JPH09267282A

JPH09267282A - 多関節ロボットの作業対象物位置検出装置

Info

Publication number: JPH09267282A
Application number: JP7902796A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Furuno; 義紀古野; Tooru Kurenuma; 榑沼　　透
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-04-01
Filing date: 1996-04-01
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】検出点によりワーク位置検出を接触方式と非
接触方式とに切換えて位置検出時間を短縮可能な多関節
ロボットのワーク位置検出装置を実現する。【解決手段】角度計21の出力から演算部28は位置を算
出し偏差演算部34は偏差を算出し速度指令値演算部31に
供給し演算部31はアンプ27への速度指令値を算出し速度
パターン作成部32は非接触距離センサ12の出力から工具
7の移動速度パターンを作成する。動作プログラムメモ
リ26は接触検出の場合はスイッチ35を作成部32に設定し
それ以外の場合は演算部31に設定し接触式位置検出部40
は演算部28、力センサ5の出力からワーク位置を検出し
接触を判断すると工具7の位置を演算部28から取り減算
器55から位置誤差をスイッチ53に供給する。非接触式位
置検出部41はセンサ12の出力を工具7の位置偏差に変換
しスイッチ53に供給し減算器55と検出部41とからの位置
偏差は接触方向判定部54によりスイッチ53で切り換え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多関節ロボットに
係わり、特に、作業対象物であるワークに形成された溶
接ビードやバリ等を研削する多関節ロボットであり、実
際のワークの設置位置を検出し、基準ワークについて教
示された位置データとのずれを求め、例えば教示された
研削経路のデータの修正に利用される研削作業用多関節
ロボットの作業対象物位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、研削ロボットでは、研削作業を行
う場合に、作業前に研削を行うための工具移動経路を教
示し、研削経路の教示データを研削ロボットに教示する
には、一般的に基準となるワークを用いて当該ワークの
被加工部を研削工具でなぞり、その際、予め定められた
複数のポイントのそれぞれの位置データを作成し、研削
経路の教示データを作成する。

【０００３】上記教示データが、研削ロボットにおける
制御装置の記憶部に格納された状態で、研削ロボットに
対し実際のワーク（作業対象物）が与えられ、実際の研
削作業が行われる。実際のワークの設置位置と基準ワー
クの設置位置とに設置誤差が存在すると、教示された研
削経路の位置データを用いて被加工部の研削を行って
も、被加工部を正確に研削することができない。

【０００４】そこで、被加工部を正確に研削するために
は、研削対象である実際のワークの設置位置を３次元的
に検出し、実際のワークと基準ワークとのずれを求め、
このずれ量に基づいて研削経路の教示データを修正する
必要がある。

【０００５】並進と回転のずれがある実際のワークの３
次元的な設置位置を検出する場合、最低でもワーク上の
６点において位置ずれを検出する必要がある。そのうち
被加工部に研削工具を押し付ける方向の位置ずれは、実
際に研削するときの研削工具先端のたわみ等を含めるの
で、この方向の位置ずれは、研削工具をワークに接触さ
せて検出しなければならない。

【０００６】そこで、特開平５−３２９７８７号公報
（特願平４−１３３６５６号）には、力制御ロボットに
おける作業対象物の位置検出装置がすでに提案されてい
る。このロボットの手先には、接触を検出するための力
センサと手先効果器とが設置されており、ワークから離
れた地点からワーク表面の位置検出点にアプローチし、
手先効果器がワークと接触した位置をワークの実際の位
置として取り込むものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の位置検出装置において、並進と回転を含む位置
ずれのあるワーク上の６点すべての位置を検出する場
合、上述したように、手先効果器をワークから離れた地
点からワーク表面の位置検出点にアプローチさせ、この
手先効果器がワークと接触した位置をワークの実際の位
置として取り込む必要がある。この場合、手先効果器と
ワークとの急激な衝突を回避しなければならない。

【０００８】このためには、手先効果器のワークに対す
る接近速度を低速としなければならず、ワーク上の６点
すべての位置を検出するためには、多大な時間が必要で
あった。特に、ワークの実際の設置位置と基準位置との
ずれが大であればある程、ワークの設置位置検出に時間
がかかってしまう。したがって、このワークの設置位置
検出に必要な時間がワークの研削作業全体の作業効率の
低下の一因となっていた。

【０００９】本発明の目的は、接触方式と、非接触式距
離センサによる非接触方式とを、検出点に応じて自動的
に選択して、実際のワークなどの位置検出を行い、ワー
クの設置位置検出動作に要する時間を短縮可能な多関節
ロボットの作業対象物位置検出装置を実現することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成される。手先効果器に加
わる力を検出する力検出手段と、手先効果器の位置を検
出するための位置検出手段と、この位置検出手段で得ら
れる位置データを入力し、この位置データを用いて制御
演算式に基づき制御指令のデータを作成して手先効果器
の動作を制御する制御手段を有し、手先効果器を移動さ
せ、力検出手段で検出した手先効果器の対象物への押し
付け方向のデータで手先効果器が対象物に接触したこと
を判断し、その位置を対象物への押しつけ方向の対象物
の設置位置とする多関節ロボットの作業対象物位置検出
装置において、手先効果器の近辺に設けられ、手先効果
器と対象物との間の距離を測定する非接触式距離センサ
と、手先効果器が対象物に向かって移動して、この対象
物と手先効果器とが接触したことを力検出手段からの検
出信号から判断し、この判断時の対象物の位置を、作業
時の手先効果器の対象物への押し付け方向における対象
物の位置として取り込む接触式位置検出手段と、非接触
式距離センサによる測定で得られた距離に基づいて、非
接触式距離センサの測定方向の対象物の位置を、対象物
への押し付け方向以外の方向の対象物の位置として取り
込む非接触式位置検出手段とを備え、対象物の３次元的
位置の検出を行う。

【００１１】好ましくは、上記多関節ロボットの作業対
象物位置検出装置において、作業時の手先効果器の対象
物への押し付け方向における対象物の位置の検出時に
は、接触式位置検出手段からの位置検出信号を選択し、
対象物への押し付け方向以外の方向の対象物の位置の検
出時には、非接触式位置検出手段からの位置検出信号を
選択する選択手段と、この選択手段により選択された位
置検出手段からの位置検出信号を記憶する記憶手段とを
さらに備える。

【００１２】また、好ましくは、上記多関節ロボットの
作業対象物位置検出装置において、作業時の手先効果器
の対象物への押し付け方向における対象物の位置の検出
時には、制御手段は、手先効果器と対象物との距離が所
定値となるまで第１の速度で手先効果器を対象物に接近
させ、手先効果器と対象物との距離が上記所定値となる
と、第１の速度より遅い第２の速度で手先効果器を対象
物に接近させる速度パターンに従って、手先効果器を移
動させる。

【００１３】また、好ましくは、上記多関節ロボットの
作業対象物位置検出装置において、接触式位置検出手段
及び非接触式位置検出手段による対象物の位置の検出時
には、手先効果器の姿勢を位置検出を行うための姿勢に
させるための姿勢変換指令値作成部をさらに備える。

【００１４】上記多関節ロボットの作業対象物位置検出
装置は、研削等の作業時における作業工具の押し付け方
向の作業対象物の位置検出を、作業工具を作業対象物に
接触させることで行う接触式位置検出手段と、上記作業
時における作業工具の押し付け方向以外の作業対象物の
位置検出を、作業工具と作業対象物との接触無しで非接
触式距離センサの距離データを用いて行う非接触式位置
検出手段とを備えるので、押し付け方向における作業工
具のたわみ量および摩耗量を考慮した作業対象物の位置
を検出でき、精度よく、かつ高速に設置位置検出を実行
することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。なお、この実施形態は、本発
明を研削ロボットの接触式位置検出装置に適用した場合
の例である。図１は、本発明の一実施形態の全体構成図
であり、図２は、力制御ロボットの一例である研削ロボ
ットのシステム構成を示す図である。

【００１６】まず、図２を参照して、研削ロボットの概
略について説明する。ここで、力制御ロボットは、制御
部が位置と力の制御を行い、この制御に従って力を伴う
作業をワーク（作業対象物）に対して行うロボットを意
味する。また、この研削ロボットは、ティーチングプレ
イバック方式で構成される。

【００１７】図２において、１はロボット本体であり、
複数の関節部を含むアーム２を備え、基台３の上に取り
付けられる。各関節部にはモータ等の駆動装置が設けら
れ、各関節部は決められた範囲内で稼働する機能を有す
る。アーム２の各関節部の稼働機能により、アームを含
むロボット本体１の全体の姿勢は作業上必要な姿勢に変
化し、アーム２の先部は作業上必要とされる位置に移動
する。

【００１８】アーム２のリスト（手首）部４には６軸の
力センサ５が取り付けられる。力センサ５の先側部分に
は、ワーク６に対し研削作業を行う研削工具７が取り付
けられる。研削工具７は、例えばグラインダである。８
はコントローラであり、コントローラ８はコンピュータ
で構成される。

【００１９】コントローラ８は、位置の制御を実行する
ため予め定められた演算式等を計算する制御プログラム
を有し、この制御プログラムは、与えられた条件に関す
るパラメータ、作業開始時の教示内容を用いて、ロボッ
ト本体１の動作を制御する。ロボット本体１の動作を制
御するためのプログラムは、コントローラ８の内部に設
けられた専用メモリに格納されている。

【００２０】コントローラ８は、信号ライン９で、ロボ
ット本体１に対して研削作業の動作を制御するための指
令を与える。また、コントローラ８は、力センサ５から
研削工具７に加わる力およびモーメントに関する検出信
号（力信号）１０を入力する。１１は、研削ロボットの
コントローラ８に対し、実行すべき研削作業に関する諸
条件を付与し、コントローラ８内のメモリにセットする
ための教示用操作器である。

【００２１】操作器１１は、テンキーおよび各種の指令
を与えるための操作スイッチを有する。この操作器１１
によって、例えば、研削作業前における基準ワークを用
いた研削動作の教示、研削作業条件の設定等の教示が行
われる。この実施形態では、操作器１１を介して、後述
するような研削対象であるワークの実際の設置位置を検
出するための教示点の設定が行われる。

【００２２】なお、操作器１１は、必要に応じて、研削
作業を実行させるオペレータが所持する携帯用のものと
して構成できるし、また、固定設置用のものとして構成
することもできる。また、１２は、非接触式距離センサ
であり、力センサ５の先側部分に取り付けられる。この
非接触式距離センサ１２には、安価な光学式距離センサ
が使用される。

【００２３】この光学式距離センサとしては、反射光を
光スポットとして肉眼で直接確認できる形の例えば可視
光レーザを使用したものが適当である。距離センサ１２
の検出部は、研削時に発生する火花の影響を受けにく
い、研削工具７の研削位置から離れた箇所に配置され、
研削工具７の刃先を含む領域に臨んでいる。距離センサ
１２によって検出された、研削工具７からワーク６まで
の距離に関するデータは、信号ライン１３を介してコン
トローラ８に供給される。

【００２４】距離センサ１２の距離検出の原理について
は、前述の光学式のものの他に、例えば、磁気インピー
ダンスの変化を利用するもの、発振周波数の変化を利用
するもの、超音波式のものなどが利用され、研削時に発
生する火花の影響を受けない離れた位置から距離を測定
することができるもの等の各種のものを用いることがで
きる。

【００２５】次に、図１を参照して、コントローラ８の
内部構成について説明する。ロボットの各軸に関する角
度データを検出する角度計２１からの出力データに基づ
いて、位置演算部２８により算出された位置＜ｘ＞は、
位置偏差演算部３４において、教示点メモリ２４に格納
された位置の目標値＜ｘｒ＞と比較され、それらの間の
位置偏差＜△ｘ＞がもとめられる。ここで記号「＜ｘｒ
＞」はｘがベクトル量であることを意味する。以下の説
明で、記号「＜＞」の意味は、同様にベクトル量を示す
ものとする。

【００２６】位置偏差演算部３４で算出された位置偏差
＜△ｘ＞は、速度指令値演算部３１に供給され、この速
度指令値演算部３１で、位置偏差＜△ｘ＞をもとに、ス
イッチ３５を介して、サーボアンプ２７に送られる速度
指令値＜ｖ＞が算出される。速度パターン作成部３２に
は、非接触式距離センサ１２の出力信号が供給され、こ
の非接触式距離センサ１２の出力信号に基づき、非接触
式距離センサ１２の測定点からの接触する方向の移動速
度パターンを自動的に作成する。

【００２７】この速度パターンは、図５に示すように最
高速度をＶHとする高速移動区間Ｂ１と、接触速度をＶL
とする低速移動区間Ｂ２とから構成され、低速移動区間
Ｂ２を一定にするように作成するので短時間で安全に接
触動作を行える速度パターンである。

【００２８】この速度パターンを実行するために、ワー
クの設置位置を研削工具７をワークに実際に接触させて
検出する場合は、スイッチ３５が速度パターン作成部３
２側に切り換えられ、それ以外の場合は、通常、速度指
令値演算部３１側に設定されている。このスイッチ３５
の切り換えは、動作プログラムメモリ２６の動作プログ
ラムに従って出力される切り換え信号により制御され
る。

【００２９】速度指令値演算部３１と、速度パターン作
成部３２と、位置偏差演算部３４と、スイッチ３５と
は、速度指令値設定部２０に備えられている。

【００３０】また、４０は、接触式位置検出部であり、
この接触式位置検出部４０は、位置演算部２８及び力セ
ンサ５からの出力信号に基づき、研削時における研削工
具７の押し付け方向のワークの設置位置を検出する。

【００３１】接触式位置検出部４０は、研削工具７のワ
ーク６への接触を判断すると、その時の研削工具７の位
置＜ｘa＞を位置演算部２８から取り込み、それを研削
工具７の押し付け方向におけるワーク６の設置位置と
し、減算器５５に供給する。そして、この減算器５５
で、予め教示点メモリ２４に基準ワークを用いて設定し
ておいた押し付け方向の設置位置＜ｘr＞と位置＜ｘa＞
とを比較し、＜△ｘw＞を算出する。算出した＜△ｘw＞
はスイッチ５３に供給される。

【００３２】また、非接触式位置検出部４１は、非接触
式距離センサ１２からの出力信号が供給され、研削時の
押し付け方向以外の方向の実際のワークとの距離ｄsを
測定し、基準ワークで予め測定しておいた距離ｄrと距
離ｄsとを比較して、絶対座標系における研削工具７の
位置偏差＜△ｘw＞に変換する。そして、この位置偏差
＜△ｘw＞はスイッチ５３に供給される。

【００３３】減算器５５と非接触式位置検出部４１とか
ら出力されるそれぞれの位置偏差＜△ｘw＞は、スイッ
チ５３で切り換えられる。このスイッチ５３は、接触方
向判定部５４からの切り換え信号により切り換え制御さ
れる。接触方向判定部５４は、研削経路及び研削時の力
押し付け方向とワーク設置位置検出命令とが格納されて
いる動作プログラムメモリ２６からの出力データが供給
され、この供給されるデータから、研削時の力の押し付
け方向とワークの設置位置検出方向との比較を、各位置
検出開始点で行うようになっている。

【００３４】そして、押し付け方向と位置検出方向とが
同一である場合は、スイッチ５３を図１に示すように接
触式位置検出部４０からの出力側に切り換えられる。押
し付け方向以外の方向のワーク位置検出の場合は、スイ
ッチ５３は非接触式位置検出部４１からの出力側に切り
換えられる。

【００３５】なお、接触式位置検出部４０と、非接触式
位置検出部４１と、スイッチ５３と、接触方向判定部５
４と、減算器５５とは、ワーク位置検出部２５に備えら
れている。

【００３６】図３は、コントローラ８内の機能ブロック
について、概略的に示した図である。図３において、研
削作業を行うように設定されたロボット本体１に対し
て、当該研削作業におけるロボットの手先の移動速度を
決定する制御内容は、速度指令値設定部２０の内部メモ
リに格納されたプログラムによってソフト的に実現され
る。動作プログラムメモリ２６には、位置検出作業に必
要な位置検出動作プログラムと、操作器１１を用いて設
定した接触の判定を行う為の力の値が格納してある。

【００３７】教示点メモリ２４には、研削工具７が移動
する空中または、ワーク上の位置目標値が格納してあ
り、この目標値には、非接触式距離センサ１２でワーク
までの距離を測定する姿勢を含めた距離測定位置と、ワ
ーク上にある研削経路を示す教示点とが含まれる。ワー
ク位置検出部２５には、研削工具７を実際にワークに接
触させワークの設置位置を取り込む接触式位置検出部４
０と非接触式距離センサ１２のワークまでの距離情報か
らワークの設置位置を検出する非接触式位置検出部４１
とがある。

【００３８】サーボアンプ２７では、速度指令値設定部
２０から出力される速度データが、ロボット本体１の各
駆動モータ２２の駆動指令値（角速度である）に変換さ
れる。得られた駆動指令値は、ロボット本体１の各駆動
モータ２２に供給される。また、角度計２１によって検
出された各軸に関する角度データは、位置演算部２８に
送られる。

【００３９】位置演算部２８では、入力された角度デー
タに基づいて絶対座標系における研削工具７の位置＜ｘ
＞（姿勢データを含む）を算出する。ＢＵＳ２３は、コ
ントローラ８の各部と、非接触式距離センサ１２や、力
センサ５や、操作器１１や、ロボット本体１のモータ２
２を駆動するサーボアンプ２７とを接続している。制御
信号やデータの通信は、このＢＵＳ２３を介して行われ
る。

【００４０】ロボット本体１の内部には、アーム２の各
関節部を動作させるための駆動モータ２２が複数内蔵さ
れており、これらの駆動モータ２２にはそれぞれの駆動
量を計測するための上述した角度計２１が取り付けられ
る。この角度計２１によって、各関節部の軸角度データ
が測定される。

【００４１】次に、図４を用いてワーク設置位置検出部
２５の詳細な構成について説明する。接触式位置検出部
４０は、接触判定部５０と位置検出部５１とで構成され
る。接触判定部５０には、接触を判断する接触判定値＜
ｆs＞が設定されており、力センサ５からの出力信号に
基づいて、研削工具７に作用する力＜ｆc＞と＜ｆs＞と
を比較し、両値が等しくなった時点で接触と、接触判定
部５０が判断する。

【００４２】接触判定部５０は、接触を判断すると、位
置検出部５１に接触したことを通知する。位置検出部５
１は、その時の研削工具７の位置＜ｘa＞を位置演算部
２８から取り込み、それを研削工具７の押し付け方向に
おけるワーク６の設置位置とする。そして、この位置＜
ｘa＞を減算器５５に供給する。

【００４３】減算器５５は、予め教示点メモリ２４に基
準ワークを用いて設定しておいた押し付け方向の設置位
置＜ｘr＞と上記位置＜ｘa＞と比較し、＜△ｘw＞を算
出する。また、非接触式位置検出部４１は、距離データ
メモリ５７と、減算器６０と、ワーク設置位置演算部５
６とを有している。研削時の押し付け方向以外の方向の
実際のワークとの距離ｄsが、非接触式距離センサ１２
から、減算器６０に供給される。

【００４４】そして、基準ワークで予め測定しておいた
距離ｄrが、距離データメモリ５７から減算器６０に供
給され、この減算器６０は、距離ｄrとｄsとを比較し、
その結果である△ｄwをワーク設置位置演算部５６に供
給する。このワーク設置位置演算部５６は、供給された
△ｄwを絶対座標系における研削工具７の位置偏差＜△
ｘw＞に変換する。上述したように、減算器５５及び非
接触式位置検出部４１から出力されるそれぞれの位置偏
差＜△ｘw＞は、スイッチ５３で切り換えられる。

【００４５】図６は、図４に示したワーク位置検出部２
５の他の例である。この図６に示す構成では、図４に示
すワーク位置検出部２５に、接触方向判定部５４から接
触方向を示す信号が供給される姿勢変換指令値作成部５
８が、新たに追加されている。他の構成については、図
４に示すワーク位置検出部２５と同様となっている。そ
して、姿勢変換指令値作成部５８から、速度指令値設定
部２０に姿勢の目標値が出力されるようになっている。

【００４６】姿勢変換指令値作成部５８で、非接触式距
離センサ１２の測定方向を動作プログラムメモリ２６で
指定された位置検出方向と一致させるための変換マトリ
ックスを作成し、ワークまでの距離を測定するための位
置でのロボット手先の姿勢の目標値を作成する。

【００４７】図４及び図６に示した構成のワーク位置検
出部２５から出力されたワーク設定値の偏差＜△ｘw＞
は、教示点メモリ２４に格納され、この格納された偏差
＜△ｘw＞を用いて、研削時に研削経路の修正を行う。

【００４８】次に、上記構成を有するコントローラ８に
よって実行される研削ロボットの接触式位置検出動作に
ついて説明する。この動作は、ティーチングプレーバッ
ク方式の研削ロボットに対し要求される基本動作であ
り、１つまたはそれ以上の数のワークに対してその被加
工部を研削する研削作業の開始前に、基準ワークの被加
工部に関する位置データを教示作業でコントローラ８の
メモリに格納し、実際の研削作業でワークの設置位置を
検出し、検出した設置位置と基準ワークの設置位置との
ずれを求める動作である。

【００４９】そして、この動作の要点は、研削工具７を
実際のワーク６の所定の箇所に接近させ、そして研削工
具７の刃先を当該所定箇所に接触させることによって実
際のワークの設置位置を検出する点と、ワークから離れ
た距離測定位置からワークまでの距離を非接触で測定
し、その方向のワークの設置位置のずれを測定する点に
ある。

【００５０】さらに詳しくは、研削量の精度が必要とな
る研削時における研削工具７の押し付け方向のワークの
設置位置の検出は、動作プログラムメモリ２６からの切
り換え出力信号によって自動的に図１に示すスイッチ３
５を速度パターン作成部３２側に切り換える。また、接
触方向判定部５４によりスイッチ５３を接触式位置検出
部４０側に切り換え、非接触式距離センサ１２の距離情
報に基づく速度パターンで研削工具７を移動させ、力セ
ンサ５からの出力に基づいて、ワークと接触したときの
研削工具７の位置で、ワークの設置位置を検出する。

【００５１】同じく、実際の研削動作は行わない、その
ほかの方向のワーク設置位置の検出は、動作プログラム
メモリからの切り換え信号によって自動的に、スイッチ
３５を速度指令値演算部３１側に切り換え、スイッチ５
３は接触方向判定部５４により非接触式位置検出部４１
側に切り換えることにより実行される。

【００５２】図７は、実際のワーク６Ａの設置位置を検
出するための経路を示す図である。図７において、ワー
ク６Ａは研削対象６１を実際には研削しない基準ワーク
とする。経路Ａと経路Ｂと経路Ｃは、それぞれａ点とｂ
点とｃ点に至るまでの移動経路を示す。点ａ、点ｂ、点
ｃは、それぞれワークの設置位置検出開始点である。点
ａ、ｂ、ｃのそれぞれから検出点６２、６３、６４に向
いている矢印の方向は、ワークの設置位置検出方向であ
る。６５は、研削開始点で６６は研削終了点で、これら
の点は、基準ワークを用いて操作器１１で教示される。

【００５３】次に、図８及び図９を用いて、ワーク位置
検出部２５が図４に示した構成である場合の位置検出動
作を説明する。図８は教示用フローチャートであり、図
９は位置検出用フローチャートである。

【００５４】まず、図８において、基準ワーク６Ａを用
いて、操作器１１により研削経路を示す研削開始点６５
と研削終了点６６とを教示し、研削工具７の押し付け方
向を設定する（ステップＳ１）。

【００５５】次に、操作器１１によりワーク設置位置検
出開始点ａ、点ｂ、点ｃを教示する。ただし、この時の
非接触式距離センサ１２の測定方向と、ワークの設置位
置を測定したい方向とが同一となるようにロボット手先
の姿勢を含めて教示する（ステップＳ２）。この教示作
業が終了した後、ワークの設置位置検出を開始する。

【００５６】図９において、まず、研削工具７をワーク
設置位置検出開始点ａ、点ｂ、点ｃに移動させる（ステ
ップＳ３）。これは、動作プログラムメモリ２６に格納
されたプログラムの順番で各点に移動する。

【００５７】次に、接触方向判定部５４で、ワーク設置
位置検出方向と先に設定した研削時の押し付け方向とを
比較し（ステップＳ４）、等しければ接触式位置検出
（ステップＳ５）を実行する。また、ステップＳ４にお
いて、位置検出する方向が押し付け方向と異なる方向の
場合は、非接触式位置検出を自動的に行う（ステップＳ
６）。

【００５８】最後に、検出したワークの位置偏差を教示
点メモリ２４に格納する（ステップＳ７）。ただし、最
後のステップ７に関しては、最初の一回目のワーク位置
検出に限り、偏差を格納するのではなく、非接触式位置
検出の場合には測定距離ｄｒを距離データメモリ５７に
格納し、接触式位置検出の場合は、研削工具７が接触し
た位置を教示点メモリ２４に基準位置＜ｘｒ＞として格
納する。

【００５９】次に、図１０及び図１１を用いて、ワーク
位置検出部２５が図６に示した構成である場合の位置検
出動作を説明する。図１０は教示用フローチャートであ
り、図１１は位置検出用フローチャートである。

【００６０】まず、図１０において、ステップＳ１で、
基準ワーク６Ａを用いて、操作器１１により研削経路と
研削工具７の押し付け方向の教示を行う。次に、ステッ
プＳ８において、ワーク設置位置検出開始点ａ、点ｂ、
点ｃを教示する。ただし、このとき各点における手先の
姿勢は特定しなくてもよい。

【００６１】続いて、ワーク設置位置の検出を開始す
る。図１１において、まず、点ａに研削工具７が移動す
る（ステップＳ９）。この場合、研削工具７が点ａに至
るまえの位置において、接触方向判定部５４で動作プロ
グラムメモリ２６の研削プログラムと位置検出プログラ
ムとから接触式検出か非接触式検出かを判定する。そし
て、点ａでは接触式検出であるのでロボットの手先の姿
勢が研削時のものと一致するように、姿勢変換指令値作
成部５８等により制御する。

【００６２】そして、ステップ１０において、点ａから
点６２に向かう方向であるｚ方向のワークの設置位置を
接触式位置検出により検出する。以下、図７の点ｂから
点６３に向かう方向をＹ方向、点ｃから点６４に向かう
方向をＸ方向とする。

【００６３】次に、ステップＳ１１では、ワークの設置
位置を検出したあとワークから少し離れてから点ｂへ向
かう。しかし、位置検出方向と非接触式距離センサ１２
の測定方向が一致するように姿勢を変化させながら移動
する。

【００６４】そして、点ｂに到達すると、非接触式距離
センサ１２のＹ方向のワークまでの距離データを非接触
式距離センサ１２により測定し、格納する（ステップＳ
１２）。ただし、点ｂに向かう前に接触方向判定部５４
によって位置検出の方向と非接触式位置検出であること
は判定されている。

【００６５】同じように、Ｘ方向のワーク位置検出も、
非接触式距離センサ１２の測定方向と位置検出方向と
を、点ｃへ至るまでに一致させ、点ｃに移動する（ステ
ップＳ１３）。そして、その時の非接触式距離センサ１
２で検出したＸ方向の距離データを格納する（ステップ
Ｓ１４）。

【００６６】以上で、３方向におけるワークの設置位置
検出を終了するが、図９のフローチャートで説明した方
法と同様に、二度目の位置検出動作から位置の偏差＜△
ｘw＞として取り込む。

【００６７】このように、ワークの位置を検出するとき
に接触式または非接触式を指定しなくても、自動的に、
研削方向における位置検出については接触式位置検出
で、その他の方向については、位置検出動作が短時間で
実行可能な、非接触式位置検出で行うように、ロボット
自身が自動的に選択するので、教示作業が簡素化され、
実際の位置検出時間を短縮することができる。

【００６８】また、非接触式距離センサ１２の測定方向
を位置検出方向と一致させるのを手動でなく、自動で正
確にできるので、さらに教示作業が簡素化され、精度よ
く距離を測定できる。

【００６９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、多関節ロボットの作業対象物位置検出装置におい
て、作業工具と作業対象物を接触させ押し付け方向の作
業対象物の設置位置を検出する接触式位置検出手段と、
非接触式距離センサの距離データを基に非接触に上記押
し付け方向以外の方向の作業対象物の設置位置を検出す
る非接触式位置検出手段とを備える構成としたので、ワ
ーク設置位置検出の教示作業の簡素化及び実際の設置位
置の検出時間を短縮することができ、作業効率を向上す
ることができる。

【００７０】また、研削等の作業方向における作業対象
物の位置検出については接触式位置検出手段を選択し、
上記押し付け方向以外の方向については、位置検出動作
が短時間で実行可能な、非接触式位置検出手段を選択で
きる選択手段をさらに備える構成とすれば、作業対象物
の設置位置検出の教示作業の簡素化及び実際の設置位置
の検出時間を、さらに短縮することができ、作業効率を
より向上することができる。

【００７１】また、作業時の作業工具の対象物への押し
付け方向における対象物の位置の検出時には、作業工具
又は手先効果器と対象物との距離が所定値となるまで第
１の速度で作業工具又は手先効果器を対象物に接近さ
せ、作業工具等と対象物との距離が所定値となると、上
記第１の速度より遅い第２の速度で手先効果器を対象物
に接近させる速度パターンに従って、手先効果器を移動
させるように構成すれば、押し付け方向における対象物
の位置の検出に必要な時間を短縮化することができる。

【００７２】また、接触式位置検出手段及び非接触式位
置検出手段による対象物の位置の検出時には、手先効果
器の姿勢を位置検出を行うための姿勢にさせるための姿
勢変換指令値作成部をさらに備えるように構成すれば、
位置検出点の教示時間を短縮することができ、作業効率
をより向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の全体構成図である。

【図２】本発明が適用される研削ロボットの全体概略構
成図である。

【図３】コントローラ内の機能ブロックの概略構成図で
ある。

【図４】ワーク位置検出部の一例の内部構成図である。

【図５】接触式位置検出に用いられる速度パターンの一
例を示す図である。

【図６】ワーク位置検出部の他の例の内部構成図であ
る。

【図７】研削対象を示す基準のワークの設置位置検出経
路を示す図である。

【図８】ワーク位置検出部として図４の例を用いた場合
の教示作業のフローチャートである。

【図９】ワーク位置検出部として図４の例を用いた場合
のワーク設置位置検出作業のフローチャートである。

【図１０】ワーク位置検出部として図６の例を用いた場
合の教示作業のフローチャートである。

【図１１】ワーク位置検出部として図６の例を用いた場
合のワーク設置位置検出作業のフローチャートである。

【符号の説明】

１ロボット本体２アーム３基台４リスト部５力センサ６ワーク６Ａ教示に用いる基準のワーク７研削工具８コントローラ１１操作器１２非接触式距離センサ２０速度指令値設定部２４教示点メモリ２５ワーク設置位置検出部２６動作プログラムメモリ２７サーボアンプ２８位置演算部３１速度指令値演算部３２速度パターン作成部３４位置偏差演算部３５スイッチ４０接触式位置検出部４１非接触式位置検出部５０接触判定部５１位置検出部５３スイッチ５４接触方向判定部５５減算器５６ワーク設置位置演算部５７距離データメモリ５８姿勢変換指令部６０減算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】手先効果器に加わる力を検出する力検出
手段と、手先効果器の位置を検出するための位置検出手
段と、この位置検出手段で得られる位置データを入力
し、この位置データを用いて制御演算式に基づき制御指
令のデータを作成して手先効果器の動作を制御する制御
手段を有し、手先効果器を移動させ、力検出手段で検出
した手先効果器の対象物への押し付け方向のデータで手
先効果器が対象物に接触したことを判断し、その位置を
対象物への押しつけ方向の上記対象物の設置位置とする
多関節ロボットの作業対象物位置検出装置において、手先効果器の近辺に設けられ、手先効果器と上記対象物
との間の距離を測定する非接触式距離センサと、手先効果器が上記対象物に向かって移動して、この対象
物と手先効果器とが接触したことを上記力検出手段から
の検出信号から判断し、この判断時の上記対象物の位置
を、作業時の手先効果器の上記対象物への押し付け方向
における上記対象物の位置として取り込む接触式位置検
出手段と、上記非接触距離センサによる測定で得られた距離に基づ
いて、上記非接触式距離センサの測定方向の上記対象物
の位置を、上記対象物への押し付け方向以外の方向の上
記対象物の位置として取り込む非接触式位置検出手段
と、を備え、上記対象物の３次元的位置の検出を行うことを
特徴とする多関節ロボットの作業対象物位置検出装置。
【請求項２】請求項１記載の多関節ロボットの作業対
象物位置検出装置において、作業時の手先効果器の上記
対象物への押し付け方向における上記対象物の位置の検
出時には、上記接触式位置検出手段からの位置検出信号
を選択し、上記対象物への押し付け方向以外の方向の上
記対象物の位置の検出時には、上記非接触式位置検出手
段からの位置検出信号を選択する選択手段と、この選択
手段により選択された位置検出手段からの位置検出信号
を記憶する記憶手段と、をさらに備えることを特徴とす
る多関節ロボットの作業対象物位置検出装置。
【請求項３】請求項２記載の多関節ロボットの作業対
象物位置検出装置において、作業時の手先効果器の上記
対象物への押し付け方向における上記対象物の位置の検
出時には、上記制御手段は、手先効果器と対象物との距
離が所定値となるまで第１の速度で手先効果器を対象物
に接近させ、手先効果器と対象物との距離が上記所定値
となると、上記第１の速度より遅い第２の速度で手先効
果器を対象物に接近させる速度パターンに従って、手先
効果器を移動させることを特徴とする多関節ロボットの
作業対象物位置検出装置。
【請求項４】請求項２又は３記載の多関節ロボットの
作業対象物位置検出装置において、上記接触式位置検出
手段及び非接触式位置検出手段による対象物の位置の検
出時には、手先効果器の姿勢を位置検出を行うための姿
勢にさせるための姿勢変換指令値作成部を、さらに備え
ることを特徴とする多関節ロボットの作業対象物位置検
出装置。