JP2015085479A - ロボット、制御装置、ロボットシステム、及びロボット制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットによる作業において、より確実に、部品などの作業対象物が動かないようにする。【解決手段】ロボットは、力検出部と、エンドエフェクターを備えるアームと、を含み、前記アームにより、第一ワークに所定方向の力を加えることによって、前記第一ワークを第二ワークの少なくとも第一面及び第二面に対して押し付ける。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット、制御装置、ロボットシステム、及びロボット制御方法に関する。

特許文献１には、複数の部品を組み合わせて製品を組み立てる作業を行うロボットが記載されている。特許文献１のロボットは、ベース部品上の所定位置に、ある種類の部品を重ね、さらに、先に重ねた部品上の所定位置に他の種類に部品を重ね、それから、部品をハンドで押さえ付けて動かないようにしている。

特開２０１２−３５３９１号公報

ところで、ロボットに上記のような組み立て作業を行わせる場合には、部品が動かないように固定するため、専用のジグを用いることが多い。しかし、部品の種類が増えれば、その度に部品の種類に応じた専用のジグを用意する必要がある。例えば多品種生産の現場では、多数のジグを用意する必要が生じてしまう。

この点、特許文献１のように、部品に他の種類の部品を重ねてからハンドで押さえ付けることにより、部品が動かないようにすることが考えられる。しかしながら、特許文献１では、部品をどのように（例えばどのような方向に）押さえ付けるかについて開示されていない。例えば、ネジ締め作業を行う場合に、重ねた部品同士を適切に押さえ付けることができなければ、重ねた部品同士の穴がずれてしまい、ネジ締めができない上に、部品等を壊してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、ロボットによる作業において、より確実に、部品などの作業対象物が動かないようにすることを目的とする。

上記の課題を解決する本発明の第一態様は、ロボットであって、力検出部と、エンドエフェクターを備えるアームと、を含み、前記アームにより、第一ワークに所定方向の力を加えることによって、前記第一ワークを第二ワークの少なくとも第一面及び第二面に対して押し付ける、ことを特徴とする。本発明の第一態様によれば、第一ワークが第二ワークの二つの面に押し付けられるため、より確実に、ワークが動かないようにすることができる。

前記ロボットにおいて、前記第二面は、前記第一面と垂直であり、前記アームにより、前記第一ワークを前記第一面に対して第一方向に押し付け、前記第一ワークを前記第二面に対して前記第一方向に垂直な第二方向に押し付ける、ことを特徴としてもよい。これにより、第一ワークが第二ワークの二つの面に対してそれぞれに面に対する二つの力で押し付けられるため、より確実に、ワークが動かないようにすることができる。

前記ロボットにおいて、前記アームにより、さらに、前記第一ワークを前記第二ワークの第三面に対して押し付ける、ことを特徴としてもよい。第一ワークが第二ワークの三つの面に押し付けられるため、より確実に、ワークが動かないようにすることができる。

前記ロボットにおいて、前記第二面は、前記第一面と垂直であり、前記第三面は、前記第一面及び前記第二面の両方に垂直であり、前記アームにより、前記第一ワークを前記第一面に対して前記第一方向に押し付け、前記第一ワークを前記第二面に対して前記第二方向に押し付け、前記第一ワークを前記第三面に対して前記第三方向に押し付ける、ことを特徴としてもよい。これにより、第一ワークが第二ワークの三つの面に対してそれぞれに面に対する三つの力で押し付けられるため、より確実に、ワークが動かないようにすることができる。

前記ロボットにおいて、前記アームを２つ有し、一方の前記アームにより、前記第一ワークを前記第二ワークに対して押し付け、他方の前記アームにより、前記第一ワークに対する所定の作業を行う、ことを特徴としてもよい。これにより、一方のアームで、より確実にワークが動かないように固定するため、他方のアームによる作業を精度よく行うことができる。

前記所定の作業は、前記第一ワーク対して部材を挿入する作業であり、前記第一方向は、前記第一ワークに対して前記部材を挿入する方向である、ことを特徴としてもよい。第一方向だけでなく第二方向にもワークが押し付けられているため、挿入方向に誤差があっても、ワークを動きにくくすることができる。

前記第二ワークは、前記第一ワークを位置決めするジグである、ことを特徴としてもよい。これにより、ジグ上で第一ワークに対する作業を行う場合に、より確実に、第一ワークが動かないようにすることができる。

前記第二ワークは、前記第一ワークが所定の位置に締結されるワークである、ことを特徴としてもよい。第二ワーク上で第一ワークに対する作業を行う場合に、より確実に、第一ワークが動かないようにすることができる。

上記の課題を解決する本発明の第二態様は、ロボットであって、力検出部と、エンドエフェクターを備えるアームと、を含み、前記アームにより、第一ワークに所定方向の力と所定方向のモーメントを加えることによって、前記第一ワークを第二ワークの少なくとも第一面及び第二面に対して押し付ける、ことを特徴とする。本発明の第二態様によれば、第一ワークが第二ワークの二つの面に力及びモーメントにより押し付けられるため、より確実に、ワークが動かないようにすることができる。

上記の課題を解決する本発明の第三態様は、力検出部と、エンドエフェクターを備えるアームとを有するロボットを制御する制御装置であって、前記アームにより、第一ワークに所定方向の力を加えることによって、前記第一ワークを第二ワークの少なくとも第一面及び第二面に対して押し付ける動作を、前記ロボットに行わせる、ことを特徴とする。本発明の第三態様によれば、第一ワークが第二ワークの二つの面に押し付けられるため、より確実に、ワークが動かないようにすることができる。

上記の課題を解決する本発明の第四態様は、ロボットシステムであって、力検出部と、エンドエフェクターを備えるアームとを有するロボットと、前記ロボットを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記アームにより、第一ワークに所定方向の力を加えることによって、前記第一ワークを第二ワークの少なくとも第一面及び第二面に対して押し付ける動作を、前記ロボットに行わせる、ことを特徴とする。本発明の第四態様によれば、第一ワークが第二ワークの二つの面に押し付けられるため、より確実に、ワークが動かないようにすることができる。

上記の課題を解決する本発明の第五態様は、力検出部と、エンドエフェクターを備えるアームと有するロボットを制御する制御方法であって、前記アームにより、第一ワークに所定方向の力を加えることによって、前記第一ワークを第二ワークの少なくとも第一面及び第二面に対して押し付ける、ことを特徴とする。本発明の第五態様によれば、第一ワークが第二ワークの二つの面に押し付けられるため、より確実に、ワークが動かないようにすることができる。

本発明の実施形態に係るロボットの一例を示す正面斜視図である。 ロボットの一例を示す背面斜視図である。 アーム及びハンドの詳細を示す図である。 ロボットと作業台の関係の一例を示す平面図である。 ロボットの機能構成の一例を示す図である。 ロボットが行う第一の作業例を説明する図である。 ジグの構成例を示す図である。 第一の作業例におけるロボットの押付動作を説明する図である。 第一の作業例におけるロボットの押付動作を説明する図である。 ロボットが行う第二の作業例を説明する図である。 第二の作業例におけるロボットの押付動作を説明する図である。 第三の作業例におけるロボットの押付動作を説明する図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るロボットの一例を示す正面斜視図である。図２は、ロボットの一例を示す背面斜視図である。

なお、説明の都合上、図１、図２中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」という。また、図１の手前側を「正面側」または「正面」または「前方」といい、図２の手前側を「背面側」または「背面」または「後方」という。

ロボット１は、胴部１０と、アーム１１と、タッチパネルモニター１２と、脚部１３と、搬送用ハンドル１４と、カメラ（「撮像部」ともいう。）１５と、信号灯１６と、電源スイッチ１７と、外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部１８と、昇降ハンドル１９と、を備える。ロボット１は、人間型双腕ロボットであり、制御部２０（図５参照）の制御に従って動作する。このロボット１は、例えばプリンターのような精密機器等を組み立てる製造工程で用いることができるものである。なお、この製造作業は、通常、作業台Ｔ（図４参照）上で行なわれる。

胴部１０は、脚部１３のフレーム上に設けられる。なお、脚部１３はロボット１の基台であり、胴部１０はロボット１の胴体である。胴部１０は、ロボット本体と呼ぶこともできる。なお、胴部１０のみでなく、脚部１３を含めてロボット本体としてもよい。

胴部１０は、上側の肩領域１０Ａと、下側の胴部本体１０Ｂとを有する。肩領域１０Ａには、その両側面に、それぞれ正面側に突出したアーム１１（「マニピュレーター」ともいう。）が設けられる。

アーム１１の先端には、作業の対象物（「ワーク」ともいう。）や道具を把持するハンド１１１（「エンドエフェクター」ともいう。）が設けられる。また、アーム１１には、作業台の上に載置されたワーク等を撮影するハンドアイカメラ１１Ｇが設けられる。アーム１１及びハンド１１１の詳細については、後に詳述する。

胴部１０の肩領域１０Ａから正面側に斜め上方向突出する、ロボット１の頭部に当たる部分には、２台のカメラ１５と、信号灯１６とが設けられる。

カメラ１５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を有し、作業台等を撮像することができる。信号灯１６は、例えば、赤色の光、黄色の光、青色の光をそれぞれ発するＬＥＤを有し、ロボット１の現在の状態に応じて適宜選択されたＬＥＤを発光させる。

脚部１３の内部には、ロボット１自身を制御する制御部２０等が設けられる。脚部１３及び胴部本体１０Ｂの内部にはロボット１に対して上下方向に伸びる回転軸が設けられ、この回転軸には胴部１０の肩領域１０Ａが設けられる。肩領域１０Ａは、回転軸周りに回転移動させることができる。すなわち、胴部本体１０Ｂより上側の部材は、回転軸周りに一体的に任意の方向に向けることが可能である。

脚部１３の背面には、電源スイッチ１７と、制御部２０と外部のＰＣ等を接続する外部接続端子である外部Ｉ／Ｆ部１８とが設けられる。電源スイッチ１７は、ロボット１の電源を投入する電源ＯＮスイッチ１７ａと、ロボット１の電源を遮断する電源ＯＦＦスイッチ１７ｂとを有する。

また、脚部１３の最下部には、図示しない複数のキャスターが水平方向に間隔をおいて設置されている。これにより、作業者が搬送用ハンドル１４を押すこと等によりロボット１を移動搬送することができる。

胴部１０の背面には、昇降ハンドル１９が設けられる。昇降ハンドル１９は、胴部１０の上部にある肩領域１０Ａを、胴部本体１０Ｂに対して上下方向に移動させる。これにより、様々な高さの作業台に対応することができる。

また、胴部１０の背面側には、ロボット１の背面側から視認可能なタッチパネルモニター１２が配置されている。モニターは、例えば、液晶ディスプレイなどであり、ロボット１の現在の状態などを表示することができる。また、タッチパネルは、例えば静電式や圧電式のタッチパネルであり、ロボット１に対する動作の設定などを行うユーザーインターフェイス部として用いられる。

図３は、アーム及びハンドの詳細を示す図である。

アーム１１は、胴部１０側から順に、アーム部材（「マニピュレーター部材」ともいう。）１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅがジョイント（図示せず）により連結されて構成される。ジョイントには、それらを動作させるためのアクチュエーター（図示せず）が設けられる。

アーム１１は、７個の回動軸を有する７軸アームである。７個の回動軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７は、それぞれ、ジョイントに設けられたアクチュエーターの回転軸である。アーム部材１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ及びハンド１１１は、回動軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７回りに独立して回動することができる。

アクチュエーターは、例えば、サーボモーターやエンコーダー（図５参照）などを備える。エンコーダーが出力するエンコーダー値は、制御部２０によるロボット１のフィードバック制御などに使用される。また、アクチュエーターには、回転軸を固定する電磁ブレーキが設けられる。

各回転軸を連動させることにより、アーム１１の先端部などに設定された注目位置（「エンドポイント」ともいう。）を、所定の可動範囲内で自在に移動させたり自由な方向へ向けたりすることができる。なお、エンドポイントの位置は、アームの先端部に限定されず、例えば、エンドエフェクターの先端部などに設定されてもよい。

アーム部材１１Ｅの先端（アーム１１の手首部分に相当）には、力覚センサー（図１〜図３では図示せず。図５参照。「力検出部」ともいう。）が設けられている。力覚センサーは、ロボット１が出している力に対する反力として受けている力や、モーメントを検出するセンサーである。力覚センサーとしては、例えば、並進３軸方向の力成分と、回転３軸回りのモーメント成分の６成分を同時に検出することができる６軸力覚センサーを用いることができる。なお、力覚センサーは、６軸に限らず、例えば３軸でもよい。力覚センサーにより、ハンド等にかかる力やモーメントを検出することができる。

なお、ハンド等に加わる力やモーメントを検出する方法は力覚センサーを用いるものに限られない。例えば、アーム１１の各軸トルク値からハンドに及ぼす外力を推定することもできる。したがって、直接または間接的にハンドに加わる力やモーメントを取得する手段を、アーム１１が有していればよい。

また、アーム部材１１Ｅの先端には、ハンド１１１を着脱自在に設けるための着脱部材１１２を介して、ハンド１１１が設けられる。

ハンド１１１は、本体部１１１Ａと、本体部１１１Ａの先端側に配置された複数本（例えば、２本〜４本の任意の数）のフィンガー１１１Ｂとを有する。本体部１１１Ａは、外形形状がほぼ直方体状をなし、その内部に各フィンガー１１１Ｂを駆動させる駆動機構（図示せず）が設けられる。駆動機構によりフィンガー１１１Ｂ同士を互いに接近させることにより、これらの間で部品等の対象物を挟持することができる。また、駆動機構によりこの挟持状態からフィンガー１１１Ｂ同士を互いに離間させることにより、対象物を解放することができる。

なお、アーム１１は、マニピュレーターの一種ということができる。マニピュレーターは、エンドポイントの位置を移動させる機構であり、アームに限られず様々な形態をとることができる。例えば、一以上のジョイントとリンクとにより構成され、ジョイントを動かすことで全体が動くマニピュレーターであれば、どのような形態でもよい。また、ロボット１に設けられるマニピュレーターの数も２本に限られず、１本あるいは３本以上であってもよい。

なお、ハンド１１１は、エンドエフェクターの一種ということができる。エンドエフェクターは、対象物を把持したり、押し付けたり、持ち上げたり、吊り上げたり、吸着したり、ワークを加工したりするための部材である。エンドエフェクターは、ハンド、フック、吸盤など、様々な形態をとることができる。また、エンドエフェクターは、一本のアームに対して複数設けるようにしてもよい。

上記のような構成を有することにより、ロボット１は、制御部２０の制御の下、例えば、ハンド１１１でワークを把持したり、ハンド１１１をワークに接触させたりすることができる。また、ロボット１は、例えば、ハンド１１１で、ワークに対して様々な方向の力を加えて押し付けたり、ワークに対して様々なモーメントを加えたりすることができる。

上記のロボット１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、図示した構成例に限られない。また、一般的なロボットが備える構成を排除するものではない。例えば、ジョイントの数（「軸数」ともいう。）やリンクの数を増減させてもよい。また、ジョイント、リンク、ハンド等の各種部材の形状、大きさ、配置、構造等も適宜変更してよい。

また、例えば、制御部２０は、当該制御部２０の機能を実現するロボット制御装置としてロボット１の外部に設けるようにしてもよい。この場合、当該ロボット制御装置は、通信Ｉ／Ｆなどを介してロボット１に接続される。ロボット制御装置とロボットを備えるシステムを、ロボットシステムと呼ぶこともできる。

図４は、ロボットと作業台の関係の一例を示す平面図である。なお、ハンド１１１は簡略化して示している。

なお、説明の都合上、図４中の上側を「正面側」または「正面」または「前方」、下側を「背面側」または「背面」または「後方」と言う。また、図４の手前側を「上」または「上方」といい、図４の奥側を「下」または「下方」という。

作業台Ｔは、ロボット１の正面側に配置される。ロボット１は、アーム１１を動かすとともにハンド１１１を使って、作業台Ｔ上の所定の作業領域（図示せず）内で所定の作業を行うことができる。所定の作業領域内では、ロボット１は、例えば、複数の部品を組み合わせて製品を組み立てる作業を行う。

なお、作業領域は、例えば、３次元（ＸＹＺ方向の長さを有する）の直方体の空間とすることができる。作業領域の範囲は、例えば、エンドポイントの可動範囲内に定めることができる。また、作業領域の範囲は、ロボット１の作業内容や当該作業内容に求められる動作精度などを考慮して定めることもできる。

図５は、ロボットの機能構成の一例を示す図である。

制御部２０は、入出力制御部２１と、カメラ制御部２２と、エンコーダー制御部２３と、力覚センサー制御部２４と、軌道生成部２５と、アーム制御部２６と、ハンド制御部２７と、を備える。アーム１１は、エンコーダー１１ａと、力覚センサー１１ｂと、を備える。

入出力制御部２１は、タッチパネルモニター１２への出力、タッチパネルモニター１２からの入力を制御する。例えば、入出力制御部２１は、ロボット１の状態、カメラ１５で撮像された画像などを、タッチパネルモニター１２に表示させる。また、例えば、入出力制御部２１は、タッチパネルモニター１２に対するユーザーの操作を受け付ける。

カメラ制御部２２は、カメラ１５やハンドアイカメラ１１Ｇを制御して撮像を行うとともに、撮像した画像を取得する。また、カメラ制御部２２は、取得した画像からワークを抽出する等の画像処理を行う。

エンコーダー制御部２３は、エンコーダー１１ａからエンコーダーの角度等の情報を取得し、アーム制御部２６等に出力する。

力覚センサー制御部２４は、力覚センサー１１ｂで計測された値、例えば力の方向、力の大きさ、モーメントの方向、モーメントの大きさ等の情報を取得する。

軌道生成部２５は、エンドポイントの軌道を生成する。例えば、軌道生成部２５は、カメラ制御部２２が取得した撮像画像に基づいて、エンドポイントの軌道を生成する。具体的には、軌道生成部２５は、カメラ制御部２２が取得した画像からワークの位置を認識し、ワークの位置をロボット座標に置き換える。そして、軌道生成部２５は、現在のエンドポイントのロボット座標を、ワークのロボット座標まで移動させる軌道を生成する。もちろん、ユーザーにより設定された軌道を用いるようにしてもよい。なお、軌道を生成する処理は、一般的な技術を採用することができるため、詳細な説明を省略する。

アーム制御部２６は、軌道生成部２５が生成した軌道と、エンコーダー制御部２３が取得したエンコーダー１１ａの情報と、に基づいてアーム１１を制御する（位置制御）。例えば、アーム制御部２６は、ジョイントの回転角度を示す移動指令をアクチュエーターに出力し、アクチュエーターを駆動する。

また、アーム制御部２６は、力覚センサー制御部２４が取得した力覚センサー１１ｂの情報に基づいてアーム１１を制御する（インピーダンス制御などの力制御）。例えば、アーム制御部２６は、力覚センサー１１ｂにより検出される特定方向の力の大きさが、目標の大きさとなるようにエンドポイントの位置や姿勢を調整する。また、例えば、アーム制御部２６は、力覚センサー１１ｂにより検出される特定のモーメントの大きさが、目標の大きさとなるようにエンドポイントの位置や姿勢を調整する。これにより、ハンド１１１をワークに押し付けるロボット１の動作が実現できる。なお、位置制御や力制御などの処理は、一般的な技術を採用することができるため、詳細な説明を省略する。アーム制御部２６は、位置制御の代わりに、ビジュアルサーボ等を用いてエンドポイントの位置を移動させてもよい。

後に具体例を用いて詳述するが、本実施形態では、例えば、ロボット１は、ある部品にネジ締め作業を行う場合に、当該部品を、位置決め部が設けられたジグ（又は他の部品）の上に載置する。そして、ロボット１は、当該部品をジグ（又は他の部品）に対して、ネジ締め作業時に力を加える方向（ネジを挿入する方向）に垂直な平面方向に押し付けるとともに、ネジ締め作業時に力を加える方向に押し付ける。これにより、より確実に部品が動かないようにする。

ハンド制御部２７は、ハンド１１１を制御する。例えば、ハンド制御部２７は、エンドポイントがワークを把持可能な目標位置に到達した場合に、各フィンガーを互いに接近させる指令値を生成し、ハンド１１１の駆動機構に出力する。

上記の制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの主記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の補助記憶装置と、有線又は無線により通信ネットワークと接続するための通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、タッチパネルなどの入力装置と接続する入力Ｉ／Ｆと、表示装置と接続する出力Ｉ／Ｆと、持ち運び可能な記憶媒体に対する情報の読み書きを行う読み書き装置と、を備えるコンピューターで実現することができる。ロボット専用のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により実現されてもよい。また、制御部２０は、例えば、演算装置、記憶装置、処理回路、駆動回路などを備えるコントローラー基板等により実現されてもよい。

例えば、制御部２０の各機能は、補助記憶装置などから主記憶装置にロードされた所定のプログラムを演算装置が実行することで実現される。上記の所定のプログラムは、例えば、読み書き装置により読み取られた記憶媒体からインストールされてもよいし、通信Ｉ／Ｆを介してネットワークからインストールされてもよい。

上述したロボット１の機能構成は、ロボット１の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。ロボット１の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、１つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。

また、制御部２０と他の構成（アームやハンドなど）との機能及び処理の分担は、図示した例に限られない。例えば、制御部２０の少なくとも一部の機能は、他の構成により実現されてもよい。また、例えば、他の構成の少なくとも一部の機能は、制御部２０により実現されてもよい。

次に、上記のロボット１により実現される特徴的な動作について、図６〜図１２を参照しながら説明する。なお、以下では、「略」、「状」という言葉を用いることがあるが、対象の長さ、角度、方向、形状等が厳密に同一である場合以外に、実質的に同一な場合（すなわち、本実施形態の効果を発揮できる場合）を含む概念である。もちろん、「略」、「状」という言葉を用いない場合でも、実質的に同一な場合は含まれる。

図６は、ロボットが行う第一の作業例を説明する図である。第一の作業例は、ワークＡ１０に形成されたネジ穴に、ネジＡ２０を挿入してネジ締めを行うものである。ワークＡ１０は、直方体状である。ネジＡ２０のネジ締めには、例えば人間も使用することができる電動ドライバーＡ３０が使用される。ネジＡ２０は、鉄などの金属を含んで構成され、電動ドライバーＡ３０のドライバービットは磁性を帯びている。従って、電動ドライバーＡ３０のドライバービットにネジＡ２０をセットした状態で、ネジＡ２０を移動させることができる。

図７はジグの構成例を示す図である。第一の作業例では、ネジ締めの際にワークＡ１０が動かないように固定するため、図７（Ａ）に示すようなジグＢ１０、又は図８（Ｂ）に示すようなジグＢ２０を用いる。

図７（Ａ）に示すジグＢ１０は、直方体状であり、ワークが置かれる平面状の面Ｂ１１と、面Ｂ１１に略垂直な面Ｂ１２とを備える。面Ｂ１１及び面Ｂ１２は、ワークＡ１０を位置決めする位置決め部として機能する。後に詳述するように、ロボット１は、ワークＡ１０を面Ｂ１１の方向に押し付けるとともに、ワークＡ１０を面Ｂ１２の方向に押し付ける。

図７（Ｂ）に示すジグＢ２０は、直方体状であり、ワークが置かれる平面状の面Ｂ２１と、面Ｂ２１に略垂直な面Ｂ２２と、面Ｂ２１及び面Ｂ２２に略垂直な面Ｂ２３とを備える。面Ｂ２１、面Ｂ２２、及び面Ｂ２３は、ワークＡ１０を位置決めする位置決め部として機能する。後に詳述するように、ロボット１は、ワークＡ１０を面Ｂ２１の方向に押し付けるとともに、ワークＡ１０を面Ｂ２２の方向及び面Ｂ２３の方向に押し付ける。

上記のジグＢ１０及びジグＢ２０は、ワークの載置場所としての機能と、ワークの位置決め機能とを有する、単純な構造である。従って、個々の種類の部品に対応した専用ジグと比べ、より多くの種類の部品に対して汎用的に使用することができる。これにより、個々の専用ジグの製造コスト、個々の専用ジグに合わせたロボット動作を設定する作業コストなどのコストを削減することができる。

図８は、第一の作業例におけるロボットの押付動作を説明する図である。図８は、ジグＢ１０（図７（Ａ）参照）を使用する場合を示す。なお、図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において、アーム１１及びハンド１１１は、簡略化又は省略している。また、図７（Ｂ）、（Ｃ）において、ネジＡ２０、ドライバーＡ３０等は、省略している。

準備段階において、例えば、制御部２０は、一方のアーム１１及び当該アームのハンド１１１を制御することにより、面Ｂ１１上にワークＡ１０を載置する。また、制御部２０は、一方のアーム１１及び当該アームのハンド１１１を制御することにより、ハンド１１１に電動ドライバーＡ３０を把持させ、ハンド１１１を移動させ、電動ドライバーＡ３０のドライバービットにネジをセットする（図８（Ａ）参照）。

作業段階において、制御部２０は、一方のアーム１１及び当該アームのハンド１１１を制御することにより、ワークＡ１０をジグＢ１０に対して押し付ける。また、制御部２０は、他方のアーム１１及び当該アームのハンド１１１を制御することにより、ネジ穴にネジを挿入してワークＡ１０に押し付けながら、電動ドライバーＡ３０を回転させる（図８（Ａ）参照）。

ここで、制御部２０は、ハンド１１１をワークＡ１０上の所定の位置に接触させた状態で、押し付け動作を行う（図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）参照）。接触の仕方は、例えば、一又は複数の面でハンド１１１がワークに当接すればよい。説明の便宜上、ワークＡ１０を押し付ける動作により力が加わる代表位置を作用点Ｐとして説明する。作用点Ｐの位置は、例えば、面Ｂ１２からネジ穴までの距離よりも遠い位置とすることができる。

具体的には、制御部２０は、一方のアーム１１を制御することにより、ネジ締め作業時に力を加える方向Ｆ１０と略同じ方向Ｆ１に、ハンド１１１を押し付ける。方向Ｆ１は、面Ｂ１１と略垂直である。また、制御部２０は、一方のアーム１１を制御することにより、面Ｂ１１と略平行な方向であり、かつ、面Ｂ１２の方向Ｆ２に、ハンド１１１を押し付ける。方向Ｆ２は、面Ｂ１２を含むＸＺ平面と略垂直である。これにより、作用点Ｐを原点として方向Ｆ１及び方向Ｆ２を合成した方向Ｆ１２に、ハンド１１１が押し付けられる（すなわち、ワークＡ１０が、ジグＢ１０に対してＦ１２の方向に押し付けられる）。

図９は、第一の作業例におけるロボットの押付動作を説明する図である。図９は、ジグＢ２０（図７（Ｂ）参照）を使用する場合を示す。図８の場合と異なる点を中心に説明する。

準備段階において、例えば、制御部２０は、面Ｂ２１上にワークＡ１０を載置する。また、電動ドライバーＡ３０のドライバービットにネジをセットする（図９（Ａ）参照）。それから、作業段階において、制御部２０は、一方のアーム１１及びハンド１１１により、ワークＡ１０をジグＢ２０に対して押し付ける。また、制御部２０は、他方のアーム１１及びハンド１１１により、ネジ穴にネジを挿入してワークＡ１０に押し付けながら、電動ドライバーＡ３０を回転させる（図９（Ａ）参照）。

ここで、制御部２０は、ハンド１１１をワークＡ１０上の所定の位置に接触させた状態で、押し付け動作を行う（図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）参照）。作用点Ｐの位置は、例えば、面Ｂ２２及び面Ｂ２３からネジ穴までの距離よりも遠い位置とすることができる。

具体的には、制御部２０は、一方のアーム１１を制御することにより、ネジ締め作業時に力を加える方向Ｆ１０と略同じ方向Ｆ１に、ハンド１１１を押し付ける。方向Ｆ１は、面Ｂ２１と略垂直である。また、制御部２０は、一方のアーム１１を制御することにより、面Ｂ２１と略平行な方向であり、かつ、面Ｂ２２の方向Ｆ２に、ハンド１１１を押し付ける。方向Ｆ２は、面Ｂ２２を含むＸＺ平面と略垂直である。さらに、制御部２０は、一方のアーム１１を制御することにより、面Ｂ２１と略平行な方向であり、かつ、面Ｂ２３の方向Ｆ３に、ハンド１１１を押し付ける。方向Ｆ３は、面Ｂ２３を含むＹＺ平面と略垂直である。これにより、作用点Ｐを原点として方向Ｆ１、方向Ｆ２、及び方向Ｆ３を合成した方向Ｆ１２３に、ハンド１１１が押し付けられる（すなわち、ワークＡ１０が、ジグＢ２０に対してＦ１２３の方向に押し付けられる）。

以上のような方向に、ハンド１１１でワークを汎用的なジグに対して押し付けることで、ネジ締め作業中にワークが動かないように、より確実にワークを固定することができる。

図１０は、ロボットが行う第二の作業例を説明する図である。第二の作業例は、ベースとなるワークＡ４０上の所定位置にワークＡ５０を配置し、ワークＡ５０に形成されたネジ穴とワークＡ４０に形成されたネジ穴とを重ね、これらの重なったネジ穴にネジＡ２０を挿入してネジ締めを行う（ワークＡ５０をワークＡ４０に締結する。）ものである。第一の作業例と同様に、ネジＡ２０のネジ締めには、電動ドライバーＡ３０が使用される。

ワークＡ４０は、平板状であり、ワークＡ５０が置かれる平面状の面Ａ４１を備える。面Ａ４１上には、面Ａ４１に略垂直な２本の平板状の係止部Ａ４５が、それぞれ別の独立した位置に設けられている。それぞれの係止部Ａ４５は、面Ａ４１と略垂直な平面状の面Ａ４２（図の手前側）を備える。

ワークＡ５０は、平板状であり、それぞれ係止部Ａ４５が貫通する２つの孔Ａ５５が形成されている。それぞれの孔Ａ５５は、係止部Ａ４５が貫通した状態で、係止部Ａ４５の面Ａ４２と向かい合う面Ａ５２（図の手前側）を備える。ここで、ワークＡ５０が面Ａ４２の方向に移動し、面Ａ５２が面Ａ４２に当接されることで、ワークＡ５０が位置決めされ、ワークＡ４０のネジ穴及びワークＡ５０のネジ穴が重なるようになっている。面Ａ４１及び面Ａ４２は、ワークＡ５０を位置決めする位置決め部として機能する。

後に詳述するように、ロボット１は、孔Ａ５５に係止部Ａ４５が貫通した状態で、ワークＡ５０を面Ａ４１の方向に押し付けるとともに、ワークＡ５０を面Ａ４２の方向に押し付ける。

図１１は、第二の作業例におけるロボットの押付動作を説明する図である。なお、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において、アーム１１及びハンド１１１は、簡略化又は省略している。また、図１１（Ｂ）、（Ｃ）において、ネジＡ２０、ドライバーＡ３０等は、省略している。

準備段階において、例えば、制御部２０は、一方のアーム１１及び当該アームのハンド１１１を制御することにより、ジグＢ１０の面Ｂ１１上にワークＡ４０を載置する（ジグＢ１０は図示せず）。また、制御部２０は、一方のアーム１１及び当該アームのハンド１１１を制御することにより、ハンド１１１にワークＡ５０を把持させ、それぞれの孔Ａ５５に係止部Ａ４５を貫通させ、ワークＡ４０の面Ａ４１上にワークＡ５０を載置する。また、制御部２０は、一方のアーム１１及び当該アームのハンド１１１を制御することにより、ハンド１１１に電動ドライバーＡ３０を把持させ、ハンド１１１を移動させ、電動ドライバーＡ３０のドライバービットにネジをセットする（図１１（Ａ）参照）。

作業段階において、制御部２０は、一方のアーム１１及び当該アームのハンド１１１を制御することにより、ワークＡ５０をワークＡ４０に対して押し付ける。また、制御部２０は、他方のアーム１１及び当該アームのハンド１１１を制御することにより、ワークＡ５０のネジ穴及びワークＡ４０のネジ穴にネジを挿入してワークＡ５０に押し付けながら、電動ドライバーＡ３０を回転させる（図１１（Ａ）参照）。

ここで、制御部２０は、ハンド１１１をワークＡ５０上の所定の位置に接触させた状態で、押し付け動作を行う（図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）参照）。作用点Ｐの位置は、例えば、面Ａ５２からネジ穴までの距離よりも遠い位置とすることができる。

具体的には、制御部２０は、一方のアーム１１を制御することにより、ネジ締め作業時に力を加える方向Ｆ１０と略同じ方向Ｆ１に、ハンド１１１を押し付ける。方向Ｆ１は、面Ａ４１と略垂直である。また、制御部２０は、一方のアーム１１を制御することにより、面Ａ４１と略平行な方向であり、かつ、面Ａ４２の方向Ｆ２に、ハンド１１１を押し付ける。方向Ｆ２は、面４２及び面５２を含むＸＺ平面と略垂直である。これにより、作用点Ｐを原点として方向Ｆ１及び方向Ｆ２を合成した方向Ｆ１２に、ハンド１１１が押し付けられる（すなわち、ワークＡ５０が、ワークＡ４０に対してＦ１２の方向に押し付けられる）。

なお、必要に応じて、さらに、制御部２０は、方向Ｆ１及び方向Ｆ２と略垂直な方向Ｆ３（図示せず）に、ハンド１１１を押し付けてもよい。これにより、作用点Ｐを原点として方向Ｆ１、方向Ｆ２、及び方向Ｆ３を合成した方向Ｆ１２３に、ハンド１１１が押し付けられる（すなわち、ワークＡ５０が、ワークＡ４０に対してＦ１２３の方向に押し付けられる）。

以上のような方向に、ハンド１１１でワークをベースとなるワークに対して押し付けることで、ネジ締め作業中にワークが動かないように、より確実にワークを固定することができる。

次に、図１２は、第三の作業例におけるロボットの押付動作を説明する図である。第三の作業例は、第一の作業例と基本的に同様である。ただし、第三の作業例では、ワークＡ１０の長手方向の長さ（図中のＹ方向）が、ジグＢ１０の長手方向の長さ（図中のＹ方向）よりも長い。そのため、ワークＡ１０をジグＢ１０の面Ｂ１１上に載置した場合に、ワークＡ１０の一部分が面Ｂ１１の外側に出っ張る。この場合、ワークＡ１０は、出っ張った部分の重みによりバランスを失い、ジグＢ１０の縁を支点としてＤ方向に傾く可能性がある（図１２（Ｂ））。そこで、制御部２０は、ハンド１１１でワークＡ１０の姿勢を維持するようにワークＡ１０を押し付けるとともに支える。

ここで、制御部２０は、ハンド１１１により面Ｂ１１の外側に出っ張った一端を把持させた状態で、押し付け動作を行う（図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ））。把持の仕方は、例えば、複数の面で２以上のフィンガーがワークに当接すればよい。説明の便宜上、ワークＡ１０を押し付ける動作により力が加わる代表位置を作用点Ｐとして説明する。

具体的には、制御部２０は、一方のアーム１１を制御することにより、面Ｂ１１と略平行な方向であり、かつ、面Ｂ１２の方向である方向Ｆ２に、ハンド１１１を押し付ける。また、制御部２０は、一方のアーム１１を制御することにより、方向Ｆ２と略直交し、かつ、面Ｂ１１と略平行な、作用点Ｐを通過する軸を設定し、当該軸回り（ジグＢ１０に対して力が加わる回転方向。図では、ワークＡ１０をＸ方向に見て右回り。）のモーメントＭ１を生じさせるように、ハンド１１１を押し付ける。なお、制御部２０は、方向Ｆ２と略直交し、かつ、ネジ締め作業時に力を加える方向Ｆ１０と略同じ方向Ｆ１と直交する軸を設定するようにしてもよい。方向Ｆ２に略直交する軸と略平行であり、かつ面Ｂ１１に略平行な軸を設定するようにしてもよい。これにより、ワークＡ１０が、ジグＢ１０に対してＦ２の方向に押し付けられるとともに、モーメントＭ１の回転方向に押し付けられる。モーメントＭ１により、ワークＡ１０に面Ｂ１１の方向への力が加わるため、ワークＡ１０の面Ｂ１１と接する面が、面Ｂ１１に対して押し付けられる。なお、例えばジグＢ２０を用いた場合には、必要に応じて、方向Ｆ１及び方向Ｆ２の両方と直交する方向Ｆ３（図示せず）に、ハンド１１１を押し付けてもよい。

以上のような方向とモーメントにより、ハンド１１１でワークを汎用的なジグに対して押し付けることで、ジグからワークがはみ出すような場合であっても、ネジ締め作業中にワークが動かないように、より確実にワークを固定することができる。また、ワークがバランスを失わないように支えることができる。なお、この押しつけ方向とモーメントは、ベースとなるワークから当該ワークに載せたワークがはみ出すような場合にも適用できる。

以上、本発明の一実施形態について説明した。本実施形態によれば、ロボットによる作業において、より確実に、部品などの作業対象物が動かないようにすることができる。また、汎用性の高いジグを用いた場合でも、より確実に、部品などの作業対象物が動かないようにすることができる。また、汎用性の高いジグを用いることができるので、コストを削減することができる。

なお、ジグや部品の構成は、図示した構成に限られるものではない。すなわち、ジグ及びベースとなるワークは、ワークが載置される第一の面と、当該第一の面に略垂直な第二の面とを備えていればよい。そして、ロボット１は、当該第一の面に載置されるワークを、ネジ締め作業時に力を加える方向（ネジを挿入する方向）と略垂直な平面方向に押し付けるとともに、ネジ締め作業時に力を加える方向に押し付ければよい。又は、ロボット１は、当該第一の面に載置されるワークを、ネジ締め作業時に力を加える方向（ネジを挿入する方向）と略垂直な平面方向に押し付けるとともに、ネジ締め作業時に力を加える方向に対応したモーメントで押し付ければよい。また、必要に応じて、ロボット１は、当該第一の面に載置されるワークを、ネジ締め作業時に力を加える方向（ネジを挿入する方向）と略垂直な平面方向と、ネジ締め作業時に力を加える方向との両方に、略垂直な方向に、押し付ければよい。

また、上記の実施形態では、ネジ締め作業を例に挙げたが、作業の内容はこれに限られない。例えば、ピン等の部材をワークに挿入する作業や、ステープル（針）等の部材をワークに打ち込む作業、等であってもよい。これらの場合も、作業時に力を加える方向は、ネジを挿入する方向と同様になる。

また、上記の実施形態では、ワークに対してハンド１１１を押し付ける位置や、ワークに対してフィンガーを接触させる位置は、面として説明しているが、ワークの辺や頂点であってもよい。また、上記の実施形態において、ワークに対してハンド１１１を押し付ける際のハンド１１１の形態は特に限定されない。例えば、ハンド１１１を閉じた状態（フィンガー１１１Ｂ同士を互いに接近させた状態）で、１本以上のフィンガーをワークに接触させて押し付ければよい。また、例えば、ハンド１１１を開いた状態（フィンガー１１１Ｂ同士を互いに離間させた状態）で、１本以上のフィンガーをワークに接触させて押し付ければよい。

また、上記の実施形態では、ワークとジグ、ワークとワーク、又は、ロボットとワークが、互いに面で接触するように記載しているが、点や線による接触の場合も、物理的には一定の面積を有するため、面接触と同様に考えることができる。

以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。本発明は、ロボットと制御装置（制御部）とを別個に有するロボットシステムとして提供してもよいし、当該ロボットシステムのロボット及び制御装置として提供してもよい。また、本発明は、ロボット等を制御する方法、ロボット等を制御するプログラム、当該プログラムを記憶した記憶媒体として提供することもできる。

１：ロボット
１０：胴部
１０Ａ：肩領域
１０Ｂ：胴部本体
１１：アーム
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ：アーム部材
１１Ｇ：ハンドアイカメラ
１１ａ：エンコーダー
１１ｂ：力覚センサー
１２：タッチパネルモニター
１３：脚部
１４：搬送用ハンドル
１５：カメラ
１６：信号灯
１７：電源スイッチ
１７ａ：電源ＯＮスイッチ
１７ｂ：電源ＯＦＦスイッチ
１８：外部Ｉ／Ｆ部
１９：昇降ハンドル
２０：制御部
２１：入出力制御部
２２：カメラ制御部
２３：エンコーダー制御部
２４：力覚センサー制御部
２５：軌道生成部
２６：アーム制御部
２７：ハンド制御部
１１１：ハンド
１１１Ａ：本体部
１１１Ｂ：フィンガー
１１２：着脱部材
Ａ１０：ワーク
Ａ２０：ネジ
Ａ３０：電動ドライバー
Ａ４０：ワーク
Ａ４１：面
Ａ４２：面
Ａ４５：係止部
Ａ５０：ワーク
Ａ５２：面
Ａ５５：孔
Ｂ１０：ジグ
Ｂ１１：面
Ｂ２０：ジグ
Ｂ２１：面
Ｂ２２：面
Ｂ２３：面
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ１０、Ｆ１２、Ｆ１２３：方向
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７：回動軸
Ｍ１：モーメント
Ｐ：作用点
Ｔ：作業台

Claims (12)

1. 力検出部と、
   エンドエフェクターを備えるアームと、を含み、
   前記アームにより、第一ワークに所定方向の力を加えることによって、前記第一ワークを第二ワークの少なくとも第一面及び第二面に対して押し付ける、
   ことを特徴とするロボット。
2. 請求項１に記載のロボットであって、
   前記第二面は、前記第一面と垂直であり、
   前記アームにより、前記第一ワークを前記第一面に対して第一方向に押し付け、前記第一ワークを前記第二面に対して前記第一方向に垂直な第二方向に押し付ける、
   ことを特徴とするロボット。
3. 請求項１に記載のロボットであって、
   前記アームにより、さらに、前記第一ワークを前記第二ワークの第三面に対して押し付ける、
   ことを特徴とするロボット。
4. 請求項３に記載のロボットであって、
   前記第二面は、前記第一面と垂直であり、
   前記第三面は、前記第一面及び前記第二面の両方に垂直であり、
   前記アームにより、前記第一ワークを前記第一面に対して前記第一方向に押し付け、前記第一ワークを前記第二面に対して前記第二方向に押し付け、前記第一ワークを前記第三面に対して前記第三方向に押し付ける、
   ことを特徴とするロボット。
5. 請求項１〜４いずれか一項に記載のロボットであって、
   前記アームを２つ有し、
   一方の前記アームにより、前記第一ワークを前記第二ワークに対して押し付け、他方の前記アームにより、前記第一ワークに対する所定の作業を行う、
   ことを特徴とするロボット。
6. 請求項５に記載にロボットであって、
   前記所定の作業は、前記第一ワーク対して部材を挿入する作業であり、
   前記第一方向は、前記第一ワークに対して前記部材を挿入する方向である、
   ことを特徴とするロボット。
7. 請求項１〜６いずれか一項に記載のロボットであって、
   前記第二ワークは、前記第一ワークを位置決めするジグである、
   ことを特徴とするロボット。
8. 請求項１〜６いずれか一項に記載のロボットであって、
   前記第二ワークは、前記第一ワークが所定の位置に締結されるワークである、
   ことを特徴とするロボット。
9. 力検出部と、
   エンドエフェクターを備えるアームと、を含み、
   前記アームにより、第一ワークに所定方向の力と所定方向のモーメントを加えることによって、前記第一ワークを第二ワークの少なくとも第一面及び第二面に対して押し付ける、
   ことを特徴とするロボット。
10. 力検出部と、エンドエフェクターを備えるアームとを有するロボットを制御する制御装置であって、
    前記アームにより、第一ワークに所定方向の力を加えることによって、前記第一ワークを第二ワークの少なくとも第一面及び第二面に対して押し付ける動作を、前記ロボットに行わせる、
    ことを特徴とする制御装置。
11. 力検出部と、エンドエフェクターを備えるアームとを有するロボットと、
    前記ロボットを制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記アームにより、第一ワークに所定方向の力を加えることによって、前記第一ワークを第二ワークの少なくとも第一面及び第二面に対して押し付ける動作を、前記ロボットに行わせる、
    ことを特徴とするロボットシステム。
12. 力検出部と、エンドエフェクターを備えるアームと有するロボットを制御する制御方法であって、
    前記アームにより、第一ワークに所定方向の力を加えることによって、前記第一ワークを第二ワークの少なくとも第一面及び第二面に対して押し付ける、
    ことを特徴とする制御方法。

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