JP7124439B2 - 制御装置及びロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、ロボットの制御装置及びロボットシステムに関する。

ロボットの教示作業を簡単に行うためのモードとして、ロボットの手先を教示者が直接保持してロボットの手先位置を操作するダイレクトティーチモードが知られている。ダイレクトティーチモードにおいて連続的に大きくロボットを動かすことが可能だが、連続的に動かすだけでは微小な位置決めを行うことは難しい。そこで、本願の出願人により開示された特許文献１には、外力に応じてロボットを所定方向に所定量だけ移動させるモードを利用して微小な位置決めを行う技術が記載されている。

特開２０１７－１６４８７６号公報

しかしながら、上述した従来技術では、ロボットに与える外力とそれに応じたロボットの移動方向とが予め決まっていたので、ロボットを動かす方向に大きな制約があるという問題があった。

本発明の一形態によれば、可動部と、前記可動部に加えられた力を検出する力検出部とを備えるロボットを制御する制御装置が提供される。この制御装置は、前記ロボットの教示において、力検出部により検出された力の方向が第１方向の場合に前記第１方向に前記可動部を移動させる第１制御モードと、前記力検出部により検出された力の方向が前記第１方向の場合に前記第１方向と異なる第２方向に前記可動部を移動させる第２制御モードと、で前記可動部を制御する制御部を備える。前記制御部は、ユーザーの入力に応じて前記第１制御モード又は前記第２制御モードを選択する。

ロボットシステムの一例の斜視図。 複数のプロセッサーを有する制御装置の一例を示す概念図。 複数のプロセッサーを有する制御装置の他の例を示す概念図。 ロボットと制御装置の機能ブロック図。 第１実施形態の第２制御モードにおける第１方向と第２方向の関係を示す説明図。 第１実施形態における力の変化の一例を示すグラフ。 第１実施形態における教示処理のフローチャート。 第２実施形態における力の変化の一例を示すグラフ。 第２実施形態における入力画面の一例を示す説明図。 第３実施形態の第１制御モードにおける力と移動量の関係を示す説明図。 第３実施形態における力の変化の一例を示すグラフ。

A.第１実施形態：
図１は、ロボットシステムの一例を示す斜視図である。このロボットシステムは、ロボット１００と、制御装置２００と、教示装置３００とを備えている。制御装置２００は、ロボット１００及び教示装置３００とケーブル又は無線を介して通信可能に接続される。

ロボット１００は、基台１１０と、アーム１２０とを備えている。アーム１２０の先端には力検出部１９０が設置されており、力検出部１９０の先端側にはエンドエフェクター１３０が装着されている。図１の例では、エンドエフェクター１３０は物体を把持するグリッパーであるが、任意の種類のエンドエフェクターを使用可能である。アーム１２０は複数の関節を備える。アーム１２０の先端近傍の位置を、ツールセンターポイント（ＴＣＰ）として設定可能である。ＴＣＰは、エンドエフェクター１３０の位置の基準として使用される位置であり、任意の位置に設定可能である。本明細書では、アーム１２０とエンドエフェクター１３０とを併せて「可動部」と呼ぶ。

力検出部１９０には、センサー座標系Σｆが設定されている。基台１１０には、ベース座標系Σｂが設定されている。センサー座標系Σｆは、可動部の移動に応じて移動する第１座標系の一種である。他の第１座標系としては、エンドエフェクター１３０に設定されたツール座標系等がある。ベース座標系Σｂは、可動部の移動に応じて移動しない第２座標系の一種である。他の第２座標系としては、ワールド座標系等がある。

制御装置２００は、プロセッサー２１０と、メインメモリー２２０と、不揮発性メモリー２３０と、表示制御部２４０と、表示部２５０と、Ｉ／Ｏインターフェース２６０とを有している。これらの各部は、バスを介して接続されている。プロセッサー２１０は、例えばマイクロプロセッサー又はプロセッサー回路である。制御装置２００は、Ｉ／Ｏインターフェース２６０を介してロボット１００と教示装置３００に接続される。なお、制御装置２００をロボット１００の内部に収納してもよい。また、制御装置２００から表示部２５０を省略してもよい。この場合には、制御装置２００とは別体の表示部を用いるようにしてもよい。

なお、制御装置２００の構成としては、図１に示した構成以外の種々の構成を採用することが可能である。例えば、プロセッサー２１０とメインメモリー２２０を図１の制御装置２００から削除し、この制御装置２００と通信可能に接続された他の装置にプロセッサー２１０とメインメモリー２２０を設けるようにしてもよい。この場合には、当該他の装置と制御装置２００とを合わせた装置全体が、ロボット１００の制御装置として機能する。他の実施形態では、制御装置２００は、２つ以上のプロセッサー２１０を有していてもよい。更に他の実施形態では、制御装置２００は、互いに通信可能に接続された複数の装置によって実現されていてもよい。これらの各種の実施形態において、制御装置２００は、１つ以上のプロセッサー２１０を備える装置又は装置群として構成される。

図２は、複数のプロセッサーによってロボットの制御装置が構成される一例を示す概念図である。この例では、ロボット１００及びその制御装置２００の他に、パーソナルコンピューター４００，４１０と、ＬＡＮなどのネットワーク環境を介して提供されるクラウドサービス５００とが描かれている。パーソナルコンピューター４００，４１０は、それぞれプロセッサーとメモリーとを含んでいる。また、クラウドサービス５００においてもプロセッサーとメモリーを利用可能である。これらの複数のプロセッサーの一部又は全部を利用して、ロボット１００の制御装置を実現することが可能である。

図３は、複数のプロセッサーによってロボットの制御装置が構成される他の例を示す概念図である。この例では、ロボット１００の制御装置２００が、ロボット１００の中に格納されている点が図２と異なる。この例においても、複数のプロセッサーの一部又は全部を利用して、ロボット１００の制御装置を実現することが可能である。

力検出部１９０は、エンドエフェクター１３０に加えられる外力を計測する６軸の力覚センサーである。力検出部１９０は、固有の座標系であるセンサー座標系Σｆにおいて互いに直交する３つの検出軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有し、各検出軸に平行な力の大きさと、各検出軸回りのトルク（力のモーメント）の大きさとを検出する。各検出軸に平行な力を「並進力」と呼ぶ。また、各検出軸回りのトルクを「回転力」と呼ぶ。本明細書において、「力」という用語は、並進力と回転力の両方を含む意味で使用される。

力検出部１９０は、６軸の力を検出するセンサーである必要はなく、より少ない方向の力を検出するセンサーを使用してもよい。また、力検出部１９０をアーム１２０の先端に設ける代わりに、アーム１２０のいずれか１つ以上の関節に力検出部としての力センサーを設けても良い。なお、「力検出部」は、力を検出する機能を有していればよい。すなわち、「力検出部」は、力覚センサーのように直接的に力を検出する装置でもよく、或いは、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit，慣性計測装置）や、アーム１２０のアクチュエーターの電流値から力を検出する装置のように、間接的に力を求める装置でもよい。また、「力検出部」は、ロボット１００に外付けされてもよく、ロボット１００に内蔵されていてもよい。

図４は、ロボット１００と制御装置２００の機能を示すブロック図である。ロボット１００は、上述した力検出部１９０の他に、複数の関節を駆動するための複数のアクチュエーター１７０を有している。制御装置２００のプロセッサー２１０は、不揮発性メモリー２３０に予め格納されたプログラム命令２３２を実行することにより、可動部制御部２１２と、制御モード選択部２１４と、入力受付部２１６の機能を実現する。可動部制御部２１２は、アクチュエーター１７０を制御することによって、アーム１２０を移動させる。制御モード選択部２１４は、ユーザーの入力に応じて、後述する第１制御モード又は第２制御モードを選択する。第１制御モードや第２制御モードにおけるアーム１２０の制御は、可動部制御部２１２によって実行される。可動部制御部２１２と制御モード選択部２１４の機能を実行するプロセッサー２１０は、「制御部」に相当する。教示処理によって作成された教示データ２３４は、不揮発性メモリー２３０に格納される。なお、可動部制御部２１２と制御モード選択部２１４と入力受付部２１６の機能の一部又は全部をハ―ドウェア回路で実現しても良い。

教示装置３００は、ロボット１００の作業のための制御プログラム（教示データ）を作成する際に利用される。教示装置３００は、「ティーチングペンダント」とも呼ばれる。教示装置３００は、複数の入力ボタン３１０と、入力装置及び表示装置として機能するタッチパネル３２０と、緊急停止ボタン３３０と、鍵付きスイッチ３４０とを有している。教示者は、入力ボタン３１０やタッチパネル３２０を用いて種々の指示や設定を行うことが可能である。鍵好きスイッチ３４０は、ロボット１００の制御モードを複数の制御モードの中から選択するために使用される。複数の制御モードとしては、プレイバックモードや、通常ティーチングモード、ダイレクトティーチモード等がある。なお、ティーチングペンダントの代わりに、教示処理のアプリケーションプログラムをインストールしたパーソナルコンピューターを用いることも可能である。教示処理の際には、制御装置２００と教示装置３００が「制御装置」として機能する。なお、教示装置３００を用いずに、制御装置２００のみを用いて教示処理を行うようにしてもよい。

教示処理では、以下に説明する第１制御モードと第２制御モードを含む複数の制御モードを利用可能である。
＜第１制御モード＞
第１制御モードは、力検出部１９０により検出された力の方向が第１方向の場合に、第１方向に可動部を移動させるモードである。第１実施形態では、第１制御モードとして、力検出部１９０により検出された力に応じて連続的にアーム１２０を移動させるダイレクトティーチモードを使用する。ダイレクトティーチモードでは、ユーザーがエンドエフェクター１３０を保持した状態で力を掛けると、アーム１２０がその力に応じてスムーズに移動する。このとき、制御装置２００は、力制御の一種であるコンプライアンス制御を実行してアーム１２０を移動させる。ダイレクトティーチモードによる移動を「連続移動」とも呼ぶ。
＜第２制御モード＞
第２制御モードは、力検出部１９０により検出された力の方向が第１方向の場合に、第１方向と異なる第２方向に可動部を移動させるモードである。第１実施形態では、第２制御モードとして、力検出部１９０により検出された力に応じて予め決められた移動量でアーム１２０を移動させるモードを使用する。

図５は、第１実施形態の第２制御モードにおける第１方向と第２方向の関係を示す説明図である。この例では、ユーザーがエンドエフェクター１３０をＺ軸回りの回動方向である第１方向Ｄ１に沿って回動させると、これに応じて可動部がＺ軸方向に平行な第２方向Ｄ２に所定の移動量ΔＬｚだけ移動する。第２方向Ｄ２は、例えば、Ｚ軸方向を向く右ねじを想定し、Ｚ軸回りの回動方向である第１方向Ｄ１に沿って右ねじを回転させたときに右ねじが進行する方向に設定される。この設定では、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２との関係をユーザーが理解し易いので、操作が容易であるという利点がある。第２制御モードにおける移動量ΔＬｚは、例えば０．１ｍｍから１ｍｍの微小な値に設定される。従って、第２制御モードでは、エンドエフェクター１３０やＴＣＰの位置を微調整することが可能である。第２制御モードによる移動を「定量移動」とも呼ぶ。

第２制御モードは、以下のような状況において特に有用である。すなわち、エンドエフェクター１３０の先端が他の物体に十分に近接した位置にある状態のときに、エンドエフェクター１３０を更にＺ軸方向に移動させて他の物体に更に近接させるような微調整は極めて困難な場合がある。この場合に、図５に示したような第２制御モードを使用すれば、エンドエフェクター１３０をＺ軸方向に微小な移動量ΔＬｚだけ容易に移動させることが可能である。特に、第２制御モードでは、力Ｍｚの方向Ｄ１と移動量ΔＬｚの方向Ｄ２とが異なる方向なので、力の方向と移動方向とが一致する第１制御モードに比べて、微調整によってエンドエフェクター１３０の先端が他の物体に衝突してしまう可能性を低減することが可能である。

図５の例では、アーム１２０の先端部が「回動部」に相当し、アーム１２０の先端部回動軸が「回動軸」に相当する。但し、これらの「回動部」や「回動軸」は一例であり、可動部の他の箇所を「回動部」や「回動軸」としてもよい。

また、図５の例では、第１方向を回動軸の回動方向とし、第２方向を回動軸の軸方向としていたが、この代わりに、第１方向を並進方向とし、第２方向を回動方向又は回転方向としてもよい。例えば、並進方向に力を加える際は指１本のみで力を加えることが可能である。一方、回転方向に力を加える際は指１本のみでは困難であり、２本以上の指を使って捩じることが現実的である。つまり、回転方向に力を加えるためにはスペースが必要になる。従って、第１方向を並進方向とし、第２方向を回動方向又は回転方向とする形態は、力を加えるためのスペースの観点で有利である。

第１実施形態では、ユーザーの入力に応じて第１制御モードと第２制御モードのいずれかが選択される。第１制御モードと第２制御モードのいずれが選択されているかは、表示制御部２４０が、制御装置２００の表示部２５０と教示装置３００のタッチパネル３２０の一方又は両方に表示することが好ましい。なお、教示処理におけるロボット１００のユーザーを「教示者」とも呼ぶ。

図６は、力検出部１９０で検出される力の変化の一例を示すグラフである。この例では、Ｙ軸方向の並進力Ｆｙと、Ｚ軸回りの回転力Ｍｚと、第１制御モード及び第２制御モードによる移動の様子とが例示されている。時刻ｔ４までの期間は第１制御モードに設定されており、時刻ｔ４で第１制御モードから第２制御モードに切り替えられている。

時刻ｔ１～ｔ２の期間では、力閾値Ｍth以上となる回転力Ｍ１１が検出されている。このような回転力Ｍ１１が検出された場合には、回転力Ｍ１１の方向に沿ってエンドエフェクター１３０の連続的な移動が実行される。回転力Ｍ１１はＺ軸回りの力なので、エンドエフェクター１３０はＺ軸回りに回転する。図６では図示を省略しているが、第１制御モードで並進力が検出されると、その並進力の方向にエンドエフェクター１３０が移動する。従って、エンドエフェクター１３０は、ユーザーに把持された状態でユーザーが力を掛ける方向にスムーズに移動する。

時刻ｔ３～ｔ４では、予め定められた時間Ｐｄ内に、力閾値Ｆth以上のピークを有するパルス状の並進力が２回出現する力変化パターンＦＰが検出されている。このような力変化パターンＦＰは、例えば、ユーザーがエンドエフェクター１３０を２回軽く叩く（タップする）ことによって検出される。制御モード選択部２１４は、このような力変化パターンＦＰが予め定められた基準パターンに一致するか否かを調べ、両者が一致する場合には第１制御モードと第２制御モードを切り替える。図６の例では、力変化パターンＦＰが予め定められた基準パターンに一致していると判定され、時刻ｔ４で第１制御モードから第２制御モードに切り替えられている。なお、制御モードの切替のための「基準パターン」は、図６に示した例以外の任意の力変化パターンに設定可能である。

時刻ｔ４以降の第２制御モードの期間では、時刻ｔ５，ｔ６において、ピークが力閾値Ｍth以上となる２つのパルス状の回転力Ｍ２１，Ｍ２２が検出されている。このような回転力Ｍ２１，Ｍ２２が検出されると、Ｚ軸方向に沿って所定の移動量ΔＬｚだけエンドエフェクター１３０がそれぞれ移動する。なお、第２制御モードにおいて微小な移動量ΔＬｚの移動を実行する場合には、他の方向であるＸ軸方向やＹ軸方向にはエンドエフェクター１３０やＴＣＰを移動させないことが好ましい。

図６では図示を省略しているが、第２制御モードの期間において、時刻ｔ３～ｔ４の期間に検出された力変化パターンＦＰと同様な力変化パターンが検出されると、第２制御モードから第１制御モードへの切り替えが実行される。

なお、並進力に対する力閾値Ｆthは、例えば０．５Ｎ以上１０Ｎ以下の範囲に設定される。また、回転力に対する力閾値Ｍthは、例えば０．０５Ｎ・ｍ以上３Ｎ・ｍ以下の範囲に設定される。これらの力閾値の好ましい範囲は、他の実施形態でも同様である。

図７は、第１実施形態における教示処理のフローチャートである。この教示処理は、制御装置２００と教示装置３００により実行される。

ステップＳ１１０では、ユーザーによってロボット１００の制御モードが第１制御モードに変更されまで待機する。このステップＳ１１０の入力は、例えば、教示装置３００の鍵付きスイッチ３４０を用いて行うことができる。或いは、タッチパネル３２０にパスワード付き入力を行うことによって制御モードを第１制御モードに変更するようにしてもよい。本実施形態では、第１制御モードはダイレクトティーチモードである。制御モードが第１制御モードに変更されるとステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０では、可動部制御部２１２によって、第１制御モードによる可動部の制御が実行される。ステップＳ１３０では、制御モード選択部２１４が、モード切替の入力が行われたか否かを判定する。第１実施形態では、モード切替の入力は、図６で説明した力変化パターンＦＰに従ってユーザーがエンドエフェクター１３０を叩く操作である。但し、制御装置２００や教示装置３００の入力部を使用してモード切替の入力を行うようにしてもよい。

ステップＳ１３０においてモード切替入力が検出された場合には、制御モードが第１制御モードから第２制御モードに切り替えられて、ステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０では、可動部制御部２１２によって、第２制御モードによる可動部の制御が実行される。ステップＳ１５０では、ステップＳ１３０と同様に、制御モード選択部２１４が、モード切替の入力が行われたか否かを判定する。モード切替の入力が行われると、ステップＳ１２０に戻り、ステップＳ１２０以降の処理が再度実行される。なお、図７の処理は、教示処理が終了するまで実行される。教示処理の終了の指示は、例えばユーザーが教示装置３００を用いて行うことができる。

以上のように、第１実施形態では、力検出部１９０で検出された力の方向が第１方向Ｄ１の場合に、第１方向Ｄ１に可動部を移動させる第１制御モードと、第１方向Ｄ１と異なる第２方向Ｄ２に可動部を移動させる第２制御モードと、を利用可能である。また、ユーザーの入力に応じて第１制御モード又は第２制御モードが選択されるので、力の方向と可動部の移動方向との関係を容易に変更することができる。

B.第２実施形態：
図８は、第２実施形態において力検出部で検出される力の変化の例を示すグラフである。第２実施形態は、第２制御モードの内容が第１実施形態と異なるだけであり、装置構成や処理手順は第１実施形態と同じである。

図８の時刻ｔ１～ｔ４までは図６と同じである。図８では、第２制御モードにおいて、図６に示した力閾値Ｍthに等しい第１の値Ｖ１と、第１の値Ｖ１よりも大きな第２の値Ｖ２とを用いている。第２制御モードで検出されている２つの回転力Ｍ２１，Ｍ２２のうち、第１の回転力Ｍ２１のピークは、第１の値Ｖ１（＝Ｆth）以上第２の値Ｖ２未満であり、第２の回転力Ｍ２２のピークは第２の値Ｖ２以上である。この場合に、第１の回転力Ｍ２１に応じて実行される制御では、所定の第１の移動量ΔＬｚ１だけエンドエフェクター１３０がＺ軸方向に移動する。また、第２の回転力Ｍ２２に応じて実行される制御では、所定の第２の移動量ΔＬｚ２だけエンドエフェクター１３０がＺ軸方向に移動する。第２の移動量ΔＬｚ２は、第１の移動量ΔＬｚ１よりも大きな値に設定される。例えば、第１の移動量ΔＬｚ１は０．１ｍｍに設定され、第２の移動量ΔＬｚ２は１ｍｍに設定される。

このように、第２の制御モードに関して複数の閾値Ｖ１，Ｖ２を設定しておき、力のピークがそのうちのいずれの閾値以上となるかに応じた異なる移動量ΔＬｚ１，ΔＬｚ２で移動を実行するようにすれば、ユーザーが、より粗い微調整とより細かい微調整を容易に使い分けることが可能である。

図９は、第２実施形態において第２制御モードの種々のパラメーターを設定するためのウィンドウＷ１を示す説明図である。このウィンドウＷ１は、制御装置２００の表示部２５０に表示される入力画面である。ここでは、操作方向と、移動方向と、移動タイプに関連する各種のパラメーターとを設定可能である。ウィンドウＷ１で設定されたパラメーターは、制御装置２００の入力受付部２１６によって受け付けられる。

「操作方向」は、第２制御モードにおいて可動部に力を加える方向を意味しており、「第１方向」に相当する。「移動方向」は、第２制御モードにおいて可動部が移動する方向を意味しており、「第２方向」に相当する。前述した図５の例では、操作方向はＺ軸回りの回転方向Ｄ１であり、移動方向はＺ軸に平行な方向Ｄ２である。

ウィンドウＷ１には、操作方向に関して、座標系を選択するためのプルダウンメニューＰＭ１１と、その座標系における操作方向を選択するためのプルダウンメニューＰＭ１２が設けられている。図９の例では、ツール座標系のＺ軸回りの方向が操作方向として選択されている。ウィンドウＷ１には、更に、移動方向に関して、座標系を選択するためのプルダウンメニューＰＭ２１と、その座標系における移動方向を選択するためのプルダウンメニューＰＭ２２が設けられている。図９の例では、ベース座標系のＺ軸方向が移動方向として選択されている。

操作方向及び移動方向としては、ロボットシステムに関連する任意の座標系を選択可能であり、また、選択した座標系の６軸方向の任意の方向を選択可能である。前述した図５の例では、操作方向（第１方向）はセンサー座標系ΣｆのＺ軸回りの方向であり、移動方向（第２方向）はセンサー座標系ΣｆのＺ軸方向である。移動方向については、更に、図５で説明したような右ねじの進行方向とするか、左ねじの進行方向とするかを選択できるようにしても良い。

なお、操作方向（第１方向）として、可動部の移動に応じて移動する第１座標系で定義された方向を選択し、移動方向（第２方向）として、可動部の移動に応じて移動しない第２座標系で定義された方向を選択するようにしてもよい。こうすれば、第２制御モードにおいて、可動部の移動とともに方向が変化する第１方向に力を掛けることによって、可動部が移動しても移動しない第２方向に可動部を移動させることができる。

図９には、更に、移動タイプを選択するためのプルダウンメニューＰＭ３１と、力閾値Ｖ１，Ｖ２を入力するためのフィールドＦＬ１，ＦＬ２と、移動量ΔＬを入力するためのフィールドＦＬ３とが設けられている。

移動タイプとしては、例えば、以下のような複数のタイプのうちのいずれかを選択可能である。
＜タイプ１＞図６で説明した異方向定量移動を行う移動タイプ。
＜タイプ２＞図８で説明した異方向２段階定量移動を行う移動タイプ。
＜タイプ３＞力検出部１９０により検出された力が大きくなるほど移動量が大きく設定される移動タイプ。
＜タイプ４＞力検出部１９０により検出された力が大きくなるほど移動速度が大きく設定される移動タイプ。
＜タイプ５＞力検出部１９０により検出された力の大きさが力閾値以上である継続時間が長くなるほど移動量が大きく設定される移動タイプ。
＜タイプ６＞操作方向における操作距離又は操作角度が大きいほど移動量が大きく設定される移動タイプ。

タイプ３～６の移動タイプによれば、ユーザーが可動部に加える力や操作量に応じて、移動量や移動速度を調整することができるので、ユーザーの好みに応じた位置姿勢の微調整を行うことが可能となる。

力閾値Ｖ１，Ｖ２や移動量ΔＬ等の複数のパラメーターのうち、選択された移動タイプにおいて使用されるパラメーターのみが、ユーザーによる入力の対象となる。例えば、移動タイプとしてタイプ１が選択された場合には、力閾値Ｖ１と移動量ΔＬの２つのパラメーターのみが入力の対象となる。

以上のように、第２実施形態では、入力受付部２１６が、第１方向と第２方向の設定をユーザーから受け付けるので、第２制御モードにおける第１方向と第２方向の関係をユーザーの好みに合わせて変更できる。また、第２制御モードの移動タイプとして、予め用意された複数のタイプのうちの１つを選択できるので、必要に応じた微調整を容易に行うことができる。

C.第３実施形態：
図１０は、第３実施形態の第１制御モードにおける力と移動量の関係を示す説明図である。この第１制御モードでは、ユーザーがＹ軸方向である第１方向Ｄ１に沿ってエンドエフェクター１３０に並進力Ｆｙを加えると、これに応じて可動部が第１方向Ｄ１に所定の移動量ΔＬｙだけ移動する。この移動量ΔＬｙは、例えば０．１ｍｍから１ｍｍの微小な値に設定される。ユーザーがＸ軸方向の並進力やＺ軸方向の並進力を加えた場合も同様である。従って、この第１制御モードでは、エンドエフェクター１３０やＴＣＰの位置を微調整することが可能である。この第１制御モードによる移動も「定量移動」に相当する。なお、第１制御モードとして、図８の第２制御モードで説明したような２段階定量移動を実行するようにしてもよい。この場合にも、第１制御モードでは、操作方向と移動方向は同じ方向である。

図１１は、第３実施形態において力検出部で検出される力の変化の例を示すグラフである。第３実施形態は、第１制御モードの内容が第１実施形態と異なるだけであり、装置構成や処理手順は第１実施形態と同じである。

時刻ｔ１３までの期間は第１制御モードに設定されており、時刻ｔ１３で第１制御モードから第２制御モードに切り替えられている。時刻ｔ１３以降の第２制御モードの内容は、図６の時刻ｔ４以降の第２制御モードの内容と同じであり、時刻ｔ１４，ｔ１５においてエンドエフェクター１３０が移動量ΔＬｚで移動している。時刻ｔ１３における制御モードの切替入力は、制御装置２００又は教示装置３００の入力部を用いて行われている。

時刻ｔ１１では、力閾値Ｍth以上となる回転力Ｍ１１が検出されている。回転力Ｍ１１が検出されると、回転力Ｍ１１の方向に沿ってエンドエフェクター１３０が所定の移動量ΔＲｚだけ移動する。この移動量ΔＲｚはＺ軸回りの回転角度である。時刻ｔ１２では、力閾値Ｆth以上となる並進力Ｆ１１が検出されている。並進力Ｆ１１が検出されると、並進力Ｆ１１の方向に沿ってエンドエフェクター１３０が所定の移動量ΔＬｙだけ移動する。

以上のように、第１制御モードとしては、ダイレクトティーチ以外の他の種類の制御モードを利用可能である。この場合にも、上述した他の実施形態と同様に、ユーザーの入力に応じて第１制御モード又は第２制御モードが選択されるので、力の方向と可動部の移動方向との関係を容易に変更することができる。

D.他の実施形態：
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本発明は、以下の形態（aspect）によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本発明の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本発明の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

（１）本発明の第１の形態によれば、可動部と、前記可動部に加えられた力を検出する力検出部とを備えるロボットを制御する制御装置が提供される。この制御装置は、前記ロボットの教示において、前記力検出部により検出された力の方向が第１方向の場合に前記第１方向に前記可動部を移動させる第１制御モードと、前記力検出部により検出された力の方向が前記第１方向の場合に前記第１方向と異なる第２方向に前記可動部を移動させる第２制御モードと、で前記可動部を制御する制御部を備える。前記制御部は、ユーザーの入力に応じて前記第１制御モード又は前記第２制御モードを選択する。
この制御装置によれば、ユーザーの入力に応じて第１制御モード又は第２制御モードを選択するので、力の方向と可動部の移動方向との関係を容易に変更することができる。

（２）上記制御装置において、前記可動部は、回動軸の周りに回動する回動部を有し、前記第１方向は、前記回動部を前記回動軸の周りに回動させる回動方向であり、前記第２方向は、前記回動軸の軸方向であるものとしてもよい。
この制御装置によれば、第２制御モードにおいて、回動部を回動させることによって、回動軸と平行な方向に可動部を移動させることができる。

（３）上記制御装置において、前記制御部は、前記ユーザーの入力として前記ユーザーが前記可動部に加えた力の変化パターンが予め定められた基準パターンに一致する場合に、前記第１制御モードと前記第２制御モードを切り替えるものとしてもよい。
この制御装置によれば、ユーザーが可動部に加える力の変化パターンに応じて、力の方向と可動部の移動方向との関係を容易に切り替えることができる。

（４）上記制御装置において、前記第１制御モードは、前記力検出部により検出された力に応じて連続的に前記可動部を移動させるモードであり、前記第２制御モードは、前記力検出部により検出された力に応じて予め決められた移動量で前記可動部を移動させるモードであるものとしてもよい。
この制御装置によれば、可動部を連続に移動させる第１制御モードと、可動部を一定の移動量で移動させる第２制御モードとを容易に切り替えることができる。

（５）上記制御装置において、前記第１制御モードと前記第２制御モードのそれぞれは、前記力検出部により検出された力に応じて予め決められた移動量で前記可動部を移動させるモードであるものとしてもよい。
この制御装置によれば、いずれも可動部を一定の移動量で移動させる制御モードである第１制御モードと第２制御モードを切り替えて、力の方向と可動部の移動方向の関係を容易に変更することができる。

（６）上記制御装置において、前記第２制御モードにおいて、前記力検出部により検出された力が大きくなるほど前記移動量が大きくなるものとしてもよい。
この制御装置によれば、第２制御モードにおいて、可動部に加える力が大きくなるほど大きな移動量で可動部を移動させることができる。

（７）上記制御装置において、前記第２制御モードにおいて、前記力検出部により検出された力が大きくなるほど前記可動部の移動速度が速くなるものとしてもよい。
この制御装置によれば、第２制御モードにおいて、可動部に加える力が大きくなるほど大きな移動速度で可動部を移動させることができる。

（８）上記制御装置において、前記第２制御モードにおいて、前記力検出部により検出された力の大きさが力閾値以上である継続時間が長くなるほど前記移動量が大きくなるものとしてもよい。
この制御装置によれば、第２制御モードにおいて、力閾値以上の力の継続時間が長くなるほど大きな移動量で可動部を移動させることができる。

（９）上記制御装置において、前記第１方向は、第１座標系で定義された方向であり、前記第２方向は、第２座標系で定義された方向であるものとしてもよい。
この制御装置によれば、第２制御モードにおいて、第２座標系で定義された第１方向に力を加えることによって、第２座標系で定義された第２方向に可動部を移動させることができる。

（１０）上記制御装置において、前記第１座標系は、前記可動部の移動に応じて移動し、前記第２座標系は、前記可動部の移動に応じて移動しないものとしてもよい。
この制御装置によれば、第２制御モードにおいて、可動部の移動とともに方向が変化する第１方向に力を掛けることによって、可動部が移動しても移動しない第２方向に可動部を移動させることができる。

（１１）上記制御装置は、前記第１方向と前記第２方向の設定をユーザーから受け付ける入力受付部を備えるものとしてもよい。
この制御装置によれば、第２制御モードにおける第１方向と第２方向の関係をユーザーの好みに合わせて変更できる。

（１２）上記制御装置において、前記第１制御モードと前記第２制御モードのいずれが選択されているかを表示部に表示させる表示制御部を備えるものとしてもよい。
この制御装置によればものとしてもよい。が第１制御モードと第２制御モードのいずれの制御モードにあるかをユーザーが容易に知ることができる。

（１３）本発明の第２の形態によれば、可動部と、前記可動部に加えられた力を検出する力検出部とを備えるロボットと、上述のいずれか一項に記載の制御装置と、を備えるロボットシステムが提供される。
このロボットシステムによれば、ユーザーの入力に応じて第１制御モード又は第２制御モードを選択するので、力の方向と可動部の移動方向との関係を容易に変更することができる。

本発明は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、ロボットとロボット制御装置とを備えたロボットシステム、ロボット制御装置の機能を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体（non-transitory storage medium）等の形態で実現することができる。

１００…ロボット、１１０…基台、１２０…アーム、１３０…エンドエフェクター、１７０…アクチュエーター、１９０…力検出部、２００…制御装置、２１０…プロセッサー、２１２…可動部制御部、２１４…制御モード選択部、２１６…入力受付部、２２０…メインメモリー、２３０…不揮発性メモリー、２３２…プログラム命令、２３４…教示データ、２４０…表示制御部、２５０…表示部、２６０…Ｉ／Ｏインターフェース、３００…教示装置、３１０…入力ボタン、３２０…タッチパネル、３３０…緊急停止ボタン、３４０…スイッチ、４００…パーソナルコンピューター、５００…クラウドサービス

Claims (7)

1. 回動軸の周りに回動する回動部を有する可動部と、前記可動部に加えられた力を検出する力検出部とを備えるロボットを制御する制御装置であって、
   前記ロボットの教示において、前記力検出部により検出された力の方向が第１方向の場合に、前記第１方向と異なる第２方向に前記力検出部により検出された力に応じて予め決められた移動量で前記可動部を移動させる第２制御モードで前記可動部を制御する制御部を備え、
   前記第１方向は、前記回動部を前記回動軸の周りに回動させる回動方向であり、
   前記第２方向は、前記回動軸の軸方向であり、
   前記制御部は、前記ユーザーの入力として前記ユーザーが前記可動部に加えた力の変化パターンが予め定められた基準パターンに一致する場合に、前記第２制御モードと、前記第２制御モードと異なるモードである第１制御モードと、を切り替える、制御装置。
2. 請求項１に記載の制御装置であって、
   前記第２制御モードにおいて、前記力検出部により検出された力が大きくなるほど移動量が大きくなる、制御装置。
3. 請求項１に記載の制御装置であって、
   前記第２制御モードにおいて、前記力検出部により検出された力が大きくなるほど前記可動部の移動速度が速くなる、制御装置。
4. 請求項１に記載の制御装置であって、
   前記第２制御モードにおいて、前記力検出部により検出された力の大きさが力閾値以上である継続時間が長くなるほど移動量が大きくなる、制御装置。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の制御装置であって、
   前記第１方向は、第１座標系で定義された方向であり、
   前記第２方向は、第２座標系で定義された方向である、制御装置。
6. 請求項５に記載の制御装置であって、
   前記第１座標系は、前記可動部の移動に応じて移動し、
   前記第２座標系は、前記可動部の移動に応じて移動しない、制御装置。
7. 可動部と、前記可動部に加えられた力を検出する力検出部とを備えるロボットと、
   請求項１～６のいずれか一項に記載の制御装置と、
   を備えるロボットシステム。

Images