JP2009214257A - ロボット教示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マニピュレータを備えるロボットに対する教示作業において、作業者が加えた力をセンサが正確に検出できるようにする。
【解決手段】複数のアーム部５，６，７，８が少なくとも１つのリンク機構１４，１５，１６，１７により連結されてなるマニピュレータ２を備えて構成されるロボット１に対して行われる教示方法であって、前記マニピュレータ２にかかる力に関する情報を検出するセンサ１８と、作業者が前記マニピュレータ２を動かすために把持する操作部２５とを、検出対象とする前記リンク機構１７の回転軸２２の軸線Ａ方向と同一方向の線Ｂ上に配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マニピュレータを備えるロボットに対する教示方法に関するものである。

マニピュレータを備えて構成されるロボットに所定の動作を覚え込ませる教示方法の一つとして、作業者が手を用いてマニピュレータを直接動かし、この時のマニピュレータの動きに関する情報を力センサ等で検出し、この検出信号を制御コンピュータにより解析し、所定の動作として記憶させる方法がある。このような教示方法は、直接教示と称されている。

ロボットを教示するための装置として、次のような従来技術が開示されている。この従来技術に係る装置は、工具が取り付けられるベースに工具の軸心の伸びる方向へ長いスティックを軸受けを介していずれの方向へも摺動自在に設け、スティックの基端部にスティックの軸心と直角に操作板を固定する一方、工具の軸心と直角な面上であってスティックを中心とする同心円上に略等間隔に操作板に押圧されてスイッチＯＮとなる４つのスイッチを配置すると共にベースに固定し、スイッチに対して特定方向に位置するスイッチがＯＮになると工具がスティックに対する当該スイッチの方向へ移動するように設定し、スティックの先端部にはスティックの軸心方向へ移動自在にグリップを取り付け、スティックに対するグリップの移動方向を検出して工具がグリップの移動方向と同一方向へ移動する一対のスイッチを設けたものであり、これによりグリップを上下左右に倒すと、各位置に対応するスイッチがＯＮとなり、グリップを操作した方向と同一方向へ工具を移動させることができるとされるものである（特許文献１参照）。

また、ロボットの教示に関する他の従来技術として、マニピュレータの操作時に握られるグリップの改良等に関する発明が開示されている（特許文献２〜５参照）。
特開平３−２４５９８２号公報 特開昭６２−８４９８５号公報 特表昭６３−５０２７３４号公報 特開昭６２−９８８４号公報 実開昭６１−２７６９１号公報

上記したような直接教示の作業においては、作業者がマニピュレータに加えた力（モーメント）をセンサで検出する工程を含んでいるが、この時、作業者が意図しないモーメントがセンサにより検出される場合がある。例えば、作業者はマニピュレータ先端に取り付けられたエンドエフェクタの位置を変えるためにマニピュレータに対して並進力のみを与えたつもりであっても、エンドエフェクタの姿勢を変えるようなモーメントをセンサが検出してしまう場合がある。このような問題は、センサと、作業者がマニピュレータに力を加える部分（操作部）との位置関係に起因する場合が多い。特に、エンドエフェクタが大きい等の理由のためにセンサと操作部との距離が離れている場合には、センサと操作部との位置関係を適切な状態にしておかないと、作業者が意図しないモーメントがセンサにより検出されやすくなってしまう。このような問題は、上記いずれの従来技術によっても解決できるものではない。

そこで、本発明は、マニピュレータを備えるロボットに対する教示作業において、作業者が加えた力をセンサが正確に検出できるようにすることを目的とする。

上記課題の解決を図る本発明は、複数のアーム部が少なくとも１つのリンク機構により連結されてなるマニピュレータを備えて構成されるロボットに対して行われる教示方法であって、前記マニピュレータにかかる力に関する情報を検出するセンサと、作業者が前記マニピュレータを動かすために把持する操作部とを、検出対象とする前記リンク機構の回転軸の軸線方向と同一方向の線上に配置して行うものである。

このように、センサと操作部とを、力の検出対象とするリンク機構の回転軸の軸線方向と同一方向の線上に配置することにより、この線以外の線を基準とするモーメントが検出され難くなるので、作業者は直感的な操作により正確な教示作業を行うことができるようになる。

また、前記検出対象とする前記リンク機構の回転軸は、エンドエフェクタが取り付けられるリスト部の角度を変化させるものであることが好ましい。

これにより、エンドエフェクタの位置及び姿勢を正確に指定することができる。

以上のように、本発明によれば、マニピュレータを備えるロボットに対する教示作業において、作業者が加えた力をセンサが正確に検出できるようになる。

以下に、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１において、本発明のロボット教示方法を適用した例が示されている。このロボット１は、マニピュレータ２の先端部に、所定のエンドエフェクタ３が取り付けられて使用されるものである。マニピュレータ２は、複数のアーム部５，６，７、及びエンドエフェクタ３が取り付けられるリスト部８が、複数のリンク機構１４，１５，１６，１７により連結されて構成されている。

第１のアーム部５はその一端部が第１のリンク機構１４に固定され、その多端部が第１の関節部１５を介して第２のアーム部６の一端部に連結している。第２のアーム部６と第３のアーム部７とは第３のリンク機構１６を介して連結され、第３のアーム部７とリスト部８とは第４のリンク機構１７を介して連結されている。リスト部８の端部には、所定のテクニカルインターフェイス（図示せず）を介してエンドエフェクタ３が取り付けられており、又教示作業時に加えられる力を検出する力センサ１８が設置されている。

前記第１のリンク機構１４は、内蔵された回転軸１９及びアクチュエータ（図示せず）により、この回転軸１９を中心に回動可能にベース部９に取り付けられている。前記第２〜４のリンク機構１５，１６，１７は、それぞれ回転軸２０，２１，２２を有し、内蔵されたアクチュエータ（図示せず）により、隣合う各アーム部５，６，７及びリスト部８を、回転軸２０，２１，２２を中心に回動可能に連結している。尚、本発明は、このようなマニピュレータ２の軸構成に限定されるものではなく、適宜その構成を変更することが可能である。

エンドエフェクタ３（又は前記テクニカルインターフェイス）には、教示作業時にエンドエフェクタ３（マニピュレータ２）を動かすために作業者により把持されるグリップ（操作部）２５が固定されている。図１及び図２において、本実施の形態における力センサ１８とグリップ２５との位置関係が示されている。これらの図に示すように、力センサ１８とグリップ２５とは、共に同一線Ｂ上に配置されている。この線Ｂは、リスト部８の角度を変える第４のリンク機構１７の回転軸２２の軸線Ａと同一の方向を有する（座標軸Ｙと平行な）線である。

以上のように、力センサ１８とグリップ２５とを、回転軸２２の軸線Ａ（座標軸Ｙ）と同一方向を有する線Ｂ上に配置することにより、座標軸Ｘ又は座標軸Ｚ周りの不要なモーメントが検出され難くなり、作業者は直感的な操作により正確な教示作業を行うことができるようになる。

図３において示すのは、本実施の形態において適用可能な、又は適用不可能なグリップ２５の設置位置の例である。同図において仮想線３０で示すグリップ位置は、前記グリップ２５と同様に前記線Ｂ上にあるため、このグリップ２５と同様に不要なモーメントを検出し難くする効果がある。一方、仮想線３１及び３２で示すグリップ位置は、前記線Ｂ上にないため、前記グリップ２５とは異なり不要なモーメントを検出しやすいものである。

本発明は、エンドエフェクタとして人を乗せる搭乗部を備える移乗介助装置等に好適に利用することができる。

本発明の実施の形態に係るロボット教示方法の事例を示す斜視図である。 （ａ）はセンサと教示用グリップとの位置関係を示すエンドエフェクタ部の上面図であり、（ｂ）はセンサと教示用グリップとの位置関係を示すエンドエフェクタ部の正面図であり、（ｃ）はセンサと教示用グリップとの位置関係を示すエンドエフェクタ部の左側面図であり、（ｄ）はセンサと教示用グリップとの位置関係を示すエンドエフェクタ部の斜視図である。 本実施の形態において適用可能な又は不可能なグリップの設置位置を示すエンドエフェクタ部の拡大左側面図である。

符号の説明

１，４１，７１ ロボット
２，４２，７２ マニピュレータ
３ エンドエフェクタ
５，６，７ アーム部
８ リスト部
１５，１６，１７ リンク機構
１８ 力センサ
１９，２０，２１，２２ 回転軸
２５，６５，９５ グリップ（操作部）
Ａ 軸線

Claims (2)

1. 複数のアーム部が少なくとも１つのリンク機構により連結されてなるマニピュレータを備えて構成されるロボットに対して行われる教示方法であって、
   前記マニピュレータにかかる力に関する情報を検出するセンサと、作業者が前記マニピュレータを動かすために把持する操作部とを、検出対象とする前記リンク機構の回転軸の軸線方向と同一方向の線上に配置して行う、
   ロボット教示方法。
2. 前記検出対象とする前記リンク機構の回転軸は、エンドエフェクタが取り付けられるリスト部の角度を変化させるものである、
   請求項１記載のロボット教示方法。

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