モーター制御装置、ロボットハンド、ロボット及びモーター制御方法
【課題】回転軸の速度制御をしながらトルク限定値を超えないトルクで回転させるモーターの制御装置を提供する。
【解決手段】モーター５の回転軸５ａの回転状況を検出する回転検出器１９が出力する角度データ信号２４及び回転速度信号２９を用いてモーター５を制御する。回転軸５ａの速度指令２７と回転速度信号２９とを用いて回転軸５ａの回転速度と速度指令２７との差に対応するトルク指令信号３７を出力する速度制御部３１と、回転軸５ａに加えるトルクの最大値を示すトルク限定値を設定する限定値設定部４６と、トルク指令信号３７により駆動される回転軸５ａのトルクをトルク限定値以下に制限するトルク限定制御部３８と、を備える。
【解決手段】モーター５の回転軸５ａの回転状況を検出する回転検出器１９が出力する角度データ信号２４及び回転速度信号２９を用いてモーター５を制御する。回転軸５ａの速度指令２７と回転速度信号２９とを用いて回転軸５ａの回転速度と速度指令２７との差に対応するトルク指令信号３７を出力する速度制御部３１と、回転軸５ａに加えるトルクの最大値を示すトルク限定値を設定する限定値設定部４６と、トルク指令信号３７により駆動される回転軸５ａのトルクをトルク限定値以下に制限するトルク限定制御部３８と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター制御装置、ロボットハンド、ロボット及びモーター制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボットや工作機械にサーボモーターを用いて可動部の停止位置を制御する方法が広く活用されている。そして、ロボットハンドが把持対象物を把持するときや、穴に部材を挿入するときには可動部が予定の位置に到達するまえに可動部が移動できなくなることがある。このとき、モーターにトルクリミットを設定して、可動部を制御する方式が特許文献１に開示されている。それによると、この制御方式は複数のトルクリミット値を記憶する記憶手段を備え、駆動するモーターや可動部が行う作業内容毎にトルクリミット値を切り換えていた。
【０００３】
また、モーターの回転中にトルクを急変させずに回転速度の制御性能を向上させる方法が特許文献２に開示されている。それによると、モーターの速度制御は、速度指令値と速度検出値との偏差を比例・積分調節器からなる速度調節器により増幅してトルク指令値を演算する。そして、実際のトルクがトルク指令値に一致するようにモーターの電流を制御する方法をとっていた。ここで、速度調節器の最適調整は、慣性モーメントの値に基づいて実施されている。さらに、トルクフィードフォワード補償器が慣性モーメントの値と速度指令値とを用いてトルクフィードフォワード補償値を演算する。そして、加算器が速度調節器の出力とトルクフィードフォワード補償値とを加算してトルク指令値を演算していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−６２１０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４７２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロボットハンドが把持対象物を把持するとき、まず、制御装置はロボットハンドの可動部を把持対象物に接近させた後、接触させる。続いて、可動部を把持対象物に押圧する状態を維持する。可動部を把持対象物に接近させるとき制御装置はモーターを速度制御する。そして、可動部が把持対象物に接触した後、制御装置はモーターの制御をトルク制御に切り換える。そして、把持対象物を把持可能な力で可動部が把持対象物を押圧できるようにモーターのトルクを制御する。このとき、制御装置はモーターを制御しながら、状況に応じてモーターのトルクを自在に制御することにより把持することが可能となる。
【０００６】
モーターの制御を速度制御からトルク制御に切り換えるとき、これまでは速度制御を行う制御回路からトルク制御を行う制御回路に切り換える方法をとっていた。このとき、制御系統を切り換えるために、可動部の動作を一旦停止させる必要があった。そこで、一旦停止せずに、ロボットハンドが把持対象物を把持する方法が望まれていた。つまり、回転軸が回転しているときにも停止しているときにも速度制御しながら設定されたトルク限定値を超えないトルクで回転軸が動作するモーターの制御装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
［適用例１］
本適用例にかかるモーター制御装置は、モーターの回転軸の回転状況を検出する回転検出器が出力する回転検出信号を用いて前記モーターを制御するモーター制御装置であって、前記回転軸の目標回転速度と前記回転検出信号とを用いて前記回転軸の回転速度と前記目標回転速度との差に対応するトルク指令信号を出力する速度制御部と、前記回転軸に加えるトルクの最大値を示すトルク限定値を設定する限定値設定部と、前記トルク指令信号により駆動される前記回転軸のトルクを前記トルク限定値以下に制限するトルク限定制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、モーターには回転検出器が設置され、回転検出器がモーターの回転軸の回転状況を検出し回転検出信号を出力する。速度制御部は回転検出信号を入力し、回転軸の目標回転速度と回転検出信号が示す回転速度とを比較する。そして、速度制御部は、目標回転速度と回転検出信号が示す回転速度とを比較してトルク指令信号を出力する速度制御を行う。目標回転速度と回転検出信号が示す回転速度との差が大きい程大きなトルクを回転軸に加えるように速度制御部はトルク指令信号を出力する。
【００１０】
限定値設定部は回転軸に加えるトルクの最大値であるトルク限定値を設定し、トルク限定制御部に出力する。トルク限定制御部はトルク指令信号により駆動される回転軸のトルクとトルク限定値とを比較する。そして、トルク指令信号により駆動される回転軸のトルクがトルク限定値を超えるとき、トルク指令信号により駆動される回転軸のトルクがトルク限定値を超えないようにトルク限定制御部はトルク指令信号を変更する。
【００１１】
従って、回転軸が回転しているときにも停止しているときにも速度制御を行いつつ限定値設定部が設定したトルク限定値を超えないトルクで回転軸が動作する。その結果、モーターに要求されるトルクに応じたトルクで回転軸の速度を制御することができる。
【００１２】
［適用例２］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記トルク限定制御部は、前記トルク指令信号により前記回転軸に加わるトルクが前記トルク限定値を超える量のトルクを示す信号である超過トルク信号を前記トルク指令信号から減算することを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、トルク指令信号により回転軸に加わるトルクがトルク限定値を超えるとき、トルク限定制御部がトルク指令信号から超過トルク信号を減算してトルク指令信号を変更する。超過トルク信号はトルク指令信号により回転軸に加わるトルクがトルク限定値を超える量のトルクを示す信号である。従って、減算されたトルク指令信号により駆動される回転軸のトルクがトルク限定値を超えないように回転軸を制御することができる。
【００１４】
［適用例３］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記限定値設定部には前記トルク限定値を変更する判断をするための速度判定値が設定され、前記限定値設定部は前記回転検出信号を用いて前記回転軸の回転速度を検出し、前記限定値設定部は、前記回転軸の回転速度が前記速度判定値より低いときに前記トルク限定値を変更することを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、限定値設定部は回転検出信号を入力する。そして、回転軸の回転速度が速度判定値より低下するときにトルク限定値を変更する。従って、モーター制御装置は、回転軸が低速または停止した状態で回転軸をトルク限定値に相当するトルクで駆動することができる。
【００１６】
［適用例４］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記限定値設定部には前記トルク限定値を変更する判断をするための速度判定値が設定され、前記限定値設定部は前記トルク指令信号を入力し、前記目標回転速度が前記速度判定値より小さく且つ前記トルク指令信号がトルク判定値を超えるときに前記限定値設定部は前記トルク限定値を変更することを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、限定値設定部はトルク指令信号を入力する。回転軸の回転速度が目標回転速度より遅くなり差が大きくなる程、トルク指令信号は回転軸のトルクを大きくする信号を出力する。つまり、限定値設定部はトルク指令信号を用いて回転軸が低速または停止した状態であることを検出することができる。そして、限定値設定部は速度判定値より低下するときにトルク限定値を変更する。従って、モーター制御装置は、回転軸が低速または停止した状態で回転軸をトルク限定値に相当するトルクで駆動することができる。
【００１８】
［適用例５］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記限定値設定部は、前記回転軸の回転速度が前記目標回転速度に達した後に、トルク限定値を下げることを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、回転軸が加速されて回転速度が上昇する。そして回転軸の回転速度が目標回転速度に達した後に、限定値設定部はトルク限定値を下げている。回転速度が目標回転速度に達した後では回転速度を維持するのに必要なトルクを加えるので加速するときに比べて低いトルクとなる。従って、トルク限定値を下げても回転速度を維持することができる。その結果、回転軸を停止させる外力が加わるとき、モーター制御装置は外力に対抗して回転軸を駆動することなく外力に応じた動作をすることができる。
【００２０】
［適用例６］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記速度制御部は、前記回転速度に比例する第１トルク指令信号を出力する速度比例制御部と、前記回転速度の積分値に比例する第２トルク指令信号を出力する速度積分制御部と、前記第１トルク指令信号の値と前記第２トルク指令信号の値とを加算して前記トルク指令信号を出力する加算器と、を有し、前記トルク指令信号の値が前記トルク限定値に達した後に、前記トルク限定制御部は前記速度積分制御部に積分演算を停止させ前記第２トルク指令信号の値を保持させることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、速度制御部は速度比例制御部と速度積分制御部と加算器とを備えている。速度比例制御部は回転速度に比例する第１トルク指令信号を出力し、速度積分制御部は回転速度の積分値に比例する第２トルク指令信号を出力する。加算器は第１トルク指令信号と第２トルク指令信号とを加算してトルク指令信号を出力する。つまり、速度制御部はＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御を行っているので精度良くモーターを制御できる。そして、トルク指令信号がトルク限定値になるとき、トルク限定制御部は速度積分制御部に積分演算を停止させている。従って、第２トルク指令信号が大きくなるのを防止することができる。その結果、トルク指令信号がトルク限定値より小さくなるとき、回転速度に追従した制御を行うことができる。
【００２２】
［適用例７］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記回転検出器が検出する前記回転軸の前記回転状況は回転速度であることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、回転検出器は回転速度を検出する。従って、回転軸の回転速度に応じたトルク制御を容易に行うことができる。
【００２４】
［適用例８］
本適用例にかかるロボットハンドは、可動部と、前記可動部を駆動するモーターと、前記モーターを制御する制御部と、を備え、前記制御部は前記モーターを制御するモーター制御部を有し、前記モーター制御部は上記のいずれか一項に記載のモーター制御装置を有することを特徴とする。
【００２５】
本適用例によれば、ロボットハンドは可動部及びモーターを備えている。そして、モーターの回転軸を回転させることにより可動部を移動させている。さらに、ロボットハンドは制御部を備えている。制御部はモーター制御部を有し、モーター制御部はモーターの回転角度や回転速度を制御する。そして、制御部が駆動部を制御することにより可動部の動作を制御している。
【００２６】
モーター制御部は上記に記載のモーター制御装置を有している。従って、回転軸が回転しているときにも停止しているときにもモーターに要求されるトルクに応じたトルクで回転軸を駆動することができる。その結果、可動部が移動して停止するときにも所定の力を維持して可動部を駆動することができる。
【００２７】
［適用例９］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、前記可動部は把持対象物を挟む第１可動部と第２可動部とを有し、前記第１可動部と前記第２可動部との間隔が前記把持対象物の幅より狭い間隔となるように前記制御部が前記第１可動部と前記第２可動部とを移動させる制御動作を実行することを特徴とする。
【００２８】
本適用例によれば、ロボットハンドは第１可動部と第２可動部との可動部を有しており、可動部は把持対象物を挟むことができる。そして、制御部は第１可動部と第２可動部との幅が把持対象物の幅より狭くなるように動作する。従って、第１可動部と第２可動部との間に把持対象物があるときには第１可動部と第２可動部とが把持対象物を挟む。可動部が把持対象物を挟んだ後、回転軸のトルクは下がることなく上昇させることができる。従って、可動部を移動させる動作から把持対象物を挟む動作に続けて移行することができる。可動部が移動対象に接近するためにモーター制御部は回転軸のトルクをトルク限定値まで上昇させる。このとき、回転軸のトルクは徐々に上昇させることができるので、把持対象物に急激に力を加えて損傷を与えるのを防止することができる。さらに、把持対象物が第１可動部と第２可動部との間から外れるとき、第１可動部と第２可動部との間隔が把持対象物の幅より狭い間隔となる場所で停止する。従って、第１可動部と第２可動部とが衝突することを防止することができる。
【００２９】
［適用例１０］
本適用例にかかるロボットは、ロボットハンドを備えたロボットであって、前記ロボットハンドに上記のいずれか一項に記載のロボットハンドが用いられていることを特徴とする。
【００３０】
本適用例によれば、ロボットは上記に記載のロボットハンドを備えている。従って、ロボットが備えるロボットハンドは可動部が移動して停止するときにも所定の力を維持して可動部を駆動することができる。
【００３１】
［適用例１１］
本適用例にかかるモーター制御方法は、モーターの回転軸の回転を制御するモーター制御方法であって、前記回転軸を回転させる回転速度の目標値である目標回転速度と前記回転軸に加えるトルクの最大値を示すトルク限定値とを設定し、前記回転速度を検出して前記回転速度と前記目標回転速度との差に対応するトルク指令信号を出力し、前記トルク指令信号により前記回転軸に加わるトルクが前記トルク限定値を超える量のトルクを示す信号である超過トルク信号を前記トルク指令信号から減算し、減算した後の前記トルク指令信号のトルクで前記モーターを駆動することを特徴とする。
【００３２】
本適用例によれば、目標回転速度とトルク限定値とを設定している。そして、回転速度を検出して回転速度と目標回転速度との差に対応するトルク指令信号を出力する。つまり、回転速度と目標回転速度との差が大きい程高いトルクを出力するトルク指令信号を出力している。これにより、回転速度が目標回転速度に到達するように制御される。
【００３３】
そして、超過トルク信号をトルク指令信号から減算している。これにより、トルク指令信号により駆動される回転軸のトルクがトルク限定値を超えないようにトルク指令信号が変更される。従って、回転軸が回転しているときにも停止しているときにも速度制御を行いつつトルク限定値を超えないトルクで回転軸が動作するように制御される。その結果、トルク限定値を超えないトルクで回転軸の速度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施形態にかかわり、（ａ）は、ロボットハンドの構成を示す模式平面図、（ｂ）は、ロボットハンドの構成を示す模式側面図、（ｃ）はロボットハンドの指部を示す要部模式拡大図。
【図２】制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】ロボットハンドの把持作業を示すフローチャート。
【図４】把持作業における把持方法を説明するためのタイムチャート。
【図５】積分制御部の出力を説明するためのタイムチャート。
【図６】把持作業における把持方法を説明するためのタイムチャート。
【図７】第２の実施形態にかかわる制御装置の構成を示すブロック図。
【図８】第３の実施形態にかかわり、（ａ）は、ロボットハンドの構成を示す模式平面図、（ｂ）は、ロボットハンドの指部を示す要部模式拡大図。
【図９】ロボットハンドを備えたロボットの構成を示す模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
（第１の実施形態）
本実施形態では、モーター制御装置と、このモーター制御装置を用いたロボットハンドの特徴的な例について、図１〜図６に従って説明する。
（ロボットハンド）
図１（ａ）は、ロボットハンドの構成を示す模式平面図であり、図１（ｂ）は、ロボットハンドの構成を示す模式側面図である。図１（ｃ）はロボットハンドの指部を示す要部模式拡大図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ロボットハンド１は直方体状のハンド本体２を備えている。ハンド本体２の長手方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。そして、Ｘ方向及びＹ方向と直交するハンド本体２の厚み方向をＺ方向とする。
【００３６】
ハンド本体２の−Ｘ側の面においてハンド本体２は腕部３と接続し、腕部３は図示しないロボット本体と接続されている。ハンド本体２のＸ方向且つＹ方向の角にはＸ方向に延在する固定指部４が設置されている。固定指部４は角柱状であり、中央にて折れ曲がった形状となっている。固定指部４の先端部４ａはＸＹ平面視で円弧状となっている。
【００３７】
ハンド本体２のＸ方向且つ−Ｙ方向の角にはモーター５が設置されている。モーター５の回転軸５ａはモーター５のＺ方向及び−Ｚ方向に突出している。モーター５の−Ｚ方向にはエンコーダー６が設置され、エンコーダー６は回転軸５ａの回転角度に応じた信号を出力する。
【００３８】
モーター５のＺ方向には減速装置７が設置されている。回転軸５ａの一端は減速装置７に挿入されている。そして、減速装置７のＺ方向には出力軸７ａが設置され、減速装置７は回転軸５ａの回転速度を減速した回転速度にて出力軸７ａを回転させる。この出力軸７ａは可動部及び第１可動部としての可動指８と接続されている。
【００３９】
可動指８は凹部８ａを備え、凹部８ａにモーター５、エンコーダー６及び減速装置７が位置している。凹部８ａには出力軸７ａの中心軸を同じく中心軸とする回転軸８ｂが設置されている。そして、エンコーダー６の−Ｚ方向には回転軸８ｂを受ける軸受け９が設置されている。これにより、可動指８はハンド本体２と回転可能に設置されている。そして、モーター５が回転するとき可動指８は出力軸７ａ及び回転軸８ｂを中心として回転する。
【００４０】
可動指８は固定指部４と同様に角柱状であり、中央にて折れ曲がった形状となっている。可動指８の先端部８ｃは先端部４ａと同様にＸＹ平面視で円弧状となっている。そして、モーター５が可動指８を回転させるとき、先端部８ｃは先端部４ａと接触するようになっている。先端部４ａと先端部８ｃとの間に把持対象物１０をおいて先端部８ｃが先端部４ａに接触させるように回転軸５ａを回転させる。このとき、ロボットハンド１は先端部４ａと先端部８ｃを把持対象物１０に押圧することにより把持対象物１０を把持することができる。
【００４１】
ロボットハンド１は制御装置１１を備え、制御装置１１にはモーター５の回転と停止を制御するモーター制御装置１２が配線１３により接続されている。そして、制御装置１１はモーター制御装置１２にモーター５を駆動させて可動指８を開閉するようになっている。
【００４２】
図１（ｃ）に示すように、ロボットハンド１は把持対象物１０を固定指部４と可動指８とで挟んで把持する。固定指部４と可動指８とが把持対象物１０と接触する場所を通る方向の把持対象物１０の幅を把持対象物幅１０ａとする。そして、可動指８の移動目標場所１４を図中２点鎖線にて示す。制御装置１１は可動指８が移動目標場所１４に移動するようにモーター制御装置１２にモーター５を駆動させる。
【００４３】
固定指部４と移動目標場所１４との間隔を目標間隔１５とする。このとき、目標間隔１５は把持対象物幅１０ａより狭い間隔となっている。これにより、可動指８は移動目標場所１４に到達するまえに把持対象物１０と接触する。従って、制御装置１１がモーター制御装置１２にモーター５を駆動する指示を変更するまで固定指部４と可動指８とで把持対象物１０を押圧して把持することができる。
【００４４】
（モーター制御装置）
図２は制御装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置１１はモーター制御装置１２の他に統合制御部１６、速度検出部１７、角度検出部１８を有している。統合制御部１６はロボットハンド１のモーター５に加えて他のモーターも制御する機能を備えている。そして、各モーターが駆動する可動部を統合して管理する。速度検出部１７はエンコーダー６が出力する信号を入力して回転軸５ａの回転速度を検出する機能を備えている。エンコーダー６からは回転軸５ａの回転角度に応じたパルス信号が出力される。エンコーダー６の分解能は特に限定されないが、例えば本実施形態では、回転軸５ａが０．１度回転する毎の１つのパルス信号が出力される。速度検出部１７はパルス信号の間隔の時間を計測することにより回転軸５ａの回転速度を検出する。
【００４５】
角度検出部１８はエンコーダー６が出力する信号を入力して回転軸５ａの回転角度を検出する機能を備えている。角度検出部１８はパルス信号の入力数を積算することにより回転軸５ａの回転角度を検出する。尚、エンコーダー６、速度検出部１７及び角度検出部１８等により回転検出器１９が構成されている。
【００４６】
モーター制御装置１２は第１加算器２２を備えている。統合制御部１６は第１加算器２２に目標とするモーター５の回転角度を示す角度指令２３を出力する。この角度指令２３は可動指８が移動目標場所１４に到着したときの回転軸５ａの回転角度を示している。さらに、角度検出部１８は回転軸５ａの角度を示す角度データ信号２４を第１加算器２２に出力する。第１加算器２２は角度指令２３から角度データ信号２４を減算した動作角度信号２５を演算する。そして、可動指８が移動目標場所１４に到着するまでに回転軸５ａを回転させる角度である動作角度信号２５を出力する。
【００４７】
第１加算器２２と接続して位置制御部２６が配置され、位置制御部２６には動作角度信号２５が入力される。位置制御部２６は動作角度信号２５を用いて速度指令２７を演算して出力する。速度指令２７は動作角度信号２５が示す回転軸５ａの回転角度を判定角度と比較する。そして、回転角度が判定角度より大きいとき速度指令２７を最大速度に設定して出力する。回転角度が判定角度より小さいときには速度指令２７を回転角度に応じた速度に設定して出力する。つまり、回転角度が大きいときには高速回転させる速度指令２７を出力し、回転角度が小さいときには低速回転させる速度指令２７を出力する。この速度指令２７は回転軸５ａの目標回転速度を示している。
【００４８】
位置制御部２６と接続して第２加算器２８が配置され、第２加算器２８には速度指令２７が入力される。さらに、第２加算器２８には速度検出部１７が接続され、速度検出部１７が出力する回転検出信号としての回転速度信号２９が第２加算器２８に入力される。回転速度信号２９は、エンコーダー６と速度検出部１７とが検出した回転軸５ａの回転速度のデータである。
【００４９】
第２加算器２８は速度指令２７から回転速度信号２９が示す回転速度を減算して速度差信号３０を出力する。速度差信号３０は速度指令２７に対する回転軸５ａの回転速度の差である。速度指令２７が示す回転方向に回転軸５ａが回転しているとき、回転軸５ａの回転速度より速度指令２７が大きいときには速度差信号３０は正の値を示す。回転軸５ａの回転速度より速度指令２７が小さいときには速度差信号３０は負の値を示す。
【００５０】
第２加算器２８と接続して、速度制御部３１が配置されている。速度制御部３１は比例制御部３２、積分制御部３３及び第３加算器３４を備えている。比例制御部３２及び積分制御部３３は第２加算器２８と接続され、さらに、第３加算器３４と接続されている。比例制御部３２には第２加算器２８から速度差信号３０が入力される。比例制御部３２は速度差信号３０に所定の定数を乗算した第１トルク信号３５を演算して第３加算器３４に出力する。積分制御部３３にも第２加算器２８から速度差信号３０が入力される。積分制御部３３は速度差信号３０を時間軸にて積分した値に所定の定数を乗算した第２トルク指令信号としての第２トルク信号３６を演算して第３加算器３４に出力する。
【００５１】
第３加算器３４は第１トルク信号３５と第２トルク信号３６とを加算してトルク指令信号３７を出力する。第２加算器２８及び速度制御部３１は回転速度信号２９が速度指令２７に近づくようにＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御を行う構成となっている。つまり、比例制御部３２は速度差信号３０に比例した第１トルク信号３５を出力することにより回転速度信号２９を速度指令２７に近づけている。そして、積分制御部３３は第１トルク信号３５によって回転軸５ａが駆動されるときに生じるオフセットを解消するようにモーター５を制御する。
【００５２】
第３加算器３４と接続してトルク限定制御部３８が配置され、トルク限定制御部３８にはトルク指令信号３７が入力される。トルク限定制御部３８はトルク限定値を記憶しており、トルク限定制御部３８はトルク限定値とトルク指令信号３７とを比較する。そして、トルク指令信号３７がトルク限定値を超えるとき、トルク限定制御部３８はトルク指令信号３７からトルク限定値を減算した量に相当する超過トルク信号としての帰還トルク信号３９を第３加算器３４に出力する。第３加算器３４は第１トルク信号３５と第２トルク信号３６とを加算し帰還トルク信号３９を減算してトルク指令信号３７とする。従って、トルク指令信号３７はトルク限定値を超えないようになっている。
【００５３】
さらに、トルク限定制御部３８は積分制御部３３に積分停止信号４３を出力する。積分制御部３３は積分停止信号４３を入力すると速度差信号３０を積分する演算を停止する。そして、第２トルク信号３６を増加させずに維持する。速度差信号３０が出力されているのに回転軸５ａが回転できないとき、第２トルク信号３６を維持する。これにより、回転軸５ａが再回転するときに統合制御部１６はモーター制御装置１２にＰＩ制御を正常に動作させることができる。
【００５４】
トルク限定制御部３８と接続してモーター駆動部４４が接続されている。そして、モーター駆動部４４はトルク限定制御部３８からトルク指令信号３７を入力しモーター５に駆動信号４５を出力する。モーター駆動部４４はパワートランジスター等を備えており、モーター駆動部４４が出力する駆動信号４５はモーター５を駆動するのに充分な電力となっている。
【００５５】
統合制御部１６、速度検出部１７及びトルク限定制御部３８と接続して限定値設定部４６が配置されている。統合制御部１６は限定値設定部４６に回転軸５ａの状態に応じたトルク限定値等を含むトルク限定信号４７を出力する。限定値設定部４６はメモリー等の記憶部を有し、回転軸５ａの状態に応じたトルク限定値のデータを記憶する。回転軸５ａの状態は、例えば、加速回転時、高速での一定速度回転時、減速回転時、停止時の状態が含まれている。
【００５６】
限定値設定部４６は速度検出部１７から回転速度信号２９を入力する。そして、回転軸５ａの回転状態を判断して回転軸５ａの各回転状態に応じた限定トルク設定信号４８をトルク限定制御部３８に出力する。トルク限定制御部３８は限定トルク設定信号４８を入力してトルク限定値を設定する。
【００５７】
位置制御部２６は速度指令２７を演算するとき、加速回転、減速回転のどのモードに該当するかを認識する。そして、モードが切り替わるとき位置制御部２６は加速回転、減速回転のどのモードに切り替わるかを伝達するモード信号４９を限定値設定部４６に出力する。そして、限定値設定部４６は位置制御部２６が切り換えるモードに対応してトルク限定値を設定することが可能になっている。
【００５８】
統合制御部１６は角度データ信号２４、回転速度信号２９及び積分停止信号４３を入力している。これにより、統合制御部１６は回転軸５ａが回転中か停止しているかを認識する。さらに、回転軸５ａが回転しているときには回転軸５ａの回転角度や回転速度を認識することができる。統合制御部１６はトルク限定制御部３８から積分停止信号４３を入力する。統合制御部１６は積分停止信号４３を用いてトルク指令信号３７がトルク限定値に達しているかを認識することができる。
【００５９】
次に、上述したロボットハンド１を用いて、把持対象物１０を把持する方法について図３〜図６にて説明する。図３は、ロボットハンドの把持作業を示すフローチャートである。図４〜図６は、把持作業における把持方法を説明するためのタイムチャートである。
【００６０】
（モーターの駆動方法）
図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１は、初期設定工程に相当する。この工程は、モーターの設定を初期値に設定する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は、接近移動工程に相当する。この工程は、可動指を移動させて把持対象物に接近させる工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は接触判定工程に相当する。この工程は、可動指が把持対象物に接触したか否かを判定する工程である。可動指が把持対象物に接触していないと判定したときにはステップＳ２に移行する。可動指が把持対象物に接触したと判定したときにはステップＳ４に移行する。ステップＳ４は加圧工程に相当する。この工程は、可動指に把持対象物を押圧させる工程である。次にステップＳ５に移行する。
【００６１】
ステップＳ５は、トルク判定工程に相当する。この工程は、トルク指令信号がトルク限定値に達したかを判断する工程である。トルク指令信号がトルク限定値に達しないときステップＳ４に移行する。トルク指令信号がトルク限定値に達したときステップＳ６に移行する。ステップＳ６は、積分停止指示工程に相当する。この工程は、積分制御部が積分の演算を停止するようにトルク限定制御部が積分制御部に積分停止信号を出力する工程である。次に、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７は、把持工程に相当する。この工程は、可動指が把持対象物を押圧する状態を維持する工程である。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８は、離反移動工程に相当する。この工程は、可動指が把持対象物から離れる方向に移動する工程である。以上の工程によりロボットハンドの把持作業が終了する。
【００６２】
次に、図４〜図６を用いて、図３に示したステップと対応させて、ロボットハンドの把持作業におけるモーターの制御を詳細に説明する。図４に示すタイムチャートは図４（ａ）〜図４（ｅ）の５つのタイムチャートにより構成されている。各段のタイムチャートにおいて横軸は時間の推移を示しており、ステップＳ１〜ステップＳ８の順に推移する。
【００６３】
図４（ａ）におけるタイムチャートの縦軸は指部の位置を示し、図中上側は把持対象物に接近する方向を示している。そして、指部推移線５１は可動指８の先端部８ｃの位置を示している。可動指８の回転軸８ｂは減速装置７を介してモーター５の回転軸５ａと接続されているので、指部推移線５１は回転軸５ａの回転角度と略同じ推移となっている。指部目標推移線５２は統合制御部１６が指示する先端部８ｃの移動目標位置である。従って、指部推移線５１は指部目標推移線５２の示す位置に向かって移動するように制御される。
【００６４】
図４（ｂ）におけるタイムチャートの縦軸はモーターの回転軸を駆動する速度指令を示している。図中速度が０となる線の上側は可動指８が把持対象物１０に接近するように移動させるために回転軸５ａが回転するときの速度を示し、上側は下側より高い速度を示す。そして、図中速度が０となる線の下側は可動指８が把持対象物１０から離れるように回転軸５ａが回転するときの速度を示し、下側は上側より高い速度を示す。そして、速度指令推移線５３は位置制御部２６が出力する速度指令２７の推移を示している。尚、速度指令２７は回転軸５ａの目標回転速度を示す信号となっている。
【００６５】
図４（ｃ）におけるタイムチャートの縦軸は回転軸を駆動するトルク指令を示している。図中トルクが０となる線の上側は可動指８が把持対象物１０に接近するように移動させるために回転軸５ａを回転させるときのトルクを示し、上側は下側より高いトルクを示す。そして、図中トルクが０となる線の下側は可動指８が把持対象物１０から離れるように回転軸５ａを回転させるときのトルクを示し、下側は上側より高いトルクを示す。そして、トルク指令推移線５４はトルク限定制御部３８がモーター駆動部４４に出力するトルク指令信号３７の推移を示している。
【００６６】
図４（ｄ）におけるタイムチャートの縦軸は回転軸を駆動するトルクのトルク限定値を示している。図中上側は下側より高いトルクを示す。そして、トルク限定値推移線５５は限定値設定部４６がトルク限定制御部３８に出力する限定トルク設定信号４８の推移を示している。
【００６７】
図４（ｅ）におけるタイムチャートの縦軸は回転軸の回転速度を示している。図中速度が０となる線の上側は可動指８が把持対象物１０に接近するように移動させるために回転軸５ａが回転するときの速度を示し、上側は下側より高い速度を示す。そして、図中速度が０となる線の下側は可動指８が把持対象物１０から離れるように回転軸５ａを回転するときの速度を示し、下側は上側より高い速度を示す。そして、回転速度推移線５６は回転軸５ａが回転する速度の推移を示している。速度判定値としての接触判定速度５７は、可動指８が把持対象物１０に接触したか否かを判定するときに用いる速度を示している。
【００６８】
図４においてステップＳ１の初期設定工程では統合制御部１６が制御に用いるパラメーターを初期値に設定する。つまり、可動指８を動作させるための準備を行う。例えば、統合制御部１６が角度指令２３やトルク限定値を出力するための準備をする。
【００６９】
ステップＳ２の接近移動工程では、統合制御部１６が可動指８を移動目標場所１４に移動するようにモーター制御装置１２に指示を出力する。これにより、指部目標推移線５２は把持対象物１０の方に移動する。具体的には統合制御部１６が第１加算器２２に角度指令２３を出力する。これにより、角度検出部１８が出力する角度データ信号２４と角度指令２３とに差が生じるので第１加算器２２は指部目標推移線５２の変化に対応する動作角度信号２５を位置制御部２６に出力する。
【００７０】
位置制御部２６は動作角度信号２５に対応する速度指令２７を演算して第２加算器２８に出力する。これにより速度指令推移線５３が示すように速度指令２７は高い速度に設定される。第２加算器２８は速度指令２７と回転速度信号２９との差に相当する速度差信号３０を速度制御部３１に出力する。速度制御部３１は速度差信号３０が大きい速度差を示す信号となっているのでトルク指令推移線５４が示すような高いトルク指令信号３７をトルク限定制御部３８に出力する。
【００７１】
位置制御部２６は加速回転の状態を示すモード信号４９を限定値設定部４６に出力する。限定値設定部４６はモード信号４９を入力してトルク限定制御部３８に限定トルク設定信号４８を出力する。そして、トルク限定値推移線５５が示すようにトルク限定制御部３８はトルク限定値を加速時限定値５５ａまで上昇する。加速時は加速が要求されるのでトルク限定値は高く設定される。これにより、トルク指令推移線５４が示すように高いトルクのトルク指令信号３７がモーター駆動部４４に出力される。モーター駆動部４４はトルク指令信号３７に対応してモーター５を駆動する。その結果、回転速度推移線５６が示すように回転軸５ａの回転速度が上昇する。
【００７２】
回転軸５ａの回転速度が上昇すると速度指令２７と回転速度信号２９との差が小さくなるので、速度差信号３０が小さくなる。これにより、トルク指令推移線５４が示すように速度制御部３１はトルク指令信号３７を減少させる。そして、回転速度推移線５６が示すように回転軸８ｂは加速回転から定速回転に移行する。そして、統合制御部１６は定速回転に移行したことを判定し、定速回転モードに移行したことを伝達するトルク限定信号４７を限定値設定部４６に出力する。限定値設定部４６はトルク限定信号４７を入力し定速回転になったことを認識する。そして、トルク限定値推移線５５に示すように限定値設定部４６はトルク限定値を定速時限定値５５ｂまで下げる。定速回転モードでは惰性にて可動指８が移動するのでトルクが小さくても回転する。これにより、回転軸５ａは回転速度が変動するときにも低トルクで駆動される。そして、可動指８が予定外の物体と接触するときにもモーター５は加速しないので、可動指８に大きなトルクが作用しない。このため可動指８が受ける外力に従って移動するので、可動指８が損傷を受けることを抑制することができる。
【００７３】
可動指８が移動目標場所１４に接近したとき、速度指令推移線５３が示すように位置制御部２６は速度指令２７を低速に切り換える。これにより、速度指令２７は回転速度信号２９より低い回転速度となるので、速度差信号３０は負の値となる。速度制御部３１は速度差信号３０に応じた演算を行い、トルク指令推移線５４に示すように速度制御部３１は減速させるトルク指令信号３７を出力する。つまり、回転軸８ｂが回転している方向と逆の回転方向にトルクを作用させるトルク指令信号３７を出力する。
【００７４】
位置制御部２６は減速回転に移行したことを伝達するモード信号４９を限定値設定部４６に出力する。限定値設定部４６はモード信号４９を入力し減速回転になったことを認識する。そして、トルク限定値推移線５５に示すように限定値設定部４６はトルク限定値を減速時限定値５５ｃまで上げる。これにより、トルク限定制御部３８はトルク指令推移線５４に示されるトルク指令信号３７に切り換えてモーター駆動部４４に出力する。その結果、回転速度推移線５６に示されるように回転軸５ａが減速する。
【００７５】
回転軸５ａが減速回転するときステップＳ３の接触判定工程が行われる。可動指８が把持対象物１０に接触すると回転軸５ａが回転できなくなり、回転速度推移線５６が示すように回転速度が０となる。限定値設定部４６は回転速度信号２９と接触判定速度５７とを比較する。そして、回転速度信号２９が接触判定速度５７より低下したとき限定値設定部４６は可動指８が把持対象物１０と接触したものと判定する。そして、限定値設定部４６はトルク限定制御部３８に限定トルク設定信号４８を出力し、トルク限定値を把持時限定値５５ｄまで上げる。
【００７６】
続いて、ステップＳ４の加圧工程が行われる。指部推移線５１及び指部目標推移線５２が示すように可動指８は移動目標場所１４に到達していないので、速度指令推移線５３が示すように位置制御部２６は低速回転の速度指令２７を出力する。速度制御部３１は、回転軸５ａの回転速度を０から目標回転速度まで上げるためにトルク指令推移線５４に示されるようにトルクを上げるトルク指令信号３７をトルク限定制御部３８に出力する。これにより、トルク指令信号３７は把持時限定値５５ｄまで上昇する。そして、把持対象物１０は把持時限定値５５ｄに対応する圧力で加圧される。
【００７７】
ステップＳ４と並行してステップＳ５のトルク判定工程が行われる。トルク限定制御部３８はトルク指令信号３７と把持時限定値５５ｄとを比較する。そして、トルク指令信号３７が把持時限定値５５ｄに達するとき次のステップＳ６が行われる。
【００７８】
ステップＳ６の積分停止指示工程ではトルク限定制御部３８が積分制御部３３に積分停止信号４３を出力する。そして、積分制御部３３は積分停止信号４３を入力して速度差信号３０を積分する演算を停止する。トルク限定制御部３８は統合制御部１６にも積分停止信号４３を出力する。統合制御部１６は積分停止信号４３を入力してロボットハンド１が把持対象物１０に所定の圧力を加えて把持していることを認識する。
【００７９】
ステップＳ７の把持工程ではトルク指令推移線５４に示されるようにトルク限定制御部３８が把持時限定値５５ｄに相当するトルク指令信号３７をモーター駆動部４４に出力する。その結果、モーター５は高いトルクを出力し可動指８を把持対象物１０に押圧する。そして、ロボットハンド１は把持対象物１０を把持した状態を維持する。次に、統合制御部１６は腕部３を駆動してロボットハンド１と共に把持対象物１０を移動する。そして、把持対象物１０が移動予定の場所に到着した後、ステップＳ８に移行する。
【００８０】
ステップＳ８の離反移動工程ではステップＳ２の接近移動工程と同様な手順を行い、可動指８と固定指部４との距離を離して把持対象物１０に圧力が加わらない状態にする。まず、可動指８の新たな移動位置に対応する回転軸５ａの角度を示す角度指令２３を統合制御部１６が第１加算器２２に出力する。例えば、指部目標推移線５２に示すように目標とする回転軸５ａの角度はステップＳ１における角度である０度とする。
【００８１】
第１加算器２２は角度指令２３から角度データ信号２４を減算した動作角度信号２５を位置制御部２６に出力する。位置制御部２６は動作角度信号２５に対応する速度指令２７を演算して第２加算器２８に出力する。速度指令推移線５３に示すように速度指令２７は可動指８が把持対象物１０から離反する方向に高速で移動する速度が設定される。
【００８２】
さらに、位置制御部２６は加速回転のモードであることを伝達するモード信号４９を限定値設定部４６に出力する。限定値設定部４６は加速回転のモードにおけるトルク限定値である加速時限定値５５ａを積分制御部３３に設定する。これにより、トルク限定値推移線５５が示すように積分制御部３３のトルク限定値は把持時限定値５５ｄから加速時限定値５５ａに変更される。
【００８３】
第２加算器２８は速度指令２７から回転速度信号２９が示す速度を減算した速度差信号３０を速度制御部３１に出力する。速度制御部３１はＰＩ制御を行い速度差信号３０に応じたトルク指令信号３７を出力する。トルク指令推移線５４に示すように速度制御部３１はトルク指令信号３７を加速時限定値５５ａまで増加する。そして、トルク指令信号３７は加速時限定値５５ａのまま維持される。
【００８４】
これにより、トルク指令推移線５４が示すように高いトルクのトルク指令信号３７がモーター駆動部４４に出力される。モーター駆動部４４はトルク指令信号３７に対応してモーター５を駆動する。その結果、回転速度推移線５６が示すように可動指８が把持対象物１０から離反する方向に回転軸５ａが回転し、回転速度が上昇する。
【００８５】
統合制御部１６は回転速度信号２９を入力し、加速回転か定速回転かの判定を行う。そして、定速回転になったとき統合制御部１６は限定値設定部４６にトルク限定信号４７を出力する。限定値設定部４６はトルク限定信号４７を入力してトルク限定値推移線５５に示すようにトルク限定制御部３８のトルク限定値を定速時限定値５５ｂに設定する。
【００８６】
可動指８が移動目標地点に接近したところで位置制御部２６は速度指令推移線５３に示すように速度指令２７が指示する速度を減少する。さらに、位置制御部２６は減速回転のモードに移行することを伝達するモード信号４９を限定値設定部４６に出力する。限定値設定部４６はモード信号４９を入力してトルク限定値推移線５５に示すようにトルク限定制御部３８のトルク限定値を減速時限定値５５ｃに設定する。
【００８７】
速度制御部３１は回転速度信号２９が示す回転軸５ａの回転速度を減速させて速度指令２７に近づけるためにトルク指令推移線５４に示すようにトルク指令信号３７のトルクを増加する。これにより、回転速度推移線５６が示すように回転軸５ａの回転速度が減速する。そして、可動指８が目標地点に到達したところで回転軸５ａは停止される。
【００８８】
統合制御部１６は角度データ信号２４を入力して回転軸５ａが停止していることを検出する。そして、統合制御部１６は限定値設定部４６にトルク限定信号４７を出力する。限定値設定部４６はトルク限定制御部３８に限定トルク設定信号４８を出力しトルク限定値推移線５５が示すようにトルク限定値を停止時限定値５５ｅに変更する。以上の工程によりロボットハンドの把持作業が終了する。
【００８９】
図５は積分制御部の出力を説明するためのタイムチャートである。図５の縦軸と横軸はトルク指令推移線５４を示す図４（ｃ）のタイムチャートと同じであり、説明を省略する。トルク指令推移線５４のうち積分制御部３３が出力する第２トルク信号３６の推移をトルク指令積分推移線５８とする。ステップＳ２の接近移動工程においてトルク指令積分推移線５８はトルク指令推移線５４が高い状態で推移するときには上昇している。そして、トルク指令推移線５４が低い状態で推移するときには下降する。
【００９０】
ステップＳ７の把持工程ではトルク指令推移線５４が把持時限定値５５ｄに到達するまでは上昇している。そして、トルク指令推移線５４が把持時限定値５５ｄに到達した後、トルク限定制御部３８から積分制御部３３へ積分停止信号４３が出力される。これにより、トルク指令積分推移線５８が示すように積分制御部３３は積分の演算を停止し第２トルク信号３６は出力する値を維持している。
【００９１】
次に、ステップＳ８の離反移動工程に移行するとき、トルク指令積分推移線５８は速度差信号３０に対応して動作する。このとき、ステップＳ７において第２トルク信号３６の値を維持することにより、速度制御部３１は応答性良く速度差信号３０に対応した第２トルク信号３６を出力することができる。従って、トルク指令積分推移線５８が示すように積分制御部３３は精度良く第２トルク信号３６を出力することができている。
【００９２】
図６はトルク限定値を変更したときのトルク指令の変化を示すタイムチャートである。図６（ａ）の縦軸と横軸は図４（ｄ）と同じであり、図６（ｂ）の縦軸と横軸は図４（ｃ）と同じであり説明を省略する。図６（ａ）のトルク限定値推移線６１ではトルク限定値が第１トルク限定値６１ａから第２トルク限定値６１ｂに上昇している。図６（ｂ）に示すトルク指令推移線６２はトルク限定値推移線６１に対応するトルク指令信号３７の推移を示している。
【００９３】
トルク限定値推移線６１が第１トルク限定値６１ａのときにトルク指令推移線６２が第１トルク限定値６１ａとなっている。そして、トルク限定値推移線６１が第１トルク限定値６１ａから第２トルク限定値６１ｂになるとき、トルク指令推移線６２は第１トルク限定値６１ａから経過時間６２ａを経て第２トルク限定値６１ｂまで上昇する。このときの経過時間６２ａは帰還トルク信号３９による影響が大きくなっている。
【００９４】
トルク指令信号３７は第１トルク信号３５と第２トルク信号３６とを加算し帰還トルク信号３９を減算した信号となっている。そして、第１トルク信号３５と第２トルク信号３６とを加算したトルクが第１トルク限定値６１ａを超えているとき、超えたトルクに相当するトルクが帰還トルク信号３９となる。従って、帰還トルク信号３９が大きいときには経過時間６２ａが短い時間になる。そして、帰還トルク信号３９が小さいときには経過時間６２ａが長い時間になる。つまり、帰還トルク信号３９が小さいときにはトルク指令推移線６２が示すように速度制御部３１がＰＩ制御を行うのでトルク指令信号３７を徐々に上昇させることが可能となる。
【００９５】
ステップＳ３の接触判定工程にて回転軸５ａが回転しなくなったときステップＳ４の加圧工程にて限定値設定部４６はトルク限定値を減速時限定値５５ｃから把持時限定値５５ｄに上げている。このときトルク指令信号３７は徐々に上昇するので、把持対象物１０は徐々に加圧される。これにより、把持対象物１０が急激に加圧されて損傷を受けるのを防止することができる。
【００９６】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、限定値設定部４６は回転軸５ａに加えるトルクの最大値であるトルク限定値を設定し、トルク限定制御部３８に出力している。トルク限定制御部３８はトルク指令信号３７により駆動される回転軸５ａのトルクとトルク限定値とを比較する。そして、トルク指令信号３７により駆動される回転軸５ａのトルクがトルク限定値を超えようとするとき、トルク指令信号３７により駆動される回転軸５ａのトルクがトルク限定値を超えないようにトルク限定制御部３８はトルク指令信号３７を変更している。
【００９７】
従って、回転軸５ａが回転しているときにも停止しているときにもモーター制御装置１２は速度制御を行いつつ限定値設定部４６が設定したトルク限定値を超えないトルクで回転軸５ａが動作する。その結果、モーター５に要求されるトルクに応じたトルクで回転軸５ａの回転速度を制御することができる。
【００９８】
（２）本実施形態によれば、トルク指令信号３７により回転軸５ａに加わるトルクがトルク限定値を超えようとするとき、トルク限定制御部３８がトルク指令信号３７から帰還トルク信号３９を減算してトルク指令信号３７を変更する。帰還トルク信号３９はトルク指令信号３７により回転軸５ａに加わるトルクがトルク限定値を超える量のトルクに対応するトルク信号である。従って、減算されたトルク指令信号３７により駆動される回転軸５ａのトルクがトルク限定値を超えないように回転軸５ａを制御することができる。
【００９９】
（３）本実施形態によれば、限定値設定部４６は回転速度信号２９を入力する。そして、回転軸５ａの回転速度が接触判定速度５７より低下するときにトルク限定値を変更する。従って、モーター制御装置１２は、回転軸５ａが低速または停止した状態で回転軸５ａを把持時限定値５５ｄに相当するトルクで駆動することができる。
【０１００】
（４）本実施形態によれば、回転軸５ａが加速されて回転速度が上昇する。そして回転軸５ａの回転速度が速度指令２７が示す目標回転速度に達した後に、限定値設定部４６はトルク限定値を定速時限定値５５ｂまで下げている。回転速度が目標回転速度に達した後では回転速度を維持するのに必要なトルクのみ加えるので、モーターは加速するときに比べて低いトルクで駆動される。そして、トルク限定値を下げても回転速度を維持することができる。回転軸５ａを停止させる外力が加わるとき、モーター制御装置１２は外力に対抗して回転軸５ａを駆動することなく外力に応じた動作をすることができる。これにより、可動指８が物体と接触する等の事象により可動指８に外力が作用するときにも可動指８は外力を受け流すことができる。その結果、可動指８が外力により損傷を受けることを抑制することができる。
【０１０１】
（５）本実施形態によれば、トルク指令信号３７がトルク限定値になるとき、トルク限定制御部３８は積分制御部３３に積分演算を停止させている。従って、第２トルク信号３６が大きくなるのを防止することができる。その結果、トルク指令信号がトルク限定値より小さくなるとき、回転速度に追従した応答性の良い制御を行うことができる。
【０１０２】
（６）本実施形態によれば、モーター制御装置１２は固定指部４と可動指８との幅が把持対象物１０の幅より狭くなるように動作する。そして、固定指部４と可動指８とが把持対象物１０を挟む。固定指部４及び可動指８が把持対象物１０を挟んだ後、回転軸５ａのトルクは下がることなく上昇する。従って、固定指部４及び可動指８を移動させる動作から把持対象物１０を挟む動作に続けて移行することができる。
【０１０３】
可動指８が把持対象物１０に接近するときモーター制御装置１２は回転軸５ａのトルクをトルク限定値まで上昇させる。このとき、回転軸５ａのトルクは徐々に上昇するので、把持対象物１０に急激に力を加えて損傷を与えるのを防止することができる。さらに、把持対象物１０が固定指部４と可動指８との間から外れるとき、固定指部４及び可動指８は把持対象物１０の幅より狭い場所で停止する。従って、固定指部４と可動指８とが衝突することを防止することができる。
【０１０４】
（第２の実施形態）
次に、モーター制御装置と、このモーター制御装置を用いたロボットハンドの特徴的な例の一実施形態について図７の制御装置の構成を示すブロック図及び図４の把持作業における把持方法を説明するためのタイムチャートを用いて説明する。
本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、限定値設定部がトルク指令信号３７を用いて可動指８が把持対象物１０に接触したか否かを判定する点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１０５】
すなわち、本実施形態では、図７に示したようにロボットハンド６３は制御部としての制御装置６４を備え、制御装置６４はモーター制御装置６５を有している。モーター制御装置６５は第１の実施形態の限定値設定部４６に相当する限定値設定部６６を備えている。限定値設定部６６は限定値設定部４６と同様にモード信号４９及びトルク限定信号４７を入力してトルク限定制御部３８に限定トルク設定信号４８を出力する。
【０１０６】
さらに、限定値設定部６６はトルク指令信号３７を入力する。そして、限定値設定部６６は減速回転のときにトルク指令信号３７が接触判定トルクに達したか否かを判定する。そして、トルク指令信号３７が接触判定トルクに達したとき、限定値設定部６６はトルク限定制御部３８に限定トルク設定信号４８を出力してトルク限定値を変更する。
【０１０７】
図４の指部推移線５１が示すようにステップＳ２の接近移動工程にて可動指８の位置が移動目標場所１４に接近する。そして、速度指令推移線５３が示すように速度指令２７が低速に移行する。回転速度推移線５６が示すようにこれに伴って回転軸５ａの回転速度が減速する。次に、回転速度推移線５６が示すように可動指８が把持対象物１０と接触して回転軸５ａの回転速度は０となる。一方、速度指令推移線５３が示すように速度指令２７は正の速度を維持する指令となっている。これにより、トルク指令推移線５４に示すように速度制御部３１は回転軸５ａの回転速度を速度指令２７に近づけるためにトルク指令信号３７が示すトルク信号を上昇させる。
【０１０８】
限定値設定部６６には予め接触指令速度６７と接触判定トルク６８とが設定されている。接触指令速度６７は接触をするときのモードであるかを判定するための判定値である。接触判定トルク６８は接触したか否かを判定するための判定値である。
【０１０９】
まず、速度指令２７が接触指令速度６７より低いか否かを検出する。そして、速度指令２７が接触指令速度６７より低いとき、回転軸５ａを低速で回転させて可動指８を把持対象物１０に接触させるモードであることを認識する。続いて、トルク指令信号３７が示すトルクと接触判定トルク６８とを比較する。そして、トルク指令信号３７が示すトルクが上昇して接触判定トルク６８に達したとき限定値設定部６６は可動指８が把持対象物１０に接触したと判定する。次に、トルク限定値推移線５５に示すように限定値設定部６６はトルク限定値を減速時限定値５５ｃから把持時限定値５５ｄに切り換える。
【０１１０】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、限定値設定部６６はトルク指令信号３７を入力する。回転軸５ａの回転速度が速度指令２７より遅くなり差が大きくなる程、トルク指令信号３７は回転軸５ａのトルクを大きくする信号を出力する。つまり、限定値設定部６６はトルク指令信号３７を用いて回転軸５ａが低速または停止した状態であることを検出することができる。そして、限定値設定部６６はトルク指令信号３７が接触判定トルク６８に達するときにトルク限定値を変更する。従って、モーター制御装置６５は、回転軸５ａが停止した状態を判定して回転軸５ａを把持時限定値５５ｄに相当するトルクで駆動することができる。
【０１１１】
（第３の実施形態）
次に、ロボットハンドとロボットハンドを備えたロボットの特徴的な例の一実施形態について図８及び図９を用いて説明する。図８（ａ）は、ロボットハンドの構成を示す模式平面図であり、図８（ｂ）はロボットハンドの指部を示す要部模式拡大図である。図９は、ロボットハンドを備えたロボットの構成を示す模式平面図である。
本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、複数の可動指が把持対象物を挟んで把持する点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１１２】
すなわち、本実施形態では、図８（ａ）に示すようにロボットハンド７０は直方体状のハンド本体７１を備えている。ハンド本体７１の長手方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。そして、Ｘ方向及びＹ方向と直交するハンド本体７１の厚み方向をＺ方向とする。
【０１１３】
ハンド本体７１の−Ｘ側の面においてハンド本体７１は腕部３と接続し、腕部３は図示しないロボット本体と接続されている。ハンド本体７１のＸ方向且つ−Ｙ方向の角には第１の実施形態と同様にモーター５、エンコーダー６、減速装置７、可動指８、軸受け９が設置され、可動指８はモーター５により回転させられるようになっている。ハンド本体７１のＸ方向且つＹ方向の角には可動指８と同様にモーター５、エンコーダー６、減速装置７、可動部及び第２可動部としての可動指７２、軸受け９が設置され、可動指７２はモーター５により回転させられるようになっている。
【０１１４】
可動指８と可動指７２とはＸＹ平面視で対称形になっており、可動指８と可動指７２とで把持対象物１０を挟んで保持することが可能になっている。そして、ロボットハンド７０は制御装置７３を備え、制御装置７３には可動指８を駆動するモーター５を制御するモーター制御装置１２と可動指７２を駆動するモーター５を制御するモーター制御装置７４とが設置されている。モーター制御装置１２及びモーター制御装置７４は第１の実施形態におけるモーター制御装置１２と同様の装置となっている。
【０１１５】
図８（ｂ）に示すように、ロボットハンド７０は把持対象物１０を可動指８と可動指７２とで挟んで把持する。可動指８と可動指７２とが把持対象物１０と接触する場所を通る方向の把持対象物１０の幅を把持対象物幅１０ａとする。そして、ロボットハンド７０が把持対象物１０を把持するとき、可動指８を図中２点鎖線で示す移動目標場所１４に移動させる。さらに、可動指７２を図中２点鎖線で示す移動目標場所７５に移動させる。制御装置７３は可動指８が移動目標場所１４に移動し、可動指７２が移動目標場所７５に移動するようにモーター制御装置１２，７４に各モーター５を駆動させる。
【０１１６】
可動指８の移動目標場所１４と可動指７２の移動目標場所７５との間隔を目標間隔７６とする。このとき、目標間隔７６は把持対象物幅１０ａより狭い間隔となっている。これにより、可動指８が移動目標場所１４に到達し可動指７２が移動目標場所７５に到達するまえに可動指８及び可動指７２は把持対象物１０と接触する。従って、制御装置７３がモーター制御装置１２及びモーター制御装置７４にモーター５を駆動する指示を変更するまで可動指８と可動指７２とで把持対象物１０を押圧して把持することができる。
【０１１７】
そして、可動指８と可動指７２とが把持対象物１０を抑えているときに把持対象物１０に外力が作用して把持対象物１０が可動指８と可動指７２との間から抜けることがある。このときにも、可動指８と可動指７２とはそれぞれ移動目標場所１４と移動目標場所７５とに移動して停止するので可動指８と可動指７２とが衝突して損傷することが防止できる。
【０１１８】
図９に示すように、ロボット７７は本体７８を備え、本体７８には２つの腕部７９が接続されている。そして、各腕部７９にはロボットハンド７０が設置されている。尚、腕部７９には第１の実施形態に記載したロボットハンド１が設置されていても良い。そして、ロボット７７にはロボットハンド７０及び腕部７９を制御する制御装置７３を備えている。従って、制御装置７３は可動指８及び可動指７２を駆動するモーター５の速度制御を行いつつトルクを制御することが可能になっている。
【０１１９】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、可動指８を制御するモーター制御装置１２と可動指７２を制御するモーター制御装置７４とは第１の実施形態と同様のモーター制御装置が設置されている。従って、回転軸５ａが回転しているときにも停止しているときにもモーター５に要求されるトルクに応じたトルクで回転軸５ａを駆動することができる。その結果、可動指８または可動指７２が移動して停止するときにも所定の力を維持して可動指８及び可動指７２を駆動することができる。
【０１２０】
（２）本実施形態によれば、可動指８と可動指７２とはそれぞれ移動目標場所１４と移動目標場所７５とに移動して停止するので可動指８と可動指７２とが衝突して損傷することが防止できる。
【０１２１】
（３）本実施形態によれば、ロボット７７はロボットハンド７０を備えている。従って、ロボット７７が備えるロボットハンド７０は可動指８及び可動指７２が移動して停止するときにも所定の力を維持して可動指８及び可動指７２を駆動することができる。
【０１２２】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、速度検出部１７及び角度検出部１８は制御装置１１に含まれていた。速度検出部１７及び角度検出部１８は制御装置１１に含まれなくても良い。別の装置の形態でも良い。ロボットハンド１を製造し易い形態にすることができる。
【０１２３】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、エンコーダー６を用いて角度データ信号２４及び回転速度信号２９を形成した。エンコーダー６の代わりにレゾルバーやジャイロスコープを用いても良い。回転状況を検出するセンサーは製造し易い方式を採用することによりモーター制御装置１２を生産し易くすることができる。
【０１２４】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、ステップＳ２の接近移動工程にて統合制御部１６が定速回転に移行したことを判定し、定速回転モードに移行したことを伝達するトルク限定信号４７を限定値設定部４６に出力した。定速回転に移行したことを判定する機能は限定値設定部４６が行っても良い。このときにも、第１の実施形態と同様にトルク限定値を下げることができる。そして、統合制御部１６の負荷を減らすことができる。
【０１２５】
（変形例４）
前記第３の実施形態では、制御装置７３は第１の実施形態におけるモーター制御装置１２を備えたが、第２の実施形態におけるモーター制御装置６５を備えても良い。この場合にも速度制御を行いながらトルク制御を行うことができる。
【０１２６】
（変形例５）
前記第３の実施形態では、ロボットハンド７０には可動指８と可動指７２との２つの可動指が設置されている。可動指の数は２つに限らず３つ以上でも良い。その場合にも、各可動指を駆動するモーターの制御に第１の実施形態または第２の実施形態の方法を用いることにより、品質良く把持対象物１０を把持することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
５…モーター、５ａ…回転軸、８…可動部及び第１可動部としての可動指、１０…把持対象物、１２…モーター制御装置、１９…回転検出器、２９…回転検出信号としての回転速度信号、３１…速度制御部、３６…第２トルク指令信号としての第２トルク信号、３７…トルク指令信号、３８…トルク限定制御部、３９…超過トルク信号としての帰還トルク信号、４６…限定値設定部、５７…速度判定値としての接触判定速度、６４…制御部としての制御装置、７２…可動部及び第２可動部としての可動指。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター制御装置、ロボットハンド、ロボット及びモーター制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボットや工作機械にサーボモーターを用いて可動部の停止位置を制御する方法が広く活用されている。そして、ロボットハンドが把持対象物を把持するときや、穴に部材を挿入するときには可動部が予定の位置に到達するまえに可動部が移動できなくなることがある。このとき、モーターにトルクリミットを設定して、可動部を制御する方式が特許文献１に開示されている。それによると、この制御方式は複数のトルクリミット値を記憶する記憶手段を備え、駆動するモーターや可動部が行う作業内容毎にトルクリミット値を切り換えていた。
【０００３】
また、モーターの回転中にトルクを急変させずに回転速度の制御性能を向上させる方法が特許文献２に開示されている。それによると、モーターの速度制御は、速度指令値と速度検出値との偏差を比例・積分調節器からなる速度調節器により増幅してトルク指令値を演算する。そして、実際のトルクがトルク指令値に一致するようにモーターの電流を制御する方法をとっていた。ここで、速度調節器の最適調整は、慣性モーメントの値に基づいて実施されている。さらに、トルクフィードフォワード補償器が慣性モーメントの値と速度指令値とを用いてトルクフィードフォワード補償値を演算する。そして、加算器が速度調節器の出力とトルクフィードフォワード補償値とを加算してトルク指令値を演算していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−６２１０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４７２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロボットハンドが把持対象物を把持するとき、まず、制御装置はロボットハンドの可動部を把持対象物に接近させた後、接触させる。続いて、可動部を把持対象物に押圧する状態を維持する。可動部を把持対象物に接近させるとき制御装置はモーターを速度制御する。そして、可動部が把持対象物に接触した後、制御装置はモーターの制御をトルク制御に切り換える。そして、把持対象物を把持可能な力で可動部が把持対象物を押圧できるようにモーターのトルクを制御する。このとき、制御装置はモーターを制御しながら、状況に応じてモーターのトルクを自在に制御することにより把持することが可能となる。
【０００６】
モーターの制御を速度制御からトルク制御に切り換えるとき、これまでは速度制御を行う制御回路からトルク制御を行う制御回路に切り換える方法をとっていた。このとき、制御系統を切り換えるために、可動部の動作を一旦停止させる必要があった。そこで、一旦停止せずに、ロボットハンドが把持対象物を把持する方法が望まれていた。つまり、回転軸が回転しているときにも停止しているときにも速度制御しながら設定されたトルク限定値を超えないトルクで回転軸が動作するモーターの制御装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
［適用例１］
本適用例にかかるモーター制御装置は、モーターの回転軸の回転状況を検出する回転検出器が出力する回転検出信号を用いて前記モーターを制御するモーター制御装置であって、前記回転軸の目標回転速度と前記回転検出信号とを用いて前記回転軸の回転速度と前記目標回転速度との差に対応するトルク指令信号を出力する速度制御部と、前記回転軸に加えるトルクの最大値を示すトルク限定値を設定する限定値設定部と、前記トルク指令信号により駆動される前記回転軸のトルクを前記トルク限定値以下に制限するトルク限定制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、モーターには回転検出器が設置され、回転検出器がモーターの回転軸の回転状況を検出し回転検出信号を出力する。速度制御部は回転検出信号を入力し、回転軸の目標回転速度と回転検出信号が示す回転速度とを比較する。そして、速度制御部は、目標回転速度と回転検出信号が示す回転速度とを比較してトルク指令信号を出力する速度制御を行う。目標回転速度と回転検出信号が示す回転速度との差が大きい程大きなトルクを回転軸に加えるように速度制御部はトルク指令信号を出力する。
【００１０】
限定値設定部は回転軸に加えるトルクの最大値であるトルク限定値を設定し、トルク限定制御部に出力する。トルク限定制御部はトルク指令信号により駆動される回転軸のトルクとトルク限定値とを比較する。そして、トルク指令信号により駆動される回転軸のトルクがトルク限定値を超えるとき、トルク指令信号により駆動される回転軸のトルクがトルク限定値を超えないようにトルク限定制御部はトルク指令信号を変更する。
【００１１】
従って、回転軸が回転しているときにも停止しているときにも速度制御を行いつつ限定値設定部が設定したトルク限定値を超えないトルクで回転軸が動作する。その結果、モーターに要求されるトルクに応じたトルクで回転軸の速度を制御することができる。
【００１２】
［適用例２］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記トルク限定制御部は、前記トルク指令信号により前記回転軸に加わるトルクが前記トルク限定値を超える量のトルクを示す信号である超過トルク信号を前記トルク指令信号から減算することを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、トルク指令信号により回転軸に加わるトルクがトルク限定値を超えるとき、トルク限定制御部がトルク指令信号から超過トルク信号を減算してトルク指令信号を変更する。超過トルク信号はトルク指令信号により回転軸に加わるトルクがトルク限定値を超える量のトルクを示す信号である。従って、減算されたトルク指令信号により駆動される回転軸のトルクがトルク限定値を超えないように回転軸を制御することができる。
【００１４】
［適用例３］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記限定値設定部には前記トルク限定値を変更する判断をするための速度判定値が設定され、前記限定値設定部は前記回転検出信号を用いて前記回転軸の回転速度を検出し、前記限定値設定部は、前記回転軸の回転速度が前記速度判定値より低いときに前記トルク限定値を変更することを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、限定値設定部は回転検出信号を入力する。そして、回転軸の回転速度が速度判定値より低下するときにトルク限定値を変更する。従って、モーター制御装置は、回転軸が低速または停止した状態で回転軸をトルク限定値に相当するトルクで駆動することができる。
【００１６】
［適用例４］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記限定値設定部には前記トルク限定値を変更する判断をするための速度判定値が設定され、前記限定値設定部は前記トルク指令信号を入力し、前記目標回転速度が前記速度判定値より小さく且つ前記トルク指令信号がトルク判定値を超えるときに前記限定値設定部は前記トルク限定値を変更することを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、限定値設定部はトルク指令信号を入力する。回転軸の回転速度が目標回転速度より遅くなり差が大きくなる程、トルク指令信号は回転軸のトルクを大きくする信号を出力する。つまり、限定値設定部はトルク指令信号を用いて回転軸が低速または停止した状態であることを検出することができる。そして、限定値設定部は速度判定値より低下するときにトルク限定値を変更する。従って、モーター制御装置は、回転軸が低速または停止した状態で回転軸をトルク限定値に相当するトルクで駆動することができる。
【００１８】
［適用例５］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記限定値設定部は、前記回転軸の回転速度が前記目標回転速度に達した後に、トルク限定値を下げることを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、回転軸が加速されて回転速度が上昇する。そして回転軸の回転速度が目標回転速度に達した後に、限定値設定部はトルク限定値を下げている。回転速度が目標回転速度に達した後では回転速度を維持するのに必要なトルクを加えるので加速するときに比べて低いトルクとなる。従って、トルク限定値を下げても回転速度を維持することができる。その結果、回転軸を停止させる外力が加わるとき、モーター制御装置は外力に対抗して回転軸を駆動することなく外力に応じた動作をすることができる。
【００２０】
［適用例６］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記速度制御部は、前記回転速度に比例する第１トルク指令信号を出力する速度比例制御部と、前記回転速度の積分値に比例する第２トルク指令信号を出力する速度積分制御部と、前記第１トルク指令信号の値と前記第２トルク指令信号の値とを加算して前記トルク指令信号を出力する加算器と、を有し、前記トルク指令信号の値が前記トルク限定値に達した後に、前記トルク限定制御部は前記速度積分制御部に積分演算を停止させ前記第２トルク指令信号の値を保持させることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、速度制御部は速度比例制御部と速度積分制御部と加算器とを備えている。速度比例制御部は回転速度に比例する第１トルク指令信号を出力し、速度積分制御部は回転速度の積分値に比例する第２トルク指令信号を出力する。加算器は第１トルク指令信号と第２トルク指令信号とを加算してトルク指令信号を出力する。つまり、速度制御部はＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御を行っているので精度良くモーターを制御できる。そして、トルク指令信号がトルク限定値になるとき、トルク限定制御部は速度積分制御部に積分演算を停止させている。従って、第２トルク指令信号が大きくなるのを防止することができる。その結果、トルク指令信号がトルク限定値より小さくなるとき、回転速度に追従した制御を行うことができる。
【００２２】
［適用例７］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記回転検出器が検出する前記回転軸の前記回転状況は回転速度であることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、回転検出器は回転速度を検出する。従って、回転軸の回転速度に応じたトルク制御を容易に行うことができる。
【００２４】
［適用例８］
本適用例にかかるロボットハンドは、可動部と、前記可動部を駆動するモーターと、前記モーターを制御する制御部と、を備え、前記制御部は前記モーターを制御するモーター制御部を有し、前記モーター制御部は上記のいずれか一項に記載のモーター制御装置を有することを特徴とする。
【００２５】
本適用例によれば、ロボットハンドは可動部及びモーターを備えている。そして、モーターの回転軸を回転させることにより可動部を移動させている。さらに、ロボットハンドは制御部を備えている。制御部はモーター制御部を有し、モーター制御部はモーターの回転角度や回転速度を制御する。そして、制御部が駆動部を制御することにより可動部の動作を制御している。
【００２６】
モーター制御部は上記に記載のモーター制御装置を有している。従って、回転軸が回転しているときにも停止しているときにもモーターに要求されるトルクに応じたトルクで回転軸を駆動することができる。その結果、可動部が移動して停止するときにも所定の力を維持して可動部を駆動することができる。
【００２７】
［適用例９］
上記適用例にかかるロボットハンドにおいて、前記可動部は把持対象物を挟む第１可動部と第２可動部とを有し、前記第１可動部と前記第２可動部との間隔が前記把持対象物の幅より狭い間隔となるように前記制御部が前記第１可動部と前記第２可動部とを移動させる制御動作を実行することを特徴とする。
【００２８】
本適用例によれば、ロボットハンドは第１可動部と第２可動部との可動部を有しており、可動部は把持対象物を挟むことができる。そして、制御部は第１可動部と第２可動部との幅が把持対象物の幅より狭くなるように動作する。従って、第１可動部と第２可動部との間に把持対象物があるときには第１可動部と第２可動部とが把持対象物を挟む。可動部が把持対象物を挟んだ後、回転軸のトルクは下がることなく上昇させることができる。従って、可動部を移動させる動作から把持対象物を挟む動作に続けて移行することができる。可動部が移動対象に接近するためにモーター制御部は回転軸のトルクをトルク限定値まで上昇させる。このとき、回転軸のトルクは徐々に上昇させることができるので、把持対象物に急激に力を加えて損傷を与えるのを防止することができる。さらに、把持対象物が第１可動部と第２可動部との間から外れるとき、第１可動部と第２可動部との間隔が把持対象物の幅より狭い間隔となる場所で停止する。従って、第１可動部と第２可動部とが衝突することを防止することができる。
【００２９】
［適用例１０］
本適用例にかかるロボットは、ロボットハンドを備えたロボットであって、前記ロボットハンドに上記のいずれか一項に記載のロボットハンドが用いられていることを特徴とする。
【００３０】
本適用例によれば、ロボットは上記に記載のロボットハンドを備えている。従って、ロボットが備えるロボットハンドは可動部が移動して停止するときにも所定の力を維持して可動部を駆動することができる。
【００３１】
［適用例１１］
本適用例にかかるモーター制御方法は、モーターの回転軸の回転を制御するモーター制御方法であって、前記回転軸を回転させる回転速度の目標値である目標回転速度と前記回転軸に加えるトルクの最大値を示すトルク限定値とを設定し、前記回転速度を検出して前記回転速度と前記目標回転速度との差に対応するトルク指令信号を出力し、前記トルク指令信号により前記回転軸に加わるトルクが前記トルク限定値を超える量のトルクを示す信号である超過トルク信号を前記トルク指令信号から減算し、減算した後の前記トルク指令信号のトルクで前記モーターを駆動することを特徴とする。
【００３２】
本適用例によれば、目標回転速度とトルク限定値とを設定している。そして、回転速度を検出して回転速度と目標回転速度との差に対応するトルク指令信号を出力する。つまり、回転速度と目標回転速度との差が大きい程高いトルクを出力するトルク指令信号を出力している。これにより、回転速度が目標回転速度に到達するように制御される。
【００３３】
そして、超過トルク信号をトルク指令信号から減算している。これにより、トルク指令信号により駆動される回転軸のトルクがトルク限定値を超えないようにトルク指令信号が変更される。従って、回転軸が回転しているときにも停止しているときにも速度制御を行いつつトルク限定値を超えないトルクで回転軸が動作するように制御される。その結果、トルク限定値を超えないトルクで回転軸の速度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施形態にかかわり、（ａ）は、ロボットハンドの構成を示す模式平面図、（ｂ）は、ロボットハンドの構成を示す模式側面図、（ｃ）はロボットハンドの指部を示す要部模式拡大図。
【図２】制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】ロボットハンドの把持作業を示すフローチャート。
【図４】把持作業における把持方法を説明するためのタイムチャート。
【図５】積分制御部の出力を説明するためのタイムチャート。
【図６】把持作業における把持方法を説明するためのタイムチャート。
【図７】第２の実施形態にかかわる制御装置の構成を示すブロック図。
【図８】第３の実施形態にかかわり、（ａ）は、ロボットハンドの構成を示す模式平面図、（ｂ）は、ロボットハンドの指部を示す要部模式拡大図。
【図９】ロボットハンドを備えたロボットの構成を示す模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
（第１の実施形態）
本実施形態では、モーター制御装置と、このモーター制御装置を用いたロボットハンドの特徴的な例について、図１〜図６に従って説明する。
（ロボットハンド）
図１（ａ）は、ロボットハンドの構成を示す模式平面図であり、図１（ｂ）は、ロボットハンドの構成を示す模式側面図である。図１（ｃ）はロボットハンドの指部を示す要部模式拡大図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ロボットハンド１は直方体状のハンド本体２を備えている。ハンド本体２の長手方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。そして、Ｘ方向及びＹ方向と直交するハンド本体２の厚み方向をＺ方向とする。
【００３６】
ハンド本体２の−Ｘ側の面においてハンド本体２は腕部３と接続し、腕部３は図示しないロボット本体と接続されている。ハンド本体２のＸ方向且つＹ方向の角にはＸ方向に延在する固定指部４が設置されている。固定指部４は角柱状であり、中央にて折れ曲がった形状となっている。固定指部４の先端部４ａはＸＹ平面視で円弧状となっている。
【００３７】
ハンド本体２のＸ方向且つ−Ｙ方向の角にはモーター５が設置されている。モーター５の回転軸５ａはモーター５のＺ方向及び−Ｚ方向に突出している。モーター５の−Ｚ方向にはエンコーダー６が設置され、エンコーダー６は回転軸５ａの回転角度に応じた信号を出力する。
【００３８】
モーター５のＺ方向には減速装置７が設置されている。回転軸５ａの一端は減速装置７に挿入されている。そして、減速装置７のＺ方向には出力軸７ａが設置され、減速装置７は回転軸５ａの回転速度を減速した回転速度にて出力軸７ａを回転させる。この出力軸７ａは可動部及び第１可動部としての可動指８と接続されている。
【００３９】
可動指８は凹部８ａを備え、凹部８ａにモーター５、エンコーダー６及び減速装置７が位置している。凹部８ａには出力軸７ａの中心軸を同じく中心軸とする回転軸８ｂが設置されている。そして、エンコーダー６の−Ｚ方向には回転軸８ｂを受ける軸受け９が設置されている。これにより、可動指８はハンド本体２と回転可能に設置されている。そして、モーター５が回転するとき可動指８は出力軸７ａ及び回転軸８ｂを中心として回転する。
【００４０】
可動指８は固定指部４と同様に角柱状であり、中央にて折れ曲がった形状となっている。可動指８の先端部８ｃは先端部４ａと同様にＸＹ平面視で円弧状となっている。そして、モーター５が可動指８を回転させるとき、先端部８ｃは先端部４ａと接触するようになっている。先端部４ａと先端部８ｃとの間に把持対象物１０をおいて先端部８ｃが先端部４ａに接触させるように回転軸５ａを回転させる。このとき、ロボットハンド１は先端部４ａと先端部８ｃを把持対象物１０に押圧することにより把持対象物１０を把持することができる。
【００４１】
ロボットハンド１は制御装置１１を備え、制御装置１１にはモーター５の回転と停止を制御するモーター制御装置１２が配線１３により接続されている。そして、制御装置１１はモーター制御装置１２にモーター５を駆動させて可動指８を開閉するようになっている。
【００４２】
図１（ｃ）に示すように、ロボットハンド１は把持対象物１０を固定指部４と可動指８とで挟んで把持する。固定指部４と可動指８とが把持対象物１０と接触する場所を通る方向の把持対象物１０の幅を把持対象物幅１０ａとする。そして、可動指８の移動目標場所１４を図中２点鎖線にて示す。制御装置１１は可動指８が移動目標場所１４に移動するようにモーター制御装置１２にモーター５を駆動させる。
【００４３】
固定指部４と移動目標場所１４との間隔を目標間隔１５とする。このとき、目標間隔１５は把持対象物幅１０ａより狭い間隔となっている。これにより、可動指８は移動目標場所１４に到達するまえに把持対象物１０と接触する。従って、制御装置１１がモーター制御装置１２にモーター５を駆動する指示を変更するまで固定指部４と可動指８とで把持対象物１０を押圧して把持することができる。
【００４４】
（モーター制御装置）
図２は制御装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置１１はモーター制御装置１２の他に統合制御部１６、速度検出部１７、角度検出部１８を有している。統合制御部１６はロボットハンド１のモーター５に加えて他のモーターも制御する機能を備えている。そして、各モーターが駆動する可動部を統合して管理する。速度検出部１７はエンコーダー６が出力する信号を入力して回転軸５ａの回転速度を検出する機能を備えている。エンコーダー６からは回転軸５ａの回転角度に応じたパルス信号が出力される。エンコーダー６の分解能は特に限定されないが、例えば本実施形態では、回転軸５ａが０．１度回転する毎の１つのパルス信号が出力される。速度検出部１７はパルス信号の間隔の時間を計測することにより回転軸５ａの回転速度を検出する。
【００４５】
角度検出部１８はエンコーダー６が出力する信号を入力して回転軸５ａの回転角度を検出する機能を備えている。角度検出部１８はパルス信号の入力数を積算することにより回転軸５ａの回転角度を検出する。尚、エンコーダー６、速度検出部１７及び角度検出部１８等により回転検出器１９が構成されている。
【００４６】
モーター制御装置１２は第１加算器２２を備えている。統合制御部１６は第１加算器２２に目標とするモーター５の回転角度を示す角度指令２３を出力する。この角度指令２３は可動指８が移動目標場所１４に到着したときの回転軸５ａの回転角度を示している。さらに、角度検出部１８は回転軸５ａの角度を示す角度データ信号２４を第１加算器２２に出力する。第１加算器２２は角度指令２３から角度データ信号２４を減算した動作角度信号２５を演算する。そして、可動指８が移動目標場所１４に到着するまでに回転軸５ａを回転させる角度である動作角度信号２５を出力する。
【００４７】
第１加算器２２と接続して位置制御部２６が配置され、位置制御部２６には動作角度信号２５が入力される。位置制御部２６は動作角度信号２５を用いて速度指令２７を演算して出力する。速度指令２７は動作角度信号２５が示す回転軸５ａの回転角度を判定角度と比較する。そして、回転角度が判定角度より大きいとき速度指令２７を最大速度に設定して出力する。回転角度が判定角度より小さいときには速度指令２７を回転角度に応じた速度に設定して出力する。つまり、回転角度が大きいときには高速回転させる速度指令２７を出力し、回転角度が小さいときには低速回転させる速度指令２７を出力する。この速度指令２７は回転軸５ａの目標回転速度を示している。
【００４８】
位置制御部２６と接続して第２加算器２８が配置され、第２加算器２８には速度指令２７が入力される。さらに、第２加算器２８には速度検出部１７が接続され、速度検出部１７が出力する回転検出信号としての回転速度信号２９が第２加算器２８に入力される。回転速度信号２９は、エンコーダー６と速度検出部１７とが検出した回転軸５ａの回転速度のデータである。
【００４９】
第２加算器２８は速度指令２７から回転速度信号２９が示す回転速度を減算して速度差信号３０を出力する。速度差信号３０は速度指令２７に対する回転軸５ａの回転速度の差である。速度指令２７が示す回転方向に回転軸５ａが回転しているとき、回転軸５ａの回転速度より速度指令２７が大きいときには速度差信号３０は正の値を示す。回転軸５ａの回転速度より速度指令２７が小さいときには速度差信号３０は負の値を示す。
【００５０】
第２加算器２８と接続して、速度制御部３１が配置されている。速度制御部３１は比例制御部３２、積分制御部３３及び第３加算器３４を備えている。比例制御部３２及び積分制御部３３は第２加算器２８と接続され、さらに、第３加算器３４と接続されている。比例制御部３２には第２加算器２８から速度差信号３０が入力される。比例制御部３２は速度差信号３０に所定の定数を乗算した第１トルク信号３５を演算して第３加算器３４に出力する。積分制御部３３にも第２加算器２８から速度差信号３０が入力される。積分制御部３３は速度差信号３０を時間軸にて積分した値に所定の定数を乗算した第２トルク指令信号としての第２トルク信号３６を演算して第３加算器３４に出力する。
【００５１】
第３加算器３４は第１トルク信号３５と第２トルク信号３６とを加算してトルク指令信号３７を出力する。第２加算器２８及び速度制御部３１は回転速度信号２９が速度指令２７に近づくようにＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御を行う構成となっている。つまり、比例制御部３２は速度差信号３０に比例した第１トルク信号３５を出力することにより回転速度信号２９を速度指令２７に近づけている。そして、積分制御部３３は第１トルク信号３５によって回転軸５ａが駆動されるときに生じるオフセットを解消するようにモーター５を制御する。
【００５２】
第３加算器３４と接続してトルク限定制御部３８が配置され、トルク限定制御部３８にはトルク指令信号３７が入力される。トルク限定制御部３８はトルク限定値を記憶しており、トルク限定制御部３８はトルク限定値とトルク指令信号３７とを比較する。そして、トルク指令信号３７がトルク限定値を超えるとき、トルク限定制御部３８はトルク指令信号３７からトルク限定値を減算した量に相当する超過トルク信号としての帰還トルク信号３９を第３加算器３４に出力する。第３加算器３４は第１トルク信号３５と第２トルク信号３６とを加算し帰還トルク信号３９を減算してトルク指令信号３７とする。従って、トルク指令信号３７はトルク限定値を超えないようになっている。
【００５３】
さらに、トルク限定制御部３８は積分制御部３３に積分停止信号４３を出力する。積分制御部３３は積分停止信号４３を入力すると速度差信号３０を積分する演算を停止する。そして、第２トルク信号３６を増加させずに維持する。速度差信号３０が出力されているのに回転軸５ａが回転できないとき、第２トルク信号３６を維持する。これにより、回転軸５ａが再回転するときに統合制御部１６はモーター制御装置１２にＰＩ制御を正常に動作させることができる。
【００５４】
トルク限定制御部３８と接続してモーター駆動部４４が接続されている。そして、モーター駆動部４４はトルク限定制御部３８からトルク指令信号３７を入力しモーター５に駆動信号４５を出力する。モーター駆動部４４はパワートランジスター等を備えており、モーター駆動部４４が出力する駆動信号４５はモーター５を駆動するのに充分な電力となっている。
【００５５】
統合制御部１６、速度検出部１７及びトルク限定制御部３８と接続して限定値設定部４６が配置されている。統合制御部１６は限定値設定部４６に回転軸５ａの状態に応じたトルク限定値等を含むトルク限定信号４７を出力する。限定値設定部４６はメモリー等の記憶部を有し、回転軸５ａの状態に応じたトルク限定値のデータを記憶する。回転軸５ａの状態は、例えば、加速回転時、高速での一定速度回転時、減速回転時、停止時の状態が含まれている。
【００５６】
限定値設定部４６は速度検出部１７から回転速度信号２９を入力する。そして、回転軸５ａの回転状態を判断して回転軸５ａの各回転状態に応じた限定トルク設定信号４８をトルク限定制御部３８に出力する。トルク限定制御部３８は限定トルク設定信号４８を入力してトルク限定値を設定する。
【００５７】
位置制御部２６は速度指令２７を演算するとき、加速回転、減速回転のどのモードに該当するかを認識する。そして、モードが切り替わるとき位置制御部２６は加速回転、減速回転のどのモードに切り替わるかを伝達するモード信号４９を限定値設定部４６に出力する。そして、限定値設定部４６は位置制御部２６が切り換えるモードに対応してトルク限定値を設定することが可能になっている。
【００５８】
統合制御部１６は角度データ信号２４、回転速度信号２９及び積分停止信号４３を入力している。これにより、統合制御部１６は回転軸５ａが回転中か停止しているかを認識する。さらに、回転軸５ａが回転しているときには回転軸５ａの回転角度や回転速度を認識することができる。統合制御部１６はトルク限定制御部３８から積分停止信号４３を入力する。統合制御部１６は積分停止信号４３を用いてトルク指令信号３７がトルク限定値に達しているかを認識することができる。
【００５９】
次に、上述したロボットハンド１を用いて、把持対象物１０を把持する方法について図３〜図６にて説明する。図３は、ロボットハンドの把持作業を示すフローチャートである。図４〜図６は、把持作業における把持方法を説明するためのタイムチャートである。
【００６０】
（モーターの駆動方法）
図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１は、初期設定工程に相当する。この工程は、モーターの設定を初期値に設定する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は、接近移動工程に相当する。この工程は、可動指を移動させて把持対象物に接近させる工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は接触判定工程に相当する。この工程は、可動指が把持対象物に接触したか否かを判定する工程である。可動指が把持対象物に接触していないと判定したときにはステップＳ２に移行する。可動指が把持対象物に接触したと判定したときにはステップＳ４に移行する。ステップＳ４は加圧工程に相当する。この工程は、可動指に把持対象物を押圧させる工程である。次にステップＳ５に移行する。
【００６１】
ステップＳ５は、トルク判定工程に相当する。この工程は、トルク指令信号がトルク限定値に達したかを判断する工程である。トルク指令信号がトルク限定値に達しないときステップＳ４に移行する。トルク指令信号がトルク限定値に達したときステップＳ６に移行する。ステップＳ６は、積分停止指示工程に相当する。この工程は、積分制御部が積分の演算を停止するようにトルク限定制御部が積分制御部に積分停止信号を出力する工程である。次に、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７は、把持工程に相当する。この工程は、可動指が把持対象物を押圧する状態を維持する工程である。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８は、離反移動工程に相当する。この工程は、可動指が把持対象物から離れる方向に移動する工程である。以上の工程によりロボットハンドの把持作業が終了する。
【００６２】
次に、図４〜図６を用いて、図３に示したステップと対応させて、ロボットハンドの把持作業におけるモーターの制御を詳細に説明する。図４に示すタイムチャートは図４（ａ）〜図４（ｅ）の５つのタイムチャートにより構成されている。各段のタイムチャートにおいて横軸は時間の推移を示しており、ステップＳ１〜ステップＳ８の順に推移する。
【００６３】
図４（ａ）におけるタイムチャートの縦軸は指部の位置を示し、図中上側は把持対象物に接近する方向を示している。そして、指部推移線５１は可動指８の先端部８ｃの位置を示している。可動指８の回転軸８ｂは減速装置７を介してモーター５の回転軸５ａと接続されているので、指部推移線５１は回転軸５ａの回転角度と略同じ推移となっている。指部目標推移線５２は統合制御部１６が指示する先端部８ｃの移動目標位置である。従って、指部推移線５１は指部目標推移線５２の示す位置に向かって移動するように制御される。
【００６４】
図４（ｂ）におけるタイムチャートの縦軸はモーターの回転軸を駆動する速度指令を示している。図中速度が０となる線の上側は可動指８が把持対象物１０に接近するように移動させるために回転軸５ａが回転するときの速度を示し、上側は下側より高い速度を示す。そして、図中速度が０となる線の下側は可動指８が把持対象物１０から離れるように回転軸５ａが回転するときの速度を示し、下側は上側より高い速度を示す。そして、速度指令推移線５３は位置制御部２６が出力する速度指令２７の推移を示している。尚、速度指令２７は回転軸５ａの目標回転速度を示す信号となっている。
【００６５】
図４（ｃ）におけるタイムチャートの縦軸は回転軸を駆動するトルク指令を示している。図中トルクが０となる線の上側は可動指８が把持対象物１０に接近するように移動させるために回転軸５ａを回転させるときのトルクを示し、上側は下側より高いトルクを示す。そして、図中トルクが０となる線の下側は可動指８が把持対象物１０から離れるように回転軸５ａを回転させるときのトルクを示し、下側は上側より高いトルクを示す。そして、トルク指令推移線５４はトルク限定制御部３８がモーター駆動部４４に出力するトルク指令信号３７の推移を示している。
【００６６】
図４（ｄ）におけるタイムチャートの縦軸は回転軸を駆動するトルクのトルク限定値を示している。図中上側は下側より高いトルクを示す。そして、トルク限定値推移線５５は限定値設定部４６がトルク限定制御部３８に出力する限定トルク設定信号４８の推移を示している。
【００６７】
図４（ｅ）におけるタイムチャートの縦軸は回転軸の回転速度を示している。図中速度が０となる線の上側は可動指８が把持対象物１０に接近するように移動させるために回転軸５ａが回転するときの速度を示し、上側は下側より高い速度を示す。そして、図中速度が０となる線の下側は可動指８が把持対象物１０から離れるように回転軸５ａを回転するときの速度を示し、下側は上側より高い速度を示す。そして、回転速度推移線５６は回転軸５ａが回転する速度の推移を示している。速度判定値としての接触判定速度５７は、可動指８が把持対象物１０に接触したか否かを判定するときに用いる速度を示している。
【００６８】
図４においてステップＳ１の初期設定工程では統合制御部１６が制御に用いるパラメーターを初期値に設定する。つまり、可動指８を動作させるための準備を行う。例えば、統合制御部１６が角度指令２３やトルク限定値を出力するための準備をする。
【００６９】
ステップＳ２の接近移動工程では、統合制御部１６が可動指８を移動目標場所１４に移動するようにモーター制御装置１２に指示を出力する。これにより、指部目標推移線５２は把持対象物１０の方に移動する。具体的には統合制御部１６が第１加算器２２に角度指令２３を出力する。これにより、角度検出部１８が出力する角度データ信号２４と角度指令２３とに差が生じるので第１加算器２２は指部目標推移線５２の変化に対応する動作角度信号２５を位置制御部２６に出力する。
【００７０】
位置制御部２６は動作角度信号２５に対応する速度指令２７を演算して第２加算器２８に出力する。これにより速度指令推移線５３が示すように速度指令２７は高い速度に設定される。第２加算器２８は速度指令２７と回転速度信号２９との差に相当する速度差信号３０を速度制御部３１に出力する。速度制御部３１は速度差信号３０が大きい速度差を示す信号となっているのでトルク指令推移線５４が示すような高いトルク指令信号３７をトルク限定制御部３８に出力する。
【００７１】
位置制御部２６は加速回転の状態を示すモード信号４９を限定値設定部４６に出力する。限定値設定部４６はモード信号４９を入力してトルク限定制御部３８に限定トルク設定信号４８を出力する。そして、トルク限定値推移線５５が示すようにトルク限定制御部３８はトルク限定値を加速時限定値５５ａまで上昇する。加速時は加速が要求されるのでトルク限定値は高く設定される。これにより、トルク指令推移線５４が示すように高いトルクのトルク指令信号３７がモーター駆動部４４に出力される。モーター駆動部４４はトルク指令信号３７に対応してモーター５を駆動する。その結果、回転速度推移線５６が示すように回転軸５ａの回転速度が上昇する。
【００７２】
回転軸５ａの回転速度が上昇すると速度指令２７と回転速度信号２９との差が小さくなるので、速度差信号３０が小さくなる。これにより、トルク指令推移線５４が示すように速度制御部３１はトルク指令信号３７を減少させる。そして、回転速度推移線５６が示すように回転軸８ｂは加速回転から定速回転に移行する。そして、統合制御部１６は定速回転に移行したことを判定し、定速回転モードに移行したことを伝達するトルク限定信号４７を限定値設定部４６に出力する。限定値設定部４６はトルク限定信号４７を入力し定速回転になったことを認識する。そして、トルク限定値推移線５５に示すように限定値設定部４６はトルク限定値を定速時限定値５５ｂまで下げる。定速回転モードでは惰性にて可動指８が移動するのでトルクが小さくても回転する。これにより、回転軸５ａは回転速度が変動するときにも低トルクで駆動される。そして、可動指８が予定外の物体と接触するときにもモーター５は加速しないので、可動指８に大きなトルクが作用しない。このため可動指８が受ける外力に従って移動するので、可動指８が損傷を受けることを抑制することができる。
【００７３】
可動指８が移動目標場所１４に接近したとき、速度指令推移線５３が示すように位置制御部２６は速度指令２７を低速に切り換える。これにより、速度指令２７は回転速度信号２９より低い回転速度となるので、速度差信号３０は負の値となる。速度制御部３１は速度差信号３０に応じた演算を行い、トルク指令推移線５４に示すように速度制御部３１は減速させるトルク指令信号３７を出力する。つまり、回転軸８ｂが回転している方向と逆の回転方向にトルクを作用させるトルク指令信号３７を出力する。
【００７４】
位置制御部２６は減速回転に移行したことを伝達するモード信号４９を限定値設定部４６に出力する。限定値設定部４６はモード信号４９を入力し減速回転になったことを認識する。そして、トルク限定値推移線５５に示すように限定値設定部４６はトルク限定値を減速時限定値５５ｃまで上げる。これにより、トルク限定制御部３８はトルク指令推移線５４に示されるトルク指令信号３７に切り換えてモーター駆動部４４に出力する。その結果、回転速度推移線５６に示されるように回転軸５ａが減速する。
【００７５】
回転軸５ａが減速回転するときステップＳ３の接触判定工程が行われる。可動指８が把持対象物１０に接触すると回転軸５ａが回転できなくなり、回転速度推移線５６が示すように回転速度が０となる。限定値設定部４６は回転速度信号２９と接触判定速度５７とを比較する。そして、回転速度信号２９が接触判定速度５７より低下したとき限定値設定部４６は可動指８が把持対象物１０と接触したものと判定する。そして、限定値設定部４６はトルク限定制御部３８に限定トルク設定信号４８を出力し、トルク限定値を把持時限定値５５ｄまで上げる。
【００７６】
続いて、ステップＳ４の加圧工程が行われる。指部推移線５１及び指部目標推移線５２が示すように可動指８は移動目標場所１４に到達していないので、速度指令推移線５３が示すように位置制御部２６は低速回転の速度指令２７を出力する。速度制御部３１は、回転軸５ａの回転速度を０から目標回転速度まで上げるためにトルク指令推移線５４に示されるようにトルクを上げるトルク指令信号３７をトルク限定制御部３８に出力する。これにより、トルク指令信号３７は把持時限定値５５ｄまで上昇する。そして、把持対象物１０は把持時限定値５５ｄに対応する圧力で加圧される。
【００７７】
ステップＳ４と並行してステップＳ５のトルク判定工程が行われる。トルク限定制御部３８はトルク指令信号３７と把持時限定値５５ｄとを比較する。そして、トルク指令信号３７が把持時限定値５５ｄに達するとき次のステップＳ６が行われる。
【００７８】
ステップＳ６の積分停止指示工程ではトルク限定制御部３８が積分制御部３３に積分停止信号４３を出力する。そして、積分制御部３３は積分停止信号４３を入力して速度差信号３０を積分する演算を停止する。トルク限定制御部３８は統合制御部１６にも積分停止信号４３を出力する。統合制御部１６は積分停止信号４３を入力してロボットハンド１が把持対象物１０に所定の圧力を加えて把持していることを認識する。
【００７９】
ステップＳ７の把持工程ではトルク指令推移線５４に示されるようにトルク限定制御部３８が把持時限定値５５ｄに相当するトルク指令信号３７をモーター駆動部４４に出力する。その結果、モーター５は高いトルクを出力し可動指８を把持対象物１０に押圧する。そして、ロボットハンド１は把持対象物１０を把持した状態を維持する。次に、統合制御部１６は腕部３を駆動してロボットハンド１と共に把持対象物１０を移動する。そして、把持対象物１０が移動予定の場所に到着した後、ステップＳ８に移行する。
【００８０】
ステップＳ８の離反移動工程ではステップＳ２の接近移動工程と同様な手順を行い、可動指８と固定指部４との距離を離して把持対象物１０に圧力が加わらない状態にする。まず、可動指８の新たな移動位置に対応する回転軸５ａの角度を示す角度指令２３を統合制御部１６が第１加算器２２に出力する。例えば、指部目標推移線５２に示すように目標とする回転軸５ａの角度はステップＳ１における角度である０度とする。
【００８１】
第１加算器２２は角度指令２３から角度データ信号２４を減算した動作角度信号２５を位置制御部２６に出力する。位置制御部２６は動作角度信号２５に対応する速度指令２７を演算して第２加算器２８に出力する。速度指令推移線５３に示すように速度指令２７は可動指８が把持対象物１０から離反する方向に高速で移動する速度が設定される。
【００８２】
さらに、位置制御部２６は加速回転のモードであることを伝達するモード信号４９を限定値設定部４６に出力する。限定値設定部４６は加速回転のモードにおけるトルク限定値である加速時限定値５５ａを積分制御部３３に設定する。これにより、トルク限定値推移線５５が示すように積分制御部３３のトルク限定値は把持時限定値５５ｄから加速時限定値５５ａに変更される。
【００８３】
第２加算器２８は速度指令２７から回転速度信号２９が示す速度を減算した速度差信号３０を速度制御部３１に出力する。速度制御部３１はＰＩ制御を行い速度差信号３０に応じたトルク指令信号３７を出力する。トルク指令推移線５４に示すように速度制御部３１はトルク指令信号３７を加速時限定値５５ａまで増加する。そして、トルク指令信号３７は加速時限定値５５ａのまま維持される。
【００８４】
これにより、トルク指令推移線５４が示すように高いトルクのトルク指令信号３７がモーター駆動部４４に出力される。モーター駆動部４４はトルク指令信号３７に対応してモーター５を駆動する。その結果、回転速度推移線５６が示すように可動指８が把持対象物１０から離反する方向に回転軸５ａが回転し、回転速度が上昇する。
【００８５】
統合制御部１６は回転速度信号２９を入力し、加速回転か定速回転かの判定を行う。そして、定速回転になったとき統合制御部１６は限定値設定部４６にトルク限定信号４７を出力する。限定値設定部４６はトルク限定信号４７を入力してトルク限定値推移線５５に示すようにトルク限定制御部３８のトルク限定値を定速時限定値５５ｂに設定する。
【００８６】
可動指８が移動目標地点に接近したところで位置制御部２６は速度指令推移線５３に示すように速度指令２７が指示する速度を減少する。さらに、位置制御部２６は減速回転のモードに移行することを伝達するモード信号４９を限定値設定部４６に出力する。限定値設定部４６はモード信号４９を入力してトルク限定値推移線５５に示すようにトルク限定制御部３８のトルク限定値を減速時限定値５５ｃに設定する。
【００８７】
速度制御部３１は回転速度信号２９が示す回転軸５ａの回転速度を減速させて速度指令２７に近づけるためにトルク指令推移線５４に示すようにトルク指令信号３７のトルクを増加する。これにより、回転速度推移線５６が示すように回転軸５ａの回転速度が減速する。そして、可動指８が目標地点に到達したところで回転軸５ａは停止される。
【００８８】
統合制御部１６は角度データ信号２４を入力して回転軸５ａが停止していることを検出する。そして、統合制御部１６は限定値設定部４６にトルク限定信号４７を出力する。限定値設定部４６はトルク限定制御部３８に限定トルク設定信号４８を出力しトルク限定値推移線５５が示すようにトルク限定値を停止時限定値５５ｅに変更する。以上の工程によりロボットハンドの把持作業が終了する。
【００８９】
図５は積分制御部の出力を説明するためのタイムチャートである。図５の縦軸と横軸はトルク指令推移線５４を示す図４（ｃ）のタイムチャートと同じであり、説明を省略する。トルク指令推移線５４のうち積分制御部３３が出力する第２トルク信号３６の推移をトルク指令積分推移線５８とする。ステップＳ２の接近移動工程においてトルク指令積分推移線５８はトルク指令推移線５４が高い状態で推移するときには上昇している。そして、トルク指令推移線５４が低い状態で推移するときには下降する。
【００９０】
ステップＳ７の把持工程ではトルク指令推移線５４が把持時限定値５５ｄに到達するまでは上昇している。そして、トルク指令推移線５４が把持時限定値５５ｄに到達した後、トルク限定制御部３８から積分制御部３３へ積分停止信号４３が出力される。これにより、トルク指令積分推移線５８が示すように積分制御部３３は積分の演算を停止し第２トルク信号３６は出力する値を維持している。
【００９１】
次に、ステップＳ８の離反移動工程に移行するとき、トルク指令積分推移線５８は速度差信号３０に対応して動作する。このとき、ステップＳ７において第２トルク信号３６の値を維持することにより、速度制御部３１は応答性良く速度差信号３０に対応した第２トルク信号３６を出力することができる。従って、トルク指令積分推移線５８が示すように積分制御部３３は精度良く第２トルク信号３６を出力することができている。
【００９２】
図６はトルク限定値を変更したときのトルク指令の変化を示すタイムチャートである。図６（ａ）の縦軸と横軸は図４（ｄ）と同じであり、図６（ｂ）の縦軸と横軸は図４（ｃ）と同じであり説明を省略する。図６（ａ）のトルク限定値推移線６１ではトルク限定値が第１トルク限定値６１ａから第２トルク限定値６１ｂに上昇している。図６（ｂ）に示すトルク指令推移線６２はトルク限定値推移線６１に対応するトルク指令信号３７の推移を示している。
【００９３】
トルク限定値推移線６１が第１トルク限定値６１ａのときにトルク指令推移線６２が第１トルク限定値６１ａとなっている。そして、トルク限定値推移線６１が第１トルク限定値６１ａから第２トルク限定値６１ｂになるとき、トルク指令推移線６２は第１トルク限定値６１ａから経過時間６２ａを経て第２トルク限定値６１ｂまで上昇する。このときの経過時間６２ａは帰還トルク信号３９による影響が大きくなっている。
【００９４】
トルク指令信号３７は第１トルク信号３５と第２トルク信号３６とを加算し帰還トルク信号３９を減算した信号となっている。そして、第１トルク信号３５と第２トルク信号３６とを加算したトルクが第１トルク限定値６１ａを超えているとき、超えたトルクに相当するトルクが帰還トルク信号３９となる。従って、帰還トルク信号３９が大きいときには経過時間６２ａが短い時間になる。そして、帰還トルク信号３９が小さいときには経過時間６２ａが長い時間になる。つまり、帰還トルク信号３９が小さいときにはトルク指令推移線６２が示すように速度制御部３１がＰＩ制御を行うのでトルク指令信号３７を徐々に上昇させることが可能となる。
【００９５】
ステップＳ３の接触判定工程にて回転軸５ａが回転しなくなったときステップＳ４の加圧工程にて限定値設定部４６はトルク限定値を減速時限定値５５ｃから把持時限定値５５ｄに上げている。このときトルク指令信号３７は徐々に上昇するので、把持対象物１０は徐々に加圧される。これにより、把持対象物１０が急激に加圧されて損傷を受けるのを防止することができる。
【００９６】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、限定値設定部４６は回転軸５ａに加えるトルクの最大値であるトルク限定値を設定し、トルク限定制御部３８に出力している。トルク限定制御部３８はトルク指令信号３７により駆動される回転軸５ａのトルクとトルク限定値とを比較する。そして、トルク指令信号３７により駆動される回転軸５ａのトルクがトルク限定値を超えようとするとき、トルク指令信号３７により駆動される回転軸５ａのトルクがトルク限定値を超えないようにトルク限定制御部３８はトルク指令信号３７を変更している。
【００９７】
従って、回転軸５ａが回転しているときにも停止しているときにもモーター制御装置１２は速度制御を行いつつ限定値設定部４６が設定したトルク限定値を超えないトルクで回転軸５ａが動作する。その結果、モーター５に要求されるトルクに応じたトルクで回転軸５ａの回転速度を制御することができる。
【００９８】
（２）本実施形態によれば、トルク指令信号３７により回転軸５ａに加わるトルクがトルク限定値を超えようとするとき、トルク限定制御部３８がトルク指令信号３７から帰還トルク信号３９を減算してトルク指令信号３７を変更する。帰還トルク信号３９はトルク指令信号３７により回転軸５ａに加わるトルクがトルク限定値を超える量のトルクに対応するトルク信号である。従って、減算されたトルク指令信号３７により駆動される回転軸５ａのトルクがトルク限定値を超えないように回転軸５ａを制御することができる。
【００９９】
（３）本実施形態によれば、限定値設定部４６は回転速度信号２９を入力する。そして、回転軸５ａの回転速度が接触判定速度５７より低下するときにトルク限定値を変更する。従って、モーター制御装置１２は、回転軸５ａが低速または停止した状態で回転軸５ａを把持時限定値５５ｄに相当するトルクで駆動することができる。
【０１００】
（４）本実施形態によれば、回転軸５ａが加速されて回転速度が上昇する。そして回転軸５ａの回転速度が速度指令２７が示す目標回転速度に達した後に、限定値設定部４６はトルク限定値を定速時限定値５５ｂまで下げている。回転速度が目標回転速度に達した後では回転速度を維持するのに必要なトルクのみ加えるので、モーターは加速するときに比べて低いトルクで駆動される。そして、トルク限定値を下げても回転速度を維持することができる。回転軸５ａを停止させる外力が加わるとき、モーター制御装置１２は外力に対抗して回転軸５ａを駆動することなく外力に応じた動作をすることができる。これにより、可動指８が物体と接触する等の事象により可動指８に外力が作用するときにも可動指８は外力を受け流すことができる。その結果、可動指８が外力により損傷を受けることを抑制することができる。
【０１０１】
（５）本実施形態によれば、トルク指令信号３７がトルク限定値になるとき、トルク限定制御部３８は積分制御部３３に積分演算を停止させている。従って、第２トルク信号３６が大きくなるのを防止することができる。その結果、トルク指令信号がトルク限定値より小さくなるとき、回転速度に追従した応答性の良い制御を行うことができる。
【０１０２】
（６）本実施形態によれば、モーター制御装置１２は固定指部４と可動指８との幅が把持対象物１０の幅より狭くなるように動作する。そして、固定指部４と可動指８とが把持対象物１０を挟む。固定指部４及び可動指８が把持対象物１０を挟んだ後、回転軸５ａのトルクは下がることなく上昇する。従って、固定指部４及び可動指８を移動させる動作から把持対象物１０を挟む動作に続けて移行することができる。
【０１０３】
可動指８が把持対象物１０に接近するときモーター制御装置１２は回転軸５ａのトルクをトルク限定値まで上昇させる。このとき、回転軸５ａのトルクは徐々に上昇するので、把持対象物１０に急激に力を加えて損傷を与えるのを防止することができる。さらに、把持対象物１０が固定指部４と可動指８との間から外れるとき、固定指部４及び可動指８は把持対象物１０の幅より狭い場所で停止する。従って、固定指部４と可動指８とが衝突することを防止することができる。
【０１０４】
（第２の実施形態）
次に、モーター制御装置と、このモーター制御装置を用いたロボットハンドの特徴的な例の一実施形態について図７の制御装置の構成を示すブロック図及び図４の把持作業における把持方法を説明するためのタイムチャートを用いて説明する。
本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、限定値設定部がトルク指令信号３７を用いて可動指８が把持対象物１０に接触したか否かを判定する点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１０５】
すなわち、本実施形態では、図７に示したようにロボットハンド６３は制御部としての制御装置６４を備え、制御装置６４はモーター制御装置６５を有している。モーター制御装置６５は第１の実施形態の限定値設定部４６に相当する限定値設定部６６を備えている。限定値設定部６６は限定値設定部４６と同様にモード信号４９及びトルク限定信号４７を入力してトルク限定制御部３８に限定トルク設定信号４８を出力する。
【０１０６】
さらに、限定値設定部６６はトルク指令信号３７を入力する。そして、限定値設定部６６は減速回転のときにトルク指令信号３７が接触判定トルクに達したか否かを判定する。そして、トルク指令信号３７が接触判定トルクに達したとき、限定値設定部６６はトルク限定制御部３８に限定トルク設定信号４８を出力してトルク限定値を変更する。
【０１０７】
図４の指部推移線５１が示すようにステップＳ２の接近移動工程にて可動指８の位置が移動目標場所１４に接近する。そして、速度指令推移線５３が示すように速度指令２７が低速に移行する。回転速度推移線５６が示すようにこれに伴って回転軸５ａの回転速度が減速する。次に、回転速度推移線５６が示すように可動指８が把持対象物１０と接触して回転軸５ａの回転速度は０となる。一方、速度指令推移線５３が示すように速度指令２７は正の速度を維持する指令となっている。これにより、トルク指令推移線５４に示すように速度制御部３１は回転軸５ａの回転速度を速度指令２７に近づけるためにトルク指令信号３７が示すトルク信号を上昇させる。
【０１０８】
限定値設定部６６には予め接触指令速度６７と接触判定トルク６８とが設定されている。接触指令速度６７は接触をするときのモードであるかを判定するための判定値である。接触判定トルク６８は接触したか否かを判定するための判定値である。
【０１０９】
まず、速度指令２７が接触指令速度６７より低いか否かを検出する。そして、速度指令２７が接触指令速度６７より低いとき、回転軸５ａを低速で回転させて可動指８を把持対象物１０に接触させるモードであることを認識する。続いて、トルク指令信号３７が示すトルクと接触判定トルク６８とを比較する。そして、トルク指令信号３７が示すトルクが上昇して接触判定トルク６８に達したとき限定値設定部６６は可動指８が把持対象物１０に接触したと判定する。次に、トルク限定値推移線５５に示すように限定値設定部６６はトルク限定値を減速時限定値５５ｃから把持時限定値５５ｄに切り換える。
【０１１０】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、限定値設定部６６はトルク指令信号３７を入力する。回転軸５ａの回転速度が速度指令２７より遅くなり差が大きくなる程、トルク指令信号３７は回転軸５ａのトルクを大きくする信号を出力する。つまり、限定値設定部６６はトルク指令信号３７を用いて回転軸５ａが低速または停止した状態であることを検出することができる。そして、限定値設定部６６はトルク指令信号３７が接触判定トルク６８に達するときにトルク限定値を変更する。従って、モーター制御装置６５は、回転軸５ａが停止した状態を判定して回転軸５ａを把持時限定値５５ｄに相当するトルクで駆動することができる。
【０１１１】
（第３の実施形態）
次に、ロボットハンドとロボットハンドを備えたロボットの特徴的な例の一実施形態について図８及び図９を用いて説明する。図８（ａ）は、ロボットハンドの構成を示す模式平面図であり、図８（ｂ）はロボットハンドの指部を示す要部模式拡大図である。図９は、ロボットハンドを備えたロボットの構成を示す模式平面図である。
本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、複数の可動指が把持対象物を挟んで把持する点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１１２】
すなわち、本実施形態では、図８（ａ）に示すようにロボットハンド７０は直方体状のハンド本体７１を備えている。ハンド本体７１の長手方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。そして、Ｘ方向及びＹ方向と直交するハンド本体７１の厚み方向をＺ方向とする。
【０１１３】
ハンド本体７１の−Ｘ側の面においてハンド本体７１は腕部３と接続し、腕部３は図示しないロボット本体と接続されている。ハンド本体７１のＸ方向且つ−Ｙ方向の角には第１の実施形態と同様にモーター５、エンコーダー６、減速装置７、可動指８、軸受け９が設置され、可動指８はモーター５により回転させられるようになっている。ハンド本体７１のＸ方向且つＹ方向の角には可動指８と同様にモーター５、エンコーダー６、減速装置７、可動部及び第２可動部としての可動指７２、軸受け９が設置され、可動指７２はモーター５により回転させられるようになっている。
【０１１４】
可動指８と可動指７２とはＸＹ平面視で対称形になっており、可動指８と可動指７２とで把持対象物１０を挟んで保持することが可能になっている。そして、ロボットハンド７０は制御装置７３を備え、制御装置７３には可動指８を駆動するモーター５を制御するモーター制御装置１２と可動指７２を駆動するモーター５を制御するモーター制御装置７４とが設置されている。モーター制御装置１２及びモーター制御装置７４は第１の実施形態におけるモーター制御装置１２と同様の装置となっている。
【０１１５】
図８（ｂ）に示すように、ロボットハンド７０は把持対象物１０を可動指８と可動指７２とで挟んで把持する。可動指８と可動指７２とが把持対象物１０と接触する場所を通る方向の把持対象物１０の幅を把持対象物幅１０ａとする。そして、ロボットハンド７０が把持対象物１０を把持するとき、可動指８を図中２点鎖線で示す移動目標場所１４に移動させる。さらに、可動指７２を図中２点鎖線で示す移動目標場所７５に移動させる。制御装置７３は可動指８が移動目標場所１４に移動し、可動指７２が移動目標場所７５に移動するようにモーター制御装置１２，７４に各モーター５を駆動させる。
【０１１６】
可動指８の移動目標場所１４と可動指７２の移動目標場所７５との間隔を目標間隔７６とする。このとき、目標間隔７６は把持対象物幅１０ａより狭い間隔となっている。これにより、可動指８が移動目標場所１４に到達し可動指７２が移動目標場所７５に到達するまえに可動指８及び可動指７２は把持対象物１０と接触する。従って、制御装置７３がモーター制御装置１２及びモーター制御装置７４にモーター５を駆動する指示を変更するまで可動指８と可動指７２とで把持対象物１０を押圧して把持することができる。
【０１１７】
そして、可動指８と可動指７２とが把持対象物１０を抑えているときに把持対象物１０に外力が作用して把持対象物１０が可動指８と可動指７２との間から抜けることがある。このときにも、可動指８と可動指７２とはそれぞれ移動目標場所１４と移動目標場所７５とに移動して停止するので可動指８と可動指７２とが衝突して損傷することが防止できる。
【０１１８】
図９に示すように、ロボット７７は本体７８を備え、本体７８には２つの腕部７９が接続されている。そして、各腕部７９にはロボットハンド７０が設置されている。尚、腕部７９には第１の実施形態に記載したロボットハンド１が設置されていても良い。そして、ロボット７７にはロボットハンド７０及び腕部７９を制御する制御装置７３を備えている。従って、制御装置７３は可動指８及び可動指７２を駆動するモーター５の速度制御を行いつつトルクを制御することが可能になっている。
【０１１９】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、可動指８を制御するモーター制御装置１２と可動指７２を制御するモーター制御装置７４とは第１の実施形態と同様のモーター制御装置が設置されている。従って、回転軸５ａが回転しているときにも停止しているときにもモーター５に要求されるトルクに応じたトルクで回転軸５ａを駆動することができる。その結果、可動指８または可動指７２が移動して停止するときにも所定の力を維持して可動指８及び可動指７２を駆動することができる。
【０１２０】
（２）本実施形態によれば、可動指８と可動指７２とはそれぞれ移動目標場所１４と移動目標場所７５とに移動して停止するので可動指８と可動指７２とが衝突して損傷することが防止できる。
【０１２１】
（３）本実施形態によれば、ロボット７７はロボットハンド７０を備えている。従って、ロボット７７が備えるロボットハンド７０は可動指８及び可動指７２が移動して停止するときにも所定の力を維持して可動指８及び可動指７２を駆動することができる。
【０１２２】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、速度検出部１７及び角度検出部１８は制御装置１１に含まれていた。速度検出部１７及び角度検出部１８は制御装置１１に含まれなくても良い。別の装置の形態でも良い。ロボットハンド１を製造し易い形態にすることができる。
【０１２３】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、エンコーダー６を用いて角度データ信号２４及び回転速度信号２９を形成した。エンコーダー６の代わりにレゾルバーやジャイロスコープを用いても良い。回転状況を検出するセンサーは製造し易い方式を採用することによりモーター制御装置１２を生産し易くすることができる。
【０１２４】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、ステップＳ２の接近移動工程にて統合制御部１６が定速回転に移行したことを判定し、定速回転モードに移行したことを伝達するトルク限定信号４７を限定値設定部４６に出力した。定速回転に移行したことを判定する機能は限定値設定部４６が行っても良い。このときにも、第１の実施形態と同様にトルク限定値を下げることができる。そして、統合制御部１６の負荷を減らすことができる。
【０１２５】
（変形例４）
前記第３の実施形態では、制御装置７３は第１の実施形態におけるモーター制御装置１２を備えたが、第２の実施形態におけるモーター制御装置６５を備えても良い。この場合にも速度制御を行いながらトルク制御を行うことができる。
【０１２６】
（変形例５）
前記第３の実施形態では、ロボットハンド７０には可動指８と可動指７２との２つの可動指が設置されている。可動指の数は２つに限らず３つ以上でも良い。その場合にも、各可動指を駆動するモーターの制御に第１の実施形態または第２の実施形態の方法を用いることにより、品質良く把持対象物１０を把持することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
５…モーター、５ａ…回転軸、８…可動部及び第１可動部としての可動指、１０…把持対象物、１２…モーター制御装置、１９…回転検出器、２９…回転検出信号としての回転速度信号、３１…速度制御部、３６…第２トルク指令信号としての第２トルク信号、３７…トルク指令信号、３８…トルク限定制御部、３９…超過トルク信号としての帰還トルク信号、４６…限定値設定部、５７…速度判定値としての接触判定速度、６４…制御部としての制御装置、７２…可動部及び第２可動部としての可動指。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターの回転軸の回転状況を検出する回転検出器が出力する回転検出信号を用いて前記モーターを制御するモーター制御装置であって、
前記回転軸の目標回転速度と前記回転検出信号とを用いて前記回転軸の回転速度と前記目標回転速度との差に対応するトルク指令信号を出力する速度制御部と、
前記回転軸に加えるトルクの最大値を示すトルク限定値を設定する限定値設定部と、
前記トルク指令信号により駆動される前記回転軸のトルクを前記トルク限定値以下に制限するトルク限定制御部と、を備えることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモーター制御装置であって、
前記トルク限定制御部は、前記トルク指令信号により前記回転軸に加わるトルクが前記トルク限定値を超える量のトルクを示す信号である超過トルク信号を前記トルク指令信号から減算することを特徴とするモーター制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモーター制御装置であって、
前記限定値設定部には前記トルク限定値を変更する判断をするための速度判定値が設定され、
前記限定値設定部は前記回転検出信号を用いて前記回転軸の回転速度を検出し、
前記限定値設定部は、前記回転軸の回転速度が前記速度判定値より低いときに前記トルク限定値を変更することを特徴とするモーター制御装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のモーター制御装置であって、
前記限定値設定部には前記トルク限定値を変更する判断をするための速度判定値が設定され、
前記限定値設定部は前記トルク指令信号を入力し、
前記目標回転速度が前記速度判定値より小さく且つ前記トルク指令信号がトルク判定値を超えるときに前記限定値設定部は前記トルク限定値を変更することを特徴とするモーター制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のモーター制御装置であって、
前記限定値設定部は、前記回転軸の回転速度が前記目標回転速度に達した後に、トルク限定値を下げることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のモーター制御装置であって、
前記速度制御部は、前記回転速度に比例する第１トルク指令信号を出力する速度比例制御部と、前記回転速度の積分値に比例する第２トルク指令信号を出力する速度積分制御部と、前記第１トルク指令信号の値と前記第２トルク指令信号の値とを加算して前記トルク指令信号を出力する加算器と、を有し、
前記トルク指令信号の値が前記トルク限定値に達した後に、前記トルク限定制御部は前記速度積分制御部に積分演算を停止させ前記第２トルク指令信号の値を保持させることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のモーター制御装置であって、
前記回転検出器が検出する前記回転軸の前記回転状況は回転速度であることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項８】
可動部と、前記可動部を駆動するモーターと、
前記モーターを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は前記モーターを制御するモーター制御部を有し、
前記モーター制御部は請求項１〜７のいずれか一項に記載のモーター制御装置を有することを特徴とするロボットハンド。
【請求項９】
請求項８に記載のロボットハンドであって、
前記可動部は把持対象物を挟む第１可動部と第２可動部とを有し、
前記第１可動部と前記第２可動部との間隔が前記把持対象物の幅より狭い間隔となるように前記制御部が前記第１可動部と前記第２可動部とを移動させる制御動作を実行することを特徴とするロボットハンド。
【請求項１０】
ロボットハンドを備えたロボットであって、
前記ロボットハンドに請求項８または９に記載のロボットハンドが用いられていることを特徴とするロボット。
【請求項１１】
モーターの回転軸の回転を制御するモーター制御方法であって、
前記回転軸を回転させる回転速度の目標値である目標回転速度と前記回転軸に加えるトルクの最大値を示すトルク限定値とを設定し、
前記回転速度を検出して前記回転速度と前記目標回転速度との差に対応するトルク指令信号を出力し、
前記トルク指令信号により前記回転軸に加わるトルクが前記トルク限定値を超える量のトルクを示す信号である超過トルク信号を前記トルク指令信号から減算し、減算した後の前記トルク指令信号のトルクで前記モーターを駆動することを特徴とするモーター制御方法。
【請求項１】
モーターの回転軸の回転状況を検出する回転検出器が出力する回転検出信号を用いて前記モーターを制御するモーター制御装置であって、
前記回転軸の目標回転速度と前記回転検出信号とを用いて前記回転軸の回転速度と前記目標回転速度との差に対応するトルク指令信号を出力する速度制御部と、
前記回転軸に加えるトルクの最大値を示すトルク限定値を設定する限定値設定部と、
前記トルク指令信号により駆動される前記回転軸のトルクを前記トルク限定値以下に制限するトルク限定制御部と、を備えることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモーター制御装置であって、
前記トルク限定制御部は、前記トルク指令信号により前記回転軸に加わるトルクが前記トルク限定値を超える量のトルクを示す信号である超過トルク信号を前記トルク指令信号から減算することを特徴とするモーター制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモーター制御装置であって、
前記限定値設定部には前記トルク限定値を変更する判断をするための速度判定値が設定され、
前記限定値設定部は前記回転検出信号を用いて前記回転軸の回転速度を検出し、
前記限定値設定部は、前記回転軸の回転速度が前記速度判定値より低いときに前記トルク限定値を変更することを特徴とするモーター制御装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のモーター制御装置であって、
前記限定値設定部には前記トルク限定値を変更する判断をするための速度判定値が設定され、
前記限定値設定部は前記トルク指令信号を入力し、
前記目標回転速度が前記速度判定値より小さく且つ前記トルク指令信号がトルク判定値を超えるときに前記限定値設定部は前記トルク限定値を変更することを特徴とするモーター制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のモーター制御装置であって、
前記限定値設定部は、前記回転軸の回転速度が前記目標回転速度に達した後に、トルク限定値を下げることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のモーター制御装置であって、
前記速度制御部は、前記回転速度に比例する第１トルク指令信号を出力する速度比例制御部と、前記回転速度の積分値に比例する第２トルク指令信号を出力する速度積分制御部と、前記第１トルク指令信号の値と前記第２トルク指令信号の値とを加算して前記トルク指令信号を出力する加算器と、を有し、
前記トルク指令信号の値が前記トルク限定値に達した後に、前記トルク限定制御部は前記速度積分制御部に積分演算を停止させ前記第２トルク指令信号の値を保持させることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のモーター制御装置であって、
前記回転検出器が検出する前記回転軸の前記回転状況は回転速度であることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項８】
可動部と、前記可動部を駆動するモーターと、
前記モーターを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は前記モーターを制御するモーター制御部を有し、
前記モーター制御部は請求項１〜７のいずれか一項に記載のモーター制御装置を有することを特徴とするロボットハンド。
【請求項９】
請求項８に記載のロボットハンドであって、
前記可動部は把持対象物を挟む第１可動部と第２可動部とを有し、
前記第１可動部と前記第２可動部との間隔が前記把持対象物の幅より狭い間隔となるように前記制御部が前記第１可動部と前記第２可動部とを移動させる制御動作を実行することを特徴とするロボットハンド。
【請求項１０】
ロボットハンドを備えたロボットであって、
前記ロボットハンドに請求項８または９に記載のロボットハンドが用いられていることを特徴とするロボット。
【請求項１１】
モーターの回転軸の回転を制御するモーター制御方法であって、
前記回転軸を回転させる回転速度の目標値である目標回転速度と前記回転軸に加えるトルクの最大値を示すトルク限定値とを設定し、
前記回転速度を検出して前記回転速度と前記目標回転速度との差に対応するトルク指令信号を出力し、
前記トルク指令信号により前記回転軸に加わるトルクが前記トルク限定値を超える量のトルクを示す信号である超過トルク信号を前記トルク指令信号から減算し、減算した後の前記トルク指令信号のトルクで前記モーターを駆動することを特徴とするモーター制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８５３７８（Ｐ２０１３−８５３７８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３６５５（Ｐ２０１１−２２３６５５）
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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