JP6848829B2 - ロボットの制御方法、ロボットの制御装置、およびロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、ロボットの制御方法、ロボットの制御装置、およびロボットシステムに関するものである。

基台と、複数のアーム（リンク）を有するロボットアームとを備えるロボットが知られている。ロボットアームの隣り合う２つのアームのうちの一方のアームは、関節部を介して、他方のアームに回動可能に連結され、最も基端側（最も上流側）のアームは、関節部を介して、基台に回動可能に連結されている。関節部はモーターにより駆動され、その関節部の駆動により、アームが回動する。また、最も先端側（最も下流側）のアームには、エンドエフェクターとして、例えば、着脱可能にハンドが装着される。そして、ロボットは、例えば、ハンドで対象物を把持し、その対象物を所定の場所へ移動させ、組立等の所定の作業を行う。

また、特許文献１には、第１ワークの凹部に第２ワークを挿入（嵌合）する挿入作業を行うロボットが開示されている。特許文献１に記載されたロボットでは、挿入作業の際、ロボットアームに設置された力覚センサーでロボットアームが受ける力を検出し、検出された力の経時変化を示すグラフの波形と、挿入作業が成功したときの基準グラフの波形とを比較して、挿入作業が成功したか否かを判断する。

特開２０１４−１８８６４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のロボットでは、挿入作業の際に検出された力のグラフの波形と、基準グラフの波形とを比較するので、その波形の比較の処理をプログラム化することが困難である。また、検出された力の時系列データの記憶が必要となり、記憶するデータ量が膨大になる。

また、特許文献１に記載のロボットでは、力制御ではなく、位置制御のみでロボットを制御して挿入作業を行っている。このため、第２ワークを第１ワークに接触させた際に目標位置から少しでもずれている場合は、軌道修正がきかず、挿入作業が失敗する可能性が高くなる。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

本発明の制御装置は、力検出部により検出された力に基づいてロボットを力制御で制御する力制御部と、
前記ロボットが対象物を保持し、前記対象物を被対象物に嵌合させる嵌合作業の結果の良否を判定する判定部と、を備え、
前記力制御部は、前記嵌合作業において、前記ロボットを前記力制御で制御し、
前記判定部は、前記嵌合作業において、前記力検出部により検出された力が第１の値以上低下している部分があるか否かに基づいて前記良否を判定することを特徴とする。

このような本発明の制御装置によれば、嵌合作業の結果の良否を容易かつ適確に判定することができる。

本発明の制御装置では、前記嵌合作業における前記力制御は、目標力が第１の力である第１力制御と、目標力が前記第１の力よりも大きい第２の力である第２力制御と、を含み、
前記判定部は、前記第２力制御が行われている間において前記部分があるか否かに基づいて、前記良否を判定することが好ましい。

これにより、力検出部により検出された力が第１の値以上低下している部分を検出する処理を行う期間を短縮することができる。

本発明の制御装置では、前記結果が「良」の場合は、前記部分において前記力検出部により検出された力の最小値は、前記第１の力よりも小さいことが好ましい。
これにより、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

本発明の制御装置では、前記判定部は、前記第１力制御の際に、前記ロボットの所定部の位置に基づいて前記嵌合作業が正しく行われているか否かを判定することが好ましい。

これにより、嵌合作業の途中で、嵌合作業が正しく行われているか否かを把握することができ、その結果に応じて対応することができる。

本発明の制御装置では、前記第１の値は、前記第２の力と前記第１の力との差の１／５の力以上であり、前記差の１／３の力以下であることが好ましい。

これにより、力検出部により検出される力がノイズの影響で低下する場合を「良」と判定することを抑制することができ、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

本発明の制御装置では、前記対象物は、第１係合部を有し、
前記被対象物は、前記嵌合作業において前記第１係合部と係合可能な第２係合部を有し、
前記第１係合部および前記第２係合部の少なくとも一方は、弾性部を有することが好ましい。

これにより、嵌合作業において、第１係合部と第２係合部とを円滑に係合させることができる。

また、第１係合部および第２係合部を設けることにより、嵌合作業の結果が「良」である場合に力検出部により検出された力が第１の値以上低下している部分が顕著に表れるようになる。これにより、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

本発明の制御装置では、前記嵌合作業において前記力検出部により検出された力の情報を表示部に表示させる表示制御部を備えることが好ましい。

これにより、表示部に表示された力の情報を見て、嵌合作業の結果を確認することができる。

本発明の制御装置では、前記良否の判定の基準の入力を受け付ける受付部を備え、
前記判定部は、前記受付部が受け付けた前記基準に基づいて、前記良否を判定することが好ましい。

これにより、対象物、被対象物が変更された場合等の諸条件の変更に応じて、基準を任意に設定することができる。

本発明の制御装置では、前記力制御部は、前記判定部が前記良否を判定した後、かつ、前記力検出部により検出された力が前記第２の力に達する前に、前記第２力制御を終了することが好ましい。
これにより、嵌合作業に要する時間を短縮することができる。

本発明の制御装置では、前記判定部は、前記部分がある場合に「良」と判定することが好ましい。
これにより、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

本発明の制御装置では、前記力制御部は、前記嵌合作業の後、前記ロボットを前記力制御で制御し、前記嵌合の際と反対方向に前記対象物を移動させ、
前記判定部は、０より大きい第２の値以上の力が前記力検出部により検出されると「良」と判定することが好ましい。
これにより、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

本発明の制御装置は、力検出部により検出された力に基づいてロボットを力制御で制御することと、
前記ロボットが対象物を保持し、前記対象物を被対象物に嵌合させる嵌合作業の結果の良否を判定することとが可能なプロセッサーを備え、
前記プロセッサーは、前記嵌合作業において、前記ロボットを前記力制御で制御し、前記力検出部により検出された力が第１の値以上低下している部分があるか否かに基づいて前記良否を判定することを特徴とする。

このような本発明の制御装置によれば、嵌合作業の結果の良否を容易かつ適確に判定することができる。

本発明のロボットは、ロボットアームを有し、
本発明の制御装置により制御されることを特徴とする。

このような本発明のロボットによれば、嵌合作業の結果の良否を容易かつ適確に判定することができる。

本発明のロボットシステムは、ロボットアームを有するロボットと、
前記ロボットを制御する本発明の制御装置と、を備えることを特徴とする。

このような本発明のロボットシステムによれば、嵌合作業の結果の良否を容易かつ適確に判定することができる。

本発明のロボットシステムの第１実施形態におけるロボットを示す斜視図（ブロック図を含む）である。 図１に示すロボットの概略図である。 本発明のロボットシステムの第１実施形態の主要部を示すブロック図である。 対象物および被対象物を示す斜視図である。 対象物の第１係合部および被対象物の第２係合部を示す断面図（模式図を含む）である。 対象物の第１係合部および被対象物の第２係合部を示す断面図（模式図を含む）である。 嵌合作業を説明するための図である。 嵌合作業を説明するための図である。 嵌合作業を説明するための図である。 嵌合作業において力検出部により検出された力の経時変化を示すグラフである。 本発明のロボットシステムの第１実施形態における制御装置の制御動作を示すフローチャートである。 本発明のロボットシステムの第２実施形態において、表示装置に表示された表示例を示す図である。 本発明のロボットシステムの第３実施形態における嵌合作業に用いる対象物および被対象物を示す平面図である。 本発明のロボットシステムの第３実施形態における嵌合作業に用いる対象物および被対象物を示す平面図である。 本発明のロボットシステムの第３実施形態における嵌合作業において力検出部により検出された力の経時変化であって、嵌合が成功した場合（嵌合作業の結果が「良」の場合）を示すグラフである。 本発明のロボットシステムの第３実施形態における嵌合作業において力検出部により検出された力の経時変化であって、嵌合が不成功の場合（嵌合作業の結果が「不良」の場合）を示すグラフである。 本発明のロボットシステムの第３実施形態における嵌合作業を説明するための断面図（被対象物の内部構造を模式的に示す断面図）である。 本発明のロボットシステムの第３実施形態における嵌合作業を説明するための断面図（被対象物の内部構造を模式的に示す断面図）である。 本発明のロボットシステムの第３実施形態における嵌合作業を説明するための断面図（被対象物の内部構造を模式的に示す断面図）である。 本発明のロボットシステムの第３実施形態における嵌合作業を説明するための断面図（被対象物の内部構造を模式的に示す断面図）である。 第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態についてハードウェア（プロセッサー）を中心として説明するためのブロック図である。 本発明のロボットシステムの他の例１（変形例１）を示すブロック図である。 本発明のロボットシステムの他の例２（変形例２）を示すブロック図である。

以下、本発明の制御装置、ロボットおよびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明のロボットシステムの第１実施形態におけるロボットを示す斜視図（ブロック図を含む）である。図２は、図１に示すロボットの概略図である。図３は、本発明のロボットシステムの第１実施形態の主要部を示すブロック図である。図４は、対象物および被対象物を示す斜視図である。図５および図６は、それぞれ、対象物の第１係合部および被対象物の第２係合部を示す断面図（模式図を含む）である。図７、図８および図９は、それぞれ、嵌合作業を説明するための図である。図１０は、嵌合作業において力検出部により検出された力の経時変化を示すグラフである。図１１は、本発明のロボットシステムの第１実施形態における制御装置の制御動作を示すフローチャートである。

なお、図１、図７〜図９では、エンドエフェクターは、模式的に示されている。また、図２では、エンドエフェクターおよび力検出部の図示は省略されている。また、図７〜図９では、ロボットについては、エンドエフェクターのみが図示されている。

また、以下では、説明の都合上、図１、図２、図４〜図９中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図１および図２中の基台側を「基端」または「上流」、その反対側を「先端」または「下流」と言う。また、図１、図２、図４〜図９中の上下方向が鉛直方向である。

また、本明細書において、「水平」とは、完全に水平な場合のみならず、水平に対して±５°以内で傾斜している場合も含む。同様に、本明細書において、「鉛直」とは、完全に鉛直な場合のみならず、鉛直に対して±５°以内で傾斜している場合も含む。また、本明細書において、「平行」とは、２つの線（軸を含む）または面が、互いに完全な平行である場合のみならず、±５°以内で傾斜している場合も含む。また、本明細書において、「直交」とは、２つの線（軸を含む）または面が、互いに完全な直交である場合のみならず、±５°以内で傾斜している場合も含む。

図１および図３に示すロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボット１を制御する制御装置２０と、表示装置５（表示部）と、入力装置９（入力部）とを備えている。このロボットシステム１００の用途は特に限定されず、ロボットシステム１００は、例えば、電子部品および電子機器等のワーク（対象物）の保持、搬送、組立および検査等の各作業で用いることができる。

また、ロボット１と制御装置２０とは、ケーブルで電気的に接続（以下、単に「接続」とも言う）されている。また、制御装置２０と、表示装置５および入力装置９とは、それぞれ、ケーブルで電気的に接続されている。

なお、ロボット１と制御装置２０とは、有線方式に限らず、例えば、ケーブルを省略し、無線方式で通信を行うようにしてもよい。また、制御装置２０は、ロボット１にその一部または全部が内蔵されていてもよい。

また、表示装置５と制御装置２０とは、有線方式に限らず、例えば、ケーブルを省略し、無線方式で通信を行うようにしてもよい。

また、入力装置９と制御装置２０とは、有線方式に限らず、例えば、ケーブルを省略し、無線方式で通信を行うようにしてもよい。

制御装置２０は、例えば、プロセッサーの１例であるＣＰＵ（Central Processing Unit）が内蔵されたコンピューター（ＰＣ）等で構成することができる。この制御装置２０は、ロボット１の後述する第１駆動源４０１、第２駆動源４０２、第３駆動源４０３、第４駆動源４０４、第５駆動源４０５、第６駆動源４０６およびエンドエフェクター１９の駆動（作動）の制御等を行う制御部２０１と、判定部２０６と、受付部２０７と、記憶部２０８（メモリー）と、表示制御部２０９とを備えている。

制御部２０１は、ロボット１に対して力制御を行う力制御部２０２と、ロボット１に対して位置制御を行う位置制御部２０３とを有している。制御部２０１は、力制御、位置制御等を行って、ロボット１の駆動、すなわち、ロボットアーム１０およびエンドエフェクター１９等の駆動を制御する機能を有している。この制御部２０１（力制御部２０２、位置制御部２０３）は、例えば、ＣＰＵ（プロセッサー）、ＲＡＭ、プログラムが記憶されたＲＯＭ等を備えている。また、制御部２０１（力制御部２０２、位置制御部２０３）の機能は、例えば、ＣＰＵにより各種プログラムを実行することにより実現することができる。

表示制御部２０９は、表示装置５に各種の画像（ウィンドウ等の各種の画面等を含む）や文字等を表示させる機能を有している。すなわち、表示制御部２０９は、表示装置５の駆動を制御する機能を有している。この表示制御部２０９の機能は、例えば、ＧＰＵ（プロセッサー）、ＣＰＵ（プロセッサー）等により実現することができる。

記憶部２０８は、各種の情報（データやプログラム等を含む）を記憶する機能を有している。この記憶部２０８の機能は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリー、ハードディス装置、外部記憶装置等により実現することができる。

判定部２０６は、各判定を行う機能を有している。この判定部２０６の機能は、例えば、ＣＰＵ（プロセッサー）等により実現することができる。

受付部２０７は、入力装置９からの入力を受け付ける機能を有している。この受付部２０７の機能は、例えばインターフェース回路によって実現することができる。なお、例えばタッチパネルを用いる場合には、受付部２０７は、ユーザーの指のタッチパネルへの接触等を検知する入力検知部としての機能を有する。

表示装置５は、例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ等で構成されたモニター（図示せず）を備えており、例えば、各種の画像（ウィンドウ等の各種の画面等を含む）や文字等を表示する。

入力装置９は、例えば、マウス、キーボード等で構成することができる。ユーザーは、入力装置９を操作することで、制御装置２０に対して各種の処理等の指示（入力）を行うことができる。

具体的には、ユーザーは、表示装置５に表示される各種画面（ウィンドウ等）に対して入力装置９のマウスでクリックする操作や、入力装置９のキーボードで文字や数字等を入力する操作により、制御装置２０に対する指示を行うことができる。以下、このユーザーによる入力装置９を用いた指示（入力装置９による入力）を「操作指示」とも言う。この操作指示は、入力装置９により、表示装置５に表示された内容から所望の内容を選択する選択操作や、入力装置９により、文字や数字等を入力する入力指示等を含む。また、入力には、選択も含まれる。

なお、本実施形態では、表示装置５および入力装置９の代わりに、表示装置５および入力装置９（表示部および入力部）を兼ね備えた表示入力装置（図示せず）を設けてもよい。表示入力装置としては、例えばタッチパネル（静電式タッチパネルや感圧式タッチパネル）等を用いることができる。また、入力装置９は、音（音声を含む）を認識する構成であってもよい。

図１および図２に示すように、ロボット１は、基台１１と、ロボットアーム１０とを備えている。ロボットアーム１０は、第１アーム１２、第２アーム１３、第３アーム１４、第４アーム１５、第５アーム１７および第６アーム１８と、第１駆動源４０１、第２駆動源４０２、第３駆動源４０３、第４駆動源４０４、第５駆動源４０５および第６駆動源４０６とを備えている。また、第５アーム１７および第６アーム１８によりリスト１６が構成され、第６アーム１８の先端には、例えば、ハンド等のエンドエフェクター１９を着脱可能に取り付ける（接続する）ことができ、そのエンドエフェクター１９で対象物８１を保持（把持）することができる。エンドエフェクター１９で保持する対象物８１としては、特に限定されず、例えば、電子部品、電子機器等、各種のものが挙げられる。

また、エンドエフェクター１９としては、対象物８１を保持することが可能なものであれば、特に限定されず、対象物８１を把持する（掴む）ことが可能なハンド、対象物８１を吸着することで保持する吸着ヘッド（吸着ハンド）等が挙げられる。本実施形態では、エンドエフェクター１９として、吸着ヘッドを用いた場合を例に挙げて説明する。

ここで、「エンドエフェクター１９がロボットアーム１０（第６アーム１８）に取り付けられている（接続されている）」とは、エンドエフェクター１９がロボットアーム１０に直接取り付けられている場合に限らず、本実施形態のように、エンドエフェクター１９が力検出部７に取り付けられている場合等、ロボットアーム１０に間接的に取り付けられている場合も含まれる。

本実施形態では、ロボットアーム１０の第６アーム１８の先端には、力検出部７（力検出装置）が着脱可能に取り付けられており（接続されており）、力検出部７には、エンドエフェクター１９が着脱可能に取り付けられている（接続されている）。すなわち、第６アーム１８とエンドエフェクター１９との間には、力検出部７が設けられている。また、ロボットアーム１０と、力検出部７と、エンドエフェクター１９とにより、可動部３０が構成される。

なお、力検出部７は、第６アーム１８に着脱可能に接続されており、エンドエフェクター１９は、力検出部７に着脱可能に接続されているが、これに限らず、例えば、力検出部７は、離脱不能に設けられていてもよく、また、エンドエフェクター１９は、離脱不能に設けられていてもよい。

力検出部７は、エンドエフェクター１９に加わる力（並進力、モーメントを含む）を検出する。力検出部７としては、特に限定されないが、本実施形態では、互いに直交する３軸のそれぞれの軸方向の力成分（並進力成分）と、その３軸のそれぞれの軸周りの力成分（回転力成分）とを検出可能な６軸力覚センサー等が用いられる。なお、力検出部７は、他の構成のものであってもよい。

ロボット１は、基台１１と、第１アーム１２と、第２アーム１３と、第３アーム１４と、第４アーム１５と、第５アーム１７と、第６アーム１８とが基端側から先端側に向ってこの順に連結された単腕の６軸垂直多関節ロボットである。以下では、第１アーム１２、第２アーム１３、第３アーム１４、第４アーム１５、第５アーム１７、第６アーム１８、リスト１６をそれぞれ「アーム」とも言う。また、第１駆動源４０１、第２駆動源４０２、第３駆動源４０３、第４駆動源４０４、第５駆動源４０５および第６駆動源４０６をそれぞれ「駆動源」とも言う。なお、アーム１２〜１５、１７および１８の長さは、それぞれ、特に限定されず、適宜設定可能である。

基台１１と第１アーム１２とは、関節（ジョイント）１７１を介して連結されている。そして、第１アーム１２は、基台１１に対し、鉛直方向と平行な第１回動軸Ｏ１を回動中心とし、その第１回動軸Ｏ１周りに回動可能となっている。第１回動軸Ｏ１は、基台１１の設置面である床１０１の上面の法線と一致している。また、第１回動軸Ｏ１は、ロボット１の最も上流側にある回動軸である。この第１アーム１２は、モーター（第１モーター）４０１Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第１駆動源４０１の駆動により回動する。また、モーター４０１Ｍは、モータードライバー３０１を介して制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。

第１アーム１２と第２アーム１３とは、関節（ジョイント）１７２を介して連結されている。そして、第２アーム１３は、第１アーム１２に対し、水平方向と平行な第２回動軸Ｏ２を回動中心として回動可能となっている。第２回動軸Ｏ２は、第１回動軸Ｏ１に直交する軸と平行である。この第２アーム１３は、モーター（第２モーター）４０２Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第２駆動源４０２の駆動により回動する。また、モーター４０２Ｍは、モータードライバー３０２を介して制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。また、第２回動軸Ｏ２は、第１回動軸Ｏ１と直交していてもよい。

第２アーム１３と第３アーム１４とは、関節（ジョイント）１７３を介して連結されている。そして、第３アーム１４は、第２アーム１３に対して水平方向と平行な第３回動軸Ｏ３を回動中心とし、その第３回動軸Ｏ３周りに回動可能となっている。第３回動軸Ｏ３は、第２回動軸Ｏ２と平行である。この第３アーム１４は、モーター（第３モーター）４０３Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第３駆動源４０３の駆動により回動する。また、モーター４０３Ｍは、モータードライバー３０３を介して制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。

第３アーム１４と第４アーム１５とは、関節（ジョイント）１７４を介して連結されている。そして、第４アーム１５は、第３アーム１４に対し、第３アーム１４の中心軸方向と平行な第４回動軸Ｏ４を回動中心とし、その第４回動軸Ｏ４周りに回動可能となっている。第４回動軸Ｏ４は、第３回動軸Ｏ３と直交している。この第４アーム１５は、モーター（第４モーター）４０４Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第４駆動源４０４の駆動により回動する。また、モーター４０４Ｍは、モータードライバー３０４を介して制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。また、第４回動軸Ｏ４は、第３回動軸Ｏ３に直交する軸と平行であってもよい。

第４アーム１５とリスト１６の第５アーム１７とは、関節（ジョイント）１７５を介して連結されている。そして、第５アーム１７は、第４アーム１５に対して第５回動軸Ｏ５を回動中心とし、その第５回動軸Ｏ５周りに回動可能となっている。第５回動軸Ｏ５は、第４回動軸Ｏ４と直交している。この第５アーム１７は、モーター（第５モーター）４０５Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第５駆動源４０５の駆動により回動する。また、モーター４０５Ｍは、モータードライバー３０５を介して制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。また、第５回動軸Ｏ５は、第４回動軸Ｏ４に直交する軸と平行であってもよい。

リスト１６の第５アーム１７と第６アーム１８とは、関節（ジョイント）１７６を介して連結されている。そして、第６アーム１８は、第５アーム１７に対して第６回動軸Ｏ６を回動中心とし、その第６回動軸Ｏ６周りに回動可能となっている。第６回動軸Ｏ６は、第５回動軸Ｏ５と直交している。この第６アーム１８は、モーター（第６モーター）４０６Ｍおよび減速機（図示せず）を有する第６駆動源４０６の駆動により回動する。また、モーター４０６Ｍは、モータードライバー３０６を介して制御装置２０により制御される。なお、前記減速機が省略されていてもよい。また、第６回動軸Ｏ６は、第５回動軸Ｏ５に直交する軸と平行であってもよい。

駆動源４０１〜４０６には、それぞれのモーターまたは減速機に、第１角度センサー４１１、第２角度センサー４１２、第３角度センサー４１３、第４角度センサー４１４、第５角度センサー４１５、第６角度センサー４１６が設けられている。以下では、第１角度センサー４１１、第２角度センサー４１２、第３角度センサー４１３、第４角度センサー４１４、第５角度センサー４１５、第６角度センサー４１６をそれぞれ「角度センサー」とも言う。これらの角度センサーとしては、特に限定されず、例えば、ロータリーエンコーダー等のエンコーダー等を用いることができる。これらの角度センサー４１１〜４１６により、それぞれ、駆動源４０１〜４０６のモーターまたは減速機の回転軸（回動軸）の回転（回動）角度を検出する。

また、駆動源４０１〜４０６のモーターとしては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いるのが好ましい。

ロボット１は、制御装置２０と電気的に接続されている。すなわち、駆動源４０１〜４０６、角度センサー４１１〜４１６は、それぞれ、制御装置２０と電気的に接続されている。

そして、制御装置２０は、アーム１２〜１５、リスト１６をそれぞれ独立して作動させることができる、すなわち、モータードライバー３０１〜３０６を介して、駆動源４０１〜４０６をそれぞれ独立して制御することができる。この場合、制御装置２０は、角度センサー４１１〜４１６、力検出部７により検出を行い、その検出結果（検出情報）に基づいて、駆動源４０１〜４０６の駆動、例えば、角速度や回転角度等をそれぞれ制御する。この制御プログラムは、制御装置２０の記憶部２０８に予め記憶されている。

本実施形態では、基台１１は、ロボット１の鉛直方向の最も下方に位置し、設置スペースの床１０１等に固定（設置）される部分である。この固定方法としては、特に限定されず、例えば、本実施形態では、複数本のボルト１１１による固定方法を用いている。また、基台１１が固定されている部分の床１０１は、水平面と平行な平面（面）であるが、これに限定されるものではない。

基台１１には、例えば、モーター４０１Ｍやモータードライバー３０１〜３０６等が収納されている。なお、モータードライバー３０１〜３０６は、制御装置２０に設けられていてもよい。

アーム１２〜１５は、それぞれ、中空のアーム本体２と、アーム本体２内に収納され、モーターを備える駆動機構３と、アーム本体２内を封止する封止手段４とを有している。なお、図面では、第１アーム１２が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「２ａ」、「３ａ」、「４ａ」とも表記し、第２アーム１３が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「２ｂ」、「３ｂ」、「４ｂ」とも表記し、第３アーム１４が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「２ｃ」、「３ｃ」、「４ｃ」とも表記し、第４アーム１５が有するアーム本体２、駆動機構３、封止手段４をそれぞれ「２ｄ」、「３ｄ」、「４ｄ」とも表記する。

次に、ロボットシステム１００における制御の基本について説明する。
制御装置２０は、作業において、角度センサー４１１〜４１６、力検出部７の出力、すなわち、角度センサー４１１〜４１６の検出結果（検出された角度）、力検出部７の検出結果（検出された力）等に基づいて、ロボット１の駆動（動作）を位置制御、力制御等で制御する。

位置制御とは、ロボット１のエンドエフェクター１９の位置や姿勢に関する情報に基づいて、エンドエフェクター１９を目標の位置に目標の姿勢になるように移動させるロボット１の動作の制御である。前記エンドエフェクター１９に代えて、ロボットアーム１０の先端部やエンドエフェクター１９が把持した対象物（図示せず）等でもよい。また、エンドエフェクター１９の位置や姿勢に関する情報は、角度センサー４１１〜４１６の検出結果等に基づいて求めることが可能である。

また、力制御とは、力検出部７の検出結果に基づいて、エンドエフェクター１９の位置や姿勢を変更したり、また、エンドエフェクター１９を押したり、引っ張ったり、回転させる等のロボット１の動作の制御である。力制御には、例えば、インピーダンス制御と、フォーストリガー制御とが含まれている。

フォーストリガー制御では、力検出部７により検出を行い、その力検出部７により所定の力を検出するまでロボットアーム１０を移動（姿勢の変更も含む）、すなわち、動作させる。

インピーダンス制御は、倣い制御を含む。まず、簡単に説明すると、インピーダンス制御では、ロボットアーム１０の先端部に加わる力を可能な限り所定の力に維持、すなわち、力検出部７により検出される所定方向の力を可能な限り目標値（０も含む）に維持するようにロボットアーム１０（ロボット１）の動作を制御する。これにより、例えば、ロボットアーム１０に対してインピーダンス制御を行うと、ロボットアーム１０は、エンドエフェクター１９で把持した対象物（図示せず）が他の対象物（図示せず）に対し、前記所定方向について倣う動作を行う。

また、より詳しく説明すると、ロボット１のインピーダンス制御のモデルは、例えば、下記（Ａ）式に示す運動方程式で表すことができる。
ｆ（ｔ）＝ｍｘ’’＋ｃｘ’＋ｋｘ ・・・（Ａ）

前記（Ａ）式において、ｍは、質量（慣性）、ｃは、粘性係数、ｋは、弾性（剛性）係数、ｆ（ｔ）は、力、ｘは、目標位置からの変位（位置）である。また、ｘの１次微分、すなわち、ｘ’は、速度に対応し、ｘの２次微分、すなわち、ｘ’’は、加速度に対応する。なお、以下では、ｍ、ｃおよびｋをそれぞれ単に、「パラメーター」とも言う。

インピーダンス制御では、前記（Ａ）式の特性をロボットアーム１０の先端部に持たせるための制御系を構成する。すなわち、前記（Ａ）式で表される仮想質量、仮想粘性係数、仮想弾性係数を、あたかもロボットアーム１０の先端部が持っているかのように制御を行う。

また、前記（Ａ）式におけるパラメーターｍ、ｃおよびｋは、それぞれ、特に限定されず、諸条件に基づいて適宜設定される。すなわち、パラメーターｍ、ｃおよびｋは、それぞれ、ロボット１が行う作業に応じて都合のよい値に設定される。

このロボットシステム１００（ロボット１）は、例えば、制御装置２０の制御の下、所定の１つまたは複数の対象物等に対して作業を行う。本実施形態では、対象物８１を被対象物８２に嵌合させる嵌合作業を行う。

以下、嵌合作業について説明する。
嵌合作業では、ロボット１は、エンドエフェクター１９で対象物８１を保持（把持）し、その対象物８１を被対象物８２に嵌合させる（図７〜図９参照）。

ここで、「嵌合」とは、狭義の嵌合のみならず、嵌入、係合、挿入等を含む広い概念で用いられる。したがって、対象物８１、被対象物８２の構成によっては、「嵌合」を「嵌入」、「係合」、「挿入」等と読み換えることができる。

なお、対象物８１と被対象物８２とを入れ替え、被対象物８２を対象物とし、対象物８１を被対象物としてもよい。

対象物８１および被対象物８２は、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、下記の構造を有している。

図４に示すように、対象物８１は、平面視で直方体形状（板状）をなす本体部８１０と、本体部８１０に設けられた少なくとも１つの第１係合部８１１とを有している。本実施形態では、第１係合部８１１は、複数設けられている。

また、被対象物８２は、凹部８２１を有する本体部８２０と、本体部８２０の凹部８２１内に設けられた少なくとも１つの第２係合部８２２とを有している。凹部８２１の形状は、対象物８１が嵌合可能な形状をなしている。すなわち、凹部８２１の形状は、対象物８１と同様で、若干小さい。また、本実施形態では、第２係合部８２２は、複数設けられている。

また、第１係合部８１１と係合可能な第２係合部８２２とは、嵌合作業において係合可能な構造をなしている。

図５に示すように、第１係合部８１１は、板状をなし、孔８１２を有している。
また、第２係合部８２２は、板バネ（弾性板）を湾曲または屈曲させてなる弾性部（弾性部材）で構成されている。すなわち、第２係合部８２２は、板状の基部８２３と、一端部が基部８２３の一端部に連結され、弾性変形して基部８２３に対して接近、離間することが可能な弾性片８２４とを有している。弾性片８２４は、その途中に、嵌合作業において第１係合部８１１の孔８１２に挿入可能な挿入部８２５を有している。また、挿入部８２５は、基部８２３に向って突出している。

嵌合作業において、対象物８１を被対象物８２に嵌合させていくと、第１係合部８１１が第２係合部８２２の基部８２３と弾性片８２４との間に挿入されてゆく。この過程では、力検出部７により検出された力は、徐々に増大する。そして、対象物８１と被対象物８２とが嵌合し、第１係合部８１１の孔８１２に、第２係合部８２２の挿入部８２５が挿入される（図６参照）。この過程では、力検出部７により検出された力は、瞬時に低下する。このようにして、第１係合部８１１と第２係合部８２２とが係合する。

なお、対象物８１の第１係合部８１１と被対象物８２の第２係合部８２２とを入れ替え、対象物８１が第２係合部８２２を有し、被対象物８２が第１係合部８１１を有していてもよい。

また、本実施形態では、第２係合部８２２が弾性部を有しているが、これに限らず、第１係合部８１１が弾性部を有していてもよい。すなわち、第１係合部８１１および第２係合部８２２の少なくとも一方が、弾性部を有していればよい。また、第１係合部８１１および第２係合部８２２は、省略されていてもよい。
また、第１係合部８１１および第２係合部８２２の構造は、他の構造であってもよい。

次に、制御装置２０のロボット１の制御について説明する。
制御装置２０は、ロボット１が行う嵌合作業において、力制御部２０２および位置制御部２０３のいずれか一方または両方によりロボット１の駆動を制御し、また、判定部２０６により嵌合作業の結果の良否、すなわち、嵌合作業の結果が「良」であるか、「不良（悪）」であるかを判定する。

嵌合作業の結果が「良」とは、嵌合が適正になされた場合であり、「嵌合が成功（ＯＫ）」とも言う。

また、嵌合作業の結果が「不良（悪）」とは、嵌合が適正になされない場合であり、「嵌合が不成功（ＮＧ）」とも言う。

嵌合作業では、力検出部７により対象物８１（エンドエフェクター１９）に加わる力、すなわち、Ｚ軸方向の力（以下、単に「力」とも言う）を検出し、力制御部２０２は、ロボット１に対し、Ｚ軸方向の目標力が第１の力である第１力制御と、Ｚ軸方向の目標力が第１の力よりも大きい第２の力である第２力制御とをこの順序で行ってロボット１の駆動を制御する。また、力検出部７により検出された力の情報は、時間と対応させて記憶部２０８に記憶される。また、図１０に示す例では、第１の力は、５Ｎであり、第２の力は、２０Ｎであり、第２の力と第１の力との差は、１５Ｎである。また、図１に示すように、Ｚ軸は、第６回動軸Ｏ６と一致または平行となるように設定されている。

嵌合作業において力検出部７により検出されたＺ軸方向の力の経時変化は、図１０に示すようになる。嵌合が成功（ＯＫ）した場合は、実線で示され、嵌合が不成功（ＮＧ）の場合は、破線で示されている。

図１０に示すように、嵌合が成功した場合は、第２力制御が行われている間において、力検出部７により検出された力が第１の値ａ以上（図１０に示す例では、６Ｎ程度）低下している部分９１がある。この部分９１は、力が低下するときの波形の頂点９２（山の頂点）と、その後、力が増大するときの波形の頂点９３（谷の頂点）との間の部分である。また、部分９１における力の低下量は、頂点９２における力と頂点９３における力との差である。なお、部分９１は、前述したように、対象物８１と被対象物８２とが嵌合する際、第１係合部８１１の孔８１２に、第２係合部８２２の挿入部８２５が挿入されることにより、力検出部７により検出された力が瞬時に低下すること等により生じる。

また、嵌合が成功した場合（嵌合作業の結果が「良」の場合）は、図１０に示す例では、部分９１において力検出部７により検出された力の最小値、すなわち、頂点９３における力は、第１の力よりも小さい。

なお、図１０に示すグラフは、１例であり、部分９１の後に、再び、力検出部７により検出された力が低下している部分があるが、例えば、それが無い場合もある。

一方、嵌合が不成功の場合は、第２力制御が行われている間において、力検出部７により検出された力は、徐々に増大している。すなわち、部分９１は存在しない。

嵌合が成功した場合および不成功の場合には、それぞれ、このような相関があるので、判定部２０６は、嵌合作業において、力検出部７により検出されたＺ軸方向の力（並進力）が第１の値ａ以上低下している部分９１があるか否かに基づいて嵌合作業の結果の良否を判定する。すなわち、判定部２０６は、第２力制御が行われている間において、部分９１がある場合には「良」と判定し、部分９１がない場合には「不良（悪）」と判定する。このようにして判定を行うことにより、嵌合作業の結果の良否を容易かつ適確に判定することができる。なお、第２力制御が行われている間だけでなく、さらに、第２力制御が行われている間以外、例えば、第１制御が行われている間においても、部分９１があるか否かを判断してもよい。

また、力制御部２０２は、判定部２０６が嵌合作業の結果の良否を判定した後、かつ、力検出部７により検出された力が第２の力に達する前に、第２力制御を終了する。これにより、嵌合作業に要する時間を短縮することができる。なお、力検出部７により検出された力が第２の力に達する前に第２力制御を終了しなくてもよい。

また、第１の値ａは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、第２の力と第１の力との差の１／５の力以上、前記差の１／３の力以下であることが好ましく、前記差の１／４の力以上、前記差の１／３の力以下であることがより好ましい。これにより、力検出部７により検出される力がノイズの影響で低下する場合を「良」と判定することを抑制することができ、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

また、第１の力および第２の力は、それぞれ、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定される。

また、嵌合作業の結果の良否の判定に用いる値としては、下限値のみではなく、下限値および上限値を規定してもよい。

この場合は、判定部２０６は、嵌合作業において、力検出部７により検出された力が第１の値ａ（第１の所定値）以上、所定値ｂ（第２の所定値）以下、低下している部分があるか否かに基づいて嵌合作業の結果の良否を判定する。所定値ｂは第１の値ａよりも大きい値である。これにより、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

また、判定部２０６は、第１力制御の際に、ロボット１の所定部の位置、例えば、エンドエフェクター１９の位置、姿勢に基づいて嵌合作業が正しく行われているか否かを判定する。具体的には、エンドエフェクター１９の位置、姿勢から対象物８１の位置、姿勢を求めることができるので、判定部２０６は、対象物８１と被対象物８２の凹部８２１との位置、姿勢の関係が、嵌合が可能な位置、姿勢の関係にあるか否かを判断する。そして、判定部２０６は、嵌合が可能な位置、姿勢の関係にある場合は、嵌合作業が正しく行われていると判定し、嵌合が可能な位置、姿勢の関係にない場合は、嵌合作業が正しく行われていないと判定する。これにより、嵌合作業の途中で、嵌合作業が正しく行われているか否かを把握することができ、その結果に応じて対応することができる。

次に、図１１に示すフローチャートに基づいて、嵌合作業における制御装置２０の制御について説明する。

図１１に示すように、嵌合作業では、まず、エンドエフェクター１９で対象物８１を保持し、対象物８１を被対象物８２の凹部８２１の上空に移動させる（ステップＳ１０１）。

次いで、図７に示すように、対象物８１の一方の端部を被対象物８２の凹部８２１の一方の端部に接触させる（ステップＳ１０２）。

次いで、力制御部２０２は、第１力制御を所定時間行って、図８に示すように、対象物８１の他方の端部（両方の端部）を被対象物８２の凹部８２１の他方の端部（両方の端部）に接触させる（ステップＳ１０３）。

次いで、力制御部２０２は、第２力制御を開始する（ステップＳ１０４）。すなわち、力制御部２０２は、第２力制御を行って対象物８１を被対象物８２の凹部８２１に押し込む動作（嵌合させる動作）を開始する。この第２力制御は、所定時間行われる。

次いで、判定部２０６は、力検出部７により検出された力情報に基づいて、力検出部７により検出された力が第１の値ａ以上低下している部分９１があるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０５において力検出部７により検出された力が第１の値ａ以上低下している部分９１があると判断した場合は、嵌合が成功、すなわち、嵌合作業の結果が「良」と判定する（ステップＳ１０６）。

また、ステップＳ１０５において力検出部７により検出された力が第１の値ａ以上低下している部分９１がないと判断した場合は、嵌合が不成功、すなわち、嵌合作業の結果が「不良（悪）」と判定する（ステップＳ１０７）。

次いで、第２力制御を終了し、エンドエフェクター１９で保持している対象物８１を放す（ステップＳ１０８）。以上で、このプログラムを終了する。

以上説明したように、制御装置２０（ロボットシステム１００）によれば、嵌合作業の結果の良否を容易かつ適確に判定することができる。

なお、嵌合作業は、本実施形態の作業に限定されず、例えば、対象物をＺ軸周りに回転させて被対象物に嵌合させる作業等が挙げられる。この場合、判定部２０６は、力検出部７により検出された回転力（モーメント）に基づいて嵌合作業の結果の良否を判定する。

以上説明したように、制御装置２０は、力検出部７により検出された力に基づいてロボット１を力制御で制御する力制御部２０２と、ロボット１が対象物８１を保持し、対象物８１を被対象物８２に嵌合させる嵌合作業の結果の良否を判定する判定部２０６とを備えている。力制御部２０２は、嵌合作業において、ロボット１を力制御で制御し、判定部２０６は、嵌合作業において、力検出部７により検出された力が第１の値ａ以上低下している部分９１があるか否かに基づいて嵌合作業の結果の良否を判定することを特徴とする。

このような制御装置２０によれば、嵌合作業の結果の良否を容易かつ適確に判定することができる。

また、嵌合作業における力制御は、目標力が第１の力である第１力制御と、目標力が第１の力よりも大きい第２の力である第２力制御とを含んでいる。判定部２０６は、第２力制御が行われている間において部分９１があるか否かに基づいて、嵌合作業の結果の良否を判定する。これにより、力検出部７により検出された力が第１の値ａ以上低下している部分９１を検出する処理を行う期間を短縮することができる。

また、嵌合作業の結果が「良」の場合は、部分９１において力検出部７により検出された力の最小値は、第１の力よりも小さいことが好ましい。これにより、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

また、判定部２０６は、第１力制御の際に、ロボット１の所定部の位置に基づいて嵌合作業が正しく行われているか否かを判定する。これにより、嵌合作業の途中で、嵌合作業が正しく行われているか否かを把握することができ、その結果に応じて対応することができる。

また、第１の値ａは、第２の力と第１の力との差の１／１０の力以上であり、前記差の１／３の力以下であることが好ましく、前記差の１／５の力以上であり、前記差の１／３の力以下であることがより好ましい。これにより、力検出部７により検出される力がノイズの影響で低下する場合を「良」と判定することを抑制することができ、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

また、対象物８１は、第１係合部８１１を有し、被対象物８２は、嵌合作業において第１係合部８１１と係合可能な第２係合部８２２を有している。第１係合部８１１および第２係合部８２２の少なくとも一方は、弾性部の一例である板バネ（弾性板）を有している。これにより、嵌合作業において、第１係合部８１１と第２係合部８２２とを円滑に係合させることができる。また、第１係合部８１１および第２係合部８２２を設けることにより、嵌合作業の結果が「良」である場合に力検出部７により検出された力が第１の値ａ以上低下している部分９１が顕著に表れるようになる。これにより、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

また、力制御部２０２は、判定部２０６が嵌合作業の結果の良否を判定した後、かつ、力検出部７により検出された力が第２の力に達する前に、第２力制御を終了する。これにより、嵌合作業に要する時間を短縮することができる。

また、判定部２０６は、部分９１がある場合に「良」と判定する。これにより、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

また、制御装置２０は、力検出部７により検出された力に基づいてロボット１を力制御で制御することと、ロボット１が対象物８１を保持し、対象物８１を被対象物８２に嵌合させる嵌合作業の結果の良否を判定することとが可能なプロセッサーを備えている。制御部２０１（力制御部２０２）および判定部２０６がプロセッサーに対応している。プロセッサーは、嵌合作業において、ロボット１を力制御で制御し、力検出部７により検出された力が第１の値ａ以上低下している部分９１があるか否かに基づいて嵌合作業の結果の良否を判定する。

このような制御装置２０によれば、嵌合作業の結果の良否を容易かつ適確に判定することができる。

また、ロボット１は、ロボットアーム１０を有し、制御装置２０により制御される。
このようなロボット１によれば、嵌合作業の結果の良否を容易かつ適確に判定することができる。

また、ロボットシステム１００は、ロボットアーム１０を有するロボット１と、ロボット１を制御する制御装置２０とを備えている。

このようなロボットシステム１００によれば、嵌合作業の結果の良否を容易かつ適確に判定することができる。

＜第２実施形態＞
図１２は、本発明のロボットシステムの第２実施形態において、表示装置に表示された表示例を示す図である。

以下、第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第２実施形態のロボットシステム１００は、表示装置５に表示された図１２に示すウィンドウ５１（基準入力用画面）を用いて、嵌合作業の結果の良否の判定の基準を入力し、その基準を設定することが可能に構成されている。以下、具体的に説明する。

本実施形態では、複数の対象物８１を複数の被対象物８２に嵌合させることを想定する。そして、ロボット１により、１つ目の対象物８１を１つ目の被対象物８２に嵌合させ、この嵌合は、成功したものとする。

制御装置２０の表示制御部２０９は、図１２に示すように、表示装置５に、ウィンドウ５１（設定用画面）を表示させる。

このウィンドウ５１には、１つ目の対象物８１を１つ目の被対象物８２に嵌合させる嵌合作業において力検出部７により検出された力の情報、すなわち、Ｚ軸方向の力の経時変化を示すグラフが表示される。なお、図１２に示すグラフは、第１実施形態の図１０の嵌合が成功した場合のグラフと同様のグラフである。

ユーザーは、表示装置５に表示されたウィンドウ５１において、判定の基準点９６、９７を入力する操作指示を行う。この基準点９６、９７の入力は、例えば、入力装置９のマウスを用いて、ウィンドウ５１におけるクリック操作により行うことができる。

制御装置２０の受付部２０７が前記操作指示を受け付けると、表示制御部２０９は、表示装置５の駆動を制御し、表示装置５に表示されたグラフ上に基準点９６、９７が表示される。また、テキストボックス５２には、基準点９６における時間が表示され、テキストボックス５３には、基準点９６において力検出部７により検出された力が表示される。また、テキストボックス５４には、基準点９７における時間が表示され、テキストボックス５５には、基準点９７において力検出部７により検出された力が表示される。

また、ユーザーは、例えば、入力装置９のマウスやキーボードを用いて、ウィンドウ５１において、リスト５６に、判定方法を入力（選択）する操作指示を行う。図１２には、判定方法として、「ＦｏｒｃｅＤｏｗｎ」が入力された例が示されている。

制御装置２０の受付部２０７が前記操作指示を受け付けると、表示制御部２０９は、表示装置５の駆動を制御し、表示装置５に表示されたリスト５６には、判定方法として、「ＦｏｒｃｅＤｏｗｎ」が表示される。

そして、制御装置２０（判定部２０６）は、入力された基準点９６、９７および判定方法をそれぞれ判定の基準として設定する。

このような判定の基準が設定された場合は、判定部２０６は、次回以降の嵌合作業において、基準点９６と基準点９７との間において部分９１があるか否かに基づいて、嵌合作業の結果の良否を判定する。

以上のような第２実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。

また、第２実施形態では、対象物８１、被対象物８２が変更された場合等の諸条件の変更に応じて、基準を任意に設定することができる。

以上説明したように、制御装置２０は、嵌合作業において力検出部７により検出された力の情報を表示装置５（表示部）に表示させる表示制御部２０９を備えている。これにより、表示装置５（表示部）に表示された力の情報を見て、嵌合作業の結果を確認することができる。

また、制御装置２０は、嵌合作業の結果の良否の判定の基準の入力を受け付ける受付部２０７を備えている。判定部２０６は、受付部２０７が受け付けた基準に基づいて、嵌合作業の結果の良否を判定する。これにより、対象物８１、被対象物８２が変更された場合等の諸条件の変更に応じて、基準を任意に設定することができる。

＜第３実施形態＞
図１３および図１４は、それぞれ、本発明のロボットシステムの第３実施形態における嵌合作業に用いる対象物および被対象物を示す平面図である。図１５は、本発明のロボットシステムの第３実施形態における嵌合作業において力検出部により検出された力の経時変化であって、嵌合が成功した場合（嵌合作業の結果が「良」の場合）を示すグラフである。図１６は、本発明のロボットシステムの第３実施形態における嵌合作業において力検出部により検出された力の経時変化であって、嵌合が不成功の場合（嵌合作業の結果が「不良」の場合）を示すグラフである。図１７〜図２０は、それぞれ、本発明のロボットシステムの第３実施形態における嵌合作業を説明するための断面図（被対象物の内部構造を模式的に示す断面図）である。

なお、説明の都合上、図１３等に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸で構成される座標系を設ける。また、以下では、説明の都合上、図１７〜図２０中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。

以下、第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第３実施形態のロボットシステム１００（図１、図３参照）では、エンドエフェクター１９として、ハンド（図示せず）を用いる。

また、嵌合作業では、ロボット１は、制御装置２０の制御の下、エンドエフェクター１９で対象物８３を把持し、その対象物８３を被対象物８４に嵌合させる（図１３、図１４参照）。

また、対象物８３は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブルプリント基板）またはＦＦＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ：フレキシブルフラットケーブル）である。

図１３に示すように、具体的には、対象物８３は、その先端部に係合部８３１（第１係合部）を有している。すなわち、対象物８３の先端部が係合部８３１（第１係合部）である。また、係合部８３１には、２つの欠損部８３２（凹部）が形成されている。また、各欠損部８３２は、対象物８３の幅方向（Ｘ軸方向）の両端部に配置されている。

また、被対象物８４は、ワンアクション式のコネクター、ツーアクション式のコネクター等のコネクターであり、本実施形態では、被対象物８４として、ワンアクション式のコネクターを例に挙げて説明する。なお、ツーアクション式のコネクターは、開閉可能な蓋を有しており、ワンアクション式のコネクターは、開閉可能な蓋を有していない。

図１３に示すように、具体的には、被対象物８４は、基板８５上に設けられている。この被対象物８４は、図１７に示すように、対象物８３が挿入可能な凹部８４０を有しており、その凹部８４０の内部に、弾性を有する２つの弾性部８４１と、弾性を有する２つの弾性部８４２とを有している。また、各弾性部８４１は、それぞれ、弾性片８４１１と、弾性片８４１１の先端部に設けられた頭部８４１２とを有している。また、各弾性部８４２は、それぞれ、弾性片８４２１と、弾性片８４２１の先端部に設けられた第２係合部である頭部８４２２とを有している。

また、弾性部８４１と弾性部８４２とは、凹部８４０の入口側から奥に向って、この順序で配置されている。また、各弾性部８４１は、被対象物８４の幅方向（Ｘ軸方向）の両端部に配置されている。この場合、各弾性部８４１は、対象物８３を被対象物８４の凹部８４０に挿入した場合に、弾性部８４１が対象物８３の欠損部８３２に干渉しない位置（欠損部８３２よりも対象物８３の幅方向の中央部側の位置）に配置されている。また、各弾性部８４２は、被対象物８４の幅方向の両端部に配置されている。この場合、各弾性部８４２は、対象物８３を被対象物８４の凹部８４０に挿入した場合に、弾性部８４２が対象物８３の欠損部８３２に干渉する位置に配置されている。

また、嵌合作業では、ロボット１は、エンドエフェクター１９で対象物８３を把持し、その対象物８３を被対象物８４の凹部８４０に挿入する。以下、嵌合作業の結果が「良」となる場合について、各欠損部８３２、各弾性部８４１、各弾性部８４２の動き等を含めて説明するが、２つ設けられているものについては、代表的に、そのうちの一方について説明する。

対象物８３が凹部８４０内を奥側に進んで行くと、まず、図１８に示すように、対象物８３の係合部８３１は、被対象物８４の弾性部８４１と干渉し、対象物８３は、弾性部８４１により付勢される。この過程では、力検出部７により検出されたＺ軸方向の力（以下、単に「力」とも言う）は、上昇し、頂点７１が検出された後、一旦低下する（図１５の「Ａ」参照）。

次に、図１９に示すように、対象物８３の係合部８３１は、被対象物８４の弾性部８４２と干渉し、対象物８３は、弾性部８４１により付勢され、係合部８３１の欠損部８３２に弾性部８４２の頭部８４２２が挿入される（図２０参照）。この過程では、力検出部７により検出された力は、上昇し頂点７２が検出された後、欠損部８３２に弾性部８４２の頭部８４２２が挿入されることにより、瞬時に低下する（図１５の「Ｂ」参照）。

次に、図２０に示すように、対象物８３の係合部８３１の先端は、被対象物８４の凹部８４０内の端部に当接する。この過程では、力検出部７により検出された力は、急上昇し、所定の値（図１５に示す例では、１５Ｎ）に収束する（図１５の「Ｃ」参照）。このようにして、係合部８３１と弾性部８４２の頭部８４２２とが係合する。すなわち、対象物８３が被対象物８４と嵌合する。

このような嵌合作業では、力検出部７により対象物８３（エンドエフェクター１９）に加わる力、すなわち、Ｚ軸方向の力を検出し、力制御部２０２は、ロボット１に対し、Ｚ軸方向についての力制御を行ってロボット１の駆動を制御する。また、力検出部７により検出された力の情報は、時間と対応させて記憶部２０８に記憶される。また、図１５に示す例では、Ｚ軸方向の目標力は、１５Ｎである。また、本実施形態では、図１３に示すように、Ｚ軸の方向は、対象物８３を被対象物８４に嵌合させる際の対象物８３の移動方向（凹部８４０への挿入方向）と同一である。なお、Ｘ軸方向についての力制御およびＹ軸方向についての力制御は、それぞれ、行ってもよく、また、省略してもよい。

また、嵌合作業の際は、制御装置２０の判定部２０６は、第１実施形態と同様にして、嵌合作業の結果の良否を判定する。

また、嵌合が成功した場合は、図１５の「Ｃ」に示すように、力検出部７により検出された力の変化率の高い部分（力検出部７により検出された力が急上昇する部分）がある。

一方、嵌合が不成功の場合は、図１６に示すように、前記のような力の変化率の高い部分はない。

したがって、嵌合作業の際は、図１５の「Ｃ」に示すように、力検出部７により検出された力の変化率の高い部分があるか否かにより、嵌合作業の結果の良否を判定することも可能である。すなわち、判定部２０６は、力検出部７により検出された力の変化率の高い部分があるか否かを判断し、ある場合は、嵌合作業の結果が「良」と判定し、ない場合は、嵌合作業の結果が「不良」と判定する。

また、嵌合作業の後に、引っ張り検査を行って、嵌合作業の結果の良否を判定する。引っ張り検査では、対象物８３を被対象物８４に嵌合させる際（嵌合の際）と反対方向に対象物８３を移動させる（引っ張る）。なお、図１５および図１６に示す例では、「Ｄ」で引っ張り検査を開始している。

引っ張り検査では、力検出部７により対象物８３（エンドエフェクター１９）に加わる力、すなわち、Ｚ軸方向の力を検出し、力制御部２０２は、ロボット１に対し、Ｚ軸方向についての力制御を行ってロボット１の駆動を制御する。また、力検出部７により検出された力の情報は、時間と対応させて記憶部２０８に記憶される。また、図１５に示す例では、Ｚ軸方向の目標力は、１０Ｎ（方向を加味すると「−１０Ｎ」）である。なお、Ｘ軸方向についての力制御およびＹ軸方向についての力制御は、それぞれ、行ってもよく、また、省略してもよい。

嵌合が成功した場合は、対象物８３の係合部８３１と被対象物８４の弾性部８４２の頭部８４２２とが係合しているので、図１５の「Ｅ」に示すように、引っ張り検査において、絶対値が０より大きい第２の値ｃ以上の力が力検出部７により検出される。

一方、嵌合が不成功の場合は、対象物８３の係合部８３１と被対象物８４の弾性部８４２の頭部８４２２とが係合しておらず、このため、図１６に示すように、引っ張り検査において、第２の値ｃ以上の力は、力検出部７により検出されない。すなわち、力検出部７により検出された力は、０である。

判定部２０６は、引っ張り検査において、力検出部７により検出された力が、第２の値ｃ以上であるか否かを判断する。そして、判定部２０６は、引っ張り検査において、第２の値ｃ以上の力が力検出部７により検出された場合は、嵌合作業の結果が「良」と判定し、検出されない場合は、嵌合作業の結果が「不良」と判定する。このようにして判定を行うことにより、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

また、第２の値ｃは、絶対値が０より大きい力であれば特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、絶対値が０より大きく、引っ張り検査におけるＺ軸方向の目標力（第３の力）以下であることが好ましく、前記目標力の１／５の力以上、前記目標力以下であることがより好ましい（例えば、頂点７２における力）。これにより、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

また、引っ張り検査におけるＺ軸方向の目標力は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであり、頂点７２における力よりも小さくてもよく、また、頂点７２における力と同じでもよく、また、頂点７２における力よりも大きくてもよい。但し、前記目標力は、頂点７２における力よりも大きいことが好ましく、頂点７２における力よりも大きく、頂点７２における力の３倍以下であることがより好ましく、頂点７２における力よりも大きく、頂点７２における力の２倍以下であることがさらに好ましい。これにより、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。なお、前記目標値が前記上限値を超えると、他の条件によっては、対象物８３が被対象物８４から抜けてしまうことがある。

なお、被対象物８４がツーアクション式のコネクター（図示せず）の場合は、ロボット１は、制御装置２０の制御の下、例えば、以下のようにして嵌合作業を行う。

ツーアクション式のコネクターは、開閉可能な蓋を有しており、まず、ロボット１は、エンドエフェクター１９で被対象物８４の蓋を把持し、その蓋を開ける。

次に、ロボット１は、エンドエフェクター１９で対象物８３を把持し、被対象物８４に、対象物８３を挿入し、嵌合させる。この嵌合作業においては、対象物８３の幅方向（Ｘ軸方向）と、対象物８３の厚さ方向に延在する軸周りの方向（Ｙ軸周りの方向）とのそれぞれの方向について、倣い制御（インピーダンス制御）を行う。

次に、ロボット１は、エンドエフェクター１９で被対象物８４の蓋を把持し、その蓋を閉じる。

以上のような第３実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上説明したように、力制御部２０２は、嵌合作業の後、ロボット１を力制御で制御し、嵌合の際と反対方向に対象物８３を移動させ、判定部２０６は、０より大きい第２の値ｃ以上の力が力検出部７により検出されると「良」と判定する。これにより、嵌合作業の結果の良否をより適確に判定することができる。

図２１は、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態についてハードウェア（プロセッサー）を中心として説明するためのブロック図である。

図２１には、ロボット１とコントローラー６１とコンピューター６２が接続されたロボットシステム１００Ａの全体構成が示されている。ロボット１の制御はコントローラー６１にあるプロセッサーによりメモリーにある指令を読みだして実行されてもよいし、コンピューター６２に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読みだしてコントローラー６１を介して実行されてもよい。

したがって、コントローラー６１とコンピューター６２とのいずれか一方または両方を「制御装置」として捉えることができる。

＜変形例１＞
図２２は、本発明のロボットシステムの他の例１（変形例１）を示すブロック図である。

図２２には、ロボット１に直接コンピューター６３が接続されたロボットシステム１００Ｂの全体構成が示されている。ロボット１の制御はコンピューター６３に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読みだして直接実行される。したがって、コンピューター６３を「制御装置」として捉えることができる。

＜変形例２＞
図２３は、本発明のロボットシステムの他の例２（変形例２）を示すブロック図である。

図２３には、コントローラー６１が内蔵されたロボット１とコンピューター６６が接続され、コンピューター６６がＬＡＮ等のネットワーク６５を介してクラウド６４に接続されているロボットシステム１００Ｃの全体構成が示されている。ロボット１の制御はコンピューター６６に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読みだして実行されてもよいし、クラウド６４上に存在するプロセッサーによりコンピューター６６を介してメモリーにある指令を読みだして実行されてもよい。

したがって、コントローラー６１とコンピューター６６とクラウド６４とのいずれか１つ、または、いずれか２つ、または、３つ（全体）を「制御装置」として捉えることができる。

以上、本発明の制御装置、ロボットおよびロボットシステムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、前記実施形態では、記憶部は、制御装置の構成要素であるが、本発明では、記憶部は、制御装置の構成要素ではなく、制御装置とは別に設けられていてもよい。

また、前記実施形態では、ロボットの基台の固定箇所は、例えば、設置スペースにおける床であるが、本発明では、これに限定されず、この他、例えば、天井、壁、作業台、地上等が挙げられる。また、基台自体が移動可能であってもよい。

また、本発明では、ロボットは、セル内に設置されていてもよい。この場合、ロボットの基台の固定箇所としては、例えば、セルの床部、天井部、壁部、作業台等が挙げられる。

また、前記実施形態では、ロボット（基台）が固定される平面（面）である第１面は、水平面と平行な平面（面）であるが、本発明では、これに限定されず、例えば、水平面や鉛直面に対して傾斜した平面（面）でもよく、また、鉛直面と平行な平面（面）であってもよい。すなわち、第１回動軸は、鉛直方向や水平方向に対して傾斜していてもよく、また、水平方向と平行であってもよく、鉛直方向と平行であってもよい。

また、前記実施形態では、ロボットアームの回動軸の数は、６つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの回動軸の数は、例えば、２つ、３つ、４つ、５つまたは７つ以上でもよい。すなわち、前記実施形態では、アーム（リンク）の数は、６つであるが、本発明では、これに限定されず、アームの数は、例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、または、７つ以上でもよい。この場合、例えば、前記実施形態のロボットにおいて、第２アームと第３アームとの間にアームを追加することにより、アームの数が７つのロボットを実現することができる。

また、前記実施形態では、ロボットアームの数は、１つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの数は、例えば、２つ以上でもよい。すなわち、ロボット（ロボット本体）は、例えば、双腕ロボット等の複数腕ロボットであってもよい。

また、本発明では、ロボットは、他の形式のロボットであってもよい。具体例としては、例えば、脚部を有する脚式歩行（走行）ロボット、スカラーロボット等の水平多関節ロボット等が挙げられる。

また、プロセッサーは、１つの装置で構成されていてもよく、また、複数の装置で構成されていてもよい、すなわち、複数の単位プロセッサーに分かれていてもよい。

具体的には、プロセッサーは、例えば、力検出部により検出された力に基づいてロボットを力制御で制御することが可能な第１プロセッサーと、ロボットが対象物を保持し、その対象物を被対象物に嵌合させる嵌合作業の結果の良否を判定することが可能な第２プロセッサーとで構成されていてもよい。また、プロセッサーは、さらに、第３のプロセッサーを有していてもよい。

１…ロボット、２…アーム本体、３…駆動機構、４…封止手段、５…表示装置、７…力検出部、９…入力装置、１０…ロボットアーム、１１…基台、１２…第１アーム、１３…第２アーム、１４…第３アーム、１５…第４アーム、１６…リスト、１７…第５アーム、１８…第６アーム、１９…エンドエフェクター、２０…制御装置、３０…可動部、５１…ウィンドウ、５２…テキストボックス、５３…テキストボックス、５４…テキストボックス、５５…テキストボックス、５６…リスト、６１…コントローラー、６２…コンピューター、６３…コンピューター、６４…クラウド、６５…ネットワーク、６６…コンピューター、７１…頂点、７２…頂点、８１…対象物、８２…被対象物、８３…対象物、８４…被対象物、８５…基板、９１…部分、９２…頂点、９３…頂点、９６…基準点、９７…基準点、１００…ロボットシステム、１００Ａ…ロボットシステム、１００Ｂ…ロボットシステム、１００Ｃ…ロボットシステム、１０１…床、１１１…ボルト、１７１…関節、１７２…関節、１７３…関節、１７４…関節、１７５…関節、１７６…関節、２０１…制御部、２０２…力制御部、２０３…位置制御部、２０６…判定部、２０７…受付部、２０８…記憶部、２０９…表示制御部、３０１…モータードライバー、３０２…モータードライバー、３０３…モータードライバー、３０４…モータードライバー、３０５…モータードライバー、３０６…モータードライバー、４０１…第１駆動源、４０１Ｍ…モーター、４０２…第２駆動源、４０２Ｍ…モーター、４０３…第３駆動源、４０３Ｍ…モーター、４０４…第４駆動源、４０４Ｍ…モーター、４０５…第５駆動源、４０５Ｍ…モーター、４０６…第６駆動源、４０６Ｍ…モーター、４１１…第１角度センサー、４１２…第２角度センサー、４１３…第３角度センサー、４１４…第４角度センサー、４１５…第５角度センサー、４１６…第６角度センサー、８１０…本体部、８１１…第１係合部、８１２…孔、８２０…本体部、８２１…凹部、８２２…第２係合部、８２３…基部、８２４…弾性片、８２５…挿入部、８３１…係合部、８３２…欠損部、８４０…凹部、８４１…弾性部、８４２…弾性部、８４１１…弾性片、８４１２…頭部、８４２１…弾性片、８４２２…頭部、Ｏ１…第１回動軸、Ｏ２…第２回動軸、Ｏ３…第３回動軸、Ｏ４…第４回動軸、Ｏ５…第５回動軸、Ｏ６…第６回動軸

Claims (5)

1. ロボットに対象物を把持させながら、前記対象物を被対象物の凹部に嵌合させる嵌合作業を、前記ロボットの力検出部により検出される力を参照して力制御により実施するロボットの制御方法であって、
   前記対象物の一端を前記凹部の一端に接触させる接触工程と、
   目標力を第１の力として第１力制御を実施しながら、前記対象物の他端を前記凹部の他端に接触させる第１力制御工程と、
   前記第１力制御で目標力を前記第１の力に維持している際に、目標力を前記第１の力よりも大きい第２の力に切り替えて第２力制御を実施する第２力制御工程と、
   前記第２力制御へ切り替えた際に、前記力検出部により、第１の値以上の力の低下が検出されるか否かを判定する判定工程と、
   を備え、前記判定工程における判定が肯定的であった場合に、前記嵌合作業を良と判定することを特徴とする制御方法。
2. 前記第２力制御工程は、前記判定工程における判定が行われた後、前記力検出部により検出される力が前記第２の力に達する前に終了する請求項１に記載の制御方法。
3. 前記嵌合作業の後、前記ロボットを前記力制御で制御しながら、前記嵌合作業の際の方向とは反対方向に前記対象物を移動させる移動工程、
   をさらに備え、前記移動の際に、０より大きい所定の値以上の力が前記力検出部により検出されるか否かを判定し、前記所定の値以上の力が前記力検出部により検出された場合に、前記嵌合作業を良と判定する請求項１または２に記載の制御方法。
4. 力検出部を有するロボットに対象物を把持させながら、前記対象物を被対象物の凹部に嵌合させる嵌合作業を、前記力検出部により検出される力を参照して実施する力制御部と、前記力制御部により実施する前記嵌合作業の良否を判定する判定部と、
   を有する前記ロボットの制御装置であって、
   前記力制御部は、
   前記対象物の一端を前記凹部の一端に接触させ、
   目標力を第１の力として第１力制御を実施しながら、前記対象物の他端を前記凹部の他端に接触させ、
   前記第１力制御で目標力を前記第１の力に維持している際に、目標力を前記第１の力よりも大きい第２の力に切り替えて第２力制御を実施し、
   前記判定部は、
   前記力制御部が前記第２力制御へ切り替えた際に、前記力検出部により、第１の値以上の力の低下が検出された場合に、前記嵌合作業を良と判定することを特徴とする制御装置。
5. 請求項４に記載の前記ロボットと、請求項４に記載の制御装置と、を含むことを特徴とするロボットシステム。

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