TW202325506A - 教示裝置、控制裝置及機械系統 - Google Patents

Abstract

本發明之教示裝置具備教示部，該教示部使用力檢測器，將對於機械之力控制命令之力參數、與進行力控制之上述機械之動作軌道建立關聯而同時進行教示。

Description

教示裝置、控制裝置及機械系統

本發明關於一種機械之教示技術，尤其關於一種便於進行力控制之教示之教示裝置、控制裝置及機械系統。

為了直覺地製作包含機器人、機床等之機械之動作程式，提案有一種將表示對於機械之控制命令之圖標進行排列而製作動作程式之基於圖標之編程。另一方面，基於自包含力感測器、力矩感測器等力檢測器之檢測資訊求出之作用於機械之控制點之力，進行力控制之技術廣為人知。於力控制命令之教示中，必須教示機械之動作軌道、機械接近作業對象物之速度、施加於作業對象物之力之大小與作用方向、機械之移動速度、機械之姿勢等多個參數。

作為機械之動作軌道之教示方法，眾所周知有以下者：由教示操作盤或教示器等一面實際移動機械，一面記錄及再生機械之動作軌道而教示之再現教示、或教示者一面直接移動安裝於機械之控制對象部位或控制對象部位附近之手柄等，一面記錄機械之動作軌道而教示之直接教示等線上教示，或者，於由電腦裝置產生之假想空間上一面移動機械模型一面記錄機械之動作軌道而教示之線下教示等。

作為力控制之教示方法，眾所周知以下方法，即，指定接近包含工件、工具等之作業對象物之速度、施加於作業對象物之力之大小與作用方向、機械之移動速度等各種參數而教示。然而，於力控制命令之教示中，會產生如下問題。(1)力控制中，因構成機械之動作軌道之教示點變多，故調整各教示點處之機械之位置或姿勢較為繁瑣。又，(2)力控制命令必須教示機械接近作業對象物之速度、施加於作業對象物之力之大小與作用方向、機械之移動速度、機械之姿勢多個參數，因此若教示者缺乏參數知識(尤其於初學者之情形)，則教示變得困難，教示花費工夫。

再者，(3)力控制命令之參數並非可直覺教示者，於設定施加於作業對象物之力之大小與作用方向時，亦需要座標系等之知識，易用性較差。此外，(4)於調整教示之力控制命令之參數時，因將調整後之參數應用於所有教示點，而無法按每個教示點靈活地調整力之大小與作用方向。作為與本申請相關之背景技術，例如後述之文獻為人所知。

於專利文獻1記載有藉由直接教示對機械之動作軌道進行教示，於再現過程中藉由按下教示開關而中斷再現，對中斷後之軌道進行再教示。

於專利文獻2記載有設置於機器人之前端部之力控制按壓裝置具備移動機構部，設定力控制按壓裝置之按壓方向。又，記載有力控制按壓裝置設置有力感測器，測量作用於工具與工件之間之力。

於專利文獻3記載有一種基於力感測器之輸出信號對機器人進行直接教示之教示方法，僅於教示開關接通之期間，根據施加於力感測器之操作者之操作力，使手移動而獲得良好之操作感，且提高定位精度。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2004-049731號公報 [專利文獻2]日本專利特開2018-118340號公報 [專利文獻3]日本專利特開昭59-157715號公報

[發明所欲解決之問題]

本發明鑑於先前之問題點，目的在於提供一種易於力控制之教示之技術。 [解決問題之技術手段]

本發明之一態樣提供一種具備教示部之教示裝置，該教示部使用力檢測器，將對於機械之力控制命令之力參數、與進行力控制之機械之動作軌道建立關聯而同時進行教示。 本發明之其他態樣提供一種控制裝置，該控制裝置具備：教示部，其使用力檢測器，將對於機械之力控制命令之力參數、與進行力控制之機械之動作軌道建立關聯而同時進行教示；程式產生部，其基於力控制命令產生機械之動作程式；及控制部，其依照動作程式使機械動作，對機械進行力控制。 本發明之另一態樣提供一種機械系統，該機械系統具備：機械，其具備力檢測器；教示部，其使用力檢測器，將對於機械之力控制命令之力參數、與進行力控制之機械之動作軌道建立關聯而同時進行教示；程式產生部，其基於力控制命令產生機械之動作程式；及控制部，其依照動作程式使機械動作，對機械進行力控制。 [發明之效果]

根據本發明之一態樣，因使用力檢測器，將力控制命令之力參數、與進行力控制之機械之動作軌道建立關聯而同時進行教示，故可容易且效率良好地教示力參數，易於進行力控制之教示。又，與先前相比，可縮短系統之啟動時間。

以下，參照隨附圖式詳細說明本發明之實施形態。於各圖式中，對同一或類似之構成要件附註同一或類似之符號。又，以下記載之實施形態並非限定於申請專利範圍中記載之發明之技術性範圍及用語之意義者。於本說明書中，用語「力參數」包含施加於作業對象物之力之大小與作用方向，用語「動作軌道」至少包含教示點之位置。又，於本說明書中，用語「畫面」意指一個以上之顯示裝置之螢幕之全部或一部分區域，用語「視窗」意指畫面之一部分區域。

以下，對第一實施形態之機械系統1進行說明。圖1係第一實施形態之機械系統1之構成圖。機械系統1具備機械2、控制機械2之動作之控制裝置3、及教示機械2之動作之教示裝置4。

機械2由多關節機器人構成，但不限定於此，於其他實施形態中，有時亦由單關節機器人、並聯型機器人、雙腕機器人等其他工業用機器人構成。又，於另一實施形態中，機械2有時不由工業用機器人構成，而由人形機器人等其他形態之機器人構成。或，於進而另一實施形態中，機械2有時不由機器人構成，而由機床、建設機械、農業機械等其他工業機械，或車輛、飛機、火箭等其他形態之機械構成。

機械2具備相互連結之一根以上之連桿10～16。連桿11～16由分別繞軸線J1～J6轉動之轉動連桿構成，但不限定於此，於其他實施形態中，有時亦由沿軸線J1～J6直動之直動連桿構成。第零連桿10係例如固定於特定位置之基座，第一連桿11係例如可繞第一軸線J1相對於第零連桿10旋轉地受支持之回轉主體。第二連桿12係例如可繞正交於第一軸線J1之第二軸線J2相對於第一連桿11旋轉地受支持之上臂，第三連桿13係例如可繞平行於第二軸線J2之第三軸線J3相對於第二連桿12旋轉地受支持之前臂。

第四連桿14～第六連桿16係安裝於第三連桿13之三軸手腕。第四連桿14係例如可繞正交於第三軸線J3之第四軸線J4相對於第三連桿13旋轉地受支持之第一手腕要件，第五連桿15係例如可繞正交於第四軸線J4之第五軸線J5相對於第四連桿14旋轉地受支持之第二手腕要件，第六連桿16係例如可繞正交於第五軸線J5之第六軸線J6相對於第五連桿15旋轉地受支持之第三手腕要件。

雖非必須，但機械2可具備視覺感測器17，該視覺感測器17取得包含工件或工具之作業對象物W存在之作業空間之圖像。視覺感測器17由二維相機構成，但不限定於此，於其他實施形態中，有時亦由三維相機構成。控制裝置3或教示裝置4有時亦自視覺感測器17之檢測資訊求出作業對象物W之加工結果、機械2之位置及姿勢等之參數。

機械2進而具備安裝於機械2之控制點P附近(於本例中為手腕與工具19之間)之力檢測器18。力檢測器18由檢測三軸方向之力及繞三軸之力矩之力感測器構成，但不限定於此，於其他實施形態中，亦可由檢測至少一軸以上之力之力感測器構成。或，於另一實施形態中，力檢測器18並非由安裝於手腕之力感測器構成，有時亦由設置於第一連桿11～第六連桿16之連結部之一個以上之力矩感測器構成。力矩感測器檢測作用於第一連桿11～第六連桿16之力矩。控制裝置3或教示裝置4自力檢測器18之檢測資訊求出施加於作業對象物W之力之大小與作用方向(即力參數)。

機械2進而具備安裝於機械2之前端之工具19。於本實施形態中，工具19由進行作業對象物W之除毛刺之除毛刺工具構成，但不限定於此，於其他實施形態中，有時亦由手工具、焊接工具、螺紋緊固工具、切削工具、研磨工具、折邊加工工具等其他形態之工具構成。本實施形態之機械2沿作業對象物W之加工線L按壓除毛刺工具進行除毛刺作業，但不限定於此，於其他實施形態中，有時亦進行將由手工具保持之作業對象物W按壓於除毛刺工具或研磨工具等工具而進行除毛刺之除毛刺作業、或將由手工具保持之凸狀工件嵌合於凹狀工件之嵌合作業、或將由手工具保持之第一工件面對準第二工件之面合對準業、或將由用手工具保持之第一齒輪相位對準於第二齒輪之相位對準作業、或將由手工具保持之外螺紋緊固於內螺紋之螺紋緊固作業等。

機械2具備驅動連桿11～16之一個以上之致動器20、與檢測致動器20之動作之一個以上之動作檢測器21(參照圖2)。致動器20設置於連桿11～16之連結部附近。致動器20由包含電動機、減速機等之電氣式致動器構成，但不限定於此，於其他實施形態中，有時亦由油壓式、氣壓式等其他形態之致動器構成。動作檢測器21由編碼器構成，但不限定於此，於其他實施形態中，有時亦由解算器、霍爾感測器等其他形態之動作檢測器構成。控制裝置3或教示裝置4有時亦自動作檢測器21之檢測資訊，求出機械2之位置及姿勢、機械2之移動速度、接近作業對象物W之速度等之參數。

控制裝置3具備可程式化邏輯控制器(PLC：Programmable Logic Controller)等，但不限定於此，於其他實施形態中，有時亦由具備以匯流排相互連接之處理器、記憶體、輸入輸出介面等之其他形態之電腦構成。控制裝置3進而具備驅動致動器20之驅動電路，但不限定於此，於其他實施形態中，機械2有時亦具備驅動致動器20之驅動電路。控制裝置3驅動致動器20而控制機械2。控制裝置3自動作檢測器21及力檢測器18接收各個檢測資訊，教示裝置4自控制裝置3接收動作檢測器21及力檢測器18之各個檢測資訊，但不限定於此，於其他實施形態中，教示裝置4有時亦自動作檢測器21及力檢測器18直接接收各個檢測資訊。

控制裝置3可設定世界座標系、機械座標系、凸緣座標系、工具座標系、相機座標系、使用者座標系等各種座標系。該等座標系例如由正交座標系構成。為了便於說明起見，控制裝置3設定有機械座標系C1、工具座標系C2、使用者座標系C3。機械座標系C1固定於機械2之基準位置，例如基座，工具座標系C2固定於工具19之基準位置，例如工具中心點(TCP：Tool Center Point)，使用者座標系C3固定於任意位置，例如作業對象物W之基準位置。

控制裝置3將機械2之控制點P設定為工具座標系C2之原點(即工具中心點：TCP)。因此，機械2之控制對象部位(於本例中為工具)之位置及姿勢(以下稱為機械2之位置及姿勢)表示為機械座標系C1中之工具座標系C2之位置及姿勢。於其他實施形態中，機械2之位置及姿勢有時亦表示為機器座標系C1中之凸緣座標系之位置及姿勢，或者，有時亦表示為使用者座標系C3中之工具座標系C2或凸緣座標系之位置及姿勢。控制裝置3依照由教示裝置4製作之動作程式控制機械2之動作。

動作程式包含使機械2之控制點P移動至構成機械2之動作軌道T之教示點之移動命令、控制施加於作業對象物W之力之力控制命令、使機械2執行特定動作模式(碼垛、卸垛等)之應用程式命令、以特定條件使控制命令分支之條件分支命令、以特定條件使特定控制命令循環之循環命令等各種控制命令。

教示裝置4由以有線或無線連接於控制裝置3之攜帶型教示器構成，但不限定於此，於其他實施形態中，有時亦由包含直接組裝於控制裝置3之教示操作盤、平板、個人電腦等之其他電腦裝置等其他形態之裝置構成。教示裝置4具備由匯流排相互連接之處理器、記憶體、輸入輸出介面、使用者介面等。使用者介面由觸控面板、顯示器等之顯示裝置、或鍵盤、按鈕、開關等之輸入裝置構成。教示裝置4經由有線或無線連接於控制裝置3。

教示裝置4具備製作機械2之動作程式之程式製作軟體。程式製作軟體由將表示機械2之控制命令之圖標進行排列而製作動作程式之基於圖標之程式製作軟體構成，但不限定於此，於其他實施形態中，有時亦由將表示機械2之控制命令之文本進行排列而製作動作程式之基於文本之程式製作軟體構成。教示裝置4將製作出之動作程式送出至控制裝置3。

於如上般構成之機械系統1中，控制裝置3依照動作程式使機械2動作而對機械2進行力控制，機械2使用工具19進行例如作業對象物W之除毛刺作業。於力控制命令之教示中，必須教示機械2之動作軌道T、機械2接近作業對象物W之速度、施加於作業對象物之力之大小與作用方向、機械2之移動速度、機械2之姿勢等多個參數。

作為機械2之動作軌道T之教示方法，有由教示操作盤或教示器等教示裝置4一面實際移動機械2一面記錄及再生機械2之動作軌道而教示之再現教示、或教示者一面直接移動安裝於機械2之控制對象部位或控制對象部位附近之手柄等一面記錄機械2之動作軌道而教示之直接教示等線上教示，或於由教示裝置4產生之假想空間上一面移動機械2之模型一面記錄機械2之動作軌道而教示之線下教示等。

作為力控制之教示方法，有指定接近作業對象物W之速度、施加於作業對象物W之力之大小與作用方向、機械之移動速度等各種參數而教示之方法，但會產生如下問題。(1)於力控制期間，因構成機械2之動作軌道T之教示點變多，故調整各教示點處之機械2之位置或姿勢較為繁瑣。又，(2)因力控制命令需要教示機械接近作業對象物之速度、施加於作業對象物之力之大小與作用方向、機械之移動速度、機械之姿勢等多個參數，故若教示者缺乏參數知識(尤其於初學者之情形)，則教示變得困難，教示花費工夫。

再者，(3)力控制命令之參數並非可直覺教示者，於設定施加於作業對象物之力之大小與力之作用方向時，亦需要座標系等之知識，易用性較差。此外，(4)於調整教示之力控制命令之參數時，因調整後之參數應用於所有教示點，故無法按每個教示點靈活地調整力之大小與作用方向。

因此，於第一實施形態中，使用力檢測器18，將對於機械2之力控制命令之力參數、與進行力控制之機械2之動作軌道建立關聯而同時進行教示。本教示藉由直接教示或再現教示，將力參數與動作軌道T建立關聯並記錄而進行。又，亦可同時教示力參數與動作軌道以外之另外參數(機械2接近作業對象物W之速度、機械2之移動速度、機械2之姿勢等)。

以下，對第一實施形態之機械系統1之功能塊進行說明。圖2係第一實施形態之機械系統1之功能方塊圖。教示裝置4具備使用者介面(UI：User Interface)部40、記憶部45及通信控制部48。UI部40由觸控面板、顯示器、鍵盤、按鈕、開關等硬體構成。記憶部45由RAM(random access memory：隨機存取記憶體)、ROM(read only memory：唯讀記憶體)、SSD(solid state drive：固態驅動器)等記憶體構成。通信控制部48由半導體積體電路等硬體構成。

教示裝置4進而具備命令選擇部41、程式編輯部42及命令編輯部43。雖非必須，但教示裝置4亦可進而具備模擬產生部46、機械操作部44及程式產生部47。該等「～部」由構成程式製作軟體之一個以上之程式或程式部分構成。程式製作軟體由PLC(programmable logic controller)、CPU(central processing unit：中央處理單元)、MPU(micro processing unit：微處理單元)等處理器讀取並執行。

UI部40進行各種資訊之顯示及輸入。命令選擇部41基於由UI部40輸入之操作資訊選擇各種控制命令。程式編輯部42基於由UI部40輸入之操作資訊，按時間序列排列控制命令，編輯機械2之動作程式。命令編輯部43基於由UI部40輸入之操作資訊編輯各個控制命令。

模擬產生部46於假想空間上配置機械2之模型，產生機械2之動作之模擬。模擬產生部46有時亦產生機械2之動作軌道或各種座標軸。機械操作部44基於由UI部40輸入之操作資訊，操作移動配置於假想空間上之機械2之模型。有時亦由機械操作部44產生機械2之動作軌道。

記憶部45記憶動作程式或參數等各種資訊。程式產生部47將編輯後之動作程式變換為來源代碼、目標代碼(機械語)、中間代碼、位元組代碼等，產生動作程式。程式產生部47於線上或線下執行產生之動作程式。通信控制部48於機械2或控制裝置3之間，對動作程式、控制命令、參數、力檢測器18及動作檢測器21之檢測資訊等各種資訊進行通信控制。

控制裝置3具備機械操作部30及控制部31。機械操作部30由教示操作盤構成，具備操作機械2之移動按鈕、姿勢變更按鈕等。控制部31由可由PLC或其他處理器執行之程式或程式部分構成。機械操作部30基於操作資訊操作機械2，使機械2實際移動。控制部31依照動作程式、控制命令、操作資訊等，驅動控制致動器20而使機械2移動。

機械2具備一個以上之致動器20、一個以上之動作檢測器21及一個以上之力檢測器18。致動器20依照控制部31之動作指令(位置指令、速度指令及電流指令)，驅動機械2之連桿11～16。動作檢測器21檢測致動器20之動作(位置、速度及加速度)。力檢測器18檢測作用於機械2之前端部之力，但不限定於此，於其他實施形態中，檢測作用於連桿11～16之力矩。

作為力控制命令之編輯功能，命令編輯部43具備登錄部43a、教示部43b、測試執行部43c及調整部43d。登錄部43a、教示部43b、測試執行部43c及調整部43d由構成程式製作軟體之一個以上之程式或程式部分構成。

登錄部43a將力控制命令之力參數與機械2之動作軌道T以外之另外參數作為初始值事先登錄。作為另外之參數，包含機械2接近作業對象物W之速度、機械2之移動速度、機械2之姿勢等。

教示部43b使用力檢測器18，將力控制命令之力參數、與進行力控制之機械2之動作軌道T建立關聯而同時進行教示。教示部43b具備開始記錄教示之教示開始命令、與結束記錄教示之教示結束命令。當教示部43b開始記錄教示時，藉由直接教示或再現教示而開始力參數、動作軌道T、除該等以外之其他參數之記錄。當教示部43b結束教示之記錄時，結束力參數、動作軌道T、除該等以外之其他參數之記錄。

於以直接教示進行教示之情形時，於教示者直接移動安裝於機械2之控制對象部位或控制對象部位附近之手柄等，將工具19按壓於作業對象物W而移動之期間，教示部43b自控制裝置3或機械2取得力檢測器18之檢測資訊，自檢測資訊求出施加於作業對象物W之力之大小與作用方向，根據機械2之當前位置與力之作用方向求出機械2之動作軌道T，且將力參數與動作軌道T建立關聯並記錄於記憶部45。

或，雖與本申請案之主旨不同，但機械2之動作軌道T亦可使用動作檢測器21或視覺感測器17求出。即，教示部43b亦可基於順向運動學自動作檢測器21之檢測資訊求出機械2之動作軌道T，或自映現出相對位置已知之三點以上之基準點之視覺感測器17之檢測資訊，幾何性求出機械2之動作軌道T。

於藉由再現教示進行教示之情形時，於教示者以控制裝置3之機械操作部30實際移動機械2，將工具19按壓於作業對象物W並移動之期間，教示部43b自控制裝置3或機械2取得力檢測器18之檢測資訊，自檢測資訊求出施加於作業對象物W之力之大小與作用方向，根據機械2之當前位置與力之作用方向求出機械2之動作軌道T，且將力參數與動作軌道T建立關聯並記錄於記憶部45。

或，雖與本申請案之主旨不同，但機械2之動作軌道T可根據機械操作部30對機械2之實際移動量求出，或，亦可根據機械操作部44對機械2模型之移動量求出。

如以上，因教示部43b使用力檢測器18，將力控制命令之力參數、與進行力控制之機械2之動作軌道T建立關聯而同時進行教示，故即使為教示點容易變多之力控制命令，亦易於教示。尤其，於藉由直接教示進行教示之情形時，可直覺地教示力參數與動作軌道T，教示者無需座標系等知識，從而減輕教示之工夫。

教示部43b按構成動作軌道T之每個教示點、或構成動作軌道T之每個特定動作區間、或動作中之每個特定時間間隔，將力參數與動作軌道T建立關聯並記錄。於按每個教示點將力參數與動作軌道T建立關聯之情形時，教示者可按每個教示點靈活地調整力參數。於按每個特定動作區間或每個特定時間間隔，將力參數與動作軌道T建立關聯之情形時，教示者可按每個特定動作區間或按每個特定時間間隔統一調整力參數。

教示部43b可基於由UI部40輸入之操作資訊，切換將力參數與動作軌道T建立關聯之間隔(每個教示點、或每個特定動作區間、或每個特定時間間隔)。藉由切換將力參數與動作軌道T建立關聯之間隔，可更靈活地調整力參數，提高力控制命令之教示之作業效率。

教示部43b可使用力檢測器18，同時教示力參數及動作軌道T以外之另外參數。另外參數包含機械2接近作業對象物W之速度、機械2之移動速度、機械2之姿勢等。另外參數藉由直接教示或再現教示同時進行教示。藉由同時教示力參數及動作軌道T以外之另外參數，更易於教示力控制命令。

或，雖與本申請案之主旨不同，但於直接教示之情形時，亦可使用動作檢測器21或視覺感測器17教示機械2之接近速度、機械2之移動速度、機械2之姿勢等之另外參數。又，於再現教示之情形時，亦可根據機械操作部30對機械2之實際移動量、或機械操作部44對機械2之模型之移動量，求出機械2之接近速度、機械2之移動速度、機械2之姿勢等之另外參數。

測試執行部43c測試執行之力教示後控制命令。於線上或線下測試執行所教示之力控制命令。於線上測試執行之情形時，測試執行部43c經由通信控制部48向控制部31送出力控制命令，控制部31依照力控制命令驅動機械2之致動器20使機械2實際動作，對機械2進行力控制。教示者確認測試結果(加工結果、機械2之動作軌道T、週期時間等)，若測試結果無問題，則完成力控制命令之教示，若測試結果有問題，則調整力控制命令之教示。

於線下測試執行之情形時，測試執行部43c向模擬產生部46送出力控制命令，模擬產生部46依照力控制命令於假想空間上使機械2之模型動作，對機械2進行力控制。於線下之測試執行時，教示者無法確認加工結果，但可確認機械2之動作軌道、週期時間等。若測試結果無問題，則完成力控制命令之教示，若測試結果有問題，則調整力控制命令之教示。

調整部43d手動或自動調整需要調整之力參數、動作軌道及除該等以外之另外參數。於手動調整之情形時，調整部43d基於由UI部40輸入之操作資訊，按每個教示點、或每個特定動作區間、或每個特定時間間隔，手動調整各種參數。於自動調整之情形時，調整部43d藉由直接教示或再現教示，按每個教示點、或每個特定動作區間、或每個特定時間間隔，自動調整各種參數。

於以直接教示對一個教示點進行再教示之情形時，於控制部31使機械2之控制點P移動至特定教示點後，教示者直接移動安裝於機械2之控制對象部位或控制對象部位附近之手柄等，將工具19按壓於作業對象物W之期間，調整部43d自控制裝置3或機械2取得力檢測器18之檢測資訊，記錄自檢測資訊求出之力參數，藉此進行再教示。

於以直接教示對構成特定動作區間或特定時間間隔之複數個教示點進行再教示之情形時，於控制部31使機械2之控制點P移動至複數個教示點中之開始點後，教示者直接移動安裝於機械2之控制對象部位或控制對象部位附近之手柄等，將工具19按壓於作業對象物W並移動之期間，教示部43b自控制裝置3或機械2取得力檢測器18之檢測資訊，記錄自檢測資訊求出之力參數、動作軌道T、除此以外之另外參數等，藉此進行再教示。另，亦可使用動作檢測器21或視覺感測器17對動作軌道T及另外參數進行再教示。

於以再現教示對一個教示點進行再教示之情形時，於控制部31使機械2之控制點P移動至特定教示點後，教示者以機械操作部30實際移動機械2，將工具19按壓於作業對象物W之期間，調整部43d自控制裝置3或機械2取得力檢測器18之檢測資訊，記錄自檢測資訊求出之力參數，藉此進行再教示。

於以再現教示對構成特定動作區間或特定時間間隔之複數個教示點進行再教示之情形時，於控制部31使機械2之控制點P移動至複數個教示點中之開始點後，教示者以機械操作部30實際移動機械2，將工具19按壓於作業對象物W並移動之期間，調𢿋部43d自控制裝置3或機械2取得力檢測器18之檢測資訊，記錄自檢測資訊求出之力參數、動作軌道T、除此以外之另外參數等，藉此進行再教示。另，亦可使用機械操作部30或機械操作部44之移動量，對機械2之動作軌道T及另外參數進行再教示。

測試執行部43c再次測試執行調整後之力控制命令。於線上或線下測試執行調整後之力控制命令。教示者確認測試結果(加工結果、機械2之動作軌道T、週期時間等)，若測試結果無問題則完成力控制命令之教示，若於測試結果有問題則再調整力控制命令之教示。

於力控制之教示完成後，程式產生部47基於所教示之力控制命令產生機械2之動作程式。程式產生部47將產生之動作程式送出至控制部31，控制部31依照動作程式使機械2動作，對機械2進行力控制。

以下，對力控制之教示方法與程式製作畫面之一例進行說明。圖3係說明對力控制之教示方法之一例之說明圖，圖4～圖6顯示力控制之程式製作畫面5之一例。另，圖6係將圖5之程式製作畫面5之一部分縮小且一部分放大之圖，當留意圖6中省略圖5之程式製作畫面5中記載之文字之一部分。於本例中，如圖3所示，假定教示者O使用力檢測器18，藉由直接教示，同時教示力控制命令之力參數、機械2之動作軌道、及除該等以外之另外參數。

教示者O於教示裝置4啟動製作機械2之動作程式之程式製作軟體。如圖4所示，程式製作軟體於UI部40顯示程式製作畫面5。程式製作畫面5具備命令選擇視窗52、程式編輯視窗51及命令編輯視窗54。命令選擇視窗52雖未圖示，但藉由命令選擇部41顯示於程式製作畫面5。程式編輯視窗51藉由程式編輯部42顯示於程式製作畫面5。命令編輯視窗54藉由命令編輯部43顯示於程式製作畫面5。

雖非必須，但程式製作畫面5可具備模擬視窗50、機械操作視窗56及程式執行視窗80。模擬視窗50藉由模擬產生部46顯示於程式製作畫面5。機械操作視窗56雖未圖示，但藉由機械操作部44顯示於程式製作畫面5。程式執行視窗80雖未圖示，但藉由程式產生部47顯示於程式製作畫面5。

命令選擇視窗52顯示可選擇之各種控制命令。教示者O於命令選擇視窗52自各種控制命令中選擇表示力控制命令之圖標53，並將圖標53配置於程式編輯視窗51。於其他實施例中，教示者O可於命令選擇視窗52自各種控制命令中選擇表示力控制命令之文本，並將文本配置於程式編輯視窗51。

程式編輯視窗51顯示可編輯各種控制命令之配置之動作程式。教示者O於程式編輯視窗51選擇表示力控制命令之圖標53，顯示命令編輯視窗54。於其他實施例中，教示者O可於程式編輯視窗51選擇表示力控制命令之文本，並顯示於命令編輯視窗54。

命令編輯視窗54包含程式編輯視窗51中選擇之控制命令之各種編輯功能。命令編輯視窗54中，作為力控制命令之編輯功能，顯示教示功能、測試執行功能及教示調整功能。又，命令編輯視窗54中，作為力控制命令之編輯功能，亦可顯示登錄功能。教示功能藉由教示部43b顯示於命令編輯視窗54。測試執行功能藉由測試執行部43c顯示於命令編輯視窗54。教示調整功能藉由調整部43d顯示於命令編輯視窗54。登錄功能藉由登錄部43a顯示於命令編輯視窗54。

教示功能具備進行力控制命令之教示之開始或結束的教示按鈕55。教示按鈕55包含開始記錄教示之教示開始按鈕55a、與結束記錄教示之教示結束按鈕55b。於以直接教示進行教示之情形時，於教示者O按下教示開始按鈕55a後，如圖3所示，握持機械2之手腕，將工具19按壓於作業對象物W並移動。於以再現教示進行教示之情形時，教示者O如圖2所示，以機械操作部30操作機械2，將工具19按壓於作業對象物W並移動。

於機械2移動之期間，取得力檢測器18之檢測資訊，將力控制命令之力參數與機械2之動作軌道建立關聯並同時記錄。又，亦可同時記錄力參數與動作軌道以外之另外參數(機械2接近作業對象物W之速度、機械2之移動速度、機械2之姿勢等)。教示者O按下教示結束按鈕55b，結束力控制命令之教示。

測試執行功能具備測試所教示之力控制命令之測試執行按鈕57。教示者O按下測試執行按鈕57，測試執行所教示之力控制命令。於線上測試執行之情形時，控制裝置3依照力控制命令使機械2實際動作，對機械2進行力控制。教示者O確認測試結果(加工結果、機械2之動作軌道、週期時間等)。

於線下測試執行之情形時，模擬產生部46依照力控制命令，於模擬視窗50之假想空間上使機械2之模型動作，對機械2之模型進行力控制。雖教示者O無法確認加工結果，但可確認機械2之動作軌道、週期時間等。雖非必須，但模擬視窗50有時亦顯示機械2之動作軌道、構成動作軌道之教示點、各種座標系、作業對象物W等。

教示調整功能具備選擇力控制命令之教示完成之教示完成選項按鈕58、與選擇力控制命令之教示調整之教示調整選項按鈕59。若力控制命令之測試結果無問題，則教示者O選擇教示完成選項按鈕58，完成力控制命令之教示。另一方面，若力控制命令之測試結果有問題，則教示者O選擇教示調整選項按鈕59，調整力控制命令之教示。

如圖5所示，教示調整功能具備包含所教示之力控制命令之軌道歷程之軌道歷程表60、與將軌道歷程表60之軌道歷程滾動之軌道歷程滾動條61。當教示者O選擇教示調整選項按鈕59時，軌道歷程表60顯示於命令編輯視窗54。軌道歷程表60包含教示點序號、教示點中之機械2之位置及姿勢(XYZ係相當於機械2之位置之各座標軸之座標值，WPR係相當於機械2之姿勢之繞各座標軸之旋轉量)、施加於作業對象物W之力之大小(牛頓(N))、及施加於作業對象物W之力之作用方向(特定座標軸之正方向或負方向)。另，軌道歷程表60亦可按每個教示點包含機械2接近作業對象物W之速度、機械2之移動速度等另外參數，或雖未圖示，但登錄功能亦可具備另外參數登錄視窗，於另外參數登錄視窗事先登錄另外參數之初始值。

雖力之大小與作用方向按每個教示點與動作軌道建立關聯，但軌道歷程表60亦可按每個特定動作區間或按每個特定時間間隔，將力參數與動作軌道建立關聯。又，教示功能亦可具備切換將力參數與動作軌道建立關聯之間隔之複數個間隔選項按鈕。因力控制命令之教示點有變多之傾向，故教示者O於軌道歷程滾動條61滑動閱覽軌道歷程，自軌道歷程表60選擇需要調整之一個以上之教示點。雖未圖示，但教示者O可藉由選擇特定動作區間或特定時間間隔，而選擇一個以上之教示點。

選擇之教示點之參數之文字顏色或背景顏色於軌道歷程表60中強調顯示。教示者O手動或自動調整選擇之一個以上之教示點中機械2之位置及姿勢、力之大小及作用方向等各種參數。

教示調整功能具備選擇教示點之教示點選擇清單62、手動調整力之大小之力調整框63、及手動調整力之作用方向之作用方向調整框64。又，教示調整功能中，雖未圖示，但亦可具備手動調整接近作業對象物W之速度之接近速度調整框、與手動調整機械2之移動速度之移動速度調整框。當教示者O於軌道歷程表60選擇需要調整之一個以上之教示點時，選擇之一個以上之教示點處之力之大小與作用方向分別顯示於力調整框63及作用方向調整框64。教示者O於力調整框63及作用方向調整框64分別手動調整力之大小與作用方向，藉此進行再教示。

教示調整功能如圖6所示具備位置姿勢調整框顯示按鈕67，該位置姿勢調整框顯示按鈕67顯示手動調整機械2之位置及姿勢之位置姿勢調整框70。當教示者O於軌道歷程表60選擇需要調整之一個以上之教示點時，顯示位置姿勢調整框顯示按鈕67。當教示者O按下位置姿勢調整框顯示按鈕67時，於位置姿勢調整框70顯示選擇之一個以上之教示點處之機械2之位置及姿勢。教示者O於位置姿勢調整框70分別手動調整機械2之位置及姿勢。

雖非必須，但教示調整功能可具備分別選擇使用者座標系或工具座標系之序號之座標系選擇框68、69。教示者O於座標系選擇框68、69選擇期望之使用者座標系或期望之工具座標系。

教示調整功能可具備自動調整按鈕65，該自動調整按鈕65自動調整選擇之一個以上之教示點處之力之大小與作用方向、機械2之位置及姿勢、除該等以外之另外參數等。自動調整藉由直接教示或再現教示執行。

於以直接教示對選擇之一個教示點進行再教示之情形時，於教示者O按下自動調整按鈕65，使機械2之控制點P移動至選擇之教示點後，教示者O握持機械2之手腕將工具19按壓於作業對象物W之期間，取得力檢測器18之檢測資訊，記錄自檢測資訊求出之施加於作業對象物W之力之大小與作用方向，藉此進行再教示。再教示後之力之大小與作用方向分別反映於軌道歷程表60、力調整框63及作用方向調整框64。

於以直接教示對選擇之複數個教示點進行再教示之情形時，於教示者O按下自動調整按鈕65，使機械2之控制點P移動至選擇之複數個教示點中之開始點後，握持機械2之手腕將工具19按壓於作業對象物W並移動之期間，取得力檢測器18之檢測資訊，記錄自檢測資訊求出之力之大小與作用方向、機械2之動作軌道及除該等以外之另外參數，藉此進行再教示。另，亦可使用動作檢測器21或視覺感測器17對動作軌道及另外參數進行再教示。再教示後之力之大小與作用方向、動作軌道及除該等以外之另外參數分別反映於軌道歷程表60、力調整框63、作用方向調整框64及位置姿勢調整框70。

於以再現教示對選擇之一個教示點進行再教示之情形時，於教示者O按下自動調整按鈕65，使機械2之控制點P移動至選擇之教示點後，教示者O以控制裝置3之機械操作部30實際移動機械2，將工具19按壓於作業對象物W之期間，調整部43d取得力檢測器18之檢測資訊，記錄施加於作業對象物W之力之大小與作用方向，藉此進行再教示。再教示後之力之大小與作用方向分別反映於軌道歷程表60、力調整框63及作用方向調整框64。

於以再現教示對選擇之複數個教示點進行再教示之情形時，於教示者O按下自動調整按鈕65，使機械2之控制點P移動至選擇之複數個教示點中之開始點後，教示者O握持機械2之手腕將工具19按壓於作業對象物W並移動之期間，調整部43d取得力檢測器18之檢測資訊，記錄施加於作業對象物W之力之大小與作用方向、機械2之動作軌道及除該等以外之另外參數，藉此進行再教示。另，亦可使用機械操作部30或機械操作部44之移動量對動作軌道及另外參數進行再教示。機械操作部44中，雖未圖示，但操作模擬視窗50之機械2之模型之移動按鈕、姿勢變更按鈕等顯示於機械操作視窗56。再教示後之力之大小與作用方向、機械2之動作軌道及除該等以外之另外參數分別反映於軌道歷程表60、力調整框63、作用方向調整框64及位置姿勢調整框70。

教示調整功能可具備對一個以上之教示點輸入任意註解之註解輸入框66。教示者O於手動調整力控制命令之各種參數之情形時，可於註解輸入框66輸入「手動調整」等之註解，於自動調整之情形時，可於註解輸入框66輸入「自動調整」等之註解。藉此，可識別力控制命令之參數是手動調整還是自動調整。

教示者O調整力控制命令之各種參數後，按下測試執行按鈕57，再次測試執行調整後之力控制命令。於線上再次測試執行之情形時，控制裝置3依照力控制命令使機械2實際動作，對機械2進行力控制。教示者O確認測試結果(加工結果、機械2之動作軌道、週期時間等)。

於線下再次測試執行之情形時，模擬產生部46依照力控制命令，於模擬視窗50之假想空間上使機械2之模型動作，對機械2之模型進行力控制。雖教示者O無法確認加工結果，但可確認機械2之動作軌道、週期時間等。若力控制命令之測試結果無問題，則教示者O選擇教示完成選項按鈕58，完成力控制命令之教示。另一方面，若力控制命令之測試結果再次出現問題，則教示者O再次調整力控制命令之教示。

教示者O選擇教示完成選項按鈕58完成力控制命令之教示後，於程式執行視窗80產生動作程式並執行。動作程式之執行於線上或線下執行。於線上執行之情形時，控制裝置3依照產生之動作程式使機械2實際動作，對機械2進行力控制。於線下執行之情形時，模擬產生部46依照產生之動作程式，於模擬視窗50之假想空間上使機械2之模型動作，對機械2之模型進行力控制。

以下，對力控制之教示方法之一例進行說明。圖7係顯示力控制之教示方法之一例之流程圖。該流程圖藉由程式製作軟體安裝。程式編輯部42將與力控制命令對應之圖標53追加至程式編輯視窗51(步驟S10)。教示部43b使用力檢測器18，將力參數、動作軌道、除該等以外之另外參數等建立關聯而同時進行教示(步驟S11)。測試執行部43c測試執行所教示之力控制命令(步驟S12)。

教示者O確認測試結果，判定是否調整力控制命令之教示點(步驟S13)。於無需調整力控制命令之教示點之情形時(步驟S13之否(NO))，調整部43d完成力控制命令之教示(步驟S17)。於需要調整力控制命令之教示點之情形時(步驟S13之是(YES))，調整部43d手動或自動調整教示點(步驟S14)。

測試執行部43c再次測試執行調整後之力控制命令(步驟S15)。教示者O確認測試結果，判定力控制命令之教示點之調整是否完成(步驟S16)。於力控制命令之教示點之調整未完成之情形時(步驟S16之否)，重複進行力控制命令之教示點之調整(步驟S14)、及力控制命令之測試執行(步驟S15)。於力控制命令之教示點之調整完成之情形時(步驟S16之是)，調整部43d完成力控制命令之教示(步驟S17)。

以下，對第二實施形態之機械系統1之構成進行說明。圖8係第二實施形態之機械系統1之功能方塊圖。上述力控制之教示方法亦可不由於教示裝置4執行之程式製作軟體安裝，而由於控制裝置3執行之程式製作軟體實現安裝。於第二實施形態中，機械系統1不具備教示裝置4，控制裝置3兼備第一實施形態之教示裝置4之構成要件。控制裝置3代替第一實施形態之教示裝置4之通信控制部48而具備控制部31，但亦可具備通信控制部48。

根據以上各種實施形態，因使用力檢測器18，將力控制命令之力參數、與進行力控制之機械之動作軌道建立關聯而同時進行教示，故容易進行力控制之教示。

由上述處理器、驅動電路等執行之程式可記錄於電腦可讀之非暫時性記錄媒體，例如CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory：光碟-唯讀記憶體)等而提供，或，亦可經由有線或無線自WAN(Wide Area Network：廣域網路)或LAN(local area network：區域網路)上之伺服器裝置配送而提供。

於本說明書中雖已對各種實施形態進行說明，但本發明並非限定於上述實施形態者，應認識到可於申請專利範圍記載之範圍內進行各種變更。

1:機械系統 2:機械 3:控制裝置 4:教示裝置 5:程式製作畫面 10:連桿(基座) 11:連桿(回旋主體) 12:連桿(上臂) 13:連桿(前臂) 14～16:連桿(手腕要件) 17:視覺感測器 18:力檢測器 19:工具 20:致動器 21:動作檢測器 30:機械操作部 31:控制部 40:使用者介面部 41:命令選擇部 42:程式編輯部 43:命令編輯部 43a:登錄部 43b:教示部 43c:測試執行部 43d:調整部 44:機械操作部 45:記憶部 46:模擬產生部 47:程式產生部 48:通信控制部 50:模擬視窗 51:程式編輯視窗 52:命令選擇視窗 53:表示力控制命令之圖標 54:命令編輯視窗 55:教示按鈕 55a:教示開始按鈕 55b:教示結束按鈕 56:機械操作視窗 57:測試執行按鈕 58:教示完成選項按鈕 59:教示調整選項按鈕 60:軌道歷程表 61:軌道歷程滾動條 62:教示點選擇清單 63:力調整框 64:作用方向調整框 65:自動調整按鈕 66:註解輸入框 67:位置姿勢調整框顯示按鈕 68, 69:座標系選擇框 70:位置姿勢調整框 80:程式執行視窗 C1~C3:座標系 J1~J6:軸線 L:加工線 O:教示者 P:控制點 S10~S17:步驟 T:動作軌道 W:作業對象物

圖1係第一實施形態之機械系統之構成圖。 圖2係第一實施形態之機械系統之功能方塊圖。 圖3係說明力控制之教示方法之一例之說明圖。 圖4顯示力控制之程式製作畫面之一例。 圖5顯示力控制之程式製作畫面之一例。 圖6顯示力控制之程式製作畫面之一例。 圖7係顯示力控制之教示方法之一例之流程圖。 圖8係第二實施形態之機械系統之功能方塊圖。

1:機械系統

2:機械

3:控制裝置

4:教示裝置

18:力檢測器

20:致動器

21:動作檢測器

30:機械操作部

31:控制部

40:使用者介面部

41:命令選擇部

42:程式編輯部

43:命令編輯部

43a:登錄部

43b:教示部

43c:測試執行部

43d:調整部

44:機械操作部

45:記憶部

46:模擬產生部

47:程式產生部

48:通信控制部

Claims (14)

1. 一種教示裝置，其具備教示部，該教示部使用力檢測器，將對於機械之力控制命令之力參數、與進行力控制之上述機械之動作軌道建立關聯而同時進行教示。
2. 如請求項1之教示裝置，其中上述教示部藉由直接教示或再現教示，將上述力參數與上述動作軌道建立關聯並記錄。
3. 如請求項1或2之教示裝置，其中上述教示部同時教示上述力參數及上述動作軌道以外之另外參數。
4. 如請求項1至3中任一項之教示裝置，其進而具備測試上述力控制命令之測試執行部。
5. 如請求項1至4中任一項之教示裝置，其進而具備調整部，該調整部手動或自動調整上述力參數、上述動作軌道及除該等以外之另外參數中之至少一者。
6. 如請求項1至5中任一項之教示裝置，其進而具備登錄部，該登錄部將上述力參數及上述動作軌道以外之另外參數作為初始值事先登錄。
7. 如請求項1至6中任一項之教示裝置，其中上述教示部具備開始記錄教示之教示開始命令、與結束記錄教示之教示結束命令。
8. 如請求項1至7中任一項之教示裝置，其中上述教示部按構成上述動作軌道之每個教示點、或構成上述動作軌道之每個特定動作區間、或動作中之每個特定時間間隔，將上述力參數與上述動作軌道建立關聯並記錄。
9. 如請求項1至8中任一項之教示裝置，其中上述教示部切換將上述力參數與上述動作軌道建立關聯之間隔。
10. 如請求項1至9中任一項之教示裝置，其具備編輯上述力控制命令之命令編輯部，且上述命令編輯部具備上述教示部。
11. 如請求項1至10中任一項之教示裝置，其進而具備基於上述力控制命令產生上述機械之動作程式的程式產生部。
12. 如請求項1至11中任一項之教示裝置，其中上述力參數包含施加於作業對象物之力之大小與作用方向。
13. 一種控制裝置，其具備： 教示部，其使用力檢測器，將對於機械之力控制命令之力參數、與進行力控制之上述機械之動作軌道建立關聯而同時進行教示； 程式產生部，其基於上述力控制命令產生上述機械之動作程式；及 控制部，其依照上述動作程式使上述機械動作，對上述機械進行力控制。
14. 一種機械系統，其具備： 機械，其具備力檢測器； 教示部，其使用上述力檢測器，將對於上述機械之力控制命令之力參數、與進行力控制之上述機械之動作軌道建立關而同時進行教示； 程式產生部，其基於上述力控制命令產生上述機械之動作程式；及 控制部，其依照上述動作程式使上述機械動作，對上述機械進行力控制。