JP3342969B2 - 力制御ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面取り、バリ取りある
いは研削等の作業を行う力制御ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳造部品や板金部品等は、実際に成形さ
れた部品の形状は部品毎に異なることが多い。例えば、
１０００ｍｍの長さ当たりに５ｍｍ程度の成形誤差は許
容範囲に入ることも少なくない。

【０００３】機械加工の例として、図８に鋳造部品を示
す。図８において、鋳造部品２０には、他の部品を取り
付けたり自身を機械本体に取り付けるために機械加工が
なされ、機械加工面２４が生成される。鋳造時に生成さ
れる鋳肌面２２や板金表面（図示せず）等と機械加工面
２４との間には、稜線２６ないしは輪郭線２６が生成さ
れ、この輪郭線２６の部分にバリが生じる。

【０００４】図９は機械加工バリの発生状況を詳細に示
したものである。図９（ａ）におけるＺ部分を拡大して
示した図９（ｂ）において、生成されたバリ２８が示さ
れている。これらのバリ２８は、組立作業者やエンドユ
ーザを傷つける恐れがあるので、除去する必要がある。
通常、稜線２６を面取り加工することでバリ２８が除去
される。

【０００５】図１０に示すように、稜線２６は機械加工
平面２４上に定義された輪郭線と考えられる。エンドエ
フェクタとしてのカッタ３２は、機械加工平面２４上の
輪郭線２６に沿ってＡ方向に位置制御されながら移動
し、Ａ方向と略直交するＢ方向へ一定の力で押し付ける
ように力制御されながら動作して面取りをし、バリ２８
が除かれる。

【０００６】輪郭線２６は鋳肌面２２と機械加工面２４
との間にできる稜線であるので、その形状は直線や円弧
などの単純な形状ではなく、また、加工する部品毎にそ
の位置も変動する。このため、予め定めらた軌道の上を
工具等が移動する通常の位置制御型ロボットを用いた場
合には、バリ取り等を行うことはできない。

【０００７】従来、このような鋳造部品や板金部品等の
加工対象物の加工においては、機械的なコンプライアン
スを有する工具装置が用いられていた。

【０００８】また、力覚センサによるフィードバック信
号を用い、力制御やコンプライアンス制御によって工具
の軌道を補正し加工する力制御型のロボットを用いるこ
とも可能である。この場合、鋳造部品等の加工形状のバ
ラツキに対応するために、目標値に向かって位置制御し
ながら移動動作を行うとともに、進行方向に略直交する
方向に力制御をかけ押し付け力を一定にするように表面
形状に倣って動作する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、力制御
型のロボットにおいて、エンドエフェクタとしてのカッ
タ３２を単純に進行方向に直交する方向に力制御しただ
けでは、以下のような問題がある。まず、図１１を参照
して、機械加工バリ取りを行う場合における経路誤差要
因を説明する。標準的加工部品である教示用対象物３５
に対して、教示作業が行われ教示データの収集が行われ
る。この教示データに基づき、教示用対象物３５に沿っ
てカッタ３２を点Ｐ０からコーナ部３５ａにある点Ｐ１
まで進行し、点Ｐ１で約９０度方向を変えて、点Ｐ１か
ら点Ｐ２まで進行するという動作命令が形成される。

【００１０】また、実際の加工の対象である加工用対象
物３７の輪郭線２６に沿ってカッタ３２の中心が描く軌
跡を軌道３８とする。軌道３８上のカッタ３２は、点Ｐ
０に対応する点Ｐ０’から点Ｐ１に対応する点Ｐ１’ま
で進行し、さらにコーナ部３７ａにある点Ｐ１２’まで
進行し、点Ｐ１２’で約９０度方向を変えて点Ｐ２’ま
で進行する。

【００１１】図１１に示されるように、機械加工バリ取
りにおける経路誤差として、２種類の誤差がある。一方
は直交方向経路誤差３９であり、他方は進行方向経路誤
差４０である。直交方向経路誤差３９は、教示用の軌道
３６と加工用の軌道３８との距離として表される。進行
方向経路誤差４０は、点Ｐ１’から点Ｐ１２’の長さに
相当する進行方向の誤差である。図１１においては教示
用対象物３５に比べて加工用対象物３７が大きい場合に
ついて示したが、図１２に示す場合のように教示用対象
物３５に比べて加工用対象物３７が小さい場合でも同様
に考えることができる。また、凸形状のコーナ部がある
場合について誤差要因を示したが、凹形状の場合でも同
様である。

【００１２】従来の力制御ロボットにおいては、直交方
向経路誤差３９を吸収することはできるが、進行方向経
路誤差４０を補正することができない、という問題があ
った。すなわち、図１１に示すように、コーナ部３７ａ
が軌道部分点Ｐ０’−点Ｐ１’の延長上にある場合に
は、カッタ３２は点Ｐ１’において進行方向を９０度変
えるように動作命令を受け、この結果、カッタ３２が加
工用対象物３７へ食い込むという異常が発生する。

【００１３】また、図１２に示すように、コーナ部３７
ａが点Ｐ１’の手前にある場合には、カッタ３２は、点
Ｐ１２’を越えても、進行方向に直交する方向Ｂへ一定
の力で押し付けながらＰ１’まで進行するという動作命
令を受けている。この結果、カッタ３２は点Ｐ１２’を
通過直後に、押し付ける対象を失い、力制御に異常が発
生する。

【００１４】このように、教示用対象物３５を対象とす
る教示プログラム時の工具経路長と、加工用対象物３７
を対象とする加工時の工具経路長が異なると、カッタ３
２等の工具が加工用対象物３７から離れたり逆にワーク
に食い込んで過負荷で停止したりして、輪郭線に追従で
きなくなり、連続的にバリ取りを行うことができなかっ
た。

【００１５】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
有する問題を解消し、加工用対象物が加工部品毎に教示
用対象物の形状と異なり加工する経路長等が変動する場
合でも、予め定義したプログラムにしたがって連続的に
輪郭線のバリ取り等の加工を行うことができる力制御ロ
ボットを提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による力制御ロボットは、教示用対象物を教
示または数値入力して得た教示データに基づく動作命令
に従い、エンドエフェクタを加工用対象物の表面に目標
押し付け力で押し付けるように制御しながら前記加工用
対象物の表面に沿って前記エンドエフェクタを移動させ
る力制御ロボットにおいて、前記エンドエフェクタが前
記加工用対象物から受ける反力を検出する力覚センサ
と、前記力覚センサで検出した反力が前記教示データに
基づく前記動作命令に適合するように定められた所定反
力範囲にあるか否かを判断し、この所定反力範囲にある
ときに実行中の前記教示データに基づく前記動作命令を
継続することを指示し、この所定反力範囲にないときに
実行中の動作命令を中止して予め次に指定されている動
作命令に従うことを指示する動作命令変更手段とを備え
ることを特徴とする。

【００１７】また、前記動作命令変更手段は、前記力覚
センサで検出した反力が前記所定反力範囲にないと判断
した場合に、判断したときから所定時間の後に、実行中
の動作命令を中止して予め次に指定されている動作命令
に従うことを指示することを特徴とする。

【００１８】また、加工用対象物における動作命令を実
行しようとする位置が、前記教示用対象物のコーナ部の
近傍領域に対応させて設定されたコーナ部判定領域内に
あるか否かを判断するコーナ部領域判断手段を備えるこ
とを特徴とする。

【００１９】また、前記動作命令変更手段は、加工用対
象物における動作命令の目標位置を、前記教示用対象物
の対応する位置に所定量のオフセット量を付加して設定
することを特徴とする。

【００２０】また、前記動作命令変更手段は、加工用対
象物における動作命令の目標位置が前記コーナ部判定領
域内にあり、かつ、前記力覚センサで検出した反力が前
記所定反力範囲にないときに、実行中の動作命令を中止
して予め次に指定されている動作命令に従うことを指示
することを特徴とする。

【００２１】また、前記動作命令変更手段は、前記エン
ドエフェクタが前記コーナ部判定領域を通過し終わるま
でに、前記動作命令変更手段が実行中の動作命令を中止
し次の動作命令に従うことを指示しない場合に、前記エ
ンドエフェクタの停止信号を生成する異常位置検出手段
を有することを特徴とする。

【００２２】また、前記動作命令変更手段は、前記力覚
センサで検出する反力の検出信号波形を所定信号波形と
比較し許容範囲にあるか否かを判断し、許容範囲にない
と判断した場合に前記エンドエフェクタの停止信号を生
成する異常波形検出手段を有することを特徴とする。

【００２３】また、前記教示データは、前記教示用対象
物における一連の複数の教示点を結ぶ線を前記エンドエ
フェクタが等速で移動するように、形成されていること
を特徴とする。

【００２４】

【作用】力覚センサでエンドエフェクタが加工用対象物
から受ける反力を検出し、動作命令変更手段に力覚セン
サによる測定結果を入力する。動作命令変更手段は、力
覚センサで検出した反力が所定反力範囲にあるか否かを
判断し、この所定反力範囲にあるときには、例えばコー
ナ部等に未だ遭遇していないので実行中の動作命令を継
続することを指示し、この所定反力範囲にないときに
は、すなわち反力が大きすぎたり小さすぎたりする場合
には、例えばコーナ部等に遭遇したことになるので実行
中の動作命令を中止し、進行方向を変える等の次に指定
された命令に従うことを指示する。

【００２５】また、円形カッタ等のエンドエフェクタの
場合、例えば円形カッタの底部で検出した反力が所定反
力範囲にないと判断したときから、半径に相当する部分
が経過するまでに所定時間を要するので、判断したとき
から所定時間の後に、実行中の動作命令を中止し次に指
定された命令に従うことを指示する。

【００２６】また、教示用対象物に対する加工用対象物
の進行方向経路誤差４０の分布範囲を想定し、コーナ部
判定領域を設定する。そして、加工用対象物における動
作命令の目標位置が、コーナ部判定領域内にあるか否か
を判断する。

【００２７】実行中の動作命令を中止し次に指定された
命令に従うことを指示することを、力覚センサで検出し
た反力が所定反力範囲にないという条件を満たすだけで
なく、加工用対象物における動作命令を実行しようとす
る位置がコーナ部判定領域内にあるときという条件を加
えることにより、検出した反力が所定反力範囲にないと
判断された場合に、孔等の異常形状の検出等の理由によ
り誤って実行中の動作命令を中止し次に指定された命令
に従うように指示してしまうことを回避することができ
る。

【００２８】また、加工用対象物における動作命令の目
標位置が教示用対象物の対応する位置に所定量のオフセ
ット量を付加して設定される、ようにする。これによ
り、教示用対象物のコーナ部を参照するよりも以前に、
加工用対象物における対応するコーナ部を加工対象とす
ることなく、常に、教示用対象物のコーナ部を参照した
後に加工用対象物のコーナ部を加工対象とすることがで
きる。すなわち、実際には進行方向経路誤差４０の符号
が正であっても負であっても、対象とする加工用対象物
の大小に依らず常に一定の符号であるとして扱うことが
可能になり、この結果、信号処理を簡易に行うことがで
きる。

【００２９】また、前記動作命令変更手段は、前記エン
ドエフェクタが前記コーナ部判定領域を通過し終わるま
でに、前記動作命令変更手段が実行中の動作命令を中止
し次に指定された命令に従うことを指示しない場合に
は、進行方向経路誤差４０が許容範囲を越える加工用対
象物である可能性があり、エンドエフェクタの停止信号
を生成する。

【００３０】力覚センサで検出する反力の検出信号波形
を所定信号波形と比較し許容範囲にあるか否かを判断す
る。許容範囲にないと判断した場合には、加工用対象物
に予期しない孔等の異常形状が形成されている可能性が
あるので、エンドエフェクタの停止信号を生成する。

【００３１】また、教示データを、教示用対象物におけ
る一連の複数の教示点を結ぶ線をエンドエフェクタが略
等速で移動するように、形成する。エンドエフェクタが
停止したりすると、その停止点でエンドエフェクタは過
大な加工などを行うことになるが、このようなことを防
ぐことができる。

【００３２】

【実施例】以下に図面を参照して本発明の力制御ロボッ
トの実施例を説明する。鋳造部品の機械加工における鋳
肌面と機械加工面との間の稜線に生じるバリを取るバリ
取り加工に、力制御ロボットを使用する実施例に基づい
て具体的に説明する。

【００３３】図２は、力制御ロボットの本体１の概略構
成を示す。ロボット本体１は、６自由度の円筒座標型の
ロボットであり、力制御機能を有する。ロボット本体１
において、フロアに固定したベースプレート２の上に旋
回ユニット３が固着されている。旋回ユニット３には回
転自在にコラム４が軸支され、Θ軸が構成されている。
コラム４にはサドル５が摺動自在に設置され、Ｚ軸が構
成されている。サドル５には摺動自在にアーム（図示せ
ず）が配置され、Ｒ軸が構成されている。アームの先端
には手首部７が配置され、α軸、β軸、γ軸の各軸の姿
勢制御軸が構成されている。

【００３４】手首部７の先端には６軸の力覚センサ１０
が配置され、力覚センサ１０の先端にはエンドエフェク
タとしてバリ取り工具１２が取り付けられている。力覚
センサ１０は、バリ取り工具１２が加工用対象物３７か
ら受ける反力を検出する。

【００３５】次に、図１を参照して、本実施例の概略構
成を説明する。ロボット本体１はロボット制御装置１３
によって制御される。ロボット制御装置１３には、教示
用対象物３５を教示して得られた教示データ１４と、こ
の教示データ１４に基づいて作成された所定の動作命令
を実行する動作命令実行手段１５と、力覚センサ１０で
検出した反力に基づき動作命令を変更する動作命令変更
手段１６と、コーナ部領域判断手段１７とを備えてい
る。

【００３６】コーナ部領域判断手段１７は、加工用対象
物３７における動作命令の目標位置が図７に示すコーナ
部判定領域Ｄ内にあるか否かを判断する。コーナ部判定
領域Ｄは、教示用対象物３５に対する加工用対象物３７
の進行方向経路誤差４０の分布範囲を想定し、教示用対
象物３５のコーナ部の近傍領域に対応させて教示データ
１４に基づいてコーナ部３７ａの近傍に設定される。

【００３７】コーナ部領域判断手段１７は動作命令変更
手段１６に接続され、この動作命令変更手段１６は動作
命令実行手段１５へ接続されている。

【００３８】動作命令変更手段１６は、異常位置検出手
段１８と異常波形検出手段１９とを備えている。異常位
置検出手段１８はエンドエフェクタ１２がコーナ部判定
領域を通過し終わるまでに、動作命令変更手段１５が実
行中の動作命令を中止し次に指定された命令に従うこと
を指示しない場合に、エンドエフェクタ１２の停止信号
を生成する。また、異常波形検出手段１９は、力覚セン
サ１０で検出する反力の検出信号波形を所定信号波形と
比較し許容範囲にあるか否かを判断し、許容範囲にない
と判断した場合にエンドエフェクタ１２の停止信号（移
動および工具回転）を生成する。

【００３９】また、動作命令変更手段１６は、加工用対
象物３７における動作命令の目標位置を、教示用対象物
３５の対応する位置に所定量のオフセット量を付加して
設定するようにする。すなわち、図１１および図１２に
示したように、実際の進行方向経路誤差４０は教示用対
象物３５に対して正値の場合もあり負値の場合もある。
本実施例におけるように、所定量のオフセット量を付加
しないと、同じ凸形状のコーナ部３７ａであっても、力
覚センサ１０の信号波形は、図１１の場合と図１２の場
合におけるように進行方向経路誤差４０の符号によって
異なってしまう。そこで本実施例では、加工用対象物３
７における動作命令を実行しようとする位置を、教示用
対象物３５の対応する位置に所定量のオフセット量を付
加し、常に、教示用対象物３５のコーナ部３５ａを参照
した後に加工用対象物３７のコーナ部３７ａを加工対象
とすることができるようにし、信号波形処理を簡易に行
うようにしている。

【００４０】次に、動作命令変更手段１６の作用につい
て説明する。動作命令変更手段１６は、力覚センサ１０
で検出した反力が所定反力範囲にあるか否かを判断し、
この所定反力範囲にあるときに実行中の動作命令を継続
することを動作命令実行手段１５に指示する。一方、こ
の所定反力範囲にないときには、加工用対象物３７にお
ける動作命令を実行しようとする位置がコーナ部判定領
域内にあるとコーナ部領域判断手段１７が判断した場合
に限り、実行中の動作命令を中止し次に指定された命令
に従うことを動作命令実行手段１５へ指示する。また、
この所定反力範囲にないときであって、加工用対象物３
７における動作命令の目標位置がコーナ部判定領域内に
ないときには、異常位置検出手段１８によってはエンド
エフェクタ１２の停止信号が生成される。また、力覚セ
ンサ１０で検出した反力の検出信号波形が所定信号波形
と比較して許容範囲にないと判断した場合には、加工用
対象物３７に予期しない孔等の異常形状が形成されてい
る可能性があるので、異常波形検出手段１９によってエ
ンドエフェクタ１２の停止信号が生成される。

【００４１】図３に、力覚センサ１０で検出した反力の
信号波形をコーナ部３７ａが凸形状の凸コーナ部の場合
（ａ）と、凹形状の凹コーナ部の場合（ｂ）とについて
示す。所定反力範囲は、下限閾値である約０．２ｋｇｆ
と上限閾値である約３ｋｇｆとの間に設定される。凸コ
ーナ部の場合（ａ）には、下限閾値でコーナ部３７ａが
検出され、凹コーナ部の場合（ｂ）には、上限閾値でコ
ーナ部が検出される。

【００４２】図４および図５に、各々凸コーナ部と凹コ
ーナ部において、エンドエフェクタ１２の加工用対象物
３７における位置と力覚センサ１０により検出される信
号波形位置との関係を詳細に示す。図４において、凸コ
ーナ部の場合は、図４（ａ）におけるエンドエフェクタ
１２の位置ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、図４（ｂ）にお
ける波形位置にａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆに対応する。位
置ａ，ｂにおいては、エンドエフェクタ１２は目標押し
付け力で、加工用対象物３７の表面へ押し付けられてい
る。位置ｂを経過直後にコーナ部３７ａに遭遇し、当初
は押し付け対象を失いかけて反力が減少し位置ｃの近傍
で下限閾値を横切る。

【００４３】そこで、次の動作命令に従ってエンドエフ
ェクタ１２は下方に動作し、工具半径分加工用対象物３
７に食い込むため、位置ｅの近傍で過大な反力を生じ
る。その後、力制御手段による押付力一定制御によっ
て、コーナ部３７ａを回りきった位置ｅでは目標押し付
け力で押し付けられるようになっている。同様に、図５
において、凹コーナ部の場合は、図５（ａ）におけるエ
ンドエフェクタ１２の位置ａ，ｂ，ｃ，ｄは、図５
（ｂ）における波形位置のａ，ｂ，ｃ，ｄに対応する。
凹コーナ部の場合には、図５（ａ）のコーナ部３７ａに
おける点Ｋ，Ｌにおいて、エンドエフェクタ１２が加工
用対象物３７に接触するので、位置ａ，ｂ等における反
力よりも大きい反力を受け、図５（ｂ）に示すような波
形信号を示す。

【００４４】図３乃至図５に示したように下限閾値ある
いは上限閾値によって、凸コーナ部あるいは凹コーナ部
が検出されると、下限閾値あるいは上限閾値と交差した
位置が、コーナ部判定領域Ｄ内にあるか否かがコーナ部
領域判断手段１７によって判断される。コーナ部領域判
断手段１７がその位置がコーナ部判定領域Ｄ内にあると
判断した場合に限り、実行中の動作命令を中止し次に指
定された命令に従うことを動作命令実行手段１５へ指示
する。すなわち、エンドエフェクタ１２は、今まで進行
してきた方向への進行を継続するという動作命令の実行
を中止し、進行方向を約９０度だけ変更するという動作
命令を受ける。

【００４５】なお、図６に示すように、凸コーナ部では
エンドエフェクタ１２としてのバリ取り工具がコーナ部
３７ａに到達してから、工具の半径分の大きさ部分が通
過するまでΔＴの時間がかかる。そこで、実際には、エ
ンドエフェクタ１２が進行方向を約９０度だけ変更する
という動作命令を受けるのは、図６（ｂ）に示すよう
に、力覚センサ１０による検出信号が下限閾値を交差し
たときからΔＴの後になるようになっている。このよう
にすることにより、図４（ｂ）の点ｄのように工具半径
分の食い込みによる過大反力を低減させることができ
る。

【００４６】次に、本実施例では、教示データ１４は、
教示用対象物３５における一連の複数の教示点を結ぶ線
をエンドエフェクタ１２が略等速で移動するように、形
成されている、ということについて説明する。まず、説
明をわかりやすくするために、図１３を参照して軌道生
成における一般的なことについて説明する。図１３に示
すように、点Ｐ０から点Ｐ１を経て点Ｐ２まで移動する
場合、図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）のように、位置決
め動作（ａ）、パス動作（ｂ）、コンティニュ動作
（ｃ）の各種動作パターンで行うことが可能である。

【００４７】一方、エンドエフェクタ１２を加工用対象
物３７の表面に目標押し付け力で押し付けるように制御
しながらこの表面に沿ってエンドエフェクタ１２を移動
させる力制御ロボットにおいては、加工用対象物３７の
表面を進行する速度がゼロになったりして変化がある
と、エンドエフェクタ１２は、その位置で加工用対象物
３７に過大な加工を行ってしまうことになる。図１３に
示す位置決め動作（ａ）では、目標軌道上を動作するが
経由点Ｐ１で速度が零になってしまい、停止してしま
う。このため教示点で減速停止するため工具がワークに
食い込んでしまうといった問題がある。また、パス動作
（ｂ）では、エンドエフェクの進行方向の速度は連続で
あるが、経由点Ｐ１近傍で目標軌道をはずれてしまい
う。すなわち、生成される軌道が教示された目標軌道か
らズレるため、ロボットを用いた加工には不都合であ
る。位置決め動作（ａ）あるいはパス動作（ｂ）に対し
て、コンティニュ動作（ｃ）では、開始点と終了点の近
傍を除けば、目標軌道に沿った速度変化がなく連続的に
目標軌道に沿って軌道生成することができる。そこで、
本実施例では、円滑にエンドエフェクタ１２の押し付け
力を制御できるようにするために、コンティニュ動作
（ｃ）のパターンを採用した。

【００４８】以上説明したように、本実施例の構成によ
れば、動作命令変更手段１６を設けたので、加工用対象
物３７が加工部品毎に教示用対象物３５の形状と異なり
加工する経路長等が変動する場合でも、予め定義したプ
ログラムにしたがって連続的に輪郭線のバリ取りを行う
ことができる。

【００４９】また、凸コーナ部の場合、力覚センサ１０
による信号波形が下限閾値と交差してから、所定時間Δ
Ｔの後に実行中の動作命令を中止し次の動作命令に従う
ことを指示するようにしたので、エンドエフェクタ１２
の工具径の大きさに影響されず正確にバリ取り加工作業
を行うことができる。

【００５０】また、加工用対象物３７における動作命令
の目標位置が教示用対象物３５の対応する位置に所定量
のオフセット量を付加して設定されるようにしたので、
進行方向経路誤差４０の符号が正であっても負であって
も、対象とする加工用対象物３７の大小に依らず常に一
定の符号であるとして扱うことが可能になり、信号処理
を簡易に行うことができる。

【００５１】また、コーナ部領域判断手段１７を設けた
ので、加工用対象物３７におけるコーナ部３７ａを確実
に検出することができる。

【００５２】また、異常位置検出手段１８を設けたの
で、進行方向経路誤差４０が許容範囲を越える加工用対
象物を識別することができる。

【００５３】また、異常波形検出手段１９を設けたの
で、孔等の異常形状の検出等の理由により、誤って実行
中の動作命令を中止し次の動作命令に従うように指示し
てしまうことを回避することができる。

【００５４】また、教示データ１４は、コンティニュ動
作（ｃ）のパターンに従うように形成されているので、
円滑にエンドエフェクタ１２の押し付け力を制御するこ
とができる。

【００５５】なお、上述の実施例の説明においては、力
制御ロボットをバリ取り加工に利用する例について説明
したが、本発明はこれに限らず、バリ取り加工以外の加
工においても適用できる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、動作命令変更手段を設けたので、加工用対象物が
加工部品毎に教示用対象物の形状と異なり加工する経路
長等が変動する場合でも、予め定義したプログラムにし
たがって連続的に輪郭線のバリ取り等の加工を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による力制御ロボットの一実施例のブロ
ック図。

【図２】力制御ロボットのロボット本体の概略構成を示
す平面図。

【図３】本発明の実施例において、凸コーナ部（ａ）と
凹コーナ部（ｂ）とにおける力覚センサによる検出波形
を示す図。

【図４】凸コーナ部の場合の作業用対象物におけるエン
ドエフェクタの位置（ａ）と力覚センサによる検出波形
（ｂ）の関係を示す図。

【図５】凹コーナ部の場合の作業用対象物におけるエン
ドエフェクタの位置（ａ）と力覚センサによる検出波形
（ｂ）の関係を示す図。

【図６】エンドエフェクタの半径分の大きさに相当する
移動分を補正することを説明する図。

【図７】コーナ部判定領域を説明する図。

【図８】鋳造部品の機械加工の例を説明する斜視図。

【図９】機械加工におけるバリの発生状況を説明する図
（ａ）およびその部分拡大図（ｂ）。

【図１０】機械加工平面上の輪郭図形としての稜線を説
明するための斜視図。

【図１１】機械加工のバリ取りにおいて、進行方向経路
誤差が正値である場合の教示用対象物と加工用対象物の
関係を示す図。

【図１２】機械加工のバリ取りにおいて、進行方向経路
誤差が負値である場合の教示用対象物と加工用対象物の
関係を示す図。

【図１３】点Ｐ０から点Ｐ１を経て点Ｐ２まで移動する
場合における、位置決め動作（ａ）、パス動作（ｂ）、
コンティニュ動作（ｃ）の各種動作パターンを示す図。

【符号の説明】

１ ロボット本体 １０ 力覚センサ １２ エンドエフェクタ（バリ取り工具） １３ ロボット制御装置 １４ 教示データ １５ 動作命令実行手段 １６ 動作命令変更手段 １７ コーナ部領域判断手段 １８ 異常位置検出手段 １９ 異常波形検出手段 ３５ 教示用対象物 ３５ａ コーナ部 ３７ 加工用対象物 ３７ａ コーナ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉 見 卓 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝 研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平２−303780（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−157904（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−262562（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−289089（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−136904（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 3/00 - 3/04 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】教示用対象物を教示または数値入力して得
   た教示データに基づく動作命令に従い、エンドエフェク
   タを加工用対象物の表面に目標押し付け力で押し付ける
   ように制御しながら前記加工用対象物の表面に沿って前
   記エンドエフェクタを移動させる力制御ロボットにおい
   て、 前記エンドエフェクタが前記加工用対象物から受ける反
   力を検出する力覚センサと、 前記力覚センサで検出した反力が前記教示データに基づ
   く前記動作命令に適合するように定められた所定反力範
   囲にあるか否かを判断し、この所定反力範囲にあるとき
   に実行中の前記教示データに基づく前記動作命令を継続
   することを指示し、この所定反力範囲にないときに実行
   中の動作命令を中止して予め次に指定されている動作命
   令に従うことを指示する動作命令変更手段とを備えるこ
   とを特徴とする力制御ロボット。
2. 【請求項２】前記動作命令変更手段は、前記力覚センサ
   で検出した反力が前記所定反力範囲にないと判断した場
   合に、判断したときから所定時間の後に、実行中の動作
   命令を中止して予め次に指定されている動作命令に従う
   ことを指示することを特徴とする請求項１に記載の力制
   御ロボット。
3. 【請求項３】加工用対象物における動作命令を実行しよ
   うとする位置が、前記教示用対象物のコーナ部の近傍領
   域に対応させて設定されたコーナ部判定領域内にあるか
   否かを判断するコーナ部領域判断手段を備えることを特
   徴とする請求項１に記載の力制御ロボット。
4. 【請求項４】前記動作命令変更手段は、加工用対象物に
   おける動作命令の目標位置を、前記教示用対象物の対応
   する位置に所定量のオフセット量を付加して設定するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の力制御ロボット。
5. 【請求項５】前記動作命令変更手段は、加工用対象物に
   おける動作命令の目標位置が前記コーナ部判定領域内に
   あり、かつ、前記力覚センサで検出した反力が前記所定
   反力範囲にないときに、実行中の動作命令を中止して予
   め次に指定されている動作命令に従うことを指示するこ
   とを特徴とする請求項４に記載の力制御ロボット。
6. 【請求項６】前記動作命令変更手段は、前記エンドエフ
   ェクタが前記コーナ部判定領域を通過し終わるまでに、
   前記動作命令変更手段が実行中の動作命令を中止し次の
   動作命令に従うことを指示しない場合に、前記エンドエ
   フェクタの停止信号を生成する異常位置検出手段を有す
   ることを特徴とする請求項４に記載の力制御ロボット。
7. 【請求項７】前記動作命令変更手段は、前記力覚センサ
   で検出する反力の検出信号波形を所定信号波形と比較し
   許容範囲にあるか否かを判断し、許容範囲にないと判断
   した場合に前記エンドエフェクタの停止信号を生成する
   異常波形検出手段を有することを特徴とする請求項１に
   記載の力制御ロボット。
8. 【請求項８】前記教示データは、前記教示用対象物にお
   ける一連の複数の教示点を結ぶ線を前記エンドエフェク
   タが等速で移動するように、形成されていることを特徴
   とする請求項１に記載の力制御ロボット。