ロボット及びロボットの制御方法
【課題】慣性センサーの出力には基準電位のドリフトやノイズなどの誤差が含まれており、このような情報を利用して制御を行うと正しく制御を行えない可能性や安定性を損なうという課題がある。
【解決手段】アーム２１を回動させるアーム駆動機構２３と、アーム駆動機構２３の回動角度を検出して角度情報を出力する角度センサー３４と、アーム２１に取り付けられており、アーム２１に作用する角速度を検出して角速度情報を出力する角速度センサー３２と、アーム２１の回動動作を規定する制御指令値を出力する制御指令発生部３０１と、角速度情報のゲインを漸次変化させて調整するゲイン調整部３０２と、制御指令値、角度情報、及びゲインを調整された角速度情報に基づいてアーム２１の動作を制御するアーム動作制御部３０３と、を備える。
【解決手段】アーム２１を回動させるアーム駆動機構２３と、アーム駆動機構２３の回動角度を検出して角度情報を出力する角度センサー３４と、アーム２１に取り付けられており、アーム２１に作用する角速度を検出して角速度情報を出力する角速度センサー３２と、アーム２１の回動動作を規定する制御指令値を出力する制御指令発生部３０１と、角速度情報のゲインを漸次変化させて調整するゲイン調整部３０２と、制御指令値、角度情報、及びゲインを調整された角速度情報に基づいてアーム２１の動作を制御するアーム動作制御部３０３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット及びロボットの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アームを回動等させることによりアームの先端に取り付けられた端末装置を所望の位置に移動させ、当該位置において端末装置を稼動させるロボットなどが知られている。例えば、把持端末を備えて加工装置に対して被加工部材を給除材する給除材装置や、塗装端末を備えた塗装ロボットや、溶接端末を備えた溶接ロボットなどが知られている。
【０００３】
ロボットを駆動させる際には、ロボットのアームを駆動するモーターなどの駆動源の回動角度を測定し、測定した角度情報に基づいてアームの先端側の位置などを制御する制御方法が用いられている。しかし、駆動源からアームに駆動力を伝達する伝達機構や、アームは剛体ではないことに起因して、伝達機構やアームが変形することがある。この伝達機構やアームの変形により、アームに振動が生ずるという問題があった。この問題に対し、アーム先端に慣性センサーを取り付けて先端の動きを測定し、得られた慣性センサーによる角速度情報を制御に用いる方法が考案されている。特許文献１には、慣性センサーの出力信号によってアームの動作を制御することにより、振れによる精度低下を防止することができる多関節ロボットの制御方法及び多関節ロボットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−９３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の場合、慣性センサーの出力には基準電位のドリフトやノイズなどの誤差が含まれており、このような情報を利用して制御を行うと正しく制御を行えない可能性や安定性を損なうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］一端を回動可能に支持されたアームと、前記アームを回動させる駆動源と、前記駆動源の回動角度を検出して角度情報を出力する角度センサーと、前記アームに取り付けられており、前記アームに作用する慣性力を検出して慣性力情報を出力する慣性センサーと、前記アームの回動動作を規定する制御指令値を出力する制御指令発生部と、前記慣性力情報の重み付け値を漸次変化させて調整する重み付け調整部と、前記制御指令値、前記角度情報、及び前記重み付け値によって重み付けされた前記慣性力情報に基づいて前記アームの動作を制御するアーム動作制御部と、を備えることを特徴とするロボット。
【０００８】
上記したロボットによれば、重み付け調整部が、慣性力情報の重み付け値を漸次変化させる。そして、アーム動作制御部が、制御指令値、角度情報、及び漸次変化させた重み付け値によって重み付けされた慣性力情報に基づいてアームの動作を制御する。これにより、慣性力情報の急激な変化に伴うアームの振動や、駆動源や減速機に対しての機械的負荷による機械寿命への悪影響を抑制することができる。
【０００９】
［適用例２］前記重み付け調整部は、前記アームが停止状態から回動状態に移行する場合に前記慣性力情報の重み付け値を漸次増加させる調整と、前記アームが回動状態から停止状態に移行する場合に前記慣性力情報の重み付け値を漸次減少させる調整との、少なくとも１つの調整を行うことを特徴とする上記ロボット。
【００１０】
上記したロボットによれば、アームが停止状態から回動状態に移行する場合に、慣性力情報の重み付け値を漸次増加させる調整を行うことができる。これにより、慣性力情報を用いない状態から慣性力情報を用いて位置決めする状態に移行する際に、慣性力情報の急激な変化を抑制することができる。また、アームが回動状態から停止状態に移行する場合に、慣性力情報の重み付け値を漸次減少させる調整を行うことができる。これにより、慣性力情報を用いた状態から慣性力情報を用いないで位置決めする状態に移行する際に、慣性力情報の急激な変化を抑制することができる。
【００１１】
［適用例３］前記重み付け調整部は、時間の経過に伴い前記重み付けの変化幅を大きくさせることを特徴とする上記ロボット。
【００１２】
上記したロボットによれば、時間の経過に伴い重み付けの変化幅を大きくさせることにより、始めは慣性力情報の変化幅を小さくし、後になるほど慣性力情報の変化幅を大きくすることができる。これにより、アームの振動の変化幅が少ない状態から多い状態に移行する際は、始めは慣性力情報の利用を少なくして、後になるほど急に、慣性力情報の利用を多くすることができる。一方、アームの振動の変化幅が多い状態から少ない状態に移行する際は、始めは慣性力情報の利用を多くして、後になるほど急に、慣性力情報の利用を少なくすることができる。つまり、時間の経過に伴って、アームの振動の変化幅に応じて適切に重み付けした慣性力情報を用いることができる。
【００１３】
［適用例４］前記重み付け調整部は、前記アームの回動による前記アームの振動周期の半分以上の時間、前記重み付け値を変化させることを特徴とする上記ロボット。
【００１４】
上記したロボットによれば、回動によるアームの振動周期の半分以上の時間、重み付け値を変化させる。これにより、アームの振動の変化幅が大きい場合でも、当該変化幅への対応に要する時間以上に重み付け値を変化させることができ、慣性力情報の急激な変化を抑制することができる。
【００１５】
［適用例５］前記重み付け調整部は、前記慣性力情報と当該慣性力情報について予め設定された閾値とを比較して前記重み付け値を変化させることを特徴とする上記ロボット。
【００１６】
上記したロボットによれば、慣性力情報と、予め設定された閾値とを比較して重み付け値を変化させる。これにより、ノイズなどによる慣性力情報の誤差の影響を基に慣性力情報の閾値を設定し、慣性力情報と当該閾値とを比較して重み付け値を変化させることができ、誤差を抑制した慣性力情報を利用することができる。
【００１７】
［適用例６］前記重み付け調整部は、前記角度情報と当該角度情報について予め設定された閾値とを比較して前記重み付け値を変化させるこことを特徴とする上記ロボット。
【００１８】
上記したロボットによれば、角度情報と、予め設定された閾値とを比較して重み付け値を変化させる。これにより、ノイズなどによる角度情報の誤差の影響を基に角度情報の閾値を設定し、角度情報と当該閾値とを比較して重み付け値を変化させることができ、誤差を抑制した角度情報を利用することができる。
【００１９】
［適用例７］前記重み付け調整部は、前記制御指令値が規定する前記アームの回動動作の停止時点からの経過時間と、前記経過時間について予め設定された閾値とを比較して前記重み付け値を変化させるこことを特徴とする上記ロボット。
【００２０】
上記したロボットによれば、制御指令値が規定するアームの回動動作の停止時点からの経過時間と、予め設定された閾値とを比較して重み付け値を変化させる。これにより、ノイズなどによる慣性力情報の誤差の影響を基に経過時間の閾値を設定し、実際の経過時間と当該閾値とを比較して重み付け値を変化させることができ、誤差を抑制した慣性力情報を用いることができる。
【００２１】
［適用例８］一端を回動可能に支持されたアームと、前記アームを回動させる駆動源と、前記駆動源の回動角度を検出して角度情報を出力する角度センサーと、前記アームに取り付けられており、前記アームに作用する慣性力を検出して慣性力情報を出力する慣性センサーと、前記アームの回動動作を規定する制御指令値を出力する制御指令発生工程と、前記慣性力情報の重み付け値を漸次変化させて調整する重み付け調整工程と、前記制御指令値、前記角度情報、及び前記重み付け値によって重み付けされた前記慣性力情報に基づいて前記アームの動作を制御するアーム動作制御工程と、を備えることを特徴とするロボットの制御方法。
【００２２】
上記したロボットの制御方法によれば、重み付け調整工程において、慣性力情報の重み付け値を漸次変化させる。そして、アーム動作制御工程において、制御指令値、角度情報、及び漸次変化させた重み付け値によって重み付けされた慣性力情報に基づいてアームの動作を制御する。これにより、慣性力情報の急激な変化に伴うアームの振動や、駆動源や減速機に対しての機械的負荷による機械寿命への悪影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係るロボットの概略構成を示す外観斜視図。
【図２】ロボット機構を駆動させる機能的構成を示すブロック図。
【図３】アーム駆動モーターの駆動を制御することにより、アームを回動させる工程を示すフローチャート。
【図４】アームを回動させる間における角速度のゲイン調整の例を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図、（ｂ），（ｃ）は時間経過とゲインとの関係を示す図。
【図５】アームが停止する間際におけるゲイン調整の例を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図、（ｂ），（ｃ）は時間経過とゲインとの関係を示す図。
【図６】アームが停止する間際において、ゲインを目標値の状態から０の状態に減少させるまでの時間経過を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角速度の関係を示す図、（ｂ）は時間経過とゲインの関係を示す図。
【図７】アームが停止する間際におけるゲイン調整の実測値の例を示す図。
【図８】角速度の閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図、（ｂ）はアームが停止する間際における図（ａ）の拡大図。
【図９】角度の閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角度との関係を示す図、（ｂ）は、アームが停止する間際における（ａ）の拡大図である。
【図１０】制御指令値の特徴点をもとに時間軸における閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図、（ｂ）はアーム２１が停止する間際における（ａ）の拡大図。
【図１１】制御指令値の特徴点をもとに角速度の閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図、（ｂ）はアームが停止する間際における（ａ）の拡大図。
【図１２】第３実施形態に係るロボットの概略構成を示す外観斜視図。
【図１３】搬送装置の概略構成を示す外観斜視図。
【図１４】レーザープリンターの要部の概略構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係るロボットについて、図面を参照して説明する。なお、以下の図面においては、図面を見易くするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２５】
＜ロボットの概略構成＞
ロボット１０の概略構成について説明する。
図１は、第１実施形態に係るロボット１０の概略構成を示す外観斜視図である。同図に示すように、ロボット１０は、ロボット機構２０とロボット制御部３０とにより構成されている。ロボット機構２０は、保持ハンド１２、ハンド保持機構２４、アーム２１、アーム軸部２６、機台２８、角速度センサー３２、角度センサー３４（図２参照）等を備えている。ロボット１０は、水平に回動可能な１本のアーム２１を備えた、いわゆるスカラーロボットである。
【００２６】
機台２８は、内蔵する軸受機構（図示略）を介して、アーム軸部２６をアーム軸部２６の回動軸回りに回動自在に支持している。アーム軸部２６は、機台２８に内蔵されたアーム駆動モーター２２（図２参照）とアーム駆動機構２３（図２参照）とを介して機台２８に接続されており、アーム駆動モーター２２によって回動させられる。アーム駆動モーター２２には角度センサー３４が接続されており、角度センサー３４によってアーム駆動モーター２２の回動角度が測定（検出）される。
【００２７】
アーム軸部２６において機台２８に支持された側と反対側の端には、アーム２１の一端が固定されている。アーム２１は、アーム駆動モーター２２により、アーム軸部２６の回動軸を中心に回動させられる。アーム２１の回動角度は、角度センサー３４によってアーム駆動モーター２２の回動角度を測定することによって近似的に測定される。
【００２８】
アーム２１においてアーム軸部２６に固定された反対側の端には、ハンド保持機構２４が固定されている。ハンド保持機構２４は、アーム２１に固定された保持軸受２４ａと、保持軸受２４ａに摺動自在に支持された保持機構軸２４ｂとを備えている。保持機構軸２４ｂは、図示しない上下駆動源により、保持軸受２４ａに対して保持機構軸２４ｂの軸方向に摺動可能である。また、保持機構軸２４ｂの軸方向は、アーム軸部２６の軸方向と略平行である。
【００２９】
保持機構軸２４ｂの自由端には、保持ハンド１２が取り付けられている。そして、アーム２１を回動させることにより、保持ハンド１２を搬送対象物に臨む位置に位置させる。保持軸受２４ａに対して保持機構軸２４ｂを摺動させることにより、保持ハンド１２を搬送対象物に離接させると共に、保持ハンド１２によって保持した搬送対象物を、載置場所から持ち上げたり、載置場所に接近させたりする。
【００３０】
保持ハンド１２が取り付けられているハンド保持機構２４には、保持ハンド１２と反対側に角速度センサー３２が固定されている。角速度センサー３２は、アーム２１の先端に固定されており、アーム２１が回動させられる角速度を測定（検出）可能である。
ロボット制御部３０は、情報入出力装置（図示略）を介して予め入力された制御プログラムに基づいて、ロボット１０の各部の動作を統括制御する。
【００３１】
＜ロボット機構駆動の機能的構成＞
次に、ロボット機構２０を駆動させる機能的構成について説明する。
図２は、ロボット機構２０を駆動させる機能的構成を示すブロック図である。同図に示すように、ロボット１０は、アーム２１を回動させるために、駆動源としてのアーム駆動モーター２２、アーム駆動機構２３、角速度センサー３２、角度センサー３４、及びロボット制御部３０を備えている。ここで、角速度センサー３２としては、例えばジャイロセンサーを用いることができる。また、角度センサー３４としては、例えばエンコーダーを用いることができる。
【００３２】
ロボット制御部３０は、制御指令発生部３０１、ゲイン調整部３０２、アーム動作制御部３０３、モータードライバー３０４、ねじれ角速度算出部３０５等を備えている。
制御指令発生部３０１は、給材又は除材の稼動指令に基づくロボット機構２０への動作指令を実行するため、アーム２１の回動動作を規定する制御指令値を出力する。ここで、給材又は除材の稼動指令は、図示しない入力装置からロボット１０に入力される。そして、稼動指令に基づくロボット機構２０の動作指令は、ロボット制御部３０が備える統括制御部（図示略）から制御指令発生部３０１に出力される。そして、制御指令発生部３０１が出力するアーム２１の制御指令値は、例えば、アーム２１の先端の軌道が時間毎のアーム２１の角度として示される。
【００３３】
アーム動作制御部３０３は、制御指令発生部３０１が出力するアーム２１の制御指令値を実行するためのアーム駆動モーター２２の制御信号を出力する。このとき、アーム動作制御部３０３は、アーム２１の制御指令値を実行するために最適なアーム駆動モーター２２の制御信号を、角度センサー３４からの角度情報、及び角速度センサー３２からの角速度情報に基づいて、生成して出力する。なお、角速度センサー３２は慣性センサーに相当し、角速度情報は慣性力情報に相当する。
【００３４】
ねじれ角速度算出部３０５は、角度センサー３４からの角度情報と、角速度センサー３２からの角速度情報との差に基づいて、ねじれの成分であるねじれ角速度を算出する。ゲイン調整部３０２は、算出されたねじれ角速度に基づいて、角速度情報を補正する目標値となるゲインを決定する。そして、後述する所定のタイミングで、角速度情報に対しての補正量を調整するゲイン調整を行う。なお、ゲイン調整部３０２は、重み付け調整部に相当し、ゲインは、重み付け値に相当する。
【００３５】
モータードライバー３０４は、アーム駆動モーター２２に電力を供給することにより、アーム駆動モーター２２を制御する。
【００３６】
＜アーム２１の回動工程＞
次に、アーム駆動モーター２２の駆動を制御することにより、アーム２１を回動させてアーム２１の先端に取り付けられている保持ハンド１２を所定位置に位置させる工程について説明する。
図３は、アーム駆動モーター２２の駆動を制御することにより、アーム２１を回動させる工程を示すフローチャートである。
【００３７】
最初に、ロボット１０は、モーター停止命令の有無を判定する（ステップＳ１０）。モーター停止命令は、アーム駆動モーター２２を停止させて、アーム駆動モーター２２の制御を終了させる指令である。
【００３８】
モーター停止命令が有った場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）は、アーム駆動モーター２２の駆動を停止し、保持ハンド１２を所定位置に位置させる工程を終了する。
他方、モーター停止命令が無い場合（ステップＳ１０：ＮＯ）は、次のステップＳ２０に進む。
【００３９】
ステップＳ２０では、ロボット１０は、アーム動作制御部３０３により、制御指令値、角度情報、及び角速度情報を取得する。詳細には、制御指令発生部３０１から出力された制御指令値がアーム動作制御部３０３に入力される。また、アーム駆動モーター２２に接続された角度センサー３４により、アーム駆動モーター２２の回動角度が測定されて角度情報がアーム動作制御部３０３に入力される。また、アーム２１の先端近くに固定された角速度センサー３２により、アーム２１の角速度が測定されて角速度情報がアーム動作制御部３０３に入力される。
【００４０】
次に、ロボット１０は、ゲイン調整部３０２により、ステップＳ２０において取得した角速度情報のゲインを調整して角速度情報を補正するゲイン調整を行う（ステップＳ３０）。ゲイン調整とは、角速度情報のゲインを増加させたり減少させたりする調整であり、ゲインが０の場合は、角速度情報を用いないことになる。なお、ゲイン調整の詳細については後述する。
【００４１】
次に、ロボット１０は、アーム動作制御部３０３により、ステップＳ２０において取得した制御指令値及び角度情報と、ステップＳ３０においてゲイン調整した角速度情報とに基づいて、アーム駆動モーター２２のトルク指令値を演算する（ステップＳ４０）。
【００４２】
次に、ロボット１０は、ステップＳ４０において演算されたトルク指令値を、モータードライバー３０４に入力する（ステップＳ５０）。
【００４３】
次に、ロボット１０は、モータードライバー３０４により、トルク指令値に対応する電力をアーム駆動モーター２２に供給する。そして、アーム駆動モーター２２は、供給された電力に対応するトルクを発生する（ステップＳ６０）。
【００４４】
次に、ロボット１０は、アーム駆動モーター２２において発生したトルクにより、アーム駆動モーター２２に接続されたアーム駆動機構２３を作動する（ステップＳ７０）。そして、アーム駆動機構２３を介して接続されたアーム２１の角速度が加速又は減速される。
【００４５】
次に、ロボット１０は、ステップＳ１０に戻り、モーター停止命令が有るまで、アーム２１を回動させて保持ハンド１２を所定の位置に位置させる工程を繰り返す。
【００４６】
＜ゲイン調整＞
次に、角速度情報を補正するゲイン調整の詳細について説明する。
図４は、アーム２１を回動させる間における角速度のゲイン調整の例を説明するための図であり、図４（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図であり、図４（ｂ），（ｃ）は時間経過とゲインとの関係を示す図である。図４（ａ）において二点鎖線で示すグラフは、制御指令値として指定されたアーム２１の経過時間毎の角速度を示す。実線で示すグラフは、角速度センサー３２によって計測されたアーム２１の経過時間毎の角速度を示す。また、図４（ｂ），（ｃ）のグラフは、角速度センサー３２によって計測されたアーム２１の角速度を経過時間毎に補正するゲインを示す。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、停止状態のアーム２１が回動を始め、角速度が増加して閾値Ｓに達した時点ｐ１から、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、これまで０であったゲインが目標値Ｋに達するまで漸次増加している。このとき、図４（ｂ）では、ゲインが１次直線の傾きで増加しており、図４（ｃ）では、ゲインが時間の経過に伴い変化幅が大きくなる２次曲線の傾きで増加している。
【００４８】
一方、図４（ａ）に示すように、回動状態のアーム２１が目的位置に近づいて、角速度が減少して閾値Ｓに達した時点ｐ２から、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、これまで目標値Ｋを保持していたゲインが０になるまで漸次減少している。このとき、図４（ｂ）では、ゲインが１次直線の傾きで減少しており、図４（ｃ）では、ゲインが時間の経過に伴い変化幅が大きくなる２次曲線の傾きで減少している。
【００４９】
本実施形態では、ゲインが２次曲線の傾きで増加又は減少する例について説明しているが、２次曲線に限られず、例えば、３次以上の高次の関数や正弦波等を利用するようにしても良い。なお、２次曲線の場合は、比較的演算量が少なく時間の経過に伴い変化幅が大きくなる利点がある。
【００５０】
図５は、アーム２１が停止する間際におけるゲイン調整の例を説明するための図であり、図５（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図であり、図５（ｂ），（ｃ）は時間経過とゲインとの関係を示す図である。図５（ａ）において実線で示すグラフは、角速度センサー３２によって計測されたアーム２１の経過時間毎の角速度を示す。図５（ａ）では、目的の位置を通り過ぎた保持ハンド１２を戻すようにアーム２１を回動させることによるアーム２１の機械振動の様子を示している。このように、アーム２１が目的の位置に略到達してから停止するまでに、機械振動が納まるまでの時間が必要となる。
【００５１】
また、図５（ａ）に示す角速度が減少して閾値Ｓに達した時点から、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、これまで目標値Ｋを保持していたゲインが漸次減少している。更に角速度が減少して閾値−Ｓに達した時点から、今度は逆に元の目標値Ｋに達するまで漸次増加している。そして、ゲインの減少及び増加を、最終的にゲインが０の状態になるまで繰り返している。なお、図５（ｂ）では、１次直線の傾きでのゲインの増減を示し、図５（ｃ）では、２次直線の傾きでのゲインの増減を示している。
【００５２】
詳細には、求めるゲインをＧ、ゲインの目標値をＫ、定数をａ、各区間における経過時間をｔｉとすると、図５における区間ｔ１の場合、図５（ｂ），（ｃ）共にＧ＝Ｋにより算出され、ゲインＧは目標値Ｋの状態が保持されている。
区間ｔ２の場合、図５（ｂ）ではＧ＝Ｋ（１−（ａ×ｔｉ））、図５（ｃ）ではＧ＝Ｋ（１−（ａ×ｔｉ）2）により算出され、ゲインＧは目標値Ｋの状態から減少する。
区間ｔ３の場合、区間ｔ２における最終的なＧをＧ２とすると、図５（ｂ）ではＧ＝Ｇ２＋Ｋ（ａ×ｔｉ）、図５（ｃ）ではＧ＝Ｇ２＋Ｋ（ａ×ｔｉ）2により算出（なお、ＧはＫを上限とする）され、ゲインＧは目標値Ｋの状態になるまで増加する。
区間ｔ４の場合、図５（ｂ）ではＧ＝Ｋ（１−（ａ×ｔｉ））、図５（ｃ）ではＧ＝Ｋ（１−（ａ×ｔｉ）2）により算出され、ゲインＧは目標値Ｋの状態から再度減少する。
区間ｔ５の場合、区間ｔ４における最終的なＧをＧ４とすると、図５（ｂ）ではＧ＝Ｇ４＋Ｋ（ａ×ｔｉ）、図５（ｃ）ではＧ＝Ｇ４＋Ｋ（ａ×ｔｉ）2により算出（なお、ＧはＫを上限とする）され、ゲインＧは目標値Ｋの状態になるまで再度増加する。
区間ｔ６の場合、図５（ｂ）ではＧ＝Ｋ（１−（ａ×ｔｉ））、図５（ｃ）ではＧ＝Ｋ（１−（ａ×ｔｉ）2）により算出され、ゲインＧは目標値Ｋの状態から再々度減少し、最終的にはＧ＝０の状態を継続する。
【００５３】
ここで、ゲインを得るタイミングとしては、アーム２１の動作中に逐次、上記の演算を行うようにして求めても良い。また、予め経過時間毎のゲインについて上記の演算結果をテーブル等にデータとして保存しておき、アーム２１の動作中に保存したデータを参照するようにしても良い。
【００５４】
図６は、アーム２１が停止する間際において、ゲインを目標値Ｋの状態から０の状態に減少させるまでの時間経過を説明するための図であり、図６（ａ）は時間経過と角速度の関係を示す図であり、図６（ｂ）は時間経過とゲインの関係を示す図である。図６（ａ）では、アーム２１の機械振動の周期の半分の区間をｆ／２として示している。図６（ｂ）では、目標値Ｋの状態から２次曲線の傾きで０の状態になるまで減少させるゲイン調整に要する時間が、区間ｆ／２よりも長いことを示している。なお、図示しないが、目標値Ｋの状態から１次曲線の傾きで０の状態になるまで減少させるゲイン調整に要する時間についても、区間ｆ／２よりも長くなる。
【００５５】
ここで、アーム２１の姿勢や、保持ハンド１２が保持する搬送対象物の負荷等の要因により、上記した機械振動の周期が変わることから、これらの要因に応じてゲイン調整の演算に用いる定数を変えるようにしても良い。また、演算量を減らすために、定数を固定としても良い。その場合、最も振動周期が長い条件（モーター軸換算のイナーシャが大きくなる姿勢で最大負荷の場合）で当該定数を規定することにより、いずれの条件の場合にも適用することができる。
【００５６】
図７は、アーム２１が停止する間際におけるゲイン調整の実測値の例を示す図である。同図において実線で示すグラフは、角速度センサー３２によって計測されたアーム２１の経過時間毎の角速度の実測値を示す。一点鎖線で示すグラフは、角速度センサー３２によって計測されたアーム２１の角速度の実績値を経過時間毎に補正するゲインを示す。ここでは、閾値Ｓを角速度１３ｄｐｓに設定している。図７では、アーム２１の機械振動の発生時にはゲインが高く保たれており、その後、機械振動が納まるにしたがってゲインが大幅に減少し、アーム２１の静止時にはゲインが０に落ち着いているのが分かる。このように、ゲインは高い状態から低い状態へと突然に減少するのではなく漸次減少している。
【００５７】
＜ゲイン調整のタイミング＞
次に、角速度情報を補正するゲイン調整のタイミングについて説明する。
図８は、角速度の閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、図８（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図であり、図８（ｂ）はアーム２１が停止する間際における図８（ａ）の拡大図である。両図において二点鎖線で示すグラフは、制御指令値として経過時間毎に指定されたアーム２１の角速度を示す。実線で示すグラフは、制御指令値、角度情報、及び角速度情報を用いて、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施した場合の経過時間毎の角速度を示す。ここでは、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際に、図８（ｂ）に示すように、回動状態のアーム２１が目的位置に近づいて、角速度が減少して閾値Ｓに達した時点からゲイン調整を行い、角速度情報のゲインを漸次減少するようにしている。このため、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際、角速度が閾値Ｓに達した時点から、漸次減少する角速度情報を用いることになり、最終的には角速度情報を用いないで制御指令値及び角度情報のみを用いることになる。
【００５８】
上述したように、本実施形態では、停止状態のアーム２１が回動を始めて角速度が閾値Ｓに達した時点ｐ１から、目標値Ｋに達するまでゲインが漸次増加している。また、回動状態のアーム２１が目的位置に近づいて角速度が閾値Ｓに達した時点ｐ２から、ゲインが０になるまで漸次減少している。これにより、ゲインの急激な変化がなくなり、角速度情報を用いるか否かの切り替え時における振動の発生を抑制したり、駆動源や減速機への機械的負荷の低減によって機械寿命を延ばしたりすることができる。
【００５９】
また、時間の経過に伴い変化幅が大きくなる２次曲線の傾きでゲインを減少させ、更に、ゲイン調整に要する時間をアーム２１の機械振動の周期の半分よりも長くする。これにより、ゲイン調整の始めは変化が緩やかなため、大きくゲインが減らないことになる。そして、再び閾値を越える可能性のある機械振動の周期の半分が経過した時点では、ゲインが０まで落ちていないため、制振制御を有効に働かせることが可能となる。また、時間が経過するにしたがいゲインの変化が急になるため、同じ制御切り替え時間でも制振制御を有効に働かせることが可能となる。そして、できるだけ制振性を損ねずに、振動収束後に早くゲインを０にすることができる。なお、時間の経過に伴い変化幅が大きくなる２次曲線の傾きでゲインを増加させる場合にも、同様に適用することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るロボットについて、図面を参照して説明する。
第２実施形態に係るロボットは、第１実施形態に係るロボットと同様の構成をとるが、角速度情報を補正するゲイン調整のタイミングが異なる。
【００６１】
図９は、角度の閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、図９（ａ）は時間経過と角度との関係を示す図であり、図９（ｂ）は、アーム２１が停止する間際における図９（ａ）の拡大図である。両図において二点鎖線で示すグラフは、制御指令値として経過時間毎に指定されたアーム２１の角度を示す。実線で示すグラフは、制御指令値、角度情報、及び角速度情報を用いて、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施した場合の経過時間毎の角度を示す。ここでは、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際に、図９（ｂ）に示すように、回動状態のアーム２１が最終目標角度に近づいて閾値Ｓに達した時点からゲイン調整を行い、角速度情報のゲインを漸次減少するようにしている。このため、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際、角度が閾値Ｓに達した時点から、漸次減少する角速度情報を用いることになり、最終的には角速度情報を用いないで制御指令値及び角度情報のみを用いることになる。
【００６２】
角速度情報にノイズが載った場合には、当該ノイズによって振動が生ずるため、精度が悪化する。制御を切り替える角度の閾値Ｓ２を、目的の停止位置に対して、角速度情報のノイズによる振動の角度より離れた値にすることで、ノイズによる影響を排除することができる。また、制御指令値と角度情報を用いた制御に切り替えても、ノイズを含む角速度情報を用いる場合に比べて、大きな振動が生ずることを抑制することができる。
【００６３】
図１０は、制御指令値の特徴点をもとに時間軸における閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、図１０（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図であり、図１０（ｂ）はアーム２１が停止する間際における図１０（ａ）の拡大図である。両図において二点鎖線で示すグラフは、制御指令値として経過時間毎に指定されたアーム２１の角速度を示す。実線で示すグラフは、制御指令値、角度情報、及び角速度情報を用いて、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施した場合の経過時間毎の角速度を示す。ここでは、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際に、図１０（ｂ）に示すように、回動状態のアーム２１が目的位置に近づいて、制御指令値の角速度が０になった時点ｐ１０から時間ｔ１０だけ経過した時点を閾値Ｓ３としている。そして、この閾値Ｓ３の時点からゲイン調整を行い、角速度情報のゲインを漸次減少するようにしている。このため、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際、角速度の時間経過が閾値Ｓ３の時点に達してから、漸次減少する角速度情報を用いることになり、最終的には角速度情報を用いないで制御指令値及び角度情報のみを用いることになる。
【００６４】
制御指令値の角速度が０になった時点から一定の時間ｔ１０が経過すると、一般的に、給除材アーム２１の角速度は０になる。給除材アーム２１の角速度が０にならず、更にアーム駆動モーター２２を駆動させるようなトルク指令値が出力されるような状態は、制御系に異常が発生した可能性が高い状態である。このような場合、制御指令値と角度情報とゲイン調整を行った角速度情報とを用いた制御を実施することで、これらの異常要因を排除することができる。
【００６５】
図１１は、制御指令値の特徴点をもとに角速度の閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、図１１（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図であり、図１１（ｂ）はアーム２１が停止する間際における図１１（ａ）の拡大図である。両図において二点鎖線で示すグラフは、制御指令値として経過時間毎に指定されたアーム２１の角速度を示す。実線で示すグラフは、制御指令値、角度情報、及び角速度情報を用いて、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施した場合の経過時間毎の角速度を示す。ここでは、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際に、図１１（ｂ）に示すように、回動状態のアーム２１が目的位置に近づいて、制御指令値の角速度が０になった時点ｐ１０以降に、角速度が減少して閾値Ｓに達した時点からゲイン調整を行い、角速度情報のゲインを漸次減少するようにしている。このため、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際、制御指令値の角速度が０であり且つ角速度が閾値Ｓに達した時点から、漸次減少する角速度情報を用いることになり、最終的には角速度情報を用いないで制御指令値及び角度情報のみを用いることになる。
【００６６】
制御指令値の角速度が０になっていないのに、何等かの要因によって一時的に閾値を越えてしまう角速度が計測されることがある。このような場合、制御指令値の角速度が０であるか否かの判定を入れることにより、アーム２１の角速度について閾値を用いた判定精度をより向上させることができる。
【００６７】
なお、上述した実施形態では、アーム２１が停止する間際における角速度情報のゲイン調整の例について主に述べたが、アーム２１が停止する間際に限られず、停止状態のアーム２１が回動を始めたときについても適用することができる。
【００６８】
（第３実施形態）
次に、前述した実施形態に係るロボットを応用した各種装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態に係る各種装置と、図１に示す第１実施形態に係るロボット１０とでの共通の構成については、同一符号を付してあり、以下異なる構成についてのみ説明する。
【００６９】
＜ロボット＞
最初に、前述した実施形態に係るロボットを応用した、前述した実施形態とは異なる構成を備えるロボットについて説明する。
図１２は、第３実施形態に係るロボット３１０の概略構成を示す外観斜視図である。同図に示すように、ロボット３１０は、ロボット機構３２０とロボット制御部３３０とにより構成されている。ロボット機構３２０は、保持ハンド１２、ハンド保持機構２４、アーム３２１、アーム軸部３２６、機台３２８、角速度センサー３３２ａ，３３２ｂ、２個の角度センサー（図示略）等を備えている。
【００７０】
機台３２８は、内蔵する軸受機構（図示略）を介して、アーム軸部３２６をアーム軸部３２６の回動軸回りに回動自在に支持している。アーム軸部３２６は、機台３２８に内蔵されたアーム駆動モーター（図示略）とアーム駆動機構（図示略）を介して機台３２８に接続されており、アーム駆動モーターによって回動させられる。アーム駆動モーターには角度センサーが接続されており、角度センサーによってアーム駆動モーターの回動角度が測定される。
【００７１】
アーム軸部３２６の機台３２８に支持された側と反対側の端には、アーム３２１の一端が固定されている。アーム３２１は、アーム部３２１ａ，３２１ｂ及びアーム関節部３２３を備えている。アーム部３２１ａの一端とアーム部３２１ｂの一端とは、アーム関節部３２３で接続されている。アーム部３２１ｂのアーム関節部３２３に接続された一端の反対側の一端が、アーム軸部３２６に固定されている。アーム軸部３２６は、機台３２８に対してアーム軸部３２６の回動軸回りに回動自在であるため、アーム軸部３２６に一端を固定されたアーム部３２１ｂは、機台３２８に対してアーム軸部３２６の回動軸回りに回動自在である。
【００７２】
アーム部３２１ｂは、アーム部３２１ａを、アーム関節部３２３を介して、アーム関節部３２３の回動軸を中心に回動可能に支持している。アーム関節部３２３のアーム部３２１ａが固定された部分は、アーム部３２１ｂに内蔵されたアーム部駆動モーター（図示略）と、アーム部駆動機構（図示略）を介して接続されており、アーム部駆動モーターによって回動させられる。アーム部３２１ａとアーム部３２１ｂとは、アーム関節部３２３において互いのなす角度を調整可能である。即ち、アーム３２１は、アーム関節部３２３において屈伸可能である。アーム部駆動モーターにはアーム角度センサーが接続されており、アーム角度センサーにより、アーム部駆動モーターの回動角度が測定される。アーム部駆動モーターの回動角度を測定することで、アーム部３２１ｂに対するアーム部３２１ａの回動角度を測定することができる。また、アーム軸部３２６の回動軸の軸方向と、アーム関節部３２３の回動軸の軸方向とは、互いに略平行である。
【００７３】
アーム部３２１ａのアーム関節部３２３に固定された反対側の端には、ハンド保持機構２４が固定されている。ハンド保持機構２４は、アーム部３２１ａに固定された保持軸受２４ａと、保持軸受２４ａに摺動自在に支持された保持機構軸２４ｂとを備えている。保持機構軸２４ｂは、図示しない上下駆動源により、保持軸受２４ａに対して保持機構軸２４ｂの軸方向に摺動可能である。また、保持機構軸２４ｂの軸方向は、アーム軸部３２６の回動軸の軸方向及びアーム関節部３２３の回動軸の軸方向と略平行である。
【００７４】
保持機構軸２４ｂの自由端には、保持ハンド１２が取り付けられている。アーム３２１を回動及び屈伸させることにより、保持ハンド１２を搬送対象物に臨む位置に位置させる。保持軸受２４ａに対して保持機構軸２４ｂを摺動させることにより、保持ハンド１２を搬送対象物に離接させると共に、保持ハンド１２によって保持した搬送対象物を、載置場所から持ち上げたり、載置場所に接近させたりする。
【００７５】
保持ハンド１２が取り付けられているハンド保持機構２４には、保持ハンド１２と反対側に角速度センサー３３２ａが固定されている。角速度センサー３３２ａは、アーム部３２１ａの先端に固定されており、アーム部３２１ａが回動させられる角速度を測定可能である。
アーム部３２１ｂのアーム関節部３２３に接続された一端の側面には、角速度センサー３３２ｂが固定されている。従って、角速度センサー３３２ｂは、アーム部３２１ｂの先端に固定されており、アーム部３２１ｂが回動させられる角速度を測定可能である。
ロボット制御部３３０は、情報入出力装置（図示略）を介して予め入力された制御プログラムに基づいて、ロボット３１０の各部の動作を統括制御する。ロボット制御部３３０は、角速度センサー３３２ｂによる角速度情報と機台３２８に内蔵された角度センサーによる角度情報とにより、アーム部３２１ｂの動作を制御可能である。同時に、角速度センサー３３２ａによる角速度情報とアーム部３２１ｂに内蔵されたアーム角度センサーによる角度情報とにより、アーム部３２１ａのアーム部３２１ｂに対する相対動作を制御可能である。すなわち、アーム部３２１ａの動作とアーム部３２１ｂとを統括したアーム３２１の動作を、上述した実施形態と同様に、ゲイン調整を行った角速度情報と、角度情報とを用いて制御することができる。
【００７６】
＜搬送装置＞
次に、前述した実施形態に係るロボットを応用した搬送装置について説明する。
図１３は、搬送装置の概略構成を示す外観斜視図である。図１３（ａ）は、天吊搬送装置の概略構成を示す外観斜視図であり、図１３（ｂ）は、印刷装置におけるヘッド搬送装置の概略構成を示す外観斜視図である。
【００７７】
＜天吊搬送装置＞
図１３（ａ）に示すように、天吊搬送装置４１０は、主走査方向移動機構４０２、副走査方向移動機構４０３、昇降移動機構４０４、保持機構４１２、距離センサー、加速度センサー４３２、搬送装置制御部（図示略）等を備えている。
【００７８】
主走査方向移動機構４０２は、主走査方向に延在する一対の主走査ガイドレール４２１，４２１と、主走査ガイドレール４２１に形成された主走査リニアモーターと、走査プレート４２２に形成された主走査スライダーとを備えている。走査プレート４２２は、一対の主走査ガイドレール４２１，４２１の間に架け渡されて、主走査方向と略直交する副走査方向に延在している。走査プレート４２２は、主走査リニアモーターと主走査スライダーとにより、主走査方向に自在に移動させられる。一対の主走査ガイドレール４２１，４２１は、例えば天井などに懸吊されて固定されている。
【００７９】
副走査方向移動機構４０３は、走査プレート４２２に形成された副走査リニアモーターと、副走査枠４２３に形成された副走査スライダーとを備えている。副走査枠４２３は、副走査リニアモーターと副走査スライダーとにより、副走査方向に自在に移動させられる。
昇降移動機構４０４は、副走査枠４２３に配設されたボール軸受と、ボール軸受駆動モーターと、昇降軸４２４に固定されたボールねじとを備えている。昇降軸４２４は、ボール軸受とボール軸受駆動モーターとボールねじとにより、昇降させられる。
昇降軸４２４のボールねじと反対側に固定された保持機構４１２を、主走査方向移動機構４０２と、副走査方向移動機構４０３と、によって主走査方向及び副走査方向の任意の位置に移動し、昇降移動機構４０４により、搬送対象物に対して離接させることができる。
搬送装置制御部は、情報入出力装置（図示略）を介して予め入力された制御プログラムに基づいて、天吊搬送装置４１０の各部の動作を統括制御する。
【００８０】
主走査リニアモーター、副走査リニアモーター、及びボール軸受駆動モーターには、それぞれによる駆動距離を測定する距離センサーが接続されている。
副走査枠４２３又は保持機構４１２には、加速度センサー４３２ａ、加速度センサー４３２ｂ、又は加速度センサー４３２ｃが固定されている。加速度センサー４３２ａ、加速度センサー４３２ｂ、及び加速度センサー４３２ｃは、主走査方向、副走査方向、又は昇降方向の加速度を測定可能である。
主走査リニアモーター、副走査リニアモーター、又はボール軸受駆動モーターに接続された距離センサーによる、それぞれの方向における移動距離情報と、加速度センサー４３２ａ、加速度センサー４３２ｂ、又は加速度センサー４３２ｃによる、それぞれの方向における加速度情報と、により、保持機構４１２の移動を制御することができる。距離センサーとしては、例えばリニアエンコーダーを用いることができる。
【００８１】
移動距離情報及び加速度情報を用いて保持機構４１２の移動の制御を実行する際は、移動距離情報又は加速度情報などに閾値を予め設定し、移動距離情報又は加速度情報などを当該閾値と比較して、加速度情報のゲイン調整を行う。搬送装置制御部の動作制御部が、制御指令値と、移動距離情報と、ゲイン調整を行った加速度情報とを用いた制御を実施する。当該制御を実施することにより、主走査方向移動機構４０２、副走査方向移動機構４０３、及び昇降移動機構４０４の動作を制御して、保持機構４１２を任意の位置に移動し、位置決めする。
【００８２】
＜ヘッド搬送装置＞
図１３（ｂ）に示すように、ヘッド搬送装置４６０は、印刷装置の吐出ヘッド４６２を移動させるものであり、ヘッドキャリッジ４７６、キャリッジ軸４７４、駆動ベルト４７３、駆動プーリー４７２、駆動モーター４７１、加速度センサー４８２、エンコーダー４８４等を備えている。印刷装置は、印刷装置の各部の動作を統括制御する印刷装置制御部（図示略）を備えている。
【００８３】
駆動モーター４７１は図示しない装置枠に固定されており、駆動軸の一端に駆動プーリー４７２が固定されている。駆動プーリー４７２と図示しない従動プーリーとに、駆動ベルト４７３が張渡されており、駆動ベルト４７３は、駆動モーター４７１によって駆動される。キャリッジ軸４７４は、駆動ベルト４７３の延在方向と平行に配設されている。キャリッジ軸４７４には、ヘッドキャリッジ４７６がキャリッジ軸４７４の軸方向に摺動自在に嵌合して支持されている。ヘッドキャリッジ４７６は、駆動ベルト４７３と固定されており、駆動ベルト４７３が駆動されることにより、キャリッジ軸４７４に沿って移動させられる。ヘッドキャリッジ４７６に保持された吐出ヘッド４６２は、キャリッジ軸４７４の軸方向に移動させられ、任意の位置に保持される。
印刷装置制御部は、情報入出力装置（図示略）を介して予め入力された制御プログラムに基づいて、印刷装置の各部の動作を統括制御する。
【００８４】
エンコーダー４８４は、駆動モーター４７１の駆動軸に接続されており、駆動モーター４７１の回動角度を測定することにより、吐出ヘッド４６２の移動距離を測定することができる。当該移動距離に対応する吐出ヘッド４６２の位置に対応する駆動モーター４７１の角度情報を、駆動モーター４７１の位置情報と表記する。加速度センサー４８２はヘッドキャリッジ４７６に固定されており、ヘッドキャリッジ４７６が駆動されることによってヘッドキャリッジ４７６に作用する加速度を測定可能である。エンコーダー４８４による位置情報と、加速度センサー４８２による加速度情報と、により、ヘッドキャリッジ４７６に保持された吐出ヘッド４６２の移動を制御することができる。
【００８５】
位置情報及び加速度情報を用いて吐出ヘッド４６２の移動の制御を実行する際は、位置情報又は加速度情報などに閾値を設定し、位置情報又は加速度情報などを当該閾値と比較して、加速度情報のゲイン調整を行う。印刷装置制御部の動作制御部が、制御指令値と、位置情報と、ゲイン調整を行った加速度情報とを用いた制御を実施する。当該制御を実施することにより、駆動モーター４７１の動作を制御して、ヘッドキャリッジ４７６に保持された吐出ヘッド４６２を任意の位置に移動し、位置決めする。
【００８６】
＜レーザープリンター＞
次に、前述した実施形態に係るロボットを応用してドラム状の部材の回動を制御する例として、レーザープリンター５１０について説明する。
図１４は、レーザープリンターの要部の概略構成を示す説明図である。同図に示すように、レーザープリンター５１０は、感光体ドラム５２４、ドラム駆動モーター５２２、エンコーダー５３４、駆動伝達機構５２３、チャージ装置５４１、レーザー発振装置５４２、トナー供給装置５４３、転写ローラー５４４、定着ローラー５４６及び定着ローラー５４７、トナー回収装置５４８、角速度センサー５３２、プリンター制御部（図示略）等を備えている。
【００８７】
感光体ドラム５２４は、駆動伝達機構５２３を介してドラム駆動モーター５２２に接続されており、ドラム駆動モーター５２２によって回動軸回りに回動させられる。感光体ドラム５２４の表面は、チャージ装置５４１によってマイナスに帯電させられ、レーザー発振装置５４２により、帯電部分が印刷物の形状に残されることで印刷物の形状が描かれ、トナー供給装置５４３によって供給されたトナーが、帯電した印刷物の形状に付着する。用紙５４９が転写ローラー５４４によって感光体ドラム５２４に圧着されて、トナーが用紙５４９に転写される。用紙５４９に転写されたトナーは、定着ローラー５４６及び定着ローラー５４７によって圧力と熱を加えて定着させる。トナーを転写した感光体ドラム５２４の表面は、トナー回収装置５４８によって不要なトナーが回収されて、再び上記工程が繰り返される。
プリンター制御部は、情報入出力装置（図示略）を介して予め入力された制御プログラムに基づいて、レーザープリンター５１０の各部の動作を統括制御する。
【００８８】
ドラム駆動モーター５２２の駆動軸には、エンコーダー５３４が接続されており、エンコーダー５３４によってドラム駆動モーター５２２の回動角度を測定することにより、感光体ドラム５２４の角度情報を取得することができる。角速度センサー５３２は感光体ドラム５２４に固定されており、角速度センサー５３２によって感光体ドラム５２４が回動する角速度の情報を取得することができる。エンコーダー５３４によるドラム駆動モーター５２２の角度情報と、角速度センサー５３２による角速度情報と、により、感光体ドラム５２４の回動を制御することができる。
【００８９】
角度情報及び角速度情報を用いて感光体ドラム５２４の回動の制御を実行する際は、角度情報又は角速度情報などに閾値を設定し、角度情報又は角速度情報などを当該閾値と比較して、角速度情報のゲイン調整を行う。プリンター装置制御部の動作制御部が、制御指令値と、角度情報と、ゲイン調整を行った角速度情報とを用いた制御を実施する。当該制御を実施することにより、ドラム駆動モーター５２２の動作を制御して、感光体ドラム５２４を任意の角度、回動させる。
【００９０】
以上、添付図面を参照しながら好適な実施形態について説明したが、好適な実施形態は、前記実施形態に限られない。実施形態は、要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であり、以下のように実施することもできる。
【００９１】
（変形例１）
上述した実施形態においては、角速度情報、角度情報、移動距離情報、加速度情報、位置情報等について閾値を規定する例や、制御指令値の特徴点に対して時間軸において閾値を規定する例について説明したが、閾値を規定する対象はこれらに限られない。角速度情報や加速度度情報の値に影響を及ぼすノイズに閾値を設定して、当該ノイズのレベルによって角速度情報や加速度情報のゲイン調整を行うようにしても良い。角速度情報や加速度情報の値に影響を及ぼすノイズとしては、装置自身の機械振動や、周囲に存在する装置などの振動や、装置に供給される電力の振れや、周囲の電磁ノイズなどが挙げられる。
【００９２】
（変形例２）
上述した実施形態においては、角速度センサー３２による角速度情報や、加速度センサー４３２による加速度情報について閾値を規定する例について説明したが、閾値を規定する対象はこれらに限られない。閾値は、角速度情報や加速度情報の一回以上の積分値について規定しても良い。加速度情報の積分値は速度情報であって、速度情報は、角速度情報と同様に取り扱うことができる。加速度情報の二回積分値及び角速度情報の積分値は移動距離の情報であって、移動距離の情報は、角度情報や位置情報と同様に取り扱うことができる。
【００９３】
（変形例３）
上述した実施形態においては、角度センサー３４による角度情報や、距離センサーによる移動距離情報について閾値を規定する例について説明したが、閾値を規定する対象はこれらに限られない。閾値は、角度情報や移動距離情報の一回以上の微分値について規定しても良い。角度情報又は移動距離情報の微分値は、角速度又は移動速度であって、上述した角速度情報と同様に取り扱うことができる。角度情報又は移動距離情報の二回微分値は、角加速度又は加速度であって、上述した加速度情報と同様に取り扱うことができる。
【００９４】
（変形例４）
上述した実施形態においては、角度情報や角速度情報や移動距離情報や加速度情報や位置情報などについて閾値を規定する例や、制御指令値の特徴点に対して時間軸において閾値を規定する例について説明した。これらの閾値を規定した対象は、制御を実行する際は、それぞれ単独で用いられていたが、閾値を規定した複数の対象を用いて制御を実行しても良い。例えば、角度情報及び角速度情報が共に閾値を超えた場合のみ、角速度情報のゲイン調整を行う制御を実行し、角度情報又は角速度情報の少なくとも一方が閾値を超えていない場合には、ゲイン調整を行わない制御を実行しても良い。また、角度情報や角速度情報や移動距離情報や加速度情報や位置情報などや、制御指令値の特徴点に対する時間軸などと、変形例１で説明した角速度情報や加速度情報の値に影響を及ぼすノイズレベルとを組み合わせても良い。この場合、例えば、角度情報や角速度情報や移動距離情報や加速度情報や位置情報などや、制御指令値の特徴点に対する時間軸などと、ノイズレベルとの両方が共に閾値を超えた場合のみ、ゲイン調整を行う制御を実行し、少なくとも一方が閾値を超えていない場合には、ゲイン調整を行わない制御を実行する。これにより、角速度情報などのノイズレベルが低レベルに保たれているにも関わらず、ノイズによる悪影響を回避するためにゲイン調整を行う制御を実施するというような状態を回避することができる。
【００９５】
（変形例５）
上述した実施形態においては、ロボット及び搬送装置の例として、ロボット機構２０を備えるロボット１０、ロボット機構３２０を備えるロボット３１０、天吊搬送装置４１０、印刷装置が備えるヘッド搬送装置４６０、レーザープリンター５１０が備えるドラム駆動装置、などを例に説明した。しかし、上述した慣性センサーを用いた制御方法を用いて好適に制御できるロボット及び搬送装置は、これらの例示した装置に限られない。上述した慣性センサーを用いた制御方法を用いることで、移動体を所定の目的位置まで速やかに移動させると共に、当該位置に精度良く速やかに停止させることが好ましい装置を好適に制御することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０…ロボット、１２…保持ハンド、２０…ロボット機構、２１…アーム、２２…アーム駆動モーター、２３…アーム駆動機構、２４…ハンド保持機構、２４ａ…保持軸受、２４ｂ…保持機構軸、２６…アーム軸部、２８…機台、３０…ロボット制御部、３２…角速度センサー、３４…角度センサー、３０１…制御指令発生部、３０２…ゲイン調整部、３０３…アーム動作制御部、３０４…モータードライバー、３０５…角速度算出部、３１０…ロボット、３２０…ロボット機構、３２１…アーム、３２１ａ，３２１ｂ…アーム部、３２３…アーム関節部、３２６…アーム軸部、３２８…機台、３３０…ロボット制御部、３３２ａ…角速度センサー、３３２ｂ…角速度センサー、４０２…主走査方向移動機構、４０３…副走査方向移動機構、４０４…昇降移動機構、４１０…天吊搬送装置、４１２…保持機構、４２１…主走査ガイドレール、４２２…走査プレート、４２３…副走査枠、４２４…昇降軸、４３２…加速度センサー、４３２ａ…加速度センサー、４３２ｂ…加速度センサー、４３２ｃ…加速度センサー、４６０…ヘッド搬送装置、４６２…吐出ヘッド、４７１…駆動モーター、４７２…駆動プーリー、４７３…駆動ベルト、４７４…キャリッジ軸、４７６…ヘッドキャリッジ、４８２…加速度センサー、４８４…エンコーダー、５１０…レーザープリンター、５２２…ドラム駆動モーター、５２３…駆動伝達機構、５２４…感光体ドラム、５３２…角速度センサー、５３４…エンコーダー、５４１…チャージ装置、５４２…レーザー発振装置、５４３…トナー供給装置、５４４…転写ローラー、５４６…定着ローラー、５４７…定着ローラー、５４８…トナー回収装置、５４９…用紙。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット及びロボットの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アームを回動等させることによりアームの先端に取り付けられた端末装置を所望の位置に移動させ、当該位置において端末装置を稼動させるロボットなどが知られている。例えば、把持端末を備えて加工装置に対して被加工部材を給除材する給除材装置や、塗装端末を備えた塗装ロボットや、溶接端末を備えた溶接ロボットなどが知られている。
【０００３】
ロボットを駆動させる際には、ロボットのアームを駆動するモーターなどの駆動源の回動角度を測定し、測定した角度情報に基づいてアームの先端側の位置などを制御する制御方法が用いられている。しかし、駆動源からアームに駆動力を伝達する伝達機構や、アームは剛体ではないことに起因して、伝達機構やアームが変形することがある。この伝達機構やアームの変形により、アームに振動が生ずるという問題があった。この問題に対し、アーム先端に慣性センサーを取り付けて先端の動きを測定し、得られた慣性センサーによる角速度情報を制御に用いる方法が考案されている。特許文献１には、慣性センサーの出力信号によってアームの動作を制御することにより、振れによる精度低下を防止することができる多関節ロボットの制御方法及び多関節ロボットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−９３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の場合、慣性センサーの出力には基準電位のドリフトやノイズなどの誤差が含まれており、このような情報を利用して制御を行うと正しく制御を行えない可能性や安定性を損なうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］一端を回動可能に支持されたアームと、前記アームを回動させる駆動源と、前記駆動源の回動角度を検出して角度情報を出力する角度センサーと、前記アームに取り付けられており、前記アームに作用する慣性力を検出して慣性力情報を出力する慣性センサーと、前記アームの回動動作を規定する制御指令値を出力する制御指令発生部と、前記慣性力情報の重み付け値を漸次変化させて調整する重み付け調整部と、前記制御指令値、前記角度情報、及び前記重み付け値によって重み付けされた前記慣性力情報に基づいて前記アームの動作を制御するアーム動作制御部と、を備えることを特徴とするロボット。
【０００８】
上記したロボットによれば、重み付け調整部が、慣性力情報の重み付け値を漸次変化させる。そして、アーム動作制御部が、制御指令値、角度情報、及び漸次変化させた重み付け値によって重み付けされた慣性力情報に基づいてアームの動作を制御する。これにより、慣性力情報の急激な変化に伴うアームの振動や、駆動源や減速機に対しての機械的負荷による機械寿命への悪影響を抑制することができる。
【０００９】
［適用例２］前記重み付け調整部は、前記アームが停止状態から回動状態に移行する場合に前記慣性力情報の重み付け値を漸次増加させる調整と、前記アームが回動状態から停止状態に移行する場合に前記慣性力情報の重み付け値を漸次減少させる調整との、少なくとも１つの調整を行うことを特徴とする上記ロボット。
【００１０】
上記したロボットによれば、アームが停止状態から回動状態に移行する場合に、慣性力情報の重み付け値を漸次増加させる調整を行うことができる。これにより、慣性力情報を用いない状態から慣性力情報を用いて位置決めする状態に移行する際に、慣性力情報の急激な変化を抑制することができる。また、アームが回動状態から停止状態に移行する場合に、慣性力情報の重み付け値を漸次減少させる調整を行うことができる。これにより、慣性力情報を用いた状態から慣性力情報を用いないで位置決めする状態に移行する際に、慣性力情報の急激な変化を抑制することができる。
【００１１】
［適用例３］前記重み付け調整部は、時間の経過に伴い前記重み付けの変化幅を大きくさせることを特徴とする上記ロボット。
【００１２】
上記したロボットによれば、時間の経過に伴い重み付けの変化幅を大きくさせることにより、始めは慣性力情報の変化幅を小さくし、後になるほど慣性力情報の変化幅を大きくすることができる。これにより、アームの振動の変化幅が少ない状態から多い状態に移行する際は、始めは慣性力情報の利用を少なくして、後になるほど急に、慣性力情報の利用を多くすることができる。一方、アームの振動の変化幅が多い状態から少ない状態に移行する際は、始めは慣性力情報の利用を多くして、後になるほど急に、慣性力情報の利用を少なくすることができる。つまり、時間の経過に伴って、アームの振動の変化幅に応じて適切に重み付けした慣性力情報を用いることができる。
【００１３】
［適用例４］前記重み付け調整部は、前記アームの回動による前記アームの振動周期の半分以上の時間、前記重み付け値を変化させることを特徴とする上記ロボット。
【００１４】
上記したロボットによれば、回動によるアームの振動周期の半分以上の時間、重み付け値を変化させる。これにより、アームの振動の変化幅が大きい場合でも、当該変化幅への対応に要する時間以上に重み付け値を変化させることができ、慣性力情報の急激な変化を抑制することができる。
【００１５】
［適用例５］前記重み付け調整部は、前記慣性力情報と当該慣性力情報について予め設定された閾値とを比較して前記重み付け値を変化させることを特徴とする上記ロボット。
【００１６】
上記したロボットによれば、慣性力情報と、予め設定された閾値とを比較して重み付け値を変化させる。これにより、ノイズなどによる慣性力情報の誤差の影響を基に慣性力情報の閾値を設定し、慣性力情報と当該閾値とを比較して重み付け値を変化させることができ、誤差を抑制した慣性力情報を利用することができる。
【００１７】
［適用例６］前記重み付け調整部は、前記角度情報と当該角度情報について予め設定された閾値とを比較して前記重み付け値を変化させるこことを特徴とする上記ロボット。
【００１８】
上記したロボットによれば、角度情報と、予め設定された閾値とを比較して重み付け値を変化させる。これにより、ノイズなどによる角度情報の誤差の影響を基に角度情報の閾値を設定し、角度情報と当該閾値とを比較して重み付け値を変化させることができ、誤差を抑制した角度情報を利用することができる。
【００１９】
［適用例７］前記重み付け調整部は、前記制御指令値が規定する前記アームの回動動作の停止時点からの経過時間と、前記経過時間について予め設定された閾値とを比較して前記重み付け値を変化させるこことを特徴とする上記ロボット。
【００２０】
上記したロボットによれば、制御指令値が規定するアームの回動動作の停止時点からの経過時間と、予め設定された閾値とを比較して重み付け値を変化させる。これにより、ノイズなどによる慣性力情報の誤差の影響を基に経過時間の閾値を設定し、実際の経過時間と当該閾値とを比較して重み付け値を変化させることができ、誤差を抑制した慣性力情報を用いることができる。
【００２１】
［適用例８］一端を回動可能に支持されたアームと、前記アームを回動させる駆動源と、前記駆動源の回動角度を検出して角度情報を出力する角度センサーと、前記アームに取り付けられており、前記アームに作用する慣性力を検出して慣性力情報を出力する慣性センサーと、前記アームの回動動作を規定する制御指令値を出力する制御指令発生工程と、前記慣性力情報の重み付け値を漸次変化させて調整する重み付け調整工程と、前記制御指令値、前記角度情報、及び前記重み付け値によって重み付けされた前記慣性力情報に基づいて前記アームの動作を制御するアーム動作制御工程と、を備えることを特徴とするロボットの制御方法。
【００２２】
上記したロボットの制御方法によれば、重み付け調整工程において、慣性力情報の重み付け値を漸次変化させる。そして、アーム動作制御工程において、制御指令値、角度情報、及び漸次変化させた重み付け値によって重み付けされた慣性力情報に基づいてアームの動作を制御する。これにより、慣性力情報の急激な変化に伴うアームの振動や、駆動源や減速機に対しての機械的負荷による機械寿命への悪影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係るロボットの概略構成を示す外観斜視図。
【図２】ロボット機構を駆動させる機能的構成を示すブロック図。
【図３】アーム駆動モーターの駆動を制御することにより、アームを回動させる工程を示すフローチャート。
【図４】アームを回動させる間における角速度のゲイン調整の例を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図、（ｂ），（ｃ）は時間経過とゲインとの関係を示す図。
【図５】アームが停止する間際におけるゲイン調整の例を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図、（ｂ），（ｃ）は時間経過とゲインとの関係を示す図。
【図６】アームが停止する間際において、ゲインを目標値の状態から０の状態に減少させるまでの時間経過を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角速度の関係を示す図、（ｂ）は時間経過とゲインの関係を示す図。
【図７】アームが停止する間際におけるゲイン調整の実測値の例を示す図。
【図８】角速度の閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図、（ｂ）はアームが停止する間際における図（ａ）の拡大図。
【図９】角度の閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角度との関係を示す図、（ｂ）は、アームが停止する間際における（ａ）の拡大図である。
【図１０】制御指令値の特徴点をもとに時間軸における閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図、（ｂ）はアーム２１が停止する間際における（ａ）の拡大図。
【図１１】制御指令値の特徴点をもとに角速度の閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図、（ｂ）はアームが停止する間際における（ａ）の拡大図。
【図１２】第３実施形態に係るロボットの概略構成を示す外観斜視図。
【図１３】搬送装置の概略構成を示す外観斜視図。
【図１４】レーザープリンターの要部の概略構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係るロボットについて、図面を参照して説明する。なお、以下の図面においては、図面を見易くするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２５】
＜ロボットの概略構成＞
ロボット１０の概略構成について説明する。
図１は、第１実施形態に係るロボット１０の概略構成を示す外観斜視図である。同図に示すように、ロボット１０は、ロボット機構２０とロボット制御部３０とにより構成されている。ロボット機構２０は、保持ハンド１２、ハンド保持機構２４、アーム２１、アーム軸部２６、機台２８、角速度センサー３２、角度センサー３４（図２参照）等を備えている。ロボット１０は、水平に回動可能な１本のアーム２１を備えた、いわゆるスカラーロボットである。
【００２６】
機台２８は、内蔵する軸受機構（図示略）を介して、アーム軸部２６をアーム軸部２６の回動軸回りに回動自在に支持している。アーム軸部２６は、機台２８に内蔵されたアーム駆動モーター２２（図２参照）とアーム駆動機構２３（図２参照）とを介して機台２８に接続されており、アーム駆動モーター２２によって回動させられる。アーム駆動モーター２２には角度センサー３４が接続されており、角度センサー３４によってアーム駆動モーター２２の回動角度が測定（検出）される。
【００２７】
アーム軸部２６において機台２８に支持された側と反対側の端には、アーム２１の一端が固定されている。アーム２１は、アーム駆動モーター２２により、アーム軸部２６の回動軸を中心に回動させられる。アーム２１の回動角度は、角度センサー３４によってアーム駆動モーター２２の回動角度を測定することによって近似的に測定される。
【００２８】
アーム２１においてアーム軸部２６に固定された反対側の端には、ハンド保持機構２４が固定されている。ハンド保持機構２４は、アーム２１に固定された保持軸受２４ａと、保持軸受２４ａに摺動自在に支持された保持機構軸２４ｂとを備えている。保持機構軸２４ｂは、図示しない上下駆動源により、保持軸受２４ａに対して保持機構軸２４ｂの軸方向に摺動可能である。また、保持機構軸２４ｂの軸方向は、アーム軸部２６の軸方向と略平行である。
【００２９】
保持機構軸２４ｂの自由端には、保持ハンド１２が取り付けられている。そして、アーム２１を回動させることにより、保持ハンド１２を搬送対象物に臨む位置に位置させる。保持軸受２４ａに対して保持機構軸２４ｂを摺動させることにより、保持ハンド１２を搬送対象物に離接させると共に、保持ハンド１２によって保持した搬送対象物を、載置場所から持ち上げたり、載置場所に接近させたりする。
【００３０】
保持ハンド１２が取り付けられているハンド保持機構２４には、保持ハンド１２と反対側に角速度センサー３２が固定されている。角速度センサー３２は、アーム２１の先端に固定されており、アーム２１が回動させられる角速度を測定（検出）可能である。
ロボット制御部３０は、情報入出力装置（図示略）を介して予め入力された制御プログラムに基づいて、ロボット１０の各部の動作を統括制御する。
【００３１】
＜ロボット機構駆動の機能的構成＞
次に、ロボット機構２０を駆動させる機能的構成について説明する。
図２は、ロボット機構２０を駆動させる機能的構成を示すブロック図である。同図に示すように、ロボット１０は、アーム２１を回動させるために、駆動源としてのアーム駆動モーター２２、アーム駆動機構２３、角速度センサー３２、角度センサー３４、及びロボット制御部３０を備えている。ここで、角速度センサー３２としては、例えばジャイロセンサーを用いることができる。また、角度センサー３４としては、例えばエンコーダーを用いることができる。
【００３２】
ロボット制御部３０は、制御指令発生部３０１、ゲイン調整部３０２、アーム動作制御部３０３、モータードライバー３０４、ねじれ角速度算出部３０５等を備えている。
制御指令発生部３０１は、給材又は除材の稼動指令に基づくロボット機構２０への動作指令を実行するため、アーム２１の回動動作を規定する制御指令値を出力する。ここで、給材又は除材の稼動指令は、図示しない入力装置からロボット１０に入力される。そして、稼動指令に基づくロボット機構２０の動作指令は、ロボット制御部３０が備える統括制御部（図示略）から制御指令発生部３０１に出力される。そして、制御指令発生部３０１が出力するアーム２１の制御指令値は、例えば、アーム２１の先端の軌道が時間毎のアーム２１の角度として示される。
【００３３】
アーム動作制御部３０３は、制御指令発生部３０１が出力するアーム２１の制御指令値を実行するためのアーム駆動モーター２２の制御信号を出力する。このとき、アーム動作制御部３０３は、アーム２１の制御指令値を実行するために最適なアーム駆動モーター２２の制御信号を、角度センサー３４からの角度情報、及び角速度センサー３２からの角速度情報に基づいて、生成して出力する。なお、角速度センサー３２は慣性センサーに相当し、角速度情報は慣性力情報に相当する。
【００３４】
ねじれ角速度算出部３０５は、角度センサー３４からの角度情報と、角速度センサー３２からの角速度情報との差に基づいて、ねじれの成分であるねじれ角速度を算出する。ゲイン調整部３０２は、算出されたねじれ角速度に基づいて、角速度情報を補正する目標値となるゲインを決定する。そして、後述する所定のタイミングで、角速度情報に対しての補正量を調整するゲイン調整を行う。なお、ゲイン調整部３０２は、重み付け調整部に相当し、ゲインは、重み付け値に相当する。
【００３５】
モータードライバー３０４は、アーム駆動モーター２２に電力を供給することにより、アーム駆動モーター２２を制御する。
【００３６】
＜アーム２１の回動工程＞
次に、アーム駆動モーター２２の駆動を制御することにより、アーム２１を回動させてアーム２１の先端に取り付けられている保持ハンド１２を所定位置に位置させる工程について説明する。
図３は、アーム駆動モーター２２の駆動を制御することにより、アーム２１を回動させる工程を示すフローチャートである。
【００３７】
最初に、ロボット１０は、モーター停止命令の有無を判定する（ステップＳ１０）。モーター停止命令は、アーム駆動モーター２２を停止させて、アーム駆動モーター２２の制御を終了させる指令である。
【００３８】
モーター停止命令が有った場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）は、アーム駆動モーター２２の駆動を停止し、保持ハンド１２を所定位置に位置させる工程を終了する。
他方、モーター停止命令が無い場合（ステップＳ１０：ＮＯ）は、次のステップＳ２０に進む。
【００３９】
ステップＳ２０では、ロボット１０は、アーム動作制御部３０３により、制御指令値、角度情報、及び角速度情報を取得する。詳細には、制御指令発生部３０１から出力された制御指令値がアーム動作制御部３０３に入力される。また、アーム駆動モーター２２に接続された角度センサー３４により、アーム駆動モーター２２の回動角度が測定されて角度情報がアーム動作制御部３０３に入力される。また、アーム２１の先端近くに固定された角速度センサー３２により、アーム２１の角速度が測定されて角速度情報がアーム動作制御部３０３に入力される。
【００４０】
次に、ロボット１０は、ゲイン調整部３０２により、ステップＳ２０において取得した角速度情報のゲインを調整して角速度情報を補正するゲイン調整を行う（ステップＳ３０）。ゲイン調整とは、角速度情報のゲインを増加させたり減少させたりする調整であり、ゲインが０の場合は、角速度情報を用いないことになる。なお、ゲイン調整の詳細については後述する。
【００４１】
次に、ロボット１０は、アーム動作制御部３０３により、ステップＳ２０において取得した制御指令値及び角度情報と、ステップＳ３０においてゲイン調整した角速度情報とに基づいて、アーム駆動モーター２２のトルク指令値を演算する（ステップＳ４０）。
【００４２】
次に、ロボット１０は、ステップＳ４０において演算されたトルク指令値を、モータードライバー３０４に入力する（ステップＳ５０）。
【００４３】
次に、ロボット１０は、モータードライバー３０４により、トルク指令値に対応する電力をアーム駆動モーター２２に供給する。そして、アーム駆動モーター２２は、供給された電力に対応するトルクを発生する（ステップＳ６０）。
【００４４】
次に、ロボット１０は、アーム駆動モーター２２において発生したトルクにより、アーム駆動モーター２２に接続されたアーム駆動機構２３を作動する（ステップＳ７０）。そして、アーム駆動機構２３を介して接続されたアーム２１の角速度が加速又は減速される。
【００４５】
次に、ロボット１０は、ステップＳ１０に戻り、モーター停止命令が有るまで、アーム２１を回動させて保持ハンド１２を所定の位置に位置させる工程を繰り返す。
【００４６】
＜ゲイン調整＞
次に、角速度情報を補正するゲイン調整の詳細について説明する。
図４は、アーム２１を回動させる間における角速度のゲイン調整の例を説明するための図であり、図４（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図であり、図４（ｂ），（ｃ）は時間経過とゲインとの関係を示す図である。図４（ａ）において二点鎖線で示すグラフは、制御指令値として指定されたアーム２１の経過時間毎の角速度を示す。実線で示すグラフは、角速度センサー３２によって計測されたアーム２１の経過時間毎の角速度を示す。また、図４（ｂ），（ｃ）のグラフは、角速度センサー３２によって計測されたアーム２１の角速度を経過時間毎に補正するゲインを示す。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、停止状態のアーム２１が回動を始め、角速度が増加して閾値Ｓに達した時点ｐ１から、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、これまで０であったゲインが目標値Ｋに達するまで漸次増加している。このとき、図４（ｂ）では、ゲインが１次直線の傾きで増加しており、図４（ｃ）では、ゲインが時間の経過に伴い変化幅が大きくなる２次曲線の傾きで増加している。
【００４８】
一方、図４（ａ）に示すように、回動状態のアーム２１が目的位置に近づいて、角速度が減少して閾値Ｓに達した時点ｐ２から、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、これまで目標値Ｋを保持していたゲインが０になるまで漸次減少している。このとき、図４（ｂ）では、ゲインが１次直線の傾きで減少しており、図４（ｃ）では、ゲインが時間の経過に伴い変化幅が大きくなる２次曲線の傾きで減少している。
【００４９】
本実施形態では、ゲインが２次曲線の傾きで増加又は減少する例について説明しているが、２次曲線に限られず、例えば、３次以上の高次の関数や正弦波等を利用するようにしても良い。なお、２次曲線の場合は、比較的演算量が少なく時間の経過に伴い変化幅が大きくなる利点がある。
【００５０】
図５は、アーム２１が停止する間際におけるゲイン調整の例を説明するための図であり、図５（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図であり、図５（ｂ），（ｃ）は時間経過とゲインとの関係を示す図である。図５（ａ）において実線で示すグラフは、角速度センサー３２によって計測されたアーム２１の経過時間毎の角速度を示す。図５（ａ）では、目的の位置を通り過ぎた保持ハンド１２を戻すようにアーム２１を回動させることによるアーム２１の機械振動の様子を示している。このように、アーム２１が目的の位置に略到達してから停止するまでに、機械振動が納まるまでの時間が必要となる。
【００５１】
また、図５（ａ）に示す角速度が減少して閾値Ｓに達した時点から、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、これまで目標値Ｋを保持していたゲインが漸次減少している。更に角速度が減少して閾値−Ｓに達した時点から、今度は逆に元の目標値Ｋに達するまで漸次増加している。そして、ゲインの減少及び増加を、最終的にゲインが０の状態になるまで繰り返している。なお、図５（ｂ）では、１次直線の傾きでのゲインの増減を示し、図５（ｃ）では、２次直線の傾きでのゲインの増減を示している。
【００５２】
詳細には、求めるゲインをＧ、ゲインの目標値をＫ、定数をａ、各区間における経過時間をｔｉとすると、図５における区間ｔ１の場合、図５（ｂ），（ｃ）共にＧ＝Ｋにより算出され、ゲインＧは目標値Ｋの状態が保持されている。
区間ｔ２の場合、図５（ｂ）ではＧ＝Ｋ（１−（ａ×ｔｉ））、図５（ｃ）ではＧ＝Ｋ（１−（ａ×ｔｉ）2）により算出され、ゲインＧは目標値Ｋの状態から減少する。
区間ｔ３の場合、区間ｔ２における最終的なＧをＧ２とすると、図５（ｂ）ではＧ＝Ｇ２＋Ｋ（ａ×ｔｉ）、図５（ｃ）ではＧ＝Ｇ２＋Ｋ（ａ×ｔｉ）2により算出（なお、ＧはＫを上限とする）され、ゲインＧは目標値Ｋの状態になるまで増加する。
区間ｔ４の場合、図５（ｂ）ではＧ＝Ｋ（１−（ａ×ｔｉ））、図５（ｃ）ではＧ＝Ｋ（１−（ａ×ｔｉ）2）により算出され、ゲインＧは目標値Ｋの状態から再度減少する。
区間ｔ５の場合、区間ｔ４における最終的なＧをＧ４とすると、図５（ｂ）ではＧ＝Ｇ４＋Ｋ（ａ×ｔｉ）、図５（ｃ）ではＧ＝Ｇ４＋Ｋ（ａ×ｔｉ）2により算出（なお、ＧはＫを上限とする）され、ゲインＧは目標値Ｋの状態になるまで再度増加する。
区間ｔ６の場合、図５（ｂ）ではＧ＝Ｋ（１−（ａ×ｔｉ））、図５（ｃ）ではＧ＝Ｋ（１−（ａ×ｔｉ）2）により算出され、ゲインＧは目標値Ｋの状態から再々度減少し、最終的にはＧ＝０の状態を継続する。
【００５３】
ここで、ゲインを得るタイミングとしては、アーム２１の動作中に逐次、上記の演算を行うようにして求めても良い。また、予め経過時間毎のゲインについて上記の演算結果をテーブル等にデータとして保存しておき、アーム２１の動作中に保存したデータを参照するようにしても良い。
【００５４】
図６は、アーム２１が停止する間際において、ゲインを目標値Ｋの状態から０の状態に減少させるまでの時間経過を説明するための図であり、図６（ａ）は時間経過と角速度の関係を示す図であり、図６（ｂ）は時間経過とゲインの関係を示す図である。図６（ａ）では、アーム２１の機械振動の周期の半分の区間をｆ／２として示している。図６（ｂ）では、目標値Ｋの状態から２次曲線の傾きで０の状態になるまで減少させるゲイン調整に要する時間が、区間ｆ／２よりも長いことを示している。なお、図示しないが、目標値Ｋの状態から１次曲線の傾きで０の状態になるまで減少させるゲイン調整に要する時間についても、区間ｆ／２よりも長くなる。
【００５５】
ここで、アーム２１の姿勢や、保持ハンド１２が保持する搬送対象物の負荷等の要因により、上記した機械振動の周期が変わることから、これらの要因に応じてゲイン調整の演算に用いる定数を変えるようにしても良い。また、演算量を減らすために、定数を固定としても良い。その場合、最も振動周期が長い条件（モーター軸換算のイナーシャが大きくなる姿勢で最大負荷の場合）で当該定数を規定することにより、いずれの条件の場合にも適用することができる。
【００５６】
図７は、アーム２１が停止する間際におけるゲイン調整の実測値の例を示す図である。同図において実線で示すグラフは、角速度センサー３２によって計測されたアーム２１の経過時間毎の角速度の実測値を示す。一点鎖線で示すグラフは、角速度センサー３２によって計測されたアーム２１の角速度の実績値を経過時間毎に補正するゲインを示す。ここでは、閾値Ｓを角速度１３ｄｐｓに設定している。図７では、アーム２１の機械振動の発生時にはゲインが高く保たれており、その後、機械振動が納まるにしたがってゲインが大幅に減少し、アーム２１の静止時にはゲインが０に落ち着いているのが分かる。このように、ゲインは高い状態から低い状態へと突然に減少するのではなく漸次減少している。
【００５７】
＜ゲイン調整のタイミング＞
次に、角速度情報を補正するゲイン調整のタイミングについて説明する。
図８は、角速度の閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、図８（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図であり、図８（ｂ）はアーム２１が停止する間際における図８（ａ）の拡大図である。両図において二点鎖線で示すグラフは、制御指令値として経過時間毎に指定されたアーム２１の角速度を示す。実線で示すグラフは、制御指令値、角度情報、及び角速度情報を用いて、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施した場合の経過時間毎の角速度を示す。ここでは、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際に、図８（ｂ）に示すように、回動状態のアーム２１が目的位置に近づいて、角速度が減少して閾値Ｓに達した時点からゲイン調整を行い、角速度情報のゲインを漸次減少するようにしている。このため、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際、角速度が閾値Ｓに達した時点から、漸次減少する角速度情報を用いることになり、最終的には角速度情報を用いないで制御指令値及び角度情報のみを用いることになる。
【００５８】
上述したように、本実施形態では、停止状態のアーム２１が回動を始めて角速度が閾値Ｓに達した時点ｐ１から、目標値Ｋに達するまでゲインが漸次増加している。また、回動状態のアーム２１が目的位置に近づいて角速度が閾値Ｓに達した時点ｐ２から、ゲインが０になるまで漸次減少している。これにより、ゲインの急激な変化がなくなり、角速度情報を用いるか否かの切り替え時における振動の発生を抑制したり、駆動源や減速機への機械的負荷の低減によって機械寿命を延ばしたりすることができる。
【００５９】
また、時間の経過に伴い変化幅が大きくなる２次曲線の傾きでゲインを減少させ、更に、ゲイン調整に要する時間をアーム２１の機械振動の周期の半分よりも長くする。これにより、ゲイン調整の始めは変化が緩やかなため、大きくゲインが減らないことになる。そして、再び閾値を越える可能性のある機械振動の周期の半分が経過した時点では、ゲインが０まで落ちていないため、制振制御を有効に働かせることが可能となる。また、時間が経過するにしたがいゲインの変化が急になるため、同じ制御切り替え時間でも制振制御を有効に働かせることが可能となる。そして、できるだけ制振性を損ねずに、振動収束後に早くゲインを０にすることができる。なお、時間の経過に伴い変化幅が大きくなる２次曲線の傾きでゲインを増加させる場合にも、同様に適用することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るロボットについて、図面を参照して説明する。
第２実施形態に係るロボットは、第１実施形態に係るロボットと同様の構成をとるが、角速度情報を補正するゲイン調整のタイミングが異なる。
【００６１】
図９は、角度の閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、図９（ａ）は時間経過と角度との関係を示す図であり、図９（ｂ）は、アーム２１が停止する間際における図９（ａ）の拡大図である。両図において二点鎖線で示すグラフは、制御指令値として経過時間毎に指定されたアーム２１の角度を示す。実線で示すグラフは、制御指令値、角度情報、及び角速度情報を用いて、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施した場合の経過時間毎の角度を示す。ここでは、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際に、図９（ｂ）に示すように、回動状態のアーム２１が最終目標角度に近づいて閾値Ｓに達した時点からゲイン調整を行い、角速度情報のゲインを漸次減少するようにしている。このため、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際、角度が閾値Ｓに達した時点から、漸次減少する角速度情報を用いることになり、最終的には角速度情報を用いないで制御指令値及び角度情報のみを用いることになる。
【００６２】
角速度情報にノイズが載った場合には、当該ノイズによって振動が生ずるため、精度が悪化する。制御を切り替える角度の閾値Ｓ２を、目的の停止位置に対して、角速度情報のノイズによる振動の角度より離れた値にすることで、ノイズによる影響を排除することができる。また、制御指令値と角度情報を用いた制御に切り替えても、ノイズを含む角速度情報を用いる場合に比べて、大きな振動が生ずることを抑制することができる。
【００６３】
図１０は、制御指令値の特徴点をもとに時間軸における閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、図１０（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図であり、図１０（ｂ）はアーム２１が停止する間際における図１０（ａ）の拡大図である。両図において二点鎖線で示すグラフは、制御指令値として経過時間毎に指定されたアーム２１の角速度を示す。実線で示すグラフは、制御指令値、角度情報、及び角速度情報を用いて、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施した場合の経過時間毎の角速度を示す。ここでは、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際に、図１０（ｂ）に示すように、回動状態のアーム２１が目的位置に近づいて、制御指令値の角速度が０になった時点ｐ１０から時間ｔ１０だけ経過した時点を閾値Ｓ３としている。そして、この閾値Ｓ３の時点からゲイン調整を行い、角速度情報のゲインを漸次減少するようにしている。このため、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際、角速度の時間経過が閾値Ｓ３の時点に達してから、漸次減少する角速度情報を用いることになり、最終的には角速度情報を用いないで制御指令値及び角度情報のみを用いることになる。
【００６４】
制御指令値の角速度が０になった時点から一定の時間ｔ１０が経過すると、一般的に、給除材アーム２１の角速度は０になる。給除材アーム２１の角速度が０にならず、更にアーム駆動モーター２２を駆動させるようなトルク指令値が出力されるような状態は、制御系に異常が発生した可能性が高い状態である。このような場合、制御指令値と角度情報とゲイン調整を行った角速度情報とを用いた制御を実施することで、これらの異常要因を排除することができる。
【００６５】
図１１は、制御指令値の特徴点をもとに角速度の閾値を用いてゲイン調整を行う例を説明するための図であり、図１１（ａ）は時間経過と角速度との関係を示す図であり、図１１（ｂ）はアーム２１が停止する間際における図１１（ａ）の拡大図である。両図において二点鎖線で示すグラフは、制御指令値として経過時間毎に指定されたアーム２１の角速度を示す。実線で示すグラフは、制御指令値、角度情報、及び角速度情報を用いて、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施した場合の経過時間毎の角速度を示す。ここでは、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際に、図１１（ｂ）に示すように、回動状態のアーム２１が目的位置に近づいて、制御指令値の角速度が０になった時点ｐ１０以降に、角速度が減少して閾値Ｓに達した時点からゲイン調整を行い、角速度情報のゲインを漸次減少するようにしている。このため、ねじれ角速度をフィードバックする制御等を実施する際、制御指令値の角速度が０であり且つ角速度が閾値Ｓに達した時点から、漸次減少する角速度情報を用いることになり、最終的には角速度情報を用いないで制御指令値及び角度情報のみを用いることになる。
【００６６】
制御指令値の角速度が０になっていないのに、何等かの要因によって一時的に閾値を越えてしまう角速度が計測されることがある。このような場合、制御指令値の角速度が０であるか否かの判定を入れることにより、アーム２１の角速度について閾値を用いた判定精度をより向上させることができる。
【００６７】
なお、上述した実施形態では、アーム２１が停止する間際における角速度情報のゲイン調整の例について主に述べたが、アーム２１が停止する間際に限られず、停止状態のアーム２１が回動を始めたときについても適用することができる。
【００６８】
（第３実施形態）
次に、前述した実施形態に係るロボットを応用した各種装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態に係る各種装置と、図１に示す第１実施形態に係るロボット１０とでの共通の構成については、同一符号を付してあり、以下異なる構成についてのみ説明する。
【００６９】
＜ロボット＞
最初に、前述した実施形態に係るロボットを応用した、前述した実施形態とは異なる構成を備えるロボットについて説明する。
図１２は、第３実施形態に係るロボット３１０の概略構成を示す外観斜視図である。同図に示すように、ロボット３１０は、ロボット機構３２０とロボット制御部３３０とにより構成されている。ロボット機構３２０は、保持ハンド１２、ハンド保持機構２４、アーム３２１、アーム軸部３２６、機台３２８、角速度センサー３３２ａ，３３２ｂ、２個の角度センサー（図示略）等を備えている。
【００７０】
機台３２８は、内蔵する軸受機構（図示略）を介して、アーム軸部３２６をアーム軸部３２６の回動軸回りに回動自在に支持している。アーム軸部３２６は、機台３２８に内蔵されたアーム駆動モーター（図示略）とアーム駆動機構（図示略）を介して機台３２８に接続されており、アーム駆動モーターによって回動させられる。アーム駆動モーターには角度センサーが接続されており、角度センサーによってアーム駆動モーターの回動角度が測定される。
【００７１】
アーム軸部３２６の機台３２８に支持された側と反対側の端には、アーム３２１の一端が固定されている。アーム３２１は、アーム部３２１ａ，３２１ｂ及びアーム関節部３２３を備えている。アーム部３２１ａの一端とアーム部３２１ｂの一端とは、アーム関節部３２３で接続されている。アーム部３２１ｂのアーム関節部３２３に接続された一端の反対側の一端が、アーム軸部３２６に固定されている。アーム軸部３２６は、機台３２８に対してアーム軸部３２６の回動軸回りに回動自在であるため、アーム軸部３２６に一端を固定されたアーム部３２１ｂは、機台３２８に対してアーム軸部３２６の回動軸回りに回動自在である。
【００７２】
アーム部３２１ｂは、アーム部３２１ａを、アーム関節部３２３を介して、アーム関節部３２３の回動軸を中心に回動可能に支持している。アーム関節部３２３のアーム部３２１ａが固定された部分は、アーム部３２１ｂに内蔵されたアーム部駆動モーター（図示略）と、アーム部駆動機構（図示略）を介して接続されており、アーム部駆動モーターによって回動させられる。アーム部３２１ａとアーム部３２１ｂとは、アーム関節部３２３において互いのなす角度を調整可能である。即ち、アーム３２１は、アーム関節部３２３において屈伸可能である。アーム部駆動モーターにはアーム角度センサーが接続されており、アーム角度センサーにより、アーム部駆動モーターの回動角度が測定される。アーム部駆動モーターの回動角度を測定することで、アーム部３２１ｂに対するアーム部３２１ａの回動角度を測定することができる。また、アーム軸部３２６の回動軸の軸方向と、アーム関節部３２３の回動軸の軸方向とは、互いに略平行である。
【００７３】
アーム部３２１ａのアーム関節部３２３に固定された反対側の端には、ハンド保持機構２４が固定されている。ハンド保持機構２４は、アーム部３２１ａに固定された保持軸受２４ａと、保持軸受２４ａに摺動自在に支持された保持機構軸２４ｂとを備えている。保持機構軸２４ｂは、図示しない上下駆動源により、保持軸受２４ａに対して保持機構軸２４ｂの軸方向に摺動可能である。また、保持機構軸２４ｂの軸方向は、アーム軸部３２６の回動軸の軸方向及びアーム関節部３２３の回動軸の軸方向と略平行である。
【００７４】
保持機構軸２４ｂの自由端には、保持ハンド１２が取り付けられている。アーム３２１を回動及び屈伸させることにより、保持ハンド１２を搬送対象物に臨む位置に位置させる。保持軸受２４ａに対して保持機構軸２４ｂを摺動させることにより、保持ハンド１２を搬送対象物に離接させると共に、保持ハンド１２によって保持した搬送対象物を、載置場所から持ち上げたり、載置場所に接近させたりする。
【００７５】
保持ハンド１２が取り付けられているハンド保持機構２４には、保持ハンド１２と反対側に角速度センサー３３２ａが固定されている。角速度センサー３３２ａは、アーム部３２１ａの先端に固定されており、アーム部３２１ａが回動させられる角速度を測定可能である。
アーム部３２１ｂのアーム関節部３２３に接続された一端の側面には、角速度センサー３３２ｂが固定されている。従って、角速度センサー３３２ｂは、アーム部３２１ｂの先端に固定されており、アーム部３２１ｂが回動させられる角速度を測定可能である。
ロボット制御部３３０は、情報入出力装置（図示略）を介して予め入力された制御プログラムに基づいて、ロボット３１０の各部の動作を統括制御する。ロボット制御部３３０は、角速度センサー３３２ｂによる角速度情報と機台３２８に内蔵された角度センサーによる角度情報とにより、アーム部３２１ｂの動作を制御可能である。同時に、角速度センサー３３２ａによる角速度情報とアーム部３２１ｂに内蔵されたアーム角度センサーによる角度情報とにより、アーム部３２１ａのアーム部３２１ｂに対する相対動作を制御可能である。すなわち、アーム部３２１ａの動作とアーム部３２１ｂとを統括したアーム３２１の動作を、上述した実施形態と同様に、ゲイン調整を行った角速度情報と、角度情報とを用いて制御することができる。
【００７６】
＜搬送装置＞
次に、前述した実施形態に係るロボットを応用した搬送装置について説明する。
図１３は、搬送装置の概略構成を示す外観斜視図である。図１３（ａ）は、天吊搬送装置の概略構成を示す外観斜視図であり、図１３（ｂ）は、印刷装置におけるヘッド搬送装置の概略構成を示す外観斜視図である。
【００７７】
＜天吊搬送装置＞
図１３（ａ）に示すように、天吊搬送装置４１０は、主走査方向移動機構４０２、副走査方向移動機構４０３、昇降移動機構４０４、保持機構４１２、距離センサー、加速度センサー４３２、搬送装置制御部（図示略）等を備えている。
【００７８】
主走査方向移動機構４０２は、主走査方向に延在する一対の主走査ガイドレール４２１，４２１と、主走査ガイドレール４２１に形成された主走査リニアモーターと、走査プレート４２２に形成された主走査スライダーとを備えている。走査プレート４２２は、一対の主走査ガイドレール４２１，４２１の間に架け渡されて、主走査方向と略直交する副走査方向に延在している。走査プレート４２２は、主走査リニアモーターと主走査スライダーとにより、主走査方向に自在に移動させられる。一対の主走査ガイドレール４２１，４２１は、例えば天井などに懸吊されて固定されている。
【００７９】
副走査方向移動機構４０３は、走査プレート４２２に形成された副走査リニアモーターと、副走査枠４２３に形成された副走査スライダーとを備えている。副走査枠４２３は、副走査リニアモーターと副走査スライダーとにより、副走査方向に自在に移動させられる。
昇降移動機構４０４は、副走査枠４２３に配設されたボール軸受と、ボール軸受駆動モーターと、昇降軸４２４に固定されたボールねじとを備えている。昇降軸４２４は、ボール軸受とボール軸受駆動モーターとボールねじとにより、昇降させられる。
昇降軸４２４のボールねじと反対側に固定された保持機構４１２を、主走査方向移動機構４０２と、副走査方向移動機構４０３と、によって主走査方向及び副走査方向の任意の位置に移動し、昇降移動機構４０４により、搬送対象物に対して離接させることができる。
搬送装置制御部は、情報入出力装置（図示略）を介して予め入力された制御プログラムに基づいて、天吊搬送装置４１０の各部の動作を統括制御する。
【００８０】
主走査リニアモーター、副走査リニアモーター、及びボール軸受駆動モーターには、それぞれによる駆動距離を測定する距離センサーが接続されている。
副走査枠４２３又は保持機構４１２には、加速度センサー４３２ａ、加速度センサー４３２ｂ、又は加速度センサー４３２ｃが固定されている。加速度センサー４３２ａ、加速度センサー４３２ｂ、及び加速度センサー４３２ｃは、主走査方向、副走査方向、又は昇降方向の加速度を測定可能である。
主走査リニアモーター、副走査リニアモーター、又はボール軸受駆動モーターに接続された距離センサーによる、それぞれの方向における移動距離情報と、加速度センサー４３２ａ、加速度センサー４３２ｂ、又は加速度センサー４３２ｃによる、それぞれの方向における加速度情報と、により、保持機構４１２の移動を制御することができる。距離センサーとしては、例えばリニアエンコーダーを用いることができる。
【００８１】
移動距離情報及び加速度情報を用いて保持機構４１２の移動の制御を実行する際は、移動距離情報又は加速度情報などに閾値を予め設定し、移動距離情報又は加速度情報などを当該閾値と比較して、加速度情報のゲイン調整を行う。搬送装置制御部の動作制御部が、制御指令値と、移動距離情報と、ゲイン調整を行った加速度情報とを用いた制御を実施する。当該制御を実施することにより、主走査方向移動機構４０２、副走査方向移動機構４０３、及び昇降移動機構４０４の動作を制御して、保持機構４１２を任意の位置に移動し、位置決めする。
【００８２】
＜ヘッド搬送装置＞
図１３（ｂ）に示すように、ヘッド搬送装置４６０は、印刷装置の吐出ヘッド４６２を移動させるものであり、ヘッドキャリッジ４７６、キャリッジ軸４７４、駆動ベルト４７３、駆動プーリー４７２、駆動モーター４７１、加速度センサー４８２、エンコーダー４８４等を備えている。印刷装置は、印刷装置の各部の動作を統括制御する印刷装置制御部（図示略）を備えている。
【００８３】
駆動モーター４７１は図示しない装置枠に固定されており、駆動軸の一端に駆動プーリー４７２が固定されている。駆動プーリー４７２と図示しない従動プーリーとに、駆動ベルト４７３が張渡されており、駆動ベルト４７３は、駆動モーター４７１によって駆動される。キャリッジ軸４７４は、駆動ベルト４７３の延在方向と平行に配設されている。キャリッジ軸４７４には、ヘッドキャリッジ４７６がキャリッジ軸４７４の軸方向に摺動自在に嵌合して支持されている。ヘッドキャリッジ４７６は、駆動ベルト４７３と固定されており、駆動ベルト４７３が駆動されることにより、キャリッジ軸４７４に沿って移動させられる。ヘッドキャリッジ４７６に保持された吐出ヘッド４６２は、キャリッジ軸４７４の軸方向に移動させられ、任意の位置に保持される。
印刷装置制御部は、情報入出力装置（図示略）を介して予め入力された制御プログラムに基づいて、印刷装置の各部の動作を統括制御する。
【００８４】
エンコーダー４８４は、駆動モーター４７１の駆動軸に接続されており、駆動モーター４７１の回動角度を測定することにより、吐出ヘッド４６２の移動距離を測定することができる。当該移動距離に対応する吐出ヘッド４６２の位置に対応する駆動モーター４７１の角度情報を、駆動モーター４７１の位置情報と表記する。加速度センサー４８２はヘッドキャリッジ４７６に固定されており、ヘッドキャリッジ４７６が駆動されることによってヘッドキャリッジ４７６に作用する加速度を測定可能である。エンコーダー４８４による位置情報と、加速度センサー４８２による加速度情報と、により、ヘッドキャリッジ４７６に保持された吐出ヘッド４６２の移動を制御することができる。
【００８５】
位置情報及び加速度情報を用いて吐出ヘッド４６２の移動の制御を実行する際は、位置情報又は加速度情報などに閾値を設定し、位置情報又は加速度情報などを当該閾値と比較して、加速度情報のゲイン調整を行う。印刷装置制御部の動作制御部が、制御指令値と、位置情報と、ゲイン調整を行った加速度情報とを用いた制御を実施する。当該制御を実施することにより、駆動モーター４７１の動作を制御して、ヘッドキャリッジ４７６に保持された吐出ヘッド４６２を任意の位置に移動し、位置決めする。
【００８６】
＜レーザープリンター＞
次に、前述した実施形態に係るロボットを応用してドラム状の部材の回動を制御する例として、レーザープリンター５１０について説明する。
図１４は、レーザープリンターの要部の概略構成を示す説明図である。同図に示すように、レーザープリンター５１０は、感光体ドラム５２４、ドラム駆動モーター５２２、エンコーダー５３４、駆動伝達機構５２３、チャージ装置５４１、レーザー発振装置５４２、トナー供給装置５４３、転写ローラー５４４、定着ローラー５４６及び定着ローラー５４７、トナー回収装置５４８、角速度センサー５３２、プリンター制御部（図示略）等を備えている。
【００８７】
感光体ドラム５２４は、駆動伝達機構５２３を介してドラム駆動モーター５２２に接続されており、ドラム駆動モーター５２２によって回動軸回りに回動させられる。感光体ドラム５２４の表面は、チャージ装置５４１によってマイナスに帯電させられ、レーザー発振装置５４２により、帯電部分が印刷物の形状に残されることで印刷物の形状が描かれ、トナー供給装置５４３によって供給されたトナーが、帯電した印刷物の形状に付着する。用紙５４９が転写ローラー５４４によって感光体ドラム５２４に圧着されて、トナーが用紙５４９に転写される。用紙５４９に転写されたトナーは、定着ローラー５４６及び定着ローラー５４７によって圧力と熱を加えて定着させる。トナーを転写した感光体ドラム５２４の表面は、トナー回収装置５４８によって不要なトナーが回収されて、再び上記工程が繰り返される。
プリンター制御部は、情報入出力装置（図示略）を介して予め入力された制御プログラムに基づいて、レーザープリンター５１０の各部の動作を統括制御する。
【００８８】
ドラム駆動モーター５２２の駆動軸には、エンコーダー５３４が接続されており、エンコーダー５３４によってドラム駆動モーター５２２の回動角度を測定することにより、感光体ドラム５２４の角度情報を取得することができる。角速度センサー５３２は感光体ドラム５２４に固定されており、角速度センサー５３２によって感光体ドラム５２４が回動する角速度の情報を取得することができる。エンコーダー５３４によるドラム駆動モーター５２２の角度情報と、角速度センサー５３２による角速度情報と、により、感光体ドラム５２４の回動を制御することができる。
【００８９】
角度情報及び角速度情報を用いて感光体ドラム５２４の回動の制御を実行する際は、角度情報又は角速度情報などに閾値を設定し、角度情報又は角速度情報などを当該閾値と比較して、角速度情報のゲイン調整を行う。プリンター装置制御部の動作制御部が、制御指令値と、角度情報と、ゲイン調整を行った角速度情報とを用いた制御を実施する。当該制御を実施することにより、ドラム駆動モーター５２２の動作を制御して、感光体ドラム５２４を任意の角度、回動させる。
【００９０】
以上、添付図面を参照しながら好適な実施形態について説明したが、好適な実施形態は、前記実施形態に限られない。実施形態は、要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であり、以下のように実施することもできる。
【００９１】
（変形例１）
上述した実施形態においては、角速度情報、角度情報、移動距離情報、加速度情報、位置情報等について閾値を規定する例や、制御指令値の特徴点に対して時間軸において閾値を規定する例について説明したが、閾値を規定する対象はこれらに限られない。角速度情報や加速度度情報の値に影響を及ぼすノイズに閾値を設定して、当該ノイズのレベルによって角速度情報や加速度情報のゲイン調整を行うようにしても良い。角速度情報や加速度情報の値に影響を及ぼすノイズとしては、装置自身の機械振動や、周囲に存在する装置などの振動や、装置に供給される電力の振れや、周囲の電磁ノイズなどが挙げられる。
【００９２】
（変形例２）
上述した実施形態においては、角速度センサー３２による角速度情報や、加速度センサー４３２による加速度情報について閾値を規定する例について説明したが、閾値を規定する対象はこれらに限られない。閾値は、角速度情報や加速度情報の一回以上の積分値について規定しても良い。加速度情報の積分値は速度情報であって、速度情報は、角速度情報と同様に取り扱うことができる。加速度情報の二回積分値及び角速度情報の積分値は移動距離の情報であって、移動距離の情報は、角度情報や位置情報と同様に取り扱うことができる。
【００９３】
（変形例３）
上述した実施形態においては、角度センサー３４による角度情報や、距離センサーによる移動距離情報について閾値を規定する例について説明したが、閾値を規定する対象はこれらに限られない。閾値は、角度情報や移動距離情報の一回以上の微分値について規定しても良い。角度情報又は移動距離情報の微分値は、角速度又は移動速度であって、上述した角速度情報と同様に取り扱うことができる。角度情報又は移動距離情報の二回微分値は、角加速度又は加速度であって、上述した加速度情報と同様に取り扱うことができる。
【００９４】
（変形例４）
上述した実施形態においては、角度情報や角速度情報や移動距離情報や加速度情報や位置情報などについて閾値を規定する例や、制御指令値の特徴点に対して時間軸において閾値を規定する例について説明した。これらの閾値を規定した対象は、制御を実行する際は、それぞれ単独で用いられていたが、閾値を規定した複数の対象を用いて制御を実行しても良い。例えば、角度情報及び角速度情報が共に閾値を超えた場合のみ、角速度情報のゲイン調整を行う制御を実行し、角度情報又は角速度情報の少なくとも一方が閾値を超えていない場合には、ゲイン調整を行わない制御を実行しても良い。また、角度情報や角速度情報や移動距離情報や加速度情報や位置情報などや、制御指令値の特徴点に対する時間軸などと、変形例１で説明した角速度情報や加速度情報の値に影響を及ぼすノイズレベルとを組み合わせても良い。この場合、例えば、角度情報や角速度情報や移動距離情報や加速度情報や位置情報などや、制御指令値の特徴点に対する時間軸などと、ノイズレベルとの両方が共に閾値を超えた場合のみ、ゲイン調整を行う制御を実行し、少なくとも一方が閾値を超えていない場合には、ゲイン調整を行わない制御を実行する。これにより、角速度情報などのノイズレベルが低レベルに保たれているにも関わらず、ノイズによる悪影響を回避するためにゲイン調整を行う制御を実施するというような状態を回避することができる。
【００９５】
（変形例５）
上述した実施形態においては、ロボット及び搬送装置の例として、ロボット機構２０を備えるロボット１０、ロボット機構３２０を備えるロボット３１０、天吊搬送装置４１０、印刷装置が備えるヘッド搬送装置４６０、レーザープリンター５１０が備えるドラム駆動装置、などを例に説明した。しかし、上述した慣性センサーを用いた制御方法を用いて好適に制御できるロボット及び搬送装置は、これらの例示した装置に限られない。上述した慣性センサーを用いた制御方法を用いることで、移動体を所定の目的位置まで速やかに移動させると共に、当該位置に精度良く速やかに停止させることが好ましい装置を好適に制御することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０…ロボット、１２…保持ハンド、２０…ロボット機構、２１…アーム、２２…アーム駆動モーター、２３…アーム駆動機構、２４…ハンド保持機構、２４ａ…保持軸受、２４ｂ…保持機構軸、２６…アーム軸部、２８…機台、３０…ロボット制御部、３２…角速度センサー、３４…角度センサー、３０１…制御指令発生部、３０２…ゲイン調整部、３０３…アーム動作制御部、３０４…モータードライバー、３０５…角速度算出部、３１０…ロボット、３２０…ロボット機構、３２１…アーム、３２１ａ，３２１ｂ…アーム部、３２３…アーム関節部、３２６…アーム軸部、３２８…機台、３３０…ロボット制御部、３３２ａ…角速度センサー、３３２ｂ…角速度センサー、４０２…主走査方向移動機構、４０３…副走査方向移動機構、４０４…昇降移動機構、４１０…天吊搬送装置、４１２…保持機構、４２１…主走査ガイドレール、４２２…走査プレート、４２３…副走査枠、４２４…昇降軸、４３２…加速度センサー、４３２ａ…加速度センサー、４３２ｂ…加速度センサー、４３２ｃ…加速度センサー、４６０…ヘッド搬送装置、４６２…吐出ヘッド、４７１…駆動モーター、４７２…駆動プーリー、４７３…駆動ベルト、４７４…キャリッジ軸、４７６…ヘッドキャリッジ、４８２…加速度センサー、４８４…エンコーダー、５１０…レーザープリンター、５２２…ドラム駆動モーター、５２３…駆動伝達機構、５２４…感光体ドラム、５３２…角速度センサー、５３４…エンコーダー、５４１…チャージ装置、５４２…レーザー発振装置、５４３…トナー供給装置、５４４…転写ローラー、５４６…定着ローラー、５４７…定着ローラー、５４８…トナー回収装置、５４９…用紙。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端を回動可能に支持されたアームと、前記アームを回動させる駆動源と、前記駆動源の回動角度を検出して角度情報を出力する角度センサーと、前記アームに取り付けられており、前記アームに作用する慣性力を検出して慣性力情報を出力する慣性センサーと、前記アームの回動動作を規定する制御指令値を出力する制御指令発生部と、
前記慣性力情報の重み付け値を漸次変化させて調整する重み付け調整部と、
前記制御指令値、前記角度情報、及び前記重み付け値によって重み付けされた前記慣性力情報に基づいて前記アームの動作を制御するアーム動作制御部と、を備えることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記重み付け調整部は、前記アームが停止状態から回動状態に移行する場合に前記慣性力情報の重み付け値を漸次増加させる調整と、前記アームが回動状態から停止状態に移行する場合に前記慣性力情報の重み付け値を漸次減少させる調整との、少なくとも１つの調整を行うことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記重み付け調整部は、時間の経過に伴い前記重み付け値の変化幅を大きくさせることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項４】
前記重み付け調整部は、前記アームの回動による前記アームの振動周期の半分以上の時間、前記重み付け値を変化させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項５】
前記重み付け調整部は、前記慣性力情報と当該慣性力情報について予め設定された閾値とを比較して前記重み付け値を変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項６】
前記重み付け調整部は、前記角度情報と当該角度情報について予め設定された閾値とを比較して前記重み付け値を変化させることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項７】
前記重み付け調整部は、前記制御指令値が規定する前記アームの回動動作の停止時点からの経過時間と、前記経過時間について予め設定された閾値とを比較して前記重み付け値を変化させるこことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項８】
一端を回動可能に支持されたアームと、前記アームを回動させる駆動源と、前記駆動源の回動角度を検出して角度情報を出力する角度センサーと、前記アームに取り付けられており、前記アームに作用する慣性力を検出して慣性力情報を出力する慣性センサーと、前記アームの回動動作を規定する制御指令値を出力する制御指令発生工程と、
前記慣性力情報の重み付け値を漸次変化させて調整する重み付け調整工程と、
前記制御指令値、前記角度情報、及び前記重み付け値によって重み付けされた前記慣性力情報に基づいて前記アームの動作を制御するアーム動作制御工程と、を備えることを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項１】
一端を回動可能に支持されたアームと、前記アームを回動させる駆動源と、前記駆動源の回動角度を検出して角度情報を出力する角度センサーと、前記アームに取り付けられており、前記アームに作用する慣性力を検出して慣性力情報を出力する慣性センサーと、前記アームの回動動作を規定する制御指令値を出力する制御指令発生部と、
前記慣性力情報の重み付け値を漸次変化させて調整する重み付け調整部と、
前記制御指令値、前記角度情報、及び前記重み付け値によって重み付けされた前記慣性力情報に基づいて前記アームの動作を制御するアーム動作制御部と、を備えることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記重み付け調整部は、前記アームが停止状態から回動状態に移行する場合に前記慣性力情報の重み付け値を漸次増加させる調整と、前記アームが回動状態から停止状態に移行する場合に前記慣性力情報の重み付け値を漸次減少させる調整との、少なくとも１つの調整を行うことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記重み付け調整部は、時間の経過に伴い前記重み付け値の変化幅を大きくさせることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項４】
前記重み付け調整部は、前記アームの回動による前記アームの振動周期の半分以上の時間、前記重み付け値を変化させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項５】
前記重み付け調整部は、前記慣性力情報と当該慣性力情報について予め設定された閾値とを比較して前記重み付け値を変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項６】
前記重み付け調整部は、前記角度情報と当該角度情報について予め設定された閾値とを比較して前記重み付け値を変化させることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項７】
前記重み付け調整部は、前記制御指令値が規定する前記アームの回動動作の停止時点からの経過時間と、前記経過時間について予め設定された閾値とを比較して前記重み付け値を変化させるこことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項８】
一端を回動可能に支持されたアームと、前記アームを回動させる駆動源と、前記駆動源の回動角度を検出して角度情報を出力する角度センサーと、前記アームに取り付けられており、前記アームに作用する慣性力を検出して慣性力情報を出力する慣性センサーと、前記アームの回動動作を規定する制御指令値を出力する制御指令発生工程と、
前記慣性力情報の重み付け値を漸次変化させて調整する重み付け調整工程と、
前記制御指令値、前記角度情報、及び前記重み付け値によって重み付けされた前記慣性力情報に基づいて前記アームの動作を制御するアーム動作制御工程と、を備えることを特徴とするロボットの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
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【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−６６９５４（Ｐ２０１３−６６９５４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５６７６（Ｐ２０１１−２０５６７６）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【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４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【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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