JP2016043457A - ロボットおよびロボットシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、このような問題を解決するために創作されたものであって、可動部の状態を認識可能なロボットおよびロボットシステムの提供を目的とする。
(1)ロボットの構成:
(2)制御部の構成:
(3)エンドエフェクターの構成:
(4)嵌合処理:
(4−1)点接触動作:
(4−2)線接触動作:
(4−3)面接触動作:
(4−4)嵌合動作:
(4−5)異常回復動作:
(5)他の実施形態:
図1Aは本発明の一実施形態にかかるロボット1の斜視図である。図1Aに示すように、ロボット1は、アーム10とエンドエフェクター20と制御部40とを備える。アーム10は、3個の曲げ関節B1〜B3と3個のねじり関節R1〜R3とを有する6軸のアームである。曲げ関節B1〜B3とは、アーム10を構成する部材同士が、アーム10の長さ方向に直交する軸を中心に回転する関節である。ねじり関節R1〜R3とは、アーム10を構成する部材同士が、アーム10の長さ方向の軸を中心に回転する関節である。アーム10は、曲げ関節B1〜B3とねじり関節R1〜R3とを動作させるための駆動部としてのモーター群(図1Aにて不図示)を備えている。
制御部40は、ロボット1を制御するためのコンピューターである。本実施形態のように、制御部40はロボット1内に備えられてもよい。また、ロボット1の外部において当該ロボット1と通信可能に備えられ制御部40と、当該ロボット1とでロボットシステムが構成されてもよい。むろん、ロボット1内のコンピューターとロボット1の外部のコンピューターとが協働することにより制御部40が実現されてもよい。
図2Aは、エンドエフェクター20の斜視図である。エンドエフェクター20は、力覚センサーPとリングライトHとグリッパー22とチャック23,23と弾性部材24,24とを備えている。エンドエフェクター20は、アーム10の長さ方向に延びる軸Tを中心軸とする円柱状の円柱部20aを有し、円柱部20aに力覚センサーPとリングライトHとが備えられている。16個の発光部H1はアーム10の長さ方向の軸Tまわりにおいて回転対称となる位置に配置されている。すなわち、16個の発光部H1は、円柱部20aの側面に沿って環状に配置されており、隣接する発光部H1から軸Tに下ろした垂線同士(二点鎖線同士)が軸Tにて交差する角度がすべて360/16=22.5度となっている。
図2Bは、嵌合処理における制御部40の制御内容を示す表である。以下、図2Bの表にしたがって嵌合処理にて行う各動作を順に説明していく。図2Bにおいては、各動作のそれぞれにおいて、位置制御部M1が実行する位置制御の方向が示されている。図2Bにて○が付された欄に対応する方向の位置や姿勢については目標の位置や姿勢が設定され、当該位置や姿勢を実現するように位置制御部M1がモーター群12に指令する制御量を取得する。さらに、図2Bにおいては、各動作のそれぞれにおいて、力制御部M2が実行する力制御の方向が示されている。図2Bにて○が付された欄に対応する方向の力やモーメントに応じてモーター群12に指令する制御量を力制御部M2が取得する。○の下に付された数値は力制御における目標の力を意味する。○が付されているが、目標の力が付されていない欄は、力やモーメントの大きさが正常な範囲(例えば噛み合いを生じさせない範囲)となるようにモーター群12を制御する対象であることを意味する。また、図2Bにおいては、各動作のそれぞれにおいて、表示制御部M4が実行するリングライトHの表示制御の内容が示されている。
初期動作を行う期間において、表示制御部M4は、すべての発光体Hが常時非発光となるようにリングライトHの表示制御を行う。
次に、制御部40は点接触動作を行う(ステップS100)。点接触動作とは、嵌合部材Wと被嵌合部Qとを点接触させるための動作である。点接触動作において、制御部40は、Z方向における目標の位置へと嵌合部材Wを移動させる位置制御を行う。また、点接触動作において、制御部40は、Z方向における力FZが目標の4Nとなるように力制御を行う。
点接触動作を行う期間において、表示制御部M4は、すべての発光体Hが常時発光となるようにリングライトHの表示制御を行う。
次に、制御部40は線接触動作を行う(ステップS110)。線接触動作とは、被嵌合直線Q1aに対して、嵌合平面W1における嵌合方向Dの直交方向の端を構成する嵌合直線W1aが点接触した状態を維持しながら、嵌合平面W1を被嵌合直線Q1aに線接触させるための動作である。線接触動作において、制御部40は、X方向における目標の位置へと嵌合部材Wを移動させる位置制御を行う。また、点接触動作において、制御部40は、Z方向における力FZが目標の4Nとなるように力制御を行う。
線接触動作を行う期間において、表示制御部M4は、すべての発光体Hが常時発光となるようにリングライトHの表示制御を行う。
次に、制御部40は面接触動作を行う(ステップS120)。面接触動作とは、被嵌合平面Q1における嵌合方向Dと反対方向の端を構成する被嵌合直線Q1aに対して、嵌合平面W1が線接触した状態を維持しながら、嵌合平面W1を被嵌合平面Q1に面接触させるための動作である。面接触動作において、制御部40は、Y方向の軸まわりの姿勢AYが目標の姿勢AYとなるように嵌合部材Wを回転させる位置制御を行う。また、点接触動作において、制御部40は、X方向とZ方向それぞれにおける力FX,FZが目標の3Nとなるように力制御を行う。
図3Eは、面接触動作後の嵌合部材Wの様子を示す動作説明図である。面接触動作におけるY方向の軸まわりの目標の姿勢AYは、嵌合平面W1と被嵌合平面Q1とが面接触するように予めティーチングされている位置である。
次に、制御部40は嵌合動作を行う(ステップS130)。嵌合動作とは、被嵌合部Qが備える嵌合方向Dに平行な平面である被嵌合平面Q1に対して、嵌合平面W1が面接触した状態を維持しながら、嵌合部材Wを移動させることにより被嵌合部Qに嵌合させるための動作である。嵌合動作において、制御部40は、Z方向における目標の位置へと嵌合部材Wを移動させる位置制御を行う。また、嵌合触動作において、制御部40は、Z方向における力FZが目標の10Nとなるように力制御を行うとともに、Z方向の力制御におけるインピーダンスを他の動作を行う場合よりも変位が生じにくくなるように設定する。これにより、嵌合部材WのZ方向の面が被嵌合部Qの嵌合方向Dの面に突き当たるまで、強く確実に嵌合部材Wを押し込むことができる。なお、制御部40は、X方向についても所定の大きさの力FXで力制御することにより、被嵌合平面Q1と嵌合平面W1とが面接触した状態を維持できる。
制御部40は、力覚センサーPの測定結果に基づいて異常を検出した場合、異常回復動作を行う。例えば、嵌合動作において、Z方向の目標の位置に嵌合部材Wを移動させようとした際に、所定の閾値以上の力やモーメントが力覚センサーPにて計測された場合に、制御部40は、嵌合部材Wが被嵌合部Qに噛み合っているとして、異常を検出してもよい。
前記実施形態においては、エンドエフェクター20の制御状態に応じてリングライトHの発光の有無と発光期間と非発光期間の長さとを変化させたが、リングライトHの表示状態として他の表示状態を変化させてもよい。例えば、表示制御部M4は、エンドエフェクター20の制御状態に応じてリングライトHの発光部H1の明るさを変化させてもよい。具体的に、表示制御部M4は、位置制御における位置変化量や角度変化量が大きいほど発光部H1の明るさが大きくなるように制御してもよいし、力制御における目標の力やモーメントが大きいほど発光部H1の明るさが大きくなるように制御してもよい。これにより、発光部H1の明るさに基づいてエンドエフェクター20の制御状態を認識できる。
Claims (7)
- 可動部と、
前記可動部に備えられた表示部と、
前記可動部の制御状態に応じて前記表示部の表示状態を制御する表示制御部と、
を備えるロボット。 - 前記表示制御部は、前記可動部の位置制御の状態に応じて前記表示部の表示状態を制御する、
請求項1に記載のロボット。 - 前記表示制御部は、前記可動部の力制御の状態に応じて前記表示部の表示状態を制御する、
請求項1または請求項2に記載のロボット。 - 前記可動部は、アームの先端に装着されたエンドエフェクターであり、
前記表示部は、複数の発光部を備え、
前記発光部は、前記アームの長さ方向の軸まわりにおいて回転対称となる位置に配置される、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のロボット。 - 前記表示制御部は、前記可動部の制御状態に応じて前記表示部の明るさを変化させる、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のロボット。 - 前記表示制御部は、前記可動部の制御状態に応じて前記表示部の発光期間と非発光期間との少なくとも一方の長さを変化させる、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のロボット。 - 可動部と、
前記可動部に備えられた表示部と、
前記可動部の制御状態に応じて前記表示部の表示状態を制御する表示制御部と、
を備えるロボットシステム。
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