JP5962590B2 - ロボットシステムおよび被加工物の製造方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、ロボットシステムおよび被加工物の製造方法に関する。

従来、エンドエフェクタに加わる力を計測する力センサを備えたロボットによって所定の作業を行わせ、力センサの測定値が閾値に達した場合に、エンドエフェクタと共に移動する部材と他の部材との接触を検知するロボットシステムがある（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２３０２３１号公報

しかしながら、従来のロボットシステムでは、より微小な力での接触を検出しようとする場合、エンドエフェクタと共に移動する部材が他の部材と接触していない状態であっても、ノイズの混入等に起因して力センサの計測値が瞬間的に閾値を超える虞がある。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、エンドエフェクタと共に移動する部材が他の部材との接触によって悪影響を受ける虞のある接触状態を高精度に検知することができるロボットシステムおよび被加工物の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るロボットシステムは、ロボットと、動作制御部と、力積算出部と、第１検知部とを備える。ロボットは、エンドエフェクタに加わる力を計測する力センサを備える。動作制御部は、前記ロボットに所定の作業を行わせる。力積算出部は、前記ロボットによる前記所定の作業中に、前記力センサの計測値に基づいて前記エンドエフェクタに加わる力積を算出する。第１検知部は、該力積が閾値を超えた場合に検知情報を発生する。

実施形態の一態様によれば、エンドエフェクタと共に移動する部材が他の部材との接触によって悪影響を受ける虞のある接触状態を高精度に検知することができる。

図１は、実施形態に係るロボットシステムを示す説明図である。 図２Ａは、実施形態に係るロボットが行う作業の説明図である。 図２Ｂは、実施形態に係るロボットが行う作業の説明図である。 図２Ｃは、実施形態に係るロボットが行う作業の説明図である。 図３Ａは、実施形態に係るロボットが行う作業の説明図である。 図３Ｂは、実施形態に係るロボットが行う作業の説明図である。 図３Ｃは、実施形態に係るロボットが行う作業の説明図である。 図４は、実施形態に係るロボットシステムの構成を示すブロック図である。 図５Ａは、実施形態に係る第１検知部による検知動作の説明図である。 図５Ｂは、実施形態に係る第２検知部による検知動作の説明図である。 図６は、実施形態に係るロボットコントローラが実行する処理を示すフローチャートである。 図７は、実施形態に係るロボットコントローラが実行する処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットシステムおよび被加工物の製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。図１は、実施形態に係るロボットシステム１を示す説明図である。

図１に示すように、実施形態に係るロボットシステム１は、ロボット２と、ロボットコントローラ３と、プログラミングペンダント４とを含む。ロボット２は、胴部２０と、胴部２０から延伸する右アーム２１および左アーム２２と、左アーム２２の先端に設けられるエンドエフェクタ２３とを備える。

右アーム２１および左アーム２２は、それぞれが複数の構造部材と各構造部材を可動とするサーボモータを有する複数の関節とを有するロボットアームである。エンドエフェクタ２３は、作業で使用する部材を把持可能なロボットハンドである。かかるエンドエフェクタ２３は、内部に力センサ２４を備える。

力センサ２４は、外部からエンドエフェクタ２３へ加わる力を計測する力覚センサである。力センサ２４としては、例えば、３次元の３方向から加わる力と、ねじれ方向へ加わる力とを計測可能な６軸力センサである。

ロボットコントローラ３は、ロボット２と接続され、ロボット２へ制御信号を出力することによってロボット２の動作を制御する制御装置である。なお、ロボットコントローラ３とロボット２との接続態様、および、ロボットコントローラ３の構成の一例については、図４を参照して後述する。

プログラミングペンダント４は、ロボットシステム１のユーザがロボット２に実行させる作業内容を教示するために操作する端末装置である。かかるプログラミングペンダント４は、ロボットコントローラ３と接続され、ユーザによって入力される各種パラメータや指示をロボットコントローラ３へ出力することによって、ロボット２へ作業内容を教示する教示装置として機能する。なお、プログラミングペンダント４とロボットコントローラ３との接続態様、および、プログラミングペンダント４の構成の一例については、図４を参照して後述する。

以下、上端の開口部を開閉自在な蓋５２が設けられた有底筒形状のチューブ５１が用意され、チューブ５１内に予め入れられた被加工物となる検体へピペット５３を使用して薬液を滴下する被加工物の製造作業をロボット２に実行させる場合を例に挙げて説明する。

図２Ａ〜図３Ｃは、実施形態に係るロボット２が行う作業の説明図である。図２Ａに示すように、被加工物の製造作業が行われる場合、蓋５２が解放状態の内部に予め検体が入れられたチューブ５１が用意される。

ロボット２は、薬液が入れられたピペット５３の筒先が鉛直下方を向くように、左アーム２２先端のエンドエフェクタ２３によってピペット５３を挟持する。そして、ロボット２は、右アーム２１の先端をピペット５３のプランジャーの先端へ添えた状態で右アーム２１および左アーム２２を動作させて、ピペット５３の筒先をチューブ５１の上端開口の上方まで移動させる。

続いて、図２Ｂに示すように、ロボット２は、右アーム２１および左アーム２２を動作させて、ピペット５３の筒先をチューブ５１の内部へ挿入する。その後、図２Ｃに示すように、ロボット２は、右アーム２１の先端を鉛直下方へ移動させてピペット５３のプランジャーを押下することにより、ピペット５３内の薬液をチューブ５１内の検体へ滴下して、被加工物の製造作業を行う。そして、ロボット２は、複数のチューブ５１内に入れられた他の検体についても同様の製造作業を行う。

かかる製造作業では、図３Ａに示すように、ロボット２がピペット５３の筒先をチューブ５１の上方まで移動させた際、何らかの原因でチューブ５１の蓋５２が閉塞状態となっている場合がある。かかる場合、図３Ｂに示すように、ロボット２がピペット５３の筒先をチューブ５１内へ挿入しようとピペット５３を降下させると、筒先がチューブ５１の蓋５２と接触する。

そして、ピペット５３が、例えば、ガラス等の比較的破損し易い材料でできている場合に、ロボット２によってピペット５３の筒先をさらに降下させようとすると、図３Ｃに示すように、ピペット５３を破損させる虞がある。

ここで、ロボット２は、エンドエフェクタ２３に加わる力を計測する力センサ２４を備えるため、例えば、力センサ２４による計測値が閾値に達した場合に、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２との過剰な力での接触を検知するように構成することが可能である。

しかしながら、ピペット５３などの破損しやすい器材のダメージを回避するために力センサ２４の閾値を比較的小さく設定すると、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触していない場合であっても、ノイズ等の影響によって瞬間的に閾値を超えて接触を誤検知することが考えられる。このため、力センサ２４の計測値と比較する閾値を実用的な値に設定すると、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とのより微小な力での接触を精度よく検出することが困難となる。

そこで、ロボットシステム１では、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２との接触によってピペット５３が悪影響を受ける虞のある接触状態、例えば、ピペット５３が破損する程度の力がピペット５３へ加わる接触状態を精度よく検出する構成としている。

次に、かかるロボットシステム１の構成について、図４を参照して具体的に説明する。図４は、実施形態に係るロボットシステム１の構成を示すブロック図である。なお、図４では、ロボットシステム１の説明に必要な構成要素のみを示しており、ロボット２に対して作業内容の教示を行う構成要素等といった一般的な構成要素については、図示を省略している。

図４に示すように、ロボットシステム１は、ロボット２と、ロボットコントローラ３と、プログラミングペンダント４とを含む。なお、ロボット２およびロボット２が備える力センサ２４については先に説明したため、ここでは、その構成についての説明を省略する。

ロボットコントローラ３とロボット２およびプログラミングペンダント４とは、情報伝達可能に接続される。かかるロボットコントローラ３は、ロボット２の動作を制御する制御装置であり、フィルタ３１と、選択部３２と、制御部３３と、記憶部３４とを備える。

フィルタ３１は、力センサ２４から入力される力の計測値を示す信号（以下、「計測値信号」と記載する）からノイズを除去するローパスフィルタである。かかるフィルタ３１は、ノイズ除去後の計測値信号を選択部３２へ出力する。

選択部３２は、フィルタ３１から入力される計測値信号の出力先として、制御部３３が備える後述の力積算出部６３および第２検知部６４のいずれか一方を選択して計測値信号を出力する処理部である。かかる選択部３２は、プログラミングペンダント４から入力される後述の切替信号に基づいて、計測値信号の出力先を選択する。

制御部３３は、ロボットコントローラ３全体の動作を制御する処理部であり、動作制御部６１と、第１検知部６２と、力積算出部６３と、第２検知部６４とを備える。また、記憶部３４は、計測値情報７１、力積閾値７２、および力閾値７３を記憶する情報記憶デバイスである。

計測値情報７１は、力センサ２４によって計測される力の計測値を含む情報である。また、力積閾値７２は、第１検知部６２がロボット２による作業中にピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２との接触状態を検知するために使用する閾値である。

また、力閾値７３は、第２検知部６４がロボット２による作業中にピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２との接触状態を検知するために使用する閾値である。ロボットシステム１のユーザは、プログラミングペンダント４からロボットコントローラ３へ所望の力積閾値７２および力閾値７３を入力して、記憶部３４に記憶させることができる。これら、力積閾値７２および力閾値７３の算出方法については後述する。

なお、ここでは、図示を省略したが、記憶部３４は、ロボット２に実行させる作業内容を含むジョブ情報等も記憶する。ジョブ情報とはロボット２の動作態様を規定する命令文の集合の単位である。ユーザは、かかるジョブ情報についても、プログラミングペンダント４を通じてロボットコントローラ３へロボット２の動作に必要な種々のパラメータを入力することによって記憶部３４へ記憶させることができる。

動作制御部６１は、記憶部３４からジョブ情報を読み出して解釈し、ジョブ情報に応じた動作指令をロボット２へ出力することによって、ロボット２の動作を制御する。本実施形態では、動作制御部６１は、図２Ａ〜図２Ｃに示す被加工物の製造作業をロボット２に実行させる。

また、動作制御部６１は、第１検知部６２または第２検知部６４から、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触したことを示す検知情報が入力された場合に、ロボット２の作業を中止させた後、作業失敗後の後処理等を実行する。例えば、動作制御部６１は、検知情報が入力された場合、ロボット２による作業の中止後、ピペット５３を図２Ａに示す位置まで移動させる作業失敗後の後処理を実行する。これにより、ピペット５３の破損を未然に防止することができる。

第１検知部６２は、選択部３２が計測値信号の出力先として力積算出部６３を選択している期間に、力積算出部６３から入力される力積と、記憶部３４から読み出す力積閾値７２とに基づき、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２との接触状態を検知する。

具体的には、力積算出部６３は、フィルタ３１および選択部３２を介して力センサ２４から入力される計測値信号に基づいて、エンドエフェクタ２３に加わる力積を算出する。例えば、力積算出部６３は、力センサ２４による計測値を１０ｍｓｅｃ毎に順次積算することによって、エンドエフェクタ２３に加わる力積を算出する。そして、力積算出部６３は、算出した力積を第１検知部６２へ出力する。

第１検知部６２は、力積算出部６３から入力される力積と力積閾値７２とを比較し、力積が力積閾値７２を超えた場合に、検知情報を発生させて動作制御部６１へ出力する。

ここで、図５Ａを参照し、第１検知部６２による検知動作の一例について説明する。図５Ａは、実施形態に係る第１検知部６２による検知動作の説明図である。図５Ａにおける点線の折れ線グラフは、力センサ２４によって計測された力の計測値を示している。

また、図５Ａに示す実線の折れ線グラフは、図５Ａに点線の折れ線グラフで示す力の計測値が計測された場合に算出される力積を示している。また、図５における一点鎖線は、力積閾値７２を示している。ここでは、時刻ｔ１〜ｔ２の期間に、計測値信号へノイズが混入し、時刻ｔ３の時点でピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触した場合を例に挙げて説明する。

図５Ａに示すように、時刻ｔ１〜ｔ２の期間における力の計測値は、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触していないにも関わらず、ノイズの影響によって瞬間的に急激に増大している。一方、時刻ｔ１〜ｔ２の期間における力積は、時刻ｔ１までの期間にくらべて多少増大するものの、力の計測値の増大が瞬間的であるため、それほど急激に増大することはない。

これに対し、時刻ｔ３でピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触して以降は、急激に増大した計測値が継続的に計測される。このように、急激に増大した計測値が継続的に計測される場合、算出される力積も急激に増大する。

このように、力積算出部６３によって算出される力積は、ノイズの混入によって力の計測値が瞬間的に急激に増大しても急激に増大することがなく、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触した場合に急激に増大する。

そこで、ロボットシステム１では、かかる力積の急激な増大を検知可能な適切な力積閾値７２を予めロボットコントローラ３の記憶部３４へ記憶させておく。かかる適切な力積閾値７２は、プログラミングペンダント４によって算出される。そして、第１検知部６２は、時刻ｔａで力積が力積閾値７２を超えた場合に、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触した検知情報を発生させて、動作制御部６１へ出力する。

このように、第１検知部６２は、ノイズの混入によって瞬間的に力の計測値が急激に増大しても検知情報を誤って発生させることがなく、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触した場合には、確実に検知情報を発生させることができる。

したがって、ロボットシステム１によれば、エンドエフェクタ２３と共に移動する部材（ここでは、ピペット５３）が他の部材（ここでは、チューブ５１の蓋５２）との接触によって悪影響を受ける虞のある接触状態を高精度に検知することができる。

なお、力積算出部６３は、動作制御部６１からリセット信号が入力された場合に、それまでに算出した力積の積算値をリセットする。動作制御部６１から力積算出部６３へリセット信号を出力させるタイミングは、プログラミングペンダント４から設定することが可能である。

例えば、動作制御部６１は、ロボット２によってピペット５３がチューブ５１の上方まで移動した時点（図２Ａおよび図３Ａ参照）で力積算出部６３へリセット信号を出力する。これにより、第１検知部６２は、その後、ロボット２によってピペット５３の筒先をチューブ５１内へ挿入させる際、蓋５２が閉塞状態であった場合に、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２との接触状態を的確に検知することができる。

また、動作制御部６１はジョブ情報に記憶された情報に従ってピペット５３をチューブ５１側に動作させる際に、所定のトルク以上で動作しないような動作モードにしてもよい。このようにすれば、ピペット５３がチューブ５１の蓋５２などに接触した場合であっても所定のトルク以上の力で押し込まれることはなく、ピペット５３へのダメージを軽減することができる。このとき、力積算出部６３では所定トルクでの接触により増加する力積が力積閾値７２を超えた場合に、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触した検知情報を発生させて、動作制御部６１へ出力する。

なお、動作制御部６１は、第１検知部６２から検知情報が入力された場合に、力積算出部６３へリセット信号を出力する構成であってもよい。かかる構成とした場合、力積算出部６３は、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２との接触状態を検知した後に力積の積算値をリセットした後、力積の算出を再開して算出した力積を第１検知部６２へ出力する。

これにより、第１検知部６２は、作業失敗後の後処理によるロボット２の動作中に、ピペット５３が他の部材に接触した場合に、その接触状態を的確に検知することができる。動作制御部６１は、作業失敗後の後処理中に検知情報が入力される場合にも、ロボット２の動作を中止させることにより、チューブ５１の蓋５２以外の部材との接触によるピペット５３の破損を未然に防止することができる。

図４へ戻り、第２検知部６４は、選択部３２が計測値信号の出力先として第２検知部６４を選択している期間に、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２との接触状態を検知する処理部である。

第２検知部６４は、フィルタ３１および選択部３２を介して力センサ２４から入力される計測値信号と、記憶部３４から読み出す適切な力閾値７３とに基づき、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２との接触状態を検知する。かかる適切な力閾値７３は、プログラミングペンダント４によって算出される。

ここで、図５Ｂを参照し、第２検知部６４による検知動作の一例について説明する。図５Ｂは、実施形態に係る第２検知部６４による検知動作の説明図である。図５Ｂにおける実線の折れ線グラフは、力センサ２４によって計測された力の計測値を示している。また、図５Ｂにおける一点鎖線は、力閾値７３を示している。

なお、図５Ｂにおける実線の折れ線グラフは、図５Ａに示す点線の折れ線グラフと同一形状である。つまり、図５Ｂも、時刻ｔ１〜ｔ２の期間に、計測値信号へノイズが混入し、時刻ｔ３の時点でピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触した場合を示している。

図５Ｂに示すように、第２検知部６４は、力センサ２４によって力閾値７３を超える力が所定期間Ｔ（ここでは、時刻ｔｂ〜ｔｃ）継続して計測された場合に、時刻ｔｃでピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触したことを示す検知情報を発生する。そして、第２検知部６４は、検知情報を動作制御部６１へ出力する。

これにより、第２検知部６４は、ノイズの混入によって時刻ｔ１〜ｔ２の期間で瞬間的に力の計測値が力閾値７３を超えても検知情報を誤って発生させることがない。しかも、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触した場合には、時刻ｔｃで確実に検知情報を発生させることができる。

したがって、ロボットシステム１によれば、エンドエフェクタ２３と共に移動する部材（ここでは、ピペット５３）が他の部材（ここでは、チューブ５１の蓋５２）との接触によって悪影響を受ける虞のある接触状態を高精度に検知することができる。

図４へ戻り、プログラミングペンダント４について説明する。プログラミングペンダント４は、選択操作部４１、指定操作部４２、規定操作部４３、閾値算出部４４、出力部４５、および閾値入力操作部４６を備える。

選択操作部４１は、第１検知部６２および第２検知部６４のいずれによって検知情報を出力させるかをユーザ（例えば、ロボット２へ作業内容を教示する教示者）に選択させる選択操作を受け付ける操作部である。

選択操作部４１は、ユーザの操作に応じて、選択部３２による計測値信号の出力先として、力積算出部６３または第２検知部６４のいずれか一方を選択させる選択信号を選択部３２へ出力する。計測値信号の出力先として力積算出部６３が選択される場合には、第１検知部６２が検知情報を発生させることになる。一方、計測値信号の出力先として、第２検知部６４が選択される場合には、第２検知部６４が検知情報を発生させることになる。

つまり、ユーザは、選択操作部４１を操作することで、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２との接触状態を第１検知部６２によって検知させるか、第２検知部６４によって検知させるかを自由に選択することができる。

ここで、第１検知部６２は、図５Ａおよび図５Ｂを対比すると分かるように、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触した場合に、第２検知部６４よりも早い時刻に検知情報を発生させることができる。したがって、外力で比較的破損し易い部材をエンドエフェクタ２３によって移動させる場合には、第１検知部６２を選択することが望ましい。

一方、第２検知部６４は、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２との接触の検知に、力積の算出処理を要しない。したがって、外力で比較的破損し難い部材をエンドエフェクタ２３によって移動させる場合には、第２検知部６４を選択することで、よりよい応答性を得るとともに、ロボットコントローラ３の処理負荷を軽減することができる。

指定操作部４２は、ロボット２が実行する所定の作業に含まれる作業段階のうち、力センサ２４による力の計測を開始させる作業段階をユーザ（例えば、ロボット２へ作業内容を教示する教示者）に指定させる指定操作を受け付ける操作部である。

かかる指定操作部４２は、例えば、ユーザの指定操作に応じた指定信号をロボットコントローラ３の制御部３３が備える動作制御部６１へ出力する。動作制御部６１は、指定信号に対応する作業段階で力センサ２４による力の計測を開始させる。

例えば、動作制御部６１は、ロボット２の作業段階が図２Ａに示す段階まで移行した時点で、力センサ２４による力の計測を開始させる制御信号を力センサ２４へ出力する。また、動作制御部６１は、指定信号に対応する作業段階で力積算出部６３へ前述のリセット信号を出力する。

規定操作部４３は、力センサ２４に計測させる力の向きをユーザ（例えば、ロボット２へ作業内容を教示する教示者）に規定させる規定操作を受け付ける操作部である。前述したように、力センサ２４は、３次元の３方向から加わる力と、ねじれ方向へ加わる力とを計測可能な６軸センサである。

このため、ユーザは、規定操作部４３を操作することによって、ロボット２に実行させる作業に応じた所望する任意の方向を、力センサ２４に計測させる力の向きとして規定することができる。

規定操作部４３は、ユーザの操作に応じた規定信号をロボットコントローラ３の制御部３３が備える動作制御部６１へ出力する。動作制御部６１は、３次元の３方向、および、ねじれ方向のうち、規定信号に対応する方向に加わる力を選択的に力センサ２４によって計測させる制御信号を力センサ２４へ出力する。

閾値算出部４４は、ロボットコントローラ３の記憶部３４から読み出す計測値情報７１に基づいて、適切な力積閾値７２および力閾値７３を算出する。閾値算出部４４によって力積閾値７２および力閾値７３を算出させる場合には、まず、ロボット２によって試験作業を複数回繰り返し実行させる。

例えば、図２Ａ〜図２Ｃに示す被加工物の製造作業をロボット２に実行させる場合、試験作業として、蓋５２が解放状態のチューブ５１を用意し、チューブ５１へピペット５３の筒先を挿入させる試験作業を例えば３０回繰り返しロボット２に実行させる。

ロボットコントローラ３では、かかる３０回の試験作業中に力センサ２４によって計測される計測値が計測値情報７１として記憶部３４へ記憶される。このとき、記憶部３４は、試験作業毎に、計３０個の計測値情報７１を記憶する。

ここで、記憶部３４に記憶される計測値情報７１は、ピペット５３の筒先とチューブ５１の蓋５２とが接触しない場合、つまり、検知情報が発生されない期間に計測された計測値である。

閾値算出部４４は、ロボットコントローラ３の記憶部３４から読み出す試験作業３０回分の各計測値情報７１について力積を算出し、３０の力積のうちで最大の力積を適切な力積閾値７２として算出し、出力部４５へ出力する。

また、閾値算出部４４は、ロボットコントローラ３の記憶部３４から読み出す試験作業３０回分の各計測値情報７１について、力の計測値の時間方向における移動平均を算出する。そして、閾値算出部４４は、算出した３０の移動平均に含まれる値のうちの最大値を適切な力閾値７３として算出し、出力部４５へ出力する。

このように、閾値算出部４４は、計測値の移動平均を算出するので、計測値情報７１にノイズの影響が含まれている場合であっても、ノイズに起因した計測値の瞬間的な増大を平滑化することができる。したがって、閾値算出部４４は、ノイズ混入の影響を抑制した適切な力閾値７３を算出することができる。

出力部４５は、閾値算出部４４から入力される力積閾値７２および力閾値７３を表示する表示デバイスである。また、閾値入力操作部４６は、力積閾値７２および力閾値７３の入力操作を受け付ける操作部である。閾値入力操作部４６は、ユーザ（例えば、ロボット２へ作業内容を教示する教示者）による入力操作に応じた力積閾値７２および力閾値７３をロボットコントローラ３の記憶部３４へ出力する。

かかるプログラミングペンダント４によれば、ユーザは、出力部４５に表示される適切な力積閾値７２および力閾値７３を閾値入力操作部４６の入力操作によって入力することにより、ロボットコントローラ３の記憶部３４に記憶させることができる。

次に、図６および図７を参照し、ロボットコントローラ３が実行する処理について説明する。図６および図７は、実施形態に係るロボットコントローラ３が実行する処理を示すフローチャートである。なお、図６には、第１検知部６２によって検知情報を発生させる場合の処理を示しており、図７には、第２検知部６４によって検知情報を発生させる場合の処理を示している。

第１検知部６２によって検知情報を発生させる場合、ロボットコントローラ３の制御部３３は、図６に示す処理を繰り返し実行する。具体的には、図６に示すように、動作制御部６１は、ロボット２を動作させてチューブ５１上までピペット５３を移動させる（ステップＳ１０１）。その後、動作制御部６１は、力積算出部６３へリセット信号を出力して力積をリセットさせる（ステップＳ１０２）。

続いて、動作制御部６１は、力センサ２４による力計測を開始させ（ステップＳ１０３）、力積算出部６３による力積算出を開始させる（ステップＳ１０４）。そして、動作制御部６１は、ロボット２を動作させてチューブ５１へのピペット５３挿入を開始させる（ステップＳ１０５）。

その後、第１検知部６２は、力積算出部６３によって算出される力積が力積閾値７２を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、第１検出部６２は、力積が力積閾値７２を超えたと判定した場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、検知情報を発生させて（ステップＳ１０７）、動作制御部６１へ出力する。

動作制御部６１は、検知情報が入力されると、ロボット２による作業を中止させ（ステップＳ１０８）、作業失敗後の後処理を実行して（ステップＳ１０９）、処理を終了する。

一方、第１検知部６２によって、力積が力積閾値７２以下であると判定された場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、動作制御部６１は、チューブ５１へのピペット５３の挿入が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

ここで、動作制御部６１は、ピペット５３の挿入が完了していないと判定した場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、処理をステップＳ１０６へ移す。一方、動作制御部６１は、ピペット５３の挿入が完了したと判定した場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、ロボット２を動作させてピペット５３からチューブ５１内へ薬液を滴下させる（ステップＳ１１１）。その後、動作制御部６１は、作業成功後の後処理を行い（ステップＳ１１２）、処理を終了する。ここでの作業成功後の後処理は、例えば、ロボット２の姿勢を所定の基準姿勢に戻す処理等である。

また、第２検知部６４によって検知情報を発生させる場合、ロボットコントローラ３の制御部３３は、図７に示す処理を繰り返し実行する。具体的には、図７に示すように、動作制御部６１は、ロボット２を動作させてチューブ５１上までピペット５３を移動させる（ステップＳ２０１）。

その後、動作制御部６１は、力センサ２４による力計測を開始させ（ステップＳ２０２）、ロボット２を動作させてチューブ５１へのピペット５３挿入を開始させる（ステップＳ２０３）。

その後、第２検知部６４は、力センサ２４によって力閾値７３を超える力が所定期間Ｔ継続して計測されたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。ここで、第２検出部６４は、力センサ２４によって力閾値７３を超える力が所定期間Ｔ継続して計測されたと判定した場合（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、検知情報を発生させて（ステップＳ２０５）、動作制御部６１へ出力する。

その後、動作制御部６１は、図６に示す処理と同様に、検知情報が入力されると、ロボット２による作業を中止させ（ステップＳ１０８）、作業失敗後の後処理を実行して（ステップＳ１０９）、処理を終了する。

一方、力センサ２４によって力閾値７３を超える力が所定期間Ｔ継続して計測されていない場合（ステップＳ２０４，Ｎｏ）、動作制御部６１は、図６に示す処理と同様に、ピペット５３の挿入が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

ここで、動作制御部６１は、ピペット５３の挿入が完了していないと判定した場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、処理をステップＳ２０４へ移す。一方、動作制御部６１は、ピペット５３の挿入が完了したと判定した場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、ロボット２を動作させてピペット５３からチューブ５１内へ薬液を滴下させる（ステップＳ１１１）。その後、動作制御部６１は、作業成功後の後処理を行い（ステップＳ１１２）、処理を終了する。

上述したように、実施形態に係るロボットシステムは、ロボットと、動作制御部と、力積算出部と、第１検知部とを備える。ロボットは、エンドエフェクタに加わる力を計測する力センサを備える。

動作制御部は、ロボットに所定の作業を行わせる。力積算出部は、ロボットによる所定の作業中に、力センサの計測値に基づいてエンドエフェクタに加わる力積を算出する。第１検知部は、力積が閾値を超えた場合に検知情報を発生する。

かかるロボットシステムによれば、エンドエフェクタと共に移動する部材が他の部材との接触によって悪影響を受ける虞のある接触状態を高精度に検知することができる。

なお、上述した実施形態では、ロボットが２本のロボットアームを有する双腕ロボットである場合について説明したが、ロボットが有するロボットアームは２本に限定するものではない。

また、上述した実施形態では、閾値算出部によって算出された閾値を出力部によって出力させ、ユーザの入力操作によってロボットコントローラへ記憶させたが、閾値算出部から自動的にロボットコントローラへ出力して記憶させてもよい。

かかる構成とする場合、閾値算出部は、試験作業中だけでなく、実際の作業中に得られる力の計測値に基づいて定期的に閾値を算出し、その都度、算出した閾値をロボットコントローラへ出力して閾値の更新を行うように構成されることが望ましい。

なお、かかる構成によれば、ロボットの作業環境の変化等によって適切な閾値が変化するような場合であっても、自動的に適切な閾値に更新されるので、ピペットの筒先とチューブの蓋との接触検知精度を良好に維持することができる。

また、実施形態に記載したプログラミングペンダントに代えて、実施形態に記載したプログラミングペンダントと同様の機能を実現可能なアプリケーションソフトをインストールしたパーソナルコンピュータをロボットシステムに設けてもよい。

また、上述した実施形態では、検体が入れられたチューブへピペットによって薬液を滴下する作業をロボットに実行させる場合について説明したが、ロボットに実行させる作業は、これに限定するものではない。

そして、実施形態に係るロボットシステムによれば、ロボットが任意の部材を使用して任意の作業を行う場合にも、エンドエフェクタと共に移動する部材が他の部材との接触によって悪影響を受ける虞のある接触状態を高精度に検知することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ ロボットシステム
２ ロボット
２０ 胴部
２１ 右アーム
２２ 左アーム
２３ エンドエフェクタ
２４ 力センサ
３ ロボットコントローラ
３１ フィルタ
３２ 選択部
３３ 制御部
３４ 記憶部
４ プログラミングペンダント
４１ 選択操作部
４２ 指定操作部
４３ 規定操作部
４４ 閾値算出部
４５ 出力部
４６ 閾値入力操作部
５１ チューブ
５２ 蓋
５３ ピペット
６１ 動作制御部
６２ 第１検知部
６３ 力積算出部
６４ 第２検知部
７１ 計測値情報
７２ 力積閾値
７３ 力閾値

Claims (10)

1. エンドエフェクタに加わる力を計測する力センサを備えるロボットと、
   前記エンドエフェクタによって把持される部材を移動させる所定の作業を前記ロボットに行わせる動作制御部と、
   前記ロボットによる前記所定の作業中に、前記力センサの計測値に基づいて前記エンドエフェクタに加わる力積を算出する力積算出部と、
   該力積が力積閾値を超えた場合に検知情報を発生する第１検知部と、
   前記ロボットによって前記所定の作業が複数回実行される期間のうち、前記検知情報が発生されなかった期間に、前記力センサによって計測された力の計測値を当該作業毎に記憶する記憶部と、
   前記記憶部によって記憶された前記作業毎の前記計測値について、それぞれ力積を算出し、算出した力積のうちで最大の力積を前記力積閾値として算出する閾値算出部と
   を備えることを特徴とするロボットシステム。
2. 前記エンドエフェクタによって把持される部材は、ピペットである
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記ロボットによる前記所定の作業中に、前記力センサによって力閾値を超える力が所定期間継続して計測された場合に、検知情報を発生する第２検知部と、
   前記第１検知部、および、前記第２検知部のいずれによって前記検知情報を発生させるかを教示者に選択させる選択操作を受け付ける選択操作部と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロボットシステム。
4. 前記閾値算出部は、
   前記記憶部によって記憶された前記作業毎の前記計測値について、それぞれ当該計測値の移動平均を算出し、算出した前記移動平均のうちで最大の値を前記力閾値の最適値として算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載のロボットシステム。
5. 前記所定の作業に含まれる作業段階のうち、前記力センサによる力の計測を開始させる作業段階を教示者に指定させる指定操作を受け付ける指定操作部
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載のロボットシステム。
6. 前記力積算出部は、
   前記ロボットの作業段階が前記指定操作によって指定された作業段階となった場合、算出した力積をリセットする
   ことを特徴とする請求項５に記載のロボットシステム。
7. 前記力積算出部は、
   前記第１検知部が前記検知情報を発生した場合、算出した力積をリセットする
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のロボットシステム。
8. 前記力センサに計測させる力の向きを教示者に規定させる規定操作を受け付ける規定操作部
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のロボットシステム。
9. 前記動作制御部は、
   前記検知情報が発生された場合に、前記ロボットによる前記所定の作業を停止させる
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のロボットシステム。
10. 被加工物の製造作業に用いる部材を把持するエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタに加わる力を計測する力センサとを備えるロボットによって前記製造作業を行わせる工程と、
    前記ロボットによる前記製造作業中に、前記力センサの計測値に基づいて前記エンドエフェクタに加わる力積を力積算出部によって算出する工程と、
    該力積が力積閾値を超えた場合に、検知情報を発生する工程と
    前記ロボットによって前記製造作業が複数回実行される期間のうち、前記検知情報が発生されなかった期間に、前記力センサによって計測された力の計測値を当該製造作業毎に記憶部へ記憶させる工程と、
    前記記憶部に記憶された前記製造作業毎の前記計測値について、それぞれ力積を算出し、算出した力積のうちで最大の力積を前記力積閾値として閾値算出部によって算出する工程と
    を含む被加工物の製造方法。

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