JP2015142952A - Teaching method for component inserting operation of robot, and operation method of robot using the same - Google Patents

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藤原 茂喜
Shigeki Fujiwara
茂喜 藤原
高野 健
Takeshi Takano
健 高野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a teaching method for component inserting operation of a robot in which a teaching operator who is not familiar with teaching the robot can easily teach the inserting operation in such a case, and an operation method of the robot using the same.SOLUTION: As a method of teaching a track of insertion of an insert component gripped by an end effector 18 of a parallel link robot 10 into an insertion target member, there is provided a teaching method for component inserting operation of a robot that includes: teaching a track of an extracting operation for the insert component inserted into the insertion target member; and setting a track in the opposite direction from the taught track of the extracting operation for the insert component as a track of the component inserting operation.

Description

本発明は、産業用途を主とするロボットの部品挿入動作の教示方法、及びそれを用いたロボットの動作方法に関するものである。   The present invention relates to a teaching method of component insertion operation of a robot mainly for industrial use, and a robot operation method using the teaching method.

従来、ロボットアーム先端に取り付けたエンドエフェクタに保持されたワークを対象物に挿入作業を行う部品挿入用ロボットシステムに用いられる教示方法としては、力表示手段を用いるものがある。(特許文献1参照)
特許文献1では、図12に示すように、教示作業者が、作用力表示手段56に表示される押し圧力と探索移動量表示手段57に表示される偏差とに基づいて、押し圧設定手段55を操作することで、探索動作中に押し圧の調整が可能としている。
Conventionally, as a teaching method used for a component insertion robot system for inserting a workpiece held by an end effector attached to the tip of a robot arm into an object, there is a method using force display means. (See Patent Document 1)
In Patent Document 1, as shown in FIG. 12, the teaching worker sets the pressing force setting means 55 based on the pressing force displayed on the acting force display means 56 and the deviation displayed on the search movement amount display means 57. By operating, the pressing pressure can be adjusted during the search operation.

特開2009−190147号公報JP 2009-190147 A

しかしながら、従来の教示方法では、ロボットの教示作業者が、押し圧力や探索移動量に基づいて圧設定手段を操作する必要があり、また、熟練の作業が必要となるという課題を有している。   However, the conventional teaching method has a problem that the teaching operator of the robot needs to operate the pressure setting means based on the pressing force and the search movement amount, and requires skilled work. .

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、例えばロボットの教示に慣れていない教示作業者が挿入作業を教示する場合であっても、簡単に教示ができるロボットの部品挿入動作の教示方法、及びそれを用いたロボットの動作方法を実現することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems. For example, even when a teaching worker who is not accustomed to teaching a robot teaches an insertion work, a teaching method of a robot component insertion operation that can be easily taught. And an operation method of a robot using the same.

上記目的を達成するために、本発明のロボットの部品挿入動作の教示方法は、ロボットの可動プレートに設けられたエンドエフェクタで把持した挿入部品を被挿入部材に挿入する軌跡を教示する方法において、前記被挿入部材に挿入された前記挿入部品の抜き動作の軌跡を教示し、教示された前記挿入部品の抜き動作の軌跡の逆方向の軌跡を、部品挿入動作の軌跡として設定することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the teaching method of the component insertion operation of the robot according to the present invention is a method for teaching a trajectory of inserting an insertion component gripped by an end effector provided on a movable plate of a robot into an inserted member. A trajectory of the extraction operation of the insertion part inserted into the member to be inserted is taught, and a trajectory in the direction opposite to the trajectory of the insertion operation of the inserted part is set as a trajectory of the component insertion operation. To do.

本発明によれば、例えばロボットの教示に慣れていない教示作業者が挿入作業を教示する場合であっても、簡単にロボットの教示をすることができる。   According to the present invention, for example, even when a teaching worker who is not used to teaching a robot teaches an insertion work, the robot can be taught easily.

本発明の実施の形態1におけるパラレルリンクロボットの概略図Schematic of the parallel link robot in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1における手づたえ教示を示す図The figure which shows the teaching method in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における手づたえによる教示方法を示す図The figure which shows the teaching method by the hand gesture in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における手づたえによる教示方法を示すフローチャートThe flowchart which shows the teaching method by the hand gesture in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1におけるロボットによる挿入を示す図The figure which shows the insertion by the robot in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1におけるロボットによる挿入を示すフローチャートThe flowchart which shows the insertion by the robot in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2におけるコンプライアンス制御の説明図Explanatory drawing of the compliance control in Embodiment 2 of this invention 弾性中心を挿入部品先端中央に配置した場合の挿入モデルを示す図Diagram showing the insertion model when the elastic center is placed at the center of the tip of the insertion part 本発明の実施の形態2における弾性中心を挿入部品先端中央に配置した場合の挿入モデルを示す図The figure which shows the insertion model at the time of arrange | positioning the elastic center in Embodiment 2 of this invention in the center of the tip of an insertion component 本発明の実施の形態2および3におけるロボットによる挿入を示すフローチャートThe flowchart which shows the insertion by the robot in Embodiment 2 and 3 of this invention 本発明の実施の形態3におけるコンプライアンス制御のブロック図Block diagram of compliance control in Embodiment 3 of the present invention 特許文献1の実施例の図Figure of Example of Patent Document 1

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1のパラレルリンクロボット10の概略構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a parallel link robot 10 according to the first embodiment of the present invention.

図1において、パラレルリンクロボット10は、固定プレート12と可動プレート13とを、複数のアーム14及びリンク17で連結している。このパラレルリンクロボット10は、アーム14及びリンク17の位置または姿勢を制御することで、可動プレート13の動作を制御することができる。   In FIG. 1, the parallel link robot 10 connects a fixed plate 12 and a movable plate 13 by a plurality of arms 14 and links 17. The parallel link robot 10 can control the operation of the movable plate 13 by controlling the position or posture of the arm 14 and the link 17.

本実施の形態1のパラレルリンクロボット10の可動プレート13は、それ自体の駆動源等の重量物が無く極めて軽量な構造であるため、可動プレート13を高速に動作させる高速動作または手づたえ教示などに有用である。なお、「手づたえ教示」とは、モータ15の電源を切った状態で、可動プレート13をユーザ(教示作業者)が直接手に取って直接移動させ、このユーザの手による教示の動作軌跡をエンコーダ15aにより記録することにより、可動プレート13の動作軌跡をダイレクトにパラレルリンクロボット10に教示する方法である。可動プレート13には、例えば、対象物(挿入部品)を把持するためのエンドエフェクタ18が取り付けられる。   Since the movable plate 13 of the parallel link robot 10 according to the first embodiment has an extremely light structure without a heavy object such as its own drive source, the movable plate 13 can be operated at high speed or at a high speed. Useful for teaching. Note that “hand teaching” means that the user (teaching worker) directly moves the movable plate 13 while the power of the motor 15 is turned off, and the teaching operation by the user's hand is performed. In this method, the locus of the movable plate 13 is directly taught to the parallel link robot 10 by recording the locus with the encoder 15a. For example, an end effector 18 for gripping an object (inserted part) is attached to the movable plate 13.

アーム14は、固定プレート12に内蔵されたモータ15の主軸に接続されている。モータ15は、関節角度検出手段としてのエンコーダ15aを備えている。エンコーダ15aを用いることで、アーム14の角度を検出することができる。モータ15は、パラレルリンクロボット10の動力源の一例である。図1では、図を簡略化するためにモータ15を1つだけ図示しているが、本実施の形態1のパラレルリンクロボット10は、6つのアーム14それぞれにモータ15が接続されている。すなわち、本実施の形態1のパラレルリンクロボット10の固定プレート12には、モータ15およびエンコーダ15aが6つ内蔵されている。   The arm 14 is connected to a main shaft of a motor 15 built in the fixed plate 12. The motor 15 includes an encoder 15a as a joint angle detection means. The angle of the arm 14 can be detected by using the encoder 15a. The motor 15 is an example of a power source of the parallel link robot 10. In FIG. 1, only one motor 15 is shown to simplify the drawing, but in the parallel link robot 10 of the first embodiment, the motor 15 is connected to each of the six arms 14. That is, the fixed plate 12 of the parallel link robot 10 according to the first embodiment includes six motors 15 and six encoders 15a.

ここで、所定の空間内に設定される固定座標系において、パラレルリンクロボット10の可動プレート13の位置および姿勢を自在に設定するためには、可動プレート13が6つの自由度(可動軸)を有することが必要である。本実施の形態1のパラレルリンクロボット10は、1つのアーム14および1つのリンク17および1つのモータ15から構成される組を6組用いると共に、モータ15の回転を1組毎に独立に制御することによって、6つの自由度を実現している。つまり、可動プレート13は、3組6つのアーム14及び3組6つのリンク17により固定プレート12に対して姿勢変更自在に接続され、6つのアーム14の回転角度に応じてその位置および姿勢が変化する。すなわち、可動プレート13の位置および姿勢は、アーム14およびリンク17によって連結および拘束されることにより、アーム14の回転角度をモータ15などの駆動源で制御することによって、アーム14およびリンク17の位置および姿勢に応じて、空間内で変化することができる。   Here, in order to freely set the position and posture of the movable plate 13 of the parallel link robot 10 in a fixed coordinate system set in a predetermined space, the movable plate 13 has six degrees of freedom (movable axes). It is necessary to have. The parallel link robot 10 according to the first embodiment uses six sets including one arm 14, one link 17, and one motor 15, and independently controls the rotation of the motor 15 for each set. In this way, six degrees of freedom are realized. That is, the movable plate 13 is connected to the fixed plate 12 by three sets of six arms 14 and three sets of six links 17 so that the posture can be freely changed, and the position and posture of the movable plate 13 change according to the rotation angle of the six arms 14. To do. That is, the position and posture of the movable plate 13 are connected and restrained by the arm 14 and the link 17, and the position of the arm 14 and the link 17 is controlled by controlling the rotation angle of the arm 14 with a drive source such as the motor 15. And can change in space depending on the posture.

アーム14は、その一端が固定プレート12に取り付けられており、所定の1軸周りに所定の面内を旋回するように構成されている。リンク17の両端は、空間内を自由旋回することが可能なジョイント部11で接続されている。ジョイント部11は、軸受の一例である。リンク17の一端はジョイント部11によりアーム14の他端に接続され、リンク17の他端はユニバーサルジョイント21により可動プレート13に接続されている。ユニバーサルジョイント21は、交差した2つのジョイントにより構成されるものである。   One end of the arm 14 is attached to the fixed plate 12, and is configured to rotate in a predetermined plane around a predetermined axis. Both ends of the link 17 are connected by a joint portion 11 capable of freely turning in the space. The joint part 11 is an example of a bearing. One end of the link 17 is connected to the other end of the arm 14 by the joint portion 11, and the other end of the link 17 is connected to the movable plate 13 by the universal joint 21. The universal joint 21 is constituted by two intersecting joints.

次に、本実施の形態1のパラレルリンクロボット10における部品挿入動作の教示方法について説明する。   Next, a teaching method of component insertion operation in the parallel link robot 10 of the first embodiment will be described.

図2に示すように、教示は手で可動プレートを持って、動かしたい軌跡を覚えさせることで実現する。   As shown in FIG. 2, teaching is realized by holding a movable plate by hand and learning a trajectory to be moved.

ここで、部品挿入動作とは、挿入部品を被挿入部材のホール(被挿入部)に入れる挿入動作である。ここでは、図3の工程図と図4のフローチャートを参照しながら説明する。   Here, the component insertion operation is an insertion operation of inserting an insertion component into a hole (inserted portion) of a member to be inserted. Here, description will be made with reference to the process diagram of FIG. 3 and the flowchart of FIG.

まず、図3(1)に示す様に、予め挿入部品を被挿入部材のホールに入れておく(図4のS01参照)。なお、この状態が組立完了状態である。   First, as shown in FIG. 3 (1), an insertion part is previously placed in the hole of the member to be inserted (see S01 in FIG. 4). This state is an assembly completion state.

次に、図3(2)に示す様に、可動プレート13に設けられたエンドエフェクタ18のチャックを開いた状態で可動プレート13を挿入部品に対して近づけ、図3(3)に示す様に、エンドエフェクタ18のチェックで挿入部品を掴む。次に、図3(4)に示す様に、人の手により、ホールから挿入部品を引き抜く。次に、図3(5)に示す様に、人の手により、挿入部品を部品の供給位置まで移動させる。そして、図3(6)に示す様に、チャックを外すことで挿入部品を離す。最後に、図3(7)に示す様に、挿入部品および部品の供給位置から可動プレート13を離すことで、可動プレート13を退避させる。これら、この人の手により教示された一連の抜き動作の軌跡を、パラレルリンクロボット10の記憶部に記憶させる(図4のS02参照)。   Next, as shown in FIG. 3 (2), the movable plate 13 is brought close to the inserted part with the chuck of the end effector 18 provided on the movable plate 13 open, and as shown in FIG. 3 (3). The insert part is grasped by checking the end effector 18. Next, as shown in FIG. 3 (4), the inserted part is pulled out from the hole by a human hand. Next, as shown in FIG. 3 (5), the insertion part is moved to the part supply position by a human hand. Then, as shown in FIG. 3 (6), the insertion part is released by removing the chuck. Finally, as shown in FIG. 3 (7), the movable plate 13 is retracted by moving the movable plate 13 away from the insertion part and the supply position of the part. These trajectories of a series of pulling operations taught by the hand of the person are stored in the storage unit of the parallel link robot 10 (see S02 in FIG. 4).

そして、抜き動作の逆方向の軌跡を、挿入動作の軌跡として設定する(図4のS03参照)。   Then, the trajectory in the reverse direction of the extracting operation is set as the trajectory of the inserting operation (see S03 in FIG. 4).

本実施の形態1のロボットの部品挿入動作の教示方法は、このようにして、抜き動作の逆方向の軌跡を挿入動作の軌跡として教示することで、ロボットの教示に慣れていない教示作業者が挿入作業を教示する場合であっても、簡単にロボットの教示をすることを可能とする。   In this way, the teaching method for the component insertion operation of the robot according to the first embodiment teaches a teaching worker who is not familiar with the teaching of the robot by teaching the trajectory in the reverse direction of the extraction operation as the trajectory of the insertion operation. Even when teaching an insertion operation, it is possible to easily teach a robot.

さらに、このように教示した動作の軌跡を利用することにより、パラレルリンクロボット10による部品挿入動作とそれに伴う一連の動作(図5を参照)を、繰返し実現できる。図6に、この動作のフローチャートを示す。なお、これらの動作は、図示しないパラレルリンクロボット10の制御部での制御により行われる。   Furthermore, by using the motion trajectory taught in this way, the component insertion operation by the parallel link robot 10 and a series of operations (see FIG. 5) associated therewith can be repeatedly realized. FIG. 6 shows a flowchart of this operation. These operations are performed under the control of the control unit of the parallel link robot 10 (not shown).

まず、図5(1)に示す様に、可動プレート13を、エンドエフェクタ18のチャックを開いた状態で、挿入部品に接近させ(図6のS11参照)、図5(2)に示す様に、挿入部品を掴む位置で可動プレート13を停止させる(図6のS12参照)。   First, as shown in FIG. 5 (1), the movable plate 13 is brought close to the insertion part with the chuck of the end effector 18 opened (see S11 in FIG. 6), as shown in FIG. 5 (2). Then, the movable plate 13 is stopped at the position where the insertion part is gripped (see S12 in FIG. 6).

次に、図5(3)に示す様に、挿入部品をエンドエフェクタ18のチャックで掴んで(図6のS13参照)、図5(4)に示す様に、可動プレート13を被挿入部材のホールの近くまで移動させる(図6のS14参照)。   Next, as shown in FIG. 5 (3), the insertion part is held by the chuck of the end effector 18 (see S13 in FIG. 6), and the movable plate 13 is inserted into the member to be inserted as shown in FIG. 5 (4). Move to near the hole (see S14 in FIG. 6).

次に、図5(5)に示す様に、可動プレート13をホールに接近させて(図6のS15参照)、図5(6)に示す様に、前述の抜き動作の逆再生(抜き動作の逆方向の動作)である挿入動作を開始し(図6のS16参照)、図5(7)に示す様に、挿入動作を完了させる(図6のS17参照)。   Next, as shown in FIG. 5 (5), the movable plate 13 is brought close to the hole (see S15 in FIG. 6), and as shown in FIG. The insertion operation is started (see S16 in FIG. 6), and the insertion operation is completed as shown in FIG. 5 (7) (see S17 in FIG. 6).

最後に、図5(8)に示す様に、エンドエフェクタ18のチャックを挿入部品から外し、可動プレート13をホールから退避させる(図6のS18参照)。   Finally, as shown in FIG. 5 (8), the chuck of the end effector 18 is removed from the insertion part, and the movable plate 13 is retracted from the hole (see S18 in FIG. 6).

尚、本発明の一実施の形態である、図5(1)から図5(8)に示すパラレルリンクロボット10による部品挿入動作とそれに伴う一連の動作の内、特に、図5(5)から図5(7)に示す動作が、図3乃至図4で説明した本実施の形態の教示方法により教示された部品挿入用の軌跡を利用する効果の高い動作である。また、図5(1)から図5(4)に示す動作、及び、図5(8)に示す動作についての教示方法は、従来の手づたえ教示でも良いし、或いは軌跡の座標を直接指定する教示等、他の教示方法を用いても良いが、動作の連続性を考えると、図3(5)に示すように部品の供給位置まで本実施の形態の教示方法により教示しておくのが望ましい。   Note that, among the parts inserting operation by the parallel link robot 10 shown in FIGS. 5 (1) to 5 (8) and a series of operations associated therewith, particularly from FIG. 5 (5), which is an embodiment of the present invention. The operation shown in FIG. 5 (7) is a highly effective operation using the part insertion trajectory taught by the teaching method of the present embodiment described with reference to FIGS. Also, the teaching method for the operations shown in FIGS. 5 (1) to 5 (4) and the operation shown in FIG. 5 (8) may be a conventional teaching method, or the coordinates of the trajectory may be directly set. Other teaching methods such as designated teaching may be used. However, considering the continuity of operation, teaching is performed by the teaching method of the present embodiment up to the component supply position as shown in FIG. Is desirable.

このように挿入部品を抜く軌跡を記憶させ、そのまま逆方向に動作する軌跡を教示することで、クリアランスの小さい嵌め合い挿入であっても、挿入入口付近に衝突することもなく、位置制御のみでスムーズに挿入できる。これは、既に挿入されている挿入部品を抜くときの動作が、抜くときゆえのブレがないためであると考えられる。   By memorizing the trajectory for removing the insertion part in this way and teaching the trajectory that moves in the reverse direction as it is, even if it is a fitting insertion with a small clearance, it does not collide near the insertion entrance, and only by position control Can be inserted smoothly. This is considered to be because the operation when removing the inserted part that has already been inserted has no blurring due to the removal.

なお、挿入部品を直接手で把持して教示する場合、ホール(被挿入部)の底まで挿入部品が届いていない状態から教示が開始される可能性がある。この場合、ホール(被挿入部)が円柱形状の穴であれば、予めホール(被挿入部)の底の高さ(深さ)を設定しておくと共に、挿入部品の挿入深さを読み取ることで、これらの情報に基づいて挿入部品とホール(被挿入部)の底の位置のズレを検出することができる。そして、教示開始位置からこの位置のズレ分だけ下方向(抜き動作の逆方向)に軌跡を延長させることで、ホール(被挿入部)の底に挿入部品が届いていない状態でも、より正確に軌跡を教示することができる。   Note that when teaching by directly gripping the insertion part by hand, there is a possibility that the teaching may be started from a state where the insertion part has not reached the bottom of the hole (inserted portion). In this case, if the hole (inserted portion) is a cylindrical hole, the height (depth) of the bottom of the hole (inserted portion) is set in advance and the insertion depth of the inserted part is read. Thus, based on these pieces of information, it is possible to detect a displacement between the position of the insertion part and the bottom of the hole (inserted portion). And by extending the trajectory downward from the teaching start position by the amount of deviation of this position (the reverse direction of the pulling operation), even when the inserted part does not reach the bottom of the hole (inserted part), it is more accurate A trajectory can be taught.

(実施の形態2)
本実施の形態2では、上記実施の形態1で説明した教示方法により教示された部品挿入用の軌跡を用いて、パラレルリンクロボット10に部品挿入の一連の動作を行わせる際に、挿入部品やホールに加工誤差や組立誤差やチャック時の把持誤差などが微妙に存在するときであっても、スムーズに挿入できるように、コンプライアンス制御を加える場合について説明する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, when the parallel link robot 10 performs a series of component insertion operations using the component insertion trajectory taught by the teaching method described in the first embodiment, A case will be described in which compliance control is applied so that a hole can be smoothly inserted even when a processing error, an assembly error, a gripping error at the time of chucking, or the like slightly exists in the hole.

本実施の形態では、パラレルリンクロボット10のコンプライアンス制御を、図7に示すように、先端に弾性中心を設置し、その位置を基準にxyz各軸方向の弾性定数や粘性係数、各軸周りのθx、θy、θzに関する弾性定数や粘性係数を、計6軸それぞれに対して設定することと定義している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the compliance control of the parallel link robot 10 is performed by setting an elastic center at the tip, and with reference to the position, the elastic constant and viscosity coefficient in each xyz axial direction, It is defined that the elastic constants and viscosity coefficients for θx, θy, and θz are set for each of the six axes in total.

本実施の形態のパラレルリンクロボット10は、可動プレート13とエンドエフェクタ18の間に力センサ20を設け、弾性中心の位置を挿入部品の先端中央に設定することで、コンプライアンス制御を可能としている。   The parallel link robot 10 of the present embodiment is provided with a force sensor 20 between the movable plate 13 and the end effector 18, and the compliance control can be performed by setting the position of the elastic center at the center of the tip of the insertion part.

図8(a)、図8(b)にコンプライアンス制御をした場合の一般的な挿入例を示す。   FIG. 8A and FIG. 8B show typical insertion examples when compliance control is performed.

図8(a)は可動プレート13に設けたエンドエフェクタ18で挿入部品を掴んだ状態で、ホールに挿入するモデルである。ここで、挿入動作における弾性中心を挿入部品の先端中央に設定している。この状態で可動プレート13をホールに近づける(図8(a)の(1)「接近」を参照)。そして、挿入部品がホールに接触し、力センサ20のセンシング結果に基づいて、挿入部品又はホールの面取り部(この図ではホールの面取り)に沿って、並進誤差分を横に移動しながらホールに挿入されていく(図8(a)の(2)「並進」を参照)。一旦ホールに挿入され始めると引っ掛かりが生じてしまいそうになるが、弾性中心が先端にあるため、引っ掛かりを生じさせずに挿入できる(図8(a)の(3)「挿入」を参照)。図8(b)は挿入部品に筒を挿入する場合のモデルである。   FIG. 8A shows a model that is inserted into a hole in a state where an insertion part is held by an end effector 18 provided on the movable plate 13. Here, the center of elasticity in the insertion operation is set to the center of the tip of the insertion part. In this state, the movable plate 13 is brought close to the hole (see (1) “approach” in FIG. 8A). Then, the insertion part comes into contact with the hole, and based on the sensing result of the force sensor 20, along the chamfered part of the insertion part or hole (in this figure, the chamfer of the hole) It is inserted (see (2) “Translation” in FIG. 8A). Once it starts to be inserted into the hole, it is likely to be caught, but since the elastic center is at the tip, it can be inserted without causing the catch (see (3) “Insert” in FIG. 8A). FIG. 8B shows a model when a cylinder is inserted into an insertion part.

本発明の一実施の形態における、パラレルリンクロボット10の部品挿入の一連の動作にコンプライアンス制御を加えた例を、図9と図10のフローチャートで説明する。   An example in which compliance control is added to a series of component insertion operations of the parallel link robot 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

尚、教示方法は実施の形態1と同様であるため、説明は省略する。   Since the teaching method is the same as that of the first embodiment, the description is omitted.

まず、図9(1)に示す様に、可動プレート13のエンドエフェクタ18のチャックを開いた状態で、可動プレート13を挿入部品に近づけ(図10のS21参照)、図9(2)に示す様に、可動プレート13を停止させる(図10のS22参照)。   First, as shown in FIG. 9A, with the chuck of the end effector 18 of the movable plate 13 opened, the movable plate 13 is brought close to the insertion part (see S21 in FIG. 10), and shown in FIG. 9B. Similarly, the movable plate 13 is stopped (see S22 in FIG. 10).

次に、図9(3)に示す様に、エンドエフェクタ18で挿入部品をで掴んで(図10のS23参照)、図9(4)に示す様に、可動プレート13をホールの近くまで移動させる(図10のS24参照)。   Next, as shown in FIG. 9 (3), the end effector 18 grips the inserted part (see S23 in FIG. 10), and as shown in FIG. 9 (4), the movable plate 13 is moved close to the hole. (See S24 in FIG. 10).

次に、図9(5)に示す様に、コンプライアンス制御に切り替え、弾性中心の位置を挿入部品の先端中央にセッティングした状態で、前述の抜き動作の逆方向の動作である挿入動作を開始させる(図10のS25参照)。挿入時にコンプライアンス制御を行うことで、図9(6)、(7)に示す様に、ホールの位置がずれていたとしても、挿入動作を自動的に修正しながら、挿入することができる(図10のS26参照)。   Next, as shown in FIG. 9 (5), switching to compliance control is started, and the insertion operation, which is the reverse operation of the aforementioned extraction operation, is started with the position of the elastic center being set at the center of the tip of the insertion part. (Refer to S25 in FIG. 10). By performing compliance control at the time of insertion, as shown in FIGS. 9 (6) and (7), even if the position of the hole is shifted, it can be inserted while automatically correcting the insertion operation (see FIG. 9). 10 S26).

最後に、図9(8)に示す様に、エンドエフェクタ18を挿入部品から外し、可動プレート13をホールから退避させる(図10のS27参照)。   Finally, as shown in FIG. 9 (8), the end effector 18 is removed from the insertion part, and the movable plate 13 is retracted from the hole (see S27 in FIG. 10).

この様に、挿入時にコンプライアンス制御を行うことで、挿入部品を被挿入部材のホールに挿入させる過程において、力センサ20が被挿入部材への挿入部品の接触による力変位を検知し、目標位置からの変位のズレに応じて弾性定数と弾性中心の位置を制御することが出来る。   In this way, by performing compliance control at the time of insertion, in the process of inserting the insertion part into the hole of the member to be inserted, the force sensor 20 detects the force displacement due to the contact of the insertion part with the member to be inserted, and from the target position. The elastic constant and the position of the elastic center can be controlled in accordance with the displacement of.

即ち、挿入部品やホールに加工誤差や組立誤差、チャック時の把持誤差などあっても、教示された軌跡と逆方向の動作の軌跡においてコンプライアンス制御することで、それら誤差が自動的に修正されて挿入できる。なお、実施の形態1の手づたえ教示の軌跡の逆の動作をした上での、コンプライアンス制御なので、少しの面取りだけで精密な挿入が可能となる。   In other words, even if there is a processing error, assembly error, gripping error during chucking, etc. in the inserted part or hole, the error is automatically corrected by performing compliance control on the trajectory in the direction opposite to the taught trajectory. Can be inserted. In addition, since it is a compliance control after performing the operation | movement reverse to the locus | trajectory of the teaching teaching of Embodiment 1, precise insertion is possible only by a little chamfering.

(実施の形態3)
本実施の形態3では、上記実施の形態1で説明した教示方法により教示された部品挿入用の軌跡を用いて、パラレルリンクロボット10に部品挿入の一連の動作を行わせる際に、上記実施の形態2で説明した力センサを用いないコンプライアンス制御について説明する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, when the parallel link robot 10 performs a series of component insertion operations using the component insertion trajectory taught by the teaching method described in the first embodiment, the above-described implementation is performed. The compliance control that does not use the force sensor described in the second embodiment will be described.

力センサ20(図9(1)参照)は歪みを力に変換しているため、衝撃に弱く壊れやすい。これをエンドエフェクタ18や可動プレート13周辺に装着して動作させた場合、何らかのミスにより周囲に衝突すると力センサ20が壊れることがある。よって、力センサを用いないコンプライアンス制御は、簡易な構成であると共に耐久性に優れたものである。図11にブロック図を示す。目標の弾性中心を設定し、その設定した位置からの変位量および差分から、粘弾性を計算し、目標とする発生力が求まる。位置制御を用いて力制御のように動作させるため、次に位置制御の計算が入る。目標とする発生力から、実際の発生力の差分を取る。実際の発生力はモータ15の電流値から推定できる。これにより、高価でかつ衝撃に弱い力センサを用いなくてもコンプライアンス制御が可能となる。   Since the force sensor 20 (see FIG. 9A) converts strain into force, it is vulnerable to impact and easily broken. When this is mounted and operated around the end effector 18 or the movable plate 13, the force sensor 20 may be broken if it collides with the periphery due to some mistake. Therefore, the compliance control without using the force sensor has a simple configuration and excellent durability. FIG. 11 shows a block diagram. The target elastic center is set, viscoelasticity is calculated from the displacement amount and the difference from the set position, and the target generated force is obtained. In order to operate like force control using position control, calculation of position control is next entered. Take the difference of the actual generated force from the target generated force. The actual generated force can be estimated from the current value of the motor 15. As a result, compliance control can be performed without using an expensive force sensor that is weak against impact.

挿入例は、力センサ20の存在しない図9と同様であり、教示方法は前述の実施の形態1と同様である。また、フローチャートも図10と同様である。   An example of insertion is the same as in FIG. 9 where the force sensor 20 is not present, and the teaching method is the same as in the first embodiment. The flowchart is also the same as FIG.

尚、以上説明した実施の形態では、予めホールに挿入された挿入部品をホールから抜く動作(図3(3)から図3(4)参照)の軌跡を記憶し、その記憶した抜き動作の逆向きの動作を部品挿入動作用の軌跡として教示する構成が、本発明の部品挿入用ロボットの教示方法の一例に該当する場合について説明した。しかしこれに限らず例えば、図3(3)から図3(7)までの一連の動作の軌跡(但し、エンドエフェクタ18の開閉動作は除く)を記憶し、その記憶した一連の動作(抜き動作を含む)の逆向きの動作の軌跡を、部品挿入の一連の動作の前半部分(図5(1)から図5(7)の動作に対応)の教示とし、且つ、記憶した図3(3)から図3(6)までの一連の動作の軌跡(但し、エンドエフェクタ18の開閉動作は除く)を、部品挿入の一連の動作の後半部分(図5(8)及び、それ以降の動作に対応)の教示として、両者の軌跡を滑らかに繋いで利用する構成であっても良い。   In the embodiment described above, the trajectory of the operation (see FIGS. 3 (3) to 3 (4)) for removing the inserted part previously inserted into the hole from the hole is stored, and the reverse of the stored extraction operation. In the above description, the configuration in which the motion of the orientation is taught as the locus for the component insertion operation corresponds to an example of the teaching method for the component insertion robot of the present invention. However, the present invention is not limited to this. For example, the trajectory of a series of operations from FIG. 3 (3) to FIG. 3 (7) (however, excluding the opening / closing operation of the end effector 18) is stored, and the stored series of operations (extraction operation). 3 (3) is used as a teaching of the first half of a series of component insertion operations (corresponding to the operations of FIGS. 5 (1) to 5 (7)) and stored in FIG. ) To FIG. 3 (6) (except for the opening / closing operation of the end effector 18) in the latter half of the part insertion series of operations (FIG. 5 (8) and subsequent operations). For example, a configuration may be used in which the loci of both are connected smoothly.

また、上記実施の形態では、クリアランスの小さいはめあい挿入動作において、挿入部品を抜く動作の軌跡を記憶し、その記憶した抜き動作の軌跡の逆向きの動作を部品挿入用の軌跡として教示する場合について説明した。しかし、例えば、クリアランスの大きなはめあい挿入動作において、抜くときにブレが生じる場合には、ブレ防止を目的として、挿入部品と被挿入部材とのクリアランスに対応する厚みのスペーサを挿入部品又は被挿入部材に予め装着した後、抜き動作を行いその軌跡を記憶し、その記憶した抜き動作の軌跡の逆向きの動作を部品挿入用の軌跡として教示する構成であっても良い。   Further, in the above embodiment, in the fitting insertion operation with a small clearance, the locus of the operation for removing the inserted part is stored, and the operation opposite to the stored locus of the removing operation is taught as the part insertion locus. explained. However, for example, in the case of a fit insertion operation with a large clearance, when a blur occurs when the guide is pulled out, a spacer having a thickness corresponding to the clearance between the insert component and the insert member is inserted or inserted to prevent the shake. It is also possible to adopt a configuration in which after a pre-mounting operation is performed, an extraction operation is performed, the locus thereof is stored, and an operation opposite to the stored extraction operation locus is taught as a component insertion locus.

本発明は、ロボットの部品挿入動作の教示が容易であるので、例えば精密な挿入作業の教示などの用途に適用できる。   The present invention can be applied to applications such as teaching precise insertion work, for example, since teaching of robot component insertion operations is easy.

10 パラレルリンクロボット
11 ジョイント部
12 固定プレート
13 可動プレート
14 アーム
15 モータ
15a エンコーダ
17 リンク
18 エンドエフェクタ
21 ユニバーサルジョイント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Parallel link robot 11 Joint part 12 Fixed plate 13 Movable plate 14 Arm 15 Motor 15a Encoder 17 Link 18 End effector 21 Universal joint

Claims (7)

ロボットのエンドエフェクタで把持した挿入部品を被挿入部材に挿入する軌跡を教示する方法において、
前記被挿入部材に挿入された前記挿入部品の抜き動作の軌跡を教示し、
教示された前記挿入部品の抜き動作の軌跡の逆方向の軌跡を、部品挿入動作の軌跡として設定する、
ロボットの部品挿入動作の教示方法。
In a method of teaching a trajectory for inserting an insertion part gripped by an end effector of a robot into an inserted member,
Teach the trajectory of the extraction operation of the inserted part inserted into the inserted member,
Setting a trajectory in the opposite direction to the trajectory of the insertion operation of the inserted component as a trajectory of the component insertion operation;
Teaching method of robot part insertion operation.
前記挿入部品が、前記被挿入部材の被挿入部の底まで挿入されていない状態から教示を開始する場合、
前記被挿入部の底の深さ及び前記挿入部品の挿入深さに基づいて前記挿入部品と前記被挿入部の底とのズレを検出し、教示を開始する位置から前記ズレ分だけ前記挿入部品の抜き動作と逆方向に軌跡を延長させる、
請求項1に記載のロボットの部品挿入動作の教示方法。
When the teaching is started from a state where the insertion part is not inserted to the bottom of the insertion portion of the inserted member,
Based on the depth of the bottom of the insertion part and the insertion depth of the insertion part, a deviation between the insertion part and the bottom of the insertion part is detected, and the insertion part is equivalent to the deviation from the position where teaching is started. Extend the trajectory in the opposite direction
The teaching method of the component insertion operation of the robot according to claim 1.
前記挿入部品と前記被挿入部材とのクリアランスに対応する厚みのスペーサを、前記挿入部品または前記被挿入部材に予め装着して前記抜き動作を行う、
請求項1又は2に記載のロボットの部品挿入動作の教示方法。
A spacer having a thickness corresponding to the clearance between the insertion component and the inserted member is attached in advance to the insertion component or the inserted member to perform the extraction operation.
The teaching method of the part insertion operation | movement of the robot of Claim 1 or 2.
前記ロボットは、電磁モータにギヤのないダイレクトドライブモータを使用した6軸駆動のパラレルリンクロボットであると共に、前記エンドエフェクタが設けられた可動プレートと固定プレートから構成された、
請求項1乃至3の何れか一つに記載のロボットの部品挿入動作の教示方法。
The robot is a 6-axis drive parallel link robot that uses a direct drive motor without gears as an electromagnetic motor, and is composed of a movable plate and a fixed plate provided with the end effector.
The teaching method of the part insertion operation | movement of the robot as described in any one of Claims 1 thru | or 3.
請求項1乃至4の何れか一つに記載のロボットの部品挿入動作の教示方法により教示された軌跡を用いて、前記挿入部品の部品挿入動作を行う、
ロボットの動作方法。
The component insertion operation of the insertion component is performed using the locus taught by the teaching method of the component insertion operation of the robot according to any one of claims 1 to 4.
How the robot works.
前記エンドエフェクタは、把持した挿入部品にかかる接触力を検出可能な力検出部を備えており、
前記軌跡を用いた前記挿入部品の挿入動作に際し、前記力検出部で検出された接触力に基づく弾性中心を前記挿入部品の先端中央に設定する、
請求項5に記載のロボットの動作方法。
The end effector includes a force detection unit capable of detecting a contact force applied to a grasped insertion part,
In the insertion operation of the insertion part using the trajectory, an elastic center based on the contact force detected by the force detection unit is set at the center of the tip of the insertion part.
The robot operation method according to claim 5.
前記軌跡を用いた前記挿入部品の挿入動作に際し、前記被挿入部材への前記挿入部品の接触による変位を検知し、目標位置からの前記変位のズレに応じて弾性定数及び前記弾性中心の位置を制御する、
請求項6に記載のロボットの動作方法。
In the insertion operation of the insertion part using the locus, the displacement due to the contact of the insertion part with the member to be inserted is detected, and the elastic constant and the position of the elastic center are determined according to the displacement of the displacement from the target position. Control,
The robot operation method according to claim 6.
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