JP2020203364A - Robot control device, robot control system and teaching method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボット制御装置、ロボット制御システム及び教示方法に関する。 The present invention relates to a robot control device, a robot control system, and a teaching method.
下記特許文献１には、研磨ロボットが加工するワークのＣＡＤモデルから加工経路を事前に生成する方法が開示されている。 Patent Document 1 below discloses a method of generating a machining path in advance from a CAD model of a workpiece machined by a polishing robot.
上記特許文献１に記載の方法は、ＣＡＤモデルがないワークには適用できない。したがって、ＣＡＤモデルがないワークを加工する加工経路を教示する場合には、作業者がティーチングペンダントと呼ばれる操作デバイスを操作して加工経路を教示することが考えられる。ただし、上記操作デバイスを用いる方法は、教示に時間を要す。
そこで、作業者がロボットの先端に直接手を触れて、当該先端を動かしたい方向に力をかけて移動経路を教示する、いわゆる直接教示を行うことが考えられる。ただし、ロボットの直接教示は、作業者がロボットの先端に加える力の加減によって想定外の方向や大きさの外力がかかり、安定した加工経路を生成することができない。
The method described in Patent Document 1 cannot be applied to a work without a CAD model. Therefore, when teaching a machining path for machining a workpiece without a CAD model, it is conceivable that an operator operates an operation device called a teaching pendant to teach the machining path. However, the method using the above operating device requires time to teach.
Therefore, it is conceivable that the operator directly touches the tip of the robot and applies a force in the direction in which the tip is to be moved to teach the movement path, so-called direct teaching. However, in the direct teaching of the robot, an external force of an unexpected direction and magnitude is applied depending on the amount of force applied to the tip of the robot by the operator, and a stable machining path cannot be generated.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、直接教示で安定した加工経路を生成することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to generate a stable processing path by direct teaching.
本発明の一態様は、ワークを加工するエンドエフェクタを有するロボットの動作を制御するロボット制御装置であって、作業者が前記ロボットを直接動かすことで前記ロボットの動作の教示作業を行う直接教示モードにおいて、前記ワークを加工するときの前記エンドエフェクタの軌道データを取得する制御部を備え、前記制御部は、前記直接教示モードにおいて、前記ワークに対する前記エンドエフェクタの押し付け力を発生させることを特徴とする、ロボット制御装置である。 One aspect of the present invention is a robot control device that controls the operation of a robot having an end effector for processing a work, and is a direct teaching mode in which an operator directly moves the robot to teach the operation of the robot. The control unit is provided with a control unit that acquires trajectory data of the end effector when the work is machined, and the control unit generates a pressing force of the end effector against the work in the direct teaching mode. It is a robot control device.
本発明の一態様は、上述のロボット制御装置であって、前記制御部は、前記直接教示モードにおいて、前記押し付け力を可変可能である。 One aspect of the present invention is the robot control device described above, wherein the control unit can change the pressing force in the direct teaching mode.
本発明の一態様は、上述のロボット制御装置であって、前記制御部は、前記教示作業を行った作業者の識別情報と、当該教示作業により取得した前記軌道データとを関連付けて格納部に格納する。 One aspect of the present invention is the robot control device described above, in which the control unit associates the identification information of the worker who has performed the teaching work with the trajectory data acquired by the teaching work in the storage unit. Store.
本発明の一態様は、上述のロボット制御装置であって、前記制御部は、前記教示作業を行った作業者の識別情報と、当該教示作業により取得した前記軌道データと、当該教示作業での前記押し付け力の情報とを関連付けて格納部に格納する。 One aspect of the present invention is the robot control device described above, wherein the control unit uses identification information of a worker who has performed the teaching work, the trajectory data acquired by the teaching work, and the teaching work. The information on the pressing force is associated with the information and stored in the storage unit.
本発明の一態様は、上述のロボット制御装置であって、前記押し付け力は、鉛直下向きの力である。 One aspect of the present invention is the robot control device described above, in which the pressing force is a vertically downward force.
本発明の一態様は、上述のロボット制御装置と、前記ロボット制御装置と通信可能であって、前記押し付け力を任意に設定可能な操作装置と、を備えることを特徴とするロボット制御システムである。 One aspect of the present invention is a robot control system including the above-mentioned robot control device and an operation device capable of communicating with the robot control device and capable of arbitrarily setting the pressing force. ..
本発明の一態様は、ワークを加工するエンドエフェクタを有するロボットを作業者が直接動かすことで前記ワークを加工するときの前記エンドエフェクタの軌道データを教示する教示方法であって、前記エンドエフェクタを前記ワークに押し付ける押し付け工程と、前記ロボットの動作制御するロボット制御装置が、前記押し付け工程での前記ワークに対する前記エンドエフェクタの押し付け力を検出して、検出した前記押し付け力を表示部に表示させる表示ステップと、前記作業者が、前記押し付け力を設定する設定ステップと、前記ロボット制御装置が、前記エンドエフェクタを制御して前記設定ステップで設定された押し付け力を発生させる制御ステップと、前記制御ステップ後に、前記作業者が前記ロボットを直接動かすことで前記ワークを倣って加工する加工ステップと、前記ロボット制御装置が、前記加工ステップ中の前記エンドエフェクタの軌道データを取得する取得ステップと、を含む教示方法である。 One aspect of the present invention is a teaching method for teaching trajectory data of the end effector when the worker directly moves a robot having an end effector for processing the work to process the work, wherein the end effector is used. A display in which the pressing step of pressing against the work and the robot control device that controls the operation of the robot detect the pressing force of the end effector against the work in the pressing step and display the detected pressing force on the display unit. A step, a setting step in which the worker sets the pressing force, a control step in which the robot control device controls the end effector to generate the pressing force set in the setting step, and the control step. Later, it includes a machining step in which the worker directly moves the robot to machine the work in imitation, and a acquisition step in which the robot control device acquires trajectory data of the end effector during the machining step. This is a teaching method.
以上説明したように、本発明によれば、直接教示で安定した加工経路を生成することができる。 As described above, according to the present invention, a stable processing path can be generated by direct teaching.
以下、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置、ロボット制御システム及び教示方法を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, a robot control device, a robot control system, and a teaching method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置を備えたロボットシステムＡの概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、ロボットシステムＡは、ロボット１、第１の操作部２、ロボット制御装置３及び操作装置４を備える。なお、本発明の「ロボット制御システム」は、第１の操作部２、ロボット制御装置３及び操作装置４を有する。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a robot system A including a robot control device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the robot system A includes a robot 1, a
ロボット１は、治具Ｆにより固定されたワークＷの表面形状に沿って移動しながら、ワークＷに対して加工を行うロボットである。ここで、加工とは、研磨、バリ取り加工、Ｃ面取り加工、ラウンドエッジ加工、接着剤等の液体の塗付、注入又は拭き取り等である。
本実施形態では、ロボット１は、ワークＷを研磨する研磨ロボットである。そして、本実施形態では、ロボット１は、人間の安全を十分に確保できるため、人間と協働して作業を実施できる、いわゆる人協働ロボットである。
The robot 1 is a robot that processes the work W while moving along the surface shape of the work W fixed by the jig F. Here, the processing includes polishing, deburring processing, C chamfering processing, round edge processing, application of a liquid such as an adhesive, injection or wiping.
In the present embodiment, the robot 1 is a polishing robot that polishes the work W. Then, in the present embodiment, the robot 1 is a so-called human collaborative robot that can perform work in cooperation with humans because the safety of humans can be sufficiently ensured.
本実施形態では、図１に示すように、ロボット１として、６つの関節部を有するロボットアーム１１を有する多軸ロボットが例示されているが、関節部（すなわち、回転軸）の数は、６に限定されるものではない。すなわち、ロボット１は、複数の関節部を有していればよく、例えば、７以上の関節部（すなわち、回転軸）を有するロボットアーム１１を有する多軸ロボットであってもよい。また、ロボット１は、単腕ロボットでもよいし、双腕以上の多腕ロボットであってもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a multi-axis robot having a
以下に、本発明の一実施形態に係るロボット１の概略構成について、具体的に説明する。
ロボット１は、ロボットアーム１１及びエンドエフェクタ１２を備える。
The schematic configuration of the robot 1 according to the embodiment of the present invention will be specifically described below.
The robot 1 includes a
ロボットアーム１１は、複数の多関節機構を有する。ロボットアーム１１の各関節部には、各関節部を各々駆動するモータが設けられている。ロボットアーム１１は、ロボット制御装置３によりモータが駆動されることで、例えば、三次元空間を移動することができる。また、各関節には、モータの回転角度を検知するエンコーダが設けられている。
さらに、ロボットアーム１１の各関節部には、関節部のトルクを検知するトルクセンサが設けられている。したがって、ロボット制御装置３は、各トルクセンサの検出値により、ロボットアーム１１と他の物体との接触を検出することができる。
The
Further, each joint portion of the
エンドエフェクタ１２は、ロボットアーム１１の先端に取り付けられ、ワークＷを加工する加工工具である。本実施形態では、エンドエフェクタ１２は、電動リュータや回転工具である。ただし、本実施形態では、エンドエフェクタ１２は、電動リュータや回転工具に限定されず、加工工具であれば、どのような工具であってもよい。
The
このロボット１では、作業者がロボット１を直接動かすことでロボット１の動作の教示可能な直接教示（ダイレクトティーチング）モードにおいて、ワークＷを加工するときのエンドエフェクタ１２の軌道のデータ（以下、「軌道データ」という。）が教示される。軌道データとは、エンドエフェクタ１２の位置のデータであってもよいし、エンドエフェクタ１２の姿勢のデータであってもよいし、その双方のデータであってもよい。
In this robot 1, in the direct teaching mode in which the operation of the robot 1 can be taught by the operator directly moving the robot 1, the trajectory data of the
第１の操作部２は、例えば、ロボットアーム１１に設けられている。また、第１の操作部２は、ロボット制御装置３と電気的に接続される。
第１の操作部２は、作業者がロボット１の直接教示を行う場合や直接教示を終了する場合に、作業者により操作される。例えば、作業者は、第１の操作部２に対して第１の操作を行うことでロボットシステムＡを直接教示モードに移行させることができる。また、作業者は、直接教示モード中において、第１の操作部２に対して第２の操作を行うことで直接教示モードを解除させることができる。例えば、第１の操作部２は、スイッチである。
第１の操作及び第２の操作は、同一の操作であってもよいし、互いに異なる操作であってもよい。例えば、第１の操作及び第２の操作は、同一の押下操作であってもよい。また、第１の操作が通常の押下操作であって、第２の操作が通常の押下操作よりも押下する時間が長い、いわゆる長押しの押下操作であってもよい。
The
The
The first operation and the second operation may be the same operation or different operations from each other. For example, the first operation and the second operation may be the same pressing operation. Further, the first operation may be a normal pressing operation, and the second operation may be a so-called long pressing pressing operation in which the pressing time is longer than the normal pressing operation.
ロボット制御装置３は、ロボット１の動作を制御する。例えば、ロボット制御装置３は、ＣＰＵ又はＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。
The
ロボット制御装置３は、第１の操作部２に対して第１の操作が行われた場合には、直接教示モードに移行する。そして、ロボット制御装置３は、直接教示モードおいて、作業者により直接ロボットアーム１１が動かされているときのエンドエフェクタ１２の各位置の情報を軌道データとして取得する。ここで、ロボット制御装置３は、直接教示モードにおいて、ワークＷに対するエンドエフェクタ１２の押し付け力Ｆを発生させる。したがって、作業者は、直接教示モード中において、ワークＷに対して押し付け力Ｆを発生させているエンドエフェクタ１２を直接手触れて直接教示を行う。これにより、作業者は、ワークＷの形状に倣った安定した軌道データを教示できる。
When the first operation is performed on the
操作装置４は、ロボット制御装置３と有線又は無線で接続されている。操作装置４は、押し付け力Ｆを任意の値に設定可能である。この操作装置４は、作業者により操作されるものである。すなわち、作業者は、操作装置４を操作することで、押し付け力Ｆを任意の値に設定することができる。例えば、操作装置４は、作業者により可搬可能な携帯情報端末である。
The operation device 4 is connected to the
次に、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置３の概略構成について説明する。
Next, a schematic configuration of the
ロボット制御装置３は、押し付け力取得部５、制御部６及び格納部７を備える。
The
押し付け力取得部５は、押し付け力Ｆを取得する。例えば、押し付け力取得部５は、ロボットアーム１１の各関節部に設けられたトルクセンサの各検出値に基づいて押し付けル力Ｆを求めることで、当該押し付け力Ｆを取得する。
例えば、押し付け力取得部５は、エンドエフェクタ１２がワークを押し付けている場合において、上記トルクセンサの各検出値に基づいてエンドエフェクタ１２に作用する反力を求める。ここで、エンドエフェクタ１２に作用する反力は、押し付け力Ｆに相当する。
すなわち、押し付け力取得部５は、エンドエフェクタ１２がワークを押し付けている場合において、上記トルクセンサの各検出値に基づいて押し付け力Ｆを求める。ただし、本実施形態では、押し付け力Ｆの取得方法については特に限定されず、押し付け力Ｆを取得できれば、公知の技術を用いてしてもよい。
The pressing force acquisition unit 5 acquires the pressing force F. For example, the pressing force acquisition unit 5 acquires the pressing force F by obtaining the pressing force F based on each detection value of the torque sensor provided in each joint portion of the
For example, the pressing force acquisition unit 5 obtains a reaction force acting on the
That is, when the
制御部６は、ロボットアーム１１の各関節に設けられたモータの駆動を制御することにより、ロボットアーム１１の動作を制御する。そして、制御部６は、ロボットアーム１１の動作を制御することで、ワークＷの表面に対するエンドエフェクタ１２の押付け力を任意の値に制御可能である。
The
具体的には、制御部６は、第１の操作部２に対して第１の操作が行われた場合には、直接教示モードに移行する。そして、制御部６は、直接教示モードおいて、ロボットアーム１１の動作を制御して押し付け力Ｆを発生させる。本実施形態では、制御部６は、直接教示モードおいて、押し付け力Ｆが設定値Ｆｔｈになるようにロボットアーム１１の動作を制御する。例えば、押し付け力Ｆは、鉛直下向きの力である。なお、設定値Ｆｔｈは、直接教示中であっても任意に設定可能である。すなわち、制御部６は、直接教示モード中であっても、押し付け力Ｆを可変可能である。したがって、作業者は、操作装置４を操作することで直接教示中であっても設定値Ｆｔｈを変更することができる。
Specifically, when the first operation is performed on the
制御部６は、直接教示モード中のエンドエフェクタ１２の軌道データを格納部７に格納する。この場合に、制御部６は、軌道データと、押し付け力Ｆの情報とを関連づけて格納部７に格納してもよい。すなわち、制御部６は、直接教示モード中のエンドエフェクタ１２の各位置と、各位置での押し付け力Ｆの情報とを関連づけて格納部７に格納してもよい。
さらに、制御部６は、直接教示モードで教示作業を行った作業者の識別情報（例えば、名前やＩＤ）と、当該教示作業により取得した軌道データとを関連付けて格納部７に格納してもよい。この作業者の識別情報は、例えば、操作装置４から制御部６に送信される。また、制御部６は、教示作業を行った作業者の識別情報と、当該教示作業により取得した軌道データと、当該教示作業での押し付け力Ｆの情報とを関連付けて格納部７に格納してもよい。
The
Further, the
このように、教示データとして格納部７に格納されるデータは、軌道データであってもよいし、軌道データと識別情報とが関連付けられたデータであってもよいし、軌道データと押し付け力Ｆのデータと関連付けられたデータであってもよいし、軌道データと識別情報と押し付け力Ｆのデータとが関連付けられたデータであってもよい。
なお、上記「押し付け力Ｆの情報」とは、押し付け力取得部５が取得した押し付け力の値であってもよいし、設定値Ｆｔｈであってもよい。
As described above, the data stored in the storage unit 7 as the teaching data may be the orbital data, the data in which the orbital data and the identification information are associated with each other, or the orbital data and the pressing force F. It may be the data associated with the data of, or it may be the data associated with the orbital data, the identification information, and the data of the pressing force F.
The "information on the pressing force F" may be the value of the pressing force acquired by the pressing force acquisition unit 5, or may be the set value Fth.
格納部７には、直接教示モードで教示された軌道データ等が格納される。格納部７は、例えば、不揮発性メモリである。 The storage unit 7 stores the orbital data and the like taught in the direct teaching mode. The storage unit 7 is, for example, a non-volatile memory.
次に、本発明の一実施形態に係る操作装置４の概略構成について説明する。 Next, a schematic configuration of the operating device 4 according to the embodiment of the present invention will be described.
操作装置４は、表示部８、操作部９、及び処理部１０を備える。
The operation device 4 includes a
表示部８は、種々の情報を表示可能であって、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ等を有する。
The
操作部９は、作業者による操作入力を受け付ける操作入力デバイスであり、例えば表示部８の表示画面上に配置されるタッチパネルキーや表示部８の表示画面の周囲に配置される押しボタンキーなどによって構成される。
したがって、作業者は、操作部９を操作することで設定値Ｆｔｈを任意の値に設定することができる。さらに、作業者は、操作部９を操作することで自身の識別情報（例えば、名前やＩＤ）を処理部１０に入力して設定することができる。
The operation unit 9 is an operation input device that receives an operation input by an operator. For example, a touch panel key arranged on the display screen of the
Therefore, the operator can set the set value Fth to an arbitrary value by operating the operation unit 9. Further, the operator can input and set his / her own identification information (for example, a name or ID) in the
処理部１０は、表示部８の表示を制御する。
処理部１０は、ロボット制御装置３と有線又は無線で情報を送受する。具体的には、処理部１０は、押し付け力取得部５が取得した現在の押し付け力Ｆをロボット制御装置３から受信する。そして、処理部１０は、ロボット制御装置３から受信した現在の押し付け力を表示部８に表示する。
The
The
また、処理部１０は、作業者が操作部９に対して設定値Ｆｔｈを所望の値に設定するための操作を行った場合には、当該操作に応じた値に設定値Ｆｔｈを設定する。そして、処理部１０は、設定した設定値Ｆｔｈをロボット制御装置３に送信する。
なお、処理部１０は、現在の設定値Ｆｔｈを表示部８に表示する。
Further, when the operator performs an operation for setting the set value Fth to a desired value for the operation unit 9, the
The
さらに、処理部１０は、操作部９により入力された識別情報をロボット制御装置３に送信する。なお、処理部１０は、操作部９により入力された識別情報を表示部８に表示してもよい。
Further, the
次に、本発明の一実施形態に係るロボット制御システムを用いた教示方法を図２及び図３を用いて説明する。 Next, a teaching method using the robot control system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
作業者は、ロボット１の直接教示を実行する場合には、第１の操作部２に対して押下操作を行うことでロボットシステムＡを直接教示モードに移行させる。ここで、直接教示モードは、設定モード及び軌道教示モードの２つのモードを有する。設定モードとは、設定値Ｆｔｈを設定するモードである。軌道教示モードは、設定値Ｆｔｈの押し付け力Ｆを発生させるとともにエンドエフェクタ１２の軌道データを格納部７に格納するモードである。作業者は、第１の操作部２に対して押下操作を行うことでロボットシステムＡを設定モードに移行させる。また、作業者は、設定モード中において、第１の操作部２に対して押下操作を行うことでロボットシステムＡを設定モードから軌道教示モードに移行させる。
When executing the direct teaching of the robot 1, the operator shifts the robot system A to the direct teaching mode by performing a pressing operation on the
したがって、作業者は、ロボット１の直接教示を実行する場合には、第１の操作部２に対して一度押下操作を行ってロボットシステムＡを直接教示モードの設定モードに移行させる。作業者は、ロボットシステムＡが設定モードに移行すると、エンドエフェクタ１２が駆動していない状態で、図２（ａ）に示すようにエンドエフェクタ１２を直接手で触れてエンドエフェクタ１２をワークＷに向けて動かす。そして、作業者は、図２（ｂ）に示すように、エンドエフェクタ１２をワークＷに押し付ける（押し付け工程）。
なお、エンドエフェクタ１２の駆動とは、例えば、エンドエフェクタ１２の先端に設けられている加工部（例えば、ブラシ、クッションサンダ（砥粒入りの樹脂のスポンジ）、砥石等）が回転駆動することである。
Therefore, when executing the direct teaching of the robot 1, the operator performs a pressing operation once on the
The
ここで、設定モードにおいて、ロボット制御装置３は、ロボットアーム１１の各関節部に設けられたトルクセンサの各検出値に基づいて押し付けル力Ｆを一定周期ごとに求める。そして、ロボット制御装置３は、求めた押し付けル力Ｆを操作装置４に一定周期ごとに送信することで、現在の押し付け力を表示部８に表示させる。したがって、ロボット制御装置３は、押し付け工程での押し付け力Ｆを検出して、検出した押し付け力Ｆを操作装置４に表示させる（表示ステップ）。
Here, in the setting mode, the
作業者は、エンドエフェクタ１２をワークＷに押し付ける押し付け工程が終了すると、図３（ａ）に示すように、操作装置４の表示部８に表示されている押し付けル力Ｆの値を確認する。すなわち、作業者は、現在の押し付け力の値を操作装置４の表示部８で確認する。
そして、作業者は、押し付け力Ｆを所望の値に設定すべく、押し付け力Ｆの目標値である設定値Ｆｔｈを所望の値に設定する（設定ステップ）。具体的には、作業者は、図３（ａ）に示すように、操作装置４の操作部９を操作することで設定値Ｆｔｈを所望の値に設定する。なお、ここで、作業者、操作装置４の操作部９を操作することで自身の識別情報を操作装置４に入力してもよい。操作装置４は、設定された設定値Ｆｔｈをロボット制御装置３に送信する。また、操作装置４は、作業者の識別情報が入力された場合には、当該識別情報と設定値Ｆｔｈとを関連づけてロボット制御装置３に送信する。
When the pressing step of pressing the
Then, the operator sets the set value Fth, which is the target value of the pressing force F, to a desired value in order to set the pressing force F to a desired value (setting step). Specifically, as shown in FIG. 3A, the operator sets the set value Fth to a desired value by operating the operation unit 9 of the operation device 4. Here, the operator may input his / her own identification information into the operation device 4 by operating the operation unit 9 of the operation device 4. The operation device 4 transmits the set value Fth to the
作業者は、設定値Ｆｔｈの設定が終了すると、第１の操作部２に対して押下操作を行ってロボットシステムＡを教示モードの軌道教示モードに移行させる。軌道教示モードに移行すると、ロボット制御装置３は、押し付け力Ｆが、ロボット制御装置３から受信した設定値Ｆｔｈになるようにエンドエフェクタを制御する（制御ステップ）。すなわち、ロボット制御装置３は、軌道教示モードに移行すると、エンドエフェクタ１２を制御して設定ステップで設定された押し付け力Ｆを発生させる。また、ロボット制御装置３が、軌道教示モードに移行すると、エンドエフェクタ１２の軌道データを一定周期ごとに格納部７に格納する処理を実行する。
When the setting of the set value Fth is completed, the operator performs a pressing operation on the
したがって、作業者は、図３（ｂ）に示すように、ロボットシステムＡを軌道教示モードに移行させると、エンドエフェクタ１２を駆動させ、エンドエフェクタ１２を直接動かすことでワークＷの表面形状を倣って加工しながら加工経路を直接教示する（加工ステップ）。ただし、本発明はこれに限定されず、作業者は、実際にワークの加工をせずに、エンドエフェクタ１２を直接動かすことでワークＷの表面形状を倣って加工経路を直接教示してもよい。
これにより、ロボット制御装置３は、加工ステップ中のエンドエフェクタ１２の軌道データを取得して格納部７に格納することで（取得ステップ）、ワークＷの加工経路を生成することができる。
Therefore, as shown in FIG. 3B, when the robot system A shifts to the trajectory teaching mode, the operator drives the
As a result, the
なお、ロボット制御装置３は、作業者の識別情報と設定値Ｆｔｈとを操作装置４から受信した場合には、取得ステップにおいて、加工ステップ中のエンドエフェクタ１２の軌道データを上記識別情報と関連づけて格納部７に格納してもよい。これにより、磨き作業の熟練者の軌道データを格納部７に蓄積することができる。
When the
作業者は、直接教示が終了すると、第１の操作部２に対して第２の操作を行うことで直接教示モードを解除させる。例えば、作業者は、直接教示が終了すると、第１の操作部２に対して押下操作（例えば、長押し操作）を行うことで直接教示モードを解除させる。これにより、ロボット制御装置３は、押し付け力Ｆの発生を解除するとともに、軌道データの取得を終了する。
When the direct teaching is completed, the operator cancels the direct teaching mode by performing the second operation on the
次に、本発明の一実施形態に係るロボット制御システムの直接教示に係る動作の流れについて、図４を用いて説明する。図４は、本発明の一実施形態に係るロボット制御システムのシーケンス図である。 Next, the flow of operations related to the direct teaching of the robot control system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a sequence diagram of a robot control system according to an embodiment of the present invention.
ロボット制御装置３の制御部６は、第１の操作部２に対する第１の操作を受け付けた場合には（ステップＳ１０１）、設定モードに移行する（ステップＳ１０２）。ここで、第１の操作部２に対する第１の操作を受け付けた場合とは、例えば、第１の操作部２から第１の操作が行われたことを示す信号を受信した場合である。
When the
押し付け力取得部５は、設定モードに移行すると、鉛直方向の押し付け力Ｆを一定周期ごとに取得する。例えば、押し付け力取得部５は、ロボットアーム１１の各関節部に設けられたトルクセンサの各検出値に基づいて押し付けル力Ｆを求めることで、当該押し付け力Ｆを取得する。そして、制御部６は、押し付け力取得部５で取得される押し付け力Ｆを一定周期ごとに操作装置４に送信する（ステップＳ１０３）。
When the pressing force acquisition unit 5 shifts to the setting mode, the pressing force acquisition unit 5 acquires the pressing force F in the vertical direction at regular intervals. For example, the pressing force acquisition unit 5 acquires the pressing force F by obtaining the pressing force F based on each detection value of the torque sensor provided in each joint portion of the
操作装置４の処理部１０は、制御部６から送信される押し付け力Ｆを受信すると、表示部８に表示する（ステップＳ１０４）。なお、処理部１０は、押し付け力取得部５から送信される押し付け力Ｆに基づいて、表示部８に表示する押し付け力Ｆの値を最新の値に更新する。
When the
処理部１０は、作業者が操作部９に対して設定値Ｆｔｈを所望の値に設定するための操作を行った場合には、当該操作に応じた値に設定値Ｆｔｈを設定する（ステップＳ１０５）。また、処理部１０は、作業者が操作部９を操作することで自身の識別情報を入力した場合には、ステップＳ１０５で設定した設定値Ｆｔｈに当該識別情報を関連づけて、ロボット制御装置３に送信する（ステップＳ１０６）。なお、処理部１０は、識別情報の入力がなかった場合には、設定値Ｆｔｈのみをロボット制御装置３に送信してもよい。
When the operator performs an operation for setting the set value Fth to a desired value for the operation unit 9, the
制御部６は、操作装置４から設定値Ｆｔｈを受信した後に、第１の操作部２に対する第１の操作を受け付けると（ステップＳ１０７）、軌道教示モードに移行する（ステップＳ１０８）。そして、制御部６は、ロボットアーム１１の動作を制御して、ワークＷに対して設定値Ｆｔｈの押し付け力Ｆを鉛直方向に発生させるとともに、エンドエフェクタ１２の軌道データを識別情報に関連づけて格納部７に格納する（ステップＳ１０９）。なお、制御部６は、ステップＳ１０９において、エンドエフェクタ１２の各位置での押し付け力Ｆを、軌道データに関連づけて格納部７に格納してもよい。
When the
ここで、軌道教示モード中に、作業者が操作部９を操作して設定値Ｆｔｈを変更（設定変更）したとする。なお、互いを区別する目的として、設定変更後の設定値Ｆｔｈの末尾に「´」を付して説明する。
処理部１０は、設定値Ｆｔｈが設定変更された場合には、設定変更後の設定値Ｆｔｈ´をロボット制御装置３に送信する。そして、制御部６は、軌道教示モード中に、現在の設定値Ｆｔｈとは異なる値の設定値Ｆｔｈ´を操作装置４から受信した場合には、ロボットアーム１１の動作を制御して、設定値Ｆｔｈ´の押し付け力Ｆを発生させる。すなわち、制御部６は、軌道教示モード中に設定値Ｆｔｈ´を操作装置４から受信した場合には、ロボットアーム１１の動作を制御して、押し付け力Ｆが設定値Ｆｔｈ´になるように制御する。これにより、作業者は、軌道教示モード中であっても、軌道教示モード中での押し付け力Ｆを変更することができる。なお、軌道データは、各位置での押し付け力Ｆが関連付けられてもよい。そのため、軌道教示モード中での押し付け力Ｆがどの値からどの値に変更されたかという情報も識別情報及び軌道データに関連づけられて格納部７に格納されてもよい。
Here, it is assumed that the operator operates the operation unit 9 to change (change the setting) the set value Fth during the trajectory teaching mode. In addition, for the purpose of distinguishing each other, "'" is added to the end of the set value Fth after the setting change.
When the set value Fth is changed, the
制御部６は、軌道教示モードにおいて、第１の操作部２に対する第２の操作を受け付けた場合には（ステップＳ１１０）、直接教示モードを解除して、押し付け力Ｆの発生及び軌道データの取得を終了する（ステップＳ１１１）。これにより、直接教示が終了する。
When the
なお、制御部６は、プレイバックモード時において、格納部７に格納されている軌道データを読み込んで、その読み込んだ軌道データに基づいてロボット１を制御する。この際に、制御部６は、プレイバックモード時での押し付け力Ｆを、教示時とは異なる値に設定可能である。例えば、プレイバックモード時おいて、エンドエフェクタ１２をワークＷに強く当てて磨きたいときは、作業者は、操作装置４を操作することで、プレイバックモード時の押し付け力Ｆｐを設定してもよい。この場合には、操作装置４は、プレイバックモード時の押し付け力Ｆｐをロボット制御装置３に送信する。そして、ロボット制御装置３は、プレイバックモード時の押し付け力Ｆが押し付け力Ｆｐになるように制御する。
In the playback mode, the
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。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the design and the like within a range not deviating from the gist of the present invention are also included.
（変形例１）上記実施形態では、押し付け力Ｆを鉛直方向としたが、本発明は押し付け力Ｆの方向には特に限定されず、鉛直方向以外の方向の押し付け力であってもよい。 (Modification 1) In the above embodiment, the pressing force F is set in the vertical direction, but the present invention is not particularly limited to the direction of the pressing force F, and the pressing force may be in a direction other than the vertical direction.
（変形例２）上記実施形態では、ロボット制御装置３は、ロボットアーム１１の各関節部に設けられたトルクセンサの各検出値に基づいて押し付け力を検出したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ロボットアーム１１の先端とエンドエフェクタ１２との間やエンドエフェクタ１２に力センサ（例えば、一軸の力センサ）を設けてもよい。そして、ロボット制御装置３は、この力センサが検出したエンドエフェクタ１２に作用する反力に基づいて押し付け力を検出してもよい。
(Modification 2) In the above embodiment, the
（変形例３）上記実施形態において、制御部６が直接教示モード中の押し付け力Ｆを一定値（設定値Ｆｔｈ）に制御することは、直接教示モード中において、作業者がエンドエフェクタ１２を鉛直方向に動かす動作を禁止するものではない。例えば、制御部６は、エンドエフェクタ１２を、直接教示モード中の押し付け力Ｆが設定値Ｆｔｈになる位置（以下、「制御位置」という。）に付勢してもよい。この制御位置は、直接教示モード中のエンドエフェクタ１２の基準位置である。したがって、直接教示モード中において、作業者がエンドエフェクタ１２を動かすことでエンドエフェクタ１２が基準位置からずれた場合には、制御部６は、エンドエフェクタ１２を基準位置に戻るようにエンドエフェクタ１２に復元力を発生させる。
したがって、本変形例の場合には、制御部６は、直接教示モード中において、押し付けの強弱のデータを、軌道データを関連づけて格納部７に格納してもよい。すなわち、制御部６は、各位置で押し付け力取得部５が取得した押し付け力Ｆを軌道データと関連付けて格納部７に格納することで、磨き作業の熟練者の押し付け力の強弱に関するデータを保存することができる。なお、制御部６は、プレイバックモード時において、格納部７に格納されている軌道データと押し付け力Ｆのデータを読み込んで、その読み込んだ軌道データに沿って、読み込んだ押し付け力Ｆでエンドエフェクタ１２を制御してワークＷを加工してもよい。
(Modification 3) In the above embodiment, the
Therefore, in the case of this modification, the
（変形例４）上記格納部７に格納された軌道データや押し付け力のデータは、別のロボットや複数のロボットでプレイバック（自動運転）させることも可能である。 (Modification 4) The trajectory data and the pressing force data stored in the storage unit 7 can be played back (automatically operated) by another robot or a plurality of robots.
（変形例５）上記実施形態では、第１の操作部２がロボット１に設けられている場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１の操作部２は、ロボット制御装置３に設けられてもよいし、操作装置４に設けられてもよい。また、第１の操作部２は、スイッチであってもよいし、タッチパネルキーであってもよい。
(Modification 5) In the above embodiment, the case where the
以上、説明したように、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置３は、直接教示モードにおいて、ワークＷに対するエンドエフェクタＷの押し付け力を発生させる制御部６を備える。
As described above, the
このような構成によれば、ＣＡＤモデルがないワークの加工経路（軌道データ）を生成することが可能であって、且つ、直接教示で安定した加工経路（軌道データ）を生成することができる。すなわち、本実施形態のロボット制御装置３、ロボット制御システム及び教示方法は、ＣＡＤモデルがないワークＷに適用できるため、軌道データを事前生成する手間が不要となる。これにより、段取り替えが容易になり、多品種のワークＷに対応ができる。また、本実施形態に係る直接教示は、押し付けながら教示するので、軌道のふらつきが抑制され、ワーク形状に倣った安定した軌道を生成できる。
According to such a configuration, it is possible to generate a machining path (trajectory data) of a work without a CAD model, and it is possible to generate a stable machining path (track data) by direct teaching. That is, since the
また、上記制御部６は、教示作業を行った作業者の識別情報と、当該教示作業により取得した軌道データとを関連付けて格納部７に格納してもよい。これにより、作業者ごとに軌道データが格納部７に格納される。したがって、だれが行った教示データなのかを容易に特定可能となる。
Further, the
なお、上述した実施形態におけるロボット制御装置３の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、上記コンピュータは、ＣＰＵ、ＧＰＵなどのプロセッサ及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えてもよい。そして、学習装置Ａの全部または一部の機能をコンピュータで実現するためのプログラムを上記コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを上記プロセッサに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。ここで、「コンピュータ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、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータ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や電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、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く、さらに前述した機能をコンピュータ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であってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
Note that all or part of the
１ ロボット
３ ロボット制御装置
４ 操作装置
６ 制御部
１２ エンドエフェクタ
1
Claims (7)
作業者が前記ロボットを直接動かすことで前記ロボットの動作の教示作業を行う直接教示モードにおいて、前記ワークを加工するときの前記エンドエフェクタの軌道データを取得する制御部を備え、
前記制御部は、前記直接教示モードにおいて、前記ワークに対する前記エンドエフェクタの押し付け力を発生させることを特徴とする、ロボット制御装置。 A robot control device that controls the operation of a robot having an end effector that processes a workpiece.
In the direct teaching mode in which the operator directly moves the robot to teach the movement of the robot, a control unit for acquiring trajectory data of the end effector when the work is processed is provided.
The robot control device is characterized in that the control unit generates a pressing force of the end effector against the work in the direct teaching mode.
前記ロボット制御装置と通信可能であって、前記押し付け力を任意に設定可能な操作装置と、
を備えることを特徴とするロボット制御システム。 The robot control device according to any one of claims 1 to 5.
An operating device that can communicate with the robot control device and can arbitrarily set the pressing force.
A robot control system characterized by being equipped with.
前記エンドエフェクタを前記ワークに押し付ける押し付け工程と、
前記ロボットの動作を制御するロボット制御装置が、前記押し付け工程での前記ワークに対する前記エンドエフェクタの押し付け力を検出して、検出した前記押し付け力を表示部に表示させる表示ステップと、
前記作業者が、前記押し付け力を設定する設定ステップと、
前記ロボット制御装置が、前記エンドエフェクタを制御して前記設定ステップで設定された押し付け力を発生させる制御ステップと、
前記制御ステップ後に、前記作業者が前記ロボットを直接動かすことで前記ワークを倣って加工する加工ステップと、
前記ロボット制御装置が、前記加工ステップ中の前記エンドエフェクタの軌道データを取得する取得ステップと、
を含む教示方法。 It is a teaching method for teaching the trajectory data of the end effector when the work is machined by the operator directly moving a robot having an end effector for processing the work.
The pressing process of pressing the end effector against the work,
A display step in which the robot control device that controls the operation of the robot detects the pressing force of the end effector against the work in the pressing step and displays the detected pressing force on the display unit.
The setting step in which the worker sets the pressing force, and
A control step in which the robot control device controls the end effector to generate a pressing force set in the setting step.
After the control step, a machining step in which the worker directly moves the robot to imitate the work and machine the work.
The acquisition step in which the robot control device acquires the trajectory data of the end effector during the machining step, and
Teaching method including.
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