JP7477716B2 - ロボットの位置および姿勢を制御するパラメータを算出する制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットの位置および姿勢を制御するパラメータを算出する制御装置に関する。

ロボット装置は、ロボットおよびロボットに取り付けられた作業ツールを備え、ロボットが位置および姿勢を変更しながら所定の作業を行うことができる。従来から作業ツールとしてワークを把持するハンドを取り付けて、ワークを所定の位置に配置するロボット装置が知られている。ワークの位置および姿勢を精密に調整する作業としては、１つのワークを他のワークに嵌合する制御が知られている。または、１つのワークの所定の位置に他のワークを接触させる制御が知られている。例えば、作業台に固定された部材の穴部等にワークを挿入する作業を行うロボット装置が知られている（例えば、特開平４－２５６５２６号公報）。

このような作業を行う場合に、ロボットの制御装置は、１つのワークを他のワークに向かって移動しながらロボットの位置および姿勢を修正する。従来の技術においては、ロボットに力覚センサを取り付けてコンプライアンス制御等の力制御を実施することが知られている。力制御では、力覚センサにて検出される予め定められた方向の力が判定範囲内になるように、ロボットの位置および姿勢を修正することができる（例えば、特開２００８－３０７６３４号公報および特開２０１７－１２７９３２号公報）。

特開平４－２５６５２６号公報 特開２００８－３０７６３４号公報 特開２０１７－１２７９３２号公報

力制御では、ロボットに取り付けられた力覚センサの出力に基づいて、ロボットにて把持されているワークの位置および姿勢を調整することができる。この制御を実施する場合には、ロボットにてワークを移動するための制御点を設定する必要が有る。力制御の制御点としては、ワークの先端点または作業ツールの先端点に設定することができる。また、ワークを嵌合したり押し付けたりするために移動する方向として移動方向（ベクトル）を予め設定する必要が有る。

このような制御点および移動方向を含むパラメータは、作業ツールに原点を有するツール座標系および作業者が設定するユーザー座標系のうち少なくとも一方の座標系にて指定することができる。一般的には、座標系の原点を制御点に設定して、座標系の１つの座標軸の方向を移動方向に設定することができる。そして、座標系の原点の位置および移動方向に基づいてロボットを制御することができる。

ツール座標系およびユーザー座標系は、実際のロボットを駆動して設定することができる。ところが、ロボットの操作を熟知していない作業者にとっては、座標系を設定することが難しいという問題がある。例えば、作業台に固定されたワークにユーザー座標系を設定する場合には、作業者は、ロボットに設定された基準座標系を用いて、空間に３点の位置を定め、Ｘ軸およびＹ軸に平行なベクトルを設定する。更に、作業者は、原点の位置を指定することにより、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を含むユーザー座標系を設定する。

このように、座標系の設定には多くの手順が存在して、ロボットの操作に慣れていない作業者にとっては、座標系を設定する作業は難しいという問題がある。特に、３次元空間における方向を座標軸の方向にて指定する場合に、ロボットの操作が難しいという問題がある。

本開示の１つの態様は、ロボットにて第１のワークを第２のワークに向かって移動する時に力制御を行うためのパラメータを算出する制御装置である。制御装置は、角部を有する接触部材にロボットにて第１のワークを接触させた時に、第１のワークおよび接触部材のうち一方に加わる力を検出する力検出器を備える。制御装置は、力制御を行う時に第２のワークに対して第１のワークを移動する移動方向および力制御の制御点となるワーク先端点の位置を算出するパラメータ算出部を備える。力検出器は、ロボットにて第１のワークのワーク先端点を接触部材の角部に接触させて、第１のワークを予め定められた押付け方向に沿って押し付けている期間中に力を検出する。パラメータ算出部は、複数の押付け方向にて第１のワークを接触部材に押付けた時に、それぞれの押付け方向に対応して力検出器にて検出される力を取得し、複数の押付け方向に対応する力に基づいて第１のワークの移動方向および第１のワークのワーク先端点の位置を算出する。

本開示の他の態様は、ロボットにて第２のワークを第１のワークに向かって移動する時に力制御を行うためのパラメータを算出する制御装置である。制御装置は、ロボットにて角部を有する接触部材を第１のワークに接触させた時に、第１のワークおよび接触部材のうち一方に加わる力を検出する力検出器を備える。制御装置は、力制御を行う時に第１のワークに対して第２のワークを移動する移動方向および力制御の制御点となるワーク先端点の位置を算出するパラメータ算出部を備える。力検出器は、ロボットにて接触部材の角部を第１のワークのワーク先端点に接触させて、接触部材を予め定められた押付け方向に沿って押し付けている期間中に力を検出する。パラメータ算出部は、複数の押付け方向にて接触部材を第１のワークに押付けた時に、それぞれの押付け方向に対応して力検出器にて検出される力を取得し、複数の押付け方向に対応する力に基づいて第２のワークの移動方向および第１のワークのワーク先端点の位置を算出する。

本開示の態様によれば、ロボットの力制御を行うためのパラメータを容易なロボットの操作にて算出する制御装置を提供することができる。

実施の形態における第１のロボット装置の概略図である。 実施の形態における第１のロボット装置のブロック図である。 第１のワークを第２のワークに嵌合する時の拡大斜視図である。 第２のワークの角部に第１のワークの端面を接触させる時の第１のロボット装置の概略図である。 第２のワークの角部に第１のワークを接触させる時の拡大斜視図である。 ワーク先端点の位置および移動方向を算出する方法を説明する第１の概略図である。 ワーク先端点の位置および移動方向を算出する方法を説明する第２の概略図である。 パラメータ設定手順にて生成されたワーク先端点および移動方向を説明する第１のロボット装置の概略図である。 教示操作盤の表示部に表示されるロボットおよびワークの画像である。 実施の形態における第２のロボット装置の概略図である。 第２のワークの角部を第１のワークの端面に接触させる時の第２のロボット装置の概略図である。 第２のワークの角部を第１のワークの端面に接触させる時の拡大斜視図である。 パラメータ設定手順にて生成されたワーク先端点および移動方向を説明する第２のロボット装置の概略図である。 実施の形態における第３のロボット装置の概略図である。 第２のワークの角部に第１のワークの端面を接触させる時の第３のロボット装置の概略図である。 パラメータ設定手順にて生成されたワーク先端点および移動方向を説明する第３のロボット装置の概略図である。 実施の形態における第４のロボット装置の概略図である。 第２のワークの角部に第１のワークの端面を接触させる時の第４のロボット装置の概略図である。 パラメータ設定手順にて生成されたワーク先端点と移動方向を説明する第４のロボット装置の概略図である。

図１から図１９を参照して、実施の形態における制御装置について説明する。本実施の形態の制御装置は、ロボットにより１つのワークを他のワークに向かって移動する時に力制御を行うためのパラメータを算出する。図１は、本実施の形態における第１のロボット装置の概略図である。第１のロボット装置５は、作業ツールとしてのハンド２と、ハンド２を移動するロボット１とを備える。

本実施の形態のロボット１は、複数の関節部１８を含む多関節ロボットである。ロボット１は、移動可能な複数の構成部材を含む。ロボット１の構成部材は、それぞれの駆動軸の周りに回転するように形成される。ロボット１は、ベース部１４と、ベース部１４に対して回転する旋回ベース１３とを含む。ロボット１は、上部アーム１１および下部アーム１２を含む。下部アーム１２は、旋回ベース１３に回動可能に支持されている。上部アーム１１は、下部アーム１２に回動可能に支持されている。ロボット１は、上部アーム１１に回動可能に支持されている手首部１５を含む。手首部１５のフランジ１６には、ハンド２が固定されている。また、上部アーム１１およびフランジ１６は、他の駆動軸の周りに回転する。

本実施の形態のロボットは、６個の駆動軸を有するが、この形態に限られない。任意の機構にて位置および姿勢を変更するロボットを採用することができる。また、本実施の形態の作業ツールは、２つの爪部を有するハンドであるが、この形態に限れられない。作業ツールは、ワークを把持できる任意の装置を採用することができる。

本実施の形態のロボット装置５には、基準座標系８１が設定されている。図１に示す例では、ロボット１のベース部１４に基準座標系８１の原点が配置されている。基準座標系８１はワールド座標系とも称される。基準座標系８１は、原点の位置が固定され、更に、座標軸の向きが固定されている座標系である。ロボット１の位置および姿勢が変化しても基準座標系８１の位置および姿勢は変化しない。本実施の形態の座標系は、座標軸として互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を有する。また、座標系は、Ｘ軸の周りのＷ軸、Ｙ軸の周りのＰ軸、およびＺ軸の周りのＲ軸を有する。

ロボット装置５には、作業ツールの任意の位置に設定された原点を有するツール座標系が設定されている。本実施の形態では、ツール座標系の原点は、ハンド２の２つの爪部の先端同士の中間点であるツール先端点に設定されている。ツール座標系は、作業ツールと共に位置および姿勢が変化する座標系である。ロボット１の位置は、例えば、ツール座標系の原点の位置に対応する。また、ロボット１の姿勢は、基準座標系８１に対するツール座標系の向きが対応する。

ロボット装置５には、手首部１５のフランジ１６に原点を有するフランジ座標系８３が設定されている。フランジ座標系８３は、フランジ１６と共に移動および回転する座標系である。フランジ座標系８３は、例えば、原点がフランジ１６の表面に配置され、Ｚ軸がフランジ１６の回転軸に重なるように設定される。

図２に、本実施の形態におけるロボット装置のブロック図を示す。図１および図２を参照して、ロボット１は、ロボット１の位置および姿勢を変化させるロボット駆動装置を含む。ロボット駆動装置は、アームおよび手首部等の構成部材を駆動するロボット駆動モータ２２を含む。本実施の形態では、それぞれの駆動軸に対応して複数のロボット駆動モータ２２が配置されている。

ロボット装置５は、ハンド２を駆動するハンド駆動装置を備える。ハンド駆動装置は、ハンド２の爪部を駆動するハンド駆動モータ２１を含む。ハンド駆動モータ２１が駆動することによりハンド２の爪部が開いたり閉じたりする。なお、ハンドは、空気圧等により駆動するように形成されていても構わない。

ロボット装置５は、ロボット１およびハンド２を制御する制御装置４を備える。制御装置４は、制御を行う制御装置本体４０と、作業者が制御装置本体４０を操作するための教示操作盤３７とを含む。制御装置本体４０は、プロセッサとしてのＣＰＵ（Central Processing Unit）を有する演算処理装置（コンピュータ）を含む。演算処理装置は、ＣＰＵにバスを介して接続されたＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する。

教示操作盤３７は、通信装置を介して制御装置本体４０に接続されている。教示操作盤３７は、ロボット１およびハンド２に関する情報を入力する入力部３８を含む。入力部３８は、キーボードおよびダイヤルなどの入力部材により構成されている。教示操作盤３７は、ロボット１およびハンド２に関する情報を表示する表示部３９を含む。表示部３９は、液晶表示パネルまたは有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示パネル等の任意の表示パネルにて構成されることができる。

制御装置４には、ロボット１およびハンド２の動作を行うために予め作成された動作プログラム４６が入力される。または、作業者が教示操作盤３７を操作してロボット１を駆動することにより、ロボット１の教示点を設定することができる。制御装置４は、教示点に基づいて、ロボット１およびハンド２の動作プログラム４６を生成することができる。動作プログラム４６は、記憶部４２に記憶される。

制御装置本体４０は、ロボット１およびハンド２の動作を制御する動作制御部４３を含む。動作制御部４３は、動作プログラム４６に基づいて、ロボット１を駆動するための動作指令をロボット駆動部４５に送出する。ロボット駆動部４５は、ロボット駆動モータ２２を駆動する電気回路を含む。ロボット駆動部４５は、動作指令に基づいてロボット駆動モータ２２に電気を供給する。また、動作制御部４３は、動作プログラム４６に基づいてハンド２を駆動する動作指令をハンド駆動部４４に送出する。ハンド駆動部４４は、ハンド駆動モータ２１を駆動する電気回路を含む。ハンド駆動部４４は、動作指令に基づいてハンド駆動モータ２１に電気を供給する。

制御装置本体４０は、ロボット１およびハンド２の制御に関する情報を記憶する記憶部４２を含む。記憶部４２は、情報の記憶が可能で非一時的な記憶媒体にて構成されることができる。例えば、記憶部４２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、磁気記憶媒体、または光記憶媒体等の記憶媒体にて構成することができる。

動作制御部４３は、動作プログラム４６に従って駆動するプロセッサに相当する。動作制御部４３は、記憶部４２に記憶された情報を読み取り可能に形成されている。プロセッサが動作プログラム４６を読み込んで、動作プログラム４６に定められた制御を実施することにより、動作制御部４３として機能する。ロボット１は、ロボット１の位置および姿勢を検出するための状態検出器を含む。

本実施の形態における状態検出器は、それぞれの駆動軸のロボット駆動モータ２２に取り付けられた回転位置を検出する位置検出器１９を含む。位置検出器１９は、ロボット駆動モータ２２の出力シャフトの回転角を検出するエンコーダにより構成することができる。本実施の形態では、複数の位置検出器１９の出力に基づいて、ロボット１の位置および姿勢が検出される。

第１のロボット装置５の制御装置４は、ロボット１に取り付けられた力検出器としての力覚センサ２４を含む。本実施の形態の力覚センサ２４は、６軸のセンサである。第１のロボット装置５では、力覚センサ２４は、フランジ１６とハンド２との間に配置されている。力覚センサ２４は、ワーク７１に作用する力およびモーメントを検出する。力覚センサ２４としては、歪みセンサを含むセンサまたは静電容量式のセンサ等の任意の力覚センサを採用することができる。

本実施の形態における力覚センサ２４にて検出される力には、センサ座標系における互いに直交する３軸の方向の力および３軸の周りの力が含まれる。より具体的には、力覚センサ２４は、直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）方向の力と、３軸の回りの軸（Ｗ軸、Ｐ軸およびＲ軸）方向の力としてのモーメント（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を検出する。

本実施の形態における第１のロボット装置５は、第２のワーク７２に第１のワーク７１を嵌合させる制御を実施する。ロボット装置５は、ロボット１にて第１のワーク７１を第２のワーク７２に向かって移動する。そして、矢印９１に示すように、第２のワーク７２の凹部７２ａに第１のワーク７１を挿入する。

図３に、本実施の形態における第１のワークおよび第２のワークの拡大斜視図を示す。本実施の形態の第１のワーク７１は、円柱の形状を有する。第１のワーク７１の端面は円形である。第２のワーク７２は、直方体の形状を有する。第２のワーク７２は、作業台７５に固定されている。第２のワーク７２は表面に形成された凹部７２ａを有する。凹部７２ａは、円柱状に形成されている。凹部７２ａは、第１のワーク７１が嵌合するように第１のワーク７１の形状に対応する形状を有する。

制御装置４は、矢印９１に示すように、円柱状のワーク７１をワーク７２の凹部７２ａに嵌合させる制御を実施する。このときに、ワーク７１の中心軸７１ａと凹部７２ａの中心軸７２ａａとが一直線状になる場合には、ワーク７１は、滑らかにワーク７２の凹部７２ａに挿入される。しかしながら、中心軸７２ａａは中心軸７１ａに対して位置または姿勢がずれる場合がある。

図２および図３を参照して、制御装置４は、ワーク７１を凹部７２ａに嵌合する時に、力覚センサ２４の出力に基づいて力制御を実施する。本実施の形態では、力検出器にて検出される力に基づいて、ロボットの位置および姿勢を調整する制御を力制御と称する。力制御では、ワークが接触した時に生じる力を利用する。制御装置４は、力覚センサ２４にて検出される力に基づいて、ワークの移動方向に直交する方向の速度を変化させる制御およびワークの向きを変化させる制御を実施することができる。制御装置４は、例えば、力覚センサ２４にて検出される力に基づいて、コンプライアンス制御またはインピーダンス制御等を実施することができる。

このような力制御を実施する時には、力制御の基準となる制御点およびロボットにてワークを移動するための移動方向（ベクトル）が必要になる。制御点は、ロボットにて移動するワークおよびこのワークに接触する他のワークのうち、いずれか一方の任意の位置に配置することができる。第１のロボット装置５では、制御点としてのワーク先端点６５を第１のワーク７１の端面に設定する。本実施の形態では、ワーク先端点６５は、第１のワーク７１の端面において平面形状の円の中心に配置される。また、ワーク７１を凹部７２ａに嵌合する時に、ロボット１に支持されたワーク７１の移動方向として矢印６６に示す方向が設定される。

図３を参照して、理想的には、制御点に加わる力が移動方向と反対の方向の力のみであり、制御点の周りのモーメントが零であれば、ワーク７１が凹部７２ａに滑らかに挿入される。力制御では、例えば、制御点に加わる移動方向に平行な方向以外の力および制御点の周りのモーメントが所定の判定値未満になるように、ロボットの位置および姿勢を制御することができる。力制御を実施することにより、凹部７２ａに対する第１のワーク７１の位置および姿勢を修正しながら嵌合の作業を行うことができる。

制御装置４は、力制御を実施する為のパラメータを算出するパラメータ算出部５１を含む。パラメータ算出部５１は、力制御を行う時に第２のワーク７２に対して第１のワーク７１を移動する移動方向を算出する移動方向算出部５２を含む。パラメータ算出部５１は、第１のワーク７１の端面に配置されるワーク先端点の位置を算出する位置算出部５３を含む。パラメータ算出部５１は、教示操作盤３７の表示部３９に表示する画像を制御する表示制御部５４を含む。

動作プログラム４６には、力制御を実施するためのパラメータを算出するための計算プログラムが含まれている。パラメータ算出部５１は、この計算プログラムに従って駆動するプロセッサに相当する。プロセッサが計算プログラムに定められた制御を実施することにより、パラメータ算出部５１として機能する。更に、移動方向算出部５２、位置算出部５３、および表示制御部５４のそれぞれのユニットは、計算プログラムに従って駆動するプロセッサに相当する。プロセッサが計算プログラムに定められた制御を実施することにより、それぞれのユニットとして機能する。

本実施の形態では、力制御を実施するためのパラメータを算出する制御をパラメータ設定手順と称する。第１のロボット装置５のパラメータ設定手順では、制御点としてのワーク先端点６５の位置を算出する。また、第１のワーク７１を第２のワーク７２に対して移動する為の矢印６６に示す移動方向（ベクトル）を算出する。

図４に、パラメータ設定手順においてロボットの操作を説明する第１のロボット装置の概略図を示す。図５に、第１のワークが第２のワークに接触している部分の拡大斜視図を示す。図４および図５を参照して、作業者は、教示操作盤３７を操作することにより、ロボット１の位置および姿勢を手動で変更する。

作業者は、ワーク７２の角部７２ｂにワーク７１の端面７１ｂが接触するように、ロボット１の位置および姿勢を変更する。ここでの例では、第１のワーク７１を接触させる為の接触部材として第２のワーク７２を用いている。接触部材は、第１のワーク７１に接触させることができる尖った先端にて構成される角部を有する部材である。

作業者は、ロボット１の位置および姿勢を変更して、ワーク７１の端面７１ｂにおいて、実際の嵌合の作業を行う時のワーク先端点をワーク７２の角部７２ｂに接触させる。ワーク７１とワーク７２との接触点がワーク先端点６５となる。本実施の形態では、第２のワーク７２に対して第１のワーク７１を押付ける制御を複数回にて実施する。このときに、第２のワーク７２に対して第１のワーク７１を押し付ける方向を変更する。本実施の形態では、一つの部材を他の部材に向かって押し付ける方向を押付け方向と称する。押付け方向は、作業者が予め定めておくことができる。

パラメータ算出部５１は、複数の押付け方向にて第１のワーク７１を第２のワーク７２に押付けた時に、それぞれの押付け方向に対応して力覚センサ２４にて検出される力を取得する。パラメータ算出部５１は、複数の押付け方向に対応する力に基づいて第１のワークの移動方向および第１のワークのワーク先端点の位置を算出する。

１回目の第１のワーク７１を押付ける制御では、作業者は、矢印９２に示す予め定められた押付け方向にて第１のワーク７１を押し付けるように、ロボット１を駆動する。ここでの例では、矢印９２は、実際の嵌合の作業を行う時に第１のワーク７１を移動する方向（移動方向）に相当する。作業者は、円柱状のワーク７１の中心軸にほぼ平行な方向にハンド２が移動するようにロボット１を駆動する。力覚センサ２４は、第１のワーク７１が第２のワーク７２を押圧するようにロボット１を駆動している期間中にワーク７１に加わる力を検出する。力覚センサ２４には、センサに加わる力を検出するためのセンサ座標系８２が設定されている。

２回目の第１のワーク７１を押付ける制御では、作業者は、矢印９３に示す予め定められた押付け方向にて第１のワーク７１を押し付ける。１回目の第１のワーク７１を押し付ける方向とは異なる方向にて、第１のワーク７１を第２のワーク７２に押し付けるように、ロボット１を駆動する。力覚センサ２４は、第１のワーク７１が第２のワーク７２を押圧するようにロボット１を駆動している期間中にワーク７１に加わる力を検出する。

図６に、ワークの押付け方向および接触点の位置を算出する方法を説明する第１の概略図を示す。ここでの例では、ハンドに対応する把持部材９にて第１のワーク７１を把持している。把持部材９には力覚センサ２４が取り付けられている。センサ座標系の原点８２ａが力覚センサ２４に設定されている。図６は、１回目の押付け方向にて第１のワーク７１を押し付けている状態を示す。ロボットを駆動することにより、第２のワーク７２に向かって、矢印９２に示す方向に第１のワーク７１を押圧している。力覚センサ２４は、センサ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の方向の力、およびＷ軸、Ｐ軸、およびＲ軸の方向のモーメントを検出する。

１回目の第１のワーク７１を押付ける制御では、矢印９２に示す方向に第１のワークを押し付ける。移動方向算出部５２は、第２のワーク７２に対して第１のワーク７１を押し付ける方向を検出する。移動方向算出部５２は、力覚センサ２４にて出力される各直交軸（Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸）の力の成分を取得する。移動方向算出部５２は、各直交軸の力の成分から、矢印９２に示すワーク７１の押付け方向を算出する。

力覚センサ２４は、矢印９６に示すように、直交軸の周りの各軸（Ｗ軸、Ｐ軸、およびＲ軸）のモーメント（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を検出する。位置算出部５３は、各軸のモーメントに基づいて、矢印９７に示すように、センサ座標系８２の原点８２ａからワークの押付け方向に平行な線に最も近くなる近接点６７の位置ベクトルを算出する。位置算出部５３は、矢印９２に示すワーク７１の押付け方向に平行であり、近接点６７を通る作用線８５を算出する。接触点としてのワーク先端点６５は、作用線８５上に存在する。このように、ワーク先端点６５が存在する範囲として、近接点６７を通る作用線８５を算出することができる。

図７に、ワークの押付け方向および接触点の位置を算出する方法を説明する第２の概略図を示す。２回目のワークを押付ける制御では、第１のワーク７１の押付け方向を１回目のワークを押付ける制御と異なる方向に設定する。すなわち、第１のワーク７１を異なる方向に沿って、第２のワークに向かって押圧する。ここでは、矢印９３に示す方向に第１のワーク７１を押し付ける。移動方向算出部５２は、各直交軸の力の成分から、矢印９３に示すワーク７１の押付け方向を算出する。位置算出部５３は、近接点６７を通り、ワーク７１の押付け方向に平行な作用線８６を算出する。ワーク先端点６５は、作用線８６上に存在する。

次に、位置算出部５３は、１番目の押付け方向に対応する作用線８５と２番目の押付け方向に対応する作用線８６の交点を算出する。位置算出部５３は、この交点をワーク先端点６５に設定する。位置算出部５３は、交点の位置をワーク先端点６５の位置として算出する。このように、位置算出部５３は、複数の作用線の交点をワーク先端点として算出することができる。

また、移動方向算出部５２は、複数回のワークを押付ける制御のうち、検出された１つの押付け方向を、力制御を実施する時の移動方向に設定することができる。ここでの例では、移動方向算出部５２は、１回目の押付ける制御における矢印９２に示す方向を移動方向に設定する。作業者は、複数回の押付ける制御にて算出された複数の押付け方向のうち、移動方向に設定する押付け方向を選定することができる。

更に、本実施の形態では、２つの押付け方向にてワークを押付ける制御を実施しているが、この形態に限られない。３つ以上の押付け方向にてワークを押付ける制御を実施しても構わない。この場合には、１つのワークに対して他のワークを押し付ける方向が互いに異なるように、ロボットを駆動することが好ましい。位置算出部は、それぞれの押付け方向に対応して検出器にて検出される力を取得する。位置算出部は、複数の押付け方向に対応する複数の作用線を算出する。位置算出部は、複数の作用線の交点を接触点として算出することができる。ワークの押付け方向の数を増やすことにより、接触点を算出する精度が向上する。

なお、複数の作用線を算出した時に、測定誤差等により複数の作用線同士が１点で交わらない場合がある。２つの押付け方向からワークを押し付ける場合には、２つの作用線が最も接近する点同士を結ぶ線分の中点を接触点と算出しても構わない。また、３つ以上の押付け方向からワークを押し付ける場合に、複数の作用線のうち少なくとも一つの作用線が他の作用線と交わらない場合が有る。この場合に、位置算出部は、複数の作用線からの距離に基づいてワーク先端点の位置を算出することができる。位置算出部は、複数の作用線からの距離が小さくなるような点を接触点として算出することができる。たとえば、位置算出部は、複数の作用線からの距離の総和または分散が最も小さくなる点を接触点として算出することができる。

図８に、第１のワークに設定されたワーク先端点およびワークの移動方向を示すロボット装置の概略図を示す。第１のロボット装置５では、矢印６６に示す移動方向およびワーク先端点６５は、第１のワーク７１と共に移動する。移動方向およびワーク先端点の位置は、センサ座標系８２の座標値にて算出することができる。具体的には、移動方向算出部５２は、矢印６６に示す移動方向をセンサ座標系８２にて算出することができる。また、位置算出部５３は、ワーク先端点６５の位置をセンサ座標系８２にて算出することができる。

ロボット１のフランジ１６に設定されたフランジ座標系８３に対するセンサ座標系８２の相対的な位置および姿勢は予め定められている。パラメータ算出部５１は、センサ座標系８２の座標値をフランジ座標系８３の座標値に変換できるように較正されている。パラメータ算出部５１は、センサ座標系８２にて表現された移動方向およびワーク先端点の位置を、フランジ座標系８３にて表現された移動方向およびワーク先端点の位置に変換する。

パラメータ算出部５１は、フランジ座標系８３にて表現された移動方向およびワーク先端点の位置を力制御のパラメータ（設定値）として動作プログラム４６に設定することができる。または、表示制御部５４は、算出された移動方向およびワーク先端点の位置を表示部３９に表示することができる。作業者は、表示部３９の表示を見て、動作プログラム４６にワーク先端点の位置および移動方向を設定することができる。

次に、作業者は、ワーク７１を嵌合する作業を開始する時のワーク７２に対するワーク７１の位置および姿勢を指定する。作業者は、教示操作盤３７を操作して、図１および図３に示すように、凹部７２ａの真上にワーク７１が配置されるようにロボット１の位置および姿勢を変更する。凹部７２ａの中心軸７２ａａとワーク７１の中心軸７１ａとが、ほぼ直線状に配置されるように、ワーク７１の位置および姿勢を変更する。この時のロボット１の位置および姿勢は、第１のワーク７１を第２のワーク７２に嵌合する時の制御を開始する初期のロボットの位置および姿勢となる。

パラメータ算出部５１は、初期のロボットの位置および姿勢を動作プログラム４６に設定する。または、表示制御部５４は初期のロボットの位置および姿勢を表示部３９に表示して、作業者が動作プログラム４６に設定することができる。

図１および図３を参照して、実際の嵌合の作業において、動作制御部４３は、動作プログラム４６に基づいて、ワーク７１が初期の位置および姿勢になるようにロボット１の位置および姿勢を制御する。次に、動作制御部４３は、力制御を開始する。動作制御部４３は、ワーク７１を矢印６６に示す移動方向に移動させる。第１のワーク７１が第２のワーク７２に接触すると、力覚センサ２４にて力が検出される。

動作制御部４３は、力覚センサ２４にて検出される力をワーク先端点６５に作用する力に変換することができる。そして、ワーク先端点６５に作用する力が所定の判定範囲内になるようにロボットの位置および姿勢を制御することができる。このように、矢印６６にて示す移動方向およびワーク先端点６５の位置に基づいて力制御を実施することができる。

従来の技術では、ワーク先端点の位置およびワークを嵌合する方向を定めるための座標系を設定する必要があった。例えば、作業台に固定されたワークの凹部に他のワークを嵌合する場合に、ワークの凹部に対してユーザー座標系を設定する必要があった。これに対して、本実施の形態におけるパラメータ設定手順では、ワークに対して座標系を設定する必要がなく、容易に力制御を実施するためのパラメータを設定することができる。特に、本実施の形態では、３次元空間に座標系を設定する必要はない。このために、ロボットの操作を熟知していない作業者でも、容易に力制御のパラメータを設定することができる。

上記の実施の形態においては、第１のワーク７１を接触させる接触部材として、第２のワーク７２を用いているが、この形態に限られない。接触部材としては頂点を有する角部を含む任意の部材を採用することができる。例えば、角部を有する治具を作業台に固定して、治具の角部に第１のワークの端面を接触させても構わない。

上記の実施の形態においては、教示操作盤にてロボットを操作して第１のワークを第２のワークに接触させているが、この形態に限られない。作業者は、手動でロボットの位置および姿勢を変更する任意の制御を実施することができる。例えば、ロボットのベース部に力覚センサを配置して、ダイレクトティーチングと同様のロボットの操作を行うことができる。作業者は、ロボットの構成部材を直接的に押したり引いたりすることにより、ロボットの位置および姿勢を変更することができる。

図２を参照して、本実施の形態における表示制御部５４は、第１のワーク７１の端面７１ｂを第２のワーク７２の角部７２ｂに接触させる操作を実施している時に、第１のワーク７１を押し付ける力の向きが分かる様に画像を表示することができる。

図９に、表示部に表示される画像を示す。画像６１では、第１のワークが第２のワークに接触する部分が拡大されている。図２および図９を参照して、本実施の形態においては、ロボット装置５、第１のワーク７１、および第２のワーク７２の３次元形状データ５８が記憶部４２に記憶されている。表示制御部５４は、３次元形状データ５８に基づいて、それぞれの部材のモデルを作成する。

実際のロボット装置の位置およびワークの位置は、予め入力されている。表示制御部５４は、実際のロボット装置の位置およびワークの位置に応じて仮想空間にモデルを配置する。表示制御部５４は、所定の方向から見た時のワークのモデルの画像を生成する。また、表示制御部５４は、位置検出器１９の出力に基づいてロボット１の位置および姿勢を取得する。表示制御部５４は、ロボット１の位置および姿勢に基づいて、ロボット装置のモデルの画像を生成する。

画像６１では、第１のワークのモデル７１Ｍ、第２のワークのモデル７２Ｍが表示されている。また、ロボット装置のモデルのうち、ハンドのモデル２Ｍ、力覚センサのモデル２４Ｍ、手首部のモデル１５Ｍ、および上部アームのモデル１１Ｍが表示されている。

表示制御部５４は、移動方向算出部５２からワーク７１の押付け方向を取得する。表示制御部５４は、押付け方向を示す矢印を画像に表示する。ここでは、表示制御部５４は、第２のワークのモデル７２Ｍの角部から延びるようにワーク７１が押圧している方向の矢印９９Ｍを表示する。

このように、表示制御部５４は、第１のワーク７１および第２のワーク７２のうち一方のワークを他方のワークに向かって押し付けるようにロボットを駆動している期間中に、移動方向算出部５２にて算出されるワークの押付け方向を取得してロボット１の画像に重ねて表示する。なお、２回目以降のワークを押付ける制御を実施することにより、位置算出部５３は、接触点の位置を算出することができる。このために、表示制御部５４は、位置算出部５３から接触点の位置を取得して、ロボット１の画像に重ねて接触点を表示しても構わない。

作業者は、表示部３９に表示される画像６１にて第２のワーク７２に対する第１のワーク７１の押付け方向を確認することができる。作業者は、ワークの押付け方向が妥当であるか否かを判断することができる。例えば、第１のワークを押し付けている方向を第１のワークの移動方向に設定する場合に、作業者は押付け方向が妥当であるか否かを判断することができる。そして、作業者は、画像６１を見ながらロボット１の位置および姿勢を変更することができる。

作業者は、実際のワークが接触している部分を目視しにくい場合がある。または、ワークが小さくて、押し付けているワークの姿勢を確認しにくい場合が有る。このような場合にも、作業者は、表示部に表示される画像を見ながら１つのワークが他のワークを押圧している方向を調整することができる。

なお、表示制御部５４は、ワークの押付け方向および接触点の位置に関する任意の情報を表示部に表示することができる。例えば、移動方向または接触点の位置を予め定められた座標系の座標値にて表示しても構わない。例えば、ワークの押付け方向を基準座標系におけるＷ軸、Ｐ軸、およびＲ軸の座標値にて表示しても構わない。

図１０に、本実施の形態における第２のロボット装置の概略図を示す。第２のロボット装置６では、第１のワーク７１が作業台７５に固定されている。第２のワーク７２は、ハンド２に把持されて第２のロボット装置６にて移動する。第２のロボット装置６は、矢印９１に示すようにワーク７２を移動して、ワーク７２の凹部７２ａの内部にワーク７１を嵌合する作業を実施する。

第２のロボット装置６においても、第１のロボット装置５と同様に、第１のワーク７１の先端に加わる所定の方向の力が小さくなるようにロボット１の位置および姿勢を制御する力制御を実施する。特に、ワーク７１の先端に加わる移動方向に平行な方向以外の力およびワーク７１の先端に加わるモーメントが零に近づくように、ロボット１の位置および姿勢を制御する。パラメータ設定手順では、力制御を実施するために、第１のワーク７１の端面７１ｂにワーク先端点を設定する。また、第１のワーク７１に対して第２のワーク７２を移動する移動方向を設定する。

図１１に、第２のワークの角部を第１のワークに接触させる時の第２のロボット装置の概略図を示す。図１２に、第２のワークが第１のワークに接触する部分の拡大斜視図を示す。図１１および図１２を参照して、作業者は、手動操作によりロボット装置を駆動して第１のワーク７１に対して接触部材としての第２のワーク７２を押付ける制御を実施する。作業者は、第２のワーク７２の角部７２ｂをワーク７１の端面７１ｂに接触させる。この時に、作業者は、実際の嵌合の作業におけるワーク先端点に角部７２ｂを接触させる。

パラメータ算出部５１は、複数の押付け方向にて第２のワーク７２を第１のワーク７１に押付けた時に、それぞれの押付け方向に対応して力覚センサ２４にて検出される力を取得する。パラメータ算出部５１は、複数の押付け方向に対応する力に基づいて第２のワーク７２の移動方向および第１のワーク７１のワーク先端点の位置を算出する。

１回目の第２のワーク７２を押付ける制御では、矢印９４に示す予め定められた押付け方向に、第２のワーク７２を押し付けるように、ロボット１を駆動する。ここでは、実際の嵌合の作業において第２のワーク７２を移動する方向（移動方向）に沿って第１のワーク７１に押し付けるようにロボット１を駆動する。第１のワーク７１の中心軸が延びる方向と平行な方向に第２のワーク７２を押し付けるように、ロボット１の位置および姿勢を変更する。力覚センサ２４は、第２のワーク７２を第１のワーク７１に押し付けている期間中に第２のワーク７２に加わる力を検出する。

また、２回目の第２のワーク７２を押付ける制御では、矢印９５に示す予め定められた押付け方向に第２のワーク７２を押し付けるように、ロボット１を駆動する。２回目の押付け方向は、１回目の押付け方向とは異なる方向を採用する。力覚センサ２４は、第２のワーク７２を第１のワーク７１に押し付けている期間中に第２のワーク７２に加わる力を検出する。

図１３に、第２のワークの角部を第１のワークの端面に押し付けることにより設定されたパラメータを説明するロボット装置の概略図を示す。図２、図１２、および図１３を参照して、パラメータ算出部５１の移動方向算出部５２は、センサ座標系における直交軸方向の力に基づいて押付け方向を算出することができる。移動方向算出部５２は、力覚センサ２４の出力に基づいて算出した１つの押付け方向を、矢印６６に示す移動方向に設定する。

また、パラメータ算出部５１の位置算出部５３は、押付け方向およびセンサ座標系における直交軸周りのモーメントに基づいて作用線を算出する。位置算出部５３は、力覚センサ２４の出力に基づいて、複数の押付け方向に対応する複数の作用線を算出する。そして、位置算出部５３は、複数の作用線に基づいて、ワーク７１のワーク先端点６５の位置を算出することができる。

パラメータ算出部５１は、第２のワーク７２が第１のワーク７１に接触している時に、センサ座標系８２にて移動方向およびワーク先端点の位置を算出する。次に、パラメータ算出部５１は、第２のワーク７２が第１のワーク７１に接触している時のロボットの位置および姿勢に基づいて、センサ座標系８２にて表現されたワーク先端点６５の位置および移動方向を、基準座標系８１にて表現されたワーク先端点６５の位置および移動方向に変換する。

そして、第２のロボット装置６においては、パラメータ算出部５１は、基準座標系８１にてワーク先端点６５の位置および移動方向を動作プログラム４６に設定する。または、作業者は、表示部３９に表示されたワーク先端点６５の位置および移動方向を動作プログラム４６に設定することができる。このように、作業台に固定された第１のワーク７１に第２のワーク７２を嵌合する時には、作業台に固定された第１のワーク７１に対して、ワーク先端点６５および移動方向を設定することができる。

次に、作業者は、ワーク７１にワーク７２を嵌合する制御を実施する時の初期の第２のワーク７２の位置および姿勢を設定する。作業者は、ロボット１を手動にて操作することにより、図１０に示すようにワーク７１に対してワーク７２の凹部７２ａを真上に配置する。作業者は、ワーク７１の中心軸７１ａが凹部７２ａの中心軸７２ａａとほぼ一致するように、ロボットの位置および姿勢を調整する。パラメータ算出部５１または作業者は、ワークを嵌合する制御を開始する初期のロボットの位置および姿勢として、この時のロボットの位置および姿勢を動作プログラム４６に設定する。

第１のワーク７１に第２のワーク７２を実際に嵌合する制御においては、第１のロボット装置と同様の力制御を実施することができる。動作制御部４３は、初期の位置および姿勢になるようにロボット１を駆動した後に、力制御を開始する。動作制御部４３は、移動方向に第２のワークを移動するようにロボット１を駆動する。力覚センサ２４にて検出される力（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の力と、Ｗ軸、Ｐ軸およびＲ軸方向のモーメント）は、ロボットの位置および姿勢に基づいてワーク先端点６５に作用する力に変換される。動作制御部４３は、ワーク先端点６５に加わる所定の方向の力が予め定められた判定範囲内になるように、ロボットの位置および姿勢を制御する。このように、制御装置４は、ワーク先端点６５および矢印６６に示す移動方向に基づいて、力制御を実施することができる。

第２のロボット装置においても、パラメータ算出部５１の表示制御部５４は、第２のワーク７２を第１のワーク７１に向かって押し付けるようにロボット１を駆動している時の画像を表示部３９に表示することができる。表示制御部５４は、移動方向算出部５２にて算出される移動方向を取得して、ロボット１の画像に移動方向を重ねて表示する。また、表示制御部５４は、位置算出部５３にて算出されたワーク先端点６５を画像に表示しても構わない。

上記の実施の形態においては、第１のワークに接触させる接触部材として第２のワークを採用しているが、この形態に限られない。接触部材としては、先端を有する角部を含む任意の部材を採用することができる。例えば、角部を含む治具をロボット装置にて移動しても構わない。

その他の第２のロボット装置の構成、作用、および効果は、第１のロボット装置と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。

図１４に、本実施の形態における第３のロボット装置の概略図を示す。第３のロボット装置７においては、力覚センサ２４が配置されている位置が第１のロボット装置５と異なる。力覚センサ２４は、作業台７５に支持される第２のワーク７２と作業台７５の表面との間に配置されている。力覚センサ２４は、支持部材２６を介して作業台７５に固定されている。第２のワーク７２は、力覚センサ２４および支持部材２６を介して作業台７５に固定されている。第３のロボット装置７においても、第１のロボット装置５のパラメータ設定手順と同様の制御を実施することができる。

図１５に、第２のワークに対して第１のワークを押し付けている時の第３のロボット装置の概略図を示す。作業者は、第１のロボット装置５と同様に、第１のワーク７１のワーク先端点を第２のワーク７２の角部７２ｂに接触させる。１回目の第１のワーク７１を押付ける制御では、矢印９２に示すように、第１のワーク７１を第２のワーク７２に向かって押し付ける。ここでは、実際の嵌合の作業において第１のワーク７１を移動させる移動方向に平行な方向に、第１のワーク７１を第２のワークに向かって押し付ける。力覚センサ２４は、第２のワーク７２に加わる力を検出する。

次に、２回目の第１のワーク７１を押付ける制御では、矢印９３に示すように、第１のワーク７１を第２のワーク７２に向かって押し付ける。矢印９３に示す押付け方向は、矢印９２に示す押付け方向とは異なる方向である。力覚センサ２４は、第２のワーク７２に加わる力を検出する。

移動方向算出部５２は、力覚センサ２４にて検出される力（Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の力）に基づいて、第２のワーク７２に作用する押付け方向を算出する。第２のワーク７２に作用する押付け方向は、第２のワーク７２に対して第１のワーク７１を押し付けている方向に相当する。移動方向算出部５２は、矢印９２に示す押付け方向を移動方向に設定する。

位置算出部５３は、押付け方向と力覚センサ２４にて検出される力（Ｗ軸、Ｐ軸、およびＲ軸の方向のモーメント）に基づいて、ワーク先端点の位置を算出する。位置算出部５３は、複数の押付け方向に基づく複数の作用線を算出し、複数の作用線に基づいてワーク先端点の位置を算出する。パラメータ算出部５１は、センサ座標系８２にて移動方向と接触点の位置を算出する。パラメータ算出部５１は、第１のワーク７１のワーク先端点が第２のワークの角部に接触している時のロボット１の位置および姿勢を取得する。

パラメータ算出部５１は、ロボット１の位置および姿勢に基づいて、センサ座標系８２にて表現された移動方向およびワーク先端点の位置を、フランジ座標系８３にて表現された移動方向およびワーク先端点の位置に変換する。パラメータ算出部５１または作業者は、フランジ座標系８３にて表現された移動方向およびツール先端点の位置を力制御のパラメータとして動作プログラム４６に設定することができる。

図１６に、パラメータ算出部にて算出されたワーク先端点とワークの移動方向を説明する第３のロボット装置の斜視図を示す。ワーク先端点６５および矢印６６に示す移動方向は、第１のロボット装置５と同様に、ハンド２に把持された第１のワーク７１に設定される。ワーク先端点６５および移動方向は、第１のワーク７１と共に移動する。

動作制御部４３は、第１のワーク７１を凹部７２ａに嵌合する作業を実施する時に、力覚センサ２４にて検出される力を、ロボット１の位置および姿勢に基づいて、ワーク先端点６５に作用する力に変換することができる。そして、第３のロボット装置７においても、第１のロボット装置５と同様の力制御を実施することができる。すなわち、第１のワーク７１を凹部７２ａに嵌合する作業を実施する時に、ワーク先端点６５および矢印６６に示す移動方向に基づいて力制御を実施することができる。

第３のロボット装置においても、第２のワークの代わりに角部を有する任意の治具を接触部材として作業台に固定しても構わない。この場合にも、治具の角部に第１のワークを押付ける制御を実施することができる。

第３のロボット装置７においては、接触部材を作業台に固定して、ロボットにて第１のワークを移動しているが、この形態に限られない。第２のロボット装置６と同様に、第１のワークを作業台に固定して、ロボットにて接触部材を移動しても構わない。例えば、第１のワークを力覚センサを介して作業台に固定して、第２のワークをロボット装置にて把持して移動しても構わない。この場合に、力覚センサ２４は、第１のワークに加わる力を検出する。また、第２のロボット装置６と同様に、作業台に固定される第１のワークにワーク先端点および移動方向を設定することができる（図１２を参照）。パラメータ設定手順では、作業台に固定された力覚センサの出力に基づいて、ワーク先端点の位置および移動方向を設定することができる。

その他の第３のロボット装置の構成、作用、および効果は、第１のロボット装置および第２のロボット装置と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。

図１７に、本実施の形態における第４のロボット装置の概略図を示す。第４のロボット装置８では、ロボット１または作業台７５に固定された力覚センサ２４の代わりに、力検出器としてのトルクセンサ２５が配置されている。複数のトルクセンサ２５は、ロボット１の複数の関節部１８の駆動軸に配置されている。本実施の形態では、６個の全ての駆動軸にトルクセンサ２５が配置されている。それぞれのトルクセンサ２５は、関節部１８の駆動軸の周りのトルクを検出する。

図２を参照して、第４のロボット装置８では、第１のロボット装置５の力覚センサ２４の代わりにトルクセンサ２５が配置されている。トルクセンサ２５の出力はパラメータ算出部５１に送信される。パラメータ算出部５１は、それぞれのトルクセンサ２５から出力された力（駆動軸周りのトルク）に基づいて、第１のワーク７１におけるワーク先端点の位置および第１のワーク７１の移動方向を算出する。

図１８に、第１のワークを第２のワークの角部に接触させている時のロボット装置の概略図を示す。作業者は、第１のロボット装置５と同様に、第１のワーク７１のワーク先端点を第２のワーク７２の角部に接触させる。１回目の第１のワーク７１を押付ける制御では、矢印９２に示すように、第１のワーク７１を第２のワーク７２に向かって押し付けるようにロボット１を駆動する。矢印９２に示す押付け方向は、実際の嵌合の作業における第１のワーク７１の移動方向に対応する。

トルクセンサ２５は、それぞれの駆動軸の周りのトルクを検出する。移動方向算出部５２は、複数のトルクセンサ２５の出力に基づいて、矢印９２に示す第１のワーク７１の押付け方向を算出することができる。移動方向算出部５２は、力のつり合いまたは仮想仕事の原理を用いて押付け方向を算出することができる。矢印９２は、ワーク先端点としての接触点が存在する作用線に相当する。移動方向算出部５２は、矢印９２に示す第１のワーク７１の押付け方向を移動方向に設定することができる。

第４のロボット装置８において、１つの方向にてワークを押付ける制御では、押付け方向を取得することが出来るが、ワーク先端点の位置（ワーク同士が接触する接触点の位置）を算出することができない。第４のロボット装置８では、押付け方向の直線上に配置される接触点の位置を特定するために、他の方向からワーク７１をワーク７２に向かって押し付けてワーク先端点の位置を算出する。

ここでは、ロボット１の位置および姿勢を維持した状態で、１回目の押付け方向とは異なる方向から第１のワーク７１を押付ける制御を実施する。２回目の第１のワーク７１を押付ける制御では、矢印９３に示す方向にて第１のワーク７１を第２のワーク７２の角部７２ｂに押し付けるようにロボット１を駆動する。移動方向算出部５２は、複数のトルクセンサ２５の出力に基づいて、矢印９３に示す第１のワーク７１の押付け方向を算出する。矢印９３は、接触点が存在する作用線に相当する。

位置算出部５３は、ワーク７１を押し付けている２つの押付け方向の交点を第１のワーク７１が第２のワーク７２に接触している接触点として算出する。すなわち、位置算出部５３は、矢印９２と矢印９３の交点の位置をワーク先端点６５の位置として算出する。このように、２方向以上から第１のワークを角部に押付ける制御を実施することにより、押し付ける方向のベクトルの交点をワーク先端点の位置として算出することができる。

図１９に、力制御のために生成されたパラメータを説明する第４のロボット装置の概略図を示す。第４のロボット装置８のパラメータ算出部５１は、ワーク先端点６５の位置および矢印６６に示す移動方向をフランジ座標系にて算出する。ワークを嵌合する制御では、動作制御部４３は、複数のトルクセンサ２５の出力に基づいて、ワーク先端点６５に作用する力を算出する。動作制御部４３は、ワーク先端点６５の位置および移動方向に基づいて力制御を実施することができる。

第４のロボット装置８においては、ロボット１が第１のワーク７１を支持して、第１のワーク７１を第２のワーク７２の凹部７２ａに挿入しているが、この形態に限られない。第２のロボット装置６と同様に、第１のワーク７１を作業台７５に固定して第４のロボット装置８が第２のワーク７２を移動しても構わない。この場合に、ワーク先端点および移動方向は、第１のワークに設定される。移動方向およびワーク先端点の位置を算出するために、作業者は、第２のワーク７２などの接触部材をロボットにて移動して、接触部材の角部を第１のワーク７１のワーク先端点に接触させる。パラメータ算出部５１は、トルクセンサ２５の出力に基づいてワーク先端点の位置および移動方向を算出することができる。

その他の第４のロボット装置の構成、作用、および効果は、第１のロボット装置から第３のロボット装置と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。

上記の実施の形態では、ワーク先端点の位置を算出する時に、一つのワークの姿勢を変更せずに他のワークに押し付ける方向を変えて測定を行ったが、この形態に限られない。２回目以降の押付ける制御では、他のワークに対して一つのワークを押付ける相対的な方向を変更すれば良い。例えば、第１のワークを第２のワークに押し付ける場合に、２回目の第１のワークを押付ける制御では第２のワークに対する第１のワークの姿勢を変更することができる。そして、基準座標系において１回目の押付け方向と同じ方向にて第１のワークを第２のワークに押付ける制御を実施することができる。この場合にも、押付け方向に対応する作用線に基づいてワーク先端点の位置を算出することができる。

上記の実施の形態では、円柱状のワークを嵌合する制御を示しているが、任意の形状のワークに本実施の形態の制御を適用することができる。また、本実施の形態では、一つのワークを他のワークに嵌合する制御を示しているが、この形態に限られない。本実施の形態の制御装置は、ワーク同士の面合わせ、または、穴の探索などの一つのワークに向かって他のワークを移動する任意の作業に適用することができる。特に、ロボットがワークを移動する時にワークが他の物に接触するために、力制御を行う作業に本実施の形態の制御を適用することができる。また、嵌合を行う作業としては、凹部または穴部にワークを挿入する作業に限られず、例えば、ギヤの歯の位相を合わせながらギヤを所定の位置に配置する作業が含まれる。

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

１ ロボット
２ ハンド
４ 制御装置
９ 把持部材
１５ 手首部
１６ フランジ
１８ 関節部
２４ 力覚センサ
２５ トルクセンサ
３７ 教示操作盤
３９ 表示部
４０ 制御装置本体
４３ 動作制御部
５１ パラメータ算出部
５２ 移動方向算出部
５３ 位置算出部
５４ 表示制御部
６１ 画像
６５ ワーク先端点
６６ 矢印
７１，７２ ワーク
７１ｂ 端面
７２ｂ 角部
７５ 作業台
８１ 基準座標系
８２ センサ座標系
８３ フランジ座標系
８５，８６ 作用線
９９Ｍ 矢印

Claims (10)

1. ロボットにて第１のワークを第２のワークに向かって移動する時に力制御を行うためのパラメータを算出する制御装置であって、
   角部を有する接触部材に前記ロボットにて第１のワークを接触させた時に、第１のワークおよび接触部材のうち一方に加わる力を検出する力検出器と、
   力制御を行う時に第２のワークに対して第１のワークを移動する移動方向および力制御の制御点となるワーク先端点の位置を算出するパラメータ算出部と、を備え、
   前記力検出器は、前記ロボットにて第１のワークのワーク先端点を接触部材の角部に接触させて、第１のワークを予め定められた押付け方向に沿って押し付けている期間中に力を検出し、
   前記パラメータ算出部は、複数の押付け方向にて第１のワークを接触部材に押付けた時に、それぞれの押付け方向に対応して前記力検出器にて検出される力を取得し、複数の押付け方向に対応する力に基づいて第１のワークの移動方向および第１のワークのワーク先端点の位置を算出する、制御装置。
2. ロボットにて第２のワークを第１のワークに向かって移動する時に力制御を行うためのパラメータを算出する制御装置であって、
   前記ロボットにて角部を有する接触部材を第１のワークに接触させた時に、第１のワークおよび接触部材のうち一方に加わる力を検出する力検出器と、
   力制御を行う時に第１のワークに対して第２のワークを移動する移動方向および力制御の制御点となるワーク先端点の位置を算出するパラメータ算出部と、を備え、
   前記力検出器は、前記ロボットにて接触部材の角部を第１のワークのワーク先端点に接触させて、接触部材を予め定められた押付け方向に沿って押し付けている期間中に力を検出し、
   前記パラメータ算出部は、複数の押付け方向にて接触部材を第１のワークに押付けた時に、それぞれの押付け方向に対応して前記力検出器にて検出される力を取得し、複数の押付け方向に対応する力に基づいて第２のワークの移動方向および第１のワークのワーク先端点の位置を算出する、制御装置。
3. 前記力検出器は、前記ロボットまたはワークを支持する作業台に取り付けられた６軸の力覚センサを含む、請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記ロボットは、フランジを有する手首部を含み、
   前記力検出器は、フランジと作業ツールとの間に配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記力検出器は、作業台に支持されるワークと作業台の表面との間に配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記ロボットは、複数の駆動軸を有する多関節ロボットであり、
   前記力検出器は、それぞれの駆動軸に配置されたトルクセンサを含む、請求項１または２に記載の制御装置。
7. 前記ロボットの画像を表示する表示部と、
   表示部に表示する画像を制御する表示制御部と、を備え、
   前記表示制御部は、第１のワークおよび接触部材のうち一方の部材を他の部材に向かって押し付けるように前記ロボットを駆動している期間中に、前記パラメータ算出部にて算出される押付け方向を取得し、前記ロボットの画像に押付け方向を重ねて表示する、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 前記パラメータ算出部は、それぞれの押付け方向に対応して検出器にて検出される力に基づいて、ワーク先端点が存在する作用線を算出し、複数の作用線の交点をワーク先端点として算出する、請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 前記パラメータ算出部は、それぞれの押付け方向に対応して検出器にて検出される力に基づいて、ワーク先端点が存在する作用線を算出し、複数の作用線のうち少なくとも一つの作用線が他の作用線と交わらない場合に、複数の作用線からの距離に基づいてワーク先端点の位置を算出する、請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置。
10. 前記ロボットの動作を制御する動作制御部を備え、
    前記動作制御部は、前記パラメータ算出部にて算出されるワーク先端点の位置および移動方向に基づいて、作業台に固定されているワークに対して前記ロボットにて支持されるワークを嵌合させる制御を実施する、請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置。

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