JP2020089931A - Determination device, determination method, determination program and robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本件は、判定装置、判定方法、判定プログラムおよびロボットシステムに関する。 The present invention relates to a determination device, a determination method, a determination program, and a robot system.
ロボットを用いた組立工程では、人の作業がロボットの作業に置き換えられている。例えば、ロボットは、組立作業の途中工程として、穴が開いた部品にピンを嵌合させる作業を行う。または、ロボットは、部品と部品とを接続する前工程として、穴にピンを嵌合させて位置合わせを行う。このように、ロボットは、穴にピンを嵌合させる作業を行う。そこで、ピンを穴に嵌合させる技術が望まれている(例えば、特許文献1参照)。 In the assembly process using a robot, human work is replaced by robot work. For example, the robot performs a work of fitting a pin to a part having a hole as an intermediate step of the assembly work. Alternatively, the robot aligns the pins by fitting the pins into the holes as a pre-process of connecting the components. In this way, the robot performs the work of fitting the pin into the hole. Therefore, a technique for fitting a pin into a hole is desired (see, for example, Patent Document 1).
例えば、嵌合の良否を判定するために、力覚センサを用いることが考えられる。しかしながら、ロボットの動きが高速になると、力覚センサに慣性力が働いてしまい、力覚センサが壊れる恐れがある。そこで、力覚センサが壊れない程度に、ロボットにゆっくりと動作をさせることになる。また、急停止の際に揺れ止まりを待つ時間が必要となり、ロボットの動作をさらに遅くさせることになる。したがって、力覚センサでは、嵌合の良否を判定することが困難である。 For example, it is conceivable to use a force sensor to determine the quality of the fit. However, when the robot moves at high speed, inertial force acts on the force sensor, which may damage the force sensor. Therefore, the robot is caused to move slowly so that the force sensor is not broken. In addition, it becomes necessary to wait for the shaking to stop at the time of sudden stop, which further slows down the operation of the robot. Therefore, it is difficult for the force sensor to judge the quality of the fitting.
本件は上記課題に鑑みなされたものであり、嵌合の良否を判定することができる判定装置、判定方法、判定プログラムおよびロボットシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a determination device, a determination method, a determination program, and a robot system that can determine the quality of fitting.
1つの態様では、判定装置は、穴が設けられた第1部品およびピンが設けられた第2部品のいずれか一方の移動動作を検出する検出装置と、ロボットが前記穴に前記ピンを嵌合させる作業を行い、その後に前記ロボットが前記第1部品および前記第2部品のいずれか一方を、嵌合の方向と交差する方向に移動させた場合に、前記検出装置の検出結果を用いて、前記第1部品の移動動作と前記第2部品の移動動作とを比較する比較部と、を備える。 In one aspect, the determination device includes a detection device that detects a moving operation of one of the first component provided with the hole and the second component provided with the pin, and the robot fits the pin into the hole. If the robot moves one of the first part and the second part in a direction intersecting with a fitting direction, then using the detection result of the detection device, A comparing unit that compares the moving operation of the first component and the moving operation of the second component.
1つの態様では、ロボットシステムは、上記判定装置と、前記比較部の比較結果に応じて、前記ロボットによる前記穴への前記ピンの嵌合を継続するか、前記ロボットによる前記穴への前記ピンの嵌合を停止する制御を行う制御部と、を備える。 In one aspect, the robot system continues fitting of the pin into the hole by the robot or the pin into the hole by the robot according to a comparison result of the determination device and the comparison unit. And a control unit that controls to stop the fitting.
嵌合の良否を判定することができる。 The quality of fitting can be determined.
実施例の説明に先立って、ロボットが行う作業について説明する。ロボットは、作業対象に対して所定の作業を行う。例えば、ロボットは、組立作業の途中工程として、穴が開いた部品にピンを嵌合させる作業を行う。または、ロボットは、部品と部品とを接続する前工程として、穴にピンを嵌合させて位置合わせを行う。このように、ロボットは、穴にピンを嵌合させる作業を行う。 Prior to the description of the embodiments, the work performed by the robot will be described. The robot performs a predetermined work on the work target. For example, the robot performs a work of fitting a pin to a part having a hole as an intermediate step of the assembly work. Alternatively, the robot aligns the pins by fitting the pins into the holes as a pre-process of connecting the components. In this way, the robot performs the work of fitting the pin into the hole.
例えば、図1で例示するように、ロボット201は、チャック202によってピン203を把持し、部品204の穴にピン203を嵌合させる。ロボット201がピン203の嵌合に失敗すると、不良品が流出してしまう。そこで、ピン203の嵌合の良否を判定するために、例えば、力覚センサ205が設けられている。力覚センサ205は、チャック202に働く力を検出する。
For example, as illustrated in FIG. 1, the
位置合わせに失敗してピン203が部品204の穴に嵌合しない場合には、チャック202に異常な力が働く。力覚センサ205は、この異常な力を検出する。力覚センサ205が異常な力を検出すると、ロボット201は、位置合わせが悪いと判定して、作業を中断する。力覚センサ205が異常な力を検出しなければ、ロボット201は、位置合わせが良好であると判定して、嵌合作業を継続する。このように、力覚センサ205を用いて、嵌合の良否を判定することができる。
If the alignment fails and the
しかしながら、ロボット201の動きが高速になると、力覚センサ205に慣性力が働いてしまい、力覚センサ205が壊れる恐れがある。そこで、力覚センサ205が壊れない程度に、ロボット201にゆっくりと動作をさせることになる。また、急停止の際に揺れ止まりを待つ時間が必要となり、ロボット201の動作をさらに遅くさせることになる。したがって、力覚センサ205では、嵌合の良否を判定することが困難である。
However, when the
以下の実施例では、嵌合の良否を判定することができる判定装置、判定方法、判定プログラムおよびロボットシステムについて説明する。 In the following embodiments, a determination device, a determination method, a determination program, and a robot system that can determine the quality of fitting will be described.
図2(a)は、実施例1に係るロボットシステム100の概略図である。図2(a)で例示するように、ロボットシステム100は、ロボット10、判定装置20などを備える。ロボット10は、複数のアーム11が1以上の関節を介して接続された構成を有し、先端に、組立対象である基板30を把持するためのツール12を備える。また、ロボット10は、複数のアーム11の動作を制御することでツール12の制御を行う制御部13を備える。ツール12は、例えば、真空吸着パッドなどである。ロボット10は、例えば3軸ロボットであり、当該1以上の関節は、水平旋回、上下旋回などを行う。ロボット10は、1以上の関節の旋回によって、ツール12の位置および姿勢を調整する。位置は、XYZ軸の3軸で表すことができる。姿勢は、XYZ軸における回転角度で表すことができる。それにより、ロボット10は、6自由度の動きを実現する。
FIG. 2A is a schematic diagram of the
一例として、基板30の下面に複数の穴31が設けられているものとする。穴31は、基板30を貫通していてもよい。基板30は、ツール12によって把持される。受け台40の上面には、基板30の穴31のそれぞれに対応する位置にピン41が設けられている。図2(a)の例では、ロボット10は、基板30を移動させて、基板30の穴31にピン41を嵌合させる作業を行う。
As an example, it is assumed that a plurality of
判定装置20は、マウス21、表示装置22、比較部23などを備える。マウス21は、ボール式マウス、光学式マウスなどの検出装置である。マウス21のセンサ面は、受け台40の下面に接触させてある。マウス21の位置は固定されているが、受け台40に対しては固定されていない。したがって、マウス21は、受け台40の軌跡を検出する。例えば、受け台40が平行移動、回転などを行うと、マウス21は、当該平行移動、回転などを検出する。表示装置22は、マウス21が検出した受け台40の移動を表示する。比較部23は、マウス21が検出した受け台40の移動を基に、基板30の移動動作と受け台40の移動動作とを比較することで、嵌合の良否を判定する。マウス21として、他のポインティングデバイスを用いてもよい。
The
図2(b)は、比較部23のハードウェア構成を例示するブロック図である。比較部23は、CPU101、RAM102、記憶装置103などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。CPU(Central Processing Unit)101は、中央演算処理装置である。CPU101は、1以上のコアを含む。RAM(Random Access Memory)102は、CPU101が実行するプログラム、CPU101が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置103は、不揮発性記憶装置である。記憶装置103として、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ(SSD)、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。CPU101が記憶装置103に記憶されている判定プログラムを実行することによって、比較部23が実現される。比較部23は、専用の回路などのハードウェアであってもよい。
FIG. 2B is a block diagram illustrating the hardware configuration of the
図3は、制御部13の動作の一例を表すフローチャートを例示する図である。図4は、比較部23の動作の一例を表すフローチャートを例示する図である。図3で例示するように、制御部13は、ツール12が基板30を把持するようにアーム11およびツール12の動作を制御する(ステップS1)。次に、制御部13は、穴31にピン41の一部(先端部分)が嵌合するように基板30を移動させる(ステップS2)。次に、制御部13は、比較部23に判定指示を送信するとともに、嵌合の方向と交差する面内(例えば嵌合の方向と直交する面内)において基板30が螺旋回転するようにアーム11を制御する(ステップS3)。
FIG. 3 is a diagram illustrating a flowchart showing an example of the operation of the
図4で例示するように、比較部23は、制御部13からの判定指示を受信すると、マウス21の検出結果を取得する(ステップS11)。次に、比較部23は、マウス21の検出結果から得られる受け台40の移動動作と、ステップS3における基板30の回転動作とが同期しているか否かを判定する(ステップS12)。
As illustrated in FIG. 4, when the
図5(a)で例示するように、穴31にピン41が嵌合していなければ、受け台40の移動動作が基板30の回転動作と同期しない。そこで、ステップS12で「No」と判定された場合、比較部23は、作業停止指示を制御部13に送信する(ステップS13)。図5(b)で例示するように、穴31にピン41が嵌合していれば、基板30の回転動作に同期して受け台40も回転動作を行い、マウス21は受け台40の回転動作を検出する。そこで、ステップS12で「Yes」と判定された場合、比較部23は、作業継続指示を制御部13に送信する(ステップS14)。ステップS13またはステップS14の実行後、図4のフローチャートは終了する。
As illustrated in FIG. 5A, if the
再度、図3を参照する。ステップS3の実行後、制御部13は、比較部23からの指示を受信するまで待機する(ステップS4)。比較部23からの指示の受信後、制御部13は、比較部23から作業停止指示を受信したか否かを判定する(ステップS5)。ステップS5で「Yes」と判定された場合、制御部13は、嵌合を停止する(ステップS6)。ステップS5で「No」と判定された場合、制御部13は、作業継続指示を受信したことになる。したがって、ステップS5で「No」と判定された場合、制御部13は、嵌合作業を継続し、穴31に対するピン41の嵌合を継続する(ステップS7)。その後、必要な作業が継続される。
Referring again to FIG. After execution of step S3, the
本実施例によれば、ロボット10による穴31へのピン41の嵌合作業後に、嵌合の方向と交差する方向にロボット10が基板30を移動させた場合に、マウス21の検出結果を用いて、基板30の移動動作と受け台40の移動動作とが比較部23によって比較される。この比較によって、嵌合の良否を判定することができる。力覚センサ等を用いずに済むため、ロボット10の動作速度に関する制約が抑制される。それにより、ロボット10の高速動作を維持することができる。嵌合が良好であることを確認してから嵌合作業が継続されることから、部品の破壊などを抑制することができる。なお、本実施例においては、基板30に穴が設けられて受け台40にピンが設けられているが、基板30にピンが設けられて受け台40に穴が設けられていてもよい。
According to the present embodiment, the detection result of the
本実施例においては、基板30が第1部品の一例である。受け台40が第2部品の一例である。マウス21が、穴が設けられた第1部品およびピンが設けられた第2部品のいずれか一方の移動動作を検出する検出装置の一例である。比較部23が、ロボットが穴にピンを嵌合させる作業を行い、その後にロボットが第1部品および第2部品のいずれか一方を、嵌合の方向と交差する方向に移動させた場合に、検出装置の検出結果を用いて、第1部品の移動動作と第2部品の移動動作とを比較する比較部の一例である。制御部13が、比較部の比較結果に応じて、ロボットによる穴へのピンの嵌合を継続するか、ロボットによる穴へのピンの嵌合を停止する制御を行う制御部の一例である。
In this embodiment, the
(変形例1)
実施例1では、受け台40に基板30を実装する例であったが、それに限られない。図6は、受け台40上に配置された基板50に基板30を接続する場合を例示する図である。図6で例示するように、受け台40の上面に基板50が固定されている。受け台40の上面周縁部には、ケース42が設けられている。それにより、ケース42は、基板50を囲んでいる。基板50の上面には、コネクタ51が設けられている。基板30の下面には、コネクタ32が設けられている。コネクタ32とコネクタ51とは、互いに接続されるように構成されている。受け台40の上面にはピン41が設けられている。
(Modification 1)
Although the
単純に基板30を基板50に対して近づけた場合、コネクタ32とコネクタ51との対向位置が所望の位置に合っていないと、コネクタ同士の接続ができず、コネクタの破損が生じて導通不良が生じるおそれがある。図6の例では、ケース42が設けられているため、コネクタ32およびコネクタ51を周囲から覗くことが困難である。そこで、基板50は、穴31にピン41が嵌合する場合にコネクタ32とコネクタ51とが互いに接続されるような位置に固定されている。
When the
本変形例においても、ロボット10による穴31へのピン41の嵌合作業後に、嵌合の方向と交差する方向にロボット10が基板30を移動させた場合に、マウス21の検出結果を用いて、基板30の移動動作と受け台40の移動動作とが比較部23によって比較される。この比較によって、嵌合の良否を判定することができる。力覚センサ等を用いずに済むため、ロボット10の動作速度に関する制約が抑制される。それにより、ロボット10の高速動作を維持することができる。嵌合が良好であることを確認してから嵌合作業が継続されることから、部品の破壊などを抑制することができる。なお、本変形例においても、基板30に穴が設けられて受け台40にピンが設けられているが、基板30にピンが設けられて受け台40に穴が設けられていてもよい。
Also in this modification, the detection result of the
(変形例2)
受け台40の動作を検出する検出装置は、マウス等のポインティングデバイスに限られない。例えば、複数の近接センサを用いることもできる。図7は、複数の近接センサ60a〜60dを設ける場合を例示する図である。近接センサ60a〜60dは、受け台40の接近を検出するセンサである。
(Modification 2)
The detection device that detects the operation of the
図7で例示するように、穴31にピン41が嵌合していれば、嵌合の方向と交差する方向に基板30を移動させると、受け台40も当該移動に同期する。したがって、基板30を近接センサ60aに近づけると、近接センサ60aは、受け台40の接近を検出する。また、基板30を近接センサ60bに近づけると、近接センサ60bは、受け台40の接近を検出する。また、基板30を近接センサ60cに近づけると、近接センサ60cは、受け台40の接近を検出する。また、基板30を近接センサ60dに近づけると、近接センサ60dは、受け台40の接近を検出する。したがって、比較部23は、近接センサ60a〜60dの検出結果を用いて、基板30の移動動作と受け台40の移動動作とを比較することができる。
As illustrated in FIG. 7, when the
例えば、制御部13は、基板30を、近接センサ60a、近接センサ60b、近接センサ60c、および近接センサ60dの順に近づける。比較部23は、近接センサ60a、近接センサ60b、近接センサ60c、および近接センサ60dが順に受け台40の接近を検出すると、受け台40の動作が基板30の動作に同期していると判定する。
For example, the
本変形例においても、ロボット10による穴31へのピン41の嵌合作業後に、嵌合の方向と交差する方向にロボット10が基板30を移動させた場合に、複数の近接センサ60a〜60dの検出結果を用いて、基板30の移動動作と受け台40の移動動作とが比較部23によって比較される。この比較によって、嵌合の良否を判定することができる。力覚センサ等を用いずに済むため、ロボット10の動作速度に関する制約が抑制される。それにより、ロボット10の高速動作を維持することができる。嵌合が良好であることを確認してから嵌合作業が継続されることから、部品の破壊などを抑制することができる。なお、本変形例においても、基板30に穴が設けられて受け台40にピンが設けられているが、基板30にピンが設けられて受け台40に穴が設けられていてもよい。
Also in this modification, when the
本変形例においては、近接センサ60a〜60dが、穴が設けられた第1部品およびピンが設けられた第2部品のいずれか一方の移動動作を検出する検出装置の一例である。
In the present modification, the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above in detail, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and alterations are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
10 ロボット
11 アーム
12 ツール
20 判定装置
21 マウス
22 表示装置
23 比較部
30 基板
31 穴
32 コネクタ
40 受け台
41 ピン
50 基板
51 コネクタ
60a〜60d 近接センサ
100 ロボットシステム
10
Claims (7)
ロボットが前記穴に前記ピンを嵌合させる作業を行い、その後に前記ロボットが前記第1部品および前記第2部品のいずれか一方を、嵌合の方向と交差する方向に移動させた場合に、前記検出装置の検出結果を用いて、前記第1部品の移動動作と前記第2部品の移動動作とを比較する比較部と、を備えることを特徴とする判定装置。 A detection device that detects a moving operation of one of the first component having a hole and the second component having a pin;
When the robot performs the work of fitting the pin into the hole, and then the robot moves one of the first component and the second component in a direction intersecting with the fitting direction, A determination device comprising: a comparison unit that compares a movement operation of the first component and a movement operation of the second component using a detection result of the detection device.
前記比較部の比較結果に応じて、前記ロボットによる前記穴への前記ピンの嵌合を継続するか、前記ロボットによる前記穴への前記ピンの嵌合を停止する制御を行う制御部と、を備えることを特徴とするロボットシステム。 The determination device according to any one of claims 1 to 4,
Depending on the comparison result of the comparison unit, the control unit that continues the fitting of the pin into the hole by the robot or stops the fitting of the pin into the hole by the robot. A robot system characterized by comprising.
ロボットが、前記穴に前記ピンを嵌合させる作業を行い、その後に前記ロボットが前記第1部品および前記第2部品のいずれか一方を、嵌合の方向と交差する方向に移動させた場合に、前記検出装置の検出結果を用いて、前記第1部品の移動動作と前記第2部品の移動動作とを比較する、ことを特徴とする判定方法。 The detection device is used to detect the movement of one of the first component provided with the hole and the second component provided with the pin,
When the robot performs the work of fitting the pin into the hole, and then the robot moves one of the first component and the second component in a direction intersecting the fitting direction. A determination method, characterized in that the movement operation of the first component and the movement operation of the second component are compared using the detection result of the detection device.
穴が設けられた第1部品およびピンが設けられた第2部品のいずれか一方の移動動作を検出する検出装置から検出結果を取得する処理と、
ロボットが、前記穴に前記ピンを嵌合させる作業を行い、その後に前記ロボットが前記第1部品および前記第2部品のいずれか一方を、嵌合の方向と交差する方向に移動させた場合に、前記検出装置の検出結果を用いて、前記第1部品の移動動作と前記第2部品の移動動作とを比較する処理と、を実行させることを特徴とする判定プログラム。 On the computer,
A process of acquiring a detection result from a detection device that detects a moving operation of one of the first component provided with a hole and the second component provided with a pin;
When the robot performs the work of fitting the pin into the hole, and then the robot moves one of the first component and the second component in a direction intersecting the fitting direction. A determination program, which executes a process of comparing the movement operation of the first component and the movement operation of the second component using the detection result of the detection device.
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