JP2015089582A - Robot system, control device, robot, driving method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットシステム、制御装置、ロボット、駆動方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a robot system, a control device, a robot, a driving method, and a program.
特許文献１には、レバーハンドルバルブの開放・閉鎖操作をタスクスキルに基づいて記述するために、タスクスキルの動作手順を初期条件、タスクスキル動作、終了条件に基づいて記述したレバーハンドルバルブ操作装置が開示されている。ここで、タスクスキル動作には、インピーダンスと力のハイブリッド制御、またはインピーダンス制御が実装されている。
多品種少量生産に対応できる生産装置として、ハンドを有する組立ロボットが注目されている。製品を組み立てる作業においては、ハンドプレス機を用いることがあるため、組立ロボットにハンドプレス機を操作させることができることが望ましい。 An assembly robot having a hand has been attracting attention as a production apparatus capable of handling a wide variety of small-quantity production. In the work of assembling the product, a hand press machine may be used, so it is desirable that the assembly robot can operate the hand press machine.
特許文献１に記載の発明を応用して、組立ロボットにハンドプレス機を操作させることが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載の発明には、バルブレバーを回動させるときにレバーをどのように把持するかについて記載されていない。
It is conceivable to apply the invention described in
レバーを把持する方法によっては、ロボットと回動させる操作対象物との配置関係、ロボットのアームの長さ、操作対象物（例えば、ハンドプレス機、バルブ）の回動方向等により、操作対象物の***作部（例えば、レバー）を把持したまま***作部を回動させることができない。 Depending on the method of gripping the lever, the operation object depends on the arrangement relationship between the robot and the operation object to be rotated, the length of the robot arm, the rotation direction of the operation object (eg, hand press machine, valve), etc. The operated portion cannot be rotated while holding the operated portion (for example, a lever).
そこで、本発明は、操作対象物を把持したまま操作対象物を回動させることができるロボットシステム、制御装置、ロボット、駆動方法及びプログラムを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a robot system, a control device, a robot, a driving method, and a program that can rotate an operation object while holding the operation object.
上記課題を解決するための第一の態様は、ロボットであって、力検出部と、複数の指を有するエンドエフェクターを備えるアームと、を含み、前記複数の指を用いて、一端が軸支された操作対象物の他端を摺動可能に把持し、前記アームを移動して、前記操作対象物を回動させることを特徴とする。 A first aspect for solving the above-described problem is a robot, which includes a force detection unit and an arm including an end effector having a plurality of fingers, one end of which is pivotally supported using the plurality of fingers. The other end of the manipulated object is slidably held, the arm is moved, and the manipulated object is rotated.
第一の態様によれば、エンドエフェクターに設けられた複数の指を用いて、一端が軸支された対象物の他端を摺動可能に把持し、当該把持した状態でアームを移動して、対象物を回動させる。これにより、操作対象物を把持したまま操作対象物を回動させることができる。 According to the first aspect, by using a plurality of fingers provided on the end effector, the other end of the object whose one end is pivotally supported is slidably gripped, and the arm is moved in the gripped state. Rotate the object. Thereby, the operation object can be rotated while holding the operation object.
ここで、前記力検出部は、前記エンドエフェクターにかかる力を検出し、前記エンドエフェクターを１又は複数の直線からなる経路に沿って移動し、かつ当該１又は複数の直線からなる経路に沿って移動されているエンドエフェクターを前記力検出部で検出された力に基づいて移動して、前記対象物を回動させてもよい。これにより、簡単な教示で操作対象物を回動させることができることができる。 Here, the force detection unit detects a force applied to the end effector, moves the end effector along a path made of one or more straight lines, and moves along the path made of the one or more straight lines. The moving end effector may be moved based on the force detected by the force detection unit to rotate the object. Thereby, the operation target can be rotated with a simple teaching.
ここで、前記対象物の移動元の位置から、前記対象物の移動先の位置に向かう直線を含む経路に沿って前記エンドエフェクターを移動してもよい。これにより、少なくとも１本の直線からなる経路の教示で、操作対象物を回動させることができることができる。 Here, the end effector may be moved along a path including a straight line from a position at which the object is moved to a position at which the object is moved. Thereby, the operation target can be rotated by teaching a route including at least one straight line.
ここで、前記対象物は、前記他端が下へ押し下げられるように一端が軸支され、前記経路である水平より下向きの直線に沿って前記エンドエフェクターを移動してもよい。これにより、１本の直線からなる経路とすることができる。 Here, one end of the object may be pivotally supported so that the other end is pushed down, and the end effector may be moved along a straight line downward from the horizontal that is the path. Thereby, it can be set as the path | route which consists of one straight line.
ここで、前記力検出部は、水平方向の力を検出し、前記検出した水平方向の力の向きに前記エンドエフェクターを移動してもよい。これにより、エンドエフェクターを、円弧軌道を倣うように移動させることができる。 Here, the force detector may detect a horizontal force and move the end effector in the detected horizontal force direction. Thereby, the end effector can be moved so as to follow the circular arc trajectory.
ここで、略水平の直線に沿って前記エンドエフェクターを移動してから、前記水平より下向きの直線に沿って前記エンドエフェクターを移動してもよい。これにより、２本の直線からなる経路とすることができる。また、１本の直線からなる経路とする場合と比べ、力制御による移動量を減らすことができる。 Here, after moving the end effector along a substantially horizontal straight line, the end effector may be moved along a straight line downward from the horizontal. Thereby, it can be set as the path | route which consists of two straight lines. In addition, the amount of movement by force control can be reduced as compared with a case where the route is formed by a single straight line.
ここで、前記力検出部は、水平方向及び上下方向の力を検出し、前記略水平の直線に沿って前記エンドエフェクターを移動しているときは、前記検出した上下方向の力の向きに前記エンドエフェクターを移動し、前記水平より下向きの直線に沿って前記エンドエフェクターを移動しているときは、前記検出した水平方向の力の向きに前記エンドエフェクターを移動してもよい。これにより、エンドエフェクターを、円弧軌道を倣うように移動させることができる。 Here, the force detector detects horizontal and vertical forces, and moves the end effector along the substantially horizontal straight line in the detected vertical force direction. When the end effector is moved and the end effector is moved along a straight line downward from the horizontal, the end effector may be moved in the detected horizontal force direction. Thereby, the end effector can be moved so as to follow the circular arc trajectory.
ここで、前記エンドエフェクターは、前記複数の指が設けられた本体部を有し、前記力検出部は、回転方向の力を検出し、前記本体部から前記指が下に突出する向きで前記エンドエフェクターを移動し、前記回転方向の力が検出されると、当該検出された力に基づいて前記エンドエフェクターを回転してもよい。これにより、指と対象物とが当接した場合に、指を逃がして、指と対象物との当接を解除することができる。 Here, the end effector has a main body provided with the plurality of fingers, and the force detection unit detects a force in a rotation direction, and the finger protrudes downward from the main body. When the end effector is moved and a force in the rotational direction is detected, the end effector may be rotated based on the detected force. Thereby, when a finger and a target object contact, a finger can be released and contact with a finger and a target object can be canceled.
ここで、前記対象物は棒であり、前記対象物の他端には、前記棒の径より大きい球が設けられ、前記複数の指の先端を、前記球の中心より前記球と前記棒との接続部に近い位置に当接させて前記球を把持してもよい。これにより、球がエンドエフェクターから抜けないように把持することができる。 Here, the object is a rod, and a sphere larger than the diameter of the rod is provided at the other end of the object, and the tips of the fingers are connected to the sphere and the rod from the center of the sphere. The sphere may be gripped in contact with a position close to the connecting portion. As a result, the ball can be gripped so as not to come off the end effector.
上記課題を解決するための第二の態様は、ロボットシステムであって、力検出部と、複数の指を有するエンドエフェクターを備えるアームと、を含むロボットと、前記複数の指を用いて、一端が軸支された操作対象物の他端を摺動可能に把持し、前記アームを移動して、前記操作対象物を回動させる制御装置と、を備えたことを特徴とする。これにより、操作対象物を把持したまま操作対象物を回動させることができる。 A second mode for solving the above problem is a robot system, which includes a robot including a force detection unit and an arm including an end effector having a plurality of fingers, and uses the plurality of fingers to And a control device that slidably grips the other end of the operation object supported by the shaft, moves the arm, and rotates the operation object. Thereby, the operation object can be rotated while holding the operation object.
上記課題を解決するための第三の態様は、力検出部と、複数の指を有するエンドエフェクターを備えるアームと、を含むロボットを制御する制御装置であって、一端が軸支された操作対象物の他端を前記複数の指により摺動可能に把持して前記アームを移動して、前記操作対象物を回動させることを特徴とする。これにより、操作対象物を把持したまま操作対象物を回動させることができる。 A third aspect for solving the above-described problem is a control device that controls a robot including a force detection unit and an arm including an end effector having a plurality of fingers, and an operation target whose one end is pivotally supported. The other end of the object is slidably held by the plurality of fingers, the arm is moved, and the operation object is rotated. Thereby, the operation object can be rotated while holding the operation object.
上記課題を解決するための第四の態様は、力検出部と、複数の指を有するエンドエフェクターを備えるアームと、を含むロボットの駆動方法であって、一端が軸支された操作対象物の他端を前記複数の指により摺動可能に把持して前記アームを移動して、前記操作対象物を回動させることを特徴とする。これにより、操作対象物を把持したまま操作対象物を回動させることができる。 A fourth aspect for solving the above-described problem is a robot driving method including a force detection unit and an arm including an end effector having a plurality of fingers, and an operation object whose one end is pivotally supported. The other end is slidably held by the plurality of fingers, the arm is moved, and the operation object is rotated. Thereby, the operation object can be rotated while holding the operation object.
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態におけるロボット１の正面斜視図である。図２は、ロボット１の背面斜視図である。本実施形態におけるロボット１は、主として、胴部１０と、アーム１１と、タッチパネルモニター１２と、脚部１３と、搬送用ハンドル１４と、電子カメラ１５と、信号灯１６と、電源スイッチ１７と、外部Ｉ／Ｆ部１８と、昇降ハンドル１９と、を備える。ロボット１は、人間型双腕ロボットであり、制御部２０（図７参照）からの制御信号に従い処理を行う。このロボット１は、例えば腕時計のような精密機器等を製造する製造工程で用いることができるものである。なお、この製造作業は、通常、作業台（図示せず）上で行なわれる。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a front perspective view of the
なお、以下では、説明の都合上、図１、図２中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図１の手前側を「正面側」または「正面」といい、図２の手前側を「背面側」または「背面」という。 In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 1 and 2 is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”. Also, the front side in FIG. 1 is referred to as “front side” or “front side”, and the front side in FIG. 2 is referred to as “rear side” or “rear side”.
胴部１０は、肩領域１０Ａと、胴部本体１０Ｂとを有する。胴部１０は、本発明のロボット本体に相当する。肩領域１０Ａは、胴部本体１０Ｂの上に設けられる。肩領域１０Ａの両側面の上端近傍には、アーム１１（いわゆるマニピュレーター）が設けられる。
The
アーム１１は、複数のアーム部材１１Ａがジョイント（図示せず）により連結されて構成される。ジョイントには、それらを動作させるためのアクチュエーター（図示せず）が設けられる。アクチュエーターは、例えば、サーボモーターやエンコーダーなどを備える。エンコーダーが出力するエンコーダー値は、制御部２０によるロボット１のフィードバック制御に使用される。また、アクチュエーターには、回動軸を固定する電磁ブレーキが設けられる。
The
アーム１１の先端には、図示しない力覚センサーが設けられている。力覚センサーは、ロボット１が出している力に対する反力として受けている力や、モーメントを検出するセンサーである。力覚センサーとしては、例えば、並進３軸方向の力成分と、回転３軸回りのモーメント成分の６成分を同時に検出することができる６軸力覚センサーを用いることができる。なお、力覚センサーは、６軸に限らず、例えば３軸でもよい。
A force sensor (not shown) is provided at the tip of the
アーム１１には、作業台の上に載置されたワーク等を撮影するハンドアイカメラ１１Ｂが設けられる。
The
なお、ロボット１に設けられるのはアーム１１に限られない。例えば、複数のジョイントとリンクとにより構成され、ジョイントを動かすことで全体が動くマニピュレーターであれば、どのような形態でもよい。
The
アーム１１の先端には、ワークや操作対象の道具（ここでは、ハンドプレス機のレバーＨ、図３参照））を把持するハンド１１０（いわゆるエンドエフェクター）が設けられる。アーム１１のエンドポイントの位置は、例えば、ハンド１１０の取付位置である。
A
図４、５は、ハンド１１０の詳細を示す図である。図４は、ハンド１１０を閉じた状態であり、図５は、ハンド１１０を開いた状態である。ハンド１１０は、いわゆる汎用の多指ハンドである。
4 and 5 are diagrams showing details of the
ハンド１１０は、主として、本体部１１１と、本体部１１１の外側に設けられた４個の可動部１１２（１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、及び１１２Ｄ）と、可動部１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄにそれぞれ設けられたフィンガー１１３（１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、及び１１３Ｄ）と、底板部１１４と、を有する。フィンガー１１３は、本発明の把持部に相当する。底板部１１４は、本発明の板部に相当する。
The
本体部１１１は、外形形状がほぼ直方体状をなし、その内部に可動部１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄを駆動させる駆動機構（図示せず）が設けられる。
The
可動部１１２Ａにはシャフト１１５Ａが設けられ、可動部１１２Ｂにはシャフト１１５Ｂが設けられる。可動部１１２Ｃにはシャフト１１５Ｃが設けられ、可動部１１２Ｄにはシャフト１１５Ｄ（図４、５では図示せず）が設けられる。シャフト１１５Ａ、１１５Ｂは、可動部１１２Ｅの内部に設けられた図示しない駆動部に連結され、シャフト１１５Ｃ、１１５Ｄは、可動部１１２Ｆの内部に設けられた図示しない駆動部に連結される。これらの駆動部は、本体部１１１内部の駆動機構に連結される。駆動部により２本のシャフト１１５Ａ、１１５Ｂが異なる方向に移動され、かつ２本のシャフト１１５Ｃ、１１５Ｄが異なる方向に移動されることで、可動部１１２Ａ及び可動部１１２Ｂと、可動部１１２Ｃ及び可動部１１２Ｄとが、すなわちフィンガー１１３Ａ及びフィンガー１１３Ｂと、フィンガー１１３Ｃ及びフィンガー１１３Ｄとが、離れる方向又は近づく方向に同時に移動する。
The
また、可動部１１２Ａにはシャフト１１５Ｅが設けられ、可動部１１２Ｃにはシャフト１１５Ｆが設けられる。可動部１１２Ｂにはシャフト１１５Ｇが設けられ、可動部１１２Ｄにはシャフト１１５Ｈ（図４、５では図示せず）が設けられる。シャフト１１５Ｅ、１１５Ｆは、可動部１１２Ｇの内部に設けられた図示しない駆動部に連結され、シャフト１１５Ｇ、１１５Ｈは、可動部１１２Ｈの内部に設けられた図示しない駆動部に連結される。これらの駆動部は、本体部１１１内部の駆動機構に連結される。駆動部により２本のシャフト１１５Ｅ、１１５Ｆが異なる方向に移動され、かつ２本のシャフト１１５Ｇ、１１５Ｈが異なる方向に移動されることで、可動部１１２Ａ及び可動部１１２Ｃと、可動部１１２Ｂ及び可動部１１２Ｄとが、すなわちフィンガー１１３Ａ及びフィンガー１１３Ｃと、フィンガー１１３Ｂ及びフィンガー１１３Ｄとが、離れる方向又は近づく方向に同時に移動する。
The
このように、フィンガー１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、１１３Ｄ同士を互いに接近させることにより、これらの間で部品等の把持対象物（ここでは、レバーＨ、図３参照）を把持することができる。また、駆動機構によりこの把持状態からフィンガー１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、１１３Ｄ同士を互いに離間させることにより、把持対象物を解放することができる。
In this way, by bringing the
なお、フィンガー１１３の先端は、略四角錐状に形成されている。また、フィンガー１１３は、本体部１１１の辺に対して略４５度（４５度に限らず、４５度に対し数度程度の誤差を含む概念である）ずつ本体部１１１の内側に向けて傾いている。したがって、図４に示すように、ハンド１１０を閉じた状態では、フィンガー１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、１１３Ｄが先端近傍で接触する。ここで、略四角錐とは、四角錐に限らず、一部に曲線が含まれる等、四角錐と同一性を有する形状を含む概念である。
Note that the tips of the fingers 113 are formed in a substantially quadrangular pyramid shape. Further, the fingers 113 are inclined toward the inside of the
また、本体部１１１の下側（フィンガー１１３が設けられている側）には、板状の底板部１１４が設けられる。底板部１１４は、４本のフィンガー１１３の移動方向と水平な面を有する。底板部１１４には、シャフト１１６が設けられ、シャフト１１６は本体部１１１の内部に設けられた図示しない駆動機構に連結される。これにより、シャフト１１６、すなわち底板部１１４が上下（本体部１１１に対して遠ざかる又は近づく方向）に移動できる。
In addition, a plate-like
なお、本実施の形態では、エンドエフェクターとしてハンド１１０を用いたが、エンドエフェクターはハンド１１０に限られない。例えば、本実施の形態では、フィンガー１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、１１３Ｄが４本設けられるが、フィンガーは４本以上であればよく、４本に限られない。
In the present embodiment, the
肩領域１０Ａから上に突出する、頭部に当たる部分には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を有する、電子カメラ１５と、信号灯１６とが設けられる。電子カメラ１５は、例えば、作業台等を撮像することができる。信号灯１６は、例えば、赤色の光、黄色の光、青色の光をそれぞれ発するＬＥＤを有し、これらのＬＥＤがロボット１の現在の状態に応じて適宜選択されて発光する。
An
胴部本体１０Ｂは、脚部１３のフレーム上に設けられる。なお、脚部１３はロボットの基台であり、胴部１０はロボットの胴体である。
The trunk portion
胴部本体１０Ｂの背面には、昇降ハンドル１９が設けられる。昇降ハンドル１９は、肩領域１０Ａを、胴部本体１０Ｂに対して上下方向に移動させる。これにより、様々な高さの作業台に対応することができる。
An elevating
また、胴部本体１０Ｂの背面側には、ロボット１の背面側から視認可能なモニターを有するタッチパネルモニター１２が配置されている。液晶モニターは、例えばロボット１の現在の状態を表示することができる。また、液晶モニターは、タッチパネル機能を有しており、ロボット１に対する動作の設定を行なう操作部としても用いられる。
A touch panel monitor 12 having a monitor visible from the back side of the
脚部１３の背面には、電源スイッチ１７と、制御部２０と外部のＰＣ等を接続する外部接続端子である外部Ｉ／Ｆ部１８とが設けられる。電源スイッチ１７は、ロボット１の電源を投入する電源ＯＮスイッチ１７ａと、ロボット１の電源を遮断する電源ＯＦＦスイッチ１７ｂとを有する。
On the rear surface of the
脚部１３の内部には、ロボット１自身を制御する制御部２０等が設けられる。脚部１３の内部には、上方向に突出し、かつ胴部本体１０Ｂの長手方向に沿って、回動軸が設けられ、この回動軸には肩領域１０Ａが設けられる。
Inside the
また、脚部１３の最下部には、図示しない複数のキャスターが水平方向に間隔をおいて設置されている。これにより、作業者が搬送用ハンドル１４を押すこと等によりロボット１を移動搬送することができる。なお、胴部１０及び脚部１３を含めたものを、本発明のロボット本体に相当するとしてもよい。
In addition, a plurality of casters (not shown) are installed at intervals in the horizontal direction at the lowermost portion of the
次に、ロボット１の機能構成例について説明する。図６は、制御部２０の機能ブロック図を示している。
Next, a functional configuration example of the
制御部２０は、主として、全体制御部２００と、位置制御部２０１と、力制御部２０２と、ハンド制御部２０３と、を備える。
The
全体制御部２００は、制御部２０の全体を制御する処理を行う。
The
位置制御部２０１は、アクチュエーターのエンコーダー値に基づいて、あらかじめ定められた経路上をハンド１１０が移動するように、アーム１１を駆動させる信号を出力する（位置制御）。この信号は、アーム駆動アンプ１１ｂで増幅され、アーム駆動アクチュエーター１１ａに入力される。位置制御部２０１は、電子カメラ１５で撮影した画像に基づいてレバーＨの球部Ｈａの位置を認識し、認識した位置にハンドを移動可能な経路を生成する。そして、位置制御部２０１は、生成した経路に基づいてアーム１１のエンドポイントを移動させる。これにより、アーム１１のエンドポイント（ハンド１１０）を球部Ｈａの位置に移動させる。位置制御は、すでに一般的な技術であるため、詳細な説明を省略する。
The
なお、アーム１１のエンドポイント（ハンド１１０）を球部Ｈａの位置に移動させるのは、位置制御に限らず、電子カメラ１５で撮影した画像に基づくビジュアルサーボにより行ってもよい。
The movement of the end point (hand 110) of the
力制御部２０２は、力覚センサー１１ｃのセンサー値等に基づいてハンド１１０が移動するように、アーム１１を駆動させる信号を出力する（力制御）。力制御は、すでに一般的な技術であるため、詳細な説明を省略する。
The
本実施の形態では、位置制御部２０１により位置制御でハンド１１０を移動させつつ、力制御部２０２によりハンド１１０を移動させることにより、レバーＨを回動させる。このときに位置制御部２０１が用いる経路は、１又は複数の直線からなる。当該処理については、後に詳述する。
In the present embodiment, the
ハンド制御部２０３は、エンドポイントを目標位置に移動させると、ハンド１１０へ作業を行わせる（ここでは、レバーＨの先端を把持する）ための信号を出力する。この信号は、ハンド駆動アンプ１１０ｂで増幅され、ハンド駆動アクチュエーター１１０ａに入力される。ハンド制御部２０３が行う処理については、すでに一般的な技術であるため、詳細な説明を省略する。
When the
なお、本実施の形態では、制御部２０を脚部１３の内部に設けたが、制御部２０は、ロボット１の外部に設けてもよい。制御部２０をロボット１の外部に設ける場合には、制御部２０は、有線又は無線でロボット１と接続される。
In the present embodiment, the
図７は、制御部２０の概略構成の一例を示すブロック図である。図示するように、例えばコンピューターなどで構成される制御部２０は、演算装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１と、揮発性の記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）や不揮発性の記憶装置であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）からなるメモリー２２と、外部記憶装置２３と、ロボット１等の外部の装置と通信を行う通信装置２４と、タッチパネルモニター等の入力装置を接続する入力装置インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２５と、タッチパネルモニター等の出力装置を接続する出力装置Ｉ／Ｆ２６と、制御部２０と他のユニットを接続するＩ／Ｆ２７と、を備える。
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of the
上記の各機能部は、例えば、ＣＰＵ２１がメモリー２２に格納された所定のプログラムをメモリー２２に読み出して実行することにより実現される。なお、所定のプログラムは、例えば、予めメモリー２２にインストールされてもよいし、通信装置２４を介してネットワークからダウンロードされてインストール又は更新されてもよい。
Each functional unit described above is realized, for example, by the
以上のロボット１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限られない。また、一般的なロボットシステムが備える構成を排除するものではない。
The configuration of the
次に、本実施形態における、上記構成からなるロボット１の特徴的な処理について説明する。図８は、ハンド１１０によりレバーＨを把持して回動させる処理の流れを示すフローチャートである。図９は、図８に示す処理を説明する図である。図８に示す処理は、例えばタッチパネルモニター１２を介して、制御部２０に何等かの作業開始指示が入力されることにより、開始される。
Next, a characteristic process of the
全体制御部２００は、制御部２０に作業開始指示が入力されると、位置制御部２０１及びハンド制御部２０３に指示を出力する。図９に示すように、位置制御部２０１は、図９の位置１（レバーを操作していない初期状態における位置）にある球部Ｈａの外周面に底板部１１４が当接する位置に、アーム１１のエンドポイントをレバーＨの先端上方に配置させる。そして、ハンド制御部２０３は、４本のフィンガー１１３を用いてレバーＨの先端に設けられた球部Ｈａを把持する（ステップＳ１００）。
When a work start instruction is input to the
球部Ｈａの把持方法について、詳細に説明する。図１０は、ハンド１１０で球部Ｈａを把持した状態を、フィンガー１１３と球部Ｈａとの当接位置及び球部Ｈａの中心を通る面で切断した図である。なお、図１０においては、断面を示すハッチングを省略している。
A method for gripping the sphere Ha will be described in detail. FIG. 10 is a view of the state in which the sphere portion Ha is gripped by the
図１０に示すように、ハンド１１０は、底板部１１４と、フィンガー１１３Ａ、１１３Ｃ（図示しないフィンガー１１３Ｂ、１１３Ｄを含む、図１０の説明において以下同じ）とが球部Ｈａに当接している。また、図９に示すように、球部Ｈａの中心よりレバーＨの接続部に近い位置（図１０斜線部参照）でフィンガー１１３Ａ、１１３Ｃと球部Ｈａとが当接している。この位置でフィンガー１１３と球部Ｈａとが当接することで、球部Ｈａがハンド１１０から抜けることが防止される。
As shown in FIG. 10, in the
また、ハンド１１０は、フィンガー１１３Ａ、１１３Ｃ及び底板部１１４に対して、球部Ｈａが摺動できるように把持する。例えば、フィンガー１１３Ａ、１１３Ｃの把持力を一定の閾値以下とすることで、フィンガー１１３Ａ、１１３Ｃ及び底板部１１４と、球部Ｈａとの摩擦力を一定以下となる。その結果、球部Ｈａがフィンガー１１３Ａ、１１３Ｃ及び底板部１１４に対して摺動可能となる。なお、ハンド１１０の把持力は、フィンガー１１３Ａ、１１３Ｃを動かすモーター及びフィンガー１１３Ｂ、１１３Ｄを動かすモーター（１つのモーターでフィンガー１１３Ａ、１１３Ｃ、フィンガー１１３Ｂ、１１３Ｄを動かす）のトルクから求めることができる。
Further, the
なお、ハンド１１０が球部Ｈａを把持するときには、ハンド１１０が下向き（フィンガー１１３が本体部１１１から下に突出する向き）である。これは、後に説明する処理において用いる力覚センサー１１ｃの重力補正を不要とするためである。
When the
図８の説明に戻る。全体制御部２００は、ステップＳ１００が終了したら、次の処理を開始するように位置制御部２０１及び力制御部２０２に指示を出力する。位置制御部２０１は、水平方向の直線にそってハンド１１０（アーム１１のエンドポイントを含む、以下同じ）を手前（図３における下向き）に移動させるように、アーム１１に指示を出力する（ステップＳ１０２）。ここで、手前とは、現在のハンド１１０の位置に対して、ハンド１１０をロボット１へ近づける側である。なお、水平とは、水平のみでなく、水平に対して数度の誤差を含む概念である。
Returning to the description of FIG. When step S100 ends,
図９は、レバーＨの動作を説明しやすくするため、ロボット１が左側にある状態（図における左側が手前側）を示している。図９における矢印Ａで示すように、位置制御部２０１により、経路として、図９左側に向かう水平方向の直線がアーム１１に出力されている。矢印Ａは、位置１から位置３までレバーＨが移動可能な範囲の直線である。ここで、位置１は、レバーＨが操作されていない初期状態であり、位置３は、レバーＨが手前側略４５度まで移動した位置である。略４５度とは、４５度に限定されず、４５度に対して同一性を失わない範囲（例えば数度）の誤差を含む概念である。
FIG. 9 shows a state in which the
本実施の形態では、手前にレバーＨが回動可能なようにハンドプレス機が作業台Ｔに配設されているが、ハンドプレス機の配設方向はこれに限られない。ロボット１から見て右側にレバーＨが回動可能なように、ハンドプレス機が作業台Ｔに配設される場合には、見水平方向かつ右側に移動させるように、アーム１１に指示を出力する。
In the present embodiment, the hand press machine is arranged on the work table T so that the lever H can rotate in front, but the arrangement direction of the hand press machine is not limited to this. When the hand press is disposed on the work table T so that the lever H can be rotated to the right side when viewed from the
図８の説明に戻る。力制御部２０２は、ステップＳ１０２の処理が開始されると、力覚センサー１１ｃの検出値に基づいてハンド１１０を移動させる力制御を開始する（ステップＳ１０４）。なお、図８においては、ステップＳ１０２の次にステップＳ１０４を記載しているが、ステップＳ１０２及びステップＳ１０４は同時に行われる。また、図８においては、ステップＳ１０４の処理は、ステップＳ１０２の開始の直後に開始しているが、ステップＳ１０２の処理とステップＳ１０４の処理とを同時に開始してもよい。
Returning to the description of FIG. When the process of step S102 is started, the
ステップＳ１０４の処理について説明する。図１１は、力覚センサーが検出する力の向きを示す図である。力覚センサー１１ｃは、水平方向の力Ｆｘ、Ｆｙと、鉛直方向の力Ｆｚとが検出可能である。力Ｆｘ、Ｆｙの向きは略９０度異なり、力Ｆｘは手前及び奥側（図９における左右方向）であり、力Ｆｙの向きは左右（図９、１０における紙面に垂直な方向）である。ここで、鉛直とは、鉛直のみでなく、鉛直に対して同一性を失わない範囲（例えば数度）の誤差を含む概念である。また、略９０度とは、９０度のみでなく、９０度に対して同一性を失わない範囲（例えば数度）の誤差を含む概念である。
The process of step S104 will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating the direction of the force detected by the force sensor. The
ステップＳ１０４では、鉛直方向の力Ｆｚを力覚センサー１１ｃで検出し、力制御部２０２は、力覚センサー１１ｃで検出された力の方向にハンド１１０を移動させる。
In step S104, the force Fz in the vertical direction is detected by the
レバーＨを回動させるとレバーＨの先端の球部Ｈａは円弧を描く。水平方向の直線に沿ってアーム１１を動かそうとすると、レバーＨが図９における位置１から位置２にある間では、ハンド１１０には鉛直上向きの力がかかる。その結果、力制御部２０２が行う力制御により、ハンド１１０が鉛直上向きに移動される。なお、位置２は、球部Ｈａが、レバーＨの他端に設けられた回動軸の鉛直上方に位置する状態である。
When the lever H is rotated, the spherical portion Ha at the tip of the lever H draws an arc. When the
また、ハンド１１０が球部Ｈａを把持しているため、水平方向の直線に沿ってアーム１１を動かそうとすると、レバーＨが図９における位置２から位置３にある間では、ハンド１１０には鉛直下向きの力がかかる。その結果、力制御部２０２が行う力制御により、ハンド１１０が鉛直下向きに移動される。
In addition, since the
したがって、位置制御部２０１による移動方向（水平方向）と、力制御部２０２による移動方向（鉛直上向きまたは鉛直下向き）とを合成すると、ハンド１１０は、レバーＨの先端の球部Ｈａの円弧軌道を倣うように移動する。
Therefore, when the moving direction (horizontal direction) by the
ステップＳ１０４では、位置制御部２０１による経路である水平方向と球部Ｈａの軌道との差異、すなわち力制御によりハンド１１０を移動させたい方向は鉛直方向であるため、力制御部２０２は、力覚センサー１１ｃで検出された鉛直方向の力Ｆｚを取得するが、力覚センサー１１ｃで検出された水平方向の力Ｆｘ、Ｆｙ及び鉛直方向の力Ｆｚを力制御部２０２が取得し、これに基づいて力制御を行うようにしてもよい。
In step S104, since the difference between the horizontal direction that is the path by the
なお、ステップＳ１０２、Ｓ１０４は、ハンド１１０が球部Ｈａを把持していない状態でも行うことができる。ハンド１１０が球部Ｈａを把持している場合には、ステップＳ１０４で力制御を加えることにより、ハンド１１０は円弧軌道を倣うように移動するが、ハンド１１０が球部Ｈａを把持していない場合には、力制御が行われない（力覚センサー１１ｃで力が検出されない）ため、ハンド１１０は、ステップＳ１０２で用いられた経路である水平方向の直線に沿って移動する。
Note that steps S102 and S104 can be performed even when the
全体制御部２００は、位置制御部２０１が水平方向の直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったか否かを判断する（ステップＳ１０６）。位置制御部２０１は、予め定められた水平方向の直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったときに、位置制御部２０１が全体制御部２００に終了したことを示す信号を出力し、全体制御部２００がこの信号を受信すると、位置制御部２０１が水平方向の直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったと全体制御部２００が判断する。
The
位置制御部２０１が水平方向の直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わっていない場合（ステップＳ１０６でＮＯ）は、全体制御部２００は処理をステップＳ１０２に戻し、位置制御部２０１及び力制御部がステップＳ１０２及びＳ１０４の処理を継続する。
If the
位置制御部２０１が水平方向の直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わった場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）は、全体制御部２００は、次の処理を開始するように位置制御部２０１及び力制御部２０２に指示を出力する。位置制御部２０１は、鉛直下向きの直線にそってハンド１１０を手前に移動させるように、アーム１１に指示を出力する（ステップＳ１０８）。
When the
図９における矢印Ｂで示すように、位置制御部２０１により、経路として、図９下側に向かう鉛直下向きの直線がアーム１１に出力されている。矢印Ｂは、位置３から位置４までレバーＨが移動可能な範囲の直線である。
As indicated by an arrow B in FIG. 9, the
図８の説明に戻る。力制御部２０２は、ステップＳ１０２の処理が開始されると、力覚センサー１１ｃの検出値に基づいてハンド１１０を移動させる力制御を開始する（ステップＳ１１０）。なお、図８においては、ステップＳ１０８の次にステップＳ１１０を記載しているが、ステップＳ１０８及びステップＳ１１０は同時に行われる。また、図８においては、ステップＳ１１０の処理は、ステップＳ１０８の処理の開始の直後に開始しているが、ステップＳ１０８の処理とステップＳ１１０の処理とを同時に開始してもよい。
Returning to the description of FIG. When the process of step S102 is started, the
ステップＳ１１０の処理について説明する。ステップＳ１１０では、水平方向の力Ｆｘ、Ｆｙを力覚センサー１１ｃで検出し、力制御部２０２は、力覚センサー１１ｃで検出された力の方向にハンド１１０を移動させる。
The process of step S110 will be described. In step S110, horizontal forces Fx and Fy are detected by the
すでに説明したように、レバーＨを回動させるとレバーＨの先端の球部Ｈａは円弧を描く。鉛直方向の直線に沿ってアーム１１を動かそうとすると、ハンド１１０には水平方向の力がかかる。図９に示す場合においては、レバーＨを位置３から位置４へ移動させる時に、ハンド１１０には手前側又は奥側の力Ｆｘ（図９における左右方向）の力がかかる。その結果、力制御部２０２が行う力制御により、ハンド１１０が手前側又は奥側に移動される。また、レバーＨの軸支部Ｈｂのがたつき等により、ハンド１１０には左右方向の力Ｆｙ（図９における紙面に垂直な方向）の力がかかる。その結果、力制御部２０２が行う力制御により、ハンド１１０が左右方向に移動される。
As already described, when the lever H is rotated, the spherical portion Ha at the tip of the lever H draws an arc. If the
したがって、位置制御部２０１による移動方向（鉛直下向き）と、力制御部２０２による移動方向（手前側又は奥側、左右方向）とを合成すると、ハンド１１０は、レバーＨの先端の球部Ｈａの円弧軌道を倣うように移動する。
Therefore, when the movement direction (vertically downward) by the
なお、ステップＳ１１０では、手前側又は奥側の力Ｆｘ（図９における左右方向）の力のみを力覚センサー１１ｃで検出してもよい。また、力覚センサー１１ｃですべての方向の力（水平方向の力Ｆｘ、Ｆｙ及び鉛直方向の力Ｆｚ）を検出し、力制御部２０２がすべての方向の力に基づいて力制御を行うようにしてもよい。
In step S110, only the force Fx (right and left direction in FIG. 9) on the near side or the far side may be detected by the
なお、ステップＳ１０８、Ｓ１１０は、ハンド１１０が球部Ｈａを把持していない状態でも行うことができる。ハンド１１０が球部Ｈａを把持している場合には、ステップＳ１１０で力制御を加えることにより、ハンド１１０は円弧軌道を倣うように移動するが、ハンド１１０が球部Ｈａを把持していない場合には、力制御が行われない（力覚センサー１１ｃで力が検出されない）ため、ハンド１１０は、ステップＳ１０８で用いられた経路である鉛直下向きの直線に沿って移動する。
Note that steps S108 and S110 can be performed even when the
ステップＳ１０８、Ｓ１１０の処理を行っている間に、レバーＨとハンド１１０との位置関係によっては、レバーＨとフィンガー１１３とが当たってしまう場合がある。レバーＨとフィンガー１１３とが当たると、フィンガー１１３の先端が略四角錐状であるため、力覚センサー１１ｃにより、モーメントＭｚが検出される。なお、力覚センサー１１ｃは、水平方向の力Ｆｘ、Ｆｙ及び鉛直方向の力Ｆｚに加え、これら３方向についての回転方向のモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを検出できる。
During the processing of steps S108 and S110, depending on the positional relationship between the lever H and the
このような場合には、力制御部２０２は、図９の位置４において図示するように、モーメントＭｚが検出された方向にハンド１１０を回転させるように、アーム１１を制御する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２の処理は、ステップＳ１０８、Ｓ１１０の処理と同時に行われる。なお、球部Ｈａの大きさ等の条件によっては、レバーＨとフィンガー１１３とが当たらない場合も考えられるが、このような場合にはステップＳ１１２は行われない。
In such a case, the
全体制御部２００は、位置制御部２０１が鉛直下向きの直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったか否か、すなわちレバーＨの操作が終了したか否かを判断する（ステップＳ１１４）。位置制御部２０１は、予め定められた鉛直下向きの直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったときに、位置制御部２０１が全体制御部２００に終了したことを示す信号を出力し、全体制御部２００がこの信号を受信すると、位置制御部２０１が鉛直下向きの直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったと全体制御部２００が判断する。
The
レバーＨの操作が終了していない場合（ステップＳ１１４でＮＯ）は、全体制御部２００は処理をステップＳ１０８に戻し、位置制御部２０１及び力制御部がステップＳ１０８、Ｓ１１０及びＳ１１２の処理を継続する。
If the operation of the lever H has not ended (NO in step S114), the
レバーＨの操作が終了した場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）は、全体制御部２００は、図８に示す処理を終了する。
When the operation of lever H is completed (YES in step S114),
本実施の形態によれば、汎用のハンド１１０を用いてハンドプレス機のレバーＨを把持したまま、レバーＨを回動させることができる。ハンド１００をハンドプレス機専用に占有しないため、必要なときのみハンドプレス機を操作でき、それ以外の時には別な組立作業（例えば、締結部品の給材、除材、圧入操作等）に従事できるため、多品種少量の組立システムが実現できる。また、人が作業現場で扱うハンドプレス機を、特別なアタッチメントを用意することなく使用できるため、装置コストを削減することができる。
According to the present embodiment, it is possible to rotate the lever H while holding the lever H of the hand press using a general-
また、本実施の形態によれば、直線からなる経路を用いて位置制御と力制御とにより回動動作を行うため、レバーＨの球部Ｈａが描く円弧状の経路をロボット言語で生成する必要がなく、経路生成を容易にすることができる。また、力制御を用いるため、操作方向に制約があっても、それに倣った操作をロボット１に行わせることができる。
In addition, according to the present embodiment, since a rotation operation is performed by position control and force control using a straight path, it is necessary to generate an arcuate path drawn by the ball portion Ha of the lever H in the robot language. Therefore, route generation can be facilitated. In addition, since force control is used, even if the operation direction is limited, the
なお、本実施の形態では、回動動作（回転動作の一部が含まれる）としてハンドプレス機のレバーＨを押し下げる例を用いて説明したが、回動動作はこれに限られない。本発明は、蓋を開ける等の押し上げ動作にも適用可能である。この場合には、水平方向の直線と、その次の鉛直下向きの直線とからなる経路の代わりに、鉛直上向きの直線と、その次の水平方向の直線とからなる経路を用いればよい。そして、鉛直上向きの直線に沿ってアーム１１を位置制御により移動させている場合には、鉛直下向きの場合（ステップＳ１１０）と同様、最低限手前側又は奥側の力Ｆｘを力覚センサー１１ｃで検出すればよい。また、この時、モーメントを検出してハンド１１０を回転させる処理（ステップＳ１１２）を同時に行ってもよい。
In the present embodiment, the rotation operation (including a part of the rotation operation) has been described using an example of pushing down the lever H of the hand press machine, but the rotation operation is not limited thereto. The present invention is also applicable to push-up operations such as opening the lid. In this case, instead of a path consisting of a horizontal straight line and the next vertical downward straight line, a path consisting of a vertical upward straight line and the next horizontal straight line may be used. When the
また、本実施の形態では、ハンドプレス機のレバーＨの先端に球部Ｈａが設けられた例を用いて説明したが、ハンドプレス機のレバーＨの先端に設けられるのは球形の部材でなくてもよく、例えばレバーＨの先端に立方体が設けられていてもよい。さらに、ハンドプレス機のレバーＨの先端に、球状や立方体の部材が設けられていなくてもよい。 In the present embodiment, the example in which the spherical portion Ha is provided at the tip of the lever H of the hand press machine has been described. However, it is not a spherical member that is provided at the tip of the lever H of the hand press machine. For example, a cube may be provided at the tip of the lever H. Furthermore, a spherical or cubic member may not be provided at the tip of the lever H of the hand press machine.
また、本実施の形態では、ハンド１１０が球部Ｈａを把持するときのハンド１１０の姿勢が下向きであるが、ハンド１１０が球部Ｈａを把持するときのハンド１１０の姿勢は下向きに限定されない。例えば、ハンド１１０の姿勢は横向き（フィンガー１１３が本体部１１１から横方向に突出する向き）でもよいし、斜め向きでもよい。また、本実施の形態では、ハンド１１０の姿勢を変えずに位置１〜位置４までレバーＨを移動させたが、アーム１１の姿勢等の条件によっては、レバーＨを移動させる途中でハンド１１０の姿勢を変えるようにしてもよい。しかしながら、処理を容易にし、処理速度を早くするためには、ハンド１１０の姿勢が下向きであることが望ましいし、ハンド１１０の姿勢を変えずにレバーＨを移動させることが望ましい。
In the present embodiment, the posture of the
＜第２の実施形態＞
本発明の第１の実施形態は、位置制御により、水平方向の直線と、その次の鉛直下向きの直線とからなる経路に沿ってアーム１１のエンドポイントを移動させたが、直線からなる経路はこれに限られない。
<Second Embodiment>
In the first embodiment of the present invention, the end point of the
本発明の第２の実施の形態は、水平方向の直線と、斜め方向の直線とからなる経路に沿ってアーム１１のエンドポイントを移動させる形態である。以下、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態に用いるロボット２は、第１の実施の形態に用いるロボット１と同一であるため、同一の符号を用い、説明を省略する。以下、ロボット２の特徴的な処理について説明する。
In the second embodiment of the present invention, the end point of the
図１２は、ハンド１１０によりレバーＨを把持して回動させる処理の流れを示すフローチャートである。図１３は、図１２に示す処理を説明する図である。図１２に示す処理は、例えばタッチパネルモニター１２を介して制御部２０に何等かの作業開始指示が入力されることにより、開始される。以下、図８と同一の部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
FIG. 12 is a flowchart showing a flow of processing for gripping and rotating the lever H by the
全体制御部２００は、制御部２０に作業開始指示が入力されると、位置制御部２０１及びハンド制御部２０３に指示を出力し、位置制御部２０１は、底板部１１４が球部Ｈａの外周面に当接する位置に、アーム１１のエンドポイントをレバーＨの先端上方に配置させる。そして、ハンド制御部２０３は、４本のフィンガー１１３を用いてレバーＨの先端に設けられた球部Ｈａを把持する（ステップＳ１００）。
When the operation start instruction is input to the
全体制御部２００は、ステップＳ１００が終了したら、次の処理を開始するように位置制御部２０１及び力制御部２０２に指示を出力する。位置制御部２０１は、水平方向の直線にそってハンド１１０を手前に移動させるように、アーム１１に指示を出力する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０２と、ステップＳ１０３との違いは、経路の一部である水平方向の直線の長さである。ステップＳ１０２では、図９に示す位置１から位置３までの長さの直線Ａであったが、ステップＳ１０３では、図１３に示す位置１から位置２までの長さの直線Ａ１である。ここで、位置１、２については、図９と図１３とで共通である。
When step S100 ends,
なお、ステップＳ１０３における直線の長さは、位置１から位置２までの長さに限定されない。位置２の代わりに、位置１と位置３との間の任意の位置とすることができる。
Note that the length of the straight line in step S103 is not limited to the length from
力制御部２０２は、ステップＳ１０２の処理が開始されると、力覚センサー１１ｃの検出値に基づいてハンド１１０を移動させる力制御を開始する（ステップＳ１０４）。
When the process of step S102 is started, the
全体制御部２００は、位置制御部２０１が水平方向の直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
The
位置制御部２０１が水平方向の直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わっていない場合（ステップＳ１０６でＮＯ）は、全体制御部２００は処理をステップＳ１０２に戻し、位置制御部２０１及び力制御部がステップＳ１０２及びＳ１０４の処理を継続する。
If the
位置制御部２０１が水平方向の直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わった場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）は、全体制御部２００は、次の処理を開始するように位置制御部２０１及び力制御部２０２に指示を出力する。位置制御部２０１は、は、斜め下向きの直線にそってハンド１１０を手前に移動させるように、アーム１１に指示を出力する（ステップＳ１０９）。
When the
ステップＳ１０９について説明する。図１３における矢印Ｃに示すように、経路として、斜め方向（ここでは、斜め下向き）の直線がアーム１１に出力されている。矢印Ｃは、位置２から位置４までレバーＨが移動可能な範囲の直線である。
Step S109 will be described. As shown by an arrow C in FIG. 13, a straight line in the oblique direction (here, obliquely downward) is output to the
斜めの方向は、レバーＨの移動元の位置（ここでは、位置２）から、レバーＨの移動先の位置（ここでは、位置４）の方向に向かう直線の方向を含む直線の方向である。本実施の形態では、位置２から位置４の方向に向かう直線の方向を、斜め下向きの方向とする。
The oblique direction is a direction of a straight line including a direction of a straight line from the position at which the lever H is moved (here, position 2) to the position at which the lever H is moved (here, position 4). In the present embodiment, the direction of the straight line from the
力制御部２０２は、ステップＳ１０３の処理が開始されると、力覚センサー１１ｃの検出値に基づいてハンド１１０を移動させる力制御を開始する（ステップＳ１１１）。なお、図１２においては、ステップＳ１０９の次にステップＳ１１１を記載しているが、ステップＳ１０９及びステップＳ１１１は同時に行われる。また、図１２においては、ステップＳ１１１の処理は、ステップＳ１０９の開始の直後に開始しているが、ステップＳ１０９の処理とステップＳ１１１の処理とを同時に開始してもよい。
When the process of step S103 is started, the
ステップＳ１１０とステップＳ１１１は、力覚センサー１１ｃで検出された力の方向のみが異なる。ステップＳ１１０では、水平方向の力Ｆｘ、Ｆｙを検出したが、ステップＳ１１１では、すべての方向の力（水平方向の力Ｆｘ、Ｆｙ及び鉛直方向の力Ｆｚ）を検出し、力制御部２０２がすべての方向の力に基づいて力制御を行う。その他についてはステップＳ１１０と同じである。
Steps S110 and S111 differ only in the direction of the force detected by the
なお、ステップＳ１０９、Ｓ１１１は、ハンド１１０が球部Ｈａを把持していない状態でも行うことができる。ハンド１１０が球部Ｈａを把持している場合には、ステップＳ１１１で力制御を加えることにより、ハンド１１０は円弧軌道を倣うように移動するが、ハンド１１０が球部Ｈａを把持していない場合には、力制御が行われない（力覚センサー１１ｃで力が検出されない）ため、ハンド１１０は、ステップＳ１０９で用いられた経路である斜め下方向の直線に沿って移動する。
Note that steps S109 and S111 can be performed even when the
また、力制御部２０２は、ステップＳ１０９、Ｓ１１１と同時に、モーメントＭｚが検出された方向にハンド１１０を回転させるように、アーム１１を制御する（ステップＳ１１２）。
Further, the
全体制御部２００は、位置制御部２０１が斜め下向きの直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったか否か、すなわちレバーＨの操作が終了したか否かを判断する（ステップＳ１１４）。位置制御部２０１は、予め定められた斜め下向きの直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったときに、位置制御部２０１が全体制御部２００に終了したことを示す信号を出力し、全体制御部２００がこの信号を受信すると、位置制御部２０１が斜め下向きの直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったと全体制御部２００が判断する。
The
レバーＨの操作が終了していない場合（ステップＳ１１４でＮＯ）は、全体制御部２００は処理をステップＳ１０９に戻し、位置制御部２０１及び力制御部がステップＳ１０９、Ｓ１１１及びＳ１１２の処理を継続する。
If the operation of the lever H has not ended (NO in step S114), the
レバーＨの操作が終了した場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）は、全体制御部２００は、図１２に示す処理を終了する。
When the operation of lever H is completed (YES in step S114),
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。第１の実施の形態と、第２の実施の形態とを、回動動作の半径等の条件により使い分けることで、様々な状況に対応することができる。 According to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. By appropriately using the first embodiment and the second embodiment depending on conditions such as the radius of the turning operation, various situations can be dealt with.
なお、本実施の形態では、回動動作としてハンドプレス機のレバーＨを押し下げる例を用いて説明したが、第１の実施の形態と同様、蓋を開ける等の押し上げ動作にも適用可能である。斜めの方向は、蓋の移動元の位置から、蓋の移動先の位置の方向に向かう直線であるため、蓋を上にあげて開く場合には斜め上向きの直線に沿ってハンド１１０を位置制御で移動させればよい。また、ステップＳ１１１では、全ての方向の力を力覚センサー１１ｃで検出してもよい。
In the present embodiment, the example in which the lever H of the hand press machine is pushed down has been described as the pivoting operation. However, as in the first embodiment, the present invention can also be applied to a pushing-up operation such as opening the lid. . Since the diagonal direction is a straight line from the lid movement source position to the lid movement destination position direction, the position of the
また、本実施の形態では、斜めの方向は、対象物の移動元の位置から、対象物の移動先の位置に向かう直線であるが、移動元の位置及び移動先の位置は、厳密に移動元の位置及び移動先の位置に限定されるものではない。また、斜めの方向は、対象物の移動元の位置から対象物の移動先の位置に向かう直線に限られない。例えば、図１４に示すように、移動元の位置（ここでは位置２）を含む所定の領域内に頂点を設定し、移動元の位置から対象物の移動先の位置（ここでは位置４）に向かう直線を含む任意の大きさの扇型の領域を設定し、移動元の位置から移動先の位置である扇型の領域内の任意の位置に向かう直線としてもよい。なお、本発明では、移動元の位置とは、厳密な移動元の位置（ここでは位置２）を含む所定の領域内の任意の位置であり、移動先の位置とは、扇型の領域内の任意の位置である。 In the present embodiment, the oblique direction is a straight line from the position of the object to be moved to the position of the object to be moved, but the position of the move source and the position of the move destination are strictly moved. It is not limited to the original position and the destination position. Further, the oblique direction is not limited to a straight line from the movement source position of the object toward the movement destination position of the object. For example, as shown in FIG. 14, a vertex is set in a predetermined area including the position of the movement source (here, position 2), and the position from the movement source to the position of the movement destination of the object (here, position 4). It is also possible to set a fan-shaped area having an arbitrary size including a straight line that goes to a straight line that extends from the movement source position to an arbitrary position in the fan-shaped area that is the movement destination position. In the present invention, the movement source position is an arbitrary position within a predetermined area including the exact movement source position (here, position 2), and the movement destination position is within a fan-shaped area. Is an arbitrary position.
＜第３の実施形態＞
本発明の第１、２の実施形態は、位置制御により、水平方向の直線と、その次の鉛直下向き又は斜め向きの直線とからなる経路に沿ってアーム１１のエンドポイントを移動させたが、直線からなる経路はこれに限られない。
<Third Embodiment>
In the first and second embodiments of the present invention, the end point of the
本発明の第２の実施の形態は、１本の直線からなる経路に沿ってアーム１１のエンドポイントを移動させる形態である。以下、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態に用いるロボット３は、第１の実施の形態に用いるロボット１と同一であるため、同一の符号を用い、説明を省略する。以下、ロボット３の特徴的な処理について説明する。
The second embodiment of the present invention is a form in which the end point of the
図１５は、ハンド１１０によりレバーＨを把持して回動させる処理の流れを示すフローチャートである。図１６は、図１５に示す処理を説明する図である。図１５に示す処理は、例えばタッチパネルモニター１２を介して制御部２０に何等かの作業開始指示が入力されることにより、開始される。以下、図８と同一の部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
FIG. 15 is a flowchart showing a flow of processing for gripping and rotating the lever H by the
全体制御部２００は、制御部２０に作業開始指示が入力されると、位置制御部２０１及びハンド制御部２０３に指示を出力し、位置制御部２０１は、底板部１１４が球部Ｈａの外周面に当接する位置に、アーム１１のエンドポイントをレバーＨの先端上方に配置させる。そして、ハンド制御部２０３は、４本のフィンガー１１３を用いてレバーＨの先端に設けられた球部Ｈａを把持する（ステップＳ１００）。
When the operation start instruction is input to the
全体制御部２００は、ステップＳ１００が終了したら、全体制御部２００は、次の処理を開始するように位置制御部２０１及び力制御部２０２に指示を出力する。位置制御部２０１は、は、斜め下向きの直線にそってハンド１１０を手前に移動させるように、アーム１１に指示を出力する（ステップＳ１０７）。
When step S100 ends,
ステップＳ１０７について説明する。図１６に示す矢印Ｄに示すように、経路として、斜め方向（ここでは、斜め下向き）の直線がアーム１１に出力されている。矢印Ｄは、位置１から位置４までレバーＨが移動可能な範囲の直線である。
Step S107 will be described. As shown by an arrow D shown in FIG. 16, a straight line in the oblique direction (here, obliquely downward) is output to the
斜めの方向は、レバーＨの移動元の位置（ここでは、位置１）から、レバーＨの移動先の位置（ここでは、位置４）の方向に向かう直線の方向を含む直線の方向である。本実施の形態では、位置１から位置４の方向に向かう直線の方向を、斜め下向きの方向とする。
The oblique direction is a direction of a straight line including a direction of a straight line from the position at which the lever H is moved (here, position 1) toward the position at which the lever H is moved (here, position 4). In the present embodiment, the direction of the straight line from the
力制御部２０２は、ステップＳ１０７の処理が開始されると、力覚センサー１１ｃの検出値に基づいてハンド１１０を移動させる力制御を開始する（ステップＳ１１１）。
When the process of step S107 is started, the
なお、ステップＳ１０７、Ｓ１１１は、ハンド１１０が球部Ｈａを把持していない状態でも行うことができる。ハンド１１０が球部Ｈａを把持している場合には、ステップＳ１１１で力制御を加えることにより、ハンド１１０は円弧軌道を倣うように移動するが、ハンド１１０が球部Ｈａを把持していない場合には、力制御が行われない（力覚センサー１１ｃで力が検出されない）ため、ハンド１１０は、ステップＳ１０７で用いられた経路である斜め下方向の直線に沿って移動する。
Note that steps S107 and S111 can be performed even when the
また、力制御部２０２は、ステップＳ１０７、Ｓ１１１と同時に、モーメントＭｚが検出された方向にハンド１１０を回転させるように、アーム１１を制御する（ステップＳ１１２）。
Further, the
全体制御部２００は、位置制御部２０１が斜め下向きの直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったか否か、すなわちレバーＨの操作が終了したか否かを判断する（ステップＳ１１４）。位置制御部２０１は、予め定められた斜め下向きの直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったときに、位置制御部２０１が全体制御部２００に終了したことを示す信号を出力し、全体制御部２００がこの信号を受信すると、位置制御部２０１が斜め下向きの直線に沿ってハンド１１０を移動させ終わったと全体制御部２００が判断する。
The
レバーＨの操作が終了していない場合（ステップＳ１１４でＮＯ）は、全体制御部２００は処理をステップＳ１０７に戻し、位置制御部２０１及び力制御部がステップＳ１０７、Ｓ１１１及びＳ１１２の処理を継続する。
If the operation of the lever H has not ended (NO in step S114), the
レバーＨの操作が終了した場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）は、全体制御部２００は、図１５に示す処理を終了する。
When the operation of lever H is completed (YES in step S114),
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態によれば、位置制御の経路が１本の直線からなるため、より位置制御の指示の入力を簡単にすることができる。 According to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, according to the present embodiment, since the position control path consists of a single straight line, it is possible to more easily input a position control instruction.
なお、本実施の形態は、第２の実施の形態と同様、蓋を開ける等の押し上げ動作にも適用可能である。また、本実施の形態における斜めの方向を規定する対象物の移動元の位置及び移動先の位置は、第２の実施の形態と同様、厳密に移動元の位置及び移動先の位置に限定されるものではない。 Note that this embodiment can also be applied to a push-up operation such as opening a lid, as in the second embodiment. In addition, the movement source position and the movement destination position of the object defining the oblique direction in the present embodiment are strictly limited to the movement source position and the movement destination position, as in the second embodiment. It is not something.
なお、第１〜第３の実施の形態は、ハンドプレス機のレバーを斜め下方向へ押し下げる例を用いて説明したが、本発明はハンドプレス機に限定されるものではない。例えば、操作面の制約を受ける作業であれば、ドアの開閉、ジグのレバー操作、蓋の開け閉め、トルクレンチの操作など、一端が回動自在に軸支された部材を回動させる様々な操作に適用できる。 In addition, although 1st-3rd embodiment demonstrated using the example which pushes down the lever of a hand press machine diagonally downward, this invention is not limited to a hand press machine. For example, if the operation is restricted by the operation surface, various operations such as opening / closing a door, lever operation of a jig, opening / closing a lid, operation of a torque wrench, etc. that rotate a member that is pivotally supported at one end Applicable to operation.
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。特に、本発明は、ロボットと、制御部及び撮像部とが別に設けられたロボットシステムとして提供してもよいし、ロボットに制御部等が含まれたロボットとして提供してもよいし、制御部のみ、又は制御部及び撮像部からなるロボット制御装置として提供してもよい。また、本発明は、ロボット等を制御するプログラムやプログラムを記憶した記憶媒体として提供することもできる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be made to the above embodiment. In addition, it is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention. In particular, the present invention may be provided as a robot system in which a robot, a control unit, and an imaging unit are separately provided, or may be provided as a robot in which a control unit is included in the robot. Or a robot control device including a control unit and an imaging unit. The present invention can also be provided as a program for controlling a robot or the like or a storage medium storing the program.
１，２，３：ロボット、１０：胴部、１０Ａ：肩領域、１０Ｂ：胴部本体、１１：アーム、１１Ａ：アーム部材、１１Ｂ：ハンドアイカメラ、１１ａ：アーム駆動アクチュエーター、１１ｂ：アーム駆動アンプ、１１ｃ：力覚センサー、１２：タッチパネルモニター、１３：脚部、１４：搬送用ハンドル、１５：電子カメラ、１６：信号灯、１７：電源スイッチ、１７ａ：電源ＯＮスイッチ、１７ｂ：電源ＯＦＦスイッチ、１８：外部Ｉ／Ｆ部、１９：昇降ハンドル、２０：制御部、２１：ＣＰＵ、２２：メモリー、２３：外部記憶装置、２４：通信装置、２５：入力装置Ｉ／Ｆ、２６：出力装置Ｉ／Ｆ、２７：インターフェイス、１１０：ハンド、１１０ａ：ハンド駆動アクチュエーター、１１０ｂ：ハンド駆動アンプ、１１１：本体部、１１２、１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ、１１２Ｅ、１１２Ｆ、１１２Ｇ、１１２Ｈ：可動部、１１３、１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、１１３Ｄ：フィンガー、１１４：底板部、１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃ、１１５Ｄ、１１５Ｅ、１１５Ｆ、１１５Ｇ、１１５Ｈ、１１６：シャフト、２００：全体制御部、２０１：位置制御部、２０２：力制御部、２０３：ハンド制御部 1, 2, 3: Robot, 10: Torso, 10A: Shoulder region, 10B: Torso body, 11: Arm, 11A: Arm member, 11B: Hand eye camera, 11a: Arm drive actuator, 11b: Arm drive amplifier 11c: force sensor, 12: touch panel monitor, 13: legs, 14: handle for conveyance, 15: electronic camera, 16: signal lamp, 17: power switch, 17a: power ON switch, 17b: power OFF switch, 18 : External I / F unit, 19: Lift handle, 20: Control unit, 21: CPU, 22: Memory, 23: External storage device, 24: Communication device, 25: Input device I / F, 26: Output device I / F, 27: Interface, 110: Hand, 110a: Hand drive actuator, 110b: Hand drive amplifier, 111: Main body, 12, 112A, 112B, 112C, 112D, 112E, 112F, 112G, 112H: movable part, 113, 113A, 113B, 113C, 113D: finger, 114: bottom plate part, 115A, 115B, 115C, 115D, 115E, 115F, 115G, 115H, 116: shaft, 200: overall control unit, 201: position control unit, 202: force control unit, 203: hand control unit
Claims (12)
複数の指を有するエンドエフェクターを備えるアームと、を含み、
前記複数の指を用いて、一端が軸支された操作対象物の他端を摺動可能に把持し、前記アームを移動して、前記操作対象物を回動させる、
ことを特徴とするロボット。 A force detector;
An arm including an end effector having a plurality of fingers,
Using the plurality of fingers, slidably grips the other end of the operation target that is pivotally supported at one end, and moves the arm to rotate the operation target.
A robot characterized by that.
前記力検出部は、前記エンドエフェクターにかかる力を検出し、
前記エンドエフェクターを１又は複数の直線からなる経路に沿って移動し、かつ当該１又は複数の直線からなる経路に沿って移動されているエンドエフェクターを前記力検出部で検出された力に基づいて移動して、前記対象物を回動させる
ことを特徴とするロボット。 The robot according to claim 1, wherein
The force detection unit detects a force applied to the end effector,
Based on the force detected by the force detection unit, the end effector is moved along a path made of one or more straight lines, and the end effector being moved along the path made of the one or more straight lines A robot characterized by moving and rotating the object.
前記対象物の移動元の位置から、前記対象物の移動先の位置に向かう直線を含む経路に沿って前記エンドエフェクターを移動する
ことを特徴とするロボット。 The robot according to claim 2, wherein
The robot, wherein the end effector is moved along a path including a straight line from a position where the object is moved to a position where the object is moved.
前記対象物は、前記他端が下へ押し下げられるように一端が軸支され、
前記経路である水平より下向きの直線に沿って前記エンドエフェクターを移動する
ことを特徴とするロボット。 The robot according to claim 2 or 3,
The object is pivotally supported at one end so that the other end is pushed down,
A robot that moves the end effector along a straight line that is downward from the horizontal that is the path.
前記力検出部は、水平方向の力を検出し、
前記検出した水平方向の力の向きに前記エンドエフェクターを移動する
ことを特徴とするロボット。 The robot according to claim 4, wherein
The force detection unit detects a horizontal force,
The robot moves the end effector in the detected horizontal force direction.
略水平の直線に沿って前記エンドエフェクターを移動してから、前記水平より下向きの直線に沿って前記エンドエフェクターを移動する
ことを特徴とするロボット。 The robot according to claim 4, wherein
A robot characterized by moving the end effector along a substantially horizontal straight line and then moving the end effector along a straight line downward from the horizontal.
前記力検出部は、水平方向及び上下方向の力を検出し、
前記略水平の直線に沿って前記エンドエフェクターを移動しているときは、前記検出した上下方向の力の向きに前記エンドエフェクターを移動し、
前記水平より下向きの直線に沿って前記エンドエフェクターを移動しているときは、前記検出した水平方向の力の向きに前記エンドエフェクターを移動する
ことを特徴とするロボット。 The robot according to claim 6, wherein
The force detector detects horizontal and vertical forces,
When the end effector is moving along the substantially horizontal straight line, the end effector is moved in the direction of the detected vertical force,
The robot is characterized in that when the end effector is moved along a straight line downward from the horizontal, the end effector is moved in the direction of the detected horizontal force.
前記エンドエフェクターは、前記複数の指が設けられた本体部を有し、
前記力検出部は、回転方向の力を検出し、
前記本体部から前記指が下に突出する向きで前記エンドエフェクターを移動し、前記回転方向の力が検出されると、当該検出された力に基づいて前記エンドエフェクターを回転する
ことを特徴とするロボット。 The robot according to claim 2 or 3,
The end effector has a main body provided with the plurality of fingers,
The force detection unit detects a force in the rotational direction,
The end effector is moved in a direction in which the finger protrudes downward from the main body, and when the force in the rotation direction is detected, the end effector is rotated based on the detected force. robot.
前記対象物は棒であり、
前記対象物の他端には、前記棒の径より大きい球が設けられ、
前記複数の指の先端を、前記球の中心より前記球と前記棒との接続部に近い位置に当接させて前記球を把持する
ことを特徴とするロボット。 The robot according to any one of claims 1 to 8,
The object is a stick;
The other end of the object is provided with a sphere larger than the diameter of the rod,
A robot characterized by gripping the sphere by bringing the tips of the plurality of fingers into contact with a position closer to a connection portion between the sphere and the rod than the center of the sphere.
前記複数の指を用いて、一端が軸支された操作対象物の他端を摺動可能に把持し、前記アームを移動して、前記操作対象物を回動させる制御装置と、
を備えたことを特徴とするロボットシステム。 A robot including a force detection unit and an arm including an end effector having a plurality of fingers;
Using the plurality of fingers, a control device that slidably grips the other end of the operation target that is pivotally supported at one end, moves the arm, and rotates the operation target;
A robot system characterized by comprising:
一端が軸支された操作対象物の他端を前記複数の指により摺動可能に把持して前記アームを移動して、前記操作対象物を回動させる
ことを特徴とする制御装置。 A control device for controlling a robot including a force detection unit and an arm including an end effector having a plurality of fingers,
A control device characterized in that the other end of the operation object whose one end is pivotally supported is slidably held by the plurality of fingers, the arm is moved, and the operation object is rotated.
一端が軸支された操作対象物の他端を前記複数の指により摺動可能に把持して前記アームを移動して、前記操作対象物を回動させる
ことを特徴とするロボットの駆動方法。 A driving method of a robot including a force detection unit and an arm including an end effector having a plurality of fingers,
A robot driving method, comprising: slidably grasping the other end of an operation target supported by one end with the plurality of fingers and moving the arm to rotate the operation target.
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