JP2022064094A - Operation method, robot system, control device, teaching method, and program - Google Patents

Operation method, robot system, control device, teaching method, and program Download PDF

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Abstract

To provide an operation method, a robot system, a control device, a teaching method and a computer program which facilitate appropriate setting of an allowable range in movement of a robot arm.SOLUTION: An operation method includes: a step of acquiring information indicating a plan route to a target position; an acquisition step of acquiring information indicating a first allowable range and information indicating a second allowable range smaller than the first allowable range; a first moving step of moving a robot arm so that a reference position is arranged within the first allowable range relative to the plan route when a predetermined parameter indicating a degree of separation between the reference position and the target position of the robot arm is equal to or more than a predetermined threshold; and a second moving step of moving the robot arm so that the reference position is arranged within the second allowable range relative to the plan route when the predetermined parameter is less than the predetermined threshold.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、動作方法、ロボットシステム、制御装置、教示方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an operation method, a robot system, a control device, a teaching method and a program.

近年、産業ロボットの分野では、作業者が所望する動作を精度高く実現することのできるロボットの技術が発展してきている。当該分野では、例えば、ロボットに対して動作範囲を教示し、当該動作範囲内でロボットを移動させることなどが行われている。 In recent years, in the field of industrial robots, the technology of robots capable of realizing the movements desired by workers with high accuracy has been developed. In this field, for example, teaching a robot an operating range and moving the robot within the operating range are performed.

例えば、特許文献1には、ロボットの教示プログラムに含まれる複数の教示点のそれぞれについて、ロボットの位置姿勢を示す複数のパラメータのうちの1個又は複数個を変化させて、ロボットの各関節の動作範囲内で教示点から連続して動作可能な領域を示す動作余裕量を計算し、これを数値で定量的に表示することが記載されている。 For example, in Patent Document 1, one or a plurality of parameters indicating the position and orientation of the robot are changed for each of the plurality of teaching points included in the teaching program of the robot, and each joint of the robot is changed. It is described that an operation margin amount indicating a region in which continuous operation is possible is calculated from the teaching point within the operation range, and this is quantitatively displayed numerically.

特開2009-226561号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-226561

ロボットアームの動作に関して、ロボットアームの基準位置を所定の許容範囲内に収まるようにロボットアームを移動させることが考えられる。この点、ロボットアームが目標位置から比較的遠い位置にある場合には、ロボットアームの移動に対してそこまで高い精度は求められないため、当該許容範囲は大きくてもよい場合が多い。その一方、ロボットアームが目標位置から比較的近い位置にある場合には、ロボットアームの移動に対して高い精度が求められるため、当該許容範囲は小さくしたい場合が多い。 Regarding the operation of the robot arm, it is conceivable to move the robot arm so that the reference position of the robot arm is within a predetermined allowable range. In this respect, when the robot arm is located at a position relatively far from the target position, the allowable range may be large because high accuracy is not required for the movement of the robot arm. On the other hand, when the robot arm is relatively close to the target position, high accuracy is required for the movement of the robot arm, so that the allowable range is often desired to be small.

そこで本発明は、ロボットアームの移動における許容範囲を適切に設定することを容易にする動作方法、ロボットシステム、制御装置、教示方法及びプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide an operation method, a robot system, a control device, a teaching method, and a program that facilitates setting an appropriate allowable range for movement of a robot arm.

本開示は、ロボットアームの動作方法を提供する。この動作方法は、目標位置までの計画経路を示す情報を取得するステップと、第1許容範囲を示す情報と、第1許容範囲より小さい第2許容範囲を示す情報と、を取得する取得ステップと、ロボットアームの基準位置と目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータが所定の閾値以上である場合、基準位置が計画経路に対して第1許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させる第1移動ステップと、所定のパラメータが所定の閾値未満である場合、基準位置が計画経路に対して第2許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させる第2移動ステップと、を含む。 The present disclosure provides a method of operating a robot arm. This operation method includes a step of acquiring information indicating a planned route to a target position, an acquisition step of acquiring information indicating a first allowable range, and information indicating a second allowable range smaller than the first allowable range. , When the predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position and the target position of the robot arm is equal to or more than the predetermined threshold value, the robot arm is arranged so that the reference position is within the first allowable range with respect to the planned path. A first movement step to move, and a second movement step to move the robot arm so that the reference position is within the second permissible range with respect to the planned path when the predetermined parameter is less than the predetermined threshold. including.

これによれば、ロボットアームの基準位置と目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータが所定の閾値以上である場合に、基準位置が計画経路に対して第1許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させることが可能となり、当該所定のパラメータが所定の閾値未満である場合、基準位置が計画経路に対して第2許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させることが可能となる。そのため、ロボットアームの移動における許容範囲を適切に設定することが可能となる。 According to this, when the predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position and the target position of the robot arm is equal to or more than the predetermined threshold value, the reference position is arranged within the first allowable range with respect to the planned path. When the predetermined parameter is less than the predetermined threshold value, the robot arm is moved so that the reference position is within the second allowable range with respect to the planned path. Is possible. Therefore, it is possible to appropriately set the allowable range for the movement of the robot arm.

本開示は、ロボットシステムを提供する。このロボットシステムは、ロボットアームと、ロボットアームを制御する制御装置と、を備えるロボットシステムであって、制御装置は、目標位置までの計画経路を示す情報を取得する手段と、第1許容範囲を示す情報と、第1許容範囲より小さい第2許容範囲を示す情報と、を取得する取得手段と、ロボットアームの基準位置と目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータが所定の閾値以上である場合、基準位置が計画経路に対して第1許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させる第1移動手段と、所定のパラメータが所定の閾値未満である場合、基準位置が計画経路に対して第2許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させる第2移動手段と、を備える。 The present disclosure provides a robot system. This robot system is a robot system including a robot arm and a control device for controlling the robot arm, and the control device provides a means for acquiring information indicating a planned route to a target position and a first permissible range. When the acquisition means for acquiring the information to be shown and the information indicating the second allowable range smaller than the first allowable range, and the predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position and the target position of the robot arm are equal to or higher than the predetermined threshold value. In some cases, the first moving means for moving the robot arm so that the reference position is located within the first permissible range with respect to the planned path, and when the predetermined parameter is less than the predetermined threshold, the reference position is the planned path. A second moving means for moving the robot arm so as to be arranged within the second allowable range is provided.

本開示は、制御装置を提供する。この制御装置は、ロボットアームを制御する制御装置であって、目標位置までの計画経路を示す情報を取得する手段と、第1許容範囲を示す情報と、第1許容範囲より小さい第2許容範囲を示す情報と、を取得する取得手段と、ロボットアームの基準位置と目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータが所定の閾値以上である場合、基準位置が計画経路に対して第1許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させる第1移動手段と、所定のパラメータが所定の閾値未満である場合、基準位置が計画経路に対して第2許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させる第2移動手段と、を備える。 The present disclosure provides a control device. This control device is a control device that controls a robot arm, and is a means for acquiring information indicating a planned route to a target position, information indicating a first allowable range, and a second allowable range smaller than the first allowable range. When the predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position and the target position of the robot arm and the acquisition means for acquiring the information indicating the above and below the predetermined threshold value, the reference position is the first permissible for the planned route. The first moving means for moving the robot arm so as to be arranged within the range, and when the predetermined parameter is less than the predetermined threshold, the reference position is arranged within the second allowable range with respect to the planned path. A second moving means for moving the robot arm is provided.

本開示は、教示方法を提供する。この教示方法は、ロボットアームと、ロボットアームを制御する制御装置とを備えるロボットシステムに動作教示する教示方法であって、目標位置までの計画経路を示す情報を取得するステップと、第1許容範囲を示す情報と、第1許容範囲より小さい第2許容範囲を示す情報と、を取得する取得ステップと、ロボットアームの基準位置と目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータが所定の閾値以上である場合、基準位置が計画経路に対して第1許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させる第1移動ステップと、所定のパラメータが所定の閾値未満である場合、基準位置が計画経路に対して第2許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させる第2移動ステップと、をロボットシステムに実行させるための教示を行う。 The present disclosure provides a teaching method. This teaching method is a teaching method for teaching an operation to a robot system including a robot arm and a control device for controlling the robot arm, and includes a step of acquiring information indicating a planned route to a target position and a first permissible range. The acquisition step for acquiring the information indicating the first allowable range and the information indicating the second allowable range smaller than the first allowable range, and the predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position and the target position of the robot arm are equal to or higher than the predetermined threshold. If, the first movement step to move the robot arm so that the reference position is located within the first permissible range with respect to the planned path, and if the predetermined parameter is less than the predetermined threshold, the reference position is planned. A second movement step of moving the robot arm so as to be arranged within the second allowable range with respect to the path, and a teaching for causing the robot system to execute the steps are given.

本開示は、コンピュータプログラムを提供する。このコンピュータプログラムは、コンピュータに、目標位置までの計画経路を示す情報を取得するステップと、第1許容範囲を示す情報と、第1許容範囲より小さい第2許容範囲を示す情報と、を取得する取得ステップと、ロボットアームの基準位置と目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータ が所定の閾値 以上である場合、基準位置が計画経路に対して第1許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させる第1移動 ステップと、所定のパラメータが所定の閾値未満である場合、基準位置が計画経路に対して第2許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させる第2移動ステップと、を実行させる。 The present disclosure provides a computer program. This computer program acquires from the computer a step of acquiring information indicating a planned route to a target position, information indicating a first allowable range, and information indicating a second allowable range smaller than the first allowable range. When the predetermined parameter indicating the degree of separation between the acquisition step and the reference position and the target position of the robot arm is equal to or more than the predetermined threshold value, the reference position is placed within the first allowable range with respect to the planned path. The first movement step to move the robot arm and the second movement to move the robot arm so that the reference position is within the second permissible range with respect to the planned path when the predetermined parameter is less than the predetermined threshold. Step and execute.

ロボットシステム100の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a robot system 100. 嵌合物を保持するロボットアーム20を側面から見た模式図である。It is a schematic diagram which looked at the robot arm 20 which holds a fitting object from the side view. 嵌合物を保持するロボットアーム20を上面から見た模式図である。It is a schematic diagram which looked at the robot arm 20 which holds a fitting object from the upper surface. ロボットアーム20の並進移動を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the translational movement of a robot arm 20. ロボットアーム20の回転移動を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the rotational movement of a robot arm 20. 許容範囲について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the permissible range. ロボットシステム100に動作教示を行うためのプロセスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process for giving the operation instruction to the robot system 100. ロボットシステム100の動作方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation method of the robot system 100. ロボットシステム100の移動処理の動作方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation method of the movement processing of a robot system 100.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施形態のみに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are examples for explaining the present invention, and the present invention is not intended to be limited only to the embodiments.

図1は、ロボットシステム100の機能ブロック図である。図2A及び図2Bは、ロボットアーム20によってインサート部品Wである対象物を金型Mである目的物に嵌合する様子を側面視及び上面視で示す模式図である。インサート部品Wは、例えば、円板状に形成されている。金型Mに形成される円筒状の凹部は、例えば、インサート部品Wの直径よりも僅かに大きく(例えば、50μm大きく)形成されている。 FIG. 1 is a functional block diagram of the robot system 100. 2A and 2B are schematic views showing a state in which an object, which is an insert component W, is fitted to an object, which is a mold M, by a robot arm 20 in a side view and a top view. The insert component W is formed in a disk shape, for example. The cylindrical recess formed in the mold M is formed, for example, slightly larger than the diameter of the insert component W (for example, 50 μm larger).

ロボットシステム100は、ロボットアーム20と、ロボットアーム20を制御する制御装置10とを備えている。本実施形態に係るロボットシステム100は、嵌合物(「対象物」の一例)であるインサート部品Wを保持し、この嵌合物を嵌合対象物(「目的物」の一例)である金型Mの組付け部位に組み付ける嵌合動作を実行する。但し、本発明は、ロボットアーム20を移動させる動作を含む動作一般に適用することが可能である。 The robot system 100 includes a robot arm 20 and a control device 10 for controlling the robot arm 20. The robot system 100 according to the present embodiment holds an insert component W which is a fitting object (an example of an "object"), and the fitting object is a gold which is an object to be fitted (an example of an "object"). The fitting operation of assembling to the assembling portion of the mold M is executed. However, the present invention can be generally applied to an operation including an operation of moving the robot arm 20.

ロボットアーム20は、例えば、対象物を保持し、これを目的物(組付け部位等)に接触させる動作を含む動作を行う。ロボットアーム20は、特に、対象物を目的物に対して倣わせることが可能である。ここで、「対象物を目的物に対して倣わせる」とは、対象物を目的物に接触させながら、対象物を目的物に対して相対的に移動させることをいう。相対的に移動させることは、目的物に対して対象物を相対的に並進移動させることに限られず、目的物に対して対象物を相対的に回転移動させることを含む。 The robot arm 20 performs an operation including, for example, an operation of holding an object and bringing it into contact with an object (assembly site or the like). In particular, the robot arm 20 can make an object imitate an object. Here, "to imitate an object with respect to an object" means to move the object relative to the object while bringing the object into contact with the object. The relative movement is not limited to the translational movement of the object relative to the object, but also includes the rotational movement of the object relative to the object.

図3Aは、ロボットアーム20が目的物に対して対象物を相対的に並進移動させる態様を示した模式図である。同図において、ロボットアーム20の基準位置が目標位置に一致している場合におけるエンドエフェクタ20E及びこれに保持される対象物が、破線で示されている。一方で、ロボットアーム20の基準位置が目標位置から離間している場合におけるエンドエフェクタ20E及びこれに保持される対象物が、実線で示されている。破線で示されるように、ロボットアーム20の基準位置が目標位置に一致している場合において、エンドエフェクタ20Eに保持される対象物(インサート部品W)は、目的物(金型M)と干渉する。しかしながら、実際は、目的物が存在するために、対象物の端部が目的物の表面と接触する。変位量D1は、直列弾性アクチュエータ20Dの弾性体20DEが弾性変形した量に相当する。このとき、変位量及びばね定数に基づいた力が、対象物から目的物に作用する。 FIG. 3A is a schematic diagram showing a mode in which the robot arm 20 translates and moves an object relative to an object. In the figure, the end effector 20E and the object held by the end effector 20E when the reference position of the robot arm 20 coincides with the target position are shown by broken lines. On the other hand, the end effector 20E and the object held by the end effector 20E when the reference position of the robot arm 20 is separated from the target position are shown by a solid line. As shown by the broken line, when the reference position of the robot arm 20 coincides with the target position, the object (insert part W) held by the end effector 20E interferes with the object (mold M). .. However, in reality, due to the presence of the object, the end of the object comes into contact with the surface of the object. The displacement amount D1 corresponds to the amount of elastic deformation of the elastic body 20DE of the series elastic actuator 20D. At this time, a force based on the displacement amount and the spring constant acts from the object to the object.

図3Bは、ロボットアーム20が目的物に対して対象物を相対的に回転移動させる態様を示した模式図である。同図において、ロボットアーム20の基準位置が目標位置に一致している場合におけるエンドエフェクタ20E及びこれに保持される対象物が、破線で示されている。一方で、ロボットアーム20の基準位置が目標位置から離間している場合におけるエンドエフェクタ20E及びこれに保持される対象物が、実線で示されている。破線で示されるように、ロボットアーム20の基準位置が目標位置に一致している場合において、エンドエフェクタ20Eに保持される対象物(インサート部品W)は、目的物(金型M)と干渉する。しかしながら、実際は、目的物が存在するために、対象物の側面が目的物の表面と接触する。変位量D2は、直列弾性アクチュエータ20Dの弾性体20DEが弾性変形した量に相当する。このとき、変位量及びばね定数に基づいた力が、対象物から目的物に作用する。 FIG. 3B is a schematic diagram showing a mode in which the robot arm 20 rotates and moves an object relative to an object. In the figure, the end effector 20E and the object held by the end effector 20E when the reference position of the robot arm 20 coincides with the target position are shown by broken lines. On the other hand, the end effector 20E and the object held by the end effector 20E when the reference position of the robot arm 20 is separated from the target position are shown by a solid line. As shown by the broken line, when the reference position of the robot arm 20 coincides with the target position, the object (insert part W) held by the end effector 20E interferes with the object (mold M). .. However, in reality, due to the presence of the object, the side surface of the object comes into contact with the surface of the object. The displacement amount D2 corresponds to the amount of elastic deformation of the elastic body 20DE of the series elastic actuator 20D. At this time, a force based on the displacement amount and the spring constant acts from the object to the object.

図1、図2A、及び図2Bに戻る。ロボットアーム20は、例えば、垂直多関節ロボットであり、ベースと、複数のリンク20Lと、各リンク20Lを接続するジョイント20Jと、対象物を可動プレート20E1及び20E2で挟むことにより保持可能なエンドエフェクタ20Eと、一又は複数の駆動部20Aと、一又は複数の直列弾性アクチュエータ20Dとを備える。複数のリンク20Lは、例えば、胴部に対して回動可能に取り付けられた下腕部に相当するリンク20Lと、下腕部に対して回動可能に取り付けられた上腕部に相当するリンク20Lと、上腕部に対して回動可能に取り付けられた手首部に相当するリンク20Lとを含む。例えば、上腕部に相当するリンク20Lと下腕部に相当するリンク20Lの間のジョイント20Jには、下腕部に相当するリンク20Lを駆動する直列弾性アクチュエータ20Dが搭載されている。なお、ロボットアーム20は、垂直多関節ロボットに限られることはなく、例えば、水平多関節型ロボット装置、パラレルリンク型ロボット装置であってもよい。 Return to FIGS. 1, 2A, and 2B. The robot arm 20 is, for example, a vertical articulated robot, and is an end effector that can be held by sandwiching a base, a plurality of links 20L, a joint 20J connecting each link 20L, and an object between movable plates 20E1 and 20E2. 20E, one or more drive units 20A, and one or more series elastic actuators 20D. The plurality of links 20L are, for example, a link 20L corresponding to a lower arm portion rotatably attached to the body portion and a link 20L corresponding to an upper arm portion rotatably attached to the lower arm portion. And the link 20L corresponding to the wrist portion rotatably attached to the upper arm portion. For example, a series elastic actuator 20D for driving the link 20L corresponding to the lower arm portion is mounted on the joint 20J between the link 20L corresponding to the upper arm portion and the link 20L corresponding to the lower arm portion. The robot arm 20 is not limited to the vertical articulated robot, and may be, for example, a horizontal articulated robot device or a parallel link type robot device.

リンク20Lは、剛性を有する部材から構成されており、例えば、ベースに対して回動可能に取り付けられた胴部に相当するリンク20Lと、胴部に対して回動可能に取り付けられた下腕部に相当するリンク20Lと、下腕部に対して回動可能に取り付けられた上腕部に相当するリンク20Lと、上腕部に対して回動可能に取り付けられた手首部に相当するリンク20Lとを備える。 The link 20L is composed of a rigid member, for example, a link 20L corresponding to a body rotatably attached to a base and a lower arm rotatably attached to the body. A link 20L corresponding to the portion, a link 20L corresponding to the upper arm portion rotatably attached to the lower arm portion, and a link 20L corresponding to the wrist portion rotatably attached to the upper arm portion. To prepare for.

エンドエフェクタ20E(「保持機構」の一例)は、対象物を保持する機能を有する。エンドエフェクタ20Eは、手首部に相当するリンク20Lの先端に取り付けられており、例えば、アクチュエータによって開閉する可動プレート20E1及び20E2によって対象物を挟んで保持可能に構成されている。但し、エンドエフェクタ20Eは、これに限られるものではなく、例えば、対象物の表面を保持するための複数の吸着パッドと制御装置10から送信される制御信号に基づいて吸着パッドに負圧を発生させるアクチュエータを備えるものや、或いは、電磁力で対象物を保持するものであってもよい。 The end effector 20E (an example of a "holding mechanism") has a function of holding an object. The end effector 20E is attached to the tip of the link 20L corresponding to the wrist portion, and is configured to be able to hold the object by sandwiching the object by, for example, movable plates 20E1 and 20E2 that are opened and closed by an actuator. However, the end effector 20E is not limited to this, and for example, a negative pressure is generated in the suction pad based on a plurality of suction pads for holding the surface of the object and a control signal transmitted from the control device 10. It may be provided with an actuator that causes the object to be moved, or may hold an object by electromagnetic force.

本実施形態に係るロボットアーム20は、リンク20L同士を接続する少なくとも一つのジョイント20Jに設けられた直列弾性アクチュエータ20Dを備えている。直列弾性アクチュエータ20Dは、柔軟性を備えた駆動機構の一例である。「柔軟性を備えた」とは、弾性、粘性又は弾性及び粘性を備えていることをいう。弾性とは、応力を加えると変形し、応力を除去すると元に戻る性質をいい、弾性変形のしやすさを示す可撓性という言葉で表現される場合もある。粘性とは、流体の流動速度を一様化する応力を生じさせる性質をいう。柔軟性を備えた駆動機構は、柔軟性を付与するための、例えば、磁性流体、機械ばね、空気ばね、磁力ばね及びベーンモータの何れか一つを少なくとも備えてもよい。 The robot arm 20 according to the present embodiment includes a series elastic actuator 20D provided at at least one joint 20J connecting the links 20L to each other. The series elastic actuator 20D is an example of a flexible drive mechanism. "Flexible" means elastic, viscous or elastic and viscous. Elasticity refers to the property of deforming when stress is applied and returning to the original state when stress is removed, and is sometimes expressed by the term flexibility, which indicates the ease of elastic deformation. Viscosity refers to the property of generating stress that equalizes the flow velocity of a fluid. The flexible drive mechanism may include at least one of, for example, a ferrofluid, a mechanical spring, an air spring, a magnetic spring, and a vane motor to impart flexibility.

直列弾性アクチュエータ20Dは、例えば、駆動部20DAと、駆動部20DAに接続される弾性体20DEと、センサ20DSとから構成される。駆動部20DAは、例えば、サーボモータから構成される。弾性体20DEは、例えば、機械ばねから構成される。直列弾性アクチュエータ20Dにおいて駆動部20DAから出力される動力は、弾性体20DEを介して、出力側のリンク20Lに伝達し、これを回動させる。 The series elastic actuator 20D is composed of, for example, a drive unit 20DA, an elastic body 20DE connected to the drive unit 20DA, and a sensor 20DS. The drive unit 20DA is composed of, for example, a servomotor. The elastic body 20DE is composed of, for example, a mechanical spring. The power output from the drive unit 20DA in the series elastic actuator 20D is transmitted to the link 20L on the output side via the elastic body 20DE and is rotated.

センサ20DSは、例えば機械ばねの変位量を取得することにより、ロボットアーム20の基準となる位置(以下、「基準位置」という。)を検知し、当該基準位置を示す情報を制御装置10に供給する。ロボットアーム20の基準位置は、ロボットアーム20の任意の部位の位置であってもよい。基準位置の単位は、当該基準位置に対応するロボットアーム20の部位の態様に応じた任意の形式であってもよい。例えば、基準位置はロボットアーム20を構成するリンク20Lであってもよく、この場合、基準位置は角度情報として表現されることができる。或いは、基準位置はロボットアーム20の手先位置(例えば、エンドエフェクタ20Eのセンターポイント)であってよく、この場合、基準位置は三次元位置情報として表現されることができる。 The sensor 20DS detects a reference position of the robot arm 20 (hereinafter referred to as “reference position”) by acquiring, for example, the displacement amount of the mechanical spring, and supplies information indicating the reference position to the control device 10. do. The reference position of the robot arm 20 may be the position of any part of the robot arm 20. The unit of the reference position may be in any form according to the mode of the part of the robot arm 20 corresponding to the reference position. For example, the reference position may be the link 20L constituting the robot arm 20, and in this case, the reference position can be expressed as angle information. Alternatively, the reference position may be the hand position of the robot arm 20 (for example, the center point of the end effector 20E), and in this case, the reference position can be expressed as three-dimensional position information.

以上のような構成の下、柔軟性を備えた駆動機構に相当する直列弾性アクチュエータ20Dによって駆動される部分の慣性、質量及び長さ、外力並びに弾性体20DEである機械ばねのばね定数をパラメータとする運動方程式が成立する。このため、制御装置10は、機械ばねのばね定数及び変位量に基づいて、インピーダンスを制御するメカニカル・コンプライアンス制御を行うように構成される。 Under the above configuration, the parameters are the inertia, mass and length of the part driven by the series elastic actuator 20D corresponding to the flexible drive mechanism, the external force, and the spring constant of the mechanical spring which is the elastic body 20DE. The equation of motion is established. Therefore, the control device 10 is configured to perform mechanical compliance control for controlling impedance based on the spring constant and the amount of displacement of the mechanical spring.

なお、直列弾性アクチュエータ20Dは、駆動部20DAであるサーボモータの駆動軸に接続され、動力を機械ばねに伝達するギヤを備えていてもよい。更に、直列弾性アクチュエータ20Dは、粘性に基づいて衝撃を緩和させるダンパ機構及び動力の伝達をスイッチするためのクラッチ機構を備えてもよい。粘性を有するダンパ機構等の粘性体を付与する場合、運動方程式には、粘性定数がパラメータとして加えられる。例えば、粘性定数にリンク角度の時間変化を乗じた値をトルクとして考慮された運動方程式が成立する。 The series elastic actuator 20D may be connected to the drive shaft of the servomotor, which is the drive unit 20DA, and may include a gear that transmits power to the mechanical spring. Further, the series elastic actuator 20D may include a damper mechanism for cushioning an impact based on viscosity and a clutch mechanism for switching power transmission. When a viscous body such as a damper mechanism having viscosity is applied, a viscosity constant is added as a parameter to the equation of motion. For example, an equation of motion is established in which the value obtained by multiplying the viscosity constant by the time change of the link angle is taken as the torque.

直列弾性アクチュエータ20Dによって駆動されるリンク20L以外のリンク20Lは、例えば、サーボモータから構成される駆動部20Aによって駆動される。駆動部20Aは、出力側のリンク20Lを駆動軸回りに回動させる。駆動部20Aは、リンク20Lに内蔵されていてもよい。以上のような構成により、複数のリンク20Lを回動させることが可能になるため、リンク20Lの先端に相当するエンドエフェクタ20Eの位置を変化させることが可能となる。なお、本開示における位置を示す情報は、合理的に必要と考えられる場合、姿勢を示す情報を含む場合がある。 The link 20L other than the link 20L driven by the series elastic actuator 20D is driven by, for example, a drive unit 20A composed of a servomotor. The drive unit 20A rotates the link 20L on the output side around the drive shaft. The drive unit 20A may be built in the link 20L. With the above configuration, it is possible to rotate the plurality of links 20L, so that the position of the end effector 20E corresponding to the tip of the link 20L can be changed. The information indicating the position in the present disclosure may include information indicating the posture when it is reasonably considered necessary.

図1に示すとおり、制御装置10は、例えば、開始位置取得部10Aと、目標位置取得部10Bと、計画経路取得部10Cと、許容範囲取得部10Dと、制御命令取得部10Eと離間パラメータ算出部10Fと、離間判定部10Gと、許容範囲判定部10Hと、を備える。 As shown in FIG. 1, for example, the control device 10 includes a start position acquisition unit 10A, a target position acquisition unit 10B, a planned route acquisition unit 10C, an allowable range acquisition unit 10D, a control command acquisition unit 10E, and a separation parameter calculation. A unit 10F, a distance determination unit 10G, and an allowable range determination unit 10H are provided.

開始位置取得部10Aは、例えば、制御装置10に接続される教示装置50から入力された開始位置を取得する。ここで、「開始位置」は、ロボットアーム20の移動における、ロボットアーム20の基準位置の開始位置であってもよい。開始位置取得部10Aは、例えば、制御装置10に接続される教示装置50から入力された開始位置を取得する。教示装置50は、現場で実際にロボットアーム20を動かしてその時の基準位置を開始位置として教示するオンラインティーチングに従う教示装置50でもよいし、コンピュータプログラムによって基準位置を開始位置として教示する、テキスト型、シミュレータ型、エミュレータ型、又は、自動ティーチング型等のオフラインティーチングに従う教示装置50でもよい。 The start position acquisition unit 10A acquires, for example, the start position input from the teaching device 50 connected to the control device 10. Here, the "start position" may be the start position of the reference position of the robot arm 20 in the movement of the robot arm 20. The start position acquisition unit 10A acquires, for example, the start position input from the teaching device 50 connected to the control device 10. The teaching device 50 may be a teaching device 50 that follows online teaching in which the robot arm 20 is actually moved in the field to teach the reference position as the start position, or a text type that teaches the reference position as the start position by a computer program. The teaching device 50 according to offline teaching such as a simulator type, an emulator type, or an automatic teaching type may be used.

目標位置取得部10Bは、例えば、教示装置50から入力された目標位置を取得する。ここで、「目標位置」は、ロボットアーム20の移動における、ロボットアーム20の基準位置の最終的な目標の位置であってもよい。目標位置の単位は、基準位置に応じた任意の形式であってもよい。例えば、ロボットアーム20の基準位置がロボットアーム20を構成するリンク20Lの場合、目標位置は角度情報として表現されることができる。例えば、ロボットアーム20の基準位置が手先位置(例えば、エンドエフェクタ20Eのセンターポイント)の場合、目標位置は三次元位置情報として表現されることができる。 The target position acquisition unit 10B acquires, for example, the target position input from the teaching device 50. Here, the "target position" may be the final target position of the reference position of the robot arm 20 in the movement of the robot arm 20. The unit of the target position may be any format according to the reference position. For example, when the reference position of the robot arm 20 is the link 20L constituting the robot arm 20, the target position can be expressed as angle information. For example, when the reference position of the robot arm 20 is the hand position (for example, the center point of the end effector 20E), the target position can be expressed as three-dimensional position information.

計画経路取得部10Cは、例えば、教示装置50から入力された計画経路を取得する。ここで、「計画経路」は、ロボットアーム20の移動における、ロボットアーム20の基準位置の開始位置から目標位置までの目標の経路であってもよい。なお、「計画経路」に含まれる少なくとも1点は、ロボットアーム20の基準位置が当該少なくとも1点に到着する予定の時刻である到着予定時刻に対応付けられていてもよい。特に、計画経路は、上述した目標位置(ロボットアーム20の基準位置の最終的な目標の位置)に対応付けられた到着予定時刻を含んでもよい。 The planned route acquisition unit 10C acquires, for example, the planned route input from the teaching device 50. Here, the "planned path" may be a target path from the start position of the reference position of the robot arm 20 to the target position in the movement of the robot arm 20. At least one point included in the "planned route" may be associated with the estimated time of arrival, which is the time when the reference position of the robot arm 20 is scheduled to arrive at the at least one point. In particular, the planned route may include the estimated time of arrival associated with the above-mentioned target position (the final target position of the reference position of the robot arm 20).

許容範囲取得部10Dは、例えば、教示装置50から入力された許容範囲を取得する。ここで、「許容範囲」は、計画経路を基準とする所定の範囲であって、ロボットアーム20の移動においてロボットアーム20の基準位置が計画経路から離間することが許容される範囲であってもよい。ロボットアームの基準位置が許容範囲に含まれる場合及び許容範囲に含まれない場合のそれぞれにおけるロボットアームの動作制御の方法は、任意に設定することができる。例えば、許容範囲に含まれない場合、許容範囲に含まれるように(例えば、計画経路等の所定の経路に近づけるように)ロボットアームを制御してもよい。 The permissible range acquisition unit 10D acquires, for example, the permissible range input from the teaching device 50. Here, the "allowable range" is a predetermined range based on the planned path, even if the reference position of the robot arm 20 is allowed to be separated from the planned path in the movement of the robot arm 20. good. The method of controlling the operation of the robot arm in each of the cases where the reference position of the robot arm is included in the permissible range and the case where the reference position is not included in the permissible range can be arbitrarily set. For example, if it is not included in the permissible range, the robot arm may be controlled so as to be included in the permissible range (for example, to approach a predetermined route such as a planned route).

ここで、ロボットアーム20の基準位置が目標位置から遠い場合は、ロボットアーム20の移動に対して求められる精度は比較的低くても許容される場合が多い。一方、ロボットアーム20の基準位置が目標位置に近い場合は、ロボットアーム20の移動に対して比較的高い精度が求められると言える。そこで、本実施形態に係るロボットシステム100では、ロボットアーム20の基準位置と目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータ(以下、「離間パラメータ」という場合がある。)に基づいて、「許容範囲」が規定されてもよい。 Here, when the reference position of the robot arm 20 is far from the target position, the accuracy required for the movement of the robot arm 20 is often acceptable even if it is relatively low. On the other hand, when the reference position of the robot arm 20 is close to the target position, it can be said that relatively high accuracy is required for the movement of the robot arm 20. Therefore, in the robot system 100 according to the present embodiment, "permissible" is based on a predetermined parameter (hereinafter, may be referred to as "separation parameter") indicating the degree of separation between the reference position and the target position of the robot arm 20. The range may be specified.

第1の例として、離間パラメータは、例えば、目標位置(ロボットアーム20の移動における、ロボットアーム20の基準位置の最終的な目標の位置)とロボットアーム20の基準位置との差分であってもよい。この場合、離間パラメータの単位は、目標位置及び基準位置に応じた任意の形式であってもよい。例えば、ロボットアーム20の基準位置がロボットアーム20を構成するリンク20Lの場合、目標位置及び基準位置がそれぞれ角度情報として表されることに応じて離間パラメータも角度情報として表されてもよい。また、例えば、ロボットアーム20の基準位置が手先位置(例えば、エンドエフェクタ20Eのセンターポイント)の場合、目標位置及び基準位置がそれぞれ三次元位置情報として表されることに応じて離間パラメータも角度情報として表されてもよい。第2の例として、離間パラメータは、例えば、計画経路において目標位置に対応付けられた到着予定時刻と、現在時刻との差分であってもよい。この場合、離間パラメータの単位は時間として表されてもよい。 As a first example, the separation parameter may be, for example, the difference between the target position (the final target position of the reference position of the robot arm 20 in the movement of the robot arm 20) and the reference position of the robot arm 20. good. In this case, the unit of the separation parameter may be in any form according to the target position and the reference position. For example, when the reference position of the robot arm 20 is the link 20L constituting the robot arm 20, the separation parameter may be expressed as the angle information according to the target position and the reference position being expressed as the angle information. Further, for example, when the reference position of the robot arm 20 is the hand position (for example, the center point of the end effector 20E), the separation parameter is also the angle information according to the fact that the target position and the reference position are each expressed as three-dimensional position information. It may be expressed as. As a second example, the separation parameter may be, for example, the difference between the estimated time of arrival associated with the target position in the planned route and the current time. In this case, the unit of the separation parameter may be expressed as time.

上述したとおり、本実施形態に係るロボットシステム100では、離間パラメータに基づいて「許容範囲」が設定されてもよい。例えば、離間パラメータが所定閾値以上である場合、ロボットアーム20の移動について「第1許容範囲」が設定されてもよい。また、離間パラメータが所定閾値未満である場合、ロボットアーム20の移動について「第2許容範囲」が設定されてもよい。ここで、「第1許容範囲>第2許容範囲」であってもよい。 As described above, in the robot system 100 according to the present embodiment, the "allowable range" may be set based on the separation parameter. For example, when the separation parameter is equal to or greater than a predetermined threshold value, a “first allowable range” may be set for the movement of the robot arm 20. Further, when the separation parameter is less than a predetermined threshold value, a "second allowable range" may be set for the movement of the robot arm 20. Here, "first permissible range> second permissible range" may be satisfied.

ここで、図4を参照して、許容範囲について説明する。同図には、横軸を時間とし、縦軸をロボットアーム20の基準位置とするグラフが示されている。同図では、一例として、ロボットアーム20の基準位置が、直列弾性アクチュエータ20Dによって駆動されるリンク20Lの角度に設定されているものとする。符号Pが付された曲線は、ロボットアーム20の基準位置についての計画経路である。計画経路Pは、目標時刻t1における角度α1の開始位置Sから、到着予定時刻t3における角度α3の目標位置Gまで、時間と共に徐々に角度が増加するように規定されている。更に、計画経路Pは、時刻t3から時刻t4までの静定期間を含んでもよい。符号Aが付された曲線は、ロボットアーム20の基準位置(直列弾性アクチュエータ20Dによって駆動されるリンク20Lの角度)の実際の軌跡の一例を示している。 Here, the allowable range will be described with reference to FIG. In the figure, a graph is shown in which the horizontal axis is time and the vertical axis is the reference position of the robot arm 20. In the figure, as an example, it is assumed that the reference position of the robot arm 20 is set to the angle of the link 20L driven by the series elastic actuator 20D. The curve with the reference numeral P is a planned path for the reference position of the robot arm 20. The planned route P is defined so that the angle gradually increases with time from the start position S of the angle α1 at the target time t1 to the target position G of the angle α3 at the estimated arrival time t3. Further, the planned route P may include a statically determinate period from time t3 to time t4. The curve with reference numeral A shows an example of the actual locus of the reference position of the robot arm 20 (the angle of the link 20L driven by the series elastic actuator 20D).

例えば、離間パラメータが、上述した第1の例のように目標位置G(角度α3)とロボットアーム20の基準位置との差分として設定される場合、離間パラメータに対する閾値Caは目標位置Gと所定の位置との差分として規定されてもよい。この場合、例えば当該所定の位置を、図4において角度α2及び時刻t2に対応付けられた位置Tとすると、閾値Caは「Ca=α3-α2」として規定される。なお、位置Tは特に限定されず、任意に設定可能である。 For example, when the separation parameter is set as the difference between the target position G (angle α3) and the reference position of the robot arm 20 as in the first example described above, the threshold value Ca for the separation parameter is predetermined with the target position G. It may be specified as a difference from the position. In this case, for example, assuming that the predetermined position is the position T associated with the angle α2 and the time t2 in FIG. 4, the threshold value Ca is defined as “Ca = α3-α2”. The position T is not particularly limited and can be set arbitrarily.

例えば、離間パラメータが、上述した第2の例のように計画経路において目標位置Gに対応付けられた到着予定時刻t3と、現在時刻との差分として設定される場合、離間パラメータに対する閾値Ctは目標位置Gに対応付けられた到着予定時刻t3と所定の位置に対応付けられた到着予定時刻との差分として規定されてもよい。この場合、例えば当該所定の位置を、図4において角度α2及び時刻t2に対応付けられた位置Tとすると、閾値Ctは「Ct=t3-t2」として規定される。なお、位置Tは特に限定されず、任意に設定可能である。 For example, when the separation parameter is set as the difference between the estimated arrival time t3 associated with the target position G in the planned route and the current time as in the second example described above, the threshold Ct for the separation parameter is the target. It may be defined as the difference between the estimated time of arrival t3 associated with the position G and the estimated time of arrival associated with the predetermined position. In this case, for example, assuming that the predetermined position is the position T associated with the angle α2 and the time t2 in FIG. 4, the threshold value Ct is defined as “Ct = t3-t2”. The position T is not particularly limited and can be set arbitrarily.

図4では、ロボットアーム20の基準位置が開始位置Sの角度α1以上、且つ所定の角度α2以下の範囲(時刻t1以後、且つ所定の時刻t2以前の範囲)において、計画経路Pを中心とする±β1の範囲に第1許容範囲が設定されている。また、ロボットアーム20の基準位置が角度α2より大きく、且つ目標位置Gの角度α3以下の範囲(時刻t2より後、且つ時刻t3以前の範囲)において、計画経路Pを中心とする±β2の範囲に第2許容範囲が設定されている。ここで、β1>β2であるものとする。 In FIG. 4, the reference position of the robot arm 20 is centered on the planned path P in a range of the angle α1 or more of the start position S and a predetermined angle α2 or less (a range after the time t1 and before the predetermined time t2). The first permissible range is set in the range of ± β1. Further, in the range where the reference position of the robot arm 20 is larger than the angle α2 and the angle α3 or less of the target position G (the range after the time t2 and before the time t3), the range of ± β2 centered on the planned path P. The second permissible range is set in. Here, it is assumed that β1> β2.

図4に示すグラフAでは、時刻t11において、ロボットアーム20の基準位置が第1許容範囲を超えた角度となっている。この場合、制御装置10は、ロボットアーム20の基準位置が計画経路Pに対して第1許容範囲内に配置されるように、ロボットアーム20を移動させる。例えば、制御装置10は、リンク20Lの回転速度及び対象物の移動速度を減少させて、リンク20Lの角度が第1許容範囲内に収まるように制御する。なお、ロボットアーム20の基準位置が第2許容範囲を超えた角度となっている場合についても同様に、制御装置10は、ロボットアーム20の基準位置が計画経路Pに対して第2許容範囲内に配置されるように、ロボットアーム20を移動させてもよい。 In the graph A shown in FIG. 4, at time t11, the reference position of the robot arm 20 is at an angle exceeding the first permissible range. In this case, the control device 10 moves the robot arm 20 so that the reference position of the robot arm 20 is arranged within the first allowable range with respect to the planned path P. For example, the control device 10 reduces the rotation speed of the link 20L and the movement speed of the object, and controls the angle of the link 20L so as to be within the first permissible range. Similarly, when the reference position of the robot arm 20 is at an angle exceeding the second allowable range, the control device 10 similarly has the control device 10 in which the reference position of the robot arm 20 is within the second allowable range with respect to the planned path P. The robot arm 20 may be moved so as to be arranged in.

上述したβ1及びβ2はそれぞれ、直列弾性アクチュエータ20Dの弾性体20DEのばね定数等に基づいて、弾性変形可能な範囲として予め設定可能な角度単位の情報である。複数方向に対して柔軟性を有するために、ロボットアーム20が複数の直列弾性アクチュエータ20Dを備える場合、直列弾性アクチュエータ20Dに駆動される複数のリンク20Lごとに許容範囲(第1許容範囲と第2許容範囲との組)を設定してもよい。 Each of β1 and β2 described above is information in an angle unit that can be preset as a range in which elastic deformation is possible based on the spring constant of the elastic body 20DE of the series elastic actuator 20D. When the robot arm 20 is provided with a plurality of series elastic actuators 20D in order to have flexibility in a plurality of directions, a permissible range (first permissible range and second permissible range) is provided for each of the plurality of links 20L driven by the series elastic actuator 20D. A set with an allowable range) may be set.

なお、図4では、第1許容範囲及び第2許容範囲についてはいずれも、計画経路Pを基準とする上限幅(+β1、及び+β2)と下限幅(-β1、及び-β2)とが同一であるものとして説明した。しかしながら、上限幅(上限値)と下限幅(下限値)とは異なっていてもよい。この場合、「第1許容範囲が第2許容範囲より大きい」は、「第1許容範囲の上限幅と下限幅との和(上限値と下限値との差分)が、第2許容範囲の上限幅と下限幅との和(上限値と下限値との差分)より大きい」と読み替えることができる。 In FIG. 4, the upper limit width (+ β1 and + β2) and the lower limit width (-β1 and -β2) based on the planned route P are the same for both the first allowable range and the second allowable range. Explained as being. However, the upper limit width (upper limit value) and the lower limit width (lower limit value) may be different. In this case, "the first allowable range is larger than the second allowable range" means that "the sum of the upper limit width and the lower limit width of the first allowable range (difference between the upper limit value and the lower limit value) is the upper limit of the second allowable range". It can be read as "greater than the sum of the width and the lower limit width (difference between the upper limit value and the lower limit value)".

なお、図4では、ロボットアーム20の1つの基準位置に対して許容範囲が2つ(第1許容範囲及び第2許容範囲)のみ設定される場合を例に説明した。しかしながら、許容範囲の数は、2つに限らず、3つ以上であってもよい。その場合、上述した離間パラメータの大きさに応じて、各許容範囲の大きさを異なるものとしてもよい。例えば、離間パラメータが大きくなる程(ロボットアーム20の基準位置が目標位置から離間する程)、許容範囲が大きくなるように各許容範囲を設定してもよい。 In FIG. 4, a case where only two allowable ranges (first allowable range and second allowable range) are set for one reference position of the robot arm 20 has been described as an example. However, the number of allowable ranges is not limited to two, and may be three or more. In that case, the size of each permissible range may be different depending on the size of the separation parameter described above. For example, each allowable range may be set so that the allowable range increases as the separation parameter increases (the reference position of the robot arm 20 separates from the target position).

許容範囲(第1許容範囲及び第2許容範囲等)を示す情報は、後述する不揮発性記憶素子に格納されるコンピュータプログラム内において、予め、駆動機構が備える弾性又は粘性に基づく定数として定められることができる。従って、制御装置10の演算素子がコンピュータプログラムを読み出すことにより、許容範囲を示す情報は、取得されるように構成されてもよい。或いは、制御装置10は、教示装置50から、許容範囲を示す情報を取得してもよい。 The information indicating the permissible range (first permissible range, second permissible range, etc.) is defined in advance as a constant based on the elasticity or viscosity of the drive mechanism in the computer program stored in the non-volatile storage element described later. Can be done. Therefore, the information indicating the permissible range may be acquired by reading the computer program from the arithmetic element of the control device 10. Alternatively, the control device 10 may acquire information indicating an allowable range from the teaching device 50.

図1、図2A、及び図2Bに戻る。制御命令取得部10Eは、ロボットアーム20の基準位置を計画経路取得部10Cによって取得された計画経路に従って移動させるための制御命令を演算処理等により取得する。例えば、制御命令取得部10Eは、逆運動学演算(インバースキネマティクス)により、基準位置が計画経路上に位置するための各サーボモータの回転角度を算出し、これに基づいて制御命令を生成して、不揮発性記憶素子に格納することが可能である。制御命令の内容は、ロボットアーム20の基準位置が、計画経路に対して許容範囲(第1許容範囲及び第2許容範囲等)内にあるか否かに応じて異なっていてもよい。例えば、計画経路に対して許容範囲(第1許容範囲及び第2許容範囲等)外にあると判定された場合、制御命令は、ロボットアーム20の基準位置が当該許容範囲(第1許容範囲及び第2許容範囲等)内に配置されるようにロボットアーム20を移動させるものであってもよい。 Return to FIGS. 1, 2A, and 2B. The control command acquisition unit 10E acquires a control command for moving the reference position of the robot arm 20 according to the planned route acquired by the planned route acquisition unit 10C by arithmetic processing or the like. For example, the control command acquisition unit 10E calculates the rotation angle of each servomotor for the reference position to be located on the planned path by inverse kinematics calculation (inverse kinematics), and generates a control command based on this. Therefore, it can be stored in a non-volatile storage element. The content of the control command may differ depending on whether or not the reference position of the robot arm 20 is within the allowable range (first allowable range, second allowable range, etc.) with respect to the planned path. For example, when it is determined that the robot arm 20 is out of the permissible range (first permissible range, second permissible range, etc.) with respect to the planned route, the control command indicates that the reference position of the robot arm 20 is within the permissible range (first permissible range and second permissible range, etc.). The robot arm 20 may be moved so as to be arranged within the second permissible range, etc.).

離間パラメータ算出部10Fは、上述した離間パラメータ(ロボットアーム20の基準位置と目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータ)を算出する。例えば、離間パラメータが目標位置とロボットアーム20の基準位置との差分として規定される場合、離間パラメータ算出部10Fは、目標位置取得部10Bが取得した目標位置と、ロボットアーム20のセンサ20DSにより供給される基準位置との差分を、離間パラメータとして算出する。また、例えば、離間パラメータが計画経路において目標位置に対応付けられた到着予定時刻と現在時刻との差分として規定される場合、離間パラメータ算出部10Fは、計画経路取得部10Cが取得した計画経路に含まれる目標位置に対応付けられた到着予定時刻(ロボットアーム20の基準位置が目標位置に到着する予定の時刻)と、例えば不図示の内部クロックから供給される現在時刻との差分を、離間パラメータとして算出する。 The separation parameter calculation unit 10F calculates the above-mentioned separation parameter (a predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position of the robot arm 20 and the target position). For example, when the separation parameter is defined as the difference between the target position and the reference position of the robot arm 20, the separation parameter calculation unit 10F is supplied by the target position acquired by the target position acquisition unit 10B and the sensor 20DS of the robot arm 20. The difference from the reference position is calculated as a separation parameter. Further, for example, when the separation parameter is defined as the difference between the scheduled arrival time associated with the target position and the current time in the planned route, the separation parameter calculation unit 10F sets the planned route acquired by the planned route acquisition unit 10C. The difference between the estimated arrival time associated with the included target position (the time when the reference position of the robot arm 20 is scheduled to arrive at the target position) and the current time supplied from an internal clock (not shown), for example, is a separation parameter. Calculated as.

離間判定部10Gは、例えば、離間パラメータに基づいて、ロボットアーム20の基準位置と目標位置との離間の度合に関する判定を行う。具体的には、離間判定部10Gは、離間パラメータ算出部10Fが算出した離間パラメータを、所定の閾値と比較する。ここで、所定の閾値は、例えば図4を参照して説明した閾値Cのように、ロボットアーム20の移動についての許容範囲を区画するための閾値であってよく、不揮発性記憶素子に格納されていてもよい。所定の閾値は、複数設定されてもよく、これに応じて許容範囲の大きさが各閾値の前後で異なるように設定されてもよい。特に、離間パラメータが大きい程(すなわち、ロボットアーム20の基準位置が目標位置から離間する程)、許容範囲を大きく設定してもよい。すなわち、離間パラメータが小さい程(すなわち、ロボットアーム20の基準位置が目標位置に近接する程)、許容範囲を小さく設定してもよい。 The separation determination unit 10G determines, for example, the degree of separation between the reference position and the target position of the robot arm 20 based on the separation parameter. Specifically, the separation determination unit 10G compares the separation parameter calculated by the separation parameter calculation unit 10F with a predetermined threshold value. Here, the predetermined threshold value may be a threshold value for partitioning an allowable range for movement of the robot arm 20, as in the threshold value C described with reference to FIG. 4, and is stored in the non-volatile storage element. May be. A plurality of predetermined threshold values may be set, and the size of the allowable range may be set differently before and after each threshold value accordingly. In particular, the larger the separation parameter (that is, the more the reference position of the robot arm 20 is separated from the target position), the larger the allowable range may be set. That is, the smaller the separation parameter (that is, the closer the reference position of the robot arm 20 is to the target position), the smaller the allowable range may be set.

許容範囲判定部10Hは、例えば、ロボットアーム20の基準位置が、計画経路に対して許容範囲(第1許容範囲及び第2許容範囲等)内にあるか否かを判定する。具体的には、許容範囲判定部10Hは、ロボットアーム20のセンサ20DSにより供給される基準位置と計画経路との差分を算出した上で、当該差分が許容範囲(第1許容範囲及び第2許容範囲等)内であるか否かを判定する。 The permissible range determination unit 10H determines, for example, whether or not the reference position of the robot arm 20 is within the permissible range (first permissible range, second permissible range, etc.) with respect to the planned path. Specifically, the permissible range determination unit 10H calculates the difference between the reference position supplied by the sensor 20DS of the robot arm 20 and the planned path, and then the difference is the permissible range (first permissible range and second permissible range). It is determined whether or not it is within the range, etc.).

ハードウェア構成に関し、制御装置10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphical Processing Unit)等のプロセッサである演算素子と、SRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性記憶素子と、NORフラッシュメモリ、NANDフラッシュメモリ、HDD(Hard Disc Drive)等の不揮発性記憶素子と、これらを接続するバス等の通信手段を備えるコンピュータから構成することが可能である。不揮発性記憶素子には、例えば、本実施形態に示される各処理を実行するためのコンピュータプログラム(許容範囲を示す情報等のデータを含む)が格納されている。揮発性記憶素子は、これらコンピュータプログラムの少なくとも一部及び演算処理結果等を一時的に記憶する。但し、これら演算素子、不揮発性記憶素子等の少なくとも一部は、インターネット等の通信ネットワークに接続された遠隔地に設置されていてもよい。例えば、演算素子は、通信ネットワークを介して、コンピュータプログラム又は必要なデータを取得するように構成されてもよい。 Regarding the hardware configuration, the control device 10 includes, for example, an arithmetic element which is a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Graphical Processing Unit), a SRAM (Static Random Access Memory), a DRAM (Dynamic Memory), and the like. It is possible to configure a computer equipped with a volatile storage element of the above, a non-volatile storage element such as a NOR flash memory, a NAND flash memory, and an HDD (Hard Disc Drive), and a communication means such as a bus connecting these. The non-volatile storage element stores, for example, a computer program (including data such as information indicating an allowable range) for executing each process shown in the present embodiment. The volatile storage element temporarily stores at least a part of these computer programs, arithmetic processing results, and the like. However, at least a part of these arithmetic elements, non-volatile storage elements and the like may be installed in a remote place connected to a communication network such as the Internet. For example, the arithmetic element may be configured to acquire a computer program or necessary data via a communication network.

制御装置10とロボットアーム20は、無線又は有線による通信手段によって情報の送受信が可能に構成されている。 The control device 10 and the robot arm 20 are configured to be capable of transmitting and receiving information by wireless or wired communication means.

制御装置10には、ロボットシステム100に動作教示するための教示装置50が接続されてもよい。教示装置50は、例えば、オンラインティーチングを行うための携帯型の教示ペンダントを備える。教示装置50は、制御装置10と同様に、演算素子、揮発性記憶素子、不揮発性記憶素子を備え、更に、ディスプレイを有する表示手段及び複数の操作キー並びにレバーを有する入力手段を備えている。入力手段は、ディスプレイを押圧して入力を行うタッチパネル式の入力手段から構成されてもよい。 A teaching device 50 for teaching the operation to the robot system 100 may be connected to the control device 10. The teaching device 50 includes, for example, a portable teaching pendant for performing online teaching. Like the control device 10, the teaching device 50 includes an arithmetic element, a volatile memory element, and a non-volatile memory element, and further includes a display means having a display and an input means having a plurality of operation keys and levers. The input means may be composed of a touch panel type input means for inputting by pressing the display.

図5は、ロボットシステム100に動作教示を行うためのプロセスを示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing a process for teaching the operation to the robot system 100.

同図に示されるように、作業者は、手動、又は、教示装置50の入力手段を用いてエンドエフェクタ20Eを移動させることにより、ロボットシステム100に開始位置を教示する(ステップS41)。例えば、エンドエフェクタ20Eが対象物の保持を開始する位置を、開始位置としてもよい。制御装置10は、開始位置に存在するときのエンドエフェクタ20Eの位置、各リンク20Lの角度等を取得し、開始位置に関連付けて不揮発性記憶素子に格納する(ステップS42)。 As shown in the figure, the operator teaches the robot system 100 the start position by moving the end effector 20E manually or by using the input means of the teaching device 50 (step S41). For example, the position where the end effector 20E starts holding the object may be set as the start position. The control device 10 acquires the position of the end effector 20E when it exists at the start position, the angle of each link 20L, and the like, associates it with the start position, and stores it in the non-volatile storage element (step S42).

更に、作業者は、エンドエフェクタ20Eに対象物を保持させるための動作を教示し(ステップS43)、制御装置10は、対象物を保持するための動作を不揮発性記憶素子に格納する(ステップS44)。 Further, the operator teaches an operation for holding the object to the end effector 20E (step S43), and the control device 10 stores the operation for holding the object in the non-volatile storage element (step S44). ).

次いで作業者は、手動、又は、教示装置50の入力手段を用いてエンドエフェクタ20Eを複数回にわたって移動させ、そのときのエンドエフェクタ20Eの位置等を制御装置10に取得させることにより、ロボットシステム100に目標位置を教示する(ステップS45)。ここで、対象物が目的物に接触する場面については、例えば図3A及び図3Bに示すような対象物が目的物に干渉するようなエンドエフェクタ20Eの位置が、目標位置として教示される。 Next, the operator moves the end effector 20E a plurality of times manually or by using the input means of the teaching device 50, and causes the control device 10 to acquire the position and the like of the end effector 20E at that time, whereby the robot system 100 (Step S45). Here, for the scene where the object comes into contact with the object, the position of the end effector 20E such that the object interferes with the object as shown in FIGS. 3A and 3B is taught as the target position.

制御装置10は、目標位置に存在するときのエンドエフェクタ20Eの位置、各リンク20Lの角度を取得し、各目標位置に関連付けて記憶素子に格納する(ステップS46)。 The control device 10 acquires the position of the end effector 20E and the angle of each link 20L when they are present at the target position, associates them with each target position, and stores them in the storage element (step S46).

次いで制御装置10は、第1許容範囲及び第2許容範囲を示す情報を取得する(ステップS47)。ここで、第1許容範囲は、ロボットアーム20の基準位置と目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータである離間パラメータが所定閾値以上である場合に、ロボットアーム20の移動について設定される許容範囲であってもよい。すなわち、第1許容範囲は、例えば図4に示した角度α1以上且つ角度α2以下の範囲(時刻t1以後且つ時刻t2以前の範囲)における、計画経路Pを中心とする±β1の範囲であってよい。また、第2許容範囲は、第1許容範囲より小さい許容範囲であって、離間パラメータが所定閾値未満である場合に、ロボットアーム20の移動について設定される許容範囲であってもよい。離間パラメータが所定閾値未満である場合、ロボットアーム20の移動について「第2許容範囲」が設定されてもよい。すなわち、第2許容範囲は、例えば図4に示した角度α2より大きく且つ角度α3以下の範囲(時刻t2より後且つ時刻t3以前の範囲)における、計画経路Pを中心とする±β2の範囲であってよい。 Next, the control device 10 acquires information indicating the first permissible range and the second permissible range (step S47). Here, the first permissible range is set for the movement of the robot arm 20 when the separation parameter, which is a predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position and the target position of the robot arm 20, is equal to or more than a predetermined threshold value. It may be within the allowable range. That is, the first permissible range is, for example, the range of ± β1 centered on the planned path P in the range of the angle α1 or more and the angle α2 or less (the range after the time t1 and before the time t2) shown in FIG. good. Further, the second permissible range may be a permissible range smaller than the first permissible range and may be a permissible range set for the movement of the robot arm 20 when the separation parameter is less than a predetermined threshold value. When the separation parameter is less than a predetermined threshold value, a "second allowable range" may be set for the movement of the robot arm 20. That is, the second permissible range is, for example, in the range of ± β2 centered on the planned path P in the range larger than the angle α2 and less than the angle α3 (the range after the time t2 and before the time t3) shown in FIG. It may be there.

制御装置10は、開始位置及び目標位置を接続する計画経路を経路生成アルゴリズムに従った演算により取得する。制御装置10は、対象物を目的物に対して倣わせる領域、例えば、図3Aの場面における目標位置から、図3Bの場面における目標位置に到達する経路については、対象物が目的物に干渉するような経路を演算により取得する。このように計画経路を取得することにより、対象物を目的物に対して倣わせることが可能になる。 The control device 10 acquires a planned route connecting the start position and the target position by an operation according to a route generation algorithm. The control device 10 causes the object to interfere with the object in a region where the object imitates the object, for example, from the target position in the scene of FIG. 3A to the target position in the scene of FIG. 3B. The route to be used is obtained by calculation. By acquiring the planned route in this way, it becomes possible to imitate the object with respect to the object.

但し、変位量が大きすぎると、弾性変形の範囲を超える可能性がある。又、弾性変形の範囲内であっても、変位量が大きすぎると、対象物が目的物を押し付ける力が大きくなりすぎるため、円滑な移動が困難になったり、目的物又は対象物を傷つけたりする可能性がある。このため、制御装置10は、経路と目的物表面との距離が、許容範囲内となるように計画経路を演算する(ステップS48)。 However, if the displacement amount is too large, it may exceed the range of elastic deformation. Further, even within the range of elastic deformation, if the displacement amount is too large, the force with which the object presses the object becomes too large, which makes smooth movement difficult or damages the object or the object. there's a possibility that. Therefore, the control device 10 calculates the planned route so that the distance between the route and the surface of the target object is within the allowable range (step S48).

その後、制御装置10は、取得した計画経路を不揮発性記憶素子に格納してもよい。具体的には、制御装置10の制御命令取得部10Eは、取得した目標位置及び計画経路に基づいて、ロボットアーム20の各駆動部及び直列弾性アクチュエータ20Dの駆動部を制御するための制御命令を演算により取得し不揮発性記憶素子に格納してもよい。 After that, the control device 10 may store the acquired planned path in the non-volatile storage element. Specifically, the control command acquisition unit 10E of the control device 10 issues a control command for controlling each drive unit of the robot arm 20 and the drive unit of the series elastic actuator 20D based on the acquired target position and planned path. It may be acquired by calculation and stored in the non-volatile storage element.

続いて、ロボットシステム100の動作方法を説明する。図6は、ロボットシステム100の動作方法を示すフローチャートである。 Subsequently, the operation method of the robot system 100 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an operation method of the robot system 100.

まず制御装置10の開始位置取得部10A及び目標位置取得部10Bは、それぞれ、開始位置を示す情報、目標位置を示す情報を取得する(ステップS71)。制御装置10は、これら情報を不揮発性記憶素子から読み出すことにより取得してもよい。制御装置10は、教示装置50からこれら情報を取得してもよい。 First, the start position acquisition unit 10A and the target position acquisition unit 10B of the control device 10 acquire information indicating the start position and information indicating the target position, respectively (step S71). The control device 10 may acquire this information by reading it from the non-volatile storage element. The control device 10 may acquire these information from the teaching device 50.

又、制御装置10の許容範囲取得部10Dは、第1許容範囲及び第2許容範囲を示す情報等を取得する(ステップS72)。制御装置10は、これら情報を不揮発性記憶素子から読み出すことにより取得してもよい。或いは、制御装置10は、開始位置を示す情報及び目標位置を示す情報に基づいて計画経路を演算により取得する際に、目的物表面と基準位置との距離が許容範囲(第1許容範囲及び第2許容範囲)内となるような経路生成アルゴリズムを読み出し、これに基づいて計画経路を取得することにより、許容範囲(第1許容範囲及び第2許容範囲)を示す情報を取得してもよい。 Further, the permissible range acquisition unit 10D of the control device 10 acquires information and the like indicating the first permissible range and the second permissible range (step S72). The control device 10 may acquire this information by reading it from the non-volatile storage element. Alternatively, when the control device 10 acquires the planned route by calculation based on the information indicating the start position and the information indicating the target position, the distance between the object surface and the reference position is within the permissible range (first permissible range and first). (2) By reading a route generation algorithm that falls within the permissible range (2) and acquiring a planned route based on the algorithm, information indicating the permissible range (first permissible range and second permissible range) may be acquired.

制御装置10の計画経路取得部10Cは、目的物表面と基準位置との距離が許容範囲内となるような経路生成アルゴリズムを不揮発性記憶素子から読み出し、これに基づいて開始位置及び目標位置を接続する計画経路を演算により取得する(ステップS73)。制御命令取得部10Eは、取得した目標位置及び計画経路等に基づいて、ロボットアーム20の各駆動部及び直列弾性アクチュエータ20Dの駆動部を制御するための制御命令を演算により取得する(ステップS74)。 The planned route acquisition unit 10C of the control device 10 reads out a route generation algorithm from the non-volatile storage element so that the distance between the object surface and the reference position is within the allowable range, and connects the start position and the target position based on this. The planned route to be performed is acquired by calculation (step S73). The control command acquisition unit 10E acquires a control command for controlling each drive unit of the robot arm 20 and the drive unit of the series elastic actuator 20D by calculation based on the acquired target position, planned path, and the like (step S74). ..

なお、一連の動作を実現するための駆動部及びエンドエフェクタ20Eのアクチュエータ等を制御する制御命令が不揮発性記憶素子に格納されている場合、制御装置10は、開始位置情報等が反映された制御命令を読み出すことにより、これら情報を取得してもよい。 When the control command for controlling the drive unit and the actuator of the end effector 20E for realizing a series of operations is stored in the non-volatile storage element, the control device 10 controls to reflect the start position information and the like. These information may be acquired by reading the instruction.

次いでロボットアーム20は、制御装置10から受け取った制御命令に基づいて各リンク20Lを駆動させる。まず、開始位置において、ロボットアーム20のエンドエフェクタ20Eは、対象物を保持する(ステップS75)。 Next, the robot arm 20 drives each link 20L based on the control command received from the control device 10. First, at the start position, the end effector 20E of the robot arm 20 holds the object (step S75).

その後、ロボットアーム20は、対象物を移動させて、目的物に近づける(ステップS76)。そして、ロボットアーム20は、対象物の端部を目的物の表面に接触させる(ステップS77)。 After that, the robot arm 20 moves the object and brings it closer to the object (step S76). Then, the robot arm 20 brings the end portion of the object into contact with the surface of the object (step S77).

ロボットアーム20は、対象物の端部が目的物の表面に接触した状態を維持したまま、対象物を目的物に対して相対的に移動させることにより、対象物を目的物に対して倣わせる(ステップS78)。例えば、図3Aに示したように、ロボットアーム20は目的物に対して対象物を相対的に並進移動させてもよいし、図3Bに示したように、ロボットアーム20は目的物に対して対象物を相対的に回転移動させてもよい。このとき、制御装置10は、離間パラメータの大きさに応じて、ロボットアーム20の基準位置が計画経路に対して第1許容範囲内または第2許容範囲内に配置されるように、ロボットアーム20を移動させる。当該移動処理により、ロボットアーム20の基準位置が目標位置に到達し、例えば対象物が目的物に対して嵌合されると、動作処理は終了する。 The robot arm 20 causes the object to imitate the object by moving the object relative to the object while maintaining the state where the end of the object is in contact with the surface of the object. (Step S78). For example, as shown in FIG. 3A, the robot arm 20 may translate the object relative to the object, and as shown in FIG. 3B, the robot arm 20 may move the object relative to the object. The object may be relatively rotationally moved. At this time, the control device 10 controls the robot arm 20 so that the reference position of the robot arm 20 is arranged within the first permissible range or the second permissible range with respect to the planned path according to the magnitude of the separation parameter. To move. When the reference position of the robot arm 20 reaches the target position by the movement process, for example, when the object is fitted to the target object, the operation process ends.

次に、図7を参照して、上述したステップS78における移動処理の動作方法について説明する。 Next, with reference to FIG. 7, the operation method of the movement process in the above-mentioned step S78 will be described.

まず、離間パラメータ算出部10Fは、ロボットアーム20の基準位置と目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータである離間パラメータを算出する(S81)。例えば、離間パラメータがロボットアーム20の基準位置と目標位置との差分として規定される場合、離間パラメータ算出部10Fは、ロボットアーム20のセンサ20DSにより供給される基準位置と目標位置取得部10Bが取得した目標位置との差分を、離間パラメータとして算出する。また、例えば、離間パラメータが現在時刻と目標位置に対応付けられた目標時刻との差分として規定される場合、離間パラメータ算出部10Fは、計画経路取得部10Cが取得した計画経路に含まれる目標時刻(目標位置に対応付けられた時刻)と例えば不図示の内部クロックから供給される現在時刻との差分を、離間パラメータとして算出する。 First, the separation parameter calculation unit 10F calculates a separation parameter, which is a predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position and the target position of the robot arm 20 (S81). For example, when the separation parameter is defined as the difference between the reference position and the target position of the robot arm 20, the separation parameter calculation unit 10F is acquired by the reference position and the target position acquisition unit 10B supplied by the sensor 20DS of the robot arm 20. The difference from the target position is calculated as a separation parameter. Further, for example, when the separation parameter is defined as the difference between the current time and the target time associated with the target position, the separation parameter calculation unit 10F is the target time included in the planned route acquired by the planning route acquisition unit 10C. The difference between (the time associated with the target position) and the current time supplied from, for example, an internal clock (not shown) is calculated as a separation parameter.

次に、離間判定部10Gは、「離間パラメータ<閾値」が満たされるか否かを判定する(S82)。ここで、閾値は、不揮発性記憶素子に格納された、ロボットアーム20の移動についての許容範囲を区画するための閾値であってもよい。具体的には、当該閾値は、例えば図4に示した閾値Cであってもよい。 Next, the separation determination unit 10G determines whether or not the “separation parameter <threshold value” is satisfied (S82). Here, the threshold value may be a threshold value for partitioning an allowable range for movement of the robot arm 20 stored in the non-volatile storage element. Specifically, the threshold value may be, for example, the threshold value C shown in FIG.

ステップS82において「離間パラメータ<閾値」が満たされないと判定された場合(S82;No)、許容範囲判定部10Hは、「ロボットアーム20の基準位置≦第1許容範囲」が満たされるか否かを判定する(S83)。そして、「ロボットアーム20の基準位置≦第1許容範囲」が満たされると判定された場合(S83;Yes)、例えば、計画経路にしたがってロボットアーム20の基準位置を目標位置に向けて移動させる(S84)。一方、「ロボットアーム20の基準位置≦第1許容範囲」が満たされないと判定された場合(S83;No)、所定の移動処理を実行する(S85)。当該移動処理は、ロボットアーム20の基準位置が第1許容範囲内に配置されるようにロボットアーム20の基準位置を移動させる制御(「第1移動ステップ)の一例)であってもよい。このとき、同時に、計画経路にしたがってロボットアーム20の基準位置を目標位置に向けて移動させてもよい。 When it is determined in step S82 that the "separation parameter <threshold value" is not satisfied (S82; No), the allowable range determination unit 10H determines whether or not the "reference position of the robot arm 20 ≤ first allowable range" is satisfied. Judgment (S83). Then, when it is determined that the "reference position of the robot arm 20 ≤ first allowable range" is satisfied (S83; Yes), for example, the reference position of the robot arm 20 is moved toward the target position according to the planned path (S83; Yes). S84). On the other hand, when it is determined that the "reference position of the robot arm 20 ≤ first allowable range" is not satisfied (S83; No), a predetermined movement process is executed (S85). The movement process may be a control (an example of the "first movement step") of moving the reference position of the robot arm 20 so that the reference position of the robot arm 20 is arranged within the first allowable range. At the same time, the reference position of the robot arm 20 may be moved toward the target position according to the planned path.

ステップS82において「離間パラメータ<閾値」が満たされると判定された場合(S82;Yes)、許容範囲判定部10Hは、「ロボットアームの基準位置≦第2許容範囲」が満たされるか否かを判定する(S86)。そして、「ロボットアーム20の基準位置≦第2許容範囲」が満たされると判定された場合(S86;Yes)、例えば、計画経路にしたがってロボットアーム20の基準位置を目標位置に向けて移動させる(S87)。一方、「ロボットアーム20の基準位置≦第2許容範囲」が満たされないと判定された場合(S86;No)、所定の移動処理を実行する(S88)。当該移動処理は、ロボットアーム20の基準位置が第2許容範囲内に配置されるようにロボットアーム20の基準位置を移動させる制御(「第2移動ステップ)の一例)であってもよい。このとき、同時に、計画経路にしたがってロボットアーム20の基準位置を目標位置に向けて移動させてもよい。 When it is determined in step S82 that the "separation parameter <threshold value" is satisfied (S82; Yes), the allowable range determination unit 10H determines whether or not the "reference position of the robot arm ≤ second allowable range" is satisfied. (S86). Then, when it is determined that the "reference position of the robot arm 20 ≦ the second allowable range" is satisfied (S86; Yes), for example, the reference position of the robot arm 20 is moved toward the target position according to the planned path (S86; Yes). S87). On the other hand, when it is determined that the "reference position of the robot arm 20 ≦ the second allowable range" is not satisfied (S86; No), a predetermined movement process is executed (S88). The movement process may be a control (an example of a "second movement step") of moving the reference position of the robot arm 20 so that the reference position of the robot arm 20 is arranged within the second allowable range. At the same time, the reference position of the robot arm 20 may be moved toward the target position according to the planned path.

次に、離間判定部10Gは、ロボットアーム20の基準位置が目標位置に到達したか否かを判定する(S89)。ロボットアーム20の基準位置が目標位置に到達したと判定された場合(S89;Yes)、動作処理は終了する。このとき、ロボットアーム20は、対象物の保持を解除してもよい。一方、ロボットアーム20の基準位置が目標位置に到達していないと判定された場合(S89;No)、動作処理はステップS81に戻る。 Next, the separation determination unit 10G determines whether or not the reference position of the robot arm 20 has reached the target position (S89). When it is determined that the reference position of the robot arm 20 has reached the target position (S89; Yes), the operation process ends. At this time, the robot arm 20 may release the holding of the object. On the other hand, when it is determined that the reference position of the robot arm 20 has not reached the target position (S89; No), the operation process returns to step S81.

以上のとおり、本実施形態に係る動作方法によれば、ロボットアームの基準位置と目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータが所定の閾値以上である場合に、基準位置が計画経路に対して第1許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させることが可能となり、当該所定のパラメータが所定の閾値未満である場合、基準位置が計画経路に対して第2許容範囲内に配置されるようにロボットアームを移動させることが可能となる。そのため、ロボットアームの移動における許容範囲を適切に設定することが可能となる。 As described above, according to the operation method according to the present embodiment, when the predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position of the robot arm and the target position is equal to or more than the predetermined threshold value, the reference position is relative to the planned path. It is possible to move the robot arm so that it is placed within the first permissible range, and if the predetermined parameter is less than the predetermined threshold value, the reference position is placed within the second permissible range with respect to the planned path. It is possible to move the robot arm so that it is done. Therefore, it is possible to appropriately set the allowable range for the movement of the robot arm.

なお、嵌合動作の他、本発明は、貫通孔が形成されるフランジ(「対象物」の一例)を保持し、貫通孔をシャフトが貫通するように、貫通孔の壁面をシャフト(「目的物」及び「組付け部位」の一例)の表面に倣わせて、フランジをシャフトに組み付ける作業や、検査対象となるプリント配線基板(「対象物」の一例)を保持し、プリント配線基板に形成された貫通孔を棒状の検査器具(「目的物」及び「組付け部位」の一例)が貫通するように、貫通孔の壁面を検査器具の表面に倣わせて、貫通孔の内径を検査する作業や、レンズモジュール等の光学部品(「対象物」の一例)を精密機器(「目的物」及び「組付け部位」の一例)に組み付ける作業等、様々な用途に適用することが可能である。「組付け部位」は、対象物が取り付けられ、固定される部材だけに限られず、対象物と一時的に係合関係を有する部材を含む。例えば、上述した例のように、ロボットアームは、対象物であるプリント配線基板を組付け部位である検査器具の表面に倣わせて検査を実行した後、プリント配線基板を保持したまま検査器具との係合を解除し、別の位置に移動させてもよい。柔軟性を備えた駆動機構として、直列弾性アクチュエータの他、様々な駆動機構を利用することが可能である。粘性、弾性を付与するために、磁性流体、機械ばね(板ばね、ねじりコイルばね)、空気ばね、磁力ばね、ベーンモータ、印加電圧に応じて粘性を調整可能な電機粘性流体を用いた可変ダンパ、等を用いてもよい。 In addition to the fitting operation, the present invention holds a flange (an example of an "object") on which a through hole is formed, and a shaft (“objective”) on the wall surface of the through hole so that the shaft penetrates the through hole. Following the surface of "object" and "assembly site"), the work of assembling the flange to the shaft and holding the printed wiring board to be inspected (example of "object") are formed on the printed wiring board. The inner diameter of the through hole is inspected by tracing the wall surface of the through hole to the surface of the inspection instrument so that the rod-shaped inspection instrument (an example of "object" and "assembly site") penetrates the through hole. It can be applied to various applications such as work and work of assembling an optical component such as a lens module (an example of an "object") to a precision instrument (an example of an "object" and an "assembly site"). .. The “assembly site” is not limited to a member to which an object is attached and fixed, but also includes a member having a temporary engagement relationship with the object. For example, as in the above example, the robot arm performs an inspection by imitating the surface of the inspection instrument, which is the assembly site, with the printed wiring board, which is the object, and then holds the printed wiring board as the inspection instrument. May be disengaged and moved to another position. As a flexible drive mechanism, various drive mechanisms can be used in addition to the series elastic actuator. Magnetic fluids, mechanical springs (leaf springs, torsion coil springs), air springs, magnetic force springs, vane motors, variable dampers using electric viscous fluids whose viscosity can be adjusted according to the applied voltage, to impart viscosity and elasticity. Etc. may be used.

なお、上述した実施形態においては、離間パラメータが所定の閾値未満である場合の第2許容範囲は、離間パラメータが所定の閾値以上である場合の第1許容範囲より小さいものとした。しかしながら、これに限らず、離間パラメータが所定の閾値未満である場合の第2許容範囲は、離間パラメータが所定の閾値以上である場合の第1許容範囲より大きくてもよい。例えば、目標地点までに障害物等があるなどの理由から、ロボットアームが目標位置から比較的遠い位置における移動がより大きく制限される場合等には、当該構成により、ロボットアームの移動における許容範囲を適切に設定することが可能となる。 In the above-described embodiment, the second allowable range when the separation parameter is less than the predetermined threshold value is smaller than the first allowable range when the separation parameter is equal to or more than the predetermined threshold value. However, the present invention is not limited to this, and the second allowable range when the separation parameter is less than the predetermined threshold value may be larger than the first allowable range when the separation parameter is equal to or more than the predetermined threshold value. For example, when the movement of the robot arm at a position relatively far from the target position is more restricted due to an obstacle or the like up to the target point, the allowable range for the movement of the robot arm is increased by the configuration. Can be set appropriately.

又、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。たとえば、当業者の通常の創作能力の範囲内で、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に追加することができる。又、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態の対応する構成要素と置換することができる。 Further, the present invention can be modified in various ways as long as it does not deviate from the gist thereof. For example, some components in one embodiment may be added to other embodiments within the normal creative abilities of those skilled in the art. Also, some components in one embodiment can be replaced with corresponding components in another embodiment.

10 制御装置
10A 開始位置取得部
10B 目標位置取得部
10C 計画経路取得部
10D 許容範囲取得部
10E 制御命令取得部
10F 離間パラメータ算出部
10G 離間判定部
10H 許容範囲判定部
20 ロボットアーム
20A 駆動部
20E エンドエフェクタ
20E1 可動プレート、20E2 可動プレート
20D 直列弾性アクチュエータ
20DA 駆動部
20DE 弾性体
20DS センサ
20J ジョイント
20L リンク
50 教示装置
100 ロボットシステム
10 Control device 10A Start position acquisition unit 10B Target position acquisition unit 10C Planned route acquisition unit 10D Allowable range acquisition unit 10E Control command acquisition unit 10F Separation parameter calculation unit 10G Separation determination unit 10H Allowance range determination unit 20 Robot arm 20A Drive unit 20E End Effector 20E1 Movable plate, 20E2 Movable plate 20D Series elastic actuator 20DA Drive unit 20DE Elastic body 20DS Sensor 20J Joint 20L Link 50 Teaching device 100 Robot system

Claims (11)

目標位置までの計画経路を示す情報を取得するステップと、
第1許容範囲を示す情報と、前記第1許容範囲より小さい第2許容範囲を示す情報と、を取得する取得ステップと、
ロボットアームの基準位置と前記目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータが所定の閾値以上である場合、前記基準位置が前記計画経路に対して前記第1許容範囲内に配置されるように前記ロボットアームを移動させる第1移動ステップと、
前記所定のパラメータが前記所定の閾値未満である場合、前記基準位置が前記計画経路に対して前記第1許容範囲より小さい前記第2許容範囲内に配置されるように前記ロボットアームを移動させる第2移動ステップと、を含む動作方法。
Steps to get information that shows the planned route to the target position,
An acquisition step for acquiring information indicating a first allowable range and information indicating a second allowable range smaller than the first allowable range.
When a predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position of the robot arm and the target position is equal to or more than a predetermined threshold value, the reference position is arranged within the first allowable range with respect to the planned path. The first movement step of moving the robot arm and
When the predetermined parameter is less than the predetermined threshold value, the robot arm is moved so that the reference position is arranged within the second allowable range smaller than the first allowable range with respect to the planned path. Operation method including 2 movement steps.
前記所定のパラメータは、前記目標位置と前記基準位置との差分である、請求項1に記載の動作方法。 The operation method according to claim 1, wherein the predetermined parameter is a difference between the target position and the reference position. 前記差分は、角度情報、又は位置情報である、請求項2に記載の動作方法。 The operation method according to claim 2, wherein the difference is angle information or position information. 前記所定のパラメータは、前記計画経路において前記目標位置に対応付けられた到着予定時刻と、現在時刻との差分である、請求項1に記載の動作方法。 The operation method according to claim 1, wherein the predetermined parameter is a difference between the estimated arrival time associated with the target position in the planned route and the current time. 前記第1移動ステップ及び/又は前記第2移動ステップは、前記ロボットアームの基準位置の速度を減少させる、請求項1から4のいずれか一項に記載の動作方法。 The operation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the first movement step and / or the second movement step reduces the speed of the reference position of the robot arm. 前記ロボットアームは、柔軟性を備えた駆動機構を備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の動作方法。 The operation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the robot arm includes a flexible drive mechanism. 前記ロボットアームは、対象物を保持可能な保持機構を更に備える、請求項6に記載の動作方法。 The operation method according to claim 6, wherein the robot arm further includes a holding mechanism capable of holding an object. ロボットアームと、
前記ロボットアームを制御する制御装置と、を備えるロボットシステムであって、
前記制御装置は、
目標位置までの計画経路を示す情報を取得する手段と、
第1許容範囲を示す情報と、前記第1許容範囲より小さい第2許容範囲を示す情報と、を取得する取得手段と、
ロボットアームの基準位置と前記目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータが所定の閾値以上である場合、前記基準位置が前記計画経路に対して前記第1許容範囲内に配置されるように前記ロボットアームを移動させる第1移動手段と、
前記所定のパラメータが前記所定の閾値未満である場合、前記基準位置が前記計画経路に対して前記第2許容範囲内に配置されるように前記ロボットアームを移動させる第2移動手段と、を備える、ロボットシステム。
With the robot arm
A robot system including a control device for controlling the robot arm.
The control device is
A means of acquiring information indicating the planned route to the target position,
An acquisition means for acquiring information indicating a first allowable range and information indicating a second allowable range smaller than the first allowable range.
When a predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position of the robot arm and the target position is equal to or more than a predetermined threshold value, the reference position is arranged within the first allowable range with respect to the planned path. The first moving means for moving the robot arm and
When the predetermined parameter is less than the predetermined threshold value, the robot arm is provided with a second moving means for moving the robot arm so that the reference position is arranged within the second allowable range with respect to the planned path. , Robot system.
ロボットアームを制御する制御装置であって、
目標位置までの計画経路を示す情報を取得する手段と、
第1許容範囲を示す情報と、前記第1許容範囲より小さい第2許容範囲を示す情報と、を取得する取得手段と、
ロボットアームの基準位置と前記目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータが所定の閾値以上である場合、前記基準位置が前記計画経路に対して前記第1許容範囲内に配置されるように前記ロボットアームを移動させる第1移動手段と、
前記所定のパラメータが前記所定の閾値未満である場合、前記基準位置が前記計画経路に対して前記第2許容範囲内に配置されるように前記ロボットアームを移動させる第2移動手段と、を備える、制御装置。
A control device that controls the robot arm
A means of acquiring information indicating the planned route to the target position,
An acquisition means for acquiring information indicating a first allowable range and information indicating a second allowable range smaller than the first allowable range.
When a predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position of the robot arm and the target position is equal to or more than a predetermined threshold value, the reference position is arranged within the first allowable range with respect to the planned path. The first moving means for moving the robot arm and
When the predetermined parameter is less than the predetermined threshold value, the robot arm is provided with a second moving means for moving the robot arm so that the reference position is arranged within the second allowable range with respect to the planned path. ,Control device.
ロボットアームと、
前記ロボットアームを制御する制御装置とを備えるロボットシステムに動作教示する教示方法であって、
目標位置までの計画経路を示す情報を取得するステップと、
第1許容範囲を示す情報と、前記第1許容範囲より小さい第2許容範囲を示す情報と、を取得する取得ステップと、
ロボットアームの基準位置と前記目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータが所定の閾値以上である場合、前記基準位置が前記計画経路に対して前記第1許容範囲内に配置されるように前記ロボットアームを移動させる第1移動ステップと、
前記所定のパラメータが前記所定の閾値未満である場合、前記基準位置が前記計画経路に対して前記第2許容範囲内に配置されるように前記ロボットアームを移動させる第2移動ステップと、
を前記ロボットシステムに実行させるための教示を行う、教示方法。
With the robot arm
It is a teaching method for teaching an operation to a robot system including a control device for controlling the robot arm.
Steps to get information that shows the planned route to the target position,
An acquisition step for acquiring information indicating a first allowable range and information indicating a second allowable range smaller than the first allowable range.
When a predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position of the robot arm and the target position is equal to or more than a predetermined threshold value, the reference position is arranged within the first allowable range with respect to the planned path. The first movement step of moving the robot arm and
When the predetermined parameter is less than the predetermined threshold value, a second movement step of moving the robot arm so that the reference position is arranged within the second allowable range with respect to the planned path, and a second movement step.
A teaching method for teaching the robot system to execute the above.
コンピュータに、
目標位置までの計画経路を示す情報を取得するステップと、
第1許容範囲を示す情報と、前記第1許容範囲より小さい第2許容範囲を示す情報と、を取得する取得ステップと、
ロボットアームの基準位置と前記目標位置との離間の度合を示す所定のパラメータが所定の閾値以上である場合、前記基準位置が前記計画経路に対して前記第1許容範囲内に配置されるように前記ロボットアームを移動させる第1移動ステップと、
前記所定のパラメータが前記所定の閾値未満である場合、前記基準位置が前記計画経路に対して前記第2許容範囲内に配置されるように前記ロボットアームを移動させる第2移動ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラム。
On the computer
Steps to get information that shows the planned route to the target position,
An acquisition step for acquiring information indicating a first allowable range and information indicating a second allowable range smaller than the first allowable range.
When a predetermined parameter indicating the degree of separation between the reference position of the robot arm and the target position is equal to or more than a predetermined threshold value, the reference position is arranged within the first allowable range with respect to the planned path. The first movement step of moving the robot arm and
When the predetermined parameter is less than the predetermined threshold value, the second movement step of moving the robot arm so that the reference position is arranged within the second allowable range with respect to the planned path is executed. A computer program to let you.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63272479A (en) * 1987-05-01 1988-11-09 キヤノン株式会社 Robot
JP2017013167A (en) * 2015-06-30 2017-01-19 株式会社デンソーウェーブ Operation system for robot arm
JP2020093364A (en) * 2018-12-14 2020-06-18 トヨタ自動車株式会社 Trajectory generation device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5103237B2 (en) 2008-03-25 2012-12-19 株式会社神戸製鋼所 Robot operation margin calculation display method and apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63272479A (en) * 1987-05-01 1988-11-09 キヤノン株式会社 Robot
JP2017013167A (en) * 2015-06-30 2017-01-19 株式会社デンソーウェーブ Operation system for robot arm
JP2020093364A (en) * 2018-12-14 2020-06-18 トヨタ自動車株式会社 Trajectory generation device

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