JP7144623B2 - 把持装置 - Google Patents

Description

本開示の技術は、把持装置及び把持装置の制御方法に関する。

複数の部品を組み合わせて製品を組み立てる作業を行うロボットが知られている（例えば、特許文献１）。一例として、ロボットは、ワーク（例えば、部品）を把持するハンドを備えたアームを有する把持装置である。

特許文献１（特開２０１５－８５４８０号公報）に記載のロボットは、作業台上のワーク（例えば、部品）を撮像するカメラを備え、カメラにより撮像した画像からワークの位置を認識し、軌道生成部が生成した軌道とエンコーダの情報に基づいて、ハンドの位置を制御する。これにより、ハンドをワークの予め設定された位置で把持させる。

特開２０１５－８５４８０号公報

特許文献１（特開２０１５－８５４８０号公報）に記載のロボットのように画像からワーク（例えば、部品）の位置を正確に認識するには、画像内の部品の輪郭に相当するエッジを認識するエッジ認識を行う必要がある。しかしながら、画像には解像度の限界があるため、エッジ認識の精度にも限界がある。ワークの大きさが小さいほど、エッジ認識の精度は低下するため、ワーク（例えば、部品）の位置を正確に認識することが難しい。ワークの位置が正確に認識できないと、当然ながら、ロボットのハンドによるワークの把持位置の精度も低下する。

そこで、予め設定した位置に部品を設置しておくための専用の位置決めトレイを用いることで、部品の把持位置を制御することも検討されている。この方法によれば、専用の位置決めトレイによって部品の設置位置が正確に決められているため、ロボットに専用の位置決めトレイの位置を予め設定しておけば、部品が設置された位置にハンドを正確に移動させることができる。しかしながら、専用の治具を用いる方法は、部品の大きさ及び形に応じて専用の位置決めトレイを用意する必要があるため、コストを考えると多品種少量生産には適していないという問題がある。また、位置決めトレイに部品を設置するためには、どうしても隙間（例えば、あそび又はクリアランス）が必要であるので、その分、位置決めの精度が悪化するという問題もある。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来と比べて多品種少量生産に適しており、かつ、部品に対する把持位置を正確に位置決めすることが可能な把持装置及び把持装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の把持装置は、任意の位置に置かれた部品を把持する把持部と、把持部による部品の把持位置を制御する把持位置制御部であって、部品には押し当て部が予め設定されており、押し当て部とは押し当て方向において逆側の位置を初期の把持位置にする把持位置制御部と、把持部によって部品を初期の把持位置で把持した状態で、予め設定された設置位置にある基準治具の基準面に対して、部品の押し当て部を押し当て、かつ、部品と把持部とを相対的に摺動させることにより、把持部と基準面との相対的な位置関係に基づいて、把持位置を目標位置に修正する把持位置修正部と、を有する。

把持位置修正部は、把持部により把持した部品を基準面に押し当て方向に押し当てることで、部品の把持位置に加えて、把持姿勢を修正することが好ましい。

把持部と基準面との相対的な位置関係は、予め設定された、基準面からの距離を含むことが好ましい。

把持位置修正部によって把持位置を目標位置に修正した後、把持部を移動させることにより、部品を他の部品に組み付ける組付け制御部を有することが好ましい。

把持部によって部品を把持する把持力を制御する把持力制御部を備えており、把持位置を修正する際の把持部の部品に対する第１把持力は、部品を他の部品に組み付ける際の部品に対する第２把持力より弱いことが好ましい。

把持部は、回転可能な１以上の関節部を有することが好ましい。

把持部は、部品を把持したときに部品の形状に応じて変形可能な緩衝層と、緩衝層の表面に形成され、部品と接触する平滑層と、を有することが好ましい。

基準治具は、互いに直交する３軸方向のそれぞれの面を含むことが好ましい。

３軸方向は、水平２軸方向と垂直１軸方向であることが好ましい。

また、本開示の把持装置は、任意の位置に置かれた部品を把持する把持部と、少なくとも１つのプロセッサと、を備え、部品には押し当て部が予め設定されており、プロセッサは、任意の位置に置かれた部品を、把持部によって把持する把持位置を制御し、かつ、部品の押し当て部とは押し当て方向において逆側の位置を初期の把持位置にし、さらに、把持部によって部品を初期の把持位置で把持した状態で、予め設定された設置位置にある基準治具の基準面に対して、部品の押し当て部を押し当て、かつ、部品と把持部とを相対的に摺動させることにより、把持部と基準面との相対的な位置関係に基づいて、把持位置を目標位置に修正する。

本開示の把持装置の制御方法は、任意の位置に置かれた部品を、把持部によって把持する把持位置を制御する把持位置制御工程であって、部品には押し当て部が予め設定されており、押し当て部とは押し当て方向において逆側の位置を初期の把持位置にする把持位置制御工程と、把持部によって部品を初期の把持位置で把持した状態で、予め設定された設置位置にある基準治具の基準面に対して、部品の押し当て部を押し当て、かつ、部品と把持部とを相対的に摺動させることにより、把持部と基準面との相対的な位置関係に基づいて、把持位置を目標位置に修正する把持位置修正工程と、を有する。

本開示の技術によれば、従来と比べて多品種少量生産に適しており、かつ、部品に対する把持位置を正確に位置決めすることができる。

第１実施形態の把持装置の全体構成を示す斜視図である。 把持装置により部品を組み立て部品に組み付ける状態を示す斜視図である。 把持装置の制御装置の電気構成を示すブロック図である。 把持装置のアーム及び把持部を示す側面図である。 把持装置のアーム動作制御部の電気構成を示すブロック図である。 把持装置の画像解析部の機能を示す説明図である。 把持装置の初期把持位置制御部の機能を示す説明図である。 把持装置の把持位置修正部の機能を示す説明図である。 制御装置による準備処理の手順を示すフローチャートである。 制御装置による把持修正処理及び組付処理の手順を示すフローチャートである。 制御装置による画像解析の工程を示す説明図である。 制御装置による部品の初期把持位置の設定工程を示す説明図である。 制御装置による把持部の部品を基準治具に押し当てる工程を示す説明図である。 制御装置による把持部の部品に対する把持位置を修正する工程を示す説明図である。 把持装置による組み立て部品への部品の組付け工程を示す説明図である。 把持部の変形例を示す断面図である。

〔第１実施形態〕
図１に一例として示すように、把持装置１０は、作業台２０の上に設けられている。また、作業台２０の上には、基準治具２１が設置されている。一例として、基準治具２１上には部品（例えば、ワーク）２２が置かれている。部品２２は、例えば、直方体状の部材とされている。また、作業台２０には、一例として、他の部品としての組み立て部品２４が設置されている。なお、組み立て部品２４は、作業台２０の外側に設置されていてもよい。

図１に示すように、把持装置１０は、作業台２０に配置された装置本体１２と、装置本体１２の上部の両端部から延びた左右一対のアーム１３と、アーム１３の先端部にそれぞれ設けられた把持部１４とを備えている。把持部１４の少なくとも一方は、基準治具２１上に置かれた部品２２を把持可能とされている。

また、把持装置１０は、カメラ１５と、把持装置１０の各部の動作を制御する制御装置１６とを備えている。制御装置１６には、一例として、アーム１３及び把持部１４の動作を制御するアーム動作制御部１７が設けられている。カメラ１５は、制御装置１６と通信可能に接続されており、撮影した画像を制御装置１６に送信する。さらに、アーム１３及び把持部１４は、制御装置１６のアーム動作制御部１７と電気的に接続されており、制御装置１６からの制御信号に基づいて動作する。

装置本体１２は、作業台２０に設置された柱部１２Ａと、柱部１２Ａの上部に取り付けられた取付部１２Ｂと、取付部１２Ｂの幅方向の両端部から取付部１２Ｂに対して前方斜め外側に延びた円柱部１２Ｃとを備えている。

柱部１２Ａは、上下方向上側に向かうにしたがって直径が段階的に短くなる形状とされている。取付部１２Ｂは、正面視にて柱部１２Ａの上部において、幅方向外側に突出するように取り付けられている。円柱部１２Ｃは、取付部１２Ｂから前方斜め外側に左右対称に延びている。なお、装置本体１２の形状は、一例であり、第１実施形態の形状に限定されず、変更が可能である。

左右一対のアーム１３は、左右のそれぞれの円柱部１２Ｃの一端部に取り付けられている。把持部１４は、アーム１３の長手方向の先端部にそれぞれ設けられている。アーム１３の先端部（すなわち、把持部１４が取り付けられる側）には、把持部１４が他の部品２２及び部材等から受ける力を検出する力覚センサ１８が設けられている。力覚センサ１８により、把持部１４を動作させたときの把持部１４への他の部材の接触、又は把持部１４に把持された部品２２への他の部材の接触などが検出される。アーム１３及び把持部１４については、後に詳述する。

カメラ１５は、作業台２０に設置された基準治具２１、部品２２、及び組み立て部品２４の作業台２０上の状況を示す画像を撮影する（図３参照）。カメラ１５として、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサなどが用いられる。

基準治具２１は、作業台２０の予め設定された設定位置に配置されている。基準治具２１は、外力を受けても移動しないように作業台２０上に固定されている。基準治具２１は、互いに直交する３軸方向の基準面２１Ａ、基準面２１Ｂ、及び第３基準面２１Ｃを備えている（図３参照）。より詳細には、一例として、基準治具２１は、作業台２０と平行な方向に延びる基準面２１Ａと、基準面２１Ａに対して直交する方向に延びる基準面２１Ｂと、基準面２１Ａ及び基準面２１Ｂに対して直交する方向に延びる基準面２１Ｃとを備えている。基準治具２１の基準面２１Ａ、基準面２１Ｂ、及び基準面２１Ｃの３軸方向は、例えば、水平２軸方向と垂直１軸方向（例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向）とされている。

把持装置１０は、基準治具２１上に置かれた部品２２の後述する初期把持位置２２Ｂ（図７参照）を把持部１４により把持した後、把持部１４を部品２２の初期把持位置２２Ｂから目標位置２２Ｃ（図８参照）に修正する動作を行う。上記の初期把持位置２２Ｂの設定、及び目標位置２２Ｃの修正の動作については、後に説明する。

図２に示すように、組み立て部品２４には、部品２２が組付けられる凹状の組付け部２４Ａが設けられている。把持装置１０は、把持部１４により部品２２の目標位置２２Ｃを把持した状態で、アーム１３の動作により部品２２を組み立て部品２４の側に移動させ、部品２２を組み立て部品２４の組付け部２４Ａに組み付ける動作を行う。本例において、組み付け部２４Ａは、直方体状の部品２２が嵌合する、断面が四角形の穴である。本例の組み付け動作は、組み付け部２４Ａに対して部品２２を挿入する動作である。部品２２は組み付け部２４Ａに挿入されるため、把持部１４は、組み付け動作の際には、部品２２において、挿入される挿入部分とは反対側に位置する部分を把持する。把持部１４が組み付け動作において把持する部品２２の把持部分が目標位置２２Ｃとなる。上記組付け動作については、後に説明する。

図３に示すように、制御装置１６は、画像取得部３１と、画像解析部３２と、初期把持位置制御部３３と、把持位置修正部３４と、組付制御部３５と、アーム動作制御部３６とを備えている。さらに、制御装置１６には、外部記憶装置としてのストレージ３７が電気的に接続されている。

ストレージ３７には、部品情報４１、目標位置情報４２、及び基準治具情報４３が予め格納されている。部品情報４１、目標位置情報４２、及び基準治具情報４３は、例えば、図示しない入力装置又は通信装置を介して予め登録情報として格納されている。

部品情報４１としては、例えば、部品２２の形状、部品２２の基準治具２１に対する押し当て部２２Ａ（図７参照）の位置などが含まれる。基準治具情報４３としては、例えば、作業台２０上の基準治具２１が置かれている範囲、基準治具２１の形状、及び基準治具２１の基準面２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの位置などが含まれる。目標位置情報４２としては、例えば、把持部１４と基準治具２１の基準面２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃとの位置関係などが含まれる。

カメラ１５で撮影された画像は、制御装置１６に送信される。制御装置１６において、画像取得部３１は、カメラ１５で撮影された画像の情報を取得する。画像取得部３１に取得された画像の情報は、画像解析部３２に入力される。

画像解析部３２は、画像取得部３１から入力された画像の情報を解析し、画像の情報から、部品２２の位置、及び基準治具２１の位置などを検出する。画像解析部３２で解析された画像解析情報は、初期把持位置制御部３３、把持位置修正部３４及び組付制御部３５に入力される。

初期把持位置制御部３３は、画像解析部３２で解析された画像解析情報から、部品２２の初期把持位置を設定する。部品２２には、基準治具２１に対する押し当て部２２Ａ（図７参照）が予め設定されている。

初期把持位置制御部３３は、押し当て部２２Ａとは押し当て方向（すなわち、基準治具２１への押し当て方向）において逆側の位置を初期把持位置２２Ｂ（図７参照）として設定する。初期把持位置制御部３３は、アーム動作制御部３６を通じて、把持部１４により部品２２の初期把持位置２２Ｂを把持する制御を行う。

把持位置修正部３４は、把持部１４によって部品２２を初期把持位置２２Ｂで把持した状態で、基準治具２１の基準面２１Ａ、２１Ｂ、及び２１Ｃの少なくとも１つに対して、部品２２の押し当て部２２Ａを押し当てる制御を行う（図８参照）。さらに、把持位置修正部３４は、把持部１４と部品２２とを相対的に摺動させることにより、把持部１４と基準面２１Ａ、２１Ｂ、及び２１Ｃのうちの少なくとも１つとの相対的な位置関係（例えば、目標位置情報４２に含まれる）に基づいて、把持部１４による把持位置を目標位置２２Ｃに修正する制御を行う（図８参照）。把持位置修正部３４による制御信号は、アーム動作制御部３６に入力される。

組付制御部３５は、把持部１４による把持位置が目標位置２２Ｃに修正された後に、部品２２を組み立て部品２４に組み付ける制御を行う。

アーム動作制御部３６は、アーム１３及び把持部１４の動作を制御する。アーム動作制御部３６については、後に説明する。

図４には、アーム１３及び把持部１４の構成が示されている。図４では、正面視にて装置本体１２の幅方向左側のアーム１３のみが示されているが、正面視にて装置本体１２の幅方向右側のアーム１３及び把持部１４（図１参照）は、左右対称であるので、図示を省略する。

図４に示すように、アーム１３は、装置本体１２側の基端側に位置する上アーム部１３Ｂと、基端側とは反対の先端側に位置する前アーム部１３Ａと、前アーム部１３Ａと上アーム部１３Ｂとを接続する第１関節部１３Ｃとを備えている。また、アーム１３は、上アーム部１３Ｂと装置本体１２の円柱部１２Ｃとを接続する第２関節部１３Ｄを備えている。さらに、アーム１３は、前アーム部１３Ａの先端部に、把持部１４が取り付けられるブロック状の取付部１３Ｅを備えている。取付部１３Ｅには、力覚センサ１８が設けられている。

第１関節部１３Ｃには、前アーム部１３Ａと上アーム部１３Ｂとを相対的に回転させる第１モータ（例えば、ＭＡ１）５１が設けられている。第２関節部１３Ｄには、円柱部１２Ｃと上アーム部１３Ｂとを相対的に回転させる第２モータ（例えば、ＭＡ２）５２が設けられている。

把持部１４は、アーム１３の取付部１３Ｅの幅方向両側に取り付けられた一対のハンド部１４Ａ、１４Ｂを備えている。ハンド部１４Ａ、１４Ｂは、左右対称な形状をしている。図４において右側のハンド部１４Ａは、アーム１３に対して先端側の末節部４４Ａと、アーム１３側の基節部４４Ｂと、末節部４４Ａと基節部４４Ｂとを接続する第１関節部４４Ｃとを備えている。さらに、ハンド部１４Ａは、基節部４４Ｂと取付部１３Ｅとを接続する第２関節部４４Ｄを備えている。

第１関節部４４Ｃには、末節部４４Ａと基節部４４Ｂとを相対的に回転させる第１モータ（例えば、ＭＨ１）５３が設けられている。第２関節部４４Ｄには、基節部４４Ｂと取付部１３Ｅとを相対的に回転させる第２モータ（例えば、ＭＨ２）５４が設けられている。

図４において左側のハンド部１４Ｂは、アーム１３に対して先端側の末節部４５Ａと、アーム１３側の基節部４５Ｂと、末節部４５Ａと基節部４５Ｂとを接続する第１関節部４５Ｃとを備えている。さらに、ハンド部１４Ｂは、基節部４５Ｂと取付部１３Ｅとを接続する第２関節部４５Ｄを備えている。

第１関節部４５Ｃには、末節部４５Ａと基節部４５Ｂとを相対的に回転させる第３モータ（例えば、ＭＨ１）５５が設けられている。第２関節部４５Ｄには、基節部４５Ｂと取付部１３Ｅとを相対的に回転させる第４モータ（例えば、ＭＨ２）５６が設けられている。

図５に示すように、アーム動作制御部３６は、移動制御部６１と、把持力制御部６２とを備えている。移動制御部６１は、アーム１３と把持部１４と電気的に接続されている。把持力制御部６２は、把持部１４に電気的に接続されている。なお、図５では、構成を分かりやすくするため、図４に示す装置本体１２の幅方向左側のアーム１３及び把持部１４のみ図示し、装置本体１２の幅方向右側のアーム１３及び把持部１４（図１参照）は図示を省略している。

図５に示すように、移動制御部６１は、アーム１３の第１モータ５１、第２モータ５２の回転を制御することで、アーム１３の移動方向及び移動量を制御する。移動制御部６１によるアーム１３の移動方向及び移動量は、例えば、互いに直交する３軸方向（例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向）の座標軸の位置を設定することによって制御する。

移動制御部６１は、把持部１４の第１モータ５３、第２モータ５４、第３モータ５５、及び第４モータ５５の回転を制御することで、把持部１４のハンド部１４Ａ及び１４Ｂのそれぞれの移動方向及び移動量を制御する。移動制御部６１による把持部１４のハンド部１４Ａ、１４Ｂの移動方向及び移動量は、例えば、互いに直交する３軸方向（例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向）の座標軸の位置を設定することによって制御する。

把持力制御部６２は、把持部１４の第１モータ５３、第２モータ５４、第３モータ５５、及び第４モータ５５の回転を制御することで、把持部１４のハンド部１４Ａ及び１４Ｂの把持力を制御する。把持部１４のハンド部１４Ａ及び１４Ｂの把持力は、例えば、弱い把持力である第１把持力と、第１把持力よりも強い把持力である第２把持力の少なくとも２段階に調整可能とされている。第１実施形態では、把持部１４の一対のハンド部１４Ａ及び１４Ｂで部品２２を挟み込む際の第１モータ５３、第２モータ５４、第３モータ５５、及び第４モータ５５のトルクを制御することで、把持部１４による把持力が調整可能である。

より詳細には、把持部１４が部品２２を把持して部品２２を組み立て部品２４に組み付ける際には、把持部１４のハンド部１４Ａ及び１４Ｂの把持力は、第２把持力に調整される。第２把持力は、把持部１４のハンド部１４Ａ及び１４Ｂで部品２２をしっかりと把持可能な強い把持力に設定されている。具体的には、第２把持力は、把持部１４が部品２２を把持している場合に部品２２に対して、組み付け時に組み付け部品２４等から外力が加わった場合でも、把持部１４から部品２２が落下することはもちろん、把持部１４が部品２２を把持する位置の位置ずれが生じない程度の把持力である。

また、把持部１４による部品２２の把持位置を目標位置２２Ｃ（図８参照）に修正する際には、把持部１４のハンド部１４Ａ及び１４Ｂの把持力は、第１把持力に調整される。第１把持力は、把持部１４のハンド部１４Ａ及び１４Ｂを部品２２に対して摺動可能な弱い把持力に設定されている。これにより、把持部１４のハンド部１４Ａ及び１４Ｂと部品２２とを相対的に摺動させ、部品２２の把持位置を目標位置２２Ｃに修正することが可能となる。

図６に示すように、部品２２の組み立てを行う際には、まず、部品２２が作業台２０上の基準治具２１付近の任意の位置に置かれる。カメラ１５（図１参照）は、部品２２、基準治具２１及び組み立て部品２４の画像を撮影する。カメラ１５で撮影された画像は、画像取得部３１（図３参照）に取得され、画像取得部３１から画像解析部３２に入力される。

画像解析部３２では、画像の情報が解析され、部品２２の位置、部品２２の押し当て部２２Ａの位置、及び基準治具２１の位置などを認識する。

図７に示すように、画像解析部３２で解析された画像解析情報は、初期把持位置制御部３３に入力される。また、ストレージ３７に格納されている部品情報４１及び基準治具情報４３は、画像解析部３２に入力される（図８参照）。

上述したとおり、部品情報４１には、部品２２の形状に加えて、予め設定された押し当て部２２Ａの位置を示す情報が含まれている。画像解析部３２は、部品情報４１に含まれる形状に基づいてパターンマッチングなどの物体認識処理を行うことにより、画像内の部品２２の現在位置及び姿勢を認識する。

部品情報４１に含まれる押し当て部の位置の情報は、例えば、第１に、部品２２の形状が直方体形状である場合には、直方体形状の長手方向における一方の端部であることを含んでいる。まだ、第２に、直方体形状の長手方向の一方の端部を特定するための情報を含んでいる。一方の端部を特定するための情報としては、例えば、直方体形状の一方の端部に形状的な特徴又はマークの有無などがある。形状的な特徴としては、例えば端部に切り欠きが設けられている、あるいは端面が凹面又は凸面で形成されているなどである。画像解析部３２は、部品情報４１に含まれる押し当て部の位置の情報に基づいて、及び部品２２の現在位置及び姿勢に基づいて、押し当て部の位置がどの位置にあり、どの方向を向いているかを認識する。画像解析部３２は、部品２２に関する画像解析情報を初期把持位置制御部３３に入力する。

図７に示すように、初期把持位置制御部３３では、画像解析部３２で解析された画像解析情報に基づいて、部品２２の初期把持位置２２Ｂを設定する。第１実施形態では、部品２２の押し当て部２２Ａとは基準治具２１に対する押し当て方向（例えば、矢印Ａ方向）において逆側の位置を、初期把持位置２２Ｂとする。初期把持位置制御部３３は、画像解析部３２によって認識された、部品２２の現在位置、姿勢、及び押し当て部の位置の情報に基づいて、作業台２０上における押し当て部２２Ａの位置を検出する。また、初期把持位置についても、押し当て部２２Ａとは押し当て方向の逆側であって、例えば、直方体状の部品２２の端部からおおよそ何ミリ程度の位置であるという情報がストレージ３７に予め登録されている。初期把持位置制御部３３は、こうした初期把持位置に関する情報に基づいて、制御信号をアーム動作制御部３６に入力する。アーム動作制御部３６は、入力された制御信号に基づいて、把持部１４を制御する。

さらに、初期把持位置制御部３３は、アーム動作制御部３６の移動制御部６１（図５参照）を制御することで、把持部１４により部品２２の初期把持位置２２Ｂを把持する。また、把持部１４により部品２２の初期把持位置２２Ｂを把持する際には、初期把持位置制御部３３は、アーム動作制御部３６の把持力制御部６２（図５参照）を制御することで、例えば、把持部１４のハンド部１４Ａ及び１４Ｂの把持力を強い把持力である第２把持力に調整する。

また、図８に示すように、基準治具情報４３は、作業台２０上において基準治具２１が置かれているおおよその範囲、基準治具２１の形状、基準面の位置及び数などを含んでいる。画像解析部３２は、基準治具２１が置かれているおおよその範囲と、基準治具２１の形状の情報とに基づいてパターンマッチングなどの物体認識処理を行うことにより、作業台２０上における基準治具２１の位置及び姿勢を認識する。また、画像解析部３２は、基準面の位置及び数の情報に基づいて、作業台２０上における基準面２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの位置及び姿勢を認識する。画像解析部３２は、基準治具２１の画像解析情報を把持位置修正部３４に出力する。

把持位置修正部３４は、基準治具２１の画像解析情報に基づいて、基準治具２１及び基準治具２１の基準面２１Ａ、２１Ｂ、及び２１Ｃを把握する。そして、把持位置修正部３４は、把持部１４によって部品２２を初期把持位置２２Ｂで把持した状態で、基準治具２１の基準面２１Ａ、２１Ｂ、及び２１Ｃの少なくとも１つに対して、部品２２の押し当て部２２Ａを押し当てる制御を行う。この制御はアーム動作制御部３６を通じて行われる。

図８に示すように、アーム動作制御部３６（図３参照）によりアーム１３及び把持部１４の動作が制御される。把持部１４は、初期把持位置２２Ｂで把持した部品２２を基準治具２１の方向に移動する。そして、アーム動作制御部３６（図３参照）は、アーム１３を制御することにより、例えば、部品２２をいったん基準治具２１の基準面２１Ａの上に置く（図８参照）。そして、アーム動作制御部３６は、部品２２の押し当て部２２Ａが基準治具２１の基準面２１Ｂ及び２２Ｃのいずれか一方の方向に向くように、部品２２の姿勢を調整する。本例では、部品２２は、部品２２の押し当て部２２Ａが基準治具２１の基準面２１Ｃの方向を向く姿勢に調整される。なお、部品２２を基準面２１Ａの上に置かずに、部品２２の姿勢を調整してもよい。

また、ストレージ３７に格納されている目標位置情報４２は、把持位置修正部３４に入力される。目標位置情報４２としては、把持部１４と基準治具２１の基準面２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの少なくとも１つとの相対的な位置関係が含まれる。把持部１４と基準治具２１の基準面２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの少なくとも１つの位置関係は、予め設定された、基準面２１Ｂ及び２１Ｃの少なくとも１つからの距離を含む。

図８に示すように、把持位置修正部３４は、基準治具２１に部品２２を押し当てる前の段階では、把持部１４によって部品２２の初期把持位置２２Ｂを把持している（図８中の右側の図を参照）。この状態で、アーム動作制御部３６の移動制御部６１（図５参照）を制御することで、基準治具２１の基準面２１Ｃに部品２２の押し当て部２２Ａを押し当てる（図８中の左側の図の二点鎖線を参照）。このとき、基準治具２１の基準面２１Ｃに部品２２の押し当て部２２Ａの端面（例えば、先端面）を面接触させる。

把持装置１０では、力覚センサ１８（図１参照）により、基準治具２１の基準面２１Ｃに部品２２の押し当て部２２Ａが押し当てられたことが検出される。力覚センサ１８による検出信号に基づき、アーム動作制御部３６の把持力制御部６２（図５参照）は、把持部１４のハンド部１４Ａ及び１４Ｂの把持力を弱い把持力である第１把持力に制御する。

把持位置修正部３４は、把持部１４と部品２２とを相対的に摺動させることにより、把持部１４と基準面２１Ｃとの相対的な位置関係に基づいて、把持部１４による把持位置を目標位置２２Ｃに修正する（図８中の左側の図の実線を参照）。把持位置修正部３４は、把持部１４の現在位置を把握しているため、部品２２を基準面２１Ｃに押し当てた段階における、基準面２１Ｃの位置と、部品２２の初期把持位置２２Ｂを把持している把持部１４との相対的な位置関係については把握している。

そのため、把持位置修正部３４は、把持部１４を部品２２に対して矢印Ｂ方向に摺動させることにより、把持部１４と基準面２１Ｃとの相対的な位置関係に基づいて、把持部１４による把持位置を目標位置２２Ｃに修正する。すなわち、把持位置修正部３４は、基準面２１Ｃの位置と把持部１４との相対的な位置関係が、目標位置情報４２に規定される位置関係となるように、把持部１４の把持位置を修正する。一例として、一方の基準面２１Ｃからの距離Ｄ（図８参照）の位置が目標位置２２Ｃとして設定されている場合は、把持部１４の中心線が距離Ｄとなるように摺動させることで、把持部１４による部品２２の把持位置を目標位置２２Ｃに修正する。

また、基準治具２１に部品２２を押し当てる際に、基準治具２１の基準面２１Ｃと部品２２の押し当て部２２Ａの端面（例えば、先端面）とが面接触するように部品２２の姿勢が調整されているため、把持部１４に対する部品２２の把持位置に加えて、部品２２の姿勢が修正される。

以下、上記構成による作用について、図９及び図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。

図９は、制御装置１６が担当する準備処理の流れを示すフローチャートである。図９に示すように、制御装置１６は、ストレージ３７から部品情報４１、基準治具情報４３及び目標位置情報４２を含む登録情報を取得する（ステップＳ１００２）。

制御装置１６において、画像取得部３１は、ステップＳ１００３において、部品２２、基準治具２１及び組み立て部品２４が置かれた作業台２０上の画像（図６参照）、すなわち画像情報を取得する。

ステップＳ１００４において、画像解析部３２は、画像情報を解析する。画像情報の解析により、例えば、部品２２の位置、部品２２の押し当て部２２Ａの位置、及び基準治具２１の位置が検出される。こうした画像解析情報及び登録情報は、初期把持位置制御部３３及び把持位置修正部３４に入力される（ステップＳ１００５）。これにより準備処理が終了する。

準備処理が終了後、制御装置１６は、図１０に示す把持修正処理及び組付処理を実行する。ステップＳ２００２において、初期把持位置制御部３３は、画像解析情報に基づいて、アーム動作制御部３６を通じてアーム１３及び把持部１４を制御することによって、把持部１４で部品２２の初期把持位置２２Ｂを把持させる。図１１（Ａ）に示すように、初期把持位置制御部３３は、部品２２の押し当て部２２Ａとは基準治具２１に対する押し当て方向（例えば、矢印Ａ方向）において逆側の位置を把持部１４で把持させる。すなわち、部品２２の押し当て部２２Ａとは押し当て方向（例えば、矢印Ａ方向）において逆側の位置が初期把持位置２２Ｂとなる。把持部１４で部品２２の初期把持位置２２Ｂを把持する際には、把持部１４による把持力は、強い把持力である第２把持力に調整される。

初期把持位置制御部３３は、図１１（Ｂ）に示すように、制御装置１６は、把持部１４で部品２２の初期把持位置２２Ｂを把持した状態で、アーム動作制御部３６によりアーム１３及び把持部１４を制御することによって、部品２２を基準治具２１の基準面２１Ａの上に置く。その際、制御装置１６は、部品２２の押し当て部２２Ａが基準治具２１の基準面２１Ｃを向くように部品２２の姿勢を調整する（ステップＳ２００３）。

把持位置修正部３４は、ステップＳ２００４において、図１１（Ｃ）に示すように、基準治具２１の基準面２１Ｃに対して把持部１４を押し当て方向（例えば、矢印Ａ方向）に移動する。

把持位置修正部３４は、画像解析情報に基づいて、図１１（Ｃ）に示すように、把持部１４を押し当て方向（例えば、矢印Ａ方向）に移動することで、基準治具２１の基準面２１Ｃに部品２２の押し当て部２２Ａを押し当てる。把持位置修正部３４は、アーム１３に設けられた力覚センサ１８によって、基準治具２１の基準面２１Ｃに部品２２の押し当て部２２Ａが押し当てられたことを検出する。この際に、把持位置修正部３４は、部品２２の押し当て部２２Ａの端面（例えば、先端面）と基準面２１Ｃとを面接触させることにより、部品２２の姿勢を修正する。

ステップＳ２００４において、基準治具２１の基準面２１Ｃに部品２２の押し当て部２２Ａが押し当てられた場合には、アーム動作制御部３６は、ステップＳ２００５において、把持部１４の把持力を弱める。第１実施形態では、把持部１４の把持力は、第２把持力よりも弱い把持力である第１把持力に調整される。これにより、把持部１４と部品２２とを相対的に摺動させることが可能となる。なお、把持部１４が初期把持位置２２Ｂを把持する段階から第１把持力に調整されていてもよい。

把持位置修正部３４は、ステップＳ２００６において、把持部１４を部品２２に対して目標位置２２Ｃに移動させる。図１１（Ｄ）に示すように、把持部１４と部品２２とを相対的に摺動させることにより、把持部１４による把持位置を初期把持位置２２Ｂから目標位置２２Ｃに修正する。第１実施形態では、基準治具２１の基準面２１Ｃからの距離Ｄの位置が目標位置２２Ｃに設定されており、把持部１４の幅方向の中心線を目標位置２２Ｃに移動させる。

把持部１４の把持位置が目標位置２２Ｃに修正された後、アーム動作制御部３６は、ステップＳ２００７において、把持部１４の把持力を強める。第１実施形態では、部品２２の目標位置２２Ｃを把持する把持部１４の把持力は、第１把持力よりも強い把持力である第２把持力に調整される。これにより、把持部１４で部品２２の目標位置２２Ｃがしっかりと把持される。これにより、制御装置１６による把持修正処理を終了する。

組付制御部３５は、ステップＳ２００８において、把持部１４の部品２２を組み立て部品２４に移動する。制御装置１６は、アーム動作制御部３６によりアーム１３及び把持部１４を制御することによって、把持部１４の部品２２を組み立て部品２４に移動する。

組付制御部３５は、ステップＳ２００９において、把持部１４の部品２２を組み立て部品２４に組み付ける。図１２に示すように、把持部１４の部品２２を矢印Ｃ方向に移動させ、部品２２を組み立て部品２４の凹状の組付け部２４Ａに組み付ける。これにより、制御装置１６による組付処理を終了する。

上記の把持装置１０では、部品２２の基準治具２１への押し当て部２２Ａとは逆側の初期把持位置２２Ｂを把持部１４で把持する。さらに、把持部１４により把持した部品２２の押し当て部２２Ａを基準治具２１の基準面２１Ｃに押し当て方向に押し当てることで、部品２２の把持位置を修正する。把持位置の修正は、部品２２と把持部１４とを相対的に摺動させることにより、把持部１４と基準面２１Ｃとの相対的な位置関係に基づいて行われる。制御装置１６は、把持部１４の位置を把握しており、基準治具２１の基準面２１Ｃの位置は画像解析情報に基づいて把握することが可能である。このように把持装置１０は、正確に位置を把握することができる把持部１４と基準面２１Ｃとの相対的な位置関係に基づいて、把持部１４による部品２２の把持位置を目標位置２２Ｃに修正する。そのため、部品２２の輪郭を画像で検出する場合と比べて、部品２２に対する把持部１４の把持位置を正確に位置決めすることができる。

画像に写る部品２２の輪郭から把持位置を正確に検出するためには、画像を高精細にする必要がある。しかし、部品２２のサイズが小さくなるほど、解像度の高い高精細な画像が必要になるが、画像の解像度にも限界がある。そのため、部品２２のサイズが小さいほど、部品２２の輪郭を画像で検出することによって把持位置を位置決めする方法では正確な位置決めが困難になる。本例においても、基準面２１Ｃの位置は画像で検出しているものの、把持位置の最終的な位置決めは、基準面２１Ｃに対して部品２２の押し当てを行った場合における、基準面２１Ｃと把持部１４との相対的な位置関係によって行われる。部品２２が小さい場合でも、小さい部品２２の輪郭から求められる位置を位置決めの基準に用いないため、高精細な画像を使用することなく、正確な位置決めが可能になる。

また、本開示の技術によれば、部品２２をセットしておく専用の位置決めトレイも不要である。そのため、多品種少量生産にも適している。なぜならば、専用の位置決めトレイを使用する場合は、品種ごとに専用の位置決めトレイを使用する必要があるが、多品種少量生産の場合、品種ごとに専用の位置決めトレイを用意することはコスト的に見合わない。したがって、現実問題として専用の位置決めトレイを使用することができないためである。

また、把持装置１０では、把持部１４により把持した部品２２を基準治具２１の基準面２１Ｃに押し当て方向に押し当てることで、部品２２の把持位置に加えて、把持姿勢を修正する。これにより、把持部１４に対する部品２２の位置をより正確に位置決めすることができる。

また、把持装置１０では、把持部１４と基準面２１Ｃとの相対的な位置関係は、予め設定された、基準面２１Ｃからの距離（一例として、距離Ｄ）を含むため、把持部１４と部品２２との正確な位置合わせがしやすい。

また、把持装置１０では、把持部１４による部品２２の把持位置を目標位置２２Ｃに修正した後、把持部１４を移動させることにより、部品２２を組み立て部品２４に組み付ける。このため、部品２２を組み立て部品２４に組み付ける際の組付け精度が向上する。

また、把持装置１０では、部品２２の把持位置を修正する際の把持部１４の部品２２に対する第１把持力は、部品２２を組み立て部品２４に組み付ける際の部品に対する第２把持力より弱い。これにより、部品２２と把持部１４を相対的に摺動させることで、部品２２の把持位置を目標位置２２Ｃに修正することができる。また、部品２２を組み立て部品２４に組み付ける際には、把持部１４で部品２２をしっかりと把持することができる。

また、把持装置１０では、把持部１４は、回転可能な１以上の第１関節部４４Ｃ及び第２関節部４４Ｄを有しているから、把持部１４で部品２２を把持しやすい。

また、基準治具２１は、互いに直交する３軸方向のそれぞれの基準面２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを含むから、把持部１４による部品２２の把持位置を修正しやすい。また、基準治具２１は、水平２軸方向、垂直１軸方向のそれぞれの基準面２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを含むから、把持部１４による部品２２の把持位置を修正しやすい。

また、把持装置１０の制御方法では、部品２２を、把持部１４によって把持する把持位置を制御する把持位置制御工程であって、部品２２の押し当て部２２Ａとは押し当て方向において逆側の位置を初期把持位置２２Ｂにする把持位置制御工程を備えている。さらに、把持装置１０の制御方法では、把持部１４によって部品２２を初期把持位置２２Ｂで把持した状態で、基準治具２１の基準面２１Ｃに対して、部品２２の押し当て部２２Ａを押し当て、かつ、部品２２と把持部１４とを相対的に摺動させることにより、把持部１４と基準面２１Ｃとの相対的な位置関係に基づいて、把持位置を目標位置２２Ｃに修正する把持位置修正工程を備えている。このため、把持装置１０の制御方法では、把持部１４に対する部品２２の把持位置を正確に位置決めることができ、専用の位置決めトレイが不要となるため、多品種少量生産にも適している。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態の把持装置について説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素、部材等を有する場合は、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

図１３は、第２実施形態の把持部１００の一部の構成を示す。図１３に示すように、把持部１００は、ハンド部１０１の末節部１０１Ａの先端部に、接着層１０２を介して部品２２（図１参照）の形状に応じて変形可能な緩衝層１０３を備えている。さらに、把持部１００は、緩衝層１０３の表面に形成された平滑層１０４を備えている。

緩衝層１０３は、例えば、発泡樹脂又はゴムなどで形成されており、把持部１００で部品２２を把持したときに、部品２２の形状に応じて緩衝層１０３が変形する。

平滑層１０４は、例えば、緩衝層１０３よりも硬く、かつ、滑りやすい樹脂などで形成されている。把持部１００により部品２２を把持するときに、平滑層１０４は部品２２に直接接触する。第２実施形態では、緩衝層１０３の表面に平滑層１０４が直接形成されているが、緩衝層１０３の表面に接着層を介して平滑層１０４を設けてもよい。

なお、上記構成以外の構成は、第１実施形態の把持装置１０と同じである。

第２実施形態では、第１実施形態の把持装置１０と同様の構成による効果に加えて、以下の効果が得られる。

把持部１００は、部品２２を把持したときに部品２２の形状に応じて変形可能な緩衝層１０３を備えている。このため、把持部１００で部品２２を把持した状態で、緩衝層１０３が部品２２の形状に応じて変形する。したがって、部品２２の形状に拘わらず、把持部１００で部品２２を安定して把持することができる。また、把持部１００は、緩衝層１０３の表面に形成された平滑層１０４を備えているので、把持部１００で部品２２を把持したときに、平滑層１０４が部品２２と接触する。このため、把持部１００による部品２２の把持位置を修正する際に、部品２２に対して平滑層１０４が摺動しやすくなる。

〔その他〕
なお、第１～第２実施形態において、部品の形状は、変更可能である。部品は、例えば、円形状、楕円形状、又は多角形状の棒材で構成されていてもよい。また、部品は、円錐状、多角錐状の部材で構成されていてもよい。

第１～第２実施形態において、装置本体１２の形状、把持部１４の形状、把持部１００の形状、及びアーム１３の形状は変更可能である。

第１～第２実施形態において、基準治具２１の形状は、変更可能である。例えば、少なくとも１以上の基準面を有する基準治具を用いてもよい。

上記各実施形態において、初期把持位置制御部３３及び把持位置修正部３４といった各種の処理を実行する処理部（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いることができる。各種のプロセッサには、上述したように、ソフトウェアを実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ:ＰＬＤ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。

１つの処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ、および／または、ＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。

複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｎ Ｃｈｉｐ:ＳｏＣ）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）を用いることができる。

以上、本開示の実施例について記述したが、本開示は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

日本出願２０１９－１７９６０７の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

１０ 把持装置
１２ 装置本体
１４ 把持部
１６ 制御装置
２１ 基準治具
２１Ａ 基準面
２１Ｂ 基準面
２１Ｃ 基準面
２２ 部品
２２Ａ 押し当て部
２２Ｂ 初期把持位置
２２Ｃ 目標位置
２４ 部品（他の部品）
３３ 初期把持位置制御部
３４ 把持位置修正部
３５ 組付制御部（組付け制御部）
４４Ｃ 第１関節部
４４Ｄ 第２関節部
４５Ｃ 第１関節部
４５Ｄ 第２関節部
６２ 把持力制御部
１００ 把持部
１０３ 緩衝層
１０４ 平滑層

Claims (7)

1. 任意の位置に置かれた部品を把持する把持部と、
   前記把持部による前記部品の把持位置を制御する把持位置制御部であって、前記部品には押し当て部が予め設定されており、前記押し当て部とは押し当て方向において逆側の位置を初期の把持位置にする把持位置制御部と、
   前記把持部によって前記部品を前記初期の把持位置で把持した状態で、予め設定された設置位置にある基準治具の基準面に対して、前記部品の前記押し当て部を押し当て、かつ、前記部品と前記把持部とを相対的に摺動させることにより、前記把持部と前記基準面との相対的な位置関係に基づいて、前記把持位置を目標位置に修正する把持位置修正部と、
   を有し、
   前記把持部は、
   回転可能な１以上の関節部と、
   前記部品を把持したときに前記部品の形状に応じて変形可能な緩衝層と、
   前記緩衝層の表面に形成され、前記部品と接触する平滑層と、
   を有する把持装置。
2. 前記把持位置修正部は、前記把持部により把持した前記部品を前記基準面に前記押し当て方向に押し当てることで、前記部品の前記把持位置に加えて、把持姿勢を修正する請求項１に記載の把持装置。
3. 前記把持部と前記基準面との相対的な位置関係は、予め設定された、前記基準面からの距離を含む請求項１又は請求項２に記載の把持装置。
4. 前記把持位置修正部によって前記把持位置を前記目標位置に修正した後、前記把持部を移動させることにより、前記部品を他の部品に組み付ける組付け制御部を有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の把持装置。
5. 前記把持部によって前記部品を把持する把持力を制御する把持力制御部を備えており、
   前記把持位置を修正する際の前記把持部の前記部品に対する第１把持力は、前記部品を前記他の部品に組み付ける際の前記部品に対する第２把持力より弱い請求項４に記載の把持装置。
6. 前記基準治具は、互いに直交する３軸方向のそれぞれの面を含む請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の把持装置。
7. 前記３軸方向は、水平２軸方向と垂直１軸方向である請求項６に記載の把持装置。

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