組立ロボットとその制御方法
【課題】画像センサを用いずに、ワークと中間部材の嵌合状態を判断することができる組立ロボットとその制御方法を提供する。
【解決手段】外力を計測する力センサを有しワークを把持するロボットハンドと（Ｓ１）、ロボットハンドを３次元空間内で位置と姿勢を移動可能なロボットアームと、ロボットアームを制御しワークに嵌合された中間部材を対象物に嵌合させる組立作業を実行するロボット制御装置とを備える（Ｓ２）。ロボット制御装置により、組立作業中のワークの位置と計測された外力から組立作業の成功又は失敗を判断し（Ｓ３）、組立作業が失敗であるときに、ワークを組立作業前の位置へ戻し（Ｓ４）、次いで、中間部材が嵌合不能な固定部材５に対して固定部材を仮想的に対象物とみなして組立作業を再実行し（Ｓ５）、再実行中のワークの位置と計測された外力からワークと中間部材の嵌合状態を判断する（Ｓ６）。
【解決手段】外力を計測する力センサを有しワークを把持するロボットハンドと（Ｓ１）、ロボットハンドを３次元空間内で位置と姿勢を移動可能なロボットアームと、ロボットアームを制御しワークに嵌合された中間部材を対象物に嵌合させる組立作業を実行するロボット制御装置とを備える（Ｓ２）。ロボット制御装置により、組立作業中のワークの位置と計測された外力から組立作業の成功又は失敗を判断し（Ｓ３）、組立作業が失敗であるときに、ワークを組立作業前の位置へ戻し（Ｓ４）、次いで、中間部材が嵌合不能な固定部材５に対して固定部材を仮想的に対象物とみなして組立作業を再実行し（Ｓ５）、再実行中のワークの位置と計測された外力からワークと中間部材の嵌合状態を判断する（Ｓ６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中間部材を介してワークを対象物に組み付ける組立ロボットとその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットの手先に取り付けた力覚センサ、あるいはロボット関節のトルクから作業にかかる力やモーメントを計測し、これに応じて手先の位置や速度を変化させるのが「力制御」である。
力制御は、例えば精密部品の嵌め合い作業などに用いられる。力制御における調整パラメータは、仮想ばね、仮想ダンパ、仮想マスなどである。
【０００３】
ロボットによりワークを対象物に組み付ける際に力制御を用いることは、例えば、特許文献１〜６に開示されている。
【０００４】
特許文献１は、作業中にかかる力などから失敗を検知するものである。
特許文献２は、作業に失敗した仕掛部品を画像センサで認識し、撤去することで稼動を停止することなく動作を継続するものである。
特許文献３は、失敗後に、画像センサを用いた部品の位置・姿勢の認識結果に基づき、作業手順を再計画し直すものである。
【０００５】
特許文献４は、複数の工程で使われる物品の対応を記憶し、各行程において物品と関連付けて自動処理を実行するものである。
特許文献５は、内力管理制御により、強度が弱い部材であっても把持力を最適化して破損や変形を防ぎ、他の部材に組付けするものである。
特許文献６は、ワークをそのワーク座標の原点が目標粗位置まで移動するように各アクチュエータを位置制御した後、作業座標系をもとに組み付け位置にワークをローリング、ピッチング、ヨーイング方向に位置・力制御しながらワークを組み立てるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３６６２４８号公報、「ロボットの制御方法および装置」
【特許文献２】特開２００９−７８２号公報、「ロボット制御システムおよびロボットハンド」
【特許文献３】特開平７−１５２４２０号公報、「ロボットによる組み立て装置」
【特許文献４】特許第２５４７８９９号公報、「自動装置の制御方法及び制御装置」
【特許文献５】特開２００９−２７９６７８号公報、「自動組立装置、自動組立方法、ならびに表示装置」
【特許文献６】特開平９−１２８０２３号公報、「ワークの組立方法及びその装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３は、失敗後に再度作業そのものを試みる手段を提案しているが、それ以外の特許文献１及び特許文献２は、失敗後の再試行に関してなんら開示していない。
【０００８】
特許文献３の手段では、各部品の目標状態や組立作業中の所定時点での部品のあるべき位置姿勢、作業手順などをすべて洗い出して記憶しておくことで、作業手順を計画し直して組立作業を継続できる。
しかし、この手段は、事前に準備しておくべき情報が非常に多く、複雑である。特に、力制御を要するほど精密な組立作業においては、微小な状況の異なりをすべて別の事象と判断する必要があり、作業に影響がある微小な部品の状態や位置姿勢を正確に判断するには高分解能・高精度な計測が可能な画像センサと画像認識処理が必要となる。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、画像センサを用いて画像認識処理をすることなく、中間部材を介してワークを対象物に組み付ける組立作業を実行し、該組立作業の成功又は失敗を判断し、該組立作業が失敗であるときに、ワークと中間部材の嵌合状態を判断することができる組立ロボットとその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、外力を計測する力センサを有しワークを把持するロボットハンドと、
該ロボットハンドを３次元空間内で位置と姿勢を移動可能なロボットアームと、
前記ロボットアームを制御し、中間部材を介して前記ワークを対象物に組み付ける組立作業を実行するロボット制御装置とを備え、
該ロボット制御装置により、前記組立作業中のワークの位置と計測された外力から前記組立作業の成功又は失敗を判断し、
前記組立作業が失敗であるときに、前記ワークを前記組立作業前の位置へ戻し、
次いで、前記中間部材が嵌合不能な固定部材に対して、該固定部材を仮想的に前記対象物とみなして前記組立作業を再実行し、
該再実行中のワークの位置と計測された外力から、前記ワークと中間部材の嵌合状態を判断する、ことを特徴とする組立ロボットが提供される。
【００１１】
また本発明によれば、外力を計測する力センサを有しワークを把持するロボットハンドと、
該ロボットハンドを３次元空間内で位置と姿勢を移動可能なロボットアームと、を備え、
（Ａ）前記ロボットアームを制御し、中間部材を介して前記ワークを対象物に組み付ける組立作業を実行し、
（Ｂ）前記組立作業中のワークの位置と計測された外力から前記組立作業の成功又は失敗を判断し、
（Ｃ）前記組立作業が失敗であるときに、前記ワークを前記組立作業前の位置へ戻し、
（Ｄ）次いで、前記中間部材が嵌合不能な固定部材に対して、該固定部材を仮想的に前記対象物とみなして前記組立作業を再実行し、
（Ｅ）該再実行中のワークの位置と計測された外力から、前記ワークと中間部材の嵌合状態を判断する、ことを特徴とする組立ロボットの制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明の装置及び方法によれば、力センサを有するロボットハンド、ロボットアーム、及びロボット制御装置により、ワーク又は対象物に予め嵌合されている中間部材を介してワークを対象物に組み付ける組立作業を実行することができる。
また、組立作業中のワークの位置と計測された外力から組立作業の成功又は失敗を判断することができる。
【００１３】
さらに、組立作業が失敗であるとき、すなわち異常検出時に、ロボットハンドが把持するワークを組立作業前の位置へ戻し、別の場所で前記中間部材が嵌合不能な固定部材に力制御で組立作業を再実行することで、再実行中のワークの位置と計測された外力から、中間部材の嵌合状態、すなわちワークから外れうる中間部材の有無を判断することができる。
【００１４】
また、この組立動作中に、ワークに中間部材が正しく嵌合された場合は中間部材が再度理想的な位置（正規の位置）に戻っているため、そのまま組立作業を再試行できる。また、中間部材がワークに正しく嵌合されなかった場合は、中間部材を理想的な位置（正規の位置）に戻せないので、前記ワークを用いた組立作業の継続は困難と判断し、中間部材が正しく嵌合された新しいワークを用いて組立作業が行なえる。
【００１５】
従ってこの判断により、組立失敗時の（１）中間部材の有無検出、（２）中間部材の健全性のチェックとその健全化、（３）中間部材の健全化失敗時の新しい部品利用の判断と動作、（４）装置の稼動停止防止、等ができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による組立ロボットの実施形態図である。
【図２】組立対象物品の例を示す図である。
【図３】本発明による制御方法のフローチャートである。
【図４】正常にワークが組み立てられた状態を示す図である。
【図５】組立中に異常を検出して停止した状態を示す図である。
【図６】ワークから外れかかった中間部材を、中間部材が嵌合不能な固定部材によりワークに嵌合させる動作の説明図である。
【図７】固定部材を用いて中間部材がワークから外れていることを検出する動作の説明図である。
【図８】ワークと固定部材との相対位置と、ワークと中間部材の嵌合状態との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明による組立ロボットの実施形態図である。
この図において、組立ロボット１０は、中間部材３を介してワーク１を対象物２に組み付ける自動装置であり、ロボットハンド１２、ロボットアーム１６、及びロボット制御装置２０を備える。
【００１９】
この例において、中間部材３は、ワーク１に予め嵌合されており、中間部材３を対象物２に嵌合させてワーク１を対象物２に組み付けるようになっている。
なお、本発明はこれに限定されず、中間部材３を対象物２に予め嵌合させて、中間部材３をワーク１に嵌合させてワーク１を対象物２に組み付けてもよい。
以下、中間部材３が、ワーク１に予め嵌合されている場合を説明する。
【００２０】
中間部材３は、後述する実施形態では、円筒形部材であり、その上端にワーク１が嵌合され、このワーク１をロボットハンド１２が把持するようになっている。
【００２１】
ロボットハンド１２は、外力を計測する力センサ１４を有し、ワーク１を把持する。
【００２２】
力センサ１４は、ワーク１に作用する外力を検出するセンサである。
この例において、力センサ１４は直交３軸方向の力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）と各軸まわりのトルク（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を計測可能な６軸センサであり、３次元的に移動可能なロボットアーム１６に取り付けられ、これに作用する６自由度の外力（３方向の力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚと、３軸まわりのトルクＴｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を検出するようになっている。
なお、本発明はこれに限定されず、ワーク１に作用する外力が検出できる限りで、その他の力センサであってもよい。
【００２３】
ロボットアーム１６は、手先にロボットハンド１２を取付け、これを３次元空間内で位置と姿勢を移動可能に構成されている。
ロボットアーム１６は、この例では、多関節ロボットのロボットアームであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボットであってもよい。
【００２４】
ロボット制御装置２０は、記憶装置２１に各動作におけるワーク１の動作条件を記憶し、ロボットアーム１６を制御する。
ロボット制御装置２０は、例えば数値制御装置であり、指令信号によりロボットアーム１６を６自由度（３次元位置と３軸まわりの回転）に制御するようになっている。
【００２５】
記憶装置２１に記憶された各動作におけるワーク１の動作条件は、前提条件、成功条件及び失敗条件からなる。
また、記憶装置２１は、各動作にそれぞれ対応する動作条件と制御方法を記憶する。
制御方法は、位置制御、速度制御、又は力制御であり、力制御は、インピーダンス制御又はダンピング制御であるが、本発明はこれに限定されず、その他の力制御方法であってもよい。
【００２６】
記憶装置２１は、さらに各動作における軌道データテーブルを記憶する。軌道データテーブルは、ロボットハンド１２のＴＣＰの目標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、押付け方向ベクトルからなる。
【００２７】
図２は、本発明が対象とする組立対象物品の例を示す図である。
本発明は、中間部材３を介してワーク１を対象物２に組み付ける組立作業を対象とする。
図２（Ａ）において、中間部材３は円筒形部材であり、ワーク１はその下面に中間部材３の上部と嵌合する孔１ａを有し、対象物２はその上部に中間部材３の下部と嵌合する孔２ａを有する。
図２（Ｂ）において、中間部材３は鍔３ａを有する円筒形部材であり、ワーク１はその下面に中間部材３の上部と嵌合する孔１ａを有し、対象物２はその上部に中間部材３の下部と嵌合する孔２ａを有する。
【００２８】
図２（Ａ）の例では、孔１ａの上端は閉じており、中間部材３の上面が孔１ａの上面と当接した位置が正規の初期位置である。
また、図２（Ｂ）の例では、孔１ａは貫通しており、鍔３ａの上面がワーク１の下面と当接した位置が正規の初期位置である。
【００２９】
その他の構成は、図２（Ａ）と図２（Ｂ）で同一である。以下、組立対象物品が図２（Ａ）の場合を説明する。
【００３０】
ワーク１の孔１ａは、円筒形孔であり、その内径は、中間部材３の直径よりわずかに大きく、中間部材３の上部が上述した初期位置に達するまで、同心を維持したまま挿入できるようになっている。
円筒形孔１ａの内径と中間部材３の直径の差は、例えば、０．０１ｍｍである。
【００３１】
図２（Ａ）において、対象物２は作業台４（図１参照）に移動しないように固定されている。
対象物２の孔２ａは、円筒形孔であり、その内径は、中間部材３の直径よりわずかに大きく、中間部材３の下部が円筒形孔２ａの所定位置に達するまで、同心を維持したまま挿入できるようになっている。
円筒形孔２ａの内径と中間部材３の直径の差は、例えば、０．０１ｍｍである。
【００３２】
ロボット制御装置２０は、ロボットアーム１６を制御し、ワーク１に嵌合された中間部材３を対象物２に嵌合させる組立作業を実行する。
この組立作業は、例えば、以下の３つの動作（１）〜（３）からなる。
動作（１）は、中間部材３の下端を円筒形孔２ａの上部に挿入するまでの近接動作である。この動作では、挿入の成否を判定する必要がある。
動作（２）は、はめあい開始直後の動作である。この動作では、円筒形孔１ａ、２ａが一致するように、ワーク１の位置と姿勢のずれを修正する必要がある。
動作（３）は、はめあい中の挿入動作である。この動作では、円筒形孔１ａ、２ａが一致するように、ワーク１の位置のずれを修正しつつ中間部材３を挿入する必要がある。
従って、動作（２）（３）では、対象物２の円筒形孔２ａの軸線に沿って、ワーク１を対象物２に向けて移動する。
【００３３】
図３は、本発明による制御方法のフローチャートである。この図において、本発明の方法は、Ｓ１〜Ｓ８の各ステップ（工程）からなる。
【００３４】
Ｓ１ステップ（ワーク把持ステップ）では、上述した正規の初期位置に中間部材３が嵌合されたワーク１（中間部材３付きワーク１）をロボットハンド１２で把持する。
Ｓ２ステップ（組立ステップ）では、ロボットアーム１６を制御し、ワーク１に嵌合された中間部材３を対象物２に嵌合させる組立作業を実行する。
【００３５】
Ｓ３ステップ（組立判断ステップ）では、組立作業中のワーク１の位置と計測された外力から組立作業の成功又は失敗を判断する。
例えば、上述した３つの動作（１）〜（３）において、各動作範囲における力センサ１４で検出される外力が予め設定した閾値を超える場合に失敗と判断し、外力が閾値以下であれば成功と判断する。
Ｓ３ステップで、成功（Ｙｅｓ）であれば、組立作業を終了する。
【００３６】
図４は、３つの動作（１）〜（３）により、正常にワークが組み立てられた状態を示す図である。
この例では、中間部材３の上面が孔１ａの上面と当接した初期位置に位置したまま、中間部材３のワーク１より下方に突出した部分（中間部分から下方部分）が、対象物２の円筒形孔２ａに同心を維持したまま挿入されている。
従って、この状態により中間部材３を介してワーク１を対象物２に位置決めすることができる。
なお、中間部材３は１つに限定されず、２以上であってもよい。２以上の中間部材３を用いることにより、対象物２に対するワーク１の相対位置及び姿勢を正確に位置決めすることができる。
【００３７】
図５は、組立中に異常を検出して停止した状態を示す図である。
例えば、動作（１）（２）において、組立中にかじりや挿入失敗などが発生すると、ワーク１を対象物２に向けて移動する挿入方向の抵抗が過大となり、これを力センサ１４で検出することで異常を検出し、装置を停止させることができる。
【００３８】
図３のＳ３ステップで、失敗（Ｎｏ）であれば、Ｓ４ステップ（戻しステップ）でワーク１を組立作業前の位置へ戻す。すなわち、この動作では、対象物２の円筒形孔２ａの軸線に沿って、ワーク１を対象物２から離れる方向に移動する。
【００３９】
次いで、Ｓ５ステップ（再組立ステップ）で、中間部材３が嵌合不能な固定部材５に対して、固定部材５を仮想的に対象物２とみなして組立作業を再実行する。
中間部材３が嵌合不能な固定部材５とは、中間部材３が嵌合する孔２ａがない部材であり、後述する例では上面が水平な固定平板であるが、孔２ａのない対象物２であってもよい。
この固定部材５は、対象物２と異なる位置で作業台４（図１参照）に移動しないように固定されている。
【００４０】
Ｓ６ステップ（嵌合判断ステップ）では、再実行中のワーク１の位置と計測された外力から、ワーク１と中間部材３の嵌合状態を判断する。
【００４１】
図６は、ワーク１から外れかかった中間部材３を、固定部材５によりワーク１に嵌合させる動作の説明図である。
この図において、（Ａ）はＳ４ステップによりワーク１を組立作業前の位置へ戻した状態、（Ｂ）は、Ｓ５ステップにより組立作業の再実行中の状態、（Ｃ）は再実行後の状態を示す模式図である。
図６（Ｂ）の組立作業の再実行は、中間部材３が嵌合不能な固定部材５に対して、固定部材５を仮想的に対象物２とみなして組立作業を再実行する。
【００４２】
図６に示すように、本発明の方法では、組立作業が失敗（Ｓ３ステップでＮｏ）であるときに、挿入しかけた中間部材３付きワーク１を対象物２から離れる方向に後退させて中間部材３を対象物２から抜き、ワーク１を組立作業前の位置へ戻し（Ａ）、予め準備した中間部材３が嵌合不能な固定部材５の場所へ移動する（Ｓ４ステップ）。
次いで、中間部材３が嵌合不能な固定部材５に対して、固定部材５を仮想的に対象物２とみなして組立作業（動作（１）〜（３））を再実行する（Ｂ）（Ｃ）。この組立作業により、中間部材３が外れていなければ、ワーク１を対象物２に向けて移動する押付動作によって外れかかっている中間部材３はワーク１に再度取り付けられる（図６（Ｃ））。
【００４３】
ここで、中間部材３がワーク１に理想的に組み付いた時に押付制御（再組立作業）が完了するワーク１の上面位置を「理想位置ａ」、Ｓ２ステップにおける組立作業に支障がない程度に中間部材３がワーク１に組み付いたときに押付制御が完了するワーク１の上面範囲を「許容範囲ｂ」とする。
理想位置ａでは、中間部材３は図２（Ａ）の正規の初期位置に位置する。
また、許容範囲ｂでは、中間部材３は初期位置ではないが、組立作業中に図２（Ａ）の初期位置に位置決めされ得る範囲に位置する。
【００４４】
図３のＳ６ステップで、Ｓ５ステップによる組立作業の再実行完了時のワーク１の位置が、上述した理想位置ａ又は許容範囲ｂである場合には、中間部材３が許容位置にあるので、中間部材３付きワーク１をそのまま再使用することができる。
従ってこの場合には、Ｓ２ステップに戻り、ワーク１に嵌合された中間部材３を対象物２に嵌合させる組立作業を実行する。
【００４５】
図７は、固定部材５を用いて中間部材３がワーク１から外れていることを検出する動作の説明図である。
この図において、（Ａ）は中間部材３がワーク１から外れている状態、（Ｂ）は、次いで、組立作業の再実行の初期状態、（Ｃ）は組立作業の再実行中に中間部材３が外れていなければ押付けが完了する位置、（Ｄ）は（Ｃ）の位置からさらに所定の閾値以上押付け動作が進行した状態を示す模式図である。
【００４６】
中間部材３がワーク１から外れていれば、図７（Ｃ）（Ｄ）に示すように、組立作業の再実行（Ｓ５ステップ）により押付動作を行なったとき、ワーク１の上面位置が理想位置ａよりも進んだ位置まで力制御によってワーク１が移動する。
従って、理想位置ａを超えて、かつ許容範囲ｂを超えても押付が完了しない（押付力を検出しない）場合、中間部材３がないものとして、Ｓ７ステップ（払い出しステップ）において把持するワーク１を失敗部品として払い出し、Ｓ１に戻り、新たな中間部材３付きワーク１を把持して動作を継続する。
【００４７】
また、中間部材３が外れてかかっており、かつ押付動作をしても中間部材３が理想的な位置まで組み付けられない場合は、理想位置ａ及び許容範囲ｂに入らないため、許容範囲ｂに進行する前に、検出される外力が閾値を超える異常を検出することになる。
従って、許容範囲ｂに入る前に外力が閾値を超える異常を検出した場合は、Ｓ８ステップ（払い出しステップ）において中間部材３がワーク１に組み付かないものとして、把持するワーク１を失敗部品として払い出し、Ｓ１ステップに戻り、新たな中間部材３付きワーク１を把持して動作を継続する。
【００４８】
図８は、ワーク１と固定部材５との相対位置と、ワーク１と中間部材３の嵌合状態との関係を示す図である。
この図において、ａは上述した理想位置、ｂは上述した許容範囲である。
また、ｃは許容範囲ｂを超えても押付が完了しない異常位置、ｄは許容範囲ｂに入る前に外力が閾値を超える異常位置である。
【００４９】
ワーク１を固定部材５に向けて移動する押付動作の完了位置において、ワーク１の上面が正常に理想位置ａ又は許容範囲ｂに位置する場合は、上述したように、中間部材３が許容位置にあると判断できる。
また、ワーク１の上面が異常位置ｃに位置する場合は、上述したように、中間部材３がないものと判断できる。
さらに、ワーク１の上面が異常位置ｄに位置する場合は、上述したように、中間部材３がワーク１に組み付かないものと判断できる。
従って、把持しているワーク１での再試行の可否と中間部材３の様子の判断を、図８のようにワーク１を固定部材５に向けて移動する押付動作の完了位置で判断することができる。
【００５０】
なお上述した例では、ワーク１の孔１ａに中間部材３が予め嵌合されたもの（中間部材３付きワーク１）を対象としているが、本発明はこれに限定されない。
すなわち、中間部材３がワーク１に取り付けられた中間部材３付きワーク１ではなく、対象物２に中間部材３が取り付けてある「中間部材３付き対象物２」にワーク１を組み付ける場合であってもよい。この場合、中間部材３が誤ってワーク１に取り付いていることを検出するため、上述した押付動作と同じように押付動作によって中間部材３の存在を検出することが可能である。
【００５１】
また上述した例では、ワーク１と対象物２に嵌合孔１ａ、２ａがあり、中間部材３が円筒形部材（棒又はピン形状）であり、嵌合孔１ａ、２ａに中間部材３が嵌め合わされるようになっているが、孔と円筒形部材の関係は反対であってもよい。
【００５２】
上述したように本発明の装置及び方法によれば、力センサ１４を有するロボットハンド１２、ロボットアーム１６、及びロボット制御装置２０により、ワーク１又は対象物２に予め嵌合されている中間部材３を介してワーク１を対象物２に組み付ける組立作業を実行することができる。
また、組立作業中のワーク１の位置と計測された外力から組立作業の成功又は失敗を判断することができる。
【００５３】
さらに、組立作業が失敗であるとき、すなわち異常検出時に、ロボットハンド１２が把持するワーク１を組立作業前の位置へ戻し、別の場所で中間部材３が嵌合不能な固定部材５に力制御で組立作業を再実行することで、再実行中のワーク１の位置と計測された外力から、中間部材３の嵌合状態、すなわちワーク１から外れうる中間部材３の有無を判断することができる。
【００５４】
また、この組立動作中に、ワーク１に中間部材３が正しく嵌合された場合は中間部材３が再度理想的な位置（正規の位置）に戻っているため、そのまま組立作業を再試行できる。また、中間部材３がワーク１に正しく嵌合されなかった場合は、中間部材３を理想的な位置（正規の位置）に戻せないので、ワーク１を用いた組立作業の継続は困難と判断し、中間部材３が正しく嵌合された新しいワーク１を用いて組立作業が行なえる。
【００５５】
従ってこの判断により、組立失敗時の（１）中間部材の有無検出、（２）中間部材の健全性のチェックとその健全化、（３）中間部材の健全化失敗時の新しい部品利用の判断と動作、（４）装置の稼動停止防止、等ができる効果が得られる。
【００５６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載により示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００５７】
１ ワーク、２ 対象物、３ 中間部材、
４ 作業台、５ 固定部材、
１０ 組立ロボット、１２ ロボットハンド、１４ 力センサ、
１６ ロボットアーム、２０ ロボット制御装置、
２１ 記憶装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中間部材を介してワークを対象物に組み付ける組立ロボットとその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットの手先に取り付けた力覚センサ、あるいはロボット関節のトルクから作業にかかる力やモーメントを計測し、これに応じて手先の位置や速度を変化させるのが「力制御」である。
力制御は、例えば精密部品の嵌め合い作業などに用いられる。力制御における調整パラメータは、仮想ばね、仮想ダンパ、仮想マスなどである。
【０００３】
ロボットによりワークを対象物に組み付ける際に力制御を用いることは、例えば、特許文献１〜６に開示されている。
【０００４】
特許文献１は、作業中にかかる力などから失敗を検知するものである。
特許文献２は、作業に失敗した仕掛部品を画像センサで認識し、撤去することで稼動を停止することなく動作を継続するものである。
特許文献３は、失敗後に、画像センサを用いた部品の位置・姿勢の認識結果に基づき、作業手順を再計画し直すものである。
【０００５】
特許文献４は、複数の工程で使われる物品の対応を記憶し、各行程において物品と関連付けて自動処理を実行するものである。
特許文献５は、内力管理制御により、強度が弱い部材であっても把持力を最適化して破損や変形を防ぎ、他の部材に組付けするものである。
特許文献６は、ワークをそのワーク座標の原点が目標粗位置まで移動するように各アクチュエータを位置制御した後、作業座標系をもとに組み付け位置にワークをローリング、ピッチング、ヨーイング方向に位置・力制御しながらワークを組み立てるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３６６２４８号公報、「ロボットの制御方法および装置」
【特許文献２】特開２００９−７８２号公報、「ロボット制御システムおよびロボットハンド」
【特許文献３】特開平７−１５２４２０号公報、「ロボットによる組み立て装置」
【特許文献４】特許第２５４７８９９号公報、「自動装置の制御方法及び制御装置」
【特許文献５】特開２００９−２７９６７８号公報、「自動組立装置、自動組立方法、ならびに表示装置」
【特許文献６】特開平９−１２８０２３号公報、「ワークの組立方法及びその装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３は、失敗後に再度作業そのものを試みる手段を提案しているが、それ以外の特許文献１及び特許文献２は、失敗後の再試行に関してなんら開示していない。
【０００８】
特許文献３の手段では、各部品の目標状態や組立作業中の所定時点での部品のあるべき位置姿勢、作業手順などをすべて洗い出して記憶しておくことで、作業手順を計画し直して組立作業を継続できる。
しかし、この手段は、事前に準備しておくべき情報が非常に多く、複雑である。特に、力制御を要するほど精密な組立作業においては、微小な状況の異なりをすべて別の事象と判断する必要があり、作業に影響がある微小な部品の状態や位置姿勢を正確に判断するには高分解能・高精度な計測が可能な画像センサと画像認識処理が必要となる。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、画像センサを用いて画像認識処理をすることなく、中間部材を介してワークを対象物に組み付ける組立作業を実行し、該組立作業の成功又は失敗を判断し、該組立作業が失敗であるときに、ワークと中間部材の嵌合状態を判断することができる組立ロボットとその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、外力を計測する力センサを有しワークを把持するロボットハンドと、
該ロボットハンドを３次元空間内で位置と姿勢を移動可能なロボットアームと、
前記ロボットアームを制御し、中間部材を介して前記ワークを対象物に組み付ける組立作業を実行するロボット制御装置とを備え、
該ロボット制御装置により、前記組立作業中のワークの位置と計測された外力から前記組立作業の成功又は失敗を判断し、
前記組立作業が失敗であるときに、前記ワークを前記組立作業前の位置へ戻し、
次いで、前記中間部材が嵌合不能な固定部材に対して、該固定部材を仮想的に前記対象物とみなして前記組立作業を再実行し、
該再実行中のワークの位置と計測された外力から、前記ワークと中間部材の嵌合状態を判断する、ことを特徴とする組立ロボットが提供される。
【００１１】
また本発明によれば、外力を計測する力センサを有しワークを把持するロボットハンドと、
該ロボットハンドを３次元空間内で位置と姿勢を移動可能なロボットアームと、を備え、
（Ａ）前記ロボットアームを制御し、中間部材を介して前記ワークを対象物に組み付ける組立作業を実行し、
（Ｂ）前記組立作業中のワークの位置と計測された外力から前記組立作業の成功又は失敗を判断し、
（Ｃ）前記組立作業が失敗であるときに、前記ワークを前記組立作業前の位置へ戻し、
（Ｄ）次いで、前記中間部材が嵌合不能な固定部材に対して、該固定部材を仮想的に前記対象物とみなして前記組立作業を再実行し、
（Ｅ）該再実行中のワークの位置と計測された外力から、前記ワークと中間部材の嵌合状態を判断する、ことを特徴とする組立ロボットの制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明の装置及び方法によれば、力センサを有するロボットハンド、ロボットアーム、及びロボット制御装置により、ワーク又は対象物に予め嵌合されている中間部材を介してワークを対象物に組み付ける組立作業を実行することができる。
また、組立作業中のワークの位置と計測された外力から組立作業の成功又は失敗を判断することができる。
【００１３】
さらに、組立作業が失敗であるとき、すなわち異常検出時に、ロボットハンドが把持するワークを組立作業前の位置へ戻し、別の場所で前記中間部材が嵌合不能な固定部材に力制御で組立作業を再実行することで、再実行中のワークの位置と計測された外力から、中間部材の嵌合状態、すなわちワークから外れうる中間部材の有無を判断することができる。
【００１４】
また、この組立動作中に、ワークに中間部材が正しく嵌合された場合は中間部材が再度理想的な位置（正規の位置）に戻っているため、そのまま組立作業を再試行できる。また、中間部材がワークに正しく嵌合されなかった場合は、中間部材を理想的な位置（正規の位置）に戻せないので、前記ワークを用いた組立作業の継続は困難と判断し、中間部材が正しく嵌合された新しいワークを用いて組立作業が行なえる。
【００１５】
従ってこの判断により、組立失敗時の（１）中間部材の有無検出、（２）中間部材の健全性のチェックとその健全化、（３）中間部材の健全化失敗時の新しい部品利用の判断と動作、（４）装置の稼動停止防止、等ができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による組立ロボットの実施形態図である。
【図２】組立対象物品の例を示す図である。
【図３】本発明による制御方法のフローチャートである。
【図４】正常にワークが組み立てられた状態を示す図である。
【図５】組立中に異常を検出して停止した状態を示す図である。
【図６】ワークから外れかかった中間部材を、中間部材が嵌合不能な固定部材によりワークに嵌合させる動作の説明図である。
【図７】固定部材を用いて中間部材がワークから外れていることを検出する動作の説明図である。
【図８】ワークと固定部材との相対位置と、ワークと中間部材の嵌合状態との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明による組立ロボットの実施形態図である。
この図において、組立ロボット１０は、中間部材３を介してワーク１を対象物２に組み付ける自動装置であり、ロボットハンド１２、ロボットアーム１６、及びロボット制御装置２０を備える。
【００１９】
この例において、中間部材３は、ワーク１に予め嵌合されており、中間部材３を対象物２に嵌合させてワーク１を対象物２に組み付けるようになっている。
なお、本発明はこれに限定されず、中間部材３を対象物２に予め嵌合させて、中間部材３をワーク１に嵌合させてワーク１を対象物２に組み付けてもよい。
以下、中間部材３が、ワーク１に予め嵌合されている場合を説明する。
【００２０】
中間部材３は、後述する実施形態では、円筒形部材であり、その上端にワーク１が嵌合され、このワーク１をロボットハンド１２が把持するようになっている。
【００２１】
ロボットハンド１２は、外力を計測する力センサ１４を有し、ワーク１を把持する。
【００２２】
力センサ１４は、ワーク１に作用する外力を検出するセンサである。
この例において、力センサ１４は直交３軸方向の力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）と各軸まわりのトルク（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を計測可能な６軸センサであり、３次元的に移動可能なロボットアーム１６に取り付けられ、これに作用する６自由度の外力（３方向の力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚと、３軸まわりのトルクＴｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を検出するようになっている。
なお、本発明はこれに限定されず、ワーク１に作用する外力が検出できる限りで、その他の力センサであってもよい。
【００２３】
ロボットアーム１６は、手先にロボットハンド１２を取付け、これを３次元空間内で位置と姿勢を移動可能に構成されている。
ロボットアーム１６は、この例では、多関節ロボットのロボットアームであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボットであってもよい。
【００２４】
ロボット制御装置２０は、記憶装置２１に各動作におけるワーク１の動作条件を記憶し、ロボットアーム１６を制御する。
ロボット制御装置２０は、例えば数値制御装置であり、指令信号によりロボットアーム１６を６自由度（３次元位置と３軸まわりの回転）に制御するようになっている。
【００２５】
記憶装置２１に記憶された各動作におけるワーク１の動作条件は、前提条件、成功条件及び失敗条件からなる。
また、記憶装置２１は、各動作にそれぞれ対応する動作条件と制御方法を記憶する。
制御方法は、位置制御、速度制御、又は力制御であり、力制御は、インピーダンス制御又はダンピング制御であるが、本発明はこれに限定されず、その他の力制御方法であってもよい。
【００２６】
記憶装置２１は、さらに各動作における軌道データテーブルを記憶する。軌道データテーブルは、ロボットハンド１２のＴＣＰの目標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、押付け方向ベクトルからなる。
【００２７】
図２は、本発明が対象とする組立対象物品の例を示す図である。
本発明は、中間部材３を介してワーク１を対象物２に組み付ける組立作業を対象とする。
図２（Ａ）において、中間部材３は円筒形部材であり、ワーク１はその下面に中間部材３の上部と嵌合する孔１ａを有し、対象物２はその上部に中間部材３の下部と嵌合する孔２ａを有する。
図２（Ｂ）において、中間部材３は鍔３ａを有する円筒形部材であり、ワーク１はその下面に中間部材３の上部と嵌合する孔１ａを有し、対象物２はその上部に中間部材３の下部と嵌合する孔２ａを有する。
【００２８】
図２（Ａ）の例では、孔１ａの上端は閉じており、中間部材３の上面が孔１ａの上面と当接した位置が正規の初期位置である。
また、図２（Ｂ）の例では、孔１ａは貫通しており、鍔３ａの上面がワーク１の下面と当接した位置が正規の初期位置である。
【００２９】
その他の構成は、図２（Ａ）と図２（Ｂ）で同一である。以下、組立対象物品が図２（Ａ）の場合を説明する。
【００３０】
ワーク１の孔１ａは、円筒形孔であり、その内径は、中間部材３の直径よりわずかに大きく、中間部材３の上部が上述した初期位置に達するまで、同心を維持したまま挿入できるようになっている。
円筒形孔１ａの内径と中間部材３の直径の差は、例えば、０．０１ｍｍである。
【００３１】
図２（Ａ）において、対象物２は作業台４（図１参照）に移動しないように固定されている。
対象物２の孔２ａは、円筒形孔であり、その内径は、中間部材３の直径よりわずかに大きく、中間部材３の下部が円筒形孔２ａの所定位置に達するまで、同心を維持したまま挿入できるようになっている。
円筒形孔２ａの内径と中間部材３の直径の差は、例えば、０．０１ｍｍである。
【００３２】
ロボット制御装置２０は、ロボットアーム１６を制御し、ワーク１に嵌合された中間部材３を対象物２に嵌合させる組立作業を実行する。
この組立作業は、例えば、以下の３つの動作（１）〜（３）からなる。
動作（１）は、中間部材３の下端を円筒形孔２ａの上部に挿入するまでの近接動作である。この動作では、挿入の成否を判定する必要がある。
動作（２）は、はめあい開始直後の動作である。この動作では、円筒形孔１ａ、２ａが一致するように、ワーク１の位置と姿勢のずれを修正する必要がある。
動作（３）は、はめあい中の挿入動作である。この動作では、円筒形孔１ａ、２ａが一致するように、ワーク１の位置のずれを修正しつつ中間部材３を挿入する必要がある。
従って、動作（２）（３）では、対象物２の円筒形孔２ａの軸線に沿って、ワーク１を対象物２に向けて移動する。
【００３３】
図３は、本発明による制御方法のフローチャートである。この図において、本発明の方法は、Ｓ１〜Ｓ８の各ステップ（工程）からなる。
【００３４】
Ｓ１ステップ（ワーク把持ステップ）では、上述した正規の初期位置に中間部材３が嵌合されたワーク１（中間部材３付きワーク１）をロボットハンド１２で把持する。
Ｓ２ステップ（組立ステップ）では、ロボットアーム１６を制御し、ワーク１に嵌合された中間部材３を対象物２に嵌合させる組立作業を実行する。
【００３５】
Ｓ３ステップ（組立判断ステップ）では、組立作業中のワーク１の位置と計測された外力から組立作業の成功又は失敗を判断する。
例えば、上述した３つの動作（１）〜（３）において、各動作範囲における力センサ１４で検出される外力が予め設定した閾値を超える場合に失敗と判断し、外力が閾値以下であれば成功と判断する。
Ｓ３ステップで、成功（Ｙｅｓ）であれば、組立作業を終了する。
【００３６】
図４は、３つの動作（１）〜（３）により、正常にワークが組み立てられた状態を示す図である。
この例では、中間部材３の上面が孔１ａの上面と当接した初期位置に位置したまま、中間部材３のワーク１より下方に突出した部分（中間部分から下方部分）が、対象物２の円筒形孔２ａに同心を維持したまま挿入されている。
従って、この状態により中間部材３を介してワーク１を対象物２に位置決めすることができる。
なお、中間部材３は１つに限定されず、２以上であってもよい。２以上の中間部材３を用いることにより、対象物２に対するワーク１の相対位置及び姿勢を正確に位置決めすることができる。
【００３７】
図５は、組立中に異常を検出して停止した状態を示す図である。
例えば、動作（１）（２）において、組立中にかじりや挿入失敗などが発生すると、ワーク１を対象物２に向けて移動する挿入方向の抵抗が過大となり、これを力センサ１４で検出することで異常を検出し、装置を停止させることができる。
【００３８】
図３のＳ３ステップで、失敗（Ｎｏ）であれば、Ｓ４ステップ（戻しステップ）でワーク１を組立作業前の位置へ戻す。すなわち、この動作では、対象物２の円筒形孔２ａの軸線に沿って、ワーク１を対象物２から離れる方向に移動する。
【００３９】
次いで、Ｓ５ステップ（再組立ステップ）で、中間部材３が嵌合不能な固定部材５に対して、固定部材５を仮想的に対象物２とみなして組立作業を再実行する。
中間部材３が嵌合不能な固定部材５とは、中間部材３が嵌合する孔２ａがない部材であり、後述する例では上面が水平な固定平板であるが、孔２ａのない対象物２であってもよい。
この固定部材５は、対象物２と異なる位置で作業台４（図１参照）に移動しないように固定されている。
【００４０】
Ｓ６ステップ（嵌合判断ステップ）では、再実行中のワーク１の位置と計測された外力から、ワーク１と中間部材３の嵌合状態を判断する。
【００４１】
図６は、ワーク１から外れかかった中間部材３を、固定部材５によりワーク１に嵌合させる動作の説明図である。
この図において、（Ａ）はＳ４ステップによりワーク１を組立作業前の位置へ戻した状態、（Ｂ）は、Ｓ５ステップにより組立作業の再実行中の状態、（Ｃ）は再実行後の状態を示す模式図である。
図６（Ｂ）の組立作業の再実行は、中間部材３が嵌合不能な固定部材５に対して、固定部材５を仮想的に対象物２とみなして組立作業を再実行する。
【００４２】
図６に示すように、本発明の方法では、組立作業が失敗（Ｓ３ステップでＮｏ）であるときに、挿入しかけた中間部材３付きワーク１を対象物２から離れる方向に後退させて中間部材３を対象物２から抜き、ワーク１を組立作業前の位置へ戻し（Ａ）、予め準備した中間部材３が嵌合不能な固定部材５の場所へ移動する（Ｓ４ステップ）。
次いで、中間部材３が嵌合不能な固定部材５に対して、固定部材５を仮想的に対象物２とみなして組立作業（動作（１）〜（３））を再実行する（Ｂ）（Ｃ）。この組立作業により、中間部材３が外れていなければ、ワーク１を対象物２に向けて移動する押付動作によって外れかかっている中間部材３はワーク１に再度取り付けられる（図６（Ｃ））。
【００４３】
ここで、中間部材３がワーク１に理想的に組み付いた時に押付制御（再組立作業）が完了するワーク１の上面位置を「理想位置ａ」、Ｓ２ステップにおける組立作業に支障がない程度に中間部材３がワーク１に組み付いたときに押付制御が完了するワーク１の上面範囲を「許容範囲ｂ」とする。
理想位置ａでは、中間部材３は図２（Ａ）の正規の初期位置に位置する。
また、許容範囲ｂでは、中間部材３は初期位置ではないが、組立作業中に図２（Ａ）の初期位置に位置決めされ得る範囲に位置する。
【００４４】
図３のＳ６ステップで、Ｓ５ステップによる組立作業の再実行完了時のワーク１の位置が、上述した理想位置ａ又は許容範囲ｂである場合には、中間部材３が許容位置にあるので、中間部材３付きワーク１をそのまま再使用することができる。
従ってこの場合には、Ｓ２ステップに戻り、ワーク１に嵌合された中間部材３を対象物２に嵌合させる組立作業を実行する。
【００４５】
図７は、固定部材５を用いて中間部材３がワーク１から外れていることを検出する動作の説明図である。
この図において、（Ａ）は中間部材３がワーク１から外れている状態、（Ｂ）は、次いで、組立作業の再実行の初期状態、（Ｃ）は組立作業の再実行中に中間部材３が外れていなければ押付けが完了する位置、（Ｄ）は（Ｃ）の位置からさらに所定の閾値以上押付け動作が進行した状態を示す模式図である。
【００４６】
中間部材３がワーク１から外れていれば、図７（Ｃ）（Ｄ）に示すように、組立作業の再実行（Ｓ５ステップ）により押付動作を行なったとき、ワーク１の上面位置が理想位置ａよりも進んだ位置まで力制御によってワーク１が移動する。
従って、理想位置ａを超えて、かつ許容範囲ｂを超えても押付が完了しない（押付力を検出しない）場合、中間部材３がないものとして、Ｓ７ステップ（払い出しステップ）において把持するワーク１を失敗部品として払い出し、Ｓ１に戻り、新たな中間部材３付きワーク１を把持して動作を継続する。
【００４７】
また、中間部材３が外れてかかっており、かつ押付動作をしても中間部材３が理想的な位置まで組み付けられない場合は、理想位置ａ及び許容範囲ｂに入らないため、許容範囲ｂに進行する前に、検出される外力が閾値を超える異常を検出することになる。
従って、許容範囲ｂに入る前に外力が閾値を超える異常を検出した場合は、Ｓ８ステップ（払い出しステップ）において中間部材３がワーク１に組み付かないものとして、把持するワーク１を失敗部品として払い出し、Ｓ１ステップに戻り、新たな中間部材３付きワーク１を把持して動作を継続する。
【００４８】
図８は、ワーク１と固定部材５との相対位置と、ワーク１と中間部材３の嵌合状態との関係を示す図である。
この図において、ａは上述した理想位置、ｂは上述した許容範囲である。
また、ｃは許容範囲ｂを超えても押付が完了しない異常位置、ｄは許容範囲ｂに入る前に外力が閾値を超える異常位置である。
【００４９】
ワーク１を固定部材５に向けて移動する押付動作の完了位置において、ワーク１の上面が正常に理想位置ａ又は許容範囲ｂに位置する場合は、上述したように、中間部材３が許容位置にあると判断できる。
また、ワーク１の上面が異常位置ｃに位置する場合は、上述したように、中間部材３がないものと判断できる。
さらに、ワーク１の上面が異常位置ｄに位置する場合は、上述したように、中間部材３がワーク１に組み付かないものと判断できる。
従って、把持しているワーク１での再試行の可否と中間部材３の様子の判断を、図８のようにワーク１を固定部材５に向けて移動する押付動作の完了位置で判断することができる。
【００５０】
なお上述した例では、ワーク１の孔１ａに中間部材３が予め嵌合されたもの（中間部材３付きワーク１）を対象としているが、本発明はこれに限定されない。
すなわち、中間部材３がワーク１に取り付けられた中間部材３付きワーク１ではなく、対象物２に中間部材３が取り付けてある「中間部材３付き対象物２」にワーク１を組み付ける場合であってもよい。この場合、中間部材３が誤ってワーク１に取り付いていることを検出するため、上述した押付動作と同じように押付動作によって中間部材３の存在を検出することが可能である。
【００５１】
また上述した例では、ワーク１と対象物２に嵌合孔１ａ、２ａがあり、中間部材３が円筒形部材（棒又はピン形状）であり、嵌合孔１ａ、２ａに中間部材３が嵌め合わされるようになっているが、孔と円筒形部材の関係は反対であってもよい。
【００５２】
上述したように本発明の装置及び方法によれば、力センサ１４を有するロボットハンド１２、ロボットアーム１６、及びロボット制御装置２０により、ワーク１又は対象物２に予め嵌合されている中間部材３を介してワーク１を対象物２に組み付ける組立作業を実行することができる。
また、組立作業中のワーク１の位置と計測された外力から組立作業の成功又は失敗を判断することができる。
【００５３】
さらに、組立作業が失敗であるとき、すなわち異常検出時に、ロボットハンド１２が把持するワーク１を組立作業前の位置へ戻し、別の場所で中間部材３が嵌合不能な固定部材５に力制御で組立作業を再実行することで、再実行中のワーク１の位置と計測された外力から、中間部材３の嵌合状態、すなわちワーク１から外れうる中間部材３の有無を判断することができる。
【００５４】
また、この組立動作中に、ワーク１に中間部材３が正しく嵌合された場合は中間部材３が再度理想的な位置（正規の位置）に戻っているため、そのまま組立作業を再試行できる。また、中間部材３がワーク１に正しく嵌合されなかった場合は、中間部材３を理想的な位置（正規の位置）に戻せないので、ワーク１を用いた組立作業の継続は困難と判断し、中間部材３が正しく嵌合された新しいワーク１を用いて組立作業が行なえる。
【００５５】
従ってこの判断により、組立失敗時の（１）中間部材の有無検出、（２）中間部材の健全性のチェックとその健全化、（３）中間部材の健全化失敗時の新しい部品利用の判断と動作、（４）装置の稼動停止防止、等ができる効果が得られる。
【００５６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載により示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００５７】
１ ワーク、２ 対象物、３ 中間部材、
４ 作業台、５ 固定部材、
１０ 組立ロボット、１２ ロボットハンド、１４ 力センサ、
１６ ロボットアーム、２０ ロボット制御装置、
２１ 記憶装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力を計測する力センサを有しワークを把持するロボットハンドと、
該ロボットハンドを３次元空間内で位置と姿勢を移動可能なロボットアームと、
前記ロボットアームを制御し、中間部材を介して前記ワークを対象物に組み付ける組立作業を実行するロボット制御装置とを備え、
該ロボット制御装置により、前記組立作業中のワークの位置と計測された外力から前記組立作業の成功又は失敗を判断し、
前記組立作業が失敗であるときに、前記ワークを前記組立作業前の位置へ戻し、
次いで、前記中間部材が嵌合不能な固定部材に対して、該固定部材を仮想的に前記対象物とみなして前記組立作業を再実行し、
該再実行中のワークの位置と計測された外力から、前記ワークと中間部材の嵌合状態を判断する、ことを特徴とする組立ロボット。
【請求項２】
前記中間部材は、前記ワーク又は対象物に予め嵌合されており、該中間部材をワークと対象物に嵌合させて前記ワークを対象物に組み付ける、ことを特徴とする請求項１に記載の組立ロボット。
【請求項３】
外力を計測する力センサを有しワークを把持するロボットハンドと、
該ロボットハンドを３次元空間内で位置と姿勢を移動可能なロボットアームと、を備え、
（Ａ）前記ロボットアームを制御し、中間部材を介して前記ワークを対象物に組み付ける組立作業を実行し、
（Ｂ）前記組立作業中のワークの位置と計測された外力から前記組立作業の成功又は失敗を判断し、
（Ｃ）前記組立作業が失敗であるときに、前記ワークを前記組立作業前の位置へ戻し、
（Ｄ）次いで、前記中間部材が嵌合不能な固定部材に対して、該固定部材を仮想的に前記対象物とみなして前記組立作業を再実行し、
（Ｅ）該再実行中のワークの位置と計測された外力から、前記ワークと中間部材の嵌合状態を判断する、ことを特徴とする組立ロボットの制御方法。
【請求項４】
前記（Ｅ）において、前記中間部材の有無及びワークとの嵌合の健全性を判断する、ことを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
【請求項１】
外力を計測する力センサを有しワークを把持するロボットハンドと、
該ロボットハンドを３次元空間内で位置と姿勢を移動可能なロボットアームと、
前記ロボットアームを制御し、中間部材を介して前記ワークを対象物に組み付ける組立作業を実行するロボット制御装置とを備え、
該ロボット制御装置により、前記組立作業中のワークの位置と計測された外力から前記組立作業の成功又は失敗を判断し、
前記組立作業が失敗であるときに、前記ワークを前記組立作業前の位置へ戻し、
次いで、前記中間部材が嵌合不能な固定部材に対して、該固定部材を仮想的に前記対象物とみなして前記組立作業を再実行し、
該再実行中のワークの位置と計測された外力から、前記ワークと中間部材の嵌合状態を判断する、ことを特徴とする組立ロボット。
【請求項２】
前記中間部材は、前記ワーク又は対象物に予め嵌合されており、該中間部材をワークと対象物に嵌合させて前記ワークを対象物に組み付ける、ことを特徴とする請求項１に記載の組立ロボット。
【請求項３】
外力を計測する力センサを有しワークを把持するロボットハンドと、
該ロボットハンドを３次元空間内で位置と姿勢を移動可能なロボットアームと、を備え、
（Ａ）前記ロボットアームを制御し、中間部材を介して前記ワークを対象物に組み付ける組立作業を実行し、
（Ｂ）前記組立作業中のワークの位置と計測された外力から前記組立作業の成功又は失敗を判断し、
（Ｃ）前記組立作業が失敗であるときに、前記ワークを前記組立作業前の位置へ戻し、
（Ｄ）次いで、前記中間部材が嵌合不能な固定部材に対して、該固定部材を仮想的に前記対象物とみなして前記組立作業を再実行し、
（Ｅ）該再実行中のワークの位置と計測された外力から、前記ワークと中間部材の嵌合状態を判断する、ことを特徴とする組立ロボットの制御方法。
【請求項４】
前記（Ｅ）において、前記中間部材の有無及びワークとの嵌合の健全性を判断する、ことを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１１５９１０（Ｐ２０１２−１１５９１０Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６４７３０（Ｐ２０１０−２６４７３０）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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