JP5382359B2 - Robot system - Google Patents

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Description

本発明は、例えばロボットアームとハンドによる把持ワークの嵌合・挿入作業(組み立て作業)において、センサ情報を用いて作業良否、すなわち作業成功/作業失敗を高精度で判定し、かつ作業失敗と判定された場合の作業失敗原因を推定可能なロボットシステムに関する。   In the present invention, for example, in fitting / inserting work (assembly work) of a gripping work by a robot arm and a hand, the work quality, that is, work success / work failure is determined with high accuracy using sensor information, and the work failure is determined. The present invention relates to a robot system capable of estimating the cause of work failure in the case of being performed.

まず、一般的な産業用ロボットについて説明し、次いでこのような産業用ロボットを利用して行われる嵌合・挿入作業における力センサ技術を使用したインピーダンス制御のシステム構成とインピーダンス制御による嵌合・挿入作業の実現方法を説明する。   First, a general industrial robot will be described, and then the system configuration of impedance control using force sensor technology and fitting / insertion by impedance control in fitting / insertion work performed using such an industrial robot. A method for realizing the work will be described.

ここでインピーダンス制御とは、ロボットの手先に外から力を加えた場合に生じる機械的なインピーダンス(慣性、減衰係数、剛性)を、目的とする作業に都合の良い値に設定するための位置と力の制御手法のことである。   Here, the impedance control is a position for setting the mechanical impedance (inertia, damping coefficient, rigidity) generated when an external force is applied to the hand of the robot to a value convenient for the intended work. It is a force control technique.

当該インピーダンス制御には、ロボットの手先にバネやダンパなどの機械要素を取り付けて手先のインピーダンスを変更する受動インピーダンス法と、手先の位置、速度、力などの測定値を用いたフィードバック制御で手先のインピーダンスを変更する能動インピーダンス法がある。   The impedance control includes a passive impedance method in which a mechanical element such as a spring or a damper is attached to the hand of the robot to change the hand impedance, and feedback control using measured values of the hand position, speed, force, etc. There is an active impedance method for changing the impedance.

図1は、従来技術による産業用ロボットの構成図である。図1において、ロボット101は、複数の関節軸とリンクを有するマニピュレータである。ここで、「マニピュレータ」(manipulator)とは、互いに連結された分節で構成し、対象物(部品、工具など)をつかむ(掴む)、又は動かすことを目的とした機械を意味する。マニピュレータの各関節軸には、エンコーダつきの駆動モータが内蔵されており、各関節を独立に駆動することができる。コントローラ102はロボット101の制御部であり、各関節軸駆動モータのエンコーダ信号をもとにフィードバック制御(位置制御系)を構成し、ロボット101の運動を制御するための装置である。可搬式教示操作盤103は、教示者がロボットを手動(JOG)操作したり、動作プログラムを作成・編集したりするためのインターフェイスである。可搬式教示操作盤103は主に操作ボタン群103aと表示画面103bで構成されている。エンドエフェクタ104はロボット101の手首部に設けられる。図1の場合は部品を把持するためのハンド(グリッパ)を取り付けているが、これに限定されず、当該エンドエフェクタにはアプリケーションに応じて様々なツールを取り付けることができる。   FIG. 1 is a block diagram of an industrial robot according to the prior art. In FIG. 1, a robot 101 is a manipulator having a plurality of joint axes and links. Here, the “manipulator” means a machine that is composed of segments connected to each other and that is intended to grab (grab) or move an object (part, tool, etc.). Each joint shaft of the manipulator has a built-in drive motor with an encoder, and each joint can be driven independently. The controller 102 is a control unit of the robot 101 and is a device for controlling the motion of the robot 101 by configuring feedback control (position control system) based on the encoder signals of the respective joint axis drive motors. The portable teaching operation panel 103 is an interface for a teacher to manually (JOG) operate the robot and create / edit an operation program. The portable teaching operation panel 103 mainly includes an operation button group 103a and a display screen 103b. The end effector 104 is provided on the wrist portion of the robot 101. In the case of FIG. 1, a hand (gripper) for gripping a component is attached, but the present invention is not limited to this, and various tools can be attached to the end effector according to the application.

図2はインピーダンス制御された従来技術における産業用ロボットの構成図を示している。6軸力センサ105はロボット101の手首に取り付けられており、XYZ各軸方向の力と各軸回りのモーメントを計測できる。インピーダンス制御部106はコントローラ102内部に構成され、力センサ105と各軸エンコーダからの信号の出力に基づいてフィードバック制御系を構成している。インピーダンス制御部106からは各駆動モータのトルク指令または電流指令が出力され、そのトルク(または電流)指令値をもとにアクチュエータ駆動アンプ部107が各駆動モータに電力を供給する。動作プログラム記憶部108は可搬式教示操作盤103で作成(教示)された動作プログラムをコントローラ内部で記憶する。動作プログラム実行部109は動作プログラム記憶部108に記憶された動作プログラムを解釈・実行し、インピーダンス制御部106に動作指令を与える。ワーク110aはエンドエフェクタ104によって把持される嵌合部品であり、対象ワーク110bは、嵌合・挿入される被嵌合部品である。ワーク固定治具111は、対象ワーク110bを固定する。圧縮空気によってシリンダを駆動してワークを固定するのが一般的である。   FIG. 2 shows a block diagram of an industrial robot in the prior art with impedance control. The 6-axis force sensor 105 is attached to the wrist of the robot 101, and can measure the forces in the XYZ directions and the moments around the axes. The impedance control unit 106 is configured inside the controller 102 and configures a feedback control system based on the output of signals from the force sensor 105 and each axis encoder. The impedance control unit 106 outputs a torque command or a current command for each drive motor, and the actuator drive amplifier unit 107 supplies power to each drive motor based on the torque (or current) command value. The operation program storage unit 108 stores the operation program created (taught) on the portable teaching operation panel 103 in the controller. The operation program execution unit 109 interprets and executes the operation program stored in the operation program storage unit 108 and gives an operation command to the impedance control unit 106. The workpiece 110a is a fitting component that is gripped by the end effector 104, and the target workpiece 110b is a fitting component to be fitted and inserted. The workpiece fixing jig 111 fixes the target workpiece 110b. In general, a cylinder is driven by compressed air to fix a workpiece.

このような制御システムで、ロボット101をインピーダンス制御状態にしてそのパラメータを適切に調整することによって、位置姿勢誤差を許容して部品同士を嵌合することが可能になる。   With such a control system, by setting the robot 101 in the impedance control state and appropriately adjusting the parameters, it becomes possible to allow the parts to be fitted while allowing the position and orientation error.

図3に従来技術におけるインピーダンス制御を実施するための制御ブロック図を示す。図3において、位置制御系106aは、動作プログラム実行部から入力される各関節軸の位置指令とエンコーダから入力される現在位置(フィードバック)とに基づいて、各駆動モータのトルク(または電流指令)をアクチェータ駆動アンプ部107に出力する。Frefは力モーメント指令(力モーメント目標値)、Ffbは力モーメント・フィードバック値である。θrefは動作プログラム実行部109から送られてくる位置指令(関節座標系)であり、また、δθはインピーダンス制御演算部106bが計算する位置修正量である。インピーダンス制御演算部106bでは、まず、FrefとFfbに基づいて、次式にしたがって直交座標系における位置修正量δPが計算される(106c)。   FIG. 3 shows a control block diagram for implementing impedance control in the prior art. In FIG. 3, the position control system 106a is based on the position command of each joint axis input from the operation program execution unit and the current position (feedback) input from the encoder, and the torque (or current command) of each drive motor. Is output to the actuator drive amplifier unit 107. Fref is the force moment command (force moment target value), and Ffb is the force moment feedback value. θref is a position command (joint coordinate system) sent from the operation program execution unit 109, and δθ is a position correction amount calculated by the impedance control calculation unit 106b. First, the impedance control calculation unit 106b calculates a position correction amount δP in the orthogonal coordinate system based on Fref and Ffb according to the following equation (106c).

δP =(Ms2+Ds+K)-1(Fref−Ffb) ・・・(1)
ここで、M,D,Kはそれぞれ、慣性マトリクス、粘性係数マトリクス、剛性マトリクス(バネ定数)である。通常、これらは対角行列として、各軸方向独立なインピーダンス特性を設定する。また、sはラプラス演算子であり、時間に関する一階微分に相当する。
直交座標系における位置修正量δPは、ヤコビ行列J(θ)を用いて次式により関節座標系の位置修正量δθに分解される(106d)。
δP = (Ms 2 + Ds + K) −1 (Fref−Ffb) (1)
Here, M, D, and K are an inertia matrix, a viscosity coefficient matrix, and a stiffness matrix (spring constant), respectively. Usually, these are set as a diagonal matrix, and impedance characteristics independent of each axis are set. Moreover, s is a Laplace operator and corresponds to the first derivative with respect to time.
The position correction amount δP in the orthogonal coordinate system is decomposed into the position correction amount δθ in the joint coordinate system using the Jacobian matrix J (θ) by the following equation (106d).

δθ = J(θ)-1 δP ・・・(2)
このδθをθrefに足し合わせた位置指令θref’を位置制御系106aに与えることによって、外力やモーメントに対して、M,D,Kで指定された特性を保ちながらロボットが動作する。例えば、Kにより外力に対してロボットがバネのように動作し、その際、MおよびDを小さくすることによって軽くスムーズに動作する。
δθ = J (θ) -1 δP (2)
By giving a position command θref ′ obtained by adding δθ to θref to the position control system 106a, the robot operates while maintaining the characteristics designated by M, D, and K with respect to external force and moment. For example, the robot operates like a spring against an external force due to K, and at that time, M and D are reduced to operate lightly and smoothly.

次に、従来技術におけるインピーダンス制御による挿入作業について説明する。
インピーダンス制御によって挿入作業するには、まず、図4(a)に示すように、ロボット101のハンド104で嵌合部品110aを把持し、被嵌合部品110bの穴の軸上に位置合せする。ここで、図4(a)のように、嵌合部品110aの挿入方向をZ軸方向とし、XY平面が当該Z軸に対して垂直となるように、X軸を図示のとおり定義し、X軸およびZ軸に垂直になるようにY軸を定義する。この状態でロボット101を位置制御状態からインピーダンス制御状態に切替え、動作プログラム実行部109から適切な力指令をインピーダンス制御部106に与えることによって、図4(b)に示すように、XY方向の位置誤差やX軸およびY軸回りの回転誤差を吸収しながら、嵌合部品110aを被嵌合部品110bの穴底まで挿入することができる。このとき、一般的には、ワーク同士が接触してから穴底に到達するまでのハンド104の移動量(挿入量)が穴の深さLに一致するかどうかで、作業良否すなわち、作業成功(挿入量が十分)/作業失敗(挿入量が不十分)を判定することができる。ところが、図4(c)に示すように、嵌合部品110aが細い円筒状の端子コネクタで、被嵌合部品110bがピン状の端子コネクタの場合、図4(d)および(e)に示すように、挿入量だけでは作業良否を判定できない状況が発生し得る。すなわち、図4(d)および(e)においては、ハンド104の移動量は共にLで同一あるものの、図4(d)の場合は作業成功、図4(e)の場合は作業失敗と判定されるべきである。
Next, an insertion operation by impedance control in the prior art will be described.
In order to perform the insertion work by impedance control, first, as shown in FIG. 4A, the fitting part 110a is gripped by the hand 104 of the robot 101 and aligned on the axis of the hole of the fitting part 110b. Here, as shown in FIG. 4A, the X axis is defined as shown so that the insertion direction of the fitting part 110a is the Z axis direction and the XY plane is perpendicular to the Z axis. Define the Y axis to be perpendicular to the axis and the Z axis. In this state, the robot 101 is switched from the position control state to the impedance control state, and an appropriate force command is given from the operation program execution unit 109 to the impedance control unit 106, whereby, as shown in FIG. The fitting part 110a can be inserted to the bottom of the fitting part 110b while absorbing the error and the rotation error about the X axis and the Y axis. At this time, in general, whether the movement (insertion amount) of the hand 104 from the contact between the workpieces to the bottom of the hole coincides with the depth L of the hole, whether the operation is good, that is, the operation is successful. It can be determined whether (insertion amount is sufficient) / work failure (insertion amount is insufficient). However, as shown in FIG. 4C, when the fitting part 110a is a thin cylindrical terminal connector and the fitting part 110b is a pin-shaped terminal connector, the parts shown in FIGS. 4D and 4E are shown. As described above, a situation in which the quality of work cannot be determined only by the amount of insertion may occur. That is, in FIGS. 4D and 4E, the movement amount of the hand 104 is both L, but it is determined that the work is successful in the case of FIG. 4D and the work is unsuccessful in the case of FIG. It should be.

作業良否を判定する技術として、特許文献1および特許文献2が開示されている。特許文献1では、作業実行中にセンサからサンプリングしたデータと、予め作成しておいた作業成功時のセンサデータ(許容範囲)を記録した状態監視テーブルとを照合することによって、作業実行状態の正常・異常を判定している。特許文献2では、センサからサンプリングしたデータ(作業状態)に基づいてロボット動作を補正するためのテーブル(動作補正用テーブル)データを自動作成している。   Patent Literature 1 and Patent Literature 2 are disclosed as techniques for determining work quality. In Patent Document 1, normality of a work execution state is obtained by collating data sampled from a sensor during work execution with a state monitoring table in which sensor data (allowable range) at the time of work success is recorded. -An abnormality is judged. In Patent Document 2, table (motion correction table) data for correcting robot motion based on data sampled from a sensor (working state) is automatically created.

特開昭63−89283号公報JP-A-63-89283 特開平8−174456号公報JP-A-8-174456

特許文献1は、状態監視テーブルとして、動作プログラムの各ステップ(例えばMOVEコマンド)実行時の力覚センサおよび触覚センサの出力値の範囲(最小値と最大値)を保持しているだけなので、上述した嵌合・挿入作業のように力覚センサ出力値の範囲が広く(非接触状態から接触状態に変化するため)、ロボットや部品の位置誤差によってセンサ出力値のパターンが上記範囲内で変化する場合には適用できないという問題がある。   Since Patent Document 1 only holds a range of output values (minimum value and maximum value) of the force sensor and the tactile sensor at the time of execution of each step (for example, MOVE command) of the operation program as the state monitoring table, The force sensor output value range is wide (because it changes from the non-contact state to the contact state) as in the fitting / insertion work, and the sensor output value pattern changes within the above range due to the position error of the robot or parts. In some cases, it is not applicable.

特許文献2は、動作補正用テーブルとして、ロボットの位置(軸パラメータ)と力覚センサ値を保持しているので、ロボットの位置に応じて力覚センサ絶対値が変化する原因による作業良否を判定できるようになるが、力覚センサ絶対値には影響を与えない原因による作業良否は判定できないという問題がある。また、教示段階で動作補正用テーブルを自動作成する際、ロボットを手動操作して人間の判断で干渉点、干渉回避点など作業状態(良否)を人為的に作り出しており、実際の生産ラインでロボットが稼動したときの状態を反映したものにはなっていない。そのため、正確に作業良否を判定できないという問題もある。   Since Patent Document 2 holds a robot position (axis parameter) and a force sensor value as an operation correction table, it is determined whether or not the work is good due to a change in the absolute value of the force sensor according to the position of the robot. Although it becomes possible, there is a problem that the quality of work due to a cause that does not affect the force sensor absolute value cannot be determined. In addition, when the motion correction table is automatically created at the teaching stage, the robot is manually operated to manually create work conditions (good / bad) such as interference points and interference avoidance points based on human judgment. It does not reflect the state when the robot is in operation. Therefore, there is also a problem that the quality of work cannot be determined accurately.

上記問題を解決するため、本願発明は、以下の発明のような構成上の特徴を有するものである。
なお、本願出願時の明細書の記載を基礎として、特許請求の範囲の記載が補正され得ることは勿論であるが、その際に、以下の各「発明」の内容を訂正することは予定しない(以下の各「発明」は、本願明細書における開示の要点としての意味を持つ)。
In order to solve the above problems, the present invention has structural features as described below.
Of course, the description of the scope of claims can be amended based on the description of the specification at the time of filing the application, but at that time, the contents of the following “inventions” are not scheduled to be corrected. (Each "invention" below has the meaning as a gist of disclosure in the present specification).

請求項1に係る発明は、産業用ロボットのロボットアームに設けたハンドが把持部品を組み立てる工程において、作業IDで関連付けられた複数の嵌合・挿入作業を予め反復して実施し、作業ID毎に記憶される作業良否及び失敗原因を整理することによって、作業IDに関連付けられた実作業の作業結果の判定および失敗原因の推定を行うシステムであって、ハンドに作用する力を検出する力センサから出力される力センサ信号、および/またはロボットアームに設けた各関節軸駆動モータから出力される位置検出信号に基づいて、予め定義された1つ以上の特徴量パラメータに相当する物理量を各特徴量として抽出する特徴量抽出手段(113)と、作業ID毎に、抽出された各特徴量、および作業成功又は作業失敗のいずれかを示す作業良否並びに作業失敗の原因を含む第1の履歴データを記録する履歴データ記録手段(114;116)と、特徴量存在領域記録手段(123)であって、履歴データ記録手段(114;116)に格納され、作業ID毎に関連付けられた第1履歴データに基づいて、1つ以上の特徴量パラメータの中から最適な特徴量パラメータのセットを選択して、該選択された各特徴量パラメータを座標軸に採用した座標系、および該選択された最適な特徴量パラメータの特徴量の存在範囲に基づく座標系における特徴量存在領域を決定し、記録する特徴量存在領域記録手段(123)と、を備えており、各特徴量存在領域は、第1履歴データに含まれる作業成功を示す作業良否又は作業失敗の原因に関連付けられており、最適な特徴量パラメータのセットは、作業成功を示す作業良否に関連付けられた特徴量存在領域と、作業失敗の原因に関連付けられた各特徴量存在領域との重複領域に基づいて選択されることを特徴とし、これにより、作業良否判定手段(118)において、特徴量存在領域記録手段(123)に記録された特徴量存在領域に基づいて、作業IDで関連付けられた実作業の作業結果の判定および失敗原因の推定を行うことを可能とする。
According to the first aspect of the present invention, in the step of assembling the gripped part by the hand provided on the robot arm of the industrial robot, a plurality of fitting / inserting operations associated with the operation ID are repeatedly performed in advance. Is a system for determining the work result of the actual work associated with the work ID and estimating the cause of failure by organizing the work quality and cause of failure stored in the force sensor for detecting the force acting on the hand Each physical quantity corresponding to one or more feature quantity parameters defined in advance based on a force sensor signal outputted from the robot and / or a position detection signal outputted from each joint axis drive motor provided in the robot arm. Feature quantity extraction means (113) that extracts as a quantity, and for each work ID, a work that indicates each extracted feature quantity and either work success or work failure A history data recording means (114; 116) for recording first history data including pass / fail and cause of work failure, and a feature quantity existing area recording means (123), the history data recording means (114; 116). Based on the first history data stored and associated with each work ID, an optimum feature parameter set is selected from one or more feature parameters and each selected feature parameter is represented as a coordinate axis. And a feature quantity existence area recording means (123) for determining and recording a feature quantity existence area in the coordinate system based on the feature quantity existence range of the selected optimum feature quantity parameter. Each feature quantity existence area is associated with a work pass or fail cause indicating work success included in the first history data, and an optimal feature parameter set. DOO is characterized by being selected on the basis of the overlapping regions of the feature quantity present area associated with the work quality showing a work success, and the feature amounts exist regions associated with the cause of work fails, thereby, The work pass / fail judgment means (118) judges the work result of the actual work associated with the work ID and estimates the cause of failure based on the feature quantity existence area recorded in the feature quantity existence area recording means (123). Make it possible.

請求項2に係る発明においては、さらに、特徴量パラメータの特徴量の存在範囲に基づく特徴量存在領域は、履歴記録データ手段(114;116)に記録された第1履歴データの特徴量の平均値と分散に基づいて、予め指定された存在確率となるように算出されることを特徴とする。   In the invention according to claim 2, the feature amount existence region based on the feature amount existence range of the feature amount parameter is an average of the feature amounts of the first history data recorded in the history record data means (114; 116). Based on the value and the variance, it is calculated to have a pre-specified existence probability.

請求項3に係る発明においては、さらに、作業良否判定手段(118)は、作業IDで関連付けられた実作業について、特徴量抽出手段(113)によって抽出される特徴量のうち選択された最適な特徴量パラメータについての特徴量の座標系におけるプロットが、作業成功を示す作業良否に関連付けられた特徴量存在領域内にのみ含まれる場合には作業成功と判定し、作業失敗の原因に関連付けられた特徴量存在領域内の1つ以上にのみ含まれる場合には、作業失敗と判定するとともに、特徴量存在領域が関連付けられている失敗原因を抽出し、または、作業成功を示す作業良否に関連付けられた特徴量存在領域および作業失敗の原因に関連付けられた各特徴量存在領域の1つ以上に含まれる、若しくは作業成功を示す作業良否に関連付けられた特徴量存在領域および作業失敗の原因に関連付けられた各特徴量存在領域のいずれにも含まれない場合には判定不能と判定し、システムが備える作業良否・原因表示手段(119)によって表示される。
In the invention according to claim 3, the work pass / fail judgment means (118) further selects the optimum work selected from the feature quantities extracted by the feature quantity extraction means (113) for the actual work associated with the work ID. When the plot in the coordinate system of the feature quantity for the feature quantity parameter is included only in the feature quantity existence area associated with the work quality indicating the work success, it is determined that the work is successful, and is associated with the cause of the work failure. if it included only in one or more of the feature quantity present in the region, as well as determined that the work failed to extract the failure cause of the feature amount existence region are associated, or associated with the work quality showing a work success Included in one or more of the feature quantity existence areas associated with the specified feature quantity existence area and the cause of the work failure, or associated with work quality indicating work success If it is not included in any of the feature quantity existence areas and the feature quantity existence areas associated with the cause of the work failure, it is determined that the judgment is impossible, and is displayed by the work quality / cause display means (119) provided in the system. Is done.

請求項4に係る発明においては、さらに、作業良否判定手段(118)は、プロットが、作業失敗の原因に関連付けられた特徴量存在領域内の2つ以上にのみ含まれる場合には、プロットを含んでいる特徴量存在領域が関連付けられている2つ以上の失敗原因のすべてを抽出して、作業良否・原因表示手段(119)によって2つ以上の失敗原因が表示される。
In the invention according to claim 4, the work quality determination means (118) further determines the plot when the plot is included only in two or more of the feature amount existence regions associated with the cause of the work failure. comprise feature quantity existing region has is to extract all of the two or more failure cause is associated, two or more failure cause is displayed by the work quality, cause the display means (119).

請求項5に係る発明においては、作業良否判定手段(118)が作業成功と判定した場合であって、作業成功を示す作業良否に関連付けられた特徴量存在領域と、作業失敗の原因に関連付けられた各特徴量存在領域とに重複領域がある場合には、該重複領域の大きさと作業成功を示す作業良否に関連付けられた特徴量存在領域の大きさとに基づいて、作業成功時の判定の確からしさを算出し、作業良否・原因表示手段(119)によって、さらに判定の確からしさが表示されるように構成される。
In the invention according to claim 5, in a case where the work quality determination unit (118) is determined to work successfully, a feature amount present area associated with the work quality showing a work success, associated with the cause of the working failure and if there are duplicate region and the characteristic values existing region, based on the size of the overlapping area size and the task feature quantity present area associated with the work quality indicating success, certainly in the determination of when working success The likelihood is calculated, and the work quality / cause display means (119) further displays the probability of determination.

請求項6に係る発明においては、さらに、複数の特徴量抽出手段(113)によって抽出される特徴量についての1つ以上の特徴量パラメータは、位置検出信号から算出される把持部品の挿入量と、力センサ信号における時間微分のピーク値と、挿入量と力センサ信号から算出される挿入時仕事量と、ロボットアームの各関節軸駆動モータの位置検出信号から算出されるハンドの姿勢角の変化量とのいずれか1つ以上を含む。   In the invention according to claim 6, the one or more feature amount parameters for the feature amount extracted by the plurality of feature amount extracting means (113) are the insertion amount of the gripping component calculated from the position detection signal. , Peak value of time differentiation in force sensor signal, work amount at insertion calculated from insertion amount and force sensor signal, and change in posture angle of hand calculated from position detection signal of each joint axis drive motor of robot arm Including any one or more of the quantities.

請求項7に係る発明においては、さらに、履歴記録データ手段(114;116)は、作業IDで関連付けられた実作業について、特徴量抽出手段(113)によって抽出される特徴量と作業良否判定手段(118)によって判定された作業良否と推定された失敗原因とを含む第2の履歴データを追加的に記録するように構成され、特徴量存在領域記録手段(123)は、履歴データ記録手段(114;116)に格納された第1履歴データおよび第2履歴データに基づいて、各特徴量存在領域を更新することができる。
In the invention according to claim 7, the history record data means (114; 116) further includes the feature quantity extracted by the feature quantity extraction means (113) and the work quality determination means for the actual work associated with the work ID. The second history data including the work quality determined by (118) and the estimated cause of failure is additionally recorded, and the feature amount existence area recording unit (123) includes a history data recording unit (123). 114; 116), each feature amount existence region can be updated based on the first history data and the second history data.

請求項8に係る発明においては、さらに、最適な特徴量パラメータのセットは、1つ以上の特徴量パラメータのうち所定数の特徴量パラメータのセットの中から、作業成功を示す作業良否に関連付けられた特徴量存在領域と作業失敗の原因に関連付けられた各特徴量存在領域との重複領域が存在しない、または重複領域が最も小さくなる特徴量パラメータのセットが選択される。
In the invention according to claim 8, the optimum feature parameter set is further associated with the quality of the work indicating the work success from the predetermined number of feature parameter parameters among the one or more feature parameter. A set of feature amount parameters is selected in which there is no overlapping region between the feature amount existing region and each feature amount existing region associated with the cause of the work failure or the overlapping region is the smallest.

請求項9に係る発明においては、さらに、重複領域が存在しない特徴量パラメータのセットが複数ある場合には、作業成功を示す作業良否に関連付けられた特徴量存在領域と作業失敗の原因に関連付けられた各特徴量存在領域との中心間の距離に基づいて、最適な特徴量パラメータのセットが選択される。
In the invention according to claim 9, further, when the set of the feature parameters overlap region is not present there is more than one associated with the cause of the work fails characterized abundance area associated with the work quality showing a work success An optimum feature parameter set is selected based on the distance between the centers of the feature parameter existing regions.

請求項10に係る発明においては、さらに、重複領域が存在しない特徴量パラメータのセットがない場合には、所定数をインクリメントし、該インクリメントした数の特徴量パラメータのセットの中から、作業成功を示す作業良否に関連付けられた特徴量存在領域と作業失敗の原因に関連付けられた各特徴量存在領域との重複領域が存在しない、または重複領域が最も小さくなる特徴量パラメータのセットが選択される。
In the invention according to claim 10, when there is no feature parameter set that does not have an overlapping region, the predetermined number is incremented, and the successful operation is performed from the incremented feature parameter set. A feature parameter set is selected in which there is no overlap area between the feature quantity existence area associated with the indicated work quality and each feature quantity existence area associated with the cause of the work failure or the overlap area is the smallest.

本発明の実施例は、テスト運転工程において、1つ以上の特徴量パラメータに関する履歴データと、テスト運転時に教示調整員の判断によって得られた作業良否と失敗原因の履歴データとを含む複数のデータをテーブルに格納し、その際さらに、作業成功時の特徴量存在範囲と作業失敗時の特徴量存在範囲とを失敗原因ごとに算出しておく。   According to an embodiment of the present invention, in the test operation process, a plurality of data including history data relating to one or more feature amount parameters and work quality and failure cause history data obtained by judgment of the teaching coordinator during the test operation. Are stored in the table, and at that time, the feature amount existence range at the time of work success and the feature amount existence range at the time of work failure are calculated for each cause of failure.

これにより、実運転工程において、当該算出された作業成功時の特徴量存在範囲と作業失敗時の特徴量存在範囲とに基づいて、様々な原因に依存する作業良否を正確に判定できるという効果を奏するものである。   Thereby, in the actual operation process, based on the calculated feature amount existence range at the time of successful work and the feature amount existence range at the time of work failure, it is possible to accurately determine the quality of work depending on various causes. It is what you play.

また本発明は、作業失敗時には、ロボットを停止させ、挿入不良となった半製品が後工程に流れることを防止することができる。そして、その失敗原因もライン監視員に提示するので、生産ラインを速やかに復旧できるという効果も奏する。
さらに本発明は、特徴量存在範囲の重なり度合いに応じて作業成功時の判定の確からしさを算出して表示するので、判定の信頼性を客観的に把握できるという効果も奏する。
Further, according to the present invention, when the operation fails, the robot is stopped, and the semi-finished product having the insertion failure can be prevented from flowing to the subsequent process. Since the cause of the failure is also presented to the line supervisor, the production line can be quickly restored.
Furthermore, the present invention calculates and displays the probability of determination at the time of successful work in accordance with the degree of overlap of the feature amount existence ranges, so that the determination reliability can be objectively grasped.

さらに、本発明は、テスト運転時の履歴データから最適な特徴量パラメータを選択することにより、様々な原因に依存する作業良否を正確に判定できるという効果も奏する。
さらに、本発明は、作業実行時に取得する作業良否および失敗原因を含むデータを履歴データとしてフィードバックすることにより、様々な原因に依存する作業良否を正確に判定できるという効果も奏する。
Furthermore, the present invention also has an effect that the quality of work depending on various causes can be accurately determined by selecting the optimum feature parameter from the history data during the test operation.
Furthermore, the present invention also has an effect of accurately determining work quality depending on various causes by feeding back data including work quality and failure cause acquired at the time of work as history data.

従来技術における一般的な作業用ロボットの構成図Configuration diagram of a general working robot in the prior art 従来技術におけるインピーダンス制御された産業用ロボットの構成図Configuration diagram of impedance controlled industrial robot in the prior art 従来技術におけるインピーダンス制御のブロック図Block diagram of impedance control in the prior art 従来技術のインピーダンス制御における嵌合・挿入作業の作業良否(成功/失敗)を説明する図The figure explaining the quality (success / failure) of fitting / inserting work in impedance control of the prior art 本発明の実施例の嵌合・挿入作業時の作業良否判定装置の構成図The block diagram of the work quality determination apparatus at the time of the fitting / insertion work of the Example of this invention 本発明の実施例の嵌合・挿入作業時の移動(挿入)量と作用力の時間応答を説明する図The figure explaining the time response of the amount of movement (insertion) at the time of fitting and insertion work of the example of the present invention, and acting force 本発明の実施例の把持部品を組み立てる工程における作業良否の判定および失敗原因の推定を行う全体ステップを説明するフローチャートThe flowchart explaining the whole step which judges the quality of work in the process of assembling the gripping parts of the example of the present invention, and presumes the cause of failure. 本発明の実施例の特徴量履歴テーブルおよび作業良否・原因履歴テーブルを説明する図The figure explaining the feature-value log | history table and work quality / cause log | history table of an Example of this invention 本発明の実施例の作業失敗状況1とその特徴量の傾向を説明する図The figure explaining the tendency of the work failure situation 1 of the Example of this invention, and its feature-value 本発明の実施例の作業失敗状況2とその特徴量の傾向を説明する図The figure explaining the tendency of the work failure situation 2 of the Example of this invention, and its feature-value 本発明の実施例の作業失敗状況3とその特徴量の傾向を説明する図The figure explaining the tendency of the work failure situation 3 of the Example of this invention, and its feature-value 本発明の実施例の作業失敗状況4とその特徴量の傾向を説明する図The figure explaining the tendency of the work failure situation 4 of the Example of this invention, and its feature-value 本発明の実施例の特徴量の数(種類)と作業良否判定の確からしさの傾向を説明する図The figure explaining the tendency of the number (type) of feature-values of the Example of this invention and the probability of work quality determination 本発明の実施例における最適な特徴量パラメータを選択するステップを説明するフローチャートThe flowchart explaining the step which selects the optimal feature-value parameter in the Example of this invention. 本発明の実施例における作業成功時の特徴量存在範囲と作業失敗時の特徴量存在範囲を説明する図The figure explaining the feature-value existence range at the time of work success in the Example of this invention, and the feature-value existence range at the time of work failure

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施の形態は、ロボットハンドによる把持ワークの組み立てとして、嵌合・挿入作業時の作業良否(成功/失敗)を判定し、作業失敗時の場合には作業失敗原因を推定することを可能とする作業結果判定を行うロボットシステムである。   In this embodiment, as assembly of a gripping work by a robot hand, it is possible to determine work quality (success / failure) at the time of fitting / insertion work, and to estimate the cause of work failure in the case of work failure This is a robot system that performs work result determination.

図5は、本発明に係わる嵌合・挿入作業時の作業良否判定装置の構成図である。同図において、図1から図3と同一名称には同一符号を付けており、重複説明を省略する。
図5において、作業良否判定装置112は、ロボットコントローラ102に実装される構成、すなわち特徴量抽出部113、特徴量履歴記録部114、作業良否・原因履歴記録部116、特徴量存在範囲算出部117、および作業良否判定部118に係る部分と、可搬式教示操作盤103に実装される構成、すなわち作業良否・原因入力部115および作業良否・原因表示部119に係る部分とを備えている。
FIG. 5 is a configuration diagram of a work quality determination apparatus during fitting / insertion work according to the present invention. In this figure, the same reference numerals are assigned to the same names as those in FIGS.
In FIG. 5, the work quality determination device 112 is configured to be implemented in the robot controller 102, that is, a feature amount extraction unit 113, a feature amount history recording unit 114, a work quality / cause history recording unit 116, and a feature amount existence range calculation unit 117. , And a part related to the work quality determination unit 118 and a configuration mounted on the portable teaching operation panel 103, that is, a part related to the work quality / cause input unit 115 and the work quality / cause display unit 119.

なお、本実施例においては、上記各構成要素が同一の作業良否判定装置112に含まれる構成としているが、これに限定されることはなく、例えば各構成要素がそれぞれ別の装置に含まれ、各装置間でデータを受け渡すように構成することもできる。   In the present embodiment, each of the above components is included in the same work quality determination device 112, but is not limited to this, for example, each component is included in a separate device, It can also be configured to pass data between devices.

作業良否判定装置112は、当該装置112が備えるプロセッサにより、各構成113から119に対し、以下に説明する処理を実行させることができる。
特徴量抽出部113は、力センサ信号とロボットアームの各関節軸駆動モータの位置検出信号から特徴量パラメータに基づく特徴量を抽出する。
The work quality determination device 112 can cause each of the components 113 to 119 to execute processing described below by a processor included in the device 112.
The feature amount extraction unit 113 extracts a feature amount based on the feature amount parameter from the force sensor signal and the position detection signal of each joint axis drive motor of the robot arm.

なお、本実施例の作業結果判定システムでは、特徴量パラメータは、1つ以上あり、任意の数のパラメータのセットを予め選択することもできる。具体的な特徴量パラメータとその抽出方法については後述する。   In the work result determination system according to the present embodiment, there are one or more feature amount parameters, and an arbitrary number of parameter sets can be selected in advance. Specific feature parameter and its extraction method will be described later.

特徴量履歴記録部114は、テスト運転時に作業を繰り返し反復して実行したときの特徴量の履歴データを記憶する。作業良否・原因入力部115は、テスト運転時に作業を繰り返し実行したときに人間(教示調整員)が判断した作業良否や失敗原因の入力を受ける。可搬式教示操作盤103のキー103aや表示画面103b(タッチパネル式)を操作して情報を入力することができる。作業良否・原因履歴記録部116は、作業良否・原因入力部115から入力された作業良否や失敗原因の履歴データを、プログラム実行ステップIDおよび作業日時と共に記録する。特徴量存在範囲算出部117は、特徴量履歴記録部114に記録されている履歴データと作業良否・原因履歴記録部116に記録されている履歴データから、作業成功時および作業失敗時の特徴量パラメータに基づく特徴量の存在範囲を算出する。作業良否判定部118は、作業実行時に特徴量抽出部113から得られる特徴量と特徴量存在範囲算出部117で算出され特徴量存在範囲記録部122に記録された複数の存在範囲をもとに、特徴量存在領域を決定し、特徴量存在領域記録部123に記録して、作業成功または作業失敗とその原因を判断する。作業良否の詳細な判断方法については後述する。作業良否・原因表示部119は、作業良否判定部118によって判断された作業良否や失敗原因を可搬式教示操作盤103の表示画面103bに表示することができる。当該表示に基づいて、生産ラインの監視員は、作業良否を視覚的に把握することができ、作業失敗時は表示された失敗原因をもとに速やかにラインを復旧できる。   The feature amount history recording unit 114 stores feature amount history data when the operation is repeatedly performed repeatedly during the test operation. The work quality / cause input unit 115 receives an input of work quality or cause of failure determined by a human (teaching coordinator) when the work is repeatedly executed during the test operation. Information can be input by operating the keys 103a and the display screen 103b (touch panel type) of the portable teaching operation panel 103. The work quality / cause history recording unit 116 records the work quality / failure cause history data input from the work quality / cause input unit 115 together with the program execution step ID and the work date and time. The feature amount existence range calculation unit 117 uses the history data recorded in the feature amount history recording unit 114 and the history data recorded in the work quality / cause history recording unit 116 to determine the feature amount at the time of work success and work failure. The feature value existence range based on the parameter is calculated. The work pass / fail determination unit 118 is based on the feature amount obtained from the feature amount extraction unit 113 at the time of performing the work and a plurality of existence ranges calculated by the feature amount existence range calculation unit 117 and recorded in the feature amount existence range recording unit 122. The feature amount existence area is determined and recorded in the feature amount existence area recording unit 123, and the success or failure of the work and the cause thereof are determined. A detailed method for determining whether the work is good or bad will be described later. The work quality / cause display unit 119 can display the work quality / failure cause determined by the work quality determination unit 118 on the display screen 103 b of the portable teaching operation panel 103. Based on the display, the production line supervisor can visually grasp the quality of the work and can quickly restore the line based on the displayed cause of failure when the work fails.

つぎに、上記で説明した作業良否判定装置の動作原理を詳しく説明する。
図6はロボット101をインピーダンス制御状態にして、動作プログラム実行部109で嵌合・挿入動作を実行したときの挿入方向(Z方向)の作用力Ffbと移動量Pfbの時間応答を示している。時刻T1で嵌合部品110aと被嵌合部品110b同士が接触して嵌合し、時刻T1以降に挿入が始まり、時刻T2で嵌合部品110aもしくは被嵌合部品110bが穴底に接触し、時刻T3で挿入が完了している。図5の特徴量抽出部113では、図6に示した位置(移動量)と力(作用力)の応答から、挿入量L、作用力の時間微分のピーク値、挿入時の仕事量W、姿勢角の変化量などの特徴量パラメータに基づく特徴量を抽出する。挿入量Lは時刻T3の移動量Z2から時刻T1の移動量Z1を引き算することによって算出する。作用力の時間微分のピーク値については、作用力の時間微分を求めその最大値を算出する。挿入時の仕事量Wについては、まず、移動量を時間微分して挿入速度を求め次式にもとづいて算出する。
Next, the operation principle of the work quality determination device described above will be described in detail.
FIG. 6 shows the time response of the acting force Ffb in the insertion direction (Z direction) and the movement amount Pfb when the robot 101 is in the impedance control state and the operation program execution unit 109 executes the fitting / insertion operation. At time T1, the fitting part 110a and the fitting part 110b come into contact with each other, and the insertion starts after time T1, and at time T2, the fitting part 110a or the fitting part 110b comes into contact with the bottom of the hole. Insertion is completed at time T3. In the feature amount extraction unit 113 in FIG. 5, from the response of the position (movement amount) and force (acting force) shown in FIG. 6, the insertion amount L, the peak value of the time derivative of the acting force, the work amount W at the time of insertion, A feature quantity based on a feature quantity parameter such as a change amount of a posture angle is extracted. The insertion amount L is calculated by subtracting the movement amount Z1 at time T1 from the movement amount Z2 at time T3. For the peak value of the time derivative of the acting force, the time derivative of the acting force is obtained and the maximum value is calculated. Regarding the work amount W at the time of insertion, first, the amount of movement is differentiated with respect to time to obtain the insertion speed and is calculated based on the following equation.

仕事量W=∫(挿入速度×作用力)dt ・・・(3)
なお、式(3)の積分区間は時刻T1からT3までである。姿勢角の変化量については、挿入完了時(時刻T3)の把持ワーク(嵌合部品110a)の姿勢角から、挿入開始時(時刻T1)の姿勢角を引き算することによって算出する。
Work W = ∫ (insertion speed × acting force) dt (3)
In addition, the integration interval of Formula (3) is from time T1 to T3. The change amount of the posture angle is calculated by subtracting the posture angle at the start of insertion (time T1) from the posture angle of the gripping work (fitting part 110a) at the time of completion of insertion (time T3).

なお、本発明の実施例において、特徴量パラメータとして挿入量、力微分ピーク、仕事量、姿勢角を用いて説明しているが、これに限定されない。
次に、図7とともに本発明の実施例の把持部品を組み立てる工程における作業良否の判定および失敗原因の推定を行う全体工程を時系列によるステップ順に説明する。
In the embodiments of the present invention, the insertion amount, the force differential peak, the work amount, and the posture angle are described as the feature amount parameters, but the present invention is not limited to this.
Next, with reference to FIG. 7, an overall process for determining the quality of work and estimating the cause of failure in the process of assembling the gripping part according to the embodiment of the present invention will be described in the order of steps in time series.

全体工程は、大きくテスト運転工程(S701からS703)、実作業工程(S706およびS707)で構成される。また、テスト運転工程後、実作業工程を開始する際に、特徴量の存在範囲を算出し(S704)、特徴量存在領域の定義を行うことが必要であるが(S705)、この工程は後述するように実作業工程の中で動的に行うことも可能である。   The overall process is largely composed of a test operation process (S701 to S703) and an actual work process (S706 and S707). Further, when starting the actual work process after the test operation process, it is necessary to calculate the existence range of the feature quantity (S704) and define the feature quantity existence area (S705). This process will be described later. It is also possible to perform it dynamically in the actual work process.

テスト運転工程においては、まず、特徴量抽出部113により各検出信号に基づいて予め定義された1つ以上の特徴量パラメータに相当する物理量を各特徴量として抽出する(S701)。当該抽出された各特徴量を特徴量履歴記録部114に記録し(S702)、また、作業成功又は作業失敗のいずれかを示す作業良否並びに作業失敗の原因を作業良否・原因入力部から入力されて作業良否・原因履歴記録部116に記録する(S703)。テスト運転工程中は、これらのステップ(S701からS703)が反復して実行される。   In the test operation process, first, a physical quantity corresponding to one or more feature quantity parameters defined in advance based on each detection signal is extracted as each feature quantity by the feature quantity extraction unit 113 (S701). Each of the extracted feature values is recorded in the feature value history recording unit 114 (S702), and the work quality indicating either work success or work failure and the cause of the work failure are input from the work quality / cause input unit. Is recorded in the work quality / cause history recording unit 116 (S703). During the test operation process, these steps (S701 to S703) are repeatedly executed.

テスト運転工程終了後は、テスト運転工程で記録された履歴データに基づいて、特徴量存在範囲算出部117により、各特徴量の存在範囲を算出して特徴量存在範囲記録部122に記録し(S704)、そして、特徴量パラメータのセットに対する特徴量存在領域を定義・決定して、特徴量存在領域記録部123に記録する(S705)。   After the test driving process ends, the feature quantity existence range calculation unit 117 calculates the existence range of each feature quantity based on the history data recorded in the test driving process, and records it in the feature quantity existence range recording unit 122 ( Then, a feature amount existence region for the feature amount parameter set is defined and determined, and recorded in the feature amount existence region recording unit 123 (S705).

その後、実作業工程において、作業良否判定部118により、特徴量存在領域に基づいて、各実作業の作業結果の判定および失敗原因の推定を行うことになる(S706)。この作業判定結果は、作業良否・原因表示部119に表示される(S707)。   Thereafter, in the actual work process, the work quality determination unit 118 determines the work result of each actual work and estimates the cause of failure based on the feature amount existence area (S706). This work determination result is displayed on the work quality / cause display section 119 (S707).

図5の特徴量履歴記録部114では、図8(a)に示すように、特徴量抽出部113から得られた作業実行時の各特徴量を、動作プログラムの実行ステップID、日時(日付・時刻)とともに記録する。作業良否・原因入力部115では、ロボットシステムの教示調整員がテスト運転として繰り返し嵌合・挿入作業を実行した際に、その作業良否を教示調整員が判断した結果、および失敗した場合の失敗原因を可搬式教示操作盤から入力する。作業良否・原因履歴記録部116では、図8(b)に示すように、作業良否・原因入力部115から入力された作業良否と失敗原因を、動作プログラムの実行ステップID、日時(日付・時刻)とともに記録する。図8(b)のテーブル・データの各行に対応する特徴量は、同図(a)のテーブル・データから同一の実行ステップID、同一の日時の行を検索することによって得ることができる。説明の便宜上、テーブル・データを(a)と(b)に分けたが、これらを統合して一つの履歴データ記録手段のテーブル・データとして記録することもできる。   In the feature quantity history recording unit 114 of FIG. 5, as shown in FIG. 8A, each feature quantity at the time of work execution obtained from the feature quantity extraction unit 113 is converted into an execution step ID, date and time (date / date) of the operation program. Time). In the work quality / cause input unit 115, when the teaching coordinator of the robot system repeatedly performs the fitting / insertion work as a test operation, the result of the teaching coordinator determining the quality of the work and the cause of failure in case of failure Is input from the portable teaching operation panel. As shown in FIG. 8B, the work quality / cause history recording unit 116 indicates the work quality / failure cause input from the work quality / cause input unit 115, the execution step ID, date / time (date / time) of the operation program. ). The feature quantity corresponding to each row of the table data in FIG. 8B can be obtained by searching the row of the same execution step ID and the same date and time from the table data in FIG. For convenience of explanation, the table data is divided into (a) and (b). However, they can be integrated and recorded as table data of one history data recording means.

なお、プログラム実行ステップID(図8(b)の場合「00100」)は、動作プログラムの先頭NOPを00000とし、命令(MOVEコマンド等)毎に1ずつ増加する整数の単位で採番されるものである。動作プログラムの具体的内容は図示しないが、「NOP」とは「No Operation」を意味し、動作プログラムの先頭であることを示すために必ず付与される命令である。NOP以降の動作プログラムは、ロボットを動作させるMOVEコマンドの他に、ロボットコントローラ102と接続された外部機器との入出力命令、条件分岐命令などによって構成される。   Note that the program execution step ID (“00100” in the case of FIG. 8B) is numbered in integer units that increase by 1 for each instruction (MOVE command, etc.), with the top NOP of the operation program being 00000. It is. Although the specific contents of the operation program are not shown, “NOP” means “No Operation”, and is an instruction that is always given to indicate the beginning of the operation program. In addition to the MOVE command for operating the robot, the operation program after the NOP is configured by an input / output command to the external device connected to the robot controller 102, a conditional branch command, and the like.

テスト運転工程時にテスト運転として繰り返し嵌合・挿入作業を実行した際には、同一のプログラム実行ステップIDが採番される。そして、実作業工程時の各作業は、当該プログラム実行ステップIDにより関連付けられる。また、作業良否・原因履歴記録部116において格納される嵌合・挿入作業の各テーブル・データは、当該プログラム実行ステップIDおよび日時(日付・時刻)により一意に特定することができ、すなわち、各作業を特定する作業IDを構成する。   When the repetitive mating / insertion work is executed as a test operation during the test operation process, the same program execution step ID is assigned. Each work in the actual work process is associated with the program execution step ID. Further, each table / data of the fitting / inserting work stored in the work quality / cause history recording unit 116 can be uniquely specified by the program execution step ID and the date / time (date / time). A work ID that identifies the work is configured.

通常の場合、1つのプログラム実行ステップIDにつき、テスト運転を、数十回から数百回行う。不具合があればその都度調整し、成功率がほぼ100%(99.9%以上)になるようにする。   In a normal case, the test operation is performed several tens to several hundreds per program execution step ID. If there is a defect, adjust it each time so that the success rate is almost 100% (99.9% or more).

つぎに、特徴量存在範囲算出部117について詳細を説明する。
まず、図4(c)から(e)に示した嵌合・挿入作業について、作業成功時の特徴量存在範囲と作業失敗時の特徴量存在範囲がどのように算出され、これらの特徴量存在領域が定義されるかを図9から図12に具体例を示して説明する。
Next, details of the feature amount existence range calculation unit 117 will be described.
First, for the fitting / insertion work shown in FIGS. 4C to 4E, how the feature amount existence range at the time of the work success and the feature amount existence range at the time of the operation failure are calculated, and these feature amount existences are calculated. Whether a region is defined will be described with reference to specific examples shown in FIGS.

本実施例の作業結果判定システムにおいて、当該特徴量存在領域の定義は、テスト運転終了後、実運転を開始する際に、作業良否判定装置112が備えるプロセッサによって実行されるものである。   In the work result determination system of the present embodiment, the definition of the feature amount existence region is executed by the processor included in the work quality determination device 112 when the actual operation is started after the test operation is completed.

なお、当該特徴量存在領域の定義に際し、採用される特徴量パラメータのセットは予め設定されているものとする。
図9(a)は、嵌合・挿入作業が失敗する状況の例(失敗原因1)を示している。これは、ワーク固定治具111のエア圧力が低下したため、被嵌合部品110bの位置が教示時から若干ずれて、嵌合・挿入に失敗した例である。図9(b)には、その失敗例の特徴量の値のプロットを成功時のプロットと併せて示している。ここでは、特徴量パラメータの例として、挿入量(特徴量1)および力の時間微分のピーク値(特徴量2)を採用している。図9(b)において、プロット501は成功時の特徴量の値のプロット、プロット502aは失敗時の特徴量の値のプロットである。失敗時の特徴量プロット502aの方が成功時のプロット501よりも力の時間微分のピーク値が大きな値になる理由は、ワーク110bの位置が微小にずれて接触時の衝撃が大きくなったためである。
It is assumed that a feature parameter set to be adopted is set in advance when defining the feature parameter existence region.
FIG. 9A shows an example of a situation where the fitting / inserting operation fails (cause of failure 1). This is an example in which fitting / insertion has failed because the air pressure of the workpiece fixing jig 111 has dropped, and the position of the fitted part 110b has slightly shifted from the time of teaching. FIG. 9B shows a plot of feature value values of the failure example together with a plot at the time of success. Here, as an example of the feature amount parameter, an insertion amount (feature amount 1) and a peak value of time derivative of the force (feature amount 2) are adopted. In FIG. 9B, a plot 501 is a plot of feature value at the time of success, and a plot 502a is a plot of feature value at the time of failure. The reason why the feature value plot 502a at the time of failure has a larger peak value of the time differential of the force than the plot 501 at the time of success is that the position of the workpiece 110b is slightly shifted and the impact at the time of contact is increased. is there.

この場合、特徴量存在範囲算出部117は、図8(b)の履歴テーブル・データから、同一作業(同一の実行ステップID「00100」)について「成功」と判断されたものを抽出し、図8(a)の履歴テーブル・データを参照して対応する特徴量パラメータ(特徴量1および特徴量2)の特徴量の値を全て取得し、各特徴量について平均値と標準偏差(分散)値を算出して特徴量存在範囲とする。そして、この平均値と分散値から、図9(b)の長方形領域503の内側を成功時の特徴量存在領域503として定義する。   In this case, the feature quantity existence range calculation unit 117 extracts from the history table data shown in FIG. 8B what is determined to be “successful” for the same work (same execution step ID “00100”). The feature value of the corresponding feature parameter (feature parameter 1 and feature parameter 2) is acquired by referring to the history table data 8 (a), and the average value and standard deviation (variance) value for each feature parameter Is calculated as the feature amount existence range. Then, from the average value and the variance value, the inside of the rectangular area 503 in FIG. 9B is defined as the feature amount existence area 503 at the time of success.

ここで、「特徴量存在範囲」とは、例えば、特徴量パラメータについての特徴量パラメータに対応する特徴量の値の範囲(from/to)を意味するが、これに限定されない。また、上記の例では、当該特徴量存在範囲に基づいて特徴量存在領域を長方形領域として定義しているが、これに限定されず、2次元座標系における楕円形等の形に基づいて定義してもよい。   Here, the “feature amount existence range” means, for example, a feature value range (from / to) corresponding to the feature parameter for the feature parameter, but is not limited thereto. In the above example, the feature amount existence area is defined as a rectangular region based on the feature amount existence range. However, the feature amount existence region is not limited to this, and is defined based on an ellipse or the like in a two-dimensional coordinate system. May be.

図9(b)において、具体的には、特徴量存在領域503の横軸(特徴量1)方向については「特徴量1の平均値±α×特徴量1の分散値」、縦軸(特徴量2)方向については「特徴量2の平均値±α×特徴量2の分散値」のように存在領域(上限と下限)を算出する。ここで、αは存在確率を設定するための係数であり、特徴量の存在範囲は、予め指定された存在確率となるように算出される。例えば、プロットが正規分布と仮定すれば、α=2とすると95.44%の存在確率になり、α=3とすると99.73%の存在確率になる。   In FIG. 9B, specifically, for the horizontal axis (feature value 1) direction of the feature quantity existence region 503, “average value of feature quantity 1 ± α × variance value of feature quantity 1”, vertical axis (feature For the amount 2) direction, the existence area (upper limit and lower limit) is calculated as “average value of feature amount 2 ± α × variance value of feature amount 2”. Here, α is a coefficient for setting the existence probability, and the existence range of the feature amount is calculated so as to have a pre-specified existence probability. For example, assuming that the plot has a normal distribution, if α = 2, the existence probability is 95.44%, and if α = 3, the existence probability is 99.73%.

作業失敗時については、図8(b)の履歴テーブル・データから、同一作業(同一の実行ステップID「00100」)について同一の原因で「失敗」と判断されたものを列挙し、図8(a)の履歴テーブル・データを参照して対応する特徴量パラメータ(特徴量1および特徴量2)の特徴量の値を全て取得し、各特徴量について平均値と標準偏差(分散)値を計算する。この平均値と分散値から、失敗時の特徴量存在範囲として同様の手順で算出し、図9(b)の504aに示した長方形領域の内側を失敗時の特徴量存在領域504aとして定義する。失敗時の特徴量存在範囲については、失敗原因ごとに特徴量存在範囲を求めていく。作業成功および作業失敗に係る算出された各存在範囲は図8(c)に示すテーブル・データとして特徴量存在範囲算出部117が備える特徴量存在範囲記録部122(図示せず)に記録される。   For the work failure, the history table data in FIG. 8B lists the same work (same execution step ID “00100”) determined as “failure” for the same cause, and FIG. Refer to the history table data in a) to obtain all the feature value values of the corresponding feature parameter (feature value 1 and feature value 2), and calculate the average value and standard deviation (variance) value for each feature value. To do. From the average value and the variance value, the feature amount existence range at the time of failure is calculated in the same procedure, and the inside of the rectangular area indicated by 504a in FIG. 9B is defined as the feature amount existence region 504a at the time of failure. Regarding the feature quantity existence range at the time of failure, the feature quantity existence range is obtained for each cause of failure. Each calculated existence range related to the work success and the work failure is recorded in a feature quantity existence range recording unit 122 (not shown) included in the feature quantity existence range calculation unit 117 as table data shown in FIG. 8C. .

なお、特徴量存在範囲記録部122における図8(c)に例示する各テーブル・データの「特徴量存在範囲」部には、例えば、特徴量パラメータおよび特徴量パラメータに対応する特徴量の値の範囲(from/to)のセットを格納することができるが、これに限定されない。また、当該特徴量存在範囲に基づいて定義される特徴量存在領域は、さらに特徴量存在領域記録部123に格納することができる。   Note that the “feature amount existence range” portion of each table data illustrated in FIG. 8C in the feature amount existence range recording unit 122 includes, for example, the feature amount parameter and the feature amount value corresponding to the feature amount parameter. A set of ranges (from / to) can be stored, but is not limited to this. Further, the feature amount existence area defined based on the feature amount existence range can be further stored in the feature amount existence area recording unit 123.

図5の作業良否判定部118は、実作業実行時に特徴量抽出部113から得られた特徴量のプロットと、図8(c)に記録された特徴量存在範囲に基づく特徴量存在領域とを比較し、どの特徴量存在領域内にあるかをチェックする。そして、得られた特徴量のプロットが成功時の特徴量存在領域内にのみある場合は「成功」と判定し、失敗時の特徴量存在領域内にのみある場合は「失敗」と判定する。両方の特徴量存在領域内に属しているか、そのどちらにも属していない場合は、「判定不能」と判断する。また、「失敗」と判定した場合は、図8(c)のテーブルから失敗原因を検索する。さらに、当該特徴量のプロットが、2つ以上の失敗原因についての特徴量存在領域のいずれにも含まれる場合には、当該2つ以上の失敗原因を検索する。   The work quality determination unit 118 in FIG. 5 includes a feature amount plot obtained from the feature amount extraction unit 113 during actual work execution and a feature amount existence region based on the feature amount existence range recorded in FIG. The comparison is made and it is checked in which feature quantity existing region. Then, when the obtained feature amount plot is only in the feature amount existence region at the time of success, it is determined as “success”, and when it is only in the feature amount existence region at the time of failure, it is determined as “failure”. If it belongs to both of the feature quantity existence regions or does not belong to either of them, it is determined that “determination is impossible”. If it is determined as “failure”, the cause of failure is searched from the table of FIG. Further, when the feature amount plot is included in any of the feature amount existence areas for two or more failure causes, the two or more failure causes are searched.

図5の作業良否・原因表示部119では、作業良否判定部118で得られた作業良否(成功/失敗)と原因(失敗時のみ)を可搬式教示操作盤103の表示画面103bに表示する。また、作業良否判定部118が作業失敗と判断した場合は、動作プログラム実行部109に働きかけてロボット101を停止させ、挿入不良となった半製品が後工程に流れることを防止することができる。さらに、ロボット101が稼動している生産ラインの監視員は、作業良否・原因表示部119を見ることでロボットが停止した原因も把握することができるため、生産ラインを速やかに復旧できる。   The work quality / cause display unit 119 in FIG. 5 displays the work quality (success / failure) and cause (only when failure) obtained by the work quality judgment unit 118 on the display screen 103 b of the portable teaching operation panel 103. Further, when the work quality determination unit 118 determines that the work has failed, the robot 101 is stopped by operating the operation program execution unit 109, so that it is possible to prevent a semi-finished product that has been poorly inserted from flowing into a subsequent process. Furthermore, since the supervisor of the production line on which the robot 101 is operating can grasp the cause of the stop of the robot by looking at the work quality / cause display unit 119, the production line can be quickly restored.

図10から図12は、図9とは異なる失敗状況の例(失敗原因2から4)とその特徴量の値のプロットを示している。図10から図12の順に失敗原因と特徴量の傾向を説明する。   10 to 12 show examples of failure situations (failure causes 2 to 4) different from those in FIG. 9 and plots of their feature values. The failure cause and the tendency of the feature amount will be described in the order of FIGS.

図10(a)は被嵌合部分110bにラッチ110cがある場合に、ラッチ110cが十分に嵌り切らない状況を示している。ここでは特徴量パラメータとして、挿入量(特徴量1)および力の時間微分のピーク値(特徴量2)を採用している(図10(b))。ラッチが不十分な場合は、十分な場合に比べて力の時間変化が緩やかになるため、図10(b)に示すように失敗時の特徴量の値のプロット502bは、成功時のプロット501よりも力の時間微分のピーク値が小さくなる傾向を示す。特徴量存在領域504bは、特徴量存在範囲算出部117で算出された特徴量存在範囲に基づいて定義された失敗時(失敗原因2)の特徴量存在領域である。ラッチが十分な場合と不十分な場合の挿入量の差は微小であり、部品やハンドの爪が柔軟(例えばプラスティック製)な場合は挿入量のバラツキが大きくなるため、挿入量だけでは区別できなくなる。   FIG. 10A shows a situation where the latch 110c is not fully fitted when the latched portion 110b has the latch 110c. Here, an insertion amount (feature amount 1) and a peak value of time differentiation of the force (feature amount 2) are employed as the feature amount parameters (FIG. 10B). When the latch is insufficient, the time change of the force becomes slower than when the latch is sufficient. Therefore, as shown in FIG. 10B, the plot 502b of the feature value at the time of failure is a plot 501 at the time of success. It shows a tendency that the peak value of time derivative of force is smaller than that. The feature amount existence region 504b is a feature amount existence region at the time of failure (failure cause 2) defined based on the feature amount existence range calculated by the feature amount existence range calculation unit 117. The difference in insertion amount between when the latch is sufficient and when the latch is insufficient is very small, and when the parts and hand claws are flexible (for example, made of plastic), the variation in the insertion amount increases. Disappear.

図11(a)は、被嵌合部品110bが傾いた状態でワーク固定治具111にセットされた場合に、嵌合部品110aが被嵌合部品110bの側面を擦っただけで挿入されなかった状況を示している。ここでは特徴量パラメータとして挿入量(特徴量1)および挿入時の仕事量(挿入量3)を採用している(図11(b))。部品が側面を擦った場合は、正常に挿入される場合に比べて、作用力(抵抗力)が小さくなるため、図11(b)に示すように失敗時の特徴量の値のプロット502cは、成功時のプロット501よりも挿入時の仕事量が小さくなる傾向を示す。特徴量存在領域504cは、特徴量存在範囲算出部117で算出され、これに基づいて定義された失敗時(失敗原因3)の特徴量存在範囲である。側面を擦っただけで挿入されなかった場合も、図11(a)に示すようにハンド104の位置から算出した挿入量(移動量)だけでは、正しく挿入された場合との区別ができなくなることがある。   FIG. 11A shows that when the fitted component 110b is set on the workpiece fixing jig 111 in a tilted state, the fitted component 110a is not inserted only by rubbing the side surface of the fitted component 110b. Indicates the situation. Here, the insertion amount (feature amount 1) and the amount of work at the time of insertion (insertion amount 3) are adopted as the feature amount parameters (FIG. 11B). When the part rubs the side surface, the acting force (resistance force) is smaller than when it is normally inserted. Therefore, as shown in FIG. The work amount at the time of insertion tends to be smaller than the plot 501 at the time of success. The feature amount existence area 504c is a feature amount existence range at the time of failure (failure cause 3) calculated by the feature amount existence range calculation unit 117 and defined based on this. Even when the side is not rubbed only by rubbing, the insertion amount (movement amount) calculated from the position of the hand 104 as shown in FIG. 11A cannot be distinguished from the case where it is correctly inserted. There is.

図12(a)は嵌合部品110aとして柔軟ケースをガイド110d付の被嵌合部品110bに嵌合および挿入する際に、片方のガイド110dに異物が挟まったため、十分に嵌り切らない状況を示している。ここでは特徴量パラメータとして、挿入量(特徴量1)およびハンド姿勢角の変化量を採用している(図12(b))。片方のガイド110dに異物が挟まった場合は若干斜めに傾くため、図12(b)に示すように失敗時の特徴量の値のプロット502dは、成功時のプロット501よりも姿勢角の変化量が大きくなる傾向を示す。特徴量存在領域504dは、特徴量存在範囲算出部117で算出され、これに基づいて定義された失敗時(失敗原因4)の特徴量存在領域である。柔軟ケースの場合は挿入するために力を加えることによってケースがたわむため、図11の例と同様に挿入量(ハンド104の位置から算出)だけでは成功時との区別が難しくなる。   FIG. 12 (a) shows a situation where a flexible case as a fitting part 110a is not fully fitted because a foreign object is caught in one of the guides 110d when the flexible case is fitted and inserted into a fitting part 110b with a guide 110d. ing. Here, the insertion amount (feature amount 1) and the change amount of the hand posture angle are adopted as the feature amount parameters (FIG. 12B). When a foreign object is caught in one of the guides 110d, it tilts slightly obliquely. Therefore, as shown in FIG. Shows a tendency to increase. The feature amount existence region 504d is a feature amount existence region at the time of failure (failure cause 4) calculated by the feature amount existence range calculation unit 117 and defined based on this. In the case of the flexible case, the case is deflected by applying a force for insertion, so that it is difficult to distinguish from the success case only by the insertion amount (calculated from the position of the hand 104) as in the example of FIG.

図9から図12に示した失敗状況は、いずれも、挿入量という一つの特徴量パラメータだけでは成功と失敗の区別が正確にできない例であるが、力の時間微分のピーク値、挿入時の仕事量、ハンドの姿勢角の変化量という具合に特徴量パラメータの数を増やすことによって、様々な失敗原因を正確に区別できるようになる。また、一つの失敗原因に対して必ずしも一つの特徴量パラメータが必要になるというわけではなく、特徴空間の次元(特徴量の数)Nが増えるとその象限数は2のN乗で増えるため、最大で2のN乗の失敗原因を区別できる。   Each of the failure situations shown in FIGS. 9 to 12 is an example in which it is impossible to accurately distinguish between success and failure only with one feature parameter called insertion amount. By increasing the number of feature parameters such as the amount of work and the amount of change in the posture angle of the hand, various failure causes can be accurately distinguished. In addition, one feature parameter is not necessarily required for one cause of failure, and as the number of feature space dimensions (number of features) N increases, the number of quadrants increases by 2 to the Nth power. It is possible to distinguish the cause of failure up to 2 N power.

図9から図12に示した例は、2つの特徴量によって、成功時の特徴量存在領域503と失敗時の特徴量存在領域504aからdが確実に区別できる状況を示しているが、場合によっては、成功時の存在領域と失敗時の存在領域に重複領域を有しており、明確な区別が難しい場合がある(図13(b))。このような領域の重複部分があっても、作業良否判定部118は作業実行時に得られる特徴量の値が成功時の特徴量存在範囲内にのみある場合は「成功」と判定する。   The example shown in FIGS. 9 to 12 shows a situation where the feature amount existence area 503 at the time of success and the feature amount existence area 504a at the time of failure can be reliably distinguished from each other by two feature amounts. Has an overlapping area in the existence area at the time of success and the existence area at the time of failure, and there is a case where clear distinction is difficult (FIG. 13B). Even if there are overlapping portions of such areas, the work quality determination unit 118 determines “success” when the feature value obtained at the time of performing the work is only within the feature value existing range at the time of success.

このとき、作業良否判定部118は、図13に示すように、当該重複領域の大きさおよび作業成功時の特徴量存在領域の大きさに基づいて、領域の重なり度合いに応じた判定の「確からしさ」(明確な区別ができるかどうか)を算出し、その確からしさも作業良否・原因表示部119に表示することもできる。図13において、特徴量存在領域503は、特徴量存在範囲算出部117で算出された作業成功時の特徴量存在範囲、同様に、特徴量存在領域504は作業失敗時の特徴量存在領域、特徴量プロット505は作業実行時の特徴量の値のプロットである。また、図13(a)から(c)はそれぞれ1から3次元の特徴空間の例である。図13(a)の場合、成功時の特徴量存在領域の30%が失敗時の特徴量存在領域と重なり合っているので、特徴量プロット505は「成功」と判定されるが、その「確からしさ」は70%と算出される。同様にして図13(b)の場合の成功判定の「確からしさ」は90%、図13(c)の成功判定の「確からしさ」は100%と算出される。また、図13も特徴量パラメータの数を増やすことによって、作業成功時の特徴量存在領域と作業失敗時の存在範囲領域の重複がなくなり、作業良否を明確に区別できるようになることを示している。   At this time, as shown in FIG. 13, the work pass / fail determination unit 118 determines whether or not the determination is based on the overlapping degree of the areas based on the size of the overlapping area and the size of the feature amount existing area when the work is successful. It is also possible to calculate “property” (whether clear distinction can be made) and to display the likelihood on the work quality / cause display unit 119. In FIG. 13, a feature amount existence area 503 is a feature amount existence range at the time of work success calculated by the feature amount existence range calculation unit 117. Similarly, a feature amount existence area 504 is a feature amount existence area and a feature at the time of work failure. The quantity plot 505 is a plot of feature values at the time of work execution. FIGS. 13A to 13C are examples of 1 to 3D feature spaces, respectively. In the case of FIG. 13A, since 30% of the feature amount existence region at the time of success overlaps with the feature amount existence region at the time of failure, the feature amount plot 505 is determined as “successful”. "Is calculated as 70%. Similarly, the “probability” of the success determination in the case of FIG. 13B is calculated as 90%, and the “probability” of the success determination in FIG. 13C is calculated as 100%. FIG. 13 also shows that by increasing the number of feature parameters, there is no overlap between the feature amount existing area at the time of work success and the existing range area at the time of work failure, and the work quality can be clearly distinguished. Yes.

本実施例により、作業良否の判定に用いる特徴量パラメータの数を増やすことによって、作業成功時の特徴量存在領域と作業失敗時の存在範囲領域の重複を最小限にすることができ、作業良否(成功/失敗)を明確に区別し、さらに推定される失敗原因の精度を上げることができるようになる。   According to the present embodiment, by increasing the number of feature parameter used to determine whether the work is good or not, it is possible to minimize the overlap between the feature amount existence area at the time of work success and the existence range area at the time of work failure. (Success / failure) can be clearly distinguished, and the accuracy of the estimated cause of failure can be improved.

本実施例のロボットシステムでは、所定の特徴量パラメータの数に対し、特徴量履歴記録部114および作業良否・原因履歴記録部116に記録された履歴データに基づいて、作業実行時の作業良否判定において最適な特徴量パラメータとなる特徴量パラメータのセットを選択することができる。   In the robot system according to the present embodiment, the quality of work at the time of work execution is determined based on the history data recorded in the feature quantity history recording unit 114 and the work quality / cause history recording unit 116 for a predetermined number of feature quantity parameters. It is possible to select a feature parameter set that is an optimal feature parameter.

本実施例の作業結果判定システムにおける作業良否判定装置112は、特徴量履歴記録部114、作業良否・原因履歴記録部116、特徴量存在範囲算出部117、および特徴量存在領域記録部123に結合され、特徴量パラメータ選択部120(図示せず)を備える。当該特徴量パラメータ選択部120(図示せず)は、特徴量履歴記録部114および作業良否・原因履歴記録部116に記録された履歴データや特徴量存在範囲算出部117で算出された特徴量パラメータに基づく特徴量の存在範囲に基づいて、作業実行時の作業良否判定において最適な特徴量パラメータとなる特徴量パラメータのセットを選択する。また、当該特徴量パラメータ選択部120によって選択された最適な特徴量パラメータのセットにより、当該選択された最適な特徴量パラメータを座標軸に採用した座標系を定義し、当該座標系における特徴量存在領域を決定して、特徴量存在領域記録部123に記録することができる。   The work quality determination device 112 in the work result determination system of this embodiment is coupled to the feature amount history recording unit 114, the work quality / cause history recording unit 116, the feature amount existence range calculation unit 117, and the feature amount existence region recording unit 123. And a feature parameter selection unit 120 (not shown). The feature parameter selection unit 120 (not shown) includes the history data recorded in the feature value history recording unit 114 and the work quality / cause history recording unit 116, and the feature parameter calculated by the feature value existence range calculation unit 117. Based on the existence range of the feature quantity based on, a set of feature quantity parameters to be an optimum feature quantity parameter in the work quality determination at the time of performing the work is selected. In addition, a set of optimum feature parameters selected by the feature parameter selection unit 120 defines a coordinate system that employs the selected optimum feature parameters as coordinate axes, and a feature value existing area in the coordinate system Can be determined and recorded in the feature amount existence area recording unit 123.

ここで、当該座標系における特徴量存在領域は、それぞれ作業良否や作業失敗時の作業原因に関連付けられている。そして、当該最適な特徴量パラメータのセットは、作業成功時の特徴量存在領域と、作業失敗時の失敗原因に関連付けられる各特徴量存在領域との重複領域に基づいて選択されるものである。   Here, the feature amount existence areas in the coordinate system are associated with work quality at the time of work success or work failure, respectively. Then, the optimum feature parameter set is selected based on the overlap region between the feature value existing region at the time of successful work and each feature value existing region associated with the cause of failure at the time of work failure.

また、当該システムは、最適特徴量パラメータ決定処理における処理データを格納するための特徴量パラメータ記録部121(図示せず)を備える。
最適特徴量パラメータ決定処理は、テスト運転終了後、実作業を開始する際に、作業良否判定装置112が備えるプロセッサにより実行される。実作業時には、当該最適特徴量パラメータ選択処理により選択された特徴量パラメータのセットに基づいて、作業良否判定装置118により作業良否が判定される。
The system also includes a feature parameter recording unit 121 (not shown) for storing process data in the optimum feature parameter determination process.
The optimum feature parameter determination processing is executed by a processor included in the work quality determination device 112 when starting actual work after the test operation is completed. During actual work, the work quality judgment device 118 judges work quality based on the feature quantity parameter set selected by the optimum feature quantity parameter selection process.

以下に、図14とともに最適特徴量パラメータ選択処理について詳細に説明する。なお、特徴量パラメータの数(すなわち、次元数)は予め設定されているものとする。以下の説明では、特徴量パラメータ数を「2」として、2つの特徴量パラメータのセットを座標軸に採用した2次元座標系を定義して説明するが、これに限定されない。   The optimum feature parameter selection process will be described in detail below with reference to FIG. It is assumed that the number of feature amount parameters (that is, the number of dimensions) is set in advance. In the following description, the number of feature parameter parameters is “2”, and a two-dimensional coordinate system in which two feature parameter sets are used as coordinate axes is defined and described. However, the present invention is not limited to this.

まず、2つの特徴量パラメータのセットを任意に選択する(S1401)。図8(a)の例では、特徴量履歴記録部114に、挿入量、力微分ピーク、仕事量、姿勢角の4つの特徴量パラメータ(特徴量1から4)があり、このうち任意の2つのセットを選択することになる。次に、選択された特徴量パラメータのセットを用いて、特徴量履歴記録部114および作業良否・原因履歴記録部116に記録された履歴データに基づいて、特徴量存在範囲算出部117により「成功」の存在範囲および「失敗」の存在範囲をそれぞれ算出して、各存在領域を定義する(S1402およびS1403)。「失敗」の存在範囲について、複数の失敗原因があるときは、失敗原因ごとに存在範囲を算出する。次に、当該「成功」および「失敗」の存在領域に重複領域が存在しているかを判断する(S1404)。仮に重複領域が存在していれば、上述した「確からしさ」を算出し、選択されている特徴量パラメータのセットとともに特徴量パラメータ記録部121に記憶する(S1405)。重複領域が存在しなければ、「確からしさ」を100%とし、同様に特徴量パラメータのセットとともに記憶する(S1406)。これらS1402からS1404までのステップを全ての特徴量パラメータのセットに対して行う(S1407)。次に、特徴量パラメータ記録部121に記憶した6通り全ての「確からしさ」の値に基づいて、最適な特徴量パラメータのセットを選択して、特徴量存在領域記録部(123)に最適な特徴量パラメータのセットに対応する特徴量存在領域を記録する(S1408)。最適な特徴量パラメータのセットとしては、例えば、「確からしさ」の値が最大のものを選択することができる。   First, two feature parameter sets are arbitrarily selected (S1401). In the example of FIG. 8A, the feature amount history recording unit 114 has four feature amount parameters (feature amounts 1 to 4) of an insertion amount, a force differential peak, a work amount, and a posture angle. One set will be selected. Next, based on the history data recorded in the feature amount history recording unit 114 and the work quality / cause history recording unit 116 using the selected set of feature amount parameters, the feature amount existence range calculation unit 117 performs “success”. The existence range of “” and the existence range of “failure” are respectively calculated to define each existence region (S1402 and S1403). When there are a plurality of failure causes for the existence range of “failure”, the existence range is calculated for each failure cause. Next, it is determined whether or not there is an overlapping area in the existing areas of “success” and “failure” (S1404). If there is an overlapping area, the “probability” described above is calculated and stored in the feature parameter recording unit 121 together with the set of selected feature parameters (S1405). If there is no overlapping area, the “probability” is set to 100% and stored together with the feature parameter set (S1406). These steps from S1402 to S1404 are performed for all feature parameter sets (S1407). Next, on the basis of all six “probability” values stored in the feature parameter recording unit 121, an optimum feature parameter set is selected, which is optimal for the feature existing region recording unit (123). A feature amount existence area corresponding to the set of feature amount parameters is recorded (S1408). As the set of optimal feature amount parameters, for example, the one with the maximum “probability” value can be selected.

図15(a)は、特徴量パラメータとして特徴量1および特徴量2を選択した場合の「成功」作業領域1503および「失敗」作業領域1504を示している。同様に、図15(b)は、特徴量3および特徴量4を選択した場合である。図15(a)の場合は、「確からしさ」の値を90%として特徴量パラメータ記録部121に記憶する(S1405)。これに対し、図15(b)の場合は、「確からしさ」の値を100%として特徴量パラメータ記録部121に記憶する(S1406)。このため、最適な特徴量パラメータのセットとしては、各特徴量の存在領域1503および1504が重複していない(「確からしさ」の値が100%である)、図15(b)のような特徴量3および4が選択され、そして、特徴量存在領域記録部(123)に特徴量3および4のセットに対応する特徴量存在領域1503および1504が記録される(S1408)。   FIG. 15A shows a “success” work area 1503 and a “failure” work area 1504 when feature quantity 1 and feature quantity 2 are selected as the feature quantity parameters. Similarly, FIG. 15B shows a case where feature amount 3 and feature amount 4 are selected. In the case of FIG. 15A, the “probability” value is stored as 90% in the feature parameter recording unit 121 (S1405). On the other hand, in the case of FIG. 15B, the “probability” value is stored as 100% in the feature parameter recording unit 121 (S1406). Therefore, as an optimal feature parameter set, the feature regions exist in areas 1503 and 1504 do not overlap (the value of “probability” is 100%), and the feature as shown in FIG. The quantities 3 and 4 are selected, and the feature quantity existence areas 1503 and 1504 corresponding to the set of the feature quantities 3 and 4 are recorded in the feature quantity existence area recording unit (123) (S1408).

なお、「確からしさ」の値が100%となる特徴量パラメータのセットが複数あるような場合は、さらに、例えば、図15(c)のように「成功」作業領域1503の中心と「失敗」作業領域1504の中心との間の距離dを算出して、距離dの値が大きい方の特徴量パラメータのセットを最適な特徴量パラメータのセットとして選択してもよい。これ以外にも、図15(d)のように、「成功」作業領域503の大きさ(例えば、面積f1×f2)および「失敗」作業領域504の大きさ(例えば、面積g1×g2)に基づいて、例えば、面積比率(g1×g2)/(f1×f2)の値が一番小さくなる特徴量パラメータのセットを最適な特徴量パラメータのセットとして選択してもよい。   Note that when there are a plurality of feature parameter sets whose “probability” value is 100%, for example, the center of the “success” work area 1503 and “failure” as shown in FIG. The distance d between the center of the work area 1504 and the center of the work area 1504 may be calculated, and the feature parameter set with the larger value of the distance d may be selected as the optimum feature parameter parameter set. In addition, as shown in FIG. 15D, the size of the “success” work area 503 (for example, area f1 × f2) and the size of the “failure” work area 504 (for example, area g1 × g2) are set. Based on this, for example, a feature parameter set having the smallest area ratio (g1 × g2) / (f1 × f2) may be selected as the optimum feature parameter set.

また、図15では1つの失敗原因の場合を説明しているが、失敗原因が複数存在するような場合も同様である。
さらに、本実施例では、特徴量パラメータの数(すなわち、次元数)は予め設定されているものとしたが、別の実施例においては、次元数をインクリメントしながら、重複領域が存在しないような最適な特徴量パラメータのセットを選択するようにしてもよい。例えば、当初次元数を1とし、S1408における最適な特徴量パラメータのセットの選択に際して、重複領域が存在しない特徴量パラメータのセットが存在しない(すなわち、「確からしさ」の値が100%となる特徴量パラメータのセットが検出されない)場合には、次元数をインクリメントして2とし、同様に重複領域が存在しない特徴量パラメータのセット(すなわち、「確からしさ」の値が100%となる特徴量パラメータのセット)を検索する、という具合である。これにより、実作業において、必ず最大数の特徴量パラメータのセットを採用する必要がなく、最小限の特徴量パラメータのセットを採用して作業良否判定および推定を行うことができ、処理効率を向上させることができる。
Further, FIG. 15 illustrates the case of one failure cause, but the same applies to cases where there are a plurality of failure causes.
Furthermore, in this embodiment, the number of feature parameter (ie, the number of dimensions) is set in advance, but in another embodiment, there is no overlapping area while the number of dimensions is incremented. You may make it select the optimal feature-value parameter set. For example, assuming that the initial number of dimensions is 1, and there is no feature parameter set that does not have an overlapping region when selecting an optimal feature parameter set in S1408 (that is, a feature whose “probability” value is 100%. If the quantity parameter set is not detected), the number of dimensions is incremented to 2 and the feature quantity parameter set in which there is no overlapping area (that is, the feature quantity parameter with a “probability” value of 100%) Search). As a result, it is not always necessary to use the maximum number of feature parameter sets in actual work, and a minimum feature parameter set can be used to perform work pass / fail judgment and estimation, improving processing efficiency. Can be made.

このように、選択した最適な特徴量パラメータに係る特徴量存在領域のデータは、プログラム実行ステップIDや作業良否とともにテーブル・データとして特徴量存在領域記録部123に記録される。   As described above, the data of the feature amount existing area related to the selected optimum feature amount parameter is recorded in the feature amount existing area recording unit 123 as the table data together with the program execution step ID and the work quality.

本実施例により、特徴量パラメータの数に対し、特徴量履歴記録部114および作業良否・原因履歴記録部116に記録された履歴データに基づいて、作業実行時の作業良否判定において最適な特徴量パラメータとなる特徴量パラメータのセットを選択することができる。これにより、特徴量存在領域がより正確なものとなり、またこれに伴い、実作業時において判定される作業良否や推定される失敗原因の精度を上げることができる。   According to the present embodiment, the optimum feature amount in the work quality determination at the time of performing the work based on the history data recorded in the feature amount history recording unit 114 and the work quality / cause history recording unit 116 with respect to the number of feature amount parameters. It is possible to select a feature parameter set as a parameter. As a result, the feature amount existence region becomes more accurate, and accordingly, the quality of the work determined in actual work and the accuracy of the estimated cause of failure can be increased.

本実施例のロボットシステムでは、作業実行時に作業良否判定部118が判定した作業良否に係るデータを、逐次、特徴量履歴記録部114および作業良否・原因履歴記録部116に追加記録することができ、作業実行時に特徴量抽出手段(113)によって抽出される特徴量、作業良否判定手段(118)によって判定される作業良否、および推定される失敗原因を含むデータを履歴データとしてフィードバックすることができる。すなわち、特徴量履歴記録部114には、テスト運転工程のみならず、作業実行時において特徴量抽出手段(113)によって抽出される特徴量が追加記録され、また、作業良否・原因履歴記録部116には、テスト運転時において作業良否・原因入力部115から入力され格納した作業良否および失敗原因のみならず、作業良否判定部118からフィードバックされて判定される作業良否および推定される失敗原因を格納する。この際、図8(b)の「プログラム実行ステップID」には同一の実行ステップ番号(この場合は「00100」)を格納し、同様に、「日付・時刻」には作業実行を行った日付および時刻、「作業良否」および「失敗原因」には作業実行時において判定された作業良否および失敗原因を格納する。   In the robot system of the present embodiment, the data related to the work quality determined by the work quality determination unit 118 at the time of performing the work can be additionally recorded sequentially in the feature amount history recording unit 114 and the work quality / cause history recording unit 116. The feature amount extracted by the feature amount extraction means (113) at the time of performing the work, the work quality determined by the work quality determination means (118), and data including the estimated cause of failure can be fed back as history data. . That is, the feature amount history recording unit 114 records not only the test operation process but also the feature amount extracted by the feature amount extraction means (113) at the time of performing the work, and the work quality / cause history recording unit 116. Stores not only the quality of work and the cause of failure input and stored from the work quality / cause input unit 115 during the test operation, but also the quality of work determined by feedback from the quality of work determination unit 118 and the estimated cause of failure. To do. At this time, the same execution step number (in this case, “00100”) is stored in the “program execution step ID” of FIG. 8B, and similarly, the date on which the work is executed is stored in the “date / time”. In addition, the quality of work and the cause of failure determined at the time of work execution are stored in the time, “work quality” and “cause of failure”.

そして、特徴量存在範囲算出部117は、「成功」作業時の特徴量存在範囲と「失敗」作業時の特徴量存在範囲を逐次または定期的に算出し、各特徴量領域を定期的に定義し直して、特徴量存在範囲記録部122および特徴量存在領域記録部123に格納されたデータを更新することができる。   Then, the feature quantity existence range calculation unit 117 sequentially or periodically calculates the feature quantity existence range at the time of “success” work and the feature quantity existence range at the time of “failure” work, and periodically defines each feature quantity region. The data stored in the feature quantity existence range recording unit 122 and the feature quantity existence region recording unit 123 can be updated again.

なお、特徴量存在範囲算出部117が算出する特徴量存在範囲の算出タイミング(逐次または定期)は、可搬式教示操作盤103を介して事前に設定され、若しくは実作業時に設定され、作業良否判定装置112のプロセッサにより制御される。   Note that the feature amount existence range calculation unit 117 calculates the feature amount existence range calculation timing (sequentially or regularly) through the portable teaching operation panel 103 or is set during actual work, and determines whether the work is good or bad. Controlled by the processor of device 112.

本実施例により、特徴量存在領域がより正確なものとなり、またこれに伴い、判定される作業良否や推定される失敗原因の精度を上げることができる。
以上説明したように本発明によれば、複数の特徴量に関する履歴データと、テスト運転時に教示調整員の判断によって得られた作業良否と失敗原因の履歴データから作業成功時の特徴量存在範囲と、作業失敗時の特徴量存在範囲を失敗原因ごとに算出しておくので、様々な原因に依存する作業良否を正確に判定できるという効果を奏する。
According to the present embodiment, the feature amount existence region becomes more accurate, and accordingly, the accuracy of the determined work quality and the estimated cause of failure can be increased.
As described above, according to the present invention, the history data relating to a plurality of feature quantities, and the feature quantity existence range at the time of successful work from the work pass / fail and failure cause history data obtained by the judgment coordinator during the test operation, Since the feature amount existence range at the time of work failure is calculated for each cause of failure, the work quality depending on various causes can be accurately determined.

また、本発明は、作業失敗時はその失敗原因をライン監視員に提示するので、生産ラインを速やかに復旧できるという効果を奏する。
さらに、本発明は、特徴量存在範囲の重なり度合いに応じて判定の確からしさを算出して表示するので、判定の信頼性を客観的に把握できるという効果を奏する。
In addition, the present invention presents the cause of the failure to the line supervisor at the time of work failure, so that the production line can be quickly recovered.
Furthermore, since the present invention calculates and displays the determination probability according to the overlapping degree of the feature amount existence ranges, it is possible to objectively grasp the determination reliability.

さらに、本発明は、テスト運転時の履歴データから最適な特徴量パラメータのセットを選択することにより、特徴量パラメータの全てのセットによらなくても、様々な原因に依存する作業良否を正確に判定できるという効果を奏する。   Furthermore, the present invention selects the optimum feature parameter set from the history data during the test operation, so that it is possible to accurately determine whether the work depends on various causes without depending on the entire feature parameter set. There is an effect that it can be determined.

さらに、本発明は、作業実行時に取得する作業良否および失敗原因を含むデータを履歴データとしてフィードバックすることにより、様々な原因に依存する作業良否を正確に判定できるという効果を奏する。   Furthermore, the present invention has an effect that it is possible to accurately determine the quality of work depending on various causes by feeding back data including the quality of work and the cause of failure acquired at the time of work as history data.

本発明の嵌合・挿入作業時の作業良否判定装置によって、自動車部品や家電製品など様々な組み立てラインの工程を、生産性を低下させることなくロボットを用いて自動化することができる。   With the work quality determination device at the time of the fitting / insertion work of the present invention, various assembly line processes such as automobile parts and home appliances can be automated using a robot without reducing productivity.

なお、本願明細書において「ロボット」とは、人の代わりに何等かの作業を行う装置のことを指す。主に、ある程度自律的に連続した自動作業を行う、産業用ロボットが代表例であるが、これに限定されない。将来開発される「ロボット(人の代わりに何等かの作業を行う装置)」であって、本願特許請求の範囲の技術的範囲に含まれる発明を利用可能な全ての「ロボット」が含まれるものとする。   In the present specification, the “robot” refers to a device that performs some work on behalf of a person. A typical example is an industrial robot that performs automatic work continuously autonomously to some extent, but is not limited thereto. “Robots (devices that perform some work on behalf of humans)” to be developed in the future, including all “robots” that can use the invention included in the technical scope of the claims of the present application And

本明細書に説明される特定の実施形態が説明された。他の実施形態は、特許請求の範囲内にある。例えば、特許請求の範囲に挙げられた動作は、異なる順番で実行し、依然として望ましい結果を実現することができる。一例として、添付図面に示されるプロセスは、望ましい結果を実現するために、必ずしも、示される特定の順番又は逐次的な順番を必要とするものではない。   Particular embodiments described herein have been described. Other embodiments are within the scope of the claims. For example, the actions recited in the claims can be performed in a different order and still achieve desirable results. By way of example, the processes shown in the accompanying drawings do not necessarily require the particular order shown or sequential order to achieve desirable results.

また、1つの構成要素が有する機能が2つ以上の物理的構成によって実現されてもよく、2つ以上の構成要素が有する機能が1つの物理的構成によって実現されてもよい。システムの発明は、それぞれの構成要素の有する機能が逐次的に実行される方法の発明として把握することもできるし、その逆も成り立つ。方法の発明においては、各ステップは記載された順序に実行されるものに限定されるものではなく、全体としての機能が矛盾なく実行され得る限りにおいて、自由な順序でそれを実行することができる。これらの発明は、所定のハードウェアと協働して所定の機能を実現させるプログラムとしても成立し、それを記録した記録媒体としても成立する。また本発明は、搬送波上に具現化されたコンピュータ・データ信号であって、そのプログラムのコードを備えたものとしても成立しうる。   Moreover, the function which one component has may be implement | achieved by two or more physical structures, and the function which two or more component elements have may be implement | achieved by one physical structure. The invention of the system can be grasped as an invention of a method in which the functions of each component are sequentially executed, and vice versa. In the method invention, the steps are not limited to being performed in the order described, but can be performed in any order as long as the overall function can be performed consistently. . These inventions are also established as a program that realizes a predetermined function in cooperation with predetermined hardware, and also as a recording medium that records the program. The present invention can also be realized as a computer data signal embodied on a carrier wave and having a program code.

本態様の他の実施形態は、対応するシステム、装置、デバイス、コンピュータプログラム製品、及びコンピュータ可読媒体を含む。
審査中の手続補正によって、及び、特許後の訂正審判又は訂正請求において、法的な制限の範囲内で、本発明は、以上の種々の態様に訂正され得る。
Other embodiments of the present aspect include corresponding systems, apparatuses, devices, computer program products, and computer readable media.
The present invention can be corrected to the various aspects described above by amendment of procedures during examination and within the scope of legal restrictions in a trial for correction or a request for correction after patent.

なお、特許後の訂正審判又は訂正請求における「実質上特許請求の範囲を変更」の判断は、特許時の請求項に新たな構成要素が追加されたか否か(即ち、いわゆる外的付加が為されたか否か)、又は、特許時の請求項の1つ又はそれより多いいずれかの構成要素を更に限定するものか(即ち、いわゆる内的付加が為されたか)によって判断されるべきでなく、訂正の前後の請求項に係る発明の効果が類似するか否かの観点から為されるべきである。   In addition, the judgment of “substantially change the scope of claims” in a trial for correction after a patent or a request for correction is based on whether or not a new component has been added to the claims at the time of patent (that is, because of so-called external addition). Or whether it further restricts any one or more components of the claims at the time of the patent (ie, so-called internal additions have been made) Therefore, it should be made from the viewpoint of whether the effects of the claimed invention before and after the correction are similar.

本明細書は、多数の特定のものを含むが、これらは、特許請求される又は特許請求されることができる範囲に対する制限として解釈されるべきではなく、特定の実施形態に特有の特徴の説明として解釈されるべきである。   This specification includes a number of specifics, which should not be construed as a limitation on the scope of what is claimed or can be claimed, but a description of features specific to a particular embodiment. Should be interpreted as

別個の実施形態の内容において、本明細書に説明される特定の特徴は、さらに、単一の実施形態において組み合わせて実施することができる。
対照的に、単一の実施形態の内容において説明される種々の特徴は、さらに、多数の実施形態において、又はあらゆる好適な小結合において実施することができる。
In the context of separate embodiments, certain features described herein can be further implemented in combination in a single embodiment.
In contrast, the various features described in the context of a single embodiment can be further implemented in a number of embodiments or in any suitable subcombination.

さらに、特徴は、特定の組み合わせにおいて作用するように上述され、さらに最初に、そのように特許請求されることがあるが、特許請求される組み合わせからの1つ又はそれ以上の特徴は、幾つかの場合においては、その組み合わせから実行されることができ、特許請求される組み合わせは、小結合又は様々な小結合に向けられることができる。   Further, features are described above to act in a particular combination and may be initially so claimed, but one or more features from the claimed combination may be several In that case, it can be carried out from that combination, and the claimed combination can be directed to a small coupling or various small couplings.

同様に、動作は、特定の順番で図示されるが、このことは、望ましい結果を実現するために、こうした動作が、示される特定の順番で又は逐次的な順番で実行され、又は、それらのすべての図示される動作が実行されることを必要とするように理解されるべきではない。   Similarly, operations are illustrated in a particular order, which means that such operations are performed in the particular order shown or in sequential order to achieve the desired results, or their It should not be understood as requiring that all illustrated operations be performed.

101 ロボット
102 コントローラ
103 可搬式教示操作盤
103a 操作ボタン群
103b 表示画面
104 エンドエフェクタ
105 力センサ
106 インピーダンス制御部
106a 位置制御系
106b インピーダンス制御演算部
106c インピーダンスモデル
106d 速度分解演算部
107 アクチュエータ駆動アンプ部
108 動作プログラム記憶部
109 動作プログラム実行部
110a 嵌合部品
110b 被嵌合部品
110c ラッチ
110d ガイド
111 ワーク固定治具
112 作業良否判定装置
113 特徴量抽出部
114 特徴量履歴記録部
115 作業良否・原因入力部
116 作業良否・原因履歴記録部
117 特徴量存在範囲算出部
118 作業良否判定部
119 作業良否・原因表示部
123 特徴量存在領域記録部
301 嵌合・挿入作業実行時の作用力の時間応答
302 嵌合・挿入作業実行時の移動(挿入)量の時間応答
501 作業成功時の特徴量の値のプロット
502a 作業失敗状況1での特徴量の値のプロット
502b 作業失敗状況2での特徴量の値のプロット
502c 作業失敗状況3での特徴量の値のプロット
502d 作業失敗状況4での特徴量の値のプロット
503 作業成功時の特徴量の存在範囲
504 作業失敗時の特徴量の存在範囲
504a 作業失敗状況1での特徴量の存在範囲
504b 作業失敗状況2での特徴量の存在範囲
504c 作業失敗状況3での特徴量の存在範囲
504d 作業失敗状況4での特徴量の存在範囲
505 作業実行時の特徴量の値のプロット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Robot 102 Controller 103 Portable teaching operation panel 103a Operation button group 103b Display screen 104 End effector 105 Force sensor 106 Impedance control unit 106a Position control system 106b Impedance control calculation unit 106c Impedance model 106d Speed resolution calculation unit 107 Actuator drive amplifier unit 108 Operation program storage unit 109 Operation program execution unit 110a Fitting component 110b Fitted component 110c Latch 110d Guide 111 Work fixing jig 112 Work quality determination device 113 Feature quantity extraction unit 114 Feature quantity history recording unit 115 Work quality / cause input unit 116 Work quality / cause history recording unit 117 Feature quantity existence range calculation unit 118 Work quality judgment unit 119 Work quality / cause display unit 123 Feature quantity existence region recording unit 301 Time response 302 of acting force at the time of performing the entry work Time response 501 of the amount of movement (insertion) at the time of execution of the fitting / insertion work Plot 502a of the feature value at the time of successful work 502a of the feature value at the work failure situation 1 Plot 502b Plot of feature value in work failure situation 2 502c Plot of feature value in work failure situation 3 502d Plot of feature value in work failure situation 4 503 Existence range of feature quantity at work success 504 Feature feature existence range 504a Work failure status 1 Feature value existence range 504b Feature failure presence range 504c Feature failure existence range 504c Feature failure existence range 504d Work failure status 504d Work failure status Feature quantity existence range 505 in 4 Plot of feature quantity values at the time of work execution

Claims (10)

産業用ロボットのロボットアームに設けたハンドが把持部品を組み立てる工程において、作業IDで関連付けられた複数の嵌合・挿入作業を予め反復して実施し、前記作業ID毎に記憶される作業良否及び失敗原因を整理することによって、前記作業IDに関連付けられた実作業の作業結果の判定および失敗原因の推定を行うロボットシステムであって、
前記ハンドに作用する力を検出する力センサから出力される力センサ信号、および/または前記ロボットアームに設けた各関節軸駆動モータから出力される位置検出信号に基づいて、予め定義された1つ以上の特徴量パラメータに相当する物理量を各特徴量として抽出する特徴量抽出手段と、
前記作業ID毎に、前記抽出された各特徴量、および作業成功又は作業失敗のいずれかを示す作業良否並びに作業失敗の原因を含む第1の履歴データを記録する履歴データ記録手段と、
特徴量存在領域記録手段であって、前記履歴データ記録手段に格納され、前記作業ID毎に関連付けられた前記第1履歴データに基づいて、前記1つ以上の特徴量パラメータの中から最適な特徴量パラメータのセットを選択して、該選択された各前記特徴量パラメータを座標軸に採用した座標系、および該選択された最適な特徴量パラメータの前記特徴量の存在範囲に基づく前記座標系における特徴量存在領域を決定し、記録する特徴量存在領域記録手段と、を備えており、
各前記特徴量存在領域は、前記第1履歴データに含まれる作業成功を示す前記作業良否又は前記作業失敗の原因に関連付けられており、前記最適な特徴量パラメータのセットは、作業成功を示す前記作業良否に関連付けられた特徴量存在領域と、前記作業失敗の原因に関連付けられた各特徴量存在領域との重複領域に基づいて選択されることを特徴とし、
これにより、作業良否判定手段において、前記特徴量存在領域記録手段に記録された前記特徴量存在領域に基づいて、前記作業IDで関連付けられた実作業の作業結果の判定および失敗原因の推定を行うことを可能とする、ロボットシステム。
In the process of assembling the gripping component by the hand provided on the robot arm of the industrial robot, a plurality of fitting / inserting operations associated with the operation ID are repeatedly performed in advance, and the operation quality stored for each operation ID and A robot system for determining the work result of the actual work associated with the work ID and estimating the cause of the failure by organizing the failure causes,
One pre-defined based on a force sensor signal output from a force sensor that detects a force acting on the hand and / or a position detection signal output from each joint axis drive motor provided in the robot arm. Feature quantity extraction means for extracting physical quantities corresponding to the above feature quantity parameters as feature quantities;
For each work ID, history data recording means for recording first history data including each extracted feature quantity, work quality indicating work success or work failure, and cause of work failure;
A feature amount existence region recording unit, which is an optimum feature among the one or more feature amount parameters based on the first history data stored in the history data recording unit and associated with each work ID. A feature set in the coordinate system based on a coordinate system in which a set of feature parameters is selected and each of the selected feature parameter is adopted as a coordinate axis, and the feature amount existing range of the selected optimum feature parameter A feature amount existence region recording means for determining and recording the amount existence region, and
Each feature amount existence area is associated with the work success or failure indicating the work success included in the first history data or the cause of the work failure, and the optimum feature parameter set indicates the work success It is selected based on an overlap area between a feature quantity existence area associated with work quality and each feature quantity existence area associated with the cause of the work failure,
As a result, the work quality determination means determines the work result of the actual work associated with the work ID and estimates the cause of failure based on the feature quantity existence area recorded in the feature quantity existence area recording means. Robot system that makes it possible.
請求項1に記載のロボットシステムにおいて、
前記特徴量パラメータの特徴量の存在範囲に基づく前記特徴量存在領域は、前記履歴記録データ手段に記録された前記第1履歴データの特徴量の平均値と分散に基づいて、予め指定された存在確率となるように算出されることを特徴とする、ロボットシステム。
The robot system according to claim 1,
The feature quantity existence region based on the feature quantity existence range of the feature quantity parameter is a presence specified in advance based on an average value and variance of the feature quantities of the first history data recorded in the history record data means. A robot system characterized by being calculated with probability.
請求項1又は2に記載のロボットシステムにおいて、
前記作業良否判定手段は、前記作業IDで関連付けられた実作業について、前記特徴量抽出手段によって抽出される特徴量のうち前記選択された最適な特徴量パラメータについての前記特徴量の前記座標系におけるプロットが、
作業成功を示す前記作業良否に関連付けられた前記特徴量存在領域内にのみ含まれる場合には作業成功と判定し、
前記作業失敗の原因に関連付けられた前記特徴量存在領域内の1つ以上にのみ含まれる場合には、作業失敗と判定するとともに、前記特徴量存在領域が関連付けられている失敗原因を抽出し、または、
前記作業成功を示す前記作業良否に関連付けられた前記特徴量存在領域および前記作業失敗の原因に関連付けられた前記各特徴量存在領域の1つ以上に含まれる、若しくは前記作業成功を示す前記作業良否に関連付けられた前記特徴量存在領域および前記作業失敗の原因に関連付けられた前記各特徴量存在領域のいずれにも含まれない場合には判定不能と判定し、
前記ロボットシステムが備える作業良否・原因表示手段によって表示される、ロボットシステム。
The robot system according to claim 1 or 2,
The work quality determination unit is configured to determine, in the coordinate system, the feature value for the selected optimum feature parameter among the feature values extracted by the feature value extraction unit for the actual work associated with the work ID. The plot is
When it is included only in the feature amount existence area associated with the work quality indicating work success, it is determined as work success,
If it included only in one or more of the said characteristic quantity presence area associated with the cause of the working failure, as well as determination fails and work to extract the failure cause of the feature amount existing region is associated Or
The feature pass / fail that is included in one or more of the feature quantity existence area associated with the work pass / fail indicating the work success and each feature quantity existence area associated with the cause of the work failure, or indicating the work success If it is not included in any of the feature quantity existence area associated with the feature quantity existence area associated with the cause of the work failure, it is determined that the determination is impossible,
A robot system displayed by a work quality / cause display means provided in the robot system.
請求項3に記載のロボットシステムにおいて、
前記作業良否判定手段は、さらに、前記プロットが、前記作業失敗の原因に関連付けられた前記特徴量存在領域内の2つ以上にのみ含まれる場合には、前記プロットを含んでいる前記特徴量存在領域が関連付けられている2つ以上の失敗原因のすべてを抽出して、前記作業良否・原因表示手段によって前記2つ以上の失敗原因が表示される、ロボットシステム。
The robot system according to claim 3, wherein
The work pass / fail judgment means further includes the feature quantity existence including the plot when the plot is included only in two or more of the feature quantity existence areas associated with the cause of the work failure. extracts all the two or more failure cause regions are associated, said two or more failure cause is displayed by the working quality - cause display unit, the robot system.
請求項3又は4に記載のロボットシステムにおいて、
前記作業良否判定手段が作業成功と判定した場合であって、作業成功を示す前記作業良否に関連付けられた前記特徴量存在領域と、前記作業失敗の原因に関連付けられた各特徴量存在領域とに重複領域がある場合には、該重複領域の大きさと作業成功を示す前記作業良否に関連付けられた前記特徴量存在領域の大きさとに基づいて、作業成功時の判定の確からしさを算出し、
前記作業良否・原因表示手段によって、さらに前記判定の確からしさが表示されるように構成される、ロボットシステム。
The robot system according to claim 3 or 4,
In the case where the work pass / fail determination means determines that the work is successful, the feature quantity existing area associated with the work pass / fail indicating the work success and each feature quantity existing area associated with the cause of the work failure. If there is an overlapping area, based on the size of the overlapping area and the size of the feature amount existing area associated with the work quality indicating work success, calculate the probability of determination when the work is successful,
A robot system configured to further display the accuracy of the determination by the work quality / cause display means.
請求項1から5のいずれか一項に記載のロボットシステムであって、
複数の前記特徴量抽出手段によって抽出される前記特徴量についての前記1つ以上の特徴量パラメータは、前記位置検出信号から算出される把持部品の挿入量と、前記力センサ信号における時間微分のピーク値と、前記挿入量と前記力センサ信号から算出される挿入時仕事量と、前記ロボットアームの各関節軸駆動モータの位置検出信号から算出されるハンドの姿勢角の変化量とのいずれか1つ以上を含む、ロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 5,
The one or more feature quantity parameters for the feature quantities extracted by the plurality of feature quantity extraction means are: an insertion amount of a gripping part calculated from the position detection signal; and a peak of time differentiation in the force sensor signal. Any one of a value, an insertion work amount calculated from the insertion amount and the force sensor signal, and a change amount of a hand posture angle calculated from a position detection signal of each joint axis drive motor of the robot arm Robot system, including two or more.
請求項1から6のいずれか一項に記載のロボットシステムであって、さらに、
履歴記録データ手段は、前記作業IDで関連付けられた実作業について、前記特徴量抽出手段によって抽出される特徴量と前記作業良否判定手段によって前記判定された作業良否と前記推定された失敗原因とを含む第2の履歴データを追加的に記録するように構成され、
特徴量存在領域記録手段は、前記履歴データ記録手段に格納された前記第1履歴データおよび前記第2履歴データに基づいて、各前記特徴量存在領域を更新することができる、ロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
The history record data means includes, for the actual work associated with the work ID, the feature quantity extracted by the feature quantity extraction means, the work quality determined by the work quality determination means, and the estimated cause of failure. Configured to additionally record second historical data including,
The feature quantity existence area recording means can update each feature quantity existence area based on the first history data and the second history data stored in the history data recording means.
請求項1に記載のロボットシステムであって、さらに、
前記最適な特徴量パラメータのセットは、前記1つ以上の特徴量パラメータのうち所定数の特徴量パラメータのセットの中から、作業成功を示す前記作業良否に関連付けられた特徴量存在領域と前記作業失敗の原因に関連付けられた各特徴量存在領域との重複領域が存在しない、または重複領域が最も小さくなる特徴量パラメータのセットが選択される、ロボットシステム。
The robot system according to claim 1, further comprising:
The optimal feature quantity parameter set includes a feature quantity existence region associated with the work pass / fail indicating work success from the predetermined number of feature quantity parameter sets among the one or more feature quantity parameters and the work. A robot system in which an overlap region with each feature amount existence region associated with the cause of failure does not exist or a set of feature amount parameters that minimizes the overlap region is selected.
請求項8に記載のロボットシステムであって、さらに、
前記重複領域が存在しない特徴量パラメータのセットが複数ある場合には、作業成功を示す前記作業良否に関連付けられた特徴量存在領域と前記作業失敗の原因に関連付けられた各特徴量存在領域との中心間の距離に基づいて、前記最適な特徴量パラメータのセットが選択される、ロボットシステム。
The robot system according to claim 8, further comprising:
When there are a plurality of feature quantity parameter sets that do not have the overlapping area, a feature quantity existence area associated with the work quality indicating success of the work and each feature quantity existence area associated with the cause of the work failure The robot system, wherein the optimum feature parameter set is selected based on a distance between centers.
請求項8に記載のロボットシステムであって、さらに、
前記重複領域が存在しない特徴量パラメータのセットがない場合には、前記所定数をインクリメントし、該インクリメントした数の特徴量パラメータのセットの中から、作業成功を示す前記作業良否に関連付けられた特徴量存在領域と前記作業失敗の原因に関連付けられた各特徴量存在領域との重複領域が存在しない、または重複領域が最も小さくなる特徴量パラメータのセットが選択される、ロボットシステム。
The robot system according to claim 8, further comprising:
When there is no feature parameter set that does not include the overlapping region, the predetermined number is incremented, and the feature associated with the work quality indicating the work success is selected from the incremented feature parameter set. A robot system in which an overlap area between a quantity existence area and each feature quantity existence area associated with the cause of the work failure does not exist or a set of feature quantity parameters that minimizes the overlap area is selected.
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