机器人系统以及机器人系统的控制方法

技术领域

本发明涉及机器人系统以及机器人系统的控制方法。

背景技术

以往，公知有主从式机械手及其控制方法。

例如，专利文献1公开了这样的技术：主从式机械手构成为，当由力传感器测量出的反作用力超过预先设定的力目标值时，使从动臂在预先设定好的力控制方向上不以追随主动臂的动作的方式动作。力控制方向是设定为与作业对象物的法线方向大致一致的方向，是向作业对象物去的方向以及离开作业对象物的方向。通过力控制使从动臂以预先设定好的力目标值和由力传感器测量出的反作用力一致的方式动作。

另外，专利文献2公开了这样的技术：主从式机械手具有从动臂，通过操作主动臂，从动臂以与主动臂成为相似形的方式追随主动臂的形状。在主动臂设有触头，该触头与位置限制构件抵接而限制主动臂的动作范围。

专利文献1：日本特开平8－281573号公报

专利文献2：日本特开平7－124876号公报

但是，对于专利文献1所述的主从式机械手，在例如正与较硬的作业对象物接触时等情况下，若操作者试图向与使从动臂朝向作业对象物去的方向相应的方向强行移动主动臂，对主动臂施加过大的负荷，则力传感器或者主动臂有可能会破损。

另外，专利文献2所述的主从式机械手在从动臂接触到工件时无法将该信息传递给操作者。操作者有时难以辨别是从动臂与工件接触而动作受到限制还是触头与位置限制构件抵接而主动臂的动作范围受到限制。

发明内容

本公开的目的在于提供一种能够使操作者知觉主动臂以及从动臂中的至少一方的动作极限的机器人系统以及机器人系统的控制方法。

为了实现上述目的，本公开的一形态的机器人系统具有：从动单元，其包括具有作业端的从动臂、驱动所述从动臂的从动臂驱动部、以及基于规定所述作业端的目标位置的从动动作指令来控制所述从动臂驱动部的从动侧控制部；主动单元，其包括主动臂，该主动臂具有供操作者输入操作内容的操作端；以及系统控制部，其包括从动动作指令生成部，该从动动作指令生成部基于输入到所述操作端的所述操作内容生成所述从动动作指令，其中，在所述操作内容的对应指令是与所述从动臂以及所述主动臂中的至少一方的动作的极限对应的界限当量区域的对应指令的情况下，所述系统控制部进行用于使所述操作者知觉的处理。

发明的效果

根据本公开，能够使操作者知觉主动臂以及从动臂中的至少一方的动作极限。

附图说明

图1是概略地表示实施方式1的机器人系统的构成例的图。

图2是概略地表示图1的机器人系统的控制系统的构成例的框图。

图3是表示图1的机器人系统的动作例的流程图。

图4是概略地表示实施方式1的变形例1的机器人系统的控制系统的构成例的框图。

图5是概略地表示实施方式2的机器人系统的控制系统的构成例的框图。

图6是表示实施方式2的机器人系统的通知区域设定部所设定的动作区域、进入禁止区域以及通知区域的设定例的图。

图7是表示实施方式2的机器人系统的动作例的图。

图8是表示实施方式2的机器人系统的动作例的图。

图9是概略地表示实施方式2的变形例2的机器人系统的控制系统的构成例的框图。

具体实施方式

首先，对本公开的各形态例进行说明。本公开的一形态的机器人系统具有：从动单元，其包括具有作业端的从动臂、驱动所述从动臂的从动臂驱动部、以及基于规定所述作业端的目标位置的从动动作指令来控制所述从动臂驱动部的从动侧控制部；主动单元，其包括主动臂，该主动臂具有供操作者输入操作内容的操作端；以及系统控制部，其包括从动动作指令生成部，该从动动作指令生成部基于输入到所述操作端的所述操作内容生成所述从动动作指令，其中，在所述操作内容的对应指令是与所述从动臂以及所述主动臂中的至少一方的动作的极限对应的界限当量区域的对应指令的情况下，所述系统控制部进行用于使所述操作者知觉的处理。

根据上述形态，机器人系统能够将操作内容的对应指令是界限当量区域的对应指令的情况通过使操作者知觉而报告给操作者。由此，机器人系统能够使操作者知觉主动臂以及从动臂中的至少一方的动作的极限。

在本公开的一形态的机器人系统中，也可以是：所述从动单元还包括从动侧力检测部，该从动侧力检测部检测作用于所述作业端或者作用于被保持在所述作业端的工件的反作用力的方向以及大小，所述主动单元还包括：主动侧力检测部，其检测作为所述操作内容而由所述操作者施加于所述操作端的操作力的方向以及大小；主动臂驱动部，其驱动所述主动臂；以及主动侧控制部，其基于规定所述操作端的目标位置的主动动作指令来控制所述主动臂驱动部，所述系统控制部基于所述操作力以及所述反作用力生成所述从动动作指令以及所述主动动作指令，所述主动动作指令使所述操作端向与该从动动作指令的所述作业端的移动方向对应的移动方向移动，当所述系统控制部判定为所述操作力的大小处于比作为所述界限当量区域的第1阈值大的区域内时，所述系统控制部生成使所述操作端向所述操作力的方向移动这样的所述主动动作指令。

根据上述形态，机器人系统能够将操作力的大小超过规定的第1阈值的情况经由主动臂报告给操作者，能够将主动臂超负荷的情况报告给操作者。另外，机器人系统通过使操作端向操作者的施力方向移动，能够减轻作用于主动臂以及主动侧力检测部的负荷，能够防止主动臂以及主动侧力检测部的破损。结果，能够防止操作者使主动臂破损。

在本公开的一形态的机器人系统中，也可以是：所述系统控制部生成所述主动动作指令，所述主动动作指令随着所述操作力变大而增大所述操作端的移动速度的变化。

根据上述形态，机器人系统能够引导操作者将操作力减弱到什么程度较佳，结果，能够引导操作者适当地减弱操作力。另外，操作力的大小越大，操作端向操作者的施力方向移动越快，因此能够更适当地减轻作用于主动臂以及主动侧力检测部的负荷，能够更适当地防止主动臂以及主动侧力检测部的破损。

在本公开的一形态的机器人系统中，也可以是：所述系统控制部包括：动作模式设定部，其将动作模式设定为包含通常动作模式以及报告动作模式在内的多种动作模式中的一种动作模式；从动动作指令生成部，其基于所述操作力以及所述反作用力生成所述从动动作指令；第1临时主动动作指令生成部，其基于所述操作力以及所述反作用力生成第1临时主动动作指令，该第1临时主动动作指令使所述操作端向与该从动动作指令的所述作业端的移动方向对应的移动方向移动；第2临时主动动作指令生成部，其基于所述操作力生成第2临时主动动作指令；以及主动动作指令设定部，其在所述通常动作模式下将第1临时主动动作指令设定为所述主动动作指令，在所述报告动作模式下将第2临时主动动作指令设定为所述主动动作指令，当所述动作模式设定部判定为所述操作力的大小处于比所述第1阈值大的区域内时，所述动作模式设定部将所述动作模式设定为所述报告动作模式。

根据上述形态，机器人系统能够通过将动作模式从通常动作模式切换为报告动作模式，来经由主动臂适当地进行对操作者的报告。另外，机器人系统不管所设定的动作模式如何，都能够使从动臂停止，并且能够基于检测部检测出的操作力以及反作用力适当地改变从动臂的动作。由此，机器人系统能够防止向操作者报告时的主动臂的动作影响从动臂的动作，能够妥善地进行对操作者的报告。另外，机器人系统能够自动地进行动作模式的切换，因此能够避免用于保护系统的紧急停止。

在本公开的一形态的机器人系统中，也可以是：多种所述动作模式还包含恢复动作模式，所述系统控制部还具备第3临时主动动作指令生成部，该第3临时主动动作指令生成部使所述操作端朝向所述第1临时主动动作指令所规定的所述操作端的所述目标位置移动，所述主动动作指令设定部还在所述恢复动作模式下将所述第3临时主动动作指令设定为所述主动动作指令，在所述动作模式设定为所述报告动作模式的状态下，当所述动作模式设定部判定为所述操作力的大小处于规定的第2阈值以下的区域内时，所述动作模式设定部将所述动作模式设定为所述恢复动作模式。

根据上述形态，机器人系统能够在进行了对操作者的报告之后，使操作端朝向操作端与作业端成为规定的对应关系的位置移动。

在本公开的一形态的机器人系统中，也可以是：在所述动作模式设定为所述恢复动作模式的状态下，当所述动作模式设定部判定为所述操作端位于所述第1临时主动动作指令的所述目标位置时，所述动作模式设定部将所述动作模式设定为所述通常动作模式。

根据上述形态，机器人系统能够恢复操作端与作业端成为规定的对应关系并同步地动作的状态。另外，能够自动地恢复通常动作模式，能够避免作业的中断。

在本公开的一形态的机器人系统中，也可以是：所述系统控制部包括：基于所述操作力以及所述反作用力计算目标速度矢量的换算部、以及基于所述操作力计算临时目标速度矢量的副换算部，所述从动动作指令生成部基于所述目标速度矢量生成所述从动动作指令，所述第1临时主动动作指令生成部基于所述目标速度矢量生成所述第1临时主动动作指令，所述第2临时主动动作指令生成部基于所述临时目标速度矢量生成所述第2临时主动动作指令。

根据上述形态，机器人系统能够在双向控制方式的机器人系统中妥善地进行对操作者的报告。

本公开的一形态的机器人系统也可以是：该机器人系统还具有报告部，该报告部使用能够由所述操作者的知觉感知的感觉信息来进行报告，所述主动单元还包括主动侧力检测部，该主动侧力检测部检测作为所述操作内容而由所述操作者对所述操作端施加的操作力的方向以及大小，当所述系统控制部判定为所述操作力的大小处于比作为所述界限当量区域的第3阈值大的区域内时，所述系统控制部控制所述报告部进行向所述操作者的报告。

根据上述形态，机器人系统能够将操作力的大小超过了规定的第1阈值的情况报告给操作者，能够将主动臂超负荷了的情况报告给操作者。结果，能够防止操作者使主动臂破损。

在本公开的一形态的机器人系统中，也可以是：所述系统控制部以随着所述操作力变大而所述感觉信息的强度变强的方式控制所述报告部。

根据上述形态，机器人系统能够引导操作者将操作力减弱到什么程度较佳，结果，能够引导操作者适当地减弱操作力。

本公开的一形态的机器人系统也可以是：该机器人系统还具有报告部，该报告部使用能够由所述操作者的知觉感知的感觉信息来进行报告，当所述系统控制部判定为所述从动动作指令的所述作业端的目标位置位于作为所述界限当量区域的通知区域时，所述系统控制部控制所述报告部进行向所述操作者的报告，作为所述界限当量区域的所述通知区域是从规定的动作区域的界限向该动作区域侧延展的区域。

根据上述形态，机器人系统能够通过操作者的知觉通知接近作业端的动作区域的界限。由此，操作者能够容易地辨别是作业端正与工件接触还是作业端正接近动作区域的界限或者正位于该界限的附近，能够提高作业效率。

在本公开的一形态的机器人系统中，也可以是：所述系统控制部以随着所述从动动作指令的所述作业端的目标位置与所述动作区域的界限之间的距离变小而所述感觉信息的强度变强的方式控制所述报告部。

根据上述形态，机器人系统能够告知操作者与动作区域的界限的距离。

在本公开的一形态的机器人系统中，也可以是：所述从动单元还包括从动侧力检测部，该从动侧力检测部检测作用于所述作业端或者作用于被保持在所述作业端的工件的反作用力的方向以及大小，所述主动单元还包括：主动侧力检测部，其检测作为所述操作内容而由所述操作者施加于所述操作端的操作力的方向以及大小；主动臂驱动部，其驱动所述主动臂；以及主动侧控制部，其基于主动动作指令来控制所述主动臂驱动部，所述系统控制部在每个规定的控制周期都生成规定所述作业端的目标位置的所述从动动作指令和规定所述操作端的目标位置的所述主动动作指令，以使所述从动动作指令的目标位置与所述主动动作指令的目标位置具有规定的对应关系，当所述系统控制部判定为所述从动动作指令的所述作业端的目标位置位于作为所述界限当量区域的通知区域时，所述系统控制部生成使所述操作端的动作变化这样的所述主动动作指令，作为所述界限当量区域的所述通知区域是从规定的动作区域的界限向该动作区域侧延展的区域。

根据上述形态，机器人系统能够通过操作者的力觉通知接近作业端的动作区域的界限。由此，操作者能够容易地辨别是作业端正与工件接触还是作业端正接近动作区域的界限或者正位于该界限的附近，能够提高作业效率。

在本公开的一形态的机器人系统中，也可以是：当所述系统控制部判定为所述从动动作指令的所述作业端的目标位置位于所述通知区域时，所述系统控制部设定作用于所述作业端的具有离开所述动作区域的界限的方向的排斥力，在接下来的控制周期，所述系统控制部基于所述操作力、所述反作用力以及所述排斥力这三者的合力生成所述主动动作指令。

根据上述形态，机器人系统能够利用排斥力将接近动作区域的界限通知给操作者。另外，机器人系统能够根据排斥力的方向妥善地引导操作者离开所述边界的方向。

在本公开的一形态的机器人系统中，也可以是：所述系统控制部以随着所述从动动作指令的所述作业端的目标位置与所述动作区域的界限之间的距离变小而所述排斥力的大小变大的方式设定所述排斥力。

根据上述形态，机器人系统能够告知操作者与动作区域的界限的距离。

在本公开的一形态的机器人系统中，也可以是：所述系统控制部还包括：通知区域设定部，其设定所述通知区域；排斥力设定部，当判定为所述从动动作指令的所述作业端的目标位置位于所述通知区域时，该排斥力设定部设定所述排斥力；换算部，其基于所述操作力、所述反作用力以及所述排斥力这三者的合力计算目标速度矢量；从动动作指令生成部，其基于所述目标速度矢量生成所述从动动作指令；以及主动动作指令生成部，其基于所述目标速度矢量生成所述主动动作指令。

根据上述形态，机器人系统能够在双向控制方式的机器人系统中将接近动作区域的界限妥善地通知给操作者。

本公开的一形态的机器人系统的控制方法是具备从动臂和主动臂的机器人系统的控制方法，包含：将基于被输入到所述主动臂的操作端的操作内容的、规定所述从动臂的作业端的目标位置的从动动作指令输出到基于所述从动动作指令对所述从动臂的驱动部进行控制的从动侧控制部；以及在与所述操作内容相对应地生成的指令是与所述从动臂以及所述主动臂中的至少一方的动作的极限对应的界限当量区域的对应指令的情况下，进行用于使向所述操作端输入所述操作内容的操作者知觉的处理。根据上述形态，能够获得与本公开的一形态的机器人系统同样的效果。

本公开的一形态的机器人系统的控制方法也可以是：该控制方法还包含：接收对作用于所述作业端或者作用于被保持在所述作业端的工件的反作用力的方向以及大小的检测结果；接收对作为所述操作内容而由所述操作者施加于所述操作端的操作力的方向以及大小的检测结果；基于检测出的所述操作力以及所述反作用力，决定所述作业端的目标位置；基于检测出的所述操作力以及所述反作用力，决定所述操作端的目标位置；以及将规定所述操作端的目标位置的主动动作指令输出到基于所述主动动作指令来对所述主动臂的驱动部进行控制的主动侧控制部，当判定为所述操作力的大小未处于比作为所述界限当量区域的第1阈值大的区域内时，将所述操作端的目标位置决定为与所述作业端的位置对应的位置，当判定为所述操作力的大小处于比所述第1阈值大的区域内时，将所述操作端的目标位置决定为从与所述作业端的位置对应的位置向所述操作力的方向移动了的位置。

在本公开的一形态的机器人系统的控制方法中，也可以是：以随着所述操作力变大而增大所述操作端的移动速度的变化的方式生成所述主动动作指令。

本公开的一形态的机器人系统的控制方法也可以还包含：设定包含通常动作模式以及报告动作模式在内的多种动作模式中的一种动作模式；基于所述操作力以及所述反作用力生成所述从动动作指令；基于所述操作力以及所述反作用力生成第1临时主动动作指令，该第1临时主动动作指令使所述操作端向与该从动动作指令的所述作业端的移动方向对应的移动方向移动；基于所述操作力生成第2临时主动动作指令；在所述通常动作模式下将第1临时主动动作指令设定为所述主动动作指令；在所述报告动作模式下将第2临时主动动作指令设定为所述主动动作指令；在判定为所述操作力的大小处于比所述第1阈值大的区域内时，将所述动作模式设定为所述报告动作模式。

本公开的一形态的机器人系统的控制方法也可以还包含：设定包含所述通常动作模式、所述报告动作模式以及恢复动作模式在内的多种动作模式中的一种动作模式；生成使所述操作端朝向所述第1临时主动动作指令所规定的所述操作端的所述目标位置移动的第3临时主动动作指令；在所述恢复动作模式下将所述第3临时主动动作指令设定为所述主动动作指令；在所述动作模式设定为所述报告动作模式的状态下，当判定为所述操作力的大小处于第2阈值以下的区域内时，将所述动作模式设定为所述恢复动作模式。

本公开的一形态的机器人系统的控制方法也可以还包含：在所述动作模式设定为所述恢复动作模式的状态下，当判定为所述操作端位于所述第1临时主动动作指令的所述目标位置时，将所述动作模式设定为所述通常动作模式。

本公开的一形态的机器人系统的控制方法也可以还包含：基于所述操作力以及所述反作用力计算目标速度矢量；基于所述操作力计算临时目标速度矢量；基于所述目标速度矢量生成所述从动动作指令；基于所述目标速度矢量生成所述第1临时主动动作指令；基于所述临时目标速度矢量生成所述第2临时主动动作指令。

本公开的一形态的机器人系统的控制方法也可以是：该控制方法还包含接收对作为所述操作内容而由所述操作者施加于所述操作端的操作力的方向以及大小的检测结果，当判定为检测出的所述操作力的大小处于比作为所述界限当量区域的第3阈值大的区域内时，输出进行报告的指令，该报告使用了能够由所述操作者的知觉感知的感觉信息。

在本公开的一形态的机器人系统的控制方法中，也可以是：输出进行随着所述操作力变大而所述感觉信息的强度变强这样的报告的指令。

本公开的一形态的机器人系统的控制方法也可以是：该控制方法还包含设定从规定的动作区域的界限向该动作区域侧延展的通知区域来作为所述界限当量区域，当判定为所述从动动作指令的所述作业端的目标位置位于所述通知区域时，输出进行报告的指令，该报告使用了能够由所述操作者的知觉感知的感觉信息。

在本公开的一形态的机器人系统的控制方法中，也可以是：输出进行随着所述从动动作指令的所述作业端的目标位置与所述动作区域的界限之间的距离变小而所述感觉信息的强度变强这样的报告的指令。

本公开的一形态的机器人系统的控制方法也可以是：该控制方法还包含：接收对作用于所述作业端或者作用于被保持在所述作业端的工件的反作用力的方向以及大小的检测结果；接收对作为所述操作内容而由所述操作者施加于所述操作端的操作力的方向以及大小的检测结果；基于检测出的所述操作力以及所述反作用力，决定所述作业端的目标位置；基于检测出的所述操作力以及所述反作用力，决定所述操作端的目标位置；将规定所述操作端的目标位置的主动动作指令输出到基于所述主动动作指令来对所述主动臂的驱动部进行控制的主动侧控制部；以及设定从规定的动作区域的界限向该动作区域侧延展的通知区域来作为所述界限当量区域，在每个规定的控制周期都基于检测出的所述操作力以及所述反作用力的合力来决定所述作业端的目标位置，当判定为所述作业端的目标位置位于所述通知区域时，设定朝向离开所述动作区域的界限的方向作用于所述作业端的排斥力，基于所述操作力、所述反作用力以及所述排斥力这三者的合力决定所述操作端的下一目标位置，输出在接下来的控制周期使所述主动臂的驱动部将所述操作端位于所述下一目标位置的所述主动动作指令。

在本公开的一形态的机器人系统的控制方法中，也可以是：当判定为所述从动动作指令的所述作业端的目标位置位于所述通知区域时，设定作用于所述作业端的具有从所述动作区域的界限离开的方向的排斥力，在接下来的控制周期，基于所述操作力、所述反作用力以及所述排斥力这三者的合力生成所述主动动作指令。

在本公开的一形态的机器人系统的控制方法中，也可以是：以随着所述从动动作指令的所述作业端的目标位置与所述动作区域的界限之间的距离变小而所述排斥力的大小变大的方式设定所述排斥力。

本公开的一形态的机器人系统的控制方法也可以还包含：设定所述通知区域；当判定为所述从动动作指令的所述作业端的目标位置位于所述通知区域时，设定所述排斥力；基于所述操作力、所述反作用力以及所述排斥力这三者的合力计算目标速度矢量；基于所述目标速度矢量生成所述从动动作指令；基于所述目标速度矢量生成所述主动动作指令。

以下，一边参照附图一边说明实施方式。另外，本公开不受本实施方式的限定。另外，以下，在所有图中，对同一或者相当的要素标注同一附图标记，省略对应的重复说明。

(实施方式1)

图1是概略地表示实施方式1的机器人系统100的构成例的图。图2是概略地表示机器人系统100的控制系统的构成例的框图。

如图1及图2所示，机器人系统100是包括从动臂11以模仿主动臂21的动作的方式动作的主从方式机器人的系统。机器人系统100构成为：能够通过位于远离从动臂11的作业区域的位置(作业区域外)的操作者P使主动臂21动作，将动作指令输入机器人系统100，从而从动臂11进行与该动作指令相应的动作，进行部件的组装作业等特定的作业。

并且，机器人系统100是双向控制方式的机器人系统，构成为控制部除了对从动臂11的控制之外，还同步地控制主动臂21的动作，从而将作用于从动臂11的力经由主动臂21提示给操作者P。机器人系统100具备：包括从动臂11的从动单元1、包括主动臂21的主动单元2、以及系统控制部3。

[从动单元的构成例]

如图1及图2所示，从动单元1例如是工业机器人。从动单元1包括基部10、从动臂11、从动侧力检测部12、从动臂驱动部13、以及、从动侧控制部14。

从动臂11例如是垂直多关节型的机器人臂。即，从动臂11具备：沿从基端部朝向前端部去的方向依次连结的多个连杆、以及以相邻的连杆中的一者相对于另一者能够转动的方式进行连结的一个以上的关节。并且，从动臂11的前端部是作业端11a，在作业端11a设有手构件(也称为“末端执行器”)16。基部10例如固定于地板，对从动臂11进行支承。从动臂11例如具有6自由度，能够使作业端11a在三维空间内的动作范围内的任意的位置摆出任意的姿势。

手构件16构成为例如能够进行保持工件W的保持动作和释放对工件W的保持的释放动作，例如实施部件的组装作业。手构件16包括用于进行保持动作以及释放动作的未图示的手构件驱动部。另外，手构件16的构造也可以为与作业目的相应的构造，以能够进行熔接作业、涂装作业。

从动侧力检测部12是传感器，其检测作用于相互正交的三个轴向的力的大小以及围绕所述三个轴作用的力的力矩，其配置于从动臂11的作业端11a。从动侧力检测部12由6轴力传感器构成，能够进行作用于相互正交的三个轴向以及围绕该轴的分力的检测。由此，从动侧力检测部12检测在从动臂11的作业端11a保持的工件W接触到要组装的对象物T时、作用于作业端11a或者被保持于作业端11a的工件W的反作用力f

从动臂驱动部13对从动臂11进行驱动。即，从动臂驱动部13包括在从动臂11的各关节设置的致动器，利用致动器的驱动来使各关节动作，从而使从动臂11的前端部(作业端11a)以及手构件16相对于基端部在规定的动作区域内移动。在本实施方式中，例如，从动臂11的各关节为转动关节，致动器为具备减速器的伺服马达。

从动侧控制部14基于规定作业端11a的目标位置的位置指令即从动动作指令xs来控制从动臂驱动部13，使从动臂11动作。从动动作指令xs是从动座标系的位置指令。从动侧控制部14基于从动动作指令xs，计算各关节的伺服马达的输出轴的旋转角度，控制向从动臂11的各关节的伺服马达供给的电流而控制伺服马达的动作，变更从动臂11的姿势，由此，使作业端11a位于目标位置。从动臂11的姿势的控制利用反馈控制来进行，该反馈控制基于从设于从动臂11的未图示的编码器输出的关节角度。

[主动单元的构成例]

如图1及图2所示，主动单元2配置于作业区域外，对从动臂11的动作进行远程控制。主动单元2包括主动臂21、主动侧力检测部22、主动臂驱动部23以及主动侧控制部24。

主动臂21是操作者P接触操作的、供操作者P输入对从动臂11的动作指令的装置。主动臂21具有例如6自由度，能够使操作端21a在三维空间内的动作范围内的任意的位置摆出任意的姿势。操作者P接触操作的部位构成操作端21a，操作者P对操作端21a施加力，而输入对从动臂11的动作指令。

主动侧力检测部22是传感器，其检测作用于相互正交的三个轴向的力的大小以及沿所述三个轴的周向作用的力的力矩，其配置于主动臂21的操作端21a。主动侧力检测部22由6轴力传感器构成，能够进行作用于相互正交的三个轴向以及该轴的周向的分力的检测。由此，主动侧力检测部22检知操作者P向操作端21a的操作输入，检测操作者P对从动臂11的动作指令、即操作者P对主动臂21的操作端21a施加的操作力f

主动臂驱动部23对主动臂21进行驱动。即，主动臂驱动部23包括在主动臂21的各关节设置的致动器，利用致动器的驱动来使各关节动作，从而使主动臂21的操作端21a移动。在本实施方式中，例如，致动器是具备减速器的伺服马达。

主动侧控制部24基于规定操作端21a的目标位置的位置指令即主动动作指令x

[系统控制部的构成例]

系统控制部3通过并行双向控制方式控制从动单元1以及主动单元2。即，系统控制部3基于由主动侧力检测部22检测出的操作力f

系统控制部3包括：换算部31、副换算部32、从动动作指令生成部51、第1临时主动动作指令生成部52、第2临时主动动作指令生成部53、第3临时主动动作指令生成部54、主动动作指令设定部36、以及动作模式设定部37。所述换算部31、副换算部32、从动动作指令生成部51、第1临时主动动作指令生成部52、第2临时主动动作指令生成部53、第3临时主动动作指令生成部54、主动动作指令设定部36、以及动作模式设定部37是通过未图示的运算部执行规定的控制程序来实现的功能模块。另外，从动侧控制部14以及主动侧控制部24的功能也是通过未图示的运算部执行规定的控制程序来实现的。

从动侧控制部14、主动侧控制部24以及系统控制部3的上述的运算部由例如微控制器、CPU(Central Processing Unit)、ASIC(专用集成电路：Application SpecificIntegrated Circuit)、FPGA(现场可编程门阵列：Field Programmable Gate Array)等的可编程逻辑器件(PLD：Programmable Logic Device)等的运算器构成。运算部可以由集中控制的单独的控制器构成，也可以由相互配合的分散控制的多个控制器构成。另外，运算器的功能的一部分或者全部可以通过由CPU等处理器、RAM(Random Access Memory)等易失性存储器以及ROM(Read-Only Memory)等非易失性存储器等构成的计算机系统来实现，也可以通过电子电路或者集成电路等专用的硬件电路来实现，还可以通过上述计算机系统以及硬件电路的组合来实现。

另外，系统控制部3具备：存储各种程序以及数据的存储装置(未图示)。存储装置的例子有易失性存储器以及非易失性存储器等半导体存储器、硬盘以及SSD(固态硬盘：Solid State Drive)等。另外，系统控制部3可以由包含从动侧控制部14以及主动侧控制部24的单独的控制器构成，也可以由相互配合的分散控制的多个控制器构成。

换算部31基于由主动侧力检测部22检测出的操作力f

【数式1】

其中，

m为规定的质量值

c

如式(1)所示，换算部31通过计算操作力f

副换算部32基于由主动侧力检测部22检测出的操作力f

【数式2】

如式(2)所示，临时目标速度矢量v

从动动作指令生成部51基于目标速度矢量v

第1临时主动动作指令生成部52基于目标速度矢量v

在本实施方式中，第1临时主动动作指令x

第2临时主动动作指令生成部53基于临时目标速度矢量v

第3临时主动动作指令生成部54生成第3临时主动动作指令x

主动动作指令设定部36在通常动作模式下将第1临时主动动作指令x

动作模式设定部37将动作模式设定为包含通常动作模式、报告动作模式、以及恢复动作模式在内的多种动作模式中的一种动作模式。

因而，主动动作指令设定部36在通常动作模式下将第1临时主动动作指令x

另外，主动动作指令设定部36在报告动作模式下将第2临时主动动作指令x

此外，主动动作指令设定部36在恢复动作模式下将第3临时主动动作指令x

另外，从动动作指令生成部51、第1临时主动动作指令生成部52、第2临时主动动作指令生成部53、以及第3临时主动动作指令生成部54不管当前所动作设定的动作模式如何都生成动作指令。

[动作例]

接着，对机器人系统100的动作例进行说明。图3是表示机器人系统100的动作例的流程图。在本动作例中，如图1所示，操作者P使用机器人系统100来进行下述作业：使形成为圆筒形且具有贯通孔Wa的工件W与作为沿上下方向延伸的圆柱状的销且形成为能够与贯通孔Wa嵌合的对象物T嵌合，将工件W组装于对象物T。工件W被从动臂11的手构件16把持，对象物T例如位于生产线上。

首先，动作模式设定部37对操作力f

并且，在该初始状态下，若从动臂11没有与对象物T等环境接触，则反作用力f

接着，当操作者P施加使工件W靠近对象物T的方向的操作力f

接着，从动动作指令生成部51基于目标速度矢量v

另外，第1临时主动动作指令生成部52基于目标速度矢量v

这样，构成为：在操作力f

并且，从动臂11的作业端11a向下方移动，从而工件W与对象物T的上端接触，工件W被推压于对象物T，此时，由从动侧力检测部12检测与推压力的大小相应的反作用力f

此时，从动动作指令生成部51不管所设定的动作模式如何，都基于作为零矢量的目标速度矢量v

另外，第1临时主动动作指令生成部52也基于作为零矢量的目标速度矢量v

此时，当因操作者P强行对主动臂21的操作端21a施加朝向下方的操作力f

如上所述，第2临时主动动作指令生成部53基于由副换算部32算出的临时目标速度矢量v

另外，如上所述，临时目标速度矢量v

此外，构成为操作端21a突然向操作者P的施力方向移动、操作端21a的动作突然变化，因此能够给予操作者P震惊，结果，能够引导操作者P减弱操作力f

另外，随着操作力f

另外，在本实施方式中，构成为以随着操作力f

另外，从动侧控制部14构成为不管所设定的动作模式如何，都基于操作力f

此外，当动作模式设定部37在步骤S3将动作模式设定为报告动作模式时，接着，动作模式设定部37对操作力f

并且，在动作模式设定部37判定为操作力f

然后，当操作者P减弱操作力f

如上所述，第3临时主动动作指令生成部54基于操作端21a的当前位置和由第1临时主动动作指令生成部52生成的第1临时主动动作指令x

接着，动作模式设定部37进行操作端21a是否位于即已经到达基于由第1临时主动动作指令生成部52生成的第1临时主动动作指令x

然后，当动作模式设定部37判定为操作端21a位于第1临时主动动作指令x

如以上所说明的那样，对于机器人系统100，当由动作模式设定部37判定为操作力f

(实施方式1的变形例1)

以下，关于实施方式的变形例1的构成以及动作，以其与实施方式1的不同之处为中心进行说明。图4是概略地表示实施方式1的变形例1的机器人系统200的控制系统的构成例的框图。

在本变形例中，机器人系统200还具备使用能够由操作者P的知觉感知的感觉信息来进行报告的报告部204。操作者P的知觉是指例如触觉、力觉、听觉、嗅觉、以及视觉中的至少一种感觉。另外，作为报告部204，可例示出振动器、扬声器、显示器、或者信号灯。另外，在本变形例中，系统控制部3还包括报告部控制部231。报告部控制部231是由未图示的运算部执行规定的控制程序来实现的功能模块。另外，在图4中，没有图示出副换算部32、第2临时主动动作指令生成部53、以及第3临时主动动作指令生成部54，也可以包含这些功能模块。

在报告动作模式下，报告部控制部231控制报告部204进行向操作者P的报告。由此，能够将操作力f

另外，报告部控制部231以随着操作力f

(实施方式2)

对实施方式2的机器人系统100A进行说明。以下，关于实施方式2，以与实施方式1以及变形例1的不同之处为中心进行说明，适当省略与实施方式1以及变形例1的相同之处的说明。

图5是概略地表示实施方式2的机器人系统100A的控制系统的构成例的框图。如图5所示，机器人系统100A具备从动单元1、主动单元2、以及系统控制部3A。

系统控制部3A基于在每个规定的控制周期由主动侧力检测部22检测出的操作力f

系统控制部3包括换算部310、从动动作指令生成部320、主动动作指令生成部330、通知区域设定部340、以及排斥力设定部350。所述换算部310、从动动作指令生成部320、主动动作指令生成部330、通知区域设定部340、以及排斥力设定部350是由未图示的运算部执行规定的控制程序来实现的功能模块。

换算部310基于由主动侧力检测部22检测出的操作力f

【数式3】

其中，

m为规定的质量值

c

如式(3)所示，换算部310通过计算操作力f

从动动作指令生成部320的功能与实施方式1中的从动动作指令生成部51的功能相同。

主动动作指令生成部330以使操作端21a以与目标速度矢量v

图6是表示实施方式2的机器人系统100A的通知区域设定部340所设定的动作区域A1、进入禁止区域A2以及通知区域A3的设定例的图。

如图6所示，通知区域设定部340设定通知区域A3，通知区域A3从规定的动作区域A1的界限、即边界B(图6中用单点划线表示)朝向动作区域A1侧、即动作区域A1的内侧延展。具体而言，通知区域设定部340设定：规定的动作区域A1、动作区域A1以外的进入禁止区域A2、以及从规定的动作区域A1的界限、即动作区域A1与进入禁止区域A2的边界B向动作区域A1侧延展规定距离的通知区域A3。即，通知区域A3是被动作区域A1包含在内的区域，被设定为重叠在动作区域A1上。所述动作区域A1、进入禁止区域A2、以及通知区域A3的设定内容预先储存于未图示的存储部。通知区域设定部340从存储部读取所述区域A1～A3的内容，从而设定所述区域A1～A3。存储部的功能由上述的存储装置实现。将例如存在障碍物的空间、以及远离对象物T的空间等无法实施作业的空间除去地设定动作区域A1。

如图5所示，排斥力设定部350在判定为从动动作指令xs的作业端11a的目标位置位于通知区域A3时，设定具有离开动作区域A1的界限的方向且作用于作业端11a的排斥力f

【数式4】

f

其中，

k为规定的系数

a为在作业端位于边界上时作用于作业端的排斥力

i为边界B的朝向动作区域侧的单位法线矢量

如该式(4)所示，排斥力设定部350以随着从动动作指令xs的作业端11a的目标位置与动作区域A1的界限之间的距离变小、而排斥力f

[动作例]

接着，对机器人系统100A的动作例进行说明。图7及图8是表示实施方式2的机器人系统100A的动作例的图。例如，如图7及图8所示，在本动作例中，操作者P使用机器人系统100A进行将工件W组装于对象物T的作业。

首先，如图6所示，通知区域设定部340设定通知区域A3。

接着，换算部310在每个规定的控制周期都计算目标速度矢量v

接着，如图7所示，当操作者P施加使工件W靠近对象物T的方向的操作力f

这样，构成为从动臂11的作业端11a以及主动臂21的操作端21a同时地向相同的方向移动。由此，操作者P会产生这样的感觉：操作者P操纵主动臂21的操作端21a，从而从动臂11的作业端11a模仿主动臂21的操作端21a的动作地动作。

并且，从动臂11的作业端11a向下方移动，从而工件W与对象物T的上端接触，工件W被推压于对象物T，此时，由从动侧力检测部12检测出与推压力的大小相应的反作用力f

这样，当工件W被推压于对象物T时，主动侧控制部24基于主动动作指令x

然而，如图8所示，操作者P使从动臂11的作业端11a在俯视下不存在对象物T的区域向下方移动，工件W没有被推压于对象物T而是进入通知区域A3，此时，排斥力设定部350判定为从动动作指令xs的作业端11a的目标位置位于通知区域A3内，基于式(4)计算排斥力f

此时，在图8中，对于排斥力f

并且，从动动作指令生成部320基于该目标速度矢量v

另外，随着从动动作指令xs的作业端11a的目标位置与动作区域A1的界限之间的距离变小，由排斥力设定部350设定的排斥力f

并且，从动动作指令生成部320在作业端11a的下一目标位置到达边界B时限制作业端11a向进入禁止区域A2的进入。

这样，当工件W接触到对象物T时，操作者P不能使操作端21a突然向与朝向对象物T推压工件W的方向相应的方向移动。与此相对的，当作业端11a进入到通知区域A3时，操作者P会知觉随着接近动作区域A1的界限而操作端21a的动作缓缓变重。由此，操作者P能够容易地辨别是作业端11a正与工件W接触还是作业端11a正接近动作区域A1的界限。由此，能够防止这样情况，例如即便作业端11a到达动作区域A1的界限，作业端11a以及操作端21a的动作处于被限制的状态，操作者P也误认为是作业端11a正与工件W接触而进行误操作(在错误区域进行的组装作业)，能够提高作业效率。

(实施方式2的变形例2)

以下，关于实施方式2的变形例2的构成以及动作，以与实施方式2的不同之处为中心进行说明。图9是概略地表示实施方式2的变形例2的机器人系统200A的控制系统的构成例的框图。

在本变形例中，与实施方式1的变形例1同样地，机器人系统200A还具备报告部204。另外，在本变形例中，与实施方式1的变形例1同样地，系统控制部3A还包括报告部控制部2310。另外，在图9中，排斥力设定部350未被图示出来，也可以作为功能模块而被包含在内。

当报告部控制部2310判定为从动动作指令xs的作业端11a的目标位置位于通知区域A3时，报告部控制部2310控制报告部204进行对操作者P的报告。由此，能够向操作者P通知接近动作区域A1的界限、即边界B。

另外，报告部控制部2310以随着从动动作指令xs的作业端11a的目标位置与边界B之间的距离变小而感觉信息的强度变强的方式控制报告部204。由此，能够将离开边界B的方向容易理解地告知操作者P。

另外，在实施方式2以及变形例2中，动作区域A1是针对作业端11a而设定的，是作为容许作业端11a在该区域内的动作的范围而设定的。但不限于此，也可以是替代上述方式，动作区域A1针对操作端21a而设定，设定为操作端21a在该区域内的动作的容许范围。在该情况下，系统控制部3A以将操作端21a正接近动作区域A1的界限的情况报告给操作者P的方式控制系统。

另外，也可以针对作业端11a以及操作端21a分别设定动作区域。在该情况下，系统控制部3A也可以将系统控制为将作业端11a正接近该动作区域的界限的情况以及操作端21a正接近动作区域的界限的情况中的至少一者报告给操作者P。

另外，在实施方式2以及变形例2中，换算部310根据操作力f

结合上述说明，对本领域技术人员而言，本公开的许多改进、其他实施方式是显而易见的。因而，应理解为上述说明仅作为示例，上述说明是出于将执行本公开的最佳形态教给本领域技术人员的目的而提供的。能够在不脱离本公开的前提下，能够对其构造以及/或者功能的详细内容进行实质性变更。

附图标记说明

W…工件；T…对象物；P…操作者；1…从动单元；2…主动单元；3，3A…系统控制部；11a…作业端；11…从动臂；12…从动侧力检测部；13…从动臂驱动部；14…从动侧控制部；21…主动臂；21a…操作端；22…主动侧力检测部；23…主动臂驱动部；24…主动侧控制部；100、100A、200、200A…机器人系统。