JPS63162180A - ロボツトの教示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ業上の利用分野］ 本発明はロボットの教示方法に関し、詳しくは力覚セン
サを用いて教示点を求めることができる産業用ロボット
の教示方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の産業ロボットの場合、例えば組立作業における教
示動作は目視によってロボットと対象物との間の相対位
置を測りながらロボット移動手段のボタンを操作し、ロ
ボットを所定の指定位置にまで移動させるようにして行
われていた。

しかしながら、このように目視に頼っていたのでは、正
確な位置出しが容易でなく、特にロボットフィンガーに
よって保持されているワークと例えばワークを組込む組
付は孔との間の寸法的余裕が少ないような場合やロボッ
ト本体あるいはそのハンドに邪魔されてワークと組付は
孔との相対関係が見づらいような場合には位置出しが極
めて困難となる。

また、作業者がその確認のためにロボットの作動領域に
入り込み、ロボットフィンガーに顔を接近させて上述し
たような教示動作を行わねばならず危険であり、更には
また、作業者のボタン操作のみでロボットを各方向に試
行錯誤的に移動さ汁ながら教示動作を実施するので時間
がかかる。

また、設計段階て得られたデータを基にしてオフライン
でロボットに教示動作を行わせるようにすることも考え
られるが、組付上の誤差等の点から大まかな教示は−得
られても精密な教示は難しい。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、上述した従来の問題点に着目し、その
解決を図るべく、容易かつ正確にしかも定った手順によ
り教示点を求めることが可能なロボットの教示方法を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために、本発明は、力覚センサを
介して取付けられたフィンガー部によりフィンガー部に
把持された被教示体の対象体に対する教示点を求めるに
あたり、 複数軸方向の個々の方向に対しフィンガー部を移動させ
て力覚センサからの対象体に対する検知出力の変化の有
無を判断し、当該検知出力の変化の有無に基づいて教示
点の複数軸方向の位置座標を求めることを特徴とする。

〔作　用〕

本発明ロボットの教示方法にあっては、まずＸ、Ｙおよ
びＺ軸およびその他の軸方向の移動手段によりロボット
、厳密にはそのフィンガーによって把持されたワークを
予め設定された教示始点に移動させ、ここからＺ方向に
ロボットを移動させながら力覚センサからの出力をその
都度検出する。かくして力覚センサからの出力が設定し
きい値を越したところでＺ方向の位置決めを得、ついで
再びＸ方向にロボットを移動させて、その都度力覚セン
サからの出力を検出し、設定しぎい値に達したならばそ
の反対方向に移動させそ同様にしてしきい値に達したと
ころで双方の記憶されている位置座標からその中心のＸ
位置座標を演算手段により演算させ、結果を記憶手段に
記憶させる。

ついで、ロボットをこの位置に移動させ、同様にしてＹ
方向およびその他の移動を往復繰返すことによって力覚
センサの出力からワークが孔の壁示点を求めることがで
きる。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図は本発明方法を実施するための装置の構成の一例
を示し、ここで、１はロボットのアーム部、２は力覚セ
ンサ、３は力覚センサ２を介してアーム部１に取付けら
れ把持動作が可能なフィンガー部である。しかして、こ
のフィンガー部３によりマガジンあるいは組付は用の治
具である部材４の円孔５からワーク６を取出したり収納
したりすることができるが、本例では上述の力覚センサ
２を介して孔５にセットされるべきワーク６の正しい位
置情報の教示が得られるようにする。

なおり覚センサ２については詳述しないが、フィンガー
部３によって把持される物体を介して、上下のＺ方向お
よび、水平のＸ、Ｙ方向に加えられる力がそれぞれ独立
して検知できるものであればよく、圧電素子やストレン
ゲージ等を組合せて構成された各種汎用のものを使用す
ることができる。７は力覚センサ２からの出力信号を増
幅する増幅器、８はＡ／Ｄ変換器であり、増幅器７によ
り増幅された出力信号はＡ／Ｄ変換器８でＡ／Ｄ変換さ
れた後、中央演算処理装置（ＣＰＵ）９に供給され、こ
こで後述するようにＸ、ＹおよびＺ軸方向別にしとい値
と比較される。

１０はロボットの移動を制御するロボットコントローラ
であり、ロボットコントローラ１０ではＣＰＵ９からの
指令信号に基づき、ロボットのアーム部１をＸ、Ｙおよ
びＺ方向に移動させると共にその位置情報をＣＰＵ９に
フィードバックするもので、以下に、このように構成し
た産業ロボットによる教示動作を第２図〜第５図に基づ
いて説明する。

第２図はワーク６を部材（マガジン）４の孔５に導入す
る教示動作のうちＺ方向に関するもので、まず最初に、
ロボットのアーム部１をラフに設定した教示始点１０に
導くようになし、この始動１０から以下の教示動作が開
始される。すなわち、この教示始点１０はワーク６が孔
５にＸ。

Ｙ、Ｚ方向のいずれにおいても接触しない範囲であれば
よく、従って比較的自由な操作でアーム部１を教示始点
１０に導くことができる。

次に、ＣＰＵ９からコントローラ１０にＺ軸の＋方向に
所定のピッチで移動させる信号を供給し、アーム部ｌを
その方向に歩進させると共に、歩進させた位置での力覚
センサ２からのＺ方向の力検知信号値Ｓｚを第４図に示
すように予め設定したしきい値Ｔｚと比較する。しかし
てここで、信号値Ｓｚがしきい値Ｔｚに達していなかっ
たならば更に移動信号を供給してアーム部１を歩進させ
、このようにして歩進の結果、信号値Ｓｚがしきい値Ｔ
ｚを越えたならば、ワーク６が孔５の底部すなわち、Ｚ
方向の教示点Ｚ３に達したものとして、このときのＺ軸
座標をＣＰＵ９から記憶装置ＲＡＭＩＩに記憶させる。

次にＣＰＵ９からロボットコントローラ９にフィンガー
部３を＋Ｘ方向（第３図参照）に所定のピッチで移動さ
せる信号を供給し、２＠移動の場合と同様にして力覚セ
ンサ２からの力検知信号値ＳＸが第５図に示すように予
め設定したしきい値ＴＸを越えたならばワーク６が孔５
の側壁に当接したものとして、このとぎのＸ軸座標Ｘよ
（ワーク６の中心が位置する座標）をＲＡＭＩＩに記憶
させ、ついでフィンガー部３を逆方向すなわち−Ｘ方向
に所定のピッチで移動させて、その都度力覚センサ２か
らの力検知信号値ＳＸを上述したしきい値ＴＸと比較す
る。

かくして、信号値Ｓ×がしきい値Ｔ×を越えたならば、
ワーク６が第３図の（Ａ）で示すように孔５の上記とは
反対側の側壁に当接したものとして、このときのＸ軸座
標Ｘ２をＲＡＭＩＩに記憶させる。ついで、ＲＡＭＩＩ
に格納された座標Ｘ１およびｘ２を読出し、ＲＯＭ１２
に格納されたプログラムに従って、座標ｘ１とｘ２との
中心座標の値をＣＰＵ９において演算する。しかして演
算によって得られた座標Ｘ３をＲＡＭ１１に記憶させる
と共に、コントローラ１０に移動信号を供給して、ワー
ク６（の中心）を座標ｘ３に移動させる。

以上の動作により、Ｘ！ｉ［ｌｌの教示位置（座標Ｘ３
）とＺ！１ｉＩＩｌの教示位置（座標Ｚ３）とが求めら
れた訳で、次に座標ｘ３からＸ軸に関して実施したと同
様の手順に従って＋Ｙ方向および−Ｙ方向の歩進により
それぞれしきい値を越えた時点での座標ＹｌおよびＹ２
を求め、演算により中心座標゛Ｙ３を求めることができ
、以て、ワーク６の部材４に対する教示点座標（Ｘ３　
、Ｙ３　、Ｚ３）を得ることができる。

以上の教示動作は部材４がマガジンであり、マガジン４
に対するワーク６の教示点を求める場合であったか二本
発明産業ロボット教示方法により、従来困難とされてい
た工大作業における教示を正確かつ確実に実施すること
が可能である。すなわち、第６Ａ図および第６Ｂ図によ
って説明すると、第６Ａ図において、６０はロボットの
フィンガー部３に把持させた治具であり、治具６０の先
端部６０Ａを先例のところで説明したと同様教示始点に
導いた後、この教示始点からフィンガー部３を＋Ｘ方向
および−Ｘ方向に歩進移動させ、求めた座標×１および
Ｘ２からＸ方向の教示座標×３を求め、ついでこの教示
座Ｐｊ４　Ｘ　３から＋Ｙ方向および−Ｙ方向に歩進移
動させ、求めた座標Ｙ１およびＹ２からＹ方向の教示座
標Ｙ３を求めることによりフィンガー部３を座標（ｘ３
゜Ｙ３）に移動させる。

以上により治具６０と円孔５との中心線を一致させたこ
とになる。そこで、このロボットアーム１にこの教示位
置を保持させたまま、治具６０をワーク６００に取替え
第６Ｂ図に示すようにワーク６００を円孔５に歩進させ
ながら圧入してゆき、歩進ごとに力覚センサ２からのＺ
方向の力検知信号値Ｓｚを調べる。かくして信号値Ｓｚ
が所定のしきい値に達したならばワーク６００が円孔５
の底部にまで到達したとして、そのときのＺ座標値Ｚ３
を教示点としてＲＡＭＩＩに記憶させる。すなわち、以
上のようにして、従来は人間の感に頼っていた圧入に関
する教示点を正確かつ迅速に求めることができる。

更にまた組立作業等において、アーム部１とフィンガー
部３との間に介装した力覚センサ２から得られる上述し
たような位置情報を利用し、ロボットにコンプライアン
ス機能すなわちロボットの受圧力に対応した変位動作を
行わせる機能を持たせるようにすることも可能であり、
また、組付は時にワーク６に作用する受圧力を力覚セン
サ２を介して検知させ、組付の確認を得る作業に適用す
ることもできる。

オフラインティーチング時において図面上で得た教示位
置と図面上の誤差、ロボット本体の組立誤差等による実
際の教示位置との位置ずれを補正するための基準点の検
出に対しても使用可能である。

第７図は以上に述べたような一連の教示動作を流れ図に
よって示したもので、ステップＳｔでラフな教示始点を
人力し、ステップｓ２に進んでコントローラ１０により
ロボットを教示始点に移動し、ステップＳ３でこの教示
始点からロボットを＋Ｚ方向に所定の１ピッチ歩道移動
させる。しかしてここで、ステップＳ４により力覚セン
サ２からのＺ方向の力検知信号値が所定のしきい値を越
えたか否かを判断し、越えていなければ越えるまでステ
ップＳ３およびステップＳ４を繰返し、越えたと判断し
たならばステップＳ５に進んで、その越えた時点での２
座標をＲＡＭＩＩに記憶する。

かくして、次はステップＳ６に進み、ロボットを＋Ｘ方
向に１ピッチ歩進穆動させ、ステップＳ７で力覚センサ
２からのＸ方向の力検知信号値が所定のしきい値を越え
たか否かを判断し、越えていないと判断したならばステ
ップｓ６および　−３７を繰返し、越えたと判断したな
らばステップＳ８に進みそ（７）Ｘ座標（Ｘｌ）をＲＡ
ＭＩＩに記憶し、引続いてステップＳ９で−Ｘ方向に１
ピッチ歩進移動させ、ここで力覚センサ２からのＸ方向
の力検知信号値が所定のしきい値を越えたか否かを判断
し、越えていなければステップＳ９およびＳＩＯを繰返
し、ステップＳ１０で所定のしきい値を越えたならばス
テップＳｌｌに進み、そのＸ座標（Ｘ２）をＲＡＭＩＩ
に記憶する。

ついでステップＳ１２においてＲＡＭＩＩに記憶された
座標Ｘ□とｘ２とからそのＸ座標の中心座標ｘ３を求め
、座標ｘ３をＲＡＭＩＩに格納し、更にステップＳ１４
に進んで、ロボットを座標ｘ３に移動する。次に、ロボ
ットをこの座標ｘ３からステップＳ１５で＋Ｙ軸方向に
１ピツチ移動し、ステップＳ１６で力覚センサのＹ方向
の力検知信号値がしきい値を越えたか否かを判断する。

かくして、ここでも所定のし籾い値を越えるまで歩進移
動が繰返され、しきい値を越えたと判断したならば、ス
テップＳ１７でＹ座標（Ｙｌ）をＲＡＭＩＩに記憶し、
ステップ３１８でロボットを−Ｙ軸方向に１ピツチ移動
させる。

ついでステップＳ１９で力覚センサからのＹ方向の力検
知信号値が所定のしきい値を越えたか否かを判断し、越
えるまでは同様の歩道移動が繰返され、しきい値を越え
たと判断したならばステップＳ２０に進み、Ｙ座標（Ｙ
２）をＲＡＭＩＩに記憶する。かくして、ステップＳ２
１においてＲＡＭＩＩに記憶された座標Ｙ１およびＹ２
からその中心座標Ｙ３を演算し、ステップＳ２２に進ん
で座標Ｙ３をＲＡＭＩＩに格納し、以上の手順により、
教示点の座標（Ｘ３．Ｙ３．Ｚ３）を求めることができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、複数軸方向
の個々の方向についてフィンガー部をメＩ移動させると
共に力覚センサからの力検知出力の変化の有無を判断し
、その検知出力の変化の有無に基づいて教示点の複数軸
方向の位置座標を求めるようにしたので、ロボットの教
示作業を目視等の感辷頼らず一つの手順に従って実施す
ることができ、ワークと組付孔とのクリアランスが少な
いような場合にあってもロボットにより正確に作業を実
施することが可能となり、安全性向上と共に作業時間の
短縮等生産性の向上に著しく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ロボットの教示方法を実施するための装
置の構成の一例を示す模式図、第２図はそのＺ方向の教
示動作の説明図、第３図はそのＸ、Ｙ方向の教示動作の
説明図、 第４図および第５図はロボットをＺ方向およびＸ方向（
Ｙ方向）にそれぞれ歩道移動させたときに力覚センサか
ら得られる力検知出力の一例をグラフ的に示す図、 第６Ａ図および第６Ｂ図は本発明にかかる教示方法によ
りワークの工大組込動作を実施する場合の動作手順を示
す説明図、 第７図は本発明教示方法による教示動作の手順を示す流
れ図である。 １・・・アーム部、 ２・・・力覚センサ、 ３・・・フィンガー部、 ４・・・部材、 ５・・・孔、 ６・・・ワーク、 ９・・・ｃｐｕ。 １０・・・ロボットコントローラ、 １１・・・ＲＡＭ。 １２・・・ＲＯＭ。 第１図 第３図 第６Ａ図　　　　　第６Ｂ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 力覚センサを介して取付けられたフィンガー部により該
   フィンガー部に把持された被教示体の対象体に対する教
   示点を求めるにあたり、 複数軸方向の個々の方向に対し前記フィンガー部を移動
   させて前記力覚センサからの前記対象体に対する検知出
   力の変化の有無を判断し、当該検知出力の変化の有無に
   基づいて前記教示点の前記複数軸方向の位置座標を求め
   ることを特徴とするロボットの教示方法。