JP2010069587A - ロボットシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】視覚センサを用いることなく、エンドエフェクタ側に特別な機構が不要で、演算処理も簡単で、ケーブルなどの柔軟物の組立作業を行える。
【解決手段】手先にエンドエフェクタを有するロボットを用いて、下記ステップ（１）〜（５）で端部にコネクタがついたケーブルの組立作業を行う。（１）コネクタ６を把持し、予め設定された目標力を加えて作業対象物に接続する。（２）コネクタとケーブルの境界部分でケーブルの一部を把持し、エンドエフェクタの爪間でケーブルが滑るように把持幅を調整する。（３）エンドエフェクタに目標力を加えるように動作させつつ、エンドエフェクタの移動を制御する。（４）予め設定された長さとエンドエフェクタ移動量が一致した場合に、作業対象物のケーブル固定位置１１４１にケーブルを固定する。これを（２）〜（４）まで繰り返す。（５）ケーブルの他端のまで到達した場合に、コネクタを把持し、作業対象物に接続する。
【選択図】図４
【解決手段】手先にエンドエフェクタを有するロボットを用いて、下記ステップ（１）〜（５）で端部にコネクタがついたケーブルの組立作業を行う。（１）コネクタ６を把持し、予め設定された目標力を加えて作業対象物に接続する。（２）コネクタとケーブルの境界部分でケーブルの一部を把持し、エンドエフェクタの爪間でケーブルが滑るように把持幅を調整する。（３）エンドエフェクタに目標力を加えるように動作させつつ、エンドエフェクタの移動を制御する。（４）予め設定された長さとエンドエフェクタ移動量が一致した場合に、作業対象物のケーブル固定位置１１４１にケーブルを固定する。これを（２）〜（４）まで繰り返す。（５）ケーブルの他端のまで到達した場合に、コネクタを把持し、作業対象物に接続する。
【選択図】図４
Description
本発明は、柔軟物の組立作業に関連したロボットシステムに関する。
家電製品や自動車等の組立において、ケーブルの先端のコネクタを装置上のコネクタに接続したり、ケーブルの途中の部分を装置に固定したりする作業が発生する。従来は、これらの作業を全て人手で行っていた。
近年、この分野にロボットによる自動化手法が提案されている。コネクタ付きケーブルを組付ける接続作業は、大きく次の３つのステップに分けることができる。１つめは、作業者が供給装置からコネクタ付きケーブルを取り出すステップである。２つめは、作業者がコネクタ部分を装置側コネクタに嵌合させるステップである。３つ目は、作業者がケーブルを装置上にクランプしていくステップである。これら３つのステップには、以下のような課題がある。
１つめのケーブルを取り出すステップにおいては、ケーブルは、一端のコネクタが垂れ下がった状態で供給される。しかし、ロボットがこの垂れ下がった状態のケーブルを認識して把持することは難しい。そこで、予めケーブルが組み込まれる装置の取り付け形状に沿った配膳冶具に、ケーブルやコネクタを仮止めした状態で供給する必要があった。
２つめのコネクタを嵌合するステップにおいては、コネクタ供給の位置決め精度やグリッパで把持する際の位置ズレ等の問題があり、自動化が難しかった。
３つめのケーブルをクランプするステップでは、コネクタのような剛体な物体同士の組立作業とは異なり、ケーブルのような柔軟物を把持する場合、ケーブルの形状が組立作業中に逐次変化していくため、ロボットにとって扱いづらく、自動化が難しかった。
これらの課題を解決するために、特許文献１〜３は、以下の技術を開示している。
特許文献１には、コネクタの結合に関しては、ハンド側にメカニカルなコンプライアンスを設けて、コネクタの結合に伴う位置ズレを吸収する技術が開示されている。
特許文献２には、ロボット手先に搭載した視覚センサで計測して、コネクタ位置姿勢を特定し、把持する際に位置姿勢の補正をかけて、メカニカルハンドでコネクタ形状に合わせて把持し、位置姿勢のズレはハンド側で吸収する技術が開示されている。
特許文献３には、ケーブルを第１ハンドで挟んで滑らせながらコネクタ位置を追い込み、第１視覚センサ（カメラ）でコネクタ位置姿勢を検出し、第２ハンドでコネクタを把持する技術が開示されている。
近年、この分野にロボットによる自動化手法が提案されている。コネクタ付きケーブルを組付ける接続作業は、大きく次の３つのステップに分けることができる。１つめは、作業者が供給装置からコネクタ付きケーブルを取り出すステップである。２つめは、作業者がコネクタ部分を装置側コネクタに嵌合させるステップである。３つ目は、作業者がケーブルを装置上にクランプしていくステップである。これら３つのステップには、以下のような課題がある。
１つめのケーブルを取り出すステップにおいては、ケーブルは、一端のコネクタが垂れ下がった状態で供給される。しかし、ロボットがこの垂れ下がった状態のケーブルを認識して把持することは難しい。そこで、予めケーブルが組み込まれる装置の取り付け形状に沿った配膳冶具に、ケーブルやコネクタを仮止めした状態で供給する必要があった。
２つめのコネクタを嵌合するステップにおいては、コネクタ供給の位置決め精度やグリッパで把持する際の位置ズレ等の問題があり、自動化が難しかった。
３つめのケーブルをクランプするステップでは、コネクタのような剛体な物体同士の組立作業とは異なり、ケーブルのような柔軟物を把持する場合、ケーブルの形状が組立作業中に逐次変化していくため、ロボットにとって扱いづらく、自動化が難しかった。
これらの課題を解決するために、特許文献１〜３は、以下の技術を開示している。
特許文献１には、コネクタの結合に関しては、ハンド側にメカニカルなコンプライアンスを設けて、コネクタの結合に伴う位置ズレを吸収する技術が開示されている。
特許文献２には、ロボット手先に搭載した視覚センサで計測して、コネクタ位置姿勢を特定し、把持する際に位置姿勢の補正をかけて、メカニカルハンドでコネクタ形状に合わせて把持し、位置姿勢のズレはハンド側で吸収する技術が開示されている。
特許文献３には、ケーブルを第１ハンドで挟んで滑らせながらコネクタ位置を追い込み、第１視覚センサ（カメラ）でコネクタ位置姿勢を検出し、第２ハンドでコネクタを把持する技術が開示されている。
特許文献１および２については、メカニカルなコンプライアンスの機構分だけハンドが複雑になり、コネクタに合わせた特殊な形状にする必要があった。
また、特許文献２および３については、ビジョン等の視覚センサが必要で、通常そのようなセンサはハンドから飛び出た形状で配置される。そのため、周辺機器との干渉が多くなり、破損の危険もあった。また、視覚センサで計測した情報からケーブルの形状を認識して把持位置を特定することは、演算処理が複雑となるので、演算量が多い。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、視覚センサや特別なハンドが不要で、演算処理も簡単な、柔軟物の組立作業を行うことのできるロボットを提供することを目的とする。
また、特許文献２および３については、ビジョン等の視覚センサが必要で、通常そのようなセンサはハンドから飛び出た形状で配置される。そのため、周辺機器との干渉が多くなり、破損の危険もあった。また、視覚センサで計測した情報からケーブルの形状を認識して把持位置を特定することは、演算処理が複雑となるので、演算量が多い。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、視覚センサや特別なハンドが不要で、演算処理も簡単な、柔軟物の組立作業を行うことのできるロボットを提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、前記多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記力検出器は、前記エンドエフェクタの根元に設けられた力センサであることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記制御装置は、前記エンドエフェクタの把持幅と柔軟物に加える目標力と柔軟物の所定の区間長さとを入力する設定入力部と、前記目標力、力検出器が検出した力、前記エンドエフェクタの移動量、および前記所定の区間長さを表示する状態表示部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記力調整手段が、前記剛体物に前記所定の目標力を加えるように制御することによって、前記剛体物が、前記作業対象物に接続されることを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、前記多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項８に記載の発明は、前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とすることを特徴とするものである。
また、請求項９に記載の発明は、前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とするものである。
また、請求項１０に記載の発明は、双腕多関節ロボットと、前記双腕多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、前記双腕多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記双腕多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１１に記載の発明は、前記力検出器は、前記エンドエフェクタの根元に設けられた力センサであることを特徴とするものである。
また、請求項１２に記載の発明は、前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とするものである。
また、請求項１３に記載の発明は、前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とするものである。
また、請求項１４に記載の発明は、双腕多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、前記双腕多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１５に記載の発明は、前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とするものである。
また、請求項１６に記載の発明は、前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とするものである。
また、請求項１７に記載の発明は、少なくとも２台の多関節ロボットと、前記双腕多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、前記多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記双腕多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１８に記載の発明は、少なくとも２台の多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、前記多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１９に記載の発明は、少なくとも２本の可動爪を備えたロボットを、下記ステップ（１）〜（５）で動作させ、柔軟物の両端に第１および第２の剛体物を備えたワークを作業対象物に取り付けることを特徴とするものである。（１）前記可動爪で前記第１の剛体物を把持し、予め設定された目標力を加えて、作業対象物に接続する第１ステップ。（２）前記可動爪で前記剛体物と前記柔軟物の境界部分で柔軟物側の一部を把持し、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記爪の幅を調整する第２ステップ。（３）前記可動爪にかかる力を検出し、検出した力に応じて、前記柔軟物に予め設定された目標力を加えるように前記可動爪を動作させるとともに、前記ロボットの関節を駆動するモータの角度を計測し、前記可動爪の移動量を演算し、柔軟物上の予め設定された区間長さと前記移動量とを比較する第３ステップ。（４）比較の結果、前記区間長さと前記移動量とが一致した場合に、前記可動爪の把持幅を狭くして柔軟物を把持し、前記作業対象物の固定部材に固定する第４ステップ。（５）前記第２ステップから第４ステップまでを繰り返し、前記第２の剛体物を把持した後、前記第２の剛体物に予め設定された目標力を加えて、前記作業対象物に接続する第５ステップ。
請求項１に記載の発明は、多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、前記多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記力検出器は、前記エンドエフェクタの根元に設けられた力センサであることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記制御装置は、前記エンドエフェクタの把持幅と柔軟物に加える目標力と柔軟物の所定の区間長さとを入力する設定入力部と、前記目標力、力検出器が検出した力、前記エンドエフェクタの移動量、および前記所定の区間長さを表示する状態表示部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記力調整手段が、前記剛体物に前記所定の目標力を加えるように制御することによって、前記剛体物が、前記作業対象物に接続されることを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、前記多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項８に記載の発明は、前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とすることを特徴とするものである。
また、請求項９に記載の発明は、前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とするものである。
また、請求項１０に記載の発明は、双腕多関節ロボットと、前記双腕多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、前記双腕多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記双腕多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１１に記載の発明は、前記力検出器は、前記エンドエフェクタの根元に設けられた力センサであることを特徴とするものである。
また、請求項１２に記載の発明は、前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とするものである。
また、請求項１３に記載の発明は、前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とするものである。
また、請求項１４に記載の発明は、双腕多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、前記双腕多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１５に記載の発明は、前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とするものである。
また、請求項１６に記載の発明は、前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とするものである。
また、請求項１７に記載の発明は、少なくとも２台の多関節ロボットと、前記双腕多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、前記多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記双腕多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１８に記載の発明は、少なくとも２台の多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、前記多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１９に記載の発明は、少なくとも２本の可動爪を備えたロボットを、下記ステップ（１）〜（５）で動作させ、柔軟物の両端に第１および第２の剛体物を備えたワークを作業対象物に取り付けることを特徴とするものである。（１）前記可動爪で前記第１の剛体物を把持し、予め設定された目標力を加えて、作業対象物に接続する第１ステップ。（２）前記可動爪で前記剛体物と前記柔軟物の境界部分で柔軟物側の一部を把持し、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記爪の幅を調整する第２ステップ。（３）前記可動爪にかかる力を検出し、検出した力に応じて、前記柔軟物に予め設定された目標力を加えるように前記可動爪を動作させるとともに、前記ロボットの関節を駆動するモータの角度を計測し、前記可動爪の移動量を演算し、柔軟物上の予め設定された区間長さと前記移動量とを比較する第３ステップ。（４）比較の結果、前記区間長さと前記移動量とが一致した場合に、前記可動爪の把持幅を狭くして柔軟物を把持し、前記作業対象物の固定部材に固定する第４ステップ。（５）前記第２ステップから第４ステップまでを繰り返し、前記第２の剛体物を把持した後、前記第２の剛体物に予め設定された目標力を加えて、前記作業対象物に接続する第５ステップ。
請求項１、３、１０、１２、１７に記載の発明によれば、柔軟物に一定の張力を加えつつ爪間で滑らせるように移動しながら柔軟物の長さを計測することで、柔軟物が捩れて供給されるような場合でも柔軟物上の特定の位置を判断し、組付け作業等が行えるという効果がある。
また、請求項２、１１に記載の発明によれば、力検出手段に力検出器を用いることで、力計測を高精度に行うことができ、柔軟物に過大な力を加えることなく作業を行えるという効果がある。
また、請求項７、８、１４、１５、１８に記載の発明によれば、力検出手段にモータの状態量から合成した力検出値を用いることで、新たな装置が不要で、エンドエフェクタ部分も小型化でき、センサの損傷の心配もないという効果がある。
また、請求項４、９、１３、１６に記載の発明によれば、可動爪の開き幅が制御できる電動ハンドを使用して爪を微小に開き、柔軟物の太さや厚さに合わせて挟んだままで滑らせることで、ハンド自体に滑らせるためのメカ的な構造が不要で柔軟物を手繰る動作を実行できるという効果がある。また、把持した柔軟物の形状の違いをエンドエフェクタ単体で認識して組立てる姿勢を変更できるという効果がある。
また、請求項５に記載の発明によれば、作業者は実際に組立作業の教示や再生運転をして、状態表示手段で力検出値とケーブル位置の結果を見ながら、設定入力部から目標力やケーブル長さの値を変更できるので、その場で設定を変更しながら状態を確認できるという効果がある。
また、請求項６に記載の発明によれば、力調整手段を用いてコネクタなどの剛体物の嵌合作業を行うことで、コネクタ把持時の位置ズレやワーク供給時の位置ズレを吸収して組立できるという効果がある。
また、請求項１０、１２、１４、１５、１７、１８に記載の発明によれば、双腕ロボットや複数台のロボットで、片腕で柔軟物を引っ張っておき、もう片腕で柔軟物の途中を把持して組付けを行うことができるので、柔軟物ハンドリングの作業効率が高いという効果がある。
また、請求項１９に記載の発明によれば、柔軟物に付属した剛体物を作業対象物に接続した後、剛体物と柔軟物の境界部分で柔軟物側の一部を把持し、柔軟物に一定の張力を加えつつ爪間で滑らせるように移動しながら柔軟物の長さを計測することで、柔軟物が捩れて供給されるような場合でも柔軟物上の特定の位置を判断し、組付け作業等が行えるという効果がある。
また、請求項２、１１に記載の発明によれば、力検出手段に力検出器を用いることで、力計測を高精度に行うことができ、柔軟物に過大な力を加えることなく作業を行えるという効果がある。
また、請求項７、８、１４、１５、１８に記載の発明によれば、力検出手段にモータの状態量から合成した力検出値を用いることで、新たな装置が不要で、エンドエフェクタ部分も小型化でき、センサの損傷の心配もないという効果がある。
また、請求項４、９、１３、１６に記載の発明によれば、可動爪の開き幅が制御できる電動ハンドを使用して爪を微小に開き、柔軟物の太さや厚さに合わせて挟んだままで滑らせることで、ハンド自体に滑らせるためのメカ的な構造が不要で柔軟物を手繰る動作を実行できるという効果がある。また、把持した柔軟物の形状の違いをエンドエフェクタ単体で認識して組立てる姿勢を変更できるという効果がある。
また、請求項５に記載の発明によれば、作業者は実際に組立作業の教示や再生運転をして、状態表示手段で力検出値とケーブル位置の結果を見ながら、設定入力部から目標力やケーブル長さの値を変更できるので、その場で設定を変更しながら状態を確認できるという効果がある。
また、請求項６に記載の発明によれば、力調整手段を用いてコネクタなどの剛体物の嵌合作業を行うことで、コネクタ把持時の位置ズレやワーク供給時の位置ズレを吸収して組立できるという効果がある。
また、請求項１０、１２、１４、１５、１７、１８に記載の発明によれば、双腕ロボットや複数台のロボットで、片腕で柔軟物を引っ張っておき、もう片腕で柔軟物の途中を把持して組付けを行うことができるので、柔軟物ハンドリングの作業効率が高いという効果がある。
また、請求項１９に記載の発明によれば、柔軟物に付属した剛体物を作業対象物に接続した後、剛体物と柔軟物の境界部分で柔軟物側の一部を把持し、柔軟物に一定の張力を加えつつ爪間で滑らせるように移動しながら柔軟物の長さを計測することで、柔軟物が捩れて供給されるような場合でも柔軟物上の特定の位置を判断し、組付け作業等が行えるという効果がある。
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施例におけるロボットシステムの構成図である。本発明に係るロボットシステムは、多関節ロボット１、ロボット１の動作を制御するコントローラ２およびコントローラ２に接続される教示装置３を備えている。
ロボット１は、ロボット各軸を駆動するモータ（不図示）、各モータの回転角度を検出する角度検出器４（図では１箇所のみ示し、他の軸については省略している。）、ロボットの手先に配置されたグリッパ６（エンドエフェクタ）およびグリッパ６にかかる力を検出する力センサ５（力検出器）を備えている。
グリッパ６は、ワークを把持するために開閉する少なくとも２本の爪を備えており、これらの爪は、モータ（不図示）によって駆動される。グリッパ６は、爪の開き幅とワークの把持力を制御することができる。爪の開き幅は、第２計測手段（不図示）によって計測される。第２計測手段としては、例えば、リニアエンコーダ、リニアポテンショ等が挙げられる。回転運動を直線運動に変換するメカニズムであれば、第２計測手段としてロータリエンコーダを使用することもできる。なお、電動グリッパではなく、空圧のグリッパとし、上記の第２計測手段と電空レギュレータ等を使用して爪の開き幅とワークの把持力を制御することも可能である。
グリッパ６は、ワークを把持するために開閉する少なくとも２本の爪を備えており、これらの爪は、モータ（不図示）によって駆動される。グリッパ６は、爪の開き幅とワークの把持力を制御することができる。爪の開き幅は、第２計測手段（不図示）によって計測される。第２計測手段としては、例えば、リニアエンコーダ、リニアポテンショ等が挙げられる。回転運動を直線運動に変換するメカニズムであれば、第２計測手段としてロータリエンコーダを使用することもできる。なお、電動グリッパではなく、空圧のグリッパとし、上記の第２計測手段と電空レギュレータ等を使用して爪の開き幅とワークの把持力を制御することも可能である。
コントローラ２は、設定入力部２３、状態表示部２４、力検出部５１、力調整部５２、移動量制御部２５、指令生成部２１、角度計測部４１、サーボ制御部２２、把持幅調整部６１を備えている。
設定入力部２３は、ロボット１およびグリッパ６を制御するために必要な設定を記憶する。
状態表示部２４は、教示装置３のディスプレイ３１に情報を表示する。表示する情報は、少なくとも、目標力、力検出器が検出した力、前記エンドエフェクタの移動量、および前記所定の区間長さである。
力検出部５１は、力検出器５に接続されている。力検出器５が出力する信号を基づいてグリッパにかかる力を検出し、当該検出した力に対してフィルタ処理や座標変換等の処理をし、処理した信号を出力する。
力調整部５２は、力検出部５１に接続されている。力調整部５２は、力検出部５１が出力した信号に応じて、グリッパ６がケーブルやコネクタに予め設定入力部２３で設定された目標力を加えるようにサーボ制御部２２に指令を出力する。
移動量制御部２５は、クランプするケーブル長さとグリッパ移動量を比較してグリッパの移動を制御する。
指令生成部２１は、第１記憶部に記憶されたロボットの教示データに基づいてロボットの動作指令を生成する。
角度計測部４１は、角度検出器４に接続されている。角度計測部４１は、角度検出器４が出力する信号を処理し、処理した信号を出力する。
サーボ制御部２２は、指令生成部２１が生成した動作指令および角度計測部４１が出力した信号に基づいてロボットに搭載した関節駆動用モータを駆動する。
把持幅調整部６１は、第２計測手段から開き幅の計測データがフィードバックされ、設定入力部２３で設定された開き幅になるように、爪の開き幅を調整する。また、把持幅調整部６１は、爪を駆動するモータをトルク制御し、グリッパの把持力が所定の大きさとなるようにする。
設定入力部２３は、ロボット１およびグリッパ６を制御するために必要な設定を記憶する。
状態表示部２４は、教示装置３のディスプレイ３１に情報を表示する。表示する情報は、少なくとも、目標力、力検出器が検出した力、前記エンドエフェクタの移動量、および前記所定の区間長さである。
力検出部５１は、力検出器５に接続されている。力検出器５が出力する信号を基づいてグリッパにかかる力を検出し、当該検出した力に対してフィルタ処理や座標変換等の処理をし、処理した信号を出力する。
力調整部５２は、力検出部５１に接続されている。力調整部５２は、力検出部５１が出力した信号に応じて、グリッパ６がケーブルやコネクタに予め設定入力部２３で設定された目標力を加えるようにサーボ制御部２２に指令を出力する。
移動量制御部２５は、クランプするケーブル長さとグリッパ移動量を比較してグリッパの移動を制御する。
指令生成部２１は、第１記憶部に記憶されたロボットの教示データに基づいてロボットの動作指令を生成する。
角度計測部４１は、角度検出器４に接続されている。角度計測部４１は、角度検出器４が出力する信号を処理し、処理した信号を出力する。
サーボ制御部２２は、指令生成部２１が生成した動作指令および角度計測部４１が出力した信号に基づいてロボットに搭載した関節駆動用モータを駆動する。
把持幅調整部６１は、第２計測手段から開き幅の計測データがフィードバックされ、設定入力部２３で設定された開き幅になるように、爪の開き幅を調整する。また、把持幅調整部６１は、爪を駆動するモータをトルク制御し、グリッパの把持力が所定の大きさとなるようにする。
教示装置３は、ディスプレイ３１とキー３２を備える。操作者は、キー３２を操作して、設定入力部２３にデータを入力する。
上記ロボットシステムを用いたケーブルの組付け作業の過程を説明する。図２（ａ）に示す両端にコネクタが付いた組付ケーブル１００を作業対象物１１０に組み付ける作業を想定する。ここで、組付ケーブル１００は、ケーブル１０１、第１のオス型コネクタ１０２、第２のオス型コネクタ１０３で構成されている。同様に、作業対象物１１０は、ベース板１１１、第１のメス型コネクタ１１２、第２のメス型コネクタ１１３、ケーブルクランプ１１４１〜１１４３（ここでは３個）で構成されている。ケーブルクランプは、断面が略Ｕ字状となっており、上方から力を加えて押し込むことにより、ケーブルを咥え込んで保持することができるものである。
ここでは、図２（ａ）の状態から（ｂ）の状態へ、片端のコネクタを嵌合後、３つのケーブルクランプにケーブルを固定しながら、他端のコネクタ嵌合までを実行する手順について、以下の６段階（Ａ〜Ｆ）に分けることができる。図３にこの作業フローチャートを、図４に作業イメージ図を示す。以下、Ａ〜Ｆの段階ごとに説明するが、その前に初期設定が必要となるので、初期設定について説明する。
先ず、初期設定として、作業者が、教示装置３上のディスプレイ３１とキー３２を使って、以下の４つの内容をコントローラ２内の設定入力部２３に入力する。
（１）グリッパ６の開きの調整幅および把持力
（２）グリッパ６がケーブルやコネクタに加える目標力
（３）コネクタおよびケーブルクランプによりケーブルが固定される箇所の区間長さ
これは、（ｉ）第１区間長さＤ１（第１のオス型コネクタ１０２からケーブルクランプ１１４１までのケーブル配線距離に一定の余裕を加えた長さ）、（ｉｉ）第２区間長さＤ２（ケーブルクランプ１１４１からケーブルクランプ１１４２までのケーブル配線距離に一定の余裕を加えた長さ）、（ｉｉｉ）第３区間長さＤ３（ケーブルクランプ１１４２からケーブルクランプ１１４３までのケーブル配線距離に一定の余裕を加えた長さ）、（ｉｖ）第４区間長さＤ４（ケーブルクランプ１１４３から第２のオス型コネクタ１０３までのケーブル配線距離に一定の余裕を加えた長さ）の４つの長さである。一定の余裕とは、グリッパ６の爪がケーブル１０１を押し込んだときに、爪とコネクタ又はケーブルクランプとが干渉しないようにするための余裕長さである。
（４）爪先方向が水平よりも上を向くようなグリッパ６の姿勢（好ましくは水平方向を基準として上方へ３０度から９０度の範囲となるような姿勢）
また、供給台上に供給された組み付けケーブルの位置を教示しておく。予め作業対象物１１０上のケーブルクランプ１１４１〜１１４３の位置は教示しておく。グリッパ６でケーブル１０１をどの向きからケーブルクランプ１１４に押し込めば良いかも教示しておく。本実施例においては、第１のメス型コネクタ１１２、第２のメス型コネクタ１１３、ケーブルクランプ１１４１〜１１４３は全て上を向いているため、上方向から押し込むことを教示しておく。これらの教示データは、第１記憶部２０に記憶される。なお、教示せずに、作業対象物のＣＡＤデータから直接ケーブルクランプ１１４１〜１１４３の位置を求める構成としても良い。更に、片端のコネクタ嵌合後やケーブルクランプ後にケーブルを手繰る動作をした場合のケーブルを引っ張る方向は、前記コネクタ位置やケーブルクランプ位置とケーブル手繰り目標位置１〜４から求めておく。ここで、ケーブル手繰り目標位置は、手繰り動作を行うためにグリッパが移動する目標位置であり、（ｉ）周辺機器と干渉が無いエリアに存在すること、（ｉｉ）グリッパの届く範囲内に存在すること、（ｉｉｉ）ケーブルクランプ上の近辺に存在すること、の３つの条件を満たす必要がある。また、コネクタ１０２の位置からケーブル手繰り目標位置１まで、ケーブルクランプ１１４１の位置からケーブル手繰り目標位置２まで、ケーブルクランプ１１４２の位置からケーブル手繰り目標位置３まで、ケーブルクランプ１１４３の位置からケーブル手繰り目標位置４までの距離は、それぞれ第１から第４区間長さよりも大きく設定しておく。
以下、Ａ〜Ｆの各段階について説明する。
ここでは、図２（ａ）の状態から（ｂ）の状態へ、片端のコネクタを嵌合後、３つのケーブルクランプにケーブルを固定しながら、他端のコネクタ嵌合までを実行する手順について、以下の６段階（Ａ〜Ｆ）に分けることができる。図３にこの作業フローチャートを、図４に作業イメージ図を示す。以下、Ａ〜Ｆの段階ごとに説明するが、その前に初期設定が必要となるので、初期設定について説明する。
先ず、初期設定として、作業者が、教示装置３上のディスプレイ３１とキー３２を使って、以下の４つの内容をコントローラ２内の設定入力部２３に入力する。
（１）グリッパ６の開きの調整幅および把持力
（２）グリッパ６がケーブルやコネクタに加える目標力
（３）コネクタおよびケーブルクランプによりケーブルが固定される箇所の区間長さ
これは、（ｉ）第１区間長さＤ１（第１のオス型コネクタ１０２からケーブルクランプ１１４１までのケーブル配線距離に一定の余裕を加えた長さ）、（ｉｉ）第２区間長さＤ２（ケーブルクランプ１１４１からケーブルクランプ１１４２までのケーブル配線距離に一定の余裕を加えた長さ）、（ｉｉｉ）第３区間長さＤ３（ケーブルクランプ１１４２からケーブルクランプ１１４３までのケーブル配線距離に一定の余裕を加えた長さ）、（ｉｖ）第４区間長さＤ４（ケーブルクランプ１１４３から第２のオス型コネクタ１０３までのケーブル配線距離に一定の余裕を加えた長さ）の４つの長さである。一定の余裕とは、グリッパ６の爪がケーブル１０１を押し込んだときに、爪とコネクタ又はケーブルクランプとが干渉しないようにするための余裕長さである。
（４）爪先方向が水平よりも上を向くようなグリッパ６の姿勢（好ましくは水平方向を基準として上方へ３０度から９０度の範囲となるような姿勢）
また、供給台上に供給された組み付けケーブルの位置を教示しておく。予め作業対象物１１０上のケーブルクランプ１１４１〜１１４３の位置は教示しておく。グリッパ６でケーブル１０１をどの向きからケーブルクランプ１１４に押し込めば良いかも教示しておく。本実施例においては、第１のメス型コネクタ１１２、第２のメス型コネクタ１１３、ケーブルクランプ１１４１〜１１４３は全て上を向いているため、上方向から押し込むことを教示しておく。これらの教示データは、第１記憶部２０に記憶される。なお、教示せずに、作業対象物のＣＡＤデータから直接ケーブルクランプ１１４１〜１１４３の位置を求める構成としても良い。更に、片端のコネクタ嵌合後やケーブルクランプ後にケーブルを手繰る動作をした場合のケーブルを引っ張る方向は、前記コネクタ位置やケーブルクランプ位置とケーブル手繰り目標位置１〜４から求めておく。ここで、ケーブル手繰り目標位置は、手繰り動作を行うためにグリッパが移動する目標位置であり、（ｉ）周辺機器と干渉が無いエリアに存在すること、（ｉｉ）グリッパの届く範囲内に存在すること、（ｉｉｉ）ケーブルクランプ上の近辺に存在すること、の３つの条件を満たす必要がある。また、コネクタ１０２の位置からケーブル手繰り目標位置１まで、ケーブルクランプ１１４１の位置からケーブル手繰り目標位置２まで、ケーブルクランプ１１４２の位置からケーブル手繰り目標位置３まで、ケーブルクランプ１１４３の位置からケーブル手繰り目標位置４までの距離は、それぞれ第１から第４区間長さよりも大きく設定しておく。
以下、Ａ〜Ｆの各段階について説明する。
Ａ．コネクタ把持嵌合
図示しない供給台上にある組付ケーブル１００をグリッパであるグリッパ６で第１のオス型コネクタ１０２を把持する。供給台上では、第１のオス型コネクタ１０２が位置決め精度が高い状態で供給されているため、ロボットを位置制御状態でもコネクタを把持可能である。
図３のＡおよび図４（ａ）に示すように、第１のオス型コネクタ１０２を把持後、第１のメス型コネクタ１１２へ嵌合動作を行う。このとき、ロボットの制御を力制御状態にして嵌合動作を行う。力制御の実現方法としては、グリッパにかかる力を力検出器５で検出し、力検出部５１でフィルタ処理や座標変換等の処理を行い、力調整部５２で前記処理後の力に応じて、予め設定入力部２３で設定された目標力をコネクタに加えるように、一般的にはインピーダンス制御と呼ばれる制御方法でロボット１を動作させる。これによりコネクタ把持時の位置ズレ等がある場合でも、コネクタの嵌合を行うことができる。
図示しない供給台上にある組付ケーブル１００をグリッパであるグリッパ６で第１のオス型コネクタ１０２を把持する。供給台上では、第１のオス型コネクタ１０２が位置決め精度が高い状態で供給されているため、ロボットを位置制御状態でもコネクタを把持可能である。
図３のＡおよび図４（ａ）に示すように、第１のオス型コネクタ１０２を把持後、第１のメス型コネクタ１１２へ嵌合動作を行う。このとき、ロボットの制御を力制御状態にして嵌合動作を行う。力制御の実現方法としては、グリッパにかかる力を力検出器５で検出し、力検出部５１でフィルタ処理や座標変換等の処理を行い、力調整部５２で前記処理後の力に応じて、予め設定入力部２３で設定された目標力をコネクタに加えるように、一般的にはインピーダンス制御と呼ばれる制御方法でロボット１を動作させる。これによりコネクタ把持時の位置ズレ等がある場合でも、コネクタの嵌合を行うことができる。
Ｂ．ケーブル把持
第１のオス型コネクタ１０２と第１のメス型コネクタ１１２の嵌合後、図３のＢおよび図４（ｂ）に示すように、グリッパ６を十分に開き、次に第１のオス型コネクタ１０２に接続しているケーブル１０１の把持に移行する。具体的には、予め教示されるかコネクタのＣＡＤデータ等から算出したオス型コネクタ１０２とケーブル１０１の境目の位置にグリッパ６を移動するようにロボット１を動作させ、ケーブル１０１の首部分をグリッパ６で把持する。
通常はケーブルの柔軟性で把持すべきケーブルの位置が不特定になり把持が困難であるが、上記のようにケーブルのコネクタからの出口部分で把持することで、位置ずれが極小でケーブルの柔軟性に影響されない。
次に、把持幅調整部６１で、グリッパ６でケーブル１０１を把持中にグリッパ６の爪間でケーブル１０１が滑る程度にグリッパ６の把持幅を調整する。この調整は、予め設定入力部２３で設定された調整幅（上記設定項目（１））となるよう、グリッパ６の爪を移動させるものである。こうすることで、柔軟物であるケーブルがハンドの爪根元で必ず接触する状態を作り出し、ケーブル上の不特定な位置をある範囲の特定な位置（爪根元）に追い込むことができ、後の作業（ケーブル長の認識等）が容易となる。
また、予め設定入力部２３で設定されたグリッパ６の姿勢（上記設定項目（４））でグリッパ６の爪先方向を水平よりも上を向けておく。このようにすることで、ケーブルをすくい上げるような状態となるので、グリッパ６の爪間からケーブル１０１が落下するのを防止することができる。
第１のオス型コネクタ１０２と第１のメス型コネクタ１１２の嵌合後、図３のＢおよび図４（ｂ）に示すように、グリッパ６を十分に開き、次に第１のオス型コネクタ１０２に接続しているケーブル１０１の把持に移行する。具体的には、予め教示されるかコネクタのＣＡＤデータ等から算出したオス型コネクタ１０２とケーブル１０１の境目の位置にグリッパ６を移動するようにロボット１を動作させ、ケーブル１０１の首部分をグリッパ６で把持する。
通常はケーブルの柔軟性で把持すべきケーブルの位置が不特定になり把持が困難であるが、上記のようにケーブルのコネクタからの出口部分で把持することで、位置ずれが極小でケーブルの柔軟性に影響されない。
次に、把持幅調整部６１で、グリッパ６でケーブル１０１を把持中にグリッパ６の爪間でケーブル１０１が滑る程度にグリッパ６の把持幅を調整する。この調整は、予め設定入力部２３で設定された調整幅（上記設定項目（１））となるよう、グリッパ６の爪を移動させるものである。こうすることで、柔軟物であるケーブルがハンドの爪根元で必ず接触する状態を作り出し、ケーブル上の不特定な位置をある範囲の特定な位置（爪根元）に追い込むことができ、後の作業（ケーブル長の認識等）が容易となる。
また、予め設定入力部２３で設定されたグリッパ６の姿勢（上記設定項目（４））でグリッパ６の爪先方向を水平よりも上を向けておく。このようにすることで、ケーブルをすくい上げるような状態となるので、グリッパ６の爪間からケーブル１０１が落下するのを防止することができる。
Ｃ．ケーブル張力制御
図３のＣおよび図４（ｃ）に示すように、ロボットは予め教示されているケーブル手繰り目標位置１へ移動しながら、予め設定されたケーブルに加えるべき目標力になるように、移動を制御する。予め教示されている位置への移動は指令生成部２１で演算された位置に基づいてサーボ制御部２２に位置指令が送られて動作し、目標力にする制御は力調整部５２で位置修正量が求められ、サーボ制御部２２に前記位置修正量が送られて動作する。
この時、爪間をケーブルが滑りグリッパに加わる力は小さいので、定期的にグリッパ６の把持幅を狭めてケーブルを把持し、ケーブルの張力が目標力になるようにケーブルを引っ張ることで、ケーブルの弛みを防止する。ただし、目標力はコネクタやクランプが外れない程度に設定しておく必要がある。
次に、移動量制御部２５内で、ロボットの各軸モータの角度検出器４で計測された角度から順変換等の処理により、グリッパの移動量を演算する。このグリッパ移動量が第１区間長さＤ１と一致するかを定期的に判断する。グリッパ移動量が第１区間長さＤ１よりも少ない場合はケーブル手繰り目標位置１への移動を継続し、グリッパ移動量が第１区間長さＤ１と同じになった場合はロボットの移動を停止し、次の処理Ｄに移行する。
図３のＣおよび図４（ｃ）に示すように、ロボットは予め教示されているケーブル手繰り目標位置１へ移動しながら、予め設定されたケーブルに加えるべき目標力になるように、移動を制御する。予め教示されている位置への移動は指令生成部２１で演算された位置に基づいてサーボ制御部２２に位置指令が送られて動作し、目標力にする制御は力調整部５２で位置修正量が求められ、サーボ制御部２２に前記位置修正量が送られて動作する。
この時、爪間をケーブルが滑りグリッパに加わる力は小さいので、定期的にグリッパ６の把持幅を狭めてケーブルを把持し、ケーブルの張力が目標力になるようにケーブルを引っ張ることで、ケーブルの弛みを防止する。ただし、目標力はコネクタやクランプが外れない程度に設定しておく必要がある。
次に、移動量制御部２５内で、ロボットの各軸モータの角度検出器４で計測された角度から順変換等の処理により、グリッパの移動量を演算する。このグリッパ移動量が第１区間長さＤ１と一致するかを定期的に判断する。グリッパ移動量が第１区間長さＤ１よりも少ない場合はケーブル手繰り目標位置１への移動を継続し、グリッパ移動量が第１区間長さＤ１と同じになった場合はロボットの移動を停止し、次の処理Ｄに移行する。
Ｄ．ケーブルクランプ
図３のＤおよび図４（ｄ）に示すように、グリッパ６の爪を閉じてケーブル１０１を把持し、クランプ動作に移行する。第１のオス型コネクタ１０２から第１区間長さＤ１離れた位置を把持したまま、ケーブル１０１をケーブルクランプに対して上方向から押し込むことでクランプする。このとき、第１区間長さＤ１は、第１のオス型コネクタ１０２からケーブルクランプ１１４１までのケーブル配線距離に一定の余裕を加えた長さであるため、爪とコネクタが干渉することはない。
これをケーブル手繰り目標位置３へ移動するケーブルの手繰り動作およびケーブルクランプ１１４３へのケーブルクランプを行うまで、処理Ｂから処理Ｄまでを繰り返す。
ケーブルクランプ１１４３へのケーブルクランプ後、ケーブル手繰り目標位置４へ移動しながら、移動量制御部２５内でグリッパ移動量が第４区間長さと一致するかを定期的に判断しつつ、力検出器５でグリッパ６と第２のオス型コネクタ１０３との接触も監視、検出する。具体的には、以下に示す３パターンの処理を行う。
（１）グリッパ移動量が第４区間長さＤ４よりも小さい場合
第２のオス型コネクタ１０３との接触を検出していない場合は、ケーブル手繰り目標位置４への移動を継続する。
一方、接触を検出した場合は、ケーブルの捩れなどでケーブルの径が若干太くなり、ここに爪が引っ掛かってコネクタへ接触したと誤判断する可能性を排除するため、グリッパ６の把持幅を若干（例えば、ケーブル径の半分程度）開いて引っ張る動作を行い、力検出器５で力が増加するかを確かめる。力が増加しない場合は、コネクタには未だ接触していないものと考えられるから、誤検出と判断し、ケーブル手繰り目標位置４への移動を継続する。力が増加した場合は、コネクタに確実に接触していると考えられるから、ケーブル手繰り時の誤差やクランプ位置の誤差の蓄積で予定よりも最終端のケーブルが短くなったと判断し、次の処理Ｅに移行する。
（２）グリッパ移動量が第４区間長さＤ４と同じ場合
作業は正常に終了したと判断できるので、ロボットの移動を停止し、次の処理Ｅに移行する。
（３）グリッパ移動量が第４区間長さＤ４よりも大きい場合
逆方向に戻るようにロボットを移動させず、ケーブル手繰り目標位置４にロボットを移動させる。ケーブル手繰り目標位置４に到達するまでに接触検出した場合には、ケーブル手繰り時の誤差やクランプ位置の誤差の蓄積で予定よりも最終端のケーブルが長くなったと判断し、次の処理Eに移行する。ケーブル手繰り目標位置４に到達しても接触検出しない場合は、例えば途中のクランプ１１４１からケーブルが外れて、その後にケーブルを引っ張る動作をしたために、最終端でのケーブル長が長くなった等の異常と判断して、ケーブル組付作業を中止する。
図３のＤおよび図４（ｄ）に示すように、グリッパ６の爪を閉じてケーブル１０１を把持し、クランプ動作に移行する。第１のオス型コネクタ１０２から第１区間長さＤ１離れた位置を把持したまま、ケーブル１０１をケーブルクランプに対して上方向から押し込むことでクランプする。このとき、第１区間長さＤ１は、第１のオス型コネクタ１０２からケーブルクランプ１１４１までのケーブル配線距離に一定の余裕を加えた長さであるため、爪とコネクタが干渉することはない。
これをケーブル手繰り目標位置３へ移動するケーブルの手繰り動作およびケーブルクランプ１１４３へのケーブルクランプを行うまで、処理Ｂから処理Ｄまでを繰り返す。
ケーブルクランプ１１４３へのケーブルクランプ後、ケーブル手繰り目標位置４へ移動しながら、移動量制御部２５内でグリッパ移動量が第４区間長さと一致するかを定期的に判断しつつ、力検出器５でグリッパ６と第２のオス型コネクタ１０３との接触も監視、検出する。具体的には、以下に示す３パターンの処理を行う。
（１）グリッパ移動量が第４区間長さＤ４よりも小さい場合
第２のオス型コネクタ１０３との接触を検出していない場合は、ケーブル手繰り目標位置４への移動を継続する。
一方、接触を検出した場合は、ケーブルの捩れなどでケーブルの径が若干太くなり、ここに爪が引っ掛かってコネクタへ接触したと誤判断する可能性を排除するため、グリッパ６の把持幅を若干（例えば、ケーブル径の半分程度）開いて引っ張る動作を行い、力検出器５で力が増加するかを確かめる。力が増加しない場合は、コネクタには未だ接触していないものと考えられるから、誤検出と判断し、ケーブル手繰り目標位置４への移動を継続する。力が増加した場合は、コネクタに確実に接触していると考えられるから、ケーブル手繰り時の誤差やクランプ位置の誤差の蓄積で予定よりも最終端のケーブルが短くなったと判断し、次の処理Ｅに移行する。
（２）グリッパ移動量が第４区間長さＤ４と同じ場合
作業は正常に終了したと判断できるので、ロボットの移動を停止し、次の処理Ｅに移行する。
（３）グリッパ移動量が第４区間長さＤ４よりも大きい場合
逆方向に戻るようにロボットを移動させず、ケーブル手繰り目標位置４にロボットを移動させる。ケーブル手繰り目標位置４に到達するまでに接触検出した場合には、ケーブル手繰り時の誤差やクランプ位置の誤差の蓄積で予定よりも最終端のケーブルが長くなったと判断し、次の処理Eに移行する。ケーブル手繰り目標位置４に到達しても接触検出しない場合は、例えば途中のクランプ１１４１からケーブルが外れて、その後にケーブルを引っ張る動作をしたために、最終端でのケーブル長が長くなった等の異常と判断して、ケーブル組付作業を中止する。
Ｅ．他端コネクタ把持
図３のＥおよび図４（ｆ）に示すように、把持幅調整部６１でグリッパ６の爪間を少しずつ開いてコネクタ上を爪が滑る程度に把持幅を調整し、第２のオス型コネクタ１０３の方向にロボットを動作させ、グリッパ６の爪間がコネクタ上に到達したら、コネクタを把持する。
ここで、コネクタの挿入方向に対して垂直な断面が長方形であるコネクタを例に取ると、コネクタを把持する場合の把持方法は２通りある。長辺部分に爪を接触させて把持する場合と、短辺部分に爪を接触させて把持する場合とがある。ここでは、短辺部分を把持してコネクタ嵌合を行うことを正常な作業として説明するが、長辺部分を把持してコネクタ嵌合を行うことを正常な作業として、以下の説明を適宜読みかえれば容易に実施可能である。
グリッパ６で第２のオス型コネクタ１０３を把持した際に、爪間の把持幅が長辺の長さと一致すれば、正しく短辺部分が把持されたとして次の処理Ｆに移行する。一方、爪間の把持幅が長辺方向の幅と一致しない場合は一定の把持力で爪を閉じてコネクタを把持させる。途中で爪の把持動作が止まった場合は把持幅を計測し、短辺の長さと一致した場合は長辺部分が把持されたとして、コネクタ嵌合時の姿勢を９０度回すという条件付で、次の処理Ｆに移行する。途中で爪の把持動作が止まらずに最後まで爪が閉じた場合はコネクタ把持に失敗したと判断して、ケーブルクランプ１１４３へのケーブルクランプ後の動作から再開するか、ケーブル組付作業を中止する。
図３のＥおよび図４（ｆ）に示すように、把持幅調整部６１でグリッパ６の爪間を少しずつ開いてコネクタ上を爪が滑る程度に把持幅を調整し、第２のオス型コネクタ１０３の方向にロボットを動作させ、グリッパ６の爪間がコネクタ上に到達したら、コネクタを把持する。
ここで、コネクタの挿入方向に対して垂直な断面が長方形であるコネクタを例に取ると、コネクタを把持する場合の把持方法は２通りある。長辺部分に爪を接触させて把持する場合と、短辺部分に爪を接触させて把持する場合とがある。ここでは、短辺部分を把持してコネクタ嵌合を行うことを正常な作業として説明するが、長辺部分を把持してコネクタ嵌合を行うことを正常な作業として、以下の説明を適宜読みかえれば容易に実施可能である。
グリッパ６で第２のオス型コネクタ１０３を把持した際に、爪間の把持幅が長辺の長さと一致すれば、正しく短辺部分が把持されたとして次の処理Ｆに移行する。一方、爪間の把持幅が長辺方向の幅と一致しない場合は一定の把持力で爪を閉じてコネクタを把持させる。途中で爪の把持動作が止まった場合は把持幅を計測し、短辺の長さと一致した場合は長辺部分が把持されたとして、コネクタ嵌合時の姿勢を９０度回すという条件付で、次の処理Ｆに移行する。途中で爪の把持動作が止まらずに最後まで爪が閉じた場合はコネクタ把持に失敗したと判断して、ケーブルクランプ１１４３へのケーブルクランプ後の動作から再開するか、ケーブル組付作業を中止する。
Ｆ．コネクタ嵌合
図３のＦおよび図４（ｇ）に示すように、第２のオス型コネクタ１０３と第２メス型コネクタ１１３の嵌合動作を行う。この嵌合動作は、処理Ａと同様に、力調整部５２用いて実現できる。また、処理Ｅでコネクタ嵌合時の姿勢を９０度回すという条件が付いた場合は、コネクタの嵌合姿勢を９０度回すようにロボットを動作させてから、嵌合動作を行う。
図３のＦおよび図４（ｇ）に示すように、第２のオス型コネクタ１０３と第２メス型コネクタ１１３の嵌合動作を行う。この嵌合動作は、処理Ａと同様に、力調整部５２用いて実現できる。また、処理Ｅでコネクタ嵌合時の姿勢を９０度回すという条件が付いた場合は、コネクタの嵌合姿勢を９０度回すようにロボットを動作させてから、嵌合動作を行う。
本実施例によれば、ケーブル等の柔軟物に一定の力を加えつつ爪間で滑らせるように移動しながら柔軟物に一定の力を加えることで柔軟物を剛体物状にして扱い、その時に柔軟物の長さを計測することで、柔軟物上の特定の位置を判断し、組付け作業等が行える。
前記実施例１では、ロボット１は単腕のロボットでケーブルの組付け作業を行っていたが、本実施例では双腕多関節ロボットまたは複数台のロボットでケーブルの組付け作業を行う場合について述べる。また、前記実施例１では、組付ケーブル１００は図示しない供給台上に置かれて供給されていたが、本実施例では、人手作業での供給と同様に、組付ケーブルを吊り下げ供給する場合について述べる。
図６は、本発明の第２実施例におけるロボットシステムの構成図である。図において、１は双腕多関節ロボットであり、胴体に右腕１１と左腕１２が設けられている。５３、５４はそれぞれ右腕１１と左腕１２のグリッパにかかる力を検出する力センサ（力検出器）、６２、６３はそれぞれ右腕１１と左腕１２の手先に配置されたグリッパ（エンドエフェクタ）である。その他符号が共通する部分は、実施例１と同様であるので、詳細な説明は省略する。
組付ケーブル１００は吊り下げ供給台１２０から下げられた状態で供給される。吊り下げ供給台１２０の上部のレールには、各組付ケーブル１００の上端のコネクタ形状に合った溝等の加工がされており、供給時のコネクタ位置は正確に位置決めされている。これら各組付ケーブル１００の上端のコネクタは第１のオス型コネクタ１０２である。
ここでは、実施例１で示した図２（ａ）の状態（組付ケーブルは吊下った状態）から（ｂ）の状態へ、片端のコネクタを嵌合後、３つのケーブルクランプにケーブルを固定しながら、他端のコネクタ嵌合までを実行する手順について、以下の３段階（Ａ〜Ｃ）に分けることができる。図７にこの作業フローチャートを、図８に作業イメージ図を示す。初期設定等は実施例１と同様であるので、その説明は省略する。
以下、各段階について説明する。
組付ケーブル１００は吊り下げ供給台１２０から下げられた状態で供給される。吊り下げ供給台１２０の上部のレールには、各組付ケーブル１００の上端のコネクタ形状に合った溝等の加工がされており、供給時のコネクタ位置は正確に位置決めされている。これら各組付ケーブル１００の上端のコネクタは第１のオス型コネクタ１０２である。
ここでは、実施例１で示した図２（ａ）の状態（組付ケーブルは吊下った状態）から（ｂ）の状態へ、片端のコネクタを嵌合後、３つのケーブルクランプにケーブルを固定しながら、他端のコネクタ嵌合までを実行する手順について、以下の３段階（Ａ〜Ｃ）に分けることができる。図７にこの作業フローチャートを、図８に作業イメージ図を示す。初期設定等は実施例１と同様であるので、その説明は省略する。
以下、各段階について説明する。
Ａ．コネクタ把持嵌合
図７のＡおよび図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、左腕１２のグリッパ６３で、吊り下げ供給台１２０上にある一番手前の組付ケーブル１００端にある第１のオス型コネクタ１０２を把持し、右腕１１のグリッパ６２でケーブル１０１の途中を把持し、作業対象物１１０上に組付ケーブル１００を移動させるようにロボットを動作させ、第１のオス型コネクタ１０２を第１のメス型コネクタ１１２へ嵌合させる。ここでも、実施例１と同様に、力調整部５２用いてロボットの制御を力制御状態にして嵌合を行う。
右腕１１のグリッパ６２でケーブル１０１の途中を把持する動作は、図８（ａ）に示すように、実施例１の処理Ｂ同様、グリッパ６２を十分に開き、予め教示されるかコネクタのＣＡＤデータ等から算出したオス型コネクタ１０２とケーブル１０１の境目の位置にグリッパ６２を移動するようにロボット１を動作させて、吊下ったケーブル１０１をグリッパ６２の爪間に入れる。次に、把持幅調整部６１で、グリッパ６２でケーブル１０１を把持中に爪間でケーブル１０１が滑る程度にグリッパ６２の把持幅を調整する。
その後、図８（ｂ）に示すように、右腕１１を少し下げてから、爪間にケーブル１０１を入れたまま、爪の開口方向以外で斜め下方向にケーブルを引っ張るようにして、ケーブルに張力をかけ、予め設定されたケーブル把持位置（ケーブル手繰り目標位置１）相当の距離までロボットを移動し、ケーブル１０１をグリッパ６でしっかり把持する。これにより、ケーブルが捩れたり曲がったりしている場合でも確実にケーブルを一定の長さで把持できる。ここで、グリッパの移動量は移動量制御部２５内で各軸モータの角度検出器４で計測された角度から演算する。ケーブル１０１の長さが短いが曲がって捩れている場合、通常は視覚センサ等がないと下端のコネクタやケーブルの途中を把持することは難しいが、上記の方法でケーブルを手繰りながら下端のコネクタやケーブルの途中を探索して把持することが可能である。
最後に、左腕１２のグリッパ６３で第１のオス型コネクタ１０２を、右腕１１のグリッパ６２でケーブル１０１の途中を把持したままの状態でグリッパ間の距離を一定に保ちつつ、図８（ｃ）に示すように、左腕１２のグリッパ６３は第１のメス型コネクタ１１２の位置へ移動し、右腕１１のグリッパ６２はケーブル手繰り目標位置１へ移動し、第１のオス型コネクタ１０２を第１のメス型コネクタ１１２へ嵌合させる動作を行う。
図７のＡおよび図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、左腕１２のグリッパ６３で、吊り下げ供給台１２０上にある一番手前の組付ケーブル１００端にある第１のオス型コネクタ１０２を把持し、右腕１１のグリッパ６２でケーブル１０１の途中を把持し、作業対象物１１０上に組付ケーブル１００を移動させるようにロボットを動作させ、第１のオス型コネクタ１０２を第１のメス型コネクタ１１２へ嵌合させる。ここでも、実施例１と同様に、力調整部５２用いてロボットの制御を力制御状態にして嵌合を行う。
右腕１１のグリッパ６２でケーブル１０１の途中を把持する動作は、図８（ａ）に示すように、実施例１の処理Ｂ同様、グリッパ６２を十分に開き、予め教示されるかコネクタのＣＡＤデータ等から算出したオス型コネクタ１０２とケーブル１０１の境目の位置にグリッパ６２を移動するようにロボット１を動作させて、吊下ったケーブル１０１をグリッパ６２の爪間に入れる。次に、把持幅調整部６１で、グリッパ６２でケーブル１０１を把持中に爪間でケーブル１０１が滑る程度にグリッパ６２の把持幅を調整する。
その後、図８（ｂ）に示すように、右腕１１を少し下げてから、爪間にケーブル１０１を入れたまま、爪の開口方向以外で斜め下方向にケーブルを引っ張るようにして、ケーブルに張力をかけ、予め設定されたケーブル把持位置（ケーブル手繰り目標位置１）相当の距離までロボットを移動し、ケーブル１０１をグリッパ６でしっかり把持する。これにより、ケーブルが捩れたり曲がったりしている場合でも確実にケーブルを一定の長さで把持できる。ここで、グリッパの移動量は移動量制御部２５内で各軸モータの角度検出器４で計測された角度から演算する。ケーブル１０１の長さが短いが曲がって捩れている場合、通常は視覚センサ等がないと下端のコネクタやケーブルの途中を把持することは難しいが、上記の方法でケーブルを手繰りながら下端のコネクタやケーブルの途中を探索して把持することが可能である。
最後に、左腕１２のグリッパ６３で第１のオス型コネクタ１０２を、右腕１１のグリッパ６２でケーブル１０１の途中を把持したままの状態でグリッパ間の距離を一定に保ちつつ、図８（ｃ）に示すように、左腕１２のグリッパ６３は第１のメス型コネクタ１１２の位置へ移動し、右腕１１のグリッパ６２はケーブル手繰り目標位置１へ移動し、第１のオス型コネクタ１０２を第１のメス型コネクタ１１２へ嵌合させる動作を行う。
Ｂ．ケーブルクランプ
図７のＢおよび図８（ｄ）に示すように、右腕１１のグリッパ６２はケーブル手繰り目標位置１へ移動した状態で、ケーブルの張力が目標力になるようにケーブルを引っ張ることで、ケーブルの弛みを防止する。具体的には、予め教示されるかコネクタのＣＡＤデータ等から算出したオス型コネクタ１０２とケーブル１０１の境目の位置にグリッパ６３を移動するようにロボット１を動作させ、ケーブル１０１の首部分をグリッパ６３で把持する。通常はケーブルの柔軟性で把持すべきケーブルの位置が不特定になり把持が困難であるが、上記のようにケーブルのコネクタからの出口部分で把持することで、ケーブルの位置ずれが極小でケーブルの柔軟性に影響されない。
次に、把持幅調整部６１で、グリッパ６３でケーブル１０１を把持中にグリッパ６３の爪間でケーブル１０１が滑る程度にグリッパ６３の把持幅を調整する。この調整は、予め設定入力部２３で設定された調整幅（実施例１の設定項目（１）と同様）となるよう、グリッパ６３の爪を移動させるものである。こうすることで、柔軟物であるケーブルがハンドの爪根元で必ず接触する状態を作り出し、ケーブル上の不特定な位置をある範囲の特定な位置（爪根元）に追い込むことができ、後の作業（ケーブル長の認識等）が容易となる。この状態で、左腕１２のグリッパ６３をケーブル手繰り目標位置１の方向へ第１区間長さＤ１分だけ移動させ、ケーブル１０１をしっかり把持する。
次に、双腕協調動作で、両グリッパで把持しているケーブル長を保ったままでクランプ動作を行う。具体的には、左腕１２のグリッパ６３で第１のオス型コネクタ１０２から第１区間長さＤ１離れたケーブル上の位置を把持するとともに、右腕１１のグリッパ６２でケーブル１０１のケーブル手繰り目標位置１を把持した状態から、グリッパ間の距離を一定に保ちつつ、図８（ｅ）に示すように、左腕１２のグリッパ６３は下方へ、右腕１１のグリッパ６２はケーブル手繰り目標位置２へ、双腕を協調させて移動し、ケーブルクランプ１１４１に対して上方向からケーブル１０１を押し込むことでクランプする。
これをケーブル手繰り目標位置４へ移動するケーブルの手繰り動作およびケーブルクランプ１１４３へのケーブルクランプを行うまで、処理Ｂを繰り返す。
図７のＢおよび図８（ｄ）に示すように、右腕１１のグリッパ６２はケーブル手繰り目標位置１へ移動した状態で、ケーブルの張力が目標力になるようにケーブルを引っ張ることで、ケーブルの弛みを防止する。具体的には、予め教示されるかコネクタのＣＡＤデータ等から算出したオス型コネクタ１０２とケーブル１０１の境目の位置にグリッパ６３を移動するようにロボット１を動作させ、ケーブル１０１の首部分をグリッパ６３で把持する。通常はケーブルの柔軟性で把持すべきケーブルの位置が不特定になり把持が困難であるが、上記のようにケーブルのコネクタからの出口部分で把持することで、ケーブルの位置ずれが極小でケーブルの柔軟性に影響されない。
次に、把持幅調整部６１で、グリッパ６３でケーブル１０１を把持中にグリッパ６３の爪間でケーブル１０１が滑る程度にグリッパ６３の把持幅を調整する。この調整は、予め設定入力部２３で設定された調整幅（実施例１の設定項目（１）と同様）となるよう、グリッパ６３の爪を移動させるものである。こうすることで、柔軟物であるケーブルがハンドの爪根元で必ず接触する状態を作り出し、ケーブル上の不特定な位置をある範囲の特定な位置（爪根元）に追い込むことができ、後の作業（ケーブル長の認識等）が容易となる。この状態で、左腕１２のグリッパ６３をケーブル手繰り目標位置１の方向へ第１区間長さＤ１分だけ移動させ、ケーブル１０１をしっかり把持する。
次に、双腕協調動作で、両グリッパで把持しているケーブル長を保ったままでクランプ動作を行う。具体的には、左腕１２のグリッパ６３で第１のオス型コネクタ１０２から第１区間長さＤ１離れたケーブル上の位置を把持するとともに、右腕１１のグリッパ６２でケーブル１０１のケーブル手繰り目標位置１を把持した状態から、グリッパ間の距離を一定に保ちつつ、図８（ｅ）に示すように、左腕１２のグリッパ６３は下方へ、右腕１１のグリッパ６２はケーブル手繰り目標位置２へ、双腕を協調させて移動し、ケーブルクランプ１１４１に対して上方向からケーブル１０１を押し込むことでクランプする。
これをケーブル手繰り目標位置４へ移動するケーブルの手繰り動作およびケーブルクランプ１１４３へのケーブルクランプを行うまで、処理Ｂを繰り返す。
Ｃ．他端コネクタの把持と嵌合
図７のＣおよび図８（ｆ）に示すように、ケーブルクランプ１１４３へのケーブルクランプ時点で、右腕１１のグリッパ６２はケーブル手繰り目標位置３の位置、左腕１２のグリッパ６３はケーブルクランプ１１４３の位置であるが、ここから左腕１２のグリッパ６３を右腕１１のグリッパ６２の方向へ動作させ、左右のグリッパが接触しない程度に近づけて停止させる。
把持幅調整部６１でグリッパ６２の爪間を少しずつ開いてコネクタ上を爪が滑る程度に把持幅を調整し、第２のオス型コネクタ１０３の方向にロボットを動作させ、グリッパ６の爪間がコネクタ上に到達したら、コネクタを把持する。
最後に、図８（ｇ）に示すように、力調整部５２を用いて、第２のオス型コネクタ１０３と第２メス型コネクタ１１３の嵌合動作を行う。
図７のＣおよび図８（ｆ）に示すように、ケーブルクランプ１１４３へのケーブルクランプ時点で、右腕１１のグリッパ６２はケーブル手繰り目標位置３の位置、左腕１２のグリッパ６３はケーブルクランプ１１４３の位置であるが、ここから左腕１２のグリッパ６３を右腕１１のグリッパ６２の方向へ動作させ、左右のグリッパが接触しない程度に近づけて停止させる。
把持幅調整部６１でグリッパ６２の爪間を少しずつ開いてコネクタ上を爪が滑る程度に把持幅を調整し、第２のオス型コネクタ１０３の方向にロボットを動作させ、グリッパ６の爪間がコネクタ上に到達したら、コネクタを把持する。
最後に、図８（ｇ）に示すように、力調整部５２を用いて、第２のオス型コネクタ１０３と第２メス型コネクタ１１３の嵌合動作を行う。
本実施例によれば、双腕多関節ロボットで柔軟物であるケーブルのハンドリングを行うことで、片腕でケーブルを引っ張っておき、もう片腕でケーブルの途中を把持して組付ける作業を効率的に行うことができる。また、通常の人手作業と同様にケーブルを吊り下げた供給が可能となり、視覚センサ等を用いずにケーブルのハンドリングを行うことができる。
上記２つの実施例では、力検出器５を用いてグリッパ６に加わる力を検出して、力検出部５１で座標変換等の処理までしていたが、図５に示すように、力検出器５を用いずにサーボ制御部２２の内部状態量（例えば、トルク指令と速度ＦＢからオブザーバ等で求めた外乱トルク）を用いて、力検出部５１で座標変換等の処理を行い、力検出器５を用いた際と同様の力情報を求め、その力情報を元に力制御を行うことも可能である。
また、柔軟物としてケーブルを例にしたが、紙や布等のシート状の柔軟物であっても、上下から柔軟物を把持可能なグリッパを用いる場合には、本システムが適用可能である。
また、ケーブルクランプ箇所は３点に限られないことは明らかであり、点数に応じて処理を繰り返せばよい。
また、オス型コネクタをメス型コネクタに挿入していたが、オスメス反対であっても良いことは明らかである。
また、コネクタがケーブル両端に付いていなくてもよく、一端だけであっても良いことは明らかである。さらには、コネクタがケーブルの中間部分に付いていても良い。
また、本実施例ではケーブルを沿わせる方向が水平であったが、垂直方向や天吊り方向であっても良いことは明らかである。
また、図示しないが、把持爪の部分をＬ字形状にすることで、グリッパの姿勢を水平よりも下側でも同作業可能である。
また、１台の双腕多関節ロボットの代わりに、２台以上の多関節ロボットを使用しても良い。
また、柔軟物としてケーブルを例にしたが、紙や布等のシート状の柔軟物であっても、上下から柔軟物を把持可能なグリッパを用いる場合には、本システムが適用可能である。
また、ケーブルクランプ箇所は３点に限られないことは明らかであり、点数に応じて処理を繰り返せばよい。
また、オス型コネクタをメス型コネクタに挿入していたが、オスメス反対であっても良いことは明らかである。
また、コネクタがケーブル両端に付いていなくてもよく、一端だけであっても良いことは明らかである。さらには、コネクタがケーブルの中間部分に付いていても良い。
また、本実施例ではケーブルを沿わせる方向が水平であったが、垂直方向や天吊り方向であっても良いことは明らかである。
また、図示しないが、把持爪の部分をＬ字形状にすることで、グリッパの姿勢を水平よりも下側でも同作業可能である。
また、１台の双腕多関節ロボットの代わりに、２台以上の多関節ロボットを使用しても良い。
本発明は、組立を用途とする産業用ロボットの再生運転において、ケーブルやシートなどの柔軟物をハンドリングする際に、一定の張力を加えることで、柔軟物を剛体物として扱い、吊り下げ配膳や組付け作業が可能となる。
１ ロボット
２ コントローラ
２０ 第１記憶部
２１ 指令生成部
２２ サーボ制御部
２３ 設定入力部
２４ 状態表示部
２５ 移動量制御部
３ 教示装置
３１ ディスプレイ
３２ キー
４ モータの角度検出器
５ 力検出器
５１ 力検出部
５２ 力調整部
５３ 左腕力検出器
５４ 右腕力検出器
６ エンドエフェクタ（グリッパ）
６１ 把持幅調整部
６２ 右腕グリッパ
６３ 左腕グリッパ
１００ 組付ケーブル
１０１ ケーブル
１０２ 第１のオス型コネクタ
１０３ 第２のオス型コネクタ
１１０ 作業対象物
１１１ ベース板
１１２ 第１のメス型コネクタ
１１３ 第２のメス型コネクタ
１１４ ケーブルクランプ
１２０ ケーブル供給台
２ コントローラ
２０ 第１記憶部
２１ 指令生成部
２２ サーボ制御部
２３ 設定入力部
２４ 状態表示部
２５ 移動量制御部
３ 教示装置
３１ ディスプレイ
３２ キー
４ モータの角度検出器
５ 力検出器
５１ 力検出部
５２ 力調整部
５３ 左腕力検出器
５４ 右腕力検出器
６ エンドエフェクタ（グリッパ）
６１ 把持幅調整部
６２ 右腕グリッパ
６３ 左腕グリッパ
１００ 組付ケーブル
１０１ ケーブル
１０２ 第１のオス型コネクタ
１０３ 第２のオス型コネクタ
１１０ 作業対象物
１１１ ベース板
１１２ 第１のメス型コネクタ
１１３ 第２のメス型コネクタ
１１４ ケーブルクランプ
１２０ ケーブル供給台
Claims (19)
- 多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、
前記多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、
前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。 - 前記力検出器は、前記エンドエフェクタの根元に設けられた力センサであることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
- 前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
- 前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
- 前記制御装置は、前記エンドエフェクタの把持幅と柔軟物に加える目標力と柔軟物の所定の区間長さとを入力する設定入力部と、
前記目標力、力検出器が検出した力、前記エンドエフェクタの移動量、および前記所定の区間長さを表示する状態表示部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。 - 前記力調整手段が、前記剛体物に前記所定の目標力を加えるように制御することによって、
前記剛体物が、前記作業対象物に接続されることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。 - 多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、
前記多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、
前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。 - 前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とする請求項７に記載のロボットシステム。
- 前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とする請求項７記載の制御装置。
- 双腕多関節ロボットと、前記双腕多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、
前記双腕多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、
前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記双腕多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。 - 前記力検出器は、前記エンドエフェクタの根元に設けられた力センサであることを特徴とする請求項１０記載の制御装置。
- 前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とする請求項１０に記載のロボットシステム。
- 前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とする請求項１０記載の制御装置。
- 双腕多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、
前記双腕多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、
前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。 - 前記柔軟物はケーブルであり、前記剛体物は、コネクタであることを特徴とする請求項１４に記載のロボットシステム。
- 前記爪はモータで駆動され、開き幅が制御されることを特徴とする請求項１４記載の制御装置。
- 少なくとも２台の多関節ロボットと、前記双腕多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、
前記多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、前記爪に加わる力を検出する力検出器と、を備え、
前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記力検出器で検出した力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記双腕多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。 - 少なくとも２台の多関節ロボットと、前記多関節ロボットを制御する制御装置と、を備え、柔軟物と剛体物を備えたワークを、作業対象物に接続するためのロボットシステムにおいて、
前記多関節ロボットは、関節を駆動するモータと、前記モータの角度を計測する角度検出器と、前記ワークを把持する２本以上の可動爪を備えたエンドエフェクタと、を備え、
前記制御装置は、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記可動爪の幅を調整する把持幅調整部と、前記モータの状態量から推定された前記エンドエフェクタに加わる力に応じて、柔軟物に所定の目標力を加えるように前記多関節ロボットを動作させる力調整部と、前記エンドエフェクタの移動量を前記角度検出器から求め、前記柔軟物の所定の区間長さと前記求めた移動量とを比較して前記エンドエフェクタの移動を制御する移動量制御部と、を備えたことを特徴とするロボットシステム。 - 少なくとも２本の可動爪を備えたロボットを、下記ステップ（１）〜（５）で動作させ、柔軟物の両端に第１および第２の剛体物を備えたワークを作業対象物に取り付けるロボットの制御方法：
（１）前記可動爪で前記第１の剛体物を把持し、予め設定された目標力を加えて、作業対象物に接続する第１ステップ。
（２）前記可動爪で前記剛体物と前記柔軟物の境界部分で柔軟物側の一部を把持し、前記可動爪の間で前記柔軟物が滑るように前記爪の幅を調整する第２ステップ。
（３）前記可動爪にかかる力を検出し、検出した力に応じて、前記柔軟物に予め設定された目標力を加えるように前記可動爪を動作させるとともに、前記ロボットの関節を駆動するモータの角度を計測し、前記可動爪の移動量を演算し、柔軟物上の予め設定された区間長さと前記移動量とを比較する第３ステップ。
（４）比較の結果、前記区間長さと前記移動量とが一致した場合に、前記可動爪の把持幅を狭くして柔軟物を把持し、前記作業対象物の固定部材に固定する第４ステップ。
（５）前記第２ステップから第４ステップまでを繰り返し、前記第２の剛体物を把持した後、前記第２の剛体物に予め設定された目標力を加えて、前記作業対象物に接続する第５ステップ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2008241114A JP5293039B2 (ja) | 2008-09-19 | 2008-09-19 | ロボットシステムおよびロボットの制御方法 |
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| JP2008241114A JP5293039B2 (ja) | 2008-09-19 | 2008-09-19 | ロボットシステムおよびロボットの制御方法 |
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