JP2011125990A - Teaching device for robot and control device for robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットに動作を教示するロボットの教示装置およびロボットの制御装置に関する。 The present invention relates to a robot teaching device and a robot control device for teaching a robot to operate.
従来より、作業者がティーチングペンダントを使用してロボットに動作を教示することが行われている。作業者がティーチングペンダントによってロボットを所望の動作に操作することにより、その所望の動作をロボットの制御装置に記憶させる。これにより、以後、ロボットは、自動的に所望の動作を繰り返し実行することができる。 Conventionally, an operator teaches an operation to a robot using a teaching pendant. When the operator operates the robot in a desired motion using the teaching pendant, the desired motion is stored in the robot controller. Thereby, thereafter, the robot can automatically perform a desired operation repeatedly.
このような教示は、ロボットに自動的に実行させる動作に必要とされる精度が高いほど、多くの時間が必要になるとともに、作業者に高い能力を要求する(熟練を必要とする)。 In such teaching, the higher the accuracy required for the operation to be automatically executed by the robot, the more time is required, and the operator is required to have high ability (skill is required).
例えば、ロボットが部品を把持してワークに組付ける動作(またはワークに組付け済みの部品を取外す動作)、特に嵌合いの公差がシビアな嵌込み動作を教示する場合、具体例を挙げれば、ロボットに丸軸の部品を把持させ、ワークの丸孔に該丸軸を挿入させる動作を教示する場合、その教示は困難である。理由は、丸孔の径が公差の下限値であって丸軸の径が公差の上限値である場合を想定し、丸軸を丸孔に抵抗なくスムーズに挿入できる動作をロボットに教示しなければならないからである。 For example, when the robot teaches an operation of gripping a part and assembling it on a work (or an action of removing a part already attached to the work), particularly a fitting operation whose fitting tolerance is severe, When teaching a robot to grip a round shaft component and inserting the round shaft into a round hole of a workpiece, the teaching is difficult. The reason is that if the diameter of the round hole is the lower limit of the tolerance and the diameter of the round shaft is the upper limit of the tolerance, the robot must be instructed to move the round shaft smoothly into the round hole without resistance. Because it must.
このような組付け動作を教示する場合、教示の一部として、作業者は、次の作業を実行することがある。作業者は、まず、ティーチングペンダントを介してワークに組付け済みの部品をロボットのハンド部(ハンドツール)に把持させる。次に、その状態を維持したまま、作業者はティーチングペンダントを介してハンドツールの位置と姿勢とを微小に種々に変化させ、ハンドツールに作用する力とモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを特定する。この作業で特定した姿勢で特定した位置を通過するように、部品を把持したハンドツールが平行移動すれば、部品は抵抗なくスムーズにワークに挿入される。 When teaching such an assembling operation, an operator may perform the following operation as part of the teaching. First, an operator causes a hand part (hand tool) of a robot to grip a part that has been assembled to a workpiece via a teaching pendant. Next, while maintaining this state, the operator changes the position and posture of the hand tool through the teaching pendant in various ways, and the position and position of the hand tool acting on the hand tool are almost zero. And posture. If the hand tool that grips the component moves in parallel so as to pass through the position specified by the posture specified in this work, the component is smoothly inserted into the workpiece without resistance.
ハンドツールに作用する力およびモーメントは、力覚センサによって知ることができる。例えば、特許文献1に記載のロボットは、部品を把持するハンドツールに力覚センサが取付けられており、力覚センサが検出した力およびモーメントはモニタに表示される。作業者は、モニタを介して力およびモーメントが提示されることにより、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを高精度に特定することができる。 The force and moment acting on the hand tool can be known by a force sensor. For example, in the robot described in Patent Document 1, a force sensor is attached to a hand tool that grips a component, and the force and moment detected by the force sensor are displayed on a monitor. By presenting the force and moment through the monitor, the operator can specify the position and posture of the hand tool with almost zero force and moment acting on the hand tool with high accuracy.
上述したように、ハンドツールに作用する力およびモーメントがモニタを介して提示されるため、作業者は、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置および姿勢を高精度に特定することが可能になる。しかしながら、それには、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを、作業者が、モニタを見ながら、ティーチングペンダントを介してロボットを種々に操作し、試行錯誤を重ねて探し出さなければならない。この試行錯誤に長時間かかる可能性がある。 As described above, since the force and moment acting on the hand tool are presented via the monitor, the operator can accurately determine the position and posture of the hand tool with almost zero force and moment acting on the hand tool. It becomes possible to specify. However, this involves the trial and error of the operator operating the robot in various ways via the teaching pendant while looking at the monitor to determine the position and posture of the hand tool with almost zero force and moment acting on the hand tool. You have to search for it. This trial and error can take a long time.
そこで、本発明は、作業者が、ハンドツールによって部品を把持してワークに組付ける動作、またはワークに組付け済みの部品をハンドツールによって把持して取り外す動作をロボットに教示する際、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを、力覚センサによって高精度に特定できるように、且つその特定が短時間でできるようにすることを課題とする。 Therefore, the present invention provides a hand tool for teaching an operation of an operator to grip a part with a hand tool and assemble it to a work, or to grip and remove a part already attached to a work with a hand tool. It is an object of the present invention to be able to specify the position and posture of the hand tool, which has substantially zero force and moment, on a force sensor with high accuracy, and to be able to specify it in a short time.
上述の課題を解決するために、本発明の一態様は、
ハンドツールを備えたロボットに対し、ハンドツールによって部品を把持してワークに組付ける動作またはワークに組付け済みの部品を該ハンドツールによって把持して取り外す動作を教示するときに、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを特定可能なロボットの教示装置であって、
部品の組付けまたは取外し方向と直交する第1方向、または組付け/取外し方向および第1方向と直交する第2方向にハンドツールを平行移動させて該ハンドツールの位置を調整するときに作業者が操作する平行移動操作手段と、
ハンドツールを第1方向に延びる第1回転中心線または第2方向に延びる第2回転中心線を中心として回転させて該ハンドツールの姿勢を調整するときに作業者が操作する回転操作手段と、
ハンドツールに作用する第1方向の第1力、第2方向の第2力、第1回転中心線まわりの第1モーメント、および第2回転中心線まわりの第2モーメントを検出する力覚センサと、
力覚センサの検出結果と、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを作業者が特定するときにすべき平行移動操作手段および回転操作手段に対する操作の情報を、力覚センサの検出結果とハンドツールの位置と姿勢とに基づいて表示する表示手段とを有する。
In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention provides:
Acts on a hand tool when teaching a robot equipped with a hand tool to grip a part with the hand tool and attach it to the workpiece or to grip and remove a part already attached to the work with the hand tool A robot teaching device capable of specifying the position and posture of the hand tool with substantially zero force and moment,
The operator adjusts the position of the hand tool by translating the hand tool in the first direction orthogonal to the assembly or removal direction of the parts, or in the second direction orthogonal to the assembly / removal direction and the first direction. A translation operation means operated by
Rotation operation means operated by an operator when adjusting the posture of the hand tool by rotating the hand tool around the first rotation center line extending in the first direction or the second rotation center line extending in the second direction;
A force sensor for detecting a first force in a first direction acting on the hand tool, a second force in a second direction, a first moment about the first rotation center line, and a second moment about the second rotation center line; ,
When the operator specifies the detection result of the force sensor and the position and posture of the hand tool at which the force and moment acting on the hand tool are substantially zero, the operation of the translation operation means and the rotation operation means should be performed. Display means for displaying information based on the detection result of the force sensor and the position and orientation of the hand tool.
また、本発明の別の態様は、ロボットの制御装置であって上述のロボットの教示装置を有する。 Another aspect of the present invention is a robot control device, which includes the robot teaching device described above.
本発明によれば、ハンドツールによって部品を把持してワークに組付ける動作、またはワークに組付け済みの部品をハンドツールによって把持して取外す動作をロボットに教示する際、ハンドツールに作用する力およびモーメントが表示手段を介して作業者に提示される。また、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを作業者が特定するときにすべき平行移動操作手段および回転操作手段に対する操作の情報が、表示手段を介して作業者に提示される。これにより、作業者は、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを、長時間試行錯誤することなく、高精度に特定することができる。 According to the present invention, the force acting on the hand tool when teaching the robot the operation of gripping the part with the hand tool and attaching it to the work, or the action of gripping and removing the part already attached to the work with the hand tool. And the moment are presented to the operator via the display means. In addition, the operation information for the translation operation means and the rotation operation means to be used when the operator specifies the position and posture of the hand tool with substantially zero force and moment acting on the hand tool is displayed on the display means. To the operator. Thereby, the operator can specify the position and posture of the hand tool having almost zero force and moment acting on the hand tool with high accuracy without trial and error for a long time.
図1は、本発明の実施の形態に係る教示装置を備えたロボットの構成を概略的に示している。また、図2は、そのロボットの制御系を示している。 FIG. 1 schematically shows a configuration of a robot provided with a teaching device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a control system of the robot.
図1に示すロボット10は、6つの関節10a〜10fを備えたロボットであって、その先端のツール取付けフランジ(以下、「フランジ」と称する)10gに、部品P1を把持するハンドツール12が取付けられている。また、図2に示すように、ロボット10は、関節10a〜10fそれぞれを駆動するモータM1〜M6と、これらのモータM1〜M6を制御する制御装置14とを有する。
A
制御装置14は、複数のモータM1〜M6を制御するモータ制御部14aと、ハンドツール12を制御するハンドツール制御部14bとを有する。モータ制御部14aが複数のモータM1〜M6を制御することによってロボット10の姿勢を調節し、フランジ10gの位置と姿勢とを調節する、すなわちフランジ10gに取付けられているハンドツール12の位置と姿勢とを調節する。また、ハンドツール制御部14bが、ハンドツール12を制御し、該ハンドツール12に部品P1を把持させる、または把持している部品P1をリリースさせる。
The
また、ロボット10は、作業者が所望する動作を該ロボット10に教示するためのティーチングペンダント16を有する。このティーチングペンダント16はロボット10を手動で操作するためのコントローラであって、タッチパネル18を備えており、作業者はタッチパネル18を介してロボット10を操作する。そのために、制御装置14は、作業者がタッチパネル18に対して実行した操作と対応した操作信号をティーチングペンダント16から受け取り、その受け取った操作信号をモータM1〜M6の制御信号に変換してモータ制御部14aに出力するティーチングペンダント制御部14cを有している。
In addition, the
このティーチングペンダント制御部14cはまた、作業者がロボット10に所望の動作を教示する場合、作業者がティーチングペンダント16(タッチパネル18)に対して実行した該所望の動作と対応する操作に基づいて、所望の動作をロボット10に自動的に実行させる自動運転プログラムを作成するように構成されている。また、作成した自動運転プログラムを記憶部14dに記憶するように構成されている。例えば、タッチパネル18上に表示された「教示開始ボタン」が作業者によって押されると、それ以後の作業者のタッチパネル18に対する操作に基づいて、自動運転プログラムを作成する。このように作成された自動運転プログラムに基づいて、制御装置14は、モータ制御部14aを介して複数のモータM1〜M6を制御することにより、該プログラムに対応する動作をロボット10に実行させる。
The teaching
さらに、ティーチングペンダント制御部14cは、ティーチングペンダント16のタッチパネル18に教示を補助するための情報を表示するように構成されている。
Further, the teaching
例えば、ロボット10のフランジ10gにはハンドツール12の先端を撮影するカメラ20が取付けられており、そのカメラ20の撮影画像がタッチパネル18に表示される。
For example, a
また、ロボット10のフランジ10gとハンドツール12との間には力覚センサ22が設けられており、力覚センサ22の検出結果がタッチパネル18に、カメラ20の撮影画像に重なった状態で表示される。この力覚センサ22は、ハンドツール12に作用する力とモーメントとを検出する。
Further, a
厳密に言えば、力覚センサ22は、ハンドツール12に作用する力とモーメントとを直接検出しているわけではなく、図3に示すように、自身に定義されているセンサ座標系ΣSに基づく力を検出している。力覚センサ22は、センサ座標系ΣSのX軸方向の力Fx、Y軸方向の力Fy、Z軸方向の力Fz、X軸まわりのモーメントMx、Y軸まわりのモーメントMy、Z軸まわりのモーメントMzを検出する。しかしながら、力覚センサ22とハンドツール12は固定されているので、ハンドツール12に作用する力とモーメントは、力覚センサ22が検出する力とモーメントは対応している。なお、力覚センサ22は、センサ座標系ΣSのZ軸がフランジ10gのフランジ面10gaと直交するように該フランジ10gに取付けられている。
Strictly speaking, the
ティーチングペンダント制御部14cがタッチパネル18に表示するその他の情報については、本実施の形態が対象とする教示の詳細とともに説明する。
Other information displayed on the
本実施の形態が対象とする教示の詳細と、その教示の補助について説明する。 Details of the teaching targeted by the present embodiment and assistance for the teaching will be described.
本実施の形態が対象とするロボット10に教示する動作は、図1に示すように、部品P1をワークP2に抵抗なくスムーズに組付ける動作、またはワークP2に組付け済みの部品P1を抵抗なくスムーズに取外す動作である。具体的に言えば、部品P1の軸形状の嵌合部P1a(特には、その軸径が公差の上限値)をワークP2の孔P2a(特には、その孔径が公差の下限値)にハンドツール12をセンサ座標系ΣSのZ軸方向(特許請求の範囲に記載の「組付け方向」と「取外し方向」とに対応)に移動させることにより抵抗なくスムーズに嵌込む動作、または逆に抵抗なくスムーズに引抜く動作である。
As shown in FIG. 1, the operation taught to the
このような動作をロボット10に教示するためには、作業者は、図3に示すように、ワークP2に組付け済みの部品P1をハンドツール12が把持したときに、該ハンドツール12に作用する力とモーメントとが略ゼロ(例えば、ゼロに近い所定値)になるような該ハンドツール12の位置と姿勢とを特定する作業を、教示の一部として実行する必要がある。
In order to teach such an operation to the
具体的に言えば、作業者は、ティーチングペンダント16によってハンドツール12をセンサ座標系ΣSのX,Y軸方向に微小に平行移動させるおよび/またはX,Y軸を中心として微小に回転させることにより、ハンドツール12の位置と姿勢とを微小に種々に変化させ、力覚センサ22が検出する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツール12の位置と姿勢とを特定する。
Specifically, the operator moves the
なお、これらの前提として、ハンドツール12は、部品P1の形状に対応し、部品P1を常に決まった姿勢で把持するように構成されている。すなわち、ハンドツール12に把持された状態の部品P1の該ハンドツール12に対する位置と姿勢とが一定であることが前提である。例えば、ハンドツール12によって把持される部品P1の把持部P1bが丸軸形状であって、ハンドツール12が三つ爪を備えて、その三つ爪により丸軸形状の把持部P1bの外周面を把持する。
As a premise of these, the
ここからは、作業者が、ティーチングペンダント16を介して、ハンドツール12に作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツール12の位置と姿勢とを特定するときに、タッチパネル18を介してその特定作業を補助する理由について説明する。
From here, when the operator specifies the position and posture of the
まず、作業者は、ワークに組付け済みの部品P1をハンドツール12が把持したときに該ハンドツール12に作用する力やモーメントを、これらが極めて微小であるため、当然ながら目視では把握できない。そのために、作業者は、ハンドツール12の力とモーメントとを検出する力覚センサ22を頼りにする。
First, the operator cannot naturally grasp the force and moment acting on the
ところが、力覚センサ22の検出値(数値)を見ただけでは熟練者でないかぎり、ハンドツール12をどの方向に平行移動するべきか、またはどの軸を中心にいずれの方向に回転させるべきかが直感的に判断できない。その結果、力覚センサ22が検出する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール12の位置と姿勢との特定に時間がかかる。したがって、作業者がハンドツール12の平行移動方向や回転方向を直感的に判断できるように補助する必要がある。
However, unless the person skilled in the art simply looks at the detection value (numerical value) of the
また、ワークP2に組付け済みの部品P1と該部品P1を把持するハンドツール12とを1つの片持ち梁Bと考えて説明すると、図4(a)に示すように、センサ座標系ΣSのX軸方向の力FxとY軸まわりのモーメントMyとが発生していると、力FxまたはモーメントMyのいずれか一方が変化すると、他方も変化する。具体的には、力Fxが増加するとモーメントMyも増加し、力Fxが減少するとモーメントMyも減少する。また、モーメントMyが増加すると力Fxも増加し、モーメントMyが減少すると力Fxも減少する。
Further, the part P1 assembled to the workpiece P2 and the
同様に、図4(b)に示すように、Y軸方向の力FyとX軸まわりのモーメントMxとが発生していると、力FyまたはモーメントMxのいずれか一方が変化すると、他方も変化する。具体的には、力Fyが増加するとモーメントMxが減少し、力Fyが減少するとモーメントMxが増加する。また、モーメントMxが増加すると力Fyが減少し、モーメントMxが減少すると力Fyが増加する。 Similarly, as shown in FIG. 4B, when the force Fy in the Y-axis direction and the moment Mx around the X-axis are generated, if either the force Fy or the moment Mx changes, the other changes. To do. Specifically, when the force Fy increases, the moment Mx decreases, and when the force Fy decreases, the moment Mx increases. Further, when the moment Mx increases, the force Fy decreases, and when the moment Mx decreases, the force Fy increases.
そのため、作業者は、ティーチングペンダント16に対し、力覚センサ22が検出する力FxとモーメントMyとが略同時に略ゼロになるように、具体的には力FxとモーメントMyとの差をなくしつつ両者が略ゼロになるようにハンドツール12をX軸プラス方向に平行移動させる操作、X軸マイナス方向に平行移動させる操作、Y軸中心にプラス方向に回転させる操作、Y軸中心にマイナス方向に回転させる操作の少なくとも1つを実行する必要がある。
Therefore, the operator specifically eliminates the difference between the force Fx and the moment My so that the force Fx and the moment My detected by the
厳密に言えば、力Fxと、モーメントMyを仮想的長さL(例えば、図3に示すように、把持部P1bの先端(図4に示す梁Bの固定端に対応)からセンサ座標系ΣSの原点(梁Bの自由端に対応)までの長さ)で割って求まる、モーメントによって発生するセンサ座標系ΣSの原点でのせん断力My/Lとの差が略ゼロになるように、且つ力FxとモーメントMyとを略ゼロにする必要がある。 Strictly speaking, the force Fx and the moment My are represented by a virtual length L (for example, as shown in FIG. 3, from the tip of the gripping portion P1b (corresponding to the fixed end of the beam B shown in FIG. 4)) to the sensor coordinate system ΣS. Divided by the origin (corresponding to the free end of the beam B)) so that the difference from the shear force My / L at the origin of the sensor coordinate system ΣS generated by the moment becomes substantially zero, and It is necessary to make the force Fx and the moment My substantially zero.
当然ながら、この場合、作業者は、力覚センサ22が検出する力FxとモーメントMyとに基づいて、ティーチングペンダント16に対して実行する操作、すなわち、ハンドツール12をX軸プラス方向に平行移動させる操作、X軸マイナス方向に平行移動させる操作、Y軸中心にプラス方向に回転させる操作、およびY軸中心にマイナス方向に回転させる操作の中から1つを選択しなければならない。これら複数の操作の中から、力FxとモーメントMyが、短時間に略同時に略ゼロにできる操作を選択しなければならない。この操作選択を間違えると、力FxとモーメントMyとの差が大きくなり、一方がすぐにゼロになっても他方がすぐにゼロにならないことがある。したがって、作業者が正しい操作を選択できるように補助する必要がある。なお、このことは、力FyとモーメントMxについても同様である。
Of course, in this case, the operator performs an operation to be performed on the
さらに、力覚センサ22が検出する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール12の位置と姿勢とを特定する作業は、ハンドツール12の位置と姿勢とが少しずつ変化するように、ティーチングペンダント16を介してロボット10を操作することにより行われる。
Furthermore, the operation of specifying the position and posture of the
例えば、作業者が、力覚センサ22が検出する力FxとモーメントMyとが略ゼロになるように、ハンドツール12をX軸マイナス方向に所定量(例えば、0.01mm)平行移動させる操作を繰り返し実行する。このとき、繰り返すにしたがって力FxとモーメントMyとの差が大きくなる、または繰り返してもその差が小さくならないことがある。
For example, the operator performs an operation of translating the
この場合、作業者は、ハンドツール12をX軸マイナス方向に平行移動させる操作が適切ではないこと(誤っていること)に気が付き、これとは異なる操作を開始する。そして、しばらく様々な操作を実行した後、再度、適切でないと気付いた操作(ハンドツール12をX軸マイナス方向に平行移動させる操作)を実行することがある。これは、作業者が過去に行った操作を記憶していないことによる。したがって、作業者が誤った操作を再び繰り返さないように補助する必要がある。
In this case, the operator notices that the operation of translating the
さらにまた、作業者は、ティーチングペンダント16を種々に操作して、力覚センサ22が検出する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール12の位置と姿勢とを特定する作業を実行していると、その途中に、その作業の進捗状況やその操作の正しさ(実行中の操作が誤っていないこと)を知りたいことがある。加えて、作業者は、自身のティーチングペンダント16の操作によってハンドツール12の位置と姿勢とがどのように遷移したか知りたいことがある。したがって、作業者がこれらを知ることができるように補助する必要がある。
Furthermore, the operator performs various operations on the
ここからは、上述した補助を実行することができる構成要素、具体的にはティーチングペンダント制御部14cによってティーチングペンダント16のタッチパネル18に表示される内容について説明する。
From here, the components that can perform the above-described assistance, specifically, the contents displayed on the
図5は、力覚センサ22が検出する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール12の位置と姿勢との特定を補助することが可能な、ティーチングペンダント16のタッチパネル18のGUI(Graphical User Interface)画面50を示している。
FIG. 5 shows a GUI (Graphical User Interface) of the
タッチパネル18には、ティーチングペンダント制御部14cにより、力覚センサ22が検出した力を示す力十字線52(実線)と、モーメントを示す十字線54(破線)とが表示される。これらの十字線52,54は、区別するために、異なる色で表示されている。
On the
力十字線52は、X軸方向の力FxとY軸方向の力Fyの両方を示しており、その画面上の位置が力Fx,Fyとに対応している。具体的には、力十字線52の交点52pの画面50の横方向Wの位置がX軸方向の力Fxを示し、画面50の縦方向Hの位置がY軸方向の力Fyを示している。また、力十字線52は、X軸方向の力FxとY軸方向の力Fyの両方がゼロである場合、その交点52pが画面50の中心を示す十字形状のセンターマーク56に一致した状態で表示される。したがって、センターマーク56から力十字線52の交点52pが離れるほど、力覚センサ22は大きい力を検出していることを示す。
The
さらに、力十字線52は、その交点52pが、X軸方向の力Fxがプラス値(プラス方向の力)である場合はセンターマーク56より画面50の右側(図面右側)に位置するように表示され、一方、力Fxがマイナス値(マイナス方向の力)である場合はセンターマーク56より画面50の左側(図面左側)に位置するように表示される。
Further, the
さらにまた、力十字線52は、その交点52pが、Y軸方向の力Fyがプラス値(プラス方向の力)である場合はセンターマーク56より画面50の上側(図面上側)に位置するように表示され、一方、力Fyがマイナス値(マイナス方向の力)である場合はセンターマーク56より画面50の下側(図面下側)に位置するように表示される。
Furthermore, the
モーメント十字線54は、X軸まわりのモーメントMxとY軸まわりのモーメントMyの両方を示しており、その画面上の位置がモーメントMx,Myとに対応している。具体的には、モーメント十字線54の交点54pの画面50の横方向Wの位置がY軸まわりのモーメントMyを仮想長さL(図3参照)で割ったせん断力My/Lを示し、画面50の縦方向Hの位置がX軸まわりのモーメントMxを仮想長さLで割ったせん断力Mx/Lを示している。また、モーメント十字線54は、X軸まわりのモーメントMxとY軸まわりのモーメントMyの両方がゼロである場合(すなわちMx/LとMy/Lがゼロである場合)、その交点54pがセンターマーク56に一致した状態で表示される。したがって、センターマーク56からモーメント十字線54の交点54pが離れるほど、力覚センサ22は大きいモーメントを検出していることを示す。
The
さらに、モーメント十字線54は、その交点54pがY軸まわりのモーメントMyがプラス値(モーメントの方向が正方向)である場合はセンターマーク56より画面50の右側に表示され、一方、モーメントMyがマイナス値(モーメントの方向が逆方向)である場合はセンターマーク56より画面50の左側に表示される。
Further, the
さらにまた、モーメント十字線54は、その交点54pが、X軸まわりのモーメントMxがマイナス値(モーメントの方向が逆方向)である場合はセンターマーク56より画面50の上側に表示され、一方、モーメントMxがプラス値(モーメントの方向が正方向)である場合はセンターマーク56より画面50の下側に表示される。
Furthermore, the
また、タッチパネル18には、ティーチングペンダント制御部14cにより、ハンドツール12の位置と姿勢とを調整するための操作ボタン60a〜66bが表示されている。
In addition,
「X+」操作ボタン60aは、ハンドツール12をX軸プラス方向に所定量(例えば、0.01mm)平行移動させるためのボタンである。この「X+」操作ボタン60aが押されると、ロボット10が動作し、ハンドツール12がX軸プラス方向に所定量平行移動する。
The “X +”
「X−」操作ボタン60bは、ハンドツール12をX軸マイナス方向に所定量(例えば、0.01mm)平行移動させるためのボタンである。この「X−」操作ボタン60bが押されると、ロボット10が動作し、ハンドツール12がX軸マイナス方向に所定量平行移動する。
The “X−”
「X+」操作ボタン60aと「X−」操作ボタン60bは、画面50の下縁に沿って、「X+」操作ボタン60aが右側に、「X−」操作ボタン60bが左側に横方向に並んだ状態で表示されている。これにより、作業者は、力覚センサ22が検出する力Fxを略ゼロに近づけるための操作を直感的に実行することができる。
The “X +”
例えば、図6に示すように、作業者は、交点52pがセンターマーク56より画面50の右側に位置する力十字線52を該センターマーク56に接近させたい場合、左側に位置する「X−」操作ボタン60b、すなわち十字線52の交点52pを左方向に移動させるために押すべき操作ボタンである「X−」操作ボタン60bを直感的に押すことができる。
For example, as shown in FIG. 6, when the operator wants to bring the
「Y+」操作ボタン62aは、ハンドツール12をY軸プラス方向に所定量(例えば、0.01mm)平行移動させるためのボタンである。この「Y+」操作ボタン62aが押されると、ロボット10が動作し、ハンドツール12がY軸プラス方向に所定量平行移動する。
The “Y +”
「Y−」操作ボタン62bは、ハンドツール12をY軸マイナス方向に所定量(例えば、0.01mm)平行移動させるためのボタンである。この「Y−」操作ボタン62bが押されると、ロボット10が動作し、ハンドツール12がY軸マイナス方向に所定量平行移動する。
The “Y−”
「Y+」操作ボタン62aと「Y−」操作ボタン62bは、画面50の左縁に沿って、「Y+」操作ボタン62aが上側に、「Y−」操作ボタン60bが下側に縦方向に並んだ状態で表示されている。これにより、作業者は、力覚センサ22が検出する力Fyを略ゼロに近づけるための操作を直感的に実行することができる。
The “Y +”
「A+」操作ボタン64aは、ハンドツール12をX軸中心に正方向に所定量(例えば、0.001deg)回転させるためのボタンである。この「A+」操作ボタン64aが押されると、ロボット10が動作し、ハンドツール12がX軸中心に正方向に所定量回転する。
The “A +”
「A−」操作ボタン64bは、ハンドツール12をX軸中心に逆方向に所定量(例えば、0.001deg)回転させるためのボタンである。この「A−」操作ボタン64bが押されると、ロボット10が動作し、ハンドツール12がX軸中心に逆方向に回転する。
The “A−”
「A+」操作ボタン64aと「A−」操作ボタン64bは、画面50の右縁に沿って、「A+」操作ボタン64aが下側に、「A−」操作ボタン64bが上側に縦方向に並んだ状態で表示されている。これにより、作業者は、力覚センサ22が検出するモーメントMxを略ゼロに近づけるための操作を直感的に実行することができる。
The “A +”
「B+」操作ボタン66aは、ハンドツール12をY軸中心に正方向に所定量(例えば、0.001deg)回転させるためのボタンである。この「B+」操作ボタン66aが押されると、ロボット10が動作し、ハンドツール12がX軸中心に正方向に回転する。
The “B +”
「B−」操作ボタン66bは、ハンドツール12をY軸中心に逆方向に所定量(例えば、0.001deg)回転させるためのボタンである。この「B−」操作ボタン66bが押されると、ロボット10が動作し、ハンドツール12がY軸中心に逆方向に所定量回転する。
The “B−”
「B+」操作ボタン66aと「B−」操作ボタン66bは、画面50の上縁に沿って、「B+」操作ボタン66aが左側に、「B−」操作ボタン66bが右側に横方向に並んだ状態で表示されている。これにより、作業者は、力覚センサ22が検出するモーメントMyを略ゼロに近づけるための操作を直感的に実行することができる。
The “B +”
さらに、タッチパネル18には、ティーチングペンダント制御部14cにより、操作ボタン60a〜66bのいずれか1つが継続して操作された(押された)ときに、該継続操作によって変化したX軸方向の力Fx,Y軸方向の力Fy、X軸まわりのモーメントMx、またはY軸まわりのモーメントMyの変化量の少なくとも1つが、バーの形態で表示される。
Furthermore, when any one of the
例えば、図5に示すバー70aは、「B+」操作ボタン66aが継続して何度も押されることによって変化した力Fxの変化量を示しており、「B+」操作ボタン66aの継続操作が開始されてから現時点までのX軸方向の力Fxの変化量をその長さで表現している。別の観点から見みれば、バー70aは、「B+」操作ボタン66aの継続操作によって画面50の左側に移動した力十字線52の移動量を示している。
For example, the
また、例えば、図5に示すバー70bは、「B+」操作ボタン66aが継続して何度も押されることによって変化したモーメントMyの変化量を示しており、「B+」操作ボタン66aの継続操作が開始されてから現時点までのY軸まわりのモーメントMyの変化量をその長さで表現している。別の観点から見みれば、バー70bは、「B+」操作ボタン66aの継続操作によって画面50の左側に移動したモーメント十字線54の移動量を示している。なお、バー70bは、バー70aと区別できるように異なる色で表示されている。
Further, for example, the bar 70b shown in FIG. 5 indicates the amount of change in the moment My that is changed by repeatedly pressing the “B +”
バー70aとバー70bは、「B+」操作ボタン66aの継続操作によって表示されたものであるので、「B+」操作ボタン66aの近傍に表示されている。これにより、作業者は、「B+」操作ボタン66aとバー70a,70bとを視野におさめながら、「B+」操作ボタン66aを確実に継続的に押すことができる。
Since the
さらに、これに関連し、タッチパネル18には、「B+」操作ボタン66aの継続的な操作が開始される直前に実行された、「X+」操作ボタン60aの継続操作によって変化したX方向の力Fxの変化量を示すバー72aと、Y軸まわりのモーメントMyの変化量を示すバー72bとが表示されている。過去を示すバー72a,72bは、現在を示すバー70a,70bと区別できるように、バー70a,70bと異なる色で表示されている。
Further, in relation to this, the
このように、同一の力やモーメントに関して今現在の変化量を示すバー70a,70bと直前(過去)の変化量を示すバー72a,72bとを表示する理由を、図7を参照しながら説明する。
The reason why the
図7は、センターマーク56より画面50の右側に位置する力十字線52の交点52pとモーメント十字線54の交点54pとを、「X−」操作ボタン60bと「B+」操作ボタン66aとを継続的に操作してセンターマーク56に接近させたときの画面50の様子を示している。具体的には、「X−」操作ボタン60bを複数回押した後、「B+」操作ボタン66aを複数回押した状態を示している。
In FIG. 7, the
図7に示すように、「X−」操作ボタン60bを継続的に操作したときのX軸方向の力Fxの変化量と「B+」操作ボタン66aを継続的に操作したときの力Fxの変化量(バー70aとバー72aの長さ)はほぼ同じであるが、Y軸まわりのモーメントMyの変化量(バー70bとバー72bの長さ)が大きく異なっている。「B+」操作ボタン66aを継続的に操作したときの方が、「X−」操作ボタン60bを継続的に操作した場合に比べて、力FxとモーメントMyとの差が大きくなっている。
As shown in FIG. 7, the amount of change in the force Fx in the X-axis direction when the “X−”
したがって、作業者は、力十字線52の交点52pとモーメント十字線54の交点54pとをセンターマーク56に略同時に一致させるためには、すなわちX軸方向の力FxとY軸まわりのモーメントMyを略同時にゼロにするためには、力FxとモーメントMyとの差の拡大幅が小さい「X−」操作ボタン60bの継続操作を実行する方がよいと判断することができる。
Therefore, the operator can set the force Fx in the X-axis direction and the moment My around the Y-axis in order to make the
なお、図示されてはいないが、同様に、「Y+」操作ボタン62a、「Y−」操作ボタン62b、「A+」操作ボタン64a、「A−」操作ボタン64bのいずれか1つが継続的に操作されることによって変化する、Y軸方向の力FyとX軸まわりのモーメントMxの変化量もバーの形態で表示される。
Although not shown, similarly, any one of the “Y +”
また、X軸方向の力Fxの変化量を示すバー70a,72aと、Y軸まわりのモーメントMyの変化量を示すバー70b,72bは、「Y+」操作ボタン62a、「Y−」操作ボタン62b、「A+」操作ボタン64a、「A−」操作ボタン64bのいずれか1つが操作されると、その表示が消えるようにされている。また、同様に、Y軸方向の力Fyの変化量を示すバーと、X軸まわりのモーメントMxの変化量を示すバーは、「X+」操作ボタン60a、「X−」操作ボタン60b、「B+」操作ボタン66a、「B−」操作ボタン66bのいずれか1つが操作されると、その表示が消えるようにされている。
In addition, the
さらにまた、タッチパネル18には、ティーチングペンダント制御部14cにより、ハンドツール12の状態の遷移(位置と姿勢の遷移)が表示される。
Furthermore, on the
具体的には、図8に示すように、ハンドツール12の状態の遷移は、ハンドツール12の位置と姿勢の遷移を図示化したものである状態遷移図ウインドウとして表示される。状態遷移図ウインドウ80aは、ハンドツール12のX軸方向位置の遷移とY軸を基準とする姿勢の遷移を、ハンドツール12のX軸方向の移動量ΔXとY軸まわりの回転量ΔBとによって示している。一方、状態遷移図ウインドウ80bは、ハンドツール12のY軸方向位置の遷移とX軸を基準とする姿勢の遷移を、ハンドツール12のY軸方向の移動量ΔYとX軸まわりの回転量ΔAとによって示している。
Specifically, as illustrated in FIG. 8, the state transition of the
これらの状態遷移図ウインドウ80a,80bの見方について説明する。
How to view these state
状態遷移図ウインドウ80aを例に挙げて説明すると、このウインドウ80aは、ハンドツール12を「X+」操作ボタン60aを複数回連続して押すことによりX軸方向に移動量(+ΔX1)平行移動させ、次に「B+」操作ボタン66aを複数回連続して操作してY軸中心に回転量(+ΔB1)回転させ、続いて「X−」操作ボタン60bを複数回連続して操作してX軸方向に移動量(−ΔX2)平行移動させ、最後に「B−」操作ボタン66bを複数回連続して操作してY軸中心に回転量(−ΔB2)回転させたときの、ハンドツール12のX軸方向位置の遷移と、Y軸を基準とする姿勢の遷移とを示している。
The state
また、状態遷移図ウインドウ80a,80bは、最新のハンドツール12の状態(位置と姿勢)が中心に位置するように、ハンドツール12の状態の遷移を示している。状態の遷移は、状態遷移の軌跡82によって示されている。
The state
さらに、状態遷移図ウインドウ80aを例に挙げて説明すると、ハンドツール12の状態の遷移を示す軌跡82上に、画面50の縦方向Hに関して力十字線52とセンターマーク56とが一致したタイミングを示すマーク84(黒塗丸印)が描かれる。すなわちマーク84は、力Fxがゼロになったタイミングを示している。
Further, the state
さらにまた、状態遷移図ウインドウ80aを例に挙げて説明すると、力十字線52の横線とモーメント十字線54の横線とが一致したタイミングを示すマーク86(×印)が描かれる。すなわち、マーク86は、力FxとモーメントMyを仮想長さLで割ったせん断力My/Lとが等しくなったタイミングを示している。
Furthermore, a state
このような状態遷移図ウインドウ80a,80bを見れば、作業者は、自身の操作の履歴やこれからすべき操作を知ることができる。
By looking at such state
例えば、図8に示す状態遷移図ウインドウ80aを見れば、まず、作業者が、ハンドツール12をX軸方向に移動量(+ΔX1)だけ平行移動させたことがわかる。次に、作業者が、ハンドツール12をY軸中心に回転量(+ΔB1)回転させたことがわかる。続けて、作業者が、ハンドツール12をX軸方向に移動量(−ΔX2)だけ平行移動させて、力十字線52の横線とモーメント十字線54の横線とを一致させたことがわかる。また、同様に操作して、力十字線52の交点52pを、画面50の高さ方向Hに関してセンターマーク56に一致させたことがわかる。そして、作業者が、ハンドツール12をY軸中心に回転量(−ΔB2)回転させて、センターマーク56に、画面50の高さ方向H方向に関して、力十字線52とモーメント十字線54とを一致させたことがわかる。
For example, from the state
なお、なにも操作されていない場合は、図8の状態遷移図ウインドウ80bのように、なにも描かれない。
If no operation is performed, nothing is drawn as in the state
このような状態遷移図ウインドウ80a,80bを表示する理由を説明する。
The reason for displaying such state
まず、状態遷移図ウインドウ80a,80bに描かれている軌跡82の始点と終点とを見れば、作業者は、自身の操作により、結果として最初の状態(ハンドツール12が部品P1を把持したとき)からハンドツール12の位置と姿勢とがどのように変化したかを直感的に知ることができる。
First, by looking at the start point and end point of the
また、例えば、図9に示す状態遷移図ウインドウ80aが示すように、ハンドツール12をX軸マイナス方向に平行移動させる動作とY軸中心に正方向に回転させる操作を繰り返し実行し、その結果として、力十字線52の交点52pとモーメント十字線54の交点54pとが、画面50の縦方向Hに関して離れた場合、作業者はこれらの操作が適切でないこと(誤っていること)に気付く。このとき、状態遷移図ウインドウ80aには、その誤った操作に対応する状態の遷移の軌跡82aが描かれたまま残る。
Further, for example, as shown in the state
その結果、作業者は、状態遷移図ウインドウ80aに描かれている誤った操作に対応する軌跡82aを見ることにより、誤った操作と異なる操作を実行することができる。また、作業者が新たな操作を開始する前に、図8の状態遷移図ウインドウ80a,80bを確認することにより、作業者は、誤った操作を再び実行することを防止することができる。
As a result, the operator can execute an operation different from the erroneous operation by viewing the locus 82a corresponding to the erroneous operation drawn in the state
さらに、状態遷移図ウインドウ80aを例に挙げて説明すると、作業者は、マーク84、86を見れば、力十字線52の交点52pとモーメント十字線54の交点54pとをセンターマーク56に一致させるためにすべき操作を知ることができる。
Further, the state
このことを具体的に説明する。ここでは、図4と同様に、ワークP2に組付け済みの部品P1と該部品P1を把持するハンドツール12とを1つの片持ち梁Bと考えて説明する。
This will be specifically described. Here, as in FIG. 4, the part P1 that has been assembled to the workpiece P2 and the
図10に示すように、力をF、モーメントをMとすると、梁Bの自由端でのたわみ量σとたわみ角θは、数式1と数式2の形で表現することができる。
「L」は上述した仮想長さ、「E」は梁Bのヤング率、「I」は梁Bの断面二次モーメントである。ここで、数式1と数式2を式変形すると、力FとモーメントMは数式3と数式4の形で表現できる。
数式3は、たわみ量σ、たわみ角θ、力Fを変数とする平面の式(σ軸、θ軸、およびF軸を備えたσ−θ−F直交座標系における平面)と考えることができる。また、同様に、数式4は、たわみ量σ、たわみ角θ、モーメントMを変数とする平面の式(σ軸、θ軸、およびM軸を備えたσ−θ−M直交座標系における平面)と考えることができる。
Equation 3 can be considered as a plane equation (a plane in the σ-θ-F orthogonal coordinate system having the σ axis, the θ axis, and the F axis) with the deflection amount σ, the deflection angle θ, and the force F as variables. . Similarly,
また、たわみ量σは、本実施の形態でいえば、ハンドツール12のX軸方向の移動量ΔXとY軸方向の移動量ΔYに対応している。また、たわみ角θは、ハンドツール12のX軸中心の回転量ΔAとY軸中心の回転量ΔBに対応している。したがって、数式3,4は、数式5〜8に書き換えることができる。
これらのことを踏まえて、ハンドツール12のX軸方向の移動量ΔX、Y軸中心の回転量ΔB、力Fx、およびモーメントMyの関係を図示化して図11に示す。横軸はハンドツール12のX軸方向の移動量ΔX、縦軸はY軸中心の回転量ΔBを示している。縦軸と横軸の交点は、力FxとモーメントMyとがともにゼロであるときの、移動量ΔXと回転量ΔBを示している。直線Fx=0、直線My=0、および直線Fx=My/Lは、数式5と数式6とに基づいて算出される。
Based on these facts, the relationship among the movement amount ΔX of the
図11に示すように、力FxとモーメントMyの両方がゼロになるまでのハンドツール12の状態(位置と姿勢)の遷移を示す軌跡82を、直線Fx=0と直線Fx=My/Lとに重ねると、軌跡82は、これらの直線と複数箇所で交差する。この交差点は、図8に示すマーク84,86に該当する。
As shown in FIG. 11, a
したがって、このことから考えると、ハンドツール12を種々に操作して状態遷移図ウインドウ80a上にマーク84が少なくとも2つ現れると、その現れたマーク84を通過する直線Fx=0を推定することができる。同様に、マーク86が少なくとも2つ現れると、その現れたマーク86を通過する直線Fx=My/Lを推定することができる。そして、図11に示すように、直線Fx=0と直線Fx=My/Lの交点は力FxとモーメントMyの両方がゼロである位置を示しているので、作業者は、マーク84,86から推定した直線Fx=0と直線Fx=My/Lとに基づいて、状態遷移図ウインドウ80a上で力FxとモーメントMyの両方がゼロである位置、すなわち目標の位置を推定することができる。なお、同様に、状態遷移図ウインドウ80b上でも、力FyとモーメントMxの両方がゼロである位置を推定することができる。
Therefore, in view of this, when the
これにより、作業者は、力十字線52の交点52pとモーメント十字線54の交点54pとをセンターマーク56に一致させるためにすべき操作を知ることができる。
Thus, the operator can know an operation to be performed in order to make the
加えて、図5に示すように、ティーチングペンダント16のタッチパネル18には、ティーチングペンダント制御部14cにより、力十字線52とモーメント十字線54とが重なった画面50の横方向Wの位置に、ポインタ90a(90b)が表示される。また、力十字線52とモーメント十字線54とが重なった画面50の縦方向Hの位置に、ポインタ92a(92b)が表示される。
In addition, as shown in FIG. 5, a pointer is placed on the
ポインタ90aは一対であって、画面50の上縁と下縁とに表示されている(なお、どちらか一方の縁に1つのポインタ90aを表示してもよい)。また、ポインタ90aが表示されている画面50の横方向Wの位置は、力十字線52の縦線とモーメント十字線54の縦線が一致した位置に対応している。ポインタ90bも、ポインタ90aと同様である。
A pair of
ポインタ90a,90bの違いは、力十字線52の縦線とモーメント十字線54の縦線とが一致したタイミングの違いであり、ポインタ90aが直近のタイミングのものである。ポインタ90bは、ポインタ90aより過去のタイミング(ポインタ90aのタイミングに最も近いタイミング)のものである。また、ポインタ90a,90bは、区別するために、例えば異なる色で表示されている。
The difference between the
ポインタ92aは一対であって、画面50の左縁と右縁とに表示されている(なお、どちらか一方に1つのポインタ92aを表示してもよい)。また、ポインタ92aが表示されている画面50の縦方向Hの位置は、力十字線52の横線とモーメント十字線54の横線が一致した位置に対応している。ポインタ92bも、ポインタ92aと同様である。
A pair of
ポインタ92a,92bの違いは、力十字線52の縦線とモーメント十字線54の縦線とが一致したタイミングの違いであり、ポインタ92aが最近のタイミングのものである。ポインタ92bは、ポインタ92aより過去のタイミング(ポインタ92aのタイミングに最も近いタイミング)のものである。また、ポインタ92a,92bは、区別するために、例えば異なる色で表示されている。
The difference between the
ポインタ90a,90b,92a,92bを表示する理由について説明する。
The reason for displaying the
ポインタ90a,90b,92a,92bの表示は、上述したように、力十字線52とモーメント十字線54とが重なった画面50の横方向Wの位置と縦方向Hの位置とに対応して表示される。表示されるタイミングは、Fx=My/L、Fy=Mx/Lのタイミングであるので、状態遷移図ウインドウ80a,80bにおいてマーク86が現れるタイミングと同じである。
As described above, the
しかしながら、状態遷移図ウインドウ80a,80bに現れるマーク86は、力十字線52とモーメント十字線54とが重なったタイミング(Fx=My/Lのタイミング、Fy=Mx/Lのタイミング)を示してはいるものの、画面50上のどの位置で2つの十字線52,54が重なったかは示していない。そのため、マーク86からでは、作業者は、力FxとモーメントMyの両方がゼロになるまでに必要な時間を予測しにくい。
However, the
これに対し、ポインタ90a,90b,92a,92bは、力十字線52とモーメント十字線54とが重なった画面50上の位置を示している。したがって、センターマーク56とポインタ90a,90b,92a,92bとの間の距離から、作業者は、力FxとモーメントMyの両方がゼロになるまでに必要なおよその時間を予測することができる。すなわち、作業者は、力とモーメントとが略ゼロになるハンドツール12の位置と姿勢とを特定する作業の進捗を知ることができる。
On the other hand, the
また、直近のタイミングに表示されたポインタ90a,92aが、過去のタイミングに表示されたポインタ90b,92bに比べて、センターマーク56に近い位置に表示されれば、作業者は、力とモーメントとが略ゼロになるハンドツール12の位置と姿勢とを特定する作業が、正しい方向に進んでいることを知ることができる。
Further, if the
本実施の形態によれば、ハンドツール12によって部品P1を把持してワークP2に組付ける動作、またはワークP2に組付け済みの部品P1を該ハンドツール12によって把持して取外す動作をロボット10に教示する際、ハンドツール12に作用する力とモーメントとがタッチパネル18を介して作業者に提示される。また、作業者がハンドツール12に作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを特定するときにすべき操作ボタン60a〜66bに対する操作の情報が、タッチパネル18を介して作業者に提示される。これにより、作業者は、ハンドツール12に作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツール12の位置と姿勢とを、長時間試行錯誤することなく、高精度に特定することができる。
According to the present embodiment, the
本実施の形態の効果として一例を示す。図12(a)は、実施例として、作業者の操作によって変化した、力覚センサ22が検出する力FxとモーメントMyの変化、および力FxとモーメントMyとの差の変化を示している。一方、図12(b)は、比較例として、バー70a,70b,72a,72b、状態遷移図ウインドウ80a,80b、ポインタ90a,90b,92a,92bがタッチパネル18に表示されない場合における、発明者の操作によって変化した、力覚センサ22が検出する力FxとモーメントMyの変化、および力FxとモーメントMyとの差の変化を示している。なお、図中において、期間D1は、作業者が、「X+」操作ボタン60a、「X−」操作ボタン60b、「B+」操作ボタン66a、または「B−」操作ボタン66bを操作して力十字線52とモーメント十字線54とを画面50の縦方向Hに移動させている期間である。一方、期間D2は、作業者が、「Y+」操作ボタン62a、「Y−」操作ボタン62b、「A+」操作ボタン64a、または「A−」操作ボタン64bを操作して力十字線52とモーメント十字線54とを画面50の横方向Hに移動させている期間である。
An example is shown as an effect of the present embodiment. FIG. 12A shows, as an example, changes in the force Fx and the moment My detected by the
また、図12(a)に対応する図13(a)は、実施例として、作業者の操作によって変化した、力覚センサ22が検出する力FyとモーメントMxの変化、および力FyとモーメントMxとの差の変化を示している。一方、図12(b)に対応する図13(b)は、比較例として、バー70a,70b,72a,72b、状態遷移図ウインドウ80a,80b、ポインタ90a,90b,92a,92bがタッチパネル18に表示されない場合における、発明者の操作によって変化した、力覚センサ22が検出する力FyとモーメントMxの変化、および力FyとモーメントMxとの差の変化を示している。
FIG. 13A corresponding to FIG. 12A shows, as an example, changes in the force Fy and the moment Mx detected by the
図12(a)および図13(b)に示すように、バー70a,70b,72a,72b、状態遷移図ウインドウ80a,80b、ポインタ90a,90b,92a,92bがタッチパネル18に表示される場合、力Fx,Fy、モーメントMx,Myの増減幅が小さいことから、作業者が、力覚センサ22が検出する力Fx,Fy、モーメントMx,Myが略ゼロになるように、タッチパネル18の複数の操作ボタン60a〜66bを適切に操作していることがわかる。
When the
これに対して、図12(b)および図13(b)に示すように、バー70a,70b,72a,72b、状態遷移図ウインドウ80a,80b、ポインタ90a,90b,92a,92bがタッチパネル18に表示されない場合、力Fx,Fy、モーメントMx,Myの増減幅が大きいことから、作業者が、力覚センサ22が検出する力Fx,Fy、モーメントMx,Myが略ゼロになるように、タッチパネル18の複数の操作ボタン60a〜66bを、試行錯誤しながら、時間をかけて操作していることがわかる。
On the other hand, as shown in FIGS. 12B and 13B,
以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されない。 The present invention has been described with reference to the above embodiment, but the present invention is not limited to this embodiment.
例えば、上述の実施の形態の場合、図8に示すように、力覚センサ22の検出結果に基づいて、ハンドツール12の状態遷移図ウインドウ80a,80b上に表示されるのは、Fx=0、Fy=0、Fx=My/L、Fy=Mx/Lを示すマーク84、86であるが、これに加えてMx=0、My=0を示すマークを表示してもよい。
For example, in the case of the above-described embodiment, as shown in FIG. 8, Fx = 0 is displayed on the state
これに関連して言えば、状態遷移図ウインドウ80a,80b上には、Fx=0、Fy=0を示すマーク、Mx=0、My=0を示すマーク、Fx=My/L、Fy=Mx/Lを示すマークの中から少なくとも1種類表示されればよい。
In relation to this, on the state
図11に示すように、Fx=0、Fy=0を示すマーク、Mx=0、My=0を示すマーク、Fx=My/L、Fy=Mx/Lを示すマークのいずれか1種類が状態遷移図ウインドウ80a、80b上に表示されれば、直線Fx=0と直線Fy=0、直線Mx=0と直線My=0、直線Fx=My/LとFy=Mx/Lのいずれか1つを作業者は推定でき、その推定した直線から状態遷移図ウインドウ80a上のFx=0、My=0となる位置と、状態遷移図ウインドウ80b上のFy=0、Mx=0となる位置を推定することができる。しかしながら、好ましくは、状態遷移図ウインドウ80a,80b上には、Fx=0、Fy=0を示すマーク、Mx=0、My=0を示すマーク、Fx=My/L、Fy=Mx/Lを示すマークの中から少なくとも2種類を表示するのがよい。それにより、少なくとも2種類のマークから少なくとも2つの直線が推定でき、推定した少なくとも2つの直線の交点に基づいて力とモーメントがゼロとなる状態遷移図ウインドウ80a,80b上の位置を推定することできるからである。
As shown in FIG. 11, any one of a mark indicating Fx = 0 and Fy = 0, a mark indicating Mx = 0 and My = 0, and a mark indicating Fx = My / L and Fy = Mx / L is in a state. If displayed on
また、上述の実施の形態の場合、力覚センサ22は、ロボット10側(フランジ10gとハンドツール12の間)に取付けられている。これに代って、力覚センサ22をワークP2側に取付けてもよい。ワークP2に取付け済みの部品P1を把持した状態のハンドツール12に作用する力とモーメントは、ワークP2またはワークP2を固定する治具に取付けた力覚センサ22によって間接的に検出可能である。
In the above-described embodiment, the
さらに、上述の実施形態の場合、ワークP2に取付け済みの部品P1を把持した状態のハンドツール12を平行移動または回転させるための操作ボタン60a〜66bは、図5に示すように、タッチパネル18上のボタンで構成されているが、タッチパネル18の周縁のティーチングペンダント16の部分に設けられてもよい。この場合、タッチパネル18を、単に画像を表示するだけのパネルに変更することができる。
Further, in the case of the above-described embodiment, the
さらに、例えば、上述した、ワークP2に組付け済みの部品P1をハンドツール12が把持したときに、ハンドツール12に作用する力とモーメントとが略ゼロになる該ハンドツール12の位置と姿勢とを特定する作業は、作業者の手を介さず、自動でも実行可能である。すなわち、ワークP2に組み込まれた状態の部品P1を把持しているハンドツール12の位置と姿勢とを自動的に調整することにより、力覚センサ22が検出する力Fx,FyとモーメントMx,Myとが略ゼロのハンドツール12の位置と姿勢とを自動的に特定する位置/姿勢特定部を、ロボット10の制御装置14に設けてもよい。
Further, for example, when the
位置/姿勢特定部は、例えば、力覚センサ22の検出値を一定の周期で取得し、取得した力覚センサ22の検出値に基づいて該検出値がゼロに近づくようなハンドツール12の平行移動量ΔX,ΔYと回転量ΔA,ΔBとを算出し、算出した平行移動量ΔX,ΔYと回転量ΔA,ΔBとに基づいてハンドツール12を平行移動且つ回転させる。また、位置/姿勢特定部は、力覚センサ22が検出する力Fx,Fy、モーメントMx,Myが略ゼロ(0に近い所定値)になると、位置と姿勢の特定を終了する。
The position / posture specifying unit acquires, for example, the detection value of the
ただし、この場合、図5に示すように、ティーチングペンダント16のタッチパネル18(またはパネル)に、力十字線52、モーメント十字線54,バー70a,70b,72a,72b、ハンドツール12の状態遷移図ウインドウ80a,80b、ポインタ90a,90b,92a,92bを表示するのが好ましい。それにより、作業者が、位置/姿勢特定部が実行している、ハンドツール12に作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢の特定の進捗状況がわかる。
However, in this case, as shown in FIG. 5, a state transition diagram of the
これに関連して、位置/姿勢特定部が実行している、ハンドツール12に作用する力とモーメントが略ゼロのハンドツール12の位置と姿勢の特定を停止させる停止ボタンをティーチングペンダント16に設けてもよい。これにより、位置/姿勢特定部が誤った方向にハンドツールを平行移動させたり、または回転させている場合、位置/姿勢特定部を停止させることができる。
In relation to this, the
例えば、位置/姿勢特定部が、ハンドツール12に作用する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール12の位置と姿勢の特定中、タッチパネル18のハンドツール12の状態遷移図ウインドウ80a,80bに力Fx=0、Fy=0を示すマーク84やFx=My/L、Fy=Mx/Lを示すマーク86が現れない場合、作業者は、位置/姿勢特定部によるハンドツール12の位置と姿勢の調整方向が適切ではない(誤っている)と判断し、その特定を停止させることできる。
For example, while the position / posture specifying unit specifies the position and posture of the
これに関連して、位置/姿勢特定部のハンドツール12の位置と姿勢の調整方向を変更させるための手段をティーチングペンダント16(タッチパネル18)に設けてもよい。
In this regard, means for changing the adjustment direction of the position and posture of the
例えば、図14のように、ティーチングペンダント制御部14cにより、タッチパネル18の状態遷移図ウインドウ80a,80bそれぞれの四隅に、作業者が押すことによって位置/姿勢特定部のハンドツール12の位置と姿勢の調整方向を指示することができる調整方向指示ボタン88a1〜88b4が表示される。
For example, as shown in FIG. 14, the position and posture of the
調整方向指示ボタン88a1が作業者によって押されると、位置/姿勢特定部は、ハンドツール12の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔXを減少させる方向と回転量ΔBを増加させる方向とに限定する。
When the adjustment direction instruction button 88a1 is pressed by the operator, the position / posture specifying unit limits the adjustment direction of the position and posture of the
調整方向指示ボタン88a2が作業者によって押されると、位置/姿勢特定部は、ハンドツール12の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔXを増加させる方向と回転量ΔBを増加させる方向とに限定する。
When the adjustment direction instruction button 88a2 is pressed by the operator, the position / posture specifying unit limits the adjustment direction of the position and posture of the
調整方向指示ボタン88a3が作業者によって押されると、位置/姿勢特定部は、ハンドツール12の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔXを減少させる方向と回転量ΔBを減少させる方向とに限定する。
When the adjustment direction instruction button 88a3 is pressed by the operator, the position / posture specifying unit limits the adjustment direction of the position and posture of the
調整方向指示ボタン88a4が作業者によって押されると、位置/姿勢特定部は、ハンドツール12の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔXを増加させる方向と回転量ΔBを減少させる方向とに限定する。
When the adjustment direction instruction button 88a4 is pressed by the operator, the position / posture specifying unit limits the adjustment direction of the position and posture of the
調整方向指示ボタン88b1が作業者によって押されると、位置/姿勢特定部は、ハンドツール12の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔYを減少させる方向と回転量ΔAを増加させる方向とに限定する。
When the adjustment direction instruction button 88b1 is pressed by the operator, the position / posture specifying unit limits the adjustment direction of the position and posture of the
調整方向指示ボタン88b2が作業者によって押されると、位置/姿勢特定部は、ハンドツール12の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔYを増加させる方向と回転量ΔAを増加させる方向とに限定する。
When the adjustment direction instruction button 88b2 is pressed by the operator, the position / posture specifying unit limits the adjustment direction of the position and posture of the
調整方向指示ボタン88b3が作業者によって押されると、位置/姿勢特定部は、ハンドツール12の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔYを減少させる方向と回転量ΔAを減少させる方向とに限定する。
When the adjustment direction instruction button 88b3 is pressed by the operator, the position / posture specifying unit limits the adjustment direction of the position and posture of the
調整方向指示ボタン88b4が作業者によって押されると、位置/姿勢特定部は、ハンドツール12の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔYを増加させる方向と回転量ΔAを減少させる方向とに限定する。
When the adjustment direction instruction button 88b4 is pressed by the operator, the position / posture specifying unit limits the adjustment direction of the position and posture of the
これらの調整方向指示ボタン88a1〜88b4により、位置/姿勢特定部が実行している、ハンドツール12に作用する力とモーメントが略ゼロのハンドツール12の位置と姿勢の特定にかかる時間が短縮可能になる。
With these adjustment direction instruction buttons 88a1 to 88b4, the time required for specifying the position and posture of the
さらにまた、上述の実施の形態の場合、タッチパネル18の画面50に表示される力やモーメントは、力覚センサ22のセンサ座標系ΣSのX軸方向の力Fx、Y軸方向の力Fy、X軸まわりのモーメントMx、Y軸まわりのモーメントMyであるが、これに加えてZ軸方向の力と、Z軸まわりのモーメントを表示してもよい。この場合、例えば、センターマーク56の近くに、力覚センサ22が検出したZ軸方向の力の大きさに対応して径が変化するサークルが表示される。また、サークルをアナログ時計とみたてて、針の位置でモーメントの大きさを示す。例えば12時の位置ゼロを示し、時計まわり方向が正方向のモーメントを示し、反時計まわり方向が逆方向のモーメントを示す。
Furthermore, in the case of the above-described embodiment, the force and moment displayed on the
加えて、上述の実施形態の場合、タッチパネル18に表示される操作ボタンは、力覚センサ22のセンサ座標系ΣSのX軸方向にハンドツール12を平行移動させる「X+」操作ボタン60aと「X−」操作ボタン60b、Y軸方向に平行移動させる「Y+」操作ボタン62aと「Y−」操作ボタン62b、X軸中心にハンドツール12を回転させる「A+」操作ボタン64aと「A−」操作ボタン64b、Y軸中心にハンドツール12を回転させる「B+」操作ボタン66aと「B−」操作ボタン66bであるが、本発明はこれに限らない。これらの操作ボタン60a〜66bに加えて、Z軸方向にハンドツール12を平行移動させる「Z+」操作ボタン(Z軸プラス方向)と「Z−」操作ボタン(Z軸マイナス方向)、Z軸まわりにハンドツール12を回転させる「C+」操作ボタン(逆方向)と「C−」操作ボタン(正方向)を、タッチパネル18上に表示してもよい。
In addition, in the case of the above-described embodiment, the operation buttons displayed on the
最後に、本発明の構成や特徴が、種々に変形でき修正できるのは当業者にとって明らかである。特に、画面にグラフィック化されて表示される、ハンドツールに作用する力やモーメントなどの各種の情報は、そのデザインが容易に変更可能なことは明らかである。例えば、図5に示す力十字線52やモーメント十字線54は、点(ドット)にデザイン変更可能である。しかしながら、そのような変形や修正は、添付した請求の範囲から逸脱しない限りにおいて、本発明に含まれていると理解すべきである。
Finally, it will be apparent to those skilled in the art that the structure and features of the present invention can be variously modified and modified. In particular, it is obvious that the design of various types of information such as forces and moments acting on the hand tool displayed on the screen in graphic form can be easily changed. For example, the design of the
60a 平行移動操作手段(「X+」操作ボタン)、 60b 平行移動操作手段(「X−」操作ボタン)、 62a 平行移動操作手段(「Y+」操作ボタン)、 62b 平行移動操作手段(「Y−」操作ボタン)、 64a 回転操作手段(「A+」操作ボタン)、 64b 回転操作手段(「A−」操作ボタン)、 66a 回転操作手段(「B+」操作ボタン)、 66b 回転操作手段(「B−」操作ボタン) 60a Parallel movement operation means (“X +” operation button), 60b Parallel movement operation means (“X−” operation button), 62a Parallel movement operation means (“Y +” operation button), 62b Parallel movement operation means (“Y−”) Operation button), 64a rotation operation means ("A +" operation button), 64b rotation operation means ("A-" operation button), 66a rotation operation means ("B +" operation button), 66b rotation operation means ("B-") Manual operation button)
Claims (11)
部品の組付けまたは取外し方向と直交する第1方向、または組付け/取外し方向および第1方向と直交する第2方向にハンドツールを平行移動させて該ハンドツールの位置を調整するときに作業者が操作する平行移動操作手段と、
ハンドツールを第1方向に延びる第1回転中心線または第2方向に延びる第2回転中心線を中心として回転させて該ハンドツールの姿勢を調整するときに作業者が操作する回転操作手段と、
ハンドツールに作用する第1方向の第1力、第2方向の第2力、第1回転中心線まわりの第1モーメント、および第2回転中心線まわりの第2モーメントを検出する力覚センサと、
力覚センサの検出結果と、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを作業者が特定するときにすべき平行移動操作手段および回転操作手段に対する操作の情報を、力覚センサの検出結果とハンドツールの位置と姿勢とに基づいて表示する表示手段とを有するロボットの教示装置。 Acts on a hand tool when teaching a robot equipped with a hand tool to grip a part with the hand tool and attach it to the workpiece or to grip and remove a part already attached to the work with the hand tool A robot teaching device capable of specifying the position and posture of the hand tool with substantially zero force and moment,
The operator adjusts the position of the hand tool by translating the hand tool in the first direction orthogonal to the assembly or removal direction of the parts, or in the second direction orthogonal to the assembly / removal direction and the first direction. A translation operation means operated by
Rotation operation means operated by an operator when adjusting the posture of the hand tool by rotating the hand tool around the first rotation center line extending in the first direction or the second rotation center line extending in the second direction;
A force sensor for detecting a first force in a first direction acting on the hand tool, a second force in a second direction, a first moment about the first rotation center line, and a second moment about the second rotation center line; ,
When the operator specifies the detection result of the force sensor and the position and posture of the hand tool at which the force and moment acting on the hand tool are substantially zero, the operation of the translation operation means and the rotation operation means should be performed. A robot teaching device having display means for displaying information based on a detection result of a force sensor and a position and posture of a hand tool.
作業者の平行移動操作手段および回転操作手段に対する操作によって変化したハンドツールの位置の変化量と姿勢の変化量とに基づいて、ハンドツールの位置と姿勢の遷移図を表示する請求項1に記載のロボットの教示装置。 Display means
The transition diagram of the position and orientation of the hand tool is displayed based on the amount of change in the position of the hand tool and the amount of change in the orientation that have been changed by the operator's operations on the translation operation means and the rotation operation means. Robot teaching device.
ハンドツールの位置と姿勢の遷移図として、
第1力または第2モーメントのいずれか一方を横軸にし、他方を縦軸にしてハンドツールの位置と姿勢の遷移を軌跡で示す第1の遷移図と、
第2力または第1モーメントのいずれか一方を横軸にし、他方を縦軸にしてハンドツールの位置と姿勢の遷移を軌跡で示す第2の遷移図とを表示する請求項2に記載のロボットの教示装置。 Display means
As a transition diagram of hand tool position and posture,
A first transition diagram showing a transition of the position and posture of the hand tool as a trajectory with either the first force or the second moment as the horizontal axis and the other as the vertical axis;
3. The robot according to claim 2, wherein either one of the second force and the first moment is set on the horizontal axis, and the other is set on the vertical axis, and a second transition diagram showing the transition of the position and posture of the hand tool as a locus is displayed. Teaching device.
第1の遷移図上において、力覚センサがゼロの第1力を検出したときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置、力覚センサがゼロの第2モーメントを検出したときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置、または力覚センサが検出した第1力と第2モーメントが所定の関係にあるときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置の少なくとも1つにマークを表示し、且つ、
第2の遷移図上において、力覚センサがゼロの第2力を検出したときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置、力覚センサがゼロの第1モーメントを検出したときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置、または力覚センサが検出した第2力と第1モーメントが所定の関係にあるときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置の少なくとも1つにマークを表示する請求項3に記載のロボットの教示装置。 Display means
On the first transition diagram, the position corresponding to the position and posture of the hand tool when the force sensor detects zero first force, and the position of the hand tool when the force sensor detects zero second moment. A mark is displayed at at least one of a position corresponding to the position and posture, or a position corresponding to the position and posture of the hand tool when the first force and the second moment detected by the force sensor have a predetermined relationship; and,
On the second transition diagram, the position corresponding to the position and posture of the hand tool when the force sensor detects zero second force, and the position of the hand tool when the force sensor detects zero first moment. A mark is displayed at at least one of a position corresponding to the position and posture, or a position corresponding to the position and posture of the hand tool when the second force detected by the force sensor and the first moment have a predetermined relationship. Item 4. The robot teaching apparatus according to Item 3.
力覚センサが検出した第1および第2力に対応する画面上の位置に第1十字線を表示し、
力覚センサが検出した第1および第2モーメントに対応する画面上の位置に第2十字線を表示し、
第1十字線の交点の画面横方向位置が第1力に対応し、
第1十字線の交点の画面縦方向位置が第2力に対応し
第2十字線の交点の画面横方向位置が第1モーメントに対応し、且つ、
第2十字線の交点の画面縦方向位置が第2モーメントに対応している請求項1から5のいずれか1項に記載のロボットの教示装置。 Display means
Displaying a first crosshair at a position on the screen corresponding to the first and second forces detected by the force sensor;
Displaying a second crosshair at a position on the screen corresponding to the first and second moments detected by the force sensor;
The horizontal position of the screen at the intersection of the first crosshair corresponds to the first force,
The vertical position of the screen at the intersection of the first crosshairs corresponds to the second force, the horizontal position of the screen at the intersection of the second crosshairs corresponds to the first moment, and
The robot teaching apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a screen vertical position of an intersection of the second cross lines corresponds to the second moment.
第1十字線の横線と第2十字線の横線とが重なった画面上の縦方向位置にマークを表示し、且つ、
第1十字線の縦線と第2十字線の縦線とが重なった画面上の横方向位置にマークを表示する請求項6に記載のロボットの教示装置。 Display means
A mark is displayed at a vertical position on the screen where the horizontal line of the first cross line and the horizontal line of the second cross line overlap, and
The robot teaching apparatus according to claim 6, wherein a mark is displayed at a horizontal position on the screen where a vertical line of the first cross line and a vertical line of the second cross line overlap.
第1方向にハンドツールを平行移動させる第1平行移動操作手段と、第2方向にハンドツールを平行移動させる第2平行移動操作手段とから構成され、
回転操作手段は、
第1回転中心線を中心としてハンドツールを回転させる第1回転操作手段と、第2回転中心線を中心としてハンドツールを回転させる第2回転操作手段とから構成され、
表示手段がタッチパネルで構成され、
第1平行移動操作手段、第2平行移動操作手段、第1回転操作手段、および第2回転操作手段が、タッチパネルに表示された操作ボタンで構成されている請求項1から7のいずれか1項に記載のロボットの教示装置。 The translation operation means is
A first translation operation means for translating the hand tool in the first direction; and a second translation operation means for translating the hand tool in the second direction.
The rotation operation means
A first rotation operation means for rotating the hand tool about the first rotation center line; and a second rotation operation means for rotating the hand tool about the second rotation center line.
The display means is composed of a touch panel,
The first translation operation means, the second translation operation means, the first rotation operation means, and the second rotation operation means are configured by operation buttons displayed on the touch panel. The robot teaching apparatus according to 1.
位置/姿勢特定手段によるハンドツールの位置と姿勢の特定を中断させるときに作業者が操作する自動特定停止手段とを有する請求項1から8のいずれか1項に記載のロボットの教示装置。 The first and second forces detected by the force sensor and the first and second forces are automatically adjusted by automatically adjusting the position and posture of the hand tool that holds the first component assembled in the second component. A position / posture specifying means for automatically specifying the position and posture of a hand tool whose moment is substantially zero;
9. The robot teaching apparatus according to claim 1, further comprising: an automatic specific stop unit that is operated by an operator when the position / posture specifying unit interrupts the specification of the position and posture of the hand tool. 10.
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