JP2011110688A - Robot teaching device and robot control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot teaching device and a robot control device, which reduce a burden of teaching work by a worker, by eliminating the initial setting work of the worker within the operation range of a robot and the allowable range of force-sensitive sensor output required for each kind of part. <P>SOLUTION: A passage teaching system 127 allows a robot hand 102 to perform an extraction operation of an installation work 140, while searching the positional attitude of the robot hand 102 which does not apply an excessive force working on the installation work 140, by allowing the robot hand 102 to grip the installation work 140 installed to an installation object work 150. The passage teaching system 127 acquires the extracting moving passage of the robot hand 102 in its extraction operation. The passage teaching system 127 generates a passage of following the acquired extracting moving passage in time series inverse order as an installation work passage, and teaches its generated installation work passage to an operation control part 121. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、位置姿勢を変更可能な多関節型ロボットの作業経路(作業軌道)を取得する機能を有するロボットの教示装置、及びロボットの制御装置に関する。   The present invention relates to a robot teaching apparatus having a function of acquiring a work path (working trajectory) of an articulated robot whose position and orientation can be changed, and a robot control apparatus.

一般的に、ロボットハンドを有するロボットに所望の作業を行わせるには、作業経路の開始姿勢、中間姿勢、及び終了姿勢等のロボットの挙動が変化する場面での位置姿勢(位置、高さ及び傾き)を定義するための教示が必要である。特に、ワーク同士の接触を伴う組付作業では、挿入ミスを低減させるために、各場面での位置姿勢を精確に教示する必要がある。   In general, in order to make a robot having a robot hand perform a desired work, the position / posture (position, height, and position) in a scene where the behavior of the robot changes such as the start posture, intermediate posture, and end posture of the work path. Teaching to define (tilt) is required. In particular, in assembling work involving contact between workpieces, it is necessary to accurately teach the position and orientation in each scene in order to reduce insertion errors.

ここで、一般的なロボットの教示作業について説明する。はじめに、作業者が制御装置に接続されたティーチングボックスを用いて、ロボットハンドを所望の位置姿勢に移動させ、その位置姿勢を示すデータをロボットプログラム上に記憶させる。そして、それらの位置姿勢を繋ぐ経路(軌道)を満足する複数のサーボモータへの動作指令を制御装置に計算させる。   Here, a general robot teaching operation will be described. First, an operator moves the robot hand to a desired position and orientation using a teaching box connected to the control device, and stores data indicating the position and orientation on the robot program. Then, it causes the control device to calculate operation commands to a plurality of servo motors that satisfy a path (orbit) that connects these positions and orientations.

例えば、組付作業についての一般的な作業定義では、作業員がティーチングボックスを用いて、組付開始位置及び組付終了位置を教示し、ロボットハンドが教示点間を移動する命令を適切に定義することによって、組付作業に関するロボットプログラムが定義される。これらの組付開始位置から組付終了位置までのロボットハンドの移動は、ロボットハンドのフィンガー部(又は組付ワーク)が直線を描くように移動命令を定義するのが一般的である。なお、組付作業の途中で組付ワークの姿勢を変えながら、組付ワークを被組付ワークに組み付ける場合には、組付開始位置姿勢と組付終了位置姿勢との間に経由点を適宜追加する必要がある。   For example, in a general work definition for assembly work, an operator uses a teaching box to teach the assembly start position and assembly end position, and the robot hand appropriately defines instructions to move between teaching points. By doing so, a robot program relating to the assembly work is defined. For the movement of the robot hand from the assembly start position to the assembly end position, a movement command is generally defined so that the finger part (or assembly work) of the robot hand draws a straight line. When assembling the assembled work to the work to be assembled while changing the posture of the assembled work in the middle of the assembling work, set a via point between the assembling start position and the assembling end position and posture as appropriate. Need to add.

上記のようなロボットの教示作業において、作業者による目視での教示作業は、時間のかかる困難なものであり、作業者が良好な視野を確保できない場合も多い。そこで、ロボットの手首部若しくは関節部、又は部品治具等に取り付けられた力覚センサ(力覚検出手段)を介して、制御装置が、ロボットと部品との接触状態を検知し、その検知した接触状態に応じた制御を行う技術が知られている。   In the robot teaching work as described above, the visual teaching work by the worker is a time-consuming and difficult task, and the worker often cannot secure a good field of view. Therefore, the control device detects the contact state between the robot and the component via a force sensor (force detection means) attached to the wrist or joint of the robot, or a component jig, etc. A technique for performing control according to a contact state is known.

このような技術の一例として、特許文献1に示すような従来のロボットの教示装置では、作業者が予備教示としての組付作業開始時の位置姿勢の教示を比較的粗めに行った後に、ロボットコントローラが力制御による自動運転を行う。この自動運転の際に、ロボットコントローラが、組付作業が成功した場合の組付開始時及び組付終了時のロボットハンドの位置姿勢の情報を記憶し、これらの位置姿勢の情報が、教示作業によって定義される情報の代わりに用いられる。   As an example of such a technique, in the conventional robot teaching apparatus as shown in Patent Document 1, after the operator has taught the position and orientation at the start of assembly work as preliminary teaching relatively coarsely, The robot controller performs automatic operation by force control. During this automatic operation, the robot controller stores information on the position and orientation of the robot hand at the start and end of assembly when the assembly operation is successful. Used in place of the information defined by.

なお、特許文献1に示す従来装置以外の技術としては、例えば特許文献2に示すような組立ロボットの自動教示方法及びその装置がある。このものでは、駆動装置が、CAD等の幾何データと非接触型センサからの信号とを用いて組付開始位置の近傍までロボットを移動させる。その後、駆動装置が接触型センサからの信号に応じて組付開始位置の最終調整を行う。この最終調整が完了した時点の位置を教示点決定手段が教示点として記憶する。   As a technique other than the conventional apparatus shown in Patent Document 1, for example, there is an automatic teaching method and apparatus for an assembly robot as shown in Patent Document 2. In this device, the driving device moves the robot to the vicinity of the assembly start position using geometric data such as CAD and a signal from the non-contact sensor. Thereafter, the drive device performs final adjustment of the assembly start position in accordance with a signal from the contact sensor. The teaching point determination means stores the position when the final adjustment is completed as the teaching point.

特開平8−194521号公報JP-A-8-194521 特開平9−146624号公報JP-A-9-146624

上記の特許文献1に示すような従来装置において、力制御による組付作業を実現するには、センサキャリブレーション(力覚センサの適合作業)や、ロボットを安全に動かすための動作範囲や、力覚センサ出力の許容範囲の設定作業といった初期設定作業が必要である。特に、ロボットの力制御中において、組付方向以外へのロボットの移動量や姿勢の変更量が比較的大きい場合には、組付が成功することを妨げずかつ作業者が意図しない姿勢(作業成功が見込めない途中姿勢や、他機器との干渉の危険がある姿勢)となることを禁止するためのロボットの動作範囲について、初期設定作業を行うことは困難である。   In the conventional device as shown in Patent Document 1 above, in order to realize the assembly work by force control, sensor calibration (force sensor adaptation work), operation range for moving the robot safely, force Initial setting work such as setting the permissible range of the sensor output is required. In particular, during robot force control, if the amount of movement or posture change of the robot in a direction other than the assembly direction is relatively large, the posture (work It is difficult to perform the initial setting work for the robot movement range for prohibiting a posture that cannot be expected to be successful or a posture that may cause a risk of interference with other devices.

また、ワークの押し込みが必要な組付作業では、正常な組付動作中でもノイズと比較して大きな反力がワークに生じるため、正常な組付状態と、噛付き等の異常が発生している組付状態とを区別するための力覚センサ出力の許容範囲を設定することは困難である。   Also, in assembly work that requires the workpiece to be pushed in, a large reaction force is generated on the workpiece even during normal assembly operation, resulting in abnormal assembly conditions and abnormalities such as biting. It is difficult to set an allowable range of the force sensor output for distinguishing from the assembled state.

従って、特許文献1に示すような従来装置では、初期設定段階で、ロボットの動作範囲や力覚センサ出力の許容範囲を精確に設定する必要があるため、部品の種別毎に異なる初期設定作業は、作業者の経験に依存する部分が大きかった。即ち、この初期設定作業には、作業者が限られるという問題や、経験を有する作業者が長時間拘束されるという問題があった。   Therefore, in the conventional device as shown in Patent Document 1, it is necessary to accurately set the robot operation range and the force sensor output allowable range at the initial setting stage. The parts that depended on the experience of the workers were large. That is, the initial setting work has a problem that the number of workers is limited and a worker who has experience is restricted for a long time.

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、部品の種別毎に必要であったロボットの動作範囲や力覚センサ出力の許容範囲に関する作業者の初期設定作業を省略することができ、作業者による教示作業の負担を軽減させることができるロボットの教示装置、及びロボットの制御装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and omits the initial setting work of the operator regarding the robot operation range and the allowable range of the force sensor output required for each component type. An object of the present invention is to provide a robot teaching device and a robot control device that can reduce the burden of teaching work by an operator.

この発明のロボットの教示装置は、ロボットハンドの位置姿勢を検出可能であり、被組付ワークに設けられた被挿入部に組付ワークを挿入して前記被組付ワークに前記組付ワークを組み付ける際の前記ロボットハンドの移動経路である組付作業経路を、前記ロボットハンドの動作を制御する動作制御部に教示する経路教示部を備えるものであって、前記経路教示部は、前記被組付ワークに組み付けられた前記組付ワークを予め把持している前記ロボットハンドに、予め設定された引抜方向への前記組付ワークの引抜動作を実行させ、その引抜動作の際に、前記ロボットハンドの把持によって前記組付ワークに生じる反力が最小となるような引抜移動経路を、前記組付ワークに生じる反力を検出するための力覚検出手段からの信号を用いて探索し、その探索した前記引抜移動経路の時系列逆順を前記組付作業経路として前記動作制御部に教示するものである。   The robot teaching device of the present invention can detect the position and orientation of the robot hand, insert the assembly work into an insertion portion provided in the assembly work, and place the assembly work on the assembly work. A path teaching unit that teaches an operation control unit that controls an operation of the robot hand, an assembly work path that is a movement path of the robot hand at the time of assembly; Causing the robot hand holding the assembly work assembled to the attachment work in advance to perform a drawing operation of the assembly work in a preset drawing direction, and the robot hand A pull-out movement path that minimizes the reaction force generated in the assembled workpiece by gripping the workpiece is searched using a signal from the force detection means for detecting the reaction force generated in the assembled workpiece. Is intended to teach the operation controller time series reverse order of the searched the drawing movement path as the assembling work path.

この発明のロボットの教示装置によれば、経路教示部が、ロボットハンドによる引抜動作の際に探索した引抜移動経路から組付作業経路を取得して動作制御部に教示するので、引抜動作の最中にロボットハンドが組付作業の失敗する姿勢を取ることがなく、また、引抜方向への組付ワークの反力に基づいて組付作業の完了を判断しないため、ロボットの動作可能範囲や力覚センサ出力の許容範囲に関する作業者の初期設定作業を省略することができ、作業者による教示作業の負担を軽減させることができる。   According to the robot teaching apparatus of the present invention, the path teaching unit acquires the assembly work path from the pulling movement path searched during the pulling operation by the robot hand and teaches it to the operation control unit. The robot hand does not take a posture that causes the assembly work to fail, and the completion of the assembly work is not judged based on the reaction force of the assembly work in the pulling direction. The operator's initial setting work regarding the permissible range of the sense sensor output can be omitted, and the burden of teaching work by the worker can be reduced.

この発明の実施の形態1によるロボットを示す構成図である。It is a block diagram which shows the robot by Embodiment 1 of this invention. 図1の力覚センサの検出軸を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the detection axis | shaft of the force sensor of FIG. 図1の制御装置本体をより具体的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus main body of FIG. 1 more concretely. 図3の経路教示系の教示処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the teaching process of the path | route teaching system of FIG. 引抜動作におけるロボットハンドの初期状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the initial state of the robot hand in extraction operation | movement. 引抜動作におけるロボットハンドの把持状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the holding state of the robot hand in extraction operation | movement. この発明の実施の形態2による被組付ワーク治具及び力覚センサを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the to-be-assembled work jig | tool and force sensor by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3によるロボットの制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus of the robot by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3による組付ワーク及び被組付ワークの組付状態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the assembly | attachment state of the assembly work by Embodiment 3 of this invention, and a to-be-assembled work. この発明の実施の形態3による力覚センサの出力の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the output of the force sensor by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3による組付ワーク及び被組付ワークの組付状態の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the assembly | attachment state of the assembly | attachment workpiece | work and to-be-assembled workpiece | work by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4によるロボットの制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus of the robot by Embodiment 4 of this invention. 図12のオフラインプログラミング装置で用いられる座標系を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the coordinate system used with the offline programming apparatus of FIG. この発明の実施の形態5による経路教示系の教示処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the teaching process of the path | route teaching system by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5による力覚センサの出力の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the output of the force sensor by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6によるロボットの制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus of the robot by Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態6による力覚センサの出力の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the output of the force sensor by Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態7によるロボットの制御装置が生成した表示情報の表示状態の一例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the display state of the display information which the control apparatus of the robot by Embodiment 7 of this invention produced | generated.

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるロボットを示す構成図である。
図1において、ロボット100は、垂直多関節型ロボットである。また、ロボット100は、組付ワーク140及び被組付ワーク150の組付作業を行う。この組付作業とは、図2に示すように、被組付ワーク150に設けられた被挿入部150aに組付ワーク140を挿入して、被組付ワーク150に組付ワーク140を組み付ける作業である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a robot according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a robot 100 is a vertical articulated robot. In addition, the robot 100 performs the assembly work of the assembly work 140 and the work to be assembled 150. As shown in FIG. 2, the assembling work is an operation of inserting the assembling work 140 into the inserted portion 150 a provided in the assembling work 150 and assembling the assembling work 140 into the assembling work 150. It is.

また、ロボット100は、ロボットアーム101と、ロボットハンド102とを有している。ロボットハンド102は、ロボットアーム101の手首部に設けられている。ロボットハンド102は、対向配置された一対のフィンガー部を有している。また、ロボットハンド102は、一対のフィンガー部が組付ワーク140をその側方から挟み込むことによって、組付ワーク140を把持(挟持・握持)可能である。   The robot 100 has a robot arm 101 and a robot hand 102. The robot hand 102 is provided on the wrist portion of the robot arm 101. The robot hand 102 has a pair of finger portions arranged to face each other. In addition, the robot hand 102 can grip (hold / grip) the assembled workpiece 140 by the pair of finger portions sandwiching the assembled workpiece 140 from the side thereof.

ロボットアーム101の複数の関節部のそれぞれには、ロボットアーム101の位置姿勢を変化させるためのサーボモータと、サーボモータの駆動量を検出するためのエンコーダとが取り付けられている(いずれも図示せず)。ロボットアーム101の手首部には、力覚検出手段としての力覚センサ110が取り付けられている。力覚センサ110は、ロボットハンド102に接触した物体に生じる反力(応力・ひずみ)を検出するためのセンサである。   A servo motor for changing the position and orientation of the robot arm 101 and an encoder for detecting the drive amount of the servo motor are attached to each of the plurality of joints of the robot arm 101 (all are not shown). ) A force sensor 110 as a force detection means is attached to the wrist of the robot arm 101. The force sensor 110 is a sensor for detecting a reaction force (stress / strain) generated on an object in contact with the robot hand 102.

具体的に、力覚センサ110は、図2に示すように、並進3軸方向の力成分(X軸,Y軸,Z軸)と、並進3軸の軸回りのモーメント成分(Rx,Ry,Rz)とのそれぞれに応じた信号、即ち6軸成分値の信号を生成する。なお、図2に示す座標系は、ロボット100が設けられた作業空間に対応付けられた(固定された)座標系である。また、図2の例では、図2の上方が引抜方向であり、その引抜方向に沿うZ軸が第1並進軸である。また、Z軸に対して直交するX軸が第2並進軸であり、X軸及びZ軸の両方に対して直交するY軸が第3並進軸である。   Specifically, as shown in FIG. 2, the force sensor 110 includes a force component (X axis, Y axis, Z axis) in the three translational directions and a moment component (Rx, Ry, Rz), that is, a signal of 6-axis component values is generated. Note that the coordinate system shown in FIG. 2 is a coordinate system associated (fixed) with the work space in which the robot 100 is provided. Moreover, in the example of FIG. 2, the upper direction of FIG. 2 is the drawing direction, and the Z axis along the drawing direction is the first translation axis. The X axis orthogonal to the Z axis is the second translation axis, and the Y axis orthogonal to both the X axis and the Z axis is the third translation axis.

ロボット100の動作は、制御装置本体120によって制御される。制御装置本体120は、力覚センサ110を介して、ロボットハンド102に接触した物体に生じる反力を検出する。また、制御装置本体120は、ロボットアーム101のエンコーダを介して、ロボットハンド102の位置姿勢(位置、高さ及び傾き)を監視し、ロボットハンド102の位置姿勢を検出可能である。   The operation of the robot 100 is controlled by the control device main body 120. The control device main body 120 detects a reaction force generated on an object in contact with the robot hand 102 via the force sensor 110. Further, the control device main body 120 can detect the position and orientation of the robot hand 102 by monitoring the position and orientation (position, height, and tilt) of the robot hand 102 via the encoder of the robot arm 101.

さらに、制御装置本体120は、演算処理部(CPU)、記憶部(ROM、RAM及びハードディスク等)及び信号入出力部を持ったハードウェア(図示せず)により構成することができる。また、制御装置本体120は、所定の動作を定義したロボットプログラムを例えば汎用コンピュータ等(図示せず)から受けて、予め記憶している。   Further, the control device main body 120 can be configured by hardware (not shown) having an arithmetic processing unit (CPU), a storage unit (ROM, RAM, hard disk, etc.) and a signal input / output unit. The control device main body 120 receives a robot program defining a predetermined operation from, for example, a general-purpose computer (not shown) and stores it in advance.

さらに、制御装置本体120は、予め記憶しているロボットプログラムに基づいて、ロボット100の動作を制御する。また、制御装置本体120は、ティーチングボックス(手動操作盤)130を介して入力された作業者からの移動命令に従って、ロボット100の動作を制御する。   Furthermore, the control device main body 120 controls the operation of the robot 100 based on a robot program stored in advance. In addition, the control device main body 120 controls the operation of the robot 100 in accordance with a movement command from an operator input via the teaching box (manual operation panel) 130.

ここで、制御装置本体120に記憶されたロボットプログラムについて説明する。このロボットプログラムは、ロボットハンド102(手先)の位置姿勢を示す具体的な座標値の羅列である。制御装置本体120は、汎用コンピュータから受けたロボットプログラムを、記憶部に一旦記憶した上で、そのロボットプログラムの座標値を先頭から順に読み出す。そして、制御装置本体120は、座標値を順に読み出した後に、ロボットハンド102が順番にその座標値に到達するように、ロボットアーム101のサーボモータを駆動させて、ロボットアーム101をなす複数のリンクを回動させる。   Here, the robot program stored in the control device main body 120 will be described. This robot program is a list of specific coordinate values indicating the position and orientation of the robot hand 102 (hand). The control device main body 120 temporarily stores the robot program received from the general-purpose computer in the storage unit, and then reads out the coordinate values of the robot program in order from the top. Then, after reading the coordinate values in order, the control device main body 120 drives the servo motor of the robot arm 101 so that the robot hand 102 reaches the coordinate values in order, and a plurality of links that form the robot arm 101. Rotate.

なお、このようなロボットプログラムには、例えば、条件分岐、繰り返し、サブルーチン、関数及びプロシージャ等を用いた構造化プログラミング文法により記述され、ロボット100を動作させるための命令語が組み合されたロボット言語による算譜を用いることができる。   Such a robot program is described in a structured programming grammar using conditional branches, repetitions, subroutines, functions, procedures, and the like, and a robot language in which command words for operating the robot 100 are combined. Can be used.

また、制御装置本体120は、力覚センサ110から6軸成分値の情報(以下、「力覚センサ110の出力」ともいう)を取得し、例えば、その6軸成分値が一定のものとなるようなロボットハンド102の座標値を算出して、ロボットハンド102の次の移動先の座標値を生成する。これにより、制御装置本体120は、力覚センサ110からの6軸成分値の取得、取得した6軸成分値を用いた所定の演算に基づくロボットハンド102の移動量の算出、ロボットハンド102の移動先の座標値の生成、及びロボットハンド102の移動という一連の制御ループ(即ち経路教示系127の一連の動作)を実行可能となっている。   Further, the control device main body 120 acquires information on the six-axis component values (hereinafter also referred to as “output of the force sensor 110”) from the force sensor 110, and the six-axis component values are constant, for example. The coordinate value of the robot hand 102 is calculated, and the coordinate value of the next movement destination of the robot hand 102 is generated. Thereby, the control device main body 120 acquires the six-axis component value from the force sensor 110, calculates the movement amount of the robot hand 102 based on a predetermined calculation using the acquired six-axis component value, and moves the robot hand 102. A series of control loops (that is, a series of operations of the route teaching system 127) of generating the previous coordinate values and moving the robot hand 102 can be executed.

次に、図3は、図1の制御装置本体120をより具体的に示すブロック図である。図3において、制御装置本体120は、組付開始位置と、組付終了位置と、必要に応じて組付作業中の姿勢変更位置とを定義することによって、組付作業経路を自動生成する。また、制御装置本体120には、組付ワーク140の引抜方向の情報と、ロボットハンド102の引抜動作に関する目標位置の情報とが予め設定されている。また、制御装置本体120は、動作制御部121、位置姿勢探索部122、引抜位置姿勢生成部123、目標位置到達判定部124、力覚センサ出力判定部125及び作業経路生成部126を有している。   Next, FIG. 3 is a block diagram showing the control device main body 120 of FIG. 1 more specifically. In FIG. 3, the control device main body 120 automatically generates an assembly work path by defining an assembly start position, an assembly end position, and a posture change position during the assembly work as necessary. Further, in the control device main body 120, information on the pulling direction of the assembly work 140 and information on the target position regarding the pulling operation of the robot hand 102 are set in advance. The control device main body 120 includes an operation control unit 121, a position / orientation search unit 122, a drawing position / orientation generation unit 123, a target position arrival determination unit 124, a force sensor output determination unit 125, and a work path generation unit 126. Yes.

位置姿勢探索部122、引抜位置姿勢生成部123、目標位置到達判定部124、力覚センサ出力判定部125及び作業経路生成部126は、経路教示部としての経路教示系127を構成している。経路教示系127は、被組付ワーク150に組付ワーク140を組み付ける際のロボットハンド102の移動経路である組付作業経路を、動作制御部121に教示する。また、経路教示系127は、組付作業経路を動作制御部121に教示する際に、動作制御部121に動作指令を送り、ロボットハンド102の位置姿勢を変更させる。   The position / orientation search unit 122, the extraction position / orientation generation unit 123, the target position arrival determination unit 124, the force sensor output determination unit 125, and the work route generation unit 126 constitute a route teaching system 127 as a route teaching unit. The route teaching system 127 teaches to the operation control unit 121 an assembly work route that is a movement route of the robot hand 102 when the assembly workpiece 140 is assembled to the assembly workpiece 150. Further, when teaching the assembly work route to the operation control unit 121, the route teaching system 127 sends an operation command to the operation control unit 121 to change the position and orientation of the robot hand 102.

動作制御部121は、制御装置本体120におけるロボット100の動作制御に関する機能を担う。位置姿勢探索部122は、ロボットハンド102の引抜開始位置姿勢(最適な位置姿勢)についての探索処理を実行可能である。この引抜開始位置姿勢とは、組付ワーク140の引抜方向の位置は変化せず、組付ワーク140の引抜方向以外(図2におけるZ方向以外の方向、即ちX、Y、Rx、Ry及びRzの各方向)への力覚センサ110の出力が最小となる(十分に小さい)位置姿勢である。この引抜開始位置姿勢は、引抜移動経路の起点であり、かつ組付作業経路の終点でもある。   The operation control unit 121 has a function related to operation control of the robot 100 in the control device main body 120. The position / orientation search unit 122 can execute a search process for the drawing start position / orientation (optimum position / orientation) of the robot hand 102. The pulling start position / posture means that the position of the assembled work 140 in the pulling direction does not change and other than the pulling direction of the assembled work 140 (directions other than the Z direction in FIG. 2, ie, X, Y, Rx, Ry, and Rz) The position and orientation at which the output of the force sensor 110 in each direction is minimized (sufficiently small). This drawing start position / posture is the starting point of the drawing movement path and the end point of the assembly work path.

引抜位置姿勢生成部123は、組付ワーク140をZ方向(引抜方向)のみに一定量移動させるためのロボットハンド102の位置姿勢(位置、高さ及び角度)を算出して、その算出した座標値へ向けてロボットハンド102を移動させる。目標位置到達判定部124は、ロボットハンド102の引抜動作の際に、予め設定された目標位置としての引抜終了位置にロボットハンド102が到達したか否かを判定する。また、目標位置到達判定部124は、ロボットハンド102が到達したことを確認した場合に、その時点のロボットハンド102の位置姿勢を引抜終了位置姿勢として記憶する。この引抜終了位置姿勢は、引抜移動経路の終点であり、かつ組付作業経路の起点でもある。   The drawing position / posture generation unit 123 calculates the position / posture (position, height, and angle) of the robot hand 102 for moving the assembly work 140 by a certain amount only in the Z direction (drawing direction), and the calculated coordinates. The robot hand 102 is moved toward the value. The target position arrival determination unit 124 determines whether or not the robot hand 102 has reached a drawing end position as a preset target position during the drawing operation of the robot hand 102. Further, when it is confirmed that the robot hand 102 has arrived, the target position arrival determination unit 124 stores the position and orientation of the robot hand 102 at that time as the drawing end position and orientation. This drawing end position / posture is the end point of the drawing movement path and the starting point of the assembly work path.

力覚センサ出力判定部125は、ロボットハンド102の引抜動作の際に、初期状態(ロボットハンド102を開いた状態)での力覚センサ110の出力(初期値)を基準値(=0)として設定する。また、力覚センサ出力判定部125は、ロボットハンド102の引抜動作中の力覚センサ110の出力の絶対値、即ち初期状態で設定した基準値からの相対値を監視し、その監視している力覚センサ110の出力の絶対値に基づいて、引抜動作中にロボットハンド102の姿勢変更を行うか否かを判定する。   The force sensor output determination unit 125 sets the output (initial value) of the force sensor 110 in an initial state (a state in which the robot hand 102 is opened) as a reference value (= 0) when the robot hand 102 is pulled out. Set. Further, the force sensor output determination unit 125 monitors the absolute value of the output of the force sensor 110 during the pulling operation of the robot hand 102, that is, the relative value from the reference value set in the initial state. Based on the absolute value of the output of the force sensor 110, it is determined whether or not to change the posture of the robot hand 102 during the extraction operation.

さらに、力覚センサ出力判定部125は、引抜動作中にロボットハンド102の姿勢変更を行うと判定した場合には、位置姿勢探索部122に探索処理を実行させる。作業経路生成部126は、位置姿勢探索部122及び目標位置到達判定部124が記憶したロボットハンド102の位置姿勢を時系列逆順に繋ぎ、ロボットハンド102の組付作業経路を生成する。   Further, when the force sensor output determination unit 125 determines to change the posture of the robot hand 102 during the pulling-out operation, the force sensor output determination unit 125 causes the position / orientation search unit 122 to execute a search process. The work route generation unit 126 connects the positions and orientations of the robot hand 102 stored by the position and orientation search unit 122 and the target position arrival determination unit 124 in reverse order in time series, and generates an assembly work route for the robot hand 102.

次に、この位置姿勢探索部122による組付位置姿勢の探索処理の一例について説明する。まず、位置姿勢探索部122は、X軸方向にロボットハンド102を微小量dxだけ動かし、力覚センサ110の出力の変化量ΔFを、Z軸方向以外の5次元ベクトルとして取得する。即ち、変化量ΔFは、X,Y軸方向の力覚センサ110の出力の変化量ΔFx,ΔFyと、各軸のローテーションRx,Ry,Rzの力覚センサ110の出力の変化量ΔMx,ΔMy,ΔMzとの5つの要素により定まる。   Next, an example of the assembly position / posture search process by the position / posture search unit 122 will be described. First, the position / orientation search unit 122 moves the robot hand 102 by a minute amount dx in the X-axis direction, and acquires the change amount ΔF of the output of the force sensor 110 as a five-dimensional vector other than the Z-axis direction. That is, the amount of change ΔF is the amount of change ΔFx, ΔFy in the output of the force sensor 110 in the X and Y axis directions and the amount of change ΔMx, ΔMy, in the output of the force sensor 110 for the rotation Rx, Ry, Rz of each axis. It is determined by five elements, ΔMz.

そして、位置姿勢探索部122は、変化量ΔFの各要素をdxで除したベクトルΔF/dxを算出する。これと同様に、位置姿勢探索部122は、Y,Rx,Ry,Rz方向のそれぞれに、ロボットハンド102を微小量dy,dRx,dRy,dRzのそれぞれだけ移動させて、ベクトルΔF/dy,ΔF/dRx,ΔF/dRy,ΔF/dRzを算出する。   Then, the position / orientation search unit 122 calculates a vector ΔF / dx obtained by dividing each element of the variation ΔF by dx. Similarly, the position / orientation search unit 122 moves the robot hand 102 by the minute amounts dy, dRx, dRy, and dRz in the Y, Rx, Ry, and Rz directions, respectively, to obtain vectors ΔF / dy, ΔF. / DRx, ΔF / dRy, and ΔF / dRz are calculated.

即ち、位置姿勢探索部122は、引抜方向に沿うZ軸に対して直交し、かつ互いに直交するX軸及びY軸に沿う並進運動と、X軸、Y軸及びZ軸のそれぞれの軸周りへの回転運動を、組付ワーク140を把持しているロボットハンド102に実行させる。ここで、ロボットハンド102の移動量が比較的少なければ、ΔF/d*(但し、*=x,y,Rx,Ry,Rz)に線形性の特性がある。これにより、位置姿勢探索部122は、現在の力覚センサ110の出力のうちZ方向以外の出力が0となるロボットハンド102の移動量を、5変数の連立1次方程式を解いて算出する。   That is, the position / orientation search unit 122 translates along the X axis and the Y axis orthogonal to the Z axis along the pull-out direction and to the X axis, the Y axis, and the Z axis. The robot hand 102 holding the assembly work 140 is caused to execute this rotational movement. Here, if the movement amount of the robot hand 102 is relatively small, ΔF / d * (where * = x, y, Rx, Ry, Rz) has a linear characteristic. As a result, the position / orientation search unit 122 calculates the movement amount of the robot hand 102 in which the outputs other than the Z direction among the outputs of the current force sensor 110 are 0 by solving the simultaneous equations of five variables.

続いて、位置姿勢探索部122は、算出したロボットハンド102の移動量分、ロボットハンド102を移動させる。そして、位置姿勢探索部122は、移動させた後のロボットハンド102の位置姿勢で、力覚センサ110の出力が最小値(≒0)であるか、又は力覚センサ110の出力の絶対値が基準値から増加していない(十分に小さい)ことを確認した場合には、現在のロボットハンド102の位置姿勢を引抜開始位置姿勢として記憶する。   Subsequently, the position / orientation search unit 122 moves the robot hand 102 by the calculated movement amount of the robot hand 102. Then, the position / orientation search unit 122 determines whether the output of the force sensor 110 is the minimum value (≈0) or the absolute value of the output of the force sensor 110 is the position / orientation of the robot hand 102 after the movement. When it is confirmed that it has not increased from the reference value (it is sufficiently small), the current position / posture of the robot hand 102 is stored as the drawing start position / posture.

従って、位置姿勢探索部122は、探索処理の前段階として、ロボットハンド102を開いた状態で(組付ワーク140を把持していない状態で)力覚センサ110の出力を基準値として設定する。そして、位置姿勢探索部122は、ロボットハンド102が組付ワーク140を把持している状態で、力覚センサ110の出力の絶対値(Z軸方向以外の各軸の出力の絶対値)が基準値と同等になるように(十分に小さくなるように)、組付ワーク140を把持した状態のロボットハンド102を各方向へ移動させる。位置姿勢探索部122は、力覚センサ110の出力が最小となるロボットハンド102の位置姿勢を、引抜開始位置姿勢として記憶する。   Accordingly, the position / orientation search unit 122 sets the output of the force sensor 110 as a reference value in a state where the robot hand 102 is opened (in a state where the assembly work 140 is not gripped) as a previous stage of the search process. Then, the position / orientation search unit 122 is based on the absolute value of the output of the force sensor 110 (the absolute value of the output of each axis other than the Z-axis direction) in a state where the robot hand 102 is holding the assembly workpiece 140. The robot hand 102 holding the assembly work 140 is moved in each direction so as to be equal to the value (so as to be sufficiently small). The position / orientation search unit 122 stores the position / orientation of the robot hand 102 at which the output of the force sensor 110 is minimized as the extraction start position / orientation.

次に、経路教示系127の教示処理の一連の動作について説明する。図4は、図3の経路教示系127の教示処理を示すフローチャートである。図5は、引抜動作におけるロボットハンド102の初期状態を示す断面図である。図6は、引抜動作におけるロボットハンド102の把持状態(挟持状態)を示す断面図である。   Next, a series of operations of the teaching process of the route teaching system 127 will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the teaching process of the route teaching system 127 of FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an initial state of the robot hand 102 in the pulling-out operation. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a gripping state (clamping state) of the robot hand 102 in the pulling-out operation.

まず、図5に示すように、組付ワーク140が被組付ワーク150に組み付けられている状況(ワーク同士の所望の組付作業が完了した状況)が作業者によって予め用意される。そして、ロボットハンド102が、組付ワーク140を把持可能な位置に、作業者のティーチングボックス130の手動操作等によって移動される。このときのロボット100の位置姿勢が教示開始位置姿勢となる。なお、この状態では、ロボットハンド102と組付ワーク140とが正対している必要はない。   First, as shown in FIG. 5, a situation in which the assembly work 140 is assembled to the work to be assembled 150 (a situation in which a desired assembly work between the works has been completed) is prepared in advance by an operator. Then, the robot hand 102 is moved to a position where the assembly work 140 can be gripped by manual operation of the teaching box 130 of the operator or the like. The position and orientation of the robot 100 at this time is the teaching start position and orientation. In this state, the robot hand 102 and the assembly work 140 do not have to face each other.

続いて、作業者による手動操作等によって、ロボットハンド102が、図6に示すように閉状態となり、組付ワーク140を把持する。このとき、力覚センサ110が組付ワーク140に生じる反力に応じた信号を生成する。なお、図6に示す状態では、ロボットハンド102と組付ワーク140の姿勢とが正対していないため、ロボットハンド102と組付ワーク140の姿勢とが正対している場合に比べて、組付ワーク140に生じる反力が大きくなり、力覚センサ110の出力の絶対値が基準値から増加方向に変化する。   Subsequently, the robot hand 102 is closed as shown in FIG. 6 by a manual operation or the like by an operator, and grips the assembly work 140. At this time, the force sensor 110 generates a signal corresponding to the reaction force generated in the assembly work 140. In the state shown in FIG. 6, the posture of the robot hand 102 and the assembly work 140 is not opposed to each other. Therefore, the assembly is performed as compared with the case where the posture of the robot hand 102 and the assembly work 140 is opposed. The reaction force generated in the workpiece 140 increases, and the absolute value of the output of the force sensor 110 changes from the reference value in an increasing direction.

そして、図4において、位置姿勢探索部122は、力覚センサ110の出力の絶対値が基準値から増加方向へ変化したことを検出する(ステップS101)。この後に、位置姿勢探索部122は、ロボットハンド102に並進運動及び回転運動を実行させる(ステップS102)。   In FIG. 4, the position / orientation search unit 122 detects that the absolute value of the output of the force sensor 110 has changed from the reference value in the increasing direction (step S101). Thereafter, the position / orientation search unit 122 causes the robot hand 102 to execute translational motion and rotational motion (step S102).

このときに、位置姿勢探索部122は、ロボットハンド102の並進運動及び回転運動に伴うZ方向以外の力覚センサ110の出力の変動を監視して、力覚センサ110の出力の絶対値が最小となるロボットハンド102の位置姿勢を探索する(ステップS103)。そして、位置姿勢探索部122は、力覚センサ110の出力の絶対値について基準値(=0)からの相対値が十分に小さいロボットハンド102の位置姿勢を検出すると、そのロボットハンド102の位置姿勢を引抜開始位置姿勢P0として記憶する(ステップS104)。   At this time, the position / orientation search unit 122 monitors fluctuations in the output of the force sensor 110 other than the Z direction accompanying the translational motion and the rotational motion of the robot hand 102, and the absolute value of the output of the force sensor 110 is minimized. The position and orientation of the robot hand 102 is searched (step S103). Then, when the position and orientation search unit 122 detects the position and orientation of the robot hand 102 whose relative value from the reference value (= 0) is sufficiently small with respect to the absolute value of the output of the force sensor 110, the position and orientation of the robot hand 102 is detected. Is stored as the drawing start position / posture P0 (step S104).

位置姿勢探索部122が引抜開始位置姿勢P0を探索して記憶した後に、引抜位置姿勢生成部123は、組付ワーク140をZ方向のみに一定量移動させるためのロボットハンド102の位置姿勢を計算し、動作制御部121に移動指令を送って、ロボットハンド102をZ方向のみへ一定量移動させる(ステップS105)。   After the position / orientation search unit 122 searches and stores the drawing start position / posture P0, the drawing position / posture generation unit 123 calculates the position / posture of the robot hand 102 for moving the assembly work 140 by a certain amount only in the Z direction. Then, a movement command is sent to the operation control unit 121 to move the robot hand 102 by a certain amount only in the Z direction (step S105).

ここで、以上の説明では、図2に示す座標系のZ方向を組付ワーク140の引抜方向として定義したが、ロボットハンド102が精確に組付ワーク140を把持している(組付ワーク140の座標系とロボットハンド102の座標系との座標変換が常に一定である)ものとして、ロボットハンド102の座標系の基で組付ワーク140の引抜方向を定義することもできる。   Here, in the above description, the Z direction of the coordinate system shown in FIG. 2 is defined as the pulling direction of the assembly work 140, but the robot hand 102 accurately holds the assembly work 140 (assembly work 140). The coordinate direction between the coordinate system of the robot hand 102 and the coordinate system of the robot hand 102 is always constant), and the drawing direction of the assembly work 140 can be defined based on the coordinate system of the robot hand 102.

また、以降の説明では、引抜開始位置姿勢P0の探索終了後は、ロボットハンド102が組付ワーク140を精確に把持しているものとし、組付ワーク140の座標系とロボットハンド102の座標系との座標変換が常に一定であるものとする。但し、組付ワーク140の姿勢を変更させながら一定方向に引き抜く場合等、必ずしも組付ワーク140の引抜方向がワーク座標系で定義されるとは限らない。この場合には、組付ワーク140の引抜方向は、組付ワーク140の座標系やロボットハンド102の座標系の基では一定方向ではない。   In the following description, it is assumed that the robot hand 102 accurately holds the assembly work 140 after the search for the drawing start position / posture P0 is completed, and the coordinate system of the assembly work 140 and the coordinate system of the robot hand 102 are assumed. The coordinate transformation between and is always constant. However, the pulling direction of the assembling work 140 is not necessarily defined in the work coordinate system, for example, when pulling out in a certain direction while changing the posture of the assembling work 140. In this case, the drawing direction of the assembled work 140 is not a fixed direction based on the coordinate system of the assembled work 140 or the coordinate system of the robot hand 102.

引抜位置姿勢生成部123がロボットハンド102をZ方向へ移動させているときに、目標位置到達判定部124は、ロボットハンド102の位置姿勢を監視し、ロボットハンド102が目標位置に到達したか否かを判定する(ステップS106)。この判定は、例えば、ロボットハンド102が組付ワーク140を引き抜くのに十分な高さに達したか否かにより行う。即ち、目標位置到達判定部124は、ロボットハンド102が組付ワーク140を把持した状態で、被組付ワーク150の上面から、予め設定された高さ(組付ワーク140の高さ寸法以上の高さ)に達したか否かで判定する。   When the drawing position / posture generation unit 123 moves the robot hand 102 in the Z direction, the target position arrival determination unit 124 monitors the position / posture of the robot hand 102 and determines whether the robot hand 102 has reached the target position. Is determined (step S106). This determination is made based on, for example, whether or not the robot hand 102 has reached a height sufficient to pull out the assembly workpiece 140. In other words, the target position arrival determination unit 124, with the robot hand 102 gripping the assembly work 140, from the upper surface of the assembly work 150, is set to a preset height (the height dimension of the assembly work 140 or higher). Judgment is made based on whether the height is reached.

そして、目標位置到達判定部124が目標位置に到達していないと判定した場合には(ステップS106のNO方向)、力覚センサ出力判定部125は、Z方向以外の力覚センサ110の出力の絶対値が基準値から増加したか否か(又はセンサ出力の絶対値が十分に小さいか否か)を判定する(ステップS107)。力覚センサ出力判定部125が力覚センサ110の出力が基準値と同等であることを確認した場合には(ステップS107のNO方向)、引抜位置姿勢生成部123は、再度Z方向へロボットハンド102を移動させる(ステップS105)。これとともに、目標位置到達判定部124は、ロボットハンド102が目標位置に到達したか否かを判定する(ステップS106)。   When the target position arrival determination unit 124 determines that the target position has not been reached (NO direction in step S106), the force sensor output determination unit 125 outputs the output of the force sensor 110 other than the Z direction. It is determined whether or not the absolute value has increased from the reference value (or whether or not the absolute value of the sensor output is sufficiently small) (step S107). When the force sensor output determination unit 125 confirms that the output of the force sensor 110 is equal to the reference value (NO direction in step S107), the drawing position / posture generation unit 123 again moves the robot hand in the Z direction. 102 is moved (step S105). At the same time, the target position arrival determination unit 124 determines whether or not the robot hand 102 has reached the target position (step S106).

他方、力覚センサ出力判定部125がZ方向以外の力覚センサ110の出力の絶対値が基準値から増加したこと(又はセンサ出力の絶対値が十分に小さくないこと)を確認した場合には(ステップS107のYES方向)、位置姿勢探索部122は、そのときのロボットハンド102の位置において力覚センサ110の出力の絶対値(組付ワーク140に生じる反力)が最小となるロボットハンド102の位置姿勢を探索する(ステップS108)。このときの位置姿勢探索部122の位置姿勢の探索処理については、引抜開始位置姿勢P0についての探索処理と同様である。   On the other hand, when the force sensor output determination unit 125 confirms that the absolute value of the output of the force sensor 110 other than the Z direction has increased from the reference value (or that the absolute value of the sensor output is not sufficiently small). (YES direction in step S107), the position / orientation search unit 122 makes the absolute value of the output of the force sensor 110 (the reaction force generated in the assembled workpiece 140) the minimum at the position of the robot hand 102 at that time. Is searched for (step S108). The position / orientation search process of the position / orientation search unit 122 at this time is the same as the search process for the extraction start position / orientation P0.

そして、位置姿勢探索部122は、このときのロボットハンド102の位置において力覚センサ110の出力の絶対値が最小となるロボットハンド102の位置姿勢を検知した場合には、その位置姿勢を中間位置姿勢P1として記憶する(ステップS109)。この後に、位置姿勢探索部122は、ロボットハンド102の位置姿勢を中間位置姿勢P1に変更させて、引抜位置姿勢生成部123は、再度Z方向へロボットハンド102を移動させる(ステップS105)。そして、目標位置到達判定部124は、再度ロボットハンド102が目標位置に到達したか否かを判定する(ステップS106)。   If the position / orientation search unit 122 detects the position / orientation of the robot hand 102 at which the absolute value of the output of the force sensor 110 is minimized at the position of the robot hand 102 at this time, the position / orientation search unit 122 determines that the position / orientation / interval The posture is stored as P1 (step S109). Thereafter, the position / posture search unit 122 changes the position / posture of the robot hand 102 to the intermediate position / posture P1, and the extraction position / posture generation unit 123 moves the robot hand 102 in the Z direction again (step S105). Then, the target position arrival determination unit 124 determines again whether or not the robot hand 102 has reached the target position (step S106).

以降、目標位置到達判定部124が目標位置に到達したと判定するまで、位置姿勢探索部122は、中間位置姿勢を探索し、その探索した位置姿勢をP2,P3,P4,・・・,Pk−2,Pk−1として記憶する(ステップS105〜S109の繰り返し)。そして、引抜位置姿勢生成部123は、ロボットハンド102のZ方向への移動を繰り返す。   Thereafter, until the target position arrival determination unit 124 determines that the target position has been reached, the position / posture search unit 122 searches for the intermediate position / posture, and the searched positions / postures are determined as P2, P3, P4,. -2, Pk-1 is stored (repetition of steps S105 to S109). Then, the drawing position / posture generation unit 123 repeats the movement of the robot hand 102 in the Z direction.

この後、目標位置到達判定部124は、ロボットハンド102が目標位置に到達したと判定した場合には(ステップS106のYES方向)、その時点のロボットハンド102の位置姿勢を引抜完了位置姿勢Pkとして記憶する(ステップS110)。そして、作業経路生成部126は、位置姿勢探索部122及び目標位置到達判定部124が記憶したロボットハンド102の各位置姿勢を繋ぐ経路である引抜移動経路を時系列逆順に繋ぐ経路、即ちPk→Pk−1→Pk−2→・・・→P2→P1→P0のようにロボットハンド102が移動する経路を組付作業経路として記憶する(ステップS111)。この後に、作業経路生成部126は、動作制御部121に組付作業経路を教示して、経路教示系127の教示処理を終了する。   Thereafter, when the target position arrival determination unit 124 determines that the robot hand 102 has reached the target position (YES direction in step S106), the position / posture of the robot hand 102 at that time is set as the extraction completion position / posture Pk. Store (step S110). Then, the work route generation unit 126 connects the pulling movement routes that are the routes connecting the positions and orientations of the robot hand 102 stored in the position and orientation search unit 122 and the target position arrival determination unit 124, that is, a route that connects the pulling movement routes in reverse order in time series, that is, Pk → A path along which the robot hand 102 moves, such as Pk-1 → Pk-2 →... → P2 → P1 → P0, is stored as an assembly work path (step S111). Thereafter, the work route generation unit 126 teaches the assembly work route to the operation control unit 121 and ends the teaching process of the route teaching system 127.

従って、経路教示系127は、被組付ワーク150への組み付けが完了した状態の組付ワーク140をロボットハンド102に把持させ、組付ワーク140に過大な力が作用しないロボットハンド102の位置姿勢を探索しながら、ロボットハンド102に組付ワーク140の引抜動作を実行させ、その引抜動作の際に、ロボットハンド102の引抜移動経路を取得する。そして、経路教示系127は、取得した引抜移動経路を時系列逆順に辿る経路を、組付作業経路として生成し、その生成した組付作業経路を動作制御部121に教示する。   Therefore, the path teaching system 127 causes the robot hand 102 to grip the assembly work 140 in a state where the assembly to the assembly work 150 is completed, and the robot hand 102 does not have excessive force acting on the assembly work 140. The robot hand 102 is caused to perform the extraction operation of the assembly work 140, and the extraction movement path of the robot hand 102 is acquired during the extraction operation. Then, the route teaching system 127 generates a route that follows the acquired drawing movement route in time series reverse order as an assembly work route, and teaches the generated assembly work route to the operation control unit 121.

なお、ロボット100に組付ワーク140の組付作業を行わせるには、取得した組付作業経路上をロボット100に動作させる(ティーチングプレイバック)方式を採用してもよい。又は、取得した組付作業経路を基に、例えばコンプライアンス制御等の力制御による組付動作を採用してもよい。   In order to cause the robot 100 to perform the assembling work of the assembling work 140, a method of causing the robot 100 to operate on the acquired assembling work path (teaching playback) may be employed. Alternatively, an assembling operation by force control such as compliance control may be employed based on the acquired assembling work path.

上記のような実施の形態1のロボットの教示装置によれば、経路教示系127が、ロボットハンド102による引抜動作の際に探索した引抜移動経路から組付作業経路を取得する。そして、経路教示系127が、その取得した組付作業経路を動作制御部121に教示する。この構成により、引抜動作の最中にロボットハンド102が組付作業の失敗する姿勢を取ることがなく、また、引抜方向への組付ワーク140の反力に基づいて組付作業の完了を判断しない。この結果、ロボット100の動作可能範囲や力覚センサ110の出力の許容範囲に関する作業者の初期設定作業を省略することができ、作業者による教示作業の負担を軽減させることができる。   According to the robot teaching apparatus of the first embodiment as described above, the path teaching system 127 acquires the assembly work path from the pulling movement path searched during the pulling operation by the robot hand 102. Then, the route teaching system 127 teaches the acquired assembly work route to the operation control unit 121. With this configuration, the robot hand 102 does not take a posture in which the assembling work fails during the pulling operation, and the completion of the assembling work is determined based on the reaction force of the assembling work 140 in the pulling direction. do not do. As a result, the operator's initial setting work regarding the operable range of the robot 100 and the allowable output range of the force sensor 110 can be omitted, and the burden of teaching work by the worker can be reduced.

これに加えて、ロボットプログラム作成の簡素化と生産ラインの立ち上げの迅速化とを図ることができるとともに、力覚センサ110のロボット100への適合作業が不要となることから、作業者による教示作業の作業性をより向上させることができる。   In addition to this, it is possible to simplify the creation of the robot program and speed up the start-up of the production line, and it is not necessary to adapt the force sensor 110 to the robot 100. The workability of the work can be further improved.

また、作業者が組付ワーク140の引抜方向と引抜完了位置(目標位置)とを設定し、ロボットハンド102を組付ワーク140の組付位置付近に移動させれば、経路教示系127は、力覚センサ110の出力に基づいて組付作業経路を自動生成する。この構成により、従来の目視での作業者による教示と比較して、組付ワーク140に対して不必要な力が掛からないロボットハンド102の組付作業経路を得ることができる。   If the operator sets the drawing direction and drawing completion position (target position) of the assembly work 140 and moves the robot hand 102 to the vicinity of the assembly position of the assembly work 140, the route teaching system 127 An assembly work path is automatically generated based on the output of the force sensor 110. With this configuration, it is possible to obtain an assembly work path for the robot hand 102 in which unnecessary force is not applied to the assembly work 140 as compared with the conventional visual teaching by the operator.

さらに、ロボット100の組付作業時に力制御を用いる場合には、得られた作業経路を中心軸とする空間をロボット100の動作可能範囲として設定することによって、過不足のない適切なロボット100の動作可能範囲を設定することができる。   Furthermore, when force control is used during the assembly work of the robot 100, a space with the obtained work path as the central axis is set as an operable range of the robot 100, so An operable range can be set.

ここで、特許文献2に示すような従来装置では、姿勢の調整や、組付動作中の姿勢変更が考慮されていない。このため、姿勢の調整や、組付中に姿勢変更を伴う組付作業には、特許文献2に示すような従来装置を適応できないという問題があった。
これに対して、上記のような実施の形態1のロボットの教示装置によれば、経路教示系127が、ロボットハンド102の引抜動作中に力覚センサ110の出力の絶対値が増加したことを検出した場合に、ロボットハンド102の中間位置姿勢を探索して記憶し、その記憶した中間位置姿勢でロボットハンド102の引抜動作を続行させる。この構成により、姿勢変更を伴うロボットハンド102の引抜動作であっても、経路教示系127が姿勢変更後の最適な位置姿勢を探索する。このため、姿勢の調整や、組付中に姿勢変更を伴う組付作業であっても、変更後の位置姿勢を自動的に検出して、動作制御部121に教示することができ、作業員による中間位置姿勢(経由点)についての教示作業を不要とすることができる。
Here, in the conventional apparatus as shown in Patent Document 2, the adjustment of the posture and the posture change during the assembling operation are not taken into consideration. For this reason, there has been a problem that the conventional device as shown in Patent Document 2 cannot be applied to posture adjustment or assembly work involving posture change during assembly.
In contrast, according to the robot teaching apparatus of the first embodiment as described above, the path teaching system 127 indicates that the absolute value of the output of the force sensor 110 has increased during the extraction operation of the robot hand 102. If detected, the intermediate position / posture of the robot hand 102 is searched and stored, and the drawing operation of the robot hand 102 is continued at the stored intermediate position / posture. With this configuration, the route teaching system 127 searches for the optimum position and orientation after the posture change even when the robot hand 102 is pulled out with the posture change. For this reason, even in the case of assembly work that involves posture adjustment or posture change during assembly, the position and posture after the change can be automatically detected and taught to the operation control unit 121. The teaching work about the intermediate position and posture (via point) by the can be made unnecessary.

これに加えて、経路教示系127が姿勢変更に必要な位置姿勢のみを記憶するため、動作経路を単位時間毎のロボットハンド102の位置姿勢で定義する手法と比較して、制御装置本体120における必要な記憶領域を抑えることができる。また、組付ワーク140の被組付ワーク150への挿入方向を真直ぐに組付可能な場合等の作業中に姿勢変更(再探索処理)が必要ない場合には、位置姿勢探索は初回(P0)のみに行われるので作業経路の生成が短時間で完了し、かつ必要な記憶領域を抑える効果がある。   In addition to this, since the route teaching system 127 stores only the position and orientation necessary for the posture change, compared with the method of defining the operation route by the position and orientation of the robot hand 102 per unit time, Necessary storage area can be reduced. When the posture change (re-search process) is not necessary during work such as when the insertion direction of the assembly workpiece 140 to the workpiece 150 can be assembled straight, the position and orientation search is performed for the first time (P0). ), The generation of the work route is completed in a short time, and the necessary storage area is suppressed.

なお、実施の形態1の引抜開始位置姿勢及び中間位置姿勢の探索方法は、最適な位置姿勢の探索方法の一例であり、引抜開始位置姿勢及び中間位置姿勢の探索方法には、力覚センサ110の出力の統計的データ解析や、接触状態のモデル化等を利用してもよく、本発明は、実施の形態1の探索方法に限られるものではない。   Note that the extraction start position / posture and intermediate position / posture search method according to the first embodiment is an example of an optimum position / posture search method. For the extraction start position / posture and intermediate position / posture search method, the force sensor 110 may be used. However, the present invention is not limited to the search method according to the first embodiment.

実施の形態2.
実施の形態1では、ロボット100のロボットアーム101の手首部(先端部)に力覚センサ110が取り付けられていた。これに対して、実施の形態2では、被組付ワーク150が載置された被組付ワーク治具200の底部に力覚センサ210が取り付けられている。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the force sensor 110 is attached to the wrist (tip) of the robot arm 101 of the robot 100. On the other hand, in the second embodiment, the force sensor 210 is attached to the bottom of the assembly work jig 200 on which the assembly work 150 is placed.

図7は、この発明の実施の形態2による被組付ワーク治具200及び力覚センサ210を示す断面図である。図7において、実施の形態2では、被組付ワーク治具200による固定にがたつきが少なければ、経路教示系127は、実施の形態1と同様の動作で引抜移動経路及び組付作業経路を取得することができる。つまり、経路教示系127は、ロボットハンド102の引抜動作における力覚センサ210の出力の初期値を、基準値として取得することによって、ロボットハンド102の引抜移動経路を探索可能である。これにより、力覚センサ210のロボットハンド102への適合作業は不要である。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing an assembly work jig 200 and a force sensor 210 according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 7, in the second embodiment, the path teaching system 127 operates in the same manner as in the first embodiment if the rattling by the assembled work jig 200 is small, and the drawing movement path and the assembling work path. Can be obtained. That is, the route teaching system 127 can search for the drawing movement route of the robot hand 102 by obtaining the initial value of the output of the force sensor 210 in the drawing operation of the robot hand 102 as a reference value. Thereby, the adaptation operation | work to the robot hand 102 of the force sensor 210 is unnecessary.

ここで、実施の形態1のように、ロボット100側に力覚センサ110を取り付けた場合には、ロボット100の稼働中に、力覚センサ110のセンサケーブルが擦れたり、ロボット100の可動部にセンサケーブルが挟まれたりする等、センサケーブルの干渉や取回しが問題となる場合がある。
これに対して、上記のような実施の形態2のロボットの教示装置によれば、被組付ワーク治具200側に力覚センサ210が取り付けられているので、センサケーブルがロボットハンド102から分離されることにより、ロボット100の稼動によるセンサケーブルの干渉や取回しの問題を解消することができる。
Here, as in the first embodiment, when the force sensor 110 is attached to the robot 100 side, the sensor cable of the force sensor 110 is rubbed or moved to the movable part of the robot 100 while the robot 100 is in operation. Interference and handling of the sensor cable, such as a sensor cable being pinched, may be a problem.
In contrast, according to the robot teaching apparatus of the second embodiment as described above, since the force sensor 210 is attached to the assembly work jig 200 side, the sensor cable is separated from the robot hand 102. By doing so, the problem of sensor cable interference and handling due to operation of the robot 100 can be solved.

また、ロボットアーム101の手首部に力覚センサ110を取り付ける場合と比較して、力覚センサ210の取り外しや交換を容易に行うことができる。さらに、ロボット100の衝突等の不測の動作によって、力覚センサ210が損壊する可能性を低減させることができる。   Further, the force sensor 210 can be easily removed or replaced as compared with the case where the force sensor 110 is attached to the wrist of the robot arm 101. Furthermore, it is possible to reduce the possibility that the force sensor 210 is damaged by an unexpected operation such as a collision of the robot 100.

なお、実施の形態1では、力覚センサ110がロボットアーム101の手首部に取り付けられ、実施の形態2では、力覚センサ110が被組付ワーク治具200の底部に取り付けられていた。しかしながら、力覚センサ110をロボットアーム101の手首部と被組付ワーク治具200との両方に取り付けてもよい。   In the first embodiment, the force sensor 110 is attached to the wrist of the robot arm 101, and in the second embodiment, the force sensor 110 is attached to the bottom of the work jig 200 to be assembled. However, the force sensor 110 may be attached to both the wrist portion of the robot arm 101 and the work jig 200 to be assembled.

実施の形態3.
実施の形態3では、力覚センサ出力判定部125は、ロボットハンド102に引抜動作を実行させているときに、力覚センサ110のZ方向への出力の変化を監視し、力覚センサ110のZ方向への出力の絶対値が減少方向へ変化したか否かを検出可能である。そして、力覚センサ出力判定部125は、力覚センサ110のZ方向への出力の絶対値が減少方向へ変化したことを検出した場合に、組付ワーク140の一部分又は全体が被挿入部150aの内壁(ワークの外面同士が接触する箇所)を抜けてテーパ部150bに移動したと判断し、中心位置探索部128にテーパ部150bの開口面における中心位置を探索させる。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, the force sensor output determination unit 125 monitors the change in the output of the force sensor 110 in the Z direction while causing the robot hand 102 to perform the pulling operation. It is possible to detect whether or not the absolute value of the output in the Z direction has changed in the decreasing direction. When the force sensor output determination unit 125 detects that the absolute value of the output of the force sensor 110 in the Z direction has changed in the decreasing direction, a part or the whole of the assembly work 140 is inserted into the inserted portion 150a. It is determined that it has moved through the inner wall (where the outer surfaces of the workpiece are in contact with each other) and moved to the tapered portion 150b, and the center position searching portion 128 searches for the center position on the opening surface of the tapered portion 150b.

図8は、この発明の実施の形態3によるロボットの制御装置を示すブロック図である。図8において、実施の形態3の力覚センサ出力判定部125は、ロボットハンド102の引抜動作中における力覚センサ110のZ方向への出力を取得して摩擦対応レベルとして記憶する。また、力覚センサ出力判定部125は、力覚センサ110のZ方向への出力の絶対値が摩擦対応レベルよりもよりも小さくなったか否か、即ち摩擦対応レベルから減少方向へ変化したか否かを監視する。   FIG. 8 is a block diagram showing a robot control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 8, the force sensor output determination unit 125 according to the third embodiment acquires an output in the Z direction of the force sensor 110 during the pulling operation of the robot hand 102, and stores it as a friction handling level. Further, the force sensor output determination unit 125 determines whether or not the absolute value of the output of the force sensor 110 in the Z direction is smaller than the friction corresponding level, that is, whether or not the friction corresponding level has changed in the decreasing direction. To monitor.

実施の形態3の経路教示系127は、中心位置探索部128をさらに有している。中心位置探索部128は、力覚センサ出力判定部125が力覚センサ110のZ方向への出力の絶対値が摩擦対応レベルから減少方向へ変化したことを検出した場合に、被挿入部150aにおける引抜方向に対する直交面(開口面)の中心位置である挿入中心位置(最適挿入位置)を探索して、その挿入中心位置の情報を記憶する。   The route teaching system 127 according to the third embodiment further includes a center position search unit 128. When the force sensor output determination unit 125 detects that the absolute value of the output of the force sensor 110 in the Z direction has changed from the friction-corresponding level to the decreasing direction, the center position search unit 128 determines whether the force sensor output determination unit 125 in the inserted portion 150a. An insertion center position (optimum insertion position) that is the center position of the orthogonal surface (opening surface) with respect to the drawing direction is searched, and information on the insertion center position is stored.

この挿入中心位置とは、ロボットハンド102のZ方向の位置及び姿勢(並進方向の軸周りモーメント)が同一であり、ロボットハンド102をX軸及びY軸に沿って移動させたときに組付ワーク140と被組付ワーク150とが接触するまでの移動距離が最長となるロボットハンド102の位置である。   The insertion center position is the same in the Z-direction position and posture (moment about the axis in the translation direction) of the robot hand 102, and the assembly work is obtained when the robot hand 102 is moved along the X-axis and the Y-axis. This is the position of the robot hand 102 that has the longest moving distance until 140 and the work to be assembled 150 come into contact with each other.

図9は、この発明の実施の形態3による組付ワーク140及び被組付ワーク150の組付状態の一例を示す断面図である。図9において、実施の形態3の被組付ワーク150における被挿入部150aの開口周縁部には、組付ワーク140との組み付けを容易にするためのテーパ部(切り欠き)150bが設けられている。ここで、実施の形態3では、組付ワーク140の外面が被組付ワーク150の被挿入部150aの内壁に密着状態(嵌め合いがきつい状態)で組み付けられている。他の構成は、実施の形態1,2と同様である。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the assembled state of the assembled work 140 and the assembled work 150 according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 9, a tapered portion (notch) 150 b for facilitating assembly with the assembly workpiece 140 is provided at the opening peripheral portion of the inserted portion 150 a in the assembly workpiece 150 according to the third embodiment. Yes. Here, in the third embodiment, the outer surface of the assembly work 140 is assembled to the inner wall of the inserted portion 150a of the assembly work 150 in a close contact state (a tight fit). Other configurations are the same as those in the first and second embodiments.

次に、中心位置探索部128による挿入中心位置の探索処理について説明する。引抜位置姿勢生成部123がロボットハンド102の引抜動作を続けて、組付ワーク140の先端(図8の下端)が被挿入部150aのテーパ部150bに達すると、組付ワーク140と被組付ワーク150との接触による摩擦が無くなり、力覚センサ110のZ方向の出力が組付ワーク140の重さ程度になる。即ち、図10に示すように、力覚センサ110のZ方向の出力の絶対値が摩擦対応レベルよりも減少する。   Next, the insertion center position searching process by the center position searching unit 128 will be described. When the extraction position / posture generation unit 123 continues the extraction operation of the robot hand 102 and the tip of the assembly work 140 (the lower end in FIG. 8) reaches the tapered portion 150b of the insertion portion 150a, the assembly work 140 and the assembly work are assembled. Friction due to contact with the workpiece 150 is eliminated, and the output of the force sensor 110 in the Z direction is about the weight of the assembled workpiece 140. That is, as shown in FIG. 10, the absolute value of the output in the Z direction of the force sensor 110 is reduced below the friction corresponding level.

そして、力覚センサ出力判定部125が、力覚センサ110のZ方向の出力の絶対値が摩擦対応レベルから減少方向に変化したこと(組付ワーク140の全体に生じる引抜方向への反力が減少方向に変化したこと:立ち下がり)を検出して、その後に、力覚センサ110のZ方向の出力の減少方向への変化が消滅したことを検出すると、中心位置探索部128が挿入中心位置の探索処理を開始する。従って、力覚センサ出力判定部125が、組付ワーク140に生じる引抜方向への反力が減少方向に変化して摩擦による力が消滅したと判定すると、中心位置探索部128が、挿入中心位置の探索処理を開始する。   Then, the force sensor output determination unit 125 indicates that the absolute value of the output in the Z direction of the force sensor 110 has changed from the friction-corresponding level to the decreasing direction (the reaction force in the pulling direction generated in the entire assembled workpiece 140 is reduced). When the change in the decreasing direction: falling) is detected, and thereafter the change in the output direction of the force sensor 110 in the decreasing direction disappears, the center position search unit 128 detects the insertion center position. The search process is started. Accordingly, when the force sensor output determination unit 125 determines that the reaction force in the pulling direction generated in the assembly work 140 changes in the decreasing direction and the force due to friction disappears, the center position search unit 128 determines that the insertion center position The search process is started.

まず、中心位置探索部128は、力覚センサ110を介して組付ワーク140の外面と被挿入部150aの内壁との接触を検出するまで、X軸のプラス側の方向へロボットハンド102を移動させる。そして、中心位置探索部128は、組付ワーク140の外面と被挿入部150aの内壁との接触を検出すると、ロボットハンド102の移動を停止させて、このときのロボットハンド102の位置を位置PX+として記憶する。   First, the center position search unit 128 moves the robot hand 102 in the positive direction of the X axis until it detects contact between the outer surface of the assembled workpiece 140 and the inner wall of the inserted portion 150a via the force sensor 110. Let When the center position searching unit 128 detects contact between the outer surface of the assembly work 140 and the inner wall of the inserted portion 150a, the center position searching unit 128 stops the movement of the robot hand 102, and the position of the robot hand 102 at this time is determined as the position PX +. Remember as.

続いて、中心位置探索部128は、力覚センサ110を介して組付ワーク140の外面と被挿入部150aの内壁との接触を検出するまで、X軸のマイナス側の方向へロボットハンド102を移動させる。そして、中心位置探索部128は、組付ワーク140の外面と被挿入部150aの内壁との接触を検出すると、ロボットハンド102の移動を停止させて、このときのロボットハンド102の位置を位置PX−として記憶する。この後に、中心位置探索部128は、位置PX+と位置PX−との中間地点にロボットハンド102を移動させる。   Subsequently, the center position search unit 128 moves the robot hand 102 in the negative direction of the X axis until it detects contact between the outer surface of the assembly workpiece 140 and the inner wall of the inserted portion 150a via the force sensor 110. Move. When the center position search unit 128 detects contact between the outer surface of the assembly work 140 and the inner wall of the inserted portion 150a, the center position search unit 128 stops the movement of the robot hand 102, and the position of the robot hand 102 at this time is determined as the position PX. Store as-. Thereafter, the center position search unit 128 moves the robot hand 102 to an intermediate point between the position PX + and the position PX−.

また、中心位置探索部128は、X軸での動作と同様に、力覚センサ110を介して組付ワーク140の外面と被挿入部150aの内壁との接触を検出するまで、Y軸のプラス側及びマイナス側のそれぞれの方向へロボットハンド102を移動させる。そして、中心位置探索部128は、組付ワーク140の外面と被挿入部150aの内壁との接触を検出すると、ロボットハンド102の移動を停止させて、そのときのロボットハンド102の位置を、それぞれ位置PY+及び位置PY−として記憶する。   Similarly to the operation on the X-axis, the center position search unit 128 increases the Y-axis until it detects contact between the outer surface of the assembly work 140 and the inner wall of the inserted portion 150a via the force sensor 110. The robot hand 102 is moved in the respective directions of the negative side and the negative side. Then, when the center position search unit 128 detects contact between the outer surface of the assembly work 140 and the inner wall of the inserted portion 150a, the center position search unit 128 stops the movement of the robot hand 102, and determines the position of the robot hand 102 at that time. Store as position PY + and position PY-.

最後に、中心位置探索部128は、位置PX+と位置PX−との中間地点で、かつ位置PY+と位置PY−との中間地点を挿入中心位置として記憶する。これにより、中心位置探索部128による挿入中心位置の探索処理が終了する。   Finally, the center position search unit 128 stores an intermediate point between the position PX + and the position PX− and an intermediate point between the position PY + and the position PY− as an insertion center position. Thereby, the search process of the insertion center position by the center position search unit 128 ends.

中心位置探索部128による挿入中心位置の探索処理の後には、実施の形態1と同様に、目標位置到達判定部124が目標位置に到達したと判定するまで、力覚センサ出力判定部125が力覚センサ110の出力の絶対値が十分に小さいことを確認しながら、引抜位置姿勢生成部123が、ロボットハンド102に引抜動作を繰り返し実行させる。このときに、力覚センサ出力判定部125が、力覚センサ110の出力の絶対値が大きいと判定したときには、組付ワーク140をテーパ部150bまで引き抜いていないと判断して、位置姿勢探索部122が挿入中心位置の探索処理を再度実行する。   After the insertion center position searching process by the center position searching section 128, the force sensor output determining section 125 is forced until the target position arrival determining section 124 determines that the target position has been reached, as in the first embodiment. While confirming that the absolute value of the output from the sense sensor 110 is sufficiently small, the extraction position / posture generation unit 123 causes the robot hand 102 to repeatedly perform the extraction operation. At this time, when the force sensor output determination unit 125 determines that the absolute value of the output of the force sensor 110 is large, it is determined that the assembly work 140 has not been pulled out to the taper portion 150b, and the position and orientation search unit 122 executes the insertion center position search process again.

そして、目標位置到達判定部124が目標位置に到達したと判定した場合には、作業経路生成部126は、位置姿勢探索部122及び目標位置到達判定部124が記憶したロボットハンド102の各位置姿勢を繋いで、引抜移動経路を取得する。続いて、作業経路生成部126は、中心位置探索部128が記憶した挿入中心位置に基づいて、引抜移動経路における位置を調整(補正)する。具体的に、作業経路生成部126は、中心位置探索部128が記憶した挿入中心位置へのX−Y平面上のロボットハンド102の並進移動量を、位置姿勢探索部122が記憶した一部又は全部の位置姿勢に足し加えて調整する。   When the target position arrival determination unit 124 determines that the target position has been reached, the work path generation unit 126 stores each position and orientation of the robot hand 102 stored in the position and orientation search unit 122 and the target position arrival determination unit 124. To obtain the pulling movement route. Subsequently, the work route generation unit 126 adjusts (corrects) the position in the extraction movement route based on the insertion center position stored by the center position search unit 128. Specifically, the work route generation unit 126 includes the translation amount of the robot hand 102 on the XY plane to the insertion center position stored by the center position search unit 128 in a part stored by the position / posture search unit 122 or Add and adjust all positions and orientations.

次に、図11に示すように、組付ワーク140が被組付ワーク150の被挿入部150aに遊嵌状態(嵌め合いが緩い状態)で組み付けられている場合の中心位置探索部128による挿入中心位置の探索処理について説明する。ここで、実施の形態3の力覚センサ出力判定部125には、図10に示すように、ロボットハンド102が空中で組付ワーク140を把持している状態の力覚センサ110のZ軸方向の出力(力覚センサ110の信号のレベル)が重量対応レベルとして予め設定されている。この重量対応レベルとは、組付ワーク140の重量に対応する力覚センサ110のZ軸方向の出力である。   Next, as shown in FIG. 11, insertion by the center position search unit 128 when the assembled work 140 is assembled to the inserted part 150 a of the assembled work 150 in a loosely fitted state (a loosely fitted state). The center position search process will be described. Here, as shown in FIG. 10, the force sensor output determination unit 125 according to the third embodiment includes a Z axis direction of the force sensor 110 in a state where the robot hand 102 is holding the assembly work 140 in the air. (The level of the signal from the force sensor 110) is preset as a weight-corresponding level. The weight corresponding level is an output in the Z-axis direction of the force sensor 110 corresponding to the weight of the assembled work 140.

力覚センサ出力判定部125は、ロボットハンド102に引抜動作をさせているときに、力覚センサ110のZ軸方向の出力の絶対値が重量対応レベルと同等であるかどうかを監視する。そして、力覚センサ出力判定部125が力覚センサ110のZ軸方向の出力が重量対応レベルと同等であることを検出すると、中心位置探索部128が挿入中心位置の探索処理を実行する。この場合の探索処理は、図9に示す場合の探索処理と同様である。   The force sensor output determination unit 125 monitors whether the absolute value of the output of the force sensor 110 in the Z-axis direction is equal to the weight-corresponding level when the robot hand 102 is performing the pulling-out operation. When the force sensor output determination unit 125 detects that the output of the force sensor 110 in the Z-axis direction is equivalent to the weight-corresponding level, the center position search unit 128 executes the insertion center position search process. The search process in this case is the same as the search process in the case shown in FIG.

上記のような実施の形態3のロボットの教示装置によれば、ロボットハンド102に引抜動作を実行させているときに、経路教示系127は、組付ワーク140に生じる引抜方向への反力が減少方向に変化して摩擦による力が消滅したと判定すると、挿入中心位置を探索して記憶する。そして、経路教示系127は、挿入中心位置に基づいて、引抜移動経路を調整する。この構成により、ロボット100による組付ワーク140及び被組付ワーク150の組付作業の際に、調整後の引抜移動経路に基づく組付作業経路が用いられ、被組付ワーク150の被挿入部150aにおける開口面の中心(テーパ中心)に組付ワーク140を移動させて組付作業を開始する。この結果、組付ワーク140がテーパ部150bに誘い込まれて、組付ワーク140及び被組付ワーク150の引き込みが強くなり、組付作業の成功率を向上させることができる。   According to the robot teaching apparatus of the third embodiment as described above, when the robot hand 102 is performing the extraction operation, the path teaching system 127 has a reaction force in the extraction direction generated in the assembly work 140. When it is determined that the frictional force has disappeared by changing in the decreasing direction, the insertion center position is searched and stored. Then, the route teaching system 127 adjusts the drawing movement route based on the insertion center position. With this configuration, when the assembly work 140 and the work to be assembled 150 are assembled by the robot 100, the assembly work path based on the adjusted pulling movement path is used, and the inserted portion of the work to be assembled 150 is inserted. The assembly work 140 is moved to the center (taper center) of the opening surface at 150a to start the assembly operation. As a result, the assembly work 140 is attracted to the tapered portion 150b, and the retraction of the assembly work 140 and the work to be assembled 150 is strengthened, and the success rate of the assembly work can be improved.

また、経路教示系127は、力覚センサ110の引抜方向への出力が重量対応レベルと同等であることを検出した際に、ロボット100が被組付ワーク150の被挿入部150aの中心(部品公差の中心)に組付ワーク140を移動させて組み付けを行う。この構成により、ワーク同士の嵌め合いが緩い場合でも、被挿入部150aの開口面においては、組付ワーク140及び被組付ワーク150の引き込みが強くなり、作業成功率を向上させることができる。   Further, when the path teaching system 127 detects that the output of the force sensor 110 in the pulling direction is equivalent to the weight-corresponding level, the robot 100 detects the center (parts) of the inserted portion 150a of the workpiece 150 to be assembled. Assembly is performed by moving the assembly workpiece 140 to the center of tolerance. With this configuration, even when the fitting between the workpieces is loose, the assembled workpiece 140 and the assembled workpiece 150 are drawn more strongly on the opening surface of the inserted portion 150a, and the work success rate can be improved.

なお、実施の形態3における図9に示す例の探索処理では、力覚センサ110のZ方向の出力の絶対値が摩擦対応レベルから減少方向に変化したこと、及び、その後に力覚センサ110の出力の減少方向への変化が一定となったことを開始条件としていた。しかしながら、図11に示す例の探索処理のように、組付ワーク140に生じる引抜方向への反力が重量対応レベルと同等となったことを開始条件としてもよい。   In the search process of the example shown in FIG. 9 in the third embodiment, the absolute value of the output in the Z direction of the force sensor 110 has changed from the friction corresponding level to the decreasing direction, and thereafter the force sensor 110 The starting condition was that the change in the output direction was constant. However, as in the search process of the example shown in FIG. 11, the start condition may be that the reaction force in the pulling direction generated in the assembled work 140 is equal to the weight-corresponding level.

実施の形態4.
実施の形態1〜3では、組付ワーク140の引抜方向、及び引抜動作の目標位置に関する初期設定と、組付完了位置(教示開始位置)までロボットハンド102を移動させるといった初期操作とを作業者が行うことを想定していた。これに対して、実施の形態4では、オフラインプログラミング装置300によって、ロボットハンド102による組付ワーク140の引抜方向及び引抜開始位置等を含む初期設定情報が経路教示系127に自動的に与えられる。
Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments, the operator performs initial settings relating to the drawing direction of the assembly workpiece 140 and the target position of the extraction operation, and the initial operation of moving the robot hand 102 to the assembly completion position (teaching start position). Was supposed to do. On the other hand, in the fourth embodiment, the off-line programming device 300 automatically provides the route teaching system 127 with initial setting information including the drawing direction and the drawing start position of the assembly work 140 by the robot hand 102.

図12は、この発明の実施の形態4によるロボットの制御装置を示すブロック図である。図12において、実施の形態4の制御装置本体120には、オフラインプログラミング装置300が接続されている。オフラインプログラミング装置300は、組付ワーク140と、被組付ワーク150と、ロボットハンド102と、ロボット100の設置環境とのそれぞれの3次元形状に関する3次元形状情報としてのCADデータを予め記憶している。   FIG. 12 is a block diagram showing a robot control apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 12, an offline programming device 300 is connected to the control device main body 120 of the fourth embodiment. The off-line programming apparatus 300 stores CAD data as three-dimensional shape information relating to the three-dimensional shapes of the assembly work 140, the work to be assembled 150, the robot hand 102, and the installation environment of the robot 100 in advance. Yes.

また、オフラインプログラミング装置300は、組付ワーク140の引抜方向・組付方向と、ロボットハンド102の引抜開始位置と、ロボットハンド102の引抜動作の際の目標位置とを含む初期設定情報について、CADデータに基づく演算処理を行う。さらに、オフラインプログラミング装置300は、CADデータに基づく演算処理結果である初期設定情報を、経路教示系127(位置姿勢探索部122)に与える。実施の形態4の経路教示系127は、オフラインプログラミング装置300によって与えられた初期設定情報を用いて、ロボットハンド102の組付作業経路の探索処理を行う。他の構成は、実施の形態1〜3と同様である。   Further, the offline programming apparatus 300 uses the CAD for initial setting information including the drawing direction / assembly direction of the assembly work 140, the extraction start position of the robot hand 102, and the target position during the extraction operation of the robot hand 102. Performs arithmetic processing based on data. Further, the off-line programming apparatus 300 gives initial setting information, which is a calculation processing result based on CAD data, to the route teaching system 127 (position and orientation search unit 122). The route teaching system 127 according to the fourth embodiment uses the initial setting information given by the off-line programming device 300 to search for the assembly work route of the robot hand 102. Other configurations are the same as those in the first to third embodiments.

次に、オフラインプログラミング装置300によるCADデータに基づく演算処理について、より具体的に説明する。まず、実施の形態1〜3では、組付ワーク140の引抜方向をZ軸とした図2に示すような座標系で説明したが、実施の形態4では、世界座標系(Xs,Ys,Zs)と、ワーク座標系(Xw,Yw,Zw)と、ロボット座標系(Xr,Yr,Zr)とを、図13に示すように定義して説明する。なお、図13では、各軸周りのローテーションを省略して示す。   Next, the arithmetic processing based on CAD data by the offline programming device 300 will be described more specifically. First, in the first to third embodiments, the coordinate system as illustrated in FIG. 2 is described in which the drawing direction of the assembly work 140 is the Z axis. In the fourth embodiment, the world coordinate system (Xs, Ys, Zs) is used. ), The workpiece coordinate system (Xw, Yw, Zw), and the robot coordinate system (Xr, Yr, Zr) are defined and described as shown in FIG. In FIG. 13, the rotation around each axis is omitted.

図13における世界座標系は、ロボット100が設けられた作業空間に対応付けられた(固定された)座標系である。また、ワーク座標系は、組付ワーク140の姿勢に対応付けられた座標系である。さらに、ロボット座標系は、ロボットハンド102の姿勢に対応付けられた座標系である。これらの座標系において、組付ワーク140の姿勢が変更されれば、世界座標系とワーク座標系との関係は変化し、ロボットハンド102の位置姿勢が変化すれば、世界座標系とロボット座標系の関係とは変化する。   The world coordinate system in FIG. 13 is a coordinate system associated (fixed) with the work space in which the robot 100 is provided. The workpiece coordinate system is a coordinate system associated with the posture of the assembled workpiece 140. Further, the robot coordinate system is a coordinate system associated with the posture of the robot hand 102. In these coordinate systems, if the posture of the assembly work 140 is changed, the relationship between the world coordinate system and the work coordinate system changes, and if the position and posture of the robot hand 102 changes, the world coordinate system and the robot coordinate system are changed. The relationship changes.

なお、世界座標系は、被組付ワーク150又は被組付ワーク治具200の姿勢に対応付けられた座標系として扱うこともできる。また、説明を簡単にするため、組付ワーク140をロボットハンド102が正対して把持した(掴んだ)とき、ワーク座標系とロボット座標系との関係は、座標軸の単位ベクトルが同一で原点が異なっているものとする。さらに、以下では、Z方向を引抜方向・組付方向とした例について説明する。   The world coordinate system can also be handled as a coordinate system associated with the posture of the work to be assembled 150 or the work jig 200 to be assembled. For simplicity of explanation, when the assembly work 140 is gripped (held) by the robot hand 102, the relationship between the work coordinate system and the robot coordinate system is that the unit vector of the coordinate axes is the same and the origin is Be different. Further, an example in which the Z direction is the drawing direction / assembly direction will be described below.

ここで、組付ワーク140の組付方式は、ワーク座標系に基づく第1の組付方式と、世界座標系に基づく第2の組付方式との2種に大別される。従って、オフラインプログラミング装置300は、組付ワーク140の組付方式毎に適した定義を行うために、組付ワーク140の姿勢によらず、組付ワーク140の組付方向が、ワーク座標系のZw方向であるか、世界座標系のZs方向であるかを、CADデータから組付作業を分析して判断する。   Here, the assembly method of the assembly work 140 is roughly classified into two types, that is, a first assembly method based on the workpiece coordinate system and a second assembly method based on the world coordinate system. Therefore, the offline programming apparatus 300 performs the definition suitable for each assembling method of the assembling work 140, so that the assembling direction of the assembling work 140 is not related to the posture of the assembling work 140. Whether it is the Zw direction or the Zs direction of the world coordinate system is determined by analyzing the assembly work from the CAD data.

第1の組付方式とは、組付ワーク140の組付方向がワーク座標系のZw方向であり、組付ワーク140の組付進行面が常に一定である方式である。具体的に、組付ワーク140の姿勢を変更せずに世界座標系において直線を描くように組み付ける単純な組付作業や、組付ワーク140の姿勢が変更するにつれ組付ワーク140の進行方向が世界座標系の基では変化する組付作業である。   The first assembling method is a method in which the assembling direction of the assembling work 140 is the Zw direction of the work coordinate system, and the assembling progress surface of the assembling work 140 is always constant. Specifically, a simple assembling operation for assembling so as to draw a straight line in the world coordinate system without changing the posture of the assembling work 140, or as the moving direction of the assembling work 140 changes, the traveling direction of the assembling work 140 changes. It is an assembly work that changes based on the world coordinate system.

一般的に、第1の組付方式についての引抜方向を正確に定義するためには、引抜位置姿勢生成部123に外部センサ等を用いてワーク座標系を入力して認識させる必要がある。これに対して、経路教示系127がロボットハンド102に引抜動作を実行させる際には、組付ワーク140とロボットハンド102とが正対しているため、ロボット座標系のZr方向を組付ワーク140の引抜方向として問題がない(ロボット座標系は通常では動作制御部121等から取得可能である)。即ち、引抜位置姿勢生成部123にワーク座標系を認識させる必要はない。   Generally, in order to accurately define the drawing direction for the first assembling method, it is necessary to cause the drawing position / posture generation unit 123 to recognize the workpiece coordinate system by using an external sensor or the like. On the other hand, when the path teaching system 127 causes the robot hand 102 to perform the pulling-out operation, the assembly work 140 and the robot hand 102 are facing each other, so the Zr direction of the robot coordinate system is set to the assembly work 140. (The robot coordinate system can be normally acquired from the motion control unit 121 or the like). That is, it is not necessary for the drawing position / posture generation unit 123 to recognize the workpiece coordinate system.

そして、オフラインプログラミング装置300は、目標位置についてロボット座標系のZrの座標値で指定する。例えば、引抜開始位置としてのワーク把持位置P0−1(引抜開始位置姿勢P0が探索される前の位置)に組付ワーク140の長さLと、適当なオフセット量lとをロボット座標系のZr方向に加えた値が目標位置として指定される。即ち、オフラインプログラミング装置300は、組付ワーク140の引抜量(組付ワーク140の高さ寸法+オフセット量l)で目標位置を設定する。   Then, the off-line programming apparatus 300 designates the target position with the coordinate value of Zr in the robot coordinate system. For example, the length L of the assembly work 140 and an appropriate offset amount l are set to Zr in the robot coordinate system at the work gripping position P0-1 as the drawing start position (position before the drawing start position / posture P0 is searched). A value added to the direction is designated as the target position. That is, the off-line programming apparatus 300 sets the target position based on the drawing amount of the assembled work 140 (height dimension of the assembled work 140 + offset amount l).

次に、第2の組付方式とは、組付ワーク140の組付方向が世界座標系のZs方向であり、被組付ワーク150や被組付ワーク治具200に対して組付ワーク140の組付方向が一定であるが、組付ワーク140の姿勢を変更させる方式である。この第2の組付方式に関して、オフラインプログラミング装置300は、目標位置を世界座標系のZsの座標値で指定する。例えば、ワーク把持位置P0−1に組付ワーク140の長さLと、適当なオフセット量lとを世界座標系のZs方向に加えた値が目標位置として指定される。   Next, in the second assembling method, the assembling direction of the assembling work 140 is the Zs direction of the world coordinate system, and the assembling work 140 with respect to the assembling work 150 and the assembling work jig 200 is used. This is a method of changing the posture of the assembly work 140, although the assembly direction is constant. Regarding the second assembling method, the off-line programming apparatus 300 designates the target position by the coordinate value of Zs in the world coordinate system. For example, a value obtained by adding the length L of the assembled workpiece 140 and an appropriate offset amount l to the workpiece gripping position P0-1 in the Zs direction of the world coordinate system is designated as the target position.

上記のような実施の形態4のロボットの教示装置によれば、組付ワーク140の引抜方向、目標位置、及びワーク把持位置までロボットハンド102を移動させるといった初期設定情報がオフラインプログラミング装置300によって自動的に経路教示系127に与えられる。この構成により、作業者の負担をより軽減させることができ、作業者の教示作業効率をより向上させることができる。   According to the robot teaching apparatus of the fourth embodiment as described above, the initial setting information such as moving the robot hand 102 to the pulling direction, target position, and workpiece gripping position of the assembly work 140 is automatically generated by the offline programming apparatus 300. Is given to the route teaching system 127. With this configuration, the burden on the worker can be further reduced, and the teaching work efficiency of the worker can be further improved.

ここで、一般的には、組付ワーク、被組付ワーク、ロボットハンド及び治具等の3次元形状や法線方向に基づいて、ロボットハンドにおける組付ワークの把持位置や、ロボットハンドにおける組付ワークを把持するまでのアプローチ方向や、組付ワークの組付位置や組付経路等をオフライン(シミュレーション)上で生成する方法が知られている。しかしながら、このような方法では、実環境とオフライン環境との相違によりオフライン上で生成した位置姿勢では、組付作業等の必要精度の高い作業の実現は困難であり、実環境での調整が必要であった。
これに対して、実施の形態4のロボットの教示装置では、引抜動作の際に最初にロボットハンド102が組付ワーク140を把持する位置姿勢は、位置姿勢探索部122によって、ロボットハンド102と組付ワーク140とがほぼ正対する位置姿勢に調整され、引抜開始位置姿勢P0として記憶される。従って、事前に与えられるワーク把持位置P0−1は、ロボットハンド102が組付ワーク140を不完全でも把持できれば精度的に十分であり、実環境とオフライン環境との相違による把持位置のずれは殆ど問題にならない。
Here, in general, based on the three-dimensional shape and normal direction of the assembly work, the work to be assembled, the robot hand, and the jig, the grip position of the assembly work in the robot hand and the assembly in the robot hand There is known a method of generating an approach direction until an attached workpiece is gripped, an assembly position of an assembly workpiece, an assembly route, and the like on an off-line (simulation). However, with such a method, it is difficult to realize work with high required accuracy such as assembly work in the position and orientation generated off-line due to the difference between the real environment and the offline environment, and adjustment in the real environment is necessary. Met.
On the other hand, in the robot teaching apparatus according to the fourth embodiment, the position and orientation at which the robot hand 102 first grips the assembly workpiece 140 during the pulling out operation is combined with the robot hand 102 by the position and orientation search unit 122. The position and orientation are adjusted so that the attached workpiece 140 is almost directly facing, and stored as a drawing start position and orientation P0. Accordingly, the workpiece gripping position P0-1 given in advance is sufficient if the robot hand 102 can grip the assembled workpiece 140 even if it is incomplete, and there is almost no shift in the gripping position due to the difference between the actual environment and the offline environment. It doesn't matter.

実施の形態5.
これまでの実施の形態1〜4では、座標系の違いはあれ、組付ワーク140の引抜方向は常に一定であった。これに対して、実施の形態5では、組付ワーク140の引抜方向をロボットハンド102の引抜動作中に変更する。即ち、組付ワーク140の引抜方向・組付方向について、方向転換する。
Embodiment 5 FIG.
In the first to fourth embodiments so far, the pulling direction of the assembly work 140 is always constant regardless of the difference in the coordinate system. On the other hand, in the fifth embodiment, the pulling direction of the assembly work 140 is changed during the pulling operation of the robot hand 102. In other words, the direction of the assembly work 140 is changed in the drawing direction / assembly direction.

実施の形態5では、ロボットハンド102の引抜動作開始時の組付ワーク140の引抜方向(変更前の引抜方向)を第1引抜方向とし、変更後の組付ワーク140の引抜方向を第2引抜方向として説明する。この第1引抜方向は、2段階からなる組付ワーク140の組付行程のうち、後の行程の組付方向に対応するものである。これに対して、第2引抜方向は、2段階からなる組付ワーク140の組付行程のうち、先の行程の組付方向に対応するものである。また、ロボットハンド102の引抜動作について、第1引抜方向への引抜動作を第1引抜動作とし、第2引抜方向への引抜動作を第2引抜動作として説明する。   In the fifth embodiment, the drawing direction of the assembly work 140 at the start of the drawing operation of the robot hand 102 (the drawing direction before the change) is the first drawing direction, and the drawing direction of the assembly work 140 after the change is the second drawing direction. This will be described as a direction. This first pulling direction corresponds to the assembling direction of the subsequent process among the assembling processes of the assembling work 140 having two stages. On the other hand, the second pulling direction corresponds to the assembling direction of the previous stroke among the assembling strokes of the assembling work 140 composed of two stages. Further, regarding the pulling operation of the robot hand 102, the pulling operation in the first pulling direction is referred to as a first pulling operation, and the pulling operation in the second pulling direction is described as a second pulling operation.

実施の形態5の力覚センサ出力判定部125は、図15に示すように、力覚センサ110の出力のうち第1引抜方向(Z方向)の出力の絶対値が増加方向に変化したとき(組付ワーク140と被組付ワーク150との摩擦で発生する量と比較して十分に大きくなったとき)に、引抜方向を変更する位置にロボットハンド102が到達したと判定する。   As shown in FIG. 15, the force sensor output determination unit 125 of the fifth embodiment, when the absolute value of the output in the first extraction direction (Z direction) among the outputs of the force sensor 110 changes in the increasing direction ( It is determined that the robot hand 102 has reached the position where the pulling direction is changed when the amount is sufficiently larger than the amount generated by the friction between the assembled workpiece 140 and the workpiece 150.

ここで、摩擦による組付ワーク140の反力は、ロボットハンド102の引抜移動速度に依存する。このことから、ロボットハンド102の引抜移動速度が一定ならば、組付ワーク140の反力もほぼ一定である。他方、方向転換の際に組付ワーク140に生じる反力(押し付け力)は、組付ワーク140が被挿入部150aの内壁に当ってからのロボットハンド102の第1引抜方向への移動距離に比例する。   Here, the reaction force of the assembly workpiece 140 due to friction depends on the drawing movement speed of the robot hand 102. Therefore, if the pulling movement speed of the robot hand 102 is constant, the reaction force of the assembly work 140 is also substantially constant. On the other hand, the reaction force (pressing force) generated in the assembly work 140 when the direction is changed is the movement distance of the robot hand 102 in the first pulling direction after the assembly work 140 hits the inner wall of the inserted portion 150a. Proportional.

また、組付ワーク140が被挿入部150aの内壁へ押し付けられた場合に、その押し付けによる組付ワーク140の反力の増加率及び増加量は、被挿入部150aの内壁との摩擦による反力の増加率及び増加量に比べて大きい。このような反力の増加率及び増加量の違いを利用して、力覚センサ出力判定部125は、ロボットハンド102の引抜動作中に、引抜方向を変更する位置にロボットハンド102が到達したと判定する。   When the assembled work 140 is pressed against the inner wall of the inserted portion 150a, the rate of increase and the amount of increase in the reaction force of the assembled work 140 due to the pressing are the reaction force due to friction with the inner wall of the inserted portion 150a. It is larger than the rate of increase and amount of increase. By using the difference between the increase rate and the increase amount of the reaction force, the force sensor output determination unit 125 determines that the robot hand 102 has reached the position where the extraction direction is changed during the extraction operation of the robot hand 102. judge.

例えば、一定量引抜後(例えば1,2回引抜動作を実行した後)に、力覚センサ出力判定部125は、第1引抜方向の力の立ち上がりを検出するか、又は反力の絶対量が所定量に達したか否かを検出することにより、ロボットハンド102が組付ワーク140の引抜方向を変更する位置に到達したことを判定可能である。なお、一般的なワークの組付作業において、摩擦による反力は1N以下であり、押し付けによる反力は5N以上である。このことから、摩擦による反力と、押し付けによる反力とを区別して検出可能である。   For example, after pulling out a certain amount (for example, after performing the pulling operation once or twice), the force sensor output determination unit 125 detects the rising of the force in the first pulling direction or the absolute amount of the reaction force is By detecting whether or not the predetermined amount has been reached, it is possible to determine that the robot hand 102 has reached a position where the drawing direction of the assembly work 140 is changed. In general work assembly work, the reaction force due to friction is 1 N or less, and the reaction force due to pressing is 5 N or more. From this, it is possible to distinguish and detect the reaction force caused by friction and the reaction force caused by pressing.

次に、力覚センサ出力判定部125がロボットハンド102について引抜方向の変更位置に到達したことを判定した後に、引抜位置姿勢生成部123は、組付ワーク140の引抜方向を、現在までの第1引抜方向とは異なる向きの第2引抜方向に変更する。   Next, after the force sensor output determination unit 125 determines that the robot hand 102 has reached the pulling direction change position, the pulling position / posture generation unit 123 sets the pulling direction of the assembly workpiece 140 to the current position. The second drawing direction is changed to a direction different from the one drawing direction.

この変更後の引抜方向、即ち第2引抜方向は、世界座標系やワーク座標系で予め作業者が与えてもよく、又は実施の形態4におけるオフラインプログラミング装置300のCADデータに基づく演算処理によって自動設定してもよい。引抜方向が変更された際に、位置姿勢探索部122は、引抜方向を変更することになった位置姿勢周りで、第2引抜方向以外の力覚センサ110の出力の絶対値が最小となる位置姿勢を探索し、その探索した位置姿勢を方向変更位置姿勢として記憶する。   The drawing direction after this change, that is, the second drawing direction may be given in advance by the operator in the world coordinate system or the work coordinate system, or automatically by the arithmetic processing based on the CAD data of the offline programming device 300 in the fourth embodiment. It may be set. When the pull-out direction is changed, the position / posture search unit 122 is a position where the absolute value of the output of the force sensor 110 other than the second pull-out direction is minimized around the position / posture in which the pull-out direction is to be changed. The posture is searched, and the searched position / posture is stored as a direction change position / posture.

従って、ロボットハンド102の第1引抜動作において、組付ワーク140を第1引抜方向で被挿入部150aの内壁に押し付けた際の位置姿勢は、引抜移動経路及び組付作業経路から除外される。他の構成は、実施の形態1〜4の構成と同様である。   Therefore, the position and orientation when the assembly work 140 is pressed against the inner wall of the inserted portion 150a in the first extraction direction in the first extraction operation of the robot hand 102 is excluded from the extraction movement route and the assembly operation route. Other configurations are the same as the configurations of the first to fourth embodiments.

次に、動作について説明する。ここでは、経路教示系127における機能ブロック122〜126,128の個々の動作を一括して、経路教示系127の動作として説明する。図14は、この発明の実施の形態5による経路教示系127の教示処理を示すフローチャートである。   Next, the operation will be described. Here, the individual operations of the functional blocks 122 to 126 and 128 in the route teaching system 127 will be described collectively as the operation of the route teaching system 127. FIG. 14 is a flowchart showing the teaching process of the route teaching system 127 according to the fifth embodiment of the present invention.

なお、図14に示すステップS201,S206の動作は、実施の形態1における図4に示すステップS101〜S104の一連の動作と同様である。また、図14に示すステップS204,S210の動作は、実施の形態1における図4に示すステップS108,S109の一連の動作と同様である。   The operations in steps S201 and S206 shown in FIG. 14 are the same as the series of operations in steps S101 to S104 shown in FIG. 4 in the first embodiment. Further, the operations in steps S204 and S210 shown in FIG. 14 are the same as the series of operations in steps S108 and S109 shown in FIG. 4 in the first embodiment.

図14において、経路教示系127は、引抜開始位置姿勢P0を探索し、その引抜開始位置姿勢P0を記憶する(ステップS201)。そして、経路教示系127は、第1引抜方向へロボットハンド102を移動させる(ステップS202)。このロボットハンド102の移動中に、経路教示系127は、第1引抜方向以外への力覚センサ110の出力の絶対値が増加したか否かを確認する(ステップS203)。   In FIG. 14, the route teaching system 127 searches for the drawing start position / posture P0 and stores the drawing start position / posture P0 (step S201). Then, the route teaching system 127 moves the robot hand 102 in the first pulling direction (step S202). While the robot hand 102 is moving, the route teaching system 127 checks whether or not the absolute value of the output of the force sensor 110 in the direction other than the first pulling direction has increased (step S203).

このときに、経路教示系127は、第1引抜方向以外への力覚センサ110の出力の絶対値が増加したことを確認した場合には(ステップS203のYES方向)、第1引抜動作における中間位置姿勢である第1中間位置姿勢P1を探索し、その第1中間位置姿勢P1を記憶する(ステップS204)。そして、経路教示系127は、再度、第1引抜方向へロボットハンド102を移動させる(ステップS202)。   At this time, when the path teaching system 127 confirms that the absolute value of the output of the force sensor 110 in the direction other than the first extraction direction has increased (YES direction in step S203), the path teaching system 127 is the intermediate in the first extraction operation. The first intermediate position / posture P1, which is the position / posture, is searched, and the first intermediate position / posture P1 is stored (step S204). Then, the route teaching system 127 again moves the robot hand 102 in the first pulling direction (step S202).

また、経路教示系127は、第1引抜方向以外への力覚センサ110の出力の絶対値が増加していないことを確認した場合には(ステップS203のNO方向)、第1引抜方向への力覚センサ110の出力の絶対値が増加したか否かを確認する(ステップS205)。このときに、経路教示系127は、第1引抜方向への力覚センサ110の出力の絶対値が増加していないことを確認した場合には、引き続き、第1引抜方向へロボットハンド102を移動させる(ステップS202)。   In addition, when the path teaching system 127 confirms that the absolute value of the output of the force sensor 110 in the direction other than the first pulling direction has not increased (NO direction in step S203), the path teaching system 127 moves to the first pulling direction. It is confirmed whether or not the absolute value of the output of the force sensor 110 has increased (step S205). At this time, if the path teaching system 127 confirms that the absolute value of the output of the force sensor 110 in the first pulling direction has not increased, the robot hand 102 continues to move in the first pulling direction. (Step S202).

さらに、経路教示系127は、第1引抜方向への力覚センサ110の出力の絶対値が増加したことを確認した場合には(ステップS205のYES方向)、方向変更位置姿勢Pnを探索し、その方向変更位置姿勢Pnを記憶する(ステップS206)。ここで、方向変更位置姿勢Pnを探索する際に、経路教示系127は、第2引抜方向に沿う第4並進軸に対して直交しかつ互いに直交する第5及び第6並進軸(いずれも図示せず)のそれぞれに沿う並進運動と、第4並進軸、第5並進軸及び第6並進軸のそれぞれの軸周りへの回転運動とを、ロボットハンド102に実行させる。   Further, when the path teaching system 127 confirms that the absolute value of the output of the force sensor 110 in the first pulling direction has increased (YES direction in step S205), it searches for the direction change position / posture Pn, The direction change position / posture Pn is stored (step S206). Here, when searching for the direction change position / posture Pn, the path teaching system 127 includes fifth and sixth translation axes orthogonal to the fourth translation axis along the second pull-out direction and orthogonal to each other (both shown in the figure). (Not shown), the robot hand 102 is caused to execute a translational motion along each of the four translational axes, a fourth translational axis, a fifth translational axis, and a sixth translational axis.

そして、経路教示系127は、ロボットハンド102の位置姿勢を方向変更位置姿勢Pnとさせて、第2引抜方向へロボットハンド102を移動させ(ステップS207)、ロボットハンド102が目標位置に到達したか否かを確認する(ステップS208)。   Then, the route teaching system 127 changes the position / posture of the robot hand 102 to the direction change position / posture Pn, moves the robot hand 102 in the second pulling direction (step S207), and has the robot hand 102 reached the target position? It is confirmed whether or not (step S208).

このときに、経路教示系127は、ロボットハンド102が目標位置に到達していないことを確認した場合には(ステップS208のNO方向)、第2引抜方向以外への力覚センサ110の出力の絶対値が増加したか否かを確認する(ステップS209)。この際に、経路教示系127は、第2引抜方向以外への力覚センサ110の出力の絶対値が増加していないことを確認した場合には(ステップS209のNO方向)、再度、第2引抜方向へロボットハンド102を移動させる(ステップS207)。   At this time, when the route teaching system 127 confirms that the robot hand 102 has not reached the target position (NO direction in step S208), the output of the force sensor 110 in a direction other than the second pulling direction is output. It is confirmed whether or not the absolute value has increased (step S209). At this time, when the path teaching system 127 confirms that the absolute value of the output of the force sensor 110 in the direction other than the second pulling direction has not increased (NO direction in step S209), the second instruction is again made. The robot hand 102 is moved in the drawing direction (step S207).

また、経路教示系127は、第2引抜方向以外への力覚センサ110の出力の絶対値が増加したことを確認した場合には(ステップS209のYES方向)、第1引抜動作における中間位置姿勢である第2中間位置姿勢PN1を探索し、その第2中間位置姿勢PN1を記憶する(ステップS210)。そして、経路教示系127は、再度、第2引抜方向へロボットハンド102を移動させる(ステップS207)。   Further, when the path teaching system 127 confirms that the absolute value of the output of the force sensor 110 in the direction other than the second pulling direction has increased (YES direction in step S209), the intermediate position / posture in the first pulling operation is determined. The second intermediate position / posture PN1 is searched, and the second intermediate position / posture PN1 is stored (step S210). Then, the route teaching system 127 again moves the robot hand 102 in the second drawing direction (step S207).

さらに、経路教示系127は、ロボットハンド102が目標位置に到達したことを確認した場合には(ステップS208のYES方向)、その時点のロボットハンド102の位置姿勢を引抜完了位置姿勢Pkとして記憶する(ステップS211)。そして、経路教示系127は、記憶したロボットハンド102の各位置姿勢を繋ぐ経路である引抜移動経路を時系列逆順に繋ぐ経路、即ちPk→Pk−1→Pk−2→・・・Pn2→Pn1→Pn→・・・→P2→P1→P0のようにロボットハンド102が移動する経路を組付作業経路として記憶する(ステップS212)。この後に、経路教示系127は、動作制御部121に組付作業経路を教示して、一連の教示処理を終了する。   Furthermore, when it is confirmed that the robot hand 102 has reached the target position (YES direction in step S208), the path teaching system 127 stores the position and orientation of the robot hand 102 at that time as the drawing-out completed position and orientation Pk. (Step S211). Then, the path teaching system 127 is a path that connects the drawing movement paths, which are paths that connect the stored positions and orientations of the robot hand 102, in a time series reverse order, that is, Pk → Pk−1 → Pk-2 →... Pn2 → Pn1. The path along which the robot hand 102 moves, such as → Pn →... → P2 → P1 → P0, is stored as an assembly work path (step S212). Thereafter, the route teaching system 127 teaches the assembly control route to the operation control unit 121 and ends the series of teaching processes.

上記のような実施の形態5のロボットの教示装置によれば、経路教示系127は、ロボットハンド102の引抜動作中に、引抜方向を第1引抜方向から第2引抜方向に変更する。この構成により、組付ワーク140の組付方向の変更を伴う組付作業であっても、その作業の組付作業経路を自動生成することができる。
例えば、組付ワーク140の形状がL字状であり、L字の短辺部側から組付ワーク140を被挿入部150aに挿入して、組付ワーク140のL字の短辺部の先端を、被挿入部150aの底部に設けられた溝に嵌め込むような組付作業であっても、その作業の組付作業経路を自動生成することができる。
According to the robot teaching apparatus of the fifth embodiment as described above, the path teaching system 127 changes the extraction direction from the first extraction direction to the second extraction direction during the extraction operation of the robot hand 102. With this configuration, an assembly work route for the work can be automatically generated even in an assembly work involving a change in the assembly direction of the assembly work 140.
For example, the shape of the assembled work 140 is L-shaped, and the assembled work 140 is inserted into the inserted portion 150a from the L-shaped short side, and the tip of the L-shaped short side of the assembled work 140 is inserted. Even if the assembly work is to be fitted in a groove provided at the bottom of the inserted portion 150a, the assembly work path of the work can be automatically generated.

また、経路教示系127は、引抜方向を第1引抜方向から第2引抜方向に変更する際に、方向変更位置姿勢を探索して記憶し、その方向変更位置姿勢をロボットハンド102の引抜移動経路に含める。この構成により、組付ワーク140に対して不必要な力が掛からないロボットハンド102の組付作業経路を得ることができる。   Further, the path teaching system 127 searches and stores the direction change position / posture when the pulling direction is changed from the first pulling direction to the second pulling direction, and the direction changing position / posture is extracted by the drawing movement path of the robot hand 102. Include in With this configuration, it is possible to obtain an assembly work path of the robot hand 102 that does not apply unnecessary force to the assembly work 140.

なお、実施の形態5では、第1引抜方向と第2引抜方向との2種類の引抜方向が予め設定されていた。しかしながら、この引抜方向は、3種類以上であってもよい。このように引抜方向を追加する場合、例えば、図14におけるステップS202〜S206の一連の動作を、追加する引抜方向に対応させて、図14における全体の動作に追加すればよい。従って、組付ワーク140の組付行程が3段階以上であっても、組付作業経路を自動生成することができる。   In the fifth embodiment, two types of drawing directions, the first drawing direction and the second drawing direction, are set in advance. However, this drawing direction may be three or more types. When adding the drawing direction in this way, for example, a series of operations in steps S202 to S206 in FIG. 14 may be added to the overall operation in FIG. 14 in association with the drawing direction to be added. Therefore, the assembly work route can be automatically generated even if the assembly process of the assembly work 140 has three or more stages.

また、図2に示すようなRx、Ry及びRzのうちのいずれかの方向を第1又は第2引抜方向とした場合には、それらの引抜方向へ組付ワーク140を回転させることができ、ねじ込み動作を伴う組付ワークの組付作業についても適用できる。   In addition, when any one of Rx, Ry, and Rz as shown in FIG. 2 is the first or second drawing direction, the assembly work 140 can be rotated in those drawing directions. The present invention can also be applied to assembly work of an assembly work that involves screwing operation.

実施の形態6.
実施の形態6では、力覚センサ110の出力をより精確に扱うために、力覚出力調整部129が、組付ワーク140とロボットハンド102とが正対した姿勢で力覚センサ110の出力(信号レベル)を調整する。
Embodiment 6 FIG.
In the sixth embodiment, in order to handle the output of the force sensor 110 more accurately, the force output adjustment unit 129 outputs the output of the force sensor 110 with the posture in which the assembly work 140 and the robot hand 102 face each other ( Signal level).

ここで、力覚センサ110の姿勢や、ロボットハンド102の重心位置及び重さ等は未知情報である。このため、力覚センサ110の絶対出力から、組付ワーク140に掛かっている力を算出することは困難である。なお、従来技術では、適当な時点での力覚センサの絶対出力が基準値として設定され、その基準値からの力覚センサの出力の相対量が力覚センサの出力として用いられる。   Here, the posture of the force sensor 110, the position and weight of the center of gravity of the robot hand 102, etc. are unknown information. For this reason, it is difficult to calculate the force applied to the assembly work 140 from the absolute output of the force sensor 110. In the prior art, the absolute output of the force sensor at an appropriate time is set as a reference value, and the relative amount of the output of the force sensor from the reference value is used as the output of the force sensor.

ロボットハンド102の引抜動作中に組付ワーク140に掛かっている力を精確に検出するためには、引抜動作中のロボットハンド102の姿勢で組付ワーク140を空中で把持した状態における力覚センサ110の絶対出力を除去するためのオフセット量(開閉対応調整値、及び重量対応調整値)で、力覚センサ110の出力を調整する必要がある。   In order to accurately detect the force applied to the assembly workpiece 140 during the extraction operation of the robot hand 102, a force sensor in a state where the assembly workpiece 140 is gripped in the air with the posture of the robot hand 102 during the extraction operation. It is necessary to adjust the output of the force sensor 110 with an offset amount (adjustment value corresponding to opening / closing and adjustment value corresponding to weight) for removing the absolute output 110.

なお、本明細書において、「オフセット量を修正する」とは、その時点での力覚センサ110の絶対出力を除去(相殺)するオフセット量で、力覚センサ110の出力を調整することを指す。つまり、実施の形態6の経路教示系127は、オフセット量を修正することにより、力覚センサ110の出力の絶対値と基準値との相対量を除去して、その修正した後の力覚センサ110の出力の信号レベルを「0」として扱う。   In the present specification, “correcting the offset amount” refers to adjusting the output of the force sensor 110 with an offset amount that removes (cancels) the absolute output of the force sensor 110 at that time. . That is, the route teaching system 127 according to the sixth embodiment corrects the offset amount, thereby removing the relative amount between the absolute value of the output of the force sensor 110 and the reference value, and the force sensor after the correction. The signal level of output 110 is treated as “0”.

図16は、この発明の実施の形態6によるロボットの制御装置を示すブロック図である。図16において、経路教示系127は、力覚出力調整部129をさらに有している。力覚出力調整部129は、ロボットハンド102の引抜動作を実行する際に、オフセット量を取得するとともに、そのオフセット量を修正する。つまり、経路教示系127は、力覚センサ110の出力をオフセット量で調整して、ロボットハンド102の把持によって組付ワーク140に生じる反力を監視する。他の構成は、実施の形態1〜5と同様である。   FIG. 16 is a block diagram showing a robot control apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. In FIG. 16, the route teaching system 127 further includes a force sense output adjustment unit 129. The haptic output adjustment unit 129 acquires an offset amount and corrects the offset amount when executing the drawing operation of the robot hand 102. That is, the route teaching system 127 adjusts the output of the force sensor 110 by the offset amount, and monitors the reaction force generated on the assembly workpiece 140 by gripping the robot hand 102. Other configurations are the same as those of the first to fifth embodiments.

次に、力覚出力調整部129によるオフセット量の取得・修正処理について説明する。まず、力覚出力調整部129は、図17に示すように、位置姿勢探索部122が引抜開始位置姿勢P0を探索した後に、その引抜開始位置姿勢P0でロボットハンド102が組付ワーク140を把持しているときに、力覚センサ110の出力を除去するためのオフセット量を算出して、オフセット量を取得する。そして、力覚出力調整部129は、ロボットハンド102を開状態とさせる(ロボットハンド102を開き、組付ワーク140を放す)。この状態で、力覚出力調整部129は、力覚センサ110の出力が基準値(=0)と同等でない場合には、オフセット量を修正する。   Next, offset amount acquisition / correction processing by the haptic output adjustment unit 129 will be described. First, as shown in FIG. 17, the force output adjustment unit 129 searches for the drawing start position / posture P0 by the position / posture search unit 122, and then the robot hand 102 holds the assembly workpiece 140 at the drawing start position / posture P0. In this case, an offset amount for removing the output of the force sensor 110 is calculated to obtain the offset amount. Then, the force sense output adjustment unit 129 opens the robot hand 102 (opens the robot hand 102 and releases the assembly work 140). In this state, the force output adjustment unit 129 corrects the offset amount when the output of the force sensor 110 is not equal to the reference value (= 0).

その後、力覚出力調整部129は、ロボットハンド102を閉状態とさせ(組付ワーク140を把持させ)、力覚センサ110の出力が基準値と同等である(十分に小さい)ことを確認すると、位置姿勢探索部122に、再度、引抜開始位置姿勢P0を探索させて、新たに探索した位置姿勢で引抜開始位置姿勢P0を上書きする。そして、力覚出力調整部129は、ロボットハンド102の開閉によらず力覚センサ110の出力が一定となる位置姿勢になるまで、ロボットハンド102の開閉と、より最適な引抜開始位置姿勢P0の探索とを位置姿勢探索部122に繰り返し実行させる。   Thereafter, the force output adjustment unit 129 closes the robot hand 102 (holds the assembly work 140), and confirms that the output of the force sensor 110 is equal to the reference value (sufficiently small). Then, the position / posture search unit 122 is again searched for the drawing start position / posture P0, and the drawing start position / posture P0 is overwritten with the newly searched position / posture. The force output adjustment unit 129 then opens / closes the robot hand 102 and sets a more optimal extraction start position / posture P0 until the output of the force sensor 110 becomes constant regardless of whether the robot hand 102 is opened / closed. The position / orientation search unit 122 repeatedly executes the search.

ロボットハンド102の開閉によらず力覚センサ110の出力が一定となる引抜開始位置姿勢P0を位置姿勢探索部122が取得すると、力覚出力調整部129は、ロボットハンド102を開状態とさせ、ロボットハンド102の現在の引抜開始位置姿勢P0から、世界座標系で同じ姿勢(位置は異なる)の適当な位置姿勢にロボットハンド102を移動させる。そして、力覚出力調整部129は、ロボットハンド102に組付ワーク140を空中で把持させて、この状態で力覚センサ110の出力が基準値と同等でない場合には、この状態でオフセット量を修正する。   When the position / posture search unit 122 acquires the drawing start position / posture P0 at which the output of the force sensor 110 is constant regardless of whether the robot hand 102 is opened or closed, the force sense output adjustment unit 129 opens the robot hand 102, The robot hand 102 is moved from the current drawing start position / posture P0 of the robot hand 102 to an appropriate position / posture of the same posture (different positions) in the world coordinate system. The force output adjustment unit 129 causes the robot hand 102 to grip the assembly workpiece 140 in the air, and if the output of the force sensor 110 is not equal to the reference value in this state, the offset amount is set in this state. Correct it.

ここで、ロボットハンド102に組付ワーク140を空中で把持させるには、組付完了位置からロボットハンド102を移動させた後に、作業者がロボットハンド102に組付ワーク140を把持させてもよい。又は、事前に組付ワーク140の把持・持上げ動作が動作制御部121に定義されている場合には、その把持・持上げ動作を動作制御部121に実行させてもよい。なお、ロボットハンド102における把持・持上げ動作から組付動作は一連の動作であるため、連続して動作させることに支障はなく、組付開始位置(引抜終了位置)の付近ではロボットハンド102の開閉によらず力覚センサ110の出力が一定となる姿勢を取るのが一般的であるため、衝突等の問題は生じない。   Here, in order to cause the robot hand 102 to grip the assembly workpiece 140 in the air, the operator may cause the robot hand 102 to grip the assembly workpiece 140 after moving the robot hand 102 from the assembly completion position. . Alternatively, when the operation control unit 121 defines a gripping / lifting operation of the assembly workpiece 140 in advance, the operation control unit 121 may execute the gripping / lifting operation. Since the assembly operation from the gripping / lifting operation in the robot hand 102 is a series of operations, there is no problem in the continuous operation, and the robot hand 102 is opened and closed near the assembly start position (extraction end position). However, since it is common to take a posture in which the output of the force sensor 110 is constant, problems such as collision do not occur.

また、ロボットハンド102に組付ワーク140を空中で把持させた状態でオフセット量を修正した後に、力覚出力調整部129は、ロボットハンド102を開状態とさせて組付ワーク140の把持を解除させ、ロボットハンド102を引抜開始位置姿勢P0の位置に移動させる。これにより、力覚出力調整部129の力覚出力調整部129によるオフセット量の取得・修正処理が終了する。この後に、経路教示系127は、実施の形態1〜5と同様に、引抜動作経路及び組付作業経路の探索を行う。   After correcting the offset amount with the robot hand 102 holding the assembly work 140 in the air, the haptic output adjustment unit 129 opens the robot hand 102 to release the assembly work 140. The robot hand 102 is moved to the position of the drawing start position / posture P0. Thereby, the offset amount acquisition / correction processing by the force sense output adjustment unit 129 of the force sense output adjustment unit 129 ends. Thereafter, the route teaching system 127 searches for the drawing operation route and the assembly work route, as in the first to fifth embodiments.

従って、オフセット量の修正後には、位置姿勢変化によるロボットハンド102の重心位置移動の影響や、組付ワーク140の重さの影響が力覚センサ110の出力から除去される。   Therefore, after the offset amount is corrected, the influence of the movement of the center of gravity of the robot hand 102 due to the change in position and orientation and the influence of the weight of the assembly work 140 are removed from the output of the force sensor 110.

上記のような実施の形態6のロボットの教示装置によれば、経路教示系127は、力覚センサ110の出力をオフセット量で調整して、ロボットハンド102の把持によって組付ワーク140に生じる反力を監視する。この構成により、ロボットハンド102の重さや組付ワーク140の重さによる影響を力覚センサ110の出力から除去することができ、より精度の高い(組付ワーク140に掛かる力が小さい)組付作業経路を得ることができる。   According to the robot teaching apparatus of the sixth embodiment as described above, the path teaching system 127 adjusts the output of the force sensor 110 with the offset amount, and the reaction generated on the assembly work 140 by gripping the robot hand 102. Monitor power. With this configuration, the influence of the weight of the robot hand 102 and the weight of the assembly work 140 can be removed from the output of the force sensor 110, and assembly with higher accuracy (less force applied to the assembly work 140). A work route can be obtained.

なお、実施の形態6では、オフセット量が開閉対応調整値及び重量対応調整値の両方を含んでおり、開閉対応調整値及び重量対応調整値の両方で力覚センサ110の出力を調整した。しかしながら、この例に限定するものではなく、開閉対応調整値及び重量対応調整値のいずれか一方で力覚センサ110の出力を調整してもよい。   In the sixth embodiment, the offset amount includes both the opening / closing adjustment value and the weight correspondence adjustment value, and the output of the force sensor 110 is adjusted by both the opening / closing adjustment value and the weight correspondence adjustment value. However, the present invention is not limited to this example, and the output of the force sensor 110 may be adjusted by either the opening / closing adjustment value or the weight adjustment value.

実施の形態7.
実施の形態7のロボットの制御装置にける制御装置本体120は、例えばロボットハンド102の引抜移動経路の探索処理等の際に、力覚センサ110の出力状況と、組付ワーク140の引抜方向との少なくともいずれか一方を表示するための表示情報を生成する。そして、制御装置本体120は、生成した表示情報をティーチングボックス130に送り、ティーチングボックス130の表示部(表示機器)に図18に示すような画像(グラフ)を表示させる。他の構成は、実施の形態1〜6と同様である。
Embodiment 7 FIG.
The control device main body 120 in the robot control device according to the seventh embodiment includes the output status of the force sensor 110 and the pulling direction of the assembly work 140 when, for example, searching for the pulling movement route of the robot hand 102. Display information for displaying at least one of the above is generated. Then, the control device main body 120 sends the generated display information to the teaching box 130 and causes the display unit (display device) of the teaching box 130 to display an image (graph) as shown in FIG. Other configurations are the same as those in the first to sixth embodiments.

上記のような実施の形態7のロボットの教示装置によれば、ロボットハンド102及び制御装置本体120の動作の過程や、何らかのエラー状態を作業者に表示することができ、作業性をより向上させることができる。   According to the robot teaching device of the seventh embodiment as described above, the operation process of the robot hand 102 and the control device main body 120 and any error state can be displayed to the worker, thereby improving the workability. be able to.

なお、実施の形態7の図18の画像において、力覚センサ110の出力状況(縦軸)と、組付ワーク140の引抜方向(横軸)とのいずれか一方を省略し、他方を数値表示してもよい。   In the image of FIG. 18 of the seventh embodiment, either one of the output state (vertical axis) of the force sensor 110 and the pulling direction (horizontal axis) of the assembly work 140 is omitted, and the other is numerically displayed. May be.

また、実施の形態1〜7では、垂直多関節型ロボットについて説明したが、この発明は、水平多関節型ロボットについても適用することができる。さらに、実施の形態1〜7では、指部材型(挟持型)のロボットハンドの教示について説明したが、この発明は、真空又は磁力把持型のロボットハンド(吸着把持型のロボットハンド)の教示についても適用することができる。   Moreover, although Embodiment 1-7 demonstrated the vertical articulated robot, this invention is applicable also to a horizontal articulated robot. Further, in the first to seventh embodiments, teaching of a finger member type (clamping type) robot hand has been described. However, the present invention relates to teaching of a vacuum or magnetic force gripping type robot hand (suction gripping type robot hand). Can also be applied.

また、実施の形態1〜7では、経路教示系127における機能ブロック122〜126,128,129が制御装置本体120に組み込まれていた。しかしながら、経路教示系127として、制御装置本体120から独立したハードウェアウェアを用いてもよい。例えば、ティーチングボックス130に、その一機能として経路教示系127が組み込まれてもよい。   In the first to seventh embodiments, the function blocks 122 to 126, 128, and 129 in the route teaching system 127 are incorporated in the control device main body 120. However, hardware independent of the control device main body 120 may be used as the route teaching system 127. For example, the route teaching system 127 may be incorporated in the teaching box 130 as one function thereof.

さらに、経路教示系127の機能ブロック121〜126,128,129には、機能的にそれぞれ独立したハードウェア若しくはソフトウェアを用いてもよく、又は一部若しくは全部の機能ブロックを併合させたハードウェア若しくはソフトウェアを用いてもよい。ここで、経路教示系127における機能ブロック122〜126,128,129のうちの少なくともいずれかにソフトウェアを用いた場合には、機械装置の設計が不要となることから、システム構築を容易にすることができる。   Furthermore, functionally independent hardware or software may be used for the functional blocks 121 to 126, 128, and 129 of the route teaching system 127, or hardware that combines some or all of the functional blocks, or Software may be used. Here, when software is used for at least one of the function blocks 122 to 126, 128, and 129 in the route teaching system 127, design of a mechanical device becomes unnecessary, so that system construction is facilitated. Can do.

100 ロボット、102 ロボットハンド、110,210 力覚センサ(力覚検出手段)、120 制御装置本体、121 動作制御部、122 位置姿勢探索部、123 引抜位置姿勢生成部、124 目標位置到達判定部、125 力覚センサ出力判定部、126 作業経路生成部、127 経路教示系(経路教示部)、128 中心位置探索部、129 力覚出力調整部、130 ティーチングボックス、140 組付ワーク、150 被組付ワーク、150a 挿入部、150b テーパ部、200 被組付ワーク治具、300 オフラインプログラミング装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Robot, 102 Robot hand, 110,210 Force sensor (force detection means), 120 Control apparatus main body, 121 Motion control part, 122 Position / posture search part, 123 Extraction position / posture generation part, 124 Target position arrival determination part, 125 Force sensor output determination unit, 126 Work route generation unit, 127 Route teaching system (route teaching unit), 128 Center position search unit, 129 Force output adjustment unit, 130 Teaching box, 140 Assembly work, 150 Assembly Workpiece, 150a insertion section, 150b taper section, 200 assembly work jig, 300 offline programming device.

Claims (14)

ロボットハンドの位置姿勢を検出可能であり、被組付ワークに設けられた被挿入部に組付ワークを挿入して前記被組付ワークに前記組付ワークを組み付ける際の前記ロボットハンドの移動経路である組付作業経路を、前記ロボットハンドの動作を制御する動作制御部に教示する経路教示部
を備えるロボットの教示装置であって、
前記経路教示部は、
前記被組付ワークに組み付けられた前記組付ワークを予め把持している前記ロボットハンドに、予め設定された引抜方向への前記組付ワークの引抜動作を実行させ、
その引抜動作の際に、前記ロボットハンドの把持によって前記組付ワークに生じる反力が最小となるような引抜移動経路を、前記組付ワークに生じる反力を検出するための力覚検出手段からの信号を用いて探索し、
その探索した前記引抜移動経路の時系列逆順を前記組付作業経路として前記動作制御部に教示する
ことを特徴とするロボットの教示装置。
The position and orientation of the robot hand can be detected. The movement path of the robot hand when the assembly work is inserted into the insertion portion provided in the assembly work and the assembly work is assembled to the assembly work. A robot teaching device comprising a path teaching unit that teaches an assembly work path to an operation control unit that controls the operation of the robot hand,
The route teaching unit includes:
Causing the robot hand holding the assembly workpiece assembled to the assembly workpiece to perform a pulling operation of the assembly workpiece in a preset extraction direction;
During the pulling operation, a pulling movement path that minimizes the reaction force generated on the assembly work by gripping the robot hand is provided from a force detection means for detecting the reaction force generated on the assembly work. Search using the signal of
The robot teaching apparatus, wherein the operation control unit is instructed as the assembling work path of the searched time series reverse order of the drawing movement path.
前記経路教示部は、前記ロボットハンドに前記引抜動作を実行させる際に、
前記引抜方向に沿う第1並進軸に対して直交しかつ互いに直交する第2及び第3並進軸のそれぞれに沿う並進運動と、前記第1並進軸、前記第2並進軸及び前記第3並進軸のそれぞれの軸周りへの回転運動とを、前記組付ワークを把持している状態の前記ロボットハンドに実行させ、
これらの並進運動及び回転運動によって前記組付ワークに生じる反力が最小となる前記ロボットハンドの位置姿勢を探索し、その探索した位置姿勢を、前記引抜移動経路の起点でありかつ前記組付作業経路の終点である引抜開始位置姿勢として記憶する
ことを特徴とする請求項1記載のロボットの教示装置。
When the route teaching unit causes the robot hand to execute the pulling-out operation,
Translational motion along each of the second and third translational axes perpendicular to and perpendicular to the first translational axis along the pulling direction, the first translational axis, the second translational axis, and the third translational axis The robot hand in a state of gripping the assembly work, and
The position and orientation of the robot hand that minimizes the reaction force generated in the assembly work by these translational and rotational motions is searched, and the searched position and orientation is the starting point of the extraction movement path and the assembly work. The robot teaching device according to claim 1, wherein the robot teaching device stores the drawing start position / posture as an end point of the route.
前記経路教示部は、
前記ロボットハンドに前記引抜動作を実行させているときに、前記組付ワークに生じる反力が前記引抜動作の開始時点から増加したことを検出した際に、
前記第2及び第3並進軸のそれぞれに沿う並進運動、及び前記第1並進軸から第3並進軸までのそれぞれの軸周りへの回転運動を、前記組付ワークを把持している状態の前記ロボットハンドに実行させ、
これらの並進運動及び回転運動によって前記組付ワークに生じる反力が最小となる前記ロボットハンドの位置姿勢を探索し、その探索した位置姿勢を中間位置姿勢として記憶し、その記憶した中間位置姿勢で前記ロボットハンドの前記引抜動作を続行させる
ことを特徴とする請求項2記載のロボットの教示装置。
The route teaching unit includes:
When detecting that the reaction force generated in the assembly work has increased from the start time of the extraction operation when the robot hand is performing the extraction operation,
The translational motion along each of the second and third translational axes and the rotational motion around the respective axes from the first translational axis to the third translational axis are in the state of gripping the assembly work. Let the robot hand execute,
The position and orientation of the robot hand that minimizes the reaction force generated in the assembly work by these translational motion and rotational motion are searched, and the searched position and orientation are stored as an intermediate position and posture. The robot teaching apparatus according to claim 2, wherein the drawing operation of the robot hand is continued.
前記経路教示部は、
前記ロボットハンドに前記引抜動作を実行させているときに、予め設定された目標位置に前記ロボットハンドが到達したか否かを監視し、
前記目標位置に前記ロボットハンドが到達したことを検出した際に、その際の前記ロボットハンドの位置姿勢を、前記引抜移動経路の終点でありかつ前記組付作業経路の起点である引抜終了位置姿勢として記憶する
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。
The route teaching unit includes:
Monitoring whether or not the robot hand has reached a preset target position when the robot hand is performing the pull-out operation;
When it is detected that the robot hand has arrived at the target position, the position and orientation of the robot hand at that time are the end position and orientation of the withdrawal end that is the end point of the withdrawal movement route and the starting point of the assembly work route. The robot teaching device according to any one of claims 1 to 3, wherein the robot teaching device is stored.
前記経路教示部は、
前記ロボットハンドに前記引抜動作を実行させているときに、前記組付ワークに生じる前記引抜方向への反力が減少方向へ変化したことを、前記力覚検出手段を介して検出した場合に、前記被挿入部における前記引抜方向に対する直交面の挿入中心位置を探索して、その挿入中心位置の情報を記憶し、
その記憶した前記挿入中心位置の情報に基づいて、前記引抜移動経路を調整する
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。
The route teaching unit includes:
When it is detected via the force detection means that the reaction force in the pulling direction generated in the assembly work is changed in a decreasing direction when the robot hand is performing the pulling operation. Search for the insertion center position of the orthogonal plane with respect to the drawing direction in the inserted portion, and store information on the insertion center position,
5. The robot teaching apparatus according to claim 1, wherein the drawing movement path is adjusted based on the stored information on the insertion center position. 6.
前記経路教示部には、前記引抜方向についての前記力覚検出手段の信号のレベルであり、前記組付ワークの重量に対応する重量対応レベルが予め設定され、
前記経路教示部は、
前記ロボットハンドに前記引抜動作を実行させているときに、前記引抜方向についての前記力覚検出手段の信号のレベルが、前記重量対応レベルであることを、前記力覚検出手段を介して検出した場合に、前記被挿入部における前記引抜方向に対する直交面の挿入中心位置を探索して、その挿入中心位置の情報を記憶し、
その記憶した前記挿入中心位置の情報に基づいて、前記引抜移動経路を調整する
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。
The path teaching unit is a signal level of the force sense detecting means for the pulling direction, and a weight corresponding level corresponding to the weight of the assembled work is preset,
The route teaching unit includes:
When the robot hand is performing the pulling operation, it is detected via the force sense detecting means that the level of the signal of the force sense detecting means in the pulling direction is the level corresponding to the weight. In this case, search for the insertion center position of the orthogonal plane with respect to the drawing direction in the inserted portion, and store the information of the insertion center position.
5. The robot teaching apparatus according to claim 1, wherein the drawing movement path is adjusted based on the stored information on the insertion center position. 6.
前記経路教示部は、
前記引抜動作としての第1引抜動作を前記ロボットハンドに実行させているときに、前記組付ワークに生じる反力のうち前記引抜方向としての第1引抜方向への反力が増加方向に変化したことを、前記力覚検出手段を介して検出した場合に、前記第1引抜動作を前記ロボットハンドに停止させ、
前記第1引抜方向とは異なる方向であり予め設定された第2引抜方向へ向けた引抜動作である第2引抜動作を前記ロボットハンドに実行させる
ことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。
The route teaching unit includes:
When the robot hand is executing the first extraction operation as the extraction operation, the reaction force in the first extraction direction as the extraction direction among the reaction forces generated in the assembly work has changed in an increasing direction. When the fact is detected via the force sense detecting means, the first pulling operation is stopped by the robot hand,
The robot hand is caused to execute a second pulling operation which is a direction different from the first pulling direction and is a pulling operation toward a preset second pulling direction. The robot teaching apparatus according to any one of the above.
前記経路教示部は、前記ロボットハンドに前記第2引抜動作を実行させる際に、
前記第2引抜方向に沿う第4並進軸に対して直交しかつ互いに直交する第5及び第6並進軸のそれぞれに沿う並進運動と、前記第4並進軸、前記第5並進軸及び前記第6並進軸のそれぞれに対する軸周りへの回転運動とを、前記組付ワークを把持している前記ロボットハンドに実行させ、
これらの並進運動及び回転運動によって前記組付ワークに生じる反力が最小となる前記ロボットハンドの位置姿勢を探索し、その探索した位置姿勢を方向変更位置姿勢として記憶し、その方向変更位置姿勢を前記引抜移動経路に含める
ことを特徴とする請求項7記載のロボットの教示装置。
When the path teaching unit causes the robot hand to execute the second extraction operation,
Translational motion along each of the fifth and sixth translational axes orthogonal to and perpendicular to the fourth translational axis along the second pulling direction, the fourth translational axis, the fifth translational axis, and the sixth Rotational movement around the axis with respect to each of the translation axes is executed by the robot hand holding the assembly work,
The position and orientation of the robot hand that minimizes the reaction force generated in the assembly work by these translational and rotational motions is searched, the searched position and orientation are stored as the direction change position and orientation, and the direction change position and orientation are stored. The robot teaching device according to claim 7, wherein the robot teaching device is included in the drawing movement path.
前記経路教示部は、
前記引抜動作の姿勢の前記ロボットハンドに前記組付ワークの把持及び把持解除を繰り返し実行させて、前記引抜動作の姿勢の前記ロボットハンドが前記引抜移動経路の起点で前記組付ワークを把持している状態、及びその把持を解除している状態の両方の状態での前記力覚検出手段の信号レベルを除去するための開閉対応調整値を取得し、
前記力覚検出手段の信号レベルを前記開閉対応調整値で調整して、前記組付ワークに生じる反力を監視する
ことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。
The route teaching unit includes:
The robot hand in the pulling-out posture is repeatedly executed to hold and release the assembled work, and the robot hand in the pulling-out posture grips the assembled work at the starting point of the pulling movement path. Obtaining an opening / closing correspondence adjustment value for removing the signal level of the force sense detecting means in both the state where the grip is released and the state where the grip is released,
9. The reaction force generated in the assembly work is monitored by adjusting a signal level of the force sense detection means with the adjustment value corresponding to the opening / closing. 9. Robot teaching device.
前記経路教示部は、
前記引抜動作の姿勢の前記ロボットハンドが前記組付ワークを空中で把持しているときに、そのときの前記力覚検出手段の信号レベルを除去するための重量対応調整値を取得し、
前記力覚検出手段の信号レベルを前記重量対応調整値で調整して、前記組付ワークに生じる反力を監視する
ことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。
The route teaching unit includes:
When the robot hand in the pulling-out posture is gripping the assembly work in the air, obtain a weight-related adjustment value for removing the signal level of the force detection means at that time,
9. The reaction force generated in the assembly work is monitored by adjusting a signal level of the force sense detection means with the weight-related adjustment value. 9. Robot teaching device.
前記経路教示部には、前記組付ワーク、前記被組付ワーク及び前記ロボットハンドのそれぞれの3次元形状に関する3次元形状情報を予め記憶しているオフラインプログラミング装置の前記3次元形状情報に基づく演算処理によって、前記組付ワークの引抜方向と前記ロボットハンドの引抜開始位置とを含む初期設定情報が与えられ、
前記経路教示部は、前記初期設定情報に基づいて、前記ロボットハンドに前記引抜開始位置へ移動させて、その後に前記被組付ワークに組み付けられた前記組付ワークを前記ロボットハンドに把持させ、前記ロボットハンドに前記引抜方向への前記引抜動作を実行させる
ことを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。
Calculation based on the three-dimensional shape information of the off-line programming device that stores in advance three-dimensional shape information on the three-dimensional shapes of the assembly work, the work to be assembled, and the robot hand in the path teaching unit. By the processing, initial setting information including a drawing direction of the assembly work and a drawing start position of the robot hand is given,
The path teaching unit moves the robot hand to the extraction start position based on the initial setting information, and then causes the robot hand to grip the assembly work assembled to the assembly work. The robot teaching apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the robot hand is caused to perform the extraction operation in the extraction direction.
前記経路教示部は、前記ロボットハンドの移動経路を生成する際に、前記力覚検出手段の信号と、前記引抜方向との少なくともいずれか一方を表示機器に表示するための表示情報を生成する
ことを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。
The path teaching unit generates display information for displaying on the display device at least one of the signal of the force sense detecting unit and the pulling direction when generating the movement path of the robot hand. The robot teaching apparatus according to claim 1, wherein the robot teaching apparatus is a robot.
前記経路教示部は、前記被組付ワークが載置された被組付ワーク治具と、前記ロボットハンドとの少なくともいずれか一方に取り付けられた前記力覚検出手段を介して、前記組付ワークに生じる反力を監視する
ことを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置。
The path teaching unit includes the assembly work through the force detection means attached to at least one of the assembly work jig on which the assembly work is placed and the robot hand. The robot teaching device according to claim 1, wherein a reaction force generated in the robot is monitored.
ロボットハンドの動作を制御する動作制御部と、
請求項1から請求項13までのいずれか1項に記載のロボットの教示装置の経路教示部と
を備えることを特徴とするロボットの制御装置。
An operation control unit for controlling the operation of the robot hand;
14. A robot control device comprising: a route teaching unit of the robot teaching device according to any one of claims 1 to 13.
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