CN102189549A - 使用机器人的嵌合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用机器人的嵌合装置。提供即使在通过向嵌合方向的推压不能检测到足够的力矩的状况下，也能够不损伤工件地进行嵌合作业的嵌合装置以及嵌合方法。嵌合装置具备：判断是否正在进行嵌合工件相对于被嵌合工件的嵌合的嵌合进行判断部；在判断为未进行嵌合的情况下，使嵌合工件的现在的姿势变化，在变化的期间内基于检测测定出的嵌合方向的力或嵌合工件在嵌合方向的速度来探索嵌合工件的适当姿势的工件姿势探索部；以及使用探索出的嵌合工件的适当姿势，使把持嵌合工件的机器人继续进行嵌合动作的嵌合动作指示部。

Description

使用机器人的嵌合装置

技术领域

本发明涉及使用机器人来进行将工件插入对象物的孔中等的嵌合作业的嵌合装置。

背景技术

在使用利用了机器人的嵌合装置，通过该机器人的力控制来进行嵌合作业的情况下，能够以图7及图8所示那样的顺序进行工件的姿势误差的修正。即，例如，如图8的(a)部分所示，在由机器人把持圆柱状的工件W2并使其沿嵌合方向D1移动，从而嵌合在具有对应的嵌合孔H1的工件W1中的情况下，首先使工件彼此接触并检测由在两工件之间的姿势误差而引起的力矩M(图7的步骤S101，图8的(b)部)。接下来，以使力矩M变小的方式(或接近零的方式)进行机器人的力控制来修正工件W2的姿势(图7的步骤S102，图8的(c)部)。接下来，判断工件W是否相对于工件W1的嵌合孔H1插入至规定的深度(图7的步骤S103)，若未被插入至规定深度则返回步骤S102。另一方面，若工件W2插入至规定深度(图8的(d)部)，则判断为嵌合完毕并结束处理(图7的步骤S104)。

另外，虽然图7及图8的例子是关于姿势误差的修正的例子，但即使是关于位置误差的修正也能够应用同样的方法。在机器人的控制中，对工件彼此移动的力及力矩与目标力及目标力矩的差分乘以所谓力控制增益的参数量，从而计算指令速度及角速度。力及力矩的检测和与其相应的速度及角速度指令量的计算在每个控制周期进行

除了上述的技术之外，在日本特开平8-168927号公报中记载有以下技术：若检测到把持的插入零件已与被插入零件接触，则减弱插入零件的把持力，使把持部在平面内移动，探索孔部的准确位置从而修正零件的插入位置，再次调整零件的把持力，将该零件插入该孔部。通过一识别出接触便探索被插入零件的孔的位置，从而即使插入零件的位置从被插入零件孔的位置大幅度地偏离，也能够探索到准确的孔的位置。

此外，在日本特开2004-167651号公报中记载了不仅进行平移成分的探索动作而且还进行姿势成分的探索动作的技术。即使在由于姿势大幅度地偏移而难以检测力矩的状况下，也能够通过使姿势主动地改变而探索工件的适当的姿势。

另外，在日本特开2008-264910号公报中公开有对嵌合零件附加大小与方向周期性地变化的振动力，试图消除在嵌合中途的咬住的机器人控制系统。

在以往的控制方式中，因姿势误差产生的力矩较小，因此存在难以根据该力矩进行工件的姿势修正的问题。例如，如图8的(b)部所示，虽然因件W2的姿势误差引起的力矩M是由作用于工件W2上的力F1与F2的合力产生的力矩，但由于力F1及F2作用在大体相反的方向上，因此该合力反而比各个力小，其结果，由该较小的合力得到的力矩也比较小。换句话说，存在以这样小的力矩不足以进行工件的姿势修正的情况。特别是在机器人或嵌合工件的刚性较低的情况下，难以检测到工件的姿势修正所需力矩的问题变得明显。另一方面，虽然能够通过提高工件之间的推压力来使上述力矩变大，但与此同时损伤工件的可能性也变高。

日本特开2004-167651号公报公开了用于解决上述问题的一个方法。图9a-9d的四个曲线图表示以日本特开2004-167651号公报所记载方法进行探索动作的场合的嵌合方向(机器人行进方向)的位置(图9a)、作用在工件上的嵌合方向(推压工件方向)的力(图9b)、机器人绕某个方向的姿势(图9c)及力矩检测值(图9d)的时间变化的一个例子。在此为了简化，仅着眼于姿势成分的一个成分进行考察。由图9c可知，在该例中，虽然进行推压动作且使机器人的姿势周期性地变化，但在姿势适当时(图9a的L1部)进行嵌合，不适当时(图9a的L2部)则不进行嵌合。因此，期望提供以更短的时间进行嵌合作业，并且能够进一步减少图9b那样的力周期性地作用在工件上的频度的技术。

同样地，对于日本特开2008-264910号公报的技术也考虑过由于仅进行往复动作而需要大量时间，或对工件施加多余的力的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种即使在通过向嵌合方向的推压也不能检测到足够的力矩的状况下，也能够不损伤工件地进行嵌合作业的嵌合装置及嵌合方法。

为实现上述目的，本发明的一个方案是提供一种嵌合装置，利用把持第二工件的机器人将该第二工件嵌合在设置于规定位置上的第一工件中，具备：检测并测定作用于上述第二工件上的力的力检测部；判断是否正在进行上述第二工件相对于上述第一工件的嵌合的嵌合进行判断部；在由上述嵌合进行判断部判断为未进行嵌合的情况下，使上述第二工件现在的姿势变化，在变化的期间内基于由上述力检测部得到的嵌合方向的力或上述第二工件在嵌合方向的速度，探索上述第二工件的适当姿势的工件姿势探索部；以及使用由上述工件姿势探索部探索出的上述第二工件的适当姿势，使把持上述第二工件的机器人继续进行嵌合动作的嵌合动作指示部。

在优选的实施方式中，上述工件姿势探索部使上述第二工件绕分别与上述第二工件的嵌合方向正交而且相互正交的两个方向中的至少一个方向进行姿势变化。

在优选的实施方式中，上述工件姿势探索部以设定在上述第二工件上的控制点为中心使上述第二工件的姿势仅以规定角度往复变化，在该往复变化的期间内基于由上述力检测部得到的嵌合方向上的力或上述第二工件在嵌合方向的速度探索上述第二工件的适当姿势。

在优选的实施方式中，上述工件姿势探索部在使上述第二工件的姿势变化的期间内，在由上述力检测部得到的嵌合方向的力低于规定的阈值时、或上述第二工件在嵌合方向的速度超过规定的阈值时，将上述第二工件的姿势判断为适当姿势。

在优选的实施方式中，上述工件姿势探索部在使上述第二工件的姿势变化的期间内由上述力检测部得到的嵌合方向的力低于规定的阈值时或上述第二工件在嵌合方向的速度超过规定的阈值时与上述力超过规定的阈值时或上述速度低于规定的阈值时之间的上述第二工件的姿势判断为适当姿势。

在优选的实施方式中，上述力检测部构成为测定作用于上述第二工件上的力及力矩，上述嵌合装置还具有通过力控制向上述力矩变小的方向修正上述第二工件的姿势的力控制部。

在优选的实施方式中，上述力检测部是六轴力觉传感器。

本发明的其它的方案提供一种嵌合方法，通过把持第二工件的机器人将该第二工件嵌合在设置于规定位置上的第一工件中，具备：将上述第二工件向上述第一工件推压的步骤；测定作用于上述第二工件上的力的步骤；判断是否正在进行上述第二工件相对于上述第一工件的嵌合的步骤；在判断为未进行上述第二工件相对于上述第一工件的嵌合的情况下，使上述第二工件现在的姿势变化，在变化的期间内，基于作用在上述第二工件上的嵌合方向的力或上述第二工件在嵌合方向的速度探索上述第二工件的适当姿势的步骤；以及使用探索出的上述第二工件的适当姿势，使把持上述第二工件的机器人继续进行嵌合动作的步骤。

附图说明

通过参照附图对以下的优选的实施方式进行说明，本发明的上述或其它的目的、特征及优点将会变得更加清楚。

图1是表示本发明的实施方式的嵌合装置的概略结构的图。

图2是表示本发明的嵌合作业的流程的流程图。

图3是说明由姿势误差引起并作用在嵌合工件上的力及力矩的图。

图4是表示嵌合工件的适当姿势的探索动作的一个例子的图。

图5是表示嵌合工件的适当姿势的探索动作的其他的例子的图。

图6是图9b的部分放大图，是说明嵌合工件变为适当姿势的时间段的曲线图。

图7是表示现有技术的嵌合作业的流程的流程图。

图8是表示在按照图7所示的流程图进行嵌合作业时的工件的位置关系的图，图8(a)部表示使嵌合工件接近被嵌合工件的状态，图8(b)部表示嵌合工件与被嵌合工件抵接，产生由姿势误差引起的力及力矩的状态，图8(c)部表示以使上述力矩变小的方式进行力控制的状态，图8(d)部表示嵌合工件与被嵌合工件的嵌合完毕的状态。

图9a-9d是表示在利用现有技术的方法进行嵌合作业时的各参数的时间变化的图，图9a是表示机器人(嵌合工件)的行进方向位置的曲线图，图9b是表示作用于嵌合工件上的推压方向的力的曲线图，图9c是表示机器人(嵌合工件)的姿势的曲线图，图9d是表示作用在嵌合工件上的力矩的曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图叙述本发明的优选的实施方式。图1是表示本发明的嵌合装置10的概略结构的图。嵌合装置10具备：具有能够绕多个轴动作的机器人手臂12的机器人11；用于检测力及力矩的力检测部或力检测器14；用于控制机器人手臂12的动作的控制装置16；以及用于放置作为被嵌合工件的第一工件W1的工作台18。在机器人手臂12的前端部设有能够把持及放开作为嵌合工件的第二工件W2的手20。此外，在工作台18上设有用于固定工件W1的夹紧装置22，其能够固定工件W1并使工件W1可装卸以便与手20所把持的工件W2嵌合。

力检测器14安装在机器人手臂12的手腕部，能够检测手20所把持的工件W2所承受的力F及力矩M。例如，力检测器14安装在机器人手臂12的前端与手20之间，可以采用能够检测正交的三个轴向的力及绕正交的三个轴的力矩的六轴力觉传感器。然而，力检测器14并不仅仅限定于六轴力觉传感器，也能够采用根据用于驱动机器人手臂12的马达等驱动器(未图示)的电流值推断工件W2所承受的力及力矩的结构。

工件W2具有例如为圆筒状的突出部24，另一方面，工件W1具有与该突出部24对应的圆筒状的嵌合孔26，通过这样构成，工件W1及W2能够相互嵌合。在图1所示的嵌合装置10中，通过由手20把持具有突出部24的工件W2，将突出部24排列在固定在工作台18上的工件W1的嵌合孔26的中心轴线28上并使工件W2向与中心轴线28平行的嵌合方向移动，从而将工件W2的突出部24插入W1的嵌合孔26中，使两个工件W1、W2相互嵌合。

另外，在本实施方式中，机器人11及工作台18分别固定在地板上，此外，将与嵌合孔26的中心轴28平行的轴作为Z轴，将与该Z轴垂直而且相互正交的并进的两个方向分别作为X轴、Y轴。此外，在本实施方式中，本申请发明的嵌合进行判断部、工件姿势探索部及嵌合动作指示部的功能均由控制装置16承担。

在本发明中，能够判断出后述的适合于顺利地实行嵌合进行的嵌合工件的姿势即适当姿势。换句话说，在本发明中，若得到工件的适当姿势，则能够中断探索姿势的动作，并转移到不进行姿势的探索动作的以往的力控制动作(图7的步骤S102)。然而，在本发明中，由于能够通过探索动作而得到适当的姿势，因此也可以不需要力控制动作，在维持适当姿势的状态下单纯地进行工件的推入动作。在下面，使用图2的流程图来说明本发明的嵌合作业的流程。

首先在步骤S1中，使工件W1与工件W2接触。具体而言，按照基于预定的程序等从控制装置1发送的动作指令，由安装在机器人手臂12上的手20把持工件W2，使其移动到与固定在工作台18上的工件W1相对的位置，以便固定在工作台18上的工件W1的嵌合孔26的中心轴线28与由手20把持的工件W2的突出部24的轴线直线对准。并且，机器人手臂12使工件W2在与工件W1的嵌合孔26的中心轴线28平行的嵌合方向(Z轴向)上移动，使其与工作台18上的工件W1接触。

一般情况下，由于工件W2的位置及姿势存在误差，在工件W1的嵌合孔26的中心轴线28与由手20把持的工件W2的突出部24的轴线没有准确地在一条直线上对准状态下进行嵌合动作的情况较多。在这样的情况下，若将工件W2朝向工件W1(在嵌合方向上)推压(步骤S2)，则力F1、F2以及力矩M作用在由手20把持的工件W2上(参照图3)。详细而言，如图3所示，若在工件W2的突出部24的轴线36相对于工件W1的嵌合孔26的中心轴线28倾斜的情况下使两工件接触，则在与工件W1的接触点32、34处产生的力F1、F2、和垂直于嵌合方向的绕轴线方向的力矩M作用于工件W2上。

在接下来的步骤S3中，由力检测器14检测该力及力矩。详细而言，如图3所示，检测作用在工件W2上的力F1、F2，并且根据力F1、F2的大小，F1、F2的作用点32、34的位置等求出或检测出设定在工件W2上的控制点P周围的力矩。另外，虽然控制点P在图3中定在大致圆柱状的嵌合工件W2的嵌合方向侧端面(圆形端面)的中心处，但是这仅为一个适宜的例子，并不限定于此。但是，控制点优选设定在嵌合工件的中心轴线36(如果工件为棱柱、椭圆柱等，则为通过端面的重心的轴线)上或者其附近。此外，为了求出控制点周围的力矩，控制点优选为接近力F1、F2的作用点32、34。例如控制点P能够位于由边界面38与端面30划分的工件内的区域，该边界面38是与工件的嵌合方向侧端面30平行且仅从该端面30离开嵌合深度D的1/2、1/3或1/4而设定的嵌合工件内的边界面，而且作为中心轴线36(如果工件为棱柱、椭圆柱等，就是通过其端面的重心的轴线)上或者其附近的点而设定。

在接下来的步骤S4中，基于力检测器14检测的力及力矩，控制装置16控制(力控制)机器人手臂12及手20的动作以使该力及力矩接近目标力及目标力矩。

在此对步骤S4的详细进行说明。如上述那样，沿嵌合方向(Z方向)推压嵌合工件W2，基于作用在工件W2上的力及力矩的值控制机器人在各方向的速度及角速度。基于以下的式(1)～(5)控制控制点的位置。

(数1)

$v_X^D=F_X\×G_X...\left(1\right)$

$v_Y^D=F_Y\×G_Y...\left(2\right)$

$v_Z^D=(F_Z-F_d)\×G_Z+v_d...\left(3\right)$

${\mathrm{\ω}}_X^D=M_X\×G_W...\left(4\right)$

${\mathrm{\ω}}_Y^D=M_Y\×G_P...\left(5\right)$

在此，式(1)～(3)的左边分别是指在X、Y、Z方向上的速度指令值，式(4)及(5)的左边分别是指绕X轴及Y轴的角速度指令值。

此外，F_X、F_Y及F_Z分别是指在X、Y及Z方向上的力，M_X及M_Y分别是指绕X轴及Y轴的力矩的检测值。另外，G_X、G_Y、G_Z、G_W及G_P分别是指在X、Y、Z、W及P方向上的力控制增益，F_d及v_d分别表示目标力及目标速度。这些值的计算在每个计算周期进行。

如式(1)～(5)所示，如果检测到力和力矩便能够修正位置和姿势，反之，在检测值接近零的情况下则难以修正位置和姿势。因此，将式(4)及(5)分别修正为以下的式(6)及(7)，进行追加了非零的力矩指令和角速度指令的探索动作。

(数2)

${\mathrm{\ω}}_X^D=(M_X-M_{\mathrm{Xd}})\×G_W+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Xd}}...\left(6\right)$

${\mathrm{\ω}}_Y^D=(M_Y-M_{\mathrm{Yd}})\×G_P+{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{Yd}}...\left(7\right)$

在式(6)及(7)中，M_Xd及M_Yd分别是指绕X轴及Y轴的目标力矩，ω_Xd及ω_Yd分别是绕指X轴及Y轴的目标角速度。出于安全的目的，探索动作的附图标记优选为若满足下述的条件i)或ii)任意一项则反转。

i)与嵌合开始时相比较，在控制点处的嵌合工件的姿势超过用户设定的上限角度而发生变化的情况。

ii)作用在嵌合工件上的力矩变为用户设定的目标力矩的情况。

从步骤S1～S4为止是大致与现有技术相同的方法即可。而在接下来的步骤S5中，判断工件W2是否相对于工件W1插入至规定的深度(图8的(d)部所示状态)，若插入至规定深度，则判断为嵌合完毕(步骤S6)并结束处理。另一方面，在未插入至规定深度的情况下，进入到步骤S7，根据步骤S7的判断结果进行工件姿势的探索动作，若得到适当姿势则停止探索动作，并再次转移到力控制动作。

在步骤S7中，进行是否应该转移到后述的姿势探索动作(步骤8)的判断。作为具体例，能够选择下述三个条件iii)-v)的至少一个。

iii)在工件彼此初次接触时，换句话说，在初次满足下面的式(8)时。但是在式(8)中的C_F是用于识别接触的力的阈值。

(数3)

$\sqrt{F_x^2+F_2^Y+F_Z^2}\≥C_F...\left(8\right)$

iv)在通过判断是否正在进行嵌合的嵌合进行判断部判断为未进行嵌合时。即，在满足从以下的式(9)～(14)的条件式中选择的至少一个条件式时。

(数4)

|F_Z-F_d|≤T_F       ...(9)

|M_X|≤T_M      ...(10)

|M_Y|≤T_M      ...(11)

|v_Z|≤T_v      ...(12)

|ω_X|≤T_ω    ...(13)

|ω_Y|≤T_ω    ...(14)

在此，T_F、T_M分别指用于判断力及力矩接近目标值的阈值，T_v及T_ω是用于判断未进行嵌合的阈值。此外，因机器人的振动等引起的摇动而难以判断是否进行的情况下，也能够基于使检测到的力及力矩数据通过过滤程序而得的数据进行判断。

v)在用户设定的时间内，在嵌合工件的向被嵌合工件内的嵌合深度(插入深度)未满足指定深度时。这种情况也能够判断为未进行嵌合。即使在通过例如步骤S4的力控制动作修正工件的姿势的过程中，在预先指定的时间内未嵌合预先指定的深度的情况下，能够强制地转移到探索动作。

在步骤S7中，在判断为应该转移到探索动作(未进行嵌合)的情况下，进入步骤S8并进行工件姿势的探索动作。图4是说明例如以点40表示探索动作开始前的嵌合工件的姿势的情况，而且在以图4的曲线图的原点O为嵌合的理想的姿势的情况下，对绕X、Y方向的两个成分分别给予角速度指令，从而使嵌合工件的姿势变化的例子的图。曲线图的横轴及纵轴分别表示嵌合工件的绕X轴及Y轴的姿势(角度)。在这种情况下，将锯齿状的曲线图42的相当于原点O的附近的姿势判断为适当姿势。

图5是表示图4所示的探索动作的其它的具体例的图。在图5的例子中，绕X、Y方向的两个成分不是同时变化，而是进行使每一个成分进行变化的探索动作。

具体而言，首先固定绕Y方向的成分，使关于绕X方向的成分变化(曲线图44、46)探索关于绕X方向的最佳姿势，接下来，固定绕X方向的成分并使关于绕Y方向的成分变化(曲线图48、50)。当然，X、Y的顺序也可以相反。通过对所有成分进行力控制并且对进行探索的成分给予力矩指令从而探索适当姿势。

若通过步骤S8的探索动作得到适当姿势，则再次将处理转移到力控制动作(步骤S9)。例如在采用图5的探索方法的情况下，对每个成分在以下的vi)-ix)的任一条件下进行判断，对于两个成分若满足该条件则返回至步骤S2。

vi)在作用于嵌合工件上的嵌合方向的力达到某个阈值以下时。

vii)首先记录在嵌合方向的力达到某个阈值以下时的嵌合工件或机器人的姿势(第一姿势)。接下来继续进行姿势的变化，记录在嵌合方向的力达到某个阈值以上时的嵌合工件或机器人的姿势(第二姿势)，中断姿势的变化。然后向在第一姿势与第二姿势之间的姿势动作。

viii)在嵌合工件在嵌合方向的速度达到某个阈值以上时。

ix)首先记录嵌合方向的速度达到某个阈值以上时的嵌合工件或机器人的姿势(第三姿势)。接下来，继续进行姿势的变化，记录嵌合方向的速度达到某个阈值以下时的嵌合工件或机器人的姿势(第四姿势)，中断姿势的变化。然后向在第三姿势与第四姿势之间的姿势动作。

举出具体例子来说明上述vi)～ix)的条件。图6是在图9b中的力的时间变化曲线图中放大横轴的从12秒至14秒的部分。由图6可知，在从经过时间12.2秒至13.0秒之间的期间内力降低(与其前后的时间段相比力大幅度降低)，该期间预想为工件或把持工件的机器人的姿势适当(能够进行嵌合的状态)。因此，考虑例如在力低于规定的阈值(例如5N)时(12.2秒)中断姿势探索动作，将在12.2秒时的姿势作为适当姿势，将工件或机器人的姿势维持在该适当姿势并继续进行嵌合操作(vi)。或者，也能够至少在力从低于该阈值(12.2秒)至再次超过该阈值(13.0秒)的期间内进行姿势变化并且将各个时刻与工件的姿势的关系存储在适当的存储单元中，在力低于阈值的期间内，也可以优选为将在中间(12.6秒)的姿势作为适当姿势，并使工件或机器人的姿势变更为该适当姿势并继续进行嵌合操作(vii)。若这样做，则不会施加高速且不必要的力，能够实行期望的嵌合作业。另外，虽然在图6中对力进行了说明，但对速度(viii、ix)也可以使用相同的方法。

另外，随着嵌合的进行，可以预想上述的力降低区域(在图5的例子中12.2秒～13.0秒)变窄。换句话说，即使在进行一次探索动作并用上述的方法判断出正确的姿势并转移到以往的力控制动作之后，也存在不再进行嵌合的可能性。在该时刻嵌合仍未完成的情况下，能够将以下的x)-xii)的任意一个条件的成立作为触发事件(トリガ一)，判断是否再次转移到探索动作。而且能够靠经验求得下述的阈值和规定的深度等。

x)嵌合方向的力达到某个阈值以上时。

xi)嵌合方向的速度达到某个阈值以下时。

xii)即使经过规定的时间，工件仍未嵌合至规定的深度时。

以下的式(15)及(16)是用于结束探索动作并转移到力控制动作的条件。若满足式(15)及(16)的至少一方，则判断为工件或机器人的姿势变为适当姿势。

(数5)

F_Z≤F_d×R_F    ...(15)

$v_Z\≥v_Z^D\×R_v...\left(16\right)$

在式(15)及(16)中，R_F、R_v都是用户设定的1以下的常数。在本发明中，例如，能够从以下的xiii)～xv)的三种选择探索动作。

xiii)同时进行两个方向的探索动作

通过使上述(6)式的M_Xd、ω_Xd中的至少一个为非零的值，使式(7)的M_Yd、ω_Yd中的至少一个为非零的值，同时进行两个方向的探索动作，若满足式(15)及(16)的至少一方，则转移到力控制动作。

xiv)一次一个方向地进行探索动作

通过使式(7)的M_Yd、ω_Yd两者都为零，使式(6)的M_Xd、ω_Xd中的至少一个为非零值，从而仅进行绕X方向的探索动作。若满足式(15)及(16)的至少一方，则通过使式(6)的M_Xd、ω_Xd两者都为零，式(7)的M_Yd、ω_Yd中的至少一个为非零值，从而仅进行绕Y方向的探索动作。若满足式(15)及(16)的至少一方，则转移到力控制动作。

xv)通过每一个方向的探索动作以更正确的姿势停止探索动作的方法。

通过使上式(7)的M_Yd、ω_Yd两者都为零，使式(6)的M_Xd、ω_Xd中的至少一个为非零值，仅进行绕X方向的探索动作。记录在初次满足式(15)及(16)的至少一方时的嵌合工件或机器人的姿势θ₁，并继续探索动作，记录在变为不满足条件的瞬间的嵌合工件或机器人的姿势θ₂并停止探索动作，使机器人动作以使嵌合工件或机器人变为接下来的式(17)所表示的姿势θ。

(数6)

$\mathrm{\θ}=\frac{{\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\θ}}_2}{2}...\left(17\right)$

在使机器人动作从而使嵌合工件或机器人呈上述姿势之后，同样地进行仅绕Y轴的探索动作，记录初次满足式(15)及(16)的条件时的嵌合工件或机器人的姿势θ₁，并继续探索动作，记录变成不满足条件的瞬间的嵌合工件或机器人的姿势θ₂并停止探索动作，在使机器人动作以使嵌合工件或机器人变为由式(17)表示的姿势θ之后，转移到力控制动作。

根据本发明，能够自动地分别使用以往的力控制动作与探索动作进行嵌合作业，其结果，能够实现效率良好的嵌合。

根据本发明，能够使嵌合前的初期允许姿势误差变大。此外，能够减少不必要的探索动作，缩短嵌合所需时间。另外，由于使用探索出的适当姿势进行嵌合作业，因此即使以较弱的推压力也能够嵌合，并且即使在机器人或嵌合工件的刚性较低的情况下也能够嵌合。

虽然为了说明而参照选定的特定实施方式来说明本发明，但对于本领域技术人员来说，很明显地能够不脱离本发明的基本概念及范围地进行大量的变更。

Claims (8)

1.一种嵌合装置(10)，通过把持第二工件(W2)的机器人(11)，将该第二工件(W2)嵌合在设置于规定位置上的第一工件(W1)中，其特征在于，具备：

检测作用于上述第二工件(W2)上的力的力检测部(14)；

判断是否正在进行上述第二工件(W2)相对于上述第一工件(W1)的嵌合的嵌合进行判断部(16)；

在由上述嵌合进行判断部(16)判断为未进行嵌合的情况下，使上述第二工件(W2)现在的姿势变化，在变化的期间内基于由上述力检测部(14)得到的嵌合方向的力或上述第二工件(W2)在嵌合方向的速度探索上述第二工件(W2)的适当姿势的工件姿势探索部(16)；以及

使用由上述工件姿势探索部(16)探索出的上述第二工件(W2)的适当姿势，使把持上述第二工件(W2)的机器人(11)继续进行嵌合动作的嵌合动作指示部(16)。

2.根据权利要求1所述的嵌合装置，其特征在于，

上述工件姿势探索部(16)使上述第二工件(W2)绕分别与上述第二工件(W2)的嵌合方向正交而且相互正交的两个方向中的至少一个方向进行姿势变化。

3.根据权利要求1所述的嵌合装置，其特征在于，

上述工件姿势探索部(16)以设定在上述第二工件(W2)上的控制点为中心使上述第二工件(W2)的姿势仅以规定角度往复变化，在该往复变化的期间内基于由上述力检测部(14)得到的嵌合方向的力或上述第二工件(W2)在嵌合方向的速度探索上述第二工件(W2)的适当姿势。

4.根据权利要求1所述的嵌合装置，其特征在于，

上述工件姿势探索部(16)在使上述第二工件(W2)的姿势变化的期间内由上述力检测部(14)得到的嵌合方向的力低于规定的阈值时、或上述第二工件(W2)在嵌合方向的速度超过规定的阈值时，将上述第二工件(W2)的姿势判断为适当姿势。

5.根据权利要求1所述的嵌合装置，其特征在于，

上述工件姿势探索部(16)将在使上述第二工件(W2)的姿势变化的期间内由上述力检测部(14)得到的嵌合方向的力低于规定的阈值时或上述第二工件(W2)在嵌合方向的速度超过规定的阈值时与上述力超过规定的阈值时或上述速度低于规定的阈值时之间的上述第二工件(W2)的姿势判断为适当姿势。

6.根据权利要求1～5的任意一项所述的嵌合装置，其特征在于，

上述力检测部(14)构成为测定作用于上述第二工件(W2)上的力及力矩，上述嵌合装置(10)还具有通过力控制向上述力矩变小的方向修正上述第二工件(W2)的姿势的力控制部(16)。

7.根据权利要求1～6的任意一项所述的嵌合装置，其特征在于，

上述力检测部(14)为六轴力觉传感器。

8.一种嵌合方法，通过把持第二工件(W2)的机器人(11)，将该第二工件(W2)嵌合在设置于规定位置上的第一工件(W1)中，其特征在于，具备：

将上述第二工件(W2)向上述第一工件(W1)推压的步骤；

测定作用于上述第二工件(W2)上的力的步骤；

判断是否正在进行上述第二工件(W2)相对于上述第一工件(W1)的嵌合的步骤；

在判断为未进行上述第二工件(W2)相对于上述第一工件(W1)的嵌合的情况下，使上述第二工件(W2)现在的姿势变化，在变化的期间内，基于作用在上述第二工件(W2)上的嵌合方向的力或上述第二工件(W2)在嵌合方向的速度探索上述第二工件(W2)的适当姿势的步骤；以及

使用探索出的上述第二工件(W2)的适当姿势，使把持上述第二工件(W2)的机器人(11)继续进行嵌合动作的步骤。

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