JP5636119B2 - ロボットの教示装置、ロボット装置、ロボットの教示装置の制御方法、ロボットの教示装置の制御プログラム - Google Patents

ロボットの教示装置、ロボット装置、ロボットの教示装置の制御方法、ロボットの教示装置の制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、柔軟物の一端を物体に対して挿入する作業などを行う、ロボットの教示装置、ロボット装置、ロボットの教示装置の制御方法、ロボットの教示装置の制御プログラムに関する。
従来、ロボットアームを用いた物体の組立て作業を行う際に、ロボットアームの移動軌跡情報を予め作成しておき(これを、教示と呼ぶ。)、ロボットアームはその軌跡上の移動を再現して作業を繰り返し行う。剛体を対象物とした組立て作業の場合は、繰り返し作業において組立て作業が失敗することは少ない。
しかし、柔軟物を対象とした組立て作業に、前記の方法を用いた場合、作業が失敗することがある。柔軟物は、製造過程で個体差が生じたり、製造後に物体にぶつかったり、又は、自重によって変形したりするため、剛体に比べて形状又は姿勢のバラツキが大きいためと考えられる。
特許文献1では、組立て用ロボットアームの手首に力センサーを装着し、教示時の各時刻における力の値を取得しておき、再生時には、取得した力の値を再現するようにロボットアームを移動させる方法が示されている。
特開平8−174458号公報
R. Damoto and S. Hirose, ‘‘Development of Holonomic Omnidirectinal Vehicle‘‘Vuton-II’’ with Omni-Discs’’, Journal of Robotics and Mechatronics, Vol.14,No.2, pp.186-192, 2002 湯軍、渡辺桂吾、栗林勝利、白石大和、直交車輪機構を用いた全方向移動ロボット車の自律制御、日本ロボット学会誌Vol17 No.1 PP.51−60、1991
しかしながら、前記の方法を用いても、柔軟物の組立て作業などでは成功しない場合がある。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、従来困難であった柔軟物の挿入作業などの作業を精度良く行わせることができる、ロボットの教示装置、ロボット装置、ロボットの教示装置の制御方法、ロボットの教示装置の制御プログラムを提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の1つの態様によれば、柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置であって、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を判定する到達判定部と、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度に基づいて取得する曲がり取得部と、
前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて教示に関する通知を行う通知部と、を備えるロボットの教示装置を提供する。
これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、コンピュータプログラム並びにシステム、方法及びコンピュータプログラムの任意の組み合わせにより実現してもよい。
本発明の前記態様によれば、例えば柔軟物が挿入口に到達した際に、柔軟物を曲げる操作を行ってから挿入する制御を行うように教示するとき、柔軟物の曲がり具合の評価の情報を曲がり取得部で取得する。曲がり取得部で取得した曲がり具合の評価の情報を基に、教示によって得られた教示データが、柔軟物が挿入口に到達した際に、柔軟物を曲げる操作を行ってから挿入する教示を満たすかを判定して、前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて、通知部により、教示に関する所定の通知を行うことができる。又は、通知の代わりに、曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて複数の教示データの中から前記評価の高い教示を選択部で選択することができる。この結果、より評価の高い教示を使用することが可能となり、柔軟物を取扱う作業を精度良く行うことができる教示データを取得することができて、従来困難であった柔軟物の挿入作業などの作業を精度良く行うことができる。
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
図1は、本発明の課題を説明するため、直接教示の構成におけるロボット装置を示す図であり、 図2は、軌跡情報保持部が保持する軌跡データを示す図であり、 図3Aは、本発明の課題を説明するため、直接教示の構成における教示時の柔軟物の曲がり方を示す図であり、 図3Bは、図3Aに次いで、直接教示の構成における教示時の柔軟物の曲がり方を示す図であり、 図3Cは、図3Bに次いで、直接教示の構成における教示時の柔軟物の曲がり方を示す図であり、 図3Dは、図3Cに次いで、直接教示の構成における教示時の柔軟物の曲がり方を示す図であり、 図4Aは、本発明の課題を説明するため、直接教示の構成における再生時の柔軟物の曲がり方を示す図であり、 図4Bは、図4Aに次いで、本発明の課題を説明するため、直接教示の構成における再生時の柔軟物の曲がり方を示す図であり、 図4Cは、図4Bに次いで、本発明の課題を説明するため、直接教示の構成における再生時の柔軟物の曲がり方を示す図であり、 図4Dは、図4Cに次いで、本発明の課題を説明するため、直接教示の構成における再生時の柔軟物の曲がり方を示す図であり、 図4Eは、操作者が柔軟物を曲がり具合の最大値を越えて曲げた場合の様子を示す図であり、 図5Aは、本発明の課題を説明するため、柔軟物の第一端の向きと柔軟物の曲がり具合を示す図であり、 図5Bは、本発明の課題を説明するため、柔軟物の第一端の向きと柔軟物の曲がり具合を示す図であり、 図6は、教示時の柔軟物の曲がり具合の評価と、各教示データを用いて再生を20回行ったとき時の挿入の成功確率を示す表形式の図であり、 図7は、本発明の第1実施形態におけるロボット装置を示す図であり、 図8は、本発明の第1実施形態におけるロボット装置の曲がり基準保持部が保持する、挿入口の穴の向きの情報の一例を示す図であり、 図9は、本発明の第1実施形態におけるロボット装置において、手先の方向と、第一端の方向を示す図であり、 図10は、本発明の第1実施形態におけるロボット装置において、評価保持部が保持する評価の情報の例を示す図であり、 図11は、本発明の第1実施形態におけるロボット装置において、通知部に表示される通知内容を示す図であり、 図12は、本発明の第1実施形態におけるロボット装置において、通知生成部が行う処理の流れを示す図であり、 図13は、第1実施形態におけるロボット装置において、ロボットアームの処理の流れを示す図であり、 図14Aは、本発明の第1実施形態におけるロボット装置の教示時と再生時の柔軟物の曲がり方の変化を示す図であり、 図14Bは、図14Aに次いで、本発明の第1実施形態におけるロボット装置の教示時と再生時の柔軟物の曲がり方の変化を示す図であり、 図14Cは、図14Bに次いで、本発明の第1実施形態におけるロボット装置の教示時と再生時の柔軟物の曲がり方の変化を示す図であり、 図14Dは、図14Cに次いで、本発明の第1実施形態におけるロボット装置の教示時と再生時の柔軟物の曲がり方の変化を示す図であり、 図15は、本発明の第1実施形態におけるロボット装置において、柔軟物の第二端が挿入口に挿入された状態で、かつ、柔軟物が曲がっていない状態を示す図であり、 図16は、本発明の第1実施形態におけるロボット装置において、柔軟物が円筒状のチューブである場合を示す図であり、 図17は、本発明の第1実施形態の第1変形例におけるロボットアームの先端と柔軟物とを示す図であり、 図18は、本発明の第1実施形態の第1変形例の構成におけるロボット装置の構成を示す図であり、 図19は、本発明の第1実施形態の第2変形例における教示装置の構成を示す図であり、 図20は、本発明の第1実施形態の第2変形例における教示装置の管理部によるロボットアームの処理の流れを示す図であり、 図21は、本発明の第1実施形態の第6変形例において、ラグビーボール形状の柔軟物(真ん中部分が膨らんだ形状)の曲がり具合を示す図であり、 図22は、本発明の第1実施形態の第10変形例において、第一端に固定された種々の状態の柔軟物を示す図であり、 図23Aは、本発明の課題を説明するための図3Aの段階を、別の方向(図1のY軸上から下へ見た方向)から見た断面図であり、 図23Bは、本発明の課題を説明するための図3Bの段階を、別の方向(図1のY軸上から下へ見た方向)から見た断面図であり、 図23Cは、本発明の課題を説明するための図3Cの段階を、別の方向(図1のY軸上から下へ見た方向)から見た断面図であり、 図23Dは、本発明の課題を説明するための図3Dの段階を、別の方向(図1のY軸上から下へ見た方向)から見た断面図であり、 図24は、本発明の第1実施形態の第4変形例において管理部が行う処理の流れを示す図であり、 図25は、本発明の第1実施形態の第4変形例におけるロボット装置の構成を示す図であり、 図26は、本発明の第1実施形態の第11変形例における全方向移動型のロボットを含むロボット装置を説明する図である。
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
本発明の第1態様によれば、柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置であって、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を判定する到達判定部と、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度に基づいて取得する曲がり取得部と、
前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて教示に関する通知を行う通知部と、を備えるロボットの教示装置を提供する。
本発明の第2態様によれば、前記通知部は、前記柔軟物をさらに曲げるように通知する、第1の態様に記載のロボットの教示装置を提供する。
本発明の第態様によれば、前記作業の教示を複数回行い、かつ、前記それぞれの教示時に前記到達判定部が到達を判定したときに前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報を保持する評価保持部をさらに備え、
前記通知部は、前記評価保持部が保持する複数の評価の情報のうち、評価の値が高い方から第一の所定数個の評価の値又は前記第一の所定数個の評価の値の分散を通知する、
第1又は2の態様に記載のロボットの教示装置を提供する。
本発明の第態様によれば、前記作業の教示を複数回行い、かつ、前記それぞれの教示時に前記到達判定部が到達を判定したときに前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報をそれぞれ保持する評価保持部と、
前記評価保持部が保持する複数の評価の情報のうち、評価の値が高い方から所定数個の評価の値に基づいて教示を継続するか否かの判定を行う教示判定部と、
をさらに備える第1又は2の態様に記載のロボットの教示装置を提供する。
本発明の第態様によれば、前記作業の教示を複数回行い、かつ、前記それぞれの教示時に前記到達判定部が到達を判定したときに前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報を保持する評価保持部をさらに備える第1又は2の態様に記載のロボットの教示装置と、
前記教示装置によって教示した軌跡を前記ロボットで再生する再生制御部とを備え、
前記再生制御部は、前記評価保持部が保持する複数の評価の情報のうち、評価の値が高い教示が行われたときに生成された教示データを再生する、
ロボット装置を提供する。
本発明の第態様によれば、前記作業の教示を複数回行い、かつ、前記それぞれの教示時に前記到達判定部が到達を判定したときに前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報を保持する評価保持部をさらに備える第1又は2の態様に記載のロボットの教示装置と、
前記教示装置によって教示した軌跡を前記ロボットで再生する再生制御部とを備え、
前記再生制御部は、前記評価保持部が保持する複数の評価の情報のうち、評価の値が高い方から所定数個の教示データを平均して生成された教示データを再生する、
ロボット装置を提供する。
本発明の第態様によれば、柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置の制御方法であって、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を到達判定部で判定し、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度に基づいて曲がり取得部で取得し、
前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて教示に関する所定の通知を通知部で行う、
ロボットの教示装置の制御方法を提供する。
本発明の第態様によれば、柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置の制御方法であって、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を到達判定部で判定し、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度に基づいて曲がり取得部で取得し、
前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて複数の教示データの中から前記評価の高い教示を選択部で選択する、
ロボットの教示装置の制御方法を提供する。
本発明の第態様によれば、柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置の制御プログラムであって、
コンピュータを、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を判定する到達判定部と、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度に基づいて取得する曲がり取得部と、
前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて教示に関する通知を行う通知部、
として機能させるためのロボットの教示装置の制御プログラムを提供する。
本発明の第10態様によれば、柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置の制御プログラムであって、
コンピュータを、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を判定する到達判定部と、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度に基づいて取得する曲がり取得部と、
前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて複数の教示データの中から前記評価の高い教示を選択する選択部、
として機能させるためのロボットの教示装置の制御プログラムを提供する。
本発明の第11態様によれば、柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置であって、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を判定する到達判定部と、
前記柔軟物保持部の姿勢を取得する姿勢取得部と、
前記姿勢取得部が取得した前記姿勢の方向と、予め決められた所定の方向とのなす角度を、前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度として取得する曲がり取得部と、
前記曲がり取得部が取得した前記角度に基づいて教示に関する通知を行う通知部と、
を備える、ロボットの教示装置を提供する。
本発明の第12態様によれば、柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置であって、
前記柔軟物保持部の姿勢を取得する姿勢取得部と、
前記姿勢取得部が取得した前記姿勢の方向と、予め決められた所定の方向とのなす角度を、前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度として取得する曲がり取得部と、
前記曲がり取得部が取得した前記角度に基づいて複数の教示のなかから前記評価の高い教示を選択する選択部と、
を備えるロボットの教示装置を提供する。
<課題の明確化>
本発明の各実施形態を説明するのに先立って、柔軟物を物体に挿入する嵌め合わせ作業を教示して再生する場合の課題を更に詳しく説明する。ここでは、教示方法の一つである直接教示を例にとって教示を行う構成を説明し、次に、この構成において柔軟物を物体に挿入する場合の課題を説明する。
<直接教示の構成>
まず、直接教示とは、操作者がロボットアームを触って直接移動させて、その際のロボットアームの移動の軌跡を取得しておき、作業を再現させる際には、取得した移動の軌跡に基づいてロボットアームを移動させる教示方法のことである。軌跡を取得することを教示と呼び、教示した軌跡に基づいてロボットアームを移動させることを再生と呼ぶ。
図1は、直接教示を行うロボット装置1000の構成を示す図である。ロボット装置1000は、ロボットアーム1010を用いて、ロボットアーム1010が設置されている設置床1010Hに固定された物体載置台1050Hに保持された物体1050に固定された筒状の挿入部(周囲部分)1051aの挿入口1051に、ロボットアーム1010に把持した柔軟物1040の第二端1042を挿入する作業を教示及び再生する場合を示している。
ロボットアーム1010は、X−Y−Z座標空間を6軸方向に移動する。
作業対象物の一例である柔軟物1040を保持する柔軟物保持部の一例として機能するハンド(固定部)1030は、ロボットアーム1010の手先1011の端部に設けられ、対象物1040を保持固定する。
第一力センサー1020は、ロボットアーム1010の手先1011に固定されており、操作者が下記の操作部1090に加えた力を取得する。
操作部1090は、第一力センサー1020に固定されており、ロボット装置1000を用いて教示を行うときに、操作者が手で握る部分である。操作者は、操作部1090を手で握って、ロボットアーム1010の手先1011を移動したい方向に力を加える。
位置姿勢取得部1013は、姿勢取得部の一例として機能し、ロボットアーム1010の手先1011の位置および姿勢(向き)(ハンド(柔軟物保持部)1030の位置及び姿勢)を取得する。このため、ロボットアーム1010の各関節部に取り付けられた関節駆動部又は駆動部の一例としてのモータ912Mに取り付けられたエンコーダ912Eから、位置姿勢取得部1013には、エンコーダ912Eで取得した各関節部の角度の情報が入力される。エンコーダ912Eによって位置姿勢取得部1013で取得した各関節部の角度、および、エンコーダ912Eの内蔵記憶部に予め測定されて記憶されている各リンクの長さの情報によって、手先1011の位置および姿勢を位置姿勢取得部1013で算出する。
移動位置決定部1092には、第一力センサー1020で取得された力の情報が入力される。すなわち、操作者が操作部1090に加えた力を第一力センサー1020で取得し、第一力センサー1020で取得された力の情報に基づいて、手先1011を移動する位置を移動位置決定部1092で決定する。
具体的には、移動位置決定部1092において、手先1011を移動する方向は、操作者が操作部1090に加えた力(第一力センサー1020で取得された力)の方向に基づいて決定する。例えば、図1の+X方向(図1の右方向)に操作者が操作部1090に力を加えた場合、手先1011の移動方向を+X方向に移動位置決定部1092で決定する。
手先1011を移動する距離または速度は、操作者が加えた力の大きさに基づいて移動位置決定部1092で決定する。例えば、操作者が操作部1090に力を加えた大きさがXニュートンだった場合に、手先1011の移動距離をXcmに移動位置決定部1092で決定するか、あるいは、手先1011の移動速度をXcm/secと移動位置決定部1092で決定する。
手先1011の姿勢を回転する向きは、操作者が操作部1090に加えたモーメントの向き(第一力センサー1020で取得された力の向き)に基づいて移動位置決定部1092で決定する。例えば、操作者が操作部1090をX軸方向に対して回転する力を加えた場合、手先1011をX方向に対して回転させる方向であると移動位置決定部1092で決定する。
手先1011の姿勢を回転する角度の大きさまたは回転速度は、操作者が操作部1090に加えたモーメントの大きさ(第一力センサー1020で取得された力の大きさ)に基づいて移動位置決定部1092で決定する。例えば、操作者が操作部1090をX軸方向に対して加えた回転の力がXニュートンセンチメートルだった場合に、手先1011の移動する回転角度をXラジアンに移動位置決定部1092で決定する。あるいは、手先1011の移動する回転角速度をXラジアン/secに移動位置決定部1092で決定する。
移動位置決定部1092は、手先1011の位置を決定する度に、その位置を後述の軌跡情報保持部1095に記憶する。
教示制御部1093は、移動位置決定部1092からの情報が入力され、移動位置決定部1092が決定した位置に手先1011を移動するようにモータ912Mの駆動制御を行う。手先位置の制御は、関節部のモータ912Mの回転軸を正逆回転駆動することで行う。より具体的には、教示制御部1093は、教示を開始するとき、それぞれのモータ912Mの駆動制御を行い、手先1011を予め定めた初期位置に移動したのち、移動位置決定部1092が決定した位置に手先1011を移動するようにモータ912Mの駆動制御を行う。
各モータ912Mは、ロボットアーム1010の各関節部を独立してそれぞれ正逆回転させる。図1では、概念化して一つの箱で示しているが、実際には、ロボットアーム1010の各関節部にモータ912Mがそれぞれ取り付けられている。また、エンコーダ912Eは、ロボットアーム1010Aの各関節部のモータ912Mにそれぞれ連結されて、各関節部の角度を取得する。
一例として、ロボットアーム1010Aは、複数の多関節機構を有する多関節ロボットアームであって、複数の関節軸を中心に2つのリンク702,703が回転駆動する。
具体的には、ロボットアーム1010Aは、6自由度の多リンクのマニピュレータである。ロボットアーム1010Aは、手先1011に手首部701を有する前腕リンク702と、前腕リンク702の基端に回転可能に先端が連結される上腕リンク703と、上腕リンク703の基端が回転可能に連結支持される台部704とを備えている。台部704は、一定位置に固定されているが、図示しないレールに移動可能に連結されていても良い。手首部701は、一例として、第4関節部と、第5関節部と、第6関節部との3つの互いに直交する回転軸を有しており、前腕リンク702に対する手先1011の相対的な姿勢(向き)を変化させることができる。すなわち、第4関節部は、手首部701に対する手先1011の横軸周りの相対的な姿勢を変化させることができる。第5関節部は、手首部701に対する手先1011の、第4関節部の横軸とは直交する縦軸周りの相対的な姿勢を変化させることができる。第6関節部は、手首部701に対する手先1011の、第4関節部の横軸及び第5関節部の縦軸とそれぞれ直交する横軸周りの相対的な姿勢を変化させることができる。前腕リンク702の他端は、上腕リンク703の先端に対して第3関節部周りに、すなわち、第4関節部の横軸と平行な横軸周りに回転可能とする。上腕リンク703の他端は、台部704に対して第2関節部周りに、すなわち、第4関節部の横軸と平行な横軸周りに回転可能とする。さらに、台部704の上側可動部は、台部704の下側固定部に対して第1関節部周りに、すなわち、第5関節部の縦軸と平行な縦軸周りに回転可能としている。
この結果、ロボットアーム1010Aは、合計6個の軸周りに回転可能として6自由度の多リンクマニピュレータを構成している。
ロボットアーム1010Aの各軸の回転部分を構成する各関節部には、関節部駆動用のモータ912Mのような回転駆動装置と、モータ912Mの回転軸の回転位相角(すなわち関節角)を検出して位置情報を出力するエンコーダ912E(実際には、ロボットアーム1010Aの各関節部の内部に配設されている)とを備えている。モータ912M(実際には、ロボットアーム1010Aの各関節部の内部に配設されている)は、各関節部を構成する一対の部材(例えば、回動側部材と、該回動側部材を支持する支持側部材)のうちの一方の部材に備えられる、モータドライバの機能をそれぞれ内蔵する教示制御部1093又は再生制御部1094により駆動制御される。各関節部の一方の部材に備えられたモータ912Mの回転軸が、各関節部の他方の部材に連結されて、前記回転軸を正逆回転させることにより、他方の部材を一方の部材に対して各軸周りに回転可能とする。
位置情報取得部1013は、ロボットアーム1010Aの手先1011の位置および姿勢を取得する。具体的には、位置情報取得部1013は、エンコーダ912Eによって取得した各関節の関節角と、各関節の長さ(位置情報取得部1013の内部記憶部に予め記憶された情報)とにより手先1011の位置および姿勢を取得する。
モード入力部1091では、操作者がロボットアーム1010で行う処理モードの入力を受け付ける。モード入力部1091で選択できるモードの選択肢としては、「再生を行う」、「教示を行う」、「実行しない」の3つがある。モード入力部1091は、例えば、スイッチ、又は、ボタン、パーソナルコンピュータのキーボード若しくはマウス等で構成することができる。操作者は、モード入力部1091を用いて、いずれかのモード(選択肢)を選択する。モード入力部1091は、選択されたモード(選択肢)情報を、管理部1012とモード保持部1096とに出力する。第1実施形態では、モード入力部1091で「教示を行う」というモードが入力された場合にはモード入力部1091は「1」を出力し、「再生を行う」というモードが入力された場合にはモード入力部1091は「2」を出力し、「実行しない」というモードが入力された場合はモード入力部1091は「0」を出力する。なお、実行中の教示を中止する際にはモード入力部1091に「実行しない」というモードを入力して、教示を中止する。
モード保持部1096は、モード入力部1091に入力されたモード情報を保持(格納又は記憶)し、例えば、パーソナルコンピュータのROM、RAM、HDD、レジスタ、又は、キャッシュなどの記憶装置である。以降、構成要素の名称に「保持部」を含む部又は装置(柔軟物保持部を除く。)は、同様の記憶装置である。モード入力部1091が機械式のボタンスイッチであるような場合は、モード入力部1091がモード保持部1096を兼ねる。例えば、機械式のボタンスイッチが操作者の押す操作により機械的に押し込まれた状態と、再度、押されて元の位置まで復帰した状態との2つのモード情報をそれぞれ機械的に保持することにより、保持部の機能を発揮することができる。ここでは、モード入力部1091で「教示を行う」というモードが入力された場合には、モード保持部1096は「1」を保持し、「再生を行う」というモードが入力された場合には、モード保持部1096は「2」を保持し、「実行しない」というモードが入力された場合には、モード保持部1096は「0」を保持する。モード保持部1096は、初期状態では「0」を保持する。
軌跡情報保持部1095は、移動位置決定部1092より取得した軌跡データを保持する記憶装置である。軌跡データは、複数の時刻における手先1011の位置及び姿勢であり、手先1011の位置及び姿勢の情報の集合である。一つの位置及び姿勢は、X座標、Y座標、Z座標、ロール、ピッチ、ヨーの6次元のデータである。また、教示制御部1093による教示が複数回行われた場合は、軌跡情報保持部1095は、それぞれの挟持に対応した複数の軌跡データを保持する。図2は、軌跡情報保持部1095が保持する軌跡データを示す。n段目は、n回目の教示における教示データである(ただし、nは1より大きな整数である。)。n回目の教示データにおける(xn_0、yn_0、zn_0、rxn_0、ryn_0、rzn_0)は、教示開始の初期位置における手先1011の位置であり、(xn_t、yn_t、zn_t、rxn_t、ryn_t、rzn_t)は、教示開始からt番目の時刻における手先1011の位置を示す。xn_t、yn_t、zn_t、rxn_t、ryn_t、rzn_tはそれぞれ、x座標、y座標、z座標、ロー角、ピッチー角、ヨー角を示す。xn_t、yn_t、zn_t、rxn_t、ryn_t、rzn_tはそれぞれ、x座標、y座標、z座標、ロー角、ピッチー角、ヨー角を示す。
再生制御部1094は、後述する管理部1012からの情報に基づき、教示した作業を再現するようにモータ912Mの駆動制御を行う。再生制御部1094は、軌跡情報保持部1095が保持する位置および姿勢に、手先1011を移動するように、モータ912Mの駆動制御を行う。手先位置の制御は、それぞれの関節部のモータ912Mの回転軸を正逆回転することで行う。軌跡情報保持部1095が保持する軌跡の移動が終了した場合、ロボットアーム1010を移動停止する制御を行う。なお、軌跡情報保持部1095が複数の軌跡情報を有する場合には、最後の軌跡情報を実行する。
管理部1012は、モード入力部1091の情報を基に、ロボットアーム1010の動作の実行を管理し、モード入力部1091によるモードの切換出力に基づいて、教示制御部1093又は再生制御部1094の制御を切換えて実行する。モード入力部1091より「教示を行う」というモードを示す「1」が管理部1012に通知された場合、管理部1012は、教示制御部1093の制御を開始する。モード入力部1091より「再生を行う」というモードを示す「2」が管理部1012に通知された場合、管理部1012は、再生制御部1094の制御を開始する。モード入力部1091より「実行しない」というモードを示す「0」が管理部1012に通知された場合は、管理部1012は、ロボットアーム1010を移動停止する制御を行う。
なお、管理部1012は、「教示を行う」というモードを示す「1」を通知された場合、初期動作として、内部で保持する教示の初期位置に手先1011を移動した後に、教示制御部1093の制御を行う。
<直接教示の課題1>
ロボット装置1000を用いて、柔軟物1040の組立て作業の軌跡を教示して、その軌跡の再生を行った際に、組立てが失敗する場合がある。教示時と、再生時の柔軟物1040の曲がり方の違いを図3A〜図4D、図23A〜図23Dを用いて説明する。
図3A〜図3Dは、教示時に、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に近づく際の断面の一例を示す。
図3Aに示すように、柔軟物1040と挿入口1051の周囲部分1051aとは、接触していない状態にある。図3A中、柔軟物1040の左側の第一端1041は、固定部1030に固定されている。柔軟物1040の第一端1041は、固定部1030により固定され、柔軟物1040の第二端1042は、固定されていない。この段階は、非接触段階と称す。
次に、操作者がロボットアーム1010を操作して、柔軟物1040を移動させ、柔軟物1040の一部(第二端1042)が、図3Bに示すように挿入口1051の周囲部分1051aと接触する。この段階では、柔軟物1040の第二端1042の一部が挿入口1051の周囲部分1051aに接触しているだけで、挿入口1051に対する柔軟物1040の向きの調整ができていない。この段階は、接触段階と称す。
更に、操作者によって移動された柔軟物1040の第二端1042は、図3Cに示すように挿入口1051の周囲部分1051aにしっかりと接触し、第二端1042が挿入口1051に挿入可能な状態になる。この際、柔軟物1040の両端1041,1042が拘束されている状態になり、多くの場合、柔軟物1040は変形して曲がる。ここでは、柔軟物1040は、下に凸に曲がった状態を示す。以降、この段階を到達段階と呼ぶ。
最後に、操作者によって移動された柔軟物1040は、図3Dに示すように挿入口1051に奥まで挿入される。以降、この段階を完了段階と呼ぶ。
図23A〜図23Dは、図3A〜図3Dの各段階を別の方向(図1のY軸上から下へ見た方向)から見た断面を示す。図23Bに示すように、非接触段階(A),接触段階(B)では、柔軟物1040の(XZ平面における回転)方向と、挿入口1051の(XZ平面における回転)方向は一致していない。一方、図23C〜図23Dに示すように、到達段階(C)、完了段階(D)では柔軟物1040の(XZ平面における回転)方向と、挿入口1051の(XZ平面における回転)方向は一致する。すなわち図3Bの接触状態は、柔軟物1040の第二端1042の一部が挿入口1051に接触している段階であるのに対して、図3Cの到達状態は、柔軟物1040の第二端1042の全体が挿入口1051に接触した段階である。
本発明者が行った実験では、完了段階で、柔軟物1051は毎回、曲がっていた。図3Dでは、柔軟物1040は下向きに凸状に曲がった状態を示している。図3Dの段階では、柔軟物1040は図3Cの段階より更に曲がった状態になる。また、柔軟物1051を曲げないでまっすぐな状態で、挿入口1051に挿入することは困難であった。
このような教示を行った後、教示した軌跡上に手先1011を移動する再生を行ったとき、ほとんどの場合で、柔軟物1040は挿入口1051に挿入されない。すなわち、挿入作業の再現は失敗する。
図4A〜図4Dは、挿入の再現が失敗した場合の、柔軟物1040と挿入口1051との位置関係の一例を示す。図4Aから図4Bは、図3Aから図3Bの場合と同様に柔軟物1040が移動する。
次に、図4Cで、柔軟物1040は挿入口1051の隙間にうまく入らず、挿入口1051の入口で曲がってしまう。図4Cは、柔軟物1040が、図3C又は図3Dのときとは逆向きに曲がり、上向きに凸状となる。
更に、柔軟物1040は挿入口1051の方に押されることで、柔軟物1040は図4Dに示すように更に上向きに凸状に曲がる。
以上のように、ロボットアーム1010を用いて柔軟物1040の第二端1042を挿入口1051に挿入する作業を再生する場合、柔軟物1040の第二端1042は、毎回の再生ごとに挿入口1051の接触位置が微妙にずれ、柔軟物1040の曲がり方も、再生の度に微妙にずれる。そのため、挿入作業の再現は困難である。
柔軟物の曲がり方が異なる理由は、図3A又は図4Aの状態で、固定部1030に柔軟物1040が異なる曲がり方で取り付けられるためであるか、図4B又は図4Bの状態で、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に毎回異なる曲がり方で曲がって接触するためであると考えられる。
以上のように、再生時の挿入失敗の原因は、柔軟物1040の曲がり方の分布に基づくと考えられる。また、教示時には、教示時の曲がり方に適するように、操作者が微妙な操作で挿入を行うのだが、再生時には、教示時と異なる曲がり方をしていて、再生時の曲がり方に応じた微妙な操作で再生が行われないということである。
よって、特許文献1のような力制御を行った場合には、再生時に、教示時と同じ力変化が再現される制御が行われるが、再生時には、教示時とは異なる曲がり方をしている。かつ、再生時の曲がり方に対応する教示は実際には行われていないため、力制御では、挿入が失敗する場合が発生する。
次に、前記ロボット装置1000Aにおいて、前記の教示を行ったときの再生時の挿入の成功率を調べる実験を繰り返し行った。その結果、教示時の図3Cの段階における、柔軟物1040の第一端1041の向きによって、再生が成功する確率が変わることを本発明者は確認した。 以下、詳細を説明する。図5A〜図5Bは、柔軟物1040の第一端1041の向きと柔軟物1040の曲がり具合との関係を示す図である。図5Bにおける柔軟物1040は、図5Aにおける柔軟物1040よりも曲がった状態である。前記ロボット装置1000Aにおいて、前記行った実験では、教示時に図5Bのような教示を行った場合の方が、図5Aのような教示を行った場合よりも、挿入の成功率が高かった。図6は、教示時の柔軟物の曲がり具合の評価と、各教示データを用いて再生を20回行ったときの挿入の成功確率を示す表である。ここで、曲がり具合の評価方法については、後述する。図6の表では、教示時の柔軟物がより曲がっているほど、再生を行った時に挿入の成功確率が高くなっている。また、成功するときの曲がり具合と、失敗するときの曲がり具合とは、微妙な差があるが、その微妙な差が、成功率に大きく影響していることが分かる。図6では、曲がり具合は11.5までとなっている。これは、操作者がこれ以上柔軟物1040を曲げて挿入することは出来なかったためである。
図4Eは、操作者が、柔軟物1040を曲がり具合の最大値を越えて曲げた場合に想定される柔軟物1040の様子を示す図である。実線の位置1040gにある柔軟物1040を、操作者が更に曲げようとした場合、柔軟物1040は点線の位置1040dに移動する。すなわち、挿入口1051から柔軟物1040の先端が弾き出されてしまうことになり、柔軟物1040を挿入口1051に挿入することは出来ない」。しかしながら、実際には、操作者は、柔軟物1040を上手く制御するため、このような教示の失敗は生じなかった。すなわち、柔軟物1040を曲がり具合の最大値を越えて曲げるような教示が行われることはなかった。また、再生時にも、このような失敗は生じなかった。
さて、以上により、挿入口1051の入口に到達した柔軟物1040が曲がった状態から挿入口1051への柔軟物1040の挿入が行われると、再生時の挿入成功率が向上することが分かる。図5Aのように、挿入口1051の入口に柔軟物1040が到達した際に、柔軟物1040が曲がっていない状態であると、あるいは、柔軟物1040の曲がり方が不十分な状態であると、(図3Cの段階から図3Dの段階に移行する作業を)再生するときに、柔軟物1040が上に凸に曲がる場合もあれば、下に凸に曲がる場合もある。しかし、図5Bのように、柔軟物1040が下に凸に曲がった状態から柔軟物1040の挿入を開始すると、(図3Cの段階から図3Dの段階に移行する作業を)再生するときに、柔軟物1040は、下に凸を維持したまま移動することになり、柔軟物1040の挿入が成功する。
以上より、図5Bの姿勢を取る教示が、図5Aの姿勢を取る教示よりも有効な教示であると判定できる。ところが、操作者が複数回教示を行うと、圧倒的に図5Aの姿勢を取る教示が多く、図5Bの姿勢を取る教示は少ない。この理由は、図5Aでは、操作者が進行方向に柔軟物1040を押せば良いのに対して、図5Bでは、操作者が柔軟物1040を曲げるための回転力を柔軟物1040に加えながら、操作者が図5B中の右方向に柔軟物1040を押さなければない。これは、操作者が力を加える方向と、操作者が柔軟物1040を移動する方向が異なる方向となり、作業が行いづらい。
本発明の第1実施形態では、教示によって得られた軌跡が、挿入作業を成功しやすい軌跡か、成功しにくい軌跡かの評価を行う評価装置を、ロボット装置の教示装置に備えるものである。すなわち、図5Bの姿勢を取る教示に、図5Aの姿勢を取る教示よりも高い評価を与える教示装置である。
(第1実施形態)
図7は、本発明の第1実施形態のロボット装置1000Aを示す。直接教示の構成におけるロボット装置1000と同様に、ロボット装置1000Aは、関節駆動部又は駆動部を備えるロボットの一例としてのロボットアーム1010Aを用いる。ロボットアーム1010Aのハンド(固定部)1030に作業対象物の一例である柔軟物1040を保持し、固定部1030を所定の方向に移動させることによって、柔軟物1040を、ロボットアーム1010が設置されている設置床1010Hに固定された物体載置台1050Hに保持された物体1050に固定された挿入口1051に挿入する、嵌め合わせ作業を教示するか、又は、教示及び再生する。図7において、図1に示した構成要素と同様の要素は、直接教示の構成における説明と同様の要素であり、同じ符号を付す。大きく異なる要素は、第二力センサー1021と、到達判定部2010と、通知部2060と、通知生成部2065と、評価保持部2050と、選択部2070と、曲がり基準保持部2020と、曲がり取得部2030とである。少し異なる要素は、管理部1012Aと、再生制御部1094Aとである。
ここで、ロボット装置1000Aは、大別して、ロボットアーム1010Aと、第一力センサー1020と、第二力センサー1021と、教示装置1000ATと、再生制御部1094Aとで構成されている。
教示装置1000ATは、位置姿勢取得部1013と、移動位置決定部1092と、教示制御部1093と、モード入力部1091と、モード保持部1096と、軌跡情報保持部1095と、管理部1012と、到達判定部2010と、通知部2060と、通知生成部2065と、評価保持部2050と、選択部2070と、曲がり基準保持部2020と、曲がり取得部2030とで構成されている。
以下、図1と異なる図7の要素を主として説明する。
第二力センサー1021は、手先1011と固定部1030との間に設置された力センサーであり、固定部1030に加わった力を取得する。例えば、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051の周囲部分1051aに接触したときの力を第二力センサー1021で取得する。取得した情報は、第二力センサー1021から到達判定部2010に出力する。
到達判定部2010は、第二力センサー1021からの情報を基に、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051の入口に到達したかを判定する。具体的には、第二力センサー1021からの情報を基に、図3B又は図3Cの状態に達したかを到達判定部2010で判定する。第1実施形態では、第二力センサー1021が取得した力が、所定の力より大きくなった場合には、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に到達したと到達判定部2010で判定する。逆に、第二力センサー1021が取得した力が、所定の力以下の場合には、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に到達していないと到達判定部2010で判定する。到達判定部2010で判定した判定結果の情報は、管理部1012Aに出力される。
曲がり基準保持部2020は、柔軟物1040の曲がり具合を判定する際に基準となる情報、例えば、挿入口1051の穴の向き2170などの情報を予め格納(保持)する。
曲がり取得部2030は、柔軟物1040が、どの程度曲がっているかを示す曲がり具合を取得する。第一実施形態では、柔軟物1040の曲がり具合の判定は、曲がり基準保持部2020で保持された基準となる情報を基に、曲がり取得部2030にて行う。
まず、第1実施形態における、曲がり取得部2030での曲がり具合の評価の仕方を、図5Aを用いて説明する。第一実施形態では、到達判定部2010で到達が判定された時に、曲がり取得部2030が取得した曲がり具合を、その教示が行われた時の曲がり具合の評価とする(詳細は、管理部1012にて説明する。)。図5Aにおいて、柔軟物1040の第一端1041側の先端の向き2150と柔軟物1040の第二端1042側の先端の向き2160とのなす角度が、180度または−180度(Πラジアンまたは−Πラジアン)の場合、柔軟物1040は真っ直ぐな状態であり、その角度が0度(0ラジアン)に近い程、柔軟物1040は曲がった状態であると曲がり取得部2030で判定する。
よって、第一端1041側の先端の向き2150の方向と、第二端1042側の先端の向き2160の方向のなす角度に基づいて、柔軟物1020の曲がり具合を曲がり取得部2030で評価することができる。第二端1042側の先端の向き2160の方向は、曲がり取得部2030一例としての、レーザーレンジファインダ、又は、カメラで撮影した画像を画像処理する画像処理部等の装置で取得することができる。
ここでは、別の例として、それらの装置を使わない曲がり取得部2030の場合を説明する。第二端1042側の先端の向き2160の方向の替わりに、曲がり取得部2030において、ロボットアーム1010が設置されている設置床1010Hに固定された物体載置台1050Hに保持された物体1050の挿入口1051の穴の向き2170を用いて近似することにする。柔軟物1040の第二端1042が、挿入口1051に到達した場合には、第二端1042側の先端の向き2160の方向と挿入口1051の穴の向き2170の方向とは等しくなるので、この近似は妥当と考えられる。このとき、第1実施形態における曲がり基準保持部2020は、挿入口1051の穴の向き2170の情報(予め決められた方向の一例としての情報)を予め保持する。例えば、挿入口1051の穴の向き2170が図7における−X方向であるとき、挿入口1051の穴の向き2170は(−1、0、0)となる。図8は、曲がり基準保持部2020が保持する挿入口1051の穴の向き2170の情報の一例であって、前記の(−1、0,0)を保持している状態を示す。なお、ここでは、物体1050は、例えば物体載置台1050Hなどにより作業空間に保持されて固定されているものとし、挿入口1051の穴の向き2170は、作業中に変化することはないものとする。
なお、もし、作業中に、物体1050の向きが変化する場合には、カメラで撮影した画像を画像処理部で画像処理等により処理して、物体1050の向きの変化を曲がり取得部2030で取得し、曲がり取得部2030で取得した向きの変換に基づいて、挿入口1051の穴の向き2170を曲がり取得部2030で算出して、曲がり基準保持部2020に保持する構成としても構わない。例えば、図7の状態から、物体1050がZ軸方向に180度回転した場合、図7における挿入口1051の穴の向き2170(−1、0、0)をZ軸方向に180度回転して得られる(1、0、0)を物体1050が移動した後の穴の方向とする。
挿入口1051の穴の向き2170は、挿入口1051の形状と挿入口1051がどのような向きに配置されているかによって決定される。ここでは、挿入口1051の形状及び向きは変化しないものとする。すなわち、挿入口1051の穴の向き2170自体は変化しないものとし、予め操作者がキーボード、マウス、又は、タッチパネル等の入力装置900を使用して、曲がり基準保持部2020に予め入力する。なお、撮影装置の一例としてのカメラで撮影して、撮影した画像データの画像処理等を行うことで、挿入口1051の穴の向き2170を曲がり取得部2030で取得して、曲がり基準保持部2020に保持するようにしても構わない。
このようにして、曲がり取得部2030は、柔軟物1040が、どの程度曲がっているかを示す曲がり具合を取得する。すなわち、本第1実施形態における柔軟物1040の曲がり具合は、既に説明したとおり、第一端1041側の先端の向き2150と、挿入口1051の穴の向き2170とがなす角度によって曲がり取得部2030で評価する。挿入口1051の穴の向きは、前述の曲がり基準保持部2020より、曲がり取得部2030で取得する。
第一端1041は、手先1011と一緒に移動するので、第一端1041の向きは、常に、手先1011の向きに対して一定となる。よって、曲がり取得部2030は、手先1011の向きを検出することで、第一端1041の向きを検出することができる。
ここでは、説明を簡単にするために、手先1011の方向と、第一端1041の方向とが同じ方向になるように、柔軟物1040は手先1011に取り付けられているものとする。例えば、図9における固定部1030の向きをベクトルで(―1,1,0)とするならば、第一端1041の向きも同じく(−1、1,0)となる。
以降、手先1011をどのような向きに動かしても、第一端1041の向きは手先1011の向きと一致する。なお、手先1011の向きは、位置姿勢取得部1013より算出して、曲がり取得部2030に入力される。
図9の第一端1041側の先端の向き2150を(α、α、α)とし、図9の挿入口1051の穴の向き2170を(T,T,T)とし、第一端1041側の先端の向き2150と挿入口1051の穴の向き2170とのなす角度をθとしたとき、は内積の公式より、
Figure 0005636119
.....(1)

となり、第一端1041側の先端の向き2150と挿入口1051の穴の向き2170とのなす角度θは
Figure 0005636119
.....(2)
となる。ここで、arccosはコサイン関数の逆関数を示す。
先に記載した通り、第一端1041側の先端の向き2150と挿入口1051の穴の向き2170とのなす角度θが180度または−180度(Πラジアンまたは−Πラジアン)の場合、柔軟物1040は真っ直ぐな状態であり、0度(0ラジアン)に近い程、柔軟物1040は、曲がった状態と曲がり取得部2030で判定する。
ここでは、曲がり具合の評価F(θ)を、
Figure 0005636119
.....(3)
と定義する。上式において、|θ|は、角度θの絶対値を示す。
このように定義した場合、角度θの定義域は「−Π≦θ≦Π」となることより、曲がり具合の評価F(θ)の値域は「0≦F(θ)≦180」となる。また、柔軟物1040が真っ直ぐに近い程、角度θはΠラジアン(または−Πラジアン)に近い値になり、曲がり具合の評価F(θ)は0に近い値となる。柔軟物1040が折れ曲がっていて角度θが0ラジアンに近い程、角度θは0に近い値となり、曲がり具合の評価F(θ)は180に近い値となる。また、曲がり具合の評価F(θ)は、柔軟物1040の第一端1041側の先端の向き2150の逆向きのベクトル(第一端1041側の先端の向き2150を−1倍したベクトル)と、柔軟物1040の第二端1042側の先端の向き2160とのなす角度の絶対値である。
なお、ここでは、柔軟物1040が2箇所以上で曲がる等の特別な場合を除外して考えている。柔軟物1040が2箇所以上で曲がった場合は、柔軟物1040が曲がっていない場合以上に、教示の再現が困難であるので、画像処理等で柔軟物1040が2箇所以上で曲がっていることが確認し、柔軟物1040が曲がっていることが確認された場合には、曲がり取得部2030において、曲がり具合の評価を低い値にする構成としても構わない。
曲がり取得部2030で取得した曲がり具合の評価の情報は、管理部1012Aに出力される。
評価保持部2050は、到達判定部2010が到達を判定したときの曲がり取得部2030が取得した曲がり具合の評価を、後述の管理部1012Aより取得して保持する。複数回の教示を行った場合には、各回ごとに前記の曲がり具合の評価を評価保持部2050で保持する。図10は、評価保持部2050が保持するデータ構造を示す。n段目はn回目の教示における評価を示す。評価保持部2050は、管理部1012Aより取得した曲がり具合の評価値をデータ構造の最後に追加する。
通知部2060は、評価保持部2050が保持する評価の情報を通知生成部2065を介して操作者に通知する。ここでは、通知部2060は、一例として、評価保持部2050が保持する評価の情報を通知生成部2065を介して表示するディスプレイである。
通知生成部2065は、評価保持部2050が保持する評価の情報を基に、通知部2060が操作者に通知する通知内容を生成する。ここでは、通知部2060の一例としてのディスプレイに表示する画像を生成する。図11は、通知生成部2065によって生成する画像を示す。図11に示すように、ディスプレイの画面2060sの上部には、評価保持部2050が保持する評価値のうち、上位3つの評価値を示す。画面2060sの下部には、直近に取得した評価値を表示する。
以下、通知生成部2065が行う通知部表示用評価値の生成処理の流れを、図12を用いて説明する。
まず、ステップS8010で、通知生成部2065は処理を開始する。
次いで、ステップS8020で、通知生成部2065は、評価保持部2050が保持する評価の情報のうち、最も評価が高い教示が行われたのが何回目かを示す情報D1と、その評価(一位評価)の値の情報V1とを取得する。図10は、評価保持部2050が保持する評価の情報の例を示す。図10の場合、D1及びV1はそれぞれD1=3、V1=18.4となる。
次いで、ステップS8030で、通知生成部2065は、評価保持部2050が保持する評価の情報のうち、2番目に評価が高い回数を示す情報D2と、その評価(二位評価)の値V2とを取得する。図10の場合、D2及びV2はそれぞれD2=2、V1=18.0となる。
次いで、ステップS8040で、通知生成部2065は、評価保持部2050が保持する評価の情報のうち、3番目に評価が高い回数を示す情報D3と、その評価(三位評価)の値V3とを取得する。図10の場合、D3及びV3はそれぞれD3=5、V1=17.8となる。
次いで、ステップS8050で、通知生成部2065は、取得したD1からD3の情報と、V1からV3の情報とを、図11のようにD1からD3を表の2段目に、V1からV3を表の3段目にあてはめて上部の表を生成する。なお、表の1段目、枠外の「曲がり具合の評価ベスト3」は常に固定の文字列とする。
次いで、ステップS8060で、通知生成部2065は、評価保持部2050が保持する最後の評価(最終評価)V_LASTの情報を取得する。評価保持部2050が保持する評価の情報は、図10の場合、V_LAST=16.5となる。
次いで、ステップS8070で、通知生成部2065は、V_LASTを図11のように、表の下部に表示する文字列として、表を生成する。なお、表の下部の1段目、枠外の「今回」は常に固定の文字列とする。
なお、ここで、V_LASTの値と、V3の値を比較し、V_LASTの方が小さい場合には、「もっと曲げるようにして下さい。」との文字列を表示する構成であっても構わない。すなわち、今回の評価が、上位3位までの評価よりも悪い場合に、操作者に対して、より柔軟物を曲げるよう通知を行う構成としてもよい。ここで、V_LASTとV3を比較するのは、一例であって、V3以外の他の順位の評価(V1、、、)や特定の評価値とV_LAST比較する構成であっても構わない。また、V1からV3の平均の値とV_LASTを比較する構成であっても構わない。また、V_LASTのV_1、、、を比較して、V_LASTの順位を通知する構成であっても構わない。
次いで、ステップS8080で、通知生成部2065は処理を終了する。
このようにして、通知生成部2065で評価の処理を行い、図11に示す通知部表示用評価値を生成する。
選択部2070は、教示が複数回行われた場合に、いずれの教示で生成した軌跡を再生するかを選択して決定する。再生する軌跡の決定は、曲がり取得部2030で取得して管理部1012Aを介して評価保持部2050で保持された評価の情報に基づいて、選択部2070で行う。ここでは、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051の入口に到達したときの曲がりが大きかった軌跡データを選択部2070で選択する。すなわち、評価保持部2050が保持する複数の評価の情報のうち、最も高い評価を行ったのが、何番目の教示によるものであるかを選択部2070で選択する。選択部2070で選択した情報は、管理部1012Aに出力されて、再生時に使用される。
再生制御部1094Aは、教示した作業を再現する際の制御を行う。再生制御部1094Aは、軌跡情報保持部1095が保持する位置および姿勢に、関節部のモータ912Mをそれぞれ駆動して、手先1011を移動する制御を行う。軌跡情報保持部1095が保持する軌跡の移動が終了した場合、再生制御部1094Aはロボットアーム1010Aを駆動停止する制御を行う。なお、軌跡情報保持部1095が複数の軌跡データを有する場合には、選択部2070が選択した軌跡を再生制御部1094Aで実行する。
管理部1012Aは、ロボットアーム1010Aの動作全般を管理する。管理部1012Aは、教示制御部1093の制御と、再生制御部1094Aの制御とを切換えて、ロボットアーム1010Aの動作を制御する。また、管理部1012Aは、到達判定部2010が到達を判定した時刻に曲がり取得部2030が取得した曲がり具合の評価を、その教示全体に対する曲がり具合の評価として、評価保持部2050に保持し、管理1012Aは通知生成部2065に、通知生成を実行するための指示を与える。
<ロボットアーム1010Aの処理の流れ>
管理部1012Aによるロボットアーム1010Aの処理の流れを、図13を用いて説明する。
まず、ステップS9010で、管理部1012Aは処理を開始する。
次いで、ステップS9020で、管理部1012Aは、モード入力部1091より通知を取得する。すなわち、操作者がロボットアーム1010Aで行う3つの処理モードのうち、「再生を行う」、「教示を行う」、「実行しない」のいずれが入力されているかを、管理部1012Aは、モード入力部1091より取得する。
次いで、ステップS9030で、管理部1012Aは、取得した通知によって分岐を行う。すなわち、取得した通知が「実行しない」を示す「0」であった場合、ステップS9020に分岐し、それ以外の場合はステップS9040に分岐する。
ステップS9040で、管理部1012Aは、取得した通知によって分岐を行う。モード入力部1091が取得した入力が「教示を行う」を示す「1」であった場合、ステップS9045に分岐し、「再生を行う」を示す「2」であった場合ステップS9130に分岐する。
ステップS9045で、教示制御部1093は、それぞれのモータ912Mの駆動制御を行い、手先1011を予め定めた初期位置に移動する。
次いで、ステップS9047で、移動位置決定部1092は、第一力センサー1020で取得された力、すなわち、操作者が操作部1090に加えた力に基づいて、手先1011を移動する位置を決定する。
次いで、ステップS9050で、管理部1012Aによる教示制御への切換えを基に、教示制御部1093は、それぞれのモータ912Mの駆動制御を行い、初期位置から、移動位置決定部1092で決定した移動位置に手先1011を移動する制御を行う(図14A参照)。
次いで、ステップS9060で、到達判定部2010は、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に到達したかを判定する。到達判定部2010で到達が判定された場合(図14B参照)、ステップS9070に分岐し、到達判定部2010で到達が判定されなかった場合、ステップS9120に分岐する。なお、教示が開始されてから、既に到達判定を行っている場合にもステップS9120に分岐する。
ステップS9070で、到達判定部2010で到達が判定された後、曲がり取得部2030は、柔軟物1040の曲がり具合の評価を取得する。
一例として、曲がり取得部2030は、位置姿勢取得部1013と曲がり基準保持部2020との情報を基に、柔軟物1040の曲がり具合の評価の情報を取得して、取得した柔軟物1040の曲がり具合の評価の情報を管理部1012Aに出力する。
次いで、ステップS9080で、管理部1012Aは、ステップS9070で曲がり取得部2030により取得した曲がり具合の評価を、評価保持部2050に格納する。
次いで、ステップS9090で、通知生成部2065は、評価情報等の、操作者に通知部2060で通知するための表示画面を生成する。すなわち、図12の処理を行う。
次いで、ステップS9100で、通知部2060は、通知生成部2065が生成した表示画面をディスプレイに表示する。
次いで、ステップS9120では、モード入力部1091から管理部1012Aに新しい通知があったか否かによる分岐を行う。すなわち、モード入力部1091から管理部1012Aに新しい出力がなかった場合(モード入力部1091に新しい入力がなされなかった場合)、ステップS9047に分岐し、教示を継続する。モード入力部1091から管理部1012Aに新しい出力があった場合にはステップS9020に分岐し、入力に応じた処理を行う。
一方、ステップS9130では、選択部2070は、評価保持部2050で保持された評価の情報に基づいて、教示データの中で評価が高い軌跡データを選択して、選択した情報は、管理部1012Aに出力される。
次いで、ステップS9140で、管理部1012Aによる再生制御への切換えを基に、再生制御部1094Aは、ステップS9130で選択した軌跡データを再生する。再生終了後に、ステップS9020に戻る。
このときの具体的な再生は、再生制御部1094Aの制御の下に各関節部のモータ912Mがそれぞれ制御されて、以下のような動作を行う。
すなわち、まず、図14Aでは、柔軟物1040の左側の第一端1041は、ロボットアーム1010Aの固定部1030に固定されている。柔軟物1040の第二端1042は、固定されていない。図14A中、ロボットアーム1010Aの固定部1030の右方向への移動により、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に近づく段階であり、柔軟物1040と挿入口1051の周囲部分1051aとは、接触していない状態にある。この段階は非接触段階である。
次に、図14Bに示すように、ロボットアーム1010Aの固定部1030がさらに右方向に移動して、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051にさらに近づき、柔軟物1040の一部(第二端1042)が、挿入口1051の周囲部分1051aと接触する。この段階では、柔軟物1040の第二端1042の一部が挿入口1051の周囲部分1051aに接触しているだけで、挿入口1051に対する柔軟物1040の向きの調整ができていない。この段階は接触段階である。
更に、図14Cに示すように、ロボットアーム1010Aの固定部1030が右方向に少し移動しつつ柔軟物1040中心付近周りに時計方向に回転移動する。この動作により、柔軟物1040の第二端1042は、挿入口1051の周囲部分1051aにしっかりと接触し、第二端1042が挿入口1051に挿入可能な状態になる。この際、柔軟物1040の両端1041,1042が拘束されている状態になり、かつ、柔軟物1040が下向き凸に曲がった状態となるように変形して曲がる。この段階は到達段階である。
最後に、図14Dに示すように、ロボットアーム1010Aの固定部1030が到達段階の回転角度(挿入口1051に対する傾斜角度)を維持しながら右方向に少し移動して、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に奥まで挿入される。この段階は完了段階である。柔軟物1040は、図14Dの段階では、図14Cの段階より更に曲がった状態になっている。
このようにして、曲がり取得部2030が取得した評価の情報に基づいて教示装置1000ATで生成された教示データを再生制御部1094Aで再生すれば、従来困難であった柔軟物1040の挿入作業などの作業を精度良く行うことができる。
第1実施形態において、前記した管理部1012Aによるロボットアーム1010Aの処理によれば、ロボット装置1000Aにおける教示では、曲がり取得部2030は、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に挿入される際の柔軟物1040の曲がり具合の評価を行う。この評価は、行った教示を再生した際の成功率の目安とすることができる。
操作者は、通知部2060によって、行った教示の評価を知ることができる。操作者は、通知部2060で得られた教示の評価に基づいて、更に教示を続けるか、教示を終了するかを決定することができる。例えば、操作者が、教示を何度(例えば、五回程度)行っても評価が上がらなくなった場合、それ以上、教示を繰り返しても効果が無いと操作者で判定して、操作者が教示を止めることができる。
また、通知部2060から参考情報を通知するようにすれば、評価が上がらない場合、通知部2060からの参考情報を参考にして、教示の仕方を変えるか否かを決める参考とすることができる。通知部2060から参考情報としては、以下のような情報が例示できる。例えば、操作者が、教示を何度行っていく評価が上がらなくなって、教示を止めて、再生したところ、曲がり具合が足りず挿入が失敗したとする。そのような場合、通知部2060から「操作部の握り方を変えましょう」といった情報を操作者に通知することにより、操作者は、操作部1090の握り方を変えて、再度、教示を行って、より良い評価が得られるかを試みることができる。また、例えば、通知部2060から「操作者を交代しましょう」といった情報を操作者に通知することにより、他の操作者に替わって、より良い評価が得られるかを試みることができる。また、例えば、通知部2060から「柔軟物を変えましょう」といった情報を操作者に通知することにより、対象となる柔軟物1040が複数の会社で作られている場合などで、代用できる柔軟物がある場合に、柔軟物を代用物に替えて、より良い評価が得られるかを試みることができる。
また、前記処理によれば、操作者は、通知部2060により、曲がり取得部2030が保持する評価の情報のうち評価が高い上位の評価を見ることができる。操作者が複数回の教示を行ったときに、評価が収束してきたか否かを操作者が知る参考にすることができる。例えば、評価が収束していない場合には、教示を繰り返せば、更に、良い評価が得られる可能性があることが操作者にわかる。一方、評価が収束してきた場合には、今と同じ教示を繰り返していても、高い評価の教示ができる可能性は低いことが操作者にわかる。
選択部2070は、軌跡情報保持部1095が保持する複数の軌跡データのうち、評価が高かった軌跡データを再生に用いるか否かを決定する。よって、図1などのように前記「直接教示の構成」の場合に比べて、柔軟物1040の挿入作業の成功確率が高い再生作業を行うことができる。
また、第1実施形態では、柔軟物1040のある点における柔軟物1040の向きの明確な定義を述べてこなかったが、柔軟物1040が線の場合は、線の法線の方向であり、長方形の場合は、長方形の長手方向沿いの中心線における接線の方向である。柔軟物1040の方向として、柔軟物1040の接線方向を用いずに、柔軟物1040の方向として表面の法線方向を用いても構わない。その際、曲がり基準保持部2020は、穴の向きの情報を保持する替わりに、穴に対する法線方向の向きの情報を保持する。また、式(3)の替わりに
Figure 0005636119
.....(4)
を用いる。
また、曲がり基準保持部2020は、第二端1042の柔軟物1040の向きの情報を保持する場合を説明したが、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に挿入された状態で、かつ柔軟物1040が曲がっていない状態にしたときの柔軟物1040の第一端1041の向きの情報を保持する構成であっても構わない。図15は、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に挿入された状態で、かつ、柔軟物1040が曲がっていない状態を示す。操作者は、柔軟物1040を、このように曲がっていない状態にして、このときの柔軟物1040の第一端1041の姿勢を曲がり基準保持部2020に登録しても構わない。このとき、式(3)の替わりに
Figure 0005636119
.....(5)
を用いる。このとき、角度θは、「柔軟物が曲がっていないときの第一端の向き」と「位置姿勢取得部1013より取得したその時点での第一端の向き」とのなす角度である。角度θの絶対値|θ|が小さいほど、その時点の第一端1041の向きは「柔軟物が曲がっていないときの第一端の向き」に近い。よって、柔軟物1040は曲がっていない。角度θの絶対値|θ|が大きい程、その時点での第一端1041の向きは「柔軟物が曲がっていないときの第一端の向き」から離れた向きである。よって、柔軟物1040は曲がっている。
また、曲がり基準保持部2020は、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に挿入された状態で、かつ柔軟物1040が曲がっていない状態にしたときの柔軟物1040の第一端1041の位置(X_P,Y_P,Z_P)を保持する構成であっても構わない。すなわち、曲がり基準保持部2020は、図15における柔軟物1040の第一端1041の位置の情報を保持する。そして、「曲がり取得部2030は位置姿勢取得部より取得した第一端の位置」と「曲がり基準保持部2020が保持する位置」との距離を、曲がり具合の評価としても良い。
前記の距離が小さいほど、その時点の第一端の位置「柔軟物が曲がっていないときの第一端の位置」に近い。よって柔軟物1040は曲がっていない。前記の距離が大きい程、その時点での柔軟物1040の第一端1041の位置は「柔軟物が曲がっていないときの第一端の位置」から離れた位置である。よって、柔軟物1040は曲がっていることになる。
第1実施形態における管理部1012Aは、到達判定部2010が到達したと判定してから後に、曲がり取得部2030が取得した曲がり具合の評価を通知する構成を示している。しかしながら、このような構成では、通知が行われた時点では既に評価が決定しているため、その回の操作中に、操作者は評価を良くするための行動を取ることは出来ない。
そこで、到達判定部2010で到達が判定される以前から、評価および、通知を行う構成としても構わない。また、その際に得られた評価の値が、評価保持部2050が保持する評価の中で所定の順位よりも低い(悪い)値であったときに、「柔軟物をもっと曲げて下さい」などの画面通知又は音声通知などの通知を通知部2060で行う構成であっても構わない。
なお、柔軟物1040は、板状の柔軟物が剛体の物体の挿入口の周囲に当接して柔軟物の一箇所が湾曲しつつ挿入口1051に挿入されるものとして説明している。このような柔軟物1040の具体的な例としては、板状のフレキシブル基板又は、円筒状のチューブ若しくはケーブルなどであっても構わない。図16は、柔軟物1040が円筒状のチューブ1040hである場合を示す図である。円筒状のチューブチューブである柔軟物1040hは、その第二端1042の開口1040iを挿入口1051の周囲部分1051aの外側に被せられる以外は、第1実施形態と同様である。一方、物体1050としては、フレキシブル基板と電気的に接続される回路基板などのコネクタ、チューブ又はケーブルを差し込んで接続する接続管などが例示できる。
このように第1実施形態によれば、柔軟物1040が物体1050の挿入口1051に到達した際に、柔軟物1040を曲げる操作を行ってから挿入する制御を行うように教示するとき、柔軟物1040の曲がり具合の評価の情報を曲がり取得部2030で取得する。曲がり取得部2030で取得した曲がり具合の評価の情報を基に、教示によって得られた教示データが、柔軟物1040が挿入口1050に到達した際に、柔軟物1040を曲げる操作を行ってから挿入する教示を満たすかを判定して、前記曲がり取得部2030が取得した前記評価の情報に基づいて、通知部2060により、教示に関する所定の通知を行うことができる。又は、通知の代わりに、曲がり取得部2030が取得した前記評価の情報に基づいて複数の教示データの中から前記評価の高い教示を選択部2070で選択することができる。この結果、より評価の高い教示を使用することが可能となり、柔軟物1040を取扱う作業を精度良く行うことができる教示データを取得することができて、従来困難であった柔軟物1040の挿入作業などの作業を精度良く行うことができる。
<到達判定部の別構成>
第1実施形態では、到達判定部2010において、第二力センサー1021が取得した力が所定の力より大きくなった時刻を到達段階に達した時とみなし、そのとき時に(その後に)曲がり取得部2030より曲がり評価を取得する構成を示している。これに対して、本別構成では、前記構成の替わりに、第1実施形態では、到達判定部2010において、第二力センサー1021が取得した力が所定の力より大きくなった時から所定時間(例えば、100ミリセック)経過した時を到達段階に達した時とみなす。すなわち、第二力センサー1021が取得した力が所定の力より大きくなった時から所定時間経過したのち、曲がり取得部2030より曲がり評価を取得する。
本構成では、第1実施形態の各部に加えて、時刻取得部2040と、タイマ部2050とを用いる(図7参照)。
時刻取得部2040は、時刻を取得する。例えば、カウンタ回路を用いて時刻取得を実現する。
タイマ部2050は、時間の計測開始が指定された後、指定された時間が経過した時に、通知を行う装置である。具体的には、例えば、タイマ2050は、外部より計測の開始の通知を受けて、時刻取得部2040より時刻を取得し、以降、時刻取得部2040より時刻(またはカウンタの値)を取得し続けて、指定された時間が経過した否かを判定し、指定された時間が経過したと判定した場合に、外部に時間経過の通知を行う。
更に具体的には、例えば、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051の周囲部分1051aに接触した時刻(第二力センサー1021が取得した力が所定の力より大きくなった時刻)に、タイマ部2050に計測の開始を指示し、タイマ部2050より所定時間経過の通知を受けて、曲がり取得部2030より曲がり評価を取得する。
<第1変形例>
第1実施形態に示した曲がり取得部2030による曲がり具合の評価は、曲がり具合の評価の取得方法の一例を示すものであって、他の方法であっても構わない。第1実施形態の第1変形例では、曲がり取得部2030を、撮影装置の一例としての多眼カメラ1520と、多眼カメラ1520で撮影した画像を画像処理する特徴点抽出部(画像処理部)1525とを備える曲がり取得部2030Cとして構成し、画像処理によって曲がり具合の評価を取得する。図17は、本第1変形例におけるロボットアーム1010Aの先端と柔軟物1040とを示す図である。
特徴点1401、1402は、画像処理で柔軟物1040の曲がり具合を取得するために設けられた特徴点である。特徴点1402は、柔軟物1040の第二端1042に設けられた特徴点であり、特徴点1401は、柔軟物1040の真ん中の位置(第一端1041と第二端1042の中間の位置)に設けられた特徴点である。これらの特徴点1401,1402は、通常の柔軟物1040に互いに異なる色の油性マーカーを円形に塗るなどして設けられる。ここでは、特徴点1401は赤色であり、特徴点1402は緑色であるとする。また、作業空間には、特徴点1401,1402以外に赤色又は緑色の物体はないものとする。
図18は本構成におけるロボット装置1000Cの構成を示す図である。第1実施形態におけるロボット装置1000Aと同様に、ロボット装置1000Cは、ロボットアーム1010Aと同じ構造のロボットアーム1010Cを用いて、柔軟物1040の第二端1042を、物体1050に固定された挿入口1051に挿入する作業を教示、又は、教示及び再生する。図18において、図7に示した構成要素と同様の要素は、第1実施形態の構成における説明と同様の要素である。以下、図7と異なる図18の要素を説明する。
多眼カメラ1520は、特徴点1401、1402を撮影するカラーカメラである。ここでは、作業空間に対して固定したステレオカメラとする。
特徴点抽出部1525は、多眼カメラ1520が撮影したそれぞれの画像から特徴点1401、1402を抽出し、抽出した柔軟物1040の先端の特徴点1401、1402に基づいて柔軟物1040の先端を抽出する。特徴点抽出部1525による特徴点1401、1402の抽出方法は多数の方法が知られている。ここでは、簡単な一例を示す。特徴点1401を取得する場合、まず、多眼カメラ1520の撮影画像を2値化して赤色の領域を特徴点抽出部1525で抽出する。撮影画像の各画素が赤色成分か否かを特徴点抽出部1525で判定し、特徴点抽出部1525において、赤色と判定した画素に対して1を割り当て、赤色でないと判定した場合には0を割り当てる。この際、赤色成分の明度が閾値以上であり、かつ、青色成分、緑色成分の明度が閾値以下である画素を赤色の画素と特徴点抽出部1525で判定する。
画像中には、いくつかの赤色の領域(1が割り当てられた領域)ができるが、そのうち最大面積の領域を、特徴点抽出部1525で、特徴点1401の領域とみなし、特徴点抽出部1525において、領域の重心を特徴点1401の画像上での位置とする。特徴点1402についても同様に、緑色領域を特徴点抽出部1525で抽出して、位置を特徴点抽出部1525で算出する。特徴点抽出部1525は、ステレオ画像それぞれにおける特徴点1401、1402の位置を、後述の位置取得部1530へ出力する。
また、特徴点抽出部1525は、特徴点1402の領域の面積が予め定めた閾値よりも小さい場合は、特徴点1402を抽出できなかったと判定する。判定結果を、位置取得部1530を介して、曲がり取得部2030Cへ出力する。柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に挿入された場合、特徴点1402は挿入口1051の中に入るので多眼カメラ1520で撮影されず、抽出できない。また、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051の周囲部分1051aに接触した場合にも、特徴点1402は挿入口1051によって隠れるので多眼カメラ1520で撮影されず、抽出できない。
位置取得部1530は、多眼カメラ1520で取得したステレオ画像より、特徴点1401の位置(X1,Y1,Z1)及び特徴点1402の位置(X2,Y2,Z2)を算出する。通常のステレオ画像を用いた位置抽出方法により、位置取得を位置取得部1530で行って、取得した位置の情報を位置取得部1530から曲がり取得部2030Cに出力する。
曲がり取得部2030Cは、位置取得部1530で算出した特徴点1402の位置と、手先1011の位置とに基づいて、曲がり具合の評価を行う。
第1実施形態では、図5Aにおける第二端1042側の先端の向き2160を挿入口1051の穴の向き2170を用いて近似したが、本構成では、図17における第二端1042の向き2160を、ベクトル1420で近似する。このベクトル1420は、特徴点1401を始点とし、特徴点1402を終点とするベクトルである。すなわち、柔軟物1040の真ん中を始点とし、柔軟物1040の第二端1042を終点とするベクトル1420を、第二端1042側の先端の向き2160とみなすことで、第1実施形態と同様に曲がり具合の評価を曲がり取得部2030Cで算出する。
位置取得部1530が取得した特徴点1401の位置と、特徴点1402の位置とが、それぞれ、(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)のとき、ベクトル1420は、(X2−X1,Y2−Y1、Z2−Z1)として曲がり取得部2030Cで算出される。
このとき、第一端1041側の先端の向き2150と、ベクトル1420とのなす角度θは、式(2)の(T,T,T)を(X2−X1、Y2−Y1、Z2−Z1)に置き換えることで曲がり取得部2030Cで算出でき、
Figure 0005636119
.....(6)
となる。
また、ここでも曲がり具合の評価F(θ)は、第1実施形態と同じく式(3)となる。
到達判定部2010Cは、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051の入口に到達したかを判定する。具体的には、特徴点抽出部1525が、特徴点1402を抽出できなくなった場合に、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に到達したと判定する。
なお、ここでは、図17におけるベクトル1420を、位置取得部1530(および特徴点抽出部1525)により取得する構成を説明したが、同様にして、第一端1041側の先端の向きであるベクトル2150も、位置取得部1530(および特徴点抽出部1525)により取得する構成であっても構わない。
前記した第1変形例によれば、第1実施形態の効果に記載と同様の効果を得られる。特に、第1変形例では、第二力センサー1021を用いずに到達検出を行うため、柔軟物1040と挿入口1051の周囲部分1051aとが接触する際の力が弱く、第二力センサー1021で検出できないような場合にも、第1実施形態と同等の効果が得られる。
<通知部の別構成>
なお、通知部2060は、第1実施形態では、ディスプレイである構成として説明しているが、ディスプレイに表示される内容を音声で出力するスピーカーであっても構わない。その場合、通知生成部2065は、対応する音声出力を合成する。また、ディスプレイによる通知と、音声による通知との両方を行う構成としても構わない。
このような構成を用いると、操作者がより作業をしやすい環境を提供することができる。
<第2変形例>
第1実施形態の第1変形例では、教示および再生を同一の装置(ロボット装置1000A)を用いて行う場合を説明したが、それぞれを別々の装置を行う構成であっても構わない。図19は、第1実施形態の第2変形例における教示装置1000Dの構成を示す図である。第1変形例と同じ符号の部は、第1変形例の機能と同様であるため、説明を省略する。以下、第1変形例と異なる部について説明する。この教示装置1000Dにはロボットアームは備えていない。
手先1011Dは、ロボットアームの手先ではなく、教示時に操作者が握る部分である。第1実施形態及び第1変形例では、手先1011の先に操作部1090が結合されていたが、第2変形例では、手先1011Dを操作者が直接握って移動するため、操作部は備えていない。
特徴点1710は、固定部1030に設けられた特徴点である。特徴点は、具体的には、油性マーカー等で青色に塗られた点である。なお、作業環境には、特徴点1710以外に青色の物体は置かないこととする。
特徴点抽出部1525Dは、特徴点1401、1402に加えて、特徴点1710の画像上での位置を抽出する。それ以外は、特徴点抽出部1525と同様である。
位置取得部1530Dは、特徴点1401、1402に加えて、特徴点1710の位置を抽出する。それ以外は、位置取得部1530と同様である。なお、第2変形例では、特徴点1710の位置を手先1011Dの位置とみなし、第1実施形態で位置姿勢取得部1013がロボットアーム1010の手先1011の位置を取得したのと同様に、位置取得部1530Dが手先1011Dの位置を取得する。
モード入力部1091Dは、ロボットアーム1010で行う処理モードを入力する。教示装置1000Dは、再生には用いられないので「再生を行う」の選択はなく、「教示を実行する」、「実行しない」の2つの選択肢のいずれかのときに使用される。
管理部1012Dは、教示装置1000Dの全体の動作を管理する。
<ロボットアーム1010Aの処理の流れ>
管理部1012Dによるロボットアーム1010Aの処理の流れを、図20を用いて説明する。
まず、ステップS1810で、管理部1012Dは処理を開始する。
次いで、ステップS1820で、管理部1012Dは、モード入力部1091Dより通知を取得する。すなわち、操作者がロボットアーム1010Aで行う2つの処理モードのうち、「教示を実行する」、「実行しない」のいずれが入力されているかを、管理部1012Dは、モード入力部1091Dより取得する。
ステップS1830で、管理部1012Dは、取得した通知によって分岐を行う。すなわち、取得した通知が「実行しない」を示す「0」であった場合、ステップS1820に分岐し、「教示を実行する」の場合はステップS1847に分岐する。
ステップS1847で、管理部1012Dは、位置取得部1530Dより手先1011Dの位置(特徴点1710の位置)を取得し、軌跡情報保持部1095に格納する。
次いで、ステップS1860で、到達判定部2010Cは、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に到達したかを判定する。到達判定部2010Cで到達が判定された場合、ステップS1870に分岐し、到達判定部2010Cで到達が判定されなかった場合、ステップS1892に分岐する。なお、教示が開始されてから、既に到達判定を行っている場合にもステップS1892に分岐する。
ステップS1870で、到達判定部2010Cで到達が判定された後、曲がり取得部2030Cは、柔軟物1040の曲がり具合の評価を取得する。
一例として、到達判定部2010Cで到達が判定されたとき、到達判定部2010Cから管理部1012Dに到達判定信号が入力され、管理部1012Dから曲がり取得部2030Cに、柔軟物1040の曲がり具合を取得するように指令が入力される。曲がり取得部2030Cは、位置取得部1530Dの情報を基に、柔軟物1040の曲がり具合の評価の情報を取得して、取得した柔軟物1040の曲がり具合の情報を管理部1012Dに出力する。
次いで、ステップS1880で、管理部1012Dは、ステップS1870で曲がり取得部2030Cにより取得した曲がり具合の評価を、評価保持部2050に格納する。
次いで、ステップS1890で、通知生成部2065は、評価情報等の、操作者に通知部2060で通知するための表示画面を生成する。例えば、図12の処理に相当する処理を行う。
次いで、ステップS1891で、通知部2060は、通知生成部2065が生成した表示画面をディスプレイに表示する。
次いで、ステップS1892では、モード入力部1091Dから管理部1012Dに新しい通知があったか否かによる分岐を行う。すなわち、モード入力部1091Dから管理部1012Dに新しい通知がなかった場合(モード入力部1091Dに新しい入力がなされなかった場合)、ステップS1847に分岐し、教示を継続する。モード入力部1091Dから管理部1012Dに新しい通知があった場合にはステップS1820に分岐し、入力に応じた処理を行う。
前記した第2変形例によれば、第1実施形態の効果に記載と同様の効果を得られる。特に第2変形例を用いれば、教示を行う装置は簡単な構成である。よって、例えば、教示を行う技術を有する操作者が希少であって、操作者の所へ教示装置を持ち込む必要がある場合にも、容易に持ち込み作業を行うことが出来る。また、教示を行う装置が簡単な構成であるため、多数の操作者が操作を行って、その中で得られた一番評価の高い教示を、最終的に使用する教示として選択することが出来る。
<第3変形例>
第1実施形態において再生制御部1094Aは、評価値が最も高い教示データを用いる構成を説明しているが、第1実施形態の第3変形例として、評価が高い上位のN個(ただし、Nは2以上の整数である。)の教示データを管理部1012Aで平均化した軌跡を再生する構成としても構わない。その際、図3A〜図3Dにおける段階毎に管理部1012Aで平均を取る構成としても構わない。例えば、柔軟物1040が挿入口1051の周囲部分1051aに接触するまでの段階を複数の教示で管理部1012Aで平均を取る。
このような構成を用いた場合、個々の教示におけるふらつき(変動)を吸収することができ、挿入の成功率を向上させることができる。
<第4変形例>
第1実施形態の第4変形例として、教示をいつまで繰り返すかを自動で決定する構成としても構わない。例えば、目標となる評価値を予め保持する目標評価値保持部を設けておき、その目標となる評価値以上の評価が得られるまで管理部1012Aで教示を繰り返す構成としても構わない。また、その目標となる評価値以上の評価が得られるまで、通知部2060が、教示の続行を推奨する通知を行う構成であっても構わない。
図25は、第4変形例における、教示装置1000ETを含むロボット装置1000Eの構成を示す図である。第1実施形態と同じ符号の部分は、第1実施形態と同じ要素であるので説明を省略する。以下、異なる部分を説明する。
目標評価値保持部2120は、目標となる評価値を予め保持する。
教示判定部2110は、管理部1012Eが取得した評価値と、目標保持部2120より取得した目標評価値とを比較して、後者の方が大きい場合には、教示を継続する判定を行い、それ以外の場合には、教示を終了する判定を行って、判定結果を管理部1012Eに出力する。
通知生成部2065Eは、教示を継続することを操作者に通知するための画像又は音声等を生成する。ここでは、一例として、「教示を継続します。ロボットは初期位置に移動します。」という文字列の画像を生成する。
管理部1012Eは、第1実施形態における管理部1012が行う処理に加えて、教示判定部2110を用いて教示を継続するか、教示を終了するかの判定を行わせる。教示を継続する場合には、通知生成部2065で教示を継続する通知を生成する。
以下、管理部1012Eが行う処理の流れを、図24を用いて説明する。ステップ9010からステップ9080までの各ステップは、第1実施形態の図13のステップS9010〜ステップS9080までの各ステップと同様であるので説明を省略する。以下、異なる部分について説明する。
ステップS9080の後のステップS9120で、モード入力部1091から管理部1012Aに新しい出力があったか否かを管理部1012Aで判定する。モード入力部1091から管理部1012Aに新しい出力があった場合にはステップS9210に分岐する。管理部1012Aに新しい出力がなかった場合にはステップS9047に分岐する。ステップS9047以降のステップは第1実施形態の場合と同様である。
次に、ステップS9210では、モード入力部1091から管理部1012Eに新しい出力として通知された通知内容に基づく分岐を行う。すなわち、モード入力部1091から管理部1012Aに「実行しない」を示す通知が行われた場合、ステップS9220に分岐する。それ以外の場合には、ステップS9020に分岐する。
ステップS9220で、管理部1012Eは、教示判定部2110を用いて教示判定の処理を行う。教示判定部2110から教示を継続する判定が管理部1012Eに出力された場合、ステップS9230へ分岐する。教示判定部2110から教示を継続しない判定が管理部1012Eに出力された場合、ステップS9020に分岐する。
ステップS9230で、管理部1012Eは,通知生成部2055Eによって通知を生成する。一例として、通知生成部2055Eによって、「教示を継続します。ロボットは初期位置に移動します。」という文字列の画像を生成する。
次いで、ステップS9240で、管理部1012Eは、通知部2060によって、通知生成部2055Eが生成した通知内容を通知する。ここでは、通知部2060はディスプレイであって、ディスプレイに「教示を継続します。ロボットは初期位置に移動します。」という文字列の画像を表示する。ステップS9240の終了後、管理部1012Eは、ステップS9045に処理を分岐する。
また、ここでは、教示判定部が教示を継続しない判定を行ったときには、通知を生成しない構成を示したが、その場合に、通知生成部2065を介して通知部2060に、目標となる評価値を上回ったことを示す表示を行ってもよい。
また、教示判定部2110は、評価保持部2050が保持する評価の上位N番目の値(ただし、Nは2以上の整数である。)が、目標を上回った場合に、教示を終了する(継続しない)判定を行い、それ以外の場合に教示を継続する判定を行ってもよい。そして、教示を終了する際に、管理部1012Eは図示しない平均データ生成部を用いて、上位N個の教示データを平均化した教示データを再生用の教示データとして、軌跡情報保持部1095に格納する構成であっても構わない。
また、教示判定部2110は、評価保持部2050が保持する評価の上位N個(ただし、Nは2以上の整数である。)の分散の値を算出し、算出した値が所定の値以下になったときに、教示を終了する判定を行い、それ以外の場合に、教示を継続する判定を行う構成としても構わない。また、通知部2060は、前記分散を通知する構成であっても構わない。なお、この構成では、目標保持部2120は、前記所定の値を保持する。
このような構成を用いると、教示回数を決める手間が省けると共に、効果の少ない教示作業を減らすことができる。
<第5変形例>
第1実施形態では到達判定部2010での到達判定をリアルタイムに行っているが、軌跡情報保持部1095に、位置と姿勢とに加えて、移動位置決定部1092を介して第二力センサー1021の値とを記録しておき、教示が終了した後に、軌跡情報保持部1095に記録された情報を基に、到達の判定を到達判定部2010で行う構成としても構わない。この場合、図7のブロック図において、到達判定部2010と軌跡情報保持部1095とを接続線で接続しておき、情報が入出力できるようにする必要がある。
また、第二力センサー1021の値に加えて、手先1011の速度又は加速度を用いて到達判定を行っても構わない。手先1011の速度又は加速度は、手先1011の位置及びその位置の情報を取得した時間を基に移動位置決定部1092で求めることができる。
また、ここでは、手先1011に取り付けた第二力センサー1021の値に基づいて到達判定を行っているが、第二力センサー1021を物体1050または挿入口1051の付近に取り付けて、第二力センサー1021で取得した情報を基に到達判定を行っても構わない。また、挿入口1051の付近を撮影するカメラと画像処理部とを使用して、画像処理を用いて到達判定を行っても構わない。
このような構成を用いると、到達判定を、より正確に行うことができる。
<第6変形例>
第1実施形態では、曲がり基準保持部2020は、挿入口1051の穴の向き2170の情報を保持する。そして、挿入口1051の穴の向き2170に対する第一端1041の向きが離れるほど、柔軟物1040が曲がっていると判定している。
ここでは、逆に、曲がり基準保持部2030は、柔軟物1040が曲がるときの、基準となる、(理想の)第一端1041の姿勢の情報を保持しておき、実際の第一端1041の姿勢が、理想の姿勢にどれだけ近いかによって曲がり取得部2030で評価を行う構成とする。柔軟物1040が曲がるときの、基準となる、(理想の)第一端1041の姿勢の情報は、曲がり基準保持部2030に予め登録しておく構成としても良いし、挿入完了段階の姿勢より、曲がり取得部2030で取得する構成としても構わない。図21は、ラグビーボール形状の柔軟物1040U(真ん中部分が膨らんだ形状)の曲がり具合を示す図である。実線で示す柔軟物1040Uは曲がった状態の柔軟物1040Uであり、点線で示す柔軟物1040Vは、曲がっていない状態の柔軟物1040Vである。参照符号2501Uは、曲がった状態における柔軟物1040Uの第一端1041Uの法線方向であり、参照符号2501Vは曲がっていない状態における第一端1041Vの法線方向である。曲がり基準保持部2030には、第一端1041Vの法線方向2501Vの方向を基準として登録しておく。曲がり取得部2030は、曲がり基準保持部2030が情報として保持する2501Vの方向と、位置姿勢取得部1013より取得した2501Uの方向とのなす角度によって、第1実施形態と同様に、曲がり具合の評価の情報を曲がり取得部2030で取得する。このような構成を用いれば、柔軟物1040の形状にとらわれず、曲がり具合の評価の情報を曲がり取得部2030で取得することが出来る。
<第7変形例>
柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051の周囲部分1051aに実際に接触したことを判定する実接触判定部を設けて、接触した時刻以降、到達が到達判定部で判定されるまで、曲がり取得部2030が取得した値を、通知生成部2065を介して、通知部2060で通知する構成としても構わない。実接触判定部の一例としては、第二力センサー1021を物体1050又は挿入口1051の付近に取り付けて、第二力センサー1021で検出された力の情報が所定の閾値以上となることにより、実際の接触を判定するように構成してもよい。曲がり取得部2030が取得した曲がり具合が、予め定めた曲がり具合に到達していないと曲がり取得部2030で判定した場合、「もっと曲げられませんか?」などの音声を通知部2060で通知するなどして、操作者を誘導する構成を用いても構わない。
また、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051に接触したと実接触判定部で判定した後に、手先1011を回転する方向の移動をパワーアシストする構成を用いても構わない。
このような構成を用いれば、再生が成功しやすい教示データが取得しやすくなる。
<第8変形例>
第1実施形態では、固定部1030に柔軟物1040の第一端1041を固定し、物体1050の挿入口1051に柔軟物1040の第二端1042を挿入する作業を説明しているが、固定部1030に挿入口1051の周囲部分1051a(あるいは物体1050)を固定して、ロボットアーム1010A以外の場所(例えば物体載置台1050Hに)に柔軟物1040の第一端1041を固定して、挿入作業を行う構成としても構わない。
<第9変形例>
第1実施形態では、柔軟物1040の第二端1042を挿入口1051の周囲部分1051aに挿入する作業を行う際、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051の周囲部分1051aに接触し、かつ、曲がった状態になってから、挿入を行う構成を説明している。また、第1実施形態では、柔軟物1040の第二端1042が挿入口1051の周囲部分1051aに接触し、かつ、柔軟物1040が曲がった状態になってから、挿入を行う操作を良い評価とする評価を行う評価装置又は教示装置を説明している。
しかし、前記は本発明を適用できる柔軟物1040を扱う作業の一例である。例えば、柔軟物1040の先端を物体1050の所定の位置に移動する作業(挿入作業が無い作業も含む。)にも本発明を適用することができる。柔軟物1040の先端を物体1050の所定の位置に移動する際においても、柔軟物1040が物体1050に接触し、かつ、柔軟物1040が曲がった状態になってから、所定の位置になるように制御を行えば、目標の移動は成功しやすい。よって、このような作業においても本発明を適用することができる。
<第10変形例>
第1変形例では、柔軟物1040の両端における柔軟物1040の方向がなす角度に基づいて柔軟物1040の曲がり具合を評価する方向を説明しているが、方向を取得する位置は両端に限らず、柔軟物1040上の異なる2点であれば良い。ただし、ここでは、柔軟物1040が2箇所以上で曲がる等の特別な場合は、この構成の対象外とする。
以下、図22を用いて前記両端以外の柔軟物1040上の異なる2点で柔軟物1040の方向を取得する方法について説明する。図22は、第一端1014に固定された種々の状態の柔軟物1040を示す図である。図22における柔軟物1040sは、柔軟物1040が曲がっていない状態(まっすぐな状態)を示す。柔軟物1040rは、柔軟物1040sから少しだけ曲がった状態の柔軟物1040を示す。また、柔軟物1040qは、柔軟物1040rから更に少しだけ曲がった状態の柔軟物1040を示す。
柔軟物1040の第二端1042q〜1042sはそれぞれ、柔軟物1040q〜1040sにおける第二端1042を示す。
図22において、第一端1041から第二端1042sの向きをx軸方向とし、x軸に垂直な方向にy軸方向とし、第一端1041を原点とする。
点2401q〜2401sは、それぞれ、柔軟物1040p〜1040sにおいて第一端1041から、4mmの点を示す。点2402q〜2402sはそれぞれ、柔軟物1040q〜1040sにおいて第一端1041から、8mmの点を示す。q1〜r1は、点2401q〜2401rにおいて、柔軟物1040q〜1040rの接線が、x軸に対してなす角度である。q2〜r2は、点2402q〜点2402rにおいて、柔軟物1040q〜1040rの接線が、x軸に対してなす角度である。
さて、柔軟物1040qは、柔軟物1040rを少し曲げた状態である。よって、点2401qと、点2401rを比較すると、前者が後者よりも、より曲がった状態になる。よって、以下の式(7)が成り立つ。
q1>r1 .....(7)
点2402qと、点2402rについても同様であり、
q2>r2 .....(8)
が成り立つ。また、第一端1041から遠い位置ほど、柔軟物1040qは柔軟物1040rと離れていくことになり、式(9)が成り立つ。
q2−r2>q1−r2 .....(9)
式(9)の両辺に(r2−q1)を加えると式(10)が成り立つ。
q2−q1>r2−r1 .....(10)
式(10)において、q2−q1は、柔軟物1040q上の2点(点2401qと点2402q)における柔軟物1040の接線がなす角度である。r2−r1も同様である。柔軟物1040qは柔軟物1040rよりも曲がった状態であることより、式(10)は、「柔軟物1040上の2点(点2401と点2402)における柔軟物1040の接線がなす角度が大きい程、柔軟物1040は曲がった状態である」ことを示す。
また、法線と接線は直交関係にあることより、同様に、「柔軟物1040上の2点(点2401と点2402)における柔軟物1040の法線がなす角度が大きい程、柔軟物1040は曲がった状態である」が成り立つ。
<第11変形例>
第1実施形態では、ロボット装置1000Aには、ロボットアーム1010Aが含まれる構成を説明しているが、他のロボットであっても構わない。図26は、全方向移動型のロボット1010F及び教示装置1000FTを含むロボット装置1000Fを説明する図である。全方向移動型ロボットについては、一例として、非特許文献1、又は、非特許文献2に記載されている。
ロボット1010Fは、円盤状の台2610には、下面側に回転自在に位置しかつモータ912Mにより正逆駆動される複数の車輪2620と、上面側に固定された柱2630とが取り付けられている。また、ロボット1010Fの台2610の上面には、荷物を搭載することができる。
柱2630には、その上端に位置する第一力センサー1020と、その外側側面に固定された固定部1030とが取り付けられている。また、第一力センサー1020のさらに上端には操作部1090が取り付けられている。
物体1050には、挿入口1051を有する筒状の周囲部分1051aが取り付けられている。物体1050は、具体的な例としては、建築物のドアであって、挿入口1051は、ドアの開閉のカードキーを挿入する挿入口である。固定部1030は、挿入口1051と同じ高さに取り付けられている。また、固定部1030には柔軟物1040が取り付けられている。柔軟物1040は、具体的な例としては、前記のカードキーである。他は第一実施形態の場合と同様なので説明を省略する。
なお、本発明を第1実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、前記の第1実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
第1実施形態およびその変形例の説明では、処理の流れの一例を示したが、互いに依存関係のない処理については順序を入替えたり、並列化して実行しても構わない。
また、ここで述べたロボットの教示方法(ロボットの教示装置の制御方法)を、他のロボット教示手法と一緒に適用しても良い。
ロボットアーム1010およびその変形例を構成する要素で、操作部1090、固定部1030、手先1011、モータ912M、第一力センサー1020、などの物理的なユニット以外の一部または全部は、マイクロプロセッサ、ROM、RAM、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、およびマウスなどから構成されるコンピュータシステムで実現することができる。そのRAMまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。つまり、マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
ロボットアーム1010およびその変形例を構成する要素で、操作部1090、固定部1030、手先1011、以外の各部の一部または全部は、1個のシステムLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)から構成されているとしてもよい。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、およびRAMなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。そのRAMには、コンピュータプログラムが記憶されている。つまり、マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。
ロボットアーム1010およびその変形例を構成する要素で、操作部1090、固定部1030、手先1011、以外の各部の一部または全部は、各装置に脱着可能なICカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。そのICカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ROM、およびRAMなどから構成されるコンピュータシステムである。そのICカードまたはモジュールは、前記の超多機能LSIを含むとしてもよい。つまり、マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、そのICカードまたはモジュールは、その機能を達成する。このICカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
ロボットアーム1010およびその変形例を構成する要素で、操作部1090、固定部1030、手先1011、以外の各部の一部または全部は、ロボットの教示データを生成する方法としても実現される。また、本発明は、これらの方法によりコンピュータに教示データを生成させるコンピュータプログラム、又は、コンピュータプログラムからなるディジタル信号としても実現される。
また、ロボットアーム1010およびその変形例を構成する要素で、操作部1090、固定部1030、手先1011、以外の各部の一部または全部は、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、上述のコンピュータプログラムまたはディジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、BD(Blu−ray Disc)、又は、半導体メモリなどに記録したものとしても実現される。また、これらの記録媒体に記録されているディジタル信号としても実現される。
また、ロボットアーム1010およびその変形例を構成する要素で、操作部1090、固定部1030、手先1011、以外の各部の一部または全部は、電気通信回線、無線通信回線、有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、またはデータ放送等を経由して伝送される、上述のコンピュータプログラムまたはディジタル信号としても実現される。
また、ロボットアーム1010およびその変形例を構成する要素で、操作部1090、固定部1030、手先1011、以外の各部の一部または全部は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムとしても実現される。この場合、そのメモリは、上述のコンピュータプログラムを記憶しており、マイクロプロセッサは、そのコンピュータプログラムにしたがって動作する。
また、そのコンピュータプログラムまたはディジタル信号を記録媒体に記録して移送することにより、またはコンピュータプログラムまたはディジタル信号をネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより本発明の処理を実施してもよい。
前記コンピュータプログラムの一例として、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをCPU等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。なお、前記実施形態又は変形例における制御装置を構成する要素の一部又は全部を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置の制御プログラムであって、
コンピュータを、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を判定する到達判定部と、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を取得する曲がり取得部と、
前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて教示に関する通知を行う通知部、
として機能させるためのロボットの教示装置の制御プログラムである。
又は、前記プログラムは、柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置の制御プログラムであって、
コンピュータを、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を判定する到達判定部と、
前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を取得する曲がり取得部と、
前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて複数の教示データの中から前記評価の高い教示を選択する選択部、
として機能させるためのロボットの教示装置の制御プログラムである。
また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
本発明にかかるロボットの教示装置、ロボット装置、ロボットの教示装置の制御方法、ロボットの教示装置の制御プログラムは、柔軟物を物体の挿入口に挿入する教示データに基づいて、挿入作業を再生する作業を行う、ロボットの教示装置、ロボット装置、ロボットの教示装置の制御方法、ロボットの教示装置の制御プログラムとして有用である。また、本発明は、柔軟物の挿入に限らず、柔軟物の先端を所望の位置に移動する作業を行うロボットの教示装置、ロボット装置、ロボットの教示装置の制御方法、ロボットの教示装置の制御プログラムにおいても適用される可能性がある。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

Claims (12)

  1. 柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置であって、
    前記柔軟物の先端の前記物体への到達を判定する到達判定部と、
    前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度に基づいて取得する曲がり取得部と、
    前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて教示に関する通知を行う通知部と、を備えるロボットの教示装置。
  2. 前記通知部は、前記柔軟物をさらに曲げるように通知する、請求項1に記載のロボットの教示装置。
  3. 前記作業の教示を複数回行い、かつ、前記それぞれの教示時に前記到達判定部が到達を判定したときに前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報を保持する評価保持部をさらに備え、
    前記通知部は、前記評価保持部が保持する複数の評価の情報のうち、評価の値が高い方から第一の所定数個の評価の値又は前記第一の所定数個の評価の値の分散を通知する、
    請求項1又は2に記載のロボットの教示装置。
  4. 前記作業の教示を複数回行い、かつ、前記それぞれの教示時に前記到達判定部が到達を判定したときに前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報をそれぞれ保持する評価保持部と、
    前記評価保持部が保持する複数の評価の情報のうち、評価の値が高い方から所定数個の評価の値に基づいて教示を継続するか否かの判定を行う教示判定部と、
    をさらに備える請求項1又は2に記載のロボットの教示装置。
  5. 前記作業の教示を複数回行い、かつ、前記それぞれの教示時に前記到達判定部が到達を判定したときに前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報を保持する評価保持部をさらに備える請求項1又は2に記載のロボットの教示装置と、
    前記教示装置によって教示した軌跡を前記ロボットで再生する再生制御部とを備え、
    前記再生制御部は、前記評価保持部が保持する複数の評価の情報のうち、評価の値が高い教示が行われたときに生成された教示データを再生する、
    ロボット装置。
  6. 前記作業の教示を複数回行い、かつ、前記それぞれの教示時に前記到達判定部が到達を判定したときに前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報を保持する評価保持部をさらに備える請求項1又は2に記載のロボットの教示装置と、
    前記教示装置によって教示した軌跡を前記ロボットで再生する再生制御部とを備え、
    前記再生制御部は、前記評価保持部が保持する複数の評価の情報のうち、評価の値が高い方から所定数個の教示データを平均して生成された教示データを再生する、
    ロボット装置。
  7. 柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置の制御方法であって、
    前記柔軟物の先端の前記物体への到達を到達判定部で判定し、
    前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度に基づいて曲がり取得部で取得し、
    前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて教示に関する所定の通知を通知部で行う、
    ロボットの教示装置の制御方法。
  8. 柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置の制御方法であって、
    前記柔軟物の先端の前記物体への到達を到達判定部で判定し、
    前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度に基づいて曲がり取得部で取得し、
    前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて複数の教示データの中から前記評価の高い教示を選択部で選択する、
    ロボットの教示装置の制御方法。
  9. 柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置の制御プログラムであって、
    コンピュータを、
    前記柔軟物の先端の前記物体への到達を判定する到達判定部と、
    前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度に基づいて取得する曲がり取得部と、
    前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて教示に関する通知を行う通知部、
    として機能させるためのロボットの教示装置の制御プログラム。
  10. 柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置の制御プログラムであって、
    コンピュータを、
    前記柔軟物の先端の前記物体への到達を判定する到達判定部と、
    前記柔軟物の先端の前記物体への到達を前記到達判定部で判定したときの前記柔軟物の曲がり具合の評価の情報を前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度に基づいて取得する曲がり取得部と、
    前記曲がり取得部が取得した前記評価の情報に基づいて複数の教示データの中から前記評価の高い教示を選択する選択部、
    として機能させるためのロボットの教示装置の制御プログラム。
  11. 柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置であって、
    前記柔軟物の先端の前記物体への到達を判定する到達判定部と、
    前記柔軟物保持部の姿勢を取得する姿勢取得部と、
    前記姿勢取得部が取得した前記姿勢の方向と、予め決められた所定の方向とのなす角度を、前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度として取得する曲がり取得部と、
    前記曲がり取得部が取得した前記角度に基づいて教示に関する通知を行う通知部と、
    を備える、ロボットの教示装置。
  12. 柔軟物を保持可能な柔軟物保持部と、前記柔軟物保持部を所定の方向に移動させて前記柔軟物と物体との間で嵌め合わせ作業を行う駆動部とを備えて、前記作業の教示を行って教示データを生成するロボットの教示装置であって、
    前記柔軟物保持部の姿勢を取得する姿勢取得部と、
    前記姿勢取得部が取得した前記姿勢の方向と、予め決められた所定の方向とのなす角度を、前記柔軟物の2点における前記柔軟物の方向のなす角度として取得する曲がり取得部と、
    前記曲がり取得部が取得した前記角度に基づいて複数の教示のなかから前記評価の高い教示を選択する選択部と、
    を備えるロボットの教示装置。
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