JP2013158850A - ロボット装置、組立て方法、及び組立てプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1部品を把持する把持部と、把持部に働く力とモーメントを検出値として検出する力センサーと、第1部品と第2部品とが接触している接触状態と遷移情報とが関連づけられて記憶されている記憶部と、検出値に基づいて、第1部品と第2部品との接触状態を判別し、判別した結果に基づいて記憶部に記憶されている遷移情報を選択する選択部と、選択部が選択した遷移情報に基づいて、把持部を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図3
Description
このように構成したことにより、ロボット装置は、第1部品と第2部品との接触状態を力センサーの検出値に基づいて決定することができる。また、ロボット装置は、第1部品と第2部品との接触状態毎に、次の目標状態が記憶されている遷移情報に基づいて、第1部品と第2部品との接触状態を遷移させることができる。このため、ロボット装置は、接触面が面取りされていなくても部品の嵌め合わせを行うことができる。
[2]上記目的を達成するため、本発明のロボット装置において、前記遷移情報は、前記第1部品を前記第2部品に対して第1接触状態にさせ、前記第1接触状態後、前記第1部品を前記第2部品に対して第2接触状態にさせ、前記第2接触状態後、前記第1部品を前記第2部品の穴の面に対して第3接触状態にさせ、前記第3接触状態後、前記第1部品が、前記第2部品の穴に接している面に沿わせて、前記第1部品を前記第2部品の穴に取り付けるように順次、遷移する情報を含むようにしてもよい。
このように構成したことにより、ロボット装置は、第1部品と第2部品との接触状態に応じた遷移情報を用いて、第1部品と第2部品の穴に嵌め合わせるように制御することができる。このため、ロボット装置は、接触面が面取りされていなくても部品の嵌め合わせを行うことができる。なお、第1接触状態とは、例えば、第1部品と第2部品とが点接触している状態であり、第2接触とは、直線上での2点以上で点接触している状態であり、第3接触状態とは、同一面での2点以上で点接触している状態である。
[3]上記目的を達成するため、本発明のロボット装置において、前記記憶部には、予め検出された前記検出値である第1検出値と前記接触状態と、が関連づけられて複数組、記憶され、前記遷移情報と前記把持部を制御する制御値と、が関連づけられて複数組、記憶され、前記制御部は、前記選択部が選択した前記遷移情報に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記制御値を選択し、選択した前記制御値を用いて前記把持部を制御するようにしてもよい。
[4]上記目的を達成するため、本発明のロボット装置において、前記選択部は、前記検出値と、前記記憶部に記憶されている前記第1検出値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記第1部品と前記第2部品との接触状態を判別するようにしてもよい。
このように構成したことにより、ロボット装置は、第1部品と第2部品との接触状態を判別するための演算量を削減することができる。
[5]上記目的を達成するため、本発明のロボット装置において、前記検出値を、離散化する離散化部を備え、前記離散化部は、予め前記第1部品と前記第2部品とが接触している接触状態毎に、前記第1検出値を離散化し、前記記憶部に離散化後の検出値である第2検出値として記憶させ、前記第1部品と前記第2部品との接触状態の制御時に、前記検出値を離散化した離散化後の検出値を前記選択部に出力し、前記選択部は、前記離散化後の検出値と、前記第2検出値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記第1部品と前記第2部品との接触状態を判別するようにしてもよい。
[6]上記目的を達成するため、本発明のロボット装置において、前記離散化部は、前記検出値を、前記第1部品に対する物体座標系において3値化し、前記検出値を、前記第2部品に対する絶対座標系において3値化するようにしてもよい。
[7]上記目的を達成するため、本発明のロボット装置において、前記選択部は、前記離散化後の検出値と一致する前記第2検出値が複数ある場合、前記検出値と、前記第1検出値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記第1部品と前記第2部品との接触状態を判別するようにしてもよい。
[8]上記目的を達成するため、本発明のロボット装置において、前記記憶部には、前記絶対座標系において第1検出値を離散化後の検出値である第3検出値と、前記物体座標系において第1検出値を離散化後の検出値である第4検出値と、前記第1検出値、複数の前記遷移情報および複数の前記制御値とが、前記接触状態毎に各々関連づけられて記憶され、前記選択部は、前記絶対座標系において、前記離散化後の検出値と前記第3検出値とを比較したとき、前記離散化後の検出値と一致する前記第3検出値が複数ある場合、前記物体座標系における前記離散化後の検出値と、前記第4検出値と比較し、比較した結果に基づいて、前記第1部品と前記第2部品との接触状態を判別するようにしてもよい。
[9]上記目的を達成するため、本発明のロボット装置において、前記第1部品と前記第2部品との接触状態を撮像する撮像装置を備え、前記選択部は、前記撮像装置が撮像した画像に基づいて、前記第1部品と前記第2部品との状態を識別するようにしてもよい。
[10]上記目的を達成するため、本発明のロボット装置において、前記把持部が取り付けられている第1アームと、前記把持部または前記第1部品と前記第2部品との接触状態を撮像する撮像装置が取り付けられている第2アームと、前記第1アームと前記第2アームとが取り付けられている本体と、前記本体に取り付けられている搬送部と、を備えるようにしてもよい。
[11]上記の課題を解決するため、本発明の一態様である組み立て方法は、ロボット装置における組立て方法であって、選択部が、第1部品を把持する把持部に働く力とモーメントを力センサーが検出して検出値として出力した前記検出値に基づいて、前記第1部品と第2部品との接触状態を判別し、判別した結果に基づいて、記憶部に前記接触状態に関連づけられて記憶されている遷移情報を選択する選択手順と、制御部が、前記選択手順が選択した前記遷移情報に基づいて、前記把持部を制御する制御手順と、を含む。
[12]上記の課題を解決するため、本発明の一態様である組み立てプログラムは、ロボット装置が備えるコンピューターに、第1部品を把持する把持部に働く力とモーメントを力センサーが検出して出力して検出値として出力した前記検出値に基づいて、前記第1部品と第2部品との接触状態を判別し、判別した結果に基づいて、記憶部に前記接触状態に関連づけられて記憶されている遷移情報を選択するステップと、前記選択した前記遷移情報に基づいて、前記把持部を制御するステップと、を実行させる。
本実施形態であるロボット装置は、力センサーが検出した検出値に基づいて、嵌め合わせを行う第1部品と第2部品との接触状態を判別し、判別した結果と記憶部に記憶されている状態遷移に基づいて、第1部品と第2部品との接触状態を制御する。
また、本実施形態であるロボット装置は、第1部品と第2部品の接触状態を、第1接触状態にさせ、第1接触状態にさせた後に第2接触状態にさせ、第2接触状態にさせた後に第3接触状態にさせることで嵌め合わせを行う。さらに、本実施形態であるロボット装置は、第3接触状態において、第1部品が、第2部品の穴に接している面に沿わせて、第1部品を第2部品の穴に取り付ける(嵌め合わせる)ように順次、遷移させる。
図1に示すように、ロボット装置1は、ロボット制御装置10、多関節ロボット20を備える。
なお、図1における部品や構造等の縮尺は、図を明瞭なものとするために実際のものとは異なっている。
多関節ロボット20は、地面に固定された支持台20a、旋回可能および屈伸可能に支持台20aに連結されたマニピュレータ部20b、回動可能および首振り可能にマニピュレータ部20bに連結された把持部20c、力センサー20d、撮像装置30を含んで構成される。
多関節ロボット20は、例えば6軸の垂直多関節ロボットであり、支持台20a、マニピュレータ部20b、及び把持部20cとの連係した動作によって6軸の自由度を有し、把持部20cが把持または挟持する部品の位置および向きを自在に変更することができる。なお、本実施形態においては、把持または挟持することを「把持する」として説明する。多関節ロボット20は、ロボット制御装置10による制御によって、マニピュレータ部20b、把持部20cのうちいずれか一つまたは組み合わせを動かす。
力センサー20dは、把持部20cに加わる力とモーメントを検出する。力センサー20dは、多関節ロボット20の自由度が6軸の場合、6軸力センサーである。
なお、多関節ロボット20の自由度は6軸によるものに限られない。また、支持台20aは、床、壁、天井等、地面に対して固定された場所に設置してもよい。
第2部品210は、第1部品200が組み合わされる穴211を有している。なお、穴211は、第2部品210を貫通していても、貫通していなくてもよい。
なお、符号220は、後述するように、第1部品200と第2部品210との接触状態を、2次元で表す場合に用いる平面である。
なお、第1部品200と第2部品210との接触状態とは、第1部品200と第2部品との様態であり、第1部品200と第2部品とが点接触している状態(第1接触状態)、線接触している状態(第2接触状態)、面接触している状態(第3接触状態)、第1部品200が穴211に入っている状態等を含む状態である。また、線接触している状態とは、直線上での2点以上で点接触している状態である。また、面接触している状態とは、同一面での2点以上で点接触している状態である。点接触している状態とは、より具体的には、例えば後述するように、第1部品200の頂点が、第2部品の辺または面(第2部品の表面、穴211の各辺、穴の各面)と接している状態である。
図2に示すように、力センサー20dの検出値(fx,fy,fz、nx、ny、nz)は、直交する3軸に関する力(fx,fy,fz)と、各軸のモーメント(nx、ny、nz)の合計6つを含んでいる。なお、例えば、Fxはx軸方向の力を表し、nxは、x軸方向のモーメントを表している。なお、力センサーは力覚センサーとも呼ばれるものである。
図3に示すように、ロボット制御装置10は、センサー検出値取得部101、離散化部102、テーブル記憶部(記憶部)103、選択部104、制御部105、制御記憶部106、および画像取得部107を備えている。また、図3に示すように、ロボット制御装置10は、多関節ロボット20に接続されている。
離散化部102は、組み立て処理時、離散化後の検出値を選択部104に出力する。また、絶対座標系における離散化後の検出値を第3検出値と称し、物体座標系における離散化後の検出値を第4検出値と称する。また、第3検出値と第4検出値を総称して、第2検出値ともいう。
また、撮像装置30が撮像した画像データも用いて接触状態を判別する場合、選択部104は、画像取得部107が出力した画像データも使用して、第1部品200と第2部品210との接触状態を判別する。なお、選択部104は、画像データに基づいて、周知の画像認識技術を用いて、第1部品200と第2部品210との接触状態を判別する。
制御記憶部106には、多関節ロボット20の制御プログラム、制御値等が記憶されている。
画像取得部107は、撮像装置30が撮像した画像データを取得し、取得した画像データを選択部104に出力する。
このように構成したことにより、ロボット装置1は、第1部品200と第2部品210との接触状態を力センサー20dの検出値に基づいて決定することができる。また、ロボット装置1は、第1部品200と第2部品210との接触状態毎に、次の目標状態が記憶されている遷移情報に基づいて、第1部品と第2部品との接触状態を遷移させることができる。
図4は、本実施形態に係る座標系を説明する図である。図4は、第1部品200および第2部品210を、図1に示した平面220について示したものである。
図4において、Σoは、絶対座標を表し、Σobjは、物体座標を表している。なお、本実施形態において、絶対座標とは、第1部品200の中心を原点とした座標系である。
物体座標とは、図4に示すように、第2部品210の穴211の底辺cdの中心を原点とする座標系である。
図4に示すように、第1部品200の各頂点を、それぞれA、B、C、Dで表す。
第2部品210の各頂点を、a、b、c、dで表す。また、第2部品210の表面において、絶対座標の負のx軸方向の面をaaで表し、正のx軸方向の面をbbで表す。
なお、x軸方向において、第2部品210の穴211の底の辺cdの幅は、第1部品200の底の辺AD以上である。
図1を用いて説明したように、マニピュレータ部20bには、力センサー20dが取り付けられている。この力センサー20dは、第1部品200に加わる力(f)と、モーメント(n)を検出している。
図4に示したように、絶対座標系Σoにおけるベース座標系Σbの位置・姿勢が既知であるとする。この場合、順運動学により、絶対座標系Σoから見た手先座標系Σhの位置・姿勢を算出することができる。さらに、手先座標系Σhにおける物体座標系Σobjが既知であるとする。このため、絶対座標Σoから物体座標Σobjへの力of(fはボールド体)およびon(nはボールド体)の変換は、次式(1)及び式(2)のように表される。
また、式(1)および(2)において、oRobj(Rはボールド体)は、絶対座標系から物体座標系に変換する回転行列であり、次式(5)のように表される。
図5は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている遷移情報に基づく状態遷移図である。
図5に示すように、テーブル記憶部103には、第1部品200と第2部品210との接触状態と遷移情報とが、状態遷移毎に関連づけられて記憶されている。図5の例において、符号k1〜k6、p1〜p8、およびs1〜14は、第1部品200と第2部品210に対して横から見た状態を、2次元で表している。矢印t1〜t6、t11〜t22、t31〜t38は、各接触状態から次の目標状態への直接遷移させることを表している。なお、遷移情報とは、例えば、矢印t11に示したように、状態p1から状態s7に遷移させることを示す情報である。
図5に示すように、初期姿勢k1〜k6は、各々、矢印t1〜t6のように、状態p1〜p6へ遷移する。
矢印t11に示すように、状態p1の次の目標状態は、状態s7である。矢印t12〜t14に示すように、状態p2の次の目標状態は、状態s2〜s4のいずれかの状態である。矢印t15に示すように、状態p3は、状態s2へ遷移する。矢印t16に示すように、状態p4の次の目標状態は、状態s8である。矢印t17〜t19に示すように、状態p5の次の目標状態は、状態s8〜s10のいずれかの状態である。矢印t20に示すように、状態p6の次の目標状態は、状態s6である。矢印t21に示すように、状態s6の次の目標状態は、状態p3である。矢印t22に示すように、状態s7の次の目標状態は、状態p4である。
なお、3次元的に見た場合、第1部品200と第2部品とは、線と面で接している。例えば、状態p1は、第1部品の頂点Aを含む線が、第2部品の線aaを含む面に接している状態である。
なお、3次元的に見た場合、第1部品200と第2部品とは、面と面で接している。例えば、状態s1は、第1部品の頂点ABを含む面が、第2部品の線aaを含む面に接している状態である。
なお、3次元的に見た場合、第1部品200と第2部品210とは、2箇所、線と面で接している。例えば、状態s2は、第1部品の線ABを含む面が、第2部品の頂点aを含む線に接し、かつ第1部品の線ADを含む面が、第2部品の頂点bを含む線に接している状態である。
ロボット制御装置10は、後述するように、力センサー20dが検出した検出値に基づいて、図5のいずれの接触状態であるかを判別する。ロボット制御装置10は、判別した結果に基づいて、テーブル記憶部103に記憶されている図5の遷移情報を用いて、次の目標状態になるように、マニピュレータ部20bと把持部20cを制御する。このとき、ロボット制御装置10は、図5に示したように、第1部品200を第2部品210に接触させる。その後、ロボット制御装置10は、接触状態を維持したまま第1部品200をずらしていくことで、第1部品200を穴211に嵌め合わせていく。
図6は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている絶対座標系における状態p1から状態p8の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図7は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている絶対座標系または物体座標系における状態s2から状態p14の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。なお、図6に示したテーブル記憶部103に記憶されている離散化後の検出値は、第3検出値である。図7に示したテーブル記憶部103に記憶されている離散化後の検出値は、第3検出値または第4検出値である。
同様に、図7に示したように、テーブル記憶部103には、状態s2からs4、s6からs10、s13、およびs14の接触状態毎に、力センサー20dが検出した検出値(fx,fy,fz、nx、ny、nz)が離散化され、離散化後の検出値が、各々、関連づけられて表形式で記憶されている。例えば、2行目に示すように、状態s2の離散化後の各検出値は、fx=0、fy=0、fz=1、nx=0、ny=0、nz=0である。
図8に示したように、テーブル記憶部103には、状態p1から状態p8の接触状態毎に、力センサー20dが検出した離散化後の検出値(fx、fy、fz、nx、ny、nz)が離散化され、離散化後の検出値が、各々、関連づけられて表形式で記憶されている。例えば、2行目に示すように、状態p1の離散化後の各検出値は、fx=1、fy=1、fz=1、nx=−1、ny=0、nz=0である。なお、図6から図8の−1、0、+1の各値は、力およびモーメントの向きを表している。すなわち、図6から図8において、検出値の符号が負の場合、各軸に対して反対方向の力、または反対方向のモーメントを表している。
図9は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている指令値を説明する図である。
図9に示すように、テーブル記憶部103には、現在の接触状態から次の目標状態に遷移させる状態毎に、マニピュレータ部20b、および把持部20cを制御する指令値として、角度(θx,θy,θz)、力(fx,fy,fz)が、表形式で関連づけられて記憶されている。図9に示すように、テーブル記憶部103には、以下の指令値が記憶されている。状態p1から状態s7、状態p2から状態s2、状態p2から状態s3、状態p2から状態s4、状態p3から状態s2、状態p4から状態s8、状態p5から状態s8、状態p5から状態s9、状態p5から状態s10、状態p6から状態s6、状態s6から状態p3、状態s7から状態p4、状態s2から状態s7、状態s4から状態p7、状態p7から状態s3、状態s3から状態s13、状態s8から状態p8、状態s10から状態p8、状態p8から状態s9、状態s9から状態s14への各状態から次の状態へ遷移させる指令値が、記憶されている。
なお、図9において、符号「→」は、現在の状態から、次の状態への状態遷移を表している。例えば、2行目の「p1→s7」は、状態p1から状態s7への状態を遷移させる指令値を表している。
なお、図9に示した角度(θx,θy,θz)、力(fx,fy,fz)の各値は、回転させる方向を表している。「+」の場合、その軸方向において正方向に回転させて、次の目標状態になるように制御する指令値である。また、「−」の場合、その軸方向において負方向に回転させて、次の目標状態になるように制御する指令値である。そして、角度(θx,θy,θz)、力(fx,fy,fz)の各値は、嵌め合わせを行う第1部品200、第2部品210の剛性等に応じて、設定するようにしてもよい。
まず、図6から図8に示したテーブルを、テーブル記憶部103に記憶する手順を説明する。図10は、本実施形態に係るテーブルをテーブル記憶部103に記憶する手順のフローチャートである。
具体的には、選択部104は、2つの状態が状態p1とs7であると判別した場合、物体座標系の離散化後の検出値のうち、力fxについて第4検出値と比較する。選択部104は、力fxが1の場合、状態p1であると判別し、力fxが0の場合、状態s7であると判別する。なお、選択部104は、力fyを用いて比較してもよい。この場合、選択部104は、力fyが1の場合、状態p1であると判別し、力fyが0の場合、状態s7であると判別する。
選択部104は、2つの状態が状態p6とs6であると判別した場合、物体座標系の離散化後の検出値のうち、力fxについて第4検出値と比較する。選択部104は、力fxが1の場合、状態p6であると判別し、力fxが0の場合、状態s6であると判別する。なお、選択部104は、力fyを用いて比較してもよい。なお、選択部104は、力fyを用いて比較してもよい。この場合、選択部104は、力fyが−1の場合、状態p6であると判別し、力fyが0の場合、状態s7であると判別する。
次に、選択部104は、判別した結果に基づいて、遷移情報を制御部105に出力する。
図5において、ロボット制御装置10は、初期姿勢k1から、第1部品200を、絶対座標系の負方向のz軸方向に状態p1になるまで降ろすように制御する。状態p1であることを判別した後、ロボット制御装置10は、第1部品200と第2部品210との接触状態を、状態s7になるように制御する。状態s7であることを判別した後、ロボット制御装置10は、第1部品200と第2部品210との接触状態を、状態p4になるように制御する。状態p4であることを判別した後、ロボット制御装置10は、第1部品200と第2部品210との接触状態を、状態s8になるように制御する。状態s8であることを判別した後、ロボット制御装置10は、第1部品200と第2部品210との接触状態を、状態s9になるように制御する。状態s9であることを判別した後、ロボット制御装置10は、第1部品200と第2部品210との接触状態を、状態s14になるように制御する。
また、ロボット制御装置10は、状態s9からs14へは、穴211の辺bdに、第1部品200の辺CDを接触させた状態、すなわち第1部品200の辺CDを穴211の辺bdに押し当てたまま嵌め合わせを行っている。
さらに、本実施形態のロボット装置1は、絶対座標系における第1部品200と第2部品210との接触状態を、離散化後の検出値に基づいて判別するようにした。従って、第1部品200と第2部品210との接触状態の演算量を削減することができる。また、本実施形態のロボット装置1は、検出値と同じ状態が記憶部に複数記憶されている場合、絶対座標系における離散化前の検出値、絶対座標系における離散化後の検出値、および物体座標系における離散化後の検出値に基づいて判別するようにしたので、第1部品200と第2部品210との接触状態を適切に判別できる。
第1実施形態では、図5に示した初期姿勢k1からk6における第1部品200と第2部品210を嵌め合わせる例を説明したが、本実施形態では、図4に示した絶対座標系におけるx方向の位置決めができている状態から、嵌め合わせる例を説明する。
また、本実施形態であるロボット装置は、第1部品と第2部品の接触状態を、第1接触状態にさせ、第1接触状態にさせた後に第2接触状態にさせ、第2接触状態にさせた後に第3接触状態にさせることで嵌め合わせを行う。さらに、本実施形態であるロボット装置は、第3接触状態において、第1部品が、第2部品の穴に接している面に沿わせて、第1部品を第2部品の穴に取り付ける(嵌め合わせる)ように順次、遷移させる。
また、ロボット装置1の概略は、第1実施形態の図1と同じ構成である。ロボット制御装置10の構成は、第1実施形態の図3と同じ構成である。なお、ロボット制御装置10は、x方向の位置決めができている状態を、例えば、撮像装置30が撮像した画像データに基づいて判別するようにしてもよい。
図12に示すように、第1部品200のx軸方向の長さはWxであり、y軸方向の長さはWyである。また、第2部品210の穴211のx軸方向の長さはWx+εxであり、y軸方向の長さはWy+εyである。すなわち、第2部品210の穴径の方が、第1部品200の寸法より、x軸方向にεx大きく、y軸方向にεy大きい。
また、図13に示すように、第1部品200の裏面E1F1H1G1の中心を、物体座標系の原点Oobjとする。また、x軸方向をxobjで表し、y軸方向をyobjで表し、z軸方向をzobjで表す。第1部品200において、原点Oobjを含む裏面側の各頂点を、各々E1、F1、G1、およびH1とする。第1部品200において、原点Oobjを含まない表面側の各頂点を、各々A1、B1、C1、およびD1とする。
1.絶対座標系から見た物体座標系の姿勢の誤差を表す角度の範囲は、−45[deg]〜+45[deg]未満とする。
2.物体座標系の原点と絶対座標系の原点の位置oxobjおよびoyobjの関係は、次式(6)で表される誤差範囲である。
4.明らかに目標の位置・姿勢から離れる状態への遷移は、考慮しない。
5.物体座標系の原点に、コンプライアンス(剛性の逆数)・センターがあるとする。
6.第2部品210の穴211において、稜線a1b1、またはc1d1と第1部品200との接触のみを考慮する。なお、稜線a1b1、または稜線c1d1と第1部品200との接触のみ考慮する理由は、稜線b1c1、または稜線a1d1と第1部品200との接触は、座標系を変えれば、同様の制御となるためである。
図14は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている遷移情報に基づく状態遷移図である。
図14に示すように、テーブル記憶部103には、第1部品200と第2部品210との接触状態と遷移情報とが、接触様態毎に各々関連づけられて記憶されている。図14において、矢印t101〜t116、t121〜t128、t131〜t138、t141〜t148、t151〜t158は、各接触状態から次の目標状態への直接遷移させることを表している。
なお、矢印t121〜t128、t131〜t138は、第1部品200を、第2部品210の穴211に押し込むように、ロボット制御装置10が制御する遷移状態である。
図15は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている状態p101から状態p108の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図16は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている絶対座標系における状態tp101から状態tp108の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図17は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている絶対座標系における状態l101から状態l112の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図18は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている絶対座標系における状態s101から状態s110の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。
図15に示すように、テーブル記憶部103には、状態p101から状態p108の絶対座標系における力(ofx,ofy,ofz)、物体座標系におけるモーメント(objnx,objny,objnz)が関連づけられて記憶されている。例えば、2行目に示すように、状態p101の離散化後の各検出値は、ofx=0、ofy=1、ofz=1、objnx=−1、objny=0、objnz=−1である。
なお、絶対座標系における離散化された検出値と、物体座標系における離散化された検出値との組み合わせを、本実施形態では第2検出値と称する。
なお、テーブル記憶部103には、絶対座標系における力(ofx,ofy,ofz)およびモーメント(onx,ony,onz)を関連づけられて記憶させ、物体座標系における力(objfx,objfy,objfz)およびモーメント(objnx,objny,objnz)を関連づけて記憶させるようにしてもよい。この場合、選択部104が、テーブル記憶部103に記憶されている絶対座標系における力(ofx,ofy,ofz)、および物体座標系におけるモーメント(objnx,objny,objnz)を読み出して、読み出した結果に基づいて、第1部品200と第2部品210との接触状態を判別するようにしてもよい。
なお、3値化後の各検出値を、図15から図18に示したが、これらの値は、テーブル記憶部103に、グループ分けして記憶するようにしてもよく、グループ分けせずに、まとめて記憶するようにしてもよい。
図19は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている状態p101〜p108からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図20は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている状態tp101〜tp108からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図21は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている状態l102、l103、l105、l106、l108、l109、l111、l112からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図22は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている状態l101、l104、l107、l110からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図23は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている状態s101、s102、s103、s104、s105、s106、s107、s108、s109からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。
また、図19から図23において、符号「→」は、現在の接触状態から、次の目標状態への状態遷移を表している。
例えば、2行目のように状態p101から状態tp101への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],45[deg],0[N],0[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態tp101から状態l101への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],−45[deg],−1[N],0[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態l102から状態l101への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],0[deg],−1[N],0[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態l101から状態s101への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(20[deg],0[deg],0[deg],0[N],0[N],0[N])である。
状態s103から状態s107、状態s104から状態s108、状態s106から状態s108、状態s107から状態s102、状態s108から状態s105、状態s102から状態s109、状態s105から状態s110への各状態遷移の指令値が、記憶されている。
例えば、2行目のように状態s101から状態s107への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],0[deg],0[N],0[N],0[N])である。
図24は、本実施形態に係る第1部品200と第2部品210との接触状態を判別し、第1部品200と第2部品210との接触状態を遷移させる手順のフローチャートである。なお、初期姿勢p101〜p108までの制御は、ロボット制御装置10が制御記憶部106に記憶されている制御値を用いて、マニピュレータ部20bと把持部20cを制御することで行う。
なお、第1部品200と第2部品210との接触状態が、例えば状態p101である場合、テーブル記憶部103には、状態tp101およびl102へ遷移情報が記憶されている。このような場合、選択部104は、予め定められている優先順位に基づいて、遷移情報を選択する。予め定められている優先順位とは、例えば最短の制御手順になる状態遷移である。
ステップS106〜ステップS108は、ステップS101からS103と同様に処理する。なお、ステップS108において、選択部104は、遷移させる次の目標状態を判別する場合、検出値と記憶されている全ての接触状態の検出値と比較するのではなく、テーブル記憶部103に記憶される状態遷移に従った接触状態のみについて比較する。具体的には、現在の接触状態が状態l101である場合、選択部104は、絶対座標系における離散化後の検出値と、テーブル記憶部103に記憶されている状態s101、s102、およびs103の第2検出値とを比較して、比較した結果に基づいて状態を判別する。
この場合、図16〜図18に示したように、比較する検出値は、絶対座標系における力の3値化後の検出値とモーメントの離散化後の検出値との組み合わせである。
第1部品200と第2部品210との状態が目標としている状態であると判別した場合(ステップS109;Yes)、第1部品200と第2部品210との接触状態を遷移させる処理を終了する。
図14において、ロボット制御装置10は、第1部品200と第2部品210との接触状態を、初期姿勢p101から状態tp101になるように制御する。状態tp101であることを判別した後、ロボット制御装置10は、接触状態を状態tp101から状態l101になるように制御する。状態l101であることを判別した後、ロボット制御装置10は、接触状態を状態l101から状態s101になるように制御する。状態s101であることを判別した後、ロボット制御装置10は、接触状態を状態s101から状態s107になるように制御する。状態s107であることを判別した後、ロボット制御装置10は、接触状態を状態s101から状態s102になるように制御する。状態s102であることを判別した後、ロボット制御装置10は、接触状態を状態s102から状態s109になるように制御する。
この場合、第1部品200と、穴211の稜線B1C1との接触、または稜線A1D1との接触状態に基づいて、状態と、状態遷移をテーブル記憶部103に記憶させるようにしたので、第1部品200と第2部品210との接触状態の判別にようする演算量を削減できる。
本実施形態では、図13に示した第1部品200のいずれかの頂点が、第2部品210の穴211に入っている状態からxy方向それぞれの方向に接触するまで動かして嵌め合わせる例を説明する。
また、本実施形態であるロボット装置は、第1部品と第2部品の接触状態を、第1接触状態にさせ、第1接触状態にさせた後に第2接触状態にさせ、第2接触状態にさせた後に第3接触状態にさせることで嵌め合わせを行う。さらに、本実施形態であるロボット装置は、第3接触状態において、第1部品が、第2部品の穴に接している面に沿わせて、第1部品を第2部品の穴に取り付ける(嵌め合わせる)ように順次、遷移させる。
また、ロボット装置1の概略は、第1実施形態の図1と同じ構成である。ロボット制御装置10の構成は、第1実施形態の図3と同じ構成である。第1部品200と第2部品210における絶対座標系と物体座標系、および第1部品200と第2部品210における各頂点は、第2実施形態の図13と同様である。
1.初期姿勢は、第1部品の頂点E1、F1、G1、およびH1のいずれが、第2部品210の穴211の領域を表す面a1b1c1d1内に存在する。すなわち、穴211の領域の面a1b1c1d1内に存在する第1部品の頂点は、1つのみである。
2.第1部品200の初期姿勢と最終目標状態の姿勢の誤差が小さいと仮定する。すなわち、絶対座標系から見た物体座標系の姿勢の誤差を表す角度の範囲は、−10[deg]〜+10[deg]未満とする。
3.明らかに目標の位置・姿勢から離れる接触状態への遷移は、考慮しない。
4.物体座標系の原点にコンプライアンス・センターがあり、ダンピング特性を持っているとする。
5.ロボット制御装置10は、初期姿勢から一定の操作を行い、第2部品210の穴211の頂a1回りで操作する。すなわち、ロボット制御装置10は、第1部品200を、初期姿勢から絶対座標系のx軸負の方向へ穴211の稜線a1d1と接触させるまで移動させるように制御する。次に、ロボット制御装置10は、接触させた後、絶対座標系のy軸負の方向へ穴211の稜線a1b1と接触させるように制御する。
図25は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている第1部品200の頂点E1が穴211に入っている状態の後の遷移情報に基づく状態遷移図である。図26は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている第1部品200の頂点F1の遷移情報に基づく状態遷移図である。図27は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている第1部品200の頂点G1が穴211に入っている状態の後の遷移情報に基づく状態遷移図である。図28は、本実施形態に係るテーブル記憶部103に記憶されている第1部品200の頂点H1が穴211に入っている状態の後の遷移情報に基づく状態遷移図である。
なお、テーブル記憶部103に記憶されている頂点毎の遷移情報とは、例えば図25において、初期姿勢k1から状態p201、初期姿勢k1から状態p202、状態p201から状態tp201など、矢印t201〜t261で示した遷移させる情報である。また、図25に示した頂点E1の場合の遷移情報は関連づけられて記憶されている。同様に、図26に示した頂点F1の場合の遷移情報は関連づけられて記憶されている。図27に示した頂点G1の場合の遷移情報は関連づけられて記憶されている。図28に示した頂点H1の場合の遷移情報は関連づけられて記憶されている。
なお、以下、図25〜図28を、各頂点における状態遷移の関係という。
状態p201およびp202は、初期姿勢k11から、x軸方向の負方向に第1部品200を移動させた後の第1部品200と穴211の接触状態を表している。この状態では、第1部品200の頂点E1が、穴211の稜線a1b1と接している。
状態p301は、初期姿勢k12から、x軸方向の負方向に第1部品200を移動させた後の第1部品200と穴211の接触状態を表している。この状態では、第1部品200の頂点F1が、穴211の稜線a1b1と接している。
状態p401は、初期姿勢k13から、x軸方向の負方向に第1部品200を移動させた後の第1部品200と穴211の接触状態を表している。この状態では、第1部品200の頂点G1が、穴211の稜線a1b1と接している。
状態p501およびp502は、初期姿勢k14から、x軸方向の負方向に第1部品200を移動させた後の第1部品200と穴211の接触状態を表している。この状態では、第1部品200の頂点H1が、穴211の稜線a1b1、または稜線d1c1と接している。
状態tp505は、第1部品200の辺E1H1と穴211の頂点a1の1点で点接触している。
状態s503は、第1部品200の面D1C1G1H1と穴211の面d1c1g1h1が面接触し、第1部品200の面A1D1H1E1と穴211の面a1d1h1e1が面接触している。状態s504は、第1部品200の面D1C1G1H1と穴211の面d1c1g1h1が面接触し、第1部品200の面A1D1H1E1と穴211の面a1d1h1e1が面接触し、第1部品200の面E1F1G1H1と穴211の面e1f1g1h1が面接触している。
次に、初期姿勢が第1部品の頂点E1が穴211に入っている状態の場合において、予め測定され、テーブル記憶部103に記憶されている離散化後の検出値について説明する。
図29は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点E1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態p201およびp202の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図30は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点E1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態tp201からtp204の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図31は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点E1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態l201からl209の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図32は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点E1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態s201からs204の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。
例えば、2行目に示すように、状態p201の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=0、ofz=1、objnx=0、objny=1、objnz=1である。
なお、絶対座標系における離散化された検出値と、物体座標系における離散化された検出値との組み合わせを、本実施形態では第2検出値と称する。
例えば、2行目に示すように、状態tp201の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=1、ofz=1、objnx=−1、objny=0、objnz=0である。
例えば、2行目に示すように、状態l201の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=1、ofz=1、onx=0、ony=1、onz=0である。
例えば、2行目に示すように、状態s201の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=0、ofz=1、onx=0、ony=0、onz=0である。
次に、初期姿勢が第1部品の頂点F1が穴211に入っている状態の場合において、予め測定され、テーブル記憶部103に記憶されている離散化後の検出値について説明する。
図33は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点F1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態p301からp303の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図34は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点F1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態tp303からtp304の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図35は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点F1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態l301からl308の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図36は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点F1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態s301の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。
2行目に示すように、状態p301の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=0、ofz=1、objnx=−1、objny=1、objnz=0である。
例えば、2行目に示すように、状態tp303の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=1、ofz=1、objnx=0、objny=0、objnz=1である。
例えば、2行目に示すように、状態l301の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=1、ofz=1、onx=−1、ony=1、onz=0である。
例えば、2行目に示すように、状態s301の離散化後の各検出値は、ofx=0、ofy=1、ofz=1、onx=0、ony=0、onz=0である。
次に、初期姿勢が第1部品の頂点G1が穴211に入っている状態の場合において、予め測定され、テーブル記憶部103に記憶されている離散化後の検出値について説明する。
図37は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点G1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態p401からp403の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図38は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点G1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態tp401からtp402の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図39は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点G1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態l401からl408の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図40は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点G1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態s401の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。
2行目に示すように、状態p401の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=0、ofz=1、objnx=1、objny=1、objnz=−1である。
例えば、2行目に示すように、状態tp401の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=1、ofz=1、objnx=0、objny=−1、objnz=0である。
例えば、2行目に示すように、状態l401の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=−1、ofz=1、onx=0、ony=−1、onz=0である。
例えば、2行目に示すように、状態s401の離散化後の各検出値は、ofx=0、ofy=−1、ofz=1、onx=0、ony=0、onz=0である。
次に、初期姿勢が第1部品の頂点H1が穴211に入っている状態の場合において、予め測定され、テーブル記憶部103に記憶されている離散化後の検出値について説明する。
図41は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点H1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態p501からp503の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図42は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点H1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態tp501からtp505の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図43は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点H1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態l503からl508の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。図44は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点H1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている状態s501の力センサー20dの離散化後の検出値を示す図である。
例えば、2行目に示すように、状態p501の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=0、ofz=1、objnx=0、objny=1、objnz=−1である。
例えば、2行目に示すように、状態tp501の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=1、ofz=1、objnx=0、objny=−1、objnz=0である。
例えば、2行目に示すように、状態l503の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=1、ofz=1、onx=1、ony=0、onz=0である。
例えば、2行目に示すように、状態s501の離散化後の各検出値は、ofx=1、ofy=0、ofz=1、onx=0、ony=0、onz=0である。
図45から図60に示すように、テーブル記憶部103には、現在の状態から次に遷移させる接触状態毎に、マニピュレータ部20b、および把持部20cへの指令値である角度(θx,θy,θz)、力(fx,fy,fz)が、表形式で関連づけられて記憶されている。なお、図45から図60において、符号「→」は、現在の状態から、次の状態への状態遷移を表している。図45から図60に示した指令値は、第2実施形態と同様に一例の値である。
次に、初期姿勢が第1部品200の頂点E1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている指令値について説明する。
図45は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点E1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態p201、p202からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図46は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点E1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態tp201、tp202、tp204からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図47は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点E1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態l201、l202、l204、l208、l209からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図48は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点E1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態s201、s202、s203からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。
例えば、2行目のように状態p201から状態tp201への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],0[deg],0[N],−1[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態tp201から状態l201への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],−45[deg],−1[N],−1[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態l201から状態s201への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],−45[deg],−1[N],−1[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態s201から状態l208への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],−45[deg],−1[N],−1[N],0[N])である。
次に、初期姿勢が第1部品200の頂点F1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている指令値について説明する。
図49は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点F1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態p301、p302、p303からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図50は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点F1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態tp303、tp304からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図51は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点F1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態l301、l302、l308からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図52は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点F1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態s301、s302、s303からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。
例えば、2行目のように状態p301から状態tp303への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],0[deg],0[N],−1[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態tp303から状態l301への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],−45[deg],0[N],−1[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態l301から状態l302への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],−45[deg],0[N],−1[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態s301から状態l308への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],45[deg],0[deg],1[N],−1[N],0[N])である。
次に、初期姿勢が第1部品200の頂点G1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている各状態からの指令値について説明する。
図53は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点G1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態p401、p402からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図54は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点G1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態tp401、tp402からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図55は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点G1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態l401、l408からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図56は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点G1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態s401、s404からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。
例えば、2行目のように状態p401から状態tp401への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],0[deg],0[N],−1[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態tp401から状態tp402への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],−45[deg],0[N],0[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態l401から状態s401への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],45[deg],0[deg],0[N],1[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態s401から状態l408への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],−45[deg],0[deg],1[N],1[N],0[N])である。
次に、初期姿勢が第1部品200の頂点H1が穴211に入っている状態の場合、テーブル記憶部103に記憶されている各状態からの指令値について説明する。
図57は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点H1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態p501、p502からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図58は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点H1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態tp501、tp504、tp505からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図59は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点H1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態l503、l504、l508からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。図60は、本実施形態に係る初期姿勢が第1部品200の頂点H1が穴211に入っている状態の場合において、テーブル記憶部103に記憶されている状態s501、s503からの状態遷移毎の指令値を説明する図である。
例えば、2行目のように状態p501から状態tp501への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],0[deg],0[deg],0[N],−1[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態tp501から状態tp503への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(0[deg],45[deg],45[deg],−1[N],−1[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態l503から状態s501への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(−45[deg],0[deg],0[deg],−1[N],−1[N],0[N])である。
例えば、2行目のように状態s501から状態l508への指令値(θx,θy,θz,fx,fy,fz)は、(45[deg],0[deg],0[deg],−1[N],1[N],−1[N])である。
図61は、本実施形態に係る第1部品200と第2部品210との接触状態を判別し、第1部品200と第2部品210との接触状態を遷移させる手順のフローチャートである。
例えば、状態p201であると判別した場合、選択部104は、テーブル記憶部103に記憶されている頂点E1における状態遷移の関係を選択する。
例えば、ステップS206で状態p201であると判別した場合、選択部104は、遷移させる状態として、状態tp201またはtp202を選択する。選択可能な状態が複数ある場合、選択部104は、予め定められている優先順位に基づいて、指令値を選択する。予め定められている優先順位とは、例えば最短の制御手順になる状態遷移である。例えば、遷移させる状態としてtp201を選択した場合、選択部104は、状態p201からtp201に遷移させることを示す遷移情報を制御部105に出力する。
ステップS210〜ステップS212は、ステップS203からS205と同様に処理する。
なお、ステップS212において、比較する離散化後の検出値と比較するテーブル記憶部103に記憶されている予め検出された検出値は、以下の組み合わせのいずれかである。比較に用いる検出値の組み合わせは、絶対座標系における力の離散化後の検出値と、物体座標系におけるモーメントの離散化後の検出値との組み合わせ、または絶対座標系における力の離散化後の検出値とモーメントの離散化後の検出値との組み合わせである。どちらの組み合わせを用いて比較するかは、テーブル記憶部103に記憶されている状態遷移に基づいて行う。
具体的には、頂点E1の場合、状態が、状態p201、p202、tp201、tp202、tp204である場合、選択部104は、絶対座標系における力の離散化後の検出値と、物体座標系におけるモーメントの3値化後の検出値との組み合わせを用いて、検出値を比較する。状態が、状態l201、l202、l203、l208、l209、s201〜s204である場合、選択部104は、絶対座標系における力の離散化後の検出値と、物体座標系におけるモーメントの3値化後の検出値との組み合わせを用いて、離散化後の検出値を比較する。
第1〜第3実施形態では、1つのアーム(マニピュレータ部)を有するロボットについて説明したが、本実施形態では、2つのアームを備える例を説明する。
図62は、本実施形態に係るロボット装置1aの概略斜視図である。図62に示すように、ロボット装置1aは、多関節ロボット20’、本体302を備えている。
なお、第1〜第3実施形態と同様のものは、同じ符号を用いて説明を省略する。
多関節ロボット20’は、2つのマニピュレータ部20Aおよび20B、把持部20ac、ハンド20Bc、力センサー20Ad、可動部301を備えている。2つのマニピュレータ部20Aおよび20Bは、可動部301に取り付けられている。可動部301は、本体302に取り付けられている。ハンド20Bcの先端には、撮像装置30が取り付けられている。
撮像装置30は、撮像した画像データをロボット制御装置10aに出力する。
搬送部303Aおよび303Bは、例えば車輪、キャタピラ等である。
次に、ロボット制御装置10aは、第1部品200と第2部品210との接触状態を、力センサー20Adが検出した検出値(離散化後および離散化前)、撮像装置30が撮像した画像データを使用して判別する。
次に、ロボット制御装置10aは、判別した結果に基づいて、第1〜第3実施形態と同様に、第1部品200と第2部品210の接触状態を制御して、第1部品200を第2部品210の穴211に嵌め合わせるように制御する。
10・・・ロボット制御装置
20・・・多関節ロボット
30・・・撮像装置
20a・・・支持台
20b、20A、20B・・・マニピュレータ部
20c、20Ac、20Bc・・・把持部
20d、20Ad・・・力センサー
101・・・センサー検出値取得部(取得部)
102・・・離散化部
103・・・テーブル記憶部(記憶部)
104・・・選択部
105・・・制御部
106・・・制御記憶部
107・・・画像取得部
200・・・第1部品
210・・・第2部品
211・・・穴
302・・・本体
303A、303B・・・搬送部
Claims (12)
- 第1部品を把持する把持部と、
前記把持部に働く力とモーメントを検出値として検出する力センサーと、
前記第1部品と第2部品とが接触している接触状態と遷移情報とが関連づけられて記憶されている記憶部と、
前記検出値に基づいて、前記第1部品と前記第2部品との接触状態を判別し、判別した結果に基づいて前記記憶部に記憶されている前記遷移情報を選択する選択部と、
前記選択部が選択した前記遷移情報に基づいて、前記把持部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするロボット装置。 - 前記遷移情報は、
前記第1部品を前記第2部品に対して第1接触状態にさせ、
前記第1接触状態後、前記第1部品を前記第2部品に対して第2接触状態にさせ、
前記第2接触状態後、前記第1部品を前記第2部品の穴の面に対して第3接触状態にさせ、
前記第3接触状態後、前記第1部品が、前記第2部品の穴に接している面に沿わせて、前記第1部品を前記第2部品の穴に取り付けるように順次、遷移する情報を含む
ことを特徴とする請求項1に記載のロボット装置。 - 前記記憶部には、
予め検出された前記検出値である第1検出値と前記接触状態と、が関連づけられて複数組、記憶され、前記遷移情報と前記把持部を制御する制御値と、が関連づけられて複数組、記憶され、
前記制御部は、
前記選択部が選択した前記遷移情報に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記制御値を選択し、選択した前記制御値を用いて前記把持部を制御する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のロボット装置。 - 前記選択部は、
前記検出値と、前記記憶部に記憶されている前記第1検出値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記第1部品と前記第2部品との接触状態を判別する
ことを特徴とする請求項3に記載のロボット装置。 - 前記検出値を、離散化する離散化部
を備え、
前記離散化部は、
予め前記第1部品と前記第2部品とが接触している接触状態毎に、前記第1検出値を離散化し、前記記憶部に離散化後の検出値である第2検出値として記憶させ、
前記第1部品と前記第2部品との接触状態の制御時に、前記検出値を離散化した離散化後の検出値を前記選択部に出力し、
前記選択部は、
前記離散化後の検出値と、前記第2検出値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記第1部品と前記第2部品との接触状態を判別する
ことを特徴とする請求項4に記載のロボット装置。 - 前記離散化部は、
前記検出値を、前記第1部品に対する物体座標系において3値化し、前記検出値を、前記第2部品に対する絶対座標系において3値化する
ことを特徴とする請求項5に記載のロボット装置。 - 前記選択部は、
前記離散化後の検出値と一致する前記第2検出値が複数ある場合、前記検出値と、前記第1検出値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記第1部品と前記第2部品との接触状態を判別する
ことを特徴とする請求項5に記載のロボット装置。 - 前記記憶部には、
前記絶対座標系において第1検出値を離散化後の検出値である第3検出値と、前記物体座標系において第1検出値を離散化後の検出値である第4検出値と、前記第1検出値、複数の前記遷移情報および複数の前記制御値とが、前記接触状態毎に各々関連づけられて記憶され、
前記選択部は、
前記絶対座標系において、前記離散化後の検出値と前記第3検出値とを比較したとき、前記離散化後の検出値と一致する前記第3検出値が複数ある場合、前記物体座標系における前記離散化後の検出値と、前記第4検出値と比較し、比較した結果に基づいて、前記第1部品と前記第2部品との接触状態を判別する
ことを特徴とする請求項6に記載のロボット装置。 - 前記第1部品と前記第2部品との接触状態を撮像する撮像装置
を備え、
前記選択部は、
前記撮像装置が撮像した画像に基づいて、前記第1部品と前記第2部品との状態を識別する
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のロボット装置。 - 前記把持部が取り付けられている第1アームと、
前記把持部または前記第1部品と前記第2部品との接触状態を撮像する撮像装置が取り付けられている第2アームと、
前記第1アームと前記第2アームとが取り付けられている本体と、
前記本体に取り付けられている搬送部と、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のロボット装置。 - ロボット装置における組立て方法であって、
選択部が、第1部品を把持する把持部に働く力とモーメントを力センサーが検出して検出値として出力した前記検出値に基づいて、前記第1部品と第2部品との接触状態を判別し、判別した結果に基づいて、記憶部に前記接触状態に関連づけられて記憶されている遷移情報を選択する選択手順と、
制御部が、前記選択手順が選択した前記遷移情報に基づいて、前記把持部を制御する制御手順と、
を含むことを特徴とする組立て方法。 - ロボット装置が備えるコンピューターに、
第1部品を把持する把持部に働く力とモーメントを力センサーが検出して出力して検出値として出力した前記検出値に基づいて、前記第1部品と第2部品との接触状態を判別し、判別した結果に基づいて、記憶部に前記接触状態に関連づけられて記憶されている遷移情報を選択するステップと、
前記選択した前記遷移情報に基づいて、前記把持部を制御するステップと、
を実行させるための組立てプログラム。
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