ロボットの教示装置、およびロボットの制御装置
【課題】ロボットのハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロである、ハンドツールによって部品を把持してワークに組付ける動作をロボットに短時間で教示する。
【解決手段】ハンドツールを備えたロボットに動作を教示する教示装置であって、部品組付け方向と直交する方向にハンドツールを平行移動させて該ハンドツールの位置を調整する平行移動操作手段６０ａ〜６２ｂと、ハンドツールを組付け方向と直交する方向に延びる回転中心線を中心として回転させて該ハンドツールの姿勢を調整する回転操作手段６４ａ〜６６ｂと、ハンドツールに作用する力とモーメントを検出する力覚センサと、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを作業者が特定するときにすべき平行移動操作手段と回転操作手段に対する操作の情報を、力覚センサの検出結果とハンドツールの位置と姿勢とに基づいて表示する表示手段５０とを有する。
【解決手段】ハンドツールを備えたロボットに動作を教示する教示装置であって、部品組付け方向と直交する方向にハンドツールを平行移動させて該ハンドツールの位置を調整する平行移動操作手段６０ａ〜６２ｂと、ハンドツールを組付け方向と直交する方向に延びる回転中心線を中心として回転させて該ハンドツールの姿勢を調整する回転操作手段６４ａ〜６６ｂと、ハンドツールに作用する力とモーメントを検出する力覚センサと、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを作業者が特定するときにすべき平行移動操作手段と回転操作手段に対する操作の情報を、力覚センサの検出結果とハンドツールの位置と姿勢とに基づいて表示する表示手段５０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットに動作を教示するロボットの教示装置およびロボットの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、作業者がティーチングペンダントを使用してロボットに動作を教示することが行われている。作業者がティーチングペンダントによってロボットを所望の動作に操作することにより、その所望の動作をロボットの制御装置に記憶させる。これにより、以後、ロボットは、自動的に所望の動作を繰り返し実行することができる。
【０００３】
このような教示は、ロボットに自動的に実行させる動作に必要とされる精度が高いほど、多くの時間が必要になるとともに、作業者に高い能力を要求する（熟練を必要とする）。
【０００４】
例えば、ロボットが部品を把持してワークに組付ける動作（またはワークに組付け済みの部品を取外す動作）、特に嵌合いの公差がシビアな嵌込み動作を教示する場合、具体例を挙げれば、ロボットに丸軸の部品を把持させ、ワークの丸孔に該丸軸を挿入させる動作を教示する場合、その教示は困難である。理由は、丸孔の径が公差の下限値であって丸軸の径が公差の上限値である場合を想定し、丸軸を丸孔に抵抗なくスムーズに挿入できる動作をロボットに教示しなければならないからである。
【０００５】
このような組付け動作を教示する場合、教示の一部として、作業者は、次の作業を実行することがある。作業者は、まず、ティーチングペンダントを介してワークに組付け済みの部品をロボットのハンド部（ハンドツール）に把持させる。次に、その状態を維持したまま、作業者はティーチングペンダントを介してハンドツールの位置と姿勢とを微小に種々に変化させ、ハンドツールに作用する力とモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを特定する。この作業で特定した姿勢で特定した位置を通過するように、部品を把持したハンドツールが平行移動すれば、部品は抵抗なくスムーズにワークに挿入される。
【０００６】
ハンドツールに作用する力およびモーメントは、力覚センサによって知ることができる。例えば、特許文献１に記載のロボットは、部品を把持するハンドツールに力覚センサが取付けられており、力覚センサが検出した力およびモーメントはモニタに表示される。作業者は、モニタを介して力およびモーメントが提示されることにより、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを高精度に特定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２６２５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、ハンドツールに作用する力およびモーメントがモニタを介して提示されるため、作業者は、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置および姿勢を高精度に特定することが可能になる。しかしながら、それには、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを、作業者が、モニタを見ながら、ティーチングペンダントを介してロボットを種々に操作し、試行錯誤を重ねて探し出さなければならない。この試行錯誤に長時間かかる可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、作業者が、ハンドツールによって部品を把持してワークに組付ける動作、またはワークに組付け済みの部品をハンドツールによって把持して取り外す動作をロボットに教示する際、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを、力覚センサによって高精度に特定できるように、且つその特定が短時間でできるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明の一態様は、
ハンドツールを備えたロボットに対し、ハンドツールによって部品を把持してワークに組付ける動作またはワークに組付け済みの部品を該ハンドツールによって把持して取り外す動作を教示するときに、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを特定可能なロボットの教示装置であって、
部品の組付けまたは取外し方向と直交する第１方向、または組付け／取外し方向および第１方向と直交する第２方向にハンドツールを平行移動させて該ハンドツールの位置を調整するときに作業者が操作する平行移動操作手段と、
ハンドツールを第１方向に延びる第１回転中心線または第２方向に延びる第２回転中心線を中心として回転させて該ハンドツールの姿勢を調整するときに作業者が操作する回転操作手段と、
ハンドツールに作用する第１方向の第１力、第２方向の第２力、第１回転中心線まわりの第１モーメント、および第２回転中心線まわりの第２モーメントを検出する力覚センサと、
力覚センサの検出結果と、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを作業者が特定するときにすべき平行移動操作手段および回転操作手段に対する操作の情報を、力覚センサの検出結果とハンドツールの位置と姿勢とに基づいて表示する表示手段とを有する。
【００１１】
また、本発明の別の態様は、ロボットの制御装置であって上述のロボットの教示装置を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ハンドツールによって部品を把持してワークに組付ける動作、またはワークに組付け済みの部品をハンドツールによって把持して取外す動作をロボットに教示する際、ハンドツールに作用する力およびモーメントが表示手段を介して作業者に提示される。また、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを作業者が特定するときにすべき平行移動操作手段および回転操作手段に対する操作の情報が、表示手段を介して作業者に提示される。これにより、作業者は、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを、長時間試行錯誤することなく、高精度に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るロボットの教示装置を備えたロボットの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に示すロボットの制御系を示す図である。
【図３】本発明に係る教示を説明するための図である。
【図４】本発明に係る教示を説明するための別の図である。
【図５】タッチパネルの画面を示す図である。
【図６】タッチパネル上の操作ボタンを説明するための図である。
【図７】力とモーメントの変化量を示すバーを説明するための図である。
【図８】ハンドツールの状態遷移図を示すウインドウの図である。
【図９】図８に示すウインドウを説明するための図である。
【図１０】図８に示すウインドウを説明するための別の図である。
【図１１】図８に示すウインドウを説明するためのさらに別の図である。
【図１２】本発明に係る実施例と比較例の力ＦｘとモーメントＭｙの変化を示している。
【図１３】本発明に係る実施例と比較例の力ＦｙとモーメントＭｘの変化を示している。
【図１４】本発明の別の実施の形態に係る、ハンドツールの状態遷移図ウインドウを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る教示装置を備えたロボットの構成を概略的に示している。また、図２は、そのロボットの制御系を示している。
【００１５】
図１に示すロボット１０は、６つの関節１０ａ〜１０ｆを備えたロボットであって、その先端のツール取付けフランジ（以下、「フランジ」と称する）１０ｇに、部品Ｐ１を把持するハンドツール１２が取付けられている。また、図２に示すように、ロボット１０は、関節１０ａ〜１０ｆそれぞれを駆動するモータＭ１〜Ｍ６と、これらのモータＭ１〜Ｍ６を制御する制御装置１４とを有する。
【００１６】
制御装置１４は、複数のモータＭ１〜Ｍ６を制御するモータ制御部１４ａと、ハンドツール１２を制御するハンドツール制御部１４ｂとを有する。モータ制御部１４ａが複数のモータＭ１〜Ｍ６を制御することによってロボット１０の姿勢を調節し、フランジ１０ｇの位置と姿勢とを調節する、すなわちフランジ１０ｇに取付けられているハンドツール１２の位置と姿勢とを調節する。また、ハンドツール制御部１４ｂが、ハンドツール１２を制御し、該ハンドツール１２に部品Ｐ１を把持させる、または把持している部品Ｐ１をリリースさせる。
【００１７】
また、ロボット１０は、作業者が所望する動作を該ロボット１０に教示するためのティーチングペンダント１６を有する。このティーチングペンダント１６はロボット１０を手動で操作するためのコントローラであって、タッチパネル１８を備えており、作業者はタッチパネル１８を介してロボット１０を操作する。そのために、制御装置１４は、作業者がタッチパネル１８に対して実行した操作と対応した操作信号をティーチングペンダント１６から受け取り、その受け取った操作信号をモータＭ１〜Ｍ６の制御信号に変換してモータ制御部１４ａに出力するティーチングペンダント制御部１４ｃを有している。
【００１８】
このティーチングペンダント制御部１４ｃはまた、作業者がロボット１０に所望の動作を教示する場合、作業者がティーチングペンダント１６（タッチパネル１８）に対して実行した該所望の動作と対応する操作に基づいて、所望の動作をロボット１０に自動的に実行させる自動運転プログラムを作成するように構成されている。また、作成した自動運転プログラムを記憶部１４ｄに記憶するように構成されている。例えば、タッチパネル１８上に表示された「教示開始ボタン」が作業者によって押されると、それ以後の作業者のタッチパネル１８に対する操作に基づいて、自動運転プログラムを作成する。このように作成された自動運転プログラムに基づいて、制御装置１４は、モータ制御部１４ａを介して複数のモータＭ１〜Ｍ６を制御することにより、該プログラムに対応する動作をロボット１０に実行させる。
【００１９】
さらに、ティーチングペンダント制御部１４ｃは、ティーチングペンダント１６のタッチパネル１８に教示を補助するための情報を表示するように構成されている。
【００２０】
例えば、ロボット１０のフランジ１０ｇにはハンドツール１２の先端を撮影するカメラ２０が取付けられており、そのカメラ２０の撮影画像がタッチパネル１８に表示される。
【００２１】
また、ロボット１０のフランジ１０ｇとハンドツール１２との間には力覚センサ２２が設けられており、力覚センサ２２の検出結果がタッチパネル１８に、カメラ２０の撮影画像に重なった状態で表示される。この力覚センサ２２は、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとを検出する。
【００２２】
厳密に言えば、力覚センサ２２は、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとを直接検出しているわけではなく、図３に示すように、自身に定義されているセンサ座標系ΣＳに基づく力を検出している。力覚センサ２２は、センサ座標系ΣＳのＸ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘ、Ｙ軸まわりのモーメントＭｙ、Ｚ軸まわりのモーメントＭｚを検出する。しかしながら、力覚センサ２２とハンドツール１２は固定されているので、ハンドツール１２に作用する力とモーメントは、力覚センサ２２が検出する力とモーメントは対応している。なお、力覚センサ２２は、センサ座標系ΣＳのＺ軸がフランジ１０ｇのフランジ面１０ｇａと直交するように該フランジ１０ｇに取付けられている。
【００２３】
ティーチングペンダント制御部１４ｃがタッチパネル１８に表示するその他の情報については、本実施の形態が対象とする教示の詳細とともに説明する。
【００２４】
本実施の形態が対象とする教示の詳細と、その教示の補助について説明する。
【００２５】
本実施の形態が対象とするロボット１０に教示する動作は、図１に示すように、部品Ｐ１をワークＰ２に抵抗なくスムーズに組付ける動作、またはワークＰ２に組付け済みの部品Ｐ１を抵抗なくスムーズに取外す動作である。具体的に言えば、部品Ｐ１の軸形状の嵌合部Ｐ１ａ（特には、その軸径が公差の上限値）をワークＰ２の孔Ｐ２ａ（特には、その孔径が公差の下限値）にハンドツール１２をセンサ座標系ΣＳのＺ軸方向（特許請求の範囲に記載の「組付け方向」と「取外し方向」とに対応）に移動させることにより抵抗なくスムーズに嵌込む動作、または逆に抵抗なくスムーズに引抜く動作である。
【００２６】
このような動作をロボット１０に教示するためには、作業者は、図３に示すように、ワークＰ２に組付け済みの部品Ｐ１をハンドツール１２が把持したときに、該ハンドツール１２に作用する力とモーメントとが略ゼロ（例えば、ゼロに近い所定値）になるような該ハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する作業を、教示の一部として実行する必要がある。
【００２７】
具体的に言えば、作業者は、ティーチングペンダント１６によってハンドツール１２をセンサ座標系ΣＳのＸ，Ｙ軸方向に微小に平行移動させるおよび／またはＸ，Ｙ軸を中心として微小に回転させることにより、ハンドツール１２の位置と姿勢とを微小に種々に変化させ、力覚センサ２２が検出する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する。
【００２８】
なお、これらの前提として、ハンドツール１２は、部品Ｐ１の形状に対応し、部品Ｐ１を常に決まった姿勢で把持するように構成されている。すなわち、ハンドツール１２に把持された状態の部品Ｐ１の該ハンドツール１２に対する位置と姿勢とが一定であることが前提である。例えば、ハンドツール１２によって把持される部品Ｐ１の把持部Ｐ１ｂが丸軸形状であって、ハンドツール１２が三つ爪を備えて、その三つ爪により丸軸形状の把持部Ｐ１ｂの外周面を把持する。
【００２９】
ここからは、作業者が、ティーチングペンダント１６を介して、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツール１２の位置と姿勢とを特定するときに、タッチパネル１８を介してその特定作業を補助する理由について説明する。
【００３０】
まず、作業者は、ワークに組付け済みの部品Ｐ１をハンドツール１２が把持したときに該ハンドツール１２に作用する力やモーメントを、これらが極めて微小であるため、当然ながら目視では把握できない。そのために、作業者は、ハンドツール１２の力とモーメントとを検出する力覚センサ２２を頼りにする。
【００３１】
ところが、力覚センサ２２の検出値（数値）を見ただけでは熟練者でないかぎり、ハンドツール１２をどの方向に平行移動するべきか、またはどの軸を中心にいずれの方向に回転させるべきかが直感的に判断できない。その結果、力覚センサ２２が検出する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢との特定に時間がかかる。したがって、作業者がハンドツール１２の平行移動方向や回転方向を直感的に判断できるように補助する必要がある。
【００３２】
また、ワークＰ２に組付け済みの部品Ｐ１と該部品Ｐ１を把持するハンドツール１２とを１つの片持ち梁Ｂと考えて説明すると、図４（ａ）に示すように、センサ座標系ΣＳのＸ軸方向の力ＦｘとＹ軸まわりのモーメントＭｙとが発生していると、力ＦｘまたはモーメントＭｙのいずれか一方が変化すると、他方も変化する。具体的には、力Ｆｘが増加するとモーメントＭｙも増加し、力Ｆｘが減少するとモーメントＭｙも減少する。また、モーメントＭｙが増加すると力Ｆｘも増加し、モーメントＭｙが減少すると力Ｆｘも減少する。
【００３３】
同様に、図４（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向の力ＦｙとＸ軸まわりのモーメントＭｘとが発生していると、力ＦｙまたはモーメントＭｘのいずれか一方が変化すると、他方も変化する。具体的には、力Ｆｙが増加するとモーメントＭｘが減少し、力Ｆｙが減少するとモーメントＭｘが増加する。また、モーメントＭｘが増加すると力Ｆｙが減少し、モーメントＭｘが減少すると力Ｆｙが増加する。
【００３４】
そのため、作業者は、ティーチングペンダント１６に対し、力覚センサ２２が検出する力ＦｘとモーメントＭｙとが略同時に略ゼロになるように、具体的には力ＦｘとモーメントＭｙとの差をなくしつつ両者が略ゼロになるようにハンドツール１２をＸ軸プラス方向に平行移動させる操作、Ｘ軸マイナス方向に平行移動させる操作、Ｙ軸中心にプラス方向に回転させる操作、Ｙ軸中心にマイナス方向に回転させる操作の少なくとも１つを実行する必要がある。
【００３５】
厳密に言えば、力Ｆｘと、モーメントＭｙを仮想的長さＬ（例えば、図３に示すように、把持部Ｐ１ｂの先端（図４に示す梁Ｂの固定端に対応）からセンサ座標系ΣＳの原点（梁Ｂの自由端に対応）までの長さ）で割って求まる、モーメントによって発生するセンサ座標系ΣＳの原点でのせん断力Ｍｙ／Ｌとの差が略ゼロになるように、且つ力ＦｘとモーメントＭｙとを略ゼロにする必要がある。
【００３６】
当然ながら、この場合、作業者は、力覚センサ２２が検出する力ＦｘとモーメントＭｙとに基づいて、ティーチングペンダント１６に対して実行する操作、すなわち、ハンドツール１２をＸ軸プラス方向に平行移動させる操作、Ｘ軸マイナス方向に平行移動させる操作、Ｙ軸中心にプラス方向に回転させる操作、およびＹ軸中心にマイナス方向に回転させる操作の中から１つを選択しなければならない。これら複数の操作の中から、力ＦｘとモーメントＭｙが、短時間に略同時に略ゼロにできる操作を選択しなければならない。この操作選択を間違えると、力ＦｘとモーメントＭｙとの差が大きくなり、一方がすぐにゼロになっても他方がすぐにゼロにならないことがある。したがって、作業者が正しい操作を選択できるように補助する必要がある。なお、このことは、力ＦｙとモーメントＭｘについても同様である。
【００３７】
さらに、力覚センサ２２が検出する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する作業は、ハンドツール１２の位置と姿勢とが少しずつ変化するように、ティーチングペンダント１６を介してロボット１０を操作することにより行われる。
【００３８】
例えば、作業者が、力覚センサ２２が検出する力ＦｘとモーメントＭｙとが略ゼロになるように、ハンドツール１２をＸ軸マイナス方向に所定量（例えば、０．０１ｍｍ）平行移動させる操作を繰り返し実行する。このとき、繰り返すにしたがって力ＦｘとモーメントＭｙとの差が大きくなる、または繰り返してもその差が小さくならないことがある。
【００３９】
この場合、作業者は、ハンドツール１２をＸ軸マイナス方向に平行移動させる操作が適切ではないこと（誤っていること）に気が付き、これとは異なる操作を開始する。そして、しばらく様々な操作を実行した後、再度、適切でないと気付いた操作（ハンドツール１２をＸ軸マイナス方向に平行移動させる操作）を実行することがある。これは、作業者が過去に行った操作を記憶していないことによる。したがって、作業者が誤った操作を再び繰り返さないように補助する必要がある。
【００４０】
さらにまた、作業者は、ティーチングペンダント１６を種々に操作して、力覚センサ２２が検出する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する作業を実行していると、その途中に、その作業の進捗状況やその操作の正しさ（実行中の操作が誤っていないこと）を知りたいことがある。加えて、作業者は、自身のティーチングペンダント１６の操作によってハンドツール１２の位置と姿勢とがどのように遷移したか知りたいことがある。したがって、作業者がこれらを知ることができるように補助する必要がある。
【００４１】
ここからは、上述した補助を実行することができる構成要素、具体的にはティーチングペンダント制御部１４ｃによってティーチングペンダント１６のタッチパネル１８に表示される内容について説明する。
【００４２】
図５は、力覚センサ２２が検出する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢との特定を補助することが可能な、ティーチングペンダント１６のタッチパネル１８のＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）画面５０を示している。
【００４３】
タッチパネル１８には、ティーチングペンダント制御部１４ｃにより、力覚センサ２２が検出した力を示す力十字線５２（実線）と、モーメントを示す十字線５４（破線）とが表示される。これらの十字線５２，５４は、区別するために、異なる色で表示されている。
【００４４】
力十字線５２は、Ｘ軸方向の力ＦｘとＹ軸方向の力Ｆｙの両方を示しており、その画面上の位置が力Ｆｘ，Ｆｙとに対応している。具体的には、力十字線５２の交点５２ｐの画面５０の横方向Ｗの位置がＸ軸方向の力Ｆｘを示し、画面５０の縦方向Ｈの位置がＹ軸方向の力Ｆｙを示している。また、力十字線５２は、Ｘ軸方向の力ＦｘとＹ軸方向の力Ｆｙの両方がゼロである場合、その交点５２ｐが画面５０の中心を示す十字形状のセンターマーク５６に一致した状態で表示される。したがって、センターマーク５６から力十字線５２の交点５２ｐが離れるほど、力覚センサ２２は大きい力を検出していることを示す。
【００４５】
さらに、力十字線５２は、その交点５２ｐが、Ｘ軸方向の力Ｆｘがプラス値（プラス方向の力）である場合はセンターマーク５６より画面５０の右側（図面右側）に位置するように表示され、一方、力Ｆｘがマイナス値（マイナス方向の力）である場合はセンターマーク５６より画面５０の左側（図面左側）に位置するように表示される。
【００４６】
さらにまた、力十字線５２は、その交点５２ｐが、Ｙ軸方向の力Ｆｙがプラス値（プラス方向の力）である場合はセンターマーク５６より画面５０の上側（図面上側）に位置するように表示され、一方、力Ｆｙがマイナス値（マイナス方向の力）である場合はセンターマーク５６より画面５０の下側（図面下側）に位置するように表示される。
【００４７】
モーメント十字線５４は、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘとＹ軸まわりのモーメントＭｙの両方を示しており、その画面上の位置がモーメントＭｘ，Ｍｙとに対応している。具体的には、モーメント十字線５４の交点５４ｐの画面５０の横方向Ｗの位置がＹ軸まわりのモーメントＭｙを仮想長さＬ（図３参照）で割ったせん断力Ｍｙ／Ｌを示し、画面５０の縦方向Ｈの位置がＸ軸まわりのモーメントＭｘを仮想長さＬで割ったせん断力Ｍｘ／Ｌを示している。また、モーメント十字線５４は、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘとＹ軸まわりのモーメントＭｙの両方がゼロである場合（すなわちＭｘ／ＬとＭｙ／Ｌがゼロである場合）、その交点５４ｐがセンターマーク５６に一致した状態で表示される。したがって、センターマーク５６からモーメント十字線５４の交点５４ｐが離れるほど、力覚センサ２２は大きいモーメントを検出していることを示す。
【００４８】
さらに、モーメント十字線５４は、その交点５４ｐがＹ軸まわりのモーメントＭｙがプラス値（モーメントの方向が正方向）である場合はセンターマーク５６より画面５０の右側に表示され、一方、モーメントＭｙがマイナス値（モーメントの方向が逆方向）である場合はセンターマーク５６より画面５０の左側に表示される。
【００４９】
さらにまた、モーメント十字線５４は、その交点５４ｐが、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘがマイナス値（モーメントの方向が逆方向）である場合はセンターマーク５６より画面５０の上側に表示され、一方、モーメントＭｘがプラス値（モーメントの方向が正方向）である場合はセンターマーク５６より画面５０の下側に表示される。
【００５０】
また、タッチパネル１８には、ティーチングペンダント制御部１４ｃにより、ハンドツール１２の位置と姿勢とを調整するための操作ボタン６０ａ〜６６ｂが表示されている。
【００５１】
「Ｘ＋」操作ボタン６０ａは、ハンドツール１２をＸ軸プラス方向に所定量（例えば、０．０１ｍｍ）平行移動させるためのボタンである。この「Ｘ＋」操作ボタン６０ａが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＸ軸プラス方向に所定量平行移動する。
【００５２】
「Ｘ−」操作ボタン６０ｂは、ハンドツール１２をＸ軸マイナス方向に所定量（例えば、０．０１ｍｍ）平行移動させるためのボタンである。この「Ｘ−」操作ボタン６０ｂが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＸ軸マイナス方向に所定量平行移動する。
【００５３】
「Ｘ＋」操作ボタン６０ａと「Ｘ−」操作ボタン６０ｂは、画面５０の下縁に沿って、「Ｘ＋」操作ボタン６０ａが右側に、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂが左側に横方向に並んだ状態で表示されている。これにより、作業者は、力覚センサ２２が検出する力Ｆｘを略ゼロに近づけるための操作を直感的に実行することができる。
【００５４】
例えば、図６に示すように、作業者は、交点５２ｐがセンターマーク５６より画面５０の右側に位置する力十字線５２を該センターマーク５６に接近させたい場合、左側に位置する「Ｘ−」操作ボタン６０ｂ、すなわち十字線５２の交点５２ｐを左方向に移動させるために押すべき操作ボタンである「Ｘ−」操作ボタン６０ｂを直感的に押すことができる。
【００５５】
「Ｙ＋」操作ボタン６２ａは、ハンドツール１２をＹ軸プラス方向に所定量（例えば、０．０１ｍｍ）平行移動させるためのボタンである。この「Ｙ＋」操作ボタン６２ａが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＹ軸プラス方向に所定量平行移動する。
【００５６】
「Ｙ−」操作ボタン６２ｂは、ハンドツール１２をＹ軸マイナス方向に所定量（例えば、０．０１ｍｍ）平行移動させるためのボタンである。この「Ｙ−」操作ボタン６２ｂが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＹ軸マイナス方向に所定量平行移動する。
【００５７】
「Ｙ＋」操作ボタン６２ａと「Ｙ−」操作ボタン６２ｂは、画面５０の左縁に沿って、「Ｙ＋」操作ボタン６２ａが上側に、「Ｙ−」操作ボタン６０ｂが下側に縦方向に並んだ状態で表示されている。これにより、作業者は、力覚センサ２２が検出する力Ｆｙを略ゼロに近づけるための操作を直感的に実行することができる。
【００５８】
「Ａ＋」操作ボタン６４ａは、ハンドツール１２をＸ軸中心に正方向に所定量（例えば、０．００１ｄｅｇ）回転させるためのボタンである。この「Ａ＋」操作ボタン６４ａが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＸ軸中心に正方向に所定量回転する。
【００５９】
「Ａ−」操作ボタン６４ｂは、ハンドツール１２をＸ軸中心に逆方向に所定量（例えば、０．００１ｄｅｇ）回転させるためのボタンである。この「Ａ−」操作ボタン６４ｂが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＸ軸中心に逆方向に回転する。
【００６０】
「Ａ＋」操作ボタン６４ａと「Ａ−」操作ボタン６４ｂは、画面５０の右縁に沿って、「Ａ＋」操作ボタン６４ａが下側に、「Ａ−」操作ボタン６４ｂが上側に縦方向に並んだ状態で表示されている。これにより、作業者は、力覚センサ２２が検出するモーメントＭｘを略ゼロに近づけるための操作を直感的に実行することができる。
【００６１】
「Ｂ＋」操作ボタン６６ａは、ハンドツール１２をＹ軸中心に正方向に所定量（例えば、０．００１ｄｅｇ）回転させるためのボタンである。この「Ｂ＋」操作ボタン６６ａが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＸ軸中心に正方向に回転する。
【００６２】
「Ｂ−」操作ボタン６６ｂは、ハンドツール１２をＹ軸中心に逆方向に所定量（例えば、０．００１ｄｅｇ）回転させるためのボタンである。この「Ｂ−」操作ボタン６６ｂが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＹ軸中心に逆方向に所定量回転する。
【００６３】
「Ｂ＋」操作ボタン６６ａと「Ｂ−」操作ボタン６６ｂは、画面５０の上縁に沿って、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａが左側に、「Ｂ−」操作ボタン６６ｂが右側に横方向に並んだ状態で表示されている。これにより、作業者は、力覚センサ２２が検出するモーメントＭｙを略ゼロに近づけるための操作を直感的に実行することができる。
【００６４】
さらに、タッチパネル１８には、ティーチングペンダント制御部１４ｃにより、操作ボタン６０ａ〜６６ｂのいずれか１つが継続して操作された（押された）ときに、該継続操作によって変化したＸ軸方向の力Ｆｘ，Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘ、またはＹ軸まわりのモーメントＭｙの変化量の少なくとも１つが、バーの形態で表示される。
【００６５】
例えば、図５に示すバー７０ａは、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａが継続して何度も押されることによって変化した力Ｆｘの変化量を示しており、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの継続操作が開始されてから現時点までのＸ軸方向の力Ｆｘの変化量をその長さで表現している。別の観点から見みれば、バー７０ａは、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの継続操作によって画面５０の左側に移動した力十字線５２の移動量を示している。
【００６６】
また、例えば、図５に示すバー７０ｂは、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａが継続して何度も押されることによって変化したモーメントＭｙの変化量を示しており、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの継続操作が開始されてから現時点までのＹ軸まわりのモーメントＭｙの変化量をその長さで表現している。別の観点から見みれば、バー７０ｂは、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの継続操作によって画面５０の左側に移動したモーメント十字線５４の移動量を示している。なお、バー７０ｂは、バー７０ａと区別できるように異なる色で表示されている。
【００６７】
バー７０ａとバー７０ｂは、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの継続操作によって表示されたものであるので、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの近傍に表示されている。これにより、作業者は、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａとバー７０ａ，７０ｂとを視野におさめながら、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａを確実に継続的に押すことができる。
【００６８】
さらに、これに関連し、タッチパネル１８には、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの継続的な操作が開始される直前に実行された、「Ｘ＋」操作ボタン６０ａの継続操作によって変化したＸ方向の力Ｆｘの変化量を示すバー７２ａと、Ｙ軸まわりのモーメントＭｙの変化量を示すバー７２ｂとが表示されている。過去を示すバー７２ａ，７２ｂは、現在を示すバー７０ａ，７０ｂと区別できるように、バー７０ａ，７０ｂと異なる色で表示されている。
【００６９】
このように、同一の力やモーメントに関して今現在の変化量を示すバー７０ａ，７０ｂと直前（過去）の変化量を示すバー７２ａ，７２ｂとを表示する理由を、図７を参照しながら説明する。
【００７０】
図７は、センターマーク５６より画面５０の右側に位置する力十字線５２の交点５２ｐとモーメント十字線５４の交点５４ｐとを、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂと「Ｂ＋」操作ボタン６６ａとを継続的に操作してセンターマーク５６に接近させたときの画面５０の様子を示している。具体的には、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂを複数回押した後、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａを複数回押した状態を示している。
【００７１】
図７に示すように、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂを継続的に操作したときのＸ軸方向の力Ｆｘの変化量と「Ｂ＋」操作ボタン６６ａを継続的に操作したときの力Ｆｘの変化量（バー７０ａとバー７２ａの長さ）はほぼ同じであるが、Ｙ軸まわりのモーメントＭｙの変化量（バー７０ｂとバー７２ｂの長さ）が大きく異なっている。「Ｂ＋」操作ボタン６６ａを継続的に操作したときの方が、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂを継続的に操作した場合に比べて、力ＦｘとモーメントＭｙとの差が大きくなっている。
【００７２】
したがって、作業者は、力十字線５２の交点５２ｐとモーメント十字線５４の交点５４ｐとをセンターマーク５６に略同時に一致させるためには、すなわちＸ軸方向の力ＦｘとＹ軸まわりのモーメントＭｙを略同時にゼロにするためには、力ＦｘとモーメントＭｙとの差の拡大幅が小さい「Ｘ−」操作ボタン６０ｂの継続操作を実行する方がよいと判断することができる。
【００７３】
なお、図示されてはいないが、同様に、「Ｙ＋」操作ボタン６２ａ、「Ｙ−」操作ボタン６２ｂ、「Ａ＋」操作ボタン６４ａ、「Ａ−」操作ボタン６４ｂのいずれか１つが継続的に操作されることによって変化する、Ｙ軸方向の力ＦｙとＸ軸まわりのモーメントＭｘの変化量もバーの形態で表示される。
【００７４】
また、Ｘ軸方向の力Ｆｘの変化量を示すバー７０ａ，７２ａと、Ｙ軸まわりのモーメントＭｙの変化量を示すバー７０ｂ，７２ｂは、「Ｙ＋」操作ボタン６２ａ、「Ｙ−」操作ボタン６２ｂ、「Ａ＋」操作ボタン６４ａ、「Ａ−」操作ボタン６４ｂのいずれか１つが操作されると、その表示が消えるようにされている。また、同様に、Ｙ軸方向の力Ｆｙの変化量を示すバーと、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘの変化量を示すバーは、「Ｘ＋」操作ボタン６０ａ、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂ、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａ、「Ｂ−」操作ボタン６６ｂのいずれか１つが操作されると、その表示が消えるようにされている。
【００７５】
さらにまた、タッチパネル１８には、ティーチングペンダント制御部１４ｃにより、ハンドツール１２の状態の遷移（位置と姿勢の遷移）が表示される。
【００７６】
具体的には、図８に示すように、ハンドツール１２の状態の遷移は、ハンドツール１２の位置と姿勢の遷移を図示化したものである状態遷移図ウインドウとして表示される。状態遷移図ウインドウ８０ａは、ハンドツール１２のＸ軸方向位置の遷移とＹ軸を基準とする姿勢の遷移を、ハンドツール１２のＸ軸方向の移動量ΔＸとＹ軸まわりの回転量ΔＢとによって示している。一方、状態遷移図ウインドウ８０ｂは、ハンドツール１２のＹ軸方向位置の遷移とＸ軸を基準とする姿勢の遷移を、ハンドツール１２のＹ軸方向の移動量ΔＹとＸ軸まわりの回転量ΔＡとによって示している。
【００７７】
これらの状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂの見方について説明する。
【００７８】
状態遷移図ウインドウ８０ａを例に挙げて説明すると、このウインドウ８０ａは、ハンドツール１２を「Ｘ＋」操作ボタン６０ａを複数回連続して押すことによりＸ軸方向に移動量（＋ΔＸ１）平行移動させ、次に「Ｂ＋」操作ボタン６６ａを複数回連続して操作してＹ軸中心に回転量（＋ΔＢ１）回転させ、続いて「Ｘ−」操作ボタン６０ｂを複数回連続して操作してＸ軸方向に移動量（−ΔＸ２）平行移動させ、最後に「Ｂ−」操作ボタン６６ｂを複数回連続して操作してＹ軸中心に回転量（−ΔＢ２）回転させたときの、ハンドツール１２のＸ軸方向位置の遷移と、Ｙ軸を基準とする姿勢の遷移とを示している。
【００７９】
また、状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂは、最新のハンドツール１２の状態（位置と姿勢）が中心に位置するように、ハンドツール１２の状態の遷移を示している。状態の遷移は、状態遷移の軌跡８２によって示されている。
【００８０】
さらに、状態遷移図ウインドウ８０ａを例に挙げて説明すると、ハンドツール１２の状態の遷移を示す軌跡８２上に、画面５０の縦方向Ｈに関して力十字線５２とセンターマーク５６とが一致したタイミングを示すマーク８４（黒塗丸印）が描かれる。すなわちマーク８４は、力Ｆｘがゼロになったタイミングを示している。
【００８１】
さらにまた、状態遷移図ウインドウ８０ａを例に挙げて説明すると、力十字線５２の横線とモーメント十字線５４の横線とが一致したタイミングを示すマーク８６（×印）が描かれる。すなわち、マーク８６は、力ＦｘとモーメントＭｙを仮想長さＬで割ったせん断力Ｍｙ／Ｌとが等しくなったタイミングを示している。
【００８２】
このような状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂを見れば、作業者は、自身の操作の履歴やこれからすべき操作を知ることができる。
【００８３】
例えば、図８に示す状態遷移図ウインドウ８０ａを見れば、まず、作業者が、ハンドツール１２をＸ軸方向に移動量（＋ΔＸ１）だけ平行移動させたことがわかる。次に、作業者が、ハンドツール１２をＹ軸中心に回転量（＋ΔＢ１）回転させたことがわかる。続けて、作業者が、ハンドツール１２をＸ軸方向に移動量（−ΔＸ２）だけ平行移動させて、力十字線５２の横線とモーメント十字線５４の横線とを一致させたことがわかる。また、同様に操作して、力十字線５２の交点５２ｐを、画面５０の高さ方向Ｈに関してセンターマーク５６に一致させたことがわかる。そして、作業者が、ハンドツール１２をＹ軸中心に回転量（−ΔＢ２）回転させて、センターマーク５６に、画面５０の高さ方向Ｈ方向に関して、力十字線５２とモーメント十字線５４とを一致させたことがわかる。
【００８４】
なお、なにも操作されていない場合は、図８の状態遷移図ウインドウ８０ｂのように、なにも描かれない。
【００８５】
このような状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂを表示する理由を説明する。
【００８６】
まず、状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂに描かれている軌跡８２の始点と終点とを見れば、作業者は、自身の操作により、結果として最初の状態（ハンドツール１２が部品Ｐ１を把持したとき）からハンドツール１２の位置と姿勢とがどのように変化したかを直感的に知ることができる。
【００８７】
また、例えば、図９に示す状態遷移図ウインドウ８０ａが示すように、ハンドツール１２をＸ軸マイナス方向に平行移動させる動作とＹ軸中心に正方向に回転させる操作を繰り返し実行し、その結果として、力十字線５２の交点５２ｐとモーメント十字線５４の交点５４ｐとが、画面５０の縦方向Ｈに関して離れた場合、作業者はこれらの操作が適切でないこと（誤っていること）に気付く。このとき、状態遷移図ウインドウ８０ａには、その誤った操作に対応する状態の遷移の軌跡８２ａが描かれたまま残る。
【００８８】
その結果、作業者は、状態遷移図ウインドウ８０ａに描かれている誤った操作に対応する軌跡８２ａを見ることにより、誤った操作と異なる操作を実行することができる。また、作業者が新たな操作を開始する前に、図８の状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂを確認することにより、作業者は、誤った操作を再び実行することを防止することができる。
【００８９】
さらに、状態遷移図ウインドウ８０ａを例に挙げて説明すると、作業者は、マーク８４、８６を見れば、力十字線５２の交点５２ｐとモーメント十字線５４の交点５４ｐとをセンターマーク５６に一致させるためにすべき操作を知ることができる。
【００９０】
このことを具体的に説明する。ここでは、図４と同様に、ワークＰ２に組付け済みの部品Ｐ１と該部品Ｐ１を把持するハンドツール１２とを１つの片持ち梁Ｂと考えて説明する。
【００９１】
図１０に示すように、力をＦ、モーメントをＭとすると、梁Ｂの自由端でのたわみ量σとたわみ角θは、数式１と数式２の形で表現することができる。
【数１】
【数２】
【００９２】
「Ｌ」は上述した仮想長さ、「Ｅ」は梁Ｂのヤング率、「Ｉ」は梁Ｂの断面二次モーメントである。ここで、数式１と数式２を式変形すると、力ＦとモーメントＭは数式３と数式４の形で表現できる。
【数３】
【数４】
【００９３】
数式３は、たわみ量σ、たわみ角θ、力Ｆを変数とする平面の式（σ軸、θ軸、およびＦ軸を備えたσ−θ−Ｆ直交座標系における平面）と考えることができる。また、同様に、数式４は、たわみ量σ、たわみ角θ、モーメントＭを変数とする平面の式（σ軸、θ軸、およびＭ軸を備えたσ−θ−Ｍ直交座標系における平面）と考えることができる。
【００９４】
また、たわみ量σは、本実施の形態でいえば、ハンドツール１２のＸ軸方向の移動量ΔＸとＹ軸方向の移動量ΔＹに対応している。また、たわみ角θは、ハンドツール１２のＸ軸中心の回転量ΔＡとＹ軸中心の回転量ΔＢに対応している。したがって、数式３,４は、数式５〜８に書き換えることができる。
【数５】
【数６】
【数７】
【数８】
【００９５】
これらのことを踏まえて、ハンドツール１２のＸ軸方向の移動量ΔＸ、Ｙ軸中心の回転量ΔＢ、力Ｆｘ、およびモーメントＭｙの関係を図示化して図１１に示す。横軸はハンドツール１２のＸ軸方向の移動量ΔＸ、縦軸はＹ軸中心の回転量ΔＢを示している。縦軸と横軸の交点は、力ＦｘとモーメントＭｙとがともにゼロであるときの、移動量ΔＸと回転量ΔＢを示している。直線Ｆｘ＝０、直線Ｍｙ＝０、および直線Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌは、数式５と数式６とに基づいて算出される。
【００９６】
図１１に示すように、力ＦｘとモーメントＭｙの両方がゼロになるまでのハンドツール１２の状態（位置と姿勢）の遷移を示す軌跡８２を、直線Ｆｘ＝０と直線Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌとに重ねると、軌跡８２は、これらの直線と複数箇所で交差する。この交差点は、図８に示すマーク８４，８６に該当する。
【００９７】
したがって、このことから考えると、ハンドツール１２を種々に操作して状態遷移図ウインドウ８０ａ上にマーク８４が少なくとも２つ現れると、その現れたマーク８４を通過する直線Ｆｘ＝０を推定することができる。同様に、マーク８６が少なくとも２つ現れると、その現れたマーク８６を通過する直線Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌを推定することができる。そして、図１１に示すように、直線Ｆｘ＝０と直線Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌの交点は力ＦｘとモーメントＭｙの両方がゼロである位置を示しているので、作業者は、マーク８４,８６から推定した直線Ｆｘ＝０と直線Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌとに基づいて、状態遷移図ウインドウ８０ａ上で力ＦｘとモーメントＭｙの両方がゼロである位置、すなわち目標の位置を推定することができる。なお、同様に、状態遷移図ウインドウ８０ｂ上でも、力ＦｙとモーメントＭｘの両方がゼロである位置を推定することができる。
【００９８】
これにより、作業者は、力十字線５２の交点５２ｐとモーメント十字線５４の交点５４ｐとをセンターマーク５６に一致させるためにすべき操作を知ることができる。
【００９９】
加えて、図５に示すように、ティーチングペンダント１６のタッチパネル１８には、ティーチングペンダント制御部１４ｃにより、力十字線５２とモーメント十字線５４とが重なった画面５０の横方向Ｗの位置に、ポインタ９０ａ（９０ｂ）が表示される。また、力十字線５２とモーメント十字線５４とが重なった画面５０の縦方向Ｈの位置に、ポインタ９２ａ（９２ｂ）が表示される。
【０１００】
ポインタ９０ａは一対であって、画面５０の上縁と下縁とに表示されている（なお、どちらか一方の縁に１つのポインタ９０ａを表示してもよい）。また、ポインタ９０ａが表示されている画面５０の横方向Ｗの位置は、力十字線５２の縦線とモーメント十字線５４の縦線が一致した位置に対応している。ポインタ９０ｂも、ポインタ９０ａと同様である。
【０１０１】
ポインタ９０ａ，９０ｂの違いは、力十字線５２の縦線とモーメント十字線５４の縦線とが一致したタイミングの違いであり、ポインタ９０ａが直近のタイミングのものである。ポインタ９０ｂは、ポインタ９０ａより過去のタイミング（ポインタ９０ａのタイミングに最も近いタイミング）のものである。また、ポインタ９０ａ，９０ｂは、区別するために、例えば異なる色で表示されている。
【０１０２】
ポインタ９２ａは一対であって、画面５０の左縁と右縁とに表示されている（なお、どちらか一方に１つのポインタ９２ａを表示してもよい）。また、ポインタ９２ａが表示されている画面５０の縦方向Ｈの位置は、力十字線５２の横線とモーメント十字線５４の横線が一致した位置に対応している。ポインタ９２ｂも、ポインタ９２ａと同様である。
【０１０３】
ポインタ９２ａ，９２ｂの違いは、力十字線５２の縦線とモーメント十字線５４の縦線とが一致したタイミングの違いであり、ポインタ９２ａが最近のタイミングのものである。ポインタ９２ｂは、ポインタ９２ａより過去のタイミング（ポインタ９２ａのタイミングに最も近いタイミング）のものである。また、ポインタ９２ａ，９２ｂは、区別するために、例えば異なる色で表示されている。
【０１０４】
ポインタ９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂを表示する理由について説明する。
【０１０５】
ポインタ９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂの表示は、上述したように、力十字線５２とモーメント十字線５４とが重なった画面５０の横方向Ｗの位置と縦方向Ｈの位置とに対応して表示される。表示されるタイミングは、Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌ、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌのタイミングであるので、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂにおいてマーク８６が現れるタイミングと同じである。
【０１０６】
しかしながら、状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂに現れるマーク８６は、力十字線５２とモーメント十字線５４とが重なったタイミング（Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌのタイミング、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌのタイミング）を示してはいるものの、画面５０上のどの位置で２つの十字線５２,５４が重なったかは示していない。そのため、マーク８６からでは、作業者は、力ＦｘとモーメントＭｙの両方がゼロになるまでに必要な時間を予測しにくい。
【０１０７】
これに対し、ポインタ９０ａ,９０ｂ,９２ａ,９２ｂは、力十字線５２とモーメント十字線５４とが重なった画面５０上の位置を示している。したがって、センターマーク５６とポインタ９０ａ，９０ｂ,９２ａ，９２ｂとの間の距離から、作業者は、力ＦｘとモーメントＭｙの両方がゼロになるまでに必要なおよその時間を予測することができる。すなわち、作業者は、力とモーメントとが略ゼロになるハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する作業の進捗を知ることができる。
【０１０８】
また、直近のタイミングに表示されたポインタ９０ａ,９２ａが、過去のタイミングに表示されたポインタ９０ｂ,９２ｂに比べて、センターマーク５６に近い位置に表示されれば、作業者は、力とモーメントとが略ゼロになるハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する作業が、正しい方向に進んでいることを知ることができる。
【０１０９】
本実施の形態によれば、ハンドツール１２によって部品Ｐ１を把持してワークＰ２に組付ける動作、またはワークＰ２に組付け済みの部品Ｐ１を該ハンドツール１２によって把持して取外す動作をロボット１０に教示する際、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとがタッチパネル１８を介して作業者に提示される。また、作業者がハンドツール１２に作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを特定するときにすべき操作ボタン６０ａ〜６６ｂに対する操作の情報が、タッチパネル１８を介して作業者に提示される。これにより、作業者は、ハンドツール１２に作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツール１２の位置と姿勢とを、長時間試行錯誤することなく、高精度に特定することができる。
【０１１０】
本実施の形態の効果として一例を示す。図１２（ａ）は、実施例として、作業者の操作によって変化した、力覚センサ２２が検出する力ＦｘとモーメントＭｙの変化、および力ＦｘとモーメントＭｙとの差の変化を示している。一方、図１２（ｂ）は、比較例として、バー７０ａ,７０ｂ,７２ａ,７２ｂ、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ、ポインタ９０ａ,９０ｂ,９２ａ，９２ｂがタッチパネル１８に表示されない場合における、発明者の操作によって変化した、力覚センサ２２が検出する力ＦｘとモーメントＭｙの変化、および力ＦｘとモーメントＭｙとの差の変化を示している。なお、図中において、期間Ｄ１は、作業者が、「Ｘ＋」操作ボタン６０ａ、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂ、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａ、または「Ｂ−」操作ボタン６６ｂを操作して力十字線５２とモーメント十字線５４とを画面５０の縦方向Ｈに移動させている期間である。一方、期間Ｄ２は、作業者が、「Ｙ＋」操作ボタン６２ａ、「Ｙ−」操作ボタン６２ｂ、「Ａ＋」操作ボタン６４ａ、または「Ａ−」操作ボタン６４ｂを操作して力十字線５２とモーメント十字線５４とを画面５０の横方向Ｈに移動させている期間である。
【０１１１】
また、図１２（ａ）に対応する図１３（ａ）は、実施例として、作業者の操作によって変化した、力覚センサ２２が検出する力ＦｙとモーメントＭｘの変化、および力ＦｙとモーメントＭｘとの差の変化を示している。一方、図１２（ｂ）に対応する図１３（ｂ）は、比較例として、バー７０ａ,７０ｂ,７２ａ,７２ｂ、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ、ポインタ９０ａ,９０ｂ,９２ａ，９２ｂがタッチパネル１８に表示されない場合における、発明者の操作によって変化した、力覚センサ２２が検出する力ＦｙとモーメントＭｘの変化、および力ＦｙとモーメントＭｘとの差の変化を示している。
【０１１２】
図１２（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、バー７０ａ,７０ｂ,７２ａ,７２ｂ、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ、ポインタ９０ａ,９０ｂ,９２ａ，９２ｂがタッチパネル１８に表示される場合、力Ｆｘ,Ｆｙ、モーメントＭｘ,Ｍｙの増減幅が小さいことから、作業者が、力覚センサ２２が検出する力Ｆｘ,Ｆｙ、モーメントＭｘ,Ｍｙが略ゼロになるように、タッチパネル１８の複数の操作ボタン６０ａ〜６６ｂを適切に操作していることがわかる。
【０１１３】
これに対して、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）に示すように、バー７０ａ,７０ｂ,７２ａ,７２ｂ、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ、ポインタ９０ａ,９０ｂ,９２ａ，９２ｂがタッチパネル１８に表示されない場合、力Ｆｘ,Ｆｙ、モーメントＭｘ,Ｍｙの増減幅が大きいことから、作業者が、力覚センサ２２が検出する力Ｆｘ,Ｆｙ、モーメントＭｘ,Ｍｙが略ゼロになるように、タッチパネル１８の複数の操作ボタン６０ａ〜６６ｂを、試行錯誤しながら、時間をかけて操作していることがわかる。
【０１１４】
以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されない。
【０１１５】
例えば、上述の実施の形態の場合、図８に示すように、力覚センサ２２の検出結果に基づいて、ハンドツール１２の状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂ上に表示されるのは、Ｆｘ＝０、Ｆｙ＝０、Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌ、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌを示すマーク８４、８６であるが、これに加えてＭｘ＝０、Ｍｙ＝０を示すマークを表示してもよい。
【０１１６】
これに関連して言えば、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ上には、Ｆｘ＝０、Ｆｙ＝０を示すマーク、Ｍｘ＝０、Ｍｙ＝０を示すマーク、Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌ、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌを示すマークの中から少なくとも１種類表示されればよい。
【０１１７】
図１１に示すように、Ｆｘ＝０、Ｆｙ＝０を示すマーク、Ｍｘ＝０、Ｍｙ＝０を示すマーク、Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌ、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌを示すマークのいずれか１種類が状態遷移図ウインドウ８０ａ、８０ｂ上に表示されれば、直線Ｆｘ＝０と直線Ｆｙ＝０、直線Ｍｘ＝０と直線Ｍｙ＝０、直線Ｆｘ＝Ｍｙ／ＬとＦｙ＝Ｍｘ／Ｌのいずれか１つを作業者は推定でき、その推定した直線から状態遷移図ウインドウ８０ａ上のＦｘ＝０、Ｍｙ＝０となる位置と、状態遷移図ウインドウ８０ｂ上のＦｙ＝０、Ｍｘ＝０となる位置を推定することができる。しかしながら、好ましくは、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ上には、Ｆｘ＝０、Ｆｙ＝０を示すマーク、Ｍｘ＝０、Ｍｙ＝０を示すマーク、Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌ、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌを示すマークの中から少なくとも２種類を表示するのがよい。それにより、少なくとも２種類のマークから少なくとも２つの直線が推定でき、推定した少なくとも２つの直線の交点に基づいて力とモーメントがゼロとなる状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂ上の位置を推定することできるからである。
【０１１８】
また、上述の実施の形態の場合、力覚センサ２２は、ロボット１０側（フランジ１０ｇとハンドツール１２の間）に取付けられている。これに代って、力覚センサ２２をワークＰ２側に取付けてもよい。ワークＰ２に取付け済みの部品Ｐ１を把持した状態のハンドツール１２に作用する力とモーメントは、ワークＰ２またはワークＰ２を固定する治具に取付けた力覚センサ２２によって間接的に検出可能である。
【０１１９】
さらに、上述の実施形態の場合、ワークＰ２に取付け済みの部品Ｐ１を把持した状態のハンドツール１２を平行移動または回転させるための操作ボタン６０ａ〜６６ｂは、図５に示すように、タッチパネル１８上のボタンで構成されているが、タッチパネル１８の周縁のティーチングペンダント１６の部分に設けられてもよい。この場合、タッチパネル１８を、単に画像を表示するだけのパネルに変更することができる。
【０１２０】
さらに、例えば、上述した、ワークＰ２に組付け済みの部品Ｐ１をハンドツール１２が把持したときに、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとが略ゼロになる該ハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する作業は、作業者の手を介さず、自動でも実行可能である。すなわち、ワークＰ２に組み込まれた状態の部品Ｐ１を把持しているハンドツール１２の位置と姿勢とを自動的に調整することにより、力覚センサ２２が検出する力Ｆｘ,ＦｙとモーメントＭｘ,Ｍｙとが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢とを自動的に特定する位置／姿勢特定部を、ロボット１０の制御装置１４に設けてもよい。
【０１２１】
位置／姿勢特定部は、例えば、力覚センサ２２の検出値を一定の周期で取得し、取得した力覚センサ２２の検出値に基づいて該検出値がゼロに近づくようなハンドツール１２の平行移動量ΔＸ,ΔＹと回転量ΔＡ,ΔＢとを算出し、算出した平行移動量ΔＸ,ΔＹと回転量ΔＡ,ΔＢとに基づいてハンドツール１２を平行移動且つ回転させる。また、位置／姿勢特定部は、力覚センサ２２が検出する力Ｆｘ,Ｆｙ、モーメントＭｘ,Ｍｙが略ゼロ（０に近い所定値）になると、位置と姿勢の特定を終了する。
【０１２２】
ただし、この場合、図５に示すように、ティーチングペンダント１６のタッチパネル１８（またはパネル）に、力十字線５２、モーメント十字線５４，バー７０ａ，７０ｂ，７２ａ，７２ｂ、ハンドツール１２の状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ、ポインタ９０ａ,９０ｂ,９２ａ,９２ｂを表示するのが好ましい。それにより、作業者が、位置／姿勢特定部が実行している、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢の特定の進捗状況がわかる。
【０１２３】
これに関連して、位置／姿勢特定部が実行している、ハンドツール１２に作用する力とモーメントが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢の特定を停止させる停止ボタンをティーチングペンダント１６に設けてもよい。これにより、位置／姿勢特定部が誤った方向にハンドツールを平行移動させたり、または回転させている場合、位置／姿勢特定部を停止させることができる。
【０１２４】
例えば、位置／姿勢特定部が、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢の特定中、タッチパネル１８のハンドツール１２の状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂに力Ｆｘ＝０、Ｆｙ＝０を示すマーク８４やＦｘ＝Ｍｙ／Ｌ、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌを示すマーク８６が現れない場合、作業者は、位置／姿勢特定部によるハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向が適切ではない（誤っている）と判断し、その特定を停止させることできる。
【０１２５】
これに関連して、位置／姿勢特定部のハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を変更させるための手段をティーチングペンダント１６（タッチパネル１８）に設けてもよい。
【０１２６】
例えば、図１４のように、ティーチングペンダント制御部１４ｃにより、タッチパネル１８の状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂそれぞれの四隅に、作業者が押すことによって位置／姿勢特定部のハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を指示することができる調整方向指示ボタン８８ａ１〜８８ｂ４が表示される。
【０１２７】
調整方向指示ボタン８８ａ１が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＸを減少させる方向と回転量ΔＢを増加させる方向とに限定する。
【０１２８】
調整方向指示ボタン８８ａ２が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＸを増加させる方向と回転量ΔＢを増加させる方向とに限定する。
【０１２９】
調整方向指示ボタン８８ａ３が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＸを減少させる方向と回転量ΔＢを減少させる方向とに限定する。
【０１３０】
調整方向指示ボタン８８ａ４が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＸを増加させる方向と回転量ΔＢを減少させる方向とに限定する。
【０１３１】
調整方向指示ボタン８８ｂ１が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＹを減少させる方向と回転量ΔＡを増加させる方向とに限定する。
【０１３２】
調整方向指示ボタン８８ｂ２が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＹを増加させる方向と回転量ΔＡを増加させる方向とに限定する。
【０１３３】
調整方向指示ボタン８８ｂ３が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＹを減少させる方向と回転量ΔＡを減少させる方向とに限定する。
【０１３４】
調整方向指示ボタン８８ｂ４が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＹを増加させる方向と回転量ΔＡを減少させる方向とに限定する。
【０１３５】
これらの調整方向指示ボタン８８ａ１〜８８ｂ４により、位置／姿勢特定部が実行している、ハンドツール１２に作用する力とモーメントが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢の特定にかかる時間が短縮可能になる。
【０１３６】
さらにまた、上述の実施の形態の場合、タッチパネル１８の画面５０に表示される力やモーメントは、力覚センサ２２のセンサ座標系ΣＳのＸ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘ、Ｙ軸まわりのモーメントＭｙであるが、これに加えてＺ軸方向の力と、Ｚ軸まわりのモーメントを表示してもよい。この場合、例えば、センターマーク５６の近くに、力覚センサ２２が検出したＺ軸方向の力の大きさに対応して径が変化するサークルが表示される。また、サークルをアナログ時計とみたてて、針の位置でモーメントの大きさを示す。例えば１２時の位置ゼロを示し、時計まわり方向が正方向のモーメントを示し、反時計まわり方向が逆方向のモーメントを示す。
【０１３７】
加えて、上述の実施形態の場合、タッチパネル１８に表示される操作ボタンは、力覚センサ２２のセンサ座標系ΣＳのＸ軸方向にハンドツール１２を平行移動させる「Ｘ＋」操作ボタン６０ａと「Ｘ−」操作ボタン６０ｂ、Ｙ軸方向に平行移動させる「Ｙ＋」操作ボタン６２ａと「Ｙ−」操作ボタン６２ｂ、Ｘ軸中心にハンドツール１２を回転させる「Ａ＋」操作ボタン６４ａと「Ａ−」操作ボタン６４ｂ、Ｙ軸中心にハンドツール１２を回転させる「Ｂ＋」操作ボタン６６ａと「Ｂ−」操作ボタン６６ｂであるが、本発明はこれに限らない。これらの操作ボタン６０ａ〜６６ｂに加えて、Ｚ軸方向にハンドツール１２を平行移動させる「Ｚ＋」操作ボタン（Ｚ軸プラス方向）と「Ｚ−」操作ボタン（Ｚ軸マイナス方向）、Ｚ軸まわりにハンドツール１２を回転させる「Ｃ＋」操作ボタン（逆方向）と「Ｃ−」操作ボタン（正方向）を、タッチパネル１８上に表示してもよい。
【０１３８】
最後に、本発明の構成や特徴が、種々に変形でき修正できるのは当業者にとって明らかである。特に、画面にグラフィック化されて表示される、ハンドツールに作用する力やモーメントなどの各種の情報は、そのデザインが容易に変更可能なことは明らかである。例えば、図５に示す力十字線５２やモーメント十字線５４は、点（ドット）にデザイン変更可能である。しかしながら、そのような変形や修正は、添付した請求の範囲から逸脱しない限りにおいて、本発明に含まれていると理解すべきである。
【符号の説明】
【０１３９】
６０ａ 平行移動操作手段（「Ｘ＋」操作ボタン）、 ６０ｂ 平行移動操作手段（「Ｘ−」操作ボタン）、 ６２ａ 平行移動操作手段（「Ｙ＋」操作ボタン）、 ６２ｂ 平行移動操作手段（「Ｙ−」操作ボタン）、 ６４ａ 回転操作手段（「Ａ＋」操作ボタン）、 ６４ｂ 回転操作手段（「Ａ−」操作ボタン）、 ６６ａ 回転操作手段（「Ｂ＋」操作ボタン）、 ６６ｂ 回転操作手段（「Ｂ−」操作ボタン）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットに動作を教示するロボットの教示装置およびロボットの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、作業者がティーチングペンダントを使用してロボットに動作を教示することが行われている。作業者がティーチングペンダントによってロボットを所望の動作に操作することにより、その所望の動作をロボットの制御装置に記憶させる。これにより、以後、ロボットは、自動的に所望の動作を繰り返し実行することができる。
【０００３】
このような教示は、ロボットに自動的に実行させる動作に必要とされる精度が高いほど、多くの時間が必要になるとともに、作業者に高い能力を要求する（熟練を必要とする）。
【０００４】
例えば、ロボットが部品を把持してワークに組付ける動作（またはワークに組付け済みの部品を取外す動作）、特に嵌合いの公差がシビアな嵌込み動作を教示する場合、具体例を挙げれば、ロボットに丸軸の部品を把持させ、ワークの丸孔に該丸軸を挿入させる動作を教示する場合、その教示は困難である。理由は、丸孔の径が公差の下限値であって丸軸の径が公差の上限値である場合を想定し、丸軸を丸孔に抵抗なくスムーズに挿入できる動作をロボットに教示しなければならないからである。
【０００５】
このような組付け動作を教示する場合、教示の一部として、作業者は、次の作業を実行することがある。作業者は、まず、ティーチングペンダントを介してワークに組付け済みの部品をロボットのハンド部（ハンドツール）に把持させる。次に、その状態を維持したまま、作業者はティーチングペンダントを介してハンドツールの位置と姿勢とを微小に種々に変化させ、ハンドツールに作用する力とモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを特定する。この作業で特定した姿勢で特定した位置を通過するように、部品を把持したハンドツールが平行移動すれば、部品は抵抗なくスムーズにワークに挿入される。
【０００６】
ハンドツールに作用する力およびモーメントは、力覚センサによって知ることができる。例えば、特許文献１に記載のロボットは、部品を把持するハンドツールに力覚センサが取付けられており、力覚センサが検出した力およびモーメントはモニタに表示される。作業者は、モニタを介して力およびモーメントが提示されることにより、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを高精度に特定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２６２５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、ハンドツールに作用する力およびモーメントがモニタを介して提示されるため、作業者は、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置および姿勢を高精度に特定することが可能になる。しかしながら、それには、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを、作業者が、モニタを見ながら、ティーチングペンダントを介してロボットを種々に操作し、試行錯誤を重ねて探し出さなければならない。この試行錯誤に長時間かかる可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、作業者が、ハンドツールによって部品を把持してワークに組付ける動作、またはワークに組付け済みの部品をハンドツールによって把持して取り外す動作をロボットに教示する際、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを、力覚センサによって高精度に特定できるように、且つその特定が短時間でできるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明の一態様は、
ハンドツールを備えたロボットに対し、ハンドツールによって部品を把持してワークに組付ける動作またはワークに組付け済みの部品を該ハンドツールによって把持して取り外す動作を教示するときに、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを特定可能なロボットの教示装置であって、
部品の組付けまたは取外し方向と直交する第１方向、または組付け／取外し方向および第１方向と直交する第２方向にハンドツールを平行移動させて該ハンドツールの位置を調整するときに作業者が操作する平行移動操作手段と、
ハンドツールを第１方向に延びる第１回転中心線または第２方向に延びる第２回転中心線を中心として回転させて該ハンドツールの姿勢を調整するときに作業者が操作する回転操作手段と、
ハンドツールに作用する第１方向の第１力、第２方向の第２力、第１回転中心線まわりの第１モーメント、および第２回転中心線まわりの第２モーメントを検出する力覚センサと、
力覚センサの検出結果と、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを作業者が特定するときにすべき平行移動操作手段および回転操作手段に対する操作の情報を、力覚センサの検出結果とハンドツールの位置と姿勢とに基づいて表示する表示手段とを有する。
【００１１】
また、本発明の別の態様は、ロボットの制御装置であって上述のロボットの教示装置を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ハンドツールによって部品を把持してワークに組付ける動作、またはワークに組付け済みの部品をハンドツールによって把持して取外す動作をロボットに教示する際、ハンドツールに作用する力およびモーメントが表示手段を介して作業者に提示される。また、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを作業者が特定するときにすべき平行移動操作手段および回転操作手段に対する操作の情報が、表示手段を介して作業者に提示される。これにより、作業者は、ハンドツールに作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを、長時間試行錯誤することなく、高精度に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るロボットの教示装置を備えたロボットの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に示すロボットの制御系を示す図である。
【図３】本発明に係る教示を説明するための図である。
【図４】本発明に係る教示を説明するための別の図である。
【図５】タッチパネルの画面を示す図である。
【図６】タッチパネル上の操作ボタンを説明するための図である。
【図７】力とモーメントの変化量を示すバーを説明するための図である。
【図８】ハンドツールの状態遷移図を示すウインドウの図である。
【図９】図８に示すウインドウを説明するための図である。
【図１０】図８に示すウインドウを説明するための別の図である。
【図１１】図８に示すウインドウを説明するためのさらに別の図である。
【図１２】本発明に係る実施例と比較例の力ＦｘとモーメントＭｙの変化を示している。
【図１３】本発明に係る実施例と比較例の力ＦｙとモーメントＭｘの変化を示している。
【図１４】本発明の別の実施の形態に係る、ハンドツールの状態遷移図ウインドウを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る教示装置を備えたロボットの構成を概略的に示している。また、図２は、そのロボットの制御系を示している。
【００１５】
図１に示すロボット１０は、６つの関節１０ａ〜１０ｆを備えたロボットであって、その先端のツール取付けフランジ（以下、「フランジ」と称する）１０ｇに、部品Ｐ１を把持するハンドツール１２が取付けられている。また、図２に示すように、ロボット１０は、関節１０ａ〜１０ｆそれぞれを駆動するモータＭ１〜Ｍ６と、これらのモータＭ１〜Ｍ６を制御する制御装置１４とを有する。
【００１６】
制御装置１４は、複数のモータＭ１〜Ｍ６を制御するモータ制御部１４ａと、ハンドツール１２を制御するハンドツール制御部１４ｂとを有する。モータ制御部１４ａが複数のモータＭ１〜Ｍ６を制御することによってロボット１０の姿勢を調節し、フランジ１０ｇの位置と姿勢とを調節する、すなわちフランジ１０ｇに取付けられているハンドツール１２の位置と姿勢とを調節する。また、ハンドツール制御部１４ｂが、ハンドツール１２を制御し、該ハンドツール１２に部品Ｐ１を把持させる、または把持している部品Ｐ１をリリースさせる。
【００１７】
また、ロボット１０は、作業者が所望する動作を該ロボット１０に教示するためのティーチングペンダント１６を有する。このティーチングペンダント１６はロボット１０を手動で操作するためのコントローラであって、タッチパネル１８を備えており、作業者はタッチパネル１８を介してロボット１０を操作する。そのために、制御装置１４は、作業者がタッチパネル１８に対して実行した操作と対応した操作信号をティーチングペンダント１６から受け取り、その受け取った操作信号をモータＭ１〜Ｍ６の制御信号に変換してモータ制御部１４ａに出力するティーチングペンダント制御部１４ｃを有している。
【００１８】
このティーチングペンダント制御部１４ｃはまた、作業者がロボット１０に所望の動作を教示する場合、作業者がティーチングペンダント１６（タッチパネル１８）に対して実行した該所望の動作と対応する操作に基づいて、所望の動作をロボット１０に自動的に実行させる自動運転プログラムを作成するように構成されている。また、作成した自動運転プログラムを記憶部１４ｄに記憶するように構成されている。例えば、タッチパネル１８上に表示された「教示開始ボタン」が作業者によって押されると、それ以後の作業者のタッチパネル１８に対する操作に基づいて、自動運転プログラムを作成する。このように作成された自動運転プログラムに基づいて、制御装置１４は、モータ制御部１４ａを介して複数のモータＭ１〜Ｍ６を制御することにより、該プログラムに対応する動作をロボット１０に実行させる。
【００１９】
さらに、ティーチングペンダント制御部１４ｃは、ティーチングペンダント１６のタッチパネル１８に教示を補助するための情報を表示するように構成されている。
【００２０】
例えば、ロボット１０のフランジ１０ｇにはハンドツール１２の先端を撮影するカメラ２０が取付けられており、そのカメラ２０の撮影画像がタッチパネル１８に表示される。
【００２１】
また、ロボット１０のフランジ１０ｇとハンドツール１２との間には力覚センサ２２が設けられており、力覚センサ２２の検出結果がタッチパネル１８に、カメラ２０の撮影画像に重なった状態で表示される。この力覚センサ２２は、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとを検出する。
【００２２】
厳密に言えば、力覚センサ２２は、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとを直接検出しているわけではなく、図３に示すように、自身に定義されているセンサ座標系ΣＳに基づく力を検出している。力覚センサ２２は、センサ座標系ΣＳのＸ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘ、Ｙ軸まわりのモーメントＭｙ、Ｚ軸まわりのモーメントＭｚを検出する。しかしながら、力覚センサ２２とハンドツール１２は固定されているので、ハンドツール１２に作用する力とモーメントは、力覚センサ２２が検出する力とモーメントは対応している。なお、力覚センサ２２は、センサ座標系ΣＳのＺ軸がフランジ１０ｇのフランジ面１０ｇａと直交するように該フランジ１０ｇに取付けられている。
【００２３】
ティーチングペンダント制御部１４ｃがタッチパネル１８に表示するその他の情報については、本実施の形態が対象とする教示の詳細とともに説明する。
【００２４】
本実施の形態が対象とする教示の詳細と、その教示の補助について説明する。
【００２５】
本実施の形態が対象とするロボット１０に教示する動作は、図１に示すように、部品Ｐ１をワークＰ２に抵抗なくスムーズに組付ける動作、またはワークＰ２に組付け済みの部品Ｐ１を抵抗なくスムーズに取外す動作である。具体的に言えば、部品Ｐ１の軸形状の嵌合部Ｐ１ａ（特には、その軸径が公差の上限値）をワークＰ２の孔Ｐ２ａ（特には、その孔径が公差の下限値）にハンドツール１２をセンサ座標系ΣＳのＺ軸方向（特許請求の範囲に記載の「組付け方向」と「取外し方向」とに対応）に移動させることにより抵抗なくスムーズに嵌込む動作、または逆に抵抗なくスムーズに引抜く動作である。
【００２６】
このような動作をロボット１０に教示するためには、作業者は、図３に示すように、ワークＰ２に組付け済みの部品Ｐ１をハンドツール１２が把持したときに、該ハンドツール１２に作用する力とモーメントとが略ゼロ（例えば、ゼロに近い所定値）になるような該ハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する作業を、教示の一部として実行する必要がある。
【００２７】
具体的に言えば、作業者は、ティーチングペンダント１６によってハンドツール１２をセンサ座標系ΣＳのＸ，Ｙ軸方向に微小に平行移動させるおよび／またはＸ，Ｙ軸を中心として微小に回転させることにより、ハンドツール１２の位置と姿勢とを微小に種々に変化させ、力覚センサ２２が検出する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する。
【００２８】
なお、これらの前提として、ハンドツール１２は、部品Ｐ１の形状に対応し、部品Ｐ１を常に決まった姿勢で把持するように構成されている。すなわち、ハンドツール１２に把持された状態の部品Ｐ１の該ハンドツール１２に対する位置と姿勢とが一定であることが前提である。例えば、ハンドツール１２によって把持される部品Ｐ１の把持部Ｐ１ｂが丸軸形状であって、ハンドツール１２が三つ爪を備えて、その三つ爪により丸軸形状の把持部Ｐ１ｂの外周面を把持する。
【００２９】
ここからは、作業者が、ティーチングペンダント１６を介して、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツール１２の位置と姿勢とを特定するときに、タッチパネル１８を介してその特定作業を補助する理由について説明する。
【００３０】
まず、作業者は、ワークに組付け済みの部品Ｐ１をハンドツール１２が把持したときに該ハンドツール１２に作用する力やモーメントを、これらが極めて微小であるため、当然ながら目視では把握できない。そのために、作業者は、ハンドツール１２の力とモーメントとを検出する力覚センサ２２を頼りにする。
【００３１】
ところが、力覚センサ２２の検出値（数値）を見ただけでは熟練者でないかぎり、ハンドツール１２をどの方向に平行移動するべきか、またはどの軸を中心にいずれの方向に回転させるべきかが直感的に判断できない。その結果、力覚センサ２２が検出する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢との特定に時間がかかる。したがって、作業者がハンドツール１２の平行移動方向や回転方向を直感的に判断できるように補助する必要がある。
【００３２】
また、ワークＰ２に組付け済みの部品Ｐ１と該部品Ｐ１を把持するハンドツール１２とを１つの片持ち梁Ｂと考えて説明すると、図４（ａ）に示すように、センサ座標系ΣＳのＸ軸方向の力ＦｘとＹ軸まわりのモーメントＭｙとが発生していると、力ＦｘまたはモーメントＭｙのいずれか一方が変化すると、他方も変化する。具体的には、力Ｆｘが増加するとモーメントＭｙも増加し、力Ｆｘが減少するとモーメントＭｙも減少する。また、モーメントＭｙが増加すると力Ｆｘも増加し、モーメントＭｙが減少すると力Ｆｘも減少する。
【００３３】
同様に、図４（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向の力ＦｙとＸ軸まわりのモーメントＭｘとが発生していると、力ＦｙまたはモーメントＭｘのいずれか一方が変化すると、他方も変化する。具体的には、力Ｆｙが増加するとモーメントＭｘが減少し、力Ｆｙが減少するとモーメントＭｘが増加する。また、モーメントＭｘが増加すると力Ｆｙが減少し、モーメントＭｘが減少すると力Ｆｙが増加する。
【００３４】
そのため、作業者は、ティーチングペンダント１６に対し、力覚センサ２２が検出する力ＦｘとモーメントＭｙとが略同時に略ゼロになるように、具体的には力ＦｘとモーメントＭｙとの差をなくしつつ両者が略ゼロになるようにハンドツール１２をＸ軸プラス方向に平行移動させる操作、Ｘ軸マイナス方向に平行移動させる操作、Ｙ軸中心にプラス方向に回転させる操作、Ｙ軸中心にマイナス方向に回転させる操作の少なくとも１つを実行する必要がある。
【００３５】
厳密に言えば、力Ｆｘと、モーメントＭｙを仮想的長さＬ（例えば、図３に示すように、把持部Ｐ１ｂの先端（図４に示す梁Ｂの固定端に対応）からセンサ座標系ΣＳの原点（梁Ｂの自由端に対応）までの長さ）で割って求まる、モーメントによって発生するセンサ座標系ΣＳの原点でのせん断力Ｍｙ／Ｌとの差が略ゼロになるように、且つ力ＦｘとモーメントＭｙとを略ゼロにする必要がある。
【００３６】
当然ながら、この場合、作業者は、力覚センサ２２が検出する力ＦｘとモーメントＭｙとに基づいて、ティーチングペンダント１６に対して実行する操作、すなわち、ハンドツール１２をＸ軸プラス方向に平行移動させる操作、Ｘ軸マイナス方向に平行移動させる操作、Ｙ軸中心にプラス方向に回転させる操作、およびＹ軸中心にマイナス方向に回転させる操作の中から１つを選択しなければならない。これら複数の操作の中から、力ＦｘとモーメントＭｙが、短時間に略同時に略ゼロにできる操作を選択しなければならない。この操作選択を間違えると、力ＦｘとモーメントＭｙとの差が大きくなり、一方がすぐにゼロになっても他方がすぐにゼロにならないことがある。したがって、作業者が正しい操作を選択できるように補助する必要がある。なお、このことは、力ＦｙとモーメントＭｘについても同様である。
【００３７】
さらに、力覚センサ２２が検出する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する作業は、ハンドツール１２の位置と姿勢とが少しずつ変化するように、ティーチングペンダント１６を介してロボット１０を操作することにより行われる。
【００３８】
例えば、作業者が、力覚センサ２２が検出する力ＦｘとモーメントＭｙとが略ゼロになるように、ハンドツール１２をＸ軸マイナス方向に所定量（例えば、０．０１ｍｍ）平行移動させる操作を繰り返し実行する。このとき、繰り返すにしたがって力ＦｘとモーメントＭｙとの差が大きくなる、または繰り返してもその差が小さくならないことがある。
【００３９】
この場合、作業者は、ハンドツール１２をＸ軸マイナス方向に平行移動させる操作が適切ではないこと（誤っていること）に気が付き、これとは異なる操作を開始する。そして、しばらく様々な操作を実行した後、再度、適切でないと気付いた操作（ハンドツール１２をＸ軸マイナス方向に平行移動させる操作）を実行することがある。これは、作業者が過去に行った操作を記憶していないことによる。したがって、作業者が誤った操作を再び繰り返さないように補助する必要がある。
【００４０】
さらにまた、作業者は、ティーチングペンダント１６を種々に操作して、力覚センサ２２が検出する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する作業を実行していると、その途中に、その作業の進捗状況やその操作の正しさ（実行中の操作が誤っていないこと）を知りたいことがある。加えて、作業者は、自身のティーチングペンダント１６の操作によってハンドツール１２の位置と姿勢とがどのように遷移したか知りたいことがある。したがって、作業者がこれらを知ることができるように補助する必要がある。
【００４１】
ここからは、上述した補助を実行することができる構成要素、具体的にはティーチングペンダント制御部１４ｃによってティーチングペンダント１６のタッチパネル１８に表示される内容について説明する。
【００４２】
図５は、力覚センサ２２が検出する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢との特定を補助することが可能な、ティーチングペンダント１６のタッチパネル１８のＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）画面５０を示している。
【００４３】
タッチパネル１８には、ティーチングペンダント制御部１４ｃにより、力覚センサ２２が検出した力を示す力十字線５２（実線）と、モーメントを示す十字線５４（破線）とが表示される。これらの十字線５２，５４は、区別するために、異なる色で表示されている。
【００４４】
力十字線５２は、Ｘ軸方向の力ＦｘとＹ軸方向の力Ｆｙの両方を示しており、その画面上の位置が力Ｆｘ，Ｆｙとに対応している。具体的には、力十字線５２の交点５２ｐの画面５０の横方向Ｗの位置がＸ軸方向の力Ｆｘを示し、画面５０の縦方向Ｈの位置がＹ軸方向の力Ｆｙを示している。また、力十字線５２は、Ｘ軸方向の力ＦｘとＹ軸方向の力Ｆｙの両方がゼロである場合、その交点５２ｐが画面５０の中心を示す十字形状のセンターマーク５６に一致した状態で表示される。したがって、センターマーク５６から力十字線５２の交点５２ｐが離れるほど、力覚センサ２２は大きい力を検出していることを示す。
【００４５】
さらに、力十字線５２は、その交点５２ｐが、Ｘ軸方向の力Ｆｘがプラス値（プラス方向の力）である場合はセンターマーク５６より画面５０の右側（図面右側）に位置するように表示され、一方、力Ｆｘがマイナス値（マイナス方向の力）である場合はセンターマーク５６より画面５０の左側（図面左側）に位置するように表示される。
【００４６】
さらにまた、力十字線５２は、その交点５２ｐが、Ｙ軸方向の力Ｆｙがプラス値（プラス方向の力）である場合はセンターマーク５６より画面５０の上側（図面上側）に位置するように表示され、一方、力Ｆｙがマイナス値（マイナス方向の力）である場合はセンターマーク５６より画面５０の下側（図面下側）に位置するように表示される。
【００４７】
モーメント十字線５４は、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘとＹ軸まわりのモーメントＭｙの両方を示しており、その画面上の位置がモーメントＭｘ，Ｍｙとに対応している。具体的には、モーメント十字線５４の交点５４ｐの画面５０の横方向Ｗの位置がＹ軸まわりのモーメントＭｙを仮想長さＬ（図３参照）で割ったせん断力Ｍｙ／Ｌを示し、画面５０の縦方向Ｈの位置がＸ軸まわりのモーメントＭｘを仮想長さＬで割ったせん断力Ｍｘ／Ｌを示している。また、モーメント十字線５４は、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘとＹ軸まわりのモーメントＭｙの両方がゼロである場合（すなわちＭｘ／ＬとＭｙ／Ｌがゼロである場合）、その交点５４ｐがセンターマーク５６に一致した状態で表示される。したがって、センターマーク５６からモーメント十字線５４の交点５４ｐが離れるほど、力覚センサ２２は大きいモーメントを検出していることを示す。
【００４８】
さらに、モーメント十字線５４は、その交点５４ｐがＹ軸まわりのモーメントＭｙがプラス値（モーメントの方向が正方向）である場合はセンターマーク５６より画面５０の右側に表示され、一方、モーメントＭｙがマイナス値（モーメントの方向が逆方向）である場合はセンターマーク５６より画面５０の左側に表示される。
【００４９】
さらにまた、モーメント十字線５４は、その交点５４ｐが、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘがマイナス値（モーメントの方向が逆方向）である場合はセンターマーク５６より画面５０の上側に表示され、一方、モーメントＭｘがプラス値（モーメントの方向が正方向）である場合はセンターマーク５６より画面５０の下側に表示される。
【００５０】
また、タッチパネル１８には、ティーチングペンダント制御部１４ｃにより、ハンドツール１２の位置と姿勢とを調整するための操作ボタン６０ａ〜６６ｂが表示されている。
【００５１】
「Ｘ＋」操作ボタン６０ａは、ハンドツール１２をＸ軸プラス方向に所定量（例えば、０．０１ｍｍ）平行移動させるためのボタンである。この「Ｘ＋」操作ボタン６０ａが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＸ軸プラス方向に所定量平行移動する。
【００５２】
「Ｘ−」操作ボタン６０ｂは、ハンドツール１２をＸ軸マイナス方向に所定量（例えば、０．０１ｍｍ）平行移動させるためのボタンである。この「Ｘ−」操作ボタン６０ｂが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＸ軸マイナス方向に所定量平行移動する。
【００５３】
「Ｘ＋」操作ボタン６０ａと「Ｘ−」操作ボタン６０ｂは、画面５０の下縁に沿って、「Ｘ＋」操作ボタン６０ａが右側に、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂが左側に横方向に並んだ状態で表示されている。これにより、作業者は、力覚センサ２２が検出する力Ｆｘを略ゼロに近づけるための操作を直感的に実行することができる。
【００５４】
例えば、図６に示すように、作業者は、交点５２ｐがセンターマーク５６より画面５０の右側に位置する力十字線５２を該センターマーク５６に接近させたい場合、左側に位置する「Ｘ−」操作ボタン６０ｂ、すなわち十字線５２の交点５２ｐを左方向に移動させるために押すべき操作ボタンである「Ｘ−」操作ボタン６０ｂを直感的に押すことができる。
【００５５】
「Ｙ＋」操作ボタン６２ａは、ハンドツール１２をＹ軸プラス方向に所定量（例えば、０．０１ｍｍ）平行移動させるためのボタンである。この「Ｙ＋」操作ボタン６２ａが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＹ軸プラス方向に所定量平行移動する。
【００５６】
「Ｙ−」操作ボタン６２ｂは、ハンドツール１２をＹ軸マイナス方向に所定量（例えば、０．０１ｍｍ）平行移動させるためのボタンである。この「Ｙ−」操作ボタン６２ｂが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＹ軸マイナス方向に所定量平行移動する。
【００５７】
「Ｙ＋」操作ボタン６２ａと「Ｙ−」操作ボタン６２ｂは、画面５０の左縁に沿って、「Ｙ＋」操作ボタン６２ａが上側に、「Ｙ−」操作ボタン６０ｂが下側に縦方向に並んだ状態で表示されている。これにより、作業者は、力覚センサ２２が検出する力Ｆｙを略ゼロに近づけるための操作を直感的に実行することができる。
【００５８】
「Ａ＋」操作ボタン６４ａは、ハンドツール１２をＸ軸中心に正方向に所定量（例えば、０．００１ｄｅｇ）回転させるためのボタンである。この「Ａ＋」操作ボタン６４ａが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＸ軸中心に正方向に所定量回転する。
【００５９】
「Ａ−」操作ボタン６４ｂは、ハンドツール１２をＸ軸中心に逆方向に所定量（例えば、０．００１ｄｅｇ）回転させるためのボタンである。この「Ａ−」操作ボタン６４ｂが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＸ軸中心に逆方向に回転する。
【００６０】
「Ａ＋」操作ボタン６４ａと「Ａ−」操作ボタン６４ｂは、画面５０の右縁に沿って、「Ａ＋」操作ボタン６４ａが下側に、「Ａ−」操作ボタン６４ｂが上側に縦方向に並んだ状態で表示されている。これにより、作業者は、力覚センサ２２が検出するモーメントＭｘを略ゼロに近づけるための操作を直感的に実行することができる。
【００６１】
「Ｂ＋」操作ボタン６６ａは、ハンドツール１２をＹ軸中心に正方向に所定量（例えば、０．００１ｄｅｇ）回転させるためのボタンである。この「Ｂ＋」操作ボタン６６ａが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＸ軸中心に正方向に回転する。
【００６２】
「Ｂ−」操作ボタン６６ｂは、ハンドツール１２をＹ軸中心に逆方向に所定量（例えば、０．００１ｄｅｇ）回転させるためのボタンである。この「Ｂ−」操作ボタン６６ｂが押されると、ロボット１０が動作し、ハンドツール１２がＹ軸中心に逆方向に所定量回転する。
【００６３】
「Ｂ＋」操作ボタン６６ａと「Ｂ−」操作ボタン６６ｂは、画面５０の上縁に沿って、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａが左側に、「Ｂ−」操作ボタン６６ｂが右側に横方向に並んだ状態で表示されている。これにより、作業者は、力覚センサ２２が検出するモーメントＭｙを略ゼロに近づけるための操作を直感的に実行することができる。
【００６４】
さらに、タッチパネル１８には、ティーチングペンダント制御部１４ｃにより、操作ボタン６０ａ〜６６ｂのいずれか１つが継続して操作された（押された）ときに、該継続操作によって変化したＸ軸方向の力Ｆｘ，Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘ、またはＹ軸まわりのモーメントＭｙの変化量の少なくとも１つが、バーの形態で表示される。
【００６５】
例えば、図５に示すバー７０ａは、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａが継続して何度も押されることによって変化した力Ｆｘの変化量を示しており、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの継続操作が開始されてから現時点までのＸ軸方向の力Ｆｘの変化量をその長さで表現している。別の観点から見みれば、バー７０ａは、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの継続操作によって画面５０の左側に移動した力十字線５２の移動量を示している。
【００６６】
また、例えば、図５に示すバー７０ｂは、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａが継続して何度も押されることによって変化したモーメントＭｙの変化量を示しており、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの継続操作が開始されてから現時点までのＹ軸まわりのモーメントＭｙの変化量をその長さで表現している。別の観点から見みれば、バー７０ｂは、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの継続操作によって画面５０の左側に移動したモーメント十字線５４の移動量を示している。なお、バー７０ｂは、バー７０ａと区別できるように異なる色で表示されている。
【００６７】
バー７０ａとバー７０ｂは、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの継続操作によって表示されたものであるので、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの近傍に表示されている。これにより、作業者は、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａとバー７０ａ，７０ｂとを視野におさめながら、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａを確実に継続的に押すことができる。
【００６８】
さらに、これに関連し、タッチパネル１８には、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａの継続的な操作が開始される直前に実行された、「Ｘ＋」操作ボタン６０ａの継続操作によって変化したＸ方向の力Ｆｘの変化量を示すバー７２ａと、Ｙ軸まわりのモーメントＭｙの変化量を示すバー７２ｂとが表示されている。過去を示すバー７２ａ，７２ｂは、現在を示すバー７０ａ，７０ｂと区別できるように、バー７０ａ，７０ｂと異なる色で表示されている。
【００６９】
このように、同一の力やモーメントに関して今現在の変化量を示すバー７０ａ，７０ｂと直前（過去）の変化量を示すバー７２ａ，７２ｂとを表示する理由を、図７を参照しながら説明する。
【００７０】
図７は、センターマーク５６より画面５０の右側に位置する力十字線５２の交点５２ｐとモーメント十字線５４の交点５４ｐとを、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂと「Ｂ＋」操作ボタン６６ａとを継続的に操作してセンターマーク５６に接近させたときの画面５０の様子を示している。具体的には、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂを複数回押した後、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａを複数回押した状態を示している。
【００７１】
図７に示すように、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂを継続的に操作したときのＸ軸方向の力Ｆｘの変化量と「Ｂ＋」操作ボタン６６ａを継続的に操作したときの力Ｆｘの変化量（バー７０ａとバー７２ａの長さ）はほぼ同じであるが、Ｙ軸まわりのモーメントＭｙの変化量（バー７０ｂとバー７２ｂの長さ）が大きく異なっている。「Ｂ＋」操作ボタン６６ａを継続的に操作したときの方が、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂを継続的に操作した場合に比べて、力ＦｘとモーメントＭｙとの差が大きくなっている。
【００７２】
したがって、作業者は、力十字線５２の交点５２ｐとモーメント十字線５４の交点５４ｐとをセンターマーク５６に略同時に一致させるためには、すなわちＸ軸方向の力ＦｘとＹ軸まわりのモーメントＭｙを略同時にゼロにするためには、力ＦｘとモーメントＭｙとの差の拡大幅が小さい「Ｘ−」操作ボタン６０ｂの継続操作を実行する方がよいと判断することができる。
【００７３】
なお、図示されてはいないが、同様に、「Ｙ＋」操作ボタン６２ａ、「Ｙ−」操作ボタン６２ｂ、「Ａ＋」操作ボタン６４ａ、「Ａ−」操作ボタン６４ｂのいずれか１つが継続的に操作されることによって変化する、Ｙ軸方向の力ＦｙとＸ軸まわりのモーメントＭｘの変化量もバーの形態で表示される。
【００７４】
また、Ｘ軸方向の力Ｆｘの変化量を示すバー７０ａ，７２ａと、Ｙ軸まわりのモーメントＭｙの変化量を示すバー７０ｂ，７２ｂは、「Ｙ＋」操作ボタン６２ａ、「Ｙ−」操作ボタン６２ｂ、「Ａ＋」操作ボタン６４ａ、「Ａ−」操作ボタン６４ｂのいずれか１つが操作されると、その表示が消えるようにされている。また、同様に、Ｙ軸方向の力Ｆｙの変化量を示すバーと、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘの変化量を示すバーは、「Ｘ＋」操作ボタン６０ａ、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂ、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａ、「Ｂ−」操作ボタン６６ｂのいずれか１つが操作されると、その表示が消えるようにされている。
【００７５】
さらにまた、タッチパネル１８には、ティーチングペンダント制御部１４ｃにより、ハンドツール１２の状態の遷移（位置と姿勢の遷移）が表示される。
【００７６】
具体的には、図８に示すように、ハンドツール１２の状態の遷移は、ハンドツール１２の位置と姿勢の遷移を図示化したものである状態遷移図ウインドウとして表示される。状態遷移図ウインドウ８０ａは、ハンドツール１２のＸ軸方向位置の遷移とＹ軸を基準とする姿勢の遷移を、ハンドツール１２のＸ軸方向の移動量ΔＸとＹ軸まわりの回転量ΔＢとによって示している。一方、状態遷移図ウインドウ８０ｂは、ハンドツール１２のＹ軸方向位置の遷移とＸ軸を基準とする姿勢の遷移を、ハンドツール１２のＹ軸方向の移動量ΔＹとＸ軸まわりの回転量ΔＡとによって示している。
【００７７】
これらの状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂの見方について説明する。
【００７８】
状態遷移図ウインドウ８０ａを例に挙げて説明すると、このウインドウ８０ａは、ハンドツール１２を「Ｘ＋」操作ボタン６０ａを複数回連続して押すことによりＸ軸方向に移動量（＋ΔＸ１）平行移動させ、次に「Ｂ＋」操作ボタン６６ａを複数回連続して操作してＹ軸中心に回転量（＋ΔＢ１）回転させ、続いて「Ｘ−」操作ボタン６０ｂを複数回連続して操作してＸ軸方向に移動量（−ΔＸ２）平行移動させ、最後に「Ｂ−」操作ボタン６６ｂを複数回連続して操作してＹ軸中心に回転量（−ΔＢ２）回転させたときの、ハンドツール１２のＸ軸方向位置の遷移と、Ｙ軸を基準とする姿勢の遷移とを示している。
【００７９】
また、状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂは、最新のハンドツール１２の状態（位置と姿勢）が中心に位置するように、ハンドツール１２の状態の遷移を示している。状態の遷移は、状態遷移の軌跡８２によって示されている。
【００８０】
さらに、状態遷移図ウインドウ８０ａを例に挙げて説明すると、ハンドツール１２の状態の遷移を示す軌跡８２上に、画面５０の縦方向Ｈに関して力十字線５２とセンターマーク５６とが一致したタイミングを示すマーク８４（黒塗丸印）が描かれる。すなわちマーク８４は、力Ｆｘがゼロになったタイミングを示している。
【００８１】
さらにまた、状態遷移図ウインドウ８０ａを例に挙げて説明すると、力十字線５２の横線とモーメント十字線５４の横線とが一致したタイミングを示すマーク８６（×印）が描かれる。すなわち、マーク８６は、力ＦｘとモーメントＭｙを仮想長さＬで割ったせん断力Ｍｙ／Ｌとが等しくなったタイミングを示している。
【００８２】
このような状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂを見れば、作業者は、自身の操作の履歴やこれからすべき操作を知ることができる。
【００８３】
例えば、図８に示す状態遷移図ウインドウ８０ａを見れば、まず、作業者が、ハンドツール１２をＸ軸方向に移動量（＋ΔＸ１）だけ平行移動させたことがわかる。次に、作業者が、ハンドツール１２をＹ軸中心に回転量（＋ΔＢ１）回転させたことがわかる。続けて、作業者が、ハンドツール１２をＸ軸方向に移動量（−ΔＸ２）だけ平行移動させて、力十字線５２の横線とモーメント十字線５４の横線とを一致させたことがわかる。また、同様に操作して、力十字線５２の交点５２ｐを、画面５０の高さ方向Ｈに関してセンターマーク５６に一致させたことがわかる。そして、作業者が、ハンドツール１２をＹ軸中心に回転量（−ΔＢ２）回転させて、センターマーク５６に、画面５０の高さ方向Ｈ方向に関して、力十字線５２とモーメント十字線５４とを一致させたことがわかる。
【００８４】
なお、なにも操作されていない場合は、図８の状態遷移図ウインドウ８０ｂのように、なにも描かれない。
【００８５】
このような状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂを表示する理由を説明する。
【００８６】
まず、状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂに描かれている軌跡８２の始点と終点とを見れば、作業者は、自身の操作により、結果として最初の状態（ハンドツール１２が部品Ｐ１を把持したとき）からハンドツール１２の位置と姿勢とがどのように変化したかを直感的に知ることができる。
【００８７】
また、例えば、図９に示す状態遷移図ウインドウ８０ａが示すように、ハンドツール１２をＸ軸マイナス方向に平行移動させる動作とＹ軸中心に正方向に回転させる操作を繰り返し実行し、その結果として、力十字線５２の交点５２ｐとモーメント十字線５４の交点５４ｐとが、画面５０の縦方向Ｈに関して離れた場合、作業者はこれらの操作が適切でないこと（誤っていること）に気付く。このとき、状態遷移図ウインドウ８０ａには、その誤った操作に対応する状態の遷移の軌跡８２ａが描かれたまま残る。
【００８８】
その結果、作業者は、状態遷移図ウインドウ８０ａに描かれている誤った操作に対応する軌跡８２ａを見ることにより、誤った操作と異なる操作を実行することができる。また、作業者が新たな操作を開始する前に、図８の状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂを確認することにより、作業者は、誤った操作を再び実行することを防止することができる。
【００８９】
さらに、状態遷移図ウインドウ８０ａを例に挙げて説明すると、作業者は、マーク８４、８６を見れば、力十字線５２の交点５２ｐとモーメント十字線５４の交点５４ｐとをセンターマーク５６に一致させるためにすべき操作を知ることができる。
【００９０】
このことを具体的に説明する。ここでは、図４と同様に、ワークＰ２に組付け済みの部品Ｐ１と該部品Ｐ１を把持するハンドツール１２とを１つの片持ち梁Ｂと考えて説明する。
【００９１】
図１０に示すように、力をＦ、モーメントをＭとすると、梁Ｂの自由端でのたわみ量σとたわみ角θは、数式１と数式２の形で表現することができる。
【数１】
【数２】
【００９２】
「Ｌ」は上述した仮想長さ、「Ｅ」は梁Ｂのヤング率、「Ｉ」は梁Ｂの断面二次モーメントである。ここで、数式１と数式２を式変形すると、力ＦとモーメントＭは数式３と数式４の形で表現できる。
【数３】
【数４】
【００９３】
数式３は、たわみ量σ、たわみ角θ、力Ｆを変数とする平面の式（σ軸、θ軸、およびＦ軸を備えたσ−θ−Ｆ直交座標系における平面）と考えることができる。また、同様に、数式４は、たわみ量σ、たわみ角θ、モーメントＭを変数とする平面の式（σ軸、θ軸、およびＭ軸を備えたσ−θ−Ｍ直交座標系における平面）と考えることができる。
【００９４】
また、たわみ量σは、本実施の形態でいえば、ハンドツール１２のＸ軸方向の移動量ΔＸとＹ軸方向の移動量ΔＹに対応している。また、たわみ角θは、ハンドツール１２のＸ軸中心の回転量ΔＡとＹ軸中心の回転量ΔＢに対応している。したがって、数式３,４は、数式５〜８に書き換えることができる。
【数５】
【数６】
【数７】
【数８】
【００９５】
これらのことを踏まえて、ハンドツール１２のＸ軸方向の移動量ΔＸ、Ｙ軸中心の回転量ΔＢ、力Ｆｘ、およびモーメントＭｙの関係を図示化して図１１に示す。横軸はハンドツール１２のＸ軸方向の移動量ΔＸ、縦軸はＹ軸中心の回転量ΔＢを示している。縦軸と横軸の交点は、力ＦｘとモーメントＭｙとがともにゼロであるときの、移動量ΔＸと回転量ΔＢを示している。直線Ｆｘ＝０、直線Ｍｙ＝０、および直線Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌは、数式５と数式６とに基づいて算出される。
【００９６】
図１１に示すように、力ＦｘとモーメントＭｙの両方がゼロになるまでのハンドツール１２の状態（位置と姿勢）の遷移を示す軌跡８２を、直線Ｆｘ＝０と直線Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌとに重ねると、軌跡８２は、これらの直線と複数箇所で交差する。この交差点は、図８に示すマーク８４，８６に該当する。
【００９７】
したがって、このことから考えると、ハンドツール１２を種々に操作して状態遷移図ウインドウ８０ａ上にマーク８４が少なくとも２つ現れると、その現れたマーク８４を通過する直線Ｆｘ＝０を推定することができる。同様に、マーク８６が少なくとも２つ現れると、その現れたマーク８６を通過する直線Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌを推定することができる。そして、図１１に示すように、直線Ｆｘ＝０と直線Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌの交点は力ＦｘとモーメントＭｙの両方がゼロである位置を示しているので、作業者は、マーク８４,８６から推定した直線Ｆｘ＝０と直線Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌとに基づいて、状態遷移図ウインドウ８０ａ上で力ＦｘとモーメントＭｙの両方がゼロである位置、すなわち目標の位置を推定することができる。なお、同様に、状態遷移図ウインドウ８０ｂ上でも、力ＦｙとモーメントＭｘの両方がゼロである位置を推定することができる。
【００９８】
これにより、作業者は、力十字線５２の交点５２ｐとモーメント十字線５４の交点５４ｐとをセンターマーク５６に一致させるためにすべき操作を知ることができる。
【００９９】
加えて、図５に示すように、ティーチングペンダント１６のタッチパネル１８には、ティーチングペンダント制御部１４ｃにより、力十字線５２とモーメント十字線５４とが重なった画面５０の横方向Ｗの位置に、ポインタ９０ａ（９０ｂ）が表示される。また、力十字線５２とモーメント十字線５４とが重なった画面５０の縦方向Ｈの位置に、ポインタ９２ａ（９２ｂ）が表示される。
【０１００】
ポインタ９０ａは一対であって、画面５０の上縁と下縁とに表示されている（なお、どちらか一方の縁に１つのポインタ９０ａを表示してもよい）。また、ポインタ９０ａが表示されている画面５０の横方向Ｗの位置は、力十字線５２の縦線とモーメント十字線５４の縦線が一致した位置に対応している。ポインタ９０ｂも、ポインタ９０ａと同様である。
【０１０１】
ポインタ９０ａ，９０ｂの違いは、力十字線５２の縦線とモーメント十字線５４の縦線とが一致したタイミングの違いであり、ポインタ９０ａが直近のタイミングのものである。ポインタ９０ｂは、ポインタ９０ａより過去のタイミング（ポインタ９０ａのタイミングに最も近いタイミング）のものである。また、ポインタ９０ａ，９０ｂは、区別するために、例えば異なる色で表示されている。
【０１０２】
ポインタ９２ａは一対であって、画面５０の左縁と右縁とに表示されている（なお、どちらか一方に１つのポインタ９２ａを表示してもよい）。また、ポインタ９２ａが表示されている画面５０の縦方向Ｈの位置は、力十字線５２の横線とモーメント十字線５４の横線が一致した位置に対応している。ポインタ９２ｂも、ポインタ９２ａと同様である。
【０１０３】
ポインタ９２ａ，９２ｂの違いは、力十字線５２の縦線とモーメント十字線５４の縦線とが一致したタイミングの違いであり、ポインタ９２ａが最近のタイミングのものである。ポインタ９２ｂは、ポインタ９２ａより過去のタイミング（ポインタ９２ａのタイミングに最も近いタイミング）のものである。また、ポインタ９２ａ，９２ｂは、区別するために、例えば異なる色で表示されている。
【０１０４】
ポインタ９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂを表示する理由について説明する。
【０１０５】
ポインタ９０ａ，９０ｂ，９２ａ，９２ｂの表示は、上述したように、力十字線５２とモーメント十字線５４とが重なった画面５０の横方向Ｗの位置と縦方向Ｈの位置とに対応して表示される。表示されるタイミングは、Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌ、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌのタイミングであるので、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂにおいてマーク８６が現れるタイミングと同じである。
【０１０６】
しかしながら、状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂに現れるマーク８６は、力十字線５２とモーメント十字線５４とが重なったタイミング（Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌのタイミング、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌのタイミング）を示してはいるものの、画面５０上のどの位置で２つの十字線５２,５４が重なったかは示していない。そのため、マーク８６からでは、作業者は、力ＦｘとモーメントＭｙの両方がゼロになるまでに必要な時間を予測しにくい。
【０１０７】
これに対し、ポインタ９０ａ,９０ｂ,９２ａ,９２ｂは、力十字線５２とモーメント十字線５４とが重なった画面５０上の位置を示している。したがって、センターマーク５６とポインタ９０ａ，９０ｂ,９２ａ，９２ｂとの間の距離から、作業者は、力ＦｘとモーメントＭｙの両方がゼロになるまでに必要なおよその時間を予測することができる。すなわち、作業者は、力とモーメントとが略ゼロになるハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する作業の進捗を知ることができる。
【０１０８】
また、直近のタイミングに表示されたポインタ９０ａ,９２ａが、過去のタイミングに表示されたポインタ９０ｂ,９２ｂに比べて、センターマーク５６に近い位置に表示されれば、作業者は、力とモーメントとが略ゼロになるハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する作業が、正しい方向に進んでいることを知ることができる。
【０１０９】
本実施の形態によれば、ハンドツール１２によって部品Ｐ１を把持してワークＰ２に組付ける動作、またはワークＰ２に組付け済みの部品Ｐ１を該ハンドツール１２によって把持して取外す動作をロボット１０に教示する際、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとがタッチパネル１８を介して作業者に提示される。また、作業者がハンドツール１２に作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを特定するときにすべき操作ボタン６０ａ〜６６ｂに対する操作の情報が、タッチパネル１８を介して作業者に提示される。これにより、作業者は、ハンドツール１２に作用する力およびモーメントが略ゼロの該ハンドツール１２の位置と姿勢とを、長時間試行錯誤することなく、高精度に特定することができる。
【０１１０】
本実施の形態の効果として一例を示す。図１２（ａ）は、実施例として、作業者の操作によって変化した、力覚センサ２２が検出する力ＦｘとモーメントＭｙの変化、および力ＦｘとモーメントＭｙとの差の変化を示している。一方、図１２（ｂ）は、比較例として、バー７０ａ,７０ｂ,７２ａ,７２ｂ、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ、ポインタ９０ａ,９０ｂ,９２ａ，９２ｂがタッチパネル１８に表示されない場合における、発明者の操作によって変化した、力覚センサ２２が検出する力ＦｘとモーメントＭｙの変化、および力ＦｘとモーメントＭｙとの差の変化を示している。なお、図中において、期間Ｄ１は、作業者が、「Ｘ＋」操作ボタン６０ａ、「Ｘ−」操作ボタン６０ｂ、「Ｂ＋」操作ボタン６６ａ、または「Ｂ−」操作ボタン６６ｂを操作して力十字線５２とモーメント十字線５４とを画面５０の縦方向Ｈに移動させている期間である。一方、期間Ｄ２は、作業者が、「Ｙ＋」操作ボタン６２ａ、「Ｙ−」操作ボタン６２ｂ、「Ａ＋」操作ボタン６４ａ、または「Ａ−」操作ボタン６４ｂを操作して力十字線５２とモーメント十字線５４とを画面５０の横方向Ｈに移動させている期間である。
【０１１１】
また、図１２（ａ）に対応する図１３（ａ）は、実施例として、作業者の操作によって変化した、力覚センサ２２が検出する力ＦｙとモーメントＭｘの変化、および力ＦｙとモーメントＭｘとの差の変化を示している。一方、図１２（ｂ）に対応する図１３（ｂ）は、比較例として、バー７０ａ,７０ｂ,７２ａ,７２ｂ、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ、ポインタ９０ａ,９０ｂ,９２ａ，９２ｂがタッチパネル１８に表示されない場合における、発明者の操作によって変化した、力覚センサ２２が検出する力ＦｙとモーメントＭｘの変化、および力ＦｙとモーメントＭｘとの差の変化を示している。
【０１１２】
図１２（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、バー７０ａ,７０ｂ,７２ａ,７２ｂ、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ、ポインタ９０ａ,９０ｂ,９２ａ，９２ｂがタッチパネル１８に表示される場合、力Ｆｘ,Ｆｙ、モーメントＭｘ,Ｍｙの増減幅が小さいことから、作業者が、力覚センサ２２が検出する力Ｆｘ,Ｆｙ、モーメントＭｘ,Ｍｙが略ゼロになるように、タッチパネル１８の複数の操作ボタン６０ａ〜６６ｂを適切に操作していることがわかる。
【０１１３】
これに対して、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）に示すように、バー７０ａ,７０ｂ,７２ａ,７２ｂ、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ、ポインタ９０ａ,９０ｂ,９２ａ，９２ｂがタッチパネル１８に表示されない場合、力Ｆｘ,Ｆｙ、モーメントＭｘ,Ｍｙの増減幅が大きいことから、作業者が、力覚センサ２２が検出する力Ｆｘ,Ｆｙ、モーメントＭｘ,Ｍｙが略ゼロになるように、タッチパネル１８の複数の操作ボタン６０ａ〜６６ｂを、試行錯誤しながら、時間をかけて操作していることがわかる。
【０１１４】
以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されない。
【０１１５】
例えば、上述の実施の形態の場合、図８に示すように、力覚センサ２２の検出結果に基づいて、ハンドツール１２の状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂ上に表示されるのは、Ｆｘ＝０、Ｆｙ＝０、Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌ、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌを示すマーク８４、８６であるが、これに加えてＭｘ＝０、Ｍｙ＝０を示すマークを表示してもよい。
【０１１６】
これに関連して言えば、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ上には、Ｆｘ＝０、Ｆｙ＝０を示すマーク、Ｍｘ＝０、Ｍｙ＝０を示すマーク、Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌ、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌを示すマークの中から少なくとも１種類表示されればよい。
【０１１７】
図１１に示すように、Ｆｘ＝０、Ｆｙ＝０を示すマーク、Ｍｘ＝０、Ｍｙ＝０を示すマーク、Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌ、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌを示すマークのいずれか１種類が状態遷移図ウインドウ８０ａ、８０ｂ上に表示されれば、直線Ｆｘ＝０と直線Ｆｙ＝０、直線Ｍｘ＝０と直線Ｍｙ＝０、直線Ｆｘ＝Ｍｙ／ＬとＦｙ＝Ｍｘ／Ｌのいずれか１つを作業者は推定でき、その推定した直線から状態遷移図ウインドウ８０ａ上のＦｘ＝０、Ｍｙ＝０となる位置と、状態遷移図ウインドウ８０ｂ上のＦｙ＝０、Ｍｘ＝０となる位置を推定することができる。しかしながら、好ましくは、状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ上には、Ｆｘ＝０、Ｆｙ＝０を示すマーク、Ｍｘ＝０、Ｍｙ＝０を示すマーク、Ｆｘ＝Ｍｙ／Ｌ、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌを示すマークの中から少なくとも２種類を表示するのがよい。それにより、少なくとも２種類のマークから少なくとも２つの直線が推定でき、推定した少なくとも２つの直線の交点に基づいて力とモーメントがゼロとなる状態遷移図ウインドウ８０ａ，８０ｂ上の位置を推定することできるからである。
【０１１８】
また、上述の実施の形態の場合、力覚センサ２２は、ロボット１０側（フランジ１０ｇとハンドツール１２の間）に取付けられている。これに代って、力覚センサ２２をワークＰ２側に取付けてもよい。ワークＰ２に取付け済みの部品Ｐ１を把持した状態のハンドツール１２に作用する力とモーメントは、ワークＰ２またはワークＰ２を固定する治具に取付けた力覚センサ２２によって間接的に検出可能である。
【０１１９】
さらに、上述の実施形態の場合、ワークＰ２に取付け済みの部品Ｐ１を把持した状態のハンドツール１２を平行移動または回転させるための操作ボタン６０ａ〜６６ｂは、図５に示すように、タッチパネル１８上のボタンで構成されているが、タッチパネル１８の周縁のティーチングペンダント１６の部分に設けられてもよい。この場合、タッチパネル１８を、単に画像を表示するだけのパネルに変更することができる。
【０１２０】
さらに、例えば、上述した、ワークＰ２に組付け済みの部品Ｐ１をハンドツール１２が把持したときに、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとが略ゼロになる該ハンドツール１２の位置と姿勢とを特定する作業は、作業者の手を介さず、自動でも実行可能である。すなわち、ワークＰ２に組み込まれた状態の部品Ｐ１を把持しているハンドツール１２の位置と姿勢とを自動的に調整することにより、力覚センサ２２が検出する力Ｆｘ,ＦｙとモーメントＭｘ,Ｍｙとが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢とを自動的に特定する位置／姿勢特定部を、ロボット１０の制御装置１４に設けてもよい。
【０１２１】
位置／姿勢特定部は、例えば、力覚センサ２２の検出値を一定の周期で取得し、取得した力覚センサ２２の検出値に基づいて該検出値がゼロに近づくようなハンドツール１２の平行移動量ΔＸ,ΔＹと回転量ΔＡ,ΔＢとを算出し、算出した平行移動量ΔＸ,ΔＹと回転量ΔＡ,ΔＢとに基づいてハンドツール１２を平行移動且つ回転させる。また、位置／姿勢特定部は、力覚センサ２２が検出する力Ｆｘ,Ｆｙ、モーメントＭｘ,Ｍｙが略ゼロ（０に近い所定値）になると、位置と姿勢の特定を終了する。
【０１２２】
ただし、この場合、図５に示すように、ティーチングペンダント１６のタッチパネル１８（またはパネル）に、力十字線５２、モーメント十字線５４，バー７０ａ，７０ｂ，７２ａ，７２ｂ、ハンドツール１２の状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂ、ポインタ９０ａ,９０ｂ,９２ａ,９２ｂを表示するのが好ましい。それにより、作業者が、位置／姿勢特定部が実行している、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢の特定の進捗状況がわかる。
【０１２３】
これに関連して、位置／姿勢特定部が実行している、ハンドツール１２に作用する力とモーメントが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢の特定を停止させる停止ボタンをティーチングペンダント１６に設けてもよい。これにより、位置／姿勢特定部が誤った方向にハンドツールを平行移動させたり、または回転させている場合、位置／姿勢特定部を停止させることができる。
【０１２４】
例えば、位置／姿勢特定部が、ハンドツール１２に作用する力とモーメントとが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢の特定中、タッチパネル１８のハンドツール１２の状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂに力Ｆｘ＝０、Ｆｙ＝０を示すマーク８４やＦｘ＝Ｍｙ／Ｌ、Ｆｙ＝Ｍｘ／Ｌを示すマーク８６が現れない場合、作業者は、位置／姿勢特定部によるハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向が適切ではない（誤っている）と判断し、その特定を停止させることできる。
【０１２５】
これに関連して、位置／姿勢特定部のハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を変更させるための手段をティーチングペンダント１６（タッチパネル１８）に設けてもよい。
【０１２６】
例えば、図１４のように、ティーチングペンダント制御部１４ｃにより、タッチパネル１８の状態遷移図ウインドウ８０ａ,８０ｂそれぞれの四隅に、作業者が押すことによって位置／姿勢特定部のハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を指示することができる調整方向指示ボタン８８ａ１〜８８ｂ４が表示される。
【０１２７】
調整方向指示ボタン８８ａ１が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＸを減少させる方向と回転量ΔＢを増加させる方向とに限定する。
【０１２８】
調整方向指示ボタン８８ａ２が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＸを増加させる方向と回転量ΔＢを増加させる方向とに限定する。
【０１２９】
調整方向指示ボタン８８ａ３が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＸを減少させる方向と回転量ΔＢを減少させる方向とに限定する。
【０１３０】
調整方向指示ボタン８８ａ４が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＸを増加させる方向と回転量ΔＢを減少させる方向とに限定する。
【０１３１】
調整方向指示ボタン８８ｂ１が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＹを減少させる方向と回転量ΔＡを増加させる方向とに限定する。
【０１３２】
調整方向指示ボタン８８ｂ２が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＹを増加させる方向と回転量ΔＡを増加させる方向とに限定する。
【０１３３】
調整方向指示ボタン８８ｂ３が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＹを減少させる方向と回転量ΔＡを減少させる方向とに限定する。
【０１３４】
調整方向指示ボタン８８ｂ４が作業者によって押されると、位置／姿勢特定部は、ハンドツール１２の位置と姿勢の調整方向を、移動量ΔＹを増加させる方向と回転量ΔＡを減少させる方向とに限定する。
【０１３５】
これらの調整方向指示ボタン８８ａ１〜８８ｂ４により、位置／姿勢特定部が実行している、ハンドツール１２に作用する力とモーメントが略ゼロのハンドツール１２の位置と姿勢の特定にかかる時間が短縮可能になる。
【０１３６】
さらにまた、上述の実施の形態の場合、タッチパネル１８の画面５０に表示される力やモーメントは、力覚センサ２２のセンサ座標系ΣＳのＸ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｘ軸まわりのモーメントＭｘ、Ｙ軸まわりのモーメントＭｙであるが、これに加えてＺ軸方向の力と、Ｚ軸まわりのモーメントを表示してもよい。この場合、例えば、センターマーク５６の近くに、力覚センサ２２が検出したＺ軸方向の力の大きさに対応して径が変化するサークルが表示される。また、サークルをアナログ時計とみたてて、針の位置でモーメントの大きさを示す。例えば１２時の位置ゼロを示し、時計まわり方向が正方向のモーメントを示し、反時計まわり方向が逆方向のモーメントを示す。
【０１３７】
加えて、上述の実施形態の場合、タッチパネル１８に表示される操作ボタンは、力覚センサ２２のセンサ座標系ΣＳのＸ軸方向にハンドツール１２を平行移動させる「Ｘ＋」操作ボタン６０ａと「Ｘ−」操作ボタン６０ｂ、Ｙ軸方向に平行移動させる「Ｙ＋」操作ボタン６２ａと「Ｙ−」操作ボタン６２ｂ、Ｘ軸中心にハンドツール１２を回転させる「Ａ＋」操作ボタン６４ａと「Ａ−」操作ボタン６４ｂ、Ｙ軸中心にハンドツール１２を回転させる「Ｂ＋」操作ボタン６６ａと「Ｂ−」操作ボタン６６ｂであるが、本発明はこれに限らない。これらの操作ボタン６０ａ〜６６ｂに加えて、Ｚ軸方向にハンドツール１２を平行移動させる「Ｚ＋」操作ボタン（Ｚ軸プラス方向）と「Ｚ−」操作ボタン（Ｚ軸マイナス方向）、Ｚ軸まわりにハンドツール１２を回転させる「Ｃ＋」操作ボタン（逆方向）と「Ｃ−」操作ボタン（正方向）を、タッチパネル１８上に表示してもよい。
【０１３８】
最後に、本発明の構成や特徴が、種々に変形でき修正できるのは当業者にとって明らかである。特に、画面にグラフィック化されて表示される、ハンドツールに作用する力やモーメントなどの各種の情報は、そのデザインが容易に変更可能なことは明らかである。例えば、図５に示す力十字線５２やモーメント十字線５４は、点（ドット）にデザイン変更可能である。しかしながら、そのような変形や修正は、添付した請求の範囲から逸脱しない限りにおいて、本発明に含まれていると理解すべきである。
【符号の説明】
【０１３９】
６０ａ 平行移動操作手段（「Ｘ＋」操作ボタン）、 ６０ｂ 平行移動操作手段（「Ｘ−」操作ボタン）、 ６２ａ 平行移動操作手段（「Ｙ＋」操作ボタン）、 ６２ｂ 平行移動操作手段（「Ｙ−」操作ボタン）、 ６４ａ 回転操作手段（「Ａ＋」操作ボタン）、 ６４ｂ 回転操作手段（「Ａ−」操作ボタン）、 ６６ａ 回転操作手段（「Ｂ＋」操作ボタン）、 ６６ｂ 回転操作手段（「Ｂ−」操作ボタン）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドツールを備えたロボットに対し、ハンドツールによって部品を把持してワークに組付ける動作またはワークに組付け済みの部品を該ハンドツールによって把持して取り外す動作を教示するときに、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを特定可能なロボットの教示装置であって、
部品の組付けまたは取外し方向と直交する第１方向、または組付け／取外し方向および第１方向と直交する第２方向にハンドツールを平行移動させて該ハンドツールの位置を調整するときに作業者が操作する平行移動操作手段と、
ハンドツールを第１方向に延びる第１回転中心線または第２方向に延びる第２回転中心線を中心として回転させて該ハンドツールの姿勢を調整するときに作業者が操作する回転操作手段と、
ハンドツールに作用する第１方向の第１力、第２方向の第２力、第１回転中心線まわりの第１モーメント、および第２回転中心線まわりの第２モーメントを検出する力覚センサと、
力覚センサの検出結果と、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを作業者が特定するときにすべき平行移動操作手段および回転操作手段に対する操作の情報を、力覚センサの検出結果とハンドツールの位置と姿勢とに基づいて表示する表示手段とを有するロボットの教示装置。
【請求項２】
表示手段が、
作業者の平行移動操作手段および回転操作手段に対する操作によって変化したハンドツールの位置の変化量と姿勢の変化量とに基づいて、ハンドツールの位置と姿勢の遷移図を表示する請求項１に記載のロボットの教示装置。
【請求項３】
表示手段が、
ハンドツールの位置と姿勢の遷移図として、
第１力または第２モーメントのいずれか一方を横軸にし、他方を縦軸にしてハンドツールの位置と姿勢の遷移を軌跡で示す第１の遷移図と、
第２力または第１モーメントのいずれか一方を横軸にし、他方を縦軸にしてハンドツールの位置と姿勢の遷移を軌跡で示す第２の遷移図とを表示する請求項２に記載のロボットの教示装置。
【請求項４】
表示手段が、
第１の遷移図上において、力覚センサがゼロの第１力を検出したときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置、力覚センサがゼロの第２モーメントを検出したときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置、または力覚センサが検出した第１力と第２モーメントが所定の関係にあるときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置の少なくとも１つにマークを表示し、且つ、
第２の遷移図上において、力覚センサがゼロの第２力を検出したときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置、力覚センサがゼロの第１モーメントを検出したときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置、または力覚センサが検出した第２力と第１モーメントが所定の関係にあるときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置の少なくとも１つにマークを表示する請求項３に記載のロボットの教示装置。
【請求項５】
表示手段が、平行移動操作手段または回転操作手段のいずれか一方に対して作業者が継続操作しているとき、該継続操作によって変化したハンドツールに作用する力の変化量とモーメントの変化量とを表示する請求項１から４のいずれか１項に記載のロボットの教示装置。
【請求項６】
表示手段が、
力覚センサが検出した第１および第２力に対応する画面上の位置に第１十字線を表示し、
力覚センサが検出した第１および第２モーメントに対応する画面上の位置に第２十字線を表示し、
第１十字線の交点の画面横方向位置が第１力に対応し、
第１十字線の交点の画面縦方向位置が第２力に対応し
第２十字線の交点の画面横方向位置が第１モーメントに対応し、且つ、
第２十字線の交点の画面縦方向位置が第２モーメントに対応している請求項１から５のいずれか１項に記載のロボットの教示装置。
【請求項７】
表示手段が、
第１十字線の横線と第２十字線の横線とが重なった画面上の縦方向位置にマークを表示し、且つ、
第１十字線の縦線と第２十字線の縦線とが重なった画面上の横方向位置にマークを表示する請求項６に記載のロボットの教示装置。
【請求項８】
平行移動操作手段は、
第１方向にハンドツールを平行移動させる第１平行移動操作手段と、第２方向にハンドツールを平行移動させる第２平行移動操作手段とから構成され、
回転操作手段は、
第１回転中心線を中心としてハンドツールを回転させる第１回転操作手段と、第２回転中心線を中心としてハンドツールを回転させる第２回転操作手段とから構成され、
表示手段がタッチパネルで構成され、
第１平行移動操作手段、第２平行移動操作手段、第１回転操作手段、および第２回転操作手段が、タッチパネルに表示された操作ボタンで構成されている請求項１から７のいずれか１項に記載のロボットの教示装置。
【請求項９】
第２部品に組み込まれた状態の第１部品を把持しているハンドツールの位置と姿勢を自動的に調整することにより、力覚センサが検出する第１および第２力と第１および第２モーメントとが略ゼロのハンドツールの位置と姿勢を自動的に特定する位置／姿勢特定手段と、
位置／姿勢特定手段によるハンドツールの位置と姿勢の特定を中断させるときに作業者が操作する自動特定停止手段とを有する請求項１から８のいずれか１項に記載のロボットの教示装置。
【請求項１０】
位置／姿勢特定手段のハンドツールの位置と姿勢の調整方向を変更するための調整方向変更手段を有する請求項９に記載のロボットの教示装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のロボットの教示装置を有するロボットの制御装置。
【請求項１】
ハンドツールを備えたロボットに対し、ハンドツールによって部品を把持してワークに組付ける動作またはワークに組付け済みの部品を該ハンドツールによって把持して取り外す動作を教示するときに、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを特定可能なロボットの教示装置であって、
部品の組付けまたは取外し方向と直交する第１方向、または組付け／取外し方向および第１方向と直交する第２方向にハンドツールを平行移動させて該ハンドツールの位置を調整するときに作業者が操作する平行移動操作手段と、
ハンドツールを第１方向に延びる第１回転中心線または第２方向に延びる第２回転中心線を中心として回転させて該ハンドツールの姿勢を調整するときに作業者が操作する回転操作手段と、
ハンドツールに作用する第１方向の第１力、第２方向の第２力、第１回転中心線まわりの第１モーメント、および第２回転中心線まわりの第２モーメントを検出する力覚センサと、
力覚センサの検出結果と、ハンドツールに作用する力とモーメントとが略ゼロの該ハンドツールの位置と姿勢とを作業者が特定するときにすべき平行移動操作手段および回転操作手段に対する操作の情報を、力覚センサの検出結果とハンドツールの位置と姿勢とに基づいて表示する表示手段とを有するロボットの教示装置。
【請求項２】
表示手段が、
作業者の平行移動操作手段および回転操作手段に対する操作によって変化したハンドツールの位置の変化量と姿勢の変化量とに基づいて、ハンドツールの位置と姿勢の遷移図を表示する請求項１に記載のロボットの教示装置。
【請求項３】
表示手段が、
ハンドツールの位置と姿勢の遷移図として、
第１力または第２モーメントのいずれか一方を横軸にし、他方を縦軸にしてハンドツールの位置と姿勢の遷移を軌跡で示す第１の遷移図と、
第２力または第１モーメントのいずれか一方を横軸にし、他方を縦軸にしてハンドツールの位置と姿勢の遷移を軌跡で示す第２の遷移図とを表示する請求項２に記載のロボットの教示装置。
【請求項４】
表示手段が、
第１の遷移図上において、力覚センサがゼロの第１力を検出したときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置、力覚センサがゼロの第２モーメントを検出したときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置、または力覚センサが検出した第１力と第２モーメントが所定の関係にあるときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置の少なくとも１つにマークを表示し、且つ、
第２の遷移図上において、力覚センサがゼロの第２力を検出したときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置、力覚センサがゼロの第１モーメントを検出したときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置、または力覚センサが検出した第２力と第１モーメントが所定の関係にあるときのハンドツールの位置と姿勢に対応する位置の少なくとも１つにマークを表示する請求項３に記載のロボットの教示装置。
【請求項５】
表示手段が、平行移動操作手段または回転操作手段のいずれか一方に対して作業者が継続操作しているとき、該継続操作によって変化したハンドツールに作用する力の変化量とモーメントの変化量とを表示する請求項１から４のいずれか１項に記載のロボットの教示装置。
【請求項６】
表示手段が、
力覚センサが検出した第１および第２力に対応する画面上の位置に第１十字線を表示し、
力覚センサが検出した第１および第２モーメントに対応する画面上の位置に第２十字線を表示し、
第１十字線の交点の画面横方向位置が第１力に対応し、
第１十字線の交点の画面縦方向位置が第２力に対応し
第２十字線の交点の画面横方向位置が第１モーメントに対応し、且つ、
第２十字線の交点の画面縦方向位置が第２モーメントに対応している請求項１から５のいずれか１項に記載のロボットの教示装置。
【請求項７】
表示手段が、
第１十字線の横線と第２十字線の横線とが重なった画面上の縦方向位置にマークを表示し、且つ、
第１十字線の縦線と第２十字線の縦線とが重なった画面上の横方向位置にマークを表示する請求項６に記載のロボットの教示装置。
【請求項８】
平行移動操作手段は、
第１方向にハンドツールを平行移動させる第１平行移動操作手段と、第２方向にハンドツールを平行移動させる第２平行移動操作手段とから構成され、
回転操作手段は、
第１回転中心線を中心としてハンドツールを回転させる第１回転操作手段と、第２回転中心線を中心としてハンドツールを回転させる第２回転操作手段とから構成され、
表示手段がタッチパネルで構成され、
第１平行移動操作手段、第２平行移動操作手段、第１回転操作手段、および第２回転操作手段が、タッチパネルに表示された操作ボタンで構成されている請求項１から７のいずれか１項に記載のロボットの教示装置。
【請求項９】
第２部品に組み込まれた状態の第１部品を把持しているハンドツールの位置と姿勢を自動的に調整することにより、力覚センサが検出する第１および第２力と第１および第２モーメントとが略ゼロのハンドツールの位置と姿勢を自動的に特定する位置／姿勢特定手段と、
位置／姿勢特定手段によるハンドツールの位置と姿勢の特定を中断させるときに作業者が操作する自動特定停止手段とを有する請求項１から８のいずれか１項に記載のロボットの教示装置。
【請求項１０】
位置／姿勢特定手段のハンドツールの位置と姿勢の調整方向を変更するための調整方向変更手段を有する請求項９に記載のロボットの教示装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のロボットの教示装置を有するロボットの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１２５９９０（Ｐ２０１１−１２５９９０Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８９３７５（Ｐ２００９−２８９３７５）
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「次世代ロボット知能化技術開発プロジェクト 作業知能（生産分野）の開発 機種切り替えが迅速かつ長時間連続操業可能なロボットセル生産システムの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「次世代ロボット知能化技術開発プロジェクト 作業知能（生産分野）の開発 機種切り替えが迅速かつ長時間連続操業可能なロボットセル生産システムの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
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