JP6860534B2 - ツール姿勢制御装置 - Google Patents

Description

本発明はツール支持装置に支持されたツールの姿勢を制御するツール姿勢制御装置に関する。

対向する２つの平面間の距離を測定する装置として、対向する２つの平面間にその垂直方向に延びるように配置される棒状の測定装置本体と、測定装置本体の一端に測定装置本体の長手軸周りに間隔をおいて配置された複数の第１距離測定センサと、測定装置本体の他端に測定装置本体の長手軸周りに間隔をおいて配置された複数の第２距離測定センサとを備え、複数の第１距離測定センサおよび複数の第２距離測定センサの各々の測定値を用いて測定装置本体の姿勢を調整するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１７−０４４５４０号公報

近年、ツールをその姿勢を変更可能に支持するロボット等のツール支持装置を用いて、ツールの姿勢を変更しながら対象物に対し所定の作業を行う場合がある。この時、例えば対象物が平板であり、ツールの姿勢を平板に対し一定に維持すればよい場合は、対象物に対しツールを移動してもツールの姿勢を変える必要がない。このため、対象物に対するツールの姿勢を一度設定すれば足りる。

これに対し、対象物の表面が曲面又は凹凸を有する面である場合や、対象物上の位置に応じてツールの姿勢を変更する必要がある場合は、対象物に対しツールを移動した際に、ツール支持装置を用いてツールの姿勢を変更する必要がある。また、例えば対象物の表面が曲率変化を伴う曲面である場合に、対象物の全体形状が設計通りの完全に正確な形状であることは無いため、設計データだけを用いて対象物に対するツールの姿勢を設定しても、ツールの姿勢を対象物の実際の表面形状に正確に合わせられないことがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ツールの姿勢を対象物の実際の表面形状に正確に合わせることができるツール姿勢制御装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１の態様のツール姿勢制御装置は、回転部を有し対象物に対し所定の作業を行うツールを、その姿勢を変更可能に支持するツール支持装置と、該ツール支持装置により支持された複数の光学式変位センサと、前記ツール支持装置を制御して前記ツールの姿勢を変更する制御装置と、記憶装置と、を備え、前記複数のセンサが、前記ツールの周囲の複数の測定基準位置の各々と前記対象物との距離を測定するものであり、前記複数のセンサの光がそれぞれ前記対象物に照射された照射位置の間の間隔距離の複数の実測値が前記記憶装置に記憶されており、前記複数の実測値は、前記対象物の複数の位置の各々における前記照射位置の間の前記間隔距離の実測値であり、前記制御装置が、前記複数のセンサにより測定された複数の前記距離の互いの差である測定距離差と前記記憶装置に記憶されている前記間隔距離の実測値とに基づき得られる前記対象物に対する前記ツールの前記回転部の回転軸線の角度が、前記対象物の三次元形状データに基づく目標値であって垂直ではない目標値に近付くように、前記ツール支持装置を制御する姿勢制御処理を行う。
当該態様では、ツール支持装置によってツールの周囲に支持されたセンサにより、複数箇所の測定基準位置の各々と対象物との距離が測定され、測定された複数の距離の互いの差である測定距離差と記憶装置に記憶されている間隔距離の複数の実測値とに基づき得られる対象物に対するツールの回転部の回転軸線の角度が求められ、当該角度が対象物の三次元形状データに基づき算出された結果に応じた目標値であって垂直ではない目標値に近付くようにツール支持装置が制御される。このため、対象物の表面が単純な曲面又は複雑な曲面である場合、凹凸を有する場合、対象物における様々な位置に応じてツールの姿勢を変更する必要がある場合等でも、対象物に対するツールの位置に応じて、ツールの姿勢を対象物の実際の表面形状に対して垂直ではない目標値に正確に合わせることができる。

本発明の第２の態様のツール姿勢制御装置は、回転部を有し対象物に対し所定の作業を行うツールを、その姿勢を変更可能に支持するツール支持装置と、該ツール支持装置により支持された単一のセンサと、前記センサを前記ツールの前記回転部の回転軸線周りに移動させるセンサ移動装置と、前記ツール支持装置を制御して前記ツールの姿勢を変更する制御装置とを備え、前記センサが、前記センサ移動装置によって移動して前記回転軸線周りの３箇所以上の測定基準位置の各々と前記対象物との距離を測定するものであり、前記制御装置が、前記センサにより測定された複数の前記距離の互いの差である測定距離差が前記対象物の三次元形状データに基づき算出された結果に応じた目標値に近付くように前記ツール支持装置を制御する姿勢制御処理を行う。
当該態様では、ツール支持装置によってツールの回転軸線周りの３箇所以上に配置されるセンサにより、３箇所以上の測定基準位置の各々と対象物との距離が測定され、測定された複数の距離の互いの差である測定距離差が求められ、当該測定距離差が対象物の三次元形状データに基づく目標値に近付くようにツール支持装置が制御される。このため、対象物の表面が単純な曲面又は複雑な曲面である場合、凹凸を有する場合、対象物における様々な位置に応じてツールの姿勢を変更する必要がある場合等に、対象物に対するツールの位置に応じてツールの姿勢を対象物の実際の表面形状に正確に合わせることができる。

上記態様において、好ましくは、前記制御装置が、前記姿勢制御処理が行われた後に、前記測定距離差が基準範囲に入るまで前記姿勢制御処理を繰り返し行う。このように測定距離差が基準範囲に入るまで姿勢制御処理を繰り返すことにより、ツールの姿勢を対象物の実際の形状により正確に合わせることが可能となる。

上記態様において、好ましくは、前記制御装置が、前記姿勢制御処理において、測定された前記複数の距離の組み合わせを変えて複数の前記測定距離差を求めると共に、前記複数の測定距離差が前記対象物の三次元形状データに基づき算出された結果に応じた各々の目標値に近付くように前記ツール支持装置を制御する。
このように構成すると、対象物の表面が曲率変化を伴う曲面である場合、対象物の表面に凹凸が設けられている場合等でも、対象物に対するツールの移動に応じてツールの姿勢を対象物の実際の表面形状に正確に合わせることができる。

上記態様において、好ましくは、前記制御装置が、前記姿勢制御処理において、測定された前記複数の距離の組み合わせを変えて複数の前記測定距離差を求めると共に、前記複数の測定距離差のうち所定の閾値を超える一部の前記測定距離差を用いずに前記姿勢制御処理を行う。
この場合、対象物の表面に異物、正常な反射と異なる反射を引き起こす材質や物体、凹凸等の検知障害が存在し、これにより一部の測定距離差の値が他とは大きく異なるものになる場合があるが、このような検知障害による影響を低減又は無くすことができる。

上記態様において、好ましくは、前記制御装置が、前記複数の測定距離差の一部又は全部が前記所定の閾値を超える場合に報知装置に所定の報知動作を行わせる。
これにより、報知動作の頻度等に応じて前述のような検知障害の除去等の対応を行うことが可能となり、ツールの姿勢制御精度の向上を図る上で有利である。

本発明によれば、ツールの姿勢を対象物の実際の表面形状に正確に合わせることができる。

本発明の一実施形態のツール姿勢制御装置の概略構成図である。 本実施形態の制御装置のブロック図である。 本実施形態のセンサの配置を示す図である。 本実施形態の制御装置の制御の例を示すフローチャートである。 本実施形態のツール姿勢制御装置におけるツールの傾きの計算例を示す図である。 本実施形態の第１変形例で用いる対象物の斜視図である。 本実施形態の第１変形例のツールの傾きの計算例を示す図である。 本実施形態の第２変形例のツールの傾きの計算例を示す図である。

本発明の一実施形態に係るツール姿勢制御装置を図面を参照して以下に説明する。
このツール姿勢制御装置は、図１に示すように、対象物Ｗに対し所定の作業を行うツールＴをその姿勢を変更可能に支持するツール支持装置としてのロボット１０と、ロボット１０によりツールＴの周囲に支持された複数（本実施形態では４つ）の距離測定センサであるセンサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、ロボット１０を制御してツールＴの姿勢を変更する制御装置３０とを備えている。

ロボット１０は、複数のアーム部材および関節を備えると共に、複数の関節をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ１１を備えている（図２参照）。各サーボモータ１１として、回転モータ、直動モータ等の各種のサーボモータを用いることが可能である。各サーボモータ１１はその作動位置を検出するエンコーダ等の作動位置検出装置を内蔵しており、作動位置検出装置の検出値が制御装置３０に送信される。

ロボット１０の先端部にはツールＴが取付けられ、ツールＴにより対象物Ｗに対し所定の作業が行われる。本実施形態では、ロボット１０は、ツールＴにより、対象物Ｗの表面に設けられた穴（図示せず）にネジＳを挿入し締め込む作業を行う。ツールＴには、ネジＳを順次供給するためのカートリッジ（図示せず）と、ツールＴにセットされたネジＳを締め込みのために回転させるモータＴＭとが設けられている。モータＴＭは制御装置３０に接続され、制御装置３０によって制御される。

各センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは対象物Ｗまでの距離を測定するものであり、例えばレーザ変位計等の公知の光学式変位センサ、公知の超音波変位センサ、公知の接触式変位センサ等を用いることができる。各センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄはツールＴを介してロボット１０に支持されている。つまり、本実施形態では各センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄはツールＴに取付けられている。

本実施形態では、各センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄはレーザ変位計であり、ツールＴによるネジＳの挿入方向にレーザ光を照射するように構成されている。また、図３に示すように、複数のセンサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄがツールＴの回転軸線ＲＡ周りに略等間隔に並ぶように配置されている。

本実施形態では、各センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのツールＴの回転軸線ＲＡに沿った方向の位置は同一であり、ツールＴの回転軸線ＲＡから各センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄまでの距離も同一である。各センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは制御装置３０に接続され、各センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの測定値が制御装置３０に送信される。

制御装置３０は、図２に示すように、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ等を有する制御部３１と、表示装置３２と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ等を有する記憶装置３３と、ロボット１０のサーボモータ１１にそれぞれ対応するように設けられた複数のサーボ制御器３４と、制御装置３０に接続されると共に操作者が持ち運び可能な教示操作盤３５とを備えている。教示操作盤３５はロボット制御装置３０と無線通信するように構成されていてもよい。

記憶装置３３にはシステムプログラム３３ａが格納されており、システムプログラム３３ａが制御装置３０の基本機能を担っている。また、記憶装置３３には、動作プログラム３３ｂと、姿勢制御プログラム３３ｃとが格納されていると共に、対象物Ｗの表面形状のデータ、例えば三次元形状データ３３ｄが格納されている。三次元形状データ３３ｄは例えばＣＡＤデータを用いたものであり、図１のようにロボット１０に対し所定の位置に位置決めされた対象物Ｗの三次元形状の情報である。

制御部３１はシステムプログラム３３ａにより作動し、対象物Ｗに対する作業を行う際には、記憶装置３３に格納されている動作プログラム３３ｂを読み出してＲＡＭに一時的に格納し、読み出した動作プログラム３３ｂに沿って各サーボ制御器３４に制御信号を送り、これによりロボット１０の各サーボモータ１１のサーボアンプを制御すると共に、ツールＴのモータＴＭにも制御信号を送る。

動作プログラム３３ｂは、対象物Ｗの表面に形成された複数の穴に順次ネジＳを挿入し締め込むように設定されている。つまり、動作プログラム３３ｂは、ネジＳを各穴に向かうように配置し、その状態からネジＳを穴に挿入すると共に締め込むように設定されている。動作プログラム３３ｂにより制御部３１が作動してネジＳが各穴に向かうように配置された後、制御部３１は姿勢制御プログラム３３ｃにより作動し、対象物Ｗに対するツールＴの姿勢を制御する。この時の制御部３１の作動を図４のフローチャートを用いて以下に説明する。

先ず、ネジＳが穴に向かうように配置されると（Ｓ１−１）、制御部３１は姿勢制御プログラム３３ｃにより作動し、複数のセンサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにより測定された複数の距離の互いの差を求める（Ｓ１−２）。例えば、センサ２０ａ、２０ｂおよび２０ｃで各々測定された距離の差である第１の測定距離差、センサ２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄで各々測定された距離の差である第２の測定距離差、センサ２０ｃ、２０ｄおよび２０ａで各々測定された距離の差である第３の測定距離差、並びにセンサ２０ｄ、２０ａおよび２０ｂで各々測定された距離の差である第４の測定距離差を求める。

本実施形態では、一例として、対象物Ｗの表面は一定の曲率を有する球面である。この場合、第１〜第４の測定距離差に基づき、当該球面の法線に対するツールＴの回転軸線ＲＡの傾斜角度およびその方向を求めることができ、第１〜第４の測定距離差が対象物Ｗの三次元形状データに基づき算出された結果に応じた目標値（この場合は全て０）になると、ツールＴの回転軸線ＲＡが当該球面の法線方向に延びていることになる。対象物Ｗの表面が曲率変化を伴う曲面であっても、第１〜第４の測定距離差を三次元形状データ３３ｄから算出した結果と比較することにより、当該曲面の対象位置の法線に対するツールＴの回転軸線ＲＡの傾斜角度およびその方向を求めることができる。

第１の測定距離差は、センサ２０ａの測定距離とセンサ２０ｂの測定距離との差と、センサ２０ｂの測定距離とセンサ２０ｃの測定距離との差とを含むものであってもよい。図３のようにセンサ２０ａとセンサ２０ｂがＸ軸方向に並んでおり、センサ２０ｂとセンサ２０ｃがＸ軸と直交するＹ軸方向に並んでいる場合、センサ２０ａの測定距離とセンサ２０ｂの測定距離との差はＸ軸方向のツールＴの傾きに対応し、センサ２０ｂの測定距離とセンサ２０ｃの測定距離との差はＹ軸方向のツールＴの傾きに対応する。第２〜第４の測定距離差も同様である。

第１の測定距離差に含まれるセンサ２０ａの測定距離とセンサ２０ｂの測定距離との差を図５に示す。図５に示すようにセンサ２０ａからのレーザ光の光軸とセンサ２０ｂからのレーザ光の光軸とが略平行であれば、センサ２０ａとセンサ２０ｂとのＸ軸方向の距離Ｌ１と、センサ２０ａの測定距離とセンサ２０ｂの測定距離との差Ｌ２とを用い、ａｒｃｔａｎ（Ｌ２／Ｌ１）の計算によりツールＴの回転軸線ＲＡのＸ軸方向の傾きαを求めることができる。

実際はセンサ２０ａからのレーザ光の光軸とセンサ２０ｂからのレーザ光の光軸とが完全に平行でない場合が多い。この場合、対象物Ｗの表面において、センサ２０ａからのレーザ光の照射位置とセンサ２０ｂからのレーザ光の照射位置との間の距離Ｌ３を測定し、距離Ｌ３を用い、ａｒｃｓｉｎ（Ｌ２／Ｌ３）の計算によりツールＴの回転軸線ＲＡのＸ軸方向の傾きαを求めることができる。なお、距離Ｌ３の実測値をいくつかの位置で得て、当該実測値を他の位置における傾きαの計算に用いることもできる。

続いて、第１〜第４の測定距離差が対象物Ｗの三次元形状データに基づく目標値に対する閾値を超えているか否かを判断する（ステップＳ１−３）。そして、所定の閾値を超える測定距離差がある場合、例えば、第４の測定距離差に含まれるセンサ２０ｄとセンサ２０ａの測定距離の差や、センサ２０ｄ，２０ａ,２０ｂの測定距離の差が閾値を超える場合、当該測定距離差（第４の測定距離差）を用いないことを決定する（ステップＳ１−４）。

続いて、ステップＳ１−４で除外されていない第１〜第３の測定距離差を用い、測定距離差が対象物Ｗの三次元形状データに基づく目標値に近付くように各サーボ制御器３４に制御信号を送り、これによりロボット１０の各サーボモータ１１のサーボアンプを制御する（ステップＳ１−５）。この時、ツールＴの回転軸線ＲＡの方向が対象物Ｗの穴に向かうように制御される。

本実施形態の場合は、対象物Ｗの表面が一定の曲率を有する球面であるから、測定距離差の目標値として０を用いる。一方、対象物Ｗの表面が曲率変化を伴う曲面である場合は、三次元形状データ３３ｄに応じた測定距離差の目標値が設定される。

続いて、ステップＳ１−２と同様に第１〜第４の測定距離差を求め（ステップＳ１−６）、第１〜第４の測定距離差が基準範囲に入るか否かを判断する（ステップＳ１−７）。この時、ステップＳ１−３およびＳ１−４の処理を行ってもよい。また、基準範囲は、対象物Ｗの表面の法線に対するツールＴの回転軸線ＲＡの傾きがネジＳの締め込みに問題の無い程度の範囲に設定されている。

続いて、ステップＳ１−７でＮＯと判断された場合は、ステップＳ１−３〜Ｓ１−６を繰り返す。ステップＳ１−７でＹＥＳと判断された場合は、対象物Ｗに対するツールＴの姿勢の調整が終了となり、制御部３１は動作プログラム３３ｂに基づき作動し、これにより穴へのネジＳの挿入および締め込みが行われる。

このように、本実施形態によれば、ロボット１０によってツールＴの周囲に支持されたセンサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにより、各センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの位置である４つの測定基準位置の各々と対象物Ｗとの距離が測定され、測定された複数の距離の互いの差である第１〜第４の測定距離差が求められ、第１〜第４の測定距離差の全て又は選択された一部が目標値に近付くようにロボット１０が制御される。

このため、対象物Ｗの表面が単純な曲面又は複雑な曲面である場合、凹凸を有する場合、対象物Ｗにおける様々な位置に応じてツールＴの姿勢を変更する必要がある場合等に、対象物Ｗに対するツールＴの位置に応じてツールＴの姿勢を対象物Ｗの実際の表面形状に正確に合わせることができる。

また、本実施形態では、ステップＳ１−５で対象物Ｗに対するツールＴの姿勢を制御する姿勢制御処理が行われた後に、ステップＳ１−６で測定される第１〜第４の測定距離差の全部又は選択された一部が基準範囲に入るまで、ステップＳ１−５が繰り返される。このようにステップＳ１−５が繰り返されることにより、ツールＴの姿勢を対象物Ｗの実際の形状により正確に合わせることが可能となる。

また、本実施形態では、測定された複数の距離の組み合わせを変えて第１〜第４の測定距離差を求めると共に、第１〜第４の測定距離差のうち所定の閾値を超える一部の測定距離差（本実施形態では第４の測定距離差）を用いずにステップＳ１−５で姿勢制御処理が行われる。このため、対象物Ｗの表面に異物、正常な反射と異なる反射を引き起こす材質や物体、凹凸等の検知障害が存在し、これにより一部の測定距離差（本実施形態では第４の測定距離差）の値が他とは大きく異なるものになる場合があるが、このような検知障害による影響を低減又は無くすことができる。

なお、所定の閾値を超える一部の測定距離差（本実施形態では第４の測定距離差）が存在する場合に、そのことを制御部３１が表示装置３２やスピーカ等の報知装置を用いて報知する（報知動作を行う）ように構成してもよい。これにより、報知動作の頻度等に応じて検知障害の除去等の対応を行うことが可能となり、ツールＴの姿勢制御精度の向上を図る上で有利である。

また、本実施形態では、対象物Ｗの表面が一定の曲率を有する球面であることから、第１〜第４の測定距離差について同一の目標値を用いた。これに対し、第１〜第４の測定距離差の各々に目標値を設け、制御部３１が、ステップＳ１−５において、第１〜第４の測定距離差が各々の目標値に近付くように各サーボ制御器３４に制御信号を送ってもよい。各目標値は、三次元形状データ３３ｄ、各センサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのツールＴに対する位置等に応じて設定される。

このように構成すると、対象物Ｗの表面が曲率変化を伴う曲面である場合、対象物Ｗの表面に凹凸が設けられている場合等でも、対象物Ｗに対するツールＴの位置に応じてツールＴの姿勢を対象物Ｗの実際の表面形状に正確に合わせることができる。

前述のように、ツールＴの姿勢を対象物Ｗの実際の表面形状に正確に合わせることができると、ツールＴにより穴にネジＳを締め込む作業をスムーズに行うことができると共に、穴に締め込まれたネジＳの締結状態が良好となる。逆に言えば、穴の中心軸線に対しネジＳの中心軸線が所定の角度以上傾いた状態でネジＳが締め込まれると、穴に形成された雌ねじにネジＳの雄ねじがスムーズに噛み合わず、締め込み作業の障害になる場合があり、ネジＳの締結状態にも影響を与える。このような不具合を防止する上でツールＴの姿勢は重要である。

また、本実施形態では、４つの２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを用いるものを示した。これに対し、４つのセンサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのうち３つのセンサ２０ａ，２０ｂ，２０ｃだけを用いて測定距離差を得て、当該測定距離差が目標値に近付くようにツールＴの姿勢を制御してもよい。この場合でも前述と同様の作用効果を奏する。

さらに、１つのセンサ２０ａだけを用いると共に、センサ２０ａをツールＴの回転軸線ＲＡ周りに移動させるセンサ移動装置を設け、センサ移動装置によりセンサ２０ａを回転軸線ＲＡ周りの３箇所以上の位置に配置し、各々の位置でセンサ２０ａと対象物Ｗとの距離（複数の測定基準位置の各々と対象物Ｗとの距離）を測定するよう構成することも可能である。この場合でも前述と同様の作用効果を奏する。

なお、本実施形態では、ツールＴによりネジＳを穴に挿入し締め込むものを示した。これに対し、ツールＴに保持したドリル等の工具により対象物Ｗの表面にネジＳの挿入および締め込みを行うための複数の穴を形成することもできる。この場合でも、ツールＴの姿勢を対象物Ｗの実際の表面形状に正確に合わせることにより、対象物Ｗの表面に形成される穴の加工精度を向上することができる。さらに、ツールＴにより対象物Ｗに対して他の加工、塗装、検査等の他の作業を行う場合でも、ツールＴの姿勢を対象物Ｗの実際の表面形状に正確に合わせることは、作業の精度、効率等の向上を図る上で有利である。

また、本実施形態では、ツール支持装置として複数の関節を有するロボット１０を用いるものを示した。これに対し、単一の関節のみを有するロボット、Ｘ軸およびＹ軸に移動可能な移動テーブルと当該移動テーブル上に設置された単一の関節のみを有するロボット、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に移動可能な移動テーブル等によりツールＴを支持し、これらをツール支持装置として用いることも可能である。これらの場合でも前述と同様の作用効果を奏する。

また、本実施形態では、ツールＴの回転軸線ＲＡと対象物Ｗの表面の法線とがなす角度を小さくするためにツールＴの姿勢を制御するツール姿勢制御装置を示した。これに対し、例えば対象物Ｗの表面にその法線に対し斜めの方向に穴が設けられ、当該穴にネジＳを挿入し締め込む必要がある場合は、当該穴の中心軸線とツールＴの回転軸線ＲＡとがなす角度が小さくなるようにツールＴの姿勢制御を行えばよい。

このようにツールＴの姿勢を制御する例が図６および図７に示されている。この例では、対象物Ｗには孔Ｈが設けられており、ロボット１０はツールＴによって保持されている部品Ｂを対象物Ｗの孔Ｈに挿入する。
図７に示されるように、対象物Ｗの表面に対し垂直ではない方向に孔Ｈの中心軸線が延びている。この場合、制御部３１は、前述のように、例えばＸ軸方向に並んだセンサ２０ａ，２０ｂの測定距離差が対象物Ｗの三次元形状データに基づき算出された結果に応じた目標値γに近付くように各サーボ制御器３４に制御信号を送る。Ｙ軸方向についても同様の処理が行われる。これにより、孔Ｈに対する部品Ｂの傾きβが適正な範囲内に入る。

ツールＴの姿勢を制御する他の例が図８に示されている。この例では、対象物Ｗには孔Ｈが設けられており、ロボット１０はツールＴ又はツールＴによって保持されている物品の姿勢を孔Ｈに合わせる。
図８に示されるように、制御部３１は、前述のように、例えばＸ軸方向に並んだセンサ２０ａ，２０ｂの測定距離差が対象物Ｗの三次元形状データに基づき算出された結果に応じた目標値γに近付くように各サーボ制御器３４に制御信号を送る。Ｙ軸方向についても同様の処理が行われる。これにより、孔Ｈに対するツールＴ又は物品の傾きβが適正な範囲内に入る。

１０ ロボット
１１ サーボモータ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ センサ
３０ 制御装置
３１ 制御部
３２ 表示装置
３３ 記憶装置
３３ａ システムプログラム
３３ｂ 動作プログラム
３３ｃ 姿勢制御プログラム
３３ｄ 三次元形状データ
３４ サーボ制御器
Ｗ 対象物
Ｈ 孔
Ｔ ツール
ＲＡ 回転軸線
Ｓ ネジ

Claims (5)

1. 回転部を有し対象物に対し所定の作業を行うツールを、その姿勢を変更可能に支持するツール支持装置と、
   該ツール支持装置により支持された複数の光学式変位センサと、
   前記ツール支持装置を制御して前記ツールの姿勢を変更する制御装置と、
   記憶装置と、を備え、
   前記複数のセンサが、前記ツールの周囲の複数の測定基準位置の各々と前記対象物との距離を測定するものであり、
   前記複数のセンサの光がそれぞれ前記対象物に照射された照射位置の間の間隔距離の複数の実測値が前記記憶装置に記憶されており、前記複数の実測値は、前記対象物の複数の位置の各々における前記照射位置の間の前記間隔距離の実測値であり、
   前記制御装置が、前記複数のセンサにより測定された複数の前記距離の互いの差である測定距離差と前記記憶装置に記憶されている前記間隔距離の実測値とに基づき得られる前記対象物に対する前記ツールの前記回転部の回転軸線の角度が、前記対象物の三次元形状データに基づく目標値であって垂直ではない目標値に近付くように、前記ツール支持装置を制御する姿勢制御処理を行うツール姿勢制御装置。
2. 前記制御装置が、前記姿勢制御処理が行われた後に、前記測定距離差が基準範囲に入るまで前記姿勢制御処理を繰り返し行う請求項１に記載のツール姿勢制御装置。
3. 前記制御装置が、前記姿勢制御処理において、測定された前記複数の距離の組み合わせを変えて複数の前記測定距離差を求めると共に、前記複数の測定距離差が前記対象物の三次元形状データに基づき算出された結果に応じた各々の目標値に近付くように前記ツール支持装置を制御する請求項１又は２に記載のツール姿勢制御装置。
4. 前記制御装置が、前記姿勢制御処理において、測定された前記複数の距離の組み合わせを変えて複数の前記測定距離差を求めると共に、前記複数の測定距離差のうち所定の閾値を超える一部の前記測定距離差を用いずに前記姿勢制御処理を行う請求項１又は２に記載のツール姿勢制御装置。
5. 前記制御装置が、前記複数の測定距離差の一部又は全部が前記所定の閾値を超える場合に報知装置に所定の報知動作を行わせる請求項４に記載のツール姿勢制御装置。

Images