JP5733511B2 - ハンドガイド装置とその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ライン上を移動する作業対象物に対してハンドを操作するハンドガイド装置とその制御方法に関する。

本願において、「ライン」とは、組立ライン、ピッキングライン、加工ラインなど、作業対象物を連続的に移動する搬送ラインを意味する。
また、「ハンドガイド装置」とは、ハンドガイド操作で、（１）ラインを流れる対象物にロボットが把持したワークを組付ける装置、（２）ラインを流れるワークをピッキングする装置、（３）ラインを流れるワークを加工する装置など、ラインで活用され、ライン上を移動する作業対象物に対してハンドを操作する装置全般を意味する。

近年、多くの自動車メーカが「モジュール化組付」を推進している。モジュール化組付とは、車体に組付ける複数の部品を１つのモジュールに予め組付けておき、このモジュールを車体に組付ける部品組付手段である。
このようなモジュール化組付により、部品組付のための車両内乗込み作業を低減することができるが、その反面、モジュールが大型化し、作業者の負担が増大していた。

そこで、ライン上で移動する作業対象物（例えば、自動車の車体）にワーク（例えば、インストゥルメントパネルなどのモジュール）を組付ける際の、作業者の負担を軽減する手段が種々、提案されている（例えば、特許文献１〜５）。

特許文献１は、自動車のフロントパネルなど、重量のある長尺なワークの組み立てにおいて助力装置を用いるものであり、特許文献２は、機械式マニピュレータを用いるものであり、特許文献３は、回転の中心となる回転軸を切り換えるものである。これらはいずれも、把持物の重量を装置が補償し、位置決めを人間が行う方式が取られている。

特許文献４、５は、ロボットの自動動作において、搬送装置にロボットが追従するものである。これらは、ロボットと搬送装置の距離と、搬送装置上の作業対象の移動方向とを計算し、ロボットの軌道を搬送装置の送り速度に合わせて補正するというものである。

特開２００９−０３４７５４号公報、「パワーアシスト装置及びその制御方法」 特開２００８−２１３１１９号公報、「協調作業ロボットとその制御方法」 特開２０１０−２６４５３８号公報、「ロボット制御装置」 特開平４−２９０１０４号公報、「産業用ロボット制御装置」 特開平８−３９４６８号公報、「ロボットの制御システム」

作業対象物（例えば、自動車の車体）を搬送する搬送装置の設置面や搬送装置自体の誤差に基づき、ラインにゆがみがありかつ、搬送装置と搬送される作業対象物との間に設置誤差などがある場合、以下のような問題点があった。

特許文献１〜３では、搬送装置上を移動する作業対象物に対して人がロボットを操作してワークの組付けを行う場合を考慮していない。そのため、搬送装置上の作業対象物とロボットが把持したワークとの相対的な姿勢のずれは、作業者が目視で手動補正するか、装置に大きなずれを許容する受動機構を持たせるなどの必要性があった。

特許文献４、５は、ロボットが自動動作で搬送装置に追従するための技術であり、人の操作でロボットが動作し、ロボットの姿勢が任意に変化する状態が考慮されてない。

そのため、ライン上を移動する作業対象物に対して人がロボットを操作してワークの組付けを行う場合、従来技術では、作業者は並進操作、ワークと作業対象物との位置あわせ、及び作業対象物に対するワークの相対的な姿勢の調整の全てを行いながらワークの組付作業を行わなければならず、作業の難易度が高い問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ライン上を移動する作業対象物に対するワークの相対的な姿勢調整を不要にすることができ、人がロボットを操作して並進操作のみを行うことにより、作業対象物に対するワークの位置合わせを行い、作業対象物にワークの組付けを行うことができるハンドガイド装置とその制御方法を提供することにある。

本発明によれば、ライン上を移動する作業対象物に対してハンドを操作するハンドガイド装置であって、
前記ワークを把持するハンドと、該ハンドをロボットエリア内で移動可能なロボットと、該ロボットの作動を操作するハンドガイド操作盤と、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、を備え、
前記ロボット制御装置は、前記ハンドの姿勢、もしくは姿勢及び位置をラインの姿勢に合わせて自動補正するラインキャリブレーション機能を有する、ことを特徴とするハンドガイド装置が提供される。

また本発明によれば、ワークを把持するハンドと、該ハンドをロボットエリア内で移動可能なロボットと、該ロボットの作動を操作するハンドガイド操作盤とを備え、ライン上を移動する作業対象物に対してハンドを操作するためのハンドガイド装置の制御方法であって、
（Ａ）前記ラインのゆがみ量を予め計測して記憶し、
（Ｂ）前記ラインのゆがみ量に応じて、前記ハンドの姿勢、もしくは姿勢及び位置をリアルタイムに補正する、ことを特徴とするハンドガイド装置の制御方法が提供される。

上記本発明の装置と方法によれば、計測したラインのゆがみ量に応じて、ワークを把持するハンドの姿勢、もしくは姿勢及び位置をリアルタイムに補正するので、ラインのゆがみ量に起因する作業対象物に対するワークの相対的な姿勢、もしくは姿勢及び位置のずれを無くすことができる。

従って、ライン上を移動する作業対象物に対するワークの相対的な姿勢、もしくは姿勢及び位置の調整を不要にすることができ、人がロボットを操作して並進操作のみを行うことにより、作業対象物に対するワークの位置合わせを行うことができる。

また作業者は並進操作のみを行い、位置あわせに集中できるため、作業が容易になり作業効率及び作業速度を高めることができる。
さらに、組み付け作業などでは、作業対象物に対するワークの相対的な姿勢、もしくは姿勢及び位置のずれに起因するワークと作業対象物のかじりなどのおそれを軽減できる。

本発明によるハンドガイド装置の実施形態を示す平面図である。 図１のハンドガイド装置の制御フロー図である。 ゆがみを持つラインの模式図である。 協働モードにおける補正のロジック図である。 図４に相当する、ラインのゆがみとハンドの補正の模式図である。 ラインのゆがみとハンドの補正の別の模式図である。 ハンドの姿勢の補正に加えて、位置補正を行う場合の模式図である。

以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明によるハンドガイド装置の実施形態を示す平面図である。
この実施形態においてハンドガイド装置１０は、ライン１上を移動する作業対象物２にワーク３を組付けるためのハンドガイド装置である。

ライン１は、作業対象物２（この例で自動車の車体）にワーク３（この例でインストゥルメントパネルなどのモジュール）を組付けるラインであり、作業対象物２は所定の速度で左方（図で）に連続的に移動するようになっている。所定の速度は、一定でも変化してもよい。
ライン１は、作業対象物２を所定の軌道に沿って搬送する搬送装置１ａを有する。所定の軌道は、予め設定された軌道である。
搬送装置１ａは、作業対象物２の姿勢を保持したまま搬送できる限りで、ベルトコンベア、ローラコンベア、スラットコンベア、吊下げ式のチェーンコンベア、等であってもよい。

作業対象物２（車体）には、開口部２ａ（車体のドア部）が設けられており、この開口部２ａを通してワーク３を車内に挿入することができる。またこの図で４はロボットのハンド取付け部（後述するハンドの末端部）が移動するロボットエリア４ａを仕切るロボットエリア安全柵、５は搬送装置１ａを仕切る人エリア安全柵である。

図１において、ハンドガイド装置１０は、ワーク把持装置１２、ハンド１４、ロボット１６、ハンドガイド操作盤１８、及びロボット制御装置２０を備える。

この例において、ハンド１４は、ワーク把持装置１２を中間位置に有する細長い部材であり、この例ではほぼ水平に位置する。ハンド１４は、作業対象物２にワーク３を組付ける際に、ハンドガイド操作盤１８が作業対象物２からロボットの反対側に突出する長さを有している。

ロボット１６は、この例では多関節ロボットであり、ハンド１４の末端部（図１で上端）を片持ち支持し、末端部１４ａをロボットエリア４ａ内で移動可能に構成されている。ロボットエリア４ａは、作業対象物２にワーク３を組付けるために、搬送装置１ａと部分的に重複している。
なお、ロボット１６は、多関節ロボットに限定されず、その他の周知のロボットであってもよい。

ハンドガイド操作盤１８は、この例でハンド１４の先端部（図１で下端部）に設けられ、作業対象物２からロボットの反対側に突出した状態で人６（例えば作業員）がハンドガイド操作盤１８を操作してロボット１６の作動を操作するようになっている。
なお、ハンドガイド操作盤１８は、この例に限定されず、無線又は有線でロボット１６の作動を操作する操作盤であってもよい。

ロボット制御装置２０は、ロボット１６を制御する。
この例において、ロボット制御装置２０は、ロボット１６を自動制御する「自動モード」と、ロボット１６をハンドガイド操作盤１８により手動制御する「協働モード」とを有している。
自動モードでは、人６（作業員）の操作なしに、予め設定されたシーケンス又はプログラムに従い、ロボット１６を自動制御する。
協働モードでは、人６（作業員）がハンドガイド操作盤１８を操作してロボット１６の作動を操作するようになっている。
また、ハンドガイド装置１０は、（１）多品種混流ラインにおいて、ワーク３と作業対象物２の種類を判断して、それに応じて組付け方を変える必要がある場合、（２）組付け時にロボットの自動動作では難しい繊細な位置調節が必要ない場合、（３）正しく組み付いていることの確認が必要な場合など、人の判断や経験を必要とする作業時のみ協働モードに切替え、その他の作業を自動モードで実行するようになっている。

この例において、ハンドガイド操作盤１８は、図示しないイネーブルスイッチ、片手操作入力デバイス、表示灯及び押釦スイッチを備える。
イネーブルスイッチは、安全を担保するために片手を占有し、これを把持することでスイッチをオンするようになっている。

片手操作入力デバイスは、直交３軸の並進入力を片手操作で入力可能に構成されている。また、片手操作デバイスは、並進・回転の入力を力覚センサで検出してもよい。

また協働モードにおいて、両手でイネーブルスイッチと片手操作入力デバイスを操作することによりロボット１６を手動制御できるようになっている。
なお、片手操作入力デバイスの軸数は直交３軸の並進入力に限定されず、操作内容に応じて直交３軸まわりの回転入力などの軸数を増やした構成であってもよい。また、入力デバイスは片手操作入力デバイスに限定されず、２つの入力デバイスを両手で操作してロボット１６を手動制御する構成であってもよい。
表示灯は、ハンドガイド装置１０の種々の状態を表示し、押釦スイッチは種々の信号（例えば、非常停止信号）を出力するようになっている。

なお、本発明のハンドガイド操作盤１８は、この例に限定されず、ワーク３を把持するハンド１４の並進（直交３軸方向の移動）を制御できる限りで、その他の構成であってもよい。

図１において、本発明のハンドガイド装置１０は、さらに外部操作盤２２を備える。
外部操作盤２２は、人エリア安全柵５の外側に設けられ、作業開始スイッチ、作業終了スイッチ、モード切替スイッチ、非常停止スイッチ等を備え、ロボット１６（すなわちロボット制御装置２０）にそれぞれの制御信号を出力する。

図２は、上述した図１のハンドガイド装置の制御フロー図であり、Ｓ１〜Ｓ１６のステップ（工程）からなる。

この制御では、初めにライン情報を取得し（Ｓ１）、自動モードを表示する（Ｓ２）。

図２において、前半の自動モードでは、ロボット１６は自動制御される。
この自動モードにおいて、作業対象物２の情報を取得し（Ｓ３）、供給位置でワーク３を把持し（Ｓ４）、開口部手前まで搬送し（Ｓ５）、図示しない開口検出センサにより作業対象物２の開口部２ａを検出し（Ｓ６）、ワーク３を開口部２ａへ挿入し（Ｓ７）、ワーク３を組付位置に接近させ（Ｓ８）、ワーク３をライン速度に同期させ（Ｓ９）、状態表示装置２３により協働作業可能状況を表示する（Ｓ１０）。

なお、ハンド１４は、作業対象物２にワーク３を組付ける際に、ハンドガイド操作盤１８が作業対象物２からロボットの反対側に突出する長さを有しているので、ワーク３が組付位置に接近する状態（Ｓ８）において、ハンドガイド操作盤１８は、作業対象物２からロボットの反対側に突出した状態となる。

協働作業可能状況のとき、外部操作盤２２で協働モードへの変更がなされるまで、人６（例えば作業員）は、ライン１（搬送装置１ａ）の外側（図で下側）に退避している。
協働モードに変更されると、人６は、ライン１（搬送装置１ａ）内に入ることができ、作業対象物２から突出したハンドガイド操作盤１８を操作できる状態となる。
なお、人がハンドガイド操作盤１８の操作を開始するまでの間も、ロボット１６による自動制御によりワーク３はライン速度に同期している（Ｓ９）。すなわちライン上において、自動モード及び協働モードにおいて、手動制御入力がないときにライン１と同じ速さでワーク３を移動させるようになっている。
協働モードにおいて、作業者により手動制御されている間は、ライン同期を行わない実施形態でもよい。

協働モードにおいて、人６が外部操作盤２２の作業開始スイッチをオンし（Ｓ１１）、状態表示装置２３に協働モードが表示（Ｓ１２）されたら、ライン１内に入り、作業対象物２からロボットの反対側に突出したハンドガイド操作盤１８を操作して、作業対象物２にワーク３を組付ける協働作業（組付作業）を実施する（Ｓ１３）。

また、本発明において、手動制御時であっても、ロボット１６によりワーク３はライン速度に同期しながら手動制御入力を受け付けて作動するようになっている。

Ｓ１２の協働作業（組付作業）が完了し、人６がライン１（搬送装置１ａ）の外側（図で下側）に退避し、外部操作盤２２の作業完了スイッチをオンして作業完了信号（Ｓ１４）を出力すると、ロボット制御装置２０が作業完了信号を受信して協働モードが終了し、自動モードが表示され（Ｓ１５）、後半の自動モードに切り替わる。
なお、外部操作盤２２の作業完了スイッチをオンする前に、人が操作してワーク３を解放し（後述するＳ１６）、ロボットを少し退避させてもよい。

後半の自動モードでは、ロボット１６は自動制御される。後半の自動モードでは、ロボット１６を自動制御してワーク３を解放し（Ｓ１６）、ロボット制御装置２０によりハンド１４を開口部２ａ（車体のドア部）より離脱させる（Ｓ１７）。
次いで、ロボット１６を自動制御してロボットの初期位置（待機位置）まで復帰させる。

上述したように図１のハンドガイド装置の制御は、ロボットを自動制御する自動モードと、ロボットをハンドガイド操作盤により手動制御する協働モードとを有しており、人の判断や経験を必要とする作業時のみ協働モードに切替え、その他の作業を自動モードで実行するようになっている。
なお、本発明は、図２に示した制御に限定されず、その他の制御であってもよい。

本発明のロボット制御装置２０は、ハンド１４の姿勢をライン１（搬送装置１ａ）の姿勢に合わせて自動補正するラインキャリブレーション機能を有する。
このラインキャリブレーション機能は、ライン１（搬送装置１ａ）のゆがみ量を計測するゆがみ計測機能と、計測したゆがみ量に応じてハンド１４の姿勢をリアルタイムに補正する補正機能とを有する。
なお、ゆがみ計測は、別の装置を使って実施し、この機能を省略してもよい。
また、補正機能は、姿勢の補正に限定されず、姿勢及び位置の補正を含んでもよい。以下、姿勢のみの補正について説明する。

図３は、ゆがみを持つラインの模式図である。
本発明において、ゆがみとはライン１（搬送装置１ａ）の計画上の位置と姿勢に対し、搬送装置の設置面や搬送装置自体の誤差に基づくライン１（搬送装置１ａ）の位置と姿勢のずれを意味する。
従って、ライン１のゆがみ量とは、ハンドガイド装置１０の作動範囲内における搬送装置の各位置における直交３軸方向の位置誤差（ｘ，ｙ，ｚ）と、直交３軸まわりの回転誤差（ａ，ｂ，ｃ）である。以下、ゆがみ量ＤをＤ＝（ｘ，ｙ，ｚ，ａ，ｂ，ｃ）と表示する。
ここで、ａはｘ軸まわりの回転量、ｂはｙ軸まわりの回転量、ｃはｚ軸まわりの回転量である。

ゆがみ計測機能とは、搬送装置のゆがみ量を計測する機能を意味する。ラインのゆがみ量計測は、ロボット制御装置に組み込まれている必要はなく、外部の別の装置を使ってもよい。例えば、レーザトラッカなどで、ラインのゆがみを計測し、その計測結果をロボット制御装置に記録させることができる。

ラインのゆがみ量計測とは、ロボットの基準座標系から見た、ライン軌道上の全ての位置での、その位置における姿勢を取得することである。
例えば、ある基準となる座標系（組立ライン１の計画上の位置と姿勢）からのずれ（ゆがみ量）をライン軌道上の全ての位置に対して取得する。
また、例えば、ライン軌道上で特定の平面に位置あわせを行い、位置と姿勢を計測しライン座標系を設定する。ライン座標系は、ライン軌道を複数のエリアに分割し、分割したエリアごとにライン座標系を設定しても良い。

ライン軌道上の全ての点に対して、ラインの計画上の位置からのずれを計測する方法としては、ライン１上を、ハンドガイド装置とは別に設けた計測台車を走らせ、連続した姿勢のデータを計測し、データテーブル化するという方法がある。
このデータテーブルの値をライン軌道上にある、ロボットの手先の姿勢に反映させて姿勢の補正を行う。

ライン座標系を設定して、ゆがみを計測する方法としては以下の方法がある。
（１）ハンド１４に先端が同一線上に位置しない３つの位置補正ピンを設けておき、ライン１（搬送装置１ａ）上の複数の位置において、３つの位置補正ピンの先端をライン上の搬送装置又は作業対象物２に接触させることにより、ライン上の各位置におけるゆがみ量Ｄを計測する。
（２）ライン１上で作業対象２にワークを組付け、その際のハンド１４の位置と姿勢を計測する。作業対象を搬送装置で移動させ、ライン上の複数の位置でハンドの位置と姿勢を計測し、ライン上の各位置におけるゆがみ量Ｄを計測する。
（３）ライン１の搬送装置上の複数箇所に設定した平面、又は作業対象２上の特定の平面の上に同一直線状にない３点を設定する。設定した３点にハンドに設けた代表点（校正ピンなど）を位置あわせして、その際のハンドの姿勢を教示する。この教示した姿勢から、ラインのゆがみ量Ｄを計測する。

上記の（１）（２）（３）で取得した、ライン上のある位置における手先の姿勢を、数式により中間補完することで連続したライン１のゆがみ量Ｄとして扱い、このゆがみをハンド１４の姿勢に投影してハンドの姿勢を補正する。
また、（１）、（２）の手段は、周囲にものが多くロボットの可動範囲に制限の多い、自動車の組立ライン等において、ラインのゆがみ計測の際にロボットを大きく動かす必要がなく、干渉の可能性を減らすことが出来るといった効果がある。

計測したゆがみ量Ｄ＝（ｘ，ｙ，ｚ，ａ，ｂ，ｃ）は、ライン上の位置に対応してデータテーブル化もしくは定式化してロボット制御装置２０の記憶装置に保存する。

補正機能とは、ゆがみ計測機能により計測したゆがみ量Ｄに応じて、ハンド１４の姿勢をリアルタイムに補正する機能である。
補正機能には、（１）ハンドを基準として姿勢を補正する方法、（２）ライン上の作業対象２を基準として補正する方法が考えられる。

（１）の補正機能は、以下のように作動する。
（１）ライン上の進行方向におけるハンド１４の位置を取得する。ハンド１４の位置は、例えばハンド１４の代表点（ロボットの手先）の進行方向座標（例えばｙ軸上のｙ座標）である。
（２）ハンド１４の位置に応じたハンド１４の補正量Ｅを計算する。
（３）ハンド１４の次の目標軌道に、計算した補正量Ｅを加えて、軌道を補正する。
（４）上記の（１）〜（３）を繰り返す。

上述したハンド１４の補正量Ｅは、計測したゆがみ量Ｄから求める。
この場合、ゆがみ量Ｄを計測した複数の位置と、ハンド１４の位置が相違する場合には、ハンド１４の位置に対する補正量Ｅを中間補間して求めるのがよい。

自動モードと協働モードが連続的に行われるため、上述の補正が、ハンドをライン上に挿入している間（Ｓ７からＳ１６まで）有効であることが望ましい。
また、上述の姿勢の補正に限らず、位置と姿勢の両方の補正を行ってもよい。

図４は、協働モードにおける補正のロジック図である。
この図において、３１は入力処理部、３２は座標変換部、３３は軸制御部、３４は加算器、３５は軌道補正部、３６は補正量計算部である。

協働モードにおける補正は、以下のように実行される。
ハンドガイド操作盤１８への操作入力Ｉ１（力入力）は、入力処理部３１でハンド上の座標系におけるハンド１４の速度Ｖ１に変換され、次いで座標変換部３２でライン１の座標系におけるハンド１４の速度Ｖ２に変換され、次いで軸制御部３３で速度Ｖ２を積分しハンド１４の軌道の補正量ＤＰ１に変換される。
ここでハンド１４とは、ハンド１４の代表点（例えば、ロボットの手先）を意味し、ハンド１４の速度とは代表点の速度、ハンド１４の軌道の補正量とは代表点の起動の位置及び姿勢の補正量を意味する。

次に、補正量計算部３６により、現在のハンド１４の姿勢Ｐに対する補正量Ｅを演算する。
次いで、加算器３４でハンド１４の軌道の補正量ＤＰ１と補正量Ｅを加算して軌道の補正量ＤＰ２を求め、次いで軌道補正部３５により新たなハンド１４の姿勢Ｐを生成し、ロボットに動作指令を与える。

上述の補正のロジックは、前述のように姿勢の補正に限らず、位置と姿勢両方の補正に使用しても良い。また、図４はハンドの補正の内、位置と姿勢の両方を補正している場合を示している。

図５は、図４に相当する、ラインのゆがみとハンドの補正の模式図である。
この図において、左向きの矢印はライン座標系から見たｙ軸上のｙ座標、上方の曲線は位置ｙに対応する搬送装置のゆがみ量Ｄ、下方の曲線は位置ｙに対応するハンド１４の軌道を模式的に示している。また、上方の曲線上の直交する矢印は、ゆがみ量Ｄのうち姿勢、すなわち回転誤差（ａ，ｂ，ｃ）を模式的に示している。
図５に示すように、図４に示した協働モードにおける補正は、ライン座標系の位置ｙ（ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４，ｙ５）に対応する姿勢に応じて、ハンド１４の軌道上の姿勢をリアルタイムに補正する。

従って、ライン座標系の位置ｙに対応するライン１のゆがみ量Ｄに応じて、ライン座標系の位置ｙに対応するハンド１４の姿勢をリアルタイムに補正するので、ライン１のゆがみ量に起因する姿勢のずれ（作業対象物２に対するワーク３の相対的な姿勢のずれ）を無くすことができる。

図６は、上述のハンドの補正方法（２）の模式図である。
この図において、上方の曲線は各時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３に対応するライン１のゆがみ量Ｄ、下方の曲線は各時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３に対応するハンド１４の軌道を模式的に示している。また、上方の曲線上の直交する矢印は、ライン上にある作業対象物２の姿勢を模式的に示している。
この例では図６に示すように、協働モードにおける補正は、各時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３におけるライン上の作業対象物２の姿勢に応じて、同時刻のハンド１４の軌道上の姿勢を同一に補正する。

従って、各時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３における作業対象物２の姿勢に応じて、ハンド１４の姿勢をリアルタイムに同一に補正するので、常にハンド１４の姿勢をそのときの作業対象物２の姿勢に合わせることができ、ライン１のゆがみ量に起因する姿勢のずれ（作業対象物２に対するワーク３の相対的な姿勢のずれ）を無くすことができる。

上述したように、本発明の装置と方法によれば、計測したライン１のゆがみ量に応じて、ワーク３を把持するハンド１４の姿勢をリアルタイムに補正するので、設計時には予測しにくいライン１のゆがみ量に起因する姿勢のずれ（作業対象物２に対するワーク３の相対的な姿勢のずれ）を無くすことができる。

一般的な組付け部や位置合わせ部は、各種誤差がある程度累積しても組付けや位置合わせが可能なように、隙間などを持つ設計になっている。従って、ラインのゆがみ量に起因する姿勢ずれを無くすことで、組付けや位置あわせを行うための余裕を拡大できるとともに、ライン上を移動する作業対象物２に対するワーク３の相対的な姿勢の調整を不要にすることができ、人６がロボット１６を操作してライン１の並進操作のみを行うことにより、作業対象物２に対するワーク３の位置合わせを行い、作業対象物２にワーク３の組付けを行うことができる。

また作業者はラインのゆがみに起因する作業対象物とワークの相対姿勢の姿勢ずれに気を取られず、並進操作のみによる位置あわせに集中できるため、作業が容易になり作業効率を高めることができる。
さらに、作業対象物に対するワークの相対的な姿勢のずれに起因するワークと作業対象物のかじりなどのおそれを軽減できる。

ハンドの姿勢の補正に加えて、位置補正を行う場合の模式図を図７に示す。
なお、図７（Ａ）は作業対象物２の軌道のｘ方向誤差を拡大して示している。

図７（Ｂ）のように、姿勢補正のみの場合、作業者はハンド１４と作業対象物２の相対姿勢の調整が不要になり、位置あわせに専念できる。
しかし、この場合、作業者はライン座標系と作業対象物２の搬送装置上の軌道との誤差を含む位置あわせ操作を行わなければならない。

図７（Ｃ）のように姿勢と位置を補正する場合、作業者はライン座標系のｙ方向に操作するだけで、作業対象物２の軌道に追従でき、位置あわせの作業量が減少する。
すなわち、搬送装置上で作業対象物２を搬送した軌道との誤差をあらかじめ計測しておき、ハンド１４の操作量に誤差分を補正量として加えることで、位置あわせに必要な操作量が少なくなり、作業時間が早くなるといった効果がある。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１ ライン、１ａ 搬送装置、
２ 作業対象物（自動車の車体）、
２ａ 開口部（車体のドア部）、
３ ワーク（インストゥルメントパネル）、
４ ロボットエリア安全柵、５ 人エリア安全柵、
６ 人（作業員）、
１０ ハンドガイド装置、
１２ ワーク把持装置、
１４ ハンド、
１６ ロボット（多関節ロボット）、
１８ ハンドガイド操作盤、
２０ ロボット制御装置、
２２ 外部操作盤、
２３ 状態表示装置

Claims (9)

1. ライン上を移動する作業対象物に対してハンドを操作するハンドガイド装置であって、
   ライン上を移動する作業対象物に対して操作されるハンドと、該ハンドをロボットエリア内で移動可能なロボットと、該ロボットの作動を操作するハンドガイド操作盤と、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、を備え、
   前記ロボット制御装置は、前記ハンドの姿勢をラインの姿勢に合わせて自動補正するラインキャリブレーション機能を有し、
   前記ラインキャリブレーション機能は、前記ラインの姿勢に応じて、前記ハンドの姿勢を自動補正する補正機能を有し、
   前記補正機能は、ライン上を移動する作業対象物に対して前記ハンドが前記ハンドガイド操作盤により操作される時に、前記ラインの姿勢に応じて、前記ハンドの次の目標軌道における姿勢をリアルタイムに補正することを繰り返す、ことを特徴とするハンドガイド装置。
2. 前記補正機能は、ライン上を移動する作業対象物に対して前記ハンドが前記ハンドガイド操作盤により操作される時に、前記ラインの姿勢を含む前記ラインのゆがみ量に応じて、前記ハンドの次の目標軌道における姿勢もしくは姿勢及び位置をリアルタイムに補正することを繰り返す、ことを特徴とする請求項１に記載のハンドガイド装置。
3. 前記ハンドは、先端が同一線上に位置しない３つの位置補正ピンを有しており、
   前記ゆがみ計測機能は、ライン上の複数の位置において、前記３つの位置補正ピンの先端をライン上の搬送装置又は作業対象物に接触させることにより、ライン上の各位置におけるゆがみ量を計測する、ことを特徴とする請求項２に記載のハンドガイド装置。
4. 前記ゆがみ計測機能は、ライン上の複数の位置において、作業対象物にワークを組付け、その際のハンドの位置と姿勢から、ライン上の各位置におけるゆがみ量を計測する、ことを特徴とする請求項２に記載のハンドガイド装置。
5. 前記ラインキャリブレーション機能は、前記ラインの前記ゆがみ量を計測するゆがみ計測機能を有する、ことを特徴とする請求項２、３または４に記載のハンドガイド装置。
6. ライン上を移動する作業対象物に対して操作されるハンドと、該ハンドをロボットエリア内で移動可能なロボットと、該ロボットの作動を操作するハンドガイド操作盤と、前記ロボットを制御するロボット制御装置とを備え、ライン上を移動する作業対象物に対してハンドを操作するためのハンドガイド装置の制御方法であって、
   前記ロボット制御装置は、前記ハンドの姿勢をラインの姿勢に合わせて自動補正するラインキャリブレーション機能を有し、
   前記ラインキャリブレーション機能は、前記ラインの姿勢に応じて、前記ハンドの姿勢を自動補正する補正機能を有し、
   （Ａ）前記ラインの姿勢を予め計測して記憶し、
   （Ｂ）前記補正機能により、ライン上を移動する作業対象物に対して前記ハンドが前記ハンドガイド操作盤により操作される時に、前記ラインの姿勢に応じて、前記ハンドの次の目標軌道における姿勢をリアルタイムに補正することを繰り返す、ことを特徴とするハンドガイド装置の制御方法。
7. 前記（Ｂ）では、前記補正機能により、ライン上を移動する作業対象物に対して前記ハンドが前記ハンドガイド操作盤により操作される時に、前記ラインの姿勢を含む前記ラインのゆがみ量に応じて、前記ハンドの次の目標軌道における姿勢もしくは姿勢及び位置をリアルタイムに補正することを繰り返す、ことを特徴とする請求項６に記載のハンドガイド装置の制御方法。
8. 前記ハンドは、先端が同一線上に位置しない３つの位置補正ピンを有しており、
   前記（Ａ）では、前記ライン上の複数の位置において、前記３つの位置補正ピンの先端をライン上の搬送装置又は作業対象物に接触させることにより、ライン上の各位置におけるゆがみ量を計測する、ことを特徴とする請求項７に記載のハンドガイド装置の制御方法。
9. 前記（Ａ）では、前記ライン上の複数の位置において、作業対象物にワークを組付け、その際のハンドの位置と姿勢から、ライン上の各位置におけるゆがみ量を計測する、ことを特徴とする請求項７に記載のハンドガイド装置の制御方法。