CN106217373A - 机器人、机器人控制装置、机器人控制方法以及机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够保持嵌合姿势的状态使无法嵌合的部件彼此嵌合的技术。本发明的机器人是包括臂与力检测器的机器人，上述臂包括多个臂部件、驱动上述多个臂部件的驱动部以及把持部，上述机器人依次进行：使上述把持部把持的上述嵌合部件沿规定的接触方向移动来与上述被嵌合部件接触的接触动作；使上述嵌合部件的姿势向嵌合姿势变化的姿势变化动作；以及使上述嵌合姿势的上述嵌合部件沿探测方向移动并且使上述嵌合部件沿嵌合方向与上述被嵌合部件嵌合的嵌合动作，上述接触方向、上述探测方向以及上述嵌合方向为相互不同的方向。

Description

机器人、机器人控制装置、机器人控制方法以及机器人系统

技术领域

本发明涉及机器人、机器人控制装置、机器人控制方法以及机器人系统。

背景技术

公知以相互的轴芯一致的方式使圆筒状的安装部件嵌合于圆筒状的安装孔的技术(参照专利文献1)。在专利文献1中，在相互的轴芯成为平行的状态下使安装部件接近至安装孔的附近，然后，在倾斜安装部件的状态下，通过使安装部件从安装孔的中心偏移地接触并且旋转，使安装部件与安装孔的轴芯一致。

专利文献1：日本特开平7-227725号公报

在专利文献1中，安装部件嵌合于安装孔时的姿势为安装部件的轴芯与安装孔的轴芯成为平行的姿势，但根据部件的形状，存在无法保持一定嵌合的姿势的状态使部件彼此接近的情况。即，存在若使部件彼此保持嵌合时的姿势的状态接近则无法使部件彼此发生干扰的部件彼此接近的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题创作的，其目的在于提供能够保持嵌合姿势的状态使无法嵌合的部件彼此嵌合的技术。

用于实现上述目的的机器人是包括臂与力检测器的机器人，上述臂包括多个臂部件、驱动多个臂部件的驱动部以及保持部，上述机器人依次进行：使保持部保持的嵌合部件沿规定的接触方向移动来与被嵌合部件接触的接触动作；使嵌合部件的姿势向嵌合姿势变化的姿势变化动作；以及使嵌合姿势的嵌合部件沿探测方向移动并且使嵌合部件沿嵌合方向与被嵌合部件嵌合的嵌合动作，接触方向、探测方向以及嵌合方向为相互不同的方向。

利用以上结构，在嵌合动作中，使嵌合姿势的嵌合部件沿嵌合方向与被嵌合部件嵌合，对应于此，在接触动作中，嵌合部件成为与嵌合姿势不同的姿势，嵌合部件向与嵌合方向不同的接触方向接近。即，在嵌合动作与接触动作中，嵌合部件的姿势与移动方向不同。因此，即使在设置有若使嵌合姿势的嵌合部件相对于被嵌合部件保持原样沿嵌合方向移动则被嵌合部件与嵌合部件发生干扰的干扰构造的情况下，也能够避开该干扰构造使嵌合部件与被嵌合部件接触。

此外，技术方案所记载的各机构的功能通过在构成本体中功能被确定的硬件资源、通过程序确定功能的硬件资源、或者它们的组合实现。另外，上述各机构的功能并不限定于通过各自物理上相互独立的硬件资源实现的功能。

附图说明

图1的(1A)是机器人系统的示意图，(1B)是末端执行器的侧视图。

图2是机器人系统的框图。

图3的(3A)、(3B)是嵌合部件的侧视图，(3C)是嵌合部件的俯视图。

图4是嵌合作业的流程图。

图5的(5A)～(5C)是嵌合部件的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图根据以下的顺序对本发明的实施方式进行说明。此外，在各图中，对于对应的构成要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

(1)机器人系统的构成：

(2)嵌合作业：

(3)其他实施方式：

(1)机器人系统的构成：

如图1A所示，本发明的第一实施例的机器人系统具备机器人1、末端执行器2与控制装置3(控制器)。控制装置3构成本发明的机器人控制装置。控制装置3可以为专用的计算机，也可以为安装有用于机器人1的程序的通用计算机。

机器人1是具备一个臂A的单臂机器人，臂A具备六个关节J1～J6。利用关节J1～J6连结六个臂部件A1～A6。关节J2、J3、J5为弯曲关节，关节J1、J4、J6为扭转关节。在关节J6安装有吸附并把持嵌合部件W的作为把持部的末端执行器2。将末端执行器2的规定位置表示为工具中心点(TCP)。TCP的位置成为各种末端执行器2的位置的基准。另外，关节J6具备作为力检测器的力觉传感器FS。力觉传感器FS是六轴的力检测器。力觉传感器FS检测相互正交的三个检测轴上的力的大小与绕该三个检测轴的扭矩的大小。

在图1A中，在关节J6的前端安装有吸附嵌合部件W的末端执行器2。将规定设置有机器人1的空间的坐标系表示为机器人坐标系。机器人坐标系是由在水平面上相互正交的X轴与Y轴、以及将铅直上方作为正方向的Z轴规定的三维的正交坐标系。另外，利用RX表示绕X轴的旋转角，利用RY表示绕Y轴的旋转角，利用RZ表示绕Z轴的旋转角。利用X、Y、Z方向的位置能够表现三维空间中的任意位置，利用RX、RY、RZ方向的旋转角能够表现三维空间中的任意姿势(旋转方向)。姿势相同是指RX、RY、RZ方向的旋转角全部一致，X、Y、Z方向的位置也可以不同。以下，在标明为位置的情况下，也能够是指姿势。另外，在标明为力的情况下，也能够是指作用于RX、RY、RZ方向的扭矩。控制装置3通过驱动臂A在机器人坐标系中控制TCP的位置。

图1B是吸附有嵌合部件W的末端执行器2的侧视图。末端执行器2具备：基部2a，其与力觉传感器FS接合；以及真空卡盘P，其从基部2a向臂A的前端侧延伸。真空卡盘P具备弹性部P1与吸附部P2。作为弹性部件的弹性部P1由沿臂A的长度方向伸缩的金属弹簧形成。吸附部P2是形成有在臂A的前端侧开口的圆柱状的内部空间的筒状的橡胶制部件。通过吸附部P2的前端紧贴于嵌合部件W，吸附部P2的内部空间成为封闭的空间。通过在该状态下吸附泵(未图示)驱动，吸附部P2的内部空间成为真空，能够吸附把持嵌合部件W。在本实施方式中，将任一个(在图1B中为右侧)吸附部P2的前端的位置定义为TCP。在图1B中，虽然图示了两个真空卡盘P，但真空卡盘P的个数并不限定。以下，将末端执行器2吸附嵌合部件W简单地标明为臂A把持嵌合部件W。此外，嵌合部件W并非一定是被吸附，例如也可以利用夹具抓住而被把持。

图2是机器人系统的框图。在控制装置3安装有用于进行机器人1的控制的控制程序。控制装置3具备包括处理器、RAM、ROM的作为计算机的控制部31，控制部31的硬件资源与控制程序协同工作。

控制部31以在TCP实现通过用户的指示作业设定的目标位置与目标力的方式控制臂A。目标力是指力觉传感器FS应检测出的力。文字S表示规定机器人坐标系的轴的方向(X、Y、Z、RX、RY、RZ)中的任一个的方向。例如，在S＝X的情况下，在机器人座标系被设定的目标位置的X方向成分被标明为S_t＝X_t，目标力的X方向成分被标明为f_St＝f_Xt。另外，S也表示S方向的位置(旋转角)。

除具备图1所示的结构之外，机器人1还具备作为驱动部的马达M1～M6与编码器E1～E6。马达M1～M6与编码器E1～E6以分别与关节J1～J6对应的方式而被具备，编码器E1～E6检测出马达M1～M6的驱动位置。控制臂A是指控制马达M1～M6。控制部31能够与机器人1通信。控制部31存储有马达M1～M6的驱动位置的组合与机器人坐标系中的TCP的位置的对应关系U。另外，控制部31按照机器人1进行的作业的工序，存储有目标位置S_t与目标力f_St。通过预先进行指示作业，控制部31设定目标位置S_t与目标力f_St。

控制部31若取得马达M1～M6的驱动位置D_a，则基于对应关系U将该驱动位置D_a转换为机器人坐标系中的TCP的位置S(X、Y、Z、RX、RY、RZ)。控制部31基于TCP的位置S、与力觉传感器FS的检测值，在机器人坐标系中确定现实作用于力觉传感器FS的作用力f_S。此外，力觉传感器FS虽然在独自的坐标系中检测出检测值，但由于力觉传感器FS与TCP的相对位置·方向作为已知的数据被存储，所以控制部31能够确定机器人坐标系中的作用力f_S。控制部31对作用力f_S进行重力补偿。重力补偿是指从作用力f_S去除重力成分。进行了重力补偿的作用力f_S能够视为作用于嵌合部件的除重力以外的力。按照TCP的姿势预先调查作用于嵌合部件的作用力f_S的重力成分，控制部31通过从作用力f_S减去与TCP的姿势对应的重力成分实现重力补偿。

控制部31通过将目标力f_St与作用力f_S代入阻抗控制的运动方程式，确定力来源修正量ΔS。(1)式是阻抗控制的运动方程式。

【式1】

$m\mathrm{\Δ}\stackrel{\·\·}{S}\left(t\right)+d\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{S}\left(t\right)+k\mathrm{\Δ}S\left(t\right)={\mathrm{\Δf}}_S\left(t\right)\mathrm{...}\left(1\right)$

(1)式的左边由在TCP的位置S的二阶微分值上乘以虚拟惯性系数m的第1项、在TCP的位置S的微分值上乘以虚拟粘性系数d的第2项与在TCP的位置S上乘以虚拟弹性系数k的第3项构成。(1)式的右边由从目标力f_St减去现实的力f的力偏差Δf_S(t)构成。(1)式中的微分是指基于时间的微分。在机器人1进行的工序中，存在将恒定值设定为目标力f_St的情况，也存在将通过依赖于时间的函数导出的值设定为目标力f_St的情况。

阻抗控制是指利用马达M1～M6实现虚拟的机械式阻抗的控制。虚拟惯性系数m是指TCP虚拟具有的质量，虚拟粘性系数d是指TCP虚拟承受的粘性阻力，虚拟弹性系数k是指TCP虚拟承受的弹力的弹簧常量。各参数m、d、k也可以按照方向设定为不同的值，也可以无论方向如何均设定为共通的值。力来源修正量ΔS是指在TCP承受机械式阻抗的情况下为了消除与目标力f_St的力偏差Δf_S(t)TCP应该移动的位置S的大小。控制部31通过在目标位置S_t上加上力来源修正量ΔS，确定考虑了阻抗控制的修正目标位置(S_t+ΔS)。

然后，控制部31基于对应关系U，将规定机器人坐标系的各轴的方向的修正目标位置(S_t+ΔS)转换为各马达M1～M6的目标的驱动位置亦即目标驱动位置D_t。而且，控制部31通过从目标驱动位置D_t减去马达M1～M6的现实的驱动位置D_a，计算出驱动位置偏差D_e(＝D_t－D_a)。然后，控制部31通过对驱动位置偏差D_e乘以位置控制增益K_p得到的值加上对与现实的驱动位置D_a的时间微分值即驱动速度之差亦即驱动速度偏差乘以速度控制增益K_v得到的值，来确定控制量D_c。此外，位置控制增益K_p以及速度控制增益K_v不仅包含比例成分，而且包含与微分成分、积分成分有关的控制增益。针对马达M1～M6，分别确定控制量D_c。根据以上说明的结构，控制部31能够基于目标位置S_t与目标力f_St控制臂A。

用于将现实的作用力f_S作为目标力f_St的控制是力控制，用于将TCP的现实的位置S作为目标位置S_t的控制是位置控制。在本实施方式中，控制部31能够根据动作的内容，进行位置控制与力控制双方、与仅进行位置控制。例如，无论现实的作用力f_S如何，通过图2的力来源修正量ΔS始终被视为0，能够实质上仅进行位置控制。

控制部31也控制吸附泵4的动作。吸附泵4利用未图示的气管与真空卡盘P连接。控制部31以使真空卡盘P的吸附部P2的内部空间成为真空的方式使吸附泵4动作。

(2)嵌合作业：

嵌合作业是指用于使图1A、1B的嵌合部件W嵌合于图1A的被嵌合部件Q的作业。在进行嵌合作业时，被嵌合部件Q的设置位置与设置方向在机器人坐标系中已知，控制部31能够取得被嵌合部件Q的设置位置与设置方向。另外，利用臂A把持之前的嵌合部件W的设置位置与设置方向在机器人坐标系中也已知，控制部31能够基于吸附嵌合部件W时的TCP的位置取得嵌合部件W的设置位置与设置方向。但是，在控制部31取得的被嵌合部件Q与嵌合部件W的设置位置与设置方向中，能够包含误差。机器人系统也可以具备用于对被嵌合部件Q与嵌合部件W进行图像识别的照相机。

嵌合部件W简要地形成为矩形板状。如图1A所示，在被嵌合部件Q(灰色)形成有形状稍大于嵌合部件W的凹部K，能够在该凹部K嵌合嵌合部件W。被嵌合部件Q在俯视观察下简要地形成为矩形。以下，利用β轴、γ轴与δ轴正交的正交坐标系表示被嵌合部件Q的形状。被嵌合部件Q与嵌合部件W相同，是矩形板状的部件，该矩形由β方向的边与γ方向的边构成。被嵌合部件Q被放置于水平面(XY平面)上，β方向与γ方向成为大致水平面内的方向。与βγ平面正交的δ方向是以被放置于水平面上的被嵌合部件Q的下方为正的方向，凹部K在δ轴负方向开口。δ方向大致成为铅直朝下方向。如上所述，由于被嵌合部件Q的设置位置与设置方向已知，所以控制部31能够在机器人坐标系中取得β、γ、δ方向。

在嵌合作业中，控制部31依次使机器人1进行准备动作、接触动作、姿势变更动作与嵌合动作。首先，使用图3A、3B对嵌合动作进行说明。图3A、3B是表示嵌合动作中的嵌合部件W的状态的α-α线(图1A)向视图。α-α线为穿过被嵌合部件Q的轴心的β方向的直线。

如图3A、3B所示，在嵌合动作中，以从被嵌合部件Q向δ轴负方向突出的圆柱状的凸起Q3嵌合于形成于嵌合部件W的嵌合孔H的方式，控制把持嵌合部件W的臂A。这里，相对于嵌合部件W的面方向垂直地形成有圆柱状的嵌合孔H，凸起Q3嵌合于嵌合孔H时的嵌合部件W的姿势亦即嵌合姿势成为面方向成为βγ平面的方向(大致水平方向)的姿势。具体而言，控制部31以各吸附部P2的前端存在的平面与βγ平面成为平行的方式控制臂A。由于各吸附部P2的前端存在于与βγ平面平行的面上，所以基本上面方向与βγ平面成为平行的嵌合部件W的姿势成为嵌合姿势。但是，也存在依赖于嵌合部件W的重心位置、吸附部P2的吸附位置，真空卡盘P的弹性部P1不均匀地伸长的情况，在嵌合姿势中，嵌合部件W的面方向能够从βγ平面的方向偏移。

图3C是从δ轴负方向观察并表示嵌合动作中的嵌合部件W与被嵌合部件Q的俯视图。如图3A～3C所示，在被嵌合部件Q形成有向δ轴负方向突出的矩形框状的框部Q1。框部Q1利用β方向的边与γ方向的边形成为矩形框状。利用框部Q1沿β、γ方向被围起的空间为凹部K，在凹部K内存在有嵌合姿势的嵌合部件W。在嵌合姿势中，嵌合部件W的外缘的边的方向是成为β、γ方向的方向。

在嵌合动作中，控制部31通过进行位置控制与力控制双方控制臂A。嵌合动作中的位置控制是使嵌合部件W成为上述嵌合姿势的姿势控制、与在嵌合位置的周边使嵌合部件W沿探测方向(βγ平面内的方向)移动的位置控制。嵌合位置是指嵌合姿势中的与被嵌合部件Q的嵌合结束的嵌合部件W的位置。嵌合结束的位置是指凸起Q3与嵌合孔H的轴心的位置一致并且嵌合部件W的下表面与凹部K的底面接触的嵌合部件W的位置。使嵌合部件W沿探测方向移动可以指使嵌合部件W沿探测方向随机地移动，也可以指使其在预先决定的βγ平面内的轨道(曲线轨道、之字形轨道、螺旋轨道等)上移动。控制部31通过将探测方向的从嵌合位置偏移的位置依次设定为目标位置S_t，能够使嵌合部件W沿探测方向移动。此外，嵌合方向与探测方向成为相互正交的方向。

如上所述，被嵌合部件Q与把持前的嵌合部件W的设置位置和设置方向已知。因此，控制部31能够基于被嵌合部件Q与把持前的嵌合部件W的设置位置和设置方向，设定位置控制中的TCP的目标位置S_t(嵌合位置等)。但是，由于在被嵌合部件Q与把持前的嵌合部件W的设置位置和设置方向中能够包含误差，所以不一定能够利用位置控制使凸起Q3与嵌合孔H的轴心的位置一致。因此，控制部31通过在嵌合位置的周边使嵌合部件W沿探测方向移动，以凸起Q3与嵌合孔H的轴心的位置现实上一致的方式对臂A进行探测嵌合部件W的位置的动作。

另一方面，嵌合动作中的力控制是使嵌合方向(δ方向)的嵌合部件W从被嵌合部件Q承受的力成为规定的目标力f_St的控制。如图3B、3C所示，在凸起Q3嵌合于嵌合孔H的状态下，水平方向的嵌合部件W的外缘与框部Q1不发生干扰。因此，在凸起Q3嵌合于嵌合孔H的状态下，理想地使嵌合部件W的下表面从凹部K的底面承受δ轴负方向的力。因此，控制部31以目标力f_S向铅直上方作用于嵌合部件W的方式，利用(1)式导出力来源修正量ΔS，利用该导出的力来源修正量ΔS控制臂A。例如，如图3A所示，在通过使嵌合部件W沿探测方向移动从而嵌合部件W的外缘与框部Q1发生干扰而检测出XY方向的作用力f_S的情况下，能够导出缓和该作用力f_S那样的力来源修正量ΔS，并且能够以凸起Q3与嵌合孔H的轴心的位置一致的方式探测嵌合部件W的位置。另外，在凸起Q3与嵌合孔H的轴心的位置不一致的状态下凸起Q3与嵌合部件W的下表面接触的情况下，RX、RY方向的作用力f_S(扭矩)作用，能够导出缓和该作用力f_S那样的力来源修正量ΔS，并且能够以凸起Q3与嵌合孔H的轴心的位置一致的方式探测嵌合部件W的位置。

此外，由于嵌合部件W经由弹性部P1被臂A把持，所以在嵌合动作中，嵌合部件W沿铅直方向承受金属弹簧的弹性阻抗。因此，也可以利用臂A的控制虚拟不实现弹性阻抗，控制部31在将(1)式的虚拟弹性系数k设为0的基础上进行力控制。

在嵌合动作中，通过进行以上说明了的位置控制与力控制，能够在使凸起Q3与嵌合孔H的轴心的位置一致的基础上，直至嵌合部件W的下表面从凹部K的底面承受目标力f_S，可靠地使嵌合部件W嵌合于被嵌合部件Q。即，即使在基于被嵌合部件Q与把持前的嵌合部件W的设置位置和设置方向被确定的嵌合位置中包含误差，也能够可靠地使嵌合部件W嵌合于被嵌合部件Q。

然而，如图3A～3C所示，在被嵌合部件Q形成有防脱部Q2。防脱部Q2是在凸起Q3与嵌合孔H的轴心的位置一致的位置嵌合姿势的嵌合部件W沿嵌合方向(δ方向)移动的情况下与该嵌合部件W发生干扰的干扰构造。防脱部Q2从框部Q1朝向凹部K的内侧向β方向突出，β方向的突出长度c比β方向的嵌合部件W与框部Q1之间的缝隙的长度(a+b)大。因此，即使从嵌合于被嵌合部件Q的状态将嵌合部件W向δ轴负方向拔出，防脱部Q2也会进行干扰而无法拔出。相反地，即使使比防脱部Q2靠δ轴负方向侧的位置的嵌合姿势的嵌合部件W沿嵌合方向(δ方向)移动而嵌合，防脱部Q2也进行干扰无法使其嵌合。因此，在本实施方式中，控制部31在进行图3A、3B所示的嵌合动作前，进行准备动作、接触动作与姿势变化动作。

图4是嵌合作业的流程图。首先，控制部31在空中使嵌合部件W成为嵌合姿势(步骤S100)。即，控制部31通过控制臂A与吸附泵4，利用末端执行器2把持嵌合部件W，并且在空中使该嵌合部件W的姿势与嵌合姿势成为相同的姿势。步骤S100中的嵌合部件W的位置形成为以仅重力作用于嵌合部件W的方式相对于嵌合部件W与被嵌合部件Q等其他物体不发生干扰的位置。

图5A是表示步骤S100中的嵌合部件W的状态的α-α线(图1A、3C)向视图。如该图所示，在步骤S100中，嵌合部件W在被嵌合部件Q的附近的位置成为嵌合姿势。被嵌合部件Q的附近的位置也可以指比被嵌合部件Q靠δ轴负方向侧规定距离(例如几厘米)的位置。在步骤S100中，控制部31仅利用位置控制控制臂A。

接下来，控制部31重置力觉传感器FS(步骤S110)。即，如图5A所示，在仅重力作用于嵌合姿势的嵌合部件W的状态下重置力觉传感器FS。虽然力觉传感器FS检测出表示相互正交的三个检测轴上的力的大小与绕该三个检测轴的扭矩的大小的检测值，但控制部31将在仅重力作用于嵌合姿势的嵌合部件W的状态下被检测出的各轴方向的检测值视为0。即，若将仅重力作用于嵌合姿势的嵌合部件W的状态下的力觉传感器FS的检测值作为基准值，则从基准值的检测值的增加量、减少量是指重置后的检测值。在本实施方式中，控制部31通过电重置力觉传感器FS的输出信号，重置力觉传感器FS。即，在力觉传感器FS的信号的电压等级、电流等级为0等级时表示检测值为0的意思的结构中，进行将重置时的电压等级、电流等级设为0等级的电处置(将信号线进行接地连接等)。通过以上那样重置力觉传感器FS，在步骤S120以后，即使不进行基于TCP的姿势的重力补偿，也能够进行与由重力带来的力、扭矩被补偿的作用力f_S对应的力控制。此外，步骤S100～S110成为准备动作的工序。

接下来，控制部31使嵌合部件W向接触姿势变化(步骤S120)。接触姿势是指与嵌合姿势不同的姿势，是从图5A的嵌合姿势以绕规定的水平旋转轴(图5A的黑点)使防脱部Q2侧的端部下降的方式使嵌合部件W旋转而实现的姿势。当然，在现实的接触姿势中也能够包含误差。该水平旋转轴是与防脱部Q2突出的方向亦即β方向正交的轴。另外，嵌合部件W的防脱部Q2侧的端部的下降量为至少大于防脱部Q2的厚度的量。在步骤S120中，控制部31仅利用位置控制控制臂A。

接下来，控制部31使嵌合部件W沿接触方向移动(步骤S130)。接触方向是指接触姿势中的嵌合部件W的面方向，是与γ方向正交的方向。图5B是表示步骤S130中的嵌合部件W的状态的α-α线(图1A、3C)向视图。在图5A、5B中，利用双点划线表示嵌合部件W的厚度方向的中央线的轨迹L2。在步骤S130中，控制部31仅利用位置控制控制臂A。步骤S130中的位置控制的目标位置S_t设定于嵌合部件W的防脱部Q2侧的端部在比防脱部Q2靠下方与被嵌合部件Q的框部Q1接触的位置。

此外，能够通过以步骤S120中的姿势变化后的嵌合部件W的厚度方向的中央线与轨迹L2一致的方式设定水平旋转轴，顺畅地进行步骤S120～S130。另外，通过使接触方向成为嵌合部件W的面方向，能够最小限地抑制嵌合部件W的轨道范围，能够降低嵌合部件W与被嵌合部件Q的不期望的部分(防脱部Q2、凸起Q3等)发生干扰的可能性。例如，也可以通过将轨迹L2设定为以最短距离连结防脱部Q2与凸起Q3的线段L1a、与以最短距离连结防脱部Q2与框部Q1的线段L1b(图5A的点划线)彼此被轨迹L2二等分，降低嵌合部件W干扰防脱部Q2、凸起Q3与框部Q1的可能性。此外，步骤S120～S130成为接触动作的工序。

接下来，控制部31使嵌合部件W向嵌合姿势变化(步骤S140)。即，控制部31以嵌合部件W的面方向成为与βγ平面平行的方向且嵌合部件W的外缘的边的方向成为β、γ方向的方式控制臂A。在步骤S140中，控制部31仅利用位置控制控制臂A。利用步骤S140，嵌合部件W成为图3A所示的状态。在步骤S140中，控制部31也可以以不使防脱部Q2侧的端部的β方向的位置变化的方式使嵌合部件W的姿势变化。另外，在步骤S140中，控制部31也可以以维持防脱部Q2侧的端部的位置成为比防脱部Q2靠嵌合方向(δ方向)侧的状态的方式，使嵌合部件W的姿势变化。由此，能够维持嵌合部件W的端部进入防脱部Q2的下方的状态。此外，步骤S140成为姿势变化动作的工序。

接下来，控制部31以使嵌合部件沿探测方向移动并且目标力f_S作用于嵌合方向(δ方向)的方式控制臂A(步骤S150)。即，在步骤S150中，控制部31使臂A进行上述嵌合动作。此外，控制部31在嵌合动作中，基于力觉传感器FS检测出的作用力f_S进行力控制，但不对基于TCP的姿势的作用力f_S进行重力补偿。在步骤S110中，由于在仅重力作用于嵌合姿势的嵌合部件W的状态下重置力觉传感器FS，所以能够得到实质上重力被补偿的作用力f_S，即使不进行基于TCP的姿势的重力补偿，也能够排除重力的影响，实现将作用于嵌合方向的来自被嵌合部件Q的反作用力作为目标力f_St的力控制。

此外，在嵌合姿势为目标的姿势的嵌合动作中，由于嵌合部件W的姿势被维持为接近嵌合姿势的姿势，所以能够实现实质的重力补偿。特别是在本实施方式中，由于经由弹性部P1把持嵌合部件W，所以TCP的姿势与嵌合部件W的姿势的相关性变弱。即，即使是相同的TCP的姿势，由于弹性部P1与嵌合部件W的重心的相对位置的稍微不同等，使弹性部P1的伸长量不一致，结果存在嵌合部件W的姿势不一致的可能性。换句话说，在按照TCP的姿势调查重量补偿的偏移值时的弹性部P1与嵌合部件W的重心的相对位置和现实的嵌合作业时的弹性部P1与嵌合部件W的重心的相对位置不同的情况下，存在基于TCP的姿势的重量补偿的精度降低的可能性。与此相对，由于保持把持有嵌合部件W的状态，以相同的嵌合姿势进行力觉传感器FS的重置与嵌合动作，所以能够以比基于TCP的姿势的重量补偿高的精度实现实质的重量补偿。

这里，由于在接触动作中不进行力控制，所以能够将接触动作中的控制简化。另外，在接触动作中，嵌合部件W采取与嵌合姿势不同的接触姿势，仅重置力觉传感器FS，不实现实质的重量补偿，但由于不进行力控制，所以能够不受重力的影响，适当地处理嵌合部件W。另外，由于在接触动作中不进行力控制，所以未利用臂A实现虚拟的弹性阻抗，但嵌合部件W经由弹性部P1被臂A把持，因此能够利用弹性部P1的机械式的弹性阻抗缓和接触中的冲击。由于不是利用臂A的控制，而是利用弹性部P1的机械式的响应，能够缓和接触中的冲击，所以能够可靠并且高速地去除冲击的影响。

(3)其他实施方式

机器人1并非一定是六轴的单臂机器人，只要是根据机器人驱动使力作用于任意位置的机器人即可。例如，机器人1可以是双臂机器人，也可以是SCARA机器人。另外，力检测器可以不是力觉传感器FS，也可以是按照关节J1～J6检测作用于该关节J1～J6的扭矩的扭矩传感器。另外，也可以代替扭矩传感器，基于马达M1～M6的负荷检测出扭矩。在这种情况下，也可以指示关节J1～J6中的目标的扭矩与阻抗控制的参数。

在上述实施方式中，虽然电重置了力觉传感器FS，但也可以利用其他方法重置。例如，也可以将准备动作时的力觉传感器FS的检测值作为偏移值存储，在以后的力控制中，将该偏移值从力觉传感器FS的检测值中减去，以运算的方式重置力觉传感器FS的检测值。另外，虽然重置了表示力觉传感器FS的三个检测轴方向的力、与绕该检测轴的扭矩的检测值，但也可以将变换后的作用力f_S重置为机器人坐标系的力。并且，虽然优选准备动作(重置)时的嵌合姿势、与嵌合动作时的嵌合姿势相同，但若为某种程度类似的姿势，则能够实现实质的重力补偿。例如，也可以利用照相机等识别准备动作时的嵌合部件W的姿势、与嵌合动作时的嵌合部件W的姿势，在这些姿势的差为阈值以下的情况下，不进行基于TCP的姿势的重力补偿。

并且，并非一定重置力觉传感器FS。即，也可以在嵌合动作中，以进行基于TCP的姿势的重力补偿为前提，省略准备动作中的力觉传感器FS的重置。

此外，在上述实施方式中，虽然利用位置控制与力控制仅进行了嵌合动作，但也可以利用位置控制与力控制还进行接触动作。例如，控制部31也可以针对与接触方向相反的方向的作用力f_S设定目标力f_St。由此，能够以成为目标力f_St的反作用力从被嵌合部件Q作用于嵌合部件W的状态的方式控制臂A，能够可靠地使嵌合部件W接触被嵌合部件Q。也可以在接触动作中的力控制中也考虑弹性部P1的弹性，将虚拟弹性系数k设定为0。并且，也可以利用位置控制与力控制进行准备动作。即，也可以在准备动作中以成为仅重力作用的状态的方式设定目标力f_St。

并且，嵌合部件W并非一定经由弹性部P1被臂A把持。即，也可以通过末端执行器2把持嵌合部件W，利用末端执行器2与嵌合部件W实质上形成一体的刚体。在这种情况下，虽然弹性部P1对冲击的缓和效果没有实现，但也可以通过在接触动作、嵌合动作中，进行不将虚拟弹性系数k设为0的力控制，缓和嵌合部件W对被嵌合部件Q的冲击。

另外，嵌合部件W与被嵌合部件Q的形状并不限定于上述实施方式的形状。被嵌合部件Q具有在嵌合姿势的嵌合部件W沿嵌合方向移动的情况下进行干扰的干扰构造即可，能够考虑各种干扰构造的方式。即，在以嵌合的状态从嵌合方向的相反(δ轴负方向)侧的视角观察嵌合部件W与被嵌合部件Q时，干扰构造与嵌合部件W存在的区域重叠，并且是存在于比嵌合部件W靠视角侧的被嵌合部件Q的一部分即可。例如，干扰构造可以是供形成于嵌合部件W的柱状部分插入的插入构造，也可以是供形成于嵌合部件W的卡止爪卡止的卡止构造。当然，嵌合部件W与被嵌合部件Q并非一定是矩形，嵌合部件W也可以不是板状。另外，臂A至少把持嵌合部件W即可，也可以是把持嵌合部件W与被嵌合部件Q双方的双臂机器人。当然，也可以使臂A把持的部件具有被嵌合部件Q的形状，臂A不把持的部件具有嵌合部件W的形状。

附图标记说明：

1…机器人；2…末端执行器；2a…基部；3…控制装置；31…控制部；4…吸附泵；A…臂；A1～A6…臂部件；d…虚拟粘性系数；D_a…驱动位置；D_c…控制量；D_e…驱动位置偏差；D_t…目标驱动位置；E1～E6…编码器；f…力；f_S…作用力；f_S…目标力；FS…力觉传感器；f_St…目标力；H…嵌合孔；J1～J6…关节；K…凹部；k…虚拟弹性系数；K_p…位置控制增益；K_v…速度控制增益；m…虚拟惯性系数；M1～M6…马达；P…真空卡盘；P1…弹性部；P2…吸附部；Q…被嵌合部件；Q1…框部；Q2…防脱部；Q3…凸起；S_t…目标位置；U…对应关系；W…嵌合部件；Δf_S…力偏差；ΔS…力来源修正量。

Claims (9)

1.一种机器人，其特征在于，

是包括臂与力检测器的机器人，所述臂包括多个臂部件、驱动所述多个臂部件的驱动部以及把持部，

所述机器人依次进行：

使所述把持部把持的嵌合部件沿规定的接触方向移动来与被嵌合部件接触的接触动作；

使所述嵌合部件的姿势向嵌合姿势变化的姿势变化动作；以及

使所述嵌合姿势的所述嵌合部件沿探测方向移动并且使所述嵌合部件沿嵌合方向与所述被嵌合部件嵌合的嵌合动作，

所述接触方向、所述探测方向以及所述嵌合方向为相互不同的方向。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

通过将所述把持部把持的所述嵌合部件的位置向目标位置控制的位置控制、与将作用于所述被嵌合部件与所述嵌合部件之间的力向目标力控制的力控制，来控制所述臂，

所述接触动作通过所述位置控制进行。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，

所述把持部经由弹性部件把持所述嵌合部件。

4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

通过将所述把持部把持的所述嵌合部件的位置向目标位置控制的位置控制、与将作用于所述被嵌合部件与所述嵌合部件之间的力向目标力控制的力控制，来控制所述臂，

所述接触动作通过所述位置控制与所述力控制进行。

5.根据权利要求2～4中的任意一项所述的机器人，其特征在于，

所述嵌合动作通过将作用于所述嵌合方向的力向目标力控制的所述力控制进行。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，

所述嵌合动作通过在进行所述接触动作前以使所述嵌合部件与所述嵌合姿势成为相同的姿势时的所述力检测器的输出为基准的所述力控制进行。

7.一种机器人控制装置，其特征在于，

是包括多个臂部件、驱动所述多个臂部件的驱动部、把持部以及力检测器的机器人的机器人控制装置，

所述机器人控制装置依次使所述机器人进行：

使所述把持部把持的嵌合部件沿规定的接触方向移动来与被嵌合部件接触的接触动作；

使所述嵌合部件的姿势向嵌合姿势变化的姿势变化动作；以及

使所述嵌合姿势的所述嵌合部件沿探测方向移动并且使所述嵌合部件沿嵌合方向与所述被嵌合部件嵌合的嵌合动作，

所述接触方向、所述探测方向以及所述嵌合方向为相互不同的方向。

8.一种机器人控制方法，其特征在于，

是包括多个臂部件、驱动所述多个臂部件的驱动部、把持部以及力检测器的机器人的机器人控制方法，

所述机器人控制方法依次使所述机器人进行：

使所述把持部把持的嵌合部件沿规定的接触方向移动来与被嵌合部件接触的接触动作；

使所述嵌合部件的姿势向嵌合姿势变化的姿势变化动作；以及

使所述嵌合姿势的所述嵌合部件沿探测方向移动并且使所述嵌合部件沿嵌合方向与所述被嵌合部件嵌合的嵌合动作，

所述接触方向、所述探测方向以及所述嵌合方向为相互不同的方向。

9.一种机器人系统，其特征在于，具备：

机器人，其包括臂与力检测器，其中，所述臂包括多个臂部件、驱动所述多个臂部件的驱动部以及把持部；以及

机器人控制装置，其依次使所述机器人进行：

使所述把持部把持的嵌合部件沿规定的接触方向移动来与被嵌合部件接触的接触动作；

使所述嵌合部件的姿势向嵌合姿势变化的姿势变化动作；以及

使所述嵌合姿势的所述嵌合部件沿探测方向移动并且使所述嵌合部件沿嵌合方向与所述被嵌合部件嵌合的嵌合动作，

所述接触方向、所述探测方向以及所述嵌合方向为相互不同的方向。