JP5545322B2 - ロボットシステムおよび嵌合物の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ロボットシステムおよび嵌合物の製造方法に関する。

従来、ワーク（ピン）を把持するエンドエフェクタ（ハンド）が取り付けられるロボットアームを備えるロボットシステムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。上記特許文献１のロボットシステムでは、ロボットアームが１台備えられている。そして、このロボットシステムは、１台のロボットアームに設けられたハンドによってピンを把持するとともに、ハンドによって把持されたピンを被嵌合部品の穴部に嵌合するように構成されている。なお、このロボットシステムでは、ロボットアームのハンドによって把持されたピンを被嵌合部品の穴部に嵌合する動作が予め教示されていると考えられる。

特開２００３−１２７０８１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のロボットシステムでは、嵌合対象に対するワークの姿勢が嵌合に不適切な場合では、ロボットアームを予め教示された動作に基づいて動作させても、ピンを被嵌合部品の穴部に嵌合することができない、あるいは嵌合作業に多くの時間を要する場合がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、より効率よくワークを嵌合させることが可能なロボットシステムおよび嵌合物の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、ワークをワーク嵌合部に嵌合するロボットシステムであって、それぞれエンドエフェクタが取り付けられる第１ロボットアームおよび第２ロボットアームと、第１ロボットアームおよび第２ロボットアームを制御するための制御部とを備え、制御部は、第１ロボットアームおよび第２ロボットアームのうちの少なくとも一方により、ワークを支持する動作を実行させるワーク支持動作指令部と、ワークが嵌合されるワーク嵌合部の近傍においてワークの先端側を支持しながらワーク嵌合部に位置合わせするワーク位置決め動作指令部と、第１ロボットアームのエンドエフェクタにより、第２ロボットアームのエンドエフェクタにより支持されるワークの先端側よりもワーク嵌合部から離れたワークの根元側を支持して、第１ロボットアームと第２ロボットアームとを協調させて動作させることにより、ワークをワーク嵌合部に嵌合させる嵌合作業動作指令部と、を有し、制御部は、第１ロボットアームによってワークをワーク嵌合部に嵌合する嵌合作業前に、ワークをワーク嵌合部側に押し付ける押し付け方向に沿った方向を回転軸線としてワークを回転させることによりワーク嵌合部に嵌合可能な状態にワークの姿勢を修正する制御を行うように構成されている。

この第１の局面によるロボットシステムでは、上記のように構成することにより、ワークの先端側が第２ロボットアームのエンドエフェクタにより位置合わせされるとともに、第１ロボットアームと第２ロボットアームとを協調させて動作させることによりワークがワーク嵌合部に嵌合されるので、より効率よく２つのロボットアーム（第１ロボットアームおよび第２ロボットアーム）を用いて、ワークをワーク嵌合部に嵌合させることができる。

第２の局面による嵌合物の製造方法は、ワークをワーク嵌合部に嵌合する嵌合物の製造方法であって、第１ロボットアームおよび第２ロボットアームのうちの少なくとも一方により、ワークを支持し、第２ロボットアームのエンドエフェクタでワークが嵌合されるワーク嵌合部の近傍においてワークの先端側を支持しながらワーク嵌合部に位置合わせし、第１ロボットアームによってワークをワーク嵌合部に嵌合する嵌合作業前に、ワークをワーク嵌合部側に押し付ける押し付け方向に沿った方向を回転軸線としてワークを回転させることによりワーク嵌合部に嵌合可能な状態にワークの姿勢を修正し、第１ロボットアームのエンドエフェクタにより、第２ロボットアームのエンドエフェクタにより支持されるワークの先端側よりもワーク嵌合部から離れたワークの根元側を支持して、第１ロボットアームと第２ロボットアームとを協調させて動作させることにより、ワークをワーク嵌合部に嵌合する過程を有する。

この第２の局面による嵌合物の製造方法は、上記のように構成することにより、ワークの先端側が第２ロボットアームのエンドエフェクタにより位置合わせされるとともに、第１ロボットアームと第２ロボットアームとを協調させて動作させることによりワークがワーク嵌合部に嵌合されるので、より効率よく２つのロボットアーム（第１ロボットアームおよび第２ロボットアーム）を用いて、ワークをワーク嵌合部に嵌合させることが可能な嵌合物の製造方法を提供することができる。

上記のように構成することによって、より効率よくワークを嵌合させることができる。

第１実施形態によるロボットシステムの全体図である。 第１実施形態によるワークの斜視図である。 第１実施形態によるワークを嵌合方向から見た正面図である。 第１実施形態によるワーク嵌合部材の斜視図である。 第１実施形態によるワーク嵌合部材を嵌合方向から見た正面図である。 第１実施形態によるロボットシステムのエンドエフェクタの斜視図である。 第１実施形態によるロボットシステムのエンドエフェクタがワークを把持した状態を嵌合方向から見た図である。 第１実施形態によるロボットシステムの位置合わせ用エンドエフェクタがワークを位置合わせしている状態を嵌合方向から見た図である。 第１実施形態によるロボットシステムのブロック図である。 第１実施形態によるロボットシステムの制御部のブロック図である。 第１実施形態によるロボットシステムの制御部の動作を説明するためのフロー図である。 第１実施形態によるロボットシステムの位置合わせ用エンドエフェクタがワークを位置合わせしている状態を示す図である。 第１実施形態によるロボットシステムのエンドエフェクタがワークを並進および回転させている状態を示す図である。 第１実施形態によるロボットシステムのエンドエフェクタがワークをワーク嵌合部に嵌合させている状態（嵌合作業）を示す図である。 第２実施形態によるロボットシステムの全体図である。 第２実施形態によるロボットシステムの制御部の動作を説明するためのフロー図である。 第２実施形態によるロボットシステムのワークがガイドされる前の状態を示す図である。 図１７に示すワークがガイドされる前の状態を示した拡大図である。 第２実施形態によるロボットシステムのエンドエフェクタがワークをガイドしている状態を示す図である。 第２実施形態によるロボットシステムのワークがワーク嵌合部に嵌合された状態を示す図である。 変形例によるロボットシステムのロボットアームに視覚センサが取り付けられた状態を示す図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図９を参照して、第１実施形態によるロボットシステム１００の構成について説明する。

図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボットコントローラ２とを備えている。また、ロボット１の近傍には、ワーク２００が嵌合されるワーク嵌合部材２０１が配置されている。

また、図２に示すように、第１実施形態では、ワーク２００は、長棒状のワーク２００からなる。また、図３に示すように、ワーク２００は、非真円状の断面を有する。具体的には、ワーク２００には、ワーク２００が延びる方向に沿って、断面が矩形状の溝部２００ａが形成されている。また、図４および図５に示すように、ワーク嵌合部材２０１には、ワーク２００の断面形状に略合致する非真円状の孔部からなるワーク嵌合部２０２が設けられている。具体的には、ワーク嵌合部２０２は、ワーク２００の溝部２００ａに対応するように、下方（矢印Ｚ２方向）に突出する凸部２０２ａを有する。また、ワーク嵌合部２０２は、貫通孔からなる。そして、ロボットコントローラ２の後述する制御部２１は、ワーク２００を横方向（Ｘ方向）に移動させてワーク嵌合部２０２に嵌合する制御を行うように構成されている。

図１に示すように、ロボット１は、垂直多関節ロボットからなり、２つのロボットアーム１１および１２を備えている。ロボットアーム１１には回転軸（たとえば７軸）に対応してサーボモータおよび減速機を有するアクチュエータ（図示せず）が内蔵されている。各サーボモータは、ロボットコントローラ２に接続されており、ロボットコントローラ２からの動作指令に基づいて動作制御されるように構成されている。なお、ロボットアーム１１および１２は、それぞれ、「第１ロボットアーム」および「第２ロボットアーム」の一例である。

また、第１実施形態では、ロボットアーム１１の先端には、ロボットアーム１２の後述する位置合わせ用エンドエフェクタ１６により把持されるワーク２００の先端側よりもワーク嵌合部２０２から離れたワーク２００の根元側（矢印Ｘ２方向側）を把持するためのエンドエフェクタ１３が取り付けられている。図６に示すように、エンドエフェクタ１３は、第１実施形態ではワーク２００を掴んで保持可能なグリッパであり図示しないアクチュエータにより開閉可能な一対の爪部１４が設けられている。爪部１４には、断面が半円状の溝部１４ａが設けられている。なお、図７に示すように、溝部１４ａの半径ｒ１は、ワーク２００の半径ｒ２と略同じ大きさになるように構成されている。そして、爪部１４を閉じた状態で、爪部１４とワーク２００とが当接して、ワーク２００を把持するように構成されている。

また、第１実施形態では、図６に示すように、ロボットアーム１１とエンドエフェクタ１３との間には、力覚センサ１５が取り付けられている。力覚センサ１５は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の並進方向の力と、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸それぞれの回転モーメントとを検出可能な６軸力センサとして構成されている。

ここで、第１実施形態では、図１に示すように、ロボットアーム１２の先端には、ワーク２００が嵌合されるワーク嵌合部２０２の近傍においてワーク２００の先端側（矢印Ｘ１方向側）を把持しながらワーク嵌合部２０２に位置合わせするための位置合わせ用エンドエフェクタ１６が取り付けられている。位置合わせ用エンドエフェクタ１６は、ワーク２００を固定的に支持（把持）するエンドエフェクタである。なお、位置合わせ用エンドエフェクタ１６は、「エンドエフェクタ」の一例である。また、図８に示すように、位置合わせ用エンドエフェクタ１６には、図示しないアクチュエータにより開閉可能な一対の爪部１７が設けられている。爪部１７には、断面が半円状の溝部１７ａが設けられている。なお、溝部１７ａの半径ｒ３は、ワーク２００の半径ｒ２と略同じ大きさになるように構成されている。そして、爪部１７を閉じた状態で、爪部１７とワーク２００とが当接して、ワーク２００を把持するように構成されている。また、長棒状のワーク２００は、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により、先端側の周囲（外周）が取り囲まれるように把持される。なお、図８の点線に示すように、ワーク２００が湾曲している（たとえば、下方（矢印Ｚ２方向）に湾曲している）場合には、ワーク２００が位置合わせ用エンドエフェクタ１６により把持されることにより、ワーク２００が実質的に直線状に延びた状態にされるとともに、ワーク嵌合部２０２に位置合わせされる。

そして、第１実施形態では、ロボットコントローラ２の後述する制御部２１（図９参照）は、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により、ワーク２００が嵌合されるワーク嵌合部２０２の近傍においてワーク２００の先端側を把持しながらワーク嵌合部２０２に位置合わせするとともに、ロボットアーム１１のエンドエフェクタ１３により、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により把持されるワーク２００の先端側よりもワーク嵌合部２０２から離れたワーク２００の根元側を把持する制御を行うように構成されている。また、制御部２１は、ロボットアーム１１とロボットアーム１２とを協調させて動作させることにより、ワーク２００をワーク嵌合部２０２に嵌合する制御を行うように構成されている。

図９に示すように、ロボットコントローラ２には、制御部２１とメモリ２２とが設けられている。メモリ２２は、制御部２１に接続されている。また、ロボット１および力覚センサ１５は、ロボットコントローラ２の制御部２１に接続されている。また、第１実施形態では、図１０に示すように、制御部２１は、ロボットアーム１１およびロボットアーム１２のうちの少なくとも一方により、ワーク２００を支持（把持）する動作を実行させるワーク支持動作指令部２１ａと、ワーク２００が嵌合されるワーク嵌合部２０２の近傍においてワーク２００の先端側を支持（把持）しながらワーク嵌合部２０２に位置合わせするワーク位置決め動作指令部２１ｂと、ロボットアーム１１のエンドエフェクタ１３により、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により支持（把持）されるワーク２００の先端側よりもワーク嵌合部２０２から離れたワーク２００の根元側を支持（把持）して、ロボットアーム１１とロボットアーム１２とを協調させて動作させることにより、ワーク２００をワーク嵌合部２０２に嵌合させる嵌合作業動作指令部２１ｃと、を有する。

次に、図１１〜図１４を参照して、ワーク２００をワーク嵌合部２０２に嵌合させる際のロボットコントローラ２の制御部２１の動作について説明する。

まず、図１１に示すステップＳ１において、図１２に示すように、ロボットアーム１１のエンドエフェクタ１３（爪部１４）により、ワーク嵌合部２０２から離れたワーク２００の根元側が把持される。また、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により、ワーク２００の先端側が把持される。

次に、ステップＳ２において、第１実施形態では、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により、ワーク２００が嵌合されるワーク嵌合部２０２の近傍においてワーク２００の先端側が把持されながらワーク嵌合部２０２に位置合わせされる。具体的には、図１２に示すように、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６（爪部１７の溝部１７ａ）に把持されたワーク２００を嵌合方向から見た場合のワーク中心（Ｙ方向およびＺ方向の中心、図３および図８参照）を通る中心線Ｃ１と、ワーク嵌合部２０２を嵌合方向から見た場合のワーク嵌合部２０２の中心（Ｙ方向およびＺ方向の中心、図５参照）を通る中心線Ｃ２とが略一致するように、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６によりワーク２００の先端側が把持されながらワーク嵌合部２０２に位置合わせされる。これにより、ワーク２００の先端側が撓んでいる場合や、ワーク２００が嵌合方向とずれるように（交差するように）ロボットアーム１１のエンドエフェクタ１３により把持された場合でも、ワーク２００の姿勢(形状)が嵌合可能な状態（後述するワーク２００を回転させれば嵌合可能な状態）に修正される。

次に、ステップＳ３において、図１３に示すように、第１実施形態では、ロボットアーム１１およびロボットアーム１２が操作されることにより、ワーク２００がワーク嵌合部２０２側（ワーク嵌合部材２０１）に押し付けられる。その後、ワーク２００がワーク嵌合部２０２に嵌合される嵌合作業前に、ロボットアーム１２によるワーク２００に対する把持状態が解除される。

次に、ステップＳ４において、第１実施形態では、ワーク２００がワーク嵌合部２０２（ワーク嵌合部材２０１）に押し付けられた後、ワーク２００がワーク嵌合部２０２に押し付けられた際に力覚センサ１５から得られる反力情報に基づいてロボットアーム１１が操作される。これにより、ワーク嵌合部２０２に嵌合可能な状態にワーク２００の姿勢が修正される。具体的には、図１３に示すように、ワーク２００の押し付け方向（Ｘ方向）に沿った方向を回転軸線として、力覚センサ１５から得られる反力情報に基づいて（たとえば、ワーク嵌合部２０２（ワーク嵌合部材２０１）からの反力が検出されなくなるまで）、ワーク２００が回転されることにより、ワーク嵌合部２０２に嵌合可能な状態にワーク２００の姿勢が修正される。具体的には、ワーク２００の溝部２００ａ（図３参照）の開口が矢印Ｚ１方向に向くように（溝部２００ａがワーク嵌合部２０２の凸部２０２ａに合致するように）ワーク２００の姿勢が修正される。なお、予め位置合わせされた状態でワーク２００が押し付けられているので、ワーク嵌合部２０２に対するワーク２００の先端側の位置のずれは小さい（ほとんどない）が、ワーク２００が位置合わせされた状態でもワーク２００の姿勢(形状)が嵌合可能な状態（ワーク２００を回転させれば嵌合可能な状態）でない場合には、ワーク嵌合部２０２を探るために、ワーク２００がワーク嵌合部２０２（ワーク嵌合部材２０１）に対して（ＹＺ平面上で）並進移動される。

次に、ステップＳ５において、図１４に示すように、ワーク２００が横方向（矢印Ｘ１方向）に移動されることにより、ワーク嵌合部２０２への嵌合作業が開始される。なお、ワーク２００がワーク嵌合部２０２に嵌合される最中に、力覚センサ１５により反力が検出された場合には、反力が検出されない方向にワーク２００の姿勢を修正するようにロボットアーム１１が操作される。そして、ワーク２００の嵌合作業が終了される。

第１実施形態では、上記のように、制御部２１を、ロボットアーム１１のエンドエフェクタ１３により、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により支持されるワーク２００の先端側よりもワーク嵌合部２０２から離れたワーク２００の根元側を支持して、ロボットアーム１１とロボットアーム１２とを協調させて動作させることにより、ワーク２００をワーク嵌合部２０２に嵌合させる嵌合作業動作指令部２１ｃを有するように構成する。これにより、ワーク２００の先端側がロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により位置合わせされるとともに、ロボットアーム１１とロボットアーム１２とを協調させて動作させることによりワーク２００がワーク嵌合部２０２に嵌合されるので、より効率よく２つのロボットアーム（ロボットアーム１１およびロボットアーム１２）を用いて、ワーク２００をワーク嵌合部２０２に嵌合させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６（爪部１７の溝部１７ａ）に把持されたワーク２００を嵌合方向から見た場合のワーク中心を通る中心線Ｃ１と、ワーク嵌合部２０２を嵌合方向から見た場合のワーク嵌合部２０２の中心を通る中心線Ｃ２とが略一致するように、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６によりワーク２００の先端側を把持しながらワーク嵌合部２０２に位置合わせする。これにより、容易に、ワーク２００の先端側をワーク嵌合部２０２に嵌合させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６によりワーク２００の先端側を把持しながらワーク嵌合部２０２に位置合わせするとともに、ロボットアーム１１およびロボットアーム１２を操作することによりワーク２００をワーク嵌合部２０２側に押し付けた後、ワーク２００をワーク嵌合部２０２に嵌合する嵌合作業前に、ロボットアーム１２によるワーク２００に対する把持状態を解除するように制御部２１を構成する。これにより、ワーク嵌合部２０２を探るためにワーク２００を並進させたり回転させたりする動作の際に、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６が動作の妨げになるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム１２によるワーク２００に対する把持状態を解除した後、ワーク２００をワーク嵌合部２０２に嵌合する嵌合作業前に、ワーク２００をワーク嵌合部２０２側に押し付けるとともに、ワーク２００がワーク嵌合部２０２に押し付けられた際に力覚センサ１５から得られる反力情報に基づいてロボットアーム１１を操作することにより、ワーク嵌合部２０２に嵌合可能な状態にワーク２００の姿勢を修正する制御を行うように制御部２１を構成する。これにより、ワーク２００の姿勢がワーク嵌合部２０２に嵌合可能な状態でない場合でも、ワーク２００の姿勢がワーク嵌合部２０２に嵌合可能な状態に修正されるので、ワーク２００をワーク嵌合部２０２にスムーズに嵌合させることができる。特に、ロボットアーム１２により予め位置合わせされた状態でワーク２００が押し付けられているので、ワーク嵌合部２０２に対するワーク２００の先端側の位置のずれは小さい（ほとんどない）。これにより、ワーク２００の姿勢（位置）を大きく修正する必要がないので、ワーク２００をワーク嵌合部２０２にスムーズ、かつ、迅速に嵌合させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム１２によるワーク２００に対する把持状態を解除した後、ロボットアーム１１によってワーク２００をワーク嵌合部２０２に嵌合する嵌合作業前に、ワーク２００の押し付け方向に沿った方向を回転軸線としてワーク２００を回転させることによりワーク嵌合部２０２に嵌合可能な状態にワーク２００の姿勢を修正する制御を行うように制御部２１を構成する。これにより、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６に把持されたワーク２００を嵌合方向から見た場合のワーク中心を通る中心線Ｃ１（図３参照）とワーク嵌合部２０２の中心線Ｃ２とが一致している一方、ワーク２００の溝部１７ａの開口方向とワーク嵌合部２０２の溝部２００ａの突出方向とが一致していない場合でも、ワーク２００の押し付け方向に沿った方向を回転軸線としてワーク２００を回転させることにより、容易に、ワーク２００をワーク嵌合部２０２に嵌合することができる。

また、第１実施形態では、制御部２１を、ワーク２００を横方向に移動させてワーク嵌合部２０２に嵌合する制御を行うように構成する。ここで、長棒状のワーク２００は、横方向にした状態で嵌合する場合、自重による撓みなどに起因してワーク２００の姿勢（形状）が不適切になりやすいので、この場合に、ワーク２００の先端側を移動可能に把持しながら位置合わせすることにより、容易に、長棒状のワーク２００をワーク嵌合部２０２に嵌合させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部２１を、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により、長棒状のワーク２００の先端側の周囲を取り囲むように把持するように制御するように構成する。これにより、ワーク２００が外周方向のいずれの方向に湾曲（変形）している場合（図８参照）でも、容易に、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６によりワーク２００の先端側を把持しながらワーク嵌合部２０２に位置合わせすることができる。

（第２実施形態）
次に、図１５を参照して、第２実施形態によるロボットシステム１０１の構成について説明する。この第２実施形態では、１つのワーク嵌合部２０２にワーク２００が嵌合されていた上記第１実施形態と異なり、２つのワーク嵌合部２１１および２１２にワーク２００が嵌合される。なお、ワーク嵌合部２１１および２１２は、それぞれ、「第１ワーク嵌合部」および「第２ワーク嵌合部」の一例である。

図１５に示すように、ロボット１の近傍には、ワーク２００が嵌合されるワーク嵌合部材２１０が配置されている。ワーク嵌合部材２１０は、ワーク２００の嵌合方向（Ｘ方向）に隣接して配置される貫通孔からなるワーク嵌合部２１１およびワーク嵌合部２１２を備えている。ワーク嵌合部２１１およびワーク嵌合部２１２は、上記第１実施形態のワーク嵌合部２０２（図５参照）と同様に、ワーク２００の断面形状に略合致する非真円状の孔部からなる。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

次に、図１６〜図２０を参照して、ワーク２００をワーク嵌合部２１１および２１２に嵌合させる際のロボットコントローラ２の制御部２１の動作について説明する。

まず、図１６に示すステップＳ１１において、上記第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ５と同様に、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により、ワーク２００の先端側が把持されてワーク嵌合部２１１に位置合わせされるとともに、ロボットアーム１１のエンドエフェクタ１３により、ワーク嵌合部２１１から離れたワーク２００の根元側が把持される。そして、ロボットアーム１１とロボットアーム１２とを協調させて動作させることにより、ワーク２００がワーク嵌合部２１１に嵌合される。その後、図１７に示すように、ロボットアーム１１のエンドエフェクタ１３により、ワーク２００が矢印Ｘ１方向に移動されることにより、ワーク２００がワーク嵌合部２１２の近傍まで移動される。このとき、ワーク２００の根元側は１つ目のワーク嵌合部２１１に嵌合しているので、ワーク２００が側方および上方には湾曲しにくい一方、図１８に示すように、ワーク２００の先端側は、自重によって下方（矢印Ｚ２方向側）に湾曲した状態となる場合がある。

次に、ステップＳ１２において、第２実施形態では、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６が、ワーク嵌合部２１１およびワーク嵌合部２１２の間に移動される。そして、ステップＳ１３において、ワーク２００が位置合わせされていた１つ目のワーク嵌合部２１１にワーク２００を嵌合する場合と異なり、ワーク嵌合部２１１から貫通したワーク２００の先端側がロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により移動可能に把持されながらガイドされる。具体的には、ワーク２００の根元側（図１７参照）から先端側（図１９参照）にロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６をワーク２００に沿って移動させた後、ワーク２００の先端側が移動可能に把持されながらガイドされる。このとき、ワーク２００の下方（下面）が支持されるようにガイドされる。その結果、図１９に示すように、ワーク２００の先端側が下方（矢印Ｚ２方向側）に湾曲した状態から実質的に直線状に延びた状態となる。このとき、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６（爪部１７の溝部１７ａ）に把持されたワーク２００を嵌合方向から見た場合のワーク中心を通る中心線Ｃ３と、ワーク嵌合部２１２を嵌合方向から見た場合のワーク嵌合部２１２の中心を通る中心線Ｃ４とが略一致する。そして、ステップＳ１４において、図２０に示すように、ロボットアーム１１のエンドエフェクタ１３によりワーク２００が矢印Ｘ１方向に移動されることにより、ワーク２００がワーク嵌合部２１２に嵌合されて、ワーク２００の嵌合作業が終了する。

第２実施形態では、上記のように、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により、ワーク嵌合部２１１の近傍においてワーク２００の先端側を把持しながらワーク嵌合部２１１に位置合わせするとともに、ロボットアーム１１のエンドエフェクタ１３により、ワーク２００をワーク嵌合部２１１に嵌合した後、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６をワーク嵌合部２１１およびワーク嵌合部２１２の間に移動させ、ワーク嵌合部２１１から貫通したワーク２００の先端側をロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６により移動可能に把持しながらガイドすることにより、ワーク２００をワーク嵌合部２１２に嵌合する制御を行うように制御部２１を構成する。これにより、ワーク嵌合部２１１への嵌合作業においてはワーク２００が位置合わせされるとともに、ワーク嵌合部２１２への嵌合作業においてはワーク２００の先端側がガイドされるので、ワーク２００をワーク嵌合部２１１およびワーク嵌合部２１２にスムーズに嵌合させることができる。

また、第２実施形態では、上記のように、ロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６をワーク嵌合部２１１およびワーク嵌合部２１２の間に移動させた後、ワーク２００をワーク嵌合部２１２に嵌合する嵌合作業前に、ワーク２００の根元側から先端側にロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６をワーク２００に沿って移動させた後、ワーク２００の先端側を移動可能に把持しながらガイドするように制御を行うように制御部２１を構成する。これにより、ワーク２００の先端側が下方に湾曲している場合でも、ワーク２００の根元側から先端側へのロボットアーム１２の位置合わせ用エンドエフェクタ１６のワーク２００に沿った移動により、ワーク２００が実質的に直線状に延びた状態にされるので、ワーク２００をワーク嵌合部２１２にスムーズに嵌合させることができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、２つのロボットアームのそれぞれのエンドエフェクタ（ガイド用エンドエフェクタ）によりワークが把持される例を示したが、たとえば、把持以外の方法によって、２つのロボットアームのそれぞれのエンドエフェクタ（ガイド用エンドエフェクタ）によりワークを支持してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ロボットアーム（第１ロボットアーム）のエンドエフェクタによりワークの根元側が把持される例を示したが、たとえば、ロボットアーム（第２ロボットアーム）のエンドエフェクタにより把持されるワークの先端側よりもワーク嵌合部から離れたワークの根元側であれば、ロボットアーム（第１ロボットアーム）のエンドエフェクタによりワークの中央部を把持してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ロボットアームの位置合わせ用エンドエフェクタに把持されたワークを嵌合方向から見た場合のワーク中心を通る中心線と、ワーク嵌合部の中心を通る中心線とが略一致するように、ワークの先端側を把持しながらワーク嵌合部に位置合わせする例を示したが、たとえば、ロボットアームのエンドエフェクタ（爪部の溝部）の内底面と孔部からなるワーク嵌合部の内底面との高さ位置を略一致させるようにワーク嵌合部に位置合わせするようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ロボットアームに力覚センサを設けて、力覚センサから得られる反力情報に基づいてロボットアームを操作する例を示したが、たとえば、図２１に示す変形例に示すように、ロボットアームに視覚センサを設けて、視覚センサ１８から得られる画像情報に基づいてロボットアーム１１を操作することにより、ワーク嵌合部２０２に嵌合可能な状態にワーク２００の姿勢を修正するようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ワークが、溝部が設けられる非真円状の断面を有するとともに、ワーク嵌合部が、凸部が設けられる非真円状の孔部からなる例を示したが、たとえば、ワークの断面が楕円形状（三角形状、四角形状など）であるとともに、ワーク嵌合部が楕円形状（三角形状、四角形状など）の非真円状の孔部からなっていてもよい。また、ワークが真円状の断面を有するとともに、ワーク嵌合部が真円状の孔部からなっていてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ワークが長棒状のワークからなり、ワークが横方向に移動されてワーク嵌合部に嵌合される例を示したが、たとえば、ワークを縦方向に移動してワーク嵌合部に嵌合するようにしてもよい。また、ワークの形状は、長棒状以外の形状でもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ロボットアームのエンドエフェクタにより長棒状のワークの周囲（外周）を取り囲むようにワークの先端側を把持しながらワーク嵌合部に位置合わせする例を示したが、たとえば、長棒状のワークの外周を部分的に支持してワーク嵌合部に位置合わせするようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ワークがワーク嵌合部に押し付けられた後に、ワークの押し付け方向に沿った方向を回転軸線としてワークが回転される例（図１１のステップＳ４、図１３参照）を示したが、たとえば、ワークが回転しなくてもワーク嵌合部に嵌合可能な状態に把持されていれば、ワークを回転させずに嵌合作業を行うようにしてもよい。

１１ ロボットアーム（第１ロボットアーム）
１２ ロボットアーム（第２ロボットアーム）
１３ エンドエフェクタ
１５ 力覚センサ
１６ 位置合わせ用エンドエフェクタ（エンドエフェクタ）
１８ 視覚センサ
２１ 制御部
２１ａ ワーク支持動作指令部
２１ｂ ワーク位置決め動作指令部
２１ｃ 嵌合作業動作指令部
１００、１０１ ロボットシステム
２００ ワーク
２０２ ワーク嵌合部
２１１ ワーク嵌合部（第１ワーク嵌合部）
２１２ ワーク嵌合部（第２ワーク嵌合部）

Claims (11)

1. ワークをワーク嵌合部に嵌合するロボットシステムであって、
   それぞれエンドエフェクタが取り付けられる第１ロボットアームおよび第２ロボットアームと、
   前記第１ロボットアームおよび前記第２ロボットアームを制御するための制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記第１ロボットアームおよび前記第２ロボットアームのうちの少なくとも一方により、前記ワークを支持する動作を実行させるワーク支持動作指令部と、
   前記ワークが嵌合される前記ワーク嵌合部の近傍において前記ワークの先端側を支持しながら前記ワーク嵌合部に位置合わせするワーク位置決め動作指令部と、
   前記第１ロボットアームのエンドエフェクタにより、前記第２ロボットアームのエンドエフェクタにより支持される前記ワークの先端側よりも前記ワーク嵌合部から離れた前記ワークの根元側を支持して、前記第１ロボットアームと前記第２ロボットアームとを協調させて動作させることにより、前記ワークを前記ワーク嵌合部に嵌合させる嵌合作業動作指令部と、を有し、
   前記制御部は、前記第１ロボットアームによって前記ワークを前記ワーク嵌合部に嵌合する嵌合作業前に、前記ワークを前記ワーク嵌合部側に押し付ける押し付け方向に沿った方向を回転軸線として前記ワークを回転させることにより前記ワーク嵌合部に嵌合可能な状態に前記ワークの姿勢を修正する制御を行うように構成されている、ロボットシステム。
2. 前記制御部の前記ワーク位置決め動作指令部は、前記第２ロボットアームのエンドエフェクタに把持された前記ワークを嵌合方向から見た場合のワーク中心を通る中心線と、前記ワーク嵌合部を嵌合方向から見た場合の前記ワーク嵌合部の中心を通る中心線とが略一致するように、前記第２ロボットアームのエンドエフェクタにより前記ワークの先端側を把持しながら前記ワーク嵌合部に位置合わせするように制御するように構成されている、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記制御部の前記嵌合作業動作指令部は、前記第２ロボットアームのエンドエフェクタにより前記ワークの先端側を把持しながら前記ワーク嵌合部に位置合わせするとともに、前記第１ロボットアームおよび前記第２ロボットアームを操作することにより前記ワークを前記ワーク嵌合部側に押し付けた後、前記ワークを前記ワーク嵌合部に嵌合する嵌合作業前に、前記第２ロボットアームによる前記ワークに対する把持状態を解除するように構成されている、請求項１または２に記載のロボットシステム。
4. 前記第１ロボットアームに設けられる視覚センサまたは力覚センサをさらに備え、
   前記制御部の前記嵌合作業動作指令部は、前記第２ロボットアームによる前記ワークに対する把持状態を解除した後、前記ワークを前記ワーク嵌合部に嵌合する嵌合作業前に、前記視覚センサまたは前記力覚センサから得られる画像情報または反力情報に基づいて前記第１ロボットアームを操作することにより、前記ワーク嵌合部に嵌合可能な状態に前記ワークの姿勢を修正する制御を行うように構成されている、請求項３に記載のロボットシステム。
5. 前記第１ロボットアームは、前記力覚センサを備え、
   前記制御部の前記嵌合作業動作指令部は、前記第２ロボットアームによる前記ワークに対する把持状態を解除した後、前記ワークを前記ワーク嵌合部に嵌合する嵌合作業前に、前記ワークを前記ワーク嵌合部側に押し付けるとともに、前記ワークが前記ワーク嵌合部に押し付けられた際に前記力覚センサから得られる反力情報に基づいて前記第１ロボットアームを操作することにより、前記ワーク嵌合部に嵌合可能な状態に前記ワークの姿勢を修正する制御を行うように構成されている、請求項４に記載のロボットシステム。
6. 前記ワークは、非真円状の断面を有するとともに、前記ワーク嵌合部は、前記ワークの断面形状に略合致する非真円状の孔部からなり、
   前記制御部は、前記第２ロボットアームによる前記ワークに対する把持状態を解除した後、前記第１ロボットアームによって前記ワークを前記ワーク嵌合部に嵌合する嵌合作業前に、前記ワークの押し付け方向に沿った方向を回転軸線として前記ワークを回転させることにより前記ワーク嵌合部に嵌合可能な状態に前記ワークの姿勢を修正する制御を行うように構成されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
7. 前記ワークは、長棒状のワークを含み、
   前記制御部は、前記ワークを横方向に移動させて前記ワーク嵌合部に嵌合する制御を行うように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
8. 前記制御部は、前記第２ロボットアームのエンドエフェクタにより、前記長棒状のワークの先端側の周囲を取り囲むように把持するように制御するように構成されている、請求項７に記載のロボットシステム。
9. 前記ワーク嵌合部は、前記ワークの嵌合方向に隣接して配置される貫通孔からなる第１ワーク嵌合部および第２ワーク嵌合部を含み、
   前記制御部は、前記第２ロボットアームのエンドエフェクタにより、前記第１ワーク嵌合部の近傍において前記ワークの先端側を把持しながら前記第１ワーク嵌合部に位置合わせするとともに、前記第１ロボットアームのエンドエフェクタにより、前記ワークを前記第１ワーク嵌合部に嵌合した後、前記第２ロボットアームのエンドエフェクタを前記第１ワーク嵌合部および前記第２ワーク嵌合部の間に移動させ、前記第１ワーク嵌合部から貫通した前記ワークの先端側を前記第２ロボットアームのエンドエフェクタにより移動可能に把持しながらガイドすることにより、前記ワークを前記第２ワーク嵌合部に嵌合する制御を行うように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のロボットシステム。
10. 前記制御部は、前記第２ロボットアームのエンドエフェクタを前記第１ワーク嵌合部および前記第２ワーク嵌合部の間に移動させた後、前記ワークを前記第２ワーク嵌合部に嵌合する嵌合作業前に、前記ワークの根元側から先端側に前記第２ロボットアームのエンドエフェクタを前記ワークに沿って移動させた後、前記ワークの先端側を移動可能に把持しながらガイドするように制御を行うように構成されている、請求項９に記載のロボットシステム。
11. ワークをワーク嵌合部に嵌合する嵌合物の製造方法であって、
    第１ロボットアームおよび第２ロボットアームのうちの少なくとも一方により、前記ワークを支持し、
    前記第２ロボットアームのエンドエフェクタで前記ワークが嵌合される前記ワーク嵌合部の近傍において前記ワークの先端側を支持しながら前記ワーク嵌合部に位置合わせし、
    前記第１ロボットアームによって前記ワークを前記ワーク嵌合部に嵌合する嵌合作業前に、前記ワークを前記ワーク嵌合部側に押し付ける押し付け方向に沿った方向を回転軸線として前記ワークを回転させることにより前記ワーク嵌合部に嵌合可能な状態に前記ワークの姿勢を修正し、
    前記第１ロボットアームのエンドエフェクタにより、前記第２ロボットアームのエンドエフェクタにより支持される前記ワークの先端側よりも前記ワーク嵌合部から離れた前記ワークの根元側を支持して、前記第１ロボットアームと前記第２ロボットアームとを協調させて動作させることにより、前記ワークを前記ワーク嵌合部に嵌合する過程を有する、嵌合物の製造方法。

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