JP2018118365A - 制御装置およびロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定を容易、迅速かつ適確に行うことができる制御装置およびロボットシステムを提供すること。【解決手段】ネジを締めるネジ締め工程を有する作業を行うことが可能なロボットの駆動を制御する制御装置であって、前記ネジ締め工程で用いられる前記ネジを含む物の特性のうちの少なくとも１つの入力を受け付ける受付部と、前記受付部が受け付けた前記特性に基づいて、前記ロボットが前記ネジを締めるときのネジ締めトルクに関する値を求め、前記ネジ締めトルクに関する値を表示部に表示させる表示制御部と、少なくとも前記ロボットの駆動を制御する制御部と、を備えることを特徴とする制御装置。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置およびロボットシステムに関するものである。

基台と、複数のアーム（リンク）を有するロボットアームとを備えるロボットが知られている。ロボットアームの隣り合う２つのアームのうちの一方のアームは、関節部を介して、他方のアームに回動可能に連結され、最も基端側（最も上流側）のアームは、関節部を介して、基台に回動可能に連結されている。関節部はモーターにより駆動され、その関節部の駆動により、アームが回動する。また、最も先端側（最も下流側）のアームには、着脱可能にエンドエフェクターが装着される。そして、このようなロボットを用いて、ネジを締めるネジ締め工程を有する作業が行われている。

特許文献１には、ネジ締め機構を有するアーム本体と、アーム本体に加わる力を検出するトルク検出部と、ネジ締め機構によるネジ締め作業（ネジ締め工程）において、トルク検出部での検出結果に基づいてアーム本体の制御を行うモーター制御部とを備えるロボット装置が開示されている。

特開２０１４−１８０７１９号公報

しかしながら、特許文献１には、ネジ締め工程においてどのような制御を行うかは記載されているが、ネジ締め工程におけるネジ締めトルク、ネジ締め速度等をどのようにして設定してプログラムに反映させるのかは記載されていない。このため、ネジ締め工程におけるネジ締めトルク、ネジ締め速度等を設定してプログラムに反映させるのに労力および時間がかかる。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

本発明の制御装置は、ネジを締めるネジ締め工程を有する作業を行うことが可能なロボットの駆動を制御する制御装置であって、
前記ネジ締め工程で用いられる前記ネジを含む物の特性のうちの少なくとも１つの入力を受け付ける受付部と、
前記受付部が受け付けた前記特性に基づいて、前記ロボットが前記ネジを締めるときのネジ締めトルクに関する値を求め、前記ネジ締めトルクに関する値を表示部に表示させる表示制御部と、
少なくとも前記ロボットの駆動を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

これにより、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定を容易、迅速かつ適確に行うことができる。

本発明の制御装置では、前記特性は、強度区分を含むことが好ましい。
これにより、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定をより適確に行うことができる。

本発明の制御装置では、前記ロボットは、前記ネジを締めることにより第１対象物を第２対象物に固定し、
前記特性は、前記ネジの材質、前記第１対象物の材質および前記第２対象物の材質を含むことが好ましい。

これにより、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定をより適確に行うことができる。

本発明の制御装置では、前記特性は、前記ネジの呼び径を含むことが好ましい。
これにより、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定をより適確に行うことができる。

本発明の制御装置では、前記特性は、前記ネジが並目と細目とのいずれの種類であるかを含むことが好ましい。

これにより、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定をより適確に行うことができる。

本発明の制御装置では、前記ネジ締め工程では、ドライバーにより前記ネジを回転させて締め、
前記受付部は、前記ドライバーの回転数の入力を受け付け、
前記表示制御部は、前記受付部が受け付けた前記特性および前記ドライバーの回転数に基づいて、前記ロボットが前記ネジを締めるときのネジ締め速度に関する値を求め、前記ネジ締め速度に関する値を前記表示部に表示させることが好ましい。

これにより、ネジ締め工程におけるネジ締め速度の設定を容易、迅速かつ適確に行うことができる。

本発明の制御装置では、前記受付部は、前記ネジ締め速度の入力を受け付け、
前記制御部は、前記ネジ締め工程において、前記受付部が受け付けた前記ネジ締め速度に基づいて、前記ロボットの駆動を制御することが好ましい。
これにより、適確にネジを締めることができる。

本発明の制御装置では、前記ロボットは、前記ドライバーを有し、
前記ドライバーは、電動ドライバーであり、
前記受付部は、前記ネジ締めトルクの入力を受付け、
前記制御部は、前記ネジ締め工程において、前記受付部が受け付けた前記ネジ締めトルクに基づいて、前記電動ドライバーの駆動を制御することが好ましい。
これにより、適確にネジを締めることができる。

本発明の制御装置では、前記ロボットは、力を検出する力検出部を有し、
前記制御部は、前記ネジ締め工程において、前記力検出部の出力に基づいて力制御を行い、前記ロボットの駆動を制御することが好ましい。

これにより、例えば、目標力を適切に設定し、力制御としてインピーダンス制御（倣い制御）を行うことにより、カムアウトを抑制することができ、適確にネジを締めることができ、また、ネジやネジ締めにおける対象物の損傷を抑制することができる。

また、インピーダンス制御を行うことにより、ネジとネジ穴とがずれていても、ネジをネジ穴に挿入することが容易になる。

本発明の制御装置では、前記制御部は、前記力制御において、前記ネジの進行方向と直交する方向の目標力を０とすることが好ましい。

これにより、ネジの進行方向と直交する方向の目標力を０に設定し、力制御としてインピーダンス制御（倣い制御）を行うことにより、カムアウトを抑制することができ、適確にネジを締めることができる。

また、インピーダンス制御を行うことにより、ネジとネジ穴とがずれていても、ネジをネジ穴に挿入することが容易になる。

本発明の制御装置では、前記制御部は、前記力制御を行っている期間の少なくとも一部で、位置制御を行うことが好ましい。

これにより、力制御のみでネジ締めを行う場合と比較して、ネジをネジ穴に倣わせながらより短時間でネジ締めを行うことが可能になる。

本発明のロボットシステムは、本発明の制御装置と、
前記制御装置により制御されるロボットと、を備えることを特徴とする。

これにより、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定を容易、迅速かつ適確に行うことができる。

本発明のロボットシステムの第１実施形態おけるロボットを示す斜視図である。 図１に示すロボットシステムのブロック図である。 図１に示すロボットシステムのロボットのブロック図である。 作業等を説明するための図である。 図１に示すロボットシステムの表示装置に表示されるウィンドウを示す図である。 図１に示すロボットシステムの表示装置に表示されるウィンドウを示す図である。 図１に示すロボットシステムの制御装置において推奨ネジ締めトルクや推奨ネジ締め速度を求める際に使用するテーブルを示す図である。 図１に示すロボットシステムの制御装置において推奨ネジ締めトルクや推奨ネジ締め速度を求める際に使用するテーブルを示す図である。 図１に示すロボットシステムの制御装置において推奨ネジ締めトルクや推奨ネジ締め速度を求める際に使用するテーブルを示す図である。 図１に示すロボットシステムの制御装置において推奨ネジ締めトルクや推奨ネジ締め速度を求める際に使用するテーブルを示す図である。 図１に示すロボットシステムの制御装置において推奨ネジ締めトルクや推奨ネジ締め速度を求める際に使用するテーブルを示す図である。 図１に示すロボットシステムの制御装置の制御動作を示すフローチャートである。 図１に示すロボットシステムの制御装置の制御動作を示すフローチャートである。 本発明のロボットシステムの第２実施形態おいて、表示装置に表示されるウィンドウを示す図である。 本発明のロボットシステムの第２実施形態おいて、表示装置に表示されるウィンドウを示す図である。 本発明のロボットシステムの第２実施形態おける制御装置の制御動作を示すフローチャートである。 本発明のロボットシステムの第２実施形態おける制御装置の制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の制御装置およびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明のロボットシステムの第１実施形態おけるロボットを示す斜視図である。図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。図３は、図１に示すロボットシステムのロボットのブロック図である。図４は、作業等を説明するための図である。図５は、図１に示すロボットシステムの表示装置に表示されるウィンドウを示す図である。図６は、図１に示すロボットシステムの表示装置に表示されるウィンドウを示す図である。図７〜図１１は、それぞれ、図１に示すロボットシステムの制御装置において推奨ネジ締めトルクや推奨ネジ締め速度を求める際に使用するテーブルを示す図である。この図７〜図１１に示す表は、ＪＩＳで規定されている。図１２は、図１に示すロボットシステムの制御装置の制御動作を示すフローチャートである。図１３は、図１に示すロボットシステムの制御装置の制御動作を示すフローチャートである。

なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図１中の基台２１０側を「基端」、その反対側（エンドエフェクターとしての電動ドライバー４３側）を「先端」と言う。また、図１中の上下方向を「鉛直方向」とし、左右方向を「水平方向」とする。本明細書において、「水平」とは、完全に水平な場合のみならず、水平に対して±５°以内で傾斜している場合も含む。同様に、本明細書において、「鉛直」とは、完全に鉛直な場合のみならず、鉛直に対して±５°以内で傾斜している場合も含む。また、本明細書において、「平行」とは、２つの線（軸を含む）または面が、互いに完全な平行である場合のみならず、±５°以内で傾斜している場合も含む。また、本明細書において、「直交」とは、２つの線（軸を含む）または面が、互いに完全な直交である場合のみならず、±５°以内で傾斜している場合も含む。

また、図４では、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示している。また、以下では、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」とも言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」とも言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」とも言う。また、以下では、図示された各矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」と言い、＋ｘ軸方向に平行な方向を「＋ｘ軸方向」とも言い、−ｘ軸方向に平行な方向を「−ｘ軸方向」とも言い、＋ｙ軸方向に平行な方向を「＋ｙ軸方向」とも言い、−ｙ軸方向に平行な方向を「−ｙ軸方向」とも言い、＋ｚ軸方向に平行な方向を「＋ｚ軸方向」とも言い、−ｚ軸方向に平行な方向を「−ｚ軸方向」とも言う。

図１および図２に示すロボットシステム１００は、例えば、電子部品および電子機器等のワークの保持、搬送、組立ておよび検査等の作業で用いられる装置である。ロボットシステム１００は、セル７と、制御装置１と、ロボット２と、表示装置４１（表示部）と、入力装置４２（入力部）と、ドライバー（エンドエフェクター）の１例である電動ドライバー４３と、撮像機能を有する撮像装置４４、４５（撮像部）とを備えている。

このように、ロボットシステム１００は、少なくとも制御装置１と、制御装置１により制御されるロボット２とを備えている。

また、ロボット２および制御装置１は、それぞれ、セル７内に設けられている。なお、制御装置１は、セル７の外部に配置されていてもよい。

また、本実施形態では、制御装置１は、ロボット２と別体で構成されている。この場合は、例えば、ロボット２と制御装置１とをケーブル（配線）で接続し、有線方式で通信を行うようにしてもよく、また、前記ケーブルを省略し、無線方式で通信を行うようにしてもよい。すなわち、ロボット２と制御装置１とは、有線通信で接続されていてもよく、また、無線通信で接続されていてもよい。

なお、制御装置１は、前記ロボット２と別体の構成に限定されず、ロボット２にその一部または全部が内蔵されていてもよい。この場合は、例えば、制御装置１は、ロボット２の基台２１０内に内蔵することが可能である。

＜セル＞
セル７は、ロボット２を囲む（収納する）部材であり、移設を容易に行えるようになっている。このセル７内において、主に、ロボット２が組立等の作業を行う。

セル７は、セル７全体を例えば床等の設置スペースに設置させる４つの足部７４と、４つの足部７４に支持されている枠体部７１と、枠体部７１の下方に設けられた作業台７２と、枠体部７１の上方に設けられた天井部７３と、枠体部７１の下端に設けられた底板７５（下板）と、枠体部７１の上端に設けられた天板７６（上板）とを有している。また、セル７を鉛直方向から見たときのセル７の外形形状は、特に限定されないが、本実施形態では、正方形（四角形）である。なお、前記外形形状は、例えば、長方形等でもよい。

枠体部７１は、鉛直方向（図１中上下方向）に延在している４つの支柱７１１を有している。そして、４つの支柱７１１の下端に底板７５が設けられ、４つの支柱７１１の上端に天板７６が設けられている。

作業台７２は、本実施形態では、板状をなしており、枠体部７１の下方に設けられた枠７７に固定されている。ロボット２は、この作業台７２において、各作業を行うことができる。

作業台７２上には、テーブル７９が載置されている。そして、テーブル７９上には、第２対象物の１例であるワーク８２が載置されている。ワーク８２は、正面または背面から見て、６角形（多角形）をなしている。このワーク８２の上部８２１（上面）と、側部８２２（側面）と、上部８２１と側部８２２との間に配置された傾斜部８２３（傾斜面）には、それぞれ、ネジ９（図４参照）が螺合可能な複数の雌ネジ（図示せず）が形成されている。

また、天井部７３と作業台７２との上下方向の間において、２つの支柱７１１に架け渡された横棒７８が設けられており、他の第２対象物の１例であるワーク８３は、その横棒７８に取り付けられている。ワーク８３は、板状をなしており、そのワーク８３には、ネジ９（図４参照）が螺合可能な複数の雌ネジ（図示せず）が形成されている。

また、作業台７２上には、ネジ９の供給部の１例であるネジ振動フィーダー４６が載置されている。ネジ振動フィーダー４６により、ネジ９の頭部が上方を向くように、各ネジ９の姿勢を揃え、整列させることが可能である。

天井部７３および天板７６は、それぞれ、ロボット２を支持することが可能な部材である。天井部７３は、本実施形態では、枠状をなしている。ロボット２の基台２１０は、直接または所定の部材を介して天井部７３または天板７６に固定（支持）されている。なお、天井部７３と天板７６とのそれぞれを広義の天井部とする。また、底板７５上には、制御装置１が載置されている。

なお、作業台７２よりも上側の隣り合う支柱７１１同士の間、すなわち、枠体部７１の４つの側面には、それぞれ、例えば作業者や粉塵等の異物が枠体部７１内に侵入しないようにするために安全板（図示せず）等が設置されていてもよい。

また、セル７は、足部７４を有していなくてもよい。その場合には、底板７５が、直接、設置スペースに設置されていてもよい。

＜ロボット＞
ロボットの種類は、特に限定されないが、本実施形態では、垂直多関節ロボットの１例であるロボット２を用いている。「垂直多関節ロボット」とは、軸数（アーム数）が３つ以上であり、かつ、３つの軸のうちの２つの軸が互いに交差（直交）しているロボットのことをいう。

図１に示すように、ロボット２は、いわゆる６軸垂直多関節ロボット（自由度６）である。ロボット２は、天井部７３または天板７６に取り付けられている基台２１０と、基台２１０に接続されたロボットアーム２０と、ロボットアーム２０の先端に着脱可能に取り付けられた力検出部２９０と、力検出部２９０の先端に着脱可能に取り付けられた取付部２７０と、取付部２７０に着脱可能に取り付けられた電動ドライバー４３（エンドエフェクター）とを備えている。なお、ロボットアーム２０、力検出部２９０、取付部２７０および電動ドライバー４３等により、ロボット２の可動部が構成される。

ロボット２が有するロボットアーム２０は、第１アーム２１（アーム）と、第２アーム２２（アーム）と、第３アーム２３（アーム）と、第４アーム２４（アーム）と、第５アーム２５（アーム）と、第６アーム２６（アーム）とを備えている。これらアーム２１〜２６は、基端側から先端側に向かってこの順序で連結されている。また、力検出部２９０は、例えば電動ドライバー４３に加わる力（モーメントを含む）を検出する力覚センサー（例えば、６軸力覚センサー）等で構成されている。

電動ドライバー４３は、ビット４３１と、筒状をなすカバー４３２と、ビット４３１を回転させる駆動力を発生するモーター（図示せず）とを備えている。ビット４３１の先端部は、カバー４３２の内部に配置されている。ビット４３１の先端部をネジ９の頭部の溝に挿入した状態で、モーターを駆動し、ビット４３１を回転させると、ネジ９が回転する。また、電動ドライバー４３は、カバー４３２の内部を減圧可能に構成されている。カバー４３２の内部を減圧することにより、カバー４３２に雄ネジであるネジ９を吸着し、保持（把持）することが可能である。

なお、電動ドライバー４３としては、特に限定されず、締め付けるネジ９の種類等に応じて適宜選択することができ、例えば、＋型ドライバー、−型ドライバー等が挙げられる。

また、図３に示すように、ロボット２は、一方のアームを他方のアーム（または基台２１０）に対して回動（駆動）させる駆動部２８０を備えている。駆動部２８０は、駆動力を発生させるモーター（図示せず）とモーターの駆動力を減速する減速機（図示せず）とを備えている。駆動部２８０が有するモーターとしては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いることができる。減速機としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等を用いることができる。また、各駆動部２８０には、モーターまたは減速機の回転軸の回転角度を検出する位置センサー２８１（角度センサー）が設けられている。本実施形態では、ロボット２は、６つのアーム２１〜２６と同じ数である６つの駆動部２８０および６つの位置センサー２８１を備えている。また、各駆動部２８０は、それぞれ、制御装置１が有する対応するモータードライバー（図示せず）に電気的に接続（以下、単に「接続」とも言う）されており、モータードライバーを介して制御装置１のロボット制御部１１により制御される。

＜制御装置＞
制御装置１は、ネジ９を締めるネジ締め工程を有する作業を行うことが可能なロボット２の駆動を制御する制御装置である。この制御装置１は、ネジ締め工程で用いられるネジ９を含む物（ネジ９の他は、例えば、ワーク８１、雌ネジ８２０等）の特性のうちの少なくとも１つの入力を受け付ける受付部１５と、受付部１５が受け付けた特性に基づいて、ロボット２がネジ９を締めるときのネジ締めトルクに関する値の１例である推奨ネジ締めトルクを求め、その推奨ネジ締めトルク（ネジ締めトルクに関する値）を表示装置４１（表示部）に表示させる表示制御部１３と、少なくともロボット２の駆動を制御する制御部の１例であるロボット制御部１１およびドライバー制御部１２とを備えている。

これにより、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定を容易、迅速かつ適確に行うことができる。以下、具体的に説明する。

制御装置１は、ロボット制御部１１と、ドライバー制御部１２と、表示制御部１３（ガイダンス）と、記憶部１４と、受付部１５とを備えており、ロボット２（電動ドライバー４３を含む）、撮像装置４４、４５および表示装置４１の駆動をそれぞれ制御する。ロボット制御部１１およびドライバー制御部１２により、制御部が構成される。

また、制御装置１は、ロボット制御部１１と、ドライバー制御部１２と、表示制御部１３と、記憶部１４と、受付部１５との間で、それぞれ、通信可能に構成されている。すなわち、ロボット制御部１１と、ドライバー制御部１２と、表示制御部１３と、記憶部１４と、受付部１５とは、互いに、有線または無線通信で接続（以下、単に「接続」とも言う）されている。

また、制御装置１には、ロボット２と、表示装置４１と、入力装置４２と、電動ドライバー４３と、撮像装置４４、４５とが、それぞれ、有線または無線通信で接続されている。

すなわち、制御装置１のロボット制御部１１には、ロボット２と、撮像装置４４、４５とが、それぞれ、有線または無線通信で接続されている。また、制御装置１のドライバー制御部１２には、電動ドライバー４３が有線または無線通信で接続されている。また、制御装置１の表示制御部１３には、表示装置４１が有線または無線通信で接続されている。また、制御装置１の受付部１５には、入力装置４２が有線または無線通信で接続されている。

（ロボット制御部）
ロボット制御部１１は、ロボット２の駆動、詳細には、ロボット２のうちの電動ドライバー４３以外の部分、すなわち、ロボットアーム２０等の駆動を制御する。ロボット制御部１１は、プログラム（ＯＳ等）がインストールされたコンピューターである。このロボット制御部１１は、例えば、プロセッサとしてのＣＰＵと、ＲＡＭと、プログラムが記憶されたＲＯＭとを有する。また、ロボット制御部１１の機能は、例えば、ＣＰＵにより各種プログラムを実行することにより実現することができる。

（ドライバー制御部）
ドライバー制御部１２は、電動ドライバー４３の駆動を制御する。ドライバー制御部１２は、プログラム（ＯＳ等）がインストールされたコンピューターである。このドライバー制御部１２は、例えば、プロセッサとしてのＣＰＵと、ＲＡＭと、プログラムが記憶されたＲＯＭとを有する。また、ドライバー制御部１２の機能は、例えば、ＣＰＵにより各種プログラムを実行することにより実現することができる。

（表示制御部）
表示制御部１３は、表示装置４１に各種の画像（ウィンドウ等の各種の画面等を含む）や文字等を表示させる機能を有している。すなわち、表示制御部１３は、表示装置４１の駆動を制御する。この表示制御部１３の機能は、例えばＧＰＵ等により実現することができる。

（記憶部）
記憶部１４は、各種の情報（データやプログラム等を含む）を記憶する機能を有する。この記憶部１４は、図７〜図１１に示すテーブル、制御プログラム等を記憶する。記憶部１４の機能は、ＲＯＭ等やいわゆる外部記憶装置（図示せず）によって実現することができる。

（受付部）
受付部１５は、入力装置４２からの入力を受け付ける機能を有している。この受付部１５の機能は、例えばインターフェース回路によって実現することができる。なお、例えばタッチパネルを用いる場合には、受付部１５は、ユーザーの指のタッチパネルへの接触等を検知する入力検知部としての機能を有する。

＜表示装置＞
表示装置４１は、例えば，液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ等で構成されたモニター（図示せず）を備えており、例えば、各種の画像（ウィンドウ等の各種の画面等を含む）や文字等を表示する機能を有する。

＜入力装置＞
入力装置４２は、例えば、マウスやキーボード等で構成されている。したがって、ユーザーは、入力装置４２を操作することで、制御装置１に対して各種の処理等の指示を行うことができる。

具体的には、ユーザーは、表示装置４１に表示される各種画面（ウィンドウ等）に対して入力装置４２のマウスでクリックする操作や、入力装置４２のキーボードで文字や数字等を入力する操作により、制御装置１に対する指示を行うことができる。以下、このユーザーによる入力装置４２を用いた指示（入力装置４２による入力）を「操作指示」とも言う。この操作指示は、入力装置４２により、表示装置４１に表示された内容から所望の内容を選択する選択操作や、入力装置４２により、文字や数字等を入力する入力指示等を含む。また、入力には、選択も含まれる。

なお、本実施形態では、表示装置４１および入力装置４２の代わりに、表示装置４１および入力装置４２（表示部および入力部）を兼ね備えた表示入力装置（図示せず）を設けてもよい。表示入力装置としては、例えばタッチパネル（静電式タッチパネルや感圧式タッチパネル）等を用いることができる。また、入力装置４２は、音（音声を含む）を認識する構成であってもよい。

＜撮像装置＞
本実施形態では、複数の撮像装置として、撮像装置４４、４５を備えている。また、撮像装置４４、４５は、それぞれ、例えば、複数の画素を有するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサで構成された撮像素子と、レンズ（光学系）とを備えている。

撮像装置４４（モバイルカメラ）は、ロボット２が有するロボットアーム２０に固定されている。本実施形態では、撮像装置４４は、ロボットアーム２０の先端部、本実施形態では、取付部２７０に取り付けられている。この撮像装置４４は、ロボットアーム２０の先端側を撮像可能な姿勢で取り付けられている。

撮像装置４５（固定カメラ）は、ロボット２の周辺に配置され、固定さている。本実施形態では、撮像装置４５は、セル７内のネジ振動フィーダー４６の上方に配置されており、天井部７３に取り付けられている。この撮像装置４５は、鉛直方向下方を撮像可能な姿勢で取り付けられており、撮像装置４５でネジ振動フィーダー４６の周辺を撮像可能になっている。

＜ロボットシステムにおける制御の基本＞
制御装置１は、作業において、各位置センサー２８１、力検出部２９０、撮像装置４４、４５の出力、すなわち、各位置センサー２８１の検出結果、力検出部２９０の検出結果、撮像装置４４、４５で撮像して得られた画像データ等に基づいて、ロボット２の駆動（動作）を位置制御、力制御等で制御する。

位置制御とは、ロボット２の電動ドライバー４３の位置や姿勢に関する情報に基づいて、電動ドライバー４３を目標の位置に目標の姿勢になるように移動させるロボット２の動作の制御である。前記電動ドライバー４３に代えて、ロボットアーム２０の先端部等でもよい。また、電動ドライバー４３の位置や姿勢に関する情報は、各位置センサー２８１の検出結果や、撮像装置４４、４５で撮像して得られた画像データに基づいて、求めることが可能である。

また、力制御とは、力検出部２９０の検出結果に基づいて、電動ドライバー４３の位置や姿勢を変更したり、また、電動ドライバー４３を押したり、引っ張ったりするロボット２の動作の制御である。力制御には、例えば、インピーダンス制御と、フォーストリガー制御とが含まれている。

フォーストリガー制御では、力検出部２９０により検出を行い、その力検出部２９０により所定の力を検出するまでロボットアーム２０を移動（姿勢の変更も含む）、すなわち、動作させる。

インピーダンス制御は、倣い制御を含む。まず、簡単に説明すると、インピーダンス制御では、ロボットアーム２０の先端部に加わる力を可能な限り所定の力に維持、すなわち、力検出部２９０により検出される所定方向の力を可能な限り目標値（０も含む）に維持するようにロボットアーム２０（ロボット２）の動作を制御する。これにより、例えば、ロボットアーム２０に対してインピーダンス制御を行うと、ロボットアーム２０は、電動ドライバー４３が対象物に対し、前記所定方向について倣う動作を行う。

また、より詳しく説明すると、ロボット２のインピーダンス制御のモデルは、例えば、下記（Ａ）式に示す運動方程式で表すことができる。
ｆ（ｔ）＝ｍｘ’’＋ｃｘ’＋ｋｘ ・・・（Ａ）

前記（Ａ）式において、ｍは、質量（慣性）、ｃは、粘性係数、ｋは、弾性（剛性）係数、ｆ（ｔ）は、力、ｘは、目標位置からの変位（位置）である。また、ｘの１次微分、すなわち、ｘ’は、速度に対応し、ｘの２次微分、すなわち、ｘ’’は、加速度に対応する。なお、以下では、ｍ、ｃおよびｋをそれぞれ単に、「パラメーター」とも言う。

インピーダンス制御では、前記（Ａ）式の特性をロボットアーム２０の先端部に持たせるための制御系を構成する。すなわち、前記（Ａ）式で表される仮想質量、仮想粘性係数、仮想弾性係数を、あたかもロボットアーム２０の先端部が持っているかのように制御を行う。

また、前記（Ａ）式におけるパラメーターｍ、ｃおよびｋは、それぞれ、特に限定されず、諸条件に基づいて適宜設定される。すなわち、パラメーターｍ、ｃおよびｋは、それぞれ、ロボット２が行う作業に応じて都合のよい値に設定される。

このロボットシステム１００は、例えば、制御装置１の制御の下、所定の対象物等に対して作業を行う。本実施形態では、ネジ９を締める（ネジ締めを行う）ネジ締め工程を有する作業（以下、単に「ネジ締め作業」とも言う）を行う。

以下、ネジ締め作業について説明する。
ネジ締め作業では、ロボット２は、電動ドライバー４３でネジ９を締めることにより、第１対象物の１例であるワーク８１を第２対象物の１例であるワーク８２に固定する（図４参照）。また、ロボット２は、電動ドライバー４３でネジ９を締めることにより、第１対象物の１例であるワーク８１を第２対象物の１例であるワーク８３に固定する（図１参照）。

ここで、図４に示すように、ネジ９は、雄ネジである。また、ワーク８１には、ネジ９を挿入することが可能な複数の孔８１０が形成されている。

また、ワーク８２の上部８２１には、ネジ９が螺合可能な複数の雌ネジ８２０が形成されている。また、側部８２２および傾斜部８２３（図１参照）についても同様に、ネジ９が螺合可能な複数の雌ネジ（図示せず）が形成されている。

また、ワーク８３（図１参照）には、ネジ９が螺合可能な複数の雌ネジ（図示せず）が形成されている。

ネジ締め作業では、以下の４つパターンでネジ締めを行うことが可能である。
１つ目のパターンでは、図４に示すように、ワーク８１をワーク８２の上部８２１に配置し、ネジ９を上方からワーク８１の孔８１０に挿入し、ネジ９を締め、ワーク８１を上部８２１に固定する。

２つ目のパターンでは、ワーク８１をワーク８２の側部８２２（図１参照）に配置し、ネジ９を側方からワーク８１の孔８１０に挿入し、ネジ９を締め、ワーク８１を側部８２２に固定する。

３つ目のパターンでは、ワーク８１をワーク８２の傾斜部８２３（図１参照）に配置し、ネジ９を斜め上方からワーク８１の孔８１０に挿入し、ネジ９を締め、ワーク８１を傾斜部８２３に固定する。

４つ目のパターンでは、ワーク８１をワーク８３（図１参照）に配置し、ネジ９を下方からワーク８１の孔８１０に挿入し、ネジ９を締め、ワーク８１をワーク８３に固定する。

次に、図１、図４等を参照しつつ、ネジ締め作業の際のロボット２の動作や制御について説明する。なお、ここでは、前記４つのパターンのうちの１つ目のパターンを代表的に説明する。

ネジ締め作業では、まず、ロボット２のロボットアーム２０を動作させ、ネジ振動フィーダー４６（図１参照）からネジ９を取る。この場合、撮像装置４５（図１参照）によりネジ振動フィーダー４６およびその近傍を撮像し、電動ドライバー４３のビット４３１を回転させつつ、得られた画像データに基づいて、電動ドライバー４３のカバー４３２をネジ９の頭部の位置に移動させる。そして、カバー４３２の内部を減圧し、カバー４３２にネジ９を吸着し、保持する。電動ドライバー４３のビット４３１を回転させつつ、カバー４３２の内部を減圧することにより、ビット４３１の先端部がネジ９の頭部の溝に挿入される。

次に、図４に示すように、ロボットアーム２０を動作させ、ネジ９をワーク８１の孔８１０の上方でかつ孔８１０の近傍に移動させる。このロボットアーム２０の動作は、位置制御で制御される。この場合、このロボットアーム２０の動作を教示しておいてもよく、また、撮像装置４４（図１参照）により撮像を行い、得られた画像データに基づいて、ロボットアーム２０を動作させてもよい。

次に、力検出部２９０をリセットする。この際は、電動ドライバー４３は、停止している。これにより、力検出部２９０による力の検出を適確に行うことができる。

次に、ロボットアーム２０および電動ドライバー４３を動作させ、ネジ９を上方からワーク８１の孔８１０に挿入し、ネジ９を締め、ワーク８１をワーク８２の上部８２１に固定する（ネジ締め工程）。なお、電動ドライバー４３のビット４３１の回転により、ネジ９が回転し、ワーク８２の雌ネジ８２０に螺合する。すなわち、ネジ９が締められる。

このネジ締め工程におけるロボットアーム２０の動作において、ｚ軸方向、すなわち、ネジ９の進行方向についての動作は、位置制御で制御される。また、その位置制御は、後述する設定ネジ締め速度等に基づいて行われ、例えば、ネジ９が目標位置に移動、すなわち、ネジ９の移動量が目標移動距離に到達すると、ロボットアーム２０のｚ軸方向への移動を停止させる。この場合、例えば、ネジ９が目標移動距離に到達する前にネジ締め完了信号（トルクアップ）が入力されたらロボットアーム２０のｚ軸方向への移動を停止するようにしてもよい。なお、前記目標位置や目標移動距離は、ネジ９の長さ等（例えば、ネジ締め開始位置からネジ穴までの距離と、ネジ９の長さと、マージン）に基づいて設定される。

また、ネジ締め工程におけるロボットアーム２０の動作において、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向の動作、すなわち、ネジ９の進行方向およびネジ９の進行方向と直交する方向についての動作は、インピーダンス制御（力制御）で制御される。そのインピーダンス制御では、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向の目標力をそれぞれ「０」とする。

このようなインピーダンス制御を行うことにより、電動ドライバー４３のビット４３１をネジ９の頭部の溝に倣わすことができ、カムアウトを抑制することができ、また、電動ドライバー４３がネジ９、ワーク８１、８２を損傷させてしまうことを抑制することができる。カムアウトとは、電動ドライバー４３でネジ９を締める際、ビット４３１の先端部がネジ９の頭部の溝から浮き上がったり、ずれたり、外れたりする現象を言う。

具体的には、まず、ｚ軸方向の目標力を「０」とすることにより、電動ドライバー４３がネジ９、ワーク８１、８２を損傷させてしまうことを抑制することができる。また、ｘ軸方向およびｙ軸方向の目標力をそれぞれ「０」とすることにより、カムアウトが生じそうになると、力検出部２９０により検出された力が「０」に近づく方向、すなわち、カムアウトの方向と逆方向に電動ドライバー４３が移動する。このようにしてカムアウトを抑制することができる。

また、インピーダンス制御を行いつつ位置制御を行ってネジ締めを行うことにより、インピーダンス制御のみでネジ締めを行う場合と比較して、ネジ９を孔８１０や雌ネジ８２０に倣わせながらより短時間でネジ締めを行うことが可能になる。

また、ネジ締め工程では、電動ドライバー４３のビット４３１は、後述する設定ネジ締めトルクから求まる回転数で回転する。そして、電動ドライバー４３のトルクが設定ネジ締めトルクに到達した後、所定時間経過すると、電動ドライバー４３の駆動を停止する。

以上により、ネジ締めが完了し、ネジ９により、ワーク８１がワーク８２に固定される。

なお、ネジ締め工程では、撮像装置４４（図１参照）により撮像を行い、得られた画像データに基づいて、ロボットアーム２０を動作させてもよい。

このようなロボットシステム１００では、以下のようにして、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクおよびネジ締め速度を設定する。

まず、ネジ締めトルクおよびネジ締め速度を設定する際に用いられるウィンドウ（ネジ締めトルク設定用画面）について説明する。

図５に示すように、ネジ締めトルクを設定する際は、表示装置４１に、ネジ締めトルク設定用のウィンドウ（ネジ締めトルク設定用画面）５が表示される。

このウィンドウ５には、リストボックス５１、５２、５３、５４、５５、５６と、表示用のテキストボックス５７と、入力用のテキストボックス５８と、「次へ」と表示されたボタン５９（アイコン）とが、それぞれ、表示される。

リストボックス５１は、ネジ９の呼び径を入力する機能を有している。また、リストボックス５２は、ネジ９の種類、すなわち、ネジ９が並目と細目とのいずれであるかを入力する機能を有している。また、リストボックス５３は、ネジ９の材質を入力する機能を有している。リストボックス５４は、ネジ９の強度区分を入力する機能を有している。また、リストボックス５５は、被締め付け物の材質を入力する機能を有している。被締め付け物は、本実施形態では、ワーク８１である。また、リストボックス５６は、雌ネジ８２０（ワーク８２）の材質を入力する機能を有している。このネジ９の呼び径、ネジ９の種類（ネジ９が並目と細目とのいずれであるか）、ネジ９の材質、ネジ９の強度区分、被締め付け物であるワーク８１の材質、雌ネジ８２０の材質は、ネジ締め工程で用いられるネジ９を含む物の特性の１例である。また、材質には表面処理が含まれる。例えば、鋼製の母材に黒色酸化被膜を設けた場合は、その黒色酸化被膜も材質である。

なお、リストボックス５１〜５６に加えて、または、リストボックス５１〜５６のうちの少なくとも一部に代えて、他のリストボックス、例えば、ネジ９のピッチを入力する機能を有するリストボックス（図示せず）、締め付け係数（Ｑ）を入力する機能を有するリストボックス（図示せず）等を設けてもよい。締め付け係数は、例えば、締め付け方法（例えば、電動ドライバー、トルクレンチ、インパクトレンチ、スパナ等）、ネジ９および雌ネジ８２０の表面状態（例えば、表面処理の有無、表面処理の方法や材質等）、潤滑状態（例えば、潤滑剤の有無、潤滑剤の種類等）等の要件で定まる。

また、テキストボックス５７は、推奨ネジ締めトルクを表示する機能を有している。推奨ネジ締めトルクとは、推奨するネジ締めトルクを言う。また、ネジ締めトルクとは、締め付けトルクとも呼ばれており、ネジ９を回して締める（締め付ける）ときにネジ９を回転方向に回す力（トルク）を言う。この推奨ネジ締めトルクについては、後に詳述する。

また、テキストボックス５８は、設定ネジ締めトルクを入力する機能を有している。設定ネジ締めトルクとは、設定するネジ締めトルクを言う。

また、図６に示すように、ネジ締め速度を設定する際は、表示装置４１に、ネジ締め速度設定用のウィンドウ（ネジ締め速度設定用画面）６が表示される。

このウィンドウ６には、表示用のテキストボックス６１と、入力用のテキストボックス６２と、「次へ」と表示されたボタン６３（アイコン）とが、それぞれ、表示される。

テキストボックス６１は、推奨ネジ締め速度を表示する機能を有している。推奨ネジ締め速度とは、推奨するネジ締め速度を言う。また、ネジ締め速度とは、ネジ９を回して締める（締め付ける）ときにネジ９をその軸方向に移動させる速度（移動速度）を言う。このネジ締め速度は、ネジ９のリードとネジ９の回転数との積で求められる。また、ネジ９のリードとは、ネジ９が１回転するときにネジ９がその軸方向に移動する距離である。なお、１条ネジの場合は、リードとピッチとが等しく、ｎ条ネジ（ｎは、２以上の整数）の場合は、リードは、ピッチのｎ倍となる。

また、テキストボックス６２は、設定ネジ締め速度を入力する機能を有している。設定ネジ締め速度とは、設定するネジ締め速度を言う。

次に、推奨ネジ締めトルクを求める方法（算出方法）について説明する。但し、その方法は、１例であり、他の方法を用いてもよい。

推奨ネジ締めトルクＴは、下記（１）式を用いて算出する。
Ｔ＝０．３５・Ｋ・（１＋１／Ｑ）・σｙ・Ａｓ・ｄ ・・・（１）

但し、上記（１）式において、Ｋ、Ｑ、σｙ、Ａｓ、ｄは、それぞれ、下記の通りである。また、上記（１）式は、ＪＩＳで規定されている式に基づいた式である。

Ｋ：トルク係数
Ｑ：締め付け係数（本実施形態では、例えば、「２」に設定する）
σｙ：ネジ９の降伏点
Ａｓ：ネジ９の有効断面積
ｄ：ネジ９の呼び径

また、トルク係数Ｋは、下記（２）式を用いて算出する。
Ｋ＝１／ｄ・［Ｐ／（２・π）＋０．５７７・μｔｈ・ｄ２＋０．５・μｂ・Ｄｂ］ ・・・（２）

但し、上記（２）式において、ｄ、Ｐ、μｔｈ、ｄ２、μｂ、Ｄｂ、それぞれ、下記の通りである。また、上記（２）式は、ＪＩＳで規定されている式に基づいた式である。

ｄ：ネジ９の呼び径
Ｐ：ネジ９のピッチ
μｔｈ：ネジ９のネジ面の雌ネジ８２０に対する摩擦係数
ｄ２：ネジ９の有効径の基準寸法
μｂ：ネジ９の座面のワーク８１（被締め付け物）に対する摩擦係数
Ｄｂ：ネジ９の座面の摩擦に対する直径

前記（１）式および（２）式は、予め記憶部１４に記憶されており、必要時に読み出される。

次に、ネジ締め工程で用いるネジ締めトルクおよびネジ締め速度を設定する際の手順および制御装置１の制御動作について、図５、図６、図１２および図１３を参照しつつ説明する。

まず、ネジ締めトルクを設定するが、このネジ締めトルクの設定では、ユーザーは、表示装置４１に表示されたウィンドウ５（図５参照）において、リストボックス５１、５２、５３、５４、５５、５６に、それぞれ、対応する情報を入力する操作指示を行う。ここで、本発明で、「入力」は、「選択」を含む。

具体的には、リストボックス５１に、ネジ９の呼び径（例えば、「Ｍ１」）を入力する。また、リストボックス５２に、ネジ９の種類、すなわち、ネジ９が並目と細目とのいずれであるか（例えば、「並目」）を入力する。また、リストボックス５３に、ネジ９の材質（例えば、「鋼」）を入力する。また、リストボックス５４に、ネジ９の強度区分（例えば、「３．６」）を入力する。また、リストボックス５５に、被締め付け物であるワーク８１の材質（例えば、「ステンレス鋼」）を入力する。また、リストボックス５６に、雌ネジ８２０の材質（例えば、「ステンレス鋼」）を入力する。この場合、リストボックス５１〜リストボックス５６において、それぞれ、ドロップダウンリストが表示され、ユーザーは、そのドロップダウンリストから対応するものを選択する操作指示を行う。

なお、図８に示す「材料の組成区分」および「鋼種区分」は、「材質」の項目で入力する。また、図８に示す「耐力」は、「降伏点」とほぼ同義であり、降伏点が明確でない材料については、耐力が用いられる。例えば、ネジ９の材質がステンレス鋼の場合、（１）式のネジ９の降伏点は、ネジ９の耐力と置き換えることも可能である。

次に、ユーザーは、「次へ」と表示されたボタン５９に対する操作指示を行う。
受付部１５がユーザーによるボタン５９に対する操作指示を受け付けると（ステップＳ１０１）、表示制御部１３は、前記（１）式および（２）式を用いて、推奨ネジ締めトルクを算出する。

そして、表示制御部１３は、表示装置４１に対し、推奨ネジ締めトルクを表示させる指示を行う（ステップＳ１０２）。これにより、表示装置４１は、テキストボックス５７に、推奨ネジ締めトルクを表示する。これによって、ユーザーは、推奨ネジ締めトルクを把握することができる。

ここで、リストボックス５１〜５６に入力された情報がどのように反映されて、前記（１）式および（２）式から推奨ネジ締めトルクを算出することができるかについて説明する。

なお、前述したように、記憶部１４には、図７〜図１１に示すテーブル等が記憶されている。また、記憶部１４には、ネジ９の材質および雌ネジ８２０の材質と、ネジ９のネジ面の雌ネジ８２０に対する摩擦係数（μｔｈ）との関係を示すテーブル（図示せず）が記憶されている。また、記憶部１４には、ネジ９の材質およびワーク８１の材質と、ネジ９の座面のワーク８１（被締め付け物）に対する摩擦係数（μｂ）との関係を示すテーブル（図示せず）が記憶されている。また、記憶部１４には、ネジ９の呼び径と、ネジ９の座面の摩擦に対する直径（Ｄｂ）との関係を示すテーブル（図示せず）が記憶されている。

まず、リストボックス５１に入力されるネジ９の呼び径については、図９〜図１１に示すテーブルに記載されている。

ネジ９の呼び径は、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３等である。そして、ネジ９の呼び径は、例えば、ネジ９の呼び径「Ｍ１」を例に挙げると、「Ｍ」の後の数字である「１」であり、その単位は「ｍｍ」である。具体的には、１［ｍｍ］である。

また、リストボックス５２に入力されるネジ９が並目と細目とのいずれであるかの情報は、図９〜図１１に記載されている。

また、リストボックス５４に入力されるネジ９の強度区分については、図７および図８に示すテーブルに記載されている。

そして、（１）式における締め付け係数（Ｑ）は、本実施形態では、例えば、固定値として「２」に設定されている。

また、（１）式におけるネジ９の降伏点（σｙ）は、ネジ９の強度区分と、図７または図８に示すテーブルとに基づいて求めることができる。

また、（１）式におけるネジ９の有効断面積（Ａｓ）は、ネジ９の呼び径と、ネジ９が並目と細目とのいずれであるかの情報と、図９に示すテーブルとに基づいて求めることができる。

また、（１）式におけるネジ９の呼び径（ｄ）は、「Ｍ」の後の数字［ｍｍ］である。ネジの呼び径の単位が「ｍｍ」の場合、トルクの単位は「Ｎ・ｍｍ」である。

なお、ネジの呼び径の単位を「ｃｍ」に変換し、トルクの単位を「Ｎ・ｃｍ」として推奨ネジ締めトルクＴを求めてもよい。

また、（１）式におけるトルク係数（Ｋ）を求めるためのｄ、Ｐ、μｔｈ、ｄ２、μｂ、Ｄｂは、下記の通りである。

まず、（２）式におけるネジ９の呼び径（ｄ）は、「Ｍ」の後の数字［ｍｍ］である。
また、（２）式におけるネジ９のピッチ（Ｐ）は、ネジの呼び径と、ネジ９が並目と細目とのいずれであるかの情報と、図１０に示すテーブルとに基づいて求めることができる。

また、（２）式におけるネジ９のネジ面の雌ネジ８２０に対する摩擦係数（μｔｈ）は、ネジ９の材質と、雌ネジ８２０の材質と、記憶部１４に記憶されているネジ９の材質および雌ネジ８２０の材質と摩擦係数（μｔｈ）との関係を示すテーブル（図示せず）とに基づいて求めることができる。

また、（２）式におけるネジ９の有効径の基準寸法（ｄ２）は、ネジの呼び径と、ネジ９が並目と細目とのいずれであるかの情報と、図１１に示すテーブルとに基づいて求めることができる。

また、（２）式におけるネジ９の座面のワーク８１（被締め付け物）に対する摩擦係数（μｂ）は、ネジ９の材質と、ワーク８１の材質と、記憶部１４に記憶されているネジ９の材質およびワーク８１の材質と摩擦係数（μｂ）との関係を示すテーブル（図示せず）とに基づいて求めることができる。

また、（２）式におけるネジ９の座面の摩擦に対する直径（Ｄｂ）は、ネジ９の呼び径と、ネジ９の座面の摩擦に対する直径（Ｄｂ）との関係を示すテーブル（図示せず）とに基づいて求めることができる。
以上のようにして、推奨ネジ締めトルクを算出することができる。

次に、ユーザーは、テキストボックス５８に、設定ネジ締めトルクとして、推奨ネジ締めトルクを入力する操作指示を行う。この操作指示では、テキストボックス５８に数値を入力した後、ボタン５９に対する操作指示を行う。なお、テキストボックス５８に、初期値として、推奨ネジ締めトルクが表示されていてもよい。

受付部１５は、ユーザーによる操作指示を受け付ける（ステップＳ１０３）。受付部１５が前記操作指示を受け付けると、表示制御部１３を介して、入力された値がドライバー制御部１２に送信され、ドライバー制御部１２は、前記入力された値をネジ締めトルクとして設定する。ネジ締めトルクが設定されると、その設定値に基づいて、電動ドライバー４３の回転数が設定される。

なお、ユーザーは、設定ネジ締めトルクとして、推奨ネジ締めトルク以外の値を入力してもよい。具体例としては、ユーザーは、推奨ネジ締めトルクを入力してもネジ締めが適正に行われない場合は、推奨ネジ締めトルク以外の値を入力して対応することが可能である。また、ユーザーは、設計の時点でネジ締めトルクが決まっている場合は、その決まっている値を入力することが可能である。

次に、ユーザーは、「次へ」と表示されたボタン５９に対する操作指示を行う。
受付部１５がユーザーによるボタン５９に対する操作指示を受け付けると、表示制御部１３は、表示装置４１に対し、ウィンドウ５に換えてウィンドウ６を表示させる指示を行う。これにより、表示装置４１は、ウィンドウ６を表示する（図６参照）。

また、表示制御部１３は、設定ネジ締めトルクに基づいて、電動ドライバー４３の回転数を求め、その電動ドライバー４３の回転数およびネジ９のリードに基づいて、推奨ネジ締め速度を算出する。なお、ネジ９のリードは、ネジ９が並目と細目とのいずれであるかの情報と、ネジ９の呼び径の情報に基づくネジ９のピッチとに基づいて算出する。

そして、表示制御部１３は、表示装置４１に対し、推奨ネジ締め速度を表示させる指示を行う（ステップＳ２０１）。これにより、表示装置４１は、テキストボックス６１に、推奨ネジ締め速度を表示する。これによって、ユーザーは、推奨ネジ締め速度を把握することができる。

次に、ユーザーは、テキストボックス６２に、設定ネジ締め速度として、推奨ネジ締め速度を入力する操作指示を行う。この操作指示では、テキストボックス６２に数値を入力した後、ボタン６３に対する操作指示を行う。なお、テキストボックス６２に、初期値として、推奨ネジ締め速度が表示されていてもよい。

受付部１５は、ユーザーによる操作指示を受け付ける（ステップＳ２０２）。受付部１５が前記操作指示を受け付けると、表示制御部１３を介して、入力された値がロボット制御部１１に送信され、ロボット制御部１１は、前記入力された値をネジ締め速度として設定する。

なお、ユーザーは、設定ネジ締め速度として、推奨ネジ締め速度以外の値を入力してもよい。具体例としては、ユーザーは、推奨ネジ締め速度を入力してもネジ締めが適正に行われない場合は、推奨ネジ締め速度以外の値を入力して対応することが可能である。

以上のようにして、すべてのパラメーター（項目）の入力が完了すると、ネジ締め工程を含む作業を実行する際に用いるプログラムが生成される。

以上説明したように、ロボットシステム１００によれば、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定を容易、迅速かつ適確に行うことができる。

また、以上説明したように、ネジ９を含む物の特性は、強度区分を含む。これにより、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定をより適確に行うことができる。

また、ロボット２は、ネジ９を締めることにより第１対象物の１例であるワーク８１を第２対象物の１例であるワーク８２に固定する。また、ネジ９を含む物の特性は、ネジ９の材質、ワーク８１（第１対象物の）の材質およびワーク８２（第２対象物）の材質を含む。これにより、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定をより適確に行うことができる。

また、ネジ９を含む物の特性は、ネジ９の呼び径を含む。これにより、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定をより適確に行うことができる。

また、ネジ９を含む物の特性は、ネジ９が並目と細目とのいずれの種類であるかを含む。これにより、ネジ締め工程におけるネジ締めトルクの設定をより適確に行うことができる。

また、ネジ締め工程では、ドライバーの１例である電動ドライバー４３によりネジ９を回転させて締める。また、受付部１５は、電動ドライバー４３（ドライバー）の回転数の入力を受け付ける。そして、表示制御部１３は、受付部１５が受け付けた特性および電動ドライバー４３（ドライバー）の回転数に基づいて、ロボット２がネジ９を締めるときのネジ締め速度に関する値の１例である推奨ネジ締め速度を求め、その推奨ネジ締め速度（ネジ締め速度に関する値）を表示部の１例である表示装置４１に表示させる。これにより、ネジ締め工程におけるネジ締め速度の設定を容易、迅速かつ適確に行うことができる。

また、受付部１５は、ネジ締め速度の入力を受け付ける。そして、制御部の１例であるロボット制御部１１は、ネジ締め工程において、受付部１５が受け付けたネジ締め速度に基づいて、ロボット２の駆動を制御する。これにより、適確にネジ９を締めることができる。

また、ロボット２は、ドライバーの１例である電動ドライバー４３を有している。すなわち、本実施形態では、電動ドライバー４３をドライバーとして用いる。また、受付部１５は、ネジ締めトルクの入力を受付ける。そして、制御部の１例であるドライバー制御部１２は、ネジ締め工程において、受付部１５が受け付けたネジ締めトルクに基づいて、電動ドライバー４３の駆動を制御する。これにより、適確にネジ９を締めることができる。

また、ロボット２は、力を検出する力検出部２９０を有している。そして、制御部の１例であるロボット制御部１１は、ネジ締め工程において、力検出部２９０の出力に基づいて力制御を行い、ロボット２の駆動を制御する。これにより、例えば、目標力を適切に設定し、力制御としてインピーダンス制御（倣い制御）を行うことにより、カムアウトを抑制することができ、適確にネジ９を締めることができ、また、ネジ９やワーク８１、８２の損傷を抑制することができる。また、インピーダンス制御を行うことにより、ネジ９と孔８１０（雌ネジ８２０）とがずれていても、ネジ９を孔８１０（雌ネジ８２０）に挿入することが容易になる。

また、制御部の１例であるロボット制御部１１は、力制御において、ネジ９の進行方向と直交する方向の目標力を０とする。これにより、ネジ９の進行方向と直交する方向の目標力を０に設定し、力制御としてインピーダンス制御（倣い制御）を行うことにより、カムアウトを抑制することができ、適確にネジ９を締めることができる。また、インピーダンス制御を行うことにより、ネジ９と孔８１０（雌ネジ８２０）とがずれていても、ネジ９を孔８１０（雌ネジ８２０）に挿入することが容易になる。

また、制御部の１例であるロボット制御部１１は、力制御を行っている期間の少なくとも一部で、位置制御を行う。これにより、力制御のみでネジ締めを行う場合と比較して、ネジ９を孔８１０や雌ネジ８２０に倣わせながらより短時間でネジ締めを行うことが可能になる。

＜第２実施形態＞
図１４は、本発明のロボットシステムの第２実施形態おいて、表示装置に表示されるウィンドウを示す図である。図１５は、本発明のロボットシステムの第２実施形態おいて、表示装置に表示されるウィンドウを示す図である。図１６は、本発明のロボットシステムの第２実施形態おける制御装置の制御動作を示すフローチャートである。図１７は、本発明のロボットシステムの第２実施形態おける制御装置の制御動作を示すフローチャートである。

以下、第２実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本実施形態は、ねじ締めトルクを自動的には電動ドライバー４３に設定できない場合の形態であり、入力装置４２とドライバー制御部１２とが電気的に接続されており、入力装置４２からドライバー制御部１２に直接、ねじ締めトルクを入力する。

まず、ネジ締めトルクおよびネジ締め速度を設定する際に用いられるウィンドウ（ネジ締めトルク設定用画面）について説明する。

図１４に示すように、本実施形態のロボットシステム１００では、ネジ締めトルクを設定する際は、表示装置４１に、ネジ締めトルク設定用のウィンドウ（ネジ締めトルク設定用画面）５Ａが表示される。

このウィンドウ５Ａには、リストボックス５１、５２、５３、５４、５５、５６と、表示用のテキストボックス５７と、「次へ」と表示されたボタン５９（アイコン）とが、それぞれ、表示される。すなわち、ウィンドウ５Ａの表示内容は、第１実施形態と比べると、テキストボックス５８が省略されていること以外は第１実施形態と同様である。

また、図１５に示すように、ネジ締め速度を設定する際は、表示装置４１に、ネジ締め速度設定用のウィンドウ（ネジ締め速度設定用画面）６Ａが表示される。

このウィンドウ６Ａには、表示用のテキストボックス６１と、入力用のテキストボックス６２、６４と、「次へ」と表示されたボタン６３（アイコン）とが、それぞれ、表示される。すなわち、ウィンドウ６Ａの表示内容は、第１実施形態と比べると、テキストボックス６４が追加されていること以外は第１実施形態と同様である。

テキストボックス６４は、ドライバー回転数を入力する機能を有している。ドライバー回転数とは、ネジ締めの際の電動ドライバー４３の回転数を言う。

次に、ネジ締め工程で用いるネジ締めトルクおよびネジ締め速度を設定する際の手順および制御装置１の制御動作について、図１４、図１５、図１６および図１７を参照しつつ説明する。

まず、ネジ締めトルクを設定するが、このネジ締めトルクの設定では、ユーザーは、表示装置４１に表示されたウィンドウ５Ａ（図１４参照）において、リストボックス５１、５２、５３、５４、５５、５６に、それぞれ、対応する情報を入力する操作指示を行う。

次に、ユーザーは、「次へ」と表示されたボタン５９に対する操作指示を行う。
受付部１５がユーザーによるボタン５９に対する操作指示を受け付けると（ステップＳ３０１）、表示制御部１３は、前記（１）式および（２）式を用いて、推奨ネジ締めトルクを算出する。

そして、表示制御部１３は、表示装置４１に対し、推奨ネジ締めトルクを表示させる指示を行う（ステップＳ３０２）。これにより、表示装置４１は、テキストボックス５７に、推奨ネジ締めトルクを表示する。これによって、ユーザーは、推奨ネジ締めトルクを把握することができる。

次に、ユーザーは、ドライバー制御部１２に対し、入力装置４２を用いて、設定ネジ締めトルクとして、推奨ネジ締めトルクを入力する操作指示を行う。ドライバー制御部１２は、入力された値をネジ締めトルクとして設定する。ネジ締めトルクが設定されると、その設定値に基づいて、電動ドライバー４３の回転数が求められ、表示装置４１に表示される（図示せず）。

なお、ユーザーは、設定ネジ締めトルクとして、推奨ネジ締めトルク以外の値を入力してもよい。具体例としては、ユーザーは、推奨ネジ締めトルクを入力してもネジ締めが適正に行われない場合は、推奨ネジ締めトルク以外の値を入力して対応することが可能である。また、ユーザーは、設計の時点でネジ締めトルクが決まっている場合は、その決まっている値を入力することが可能である。

次に、ユーザーは、「次へ」と表示されたボタン５９に対する操作指示を行う。
受付部１５がユーザーによるボタン５９に対する操作指示を受け付けると、表示制御部１３は、表示装置４１に対し、ウィンドウ５Ａに換えてウィンドウ６Ａを表示させる指示を行う。これにより、表示装置４１は、ウィンドウ６Ａを表示する（図１５参照）。

次に、ユーザーは、テキストボックス６４に、ドライバー回転数、すなわち、電動ドライバー４３の回転数を入力する操作指示を行う。この操作指示では、テキストボックス６４に数値を入力する。この場合、ユーザーは、例えば、表示装置４１に表示された電動ドライバー４３の回転数（図示せず）、すなわち、ネジ締めトルクの設定値に基づいて求められた電動ドライバー４３の回転数を入力する。

受付部１５は、ユーザーによる操作指示を受け付ける（ステップＳ４０１）。受付部１５が前記操作指示を受け付けると、表示制御部１３は、入力された電動ドライバー４３の回転数およびネジ９のリードに基づいて、推奨ネジ締め速度を算出する。なお、ネジ９のリードは、ネジ９が並目と細目とのいずれであるかの情報と、ネジ９の呼び径の情報に基づくネジ９のピッチとに基づいて算出する。そして、表示制御部１３は、表示装置４１に対し、推奨ネジ締め速度を表示させる指示を行う（ステップＳ４０２）。これにより、表示装置４１は、テキストボックス６１に、推奨ネジ締め速度を表示する。これによって、ユーザーは、推奨ネジ締め速度を把握することができる。

次に、ユーザーは、テキストボックス６２に、設定ネジ締め速度として、推奨ネジ締め速度を入力する操作指示を行う。この操作指示では、テキストボックス６２に数値を入力した後、ボタン６３に対する操作指示を行う。なお、テキストボックス６２に、初期値として、推奨ネジ締め速度が表示されていてもよい。

受付部１５は、ユーザーによる操作指示を受け付ける（ステップＳ４０３）。受付部１５が前記操作指示を受け付けると、表示制御部１３を介して、入力された値がロボット制御部１１に送信され、ロボット制御部１１は、前記入力された値をネジ締め速度として設定する。

なお、ユーザーは、設定ネジ締め速度として、推奨ネジ締め速度以外の値を入力してもよい。具体例としては、ユーザーは、推奨ネジ締め速度を入力してもネジ締めが適正に行われない場合は、推奨ネジ締め速度以外の値を入力して対応することが可能である。

以上のようにして、すべてのパラメーター（項目）の入力が完了すると、ネジ締め工程を含む作業を実行する際に用いるプログラムが生成される。

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明の制御装置およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、前記実施形態では、ロボットの基台の固定箇所は、セルの天井部であるが、本発明では、これに限定されず、この他、例えば、セルの壁部、作業台、床部等が挙げられる。

また、前記実施形態では、ロボットは、セル内に設置されているが、本発明では、これに限定されず、例えば、セルが省略されていてもよい。この場合、ロボットの基台の固定箇所としては、例えば、設置スペースにおける天井、壁、作業台、床、地上等が挙げられる。

また、前記実施形態では、ロボットアームの回動軸の数は、６つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの回動軸の数は、例えば、２つ、３つ、４つ、５つまたは７つ以上でもよい。すなわち、前記実施形態では、アーム（リンク）の数は、６つであるが、本発明では、これに限定されず、アームの数は、例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、または、７つ以上でもよい。この場合、例えば、前記実施形態のロボットにおいて、第２アームと第３アームとの間にアームを追加することにより、アームの数が７つのロボットを実現することができる。

また、前記実施形態では、ロボットアームの数は、１つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの数は、例えば、２つ以上でもよい。すなわち、ロボットは、例えば、双腕ロボット等の複数腕ロボットであってもよい。

また、本発明では、ロボット（ロボット本体）は、他の種類（形式）のロボットであってもよい。具体例としては、例えば、水平多関節ロボット、脚部を有する脚式歩行（走行）ロボット等が挙げられる。「水平多関節ロボット」とは、水平方向にアーム（スプラインシャフトを除く）が動作するロボットのことをいう。

また、対象物に対して作業を行うエンドエフェクターとしては、電動ドライバーに限定されず、他の構成のものであってもよい。具体例としては、例えば、ドライバー等が挙げられる。この場合は、ロボットアームがハンドでドライバーを把持し、そのドライバーを回転させる。

１…制御装置、２…ロボット、５…ウィンドウ、５Ａ…ウィンドウ、６…ウィンドウ、６Ａ…ウィンドウ、７…セル、９…ネジ、１１…ロボット制御部、１２…ドライバー制御部、１３…表示制御部、１４…記憶部、１５…受付部、２０…ロボットアーム、２１…第１アーム、２２…第２アーム、２３…第３アーム、２４…第４アーム、２５…第５アーム、２６…第６アーム、４１…表示装置、４２…入力装置、４３…電動ドライバー、４４…撮像装置、４５…撮像装置、４６…ネジ振動フィーダー、５１…リストボックス、５２…リストボックス、５３…リストボックス、５４…リストボックス、５５…リストボックス、５６…リストボックス、５７…テキストボックス、５８…テキストボックス、５９…ボタン、６１…テキストボックス、６２…テキストボックス、６３…ボタン、６４…テキストボックス、７１…枠体部、７２…作業台、７３…天井部、７４…足部、７５…底板、７６…天板、７７…枠、７８…横棒、７９…テーブル、８１…ワーク、８２…ワーク、８３…ワーク、１００…ロボットシステム、２１０…基台、２７０…取付部、２８０…駆動部、２８１…位置センサー、２９０…力検出部、４３１…ビット、４３２…カバー、７１１…支柱、８１０…孔、８２０…雌ネジ、８２１…上部、８２２…側部、８２３…傾斜部、Ｓ１０１…ステップ、Ｓ１０２…ステップ、Ｓ１０３…ステップ、Ｓ２０１…ステップ、Ｓ２０２…ステップ、Ｓ３０１…ステップ、Ｓ３０２…ステップ、Ｓ４０１…ステップ、Ｓ４０２…ステップ、Ｓ４０３…ステップ

Claims (12)

1. ネジを締めるネジ締め工程を有する作業を行うことが可能なロボットの駆動を制御する制御装置であって、
   前記ネジ締め工程で用いられる前記ネジを含む物の特性のうちの少なくとも１つの入力を受け付ける受付部と、
   前記受付部が受け付けた前記特性に基づいて、前記ロボットが前記ネジを締めるときのネジ締めトルクに関する値を求め、前記ネジ締めトルクに関する値を表示部に表示させる表示制御部と、
   少なくとも前記ロボットの駆動を制御する制御部と、を備えることを特徴とする制御装置。
2. 前記特性は、強度区分を含む請求項１に記載の制御装置。
3. 前記ロボットは、前記ネジを締めることにより第１対象物を第２対象物に固定し、
   前記特性は、前記ネジの材質、前記第１対象物の材質および前記第２対象物の材質を含む請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記特性は、前記ネジの呼び径を含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記特性は、前記ネジが並目と細目とのいずれの種類であるかを含む請求項１ないし４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記ネジ締め工程では、ドライバーにより前記ネジを回転させて締め、
   前記受付部は、前記ドライバーの回転数の入力を受け付け、
   前記表示制御部は、前記受付部が受け付けた前記特性および前記ドライバーの回転数に基づいて、前記ロボットが前記ネジを締めるときのネジ締め速度に関する値を求め、前記ネジ締め速度に関する値を前記表示部に表示させる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記受付部は、前記ネジ締め速度の入力を受け付け、
   前記制御部は、前記ネジ締め工程において、前記受付部が受け付けた前記ネジ締め速度に基づいて、前記ロボットの駆動を制御する請求項６に記載の制御装置。
8. 前記ロボットは、前記ドライバーを有し、
   前記ドライバーは、電動ドライバーであり、
   前記受付部は、前記ネジ締めトルクの入力を受付け、
   前記制御部は、前記ネジ締め工程において、前記受付部が受け付けた前記ネジ締めトルクに基づいて、前記電動ドライバーの駆動を制御する請求項６または７に記載の制御装置。
9. 前記ロボットは、力を検出する力検出部を有し、
   前記制御部は、前記ネジ締め工程において、前記力検出部の出力に基づいて力制御を行い、前記ロボットの駆動を制御する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の制御装置。
10. 前記制御部は、前記力制御において、前記ネジの進行方向と直交する方向の目標力を０とする請求項９に記載の制御装置。
11. 前記制御部は、前記力制御を行っている期間の少なくとも一部で、位置制御を行う請求項９または１０に記載の制御装置。
12. 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の制御装置と、
    前記制御装置により制御されるロボットと、を備えることを特徴とするロボットシステム。

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