JP2010069587A5 - ロボットシステムおよびロボットの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、柔軟物の組立作業に関連したロボットシステムおよびロボットの制御方法に関する。

特許文献１および２については、メカニカルなコンプライアンスの機構分だけハンドが複雑になり、コネクタに合わせた特殊な形状にする必要があった。
また、特許文献２および３については、ビジョン等の視覚センサが必要で、通常そのようなセンサはハンドから飛び出た形状で配置される。そのため、周辺機器との干渉が多くなり、破損の危険もあった。また、視覚センサで計測した情報からケーブルの形状を認識して把持位置を特定することは、演算処理が複雑となるので、演算量が多い。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、視覚センサや特別なハンドが不要で、演算処理も簡単な、柔軟物の組立作業を行うことのできるロボットシステムおよびロボットの制御方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムであって、前記多関節ロボットは、各関節を駆動するモータと、前記モータの各角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記可動爪の把持幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、前記柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記力検出器は、前記エンドエフェクタの根元に設けられた力センサであることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記制御装置は、前記エンドエフェクタの把持幅と柔軟物に加える目標力と柔軟物の所定の区間長さとを入力する設定入力部と、前記目標力、力検出器が検出した力、前記エンドエフェクタの移動量、および前記所定の区間長さを表示する状態表示部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記力調整手段が、前記剛体物に前記所定の目標力を加えるように制御することによって、前記剛体物が、前記作業対象物に接続されることを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムであって、前記多関節ロボットは、各関節を駆動するモータと、前記モータの各角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記可動爪の把持幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、前記柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項８に記載の発明は、前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とするものである。
また、請求項９に記載の発明は、前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とするものである。
また、請求項１０に記載の発明は、双腕多関節ロボットと、前記双腕多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムであって、前記双腕多関節ロボットは、各関節を駆動するモータと、前記モータの各角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記可動爪の把持幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、前記柔軟物に所定の目標力を加えるように前記双腕多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１１に記載の発明は、前記力検出器は、前記エンドエフェクタの根元に設けられた力センサであることを特徴とするものである。
また、請求項１２に記載の発明は、前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とするものである。
また、請求項１３に記載の発明は、前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とするものである。
また、請求項１４に記載の発明は、双腕多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムであって、前記双腕多関節ロボットは、各関節を駆動するモータと、前記モータの各角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記可動爪の把持幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、前記柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１５に記載の発明は、前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とするものである。
また、請求項１６に記載の発明は、前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とするものである。
また、請求項１７に記載の発明は、少なくとも２台の多関節ロボットと、前記双腕多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムであって、前記多関節ロボットは、各関節を駆動するモータと、前記モータの各角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記可動爪の把持幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、前記柔軟物に所定の目標力を加えるように前記双腕多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１８に記載の発明は、少なくとも２台の多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムであって、前記多関節ロボットは、各関節を駆動するモータと、前記モータの各角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記可動爪の把持幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、前記柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１９に記載の発明は、少なくとも２本の可動爪を備えたロボットを、下記ステップ（１）〜（５）で動作させ、柔軟物の両端に第１および第２の剛体物を備えたワークを作業対象物に取り付けることを特徴とするものである。（１）前記可動爪で前記第１の剛体物を把持し、予め設定された目標力を加えて、作業対象物に接続する第１ステップ。（２）前記可動爪で前記剛体物と前記柔軟物の境界部分で柔軟物側の一部を把持し、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記爪の把持幅を調整する第２ステップ。（３）前記可動爪にかかる力を検出し、検出した力に応じて、前記柔軟物に予め設定された目標力を加えるように前記可動爪を動作させるとともに、前記ロボットの各関節を駆動するモータの各角度を計測し、前記可動爪の移動量を演算し、前記柔軟物上の予め設定された区間長さと前記移動量とを比較する第３ステップ。（４）比較の結果、前記区間長さと前記移動量とが一致した場合に、前記可動爪の把持幅を狭くして柔軟物を把持し、前記作業対象物の固定部材に固定する第４ステップ。（５）前記第２ステップから第４ステップまでを繰り返し、前記第２の剛体物を把持した後、前記第２の剛体物に予め設定された目標力を加えて、前記作業対象物に接続する第５ステップ。

Claims (19)

1. 多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムであって、
   前記多関節ロボットは、各関節を駆動するモータと、前記モータの各角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、
   前記制御装置は、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記可動爪の把持幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、前記柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。
2. 前記力検出器は、前記エンドエフェクタの根元に設けられた力センサであることを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットシステム。
4. 前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
5. 前記制御装置は、前記エンドエフェクタの把持幅と柔軟物に加える目標力と柔軟物の所定の区間長さとを入力する設定入力部と、
   前記目標力、力検出器が検出した力、前記エンドエフェクタの移動量、および前記所定の区間長さを表示する状態表示部と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロボットシステム。
6. 前記力調整手段が、前記剛体物に前記所定の目標力を加えるように制御することによって、
   前記剛体物が、前記作業対象物に接続されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
7. 多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムであって、
   前記多関節ロボットは、各関節を駆動するモータと、前記モータの各角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、
   前記制御装置は、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記可動爪の把持幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、前記柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。
8. 前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とする請求項７に記載のロボットシステム。
9. 前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とする請求項７または８に記載のロボットシステム。
10. 双腕多関節ロボットと、前記双腕多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムであって、
    前記双腕多関節ロボットは、各関節を駆動するモータと、前記モータの各角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、
    前記制御装置は、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記可動爪の把持幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、前記柔軟物に所定の目標力を加えるように前記双腕多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。
11. 前記力検出器は、前記エンドエフェクタの根元に設けられた力センサであることを特徴とする請求項１０に記載のロボットシステム。
12. 前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とする請求項１０または１１に記載のロボットシステム。
13. 前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のロボットシステム。
14. 双腕多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムであって、
    前記双腕多関節ロボットは、各関節を駆動するモータと、前記モータの各角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、
    前記制御装置は、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記可動爪の把持幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、前記柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。
15. 前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とする請求項１４に記載のロボットシステム。
16. 前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とする請求項１４または１５に記載のロボットシステム。
17. 少なくとも２台の多関節ロボットと、前記双腕多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムであって、
    前記多関節ロボットは、各関節を駆動するモータと、前記モータの各角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、
    前記制御装置は、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記可動爪の把持幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、前記柔軟物に所定の目標力を加えるように前記双腕多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。
18. 少なくとも２台の多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムであって、
    前記多関節ロボットは、各関節を駆動するモータと、前記モータの各角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、
    前記制御装置は、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記可動爪の把持幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、前記柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。
19. 少なくとも２本の可動爪を備えたロボットを、下記ステップ（１）〜（５）で動作させ、柔軟物の両端に第１および第２の剛体物を備えたワークを作業対象物に取り付けるロボットの制御方法：
    （１）前記可動爪で前記第１の剛体物を把持し、予め設定された目標力を加えて、作業対象物に接続する第１ステップ。
    （２）前記可動爪で前記剛体物と前記柔軟物の境界部分で柔軟物側の一部を把持し、前記可動爪の間に把持した前記柔軟物が前記可動爪の間を滑るように前記爪の把持幅を調整する第２ステップ。
    （３）前記可動爪にかかる力を検出し、検出した力に応じて、前記柔軟物に予め設定された目標力を加えるように前記可動爪を動作させるとともに、前記ロボットの各関節を駆動するモータの各角度を計測し、前記可動爪の移動量を演算し、前記柔軟物上の予め設定された区間長さと前記移動量とを比較する第３ステップ。
    （４）比較の結果、前記区間長さと前記移動量とが一致した場合に、前記可動爪の把持幅を狭くして柔軟物を把持し、前記作業対象物の固定部材に固定する第４ステップ。
    （５）前記第２ステップから第４ステップまでを繰り返し、前記第２の剛体物を把持した後、前記第２の剛体物に予め設定された目標力を加えて、前記作業対象物に接続する第５ステップ。