたアクチュエータＡｃ３の駆動により回転軸Ａｘ２に対して直交する回転軸Ａｘ３周りに旋回する。上腕Ｂ部１０６Ｌは、上腕Ａ部１０５Ｌの先端に対し第４関節部を介して回転可能に連結されており、第４関節部に設けられたアクチュエータＡｃ４の駆動により回転軸Ａｘ３に対して直交する回転軸Ａｘ４周りに回転する。下腕部１０７Ｌは、上腕Ｂ部１０６Ｌに対し第５関節部を介して旋回可能に連結されており、第５関節部に設けられたアクチュエータＡｃ５の駆動により回転軸Ａｘ４に対して直交する回転軸Ａｘ５周りに旋回する。手首Ａ部１０８Ｌは、下腕部１０７Ｌの先端に対し第６関節部を介して回転可能に連結されており、第６関節部に設けられたアクチュエータＡｃ６の駆動により回転軸Ａｘ５に対して直交する回転軸Ａｘ６周りに回転する。手首Ｂ部１０９Ｌは、手首Ａ部１０８Ｌに対し第７関節部を介して旋回可能に連結されており、第７関節部に設けられたアクチュエータＡｃ７の駆動により回転軸Ａｘ６に対して直交する回転軸Ａｘ７周りに旋回する。フランジ１１０Ｌは、手首Ｂ部１０９Ｌの先端に対し第８関節部を介して回転可能に連結されており、第８関節部に設けられたアクチュエータＡｃ８の駆動により回転軸Ａｘ７に対して直交する回転軸Ａｘ８周りに回転する。ハンド１１１Ｌは、フランジ１１０Ｌの先端に対し取り付けられており、フランジ１１０Ｌの回転により従動的に回転する。

アーム１０３Ｒは、胴体部１０２の他方側に設けられたマニピュレータであり、上記アーム１０３Ｌと同様の構造を備えている。このアーム１０３Ｒは、肩部１０４Ｒ、上腕Ａ部１０５Ｒ、上腕Ｂ部１０６Ｒ、下腕部１０７Ｒ、手首Ａ部１０８Ｒ、手首Ｂ部１０９Ｒ、フランジ１１０Ｒ、及びハンド１１１Ｒと、これら各部をそれぞれ回転駆動させるアクチュエータＡｃ９〜Ａｃ１５がそれぞれ設けられた第９〜第１５関節部とを有している。

肩部１０４Ｒは、胴体部１０２に対し第９関節部を介して回転可能に連結されており、第９関節部に設けられたアクチュエータＡｃ９の駆動により上記設置面に対して略水平な回転軸Ａｘ９周りに回転する。上腕Ａ部１０５Ｒは、肩部１０４Ｒに対し第１０関節部を介して旋回可能に連結されており、第１０関節部に設けられたアクチュエータＡｃ１０の駆動により回転軸Ａｘ９に対して直交する回転軸Ａｘ１０周りに旋回する。上腕Ｂ部１０６Ｒは、上腕Ａ部１０５Ｒの先端に対し第１１関節部を介して回転可能に連結されており、第１１関節部に設けられたアクチュエータＡｃ１１の駆動により回転軸Ａｘ１０に対して直交する回転軸Ａｘ１１周りに回転する。下腕部１０７Ｒは、上腕Ｂ部１０６Ｒに対し第１２関節部を介して旋回可能に連結されており、第１２関節部に設けられたアクチュエータＡｃ１２の駆動により回転軸Ａｘ１１に対して直交する回転軸Ａｘ１２周りに旋回する。手首Ａ部１０８Ｒは、下腕部１０７Ｒの先端に対し第１３関節部を介して回転可能に連結されており、第１３関節部に設けられたアクチュエータＡｃ１３の駆動により回転軸Ａｘ１２に対して直交する回転軸Ａｘ１３周りに回転する。手首Ｂ部１０９Ｒは、手首Ａ部１０８Ｒに対し第１４関節部を介して旋回可能に連結されており、第１４関節部に設けられたアクチュエータＡｃ１４の駆動により回転軸Ａｘ１３に対して直交する回転軸Ａｘ１４周りに旋回する。フランジ１１０Ｒは、手首Ｂ部１０９Ｒの先端に対し第１５関節部を介して回転可能に連結されており、第１５関節部に設けられたアクチュエータＡｃ１５の駆動により回転軸Ａｘ１４に対して直交する回転軸Ａｘ１５周りに回転する。ハンド１１１Ｒは、フランジ１１０Ｒの先端に対し取り付けられており、フランジ１１０Ｒの回転により従動的に回転する。

なお、この例では、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒは、７つの関節部すなわち７自由度（冗長自由度）を有しているが、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの自由度は「７」に限られない。

これらアーム１０３Ｌ，１０３Ｒの肩部１０４Ｌ，１０４Ｒ、上腕Ａ部１０５Ｌ，１０５Ｒ、上腕Ｂ部１０６Ｌ，１０６Ｒ、下腕部１０７Ｌ，１０７Ｒ、手首Ａ部１０８Ｌ，１０８Ｒ、手首Ｂ部１０９Ｌ，１０９Ｒ、フランジ１１０Ｌ，１１０Ｒ、及びハンド１１１Ｌ，１１１Ｒを構成する構造材料は、例えば鉄やアルミニウム等の金属材料により構成されている。また、これらアーム１０３Ｌ，１０３Ｒは、基端側（肩部１０４Ｌ，１０４Ｒ側）に位置するアクチュエータの動作トルクの増大を抑制し、円滑な動作を確保するため、先端側（ハンド１１１Ｌ，１１１Ｒ側）ほど細く軽量に構成されている。このため、各アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの先端近傍では、筐体内の余分なスペースが少なくなっている。

また、図２に示すように、第１関節部の回転軸Ａｘ１と第２及び第９関節部の各回転軸Ａｘ２，Ａｘ９とは、上記設置面と略水平な方向に長さＤ１だけオフセットされるように、基台１０１に対して胴体部１０２が第１関節部から第２及び第９関節部にかけて水平前方にせり出すように形成されている。これにより、肩部１０４Ｌ，１０４Ｒの下方側の空間を作業スペースとすることができると共に、回転軸Ａｘ１を回転させることでアーム１０３Ｌ，１０３Ｒの可到範囲が拡大される。

さらに、第１１関節部の回転軸Ａｘ１１と第１２関節部の回転軸Ａｘ１２とは、上面視での位置が長さＤ２だけオフセットされるように、上腕Ｂ部１０６Ｒの形状が設定されている。そして、第１２関節部の回転軸Ａｘ１２と第１３関節部の回転軸Ａｘ１３とは、上面視での位置が長さＤ３だけオフセットされるように、下腕部１０７Ｒの形状が設定されており、回転軸Ａｘ１１と回転軸Ａｘ１３とが略水平となる姿勢をとったときに、回転軸Ａｘ１１と回転軸Ａｘ１３とのオフセット長さが（Ｄ２＋Ｄ３）となるようになっている。これにより、人間の「肘」に相当する第１２関節部を屈曲させたときに、人間の「上腕」に相当する上腕Ａ部１０５Ｒ及び上腕Ｂ部１０６Ｒと、人間の「下腕」に相当する下腕Ａ部１０７Ｒとの間のクリアランスを大きく確保することができ、ハンド１１１Ｒをより胴体部１０２に近づけた場合でもアーム１０３Ｒの動作自由度が拡大される。

またさらに、図２では明示していないが、アーム１０３Ｌについても同様に、第４関節部の回転軸Ａｘ４と第５関節部の回転軸Ａｘ５とは、上面視での位置が長さＤ２だけオフセットされるように、上腕Ｂ部１０６Ｌの形状が設定されている。そして、第５関節部の回転軸Ａｘ５と第６関節部の回転軸Ａｘ６とは、上面視での位置が長さＤ３だけオフセットされるように、下腕部１０７Ｌの形状が設定されており、回転軸Ａｘ４と回転軸Ａｘ６とが略水平となる姿勢をとったときに、回転軸Ａｘ４と回転軸Ａｘ６とのオフセット長さが（Ｄ２＋Ｄ３）となるようになっている。

センサ１３０は、各アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの筐体の先端近傍に、この例では各手首Ｂ部１０９Ｌ，１０９Ｒの筐体の外側表面に、それぞれ１つずつ設けられている。本実施形態では、各センサ１３０として、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの各部を構成する構造材料である上記金属材料よりも固有振動数（あるいは剛性）が大きい材質の圧電体を有する力センサ、この例では圧電体として水晶が用いられたセンサが、それぞれ使用されている。これは、一般に、固有振動数が大きい力センサほど、より高い周波数成分を含んだ変動力を検出することができ、水晶は、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの各部を構成する構造材料である上記金属材料よりも固有振動数（あるいは剛性）が大きいためである。したがって、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの先端（ハンド１１１Ｌ，１１１Ｒ等）の構造材料に伝わる微小な高周波振動（速い変形）までも検知することができる。手首Ｂ部１０９Ｌの筐体の外側表面に設けられたセンサ１３０は、アーム１０３Ｌのうち手首Ｂ部１０９Ｌよりも先端側（ハンド１１１Ｌ等）にかかる力（詳細には、力の大きさそのものではなく、手首Ｂ部１０９Ｌよりも先端側にかかる衝撃力に起因する振動等によるひずみ量）を電圧として検出する。手首Ｂ部１０９Ｒの筐体の外側表面に設けられたセンサ１３０は、アーム１０３Ｒのうち手首Ｂ部１０９Ｒよりも先端側（ハンド１１１Ｒ等）にかかる力（詳細には、力の大きさそのものではなく、手首Ｂ部１０９Ｒよりも先端側にかかる衝撃力に起因する振動等によるひずみ量）を電圧として検出する。各センサ１３０で得られた電圧は、アンプ部１３２（後述の図５参照）及びＡ／Ｄ変換器１３１を介して、ロボットコントローラ１５０のハイパスフィルタ部１６１（後述の図５参照）にそれぞれ入力されるようになっている。

なお、この例では、センサ１３０を、手首Ｂ部１０９Ｌ，１０９Ｒの筐体の外側表面に設けているが、これに限られず、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの筐体の先端近傍の他の位置（例えばハンド１１１Ｌ，１１１Ｒの筐体の外側表面や、手首Ｂ部１０９Ｌ，１０９Ｒの筐体内等）に設けるようにしてもよい。また、この例では、センサ１３０を、各アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対し１つずつ設けているが、これに限られず、各アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対し２つ以上設けるようにしてもよいし、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒのうち片方のアームだけに１つ以上設けるようにしてもよい。またさらに、この例では、各センサ１３０として、圧電体として水晶が用いられたセンサを使用しているが、各センサ１３０としては、これに限られず、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの各部を構成する構造材料よりも固有振動数が大きい圧電体を有する力センサであればよい。

Ａ／Ｄ変換器１３１は、図２に示すように、各センサ１３０の近傍に、この例では各手首Ｂ部１０９Ｌ，１０９Ｒの筐体内に、それぞれ１つずつ設けられている。手首Ｂ部１０９Ｌの筐体内に設けられたＡ／Ｄ変換器１３１は、図示しないケーブルを介して手首Ｂ部１０９Ｌの筐体の外側表面に設けられたセンサ１３０と接続されると共に、アーム１０３Ｌの筐体内に配線された屈曲性に優れた図示しないデジタル信号用ケーブルを介して胴体部１０２側と接続されている。そして、ケーブルを介して入力されたセンサ１３０の出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、デジタル信号用ケーブルを介して胴体部１０２側に伝達する。手首Ｂ部１０９Ｒの筐体内に設けられたＡ／Ｄ変換器１３１は、図示しないケーブルを介して手首Ｂ部１０９Ｒの筐体の外側表面に設けられたセンサ１３０と接続されると共に、アーム１０３Ｒの筐体内に配線された屈曲性に優れた図示しないデジタル信号用ケーブルを介して胴体部１０２側と接続されている。そして、ケーブルを介して入力されたセンサ１３０の出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、デジタル信号用ケーブルを介して胴体部１０２側に伝達する。胴体部１０２側に伝達された各センサ１３０の出力信号は、ロボットコントローラ１５０にケーブルを介して入力されるようになっている。

上記のように構成されたロボット１００は、各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５を含む各駆動部位の動作が、ロボットコントローラ１５０により制御されている。また、各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５は、それぞれ、図示しないケーブルを挿通可能な中空部を有する減速機一体型のサーボモータにより構成されており、各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５の回転位置は、各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５に内蔵された図示しないエンコーダからの信号として、ロボットコントローラ１５０にケーブルを介して入力されるようになっている。

ここで、機械製品や電子製品の製造・組立工程においては、人間の五感（特に触覚）や体感で品質を評価する官能検査が、常態であるか非常態であるかを検査する（例えば異常の有無を検査する）際に活用されている。特にギア（歯車）やカップリング等、複数の部材が噛合してトルクの伝達を行う部品を含む機械製品では、微小な加工誤差に起因する過度のガタつき（バックラッシ）等を検出するのに官能検査が用いられることがある。

図３は、本実施形態における被検査対象を説明するための説明図である。

図３において、本実施形態における被検査対象１４０は、互いに噛合する部品を含む機械製品である。

ここで、このような被検査対象１４０において、部品の加工精度が低い場合や、部品の組み付け精度が良好でない場合等のように、被検査対象１４０が常態でない場合には、被検査対象１４０に微小な変動・変形・振動等が生じる場合がある。このため、被検査対象１４０の製造・組立工程において、被検査対象１４０が常態であるか非常態であるかの判定が実施されている。しかしながら、被検査対象１４０が常態であるか非常態であるかの判定を官能検査で行った場合、官能検査は人間の感覚器官を測定器としているため、検査を行う人間の熟練度や体調等により検査結果は大きな影響を受ける。したがって、官能検査に頼ることなく、被検査対象１４０が常態であるか非常態であるかを精度良く検査できるロボットが要望されている。

本実施形態のロボット１００は、このような要望に鑑みてなされたロボットであり、官能検査に頼ることなく、被検査対象１４０が常態であるか非常態であるかを検査できる。なお、本明細書では、被検査対象１４０に異常がない状態を常態と定義し、被検査対象１４０に異常がある状態を非常態と定義する。すなわち、本実施形態のロボット１００は、官能検査に頼ることなく、被検査対象１４０の異常の有無を検査できる。以下、被検査対象１４０の製造精度を検査対象として、ロボット１００のアーム１０３Ｌ，１０３Ｒが実行する被検査対象１４０の異常検査に係る所定の動作の一例を説明する。なお、ここでは、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒのうち片方のアーム（この例ではアーム１０３Ｒ）が、上記所定の動作を実行する場合を説明する。すなわち、アーム１０３Ｒは、所定の動作として、被検査対象１４０の可動部ＳＨをハンド１１１Ｒで把持し、ハンド１１１Ｒで把持した状態でフランジ１１０Ｒを回転させる動作を行う。これにより、従動的にハンド１１１Ｒを回転させ、可動部ＳＨと噛合する部品に噛み合った状態で所定の回転数（例えば４回転）だけ回転させる。すると、ロボットコントローラ１５０は、アーム１０３Ｒが被検査対象１４０に対し上記所定の動作を行う間の、センサ１３０の出力信号に基づき、被検査対象１４０の異常の有無を検出する（詳細は後述する）。

なお、この例では、アーム１０３Ｒが動作する場合を例示したが、これに限られず、反対側のアーム１０３Ｌが動作してもよいし、両方のアーム１０３Ｌ，１０３Ｒが協働して動作してもよい。

図４は、ロボットコントローラ１５０の機能構成を表す機能ブロック図である。なお、図４中では、図示の煩雑を防止するため、便宜上、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの筐体内に設けられた各Ａ／Ｄ変換器１３１を、当該筐体外に図示している。

図４において、ロボットコントローラ１５０は、図示しない演算器、記憶装置、入力装置等を備えたコンピュータにより構成されており、ロボット１００の各駆動部位や各Ａ／Ｄ変換器１３１とケーブルを介して相互通信可能に接続されている。このロボットコントローラ１５０は、動作指令部１５１、位置指令遮断部１５２、平滑化処理部１５３、サーボ部１５４、異常検出部１５５、及び重力トルク補償部１５７を有している。

動作指令部１５１は、入力装置を介して教示された各アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する教示情報に基づき、各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５に対する位置指令（動作指令）をそれぞれ算出し、位置指令遮断部１５２を介して平滑化処理部１５３にプールする。

平滑化処理部１５３は、所定の演算周期毎に、プールされた上記位置指令をサーボ部１５４に順次出力する。

サーボ部１５４は、各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５毎に、各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５のエンコーダの検出値による関節角度フィードバック回路Ｆｐと、各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５のエンコーダの検出値から得られる角速度検出値による関節角度フィードバック回路Ｆｖとを有している。このサーボ部１５４は、平滑化処理部１５３より順次入力される上記位置指令に基づき、上記所定の演算周期毎に、各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５に対するトルク指令Ｔｒｅｆを生成して出力する。

異常検出部１５５は、Ａ／Ｄ変換器１３１を介してデジタル信号に変換されたセンサ１３０の出力値Ｖ（出力信号）に基づき、被検査対象１４０の異常の有無を検出する。この異常検出部１５５の詳細については、後述する。

位置指令遮断部１５２は、異常検出部１５５により被検査対象１４０の異常が検出された場合に、動作指令部１５１から平滑化処理部１５３への上記位置指令の出力を遮断し、サーボ部１５４に伝達される位置指令を遮断する。なお、サーボ部１５４への位置指令が遮断されると、フィードバックにより出力されるトルク指令Ｔｒｅｆの値が減少して、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒは速やかに停止動作に入る。

重力トルク補償部１５７は、各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５に対するサーボ部１５４により生成される上記トルク指令Ｔｒｅｆに、自重分の重力補償トルクを付加する。

図５は、異常検出部１５５の機能構成を表す機能ブロック図である。

図５において、異常検出部１５５は、ハイパスフィルタ部１６１、区間設定部１６２、規範波形記録部１６３、出力波形記録部１６７、比較判定部１６４、零点調整部１６５、及び閾値設定部１６６を有している。

ハイパスフィルタ部１６１は、ハイパスフィルタ（又は高周波数帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタでもよい）を有しており、センサ１３０の出力信号に含まれる、被検査対象１４０の異常に起因する周波数以外の周波数成分（例えば外乱に起因する周波数成分等）を除去するために、アンプ部１３２を介して増幅されＡ／Ｄ変換器１３１を介してデジタル信号に変換されたセンサ１３０の出力信号の高周波振動成分を抽出する。なお、ハイパスフィルタ部１６１のハイパスフィルタは、被検査対象１４０の異常に起因する周波数以外の周波数成分（例えば外乱に起因する周波数成分等）を除去できるように、カットオフ周波数が決定されている。

区間設定部１６２は、入力装置を介して入力された入力情報に基づき、規範波形記録部１６３によりセンサ１３０の出力値Ｖの時間履歴を波形で表した規範波形として記録する区間（以下適宜、単に「記録区間」と称する）を設定する。

規範波形記録部１６３は、区間設定部１６２で設定した記録区間に対応する上記所定の動作を、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが異常のない被検査対象１４０に対し行う間の、ハイパスフィルタ部１６１により抽出された高周波振動成分に基づくセンサ１３０の出力値Ｖの時間履歴を、規範波形（後述の図６参照）として記録する。なお、所定の動作とは、入力装置を介して教示された教示情報等に基づいて上記動作指令部１５１により算出された位置指令に応じた動作である。

出力波形記録部１６７は、検査時においてアーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０に対し上記所定の動作を行う間の、ハイパスフィルタ部１６１により抽出された高周波振動成分に基づくセンサ１３０の出力値Ｖの時間履歴を、出力波形（後述の図７参照）として記録する。

閾値設定部１６６は、入力装置を介して入力された入力情報に基づき、比較判定部１６４における異常有無の判定値となる閾値Ｄｔｈを設定する。

比較判定部１６４は、規範波形記録部１６３に記録された規範波形と、出力波形記録部１６７に記録された出力波形とを比較することにより、出力波形と規範波形との差（詳細には当該差の絶対値）｜Ｄ｜を算出する。そして、算出した差｜Ｄ｜が一定時間の間（この例ではアーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０に対し上記所定の動作を１回行う間）に閾値設定部１６６により予め設定された閾値Ｄｔｈを超えた回数Ｎ（以下適宜、「超過回数Ｎ」と称する）をカウントする。なお、一定時間の間としては、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０に対し所定の動作を１回行う間に限られず、例えば入力装置を介して設定した時間の間等でもよい。そして、カウントした超過回数Ｎが所定の判定回数Ｎｊを超えたかどうかを判定することにより、被検査対象１４０の異常の有無を判定する。具体的には、超過回数Ｎが判定回数Ｎｊ以内である場合には、被検査対象１４０に異常がないと判定し、超過回数Ｎが判定回数Ｎｊを超えた場合には、被検査対象１４０に異常があると判定する。

零点調整部１６５は、アーム１０３Ｌ，１０３ＲのアクチュエータＡｃ２〜Ａｃ１５の発熱等による周囲温度の変動や自己発熱によって生じる各センサ１３０の温度ドリフトの影響を抑制するために、区間設定部１６２で設定した記録区間に対応する上記所定の動作を、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０に対し実行する毎に、各センサ１３０に対しリセット信号をそれぞれ出力して、各センサ１３０の零点調整をそれぞれ行う。

図６は、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが異常のない被検査対象１４０に対し所定の動作を実行する間のセンサ１３０の出力値Ｖを説明するための説明図である。なお、図６には、横軸に時間ｔをとり、縦軸にセンサ１３０の出力値Ｖをとって、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが異常のない被検査対象１４０に対し行った所定の動作に対応して規範波形記録部１６３に記録された規範波形の一例を表している。

図６において、例えば教示時に、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒは、異常のない被検査対象１４０に対し、ロボットコントローラ１５０からの上記位置指令に応じた前述の所定の動作を実行して、上記可動部ＳＨを所定の回転数だけ回転させる。規範波形記録部１６３には、前述の記録区間に対応する上記所定の動作を、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが異常のない被検査対象１４０に対し１回行う間のセンサ１３０の出力値Ｖの時間履歴が、規範波形として記録されている。なお、規範波形の記録は、被検査対象１４０に異常がない状態であればいつでも可能であるが、本実施形態ではロボット１００への所定の動作の教示時に記録する場合を一例として説明する。

図７は、検査時においてアーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０に対し所定の動作を実行する間のセンサ１３０の出力値Ｖを説明するための説明図である。なお、図７には、横軸に時間ｔをとり、縦軸にセンサ１３０の出力値Ｖをとって、検査時においてアーム１０３Ｌ，１０３Ｒが異常のある被検査対象１４０に対し行った所定の動作に対応して出力波形記録部１６７に記録された出力波形の一例を表している。

図７において、検査時には、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒは、被検査対象１４０（この例では異常のある被検査対象１４０）に対し、ロボットコントローラ１５０からの上記位置指令に応じた前述の所定の動作を実行して、可動部ＳＨを所定の回転数だけ回転させる。出力データ記録部１６７には、上記所定の動作を、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０（この例では異常のある被検査対象１４０）に対し１回行う間のセンサ１３０の出力値Ｖの時間履歴が、出力波形として記録されている。ここで、この例のように、被検査対象１４０に異常がある場合（例えば部品の加工精度が低い場合や、部品の組み付け精度が良好でない場合等）には、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが動作する間に、被検査対象１４０に回転動作中のガタ等に起因して周期的な異常振動や衝撃等を生じる。一般に、被検査対象１４０にガタつき等の異常振動や衝撃等が生じたときには、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに当該異常振動や衝撃等に起因する力が加わる（アーム１０３Ｌ，１０３Ｒがひずむ）ので、異常振動や衝撃等が生じていないときに比べて、センサ１３０の出力値Ｖが大きくなる傾向にある。したがって、被検査対象１４０に異常がある場合には、出力波形中にセンサ１３０の出力値Ｖが大きくなる区間が周期的に存在することになる。図７に示す出力波形中には、周期的にセンサ１３０の出力値Ｖが大きくなる区間が４箇所存在している。

図８は、被検査対象１４０の異常の有無を検出する手法の一例を説明するための説明図である。図８（ａ）には、横軸に時間ｔをとり、縦軸にセンサ１３０の出力値Ｖをとって、上記図６に対応する規範波形を表すと共に、上記図７に対応する出力波形を表している。図８（ｂ）には、横軸に時間ｔをとり、縦軸に上記差｜Ｄ｜をとって、差｜Ｄ｜の時系列変化を波形で表している。

図８（ａ）（ｂ）において、上述したように、被検査対象１４０に異常がある場合、出力波形中にセンサ１３０の出力値Ｖが大きくなる区間が周期的に存在する。したがって、被検査対象１４０に異常のない状態で規範波形記録部１６３に記録した教示時の規範波形と、出力波形記録部１６７に記録した検査時の出力波形との２つの波形同士を比較することで、規範波形に対する出力波形の周期的な変動を検出することができるので、被検査対象１４０に異常があるかどうかを検出することができる。すなわち、規範波形と出力波形との差｜Ｄ｜が上記所定の動作をアーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０に対し１回行う間に前述の閾値Ｄｔｈを超えた超過回数Ｎが、前述の判定回数Ｎｊを超えたかどうかを判定することにより、被検査対象１４０の異常の有無を判定することができる。具体的には、超過回数Ｎが判定回数Ｎｊ以内である場合には、被検査対象１４０に異常がないと判定し、超過回数Ｎが判定回数Ｎｊを超えた場合に、被検査対象１４０に異常があると判定することができる。図８（ａ）（ｂ）に示す例では、上記超過回数Ｎは図８（ｂ）に示すように「４」であるので、上記判定回数Ｎｊが「３」以下である場合に、被検査対象１４０に異常があると判定される。

図９は、ロボットコントローラ１５０が実行する制御手順を表すフローチャートである。

図９において、このフローに示す処理は、例えば入力装置を介して所定の動作開始操作が行われることによって開始される。まずステップＳ１０で、ロボットコントローラ１５０は、入力装置を介して入力された入力情報に基づき、ロボット１００の動作モードが、教示を行う「教示モード」と、検査を行う「検査モード」とのうち、「教示モード」であるかどうかを判定する。ロボット１００の動作モードが「教示モード」である場合には、ステップＳ１０の判定が満たされて、ステップＳ２０に移る。

ステップＳ２０では、ロボットコントローラ１５０は、区間設定部１６２において、入力装置を介して入力された入力情報に基づき、前述の記録区間を設定する。

その後、ステップＳ３０で、ロボットコントローラ１５０は、零点調整部１６５において、各センサ１３０に対し上記リセット信号を出力して、各センサ１３０の零点調整を行う。

そして、ステップＳ４０に移り、ロボットコントローラ１５０は、入力装置を介して教示された各アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する教示情報等に基づいて動作指令部１５１において算出した各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５に対する位置指令を、各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５に対して出力して、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに、異常のない被検査対象１４０に対し当該位置指令に応じた所定の動作を開始させる。

その後、ステップＳ５０で、ロボットコントローラ１５０は、規範波形記録部１６３において、規範波形の記録を開始する。したがって、上記ステップＳ２０で設定した記録区間に対応する上記ステップＳ４０で開始した所定の動作を、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが異常のない被検査対象１４０に対し行う間は、規範データ記録部１６３は、上記アンプ部１２３を介して増幅され、上記Ａ／Ｄ変換器１３１を介してデジタル信号に変換され、上記ハイパスフィルタ部１６１より抽出された高周波振動成分に基づくセンサ１３０の出力値Ｖの時間履歴を、規範波形として記録する。

そして、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが動作完了位置まで動作したら、ステップＳ６０に移り、ロボットコントローラ１５０は、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに動作を完了させる。

その後、ステップＳ７０で、ロボットコントローラ１５０は、規範波形記録部１６３において、規範波形の記録を完了する。そして、このフローに示す処理を終了する。なお、このフローに示す処理は、入力装置を介して所定の動作開始操作が行われる度に、ロボットコントローラ１５０により実行される。

一方、上記ステップＳ１０において、ロボット１００の動作モードが「検査モード」であった場合には、ステップＳ１０の判定が満たされず、ステップＳ８０に移る。

ステップＳ８０では、ロボットコントローラ１５０は、閾値設定部１６６において、入力装置を介して入力された入力情報に基づき、前述の閾値Ｄｔｈを設定する。

そして、ステップＳ９０に移り、ロボットコントローラ１５０は、零点調整部１６５において、上記ステップＳ３０と同様、各センサ１３０の零点調整を行う。

その後、ステップＳ１００で、ロボットコントローラ１５０は、入力装置を介して教示された各アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する教示情報等に基づいて動作指令部１５１において算出した各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５に対する位置指令を、各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５に対して出力して、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに、被検査対象１４０に対し当該位置指令に応じた所定の動作を開始させる。

そして、ステップＳ１１０に移り、ロボットコントローラ１５０は、出力波形記録部１６７において、出力波形の記録を開始する。したがって、上記ステップＳ４０で開始した所定の動作を、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０に対し行う間は、出力波形記録部１６７は、上記アンプ部１２３を介して増幅され、上記Ａ／Ｄ変換器１３１を介してデジタル信号に変換され、上記ハイパスフィルタ部１６１により抽出された高周波振動成分に基づくセンサ１３０の出力値Ｖの時間履歴を、出力波形として記録する。

その後、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが動作完了位置まで動作したら、ステップＳ１２０に移り、ロボットコントローラ１５０は、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに動作を完了させる。

そして、ステップＳ１３０に移り、ロボットコントローラ１５０は、出力波形記録部１６７において、出力波形の記録を完了する。

その後、ステップＳ１４０で、ロボットコントローラ１５０は、比較判定部１６４において、上記規範波形記録部１６３に記録された規範波形と、上記出力波形記録部１６７に記録された出力波形とを比較することにより、前述の差｜Ｄ｜を算出する。そして、算出した差｜Ｄ｜が、上記ステップＳ１００で開始しステップＳ１２０で完了した所定の動作を、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０に対し１回行う間に、上記ステップＳ８０で設定した閾値Ｄｔｈを超えた超過回数Ｎをカウントする。そして、カウントした超過回数Ｎが判定回数Ｎｊを超えたかどうかを判定することにより、被検査対象１４０の異常の有無を判定する。具体的には、超過回数Ｎが判定回数Ｎｊ以内である場合には、被検査対象１４０に異常がないと判定し、超過回数Ｎが判定回数Ｎｊを超えた場合には、被検査対象１４０に異常があると判定する。

そして、ステップＳ１５０に移り、ロボットコントローラ１５０は、上記ステップＳ１４０で被検査対象１４０に異常があると判定されたかどうかを判定する。被検査対象１４０に異常がないと判定されていた場合には、ステップＳ１５０の判定が満たされず、このフローに示す処理を終了する。一方、被検査対象１４０に異常があると判定されていた場合には、ステップＳ１５０の判定が満たされて、ステップＳ１６０に移る。

ステップＳ１６０では、ロボットコントローラ１５０は、位置指令遮断部１５２において、動作指令部１５１から平滑化処理部１５３への上記位置指令の出力を遮断すると共に、サーボ部１５４により生成される前述のトルク指令Ｔｒｅｆを各アクチュエータＡｃ１〜Ａｃ１５に出力して、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに教示された動作を停止させると共に、図示しない報知部において、被検査対象１４０の異常を外部に報知する。その後、このフローに示す処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態のロボット１００は、各アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの筐体の先端近傍（上記の例では各手首Ｂ部１０９Ｌ，１０９Ｒの筐体の外側表面）にセンサ１３０を設けている。これにより、被検査対象１４０の異常によりアーム１０３Ｌ，１０３Ｒの先端（ハンド１１１Ｌ，１１１Ｒ等）に生じた微小な力の変動を検出することができる。また、各センサ１３０として、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの各部を構成する構造材料（上記の例では鉄やアルミニウム等の金属材料）よりも固有振動数が大きい圧電体を有する力センサを設けている。これにより、被検査対象１４０の異常により各アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの構造材料に生じた高い周波数の振動や衝撃等についても検出することができるので、被検査対象１４０の異常の有無を精度良く検出することができる。また、センサ１３０により、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒ（例えばハンド１１１Ｌ，１１１Ｒ等）に作用した外力を精度良く検出することができるので、ロボット１００自身が常態であるか非常態であるか、すなわちアーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する物体の接触の有無を精度良く検出することができる。したがって、ロボット１００によれば、ロボット１００自身及び被検査対象１４０の異常の有無を精度良く検出することができる。

また、本実施形態では特に、次のような効果を得ることができる。すなわち、各アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの先端近傍に設けられたセンサ１３０の出力信号は、各アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの筐体内に配線したケーブルを介して（胴体部１０２側に）伝達される。ここで、各センサ１３０の出力信号はアナログ信号である。通常、アナログ信号の伝達にはノイズ抑制等のため同軸ケーブルが用いられるが、同軸ケーブルは屈曲性に劣るため、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが屈曲動作した際に信号の伝達不良等を生じるおそれがある。そこで本実施形態では、センサ１３０の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３１を、各アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの先端近傍（上記の例では各手首Ｂ部１０９Ｌ，１０９Ｒの筐体内）に設ける。これにより、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの筐体内に屈曲性に優れたデジタル信号用ケーブルを配線することができる。したがって、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの動作に関わらずセンサ１３０の出力信号を確実に伝達することができ、信頼性を向上できる。

また、本実施形態では特に、センサ１３０を各手首Ｂ部１０９Ｌ，１０９Ｒの筐体の外側表面に設ける。これにより、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの筐体内にセンサ１３０の設置スペースを確保する必要がなくなり、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの先端が太くなるのを防止できる。

また、本実施形態では特に、各センサ１３０は、圧電体として水晶が用いられたセンサである。各センサ１３０として圧電体に水晶を用いたセンサを使用することにより、被検査対象１４０の異常によりアーム１０３Ｌ，１０３Ｒの筐体に生じた高い周波数の振動等を、確実に検出することができる。したがって、被検査対象１４０の異常の有無を高精度に検出することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

（１）物体の接触検出に適用する場合
上記実施形態では、本発明のロボットを被検査対象１４０の異常検出に適用したが、これに限られず、本発明のロボットをアーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する物体の接触検出に適用してもよい。

図１０は、本変形例のロボット１００の構成を表すロボットの上面図である。なお、この図１０は、前述の図２に対応する図である。図２と同等の部分には同符号を付し説明を適宜省略する。

図１０に示すように、本変形例のロボット１００において、上記実施形態のロボット１００と異なる点は、２つのセンサ部１２０Ｌ，１２０Ｒを新たに設けた点である。センサ部１２０Ｌ，１２０Ｒは、それぞれ、円盤状のセンサ固定治具１２１と、少なくとも１個（この例では３個）の略直方体状のセンサ１２２（第２ひずみセンサ）とにより構成されている。センサ部１２０Ｌのセンサ固定治具１２１は、アーム１０３Ｌの最も基端側に設けられたアクチュエータＡｃ２の固定子の基部に取り付けられ、このセンサ固定治具１２１に設けられた各センサ１２２は、アーム１０３Ｌにかかる力（詳細には、力の大きさそのものではなく、アーム１０３Ｌにかかる衝撃力に起因する振動等によるひずみ量）をそれぞれ検出可能となっている。センサ部１２０Ｒのセンサ固定治具１２１は、アーム１０３Ｒの最も基端側に設けられたアクチュエータＡｃ９の固定子の基部に取り付けられ、このセンサ固定治具１２１に設けられた各センサ１２２は、アーム１０３Ｒにかかる力（詳細には、力の大きさそのものではなく、アーム１０３Ｒにかかる衝撃力に起因する振動等によるひずみ量）をそれぞれ検出可能となっている。

本変形例では、各センサ１２２として、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの各部を構成する構造材料である前述の金属材料よりも固有振動数（あるいは剛性）が大きい材質の圧電体を有する力センサ、この例では圧電体として水晶が用いられたセンサが、それぞれ使用されている。なお、各センサ１２２としては、圧電体として水晶が用いられたセンサに限られず、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの各部を構成する構造材料よりも固有振動数が大きい圧電体を有する力センサであればよい。センサ部１２０Ｌの各センサ１２２は、それぞれ、アーム１０３Ｌにかかる力に起因するセンサ固定治具１２１のラジアル方向のひずみ量を電圧として検出し、センサ部１２０Ｒの各センサ１２２は、それぞれ、アーム１０３Ｒにかかる力に起因するセンサ固定治具１２１のラジアル方向のひずみ量を電圧として検出する。各センサ部１２２で得られた電圧は、上記アンプ部１２３を介してそれぞれ増幅され、上記ハイパスフィルタ部１６１にそれぞれ入力されるようになっている。

上記以外の構成は、上記実施形態のロボット１００と同様である。そして、本変形例では、ロボットコントローラ１５０の図示しない接触検出部が、上記センサ部１２０Ｌ，１２０Ｒの各センサ１２２の出力値Ｖ（出力信号）に基づき、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する物体の接触の有無を検出する。なお、本明細書では、「もの」として認識しうる対象物を物体と定義する。したがって、物体には、前述の被検査対象１４０や、ロボット１００自身、作業機器、壁などの建造物の一部、人体などの生物体等が含まれる。

すなわち、上述したように、センサ部１２０Ｌ，１２０Ｒの各センサ１２２は、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒにかかる力を検出している。アーム１０３Ｌ，１０３Ｒにかかる力としては、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒ自身の動作によって生じる内力、及び、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに外部から作用する外力が考えられる。アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが物体の接触がない状態において動作する間は、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに外力が作用していないので、各センサ１２２は、内力に起因する振動だけを検出する。一方、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対して物体が接触した際には、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに内力に加え外力が作用するので、各センサ１２２は、内力及び外力に起因する振動を検出する。このため、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対して物体が接触した際には、外力に起因する分だけセンサ１２２の出力値Ｖが大きくなる。そこで本変形例では、接触検出部が、検査時においてアーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０に対し前述の所定の動作を行う際の各センサ１２２の出力値Ｖの出力データと、物体の接触のない状態でアーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０に対し前述の所定の動作を行う間のセンサ１２２の出力値Ｖの時間履歴として予め記録された規範波形とを比較することにより、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する物体の接触の有無を判定する。

図１１には、検査時においてアーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０に対し実行する所定の動作の一例を模式的に表している。図１１に示す例では、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒは、検査時において、ロボット１００の周囲（アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの可動範囲内）に障害物Ｂが存在する環境下で、被検査対象１４０に対し、ロボットコントローラ１５０からの上記位置指令に応じた前述の所定の動作を実行している。このとき、接触検出部は、各センサ１２２の出力値Ｖの出力データと、予め記録された規範波形とを比較することにより、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する物体の接触の有無を判定する。そして、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒが上記所定の動作を完了するまでの間に接触検出部によりアーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する物体（この例では障害物Ｂ）の接触が検出された場合には、ロボットコントローラ１５０は、その位置（図１１中右側に示す位置）でアーム１０３Ｌ，１０３Ｒの動作を停止させる。

なお、この例では、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する障害物Ｂの接触を検出して、当該接触を検出した際に動作を停止させるように制御する場合を例にとって説明したが、これに限られず、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する被検査対象１４０の接触を検出して、当該接触を検出した際に動作を停止させてハンド１１１Ｌ，１１１Ｒで可動部ＳＨを把持させるように制御することもできる。

以上説明した本変形例では、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの最も基端部に位置するアクチュエータＡｃ２，Ａｃ９の基部に、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの各部を構成する構造材料よりも固有振動数が大きい圧電体を有するセンサ１２２が設けられている。このセンサ１２２により、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに作用した外力を検出することができるので、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する物体の接触の有無を検出することができる。さらに、センサ１２２をアーム１０３Ｌ，１０３Ｒの内最も基端側に位置するアクチュエータＡｃ２，Ａｃ９の基部に設けているので、その先端側での接触を検出することができる。すなわち、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの全体について接触を検出することができる。したがって、ロボット１００自身あるいはロボット１００の周囲に存在する物体に対して過剰な負荷が生じることを回避することができる。

（２）アーム自身の異常検出に適用する場合
以上においては、本発明のロボットを、被検査対象１４０の異常検出に適用したり、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに対する物体の接触検出に適用したが、これに限られず、本発明のロボットをアーム１０３Ｌ，１０３Ｒ自身の異常検出に適用してもよい。

本変形例のロボット１００の構成は、上記（１）の変形例のロボット１００と同様で足りる。そして、本変形例では、ロボットコントローラ１５０が、上記センサ部１２０Ｌ，１２０Ｒの各センサ１２２の出力値Ｖ（出力信号）に基づき、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに設けられたアクチュエータＡｃ２〜Ａｃ１５や減速機等の回転部材の経年劣化等による異常の有無を検出する。なお、これに限られず、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒ自身の異常（アクチュエータＡｃ２〜Ａｃ１５や減速機等の回転部材の経年劣化等による異常や、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの筐体の異常等を含む）の有無を検出するようにしてもよい。

ここで、アーム１０３Ｌ，１０３ＲのアクチュエータＡｃ２〜Ａｃ１５や減速機等の回転部材に経年劣化による異常等がある場合には、異常箇所が回転位相中に周期的にあらわれるためアーム１０３Ｌ，１０３Ｒが動作する際に周期的な異常振動や衝撃等を生じ易い。一般に、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに異常振動や衝撃等が生じたときには、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに当該異常振動や衝撃等に起因する力が加わる（アーム１０３Ｌ，１０３Ｒがひずむ）ので、異常振動や衝撃等が生じていないときに比べて、センサ１２２の出力値Ｖが大きくなる傾向にある。したがって、アクチュエータＡｃ２〜Ａｃ１５や減速機等の回転部材に経年劣化による異常等がある場合には、センサ１２２の出力値Ｖの時間履歴である出力波形中にセンサ１２２の出力値Ｖが大きくなる区間が周期的に存在することになる。そこで本変形例では、ロボットコントローラ１５０が、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒに異常のない状態で予め記録した各センサ１２２の出力値Ｖの時間履歴である規範波形と、検査時においてアーム１０３Ｌ，１０３Ｒが被検査対象１４０に対し前述の所定の動作を１回行う間の各センサ１２２の出力値Ｖの時間履歴である出力波形との２つの波形同士を比較することで、規範波形に対する出力波形の周期的な変動を検出して、アーム１０３Ｌ，１０３ＲのアクチュエータＡｃ２〜Ａｃ１５等の異常の有無を判定する。

本変形例では、次のような効果を得ることができる。すなわち、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの各部の構造材料よりも固有振動数が大きい圧電体を有するセンサ１２２を設けることによって、アーム１０３Ｌ，１０３ＲのアクチュエータＡｃ２〜Ａｃ１５や減速機等の回転部材に経年劣化による異常等によりアーム１０３Ｌ，１０３Ｒの構造部材に生じた高い周波数の異常振動や衝撃を検出することができ、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒ自身の異常の有無をも検出することができる。さらに、センサ１２２をアーム１０３Ｌ，１０３Ｒの内最も基端側に位置するアクチュエータＡｃ２，Ａｃ９の基部に設けているので、その先端側にある全てのアクチュエータや減速機等による異常振動等を検出することができる。すなわち、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒの全体について異常を検出することができる。

また特に、各センサ１２２として圧電体に水晶を用いたセンサを使用することにより、アーム１０３Ｌ，１０３ＲのアクチュエータＡｃ２〜Ａｃ１５や減速機等の回転部材の経年劣化による異常等により構造部材に生じた高い周波数の異常振動等を、確実に検出することができる。したがって、アーム１０３Ｌ，１０３Ｒ自身の異常の有無を高精度に検出することができる。

（３）単腕ロボットに適用する場合
以上においては、本発明を２つのアーム１０３Ｌ、１０３Ｒを有する双腕ロボットであるロボット１００に適用していたが、これに限られず、本発明を１つのロボットアームを有する単腕ロボットに適用してもよい。この場合も、同様の効果を得ることができる。

（４）その他
上記実施形態においては、互いに噛合された部品を含む機械製品を検査対象としていたが、これに限られず、種々の機械製品あるいは電気製品等を検査対象としてもよい。

また例えば、本発明のロボットを、プラスチック等の蓋の閉まり具合の異常検出や、携帯電話等の操作ボタンの押し具合の異常検出等に適用してもよい。

また、以上においては、制御系として、ロボットコントローラ１５０のみを有する構成としているが、センサ系と接続されて接触検出部としての機能を有する制御装置をロボット１００の動作を司るロボットコントローラ１５０とは別に設けて一体の制御系を構成してもよい。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１００ ロボット
１０３Ｌ，Ｒ アーム（ロボットアーム）
１２２ センサ（第２ひずみセンサ）
１３０ センサ（第１ひずみセンサ）
１３１ Ａ／Ｄ変換器
Ａｃ２〜１５ アクチュエータ

Claims (6)

1. １以上のアクチュエータを有するロボットアームと、
   前記ロボットアームの筐体の先端近傍に設けられ、前記ロボットアームを構成する構造材料よりも固有振動数が大きい圧電体を有する第１ひずみセンサと、
   前記第１ひずみセンサの出力値に基づいて、前記ロボットアームで把持した被検査対象の異常の有無を判定する判定部を備えたコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、
   前記ロボットアームが異常のない前記被検査対象に対し所定の動作を行う間の前記第１ひずみセンサの出力値の時間履歴を規範波形として記録する規範波形記録部と、
   検査時において、前記ロボットアームが前記被検査対象に対し前記所定の動作を行う間の前記第１ひずみセンサの出力値の時間履歴を出力波形として記録する出力波形記録部と、を有し、
   前記判定部は、
   前記規範データ記録部に記録された前記規範波形と、前記出力波形記録部に記録された前記出力波形とを比較することにより、前記被検査対象の異常の有無を判定する
   ことを特徴とするロボットシステム。
2. 前記判定部は、
   前記出力波形と前記規範波形との差が一定時間の間に予め設定された閾値を超えた回数が所定の判定回数以内である場合には、前記被検査対象に異常がないと判定し、前記閾値を超えた回数が前記判定回数を超えた場合には、前記被検査対象に異常があると判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記第１ひずみセンサの近傍に設けられ、前記第１ひずみセンサの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットシステム。
4. 前記第１ひずみセンサは、
   前記筐体の外側表面に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
5. 前記ロボットアームの内最も基端側に位置するアクチュエータの基部に設けられ、前記構造材料よりも固有振動数が大きい圧電体を有する第２ひずみセンサをさらに有する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボットシステム。
6. 前記第１ひずみセンサ及び前記第２ひずみセンサは、
   圧電体として水晶が用いられたセンサである
   ことを特徴とする請求項５に記載のロボットシステム。
   

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