JP5345046B2 - ロボットの教示装置、及びロボットの制御装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるロボットを示す構成図である。
図1において、ロボット100は、垂直多関節型ロボットである。また、ロボット100は、組付ワーク140及び被組付ワーク150の組付作業を行う。この組付作業とは、図2に示すように、被組付ワーク150に設けられた被挿入部150aに組付ワーク140を挿入して、被組付ワーク150に組付ワーク140を組み付ける作業である。
これに対して、上記のような実施の形態1のロボットの教示装置によれば、経路教示系127が、ロボットハンド102の引抜動作中に力覚センサ110の出力の絶対値が増加したことを検出した場合に、ロボットハンド102の中間位置姿勢を探索して記憶し、その記憶した中間位置姿勢でロボットハンド102の引抜動作を続行させる。この構成により、姿勢変更を伴うロボットハンド102の引抜動作であっても、経路教示系127が姿勢変更後の最適な位置姿勢を探索する。このため、姿勢の調整や、組付中に姿勢変更を伴う組付作業であっても、変更後の位置姿勢を自動的に検出して、動作制御部121に教示することができ、作業員による中間位置姿勢(経由点)についての教示作業を不要とすることができる。
実施の形態1では、ロボット100のロボットアーム101の手首部(先端部)に力覚センサ110が取り付けられていた。これに対して、実施の形態2では、被組付ワーク150が載置された被組付ワーク治具200の底部に力覚センサ210が取り付けられている。
これに対して、上記のような実施の形態2のロボットの教示装置によれば、被組付ワーク治具200側に力覚センサ210が取り付けられているので、センサケーブルがロボットハンド102から分離されることにより、ロボット100の稼動によるセンサケーブルの干渉や取回しの問題を解消することができる。
実施の形態3では、力覚センサ出力判定部125は、ロボットハンド102に引抜動作を実行させているときに、力覚センサ110のZ方向への出力の変化を監視し、力覚センサ110のZ方向への出力の絶対値が減少方向へ変化したか否かを検出可能である。そして、力覚センサ出力判定部125は、力覚センサ110のZ方向への出力の絶対値が減少方向へ変化したことを検出した場合に、組付ワーク140の一部分又は全体が被挿入部150aの内壁(ワークの外面同士が接触する箇所)を抜けてテーパ部150bに移動したと判断し、中心位置探索部128にテーパ部150bの開口面における中心位置を探索させる。
実施の形態1〜3では、組付ワーク140の引抜方向、及び引抜動作の目標位置に関する初期設定と、組付完了位置(教示開始位置)までロボットハンド102を移動させるといった初期操作とを作業者が行うことを想定していた。これに対して、実施の形態4では、オフラインプログラミング装置300によって、ロボットハンド102による組付ワーク140の引抜方向及び引抜開始位置等を含む初期設定情報が経路教示系127に自動的に与えられる。
これに対して、実施の形態4のロボットの教示装置では、引抜動作の際に最初にロボットハンド102が組付ワーク140を把持する位置姿勢は、位置姿勢探索部122によって、ロボットハンド102と組付ワーク140とがほぼ正対する位置姿勢に調整され、引抜開始位置姿勢P0として記憶される。従って、事前に与えられるワーク把持位置P0−1は、ロボットハンド102が組付ワーク140を不完全でも把持できれば精度的に十分であり、実環境とオフライン環境との相違による把持位置のずれは殆ど問題にならない。
これまでの実施の形態1〜4では、座標系の違いはあれ、組付ワーク140の引抜方向は常に一定であった。これに対して、実施の形態5では、組付ワーク140の引抜方向をロボットハンド102の引抜動作中に変更する。即ち、組付ワーク140の引抜方向・組付方向について、方向転換する。
例えば、組付ワーク140の形状がL字状であり、L字の短辺部側から組付ワーク140を被挿入部150aに挿入して、組付ワーク140のL字の短辺部の先端を、被挿入部150aの底部に設けられた溝に嵌め込むような組付作業であっても、その作業の組付作業経路を自動生成することができる。
実施の形態6では、力覚センサ110の出力をより精確に扱うために、力覚出力調整部129が、組付ワーク140とロボットハンド102とが正対した姿勢で力覚センサ110の出力(信号レベル)を調整する。
実施の形態7のロボットの制御装置にける制御装置本体120は、例えばロボットハンド102の引抜移動経路の探索処理等の際に、力覚センサ110の出力状況と、組付ワーク140の引抜方向との少なくともいずれか一方を表示するための表示情報を生成する。そして、制御装置本体120は、生成した表示情報をティーチングボックス130に送り、ティーチングボックス130の表示部(表示機器)に図18に示すような画像(グラフ)を表示させる。他の構成は、実施の形態1〜6と同様である。
Claims (13)
- ロボットハンドの位置姿勢を検出可能であり、被組付ワークに設けられた被挿入部に組付ワークを挿入して前記被組付ワークに前記組付ワークを組み付ける際の前記ロボットハンドの移動経路である組付作業経路を、前記ロボットハンドの動作を制御する動作制御部に教示する経路教示部
を備えるロボットの教示装置であって、
前記経路教示部は、
前記被組付ワークに組み付けられた前記組付ワークを予め把持している前記ロボットハンドに、予め設定された引抜方向への前記組付ワークの引抜動作を実行させ、
その引抜動作の際に、前記ロボットハンドの把持によって前記組付ワークに生じる反力が最小となるような引抜移動経路を、前記組付ワークに生じる反力を検出するための力覚検出手段からの信号を用いて探索し、
その探索した前記引抜移動経路の時系列逆順を前記組付作業経路として前記動作制御部に教示する
ロボットの教示装置であって、
前記経路教示部は、前記ロボットハンドに前記引抜動作を実行させる際に、
前記引抜方向に沿う第1並進軸に対して直交しかつ互いに直交する第2及び第3並進軸のそれぞれに沿う並進運動と、前記第1並進軸、前記第2並進軸及び前記第3並進軸のそれぞれの軸回りへの回転運動とを、前記組付ワークを把持している状態の前記ロボットハンドに実行させ、
これらの並進運動及び回転運動における移動量と、前記力覚検出手段の信号から計測される前記第2並進軸方向及び前記第3並進軸方向の力及び前記それぞれの軸回りのモーメントの変化量との関係を基に、前記第2並進軸方向及び前記第3並進軸方向の力及び前記それぞれの軸回りのモーメントの絶対値が最小となる位置姿勢までの移動量を算出し、前記ロボットハンドを前記移動量分移動させることによって、前記組付ワークに生じる反力が最小となる前記ロボットハンドの位置姿勢を探索し、その探索した位置姿勢を、前記引抜移動経路の起点でありかつ前記組付作業経路の終点である引抜開始位置姿勢として記憶する
ことを特徴とするロボットの教示装置。 - 前記経路教示部は、
前記ロボットハンドに前記引抜動作を実行させているときに、前記組付ワークに生じる反力が前記引抜動作の開始時点から増加したことを検出した際に、
前記第2及び第3並進軸のそれぞれに沿う並進運動、及び前記第1並進軸から第3並進軸までのそれぞれの軸回りへの回転運動を、前記組付ワークを把持している状態の前記ロボットハンドに実行させ、
これらの並進運動及び回転運動によって前記組付ワークに生じる反力が最小となる前記ロボットハンドの位置姿勢を探索し、その探索した位置姿勢を中間位置姿勢として記憶し、その記憶した中間位置姿勢で前記ロボットハンドの前記引抜動作を続行させる
ことを特徴とする請求項1記載のロボットの教示装置。 - 前記経路教示部は、
前記ロボットハンドに前記引抜動作を実行させているときに、予め設定された目標位置に前記ロボットハンドが到達したか否かを監視し、
前記目標位置に前記ロボットハンドが到達したことを検出した際に、その際の前記ロボットハンドの位置姿勢を、前記引抜移動経路の終点でありかつ前記組付作業経路の起点である引抜終了位置姿勢として記憶する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロボットの教示装置。 - 前記経路教示部は、
前記ロボットハンドに前記引抜動作を実行させているときに、前記組付ワークに生じる前記引抜方向への反力が減少方向へ変化したことを、前記力覚検出手段を介して検出した場合に、前記被挿入部における前記引抜方向に対する直交面の挿入中心位置を探索して、その挿入中心位置の情報を記憶し、
その記憶した前記挿入中心位置の情報に基づいて、前記引抜移動経路を調整する
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。 - 前記経路教示部には、前記引抜方向についての前記力覚検出手段の信号のレベルであり、前記組付ワークの重量に対応する重量対応レベルが予め設定され、
前記経路教示部は、
前記ロボットハンドに前記引抜動作を実行させているときに、前記引抜方向についての前記力覚検出手段の信号のレベルが、前記重量対応レベルであることを、前記力覚検出手段を介して検出した場合に、前記被挿入部における前記引抜方向に対する直交面の挿入中心位置を探索して、その挿入中心位置の情報を記憶し、
その記憶した前記挿入中心位置の情報に基づいて、前記引抜移動経路を調整する
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。 - 前記経路教示部は、
前記引抜動作としての第1引抜動作を前記ロボットハンドに実行させているときに、前記組付ワークに生じる反力のうち前記引抜方向としての第1引抜方向への反力が増加方向に変化したことを、前記力覚検出手段を介して検出した場合に、前記第1引抜動作を前記ロボットハンドに停止させ、
前記第1引抜方向とは異なる方向であり予め設定された第2引抜方向へ向けた引抜動作である第2引抜動作を前記ロボットハンドに実行させる
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。 - 前記経路教示部は、前記ロボットハンドに前記第2引抜動作を実行させる際に、
前記第2引抜方向に沿う第4並進軸に対して直交しかつ互いに直交する第5及び第6並進軸のそれぞれに沿う並進運動と、前記第4並進軸、前記第5並進軸及び前記第6並進軸のそれぞれに対する軸回りへの回転運動とを、前記組付ワークを把持している前記ロボットハンドに実行させ、
これらの並進運動及び回転運動によって前記組付ワークに生じる反力が最小となる前記ロボットハンドの位置姿勢を探索し、その探索した位置姿勢を方向変更位置姿勢として記憶し、その方向変更位置姿勢を前記引抜移動経路に含める
ことを特徴とする請求項6記載のロボットの教示装置。 - 前記経路教示部は、
前記引抜動作の姿勢の前記ロボットハンドに前記組付ワークの把持及び把持解除を繰り返し実行させて、前記引抜動作の姿勢の前記ロボットハンドが前記引抜移動経路の起点で前記組付ワークを把持している状態、及びその把持を解除している状態の両方の状態での前記力覚検出手段の信号レベルを除去するための開閉対応調整値を取得し、
前記力覚検出手段の信号レベルを前記開閉対応調整値で調整して、前記組付ワークに生じる反力を監視する
ことを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。 - 前記経路教示部は、
前記引抜動作の姿勢の前記ロボットハンドが前記組付ワークを空中で把持しているときに、そのときの前記力覚検出手段の信号レベルを除去するための重量対応調整値を取得し、
前記力覚検出手段の信号レベルを前記重量対応調整値で調整して、前記組付ワークに生じる反力を監視する
ことを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。 - 前記経路教示部には、前記組付ワーク、前記被組付ワーク及び前記ロボットハンドのそれぞれの3次元形状に関する3次元形状情報を予め記憶しているオフラインプログラミング装置の前記3次元形状情報に基づく演算処理によって、前記組付ワークの引抜方向と前記ロボットハンドの引抜開始位置とを含む初期設定情報が与えられ、
前記経路教示部は、前記初期設定情報に基づいて、前記ロボットハンドに前記引抜開始位置へ移動させて、その後に前記被組付ワークに組み付けられた前記組付ワークを前記ロボットハンドに把持させ、前記ロボットハンドに前記引抜方向への前記引抜動作を実行させる
ことを特徴とする請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。 - 前記経路教示部は、前記ロボットハンドの移動経路を生成する際に、前記力覚検出手段の信号と、前記引抜方向との少なくともいずれか一方を表示機器に表示するための表示情報を生成する
ことを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。 - 前記経路教示部は、前記被組付ワークが載置された被組付ワーク治具と、前記ロボットハンドとの少なくともいずれか一方に取り付けられた前記力覚検出手段を介して、前記組付ワークに生じる反力を監視する
ことを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。 - ロボットハンドの動作を制御する動作制御部と、
請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置の経路教示部と
を備えることを特徴とするロボットの制御装置。
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