JP7503992B2 - ROBOT DEVICE AND CONTROL METHOD - Google Patents
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Description
本開示は、ロボット装置、及び制御方法に関する。 This disclosure relates to a robot device and a control method.
特許文献１には、ロボットの把持部に把持させた第１のワークを載置面上に配置された第２のワークに組み付ける物品の製造方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a method for manufacturing an article in which a first workpiece held by a gripping part of a robot is assembled to a second workpiece placed on a mounting surface.
本開示は、ワークへの過度な荷重を抑制するのに有用なロボット装置、及び制御方法を提供する。 This disclosure provides a robot device and control method that are useful for preventing excessive loads on a workpiece.
本開示の一側面に係るロボット装置は、先端部と、先端部の位置及び姿勢を変更させる多関節アームとを有するロボットと、ワークの上方に先端部を配置するように多関節アームを制御する配置制御部と、ワークの上方に先端部が配置された状態で、多関節アームが先端部に付与する支持力を縮小して、先端部の重さの少なくとも一部をワークに作用させる荷重制御部と、を備える。 A robot device according to one aspect of the present disclosure includes a robot having a tip and a multi-joint arm that changes the position and orientation of the tip, a placement control unit that controls the multi-joint arm to place the tip above a workpiece, and a load control unit that, when the tip is placed above the workpiece, reduces the support force that the multi-joint arm imparts to the tip, causing at least a portion of the weight of the tip to act on the workpiece.
本開示によれば、ワークへの過度な荷重を抑制するのに有用なロボット装置、及び制御方法が提供される。 The present disclosure provides a robot device and control method that are useful for preventing excessive loads on a workpiece.
以下、図面を参照して一実施形態について説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 One embodiment will be described below with reference to the drawings. In the description, identical elements or elements having the same functions are given the same reference numerals, and duplicate descriptions will be omitted.
［ロボット装置］
図１に示されるロボット装置１は、ロボットを用いて、ワークに対して所定の加工作業を行う装置である。ロボット装置１は、ロボット１０と、コントローラ１００とを備える。
[Robot device]
1 is a robot apparatus that performs a predetermined processing operation on a workpiece using a
ロボット１０は、例えば６軸の垂直多関節ロボットであり、基部１２と、多関節アーム２０と、先端部１４とを有する。基部１２は、ロボット１０が作業を行うエリアにおいて、例えば床面に設置されている。
The
多関節アーム２０は、基部１２と先端部１４とを接続する。多関節アーム２０は、先端部１４の位置及び姿勢を変更させる。例えば、多関節アーム２０は、複数の関節を有し、当該複数の関節の角度を変更することで、基部１２に対する先端部１４の位置及び姿勢を調節する。多関節アーム２０は、例えば、旋回部２２と、下アーム２４と、上アーム２６と、手首部２８と、アクチュエータ３１，３２，３３，３４，３５，３６と、角度センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６とを有する。
The
旋回部２２は、鉛直な軸線Ａｘ１まわりに旋回可能となるように、基部１２の上部に設けられている。すなわち多関節アーム２０は、軸線Ａｘ１まわりに旋回部２２を旋回可能とする関節４１を有する。
The
下アーム２４は、軸線Ａｘ１に交差（例えば直交）する軸線Ａｘ２まわりに揺動可能となるように旋回部２２に接続されている。すなわち多関節アーム２０は、軸線Ａｘ２まわりに下アーム２４を揺動可能とする関節４２を有する。なお、ここでの交差とは、所謂立体交差のように、互いにねじれの関係にある場合も含む。以下においても同様である。
The
上アーム２６は、軸線Ａｘ１に交差する軸線Ａｘ３まわりに揺動可能となるように、下アーム２４の端部に接続されている。すなわち多関節アーム２０は、軸線Ａｘ３まわりに上アーム２６を揺動可能とする関節４３を有する。軸線Ａｘ３は軸線Ａｘ２に平行であってもよい。
The
上アーム２６の先端部２６ａは、上アーム２６の中心に沿う軸線Ａｘ４まわりに旋回可能となっている。換言すると、上アーム２６の先端部２６ａは、上アーム２６の基端部２６ｂに対して旋回可能である。すなわち多関節アーム２０は、軸線Ａｘ４まわりに上アーム２６の先端部２６ａを旋回可能とする関節４４を有する。
The
手首部２８は、軸線Ａｘ４に交差（例えば直交）する軸線Ａｘ５まわりに揺動可能となるように上アーム２６の先端部２６ａに接続されている。すなわち多関節アーム２０は、軸線Ａｘ５まわりに手首部２８を揺動可能とする関節４５を有する。
The
先端部１４は、手首部２８の中心に沿う軸線Ａｘ６まわりに旋回可能となるように、手首部２８の先端部に接続されている。すなわち多関節アーム２０は、軸線Ａｘ６まわりに先端部１４を旋回可能とする関節４６を有する。
The
アクチュエータ３１，３２，３３，３４，３５，３６は、例えば電動モータ等の動力源によって、多関節アーム２０の複数の可動部をそれぞれ駆動する。例えばアクチュエータ３１は、軸線Ａｘ１まわりに旋回部２２を旋回させ、アクチュエータ３２は軸線Ａｘ２まわりに下アーム２４を揺動させ、アクチュエータ３３は軸線Ａｘ３まわりに上アーム２６を揺動させ、アクチュエータ３４は軸線Ａｘ４まわりに上アーム２６の先端部２６ａを旋回させ、アクチュエータ３５は軸線Ａｘ５まわりに手首部２８を揺動させ、アクチュエータ３６は軸線Ａｘ６まわりに先端部１４を旋回させる。すなわちアクチュエータ３１～３６は、関節４１～４６をそれぞれ駆動する。
The
角度センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６は、例えばロータリーエンコーダ、レゾルバ又はポテンショメータ等であり、関節４１，４２，４３，４４，４５，４６の動作角度をそれぞれ検出する。角度センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６は、関節４１，４２，４３，４４，４５，４６の角度を直接検出するように設けられていてもよく、アクチュエータ３１，３２，３３，３４，３５，３６の動力源である電動モータの出力軸の動作角度を検出するように設けられていてもよい。
先端部１４には、ツール１６が装着されてもよい。ツール１６は、ロボット１０による作業に用いられる部材を保持可能に構成されている。ツール１６は、例えば、当該部材を把持によって保持する。ツール１６が保持する上記部材には、ワークに対する加工作業に用いられる重り部材６０が含まれる。
A
ロボット装置１は、先端部１４の重さをワークに作用させることによって、当該ワークに対する加工作業を行う。例えば、ロボット装置１は、先端部１４が上記重り部材６０を保持した状態で、重り部材６０を上方からワークに接触させて当該ワークに荷重を付加する。本開示において、先端部１４が重り部材６０を保持する場合、先端部１４の重さには、ツール１６を含む先端部１４自体の重さと、重り部材６０の重さとが含まれる。以下では、先端部１４が重り部材６０を保持する場合、先端部１４の重さには、重り部材６０の重さが含まれるものとして説明する。
The robot device 1 performs processing work on a workpiece by applying the weight of the
重り部材６０の重さ（先端部１４の重さ）は、ワークに作用させる荷重に基づいて予め設定されてもよい。例えば、重り部材６０の重さは、作業内容に応じてワークに付与することが必要な荷重に基づいて予め設定される。一例では、ワークに付与することが必要な荷重が数十ｋｇｆ～数百ｋｇｆ程度である場合に、重り部材６０の重さ（重量）は、数十ｋｇ～数百ｋｇ程度に設定される（上記荷重と同程度の値、または荷重の値に対して数％～数十％大きい値の重さに設定される）。重り部材６０は、ワークに荷重を作用させる際に、当該ワークに接触する加工面６０ａを有する。例えば、重り部材６０は、加工面６０ａが略水平となるように先端部１４に保持されている。
The weight of the weight member 60 (weight of the tip 14) may be preset based on the load to be applied to the work. For example, the weight of the
先端部１４の重さを利用した加工作業として、例えば、一組のワークを互いに組み付ける作業（組付作業）が挙げられる。組付作業としては、例えば、一方のワークに対して他方のワークを圧入する作業が挙げられる。図２（ａ）及び図２（ｂ）には、先端部１４の重さを利用した圧入作業の様子が例示されている。以下では、一組のワークのうち、先端部１４の重さが付与される一方のワークを「ワークＷ１」とし、当該ワークＷ１が組み付けられる他方のワークを「ワークＷ２」とする。図２（ａ）には、圧入前の様子が示されており、図２（ｂ）には、圧入後の様子が示されている。
An example of a processing operation that uses the weight of the
ワークＷ１は、中実の柱状（例えば、円柱状）に形成されていてもよく、ワークＷ２は、中空の筒状（例えば、円筒状）に形成されていてもよい。ワークＷ１がワークＷ２に圧入される前の状態において、ワークＷ１の外径ｄ１は、ワークＷ２の内径ｄ２よりも大きい。ワークＷ１とワークＷ２とは、互いに異なる材料によって形成されていてもよい。例えば、ワークＷ２は、ワークＷ１に比べて硬くてもよい。この場合、ワークＷ１は、ワークＷ２に比べて変形し易い。ワークＷ２に対するワークＷ１への圧入作業では、ワークＷ１の側面部分が内側に圧縮されながら、ワークＷ２の内部に圧入される（押し込まれる）。 The workpiece W1 may be formed in a solid columnar shape (e.g., cylindrical), and the workpiece W2 may be formed in a hollow tubular shape (e.g., cylindrical). Before the workpiece W1 is pressed into the workpiece W2, the outer diameter d1 of the workpiece W1 is larger than the inner diameter d2 of the workpiece W2. The workpieces W1 and W2 may be formed from different materials. For example, the workpiece W2 may be harder than the workpiece W1. In this case, the workpiece W1 is more easily deformed than the workpiece W2. In the operation of pressing the workpiece W1 into the workpiece W2, the side portion of the workpiece W1 is pressed (pushed) into the inside of the workpiece W2 while being compressed inward.
コントローラ１００は、ロボット１０を制御する。コントローラ１００は、ワークの上方に先端部１４を配置するように、先端部１４の位置及び姿勢を変更させる多関節アーム２０を制御することと、ワークの上方に先端部１４が配置された状態で、多関節アーム２０が先端部１４に付与する力（以下、「支持力ＳＰ」という。）を縮小して、先端部１４の重さの少なくとも一部をワークに作用させることと、を実行するように構成されている。
The
図３に示されるように、コントローラ１００は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、例えば、ワーク保持制御部１０２と、搬送制御部１０４と、重り保持制御部１０６と、配置制御部１０８と、荷重制御部１１０と、進捗異常判定部１１２と、姿勢異常判定部１１４と、位置異常判定部１１６とを有する。これらの機能モジュールが実行する処理は、コントローラ１００が実行する処理に相当する。
As shown in FIG. 3, the
ワーク保持制御部１０２は、ワークを先端部１４に保持させるようにロボット１０を制御する。ワーク保持制御部１０２は、例えば、ワークに対する加工作業が行われる所定の位置（以下、「作業位置ＷＰ」という。）とは異なるエリアにおいて、ワークを先端部１４に保持させるようにロボット１０を制御する。
The workpiece holding
搬送制御部１０４は、上記作業位置ＷＰまでワークを搬送するようにロボット１０の多関節アーム２０を制御する。例えば、搬送制御部１０４は、作業位置ＷＰとは異なるエリアから作業位置ＷＰまでワークを移動させ、作業位置ＷＰにワークが配置されるように先端部１４によりワークの保持を解除させる。なお、搬送制御部１０４は、ワークの加工作業に用いられる治具を、作業位置ＷＰまで搬送するように多関節アーム２０を制御してもよい。
The
重り保持制御部１０６は、重り部材６０を先端部１４に保持させるようにロボット１０を制御する。重り保持制御部１０６が重り部材６０を先端部１４に保持させることで、先端部１４の重さに重り部材６０の重さが付加される。重り保持制御部１０６は、例えば、重り部材６０の加工面６０ａが略水平となるように重り部材６０を先端部１４に保持させる。一例では、重り保持制御部１０６は、作業位置ＷＰとは異なるエリアにおいて、重り部材６０を先端部１４に保持させる。
The weight holding
配置制御部１０８は、ワークの上方に先端部１４を配置するように多関節アーム２０を制御する。より詳細には、配置制御部１０８は、作業位置ＷＰに既に搬送（配置）されたワークの上方に、先端部１４を配置するように多関節アーム２０を制御する。例えば、配置制御部１０８は、作業位置ＷＰのワークの上方（例えば、鉛直上方）に、重り部材６０を保持した状態の先端部１４を配置するように多関節アーム２０のアクチュエータ３１～３６を制御する。重り部材６０を配置する高さ位置は、予め定められており、例えば、重り部材６０の加工面６０ａとワークの上面とが所定の間隔を設けて対向する位置に設定される。重り部材６０を作業位置ＷＰのワークの上方に配置するには、多関節アーム２０から先端部１４に、先端部１４の重さに略等しい支持力ＳＰを付与する必要がある。つまり、作業位置ＷＰに位置するワークの上方の所定の高さ位置に配置された状態の先端部１４には、先端部１４の重さに略等しい支持力ＳＰが多関節アーム２０から付与されている。
The
荷重制御部１１０は、ワークの上方に先端部１４が配置された状態で、多関節アーム２０が先端部１４に付与する支持力ＳＰを縮小して、先端部１４の重さの少なくとも一部をワークに作用させる。荷重制御部１１０は、例えば、多関節アーム２０のアクチュエータ３１～３６によって先端部１４に付与される力の鉛直上向きの成分が、先端部１４の重さよりも小さい値となるようにアクチュエータ３１～３６を制御する。支持力ＳＰが先端部１４の重さよりも小さい値に縮小することで、先端部１４が下降して、重り部材６０がワークに接触し、先端部１４の重さと支持力ＳＰとの差分がワークに付与される。本開示において、先端部１４の重さの少なくとも一部をワークに作用させることには、先端部１４の重さの全てをワークに作用させること、及び先端部１４の重さの一部をワークに作用させることが含まれる。また、先端部１４の重さの少なくとも一部をワークに作用させることには、先端部１４の重さに加えて、多関節アーム２０の一部の重さをワークに作用させることも含まれる。
With the
荷重制御部１１０は、先端部１４の重さの少なくとも一部をワークに作用させてワークを下降させている間に、先端部１４の高さ位置（鉛直方向における位置）を示す情報に基づいて、先端部１４に付与される支持力ＳＰを変更してもよい。例えば、荷重制御部１１０は、所定の周期で、角度センサ５１～５６からの検出値に基づいて先端部１４の高さ位置を算出し、算出した先端部１４の高さ位置に基づいて支持力ＳＰを変更する。荷重制御部１１０は、先端部１４の高さ位置の時間変化に基づいて、支持力ＳＰを変更することで先端部１４の下降速度を調節してもよい。例えば、荷重制御部１１０は、先端部１４の下降速度を予め定められた目標値に追従させるように支持力ＳＰを変更する。
The
荷重制御部１１０は、先端部１４の高さ位置が第１所定値Ｈ１に達した場合に、先端部１４の下降を停止させる（図２（ｂ）参照）。第１所定値Ｈ１は、ワークへの加工内容に応じて、予め設定される高さ位置である。荷重制御部１１０は、例えば、支持力ＳＰが先端部１４の重さよりも大きくなるようにアクチュエータ３１～３６を制御することで、先端部１４を停止させる。
The
荷重制御部１１０は、先端部１４の高さ位置が、第１所定値Ｈ１よりも上方に設定された第２所定値Ｈ２に達した場合に、支持力ＳＰを徐々に大きくする。これにより、先端部１４が、第２所定値Ｈ２から第１所定値Ｈ１までの間を下降する際に、支持力ＳＰが徐々に大きくなり、先端部１４の下降が徐々に減速する。
When the height position of the
荷重制御部１１０は、先端部１４を下降させる際に、先端部１４（重り部材６０）の移動が鉛直下向きに規制されるように、多関節アーム２０を制御してもよい（いわゆるリニアサーボフロート制御を実行してもよい）。例えば、荷重制御部１１０は、先端部１４の重さの少なくとも一部をワークに作用させている期間の少なくとも一部において、多関節アーム２０により、ワークに対する先端部１４の姿勢を目標姿勢に追従させる。目標姿勢は、例えば、重り部材６０の加工面６０ａが略水平となる状態が保たれる姿勢に設定される。また、荷重制御部１１０は、先端部１４の重さの少なくとも一部をワークに作用させている期間の少なくとも一部において、多関節アーム２０により、先端部１４の水平方向における位置を目標位置に追従させる。目標位置は、例えば、作業位置ＷＰに位置するワークの水平方向における中心位置に設定される。
When lowering the
荷重制御部１１０は、ワークの上方に先端部１４が配置された状態で支持力ＳＰを縮小させる際に、多関節アーム２０により、支持力ＳＰを徐々に小さくする。例えば、荷重制御部１１０は、作業位置ＷＰのワークの上方に先端部１４が配置された後に、支持力ＳＰの縮小を開始してから、支持力ＳＰの縮小幅が所定の設定値となるまで、多関節アーム２０により支持力ＳＰを徐々に小さくする。これにより、作業開始の初期段階において、支持力ＳＰが徐々に小さくなり、先端部１４の下降が徐々に加速する。
When the
進捗異常判定部１１２は、先端部１４の下降速度が所定の閾値以下である場合に、ワークに対する作業が異常であると判定する。この閾値は、下降速度の上記目標値よりも小さい値に予め設定されている。下降速度が所定の閾値以下である場合、何らかの異常要因によって先端部１４が停止していると判断できる。
The progress
姿勢異常判定部１１４は、ワークに対する先端部１４の姿勢と目標姿勢との乖離レベルが所定の閾値を超えた場合に、先端部１４の姿勢が異常であると判定する。この閾値は、先端部１４の姿勢（例えば、先端部１４の鉛直方向に対する傾き）の許容範囲に基づいて、予め設定されている。
The posture
位置異常判定部１１６は、先端部１４の水平方向における位置と目標位置との乖離レベルが所定の閾値を超えた場合に、先端部１４の水平方向における位置が異常であると判定する。この閾値は、水平方向において、ワークと先端部１４（重り部材６０）との間の許容できるずれ量に基づいて、予め設定されている。
The position
図４は、コントローラ１００のハードウェア構成を例示するブロック図である。図４に示されるように、コントローラ１００は、回路１５０を有する。回路１５０は、一つ又は複数のプロセッサ１５２と、メモリ１５４と、ストレージ１５６と、ドライバ（ドライバ回路）１５８と、入出力ポート１６２と、タイマ１６４とを含む。ストレージ１５６は、例えば不揮発性の半導体メモリ等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。ストレージ１５６は、ワークの上方に先端部１４を配置するように多関節アーム２０を制御することと、ワークの上方に先端部１４が配置された状態で、多関節アーム２０が先端部１４に付与する支持力ＳＰを縮小して、先端部１４の重さの少なくとも一部をワークに作用させることと、をコントローラ１００に実行させるためのプログラムを記憶している。例えばストレージ１５６は、コントローラ１００に上記各機能モジュールを構成するためのプログラムを記憶している。
Figure 4 is a block diagram illustrating the hardware configuration of the
メモリ１５４は、ストレージ１５６の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１５２による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１５２は、メモリ１５４と協働して上記プログラムを実行することで、コントローラ１００の各機能モジュールを構成する。ドライバ１５８は、プロセッサ１５２からの指令に従って、多関節アーム２０のアクチュエータ３１～３６に駆動電力を出力する。入出力ポート１６２は、プロセッサ１５２からの指令に従って、角度センサ５１～５６との間で情報の入出力を行う。タイマ１６４は、プロセッサ１５２からの指令により所定周期のクロックパルスをカウントして経過時間を計測する。なお、回路１５０は、必ずしもプログラムにより各機能を構成するものに限られない。例えば回路１５０は、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により少なくとも一部の機能を構成してもよい。
The
［ロボットの制御方法］
続いて、ロボットの制御方法の一例として、コントローラ１００によって実行される一連の処理について説明する。以下では、ロボット１０によって、筒状のワークＷ２に対して柱状のワークＷ１を圧入する作業が行われる場合を例示する。
[Robot control method]
Next, as an example of a method for controlling the robot, a series of processes executed by the
図５は、コントローラ１００によって実行される一連の処理の一例を示すフローチャートである。作業位置ＷＰにいずれの部材も配置されておらず、先端部１４がいずれの部材も保持していない状態で、コントローラ１００は、最初にステップＳ０１を実行する。ステップＳ０１では、例えば、ワーク保持制御部１０２が、ワークＷ２に対するワークＷ１の圧入が行われる作業位置ＷＰとは異なるエリアにおいて、ワークＷ２を先端部１４に保持させるようにロボット１０を制御する。そして、搬送制御部１０４が、ワークＷ２を作業位置ＷＰに搬送するように多関節アーム２０を制御する。図６（ａ）に示されるように、ワーク保持制御部１０２及び搬送制御部１０４は、ロボット１０を制御することで、筒状のワークＷ２の中心軸が鉛直方向に沿うように作業位置ＷＰにワークＷ２を配置する。
Figure 5 is a flowchart showing an example of a series of processes executed by the
次に、コントローラ１００は、ステップＳ０２を実行する。ステップＳ０２では、例えば、ワーク保持制御部１０２が、作業位置ＷＰとは異なるエリアにおいて、治具７０を先端部１４に保持させるようにロボット１０を制御する。そして、搬送制御部１０４が、治具７０を作業位置ＷＰに搬送するように多関節アーム２０を制御する。治具７０は、ワークＷ２にワークＷ１を圧入する際に、ワークＷ１の側面部分を内側に圧縮する。治具７０は、ワークＷ２と同様に、筒状に形成されている。治具７０の一端部における内径は、ワークＷ２の内径に略一致し、治具７０の他端部における内径は、ワークＷ１の外径に略一致する。ワーク保持制御部１０２及び搬送制御部１０４は、ロボット１０を制御することで、治具７０の中心軸がワークＷ２の中心軸に略一致し、治具７０の内径が下方に向かうにつれて小さくなる姿勢となるように、ワークＷ２の上方に治具７０を配置する。
Next, the
次に、コントローラ１００は、ステップＳ０３を実行する。ステップＳ０３では、例えば、ワーク保持制御部１０２が、作業位置ＷＰとは異なるエリアにおいて、ワークＷ１を先端部１４に保持させるようにロボット１０を制御する。そして、搬送制御部１０４が、ワークＷ１を作業位置ＷＰに搬送するように多関節アーム２０を制御する。ワーク保持制御部１０２及び搬送制御部１０４は、ロボット１０を制御することで、柱状のワークＷ１の中心軸が鉛直方向に沿い、ワークＷ２及び治具７０の中心軸に略一致するように治具７０の上方にワークＷ１を配置する。これにより、図６（ａ）に示されるように、互いに中心軸が略一致した状態で、ワークＷ２、治具７０、及びワークＷ１がこの順で積み重ねられる。
Next, the
次に、コントローラ１００は、ステップＳ０４を実行する。ステップＳ０４では、例えば、重り保持制御部１０６が、作業位置ＷＰとは異なるエリアにおいて、重り部材６０を先端部１４に保持させるようにロボット１０を制御する。重り保持制御部１０６は、重り部材６０の加工面６０ａが略水平となるように重り部材６０を先端部１４に保持させる。
Next, the
次に、コントローラ１００は、ステップＳ０５を実行する。ステップＳ０５では、例えば、配置制御部１０８が、作業位置ＷＰにおいてワークＷ２（第２ワーク）の上方に位置する状態のワークＷ１（ワーク）の上方に、先端部１４を配置するように多関節アーム２０を制御する。配置制御部１０８は、多関節アーム２０を制御することにより、加工面６０ａの中心がワークＷ１の中心軸に略一致するように、重り部材６０を保持した状態の先端部１４を、ワークＷ１の上方の予め定められた高さ位置に配置してもよい。この配置動作により、図６（ｂ）に示されるように、加工面６０ａがワークＷ１の上端面に対向した状態で、重り部材６０がワークＷ１の上方に位置する。重り部材６０がワークＷ１の上方に位置する状態では、上述したように、多関節アーム２０から先端部１４に付与される支持力ＳＰ（鉛直上向きの力）が、先端部１４の重さに略一致する。
Next, the
次に、コントローラ１００は、ステップＳ０６を実行する。ステップＳ０６では、例えば、荷重制御部１１０が荷重制御を実行する。荷重制御は、先端部１４の重さの少なくとも一部をワークに作用させるように、多関節アーム２０により支持力ＳＰを縮小させることを含む。荷重制御部１１０が、多関節アーム２０により支持力ＳＰを先端部１４の重さよりも小さい値に縮小した状態を継続させることで、先端部１４（重り部材６０）が下降する。これにより、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、重り部材６０の加工面６０ａがワークＷ１の上端面に接触した状態で、ワークＷ１の側面部分が内側に圧縮されつつ、治具７０の内部及びワークＷ２の内部にワークＷ１が挿入されていく（押し込まれていく）。荷重制御の詳細については、後述する。
Next, the
次に、コントローラ１００は、ステップＳ０７を実行する。ステップＳ０７では、例えば、コントローラ１００が、作業位置ＷＰとは異なるエリアに重り部材６０を搬送して、先端部１４による重り部材６０の保持を解除するようにロボット１０を制御する。そして、搬送制御部１０４が、ワークＷ１がワークＷ２に圧入されることで形成された加工済みのワークと治具７０とを、作業位置ＷＰとは異なるエリアに個別に搬送するようにロボット１０を制御する。以上により、一組のワークＷ１，Ｗ２に対する加工作業を行う一連の処理が終了する。コントローラ１００は、後続の複数組のワークＷ１，Ｗ２に対する加工作業を行うために、ステップＳ０１～Ｓ０７の処理を繰り返し実行してもよい。
Next, the
図８は、ステップＳ０６の圧入制御の一例を示すフローチャートである。この圧入制御では、作業位置ＷＰにおいて先端部１４がワークＷ１の上方に配置された状態で、コントローラ１００がステップＳ１１，Ｓ１２を実行する。ステップＳ１１では、例えば、荷重制御部１１０が、予め定められた単位減少幅だけ支持力ＳＰを縮小させるように多関節アーム２０を制御する。ステップＳ１２では、例えば、荷重制御部１１０が、ステップＳ０６の開始前の支持力ＳＰからの縮小幅が、所定の設定値を超えているかを判断する。
Figure 8 is a flow chart showing an example of the press-fit control of step S06. In this press-fit control, the
荷重制御部１１０は、上記縮小幅が設定値を超えるまでステップＳ１１，Ｓ１２を繰り返す。この際、荷重制御部１１０は、上記縮小幅が設定値を超えるまで、所定の周期ごとに、支持力ＳＰを単位縮小幅だけ減少させるように多関節アーム２０を制御してもよい。上記設定値は、ワークＷ１に作用させる荷重に応じて設定されており、例えば、先端部１４の重さの１／３倍～１／１０倍程度に設定される。以上のステップＳ１１，Ｓ１２のように、荷重制御部１１０は、ワークＷ１の上方に先端部１４を配置した状態から、支持力ＳＰを縮小させる際に支持力ＳＰを徐々に小さくするように多関節アーム２０を制御する。
The
次に、コントローラ１００は、ステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、例えば、荷重制御部１１０が、先端部１４の下降速度、先端部１４の姿勢、及び先端部１４の水平方向における位置それぞれを目標値、目標姿勢、及び目標位置に近づけるように多関節アーム２０を制御する追従制御を実行する。後述するように、荷重制御部１１０は、先端部１４の高さ位置が第２所定値Ｈ２に達するまで追従制御を繰り返し実行する。例えば、荷重制御部１１０は、所定の周期ごとに、角度センサ５１～５６の検出値に基づく先端部１４の高さ位置の時間変化に基づいて、先端部１４の下降速度を算出する。そして、荷重制御部１１０は、所定の周期ごとに、算出した下降速度と、下降速度の目標値との偏差に応じて、その偏差が小さくなるように支持力ＳＰを変更する（アクチュエータ３１～３６を制御する）。
Next, the
荷重制御部１１０は、所定の周期ごとに、角度センサ５１～５６の検出値に基づく先端部１４の姿勢と、先端部１４の目標姿勢との偏差に応じて、その偏差が小さくなるように先端部１４の姿勢を調節する（アクチュエータ３１～３６を制御する）。先端部１４の目標姿勢は、例えば、先端部１４が保持する重り部材６０の加工面６０ａが略水平となる姿勢に設定されている。荷重制御部１１０は、所定の周期ごとに、角度センサ５１～５６の検出値に基づく先端部１４の水平方向における位置と、当該位置についての目標位置との偏差に応じて、その偏差が小さくなるように先端部１４の水平方向における位置を調節する。先端部１４の水平方向における目標位置は、例えば、加工面６０ａの中心がワークＷ１（ワークＷ２）の中心軸に略一致する位置に設定されている。
The
以上の追従制御では、先端部１４の水平方向における位置と先端部１４の姿勢とがそれぞれ目標位置及び目標姿勢に規制されつつ、先端部１４の高さ位置が目標値付近の下降速度で変化する。これにより、先端部１４（重り部材６０）は、鉛直方向に沿って一定の速度範囲内で、ワークＷ１をワークＷ２に向けて加圧しつつ下降する。
In the above tracking control, the horizontal position of the
次に、コントローラ１００は、ステップＳ１４を実行する。ステップＳ１４では、例えば、コントローラ１００が、先端部１４の下降速度、先端部１４の姿勢、及び先端部１４の水平方向における位置それぞれの異常の有無を判定する。ステップＳ１４において、下降速度、姿勢、及び水平方向における位置のいずれか１つが異常であると判定された場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、コントローラ１００の処理はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８の詳細については、後述する。コントローラ１００は、上記追従制御と同様に、所定の周期ごとに、先端部１４の下降速度、先端部１４の姿勢、及び先端部１４の水平方向における位置それぞれの異常の有無を判定する。
Next, the
ステップＳ１４において、例えば、所定の周期ごとに、進捗異常判定部１１２が、先端部１４の下降速度と閾値とを比較し、先端部１４の下降速度がその閾値以下である場合に、ワークＷ１，Ｗ２に対する作業が異常であると判定する。先端部１４の下降速度は、上述したように目標値に追従するように制御されている。すなわち、荷重制御部１１０は、下降速度が小さくなれば、支持力ＳＰを減少させて、ワークＷ１に作用する荷重が大きくなるように多関節アーム２０を制御する。そのため、支持力ＳＰを限界値（例えば、ゼロ）まで減少させても、下降速度が上昇しない場合（上記閾値を下回る場合）には、何らかの要因でワークに対する作業の進捗に異常が発生していると判断することができる。
In step S14, for example, at each predetermined period, the progress
ステップＳ１４では、例えば、姿勢異常判定部１１４が、所定の周期ごとに、先端部１４の姿勢と目標姿勢とを比較し、これらの乖離レベルが、先端部１４の姿勢についての閾値（許容レベル）を超えた場合に、先端部１４の姿勢が異常であると判定する。また、ステップＳ１４では、例えば、位置異常判定部１１６が、所定の周期ごとに、先端部１４の水平方向における位置と目標位置とを比較し、これらの乖離レベルが、先端部１４の水平方向の位置についての閾値（許容レベル）を超えた場合に、先端部１４の水平方向における位置が異常であると判定する。
In step S14, for example, the posture
ステップＳ１４において、下降速度（作業の進捗）、姿勢、及び水平方向における位置のいずれも異常ではないと判定された場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、コントローラ１００は、ステップＳ１５を実行する。ステップＳ１５では、例えば、コントローラ１００が、先端部１４の高さ位置が、先端部１４の減速を開始させるために設定された第２所定値Ｈ２に達したかどうかを判断する。コントローラ１００は、所定の周期ごとに、角度センサ５１～５６の検出値に基づく先端部１４の高さ位置と、第２所定値Ｈ２（減速を開始させる高さ位置）とを比較することで、先端部１４の高さ位置が第２所定値Ｈ２に達したかどうかを判断してもよい。第２所定値Ｈ２は、例えば、ワークＷ１を加圧によりワークＷ２の内部に圧入させる際の、先端部１４の目標停止位置（高さ）の近傍に設定される。
If it is determined in step S14 that none of the descent speed (progress of work), posture, and horizontal position is abnormal (step S14: NO), the
コントローラ１００は、先端部１４の高さ位置が第２所定値Ｈ２に達するまで、ステップＳ１３～Ｓ１５の処理を繰り返し実行する。一方、ステップＳ１５において、先端部１４の高さ位置が第２所定値Ｈ２に達したと判断された場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、コントローラ１００は、ステップＳ１６を実行する。ステップＳ１６では、例えば、荷重制御部１１０が、単位増加幅だけ支持力ＳＰを増加させるように多関節アーム２０を制御する。単位増加幅は、予め設定されていてもよく、第２所定値Ｈ２に達した際の（周期での）支持力ＳＰの値に応じて定められてもよい。支持力ＳＰの増加に伴って、先端部１４からワークＷ１に作用する荷重は小さくなり、先端部１４の下降は減速する。
The
次に、コントローラ１００は、ステップＳ１７を実行する。ステップＳ１７では、例えば、コントローラ１００が、先端部１４の高さ位置が、先端部１４を停止させる目標停止位置（高さ）に相当する第１所定値Ｈ１に達したかどうかを判断する。コントローラ１００は、角度センサ５１～５６の検出値に基づく先端部１４の高さ位置と、第１所定値Ｈ１とを比較することで、先端部１４の高さ位置が第１所定値Ｈ１に達したかどうかを判断してもよい。コントローラ１００は、先端部１４の高さ位置が第１所定値Ｈ１に達するまで、ステップＳ１６，Ｓ１７の処理を繰り返す。この際、荷重制御部１１０は、先端部１４の高さ位置が第１所定値Ｈ１に達するまで、所定の周期ごとに、支持力ＳＰを単位増加幅だけ増加させるように多関節アーム２０を制御してもよい。
Next, the
ステップＳ１７において、先端部１４の高さ位置が第１所定値Ｈ１に達したと判断された場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、コントローラ１００の処理はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、例えば、荷重制御部１１０が、先端部１４の下降を停止させるように多関節アーム２０を制御する。荷重制御部１１０は、多関節アーム２０により、先端部１４の支持力ＳＰを先端部１４の重さよりも大きい値に増加させる。これにより、先端部１４の下降が停止し、先端部１４（重り部材６０）からワークＷ１に作用する荷重がゼロとなる。なお、ステップＳ１４において、ワークに対する作業の進捗等が異常であると判定された場合には、異常と判定された際の高さ位置に先端部１４が停止する。以上により、ステップＳ０６の荷重制御が終了する。
In step S17, if it is determined that the height position of the
上述した一連の処理は一例であり、適宜変更可能である。上記一連の処理において、コントローラ１００は、一のステップと次のステップとを並列に実行してもよく、上述した例とは異なる順序で各ステップを実行してもよい。コントローラ１００は、いずれかのステップを省略してもよく、いずれかのステップにおいて上述の例とは異なる処理を実行してもよい。
The above-described series of processes is an example and can be modified as appropriate. In the above-described series of processes, the
例えば、コントローラ１００は、支持力ＳＰの縮小を開始する際に支持力ＳＰを徐々に小さくする制御、下降速度が目標値に追従するように支持力ＳＰを変更する制御、及び第２所定値Ｈ２に達した後に支持力ＳＰを徐々に大きくする制御のうち、いずれか１つの制御又はいずれか２つの制御を実行しなくてもよい。コントローラ１００は、これらの３つの制御の全てを実行しなくてもよい。
For example, the
コントローラ１００は、先端部１４の下降速度に基づく異常判定、先端部１４の姿勢に基づく異常判定、及び先端部１４の水平方向における位置に基づく異常判定のうち、いずれか１つの異常判定又はいずれか２つの異常判定を実行しなくてもよい。コントローラ１００は、これらの３つの異常判定の全てを実行しなくてもよい。
The
（変形例）
上述の例では、先端部１４が重り部材６０を保持した場合に、先端部１４の重さが、ワークに作用させる荷重に基づく設定値となるように調整されているが、先端部自体の重さが、ワークに作用させる荷重に基づき設定されていてもよい。例えば、図９に示されるロボット１０Ａは、先端部１４に代えて先端部１４Ａを有する。多関節アーム２０の手首部２８の先端部に接続されている先端部１４Ａは、何も保持していない状態で、ワークに作用させる荷重に基づいて予め設定された重さを有する。コントローラ１００は、ロボット１０Ａを制御する場合においても、上述のステップＳ０１～ステップＳ０７の一連の処理を実行してもよい。
(Modification)
In the above example, when the
上述の例では、一箇所の作業位置に配置されるワークに対して、１台のロボットを用いて加工作業が行われるが、二箇所以上の作業位置にそれぞれ配置される複数のワークに対して、１台のロボットを用いて加工作業が行われてもよい。例えば、図９に示されるように、１台のロボット１０Ａが、二箇所の作業位置ＷＰ１，ＷＰ２それぞれに配置された複数組のワークＷ１，Ｗ２に対する組付作業を行ってもよい。この場合、ロボット装置１は、ロボット１０Ａに加えて、ワーク及び治具を搬送するための他の搬送ロボット（不図示）を備えてもよい。
In the above example, one robot is used to perform machining operations on a workpiece placed at one work position, but one robot may also be used to perform machining operations on multiple workpieces placed at two or more work positions. For example, as shown in FIG. 9, one
作業位置ＷＰ１において、ワークＷ２が配置され当該ワークＷ２の上方にワークＷ１が配置された状態で、ロボット１０Ａは、ロボット１０と同様に、先端部１４Ａの重さを利用してワークＷ１に荷重を作用させる。作業位置ＷＰ１とは異なる作業位置ＷＰ２において、ワークＷ２が配置され当該ワークＷ２の上方にワークＷ１（他のワーク）が配置された状態で、ロボット１０Ａは、ロボット１０と同様に、先端部１４の重さを利用してワークＷ１に荷重を作用させる。
In a state where a workpiece W2 is placed at a work position WP1 and a workpiece W1 is placed above the workpiece W2, the
複数箇所で加工作業を行う際に、コントローラ１００は、例えば以下の手順で一連の処理を実行する。まず、コントローラ１００は、作業位置ＷＰ１にワークＷ２，Ｗ１を順に搬送するように搬送ロボットを制御する。なお、上述の例と同様に、コントローラ１００は、搬送ロボットにより、ワークＷ２，Ｗ１の間に治具７０を配置するように治具７０を搬送してもよい。そして、コントローラ１００の配置制御部１０８は、作業位置ＷＰ１に配置されたワークＷ１の上方に先端部１４Ａを配置するように、ロボット１０Ａの多関節アーム２０を制御する。
When performing machining operations at multiple locations, the
その後、コントローラ１００の荷重制御部１１０は、作業位置ＷＰ１に位置するワークＷ１（ワーク）の上方に先端部１４Ａが配置された状態で、多関節アーム２０が先端部１４Ａを支持する支持力ＳＰを縮小して、先端部１４Ａの重さの少なくとも一部を作業位置ＷＰ１に位置するワークＷ１に作用させる。これにより、作業位置ＷＰ１において、ワークＷ２に対してワークＷ１が組み付けられる（例えば、圧入される）。
Then, with the
コントローラ１００は、先端部１４Ａの重さによる組付作業が作業位置ＷＰ１で実行されている期間の少なくとも一部と重複する期間において、作業位置ＷＰ２にワークＷ２，Ｗ１を順に搬送するように搬送ロボットを制御する。すなわち、作業位置ＷＰ１でのワークＷ１，Ｗ２の組付作業と、作業位置ＷＰ２へのワークＷ１，Ｗ２の搬送とが並行して行われる。
The
次に、配置制御部１０８は、作業位置ＷＰ２に配置されたワークＷ１の上方に先端部１４Ａを配置するように、ロボット１０Ａの多関節アーム２０を制御する。そして、荷重制御部１１０は、作業位置ＷＰ２に位置するワークＷ１の上方に先端部１４Ａが配置された状態で、多関節アーム２０が先端部１４Ａを支持する支持力ＳＰを縮小して、先端部１４Ａの重さの少なくとも一部を作業位置ＷＰ２に位置するワークＷ１に作用させる。これにより、作業位置ＷＰ２において、ワークＷ２に対してワークＷ１が組み付けられる（例えば、圧入される）。
Next, the
コントローラ１００は、先端部１４Ａの重さによる組付作業が作業位置ＷＰ２で実行されている期間の少なくとも一部と重複する期間において、作業位置ＷＰ１からワークを搬出し、作業位置ＷＰ１に新しいワークＷ１，Ｗ２を搬送するように搬送ロボットを制御する。すなわち、作業位置ＷＰ２でのワークＷ１，Ｗ２の組付作業と、作業位置ＷＰ１からのワークの搬出及び作業位置ＷＰ１への新しいワークＷ１，Ｗ２の搬送と、が並行して行われる。
The
コントローラ１００は、以上の一連の処理を繰り返し実行してもよい。これにより、ロボット１０Ａは、作業位置ＷＰ１でのワークの加工作業と、作業位置ＷＰ２でのワークの加工作業とを交互に行う。なお、ロボット１０Ａに代えて、ロボット１０が、二箇所以上の作業位置でのワークの加工作業を行ってもよい。
The
先端部１４の位置及び姿勢の検出方法は、上述の例に限定されない。コントローラ１００は、角度センサ５１～５６の検出値に代えて、ロボット１０の先端部１４の移動範囲を含む範囲を撮像して得られる撮像データに基づいて、先端部１４の高さ位置、水平方向における位置、及び先端部１４の姿勢を検出してもよい。
The method of detecting the position and orientation of the
上述の例では、１種類のワークに対して加工作業が順に行われるが、ロボット１０，１０Ａは、異なる種類のワークに対して加工作業を行ってもよい。例えば、ロボット１０は、ワークの種類に応じて、異なる重さを有する重り部材を用いて、加工作業を行ってもよい。
In the above example, the machining operations are performed sequentially on one type of workpiece, but the
コントローラ１００は、ワークを押し込む際に必要な荷重に対して先端部１４の重さが軽過ぎる場合には、先端部１４の重さに加えて、先端部１４に鉛直下向きの力が加わるように多関節アーム２０を制御してもよい。
If the weight of the
上述の例では、筒状のワークＷ２に対して、柱状のワークＷ１が押し込まれる（圧入される）ことで、ワークＷ１，Ｗ２の組付作業が行われているが、柱状のワークＷ１に対して筒状のワークＷ２が組み付けられてもよい。この場合、配置制御部１０８は、ワークＷ１（第２ワーク）の上方に配置された状態のワークＷ２の上方に、先端部１４，１４Ａを配置するように多関節アーム２０を制御してもよい。そして、ロボット１０，１０Ａは、先端部１４，１４Ａの重さを利用して、筒状のワークＷ２に荷重を作用させることで、柱状のワークＷ１に対して、筒状のワークＷ２を組み付けてもよい。
In the above example, the workpieces W1 and W2 are assembled by pushing (pressing) the columnar workpiece W1 into the cylindrical workpiece W2, but the cylindrical workpiece W2 may also be assembled to the columnar workpiece W1. In this case, the
ロボット１０，１０Ａによる加工作業（組付作業）は、圧入に限られない。例えば、ロボット１０，１０Ａは、先端部１４，１４Ａの重さを利用して、受け部材（第２ワーク）に対する釘（ワーク）の打ち込みを行ってもよい。ロボット１０，１０Ａは、先端部１４，１４Ａの重さを利用して、一のワークに鉛直下向きの力を作用させて行われる種々の作業（例えば、プレス加工又はワーク同士の接着）を行ってもよい。
The processing work (assembly work) performed by the
［実施形態の効果］
以上の実施形態に係るロボット装置１は、先端部１４，１４Ａと、先端部１４，１４Ａの位置及び姿勢を変更させる多関節アーム２０とを有するロボット１０，１０Ａと、ワークの上方に先端部１４，１４Ａを配置するように多関節アーム２０を制御する配置制御部１０８と、ワークの上方に先端部１４，１４Ａが配置された状態で、多関節アーム２０が先端部１４，１４Ａに付与する支持力ＳＰを縮小して、先端部１４，１４Ａの重さの少なくとも一部をワークに作用させる荷重制御部１１０と、を備える。
[Effects of the embodiment]
The robot device 1 according to the above embodiment includes a
多関節アームを有するロボットを用いて、ワークに対して鉛直下向きの力を作用させて所定の加工作業を行う方法として、多関節アームによって先端部に鉛直下向きの力を発生させてワークに力を作用させる方法が考えられる。そして、この方法では、ワークに作用させる力が、予め設定された目標値に追従するように多関節アームが制御される。しかしながら、この方法では、ワークに作用させる力を目標値に調節する過程で、当該力が目標値を大きく上回ってしまう場合がある。この場合、ワークに作用させる荷重が過度に大きくなり、ワークの破損等が懸念される。これに対して、上記ロボット装置では、先端部の重さの少なくとも一部をワークに作用させているので、ワークに作用させる荷重の最大値が、先端部の重さ程度に制限できる。従って、ワークへの過度な荷重を抑制するのに有用である。 As a method of performing a predetermined processing operation by applying a vertically downward force to a workpiece using a robot with a multi-joint arm, a method is considered in which the multi-joint arm generates a vertically downward force at the tip and applies the force to the workpiece. In this method, the multi-joint arm is controlled so that the force applied to the workpiece follows a preset target value. However, in this method, in the process of adjusting the force applied to the workpiece to the target value, the force may greatly exceed the target value. In this case, the load applied to the workpiece becomes excessively large, raising concerns about damage to the workpiece. In contrast, in the above robot device, at least a portion of the weight of the tip is applied to the workpiece, so the maximum value of the load applied to the workpiece can be limited to about the weight of the tip. Therefore, it is useful for suppressing excessive load on the workpiece.
以上の実施形態において、先端部１４，１４Ａは、ワークに作用させる荷重に基づいて予め設定された重さを有してもよい。この場合、ワークに先端部の重さの少なくとも一部を作用させる際に、支持力ＳＰの調節が容易となる。
In the above embodiment, the
以上の実施形態において、荷重制御部１１０は、先端部１４，１４Ａの重さの少なくとも一部をワークに作用させてワークを下降させている間に、先端部１４，１４Ａの高さ位置を示す情報に基づいて支持力ＳＰを変更してもよい。この場合、先端部の重さを利用した作業の進捗に応じて、ワークに加わる荷重を調節することができる。
In the above embodiment, the
以上の実施形態において、荷重制御部１１０は、先端部１４，１４Ａの高さ位置が第１所定値Ｈ１に達した場合に、先端部１４，１４Ａの下降を停止させてもよい。この場合、ワークを目標の停止位置付近に停止させることができる。
In the above embodiment, the
以上の実施形態において、荷重制御部１１０は、先端部１４，１４Ａの高さ位置が、第１所定値Ｈ１よりも上方に設定された第２所定値Ｈ２に達した場合に、支持力ＳＰを徐々に大きくしてもよい。この場合、ワークが目標の停止位置付近に達した際に単位時間あたりの先端部の移動量が減少するので、ワークを目標の停止位置に精度良く停止させることができる。
In the above embodiment, the
以上の実施形態に係るロボット装置１は、先端部１４，１４Ａの下降速度が所定の閾値以下である場合に、ワークに対する作業が異常であると判定する進捗異常判定部１１２を更に備えてもよい。この場合、何らかの異常要因によって、先端部の重さを利用した作業が進捗していない異常を検知できる。
The robot device 1 according to the above embodiment may further include a progress
以上の実施形態において、荷重制御部１１０は、先端部１４，１４Ａの下降速度を目標値に追従させるように支持力ＳＰを変更してもよい。下降速度が遅すぎると処理効率が低下し、一方、下降速度が速すぎるとワークの破損が懸念される。上記構成では、下降速度が目標値に追従するので、処理効率を維持しつつ、ワークの破損を抑制できる。
In the above embodiment, the
以上の実施形態において、荷重制御部１１０は、ワークの上方に先端部１４，１４Ａが配置された状態で支持力ＳＰを縮小させる際に支持力ＳＰを徐々に小さくしてもよい。この場合、ワークに対する荷重を作用させる初期段階において、ワークに対して急激な荷重が加わるのを抑制できる。
In the above embodiment, the
以上の実施形態において、荷重制御部１１０は、先端部１４，１４Ａの重さの少なくとも一部をワークに作用させている期間の少なくとも一部において、ワークに対する先端部１４，１４Ａの姿勢を目標姿勢に追従させてもよい。この場合、先端部の姿勢がワークに対して傾くことに起因して、ワークに対して鉛直斜め方向に力が付与されるのを抑制できる。
In the above embodiment, the
以上の実施形態に係るロボット装置１は、ワークに対する先端部１４，１４Ａの姿勢と目標姿勢との乖離レベルが所定の閾値を超えた場合に、先端部１４，１４Ａの姿勢が異常であると判定する姿勢異常判定部１１４を更に備えてもよい。この場合、先端部の姿勢が傾くことによって鉛直斜め方向に力が付与されることに起因して、ワークが破損するのを抑制できる。
The robot device 1 according to the above embodiment may further include a posture
以上の実施形態において、荷重制御部１１０は、先端部１４，１４Ａの重さの少なくとも一部をワークに作用させている期間の少なくとも一部において、先端部１４，１４Ａの水平方向における位置を目標位置に追従させてもよい。この場合、先端部からワークに力を作用させる位置が目標位置（例えば、ワークの中心）に対してずれることに起因して、ワークへの作業精度が低下するのを抑制できる。
In the above embodiment, the
以上の実施形態に係るロボット装置１は、先端部１４，１４Ａの水平方向における位置と目標位置との乖離レベルが所定の閾値を超えた場合に、先端部１４，１４Ａの水平方向における位置が異常であると判定する位置異常判定部１１６を更に備えてもよい。この場合、先端部からワークに力を作用させる位置が目標位置に対して過度にずれた場合に、ワークへの作業を停止することができる。
The robot device 1 according to the above embodiment may further include a position
以上の実施形態に係るロボット装置１は、ワークを先端部１４，１４Ａに保持させるようにロボット１０，１０Ａを制御するワーク保持制御部１０２と、所定位置（作業位置ＷＰ）までワークを搬送するように多関節アーム２０を制御する搬送制御部１０４と、を更に備えてもよい。配置制御部１０８は、所定位置に搬送されたワークの上方に先端部１４，１４Ａを配置してもよい。この場合、ワークの搬送と、当該ワークへの作業とを１台のロボットで行うことができる。従って、装置構成の簡素化に有用である。
The robot device 1 according to the above embodiment may further include a work holding
以上の実施形態に係るロボット装置１は、重り部材６０の重さを先端部１４の重さに付加するように重り部材６０を先端部１４，１４Ａに保持させる重り保持制御部１０６を更に備えてもよい。配置制御部１０８は、重り部材６０を保持した状態の先端部１４，１４Ａをワークの上方に配置してもよい。この場合、先端部が異なる重り部材の持ち替えを行うことができるので、１台のロボットで、異なるワークに応じた重さを有する重り部材を用いた作業を行うことができる。そのため、各ワーク用に異なるロボットを用意する必要がないので、装置構成の簡素化に有用である。
The robot device 1 according to the above embodiment may further include a weight holding
以上の実施形態において、配置制御部１０８は、先端部１４，１４Ａの重さの少なくとも一部をワークに作用させる際にワークが配置される位置とは異なる位置に配置された他のワークの上方に先端部１４，１４Ａを配置するように、多関節アーム２０を制御することを更に実行してもよい。荷重制御部１１０は、他のワークの上方に先端部１４，１４Ａが配置された状態で、支持力ＳＰを縮小して、先端部１４，１４Ａの重さの少なくとも一部を他のワークに作用させることを更に実行してもよい。この場合、１台のロボット１０，１０Ａが同じ作業を二箇所で行うので、一箇所での作業中に他の箇所で次のワークへの作業の準備を行うことができる。従って、ロボットによる作業の効率化に有用である。
In the above embodiment, the
以上の実施形態において、配置制御部１０８は、第２ワークの上方に位置する状態のワークの上方に、先端部１４，１４Ａを配置するように多関節アーム２０を制御してもよい。荷重制御部１１０は、ワークが下降して第２ワークに組み付けられるように先端部１４，１４Ａの重さの少なくとも一部をワークに作用させてもよい。ワークを第２ワークに組み付ける際には、ワークにある程度の荷重を加える必要がある。ロボット装置１では、大きな荷重を加える場合であっても、ワークへの過度な荷重が抑制される。
In the above embodiment, the
ワークＷ２に対してワークＷ１を圧入によって組み付ける場合には、比較的大きな荷重が必要となる。ロボット装置１ではワークＷ１への過度な荷重を抑制できるので、圧入されるワークＷ１が変形し易い（破損し易い）部材を含む場合に、ロボット装置１を用いることが更に有用となる。 When assembling workpiece W1 to workpiece W2 by press-fitting, a relatively large load is required. Since the robot device 1 can suppress excessive load on workpiece W1, it is even more useful to use the robot device 1 when the workpiece W1 to be pressed-fitted includes a member that is easily deformed (easily damaged).
１…ロボット装置、１０，１０Ａ…ロボット、１４，１４Ａ…先端部、２０…多関節アーム、６０…重り部材、１０２…ワーク保持制御部、１０４…搬送制御部、１０６…重り保持制御部、１０８…配置制御部、１１０…荷重制御部、１１２…進捗異常判定部、１１４…姿勢異常判定部、１１６…位置異常判定部、Ｗ１，Ｗ２…ワーク。 1...robot device, 10, 10A...robot, 14, 14A...tip portion, 20...articulated arm, 60...weight member, 102...workpiece holding control portion, 104...transport control portion, 106...weight holding control portion, 108...placement control portion, 110...load control portion, 112...progress abnormality determination portion, 114...posture abnormality determination portion, 116...position abnormality determination portion, W1, W2...workpiece.
Claims (17)
ワークの上方に前記先端部を配置するように前記多関節アームを制御する配置制御部と、
前記ワークの上方に前記先端部が配置された状態で、前記多関節アームが前記先端部に付与する支持力を縮小して、前記先端部の重さの少なくとも一部を前記ワークに作用させる荷重制御部と、を備えるロボット装置。 a robot having a tip portion and a multi-joint arm that changes the position and posture of the tip portion;
A placement control unit that controls the articulated arm so as to place the tip portion above a workpiece;
a load control unit that, when the tip portion is positioned above the workpiece, reduces the supporting force that the articulated arm applies to the tip portion, thereby causing at least a portion of the weight of the tip portion to act on the workpiece.
所定位置まで前記ワークを搬送するように前記多関節アームを制御する搬送制御部と、を更に備え、
前記配置制御部は、前記所定位置に搬送された前記ワークの上方に前記先端部を配置する、請求項１～１２のいずれか一項記載のロボット装置。 a work holding control unit that controls the robot so as to hold the workpiece at the tip portion;
A transport control unit that controls the articulated arm so as to transport the workpiece to a predetermined position,
The robot device according to any one of claims 1 to 12, wherein the placement control unit places the tip portion above the workpiece transported to the predetermined position.
前記配置制御部は、前記重り部材を保持した状態の前記先端部を前記ワークの上方に配置する、請求項１～１３のいずれか一項記載のロボット装置。 A weight holding control unit is further provided for holding the weight member at the tip portion so as to add the weight of the weight member to the weight of the tip portion,
The robot device according to any one of claims 1 to 13, wherein the placement control unit places the tip portion, while holding the weight member, above the workpiece.
前記配置制御部は、前記先端部の重さの少なくとも一部を前記ワークに作用させた後に、前記第１位置とは異なる第２位置に配置された他のワークの上方に前記先端部を配置するように、前記多関節アームを制御することを更に実行し、
前記荷重制御部は、前記他のワークの上方に前記先端部が配置された状態で、前記支持力を縮小して、前記先端部の重さの少なくとも一部を前記他のワークに作用させることを更に実行する、請求項１～１４のいずれか一項記載のロボット装置。 the robot causes at least a part of the weight of the tip portion to act on the workpiece under control of the placement control unit and the load control unit in a state in which the workpiece is placed at a first position;
The placement control unit further controls the articulated arm so as to place the tip end above another workpiece placed at a second position different from the first position after at least a part of the weight of the tip end acts on the workpiece ,
The robot device according to any one of claims 1 to 14, wherein the load control unit further performs the steps of: reducing the supporting force and causing at least a portion of the weight of the tip portion to act on the other workpiece when the tip portion is positioned above the other workpiece.
前記荷重制御部は、前記ワークが下降して前記第２ワークに組み付けられるように前記先端部の重さの少なくとも一部を前記ワークに作用させる、請求項１～１４のいずれか一項記載のロボット装置。 the placement control unit controls the articulated arm to place the tip portion above the workpiece in a state where the workpiece is located above a second workpiece;
The robot device according to any one of claims 1 to 14, wherein the load control unit applies at least a part of the weight of the tip portion to the workpiece so that the workpiece is lowered and assembled to the second workpiece.
前記ワークの上方に前記先端部が配置された状態で、前記多関節アームが前記先端部に付与する支持力を縮小して、前記先端部の重さの少なくとも一部を前記ワークに作用させることと、を含む制御方法。 Controlling the articulated arm to change the position and orientation of the tip portion so as to position the tip portion above the workpiece;
and reducing the supporting force applied to the tip portion by the articulated arm while the tip portion is positioned above the workpiece, thereby causing at least a portion of the weight of the tip portion to act on the workpiece.
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