JPWO2013190648A1 - ロボットシステムおよび部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

ワーク（２００）の先端が貫通孔（２０２）に挿入されて、嵌め合いを開始した後、ワーク（２００）を嵌合方向に移動させる最中に、後述するワーク（２００）を貫通孔（２０２）の形状に追従するように移動させる倣い動作が行われる。この際に、ワーク（２００）が嵌合方向（Ｘ１）に移動した移動量に応じて、ロボットの制御点（Ｐ）を嵌合方向と反対側の方向（Ｘ２）に変更しながら、ワーク（２００）が貫通孔（２０２）に嵌合される。

Description

この発明は、ロボットシステムおよび部品の製造方法に関する。

従来、ワーク（ピン）を把持する把持部（ハンド）が取り付けられるロボットアームを備えるロボットシステムが知られている。このようなロボットシステムは、たとえば、特開２００３−１２７０８１号公報に開示されている。上記特開２００３−１２７０８１号公報のロボットシステムでは、ロボットアームに設けられたハンドによってピンを把持するとともに、ハンドによって把持されたピンを被嵌合部品の穴部に嵌合するように構成されている。また、このロボットシステムでは、ピンを嵌合させる際に、ロボットアームに取り付けられたセンサの検出値に基づいて、ピンに嵌合方向以外の力やモーメントがかからないようにロボットアームを制御することにより、ピンを被嵌合部品の穴部に嵌合させている。

特開２００３−１２７０８１号公報

ところで、ロボットアームを制御する際にはロボット制御装置により位置、姿勢を制御される対象となる点（制御点）が設定され、かかる制御点が目標となる位置となるようにロボットアームを動作するサーボモータ等に指令が与えられる。制御点は、ロボットアームもしくはロボットアームが保持したワークの先端等に設定されている。しかしながら、ワークを被嵌合部品に嵌合（挿入）させる場合に単純にロボットアームもしくはロボットアームが保持したワークの先端等に設定して嵌合動作を制御すると精度が良くない場合がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ワークを被嵌合物によりスムーズに嵌合させることが可能なロボットシステムおよび部品の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、第１の局面によるロボットシステムは、ワークを把持する把持部が取り付けられるロボットアームを有するロボットと、ロボットに対して動作指令を送る制御部とを備え、制御部は、ロボットアームの把持部によりワークを把持して、ワークをワークが嵌合されるワーク嵌合部材の形状に追従するようにロボットアームに対して設定された制御点を移動させて嵌合動作を行わせる嵌合動作制御部と、嵌合動作制御部による動作実行の際に、ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて、ロボットの制御点を嵌合方向と反対側に変更させる制御点設定部と、を有して構成されている。

この第１の局面によるロボットシステムでは、上記のように構成することにより、ワークが嵌合方向へ移動した場合でも、力やモーメントがかかるワークの位置に制御点を変更することができるので、ワークをワーク嵌合部にスムーズに嵌合させることができる。

第２の局面による部品の製造方法は、ワークを用いた部品の製造方法であって、ロボットアームの把持部によりワークを把持する工程と、ワークをワークが嵌合されるワーク嵌合部材の形状に追従するようにロボットアームに対して設定された制御点を移動させて嵌合動作を行わせる工程と、嵌合動作実行の際に、ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて、ロボットの制御点を嵌合方向と反対側に変更する工程とを備える。

この第２の局面による部品の製造方法は、上記のように構成することにより、ワークが嵌合方向へ移動した場合でも、力やモーメントがかかるワークの位置に制御点を変更することができるので、ワークをワーク嵌合部にスムーズに嵌合させることが可能な部品の製造方法を提供することができる。

上記のように構成することによって、ワークが嵌合方向へ移動した場合でも、ワークをワーク嵌合部にスムーズに嵌合させることができる。

第１実施形態によるロボットシステムの全体図である。 第１実施形態によるワークの斜視図である。 第１実施形態によるワークを嵌合方向から見た正面図である。 第１実施形態によるワーク嵌合部材の斜視図である。 第１実施形態によるワーク嵌合部を嵌合方向から見た正面図である。 第１実施形態によるロボットシステムの把持部の斜視図である。 第１実施形態によるロボットシステムの把持部がワークを把持した状態を嵌合方向から見た図である。 第１実施形態によるロボットシステムのガイド用把持部がワークをガイドしている状態を嵌合方向から見た図である。 第１実施形態によるロボットシステムのブロック図である。 第１実施形態によるロボットシステムのブロック図である。 第１実施形態によるロボットシステムの教示装置の表示部を示す図である。 第１実施形態によるロボットシステムの制御部の動作を説明するためのフロー図である。 第１実施形態によるロボットシステムの把持部がワークを把持するとともに、ガイド用把持部がガイドしている状態を示す断面図である。 第１実施形態によるロボットシステムの把持部がワークを並進および回転させている状態を示す図である。 第１実施形態によるロボットシステムの把持部がワークをワーク嵌合部に嵌合（挿入）させている状態を示す図である。 第１実施形態によるロボットシステムのワークを並進させることによる倣い動作を説明するための図である。 第１実施形態によるロボットシステムのワークを制御点を中心に回転させることによる倣い動作を説明するための図である。 第２実施形態によるロボットシステムの全体図である。 第２実施形態によるロボットシステムの制御部の動作を説明するためのフロー図である。 第２実施形態によるロボットシステムのワークがガイドされる前の状態を示す図である。 図２０に示すワークがガイドされる前の状態を示した拡大図である。 第２実施形態によるロボットシステムの把持部がワークをガイドしている状態を示す図である。 第２実施形態によるロボットシステムのワークがワーク嵌合部に嵌合された状態を示す図である。 第１変形例によるロボットシステムの制御点を示す図である。 第２変形例によるロボットシステムのワーク嵌合部を示す図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図１１を参照して、第１実施形態によるロボットシステム１００の構成について説明する。

図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボットコントローラ２と、教示装置３とを備えている。また、ロボット１の近傍には、ワーク２００が嵌合される薄板状（プレート状）のワーク嵌合部材２０１が配置されている。

また、図２に示すように、ワーク２００は長い棒状に形成されている。また、図３に示すように、第１実施形態ではワーク２００は、非真円状の断面を有する。具体的には、ワーク２００には、ワーク２００が延びる方向に沿って、断面が矩形状の溝部２００ａが形成されている。また、図４および図５に示すように、ワーク嵌合部材２０１には、ワーク２００と嵌め合うようにワーク２００の断面形状に略合致する非真円状の貫通孔（孔部）２０２が設けられている。具体的には、ワーク嵌合部２０２は、ワーク２００の溝部２００ａに対応するように、下方（矢印Ｚ２方向）に突出する凸部２０２ａを有する。ワーク２００は、横方向（Ｘ方向）に移動されて貫通孔２０２に嵌合されるように構成されている。

図１に示すように、ロボット１は、設置面に設置された基台１０の上方の両端にそれぞれ設けられた２つのロボットアーム１１、１２を有している。ロボットアーム１１、１２はいずれも所謂多関節ロボットであり、複数の関節と、それぞれの関節を駆動させる複数のアクチュエータ（図示せず）を有している。アクチュエータは、ここではサーボモータと減速機とを有して構成されており各サーボモータは、ロボットコントローラ２に接続され、ロボットコントローラ２からの動作指令に基づいて動作制御されるように構成されている。なお、ロボットアーム１１および１２は、それぞれ、「第１ロボットアーム」および「第２ロボットアーム」の一例である。

また、ロボットアーム１１の先端には、ワーク２００が嵌合される貫通孔２０２から離れたワーク２００の根元側（矢印Ｘ２方向側）を把持するための把持部１３が取り付けられている。図６に示すように、把持部１３には、図示しないアクチュエータにより開閉可能な一対の爪部１４が設けられている。爪部１４には、断面が半円状の溝部１４ａが設けられている。なお、図７に示すように、溝部１４ａの半径ｒ１は、ワーク２００の半径ｒ２と略同じ大きさになるように構成されている。そして、爪部１４を閉じた状態で、爪部１４とワーク２００とが当接して、ワーク２００を把持するように構成されている。なお、第１実施形態では把持部１３はワーク２００を掴むグリッパとして構成しているが、例えば、ワーク２００を吸着して保持するなどしてワーク２００を保持可能な異なる態様で把持部を構成してもよい。

また、第１実施形態では、図６に示すように、ロボットアーム１１と把持部１３との間には、力覚センサ１５が取り付けられている。力覚センサ１５は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の加速度と、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の角速度とを検出可能な６軸センサからなる。

また、図１に示すように、ロボットアーム１２の先端には、貫通孔２０２の近傍においてワーク２００の先端側（矢印Ｘ１方向側）を移動可能に把持しながらガイドするためのガイド用把持部１６が取り付けられている。図８に示すように、ガイド用把持部１６には、図示しないアクチュエータにより開閉可能な一対の爪部１７が設けられている。爪部１７には、断面が半円状の溝部１７ａが設けられている。なお、溝部１７ａの半径ｒ３は、ワーク２００の半径ｒ２よりも大きくなるように構成されている。これにより、爪部１７を閉じた状態で、溝部１７ａとワーク２００との間には隙間が存在し、ワーク２００の先端側がワークの長軸方向には移動可能に支持されながら、溝部１７の形状に沿ってガイドされるように構成されている。また、長棒状のワーク２００は、ロボットアーム１２のガイド用把持部１６により先端側が移動可能で、かつ、周囲（外周）を取り囲むようにガイドされるように構成されている。たとえば、ワーク２００が下方（矢印Ｚ２方向）に湾曲している場合には、ワーク２００の下部（下面）が溝部１７ａに当接した状態で、ガイドされる。なお、ガイド用把持部１６は、「把持部」の一例である。

図９に示すように、ロボットコントローラ２は、演算および信号の送受信をする制御部２１と、入力された情報を記憶するメモリ２２とを有し、メモリ２２は、制御部２１に接続されている。また、ロボット１、教示装置３および力覚センサ１５は、ロボットコントローラ２の制御部２１に接続されている。また、制御部２１はロボット１に接続されており、ロボット１の各サーボモータに動作指令を送出するとともに、各サーボモータからの信号を取得するようになっている。

制御部２１は、機能構成として嵌合動作制御部２１ａと制御点設定部２１ｂを有している。嵌合動作制御部２１ａは、予めメモリ２２に記憶された動作軌跡（教示データともいう）に基づいてロボットアーム１１の把持部１３によりワーク２００を把持させ、ワーク２００をワーク嵌合部材２０１の貫通孔２０２に挿入させる。この際、ワーク２００が貫通孔２０２の形状に追従するようにロボットアーム１１を倣い動作させる。教示データは、ロボット１の位置及び姿勢（ｐｏｓｔｕｒｅ）の情報であり、制御点Ｐの並進と回転の位置（教示点）の情報を有している。嵌合動作制御部２１ａは、制御点Ｐの位置が教示データあるいは教示データに基づいて生成された制御上の目標位置になるように、逆キネマティクス演算を実行し、ロボット１の各サーボモータの指令位置を算出する。そして、それぞれのサーボモータに動作指令を送出するようになっている。

制御点設定部２１ｂは、ロボット１の動作中において、制御点Ｐがどこであるのかを設定する機能を有する。制御点Ｐの位置は嵌合動作制御部２１ａに逐次送出される。より具体的には制御点設定部２１ｂは、嵌合動作期間でないときは、制御点Ｐをロボット１が保持したワーク２００の先端に設定する。制御点Ｐをワーク２００の先端に設定することで、オペレータがロボット１の動作を教示する際に感覚的に教示できるため都合がよい。そして、ワーク２００がワーク嵌合部材２０１との嵌合し始めてから（嵌合動作期間が開始してから）ワーク２００が嵌合方向に移動した移動量に応じて、ロボット１の制御点Ｐを嵌合方向と反対側に変更しながら、ワーク２００を嵌合させる制御を行うように構成されている。

図１に示すように、教示装置３は、ロボットコントローラ２（制御部２１）に接続されている。また、教示装置３は、ロボット１の移動を教示する機能を有する。また、教示装置３には、表示部３１が設けられている。また、教示装置３には、複数のキー３２が設けられている。

また、図１１に示すように、教示装置３の表示部３１は、ロボット１の教示位置を表す教示位置画面３１ａや、ロボット１を動作させるプログラムが表示されるＪＯＢ画面３１ｂが表示されるように構成されている。また、ＪＯＢ画面３１ｂには、移動ボタン３１ｃや制御ボタン３１ｄなど、ＪＯＢのコマンドが分類されたボタンが表示されるように構成されている。また、ＪＯＢ画面３１ｂには、ロボット１の移動を指令する移動コマンドを登録するための直線補間ボタン（ＭＯＶＬ）３１ｅ、リンク補間ボタン（ＭＯＶＪ）３１ｆ、および、円弧補間ボタン（ＭＯＶＣ）３１ｇなどが表示されるように構成されている。なお、直線補間とは、ロボットアーム１１および１２の先端を直線的に動かす指令である。また、リンク補間とは、ロボットアーム１１および１２の関節を個々に駆動して、ロボットアーム１１および１２を所定の位置まで最短の時間で移動させる指令である。また、円弧補間とは、ロボットアーム１１および１２の先端を円弧状に動かす指令である。ここで、第１実施形態では、表示部３１には、動作の教示の際に、ワーク２００が嵌合方向に移動した移動量に応じてロボット１の制御点Ｐを変更する動作モードでロボット１を動作させる命令の入力を受け付ける制御点変更ボタン３１ｈが表示されるように構成されている。なお、制御点変更ボタン３１ｈは、「入力部」の一例である。

次に、図１２〜図１７を参照して、ワーク２００を貫通孔２０２に嵌合させる際のロボットコントローラ２の制御部２１の動作について説明する。なお、動作の開始時点では、ロボット１の制御点Ｐは、ワーク２００の貫通孔２０２側の先端近傍に設定されている。

まず、図１２に示すステップＳ１において、図１３に示すように、ロボットアーム１１の把持部１３（爪部１４）により、貫通孔２０２から離れたワーク２００の根元側が把持される。また、ロボットアーム１２のガイド用把持部１６により、貫通孔２０２の近傍においてワーク２００の先端側が移動可能に把持されながらガイドされる。具体的には、ロボットアーム１２のガイド用把持部１６（爪部１７の溝部１７ａ）を嵌合方向から見た場合のガイド中心（Ｙ方向およびＺ方向の中心、図８参照）を通る中心線Ｃ１と、貫通孔２０２を嵌合方向から見た場合の貫通孔２０２の中心（Ｙ方向およびＺ方向の中心、図５参照）を通る中心線Ｃ２とが略一致するように、ロボットアーム１２のガイド用把持部１６によりワーク２００の先端側が移動可能に把持されながらガイドされる。

次に、ステップＳ２において、図１４に示すように、ロボットアーム１２のガイド用把持部１６によりワーク２００の先端側が移動可能に把持されながらガイドされている状態で、ロボットアーム１１が操作されることにより、ワーク２００が貫通孔２０２側（ワーク嵌合部材２０１）に押し付けられる。その後、ワーク２００が貫通孔２０２に嵌合される嵌合作業前に、ロボットアーム１２によるワーク２００に対するガイド状態が解除される。そして、ステップＳ３において、ワーク２００の押し付け方向（Ｘ方向）に沿った方向を回転軸線としてワーク２００が回転されることにより、貫通孔２０２に嵌合可能な状態（具体的には、ワーク２００の溝部２００ａ（図３参照）の開口が矢印Ｚ１方向に向く状態）にワーク２００の姿勢が修正される。なお、ワーク２００がガイドされた状態でもワーク２００の姿勢(形状)が嵌合可能な状態（ワーク２００を回転させれば嵌合可能な状態）でない場合には、貫通孔２０２を探るために、ワーク２００が貫通孔２０２（ワーク嵌合部材２０１）に対して（ＹＺ平面上で）並進移動される。

次に、ステップＳ４において、ワーク２００が横方向（矢印Ｘ１方向）に移動されることにより、ワーク２００の先端が貫通孔２０２へ挿入される。

次に、ステップＳ５において、第１実施形態では、図１５に示すように、ワーク２００の先端が貫通孔２０２に挿入されて、嵌め合いを開始した後、ワーク２００を嵌合方向に移動させる最中に、後述するワーク２００を貫通孔２０２の形状に追従するように移動させる倣い動作が行われる。この際に、ワーク２００が嵌合方向（矢印Ｘ１方向）に移動した移動量に応じて、ロボット１の制御点Ｐを嵌合方向と反対側（矢印Ｘ２方向側）に変更しながら、ワーク２００が貫通孔２０２に嵌合される。具体的には、嵌合作業前にワーク２００の先端近傍に設定されているロボット１の制御点Ｐが、嵌合作業中に、ワーク２００が嵌合方向に移動した分だけ、ワーク２００の先端近傍から根元側（矢印Ｘ２方向側）に変更される。たとえば、ワーク２００が嵌合方向（矢印Ｘ１方向）に距離Ｌ移動した場合には、ロボット１の制御点Ｐは、ワーク２００の先端近傍から距離Ｌ分、根元側に変更される。また、ロボット１の制御点Ｐは、ワーク２００が嵌合方向に移動した移動量に応じて連続的に（すなわち、ワーク２００が移動される毎に）変更される。

また、第１実施形態では、ワーク２００を嵌合方向へ移動させながら、ワーク２００と貫通孔２０２とが接近している（多くの場合、接触している）接近点の近傍にロボット１の制御点Ｐが位置するようにロボット１の制御点Ｐが順次変更される。具体的には、ワーク２００を嵌合方向へ移動させながら、孔部からなる貫通孔２０２のワーク２００が挿入される側の端部近傍（貫通孔２０２の矢印Ｘ２方向側の端部、図１５の制御点Ｐ参照）に対応するワーク２００の位置にロボット１の制御点Ｐが位置するようにロボット１の制御点Ｐが順次変更される。

また、第１実施形態では、力覚センサ１５から得られる力覚情報に基づいて、制御点Ｐにかかる力およびモーメントが略ゼロになるように、ワーク２００を貫通孔２０２の形状に追従するように移動させるように倣い動作が行われる。具体的には、図１６の点線に示すように、ワーク２００が上方（矢印Ｚ１方向）にずれている場合には、ロボットアーム１１の把持部１３を下方（矢印Ｚ２方向）に移動させて、ワーク２００を下方に並進させることにより、制御点Ｐにかかる力およびモーメントが略ゼロになるように、倣い動作が行われる。また、図１７の点線に示すように、ワーク２００が制御点Ｐを中心に回転（Ｙ軸周りに回転）している場合には、ロボットアーム１１の把持部１３を制御点Ｐを中心に回転（Ｙ軸周りに回転）させて、ワーク２００を制御点Ｐを中心に回転（Ｙ軸周りに回転）させることにより、制御点Ｐにかかる力およびモーメントが略ゼロになるように、倣い動作が行われる。

そして、倣い動作および制御点Ｐの変更を行いながら、予め教示されている位置までワーク２００が貫通孔２０２に挿入されて、ワーク２００の嵌合作業が終了される。

第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム１１の把持部１３によりワーク２００を把持して、ワーク２００をワーク２００が嵌合される貫通孔２０２の形状に追従するように移動させる倣い動作を行う際に、ワーク２００が嵌合方向に移動した移動量に応じて、ロボット１の制御点Ｐを嵌合方向と反対側に変更しながら、ワーク２００を貫通孔２０２に嵌合させる制御を行うように制御部２１を構成する。このように第１実施形態にかかるロボットシステム１００では、嵌合動作を行う際には嵌合動作制御部２１ａがロボットアーム１１を制御する際の制御点Ｐがワーク２００とワーク嵌合部材２０１とが嵌め合う箇所に常に設定されることとなる。これにより、実際に力及びモーメントを０にしたい位置（嵌め合い箇所）に対して常に直接的に倣い動作制御がなされるため、制御点Ｐの位置が例えばワーク２００の先端の位置から変更されない場合と比較してより高精度な倣い動作を行うことができ、ワーク２００を貫通孔２０２にスムーズに嵌合させることができる。すなわち、制御点Ｐが例えばワーク２００の先端位置から変更されない状態で嵌合動作が実行されると、実際に力やモーメントがかかる嵌合位置と制御点Pの位置とがずれているために、本体力やモーメントを最小にしたい箇所（嵌め合い箇所）を間接的にしか制御することができず、その結果、ワーク２００とワーク嵌合部材２０１とが過度に接触・干渉するなどしてスムーズな嵌合ができない状態を回避することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、嵌合作業前には、ロボット１の制御点Ｐをワーク２００の貫通孔２０２側の先端近傍に設定するとともに、嵌合作業中に、ワーク２００が嵌合方向に移動した分だけ、ロボット１の制御点Ｐをワーク２００の先端近傍から根元側に変更するように制御部２１を構成する。これにより、容易に、力やモーメントがかかるワーク２００の位置に制御点Ｐを変更することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ワーク２００を嵌合方向へ移動させながら、ワーク２００と貫通孔２０２とが接触する接触点近傍に対応するワーク２００の位置にロボット１の制御点Ｐが位置するようにロボット１の制御点Ｐ制御点を順次変更する制御を行うように制御部２１を構成する。これにより、力やモーメントがかかり易いワーク２００と貫通孔２０２とが接触する接触点近傍に対応するワーク２００の位置にロボット１の制御点Ｐが位置されるので、容易に、ワーク２００にかかる力およびモーメントを略ゼロにすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ワーク２００を嵌合方向へ移動させながら、孔部からなる貫通孔２０２のワーク２００が挿入される側の端部近傍に対応するワーク２００の位置にロボット１の制御点Ｐが位置するようにロボット１の制御点Ｐを順次変更する制御を行うように制御部２１を構成する。これにより、力やモーメントがかかり易い貫通孔２０２のワーク２００が挿入される側の端部近傍に対応するワーク２００の位置にロボット１の制御点Ｐが位置されるので、容易に、ワーク２００にかかる力およびモーメントを略ゼロにすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ワーク２００の先端を貫通孔２０２に挿入した後、ワーク２００を貫通孔２０２に挿入している最中に、ワーク２００を貫通孔２０２の形状に追従するように移動させる倣い動作を行う際に、ワーク２００が嵌合方向に移動した移動量に応じて、ロボット１の制御点Ｐを嵌合方向と反対側に変更しながら、ワーク２００を貫通孔２０２に嵌合させる制御を行うように制御部２１を構成する。これにより、ワーク２００の先端を貫通孔２０２に挿入した後、ワーク２００を貫通孔２０２に挿入している最中の嵌合作業中に、ワーク２００を貫通孔２０２にスムーズに嵌合させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部２１を、ワーク２００が嵌合方向に移動した移動量に応じてロボット１の制御点Ｐを連続的に変更する制御を行うように構成する。これにより、力やモーメントがかかるワーク２００の位置に常に制御点Ｐを位置させることができるので、よりスムーズにワーク２００を貫通孔２０２に嵌合させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御点Ｐにかかる力およびモーメントが略ゼロになるように、ワーク２００を貫通孔２０２の形状に追従するように移動させる倣い動作を行う際に、ワーク２００が嵌合方向に移動した移動量に応じて、ロボット１の制御点Ｐを嵌合方向と反対側に変更しながら、ワーク２００を貫通孔２０２に嵌合させる制御を行うように制御部２１を構成する。これにより、力やモーメントがかかるワーク２００の位置に制御点Ｐが位置した状態で、力およびモーメントが略ゼロになるようにワーク２００が移動されるので、さらにスムーズにワーク２００を貫通孔２０２に嵌合させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、力覚センサ１５から得られる力覚情報に基づいて、ワーク２００を貫通孔２０２の形状に追従するように移動させる倣い動作を行う際に、ワーク２００が嵌合方向に移動した移動量に応じて、ロボット１の制御点Ｐを嵌合方向と反対側に変更しながら、貫通孔２０２に嵌合させる制御を行うように制御部２１を構成する。これにより、力覚センサ１５から得られる力覚情報に基づいて、正確に倣い動作を行うことができるので、倣い動作を効果的に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、力覚センサ１５から得られる力覚情報に基づいて、ワーク２００を並進させる動作および制御点Ｐを中心に回転させる動作を行うことにより、ワーク２００を貫通孔２０２の形状に追従するように移動させる倣い動作を行う際に、ワーク２００が嵌合方向に移動した移動量に応じて、ロボット１の制御点Ｐを嵌合方向と反対側に変更しながら、ワーク２００を貫通孔２０２に嵌合させる制御を行うように制御部２１を構成する。これにより、ワーク２００に力やモーメントがかった場合でも、容易に、制御点Ｐにかかる力およびモーメントを略ゼロにすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、教示装置３を、ロボット１の動作の教示の際に、ワーク２００が嵌合方向に移動した移動量に応じてロボット１の制御点Ｐを変更する動作モードでロボット１を動作させる命令の入力を受け付ける制御点変更ボタン３１ｈを含むように構成する。これにより、教示装置３を用いて、容易に、ロボット１の制御点を変更する動作モードでロボット１を動作させる教示を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム１２のガイド用把持部１６によりワーク２００の先端側をガイドするとともに、ロボットアーム１１により、ワーク２００を貫通孔２０２側に押し付けてワーク２００の先端を貫通孔２０２に挿入する。これにより、ワーク２００の先端側がロボットアーム１２のガイド用把持部１６によりガイドされるので、ワーク２００の姿勢が嵌合に不適切な場合でも、ワーク２００の先端を貫通孔２０２に挿入することができる。

（第２実施形態）
次に、図１８を参照して、第２実施形態によるロボットシステム１０１の構成について説明する。この第２実施形態では、１つの貫通孔２０２にワーク２００が嵌合されていた上記第１実施形態と異なり、２つの貫通孔２１１および２１２にワーク２００が嵌合される。なお、貫通孔２１１および２１２は、それぞれ、「第１貫通孔」および「第２貫通孔」の一例である。

図１８に示すように、ロボット１の近傍には、ワーク２００が嵌合されるワーク嵌合部材２１０が配置されている。ワーク嵌合部材２１０は、ワーク２００の嵌合方向（Ｘ方向）に隣接して配置される貫通孔からなる貫通孔２１１および貫通孔２１２を備えている。貫通孔２１１および貫通孔２１２は、上記第１実施形態の貫通孔２０２（図５参照）と同様に、ワーク２００の断面形状に略合致する非真円状の孔部からなる。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

次に、図１９〜図２３を参照して、ワーク２００を貫通孔２１１および２１２に嵌合させる際のロボットコントローラ２の制御部２１の動作について説明する。

まず、図１９に示すステップＳ１１において、上記第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ５と同様に、ロボットアーム１１の把持部１３によりワーク２００の根元側が把持されるとともに、倣い動作を行う際にロボット１の制御点Ｐを嵌合方向と反対側に変更しながらワーク２００が１つ目の貫通孔２１１に嵌合される。そして、図２０に示すように、ロボットアーム１１の把持部１３により、ワーク２００が矢印Ｘ１方向に移動されることにより、ワーク２００が貫通孔２１２の近傍まで移動される。このとき、ワーク２００の根元側は１つ目の貫通孔２１１に嵌合しているので、ワーク２００が側方および上方には湾曲しにくい一方、図２１に示すように、ワーク２００の先端側は、自重によって下方（矢印Ｚ２方向側）に湾曲した状態となる場合がある。

次に、ステップＳ１２において、第２実施形態では、ロボットアーム１２のガイド用把持部１６が、貫通孔２１１および貫通孔２１２の間に移動される。そして、ステップＳ１３において、貫通孔２１１から貫通したワーク２００の先端側がロボットアーム１２のガイド用把持部１６により移動可能に把持しながらガイドされる。具体的には、ワーク２００の根元側（図２０参照）から先端側（図２２参照）にロボットアーム１２のガイド用把持部１６をワーク２００に沿って移動させた後、ワーク２００の先端側が移動可能に把持されながらガイドされる。このとき、ワーク２００の下方（下面）が支持されるようにガイドされる。その結果、図２２に示すように、ワーク２００の先端側が下方（矢印Ｚ２方向側）に湾曲した状態から実質的に直線状に延びた状態となる。そして、ステップＳ１４において、図２３に示すように、ロボットアーム１１の把持部１３によりワーク２００が矢印Ｘ１方向に移動されることにより、ワーク２００が２つ目の貫通孔２１２に嵌合され、ワーク２００の嵌合作業が終了する。

第２実施形態では、上記のように、ロボットアーム１１の把持部１３によりワーク２００の根元側を把持して、倣い動作を行う際にロボット１の制御点Ｐを嵌合方向と反対側に変更しながらワーク２００を貫通孔２１１に嵌合した後、ロボットアーム１２のガイド用把持部１６を貫通孔２１１および貫通孔２１２の間に移動させ、貫通孔２１１から貫通したワークの先端側をロボットアーム１２のガイド用把持部１６により移動可能に把持しながらガイドする。これにより、貫通孔２１１への嵌合作業の際には、倣い動作および制御点Ｐの変更が行われるとともに、貫通孔２１２への嵌合作業の際には、ワーク２００の先端側がガイドされるので、ワーク２００を貫通孔２１１および貫通孔２１２にスムーズに嵌合させることができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じてロボットの制御点Ｐを連続的に変更する例を示したが、たとえば、ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じてロボットの制御点Ｐを段階的に（不連続的に）変更するようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、孔部からなるワーク嵌合部のワークが挿入される側の端部近傍に対応するワークの位置にロボットの制御点Ｐが位置するようにロボットの制御点Ｐを順次変更する例を示したが、たとえば、図２４に示す第１変形例のように構成してもよい。すなわち、薄板状のワーク嵌合部材２０１に設けられる孔部からなる貫通孔２０２の板厚方向の略中心に対応するワーク２００の位置にロボット１の制御点Ｐが位置するようにロボット１の制御点Ｐを順次変更するようにしてもよい。また、貫通孔２０２のワーク２００が挿入される側とは反対側（矢印Ｘ１方向側）の端部近傍に対応するワーク２００の位置にロボット１の制御点Ｐが位置するようにロボット１の制御点Ｐを順次変更するようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、薄板状のワーク嵌合部材に孔部からなるワーク嵌合部が設けられる例を示したが、たとえば、図２５に示す第２変形例のように構成してもよい。すなわち、厚みが比較的大きいワーク嵌合部材２０３に、貫通孔でない孔部からなるワーク嵌合部２０４が設けられていてもよい。この場合、ワーク嵌合部２０４のワーク２００が挿入される側の端部近傍に対応するワーク２００の位置にロボット１の制御点Ｐが位置するようにロボット１の制御点Ｐが順次変更される。

また、上記第１および第２実施形態では、ワークを並進させる動作および制御点Ｐを中心に回転させる動作の両方を行うことにより、倣い動作を行う例を示したが、たとえば、ワークを並進させることおよび制御点Ｐを中心に回転させることのうちの一方を行うことにより、倣い動作を行ってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、長棒状（略直線状）のワークをワーク嵌合部に嵌合させる例を示したが、たとえば、湾曲した形状のワークをワーク嵌合部に嵌合させるように構成してもよい。ここで、湾曲した形状のワークは、ワーク嵌合部に挿入しにくいので、この場合に、倣い動作を行う際に、ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて、ロボットの制御点Ｐを嵌合方向と反対側に変更することにより、容易に、湾曲した形状のワークをワーク嵌合部に嵌合させることができる。

また、上記第１および第２実施形態では、教示装置の表示部にロボットの制御点Ｐを変更する動作モードでロボットを動作させる命令の入力を受け付ける制御点変更ボタンを設ける例を示したが、たとえば、教示装置の複数のキー（図１参照）のうちの１つのキーにより、ロボットの制御点Ｐを変更する動作モードでロボットを動作させる命令の入力を受け付けるようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ロボットアームのガイド用把持部により、ワークの先端側が移動可能に把持されながらガイドされる例を示したが、たとえば、ワークの先端側を把持しながらワーク嵌合部に位置合わせするようにしてもよい。

１ ロボット
３ 教示装置
１１ ロボットアーム（第１ロボットアーム）
１２ ロボットアーム（第２ロボットアーム）
１３ 把持部
１５ 力覚センサ
１６ ガイド用把持部（把持部）
２１ 制御部
２１ａ 嵌合動作制御部
２１ｂ 制御点設定部
３１ｈ 制御点変更ボタン（入力部）
１００、１０１ ロボットシステム
２００ ワーク
２０１ ワーク嵌合部材
２０２ 貫通孔（孔部）
２１１ 貫通孔（孔部、第１貫通孔）
２１２ 貫通孔（第２貫通孔）

Claims (20)

1. ワーク（２００）を把持する把持部（１３）が取り付けられるロボットアーム（１１）を有するロボット（１）と、
   前記ロボットに対して動作指令を送る制御部（２１）とを備え、
   前記制御部は、
   前記ロボットアームの把持部により前記ワークを把持して、前記ワークを前記ワークが嵌合されるワーク嵌合部材（２０１、２１０）の形状に追従するように前記ロボットアームに対して設定された制御点を移動させて嵌合動作を行わせる嵌合動作制御部（２１ａ）と、
   前記嵌合動作制御部による動作実行の際に、前記ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて、前記ロボットの制御点を嵌合方向と反対側に変更させる制御点設定部（２１ｂ）と、を有して構成されている、ロボットシステム（１００、１０１）。
2. 前記制御点設定部は、嵌合作業前には、前記ロボットの制御点を前記ワークの前記ワーク嵌合部側の先端近傍に設定するとともに、嵌合作業中に、前記ワークが嵌合方向に移動した分だけ、前記ロボットの制御点を前記ワークの先端近傍から根元側に変更するように構成されている、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記制御点設定部は、前記嵌合動作制御部による動作実行の際、前記ワークと前記ワーク嵌合部材とが接近する接近点近傍に対応する前記ワークの位置に前記ロボットの制御点が位置するように前記ロボットの制御点を順次変更する制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載のロボットシステム。
4. 前記ワーク嵌合部材は、孔部（２０２、２１１）を有し、
   前記制御点設定部は、前記ワークを嵌合方向へ移動させながら、前記孔部の前記ワークが挿入される側の端部近傍に対応する前記ワークの位置に前記ロボットの制御点が位置するように前記ロボットの制御点を順次変更する制御を行うように構成されている、請求項３に記載のロボットシステム。
5. 前記ワーク嵌合部材（２０１）は、板状部に設けられる孔部（２０２、２１１）を有し、
   前記制御点設定部は、前記ワークを嵌合方向へ移動させながら、前記ワーク嵌合部材の板厚方向の略中心に対応する前記ワークの位置に前記ロボットの制御点が位置するように前記ロボットの制御点を順次変更する制御を行うように構成されている、請求項３に記載のロボットシステム。
6. 前記制御点設定部は、前記ワークの先端を前記ワーク嵌合部に挿入した後、前記ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて、前記ロボットの制御点（Ｐ）を嵌合方向と反対側に変更しながら、前記ワークを前記ワーク嵌合部に嵌合させるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
7. 前記制御点設定部は、前記ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて前記ロボットの制御点を連続的に変更する制御を行うように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
8. 前記嵌合動作制御部は、前記制御点にかかる力およびモーメントが略ゼロになるように、前記ワークが前記ワーク嵌合部の形状に追従するように移動するように前記ロボットを動作させる、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロボットシステム。
9. 前記ロボットアームに設けられる力覚センサ（１５）をさらに備え、
   前記嵌合動作制御部は、前記力覚センサから得られる力覚情報に基づいて、前記ワークを前記ワーク嵌合部の形状に追従するように移動させる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のロボットシステム。
10. 前記嵌合動作制御部は、前記力覚センサから得られる力覚情報に基づいて、前記ワークを並進させる動作および前記制御点を中心に回転させる動作のうちの少なくとも一方を行うことにより、前記ワークを前記ワーク嵌合部の形状に追従するように移動させる、請求項９に記載のロボットシステム。
11. 前記ロボットの動作を教示するための教示装置（３）をさらに備え、
    前記教示装置は、前記ロボットの動作の教示の際に、前記ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて前記ロボットの制御点を変更する動作モードで前記ロボットを動作させる命令の入力を受け付ける入力部（３１ｈ）を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のロボットシステム。
12. 前記ロボットは、第１ロボットアーム（１１）および第２ロボットアーム（１２）の少なくとも２つの前記ロボットアームを含み、
    前記嵌合動作制御部は、前記第２ロボットアームの把持部により前記ワークの先端側をガイドするとともに、前記第１ロボットアームにより、前記ワークを前記ワーク嵌合部側に押し付けて前記ワークの先端を前記ワーク嵌合部に挿入させる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のロボットシステム。
13. 前記ロボットは、第１ロボットアーム（１１）および第２ロボットアーム（１２）の少なくとも２つの前記ロボットアームを含み、
    前記ワーク嵌合部は、前記ワークの嵌合方向に隣接して配置される第１貫通孔（２１１）および第２貫通孔（２１２）を含み、
    前記嵌合動作制御部は、前記第１ロボットアームの把持部により前記ワークの根元側を把持して、前記ワークを前記第１貫通孔に嵌合した後、前記第２ロボットアームの把持部を前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間に移動させ、前記第１貫通孔から貫通した前記ワークの先端側を前記第２ロボットアームの把持部により移動可能に把持しながらガイドすることにより、前記ワークを前記第２貫通孔に嵌合する制御を行うように構成されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のロボットシステム。
14. ワーク（２００）を用いた部品の製造方法であって、
    ロボットアーム（１１）の把持部（１３）により前記ワークを把持する工程と、
    前記ワークを前記ワークが嵌合されるワーク嵌合部材（２０１、２１０）の形状に追従するように前記ロボットアームに対して設定された制御点を移動させて嵌合動作を行わせる工程と、
    前記嵌合動作実行の際に、前記ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて、前記ロボットの制御点を嵌合方向と反対側に変更する工程とを備える、部品の製造方法。
15. 前記嵌合動作実行の際に、前記ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて、前記ロボットの制御点を嵌合方向と反対側に変更する工程は、嵌合作業前には、前記ロボットの制御点を前記ワークの前記ワーク嵌合部側の先端近傍に設定するとともに、嵌合作業中に、前記ワークが嵌合方向に移動した分だけ、前記ロボットの制御点を前記ワークの先端近傍から根元側に変更する工程を含む、請求項１４に記載の部品の製造方法。
16. 前記嵌合動作実行の際に、前記ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて、前記ロボットの制御点を嵌合方向と反対側に変更する工程は、前記嵌合動作実行の際、前記ワークと前記ワーク嵌合部材とが接近する接近点近傍に対応する前記ワークの位置に前記ロボットの制御点が位置するように前記ロボットの制御点を順次変更する工程を含む、請求項１４または１５に記載の部品の製造方法。
17. 前記嵌合動作実行の際、前記ワークと前記ワーク嵌合部材とが接近する接近点近傍に対応する前記ワークの位置に前記ロボットの制御点が位置するように前記ロボットの制御点を順次変更する工程は、前記ワークを嵌合方向へ移動させながら、孔部からなるワーク嵌合部の前記ワークが挿入される側の端部近傍に対応する前記ワークの位置に前記ロボットの制御点が位置するように前記ロボットの制御点を順次変更する工程を含む、請求項１６に記載の部品の製造方法。
18. 前記嵌合動作実行の際、前記ワークと前記ワーク嵌合部材とが接近する接近点近傍に対応する前記ワークの位置に前記ロボットの制御点が位置するように前記ロボットの制御点を順次変更する工程は、前記ワーク嵌合部材の板厚方向の略中心に対応する前記ワークの位置に前記ロボットの制御点が位置するように前記ロボットの制御点を順次変更する工程を含む、請求項１６に記載の部品の製造方法。
19. 前記嵌合動作実行の際に、前記ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて、前記ロボットの制御点を嵌合方向と反対側に変更する工程は、前記ワークの先端を前記ワーク嵌合部に挿入した後、前記ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて、前記ロボットの制御点（Ｐ）を嵌合方向と反対側に変更しながら、前記ワークを前記ワーク嵌合部に嵌合させる工程を含む、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の部品の製造方法。
20. 前記嵌合動作実行の際に、前記ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて、前記ロボットの制御点を嵌合方向と反対側に変更する工程は、前記ワークが嵌合方向に移動した移動量に応じて前記ロボットの制御点を連続的に変更する工程を含む、請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の部品の製造方法。

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