JP7225725B2 - ロボットシステムおよび挿入方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ロボットシステムおよび挿入方法に関する。
例えば特許文献１には、基台と、１本の腕とを備える単腕型のロボットが開示されている。この特許文献１に記載のロボットは、腕の先端部にＦＦＣ（Flexible Flat Cable）を把持する把持機構が装着され、この装着状態でＦＦＣをコネクターに挿入して接続する接続作業を行うことができる。
特開２０１７－２２４５２７号公報
しかしながら、特許文献１に記載のロボットでは、例えばＦＦＣに対する把持機構の把持位置が不正確な位置となっていた場合、ＦＦＣをコネクターに正確に挿入することができず、結果、接続作業が失敗してしまうという問題があった。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下のものとして実現することが可能である。
本発明のロボットシステムは、基板に設けられたコネクターに可撓性を有するケーブルを接続する作業を行うロボットシステムであって、
前記ケーブルを把持する把持部と、前記把持部に作用する力を検出する力検出部と、が設けられたロボットと、
前記ロボットを制御するロボット制御装置と、を備え、
前記ロボット制御装置は、前記ロボットに対して、
前記把持部に第１把持力で前記ケーブルを把持させて、前記ケーブルを前記基板上に搬送させる搬送動作と、
前記把持部に前記第１把持力よりも小さい第２把持力で前記ケーブルを把持させて、前記ケーブルを前記コネクターに押し付けることにより作用する前記力に基づいて、前記ケーブルの姿勢を矯正する矯正動作と、
前記把持部に前記第２把持力よりも大きい第３把持力で前記ケーブルを把持させて、前記ケーブルを前記コネクターに挿入させる挿入動作と、を行わせることを特徴とする。
本発明の接続方法は、基板に設けられたコネクターに可撓性を有するケーブルを接続する接続方法であって、
前記ケーブルを把持する把持部と、前記把持部に作用する力を検出する力検出部と、が設けられたロボットを準備する準備工程と、
前記把持部が第１把持力で前記ケーブルを把持して、前記ケーブルを前記基板上に搬送する搬送工程と、
前記把持部が前記第１把持力よりも小さい第２把持力で前記ケーブルを把持して、前記ケーブルを前記コネクターに押し付けることにより作用する前記力に基づいて、前記ケーブルの姿勢を矯正する矯正工程と、
前記把持部が前記第２把持力よりも大きい第３把持力で前記ケーブルを把持して、前記ケーブルを前記コネクターに挿入する挿入工程と、を有することを特徴とする。
図１は、ロボットシステムの全体構成を示す図である。 図２は、接続方法が有する工程を順に示すフローチャートである。 図３は、図１に示すロボシステムが図２に示す接続方法を実行する際のロボットの動作状態を順に示す側面図である。 図４は、図１に示すロボシステムが図２に示す接続方法を実行する際のロボットの動作状態を順に示す側面図である。 図５は、図１に示すロボシステムが図２に示す接続方法を実行する際のロボットの動作状態を順に示す側面図である。 図６は、図１に示すロボシステムが図２に示す接続方法を実行する際のロボットの動作状態を順に示す側面図である。 図７は、図１に示すロボシステムが図２に示す接続方法を実行する際のロボットの動作状態を順に示す側面図である。 図８は、図１に示すロボシステムが図２に示す接続方法を実行する際のロボットの動作状態を順に示す側面図である。 図９は、図１に示すロボシステムが図２に示す接続方法を実行する際のロボットの動作状態を順に示す側面図である。 図１０は、図１に示すロボシステムが図２に示す接続方法を実行する際のロボットの動作状態を順に示す側面図である。 図１１は、図１に示すロボシステムが図２に示す接続方法を実行する際のロボットの動作状態を順に示す側面図である。 図１２は、図１に示すロボシステムが図２に示す接続方法を実行する際のロボットの動作状態を順に示す側面図である。 図１３は、図３中の矢印Ａ方向から見た図である。 図１４は、図４中の矢印Ｂ方向から見た図である。 図１５は、図５中の矢印Ｃ方向から見た図である。 図１６は、図６中の矢印Ｄ方向から見た図である。 図１７は、図７中の矢印Ｅ方向から見た図である。 図１８は、図８中の矢印Ｆ方向から見た図である。 図１９は、図９中の矢印Ｇ方向から見た図である。 図２０は、図１２中の矢印Ｈ方向から見た図である。 図２１は、ロボットシステムについてハードウェアを中心として説明するためのブロック図である。 図２２は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例１を示すブロック図である。 図２３は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例２を示すブロック図である。
以下、本発明のロボットシステムおよび接続方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、説明の都合上、図１および図３～図１２中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言うことがある。また、本願明細書で言う「水平」とは、完全な水平に限定されず、水平に対して若干（例えば１０°未満程度）傾いた状態も含む。また、本願明細書で言う「鉛直」とは、完全な鉛直に限定されず、電子部品の搬送が阻害されない限り、鉛直に対して若干（例えば１０°未満程度）傾いた状態も含む。
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１を制御するロボット制御装置（以下単に「制御装置」と言う）２００と、を備えている。
ロボット１は、本実施形態では単腕の６軸垂直多関節ロボットであり、その先端部にエンドエフェクター２０を装着することができる。なお、ロボット１は、単腕型の多関節ロボットであるが、これに限定されず、例えば、双腕型の多関節ロボットであってもよい。
制御装置２００は、ロボット１から離間して配置されており、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等で構成することができる。そして、このロボットシステム１００は、基板９１に設けられたコネクター９２に、可撓性を有するケーブル９３を接続する接続作業を行うことができる。
ロボット１は、基台１１と、可動部１０と、を有している。
基台１１は、可動部１０を下側から駆動可能に支持する支持体であり、例えば工場内の床に固定されている。ロボット１は、基台１１が中継ケーブル１８を介して制御装置２００と電気的に接続されている。なお、ロボット１と制御装置２００との接続は、図１に示す構成のように有線による接続に限定されず、例えば、無線による接続であってもよく、さらには、インターネットのようなネットワークを介して接続されていてもよい。
可動部１０は、互いに回動可能に連結された複数のアーム１０１を有している。接続作業は、可動部１０が最大に駆動可能な駆動範囲Ａ１０内に設置された作業台３００上で行われる。
本実施形態では、可動部１０は、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１６と、第６アーム１７とを有し、これらのアーム１０１が基台１１側からこの順に連結されている。なお、可動部１０が有するアーム１０１の数は、６つに限定されず、例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つまたは７つ以上であってもよい。また、各アーム１０１の全長等の大きさは、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回動軸を回動中心とし、その第１回動軸回りに回動可能となっている。第１回動軸は、基台１１が固定される床の法線と一致している。
第１アーム１２と第２アーム１３とは、関節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回動軸を回動中心として回動可能となっている。第２回動軸は、第１回動軸に直交する軸と平行である。
第２アーム１３と第３アーム１４とは、関節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回動軸を回動中心として回動可能となっている。第３回動軸は、第２回動軸と平行である。
第３アーム１４と第４アーム１５とは、関節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回動軸を回動中心として回動可能となっている。第４回動軸は、第３回動軸と直交している。
第４アーム１５と第５アーム１６とは、関節１７５を介して連結されている。そして、第５アーム１６は、第４アーム１５に対して第５回動軸を回動中心として回動可能となっている。第５回動軸は、第４回動軸と直交している。
第５アーム１６と第６アーム１７とは、関節１７６を介して連結されている。そして、第６アーム１７は、第５アーム１６に対して第６回動軸を回動中心として回動可能となっている。第６回動軸は、第５回動軸と直交している。
また、第６アーム１７は、可動部１０の中で最も先端側に位置するロボット先端部となっている。この第６アーム１７は、可動部１０の駆動により、エンドエフェクター２０ごと回動することができる。
また、ロボット１は、可動部１０に、力を検出する力検出部１９が着脱自在に設置される。そして、可動部１０は、力検出部１９が設置された状態で駆動することができる。
本実施形態では、力検出部１９は、第６アーム１７に設置されている。なお、力検出部１９の設置箇所としては、第６アーム１７、すなわち、最も先端側に位置するアーム１０１に限定されず、例えば、他のアーム１０１や、隣り合うアーム１０１同士の間であってもよい。
力検出部１９には、エンドエフェクター２０を着脱可能に装着することができる。エンドエフェクター２０は、ケーブル９３を把持するよう構成された把持部２０１である。図３に示すように、把持部２０１は、ケーブル９３を挟持する一対の挟持片２０２を有する挟持部２０３を備え、この挟持によりケーブル９３を把持することができる。
また、把持部２０１は、ケーブル９３に対する把持力、すなわち、挟持力を変更可能に構成されている。この構成としては、特に限定されず、例えば、挟持片２０２同士の接近の程度を変更することにより可能となる。
把持部２０１は、挟持によりケーブル９３を把持するものに限定されず、例えば、吸引によりケーブル９３を把持するものであってもよい。
そして、力検出部１９は、ロボット１の接続作業時に把持部２０１に作用する力等を検出することができる。力検出部１９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Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の力成分と、Ｘ軸回りとなるＷ方向の力成分と、Ｙ軸回りとなるＶ方向の力成分と、Ｚ軸回りとなるＵ方向の力成分とを検出可能な６軸力覚センサーが用いられる。なお、本実施形態では、Ｚ軸方向が鉛直方向となっている。また、各軸方向の力成分を「並進力成分」と言い、各軸回りの力成分を「トルク成分」と言うこともできる。また、力検出部１９は、６軸力覚センサーに限定されず、他の構成のものであってもよい。
図１に示すように、ロボット１は、第５アーム１６に連結された撮像部２１を有している。撮像部２１は、例えば、把持部２０１によって把持されたケーブル９３と、基板９１上のコネクター９２とを一括して撮像することができる。なお、撮像部２１としては、特に限定されず、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等を用いることができる。
前述したように、ロボットシステム１００は、基板９１に設けられたコネクター９２に、可撓性を有するケーブル９３を接続する接続作業で用いられる。この接続作業により、図１２および図２０に示す電子部品組立体９が得られる。
図３～図２０に示すように、基板９１は、平板状をなし、回路パターン（図示せず）が形成された回路基板である。
基板９１上には、コネクター９２が固定されている。このコネクター９２は、前記回路パターンと電気的に接続された複数の端子（図示せず）を有している。
また、本実施形態では、コネクター９２は、いわゆる「ツーアクション式のコネクター」である。コネクター９２は、コネクター本体９２１と、コネクター本体９２１上で回動可能に支持された蓋体９２２を有している。蓋体９２２は、Ｘ軸と平行な軸回りに回動することにより開閉することができる。そして、蓋体９２２は、ケーブル９３の挿入に先立って開状態となり、ケーブル９３の挿入後は閉状態となる。なお、コネクター９２は、「ツーアクション式のコネクター」に限定されず、例えば、蓋体９２２が省略された、いわゆる「ワンアクション式のコネクター」であってもよい。
ケーブル９３は、例えば、可撓性を有する長尺状の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。ケーブル９３の端部には、コネクター９２に挿入され、その挿入状態でコネクター９２の前記各端子と電気的に接続される端子（図示せず）を複数有する接続端部９３１が設けられている。また、ケーブル９３の長手方向の途中には、小片状をなすタブ９３２が突出して形成されている。把持部２０１がケーブル９３を把持する際には、タブ９３２を挟持することにより、その把持動作を行うことができる。
以上のような構成のロボットシステム１００は、基板９１上のコネクター９２にケーブル９３を接続する接続方法を実行することができる。図２に示すように、接続方法は、準備工程と、搬送工程と、矯正工程と、退避工程と、位置合わせ工程と、蓋開け工程と、挿入工程と、蓋閉め工程と、を有する。また、ロボットシステム１００が接続方法を実行する際、制御装置２００は、ロボット１に対して、搬送工程では搬送動作を行わせ、矯正工程では矯正動作を行わせ、退避工程では退避動作を行わせ、位置合わせ工程では位置合わせ動作を行わせ、蓋開け工程では蓋開け動作を行わせ、挿入工程では挿入動作を行わせ、蓋閉め工程では蓋閉め動作を行わせるよう制御する。
［１］ 準備工程
準備工程は、把持部２０１および力検出部１９が設けられたロボット１と、制御装置２００と、を準備する工程である。ここで「準備」とは、ロボットシステム１００が接続作業を行うのに際し、ロボットシステム１００を動作可能な状態に立ち上げるまでのことを言う。
準備工程では、基板９１が水平な姿勢で作業台３００上に保持された状態で準備されている。この状態は、蓋閉め工程まで維持される。また、基板９１には、コネクター９２が既に固定されている。コネクター９２は、蓋体９２２が閉状態となっている。
また、準備工程では、ケーブル９３も作業台３００と異なる作業台（図示せず）上に予め準備されている。そして、把持部２０１は、次工程の搬送工程でケーブル９３のタブ９３２を把持して、この作業台から搬送することができる。
［２］ 搬送工程
図３に示すように、把持部２０１が第１把持力Ｆ１でケーブル９３のタブ９３２を把持している。以下、この状態を「第１把持状態」と言う。搬送工程は、第１把持状態でケーブル９３を基板９１上に搬送する搬送動作が行われる工程である。第１把持力Ｆ１は、タブ９３２を挟持する第１挟持力と言うこともでき、その大きさは、ケーブル９３の搬送中に、ケーブル９３が把持部２０１から脱落するのが防止される程度の大きさであるのが好ましい。例えば、把持部２０１は、モーターによってその把持力を変化させることができるように構成されていてもよい。
また、搬送動作中、把持部２０１には、ケーブル９３の接続端部９３１が基板９１に当接してから力が作用する。この力は、力検出部１９によって検出される。そして、制御装置２００は、力検出部１９での検出結果に基づいて、搬送動作の停止タイミングを制御する。例えば、力検出部１９によって検出された力が第１閾値に達した場合、搬送動作を停止する。
また、搬送工程では、把持部２０１、すなわち、挟持部２０３による挟持方向が上下方向となるようにケーブル９３のタブ９３２を挟持した状態で、搬送動作が行われる。これにより、基板９１に対する接続端部９３１の姿勢が安定して、力検出部１９による力検出を安定して行うことができる。
基板９１上では、ケーブル９３は、接続端部９３１がコネクター９２からＹ軸方向負側に離間した位置で停止している。このとき、一例として、図１３に示すように、接続端部９３１の中心線Ｏ９３１がコネクター９２の中心線Ｏ９２に対して傾斜した状態になっていたとする。なお、中心線Ｏ９２は、Ｙ軸と平行となっている。また、ケーブル９３の接続端部９３１の端面９３３は、コネクター９２のコネクター本体９２１側に臨んだ状態となっている。
［３］ 矯正工程
図４に示すように、把持部２０１が第１把持力Ｆ１よりも小さい第２把持力Ｆ２でケーブル９３を把持している。以下、この状態を「第２把持状態」と言う。また、第２把持力Ｆ２は、タブ９３２を挟持する第２挟持力と言うこともでき、その大きさは、ケーブル９３の接続端部９３１に外力を付与した場合、一対の挟持片２０２の間でタブ９３２が摺動する、すなわち、滑る程度の大きさであるのが好ましい。
矯正工程では、まず、第２把持状態でケーブル９３の接続端部９３１を基板９１の面方向に沿わせつつ、Ｙ軸方向正側に、コネクター９２に向かって移動させる。そして、さらに接続端部９３１を移動させることにより、図１４に示すように、接続端部９３１の端面９３３をコネクター本体９２１のＹ軸方向負側の端面９２３に押し付けていく。この押し付けと、第２把持状態であることとが相まって、接続端部９３１の端面９３３がコネクター本体９２１の端面９２３に倣って、接続端部９３１の中心線Ｏ９３１とコネクター９２の中心線Ｏ９２とが平行な状態となる。これにより、ケーブル９３をコネクター９２に挿入可能な状態に矯正する矯正動作が行われる。
また、矯正動作中、把持部２０１には、ケーブル９３の接続端部９３１がコネクター９２のコネクター本体９２１に当接して力が作用する。この力は、力検出部１９によって検出される。そして、制御装置２００は、力検出部１９での検出結果に基づいて、矯正動作の停止タイミングを制御する。例えば、力検出部１９によって検出された力が第２閾値に達した場合、矯正動作を停止する。
また、矯正工程でも、挟持部２０３による挟持方向が上下方向となるようにケーブル９３のタブ９３２を挟持した状態で、矯正動作が行われる。これにより、接続端部９３１の端面９３３をコネクター本体９２１の端面９２３に押し付けた際に、接続端部９３１の端面９３３がコネクター本体９２１の端面９２３に安定して倣うことができる。
［４］ 退避工程
図５に示すように、把持部２０１が第２把持力Ｆ２よりも大きい第３把持力Ｆ３でケーブル９３を把持している。これにより、図１５に示すように、接続端部９３１の中心線Ｏ９３１とコネクター９２の中心線Ｏ９２とが平行な状態が維持される。以下、この状態を「第３把持状態」と言う。また、第３把持力Ｆ３は、タブ９３２を挟持する第３挟持力と言うこともでき、その大きさは、第１把持力Ｆ１と同じ大きさであってもよいが、異なっていてもよい。例えば、第３把持力Ｆ３が第１把持力Ｆ１よりも大きい場合には、挿入工程において、ケーブル９３をコネクター９２に挿入する際、把持部２０１でケーブルをより強く把持するので、コネクター９２から作用する力によってケーブル９３と把持部２０１との位置関係が変化してしまうのを抑制することができる。
退避工程は、第３把持状態でケーブル９３の接続端部９３１が一旦コネクター９２から退避する退避動作が行われる工程である。なお、接続端部９３１の退避位置としては、特に限定されず、例えば、Ｙ軸方向で、図３中の接続端部９３１の位置と同じ位置とすることができる。これにより、次工程の位置合わせ工程で、ケーブル９３とコネクター９２との位置関係を示す濃淡画像を撮像することができる。
［５］ 位置合わせ工程
位置合わせ工程では、まず、撮像部２１により、把持部２０１によって把持されたケーブル９３の接続端子部９３１と、コネクター９２とを一括して撮像して、これらの位置関係を示す濃淡画像を得る。そして、制御装置２００では、この濃淡画像に対して二値化処理が行われて、接続端部９３１の中心線Ｏ９３１とコネクター９２の中心線Ｏ９２とのＸ軸方向のズレ量を検出することができる。
次いで、図６に示す第３把持状態のまま、把持部２０１を接続端部９３１ごとズレ量分だけＸ軸方向正側に移動させる。これにより、図１６に示すように、基板９１の厚さ方向の平面視で、接続端部９３１の中心線Ｏ９３１とコネクター９２の中心線Ｏ９２とが同一直線上に位置することとなり、ケーブル９３とコネクター９２との位置合わせが完了する。以下、この状態を「位置合わせ状態」と言う。位置合わせ状態は、ロボットシステム１００による接続動作が完了するまで維持される。また、例えば、撮像部２１によって得られた濃淡画像から接続先端部９３１の位置とコネクター９２の位置との関係をマッチングさせることで位置合わせを行ってもよい。
前述したように、ロボット１は、把持部２０１によって把持されているケーブル９３と、コネクター９２とを撮像する撮像部２１を有している。
そして、矯正動作と挿入動作との間の位置合わせ工程では、制御装置２００は、ロボット１に対して、ケーブル９３をコネクター９２から一旦離間させた状態で、撮像部２１での撮像結果に基づいて、把持部２０１に把持されたケーブル９３と、コネクター９２との位置合わせをする位置合わせ動作を行わせることができる。これにより、ケーブル９３をコネクター９２に挿入する挿入工程を円滑に行うことができる。
［６］ 蓋開け工程
図７に示すように、蓋開け工程は、閉状態であった蓋体９２２を開状態とする蓋開け動作が行われる工程である。この蓋開け工程では、第３把持状態でケーブル９３の接続端部９３１を閉状態の蓋体９２２に係合させて、そのまま接続端部９３１を図７中の斜め右上に向かって移動させる。これにより、蓋体９２２を開状態とすることができる。このような蓋開け動作を行うプログラムは、制御装置２００に予め記憶されている。
また、蓋開け動作を行っても、図１７に示すように、依然として位置合わせ状態が維持されている。
［７］ 挿入工程
図８、図９に示すように、挿入工程は、第３把持状態でケーブル９３をコネクター９２に挿入させる挿入動作が行われる工程である。
挿入工程では、まず、図１８に示すように、第３把持状態でケーブル９３の接続端部９３１の端面９３３側の一部をコネクター本体９２１上に載せる。この時、ケーブル９３の接続端部９３１がコネクター本体９２１に当接して力が作用する。この力は、力検出部１９によって検出される。そして、制御装置２００は、力検出部１９での検出結果に基づいて、ケーブル９３の移動を停止するタイミングを制御する。そして、図１９に示すように、第３把持状態のまま、ケーブル９３の接続端部９３１を基板９１の面方向、特にＹ軸方向正側に沿わせつつ、コネクター本体９２１上で移動させる。
また、挿入動作中、把持部２０１には、ケーブル９３の接続端部９３１がコネクター９２のコネクター本体９２１上に当接して力が作用する。この力は、力検出部１９によって検出される。そして、制御装置２００は、力検出部１９での検出結果に基づいて、挿入動作の停止タイミングを制御する。例えば、接続端部９３１が開状態の蓋体９２２に当接した位置で力検出部１９によって検出された力が第３閾値に達した場合、挿入動作を停止する。また、例えば、挿入動作においては、ケーブル９３の接続端部９３１がコネクター９２から作用する力が小さくなるように、ケーブル９３の接続端部９３１をＸ軸方向正側、Ｘ軸方向負側、Ｚ軸方向正側、Ｚ軸方向負側へ移動させながら挿入を行ってもよい。
また、挿入工程でも、挟持部２０３による挟持方向が上下方向となるようにケーブル９３のタブ９３２を挟持した状態で、挿入動作が行われる。これにより、位置合わせ状態を安定して維持することができ、よって、挿入動作を円滑に行うことができる。そして、挿入動作後には、ケーブル９３とコネクター９２とが電気的に接続されることとなる。
［８］ 蓋閉め工程
図１０～図１２に示すように、蓋閉め工程は、開状態である蓋体９２２を閉状態とする蓋閉め動作が行われる工程である。
蓋閉め動作では、まず、図１０に示すように、第３把持状態を解除して、把持部２０１をＹ軸方向負側に移動させる。これにより、把持部２０１がケーブル９３のタブ９３２から離間する。そして、図１１に示すように、把持部２０１を開状態の蓋体９２２にＹ軸方向正側から係合させる。次いで、図１２に示すように、把持部２０１をＹ軸方向負側に向かって移動させる。これにより、図２０に示すように、蓋体９２２を閉状態とすることができ、よって、電子部品組立体９が得られる。このような蓋閉め動作を行うプログラムは、制御装置２００に予め記憶されている。
前述したように、コネクター９２は、開閉可能な蓋体９２２を有するものである。
そして、蓋体９２２が既に閉状態となっている場合、矯正工程と挿入工程との間に蓋開け工程では、制御装置２００は、ロボット１に対して、蓋体９２２を開状態とする蓋開け動作を行わせることができる。また、蓋開け動作後の蓋閉め工程では、制御装置２００は、ロボット１に対して、蓋体９２２を閉状態とする蓋閉め動作を行わせることができる。これにより、コネクター９２が蓋体９２２を有するものであっても、コネクター９２とケーブル９３とを円滑に接続することができる。
以上のように、コネクター９２にケーブル９３を接続する際、その接続前の段階で例えば図１３に示すように接続端部９３１の中心線Ｏ９３１がコネクター９２の中心線Ｏ９２に対して傾斜した状態となっていたとしても、矯正工程での矯正動作により、接続端部９３１の中心線Ｏ９３１とコネクター９２の中心線Ｏ９２とを互いに平行な状態とすることができる。これにより、ケーブル９３は、コネクター９２に挿入可能な状態に矯正される。
また、矯正工程後図１５に示すように基板９１の厚さ方向における平面視で接続端部９３１の中心線Ｏ９３１とコネクター９２の中心線Ｏ９２とがズレている場合（接続端部９３１の中心線Ｏ９３１とコネクター９２の中心線Ｏ９２とが一致していない場合）には、位置合わせ工程での位置合わせ動作を行うにより、ケーブル９３とコネクター９２とは、位置合わせ状態となり、そのままケーブル９３をコネクター９２に円滑に挿入することができる。これにより、接続動作が安定して行われることとなる。
前述したように、制御装置２００は、力検出部１９での検出結果に基づいて、搬送動作または矯正動作または挿入動作の停止タイミングを制御する。これにより、各動作を過不足なく正確に行うことができる。
また、把持部２０１は、ケーブル９３を挟持する挟持部２０３を有するものである。
また、前述したように、搬送動作、矯正動作および挿入動作では、基板９１の面は、水平に保持されている。
そして、制御装置２００は、挟持部２０３による挟持方向が鉛直方向（上下方向となるように）すなわち、鉛直方向に平面視して、ケーブル９３と挟持部２０３が重なるようにケーブル９３を挟持した状態で、ロボット１に、搬送工程での搬送動作または矯正工程での矯正動作または挿入工程での挿入動作を行わせる。これにより、基板９１に対するケーブル９３の姿勢が安定し、よって、各動作を正確かつ円滑に行うことができる。
また、前述したように、制御装置２００は、ロボット１に対して、矯正工程での矯正動作または挿入工程での挿入動作を行わせる際、ケーブル９３を基板９１の面に平行な方向に移動させる。これにより、例えば挟持部２０３による挟持方向が上下方向となるようにケーブル９３を挟持した状態と相まって、基板９１に対するケーブル９３の姿勢がさらに安定する。これにより、各動作をより正確かつ円滑に行うことができる。
以上のように、ロボットシステム１００は、基板９１に設けられたコネクター９２に可撓性を有するケーブル９３を接続する接続作業を行う。このロボットシステム１００は、ケーブル９３を把持する把持部２０１と、把持部２０１に作用する力を検出する力検出部１９と、が設けられたロボット１と、ロボット１を制御する制御装置２００と、を備えている。
制御装置２００は、ロボット１に対して、把持部２０１に第１把持力Ｆ１でケーブル９３を把持させて、ケーブル９３を基板９１上に搬送させる搬送動作と、把持部２０１に第１把持力Ｆ１よりも小さい第２把持力Ｆ２でケーブル９３を把持させて、ケーブル９３をコネクター９２に押し付けることにより作用する力に基づいて、ケーブル９３の姿勢を矯正する矯正動作と、把持部２０１に第２把持力Ｆ２よりも大きい第３把持力Ｆ３でケーブル９３を把持させて、ケーブル９３をコネクター９２に挿入させる挿入動作と、を行わせる。
また、接続方法は、基板９１に設けられたコネクター９２に可撓性を有するケーブル９３を接続する接続方法である。この接続方法は、ケーブル９３を把持する把持部２０１と、把持部２０１に作用する力を検出する力検出部１９と、が設けられたロボット１を準備する準備工程と、把持部２０１が第１把持力Ｆ１でケーブル９３を把持して、ケーブル９３を基板９１上に搬送する搬送工程と、把持部２０１が第１把持力Ｆ１よりも小さい第２把持力Ｆ２でケーブル９３を把持して、ケーブル９３をコネクター９２に押し付けることにより、ケーブル９３をコネクター９２に挿入可能な状態に矯正する矯正工程と、把持部２０１に第２把持力Ｆ２よりも大きい第３把持力Ｆ３でケーブル９３を把持させて、ケーブル９３をコネクター９２に挿入する挿入工程と、を有する。
このような本発明によれば、前述したように、基板９１上のコネクター９２にケーブル９３を接続する際、コネクター９２に対するケーブル９３の姿勢に関わらず、その接続を安定して行うことができる。
また、上記実施形態では、把持部２０１を開状態の蓋体９２２にＹ軸方向正側から係合させることによって蓋閉め動作を行ったが、これに限定されず、ケーブル９３をコネクター９２に挿入させるロボットとは別のロボットに行わせてもよい。
図２１は、ロボットシステムについてハードウェア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出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出してコントローラー６１を介して実行されてもよい。
従って、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２００」として捉えることができる。
＜変形例１＞
図２２は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例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出して直接実行される。
従って、コンピューター６３を「制御装置２００」として捉えることができる。
＜変形例２＞
図２３は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例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出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出して実行されてもよい。
従って、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つを「制御装置２００」として捉えることができる。
以上、本発明のロボットシステムおよび接続方法を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、ロボットシステムを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
１…ロボット、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、９…電子部品組立体、９１…基板、９２…コネクター、９２１…コネクター本体、９２２…蓋体、９２３…端面、９３…ケーブル、９３１…接続端部、９３２…タブ、９３３…端面、１０…可動部、１０１…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…第５アーム、１７…第６アーム、１７１…関節、１７２…関節、１７３…関節、１７４…関節、１７５…関節、１７６…関節、１８…中継ケーブル、１９…力検出部、２０…エンドエフェクター、２０１…把持部、２０２…挟持片、２０３…挟持部、２１…撮像部、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、２００…ロボット制御装置（制御装置）、３００…作業台、Ａ１０…駆動範囲、Ｆ１…第１把持力、Ｆ２…第２把持力、Ｆ３…第３把持力、Ｏ９２…中心線、Ｏ９３１…中心線

Claims (12)

  1. 基板に設けられたコネクターに可撓性を有するケーブルを挿入する作業を行うロボットシステムであって、
    前記ケーブルを把持する把持部と、前記把持部に作用する力を検出する力検出部と、が設けられたロボットと、
    前記ロボットを制御するロボット制御装置と、を備え、
    前記ロボット制御装置は、前記ロボットに対して、
    前記把持部に第１把持力で前記ケーブルを把持させて、前記ケーブルを前記基板上に搬送させる搬送動作と、
    前記把持部に前記第１把持力よりも小さい第２把持力で前記ケーブルを把持させて、前記ケーブルを前記コネクターに押し付けることにより作用する前記力に基づいて、前記ケーブルの姿勢を矯正する矯正動作と、
    前記把持部に前記第２把持力よりも大きい第３把持力で前記ケーブルを把持させて、前記ケーブルを前記コネクターに挿入させる挿入動作と、を行わせ、
    前記ロボット制御装置は、前記矯正動作で、前記ケーブルの挿入側の端面を前記コネクターの端面に押し付けることで、前記ケーブルの前記端面を前記コネクターの前記端面に倣わせ、前記ケーブルの挿入側の端部の中心線と前記コネクターの中心線とが平行な状態にすることを特徴とするロボットシステム。
  2. 前記ロボット制御装置は、前記力検出部での検出結果に基づいて、前記搬送動作または前記矯正動作または前記挿入動作を停止させる請求項１に記載のロボットシステム。
  3. 前記ロボットは、前記把持部によって把持されている前記ケーブルと、前記コネクターとを撮像する撮像部を有し、
    前記ロボット制御装置は、前記ロボットに対して、前記矯正動作と前記挿入動作との間に、前記ケーブルを前記コネクターから離間させた状態で、前記撮像部での撮像結果に基づいて、前記把持部に把持された前記ケーブルと、前記コネクターとの位置合わせをする位置合わせ動作を行わせる請求項１または２に記載のロボットシステム。
  4. 前記コネクターは、開閉可能な蓋体を有するものであり、
    前記ロボット制御装置は、前記ロボットに対して、
    前記蓋体が閉状態となっている場合、前記矯正動作と前記挿入動作との間に、前記蓋体を開状態とする蓋開け動作と、
    前記蓋開け動作後に前記蓋体を閉状態とする蓋閉め動作と、を行わせる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
  5. 前記ロボット制御装置は、前記ロボットに対して、前記矯正動作または前記挿入動作を行わせる際、前記ケーブルを前記基板の面に平行な方向に移動させる請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボットシステム。
  6. 前記把持部は、前記ケーブルを挟持する挟持部を有し、
    前記基板の面は、水平に保持されており、
    前記ロボット制御装置は、鉛直方向に平面視して、前記ケーブルと前記挟持部が重なるように前記ケーブルを挟持した状態で、前記ロボットに前記搬送動作または前記矯正動作または前記挿入動作を行わせる請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
  7. 把持部を有するロボットが、基板に設けられたコネクターに可撓性を有するケーブルを挿入する挿入方法であって、
    前記把持部が第１把持力で前記ケーブルを把持して、前記ケーブルを前記基板上に搬送する搬送工程と、
    前記把持部が前記第１把持力よりも小さい第２把持力で前記ケーブルを把持して、前記ケーブルを前記コネクターに押し付けることにより作用する力に基づいて、前記ケーブルの姿勢を矯正する矯正工程と、
    前記把持部が前記第２把持力よりも大きい第３把持力で前記ケーブルを把持して、前記ケーブルを前記コネクターに挿入する挿入工程と、を有し、
    前記矯正工程では、前記ケーブルの挿入側の端面を前記コネクターの端面に押し付けることで、前記ケーブルの前記端面を前記コネクターの前記端面に倣わせ、前記ケーブルの挿入側の端部の中心線と前記コネクターの中心線とが平行な状態にすることを特徴とする挿入方法。
  8. 前記ロボットは前記把持部に作用する力を検出する力検出部を有し、
    前記力検出部での検出結果に基づいて、前記搬送工程または前記矯正工程または前記挿入工程を停止させる請求項７に記載の挿入方法。
  9. 前記ロボットは、前記把持部によって把持されている前記ケーブルと、前記コネクターとを撮像する撮像部を有するものであり、
    前記矯正工程と前記挿入工程との間に、前記ケーブルを前記コネクターから離間させた状態で、前記撮像部での撮像結果に基づいて、前記把持部が把持した前記ケーブルと、前記コネクターとの位置合わせをする位置合わせ工程を有する請求項７または８に記載の挿入方法。
  10. 前記コネクターは、開閉可能な蓋体を有するものであり、
    前記蓋体が閉状態となっている場合、前記矯正工程と前記挿入工程との間に、前記蓋体を開状態とする蓋開け工程と、
    前記蓋開け工程後に前記蓋体を閉状態とする蓋閉め工程と、を有する請求項７ないし９のいずれか１項に記載の挿入方法。
  11. 前記矯正工程または前記挿入工程を行う際、前記ケーブルを前記基板の面に平行な方向に移動させる請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の挿入方法。
  12. 前記把持部は、前記ケーブルを挟持する挟持部を有し、
    前記基板の面は、水平に保持されており、
    鉛直方向において、前記ケーブルと前記挟持部とが重なるように前記ケーブルを挟持した状態で、前記搬送工程または前記矯正工程または前記挿入工程を行う請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の挿入方法。
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