JP3352173B2 - ロボットの制御装置 - Google Patents
ロボットの制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの制御装置に
係わり、特にワークの組付穴に部品を自動的に挿入する
ロボットの制御装置に関する。
係わり、特にワークの組付穴に部品を自動的に挿入する
ロボットの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、産業用ロボットを用いて組付
穴を有するワークに部品を自動的に挿入する組付作業を
行っていた。この際、ロボットハンドに板バネ等を取り
付けた機械式フローティング機構を用いて位置決めを行
っていた。
穴を有するワークに部品を自動的に挿入する組付作業を
行っていた。この際、ロボットハンドに板バネ等を取り
付けた機械式フローティング機構を用いて位置決めを行
っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機械式
フローティング機構を用いた従来の装置においては、重
力方向と逆方向へのフローティングが困難なため、ロボ
ットハンドと部品の重量との合計がフローティング力よ
り大きくなると、組付穴と部品とのかじりが発生し、ワ
ーク、ハンド及び部品が破損するという危険性があっ
た。また、ハンドに把持される部品の重量が異なる場
合、フローティング力の調整が難しいため、重量が等し
い部品のみしか組み付けできないという問題があった。
さらに、部品が組付穴からずれたことを認識することが
できないため、ずれた状態で部品の挿入作業を進めると
ワークや部品等が破損する危険性があった。そこで、本
発明は、上記の組付作業時に発生する従来の技術の問題
点を解決するためになされたものであり、ワークの組付
穴と部品とのかじりを容易に防止することができるロボ
ットの制御装置を提供することを目的としている。ま
た、本発明は、部品の重量を補正することにより異なる
重量の部品をワークの組付穴に組み付けることができる
ロボットの制御装置を提供することを目的としている。
フローティング機構を用いた従来の装置においては、重
力方向と逆方向へのフローティングが困難なため、ロボ
ットハンドと部品の重量との合計がフローティング力よ
り大きくなると、組付穴と部品とのかじりが発生し、ワ
ーク、ハンド及び部品が破損するという危険性があっ
た。また、ハンドに把持される部品の重量が異なる場
合、フローティング力の調整が難しいため、重量が等し
い部品のみしか組み付けできないという問題があった。
さらに、部品が組付穴からずれたことを認識することが
できないため、ずれた状態で部品の挿入作業を進めると
ワークや部品等が破損する危険性があった。そこで、本
発明は、上記の組付作業時に発生する従来の技術の問題
点を解決するためになされたものであり、ワークの組付
穴と部品とのかじりを容易に防止することができるロボ
ットの制御装置を提供することを目的としている。ま
た、本発明は、部品の重量を補正することにより異なる
重量の部品をワークの組付穴に組み付けることができる
ロボットの制御装置を提供することを目的としている。
【０００４】さらに、本発明は、部品がワークの組付穴
からずれたことを認識することができるロボットの制御
装置を提供することを目的としている。
からずれたことを認識することができるロボットの制御
装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、ワークに形成された組付穴にハンドに
より把持された部品を挿入して組み付けるロボットの制
御装置において、部品に作用する反力を検出する力覚セ
ンサと、少なくともワーク面に平行な２軸方向に駆動さ
れロボットのアームとハンドとの間に配置された動作機
構と、力覚センサにより検出した反力の方向に動作機構
を所定量微小変位させる制御手段と、ワーク垂直方向の
反力が所定値以上のとき動作機構により部品を２軸方向
に所定量微小移動させ、このときの反力が所定値以上の
とき、部品のワークへの組み付けを完了と判定する組付
判定手段と、を有することを特徴としている。
めに、本発明は、ワークに形成された組付穴にハンドに
より把持された部品を挿入して組み付けるロボットの制
御装置において、部品に作用する反力を検出する力覚セ
ンサと、少なくともワーク面に平行な２軸方向に駆動さ
れロボットのアームとハンドとの間に配置された動作機
構と、力覚センサにより検出した反力の方向に動作機構
を所定量微小変位させる制御手段と、ワーク垂直方向の
反力が所定値以上のとき動作機構により部品を２軸方向
に所定量微小移動させ、このときの反力が所定値以上の
とき、部品のワークへの組み付けを完了と判定する組付
判定手段と、を有することを特徴としている。
【０００６】このように構成された本発明においては、
ワークに形成された組付穴にハンドにより把持された部
品を挿入して組み付ける際、力覚センサにより部品に作
用する反力を検出し、この反力の作用する方向と同方向
に動作機構により部品を所定量微小変位させる。これに
より、部品の中心位置と組付穴の中心位置との位置ずれ
を修正して部品と組付穴との間で発生するかじりを防止
することができる。また、ワーク垂直方向の反力が所定
値以上のとき部品を２軸方向に所定量微小移動させ、こ
のときの反力が所定値以上のとき、組付判定手段が部品
のワークへの組み付けを完了と判定するようにしている
ので、組付作業の完了を確実に判定できる。
ワークに形成された組付穴にハンドにより把持された部
品を挿入して組み付ける際、力覚センサにより部品に作
用する反力を検出し、この反力の作用する方向と同方向
に動作機構により部品を所定量微小変位させる。これに
より、部品の中心位置と組付穴の中心位置との位置ずれ
を修正して部品と組付穴との間で発生するかじりを防止
することができる。また、ワーク垂直方向の反力が所定
値以上のとき部品を２軸方向に所定量微小移動させ、こ
のときの反力が所定値以上のとき、組付判定手段が部品
のワークへの組み付けを完了と判定するようにしている
ので、組付作業の完了を確実に判定できる。
【０００７】本発明において、好ましくは、制御手段
が、重力による部品の変位を動作機構を駆動して補正す
る重力補正手段を有する。本発明は、好ましくは、更
に、ワーク垂直方向の反力が所定値以上で部品を２軸方
向に移動させたときの２軸方向の反力が所定値以下のと
き、部品が組付穴からずれていると判定して組付穴探索
動作を行う組付穴探索手段を有する。
が、重力による部品の変位を動作機構を駆動して補正す
る重力補正手段を有する。本発明は、好ましくは、更
に、ワーク垂直方向の反力が所定値以上で部品を２軸方
向に移動させたときの２軸方向の反力が所定値以下のと
き、部品が組付穴からずれていると判定して組付穴探索
動作を行う組付穴探索手段を有する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図１乃至図
８を参照して説明する。図１は、本発明のロボットの制
御装置の一実施例を示す全体構成図である。この図１に
示すように、１はロボットハンドであり、このロボット
ハンド１には、ワーク２の組付穴４に挿入され組み付け
られる部品６が把持されている。ここで、この部品６
は、位置決めピン６ａを備えている。８はロボットアー
ムであり、このロボットアーム８とハンド１の間には、
アクチュエータ（サーボモータ）を有するエンドエフェ
クタ１０及び力覚センサ１２がユニット化されて取り付
けられている。１４は、エンドエフェクタ・コントロー
ラであり、このエンドエフェクタ・コントローラ１４に
は、力覚センサ５からの力覚情報が入力され、この入力
情報に基づいて、エンドエフェクタ４に制御指令を出力
する。更に、１６は、ロボット・コントローラであり、
このロボット・コントローラ１６には、組付穴を発見し
た旨の情報が入力され、この入力情報に基づいて、ロボ
ットに部品挿入指令を出力する。
８を参照して説明する。図１は、本発明のロボットの制
御装置の一実施例を示す全体構成図である。この図１に
示すように、１はロボットハンドであり、このロボット
ハンド１には、ワーク２の組付穴４に挿入され組み付け
られる部品６が把持されている。ここで、この部品６
は、位置決めピン６ａを備えている。８はロボットアー
ムであり、このロボットアーム８とハンド１の間には、
アクチュエータ（サーボモータ）を有するエンドエフェ
クタ１０及び力覚センサ１２がユニット化されて取り付
けられている。１４は、エンドエフェクタ・コントロー
ラであり、このエンドエフェクタ・コントローラ１４に
は、力覚センサ５からの力覚情報が入力され、この入力
情報に基づいて、エンドエフェクタ４に制御指令を出力
する。更に、１６は、ロボット・コントローラであり、
このロボット・コントローラ１６には、組付穴を発見し
た旨の情報が入力され、この入力情報に基づいて、ロボ
ットに部品挿入指令を出力する。
【０００９】上記力覚センサ５は、ロボットハンドに作
用するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の反力をそれぞれ検
出するためのものである。ここで、図１に示すように、
ワーク２の面に平行な２軸方向がＸ軸方向及びＹ軸方向
であり、ワーク２の面に垂直な方向がＺ軸方向である。
また、Ａは重力方向を示し、Ｂは組付方向を示してい
る。また、この実施例において、エンドエフェクタ１０
は、図２に示されたように、２軸直交テーブル即ち、Ｘ
軸方向に移動可能なＸ軸テーブル１０ａ及びＹ軸方向に
移動可能なＹ軸テーブル１０ｂにより構成され、これら
の各テーブル１０ａ，１０ｂは、それぞれ独立にアクチ
ュエータにより能動的に駆動される。また、この実施例
においては、部品６の組付方向への移動をアーム８を駆
動することにより行っている。次に、図３により、部品
６の位置決めについて説明する。図３は、部品６の位置
決めピン６ａの中心の位置と組付穴４の中心の位置とが
ずれている状態を示す斜視図である。この図３に示すよ
うに、部品６の位置決めピン６ａの中心の位置と組付穴
４の中心の位置とがずれている場合には、位置決めピン
６ａと組付穴４との接触（Ｃ点により接触している）に
より、位置決めピン６ａに反力（Ｘ軸方向反力ＦKXとＹ
軸方向反力ＦKYとの合力）が発生する。
用するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の反力をそれぞれ検
出するためのものである。ここで、図１に示すように、
ワーク２の面に平行な２軸方向がＸ軸方向及びＹ軸方向
であり、ワーク２の面に垂直な方向がＺ軸方向である。
また、Ａは重力方向を示し、Ｂは組付方向を示してい
る。また、この実施例において、エンドエフェクタ１０
は、図２に示されたように、２軸直交テーブル即ち、Ｘ
軸方向に移動可能なＸ軸テーブル１０ａ及びＹ軸方向に
移動可能なＹ軸テーブル１０ｂにより構成され、これら
の各テーブル１０ａ，１０ｂは、それぞれ独立にアクチ
ュエータにより能動的に駆動される。また、この実施例
においては、部品６の組付方向への移動をアーム８を駆
動することにより行っている。次に、図３により、部品
６の位置決めについて説明する。図３は、部品６の位置
決めピン６ａの中心の位置と組付穴４の中心の位置とが
ずれている状態を示す斜視図である。この図３に示すよ
うに、部品６の位置決めピン６ａの中心の位置と組付穴
４の中心の位置とがずれている場合には、位置決めピン
６ａと組付穴４との接触（Ｃ点により接触している）に
より、位置決めピン６ａに反力（Ｘ軸方向反力ＦKXとＹ
軸方向反力ＦKYとの合力）が発生する。
【００１０】このようにずれが生じている場合には、力
覚センサ１２により上記Ｘ軸方向反力ＦKXとＹ軸方向反
力ＦKYを検出し、これらの反力が共に零となるように、
エンドエフェクタ１０のＸ軸テーブル１０ａ及びＹ軸テ
ーブル１０ｂを移動させる。このときのＸ軸テーブル１
０ａ及びＹ軸テーブル１０ｂの移動方向は、反力の生じ
ている方向、即ち、Ｘ軸方向反力ＦKXとＹ軸方向反力Ｆ
KYの方向と同方向である。このようにして、エンドエフ
ェクタ１０により位置ずれを修正することにより、ワー
ク２と部品６の位置決めピン６ａとの間のかじりの発生
を防止して組付作業を行うことができる。次に、図４に
より、組付作業完了の判定動作について説明する。図４
は、組付動作完了時の状態を示す説明図である。この図
４に示すように、部品６をワーク２の組付穴４へ組付後
も、ロボット本体側であるロボットアーム８により部品
６をワーク２に押付け力ＦZ で押しつけるとＺ軸方向の
反力Ｆkzが発生する。このＺ軸方向の反力Ｆkzを力覚セ
ンサ１２により検出し、この検出値が所定のしきい値Ｆ
1 以上となった時点で、エンドエフェクタ１４をＸ−Ｙ
方向に所定距離移動させる。このとき、力覚センサ１２
によりＸ−Ｙ方向に所定値以上の反力が発生していると
確認した場合には、組付作業完了と判定する。
覚センサ１２により上記Ｘ軸方向反力ＦKXとＹ軸方向反
力ＦKYを検出し、これらの反力が共に零となるように、
エンドエフェクタ１０のＸ軸テーブル１０ａ及びＹ軸テ
ーブル１０ｂを移動させる。このときのＸ軸テーブル１
０ａ及びＹ軸テーブル１０ｂの移動方向は、反力の生じ
ている方向、即ち、Ｘ軸方向反力ＦKXとＹ軸方向反力Ｆ
KYの方向と同方向である。このようにして、エンドエフ
ェクタ１０により位置ずれを修正することにより、ワー
ク２と部品６の位置決めピン６ａとの間のかじりの発生
を防止して組付作業を行うことができる。次に、図４に
より、組付作業完了の判定動作について説明する。図４
は、組付動作完了時の状態を示す説明図である。この図
４に示すように、部品６をワーク２の組付穴４へ組付後
も、ロボット本体側であるロボットアーム８により部品
６をワーク２に押付け力ＦZ で押しつけるとＺ軸方向の
反力Ｆkzが発生する。このＺ軸方向の反力Ｆkzを力覚セ
ンサ１２により検出し、この検出値が所定のしきい値Ｆ
1 以上となった時点で、エンドエフェクタ１４をＸ−Ｙ
方向に所定距離移動させる。このとき、力覚センサ１２
によりＸ−Ｙ方向に所定値以上の反力が発生していると
確認した場合には、組付作業完了と判定する。
【００１１】次に図５により重力補正について説明す
る。図５は重力補正を説明する説明図である。この図５
に示すように、部品６が重量物である場合若しくは剛体
でない場合には、部品重量のため部品６の位置決めピン
６ａの中心位置が重量方向（Ｘ軸方向の逆方向）に変位
する（変位量をＤで示す）。このため、本実施例では、
部品の重量と変位量との関係を予め算出しておき、この
関係を用いて力覚センサ１２からの情報から変位量を算
出する。この変位量を組付作業開始前にエンドエフェク
タ１０のＸ軸テーブル１０ａにより補正することによ
り、部品６の重量により発生する位置決めピン６ａの中
心位置の変位（ずれ）を修正することができる。次に図
６を用いて部品とワークの組付穴との位置ずれ認識につ
いて説明する。図６は部品とワークの組付穴との位置ず
れの状態を説明する説明図である。この図６に示すよう
に、部品６の位置決めピン６ａの先端が、ワーク２の組
付穴４からずれた状態で部品の組付作業を行うと組付方
向ＢであるＺ軸方向にのみワーク２からの反力Ｆkzが作
用する。このため、本実施例では、先ず、上述した組付
作業完了の判定動作を実行する。即ち、検出されたＺ軸
方向の反力Ｆkzが所定のしきい値Ｆ1 以上となった時点
で、エンドエフェクタ１４をＸ−Ｙ方向に所定距離移動
させる。このとき、力覚センサ１２によりＸ−Ｙ方向に
所定値以上の反力が発生していると確認した場合には、
組付作業完了と判定する。ここで、力覚センサ１２によ
りＸ−Ｙ方向に所定値以上の反力（即ち、摩擦力以上の
力）が検出できなければ、部品６の位置決めピン６ａの
先端がワーク２の組付穴４からずれた状態であると判定
（認識）する。
る。図５は重力補正を説明する説明図である。この図５
に示すように、部品６が重量物である場合若しくは剛体
でない場合には、部品重量のため部品６の位置決めピン
６ａの中心位置が重量方向（Ｘ軸方向の逆方向）に変位
する（変位量をＤで示す）。このため、本実施例では、
部品の重量と変位量との関係を予め算出しておき、この
関係を用いて力覚センサ１２からの情報から変位量を算
出する。この変位量を組付作業開始前にエンドエフェク
タ１０のＸ軸テーブル１０ａにより補正することによ
り、部品６の重量により発生する位置決めピン６ａの中
心位置の変位（ずれ）を修正することができる。次に図
６を用いて部品とワークの組付穴との位置ずれ認識につ
いて説明する。図６は部品とワークの組付穴との位置ず
れの状態を説明する説明図である。この図６に示すよう
に、部品６の位置決めピン６ａの先端が、ワーク２の組
付穴４からずれた状態で部品の組付作業を行うと組付方
向ＢであるＺ軸方向にのみワーク２からの反力Ｆkzが作
用する。このため、本実施例では、先ず、上述した組付
作業完了の判定動作を実行する。即ち、検出されたＺ軸
方向の反力Ｆkzが所定のしきい値Ｆ1 以上となった時点
で、エンドエフェクタ１４をＸ−Ｙ方向に所定距離移動
させる。このとき、力覚センサ１２によりＸ−Ｙ方向に
所定値以上の反力が発生していると確認した場合には、
組付作業完了と判定する。ここで、力覚センサ１２によ
りＸ−Ｙ方向に所定値以上の反力（即ち、摩擦力以上の
力）が検出できなければ、部品６の位置決めピン６ａの
先端がワーク２の組付穴４からずれた状態であると判定
（認識）する。
【００１２】このずれ状態を認識した後は、図７に示す
ように、所定の経路Ｅに沿って組付穴検索動作を行ない
ワーク２の組付穴４を検出する。次に図８を用いて、上
述した組付作業の動作内容を総括的に説明する。図８に
おいて、Ｓは各ステップを示す。先ず、Ｓ１において、
ロボットアーム８を組付作業開始点に移動する。これ
は、ロボットコントローラ１６からの動作指令に基づき
行われる。この後、Ｓ２において、部品６の位置決めピ
ン６ａの先端位置の重量方向への変位量を補正する必要
があるか否かを判定する。ここで、部品６の重量が所定
値以上のとき、重量補正要と判定する。重量補正要と判
定された場合には、Ｓ３に進み、上述したように、予め
算出された部品の重量と変位量に基づき、部品６の重量
により発生する位置決めピン６ａの中心位置の変位（ず
れ）を修正することにより、重量補正を行う（図５参
照）。次に、Ｓ４において、ロボットコントローラ１６
によりアーム８を組付方向（Ｚ軸方向）に駆動させ、部
品６の組付方向への移動を開始する。上述したように、
本実施例では、この部品６の組付方向への移動をアーム
８を駆動することにより行っている。
ように、所定の経路Ｅに沿って組付穴検索動作を行ない
ワーク２の組付穴４を検出する。次に図８を用いて、上
述した組付作業の動作内容を総括的に説明する。図８に
おいて、Ｓは各ステップを示す。先ず、Ｓ１において、
ロボットアーム８を組付作業開始点に移動する。これ
は、ロボットコントローラ１６からの動作指令に基づき
行われる。この後、Ｓ２において、部品６の位置決めピ
ン６ａの先端位置の重量方向への変位量を補正する必要
があるか否かを判定する。ここで、部品６の重量が所定
値以上のとき、重量補正要と判定する。重量補正要と判
定された場合には、Ｓ３に進み、上述したように、予め
算出された部品の重量と変位量に基づき、部品６の重量
により発生する位置決めピン６ａの中心位置の変位（ず
れ）を修正することにより、重量補正を行う（図５参
照）。次に、Ｓ４において、ロボットコントローラ１６
によりアーム８を組付方向（Ｚ軸方向）に駆動させ、部
品６の組付方向への移動を開始する。上述したように、
本実施例では、この部品６の組付方向への移動をアーム
８を駆動することにより行っている。
【００１３】次に、Ｓ５において、力覚センサ１２から
力覚情報である各軸方向の反力の値を取得する。さら
に、Ｓ６に進み、Ｚ軸方向の反力ＦKZが所定のしきい値
Ｆ1 以上か否かを判定する。所定値Ｆ1 未満であれば、
かじりを発生している可能性があるため、Ｓ７に進み、
かじりを発生しているか否かを判定する。ここで、Ｘ軸
方向反力ＦKXとＹ軸方向反力ＦKYの少なくとも何れか一
方が所定値以上であれば、かじり、即ち、部品５の位置
決めピン６ａの中心の位置と組付穴４の中心の位置とが
ずれているため、かじりが発生していると判定する。か
じりの発生を判定して場合には、Ｓ８に進み、上述した
かじり解消動作を実行する（図３参照）。即ち、Ｘ軸方
向反力ＦKXとＹ軸方向反力ＦKYが共に零となるように、
エンドエフェクタ１０のＸ軸テーブル１０ａ及びＹ軸テ
ーブル１０ｂをその反力の方向と同方向に移動させて、
部品の位置決めピン６ａとワーク２の組付穴４との位置
ずれを修正し、かじりの発生を解消する。次に、Ｓ６に
おいて、Ｚ軸方向の反力ＦKZが所定のしきい値Ｆ1 以上
と判定された場合には、Ｓ９に進み、上述した組付完了
確認動作を実行する（図４参照）。この組付完了確認動
作は、Ｚ軸方向の反力ＦKZが、所定のしきい値Ｆ1 以上
となった時点で、エンドエフェクタ１４をＸ−Ｙ方向に
所定距離移動させることにより行われる。このとき、力
覚センサ１２によりＸ−Ｙ方向に所定値以上の反力が発
生していると確認した場合には、Ｓ１０に進み、組付作
業完了と判定する。
力覚情報である各軸方向の反力の値を取得する。さら
に、Ｓ６に進み、Ｚ軸方向の反力ＦKZが所定のしきい値
Ｆ1 以上か否かを判定する。所定値Ｆ1 未満であれば、
かじりを発生している可能性があるため、Ｓ７に進み、
かじりを発生しているか否かを判定する。ここで、Ｘ軸
方向反力ＦKXとＹ軸方向反力ＦKYの少なくとも何れか一
方が所定値以上であれば、かじり、即ち、部品５の位置
決めピン６ａの中心の位置と組付穴４の中心の位置とが
ずれているため、かじりが発生していると判定する。か
じりの発生を判定して場合には、Ｓ８に進み、上述した
かじり解消動作を実行する（図３参照）。即ち、Ｘ軸方
向反力ＦKXとＹ軸方向反力ＦKYが共に零となるように、
エンドエフェクタ１０のＸ軸テーブル１０ａ及びＹ軸テ
ーブル１０ｂをその反力の方向と同方向に移動させて、
部品の位置決めピン６ａとワーク２の組付穴４との位置
ずれを修正し、かじりの発生を解消する。次に、Ｓ６に
おいて、Ｚ軸方向の反力ＦKZが所定のしきい値Ｆ1 以上
と判定された場合には、Ｓ９に進み、上述した組付完了
確認動作を実行する（図４参照）。この組付完了確認動
作は、Ｚ軸方向の反力ＦKZが、所定のしきい値Ｆ1 以上
となった時点で、エンドエフェクタ１４をＸ−Ｙ方向に
所定距離移動させることにより行われる。このとき、力
覚センサ１２によりＸ−Ｙ方向に所定値以上の反力が発
生していると確認した場合には、Ｓ１０に進み、組付作
業完了と判定する。
【００１４】Ｓ１０において、Ｘ−Ｙ方向に所定値以上
の反力が発生していないと確認した場合（図６参照）に
は、組付作業完了ではないため、Ｓ１１に進み、所定の
経路Ｅに沿って組付穴検索動作を行ないワーク２の組付
穴４を検出する（図７参照）。次に、本発明の他の実施
例について図９乃至図１４を参照して説明する。図９
は、本発明のロボットの制御装置の他の実施例を示す全
体構成図である。この図９に示すように、２１はロボッ
トハンドであり、このロボットハンド２１には、ワーク
２２の組付穴２４に挿入され組み付けられる部品２６が
把持されている。ここで、この部品２６は、複数のフィ
ン形状のストッパ２６ａを軸方向に備えている。２８は
ロボットアームであり、このロボットアーム２８とハン
ド２１の間には、アクチュエータ（サーボモータ）を有
するエンドエフェクタ３０及び力覚センサ３２がユニッ
ト化されて取り付けられている。３４は、エンドエフェ
クタ・コントローラであり、このエンドエフェクタ・コ
ントローラ３４には、力覚センサ３２からの力覚情報が
入力され、この入力情報に基づいて、エンドエフェクタ
３４に制御指令を出力する。更に、３６は、ロボット・
コントローラであり、このロボット・コントローラ１６
には、組付作業が完了した際次の移動点へ移動要求が出
力され、これによりロボットアーム２８が駆動される。
の反力が発生していないと確認した場合（図６参照）に
は、組付作業完了ではないため、Ｓ１１に進み、所定の
経路Ｅに沿って組付穴検索動作を行ないワーク２の組付
穴４を検出する（図７参照）。次に、本発明の他の実施
例について図９乃至図１４を参照して説明する。図９
は、本発明のロボットの制御装置の他の実施例を示す全
体構成図である。この図９に示すように、２１はロボッ
トハンドであり、このロボットハンド２１には、ワーク
２２の組付穴２４に挿入され組み付けられる部品２６が
把持されている。ここで、この部品２６は、複数のフィ
ン形状のストッパ２６ａを軸方向に備えている。２８は
ロボットアームであり、このロボットアーム２８とハン
ド２１の間には、アクチュエータ（サーボモータ）を有
するエンドエフェクタ３０及び力覚センサ３２がユニッ
ト化されて取り付けられている。３４は、エンドエフェ
クタ・コントローラであり、このエンドエフェクタ・コ
ントローラ３４には、力覚センサ３２からの力覚情報が
入力され、この入力情報に基づいて、エンドエフェクタ
３４に制御指令を出力する。更に、３６は、ロボット・
コントローラであり、このロボット・コントローラ１６
には、組付作業が完了した際次の移動点へ移動要求が出
力され、これによりロボットアーム２８が駆動される。
【００１５】上記力覚センサ３２は、ロボットハンドに
作用するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の反力をそれぞれ
検出するためのものである。ここで、図９に示すよう
に、ワーク２２の面に平行な２軸方向がＸ軸方向及びＹ
軸方向であり、ワーク２２の面に垂直な方向がＺ軸方向
である。ここで、Ｂは組付方向を示している。また、こ
の実施例において、エンドエフェクタ３０は、図１０に
示されたように、上述の図１に示す実施例とは異なり、
３軸直交テーブル即ち、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸テー
ブル３０ａ、Ｙ軸方向に移動可能なＹ軸テーブル３０ｂ
及びＺ軸方向に移動可能なＺ軸テーブル３０ｃにより構
成され、これらの各テーブル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ
は、それぞれ独立にアクチュエータにより能動的に駆動
される。次に本実施例による部品のワークの組付穴への
挿入動作について説明する。ここで、３軸直交テーブル
を有するエンドエフェクタ３０により挿入動作を行う際
には、Ｚ軸方向に押し付け力一定制御を行った状態で組
付穴探索作業が完了していることを前提とする。図１１
は、本実施例による部品のワークの組付穴への挿入動作
を示す説明図である。この図１１に示すように、エンド
エフェクタ３０のＺ軸テーブル３０ｃを駆動させること
により、ワーク２２にＺ軸方向の押し付け力ｆE が作用
する。このとき、エンドエフェクタ３０は、この押し付
け力ｆE とは絶対値が等しく方向が逆の反力ｆ0 を受け
る。
作用するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の反力をそれぞれ
検出するためのものである。ここで、図９に示すよう
に、ワーク２２の面に平行な２軸方向がＸ軸方向及びＹ
軸方向であり、ワーク２２の面に垂直な方向がＺ軸方向
である。ここで、Ｂは組付方向を示している。また、こ
の実施例において、エンドエフェクタ３０は、図１０に
示されたように、上述の図１に示す実施例とは異なり、
３軸直交テーブル即ち、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸テー
ブル３０ａ、Ｙ軸方向に移動可能なＹ軸テーブル３０ｂ
及びＺ軸方向に移動可能なＺ軸テーブル３０ｃにより構
成され、これらの各テーブル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ
は、それぞれ独立にアクチュエータにより能動的に駆動
される。次に本実施例による部品のワークの組付穴への
挿入動作について説明する。ここで、３軸直交テーブル
を有するエンドエフェクタ３０により挿入動作を行う際
には、Ｚ軸方向に押し付け力一定制御を行った状態で組
付穴探索作業が完了していることを前提とする。図１１
は、本実施例による部品のワークの組付穴への挿入動作
を示す説明図である。この図１１に示すように、エンド
エフェクタ３０のＺ軸テーブル３０ｃを駆動させること
により、ワーク２２にＺ軸方向の押し付け力ｆE が作用
する。このとき、エンドエフェクタ３０は、この押し付
け力ｆE とは絶対値が等しく方向が逆の反力ｆ0 を受け
る。
【００１６】図１２は部品の挿入動作時における押し付
け力ｆE 及び反力ｆ0 を示す線図である。この図１２に
示すように、ｔ1 に時点で挿入動作を開始する。このと
き、押し付け力ｆE が、次式（１）となるように、即ち
２倍の押し付け力となるように、エンドエフェクタ３０
によるＺ軸方向の力制御則を切り換える。 ｆE （ｔ1 ）＝ｆE （０）＋｜ｆ0 （０）｜＝２ｆE （０） （１） この挿入動作開始後は、一定時間間隔Δｔ毎に反力ｆ0
を力覚センサ３２により検出（センシング）し、時刻ｔ
におけるエンドエフェクタ３０による押し付け力ｆ
E （ｔ）が、次式となるようにエンドエフェクタ３０を
制御する。 ｆE （ｔ）＝ｆE （ｔ−Δｔ）−（ｆ0 （ｔ）−ｆ0 （ｔ−Δｔ））（２） この実施例においては、このように押し付け力ｆE を設
定して制御することにより、時刻ｔ1 後に、部品の挿入
動作が開始され、それに伴い、押し付け力ｆE及び反力
ｆ0 が徐々に増加する。このようにエンドエフェクタ３
０を制御して部品２６の挿入動作を継続すると、ある時
刻ｔ2 において、押し付け力ｆE は、部品の組付に必要
な挿入力ｆP に到達する。このとき、図１３に示すよう
に、部品２６が組付穴２４に滑り込むため、押し付け力
ｆE 及び反力ｆ0 が図１２に示すように変化する。この
変化を検出したとき、挿入完了とみなし、エンドエフェ
クタ３０の挿入動作を終了する。
け力ｆE 及び反力ｆ0 を示す線図である。この図１２に
示すように、ｔ1 に時点で挿入動作を開始する。このと
き、押し付け力ｆE が、次式（１）となるように、即ち
２倍の押し付け力となるように、エンドエフェクタ３０
によるＺ軸方向の力制御則を切り換える。 ｆE （ｔ1 ）＝ｆE （０）＋｜ｆ0 （０）｜＝２ｆE （０） （１） この挿入動作開始後は、一定時間間隔Δｔ毎に反力ｆ0
を力覚センサ３２により検出（センシング）し、時刻ｔ
におけるエンドエフェクタ３０による押し付け力ｆ
E （ｔ）が、次式となるようにエンドエフェクタ３０を
制御する。 ｆE （ｔ）＝ｆE （ｔ−Δｔ）−（ｆ0 （ｔ）−ｆ0 （ｔ−Δｔ））（２） この実施例においては、このように押し付け力ｆE を設
定して制御することにより、時刻ｔ1 後に、部品の挿入
動作が開始され、それに伴い、押し付け力ｆE及び反力
ｆ0 が徐々に増加する。このようにエンドエフェクタ３
０を制御して部品２６の挿入動作を継続すると、ある時
刻ｔ2 において、押し付け力ｆE は、部品の組付に必要
な挿入力ｆP に到達する。このとき、図１３に示すよう
に、部品２６が組付穴２４に滑り込むため、押し付け力
ｆE 及び反力ｆ0 が図１２に示すように変化する。この
変化を検出したとき、挿入完了とみなし、エンドエフェ
クタ３０の挿入動作を終了する。
【００１７】次に図１４を用いて、上述した部品の挿入
動作の内容を総括的に説明する。図１４において、Ｔは
各ステップを示す。先ず、Ｔ１において、Ｚ軸方向に押
し付け力一定制御を行った状態で組付穴探索作業が完了
している状態である時刻ｔ1 における反力ｆ0 （０）を
検出（センシング）する。この後、Ｔ２において、上記
の式（１）を用いて挿入動作を開始するための押し付け
力ｆE （ｔ1 ）を算出する。このようにして挿入動作が
開始された後、Ｔ３において、一定時間間隔Δｔ毎に反
力ｆ0 （ｔ）を力覚センサ３２により検出（センシン
グ）する。さらに、Ｔ４において、反力の偏差Δｆ
0 （＝ｆ0 （ｔ）−ｆ0 （ｔ−Δｔ））を算出する。次
に、Ｔ５に進み、挿入動作が完了か否かを判定する。こ
の挿入完了の判定は、以下のように行う。即ち、図１２
に示すように、反力の偏差Δｆ0 の符号は、時刻ｔ1 か
ら時刻ｔ2 の間は負であり、時刻ｔ2 から時刻ｔ3 の間
は正であり、時刻ｔ3 で負に変化する。この反力の符号
の変化に着目し、反力の偏差Δｆ0 の符号が、負→正→
負と変化した変化した場合に、即ち、時刻ｔ3 に到達し
た時点において、挿入完了と判定する。
動作の内容を総括的に説明する。図１４において、Ｔは
各ステップを示す。先ず、Ｔ１において、Ｚ軸方向に押
し付け力一定制御を行った状態で組付穴探索作業が完了
している状態である時刻ｔ1 における反力ｆ0 （０）を
検出（センシング）する。この後、Ｔ２において、上記
の式（１）を用いて挿入動作を開始するための押し付け
力ｆE （ｔ1 ）を算出する。このようにして挿入動作が
開始された後、Ｔ３において、一定時間間隔Δｔ毎に反
力ｆ0 （ｔ）を力覚センサ３２により検出（センシン
グ）する。さらに、Ｔ４において、反力の偏差Δｆ
0 （＝ｆ0 （ｔ）−ｆ0 （ｔ−Δｔ））を算出する。次
に、Ｔ５に進み、挿入動作が完了か否かを判定する。こ
の挿入完了の判定は、以下のように行う。即ち、図１２
に示すように、反力の偏差Δｆ0 の符号は、時刻ｔ1 か
ら時刻ｔ2 の間は負であり、時刻ｔ2 から時刻ｔ3 の間
は正であり、時刻ｔ3 で負に変化する。この反力の符号
の変化に着目し、反力の偏差Δｆ0 の符号が、負→正→
負と変化した変化した場合に、即ち、時刻ｔ3 に到達し
た時点において、挿入完了と判定する。
【００１８】Ｔ５において、挿入完了と判定されない場
合には、Ｔ６に進み、時刻ｔにおけるエンドエフェクタ
３０による押し付け力ｆE （ｔ）が、上記の式（２）と
なるようにエンドエフェクタ３０を制御する。この後、
Ｔ３に戻り、挿入が完了するまで同様なステップを繰り
返して実行する。この実施例においては、ワーク２２か
らの反力ｆ0 に応じて、部品の押し付け力ｆE を設定し
ているため、過大な押し付け力の発生を防止し、これに
よりワークや部品等の破損を防止することができる。ま
た、部品の固有の挿入力に関係なく部品の押し付け力ｆ
E を設定することができ、そのため、挿入動作のティー
チング等の工程を削減することができる。また、反力の
偏差の値の符号の変化の状態により、挿入完了を判定し
ているため、リアルタイムで完了検出が可能となり、作
業時間の短縮を図ることができる。さらに、エッドエフ
ェクタ３０単体で部品の挿入動作を行っているため、エ
ンドエフェクタ３４とロボットコントローラ３６との間
の通信が無くなり、通信ディレイが無くなり、通信ディ
レイにより発生する過大な押し付け力の発生を防止でき
る。
合には、Ｔ６に進み、時刻ｔにおけるエンドエフェクタ
３０による押し付け力ｆE （ｔ）が、上記の式（２）と
なるようにエンドエフェクタ３０を制御する。この後、
Ｔ３に戻り、挿入が完了するまで同様なステップを繰り
返して実行する。この実施例においては、ワーク２２か
らの反力ｆ0 に応じて、部品の押し付け力ｆE を設定し
ているため、過大な押し付け力の発生を防止し、これに
よりワークや部品等の破損を防止することができる。ま
た、部品の固有の挿入力に関係なく部品の押し付け力ｆ
E を設定することができ、そのため、挿入動作のティー
チング等の工程を削減することができる。また、反力の
偏差の値の符号の変化の状態により、挿入完了を判定し
ているため、リアルタイムで完了検出が可能となり、作
業時間の短縮を図ることができる。さらに、エッドエフ
ェクタ３０単体で部品の挿入動作を行っているため、エ
ンドエフェクタ３４とロボットコントローラ３６との間
の通信が無くなり、通信ディレイが無くなり、通信ディ
レイにより発生する過大な押し付け力の発生を防止でき
る。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のロボット
の制御装置によれば、ワークの組付穴に部品を組み付け
る際に生じるかじりを防止することができる等、種々の
有用な効果を奏することができる。
の制御装置によれば、ワークの組付穴に部品を組み付け
る際に生じるかじりを防止することができる等、種々の
有用な効果を奏することができる。
【図１】本発明のロボットの制御装置の一実施例を示す
全体構成図
全体構成図
【図２】図１に示す本発明のロボットの制御装置の一実
施例に用いられるエンドエフェクタを示す斜視図
施例に用いられるエンドエフェクタを示す斜視図
【図３】部品の位置決めピンの中心位置と組付穴の中心
位置とがずれている状態を示す説明図
位置とがずれている状態を示す説明図
【図４】組付動作完了時の状態を示す説明図
【図５】重力補正を説明するための説明図
【図６】部品とワークの組付穴との位置ずれを説明する
ための説明図
ための説明図
【図７】組付穴検索動作を説明するための説明図
【図８】本発明の一実施例による組付作業の動作内容を
示すフローチャート
示すフローチャート
【図９】本発明のロボットの制御装置の他の実施例を示
す全体構成図
す全体構成図
【図１０】図９に示す本発明のロボットの制御装置の他
の実施例に用いられるエンドエフェクタを示す斜視図
の実施例に用いられるエンドエフェクタを示す斜視図
【図１１】本発明の他の実施例による部品のワークの組
付穴への挿入動作を示す説明図
付穴への挿入動作を示す説明図
【図１２】本発明の他の実施例による部品の挿入動作時
における押し付け力と反力を示す線図
における押し付け力と反力を示す線図
【図１３】部品のワークの組付穴への挿入完了の状態を
示す説明図
示す説明図
【図１４】本発明の他の実施例による組付作業の動作内
容を示すフローチャート
容を示すフローチャート
１，２１ ロボットハンド ２，２２ ワーク ４，２４ 組付穴 ６，２６ 部品 ６ａ 位置決めピン ２６ａ ストッパ ８，２８ ロボットアーム １０，３０ エンドエフェクタ １２，３２ 力覚センサ １４，３４ エンドエフェクタ・コントローラ １６，３６ ロボット・コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−200638（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−256526（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−19581（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−208514（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23P 19/02 B25J 13/00
Claims (3)
- 【請求項１】 ワークに形成された組付穴にハンドによ
り把持された部品を挿入して組み付けるロボットの制御
装置において、 部品に作用する反力を検出する力覚センサと、 少なくともワーク面に平行な２軸方向に駆動されロボッ
トのアームとハンドとの間に配置された動作機構と、 上記力覚センサにより検出した反力の方向に上記動作機
構を所定量微小変位させる制御手段と、上記ワーク垂直方向の反力が所定値以上のとき上記動作
機構により部品を上記２軸方向に所定量微小移動させ、
このときの反力が所定値以上のとき、部品のワークへの
組み付けを完了と判定する組付判定手段と 、 を有することを特徴とするロボットの制御装置。 - 【請求項２】 上記制御手段が、重力による部品の変位
を上記動作機構を駆動して補正する重力補正手段を有す
ることを特徴とする請求項１記載のロボットの制御装
置。 - 【請求項３】 更に、ワーク垂直方向の反力が所定値以
上で部品を上記２軸方向に移動させたときの２軸方向の
反力が所定値以下のとき、部品が上記組付穴からずれて
いると判定して組付穴探索動作を行う組付穴探索手段を
有する請求項１又は請求項２に記載のロボットの制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23967093A JP3352173B2 (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | ロボットの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23967093A JP3352173B2 (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | ロボットの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0796427A JPH0796427A (ja) | 1995-04-11 |
| JP3352173B2 true JP3352173B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=17048167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23967093A Expired - Fee Related JP3352173B2 (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | ロボットの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3352173B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112453850A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-09 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种精密电连接器的智能盲插装配系统及其使用方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69736348T2 (de) * | 1996-10-24 | 2006-11-30 | Fanuc Ltd. | Roboterkraftsteuersystem mit visuellem sensor für zusammenfügungsarbeiten |
| JPH11123683A (ja) * | 1997-10-22 | 1999-05-11 | Fanuc Ltd | 引き抜き分解機能を有する力制御ロボット |
| DE102008042260B4 (de) * | 2008-09-22 | 2018-11-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur flexiblen Handhabung von Objekten mit einem Handhabungsgerät und eine Anordnung für ein Handhabungsgerät |
| DE102008042261B4 (de) * | 2008-09-22 | 2018-11-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur flexiblen Handhabung von Objekten mit einem Handhabungsgerät und eine Anordnung für ein Handhabungsgerät |
| JP6138722B2 (ja) * | 2014-04-10 | 2017-05-31 | スターテクノ株式会社 | ワーク加工装置 |
| JP6415109B2 (ja) * | 2014-05-23 | 2018-10-31 | スターテクノ株式会社 | ワーク加工装置 |
| JP6592969B2 (ja) | 2015-06-02 | 2019-10-23 | セイコーエプソン株式会社 | 嵌合方法 |
| JP6542629B2 (ja) * | 2015-09-18 | 2019-07-10 | 川崎重工業株式会社 | 加工ツールの位置決め装置及び位置決め方法 |
| WO2022019070A1 (ja) * | 2020-07-21 | 2022-01-27 | 住友重機械工業株式会社 | 係合方法、ロボットシステム、制御装置及びコンピュータプログラム |
| CN114749887A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-07-15 | 精进百思特电动（上海）有限公司 | 一种齿轮装配方法及其装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6119581A (ja) * | 1984-07-04 | 1986-01-28 | ファナック株式会社 | 関節形ロボツト制御方式 |
| JPS61208514A (ja) * | 1985-03-13 | 1986-09-16 | Amada Co Ltd | マニピユレ−タの制御方法 |
| JPH04256526A (ja) * | 1991-02-01 | 1992-09-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 組立部品の位置検出方法 |
| JPH05200638A (ja) * | 1992-01-22 | 1993-08-10 | Mazda Motor Corp | 小物部品の組付方法および装置 |
-
1993
- 1993-09-27 JP JP23967093A patent/JP3352173B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112453850A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-09 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种精密电连接器的智能盲插装配系统及其使用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0796427A (ja) | 1995-04-11 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |