WO2024201842A1 - 制御装置及びロボットシステム - Google Patents

制御装置及びロボットシステム Download PDF

Info

Publication number
WO2024201842A1
WO2024201842A1 PCT/JP2023/012961 JP2023012961W WO2024201842A1 WO 2024201842 A1 WO2024201842 A1 WO 2024201842A1 JP 2023012961 W JP2023012961 W JP 2023012961W WO 2024201842 A1 WO2024201842 A1 WO 2024201842A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
failure
control device
force
judgment
robot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/012961
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
万峰 傅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to PCT/JP2023/012961 priority Critical patent/WO2024201842A1/ja
Priority to JP2025509454A priority patent/JPWO2024201842A1/ja
Priority to DE112023005659.5T priority patent/DE112023005659T5/de
Priority to CN202380096105.9A priority patent/CN120858011A/zh
Priority to TW113107170A priority patent/TW202438262A/zh
Publication of WO2024201842A1 publication Critical patent/WO2024201842A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085—Force or torque sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • 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
    • 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
    • B25J9/1674—Program controls characterised by safety, monitoring, diagnostic

Definitions

  • This disclosure relates to a control device and a robot system.
  • a robot system uses a robot equipped with a force sensor and is configured to perform screw tightening through force control.
  • a screw tightening start position is instructed to a robot equipped with a screw tightening mechanism such as a nut runner, and the robot tightens the screw with force control on the work object.
  • Patent documents 1 and 2 describe the configuration of such a robot system.
  • One aspect of the present disclosure is a control device for controlling a robot, the control device comprising: a force control unit that causes the robot to perform a predetermined task by force control based on detection values of a force detector that detects forces and moments acting on the robot and a predetermined number of force control parameters; and a determination unit that acquires time series data of the predetermined number of force control parameters while the force control is being performed, and determines whether the predetermined task is successful or not based on the time series data.
  • 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 the robot system.
  • FIG. 4 is a main flow diagram of a screw tightening operation.
  • 11A and 11B are diagrams for explaining a screw tightening operation.
  • FIG. 13 is a diagram showing a schematic state after the screw has been successfully tightened; 11 is a graph showing an example of changes in tightening torque, tightening depth, and angle over time when the screw tightening is successful.
  • FIG. 13 is a diagram showing a schematic diagram of a screw tightening state when the cause of failure is oblique tightening.
  • FIG. 13 is a diagram showing a schematic diagram of a screw tightening state when the cause of failure is loosening of the screw.
  • FIG. 13 is a diagram showing a schematic diagram of a screw tightening state when the cause of failure is a defective pilot hole.
  • 13 is a flowchart showing a retry operation executed by a retry unit when the cause of failure is oblique fastening.
  • 13 is a flowchart showing a retry operation executed by a retry unit when the cause of failure is loose screw.
  • 13 is a flowchart showing a retry operation executed by a retry unit when the cause of failure is a pilot hole defect.
  • 13 is a diagram showing an example of an image that the display control unit displays on the display unit when the determination result is successful.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of an image that the display control unit displays on the display unit when the determination result is failure and the cause of the failure is oblique fastening.
  • FIG. 13A and 13B are diagrams illustrating an example of an image that is displayed on the display unit by the display control unit during execution of a retry.
  • 13 is a diagram showing an example of an image displayed by the display control unit, showing the work results of the entire screw tightening operation, including retry operations.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram showing a schematic diagram of screw breakage as an example of a screw tightening failure.
  • FIG. 13 is a diagram showing a schematic diagram of a double-threaded state as an example of a screw tightening failure.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of a screw tightening failure in which a screw is too short.
  • FIG. 1 is a diagram showing the equipment configuration of a robot system 100 according to one embodiment.
  • the robot system 100 includes a robot 10, a robot control device 20 that controls the robot 10, and a teaching operation panel 30 connected to the robot control device 20.
  • a screw driver 60 serving as an end effector is attached to the flange 11 of the wrist of the robot 10 via a mounting plate 51.
  • a force sensor (force detector) 70 that detects external forces is attached between the flange 11 of the wrist and the mounting plate 51.
  • the robot system 100 can set the screw driver 60 to a desired position and posture using the robot 10, and perform screw tightening work using the screw driver 60 while having the robot 10 perform force control based on the detection value detected by the force sensor 70.
  • the robot 10 is a six-axis vertical articulated robot. Note that various types of robots may be used as the robot 10 depending on the work target, such as a horizontal articulated robot, a parallel link type robot, or a dual-arm robot. In FIG. 1, an example configuration is shown in which the robot 10 is equipped with a screw tightening machine 60 as an end effector, but various types of end effectors can be attached to the robot 10 depending on the work application.
  • the robot control device 20 controls the operation of the robot 10 according to an operation program or commands from the teaching operation panel 30.
  • the robot control device 20 may have a hardware configuration as a general computer having a processor 21 (see FIG. 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 30 is used as an operation terminal for teaching the robot 10, displaying information, and performing various settings.
  • a teaching device configured with a tablet terminal or the like may be used as the teaching operation panel 30.
  • the teaching operation panel 30 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 31 (see Figure 2), an input/output interface, a network interface, etc.
  • the screw fastener 60 is an angle-type screw fastener (nut runner).
  • the screw fastener 60 comprises a body portion 61 that contains a control portion 161 and a motor 162 (see FIG. 2), and a head portion 62 that is connected to the tip of the body portion 61.
  • the head portion 62 holds a socket 65 as a tool.
  • the socket 65 holds a screw 81.
  • the screw fastener 60 is connected to the robot control device 20, and rotates the socket 65 in response to a command from the robot control device 20 to tighten and fix the screw 81 into a threaded hole in an object.
  • the screw driver 60 is attached to one side of the mounting plate 51, and the other side of the mounting plate 51 is attached to the flange 11 via a force sensor 70.
  • the robot 10 can set the screw driver 60 to a desired position and posture to perform screw tightening work on an object.
  • the force sensor 70 is, for example, a six-axis force sensor that detects forces acting in the mutually orthogonal X, Y, and Z axis directions, and moments around each axis. Note that in this embodiment, the force sensor 70 is configured to detect an external force acting on the robot 10, but instead of a force sensor, the external force may be detected by the detection value of a torque sensor provided on each axis of the robot.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the robot system 100.
  • the robot control device 20 includes a motion control unit 121, a force control unit 122, a force data processing unit 123, a determination unit 124, a retry unit 125, a display control unit 126, and a setting unit 127.
  • These functional blocks may be functional elements that are realized by the processor 21 of the robot control device 20 executing a program.
  • the robot control device 20 includes a memory unit 129.
  • the memory unit 129 is, for example, a storage device such as a non-volatile memory or a hard disk device.
  • the memory unit 129 stores an operation program for controlling the robot 10, various setting information including force control parameters and operation parameters, and the like.
  • the operation control unit 121 controls the operation of the robot 10 according to an operation program or according to commands from the teaching operation panel 30.
  • the robot control device 20 is equipped with a servo control unit (not shown) that performs servo control on the motors 111 of each axis according to commands for each axis generated by the operation control unit 121.
  • the force data processing unit 123 provides a function for calculating the external force (force and moment) acting on the robot 10 (screw tightening machine 60) based on the detection value of the force sensor 70.
  • the position and orientation of the force sensor 70 can be calculated from the position and orientation of the coordinate system of the wrist tip of the robot 10 and the relative position information of the force sensor 70 with respect to the wrist tip.
  • the force data processing unit 123 can calculate the magnitude and direction of the force or moment in a preset arbitrary coordinate system based on the position, orientation, and detection value of the force sensor 70.
  • the force control unit 122 is responsible for the function of executing force control based on the force information calculated by the force data processing unit 123 and predetermined force control parameters.
  • the motion control unit 121 has the function of causing the robot 10 to perform motions using force control under the command of the force control unit 122.
  • the determination unit 124 has a function of acquiring time series data for each of a plurality of force control parameters during execution of force control, and judging whether the work performed by the robot 10 is successful or not based on the time series data.
  • the determination unit 124 further has a function of analyzing and identifying the cause of failure in screw tightening based on the acquired time series data of the force control parameters.
  • the retry unit 125 retries the screw tightening operation depending on the cause of failure identified by the determination unit 124.
  • the display control unit 126 provides a function to display various information regarding the results of the screw tightening execution (success/failure, cause of failure, etc.) based on the judgment result by the judgment unit 124.
  • the setting unit 127 provides a function for accepting input of various parameters.
  • the setting unit 127 may be configured, for example, to display a user interface for accepting input of various parameters on the display unit 31 of the teaching operation panel 30, and to accept operation input via the operation unit.
  • step S1 input of various parameters required for the screw tightening operation is accepted (step S1).
  • force control parameters and operation parameters of the screw tightening machine 60 (rotation speed, etc.) are input.
  • the robot control device 20 (operation control unit 121) controls the robot 10 to position the screw tightening machine 60 at the previously taught screw tightening start position, rotates the screw tightening machine 60 in the forward direction, and starts the screw tightening operation by force control (step S2).
  • force control during screw tightening the pressing force, tightening torque, screw tightening depth, angle (angle between the drive shaft of the fastener and the center line of the fastening hole), tightening operation time, etc. are set as parameters and operation control is performed.
  • Such parameters related to force control are referred to as force control parameters in this specification.
  • the screw tightening operation will be explained with reference to Figure 4.
  • arrow A indicates the pressing direction, and the force control unit 122 performs control so that the pressing force in this pressing direction becomes the target force.
  • the actual pressing force value is obtained based on the detection value of the force sensor 70.
  • the angle ⁇ represents an angle error defined as the angle between the center line C1 of the screw hole 91 and the drive axis C2 of the socket 65 (screw 81).
  • the force control unit 122 performs control based on the detection value of the force sensor 70 so that this angle error becomes, for example, zero, that is, so that the moment in the direction of the angle ⁇ detected by the force sensor 70 becomes, for example, zero.
  • FIG. 4 also shows a position error d defined as the positional deviation of the center of the tip of the screw 81 relative to the center line C1. Based on the detection value of the force sensor 70, the force control unit 122 can correct the position of the robot 10 so that the position error d of the screw 81 approaches zero.
  • the actual measured values of the magnitude and direction of the angle can be obtained based on the position and posture of the robot 10 (screw fastener 60).
  • the mounting position of the screw fastener 60 relative to, for example, a flange coordinate system set in the robot 10 is known. Therefore, the position and posture of the screw fastener 60 (i.e., the magnitude and direction of each of the above degrees) can be obtained based on the position and posture of the robot 10.
  • the tightening torque is a torque in a direction that rotates the screw 81.
  • the tightening torque can be found from the detection value of the force sensor 70 as the force or moment that the robot 10 receives due to the rotation of the screw tightening machine 60 (socket 65).
  • the tightening depth can be detected as the amount by which the socket 65 is moved in the pressing direction after the robot 10 positions the screw 81 at the taught position for starting the screw tightening.
  • the tightening operation After the start of the screw tightening operation, when the tightening torque reaches the target torque value, the tightening operation can be considered to be completed, the rotation of the screw 81 can be stopped, and the tightening operation can be ended.
  • the time from the start of screw tightening to the end of screw tightening in this manner is defined as the fastening operation time.
  • the determination unit 124 determines whether the screw tightening was successful or not (step S3).
  • the determination unit 124 determines whether the screw tightening was successful or not and the cause of the failure based on the time progression of the detected values of the force control parameters, their mutual correlations, etc. Details of the determination by the determination unit 124 will be described later. If the screw tightening has failed (S3: YES), the determination unit 124 diagnoses the cause of the failure, and the retry unit 125 executes a retry operation according to the cause of the failure (step S4). If the screw tightening was successful (S3: NO), this process ends.
  • step S5 the retry unit 125 determines whether all necessary retry operations have been performed. If not all retries have been performed (S5: NO), processing continues from step S3. If it is determined that all retry operations have been performed (S5: YES), the determination unit 124 performs an operation determination regarding the retry operations (step S6). If the operation is successful (S6: YES), this processing ends. If it is determined that the operation has failed (S6: NO), the determination unit 124 determines that the failure occurred due to an unknown cause and records the location of the failure (step S7).
  • step S3 determines whether screw tightening is performed by the robot control device 20 or not.
  • the determination unit 124 can determine the state of the screw tightening operation by force control based on the following five determination conditions, for example.
  • (Decision condition 1) Whether the screw tightening depth reaches the specified screw tightening depth (target value) (Decision condition 2) Whether the tightening torque reaches the specified target torque (Decision condition 3) Whether the pressing force reaches the specified screw tightening pressing force (target force) (Decision condition 4) Whether the angle is within the specified maximum screw tightening angle range (Decision condition 5) Whether the tightening work time is within the specified work time
  • Judgment condition 1 is a condition regarding whether or not the screw tightening depth (fastening depth) has reached a target value. Here, as an example, it may be determined that judgment condition 1 is satisfied when the screw tightening depth is within a predetermined range.
  • Judgment condition 2 is a condition regarding whether or not the fastening torque has reached the target torque. Here, as an example, it may be determined that judgment condition 2 is satisfied when the detected value of the fastening torque is within a predetermined range.
  • Decision condition 3 is a condition regarding whether the pressing force has reached the target force.
  • judgment condition 3 is satisfied when the detected value of the pressing force is within a predetermined range.
  • Judgment condition 4 is a condition regarding whether the angle during screw tightening (angle ⁇ in FIG. 4) is within a specified maximum angle range. It may be determined that judgment condition 4 is satisfied when the angle during screw tightening is within the maximum angle range (for example, ⁇ a predetermined angle).
  • Decision condition 5 is a condition related to the fastening operation time from the start of screw tightening to the end of screw tightening. Regarding the operation time, it may be determined that judgment condition 5 is satisfied if the fastening operation time is within a target value, or it may be determined that judgment condition 5 is satisfied if the fastening operation time is within the range between the target minimum time and the target maximum time.
  • the judgment unit 124 judges that the screw tightening operation is successful when all of the judgment conditions 1 to 5 are satisfied.
  • the judgment unit 124 may judge that the screw tightening operation is unsuccessful when one or more of the judgment conditions 1 to 5 are not satisfied.
  • the judgment unit 124 may judge the operation result for the judgment conditions 1 to 5 by taking into account the time progression of the parameters related to those conditions.
  • the judgment unit 124 may judge the operation result of the screw tightening operation based on the time progression of the parameters related to the judgment conditions 1 to 5 and their mutual relationships.
  • the judgment unit 124 may judge the operation result based on the four judgment conditions of judgment conditions 1-2 and 4-5, excluding judgment condition 3 related to the pressing force. That is, the judgment unit 124 may judge that the screw tightening operation is successful when all of judgment conditions 1-2 and 4-5 are satisfied. Furthermore, the judgment unit 124 may judge that the screw tightening operation is unsuccessful when one or more of the judgment conditions 1-2 and 4-5 are not satisfied. The judgment unit 124 may judge the operation result for the judgment conditions 1-2 and 4-5 by taking into account the time transition of the parameters related to them. The judgment unit 124 may judge the operation result of the screw tightening operation based on the time transition of the parameters related to the judgment conditions 1-2 and 4-5 and the relationship between them.
  • FIG. 5A is a diagram showing a schematic diagram of a state after the screw tightening is successful.
  • FIG. 5B is a graph showing an example of the time transition of the tightening torque, the screw tightening depth, and the angle when the screw tightening is successful.
  • the vertical axis shows the tightening torque, the screw tightening depth, or the angle
  • the horizontal axis shows the time axis.
  • T0 and T1 are respectively the minimum work time and the maximum work time as the target value of the fastening work time specified as the judgment condition 5.
  • FIG. 5B shows an example of a method of specifying the target value of the fastening work time, in which the judgment condition 5 is OK when the fastening work time is within the time range specified by the minimum work time T0 and the maximum work time T1 .
  • a graph 201 shows the change in angle over time.
  • the angle changes within a preset maximum angle range ( ⁇ 1 degree) from the start to the end of screw tightening.
  • the judgment unit 124 judges that judgment condition 4 regarding the angle is OK.
  • a graph 202 shows the time progression of the tightening torque and the screw tightening depth.
  • the tightening torque and the screw tightening depth usually show a gradual increase from the start of the screw tightening, so the graph 202 shows the time progression of the tightening torque and the screw tightening depth.
  • the tightening torque usually increases gradually from the start of the screw tightening as shown in the graph 202, and reaches the target force within the target work time or within the range of the target work time ( T0 to T1 ).
  • the determination unit 124 may determine that the determination condition 2 is OK when the tightening torque reaches the target torque (range TR1 to TR2 ).
  • the determination unit 124 may determine that the determination condition 2 is OK when the tightening torque reaches the target torque within the target work time.
  • the screw tightening depth normally increases gradually from the start of screw tightening as shown in graph 202, and reaches the target value within the target work time or within the range of the target work time ( T0 to T1 ).
  • the judgment unit 124 may judge that judgment condition 1 is OK when the screw tightening depth reaches the target value (range D1 to D2 ).
  • the judgment unit 124 may judge that judgment condition 1 is OK when the screw tightening depth reaches the target value within the target work time.
  • the determination unit 124 may determine that the determination condition 5 is satisfied.
  • the determination unit 124 may also determine that the determination condition 2 is OK for the pressing force when the pressing force reaches the target force. Alternatively, the determination unit 124 may determine that the determination condition 2 is OK for the pressing force when the pressing force reaches the target force within the target work time.
  • the determination unit 124 The screw tightening depth has not reached the target value (range D1 to D2 ) (judgment condition 1 is NG).
  • the tightening torque has not reached the target force (range TR1 to TR2 ) (judgment condition 2 is NG).
  • the pressing force does not reach the target force (target range) (judgment condition 3 is NG).
  • the screw tightening angle is not within the specified range ( ⁇ 1 degree) (judgment condition 4 is NG). Screw tightening is not completed within the specified work target time ( T0 to T1 ) (judgment condition 5 is NG), If any one of the above conditions is satisfied, it may be determined that the screw tightening has failed.
  • the judgment unit 124 can identify the cause of failure in screw tightening based on the judgment results of the judgment conditions 1 to 5 after taking into account the changes over time of the parameters for these judgment conditions and their correlations. Alternatively, the judgment unit 124 may identify the cause of failure in screw tightening based on the judgment results of the judgment conditions 1-2 and 4-5 after taking into account the changes over time of the parameters for these judgment conditions and their correlations.
  • the determination unit 124 may identify the cause of failure when screw tightening fails based on at least determination condition 1, determination condition 2, and determination condition 4.
  • determination condition 1 determination condition 1
  • determination condition 2 determination condition 4
  • Figures 6A to 6C an example in which the determination unit 124 identifies the cause of failure based on determination condition 1, determination condition 2, and determination condition 4 will be described.
  • FIG. 6A is a schematic diagram showing a screw tightening state when the cause of failure is oblique tightening.
  • the screw 81 in the oblique tightening state, the screw 81 is fitted and fixed in an inclined state with respect to the screw hole of the target object 191. Therefore, in this case, the tightening torque reaches the target torque at an early stage of the screw tightening, and the screw tightening ends at an early stage.
  • the early stage refers to a stage before the specified target work time range is reached. The angle becomes larger than the maximum angle. Also, the screw tightening depth does not reach the target value.
  • the judgment unit 124 judges the following judgment results (a1) to (a3) for (judgment condition 1), (judgment condition 2), and (judgment condition 4), and when the judgment results (a1) to (a3) are established, it can be determined that the cause of the screw tightening failure is oblique tightening.
  • judgment condition 1 Since the tightening depth does not reach the target value, judgment condition 1 is NG.
  • judgment condition 2 Since the fastening torque reaches the target torque, judgment condition 2 is OK.
  • the angle exceeds the maximum angle range, so judgment condition 4 is not met.
  • FIG. 6B is a schematic diagram showing a screw tightening state when the cause of failure is screw loosening (fastener loosening).
  • Screw loosening can occur, for example, when the length of the under-head of the screw 81 is longer than a specified value (when the screw is defective).
  • the distance from the tip of the screw to the screw hole when the robot 10 (screw tightening machine 60) is positioned at the teaching position for starting screw tightening becomes shorter than when the screw length is normal, and the screw tightening depth measured as the movement amount of the robot 10 (screw tightening machine 60) from the screw tightening start position becomes smaller than the target value.
  • the judgment unit 124 judges the following judgment results (b1) to (b3) for (judgment condition 1), (judgment condition 2), and (judgment condition 4), and when the judgment results (b1) to (b3) are established, it can be determined that the cause of the screw tightening failure is screw loosening.
  • judgment condition 1 Since the tightening depth does not reach the target value, judgment condition 1 is NG.
  • judgment condition 2 Since the fastening torque reaches the target torque, judgment condition 2 is OK.
  • judgment condition 4 Since the angle is within the maximum angle range, judgment condition 4 is OK.
  • Fig. 6C is a schematic diagram showing a screw tightening state when the cause of failure is a pilot hole defect.
  • a pilot hole defect is a state in which the upper part of the screw hole 191a of the target object 191 is deformed so as to be greatly widened. Therefore, the determination unit 124 determines the following determination results (c1) to (c3) for (Determination Condition 1), (Determination Condition 2), and (Determination Condition 4), and when the determination results (c1) to (c3) are established, it can be determined that the cause of the screw tightening failure is screw loosening.
  • the tightening depth gradually increases and reaches the target value, so judgment condition 1 is OK.
  • the judgment unit 124 when judging whether the tightening depth (judgment condition 1), tightening torque (judgment condition 2), and angle (judgment condition 4) are OK/NG, the judgment unit 124 also takes into account the time progression of the force control parameters related to these judgment conditions to identify the cause of failure.
  • the retry unit 125 performs an appropriate retry operation depending on the diagnosis of the cause of failure by the determination unit 124 as described above.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the retry operation executed by the retry unit 125 when the cause of failure is oblique fastening.
  • This retry operation (and each retry operation described below) is executed under the control of the processor 21 of the robot control device 20.
  • the retry operation shown in FIG. 7 corresponds to the retry process by the processing loop consisting of steps S3 (S3: YES), S4, and S5 of the main flow (FIG. 3).
  • step S11 the cause of failure determined by the determination unit 124 is confirmed (step S11). If it is determined that the cause of failure is oblique tightening (S11: YES), the operation from step S12 is performed. In step S12, the retry unit 125 rotates the screw in the reverse direction, returning the screw to the starting position of the screw tightening. Next, the retry unit 125 corrects the position and posture of the screw in the opposite direction to the angle (tilt direction) that was detected to be excessive during screw tightening, and performs screw tightening again (step S13). Here, the position and posture of the screw are corrected to the opposite direction to the tilt direction in which the detected angle is maximum or the detected angle is relatively large.
  • the retry unit 125 judges whether or not the screw tightening was successful (step S14). If the screw tightening has failed (S14: NO), the retry unit 125 executes the process from step S11 again. In a situation where the screw is being tightened at an angle, the retry unit 125 gradually adjusts the position and posture of the screw in the direction opposite to the detected angle (tilt direction) and tightens the screw (loop from steps S11 to S14: NO). If the screw tightening is successful (S14: YES), this process ends. Note that if the cause of failure is something other than the screw tightening at an angle (S11: NO), the screw tightening is retried using another measure (step S15). The above process makes it possible to eliminate the screw tightening at an angle and to tighten the screw properly.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the retry operation performed by the retry unit 125 when the cause of failure is loose screw.
  • the cause of failure determined by the determination unit 124 is confirmed (step S21). If it is determined that the cause of failure is loose screw (S21: YES), the operation from step S22 is performed.
  • the retry unit 125 reverses the rotation of the screw and returns it to the starting position for screw tightening. Loose screw occurs when the screw is a rejected product. Therefore, the retry unit 125 automatically replaces the screw with another screw and tightens the screw again (step S23).
  • step S24 judges whether or not the screw tightening was successful (step S24). If the screw tightening has failed (S24: NO), the process is executed again from step S21. If the screw tightening has been successful (S24: YES), this process ends. Note that if the cause of failure is something other than loose screw (S21: NO), a retry of the screw tightening is performed using another measure (step S25). Through the above process, the loose screw condition is resolved and the screw can be tightened properly.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the retry operation executed by the retry unit 125 when the cause of failure is a defective pilot hole.
  • the cause of failure determined by the determination unit 124 is confirmed (step S31). If it is determined that the cause of failure is a defective pilot hole (S31: YES), the operation from step S32 is performed.
  • the retry unit 125 reverses rotation of the screw and returns the screw to the starting position for screw tightening.
  • the retry unit 125 then issues an alarm indicating a defective pilot hole, marks the location of the defective pilot hole on a visualized image of the work object, and moves to the next work location (step S33).
  • step S34 judges whether or not the screw tightening was successful (step S34). If the screw tightening has failed (S34: NO), the process is executed again from step S31. If the screw tightening has been successful (S34: YES), this process ends. If the cause of failure is something other than a poor pilot hole, the screw tightening is retried using other measures (step S35). As a result of the above process, if the pilot hole is poor, an alarm is output, and information regarding the cause of failure is recorded and displayed, etc.
  • the retry unit 125 can perform appropriate retry operations depending on the cause of failure diagnosed by the determination unit 124.
  • the following describes the display function of the display control unit 126 for displaying information related to the judgment result by the judgment unit 124.
  • the display control unit 126 displays information related to the judgment result by the judgment unit 124 on the display unit 31 of the teaching operation panel 30.
  • Image M1 shows an example of image M1 that the display control unit 126 displays on the display unit 31 when the judgment result is successful.
  • Image M1 may be displayed in real time, for example, when the judgment is made in step S3 in the main flow.
  • image M1 includes a message image 211 including a message indicating that the judgment result is successful, and a visualization image 212 that visualizes the work object.
  • a frame line 213 indicating the work location on the object and text information 214 indicating the work number are superimposed on the visualization image 212.
  • the user can instantly grasp the work result (OK/NG), the work location on the work object, and the work number.
  • the text information "OK" the frame line, and the work number may be displayed in, for example, green or blue so that it can be instantly understood that the work result is OK.
  • image M2 shows an example of image M2 that the display control unit 126 displays on the display unit 31 when the judgment result is failure and the cause of failure is diagonal tightening.
  • Image M2 may be displayed in real time, for example, when the judgment is made in step S3 in the main flow.
  • image M2 includes a message image 221 indicating that the judgment result is failure, and a message image 222 indicating the cause of failure.
  • Image M2 further includes a visualized image 223 that visualizes the work object. In the visualized image 223, a frame line 224 indicating the part on the work object that was diagonally tightened and text information 225 indicating the work number are superimposed.
  • image M3 shows an example of an image M3 that the display control unit 126 displays on the display unit 31 during a retry.
  • Image M4 may be displayed in real time while the retry operation in step S4 of the main flow is being performed.
  • image M3 includes a message image 231 indicating that a retry is in progress, and a message image 232 indicating that the cause of the retry (cause of failure) is diagonal tightening.
  • Image M3 further includes a visualization image 233 that visualizes the work object, and visualization image 233 includes a frame 234 indicating the work location of the retry and text information 235 indicating the work number.
  • the user can instantly grasp that a retry operation is being performed, the cause of the failure that is being resolved by the retry, and the target location and work number of the retry.
  • the frame 234 and the text information 235 indicating the work number may be displayed in red, for example, to indicate that recovery by retry is being performed.
  • Figure 13 is an example of image M4 displayed by display control unit 126, showing the work result of the entire screw tightening operation including the retry operation.
  • Image M4 may be displayed in real time, for example, when processing step S6 in the main flow is performed.
  • image M4 includes message image 241 indicating that image M4 is the result of the entire operation including retries, and visualized image diagram 242 which visualizes the work object.
  • Visualized image 242 has frame lines 243, 245, 247 indicating the work locations and text information 244, 246, 248 indicating the respective work numbers superimposed thereon.
  • Image M4 may be displayed so that it is possible to distinguish whether each work location has been successful or unsuccessful by color. For example, if task number No. 1 and No. 2 are successful and task number No.
  • the display control unit 126 may display the frame line 243, text information 244, frame line 245, and text information 246 in blue (or green), and the frame line 247 and text information 248 in red. In this case, the user can instantly grasp the location of the work on the work object and the results of the work.
  • failure causes identified by the determination unit 124 oblique tightening, loose screws, and poor pilot holes.
  • the determination unit 124 can identify various other failure causes in addition to these.
  • the determination unit 124 can identify the cause of failure as follows, based on the determination results for (Determination Condition 1), (Determination Condition 2), and (Determination Condition 4) and the time transition of the force control parameter related to these determination conditions.
  • the determination unit 124 makes a determination as shown in the following determination results (d1) to (d3) for (Determination Condition 1), (Determination Condition 2), and (Determination Condition 4), and can identify that the cause of the screw tightening failure is screw breakage when the determination results (d1) to (d3) are satisfied.
  • (d1) The tightening depth gradually increases and reaches the target value, so judgment condition 1 is OK.
  • (d2) The tightening torque increases as soon as screw tightening begins, but does not reach the target force and instead decreases midway. Therefore, judgment condition 2 is NG.
  • judgment condition 4 Since the angle is within the maximum angle range, judgment condition 4 is OK.
  • the judgment unit 124 can identify the cause of failure as follows, based on the judgment results for (judgment condition 1), (judgment condition 2), and (judgment condition 4) and the time transition of the force control parameter related to these judgment conditions. Specifically, the judgment unit 124 judges the following judgment results (e1) to (e3) for (judgment condition 1), (judgment condition 2), and (judgment condition 4), and can identify that the cause of the screw tightening failure is double-threading when the judgment results (e1) to (e3) are satisfied.
  • FIG. 14C shows a schematic diagram of a case where the length of the fastener is shorter than a specified value (assuming here that the screw is too short as a specific example) as an example of a screw tightening failure.
  • the judgment unit 124 can identify the cause of failure as follows based on the judgment results for (judgment condition 1), (judgment condition 2), (judgment condition 3), and (judgment condition 4) and the time transition of the force control parameters related to these judgment conditions.
  • the judgment unit 124 judges the following judgment results (f1) to (f4) for (judgment condition 1), (judgment condition 2), (judgment condition 3), and (judgment condition 4), and can identify that the cause of the screw tightening failure is a double screw when the judgment results (f1) to (f4) are satisfied.
  • the judgment result (f4) is added and it is determined that the screw is too short when the tightening operation time is shorter than a specific value.
  • judgment condition 1 Since the tightening depth does not reach the target value, judgment condition 1 is NG.
  • judgment condition 2 Since the tightening torque reaches the target value, judgment condition 2 is OK.
  • judgment condition 4 Since the angle is within the maximum angle range, judgment condition 4 is OK.
  • the fastening operation time is shorter than the specific value and does not reach the target range, so that judgment condition 5 is NG.
  • the retry action can be the same as the retry action when the cause of failure is loose screw ( Figure 8).
  • the worker can grasp the work results in real time while performing the work.
  • the cause of failure in work due to force control can be accurately identified based on the time progression of multiple force control parameters during force control operation and their mutual correlation. Furthermore, the cause of this failure can also be provided to the worker in real time while the work is being performed.
  • screw tightening has been described as an example of a work using force control, but the work to which this embodiment can be applied can include various work using force control.
  • the configuration of the above embodiment can be applied to a fitting work.
  • a fitting work for example, a cylindrical fitting work is fitted into a hole formed in a fitted work.
  • the pressing force, fitting depth, and posture of the fitting work can be used as force control parameters. Based on the actual measured values of these parameters relative to the target values, their time progression, and the relationship between them, the success/failure of the fitting work and the cause of failure can be identified.
  • the functional blocks in the functional block diagram 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 that execute the various processes such as the screw tightening operation and retry operation in the above-mentioned embodiment can be recorded on various computer-readable recording media (for example, semiconductor memory such as ROM, EEPROM, flash memory, magnetic recording media, and optical disks such as CD-ROM and DVD-ROM).
  • semiconductor memory such as ROM, EEPROM, flash memory, magnetic recording media, and optical disks such as CD-ROM and DVD-ROM.
  • the determination unit (124) determines the following determination conditions (1) to (4): (1) The fastening depth reaches a specified depth; (2) The tightening torque reaches a specified target torque. (3) the angle is within a specified maximum angle range; and (4) A control device (20) as described in appendix 4, which determines that the fastening operation is successful when the fastening operation time is within a specified operation time.
  • Appendix 6 The control device (20) described in Appendix 5, wherein the judgment unit (124) judges that the fastening operation has failed when at least one of the judgment conditions (1) to (4) is not satisfied.
  • (Appendix 7) The control device (20) described in Appendix 5 or 6, wherein the judgment unit (124) identifies a cause of failure when the specified task fails based on at least the judgment conditions (1) to (3) and time-series data of force control parameters related to the judgment conditions (1) to (3).
  • (Appendix 8) The control device (20) described in Appendix 7, wherein the causes of failure identified by the judgment unit (124) based on at least the judgment conditions (1) to (3) and the time-series data of the force control parameters related to the judgment conditions (1) to (3) include at least one of oblique tightening, fastener loosening, poor pilot hole, fastener breakage, and double threading.
  • the control device (20) described in Appendix 9 includes, when the cause of the failure is the oblique tightening, rotating the fastener in the reverse direction, returning it to the fastening start position, adjusting the posture of the fastener in the opposite direction to the detected inclination direction of the fastener, and performing the fastening operation again.
  • a robot system comprising: a robot (10); a force detector (70) that detects forces and moments acting on the robot; a force control unit (122) that causes the robot (10) to perform a predetermined task by force control based on the detection value of the force detector (70) and a plurality of predetermined force control parameters; and a judgment unit (124) that acquires time series data of the plurality of predetermined force control parameters while the force control is being executed, and judges whether the predetermined task is successful or not based on the time series data.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

ロボットを制御する制御装置であって、ロボットに作用する力及びモーメントを検出する力検出器の検出値及び所定の複数の力制御パラメータに基づいてロボットに力制御による所定の作業を実行させる力制御部と、力制御の実行中における所定の複数の力制御パラメータの時系列データを取得し、時系列データに基づき所定の作業が成功であるか否かを判定する判定部と、を備える制御装置である。

Description

制御装置及びロボットシステム
　本開示は、制御装置及びロボットシステムに関する。
　力センサを備えたロボットを用い、力制御によりねじ締めを実行可能に構成されたロボットシステムが知られている。一般に、このようなロボットシステムでは、ナットランナ等のねじ締め機構を搭載したロボットにねじ締め開始位置を教示し、作業対象に対して力制御を伴うねじ締めを実行する。特許文献１及び２には、このようなロボットシステムの構成が記載されている。
特開２０１９－１８８５０３号公報 特開２００２－３３１４２８号公報
　力制御パラメータに基づき力制御による作業の結果が成功であるか否かを的確に判定し得る技術が望まれている。
　本開示の一態様は、ロボットを制御する制御装置であって、前記ロボットに作用する力及びモーメントを検出する力検出器の検出値及び所定の複数の力制御パラメータに基づいて前記ロボットに力制御による所定の作業を実行させる力制御部と、前記力制御の実行中における前記所定の複数の力制御パラメータの時系列データを取得し、前記時系列データに基づき前記所定の作業が成功であるか否かを判定する判定部と、を備える制御装置である。
　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。 ロボットシステムの機能ブロック図である。 ねじ締め動作のメインフロー図である。 ねじ締め動作を説明するための図である。 ねじ締めが成功である場合のねじ締め後の状態を模式的に示す図である。 ねじ締めが成功である場合の締付トルク、ねじ締め深さ、角度の時間推移の例を示すグラフである。 失敗原因が斜め締めである場合のねじ締め状態を模式的に示す図である。 失敗原因がねじ浮きである場合のねじ締め状態を模式的に示す図である。 失敗原因が下穴不良である場合のねじ締め状態を模式的に示す図である。 失敗原因が斜め締めである場合に再試行部が実行するリトライ動作を表すフローチャートである。 失敗原因がねじ浮きである場合に再試行部が実行するリトライ動作を表すフローチャートである。 失敗原因が下穴不良である場合に再試行部が実行するリトライ動作を表すフローチャートである。 判定結果が成功である場合に表示制御部が表示部に表示する画像の例を示す図である。 判定結果が失敗であり失敗原因が斜め締めである場合に、表示制御部が表示部に表示する画像の例を示す図である。 リトライの実行中に表示制御部が表示部に表示する画像の例を示す図である。 表示制御部が表示する、リトライ動作も含めた全体のねじ締め動作の作業結果を表す画像の例を示す図である。 ねじ締めの失敗の一例として、ねじ破損を模式的に示す図である。 ねじ締めの失敗の一例として、二度ねじの状態を模式的に示す図である。 ねじ締めの失敗の一例として、ねじが短すぎる場合を模式的に示す図である。
　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。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３０とを備える。ロボット１０の手首部のフランジ１１には、取付板５１を介してエンドエフェクタとしてのねじ締め機６０が取り付けられている。手首部のフランジ１１と取付板５１との間には、外力を検出する力センサ（力検出器）７０が取り付けられている。上記構成において、ロボットシステム１００は、ロボット１０によりねじ締め機６０を所望の位置・姿勢に設定し、力センサ７０により検出された検出値に基づいてロボット１０に力制御を実行させながら、ねじ締め機６０によるねじ締め作業を実行することができる。
　ロボット１０は、例示として、６軸の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、水平多関節ロボット、パラレルリンク型ロボット、双腕ロボット等、作業対象に応じて様々なタイプのロボットが用いられても良い。図１では、ロボット１０にエンドエフェクタとしてねじ締め機６０が搭載されている構成例を示すが、ロボット１０には、作業用途に応じて様々なタイプのエンドエフェクタを取り付けることができる。
　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３０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２参照）、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３０は、ロボット１０の教示、情報の表示、及び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３０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３０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３１（図２参照）、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。
　ねじ締め機６０は、一例として、アングルタイプのねじ締め機（ナットランナ）であるものとする。ねじ締め機６０は、制御部１６１及びモータ１６２（図２参照）を内部に含むボディ部６１と、ボディ部６１の先端部に連結されたヘッド部６２とを備える。ヘッド部６２は、工具としてのソケット６５を保持する。ソケット６５には、ねじ８１が保持される。ねじ締め機６０は、ロボット制御装置２０に接続され、ロボット制御装置２０からの指令によりソケット６５を回転し、ねじ８１を対象物のねじ穴に締付け固定する。
　ねじ締め機６０は、取付板５１の一方の側に取り付けられ、また、取付板５１の他方の側は力センサ７０を介してフランジ１１に取り付けられている。この構成おいて、ロボット１０によりねじ締め機６０を所望の位置・姿勢に設定して対象物に対するねじ締め作業を実行することができる。
　力センサ７０は、例えば、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ各軸方向に作用する力、及び各軸周りのモーメントを検出する６軸力センサである。なお、本実施形態では、ロボット１０に作用する外力を力センサ７０により検出する構成としているが、力センサに代えてロボットの各軸に設けたトルクセンサの検出値により外力を検出する構成としても良い。
　図２は、ロボットシステム１００の機能ブロック図である。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、力データ処理部１２３と、判定部１２４と、再試行部１２５と、表示制御部１２６と、設定部１２７とを備える。これらの機能ブロックは、ロボット制御装置２０のプロセッサ２１がプログラムを実行することで実現される機能要素であっても良い。
　ロボット制御装置２０は、記憶部１２９を備える。記憶部１２９は、例えば、不揮発性メモリ或いはハードディスク装置等からなる記憶装置である。記憶部１２９には、ロボット１０を制御する動作プログラム、力制御パラメータや動作パラメータを含む各種設定情報等が格納される。
　動作制御部１２１は、動作プログラムにしたがって、或いは教示操作盤３０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、動作制御部１２１が生成する各軸に対する指令に従って各軸のモータ１１１に対するサーボ制御を実行するサーボ制御部（不図示）を備えている。
　力データ処理部１２３は、力センサ７０の検出値に基づいて、ロボット１０（ねじ締め機６０）に作用する外力（力及びモーメント）を算出する機能を提供する。力センサ７０の位置および姿勢は、ロボット１０の手首部先端の座標系の位置および姿勢と、手首部先端に対する力センサ７０の相対位置情報により算出することができる。力データ処理部１２３は、力センサ７０の位置、姿勢、及び検出値に基づいて、予め設定された任意の座標系における力やモーメントの大きさ、及び、力やモーメントの方向を算出することができる。
　力制御部１２２は、力データ処理部１２３が算出した力情報、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機能を司る。
　動作制御部１２１は、力制御部１２２による指令の下で、ロボット１０に力制御による動作を実行させる機能を有する。
　判定部１２４は、力制御の実行中における複数の力制御パラメータのそれぞれの時系列データを取得し、それらの時系列データに基づき、ロボット１０による作業が成功であるか否かを判定する機能を有する。判定部１２４は、更に、取得した力制御パラメータの時系列データに基づき、ねじ締めが失敗している場合の原因を解析して特定する機能を有する。
　再試行部１２５は、判定部１２４により特定された失敗原因に応じて、ねじ締め動作のリトライを実行する。
　表示制御部１２６は、判定部１２４による判定結果に基づき、ねじ締めの実行結果に関する各種情報（成功／不成功、失敗原因等）を表示する機能を提供する。
　設定部１２７は、各種パラメータの入力を受け付ける機能を提供する。設定部１２７は、例えば、教示操作盤３０の表示部３１に各種パラメータの入力を受け付けるためのユーザインタフェースを表示し、操作部を介しての操作入力を受け付けるように構成されていても良い。
　図３を参照しロボット制御装置２０により実行される力制御によるねじ締め動作のメインフローを説明する。このメインフローは、主として、ロボット制御装置２０のプロセッサ２１による制御の下で実行される。はじめに、ねじ締め動作に必要な各種パラメータの入力の受付が行われる（ステップＳ１）。ここでは、力制御パラメータ、及びねじ締め機６０の動作パラメータ（回転速度等）の入力が行われる。次に、ロボット制御装置２０（動作制御部１２１）は、ロボット１０を制御して、ねじ締め機６０を予め教示されたねじ締め作業開始位置へ位置付け、ねじ締め機６０を正回転させ、力制御によるねじ締め動作を開始する（ステップＳ２）。
　ねじ締めにおける力制御では押付力、締付トルク、ねじ締め深さ、角度（締結具の駆動軸と締結穴の中心線との間の角度）、締結作業時間等がパラメータとして設定され動作制御が行われる。このような力制御に係わるパラメータを本明細書では力制御パラメータと称する。図４を参照してねじ締め動作を説明する。図４において矢印Ａは、押付方向を示し、力制御部１２２は、この押付方向の押付力が目標力となるように制御を行う。押付力の実測値は、力センサ７０の検出値に基づき取得される。
　図４において角度θは、ねじ穴９１の中心線Ｃ１とソケット６５（ねじ８１）の駆動軸Ｃ２との角度として定義される角度誤差を表す。力制御部１２２は、力センサ７０の検出値に基づいて、この角度誤差が例えばゼロとなるように、すなわち、力センサ７０により検出される角度θ方向のモーメントが例えばゼロとなるように制御を行う。また、図４には、中心線Ｃ１に対するねじ８１の先端の中心の位置ずれとして定義される位置誤差ｄが示されている。力制御部１２２は、力センサ７０の検出値に基づいて、ねじ８１の位置誤差ｄがゼロに近づくようにロボット１０の位置を修正することができる。なお、角度の大きさ及び方向の実測値は、ロボット１０（ねじ締め機６０）の位置及び姿勢に基づき取得することができる。ロボット１０に設定した例えばフランジ座標系に対するねじ締め機６０の取り付け位置は既知である。したがって、ロボット１０の位置姿勢に基づいてねじ締め機６０の位置姿勢（すなわち、上記各度の大きさ及び方向）が求められる。
　締付トルクは、ねじ８１を回転させる方向のトルクである。締付トルクは、ねじ締め機６０（ソケット６５）の回転によりロボット１０が受ける力又はモーメントとして力センサ７０の検出値により求められ得る。ねじ締め深さは、ロボット１０がねじ８１をねじ締め開始の教示位置に位置付けてからソケット６５を押付方向に移動させた量として検出され得る。ねじ締め動作の開始後、締付トルクが目標トルク値に到達すると締め付け動作が完了したものとしてねじ８１の回転を停止し締め動作を終了することができる。ねじ締めを開始して、このようにねじ締めが終了するまでの時間を締結作業時間とする。
　次に、判定部１２４は、ねじ締めに成功しているか否かの判定を行う（ステップＳ３）。判定部１２４は、力制御パラメータの検出値の時間推移、相互の関連性等に基づき、ねじ締めの成功／失敗、及び失敗の原因を判定する。判定部１２４による判定の詳細については後述する。ねじ締めに失敗している場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、判定部１２４は失敗の原因の診断を行い、再試行部１２５は失敗原因に応じたリトライ動作を実行する（ステップＳ４）。ねじ締めに成功している場合（Ｓ３：ＮＯ）、本処理を終了する。
　ステップＳ５では、再試行部１２５は、必要な全てのリトライ動作を実行しているか否かを判断する。全てのリトライを実施済でない場合（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ３から処理が続行される。全てのリトライ動作が実施済であると判定される場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、判定部１２４は、リトライ動作に関して作業判定を行う（ステップＳ６）。作業が成功している場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、本処理を終了する。作業が失敗であると判定される場合（Ｓ６：ＮＯ）、判定部１２４は、未知な原因で失敗していると判定して、失敗箇所を記録する（ステップＳ７）。
　以下、ロボット制御装置２０においてねじ締めが実行される場合における、判定部１２４による動作状態の判定（ステップＳ３における判定）、判定結果に基づく再試行部１２５によるリトライ動作（ステップＳ４、Ｓ５：ＮＯのループによるリトライ動作）、及び表示制御部１２６による判定結果に関する情報の表示について説明する。
　判定部１２４は、例示として、以下の５つの判定条件により力制御によるねじ締め動作の状態の判定を行うことができる。
（判定条件１）ねじ締め深さが指定したねじ締めの深さ（目標値）に達しているか
（判定条件２）締結トルクが指定した目標トルクに達しているか
（判定条件３）押付力が指定したねじ締め押付力（目標力）に達しているか
（判定条件４）角度が指定したねじ締めの最大角度の範囲内に収まっているか
（判定条件５）締結作業時間が指定した作業時間内となっているか
　判定条件１は、ねじ締め深さ（締結深さ）が目標値に達成しているか否かに関する条件である。ここでは、一例として、ねじ締め深さが所定の範囲内にある場合に、判定条件１が満たされていると判定しても良い。判定条件２は、締結トルクが目標トルクに達しているか否かに関する条件である。ここでは、一例として、締結トルクの検出値が所定の範囲内にある場合に、判定条件２が満たされていると判定しても良い。
　判定条件３は、押付力が目標力に達しているか否かに関する条件である。ここでは、一例として、押付力の検出値が所定の範囲内にある場合に、判定条件３が満たされていると判定しても良い。判定条件４は、ねじ締め時の角度（図４における角度θ）が指定した最大角度の範囲内であるか否かに関する条件である。ねじ締め時の角度が最大角度の範囲内（例えば±所定の角度）にある場合に、判定条件４が満たされていると判定しても良い。
　判定条件５は、ねじ締めの開始からねじ締め終了に達するまでの締結作業時間に関する条件である。作業時間に関しては、締結作業時間が目標値以内にある場合に判定条件５が満たされていると判定しても良く、或いは、締結作業時間が目標最小時間と目標最大時間との範囲内に入っている場合に判定条件５が満たされているとの判定を行うようにしても良い。
　判定部１２４は、例えば、上記判定条件１から５の全てが満たされている場合に、ねじ締め作業が成功であると判定する。判定部１２４は、上記判定条件１から５の１つ以上が満たされていない場合に、ねじ締め作業が失敗であると判定しても良い。判定部１２４は、上記判定条件１から５について、それらに関するパラメータの時間推移も加味して動作結果の判定を行うようにしても良い。或いは、判定部１２４は、判定条件１から５に関するパラメータの時間推移及びそれら相互の関係に基づいてねじ締めの動作結果を判定しても良い。
　なお、押付力と締付トルクの検出値は類似した時間推移の特性を持つ場合があることから、判定部１２４は、押付力に関する判定条件３を除く、判定条件１－２、及び、４－５の４つの判定条件に基づいて動作結果の判定を行っても良い。すなわち、判定部１２４は、判定条件１－２、及び、４－５の全てが満たされている場合に、ねじ締め作業が成功であると判定しても良い。また、判定部１２４は、上記判定条件１－２、及び、４－５の１つ以上が満たされていない場合に、ねじ締め作業が失敗であると判定しても良い。判定部１２４は、上記判定条件１－２、及び、４－５について、それらに関するパラメータの時間推移も加味して動作結果の判定を行うようにしても良い。判定部１２４は、判定条件１－２、及び、４－５に関するパラメータの時間推移及びそれら相互の関係に基づいてねじ締めの動作結果を判定しても良い。
　図５Ａは、ねじ締めが成功である場合のねじ締め後の状態を模式的に示す図である。ここでは、ねじ８１が対象物１９１に正常にねじ締めされている状態が示されている。図５Ｂは、ねじ締めが成功である場合の締付トルク、ねじ締め深さ、角度の時間推移の例を示すグラフである。図５Ｂでは、縦軸に締付トルク、ねじ締め深さ、又は角度を示し、横軸は時間軸を示す。図５Ｂの時間軸においてＴ０及びＴ１はそれぞれ判定条件５として指定される締結作業時間の目標値としての最小作業時間及び最大作業時間である。図５Ｂでは、締結作業時間の目標値の指定方法として、締結作業時間が最小作業時間Ｔ０と最大作業時間Ｔ１で指定される時間範囲に入っているときに判定条件５をＯＫとする場合の例を示している。
　図５Ｂにおいてグラフ２０１は、角度の時間推移を示す。角度は、ねじ締めの開始から終了に至る範囲で、予め設定した最大角度の範囲（±θ１度）内で推移している。この場合、判定部１２４は、角度に関する判定条件４はＯＫと判定する。
　図５Ｂにおいてグラフ２０２は、締付トルク、ねじ締め深さそれぞれの時間推移を示す。締付トルク及びねじ締め深さは、通常であれば、ねじ締め開始から次第に増加する変化を示すため、ここでは締付トルク及びねじ締め深さの各々の時間推移をグラフ２０２で代表して示している。締付トルクは、通常、グラフ２０２のように、ねじ締め開始から次第に増加し、目標作業時間内に、或いは、目標作業時間の範囲（Ｔ０からＴ１）内で目標力に到達する。判定部１２４は、一例として、締付トルクが目標トルク（範囲ＴＲ１からＴＲ２）に到達する場合、判定条件２がＯＫであると判定しても良い。或いは、判定部１２４は、締付トルクが目標作業時間内に目標トルクに到達する場合に、判定条件２がＯＫであると判定するようにしても良い。
　ねじ締め深さは、通常、グラフ２０２のように、ねじ締め開始から次第に増加し、目標作業時間内で、或いは、目標作業時間の範囲（Ｔ０からＴ１）内で目標値に到達する。判定部１２４は、一例として、ねじ締め深さが目標値（範囲Ｄ１からＤ２）に到達する場合、判定条件１はＯＫであると判定しても良い。或いは、判定部１２４は、ねじ締め深さが目標作業時間内に目標値に到達する場合に、判定条件１はＯＫであると判定しても良い。
　グラフ２０２では、目標作業時間の範囲（Ｔ０からＴ１）で締付トルクが目標力に到達しねじ締めが終了している。この場合、判定部１２４は、判定条件５がＯＫであると判定しても良い。
　なお、押付力についても、締結トルクの場合と同様に、ねじ締め開始と共に次第に増加し、目標作業時間内に、或いは、目標作業時間の範囲（Ｔ０からＴ１）内で目標力に到達すると考えることができる。したがって、判定部１２４は、押付力についても締付トルクの場合と同様に、押付力が目標力に到達する場合に判定条件２がＯＫであると判定するようにしても良い。或いは、判定部１２４は、押付力が目標作業時間内に目標力に到達する場合に、判定条件２がＯＫであると判定するようにしても良い。
　判定部１２４は、
・ねじ締め深さが目標値（範囲Ｄ１からＤ２）に到達していない（判定条件１がＮＧである）、
・締付トルクが目標力（範囲ＴＲ１からＴＲ２）に到達していない（判定条件２がＮＧである）、
・押付力が目標力（目標範囲）に到達していない（判定条件３がＮＧである）、
・ねじ締めの角度が所定の範囲（±θ１度）に入っていない（判定条件４がＮＧである）、
・ねじ締めが指定した作業目標時間（Ｔ０からＴ１）内で終了していない（判定条件５がＮＧである）、
のいずれかの条件が満たされる場合に、ねじ締めが失敗であると判定しても良い。
　判定部１２４は、判定条件１から５に関するパラメータの時間推移を加味した上でのこれら判定条件の判定結果及びそれらの関連性に基づいて、ねじ締めが失敗である場合の原因を特定することができる。或いは、判定部１２４は、判定条件１－２、及び４－５に関するパラメータの時間推移を加味した上でのこれら判定条件の判定結果及びそれらの関連性に基づいて、ねじ締めが失敗である場合の原因を特定しても良い。
　或いは、判定部１２４は、少なくとも判定条件１、判定条件２及び判定条件４に基づいて、ねじ締めが失敗である場合の失敗原因を特定しても良い。図６Ａから図６Ｃを参照し、判定部１２４が、判定条件１、判定条件２及び判定条件４に基づいて失敗の原因を特定する例を記載する。
　図６Ａは、失敗原因が斜め締めである場合のねじ締め状態を模式的に示している。図６Ａに示すように、斜め締めの状態では、ねじ８１は、対象物１９１のねじ穴に対して傾斜した状態で嵌め込まれて固定された状態となる。したがって、この場合、締結トルクはねじ締めの早期の段階で目標トルクに到達し、ねじ締めは早期の段階で終了することとなる。ここで早期の段階とは、指定された目標作業時間の範囲に到達する前の段階であることを表すものとする。角度は最大角度を超えて大きくなる。また、ねじ締め深さは目標値に到達しない。したがって、判定部１２４は、（判定条件１）、（判定条件２）及び（判定条件４）についての以下の判定結果(a1)から(a3)のように判定し、判定結果(a1)から(a3)が成立する場合に、ねじ締めの失敗の原因が斜め締めであると判定することができる。

(a1)締付け深さは目標値に到達しないため、判定条件１はＮＧである。
(a2)締付トルクは目標トルクに到達するため、判定条件２はＯＫである。
(a3)角度は最大角度範囲を超えて大きくなるため、判定条件４はＮＧである。
　図６Ｂは、失敗原因がねじ浮き（締結具浮き）である場合のねじ締め状態を模式的に示している。ねじ浮きは、例えば、ねじ８１の首下の長さが規定値よりも長くなっているような場合（ねじ不良の場合）に生じ得る。この場合、ロボット１０（ねじ締め機６０）をねじ締め開始の教示位置に位置付けた際のねじの先端からねじ穴までの距離が、ねじの長さが正常である場合よりも短くなり、ねじ締め開始位置からのロボット１０（ねじ締め機６０）の移動量として測定した場合のねじ締め深さが目標値より小さくなる状況が生じ得る。したがって、判定部１２４は、（判定条件１）、（判定条件２）及び（判定条件４）についての以下の判定結果(b1)から(b3)のように判定し、判定結果(b1)から(b3)が成立する場合に、ねじ締めの失敗の原因がねじ浮きであると判定することができる。

(b1)締付け深さは目標値に到達しないため、判定条件１はＮＧである。
(b2)締付トルクは目標トルクに到達するため、判定条件２はＯＫである。
(b3)角度は最大角度範囲の範囲であるため、判定条件４はＯＫである。
　図６Ｃは、失敗原因が下穴不良である場合のねじ締め状態を模式的に示している。図６Ｃに示されるように、下穴不良は、対象物１９１のねじ穴１９１ａの上部が大きく広がったように変形した状況である。したがって、判定部１２４は、（判定条件１）、（判定条件２）及び（判定条件４）についての以下の判定結果(c1)から(c3)のように判定し、判定結果(c1)から(c3)が成立する場合に、ねじ締めの失敗の原因がねじ浮きであると判定することができる。

(c1)締付け深さは次第に増加し目標値に到達するので、判定条件１はＯＫである。
(c2)締付トルクはねじ締めがある程度進行するまでは実質的にゼロで、その後目標トルクまで上昇する変化を示す。よって、この場合、判定条件２はＮＧであると判定する。
(c3)角度は最大角度範囲の範囲であるため、判定条件４はＯＫである。
　判定部１２４による以上の締付け深さ（判定条件１）、締付トルク（判定条件２）、角度（判定条件４）についての上記ＯＫ／ＮＧの判定結果と、それにより判定部１２４が特定する失敗原因との対応を以下の表１に改めて記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　このように、判定部１２４は、締付け深さ（判定条件１）、締付トルク（判定条件２）、角度（判定条件４）についてのＯＫ／ＮＧの判定において、これら判定条件に係わる力制御パラメータの時間推移も考慮して、失敗の原因の特定を行っている。
　再試行部１２５は、以上のような判定部１２４による失敗原因の診断結果に応じて好適なリトライ動作を実行する。
　図７は、失敗原因が斜め締めである場合に再試行部１２５が実行するリトライ動作を表すフローチャートである。このリトライ動作（及び以下で説明する各リトライ動作）は、ロボット制御装置２０のプロセッサ２１による制御の下で実行される。なお、図７（及び図８－図９）に表されるリトライ動作は、メインフロー（図３）のステップＳ３（Ｓ３：ＹＥＳ）、Ｓ４、及びＳ５からなる処理ループによるリトライ処理に相当する。
　リトライ動作では、判定部１２４により判定された失敗原因を確認する（ステップＳ１１）。そして、失敗原因が斜め締めであると判定される場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２からの動作が行われる。ステップＳ１２では、再試行部１２５は、ねじを逆回転させ、ねじをねじ締めの開始位置へ戻させる。次に、再試行部１２５は、ねじ締め中に過大であることが検出された角度（傾斜方向）の逆方向に向けてねじの位置及び姿勢を修正し、ねじ締めを再度実行する（ステップＳ１３）。ここでは、検出された角度が最大となる或いは検出された角度が比較的大きい傾斜方向と逆方向にねじの位置及び姿勢を修正するようにする。
　そして、再試行部１２５は、ねじ締めに成功したか否かを判定する（ステップＳ１４）。ねじ締めに失敗している場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ１１からの処理を再度実行する。斜め締めが起きている状況では、再試行部１２５は、ねじの位置姿勢を、検出された角度（傾斜方向）と逆方向へ徐々に調整してねじ締めを実行する（ステップＳ１１からＳ１４：ＮＯによるループ）。ねじ締めに成功している場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、本処理を終了する。なお、失敗原因が、斜め締め以外の場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、他の対策によるねじ締めのリトライが行われる（ステップＳ１５）。以上の処理により、斜め締めを解消し適切なねじ締めを行うことができる。
　図８は、失敗原因がねじ浮きである場合に再試行部１２５が実行するリトライ動作を表すフローチャートである。リトライ動作では、判定部１２４により判定された失敗原因を確認する（ステップＳ２１）。そして、失敗原因がねじ浮きであると判定される場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２２からの動作が行われる。ステップＳ２２では、再試行部１２５は、ねじを逆回転させ、ねじをねじ締めの開始位置へ戻させる。ねじ浮きとなるのは、ねじが不合格品である場合である。したがって、再試行部１２５は、自動的な動作でねじを他のねじに交換し、ねじ締めを再度実行する（ステップＳ２３）。
　そして、再試行部１２５は、ねじ締めに成功したか否かを判定する（ステップＳ２４）。ねじ締めに失敗している場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ステップＳ２１からの処理が再度実行される。ねじ締めに成功している場合には（Ｓ２４：ＹＥＳ）、本処理を終了する。なお、失敗原因が、ねじ浮き以外の場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、他の対策によるねじ締めのリトライが行われる（ステップＳ２５）。以上の処理により、ねじ浮きの状態が解消され適切なねじ締めを行うことができる。
　図９は、失敗原因が下穴不良である場合に再試行部１２５が実行するリトライ動作を表すフローチャートである。リトライ動作では、判定部１２４により判定された失敗原因を確認する（ステップＳ３１）。そして、失敗原因が下穴不良であると判定される場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、ステップＳ３２からの動作が行われる。ステップＳ３２では、再試行部１２５は、ねじを逆回転させ、ねじをねじ締めの開始位置へ戻させる。そして、再試行部１２５は、下穴不良を示すアラームを出し、作業対象物を可視化した可視化画像に下穴不良の箇所をマークし、次の作業箇所に移動する（ステップＳ３３）。
　そして、再試行部１２５は、ねじ締めに成功したか否かを判定する（ステップＳ３４）。ねじ締めに失敗している場合（Ｓ３４：ＮＯ）、ステップＳ３１からの処理が再度実行される。ねじ締めに成功している場合には（Ｓ３４：ＹＥＳ）、本処理を終了する。なお、失敗原因が、下穴不良以外の場合には、他の対策によるねじ締めのリトライが行われる（ステップＳ３５）。以上の処理により、下穴不良の場合には、アラームの出力、失敗原因に関する情報の記録、表示等が行われる。
　このように再試行部１２５は、判定部１２４が診断した失敗原因に応じて適切なリトライ動作を行うことができる。
　以下、表示制御部１２６により、判定部１２４による判定結果に関する情報の表示機能について説明する。表示制御部１２６は、判定部１２４による判定結果に関する情報を教示操作盤３０の表示部３１に表示する。
　図１０は、判定結果が成功である場合に表示制御部１２６が表示部３１に表示する画像Ｍ１の例を示す。画像Ｍ１は、例えば、メインフローにおけるスッテプＳ３での判定が行われた際にリアルタムで表示されても良い。図１０に示されるように、画像Ｍ１は、判定結果が成功であることを示すメッセージを含むメッセージ画像２１１と、作業対象物を可視化した可視化画像２１２とを含む。可視化画像２１２には、対象物上の作業箇所を示す枠線２１３と、作業番号を示す文字情報２１４とが重ね合わされている。この画像Ｍ１を見ることで、ユーザは、作業結果（ＯＫ／ＮＧ）と、作業対象物上の作業箇所、作業番号を瞬時に把握することができる。なお、作業結果がＯＫである場合の文字“ＯＫ”や、枠線、及び作業番号の文字情報は、ＯＫであることが瞬時に把握できるように例えば緑色や青色で表示されても良い。
　図１１は、判定結果が失敗であり失敗原因が斜め締めである場合に表示制御部１２６が表示部３１に表示する画像Ｍ２の例を示す。画像Ｍ２は、例えば、メインフローにおけるスッテプＳ３での判定が行われた際にリアルタイムで表示されても良い。図１１に示すように、画像Ｍ２は、判定結果が失敗であることを示すメッセージ画像２２１と、失敗原因を表すメッセージ画像２２２とを含む。画像Ｍ２は、更に、作業対象物を可視化した可視化画像２２３を含む。可視化画像２２３には、作業対象物上の斜め締めとなった箇所を示す枠線２２４と、作業番号を示す文字情報２２５とが重ね合わされている。この画像Ｍ２を見ることで、ユーザは、作業が失敗であり、その原因斜め締めであること、作業対象物上の作業箇所、作業番号を瞬時に把握することができる。なお、作業結果がＮＧである場合の文字“ＮＧ”、“斜め締め”や、枠線、及び作業番号の文字情報は、ＮＧであることが瞬時に把握できるように例えば赤色で表示されても良い。
　図１２は、リトライの実行中に表示制御部１２６が表示部３１に表示する画像Ｍ３の例を示す。画像Ｍ４は、メインフローのステップＳ４におけるリトライ動作が実行されている間にリアルタイムで表示されても良い。図１２に示すように、画像Ｍ３は、リトライ中であることを示すメッセージ画像２３１と、リトライの要因（失敗原因）が斜め締めであることを示すメッセージ画像２３２とを含む。画像Ｍ３は、更に、作業対象物を可視化した可視化画像２３３を含む、可視化画像２３３には、リトライの作業箇所を示す枠線２３４と、作業番号を表す文字情報２３５とを含む。この画像Ｍ３を見ることで、ユーサは、リトライ動作が行われていること、リトライにより解消しようとしている失敗原因、リトライの対象箇所及び作業番号を瞬時に把握することができる。枠線２３４及び作業番号を表す文字情報２３５は、リトライによる回復を実行中であることを示すために例えば赤色で表示されても良い。
　図１３は、表示制御部１２６が表示する、リトライ動作も含めた全体のねじ締め動作の作業結果を表す画像Ｍ４の例である。画像Ｍ４は、例えばメインフローにおけるステップＳ６の処理が行われる際にリアルタイムで表示されても良い。図１３に示すように、画像Ｍ４は、この画像Ｍ４がリトライも含めた作業全体の結果であることを示すメッセージ画２４１と、作業対象物を可視化した可視化画像図２４２とを含む。可視化画像２４２には、作業箇所を示す枠線２４３、２４５、２４７と、それらの作業番号を示す文字情報２４４、２４６、２４８とが重ね合わされている。画像Ｍ４では、各作業箇所についてそれが成功しているか失敗しているかを色により判別できるように表示しても良い。例えば、作業番号Ｎｏ１及びＮｏ２が成功しており、作業番号Ｎｏ３が失敗している場合には、表示制御部１２６は、枠線２４３、文字情報２４４、枠線２４５、及び文字情報２４６については青（又は緑）で表示し、枠線２４７及び文字情報２４８については赤色で表示しても良い。この場合、ユーザは、作業対象物上での作業箇所及びその作業結果を瞬時に把握することができる。
　上述の実施形態では、判定部１２４が特定する失敗原因の例として斜め締め、ねじ浮き、下穴不良をとりあげて説明した。判定部１２４は、これらの失敗原因以外にも、様々な失敗原因を特定することができる。
　例えば、図１４Ａは、ねじ締めの失敗の一例として、対象物１９１に対するねじ８１のねじ締め中にねじ８１が破損するねじ破損（締結具破損）を模式的に示す。判定部１２４は、（判定条件１）、（判定条件２）及び（判定条件４）に関する判定結果、及びこれらの判定条件に係わる力制御パラメータの時間推移に基づいて以下の様に失敗原因を特定することができる。具体的には、判定部１２４は、（判定条件１）、（判定条件２）及び（判定条件４）についての以下の判定結果(d1)から(d3)のように判定し、判定結果(d1)から(d3)が成立する場合に、ねじ締めの失敗の原因がねじ破損であると特定することができる。

(d1)締付け深さは次第に増加し目標値に到達するので、判定条件１はＯＫである。
(d2)締付トルクはねじ締めの開始と共に上昇するが、目標力に到達せず途中で低下する変化を示すため、判定条件２はＮＧである。
(d3)角度は最大角度範囲の範囲であるため、判定条件４はＯＫである。
　図１４Ｂは、ねじ締めの失敗の一例として、同一作業箇所に二度、ねじを締め付ける動作となる二度ねじの状態を模式的に示す。判定部１２４は、（判定条件１）、（判定条件２）及び（判定条件４）に関する判定結果、及びこれらの判定条件に係わる力制御パラメータの時間推移に基づいて以下の様に失敗原因を特定することができる。具体的には、判定部１２４は、（判定条件１）、（判定条件２）及び（判定条件４）についての以下の判定結果(e1)から(e3)のように判定し、判定結果(e1)から(e3)が成立する場合に、ねじ締めの失敗の原因が二度ねじであると特定することができる。

(e1)締付け深さは増加を示さず目標値に到達しないため、判定条件１はＮＧである。
(e2)締付トルクは正常な増加を示さず低い値に留まるため、判定条件２はＮＧである。
(e3)角度は最大角度範囲の範囲であるため、判定条件４はＯＫである。
　図１４Ｃは、ねじ締めの失敗の一例として、締結具の長さが規定値より短い場合（ここでは具体例としてねじが短すぎる場合を想定する）を模式的に示す。判定部１２４は、（判定条件１）、（判定条件２）、（判定条件３）及び（判定条件４）に関する判定結果、及びこれらの判定条件に係わる力制御パラメータの時間推移に基づいて以下の様に失敗原因を特定することができる。具体的には、判定部１２４は、（判定条件１）、（判定条件２）、（判定条件３）及び（判定条件４）についての以下の判定結果(f1)から(f4)のように判定し、判定結果(f1)から(f4)が成立する場合に、ねじ締めの失敗の原因が二度ねじであると特定することができる。なお、ねじが短すぎる場合の状況は、上述のねじ浮きと類似するため、判定結果(f4)を加え、締結作業時間が特定の値よりも短い場合にねじが短か過ぎると判定するようにしている。

(f1)締付け深さは目標値に到達しないため、判定条件１はＮＧである。
(f2)締付トルクは目標値に到達するため、判定条件２はＯＫである。
(f3)角度は最大角度範囲の範囲であるため、判定条件４はＯＫである。
(f4)締結作業時間が特定の値よりも短く目標範囲内に到達していないので、判定条件５はＮＧである。
　なお、失敗原因が「ねじが短すぎる」である場合には、リトライ動作として、失敗原因がねじ浮きである場合のリトライ動作（図８）と同じ動作を適用することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、力制御パラメータに基づき力制御による作業の結果が成功であるか否かを的確に判定することが可能となる。
　また、本実施形態によれば、作業者は、作業結果を作業の実行中にリアルタイムに把握することができる。
　また、本実施形態によれば、力制御の動作中の複数の力制御パラメータの時間推移、及びそれらの相互の関連性に基づき力制御による作業の失敗の原因を的確に特定することができる。また、この失敗原因についても作業の実行中に作業者にリアルタイムに提供することができる。
　上述の実施形態では、力制御による作業の例示としてねじ締め（締結作業）を挙げて説明したが、本実施形態を適用可能な作業には様々な力制御による作業が含まれ得る。例えば、嵌合作業に上述の実施形態の構成を適用し得る。嵌合作業では、例えば、円柱状の嵌合ワークを被嵌合ワークに形成された穴に嵌合させる。この場合、力制御パラメータとして、押付力、嵌合深さ、嵌合ワークの姿勢（嵌合ワークの中心軸線の嵌合穴の中心線に対する角度）等が用いられ得る。これらのパラメータの目標値に対する実測値、その時間推移、それらの間の関連性等に基づいて、嵌合作業の成功／失敗、失敗の原因等を特定し得る。
　図２に示した機能ブロック図における機能ブロックは、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ねじ締め作業やリトライ動作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。
　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）
　ロボット（１０）を制御する制御装置（２０）であって、前記ロボット（１０）に作用する力及びモーメントを検出する力検出器（７０）の検出値及び所定の複数の力制御パラメータに基づいて前記ロボット（１０）に力制御による所定の作業を実行させる力制御部（１２２）と、前記力制御の実行中における前記所定の複数の力制御パラメータの時系列データを取得し、前記時系列データに基づき前記所定の作業が成功であるか否かを判定する判定部（１２４）と、を備える制御装置（２０）。
　（付記２）
　前記判定部（１２４）は、前記時系列データの関連性に基づき、前記所定の作業が成功であるか否かを判定する、付記１に記載の制御装置（２０）。
　（付記３）
　前記判定部（１２４）は、前記時系列データの関連性に基づき、前記所定の作業が失敗である場合の原因を特定する、付記１又は２に記載の制御装置（２０）。
　（付記４）
　前記所定の作業は、締結作業であり、前記所定の複数の力制御パラメータは、締結深さ、締付トルク、締結具の駆動軸と締結穴の中心線との間の角度、及び締結作業時間を含む、付記１から３のいずれか一項に記載の制御装置（２０）。
　（付記５）
　前記判定部（１２４）は、以下の判定条件（１）から（４）：
（１）前記締結深さが、指定した深さに達していること、
（２）前記締付トルクが、指定した目標トルクに達していること、
（３）前記角度が、指定した最大角度の範囲内に収まっていること、及び、
（４）前記締結作業時間が、指定した作業時間内となっていること
が満たされている場合に、前記締結作業が成功であると判定する、付記４に記載の制御装置（２０）。
　（付記６）
　前記判定部（１２４）は、前記判定条件（１）から（４）の少なくとも一つが満たされていない場合に前記締結作業に失敗したと判定する、付記５に記載の制御装置（２０）。
　（付記７）
　前記判定部（１２４）は、少なくとも前記判定条件（１）から（３）、及び当該判定条件（１）から（３）に係わる力制御パラメータの時系列データに基づいて前記所定の作業が失敗である場合の失敗原因を特定する、付記５又は６に記載の制御装置（２０）。
　（付記８）
　前記判定部（１２４）が少なくとも前記判定条件（１）から（３）、及び当該判定条件（１）から（３）に係わる力制御パラメータの時系列データに基づいて特定する前記失敗原因は、斜め締め、締結具浮き、下穴不良、締結具破損、二度ねじ、の少なくとも一つを含む、付記７に記載の制御装置（２０）。
　（付記９）
　前記失敗の原因に応じて、前記力制御による動作をリトライする再試行部（１２５）を更に備える、付記８に記載の制御装置（２０）。
　（付記１０）
　前記リトライは、前記失敗の原因が前記斜め締めである場合に、前記締結具を逆回転し、締結開始位置へ戻した上で、検出された前記締結具の傾斜方向の逆方向へ前記締結具の姿勢を調整し前記締結作業を再度実行すること、を含む、付記９に記載の制御装置（２０）。
　（付記１１）
　前記リトライは、前記失敗の原因が前記締結具浮きである場合に、前記締結具を逆回転し、締結開始位置へ戻した上で、前記締結具を他の締結具に交換し前記締結作業を再度実行すること、を含む、付記９に記載の制御装置（２０）。
　（付記１２）
　前記リトライは、前記失敗の原因が前記下穴不良である場合に、前記締結具を逆回転し、締結開始位置へ戻した上で、下穴不良であることの表示又は記録を行い、次の作業箇所に移動すること、を含む、付記９に記載の制御装置（２０）。
　（付記１３）
　前記判定部（１２４）による判定結果に関する情報を表示画面に表示する表示制御部（１２６）を更に備える、付記１から１２のいずれか一項に記載の制御装置。
　（付記１４）
　前記表示画面に表示される前記判定結果に関する情報は、前記所定の作業の成功又は失敗を示す画像、失敗原因を示す画像、又は、作業対象物の画像上に作業箇所、作業番号及び作業の成功又は失敗を示す画像を重畳した画像、の少なくともいずれかを含む、付記１３に記載の制御装置（２０）。
　（付記１５）
　ロボット（１０）と、前記ロボットに作用する力及びモーメントを検出する力検出器（７０）と、前記力検出器（７０）の検出値及び所定の複数の力制御パラメータに基づいて前記ロボット（１０）に力制御による所定の作業を実行させる力制御部（１２２）と、前記力制御の実行中における前記所定の複数の力制御パラメータの時系列データを取得し、前記時系列データに基づき前記所定の作業が成功であるか否かを判定する判定部（１２４）と、を備えるロボットシステム（１００）。
　１０　　ロボット
　１１　　フランジ
　２０　　ロボット制御装置
　２１　　プロセッサ
　３０　　教示操作盤
　３１　　表示部
　６０　　ねじ締め機
　６１　　ボディ部
　６２　　ヘッド部
　６５　　ソケット
　７０　　力センサ
　８１　　ねじ
　１００　　ロボットシステム
　１１１　　モータ
　１２１　　動作制御部
　１２２　　力制御部
　１２３　　力データ処理部
　１２４　　判定部
　１２５　　再試行部
　１２６　　表示制御部
　１２７　　設定部
　１２９　　記憶部
　１６１　　制御部
　１６２　　モータ
　２１２、２２３、２３３、２４２　　可視化画像

Claims (15)

  1. 　ロボットを制御する制御装置であって、
    　前記ロボットに作用する力及びモーメントを検出する力検出器の検出値及び所定の複数の力制御パラメータに基づいて前記ロボットに力制御による所定の作業を実行させる力制御部と、
    　前記力制御の実行中における前記所定の複数の力制御パラメータの時系列データを取得し、前記時系列データに基づき前記所定の作業が成功であるか否かを判定する判定部と、
    を備える制御装置。
  2. 　前記判定部は、前記時系列データの関連性に基づき、前記所定の作業が成功であるか否かを判定する、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記判定部は、前記時系列データの関連性に基づき、前記所定の作業が失敗である場合の原因を特定する、請求項１又は２に記載の制御装置。
  4. 　前記所定の作業は、締結作業であり、
    　前記所定の複数の力制御パラメータは、締結深さ、締付トルク、締結具の駆動軸と締結穴の中心線との間の角度、及び締結作業時間を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
  5. 　前記判定部は、以下の判定条件（１）から（４）：
    （１）前記締結深さが、指定した深さに達していること、
    （２）前記締付トルクが、指定した目標トルクに達していること、
    （３）前記角度が、指定した最大角度の範囲内に収まっていること、及び、
    （４）前記締結作業時間が、指定した作業時間内となっていること
    が満たされている場合に、前記締結作業が成功であると判定する、請求項４に記載の制御装置。
  6. 　前記判定部は、前記判定条件（１）から（４）の少なくとも一つが満たされていない場合に前記締結作業に失敗したと判定する、請求項５に記載の制御装置。
  7. 　前記判定部は、少なくとも前記判定条件（１）から（３）、及び当該判定条件（１）から（３）に係わる力制御パラメータの時系列データに基づいて前記所定の作業が失敗である場合の失敗原因を特定する、請求項５又は６に記載の制御装置。
  8. 　前記判定部が少なくとも前記判定条件（１）から（３）、及び当該判定条件（１）から（３）に係わる力制御パラメータの時系列データに基づいて特定する前記失敗原因は、斜め締め、締結具浮き、下穴不良、締結具破損、二度ねじ、の少なくとも一つを含む、請求項７に記載の制御装置。
  9. 　前記失敗の原因に応じて、前記力制御による動作をリトライする再試行部を更に備える、請求項８に記載の制御装置。
  10. 　前記リトライは、前記失敗の原因が前記斜め締めである場合に、
    　前記締結具を逆回転し、締結開始位置へ戻した上で、
    　検出された前記締結具の傾斜方向の逆方向へ前記締結具の姿勢を調整し前記締結作業を再度実行すること、を含む、請求項９に記載の制御装置。
  11. 　前記リトライは、前記失敗の原因が前記締結具浮きである場合に、
    　前記締結具を逆回転し、締結開始位置へ戻した上で、
    　前記締結具を他の締結具に交換し前記締結作業を再度実行すること、を含む、請求項９に記載の制御装置。
  12. 　前記リトライは、前記失敗の原因が前記下穴不良である場合に、
    　前記締結具を逆回転し、締結開始位置へ戻した上で、
    　下穴不良であることの表示又は記録を行い、次の作業箇所に移動すること、を含む、請求項９に記載の制御装置。
  13. 　前記判定部による判定結果に関する情報を表示画面に表示する表示制御部を更に備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の制御装置。
  14. 　前記表示画面に表示される前記判定結果に関する情報は、前記所定の作業の成功又は失敗を示す画像、失敗原因を示す画像、又は、作業対象物の画像上に作業箇所、作業番号及び作業の成功又は失敗を示す画像を重畳した画像、の少なくともいずれかを含む、請求項１３に記載の制御装置。
  15. 　ロボットと、
    　前記ロボットに作用する力及びモーメントを検出する力検出器と、
    　前記力検出器の検出値及び所定の複数の力制御パラメータに基づいて前記ロボットに力制御による所定の作業を実行させる力制御部と、
    　前記力制御の実行中における前記所定の複数の力制御パラメータの時系列データを取得し、前記時系列データに基づき前記所定の作業が成功であるか否かを判定する判定部と、
    を備えるロボットシステム。
PCT/JP2023/012961 2023-03-29 2023-03-29 制御装置及びロボットシステム Ceased WO2024201842A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2023/012961 WO2024201842A1 (ja) 2023-03-29 2023-03-29 制御装置及びロボットシステム
JP2025509454A JPWO2024201842A1 (ja) 2023-03-29 2023-03-29
DE112023005659.5T DE112023005659T5 (de) 2023-03-29 2023-03-29 Steuervorrichtung und Robotersystem
CN202380096105.9A CN120858011A (zh) 2023-03-29 2023-03-29 控制装置以及机器人系统
TW113107170A TW202438262A (zh) 2023-03-29 2024-02-29 控制裝置及機器人系統

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2023/012961 WO2024201842A1 (ja) 2023-03-29 2023-03-29 制御装置及びロボットシステム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024201842A1 true WO2024201842A1 (ja) 2024-10-03

Family

ID=92903696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/012961 Ceased WO2024201842A1 (ja) 2023-03-29 2023-03-29 制御装置及びロボットシステム

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPWO2024201842A1 (ja)
CN (1) CN120858011A (ja)
DE (1) DE112023005659T5 (ja)
TW (1) TW202438262A (ja)
WO (1) WO2024201842A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06155192A (ja) * 1992-11-26 1994-06-03 Sanyo Mach Works Ltd ねじ締め付け機のトルクカーブ表示装置
JP2002263968A (ja) * 2001-03-09 2002-09-17 Toshiba Tungaloy Co Ltd ボルト締結機の制御装置
JP2017127908A (ja) * 2016-01-18 2017-07-27 ファナック株式会社 ロボットが出力する回転力を用いるねじ締め装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06155192A (ja) * 1992-11-26 1994-06-03 Sanyo Mach Works Ltd ねじ締め付け機のトルクカーブ表示装置
JP2002263968A (ja) * 2001-03-09 2002-09-17 Toshiba Tungaloy Co Ltd ボルト締結機の制御装置
JP2017127908A (ja) * 2016-01-18 2017-07-27 ファナック株式会社 ロボットが出力する回転力を用いるねじ締め装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MATSUNO TAKAYUKI, SHIRATSUCHI KOJI, HUANG JIAN, FUKUDA TOSHIO: "Fault Detection Algorithm for Thread Fastening by Robotic Manipulator", JOURNAL OF THE ROBOTICS SOCIETY OF JAPAN, vol. 30, no. 8, 1 January 2012 (2012-01-01), pages 804 - 812, XP093213895, DOI: 10.7210/JRSJ.30.804 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE112023005659T5 (de) 2025-11-27
TW202438262A (zh) 2024-10-01
CN120858011A (zh) 2025-10-28
JPWO2024201842A1 (ja) 2024-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11167417B2 (en) Robot control device and robot system
US9586317B2 (en) Controlling method of robot system, program, recording medium, and robot system
US11389954B2 (en) Robot control device
US10500724B2 (en) Robot teaching device for correcting robot trajectory
US20190232492A1 (en) Robot control device and robot system
JP5496129B2 (ja) ロボットのねじ締め作業異常検知方法
JP6677694B2 (ja) ロボットシステム
JP7015267B2 (ja) ロボット制御装置及びロボットシステム
JP7414507B2 (ja) 制御装置、計測システム、計測方法
JP7358049B2 (ja) 制御方法、プログラム、記録媒体、ロボットシステム、および物品の製造方法
JP2016221582A (ja) 異常検出方法、および生産制御方法
WO2024201842A1 (ja) 制御装置及びロボットシステム
JP2023125498A (ja) ねじ締めシステム、コントローラ、および制御プログラム
CN117545595A (zh) 使用拧紧系统对螺栓的拧紧过程进行计算机实施的监督的方法和装置
US20250100154A1 (en) Computer-implemented method for controlling a robot, robot control method, system, article manufacturing method, and recording medium
WO2022181595A1 (ja) 産業機械システム
WO2021177147A1 (ja) 力センサの診断装置およびロボット制御装置
JP7648788B2 (ja) 加工形状モデル比較装置及び数値制御機械システム
JP7712373B2 (ja) 教示装置及びロボットシステム
US12318934B2 (en) Robot programming device and robot programming method
CN121548486A (zh) 控制装置、参数校正方法以及程序
JPWO2024201842A5 (ja)
JP2921718B2 (ja) 産業用視覚センサにおける画像処理方法
JP3083706B2 (ja) オフラインティーチングデータの誤差検出方法
US12220824B2 (en) Correction device, correction method, and robot system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23930480

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2025509454

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2025509454

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112023005659

Country of ref document: DE

Ref document number: 202380096105.9

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 202380096105.9

Country of ref document: CN

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 23930480

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1