JP2012161860A - ロボット、ロボット制御装置、ロボット制御方法、およびロボット制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ドライバービット51の先端の係合部52が磁化されているドライバー50を把持するアーム部20と、アーム部20を制御する制御部100とを備え、制御部100は、ドライバー50の係合部52を磁力により係合可能な頭部を有するねじ211の頭部頂面の溝に押しつけた状態で、ドライバー50の係合部52にねじ211の頭部頂面の溝が嵌合した状態で磁力により生じる吸着力よりも小さく、ドライバーの係合部52にねじ211の頭部頂面の溝が当接した状態で磁力により生じる吸着力よりも大きい慣性力がねじ211に作用する第1の所定の加速度で、ねじ211が吸着されたドライバー50を移動させる。
【選択図】図1
Description
図1は、本実施形態に係るロボット1の概略構成を示す斜視図である。図1に示すように、ロボット1は、1本のアーム2を備えている。アーム2は、固定部10、アーム部20、力センサー30、及びエンドエフェクター40を備える。また、ロボット1は、制御部100の制御により動作する。また、制御部100には、撮像装置60が接続されている。
また、ねじ211は、ねじ自動供給機の取り出し部のレール201上に予め配置されている。なお、ねじ自動供給機は、公知の技術(例えば、WO2003/106307参照)により取り出し部のレール201上にねじ211を配置する。もしくは、予めレールにねじ211が配置されたマガジンを用いてもよい。
制御部100は、アーム部20、エンドエフェクター40及びエンドエフェクターに取り付けられているドライバーユニット50を制御する。制御部100の詳細は後述する。なお、制御部100は、固定部10の内部ではなく、固定部10の外部に設けるようにしてもよい。
図2に示すように、アーム2のアーム部20は、回転部82、83及び85と、屈折部81、84及び86とを有している。そして、アーム2のアーム部20は、エンドエフェクター40との間に力センサー30を有している。
図3に示すように、制御部100は、画像取得部101、ねじ姿勢判別部102、センサー出力取得部103、アーム制御部104、駆動部105、記憶部106を備えている。
図4は、本実施形態に係るドライバーユニット50の先端にねじ211を取り付け、ねじ締めを行うまでの動作のフローチャートである。
図5は、本実施形態に係るドライバーユニット50の先端にねじ211を嵌合させる動作を説明する図である。図5(a)は、ドライバーユニットがy軸の高さh0の初期状態にある場合を説明する図である。図5(b)は、ドライバーユニットがy軸の高さh1にある場合を説明する図である。図5(c)は、ドライバーユニットがy軸の高さh2にある場合を説明する図である。
図8は、本実施形態に係るねじ211を引き抜いた方向と逆方向にねじ締めを行う対象部301まで移動させる動作を説明する図である。また、図8において、一点破線で示したエンドエフェクター40、ドライバーユニット50、ドライバーユニット50の係合部52、および、ねじ211は、各位置x11、x12、x13のドライバーユニット50の係合部52とねじ211の嵌合状態を表している。また、位置x11は位置−x1より正方向であり、位置x12は位置x11より正方向であり、位置x13は位置x12より正方向である。
制御部100のアーム制御部104は、記憶部106に予め記憶されているねじ締めの制御情報を読み出す。アーム制御部104は、読み出したねじ締めの制御情報に基づき、ドライバーユニット50の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を駆動部105に出力する。駆動部105は、アーム制御部104が出力する駆動信号に基づき、ドライバーユニット50を、図5(a)〜図5(b)のように、高さh0からh1に降下させる。すなわち、制御部100は、ドライバーユニット50の係合部52を、ねじ自動供給機の取り出し部のレール201に向けて、y軸負方向に移動させる。
以下、記憶部106から読み出したねじ締めの制御情報に基づき、アーム制御部104がドライバーユニット50の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を駆動部105に出力し、駆動部105が駆動信号に基づき、ドライバーユニット50を駆動させる一連の動作を制御部100が制御するとして説明する。ステップS101終了後、ステップS102に進む。
次に、制御部100は、図5(c)のように、アーム部20を所定の回転数で回転させながら、ドライバーユニット50の係合部52をねじ自動供給機の取り出し部のレール201上に配置されたねじ211の先端に押し付けるように制御する。この場合、制御部100は、係合部52をねじ211の先端に押し付けた場合に、ドライバーユニット50のドライバービット51を回転させないトルクで押しつける。ドライバービット51を回転させないトルクは、予め実験により、あるいはドライバーユニット50の仕様に基づき算出する。あるいは、御部100は、ドライバーユニット50を回転させずに降下させ、係合部52をねじ211の先端に押し付けた場合に、ドライバーユニット50のドライバービット51を回転させるトルクで押しつけるようにしてもよい。ドライバービット51を回転させるトルクは、予め実験により、あるいはドライバーユニット50の仕様に基づき算出する。
アーム部20を回転させながら、ねじ211の先端に押しつけるように降下させる理由は、ドライバーユニット50の先端の凸部の形状と、ねじの凹部の形状とが嵌合し、正しく取り付けが行われるようにするためである。
この場合、制御部100のセンサー出力取得部103は、力センサー40が出力する力に関する情報を取得し、取得した力に関する情報をアーム制御部104に出力する。アーム制御部104は、センサー出力取得部103が出力する力に関する情報に基づき、ドライバーユニット50の先端凸部を、ねじ211の凹部に押しつけるように駆動するための駆動信号を生成する。
この結果、制御部100が、アーム部20の先端に発生する力を制御し、ドライバーユニット50の先端部を一定以上の力でねじに押し付ける。このように、ドライバーユニット50の先端部を回転させることで、ドライバーユニット50の先端の凸部の形状とねじの凹部の形状とが嵌合し、正しく取り付けが行われる。ステップS101終了後、ステップS102に進む。
次に、制御部100は、駆動信号がねじ自動供給機の取り出し部のレール201からねじ211を引く抜く方向と、ねじ211を取り付ける対象までの移動方向が同じ方向に駆動する信号であるか否かを判別する。
ねじ自動供給機の取り出し部のレール201からねじ211を引く抜く方向と、ねじ211を取り付ける対象までの移動方向が同じ方向に駆動する信号である場合(ステップS103;Yes)、ステップS104に進む。ねじ自動供給機の取り出し部のレール201からねじ211を引く抜く方向と、ねじ211を取り付ける対象までの移動方向が同じ方向に駆動する信号でない場合(ステップS103;No)、ステップS107に進む。
ステップS104〜S106について、図6と図7を用いて説明する。
次に、図6のように、制御部100は、アーム部20を制御して、位置x0から位置−x1へ、x軸負方向にねじ211をねじ自動供給機の取り出し部のレール201から引き抜く。この動作により、ねじ211は、ねじ自動供給機の取り出し部のレール201から抜けて自由な状態になる。
次に、図7のように、位置−x1において、制御部100は、アーム部20を制御して、ドライバーユニット50を、ねじを引き抜いた方向と同方向のx軸負方向に所定の加速度で加速(第1の所定の加速度)して、ドライバーユニット50のねじ締めを行うx軸負方向の位置への移動を開始させる。ステップS104終了後、ステップS105に進む。
また、ドライバーユニット50が加速されるため、ねじ211に対してドライバーユニット50の移動とは反対方向に慣性力f1が働く。この時ドライバーユニット50の先端とねじ211との間には互いに引き付けあう磁力が働いていているため、ねじ211が運動しようとする方向と反対方向に、ドライバーユニット50とねじ211との間の摩擦力f2がはたらく。
なお、ステップS102において、ねじ211がドライバーユニット50の係合部52に正しく嵌合されていた場合、ドライバーユニット50の係合部52の凸部の形状とねじ211の凹部の形状とが嵌合していている。このため、磁力による摩擦力f2に加えて、ドライバーユニット50の係合部52とねじ211の頭部頂面の溝または穴とによる摩擦力が加わるので、この場合の摩擦力は摩擦力f2より大きくなる。この結果、上述の慣性力f1が摩擦力f2より大きくならず、ねじ211がドライバーユニット50に対して運動しないため、その位置が変わらない。
次に、位置−x2において、制御部100は、アーム部20を制御して、ドライバーユニット50の係合部52を等速でx軸負方向に移動させ、ドライバーユニット50を、ねじ締めを行う位置へ近づける。
なお、ドライバーユニット50の等速は、ねじ211の長さ、大きさ、重さ、ねじ211の頭部頂面の溝または穴の凹部の形状、ねじ211の頭部頂面の溝または穴の凹部の深さなどに応じて、予め実験により求めるようにしてもよい。なお、等速は、例えば、ねじ211が、M3の長さ10[mm]の場合、0.8[m/sec]である。ステップS105終了後、ステップS106に進む。
次に、位置−x3において、制御部100は、アーム部20を制御して、ドライバーユニット50の係合部52を急減速させて、ドライバーユニット50を、ねじ締めを行う位置で、所定の加速度で急減速(第2の所定の加速度)して停止させる。
また、ドライバーユニット50が急減速されるため、位置−x3において、ねじ211に対してドライバーユニット50の移動とは同じ方向に慣性力f3が働く。
また、ドライバーユニット50の係合部52とねじ211との間には互いに引き付けあう磁力がはたらいているため、ねじ211が運動しようとする方向と反対方向に、ドライバーユニット50とねじ211との間の摩擦力f4がはたらく。
従って、上述の慣性力f3が摩擦力f4よりも大きくなるようにドライバーユニット50を急減速させることで、ねじ211がドライバーユニット50に対して運動する。
ステップS102において、ねじ211がドライバーユニット50の係合部52に正しく取り付けられていなかった場合でも、急減速により、ねじ211が、位置x1の状態から位置x4の状態のように、ドライバーユニット50の係合部52の凸部の形状とねじの頭部頂面の溝または穴の凹部の形状とが嵌合する位置に誘導され、正しく嵌合する。
なお、ステップ102において、ねじ211がドライバーユニット50の係合部52に正しく嵌合していた場合、ドライバーユニット50の係合部52の凸部の形状と、ねじ211の頭部頂面の溝または穴の凹部の形状とが嵌合している。このため、磁力による摩擦力f4に加えて、ドライバーユニット50の係合部52とねじ211の頭部頂面の溝または穴とによる摩擦力が加わるので、この場合の摩擦力は摩擦力f4より大きくなる。この結果、上述の慣性力f3が摩擦力f4より大きくならず、ねじ211がドライバーユニット50に対して運動しないため、その位置が変わらない(ずれない)。
ステップS107〜S109について、図6と図8を用いて説明する。
次に、図6のように、制御部100は、アーム部20を制御して、位置x0から位置−x1へ、x軸負方向にねじ211をねじ自動供給機の取り出し部のレール201から引き抜く。この動作により、ねじ211は、ねじ自動供給機の取り出し部のレール201から抜けて自由な状態になる。
次に、図8のように、位置−x1において、制御部100は、アーム部20を制御して、ドライバーユニット50を、高さh2からh3に上昇させる。すなわち、制御部100は、ドライバーユニット50の係合部52を、ねじ211がねじ自動供給機の取り出し部のレール201にぶつからないように、x軸正方向に移動させる。
上昇後、位置−x1において、制御部100は、アーム部20を制御して、ドライバーユニット50を、ねじを引き抜いた方向と逆方向のx軸正方向に所定の加速度で急加速(第1の所定の加速度)して、ドライバーユニット50のねじ締めを行うx軸正方向の位置への移動を開始させる。図8において、位置x11の図は、急加速により、ねじ211の姿勢が変化した後の図である。ステップS107終了後、ステップS108に進む。
従って、制御部100は、上述の慣性力f5が摩擦力f6よりも大きくなるようにドライバーユニット50を急加速させることで、ねじ211がドライバーユニット50に対して運動する。
次に、位置x12において、制御部100は、アーム部20を制御して、ドライバーユニット50の係合部52を等速で移動させ、ドライバーユニット50を、ねじ締めを行う位置へ近づける。
なお、ドライバーユニット50の等速は、ねじ211の長さ、大きさ、重さ、ねじ211の頭部頂面の溝または穴の凹部の形状、ねじ211の頭部頂面の溝または穴の凹部の深さなどに応じて、予め実験により求めるようにしてもよい。なお、等速は、例えば、ねじ211が、M3の長さ10[mm]の場合、0.8[m/sec]である。ステップS108終了後、ステップS109に進む。
次に、位置x13において、制御部100は、アーム部20を制御して、ドライバーユニット50の係合部52を減速させて、ドライバーユニット50を、ねじ締めを行う位置で、所定の加速度で減速(第2の所定の加速度)して停止させる。
また、ドライバーユニット50の係合部52とねじ211との間には互いに引き付けあう磁力がはたらいているため、ねじ211が運動しようとする方向と反対方向に、ドライバーユニット50とねじ211との間の摩擦力f8がはたらく。
ステップ102において、ねじ211がドライバーユニット50の係合部52に正しく嵌合していた場合、ドライバーユニット50の係合部52の凸部の形状と、ねじ211の頭部頂面の溝または穴の凹部の形状とが嵌合している。このため、磁力による摩擦力f8に加えて、ドライバーユニット50の係合部52とねじ211の頭部頂面の溝または穴とによる摩擦力が加わるので、この場合の摩擦力は摩擦力f8より大きくなる。この結果、上述の慣性力f7が摩擦力f8より大きくならず、ねじ211がドライバーユニット50に対して運動しないため、その位置が変わらない(ずれない)。ステップS109終了後、ステップS110に進む。
ねじ締めを行う位置上でドライバーユニット50が停止した後、制御部100は、ドライバーユニット50をxy平面で、図9(b)、図9(c)のように所定の角度θに傾ける。なお、所定の角度θとは、例えば、30度や45度であり、ねじ211が、ドライバーユニット50の係合部52に正しく嵌合してない場合に、ドライバーユニット50を傾けることにより、ねじ11の頭部頂面の溝または穴がドライバーユニット50の係合部52からずれる角度である。
図9は、本実施形態に係るドライバーユニット50の係合部52にねじ211が嵌合しているか否かを説明する図である。図9(a)は、ねじ締めを行う位置で停止させた場合のドライバーユニット50の係合部52とねじ211の嵌合状態を説明する図である。図9(b)は、ドライバーユニット50を角度θで傾けた場合、ねじ211が嵌合している状態を説明する図である。図9(c)は、ドライバーユニット50を角度θで傾けた場合、ねじ211が嵌合していない状態を説明する図である。
この結果、ねじ211に作用する重力Gが摩擦力f9より大きくならず、ねじ211がドライバーユニット50の係合部52に対して運動せず(ずれない)、図9(b)のように、嵌合された位置が変わらない。すなわち、ドライバーユニット50をy軸に対して角度θ傾けた場合、ねじ211もy軸に対して角度θで傾く。
図9(b)と図9(c)に示したように、y軸に対して角度θで傾けることで、ねじ211が嵌合しているか否かが、画像データにおいて明確に分離する。このため、ステップS207で行う、ねじ姿勢判別のしきい値が設定しやすくなる効果がある。ステップS110終了後、ステップS111に進む。
制御部100の画像取得部101は、撮像装置60が出力した画像データを取得し、取得した画像データをデジタルデータに変換する。画像取得部101は、変換した画像データを、ねじ姿勢判別部102に出力する。
ねじ姿勢判別部102は、画像取得部101が出力する画像データから、公知のテンプレートマッチングなどにより、ドライバーユニット50の係合部52に、ねじ211が正しい姿勢で取り付けられているか否かを判別する。ねじ211が正しい姿勢で取り付けられている場合(ステップS111;Yes)、ステップS112に進む。ねじ211が正しい姿勢で取り付けられていない場合(ステップS111;No)、ステップS114に進む。
ねじ姿勢判別部102は、ドライバーユニット50の係合部52とねじ211とのずれ量が、ねじ締めにおいて許容される程度のずれである場合の類似度を予め実験的に求めて、その値をしきい値として設定しておく。そして、ねじ姿勢判別部102は、算出した類似度が、予め設定されているしきい値以上である場合は良、それ未満である場合は否と判別する。
なお、嵌合の良否判定は上述の方法に限られるものではなく、例えばエッジ抽出法などを用いてドライバーユニット50の係合部52とねじ211との関係を幾何学的に表し、それを用いて良否判定を行っても良い。この場合も、ドライバーユニット50の係合部52に嵌合されているねじ211を撮像装置60で撮影する際に、ドライバーユニット50の姿勢を傾けることで、これらの幾何学的な関係が二極化され、良否判別を明確に行うことが可能となる。
次に、制御部100は、ドライバーユニット50をy軸に対して傾きの無い状態(図10(a))に戻す。ステップS112終了後、ステップS113に進む。
図10は、本実施形態に係るねじ211の締め付け動作を説明する図である。図10(a)は、急減速後にドライバーユニット50を元の傾きに戻す動作を説明する図である。
図10(b)は、ねじ211を、ねじ締めを行う対象物301のねじ穴311に押しつける動作を説明する図である。
次に、制御部100は、アーム部20が把持するドライバーユニット50をy軸負方向に移動させて、ねじ211を、ねじ締めを行う対象物301のねじ穴311に押し付ける。押しつけることで、電動ドライバーには、ドライバーユニット50の係合部52を回転させるトルクが発生する。このため、制御部100は、ドライバーユニット50の係合部52に嵌合しているねじ211をねじ穴311に押しつけることで、ねじ締めを行う。
ステップS111でねじ211がドライバーユニット50の係合部52と正しく嵌合していない場合、制御部100は、ドライバーユニット50の係合部52よりも大きな磁力を発生させる物体に吸着されているねじ211を近づけて、ねじ211を取り外す。ねじ211を取り外した後、ステップS101に戻る。
また、ねじ211を取り外す方法は上述の方法に限られるものではなく、例えばアーム部20の先端を急加速又は急減速させて、ねじ211にはたらく慣性力が、ねじ211とドライバーユニット50との間にはたらく摩擦力よりも大きくすることで、ねじ211を取り外してもよい。あるいは、制御部100は、ステップS102〜S109の間、ドライバーユニット50の係合部52を磁化し、ステップS110のとき、ドライバーユニット50の係合部52を消磁することで、ねじ211を取り外すようにしてもよい。
図11(a)と図11(b)に示すように、時刻t1〜t2の期間、ドライバーユニット50の速度は0である。この状態は、図5(a)〜図5(c)に示した動作中であり、x軸方向の速度が0である(図4のステップS101〜S102)。
図11(a)に示すように、時刻t2〜t3の期間、ドライバーユニット50の速度は、速度0から速度V1に向けて緩やかに増加する。(図4のステップS104)。そして、図11(b)に示すように、時刻t2〜t3の期間、加速度は、符号g102−1のように正の加速度である。
図11(a)と図11(b)に示すように、時刻t3〜t4の期間、ドライバーユニット50の速度は、速度V1の等速である(図4のステップS105)。
図11(a)に示すように、時刻t4〜t5の期間、ドライバーユニット50の速度は、速度V1から速度0に向けて急激に減少する(図4のステップS106)。そして、図11(b)に示すように、時刻t4〜t5の期間、加速度は、符号g102−2のように負の加速度である。
図12に示すように、ドライバーユニット50の係合部52と、ねじ211が正しく嵌合している場合、ドライバーユニット50をy軸に対して角度θ傾けると、ねじ211もy軸に対して角度θ傾く。
一方、図13に示すように、ドライバーユニット50の係合部52と、ねじ211が正しく嵌合していない場合、ドライバーユニット50をy軸に対して角度θ傾けると、ねじ211は、重力によりy軸負方向へ垂れたがる。例えば、図13に示すように、ねじ211は、y軸に対して角度−θ211傾く、この場合、ねじ211は、図13に示すように、ドライバーユニット50の係合部52と磁力によりくっついていて、ねじ211の傾き角度は、ドライバーユニット50の係合部52のどこに接触しているかに左右される。
このように、ねじ211が、ドライバーユニット50の係合部52に正しく嵌合しているか否かを、ドライバーユニット50を傾けることで、明確に分離することができる。なお、ねじ211が、ドライバーユニット50の係合部52に正しく嵌合しているか否かの判別を行う角度は、予めねじ締めを行うドライバーユニット50と、ねじ211を用いて実測により設定するようにしてもよい。
さらに、アーム部20を急加速して移動させても、ドライバー50の係合部52とねじ211の頭部頂面の穴とが正しく嵌合しなかった場合でも、アーム部20を急減速により、ねじ211がドライバーユニット50の先端の凸部の形状とねじの凹部の形状とが嵌合する位置に誘導され、正しく嵌合する。この結果、汎用的なドライバーを用いてもドライバー50の係合部52とねじ211の頭部頂面の溝または穴とを正しく嵌合させることができる。
また、六角穴を有するねじの場合、ドライバーユニット50のドライバービット51に六角棒スパナを用いる。この場合においても、制御部100は、ドライバーユニット50の係合部52の六角形をねじ211のねじ頭部頂面の六角形の形状に合わせるように制御するようにしてもよい。
第1実施形態では、ねじ締め対象物301のねじ穴311が、y軸の下方(負方向)にあり、ねじ穴311がx軸に対して垂直である例を説明した。ねじ211の取り付け方向は下方に限られるものではなく、任意の方向への取り付けが可能である。なお、任意の方向とは、例えば、図15(b)に示すように、y軸に対して角度θ1傾いた状態である。
図14は、本実施形態に係るドライバーユニット50の先端にねじ211を取り付け、ねじ締めを行うまでの動作のフローチャートである。本実施形態に係る制御部100のブロックは、第1実施形態で示した図3と同じである。
図14に示すように、ステップS201〜S209、およびS213は、第1実施形態のステップS101〜S109、およびS114と同じため、説明を省略する。
ねじ締めを行う位置上でドライバーユニット50が停止した後、制御部100は、ドライバーユニット50をxy平面で、図15(a)に示すように所定の角度θ1に傾ける。なお、所定の角度θ1とは、ねじ締めを行う対象物301のねじ穴311の傾きの角度θ1である。ステップS210終了後、ステップS211に進む。
制御部100の画像取得部101は、撮像装置60が出力した画像データを取得し、取得した画像データをデジタルデータに変換する。画像取得部101は、変換した画像データを、ねじ姿勢判別部102に出力する。
ねじ姿勢判別部102は、画像取得部101が出力した画像データから、公知のテンプレートマッチングなどにより、ドライバーユニット50の係合部52に、ねじ211が正しい姿勢で取り付けられているか否かを判別する。ねじ211が正しい姿勢で取り付けられている場合(ステップS211;Yes)、ステップS212に進む。ねじ211が正しい姿勢で取り付けられていない場合(ステップS211;No)、ステップS213に進む。
次に制御部100は、ドライバーユニット50をy軸方向のマイナス方向に移動させて、ねじ211を、ねじ締めを行う対象物301のねじ穴311に押し付ける。押しつけることで、電動ドライバーは、ドライバーユニット50の係合部52を回転させるトルクが発生する。このため、制御部100は、ドライバーユニット50の係合部52に嵌合しているねじ211をねじ穴311に押しつけることで、ねじ締めを行う。
また、第1実施形態と同様に、ドライバーユニット50の係合部52にねじ211の頭部頂面を押しつけた後、ドライバーユニット50を急加速、急減速により、ねじ211がドライバーユニット50の先端の凸部の形状とねじの凹部の形状とが嵌合する位置に誘導され、正しく嵌合する。この結果、汎用的なドライバーを用いてもドライバー50の係合部52とねじ211の頭部頂面の溝または穴とを正しく嵌合させることができる。
第1実施形態と第2実施形態では、ドライバーユニット50として電動ドライバーを用いる例を説明したが、本実施形態では、ドライバーユニット50としてドライバーを用いる例を説明する。
ロボット1の構成図は、図1と同じであり、ドライバーユニット50は、ドライバーである。ドライバーユニット50の係合部52は、磁化されている。
ステップS301〜S312、およびS315は、第1実施形態のステップS101〜S112、およびS114と同様に処理を行う。
制御部100は、ドライバーユニット50の係合部52を、ねじ211を締め付ける回転方向に回転させながら、y軸負方向に移動させる。ステップS313終了後、ステップS314に進む。
(ステップS314)
制御部100のアーム制御部104は、ねじ211を、ねじ締めを行う対象物301のねじ穴311にねじ締めを行うように、ドライバーユニット50をy軸負方向に移動且つxz平面で回転させる。また、制御部100は、力センサー30が出力するアーム2のエンドエフェクター40に加わる力成分とトルク成分を含む情報に基づき、ねじ211がねじ穴311にねじ締めが完了したか否かを判別する。ねじ締めが完了したと判別されるまで、アーム制御部104は、ねじ締めを行う駆動信号を生成し、生成した駆動信号を駆動部105に出力する。
第1実施形態と第2実施形態では、ドライバーユニット50として電動ドライバーを用いる例、第3実施形態では、ドライバーユニット50としてドライバーを用いる例を説明したが、ドライバーユニット50は、用途に応じて、ロボット1が持ち替えるようにしてもよい。
図17は、本実施形態に係るロボット1aの概略構成を示す斜視図である。
図17に示すように、ドライバーユニット50a〜50cは、ドライバーユニット置台80にセットされている。
ドライバーユニット50a〜50cは、ドライバービット51の形状が異なる電動ドライバーまたはドライバーである。
また、制御部100の記憶部106には、ドライバーユニット50a〜50cごとのテンプレートマッチングを行うための画像データが予め記憶されている。
(ステップS401)
制御部100は、記憶部106に記憶されている制御情報に基づき、アーム部20の先端を、ドライバーユニット置台80へ移動する。
制御部100は、記憶部106に記憶されている制御情報に基づき、ねじ締めを行う対象物のねじ穴に合わせたドライバーユニット50a〜50cのうち1つを選択して把持する。
制御部100のねじ姿勢判別部102は、把持したドライバーユニット50a〜50cに応じたテンプレートマッチングを行うための画像データを読み出す。
以下、ステップS404〜S417は、第1実施形態のステップS101〜S114と同様である。
また、「コンピューターシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、CD−ROM等の可搬媒体、USB(Universal Serial Bus) I/F(インタフェース)を介して接続されるUSBメモリー、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、サーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
30・・・力センサー 40・・・エンドエフェクター
50・・・ドライバーユニット 51・・・ドライバービット
52・・・係合部 60・・・撮像装置
80・・・ドライバーユニット基台
82、83、85・・・回転部
81、84、86・・・屈折部
100・・・制御部 101・・・画像取得部 102・・・ねじ姿勢判別部
103・・・センサー出力取得部 104・・・アーム制御部
105・・・駆動部 106・・・記憶部
201・・・ねじ 201・・・ねじ自動供給機の取り出し部のレール
301・・・対象部 311・・・ねじ穴
θ、θ1・・・ドライバーユニットの傾け角度
Claims (11)
- ドライバービットの先端の係合部が磁化されているドライバーを把持するアーム部と、
前記アーム部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ドライバーの前記係合部を磁力により係合可能な頭部を有するねじの頭部頂面の溝に押しつけた状態で、前記ドライバーの前記係合部に前記ねじの頭部頂面の溝が嵌合した状態で磁力により生じる吸着力よりも小さく、前記ドライバーの前記係合部に前記ねじの頭部頂面の溝が当接した状態で磁力により生じる吸着力よりも大きい慣性力が前記ねじに作用する第1の所定の加速度で、前記ねじが吸着された前記ドライバーを移動させる
ことを特徴とするロボット。 - 前記制御部は、
前記アーム部を第1の加速度で加速して移動させ、前記アーム部を第2の加速度で減速して停止させる
ことを特徴とする請求項1に記載のロボット。 - 前記第1の加速度は、前記ドライバーユニットの移動方向に対する正の加速度であり、
前記第2の加速度は、前記ドライバーユニットの移動方向に対する負の加速度である
ことを特徴とする請求項2に記載のロボット。 - 前記制御部は、
前記ねじが吸着された前記ドライバーを所定の角度に傾けて、前記ねじが吸着された前記ドライバーを撮像し、撮像した画像を用いて前記ドライバーの前記係合部と前記ねじの頭部頂面の溝との嵌合の状態を判別し、
前記判別結果が前記ドライバーの前記係合部と前記ねじの頭部頂面の溝とが正しく嵌合している場合、前記ねじが吸着された前記ドライバーを、ねじ締めを行う対象物のねじ溝に向けて移動させてねじ締めを行う
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のロボット。 - 前記所定の角度は、
前記ねじを、取り付ける対象物のねじ溝の角度である
ことを特徴とする請求項4項に記載のロボット。 - 撮像装置を備え、
前記制御部は、
前記撮像装置が撮像した前記アーム部を所定の角度に傾けた場合の画像と、テンプレート画像データとの類似度に基づき、前記ドライバーの前記係合部と前記ねじの頭部頂面の溝との嵌合の状態を判別する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のロボット。 - 前記制御部は、
前記ドライバーを把持している前記アーム部を前記所定の速度で回転させた状態で、前記ドライバービットの先端の係合部を前記ねじの頭部頂面の溝に押しつける
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のロボット。 - 前記ドライバーは電動ドライバーである
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のロボット。 - ドライバービットの先端の係合部が磁化されているドライバーを把持するアーム部と、
前記アーム部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ドライバーの前記係合部を磁力により係合可能な頭部を有するねじの頭部頂面の溝に押しつけた状態で、前記ドライバーの前記係合部に前記ねじの頭部頂面の溝が嵌合した状態で磁力により生じる吸着力よりも小さく、前記ドライバーの前記係合部に前記ねじの頭部頂面の溝が当接した状態で磁力により生じる吸着力よりも大きい慣性力が前記ねじに作用する第1の所定の加速度で、前記ねじが吸着された前記ドライバーを移動させる
ことを特徴とするロボット制御装置。 - ドライバービットの先端の係合部が磁化されているドライバーを把持するアーム部を制御する制御部が、
前記ドライバーの前記係合部を、磁力により係合可能な頭部を有するねじの頭部頂面の溝に押しつける工程と、
前記ドライバーの前記係合部に前記ねじの頭部頂面の溝が嵌合した状態で磁力により生じる吸着力よりも小さく、前記ドライバーの前記係合部に前記ねじの頭部頂面の溝が当接した状態で磁力により生じる吸着力よりも大きい慣性力が前記ねじに作用する第1の所定の加速度で、前記ねじが吸着された前記ドライバーを移動させる工程と、
を有することを特徴とするロボット制御方法。 - ドライバービットの先端の係合部が磁化されているドライバーを把持するアーム部を制御する処理をコンピューターに実行させるためのプログラムであり、
前記ドライバーの磁化されている前記係合部を、磁力により係合可能な頭部を有するねじの頭部頂面の溝に押しつける手順と、
前記ドライバーの前記係合部に前記ねじの頭部頂面の溝が嵌合した状態で磁力により生じる吸着力よりも小さく、前記ドライバーの前記係合部に前記ねじの頭部頂面の溝が当接した状態で磁力により生じる吸着力よりも大きい慣性力が前記ねじに作用する第1の所定の加速度で、前記ねじが吸着された前記ドライバーを移動させる手順と、
を実行させるためのロボット制御プログラム。
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