JP2017209758A - 衝撃緩和部材を有するツールを備えたロボット - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットに取付けられた作業用ツールと人との接触時の危険リスクを低減できる衝撃緩和部材を有するツールを備えたロボットを提供する。
【解決手段】ロボット１０は人９と作業空間を共有して作業を行う。ロボット１０は、ロボットアーム１４に取付けられた作業用ツール１６の少なくとも基部１６ａの周囲を覆う衝撃緩和部材１７と、ロボットアーム１４に設けられ、衝撃緩和部材１７を介して入力された外力を検出する検出器１２と、検出された前記外力の情報を基に作業用ツール１６が人９と接触したと判定した場合にロボット１０を停止させるようにするロボット制御装置２０と、を備える。前記外力は、作業用ツール１６からロボットアーム１４を伝わって検出器１２にて検出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、人と作業空間を共有して作業を行う人協調型ロボットに関する。

産業用ロボットおいては、人の安全を確保するため、ロボットの可動領域の周囲に安全柵を設置して、人がロボットの可動領域に立入ることを制限している。しかし近年、安全柵に代って人の安全を十分に確保できる何らかの処置が行われた産業用ロボットに対しては、人と作業空間を共有して作業を実施できることとなった。このため、そのようなロボット、いわゆる人協調型ロボットの要望が高まってきている。

人協調型ロボットシステムを使用することにより、人とロボットとが同じ空間内で別々の作業を実施したり、あるいは、ロボットにより把持されたワークに対して人が作業を実施したりすることが可能となる。但し、人協調型ロボットを使用する場合、人とロボットとが作業空間を共有しているため、人がロボットと接触して負傷してしまうことを防止する必要がある。
とりわけ、ロボットの手首部に取付けられた作業用ツールに作業者が接近して作業を行う可能性が高いため、もし作業用ツールが作業者と接触したとしても、作業者が負傷しないようにする必要がある。

ところで、特許文献１、特許文献２および特許文献３などは、ロボットの一部を覆う構造を開示している。
特許文献１においては、把持爪を有するロボットハンドを袋体によって覆った構造が提案されている。これは、バイオメディカル分野においてロボットを活用できるように、ロボットハンドにクリーン性能と抗菌のための防塵防滴性能とを持たせるための提案である。
特許文献２においては、対象物を把持可能なロボットハンドの指部を弾性変形可能な部材で覆うことにより、対象物を安定して把持できるようにしたロボットが提案されている。
特許文献３においては、ロボットアームを保護部材によって覆った構造を備えた人協調型ロボットが提案されている。

特許第５８３５２７６号公報 特開２０１４−７６５２４号公報 特許第５９０２６６４号公報

しかしながら、前述した特許文献１、特許文献２および特許文献３の何れにおいても、ロボットの手首部に取り付けられた作業用ツールと人との接触時の危険リスクを低減することを目的とする技術を開示していない。つまり、従来において、ロボットの作業用ツールと人との接触時の危険リスクを低減させるために、ツール自体に危険リスクの低減対策を施した提案はなされていない。
特許文献１に開示されたロボットハンドを覆う袋体は、人との接触時の衝撃を緩和する部材ではなく、衛生を維持する部材である。特許文献２に開示されたロボットハンドの指部を覆う弾性変形可能な部材は、対象物の安定した把持を実現させる部材であり、人との接触時の衝撃を緩和する部材ではない。さらに、特許文献３に開示された人協調型ロボットにおいては、ロボットアームが保護部材によって覆われているに過ぎない。

前述したように、人協調型ロボットにおいては、ロボットの手首部に取付けられた作業用ツールに作業者が接近して作業を行う可能性が高い。人協調型ロボットの普及が進むにつれて、人の安全を確保するために、作業用ツール自体に接触対策を行うことが今後益々重要になる。また、ロボットアームの最先端に取り付けられた作業用ツールは、ロボット本体のアームよりも高速に動くため、ロボットが動作する際に最大の危険源となる可能性が高い。

そこで、本発明は、人協調型ロボットの普及が今後益々進んでいくと予想される状況に鑑み、ロボットに取付けられた作業用ツールと人との接触時の危険リスクを低減できる衝撃緩和部材を有するツールを備えたロボットを提供することを目的とする。

本発明の第一態様によれば、基部と該基部に設けられた可動部とを有する作業用ツールが取付けられたロボットアームを備え、人と作業空間を共有して作業を行うロボットであって、
前記作業用ツールの少なくとも前記基部の周囲を覆う、前記作業用ツールの基部および前記作業用ツールの可動部よりも剛性の低い材質からなる衝撃緩和部材と、
前記ロボットアームに設けられていて、前記衝撃緩和部材を介して入力された外力を検出する検出器と、
前記検出器により検出された前記外力の情報に基づいて、前記作業用ツールが前記人と接触したか否かを判定し、前記作業用ツールが前記人と接触したと判定した場合に前記ロボットを停止させるようにするロボット制御装置と、を具備し、
前記外力は、前記作業用ツールから前記ロボットアームを伝わって前記検出器にて検出されるように構成された、ロボットが提供される。

本発明の第二態様によれば、上記第一態様のロボットであって、
作業目的を果たすために露出させる必要がある部位の表面を除いた、前記可動部の表面のうちの少なくとも一部が、さらに前記衝撃緩和部材により覆われている、ロボットが提供される。

本発明の第三態様によれば、上記第一態様または第二態様のロボットであって、
前記衝撃緩和部材を前記作業用ツールの前記基部に対して交換可能に固定する固定具をさらに備え、
前記固定具の最外方部は、外側から負荷を受けて圧縮されたときの前記衝撃緩和部材の最外方部よりも内方に位置している、ロボットが提供される。

本発明の第四態様によれば、上記第一態様から第三態様のいずれかのロボットであって、前記衝撃緩和部材は、剛性の異なる複数の層を積層して構成されている、ロボットが提供される。

本発明の第五態様によれば、上記第一態様から第四態様のいずれかのロボットであって、前記衝撃緩和部材の少なくとも最外周部が、高分子化合物からなる弾性体を含む、ロボットが提供される。

本発明の第六態様によれば、上記第一態様から第五態様のいずれかのロボットであって、前記作業用ツールは、少なくとも二つの指部を前記可動部として備えた把持装置である、ロボットが提供される。

上記第一態様によれば、ロボットアームに取付けられた作業用ツールが人と接触した場合に人が怪我を負う危険リスクを低減させることができる。
とりわけ、ロボットアームの最先端に取付けられる作業用ツールはロボット本体のアーム部よりも高速に動くため、ロボットが動作する際に最大の危険源となる可能性が高い。本願発明においては、このような最大の危険源となりうる作業用ツールにおける危険リスクを大きく低減させられるという効果が得られる。これにより、人協調型ロボットにおいて最も重要な機能である安全性を高めることができる。

上記第二態様によれば、作業用ツールの作業目的を妨げることなく、作業用ツールの可動部が人と接触した場合に人が怪我を負う危険リスクを極力下げることができる。
上記第三態様によれば、衝撃緩和部材が経年劣化した場合や、周辺機器と衝突して衝撃緩和部材が破損した場合などにおいて衝撃緩和部材を交換することが容易となる。さらに、上記第三態様においては、衝撃緩和部材の最外周部の表面に外力が作用して凹んだとしても、衝撃緩和部材が作業用ツールの基部に固定された固定具の、当該基部とは反対側に在る端部は、衝撃緩和部材の最外周部の表面よりも常に後退した位置にある。このため、固定具によって人が怪我を負う危険リスクを低減させることができる。

上記第四態様によれば、衝撃緩和部材を構成する複数の層のうちの、人や周辺機器などと接触する最外周部に相当する層を、この層の内側の層より剛性が高く、且つ作業用ツールの基部や可動部よりも剛性の低い材質によって構成することができる。このことにより、衝撃緩和部材に対して、人や周辺機器などが接触するときの衝撃を緩和させる機能を付与しつつ、耐摩耗性のある外表面を構築することができる。

上記第五態様によれば、人と接触する可能性のある衝撃緩和部材の最外周部を高分子化合物からなる弾性体といった比較的柔らかい素材により形成することにより、作業用ツールが人と接触した場合に人が怪我を負う危険リスクを更に低減させることができる。高分子化合物は例えばポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、ＡＢＳなどの合成樹脂(プラスチック)を使った発泡樹脂や、衣類などに使われるナイロン、ポリエステル、アクリルなどの合成繊維、天然ゴムやスチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴムを使った発泡ゴムなどである。もちろん、これらは必ずしも発泡体である必要はない。
上記第六態様によれば、上記第一態様から第五態様と同様の効果を得ることができる。

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。

本発明の一実施形態のロボットを含む人協調型ロボットシステムの構成を示す図である。 第一実施例の衝撃緩和部材を備えていない作業用ツールとその周囲の構成要素を模式的に示す側面図である。 第一実施例の衝撃緩和部材を備えた作業用ツールとその周囲の構成要素を模式的に示す側面図である。 第二実施例の衝撃緩和部材を備えていない作業用ツールとその周囲の構成要素を模式的に示した側面図である。 第二実施例の衝撃緩和部材を備えた作業用ツールとその周囲の構成要素を模式的に示した側面図である。 第三実施例の衝撃緩和部材を備えた作業用ツールとその周囲の構成要素を模式的に示した側面図である。 第四実施例の衝撃緩和部材を備えた作業用ツールとその周囲の構成要素を模式的に示した側面図である。 第五実施例の衝撃緩和部材を備えた作業用ツールの基部を模式的に示した断面図である。 第六実施例の衝撃緩和部材を備えた作業用ツールの基部を模式的に示した断面図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の図面において、同じ部材には同じ参照符号が付けられている。そして、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。また、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。

図１は、本発明の一実施形態のロボット１０を含む人協調型ロボットシステム１の構成を示す図である。図１に示される人協調型ロボットシステム１においては、人９とロボット１０とが作業空間を共有して協調作業を行うため、互いに接近している。

ロボット１０は、例えば垂直多関節型マニピュレータである。ロボット１０を床部Ｌに設置するため、床部Ｌ上には固定プレート１１が固定されている。そして、ロボット１０のロボットベース１３の下部に力センサ１２が配置され、ロボット１０のロボットベース１３は力センサ１２を介して固定プレート１１上に配置されている。

ロボット１０におけるロボットアーム１４の先端にはロボット手首フランジ１５が設けられている。ロボット手首フランジ１５の先端には、把持ハンドなどの作業用ツール１６の基部１６ａが取付けられている。
さらに、作業用ツール１６が人９または周辺機器（図示せず）と接触したときの衝撃を緩和させる衝撃緩和部材１７が、図１に点線により示されているように、作業用ツール１６の少なくとも基部１６ａの周囲を覆っている。
作業用ツール１６の構造材として、ステンレス、アルミニウム合金、炭素鋼、プラスチックなどが使用される。作業用ツール１６が人９または周辺機器と接触したときの衝撃を緩和させるため、衝撃緩和部材１７は、作業用ツール１６の基部１６ａや可動部１６ｂのそれぞれに使用された材質よりも剛性の低い材質からなることが好ましい。また、衝撃緩和部材１７の最外周部が人９と接触する可能性があるため、衝撃緩和部材１７の少なくとも最外周部がポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、ＡＢＳなどの合成樹脂(プラスチック)を使った発泡樹脂や、衣類などに使われるナイロン、ポリエステル、アクリルなどの合成繊維、天然ゴムやスチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴムを使った発泡ゴムなどの、高分子化合物からなる弾性体といった比較的柔らかい素材により形成されるのが好ましい。

このようなロボット１０の動作中に、衝撃緩和部材１７が近くで作業している人９と接触したとする。このときの接触力（外力）は、作業用ツール１６の基部１６ａから、ロボット手首フランジ１５、ロボットアーム１４およびロボットベース１３を伝わって、力センサ１２に入力されるようになっている。なお、図１においては、ワークＷを把持および解放する把持ハンドが作業用ツール１６として描かれているが、本発明に適用可能な作業用ツールは把持ハンドに限定されない。

力センサ１２は、前述のように衝撃緩和部材１７を介して入力される外力を検出する。力センサ１２内には、外力に起因する力センサ１２の歪を検出する歪検出器、例えば歪ゲージ、特に半導体歪ゲージが含まれている。より具体的には、力センサ１２は、力センサボディと、力センサボディに貼付けられた歪ゲージとを備えている。このような力センサ１２は、前述の外力を計測して外力計測値を出力する。なお、力センサ１２はロボットベース１３、またはロボット１０の他の部分、例えばロボットアーム１４間の関節部に取付けられていてもよい。

図１に示されるようにロボット１０の近傍には、人９を検出する人検出部１８が設置されている。人検出部１８はエリアセンサであり、二次元の検出領域１９を形成する。人検出部１８は、少なくとも人９が検出領域１９に進入しているか否かを確認するものである。人検出部１８はロボット制御装置２０に接続されている。

さらに、ロボット１０はロボット制御装置２０に接続されている。ロボット制御装置２０はデジタルコンピュータであり、ロボット１０の動作を制御する。
図１を参照すると、ロボット制御装置２０は、力センサ１２により出力された外力計測値を監視する外力計測値状態監視部２１と、力センサ１２により出力された外力計測値から所定の補正値を減算して力検出値を算出する力検出値算出部２２と、力検出値算出部２２から出力されてくる力検出値を常時監視する力検出値状態監視部２３とを含んでいる。

ロボット制御装置２０は、力センサ１２により検出された前記外力の情報に基づいて、作業用ツール１６が人９または周辺機器と接触したか否かを判定する。さらに、ロボット制御装置２０は、作業用ツール１６が人９または周辺機器と接触したと判定した場合に前記ロボット１０を停止させるようにする。

より具体的には、ロボット制御装置２０は、図１に示されるように、ロボット動作制御部２４と、ロボット内モータ制御部２５とを備える。
ロボット動作制御部２４は、ロボット１０の動作状態（例えば停止状態、加速状態、減速状態、定速状態など）と、力検出値状態監視部２３が監視している力検出値の変動状態とを常に比較しながら、ロボット１０を動作させる。その比較の結果が所定の条件を満たす場合には、ロボット動作制御部２４は、ロボット１０が人９または周辺機器と接触したと判断し、ロボット内モータ制御部２５に動作停止指令または減速指令を出力してロボット１０を停止または減速させる。
ロボット内モータ制御部２５は、ロボット動作制御部２４からの指令に応じて、ロボット１０の各軸のモータ（図示せず）を制御する。また、ロボット制御装置２０に接続された出力部２９は必要とされる場合にアラームを出力する。

さらに、図１に示されるように、前述した力検出値状態監視部２３は、補正値更新部３１、力検出値記憶部３２、更新許可部３３、ロボット停止部３４、および力検出値用閾値変更部３５を有している。

補正値更新部３１は、上記の所定の条件が成立しているときの力検出値を、力検出値算出部２２が力検出値を算出するときの補正値として更新する。補正値更新部３１が行う補正値の更新処理は、力センサ１２のリセットと言い換えることが可能である。

力検出値記憶部３２は、上記の所定の条件が成立したときの力検出値を記憶する。なお、力検出値記憶部３２は、所定の条件が成立した場合に、力検出値算出部２２が力検出値を算出する度に力検出値を順次記憶するようにしてもよい。

更新許可部３３は、人検出部１８によりロボット１０近傍に人９が居ないことが検出された場合には、補正値更新部３１が行う補正値の更新処理を許可する。

ロボット停止部３４は、補正値更新部３１により更新された後の力検出値が停止用閾値を超える場合にはロボット１０が人９あるいは周辺機器（図示せず）と接触したと判断し、ロボット１０を減速または停止させる。なお、ロボット停止部３４は、ロボット制御装置２０のロボット動作制御部２４に含まれていても良い。

力検出値用閾値変更部３５は、補正値更新部３１によって補正値が更新されてからの経過時間に応じて力検出値用閾値を変更する。例えば、ロボット１０の動作を開始させてから所定時間の間は力検出値が安定しないことがあり、その場合に、力検出値用閾値を第一の値に設定しておき、所定時間を経過したら力検出用閾値を第二の値に変更する。

また、ロボット制御装置２０の外力計測値状態監視部２１は故障判定部３６を含んでいる。この故障判定部３６は、力センサ１２に含まれる歪検出器が検出した歪量が所定の適正範囲内に収まるか否かを監視し、該適正範囲に収まらない場合は、力センサ１２が故障している、または異常な歪量が検出されていると判定する。

故障判定部３６により故障または異常が判定された場合、ロボット制御装置２０はロボット１０を即座に停止させ、ロボット制御装置２０に接続された出力部２９はアラームを出力する。アラームとしては、光、音、および音声などを単独で、あるいは任意に組合せて使用することができる。

以下に、ロボットアーム１４の先端の手首部に取付けられた作業用ツール１６と該ツール１６を覆う衝撃緩和部材１７について、いくつかの実施例を示す。以下の各実施例においては、図１に示されている構成要素と同じものには同一符号を使用しつつ、当該構成要素とは異なる点を主に説明することとする。

（第一実施例）
図２Ａは、第一実施例の衝撃緩和部材１７を備えていない作業用ツール１６とその周囲の構成要素を模式的に示した側面図である。図２Ｂは、第一実施例の衝撃緩和部材１７を備えた作業用ツール１６とその周囲の構成要素を模式的に示した側面図である。
第一実施例の作業用ツール１６はバリ取りリュータ１６−１である。バリ取りリュータ１６−１は、図２Ａに示されるように、ロボットアーム１４におけるロボット手首フランジ１５の先端に取付けられた基部１６ａと、基部１６ａに対して回転する可動部１６ｂとを有する。ロボットアーム１４を移動し、バリ取りリュータ１６−１の可動部１６ｂ（リュータ部）を回転させながら加工物品の被加工部に押付けることにより、被加工部におけるバリが取除かれる。

第一実施例においては、図２Ｂに示されるように、バリ取りリュータ１６−１の、可動部１６ｂ（リュータ部）を除いた部分である基部１６ａの周囲が衝撃緩和部材１７により覆われている。このことにより、バリ取りリュータ１６−１の、可動部１６ｂを除いた部分が人９と接触する場合に接触力が緩和されるため、バリ取りリュータ１６−１によって人９が怪我を負うような危険リスクを低減させることができる。

（第二実施例）
図３Ａは、第二実施例の衝撃緩和部材１７を備えていない作業用ツール１６とその周囲の構成要素を模式的に示した側面図である。図３Ｂは、第二実施例の衝撃緩和部材１７を備えた作業用ツール１６とその周囲の構成要素を模式的に示した側面図である。
第二実施例の作業用ツール１６は、少なくとも二つの指部を備えた把持装置としての把持ハンド１６−２である。把持ハンド１６−２は、図３Ａに示されるように、ロボットアーム１４におけるロボット手首フランジ１５の先端に取付けられた基部１６ａと、基部１６ａに支持されていて互いの間隔を可変するように動作する二つの指部としての可動部１６ｂと、を有する。ロボットアーム１４を移動し、把持ハンド１６−２の二つの可動部１６ｂ（指部）をワークＷに対して動作させることにより、ワークＷの把持および解放が行われる。

第二実施例においては、図３Ｂに示されるように、把持ハンド１６−２の、可動部１６ｂ（指部）を除いた部分である基部１６ａの周囲が衝撃緩和部材１７により覆われている。このことにより、把持ハンド１６−２の、可動部１６ｂ（指部）を除いた部分が人９と接触する場合に接触力が緩和されるため、把持ハンド１６−２によって人９が怪我を負うような危険リスクを低減させることができる。つまり、人の手に相当する把持ハンド１６−２（グリッパとも呼ばれる）において、人との接触時の危険リスクを低減することができる。

前述した第一実施例および第二実施例においては、バリ取りリュータ１６−１や把持ハンド１６−２などといった作業用ツール１６の基部１６ａのみが衝撃緩和部材１７により覆われている。しかし本願発明においては、衝撃緩和部材１７により覆われる部位は作業用ツール１６の基部１６ａのみに限定されない。作業用ツール１６が作業の目的を果たせるならば、追加の衝撃緩和部材１７”が作業用ツール１６の可動部１６ｂに設けられていてもよい。
作業用ツール１６の可動部１６ｂにおける、作業目的を果たすために露出させる必要がある部位の表面を除いた表面のうちの少なくとも一部に追加の衝撃緩和部材１７”を設ける例として、以下のような第三実施例および第四実施例を示す。

（第三実施例）
図４は、第三実施例の衝撃緩和部材１７を備えた作業用ツール１６とその周囲の構成要素を模式的に示した側面図である。
図４から分かるように、第三実施例は、衝撃緩和部材１７を備えた作業用ツール１６がバリ取りリュータ１６−１である場合の例を示している。バリ取りリュータ１６−１の可動部１６ｂは、リュータ軸部１６ｂ１とリュータヘッド部１６ｂ２とからなる。
第三実施例においては、バリ取りリュータ１６−１の基部１６ａとともに、可動部１６ｂにおけるリュータ軸部１６ｂ１の周囲が、衝撃緩和部材１７”によって覆われている。つまり、バリ取り作業を行うためにリュータヘッド部１６ｂ２を露出させる必要があるので、可動部１６ｂのうちの、リュータヘッド部１６ｂ２を除いた部分であるリュータ軸部１６ｂ１のみを衝撃緩和部材１７”で覆うようにしている。

以上のように、バリ取り作業を行うために必要なリュータヘッド部１６ｂ２は露出されており、バリ取り作業の実施に直接影響を与えない部位であるリュータ軸部１６ｂ１は衝撃緩和部材１７”によって覆われ、基部１６ａは、衝撃緩和部材１７によって覆われている。このことにより、バリ取りリュータ１６−１の作業性を低下させることなく、人９がバリ取りリュータ１６−１と接触した場合に人９が怪我を負う危険リスクを上記第一実施例よりも小さくすることができる。

さらに、図４に示されるように、衝撃緩和部材１７のうち、リュータ軸部１６ｂ１を覆う部分の最外周部がリュータヘッド部１６ｂ２の最外周部よりも外側に張出していることが好ましい。このことにより、露出しているリュータヘッド部１６ｂ２によって人９が怪我を負う危険リスクがより小さくなる。
なお、衝撃緩和部材１７”は衝撃緩和部材１７と同じく衝撃緩和機能を有するが、衝撃緩和部材１７と同一の素材でなくてもよい。衝撃緩和部材１７”は可動部の衝撃緩和部材であるので、衝撃緩和部材１７より柔らかい素材でもよい。

（第四実施例）
図５は、第四実施例の衝撃緩和部材１７を備えた作業用ツール１６とその周囲の構成要素を模式的に示した側面図である。
図５から分かるように、第四実施例は、衝撃緩和部材１７を備えた作業用ツール１６が把持ハンド１６−２である場合の例を示している。把持ハンド１６−２の可動部１６ｂは、基部１６ａに移動自在に支持された二つの指部１６ｂ３からなる。
第四実施例においては、把持ハンド１６−２の基部１６ａとともに、可動部１６ｂにおける指部１６ｂ３の外側部が、衝撃緩和部材１７”によって覆われている。つまり、ワークＷの把持を安定して行うために、指部１６ｂ３の、ワークＷと接触する内側部は露出させる必要があるので、指部１６ｂ３の、ワークＷと接触する内側部を除いた部分である外側部のみを衝撃緩和部材１７”で覆うようにしている。

以上のように、ワークＷを安定して把持するために必要な指部１６ｂ３の内側部は露出されており、ワークＷの把持に直接関係ない部位である指部１６ｂ３の外側部は衝撃緩和部材１７”によって覆われ、基部１６ａは、衝撃緩和部材１７によって覆われている。このことにより、ワークＷの把持の安定性を確保しつつ、人９が把持ハンド１６−２と接触した場合に人９が怪我を負う危険リスクを上記第二実施例よりも小さくすることができる。

なお、作業用ツール１６の少なくとも基部１６ａを覆う衝撃緩和部材１７の構造は、上述した第一実施例から第四実施例に示したものに限られない。そこで、衝撃緩和部材１７の構造の例として、以下のような第五実施例および第六実施例を示す。

（第五実施例）
図６は、第五実施例の衝撃緩和部材１７を備えた作業用ツール１６の基部１６ａを模式的に示した断面図である。
第五実施例においては、図６に示されるように、ボルトなどの固定具３８を用いて衝撃緩和部材１７が作業用ツール１６の基部１６ａに対して着脱可能に固定されている。このことにより、衝撃緩和部材１７が長期使用によって経年劣化した場合や、周辺機器と衝突して衝撃緩和部材１７が破損した場合などにおいて衝撃緩和部材１７を交換することが容易となる。

固定具３８により固定された衝撃緩和部材１７は柔らかいため、衝撃緩和部材１７が人９と接触して外力（負荷）を受けると凹む。外力が大きくなるにつれて、衝撃緩和部材１７の凹む量も大きくなる。第一実施例にて前述したように、そのような外力は作業用ツール１６からロボットアーム１４を伝って力センサ１２により検出される。さらに、ロボット制御装置２０は、力センサ１２により検出された前記外力の情報を基に、作業用ツール１６が人９と接触したと判定した場合にロボット１０を停止させるようになっている。ここで、作業用ツール１６が人９と接触したとロボット制御装置２０が判定した場合の前記外力を判定用閾値Ｆと定義する。
判定用閾値Ｆ以上の外力が力センサ１２により検出されるとロボット１０は停止するものの、判定用閾値Ｆ以上の外力によって衝撃緩和部材１７の最外周部の表面が凹むので、凹んだ表面１７’よりも固定具３８の最外方部３８ａ（例えばボルトの頭部）が突出してしまう危険性がある。
この危険性を回避するため、第五実施例においては、図６に示されるように、固定具３８の最外方部３８ａが、作業用ツール１６の基部１６ａに対して、衝撃緩和部材１７の最外周部（最外方部）よりも相対的に内方に位置する。さらに、本実施例の固定具３８の最外方部３８ａは、判定用閾値Ｆ以上の外力によって圧縮されたときの衝撃緩和部材１７の最外周部の表面１７’よりも更に内方に位置している。
つまり、図６に示されるように、判定用閾値Ｆ以上の外力が衝撃緩和部材１７に作用して衝撃緩和部材１７の最外周部の表面が凹んだ状態において、凹んだ表面１７’と固定具３８の最外方部３８ａとの間に所定の寸法マージンＭを確保している。
このことにより、衝撃緩和部材１７を介して作業用ツール１６が人９と接触した場合に、ボルトのような硬い固定具３８に人９が直接接触して怪我を負うといった危険性を回避することができる。

（第六実施例）
図７は、第六実施例の衝撃緩和部材１７を備えた作業用ツール１６の基部１６ａを模式的に示した断面図である。
図７に示されるように、衝撃緩和部材１７は、剛性の異なる二つの衝撃緩和層１７ａ、１７ｂを積層して構成されている。すなわち、作業用ツール１６の基部１６ａの外周面が第一衝撃緩和層１７ａで覆われており、その第一衝撃緩和層１７ａの周囲には、第一衝撃緩和層１７ａより剛性が高く、且つ基部１６ａよりも剛性の低い材質からなる第二衝撃緩和層１７ｂが形成されている。言い換えれば、衝撃緩和部材１７のうちの、人９や周辺機器などと接触する最外周部に相当する第二衝撃緩和層１７ｂは、内側の第一衝撃緩和層１７ａより剛性が高く、且つ基部１６ａよりも剛性の低い材質から構成されている。これにより、衝撃緩和部材１７に対して、人９や周辺機器などが接触するときの衝撃を緩和させる機能を付与しつつ、耐摩耗性のある外表面を構築することができる。

なお、衝撃緩和部材１７を剛性の異なる三つ以上の衝撃緩和層から構成してもよい。衝撃緩和部材１７の一部を複数の衝撃緩和層によって構成してもよい。また、図７においては、第二衝撃緩和層１７ｂの厚みが第一衝撃緩和層１７ａよりも大きく描かれているが、本発明はその限りでない。すなわち、衝撃緩和部材１７を構成するそれぞれの衝撃緩和層の厚みについては、作業用ツール１６と人９または周辺機器とが接触したときの衝撃を緩和するように適切な厚みが設定される。

前述した第一衝撃緩和層１７ａおよび第二衝撃緩和層１７ｂのそれぞれには、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、ＡＢＳなどの合成樹脂(プラスチック)を使った発泡樹脂や、衣類などに使われるナイロン、ポリエステル、アクリルなどの合成繊維、天然ゴムやスチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴムを使った発泡ゴムなどの高分子化合物からなる弾性体などを使用することができる。また、最外周部の第二衝撃緩和層１７ｂによって覆われている第一衝撃緩和層１７ａのような内側の層にはゲル状素材が使用されてもよい。但し、衝撃緩和部材１７の外表面の耐摩耗性を向上させるために、第二衝撃緩和層１７ｂには、第一衝撃緩和層１７ａより剛性が高く、且つ基部１６ａよりも剛性の低い材質を選択するのが望ましい。また、衝撃緩和部材１７の最外周層に本革や合成皮革、ビニール、ゴムシートなどの被覆材を使用して衝撃緩和部材１７の外表面の耐摩耗性を向上させてもよい。

第一衝撃緩和層１７ａと第二衝撃緩和層１７ｂとを接着剤やボルトなどを用いて一体化することにより、衝撃緩和部材１７が構成される。
図７に示されている衝撃緩和部材１７は、作業用ツールの基部１６ａの外周面に密着した状態でバンド３７により固定されている。接着剤やボルトなどといった他の固定手段により衝撃緩和部材１７を固定することもできる。前述した第五実施例のようにボルトを用いると、衝撃緩和部材１７の着脱が容易である。

作業用ツールの基部１６ａの外周部が人９あるいは周辺機器と接触すると、その外周部に在る衝撃緩和部材１７に接触力が作用し、衝撃緩和部材１７が押しつぶされる。この接触力（外力Ｐ）は、図７に示されている点線領域ＡＲにおいて作業用ツールの基部１６ａに対して作用する。このとき、前述したように衝撃緩和部材１７は作業用ツールの基部１６ａの外周面に密着固定されている。
このため、外力Ｐは、作業用ツール１６の基部１６ａに瞬時に伝わり、作業用ツール１６の基部１６ａから、ロボット手首フランジ１５、ロボットアーム１４およびロボットベース１３を伝って、力センサ１２に入力される。つまり、力センサ１２は、衝撃緩和部材１７を介して作業用ツール１６の基部１６ａに作用する外力Ｐを、良好な感度で検出することができる。さらに、力センサ１２を作業用ツール１６に配置する必要がなくなるので、作業ツール１６へのケーブル類の配線が単純となる。

以上に説明したように、各実施例のロボット１０においては、ロボットアーム１４の先端のロボット手首フランジ１５に取付けられた作業用ツール１６の少なくとも基部１６ａの周囲を衝撃緩和部材１７によって覆うようにした。これにより、ロボット１０と人９とが作業空間を共有して協調作業を行っているときに作業用ツール１６が人９と接触した場合であっても、人９が怪我を負う危険リスクを低減させることができる。

ロボットアーム１４の最先端に取付けられる作業用ツール１６はロボット本体のアーム部よりも高速に動くため、ロボット１０が動作する際に最大の危険源となる可能性が高い。本願発明においては、そのような最大の危険源となる作業用ツール１６に着目し、衝撃緩和部材１７を作業用ツール１６の周囲に設けることにより、作業用ツール１６と人９との接触時の危険リスクを低減している。さらに、作業用ツール１６が作業目的を果たせるように、衝撃緩和部材１７により作業用ツール１６の少なくとも基部１６ａの周囲を覆うようにしている。今後益々普及される人協調型ロボットにおいて、人に対する安全性といった最も重要な機能を高めることができるので、本願発明の技術的な意義は非常に大きいと言える。以上の点において、本願発明は、前述の背景技術に記載した特許第５８３５２７６号公報、特開２０１４−７６５２４号公報、および特許第５９０２６６４号公報に開示されている技術とは本質的に異なる。とりわけ、特許第５９０２６６４号公報に開示されたようにロボットアームを保護部材によって覆う技術とは本質的に大きく異なっている。

以上では典型的な実施例を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の思想の範囲から逸脱することなしに、上述の各実施例に変更および種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。また、上述の各実施例を適宜組み合わせることは本発明の範囲に含まれる。

１ 人協調型ロボットシステム
９ 人
１０ ロボット
１１ 固定プレート
１２ 力センサ
１３ ロボットベース
１４ ロボットアーム
１５ ロボット手首フランジ
１６ 作業用ツール
１６−１ バリ取りリュータ
１６−２ 把持ハンド
１６ａ 基部
１６ｂ 可動部
１６ｂ１ 軸部
１６ｂ２ リュータヘッド部
１６ｂ３ 指部
１７、１７” 衝撃緩和部材
１７’ 凹んだ表面
１７ａ 第一衝撃緩和層
１７ｂ 第二衝撃緩和層
１８ 人検出部
１９ 検出領域
２０ ロボット制御装置
２１ 外力計測値状態監視部
２２ 力検出値算出部
２３ 力検出値状態監視部
２４ ロボット動作制御部
２５ ロボット内モータ制御部
３１ 補正値更新部
３２ 力検出値記憶部
３３ 更新許可部
３４ ロボット停止部
３５ 力検出値用閾値変更部
３６ 故障判定部
３７ バンド
３８ 固定具
３８ａ 固定具の最外方部

Claims (6)

1. 基部（１６ａ）と該基部（１６ａ）に設けられた可動部（１６ｂ）とを有する作業用ツール（１６）が取付けられたロボットアーム（１４）を備え、人（９）と作業空間を共有して作業を行うロボット（１０）であって、
   前記作業用ツール（１６）の少なくとも前記基部（１６ａ）の周囲を覆い、前記作業用ツール（１６）の前記基部（１６ａ）および前記可動部（１６ｂ）よりも剛性の低い材質からなる衝撃緩和部材（１７）と、
   前記ロボットアーム（１４）に設けられていて、前記衝撃緩和部材（１７）を介して入力された外力を検出する検出器（１２）と、
   前記検出器（１２）により検出された前記外力の情報に基づいて、前記作業用ツール（１６）が前記人（９）と接触したか否かを判定し、前記作業用ツール（１６）が前記人（９）と接触したと判定した場合に前記ロボット（１０）を停止させるようにするロボット制御装置（２０）と、を備え、
   前記外力は、前記作業用ツール（１６）から前記ロボットアーム（１４）を伝わって前記検出器（１２）にて検出されるように構成された、ロボット（１０）。
2. 作業目的を果たすために露出させる必要がある部位の表面を除いた、前記可動部（１６ｂ）の表面のうちの少なくとも一部が、前記衝撃緩和部材（１７）により覆われている、請求項１に記載のロボット（１０）。
3. 前記衝撃緩和部材（１７）を前記作業用ツール（１６）の前記基部（１６ａ）に対して着脱可能に固定する固定具（３８）をさらに備え、
   前記固定具（３８）の最外方部（３８ａ）は、外側から負荷を受けて圧縮されたときの前記衝撃緩和部材（１７）の最外方部よりも内方に位置している、請求項１または２に記載のロボット（１０）。
4. 前記衝撃緩和部材（１７）は、剛性の異なる複数の層（１７ａ、１７ｂ）を積層して構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のロボット（１０）。
5. 前記衝撃緩和部材（１７）の少なくとも最外周部が、高分子化合物からなる弾性体を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット（１０）。
6. 前記作業用ツール（１６）は、少なくとも二つの指部を前記可動部（１６ｂ）として備えた把持装置である、請求項１から５のいずれか一項に記載のロボット（１０）。