JP2020116702A - Teaching device and teaching method - Google Patents

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JP2020116702A JP2019011134A JP2019011134A JP2020116702A JP 2020116702 A JP2020116702 A JP 2020116702A JP 2019011134 A JP2019011134 A JP 2019011134A JP 2019011134 A JP2019011134 A JP 2019011134A JP 2020116702 A JP2020116702 A JP 2020116702A
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Shiko Tanabe
志功 田邉
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Abstract

To be able to perform direct teaching of force to a robot arm.SOLUTION: A teaching device comprises: a force sensor 11, attached to a robot arm 101, which can detect repulsive force applied to the robot arm 101; a determination instruction receiving part 14 that receives a determination instruction from a user; and a force registering part 15 that registers, as a value and a direction of force taught to the robot arm 101, a value and an inverse direction of repulsive force at timing when the determination instruction is received by the determination instruction receiving part 14, of repulsive force detected by the force sensor 11.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、ロボットアームに対して力をダイレクト教示するための教示装置及び教示方法に関する。 The present invention relates to a teaching device and a teaching method for directly teaching a force to a robot arm.

従来から、教示装置は、ユーザによるロボットアームに対する位置及び姿勢のダイレクト教示を可能としている（例えば特許文献１，２参照）。一方、従来の教示装置では、ロボットアームに対する力の教示については、ユーザによるティーチングペンダントを用いた数値入力に応じ、力の値及び方向を設定している。 Conventionally, a teaching device enables a user to directly teach a position and a posture with respect to a robot arm (see, for example, Patent Documents 1 and 2). On the other hand, in the conventional teaching device, regarding the teaching of force to the robot arm, the value and direction of the force are set according to the numerical value input by the user using the teaching pendant.

特開平０５−２０４４４１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-204441 特開平０５−２５００２９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-250029

上記のように、従来の教示装置では、ロボットアームに対する力の教示については、ユーザによるティーチングペンダントを用いた数値入力を受付けている。しかしながら、この場合、ユーザは、事前に実験を行って、入力する数値を確認する必要がある。そのため、ロボットアームに対する力の教示は、作業工数という観点では煩わしく、改善が求められている。 As described above, in the conventional teaching device, the user inputs a numerical value using the teaching pendant for teaching the force to the robot arm. However, in this case, the user needs to perform an experiment in advance to confirm the numerical value to be input. Therefore, teaching the force to the robot arm is cumbersome from the viewpoint of work man-hours, and improvement is required.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ロボットアームに対して力のダイレクト教示が可能な教示装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a teaching device capable of directly teaching a force to a robot arm.

この発明に係る教示装置は、ロボットアームに取付けられ、当該ロボットアームに加えられた反発力を検出可能な力センサと、ユーザから決定指示を受付ける決定指示受付部と、力センサにより検出された反発力のうち、決定指示受付部により決定指示が受付けられたタイミングでの反発力の値及び逆方向を、ロボットアームに対して教示された力の値及び方向として登録する力登録部とを備えたことを特徴とする。 A teaching device according to the present invention is mounted on a robot arm and is capable of detecting a repulsive force applied to the robot arm, a decision instruction receiving unit for receiving a decision instruction from a user, and a repulsion detected by the force sensor. Among the forces, a force registration unit for registering the value and direction of the repulsive force at the timing when the determination instruction receiving unit receives the determination instruction as the force value and direction taught to the robot arm is provided. It is characterized by

この発明によれば、上記のように構成したので、ロボットアームに対して力のダイレクト教示が可能となる。 According to the present invention, since it is configured as described above, it is possible to directly teach the force to the robot arm.

実施の形態１に係る教示装置の構成例及び動作例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example and an operation example of the teaching device according to the first embodiment. 実施の形態１に係る教示装置の構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration example of a teaching device according to a first embodiment. 実施の形態２に係る教示装置の構成例及び動作例を示す図である。7A and 7B are diagrams illustrating a configuration example and an operation example of the teaching device according to the second embodiment. 実施の形態２に係る教示装置の構成例を示すブロックである。6 is a block showing a configuration example of a teaching device according to a second embodiment.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る教示装置の構成例及び動作例を示す図である。
教示装置は、ユーザがロボットアーム１０１に対して力のダイレクト教示を実施するための装置である。この教示装置は、力のダイレクト教示に関する機能の他に、位置及び姿勢のダイレクト教示に関する機能も有していてもよいが、位置及び姿勢のダイレクト教示に関する機能については従来と同様であるためその説明を省略する。なお、ユーザがロボットアーム１０１に対して教示する力としては、例えば、ツール１０２による物体２０１に対する押付け、ツール１０２が把持するワークの物体２０１上へのプレイス、ツール１０２による物体２０１に対する研磨又はネジ締め等の際に加える力が挙げられる。この教示装置は、図１に示すように、力センサ１１及び力教示部１２を備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example and an operation example of the teaching device according to the first embodiment.
The teaching device is a device for a user to directly teach force to the robot arm 101. This teaching apparatus may have a function related to direct teaching of position and orientation in addition to a function related to direct teaching of force, but since the function related to direct teaching of position and orientation is the same as the conventional one, its description will be omitted. Is omitted. The force that the user teaches to the robot arm 101 may be, for example, pressing by the tool 102 against the object 201, placing the work held by the tool 102 on the object 201, polishing the object 201 by the tool 102, or screwing the object 201. The force applied at the time of etc. is mentioned. This teaching device includes a force sensor 11 and a force teaching unit 12, as shown in FIG.

力センサ１１は、ロボットアーム１０１に取付けられ、ロボットアーム１０１に加えられた反発力を検出可能なセンサである。図１では、力センサ１１は、ロボットアーム１０１が有するツール１０２の根元部分に取付けられているが、これに限らず、ロボットアーム１０１上に取付けられていればよい。この力センサ１１としては、６成分（ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向、ｘ軸周り、ｙ軸周り及びｚ軸周り）の力を検出可能な力覚センサ又は一軸方向の力を検出可能な圧力センサ等が用いられる。 The force sensor 11 is a sensor attached to the robot arm 101 and capable of detecting the repulsive force applied to the robot arm 101. In FIG. 1, the force sensor 11 is attached to the base portion of the tool 102 included in the robot arm 101, but the present invention is not limited to this, and may be attached to the robot arm 101. As the force sensor 11, a force sensor capable of detecting forces of 6 components (x-axis direction, y-axis direction, z-axis direction, around x-axis, around y-axis and around z-axis) or a force in one axis direction is detected. A possible pressure sensor or the like is used.

力教示部１２は、力センサ１１により検出された反発力に基づいて、ロボットアーム１０１に対して教示された力を登録する。この力教示部１２は、図２に示すように、通知部１３、決定指示受付部１４、力登録部１５及び記録部１６を有している。なお、力教示部１２は、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等により実現される。 The force teaching unit 12 registers the force taught to the robot arm 101 based on the repulsive force detected by the force sensor 11. As shown in FIG. 2, the force teaching unit 12 has a notification unit 13, a determination instruction receiving unit 14, a force registration unit 15, and a recording unit 16. The force teaching unit 12 is realized by a processing circuit such as a system LSI (Large Scale Integration) or a CPU (Central Processing Unit) that executes a program stored in a memory or the like.

通知部１３は、力センサ１１により検出された反発力をリアルタイムに通知する。この通知部１３により通知された反発力を示す情報は、表示装置（不図示）に表示される。
なお、通知部１３は、教示装置に必須の構成ではなく、教示装置に設けられていなくてもよい。例えば、ユーザが、力のダイレクト教示において、ロボットアーム１０１に加えられている反発力を確認しながら教示を行う必要が無い場合には、通知部１３は不要である。 The notification unit 13 notifies the repulsive force detected by the force sensor 11 in real time. The information indicating the repulsive force notified by the notification unit 13 is displayed on the display device (not shown).
The notification unit 13 is not an essential component of the teaching device and may not be provided in the teaching device. For example, when the user does not need to teach while confirming the repulsive force applied to the robot arm 101 in direct force teaching, the notification unit 13 is not necessary.

決定指示受付部１４は、ユーザから決定指示を受付ける。決定指示は、ユーザが、力のダイレクト教示を実施している最中に、ロボットアーム１０１に対して教示する力を決定する際に教示装置に対して入力する指示である。なお、ユーザは、例えばロボットアーム１０１が有する操作ボタン（不図示）又はティーチングペンダント（不図示）が有する操作ボタンを用いて、決定指示の入力を行う。 The decision instruction receiving unit 14 receives a decision instruction from the user. The decision instruction is an instruction that the user inputs to the teaching device when deciding the force to be taught to the robot arm 101 during the direct teaching of the force. The user inputs a determination instruction using, for example, an operation button (not shown) of the robot arm 101 or an operation button of a teaching pendant (not shown).

力登録部１５は、力センサ１１により検出された反発力のうち、決定指示受付部１４により決定指示が受付けられたタイミングでの反発力の値及び逆方向を、ロボットアーム１０１に対して教示された力の値及び方向として記録部１６に登録する。 Of the repulsive forces detected by the force sensor 11, the force registration unit 15 teaches the robot arm 101 the value of the repulsive force at the timing when the decision instruction is accepted by the decision instruction accepting unit 14 and the reverse direction. The value and direction of the applied force are registered in the recording unit 16.

なお、記録部１６は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）又はメモリ等によって構成される。
また図２では、記録部１６が教示装置の内部に設けられた場合を示しているが、これに限らず、記録部１６は教示装置の外部に設けられていてもよい。 The recording unit 16 is configured by an HDD (Hard Disk Drive), a DVD (Digital Versatile Disc), a memory, or the like.
Although FIG. 2 shows a case where the recording unit 16 is provided inside the teaching device, the present invention is not limited to this, and the recording unit 16 may be provided outside the teaching device.

また、教示装置は、力のダイレクト教示を、位置及び姿勢のダイレクト教示とは別に実施するものとしてもよいし、位置及び姿勢のダイレクト教示と同時に実施するものとしてもよい。 Further, the teaching apparatus may perform the direct force teaching separately from the position and posture direct teaching, or may perform the force and direct teaching simultaneously with the position and posture direct teaching.

次に、図１，２に示す教示装置を用いた力のダイレクト教示の一例について説明する。以下では、図１に示すように、ロボットアーム１０１が物体２０１をｚ軸方向に押付ける際の力を教示する場合を示す。
ここで、ユーザがロボットアーム１０１に対して位置又は姿勢をダイレクト教示する場合、ロボットアーム１０１の関節部分の回転角等を教示することになるが、この回転角等はユーザにとって視覚的に捉え易く位置又は姿勢の再現が容易である。これに対し、ユーザがロボットアーム１０１に対して力をダイレクト教示しようとする場合には、この力はユーザにとって視覚的に捉え難く力の再現が難しい。一方、ロボットアーム１０１が物体２０１を押すと、押付方向とは反対方向にこの押付力に応じた反発力がロボットアーム１０１に加えられる。そこで、実施の形態１に係る教示装置では、ロボットアーム１０１に加えられた反発力を検出可能な力センサ１１を用いることで、力のダイレクト教示を実現する。 Next, an example of direct force teaching using the teaching device shown in FIGS. Hereinafter, as shown in FIG. 1, a case will be described in which the robot arm 101 teaches a force for pressing the object 201 in the z-axis direction.
Here, when the user directly teaches the position or posture to the robot arm 101, the rotation angle and the like of the joint portion of the robot arm 101 is taught, but the rotation angle and the like are easy for the user to grasp visually. It is easy to reproduce the position or orientation. On the other hand, when the user tries to directly teach the force to the robot arm 101, this force is difficult for the user to visually recognize and it is difficult to reproduce the force. On the other hand, when the robot arm 101 pushes the object 201, a repulsive force corresponding to the pushing force is applied to the robot arm 101 in a direction opposite to the pushing direction. Therefore, the teaching device according to the first embodiment realizes direct teaching of force by using the force sensor 11 that can detect the repulsive force applied to the robot arm 101.

力のダイレクト教示では、ユーザは、まず、ロボットアーム１０１が有するツール１０２を物体２０１上の押付け箇所に当接させる。 In the direct force teaching, the user first brings the tool 102 of the robot arm 101 into contact with a pressing position on the object 201.

次いで、ユーザは、ロボットアーム１０１に対して手でｚ軸方向に力を加え、ロボットアーム１０１を物体２０１にｚ軸方向に押付ける。この際、力センサ１１は、物体２０１からのｚ軸方向の反発力を検出する。図１において、符号５０１に示す矢印はユーザにより加えられた押付力を示し、符号５０２に示す矢印は物体２０１から加えられた反発力を示している。 Next, the user manually applies a force to the robot arm 101 in the z-axis direction to press the robot arm 101 against the object 201 in the z-axis direction. At this time, the force sensor 11 detects the repulsive force from the object 201 in the z-axis direction. In FIG. 1, an arrow indicated by reference numeral 501 indicates a pressing force applied by the user, and an arrow indicated by reference numeral 502 indicates a repulsive force applied by the object 201.

また、通知部１３は力センサ１１により検出された反発力をリアルタイムに通知し、表示装置はその反発力を示す情報を表示する。これにより、ユーザは、ロボットアーム１０１に加えられた反発力をモニタしながらロボットアーム１０１に加える押付力を調整できる。 In addition, the notification unit 13 notifies the repulsive force detected by the force sensor 11 in real time, and the display device displays information indicating the repulsive force. This allows the user to adjust the pressing force applied to the robot arm 101 while monitoring the repulsive force applied to the robot arm 101.

次いで、ユーザは、ロボットアーム１０１に加えられた反発力（押付力）が所望値となった場合に、決定指示を教示装置に入力する。 Next, when the repulsive force (pressing force) applied to the robot arm 101 reaches a desired value, the user inputs a determination instruction to the teaching device.

次いで、力登録部１５は、決定指示が入力されたタイミングでの反発力の値及び逆方向を、ロボットアーム１０１に対して教示された力の値及び方向として記録部１６に登録する。
以上の動作により、ユーザは、ロボットアーム１０１に対して力を教示できる。 Next, the force registration unit 15 registers the repulsive force value and the reverse direction at the timing when the determination instruction is input in the recording unit 16 as the force value and direction taught to the robot arm 101.
By the above operation, the user can teach the force to the robot arm 101.

なお、ロボットアーム１０１の位置又は姿勢によっては、ユーザがロボットアーム１０１に対して押付力を加え難い場合又は力センサ１１での感度が弱くなる場合がある。そこで、このような場合には、ユーザは、ロボットアーム１０１の位置又は姿勢を、力のダイレクト教示がし易い任意の位置又は姿勢に移動させてから、力のダイレクト教示を実施してもよい。この場合、ロボットアーム１０１の位置の変更に合わせ、物体２０１の位置も変更する。また、この場合、教示装置は、力のダイレクト教示を、位置及び姿勢のダイレクト教示とは別に実施することになる。これにより、ユーザは、ロボットアーム１０１に対して押付力を加え易くなり、また、力センサ１１での感度の低下を抑制できる。 Depending on the position or posture of the robot arm 101, it may be difficult for the user to apply a pressing force to the robot arm 101 or the sensitivity of the force sensor 11 may be weak. Therefore, in such a case, the user may move the position or posture of the robot arm 101 to an arbitrary position or posture in which direct force teaching is easy, and then perform the direct force teaching. In this case, the position of the object 201 is also changed according to the change of the position of the robot arm 101. Further, in this case, the teaching device performs the direct teaching of force separately from the direct teaching of position and orientation. As a result, the user can easily apply a pressing force to the robot arm 101 and can suppress a decrease in the sensitivity of the force sensor 11.

以上のように、この実施の形態１によれば、教示装置は、ロボットアーム１０１に取付けられ、当該ロボットアーム１０１に加えられた反発力を検出可能な力センサ１１と、ユーザから決定指示を受付ける決定指示受付部１４と、力センサ１１により検出された反発力のうち、決定指示受付部１４により決定指示が受付けられたタイミングでの反発力の値及び逆方向を、ロボットアーム１０１に対して教示された力の値及び方向として登録する力登録部１５とを備えた。これにより、実施の形態１に係る教示装置は、ロボットアーム１０１に対して力のダイレクト教示が可能となる。 As described above, according to the first embodiment, the teaching device is attached to the robot arm 101, and the force sensor 11 capable of detecting the repulsive force applied to the robot arm 101 and the determination instruction from the user. Of the repulsive forces detected by the determination instruction receiving unit 14 and the force sensor 11, the robot arm 101 is taught the value and the reverse direction of the repulsive force at the timing when the determination instruction receiving unit 14 receives the determination instruction. The force registration unit 15 that registers the value and direction of the generated force. As a result, the teaching device according to the first embodiment enables direct teaching of force to the robot arm 101.

実施の形態２．
実施の形態１に係る教示装置では、ロボットアーム１０１に加えられた反発力を検出可能な力センサ１１を用いた場合を示した。それに対し、実施の形態２に係る教示装置では、ロボットアーム１０１に加えられた反発力によるトルクを検出可能なトルクセンサ２１を用いた場合を示す。 Embodiment 2.
In the teaching device according to the first embodiment, the case where the force sensor 11 capable of detecting the repulsive force applied to the robot arm 101 is used is shown. On the other hand, the teaching apparatus according to the second embodiment shows a case where the torque sensor 21 capable of detecting the torque due to the repulsive force applied to the robot arm 101 is used.

図３は実施の形態２に係る教示装置の構成例及び動作例を示す図である。
教示装置は、ユーザがロボットアーム１０１に対して力のダイレクト教示を実施するための装置である。この教示装置は、力のダイレクト教示に関する機能の他に、位置及び姿勢のダイレクト教示に関する機能も有していてもよいが、位置及び姿勢のダイレクト教示に関する機能については従来と同様であるためその説明を省略する。なお、ユーザがロボットアーム１０１に対して教示する力としては、例えば、ツール１０２による物体２０１に対する押付け、ツール１０２が把持するワークの物体２０１上へのプレイス、ツール１０２による物体２０１に対する研磨又はネジ締め等の際に加える力が挙げられる。この教示装置は、図３に示すように、トルクセンサ２１、力算出部２２及び力教示部２３を備えている。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration example and an operation example of the teaching device according to the second embodiment.
The teaching device is a device for a user to directly teach force to the robot arm 101. This teaching apparatus may have a function related to direct teaching of position and orientation in addition to a function related to direct teaching of force, but since the function related to direct teaching of position and orientation is the same as the conventional one, its description will be omitted. Is omitted. The force that the user teaches to the robot arm 101 may be, for example, pressing by the tool 102 against the object 201, placing the work held by the tool 102 on the object 201, polishing the object 201 by the tool 102, or screwing the object 201. The force applied at the time of etc. is mentioned. As shown in FIG. 3, this teaching device includes a torque sensor 21, a force calculation unit 22, and a force teaching unit 23.

トルクセンサ２１は、ロボットアーム１０１に取付けられ、ロボットアーム１０１に加えられた反発力によるトルクを検出可能な検出センサである。トルクセンサ２１は、ロボットアーム１０１の各軸に取付けられている。 The torque sensor 21 is a detection sensor attached to the robot arm 101 and capable of detecting the torque due to the repulsive force applied to the robot arm 101. The torque sensor 21 is attached to each axis of the robot arm 101.

力算出部２２は、トルクセンサ２１により検出されたトルクから、ロボットアーム１０１に加えられた反発力を算出する。この際、力算出部２２は、トルクセンサ２１毎に、検出値から初期値（ロボットアーム１０１に力が加えられていない状態での検出値）を差し引き、その差分値及び取付け位置までのアーム長さに基づいて力を算出する。そして、力算出部２２は、算出した各力を合成することで、ロボットアーム１０１に加えられた反発力を算出する。 The force calculator 22 calculates the repulsive force applied to the robot arm 101 from the torque detected by the torque sensor 21. At this time, the force calculation unit 22 subtracts the initial value (the detected value when no force is applied to the robot arm 101) from the detected value for each torque sensor 21, and the difference value and the arm length up to the attachment position. The force is calculated based on this. Then, the force calculation unit 22 calculates the repulsive force applied to the robot arm 101 by combining the calculated forces.

力教示部２３は、力算出部２２により算出された反発力に基づいて、ロボットアーム１０１に対して教示された力を登録する。この力教示部２３は、図４に示すように、ロック指示受付部２４、アーム制御部２５、力登録部２６及び記録部２７を有している。 The force teaching section 23 registers the force taught to the robot arm 101 based on the repulsive force calculated by the force calculating section 22. As shown in FIG. 4, the force teaching section 23 has a lock instruction receiving section 24, an arm control section 25, a force registration section 26, and a recording section 27.

なお、力算出部２２及び力教示部２３は、システムＬＳＩ等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ等により実現される。 The force calculation unit 22 and the force teaching unit 23 are realized by a processing circuit such as a system LSI or a CPU that executes a program stored in a memory or the like.

ロック指示受付部２４は、ユーザからサーボロック指示を受付ける。サーボロック指示は、ユーザがロボットアーム１０１をサーボロックする際に教示装置に対して入力する指示である。なお、ユーザは、例えばロボットアーム１０１が有する操作ボタン又はティーチングペンダントが有する操作ボタンを用いて、サーボロック指示の入力を行う。 The lock instruction receiving unit 24 receives a servo lock instruction from the user. The servo lock instruction is an instruction input to the teaching device when the user servo locks the robot arm 101. The user inputs a servo lock instruction using, for example, the operation button of the robot arm 101 or the operation button of the teaching pendant.

アーム制御部２５は、ロック指示受付部２４によりサーボロック指示を受付けたタイミングで、ロボットアーム１０１をサーボロックする。 The arm control unit 25 servo-locks the robot arm 101 at the timing when the lock instruction receiving unit 24 receives the servo lock instruction.

力登録部２６は、アーム制御部２５によりロボットアーム１０１がサーボロックされた後に力算出部２２により算出された反発力の値及び逆方向を、ロボットアーム１０１に対して教示された力の値及び方向として記録部２７に登録する。 The force registration unit 26 sets the value of the repulsive force calculated by the force calculation unit 22 after the robot arm 101 is servo-locked by the arm control unit 25 and the reverse direction to the value of the force taught to the robot arm 101 and The direction is registered in the recording unit 27.

なお、記録部２７は、ＨＤＤ、ＤＶＤ又はメモリ等によって構成される。
また図４では、記録部２７が教示装置の内部に設けられた場合を示しているが、これに限らず、記録部２７は教示装置の外部に設けられていてもよい。 The recording unit 27 is composed of an HDD, a DVD, a memory, or the like.
Although FIG. 4 shows the case where the recording unit 27 is provided inside the teaching device, the present invention is not limited to this, and the recording unit 27 may be provided outside the teaching device.

また、教示装置は、力のダイレクト教示を、位置及び姿勢のダイレクト教示とは別に実施するものとしてもよいし、位置及び姿勢のダイレクト教示と同時に実施するものとしてもよい。 Further, the teaching apparatus may perform the direct force teaching separately from the position and posture direct teaching, or may perform the force and direct teaching simultaneously with the position and posture direct teaching.

次に、図３，４に示す教示装置を用いた力のダイレクト教示の一例について説明する。以下では、図３に示すように、ロボットアーム１０１が物体２０１をｚ軸方向に押付ける際の力を教示する場合を示す。
ここで、ロボットアーム１０１を自由に動かせる状態でユーザがロボットアーム１０１を物体２０１に押付けると、この押付力が物体２０１からの反発力で相殺されてしまうため、トルクセンサ２１はトルクを検出できない。そのため、この状態ではロボットアーム１０１に対する力のダイレクト教示は実施できない。そこで、実施の形態２に係る教示装置では、ユーザがロボットアーム１０１を物体２０１に押付けた状態でサーボロック状態（静止状態）とする。これにより、この状態でユーザがロボットアーム１０１から手を離すと、ロボットアーム１０１には反発力のみが加えられた状態となり、トルクセンサ２１はこの反発力によるトルクを検出可能となる。 Next, an example of direct force teaching using the teaching device shown in FIGS. In the following, as shown in FIG. 3, a case where the robot arm 101 teaches a force for pressing the object 201 in the z-axis direction will be described.
Here, if the user presses the robot arm 101 against the object 201 in a state where the robot arm 101 can be freely moved, this pressing force is canceled by the repulsive force from the object 201, so the torque sensor 21 cannot detect the torque. .. Therefore, in this state, direct teaching of force to the robot arm 101 cannot be performed. Therefore, in the teaching device according to the second embodiment, the user presses the robot arm 101 against the object 201 to set the servo lock state (stationary state). Accordingly, when the user releases the robot arm 101 in this state, only the repulsive force is applied to the robot arm 101, and the torque sensor 21 can detect the torque due to this repulsive force.

力のダイレクト教示では、ユーザは、まず、ロボットアーム１０１が有するツール１０２を物体２０１上の押付け箇所に当接させる。 In the direct force teaching, the user first brings the tool 102 of the robot arm 101 into contact with a pressing position on the object 201.

次いで、ユーザは、ロボットアーム１０１に対して手でｚ軸方向に力を加え、ロボットアーム１０１を物体２０１にｚ軸方向に押付ける。なおこの状態では、ロボットアーム１０１に加えられた押付力は物体２０１からの反発力によって相殺されてしまうため、トルクセンサ２１ではトルクを検出できない。 Next, the user manually applies a force to the robot arm 101 in the z-axis direction to press the robot arm 101 against the object 201 in the z-axis direction. In this state, the pressing force applied to the robot arm 101 is canceled by the repulsive force from the object 201, so the torque cannot be detected by the torque sensor 21.

次いで、ユーザは、ロボットアーム１０１を所望値まで物体２０１に押付けた状態で、サーボロック指示を教示装置に入力する。
次いで、アーム制御部２５は、ロボットアーム１０１をサーボロックする。 Next, the user inputs a servo lock instruction to the teaching device in a state where the robot arm 101 is pressed against the object 201 to a desired value.
Next, the arm control unit 25 servo-locks the robot arm 101.

次いで、ユーザは、ロボットアーム１０１から手を離す。これにより、ロボットアーム１０１には物体２０１からのｚ軸方向の反発力のみが加わる。そして、トルクセンサ２１はこの反発力によるトルクを検出し、力算出部２２はこのトルクから当該反発力を算出する。図３において、符号５０３に示す矢印は物体２０１から加えられた反発力を示している。 Then, the user releases the robot arm 101. As a result, only the repulsive force from the object 201 in the z-axis direction is applied to the robot arm 101. Then, the torque sensor 21 detects the torque due to this repulsive force, and the force calculation unit 22 calculates the repulsive force from this torque. In FIG. 3, the arrow indicated by reference numeral 503 indicates the repulsive force applied from the object 201.

次いで、力登録部２６は、力算出部２２により算出された反発力の値及び逆方向を、ロボットアーム１０１に対して教示された力の値及び方向として登録する。
以上の動作により、ユーザは、ロボットアーム１０１に対して力を教示できる。 Next, the force registration unit 26 registers the value of the repulsive force calculated by the force calculation unit 22 and the reverse direction as the value and direction of the force taught to the robot arm 101.
By the above operation, the user can teach the force to the robot arm 101.

なお、ロボットアーム１０１の位置又は姿勢によっては、ユーザがロボットアーム１０１に対して押付力を加え難い場合又はトルクセンサ２１での感度が弱くなる場合がある。そこで、このような場合には、ユーザは、ロボットアーム１０１の位置又は姿勢を、力のダイレクト教示がし易い任意の位置又は姿勢に移動させてから、力のダイレクト教示を実施してもよい。この場合、ロボットアーム１０１の位置の変更に合わせ、物体２０１の位置も変更する。また、この場合、教示装置は、力のダイレクト教示を、位置及び姿勢のダイレクト教示とは別に実施することになる。これにより、ユーザは、ロボットアーム１０１に対して押付力を加え易くなり、また、トルクセンサ２１での感度の低下を抑制できる。 Depending on the position or orientation of the robot arm 101, it may be difficult for the user to apply a pressing force to the robot arm 101, or the sensitivity of the torque sensor 21 may be weak. Therefore, in such a case, the user may move the position or posture of the robot arm 101 to an arbitrary position or posture in which direct force teaching is easy, and then perform the direct force teaching. In this case, the position of the object 201 is also changed according to the change of the position of the robot arm 101. Further, in this case, the teaching device performs the direct teaching of force separately from the direct teaching of position and orientation. As a result, the user can easily apply a pressing force to the robot arm 101 and can suppress a decrease in sensitivity of the torque sensor 21.

以上のように、この実施の形態２によれば、教示装置は、ロボットアーム１０１に取付けられ、当該ロボットアーム１０１に加えられた反発力によるトルクを検出可能なトルクセンサ２１と、トルクセンサ２１により検出されたトルクから、ロボットアーム１０１に加えられた反発力を算出する力算出部２２と、ユーザからサーボロック指示を受付けるロック指示受付部２４と、ロック指示受付部２４によりサーボロック指示を受付けたタイミングで、ロボットアーム１０１をサーボロックするアーム制御部２５と、アーム制御部２５によりロボットアーム１０１がサーボロックされた後に力算出部２２により算出された反発力の値及び逆方向を、当該ロボットアーム１０１に対して教示された力の値及び方向として登録する力登録部２６とを備えた。これにより、実施の形態２に係る教示装置は、ロボットアーム１０１に対して力のダイレクト教示が可能となる。 As described above, according to the second embodiment, the teaching device includes the torque sensor 21 attached to the robot arm 101 and capable of detecting the torque due to the repulsive force applied to the robot arm 101, and the torque sensor 21. The force calculation unit 22 that calculates the repulsive force applied to the robot arm 101 from the detected torque, the lock instruction reception unit 24 that receives the servo lock instruction from the user, and the servo lock instruction that is received by the lock instruction reception unit 24. At the timing, the arm control unit 25 that servo-locks the robot arm 101, and the value and the reverse direction of the repulsive force calculated by the force calculation unit 22 after the robot arm 101 is servo-locked by the arm control unit 25 are set to the robot arm. The force registration unit 26 for registering the value and direction of the force taught to 101. As a result, the teaching device according to the second embodiment can directly teach force to the robot arm 101.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組合わせ、或いは各実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 It should be noted that, within the scope of the invention, the present invention allows free combinations of the respective embodiments, modification of arbitrary constituent elements of each embodiment, or omission of arbitrary constituent elements in each embodiment. is there.

１１ 力センサ
１２ 力教示部
１３ 通知部
１４ 決定指示受付部
１５ 力登録部
１６ 記録部
２１ トルクセンサ
２２ 力算出部
２３ 力教示部
２４ ロック指示受付部
２５ アーム制御部
２６ 力登録部
２７ 記録部
１０１ ロボットアーム
１０２ ツール
２０１ 物体 11 force sensor 12 force teaching unit 13 notifying unit 14 determination instruction receiving unit 15 force registration unit 16 recording unit 21 torque sensor 22 force calculation unit 23 force teaching unit 24 lock instruction receiving unit 25 arm control unit 26 force registration unit 27 recording unit 101 Robot arm 102 tool 201 object

Claims (7)

ロボットアームに取付けられ、当該ロボットアームに加えられた反発力を検出可能な力センサと、
ユーザから決定指示を受付ける決定指示受付部と、
前記力センサにより検出された反発力のうち、前記決定指示受付部により決定指示が受付けられたタイミングでの反発力の値及び逆方向を、前記ロボットアームに対して教示された力の値及び方向として登録する力登録部と
を備えた教示装置。 A force sensor attached to the robot arm, capable of detecting the repulsive force applied to the robot arm,
A decision instruction receiving unit that receives a decision instruction from a user,
Of the repulsive force detected by the force sensor, the repulsive force value and the reverse direction at the timing when the decision instruction is accepted by the decision instruction acceptance unit are the force value and direction taught to the robot arm. And a force registration unit for registering as a teaching device. 前記力センサにより検出された反発力をリアルタイムに通知する通知部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の教示装置。 The teaching device according to claim 1, further comprising a notification unit that notifies the repulsive force detected by the force sensor in real time. ロボットアームに取付けられ、当該ロボットアームに加えられた反発力によるトルクを検出可能なトルクセンサと、
前記トルクセンサにより検出されたトルクから、前記ロボットアームに加えられた反発力を算出する力算出部と、
ユーザからサーボロック指示を受付けるロック指示受付部と、
前記ロック指示受付部によりサーボロック指示を受付けたタイミングで、前記ロボットアームをサーボロックするアーム制御部と、
前記アーム制御部により前記ロボットアームがサーボロックされた後に前記力算出部により算出された反発力の値及び逆方向を、当該ロボットアームに対して教示された力の値及び方向として登録する力登録部と
を備えた教示装置。 A torque sensor attached to the robot arm and capable of detecting torque due to repulsive force applied to the robot arm,
From a torque detected by the torque sensor, a force calculation unit that calculates a repulsive force applied to the robot arm,
A lock instruction receiving unit that receives a servo lock instruction from a user,
An arm control unit that servo-locks the robot arm at a timing when a servo lock instruction is received by the lock instruction reception unit,
Force registration in which the repulsive force value and the reverse direction calculated by the force calculation unit after the robot arm is servo-locked by the arm control unit are registered as the force value and direction taught to the robot arm. And a teaching device equipped with. 前記力算出部は、前記トルクセンサ毎に検出値から初期値を差し引いた差分値及び取付け位置までのアーム長さに基づいて力を算出し、当該トルクセンサ毎に算出した力を合成することで前記ロボットアームに加えられた反発力を算出する
ことを特徴とする請求項３記載の教示装置。 The force calculation unit calculates the force based on the difference value obtained by subtracting the initial value from the detected value for each torque sensor and the arm length up to the attachment position, and combines the calculated force for each torque sensor. The teaching device according to claim 3, wherein a repulsive force applied to the robot arm is calculated. 前記ロボットアームに反発力が加えられる際の当該ロボットアームの位置又は姿勢は、任意の位置又は姿勢である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちの何れか１項記載の教示装置。 The teaching device according to any one of claims 1 to 4, wherein the position or posture of the robot arm when a repulsive force is applied to the robot arm is an arbitrary position or posture. .. ロボットアームに取付けられ、当該ロボットアームに加えられた反発力を検出可能な力センサを備えた教示装置による教示方法であって、
決定指示受付部が、ユーザから決定指示を受付け、
力登録部が、前記力センサにより検出された反発力のうち、前記決定指示受付部により決定指示が受付けられたタイミングでの反発力の値及び逆方向を、前記ロボットアームに対して教示された力の値及び方向として登録する
ことを特徴とする教示方法。 A teaching method by a teaching device, which is attached to a robot arm and includes a force sensor capable of detecting a repulsive force applied to the robot arm, comprising:
The decision instruction receiving unit receives the decision instruction from the user,
Of the repulsive force detected by the force sensor, the force registration unit is instructed to the robot arm about the repulsive force value and the reverse direction at the timing when the determination instruction is received by the determination instruction receiving unit. A teaching method characterized by registering as a force value and direction. ロボットアームに取付けられ、当該ロボットアームに加えられた反発力によるトルクを検出可能なトルクセンサと、前記トルクセンサにより検出されたトルクから、前記ロボットアームに加えられた反発力を算出する力算出部とを備えた教示装置による教示方法であって、
ロック指示受付部が、ユーザからサーボロック指示を受付け、
アーム制御部が、前記ロック指示受付部によりサーボロック指示を受付けたタイミングで、前記ロボットアームをサーボロックし、
力登録部が、前記アーム制御部により前記ロボットアームがサーボロックされた後に前記力算出部により算出された反発力の値及び逆方向を、当該ロボットアームに対して教示された力の値及び方向として登録する
ことを特徴とする教示方法。 A torque sensor attached to the robot arm and capable of detecting the torque due to the repulsive force applied to the robot arm, and a force calculating unit for calculating the repulsive force applied to the robot arm from the torque detected by the torque sensor. A teaching method using a teaching device comprising:
The lock instruction receiving unit receives the servo lock instruction from the user,
The arm control unit servo locks the robot arm at the timing when the servo lock instruction is received by the lock instruction receiving unit,
The force registration unit determines the value and direction of the repulsive force calculated by the force calculation unit after the robot arm is servo-locked by the arm control unit and the value and direction of the force taught to the robot arm. The teaching method is characterized by registering as.
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