CN114746226B - 连接器嵌合装置及连接器嵌合方法 - Google Patents

连接器嵌合装置及连接器嵌合方法 Download PDF

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Abstract

连接器嵌合装置具有对第1连接器(10)进行定位的定位机构(5)、机器人装置、力传感器和控制器。机器人装置具有末端执行器(2)和使末端执行器(2)移动的机器人臂。力传感器对作用于末端执行器(2)的载荷进行检测。控制器基于力传感器的检测值对机器人臂的动作进行控制。机器人装置构成为末端执行器(2)在嵌合方向移动而对第2连接器(20)进行按压，由此向第1连接器(10)压入第2连接器(20)。控制器使末端执行器(2)分为两个阶段在嵌合方向移动，并且在第一阶段的移动和第二阶段的移动之间，使末端执行器(2)在与嵌合方向的相反方向移动，以使得减轻通过末端执行器(2)产生的向第2连接器(20)的按压力。

Description

连接器嵌合装置及连接器嵌合方法
技术领域
本发明涉及一种连接器嵌合装置及连接器嵌合方法。
背景技术
在日本特开2015－168017号公报(专利文献1)公开了使母连接器和公连接器嵌合的机器人。该机器人构成为在进行嵌合作业的同时，能够对嵌合状态的合格与否进行判定。
具体地说，机器人具有抓持部、臂部和力觉传感器。抓持部构成为经由力觉传感器而设置于臂部的前端，通过3个手指对公连接器进行抓持。力觉传感器设置于抓持部和臂部之间，对作用于抓持部和臂部之间的3轴方向的力和绕抓持部的安装方向的轴的转矩进行检测。机器人使公连接器相对于位置及朝向被固定的母连接器而相对移动，由此进行嵌合作业。机器人还使用力觉传感器的力觉信息和抓持部的位置信息，对嵌合状态的合格与否进行判定。
专利文献1：日本特开2015－168017号公报
发明内容
在上述连接器嵌合装置中，关于各定时的力觉传感器的输出及抓持部的位置而生成目标值，对机器人的动作进行控制以使得力觉传感器的输出及抓持部的位置成为目标值。另外，对力觉传感器的输出及抓持部的位置各自预先设定有容许范围，基于力觉传感器的输出及抓持部的位置是否处于容许范围而判定嵌合状态的合格与否。
但是，如上所述的机器人的动作的控制及嵌合状态的合格与否的判定，无法应用于不具有对连接器进行抓持的抓持部的连接器嵌合装置。其原因在于，在公连接器相对于母连接器的相对位置产生了偏差的情况下，无法对抓持部进行操作而修正相对位置的偏差。其结果，机器人在具有相对位置的偏差的状态下使公连接器相对于母连接器而相对移动。另外，为了对嵌合状态的合格与否进行判定，需要推定相对位置的最大偏差，考虑最大偏差而对力觉传感器的输出及连接器的位置设定容许范围。由此，在推定的最大偏差大的情况下，容许范围也变大，因此难以对嵌合状态的合格与否进行判定。
本发明就是鉴于上述这样的课题而提出的，其目的在于提供在将第1连接器及第2连接器嵌合而不对连接器进行抓持的结构中，不依赖于第2连接器相对于第1连接器的相对位置的大小，能够稳定地进行嵌合动作及嵌合状态的合格与否的判定的连接器嵌合装置及连接器嵌合方法。
本发明所涉及的连接器嵌合装置是使第1连接器和第2连接器嵌合的连接器嵌合装置。第2连接器具有与第1连接器进行导通接触的可动部、对可动部进行储存的壳体和将壳体和可动部进行连结的端子。第2连接器是通过端子所具有的挠曲部的弹性变形使可动部相对于壳体可动的浮动连接器。连接器嵌合装置具有对第1连接器进行定位的定位机构、机器人装置、力传感器和控制器。机器人装置具有末端执行器和使末端执行器移动的机器人臂。力传感器对作用于末端执行器的载荷进行检测。控制器基于力传感器的检测值对机器人臂的动作进行控制。机器人装置构成为末端执行器在嵌合方向移动而对第2连接器进行按压，由此向第1连接器压入第2连接器。控制器将末端执行器分为两个阶段而在嵌合方向移动。控制器在第一阶段的移动和第二阶段的移动之间，使末端执行器在与嵌合方向的相反方向移动，以使得减轻通过末端执行器产生的向第2连接器的按压力。
发明的效果
根据本发明，能够提供在将第1连接器及第2连接器嵌合而不对连接器进行抓持的结构中，不依赖于第2连接器相对于第1连接器的相对位置的大小，能够稳定地进行嵌合动作及嵌合状态的合格与否的判定的连接器嵌合装置及连接器嵌合方法。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的连接器嵌合装置的斜视图。
图2是将图1中的工件及连接器放大而表示的俯视图。
图3是图2的III－III线处的剖视图。
图4是图2的IV－IV线处的剖视图。
图5是用于对第1连接器及第2连接器的嵌合动作进行说明的图。
图6是表示实施方式1所涉及的连接器嵌合装置的硬件结构的一个例子的示意图。
图7是表示图6所示的控制器的功能结构的框图。
图8是用于对实施方式1所涉及的连接器嵌合处理进行说明的流程图。
图9是用于对实施方式1所涉及的连接器嵌合处理进行说明的示意图。
图10是示意地表示图8的步骤S05中的第2连接器的相对位置的偏差的修正的第1例的图。
图11是示意地表示图8的步骤S05中的第2连接器的相对位置的偏差的修正的第2例的图。
图12是表示在图8所示的连接器嵌合处理的执行中由力觉传感器检测的载荷的分布的第1例的图。
图13是表示在图8所示的连接器嵌合处理的执行中由力觉传感器检测的载荷的分布的第2例的图。
图14是用于对实施方式1的第1变更例所涉及的连接器嵌合处理进行说明的流程图。
图15是用于对实施方式1的第2变更例所涉及的连接器嵌合处理进行说明的流程图。
图16是表示连接器嵌合处理的执行中的力觉传感器的检测值的微分值的分布的第1例的图。
图17是表示连接器嵌合处理的执行中的力觉传感器的检测值的微分值的分布的第2例的图。
图18是用于对实施方式2所涉及的连接器嵌合处理进行说明的流程图。
图19是表示实施方式6所涉及的连接器嵌合装置的斜视图。
图20是用于对实施方式6所涉及的连接器嵌合处理进行说明的流程图。
图21是示意地表示通过图像传感器得到的拍摄图像的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。此外，以下对图中的相同或者相当的部分标注同一标号，原则上不重复其说明。
实施方式1.
(连接器嵌合装置的整体结构)
图1是表示实施方式1所涉及的连接器嵌合装置100的斜视图。图2是将图1中的工件6、8及连接器10、20放大而表示的俯视图。
实施方式1所涉及的连接器嵌合装置100应用于工业产品的生产现场等，构成为将设置于第2工件8的第2连接器20插入至设置于第1工件6的第1连接器10，由此使第1连接器10和第2连接器20嵌合。连接器嵌合装置100在第1连接器10及第2连接器20的嵌合作业时使用机器人装置1。
第1工件6及第2工件8具有矩形平板状的形状。第1工件6及第2工件8各自例如是安装有处理器及存储器等的印刷电路基板。
第1连接器10安装于第1工件6的一个表面即第1面6A。第2连接器20安装于第2工件8的一个表面即第1面8A。通过将第1连接器10和第2连接器20嵌合，从而能够将第1工件6和第2工件8电连接。
在图1的例子中，第1工件6及第2工件8以第1面6A和第1面8A朝向相同方向而彼此相邻的方式在水平方向排列而配置。第1连接器10及第2连接器20在第1面6A及第1面8A的相邻的第1边61、81，以彼此相向的方式分别配置。第1连接器10为母连接器，第2连接器20为公连接器。第1连接器10及第2连接器20具有长方体状的形状。
机器人装置1构成为使第2连接器20相对于第1连接器10而相对移动，由此将第2连接器20插入至第1连接器10。具体地说，连接器嵌合装置100具有机器人装置1、力觉传感器3和定位机构5。
机器人装置1具有支撑台1A、机器人臂1B和末端执行器2。支撑台1A对机器人臂1B进行支撑。机器人臂1B具有多个关节，具有在各关节处彼此连接的多个臂。在图1的例子中，机器人臂1B具有第1臂1b1、第2臂1b2及第3臂1b3。第1臂1b1经由未图示的第1可动轴而与支撑台1A连接，相对于支撑台1A绕第1可动轴的旋转轴可动。第2臂1b2经由未图示的第2可动轴而与第1臂1b1连接，相对于第1臂1b1绕第2可动轴的旋转轴可动。第3臂1b3经由未图示的第3可动轴而与第2臂1b2连接，相对于第2臂1b2绕第3可动轴的旋转轴可动。末端执行器2经由未图示的第4可动轴而与第3臂1b3连接，相对于第3臂1b3绕第4可动轴的旋转轴可动。第1可动轴、第2可动轴、第3可动轴及第4可动轴由未图示的轴驱动电动机等驱动源进行驱动。轴驱动电动机例如为伺服电动机。各可动轴进行驱动，由此第1臂1b1、第2臂1b2及第3臂1b3的姿态自由地变化。
末端执行器2设置于机器人臂1B的前端。末端执行器2具有基部2A和凸出部2B。基部2A形成为平板状，具有大致矩形板状的形状。基部2A具有与机器人臂接合的第1面和第1面的相反侧的第2面。凸出部2B相对于基部2A的第2面而垂直地凸出。在图1的例子中，2根凸出部2B排列而配置于大致矩形形状的基部2A的第1边，但凸出部2B的形状、位置及根数并不限定于此。
机器人臂1B的第1臂1b1、第2臂1b2及第3臂1b3的姿态自由地变化，与此相伴，末端执行器2的姿态也能够自由地变化。如后面所述，在连接器嵌合动作中，末端执行器2的凸出部2B与第2工件8的第2边82抵接，该第2边82与对第2连接器20进行配置的第1边81相对。凸出部2B对第2工件8的第2边82进行按压，由此使第2工件8及第2连接器20朝向第1工件6及第1连接器10移动。由此，机器人装置1不对第2工件8及第2连接器20进行抓持，就能够将第2连接器20朝向第1连接器10压入。关于连接器10、20的结构例及连接器嵌合动作在后面记述。
力觉传感器3设置于机器人臂1B的第3臂1b3和末端执行器2之间。力觉传感器3配置于与机器人臂1B的手腕相当的位置。力觉传感器3对末端执行器2所作用的力(载荷)进行检测，将表示检测值的信号向控制器30发送。力觉传感器3构成为对作用于彼此正交的3轴方向的力进行检测。力觉传感器3可以还具有对3轴各自产生的转矩载荷即扭矩进行检测的功能。力觉传感器3与“力传感器”的一个实施例相对应。
定位机构5用于对第1工件6及第1连接器10的位置及姿态进行固定，并且对第2工件8及第2连接器20的移动方向进行限制。定位机构5由未图示的支撑部件固定。定位机构5具有：第1部分5A，其对第1工件6的与配置第1连接器10的第1边61相对的第2边62进行支撑；以及第2部分5B及第3部分5C，其相对于第1部分5A而垂直地延伸。定位机构5的第2部分5B及第3部分5C构成为彼此平行地配置，对第1工件6的彼此相对的第3边63及第4边64进行支撑。
定位机构5的第2部分5B及第3部分5C还构成为，对第2工件8的彼此相对的第3边83及第4边84进行支撑。但是，第2部分5B及第3部分5C构成为起到作为“引导部”的功能，该“引导部”用于使第2工件8朝向第1工件6移动。例如，第2部分5B及第3部分5C各自是形成有沿长度方向(Y轴方向)延伸的槽部的导轨。第2工件8以能够沿导轨的槽部滑动的方式由第2部分5B及第3部分5C支撑。
图3是图2的III－III线处的剖视图。图4是图2的IV－IV线处的剖视图。
参照图3，第1连接器10形成为长方体状，具有壳体12和导通端子14。壳体12具有在顶面形成有开口部的中空的箱型形状。壳体12例如由绝缘性树脂形成。壳体12以开口部与第2连接器20相对的方式固定于第1工件6的第1面6A。
导通端子14以从壳体12的与顶面相反侧的底面垂直地凸出的方式固定于壳体12。导通端子14具有狭窄的矩形板状的形状，在第1工件6的第1面6A的延伸方向延伸。在矩形板状的导通端子14设置有用于与第2连接器20的导通端子进行导通接触的接触件(未图示)。接触件由导电性金属板形成，与在第1工件6的第1面6A上搭载的电子部件电连接。
第2连接器20形成为长方体状，具有壳体22、可动部24和端子26。第2连接器20为浮动连接器。浮动是指下述功能，即，即使在公连接器和母连接器之间存在嵌合轴的偏差的状态下，连接器可动，由此也能够吸收该偏差而进行嵌合。
壳体22具有在顶面形成有开口部的中空的箱型形状。壳体22例如由绝缘性树脂形成。壳体22以开口部与第1连接器10相对的方式固定于第2工件8的第1面8A。
可动部24具有在顶面形成有开口部的槽型形状。可动部24的开口部相对于第2工件8的第1面8A平行地延伸。可动部24以开口部与第1连接器10相对的方式收容于壳体22的开口部内。可动部24构成供第1连接器10的导通端子14插入的“嵌合部”。
端子26具有：接触件，其固定于可动部24而用于与第1连接器10的导通端子14进行导通接触；固定部，其固定于壳体22；以及挠曲部，其连接于接触件和固定部之间。端子26是将导电性金属板在板厚方向折弯而形成的。固定部与在第2工件8的第1面8A上搭载的电气部件电连接。挠曲部能够弹性变形，通过将可动部24和壳体22弹性地连接，从而将可动部24相对于壳体22能够位移地支撑。
如图4所示，在浮动连接器即第2连接器20中，在壳体22的内周面和可动部24的外周面之间形成有间隙。在图4的例子中，沿与第2工件8的第1面8A平行的方向(X轴方向)形成有间隙X2，沿与第2面8A垂直的方向(Z轴方向)形成有间隙Z2。间隙X2、Z2具有0.5mm左右的大小。端子26的挠曲部进行弹性变形，由此可动部24在间隙X2、Z2的内部能够在相对于第1面8A平行及垂直的方向进行位移。
在定位机构5中，在第2部分5B及第3部分5C的槽部的内周面和第2工件8的外周面之间形成有间隙。在图4的例子中，沿与第2工件8的第1面8A平行的方向(X轴方向)形成有间隙X1，沿与第1面8A垂直的方向(Z轴方向)形成有间隙Z1。间隙X1、Z1具有0.2mm左右的大小。第2工件8在间隙X1、Z1的内部能够在相对于第1面8A平行及垂直的方向进行位移。因此，能够使第2工件8在间隙X1、Z1的内部相对于第1工件6位移。
在实施方式1所涉及的连接器嵌合装置100中，第1工件6固定于定位机构5而被支撑，因此第1连接器10的位置及姿态被固定。另一方面，第2工件8沿朝向第1工件6的方向(图2及图3的箭头A1的方向)能够移动地由定位机构5支撑。因此，使机器人装置1的末端执行器2沿方向A1移动，由在末端执行器2设置的凸出部2B对第2工件8进行按压，由此能够使第2工件8及第2连接器20朝向第1工件6及第1连接器10移动，并且将第2连接器20插入至第1连接器10而将第1连接器10及第2连接器20嵌合。在下面的说明中，将图2及图3的箭头A1的方向还称为“嵌合方向”。
图5是用于对第1连接器10及第2连接器20的嵌合动作进行说明的图。在图5中，将从图3所示的状态起使第2工件8在嵌合方向A1移动时的第1连接器10及第2连接器20的嵌合的状态阶段性地示出。
图5(A)是表示开始嵌合动作时的第1连接器10及第2连接器20的嵌合的状态的图。如图5(A)所示，将第1连接器10的导通端子14的前端部分插入至第2连接器20的可动部24的开口部。可动部24的开口部的内周面和导通端子14接触，由此与嵌合方向A1相反方向的载荷作用于可动部24。受到该载荷，将可动部24和壳体22连接的端子26发生弹性变形。由此，可动部24在朝向壳体22的方向(与嵌合方向A1相反的方向)位移。
如果使末端执行器2进一步在嵌合方向A1移动，则如图5(B)所示，第2连接器20的可动部24一边与导通端子14接触、一边在嵌合方向A1移动。而且，设置于可动部24的接触件在设定于导通端子14的初始接触位置处，与导通端子14的接触件进行导通接触。在本说明书中，将从开始嵌合动作起至第2连接器20的可动部24到达初始接触位置为止的第1连接器10及第2连接器20的嵌合的状态还称为“初始嵌合状态”。
如果从图5(B)所示的初始嵌合状态起进一步使末端执行器2在嵌合方向A1移动，则第2连接器20的可动部24进一步在嵌合方向A1移动(参照图5(C))。可动部24的接触件一边与第1连接器10的导通端子14的接触件接触、一边在导通端子14上滑动。此时，可动部24的接触件在导通端子14的“有效嵌合长度”的区域进行移动。有效嵌合长度表示第2连接器20的可动部24的接触件在第2连接器20的插入或者拉出的期间，与第1连接器10的接触件接触而移动的距离。即，有效嵌合长度相当于在第1连接器10及第2连接器20的嵌合的状态下，两者的接触件能够导通接触的长度。有效嵌合长度相当于初始接触位置和正式接触位置之间的距离。
如果第2连接器20的可动部24的接触件到达在第1连接器10的导通端子14设定的正式接触位置，则第1连接器10及第2连接器20转换为“嵌合完成状态”(参照图5(D))。在嵌合完成状态下，第1工件6的第1边61和第2工件8的第1边81接触。另外，第1连接器10的壳体12的开口缘部和第2连接器20的壳体22的开口缘部接触。
在以上所示的嵌合动作中，第2连接器20的可动部24与第1连接器10的导通端子14接触，由此受到与嵌合方向A1相反方向的载荷。该载荷从可动部24经由端子26而作用于壳体22。作用于壳体22的载荷进一步经由第2工件8而作用于机器人装置1的末端执行器2。作用于末端执行器2的载荷由力觉传感器3检测。
在嵌合动作中由力觉传感器3检测的载荷随着第1连接器10及第2连接器20的嵌合的状态的变化而发生变化。在图5的例子中，在初始嵌合状态(图5(A)及图5(B))下，载荷从开始嵌合动作起单调地增加，在可动部24将要到达初始接触位置前示出峰值。而且，如果超过初始嵌合状态，则载荷逐渐地降低，在可动部24在有效嵌合长度区域移动的期间(图5(C))，载荷为比峰值小的值，几乎不变化。而且，如果成为嵌合完成状态(图5(D))，则例如工件6、8的第1边61、81彼此和/或连接器10、20的开口缘部彼此接触，由此载荷再次增加。
在这里，在实施方式1所涉及的连接器嵌合装置100中，机器人装置1不具有对第2工件8及第2连接器20进行抓持的机构，因此在嵌合动作的开始前或者嵌合动作中，无法对抓持部进行操作而调整第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置。因此，在进行上述的嵌合动作时，第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置从正式的位置偏移的情况有可能发生不少。在该情况下，在相对位置偏移的状态下进行嵌合动作，由此无法将第1连接器10和第2连接器20适当地嵌合，有可能损伤连接器10、20和/或工件6、8。
因此，在实施方式1所涉及的连接器嵌合装置100中，基于嵌合动作中的力觉传感器3的检测值对机器人装置1的末端执行器2的动作进行控制，由此对第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置的偏差进行修正。
下面，对实施方式1所涉及的连接器嵌合装置100的结构及动作详细地进行说明。
(控制器的硬件结构)
首先，参照图6对实施方式1所涉及的连接器嵌合装置100的硬件结构进行说明。图6是表示实施方式1所涉及的连接器嵌合装置100的硬件结构的一个例子的示意图。
实施方式1所涉及的连接器嵌合装置100具有对包含机器人装置1在内的连接器嵌合装置100整体进行控制的控制器30。控制器30作为主要的结构要素而具有处理器32、存储器34、通信接口(I/F)36和输入输出I/F 38。这些各部分经由总线能够通信地连接。
处理器32在典型情况下是CPU(Central Processing Unit)或者MPU(MicroProcessor Unit)等运算处理部。处理器32通过将在存储器34中存储的程序读出而执行，从而对连接器嵌合装置100的各部的动作进行控制。具体地说，处理器32执行该程序，由此实现后面记述的连接器嵌合处理。此外，在图6的例子中，示出了处理器32为单个结构，但控制器30也可以具有多个处理器。
存储器34能够由RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)及闪存等非易失性存储器实现。存储器34对由处理器32执行的程序或者处理器所使用的数据等进行存储。
输入输出I/F 38是用于在处理器32和机器人装置1及力觉传感器3之间交换各种数据的接口。操作部40及显示部42与输入输出I/F 38连接。显示部42由液晶面板显示器等构成。操作部40接受用户针对连接器嵌合装置100的操作输入。操作部40在典型情况下由触摸面板、键盘及鼠标等构成。
通信I/F 36是用于在连接器嵌合装置100和其他装置之间交换各种数据的通信接口。在其他装置中包含对工业产品的生产现场进行集中控制的PLC(Programmable LogicController)50等。PLC 50对连接器嵌合装置100输出包含嵌合动作的开始指令在内的动作指令。此外，通信I/F 36的通信方式也可以是通过无线LAN(Local Area Network)等形成的无线通信方式，也可以是利用了USB(Universal Serial Bus)等的有线通信方式。
(控制器的功能结构)
图7是表示图6所示的控制器30的功能结构的框图。
参照图7，控制器30具有控制部70、动作控制部72、力觉检测部74、波形处理部76和合格与否判定部78。它们是处理器32执行在存储器34中储存的程序而实现的功能模块。
控制部70如果经由通信I/F 36而接受到来自PLC 50的动作指令，则按照来自PLC50的控制指令而生成用于对机器人装置1的动作进行控制的控制信号。具体地说，控制部70从PLC 50接受动作指令，从力觉检测部74接受力觉信息，从合格与否判定部78接受判定结果信息。力觉信息是表示由力觉传感器3检测出的作用于末端执行器2的载荷的信息。判定结果信息是表示进行了第1连接器10及第2连接器20是否正常地嵌合的合格与否判定而得到的结果的信息。控制部70基于动作指令、力觉信息及判定结果信息而生成控制信号，将生成的控制信号向动作控制部72输出。
具体地说，控制部70将在存储器34预先存储的动作时序读出，按照该动作时序对嵌合动作的各动作定时的目标值进行设定。目标值包含由力觉传感器3检测的载荷的目标值。目标值例如包含初始嵌合状态(图5(A)、(B))下的载荷的目标值、有效嵌合长度区域(图5(C))的载荷的目标值及嵌合完成状态(图5(D))下的载荷的目标值。
在嵌合动作时，控制部70在各动作定时，对机器人装置1的动作进行反馈控制以使得力觉传感器3的检测值接近目标值。具体地说，控制部70通过执行与力觉传感器3的检测值相对于目标值的偏差相对应的控制运算而生成控制信号，将生成的控制信号向动作控制部72输出。
动作控制部72基于由控制部70生成的控制信号对机器人装置1的动作进行控制。由此，支撑台1A及机器人臂1B进行动作。
力觉检测部74基于力觉传感器3的输出信号，对作用于机器人装置1的末端执行器2的力(载荷)进行检测，将表示检测结果的信号向控制部70及波形处理部76输出。
波形处理部76对力觉信息所包含的作用于末端执行器2的载荷的分布进行波形处理。具体地说，波形处理部76针对载荷的分布通过波形处理而求出峰值、最大值、最小值、平均值、标准偏差、变动系数(标准偏差/平均值)等特征量。
合格与否判定部78基于从波形处理部76输出的载荷的分布，对连接器10、20的嵌合的合格与否进行判定。具体地说，在存储器34存储有与在连接器嵌合动作中作用的载荷相关的阈值及容许范围。合格与否判定部78从存储器34将阈值及容许范围读出，使用这些值进行第1连接器10及第2连接器20是否正常地嵌合的合格与否判定。
合格与否判定部78将判定结果信息向控制部70输出，并且在显示部42进行显示。
(连接器嵌合处理)
接下来，对实施方式1所涉及的连接器嵌合装置100中的连接器嵌合处理的顺序进行说明。
图8是用于对实施方式1所涉及的连接器嵌合处理进行说明的流程图。图9是用于对实施方式1所涉及的连接器嵌合处理进行说明的示意图。在图9中示意地示出第1工件6及第1连接器10、第2工件8及第2连接器20、末端执行器2的俯视图。在图9中阶段性地示出连接器嵌合处理的执行中的第1连接器10及第2连接器20的嵌合状态。
参照图8，控制器30如果在步骤S01接收到来自PLC 50(图6)的嵌合开始指令(S01为YES)，则开始连接器嵌合处理。在连接器嵌合处理的开始时，如图9(A)所示，在第1工件6及第1连接器10由定位机构5固定的状态下，以第1连接器10和第2连接器20相对的方式在定位机构5设置有第2工件8。如果接收到嵌合开始指令，则控制器30进入步骤S02，开始第2连接器20相对于第1连接器10的压入。
具体地说，控制器30以从图9(A)的状态起末端执行器2沿嵌合方向A1移动的方式对机器人装置1进行控制。如果接受到来自末端执行器2的压入力F1而第2工件8在嵌合方向A1移动，则第2工件8和定位机构5之间的摩擦力作用于末端执行器2。力觉传感器3对作用于末端执行器2的载荷进行检测，将检测值向控制器30输出。控制器30与检测值相对于目标值的偏差相应地对压入力F1进行调整，由此对末端执行器2的动作进行控制。
如图9(B)所示，如果第2连接器20相对于第1连接器10的插入开始，则连接器10、20的嵌合的状态转换为初始嵌合状态。在初始嵌合状态下，第1连接器10的导通端子14和第2连接器20的可动部24之间的摩擦力作用于末端执行器2。因此，随着末端执行器2的移动而作用于末端执行器2的载荷逐渐地变大。力觉传感器3对作用于末端执行器2的载荷进行检测，将检测值向控制器30输出。
控制器30直至由力觉传感器3检测到的载荷的检测值达到预先设定的第1阈值N1为止，相对于第1连接器10而压入第2连接器20。第1阈值N1比定位机构5和第2工件8之间的摩擦力设定得大，且设定为连接器10、20不会破坏的程度的载荷。在图9(B)中，将力觉传感器3的检测值成为第1阈值N1时的第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置设为“相对位置P1”。即，相对位置P1不是固定值，而是与力觉传感器3的检测值相应地变化的可变值。
具体地说，参照图8，控制器30在通过步骤S02进行的压入的执行中，通过步骤S03而判定由力觉传感器3检测到的载荷的检测值是否超过第1阈值N1。在力觉传感器3的检测值小于第1阈值N1的情况下(S03为NO)，控制器30进入步骤S04，对力觉传感器3的检测值是否从预先设定的容许范围脱离进行判定。步骤S04中的容许范围能够基于连接器10、20正常地嵌合时的力觉传感器3的检测值的分布而进行设定。
在步骤S04中力觉传感器3的检测值从容许范围脱离的情况下(S04为YES)，控制器30通过步骤S16判定为连接器10、20的嵌合不良，将判定结果在显示部42进行显示。与此相对，在力觉传感器3的检测值没有从容许范围脱离的情况下(S04为NO)，控制器30返回步骤S02，继续第2连接器20的压入。
如果力觉传感器3的检测值大于第1阈值N1(S03为YES)，则控制器30通过步骤S05，将通过末端执行器2进行的第2连接器20的压入停止。控制器30进一步如图9(C)所示，使末端执行器2在与嵌合方向A1的相反方向移动。由此，末端执行器2向第2工件8的推压力减轻或者与第2工件8的接触被解除。
在步骤S05中，通过末端执行器2进行的第2连接器20的压入停止，由此向第2连接器20的可动部24的压入力减轻。由此，端子26的挠曲部的预紧力作用于第2连接器20的可动部24。端子26的挠曲部在可动部24相对于壳体22的相对位置返回原来的位置的方向对可动部24施加预紧力。利用该挠曲部的预紧力，能够对第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置的偏差进行修正。
图10是示意地表示图8的步骤S05中的第2连接器20的相对位置的偏差的修正的第1例的图。在图10示出了第1工件6、第1连接器10、第2工件8及第2连接器20的俯视图。
在图10(A)示出了第1连接器10的X轴方向的中心轴(嵌合轴)C1和第2连接器20的X轴方向的中心轴(嵌合轴)C2彼此错开的状态。在如上所述的状态下，如果通过末端执行器2相对于第1连接器10将第2连接器20压入，则如图10(B)所示，在第2连接器20中，可动部24相对于壳体22在X轴方向位移，以使得与第1连接器10的导通端子14卡合。因此，在端子26的挠曲部，在与位移方向的相反方向产生试图将可动部24相对于壳体22的位置返回至原来的位置的预紧力。
如果通过图8的步骤S04使末端执行器2在与嵌合方向A1的相反方向移动，则向可动部24的压入力减轻。但是，可动部24是其一部分与第1连接器10的导通端子14卡合，因此变得不可动。其结果，取代可动部24而挠曲部的预紧力作用于壳体22。接受端子26的挠曲部的预紧力而壳体22在可动部24的位移方向移动，由此如图10(C)所示，第1连接器10的嵌合轴C1及第2连接器20的嵌合轴C2一致。由此，对第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置的偏差进行修正。通过在定位机构5和第2工件8之间设置的间隙X1、Z1能够进行相对位置的修正。
图11是示意地表示图8的步骤S05中的第2连接器20的相对位置的偏差的修正的第2例的图。在图11示出了第1工件6、第1连接器10、第2工件8及第2连接器20的斜视图。
在图11(A)示出了第2连接器20绕嵌合轴旋转，相对于第1连接器10倾斜的状态。在如上所述的状态下，如果通过末端执行器2相对于第1连接器10将第2连接器20压入，则根据第2连接器20的倾斜角度及第2工件8中的压入的位置，转矩绕嵌合轴而作用于第2连接器20。在图11(A)的例子中，通过相对于第2工件8的压入力F1，在第1连接器10及第2连接器20的水平方向的一个端部发生了碰撞，其结果，箭头A1方向的转矩作用于第2连接器20。另一方面，为了对第2连接器20的倾斜进行修正，需要在箭头A2方向使第2连接器20旋转，但与作用于第2连接器20的转矩成为相反方向，因此无法对倾斜进行修正。
如果从图11(A)的状态起进一步继续压入，则如图11(B)所示，为了从压入载荷逃离，第2工件8整体向上方抬起。并且，第2连接器20的可动部24如箭头A4所示在嵌合方向A1被压缩。第2连接器20的可动部24如箭头A5所示，仅在水平方向移动。可动部24在水平方向微量地移动，以使得将第1连接器10及第2连接器20的端部彼此的碰撞消除。
在这里，如果通过图8的步骤S04使末端执行器2在与嵌合方向A1的相反方向移动，则如图11(C)所示，第2连接器20的可动部24被从压入力F1放开，由此可动部24在与嵌合方向A1的相反方向位移。由此，第2工件8的抬起被消除。另外，可动部24的嵌合方向A1上的压缩仅是第2连接器20的一个端部，因此通过从压入力F1被放开，从而第2连接器20的倾斜度也被校正。
此外，在第2工件8的抬起消除时，如图11(D)所示，通过水平方向的浮动及转矩被释放而产生的倒角效果，第2工件8移动至适当的位置。其结果，如图11(E)所示，成为第1连接器10的导通端子14及第2连接器20的可动部24的前端部彼此卡合的状态，因此如果再次进行第2连接器20的压入，则能够相对于第1连接器10而将第2连接器20插入。
返回图8，如果在步骤S05中对第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置的偏差进行修正，则控制器30进入步骤S06，再次进行第2连接器20的压入。通过末端执行器2的移动将第2连接器20压入，由此作用于末端执行器2的载荷单调地增加。力觉传感器3对作用于末端执行器2的载荷进行检测，将检测值向控制器30输出。
控制器30通过图8的步骤S07，对通过力觉传感器3得到的载荷的检测值是否超过预先设定的第2阈值N2进行判定。第2阈值N2设定为第1连接器10和第2连接器20的初始嵌合所需的载荷。即，控制器30对连接器10、连接器20的嵌合的状态是否成为初始嵌合状态进行判定。
在力觉传感器3的检测值小于第2阈值N2的情况下(S07为NO)，控制器30进入步骤S08，判定力觉传感器3的检测值是否从容许范围脱离。容许范围能够基于连接器10、20正常地嵌合时的力觉传感器3的检测值的分布进行设定。
在力觉传感器3的检测值从容许范围脱离的情况下(S08为YES)，控制器30通过步骤S16判定为连接器10、20的嵌合不良，将判定结果在显示部42进行显示。另一方面，在力觉传感器3的检测值没有从容许范围脱离的情况下(S08为NO)，控制器30返回步骤S06，继续第2连接器20的压入。
如果力觉传感器3的检测值大于第2阈值N2(S07为YES)，则控制器30判定为连接器10、20的嵌合的状态为初始嵌合状态。控制器30进入步骤S09，以第2连接器20沿嵌合方向A1以预先设定的距离D1移动的方式使末端执行器2动作。
具体地说，在图9(D)中，将力觉传感器3的检测值成为第2阈值N2时的第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置设为“相对位置P2”。相对位置P2不是固定值，而是与力觉传感器3的检测值相应地变化的可变值。控制器30使第2连接器20从相对位置P2起以预先设定的距离D1沿嵌合方向A1移动。在图9(E)中，将从相对位置P2以距离D1使第2连接器20移动时的第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置设为“相对位置P3”。使第2连接器20移动的距离D1设定为能够使处于相对位置P2的第2连接器20和第1连接器10的嵌合的状态从初始嵌合状态转换至有效嵌合长度区域的距离。
控制器30如果通过图8的步骤S09使第2连接器20从相对位置P2移动至以距离D1分离的相对位置P3为止，则通过步骤S10将相对位置P3处的力觉传感器3的检测值N3和第2阈值N2(相当于相对位置P2处的力觉传感器3的检测值)进行比较。
在相对位置P3处的力觉传感器3的检测值N3小于第2阈值N2的情况下(S10为YES)，控制器30判定为连接器10、20的嵌合的状态从初始嵌合状态转换至有效嵌合长度区域。在该情况下，控制器30通过步骤S11，通过末端执行器2的移动而继续第2连接器20的压入。在有效嵌合长度区域中，作用于末端执行器2的载荷小于初始嵌合状态的峰值，几乎不变化。力觉传感器3对作用于末端执行器2的载荷进行检测，将检测值向控制器30输出。
控制器30通过步骤S12而判定通过力觉传感器3得到的载荷的检测值是否超过预先设定的第4阈值N4。“第4阈值N4”是第1连接器10和第2连接器20的嵌合完成的状态，设定为工件6、8的第1边61、81彼此和/或连接器10、20的开口缘部彼此接触时的载荷。在图9(F)中，将力觉传感器3的检测值成为第4阈值N4时的第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置设为“相对位置P4”。相对位置P4不是固定值，而是与力觉传感器3的检测值相应地变化的可变值。即，在步骤S12中，控制器30判定连接器10、20的嵌合的状态是否成为嵌合完成状态。
在力觉传感器3的检测值小于第4阈值N4的情况下(S12为NO)，控制器30进入步骤S13，判定力觉传感器3的检测值是否从容许范围脱离。容许范围能够基于连接器10、20正常地嵌合时的力觉传感器3的检测值的分布进行设定。在力觉传感器3的检测值从容许范围脱离的情况下(S13为YES)，控制器30通过步骤S16判定为连接器10、20的嵌合不良，将判定结果在显示部42进行显示。
另一方面，在步骤S13中力觉传感器3的检测值没有从容许范围脱离的情况下(S13为NO)，控制器30返回步骤S11，继续第2连接器20的压入。如果力觉传感器3的检测值大于第4阈值N4(S12为YES)，则控制器30通过步骤S14判定为连接器10、20的嵌合正常，将判定结果在显示部42进行显示。接下来，控制器30通过步骤S15使末端执行器2在与嵌合方向A1的相反方向移动，由此使末端执行器2从第2连接器20退避。
与此相对，返回步骤S10，在相对位置P3处的力觉传感器3的检测值N3大于第2阈值N2的情况下(S10为NO)，控制器30判定为连接器10、20的嵌合的状态没有从初始嵌合状态转换至有效嵌合长度区域。在该情况下，控制器30通过步骤S16判定为连接器10、20的嵌合不良，将判定结果在显示部42进行显示。
如以上说明所述，控制器30在连接器嵌合处理的执行中，基于将通过力觉传感器3得到的载荷的检测值和预先设定的多个阈值N2、N3、N4比较得到的结果，对连接器10、20的嵌合的状态进行判定。而且控制器30基于判定出的嵌合的状态，对连接器10、20的嵌合的合格与否进行判定。
图12是表示在图8所示的连接器嵌合处理的执行中由力觉传感器3检测的载荷的分布的第1例的图。分布的纵轴表示力觉传感器3的检测值，横轴表示第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置。在图12中例示的力觉传感器3的检测值的分布是在连接器10、20正常地嵌合时取得的，示出了在通过图8的步骤S06、S09、S11将第2连接器20压入时作用于末端执行器2的载荷的分布。
如图12所示，在连接器10、20的嵌合正常的情况下，初始嵌合状态时的力觉传感器3的检测值单调地增加，最终产生峰值。而且，如果连接器10、20的嵌合的状态转换至有效嵌合长度区域，则力觉传感器3的检测值成为比初始嵌合状态小的值，几乎不变化。并且如果连接器10、20的嵌合的状态成为嵌合完成状态，则力觉传感器3的检测值开始再次增加。
图13是表示在图8所示的连接器嵌合处理的执行中由力觉传感器3检测的载荷的分布的第2例的图。分布的纵轴表示力觉传感器3的检测值，横轴表示第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置。在图13中例示的力觉传感器3的检测值的分布是在连接器10、20的嵌合不良时取得的，示出了在通过图8的步骤S06、S09将第2连接器20压入时作用于末端执行器2的载荷的分布。
如果将图12所示的分布和图13所示的分布进行比较，则可知在连接器10、20的嵌合不良时，示出了与连接器10、20的嵌合正常时完全不同的分布。详细地说，在图13的例子中，在初始嵌合状态下力觉传感器3的检测值持续增加，没有产生峰值。另外，在峰值产生后，力觉传感器3的检测值是比峰值小的值，看不到几乎不变化的特征。此外，图13的分布能够在连接器10、20没有适当地嵌合，第2连接器20与第1连接器10或者不同于第1连接器10的其他部件发生碰撞的情况下取得。
在实施方式1中，与连接器10、20的嵌合正常时的力觉传感器3的检测值的分布(参照图12)的特征对应地，对图8的步骤S07中的第2阈值N2及步骤S12中的第4阈值N4进行设定，并且对步骤S09中的距离D1进行设定。
具体地说，第2阈值N2设定为在初始嵌合状态下单调增加时与作用于末端执行器2的载荷相对应。距离D1设定为比在初始嵌合状态显现的载荷的峰值的宽度大的值。由此，从作用于末端执行器2的载荷成为第2阈值N2时的第2连接器20的相对位置P2以距离D1使第2连接器20移动时的相对位置P3处的载荷N3与第2阈值N2相比变小。因此，在图8的步骤S10中，在相对位置P3处的力觉传感器3的检测值N3小于第2阈值N2时，能够判断为连接器10、20的嵌合的状态超过初始嵌合状态的峰值而转换至有效嵌合长度区域。
另外，第4阈值N4设定为在嵌合完成状态下单调增加时与作用于末端执行器2的载荷相对应。由此，在图8的步骤S12中力觉传感器3的检测值大于第4阈值N4时，能够判断为连接器10、20的嵌合完成。
如上所述与连接器10、20的嵌合正常时的力觉传感器3的检测值的分布(参照图12)的特征对应地对多个阈值进行设定，由此控制器30将在嵌合动作中取得的力觉传感器3的检测值的分布和多个阈值进行比较，由此能够对作用于末端执行器2的载荷是否示出了与正常时相同的变化进行判定。由此，能够对连接器10、20的嵌合的合格与否进行判定。
如以上说明所述，实施方式1所涉及的连接器嵌合装置在将末端执行器在嵌合方向移动而对浮动连接器即第2连接器进行按压，由此将第2连接器压入的结构中，使末端执行器分为两个阶段在嵌合方向移动，并且在第一阶段的移动和第二阶段的移动之间使末端执行器在与嵌合方向的相反方向移动。使末端执行器在与嵌合方法的相反方向移动，将第2连接器从按压力放开，由此能够利用作用于第2连接器的可动部的预紧力对第2连接器相对于第1连接器的相对位置的偏差进行修正。其结果，使用不具有对第2连接器进行抓持的抓持部的机器人装置，不依赖于第2连接器相对于第1连接器的相对位置，就能够进行第1连接器及第2连接器的嵌合动作。
另外，基于嵌合动作中的力觉传感器的检测值的分布，对作用于末端执行器的载荷是否示出了与正常时相同的变化进行判定，由此能够不依赖于第2连接器相对于第1连接器的相对位置，对第1连接器及第2连接器的嵌合的合格与否进行判定。
此外，在上述实施方式1中，例示出将第1连接器10设为母连接器、将第2连接器20设为公连接器的结构，但将第1连接器10设为公连接器、将第2连接器20设为母连接器的结构也能够执行上述的连接器嵌合处理。另外，例示出将第2连接器20设为浮动连接器的结构，但对于将第1连接器10设为浮动连接器的结构，通过使末端执行器2在与嵌合方向的相反方向移动，由此利用作用于第1连接器10的可动部的预紧力也能够对第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置的偏差进行修正。
另外，在上述实施方式1中，构成为基于通过嵌合动作中的力觉传感器得到的载荷的检测值，对第1连接器及第2连接器的嵌合的合格与否进行判定，但也可以构成为在力觉传感器的检测值的基础上，基于表示末端执行器2的位置的信息，对嵌合的合格与否进行判定。
图14是用于对实施方式1的第1变形例所涉及的连接器嵌合处理进行说明的流程图。图14所示的流程图相对于图8所示的流程图，追加了步骤S071、S101、S102。此外，关于步骤S01～S05，由于与图8相同，因此省略图示。
参照图14，在第1变更例中，控制器30在通过力觉传感器3得到的载荷的检测值大于第2阈值N2的情况下(S07为YES)，判定为连接器10、20的嵌合的状态为初始嵌合状态，并且通过步骤S071对此时的末端执行器2的位置E2进行检测。将末端执行器2的位置E沿嵌合方向A1朝向第1连接器10的方向设为正方向。即，随着末端执行器2与第1连接器10接近，末端执行器2的位置E的值变大。
接下来，控制器30通过步骤S09，使第2连接器20从相对位置P2移动至以距离D1分离的相对位置P3，通过步骤S10将相对位置P3处的力觉传感器3的检测值N3和第2阈值N2进行比较。
在相对位置P3处的力觉传感器3的检测值N3小于第2阈值N2的情况下(S10为YES)，控制器30通过步骤S101对此时的末端执行器2的位置E3进行检测。控制器30通过步骤S102将当前的末端执行器2的位置E3和通过步骤S071检测出的末端执行器2的位置E2进行比较。位置E2是通过步骤S09使第2连接器20以距离D1移动前的末端执行器2的位置。
在位置E3大于位置E2的情况下(S102为YES)，控制器30判定为末端执行器2朝向第1连接器10移动，通过末端执行器2进行的第2连接器20的压入沿嵌合方向A1正常地进行。在该情况下，控制器30进入步骤S11，使末端执行器2进一步朝向嵌合方向A1移动，继续第2连接器20的压入。
另一方面，在步骤S102中位置E3小于位置E2的情况下(S102为NO)，控制器30判定为末端执行器2没有朝向第1连接器10正常地移动。在该情况下，控制器30通过步骤S16判定为连接器10、20的嵌合不良，将判定结果在显示部42进行显示。
图15是用于对实施方式1的第2变更例所涉及的连接器嵌合处理进行说明的流程图。图15所示的流程图相对于图14所示的流程图而追加了步骤S103。此外，与图14同样地，关于步骤S01～S05，由于与图8相同，因此省略图示。
参照图15，在第2变更例中，如果在步骤S102中位置E3大于位置E2(S102为YES)，由此判定为通过末端执行器2进行的第2连接器20的压入沿嵌合方向A1正常地进行，则控制器30进一步通过步骤S103判定末端执行器2的位置E3是否落入预先设定的容许范围内。步骤S103中的容许范围能够基于连接器10、20的嵌合的状态成为有效嵌合长度区域时的末端执行器2的位置E进行设定。
在末端执行器2的位置E3落入容许范围内的情况下(S103为YES)，控制器30判定为通过末端执行器2进行的第2连接器20的压入正常地进行，进入步骤S11，使末端执行器2进一步朝向嵌合方向A1移动，继续第2连接器20的压入。
另一方面，在步骤S103中位置E3从容许范围脱离的情况下(S103为NO)，控制器30判定为通过末端执行器2进行的第2连接器20的压入没有正常地进行。在该情况下，控制器30通过步骤S16判定为连接器10、20的嵌合不良，将判定结果在显示部42进行显示。
根据第1变更例及第2变更例所涉及的连接器嵌合处理，能够根据嵌合动作中的末端执行器2的位置信息对末端执行器2所涉及的第2连接器20的压入方向是否正常进行判定。另外，根据第2变更例所涉及的连接器嵌合处理，能够对末端执行器2所涉及的第2连接器20的压入量是否正常进行判定。由此，能够预先防止由在与嵌合方向A1不同的方向将第2连接器20压入或者在嵌合方向A1超过容许量将第2连接器20压入所引起的连接器10、20的损坏。
实施方式2.
在上述实施方式1中，说明了与连接器10、20的嵌合正常时的力觉传感器3的检测值的分布的特征对应地对多个阈值进行设定，将在嵌合动作中取得的力觉传感器3的检测值的分布和该多个阈值进行比较，由此对连接器10、20的嵌合的合格与否进行判定的结构。
在实施方式2中，说明基于对力觉传感器3的检测值的分布进行微分处理而得到的微分值的分布，对连接器10、20的嵌合的合格与否进行判定的结构。此外，微分值的分布能够由控制器30的波形处理部76(图7)生成。
图16是表示连接器嵌合处理的执行中的力觉传感器3的检测值的微分值的分布的第1例的图。分布的纵轴表示力觉传感器3的检测值的微分值，横轴表示第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置。在图16中例示的微分值的分布是在连接器10、20正常地嵌合时取得的，示出了在通过图8的步骤S06、S09、S11将第2连接器20压入时作用于末端执行器2的载荷的微分值的分布。
如图16所示，在连接器10、20的嵌合正常的情况下，与初始嵌合状态时的力觉传感器3的检测值的峰值相对应，微分值示出了极小值。而且，如果连接器10、20的嵌合的状态转换至有效嵌合长度区域，则微分值成为0附近的值，几乎不变化。并且如果连接器10、20的嵌合的状态成为嵌合完成状态，则微分值开始再次增加。
图17是表示连接器嵌合处理的执行中的力觉传感器3的检测值的微分值的分布的第2例的图。分布的纵轴表示力觉传感器3的检测值的微分值，横轴表示第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置。在图17中例示的微分值的分布是在连接器10、20的嵌合不良时取得的，示出了在通过图8的步骤S06、S09将第2连接器20压入时作用于末端执行器2的载荷的微分值的分布。
如果将图16所示的分布和图17所示的分布进行比较，则可知在连接器10、20的嵌合不良时，示出了与连接器10、20的嵌合正常时完全不同的分布。详细地说，在图17的例子中，在初始嵌合状态下微分值没有示出极小值。另外，在示出极小值后，看不到微分值再次增加这一特征。
在本实施方式2中，与连接器10、20的嵌合正常时的力觉传感器3的检测值的微分值的分布(参照图16)的特征对应地对多个阈值进行设定。具体地说，第2阈值D2以与在初始嵌合状态下单调增加时作用于末端执行器2的载荷的微分值相对应的方式设定。此外，与实施方式1同样地，距离D1设定为比在初始嵌合状态出现的载荷的峰值的宽度大的值。由此，在从作用于末端执行器2的载荷的微分值成为第2阈值D2时的第2连接器20的相对位置P2，至以距离D1使第2连接器20移动时的相对位置P3为止的微分值的分布出现极小值。因此，在从相对位置P2起以距离D1使第2连接器20移动时的微分值的分布出现极小值时，能够判断为连接器10、20的嵌合的状态超过初始嵌合状态的峰值而转换至有效嵌合长度区域。
另外，第4阈值D4设定为在嵌合完成状态下单调增加时与作用于末端执行器2的载荷的微分值相对应。由此，在力觉传感器3的检测值的微分值大于第4阈值D4时，能够判断为连接器10、20的嵌合完成。
如上所述与连接器10、20的嵌合正常时的力觉传感器3的检测值的微分值的分布(参照图16)的特征对应地对多个阈值进行设定，由此控制器30将在嵌合动作中取得的力觉传感器3的检测值的微分值的分布和多个阈值进行比较，由此能够对作用于末端执行器2的载荷的微分值是否示出了与正常时相同的变化进行判定。由此，能够对连接器10、20的嵌合的合格与否进行判定。
图18是用于对实施方式2所涉及的连接器嵌合处理进行说明的流程图。图18所示的流程图分别将图8所示的流程图中的步骤S07、S10、S12置换为步骤S07A、S10A、S12A。
参照图18，实施方式2所涉及的连接器嵌合处理与实施方式1所涉及的连接器嵌合处理同样地，构成为将末端执行器2分为两个阶段在嵌合方向A1移动，并且在第一阶段的移动和第二阶段的移动之间使末端执行器2在与嵌合方向A1的相反方向移动而对第2连接器20相对于第1连接器10的相对位置的偏差进行修正。具体地说，控制器30执行与图8相同的步骤S01～S06的处理，由此进行第一阶段的移动和相对位置的偏差的修正。
在实施方式2中，控制器30基于第二阶段的移动中的力觉传感器3的检测值的微分值的分布，对连接器10、20的嵌合的合格与否进行判定。具体地说，控制器30进入步骤S06，再次进行第2连接器20的压入。力觉传感器3对作用于末端执行器2的载荷进行检测，将检测值向控制器30输出。
控制器30通过步骤S07A对通过力觉传感器3得到的载荷的检测值的微分值是否超过预先设定的第2阈值D2进行判定。第2阈值D2设定为在第1连接器10和第2连接器20的初始嵌合时单调增加的载荷的微分值。即，控制器30对连接器10、连接器20的嵌合的状态是否成为初始嵌合状态进行判定。
在力觉传感器3的检测值的微分值小于第2阈值D2的情况下(S07A为NO)，控制器30进入步骤S08，对微分值是否从容许范围脱离进行判定。容许范围能够基于连接器10、20正常地嵌合时的力觉传感器3的检测值的微分值的分布进行设定。
在微分值从容许范围脱离的情况下(S08为YES)，控制器30通过步骤S16，判定为连接器10、20的嵌合不良，将判定结果在显示部42进行显示。另一方面，在微分值没有从容许范围脱离的情况下(S08为NO)，控制器30返回步骤S06，继续第2连接器20的压入。
如果微分值大于第2阈值D2(S07A为YES)，则控制器30判定为连接器10、20的嵌合的状态为初始嵌合状态。控制器30进入步骤S09，以第2连接器20沿嵌合方向A1以预先设定的距离D1移动的方式使末端执行器2动作。
如果使第2连接器20从相对位置P2移动至以距离D1分离的相对位置P3为止，则控制器30通过步骤S10A，对在从相对位置P2至相对位置P3为止的微分值的分布是否显现出极小值进行判定。
在微分值的分布显现出极小值的情况下(S10A为YES)，控制器30判定为连接器10、20的嵌合的状态从初始嵌合状态转换至有效嵌合长度区域。在该情况下，控制器30通过步骤S11，通过末端执行器2的移动而继续第2连接器20的压入。在有效嵌合长度区域中，作用于末端执行器2的载荷比初始嵌合状态的峰值小，几乎不变化。力觉传感器3对作用于末端执行器2的载荷进行检测，将检测值向控制器30输出。
控制器30通过步骤S12A而判定通过力觉传感器3得到的载荷的检测值的微分值是否超过预先设定的第4阈值D4。在微分值小于第4阈值D4的情况下(S12A为NO)，控制器30进入步骤S13，判定微分值是否从容许范围脱离。容许范围能够基于连接器10、20正常地嵌合时的力觉传感器3的检测值的分布进行设定。在微分值从容许范围脱离的情况下(S13为YES)，控制器30通过步骤S16判定为连接器10、20的嵌合不良，将判定结果在显示部42进行显示。
另一方面，在步骤S13中微分值没有从容许范围脱离的情况下(S13为NO)，控制器30返回步骤S11，继续第2连接器20的压入。如果微分值大于第4阈值D4(S12A为YES)，则控制器30通过步骤S14判定为连接器10、20的嵌合正常，将判定结果在显示部42进行显示。接下来，控制器30通过步骤S15使末端执行器2在与嵌合方向A1的相反方向移动，由此使末端执行器2从第2连接器20退避。
与此相对，返回步骤S10A，在从相对位置P2至相对位置P3为止的微分值的分布没有显现出极小值的情况下(S10A为NO)，控制器30判定为连接器10、20的嵌合的状态没有从初始嵌合状态转换至有效嵌合长度区域。在该情况下，控制器30通过步骤S16判定为连接器10、20的嵌合不良，将判定结果在显示部42进行显示。
如以上说明所述，根据实施方式2所涉及的连接器嵌合装置，对嵌合动作中的力觉传感器的检测值的微分值的分布是否表示出与正常时相同的变化进行判定，由此与实施方式1同样地，能够不依赖于第2连接器相对于第1连接器的相对位置，对第1连接器及第2连接器的嵌合的合格与否进行判定。
即，力觉传感器的检测值的微分值是表现力觉传感器的检测值的分布的特征的参数，因此与正常时的微分值的分布(图16)的特征对应地对多个阈值进行设定，由此在实施方式2中也与实施方式1同样地，能够对在嵌合动作中作用于末端执行器的载荷是否表示出与正常时相同的变化进行判定。
并且，根据实施方式2所涉及的连接器嵌合装置，在连接器10、20的嵌合正常时的力觉传感器的检测值的大小发生波动的情况下，表示检测值的分布的变化的微分值的分布是普遍的，因此也不会对检测值的波动造成影响，能够对连接器10、20的嵌合的合格与否进行判定。
此外，在实施方式2中，对作为表现力觉传感器的检测值的分布的特征的参数而使用力觉传感器的检测值的微分值的结构进行了说明，但通过使用微分值以外的参数，也能够基于该参数的分布对连接器10、20的嵌合的合格与否进行判定。另外，在实施方式2中，设为将多个阈值设为绝对值的结构，但也可以将多个阈值设为相对值。
实施方式3.
在实施方式1及2中，说明了基于力觉传感器3的检测值或者检测值的微分值对连接器10、20的嵌合的合格与否进行判定的结构，但也可以构成为基于力觉传感器3的检测值及检测值的微分值的组合对连接器10、20的嵌合的合格与否进行判定。或者，也可以构成为根据力觉传感器3的检测值及其微分值和基于其他波形处理的值的组合，对连接器10、20的嵌合的合格与否进行判定。
通过设为如上所述的结构，从而在实施方式1及2的效果的基础上，在力觉传感器3的检测值存在波动的情况下，或者在检测值叠加有噪声的情况下，也能够稳定地判定连接器10、20的嵌合的合格与否。
实施方式4.
在实施方式1中，说明了将在图8的步骤S07、S12中用于对连接器10、20的嵌合的状态进行判定的阈值N2、N4设为预先设定的固定值的结构，但也可以构成为将这些阈值设为使用了直至刚刚之前的步骤为止取得的力觉传感器3的检测值而得到的变动值。
例如，可以构成为在图8的步骤S10中，判定相对位置P3处的载荷N3是否小于或等于刚刚之前得到的力觉传感器3的检测值的峰值的50％。或者，也可以构成为将图8的步骤S12中的第4阈值N4设定为将刚刚之前的有效嵌合长度区域中的力觉传感器3的检测值的平均值变为数倍(例如2倍)后的值。
或者，也可以基于直至刚刚之前的步骤为止得到的力觉传感器3的检测值的分布的特定的区域或者与特定的相对位置处的检测值的比例而设定图8的步骤S10及S12中的阈值，也可以基于相对于该检测值的增减进行设定。
通过设为如上所述的结构，从而即使在力觉传感器3的检测值存在波动的情况下，也能够稳定地判定连接器10、20的嵌合的合格与否。
实施方式5.
在实施方式1中，说明了在连接器10、20的嵌合作业使用机器人装置1的结构，但也可以取代机器人装置1而是使用具有伺服电动机的1轴的致动器。在该情况下，控制器30将通过伺服电动机产生的扭矩值视作与实施方式1中的力觉传感器3的检测值同义，执行与图8的流程图相同的流程图。由此，在实施方式1所涉及的效果的基础上，能够更低价地构成连接器嵌合装置。
实施方式6.
在实施方式1中，说明了在连接器10、20的嵌合作业中，通过使用力觉传感器3的检测值的判定对嵌合完成进行判定的结构。
在实施方式6中，采用了在实施方式1所涉及的连接器嵌合装置100追加图像传感器的结构，说明使用通过该图像传感器得到的嵌合量检测值对连接器10、20的嵌合完成进行判定的结构。
图19是表示实施方式6所涉及的连接器嵌合装置101的斜视图。如图19所示，实施方式6所涉及的连接器嵌合装置101在图1所示的连接器嵌合装置100中追加有图像传感器9。图像传感器9配置于连接器10、20的嵌合完成位置的正上方。图像传感器9对连接器10、20进行拍摄，将表示拍摄到的图像的数据向控制器30输出。
图20是用于对实施方式6所涉及的连接器嵌合处理进行说明的流程图。图20所示的流程图是将图8所示的流程图中的步骤S11～S13置换为步骤S61～S64。
参照图20，如果通过与图8相同的步骤S09使第2连接器20从相对位置P2移动至以距离D1分离的相对位置P3为止，则通过步骤S10将相对位置P3处的力觉传感器3的检测值N3和第2阈值N2(相对于相对位置P2处的力觉传感器3的检测值)进行比较。
在相对位置P3处的力觉传感器3的检测值小于第2阈值N2的情况下(S10为YES)，控制器30通过步骤S61，由图像传感器9对连接器10、20进行拍摄，取得表示拍摄图像的数据。在步骤S61中，控制器30使用所取得的拍摄图像对第1连接器10及第2连接器20的相对距离进行测定。图21是示意地表示通过图像传感器9(图19)得到的拍摄图像的图。在图21中，M1表示连接器10、20的适当的嵌合位置处的相对距离，M2表示第1连接器10及第2连接器20的当前的相对位置。
控制器30通过步骤S62对通过步骤S61得到的连接器10、20的相对位置M2和预先设定的适当的相对位置M1的差分M3进行计算。
控制器30通过步骤S63对计算出的差分M3是否处于预先设定的容许范围内进行判定。步骤S63中的容许范围能够基于适当的相对位置M1的容许范围进行设定。
在差分M3处于容许范围内的情况下(S63为YES)，控制器30通过步骤S14判定为连接器10、20的嵌合正常，将判定结果在显示部42进行显示。接下来，控制器30通过步骤S15使末端执行器2在与嵌合方向A1的相反方向移动，由此使末端执行器2从第2连接器20退避。
与此相对，在步骤S63中差分M3处于容许范围外的情况下(S63为NO)，控制器30判定为连接器10、20的嵌合的状态没有从初始嵌合状态转换至有效嵌合长度区域。在该情况下，控制器30进入步骤S64，使末端执行器2在嵌合方向移动。在步骤S64中，控制器30以连接器10、20的相对位置成为适当的相对位置的方式将通过步骤S62计算出的差分M3设为移动量。在使末端执行器2移动后，控制器30返回步骤S61。
根据实施方式6所涉及的连接器嵌合装置，在连接器的形状为使得在适当的嵌合位置处不发生壳体彼此的碰撞的形状的情况下，或者在连接器的形状为使得在适当的嵌合位置处的反作用力和有效嵌合区域中的反作用力之间不产生大的差的形状的情况下，能够进行适当的连接器嵌合量的嵌合动作。
应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示，且并不是限制性的内容。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书表示，包含与权利要求书等同的含义以及范围内的全部变更。
标号的说明
1机器人装置，1A支撑台，1B机器人臂，2末端执行器，3力觉传感器，5定位机构，6第1工件，8第2工件，9图像传感器，10第1连接器，20第2连接器，12、22壳体，14导通端子，24可动部，26端子，30控制器，32处理器，34存储器，36通信I/F，38输入输出I/F，40操作部，42显示部，70控制部，72动作控制部，74力觉检测部，76波形处理部，78合格与否判定部，100连接器嵌合装置。

Claims (11)

1.一种连接器嵌合装置，其使第1连接器和第2连接器嵌合，
该连接器嵌合装置的特征在于，
所述第2连接器是浮动连接器，具有与所述第1连接器进行导通接触的可动部、对所述可动部进行收容的壳体、和将所述壳体和所述可动部进行连结的端子，通过所述端子所具有的挠曲部的弹性变形使所述可动部相对于所述壳体可动，
该连接器嵌合装置具有：
定位机构，其对所述第1连接器进行定位；
机器人装置，其具有末端执行器和使所述末端执行器移动的机器人臂；
力传感器，其对作用于所述末端执行器的载荷进行检测；以及
控制器，其基于所述力传感器的检测值对所述机器人臂的动作进行控制，
所述机器人装置构成为，所述末端执行器在嵌合方向移动而对所述第2连接器进行按压，由此向所述第1连接器压入所述第2连接器，
所述控制器将所述末端执行器分为两个阶段在所述嵌合方向移动，并且在第一阶段的移动和第二阶段的移动之间，使所述末端执行器在与所述嵌合方向的相反方向移动，以使得减轻通过所述末端执行器产生的向所述第2连接器的按压力。
2.根据权利要求1所述的连接器嵌合装置，其特征在于，
所述定位机构构成为，在与所述嵌合方向正交的水平方向对具有所述第2连接器的工件进行支撑，并且能够使所述工件在所述嵌合方向滑动，
在所述定位机构的所述水平方向上的端部和所述工件之间形成有间隙。
3.根据权利要求1或2所述的连接器嵌合装置，其特征在于，
所述控制器基于所述第二阶段的移动时的所述力传感器的检测值的分布，对所述第1连接器及所述第2连接器的嵌合的合格与否进行判定。
4.根据权利要求3所述的连接器嵌合装置，其特征在于，
所述控制器对与所述第1连接器及所述第2连接器的嵌合正常时的所述力传感器的检测值的分布的特征相对应的多个阈值进行设定，将所述第二阶段的移动时的所述力传感器的检测值的分布和所述多个阈值进行比较，由此对所述第1连接器及所述第2连接器的嵌合的合格与否进行判定。
5.根据权利要求3或4所述的连接器嵌合装置，其特征在于，
所述控制器包含：
波形处理部，其对所述第二阶段的移动时的所述力传感器的检测值的分布进行波形处理；以及
判定部，其基于从所述波形处理部输出的分布，对所述第1连接器及所述第2连接器的嵌合的合格与否进行判定。
6.根据权利要求5所述的连接器嵌合装置，其特征在于，
所述波形处理部构成为，生成所述第二阶段的移动时的所述力传感器的检测值的微分值的分布，
所述判定部对与所述第1连接器及所述第2连接器的嵌合正常时的所述力传感器的检测值的微分值的分布的特征相对应的多个阈值进行设定，将所述第二阶段的移动时的所述力传感器的检测值的微分值的分布和所述多个阈值进行比较，由此对所述第1连接器及所述第2连接器的嵌合的合格与否进行判定。
7.一种连接器嵌合方法，其使第1连接器和第2连接器嵌合，
该连接器嵌合方法的特征在于，
所述第2连接器是浮动连接器，具有与所述第1连接器进行导通接触的可动部、对所述可动部进行收容的壳体和将所述壳体和所述可动部进行连结的端子，通过所述端子所具有的挠曲部的弹性变形使所述可动部相对于所述壳体可动，
该连接器嵌合方法具有下述步骤：
对所述第1连接器进行定位；以及
使用具有末端执行器和使所述末端执行器移动的机器人臂的机器人装置，使所述第1连接器及所述第2连接器相对移动，
使所述第2连接器相对移动的步骤包含下述步骤，即，所述末端执行器在嵌合方向移动而对所述第2连接器进行按压，由此向所述第1连接器压入所述第2连接器，
所述压入的步骤是将所述末端执行器分为两个阶段而在所述嵌合方向移动，并且在第一阶段的移动和第二阶段的移动之间，使所述末端执行器在与所述嵌合方向的相反方向移动，以使得减轻通过所述末端执行器产生的向所述第2连接器的按压力。
8.根据权利要求7所述的连接器嵌合方法，其特征在于，
还具有下述步骤：
通过力传感器对作用于所述末端执行器的载荷进行检测；以及
基于所述第二阶段的移动时的所述力传感器的检测值的分布，对所述第1连接器及所述第2连接器的嵌合的合格与否进行判定。
9.根据权利要求8所述的连接器嵌合方法，其特征在于，
所述进行判定的步骤包含下述步骤：
对与所述第1连接器及所述第2连接器的嵌合正常时的所述力传感器的检测值的分布的特征相对应的多个阈值进行设定；以及
将所述第二阶段的移动时的所述力传感器的检测值的分布和所述多个阈值进行比较，由此对所述第1连接器及所述第2连接器的嵌合的合格与否进行判定。
10.根据权利要求8或9所述的连接器嵌合方法，其特征在于，
还具有对所述第二阶段的移动时的所述力传感器的检测值的分布进行波形处理的步骤，
所述进行判定的步骤基于波形处理后的所述力传感器的检测值的分布，对所述第1连接器及所述第2连接器的嵌合的合格与否进行判定。
11.根据权利要求10所述的连接器嵌合方法，其特征在于，
所述进行波形处理的步骤包含生成所述第二阶段的移动时的所述力传感器的检测值的微分值的分布的步骤，
所述进行判定的步骤包含下述步骤：
对与所述第1连接器及所述第2连接器的嵌合正常时的所述力传感器的检测值的微分值的分布的特征相对应的多个阈值进行设定；以及
将所述第二阶段的移动时的所述力传感器的检测值的微分值的分布和所述多个阈值进行比较，由此对所述第1连接器及所述第2连接器的嵌合的合格与否进行判定。
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