ロボットハンドの位置補正方法、ロボットハンド、ロボット
【課題】良好にティーチングを実施することが可能なロボットハンドの位置補正方法、ロボットハンド、ロボットを提供する。
【解決手段】複数の関節とＣＣＤカメラ３１３を有するロボットハンド３００とを備えるロボットに対してワーク２００に設定された目標位置を教示する際にロボットハンド３００の位置を補正する方法であって、目標位置に挿入したブッシュ２１０に設けられた目標マークをＣＣＤカメラ３１３により撮像して、当該撮像した目標マークとＣＣＤカメラ３１３の撮像範囲の基準位置とから、ロボットハンド３００と目標位置との相対的な位置ズレを認識する認識ステップと、認識した位置ズレが小さくなるようにロボットの関節の駆動を制御してロボットハンド３００の位置を補正する第１の位置補正ステップと、を備える。
【解決手段】複数の関節とＣＣＤカメラ３１３を有するロボットハンド３００とを備えるロボットに対してワーク２００に設定された目標位置を教示する際にロボットハンド３００の位置を補正する方法であって、目標位置に挿入したブッシュ２１０に設けられた目標マークをＣＣＤカメラ３１３により撮像して、当該撮像した目標マークとＣＣＤカメラ３１３の撮像範囲の基準位置とから、ロボットハンド３００と目標位置との相対的な位置ズレを認識する認識ステップと、認識した位置ズレが小さくなるようにロボットの関節の駆動を制御してロボットハンド３００の位置を補正する第１の位置補正ステップと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットハンドの位置補正方法、ロボットハンド、ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットハンドの目標位置をロボットに教示するためのティーチングでは、ロボットが作業を行う現場で、人間がロボットの位置姿勢を確認しながらその目標位置をひとつずつ教示することが行われていた。
【０００３】
また、ロボットの目標位置を教示する際には、ロボットの作業現場をモデル化した３次元モデルなどを使用することで、大まかな目標位置を予め教示することも行われている。
【０００４】
特許文献１乃至６には、ロボットへの目標位置のティーチングにおいて、その目標位置とのズレ量を補正するための技術が開示されている。例えば、特許文献１には、ロボットの動作方向に対して、ロボットハンドの先端に３つのセンサーを有した補正ツールを設け、動作方向に直角に配置された直方体の各面との位置関係からＸ、Ｙ、Ｚ軸の各ズレ量を演算することで、軸ズレを自動的に補正することが可能なロボットの軸ズレ補正方式が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−０４１１８８号公報
【特許文献２】特開平６−１２６６７１号公報
【特許文献３】特開平７−０７５９８６号公報
【特許文献４】特開平８−０２９３５９号公報
【特許文献５】特開２００５−３３４９９８号公報
【特許文献６】特許３９０４６０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、把持対象物の組み付け状況などによりロボットハンドの目標位置は変動するため、従来の手法では、良好にティーチングを実施することができないことがある。例えば、作業現場に設置された把持対象物の組み付け精度が悪い場合には、目標位置へとロボットの位置を合わせるのに余計な時間が必要となる。このような位置合わせは把持対象物ごとに必要となるため、ロボットへの教示に多大な時間を要するという問題があった。
【０００７】
また、例えば特許文献１に開示される技術では、以下に説明する様々な課題がある。まず、特許文献１に開示される技術では、ロボットと目標位置との相対位置を検出するために３個のセンサーを必要とする点、さらに、相対位置の検出後に位置を補正するためのシステムが、インターフェース、制御装置、メモリ機能などから構成されている点から、その演算部の構成が複雑なものとなり、高コストなものである。また、このような構成ではその制御ロジックが複雑なものとなるため、演算部の不具合が発生した際などには、その問題点を特定しにくい。さらに、相対的な位置ズレを検出することができても、教示する目標位置が複数存在する場合には、設備の据付精度によって目標位置ごとに補正を行う手間が生じるため、ティーチングにおいて使いにくいものである。さらにまた、ティーチングにおける補正検出時には、近距離から目視で確認する必要があり、安全性の観点に基づいて作業現場を囲う柵の外で人間が行う、広範囲からのティーチングの使用には適さないなどの問題がある。
【０００８】
従って、本発明は、広範囲から狭範囲にかけてのティーチングを安価かつ容易に実施し、また、高精度なティーチングを安価かつ容易に実施して、良好にティーチングを実施することが可能なロボットハンドの位置補正方法、ロボットハンド、ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る第１の態様のロボットハンドの位置補正方法は、複数の関節と、撮像部を有するロボットハンドと、を備えるロボットに対してワークに設定された目標位置を教示する際に、前記ロボットハンドの位置を補正する方法であって、前記目標位置を基準として設けられた目標マークを前記撮像部により撮像して、当該撮像した目標マークと前記撮像部の撮像範囲の基準位置とから、前記ロボットハンドと前記目標位置との相対的な位置ズレを認識する認識ステップと、前記認識した位置ズレが小さくなるように前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ロボットハンドの位置を補正する第１の位置補正ステップと、を備えるものである。
【００１０】
これにより、ロボットハンドの撮像部で撮像した目標マークによって目標位置との相対的な位置ズレを認識し、その位置ズレが小さくなるようにロボットの関節の駆動を制御することで、ロボットに対して広範囲から狭範囲にかけての目標位置を教示する場合においても、ロボットハンドの位置補正を安価かつ容易に実施して教示を行うことができる。
【００１１】
本発明に係る第２の態様のロボットハンドの位置補正方法は、前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられ、前記ロボットハンドには前記目標マークに対向する側の中央部に、前記ロボットハンドを前記目標位置へと移動させて前記ワークに対向した状態で、前記目標マークの中心と前記撮像部の基準位置とが同一の軸上に位置するように、前記撮像部が備えられており、前記第１の位置補正ステップは、前記目標マークの中心と前記撮像部の基準位置とが重なるように、前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ロボットハンドの位置を補正するものである。これにより、ロボットハンドと目標位置との相対的な位置ズレをより容易に認識することができる。
【００１２】
本発明に係る第３の態様のロボットハンドの位置補正方法は、前記ロボットハンドには前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部が備えられ、前記ブッシュの外周が当接する前記ブッシュ把持部の内周面は、テーパー形状に形成されており、前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ブッシュ把持部に前記ブッシュを把持させるブッシュ把持ステップを更に備えるものである。これにより、ブッシュを容易に把持することができる。
【００１３】
本発明に係る第４の態様のロボットハンドの位置補正方法は、前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられ、前記ロボットハンドには、前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部と、前記ブッシュ把持部を保持すると共に水平面内で移動可能なフロート部と、が備えられており、前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが挿入された場合に、前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置を固定するブッシュ把持ステップを更に備えるものである。これにより、ブッシュを挿入した場合に、ロボットハンドのブッシュ把持部とブッシュとの位置を固定することで、ロボットハンドの中央部とブッシュの目標マークの中心との位置関係をより明確にすることができる。
【００１４】
本発明に係る第５の態様のロボットハンドの位置補正方法は、前記ロボットハンドには、前記水平面内における前記ロボットハンドの基準位置に対する前記ブッシュ把持部のズレ量を検出するズレ量検出部が備えられており、前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが把持されて前記チャック部により前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置が固定された場合に、前記ズレ量検出部により前記水平面おける前記ズレ量を検出するズレ量検出ステップと、前記検出したズレ量が小さくなるように前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ロボットハンドの位置を補正する第２の位置補正ステップと、を備えるものである。これにより、ロボットに対してより詳細な範囲までの目標位置を教示する場合においても、ロボットハンドの位置補正を高精度かつ容易に実施して教示を行うことができる。
【００１５】
本発明に係る第６の態様のロボットハンドの位置補正方法は、前記ズレ量検出部は、前記ロボットハンドに備えられ前記水平面に直交する方向の変位量を検出する変位センサーと、前記フロート部に備えられ当該変位センサーに接触する接触部と、を備え、前記接触部は、前記水平面内における基準位置からの前記フロート部の移動量に応じて、前記変位センサーに接触する接触点の位置が変化するように形成されており、前記ズレ量検出ステップは、前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが把持されて前記チャック部により前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置が固定された場合に、前記変位センサーによる変位量を検出して、当該検出した変位量を前記水平面の方向のズレ量に変換するものである。これにより、１系統の変位センサーを用いて水平面方向のズレ量を検出することで、ロボットに対してより詳細な範囲までの目標位置を教示する場合においても、ロボットハンドの位置補正をより安価な構成で容易に実施して教示を行うことができる。
【００１６】
本発明に係る第７の態様のロボットハンドは、ワークに設定された基準位置を基準として設けられた目標マークを撮像する撮像部を備え、前記撮像部は、前記ワークに対向させた場合に、前記目標マークの中心と当該撮像部の基準位置とが同一の軸上に位置するように配置されるものである。
【００１７】
これにより、ロボットハンドの撮像部で撮像した目標マークによって目標位置との相対的な位置ズレを認識し、その位置ズレが小さくなるようにロボットを制御することができるため、ロボットに対して広範囲から狭範囲にかけての目標位置を教示する場合においても、ロボットハンドの位置補正を安価かつ容易に実施して教示を行うことができる。
【００１８】
本発明に係る第８の態様のロボットハンドは、前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられており、前記ロボットハンドは、前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部を更に備え、前記ブッシュの外周が当接する前記ブッシュ把持部の内周面は、テーパー形状に形成されている、ものである。これにより、ロボットハンドと目標位置との相対的な位置ズレをより容易に認識して、ブッシュを容易に把持することができる。
【００１９】
本発明に係る第９の態様のロボットハンドは、前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられており、前記ロボットハンドは、前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部と、前記ブッシュ把持部を保持すると共に水平面内で移動可能なフロート部と、前記ブッシュ把持部に前記ブッシュを挿入した場合に、当該ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置を固定するチャック部と、を更に備えるものである。これにより、ブッシュを挿入した場合に、ロボットハンドのブッシュ把持部とブッシュとの位置を固定することで、ロボットハンドの中央部とブッシュの目標マークの中心との位置関係をより明確にすることができる。
【００２０】
本発明に係る第１０の態様のロボットハンドは、前記ロボットハンドは、前記水平面内における前記ロボットハンドの基準位置に対する前記ブッシュ把持部のズレ量を検出するズレ量検出部を更に備えるものである。これにより、ロボットに対してより詳細な範囲までの目標位置を教示する場合においても、ロボットハンドの位置補正を高精度かつ容易に実施して教示を行うことができる。
【００２１】
本発明に係る第１１の態様のロボットハンドは、前記ズレ量検出部は、前記水平面に直交する方向の変位量を検出する変位センサーと、前記フロート部に備えられ当該変位センサーに接触する接触部と、を備え、前記接触部は、前記水平面内における基準位置からの前記フロート部の移動量に応じて、前記変位センサーに接触する接触点の位置が変化するように形成されており、前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが把持されて前記チャック部により前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置が固定された場合に、前記変位センサーによる変位量を検出して、当該検出した変位量を前記水平面の方向のズレ量に変換するものである。これにより、１系統の変位センサーを用いて水平面方向のズレ量を検出することで、ロボットに対してより詳細な範囲までの目標位置を教示する場合においても、ロボットハンドの位置補正をより安価な構成で容易に実施して教示を行うことができる。
【００２２】
本発明に係る第１２の態様のロボットは、上述したいずれかのロボットハンドと、複数の関節と、前記関節の駆動を制御する制御盤と、を備えるものである。これにより、ロボットハンドの撮像部で撮像した目標マークによって目標位置との相対的な位置ズレを認識し、その位置ズレが小さくなるようにロボットの関節の駆動を制御することで、ロボットに対して目標位置を教示する場合に、ロボットハンドの位置補正を安価かつ容易に実施することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、広範囲から狭範囲にかけてのティーチングを安価かつ容易に実施し、また、高精度なティーチングを安価かつ容易に実施して、良好にティーチングを実施することが可能なロボットハンドの位置補正方法、ロボットハンド、ロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態１に係るロボットを概略的に示す全体構成図である。
【図２】実施の形態１に係るロボットハンドの構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るブッシュ把持部の構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係るブッシュの構成を示す模式図である。
【図５】実施の形態１に係るロボットハンドの構成を示す正面図である。
【図６】実施の形態１に係るロボットハンドの構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態１に係るロボットハンドの構成を示す断面図である。
【図８】実施の形態１に係るズレ量検出部の動作を説明するための模式図である。
【図９】実施の形態１に係るロボットの位置補正動作処理のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態１に係るロボットの全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態１に係るロボット１００の全体構成を概略的に示す斜視図である。
【００２６】
図１に示すように、ロボット１００は、複数の関節と、これら関節を介して接続されるリンクと、先端に備えられたロボットハンド３００と、制御盤（不図示）とを備えている。ロボット１００の操作者が制御盤を操作することで、ロボット１００の各関節に備えられたアクチュエータが駆動され、各関節が回転される。すなわち、操作者は、制御盤を操作することで、ロボットハンド３００の位置及び姿勢を制御する。
【００２７】
ロボット１００に対して、グローバル座標系が定義される。例えば図１に示すように、ロボット１００の基部を原点としてＸ、Ｙ、Ｚ軸方向にグローバル座標系を定義し、ロボット１００の基本姿勢を定める。また、ロボットハンド３００に対しても、ローカル座標系（不図示）が定義されている。これらの基本姿勢及び座標系に基づいて、ロボット１００の各関節の制御や、ロボットハンド３００の目標位置の教示などが行われる。
【００２８】
操作者は、ロボット１００に対して、ロボットハンド３００の作業時の目標位置を教示する。目標位置は、ロボット１００が作業を行う対象であるワーク２００に対して設定されている。ワーク２００はロボット１００の作業現場に設置されている。後述するように、本実施の形態１に係るロボット１００では、ロボット１００に目標位置を教示する際に、操作者によりロボット１００の関節の駆動を制御することで、ロボットハンド３００の位置の補正を行う。
【００２９】
次に、図２乃至図８を参照して、ロボットハンド３００の詳細な構成について説明する。図２は、ロボットハンド３００を下方向から見た場合の構成図である。ロボットハンド３００は、ブッシュ把持部３１０と、フロート部３２０と、を備えている。ロボットハンド３００は、取り付け具１０１を介して、ロボット１００の先端部に取り付けられている。ブッシュ把持部３１０は、ワーク２００に備えられているブッシュ２１０を把持する。フロート部３２０は、ブッシュ把持部３１０を保持し、また、水平面内で移動可能に構成されている。
【００３０】
図３は、ブッシュ把持部３１０の構成を示す断面図である。ブッシュ把持部３１０は、チャック部３１２と、撮像部としてのＣＣＤカメラ３１３と、を備えている。ＣＣＤカメラ３１３は、レンズ３１４の位置がロボットハンド３００の中央部になるように配置される。レンズ３１４の向きは、ロボットハンド３００の正面方向に調整されている。すなわち、ＣＣＤカメラ３１３は、ロボットハンド３００がブッシュ２１０に対向した状態で、ブッシュ２１０を撮像するように配置されている。ＣＣＤカメラ３１３により撮像された画像は、モニター（不図示）に表示される。このようにＣＣＤカメラ３１３を配置することで、モニターを確認することで、ワーク２００に備えられたブッシュ２１０とロボットハンド３００との相対的な位置関係を容易に把握することができる。
【００３１】
また、図３に示すように、ブッシュ把持部３１０の内周面３１１の形状は、テーパー形状に形成されている。ブッシュ把持部３１０にブッシュ２１０を挿入する際には、ブッシュ把持部３１０の内周面３１１がブッシュ２１０の外周に当接する。従って、このようにブッシュ把持部３１０の内周面３１１の形状を構成することで、ブッシュ２１０を容易に挿入することができる。
【００３２】
ブッシュ２１０の側面には、ロボットハンド３００に対向する側に、目標マークが備えられている。目標マークはワーク２００に設定される目標位置を基準として備えられている。例えば、図４に示すように、ブッシュ２１０の側面には、目標マークとしての十字マークが記載された栓が取り付けられている。ここでは、ワーク２００に設定される目標位置と、十字マークの中心位置とが同一の軸上に位置するように栓が配置される。これにより、操作者は、ＣＣＤカメラ３１３で撮像されたブッシュ２１０の十字マークと、モニターの基準位置（例えば、モニターに設定された十字マーク）との位置関係を確認することで、ロボットハンド３００とブッシュ２１０の中心との間の相対的な位置ズレ量を容易に把握することができる。
【００３３】
図５は、ロボットハンド３００の構成を示す正面図である。図５に示すように、ロボットハンド３００の中央部にＣＣＤカメラ３１３が配置されている。ＣＣＤカメラ３１３は、ロボットハンド３００の前方を撮像することができる。また、チャック部３１２は、チャック爪３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃを備えている。チャック部３１２は、チャック爪３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃを開閉させることで、ブッシュ把持部３１０に挿入されたブッシュ２１０を把持する。具体的には、チャック部３１２は、チャック部３１２に供給される空気の空気圧を制御することで、チャック爪３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃの開閉を制御する。尚、図５では、チャック爪３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃが開いた状態を示しており、ブッシュ把持部３１０にはブッシュ２１０は未だ挿入されていない。
【００３４】
操作者は、ロボット１００の作業現場を囲う柵の外において、ＣＣＤカメラ３１３により撮像された画像をモニターで確認しながら、ロボットハンド３００の位置を補正する。すなわち、操作者は、モニターに映し出されたワーク２００を確認しながら、ロボットハンド３００の位置を広範囲から狭範囲にかけて補正することで、ロボットハンド３００をワーク２００へと近づけてゆく。さらに、操作者は、モニターでブッシュ２１０の十字マークを確認しながら、映し出されたブッシュ２１０の十字マークがモニターの基準位置に重なるように、ロボットハンド３００の位置を補正する。
【００３５】
そして、操作者は、ロボット１００の関節の駆動を制御して、ブッシュ把持部３１０にブッシュ２１０を把持させる。具体的には、ロボットハンド３００のブッシュ把持部３１０をブッシュ２１０に押し当てることで、ブッシュ把持部３１０にブッシュ２１０を挿入させる。そして、チャック部３１２によりブッシュ２１０を把持することで、ブッシュ２１０に対してブッシュ把持部３１０の位置を固定させる。これにより、ロボットハンド３００は、ブッシュ２１０をブッシュ把持部３１０に嵌合して把持する。
【００３６】
図６は、ブッシュ２１０を把持した状態での、ロボットハンド３００の構成を示す断面図である。図６では、予めワーク２００に対してブッシュ２１０が挿入されており、ブッシュ２１０はワーク２００の所定の位置に固定されている。例えば、ブッシュ２１０は、ワーク２００の凹部に挿入されている。そして、チャック部３１２が閉じた状態となることで、ブッシュ把持部３１０によりブッシュ２１０が把持されている。
【００３７】
ここで、図７を参照して、ロボットハンド３００の構成についてより詳細に説明する。図７では、フロート部３２０をドットによるハッチングで示し、ズレ量検出部３３０を斜線によるハッチングで示している。
【００３８】
フロート部３２０は、ブッシュ把持部３１０を保持する。また、フロート部３２０は、ブッシュ把持部３１０を保持した状態で、水平面内で移動可能に構成されている。フロート部３２０は、移動方向が水平となるように、ロボットハンド３００に取り付けられている。フロート部３２０はブッシュ把持部３１０を保持しており、ブッシュ把持部３１０に加わる外力に対して水平方向（図においては上下方向）のみに移動し、垂直方向（図においては左右方向）には移動しない。フロート部３２０は、ボールによりその基部が円滑に可動されると共に、供給される空気の空気圧が制御されることで、その可動が制限される。これにより、ブッシュ２１０をブッシュ把持部３１０に挿入する際には、フロート部３２０を水平面内で移動させることで、ズレ量を吸収しながら挿入することができる。また、ブッシュ把持部３１０にブッシュ２１０を保持した状態で、水平面内で移動可能とすることで、ロボットハンド３００の中央部とワーク２００の目標位置との位置関係をより明確にすることができる。
【００３９】
ズレ量検出部３３０は、フロート部３２０が移動する水平面内における、ロボットハンド３００の基準位置に対するブッシュ把持部３１０のズレ量を検出する。ズレ量検出部３３０は、変位センサー３４０と、接触部３２１を備えている。
【００４０】
変位センサー３４０は、フロート部３２０が移動可能な水平面の方向に対して、その水平面の方向に直交する方向の変位量を検出する。変位センサー３４０は、フロート部３２０の水平面に対して直交する方向であって、ロボットハンド３００の中心と同一の軸上に配置されている。
【００４１】
接触部３２１は、フロート部３２０の側面に形成され、変位センサー３４０と接触する。また、接触部３２１は、水平面内における所定の基準位置（ここでは、ロボットハンド３００の中央部）からのフロート部３２０の移動量に応じて、変位センサー３４０に接触する接触点の位置が変化するように形成されている。ここでは、接触部３２１は、所定の傾斜角度となるように形成されている。図７に示す例では、接触部３２１は、変位センサー３４０に向かって突出し、山型の形状に形成されている。このような接触部３２１及び変位センサー３４０の構成によれば、水平面内におけるズレ量を、水平面に直交する方向の変位量により検出することができる。
【００４２】
図８を参照して、ズレ量検出部３３０によるズレ量検出方法について具体的に説明する。図８は、ズレ量検出部３３０によるズレ量検出方法を説明するための模式図である。ズレ量検出部３３０は、ブッシュ把持部３１０にブッシュ２１０が挿入され、チャック部３１２によりブッシュ２１０に対するブッシュ把持部３１０の位置が固定された場合に、変位センサー３４０による変位量を検出して、その検出した変位量を水平面の方向のズレ量に変換する。
【００４３】
具体的には、図８（a）に示すように、ワーク２００に設定された目標位置に対してロボットハンド３００の中心が同一の軸上に位置する場合には、接触部３２１と変位センサー３４０とが互いに同一の軸上で接触する。すなわち、フロート部３２０が、フロート部３２０の基準位置（ここでは、ロボットハンド３００の中心）に位置する場合には、変位センサー３４０の検出量は、所定の検出範囲の中で、最も小さな値をとる（例えば値として０を検出する）。
【００４４】
一方で、図８（ｂ）に示すように、ワーク２００に設定された目標位置に対してロボットハンド３００の中心が同一の軸上に位置しない場合には、接触部３２１と変位センサー３４０とが互いに同一の軸上で接触しない。すなわち、フロート部３２０が、フロート部３２０の基準位置（ここでは、ロボットハンド３００の中心）から外れて位置する場合には、変位センサー３４０はフロート部３２０に向かって変位し、所定の検出範囲の中で、その変位量に応じた値を検出する。
【００４５】
ズレ量検出部３３０は、変位センサー３４０により検出した変位量を、水平面に対する接触部３２１の傾斜角度に基づいて変換することで、水平面の方向のズレ量を検出する。これにより、１系統の変位センサーを用いて水平面方向のズレ量を検出することで、ロボット１００に対してより詳細な範囲までの目標位置を教示する場合においても、ロボットハンド３００の位置補正をより安価な構成で容易に実施して教示を行うことができる。尚、ズレ量検出部３３０によるズレ量の検出は、変位センサー３４０による検出量を表示カウンターに（不図示）により表示させ、操作者が、検出した変位量に基づいて、水平面の方向のズレ量を計算するものとしてもよい。
【００４６】
続いて、実施の形態１に係るロボットハンド３００の位置補正動作について説明する。図９は、ロボットハンド３００の位置を補正する動作を説明するためのフローチャート図である。
【００４７】
まず、操作者は、ＣＣＤカメラ３１３によりブッシュ２１０を撮像し、撮像したブッシュ２１０の目標マークとモニターの基準位置との関係から、ロボットハンド３００とブッシュ２１０との相対的な位置ズレを認識する（ステップＳ１０１）。そして、認識した位置ズレが小さくなるようにロボット１００の関節の駆動を制御して、ロボットハンド３００の位置を広範囲から狭範囲にかけて補正する（ステップＳ１０２）。
【００４８】
次いで、ロボットハンド３００をワーク２００の近傍に位置させた後に、ブッシュ把持部３１０をブッシュ２１０に押し当てて挿入し、さらに、チャック部３１２によりブッシュ２１０に対するブッシュ把持部３１０の位置を固定する（ステップＳ１０３）。
【００４９】
次いで、ズレ量検出部３３０により、ロボットハンド３００の基準位置に対する、水平面内におけるフロート部３２０のズレ量を検出する（ステップＳ１０４）。そして、検出したズレ量が小さくなるようにロボット１００の関節の駆動を制御して、ロボットハンド３００の位置を詳細な範囲で補正する（ステップＳ１０５）。
【００５０】
以上説明したように、本発明によれば、ロボットハンド３００の中央部に搭載したＣＣＤカメラ３１３によりブッシュ２１０の目標マークを撮像し、撮像した目標マークによってワーク２００の目標位置との相対的な位置ズレを認識する。そして、その位置ズレが小さくなるようにロボットの関節の駆動を制御することで、ロボット１００に対して広範囲から狭範囲にかけて目標位置を教示する場合においても、ロボットハンド３００の位置補正を安価かつ容易に実施して教示を行うことができる。
【００５１】
さらに、本発明によれば、ブッシュ２１０をブッシュ把持部３１０に挿入する際には、フロート部３２０を水平面内で移動させ、ブッシュ２１０した場合には、チャック部３１２によりブッシュ把持部３１０に対するブッシュ２１０の位置を固定する。そして、ブッシュ２１０に対してブッシュ把持部３１０が固定された状態で、１系統の変位センサーを用いて水平面方向のズレ量を検出することで、ロボット１００に対してより詳細な範囲までの目標位置を教示する場合においても、ロボットハンド３００の位置補正をより安価な構成で容易に実施して教示を行うことができる。
【００５２】
その他の実施の形態
上述した実施の形態１では、ＣＣＤカメラ３１３がロボットハンド３００の中央部に備えられるものとして説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、ＣＣＤカメラ３１３をロボットハンド３００の側面に備えるようにしてもよい。尚、この場合には、ＣＣＤカメラ３１３により撮像された画像について、その画像中の基準位置に所定のオフセットを設定することで、ＣＣＤカメラ３１３の正面にブッシュ２１０の目標マークを捕らえることができない場合であっても、ブッシュ２１０とロボットハンド３００との位置関係を精度良く把握することができる。尚、所定のオフセットは、ロボットハンド３００がブッシュ２１０に対向した状態で、ＣＣＤカメラ３１３のレンズ３１４の向きを考慮して設定することができる。
【００５３】
また、上述した実施の形態１では、ブッシュ２１０の目標マークについて、図４に示したようにブッシュ２１０に備えた栓の中央に配置した一つの十字マークを目標マークとして説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、ブッシュ２１０の栓の四隅にそれぞれ十字マークを配置してもよい。すなわち、目標マークは、ＣＣＤカメラ３１３により撮像が可能であり、ズレ量が識別可能なものであればよい。
【００５４】
さらに、上述した実施の形態１では、変位センサー３４０は、フロート部３２０が移動可能な水平面に対して直交する方向であって、ロボットハンド３００の中心と同一の軸上に配置されているものとして説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、接触部３１３に対するオフセットと位相を考慮することで、他の位置に配置するものとしてもよい。
【００５５】
尚、本発明は上述した各実施の形態に限定されず、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、撮像部としてＣＣＤカメラを例に説明したが本発明はこれに限定されない。すなわち、ＣＭＯＳセンサーやラインセンサカメラであってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１００ ロボット、
１０１ 取り付け具、
２００ ワーク、
２１０ ブッシュ、
３００ ロボットハンド、
３１０ ブッシュ把持部、
３１１ 内周面、
３１２ チャック部、
３１２ａ、３１２ｂ、３１３ｃ チャック爪、
３１３ ＣＣＤカメラ、
３１４ レンズ、
３２０ フロート部、
３２１ 接触部、
３４０ 変位センサー
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットハンドの位置補正方法、ロボットハンド、ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットハンドの目標位置をロボットに教示するためのティーチングでは、ロボットが作業を行う現場で、人間がロボットの位置姿勢を確認しながらその目標位置をひとつずつ教示することが行われていた。
【０００３】
また、ロボットの目標位置を教示する際には、ロボットの作業現場をモデル化した３次元モデルなどを使用することで、大まかな目標位置を予め教示することも行われている。
【０００４】
特許文献１乃至６には、ロボットへの目標位置のティーチングにおいて、その目標位置とのズレ量を補正するための技術が開示されている。例えば、特許文献１には、ロボットの動作方向に対して、ロボットハンドの先端に３つのセンサーを有した補正ツールを設け、動作方向に直角に配置された直方体の各面との位置関係からＸ、Ｙ、Ｚ軸の各ズレ量を演算することで、軸ズレを自動的に補正することが可能なロボットの軸ズレ補正方式が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−０４１１８８号公報
【特許文献２】特開平６−１２６６７１号公報
【特許文献３】特開平７−０７５９８６号公報
【特許文献４】特開平８−０２９３５９号公報
【特許文献５】特開２００５−３３４９９８号公報
【特許文献６】特許３９０４６０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、把持対象物の組み付け状況などによりロボットハンドの目標位置は変動するため、従来の手法では、良好にティーチングを実施することができないことがある。例えば、作業現場に設置された把持対象物の組み付け精度が悪い場合には、目標位置へとロボットの位置を合わせるのに余計な時間が必要となる。このような位置合わせは把持対象物ごとに必要となるため、ロボットへの教示に多大な時間を要するという問題があった。
【０００７】
また、例えば特許文献１に開示される技術では、以下に説明する様々な課題がある。まず、特許文献１に開示される技術では、ロボットと目標位置との相対位置を検出するために３個のセンサーを必要とする点、さらに、相対位置の検出後に位置を補正するためのシステムが、インターフェース、制御装置、メモリ機能などから構成されている点から、その演算部の構成が複雑なものとなり、高コストなものである。また、このような構成ではその制御ロジックが複雑なものとなるため、演算部の不具合が発生した際などには、その問題点を特定しにくい。さらに、相対的な位置ズレを検出することができても、教示する目標位置が複数存在する場合には、設備の据付精度によって目標位置ごとに補正を行う手間が生じるため、ティーチングにおいて使いにくいものである。さらにまた、ティーチングにおける補正検出時には、近距離から目視で確認する必要があり、安全性の観点に基づいて作業現場を囲う柵の外で人間が行う、広範囲からのティーチングの使用には適さないなどの問題がある。
【０００８】
従って、本発明は、広範囲から狭範囲にかけてのティーチングを安価かつ容易に実施し、また、高精度なティーチングを安価かつ容易に実施して、良好にティーチングを実施することが可能なロボットハンドの位置補正方法、ロボットハンド、ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る第１の態様のロボットハンドの位置補正方法は、複数の関節と、撮像部を有するロボットハンドと、を備えるロボットに対してワークに設定された目標位置を教示する際に、前記ロボットハンドの位置を補正する方法であって、前記目標位置を基準として設けられた目標マークを前記撮像部により撮像して、当該撮像した目標マークと前記撮像部の撮像範囲の基準位置とから、前記ロボットハンドと前記目標位置との相対的な位置ズレを認識する認識ステップと、前記認識した位置ズレが小さくなるように前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ロボットハンドの位置を補正する第１の位置補正ステップと、を備えるものである。
【００１０】
これにより、ロボットハンドの撮像部で撮像した目標マークによって目標位置との相対的な位置ズレを認識し、その位置ズレが小さくなるようにロボットの関節の駆動を制御することで、ロボットに対して広範囲から狭範囲にかけての目標位置を教示する場合においても、ロボットハンドの位置補正を安価かつ容易に実施して教示を行うことができる。
【００１１】
本発明に係る第２の態様のロボットハンドの位置補正方法は、前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられ、前記ロボットハンドには前記目標マークに対向する側の中央部に、前記ロボットハンドを前記目標位置へと移動させて前記ワークに対向した状態で、前記目標マークの中心と前記撮像部の基準位置とが同一の軸上に位置するように、前記撮像部が備えられており、前記第１の位置補正ステップは、前記目標マークの中心と前記撮像部の基準位置とが重なるように、前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ロボットハンドの位置を補正するものである。これにより、ロボットハンドと目標位置との相対的な位置ズレをより容易に認識することができる。
【００１２】
本発明に係る第３の態様のロボットハンドの位置補正方法は、前記ロボットハンドには前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部が備えられ、前記ブッシュの外周が当接する前記ブッシュ把持部の内周面は、テーパー形状に形成されており、前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ブッシュ把持部に前記ブッシュを把持させるブッシュ把持ステップを更に備えるものである。これにより、ブッシュを容易に把持することができる。
【００１３】
本発明に係る第４の態様のロボットハンドの位置補正方法は、前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられ、前記ロボットハンドには、前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部と、前記ブッシュ把持部を保持すると共に水平面内で移動可能なフロート部と、が備えられており、前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが挿入された場合に、前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置を固定するブッシュ把持ステップを更に備えるものである。これにより、ブッシュを挿入した場合に、ロボットハンドのブッシュ把持部とブッシュとの位置を固定することで、ロボットハンドの中央部とブッシュの目標マークの中心との位置関係をより明確にすることができる。
【００１４】
本発明に係る第５の態様のロボットハンドの位置補正方法は、前記ロボットハンドには、前記水平面内における前記ロボットハンドの基準位置に対する前記ブッシュ把持部のズレ量を検出するズレ量検出部が備えられており、前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが把持されて前記チャック部により前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置が固定された場合に、前記ズレ量検出部により前記水平面おける前記ズレ量を検出するズレ量検出ステップと、前記検出したズレ量が小さくなるように前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ロボットハンドの位置を補正する第２の位置補正ステップと、を備えるものである。これにより、ロボットに対してより詳細な範囲までの目標位置を教示する場合においても、ロボットハンドの位置補正を高精度かつ容易に実施して教示を行うことができる。
【００１５】
本発明に係る第６の態様のロボットハンドの位置補正方法は、前記ズレ量検出部は、前記ロボットハンドに備えられ前記水平面に直交する方向の変位量を検出する変位センサーと、前記フロート部に備えられ当該変位センサーに接触する接触部と、を備え、前記接触部は、前記水平面内における基準位置からの前記フロート部の移動量に応じて、前記変位センサーに接触する接触点の位置が変化するように形成されており、前記ズレ量検出ステップは、前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが把持されて前記チャック部により前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置が固定された場合に、前記変位センサーによる変位量を検出して、当該検出した変位量を前記水平面の方向のズレ量に変換するものである。これにより、１系統の変位センサーを用いて水平面方向のズレ量を検出することで、ロボットに対してより詳細な範囲までの目標位置を教示する場合においても、ロボットハンドの位置補正をより安価な構成で容易に実施して教示を行うことができる。
【００１６】
本発明に係る第７の態様のロボットハンドは、ワークに設定された基準位置を基準として設けられた目標マークを撮像する撮像部を備え、前記撮像部は、前記ワークに対向させた場合に、前記目標マークの中心と当該撮像部の基準位置とが同一の軸上に位置するように配置されるものである。
【００１７】
これにより、ロボットハンドの撮像部で撮像した目標マークによって目標位置との相対的な位置ズレを認識し、その位置ズレが小さくなるようにロボットを制御することができるため、ロボットに対して広範囲から狭範囲にかけての目標位置を教示する場合においても、ロボットハンドの位置補正を安価かつ容易に実施して教示を行うことができる。
【００１８】
本発明に係る第８の態様のロボットハンドは、前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられており、前記ロボットハンドは、前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部を更に備え、前記ブッシュの外周が当接する前記ブッシュ把持部の内周面は、テーパー形状に形成されている、ものである。これにより、ロボットハンドと目標位置との相対的な位置ズレをより容易に認識して、ブッシュを容易に把持することができる。
【００１９】
本発明に係る第９の態様のロボットハンドは、前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられており、前記ロボットハンドは、前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部と、前記ブッシュ把持部を保持すると共に水平面内で移動可能なフロート部と、前記ブッシュ把持部に前記ブッシュを挿入した場合に、当該ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置を固定するチャック部と、を更に備えるものである。これにより、ブッシュを挿入した場合に、ロボットハンドのブッシュ把持部とブッシュとの位置を固定することで、ロボットハンドの中央部とブッシュの目標マークの中心との位置関係をより明確にすることができる。
【００２０】
本発明に係る第１０の態様のロボットハンドは、前記ロボットハンドは、前記水平面内における前記ロボットハンドの基準位置に対する前記ブッシュ把持部のズレ量を検出するズレ量検出部を更に備えるものである。これにより、ロボットに対してより詳細な範囲までの目標位置を教示する場合においても、ロボットハンドの位置補正を高精度かつ容易に実施して教示を行うことができる。
【００２１】
本発明に係る第１１の態様のロボットハンドは、前記ズレ量検出部は、前記水平面に直交する方向の変位量を検出する変位センサーと、前記フロート部に備えられ当該変位センサーに接触する接触部と、を備え、前記接触部は、前記水平面内における基準位置からの前記フロート部の移動量に応じて、前記変位センサーに接触する接触点の位置が変化するように形成されており、前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが把持されて前記チャック部により前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置が固定された場合に、前記変位センサーによる変位量を検出して、当該検出した変位量を前記水平面の方向のズレ量に変換するものである。これにより、１系統の変位センサーを用いて水平面方向のズレ量を検出することで、ロボットに対してより詳細な範囲までの目標位置を教示する場合においても、ロボットハンドの位置補正をより安価な構成で容易に実施して教示を行うことができる。
【００２２】
本発明に係る第１２の態様のロボットは、上述したいずれかのロボットハンドと、複数の関節と、前記関節の駆動を制御する制御盤と、を備えるものである。これにより、ロボットハンドの撮像部で撮像した目標マークによって目標位置との相対的な位置ズレを認識し、その位置ズレが小さくなるようにロボットの関節の駆動を制御することで、ロボットに対して目標位置を教示する場合に、ロボットハンドの位置補正を安価かつ容易に実施することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、広範囲から狭範囲にかけてのティーチングを安価かつ容易に実施し、また、高精度なティーチングを安価かつ容易に実施して、良好にティーチングを実施することが可能なロボットハンドの位置補正方法、ロボットハンド、ロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態１に係るロボットを概略的に示す全体構成図である。
【図２】実施の形態１に係るロボットハンドの構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るブッシュ把持部の構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係るブッシュの構成を示す模式図である。
【図５】実施の形態１に係るロボットハンドの構成を示す正面図である。
【図６】実施の形態１に係るロボットハンドの構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態１に係るロボットハンドの構成を示す断面図である。
【図８】実施の形態１に係るズレ量検出部の動作を説明するための模式図である。
【図９】実施の形態１に係るロボットの位置補正動作処理のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態１に係るロボットの全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態１に係るロボット１００の全体構成を概略的に示す斜視図である。
【００２６】
図１に示すように、ロボット１００は、複数の関節と、これら関節を介して接続されるリンクと、先端に備えられたロボットハンド３００と、制御盤（不図示）とを備えている。ロボット１００の操作者が制御盤を操作することで、ロボット１００の各関節に備えられたアクチュエータが駆動され、各関節が回転される。すなわち、操作者は、制御盤を操作することで、ロボットハンド３００の位置及び姿勢を制御する。
【００２７】
ロボット１００に対して、グローバル座標系が定義される。例えば図１に示すように、ロボット１００の基部を原点としてＸ、Ｙ、Ｚ軸方向にグローバル座標系を定義し、ロボット１００の基本姿勢を定める。また、ロボットハンド３００に対しても、ローカル座標系（不図示）が定義されている。これらの基本姿勢及び座標系に基づいて、ロボット１００の各関節の制御や、ロボットハンド３００の目標位置の教示などが行われる。
【００２８】
操作者は、ロボット１００に対して、ロボットハンド３００の作業時の目標位置を教示する。目標位置は、ロボット１００が作業を行う対象であるワーク２００に対して設定されている。ワーク２００はロボット１００の作業現場に設置されている。後述するように、本実施の形態１に係るロボット１００では、ロボット１００に目標位置を教示する際に、操作者によりロボット１００の関節の駆動を制御することで、ロボットハンド３００の位置の補正を行う。
【００２９】
次に、図２乃至図８を参照して、ロボットハンド３００の詳細な構成について説明する。図２は、ロボットハンド３００を下方向から見た場合の構成図である。ロボットハンド３００は、ブッシュ把持部３１０と、フロート部３２０と、を備えている。ロボットハンド３００は、取り付け具１０１を介して、ロボット１００の先端部に取り付けられている。ブッシュ把持部３１０は、ワーク２００に備えられているブッシュ２１０を把持する。フロート部３２０は、ブッシュ把持部３１０を保持し、また、水平面内で移動可能に構成されている。
【００３０】
図３は、ブッシュ把持部３１０の構成を示す断面図である。ブッシュ把持部３１０は、チャック部３１２と、撮像部としてのＣＣＤカメラ３１３と、を備えている。ＣＣＤカメラ３１３は、レンズ３１４の位置がロボットハンド３００の中央部になるように配置される。レンズ３１４の向きは、ロボットハンド３００の正面方向に調整されている。すなわち、ＣＣＤカメラ３１３は、ロボットハンド３００がブッシュ２１０に対向した状態で、ブッシュ２１０を撮像するように配置されている。ＣＣＤカメラ３１３により撮像された画像は、モニター（不図示）に表示される。このようにＣＣＤカメラ３１３を配置することで、モニターを確認することで、ワーク２００に備えられたブッシュ２１０とロボットハンド３００との相対的な位置関係を容易に把握することができる。
【００３１】
また、図３に示すように、ブッシュ把持部３１０の内周面３１１の形状は、テーパー形状に形成されている。ブッシュ把持部３１０にブッシュ２１０を挿入する際には、ブッシュ把持部３１０の内周面３１１がブッシュ２１０の外周に当接する。従って、このようにブッシュ把持部３１０の内周面３１１の形状を構成することで、ブッシュ２１０を容易に挿入することができる。
【００３２】
ブッシュ２１０の側面には、ロボットハンド３００に対向する側に、目標マークが備えられている。目標マークはワーク２００に設定される目標位置を基準として備えられている。例えば、図４に示すように、ブッシュ２１０の側面には、目標マークとしての十字マークが記載された栓が取り付けられている。ここでは、ワーク２００に設定される目標位置と、十字マークの中心位置とが同一の軸上に位置するように栓が配置される。これにより、操作者は、ＣＣＤカメラ３１３で撮像されたブッシュ２１０の十字マークと、モニターの基準位置（例えば、モニターに設定された十字マーク）との位置関係を確認することで、ロボットハンド３００とブッシュ２１０の中心との間の相対的な位置ズレ量を容易に把握することができる。
【００３３】
図５は、ロボットハンド３００の構成を示す正面図である。図５に示すように、ロボットハンド３００の中央部にＣＣＤカメラ３１３が配置されている。ＣＣＤカメラ３１３は、ロボットハンド３００の前方を撮像することができる。また、チャック部３１２は、チャック爪３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃを備えている。チャック部３１２は、チャック爪３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃを開閉させることで、ブッシュ把持部３１０に挿入されたブッシュ２１０を把持する。具体的には、チャック部３１２は、チャック部３１２に供給される空気の空気圧を制御することで、チャック爪３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃの開閉を制御する。尚、図５では、チャック爪３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃが開いた状態を示しており、ブッシュ把持部３１０にはブッシュ２１０は未だ挿入されていない。
【００３４】
操作者は、ロボット１００の作業現場を囲う柵の外において、ＣＣＤカメラ３１３により撮像された画像をモニターで確認しながら、ロボットハンド３００の位置を補正する。すなわち、操作者は、モニターに映し出されたワーク２００を確認しながら、ロボットハンド３００の位置を広範囲から狭範囲にかけて補正することで、ロボットハンド３００をワーク２００へと近づけてゆく。さらに、操作者は、モニターでブッシュ２１０の十字マークを確認しながら、映し出されたブッシュ２１０の十字マークがモニターの基準位置に重なるように、ロボットハンド３００の位置を補正する。
【００３５】
そして、操作者は、ロボット１００の関節の駆動を制御して、ブッシュ把持部３１０にブッシュ２１０を把持させる。具体的には、ロボットハンド３００のブッシュ把持部３１０をブッシュ２１０に押し当てることで、ブッシュ把持部３１０にブッシュ２１０を挿入させる。そして、チャック部３１２によりブッシュ２１０を把持することで、ブッシュ２１０に対してブッシュ把持部３１０の位置を固定させる。これにより、ロボットハンド３００は、ブッシュ２１０をブッシュ把持部３１０に嵌合して把持する。
【００３６】
図６は、ブッシュ２１０を把持した状態での、ロボットハンド３００の構成を示す断面図である。図６では、予めワーク２００に対してブッシュ２１０が挿入されており、ブッシュ２１０はワーク２００の所定の位置に固定されている。例えば、ブッシュ２１０は、ワーク２００の凹部に挿入されている。そして、チャック部３１２が閉じた状態となることで、ブッシュ把持部３１０によりブッシュ２１０が把持されている。
【００３７】
ここで、図７を参照して、ロボットハンド３００の構成についてより詳細に説明する。図７では、フロート部３２０をドットによるハッチングで示し、ズレ量検出部３３０を斜線によるハッチングで示している。
【００３８】
フロート部３２０は、ブッシュ把持部３１０を保持する。また、フロート部３２０は、ブッシュ把持部３１０を保持した状態で、水平面内で移動可能に構成されている。フロート部３２０は、移動方向が水平となるように、ロボットハンド３００に取り付けられている。フロート部３２０はブッシュ把持部３１０を保持しており、ブッシュ把持部３１０に加わる外力に対して水平方向（図においては上下方向）のみに移動し、垂直方向（図においては左右方向）には移動しない。フロート部３２０は、ボールによりその基部が円滑に可動されると共に、供給される空気の空気圧が制御されることで、その可動が制限される。これにより、ブッシュ２１０をブッシュ把持部３１０に挿入する際には、フロート部３２０を水平面内で移動させることで、ズレ量を吸収しながら挿入することができる。また、ブッシュ把持部３１０にブッシュ２１０を保持した状態で、水平面内で移動可能とすることで、ロボットハンド３００の中央部とワーク２００の目標位置との位置関係をより明確にすることができる。
【００３９】
ズレ量検出部３３０は、フロート部３２０が移動する水平面内における、ロボットハンド３００の基準位置に対するブッシュ把持部３１０のズレ量を検出する。ズレ量検出部３３０は、変位センサー３４０と、接触部３２１を備えている。
【００４０】
変位センサー３４０は、フロート部３２０が移動可能な水平面の方向に対して、その水平面の方向に直交する方向の変位量を検出する。変位センサー３４０は、フロート部３２０の水平面に対して直交する方向であって、ロボットハンド３００の中心と同一の軸上に配置されている。
【００４１】
接触部３２１は、フロート部３２０の側面に形成され、変位センサー３４０と接触する。また、接触部３２１は、水平面内における所定の基準位置（ここでは、ロボットハンド３００の中央部）からのフロート部３２０の移動量に応じて、変位センサー３４０に接触する接触点の位置が変化するように形成されている。ここでは、接触部３２１は、所定の傾斜角度となるように形成されている。図７に示す例では、接触部３２１は、変位センサー３４０に向かって突出し、山型の形状に形成されている。このような接触部３２１及び変位センサー３４０の構成によれば、水平面内におけるズレ量を、水平面に直交する方向の変位量により検出することができる。
【００４２】
図８を参照して、ズレ量検出部３３０によるズレ量検出方法について具体的に説明する。図８は、ズレ量検出部３３０によるズレ量検出方法を説明するための模式図である。ズレ量検出部３３０は、ブッシュ把持部３１０にブッシュ２１０が挿入され、チャック部３１２によりブッシュ２１０に対するブッシュ把持部３１０の位置が固定された場合に、変位センサー３４０による変位量を検出して、その検出した変位量を水平面の方向のズレ量に変換する。
【００４３】
具体的には、図８（a）に示すように、ワーク２００に設定された目標位置に対してロボットハンド３００の中心が同一の軸上に位置する場合には、接触部３２１と変位センサー３４０とが互いに同一の軸上で接触する。すなわち、フロート部３２０が、フロート部３２０の基準位置（ここでは、ロボットハンド３００の中心）に位置する場合には、変位センサー３４０の検出量は、所定の検出範囲の中で、最も小さな値をとる（例えば値として０を検出する）。
【００４４】
一方で、図８（ｂ）に示すように、ワーク２００に設定された目標位置に対してロボットハンド３００の中心が同一の軸上に位置しない場合には、接触部３２１と変位センサー３４０とが互いに同一の軸上で接触しない。すなわち、フロート部３２０が、フロート部３２０の基準位置（ここでは、ロボットハンド３００の中心）から外れて位置する場合には、変位センサー３４０はフロート部３２０に向かって変位し、所定の検出範囲の中で、その変位量に応じた値を検出する。
【００４５】
ズレ量検出部３３０は、変位センサー３４０により検出した変位量を、水平面に対する接触部３２１の傾斜角度に基づいて変換することで、水平面の方向のズレ量を検出する。これにより、１系統の変位センサーを用いて水平面方向のズレ量を検出することで、ロボット１００に対してより詳細な範囲までの目標位置を教示する場合においても、ロボットハンド３００の位置補正をより安価な構成で容易に実施して教示を行うことができる。尚、ズレ量検出部３３０によるズレ量の検出は、変位センサー３４０による検出量を表示カウンターに（不図示）により表示させ、操作者が、検出した変位量に基づいて、水平面の方向のズレ量を計算するものとしてもよい。
【００４６】
続いて、実施の形態１に係るロボットハンド３００の位置補正動作について説明する。図９は、ロボットハンド３００の位置を補正する動作を説明するためのフローチャート図である。
【００４７】
まず、操作者は、ＣＣＤカメラ３１３によりブッシュ２１０を撮像し、撮像したブッシュ２１０の目標マークとモニターの基準位置との関係から、ロボットハンド３００とブッシュ２１０との相対的な位置ズレを認識する（ステップＳ１０１）。そして、認識した位置ズレが小さくなるようにロボット１００の関節の駆動を制御して、ロボットハンド３００の位置を広範囲から狭範囲にかけて補正する（ステップＳ１０２）。
【００４８】
次いで、ロボットハンド３００をワーク２００の近傍に位置させた後に、ブッシュ把持部３１０をブッシュ２１０に押し当てて挿入し、さらに、チャック部３１２によりブッシュ２１０に対するブッシュ把持部３１０の位置を固定する（ステップＳ１０３）。
【００４９】
次いで、ズレ量検出部３３０により、ロボットハンド３００の基準位置に対する、水平面内におけるフロート部３２０のズレ量を検出する（ステップＳ１０４）。そして、検出したズレ量が小さくなるようにロボット１００の関節の駆動を制御して、ロボットハンド３００の位置を詳細な範囲で補正する（ステップＳ１０５）。
【００５０】
以上説明したように、本発明によれば、ロボットハンド３００の中央部に搭載したＣＣＤカメラ３１３によりブッシュ２１０の目標マークを撮像し、撮像した目標マークによってワーク２００の目標位置との相対的な位置ズレを認識する。そして、その位置ズレが小さくなるようにロボットの関節の駆動を制御することで、ロボット１００に対して広範囲から狭範囲にかけて目標位置を教示する場合においても、ロボットハンド３００の位置補正を安価かつ容易に実施して教示を行うことができる。
【００５１】
さらに、本発明によれば、ブッシュ２１０をブッシュ把持部３１０に挿入する際には、フロート部３２０を水平面内で移動させ、ブッシュ２１０した場合には、チャック部３１２によりブッシュ把持部３１０に対するブッシュ２１０の位置を固定する。そして、ブッシュ２１０に対してブッシュ把持部３１０が固定された状態で、１系統の変位センサーを用いて水平面方向のズレ量を検出することで、ロボット１００に対してより詳細な範囲までの目標位置を教示する場合においても、ロボットハンド３００の位置補正をより安価な構成で容易に実施して教示を行うことができる。
【００５２】
その他の実施の形態
上述した実施の形態１では、ＣＣＤカメラ３１３がロボットハンド３００の中央部に備えられるものとして説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、ＣＣＤカメラ３１３をロボットハンド３００の側面に備えるようにしてもよい。尚、この場合には、ＣＣＤカメラ３１３により撮像された画像について、その画像中の基準位置に所定のオフセットを設定することで、ＣＣＤカメラ３１３の正面にブッシュ２１０の目標マークを捕らえることができない場合であっても、ブッシュ２１０とロボットハンド３００との位置関係を精度良く把握することができる。尚、所定のオフセットは、ロボットハンド３００がブッシュ２１０に対向した状態で、ＣＣＤカメラ３１３のレンズ３１４の向きを考慮して設定することができる。
【００５３】
また、上述した実施の形態１では、ブッシュ２１０の目標マークについて、図４に示したようにブッシュ２１０に備えた栓の中央に配置した一つの十字マークを目標マークとして説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、ブッシュ２１０の栓の四隅にそれぞれ十字マークを配置してもよい。すなわち、目標マークは、ＣＣＤカメラ３１３により撮像が可能であり、ズレ量が識別可能なものであればよい。
【００５４】
さらに、上述した実施の形態１では、変位センサー３４０は、フロート部３２０が移動可能な水平面に対して直交する方向であって、ロボットハンド３００の中心と同一の軸上に配置されているものとして説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、接触部３１３に対するオフセットと位相を考慮することで、他の位置に配置するものとしてもよい。
【００５５】
尚、本発明は上述した各実施の形態に限定されず、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、撮像部としてＣＣＤカメラを例に説明したが本発明はこれに限定されない。すなわち、ＣＭＯＳセンサーやラインセンサカメラであってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１００ ロボット、
１０１ 取り付け具、
２００ ワーク、
２１０ ブッシュ、
３００ ロボットハンド、
３１０ ブッシュ把持部、
３１１ 内周面、
３１２ チャック部、
３１２ａ、３１２ｂ、３１３ｃ チャック爪、
３１３ ＣＣＤカメラ、
３１４ レンズ、
３２０ フロート部、
３２１ 接触部、
３４０ 変位センサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の関節と、撮像部を有するロボットハンドと、を備えるロボットに対してワークに設定された目標位置を教示する際に、前記ロボットハンドの位置を補正する方法であって、
前記目標位置を基準として設けられた目標マークを前記撮像部により撮像して、当該撮像した目標マークと前記撮像部の撮像範囲の基準位置とから、前記ロボットハンドと前記目標位置との相対的な位置ズレを認識する認識ステップと、
前記認識した位置ズレが小さくなるように前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ロボットハンドの位置を補正する第１の位置補正ステップと、を備える
位置補正方法。
【請求項２】
前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられ、
前記ロボットハンドには前記目標マークに対向する側の中央部に、前記ロボットハンドを前記目標位置へと移動させて前記ワークに対向した状態で、前記目標マークの中心と前記撮像部の基準位置とが同一の軸上に位置するように、前記撮像部が備えられており、
前記第１の位置補正ステップは、
前記目標マークの中心と前記撮像部の基準位置とが重なるように、前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ロボットハンドの位置を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の位置補正方法。
【請求項３】
前記ロボットハンドには前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部が備えられ、
前記ブッシュの外周が当接する前記ブッシュ把持部の内周面は、テーパー形状に形成されており、
前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ブッシュ把持部に前記ブッシュを把持させるブッシュ把持ステップを更に備える
ことを特徴とする請求項２に記載の位置補正方法。
【請求項４】
前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられ、
前記ロボットハンドには、前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部と、前記ブッシュ把持部を保持すると共に水平面内で移動可能なフロート部と、が備えられており、
前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが挿入された場合に、前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置を固定するブッシュ把持ステップを更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の位置補正方法。
【請求項５】
前記ロボットハンドには、前記水平面内における前記ロボットハンドの基準位置に対する前記ブッシュ把持部のズレ量を検出するズレ量検出部が備えられており、
前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが把持されて前記チャック部により前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置が固定された場合に、前記ズレ量検出部により前記水平面おける前記ズレ量を検出するズレ量検出ステップと、
前記検出したズレ量が小さくなるように前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ロボットハンドの位置を補正する第２の位置補正ステップと、を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の位置補正方法。
【請求項６】
前記ズレ量検出部は、
前記ロボットハンドに備えられ前記水平面に直交する方向の変位量を検出する変位センサーと、
前記フロート部に備えられ当該変位センサーに接触する接触部と、を備え、
前記接触部は、前記水平面内における基準位置からの前記フロート部の移動量に応じて、前記変位センサーに接触する接触点の位置が変化するように形成されており、
前記ズレ量検出ステップは、
前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが把持されて前記チャック部により前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置が固定された場合に、前記変位センサーによる変位量を検出して、当該検出した変位量を前記水平面の方向のズレ量に変換する
ことを特徴とする請求項５に記載の位置補正方法。
【請求項７】
ワークに設定された基準位置を基準として設けられた目標マークを撮像する撮像部を備え、
前記撮像部は、
前記ワークに対向させた場合に、前記目標マークの中心と当該撮像部の基準位置とが同一の軸上に位置するように配置される
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項８】
前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられており、
前記ロボットハンドは、
前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部を更に備え、
前記ブッシュの外周が当接する前記ブッシュ把持部の内周面は、テーパー形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項７に記載のロボットハンド。
【請求項９】
前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられており、
前記ロボットハンドは、
前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部と、
前記ブッシュ把持部を保持すると共に水平面内で移動可能なフロート部と、
前記ブッシュ把持部に前記ブッシュを挿入した場合に、当該ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置を固定するチャック部と、を更に備える
ことを特徴とする請求項７に記載のロボットハンド。
【請求項１０】
前記ロボットハンドは、
前記水平面内における前記ロボットハンドの基準位置に対する前記ブッシュ把持部のズレ量を検出するズレ量検出部を更に備える
ことを特徴とする請求項９に記載のロボットハンド。
【請求項１１】
前記ズレ量検出部は、
前記水平面に直交する方向の変位量を検出する変位センサーと、
前記フロート部に備えられ当該変位センサーに接触する接触部と、を備え、
前記接触部は、前記水平面内における基準位置からの前記フロート部の移動量に応じて、前記変位センサーに接触する接触点の位置が変化するように形成されており、
前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが把持されて前記チャック部により前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置が固定された場合に、前記変位センサーによる変位量を検出して、当該検出した変位量を前記水平面の方向のズレ量に変換する
ことを特徴とする請求項１０に記載のロボットハンド。
【請求項１２】
請求項７乃至１１いずれか１項に記載のロボットハンドと、
複数の関節と、
前記関節の駆動を制御する制御盤と、を備える
ロボット。
【請求項１】
複数の関節と、撮像部を有するロボットハンドと、を備えるロボットに対してワークに設定された目標位置を教示する際に、前記ロボットハンドの位置を補正する方法であって、
前記目標位置を基準として設けられた目標マークを前記撮像部により撮像して、当該撮像した目標マークと前記撮像部の撮像範囲の基準位置とから、前記ロボットハンドと前記目標位置との相対的な位置ズレを認識する認識ステップと、
前記認識した位置ズレが小さくなるように前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ロボットハンドの位置を補正する第１の位置補正ステップと、を備える
位置補正方法。
【請求項２】
前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられ、
前記ロボットハンドには前記目標マークに対向する側の中央部に、前記ロボットハンドを前記目標位置へと移動させて前記ワークに対向した状態で、前記目標マークの中心と前記撮像部の基準位置とが同一の軸上に位置するように、前記撮像部が備えられており、
前記第１の位置補正ステップは、
前記目標マークの中心と前記撮像部の基準位置とが重なるように、前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ロボットハンドの位置を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の位置補正方法。
【請求項３】
前記ロボットハンドには前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部が備えられ、
前記ブッシュの外周が当接する前記ブッシュ把持部の内周面は、テーパー形状に形成されており、
前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ブッシュ把持部に前記ブッシュを把持させるブッシュ把持ステップを更に備える
ことを特徴とする請求項２に記載の位置補正方法。
【請求項４】
前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられ、
前記ロボットハンドには、前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部と、前記ブッシュ把持部を保持すると共に水平面内で移動可能なフロート部と、が備えられており、
前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが挿入された場合に、前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置を固定するブッシュ把持ステップを更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の位置補正方法。
【請求項５】
前記ロボットハンドには、前記水平面内における前記ロボットハンドの基準位置に対する前記ブッシュ把持部のズレ量を検出するズレ量検出部が備えられており、
前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが把持されて前記チャック部により前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置が固定された場合に、前記ズレ量検出部により前記水平面おける前記ズレ量を検出するズレ量検出ステップと、
前記検出したズレ量が小さくなるように前記ロボットの関節の駆動を制御して前記ロボットハンドの位置を補正する第２の位置補正ステップと、を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の位置補正方法。
【請求項６】
前記ズレ量検出部は、
前記ロボットハンドに備えられ前記水平面に直交する方向の変位量を検出する変位センサーと、
前記フロート部に備えられ当該変位センサーに接触する接触部と、を備え、
前記接触部は、前記水平面内における基準位置からの前記フロート部の移動量に応じて、前記変位センサーに接触する接触点の位置が変化するように形成されており、
前記ズレ量検出ステップは、
前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが把持されて前記チャック部により前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置が固定された場合に、前記変位センサーによる変位量を検出して、当該検出した変位量を前記水平面の方向のズレ量に変換する
ことを特徴とする請求項５に記載の位置補正方法。
【請求項７】
ワークに設定された基準位置を基準として設けられた目標マークを撮像する撮像部を備え、
前記撮像部は、
前記ワークに対向させた場合に、前記目標マークの中心と当該撮像部の基準位置とが同一の軸上に位置するように配置される
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項８】
前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられており、
前記ロボットハンドは、
前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部を更に備え、
前記ブッシュの外周が当接する前記ブッシュ把持部の内周面は、テーパー形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項７に記載のロボットハンド。
【請求項９】
前記ワークにはブッシュが挿入され、当該ブッシュには前記ロボットハンドに対向する側に前記目標位置を基準として前記目標マークが備えられており、
前記ロボットハンドは、
前記ブッシュに対向する側に当該ブッシュを嵌合して把持するブッシュ把持部と、
前記ブッシュ把持部を保持すると共に水平面内で移動可能なフロート部と、
前記ブッシュ把持部に前記ブッシュを挿入した場合に、当該ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置を固定するチャック部と、を更に備える
ことを特徴とする請求項７に記載のロボットハンド。
【請求項１０】
前記ロボットハンドは、
前記水平面内における前記ロボットハンドの基準位置に対する前記ブッシュ把持部のズレ量を検出するズレ量検出部を更に備える
ことを特徴とする請求項９に記載のロボットハンド。
【請求項１１】
前記ズレ量検出部は、
前記水平面に直交する方向の変位量を検出する変位センサーと、
前記フロート部に備えられ当該変位センサーに接触する接触部と、を備え、
前記接触部は、前記水平面内における基準位置からの前記フロート部の移動量に応じて、前記変位センサーに接触する接触点の位置が変化するように形成されており、
前記ブッシュ把持部に前記ブッシュが把持されて前記チャック部により前記ブッシュに対する前記ブッシュ把持部の位置が固定された場合に、前記変位センサーによる変位量を検出して、当該検出した変位量を前記水平面の方向のズレ量に変換する
ことを特徴とする請求項１０に記載のロボットハンド。
【請求項１２】
請求項７乃至１１いずれか１項に記載のロボットハンドと、
複数の関節と、
前記関節の駆動を制御する制御盤と、を備える
ロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１８８４３２（Ｐ２０１０−１８８４３２Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３２２５０（Ｐ２００９−３２２５０）
【出願日】平成２１年２月１６日（２００９．２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１６日（２００９．２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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