JP6915239B2 - 挿入方法 - Google Patents

Description

本発明は、挿入方法に関するものである。

２つの物体の一方を他方の挿入部に挿入する作業を行うロボットの研究や開発が行われている。

これに関し、第１のワークを第２のワークへ嵌合させる嵌合作業を、第１のワークを第２のワークへ接触させる接触動作と、第１のワークで第２のワークの形状を探る探り動作と、第１のワークを第２のワークへ挿入する挿入動作との３つの動作によって行うロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１６６６８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のロボットでは、嵌合作業に要する時間が長いという問題がある。

また、特許文献１には、ローカル座標系をどのように設定するかは記載されておらず、ローカル座標系の設定の仕方によっては、教示が困難な場合が生じ、教示に要する時間も長くなる。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

本発明のロボット制御装置は、力検出部が設けられた可動部を有するロボットを制御するロボット制御装置であって、
前記力検出部の出力に基づいて、前記可動部に対して力制御を行うロボット制御部を備え、
前記可動部により、第１対象物と、挿入部を有する第２対象物との少なくとも一方を移動させ、前記第１対象物を前記挿入部に挿入する挿入作業を行う場合、前記ロボット制御部は、前記挿入作業の少なくとも一部において、前記可動部に対して前記力制御を行い、
前記可動部が前記第１対象物を第１位置に位置させるための前記力制御の第１目標力と、前記可動部が前記第１対象物を前記第１位置とは異なる第２位置に位置させるための前記力制御の第２目標力とが異なることを特徴とする。
これにより、第１対象物を挿入部に挿入する挿入作業を迅速に行うことができる。

本発明のロボット制御装置では、前記第１位置および前記第２位置を設定する位置設定部を備えることが好ましい。

これにより、各種の挿入作業に対応することができ、その挿入作業を迅速に行うことができる。

本発明のロボット制御装置では、前記第１目標力および前記第２目標力を設定する目標力設定部を備えることが好ましい。

これにより、各種の挿入作業に対応することができ、その挿入作業を迅速に行うことができる。

本発明のロボット制御装置では、前記挿入作業の少なくとも一部において、前記力制御と位置制御とを行うことが好ましい。

これにより、諸条件に応じて、例えば、力制御および位置制御を行う部分と、力制御を行う部分と、位置制御を行う部分とを設けることで、挿入作業を迅速に行うことができる。

本発明のロボット制御装置では、前記第２位置は、前記第１位置よりも前記第１対象物の挿入方向の正方向に位置し、
前記第２目標力は、前記第１目標力よりも大きいことが好ましい。

これにより、第２位置への移動を高速で行うことができ、これによって、挿入作業を迅速に行うことができる。

本発明のロボット制御装置では、前記挿入作業の少なくとも一部において、前記第１対象物が前記挿入部から受ける力を打ち消す力を前記力制御の目標力に加算することが好ましい。

これにより、挿入動作を円滑に行うことができ、より小さい力でより高速で挿入動作を行うことができ、これによって、挿入作業を迅速に行うことができる。

本発明のロボット制御装置では、前記第１対象物の挿入方向に沿う軸を有する座標系を設定する座標系設定部を備えることが好ましい。

これにより、作業者による教示に要する時間や、教示結果を確認する時間を短縮することができる。

本発明のロボット制御装置では、前記力検出部の出力と、前記可動部の軌跡とを表示部に表示させる表示制御部を備えることが好ましい。

これにより、ロボットのティーチング、調整、実際の動作の際に、力検出部の出力および可動部の軌跡を視認することができ、利便性が高い。

本発明のロボット制御装置では、前記ロボット制御部は、前記挿入作業において、前記可動部により前記第１対象物と前記第２対象物との少なくとも一方を前記第１対象物と前記第２対象物とが接近する方向に移動させ、前記挿入部とは異なる位置に前記第１対象物が接触したことを前記力検出部の出力に基づいて判定した場合、前記可動部により前記第１対象物と前記第２対象物との少なくとも一方を前記第１対象物と前記第２対象物とが離間する方向に移動させることが好ましい。

これにより、挿入部とは異なる位置に第１対象物が接触した場合に、第１対象物や第２対象物を損傷、変形させてしまうことを抑制することができる。

本発明のロボット制御装置では、前記ロボット制御部は、前記第１対象物の前記挿入部への挿入が成功した挿入位置および前記成功した回数に基づいて、前記可動部に対して制御を行うことが好ましい。

これにより、例えば、成功した回数が多い挿入位置を目標位置として挿入作業を試みることで、挿入作業を迅速に行うことができる。

本発明のロボットは、力検出部が設けられた可動部を有し、
本発明のロボット制御装置により制御されることを特徴とする。
これにより、第１対象物を挿入部に挿入する挿入作業を迅速に行うことができる。

本発明のロボットシステムは、本発明のロボット制御装置と、
前記ロボット制御装置により制御される前記ロボットと、を備えることを特徴とする。
これにより、第１対象物を挿入部に挿入する挿入作業を迅速に行うことができる。

本発明のロボットシステムの実施形態を示す斜視図である。 エンドエフェクターにより把持されたコネクターＰＬ１をロボット座標系におけるＸ軸の正方向から負方向に向かって見た場合の１例を示す側面図である。 図２に示すエンドエフェクターおよびコネクターＰＬ１をロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸方向の正方向から負方向に向かって見た場合の上面図である。 コネクターＰＬ１およびコネクターＰＬ２の規格の具体例を示す図である。 ロボット制御装置のハードウェア構成の１例を示す図である。 ロボット制御装置の機能構成の１例を示す図である。 挿入作業におけるロボットの動作を説明するための図である。 挿入作業におけるロボットの動作を説明するための図である。 挿入作業におけるロボットの動作を説明するための図である。 挿入作業におけるロボットの動作を説明するための図である。 挿入作業におけるロボットの動作を説明するための図である。 挿入作業の実験を行ったときのロボットのツールセンターポイントの軌跡を示すグラフである。 図１２に示す挿入作業の実験を行ったときの力検出部により検出されたＺ方向の力を示すグラフである。 挿入作業におけるロボット制御装置の制御動作を示すフローチャートである。 エンドエフェクターにより把持されたコネクターＰＬ１をロボット座標系ＲＣにおけるＸ軸の正方向から負方向に向かって見た場合の他の例を示す側面図である。 図１５に示すエンドエフェクターおよびコネクターＰＬ１をロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸方向の正方向から負方向に向かって見た場合の１例の上面図である。 図１５に示すエンドエフェクターおよびコネクターＰＬ１をロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸方向の正方向から負方向に向かって見た場合の他の例の上面図である。

以下、本発明のロボット制御装置、ロボットおよびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜ロボットシステムの構成＞
まず、ロボットシステム１の構成について説明する。
図１は、本発明のロボットシステムの実施形態を示す斜視図である。

なお、以下では、座標系のＸ軸方向およびＸ軸に平行な方向を「Ｘ方向」とも言い、Ｘ方向の正方向を「Ｘ方向プラス側」、Ｘ方向の負方向を「Ｘ方向マイナス側」とも言う。また、Ｙ軸方向およびＹ軸に平行な方向を「Ｙ方向」とも言い、Ｙ方向の正方向を「Ｙ方向プラス側」、Ｙ方向の負方向を「Ｙ方向マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向およびＺ軸に平行な方向を「Ｚ方向」とも言い、Ｚ方向の正方向を「Ｚ方向プラス側」、Ｚ方向の負方向を「Ｚ方向マイナス側」とも言う。

図１に示すように、ロボットシステム１は、ロボット２０と、ロボット２０を制御するロボット制御装置３０とを備える。ロボット２０は、ロボット制御装置３０により制御される。

ロボット２０は、力検出部が設けられた可動部の１例である力検出部２１が設けられたアームＡ（マニピュレーターＭ）と、アームＡを支持する支持台Ｂ（基台）とを有する。

なお、力検出部２１は、アームＡの構成要素に含まれていてもよく、また、含まれていなくてもよいが、以下の説明では、含まれているものとして説明する。また、力検出部２１は、その少なくとも一部がアームＡに設けられていればよい。すなわち、力検出部２１の一部がアームＡに設けられていてもよく、また、力検出部２１の全部がアームＡに設けられていてもよいが、以下の説明では、力検出部２１の全部がアームＡに設けられているものとして説明する。

また、ロボット２０は、単腕ロボット、詳細には、垂直多関節（７軸）単腕ロボットである。単腕ロボットは、この１例におけるアームＡのような１本のアーム（腕）を備えるロボットである。なお、ロボット２０は、単腕ロボットに代えて、複腕ロボットであってもよい。複腕ロボットは、２本以上のアーム（例えば、２本以上のアームＡ）を備えるロボットである。なお、複腕ロボットのうち、２本のアームを備えるロボットは、双腕ロボットとも称される。すなわち、ロボット２０は、２本のアームを備える双腕ロボットであってもよく、３本以上のアーム（例えば、３本以上のアームＡ）を備える複腕ロボットであってもよい。また、ロボット２０は、スカラーロボット等の水平多関節ロボットや、直角座標ロボットや、脚部を有する脚式歩行（走行）ロボット等の他のロボットであってもよい。直角座標ロボットは、例えば、ガントリロボットである。

アームＡは、エンドエフェクターＥと、マニピュレーターＭと、力検出部２１とを備える。

エンドエフェクターＥは、この１例において、物体を把持可能な指部を備えるエンドエフェクターである。当該指部は、２本以上の指を備える。以下では、１例として、当該指部が４本の指である指Ｆ１〜指Ｆ４を備える場合について説明する。エンドエフェクターＥは、指Ｆ１〜指Ｆ４のそれぞれによって物体を挟むことにより、物体を把持する。なお、エンドエフェクターＥは、当該指部を備えるエンドエフェクターに代えて、磁石や治具等によって物体を持ち上げることが可能な他のエンドエフェクターであってもよい。

エンドエフェクターＥが備える指部は、ケーブルによってロボット制御装置３０と通信可能に接続されている。これにより、当該指部は、ロボット制御装置３０から取得される制御信号に基づいて指Ｆ１〜指Ｆ４のそれぞれを動作させる。なお、ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の規格によって行われる。また、当該指部は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の通信規格により行われる無線通信によってロボット制御装置３０と接続される構成であってもよい。

マニピュレーターＭは、７つのリンクと、７つの関節とを備える。また、当該７つの関節はそれぞれ、図示しないアクチュエーターを備える。すなわち、マニピュレーターＭを備えるアームＡは、７軸垂直多関節型のアームである。具体的には、支持台Ｂとリンクとは、関節を介して連結されており、関節は、互いに連結されたリンクを支持台Ｂに対し回動可能に支持する機構を有している。また、隣り合う２つのリンクも同様に、関節を介して連結されており、関節は、互いに連結された一方のリンクを他方のリンクに対し回動可能に支持する機構を有している。このようなアームＡは、支持台Ｂと、エンドエフェクターＥと、マニピュレーターＭと、マニピュレーターＭが備える７つの関節それぞれのアクチュエーターとによる連携した動作によって７軸の自由度の動作を行う。なお、アームＡは、６軸以下の自由度で動作する構成であってもよく、８軸以上の自由度で動作する構成であってもよい。

アームＡが７軸の自由度で動作する場合、アームＡは、６軸以下の自由度で動作する場合と比較して取り得る姿勢が増える。これによりアームＡは、例えば、動作が滑らかになり、更にアームＡの周辺に存在する物体との干渉を容易に回避することができる。また、アームＡが７軸の自由度で動作する場合、アームＡの制御は、アームＡが８軸以上の自由度で動作する場合と比較して計算量が少なく容易である。

マニピュレーターＭが備える７つの関節に備えられた各アクチュエーターはそれぞれ、ケーブルによってロボット制御装置３０と通信可能に接続されている。これにより、各アクチュエーターは、それぞれ、ロボット制御装置３０から取得される制御信号に基づいて、マニピュレーターＭを動作させる。なお、ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ等の規格によって行われる。また、マニピュレーターＭが備える７つのアクチュエーターのうちの一部または全部は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の通信規格により行われる無線通信によってロボット制御装置３０と接続される構成であってもよい。

力検出部２１は、エンドエフェクターＥとマニピュレーターＭの間に備えられる。力検出部２１としては、例えば、力センサー（力覚センサー）等が挙げられる。また、力センサーとしては、特に限定されず、各種のものを用いることができるが、その１例としては、例えば、互いに直交する３軸の各軸方向の力および各軸回りのモーメントを検出する６軸力センサー等が挙げられる。力検出部２１は、エンドエフェクターＥ、またはエンドエフェクターＥにより把持された物体に作用した力やモーメント（トルク）を検出する。力検出部２１は、検出した力やモーメントの大きさを示す値を出力値として含む力検出情報を通信によりロボット制御装置３０へ出力する。

力検出情報は、ロボット制御装置３０によるアームＡの制御のうちの力検出情報に基づく制御に用いられる。力検出情報に基づく制御とは、例えば、インピーダンス制御等の力制御（コンプライアントモーション制御）のことである。

力検出部２１は、ケーブルによってロボット制御装置３０と通信可能に接続されている。ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ等の規格によって行われる。なお、力検出部２１とロボット制御装置３０とは、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の通信規格により行われる無線通信によって接続される構成であってもよい。

なお、ロボット２０は、上記において説明した機能部に加えて、１以上の撮像部を備える構成であってもよい。以下では、１例として、ロボット２０が撮像部を備えない場合について説明する。

ロボット制御装置３０は、この１例において、ロボットコントローラーである。ロボット制御装置３０は、予め入力された動作プログラムに基づいて制御信号を生成する。ロボット制御装置３０は、生成した制御信号をロボット２０に送信し、ロボット２０に所定の作業を行わせる。以下では、説明の便宜上、ロボット制御装置３０による当該制御信号の生成および送信についての説明を省略し、ロボット制御装置３０がロボット２０に行わせる動作、およびロボット２０を動作させる際にロボット制御装置３０が行う処理について説明する。なお、ロボット制御装置３０は、図１に示すようにロボット２０とは別体で、ロボット２０の外部に設けられる構成に代えて、ロボット２０にその一部または全部が内蔵される構成であってもよい。

＜ロボットが行う挿入作業の概要＞
以下、本実施形態においてロボット２０が行う挿入作業の１例について、概要を説明する。

ロボット２０は、重力方向と、重力方向と反対方向とから第１対象物を挟んで把持し、第１対象物を第２対象物が備える挿入部に挿入する挿入作業を行う。なお、ロボット２０は、前記と異なる方向から第１対象物を挟んで把持するようになっていてもよい。

また、本実施形態では、１例として、ロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸の負方向が重力方向と一致している場合について説明する。ロボット座標系ＲＣは、ロボット制御装置３０がアームＡを動かす場合の基準となる３次元ローカル座標系である。なお、ロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸の負方向は、重力方向と異なる方向と一致している構成であってもよい。

また、本実施形態では、１例として、第１対象物が、通信用の接続ケーブルにおける雄型のコネクター（プラグまたはジャック）ＰＬ１である場合について説明する。なお、第１対象物は、コネクターＰＬ１に代えて、産業用の部品や部材、装置等であってもよく、生体等であってもよい。

また、本実施形態では、１例として、第２対象物が、通信用の接続ケーブルにおける雌型のコネクター（レセプタクル）であって、第１対象物の１例である雄型のコネクターＰＬ１と接続されるコネクターＰＬ２である場合について説明する。この場合、コネクターＰＬ２は、前述の第２対象物が備える（有する）挿入部として、挿入部ＰＬ２１を備える。なお、第２対象物は、コネクターＰＬ２に代えて、産業用の部品や部材、装置等であってもよく、生体等であってもよい。

また、本実施形態では、１例として、コネクターＰＬ２は、ロボット２０の接地面（例えば、床面）に設けられた治具Ｇによって支持されている。なお、コネクターＰＬ２は、壁面や天井面等の他の位置に設けられた治具Ｇによって支持されている構成であってもよい。

ここで、図２および図３を参照し、ロボット２０のエンドエフェクターＥによるコネクターＰＬ１の把持の方法について説明する。

図２は、エンドエフェクターにより把持されたコネクターＰＬ１をロボット座標系におけるＸ軸の正方向から負方向に向かって見た場合の１例を示す側面図である。当該側面図は、マニピュレーターＭが備える関節のうちのエンドエフェクターＥを回動させる関節の回動軸と、ロボット座標系ＲＣにおけるＹ軸とが一致している場合の側面図である。また、図２では、指Ｆ１および指Ｆ３と、コネクターＰＬ１との相対的な位置関係を明確にするため、指Ｆ２および指Ｆ４を省略している。

図２に示すように、エンドエフェクターＥは、指Ｆ１と指Ｆ３のそれぞれを動作させ、コネクターＰＬ１を重力方向と、重力方向と反対方向とからコネクターＰＬ１を挟むことにより、コネクターＰＬ１を把持する。前述したように、この１例において、重力方向は、ロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸の負方向である。すなわち、エンドエフェクターＥは、指Ｆ１を重力方向に移動させてコネクターＰＬ１に近づけるとともに、指Ｆ３を当該反対方向に移動させてコネクターＰＬ１に近づけることにより、指Ｆ１および指Ｆ３によってコネクターＰＬ１を挟み、コネクターＰＬ１を把持する。このため、図２に示す例では、指Ｆ１は、コネクターＰＬ１の部位のうちの当該Ｚ軸の正方向側の部位と接触しており、指Ｆ３は、コネクターＰＬ１の部位のうちの当該Ｚ軸の負方向側の部位と接触している。

これにより、ロボット２０は、コネクターＰＬ１の重さや、コネクターＰＬ１が備えるケーブルの重さによって、ロボット２０の部位のうちのコネクターＰＬ１を挟んでいる部位であるエンドエフェクターＥとコネクターＰＬ１との相対的な位置関係の重力方向へのずれを抑制することができる。当該位置関係が重力方向にずれない場合、ロボット２０は、コネクターＰＬ１を挿入部ＰＬ２１に挿入する際に挿入部ＰＬ２１を探る動作のうちの重力方向に沿った方向への動作を省略することができる。その結果、ロボット２０は、コネクターＰＬ１をコネクターＰＬ２の挿入部ＰＬ２１に挿入する時間を短縮することができる。

図３は、図２に示すエンドエフェクターおよびコネクターＰＬ１をロボット座標系におけるＺ軸方向の正方向から負方向に向かって見た場合の上面図である。図３では、指Ｆ２および指Ｆ４と、コネクターＰＬ１との相対的な位置関係を明確にするため、指Ｆ１および指Ｆ３を省略している。

図３に示すように、エンドエフェクターＥは、指Ｆ２と指Ｆ４のそれぞれを動作させ、コネクターＰＬ１を重力方向と直交する方向に規制させた状態で把持する。図３に示す例では、エンドエフェクターＥは、指Ｆ２を重力方向と直交する方向のうちの当該Ｘ軸の負方向に移動させてコネクターＰＬ１に近づけるとともに、指Ｆ４を重力方向と直交する方向のうちの当該Ｘ軸の正方向に移動させてコネクターＰＬ１に近づけることにより、指Ｆ２および指Ｆ４によってコネクターＰＬ１を挟み、コネクターＰＬ１を重力方向と直交する方向に規制させた状態を実現する。このため、図３に示す例では、指Ｆ２は、コネクターＰＬ１の部位のうちの当該Ｘ軸の正方向側の部位と接触しており、指Ｆ４は、コネクターＰＬ１の部位のうちの当該Ｘ軸の負方向側の部位と接触している。

これにより、ロボット２０は、ロボット２０の部位のうちのコネクターＰＬ１を挟んでいる部位であるエンドエフェクターＥとコネクターＰＬ１との相対的な位置関係の重力方向へのずれを抑制するとともに、当該位置関係の重力方向と直交する方向へのずれを抑制することができる。当該位置関係が当該方向にずれない場合、ロボット２０は、コネクターＰＬ１を挿入部ＰＬ２１に挿入する際に挿入部ＰＬ２１を探る動作のうちの当該方向に沿った方向への動作を更に省略することができる。その結果、ロボット２０は、コネクターＰＬ１をコネクターＰＬ２の挿入部ＰＬ２１に挿入する時間を更に短縮することができる。

図１に示す例では、ロボット２０は、図２および図３に示すように、指Ｆ１〜指Ｆ４のそれぞれによって、コネクターＰＬ１を重力方向と、重力方向と反対方向とからコネクターＰＬ１を挟んだ状態であり、かつコネクターＰＬ１を重力方向と直交する方向に規制させた状態である固定状態で予め把持している。なお、ロボット２０は、予めコネクターＰＬ１を把持しておらず、所定の給材領域に配置されたコネクターＰＬ１を固定状態で把持する構成であってもよい。また、ロボット２０は、他の作業を行う構成であってもよい。また、固定状態は、ロボット２０がコネクターＰＬ１を重力方向と直交する方向に規制させていない状態であってコネクターＰＬ１を重力方向と、重力方向と反対方向とからコネクターＰＬ１を挟んだ状態であってもよい。また、固定状態は、ロボット２０がコネクターＰＬ１を重力方向と直交する方向の正逆両方向からコネクターＰＬ１を挟んだ状態であってコネクターＰＬ１を重力方向に規制させていない状態であってもよい。

＜注目点の説明＞
以下では、１例として、ロボット座標系ＲＣにおけるＹ軸の正方向と、コネクターＰＬ１の挿入部ＰＬ２１への挿入方向の正方向とが一致するようにコネクターＰＬ２が治具Ｇによって支持されている場合について説明する。すなわち、この１例において、挿入部ＰＬ２１に挿入されたコネクターＰＬ１を挿入部ＰＬ２１から引き抜く方向と逆の方向は、当該Ｙ軸の正方向と一致している。なお、コネクターＰＬ２は、コネクターＰＬ１の挿入部ＰＬ２１への挿入方向の正方向が、当該Ｙ軸の正方向と異なる他の方向と一致するように治具Ｇによって支持される構成であってもよい。

また、この１例おいて、コネクターＰＬ１の先端部の中心には、当該中心とともに動く注目点Ｔが設定される。コネクターＰＬ１の先端部とは、コネクターＰＬ１の端部のうちの挿入部ＰＬ２１に挿入する側の端部のことである。コネクターＰＬ１の先端部は、治具Ｇに支持されたコネクターＰＬ２が備える挿入部ＰＬ２１にコネクターＰＬ１が挿入された状態においてロボット座標系ＲＣにおけるＹ軸と直交する面を有する。当該面の形状は、例えば、長方形である。すなわち、この１例におけるコネクターＰＬ１の先端部の中心は、当該長方形の図心のことである。

注目点Ｔには、コネクターＰＬ１の位置および姿勢を表す３次元ローカル座標系である注目点座標系が設定される。注目点座標系の原点は、注目点Ｔ、すなわちコネクターＰＬ１の先端部の中心の位置を表す。また、注目点座標系における各座標軸の方向は、注目点Ｔ、すなわちコネクターＰＬ１の先端部の中心の姿勢を表す。例えば、注目点Ｔには、コネクターＰＬ１が挿入部ＰＬ２１に挿入されている状態において、注目点座標系におけるＺ軸の正方向が、ロボット座標系ＲＣにおけるＹ軸の正方向と一致し、注目点座標系におけるＸ軸の正方向が、ロボット座標系ＲＣにおけるＸ軸の正方向と一致するように注目点座標系が設定される。

＜コネクターの規格の具体例＞
以下、図４を参照し、コネクターＰＬ１およびコネクターＰＬ２の規格の具体例について説明する。図４は、コネクターＰＬ１およびコネクターＰＬ２の規格の具体例を示す図である。図４に示すように、コネクターＰＬ１およびコネクターＰＬ２の規格は、例えば、ＵＳＢ−Ａ型やＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface、登録商標）である。

コネクターＰＬ１およびコネクターＰＬ２の規格がＵＳＢ−Ａ型である場合、コネクターＰＬ１をコネクターＰＬ２の挿入部ＰＬ２１に挿入するのに要する圧力は、例えば、１０Ｎ（ニュートン）以上である（上限値はなし）。また、この圧力を発生させるためにエンドエフェクターＥがコネクターＰＬ１の把持に要する圧力である把持圧力は、例えば、１０．３Ｎである。

また、コネクターＰＬ１およびコネクターＰＬ２の規格がＨＤＭＩ（登録商標）である場合、コネクターＰＬ１をコネクターＰＬ２の挿入部ＰＬ２１に挿入するのに要する圧力は、例えば、９．８Ｎ以上、３９．２Ｎ以下である。また、この圧力を発生させるためにエンドエフェクターＥがコネクターＰＬ１の把持に要する圧力である把持圧力は、例えば、１４Ｎである。

なお、コネクターＰＬ１およびコネクターＰＬ２の規格は、ＵＳＢ−Ａ型やＨＤＭＩ（登録商標）に代えて、他の規格であってもよい。

＜ロボット制御装置のハードウェア構成＞
以下、図５を参照し、ロボット制御装置３０のハードウェア構成について説明する。図５は、ロボット制御装置のハードウェア構成の１例を示す図である。ロボット制御装置３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、各情報を記憶する記憶部３２と、入力受付部３３と、通信部３４と、各情報を表示する表示部３５とを備える。これらの構成要素は、バスＢｕｓを介して相互に通信可能に接続されている。また、ロボット制御装置３０は、通信部３４を介してロボット２０と通信を行う。

ＣＰＵ３１は、記憶部３２に格納された各種プログラムを実行する。
記憶部３２は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory）、ＲＯＭ（Read−Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む。なお、記憶部３２は、ロボット制御装置３０に内蔵されるものに代えて、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置であってもよい。記憶部３２には、例えば、ロボット制御装置３０が処理する各種情報、プログラム等が記憶される。

入力受付部３３は、例えば、キーボードやマウス、タッチパッド等を備えたティーチングペンダントや、その他の入力装置である。なお、入力受付部３３は、例えば、タッチパネルとして表示部３５と一体に構成されてもよい。

通信部３４は、例えば、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポートやイーサネット（登録商標）ポート等を含んで構成される。

表示部３５は、例えば、液晶ディスプレイパネル、有機ＥＬ（ElectroLuminescence）ディスプレイパネル等である。

＜ロボット制御装置の機能構成＞
以下、図６を参照し、ロボット制御装置３０の機能構成について説明する。図６は、ロボット制御装置の機能構成の１例を示す図である。ロボット制御装置３０は、記憶部３２と、制御部３６とを備える。

制御部３６は、ロボット制御装置３０（ロボット２０）の各部の作動を制御する。制御部３６は、力検出情報取得部４０と、位置設定部４１と、目標力設定部４２と、座標系設定部４３と、表示制御部４４と、ロボット制御部４５とを備える。制御部３６が備えるこれらの機能部は、例えば、ＣＰＵ３１が、記憶部３２に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。

力検出情報取得部４０は、例えば、力検出部２１から力検出情報を取得する。
位置設定部４１は、例えば、後述する第１位置および第２位置を設定する。これにより、各種の挿入作業に対応することができ、その挿入作業を迅速に行うことができる。

目標力設定部４２は、例えば、後述する第１目標力および第２目標力を設定する。これにより、各種の挿入作業に対応することができ、その挿入作業を迅速に行うことができる。

座標系設定部４３は、例えば、第１対象物の挿入方向に沿う軸を有する座標系の１例であるローカル座標系ＬＣを設定する。これにより、作業者による教示に要する時間や、教示結果を確認する時間を短縮することができる。

表示制御部４４は、例えば、力検出部２１の出力と、アームＡの軌跡とを表示部３５に表示させる。これにより、挿入作業の際の詳細な状態を目視で確認することができる。

ロボット制御部４５は、例えば、力検出情報取得部４０が取得した力検出情報等に基づいて、アームＡに対して力制御等を行う。すなわち、ロボット制御部４５は、力検出情報取得部４０が取得した力検出情報等に基づいて力制御を行ったり、前記力検出情報等に基づいて力制御および位置制御を行ったり、位置制御を行ったりして、ロボット２０を動作させる。

ロボット制御部４５は、コネクターＰＬ１の挿入部ＰＬ２１への挿入が成功した挿入位置および前記成功した回数に基づいて、アームＡに対して制御を行う。これにより、例えば、成功した回数が多い挿入位置を目標位置として挿入作業を試みることで、挿入作業を迅速に行うことができる。

＜ロボット制御装置がロボットに挿入作業を行わせる処理＞
ロボットシステム１では、ロボット制御装置３０によりロボット２０を制御し、ロボット２０のアームＡにより、コネクターＰＬ１と、挿入部ＰＬ２１を有するコネクターＰＬ２との少なくとも一方を移動させ、コネクターＰＬ１を挿入部ＰＬ２１に挿入する挿入作業を行う。本実施形態では、挿入作業において、アームＡによりコネクターＰＬ１を移動させ、コネクターＰＬ２は、移動させない。また、挿入作業では、アームＡは、コネクターＰＬ１を挿入部ＰＬ２１の近傍の挿入動作開始位置６０に移動させる動作と、コネクターＰＬ１を挿入動作開始位置６０から挿入部ＰＬ２１に挿入する挿入動作とを行う。なお、本明細書において、「挿入」とは、嵌合（嵌入）、螺合（螺入）、接合および連結等を含む広い概念で用いられる。したがって、挿入部の構成によっては、「挿入」を「接合」または「連結」と読み換えることができる。また、コネクターＰＬ１は、第１対象物の１例である。また、コネクターＰＬ２は、第２対象物の１例である。

次に、挿入作業におけるロボット制御装置３０の制御およびロボット２０の動作について説明するが、その前に、図８〜図１１を参照して、ロボット２０のティーチングの１例について説明する。

ロボット２０のティーチングでは、まず、エンドエフェクターＥでコネクターＰＬ１を把持し、アームＡを駆動してコネクターＰＬ１を移動させ、図８に示すように、コネクターＰＬ１の注目点ＴをコネクターＰＬ２の挿入部ＰＬ２１の近傍の挿入動作開始位置６０に位置させる。この作業は、例えば、使用者が、目視しつつ、ロボット制御装置３０を手動で操作し、ロボット２０を動作させて行う。

また、ローカル座標系ＬＣ（ユーザー座標系）を設定する。このローカル座標系ＬＣは、コネクターＰＬ１の挿入方向に沿う軸を有する座標系の１例である。本実施形態では、ローカル座標系ＬＣは、コネクターＰＬ１の挿入方向に沿う軸をＺ軸とし、挿入方向の正方向をＺ軸の正方向（Ｚ方向プラス側）とする３次元ローカル座標系である。

また、本実施形態では、ローカル座標系ＬＣの原点は、現在のロボット２０のツールセンターポイントＴＣＰ（Tool Center Point）（図７参照）、すなわちエンドエフェクターＥの先端の中心の位置であって、固定された位置に設定される。すなわち、ローカル座標系ＬＣは、ロボット２０が動作しても変位しない。また、ローカル座標系ＬＣにおけるＺ軸の正方向が、ロボット座標系ＲＣにおけるＹ軸の正方向と一致し、ローカル座標系ＬＣにおけるＸ軸の正方向が、ロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸の正方向と一致し、ローカル座標系ＬＣにおけるＹ軸の正方向が、ロボット座標系ＲＣにおけるＸ軸の正方向と一致するようにローカル座標系ＬＣが設定される。以下では、このローカル座標系ＬＣが用いられる。

このようなローカル座標系ＬＣを設定することにより、作業者による教示に要する時間や、教示結果を確認する時間を短縮することができる。なお、ローカル座標系ＬＣは、コネクターＰＬ１の挿入方向に沿う軸を有する座標系の１例である。

また、コネクターＰＬ１の注目点Ｔが挿入動作開始位置６０に位置しているときのアームＡの所定部分、本実施形態では、ツールセンターポイントＴＣＰの座標を記憶部３２に記憶する。これにより、挿入動作開始位置６０が登録される。換言すれば、挿入動作開始位置６０が設定される。なお、ツールセンターポイントＴＣＰに代えて、例えば、注目点Ｔの座標を記憶してもよい。

次に、アームＡを駆動してコネクターＰＬ１を移動させ、図９に示すように、コネクターＰＬ１を挿入部ＰＬ２１の第１位置６１に位置させる。この作業は、例えば、使用者が、目視しつつ、ロボット制御装置３０を手動で操作し、ロボット２０を動作させて行う。また、前記作業では、力検出部２１により、Ｘ方向の力およびＹ方向の力を検出し、力検出部２１により検出されたＸ方向の力およびＹ方向の力がそれぞれ０または０の近傍の値になるようにする。

また、コネクターＰＬ１が第１位置６１に位置しているときのアームＡの所定部分、本実施形態では、ツールセンターポイントＴＣＰの座標を記憶部３２に記憶する。これにより、第１位置６１が登録される。換言すれば、第１位置６１が設定される。なお、ツールセンターポイントＴＣＰに代えて、例えば、注目点Ｔの座標を記憶してもよい。

次に、アームＡを駆動してコネクターＰＬ１を移動させ、図１１に示すように、コネクターＰＬ１を挿入部ＰＬ２１の第３位置６３に位置させる。第３位置６３は、挿入部ＰＬ２１の最奥部の位置であり、挿入が完了する位置である。この作業は、例えば、使用者が、ロボット制御装置３０を手動で操作し、ロボット２０を動作させて行う。そして、この場合、コネクターＰＬ１の第３位置６３への移動は、コネクターＰＬ１を第１位置からＺ方向プラス側に移動させ、力検出部２１の検出結果に基づいてなされる。すなわち、力検出部２１により検出されるＺ方向の力が所定の閾値を超えた場合に、コネクターＰＬ１の第３位置６３に到達したものと判断する。

また、コネクターＰＬ１が第３位置６３に位置しているときのアームＡの所定部分、本実施形態では、ツールセンターポイントＴＣＰの座標を記憶部３２に記憶する。これにより、第３位置６３が登録される。換言すれば、第３位置６３が設定される。なお、ツールセンターポイントＴＣＰに代えて、例えば、注目点Ｔの座標を記憶してもよい。

次に、アームＡを駆動してコネクターＰＬ１を移動させ、図１０に示すように、コネクターＰＬ１を挿入部ＰＬ２１の第２位置６２に位置させる。この第２位置６２は、第１位置６１よりもコネクターＰＬ１の挿入方向の正方向、すなわち、第１位置よりもＺ方向プラス側に位置している。また、この作業は、例えば、使用者が、ロボット制御装置３０を手動で操作し、ロボット２０を動作させて行う。そして、この場合、コネクターＰＬ１の第２位置６２への移動は、コネクターＰＬ１を第３位置６３からＺ方向マイナス側に所定距離移動させることでなされる。

また、コネクターＰＬ１が第２位置６２に位置しているときのアームＡの所定部分、本実施形態では、ツールセンターポイントＴＣＰの座標を記憶部３２に記憶する。これにより、第２位置６２が登録される。換言すれば、第２位置６２が設定される。なお、ツールセンターポイントＴＣＰに代えて、例えば、注目点Ｔの座標を記憶してもよい。

次に、挿入作業におけるロボット制御装置３０の制御およびロボット２０の動作について説明する。

図７〜図１１は、挿入作業におけるロボットの動作を説明するための図である。図１４は、挿入作業におけるロボット制御装置の制御動作を示すフローチャートである。

なお、図８〜図１１では、ロボット２０の図示は省略する。また、図８〜図１１では、ローカル座標系ＬＣは、原点の位置をそのローカル座標系ＬＣのＺ方向マイナス側にずらして図示されている。

挿入作業では、ロボット制御装置３０は、ロボット２０を制御し、ロボット２０は、アームＡのエンドエフェクターＥでコネクターＰＬ１を把持し、アームＡを駆動してコネクターＰＬ１を移動させ、そのコネクターＰＬ１をコネクターＰＬ２の挿入部ＰＬ２１に挿入する。

この挿入作業では、アームＡは、コネクターＰＬ１を挿入部ＰＬ２１の近傍の挿入動作開始位置６０に移動させる動作と、コネクターＰＬ１を挿入動作開始位置６０から挿入部ＰＬ２１に挿入する挿入動作とを行う。

また、挿入作業では、ロボット制御装置３０は、第１の制御と、第２の制御と、第３の制御と、第４の制御とをこの順序で行う。なお、前記コネクターＰＬ１を挿入動作開始位置６０に移動させる動作では、第１の制御が行われ、前記挿入動作では、第２の制御、第３の制御および第４の制御が行われる。また、第２の制御、第３の制御および第４の制御では、それぞれ、ローカル座標系ＬＣが用いられる。

また、ロボット２０が挿入作業を行う場合、ロボット制御部４５は、挿入作業の少なくとも一部において、アームＡに対して力制御を行う。

本実施形態では、挿入作業の開始から終了までの間で、コネクターＰＬ１の注目点Ｔが挿入動作開始位置６０に位置してから、第３位置６３に位置するまでの区間（期間）において、アームＡに対して力制御を行う。すなわち、第２の制御、第３の制御および第４の制御のそれぞれにおいて、力制御と位置制御とを行う。

また、挿入作業の少なくとも一部において、力制御だけでなく、力制御と位置制御とを行う。これにより、諸条件に応じて、力制御および位置制御を行う部分と、力制御を行う部分と、位置制御を行う部分とを設けることで、挿入作業を迅速に行うことができる。

本実施形態では、挿入作業の開始から終了までの間で、コネクターＰＬ１の注目点Ｔが挿入部ＰＬ２１の第１位置６１に位置してから、第３位置６３に位置するまでの区間において、アームＡに対して力制御と位置制御とを行う。すなわち、第２の制御および第３の制御のそれぞれにおいて、力制御と位置制御とを行う。以下、図７〜図１１、図１４に基づいて、詳細に説明する。

図７に示すように、挿入作業を行う前は、コネクターＰＬ１の注目点Ｔは、挿入動作開始位置６０から離間している。

挿入作業では、まず、第１の制御を行う。図８に示すように、第１の制御では、アームＡに対して位置制御を行って、コネクターＰＬ１の注目点Ｔを挿入動作開始位置６０に移動させる第１動作を行う（図１４のステップＳ１０１）。

次に、各処理、例えば、力検出部２１のリセット等を行う（（図１４のステップＳ１０２）。

次に、第２の制御を行う。図９に示すように、第２の制御では、アームＡに対して力制御および位置制御を行って、コネクターＰＬ１の注目点Ｔを挿入部ＰＬ２１の途中の位置、すなわち、第１位置６１まで挿入する第２動作を行う。

この第２動作では、力制御の目標力として第１目標力を設定し、力検出部２１により第１の力（例えば、１０Ｎ）が検出されることを終了条件として、前記第１目標力でコネクターＰＬ１をＺ方向プラス側に移動させる（図１４のステップＳ１０３）。

次に、コネクターＰＬ１の注目点Ｔが第１位置６１に到達したか否かを判断し（図１４のステップＳ１０４）、到達していないと判断した場合は、アームＡに対して位置制御を行って、コネクターＰＬ１をＺ方向マイナス側に所定距離（例えば、０．５ｍｍ）移動させ、さらに、Ｘ方向とＹ方向の少なくとも一方に所定距離（例えば、０．２５ｍｍ）移動させる（図１４のステップＳ１０５）。これにより、リトライの準備が完了する。なお、本実施形態では、Ｘ方向とＹ方向のうち、Ｙ方向に移動させる。そして、図１４のステップＳ１０３に戻り、再度、ステップＳ１０３以降を実行する。

また、図１４のステップＳ１０４において、注目点Ｔが第１位置６１に到達したと判断した場合は、図１４のステップＳ１０６に進む。

このように、１回の第２動作でコネクターＰＬ１の注目点Ｔを第１位置に位置させることができない場合は、注目点Ｔが第１位置６１に位置するまで、何回も第２動作を行う。

これにより、コネクターＰＬ１の注目点Ｔは、第１位置６１に位置するが、引き続き挿入動作を継続する。

このように、第２の制御では、ロボット制御部４５は、挿入作業において、アームＡによりコネクターＰＬ１とコネクターＰＬ２との少なくとも一方をコネクターＰＬ１とコネクターＰＬ２とが接近する方向に移動させ、挿入部ＰＬ２１とは異なる位置にコネクターＰＬ１が接触したことを力検出部２１の出力に基づいて判定した場合、アームＡによりコネクターＰＬ１とコネクターＰＬ２との少なくとも一方をコネクターＰＬ１とコネクターＰＬ２とが離間する方向に移動させる。

これにより、挿入部ＰＬ２１とは異なる位置にコネクターＰＬ１が接触した場合に、コネクターＰＬ１やコネクターＰＬ２を損傷、変形させてしまうことを抑制することができる。

また、第２の制御の力制御は、アームＡがコネクターＰＬ１、本実施形態では、注目点Ｔを第１位置６１に位置させるための力制御である。また、その力制御の第１目標力は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定される。

また、挿入作業の少なくとも一部において、コネクターＰＬ１が挿入部ＰＬ２１から受ける力を打ち消す力を力制御の目標力に加算する。本実施形態では、この第２の制御と、後述する第３の制御および第４の制御とのそれぞれにおいて、コネクターＰＬ１が挿入部ＰＬ２１から受ける力を打ち消す力を力制御の目標力に加算する。すなわち、コネクターＰＬ１は、挿入部ＰＬ２１からＸ方向プラス側の力を受けるので、その力を打ち消すＸ方向マイナス側の力を、力制御の目標力に加算する。これにより、挿入動作を円滑に行うことができ、より小さい力でより高速で挿入動作を行うことができ、これによって、挿入作業を迅速に行うことができる。

次に、第３の制御を行う。図１０に示すように、第３の制御では、アームＡに対して力制御および位置制御を行って、コネクターＰＬ１の注目点Ｔを挿入部ＰＬ２１の途中の位置、すなわち、第２位置６２まで挿入する第３動作を行う。

この第３動作では、力制御の目標力として第２目標力を設定し、第２位置６２に到達したことを終了条件として、前記第２目標力でコネクターＰＬ１をＺ方向プラス側に移動させる（図１４のステップＳ１０６）。また、第３動作では、挿入部ＰＬ２１に対してコネクターＰＬ１をＸ方向およびＹ方向に倣わせる動作（制御）も行う。

これにより、コネクターＰＬ１の注目点Ｔは、挿入部ＰＬ２１の第２位置６２に位置するが、引き続き挿入動作を継続する。

このように、第３の制御の力制御は、アームＡがコネクターＰＬ１、本実施形態では、注目点Ｔを第２位置６２に位置させるための力制御である。また、その力制御の第２目標力は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、本実施形態では、第１目標力と第２目標力とは、異なっている。本実施形態では、第２目標力は、第１目標力よりも大きい。これにより、注目点Ｔの第１位置６１から第２位置６２への移動を高速で行うことができ、これによって、挿入作業を迅速に行うことができる。

また、第１位置６１と第２位置６２との間のＺ方向の距離は、挿入動作開始位置６０と第１位置６１との間のＺ方向の距離よりも長い。これにより、距離が長い区間において、コネクターＰＬ１を高速で移動させることができ、これによって、挿入作業を迅速に行うことができる。

次に、第４の制御を行う。図１１に示すように、第４の制御では、アームＡに対して力制御を行って、コネクターＰＬ１の注目点Ｔを挿入部ＰＬ２１の最奥部、すなわち、第３位置６３まで挿入する第４動作を行う。

この第４動作では、力制御の目標力として第３目標力を設定し、力検出部２１により第２の力（例えば、２２Ｎ）が検出されることを終了条件として、前記第３目標力でコネクターＰＬ１をＺ方向プラス側に移動させる（図１４のステップＳ１０７）。

これにより、コネクターＰＬ１の注目点Ｔは、挿入部ＰＬ２１の最奥部に位置する。そして、ロボット２０は、エンドエフェクターＥで把持しているコネクターＰＬ１を放し、挿入作業を終了する。

このように、第４の制御の力制御は、アームＡがコネクターＰＬ１、本実施形態では、注目点Ｔを第３位置６３に位置させるための力制御である。また、その力制御の第３目標力は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定される。なお、第３目標力が大きい値に設定されている場合は、挿入動作を高速で行うことができる。また、第３目標力が小さい値に設定されている場合は、慎重に第４動作を行うことができ、コネクターＰＬ１およびＰＬ２の損傷や変形を抑制することができる。

なお、本実施形態では、挿入作業において、ロボット２０がコネクターＰＬ１を把持し、コネクターＰＬ１を移動させるように構成されているが、これに限定されず、例えば、ロボット２０がコネクターＰＬ２を把持し、コネクターＰＬ２を移動させるように構成されていてもよい。

また、例えば、ロボット２０として双腕ロボット（３本以上のアームを備える複腕ロボットでも可能）を採用し、挿入作業において、ロボットが一方のアームでコネクターＰＬ１を把持し、他方のアームでコネクターＰＬ２を把持するように構成されていてもよい。この場合、コネクターＰＬ１のみを移動させるように構成されていてもよく、また、コネクターＰＬ２のみを移動させるように構成されていてもよく、また、コネクターＰＬ１およびＰＬ２を移動させるように構成されていてもよい。

すなわち、挿入作業において、ロボット２０がコネクターＰＬ１とコネクターＰＬ２とを相対的に移動させるように構成されていればよい。

＜表示の説明＞
図１２は、挿入作業の実験を行ったときのロボットのツールセンターポイントの軌跡を示すグラフである。

このグラフは、ロボット２０のティーチング、調整、実際の動作等の際に、それぞれ、表示制御部４４の制御により表示部３５に表示することが可能である。これにより、ロボット２０のツールセンターポイントＴＣＰの軌跡を視認することができ、利便性が高い。

なお、図１２に示すグラフの横軸は、ツールセンターポイントＴＣＰのＹ方向の位置を示し、縦軸は、ツールセンターポイントＴＣＰのＺ方向の位置を示している。

図１２に示すように、この挿入作業では、ロボット２０のツールセンターポイントＴＣＰは、まず、Ｙ方向マイナス側に移動し、Ｙ方向の座標が約０ｍｍの位置で、Ｚ方向プラス側に移動した。しかし、そこは、位置が異なっており、注目点Ｔは、第１位置６１に到達しなかった。

次に、ツールセンターポイントＴＣＰは、Ｚ方向マイナス側に移動し、次いで、Ｙ方向プラス側に移動し、Ｙ方向の座標が約０．２５ｍｍの位置で、Ｚ方向プラス側に移動した。しかし、そこは、位置が異なっており、注目点Ｔは、第１位置６１に到達しなかった。

次に、ツールセンターポイントＴＣＰは、Ｚ方向マイナス側に移動し、次いで、Ｙ方向マイナス側に移動し、Ｙ方向の座標が約−０．２５ｍｍの位置で、Ｚ方向プラス側に移動した。そこは、位置が正しく、注目点Ｔは、第１位置６１に到達した。以降の説明は、省略する。

図１３は、図１２に示す挿入作業の実験を行ったときの力検出部により検出されたＺ方向の力を示すグラフである。

このグラフは、ロボット２０のティーチング、調整、実際の動作等の際に、それぞれ、表示制御部４４の制御により表示部３５に表示することが可能である。これにより、ロボット２０の力検出部２１により検出されたＺ方向の力を視認することができ、利便性が高い。

なお、図１３に示すグラフの横軸は、時間を示し、縦軸は、力検出部により検出されたＺ方向の力を示している。

図１３に示すように、この挿入作業では、ロボット２０は、Ｙ方向の座標が約０ｍｍのとき、すなわち、時間が約１．４秒のときと、Ｙ方向の座標が約０．２５ｍｍのとき、すなわち、時間が約１．６秒のときは、それぞれ、位置が異なっており、注目点Ｔは、第１位置６１に到達しなかった。

また、Ｙ方向の座標が約−０．２５ｍｍのとき、すなわち、時間が約１．７５秒のときは、注目点Ｔは、第１位置６１に到達した。そして、その後、力検出部２１により検出されるＺ方向の力の絶対値は、第２目標力である「２０Ｎ」を約５Ｎ、オーバーシュートし、その後、減少した。

このように、ロボットシステム１では、第２目標力を比較的大きい値に設定しても、力検出部２１により検出されるＺ方向の力の絶対値が第２目標力を大きく上回ることを抑制することができる。これにより、挿入作業を迅速に行うことができる。また、グラフから、挿入作業に要する時間が短いことも判る。

＜ロボット制御装置の挿入作業の履歴の記憶等の説明＞
ロボット制御装置３０は、挿入作業において、コネクターＰＬ１の挿入部ＰＬ２１への挿入が成功した挿入位置と、その成功した回数とを関連付けて記憶部３２に記憶する。

そして、ロボット制御装置３０のロボット制御部４５は、前記コネクターＰＬ１の挿入部ＰＬ２１への挿入が成功した挿入位置および前記成功した回数に基づいて、アームＡに対して制御を行う。すなわち、挿入作業では、コネクターＰＬ１の挿入部ＰＬ２１への挿入が成功した回数が最も多い挿入位置に対して、コネクターＰＬ１を挿入する。また、ロボット制御部４５は、コネクターＰＬ１を前記挿入が成功した回数が最も多い挿入位置に移動させる際は、アームＡに対して位置制御を行う。これにより、前記コネクターＰＬ１を移動させた位置においてコネクターＰＬ１の挿入が成功することが期待され、これによって、挿入作業を迅速に行うことができる。

以上説明したように、ロボットシステム１によれば、力制御および位置制御を行う区間と、力制御を行う区間と、位置制御を行う区間とを設け、力制御において、最適な目標力を設定することにより、挿入作業を迅速かつ適確に行うことができる。

＜ロボットのエンドエフェクターによるコネクターＰＬ１の把持の方法の変形例＞
以下、図１５〜図１７を参照し、ロボット２０のエンドエフェクターＥによるコネクターＰＬ１の把持の方法の変形例について説明する。

図１５は、エンドエフェクターにより把持されたコネクターＰＬ１をロボット座標系ＲＣにおけるＸ軸の正方向から負方向に向かって見た場合の他の例を示す側面図である。当該側面図では、注目点座標系におけるＺ軸の正方向が、ロボット座標系ＲＣにおけるＹ軸の正方向と一致している。また、当該側面図では、マニピュレーターＭが備える関節のうちのエンドエフェクターＥを回動させる関節の回動軸と、ロボット座標系ＲＣにおけるＸ軸とが一致している。

図１５に示した例では、エンドエフェクターＥは、指Ｆ１〜指Ｆ４のそれぞれを動作させ、コネクターＰＬ１を重力方向と、重力方向と反対方向とからコネクターＰＬ１を挟むことにより、コネクターＰＬ１を把持する。この１例において、重力方向は、ロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸の負方向である。すなわち、エンドエフェクターＥは、指Ｆ１および指Ｆ２を重力方向に移動させてコネクターＰＬ１に近づけるとともに、指Ｆ３および指Ｆ４を当該反対方向に移動させてコネクターＰＬ１に近づけることにより、指Ｆ１〜指Ｆ４のそれぞれによってコネクターＰＬ１を挟み、コネクターＰＬ１を把持する。このため、図１５に示した例では、指Ｆ１および指Ｆ２は、コネクターＰＬ１の部位のうちの当該Ｚ軸の正方向側の部位と接触しており、指Ｆ３および指Ｆ４は、コネクターＰＬ１の部位のうちの当該Ｚ軸の負方向側の部位と接触している。

これにより、ロボット２０は、コネクターＰＬ１の重さや、コネクターＰＬ１が備えるケーブルの重さによって、ロボット２０の部位のうちのコネクターＰＬ１を挟んでいる部位であるエンドエフェクターＥと、コネクターＰＬ１との相対的な位置関係の重力方向へのずれを抑制することができる。

図１６は、図１５に示すエンドエフェクターおよびコネクターＰＬ１をロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸方向の正方向から負方向に向かって見た場合の１例の上面図である。図１６に示したように、エンドエフェクターＥは、エンドエフェクターＥの面のうちの指Ｆ１〜指Ｆ４のそれぞれが設けられた面である面Ｍ１を、コネクターＰＬ１の面のうちのロボット座標系ＲＣにおけるＸ軸の負方向側の面に接面させることにより、コネクターＰＬ１を重力方向に直交する方向に規制させた状態で把持する。

これにより、ロボット２０は、ロボット２０の部位のうちのコネクターＰＬ１を挟んでいる部位であるエンドエフェクターＥと、コネクターＰＬ１との相対的な位置関係の重力方向と直交する方向へのずれを抑制するとともに、当該位置関係の重力方向へのずれを抑制することができる。

なお、エンドエフェクターＥは、コネクターＰＬ１を把持する際、図１７に示したように面Ｍ１を、コネクターＰＬ１の面のうちのロボット座標系ＲＣにおけるＸ軸の負方向側の面に接面させない構成であってもよい。

図１７は、図１５に示すエンドエフェクターおよびコネクターＰＬ１をロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸方向の正方向から負方向に向かって見た場合の他の例の上面図である。図１７に示した例では、面Ｍ１と、コネクターＰＬ１の面のうちのロボット座標系ＲＣにおけるＸ軸の負方向側の面との間には、距離ΔＸの隙間が空いている。なお、図１７には、面Ｍ１と、コネクターＰＬ１の面のうちのロボット座標系ＲＣにおけるＸ軸の負方向側の面とが平行な場合が示されているが、これらの面は、平行ではなくてもよい。これらの面が平行ではなく直交している例が、図２および図３に示した例である。これらの面が図１７に示した状態（平行な状態）から図２および図３に示した状態（直交した状態）に近づくほど、ロボット２０は、コネクターＰＬ２の挿入部ＰＬ２１の入口付近に他の物体が位置し、当該入口付近がより狭くなっている場合であっても、エンドエフェクターＥを当該物体に接触させずにコネクターＰＬ１を挿入部ＰＬ２１に挿入させることができる。

なお、ロボット２０のエンドエフェクターＥによるコネクターＰＬ１の把持の方法は、重力方向と、重力方向と反対方向とからコネクターＰＬ１が挟まれる方法が好ましく、その方法は、上記において説明した方法以外の方法であってもよい。例えば、ロボット２０のエンドエフェクターＥによるコネクターＰＬ１の把持の方法は、コネクターＰＬ１の周囲を囲んで挟み込むことが可能なエンドエフェクターによって、コネクターＰＬ１をロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸の正方向から負方向に向かって把持する方法であってもよい。また、ロボット２０のエンドエフェクターＥによるコネクターＰＬ１の把持の方法は、空気や磁力によってコネクターＰＬ１を吸着するエンドエフェクターによってコネクターＰＬ１を持ち上げる場合、コネクターＰＬ１をロボット座標系ＲＣにおけるＺ軸の負方向から正方向に向かってコネクターＰＬ１を支えることが可能な部位によってコネクターＰＬ１の重力方向への動きを規制する方法であってもよい。当該部位は、当該エンドエフェクターが備える部位であってもよく、当該エンドエフェクターと異なる部位であってもよい。

以上、本発明のロボット制御装置、ロボットおよびロボットシステムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、以上に説明した装置（例えば、ロボット制御装置３０）における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ（Compact Disk）−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリー（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。

また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１…ロボットシステム、２０…ロボット、２１…力検出部、３０…ロボット制御装置、３１…ＣＰＵ、３２…記憶部、３３…入力受付部、３４…通信部、３５…表示部、３６…制御部、４０…力検出情報取得部、４１…位置設定部、４２…目標力設定部、４３…座標系設定部、４４…表示制御部、４５…ロボット制御部、６０…挿入動作開始位置、６１…第１位置、６２…第２位置、６３…第３位置、Ａ…アーム、Ｂ…支持台、Ｂｕｓ…バス、Ｅ…エンドエフェクター、Ｆ１…指、Ｆ２…指、Ｆ３…指、Ｆ４…指、Ｇ…治具、ＬＣ…ローカル座標系、Ｍ…マニピュレーター、Ｍ１…面、ＰＬ１…コネクター、ＰＬ２…コネクター、ＰＬ２１…挿入部、ＲＣ…ロボット座標系、Ｓ１０１〜Ｓ１０７…ステップ、Ｔ…注目点、ＴＣＰ…ツールセンターポイント、ΔＸ…距離

Claims (2)

1. 可動部を有するロボットに設けられた力検出部の検出値に基づいて行う力制御によって、前記可動部で把持した第１対象物を第２対象物の挿入部へ挿入する挿入方法であって、
   前記第１対象物を前記挿入部の内部に位置させ、第１位置を記憶する第１工程と、
   前記第１対象物を前記挿入部の内部、かつ、前記第１位置よりも前記第１対象物の挿入方向の正方向に位置させ、第２位置を記憶する第２工程と、
   位置制御および第１目標力を目標とする前記力制御によって、前記第１対象物を挿入動作開始位置から記憶された前記第１位置まで挿入する第３工程と、
   前記位置制御および前記第１目標力よりも大きい第２目標力を目標とする前記力制御によって、前記第１対象物を前記第１位置から記憶された前記第２位置まで挿入する第４工程と、を備え、
   前記第２工程では、前記第１対象物を前記第２位置に位置させて前記第２位置を記憶する前に、前記第１対象物を前記挿入部の内部、かつ、前記第２位置よりも前記第１対象物の挿入方向の正方向に位置させ、第３位置を記憶し、
   前記第４工程では、前記第１対象物を前記第２位置まで挿入した後、第３目標力を目標とする前記力制御によって、前記第１対象物を前記第２位置から記憶された前記第３位置まで挿入し、
   前記第１位置から前記第２位置までの長さは、前記挿入動作開始位置から前記第１位置までの長さよりも長く、
   前記第３位置は、前記第１対象物の前記挿入部への挿入が完了する位置である、ことを特徴とする挿入方法。
2. 前記第３工程および前記第４工程において、前記挿入方向と交差する方向における前記第１対象物が前記挿入部から受ける力を打ち消す力を前記力制御の目標力に加算する、
   請求項１に記載の挿入方法。

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