JP7481247B2

JP7481247B2 - ロボット教示システム

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Publication number: JP7481247B2
Application number: JP2020205987A
Authority: JP
Inventors: 武志西川
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2024-05-10
Anticipated expiration: 2040-12-11
Also published as: JP2022092963A

Description

本発明は、ロボット教示システムに関する。

従来、複数かつ同一形状を有する被嵌合部を備える保持装置に対して、ワークを嵌合することをロボットに教示する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような被嵌合部に対して、ワークを嵌合することをロボットに教示する場合、ロボットの教示は、人の目視によって行われることが多い。特に、公差が厳しい嵌合では、アプローチ点のみを目視によって教示し、ロボットによる嵌合動作は、力センサ等を用いた力制御によって行われる。

国際公開第９８／１７４４４号

しかし、上述したようなロボットの教示は、全ての嵌合位置にロボットを動かし、人の目視によって行う必要がある。また、公差が厳しい嵌合では、アプローチ点の教示精度により嵌合の成否が左右される。このような理由により、多数の被嵌合部へのロボットの教示は、多大な労力及び時間が掛かっていた。よって、教示工数を削減することができるロボット教示システムが求められている。

本開示の一態様に係るロボット教示システムは、複数かつ同一形状を有する被嵌合部を備える保持装置にワークの嵌合を教示するためのロボット教示システムであって、前記被嵌合部を撮像し、前記被嵌合部の三次元位置の情報を含む撮像画像を生成する撮像部と、前記ワークを保持し、保持した前記ワークを移動する機構部と、少なくとも前記撮像部及び前記機構部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、予め教示された撮像位置において、前記撮像部によって前記被嵌合部のうちの１つの第１被嵌合部を撮像する撮像制御部と、前記撮像部によって撮像された前記第１被嵌合部の第１撮像画像に基づいて、前記第１被嵌合部のマスタ検出位置を検出し、検出した前記マスタ検出位置を教示記憶部に記憶するマスタ被嵌合部検出部と、前記ワークを保持した状態で、前記機構部によって前記ワークを予め教示されたアプローチ位置に移動し、前記ワークを前記アプローチ位置から前記第１被嵌合部へ嵌合し、前記第１被嵌合部への嵌合が成功したマスタ嵌合位置を前記教示記憶部に記憶する第１嵌合制御部と、前記撮像部を用いて前記被嵌合部のうちの他の被嵌合部を探索し、前記撮像部によって前記他の被嵌合部を撮像する探索部と、前記撮像部によって撮像された前記他の被嵌合部の第２撮像画像に基づいて、前記他の被嵌合部の検出位置を検出し、検出した前記検出位置を前記教示記憶部に記憶する被嵌合部検出部と、前記他の被嵌合部の前記検出位置、前記マスタ検出位置及び前記マスタ嵌合位置に基づいて、前記他の被嵌合部の嵌合位置を算出し、前記嵌合位置を前記教示記憶部に記憶する嵌合位置算出部と、を備える。

本開示の一態様に係るロボット教示システムは、複数かつ同一形状を有する被嵌合部を備える保持装置にワークの嵌合を教示するためのロボット教示システムであって、前記被嵌合部を撮像し、前記被嵌合部の三次元位置の情報を含む撮像画像を生成する撮像部と、前記ワークを保持し、保持した前記ワークを移動する機構部と、少なくとも前記撮像部及び前記機構部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、予め教示された撮像位置において、前記撮像部によって前記被嵌合部のうちの１つの被嵌合部を撮像する撮像制御部と、前記撮像部によって撮像された前記被嵌合部の第１撮像画像に基づいて前記被嵌合部の検出位置を検出し、検出した前記検出位置を教示記憶部に記憶する位置検出部と、前記ワークを保持した状態で、前記機構部によって前記ワークを予め教示されたアプローチ位置に移動し、前記ワークを前記アプローチ位置から前記被嵌合部へ嵌合する第１嵌合制御部と、前記被嵌合部への嵌合が成功した場合、前記機構部が嵌合を開始した位置を新たなアプローチ点として前記教示記憶部に記憶し、前記被嵌合部への嵌合が失敗した場合、前記機構部によって前記ワークを前記被嵌合部から引き抜き、前記ワークを前記被嵌合部へ再度嵌合する第２嵌合制御部と、を備える。

本発明によれば、教示工数を削減することができる。

第１実施形態に係るロボット教示システムの概要を示すブロック図である。第１実施形態に係るロボット教示システムによる教示動作の例を示す図である。第１実施形態に係るロボット教示システムによる教示動作の例を示す図である。第１実施形態に係るロボット教示システムによる教示動作の例を示す図である。第１実施形態に係るロボット教示システムによる教示動作の例を示す図である。第１実施形態に係る探索部による被嵌合部の探索の例を示す図である。第１実施形態に係る探索部による被嵌合部の探索の例を示す図である。第１実施形態に係るロボット教示システムの処理の流れを示すフローチャートである。第２実施形態に係るロボット教示システムの概要を示すブロック図である。第２実施形態に係るロボット教示システムによる教示動作の例を示す図である。第２実施形態に係るロボット教示システムによる教示動作の例を示す図である。第２実施形態に係るロボット教示システムによる教示動作の例を示す図である。第２実施形態に係るロボット教示システムによる教示動作の例を示す図である。第２実施形態に係るロボット教示システムによる教示動作の例を示す図である。第２実施形態に係るロボット教示システムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るロボット教示システム１の概要を示すブロック図である。ロボット教示システム１は、複数かつ同一形状を有する被嵌合部を備える保持装置にワークの嵌合を教示することを目的とする。

図１に示すように、ロボット教示システム１は、ロボット２と、ロボット制御装置３と、を備える。ロボット２は、ワークを保持し、保持したワークを被嵌合部に嵌合するための機構を有する。また、ロボット２は、撮像部２１と、機構部２２と、力検出部２３と、を備える。

撮像部２１は、例えば、２つのイメージセンサを有する３Ｄカメラである。３Ｄカメラは、例えば、ステレオカメラ又は深度カメラ等である。撮像部２１は、嵌合対象となる被嵌合部を撮像し、被嵌合部の三次元位置の情報を含む撮像画像を生成し、撮像画像をロボット制御装置３へ出力する。また、撮像部２１は、ロボット２の機構部２２上に配置され、機構部２２と共に移動可能である。

機構部２２は、例えば、ロボットアーム及びロボットハンド等で構成される。機構部２２は、ロボット制御装置３の制御に従い、ワークを保持し、保持したワークを移動可能である。また、機構部２２には、ワークを保持する部位（例えば、ロボットハンド）の近傍に撮像部２１及び力検出部２３が設けられる。

力検出部２３は、例えば、圧電式又は歪みゲージ式の力センサで構成される。力検出部２３は、機構部２２のワークを保持する部位（例えば、ロボットハンド）の近傍に設けられ、ロボットハンドに加えられる力を検出し、検出した力をロボット制御装置３へ出力する。

ロボット制御装置３は、撮像制御部３１と、マスタ位置検出部３２と、第１嵌合制御部３３と、探索部３４と、被嵌合部検出部３５と、嵌合位置算出部３６と、第２嵌合制御部３７と、教示記憶部３８と、を備える。

撮像制御部３１は、機構部２２によって撮像部２１を予め教示された撮像位置へ移動し、予め教示された撮像位置において、撮像部２１によって被嵌合部のうちの１つの第１被嵌合部を撮像する。
ここで、予め教示される撮像位置及びアプローチ位置は、ユーザによって入力及び設定され、教示記憶部３８に記憶される。また、予め教示される撮像位置及びアプローチ位置は、ＣＡＤデータや、ユーザの目視によって、粗く教示されている。

マスタ位置検出部３２は、撮像部２１によって撮像された第１嵌合部の第１撮像画像に基づいて、第１被嵌合部のマスタ検出位置を検出し、検出したマスタ検出位置を教示記憶部３８に記憶する。

具体的には、マスタ位置検出部３２は、第１撮像画像の三次元位置の情報から第１被嵌合部のマスタ検出位置を検出する。そして、マスタ位置検出部３２は、検出したマスタ検出位置を教示記憶部３８に記憶する。

第１嵌合制御部３３は、ワークを保持した状態で、機構部２２によってワークを予め教示されたアプローチ位置に移動する。第１嵌合制御部３３は、ワークをアプローチ位置に移動すると、ワークをアプローチ位置から第１被嵌合部へ嵌合する。そして、第１嵌合制御部３３は、第１被嵌合部への嵌合が成功すると、第１被嵌合部への嵌合が成功したマスタ嵌合位置を教示記憶部３８に記憶する。

ここで、第１嵌合制御部３３は、力検出部２３によって検出される力が、一定の閾値未満である場合、第１被嵌合部への嵌合が成功したと判断する。また、第１嵌合制御部３３は、力検出部２３によって検出される力が、一定の閾値以上である場合、第１嵌合部にワークが詰まり、第１被嵌合部への嵌合が失敗したと判断する。

探索部３４は、撮像部２１を用いて他の被嵌合部を探索し、撮像部２１によって被嵌合部のうちの他の被嵌合部を撮像する。
被嵌合部検出部３５は、撮像部２１によって撮像された他の被嵌合部の第２撮像画像に基づいて他の被嵌合部の検出位置を検出し、検出した検出位置を教示記憶部３８に記憶する。

嵌合位置算出部３６は、教示記憶部３８に記憶された他の被嵌合部の検出位置、マスタ検出位置及びマスタ嵌合位置に基づいて、他の被嵌合部の嵌合位置を算出し、算出した嵌合位置を教示位置として教示記憶部３８に記憶する。

第２嵌合制御部３７は、嵌合位置算出部３６により算出された嵌合位置に基づいて、ワークを被嵌合部へ嵌合する。
教示記憶部３８は、予め教示されるアプローチ位置及び撮像位置、マスタ検出位置、マスタ嵌合位置、嵌合位置等の情報を記憶する。

図２Ａ～図２Ｄは、第１実施形態に係るロボット教示システム１による教示動作の例を示す図である。図２Ａに示すように、ロボット教示システム１は、ロボット２によって保持装置４の被嵌合部４１にワーク５の嵌合を教示する。

保持装置４は、複数かつ同一形状を有する被嵌合部４１ａ～４１ｄを備える。なお、図２Ａ～図２Ｄでは、説明の便宜上、４つの被嵌合部４１ａ～４１ｄについて説明するが、被嵌合部の数は、これに限定されず、被嵌合部は、２、３又は４以上であってもよい。

そして、図２Ａに示すように、撮像制御部３１は、予め教示された撮像位置（図示せず）において、撮像部２１によって被嵌合部のうちの１つの第１被嵌合部を撮像する。

マスタ位置検出部３２は、撮像部２１によって撮像された第１撮像画像に基づいて、第１被嵌合部のマスタ検出位置Ｐ１を検出し、検出したマスタ検出位置Ｐ１を教示記憶部３８に記憶する。

次に、図２Ｂに示すように、第１嵌合制御部３３は、ワーク５を保持した状態で、機構部２２によってワーク５を予め教示されたアプローチ位置Ｐ２に移動する。第１嵌合制御部３３は、ワーク５をアプローチ位置Ｐ２に移動すると、ワーク５をアプローチ位置Ｐ２から第１被嵌合部４１ａへ嵌合する。

ここで、第１嵌合制御部３３は、力検出部２３によって検出される力に基づいて、機構部２２を力制御することによって、ワーク５を第１被嵌合部４１ａへ嵌合する。

次に、図２Ｃに示すように、第１嵌合制御部３３は、第１被嵌合部４１ａへの嵌合が成功した場合、第１被嵌合部４１ａへの嵌合が成功したマスタ嵌合位置Ｐ３を教示記憶部３８に記憶する。

次に、探索部３４は、撮像部２１を用いて他の被嵌合部４１ｂを探索し、撮像部２１によって被嵌合部４１ａ～４１ｄのうちの他の被嵌合部４１ｂを撮像し、他の被嵌合部４１ｂの第２撮像画像を生成する。

そして、図２Ｄに示すように、被嵌合部検出部３５は、撮像部２１によって撮像された第２撮像画像に基づいて他の被嵌合部４１ｂの検出位置Ｐ４を検出し、検出した検出位置Ｐ４を教示記憶部３８に記憶する。

また、嵌合位置算出部３６は、他の被嵌合部４１ｂの検出位置Ｐ４、マスタ検出位置Ｐ１及びマスタ嵌合位置Ｐ３に基づいて、他の被嵌合部４１ｂの嵌合位置Ｐ５を算出し、算出した嵌合位置Ｐ５を教示位置として教示記憶部３８に記憶する。

そして、ロボット制御装置３は、全ての被嵌合部４１ａ～４１ｄの嵌合位置を教示記憶部３８に記憶するまで、探索部３４、被嵌合部検出部３５及び嵌合位置算出部３６による処理を繰り返す。これにより、ロボット教示システム１は、全ての被嵌合部４１ａ～４１ｄの嵌合位置を教示することができる。

その後、第２嵌合制御部３７は、嵌合位置算出部３６により算出され、教示記憶部３８に記憶された嵌合位置に基づいて、ワーク５を他の被嵌合部４１ｂ～４１ｄへ嵌合する。これにより、ロボット教示システム１は、嵌合位置を教示した被嵌合部４１ａ～４１ｄへワーク５を嵌合させることができる。

図３Ａ及び図３Ｂは、第１実施形態に係る探索部３４による被嵌合部の探索の例を示す図である。図３Ａに示すように、保持装置４の被嵌合部の位置関係に幾何学的法則性が存在する場合、探索部３４は、被嵌合部の幾何学的法則性に基づいて、探索のための探索パラメータを予め設定する。具体的には、探索部３４は、被嵌合部の穴のピッチＸ及びＹを予め設定する。

そして、探索部３４は、設定された探索パラメータに基づいて、機構部２２によって撮像部２１を移動しながら、撮像部２１によって被嵌合部の穴を撮像することによって、被嵌合部の穴を探索する。

また、図３Ｂに示すように、保持装置４の被嵌合部の位置関係に幾何学的法則性が存在しない場合、探索部３４は、機構部２２によって撮像部２１を無作為に平行移動しながら、撮像部２１によって被嵌合部の穴を撮像することによって、被嵌合部の穴を探索する。そして、探索部３４は、予め設定された保持装置４上の一定の平面領域内を撮像部２１によって全て撮像し終えると、探索を完了する。

図４は、第１実施形態に係るロボット教示システム１の処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１において、教示記憶部３８は、ユーザからの入力及び設定によって、被嵌合部のうちの第１被嵌合部の撮像位置及びアプローチ位置を記憶する。
ステップＳ２において、撮像制御部３１は、機構部２２によって撮像部２１を予め教示された撮像位置へ移動し、予め教示された撮像位置において、撮像部２１によって被嵌合部のうちの１つの第１被嵌合部を撮像する。

ステップＳ３において、マスタ位置検出部３２は、撮像部２１によって撮像された第１被嵌合部の第１撮像画像に基づいて、第１被嵌合部のマスタ検出位置を検出し、検出したマスタ検出位置を教示記憶部３８に記憶する。

ステップＳ４において、第１嵌合制御部３３は、ワークを保持した状態で、機構部２２によってワークを予め教示されたアプローチ位置に移動する。第１嵌合制御部３３は、ワークをアプローチ位置に移動すると、ワークをアプローチ位置から第１被嵌合部へ嵌合する。

ステップＳ５において、第１嵌合制御部３３は、第１被嵌合部への嵌合が成功すると、第１被嵌合部への嵌合が成功したマスタ嵌合位置を教示記憶部３８に記憶する。
ステップＳ６において、探索部３４は、撮像部２１を用いて他の被嵌合部を探索し、撮像部２１によって被嵌合部のうちの他の被嵌合部を撮像する。

ステップＳ７において、探索部３４は、被嵌合部検出部３５が、他の被嵌合部の第２撮像画像に基づいて他の被嵌合部の検出位置を検出したか否かを判定する。被嵌合部の検出位置を検出した場合（ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ９へ移る。一方、被嵌合部の検出位置を検出しない場合（ＮＯ）、処理は、ステップＳ８へ移る。

ステップＳ８において、探索部３４は、撮像部２１を用いて他の被嵌合部を探索することを継続する。
ステップＳ９において、被嵌合部検出部３５は、撮像部２１によって撮像された第２撮像画像に基づいて他の被嵌合部の検出位置を検出し、検出した検出位置を教示記憶部３８に記憶する。

ステップＳ１０において、嵌合位置算出部３６は、他の被嵌合部の検出位置、マスタ検出位置及びマスタ嵌合位置に基づいて、他の被嵌合部の嵌合位置を算出する。
ステップＳ１１において、嵌合位置算出部３６は、ステップ１０において算出した嵌合位置を教示位置として教示記憶部３８に記憶する。

ステップＳ１２において、嵌合位置算出部３６は、全ての箇所の被嵌合部の嵌合位置を教示位置として教示記憶部３８に記憶したか否かを判定する。すなわち、嵌合位置算出部３６は、全ての箇所の被嵌合部の嵌合位置の教示が完了したか否かを判定する。全ての箇所の被嵌合部の嵌合位置の教示が完了した場合（ＹＥＳ）、処理はその後終了する。全ての箇所の被嵌合部の嵌合位置の教示が完了していない場合（ＮＯ）、処理は、ステップＳ６へ戻り、再度被嵌合部の探索を実行する。

このように第１実施形態に係るロボット教示システム１は、被嵌合部を撮像し、被嵌合部の三次元位置の情報を含む撮像画像を生成する撮像部２１と、ワークを保持し、保持したワークを移動する機構部２２と、少なくとも撮像部２１及び機構部２２を制御するロボット制御装置３と、を備える。ロボット制御装置３は、予め教示された撮像位置において、撮像部２１によって被嵌合部のうちの１つの第１被嵌合部を撮像する撮像制御部３１と、撮像部によって撮像された第１被嵌合部の第１撮像画像に基づいて、第１被嵌合部のマスタ検出位置を検出し、検出したマスタ検出位置を教示記憶部３８に記憶するマスタ位置検出部３２と、ワークを保持した状態で、機構部２２によってワークを予め教示されたアプローチ位置に移動し、ワークをアプローチ位置から第１被嵌合部へ嵌合し、第１被嵌合部への嵌合が成功したマスタ嵌合位置を教示記憶部３８に記憶する第１嵌合制御部３３と、撮像部２１を用いて被嵌合部のうちの他の被嵌合部を探索し、撮像部２１によって他の被嵌合部を撮像する探索部３４と、撮像部２１によって撮像された他の被嵌合部の第２撮像画像に基づいて、他の被嵌合部の検出位置を検出し、検出した検出位置を教示記憶部３８に記憶する被嵌合部検出部３５と、他の被嵌合部の検出位置、マスタ検出位置及びマスタ嵌合位置に基づいて、他の被嵌合部の嵌合位置を算出し、嵌合位置を教示記憶部３８に記憶する嵌合位置算出部３６と、を備える。

これにより、ロボット教示システム１は、ワークを被嵌合部へ嵌合するための嵌合位置の教示を自動化することができるため、教示工数を削減することができる。また、ロボット教示システム１は、被嵌合部のうちの初めの１つの被嵌合部以外の被嵌合部に対して、ワークを実際に嵌合せずに、嵌合位置を教示することができるため、教示時間を短縮することができる。また、ロボット教示システム１は、教示者の熟練度によらず、均一な教示品質を得ることができる。

また、ロボット制御装置３は、全ての被嵌合部の嵌合位置を教示記憶部３８に記憶するまで、探索部３４、被嵌合部検出部３５及び嵌合位置算出部３６による処理を繰り返す。これにより、ロボット教示システム１は、全ての被嵌合部の嵌合位置の教示を自動化することができる。

また、ロボット教示システム１は、教示記憶部３８に記憶された嵌合位置に基づいてワークを被嵌合部へ嵌合する第２嵌合制御部３７を更に備える。これにより、ロボット教示システム１は、教示された被嵌合部の嵌合位置にワークを嵌合することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るロボット教示システム１００について説明する。図５は、第２実施形態に係るロボット教示システム１００の概要を示すブロック図である。第２実施形態に係るロボット教示システム１００は、第１実施形態に係るロボット教示システム１と同様に、複数かつ同一形状を有する被嵌合部を備える保持装置にワークの嵌合を教示することを目的とする。

なお、第２実施形態の説明にあたっては、第１実施形態と同一の構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。第２実施形態に係るロボット教示システム１００は、第１実施形態よりも公差が厳しい嵌合である点、及び全ての被嵌合部に嵌合を行う点が第１実施形態とは主として異なり、他の構成は、第１実施形態と同様の構成を備える。

図５に示すように、ロボット教示システム１００は、ロボット２と、ロボット制御装置３０と、を備える。ロボット２は、第１実施形態と同様に、撮像部２１と、機構部２２と、力検出部２３と、を備える。

ロボット制御装置３０は、撮像制御部３０１と、位置検出部３０２と、第１嵌合制御部３０３と、第２嵌合制御部３０４と、探索部３０５と、被嵌合部検出部３０６と、アプローチ位置算出部３０７と、教示記憶部３０８と、を備える。

撮像制御部３０１は、予め教示された撮像位置において、撮像部２１によって被嵌合部のうちの１つの被嵌合部を撮像する。
位置検出部３０２は、撮像画像に基づいて被嵌合部の検出位置を検出し、検出した検出位置を教示記憶部３０８に記憶する。

第１嵌合制御部３０３は、ワークを保持した状態で、機構部２２によってワークを予め教示されたアプローチ位置に移動する。そして、第１嵌合制御部３０３は、ワークをアプローチ位置から被嵌合部へ嵌合する。

また、第１嵌合制御部３０３は、アプローチ位置算出部３０７によって他の被嵌合部のアプローチ位置が算出された場合、ワークを保持した状態で、機構部２２によって他の被嵌合部のアプローチ位置に移動する。そして、第１嵌合制御部３０３は、ワークを他の被嵌合部のアプローチ位置から他の被嵌合部へ嵌合する。

第２嵌合制御部３０４は、被嵌合部への嵌合が成功した場合、機構部２２が嵌合を開始した位置を新たなアプローチ位置として教示記憶部３０８に記憶する。また、第２嵌合制御部３０４は、被嵌合部への嵌合が失敗した場合、機構部２２によってワークを被嵌合部から引き抜き、ワークを被嵌合部へ再度嵌合する。

また、アプローチ位置算出部３０７によって他の被嵌合部のアプローチ位置が算出された後、第２嵌合制御部３０４は、他の被嵌合部への嵌合が成功した場合、機構部２２が嵌合を開始した位置を新たなアプローチ位置として教示記憶部３０８に記憶する。

また、第２嵌合制御部３０４は、他の被嵌合部への嵌合が失敗した場合、機構部２２によってワークを他の被嵌合部から引き抜き、ワークを他の被嵌合部へ再度嵌合する。

探索部３０５は、撮像部２１を用いて、被嵌合部のうちの他の被嵌合部を探索し、撮像部２１によって他の被嵌合部を撮像する。なお、探索部３０５による被嵌合部の探索は、第１実施形態の図３Ａ及び図３Ｂと同様の手法によって行われる。

被嵌合部検出部３０６は、撮像部２１によって撮像された他の被嵌合部の第２撮像画像に基づいて、他の被嵌合部の検出位置を検出し、検出した検出位置を教示記憶部３０８に記憶する。

アプローチ位置算出部３０７は、予め教示された撮像位置において検出した被嵌合部の検出位置及び予め教示された被嵌合部のアプローチ位置に基づいて、他の被嵌合部の検出位置から他の被嵌合部のアプローチ位置を算出する。

教示記憶部３０８は、予め教示されるアプローチ位置及び撮像位置、新たなアプローチ位置、他の被嵌合部のアプローチ位置等の情報を記憶する。

図６Ａ～図６Ｅは、第２実施形態に係るロボット教示システム１００による教示動作の例を示す図である。図６Ａに示すように、ロボット教示システム１００は、ロボット２によって保持装置４の被嵌合部４１にワーク５の嵌合を教示する。

保持装置４は、複数かつ同一形状を有する被嵌合部４１ａ～４１ｄを備える。なお、図６Ａ～図６Ｄでは、説明の便宜上、４つの被嵌合部４１ａ～４１ｄについて説明するが、被嵌合部の数は、これに限定されず、被嵌合部は、２、３又は４以上であってもよい。

まず、撮像制御部３０１は、予め教示された撮像位置において、撮像部２１によって被嵌合部のうちの１つの被嵌合部４１ａを撮像する。位置検出部３０２は、撮像画像に基づいて被嵌合部の検出位置を検出し、検出した検出位置を教示記憶部３０８に記憶する。図６Ａに示すように、第１嵌合制御部３０３は、ワーク５を保持した状態で、機構部２２によってワーク５を予め教示されたアプローチ位置Ｐ１１に移動する。

そして、図６Ｂに示すように、第１嵌合制御部３０３は、ワーク５を、予め教示されたアプローチ位置Ｐ１１から被嵌合部４１ａへ嵌合する。ここで、予め教示されたアプローチ位置Ｐ１１は、ＣＡＤデータや、目視によって教示されているため、ワーク５は、被嵌合部４１ａへ適切に嵌合されず、詰まりが発生する場合がある。

第２嵌合制御部３０４は、力検出部２３によってワーク５が被嵌合部４１ａへの詰まりを検出した場合、すなわち、被嵌合部４１ａへの嵌合が失敗した場合、図６Ｃに示すように、機構部２２によってワーク５を被嵌合部４１ａから引き抜く。そして、第２嵌合制御部３０４は、嵌合方向の座標が予め教示されたアプローチ位置Ｐ１１と同一となるアプローチ位置１２で停止する。なお、アプローチ位置１２は、嵌合方向の座標がアプローチ位置Ｐ１１と同一であるが、アプローチ位置Ｐ１１とは異なる位置である。

そして、図６Ｃに示すように、第２嵌合制御部３０４は、ワーク５をアプローチ位置Ｐ１２から被嵌合部４１ａへ嵌合する。第２嵌合制御部３０４は、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、被嵌合部４１ａへの嵌合が成功するまで繰り返す。

その後、図６Ｄに示すように、第２嵌合制御部３０４は、被嵌合部への嵌合が成功した場合、機構部２２が嵌合を開始した位置を新たなアプローチ位置Ｐ１３として教示記憶部３０８に記憶する。

被嵌合部４１ａへの嵌合が成功した後、探索部３０５は、撮像部２１を用いて、被嵌合部４１のうちの他の被嵌合部４１ｂを探索し、撮像部２１によって他の被嵌合部４１ｂを撮像する。被嵌合部検出部３０６は、撮像部２１によって撮像された他の被嵌合部の第２撮像画像に基づいて、他の被嵌合部の検出位置を検出し、検出した検出位置を教示記憶部３０８に記憶する。

アプローチ位置算出部３０７は、予め教示された撮像位置において検出した被嵌合部の検出位置及び予め教示された被嵌合部のアプローチ位置Ｐ１１に基づいて、他の被嵌合部の検出位置から他の被嵌合部のアプローチ位置Ｐ１４を算出する。

そして、図６Ｅに示すように、第１嵌合制御部３０３は、アプローチ位置算出部３０７によって他の被嵌合部４１ｂのアプローチ位置Ｐ１４が算出された場合、ワーク５を保持した状態で、機構部２２によってアプローチ位置Ｐ１４に移動する。そして、第１嵌合制御部３０３は、ワーク５をアプローチ位置Ｐ１４から他の被嵌合部４１ｂへ嵌合する。

更に、第２嵌合制御部３０４は、他の被嵌合部４１ｂへの嵌合が成功した場合、機構部２２が嵌合を開始した位置を新たなアプローチ位置として教示記憶部３０８に記憶する。また、第２嵌合制御部３０４は、他の被嵌合部４１ｂへの嵌合が失敗した場合、機構部２２によってワーク５を他の被嵌合部４１ｂから引き抜き、ワーク５を他の被嵌合部４１ｂへ再度嵌合する。

このようにロボット制御装置３０は、全ての被嵌合部４１ａ～４１ｄへの新たなアプローチ位置を教示記憶部３０８に記憶するまで、探索部３０５、被嵌合部検出部３０６、アプローチ位置算出部３０７、第１嵌合制御部３０３及び第２嵌合制御部３０４による処理を繰り返す。

図７は、第２実施形態に係るロボット教示システム１００の処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１１において、教示記憶部３８は、ユーザからの入力及び設定によって、被嵌合部のうちの１つの被嵌合部の撮像位置及びアプローチ位置を記憶する。

ステップＳ１２において、撮像制御部３０１は、予め教示された撮像位置において、撮像部２１によって被嵌合部のうちの１つの被嵌合部を撮像する。また、位置検出部３０２は、撮像画像に基づいて被嵌合部の検出位置を検出し、検出した検出位置を教示記憶部３０８に記憶する。

ステップＳ１３において、第１嵌合制御部３０３は、ワークを保持した状態で、機構部２２によってワークを予め教示されたアプローチ位置に移動する。また、第１嵌合制御部３０３は、後述するステップＳ２３においてアプローチ位置算出部３０７によって他の被嵌合部のアプローチ位置が算出された場合、ワークを保持した状態で、機構部２２によって他の被嵌合部のアプローチ位置に移動する。

ステップＳ１４において、第１嵌合制御部３０３は、ワークをアプローチ位置から被嵌合部（被嵌合部のうちの１つの嵌合部又は他の嵌合部）へ嵌合する。

ステップＳ１５において、第２嵌合制御部３０４は、被嵌合部への嵌合が成功したか否かを判定する。被嵌合部への嵌合が成功した場合（ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１８へ移る。一方、被嵌合部への嵌合が失敗した場合（ＮＯ）、処理は、ステップＳ１６へ移る。

ステップＳ１６において、第２嵌合制御部３０４は、被嵌合部への嵌合が失敗した場合、機構部２２によってワークを被嵌合部からの引き抜きを開始する。
ステップＳ１７において、第２嵌合制御部３０４は、嵌合方向の座標が、ステップＳ１３におけるアプローチ位置と同一となるアプローチ位置で停止する。

ステップＳ１８において、第２嵌合制御部３０４は、機構部２２が嵌合を開始した位置を新たなアプローチ位置として教示記憶部３０８に記憶する。

ステップＳ１９において、第２嵌合制御部３０４は、全ての箇所の被嵌合部へのワークの嵌合が成功したか否かを判定する。すなわち、第２嵌合制御部３０４は、全ての箇所の被嵌合部へのアプローチ位置の教示が完了したか否かを判定する。全ての箇所の被嵌合部への教示が完了した場合（ＹＥＳ）、処理はその後終了する。全ての箇所の被嵌合部への教示が完了していない場合（ＮＯ）、処理は、ステップＳ２０へ移る。

ステップＳ２０において、探索部３０５は、撮像部２１を用いて、被嵌合部のうちの他の被嵌合部を探索し、撮像部２１によって他の被嵌合部を撮像する。

ステップＳ２１において、探索部３０５は、被嵌合部検出部３０６が、他の被嵌合部の第２撮像画像に基づいて他の被嵌合部の検出位置を検出したか否かを判定する。被嵌合部の検出位置を検出した場合（ＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２３へ移る。一方、被嵌合部の検出位置を検出しない場合（ＮＯ）、処理は、ステップＳ２２へ移る。

ステップＳ２２において、探索部３０５は、撮像部２１を用いて他の被嵌合部を探索することを継続する。

ステップＳ２３において、アプローチ位置算出部３０７は、予め教示された撮像位置において検出した被嵌合部の検出位置及び予め教示された被嵌合部のアプローチ位置に基づいて、他の被嵌合部の検出位置から他の被嵌合部のアプローチ位置を算出する。その後、処理は、ステップＳ１３へ移り、第１嵌合制御部３０３は、ワークを保持した状態で、機構部２２によって他の被嵌合部のアプローチ位置に移動する。

このように第２実施形態に係るロボット教示システム１００は、被嵌合部を撮像し、被嵌合部の三次元位置の情報を含む撮像画像を生成する撮像部２１と、ワークを保持し、保持したワークを移動する機構部２２と、少なくとも撮像部２１及び機構部２２を制御するロボット制御装置３０と、を備える。ロボット制御装置３０は、予め教示された撮像位置において、撮像部２１によって被嵌合部のうちの１つの被嵌合部を撮像する撮像制御部３０１と、撮像部２１によって撮像された被嵌合部の第１撮像画像に基づいて被嵌合部の検出位置を検出し、検出した検出位置を教示記憶部３０８に記憶する位置検出部３０２と、ワークを保持した状態で、機構部２２によってワークを予め教示されたアプローチ位置に移動し、ワークをアプローチ位置から被嵌合部へ嵌合する第１嵌合制御部３０３と、被嵌合部への嵌合が成功した場合、機構部２２が嵌合を開始した位置を新たなアプローチ点として教示記憶部３０８に記憶し、被嵌合部への嵌合が失敗した場合、機構部２２によってワークを被嵌合部から引き抜き、ワークを被嵌合部へ再度嵌合する第２嵌合制御部３０４と、を備える。

これにより、ロボット教示システム１００は、ワークを被嵌合部へ嵌合するためのアプローチ位置の教示を自動化することができるため、教示工数を削減することができる。また、ロボット教示システム１００は、教示者の熟練度によらず、均一な教示品質を得ることができる。

また、ロボット教示システム１００は、撮像部２１を用いて被嵌合部のうちの他の被嵌合部を探索し、撮像部２１によって他の被嵌合部を撮像する探索部３０５と、撮像部によって撮像された他の被嵌合部の第２撮像画像に基づいて、他の被嵌合部の検出位置を検出し、検出した検出位置を前記教示記憶部に記憶する被嵌合部検出部３０６と、予め教示されたアプローチ位置及び検出位置に基づいて、他の被嵌合部のアプローチ位置を算出するアプローチ位置算出部３０７と、を更に備える。第１嵌合制御部３０３は、ワークを保持した状態で、機構部２２によって他の被嵌合部のアプローチ位置に移動し、ワークを他の被嵌合部のアプローチ位置から他の被嵌合部へ嵌合し、第２嵌合制御部３０４は、他の被嵌合部への嵌合が成功した場合、機構部２２が嵌合を開始した位置を新たなアプローチ位置として教示記憶部３０８に記憶し、他の被嵌合部への嵌合が失敗した場合、機構部２２によってワークを他の被嵌合部から引き抜き、ワークを他の被嵌合部へ再度嵌合する。

これにより、ロボット教示システム１００は、他の被嵌合部を探索し、探索した被嵌合部へワークを嵌合するためのアプローチ位置の教示を自動化することができる。

また、ロボット制御装置３は、全ての被嵌合部への新たなアプローチ位置を教示記憶部３０８に記憶するまで、探索部、被嵌合部検出部３０６、アプローチ位置算出部３０７、第１嵌合制御部３０３及び第２嵌合制御部３０４による処理を繰り返す。これにより、ロボット教示システム１００は、全ての被嵌合部のアプローチ位置の教示を自動化することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記のロボット教示システム１及び１００は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。また、上記のロボット教示システム１及び１００により行なわれる制御方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙｃｏｍｐｕｔｅｒｒｅａｄａｂｌｅｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅｓｔｏｒａｇｅｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（ＥｒａｓａｂｌｅＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ））を含む。

また、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記各実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

１ロボット教示システム
２ロボット
３ロボット制御装置
３１撮像制御部
３２マスタ被嵌合部検出部
３３第１嵌合制御部
３４探索部
３５被嵌合部検出部
３６嵌合位置算出部
３７第２嵌合制御部
３８教示記憶部
１００ロボット教示システム
３０１撮像制御部
３０２被嵌合部検出部
３０３第１嵌合制御部
３０４第２嵌合制御部
３０５探索部
３０６被嵌合部検出部
３０７アプローチ位置算出部
３０８教示記憶部

Claims

複数かつ同一形状を有する被嵌合部を備える保持装置にワークの嵌合を教示するためのロボット教示システムであって、
前記被嵌合部を撮像し、前記被嵌合部の三次元位置の情報を含む撮像画像を生成する撮像部と、
前記ワークを保持し、保持した前記ワークを移動する機構部と、
少なくとも前記撮像部及び前記機構部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、
予め教示された撮像位置において、前記撮像部によって前記被嵌合部のうちの１つの第１被嵌合部を撮像する撮像制御部と、
前記撮像部によって撮像された前記第１被嵌合部の第１撮像画像に基づいて、前記第１被嵌合部のマスタ検出位置を検出し、検出した前記マスタ検出位置を教示記憶部に記憶するマスタ被嵌合部検出部と、
前記ワークを保持した状態で、前記機構部によって前記ワークを予め教示されたアプローチ位置に移動し、前記ワークを前記アプローチ位置から前記第１被嵌合部へ嵌合し、前記第１被嵌合部への嵌合が成功したマスタ嵌合位置を前記教示記憶部に記憶する第１嵌合制御部と、
前記撮像部を用いて前記被嵌合部のうちの他の被嵌合部を探索し、前記撮像部によって前記他の被嵌合部を撮像する探索部と、
前記撮像部によって撮像された前記他の被嵌合部の第２撮像画像に基づいて、前記他の被嵌合部の検出位置を検出し、検出した前記検出位置を前記教示記憶部に記憶する被嵌合部検出部と、
前記他の被嵌合部の前記検出位置、前記マスタ検出位置及び前記マスタ嵌合位置に基づいて、前記他の被嵌合部の嵌合位置を算出し、前記嵌合位置を前記教示記憶部に記憶する嵌合位置算出部と、
を備えるロボット教示システム。
前記ロボット制御装置は、全ての前記被嵌合部の前記嵌合位置を前記教示記憶部に記憶するまで、前記探索部、前記被嵌合部検出部及び前記嵌合位置算出部による処理を繰り返す、請求項１に記載の教示システム。
前記教示記憶部に記憶された前記嵌合位置に基づいて前記ワークを前記被嵌合部へ嵌合する第２嵌合制御部を更に備える請求項２に記載のロボット教示システム。
複数かつ同一形状を有する被嵌合部を備える保持装置にワークの嵌合を教示するためのロボット教示システムであって、
前記被嵌合部を撮像し、前記被嵌合部の三次元位置の情報を含む撮像画像を生成する撮像部と、
前記ワークを保持し、保持した前記ワークを移動する機構部と、
少なくとも前記撮像部及び前記機構部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、
予め教示された撮像位置において、前記撮像部によって前記被嵌合部のうちの１つの被嵌合部を撮像する撮像制御部と、
前記撮像部によって撮像された前記被嵌合部の第１撮像画像に基づいて前記被嵌合部の検出位置を検出し、検出した前記検出位置を教示記憶部に記憶する位置検出部と、
前記ワークを保持した状態で、前記機構部によって前記ワークを予め教示されたアプローチ位置に移動し、前記ワークを前記アプローチ位置から前記被嵌合部へ嵌合する第１嵌合制御部と、
前記被嵌合部への嵌合が成功した場合、前記機構部が嵌合を開始した位置を新たなアプローチ点として前記教示記憶部に記憶し、前記被嵌合部への嵌合が失敗した場合、前記機構部によって前記ワークを前記被嵌合部から引き抜き、前記ワークを前記被嵌合部へ再度嵌合する第２嵌合制御部と、
を備えるロボット教示システム。
前記撮像部を用いて前記被嵌合部のうちの他の被嵌合部を探索し、前記撮像部によって前記他の被嵌合部を撮像する探索部と、
前記撮像部によって撮像された前記他の被嵌合部の第２撮像画像に基づいて、前記他の被嵌合部の検出位置を検出し、検出した前記検出位置を前記教示記憶部に記憶する被嵌合部検出部と、
前記予め教示されたアプローチ位置及び前記検出位置に基づいて、前記他の被嵌合部のアプローチ位置を算出するアプローチ位置算出部と、を更に備え、
前記第１嵌合制御部は、前記ワークを保持した状態で、前記機構部によって前記他の被嵌合部のアプローチ位置に移動し、前記ワークを前記他の被嵌合部のアプローチ位置から前記他の被嵌合部へ嵌合し、
前記第２嵌合制御部は、前記他の被嵌合部への嵌合が成功した場合、前記機構部が嵌合を開始した位置を新たなアプローチ位置として前記教示記憶部に記憶し、前記他の被嵌合部への嵌合が失敗した場合、前記機構部によって前記ワークを前記他の被嵌合部から引き抜き、前記ワークを前記他の被嵌合部へ再度嵌合する、
請求項４に記載のロボット教示システム。
前記ロボット制御装置は、全ての前記被嵌合部への前記新たなアプローチ位置を前記教示記憶部に記憶するまで、前記探索部、前記被嵌合部検出部、前記アプローチ位置算出部、前記第１嵌合制御部及び前記第２嵌合制御部による処理を繰り返す、請求項５に記載のロボット教示システム。