JP4976883B2

JP4976883B2 - マニピュレータシステム

Info

Publication number: JP4976883B2
Application number: JP2007044626A
Authority: JP
Inventors: 大輔西村; 博哉岩間; 茂喜藤原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-02-23
Also published as: JP2008207262A

Description

本発明は、マニピュレータシステム、殊にマニピュレータ（ロボット）への動作教示の機能を有しているマニピュレータシステムに関するものである。

人間が行う操作を基にしてマニピュレータに対する教示コマンドを生成するものが特開２０００−３０８９８５号公報に示されている。これはロボット（マニピュレータ）が置かれた実環境を３次元的にバーチャルに提示する仮想環境の中で、操作対象の仮想物体をフォースフィードバックグローブを装着した人間の手の動きに連動する仮想ハンドによって操作し、この際の人間の手、指の３次元的な位置と速度の観測値及び仮想抗力の観測値を基に教示コマンドを生成するものである。このものは、多点を同時に教示することが求められる人間型ハンドをもつロボットに対する教示を迅速に行うことができる。

しかし、上記のものでは、教示を行なった時の仮想環境の中での仮想ハンドの動き及び仮想ハンドで保持される被組立物の位置や姿勢と、作成された教示コマンドの再生時における実環境の中での実ハンドの動き及び実ハンドで保持される被組立物の位置や姿勢とに差異が生じることが多々あり、この差異に対応することができないものとなっている。
特開２０００−３０８９８５号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、教示を行なった時と教示情報の再生時とに動きや位置に差異がある場合にこれを簡便に補正することができるマニピュレータシステムを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係るマニピュレータシステムは、人間が被組立物に対して行う操作を計測して該計測値を基に作業用のマニピュレータを動かすための教示操作情報を生成する教示操作情報生成手段と、生成された教示操作情報を基に上記被組立物を扱う上記マニピュレータの駆動制御を行う動作制御部とを備えたマニピュレータシステムであって、マニピュレータによる被組立物についての作業状態を計測する作業状態計測手段を備えているとともに、教示時における上記作業状態計測手段での計測値を基にマニピュレータと被組立物の位置・姿勢情報である教示作業状態情報を生成する教示作業状態情報生成部と、前記教示操作情報生成手段によって得られた教示操作情報でマニピュレータを駆動する教示再生時における上記作業状態計測手段での計測値を基にマニピュレータと被組立物の位置・姿勢情報である実作業状態情報を生成する実作業状態情報生成部と、上記実作業状態情報を前記教示作業状態情報と比較して教示再生時の教示操作情報に基づく上記マニピュレータの動きを補正する補正手段とを備え、前記教示操作情報生成手段が教示操作情報を生成するに際して人間が行う操作を計測するための計測手段が、マニピュレータで操作される被組立物に設けた位置及び姿勢検出手段であり、前記作業状態計測手段が、撮像手段と画像処理手段及びマニピュレータが備える接触センサであることに特徴を有している。補正手段によって教示操作情報に対応した教示作業状態情報と実作業状態情報とを一致させる補正制御ができるために、教示再生時の被組立物が教示時とは異なる姿勢や位置となってもこれが補正されるものである。

人間が行う操作に対して粘性負荷を与える粘性付加手段を備えたものとしてもよい。教示中に起こる手ぶれがを防ぐことができるために、手ぶれが教示に反映されてしまうことがない。

マニピュレータは６軸可動テーブル上で被組立物を扱うものであり且つ前記動作制御部は該６軸可動テーブルの駆動も行うものであると、被組立物の位置・姿勢が予め記憶した教示作業状態とは異なる状態であったとしても、各自由度を独立して制御できる６軸可動テーブルで容易に補正制御を行うことができるため、被組立物の組み付けの対応性が広くなる。

上記６軸可動テーブルと上記マニピュレータの少なくとも一方は被組立物に微振動を与える振動付加手段を備えていると、マニピュレータと被組立物の相対位置の誤差分の振幅の振動を与えながら組付け作業を行うことで倣い動作を実現できるために、位置の誤差があっても補正計算無しに組立が可能となる。

被組立物が備えるＩＣタグから被組立物についての情報を読み取る読み取り装置を備えており、前記動作制御部は読み取った情報を基に複数種の教示操作情報が記憶されている記憶部から上記被組立物に対応する教示操作情報を選択して、この教示操作情報を基にマニピュレータを駆動するものであってもよい。複数種の組立に自動で応ずることができるものとなる。

被組立物が備えるＩＣタグから被組立物の寸法情報を読み取る読み取り装置を備えており、前記動作制御部は読み取った寸法情報を基に教示操作情報に基づくマニピュレータの動きを修正するものであってもよい。被組立物の寸法に応じた条件での組立を自動で行うことができる。

動作制御部は教示再生時の再生速度を部分的に可変としているものが好ましい。教示時よりも高速での組立が可能となる。

マニピュレータは被組立物を把持するハンドに複数の接触センサを備えており、前記動作制御部は被組立物の把持中の上記接触センサの出力変化によってハンドによる被組立物を把持する把持力を変化させるものであれば、被組立物を落下させたりすることなく組立を行うことができる。

障害物検出手段を備えて、動作制御部は教示再生時の教示操作情報に基づく上記マニピュレータの動きに該障害物検出手段で検出された障害物を避けるための補正を加えるものであれば、教示時に存在しなかった障害物があっても支障なく組立を行うことができる。

本発明は、人間が行う操作を基にマニピュレータを動かすための教示操作情報を得るために、複雑な動きも容易に教示することができるものであり、しかも教示再生時の被組立物が教示時とは異なる姿勢や位置となってもこれが補正されるために、常に的確な動作を得ることができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、このマニピュレータシステムは、図１に示すように、マニピュレータ制御系１と、マニピュレータ教示系２とで構成されるもので、マニピュレータ１０を動作させるためのマニピュレータ制御系１は、被組立物９を自由度の高いハンドで取り扱う上記マニピュレータ１０と、この系全体を制御する中央演算部１１と、中央演算部１１からの指示信号に基づいてマニピュレータ１０を制御駆動するマニピュレータ制御部１２と、マニピュレータ１０による被組立物９についての作業状態を計測する作業状態認識装置１３と、作業状態認識装置１３の出力から実作業状態情報を生成する実作業状態情報生成部１４、そして記憶部１５とから構成されている。

マニピュレータ教示系２は、人間が被組立物に対して行う操作を計測する教示装置２０と、この教示装置２０によって得られた計測値から教示操作情報を生成する教示操作情報生成部２１と、上記マニピュレータ操作系１の作業状態認識装置１３の出力から教示作業状態情報を生成する教示作業状態情報生成部２４とからなる。

なお、上記実作業状態情報生成部１４と教示作業状態情報生成部２４とは、後述するように同じ教示操作情報に基づいてマニピュレータ１０を動かした時の作業状態認識装置１３の出力からマニピュレータと被組立物の位置・姿勢情報である作業状態情報を生成するものであるために、実体的には一つのものとして構成することができる。

教示操作としては、マニピュレータ１０を人間が遠隔操作してマニピュレータ１０に被組立物を扱わせるマスタースレーブ型と称される形式での教示であってもよいが、ここでは人間が手を使って被組立物を扱う形式での教示について図２に基づいて説明する。図２中のｔは時間変数である。

教示に際しては、人間が被組立物を対象に一連の組立操作を行う。この時、教示装置２０において上記操作を計測し、この計測値を基に教示操作情報生成部２１がタイムスタンプ付きの教示操作情報を生成（Ｓ１）して該教示操作情報をマニピュレータ操作系１の記憶部１５へ送信し、記憶部１５に記憶させる（Ｓ２）。

この教示操作の終了後、教示再生試行（Ｓ３）を行う。これは中央演算部１１が記憶部１５から教示操作情報を取得（Ｓ３２）して、この教示操作情報から目標運動軌跡を生成（Ｓ３３）し、得られた目標運動軌跡に基づいてマニピュレータ制御部１２がマニピュレータ１０を制御駆動（Ｓ３４）することを教示操作情報のタイムスタンプ毎に行うことで、被組立物の組立をマニピュレータ１０が行えるかどうかを試行するものであり、この試行の際に教示作業状態情報生成部２４は、マニピュレータ１０の制御中に作業状態認識装置１３から得られるマニピュレータと被組立物の位置・姿勢に関する計測値からタイムスタンプ付きの教示作業状態情報を生成（Ｓ３５）する。

この際のマニピュレータ１０による被組立物の組立操作が人間による操作と同様に円滑になされるとともに、きちんと組み立てられた時（Ｓ４，Ｓ５）には、中央演算部１１はユニークな教示情報コードを付した教示操作情報と上記教示作業状態情報とをマニピュレータ操作系１の記憶部１５へ送信し、記憶部１５に記憶させる（Ｓ６）。教示再生試行での組立操作がうまくいかない場合は教示操作からやり直す。

そして、上記教示操作情報に基づく教示再生をマニピュレータ１０に行わせる際は、上記教示再生試行の場合と同様に、中央演算部１１が記憶部１５から取得（Ｓ７２）した教示操作情報に基づいてマニピュレータ（ハンドおよびアーム）の目標運動軌跡を生成（Ｓ７３）し、マニピュレータ制御部１２が上記目標運動軌跡に基づいてマニピュレータ１０を駆動制御（Ｓ７４）するものであり、この時、実作業状態情報生成部１４がマニピュレータ制御中に作業状態認識装置１３から得られる計測値を基にタイムスタンプ付きの実作業状態情報を生成（Ｓ７５）する。

そして、教示再生時には、得られたタイムスタンプ付きの実作業状態情報と、記憶部１５から取得した教示作業状態情報とを同じタイムスタンプにおいて中央演算部１１が逐次比較して比較評価値Ｖ（ｔ）を生成（Ｓ７６）し、該比較評価値Ｖ（ｔ）と許容上限値Ｖ＿ｌｉｍｉｔとの比較（Ｓ７７）で該比較評価値Ｖ（ｔ）が許容上限値Ｖ＿ｌｉｍｉｔを越えている時には中央演算部１１は教示操作情報もしくは目標運動軌跡を修正（Ｓ８０）することで、実作業状態情報が教示作業状態情報に一致するようにマニピュレータ１０の動きを補正する。

この処理を新たな実作業状態情報が得られるたびに終了時刻ｔ＿ｅｎｄまで繰り返し行うことで、マニピュレータ１０による被組立物の組立が支障なく行われた教示再生試行時と、現在行われている教示再生時とで、被組立物の位置や姿勢を同じとするのである。

マニピュレータ１０によって被組立物を保持した時の被組立物の位置や姿勢が教示再生試行時と異なっていても、この点が補正された上でマニピュレータ１０による組立操作がなされるために、組立に支障が生じることはない。

人間が被組立物に対して行う操作を計測する教示装置２０としては、たとえば上記操作を行う人間の手に装着されるデータグローブを用いることができる。なお、該データグローブとしては、少なくとも手首の３次元的位置と姿勢と指の関節角度（図３参照）を出力することができるものを用いる。この場合、手先の正確な動きと手首の位置がわかり、同じ自由度・同じ形の人間型ハンドへの教示をティーチングボックスに比べて容易に行うことができるために教示時間を減らすことができる。

教示装置２０としては、撮像手段とこの撮像手段で得られた画像を処理する画像処理手段とからなるものを用いることもできる。この場合においても、画像処理手段は手首及び指の関節の位置を認識してその情報（図４参照）を抽出し、ここから手首の３次元的位置と姿勢と指の関節角度とを得ることができるものを用いる。この場合、データグローブを用いる場合に比して教示者への肉体的負担を小さくすることができる。

人間の手の動きではなく、人間の手によって操作される被組立物の位置や姿勢をセンサーや撮像処理手段及び画像処理手段で検出してここから教示操作情報を得るようにしてもよい。被組立部品の正確な位置情報を入手することができる。なお、上記の複数種の教示装置２０を組み合わせて用いてもよい。

マニピュレータと被組立物の位置・姿勢情報を得るための作業状態認識装置１３としては、撮像手段と画像処理手段を好適に用いることができる。この場合、作業状態認識装置１３による計測値から教示作業状態情報や実作業状態情報を生成するにあたっては、マニピュレータ１０における被組立物を把持するハンドの基準位置（ｘｈ，ｙｈ，ｚｈ）と、ハンド基準面の法線ベクトル（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）とハンドの自由度（θｈ１，θｈ２…）に加え、図５に示す被組立物の重心位置情報（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）と、被組立物の最外形のエッジ角度情報（θL、θR）も生成し、実作業状態情報と教示作業状態情報との比較で比較評価値Ｖ(t)を算出する。そして比較評価値Ｖ(t)が許容値Ｖ_ｌｉｍを越えるために正確に再生されていないと判断される時には、タイムスタンプにそったシーケンシャルな教示操作情報による目標軌跡生成を停止し、目標軌跡補正処理を行う。

ちなみに比較評価値Ｖは次のように求めている。すなわち、教示作業状態情報と実作業状態情報のノルムに重みを乗じて足したものを評価関数（比較評価値）Ｖとすると、被組立物を掴んでいる時、
Ｖ＝ｗ１｜ｘｐ_r(t)−ｘｐ_t(t)｜＋ｗ２｜ｙｐ_r(t)−ｙｐ_t(t)｜＋ｗ３｜ｙｐ_r(t)−ｙｐ_t(t)｜＋ｗ４｜θＬｐ_r(t)−θＬｐ_t(t)｜＋ｗ５｜θＲｐ_r(t)−θＲｐ_t(t)｜
被組立物を掴んでいない時、
Ｖ＝ｗ６｜ｘｈ_r(t)−ｘｈ_t(t)｜＋ｗ７｜ｙｈ_r(t)−ｙｈ_t(t)｜＋ｗ８｜ｙｈ_r(t)−ｙｈ_t(t)｜＋ｗ９｜ｘｓ_r(t)−ｘｓ_t(t)｜＋ｗ１０｜ｙｓ_r(t)−ｙｓ_t(t)｜＋ｗ１１｜ｙｓ_r(t)−ｙｓ_t(t)｜＋ｗ１２｜θｈ１_r(t)−θｈ１_t(t)｜＋ｗ１３｜θｈ２_r(t)−θｈ２_t(t)｜＋…
で求めている。ただし、ｗ１〜ｗ１３は重みパラメータ、末尾_rは教示作業状態情報、末尾_tは実作業状態情報である。

作業状態認識装置１３が上記ハンドに設けた複数の接触センサであり、これら接触センサーの出力情報（計測値）を基に教示作業状態情報や実作業状態情報を生成するにあたっては、ハンドの基準位置（ｘｈ，ｙｈ，ｚｈ）と、ハンド基準面の法線ベクトル（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）とハンドの自由度（θｈ１，θｈ２…）に加え、図６に示すように接触部位ごとの接触力（ｆ１，ｆ２，…）も生成し、実作業状態情報と教示作業状態情報との比較で比較評価値Ｖ(t)を算出する。そして比較評価値Ｖ(t)が許容値Ｖ_ｌｉｍを越えるために正確に再生されていないと判断される時には、タイムスタンプにそったシーケンシャルな教示操作情報による目標軌跡生成を停止し、目標軌跡補正処理を行う。

この場合、物を掴んでいるときの評価関数（比較評価値）Ｖは、
Ｖ＝ｗ１｜ｆ１_r(t)−ｆ１_t(t)｜＋ｗ２｜ｆ２_r(t)−ｆ２_t(t)｜＋…
で求めている。なお、物を掴んでいない時の評価関数は、上記の撮像手段及び画像処理手段で構成した場合と同じ数式で求めている。接触センサを用いる場合、指先一つ一つの作業状態を確認することができるために、細やかな教示情報も正確に再現することができる。

作業状態認識装置１３として、上記の撮像手段及び画像認識手段と、ハンドに設けた接触センサとを併用してもよいのはもちろんである。前者は細やかな補正量が算出できず、接触センサは指先から部品が大きく離れている場合に補正量を算出できないが、両者を組み合わせることで、前者で大まかな位置・姿勢の補正量を計算し、後者の接触センサで細やかな補正量を計算することができるために、大きくずれたときも細やかなズレがあるときにも同時に対応することができる。

図７に示すように被組立物にその部品情報を記したＩＣタグ３を付している場合（被組立物を載せたトレーにＩＣタグを付している場合を含む）、ＩＣタグ３の情報を読み取り装置３０で読み取ることで、次のような処理を行うようにしてもよい。

例えば、他品種少量生産などで単一のマニピュレータ１０が複数種の組立を行う場合、各種毎の教示操作情報を記憶手段１５に記憶させておき、図８に示すように、ＩＣタグ３から読み取ったユニークな教示情報コードに基づいて、上記記憶手段１５から該当する教示操作情報を取得し、その教示操作情報に基づいてマニピュレータ１０を動作させるのである。

異なる教示情報で組み立てる２つ以上の製品を自動的に判断して組み立てることができて、教示時間を減らすことが可能であり、また教示情報を未だ持っていない製品の組立は行わないことになるために、不良が減ることになる。

また、ＩＣタグ３に部品寸法情報を記載しておき、読み取った部品寸法情報に基づき、教示操作情報上の位置や把持の条件や嵌合力の条件を微調整するといったことも可能である。

マニピュレータ１０で被組立物を把持して組立を行う場合、テーブル上で組立作業を行うが、このテーブルとして、図９に示すように６軸可動テーブル４を用いるとともに、６軸可動テーブル４の姿勢制御をマニピュレータ操作系１の中央演算部１１で行うと、組立精度や組立の自由度を高くすることができる。

たとえば、マニピュレータ１０が自由度に制限が多く、被組立物を被挿入物に対して斜め方向に組み付けを行うことが効率の良い組立であるにもかかわらず、これに応ずることができなかったとしても、６軸可動テーブル４側で被挿入物８を傾けることで、上記組み付けを行うことができることになる。また、撮像手段５で部品の位置姿勢情報を取得し、マニピュレータ１０で保持されている被組立物９の位置に合わせて被挿入物８の位置を６軸可動テーブル４側で調整することで、マニピュレータ１０での被組立物９の停止位置精度が十分でない時にも位置精度を向上させることができる。

また、図１０に示すように被組立物９に付した前記ＩＣタグ３に６軸可動テーブル４のテーブル移動量（ｘ，ｙ，ｚ，θ）を書き込んでおけば、被組立物９毎に６軸可動テーブル４（及び被挿入物８）を組立に適切な位置と姿勢に配置することができるために、組立の高速化を図ることができることになる。また補正時の補正時の計算量を減らすことができる。

テーブルは図１１に示すように振動発生装置４０を備えた可動テーブル４’としてもよい。マニピュレータ１０で組み付けを行う時に部品停止位置精度が十分でなくても、被挿入物８が設置された可動テーブル４’に振動を発生させることで組み付け誤差を吸収して組立挿入ができるために、微小な位置の誤差であれば補正計算なしに組立が可能になる。なお、振動機能は、テーブル側にではなく、マニピュレータ１０のハンド側に持たせてもよい。

教示中には存在しなかったが、テーブル上に何らかの障害物７が存在して、教示操作情報に基づいてマニピュレータ１０が最適経路イで動作した時には障害物７に当たってしまうことがある場合が考えられることから、図１２に示すように障害物検出用の環境認識装置（撮像手段）７０を設けて、障害物７が発見された時には、障害物７の位置情報を中央演算部１１に送り、障害物７に干渉しない経路ロを算出させるとよい。障害物７を回避しつつ、人間の動きをトレースすることが可能となる。

図１３に示すように、マニピュレータ１０のハンドに複数の接触センサ６を配して、被組立物９をハンドが把持している間は、上記複数の接触センサの出力を常時監視し、複数の接触センサのうちのいずれかに変化があった場合は被組立物９に滑りが生じたとみなして、ハンドが被組立物９を把持する把持力を教示値よりも増大させるようにすることも好ましい。被組立物９がハンドから滑り落ちることを防ぐことができる。

このほか、人間の動きはその関節の可動枠の関係でマニピュレータ１０の動きよりも制限が多いものとなっていることが通常であり、被組立物の姿勢を反転させることなどは人間が操作したのでは途中で持ちかえることが必要となるのに対して、マニピュレータ１０ではハンドを１８０°回転させるだけで済む場合がある。従って、予め人間が操作したのでは関節などの条件のために複数の操作の連なりとなるものの、マニピュレータ１０では単純な操作で済ませることができる場合の操作情報を予めデータベース化しておき、該当する教示操作があった時には、代用できる操作情報に置き換えてしまうようにしておくことが組立の高速化に有効である。

ところで、人間が行う操作を基に教示操作情報を作成した場合、マニピュレータ１０が動く速度は基本的に人間が操作する時の速度と同じになるが、マニピュレータ１０ではより高速な動きを行わせることが可能であることが多い。

このために、図１４に示すような速度の倍率を変更するための速度ゲージ２５を設けて、教示中に速度ゲージ２５による倍率設定を任意のタイミングで変更することで、直線移動等の特定の動きだけを速めた教示操作情報を得られるようにしておくと、生産性を高めることができる。

教示中にではなく、教示再生試行もしくは教示再生中に上記速度ゲージ２５を操作することでマニピュレータ１０の動作速度を変更するとともに、教示再生が終われば、速度ゲージ２５による速度変更が反映された新たな教示操作情報が記憶部１５に記憶されるようにしてもよい。この場合、動作の教示を、動きと速度とを別々にできるため、局所最適化しやすく、より生産性の高い教示を行うことができる。

速度ゲージ２５による速度変更は、マニピュレータ１０の動作中の一部だけでなく、全体に及ぶようにしてもよく、またマニピュレータ１０のアーム部とハンドとにおいて異なる速度変更を行えるようにしておくことも好ましい。

人間が行う操作に対して粘性負荷を与える粘性付加手段を備えたものとするのも好ましい。これは教示を行う人間に装着して人間の動きにＥＲやＭＲのような機能性流体を利用粘性付加を与えるものを好適に用いることができるが、このほか、水を入れた水槽に腕を入れて組立の教示操作を行うものであってもよい。人間の動きに加わる粘性負荷が教示中に起こる手ぶれを防いで、無用な情報の無い教示操作情報を得ることができる。また、機能性流体を用いる場合、組立物に合わせて粘性を最適に変更できるために、より最適な教示を行うことができる。

このほか、ある組立について、複数の教示操作情報を記憶部１５に記憶させておき、最も生産性が高い教示操作情報で生産を行うものの、なんらかの理由でその教示操作情報に基づく組立では不良率が高くなった場合、２番目に生産性が高い教示操作情報を用いてマニピュレータ１０を動作させるようにすれば組み立てを続行することができる。

以上の各例では、前述のように、人間が手を使って被組立物を扱う形式での教示について説明したが、マニピュレータ１０を人間が遠隔操作してマニピュレータ１０に被組立物を扱わせるマスタースレーブ型のものにおいても適用することができる。なお、この場合の教示再生試行は、教示と同時になされているものとなる。

また、マスタースレーブ型においては、次のような構成を持つものを好適に用いることができる。

すなわち、教示装置２０としてデータグローブを用いる時、マニピュレータ１０のハンドに接触センサを設けるとともに、上記データグローブとしてフォースフィードバック型のものを用いて、上記接触センサの出力情報に基づき、データグローブに仕込んだ対応する位置のアクチュエータが反応して人間の指先を刺激するようにしておくのである。ハンドの指先の動きをよりリアルタイムに且つよりダイレクトに感じ取ることができるために、細やかな教示を短時間に行うことができる。

データグローブに上記アクチュエータに代えてバイブレータを設け、ハンドの接触センサの情報に基づいて対応する位置のバイブレータが動作するようにしたり、データグローブにライトを設けて、接触センサの情報に基づいて対応する位置のライトを点灯させるものであってもよい。アクチュエータを備える場合よりも限定的ではあるが、安価に提供することができる。

本発明の実施の形態の一例を示しており、(a)は同上のブロック図、(b)は同上の概略図である。同上の動作を示すフローチャートである。同上の一例の動作説明図である。同上の他例の動作説明図である。 (a)(b)は同上の動作説明図である。同上の他例の動作説明図である。同上の別の例の概略図である。同上の動作を示すフローチャートである。同上の異なる例の斜視図である。同上の他の例の斜視図である。同上の更に他の例の斜視図である。同上の他の動きを示す斜視図である。同上の別の例の説明図である。 (a)は速度ゲージの斜視図、(b)は速度変更についての説明図である。

符号の説明

１マニピュレータ操作系
２マニピュレータ教示系
１０マニピュレータ

Claims

人間が被組立物に対して行う操作を計測して該計測値を基に作業用のマニピュレータを動かすための教示操作情報を生成する教示操作情報生成手段と、生成された教示操作情報を基に上記被組立物を扱う上記マニピュレータの駆動制御を行う動作制御部とを備えたマニピュレータシステムであって、
マニピュレータによる被組立物についての作業状態を計測する作業状態計測手段を備えているとともに、
教示時における上記作業状態計測手段での計測値を基にマニピュレータと被組立物の位置・姿勢情報である教示作業状態情報を生成する教示作業状態情報生成部と、
前記教示操作情報生成手段によって得られた教示操作情報でマニピュレータを駆動する教示再生時における上記作業状態計測手段での計測値を基にマニピュレータと被組立物の位置・姿勢情報である実作業状態情報を生成する実作業状態情報生成部と、
上記実作業状態情報を前記教示作業状態情報と比較して教示再生時の教示操作情報に基づく上記マニピュレータの動きを補正する補正手段とを備え、
前記教示操作情報生成手段が教示操作情報を生成するに際して人間が行う操作を計測するための計測手段が、マニピュレータで操作される被組立物に設けた位置及び姿勢検出手段であり、
前記作業状態計測手段が、撮像手段と画像処理手段及びマニピュレータが備える接触センサである
ことを特徴とするマニピュレータシステム。
前記動作制御部は前記教示操作情報に基づくマニピュレータの動きを上記作業状態計測手段の出力を参照して修正するものであることを特徴とする請求項１項記載のマニピュレータシステム。
人間が行う操作に対して粘性負荷を与える粘性付加手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のマニピュレータシステム。
前記マニピュレータは６軸可動テーブル上で被組立物を扱うものであり且つ前記動作制御部は該６軸可動テーブルの駆動も行うものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマニピュレータシステム。
上記６軸可動テーブルと上記マニピュレータの少なくとも一方は被組立物に微振動を与える振動付加手段を備えていることを特徴とする請求項４記載のマニピュレータシステム。
被組立物が備えるＩＣタグから被組立物についての情報を読み取る読み取り装置を備えており、前記動作制御部は読み取った情報を基に複数種の教示操作情報が記憶されている記憶部から上記被組立物に対応する教示操作情報を選択して、この教示操作情報を基に前記マニピュレータを駆動するものであることを特徴とする請求項１記載のマニピュレータシステム。
被組立物が備えるＩＣタグから被組立物の寸法情報を読み取る読み取り装置を備えており、前記動作制御部は読み取った寸法情報を基に教示操作情報に基づく前記マニピュレータの動きを修正するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマニピュレータシステム。
前記動作制御部は教示再生時の再生速度を部分的に可変としていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のマニピュレータシステム。
前記マニピュレータは被組立物を把持するハンドに複数の接触センサを備えており、前記動作制御部は被組立物の把持中の上記接触センサの出力変化によってハンドによる被組立物を把持する把持力を変化させるものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のマニピュレータシステム。
障害物検出手段を備えて、前記動作制御部は教示再生時の教示操作情報に基づく上記マニピュレータの動きに上記障害物検出手段で検出された障害物を避けるための補正を加えるものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のマニピュレータシステム。