JPH0748162B2 - 物品処理装置の教示方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は，物品処理部（ハンド）と該物品処理部を移動
する移動手段（アーム）とを有する物品処理装置（ロボ
ツト）に係り，特に教示の操作者がハンドを把んでロボ
ツトに動作を直接教示することができる物品処理装置の
教示方法に関する。

〔技術の背景〕

各種製品の製造自動化の発展は目覚しく，工場自動化
（フアクトリーオートメーシヨン）技術の開発が急速に
進められている。この様な工場自動化において，最も自
動化しにくいとされていた組立てラインでも，高精度の
（産業用）ロボツトが導入され，その自動化が実現され
つつある。係る組立てにおいては，一般に部材と部材を
嵌入するハメ合い作業が多く，（産業用）ロボツトはそ
のハンドで一方の部材を把持し，ハンドを指定された位
置に置かれた他方の位置まで指定された通路を移動して
位置決めし，更にハンドを動作させ，一方の部材を他方
の部材の孔等にハメ合わせる様に動作する様にしてい
る。

この種のロボツトにおいては，ハンドの通過すべき位置
やハンドの姿勢あるいは動作等組み立て作業の必要な動
作指令及び位置・姿勢データを教示によつてロボツトの
記憶装置（メモリ）に記憶させておき，一方プレイバツ
ク（再生）時には，当該記憶装置中から動作指令及び位
置・姿勢データを順次読み出してアームやハンドを制御
して教示された通りの動作を再現している。この様なロ
ボツトの制御方式をテイーチングプレイバツク方式と称
している。

〔従来技術と問題点〕

係るハンドの位置等を教示する方式として，従来次の２
つのものが知られている。一つはダイレクトテイーチと
称されるものであり，ロボツトのハンドを操作者がつか
んでその動きを直接教示するものである。他の一つは，
操作者がテイーチングペンダントと呼ばれる操作盤を操
作し，ロボツトを動作せしめ，リモートコントロールに
よつて教示するものである。

この従来の方式では，次の様な問題点があつた。前者の
方式では，ハンドをつかんだ操作者の力によつて強制的
にロボツトの各アームを動かしていたので，教示の際に
比較的大きな力を必要とし，教示作業が大変となり，し
かも微細な位置決めも難しいという問題があつた。

又、この従来の欠点を除去するため、特開昭56−85106
号公報、特開昭53−14281号公報、特開昭58−56784号公
報に示されるように、ロボットのハンドに力検出器を設
け、ハンドを手で把んで外力を付与することにより、力
検出器の出力でハンドを追従移動するものが提案されて
いる。

この教示方法では、力検出器の全ての方向成分を有効と
しているため、力追従による教示操作がやりにくいとい
う欠点がある。

即ち、例えば、手で垂直方向にハンドを移動する場合
に、人手によるから水平方向にもいくらかの力が加わ
り、垂直方向以外の水平方向にも追従が生じて、垂直方
向の教示が難しい。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、操作者がハンドをつかんで、所望の方
向のみ移動させて、容易に教示することができる物品処
理装置の教示方法を提供するにある。

〔発明の構成〕

上述の目的の達成のため、本発明は、物品に対して処理
を施す物品処理部と、該物品処理部を移動する移動手段
と、該物品処理部に加わる力を検出する力検出手段とを
有し、前記物品処理部を手動操作した時に、前記力検出
手段より出力される信号に基づいて、前記移動手段を駆
動することにより、前記移動手段を前記物品処理部に追
従させ、その追従による前記移動手段の動きを記憶する
ことにより、前記物品処理部の移動を教示する物品処理
装置の教示方法において、前記力検出出力の方向成分を
指示する指示手段と、前記指示手段の指示により、前記
力検出手段からの検出出力の内、指示さた方向成分の出
力を選択する力成分選択手段と、前記力成分選択手段の
出力と移動指令との合成により前記移動手段を制御する
制御手段とを設け、 前記移動手段の追従動作を、前記選択された方向成分に
対して行うことを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下，本発明を実施例により詳細に説明する。第１図は
本発明に用いられるロボツトの一実施例構成図であり，
直交座標型の３軸ロボツトを例にしてある。図中,1はロ
ボツト本体のベースであり，後述するアームを矢印Ａ
（Ｘ軸）方向に駆動するＸ軸駆動源（モータ）を有して
いるもの,2は第１のアームであり，第２のアーム（後
述）を矢印Ｂ（Ｚ軸）方向に駆動するＺ軸駆動源（モー
タ）を有し，ベース１のＸ軸駆動源によつてＸ軸方向に
移動するもの,3は第２のアームであり，第１のアーム２
に対し矢印Ｃ（Ｙ軸）方向に駆動するＹ軸駆動源（モー
タ）を有し,Y軸方向に移動するものである。５は力セン
サであり，第２のアーム３の先端に設けられ，後述する
ハンドに加えられる力を検出するものであり，詳細は第
２図により後述するもの,4はハンドであり，作業を行う
ため物品を把持するものであり，力センサ５の先端に設
けられるものである。従つて，ハンド４は第１のアーム
２の左右動によつてＸ軸方向の位置決めがされ，第２の
アーム３の前後動と上下動によつて各々Ｙ軸方向とＺ軸
方向の位置決めがされ，結果として３つの動作軸により
３次元の位置決めがなされる。６は物品であり，例えば
丸棒で構成され，ハンド４に把持されるもの,7は部材で
あり，物品６がハメ合わされる穴８を有し，穴８にはテ
ーパ面９を有しているものである。

第２図は第１図構成の力センサ５の詳細構成図であり，
図中,51はＸ方向平行バネであり,52はＹ方向平行バネで
あり，力センサ５は互いに直交するＸ方向,Y方向に変位
可能な２組の平行板バネ51,52によつて構成されてい
る。従つて，力センサ５の上部でＸ方向平行バネ51によ
りＸ方向に変位可能で，下部でＹ方向平行バネ52により
Ｙ方向に変位可能である。53は十字バネであり，係る平
行板バネ群51,52の上部に設けられた十字形の板バネか
ら成り，ハンド４と接続のための連結棒54は十字バネ53
の作用により，平行バネ群の垂直方向軸（Ｚ軸）に対し
全方向に傾斜可能でありかつＺ軸方向（垂直方向）にも
変位可能である。55a,55b,55c,55dは各々歪ゲージ（検
出器）であり，十字バネ53の各片に設けられ，各片のモ
ーメントMa,Mb,Mc,Mdを検出するものであり、歪ゲージ5
5aはモーメントMaを検出するもの、歪ゲージ55bはモー
メントMbを検出するもの，歪ゲージ55cはモーメントMc
を検出するもの，歪ゲージ55dはモーメントMdを検出す
るものである。56a,56bは各々歪ゲージであり，各々Ｘ
方向平行バネ51,Y方向平行バネ52の壁面に設けられ，平
行バネに付与されるモーメントMe,Mfを検出するための
ものである。尚，周知の如く，各歪ゲージは４つの抵抗
群がブリツジ回路を構成する様に接続されて構成されて
おり，入力電圧に対する出力電圧の変化によつてモーメ
ントを検出するものである。

尚，これら各歪ゲージ55a〜55d,56a〜56bの出力Ma〜Mf
からハンド４の先端に加わる各軸X,Y,Z方向の力Fx,Fy,F
z及びX,Y方向のモーメントMx,Myは次の様にして求め
る。

Ma＝aFz＋Mx ……（１） Mb＝aFz＋My ……（２） Mc＝aFz−Mx ……（３） Md＝aFz−My ……（４） Me＝nFx ……（５） Mf＝mFy ……（６） 但し,aは十字バネ53の中心と各歪ゲージ55a〜55dとの距
離（第２図参照）,m,nは各平行板バネ51,52の中心と各
歪ゲージ56a,56bとの距離（第２図参照）である。

上述の（１）〜（６）式より各力ベクトルの各成分Fx〜
Fz,Mx,Myは， Fx＝Me/n ……（７） Fy＝Mf/m ……（８） Fz＝（Ma＋Mb＋Mc＋Md）/4a ……（９） Mx＝（Ma−Mc）/2 ……（10） My＝（Mb−Md）/2 ……（11） となる。

第３図は本発明の実施例のための基本構成ブロツク図で
あり，図中，第１図と同一のものは同一の記号で示して
あり,10は操作パネルであり，指示部を構成し，プレイ
バツク（再生）モード又は教示モードを指定する釦やハ
ンド４の位置や姿勢の記憶，ハンド４の開又は閉動作あ
るいはロボツトの原点復帰を指令する釦等で構成され，
操作者が操作するもの,11はメモリであり，教示データ
等を格納するためのもの,12はマイクロプロセツサ（以
下プロセツサと称す）であり，プレイバツク時にメモリ
11から教示データを読み出し，ハンド４の指令軌道を作
成して後述する位置制御部へ送出したり，ハンド４の開
閉指令を後述するハンド開閉部へ送出し，一方，教示時
には，後述するハンド位置検出部の検出位置に応じて教
示データを作成し，メモリ11へ格納するものであり，こ
れらをプログラム制御によつて行なうもの,13は位置制
御部であり，プロセツサ12からの指令軌道に従つて位置
又は速度制御するため，指令軌道の各軸の移動量△X,△
Y,△Ｚを対応する周波数のパルス列Vx,Vy,Vzに変換して
出力するものであり，プロセツサ12とによつて主制御部
を構成する。14はハンド位置検出部であり，現在のハン
ド４の３次元位置（X,Y,Z）を検出するため，各軸の駆
動源に設けられたエンコーダの出力Px,Py,Pzを受け，各
軸の位置（X,Y,Z）を検出するもの,15は力制御部であ
り，力センサ５の検出出力Ma〜Mfから制御指令を作成
し，各軸の追従移動量PFx,PFy,PFzを作成するものであ
り，第４図で後述するもの,16はアーム駆動回路であ
り，位置制御部13からの指令移動量△X,△Y,△Ｚと力制
御部15からの追従移動量PFx,PFy,PFzとの和によつて各
軸の駆動源をサーボ駆動するものであり，各軸の駆動源
とアーム駆動回路16によつてアーム駆動部を構成し，ベ
ース1,両アーム2,3とアーム駆動部とによつてハンド４
の駆動部を構成する。17はハンド開閉部であり，プロセ
ツサ12のハンド開閉指令により，ハンド４を開閉駆動す
るものであり,19はバスであり，プロセツサ12とメモリ1
1,操作パネル10,位置制御部13,位置検出部14,ハンド開
閉部17を接続するものである。

第４図は第３図構成の力制御部15及びアーム駆動回路16
の詳細構成図であり，図中，第３図と同一のものは同一
の記号で示してあり,15aは力成分検出回路であり，第５
図によつて後述する様に力センサ５の検出モーメントMa
〜Mfから各軸の力成分Fx,Fy,Fzを検出するもの,15b〜15
dは各軸の追従指令発生回路であり，各々力成分検出回
路15aからの力成分Fx,Fy,Fzからパルス列の追従指令PF
x,PFy,PFzを出力するものである。各追従指令発生回路1
5b〜15dは同一の構成を有し，追従指令発生回路15bはゲ
イン調整用アンプ150b,151bと電圧／周波数変換器（以
下V/Fコンバータと称す）152b,153bで構成され，力成分
Fxが正の極性の時にはV/Fコンバータ152bからその大き
さに応じた周波数のパルス列（アツプパルス）が，力成
分Fxが負の極性の時にはV/Fコンバータ153bからその大
きさに応じた周波数のパルス列（ダウンパルス）が，追
従指令PFxとして出力される。16a〜16cは，アーム駆動
回路16の各軸の駆動回路であり，同一の構成を有し，追
従指令PFx,PFy,PFzと移動指令Vx,Vy,Vzとの和を受け，
各軸駆動源の電流指令（駆動信号）Sx,Sy,Szを各々出力
するものである。駆動回路16aは一対のオア回路160a,16
0bとサーボ回路162aとで構成され，オア回路160aは移動
指令Vxのアツプパルスと追従指令PFxのアツプパルスの
論理和をサーボ回路162aへ与え，オア回路161aは移動指
令Vxのダウンパルスと追従指令PFxのダウンパルスの論
理和をサーボ回路162aへ与えるものである。一方，サー
ボ回路162aはアツプダウンカウンタと，、デジタル・ア
ナログ変換器（D/Aコンバータ）と，サーボアンプで構
成され，アツプダウンカウンタがオア回路160aの出力を
アツプカウントし，オア回路161aの出力をダウンカウン
トするとともに，位置検出器14からの位置パルスPxをダ
ウン又はアツプカウントし，指令位置と実位置との差を
求め,D/Aコンバータでアナログ量に変換して，これをサ
ーボアンプで増巾し電流指令を出力する周知のものであ
る。

第５図は第４図構成における力成分検出回路15aの詳細
回路図であり，前述の第（７）式から第（11）式の演算
式に従つて各モーメントMa〜Mfから力成分Fx,Fy,Fzを得
るためアンプによつて構成したものである。GA1〜GA6は
各々ゲイン調整アンプであり，各々各モーメントMa〜Mf
のゲイン調整を行うもの,OPA1〜OPA6は各々演算アンプ
であり，演算アンプOPA1〜OPA4は各モーメントMa〜Mdを
1/4aするもの，演算アンプOPA5はモーメントMeを1/nす
るもの，演算アンプOPA6はモーメントMfを1/mするもの
である。APAは加算アンプであり，各演算アンプOPA1〜O
PA4の出力を加算して力成分Fzを出力するものである。
従つて，加算アンプAPA及び演算アンプOPA1〜OPA4とに
よつて第（９）式が実行され，加算アンプAPAよりＺ軸
力成分Fzが得られ，演算アンプOPA5によつて第（７）式
が実行され,X軸力成分Fxが得られ，演算アンプOPA6によ
つて第（８）式が実行され,Y軸力成分Fyが得られること
になる。

次に，第１図乃至第５図実施例構成の全体の動作を説明
する前に第４図及び第５図より本発明のよる力制御につ
いて説明する。

ハンド４（第３図）に力が加わると，力センサ５から力
の加つた方向に対するモーメントMa〜Mfが出力され，力
成分検出回路15a（第５図）に入力する。力成分検出回
路15aでは，検出モーメントMa〜Mfからハンド４に加つ
た各軸の力成分Fx,Fy,Fzが検出され，各々は各軸の追従
指令発生回路15b〜15dに入力される。追従指令発生回路
15b〜15dは検出された力成分Fx,Fy,Fzの極性に応じアツ
プ又はダウンパルスをその大きさに大じた周波数で出力
する。このパルス列の追従指令は通常の移動指令Vx〜Vz
と同様に駆動回路16a〜16cに入力し，各軸駆動源の電流
指令（駆動信号）Sx,Sy,Szが出力され、ハンドに加つた
力が零になる方向にロボツトノX,Y,Z軸を駆動せしめ
る。

即ち，この力制御は，位置制御部13の位置制御とは独立
して行なわれ，ハンド４に加つた力を零となる様にハン
ド４の駆動部1,2,3を位置制御して，ハンド４に一種の
復元力を付与している。そしてこの実施例では，力セン
サ５からの出力に基づく力成分Fx,Fy,Fzを直接各軸駆動
源に電流指令として導くのではなく，通常の位置制御系
の指令と同様の形式の追従指令に変換し，位置制御系の
位置指令と同様にサーボ駆動回路16に入力し，各軸駆動
源をサーボ駆動している。従つて，力制御においては，
力センサ５からの出力に基づく力成分Fx,Fy,Fzは単なる
状態フイードバツクの意味だけでなく，位置フイールド
バツクのサーボ系に対する追従指令を発生する意味を持
ち，サーボ系の共用が可能となるとともに，位置制御を
加味した復元力制御ができ，しかも位置制御系を位置制
御と平行動作ができる。

本発明では，この様な力制御の特性を利用して，操作者
がハンド４を持つて教示させる際にハンド４に加わる力
を力センサ５で検出し，ハンド４の駆動源をハンド４に
加わる力に基いて駆動せしめ，操作者のハンド４に加え
る力の方向に追従制御し，ハンド４を操作者の意志に従
い追従移動させようとするものである。

次に，第１図乃第５図実施例構成の全体の動作について
第６図処理フロー図，第７図動作説明図及び第８図の教
示データ格納図により説明する。

教示内容として第７図に示す様にＰ点にある物品20をＱ
点へ移すため，ハンド４をａ点からｂ点,c点,d点,e点,g
点,f点を経由してｈ点まで動かす動作を教示する例につ
いて説明する。

先づ，出発点ａを教示するため，ハンド４がａ点に
ある時に操作者は操作パネル10よりハンド位置記憶命令
（ストア命令）を指示すると，プロセツサ12はバス19を
介しこれを受け，ハンド位置検出回路14より現在位置ａ
（x,y,z）をバス19を介し読出し，第８図の第１項の如
くメモリ11に格納する。

次に操作者が，ハンド４をつかんでｂ点の方向へ動
かそうと力を加えると，この力は力センサ５で検出さ
れ，力制御部15へ送られ，各軸の力成分Fx,Fy,Fzに分解
され，追従指令PFx,PFy,PFzが作成される。これによつ
てアーム駆動回路16は各軸の駆動源をサーボ制御し，各
力成分の大きさに応じてロボツトのX,Y,Z軸が動作し，
第1,第２のアーム2,3が移動する。この結果，ハンド４
は操作者の手の動きに追従してｂ点の方向へ移動する。

ハンド４がｂ点に達した時に，操作者がハンド４か
ら手を離すと，ハンド４に加わる力は零となるので，力
センサ５からの検出信号が零となり，従つて力制御部15
からの追従指令も零となるから，ロボツトのX,Y,Z軸の
動作は停止し，アーム2,3の移動も停止するのでハンド
４はｂ点で停止する。

操作者は操作パネル10よりストア命令を指示する
と，前述と同様，プロセツサ12がこれを読み込み，ハン
ド位置検出回路14より現在位置ｂ（x,y,z）を読出し，
第８図第２項の如くメモリ11に格納する。

ステツプ，と同様にして，操作者はｂ点にある
ハンド４をつかんでｃ点へ移動させ，ステツプと同様
にしてｃ点の座標ｃ（x,y,z）をメモリ11に第８図の第
３項の如く格納する。

ここで，物品20をハンド４が把む必要があるので，
操作者は操作パネル10よりハンド閉命令（ハンドクロー
ズ命令）を指示し，プロセツサ12はこれをバス19を介し
読込み，バス19を介しハンド開閉部17にハンド閉を指示
する。これによつてハンド４は閉じて物品20を把持する
とともに，プロセツサ12はハンドクローズという動作命
令をメモリ11に第８図の第４項の如く格納する。

以下，同様にして，操作者がｃ点のハンド４をｄ点
に移動させ,d点の座標ｄ（x,y,z）をメモリ11に第８図
の第５項の如く格納せしめ，更に操作者がハンド４を持
つてｄ点からｅ点に移動させ,e点の座標（x,y,z）をメ
モリ11に第８図の第６項の如く格納せしめ，操作者がハ
ンド４を持つてｅ点からｆ点に移動させ,f点の座標ｆ
（x,y,z）をメモリ11に第８図の第７項の如く格納せし
める。

ｆ点では，物品20をハンド４が離す必要があるの
で，操作者は操作パネル10よりハンド開命令（ハンドオ
ープン命令）を指示し，プロセツサ12はこれをバス19を
介し読込み，バス19を介しハンド開閉部17にハンド開を
指示する。これによつてハンド４は開いて物品20を開放
するとともに，プロセツサ12はハンドオープンという動
作命令をメモリ11の第８項の如く格納する。

以下同様にして，操作者がｆ点のハンド４をｇ点に
移動させ,g点の座標ｇ（x,y,z）をメモリ11に第８図の
第９項の如く格納せしめ，更に操作者がハンド４を持つ
てｇ点からｈ点に移動させ,h点の座標ｈ（x,y,z）をメ
モリ11に第８図の第10項の如く格納せしめる。

この様に教示手順を繰返し，操作者はａ点からｈ点まで
のロボツトの動作を教示して，メモリ11に第８図の如く
の教示データを格納させる。

従つて，ハンド４に加わる力を検出して力制御によりロ
ボツトのアームを移動させているので，操作者は小さな
力でハンド４を移動させることができ，操作者がハンド
４をつかんで直接的に教示する（ダイレクトテイーチ）
を効率良くしかも正確に実行できる。

次に，プレイバツク時の動作について説明する。

操作者が操作パネル10からプレイバツクモードを指示す
ると，プロセツサ12はバス19を介しこれを読込み，メモ
リ11の教示データを第１項目から命令とデータを順次読
み出し，命令がハンド４の位置に関するものであるとき
は，そのデータよりハンド４の指令軌道を作成して位置
制御部13へバス19を介して送出し，命令がハンド４の開
閉に関する時は，ハンド開閉部17にバス19を介し命令を
与え，ハンド４を開閉させる。

位置制御部13は命令軌道の各軸の移動量△X,△Y,△Ｚを
対応する周波数のパルス列Vx,Vy,Vzに変換し位置指令
（又は速度指令）を出力し，アーム駆動回路16に与え，
各軸の駆動源をサーボ制御せしめ，ハンド４を教示され
た点へ移動させる。この様にして,a点からｈ点までロボ
ツトの教示動作を忠実に再現せしめる。

次に、本発明の一実施例について、詳細に説明する。第
９図は本発明の一実施例ブロック図であり、図中，第３
図と同一のものは同一の記号で示してあり,18は力成分
選択部18であり，力制御部15に付加して設けられ，力制
御部15において出力される各軸の追従指令PFx,PFy,PFz
のうち，特定の成分（軸）だけをプロセッサ12の指示SL
Tにより選択するものである。

第10図は係る力成分選択部18の詳細回路図であり，図
中，第４図と同一のものは同一の記号で示してあり,18
a,18b,18cは各軸の選択部であり，追従指令発生回路15b
〜15dに対応して設けられる。

選択部18aは一対のアンド回路180a,181aから成り，プロ
セツサ12からの選択信号SLTXによるそのゲートが開閉さ
れる。アンド回路180aはアツプパルスのゲート制御を，
アンド回路181aはダウンパルスのゲート制御を行なうも
のである。尚，他の選択部18b,18cも同一の構成を有し
ている。

第９図の一実施例構成では，第３図の構成に比し，特定
の軸の力制御を行ないうる様に力成分選択部18が付加さ
れており，これにより操作者がハンド４をXY平面内で動
かす様に又はＺ方向のみ動かす様にして教示を行なうこ
とが可能となる。

次に，第９図，第10図実施例構成の動作について第11図
処理フロー図及び第12図動作説明図により説明する。

教示内容として第12図に示す様に，部材22の円筒状の穴
にハメ合された丸棒21を円滑に引き抜く作業を例に説明
する。

（ａ） 先づ，操作者が操作パネル10より選択命令（セ
レクト命令）と選択すべき軸X,Y,Zをパラメータとして
入力する。ここでは,X,Y,Z3成分を選択（有効）すると
指示する。プロセツサ12はこれを読込み，このコマンド
を解析し，バス19を介し，力成分選択部18の各選択部18
a〜18cを選択し，そのゲート180a,181a等を開放する。
これによつてX,Y,Zの３軸の力制御が可能となる。

（ｂ） 次に，操作者は前述の実施例の教示手順と同様
に，ハンド４をつかんでｉ点からｊ点を経由してｈ点ま
で移動せしめ，これら点の座標をメモリ11に格納せし
め，更に操作パネル10よりハンドクローズ命令を指示
し，ハンド４を閉じ丸棒21をつかませ，メモリ11にこの
命令を格納する。

（ｃ） 次に，丸棒21を部材22の円筒状の壁に接触しな
いように引抜くため，操作者は操作パネル10よりセレク
ト命令と選択すべき軸Ｚをパラメータとして入力する。
プロセツサ12はこれを読込み，このコマンドを解析し，
バス19を介し，力成分選択部18のＺ軸選択部18cのみを
選択し，そのゲートを開放する。従つて，他のX,Y軸選
択部18a,18bのゲートは閉じる。これによつてＺ軸のみ
の力制御が行なわれ，ハンド４はＺ方向のみの移動が可
能となる。

（ｄ） この状態で，操作者がハンド４をｈ点からｌ点
まで上方に引上げると，真上（Ｚ軸）方向のみハンド４
が移動し，丸棒21は部材22の壁に接触することなく円滑
に引き抜かれる。ハンド４がｌ点に達した時に同様にｌ
点の座標をメモリ11に格納せしめる。

（ｅ） 次に，前述のX,Y方向の拘束を解除し,m点に移
動させるため，操作者が操作パネル10より選択命令（セ
レクト命令）と選択すべき軸X,Y,Zをパラメータとして
入力する。ここでは,X,Y,Z3成分を選択（有効）すると
指示する。プロセツサ12はこれを読込み，このコマンド
を解析し，バス19を介し，力成分選択部18の各選択部18
a〜18cを選択し，そのゲート180a,181a等を開放する。
これによつて再びX,Y,Zの３軸の力制御が可能となる。

（ｆ） 次に，操作者は前述の実施例の教示手順と同様
に，ハンド４をつかんでｌ点からｍ点に移動せしめ,m点
の座標をメモリ11に格納せしめる。これによつて，教示
操作を終了する。尚，終了には操作パネル10よりエンド
（end）命令を入力する。

前述の説明では，丸棒21を部材22から引き抜いた例で説
明したが，第12図においてハンドをｍ点からｌ点，…ｉ
点へ移動させれば丸棒21の挿入作業も可能となり，この
場合も同様の操作手順で挿入作業を教示できる。

この様に，ダイレクトテイーチは操作者がハンド４を直
接つかんで教示するので，ハンドの微細な動きあるいは
ハメ合い等を効率良く教示できるが，逆にハンド４をあ
る平面内で動かすとか，一定方向に動かすのは人間にと
つてにが手である。この実施例によればハンドに加わる
力のうち特定の成分だけを選択して力制御するので，ハ
ンドの一定の方向への動き等を容易に実現できダイレク
トテイーチの効果を一層に増大させる。

この力成分選択部18の機能を利用して，プレイバツク時
に力制御を併用するか併用しないかを選択することがで
きる。

力制御を併用する場合には，特にハメ合せ作業において
は，部材22が若干位置づれしていても，丸棒21を部材22
の穴に円滑にハメ合せできる。即ち，丸棒21が部材22の
テーパ面等に接触してハンド４に力が加わると，力制御
によつてハンド４に力が加わらない様に追従指令が発せ
られるので，自動的にハンド４が位置調整され，部材22
の穴に丸棒21が円滑にハメ合せられる。

更に，本発明の別の実施例について説明する。

第13図は本発明の別の実施例の要部回路図であり，力制
御部15の部分の回路図であり，第10図と同一のものは同
一の記号で示してある。NSCは不感帯発生部であり，力
制御部15の各追従指令発生回路15b〜15dに設けられ,V/F
コンバータ152b,153bに不感帯を付与させるものであ
る。154bはDA（デジタル・アナログ）コンバータであ
り，プロセツサ12より設定される不感帯幅データをアナ
ログ量に変換するものであり,155bは反転アンプであり,
DAコンバータ154bの出力を反転するものである。DAコン
バータ154bの出力は抵抗R6を介しアンプ151bの加算点
に，反転アンプ155bの出力は抵抗R5を介してアンプ150b
の加算点に入力されるから両アンプ150b,151bは加算ア
ンプとして動作する。

第13図実施例構成の動作について第14図の特性図を用い
て説明する。

ハンド４に加わつた力成分Fx,Fy,Fzをそのまま追従指令
とすると，第14図（Ａ）の如く，力成分の大きさ（力）
と追従指令（パルス周波数）は線形となり，力成分が零
に収束する様に力制御される。

しかし，この関係であると，操作者がハンド４に触れた
とたんに生ずる微小力によつてアーム2,3が微小変位し
てしまい，実際の教示操作では不都合を生じる。そこ
で，この実施例では，プロセツサ12が不感帯値Ｓをバス
19を介しDAコンバータ154bに設定し，加算アンプ150bで
は（Fx−Ｓ）の加算を，加算アンプ151bでは（Fx＋Ｓ）
の加算を行つて，各々V/Fコンバータ152b,153bへ与える
様にしている。

このため，ハンドに加わる力と追従指令との関係は第14
図（Ｂ）の如くなり，不感帯が設けられたことになる。
従つて，ハンド4,力センサ５に微小な力が付与されても
その力を吸収し応答しないから，教示作業を安定に行な
うことができる。

この不感帯値はプロセツサ12の指示に従つて可変に出来
るし，固定にもできる。

更に，これをプレイバツク時に利用すれば，移動時の振
動等で力制御が働くことが禁止されしかもロボツト停止
時に接触力をハンド４に付与することもできる。

上述の実施例では，ハンドの位置として座標位置の教示
を例に説明してが，アーム３に対しハンド４が回転でき
る様に構成されていれば，ハンド４の回転位置（即ち姿
勢）も教示することができる。この場合には，力制御部
15で前述の力成分Fx,Fy,Fzを得るのみならず第（10）式
及び第（11）式のX,Y軸モーメントMx,Myも検出し，これ
によつてハンド４の回転軸の追従指令を作成すればよ
い。また，上述の実施例では直交座標型の３軸ロボツト
を示したが，本発明は他のタイプのロボツト，つまり円
筒座標型，極座標型，多関節型等にも十分適用可能であ
る。即ち，力制御部15にハンドの移動方向をXYZ座標系
から各ロボツトのタイプに応じた座標系に座標変換する
ための回路を付加することにより，容易に実現できる。

以上本発明を一実施例により説明したが，本発明は本発
明の主旨に従い種々の変形が可能であり，本発明からこ
れらを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、次の効果を奏す
る。

指示手段と、力成分選択手段によって、操作者の指示
した方向の力成分のみで追従動作して、教示できるの
で、教示操作が容易となる。

又、操作者の指示した方向の力成分のみで追従動作す
るので、正確でしかも迅速にダイレクトティーチが可能
となる。

制御手段により力検出器は、教示時においては操作者
の負担を軽減せしめる装置に利用され、また作業時にお
いてはコンプライアンス機構として動作するように構成
されており、両者を別々に設ける必要もなく、安価なロ
ボットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に用いられるロボットの一実施例構成
図、第２図は第１図構成の力センサの詳細構成図、第３
図は本発明の実施例のための基本構成ブロック図、第４
図は第３図実施例構成の力制御部の詳細ブロック図、第
５図は第４図構成の力成分検出部の回路図、第６図は第
３図実施例における教示データ作成のための処理フロー
図、第７図は第３図実施例における動作説明図、第８図
は第３図実施例により得られた教示データのメモリ格納
図、第９図は本発明の一実施例ブロック図、第10図は第
９図実施例構成の要部詳細ブロック図、第11図は第９図
実施例構成における教示データ作成のためのフロー図、
第12図は第９図実施例における動作説明図、第13図は本
発明の別の実施例要部ブロック図、第14図は第13図構成
による出力特性図である。 図中、１……ベース、２、３……アーム、４……ハン
ド、５……力センサ、10……操作パネル、11……メモ
リ、12……プロセッサ、13……位置制御部、14……位置
検出部、15……力制御部、18……力成分選択部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋田 正 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 小森谷 均 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 鎌田 徹 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−211494（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−56784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−120477（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−132471（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−100487（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−45948（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物品に対して処理を施す物品処理部と、該
   物品処理部を移動する移動手段と、該物品処理部に加わ
   る力を検出する力検出手段とを有し、前記物品処理部を
   手動操作した時に、前記力検出手段より出力される信号
   に基づいて、前記移動手段を駆動することにより、前記
   移動手段を前記物品処理部に追従させ、その追従による
   前記移動手段の動きを記憶することにより、前記物品処
   理部の移動を教示する物品処理装置の教示方法におい
   て、 前記力検出出力の方向成分を指示する指示手段と、前記
   指示手段の指示により、前記力検出手段からの検出出力
   の内、指示さた方向成分の出力を選択する力成分選択手
   段と、 前記力成分選択手段の出力と移動指令との合成により前
   記移動手段を制御する制御手段とを設け、 前記移動手段の追従動作を、前記選択された方向成分に
   対して行うことを特徴とする物品処理装置の教示方法。