JP2020196076A - ロボットコントローラ及び組付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組付物の変形が必要な組付作業を一つの位置姿勢変更機構で実現できるロボットコントローラを得ること。【解決手段】ロボットコントローラ９は、ロボットアーム１を制御する指令を出力するロボット制御部１０と、力覚センサ２から入力される検出値を監視する力覚監視部１２とを有し、ロボット制御部１０は、組付物を被組付物に組み付けるために、組付物を、被組付物に組み付けた後の状態とは異なる傾いた姿勢で被組付物に接触するように移動させる指令と、力覚センサ２の検出値が第１の既定の値以上になったら組付物を回転させる指令とをロボットアーム１に出力する。【選択図】図２

Description

本発明は、ロボットを制御するロボットコントローラ及びこれを用いて組付物を被組付物に組み付ける組付方法に関する。

部品の組付作業の中には、樹脂成型品といった可撓性を有する組付物を変形させて被組付物に組付けることを前提とした作業がある。このような弾性変形を伴う組付作業では、組付物を破損又は塑性変形させないように、付与する力及び組付物の位置を調整する必要があるため、機械ではなく人間の手作業によって行われていた。

近年、生産現場における組付作業の自動化の要求に応え、ロボットを使用することで可撓性を有する組付物の変形を伴う組付作業を実現した事例がある。可撓性を有する組付物の変形を伴う組付作業を実現するロボットは、手首先端に力覚センサを備えたロボットハンドを有するロボットアームを具備している。ロボットアームは、組付物の位置及び姿勢を変更する位置姿勢変更機構である。また、可撓性を有する組付物の変形を伴う組付作業を実現するロボットは、組付物に付与する力及びロボットハンドで把持した組付物の位置を制御するプログラムで動作する。

特許文献１に開示される発明では、組立用ロボットの手首に装着した力覚センサの検出値を利用して、ロボットハンドを有するロボットアームの移動補正量を求めた後、移動補正量を用いてロボットアームの位置を算出する。そして、特許文献１に開示される発明では、算出したロボットアームの位置が、組付物が分解又は破壊しないとされる動作可能範囲に入っているか否かを判定し、動作可能範囲内に入っていたときに限り、ロボットアームの動作を移動補正量の分だけ補正することで、可撓性を有する組付物の変形を伴う組付けを行っている。

特開平８−１７４４６０号公報

特許文献１に開示される発明は、２本のロボットアームに搭載された力覚センサの検出値を利用し、２本のロボットアームで可撓性を有する組付物が分解又は破壊しない範囲内で変形させ、組付物の組付けを行っている。

変形を伴う組付物の組付作業の中には、組付物の一部を積極的に変形させることが必要なものがある。特許文献１に開示される発明は、２本のアームを用いて組付物を変形させて組み付けを行っていた。すなわち、特許文献１に開示される発明は、組付物の組付作業を行うために２本のロボットアームが必要であった。したがって、特許文献１に開示される発明は、ロボットアームが１本の場合に比べて設備コストが大きくなってしまう。さらに、特許文献１に開示される発明は、２本のロボットアームを制御しなければならないため、複雑な制御が必要であり、設備立ち上げ時に負担も大きかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、組付物の変形が必要な組付作業を一つの位置姿勢変更機構で実現できるロボットコントローラを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、組付物の位置及び姿勢を変更する位置姿勢変更機構と、位置姿勢変更機構が受ける反力を検出値として検出する力覚センサとを備えたロボットを制御するロボットコントローラであって、位置姿勢変更機構を制御する指令を出力する位置姿勢制御部と、力覚センサから入力される検出値を監視する力覚監視部とを有する。位置姿勢制御部は、組付物を被組付物に組み付けるために、組付物を、被組付物に組み付けた後の状態とは異なる傾いた姿勢で被組付物に接触するように移動させる指令と、力覚センサの検出値が第１の既定の値以上になったら組付物を回転させる指令とを位置姿勢変更機構に出力する。

本発明によれば、組付物の変形が必要な組付作業を一つの位置姿勢変更機構で実現できるロボットコントローラを得られるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るロボットコントローラを用いたロボットシステムの全体図 実施の形態１に係るロボットコントローラの制御系のブロック図 実施の形態１に係るロボットコントローラを備えたロボットシステムのロボットアームの手首先端部、組付物及び被組付物の拡大図 実施の形態１に係るロボットコントローラの動作の流れを示すフローチャート 実施の形態１に係るロボットコントローラが、組付物を被組付物に押し付けて組付物の第１の嵌合爪が弾性変形した状態を示す図 図５中のＡ部の拡大図 実施の形態１に係るロボットコントローラが、第２の制御点を中心として組付物をロボットアームによって回転させている状態を示す図 実施の形態１に係るロボットコントローラによる変形解除動作を示す図 図８中のＢ部の拡大図 図８中のＣ部の拡大図 本発明の実施の形態２に係るロボットコントローラが、第２の制御点を中心として組付物をロボットアームによって回転させている状態を示す図 図１１中のＤ部の拡大図 本発明の実施の形態３に係るロボットコントローラが、第２の制御点を中心として組付物をロボットアームによって回転させている状態を示す図 図１３中のＥ部の拡大図 本発明の実施の形態４に係るロボットコントローラが、組付物を被組付物に押し付けた状態を示す図 図１５中のＦ部の拡大図 実施の形態１から実施の形態４に係るロボットコントローラの機能をハードウェアで実現した構成を示す図 実施の形態１から実施の形態４に係るロボットコントローラの機能をソフトウェアで実現した構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係るロボットコントローラ及び組付方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るロボットコントローラを用いたロボットシステムの全体図である。ロボットシステム５０は、組付けベース８に設置されたロボット８０と、ロボット８０を制御するロボットコントローラ９とを備える。ロボット８０は、組付けベース８に設置されたベース部８１と、ベース部８１に支持された曲げ伸ばし可能なロボットアーム１とを有する。ロボットアーム１の手首先端部には力覚センサ２を備えたロボットハンド３が装着されている。ロボットハンド３には把持フィンガ４が取付けられている。把持フィンガ４はロボットハンド３により開閉され、組付物５を把持及び解放する。ロボットハンド３及び把持フィンガ４が装着されたロボットアーム１は、組付物５の移動と姿勢変更とを行う位置姿勢変更機構である。なお、組付作業で必要とされる自由度を持つ構成であれば、位置姿勢変更機構は、ロボットアーム１に限られない。

組付物５に係る力は把持フィンガ４を介して力覚センサ２で検出される。この例では、直交３軸の各軸方向の位置と、各軸を中心とした回転姿勢とで構成される６次元の自由度を持つロボットアーム１と、６次元の情報を扱う６軸の力覚センサ２を使用している。

また、組付けベース８には、被組付物６を固定するための固定用治具７が設置されている。

図２は、実施の形態１に係るロボットコントローラの制御系のブロック図である。ロボットアーム１はロボットコントローラ９によって統合的に制御される。ロボットコントローラ９は、ロボットアーム１を制御する指令を出力するロボット制御部１０と、ロボットアーム１の手首先端の位置を補正する位置補正部１１と、ロボットアーム１の手首先端に装着された力覚センサ２から入力される検出値を監視する力覚監視部１２とを備える。ロボット制御部１０は、位置姿勢変更機構であるロボットアーム１を制御する指令を出力する位置姿勢制御部である。ロボット制御部１０には、ロボットアーム１の動作位置を教示させるための教示盤１３が接続される。ロボット制御部１０内の記憶部１４には、ロボットアーム１の動作位置及び組付作業の手順と、ロボット制御に必要な情報とを記したロボットプログラムが記憶されている。

ロボットアーム１の基本動作は、通常のプレイバックロボットの場合と同様であり、教示盤１３で教示した位置とロボットプログラムで設定した組付作業の手順及び分岐判定における条件とに従って動作を行う。また、ロボット制御部１０は、記憶部１４に記憶されたロボットプログラムを実行することにより、力覚監視部１２から位置補正部１１に向かう力覚補正の入力を制御し、力覚補正を有効とするか無効とするかを切り替える。力覚補正が有効となっている場合、力覚監視部１２は、力覚センサ２の任意の座標軸における力の大きさ及び回転姿勢におけるモーメントの大きさを監視し、監視対象である力又はモーメントがロボットプログラムで設定した力覚値に到達するように位置補正部１１にフィードバックをかける。位置補正部１１は、ロボットアーム１に設置された不図示のエンコーダからロボットアーム１の位置及び姿勢の検出結果を受け取り、ロボット制御部１０が出力した指令が示すロボットアーム１の位置及び姿勢と、ロボットアーム１の位置及び姿勢の検出結果とが一致するように位置フィードバック制御を行う。また、位置補正部１１は、力覚センサ２の検出値に基づいて、指令を補正することにより、ロボットアーム１の手首先端の位置を補正する通常の位置フィードバック制御に加え、力覚補正による力フィードバック制御を行う。

図３は、実施の形態１に係るロボットコントローラを備えたロボットシステムのロボットアームの手首先端部、組付物及び被組付物の拡大図である。組付物５は、第１の嵌合爪１５及び第２の嵌合爪１６を備えている。第１の嵌合爪１５及び第２の嵌合爪１６は、可撓性を有している。組付物５及び被組付物６は、第１の嵌合爪１５が被組付物６の第１の嵌合穴１７に嵌合し、第２の嵌合爪１６が被組付物６の第２の嵌合穴１８に嵌合するスナップフィット構造となっている。また、第１の嵌合爪１５及び第２の嵌合爪１６には、組付物５を被組付物６に挿入しやすいようにテーパ状の傾斜部１５ａ，１６ａが設けられている。傾斜部１５ａ，１６ａは、組付物５を被組付物６に組み付ける際に、被組付物６の端部１７ａ，１８ａに当接し、第１の嵌合爪１５及び第２の嵌合爪１６が被組付物６に挿入されるように第１の嵌合爪１５及び第２の嵌合爪１６を変形させる。傾斜部１５ａが端部１７ａに当接すると、第１の嵌合爪１５は、第２の嵌合爪１６側に撓むように変形する。同様に、傾斜部１６ａが端部１８ａに当接すると、第２の嵌合爪１６は、第１の嵌合爪１５側に撓むように変形する。

図４は、実施の形態１に係るロボットコントローラの動作の流れを示すフローチャートである。ロボットコントローラ９は、ロボット８０の位置姿勢変更機構であるロボットアーム１を用いて組付物５を被組付物６に組み付ける処理をロボット８０に行わせる。ステップＳ１において、ロボットコントローラ９は、ロボットアーム１を動かし、ロボットハンド３により把持された組付物５を、事前に教示された組付作業開始点に移動させる。ロボットコントローラ９は、ロボットハンド３により把持された組付物５を移動させる際には、ロボットアーム１の先端に設定された第１の制御点１９をロボットアーム１の制御座標系の原点にして、各軸についての位置及び姿勢を制御する。第１の制御点１９は、日本工業規格 ＪＩＳ Ｂ ８４３７に規定されたメカニカルインタフェース座標系における原点である。

ステップＳ２において、ロボットコントローラ９は、ロボットアーム１を制御して、組付物５を被組付物６に押し付ける方向に組付物５を移動させるようにロボットアーム１を動かす。

図５は、実施の形態１に係るロボットコントローラが、組付物を被組付物に押し付けて組付物の第１の嵌合爪が弾性変形した状態を示す図である。図６は、図５中のＡ部の拡大図である。第２の制御点２０は、組付物５を被組付物６に組付ける際に、組付物５を被組付物６に対して回転させる際の中心軸上の点であり、組付物５と被組付物６との接触点となる。第２の制御点２０は、日本工業規格 ＪＩＳ Ｂ ８４３７に規定されたツール座標系における原点である。組付物５を被組付物６に対して回転させる際の中心軸は、組付対象である組付物５及び被組付物６の形状と構造とにより幾何学的に定義される。第２の制御点２０は、組付物５と被組付物６とが接触する部分に予め定めた軸上に位置する。

組付物５を被組付物６に対して回転させる際の中心軸は、実際には３次元空間において定義されるが、説明を簡略化するために、以下の説明では、図５に示すＸＹＺ座標系においてＹ方向には形状の変化が生じないものとし、ＸＺ平面上で第２の制御点２０の位置を求めるものとする。第２の嵌合爪１６と第１の嵌合爪１５とを結ぶ線分に平行な方向をＸ方向、把持フィンガ４とロボットハンド３とを結ぶ線分に平行な方向をＺ方向、Ｘ方向及びＹ方向の両方に垂直な方向をＹ方向と定義する。

組付物５と被組付物６とが接する角度については、組付物５及び被組付物６の形状と構造とを考慮し、組付物５を被組付物６に押し付けた際に組付物５及び被組付物６を破損させることなく、かつ組付物５が被組付物６から安定的に反力を受けることができる角度とする。したがって、組付物５及び被組付物６を破損させることなく、かつ組付物５が被組付物６から安定的に反力を受けることができる角度で組付物５を被組付物６に任意の位置で接触させ、接触点を中心に組付物５を回転させた際に、以下の第１の条件及び第２の条件を満たす接触点が第２の制御点２０となる。第１の条件は、組付物５の第１の嵌合爪１５が被組付物６の第１の嵌合穴１７に嵌合することである。第２の条件は、組付物５の第２の嵌合爪１６が被組付物６の第２の嵌合穴１８に嵌合することである。

Ｙ方向に形状の変化は生じないという前提条件から、組付物５を被組付物６に対して回転させる際の中心軸は、第２の制御点２０を通りＸＺ平面に対して垂直な軸に一義的に定まる。なお、図５に示すように、組付物５が既定の力で被組付物６に押し付けられて第１の嵌合爪１５が変形する場合は、接触点の位置を求める際には、後述するように組付物５の変形量を考慮して第１の条件及び第２の条件を満たす接触点の位置を求める。これは、第１の制御点１９と第２の制御点２０との相対的な位置関係を後述する組付物５を回転させる際に使用する座標変換のパラメータとして利用するためであり、ロボットアーム１が把持している組付物５が変形する場合は、変形量を考慮することでより正確な回転中心を得ることができる。なお、ロボットアーム１が把持している組付物５が変形しない場合は、第１の制御点１９と第２の制御点２０との相対的な位置関係が変化しないため、変形量を考慮する必要がない。

ステップＳ３において、ロボットコントローラ９は、力覚センサ２の検出値を監視する。ステップＳ４において、ロボットコントローラ９は、ロボットアーム１が組付物５を被組付物６に押し付ける力が第１の既定の値Ｆａに到達したか否かを判断する。すなわち、ロボットコントローラ９は、ロボットアーム１が組付物５を被組付物６に押し付ける力が第１の既定の値Ｆａ以上であるか否かを判断する。組付物５を被組付物６に押し付ける段階では、押し付け方向の力の力覚センサ２による検出値を力覚監視部１２で監視し、第１の既定の値Ｆａに到達したか否かを逐次判定することで、ロボットアーム１が組付物５を被組付物６に押し付ける力の大きさを制御する。第１の既定の値Ｆａは、押し付けた組付物５を被組付物６に対して第２の制御点２０を中心に回転させる際に、第２の嵌合爪１６と被組付物６とが組付可能な状態になるために必要な第１の嵌合爪１５の変形量を基に、その変形量と第１の嵌合爪１５の材質とから第１の嵌合爪１５にかけるべき力の大きさを検討し、第１の嵌合爪１５及び被組付物６が破壊又は塑性変形しない範囲内で予め設定しておく。力覚センサ２による力制御の具体的な手法については、公知であるため説明を省略する。ロボットアーム１が組付物５を被組付物６に押し付ける力が第１の既定の値Ｆａに到達していなければ、ステップＳ４でＮｏとなり、処理はステップＳ２に進む。ロボットアーム１が組付物５を被組付物６に押し付ける力が第１の既定の値Ｆａに到達していれば、ステップＳ４でＹｅｓとなり、処理はステップＳ５に進む。

第２の制御点２０を中心に組付物５を回転させても第２の嵌合爪１６が被組付物６に接触しない位置、又は第２の嵌合爪１６のテーパ部が被組付物６に接触した場合でも互いに破損しない範囲での変形となる位置にあるとき、第２の嵌合爪１６は被組付物６に組み付け可能な状態にある。

ステップＳ５において、ロボットコントローラ９は、ロボットアーム１の制御点を第２の制御点２０に変更する。ステップＳ６において、ロボットコントローラ９は、第２の制御点２０を中心として組付物５を既定の角度回転させる。

図７は、実施の形態１に係るロボットコントローラが、第２の制御点を中心として組付物をロボットアームによって回転させている状態を示す図である。図７中の二点鎖線は回転開始時点の状態を示し、実線は回転終了時点の状態を示している。ここでは、第２の制御点２０を中心に組付物５を既定の回転角度だけ回転させるために、ロボットアーム１の制御点を第１の制御点１９から第２の制御点２０に変更している。ロボットアーム１の制御点の変更は、第１の制御点１９と第２の制御点２０との相対的な位置関係を予めロボットコントローラ９に入力し、記憶部１４に記憶させておくことで、組付作業中にロボットプログラムの命令文によりロボットアーム１の制御点を第１の制御点１９から第２の制御点２０に変更する。ここでは、ツール座標系での第１の制御点１９と第２の制御点２０とのＸ方向の距離ΔＸと、Ｚ方向の距離ΔＺとを記憶部１４に記憶させておくことにより、ロボットアーム１の制御点を第１の制御点１９から第２の制御点２０に変更することができる。ロボットアーム１の制御点を変更する機能は、ロボットコントローラ９によって仕様の違いはあるが公知の内容である。ロボットアーム１の制御点をメカニカルインタフェース座標系及びツール座標系の一方から他方に変更する機能には、ツール座標系としての原点定義および制御座標系の座標変換を例示できるが、この方法に限定はされない。ロボットアーム１以外のアクチュエータを使用する場合でも、制御点を第１の制御点１９と第２の制御点２０との相対的な位置関係の分だけシフトさせる座標変換を行うことで同様の動作が実現できる。

また、逆に第２の制御点２０から第１の制御点１９に制御点を戻すことも可能である。

既定の回転角度については、前述した回転開始時の角度から組付物５の第２の嵌合爪１６が被組付物６の第２の嵌合穴１８に嵌るまでの角度となる。ステップＳ７において、ロボットコントローラ９は、ロボットアーム１の制御点を第１の制御点１９に戻す。

ステップＳ８において、ロボットコントローラ９は、ロボットアーム１を制御して、組付物５を被組付物６に押し付ける方向とは逆方向に組付物５を移動させるようにロボットアーム１を動かす。ステップＳ９において、ロボットコントローラ９は、力覚センサ２の検出値を監視する。ステップＳ１０において、ロボットコントローラ９は、ロボットアーム１が組付物５を被組付物６に押し付ける力が第２の既定の値Ｆｂまで弱まったか否かを判断する。すなわち、ロボットコントローラ９は、ロボットアーム１が組付物５を被組付物６に押し付ける力が第２の既定の値Ｆｂまで弱まったか否かを判断する。

図８は、実施の形態１に係るロボットコントローラによる変形解除動作を示す図である。図９は、図８中のＢ部の拡大図である。図１０は、図８中のＣ部の拡大図である。図９及び図１０において、二点鎖線は変形解除動作前の状態を示し、実線は変形解除動作後の状態を示している。変形解除動作中は、力覚センサ２の押し付け方向の力の検出値を力覚監視部１２で監視し、第２の既定の値Ｆｂまで弱まったか否かを逐次判定することで、ロボットアーム１が被組付物６に組付物５を押し付ける力の大きさを制御する。第２の既定の値Ｆｂについては、組付物５が被組付物６から受ける反力が無くなるようにするため、Ｆｂ＝０を設定している。ただし、組付物５および被組付物６の形状、構造及び嵌合条件によっては、Ｆｂ≠０に設定してもよい。ロボットアーム１が組付物５を被組付物６に押し付ける力が第２の既定の値Ｆｂまで弱まっていなければ、ステップＳ１０でＮｏとなり、処理はステップＳ８に進む。ロボットアーム１が組付物５を被組付物６に押し付ける力が第２の既定の値Ｆｂまで弱まっていれば、ステップＳ１０でＹｅｓとなり、処理はステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、ロボットコントローラ９は、ロボットハンド３を開き、組付物５を解放する。ステップＳ１２において、ロボットコントローラ９は、ロボットアーム１を事前に教示された組付作業終了点に移動させ、処理を終了する。

実施の形態１に係るロボットコントローラ９は、組付物５を被組付物６に回転動作で組み付ける際の制御点である第２の制御点２０を組付物５及び被組付物６の寸法形状から求めて記憶部１４に記憶させている。さらに、第１の制御点１９と第２の制御点２０との相対的な位置関係も記憶部１４に記憶させている。したがって、ロボット制御部１０は、組付物５を被組付物６に押し付けるまでの組付物５の位置及び姿勢の変更は、第１の制御点１９を基準にして行い、組付物５を被組付物６に回転動作で組み付ける動作を行う前に、ロボットアーム１の制御点を第１の制御点１９から第２の制御点２０に変更することができる。これにより、実施の形態１に係るロボットコントローラ９は、組付物５の変形が必要な組付作業を１本のロボットアーム１で実現できる。また、ロボット制御部１０は、組付物５を被組付物６に回転動作で組み付けた後にロボットアーム１の制御点を第２の制御点２０から第１の制御点１９に戻すことができる。このため、実施の形態１に係るロボットコントローラ９は、位置と力と姿勢との３つの要素が制御対象となる作業を行うことができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係るロボットシステム５０の構成は、実施の形態１と同様である。図１１は、本発明の実施の形態２に係るロボットコントローラが、第２の制御点を中心として組付物をロボットアームによって回転させている状態を示す図である。図１２は、図１１中のＤ部の拡大図である。実施の形態２に係るロボットコントローラ９は、組付物２２を被組付物６に組み付ける動作を行う。組付物２２は、第１の嵌合爪１５の代わりに位置決め用突起２１を備えている。位置決め用突起２１は、組付物２２のうち、把持フィンガ４で把持した際にロボットハンド３から遠い側の端部２２１に設けられている。位置決め用突起２１は、組付物２２の中心軸Ｐから遠ざかる方向に張り出している。

実施の形態２に係るロボットコントローラ９は、位置決め用突起２１を第１の嵌合穴１７に挿入し、組付物２２を被組付物６に一定の力で押し当てて位置決めを行った後に、ロボットアーム１の制御点を第２の制御点２０に変更し、組付物２２をロボットアーム１で回転させ、第２の嵌合爪１６を第２の嵌合穴１８に嵌合させる。

実施の形態２に係るロボットコントローラ９は、組付物２２が弾性変形していない状態でロボットアーム１の制御点を第２の制御点２０に変更するため、記憶部１４に記憶させる第２の制御点２０を決定する際に組付物２２の変形量を考慮する必要が無い。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係るロボットシステム５０の構成は、実施の形態１と同様である。図１３は、本発明の実施の形態３に係るロボットコントローラが、第２の制御点を中心として組付物をロボットアームによって回転させている状態を示す図である。図１４は、図１３中のＥ部の拡大図である。実施の形態３に係るロボットコントローラ９は、組付物２３を被組付物２４に組み付ける動作を行う。組付物２３は、第１の嵌合爪１５及び第２の嵌合爪１６の代わりに位置決め用突起２１ａ，２１ｂを二つ備えている。位置決め用突起２１ａ，２１ｂは、組付物２３のうち、把持フィンガ４で把持した際にロボットハンド３から遠い側の端部２３１に設けられている。位置決め用突起２１ａ，２１ｂは、組付物２３の中心軸Ｐから遠ざかる方向に張り出している。また、被組付物２４は、第１の嵌合穴１７及び第２の嵌合穴１８が形成されていない。被組付物２４の壁部の先端には、係合部２４ａ，２４ｂが形成されている。

実施の形態３に係るロボットコントローラ９は、位置決め用突起２１ａを係合部２４ａに係合させ、組付物２３を被組付物２４に一定の力で押し当てて位置決めを行った後に、ロボットアーム１の制御点を第２の制御点２０に変更し、組付物２３をロボットアーム１で回転させ、位置決め用突起２１ｂを係合部２４ｂに係合させる。

実施の形態３に係るロボットコントローラ９は、組付物２３が弾性変形していない状態でロボットアーム１の制御点を第２の制御点２０に変更するため、記憶部１４に記憶させる第２の制御点２０を決定する際に組付物２３の変形量を考慮する必要が無い。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係るロボットシステム５０の構成は、実施の形態１と同様である。図１５は、本発明の実施の形態４に係るロボットコントローラが、組付物を被組付物に押し付けた状態を示す図である。図１６は、図１５中のＦ部の拡大図である。図１５及び図１６において、実線は被組付物２６を変形させる前の状態を示し、破線は被組付物２６を変形させた後の状態を示している。被組付物２６の開口部２６ａは、組付物２５の幅よりも狭くなっている。ロボットコントローラ９は、組付物２５を被組付物２６に押し付けて被組付物２６を弾性変形させて、開口部２６ａを組付物２５の幅よりも広げる。開口部２６ａを広げた後に、制御点を第２の制御点２０に変更し、組付物２５を回転させて組付物２５を被組付物２６に挿入する。組付物２５を被組付物２６に回転動作で挿入した後にロボットアーム１の制御点を第２の制御点２０から第１の制御点１９に戻し、組付物２５が被組付物２６から受ける反力が無くなるように組付物２５を移動させる。把持フィンガ４を開いて組付物２５を解放することにより、被組付物２６への組付物２５の組み付けが完了する。

実施の形態４に係るロボットコントローラ９は、被組付物２６を弾性変形させた状態においてロボットアーム１の制御点を第２の制御点２０に変更するため、被組付物２６よりも高剛性の組付物２５を被組付物２６に組み付けることができる。

上記の実施の形態１から実施の形態４に係るロボットコントローラ９の機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであっても、記憶装置に格納されるプログラムを実行する処理装置であってもよい。ロボットコントローラ９には、マイクロコントローラを適用可能であるが、これに限定されない。

処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。図１７は、実施の形態１から実施の形態４に係るロボットコントローラの機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。処理回路２９には、ロボットコントローラ９の機能を実現する論理回路２９ａが組み込まれている。

処理回路２９が処理装置の場合、ロボットコントローラ９の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。

図１８は、実施の形態１から実施の形態４に係るロボットコントローラの機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。処理回路２９は、プログラム２９ｂを実行するプロセッサ２９１と、プロセッサ２９１がワークエリアに用いるランダムアクセスメモリ２９２と、プログラム２９ｂを記憶する記憶装置２９３を有する。記憶装置２９３に記憶されているプログラム２９ｂをプロセッサ２９１がランダムアクセスメモリ２９２上に展開し、実行することにより、ロボットコントローラ９の機能が実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラム言語で記述され、記憶装置２９３に格納される。プロセッサ２９１は、中央処理装置を例示できるがこれに限定はされない。記憶装置２９３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、又はＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）といった半導体メモリを適用できる。半導体メモリは、不揮発性メモリでもよいし揮発性メモリでもよい。また記憶装置２９３は、半導体メモリ以外にも、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital Versatile Disc）を適用できる。なお、プロセッサ２９１は、演算結果といったデータを記憶装置２９３に出力して記憶させてもよいし、ランダムアクセスメモリ２９２を介して不図示の補助記憶装置に当該データを記憶させてもよい。

処理回路２９は、記憶装置２９３に記憶されたプログラム２９ｂを読み出して実行することにより、ロボットコントローラ９の機能を実現する。プログラム２９ｂは、ロボットコントローラ９の機能を実現する手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。

なお、処理回路２９は、ロボットコントローラ９の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、ロボットコントローラ９の機能の一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。

このように、処理回路２９は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ ロボットアーム、２ 力覚センサ、３ ロボットハンド、４ 把持フィンガ、５，２２，２３，２５ 組付物、６，２４，２６ 被組付物、７ 固定用治具、８ 組付けベース、９ ロボットコントローラ、１０ ロボット制御部、１１ 位置補正部、１２ 力覚監視部、１３ 教示盤、１４ 記憶部、１５ 第１の嵌合爪、１５ａ，１６ａ 傾斜部、１６ 第２の嵌合爪、１７ 第１の嵌合穴、１７ａ，１８ａ，２２１，２３１ 端部、１８ 第２の嵌合穴、１９ 第１の制御点、２０ 第２の制御点、２１，２１ａ，２１ｂ 位置決め用突起、２４ａ，２４ｂ 係合部、２６ａ 開口部、２９ 処理回路、２９ａ 論理回路、２９ｂ プログラム、５０ ロボットシステム、８０ ロボット、８１ ベース部、２９１ プロセッサ、２９２ ランダムアクセスメモリ、２９３ 記憶装置。

Claims (8)

1. 組付物の位置及び姿勢を変更する位置姿勢変更機構と、前記位置姿勢変更機構が受ける反力を検出値として検出する力覚センサとを備えたロボットを制御するロボットコントローラであって、
   前記位置姿勢変更機構を制御する指令を出力する位置姿勢制御部と、
   前記力覚センサから入力される検出値を監視する力覚監視部とを有し、
   前記位置姿勢制御部は、前記組付物を被組付物に組み付けるために、前記組付物を、前記被組付物に組み付けた後の状態とは異なる傾いた姿勢で前記被組付物に接触するように移動させる指令と、前記力覚センサの検出値が第１の既定の値以上になったら前記組付物を回転させる指令とを前記位置姿勢変更機構に出力することを特徴とするロボットコントローラ。
2. 前記位置姿勢制御部は、前記力覚センサの検出値が第２の既定の値以下となるように前記被組付物を移動させる指令を前記位置姿勢変更機構に出力することを特徴とする請求項１に記載のロボットコントローラ。
3. 前記位置姿勢制御部は、前記組付物と前記被組付物とが接触した状態を維持したまま、前記組付物と前記被組付物とが接触する部分において予め定めたられた軸上の点を中心に、前記位置姿勢変更機構に前記組付物を回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットコントローラ。
4. 組付物の位置及び姿勢を変更する位置姿勢変更機構と、前記位置姿勢変更機構が受ける反力を検出する力覚センサとを備えたロボットをロボットコントローラによって制御して、前記組付物を被組付物に組み付ける組付方法であって、
   前記ロボットコントローラが、前記位置姿勢変更機構を制御して、前記被組付物に組み付けた後の状態とは異なる傾いた姿勢で、前記組付物を前記被組付物に押し付ける工程と、
   前記組付物を前記被組付物に押し付けることによって前記力覚センサの検出値が第１の既定の値以上になったら、前記ロボットコントローラが、前記位置姿勢変更機構を制御して、前記組付物を回転させる工程とを有することを特徴とする組付方法。
5. 前記ロボットコントローラが、前記位置姿勢変更機構を制御して、前記力覚センサの検出値が第２の既定の値以下となるように前記被組付物を移動させ、前記組付物の前記被組付物への押し付けを解除する工程とを有することを特徴とする請求項４に記載の組付方法。
6. 前記組付物の前記被組付物への押し付けを解除する工程において、前記ロボットコントローラは、前記位置姿勢変更機構を制御して、前記組付物が前記被組付物から受ける反力が小さくなる方向に前記組付物を移動させることを特徴とする請求項４又は５に記載の組付方法。
7. 前記組付物を前記被組付物に押し付ける工程において、前記ロボットコントローラは、前記位置姿勢変更機構を制御して、前記組付物及び前記被組付物の少なくとも一方を弾性変形させ、
   前記組付物の前記被組付物への押し付けを解除する工程において、前記ロボットコントローラは、前記位置姿勢変更機構を制御して、弾性変形した前記組付物及び前記被組付物を復元させることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の組付方法。
8. 前記組付物を前記被組付物に押し付ける工程において、前記ロボットコントローラは、前記位置姿勢変更機構を制御して、前記組付物と前記被組付物とが接触した状態で前記組付物を位置決めし、前記組付物と前記被組付物とが接触した状態を維持したまま、前記組付物と前記被組付物とが接触する部分に予め定めた軸上に位置する点を中心に前記組付物を回転させることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の組付方法。

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