JP4603574B2 - Robot system for mating - Google Patents
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Description
本発明は、ロボットのアームの先端に取付けられたハンドにより把持される嵌合部材、例えばコネクタの矩形プラグを対応する被嵌合部材、例えばレセプタクルに嵌合させる嵌合用ロボットシステムに関する。 The present invention relates to a fitting robot system for fitting a fitting member gripped by a hand attached to the tip of a robot arm, for example, a rectangular plug of a connector into a corresponding member to be fitted, for example, a receptacle.
工場における部品の組立工程では、ワーク同士を嵌合させる嵌合作業が含まれていることがある。そのような嵌合作業は、円柱型部品を対応する開口部に嵌合すること、コネクタの矩形プラグを対応するレセプタクルに嵌合させること、および矩形容器の口部に、対応した蓋部を取付けることを含んでいる。 The assembly process of parts in a factory may include a fitting operation for fitting workpieces together. Such a fitting operation involves fitting the cylindrical part into the corresponding opening, fitting the rectangular plug of the connector into the corresponding receptacle, and attaching the corresponding lid to the mouth of the rectangular container Including that.
特許文献1には、ロボットが円形型部品を開口部に嵌合させる作業が開示されている。
しかしながら、矩形部品を対応する開口部に嵌合させる作業あるいは矩形容器の頂部に対応する蓋部を取付ける作業においては、円形型部品の場合と比較して、位置合わせの精度がより厳しく要求される。 However, in the operation of fitting the rectangular part into the corresponding opening or the operation of attaching the lid corresponding to the top of the rectangular container, the accuracy of alignment is required more strictly than in the case of the circular part. .
そのような精度を達成するためには、矩形部品などの形状に適した専用の位置合わせ装置が必要となる。あるいは、専用の位置合わせ装置を使用しない場合であっても、そのような精度を達成するためには、矩形部品と対応する部品との位置を精密に計測するためのビジョンセンサをロボットの手首に取付ける必要がある。このような位置合わせ装置およびビジョンセンサによってロボットシステムが高価になる、という問題がある。また、ビジョンセンサをロボットに取付けた場合には、ビジョンセンサがロボット操作の邪魔になる、という問題も生じる。 In order to achieve such accuracy, a dedicated alignment device suitable for the shape of a rectangular part or the like is required. Alternatively, even when a dedicated alignment device is not used, in order to achieve such accuracy, a vision sensor for precisely measuring the position of the rectangular part and the corresponding part is provided on the wrist of the robot. It is necessary to install. There is a problem that the robot system becomes expensive due to the alignment device and the vision sensor. Further, when the vision sensor is attached to the robot, there arises a problem that the vision sensor interferes with the robot operation.
さらに、開口部を備えた被嵌合部材に嵌合部材を嵌合させるときには、嵌合部材が開口部の内面に突当たって停止する場合がある。そのような場合であっても、従来では、ロボットは嵌合部材を移動させ続ける。このため、嵌合部材および/または被嵌合部材、あるいはロボットのハンドが破損するか、もしくは嵌合部材がハンドから脱落する可能性があった。 Furthermore, when the fitting member is fitted to the fitted member having the opening, the fitting member may hit the inner surface of the opening and stop. Even in such a case, conventionally, the robot continues to move the fitting member. For this reason, there is a possibility that the fitting member and / or the member to be fitted, or the robot hand may be damaged, or the fitting member may fall out of the hand.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、嵌合部材またはロボットのハンドを破損させることなしに、嵌合部材を被嵌合部材に容易に嵌合させられる安価な嵌合用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 such circumstances, and is an inexpensive fitting robot capable of easily fitting a fitting member to a fitting member without damaging the fitting member or the robot hand. The purpose is to provide a system.
前述した目的を達成するために1番目の発明によれば、ロボットのアームの先端に取付けられたハンドにより把持される第一嵌合部材を対応する第二嵌合部材に嵌合させる嵌合用ロボットシステムにおいて、前記第一嵌合部材と前記第二嵌合部材との間に作用する力を検出する力検出手段と、前記第一嵌合部材を把持した前記ハンドの位置指令を作成する位置指令作成手段と、前記力検出手段により検出された力に基づいて、前記第一嵌合部材が前記第二嵌合部材に接触したのを判定する接触判定手段と、該接触判定手段により前記第一嵌合部材の一つのコーナ部が前記第二嵌合部材の対応する一つのコーナ部に接触したと判定されたときに、前記ロボットを停止させる停止手段と、該停止手段により停止されたときの前記第一嵌合部材の前記コーナ部の停止位置を基準位置として、前記第一嵌合部材を前記第二嵌合部材に嵌合させるときの嵌合開始位置および嵌合経路を算出する算出手段と、該算出手段により算出された前記嵌合開始位置および前記嵌合経路に基づいて前記第一嵌合部材を前記第二嵌合部材に嵌合させたときに、前記第一嵌合部材が前記第二嵌合部材に正常に嵌合されたか否かを判定する嵌合判定手段とを具備し、前記第一嵌合部材を前記第二嵌合部材に嵌合させるときに 前記力検出手段により検出された力が所定の閾値以上であると判定され、前記停止手段により前記ロボットの移動を停止させた場合には、前記嵌合判定手段は、前記第一嵌合部材が前記第二嵌合部材に正常に嵌合されなかったと判定し、前記第一嵌合部材を前記第二嵌合部材に嵌合させるときに前記力検出手段により検出された力が所定の閾値以上でなく、かつ、前記第一嵌合部材が前記嵌合経路の終端に到達したと判定され、前記停止手段により前記ロボットの移動を停止させた場合には、前記嵌合判定手段は、前記第一嵌合部材が前記第二嵌合部材に正常に嵌合されたと判定する、嵌合用ロボットシステムが提供される。 In order to achieve the above-described object, according to the first invention, a fitting robot for fitting a first fitting member gripped by a hand attached to a tip of a robot arm to a corresponding second fitting member. In the system, a force detection means for detecting a force acting between the first fitting member and the second fitting member, and a position command for creating a position command of the hand holding the first fitting member Creating means; contact determining means for determining that the first fitting member is in contact with the second fitting member based on the force detected by the force detecting means; and When it is determined that one corner portion of the fitting member has come into contact with one corresponding corner portion of the second fitting member, the stop means for stopping the robot, and when the stop means is stopped by the stop means Before the first fitting member A calculation means for calculating a fitting start position and a fitting path when the first fitting member is fitted to the second fitting member with the stop position of the corner portion as a reference position, and calculated by the calculating means. When the first fitting member is fitted to the second fitting member based on the fitting start position and the fitting path, the first fitting member is normal to the second fitting member. Fitting determination means for determining whether or not the first fitting member is fitted to the second fitting member, and the force detected by the force detection means is a predetermined value. When it is determined that the value is equal to or greater than the threshold value, and the movement of the robot is stopped by the stopping unit, the fitting determining unit is configured so that the first fitting member is normally fitted to the second fitting member. When it is determined that there is not, the first fitting member is fitted to the second fitting member. It is determined that the force detected by the force detecting means is not equal to or greater than a predetermined threshold value and the first fitting member has reached the end of the fitting path, and the movement of the robot is stopped by the stopping means. In this case, a fitting robot system is provided in which the fitting determination means determines that the first fitting member is normally fitted to the second fitting member .
すなわち1番目の発明においては、第一嵌合部材(嵌合部材および被嵌合部材のうちの一方)のコーナ部を第二嵌合部材(嵌合部材および被嵌合部材のうちの他方)のコーナ部に接触させた後で、嵌合開始位置などを算出して、第一嵌合部材を第二嵌合部材に嵌合させている。このため、これら嵌合部材およびロボットのハンドが破損するのを避けられる。さらに、専用の位置合わせ装置およびビジョンセンサを排除できるので、安価なロボットシステムを形成することができる。 That is, in the first invention, the corner portion of the first fitting member (one of the fitting member and the fitted member) is the second fitting member (the other of the fitting member and the fitted member). After contacting the corner portion, the fitting start position and the like are calculated, and the first fitting member is fitted to the second fitting member. Therefore, the fitting member and the robot hand can be prevented from being damaged. Furthermore, since a dedicated alignment device and vision sensor can be eliminated, an inexpensive robot system can be formed.
2番目の発明によれば、1番目の発明において、さらに、前記第一嵌合部材が前記第二嵌合部材に接触する前に、前記第一嵌合部材を前記第二嵌合部材に対して傾斜させる傾斜手段を具備する。
すなわち2番目の発明においては、一方の嵌合部材のコーナ部を他方の嵌合部材の開口部内に容易に部分的に挿入することができる。
According to a second invention, in the first invention, before the first fitting member contacts the second fitting member, the first fitting member is moved with respect to the second fitting member. And tilting means for tilting.
That is, in the second invention, the corner portion of one fitting member can be easily and partially inserted into the opening of the other fitting member.
3番目の発明によれば、1番目または2番目の発明において、前記第一嵌合部材の前記コーナ部が前記第二嵌合部材の前記コーナ部を形成する二つの面のうちの一方の面に接触し、前記第一嵌合部材の前記コーナ部が前記一方の面に沿って移動して前記第二嵌合部材の前記コーナ部の他方の面に接触したときに、前記停止手段は前記ロボットを停止させるようにした。
すなわち3番目の発明においては、第一嵌合部材を第二嵌合部材に押付ける前に第一嵌合部材のコーナ部の位置が比較的大きな誤差を含んでいる場合であっても、第一嵌合部材のコーナ部を第二嵌合部材のコーナ部に容易に接触させられる。
According to a third invention, in the first or second invention, one of the two surfaces on which the corner portion of the first fitting member forms the corner portion of the second fitting member. And when the corner portion of the first fitting member moves along the one surface and contacts the other surface of the corner portion of the second fitting member, the stopping means is The robot was stopped.
That is, in the third invention, even when the corner portion of the first fitting member includes a relatively large error before pressing the first fitting member against the second fitting member, The corner part of one fitting member can be easily brought into contact with the corner part of the second fitting member.
4番目の発明によれば、1番目または2番目の発明において、前記第一嵌合部材の前記コーナ部が前記第二嵌合部材の前記コーナ部を形成する二つの面のうちの両方の面に同時に接触したときに、前記停止手段は前記ロボットを停止させるようにした。
すなわち4番目の発明においては、比較的短い時間で、第一嵌合部材のコーナ部を第二嵌合部材のコーナ部に接触させられる。
According to a fourth invention, in the first or second invention, both the surfaces of the two surfaces on which the corner portion of the first fitting member forms the corner portion of the second fitting member. The stop means stops the robot when touching simultaneously.
That is, in the fourth invention, the corner portion of the first fitting member can be brought into contact with the corner portion of the second fitting member in a relatively short time.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図1は本発明に基づく嵌合用ロボットシステムの略図である。図1に示される嵌合用ロボットシステム10は、ロボット1とロボット制御ユニット11とを含んでいる。ロボット1は、六軸構成の垂直多関節型ロボットである。図示されるように、ロボット1のロボットアーム2の先端には、二つのフィンガを備えたハンド4が取付けられている。また、ロボットアーム2とハンド4との間には、力センサ3が配置されている。力センサ3はハンド4に作用する力および/またはモーメントを検出する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. In order to facilitate understanding, the scales of these drawings are appropriately changed.
FIG. 1 is a schematic view of a fitting robot system according to the present invention. A fitting robot system 10 shown in FIG. 1 includes a robot 1 and a
図1においては、ハンド4は嵌合部材5を把持している。そして、嵌合部材5が嵌合される被嵌合部材6は固定治具7によって所定位置に固定されている。図2は嵌合部材および被嵌合部材の拡大図である。図2に示される実施形態においては、嵌合部材5は略直方体形状であり、被嵌合部材6は嵌合部材5の断面に対応した矩形開口部6aを備えている。嵌合部材5の下方のコーナ部A〜Dは、被嵌合部材6の開口部6aにおけるコーナ部A’〜D’にそれぞれ対応している。図2から分かるように、嵌合部材5を被嵌合部材6に向かって矢印方向に移動させると、嵌合部材5は被嵌合部材6に嵌合されるようになる。
In FIG. 1, the
例えば嵌合部材5はコネクタのプラグであり、被嵌合部材6はプラグに対応したレセプタクルである。あるいは、嵌合部材5が容器の口部であり、被嵌合部材6は容器の口部に取付けられる蓋部である。なお、嵌合部材5のコーナ部A〜Dおよび被嵌合部材6の開口部6aにおけるコーナ部A’〜D’の角度はいずれも90度であるが、90度以外の角度であっても、本発明の範囲に含まれるのは明らかであろう。
For example, the
再び図1を参照すると、ロボット1および力センサ3はロボット制御ユニット11に接続されている。ロボット制御ユニット11はロボット1を制御するデジタルコンピュータであり、キーボードなどの入力手段12が接続されている。
Referring to FIG. 1 again, the robot 1 and the
図1から分かるように、ロボット制御ユニット11は、CPU21と記憶部22とを主に含んでいる。記憶部22は、各種の閾値、フラグおよびプログラムなどを記憶する。CPU21は、プログラムに基づいてハンド4のための位置指令を周期的に作成する位置指令作成手段31と、ハンド4により把持された嵌合部材5を被嵌合部材6に対して傾斜させる傾斜手段32と、力センサ3により検出された力に基づいて、嵌合部材5が被嵌合部材6に接触したのを判定する接触判定手段33としての役目を果たす。
As can be seen from FIG. 1, the
また、図1に示されるように、CPU21は、ロボット1を停止させる停止手段34と、嵌合部材5のコーナ部の停止位置を基準位置として、嵌合部材5を被嵌合部材6に嵌合させるときの嵌合開始位置および嵌合経路を算出する算出手段35としての役目を果たす。
Further, as shown in FIG. 1, the
さらに、CPU21は、嵌合開始位置および嵌合経路に基づいて嵌合部材5を被嵌合部材6に嵌合させたときに、力センサ3により検出された力および位置指令作成手段31により作成される位置指令に基づいて、嵌合部材5が被嵌合部材6に正常に嵌合されたか否かを判定する嵌合判定手段36としての役目を果たす。
Further, the
図3および図4は本発明の第一の実施形態に基づくロボットシステム10の動作を示すフローチャートである。以下、図3および図4を参照して、ロボットシステム10の動作について説明する。なお、これら図面などに示される動作プログラムはロボットシステム10の記憶部22に記憶されているものとする。また、図3および図4に示される実施形態においては、比較的剛性の高い嵌合部材5および被嵌合部材6が使用されるものとする。
3 and 4 are flowcharts showing the operation of the robot system 10 according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the operation of the robot system 10 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. Note that the operation programs shown in these drawings and the like are stored in the storage unit 22 of the robot system 10. Moreover, in embodiment shown by FIG. 3 and FIG. 4, the relatively high-
図3に示される動作プログラム100のステップ101においては、嵌合部材5をロボット1のハンド4により把持し、ロボット1が嵌合部材5を移動させられるようにする。その後、嵌合部材5の下面は被嵌合部材6の上面に対して平行に配置される。
In
次いで、ステップ102において、傾斜手段32が、固定治具7により固定された被嵌合部材6の上面に対して、嵌合部材5を傾斜させる。図5(a)は嵌合部材が被嵌合部材に対して傾斜した状態を示す図である。図5(a)等においては、被嵌合部材6の上面における長辺がX軸方向、長辺に対して垂直な短辺がY軸方向を示しており、これらX軸方向およびY軸方向に対して垂直でかつ嵌合部材5を嵌合させる方向がZ軸方向に対応している。
Next, in
図5(a)に示されるように、嵌合部材5を傾斜させるときには、嵌合部材5の下方側の一つのコーナ部、例えばコーナ部Aが最下方に位置するようにする。このように嵌合部材5を予め傾斜させることによって、後述する嵌合動作を容易にできる。
As shown in FIG. 5A, when the
次いで、図3のステップ103においては、傾斜した状態で嵌合部材5を所定のアプローチ位置まで移動させる。図6(a)はアプローチ位置における被嵌合部材6の頂面図である。また、理解を容易にする目的で、図6(a)等においては、嵌合部材5は部分的にのみ示されている。アプローチ位置においては、嵌合部材5のコーナ部Aは、被嵌合部材6の開口部6aの内方における所定の位置に在る。また、アプローチ位置においては、嵌合部材5のコーナ部Aは、被嵌合部材6の上面よりもわずかながら下方に位置するものとする。
Next, in
次いで、図3のステップ104において、Y方向における押付停止動作を行う。図7は図3等に示される押付停止動作の詳細を示すフローチャートである。以下、図7を参照して、ステップ104における押付停止動作を説明する。
Next, in
図7における動作プログラム200のステップ201においては、力センサ3により検出されたハンド4の力検出値Pdを力基準値Psとして設定する。次いで、ステップ202において、アプローチ位置に在る嵌合部材5を所定のアプローチ速度、例えば20mm/sでY方向(図6(a)における矢印R1)に移動開始させる。次いで、ステップ203においては、力検出値Pdから力基準値Psを減算して力現在値Paを算出する。
In
力センサ3により検出される力検出値Pdは、嵌合部材5がアプローチ位置に停止しているときのハンド4およびハンド4に把持される嵌合部材5の重量を含んでいる。従って、力現在値Paは嵌合部材5に外界から作用する力のみを表すようになる。この力現在値Paは所定周期毎、例えば4ms毎に算出されるものとする。
The force detection value Pd detected by the
嵌合部材5が移動しているときには、力現在値Paが所定の閾値Pcと所定周期毎に比較される(ステップ205)。
When the
ここで、閾値Pcの値は、押付停止動作が行われる状況によって異なるものとする。操作者が、キーボードなどの入力手段12を用いて、適切な閾値Pcを入力するようにしてもよい。閾値Pcが比較的小さい値、例えば100gfである場合には、嵌合部材5が他の部材と接触するだけでロボット1は停止する。あるいは、閾値Pcが比較的大きい値、例えば1kgfである場合には、嵌合部材5が他の部材に押当たって嵌合部材5と他の部材との間に比較的強い力が生じたときにロボット1は停止する。
Here, the value of the threshold value Pc is different depending on the situation in which the pressing stop operation is performed. The operator may input an appropriate threshold value Pc using the
力現在値Paが閾値Pc以上であると判定された場合には、接触判定手段33は、嵌合部材5のコーナ部Aが開口部6aの一つの内面6bに接触したと判断される。この場合には、停止手段34が嵌合部材5の移動を停止し、終了フラグPを出す(ステップ206、207)。これにより、ロボット1が不必要な力を引き続いて発生させることはなく、嵌合部材5および/または被嵌合部材6ならびにハンド4が破損するのを避けられる。
When it is determined that the current force value Pa is equal to or greater than the threshold value Pc, the
一方、ステップ205において、力現在値Paが閾値Pc以上でないと判定された場合には、ステップ208に進む。ステップ208においては、移動方向における嵌合部材5の現在位置が目標位置以上であるか否かが判定される。嵌合部材5の現在位置は、位置指令作成手段31により作成されたハンド4に対する位置指令から分かる。また、この場合の目標位置は、アプローチ位置に在る嵌合部材5のコーナ部Aが開口部6aの一つの内面6bを十分に越えた位置である。
On the other hand, if it is determined in
嵌合部材5の現在位置が目標位置以上であると判定された場合には、嵌合部材5が被嵌合部材6などの他の部材と接触することなしに、目標位置に到達したと判断される。この場合には、停止手段34が嵌合部材5の移動を停止し、終了フラグQを出す(ステップ209、210)。
When it is determined that the current position of the
なお、ステップ208において、現在位置が目標位置以上でないと判定された場合には、ステップ203に戻って処理を繰返す。また、ロボット1が停止したときには、その停止位置は記憶部22に記憶されるものとする。
If it is determined in
このようにして押付停止動作が完了すると、図5(b)に示されるように、嵌合部材5のコーナ部Aが開口部6aの内面6bに当接した状態になる。そして、再び図3を参照すると、ステップ105において、終了フラグP、Qのいずれが出ているかが判定される。終了フラグPが出ている場合にはステップ106に進み、終了フラグQが出ている場合にはステップ116に進む。
When the pressing stop operation is completed in this way, as shown in FIG. 5B, the corner portion A of the
ステップ116においては、嵌合部材5および/または被嵌合部材6が存在していないか、または被嵌合部材6が固定治具7に適切に固定されていないと判定される。従って、ステップ117においては、ハンド4が嵌合部材5を把持しなおすか、または被嵌合部材6が固定治具7に再度固定される。これにより、嵌合作業を再開することができる。なお、ステップ117においては、嵌合部材5および/または被嵌合部材6が存在していないことに応じて定まる他の処理を行うようにしてもよい。
In
一方、終了フラグPが出ている場合には、ステップ106において、X方向(図6(a)における矢印R2)における押付停止動作を行う。この押付停止動作および後述するステップ109、111における押付停止動作は、嵌合部材5の移動方向および目標位置が異なることを除けば、図7を参照して説明したのと同様であるので説明を省略する。
On the other hand, if the end flag P is output, in
なお、ステップ106の押付停止動作における目標位置は、内面6bにて停止した嵌合部材5のコーナ部Aが開口部6aの他の内面6cを十分に越えた位置である。そして、終了フラグPが得られたとステップ107において判定された場合にはステップ108に進み、終了フラグQが得られたと判定された場合にはステップ116に進む。
Note that the target position in the pressing stop operation in
終了フラグPが得られた場合には、接触判定手段33は、嵌合部材5のコーナ部Aは被嵌合部材6の内面6bに沿って移動して他の内面6cに接触したと判定する。すなわち、この場合には、嵌合部材5のコーナ部Aは被嵌合部材6のコーナ部A’に接触したと判断される(図5(c)を参照されたい)。
When the end flag P is obtained, the contact determination means 33 determines that the corner portion A of the
このように、本発明においては、X方向およびY方向の両方における押付停止動作を行っている。従って、アプローチ位置が比較的大きな誤差を含んでいる場合、あるいはアプローチ位置と開口部6aのコーナ部A’とが比較的離れている場合であっても、嵌合部材5のコーナ部Aを被嵌合部材6のコーナ部A’に容易に接触させられる。
Thus, in the present invention, the pressing stop operation is performed in both the X direction and the Y direction. Therefore, even when the approach position includes a relatively large error or when the approach position and the corner portion A ′ of the
次いで、ステップ108においては、嵌合部材5のコーナ部Aの停止位置が基準位置として設定される。次いで、算出手段35が、基準位置および嵌合部材5および被嵌合部材6の寸法などに基づいて、嵌合部材5を被嵌合部材6に嵌合させるときの嵌合開始位置および嵌合経路を算出する。嵌合経路は、嵌合開始位置から開口部6a内に延びる仮想の通路であり、終端を含んでいる。嵌合部材5が嵌合経路の終端に到達すると、嵌合部材5は被嵌合部材6に嵌合したものとみなされる。
Next, in
次いで、ステップ109において、嵌合部材5の傾斜を解除する方向に嵌合部材5を移動させつつ、前述した押付停止動作を行う。なお、この場合の目標位置(図2におけるステップ208)は、例えば開口部6aの上面近傍の位置である。
Next, in
傾斜解除方向における押付停止動作により、嵌合部材5の下面は被嵌合部材6の上面に対して概ね平行になる。このとき、嵌合部材5の下面は被嵌合部材6の開口部6aの上面よりもわずかながら下方に位置しているのが好ましい。次いで、ステップ110において、終了フラグPが出ている場合にはステップ113に進み、終了フラグQが出ている場合にはステップ111に進む。
Due to the pressing stop operation in the tilt release direction, the lower surface of the
ステップ113においては、嵌合部材5を傾斜解除方向に移動させるときに嵌合部材5の残りのコーナ部B〜Dのうちの少なくとも一つが被嵌合部材6の開口部6aの内面6bに押当たって停止したと判断される。この場合には、例えば嵌合部材5が寸法不良であると判断する。そして、ステップ114において、嵌合部材5を交換する処理を行い、それにより、嵌合作業を再開することができる。なお、ステップ114においては、嵌合部材5が寸法不良であることに応じて定まる他の処理を行うようにしてもよい。
In
一方、ステップ110において終了フラグQが出ている場合には、傾斜解除するときに嵌合部材5は開口部6aの内面6b、6c等に接触しなかったと判断できる。この場合には、嵌合部材5の下面は嵌合開始位置において被嵌合部材6の上面に対して平行に位置している。次いで、ステップ111において、Z方向において嵌合部材5を嵌合経路に移動させつつ、前述した押付停止動作を行う。この場合の目標位置(図2におけるステップ208)は、嵌合経路の終端である。
On the other hand, when the end flag Q is output in
そして、ステップ112において、Z方向における押付停止動作により終了フラグPが出ていると判定された場合にはステップ113に進む。一方、終了フラグQが出ていると判定された場合には、嵌合部材5が被嵌合部材6の開口部6aに接触することなしに嵌合経路の終端に到達したと判断できる。この場合には、嵌合判定手段36は、嵌合部材5が被嵌合部材6に正常に嵌合したと判定して(ステップ115)、処理を終了する。
If it is determined in
このように、本発明においては、嵌合部材5のコーナ部Aを被嵌合部材6のコーナ部A’に接触させた後で、嵌合開始位置などを算出し、嵌合開始位置などに基づいて嵌合部材5を被嵌合部材6に嵌合させている。このため、嵌合部材5、被嵌合部材6およびハンド4が破損することなしに嵌合部材5を被嵌合部材6に正確に嵌合することが可能となる。その結果、本発明においては、従来技術にて必要であった専用の位置合わせ装置およびビジョンセンサを排除できるので、ロボットシステムを安価に形成することが可能となる。
As described above, in the present invention, after the corner portion A of the
ところで、ハンド4が嵌合部材5を把持する前に、ハンド4によって前述した押付停止動作を行い、それにより、嵌合部材5の端面の位置を予め検出してもよい。これにより、ハンド4は嵌合部材5を高精度で把持できるようになる。さらに、ロボット1の押付停止動作により被嵌合部材6を固定治具7に押当てつつ位置決めし、それにより、被嵌合部材6を固定治具7に高精度で固定してもよい。このような場合に嵌合部材5をアプローチ位置まで移動させると、嵌合部材5と被嵌合部材6との間の相対位置を極めて高精度で把握することができる。
By the way, before the
図6(b)は、相対位置が高精度で把握できている場合における本発明の他の実施形態に基づくアプローチ位置を示す図6(a)と同様の図である。この場合には、図6(b)に示されるように、アプローチ位置に在る嵌合部材5のコーナ部Aを被嵌合部材6の開口部6aのコーナ部A’に向かって約45度の角度で斜め方向(図6(b)における矢印R3)に移動させる。
FIG. 6B is a view similar to FIG. 6A showing an approach position based on another embodiment of the present invention when the relative position can be grasped with high accuracy. In this case, as shown in FIG. 6B, the corner portion A of the
このとき、前述した押付停止動作を行い、終了フラグPと共に嵌合部材5が停止した場合には、嵌合部材5のコーナ部Aは開口部6aの内面6b、6cに同時に接触、つまり開口部6aのコーナ部A’に直接的に接触したものと判断できる(図5(c)を参照されたい)。従って、他の実施形態においては、二回の押付停止動作(X方向、Y方向)を行う必要はなく、斜め方向における一回の押付停止動作を行えば足りる。この場合には、比較的短い時間で、嵌合部材5のコーナ部Aを被嵌合部材6のコーナ部A’に接触させられるのが分かるであろう。
At this time, when the pressing stop operation described above is performed and the
ところで、図7に示される動作プログラム200のステップ206、209において嵌合部材5を停止させる場合には、ロボット1は通常はわずかながら惰走してから停止する。このため、嵌合部材5は被嵌合部材6の開口部6aの内面6bまたは内面6cにわずかながら食込んで停止する。
By the way, when the
このような嵌合部材5の食込みは、ロボット1の次の動作に悪影響を与える可能性が高い。このため、嵌合部材5が停止した後で、嵌合部材5を逆方向にわずかながら移動させるのが好ましい。ロボット1の惰走距離はロボット1の移動速度に応じて定まり、例えばアプローチ速度が10mm/sのときには、惰走距離は約0.2mmである。従って、逆方向への移動距離を、アプローチ速度に基づいて算出できる。そして、算出された移動距離だけ嵌合部材5を逆方向に移動させると、嵌合部材5は被嵌合部材6に接触開始したときの位置に停止することになる。このような嵌合部材5の逆方向への移動は、押付停止動作を行うたび毎に行うのが好ましい。これにより、嵌合部材5の食込みを解除して、嵌合部材5および/または被嵌合部材6が損傷するのを避けることができる。
Such biting of the
図8は本発明の第二の実施形態に基づくロボットシステムの動作を示すフローチャートである。第二の実施形態においては、被嵌合部材6を固定する固定治具7が比較的たわみやすい部材であるものとする。第二の実施形態における一つの例においては、例えば嵌合部材5がプラグであり、固定治具7が比較的たわみやすい基板であり、被嵌合部材6がこの基板上に配置されたレセプタクルである。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the robot system according to the second embodiment of the present invention. In 2nd embodiment, the fixing
なお、図8に示される動作プログラム100’におけるステップ109〜117は、図4を参照して説明したのと概ね同様であるので再度の説明を省略する。また、第二の実施形態の動作プログラム100’におけるステップ101〜108は、図3を参照して説明したのと同様であるので図示および再度の説明を省略する。
Note that steps 109 to 117 in the
第二の実施形態においては、ステップ111の押付停止動作(Z方向)に関する目標位置は、嵌合部材5としてのプラグを被嵌合部材6としてのレセプタクルに嵌合するのに必要とされるレセプタクルの開口部の深さに概ね等しい。また、押付停止動作における閾値Pc(図7のステップ205)はプラグをレセプタクルに嵌合するのに必要とされる力に概ね等しい。そして、ステップ112において終了フラグQが出ていると判定された場合には、ステップ116に進んで、レセプタクルおよび/またはプラグが存在していないと判断される。
In the second embodiment, the target position related to the pressing stop operation (Z direction) in step 111 is the receptacle required for fitting the plug as the
一方、ステップ112において終了フラグPが出ていると判定された場合には、押付停止動作時にプラグをレセプタクルに嵌合するのに十分な力が作用したため、プラグがレセプタクルに嵌合された可能性が高い。このことを確認するために、ステップ118に進む。
On the other hand, if it is determined in
ステップ118においては、Z方向において嵌合部材5の現在位置が目標位置以上であるか否かが判定される。プラグをレセプタクルに接続する際には、固定治具7としての基板が押付方向にたわむ。このため、ステップ118における目標位置は、前述したレセプタクルの開口部の深さに基板のたわみを加算した値に概ね相当する。
In
そして、ステップ118において、嵌合部材5の現在位置が目標位置以上であると判定された場合には、プラグをレセプタクルに嵌合するのに十分な力が作用したと共に、プラグは嵌合されるのに十分な距離を移動したものと判断できる。この場合には、ステップ115に進んで、嵌合判定手段36が正常な嵌合であると判断する。一方、嵌合部材5の現在位置が目標位置以上でないと判定された場合には、ステップ113に進んで、嵌合動作が停止したものと判断され、ステップ114において、所定の処理を受ける。第二の実施形態は、嵌合部材5がプラグであり、被嵌合部材6が比較的たわみやすい基板上に配置されたレセプタクルである場合に特に有利であるのが分かるであろう。
If it is determined in
なお、図面を参照して説明した実施形態においては、ハンド4により把持された嵌合部材5を固定された被嵌合部材6に嵌合させている。しかしながら、嵌合部材5が固定治具7により固定されていて、ハンド4により把持された被嵌合部材6を嵌合部材5に嵌合させる嵌合動作に対しても本発明のロボットシステム10を適用することができる。また、図面には示さないものの、挿入部材を被挿入部材に挿入させる場合にも本発明のロボットシステム10を適用できるのは明らかであろう。
In the embodiment described with reference to the drawings, the
1 ロボット
2 ロボットアーム
4 ハンド
3 力センサ(力検出手段)
5 嵌合部材
6 被嵌合部材
7 固定治具
6a 開口部
6b、6c 内面
10 嵌合用ロボットシステム
11 ロボット制御ユニット
12 入力手段
21 CPU
22 記憶部
31 位置指令作成手段
32 傾斜手段
33 接触判定手段
34 停止手段
35 算出手段
36 嵌合判定手段
A〜D 嵌合部材のコーナ部
A’〜D’ 被嵌合部材のコーナ部
1
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Memory |
Claims (4)
前記第一嵌合部材と前記第二嵌合部材との間に作用する力を検出する力検出手段と、
前記第一嵌合部材を把持した前記ハンドの位置指令を作成する位置指令作成手段と、
前記力検出手段により検出された力に基づいて、前記第一嵌合部材が前記第二嵌合部材に接触したのを判定する接触判定手段と、
該接触判定手段により前記第一嵌合部材の一つのコーナ部が前記第二嵌合部材の対応する一つのコーナ部に接触したと判定されたときに、前記ロボットを停止させる停止手段と、
該停止手段により停止されたときの前記第一嵌合部材の前記コーナ部の停止位置を基準位置として、前記第一嵌合部材を前記第二嵌合部材に嵌合させるときの嵌合開始位置および嵌合経路を算出する算出手段と、
該算出手段により算出された前記嵌合開始位置および前記嵌合経路に基づいて前記第一嵌合部材を前記第二嵌合部材に嵌合させたときに、前記第一嵌合部材が前記第二嵌合部材に正常に嵌合されたか否かを判定する嵌合判定手段とを具備し、
前記第一嵌合部材を前記第二嵌合部材に嵌合させるときに前記力検出手段により検出された力が所定の閾値以上であると判定され、前記停止手段により前記ロボットの移動を停止させた場合には、前記嵌合判定手段は、前記第一嵌合部材が前記第二嵌合部材に正常に嵌合されなかったと判定し、
前記第一嵌合部材を前記第二嵌合部材に嵌合させるときに前記力検出手段により検出された力が所定の閾値以上でなく、かつ、前記第一嵌合部材が前記嵌合経路の終端に到達したと判定され、前記停止手段により前記ロボットの移動を停止させた場合には、前記嵌合判定手段は、前記第一嵌合部材が前記第二嵌合部材に正常に嵌合されたと判定する、嵌合用ロボットシステム。 In a fitting robot system for fitting a first fitting member gripped by a hand attached to the tip of a robot arm to a corresponding second fitting member,
Force detecting means for detecting a force acting between the first fitting member and the second fitting member;
Position command creating means for creating a position command of the hand holding the first fitting member;
Contact determining means for determining that the first fitting member has contacted the second fitting member based on the force detected by the force detecting means;
Stopping means for stopping the robot when it is determined by the contact determining means that one corner portion of the first fitting member has contacted one corresponding corner portion of the second fitting member;
A fitting start position when the first fitting member is fitted to the second fitting member, with the stop position of the corner portion of the first fitting member being stopped by the stopping means as a reference position. And a calculating means for calculating a fitting path,
When the first fitting member is fitted to the second fitting member based on the fitting start position and the fitting path calculated by the calculating means, the first fitting member is A fitting determination means for determining whether or not the two fitting members are normally fitted ,
When the first fitting member is fitted to the second fitting member, it is determined that the force detected by the force detecting means is equal to or greater than a predetermined threshold value, and the movement of the robot is stopped by the stopping means. The fitting determination means determines that the first fitting member has not been normally fitted to the second fitting member;
The force detected by the force detection means when the first fitting member is fitted to the second fitting member is not equal to or greater than a predetermined threshold, and the first fitting member is not in the fitting path. When it is determined that the end has been reached and the movement of the robot is stopped by the stopping means, the fitting determining means is configured so that the first fitting member is normally fitted to the second fitting member. A mating robot system that judges that
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