JP2018051689A - ロボット、ロボット制御装置、ロボットシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】力制御を用いて、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができるロボットを提供する。【解決手段】第1対象物に形成された嵌合部に第2対象物を嵌合させるロボットであって、前記第2対象物を移動させるアームと、力を検出する力センサーと、を備え、前記第1対象物の第1面と前記第2対象物の第2面とが傾けられて接触した状態での評価値を求め、前記評価値に基づき求められた位置を回転中心位置として、前記力センサーの検出結果に基づいて前記アームにより前記第2対象物を移動させて、前記第2対象物を回転させる、ロボット。【選択図】図1
Description
本発明は、ロボット、ロボット制御装置、ロボットシステムに関する。
ロボットにおいて、複数の部品を組み立てることが行われている。
また、ロボットにおいて、力制御を利用することが行われている。
一例として、非特許文献1では、力制御を利用して部品の組み立てを行うロボットにおいて、部品の形状に応じてコンプライアンスセンターの位置を計算することが研究等されている(非特許文献1参照。)。
また、ロボットにおいて、力制御を利用することが行われている。
一例として、非特許文献1では、力制御を利用して部品の組み立てを行うロボットにおいて、部品の形状に応じてコンプライアンスセンターの位置を計算することが研究等されている(非特許文献1参照。)。
「Structured Complianceを用いた平面組付作業」、清水昌幸、小菅一弘、日本ロボット学会誌、Vol.20 No.8、pp.852〜859、2002
しかしながら、非特許文献1においては、六角形の形状を有する物体を組み付ける場合に限られており、一般的に行われているペグインホール作業のような組み付け作業に適用することが困難であった。
上記課題の少なくとも一つを解決するために本発明の一態様は、第1対象物に形成された嵌合部に第2対象物を嵌合させるロボットであって、前記第2対象物を移動させるアームと、力を検出する力センサーと、を備え、前記第1対象物の第1面と前記第2対象物の第2面とが傾けられて接触した状態での評価値を求め、前記評価値に基づき求められた位置を回転中心位置として、前記力センサーの検出結果に基づいて前記アームにより前記第2対象物を移動させて、前記第2対象物を回転させる、ロボットである。
この構成により、ロボットでは、第1対象物の第1面と第2対象物の第2面とが傾けられて接触した状態での評価値を求め、当該評価値に基づき求められた位置を回転中心位置として、力センサーの検出結果に基づいてアームにより第2対象物を移動させて、第2対象物を回転させることで、第1対象物に形成された嵌合部に第2対象物を嵌合させる。これにより、ロボットでは、力制御を用いて、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
この構成により、ロボットでは、第1対象物の第1面と第2対象物の第2面とが傾けられて接触した状態での評価値を求め、当該評価値に基づき求められた位置を回転中心位置として、力センサーの検出結果に基づいてアームにより第2対象物を移動させて、第2対象物を回転させることで、第1対象物に形成された嵌合部に第2対象物を嵌合させる。これにより、ロボットでは、力制御を用いて、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記回転中心位置は、前記第1対象物の形状および前記第2対象物の形状に基づき算出された前記評価値を基に求められた位置である、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、回転中心位置は、第1対象物の形状および第2対象物の形状に基づき算出された評価値を基に求められた位置である。これにより、ロボットでは、第1対象物の形状および第2対象物の形状に基づく回転中心位置を用いて、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
この構成により、ロボットでは、回転中心位置は、第1対象物の形状および第2対象物の形状に基づき算出された評価値を基に求められた位置である。これにより、ロボットでは、第1対象物の形状および第2対象物の形状に基づく回転中心位置を用いて、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記第1対象物の形状および前記第2対象物の形状は、四角の形状を含み、前記回転中心位置は、前記第1対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さと、前記第2対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さに基づき計算された前記評価値により求められる、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、回転中心位置は、第1対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さと、第2対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さに基づき計算された評価値により求められる。これにより、ロボットでは、第1対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さおよび第2対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さに基づく回転中心位置を用いて、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
この構成により、ロボットでは、回転中心位置は、第1対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さと、第2対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さに基づき計算された評価値により求められる。これにより、ロボットでは、第1対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さおよび第2対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さに基づく回転中心位置を用いて、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記第2対象物と前記第1対象物とが接触していない状態から、前記第2対象物が前記嵌合部に嵌合する第1方向に向かって、前記第2対象物を前記第1対象物に接触させる、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、第2対象物と第1対象物とが接触していない状態から、第2対象物が嵌合部に嵌合する方向(第1方向)に向かって、第2対象物を第1対象物に接触させる。これにより、ロボットでは、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
この構成により、ロボットでは、第2対象物と第1対象物とが接触していない状態から、第2対象物が嵌合部に嵌合する方向(第1方向)に向かって、第2対象物を第1対象物に接触させる。これにより、ロボットでは、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記第1対象物と前記第2対象物とが接触した状態で、前記回転中心位置で前記第2対象物を回転させながら、前記第2対象物を前記第1方向に移動させる、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、第1対象物と第2対象物とが接触した状態で、回転中心位置で第2対象物を回転させながら、第2対象物を第1方向に移動させる。これにより、ロボットでは、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
この構成により、ロボットでは、第1対象物と第2対象物とが接触した状態で、回転中心位置で第2対象物を回転させながら、第2対象物を第1方向に移動させる。これにより、ロボットでは、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
本発明の一態様は、ロボットにおいて、前記回転中心位置は、前記第1対象物と前記第2対象物との複数の接触状態におけるコンプライアンスセンターの領域が重複する領域に含まれる、構成が用いられてもよい。
この構成により、ロボットでは、回転中心位置は、第1対象物と第2対象物との複数の接触状態におけるコンプライアンスセンターの領域が重複する領域に含まれる。これにより、ロボットでは、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
この構成により、ロボットでは、回転中心位置は、第1対象物と第2対象物との複数の接触状態におけるコンプライアンスセンターの領域が重複する領域に含まれる。これにより、ロボットでは、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
上記課題の少なくとも一つを解決するために本発明の一態様は、上記のようなロボットを制御する、ロボット制御装置である。
この構成により、ロボット制御装置では、ロボットにおいて、第1対象物の第1面と第2対象物の第2面とが傾けられて接触した状態での評価値を求め、当該評価値に基づき求められた位置を回転中心位置として、力センサーの検出結果に基づいてアームにより第2対象物を移動させて、第2対象物を回転させることで、第1対象物に形成された嵌合部に第2対象物を嵌合させる。これにより、ロボット制御装置では、ロボットにおいて、力制御を用いて、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
この構成により、ロボット制御装置では、ロボットにおいて、第1対象物の第1面と第2対象物の第2面とが傾けられて接触した状態での評価値を求め、当該評価値に基づき求められた位置を回転中心位置として、力センサーの検出結果に基づいてアームにより第2対象物を移動させて、第2対象物を回転させることで、第1対象物に形成された嵌合部に第2対象物を嵌合させる。これにより、ロボット制御装置では、ロボットにおいて、力制御を用いて、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
上記課題の少なくとも一つを解決するために本発明の一態様は、上記のようなロボットと、前記ロボットを制御するロボット制御装置と、を備えるロボットシステムである。
この構成により、ロボットシステムでは、ロボットにおいて、第1対象物の第1面と第2対象物の第2面とが傾けられて接触した状態での評価値を求め、当該評価値に基づき求められた位置を回転中心位置として、力センサーの検出結果に基づいてアームにより第2対象物を移動させて、第2対象物を回転させることで、第1対象物に形成された嵌合部に第2対象物を嵌合させる。これにより、ロボットシステムでは、ロボットにおいて、力制御を用いて、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
この構成により、ロボットシステムでは、ロボットにおいて、第1対象物の第1面と第2対象物の第2面とが傾けられて接触した状態での評価値を求め、当該評価値に基づき求められた位置を回転中心位置として、力センサーの検出結果に基づいてアームにより第2対象物を移動させて、第2対象物を回転させることで、第1対象物に形成された嵌合部に第2対象物を嵌合させる。これにより、ロボットシステムでは、ロボットにおいて、力制御を用いて、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
以上のように、本発明に係るロボット、ロボット制御装置、ロボットシステムによれば、ロボットにおいて、第1対象物の第1面と第2対象物の第2面とが傾けられて接触した状態での評価値を求め、当該評価値に基づき求められた位置を回転中心位置として、力センサーの検出結果に基づいてアームにより第2対象物を移動させて、第2対象物を回転させることで、第1対象物に形成された嵌合部に第2対象物を嵌合させる。これにより、本発明に係るロボット、ロボット制御装置、ロボットシステムでは、ロボットにおいて、力制御を用いて、簡易な制御により、第1対象物と第2対象物との組み付けを実現することができる。
本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[ロボットシステム]
図1は、本発明の一実施形態に係るロボットシステム1の概略的な構成例を示す図である。
ロボットシステム1は、ロボット11と、ロボット制御装置12と、ロボット11とロボット制御装置12とを通信可能に接続するケーブル13と、カメラ41(撮像装置の一例)と、カメラ41とロボット制御装置12とを通信可能に接続するケーブル42と、テーブル51と、ロボット11により把持される対象物71(ワークの一例)と、テーブル51に載置される対象物72(ワークの一例)を備える。
図1は、本発明の一実施形態に係るロボットシステム1の概略的な構成例を示す図である。
ロボットシステム1は、ロボット11と、ロボット制御装置12と、ロボット11とロボット制御装置12とを通信可能に接続するケーブル13と、カメラ41(撮像装置の一例)と、カメラ41とロボット制御装置12とを通信可能に接続するケーブル42と、テーブル51と、ロボット11により把持される対象物71(ワークの一例)と、テーブル51に載置される対象物72(ワークの一例)を備える。
カメラ41は、画像を撮像して、撮像された画像の情報を、ケーブル42を介して、ロボット制御装置12に送信する。
対象物71は、ロボット11により把持されて操作される物体であり、本実施形態では、直方体の形状を有する。
対象物72は、対象物71が組み付けられる物体であり、本実施形態では、対象物71が嵌合される凹部(嵌合部の一例)を有する形状を有する。当該凹部は、対象物71の一部を覆う形状である。図1の例では、対象物72は、直方体の両端のそれぞれに同じ方向に90度の角度で突出する直方体を有する形状(いわゆる「コ」字状の形状)を有する。また、本実施形態では、対象物72は、凹部における開口部(外界と接するところ)に切り込み(当該開口部の面に対して斜め方向の切り込み)を有しており、当該凹部の開口部のところがそれよりも奥の側(当該凹部の底の側)と比べて広くなっている。また、本実施形態では、対象物72が有する凹部は、対象物71において当該凹部と嵌合される部分と比べて、多少広くなっている。
なお、それぞれの対象物71、72としては、任意の物体が用いられてもよい。それぞれの対象物71、72は、例えば、生体であってもよく、または、生体でなくてもよい。
対象物71は、ロボット11により把持されて操作される物体であり、本実施形態では、直方体の形状を有する。
対象物72は、対象物71が組み付けられる物体であり、本実施形態では、対象物71が嵌合される凹部(嵌合部の一例)を有する形状を有する。当該凹部は、対象物71の一部を覆う形状である。図1の例では、対象物72は、直方体の両端のそれぞれに同じ方向に90度の角度で突出する直方体を有する形状(いわゆる「コ」字状の形状)を有する。また、本実施形態では、対象物72は、凹部における開口部(外界と接するところ)に切り込み(当該開口部の面に対して斜め方向の切り込み)を有しており、当該凹部の開口部のところがそれよりも奥の側(当該凹部の底の側)と比べて広くなっている。また、本実施形態では、対象物72が有する凹部は、対象物71において当該凹部と嵌合される部分と比べて、多少広くなっている。
なお、それぞれの対象物71、72としては、任意の物体が用いられてもよい。それぞれの対象物71、72は、例えば、生体であってもよく、または、生体でなくてもよい。
ここで、ロボットシステム1は、例えば、ロボット11とロボット制御装置12とケーブル13以外のもののうちの1以上を含まないと捉えられてもよい。
また、本実施形態では、カメラ41が備えられる構成を示すが、他の構成例として、カメラ41が備えられずに、カメラ41による撮像画像が使用されない構成が用いられてもよい。
また、本実施形態では、それぞれの有線のケーブル13、42を介して通信する構成を示すが、他の構成例として、これらのうちの1以上に関し、有線のケーブルの代わりに、無線の回線を介して通信する構成が用いられてもよい。
また、本実施形態では、カメラ41が備えられる構成を示すが、他の構成例として、カメラ41が備えられずに、カメラ41による撮像画像が使用されない構成が用いられてもよい。
また、本実施形態では、それぞれの有線のケーブル13、42を介して通信する構成を示すが、他の構成例として、これらのうちの1以上に関し、有線のケーブルの代わりに、無線の回線を介して通信する構成が用いられてもよい。
[単腕ロボット]
ロボット11は、単腕のロボットである。
ロボット11は、基端(支持台)31と、マニピュレーターM1(アームの一例)と、力センサー32(「力覚センサー」と呼ばれてもよい。)と、エンドエフェクターE1を備える。
図1の例では、ロボット11は、エンドエフェクターE1により、対象物71を把持している。
なお、本実施形態では、ロボット制御装置12は、ロボット11とは別体で設けられている。他の構成例として、ロボット制御装置12は、ロボット11と一体で設けられてもよく、例えば、ロボット11の基端31の内部に設けられてもよい。
ロボット11は、単腕のロボットである。
ロボット11は、基端(支持台)31と、マニピュレーターM1(アームの一例)と、力センサー32(「力覚センサー」と呼ばれてもよい。)と、エンドエフェクターE1を備える。
図1の例では、ロボット11は、エンドエフェクターE1により、対象物71を把持している。
なお、本実施形態では、ロボット制御装置12は、ロボット11とは別体で設けられている。他の構成例として、ロボット制御装置12は、ロボット11と一体で設けられてもよく、例えば、ロボット11の基端31の内部に設けられてもよい。
基端31は、設置されている。
マニピュレーターM1の一端は、基端31と接続されている。マニピュレーターM1の他端と、エンドエフェクターE1とが、これらの間に力センサー32を介して、接続されている。
ここで、マニピュレーターM1は、6軸垂直多関節型の構造を有しており、6個の関節を備える。それぞれの関節は、アクチュエーター(図示せず)を備える。そして、ロボット11では、6個の関節のそれぞれのアクチュエーターの動作によって、6軸の自由度の動作を行う。他の構成例として、5軸以下の自由度で動作を行うロボット、または、7軸以上の自由度で動作を行うロボットが用いられてもよい。
エンドエフェクターE1は、例えば、ハンド(例えば、汎用のハンド)であり、物体を把持することが可能な指部を備える。他の構成例として、エンドエフェクターE1は、任意のものであってもよく、例えば、空気の吸引を利用して物体を吸着するもの、あるいは、磁力を利用して物体を寄せ付けるものなどであってもよい。
力センサー32は、受けた力またはモーメント(トルク)のうちの一方または両方を検出する。
マニピュレーターM1の一端は、基端31と接続されている。マニピュレーターM1の他端と、エンドエフェクターE1とが、これらの間に力センサー32を介して、接続されている。
ここで、マニピュレーターM1は、6軸垂直多関節型の構造を有しており、6個の関節を備える。それぞれの関節は、アクチュエーター(図示せず)を備える。そして、ロボット11では、6個の関節のそれぞれのアクチュエーターの動作によって、6軸の自由度の動作を行う。他の構成例として、5軸以下の自由度で動作を行うロボット、または、7軸以上の自由度で動作を行うロボットが用いられてもよい。
エンドエフェクターE1は、例えば、ハンド(例えば、汎用のハンド)であり、物体を把持することが可能な指部を備える。他の構成例として、エンドエフェクターE1は、任意のものであってもよく、例えば、空気の吸引を利用して物体を吸着するもの、あるいは、磁力を利用して物体を寄せ付けるものなどであってもよい。
力センサー32は、受けた力またはモーメント(トルク)のうちの一方または両方を検出する。
[ロボット制御装置]
ロボット制御装置12は、ケーブル13を介して、ロボット11を制御する。例えば、ロボット制御装置12は、マニピュレーターM1が有するそれぞれのアクチュエーター、力センサー32およびエンドエフェクターE1のそれぞれを制御する。
また、ロボット制御装置12は、ケーブル42を介して、カメラ41を制御することが可能である。
ロボット制御装置12は、力センサー32から、ケーブル13を介して、検出結果の情報を受信する。
また、ロボット制御装置12は、カメラ41から、ケーブル42を介して、画像の情報を受信する。
ロボット制御装置12は、ケーブル13を介して、ロボット11を制御する。例えば、ロボット制御装置12は、マニピュレーターM1が有するそれぞれのアクチュエーター、力センサー32およびエンドエフェクターE1のそれぞれを制御する。
また、ロボット制御装置12は、ケーブル42を介して、カメラ41を制御することが可能である。
ロボット制御装置12は、力センサー32から、ケーブル13を介して、検出結果の情報を受信する。
また、ロボット制御装置12は、カメラ41から、ケーブル42を介して、画像の情報を受信する。
図2は、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置12の概略的な構成例を示す図である。
ロボット制御装置12は、入力部81と、出力部82と、記憶部83と、制御部84を備える。
制御部84は、情報取得部91と、回転中心位置取得部92と、ロボット制御部93を備える。
ロボット制御装置12は、入力部81と、出力部82と、記憶部83と、制御部84を備える。
制御部84は、情報取得部91と、回転中心位置取得部92と、ロボット制御部93を備える。
入力部81は、外部から情報を入力する。一例として、入力部81は、キーボードあるいはマウスなどの操作部を備え、当該操作部に対してユーザー(人)により行われる操作の内容に応じた情報を入力する。他の例として、入力部81は、外部の装置(記憶媒体でもよい。)から情報を入力する。具体例として、入力部81は、ケーブル13を介して力センサー32による検出結果の情報などを入力(受信)し、また、ケーブル42を介してカメラ41による画像の情報を入力(受信)する。
出力部82は、外部に情報を出力する。一例として、出力部82は、表示部により情報を表示出力する。当該表示部は、例えば、画面を有するディスプレイ装置であり、当該画面に情報を表示出力する。他の例として、出力部82は、他の態様で情報を出力してもよく、例えば、音(音声を含む。)により情報を出力してもよい。他の例として、出力部82は、外部の装置(記憶媒体でもよい。)に情報を出力する。具体例として、出力部82は、ケーブル13を介してマニピュレーターM1、力センサー32およびエンドエフェクターE1に指示の情報を出力(送信)し、また、ケーブル42を介してカメラ41に指示の情報を出力(送信)する。
記憶部83は、情報を記憶する。一例として、記憶部83は、制御部84により使用される制御プログラムおよび各種のパラメーターの情報を記憶する。他の例として、記憶部83は、任意の情報を記憶してもよく、例えば、ロボット11を制御する際に使用される画像などの情報を記憶してもよい。
制御部84は、ロボット制御装置12において各種の制御を行う。制御部84は、例えば、記憶部83に記憶された制御プログラムおよび各種のパラメーターの情報に基づいて、各種の制御を行う。
制御部84は、ロボット制御装置12において各種の制御を行う。制御部84は、例えば、記憶部83に記憶された制御プログラムおよび各種のパラメーターの情報に基づいて、各種の制御を行う。
情報取得部91は、情報を取得する。情報取得部91は、例えば、入力部81により入力される情報あるいは記憶部83に記憶された情報のうちの1以上を取得する。
回転中心位置取得部92は、エンドエフェクターE1により把持されて組み付けられる対象物71について、回転中心位置(コンプライアンスセンターの位置)を特定する情報を取得する。回転中心位置取得部92は、当該回転中心位置を演算することで、当該情報を取得してもよい。
回転中心位置取得部92は、エンドエフェクターE1により把持されて組み付けられる対象物71について、回転中心位置(コンプライアンスセンターの位置)を特定する情報を取得する。回転中心位置取得部92は、当該回転中心位置を演算することで、当該情報を取得してもよい。
ロボット制御部93は、ロボット11の動作を制御する。具体的には、ロボット制御部93は、ケーブル13を介してマニピュレーターM1と通信することで、マニピュレーターM1の動作を制御する。また、ロボット制御部93は、ケーブル13を介してエンドエフェクターE1と通信することで、エンドエフェクターE1の動作を制御する。
ロボット制御部93は、ロボット11の動作を制御する際に、必要に応じて、力センサー32による検出結果の情報、あるいはカメラ41による画像の情報のうちの一方または両方を参照してもよい。
本実施形態では、ロボット制御部93は、回転中心位置取得部92により取得された回転中心位置に基づいて、対象物71を把持するロボット11の動作を制御する。
ロボット制御部93は、ロボット11の動作を制御する際に、必要に応じて、力センサー32による検出結果の情報、あるいはカメラ41による画像の情報のうちの一方または両方を参照してもよい。
本実施形態では、ロボット制御部93は、回転中心位置取得部92により取得された回転中心位置に基づいて、対象物71を把持するロボット11の動作を制御する。
[ロボットシステムにおいて行われる動作]
図3は、本発明の一実施形態に係るロボットシステム1において行われる処理の手順の一例を示す図である。
図3は、本発明の一実施形態に係るロボットシステム1において行われる処理の手順の一例を示す図である。
(ステップS1)
ロボット制御装置12のロボット制御部93がロボット11を制御することで、ロボット11のエンドエフェクターE1により操作対象物(対象物71)を把持する。そして、ステップS2の処理へ移行する。
ロボット制御装置12のロボット制御部93がロボット11を制御することで、ロボット11のエンドエフェクターE1により操作対象物(対象物71)を把持する。そして、ステップS2の処理へ移行する。
(ステップS2)
ロボット制御装置12のロボット制御部93がロボット11を制御することで、ロボット11のエンドエフェクターE1により把持された操作対象物(対象物71)を、テーブル51に載置された組付対象物(対象物72)の近傍に移動させる。そして、ステップS3の処理へ移行する。
ここで、近傍としては、任意の範囲が用いられてもよく、例えば、あらかじめ、2個の対象物71、72の間の距離が所定値以下である範囲が近傍であると設定されてもよい。
ロボット制御装置12のロボット制御部93がロボット11を制御することで、ロボット11のエンドエフェクターE1により把持された操作対象物(対象物71)を、テーブル51に載置された組付対象物(対象物72)の近傍に移動させる。そして、ステップS3の処理へ移行する。
ここで、近傍としては、任意の範囲が用いられてもよく、例えば、あらかじめ、2個の対象物71、72の間の距離が所定値以下である範囲が近傍であると設定されてもよい。
(ステップS3)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92が、対象物71を対象物72に組み付ける場合における回転中心位置を演算して、当該回転中心位置を特定する情報を取得し、当該回転中心位置を設定する。そして、ステップS4の処理へ移行する。
ここで、当該回転中心位置を特定する情報は、例えば、ロボット制御装置12により使用される座標系における座標値であってもよい。当該座標系は、例えば、ロボット座標系であってもよい。当該座標系は、例えば、3次元の直交座標系であってもよい。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92が、対象物71を対象物72に組み付ける場合における回転中心位置を演算して、当該回転中心位置を特定する情報を取得し、当該回転中心位置を設定する。そして、ステップS4の処理へ移行する。
ここで、当該回転中心位置を特定する情報は、例えば、ロボット制御装置12により使用される座標系における座標値であってもよい。当該座標系は、例えば、ロボット座標系であってもよい。当該座標系は、例えば、3次元の直交座標系であってもよい。
また、本実施形態では、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、対象物71の形状の情報および対象物72の形状の情報に基づいて、回転中心位置を計算する。対象物71の形状の情報および対象物72の形状の情報は、それぞれ、例えば、あらかじめ計測等されて記憶部(例えば、記憶部83)に記憶されていてもよく、あるいは、カメラ41による撮像画像に基づいて制御部84により検出されて記憶部(例えば、記憶部83)に記憶されてもよい。
(ステップS4)
ロボット制御装置12のロボット制御部93が力制御(例えば、インピーダンス制御)を用いてロボット11を制御することで、ロボット11のエンドエフェクターE1により把持された操作対象物(対象物71)を、テーブル51に載置された組付対象物(対象物72)に押し付けて組み付ける。
ここで、ロボット制御装置12のロボット制御部93は、対象物71を対象物72に接触させて、回転中心位置を中心として対象物71を回転させることで、当該対象物71を移動させて、当該対象物71を当該対象物72に組み付ける。
また、ロボット制御装置12のロボット制御部93は、力センサー32による検出結果の情報に基づいてロボット11を制御することで、力制御を用いてロボット11を制御する。
また、本実施形態では、ロボット制御装置12のロボット制御部93は、対象物71と対象物72とが接触していない状態から、対象物71が対象物72の嵌合部に嵌合する方向に向かって、対象物71を対象物72に接触させる。
ロボット制御装置12のロボット制御部93が力制御(例えば、インピーダンス制御)を用いてロボット11を制御することで、ロボット11のエンドエフェクターE1により把持された操作対象物(対象物71)を、テーブル51に載置された組付対象物(対象物72)に押し付けて組み付ける。
ここで、ロボット制御装置12のロボット制御部93は、対象物71を対象物72に接触させて、回転中心位置を中心として対象物71を回転させることで、当該対象物71を移動させて、当該対象物71を当該対象物72に組み付ける。
また、ロボット制御装置12のロボット制御部93は、力センサー32による検出結果の情報に基づいてロボット11を制御することで、力制御を用いてロボット11を制御する。
また、本実施形態では、ロボット制御装置12のロボット制御部93は、対象物71と対象物72とが接触していない状態から、対象物71が対象物72の嵌合部に嵌合する方向に向かって、対象物71を対象物72に接触させる。
なお、本フローにおいて、ステップS3の処理は、ステップS4の処理よりも前のタイミングで行われればよく、他の構成例として、ステップS1の処理よりも前のタイミング(例えば、本フローの処理の開始の直後)で行われてもよく、あるいは、ステップS1の処理とステップS2の処理との間のタイミングで行われてもよい。
また、他の構成例として、ステップS3の処理は、本フローの処理に対して事前に行われてもよく、この場合、本フローの処理が開始される前に、あらかじめ、回転中心位置が設定される。
また、他の構成例として、ステップS3の処理は、本フローの処理に対して事前に行われてもよく、この場合、本フローの処理が開始される前に、あらかじめ、回転中心位置が設定される。
図4は、本発明の一実施形態に係る回転中心位置を演算する処理の手順の一例を示す図である。
(ステップS21)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、合計N(本実施形態では、Nは2以上の整数とする。)個の接触状態を決定する。そして、ステップS22の処理へ移行する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、合計N(本実施形態では、Nは2以上の整数とする。)個の接触状態を決定する。そして、ステップS22の処理へ移行する。
(ステップS22)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、パラメーターであるi(iは0以上の整数とする。)を0に設定する(i=0)。そして、ステップS23の処理へ移行する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、パラメーターであるi(iは0以上の整数とする。)を0に設定する(i=0)。そして、ステップS23の処理へ移行する。
(ステップS23)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、i番目の接触状態における所定の領域を計算する。そして、ステップS24の処理へ移行する。
ここで、所定の領域としては、i番目の接触状態における回転中心位置(コンプライアンスセンターの位置)の領域が用いられる。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、i番目の接触状態における所定の領域を計算する。そして、ステップS24の処理へ移行する。
ここで、所定の領域としては、i番目の接触状態における回転中心位置(コンプライアンスセンターの位置)の領域が用いられる。
(ステップS24)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、i番目の接触状態における所定の領域が存在するか否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、当該所定の領域が存在すると判定した場合には(ステップS24:YES)、ステップS25の処理へ移行し、また、当該所定の領域が存在しないと判定した場合には(ステップS24:NO)、本フローの処理を終了する。
ここで、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、当該所定の領域を計算したが、解が無かった場合に、当該所定の領域は存在しないと判定する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、i番目の接触状態における所定の領域が存在するか否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、当該所定の領域が存在すると判定した場合には(ステップS24:YES)、ステップS25の処理へ移行し、また、当該所定の領域が存在しないと判定した場合には(ステップS24:NO)、本フローの処理を終了する。
ここで、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、当該所定の領域を計算したが、解が無かった場合に、当該所定の領域は存在しないと判定する。
(ステップS25)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iがNよりも小さい(つまり、i<N)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iがNよりも小さいと判定した場合(ステップS25:YES)、ステップS26の処理へ移行し、また、iがNよりも小さくないと判定した場合(ステップS25:NO)、ステップS27の処理へ移行する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iがNよりも小さい(つまり、i<N)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iがNよりも小さいと判定した場合(ステップS25:YES)、ステップS26の処理へ移行し、また、iがNよりも小さくないと判定した場合(ステップS25:NO)、ステップS27の処理へ移行する。
(ステップS26)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iを1だけ増加させる。そして、ステップS23の処理へ移行する。
ここで、ステップS23〜ステップS26の処理のループでは、iが0から(N−1)まで(つまり、N個)について、所定の領域を計算している。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iを1だけ増加させる。そして、ステップS23の処理へ移行する。
ここで、ステップS23〜ステップS26の処理のループでは、iが0から(N−1)まで(つまり、N個)について、所定の領域を計算している。
(ステップS27)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iを0に設定する(i=0)。そして、ステップS28の処理へ移行する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iを0に設定する(i=0)。そして、ステップS28の処理へ移行する。
(ステップS28)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iが0であるときの所定の領域を共通領域Sとする。そして、ステップS29の処理へ移行する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iが0であるときの所定の領域を共通領域Sとする。そして、ステップS29の処理へ移行する。
(ステップS29)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iを1だけ増加させる。そして、ステップS30の処理へ移行する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iを1だけ増加させる。そして、ステップS30の処理へ移行する。
(ステップS30)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iがNよりも小さい(つまり、i<N)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iがNよりも小さいと判定した場合(ステップS30:YES)、ステップS31の処理へ移行し、また、iがNよりも小さくないと判定した場合(ステップS30:NO)、本フローの処理を終了する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iがNよりも小さい(つまり、i<N)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、iがNよりも小さいと判定した場合(ステップS30:YES)、ステップS31の処理へ移行し、また、iがNよりも小さくないと判定した場合(ステップS30:NO)、本フローの処理を終了する。
(ステップS31)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、i番目の所定の領域と共通領域Sとで共通する領域が存在するか否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、i番目の所定の領域と共通領域Sとで共通する領域が存在すると判定した場合(ステップS31:YES)、ステップS32の処理へ移行し、また、i番目の所定の領域と共通領域Sとで共通する領域が存在しないと判定した場合(ステップS31:NO)、本フローの処理を終了する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、i番目の所定の領域と共通領域Sとで共通する領域が存在するか否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、i番目の所定の領域と共通領域Sとで共通する領域が存在すると判定した場合(ステップS31:YES)、ステップS32の処理へ移行し、また、i番目の所定の領域と共通領域Sとで共通する領域が存在しないと判定した場合(ステップS31:NO)、本フローの処理を終了する。
(ステップS32)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、i番目の所定の領域と共通領域Sとで共通する領域を、新たな共通領域Sとするように更新する。そして、ステップS29の処理へ移行する。
ここで、ステップS29〜ステップS32の処理のループでは、iが0から(N−1)まで(つまり、N個)について、所定の領域の共通領域を求めている。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、i番目の所定の領域と共通領域Sとで共通する領域を、新たな共通領域Sとするように更新する。そして、ステップS29の処理へ移行する。
ここで、ステップS29〜ステップS32の処理のループでは、iが0から(N−1)まで(つまり、N個)について、所定の領域の共通領域を求めている。
[2個の対象物の接触状態に基づく領域の計算]
図4に示されるステップS23の処理としては、図5および図6に示される第1例に係る処理と、図7および図8に示される第2例に係る処理がある。
2個の対象物の接触状態に基づく領域の計算について、図5および図6を用いて第1例を説明し、図7および図8を用いて第2例を説明する。
図4に示されるステップS23の処理としては、図5および図6に示される第1例に係る処理と、図7および図8に示される第2例に係る処理がある。
2個の対象物の接触状態に基づく領域の計算について、図5および図6を用いて第1例を説明し、図7および図8を用いて第2例を説明する。
図5は、本発明の一実施形態に係る2個の対象物111、131の接触状態の一例(第1例)を示す図である。図5の例では、2個の対象物111、131を側面から見た様子を示してある。
図5には、ロボット11により把持される対象物111(図1に示される対象物71に対応するもの)と、テーブル51に載置される対象物131(図1に示される対象物72に対応するもの)との接触状態の一例を示してある。なお、図5では、ロボット11およびテーブル51については、図示を省略してある。
図5には、ロボット11により把持される対象物111(図1に示される対象物71に対応するもの)と、テーブル51に載置される対象物131(図1に示される対象物72に対応するもの)との接触状態の一例を示してある。なお、図5では、ロボット11およびテーブル51については、図示を省略してある。
また、図5には、物体に固定された座標系(運動座標系)として、対象物111に固定されたxbyb直交座標系を示してあり、原点に0bを示してある。
また、図5には、xy直交座標系(静止座標系)とxbyb直交座標系との関係を示してある。
xbyb直交座標系は、xy直交座標系に対して、角度θ(θは実数である。)だけ回転しているとする。
また、図5には、対象物111が接する対象物131の辺(説明の便宜上、「辺j」と呼ぶ。)、2個の対象物111、131の接点(説明の便宜上、「点i」と呼ぶ。)、当該点iにおける当該辺jに対する垂直方向の単位ベクトルnij(ベクトルの記号は省略する。以下も同様。)が示されている。当該単位ベクトルnijは、対象物111から対象物131に向かう方向を有する。
また、図5には、対象物111が有する長方形の形状において、長い方の辺の半分の長さh、および短い方の辺の半分の長さwを示してある。
また、図5には、xy直交座標系(静止座標系)とxbyb直交座標系との関係を示してある。
xbyb直交座標系は、xy直交座標系に対して、角度θ(θは実数である。)だけ回転しているとする。
また、図5には、対象物111が接する対象物131の辺(説明の便宜上、「辺j」と呼ぶ。)、2個の対象物111、131の接点(説明の便宜上、「点i」と呼ぶ。)、当該点iにおける当該辺jに対する垂直方向の単位ベクトルnij(ベクトルの記号は省略する。以下も同様。)が示されている。当該単位ベクトルnijは、対象物111から対象物131に向かう方向を有する。
また、図5には、対象物111が有する長方形の形状において、長い方の辺の半分の長さh、および短い方の辺の半分の長さwを示してある。
ここで、式(1)〜式(6)を考える。式(1)〜式(6)における各パラメーターは、以下のものを表す。
xc bは、xbyb直交座標系における点Cの位置ベクトルを表す。点Cは、対象物111に固定された回転中心点(コンプライアンスセンターに相当する点)である。
xi bは、xbyb直交座標系における点iの位置ベクトル(座標)を表す。
rijは、正の実数を表す。
μは、2個の対象物111、131の摩擦係数を表す。
Rは、角度θの回転行列を表す。
aは、任意の実数を表す。
Iは、単位行列を表す。
Hは、歪対称行列を表し、θ=90度である場合におけるRを表す。
mは、点iにおける摩擦力によって回転中心点の周りに働くモーメントを表す。
θは、姿勢誤差を表し、0以上で、θmax(θmaxは0よりも大きい値)以下であるとする。なお、θmaxは、摩擦が無い場合における姿勢誤差の最大値を表す。
xc bは、xbyb直交座標系における点Cの位置ベクトルを表す。点Cは、対象物111に固定された回転中心点(コンプライアンスセンターに相当する点)である。
xi bは、xbyb直交座標系における点iの位置ベクトル(座標)を表す。
rijは、正の実数を表す。
μは、2個の対象物111、131の摩擦係数を表す。
Rは、角度θの回転行列を表す。
aは、任意の実数を表す。
Iは、単位行列を表す。
Hは、歪対称行列を表し、θ=90度である場合におけるRを表す。
mは、点iにおける摩擦力によって回転中心点の周りに働くモーメントを表す。
θは、姿勢誤差を表し、0以上で、θmax(θmaxは0よりも大きい値)以下であるとする。なお、θmaxは、摩擦が無い場合における姿勢誤差の最大値を表す。
図6は、本発明の一実施形態に係る2個の対象物111、131の接触状態に基づく領域を計算する処理の手順の一例(第1例)を示す図である。
(ステップS51)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、m’が0以上である(m’≧0)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、m’が0以上であると判定した場合(ステップS51:YES)、ステップS52の処理へ移行し、また、m’が0以上ではないと判定した場合(ステップS51:NO)、ステップS55の処理へ移行する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、m’が0以上である(m’≧0)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、m’が0以上であると判定した場合(ステップS51:YES)、ステップS52の処理へ移行し、また、m’が0以上ではないと判定した場合(ステップS51:NO)、ステップS55の処理へ移行する。
(ステップS52)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(θ−α)が0以上である(sin(θ−α)≧0)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(θ−α)が0以上であると判定した場合(ステップS52:YES)、ステップS53の処理へ移行し、また、sin(θ−α)が0以上ではないと判定した場合(ステップS52:NO)、ステップS54の処理へ移行する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(θ−α)が0以上である(sin(θ−α)≧0)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(θ−α)が0以上であると判定した場合(ステップS52:YES)、ステップS53の処理へ移行し、また、sin(θ−α)が0以上ではないと判定した場合(ステップS52:NO)、ステップS54の処理へ移行する。
(ステップS53)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以上である領域(yc−h≧F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以上である領域(yc−h≧F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
(ステップS54)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以下である領域(yc−h≦F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以下である領域(yc−h≦F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
(ステップS55)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(θ−α)が0以上である(sin(θ−α)≧0)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(θ−α)が0以上であると判定した場合(ステップS55:YES)、ステップS56の処理へ移行し、また、sin(θ−α)が0以上ではないと判定した場合(ステップS55:NO)、ステップS57の処理へ移行する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(θ−α)が0以上である(sin(θ−α)≧0)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(θ−α)が0以上であると判定した場合(ステップS55:YES)、ステップS56の処理へ移行し、また、sin(θ−α)が0以上ではないと判定した場合(ステップS55:NO)、ステップS57の処理へ移行する。
(ステップS56)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以下である領域(yc−h≦F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以下である領域(yc−h≦F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
(ステップS57)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以上である領域(yc−h≧F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以上である領域(yc−h≧F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
図7は、本発明の一実施形態に係る2個の対象物111、131の接触状態の一例(第2例)を示す図である。図7の例では、2個の対象物111、131を側面から見た様子を示してある。
なお、図7および図8の説明では、説明の便宜上、図5および図6の説明と同じ符号およびパラメーターの記号を用いる。
図7には、ロボット11により把持される対象物111(図1に示される対象物71に対応するもの)と、テーブル51に載置される対象物131(図1に示される対象物72に対応するもの)との接触状態の一例を示してある。なお、図7では、ロボット11およびテーブル51については、図示を省略してある。
なお、図7および図8の説明では、説明の便宜上、図5および図6の説明と同じ符号およびパラメーターの記号を用いる。
図7には、ロボット11により把持される対象物111(図1に示される対象物71に対応するもの)と、テーブル51に載置される対象物131(図1に示される対象物72に対応するもの)との接触状態の一例を示してある。なお、図7では、ロボット11およびテーブル51については、図示を省略してある。
また、図7には、物体に固定された座標系(運動座標系)として、対象物111に固定されたxbyb直交座標系を示してあり、原点に0bを示してある。
また、図7には、xy直交座標系(静止座標系)とxbyb直交座標系との関係を示してある。
xbyb直交座標系は、xy直交座標系に対して、角度θ(θは実数である。)だけ回転しているとする。
また、図7には、対象物131が接する対象物111の辺(説明の便宜上、「辺i」と呼ぶ。)、2個の対象物111、131の接点(説明の便宜上、「点j」と呼ぶ。)、当該点jにおける当該辺iに対する垂直方向の単位ベクトルnijを示してある。当該単位ベクトルnijは、対象物111から対象物131に向かう方向を有する。
また、図7には、対象物111が有する長方形の形状において、長い方の辺の半分の長さh、および短い方の辺の半分の長さwを示してある。
また、図7には、xy直交座標系(静止座標系)とxbyb直交座標系との関係を示してある。
xbyb直交座標系は、xy直交座標系に対して、角度θ(θは実数である。)だけ回転しているとする。
また、図7には、対象物131が接する対象物111の辺(説明の便宜上、「辺i」と呼ぶ。)、2個の対象物111、131の接点(説明の便宜上、「点j」と呼ぶ。)、当該点jにおける当該辺iに対する垂直方向の単位ベクトルnijを示してある。当該単位ベクトルnijは、対象物111から対象物131に向かう方向を有する。
また、図7には、対象物111が有する長方形の形状において、長い方の辺の半分の長さh、および短い方の辺の半分の長さwを示してある。
ここで、角度θ=0として、式(1)〜式(6)を考える。
図8は、本発明の一実施形態に係る2個の対象物111、131の接触状態に基づく領域を計算する処理の手順の一例(第2例)を示す図である。
(ステップS71)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、m’が0以上である(m’≧0)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、m’が0以上であると判定した場合(ステップS71:YES)、ステップS72の処理へ移行し、また、m’が0以上ではないと判定した場合(ステップS71:NO)、ステップS75の処理へ移行する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、m’が0以上である(m’≧0)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、m’が0以上であると判定した場合(ステップS71:YES)、ステップS72の処理へ移行し、また、m’が0以上ではないと判定した場合(ステップS71:NO)、ステップS75の処理へ移行する。
(ステップS72)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(−α)が0以上である(sin(−α)≧0)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(−α)が0以上であると判定した場合(ステップS72:YES)、ステップS73の処理へ移行し、また、sin(−α)が0以上ではないと判定した場合(ステップS72:NO)、ステップS74の処理へ移行する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(−α)が0以上である(sin(−α)≧0)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(−α)が0以上であると判定した場合(ステップS72:YES)、ステップS73の処理へ移行し、また、sin(−α)が0以上ではないと判定した場合(ステップS72:NO)、ステップS74の処理へ移行する。
(ステップS73)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1(第2例では、θ=0としてある。)以上である領域(yc−h≧F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1(第2例では、θ=0としてある。)以上である領域(yc−h≧F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
(ステップS74)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以下である領域(yc−h≦F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以下である領域(yc−h≦F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
(ステップS75)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(−α)が0以上である(sin(−α)≧0)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(−α)が0以上であると判定した場合(ステップS75:YES)、ステップS76の処理へ移行し、また、sin(−α)が0以上ではないと判定した場合(ステップS75:NO)、ステップS77の処理へ移行する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(−α)が0以上である(sin(−α)≧0)か否かを判定する。
この判定の結果、ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、sin(−α)が0以上であると判定した場合(ステップS75:YES)、ステップS76の処理へ移行し、また、sin(−α)が0以上ではないと判定した場合(ステップS75:NO)、ステップS77の処理へ移行する。
(ステップS76)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以下である領域(yc−h≦F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以下である領域(yc−h≦F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
(ステップS77)
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以上である領域(yc−h≧F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
ロボット制御装置12の回転中心位置取得部92は、(yc−h)がF1以上である領域(yc−h≧F1である領域)を設定して、本フローの処理を終了する。
[回転中心(コンプライアンスセンター)の設定可能領域]
図9〜図30を参照して、コンプライアンスセンターの設定可能領域について説明する。
なお、図9〜図30を用いた説明では、説明の便宜上、同じものについては同じ符号を付して説明する。
図9〜図30の例では、2個の対象物211、231(図1の例では、それぞれ、対象物71、72に対応するもの)を側面から見た様子に基づく処理を行う場合を示す。
図9〜図30を参照して、コンプライアンスセンターの設定可能領域について説明する。
なお、図9〜図30を用いた説明では、説明の便宜上、同じものについては同じ符号を付して説明する。
図9〜図30の例では、2個の対象物211、231(図1の例では、それぞれ、対象物71、72に対応するもの)を側面から見た様子に基づく処理を行う場合を示す。
コンプライアンスセンターの計算を行うに際して、まず、対象物211を対象物231に対して傾けた状態を初期状態に設定して、対象物211の所定の面と対象物231の所定の面との接触について、すべての接触状態を求める。接触状態を求める処理は、例えば、人(ユーザー)によって行われてもよく、または、ロボット制御装置12などによって自動的に行われてもよい。
そして、求められたすべての接触状態について、2個の対象物211、231の接点における接線に対する法線方向の力により発生するトルクが終状態に近づく方向となるコンプライアンスセンターの領域(設定可能領域)を評価する値(評価値)を求める。
そして、求められたすべての接触状態について、2個の対象物211、231の接点における接線に対する法線方向の力により発生するトルクが終状態に近づく方向となるコンプライアンスセンターの領域(設定可能領域)を評価する値(評価値)を求める。
ここで、当該評価値は、コンプライアンスセンターの設定可能領域を表すものであり、例えば、当該設定可能領域(自体)を表す関数の値、あるいは当該設定可能領域に関するパラメーターの値などが用いられてもよい。当該設定可能領域に関するパラメーターの値としては、例えば、当該設定可能領域を特定するパラメーターの値が用いられてもよい。
また、当該評価値は、例えば、対象物211、231の組み付け作業がロボット11により行われる前にあらかじめ求められていてもよく、または、対象物211、231の組み付け作業がロボット11により行われるときにリアルタイムに求められて使用されてもよい。
なお、非特許文献1に記載されている理論については詳しい説明を省略するが、非特許文献1に記載された内容あるいは他の公知技術の内容がコンプライアンスセンターの設定可能領域を計算する際に利用されてもよい。
また、当該評価値は、例えば、対象物211、231の組み付け作業がロボット11により行われる前にあらかじめ求められていてもよく、または、対象物211、231の組み付け作業がロボット11により行われるときにリアルタイムに求められて使用されてもよい。
なお、非特許文献1に記載されている理論については詳しい説明を省略するが、非特許文献1に記載された内容あるいは他の公知技術の内容がコンプライアンスセンターの設定可能領域を計算する際に利用されてもよい。
<第1接触状態>
図9は、本発明の一実施形態に係る第1接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域311の一例を示す図である。
図9には、2個の対象物211、231が接触している状態(第1接触状態)を示してある。
第1接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の頂点が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠き(当該凹部の奥の側に対して斜め方向に設けられた切り欠き)に接触している。
図9は、本発明の一実施形態に係る第1接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域311の一例を示す図である。
図9には、2個の対象物211、231が接触している状態(第1接触状態)を示してある。
第1接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の頂点が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠き(当該凹部の奥の側に対して斜め方向に設けられた切り欠き)に接触している。
図9の例では、対象物211に関し、対象物231と接触する点を通る所定の直線L1によって、コンプライアンスセンターの設定可能領域311が区切られている。
<第2接触状態>
図10は、本発明の一実施形態に係る第2接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域321の一例を示す図である。
図10には、2個の対象物211、231が接触している状態(第2接触状態)を示してある。
第2接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の頂点が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠き(当該凹部の奥の側に対して斜め方向に設けられた切り欠き)に接触している。
図10は、本発明の一実施形態に係る第2接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域321の一例を示す図である。
図10には、2個の対象物211、231が接触している状態(第2接触状態)を示してある。
第2接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の頂点が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠き(当該凹部の奥の側に対して斜め方向に設けられた切り欠き)に接触している。
図10の例では、対象物211に関し、対象物231と接触する点を通る所定の直線L2によって、コンプライアンスセンターの設定可能領域321が区切られている。
なお、図9の例(第1接触状態)と図10の例(第2接触状態)とでは、対象物211が対象物231に対して接触する頂点の位置が左と右とで異なっている。
なお、図9の例(第1接触状態)と図10の例(第2接触状態)とでは、対象物211が対象物231に対して接触する頂点の位置が左と右とで異なっている。
<第3接触状態>
図11は、本発明の一実施形態に係る第3接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域331の一例を示す図である。
図11には、2個の対象物211、231が接触している状態(第3接触状態)を示してある。
第3接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の辺における1個の点(頂点以外の点)が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠き(当該凹部の奥の側に対して斜め方向に設けられた切り欠き)に接触している。
図11は、本発明の一実施形態に係る第3接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域331の一例を示す図である。
図11には、2個の対象物211、231が接触している状態(第3接触状態)を示してある。
第3接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の辺における1個の点(頂点以外の点)が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠き(当該凹部の奥の側に対して斜め方向に設けられた切り欠き)に接触している。
図11の例では、対象物211に関し、対象物231と接触する点が存在する辺の頂点(一方の頂点)を通る所定の直線L3によって、コンプライアンスセンターの設定可能領域331が区切られている。
<第4接触状態>
図12は、本発明の一実施形態に係る第4接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域341の一例を示す図である。
図12には、2個の対象物211、231が接触している状態(第4接触状態)を示してある。
第4接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の辺における1個の点(頂点以外の点)が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠き(当該凹部の奥の側に対して斜め方向に設けられた切り欠き)に接触しているとともに、当該辺に対して対向する辺の頂点(一方の頂点)が、当該対象物231が有する凹部の開口部の切り欠きに接触している。
図12は、本発明の一実施形態に係る第4接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域341の一例を示す図である。
図12には、2個の対象物211、231が接触している状態(第4接触状態)を示してある。
第4接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の辺における1個の点(頂点以外の点)が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠き(当該凹部の奥の側に対して斜め方向に設けられた切り欠き)に接触しているとともに、当該辺に対して対向する辺の頂点(一方の頂点)が、当該対象物231が有する凹部の開口部の切り欠きに接触している。
図12の例では、対象物211に関し、対象物231と接触する点(前記した頂点)を通る所定の直線L4−1と、対象物231と接触する点(前記した頂点以外の点)に基づく直線L4−2によって、コンプライアンスセンターの設定可能領域341が区切られている。
<第5接触状態>
図13は、本発明の一実施形態に係る第5接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域351の一例を示す図である。
図13には、2個の対象物211、231が接触している状態(第5接触状態)を示してある。
第5接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の辺における1個の点(頂点以外の点)が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠き(当該凹部の奥の側に対して斜め方向に設けられた切り欠き)に接触しているとともに、当該辺に対して対向する辺の頂点(一方の頂点)が、当該対象物231が有する凹部の開口部の切り欠きよりも奥の箇所に接触している。
図13は、本発明の一実施形態に係る第5接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域351の一例を示す図である。
図13には、2個の対象物211、231が接触している状態(第5接触状態)を示してある。
第5接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の辺における1個の点(頂点以外の点)が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠き(当該凹部の奥の側に対して斜め方向に設けられた切り欠き)に接触しているとともに、当該辺に対して対向する辺の頂点(一方の頂点)が、当該対象物231が有する凹部の開口部の切り欠きよりも奥の箇所に接触している。
図13の例では、対象物211に関し、対象物231と接触する点(前記した頂点以外の点)に基づく直線L5−1と、対象物231と接触する点(前記した頂点)を通る所定の直線L5−2とによって、コンプライアンスセンターの設定可能領域351が区切られている。
<第6接触状態>
図14は、本発明の一実施形態に係る第6接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域361の一例を示す図である。
図14には、2個の対象物211、231が接触している状態(第6接触状態)を示してある。
第6接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の頂点が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠きよりも奥の箇所に接触している。
図14は、本発明の一実施形態に係る第6接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域361の一例を示す図である。
図14には、2個の対象物211、231が接触している状態(第6接触状態)を示してある。
第6接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の頂点が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠きよりも奥の箇所に接触している。
図14の例では、対象物211に関し、対象物231と接触する点(前記した頂点)を通る所定の直線L6によって、コンプライアンスセンターの設定可能領域361が区切られている。
<第7接触状態>
図15は、本発明の一実施形態に係る第7接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域371の一例を示す図である。
図15には、2個の対象物211、231が接触している状態(第7接触状態)を示してある。
第7接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の辺における1個の点(頂点以外の点)が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠き(当該凹部の奥の側に対して斜め方向に設けられた切り欠き)に接触しているとともに、当該長方形の当該辺の頂点(一方の頂点であり、説明の便宜上、「頂点Q1」と呼ぶ。)が、当該対象物231が有する凹部の底の辺に接触しており、かつ、当該長方形の当該辺に対して対向する辺の頂点(一方の頂点であり、説明の便宜上、「頂点Q2」と呼ぶ。)が、当該対象物231が有する凹部の開口部の切り欠きよりも奥の箇所に接触している。
図15は、本発明の一実施形態に係る第7接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域371の一例を示す図である。
図15には、2個の対象物211、231が接触している状態(第7接触状態)を示してある。
第7接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の辺における1個の点(頂点以外の点)が、対象物231が有する凹部の開口部の切り欠き(当該凹部の奥の側に対して斜め方向に設けられた切り欠き)に接触しているとともに、当該長方形の当該辺の頂点(一方の頂点であり、説明の便宜上、「頂点Q1」と呼ぶ。)が、当該対象物231が有する凹部の底の辺に接触しており、かつ、当該長方形の当該辺に対して対向する辺の頂点(一方の頂点であり、説明の便宜上、「頂点Q2」と呼ぶ。)が、当該対象物231が有する凹部の開口部の切り欠きよりも奥の箇所に接触している。
図15の例では、対象物211に関し、対象物231と接触する点(前記した頂点以外の点)に基づく直線L7−1と、当該対象物231と接触する点(前記した頂点Q2)を通る所定の直線L7−2と、当該対象物231と接触する点(前記した頂点Q1)を通る所定の直線L7−3とによって、コンプライアンスセンターの設定可能領域371が区切られている。
なお、図15の例では、直線7−2と直線L−3とは直交している。
なお、図15の例では、直線7−2と直線L−3とは直交している。
<第8接触状態(終状態)>
図16は、本発明の一実施形態に係る第8接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域381の一例を示す図である。
図16には、2個の対象物211、231が接触している状態(第8接触状態)を示してある。
第8接触状態では、対象物211が対象物231の凹部に嵌合されている。そして、第8接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の辺が、対象物231の凹部の底に接触している。
図16は、本発明の一実施形態に係る第8接触状態におけるコンプライアンスセンターの設定可能領域381の一例を示す図である。
図16には、2個の対象物211、231が接触している状態(第8接触状態)を示してある。
第8接触状態では、対象物211が対象物231の凹部に嵌合されている。そして、第8接触状態では、対象物211が有する長方形の形状における1個の辺が、対象物231の凹部の底に接触している。
図16の例では、対象物211に関し、対象物231と接触する辺における一方の頂点を通る所定の2本の直線L8−1、L8−2と、当該辺における他方の頂点を通る所定の2本の直線L8−3、L8−4とによって、コンプライアンスセンターの設定可能領域381が区切られている。
<回転中心(コンプライアンスセンター)の設定可能領域の共通領域>
図17〜図30を用いて、コンプライアンスセンターの設定可能領域の共通領域について説明する。
本実施形態では、第1接触状態から第8接触状態までについて、コンプライアンスセンターの設定可能領域311、321、331、341、351、361、371、381の共通領域を求める。
図17〜図30を用いて、コンプライアンスセンターの設定可能領域の共通領域について説明する。
本実施形態では、第1接触状態から第8接触状態までについて、コンプライアンスセンターの設定可能領域311、321、331、341、351、361、371、381の共通領域を求める。
図17は、本発明の一実施形態に係るコンプライアンスセンターの設定可能領域311、321、331、341、351、361、371、381の共通領域411の一例を示す図である。
図17には、対象物211に関し、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L7−1、直線L8−4を示してある。本実施形態では、図17に示される5本の直線によって、図9〜図16に示される全ての直線が考慮される。
また、図17には、コンプライアンスセンターの設定可能領域311、321、331、341、351、361、371、381の共通領域411を示してある。
図17には、対象物211に関し、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L7−1、直線L8−4を示してある。本実施形態では、図17に示される5本の直線によって、図9〜図16に示される全ての直線が考慮される。
また、図17には、コンプライアンスセンターの設定可能領域311、321、331、341、351、361、371、381の共通領域411を示してある。
また、図17には、対象物211が有する長方形の形状における短辺の長さWpおよび長辺の長さHpを示してある。
また、図17には、直線L3と直線L8−4との交点(点p1)、直線L1と直線L3との交点(点p2)、直線L1が通る長方形の頂点(点p3)、直線L4−2と直線L3との交点(点p42−3)、直線L4−2と直線L8−4との交点(点p42−84)を示してある。
また、図17には、直線L3と直線L8−4との交点(点p1)、直線L1と直線L3との交点(点p2)、直線L1が通る長方形の頂点(点p3)、直線L4−2と直線L3との交点(点p42−3)、直線L4−2と直線L8−4との交点(点p42−84)を示してある。
また、直線L3が通る頂点を含む長辺(図17の例では、右側の長辺)において、直線L3と当該長辺との交点と、直線L4−2と当該長辺との交点と、の間の長さをhL4−2とする。
また、直線L3が通る頂点を含む長辺(図17の例では、右側の長辺)において、直線L3と当該長辺との交点と、直線L7−1と当該長辺との交点と、の間の長さをhL7−1とする。
また、直線L3が通る頂点を含む長辺(図17の例では、右側の長辺)において、直線L3と当該長辺との交点と、直線L7−1と当該長辺との交点と、の間の長さをhL7−1とする。
また、図17には、XY直交座標系を示してある。対象物211が有する長方形の形状における短辺の方向がX軸方向となっており、長辺の方向がY軸方向となっている。また、点p3が原点となっている。
ここで、それぞれの直線を次のように表す。なお、それぞれのパラメーターは、実数であるとする。
直線L1を式(7)で表す。直線L3を式(8)で表す。直線L4−2を式(9)で表す。直線L7−1を式(10)で表す。直線L8−4を式(11)で表す。
直線L1を式(7)で表す。直線L3を式(8)で表す。直線L4−2を式(9)で表す。直線L7−1を式(10)で表す。直線L8−4を式(11)で表す。
図18は、本発明の一実施形態に係る第4接触状態に関する計算を説明するための図である。
図18には、2個の対象物211、231について、第4接触状態を示してある。
図18には、対象物231が有する凹部(嵌合部)について、対象物211が有する長方形の形状における短辺の長さWpに対応する長さWh、長辺の長さHpに対応する長さHhを示してある。
また、図18には、当該長さHhを構成する2つの長さとして、当該凹部の開口部の切り欠きに相当する部分の長さCHと、当該切り欠きよりも奥の側に相当する部分の長さHh’を示してある。
ここで、長さWhは、Wh=Wp+2CL、で表される。CLはクリアランスの半分の値を表わしており、2CLはクリアランスの大きさとなる。
hL4−2は、WhとWpを用いて、式(12)により表される。
図18には、2個の対象物211、231について、第4接触状態を示してある。
図18には、対象物231が有する凹部(嵌合部)について、対象物211が有する長方形の形状における短辺の長さWpに対応する長さWh、長辺の長さHpに対応する長さHhを示してある。
また、図18には、当該長さHhを構成する2つの長さとして、当該凹部の開口部の切り欠きに相当する部分の長さCHと、当該切り欠きよりも奥の側に相当する部分の長さHh’を示してある。
ここで、長さWhは、Wh=Wp+2CL、で表される。CLはクリアランスの半分の値を表わしており、2CLはクリアランスの大きさとなる。
hL4−2は、WhとWpを用いて、式(12)により表される。
図19は、本発明の一実施形態に係る第7接触状態に関する計算を説明するための図である。
図19には、2個の対象物211、231について、第7接触状態を示してある。
hL7−1は、WhとWpとHh’を用いて、式(13)により表される。
図19には、2個の対象物211、231について、第7接触状態を示してある。
hL7−1は、WhとWpとHh’を用いて、式(13)により表される。
図17に示されるそれぞれの直線について、パラメーターを計算する。
直線L1(直線L4−1も同じ)について、パラメーター(a1、b1)は、式(14)で表される。
直線L3について、パラメーター(a3、b3)は、式(15)で表される。
直線L4−2について、パラメーター(a42、b42)は、式(16)で表される。
直線L7−1について、パラメーター(a71、b71)は、式(17)で表される。
直線L8−4について、パラメーター(a84、b84)は、式(18)で表される。
直線L1(直線L4−1も同じ)について、パラメーター(a1、b1)は、式(14)で表される。
直線L3について、パラメーター(a3、b3)は、式(15)で表される。
直線L4−2について、パラメーター(a42、b42)は、式(16)で表される。
直線L7−1について、パラメーター(a71、b71)は、式(17)で表される。
直線L8−4について、パラメーター(a84、b84)は、式(18)で表される。
ここで、β1=x1、γ1=y1として、点p1の座標p1(pβ1,pγ1)は、式(19)で表される。
また、β2=x2、γ2=y2として、点p2の座標p2(pβ2,pγ2)は、式(20)で表される。
また、β3=x3、γ3=y3として、点p3の座標p3(pβ3,pγ3)は、式(21)で表される。
また、β2=x2、γ2=y2として、点p2の座標p2(pβ2,pγ2)は、式(20)で表される。
また、β3=x3、γ3=y3として、点p3の座標p3(pβ3,pγ3)は、式(21)で表される。
また、式(22)に示される関数Yを定義する。bはY軸の切片を表す。
当該関数Yは、直線L4−2および直線L7−1と同じ傾き(μ)を持つ直線である。
本実施形態では、5本の直線である直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L7−1、直線L8−4により、共通領域411を定義している。ここで、これら5本の直線のうちの2本の直線である直線L4−2および直線L7−1を除いた3本の直線である直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L8−4の交点(点p1、点p2、点p3)によって基本の共通領域が生成される。そして、基本の共通領域に対して、さらに、残りの2本の直線(直線L4−2および直線L7−1)の位置関係によって共通領域の大きさが変化する。
当該関数Yは、直線L4−2および直線L7−1と同じ傾き(μ)を持つ直線である。
本実施形態では、5本の直線である直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L7−1、直線L8−4により、共通領域411を定義している。ここで、これら5本の直線のうちの2本の直線である直線L4−2および直線L7−1を除いた3本の直線である直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L8−4の交点(点p1、点p2、点p3)によって基本の共通領域が生成される。そして、基本の共通領域に対して、さらに、残りの2本の直線(直線L4−2および直線L7−1)の位置関係によって共通領域の大きさが変化する。
図20は、本発明の一実施形態に係る関数Y(式(22))が点p1を通る場合を示す図である。図20の例では、関数Yによって2本の直線(直線L4−2および直線L7−1)のうちの任意の一方の線を代表して表わしており、その線に関して(他方の線を無視した場合)、関数Yによって共通領域が変化する様子を表わしている。
図20には、図17と同様なXY直交座標系を示してある。
図20には、対象物211に関し、3本の直線である直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L8−4と、1本の直線を表す関数Yと、共通領域511を示してある。
また、図20には、対象物211が有する長方形の形状において直線L3が通る頂点(座標(Wp,0)の点)と、当該頂点を通る辺と関数Yの直線とが交わる点(交点)と、の間の長さh1が示されている。
図20には、図17と同様なXY直交座標系を示してある。
図20には、対象物211に関し、3本の直線である直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L8−4と、1本の直線を表す関数Yと、共通領域511を示してある。
また、図20には、対象物211が有する長方形の形状において直線L3が通る頂点(座標(Wp,0)の点)と、当該頂点を通る辺と関数Yの直線とが交わる点(交点)と、の間の長さh1が示されている。
この場合、関数Yが点p1を通るという条件からbが求まり、これにより、h1は式(23)のように表される。ここで、H1(μ)Wpは、Wpの関数を表わしている。また、H1(μ)は、μの関数であることを表わしている。
図21は、本発明の一実施形態に係る関数Y(式(22))が点p2を通る場合を示す図である。図21の例では、関数Yによって2本の直線(直線L4−2および直線L7−1)のうちの任意の一方の線を代表して表わしており、その線に関して(他方の線を無視した場合)、関数Yによって共通領域が変化する様子を表わしている。
図21には、図17と同様なXY直交座標系を示してある。
図21には、対象物211に関し、3本の直線である直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L8−4と、1本の直線を表す関数Yと、共通領域521を示してある。
また、図21には、対象物211が有する長方形の形状において直線L3が通る頂点(座標(Wp,0)の点)と、当該頂点を通る辺と関数Yの直線とが交わる点(交点)と、の間の長さh2が示されている。
図21には、図17と同様なXY直交座標系を示してある。
図21には、対象物211に関し、3本の直線である直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L8−4と、1本の直線を表す関数Yと、共通領域521を示してある。
また、図21には、対象物211が有する長方形の形状において直線L3が通る頂点(座標(Wp,0)の点)と、当該頂点を通る辺と関数Yの直線とが交わる点(交点)と、の間の長さh2が示されている。
この場合、関数Yが点p2を通るという条件からbが求まり、これにより、h2は式(24)のように表される。ここで、H2(μ)Wpは、Wpの関数を表わしている。また、H2(μ)は、μの関数であることを表わしている。
図22は、本発明の一実施形態に係る関数Y(式(22))が点p3を通る場合を示す図である。図22の例では、関数Yによって2本の直線(直線L4−2および直線L7−1)のうちの任意の一方の線を代表して表わしており、その線に関して(他方の線を無視した場合)、関数Yによって共通領域が変化する様子を表わしている。
図22には、図17と同様なXY直交座標系を示してある。
図22には、対象物211に関し、3本の直線である直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L8−4と、1本の直線を表す関数Yと、共通領域531を示してある。
また、図22には、対象物211が有する長方形の形状において直線L3が通る頂点(座標(Wp,0)の点)と、当該頂点を通る辺と関数Yの直線とが交わる点(交点)と、の間の長さh3が示されている。
なお、図22の例では、共通領域531は点となっている。
図22には、図17と同様なXY直交座標系を示してある。
図22には、対象物211に関し、3本の直線である直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L8−4と、1本の直線を表す関数Yと、共通領域531を示してある。
また、図22には、対象物211が有する長方形の形状において直線L3が通る頂点(座標(Wp,0)の点)と、当該頂点を通る辺と関数Yの直線とが交わる点(交点)と、の間の長さh3が示されている。
なお、図22の例では、共通領域531は点となっている。
この場合、関数Yが点p3を通るという条件からbが求まり、これにより、h3は式(25)のように表される。ここで、H3(μ)Wpは、Wpの関数を表わしている。また、H3(μ)は、μの関数であることを表わしている。
図23〜図26を用いて、直線L4−2に関する共通領域の変化を説明する。
式(26)〜式(29)に示される4個の条件(本実施形態において、条件A1〜条件A4と呼ぶ。)に応じて、共通領域が変化する。
式(26)〜式(29)に示される4個の条件(本実施形態において、条件A1〜条件A4と呼ぶ。)に応じて、共通領域が変化する。
図23は、本発明の一実施形態に係る直線L4−2に関する条件A1が成立する場合を示す図である。
図23には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L8−4と、共通領域611を示してある。なお、ここでは、直線L7−1の影響は考慮していない。
この場合、式(30)が成立する。
また、この場合、点p1、点p2、点p3を結んだ三角形の内部の領域が共通領域611となる。
図23には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L8−4と、共通領域611を示してある。なお、ここでは、直線L7−1の影響は考慮していない。
この場合、式(30)が成立する。
また、この場合、点p1、点p2、点p3を結んだ三角形の内部の領域が共通領域611となる。
図24は、本発明の一実施形態に係る直線L4−2に関する条件A2が成立する場合を示す図である。
図24には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L8−4と、共通領域621を示してある。なお、ここでは、直線L7−1の影響は考慮していない。
この場合、式(31)が成立する。
また、この場合、点p42−84(直線L4−2と直線L8−4との交点)、点p42−3(直線L4−2と直線L3との交点)、点p2、点p3を結んだ四角形の内部の領域が共通領域621となる。
図24には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L8−4と、共通領域621を示してある。なお、ここでは、直線L7−1の影響は考慮していない。
この場合、式(31)が成立する。
また、この場合、点p42−84(直線L4−2と直線L8−4との交点)、点p42−3(直線L4−2と直線L3との交点)、点p2、点p3を結んだ四角形の内部の領域が共通領域621となる。
図25は、本発明の一実施形態に係る直線L4−2に関する条件A3が成立する場合を示す図である。
図25には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L8−4と、共通領域631を示してある。なお、ここでは、直線L7−1の影響は考慮していない。
この場合、式(32)が成立する。
また、この場合、点p42−84(直線L4−2と直線L8−4との交点)、点p42−1(直線L4−2と直線L1との交点)、点p3を結んだ三角形の内部の領域が共通領域631となる。
なお、hL4−2=h3である場合には共通領域は無し(点)となる。
図25には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L8−4と、共通領域631を示してある。なお、ここでは、直線L7−1の影響は考慮していない。
この場合、式(32)が成立する。
また、この場合、点p42−84(直線L4−2と直線L8−4との交点)、点p42−1(直線L4−2と直線L1との交点)、点p3を結んだ三角形の内部の領域が共通領域631となる。
なお、hL4−2=h3である場合には共通領域は無し(点)となる。
図26は、本発明の一実施形態に係る直線L4−2に関する条件A4が成立する場合を示す図である。
図26には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L8−4を示してある。なお、ここでは、直線L7−1の影響は考慮していない。
この場合、式(33)が成立する。
また、この場合、共通領域は存在しない。
図26には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L8−4を示してある。なお、ここでは、直線L7−1の影響は考慮していない。
この場合、式(33)が成立する。
また、この場合、共通領域は存在しない。
図27〜図30を用いて、直線L7−1に関する共通領域の変化を説明する。
式(34)〜式(37)に示される4個の条件(本実施形態において、条件B1〜条件B4と呼ぶ。)に応じて、共通領域が変化する。
式(34)〜式(37)に示される4個の条件(本実施形態において、条件B1〜条件B4と呼ぶ。)に応じて、共通領域が変化する。
図27は、本発明の一実施形態に係る直線L7−1に関する条件B1が成立する場合を示す図である。
図27には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L7−1、直線L8−4と、共通領域711を示してある。なお、ここでは、直線L4−2については、一例として、条件A2が成立する場合を示して説明するが、他の場合であってもよく、他の場合には直線L4−2に応じて共通領域711が変化し得る。
図27の例の場合、式(38)が成立する。
また、この場合、点p42−84(直線L4−2と直線L8−4との交点)、点p42−3(直線L4−2と直線L3との交点)、点p2、点p3を結んだ四角形の内部の領域が共通領域711となる。
図27には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L7−1、直線L8−4と、共通領域711を示してある。なお、ここでは、直線L4−2については、一例として、条件A2が成立する場合を示して説明するが、他の場合であってもよく、他の場合には直線L4−2に応じて共通領域711が変化し得る。
図27の例の場合、式(38)が成立する。
また、この場合、点p42−84(直線L4−2と直線L8−4との交点)、点p42−3(直線L4−2と直線L3との交点)、点p2、点p3を結んだ四角形の内部の領域が共通領域711となる。
図28は、本発明の一実施形態に係る直線L7−1に関する条件B2が成立する場合を示す図である。
図28には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L7−1、直線L8−4と、共通領域721を示してある。
この場合、式(39)が成立する。
また、この場合、点p71−84(直線L7−1と直線L8−4との交点)、点p71−3(直線L7−1と直線L3との交点)、点p2、点p3を結んだ四角形の内部の領域が共通領域721となる。
なお、本例では、hL7−1<h1であるとしているが、hL7−1≧h1である場合には点p1、点p2、点p3を結んだ三角形の内部の領域が共通領域となる。
図28には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L7−1、直線L8−4と、共通領域721を示してある。
この場合、式(39)が成立する。
また、この場合、点p71−84(直線L7−1と直線L8−4との交点)、点p71−3(直線L7−1と直線L3との交点)、点p2、点p3を結んだ四角形の内部の領域が共通領域721となる。
なお、本例では、hL7−1<h1であるとしているが、hL7−1≧h1である場合には点p1、点p2、点p3を結んだ三角形の内部の領域が共通領域となる。
図29は、本発明の一実施形態に係る直線L7−1に関する条件B3が成立する場合を示す図である。
図29には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L7−1、直線L8−4と、共通領域731を示してある。
この場合、式(40)が成立する。
また、この場合、点p71−84(直線L7−1と直線L8−4との交点)、点p71−1(直線L7−1と直線L1との交点)、点p3を結んだ三角形の内部の領域が共通領域731となる。
なお、hL7−1=h3である場合には共通領域は無し(点)となる。
また、本例では、hL7−1≦hL4−2であるとしているが、hL7−1>hL4−2である場合には直線L4−2に応じて共通領域が変化し得る。
図29には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L7−1、直線L8−4と、共通領域731を示してある。
この場合、式(40)が成立する。
また、この場合、点p71−84(直線L7−1と直線L8−4との交点)、点p71−1(直線L7−1と直線L1との交点)、点p3を結んだ三角形の内部の領域が共通領域731となる。
なお、hL7−1=h3である場合には共通領域は無し(点)となる。
また、本例では、hL7−1≦hL4−2であるとしているが、hL7−1>hL4−2である場合には直線L4−2に応じて共通領域が変化し得る。
図30は、本発明の一実施形態に係る直線L7−1に関する条件B4が成立する場合を示す図である。
図30には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L7−1、直線L8−4を示してある。
この場合、式(41)が成立する。
また、この場合、共通領域は存在しない。
図30には、直線L1(直線L4−1と同じ)、直線L3、直線L4−2、直線L7−1、直線L8−4を示してある。
この場合、式(41)が成立する。
また、この場合、共通領域は存在しない。
上記のように、式(30)〜式(33)および式(38)〜式(40)に基づくと、共通領域は、対象物231の嵌合部(例えば、ペグインホール作業のホール)の縦横比(Hh’/Wh)と、当該嵌合部と対象物211(例えば、ペグインホール作業のペグ)との幅の比(Wh/Wp)によって、変化し得る。
このため、ロボット制御装置12あるいは人(ユーザー)などによって、これらのパラメーター(Hh’/Wh、Wh/Wp)の値を適度な値に設定し、共通領域に回転中心位置(コンプライアンスセンターの位置)を設定することで、2個の対象物211、231を組み付ける作業を実現することができる。
また、他の観点として、ロボット制御装置12あるいは人(ユーザー)などによって、対象物211(例えば、ペグインホール作業のペグ)をあらかじめ所定の向き(例えば、左右のいずれかの向き)に所定の角度だけ傾けておくように設定することで、2個の対象物211、231の接触状態のパターンを限定させて、共通領域が存在するようにすることも可能である。
このため、ロボット制御装置12あるいは人(ユーザー)などによって、これらのパラメーター(Hh’/Wh、Wh/Wp)の値を適度な値に設定し、共通領域に回転中心位置(コンプライアンスセンターの位置)を設定することで、2個の対象物211、231を組み付ける作業を実現することができる。
また、他の観点として、ロボット制御装置12あるいは人(ユーザー)などによって、対象物211(例えば、ペグインホール作業のペグ)をあらかじめ所定の向き(例えば、左右のいずれかの向き)に所定の角度だけ傾けておくように設定することで、2個の対象物211、231の接触状態のパターンを限定させて、共通領域が存在するようにすることも可能である。
ここで、回転中心位置(コンプライアンスセンターの位置)は、例えば、回転させる対象となる対象物211の内側(図9〜図30の例では、対象物211が有する長方形の形状の内側)に設定されてもよく、または、外側に設定されてもよい。
また、例えば、2個の対象物211、231のうちの一方または両方が複雑な形状を有するような場合に、該当する対象物(2個の対象物211、231のうちの一方または両方)について、簡易化した形状を仮想的に設定して、当該簡易化した形状に基づいて、回転中心位置(コンプライアンスセンターの位置)、あるいは、初期状態における2個の対象物211、231の接触状態(例えば、互いが傾く角度)などが決定されてもよい。また、当該角度は、例えば、2個の対象物211、231の組み付けが実現されるために初期状態において設定可能な2個の対象物211、231の傾き角度の上限値および下限値を求めた後に、その範囲(当該上限値と当該下限値との間の範囲)の内側で決定されてもよい。
また、例えば、2個の対象物211、231のうちの一方または両方が複雑な形状を有するような場合に、該当する対象物(2個の対象物211、231のうちの一方または両方)について、簡易化した形状を仮想的に設定して、当該簡易化した形状に基づいて、回転中心位置(コンプライアンスセンターの位置)、あるいは、初期状態における2個の対象物211、231の接触状態(例えば、互いが傾く角度)などが決定されてもよい。また、当該角度は、例えば、2個の対象物211、231の組み付けが実現されるために初期状態において設定可能な2個の対象物211、231の傾き角度の上限値および下限値を求めた後に、その範囲(当該上限値と当該下限値との間の範囲)の内側で決定されてもよい。
[変形例に係るロボットシステム]
図31は、本発明の変形例に係るロボットシステム1001の概略的な構成例を示す図である。
ロボットシステム1001は、ロボット1011と、テーブル1211と、ロボット11により把持される対象物1221(ワークの一例)と、テーブル1211に載置される対象物1222(ワークの一例)を備える。
図31は、本発明の変形例に係るロボットシステム1001の概略的な構成例を示す図である。
ロボットシステム1001は、ロボット1011と、テーブル1211と、ロボット11により把持される対象物1221(ワークの一例)と、テーブル1211に載置される対象物1222(ワークの一例)を備える。
ここで、ロボットシステム1001は、例えば、ロボット1011以外のもののうちの1以上を含まないと捉えられてもよい。
また、本変形例では、ロボット1011にロボット制御装置1151が内蔵されるが、他の構成例として、ロボット1011とロボット制御装置1151とが別体で構成されて、有線または無線の回線で通信可能に接続されてもよい。
また、本変形例では、ロボット1011に備えられたカメラ1111−1〜1111−2、1121−1〜1121−2(撮像装置の一例)が使用され得るが、他の構成例として、ロボットシステム1001は、さらに、ロボット1011とは別体のカメラを備えてもよい。
また、本変形例では、ロボット1011にロボット制御装置1151が内蔵されるが、他の構成例として、ロボット1011とロボット制御装置1151とが別体で構成されて、有線または無線の回線で通信可能に接続されてもよい。
また、本変形例では、ロボット1011に備えられたカメラ1111−1〜1111−2、1121−1〜1121−2(撮像装置の一例)が使用され得るが、他の構成例として、ロボットシステム1001は、さらに、ロボット1011とは別体のカメラを備えてもよい。
また、本変形例では、一方の対象物1221がロボット1011により把持され、他方の対象物1222がテーブル1211に載置されるが、他の構成例として、両方の対象物1221、1222のそれぞれが、ロボット1011が有する2個のエンドエフェクターE11、E12のそれぞれにより把持されてもよい。
なお、本変形例では、テーブル1211および対象物1221、1222は、図1に示されるテーブル51および対象物71、72と同じ(または、ほぼ同じ)であるとする。
なお、本変形例では、テーブル1211および対象物1221、1222は、図1に示されるテーブル51および対象物71、72と同じ(または、ほぼ同じ)であるとする。
[双腕ロボット]
ロボット1011は、腕部として2本の腕を有する双腕のロボットである。
ロボット1011は、上部にある頭部と、中央部にある胴体部と、下部にある台部(台の部分)と、胴体部に設けられた腕部を備える。
ロボット1011は、腕部として2本の腕を有する双腕のロボットである。
ロボット1011は、上部にある頭部と、中央部にある胴体部と、下部にある台部(台の部分)と、胴体部に設けられた腕部を備える。
ロボット1011は、一方の腕側の構成として、マニピュレーター(第1マニピュレーター)M11と、力センサー(第1力センサー)1131−1と、エンドエフェクター(第1エンドエフェクター)E11を備える。これらは一体化され、本変形例では、第1マニピュレーターM11と第1エンドエフェクターE11との間に第1力センサー1131−1を備える。
ロボット1011は、他方の腕側の構成として、マニピュレーター(第2マニピュレーター)M12と、力センサー(第2力センサー)1131−2と、エンドエフェクター(第2エンドエフェクター)E12を備える。これらは一体化され、本変形例では、第2マニピュレーターM12と第2エンドエフェクターE12との間に第2力センサー1131−2を備える。
ロボット1011は、他方の腕側の構成として、マニピュレーター(第2マニピュレーター)M12と、力センサー(第2力センサー)1131−2と、エンドエフェクター(第2エンドエフェクター)E12を備える。これらは一体化され、本変形例では、第2マニピュレーターM12と第2エンドエフェクターE12との間に第2力センサー1131−2を備える。
本変形例では、一方の腕側の構成(第1エンドエフェクターE11が取り付けられた第1マニピュレーターM11)により7軸の自由度の動作を行うことが可能であり、他方の腕側の構成(第2エンドエフェクターE12が取り付けられた第2マニピュレーターM12)により7軸の自由度の動作を行うことが可能であるが、他の構成例として、6軸以下または8軸以上の自由度の動作を行う構成が用いられてもよい。
ここで、マニピュレーターM11、M12は、7軸の自由度で動作する場合、6軸以下の自由度で動作する場合と比較して取り得る姿勢が増えることによって、例えば、動作が滑らかになり、当該マニピュレーターM11、M12の周辺に存在する物体との干渉を容易に回避することができる。また、マニピュレーターM11、M12が7軸の自由度で動作する場合、当該マニピュレーターM11、M12の制御は、マニピュレーターM11、M12が8軸以上の自由度で動作する場合と比較して計算量が少なく容易である。このような理由から、本変形例では、好ましい一例として、7軸の自由度で動作するマニピュレーターM11、M12が用いられている。
また、本実施形態では、胴体部は、腰の部分で、1軸の自由度で回転することが可能な構成である。
ここで、マニピュレーターM11、M12は、7軸の自由度で動作する場合、6軸以下の自由度で動作する場合と比較して取り得る姿勢が増えることによって、例えば、動作が滑らかになり、当該マニピュレーターM11、M12の周辺に存在する物体との干渉を容易に回避することができる。また、マニピュレーターM11、M12が7軸の自由度で動作する場合、当該マニピュレーターM11、M12の制御は、マニピュレーターM11、M12が8軸以上の自由度で動作する場合と比較して計算量が少なく容易である。このような理由から、本変形例では、好ましい一例として、7軸の自由度で動作するマニピュレーターM11、M12が用いられている。
また、本実施形態では、胴体部は、腰の部分で、1軸の自由度で回転することが可能な構成である。
また、ロボット1011は、頭部の左右のそれぞれに設けられた2個のカメラ(第1カメラ1111−1、第2カメラ1111−2)と、第1マニピュレーターM11の所定部位に設けられたカメラ(第3カメラ1121−1)と、第2マニピュレーターM12の所定部位に設けられたカメラ(第4カメラ1121−2)を備える。
それぞれのカメラ(第1カメラ1111−1、第2カメラ1111−2、第3カメラ1121−1、第4カメラ1121−2)は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)あるいはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を用いたカメラである。
第1カメラ1111−1および第2カメラ1111−2は、それぞれ、頭部の動きに応じて動かされる。
第3カメラ1121−1および第4カメラ1121−2は、それぞれ、第1マニピュレーターM11および第2マニピュレーターM12のそれぞれの動きに応じて動かされる。
それぞれのカメラ(第1カメラ1111−1、第2カメラ1111−2、第3カメラ1121−1、第4カメラ1121−2)は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)あるいはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を用いたカメラである。
第1カメラ1111−1および第2カメラ1111−2は、それぞれ、頭部の動きに応じて動かされる。
第3カメラ1121−1および第4カメラ1121−2は、それぞれ、第1マニピュレーターM11および第2マニピュレーターM12のそれぞれの動きに応じて動かされる。
また、ロボット1011は、ロボット制御装置1151を備える。本実施形態では、ロボット1011は、台部の内部にロボット制御装置1151を備える。
ロボット制御装置1151は、ロボット1011の動作を制御する。ロボット制御装置1151は、例えば、第1マニピュレーターM11および第2マニピュレーターM12の動作を制御する。さらに、ロボット1011の腰などの部分の動作が可能な構成では、ロボット制御装置1151は当該腰などの部分の動作を制御する。
本実施形態では、第1カメラ1111−1、第2カメラ1111−2、第3カメラ1121−1および第4カメラ1121−2のそれぞれは、画像を撮像して、撮像された画像の情報をロボット制御装置1151に送信(出力)する。また、第1力センサー1131−1および第2力センサー1131−2のそれぞれは、第1エンドエフェクターE11および第2エンドエフェクターE12のそれぞれに作用する力およびモーメントのうちの一方または両方を検出して、検出結果の情報をロボット制御装置1151に送信(出力)する。ロボット制御装置1151は、これらの情報を受信(入力)し、受信された情報を、ロボット1011の動作を制御する際に、使用することが可能である。
ここで、第1カメラ1111−1、第2カメラ1111−2、第3カメラ1121−1、第4カメラ1121−2、第1力センサー1131−1および第2力センサー1131−2のそれぞれとロボット制御装置1151とは有線のケーブル(回線)を介して接続されており、当該回線を介して情報を通信することが可能である。なお、有線のケーブルの代わりに、無線の回線が用いられてもよい。
ロボット制御装置1151は、ロボット1011の動作を制御する。ロボット制御装置1151は、例えば、第1マニピュレーターM11および第2マニピュレーターM12の動作を制御する。さらに、ロボット1011の腰などの部分の動作が可能な構成では、ロボット制御装置1151は当該腰などの部分の動作を制御する。
本実施形態では、第1カメラ1111−1、第2カメラ1111−2、第3カメラ1121−1および第4カメラ1121−2のそれぞれは、画像を撮像して、撮像された画像の情報をロボット制御装置1151に送信(出力)する。また、第1力センサー1131−1および第2力センサー1131−2のそれぞれは、第1エンドエフェクターE11および第2エンドエフェクターE12のそれぞれに作用する力およびモーメントのうちの一方または両方を検出して、検出結果の情報をロボット制御装置1151に送信(出力)する。ロボット制御装置1151は、これらの情報を受信(入力)し、受信された情報を、ロボット1011の動作を制御する際に、使用することが可能である。
ここで、第1カメラ1111−1、第2カメラ1111−2、第3カメラ1121−1、第4カメラ1121−2、第1力センサー1131−1および第2力センサー1131−2のそれぞれとロボット制御装置1151とは有線のケーブル(回線)を介して接続されており、当該回線を介して情報を通信することが可能である。なお、有線のケーブルの代わりに、無線の回線が用いられてもよい。
本変形例では、第1マニピュレーターM11の位置および姿勢、第2マニピュレーターM12の位置および姿勢、および各カメラ(第1カメラ1111−1、第2カメラ1111−2、第3カメラ1121−1、第4カメラ1121−2)により撮像される画像について、座標系のキャリブレーションが行われている。
本変形例では、ロボット制御装置1151は、あらかじめ設定されたプログラム(制御プログラム)にしたがって、ロボット1011の動作を制御する。ロボット制御装置1151は、ロボット1011の動作を実現するために必要な各種の情報を、ロボット1011(本体)に対して教示する。
具体例として、ロボット制御装置1151は、各マニピュレーター(第1マニピュレーターM11および第2マニピュレーターM12)の動作を制御することで、各エンドエフェクター(第1エンドエフェクターE11および第2エンドエフェクターE12)により物体を把持することが可能である。また、ロボット制御装置1151は、各エンドエフェクターE11、E12により把持された物体を移動させること、各エンドエフェクターE11、E12により把持された物体を所定位置に載置して離す(把持を解除する)こと、各エンドエフェクターE11、E12により把持された物体を加工(例えば、穴開けなど)すること、なども可能である。
本変形例では、それぞれのエンドエフェクターE11、E12は、掌1141−1、1141−2および爪(指)1142−1、1142−2を備える。
具体例として、ロボット制御装置1151は、各マニピュレーター(第1マニピュレーターM11および第2マニピュレーターM12)の動作を制御することで、各エンドエフェクター(第1エンドエフェクターE11および第2エンドエフェクターE12)により物体を把持することが可能である。また、ロボット制御装置1151は、各エンドエフェクターE11、E12により把持された物体を移動させること、各エンドエフェクターE11、E12により把持された物体を所定位置に載置して離す(把持を解除する)こと、各エンドエフェクターE11、E12により把持された物体を加工(例えば、穴開けなど)すること、なども可能である。
本変形例では、それぞれのエンドエフェクターE11、E12は、掌1141−1、1141−2および爪(指)1142−1、1142−2を備える。
[ロボット制御装置]
本変形例では、ロボット制御装置1151は、例えば、2本の腕に関する制御を行う点を除いて、図1に示されるロボット制御装置12と同様な機能を有している。ロボット制御装置1151は、2個のマニピュレーターM11、M12を協調的に制御すること、あるいは、2個のマニピュレーターM11、M12を独立に制御すること、が可能である。
本変形例では、ロボット制御装置1151は、ロボット1011の動作を制御して、2個の対象物1221、1222を組み付ける作業を行う。この場合、例えば、ロボット1011は一方の対象物1221を把持して、他方の対象物1222はテーブル1211に載置されてもよく、または、ロボット1011は両方の対象物1221、1222を把持してもよい。
本変形例では、ロボット制御装置1151は、例えば、2本の腕に関する制御を行う点を除いて、図1に示されるロボット制御装置12と同様な機能を有している。ロボット制御装置1151は、2個のマニピュレーターM11、M12を協調的に制御すること、あるいは、2個のマニピュレーターM11、M12を独立に制御すること、が可能である。
本変形例では、ロボット制御装置1151は、ロボット1011の動作を制御して、2個の対象物1221、1222を組み付ける作業を行う。この場合、例えば、ロボット1011は一方の対象物1221を把持して、他方の対象物1222はテーブル1211に載置されてもよく、または、ロボット1011は両方の対象物1221、1222を把持してもよい。
[他のロボット]
本実施形態では、垂直多関節型のロボット(図1に示される単腕のロボット11、図31に示される変形例に係る双腕のロボット1011)を示したが、他のロボットが用いられてもよい。当該他のロボットとしては、例えば、水平多関節型のロボット(スカラロボット)、または、直角座標ロボットが用いられてもよい。直角座標ロボットは、例えば、ガントリロボットである。
本実施形態では、垂直多関節型のロボット(図1に示される単腕のロボット11、図31に示される変形例に係る双腕のロボット1011)を示したが、他のロボットが用いられてもよい。当該他のロボットとしては、例えば、水平多関節型のロボット(スカラロボット)、または、直角座標ロボットが用いられてもよい。直角座標ロボットは、例えば、ガントリロボットである。
[以上の実施形態のまとめ]
以上のように、本実施形態に係るロボットシステム1では、ロボット11が、対象物72(組み付け先の対象物)に形成された嵌合部に嵌合する対象物71(操作対象の対象物)を把持し、把持した対象物71を移動させて対象物72に近付け、把持した対象物71を対象物72に対して所定角度だけ姿勢を傾けた状態で接触させ、所定の回転中心位置(コンプライアンスセンターの位置)を中心として把持した対象物71を回転させて、把持した対象物71を対象物72の嵌合部に嵌合させる。この場合に、ロボット11は、力センサー32による検出結果に基づいて、力制御により、把持した対象物71を操作する。ここで、例えば、当該回転中心位置および当該所定角度の一方または両方は、2個の対象物71、72の一方または両方の形状に基づいて決定される。
以上のように、本実施形態に係るロボットシステム1では、ロボット11が、対象物72(組み付け先の対象物)に形成された嵌合部に嵌合する対象物71(操作対象の対象物)を把持し、把持した対象物71を移動させて対象物72に近付け、把持した対象物71を対象物72に対して所定角度だけ姿勢を傾けた状態で接触させ、所定の回転中心位置(コンプライアンスセンターの位置)を中心として把持した対象物71を回転させて、把持した対象物71を対象物72の嵌合部に嵌合させる。この場合に、ロボット11は、力センサー32による検出結果に基づいて、力制御により、把持した対象物71を操作する。ここで、例えば、当該回転中心位置および当該所定角度の一方または両方は、2個の対象物71、72の一方または両方の形状に基づいて決定される。
本実施形態に係るロボットシステム1では、このようなロボット11の動作によって、ロボット11が、力制御を利用して、部品の組み立て(対象物71、72の組み付け)を行うことができる。これにより、ロボット11は、簡易な制御により、部品の組み立て(対象物71、72の組み付け)を実現することができる。
なお、本実施形態に係るロボットシステム1は、例えば、産業用、あるいは、サービス用など、様々な分野に適用されてもよい。
なお、本実施形態に係るロボットシステム1は、例えば、産業用、あるいは、サービス用など、様々な分野に適用されてもよい。
一構成例として、第1対象物(図1の例では対象物72、図31の例では対象物1222)に形成された嵌合部に第2対象物(図1の例では対象物71、図31の例では対象物1221)を嵌合させるロボット(図1の例ではロボット11、図31の例ではロボット1011)であって、第2対象物を移動させるアーム(図1の例ではマニピュレーターM1、図31の例ではマニピュレーターM11、M12)と、力を検出する力センサー(図1の例では力センサー32、図31の例では力センサー1131−1、1131−2)と、を備え、第1対象物の所定の面(第1面)と第2対象物の所定の面(第2面)とが傾けられて接触した状態での評価値を求め、当該評価値に基づき求められた位置を回転中心位置として、力センサーの検出結果に基づいてアームにより第2対象物を移動させて、第2対象物を回転させる、ロボットである(例えば、図3の例)。
一構成例として、ロボットにおいて、回転中心位置は、第1対象物の形状および第2対象物の形状に基づき算出された評価値を基に求められた位置である(例えば、図9〜図30の例)。
一構成例として、ロボットにおいて、第1対象物の形状および第2対象物の形状は、四角の形状を含み、回転中心位置は、第1対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さと、第2対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さに基づき計算された評価値により求められる(例えば、式(26)〜式(41)の例)。
一構成例として、ロボットにおいて、第2対象物と第1対象物とが接触していない状態から、第2対象物が嵌合部に嵌合する所定の方向(第1方向)に向かって、第2対象物を第1対象物に接触させる(例えば、図3の例)。
一構成例として、ロボットにおいて、第1対象物と第2対象物とが接触した状態で、回転中心位置で第2対象物を回転させながら、第2対象物を所定の方向(第1方向)に移動させる(例えば、図3の例)。
一構成例として、ロボットにおいて、回転中心位置は、第1対象物と第2対象物との複数の接触状態におけるコンプライアンスセンターの領域(例えば、設定可能領域)が重複する領域に含まれる(例えば、図4〜図8の例、図9〜図30の例)。
一構成例として、以上のようなロボットを制御する、ロボット制御装置(図1の例ではロボット制御装置12、図31の例ではロボット制御装置1151)である。
一構成例として、以上のようなロボットと、当該ロボットを制御するロボット制御装置と、を備えるロボットシステム(図1の例ではロボットシステム1、図31の例ではロボットシステム1001)である。
一構成例として、ロボットにおいて、回転中心位置は、第1対象物の形状および第2対象物の形状に基づき算出された評価値を基に求められた位置である(例えば、図9〜図30の例)。
一構成例として、ロボットにおいて、第1対象物の形状および第2対象物の形状は、四角の形状を含み、回転中心位置は、第1対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さと、第2対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さに基づき計算された評価値により求められる(例えば、式(26)〜式(41)の例)。
一構成例として、ロボットにおいて、第2対象物と第1対象物とが接触していない状態から、第2対象物が嵌合部に嵌合する所定の方向(第1方向)に向かって、第2対象物を第1対象物に接触させる(例えば、図3の例)。
一構成例として、ロボットにおいて、第1対象物と第2対象物とが接触した状態で、回転中心位置で第2対象物を回転させながら、第2対象物を所定の方向(第1方向)に移動させる(例えば、図3の例)。
一構成例として、ロボットにおいて、回転中心位置は、第1対象物と第2対象物との複数の接触状態におけるコンプライアンスセンターの領域(例えば、設定可能領域)が重複する領域に含まれる(例えば、図4〜図8の例、図9〜図30の例)。
一構成例として、以上のようなロボットを制御する、ロボット制御装置(図1の例ではロボット制御装置12、図31の例ではロボット制御装置1151)である。
一構成例として、以上のようなロボットと、当該ロボットを制御するロボット制御装置と、を備えるロボットシステム(図1の例ではロボットシステム1、図31の例ではロボットシステム1001)である。
なお、以上に説明した装置(例えば、ロボット制御装置12、1151)における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体(記憶媒体)に記録(記憶)し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、オペレーティングシステム(OS:Operating System)あるいは周辺機器等のハードウェアを含むものとする。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(Compact Disc)−ROM等の可搬媒体、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、インターネット等のネットワークあるいは電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合の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(RAM:Random Access Memory)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、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)あるいは電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、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、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)あるいは電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、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、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
1、1001…ロボットシステム、11、1011…ロボット、12、1151…ロボット制御装置、13、42…ケーブル、31…基端、32、1131−1、1131−2…力センサー、41、1111−1、1111−2、1121−1、1121−2…カメラ、51、1211…テーブル、71、72、111、131、211、231、1221、1222…対象物、81…入力部、82…出力部、83…記憶部、84…制御部、91…情報取得部、92…回転中心位置取得部、93…ロボット制御部、311、321、331、341、351、361、371、381…コンプライアンスセンターの設定可能領域、411、511、521、531、611、621、631、711、721、731…共通領域、1141−1、1141−2…掌、1142−1、1142−2…爪、M1、M11、M12…マニピュレーター、E1、E11、E12…エンドエフェクター
Claims (8)
- 第1対象物に形成された嵌合部に第2対象物を嵌合させるロボットであって、
前記第2対象物を移動させるアームと、力を検出する力センサーと、を備え、
前記第1対象物の第1面と前記第2対象物の第2面とが傾けられて接触した状態での評価値を求め、前記評価値に基づき求められた位置を回転中心位置として、前記力センサーの検出結果に基づいて前記アームにより前記第2対象物を移動させて、前記第2対象物を回転させる、
ロボット。 - 前記回転中心位置は、前記第1対象物の形状および前記第2対象物の形状に基づき算出された前記評価値を基に求められた位置である、
請求項1に記載のロボット。 - 前記第1対象物の形状および前記第2対象物の形状は、四角の形状を含み、
前記回転中心位置は、前記第1対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さと、前記第2対象物の形状に含まれる四角の所定の辺の長さに基づき計算された前記評価値により求められる、
請求項2に記載のロボット。 - 前記第2対象物と前記第1対象物とが接触していない状態から、前記第2対象物が前記嵌合部に嵌合する第1方向に向かって、
前記第2対象物を前記第1対象物に接触させる、
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。 - 前記第1対象物と前記第2対象物とが接触した状態で、前記回転中心位置で前記第2対象物を回転させながら、前記第2対象物を前記第1方向に移動させる、
請求項4に記載のロボット。 - 前記回転中心位置は、前記第1対象物と前記第2対象物との複数の接触状態におけるコンプライアンスセンターの領域が重複する領域に含まれる、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のロボット。 - 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を制御する、
ロボット制御装置。 - 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と、
前記ロボットを制御するロボット制御装置と、
を備えるロボットシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016190723A JP2018051689A (ja) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | ロボット、ロボット制御装置、ロボットシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016190723A JP2018051689A (ja) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | ロボット、ロボット制御装置、ロボットシステム |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2018051689A true JP2018051689A (ja) | 2018-04-05 |
Family
ID=61832775
Family Applications (1)
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JP2016190723A Pending JP2018051689A (ja) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | ロボット、ロボット制御装置、ロボットシステム |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018051689A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019181639A1 (ja) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 富士フイルム株式会社 | 放射線検出器及び放射線画像撮影装置 |
-
2016
- 2016-09-29 JP JP2016190723A patent/JP2018051689A/ja active Pending
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WO2019181639A1 (ja) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 富士フイルム株式会社 | 放射線検出器及び放射線画像撮影装置 |
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