WO2024084544A1 - ロボット制御装置 - Google Patents

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WO2024084544A1
WO2024084544A1 PCT/JP2022/038549 JP2022038549W WO2024084544A1 WO 2024084544 A1 WO2024084544 A1 WO 2024084544A1 JP 2022038549 W JP2022038549 W JP 2022038549W WO 2024084544 A1 WO2024084544 A1 WO 2024084544A1
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WO
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robot
force control
sensitivity
control parameter
unit
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PCT/JP2022/038549
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English (en)
French (fr)
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万峰 傅
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Priority to JP2024551060A priority patent/JPWO2024084544A1/ja
Priority to DE112022007642.9T priority patent/DE112022007642T5/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
    • B25J9/1628—Program controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633—Program controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40032—Peg and hole insertion, mating and joining, remote center compliance

Definitions

  • This disclosure relates to a robot control device.
  • a known method of teaching a robot is lead-through teaching, in which an operator teaches the robot arm by directly pushing it with his or her hand while operating it (see, for example, Patent Document 1).
  • the robot arm is controlled to move in response to the external force applied to the robot arm by the operator.
  • Force control is known as one type of robot control method.
  • force control By applying force control, it is possible to have a robot perform advanced tasks such as fitting a workpiece held by a hand at the end of a robot arm into a mating workpiece, surface matching, and search (see, for example, Patent Documents 2-4).
  • Patent Document 2 describes an example of a method for automatically setting the force control gain, which is one of the force control parameters.
  • Robots that support direct teaching such as lead-through teaching are generally configured to detect contact between the robot and the external environment for safety reasons. Even with such robots, it is desirable to set the force control parameters appropriately in order to properly execute tasks using force control.
  • One aspect of the present disclosure is a robot control device that includes a force control unit that executes force control based on a detection value of an external force and a predetermined force control parameter, a contact detection unit that is configured to detect contact between a robot and an external environment and executes a predetermined control on the robot when the contact is detected, and a force control parameter adjustment unit that adjusts the predetermined force control parameter by executing the movement of the robot multiple times using the force control, and the force control parameter adjustment unit adjusts the predetermined force control parameter while adjusting the sensitivity of contact detection by the contact detection unit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a device configuration of a robot system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a robot control device.
  • 11 is a flowchart showing an overall flow of a parameter adjustment process.
  • 13 is a flowchart showing a force control parameter automatic adjustment process.
  • FIG. 13 is a side view showing an attitude error between a workpiece and a target object during automatic adjustment of force control parameters.
  • FIG. 6 is a plan view showing an attitude error between the workpiece and the target object shown in FIG. 5 .
  • FIG. 6B is a plan view showing a workpiece and a target object in which the orientation error direction is shifted by 90 degrees from that in FIG. 6A .
  • FIG. 6B is a plan view showing a workpiece and a target object with an attitude error direction shifted by 180 degrees from that of FIG. 6A.
  • FIG. 6B is a plan view showing a workpiece and a target object in which the orientation error direction is shifted by 270 degrees from that in FIG. 6A .
  • FIG. 13 is a diagram showing a state in which a notification screen indicating that a force control parameter automatic setting process is being executed is displayed together with a setting screen for setting a force control parameter.
  • FIG. 13 is a diagram showing a robot sensitivity adjustment screen.
  • FIG. 13 is a diagram showing a state in which a notification screen is displayed indicating that the force control parameter automatic adjustment process has ended.
  • FIG. 13 is a diagram showing a state in which an indicator showing adjusted robot sensitivity is displayed on the setting screen.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the display state of a sensitivity indicator for a robot sensitivity.
  • FIG. 1 is a diagram showing the equipment configuration of a robot system 100 according to one embodiment.
  • the robot system 100 is configured to be able to perform various tasks using force control.
  • the robot system 100 includes a robot 10, a robot control device 20 that controls the robot 10, a teaching operation panel 40 connected to the robot control device 20, and a hand 30.
  • the robot system 100 may include a display device 50 for displaying various information related to the execution of an operation program.
  • FIG. 1 shows, as an example, a case in which the robot 10 performs a fitting operation to fit a workpiece W1 into a fitting hole MH of a workpiece W2 on a workbench 1.
  • the robot 10 is a vertical articulated robot. Note that a parallel link robot or other types of robots may also be used as the robot 10.
  • the robot 10 has a base 11 and a robot arm 12 composed of multiple link members.
  • the multiple drive axes of the robot arm 12 are equipped with actuators 13 (see Figure 2) including servo motors.
  • a hand 30 is attached to the tip of the arm of the robot 10.
  • the hand 30 is driven and controlled by the robot control device 20 to grasp the workpiece W1.
  • the workpieces include the workpiece W1 grasped by the hand 30 and the workpiece W2 on the workbench.
  • the workpiece W1 has, for example, a cylindrical shape.
  • the workpiece W2 is the target object into which the workpiece W1 is fitted by the operation of the robot 10.
  • the workpiece W2 has a fitting hole MH for fitting the workpiece W1.
  • the workpiece W2 is placed on the workbench 1 with the fitting hole MH facing upward.
  • the robot 10 is equipped with an external force detector 15 that detects external forces (Figure 2).
  • the external force detector 15 may be composed of a force sensor mounted on the robot 10, or may be composed of a torque sensor provided on each axis of the robot 10.
  • Figure 1 shows an example in which a force sensor 15a functioning as the external force detector 15 is placed at the base of the hand 30.
  • the force sensor 15a is, for example, a six-axis force sensor that can detect forces in the X-, Y-, and Z-axis directions and moments around these axes.
  • the detection values of the external force detector 15 are output to the robot control device 20.
  • the robot 10 is capable of performing tasks (such as fitting tasks) using force control, and is also configured to support direct teaching such as lead-through teaching.
  • Robots compatible with direct teaching such as lead-through teaching are generally configured to detect contact between the robot and the external environment in order to ensure the safety of the operator during direct teaching, and are configured to stop the robot when contact is detected.
  • Contact between the robot and the external environment can be detected, for example, by setting a threshold value for the external force acting on the robot and determining that the robot has come into contact with the external environment when the external force exceeds the threshold value. Since the reaction of the robot changes depending on the level of the threshold value, the threshold setting state is also called the robot sensitivity.
  • the higher the robot sensitivity i.e., the lower the threshold value
  • the more sensitive the robot will be in reacting to external forces and trying to stop the robot will try to stop even with a small external force.
  • the lower the robot sensitivity the higher the threshold value
  • the slower the robot's reaction to external forces the robot will not stop unless a large external force is applied.
  • the threshold is usually set to a value greater than the force applied to the robot, but from a safety standpoint, it is generally considered preferable to set the robot sensitivity higher.
  • the robot control device 20 is configured to be able to adjust the force control parameters while adjusting the robot sensitivity, as described in detail below.
  • the robot control device 20 controls the operation of the robot 10 according to an operation program or commands from the teaching operation panel 40.
  • the robot control device 20 may have a hardware configuration as a general computer having a processor 21 ( Figure 2), memory (ROM, RAM, non-volatile memory, etc.), a storage device, an operation unit, an input/output interface, a network interface, etc.
  • the teaching operation panel 40 is used as an operation terminal for teaching the robot 10 and performing various settings.
  • a teaching device configured with a tablet terminal or the like may be used as the teaching operation panel 40.
  • the teaching operation panel 40 may have a hardware configuration as a general computer having a processor, memory (ROM, RAM, non-volatile memory, etc.), storage device, operation unit, display unit 41 ( Figure 2), input/output interface, network interface, etc.
  • the display device 50 provides a function for displaying various information related to the execution of an operating program.
  • An information processing device such as a personal computer can be used as the display device 50.
  • the display device 50 may have a hardware configuration as a general computer having a processor, memory (ROM, RAM, non-volatile memory, etc.), a storage device, an operation unit, a display unit 51 ( Figure 2), an input/output interface, a network interface, etc.
  • FIG. 1 shows a configuration in which the display device 50 and the teaching operation panel 40 are provided as separate devices in the robot system 100, the function of the display device 50 may be integrated into the teaching operation panel 40.
  • FIG. 2 shows a functional block diagram of the robot control device 20.
  • the robot control device 20 has a motion control unit 121, a force control unit 122, a contact detection unit 123, an automatic parameter adjustment unit 124, a robot sensitivity adjustment unit 125, and a memory unit 126.
  • the functional blocks of the motion control unit 121, the force control unit 122, the contact detection unit 123, the automatic parameter adjustment unit 124, and the robot sensitivity adjustment unit 125 may be realized by the processor 21 executing software.
  • the external force detector 15 provided on the robot 10 detects an external force acting on the robot 10 and provides the detected value to the force control unit 122 and the contact detection unit 123.
  • the robot 10 is provided with a sensitivity display 16 that displays the robot sensitivity. The function of the sensitivity display 16 will be described later.
  • Each joint axis of the robot 10 is provided with an actuator 13.
  • the teaching operation panel 40 has a display unit 41.
  • the display unit 41 has, for example, a liquid crystal display.
  • the display unit 41 displays, for example, various information related to teaching the robot 10.
  • the display device 50 includes a display unit 51.
  • the display unit 51 includes, for example, a liquid crystal display.
  • the display unit 51 displays, for example, various information related to the execution of an operating program.
  • the force control unit 122 provides a function of performing an operation by force control by sending a command to the operation control unit 121 based on the external force detected by the external force detector 15 and the force control parameters.
  • the force control parameters are stored in the memory unit 126, for example.
  • the motion control unit 121 controls the motion of the robot 10 according to commands from the force control unit 122, the contact detection unit 123, etc.
  • the motion control unit 121 generates commands for the actuators 13 of each joint axis through kinematic calculations and executes the control.
  • the automatic parameter adjustment unit 124 provides a function for automatically adjusting the force control parameters by executing the movement of the robot by force control multiple times.
  • the force control parameters include a force control gain, a speed command value, a force command value, etc.
  • the force control unit 122 executes force control according to these force control parameters.
  • the contact detection unit 123 detects contact between the robot 10 and the external environment (such as a human), and executes a predetermined control on the robot 10 when contact is detected.
  • the contact detection unit 123 determines that contact has occurred between the robot 10 and the external environment (such as a human) when the magnitude of the force or moment detected by the external force detector 15 exceeds a threshold. Since the reaction of the robot 10 changes depending on the height of the threshold, the setting state of the threshold represents the sensitivity of contact detection by the contact detection unit 123. As described above, this sensitivity of contact detection (setting state of the threshold) is also referred to as robot sensitivity.
  • the predetermined control is to stop the robot 10, to make the robot 10 move at a sufficiently slow speed, etc. In the following, the predetermined control is assumed to be to stop the robot 10.
  • the robot sensitivity adjustment unit 125 provides a function of changing the threshold value (i.e., robot sensitivity) for the contact detection unit 123 to detect that the robot 10 has come into contact with the external environment. Lowering the threshold value corresponds to increasing the robot sensitivity. If the robot sensitivity is high, the robot will react sensitively to external forces and will stop with a relatively small force (external force). ⁇ Increasing the threshold corresponds to decreasing the robot sensitivity. Note that if the robot sensitivity is low, the robot will react slowly to external forces and will not stop unless a relatively large force is applied.
  • the threshold value i.e., robot sensitivity
  • the above configuration allows the robot 10 to be stopped to ensure safety when contact between the robot 10 and the external environment is detected, both when a task using force control (such as a fitting task) is performed, and when lead-through teaching is performed in which the operator applies force directly to the arm or the like of the robot 10 to teach it.
  • the force control unit 122 generates an operation command to move the robot 10 in the direction of the external force detected by the external force detector 15 (the direction of the force applied by the operator to the robot 10).
  • the storage unit 126 stores operation programs, force control parameters, robot sensitivity, various setting information, etc.
  • the storage unit 126 may be configured with a non-volatile memory, a storage device, etc.
  • Automatic adjustment of force control parameters may be affected by robot sensitivity. For example, if the robot sensitivity is high (i.e., if the threshold value is low), external forces will easily exceed the limit value (the threshold value), and the robot will tend to react sensitively to external forces, making the robot's operation more unstable. In this case, the robot will not be able to handle force control that requires a large pressing force.
  • the automatic parameter adjustment unit 124 is configured to check the robot sensitivity and adjust the robot sensitivity if parameter adjustment fails, and then adjust the parameters again. This enables appropriate automatic adjustment of the force control parameters and makes it possible to set the robot sensitivity for the force control parameters to an optimal state.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the overall flow of the parameter adjustment process according to this embodiment.
  • the automatic parameter adjustment unit 124 functions as a force control parameter adjustment unit that manages this parameter adjustment process.
  • the operator instructs the necessary force control parameters (step S1).
  • the operator inputs the force control parameters via a setting screen (user interface).
  • the force control parameters input by the operator are stored in the memory unit 126.
  • FIG. 7 shows an example of a setting screen 200 for setting force control parameters.
  • the setting screen 200 includes input fields 201 for inputting force control parameters. An operator can teach the force control parameters by inputting values into these input fields 201.
  • the automatic parameter adjustment unit 124 may have a function for presenting such a setting screen. Such a setting screen may be displayed on the display unit 51 of the display device 50, or may be displayed on the display unit 41 of the teaching operation panel 40.
  • the setting screen 200 may be provided with a field 210 for starting the force control parameter automatic adjustment process.
  • the operator can start the force control parameter automatic adjustment process by pressing the execute button 211.
  • a notification screen 300 indicating that the force control parameter automatic adjustment process is being performed may be presented.
  • the notification screen 300 includes an indicator 311 that indicates the progress of the force control parameter automatic adjustment process in the form of a bar graph, and an interrupt instruction button 312.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the automatic adjustment process of force control parameters.
  • the automatic adjustment process of force control parameters by the automatic parameter adjustment unit 124 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6A-FIG. 6D.
  • the automatic adjustment of force control parameters is performed, for example, when the robot system is started up, when the type of workpiece is changed, or when the hand is replaced.
  • a fitting operation is performed to fit the workpiece W1 held by the hand 30 into the fitting hole of the workpiece W2.
  • This automatic parameter adjustment process is performed by the force control unit 122 and the operation control unit 121 executing control under the command of the automatic parameter adjustment unit 124.
  • the automatic parameter adjustment unit 124 first reads the initial parameters for force control from the memory unit 126.
  • the force control unit 122 issues a command to the robot 10 based on the initial parameters, and executes a first operation to operate the robot 10 so as to fit the workpiece W1 grasped by the hand 30 into the fitting hole MH of the workpiece W2 (step S101).
  • FIG. 5 is a side view showing the state immediately before the workpiece W1 held by the hand 30 is fitted into the fitting hole MH of the workpiece W2 by the force control of the robot 10 based on the initial parameters.
  • FIG. 6A is its plan view. As shown in FIGS. 5 and 6A, when the robot 10 is force controlled based on the initial parameters, the robot 10 shows a posture in which the workpiece W1 is placed at an angle with respect to the fitting hole MH. Specifically, the axis W1a of the workpiece W1 is inclined by an angle E1 in the -X-axis direction around the Y-axis (to the left in FIGS. 5 and 6A) with respect to the axis W2a of the fitting hole MH of the workpiece W2.
  • angle E1 represents the posture error that the robot 10 must correct when fitting begins.
  • This angle E1 is the amount of change in the posture of the robot 10 required to properly fit the workpiece W1 into the fitting hole MH, i.e., the amount of posture error correction (E).
  • inv(TB) x TA is the rotation matrix representing the correction amount (E) of the posture error at the start.
  • inv is the inverse matrix.
  • the automatic parameter adjustment unit 124 calculates this correction amount (E) of the posture error and stores it in the memory unit 126 (step S102).
  • a threshold value for the amount of correction for the attitude error is preset in the automatic parameter adjustment unit 124. If the absolute value of the amount of correction for the attitude error (E) calculated in step S102 is equal to or less than the threshold value, the automatic parameter adjustment unit 124 sets the amount of correction for the attitude error (E) to a predetermined value. This is to intentionally give an attitude error when there is no attitude error or when the attitude error is too small.
  • the predetermined value is, for example, a threshold value. That is, if the threshold value is set to 0.5 deg and the amount of correction for the attitude error calculated in step S102 is equal to or less than 0.5 deg, the amount of correction for the attitude error (E) is set to 0.5 deg.
  • the force control unit 122 changes the orientation error direction and performs a second mating operation at the same position and with the same absolute value as the correction amount (E) of the orientation error of the robot 10 when the first mating operation was performed (step S103).
  • step S103 the automatic parameter adjustment unit 124 performs the fitting from a posture indicated by the rotation matrix TB x T(90) x inv(TB) x TA.
  • T(90) is a matrix that rotates 90 degrees around the fitting direction (around the axis W2a of the fitting hole MH) for the first fitting operation.
  • the robot 10 performs the fitting from a position where the axis W1a of the workpiece W1 is tilted at an angle E1 in the +Y axis direction around the X axis (downward in Figure 6B) with respect to the axis W2a of the fitting hole MH of the workpiece W2.
  • the force control unit 122 changes the orientation error direction again and performs a third mating operation at the same position and with the same absolute value as the amount of correction (E) of the orientation error of the robot 10 when the second mating operation was performed (step S104).
  • step S104 the automatic parameter adjustment unit 124 performs the fitting from a posture indicated by a rotation matrix of TB x T(180) x inv(TB) x TA.
  • T(180) is a matrix that rotates 180 degrees around the fitting direction (around the axis W2a of the fitting hole MH) for the first fitting operation.
  • the robot 10 performs the fitting from a position where the axis W1a of the workpiece W1 is tilted by angle E1 in the +X-axis direction around the Y-axis (to the right in Figure 6C) with respect to the axis W2a of the fitting hole MH of the workpiece W2.
  • the force control unit 122 changes the orientation error direction again and performs a fourth mating operation at the same position and with the same absolute value as the amount of correction (E) of the orientation error of the robot 10 when the third mating operation was performed (step S105).
  • step S105 the automatic parameter adjustment unit 124 performs the fitting from a posture indicated by the rotation matrix TB x T(270) x inv(TB) x TA.
  • T(270) is a matrix that rotates 270 degrees around the fitting direction (around the axis W2a of the fitting hole MH) for the first fitting operation.
  • the robot 10 performs the fitting from a position where the axis W1a of the workpiece W1 is tilted at an angle E1 in the -Y axis direction around the X axis (upward in Figure 6D) with respect to the axis W2a of the fitting hole MH of the workpiece W2.
  • the automatic parameter adjustment unit 124 During each mating operation from the first mating operation to the fourth mating operation, the automatic parameter adjustment unit 124 records the detection values output from the external force detector 15 via the force control unit 122. After the mating operations in the four directions (four postures) are completed, the automatic parameter adjustment unit 124 calculates the amount of vibration from the detection values of the external force detector 15 during each mating operation, and selects the direction (posture) in which the detection value data was the most vibratory (step S106).
  • One method for determining the amount of vibration is, for example, to perform a Fourier transform on the detection value of the external force detector 15 and determine the amplitude of a specific frequency based on the result.
  • the amount of vibration may also be determined by determining the maximum or average value of the change in the detection value of the external force detector 15.
  • step S106 the automatic parameter adjustment unit 124 selects the direction (posture) in which the data of the detection value from the external force detector 15 was most vibratory, and then determines force control parameters 1 to N adjusted only by the posture error in that direction (posture) (step S107), and changes each force control parameter to improve performance (step S108).
  • N is the number of types of force control parameters.
  • the types of force control parameters are force control gain, speed command value, force command value, etc.
  • the force control parameters may be adjusted one by one, or multiple types of parameters may be adjusted simultaneously.
  • the force control unit 122 After changing the force control parameters in this manner in step S108, the force control unit 122 operates the robot 10 to again fit the workpiece W1 into the fitting hole MH of the workpiece W2 using the posture error in the direction (posture) that was the most vibratory among the four directions (four postures) of the fitting operation (step S109).
  • the parameter automatic adjustment unit 124 obtains the amount of vibration from the detection value of the external force detector 15 by the above-mentioned method and judges whether the robot 10 is oscillating (step S110). Note that whether the robot 10 is oscillating can be judged by whether the amount of vibration is larger than the amount of vibration at the time of the previous parameter automatic adjustment, or by whether it exceeds a preset threshold value of the amount of vibration.
  • step S110 If it is determined in step S110 that the robot 10 is not oscillating (step S110: NO), the automatic parameter adjustment unit 124 returns to the process from step S108. That is, the automatic parameter adjustment unit 124 changes the force control parameters so as to further improve the performance of the force control parameters, and then executes the mating operation again with the posture error that was the most oscillatory. Then, in step S110, it is determined again whether the robot 10 is oscillating. The processes of steps S108 and S109 are repeated until it is determined in step S110 that the robot 10 is oscillating.
  • step S110 if it is determined in step S110 that the robot 10 is oscillating (step S110: YES), the automatic parameter adjustment unit 124 returns the changed force control parameter to the previous value (step S111).
  • the force control parameters are set to the limit values at which the robot 10 does not oscillate.
  • the parameter automatic adjustment unit 124 outputs the set force control parameters to the storage unit 126 and saves them by overwriting, and then ends the force control parameter automatic adjustment process.
  • the force control parameters are automatically adjusted by moving the workpiece W1 from multiple orientation error directions.
  • the force control parameters may also be automatically adjusted by moving the workpiece W1 from multiple position error directions and orientation error directions.
  • the parameter automatic adjustment unit 124 determines that the automatic adjustment was successful. On the other hand, if the force control parameter automatic adjustment process does not end normally from steps S101 to S111 and an automatically adjusted value for the force control parameter is not obtained, the parameter automatic adjustment unit 124 determines that the automatic adjustment has failed and interrupts and ends the force control parameter automatic adjustment process.
  • the automatic parameter adjustment unit 124 then checks whether the automatic adjustment has failed (step S3).
  • step S4 the automatic parameter adjustment unit 124 checks the robot sensitivity.
  • the automatic parameter adjustment unit 124 lowers the robot sensitivity and executes the automatic force control parameter adjustment process again (step S6).
  • the automatic parameter adjustment unit 124 may display a sensitivity adjustment screen 310 as shown in FIG. 8 via the robot sensitivity adjustment unit 125. In this case, the operator can check how the robot sensitivity is being adjusted.
  • the sensitivity adjustment screen 310 illustrated in FIG. 8 indicates the setting state of the robot sensitivity by the length of the bar 321 (the position of the button 322). Note that this sensitivity adjustment screen 310 may be displayed on the display screen together with the setting screen 200 as shown in FIG. 7.
  • step S7 If the robot sensitivity is at its lowest (S5: YES), the operator checks the alarm that is output if the automatic force control parameter adjustment process ends in failure, makes any necessary adjustments, and executes the process from step S2 (step S7).
  • step S8 the parameter automatic adjustment unit 124 records the adjusted robot sensitivity, for example, in the memory unit 126 (step S8).
  • the automatic parameter adjustment unit 124 may display an image showing the adjusted robot sensitivity.
  • FIG. 10 shows an example of an indicator 220 showing the adjusted robot sensitivity displayed on the setting screen 200. This allows the operator to instantly and visually understand how the robot sensitivity has changed as a result of the automatic adjustment.
  • the parameter automatic adjustment unit 124 returns the robot sensitivity to the robot sensitivity before the automatic adjustment (step S9).
  • the above parameter adjustment process makes it possible to automatically adjust the force control parameters to appropriate values while setting the robot sensitivity to an appropriate value. Therefore, it is possible to efficiently obtain force control parameters that provide high performance. Furthermore, with the above configuration, the robot sensitivity can be set to a high value within the range in which automatic adjustment of the force control parameters is successful. Therefore, it is possible to achieve setting of the robot sensitivity that takes safety into consideration in the automatic adjustment of the force control parameters. In other words, with the above configuration, it is possible to efficiently set the force control parameters and robot sensitivity to appropriate values, making it possible to efficiently start up the robot system.
  • the robot sensitivity recorded in step S8 is used when executing the force control task that was the subject of parameter adjustment (the fitting task in the above example). That is, when the force control task that was the subject of parameter adjustment (the fitting task in the above example) is executed at a later stage, the force control unit 122 changes the robot sensitivity to the recorded robot sensitivity and executes force control. Then, when the task using force control is completed, the robot sensitivity is returned to its original state before the task using force control was executed. This eliminates the need for the operator to manually adjust the robot sensitivity, and reduces the workload on the operator.
  • the setting screen 200 in FIG. 10 may be configured so that the robot sensitivity can be adjusted by operating the button 221 of the indicator 220. For example, if an operator wishes to further shorten the cycle time, he or she can set the robot sensitivity to a lower value and execute the force control parameter automatic adjustment process again.
  • the robot sensitivity adjustment unit 125 may be configured to display the current robot sensitivity on a sensitivity display 16 arranged on the robot 10.
  • the sensitivity display 16 may be, for example, an LED lamp.
  • the robot sensitivity adjustment unit 125 may control the brightness of the LED lamp to be brighter as the robot sensitivity is higher, as shown in FIG. 11.
  • the sensitivity display 16 may be arranged in a position that is easy for an operator to see, such as the base 11 of the robot 10. Since the operator operating the robot 10 can instantly grasp the robot sensitivity from the sensitivity display 16, displaying the robot sensitivity by the sensitivity display 16 can contribute to improving work safety.
  • the display of the robot sensitivity by the sensitivity display 16 may be performed during the adjustment process of the force control parameters, or may be performed at all times while the robot 10 is in operation.
  • the display form of the sensitivity by the sensitivity display 16 may be a display form other than the sensitivity display by brightness.
  • the functional layout in the functional block diagram shown in FIG. 2 is an example, and various modifications are possible regarding the layout of the functional blocks.
  • some of the functional blocks arranged in the robot control device in the functional block diagram of FIG. 2 may be mounted on a teaching operation panel or a display device.
  • the functional blocks of the robot control device shown in Figure 2 may be realized by the processor of the robot control device executing various software stored in a storage device, or may be realized by a hardware-based configuration such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the programs for executing various processes such as the parameter adjustment process ( Figure 2) and the automatic parameter adjustment process ( Figure 3) in the above-mentioned embodiment can be recorded on various computer-readable recording media (for example, semiconductor memories such as ROM, EEPROM, and flash memory, magnetic recording media, and optical disks such as CD-ROM and DVD-ROM).
  • a force control unit that executes force control based on a detected value of the external force and predetermined force control parameters; a contact detection unit configured to be able to detect contact between the robot and an external environment and to execute a predetermined control on the robot when the contact is detected; a force control parameter adjustment unit that adjusts the predetermined force control parameter by executing the movement of the robot by the force control a plurality of times, The force control parameter adjustment unit adjusts the predetermined force control parameter while adjusting a sensitivity of contact detection by the contact detection unit.
  • Appendix 2 2.
  • the robot control device wherein the force control parameter adjustment unit reduces a sensitivity of the contact detection when adjustment of the force control parameter fails, and repeats the operation of adjusting the force control parameter again until adjustment of the force control parameter is successful.
  • (Appendix 3) 3.
  • the robot control device according to claim 1, wherein the force control parameter adjustment unit records the sensitivity of the contact detection when the adjustment of the force control parameter is successful.
  • (Appendix 4) 4.
  • the robot control device changes the sensitivity of the contact detection to a recorded sensitivity of the contact detection when executing the force control.
  • Appendix 6 The robot control device according to claim 5, wherein, after executing the force control, the force control unit returns the sensitivity of the robot to a state before executing the force control.
  • Appendix 7 The robot control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the force control parameter adjustment unit displays a user interface screen for displaying the sensitivity of the contact detection when the adjustment of the force control parameter is successful. (Appendix 8) 8.
  • the robot control device according to claim 7, wherein the user interface screen is configured to accept a user operation to adjust the sensitivity of the contact detection and an instruction to cause the force control parameter adjustment unit to adjust the force control parameter again with the sensitivity of the contact detection adjusted by the user operation.
  • Appendix 9 A robot control device according to any one of claims 1 to 8, wherein the force control parameter adjustment unit sends a signal to adjust the brightness of a sensitivity indicator provided on the robot in accordance with the contact detection sensitivity currently applied to the robot.

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Abstract

外力の検出値及び所定の力制御パラメータに基づいて力制御を実行する力制御部と、ロボットと外部環境との接触を検知可能に構成され、接触が検知された際にロボットに対し所定の制御を実行する接触検知部と、力制御による前記ロボットの移動を複数回実行することによって、所定の力制御パラメータを調整する力制御パラメータ調整部と、を備え、力制御パラメータ調整部は、接触検知部による接触検知の感度を調整しながら所定の力制御パラメータの調整を行う、ロボット制御装置である。

Description

ロボット制御装置
　本開示は、ロボット制御装置に関する。
　ロボットの教示方法として、作業者がロボットアームを直接手で押して操作を行いながら教示を行うリードスルー教示が知られている（例えば、特許文献１参照）。リードスルー教示では、作業者がロボットアームにかける外力に応じてロボットアームを動作させる制御が行われる。
　ロボットの制御方法の一種として力制御が知られている。力制御を適用することにより、ロボットアームの先端のハンドによって把持したワークを相手ワークに嵌合させる嵌合作業や、面合せ作業、探索作業といった高度な作業をロボットに実行させることができる（例えば、特許文献２－４参照）。ロボットに力制御による作業を適切に実行させるには、ワークにかかる力とロボットの挙動との関係を定める力制御パラメータを適切に設定する必要がある。特許文献２は、力制御パラメータの一つである力制御ゲインを自動的に設定する手法の一例を記載している。
特開２０１５－１９９１７４号公報 特開２００７－２３７３１２号公報 特開２０１６－０４３４５７号公報 特開２０１９－１４１９３７号公報
　リードスルー教示などのダイレクトティーチに対応したロボットは、一般に、安全性の観点から、ロボットと外部環境との接触を検知できるように構成される。このようなロボットにおいても、力制御による作業を適切に実行するためには力制御パラメータを適切に設定することが望まれる。
　ロボットと外部環境との接触を検知可能なロボットにおいて力制御パラメータの調整を好適に行うことのできるロボット制御装置が望まれている。
　本開示の一態様は、外力の検出値及び所定の力制御パラメータに基づいて力制御を実行する力制御部と、ロボットと外部環境との接触を検知可能に構成され、前記接触が検知された際に前記ロボットに対し所定の制御を実行する接触検知部と、前記力制御による前記ロボットの移動を複数回実行することによって、前記所定の力制御パラメータを調整する力制御パラメータ調整部と、を備え、前記力制御パラメータ調整部は、前記接触検知部による接触検知の感度を調整しながら前記所定の力制御パラメータの調整を行う、ロボット制御装置である。
　添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。
一実施形態に係るロボットシステムの機器構成を示す図である。 ロボット制御装置の機能ブロック図を示す図である。 パラメータ調整処理の全体の流れを表すフローチャートである。 力制御パラメータ自動調整処理を表すフローチャートである。 力制御パラメータの自動調整時のワークと目標対象物との姿勢誤差を示す側面図である。 図５に示すワークと目標対象物との姿勢誤差を示す平面図である。 図６Ａに対して姿勢誤差方向を９０ｄｅｇ異ならせたワークと目標対象物とを示す平面図である。 図６Ａに対して姿勢誤差方向１８０ｄｅｇ異ならせたワークと目標対象物とを示す平面図である。 図６Ａに対して姿勢誤差方向を２７０ｄｅｇ異ならせたワークと目標対象物とを示す平面図である。 力制御パラメータを設定するための設定画面と共に、力制御パラメータ自動設定処理が実行中であることを示す通知画面が表示されている状態を示す図である。 ロボット感度調整画面を示す図である 力制御パラメータ自動調整処理が終了したことを示す通知画面が表示されている状態を示す図である。 設定画面上に、調整されたロボット感度を示すインジケータを表示した状態を示す図である。 ロボット感度の感度表示器の表示状態を説明するための図である。
　次に、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図面において、同様の構成部分または機能部分には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。
　図１は一実施形態に係るロボットシステム１００の機器構成を示す図である。ロボットシステム１００は力制御による各種作業を実行可能に構成されたロボットシステムである。図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１０と、ロボット１０を制御するロボット制御装置２０と、ロボット制御装置２０に接続された教示操作盤４０と、ハンド３０とを含む。また、図１に示すように、ロボットシステム１００は、動作プログラムの実行に係わる様々な情報を表示するための表示装置５０を備えていても良い。図１では、例示として、ロボット１０によりワークＷ１を作業台１上のワークＷ２の嵌合穴ＭＨに嵌合させる嵌合作業を行う場合を示している。
　ロボット１０は、本例では、垂直多関節ロボットであるものとする。なお、ロボット１０として、パラレルリンク型ロボットその他のタイプのロボットが用いられても良い。ロボット１０は、基部１１と、複数のリンク部材により構成されたロボットアーム１２とを有する。ロボットアーム１２の複数の駆動軸は、サーボモータを含むアクチュエータ１３（図２参照）を備えている。
　ロボット１０のアーム先端部には、ハンド３０が取り付けられている。ハンド３０は、ロボット制御装置２０により駆動制御され、ワークＷ１を把持する。嵌合作業において、ワークは、ハンド３０によって把持されるワークＷ１と、作業台上のワークＷ２とを含む。ワークＷ１は、例えば円柱形状を有する。ワークＷ２は、ロボット１０の動作によってワークＷ１を嵌合させる目標対象物である。ワークＷ２は、ワークＷ１を嵌合させるための嵌合穴ＭＨを有する。ワークＷ２は、嵌合穴ＭＨが上方を向くように、作業台１の上に載置されている。
　ロボット１０は、外力を検出する外力検出器１５を備えている（図２）。外力検出器１５は、ロボット１０に搭載した力センサによって構成されていても良く、或いは、ロボット１０の各軸に設けたトルクセンサにより構成されていても良い。図１には、ハンド３０の根元部に外力検出器１５として機能する力センサ１５ａを配置した例を示している。力センサ１５ａは、例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の力とそれらの軸周りのモーメントを検出可能な６軸力センサである。外力検出器１５の検出値は、ロボット制御装置２０に出力される。
　このようにロボット１０は、外力検出器１５を備えることにより、力制御による作業（嵌合作業等）を実行可能であると共に、リードスルー教示などのダイレクトティーチにも対応できるように構成されている。
　ここで、参考として、力制御機能を備えると共に、ダイレクトティーチにも対応した一般的なロボットに関し説明する。リードスルー教示などのダイデクトティーチに対応したロボットは、一般に、ダイレクトティーチ中の作業者の安全を確保するため、ロボットと外部環境との接触を検知できるようにし、接触が検知された場合に例えばロボットを停止させるように構成される。ロボットと外部環境との接触は、例えば、ロボットにかかる外力に対する閾値を設定し、外力が閾値を超えた場合にロボットと外部環境との接触があったと判定することで検知され得る。閾値の高さに応じてロボットの反応が変化することから、閾値の設定状態はロボット感度とも称される。ロボット感度が高いほど（すなわち、閾値を低くするほど）、ロボットは外力に敏感に反応して停止しようとする（ロボットは小さな外力でも停止しようとする）。ロボット感度が低いほど（閾値を高くするほど）、ロボットの外力に対する反応は鈍くなる（ロボットは大きな外力がかからないと止まらなくなる）。
　ダイレクトティーチにおいて、閾値は、通常、ロボットに加える力よりも大きな値に設定されるが、一般に、安全性の観点からロボット感度は高く設定することが好ましいとされる。
　上述のように外部環境との接触を検知できるようにしたロボットにおいて、力制御を実行することを考慮する。上述のように力制御を適切に実行するためには、力制御パラメータが適切に設定されている必要がある。力制御パラメータの調整は高度で難易度の高い作業となるため、力制御パラメータを自動調整できる構成を採用することはユーザにとって有益である。力制御パラメータを自動調整する場合、ロボットに力制御の動作を試行させつつ調整値を得るようにするのが一般的である。他方、上述したようにロボット感度がロボットの挙動に影響を与え得ることも考慮する必要がある。
　以上のような事情に鑑み、本実施形態に係るロボット制御装置２０は、以下で詳細に説明するように、ロボット感度を調整しながら力制御パラメータの調整を行うことができるように構成される。
　ロボット制御装置２０は、動作プログラム或いは教示操作盤４０からの指令に従ってロボット１０の動作を制御する。ロボット制御装置２０は、プロセッサ２１（図２）、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等）、記憶装置、操作部、入出力インタフェース、ネットワークインタフェース等を有する一般的なコンピュータとしてのハードウェア構成を有していても良い。
　教示操作盤４０は、ロボット１０の教示や各種設定を行うための操作端末として用いられる。教示操作盤４０として、タブレット端末等により構成された教示装置を用いても良い。教示操作盤４０は、プロセッサ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等）、記憶装置、操作部、表示部４１（図２）、入出力インタフェース、ネットワークインタフェース等を有する一般的なコンピュータとしてのハードウェア構成を有していても良い。
　表示装置５０は、動作プログラムの実行に係わる様々な情報を表示する機能を提供する。表示装置５０として、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置を用いることができる。表示装置５０は、プロセッサ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等）、記憶装置、操作部、表示部５１（図２）、入出力インタフェース、ネットワークインタフェース等を有する一般的なコンピュータとしてのハードウェア構成を有していても良い。
　なお、図１では、表示装置５０と教示操作盤４０とを別体の装置としてロボットシステム１００に設ける構成を示しているが、表示装置５０としての機能が教示操作盤４０に一体として組み込まれていても良い。
　図２にロボット制御装置２０の機能ブロック図を示す。図２に示すように、ロボット制御装置２０は、動作制御部１２１と、力制御部１２２と、接触検知部１２３と、パラメータ自動調整部１２４と、ロボット感度調整部１２５と、記憶部１２６とを有する。なお、動作制御部１２１、力制御部１２２、接触検知部１２３、パラメータ自動調整部１２４、及びロボット感度調整部１２５の機能ブロックは、プロセッサ２１がソフトウェアを実行することで実現されるものであっても良い。
　ロボット１０に設けられた外力検出器１５は、ロボット１０にかかる外力を検出しその検出値を力制御部１２２及び接触検知部１２３に提供する。ロボット１０には、ロボット感度を表示する感度表示器１６が備えられている。感度表示器１６の機能については後述する。ロボット１０の各関節軸にはアクチュエータ１３が備えられている。
　教示操作盤４０は、表示部４１を備えている。表示部４１は、例えば液晶ディスプレイを備える。表示部４１には、例えばロボット１０の教示に係わる各種情報が表示される。
　表示装置５０は、表示部５１を備えている。表示部５１は、例えば液晶ディスプレイを備える。表示部５１には、例えば、動作プログラムの実行に係わる各種情報が表示される。
　力制御部１２２は、外力検出器１５により検出された外力及び力制御パラメータに基づき動作制御部１２１に指令を送ることで力制御による動作を行う機能を提供する。力制御パラメータは、例えば、記憶部１２６に格納されている。
　動作制御部１２１は、力制御部１２２、接触検知部１２３等からの指令に従ってロボット１０の動作を制御する。動作制御部１２１は、運動学的な計算により各関節軸のアクチュエータ１３に対する指令を生成して制御を実行する。
　パラメータ自動調整部１２４は、力制御によるロボットの移動を複数回実行することによって、力制御パラメータを自動調整する機能を提供する。力制御パラメータには、力制御ゲイン、速度指令値、力指令値等が含まれる。力制御部１２２は、これらの力制御パラメータに従って力制御を実行する。
　接触検知部１２３は、ロボット１０と外部環境（ヒトなど）との接触を検出し、接触が検知された場合にロボット１０に対し所定の制御を実行する。ここでは、例示として、接触検知部１２３は、外力検出器１５により検出された力又はモーメントの大きさが閾値を超えた場合にロボット１０と外部環境（ヒトなど）との接触があったと判定する。閾値の高さに応じてロボット１０の反応が変化することから、閾値の設定状態は接触検知部１２３による接触検知の感度を表す。上述したように、この接触検知の感度（閾値の設定状態）はロボット感度とも称される。所定の制御は、ロボット１０を停止させること、ロボット１０を十分に低速な状態とすること等である。以下では、所定の制御は、ロボット１０を停止させることであるとする。
　ロボット感度調整部１２５は、接触検知部１２３がロボット１０と外部環境との接触があったことを検出するための閾値（すなわち、ロボット感度）を変更する機能を提供する。
・閾値を下げることはロボット感度を高くすることに対応する。なお、ロボット感度が高いと、ロボットは外力に敏感に反応し、比較的小さな力（外力）で停止することとなる。
・閾値を上げることはロボット感度を低くすることに対応する。なお、ロボット感度が低いと、ロボットは外力に鈍く反応することとなり、比較的大きな力をかけないと停止しないこととなる。
　上記構成により、力制御による作業（嵌合作業等）が行われる場合、及び、操作者がロボット１０のアーム等に直接力を加えて教示を行うリードスルー教示が行われる場合の双方において、ロボット１０と外部環境と接触が検知された場合にロボット１０を停止させ安全を確保することができる。なお、リードスルー教示において、力制御部１２２は、外力検出器１５により検出された外力の方向（操作者がロボット１０に対して加える力の方向）にロボット１０が移動するように動作指令を生成する。
　記憶部１２６は、動作プログラム、力制御パラメータ、ロボット感度、各種設定情報等を記憶する。記憶部１２６は、不揮発性メモリ、記憶装置等により構成されていても良い。
　力制御パラメータの自動調整においてロボット感度の影響を受ける場合がある。例えば、ロボット感度が高い場合（すなわち、上記閾値が低い場合）、外力が容易に制限値（上記閾値）を超え易くなり、ロボットが外力に敏感に反応する傾向となるため、ロボットの動作が不安定になり易くなる。また、この場合、大きな押し付け力が求められる力制御には対応できなくなる。力制御パラメータの調整に対するロボット感度の上記のような影響に鑑み、パラメータ自動調整部１２４は、パラメータ調整に失敗した場合にロボット感度を確認してロボット感度を調整し、再度パラメータ調整を行うよう構成される。これにより、力制御パラメータの適切な自動調整が可能になると共に、当該力制御パラメータに対するロボット感度を最適な状態に設定することが可能となる。
　図３は、本実施形態に係るパラメータ調整処理の全体の流れを表すフローチャートである。パラメータ自動調整部１２４は、本パラメータ調整処理を司る力制御パラメータ調整部として機能する。はじめに、オペレータにより必要な力制御パラメータの教示が行われる（ステップＳ１）。ここでは、例えば、オペレータは、設定画面（ユーザインタフェース）を介して力制御パラメータの入力を行う。オペレータにより入力された力制御パラメータは、記憶部１２６に保存される。
　図７に、力制御パラメータを設定するための設定画面２００を例示する。設定画面２００は、力制御パラメータを入力するための入力欄２０１を含んでいる。オペレータは、これら入力欄２０１に値を入力することで力制御パラメータの教示を行うことができる。パラメータ自動調整部１２４はこのような設定画面を提示する機能を有していても良い。このような設定画面は、表示装置５０の表示部５１に表示されても良く、或いは、教示操作盤４０の表示部４１に表示されても良い。
　次に、パラメータ自動調整部１２４による力制御パラメータ自動調整処理が実行される（ステップＳ２）。設定画面２００には、力制御パラメータ自動調整処理を起動するための欄２１０が設けられていても良い。この場合、オペレータは、実行ボタン２１１を押下することで力制御パラメータ自動調整処理を起動することができる。力制御パラメータ自動調整処理が起動された場合に、力制御パラメータ自動調整処理が行われていることを示す通知画面３００が提示されても良い。本例では、通知画面３００には、力制御パラメータ自動調整処理の進捗の具合をバーグラフ形式で示すインジケータ３１１、及び中断指示ボタン３１２が含まれている。
　図４は、力制御パラメータ自動調整処理を表すフローチャートである。パラメータ自動調整部１２４による力制御パラメータの自動調整処理について図４に示すフローチャート、図５及び図６Ａ－図６Ｄを参照し説明する。力制御パラメータ自動調整は、例えば、ロボットシステムの立ち上げ時、ワークの種類が変更されたとき、又はハンドが交換されたとき等に実行される。ここでは、ハンド３０に把持されたワークＷ１をワークＷ２の嵌合孔に嵌合させる嵌合動作を行う場合を例として説明する。このパラメータ自動調整処理は、パラメータ自動調整部１２４による指令の下で力制御部１２２及び動作制御部１２１が制御を実行することにより行われる。
　本処理が起動されると、はじめに、パラメータ自動調整部１２４は、記憶部１２６から力制御の初期パラメータを読み出す。力制御部１２２は、初期パラメータに基づいて、ロボット１０に指令を出し、ハンド３０により把持したワークＷ１をワークＷ２の嵌合穴ＭＨに嵌合させるようにロボット１０を動作させる１回目の動作を実行する（ステップＳ１０１）。
　図５は、ハンド３０に把持されたワークＷ１が、初期パラメータによるロボット１０の力制御によって、ワークＷ２の嵌合穴ＭＨに嵌合する直前の状態を示す側面図である。図６Ａは、その平面図である。図５及び図６Ａに示すように、初期パラメータに基づいてロボット１０が力制御された際、ロボット１０は、ワークＷ１を嵌合穴ＭＨに対して傾斜して配置した姿勢を示している。具体的には、ワークＷ１の軸線Ｗ１ａは、ワークＷ２の嵌合穴ＭＨの軸線Ｗ２ａに対して、Ｙ軸周りの－Ｘ軸方向（図５及び図６Ａの左方向）に角度Ｅ１だけ傾いている。
　ワークＷ１を嵌合穴ＭＨに適正に嵌合させるためには、ロボット１０は、ワークＷ１の軸線Ｗ１ａと嵌合穴ＭＨの軸線Ｗ２ａとが一致する姿勢を示している必要がある。そのため、角度Ｅ１は、嵌合開始時におけるロボット１０が修正すべき姿勢誤差を表している。この角度Ｅ１は、ワークＷ１を嵌合穴ＭＨに適正に嵌合させるために必要なロボット１０の姿勢の変化量、すなわち、姿勢誤差の修正量（Ｅ）である。
　ここで、嵌合開始時のロボット姿勢を表す回転行列をＴＡ、嵌合後のロボット姿勢を表す回転行列をＴＢとすると、ｉｎｖ（ＴＢ）×ＴＡが開始時姿勢誤差の修正量（Ｅ）を表す回転行列となる。ｉｎｖは逆行列である。パラメータ自動調整部１２４は、この姿勢誤差の修正量（Ｅ）を算出し、記憶部１２６に記憶する（ステップＳ１０２）。
　なお、パラメータ自動調整部１２４には、姿勢誤差の修正量の閾値が予め設定されている。ステップＳ１０２において算出された姿勢誤差の修正量（Ｅ）の絶対値が閾値以下である場合、パラメータ自動調整部１２４は、姿勢誤差の修正量（Ｅ）を予め決められた値に設定する。姿勢誤差がない場合又は姿勢誤差が小さすぎる場合に意図的に姿勢誤差を与えるためである。予め決められた値は、例えば閾値である。すなわち、閾値が０．５ｄｅｇに設定され、ステップＳ１０２において算出された姿勢誤差の修正量が０．５ｄｅｇ以下である場合には、姿勢誤差の修正量（Ｅ）は０．５ｄｅｇに設定される。
　次に、力制御部１２２は、１回目の嵌合動作を実行した時と同じ位置及びロボット１０の姿勢誤差の修正量（Ｅ）と同じ絶対値で、姿勢誤差方向を変えて２回目の嵌合動作を実行する（ステップＳ１０３）。
　このステップＳ１０３では、パラメータ自動調整部１２４は、ＴＢ×Ｔ（９０）×ｉｎｖ（ＴＢ）×ＴＡの回転行列が示す姿勢から嵌合を実行している。Ｔ（９０）は、１回目の嵌合動作に対して、嵌合方向周り（嵌合穴ＭＨの軸線Ｗ２ａ周り）に９０ｄｅｇ回転させる行列である。これによって、図６Ｂに示すように、ロボット１０は、ワークＷ１の軸線Ｗ１ａがワークＷ２の嵌合穴ＭＨの軸線Ｗ２ａに対して、Ｘ軸周りの＋Ｙ軸方向（図６Ｂの下方向）に角度Ｅ１だけ傾いた位置から嵌合を行う。
　次に、力制御部１２２は、２回目の嵌合動作を実行した時と同じ位置及びロボット１０の姿勢誤差の修正量（Ｅ）と同じ絶対値で、再び姿勢誤差方向を変えて３回目の嵌合動作を実行する（ステップＳ１０４）。
　このステップＳ１０４では、パラメータ自動調整部１２４は、ＴＢ×Ｔ（１８０）×ｉｎｖ（ＴＢ）×ＴＡの回転行列が示す姿勢から嵌合を実行している。Ｔ（１８０）は、１回目の嵌合動作に対して、嵌合方向周り（嵌合穴ＭＨの軸線Ｗ２ａ周り）に１８０ｄｅｇ回転させる行列である。これによって、図６Ｃに示すように、ロボット１０は、ワークＷ１の軸線Ｗ１ａがワークＷ２の嵌合穴ＭＨの軸線Ｗ２ａに対して、Ｙ軸周りの＋Ｘ軸方向（図６Ｃの右方向）に角度Ｅ１だけ傾いた位置から嵌合を行う。
　次に、力制御部１２２は、３回目の嵌合動作を実行した時と同じ位置及びロボット１０の姿勢誤差の修正量（Ｅ）と同じ絶対値で、再び姿勢誤差方向を変えて４回目の嵌合動作を実行する（ステップＳ１０５）。
　このステップＳ１０５では、パラメータ自動調整部１２４は、ＴＢ×Ｔ（２７０）×ｉｎｖ（ＴＢ）×ＴＡの回転行列が示す姿勢から嵌合を実行している。Ｔ（２７０）は、１回目の嵌合動作に対して、嵌合方向周り（嵌合穴ＭＨの軸線Ｗ２ａ周り）に２７０ｄｅｇ回転させる行列である。これによって、図６Ｄに示すように、ロボット１０は、ワークＷ１の軸線Ｗ１ａがワークＷ２の嵌合穴ＭＨの軸線Ｗ２ａに対して、Ｘ軸周りの－Ｙ軸方向（図６Ｄの上方向）に角度Ｅ１だけ傾いた位置から嵌合を行う。
　１回目の嵌合動作から４回目の嵌合動作の各嵌合動作において、パラメータ自動調整部１２４は、力制御部１２２を介して外力検出器１５から出力される検出値を記録している。パラメータ自動調整部１２４は、４方向（４姿勢）の嵌合動作が終了した後に、各嵌合動作時の外力検出器１５の検出値から振動量を求め、その検出値のデータが最も振動的であった方向（姿勢）を選出する（ステップＳ１０６）。
　振動量を求める方法としては、例えば、外力検出器１５の検出値をフーリエ変換し、その結果に基づいて特定の周波数の振幅を求める方法がある。また、外力検出器１５の検出値の変化量の最大値又は平均値を求めることによって振動量を求めてもよい。
　パラメータ自動調整部１２４は、ステップＳ１０６において、外力検出器１５の検出値のデータが最も振動的であった方向（姿勢）を選出した後、その方向（姿勢）の姿勢誤差のみで調整した力制御パラメータ１～Ｎを求め（ステップＳ１０７）、各力制御パラメータを性能が上がるように変更する（ステップＳ１０８）。Ｎは力制御パラメータの種類の数である。力制御パラメータの種類は、力制御ゲイン、速度指令値、力指令値等である。力制御パラメータの調整は、これらのパラメータを１種類ずつ行ってもよいし、複数種類のパラメータに対して同時に行ってもよい。
　このようにしてステップＳ１０８において力制御パラメータを変更した後、力制御部１２２は、４方向（４姿勢）の嵌合動作のうちで、最も振動的であった方向（姿勢）の姿勢誤差によって、再びワークＷ１をワークＷ２の嵌合穴ＭＨに嵌合させるようにロボット１０を動作させる（ステップＳ１０９）。
　力制御の性能が向上するように力制御パラメータを変更しすぎると、振動が大きくなる等のロボット１０の不安定化を招き易い。例えば、力制御ゲインを上げると、発生した力に対する応答が早くなるため、嵌合時の姿勢誤差の修正が速くなり、嵌合に要する時間が短くなる。その反面、力制御ゲインを上げ過ぎると、ノイズを増幅させてロボット１０が発振してしまうことがある。そのため、パラメータ自動調整部１２４は、ステップＳ１０９において嵌合動作を実行した後、上記した方法によって外力検出器１５の検出値から振動量を求め、ロボット１０が発振しているかどうかを判断する（ステップＳ１１０）。なお、ロボット１０が発振したかどうかは、振動量が、前回のパラメータ自動調整時の振動量よりも大きくなったこと、又は、予め設定された振動量の閾値を超えたこと等によって判断することができる。
　ステップＳ１１０において、ロボット１０が発振していないと判断された場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、パラメータ自動調整部１２４は、ステップＳ１０８からの処理に戻る。すなわち、パラメータ自動調整部１２４は、力制御パラメータの性能がさらに上がるように力制御パラメータを変更し、その後、最も振動的であった姿勢誤差で嵌合動作を再度実行する。その後、ステップＳ１１０において、ロボット１０が発振しているかどうかを再度判断する。ステップＳ１０８及びステップＳ１０９の処理は、ステップＳ１１０においてロボット１０が発振していると判断されるまで繰り返される。
　一方、ステップＳ１１０において、ロボット１０が発振していると判断された場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、パラメータ自動調整部１２４は、変更された力制御パラメータを１つ前の値に戻す（ステップＳ１１１）。
　これによって、力制御パラメータは、ロボット１０が発振を起こさない限界の値に設定される。パラメータ自動調整部１２４は、設定した力制御パラメータを記憶部１２６に出力して上書き保存した後、力制御パラメータ自動調整処理を終了する。
　なお、ここでは、ワークＷ１の移動を複数の姿勢誤差方向から実行することによって力制御パラメータの自動調整を行う例を説明したが。ワークＷ１の移動を複数の位置誤差方向及び姿勢誤差方向から実行することによって力制御パラメータを自動調整しても良い。
　上記力制御パラメータ自動調整処理がステップＳ１０１からＳ１１１まで正常に進行して処理が終了した場合、パラメータ自動調整部１２４は自動調整が成功したとする。他方、力制御パラメータ自動調整処理がステップＳ１０１からＳ１１１の過程で正常に終了せず力制御パラメータの自動調整値が得られなかった場合、パラメータ自動調整部１２４は、自動調整が失敗したと判断して力制御パラメータ自動調整処理を中断して終了させる。
　図３の説明に戻り、次に、パラメータ自動調整部１２４は、自動調整が失敗したか否かを確認する（ステップＳ３）。
　パラメータ自動調整部１２４が自動調整は失敗したと判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４では、パラメータ自動調整部１２４は、ロボット感度を確認する。
　ロボット感度が一番低くはなっていない場合（Ｓ５：ＮＯ）、パラメータ自動調整部１２４は、ロボット感度を低下させ、再度、力制御パラメータ自動調整処理を実行する（ステップＳ６）。パラメータ自動調整部１２４は、ロボット感度の自動的な調整を行うときに、ロボット感度調整部１２５を介して図８に示すような感度調整画面３１０を表示させても良い。この場合、オペレータは、ロボット感度が調整される様子を確認することができる。図８に例示する感度調整画面３１０は、ロボット感度の設定状態をバー３２１の長さ（ボタン３２２の位置）で示している。なお、この感度調整画面３１０は、図７のような設定画面２００と共に表示画面上に表示されても良い。
　再度の力制御パラメータ自動調整が終了すると、ステップＳ３からの処理が実行される。
　ロボット感度が一番低くなっている場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、オペレータは、力制御パラメータ自動調整処理が失敗で終了した場合に出力されるアラーム内容等を確認して、必要な調整を行い、ステップＳ２からの処理を実行させる（ステップＳ７）。
　力制御パラメータ自動調整処理が成功している場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理はステップＳ８に進む。このとき、図９に示すように、表示画面上には、力制御パラメータ自動調整処理が終了したことを示す通知画面３０１が表示されても良い。ステップＳ８では、パラメータ自動調整部１２４は、調整されたロボット感度を例えば記憶部１２６に記録する（ステップＳ８）。
　このとき、パラメータ自動調整部１２４は、調整されたロボット感度を示す画像を表示しても良い。図１０には、設定画面２００上において、調整されたロボット感度を示すインジケータ２２０を表示した例を示す。これにより、オペレータは、自動調整の結果ロボット感度がどのように変わったかを視覚的に瞬時に把握することができる。
　自動調整において設定されたロボット感度が自動調整実行前のロボット感度と異なる場合、パラメータ自動調整部１２４は、ロボット感度を自動調整前のロボット感度に戻す（ステップＳ９）。
　以上のパラメータ調整処理によれば、力制御パラメータを適切な値に自動調整することを実現しつつロボット感度を適切な値に設定することができる。したがって、高い性能をもたらす力制御パラメータを効率的に得ることができる。また、上記構成によれば、ロボット感度は、力制御パラメータの自動調整が成功する範囲で高い値に設定することができる。したがって、力制御パラメータの自動調整において安全面に配慮したロボット感度の設定が実現されることとなる。すなわち、上記構成によれば、力制御パラメータ及びロボット感度の適切な設定を効率的に行うことができ、ロボットシステムの立ち上げを効率的に行うことが可能となる。
　ステップＳ８において記録したロボット感度は、パラメータ調整の対象であった力制御の作業（上述の例では嵌合作業）を実行する際に用いられる。すなわち、パラメータ調整の対象であった力制御の作業（上述の例では嵌合作業）が後の段階で実行される際、力制御部１２２は、ロボット感度を、記録されたロボット感度に変更して力制御を実行する。そして、力制御による作業が完了した場合には、ロボット感度を、力制御による作業実行前の元の状態に戻す。これにより、オペレータがロボット感度を手動で調整する手間が省かれ、オペレータの作業負担を軽減することができる。
　図１０の設定画面２００は、インジケータ２２０のボタン２２１を操作することにより、ロボット感度を調整できるように構成されていても良い。例えば、オペレータは、サイクルタイムのいっそうの短縮を求める場合、ロボット感度をより低い値に設定して、再度、力制御パラメータ自動調整処理を実行させることもできる。
　ロボット感度調整部１２５は、現在のロボット感度をロボット１０に配置された感度表示器１６に表示するように構成されていても良い。感度表示器１６は例えばＬＥＤランプであても良い。この場合、ロボット感度調整部１２５は、図１１に示すように、ロボット感度が高いほどＬＥＤランプの明るさが明るくなるように制御しても良い。感度表示器１６は、例えばロボット１０の基部１１等の作業者が視認し易い位置に配置されても良い。ロボット１０を操作する作業者は感度表示器１６によりロボット感度を瞬時に把握できるので、感度表示器１６によるロボット感度の表示は作業の安全性の向上に寄与することができる。
　なお、感度表示器１６によるロボット感度の表示は、力制御パラメータの調整処理中に行われるものであても良く、或いは、ロボット１０の稼働中、常時、行われるものであっても良い。感度表示器１６による感度の表示形態として、明るさによる感度表示以外の表示形態が採用されても良い。
　図２に示した機能ブロック図における機能配置は例示であり、機能ブロックの配置については様々な変形例が有り得る。例えば、図２の機能ブロック図においてロボット制御装置に配置されている機能ブロックの一部が教示操作盤或いは表示装置に搭載される例も有り得る。
　図２に示したロボット制御装置の機能ブロックは、ロボット制御装置のプロセッサが、記憶装置に格納された各種ソフトウェアを実行することで実現されても良く、或いは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアを主体とした構成により実現されても良い。
　上述した実施形態におけるパラメータ調整処理（図２）、パラメータ自動調整処理（図３）等の各種の処理を実行するプログラムは、コンピュータに読み取り可能な各種記録媒体（例えば、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、磁気記録媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等の光ディスク）に記録することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、力制御パラメータを適切な値に調整可能であると共にロボット感度を適切に調整することが可能となる。
　本開示について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、または、特許請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。また、これらの実施形態は、組み合わせて実施することもできる。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。また、上述した実施形態の説明に数値又は数式が用いられている場合も同様である。
　上記実施形態および変形例に関し更に以下の付記を記載する。
（付記１）
　外力の検出値及び所定の力制御パラメータに基づいて力制御を実行する力制御部と、
　ロボットと外部環境との接触を検知可能に構成され、前記接触が検知された際に前記ロボットに対し所定の制御を実行する接触検知部と、
　前記力制御による前記ロボットの移動を複数回実行することによって、前記所定の力制御パラメータを調整する力制御パラメータ調整部と、を備え、
　前記力制御パラメータ調整部は、前記接触検知部による接触検知の感度を調整しながら前記所定の力制御パラメータの調整を行う、ロボット制御装置。
（付記２）
　前記力制御パラメータ調整部は、前記力制御パラメータの調整に失敗した場合に前記接触検知の感度を低下させて、再度、前記力制御パラメータの調整を行う動作を前記力制御パラメータの調整に成功するまで繰り返す、付記１に記載のロボット制御装置。
（付記３）
　前記力制御パラメータ調整部は、前記力制御パラメータの調整の成功時の前記接触検知の感度を記録する、付記１又は２に記載のロボット制御装置。
（付記４）
　前記力制御パラメータ調整部は、前記力制御パラメータの調整の成功後、前記接触検知の感度を前記力制御パラメータの調整の実行前の元の状態に戻す、付記１から３のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
（付記５）
　前記力制御部は、前記力制御を実行する際、前記接触検知の感度を、記録された前記接触検知の感度に変更する、付記３に記載のロボット制御装置。
（付記６）
　前記力制御部は、前記力制御の実行後に、前記ロボットの感度を、前記力制御の実行前の状態に戻す、付記５に記載のロボット制御装置。
（付記７）
　前記力制御パラメータ調整部は、前記力制御パラメータの調整の成功時の前記接触検知の感度を表示するためのユーザインタフェース画面を表示する、付記１から６のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
（付記８）
　前記ユーザインタフェース画面は、前記接触検知の感度を調整するユーザ操作と、前記ユーザ操作により調整された接触検知の感度で、再度、前記力制御パラメータ調整部による前記力制御パラメータの調整を実行させる指示とを受け付けるように構成されている、付記７に記載のロボット制御装置。
（付記９）
　前記力制御パラメータ調整部は、前記ロボットに現在適用されている前記接触検知の感度に応じて前記ロボットに設けられた感度表示器の明るさを調整するための信号を送出する、付記１から８のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
　１０　　ロボット
　１１　　基部
　１２　　ロボットアーム
　１３　　アクチュエータ
　１５　　外力検出器
　１６　　感度表示器
　２０　　ロボット制御装置
　２１　　プロセッサ
　３０　　ハンド
　４０　　教示操作盤
　４１　　表示部
　５０　　表示装置
　５１　　表示部
　１００　　ロボットシステム
　１２１　　動作制御部
　１２２　　力制御部
　１２３　　接触検知部
　１２４　　パラメータ自動調整部
　２００　　設定画面
　２２０　　インジケータ
　３００、３０１　　通知画面
　３１０　　感度調整画面

Claims (9)

  1. 　外力の検出値及び所定の力制御パラメータに基づいて力制御を実行する力制御部と、
    　ロボットと外部環境との接触を検知可能に構成され、前記接触が検知された際に前記ロボットに対し所定の制御を実行する接触検知部と、
    　前記力制御による前記ロボットの移動を複数回実行することによって、前記所定の力制御パラメータを調整する力制御パラメータ調整部と、を備え、
    　前記力制御パラメータ調整部は、前記接触検知部による接触検知の感度を調整しながら前記所定の力制御パラメータの調整を行う、ロボット制御装置。
  2. 　前記力制御パラメータ調整部は、前記力制御パラメータの調整に失敗した場合に前記接触検知の感度を低下させて、再度、前記力制御パラメータの調整を行う動作を前記力制御パラメータの調整に成功するまで繰り返す、請求項１に記載のロボット制御装置。
  3. 　前記力制御パラメータ調整部は、前記力制御パラメータの調整の成功時の前記接触検知の感度を記録する、請求項１又は２に記載のロボット制御装置。
  4. 　前記力制御パラメータ調整部は、前記力制御パラメータの調整の成功後、前記接触検知の感度を前記力制御パラメータの調整の実行前の元の状態に戻す、請求項１から３のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
  5. 　前記力制御部は、前記力制御を実行する際、前記接触検知の感度を、記録された前記接触検知の感度に変更する、請求項３に記載のロボット制御装置。
  6. 　前記力制御部は、前記力制御の実行後に、前記ロボットの感度を、前記力制御の実行前の状態に戻す、請求項５に記載のロボット制御装置。
  7. 　前記力制御パラメータ調整部は、前記力制御パラメータの調整の成功時の前記接触検知の感度を表示するためのユーザインタフェース画面を表示する、請求項１から６のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
  8. 　前記ユーザインタフェース画面は、前記接触検知の感度を調整するユーザ操作と、前記ユーザ操作により調整された接触検知の感度で、再度、前記力制御パラメータ調整部による前記力制御パラメータの調整を実行させる指示とを受け付けるように構成されている、請求項７に記載のロボット制御装置。
  9. 　前記力制御パラメータ調整部は、前記ロボットに現在適用されている前記接触検知の感度に応じて前記ロボットに設けられた感度表示器の明るさを調整するための信号を送出する、請求項１から８のいずれか一項に記載のロボット制御装置。
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