パワーアシスト装置およびその制御方法
【課題】パワーアシスト装置に対する作業負荷を軽減しつつ、ワーク組み付け作業の作業性の向上を果たすパワーアシスト装置の制御方法を提供する。
【解決手段】パワーアシスト装置１の制御方法であって、ウィンドウ１０の基準位置１０ａ乃至１０ｄが取付対象物たる本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ乃至１１ｄに合致したことを検知する位置決め完了検知工程と、位置決め完了検知工程が完了したときのウィンドウ１０の基準位置１０ａ乃至１０ｄと本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ乃至１１ｄの合致位置を検知する基準位置検知工程と、合致位置に基づいて仮想回転軸を生成し、ウィンドウ１０が仮想回転軸を中心としてパワーアシスト装置１により自律的に回転される自律回転工程から成る。
【解決手段】パワーアシスト装置１の制御方法であって、ウィンドウ１０の基準位置１０ａ乃至１０ｄが取付対象物たる本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ乃至１１ｄに合致したことを検知する位置決め完了検知工程と、位置決め完了検知工程が完了したときのウィンドウ１０の基準位置１０ａ乃至１０ｄと本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ乃至１１ｄの合致位置を検知する基準位置検知工程と、合致位置に基づいて仮想回転軸を生成し、ウィンドウ１０が仮想回転軸を中心としてパワーアシスト装置１により自律的に回転される自律回転工程から成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーアシスト装置の技術に関し、より詳しくは、パワーアシスト装置を用いながら細部の位置決めを可能にするパワーアシスト装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工業製品の製造現場等において、作業者による重量物（ワーク）の搬送を補助する装置としてパワーアシスト装置が用いられている。
ワークの組み付け作業は、ワークの搬送と位置決めから成り立つ作業であるが、作業者とパワーアシスト装置でワークを協調搬送することにより、ワークの搬送に必要な力はパワーアシスト装置に負担させることができ、ワークの位置決めについてもパワーアシスト装置にティーチングすることで効率よく位置決めをすることができる。つまり、パワーアシスト装置を用いるねらいは、作業者の労力軽減を図るとともに、作業性の向上を図ることにある。
例えば、搬送対象物たるワークを把持する把持手段の傾き（角度）を検出して、前記把持手段を上下方向に駆動する装置が知られており、特許文献１にその技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２４５１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のパワーアシスト装置を用いることにより、ワークの搬送については、ねらい通り作業者の負担を軽減することができた。しかしながら、ワークの位置決めについては、取付対象物の位置ズレ等の要素もあって、完全にパワーアシスト装置に負担させようとすると作業負荷が高くなるという問題があった。
そこで本発明は、このような現状を鑑み、パワーアシスト装置に対する作業負荷を軽減しつつ、ワーク組み付け作業の作業性の向上を果たすパワーアシスト装置の制御方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、ワークを把持して搬送するための搬送具と、該搬送具の動作を制御する制御手段を備え、作業者によりワークの基準位置が取付対象物の取付基準位置に対して位置決めされるとともに、作業者により前記ワークの基準位置を前記取付対象物の取付基準位置に合致させる作業動作をアシストするべく、前記作業動作に協調して前記搬送具を自律的に作動させることによりワークの搬送を行うパワーアシスト装置の制御方法であって、前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する位置決め完了検知工程と、前記位置決め完了検知工程が完了したときの、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する基準位置検知工程と、前記合致位置に基づいて仮想回転軸を生成し、前記ワークが前記仮想回転軸を中心として前記パワーアシスト装置により自律的に回転される自律回転工程と、を備える、ことを特徴としたものである。
【０００６】
請求項２においては、前記搬送具は、接触センサを備え、前記位置決め完了検知工程では、前記接触センサが、前記取付対象物の接触を検知することにより、前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する、ことを特徴としたものである。
【０００７】
請求項３においては、前記接触センサが、複数の接圧センサにより構成され、前記複数の接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが、閾値以上の圧力を検知したときに、前記接触センサは前記取付対象物の接触を検知する、ことを特徴としたものである。
【０００８】
請求項４においては、前記搬送具は、接触センサを備え、前記基準位置検知工程では前記接触センサが、前記取付対象物の接触を検知することにより、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する、ことを特徴としたものである。
【０００９】
請求項５においては、前記接触センサが、複数の接圧センサにより構成され、前記複数の接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、前記接触センサは前記取付対象物の接触を検知する、ことを特徴としたものである。
【００１０】
請求項６においては、前記搬送具は、複数の吸盤によって前記ワークを把持し、かつ、前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、前記位置決め完了検知工程では、複数の前記接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する、ことを特徴としたものである。
【００１１】
請求項７においては、前記搬送具は、複数の吸盤によって前記ワークを把持し、かつ、前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、前記基準位置検知工程では、複数の前記接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、その各接圧センサの検知圧力分布により、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する、ことを特徴としたものである。
【００１２】
請求項８においては、前記搬送具は、複数の吸盤によって前記ワークを把持し、前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、前記位置決め完了検知工程では、複数の前記接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知し、かつ、そのときの各接圧センサの検知圧力分布により、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する、ことを特徴としたものである。
【００１３】
請求項９においては、ワークを把持して搬送するための搬送具と、該搬送具の動作を制御する制御手段を備え、作業者によりワークの基準位置を取付対象物の取付基準位置に対して位置決めが成されるとともに、前記ワークの基準位置を前記取付対象物の取付基準位置に合致させるための作業者の作業動作をアシストするべく、前記作業者の作業動作に協調して前記搬送具を自律的に作動させることによりワークの搬送を行うパワーアシスト装置であって、前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する位置決め完了検知手段と、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する基準位置検知手段を備える、ことを特徴としたものである。
【００１４】
請求項１０においては、前記搬送具は、接触センサを備え、前記位置決め完了検知手段は、前記制御手段と前記接触センサからなる、ことを特徴としたものである。
【００１５】
請求項１１においては、前記搬送具は、接触センサを備え、前記基準位置検知手段は、前記制御手段と前記接触センサからなる、ことを特徴としたものである。
【００１６】
請求項１２においては、前記搬送具は、複数の吸盤によって前記ワークを把持し、前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、前記位置決め完了検知手段は、前記制御手段と複数の前記接圧センサからなる、ことを特徴としたものである。
【００１７】
請求項１３においては、前記搬送具は、複数の吸盤によって前記ワークを把持し、前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、前記基準位置検知手段は、前記制御手段と複数の前記接圧センサからなる、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１９】
請求項１においては、位置決めの基準位置を検知することにより、ワークの回転動作に必要なパワーアシスト装置の動作が自動的に求められ、かつ、ワークの回転動作に必要となる仮想回転軸のパワーアシスト装置へのティーチング作業を自動的に行うことができる。これにより、位置決めを要する搬送作業の効率化を図ることができる。
【００２０】
請求項２においては、ワークの位置決めが完了したことを検知することにより、搬送作業の効率化を図ることができる。
【００２１】
請求項３においては、簡易な構成でワークの位置決めが完了したことを検知することができる。
【００２２】
請求項４においては、ワークの位置決め基準位置を検知することにより、搬送作業の効率化を図ることができる。
【００２３】
請求項５においては、簡易な構成で、ワークの位置決め基準位置を検知することができる。
【００２４】
請求項６においては、簡易な構成で、ワークの位置決めが完了したことを検知することができる。
【００２５】
請求項７においては、簡易な構成で、ワークの位置決め基準位置を検知することができる。
【００２６】
請求項８においては、簡易な構成で、ワークの位置決めが完了したことを検知することができ、かつ、ワークの位置決め基準位置を検知することができる。
【００２７】
請求項９においては、位置決めの基準位置を検知することにより、ワークの回転動作に必要なパワーアシスト装置の動作が自動的に求められ、かつ、ワークの回転動作に必要となる回転中心のパワーアシスト装置へのティーチング作業を自動的に行うことができる。これにより、位置決めを要する搬送作業の効率化を図ることができる。
【００２８】
請求項１０においては、簡易な構成で、ワークの位置決めが完了したことを検知することができる。
【００２９】
請求項１１においては、簡易な構成で、ワークの位置決め基準位置を検知することができる。
【００３０】
請求項１２においては、簡易な構成で、ワークの位置決めが完了したことを検知することができる。
【００３１】
請求項１３においては、簡易な構成で、ワークの位置決め基準位置を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の全体構成を示す模式図、図２は本発明の一実施例に係る接圧センサと基準位置との関係を示す模式図、図３は本発明の一実施例に係るウィンドウ取付作業を示す第一模式図、図４は同じくウィンドウ取付作業を示す第二模式図、図５は同じくウィンドウ取付作業を示す第三模式図である。
【００３３】
まず始めに、本発明の適用に係るパワーアシスト装置１の全体構成について説明をする。
図１に示す如く、本実施例に示すパワーアシスト装置１は、多関節型ロボット２、吸着治具３およびフリージョイント４等により構成している。
本実施例に示す多関節型ロボット２は、制御装置２ａ、関節部分に配置されるモータ２ｂ・２ｃ等を備えており、天井面等に支持されている。尚、本実施例に示す多関節型ロボット２は、天井面に固定支持される構成としているが、例えば、ホイスト等によって走行可能に支持される構成とすることも可能である。また、本発明を適用するパワーアシスト装置１に用いるロボットは、多関節型ロボット２に限定するものではなく、その他の産業用ロボットを用いることも可能である。
【００３４】
吸着治具３は、吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄ、ハンドル３ｅ・３ｅ、力センサ３ｆ・３ｆおよび接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊ等を備えており、フリージョイント４を介して多関節型ロボット２に連結される構成としている。吸着治具３の吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄにより後述する搬送対象物たるウィンドウ１０を吸着保持するものである。また、作業者の把持部となるハンドル３ｅ・３ｅは、力センサ３ｆ・３ｆを介して吸着治具３に連結される構成としている。
本実施例では、力センサ３ｆ・３ｆとして６分力ロードセルを用いる構成としており、作業者がハンドル３ｅ・３ｅを把持して吸着治具を所望する方向へ操作することにより、そのときの操作方向や操作力等を検知できるように構成している。また、本実施例では、力センサ３ｆ・３ｆをハンドル３ｅ・３ｅの双方に備える構成としているが、作業者や作業方向を考慮して一方向のハンドル３ｅにのみ力センサ３ｆを備える構成とすることも可能である。
さらに、吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄには、吸着保持されたウィンドウ１０から受ける圧力を検知する接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊを内蔵しており、接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊによる検知圧の偏り具合によってウィンドウ１０が均等に押圧されているか否かを判断するようにしている。
【００３５】
フリージョイント４は、ロール・ピッチ・ヨーの各回転方向に対して相互に干渉することなく自由に回転できる構成とした継手部材である。また、フリージョイント４にはブレーキ機構４ａを備えており、制御装置２ａからの指令に基づいてロール・ピッチ・ヨーの回転方向ごとに独立して回転を規制することができる構成としている。
【００３６】
このようにパワーアシスト装置１は、多関節型ロボット２にフリージョイント４を介して吸着治具３を連結し、これにより多自由度を備える構成としたロボットであり、前記多関節型ロボット２、フリージョイント４、および吸着治具３等によりウィンドウ１０を搬送するための搬送具を構成している。
【００３７】
多関節型ロボット２に備えられる制御装置２ａには、力センサ３ｆにより作業者の操作状態に関する検知情報が入力される。この検知情報に基づいて、作業者の所望する操作方向を判断し、モータ２ｂ・２ｃの動作を制御して多関節型ロボット２の姿勢を制御するようにしている。
また、制御装置２ａには、吸着治具３の位置情報に関するマップが予め記憶されている。位置情報に関するマップには、搬送対象物（ウィンドウ１０等）の搬送経路として適当な軌道に関する情報（軌道情報）が含まれており、この軌道情報に基づいて軌道に沿って吸着治具３を動作させる構成としている。また、吸着治具３の位置情報に対応させて、モータ２ｂ・２ｃやブレーキ機構４ａの作動状況を変化させる構成としている。
さらに、制御装置２ａには、自動車の車種情報に関するマップが予め記憶されている。そして、取付対象となる自動車の車種に応じて、前述した軌道情報を選択的に切り替えるようにしたり、また、ウィンドウ装着時の適正角度に関する情報等を自動的に変更したりする構成としている。
【００３８】
次に、パワーアシスト装置１の操作状況について説明をする。
作業者がハンドル３ｅを所望する方向に操作すると、力センサ３ｆが操作方向および操作力等を検知し、その検知情報が制御装置２ａに入力される。そして、制御装置２ａからは入力された検知情報に基づいて、モータ２ｂ・２ｃに対する駆動信号の出力がなされ、作業者の所望する搬送位置やウィンドウの保持角度に合致するように多関節型ロボット２の姿勢が制御される。
このようにパワーアシスト装置１は、作業者によるハンドル３ｅの自然な操作によって所望する方向に応じてウィンドウ１０の運搬を行うとともに、ウィンドウ１０の荷重を支持するようにしており、作業者の作業負荷を軽減しつつ、作業者と協調しながら自律的に作動する構成としている。
【００３９】
次に本発明に係る接触センサについて説明をする。
図１、図２に示す如く、吸着治具３の下面には吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄを配設しており、この吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄによりウィンドウ１０を吸着して保持する構成としている。また、各吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄには接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊが設けられており、ウィンドウ１０と吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄの間に作用する圧力を複数箇所で検知する構成としている。
尚、本実施例では、合計４個の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊを用いて接触センサを構成しているが、本発明において具備する吸盤および接圧センサの個数を限定するものではなく、搬送対象物の大きさや形状および検知精度等を考慮して適宜定めることができる。例えば、搬送対象物が三角形状であれば三角形の各頂点に対応するべく３個以上の吸盤および接圧センサを設け、また、搬送対象物が矩形状であれば矩形の各頂点に対応するべく４個以上の吸盤および接圧センサを設けることが望ましい。
【００４０】
次に接触センサによる基準位置の検知方法について説明をする。
図２に示す如く、本実施例では搬送対象物たるウィンドウ１０側（四隅の頂点）に４箇所の基準位置１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄを設定している。また、ウィンドウ１０の取付対象である本体１１側には嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂ・１１ｃ・１１ｄを設定している。
【００４１】
例えば、作業者とパワーアシスト装置１によりウィンドウ１０が協調搬送され、さらに作業者によって基準位置１０ａ・１０ｂと嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂが接触するように位置決めが成された場合、この場合にも、この接触により接圧センサ３ｇ・３ｈが検知した圧力が予め設定した閾値以上であれば、ウィンドウ１０の位置決めが完了したものと判断するようにしている。
ここで、作業者がウィンドウ１０を意識的に押し付けなければ得られない圧力に閾値を設定することにより、ウィンドウ１０の位置がずれた場合や誤ってウィンドウ１０と本体１１が接触してしまった場合に位置決めが完了したと判断されないようにすることができ、容易に位置決めのやり直しが可能となる。
そしてこの場合、均等に最も大きな圧力が検知された接圧センサ３ｇ・３ｈに対応する基準位置である基準位置１０ａと１０ｂを結ぶ仮想回転軸を生成し、この仮想回転軸がウィンドウ１０の回転中心に設定される。
つまり、複数の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊが検知する圧力の圧力分布に応じて、例えば、ある一つの接圧センサ３ｇに圧力が集中している場合には、当該接圧センサ３ｇの配置に対応する１箇所の基準位置１０ａで位置決めが成されたものと判断し、また、２つの接圧センサ３ｇ・３ｈに均等な圧力が検出される場合には、当該接圧センサ３ｇ・３ｈの配置に対応する２箇所の基準位置１０ａ・１０ｂで位置決めが成されたものと判断するようにしている。
尚、本実施例では、接触センサとして接圧センサを採用し、検知圧力が設定閾値を超える場合に位置決めが成されたと判断するようにしているが、例えば、ＯＮ−ＯＦＦ式の接触スイッチを採用して、接点のＯＮ−ＯＦＦで位置決めが成されたか否かの判断をする構成とすることもできる。
【００４２】
また例えば、作業者とパワーアシスト装置１によってウィンドウ１０が協調搬送され、さらに作業者によって基準位置１０ａと嵌め込み基準位置１１ａの１点のみが接触するように位置決めが成された場合にも、この接触の際には各接厚センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊにより圧力が検知される。そして、この場合、接圧センサ３ｇの検知する値が最も大きくなるが、この接圧センサ３ｇが検知した圧力が予め設定した閾値以上であれば、ウィンドウ１０の位置決めが完了したものと判断するようにしている。
この場合、基準位置１０ａにおいて１点で接しているため、次に２点の基準位置で接触する状態に移行するようにしている。つまり、基準位置１０ａと隣り合う１点（即ち、基準位置１０ｂあるいは基準位置１０ｄ）が嵌め込み基準位置（即ち、１１ｂあるいは１１ｄ）に位置決めされるようにパワーアシスト装置１を自律的に制御する。
【００４３】
具体的には、最も検知圧力が大きかった接圧センサ３ｇに対応する基準位置である基準位置１０ａを含み、基準位置１０ｂ（あるいは基準位置１０ｄでもよい）が嵌め込み基準位置１１ｂ（あるいは嵌め込み基準位置１１ｄでもよい）まで回転移動されるのに適した仮想回転軸を生成し、パワーアシスト装置１によって、この仮想回転軸を中心にウィンドウ１０を自律的に回転させて、２点の基準位置１０ａ・１０ｂが嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂに位置決めされた状態に移行される。
そして、この２点の基準位置１０ａ・１０ｂが位置決めされたことが、接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊによって検知されると、改めて基準位置１０ａ・１０ｂを結ぶ仮想回転軸が設定されて、前述した制御動作に移行するようにしている。
【００４４】
即ち、本実施例では、接触センサを複数の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊにより構成し、前記複数の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊのうち、一つ以上の接圧センサが、閾値以上の圧力を検知したときに、前記ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂと嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂとが接触したことを検知し、位置決め完了検知工程を終了するようにしている。また、前記複数の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊのうち、一つ以上の接圧センサが、閾値以上の圧力を検知したときに、前記ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂと嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂとの合致位置を検知し、基準位置検知工程を終了するようにしている。
これにより、簡易な構成でワークの位置決めの完了や基準位置を検知することができるのである。
【００４５】
次に一連のウィンドウ取付作業に本発明に係る制御方法を適用した例について説明をする。
図３に示す如く、作業者とパワーアシスト装置１によりウィンドウ１０が協調搬送され、ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂと本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂが合致するように位置決めして取り付けるまでの一連の作業を例として説明をする。
ウィンドウ１０は吸着治具３の中心（点Ａ）とウィンドウ１０の中心が一致するように取り付けられている。また、ウィンドウ１０の形状データ（大きさ、湾曲率等）を予め制御装置２ａに記憶させておくようにしている。これにより、例えば中心点Ａから各基準位置１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄまでの距離が算出されるようにしている。
【００４６】
（位置決め完了検知工程）
まず作業者はハンドル３ｅを操作して、ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂが嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂと合致するようにウィンドウ１０を協調搬送して移動させる。
そして、ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂが嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂと合致すると、接圧センサ３ｇ・３ｈが接触を検知する。この検知情報に基づいて、制御装置２ａは、作業者によるウィンドウ１０の位置決めが完了したものと判断するようにしている。
【００４７】
（基準位置検知工程）
また、ここではウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂのみが均等に接触したことを検知しているため、基準位置１０ａ・１０ｂは本体１１と接しているが、基準位置１０ｃ・１０ｄは未だ浮き上がっている状態であると制御装置２ａが判断するようにしている。この状態から最終の取付状態（即ち、各基準位置１０ａ乃至１０ｄが均等に本体１１の各嵌め込み基準位置１１ａ乃至１１ｄと接触している状態）に移行させるためには、基準位置１０ａと１０ｂを結ぶ軸線を中心にウィンドウ１０を回転させれば最も容易に移行できる。
このため制御装置２ａは、基準位置１０ａと１０ｂを結ぶ軸線をウィンドウ１０の仮想回転軸に設定するようにしている。
また、制御装置２ａには、ウィンドウ１０の形状データが予め記憶されているため、現状の多関節型ロボット２の姿勢（即ち、各関節のモータ２ｂ・２ｃの回転位置）に基づいて、各モータ２ｃ・２ｄをどの方向にどれだけ回転させれば、設定した仮想回転軸回りにウィンドウ１０を回転させることができるかを制御装置２ａにより算出するようにしている。
【００４８】
即ち、本実施例に示す搬送具たる吸着治具３は、複数の吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄによってワーク（即ち、ウィンドウ１０）を把持し、複数の吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄごとに、接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊを備え、複数の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊのうち、一つ以上の接圧センサ（例えば３ｇのみ等）が、閾値以上の圧力を検知したとき、位置決め完了検知工程を終了し、かつ、そのときの各接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊの検知圧力分布により基準位置１０ａ・１０ｂと嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂとの合致位置を検知し、基準位置検知工程を終了するようにしている。
このような構成とすることにより、簡易な構成で、ワークの位置決めが完了したことを検知することができ、かつ、ワークの位置決め基準位置を検知することができるのである。
【００４９】
（自律回転工程）
そして、制御装置２ａにより生成した仮想回転軸（即ち、基準位置１０ａと１０ｂを結ぶ軸線）回りにウィンドウ１０を回転させるように、モータ２ｂ・２ｃを駆動して多関節型ロボット２の姿勢を制御し、ウィンドウ１０を傾倒させるようにしている。
最後に、４個の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊが略均等に圧力を検知したこと確認した時点で、一連のウィンドウ取付作業を完了するようにしている。
【００５０】
即ち、ワークを把持して搬送するための搬送具（即ち、多関節型ロボット２、吸着治具３、フリージョイント４等）と、該搬送具の動作を制御する制御手段たる制御装置２ａを備え、作業者によりワーク（ウィンドウ１０）の基準位置１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄが取付対象物たる本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂ・１１ｃ・１１ｄに対して位置決めされるとともに、作業者によりウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄを本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂ・１１ｃ・１１ｄに合致させる作業動作をアシストするべく前記作業動作に協調して前記搬送具を自律的に作動させることによりウィンドウ１０の搬送を行うパワーアシスト装置１の制御方法であって、ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄが本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂ・１１ｃ・１１ｄに合致したことを検知する位置決め完了検知工程と、位置決め完了検知工程が完了したときの、ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄと本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂ・１１ｃ・１１ｄの合致位置を検知する基準位置検知工程と、合致位置に基づいて仮想回転軸を生成し、ウィンドウ１０が前記仮想回転軸を中心としてパワーアシスト装置１により自律的に回転される自律回転工程と、から成る構成としている。
【００５１】
このような構成とすることにより、位置決めの基準位置を検知することにより、ワークの回転動作に必要なパワーアシスト装置１の動作が自動的に求められ、かつ、ワークの回転動作に必要となる仮想回転軸のパワーアシスト装置１へのティーチング作業を自動的に行うことができるのである。またこれにより、位置決めを要する搬送作業の効率化を図ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の全体構成を示す模式図。
【図２】本発明の一実施例に係る接圧センサと基準位置との関係を示す模式図。
【図３】本発明の一実施例に係るウィンドウ取付作業を示す第一模式図。
【図４】同じくウィンドウ取付作業を示す第二模式図。
【図５】同じくウィンドウ取付作業を示す第三模式図。
【符号の説明】
【００５３】
１ パワーアシスト装置
１０ ウィンドウ
１０ａ 基準位置
１０ｂ 基準位置
１０ｃ 基準位置
１０ｄ 基準位置
１１ 本体
１１ａ 嵌め込み基準位置
１１ｂ 嵌め込み基準位置
１１ｃ 嵌め込み基準位置
１１ｄ 嵌め込み基準位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーアシスト装置の技術に関し、より詳しくは、パワーアシスト装置を用いながら細部の位置決めを可能にするパワーアシスト装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工業製品の製造現場等において、作業者による重量物（ワーク）の搬送を補助する装置としてパワーアシスト装置が用いられている。
ワークの組み付け作業は、ワークの搬送と位置決めから成り立つ作業であるが、作業者とパワーアシスト装置でワークを協調搬送することにより、ワークの搬送に必要な力はパワーアシスト装置に負担させることができ、ワークの位置決めについてもパワーアシスト装置にティーチングすることで効率よく位置決めをすることができる。つまり、パワーアシスト装置を用いるねらいは、作業者の労力軽減を図るとともに、作業性の向上を図ることにある。
例えば、搬送対象物たるワークを把持する把持手段の傾き（角度）を検出して、前記把持手段を上下方向に駆動する装置が知られており、特許文献１にその技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２４５１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のパワーアシスト装置を用いることにより、ワークの搬送については、ねらい通り作業者の負担を軽減することができた。しかしながら、ワークの位置決めについては、取付対象物の位置ズレ等の要素もあって、完全にパワーアシスト装置に負担させようとすると作業負荷が高くなるという問題があった。
そこで本発明は、このような現状を鑑み、パワーアシスト装置に対する作業負荷を軽減しつつ、ワーク組み付け作業の作業性の向上を果たすパワーアシスト装置の制御方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、ワークを把持して搬送するための搬送具と、該搬送具の動作を制御する制御手段を備え、作業者によりワークの基準位置が取付対象物の取付基準位置に対して位置決めされるとともに、作業者により前記ワークの基準位置を前記取付対象物の取付基準位置に合致させる作業動作をアシストするべく、前記作業動作に協調して前記搬送具を自律的に作動させることによりワークの搬送を行うパワーアシスト装置の制御方法であって、前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する位置決め完了検知工程と、前記位置決め完了検知工程が完了したときの、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する基準位置検知工程と、前記合致位置に基づいて仮想回転軸を生成し、前記ワークが前記仮想回転軸を中心として前記パワーアシスト装置により自律的に回転される自律回転工程と、を備える、ことを特徴としたものである。
【０００６】
請求項２においては、前記搬送具は、接触センサを備え、前記位置決め完了検知工程では、前記接触センサが、前記取付対象物の接触を検知することにより、前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する、ことを特徴としたものである。
【０００７】
請求項３においては、前記接触センサが、複数の接圧センサにより構成され、前記複数の接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが、閾値以上の圧力を検知したときに、前記接触センサは前記取付対象物の接触を検知する、ことを特徴としたものである。
【０００８】
請求項４においては、前記搬送具は、接触センサを備え、前記基準位置検知工程では前記接触センサが、前記取付対象物の接触を検知することにより、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する、ことを特徴としたものである。
【０００９】
請求項５においては、前記接触センサが、複数の接圧センサにより構成され、前記複数の接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、前記接触センサは前記取付対象物の接触を検知する、ことを特徴としたものである。
【００１０】
請求項６においては、前記搬送具は、複数の吸盤によって前記ワークを把持し、かつ、前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、前記位置決め完了検知工程では、複数の前記接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する、ことを特徴としたものである。
【００１１】
請求項７においては、前記搬送具は、複数の吸盤によって前記ワークを把持し、かつ、前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、前記基準位置検知工程では、複数の前記接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、その各接圧センサの検知圧力分布により、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する、ことを特徴としたものである。
【００１２】
請求項８においては、前記搬送具は、複数の吸盤によって前記ワークを把持し、前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、前記位置決め完了検知工程では、複数の前記接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知し、かつ、そのときの各接圧センサの検知圧力分布により、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する、ことを特徴としたものである。
【００１３】
請求項９においては、ワークを把持して搬送するための搬送具と、該搬送具の動作を制御する制御手段を備え、作業者によりワークの基準位置を取付対象物の取付基準位置に対して位置決めが成されるとともに、前記ワークの基準位置を前記取付対象物の取付基準位置に合致させるための作業者の作業動作をアシストするべく、前記作業者の作業動作に協調して前記搬送具を自律的に作動させることによりワークの搬送を行うパワーアシスト装置であって、前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する位置決め完了検知手段と、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する基準位置検知手段を備える、ことを特徴としたものである。
【００１４】
請求項１０においては、前記搬送具は、接触センサを備え、前記位置決め完了検知手段は、前記制御手段と前記接触センサからなる、ことを特徴としたものである。
【００１５】
請求項１１においては、前記搬送具は、接触センサを備え、前記基準位置検知手段は、前記制御手段と前記接触センサからなる、ことを特徴としたものである。
【００１６】
請求項１２においては、前記搬送具は、複数の吸盤によって前記ワークを把持し、前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、前記位置決め完了検知手段は、前記制御手段と複数の前記接圧センサからなる、ことを特徴としたものである。
【００１７】
請求項１３においては、前記搬送具は、複数の吸盤によって前記ワークを把持し、前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、前記基準位置検知手段は、前記制御手段と複数の前記接圧センサからなる、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１９】
請求項１においては、位置決めの基準位置を検知することにより、ワークの回転動作に必要なパワーアシスト装置の動作が自動的に求められ、かつ、ワークの回転動作に必要となる仮想回転軸のパワーアシスト装置へのティーチング作業を自動的に行うことができる。これにより、位置決めを要する搬送作業の効率化を図ることができる。
【００２０】
請求項２においては、ワークの位置決めが完了したことを検知することにより、搬送作業の効率化を図ることができる。
【００２１】
請求項３においては、簡易な構成でワークの位置決めが完了したことを検知することができる。
【００２２】
請求項４においては、ワークの位置決め基準位置を検知することにより、搬送作業の効率化を図ることができる。
【００２３】
請求項５においては、簡易な構成で、ワークの位置決め基準位置を検知することができる。
【００２４】
請求項６においては、簡易な構成で、ワークの位置決めが完了したことを検知することができる。
【００２５】
請求項７においては、簡易な構成で、ワークの位置決め基準位置を検知することができる。
【００２６】
請求項８においては、簡易な構成で、ワークの位置決めが完了したことを検知することができ、かつ、ワークの位置決め基準位置を検知することができる。
【００２７】
請求項９においては、位置決めの基準位置を検知することにより、ワークの回転動作に必要なパワーアシスト装置の動作が自動的に求められ、かつ、ワークの回転動作に必要となる回転中心のパワーアシスト装置へのティーチング作業を自動的に行うことができる。これにより、位置決めを要する搬送作業の効率化を図ることができる。
【００２８】
請求項１０においては、簡易な構成で、ワークの位置決めが完了したことを検知することができる。
【００２９】
請求項１１においては、簡易な構成で、ワークの位置決め基準位置を検知することができる。
【００３０】
請求項１２においては、簡易な構成で、ワークの位置決めが完了したことを検知することができる。
【００３１】
請求項１３においては、簡易な構成で、ワークの位置決め基準位置を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の全体構成を示す模式図、図２は本発明の一実施例に係る接圧センサと基準位置との関係を示す模式図、図３は本発明の一実施例に係るウィンドウ取付作業を示す第一模式図、図４は同じくウィンドウ取付作業を示す第二模式図、図５は同じくウィンドウ取付作業を示す第三模式図である。
【００３３】
まず始めに、本発明の適用に係るパワーアシスト装置１の全体構成について説明をする。
図１に示す如く、本実施例に示すパワーアシスト装置１は、多関節型ロボット２、吸着治具３およびフリージョイント４等により構成している。
本実施例に示す多関節型ロボット２は、制御装置２ａ、関節部分に配置されるモータ２ｂ・２ｃ等を備えており、天井面等に支持されている。尚、本実施例に示す多関節型ロボット２は、天井面に固定支持される構成としているが、例えば、ホイスト等によって走行可能に支持される構成とすることも可能である。また、本発明を適用するパワーアシスト装置１に用いるロボットは、多関節型ロボット２に限定するものではなく、その他の産業用ロボットを用いることも可能である。
【００３４】
吸着治具３は、吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄ、ハンドル３ｅ・３ｅ、力センサ３ｆ・３ｆおよび接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊ等を備えており、フリージョイント４を介して多関節型ロボット２に連結される構成としている。吸着治具３の吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄにより後述する搬送対象物たるウィンドウ１０を吸着保持するものである。また、作業者の把持部となるハンドル３ｅ・３ｅは、力センサ３ｆ・３ｆを介して吸着治具３に連結される構成としている。
本実施例では、力センサ３ｆ・３ｆとして６分力ロードセルを用いる構成としており、作業者がハンドル３ｅ・３ｅを把持して吸着治具を所望する方向へ操作することにより、そのときの操作方向や操作力等を検知できるように構成している。また、本実施例では、力センサ３ｆ・３ｆをハンドル３ｅ・３ｅの双方に備える構成としているが、作業者や作業方向を考慮して一方向のハンドル３ｅにのみ力センサ３ｆを備える構成とすることも可能である。
さらに、吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄには、吸着保持されたウィンドウ１０から受ける圧力を検知する接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊを内蔵しており、接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊによる検知圧の偏り具合によってウィンドウ１０が均等に押圧されているか否かを判断するようにしている。
【００３５】
フリージョイント４は、ロール・ピッチ・ヨーの各回転方向に対して相互に干渉することなく自由に回転できる構成とした継手部材である。また、フリージョイント４にはブレーキ機構４ａを備えており、制御装置２ａからの指令に基づいてロール・ピッチ・ヨーの回転方向ごとに独立して回転を規制することができる構成としている。
【００３６】
このようにパワーアシスト装置１は、多関節型ロボット２にフリージョイント４を介して吸着治具３を連結し、これにより多自由度を備える構成としたロボットであり、前記多関節型ロボット２、フリージョイント４、および吸着治具３等によりウィンドウ１０を搬送するための搬送具を構成している。
【００３７】
多関節型ロボット２に備えられる制御装置２ａには、力センサ３ｆにより作業者の操作状態に関する検知情報が入力される。この検知情報に基づいて、作業者の所望する操作方向を判断し、モータ２ｂ・２ｃの動作を制御して多関節型ロボット２の姿勢を制御するようにしている。
また、制御装置２ａには、吸着治具３の位置情報に関するマップが予め記憶されている。位置情報に関するマップには、搬送対象物（ウィンドウ１０等）の搬送経路として適当な軌道に関する情報（軌道情報）が含まれており、この軌道情報に基づいて軌道に沿って吸着治具３を動作させる構成としている。また、吸着治具３の位置情報に対応させて、モータ２ｂ・２ｃやブレーキ機構４ａの作動状況を変化させる構成としている。
さらに、制御装置２ａには、自動車の車種情報に関するマップが予め記憶されている。そして、取付対象となる自動車の車種に応じて、前述した軌道情報を選択的に切り替えるようにしたり、また、ウィンドウ装着時の適正角度に関する情報等を自動的に変更したりする構成としている。
【００３８】
次に、パワーアシスト装置１の操作状況について説明をする。
作業者がハンドル３ｅを所望する方向に操作すると、力センサ３ｆが操作方向および操作力等を検知し、その検知情報が制御装置２ａに入力される。そして、制御装置２ａからは入力された検知情報に基づいて、モータ２ｂ・２ｃに対する駆動信号の出力がなされ、作業者の所望する搬送位置やウィンドウの保持角度に合致するように多関節型ロボット２の姿勢が制御される。
このようにパワーアシスト装置１は、作業者によるハンドル３ｅの自然な操作によって所望する方向に応じてウィンドウ１０の運搬を行うとともに、ウィンドウ１０の荷重を支持するようにしており、作業者の作業負荷を軽減しつつ、作業者と協調しながら自律的に作動する構成としている。
【００３９】
次に本発明に係る接触センサについて説明をする。
図１、図２に示す如く、吸着治具３の下面には吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄを配設しており、この吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄによりウィンドウ１０を吸着して保持する構成としている。また、各吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄには接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊが設けられており、ウィンドウ１０と吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄの間に作用する圧力を複数箇所で検知する構成としている。
尚、本実施例では、合計４個の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊを用いて接触センサを構成しているが、本発明において具備する吸盤および接圧センサの個数を限定するものではなく、搬送対象物の大きさや形状および検知精度等を考慮して適宜定めることができる。例えば、搬送対象物が三角形状であれば三角形の各頂点に対応するべく３個以上の吸盤および接圧センサを設け、また、搬送対象物が矩形状であれば矩形の各頂点に対応するべく４個以上の吸盤および接圧センサを設けることが望ましい。
【００４０】
次に接触センサによる基準位置の検知方法について説明をする。
図２に示す如く、本実施例では搬送対象物たるウィンドウ１０側（四隅の頂点）に４箇所の基準位置１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄを設定している。また、ウィンドウ１０の取付対象である本体１１側には嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂ・１１ｃ・１１ｄを設定している。
【００４１】
例えば、作業者とパワーアシスト装置１によりウィンドウ１０が協調搬送され、さらに作業者によって基準位置１０ａ・１０ｂと嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂが接触するように位置決めが成された場合、この場合にも、この接触により接圧センサ３ｇ・３ｈが検知した圧力が予め設定した閾値以上であれば、ウィンドウ１０の位置決めが完了したものと判断するようにしている。
ここで、作業者がウィンドウ１０を意識的に押し付けなければ得られない圧力に閾値を設定することにより、ウィンドウ１０の位置がずれた場合や誤ってウィンドウ１０と本体１１が接触してしまった場合に位置決めが完了したと判断されないようにすることができ、容易に位置決めのやり直しが可能となる。
そしてこの場合、均等に最も大きな圧力が検知された接圧センサ３ｇ・３ｈに対応する基準位置である基準位置１０ａと１０ｂを結ぶ仮想回転軸を生成し、この仮想回転軸がウィンドウ１０の回転中心に設定される。
つまり、複数の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊが検知する圧力の圧力分布に応じて、例えば、ある一つの接圧センサ３ｇに圧力が集中している場合には、当該接圧センサ３ｇの配置に対応する１箇所の基準位置１０ａで位置決めが成されたものと判断し、また、２つの接圧センサ３ｇ・３ｈに均等な圧力が検出される場合には、当該接圧センサ３ｇ・３ｈの配置に対応する２箇所の基準位置１０ａ・１０ｂで位置決めが成されたものと判断するようにしている。
尚、本実施例では、接触センサとして接圧センサを採用し、検知圧力が設定閾値を超える場合に位置決めが成されたと判断するようにしているが、例えば、ＯＮ−ＯＦＦ式の接触スイッチを採用して、接点のＯＮ−ＯＦＦで位置決めが成されたか否かの判断をする構成とすることもできる。
【００４２】
また例えば、作業者とパワーアシスト装置１によってウィンドウ１０が協調搬送され、さらに作業者によって基準位置１０ａと嵌め込み基準位置１１ａの１点のみが接触するように位置決めが成された場合にも、この接触の際には各接厚センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊにより圧力が検知される。そして、この場合、接圧センサ３ｇの検知する値が最も大きくなるが、この接圧センサ３ｇが検知した圧力が予め設定した閾値以上であれば、ウィンドウ１０の位置決めが完了したものと判断するようにしている。
この場合、基準位置１０ａにおいて１点で接しているため、次に２点の基準位置で接触する状態に移行するようにしている。つまり、基準位置１０ａと隣り合う１点（即ち、基準位置１０ｂあるいは基準位置１０ｄ）が嵌め込み基準位置（即ち、１１ｂあるいは１１ｄ）に位置決めされるようにパワーアシスト装置１を自律的に制御する。
【００４３】
具体的には、最も検知圧力が大きかった接圧センサ３ｇに対応する基準位置である基準位置１０ａを含み、基準位置１０ｂ（あるいは基準位置１０ｄでもよい）が嵌め込み基準位置１１ｂ（あるいは嵌め込み基準位置１１ｄでもよい）まで回転移動されるのに適した仮想回転軸を生成し、パワーアシスト装置１によって、この仮想回転軸を中心にウィンドウ１０を自律的に回転させて、２点の基準位置１０ａ・１０ｂが嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂに位置決めされた状態に移行される。
そして、この２点の基準位置１０ａ・１０ｂが位置決めされたことが、接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊによって検知されると、改めて基準位置１０ａ・１０ｂを結ぶ仮想回転軸が設定されて、前述した制御動作に移行するようにしている。
【００４４】
即ち、本実施例では、接触センサを複数の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊにより構成し、前記複数の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊのうち、一つ以上の接圧センサが、閾値以上の圧力を検知したときに、前記ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂと嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂとが接触したことを検知し、位置決め完了検知工程を終了するようにしている。また、前記複数の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊのうち、一つ以上の接圧センサが、閾値以上の圧力を検知したときに、前記ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂと嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂとの合致位置を検知し、基準位置検知工程を終了するようにしている。
これにより、簡易な構成でワークの位置決めの完了や基準位置を検知することができるのである。
【００４５】
次に一連のウィンドウ取付作業に本発明に係る制御方法を適用した例について説明をする。
図３に示す如く、作業者とパワーアシスト装置１によりウィンドウ１０が協調搬送され、ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂと本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂが合致するように位置決めして取り付けるまでの一連の作業を例として説明をする。
ウィンドウ１０は吸着治具３の中心（点Ａ）とウィンドウ１０の中心が一致するように取り付けられている。また、ウィンドウ１０の形状データ（大きさ、湾曲率等）を予め制御装置２ａに記憶させておくようにしている。これにより、例えば中心点Ａから各基準位置１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄまでの距離が算出されるようにしている。
【００４６】
（位置決め完了検知工程）
まず作業者はハンドル３ｅを操作して、ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂが嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂと合致するようにウィンドウ１０を協調搬送して移動させる。
そして、ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂが嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂと合致すると、接圧センサ３ｇ・３ｈが接触を検知する。この検知情報に基づいて、制御装置２ａは、作業者によるウィンドウ１０の位置決めが完了したものと判断するようにしている。
【００４７】
（基準位置検知工程）
また、ここではウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂのみが均等に接触したことを検知しているため、基準位置１０ａ・１０ｂは本体１１と接しているが、基準位置１０ｃ・１０ｄは未だ浮き上がっている状態であると制御装置２ａが判断するようにしている。この状態から最終の取付状態（即ち、各基準位置１０ａ乃至１０ｄが均等に本体１１の各嵌め込み基準位置１１ａ乃至１１ｄと接触している状態）に移行させるためには、基準位置１０ａと１０ｂを結ぶ軸線を中心にウィンドウ１０を回転させれば最も容易に移行できる。
このため制御装置２ａは、基準位置１０ａと１０ｂを結ぶ軸線をウィンドウ１０の仮想回転軸に設定するようにしている。
また、制御装置２ａには、ウィンドウ１０の形状データが予め記憶されているため、現状の多関節型ロボット２の姿勢（即ち、各関節のモータ２ｂ・２ｃの回転位置）に基づいて、各モータ２ｃ・２ｄをどの方向にどれだけ回転させれば、設定した仮想回転軸回りにウィンドウ１０を回転させることができるかを制御装置２ａにより算出するようにしている。
【００４８】
即ち、本実施例に示す搬送具たる吸着治具３は、複数の吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄによってワーク（即ち、ウィンドウ１０）を把持し、複数の吸盤３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄごとに、接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊを備え、複数の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊのうち、一つ以上の接圧センサ（例えば３ｇのみ等）が、閾値以上の圧力を検知したとき、位置決め完了検知工程を終了し、かつ、そのときの各接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊの検知圧力分布により基準位置１０ａ・１０ｂと嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂとの合致位置を検知し、基準位置検知工程を終了するようにしている。
このような構成とすることにより、簡易な構成で、ワークの位置決めが完了したことを検知することができ、かつ、ワークの位置決め基準位置を検知することができるのである。
【００４９】
（自律回転工程）
そして、制御装置２ａにより生成した仮想回転軸（即ち、基準位置１０ａと１０ｂを結ぶ軸線）回りにウィンドウ１０を回転させるように、モータ２ｂ・２ｃを駆動して多関節型ロボット２の姿勢を制御し、ウィンドウ１０を傾倒させるようにしている。
最後に、４個の接圧センサ３ｇ・３ｈ・３ｉ・３ｊが略均等に圧力を検知したこと確認した時点で、一連のウィンドウ取付作業を完了するようにしている。
【００５０】
即ち、ワークを把持して搬送するための搬送具（即ち、多関節型ロボット２、吸着治具３、フリージョイント４等）と、該搬送具の動作を制御する制御手段たる制御装置２ａを備え、作業者によりワーク（ウィンドウ１０）の基準位置１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄが取付対象物たる本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂ・１１ｃ・１１ｄに対して位置決めされるとともに、作業者によりウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄを本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂ・１１ｃ・１１ｄに合致させる作業動作をアシストするべく前記作業動作に協調して前記搬送具を自律的に作動させることによりウィンドウ１０の搬送を行うパワーアシスト装置１の制御方法であって、ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄが本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂ・１１ｃ・１１ｄに合致したことを検知する位置決め完了検知工程と、位置決め完了検知工程が完了したときの、ウィンドウ１０の基準位置１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄと本体１１の嵌め込み基準位置１１ａ・１１ｂ・１１ｃ・１１ｄの合致位置を検知する基準位置検知工程と、合致位置に基づいて仮想回転軸を生成し、ウィンドウ１０が前記仮想回転軸を中心としてパワーアシスト装置１により自律的に回転される自律回転工程と、から成る構成としている。
【００５１】
このような構成とすることにより、位置決めの基準位置を検知することにより、ワークの回転動作に必要なパワーアシスト装置１の動作が自動的に求められ、かつ、ワークの回転動作に必要となる仮想回転軸のパワーアシスト装置１へのティーチング作業を自動的に行うことができるのである。またこれにより、位置決めを要する搬送作業の効率化を図ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施例に係るパワーアシスト装置の全体構成を示す模式図。
【図２】本発明の一実施例に係る接圧センサと基準位置との関係を示す模式図。
【図３】本発明の一実施例に係るウィンドウ取付作業を示す第一模式図。
【図４】同じくウィンドウ取付作業を示す第二模式図。
【図５】同じくウィンドウ取付作業を示す第三模式図。
【符号の説明】
【００５３】
１ パワーアシスト装置
１０ ウィンドウ
１０ａ 基準位置
１０ｂ 基準位置
１０ｃ 基準位置
１０ｄ 基準位置
１１ 本体
１１ａ 嵌め込み基準位置
１１ｂ 嵌め込み基準位置
１１ｃ 嵌め込み基準位置
１１ｄ 嵌め込み基準位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持して搬送するための搬送具と、
該搬送具の動作を制御する制御手段を備え、
作業者によりワークの基準位置が取付対象物の取付基準位置に対して位置決めされるとともに、作業者により前記ワークの基準位置を前記取付対象物の取付基準位置に合致させる作業動作をアシストするべく、前記作業動作に協調して前記搬送具を自律的に作動させることによりワークの搬送を行うパワーアシスト装置の制御方法であって、
前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する位置決め完了検知工程と、
前記位置決め完了検知工程が完了したときの、
前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する基準位置検知工程と、
前記合致位置に基づいて仮想回転軸を生成し、前記ワークが前記仮想回転軸を中心として前記パワーアシスト装置により自律的に回転される自律回転工程と、
を備える、
ことを特徴とするパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項２】
前記搬送具は、
接触センサを備え、
前記位置決め完了検知工程では、
前記接触センサが、前記取付対象物の接触を検知することにより、
前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する、
ことを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項３】
前記接触センサが、
複数の接圧センサにより構成され、
前記複数の接圧センサのうち、
一つ以上の前記接圧センサが、
閾値以上の圧力を検知したときに、
前記接触センサは前記取付対象物の接触を検知する、
ことを特徴とする請求項２記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項４】
前記搬送具は、
接触センサを備え、
前記基準位置検知工程では
前記接触センサが、前記取付対象物の接触を検知することにより、
前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する、
ことを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項５】
前記接触センサが、
複数の接圧センサにより構成され、
前記複数の接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、
前記接触センサは前記取付対象物の接触を検知する、
ことを特徴とする請求項４記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項６】
前記搬送具は、
複数の吸盤によって前記ワークを把持し、かつ、
前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、
前記位置決め完了検知工程では、
複数の前記接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、
前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する、
ことを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項７】
前記搬送具は、
複数の吸盤によって前記ワークを把持し、かつ、
前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、
前記基準位置検知工程では、
複数の前記接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、
その各接圧センサの検知圧力分布により、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する、
ことを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項８】
前記搬送具は、
複数の吸盤によって前記ワークを把持し、
前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、
前記位置決め完了検知工程では、
複数の前記接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、
前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知し、かつ、
そのときの各接圧センサの検知圧力分布により、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する、
ことを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項９】
ワークを把持して搬送するための搬送具と、
該搬送具の動作を制御する制御手段を備え、
作業者によりワークの基準位置を取付対象物の取付基準位置に対して位置決めが成されるとともに、前記ワークの基準位置を前記取付対象物の取付基準位置に合致させるための作業者の作業動作をアシストするべく、前記作業者の作業動作に協調して前記搬送具を自律的に作動させることによりワークの搬送を行うパワーアシスト装置であって、
前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する位置決め完了検知手段と、
前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する基準位置検知手段を備える、
ことを特徴とするパワーアシスト装置。
【請求項１０】
前記搬送具は、
接触センサを備え、
前記位置決め完了検知手段は、
前記制御手段と前記接触センサからなる、
ことを特徴とする請求項９記載のパワーアシスト装置。
【請求項１１】
前記搬送具は、
接触センサを備え、
前記基準位置検知手段は、
前記制御手段と前記接触センサからなる、
ことを特徴とする請求項９記載のパワーアシスト装置。
【請求項１２】
前記搬送具は、
複数の吸盤によって前記ワークを把持し、
前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、
前記位置決め完了検知手段は、
前記制御手段と複数の前記接圧センサからなる、
ことを特徴とする請求項９記載のパワーアシスト装置。
【請求項１３】
前記搬送具は、
複数の吸盤によって前記ワークを把持し、
前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、
前記基準位置検知手段は、
前記制御手段と複数の前記接圧センサからなる、
ことを特徴とする請求項９記載のパワーアシスト装置。
【請求項１】
ワークを把持して搬送するための搬送具と、
該搬送具の動作を制御する制御手段を備え、
作業者によりワークの基準位置が取付対象物の取付基準位置に対して位置決めされるとともに、作業者により前記ワークの基準位置を前記取付対象物の取付基準位置に合致させる作業動作をアシストするべく、前記作業動作に協調して前記搬送具を自律的に作動させることによりワークの搬送を行うパワーアシスト装置の制御方法であって、
前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する位置決め完了検知工程と、
前記位置決め完了検知工程が完了したときの、
前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する基準位置検知工程と、
前記合致位置に基づいて仮想回転軸を生成し、前記ワークが前記仮想回転軸を中心として前記パワーアシスト装置により自律的に回転される自律回転工程と、
を備える、
ことを特徴とするパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項２】
前記搬送具は、
接触センサを備え、
前記位置決め完了検知工程では、
前記接触センサが、前記取付対象物の接触を検知することにより、
前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する、
ことを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項３】
前記接触センサが、
複数の接圧センサにより構成され、
前記複数の接圧センサのうち、
一つ以上の前記接圧センサが、
閾値以上の圧力を検知したときに、
前記接触センサは前記取付対象物の接触を検知する、
ことを特徴とする請求項２記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項４】
前記搬送具は、
接触センサを備え、
前記基準位置検知工程では
前記接触センサが、前記取付対象物の接触を検知することにより、
前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する、
ことを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項５】
前記接触センサが、
複数の接圧センサにより構成され、
前記複数の接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、
前記接触センサは前記取付対象物の接触を検知する、
ことを特徴とする請求項４記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項６】
前記搬送具は、
複数の吸盤によって前記ワークを把持し、かつ、
前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、
前記位置決め完了検知工程では、
複数の前記接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、
前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する、
ことを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項７】
前記搬送具は、
複数の吸盤によって前記ワークを把持し、かつ、
前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、
前記基準位置検知工程では、
複数の前記接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、
その各接圧センサの検知圧力分布により、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する、
ことを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項８】
前記搬送具は、
複数の吸盤によって前記ワークを把持し、
前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、
前記位置決め完了検知工程では、
複数の前記接圧センサのうち、一つ以上の前記接圧センサが閾値以上の圧力を検知したときに、
前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知し、かつ、
そのときの各接圧センサの検知圧力分布により、前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する、
ことを特徴とする請求項１記載のパワーアシスト装置の制御方法。
【請求項９】
ワークを把持して搬送するための搬送具と、
該搬送具の動作を制御する制御手段を備え、
作業者によりワークの基準位置を取付対象物の取付基準位置に対して位置決めが成されるとともに、前記ワークの基準位置を前記取付対象物の取付基準位置に合致させるための作業者の作業動作をアシストするべく、前記作業者の作業動作に協調して前記搬送具を自律的に作動させることによりワークの搬送を行うパワーアシスト装置であって、
前記ワークの基準位置が前記取付対象物の取付基準位置に合致したことを検知する位置決め完了検知手段と、
前記ワークの基準位置と前記取付対象物の取付基準位置の合致位置を検知する基準位置検知手段を備える、
ことを特徴とするパワーアシスト装置。
【請求項１０】
前記搬送具は、
接触センサを備え、
前記位置決め完了検知手段は、
前記制御手段と前記接触センサからなる、
ことを特徴とする請求項９記載のパワーアシスト装置。
【請求項１１】
前記搬送具は、
接触センサを備え、
前記基準位置検知手段は、
前記制御手段と前記接触センサからなる、
ことを特徴とする請求項９記載のパワーアシスト装置。
【請求項１２】
前記搬送具は、
複数の吸盤によって前記ワークを把持し、
前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、
前記位置決め完了検知手段は、
前記制御手段と複数の前記接圧センサからなる、
ことを特徴とする請求項９記載のパワーアシスト装置。
【請求項１３】
前記搬送具は、
複数の吸盤によって前記ワークを把持し、
前記複数の吸盤ごとに接圧センサを備え、
前記基準位置検知手段は、
前記制御手段と複数の前記接圧センサからなる、
ことを特徴とする請求項９記載のパワーアシスト装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−３９８１５（Ｐ２００９−３９８１５Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０７２２８（Ｐ２００７−２０７２２８）
【出願日】平成１９年８月８日（２００７．８．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５０３３５９８２１）独立行政法人理化学研究所 (1,056)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月８日（２００７．８．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５０３３５９８２１）独立行政法人理化学研究所 (1,056)
【Ｆターム（参考）】
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