JP2003236785A - ロボット制御装置 - Google Patents
ロボット制御装置Info
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- JP2003236785A JP2003236785A JP2002037539A JP2002037539A JP2003236785A JP 2003236785 A JP2003236785 A JP 2003236785A JP 2002037539 A JP2002037539 A JP 2002037539A JP 2002037539 A JP2002037539 A JP 2002037539A JP 2003236785 A JP2003236785 A JP 2003236785A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Program-controlled manipulators
- B25J9/16—Program controls
- B25J9/1679—Program controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1687—Assembly, peg and hole, palletising, straight line, weaving pattern movement
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】上記の組み付け作業時に発生する従来の技術の
問題点を解決するためになされたものであり、ネジを有
する部品の組付けを、部品を破損することなく高速に組
立て作業のできるロボットの制御装置を提供する。 【解決手段】組み付け条件を設定する組み付け作業条件
設定手段15と、ロボット1の指令位置とフィードバック
位置の情報から動作状態を監視する状態監視手段7と、
組み付け作業条件設定手段15と状態監視手段7の出力結
果に応じてロボット1の動作パターンを決定する動作パ
ターン選択手段8と、動作パターン選択手段8の出力に応
じて軌道を生成する動作パターン生成手段9と、予め設
定された値以上の作用力の発生を制限するコンプライア
ンス制御手段14とを備えたロボット制御装置。
問題点を解決するためになされたものであり、ネジを有
する部品の組付けを、部品を破損することなく高速に組
立て作業のできるロボットの制御装置を提供する。 【解決手段】組み付け条件を設定する組み付け作業条件
設定手段15と、ロボット1の指令位置とフィードバック
位置の情報から動作状態を監視する状態監視手段7と、
組み付け作業条件設定手段15と状態監視手段7の出力結
果に応じてロボット1の動作パターンを決定する動作パ
ターン選択手段8と、動作パターン選択手段8の出力に応
じて軌道を生成する動作パターン生成手段9と、予め設
定された値以上の作用力の発生を制限するコンプライア
ンス制御手段14とを備えたロボット制御装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの制御装
置に関し、特にワークの組み付け穴に部品を自動的に挿
入するロボットの制御装置に関する。
置に関し、特にワークの組み付け穴に部品を自動的に挿
入するロボットの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業用ロボットを用いて組み付け穴を有
するワークに部品を自動的に挿入する組み付け作業にお
いて、ワークと部品のわずかな位置ずれにより、組み付
け穴と部品の間にかじりが発生し、ワーク、ハンド及び
部品が破損するという危険性があった。従来のロボット
制御装置においては、組立作業の場合に発生するかじり
の問題を解決する目的のために、ロボットハンドに板バ
ネ等を取り付けた機械式フローティング機構を用いる方
式や、ロボットハンド先端に力制御を用いたかじり防止
装置を設置し制御するロボット制御装置であった。従来
例として特開平7-96427公報では、力制御を用いたかじ
り防止装置を設置する方式が記載されている。以下、簡
単に図面を用いて説明する。図１２は、従来のロボット
の制御装置の一実施例を示す全体構成図である。この図
１２に示すように、１０１はロボットハンドであり、こ
のロボットハンド１０１には、ワーク１０２の組付穴１
０４に挿入され組み付けられる部品１０６が把持されて
いる。ここで、この部品１０６は、位置決めピン１０６
ａを備えている。１０８はロボットアームであり、この
ロボットアーム１０８とハンド１０１の間には、アクチ
ュエータ（サーボモータ）を有するエンドエフェクタ１
１０及び力覚センサ１１２がユニット化されて取り付け
られている。１１４は、エンドエフェクタ・コントロー
ラであり、このエンドエフェクタ・コントローラ１１４
には、力覚センサ１１２からの力覚情報が入力され、こ
の入力情報に基づいて、エンドエフェクタ１１０に制御
指令を出力する。更に、１１６は、ロボット・コントロ
ーラであり、このロボット・コントローラ１１６には、
組付穴を発見した旨の情報が入力され、この入力情報に
基づいて、ロボットに部品挿入指令を出力する。
するワークに部品を自動的に挿入する組み付け作業にお
いて、ワークと部品のわずかな位置ずれにより、組み付
け穴と部品の間にかじりが発生し、ワーク、ハンド及び
部品が破損するという危険性があった。従来のロボット
制御装置においては、組立作業の場合に発生するかじり
の問題を解決する目的のために、ロボットハンドに板バ
ネ等を取り付けた機械式フローティング機構を用いる方
式や、ロボットハンド先端に力制御を用いたかじり防止
装置を設置し制御するロボット制御装置であった。従来
例として特開平7-96427公報では、力制御を用いたかじ
り防止装置を設置する方式が記載されている。以下、簡
単に図面を用いて説明する。図１２は、従来のロボット
の制御装置の一実施例を示す全体構成図である。この図
１２に示すように、１０１はロボットハンドであり、こ
のロボットハンド１０１には、ワーク１０２の組付穴１
０４に挿入され組み付けられる部品１０６が把持されて
いる。ここで、この部品１０６は、位置決めピン１０６
ａを備えている。１０８はロボットアームであり、この
ロボットアーム１０８とハンド１０１の間には、アクチ
ュエータ（サーボモータ）を有するエンドエフェクタ１
１０及び力覚センサ１１２がユニット化されて取り付け
られている。１１４は、エンドエフェクタ・コントロー
ラであり、このエンドエフェクタ・コントローラ１１４
には、力覚センサ１１２からの力覚情報が入力され、こ
の入力情報に基づいて、エンドエフェクタ１１０に制御
指令を出力する。更に、１１６は、ロボット・コントロ
ーラであり、このロボット・コントローラ１１６には、
組付穴を発見した旨の情報が入力され、この入力情報に
基づいて、ロボットに部品挿入指令を出力する。
【０００３】上記力覚センサ１１２は、ロボットハンド
に作用するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の反力をそれぞ
れ検出するためのものである。ここで、図１２に示すよ
うに、ワーク１０２の面に平行な２軸方向がＸ軸方向及
びＹ軸方向であり、ワーク１０２の面に垂直な方向がＺ
軸方向である。また、Ａは重力方向を示し、Ｂは組付方
向を示している。また、この実施例において、エンドエ
フェクタ１１０は、図１３に示されたように、２軸直交
テーブル即ち、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸テーブル１１
０ａ及びＹ軸方向に移動可能なＹ軸テーブル１１０ｂに
より構成され、これらの各テーブル１１０ａ、１１０ｂ
は、それぞれ独立にアクチュエータにより能動的に駆動
される。また、この実施例においては、部品１０６の組
付方向への移動をアーム１０８を駆動することにより行
っている。次に、図1４により、部品１０６の位置決め
について説明する。図1４は、部品１０６の位置決めピ
ン１０６ａの中心の位置と組付穴１０４の中心の位置と
がずれている状態を示す斜視図である。この図1４に示
すように、部品１０６の位置決めピン１０６ａの中心の
位置と組付穴１０４の中心の位置とがずれている場合に
は、位置決めピン１０６ａと組付穴１０４との接触（Ｃ
点により接触している）により、位置決めピン１０６ａ
に反力（Ｘ軸方向反力ＦKXとＹ軸方向反力ＦKYとの合
力）が発生する。このようにずれが生じている場合に
は、力覚センサ１１２により上記Ｘ軸方向反力ＦKXとＹ
軸方向反力ＦKYを検出し、これらの反力が共に零となる
ように、エンドエフェクタ１１０のＸ軸テーブル１１０
ａ及びＹ軸テーブル１１０ｂを移動させる。このときの
Ｘ軸テーブル１１０ａ及びＹ軸テーブル１１０ｂの移動
方向は、反力の生じている方向、即ち、Ｘ軸方向反力Ｆ
KXとＹ軸方向反力ＦKYの方向と同方向である。このよう
にして、エンドエフェクタ１１０により位置ずれを修正
することにより、ワーク１０２と部品１０６の位置決め
ピン１０６ａとの間のかじりの発生を防止して組付作業
を行うことができるようになっている。
に作用するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の反力をそれぞ
れ検出するためのものである。ここで、図１２に示すよ
うに、ワーク１０２の面に平行な２軸方向がＸ軸方向及
びＹ軸方向であり、ワーク１０２の面に垂直な方向がＺ
軸方向である。また、Ａは重力方向を示し、Ｂは組付方
向を示している。また、この実施例において、エンドエ
フェクタ１１０は、図１３に示されたように、２軸直交
テーブル即ち、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸テーブル１１
０ａ及びＹ軸方向に移動可能なＹ軸テーブル１１０ｂに
より構成され、これらの各テーブル１１０ａ、１１０ｂ
は、それぞれ独立にアクチュエータにより能動的に駆動
される。また、この実施例においては、部品１０６の組
付方向への移動をアーム１０８を駆動することにより行
っている。次に、図1４により、部品１０６の位置決め
について説明する。図1４は、部品１０６の位置決めピ
ン１０６ａの中心の位置と組付穴１０４の中心の位置と
がずれている状態を示す斜視図である。この図1４に示
すように、部品１０６の位置決めピン１０６ａの中心の
位置と組付穴１０４の中心の位置とがずれている場合に
は、位置決めピン１０６ａと組付穴１０４との接触（Ｃ
点により接触している）により、位置決めピン１０６ａ
に反力（Ｘ軸方向反力ＦKXとＹ軸方向反力ＦKYとの合
力）が発生する。このようにずれが生じている場合に
は、力覚センサ１１２により上記Ｘ軸方向反力ＦKXとＹ
軸方向反力ＦKYを検出し、これらの反力が共に零となる
ように、エンドエフェクタ１１０のＸ軸テーブル１１０
ａ及びＹ軸テーブル１１０ｂを移動させる。このときの
Ｘ軸テーブル１１０ａ及びＹ軸テーブル１１０ｂの移動
方向は、反力の生じている方向、即ち、Ｘ軸方向反力Ｆ
KXとＹ軸方向反力ＦKYの方向と同方向である。このよう
にして、エンドエフェクタ１１０により位置ずれを修正
することにより、ワーク１０２と部品１０６の位置決め
ピン１０６ａとの間のかじりの発生を防止して組付作業
を行うことができるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のロボット制御装置（特開平7-96427）のようにロボ
ットアームとロボットハンドの間に特別な駆動装置から
なるかじり防止装置を配置することは、ロボット先端の
動作範囲を狭めて、峡間部分の組み付け作業ができなか
った。さらに、検出した反力に応じて直線的な動作を生
成し位置ずれを補正する方式なので、部品がネジを有す
るような場合、組み付け作業中、かじりが多発し、その
都度、位置補正していかなければならず、作業時間がか
かり実用的でなかった。また、多発する衝撃により、部
品の破損頻度が高くなり品質が悪化していた。本発明の
目的は、上記の組み付け作業時に発生する従来の技術の
問題点を解決するためになされたものであり、ネジを有
する部品の組付けを、部品を破損することなく高速に組
立て作業のできるロボットの制御装置を提供することを
目的としている。
来のロボット制御装置（特開平7-96427）のようにロボ
ットアームとロボットハンドの間に特別な駆動装置から
なるかじり防止装置を配置することは、ロボット先端の
動作範囲を狭めて、峡間部分の組み付け作業ができなか
った。さらに、検出した反力に応じて直線的な動作を生
成し位置ずれを補正する方式なので、部品がネジを有す
るような場合、組み付け作業中、かじりが多発し、その
都度、位置補正していかなければならず、作業時間がか
かり実用的でなかった。また、多発する衝撃により、部
品の破損頻度が高くなり品質が悪化していた。本発明の
目的は、上記の組み付け作業時に発生する従来の技術の
問題点を解決するためになされたものであり、ネジを有
する部品の組付けを、部品を破損することなく高速に組
立て作業のできるロボットの制御装置を提供することを
目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明の請求項１記載のロボット制御装置は、ハンドに
より把持された部品をワークに形成された組み付け穴に
挿入して組み付けるロボット制御装置において、前記部
品の組み付け条件を設定する組み付け作業条件設定手段
と、前記ロボットの指令位置と前記ロボットからのフィ
ードバック位置の情報から動作状態を監視する状態監視
手段と、前記組み付け作業条件設定手段と前記状態監視
手段の出力結果に応じてロボットの動作パターンを決定
する動作パターン選択手段と、動作パターン選択手段の
出力に応じて前記ロボットの軌道を生成する動作パター
ン生成手段と、前記ロボットの指令位置と前記ロボット
からのフィードバック位置をもとに目標位置に位置速度
制御する位置速度制御手段と、予め設定された値以上の
作用力の発生を制限するコンプライアンス制御手段とを
備えたものである。請求項１記載のロボット制御装置に
よれば、ロボット先端に特別な装置を配置する必要が無
いため、ロボット先端の動作範囲が広くなり、峡間部分
の組み付け作業が容易にでき、さらに外部センサを用い
ること無く指令位置とフィードバック位置の情報から動
作状態を監視し、動作状態に応じた動作パターンを出力
するので、安価で頑健な組立てロボットを提供ができ
る。
本発明の請求項１記載のロボット制御装置は、ハンドに
より把持された部品をワークに形成された組み付け穴に
挿入して組み付けるロボット制御装置において、前記部
品の組み付け条件を設定する組み付け作業条件設定手段
と、前記ロボットの指令位置と前記ロボットからのフィ
ードバック位置の情報から動作状態を監視する状態監視
手段と、前記組み付け作業条件設定手段と前記状態監視
手段の出力結果に応じてロボットの動作パターンを決定
する動作パターン選択手段と、動作パターン選択手段の
出力に応じて前記ロボットの軌道を生成する動作パター
ン生成手段と、前記ロボットの指令位置と前記ロボット
からのフィードバック位置をもとに目標位置に位置速度
制御する位置速度制御手段と、予め設定された値以上の
作用力の発生を制限するコンプライアンス制御手段とを
備えたものである。請求項１記載のロボット制御装置に
よれば、ロボット先端に特別な装置を配置する必要が無
いため、ロボット先端の動作範囲が広くなり、峡間部分
の組み付け作業が容易にでき、さらに外部センサを用い
ること無く指令位置とフィードバック位置の情報から動
作状態を監視し、動作状態に応じた動作パターンを出力
するので、安価で頑健な組立てロボットを提供ができ
る。
【０００６】また、請求項２記載のロボット制御装置
は、直線軌道を生成する直線軌道生成手段と、前記ワー
クと前記部品のクリアランスに応じた螺旋型軌道を生成
する螺旋軌道生成手段とを備えたものである。請求項２
記載のロボット制御装置によれば、ワークと部品のクリ
アランスに応じて自動的に螺旋軌道を生成するので、作
業者の教示作業の効率化が図れる。また、請求項３記載
のロボット制御装置は、前記部品がボルトのようなネジ
溝を有する場合に前記ワークと前記部品のクリアランス
とネジのピッチ情報に応じた螺旋型軌道を生成するもの
である。請求項３記載のロボット制御装置によれば、ネ
ジのピッチ情報応じた螺旋軌道を生成するので、直線的
な挿入動作の場合にくらべて途中停止の少ないスムーズ
な高速挿入作業ができる。
は、直線軌道を生成する直線軌道生成手段と、前記ワー
クと前記部品のクリアランスに応じた螺旋型軌道を生成
する螺旋軌道生成手段とを備えたものである。請求項２
記載のロボット制御装置によれば、ワークと部品のクリ
アランスに応じて自動的に螺旋軌道を生成するので、作
業者の教示作業の効率化が図れる。また、請求項３記載
のロボット制御装置は、前記部品がボルトのようなネジ
溝を有する場合に前記ワークと前記部品のクリアランス
とネジのピッチ情報に応じた螺旋型軌道を生成するもの
である。請求項３記載のロボット制御装置によれば、ネ
ジのピッチ情報応じた螺旋軌道を生成するので、直線的
な挿入動作の場合にくらべて途中停止の少ないスムーズ
な高速挿入作業ができる。
【０００７】また、請求項４記載のロボット制御装置
は、前記ロボットの指令位置と前記ロボットからのフィ
ードバック位置とから前記ワークと前記部品のかじり状
態を判定するかじり判定手段を備えたものである。請求
項４記載のロボット制御装置によれば、指令位置とフィ
ードバック位置とからかじり状態を判定するので、安価
で頑健な組立てロボットを提供ができる。また、請求項
５記載のロボット制御装置は、前記かじり判定手段によ
りかじり有りと判定された場合にそれまでの動作方向と
反対方向の動作パタ―ンを生成する逆方向動作生成手段
を備えたものである。請求項５記載のロボット制御装置
によれば、かじり状態から脱出するための逆方向動作を
自動生成するので、ロボットを途中で停止させることな
く作業の続行が可能となる。
は、前記ロボットの指令位置と前記ロボットからのフィ
ードバック位置とから前記ワークと前記部品のかじり状
態を判定するかじり判定手段を備えたものである。請求
項４記載のロボット制御装置によれば、指令位置とフィ
ードバック位置とからかじり状態を判定するので、安価
で頑健な組立てロボットを提供ができる。また、請求項
５記載のロボット制御装置は、前記かじり判定手段によ
りかじり有りと判定された場合にそれまでの動作方向と
反対方向の動作パタ―ンを生成する逆方向動作生成手段
を備えたものである。請求項５記載のロボット制御装置
によれば、かじり状態から脱出するための逆方向動作を
自動生成するので、ロボットを途中で停止させることな
く作業の続行が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るロボッ
ト制御装置の全体構成図である。図１において、ロボッ
ト1は、位置速度制御手段6の動作指令とコンプライアン
ス制御手段14の出力の差により動作する。ロボットハン
ド2には、ワーク4の組付穴5に挿入され組み付けられる
ネジ溝を有する部品3が把持されている。15は、組み付
け作業の作業条件を設定する組み付け作業条件設定手段
で、7はかじり判定手段12を有する状態監視手段であ
り、ロボット1の指令位置とロボット1からのフィードバ
ック位置（FB位置）との位置偏差の大小とその時間変化
から、かじり状態かどうかの動作状態を相関演算等の手
法から同定する。同定した結果を動作パターン選択手段
8に出力する。動作パターン選択手段8は、前記作業状態
監視手段7により同定された状態情報から次回動作パタ
ーンを選択する。9は動作パターン生成手段で、螺旋軌
道生成手段10、逆方向動作生成手段11と通常の直線動作
生成手段13とから構成され、前記ロボット1の指令位置
を位置速度制御手段6に出力する。図１に示す組み付け
作業条件設定手段15において、図１１に示す手順に従
い、説明する。ステップｑ１では、螺旋軌道の動作開始
の際の最小半径（r0）を設定し、ステップｑ２では、ク
リアランス（CL）を設定する。クリアランスとは、組付
け穴5の半径と前記部品3のネジの谷の半径との差であ
る。ステップｑ３では、部品3のネジのピッチ（Pitch）
を設定する。ステップｑ４では、目標移動量（d）を設
定する。ステップｑ５では、目標速度（Vd）を設定す
る。ステップｑ６では、旋回移動速度（Velxy）を設定
する。旋回移動速度とは、前記螺旋軌道生成手段10で生
成される螺旋軌道の接線方向の速度である。ステップｑ
７では、旋回の回数（N）を設定する。
いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るロボッ
ト制御装置の全体構成図である。図１において、ロボッ
ト1は、位置速度制御手段6の動作指令とコンプライアン
ス制御手段14の出力の差により動作する。ロボットハン
ド2には、ワーク4の組付穴5に挿入され組み付けられる
ネジ溝を有する部品3が把持されている。15は、組み付
け作業の作業条件を設定する組み付け作業条件設定手段
で、7はかじり判定手段12を有する状態監視手段であ
り、ロボット1の指令位置とロボット1からのフィードバ
ック位置（FB位置）との位置偏差の大小とその時間変化
から、かじり状態かどうかの動作状態を相関演算等の手
法から同定する。同定した結果を動作パターン選択手段
8に出力する。動作パターン選択手段8は、前記作業状態
監視手段7により同定された状態情報から次回動作パタ
ーンを選択する。9は動作パターン生成手段で、螺旋軌
道生成手段10、逆方向動作生成手段11と通常の直線動作
生成手段13とから構成され、前記ロボット1の指令位置
を位置速度制御手段6に出力する。図１に示す組み付け
作業条件設定手段15において、図１１に示す手順に従
い、説明する。ステップｑ１では、螺旋軌道の動作開始
の際の最小半径（r0）を設定し、ステップｑ２では、ク
リアランス（CL）を設定する。クリアランスとは、組付
け穴5の半径と前記部品3のネジの谷の半径との差であ
る。ステップｑ３では、部品3のネジのピッチ（Pitch）
を設定する。ステップｑ４では、目標移動量（d）を設
定する。ステップｑ５では、目標速度（Vd）を設定す
る。ステップｑ６では、旋回移動速度（Velxy）を設定
する。旋回移動速度とは、前記螺旋軌道生成手段10で生
成される螺旋軌道の接線方向の速度である。ステップｑ
７では、旋回の回数（N）を設定する。
【０００９】図２に示すように動作パターン選択手段８
は、ステップt1で目標移動量（ｄ）と移動速度（Vd）と
からなる直線軌道生成開始信号を、動作パターン生成手
段9の直線軌道生成手段13に出力する。図３に示すよう
に直線軌道生成手段13は、ステップＪ１で直線軌道生成
開始信号を受信したらステップＪ2で目標移動量（ｄ）
と移動速度（Vd）とから補間処理により、ロボット1の
指令位置を算出し、図１に示すように、ロボット1の指
令位置を位置速度制御手段6に払い出す。さらにロボッ
ト1の指令位置が、位置速度制御手段6に払い出されると
同時に、逆方向動作手段11は、払い出された指令位置
を、図４に示すようにステップp1で記憶する。図１に示
すように位置速度制御手段6の動作指令により前記ロボ
ット1が直線動作し、部品3をワーク4の組付け穴5に挿入
するように動作する。この直線動作の間、状態監視手段
7のかじり判定手段12は、図６に示す手順で動作状態を
監視する。ステップＳ１では、指令位置(RefPos)を取得
する。ステップＳ２では、フィードバック位置(FbPos)
を取得する。ステップＳ３では、指令位置とフィードバ
ック位置の差（ErrPos）を算出する。ステップＳ４で
は、ロボット1の指令位置とフィードバック位置の差(Er
rPos)と閾値CriPosとの大小により、かじり状態を判定
する。図７に示すように、かじり状態はワーク4と部品3
の間の初期位置がずれていた場合にA１でかじりが発生
する。図６に示すようにかじり状態が発生すると、かじ
り判定手段12が、ステップＳ５でかじり発生信号を動作
パターン選択手段8に出力する。動作パターン選択手段8
は、図２に示すようにステップｔ５で、動作停止信号を
動作パターン生成手段9に出力し、ロボット1の動作を一
旦停止させる。引き続き、動作パターン選択手段8はス
テップｔ６で逆方向動作生成開始信号を動作パターン生
成手段9の逆方向動作生成手段11に出力する。逆方向動
作生成手段11は図４に示すように、ステップｐ２で逆方
向動作指令生成を開始し、払い出し回数だけ、ロボット
1の指令位置を図１に示す位置速度制御手段6に払い出
す。図２に示すように動作パターン選択手段8は、逆方
向動作生成手段11の完了を待って、ステップｔ８で逆方
向動作の動作完了を確認し、ステップｔ９でクリアラン
ス（CL）とピッチ（Pitch）と旋回移動速度（Velxy）と
旋回の回数(N)とからなる螺旋軌道生成開始信号を動作
パターン生成手段9の螺旋軌道生成手段10に出力する。
ここで、部品3がネジでは無い場合には、ピッチを０で
ない定数とする。
は、ステップt1で目標移動量（ｄ）と移動速度（Vd）と
からなる直線軌道生成開始信号を、動作パターン生成手
段9の直線軌道生成手段13に出力する。図３に示すよう
に直線軌道生成手段13は、ステップＪ１で直線軌道生成
開始信号を受信したらステップＪ2で目標移動量（ｄ）
と移動速度（Vd）とから補間処理により、ロボット1の
指令位置を算出し、図１に示すように、ロボット1の指
令位置を位置速度制御手段6に払い出す。さらにロボッ
ト1の指令位置が、位置速度制御手段6に払い出されると
同時に、逆方向動作手段11は、払い出された指令位置
を、図４に示すようにステップp1で記憶する。図１に示
すように位置速度制御手段6の動作指令により前記ロボ
ット1が直線動作し、部品3をワーク4の組付け穴5に挿入
するように動作する。この直線動作の間、状態監視手段
7のかじり判定手段12は、図６に示す手順で動作状態を
監視する。ステップＳ１では、指令位置(RefPos)を取得
する。ステップＳ２では、フィードバック位置(FbPos)
を取得する。ステップＳ３では、指令位置とフィードバ
ック位置の差（ErrPos）を算出する。ステップＳ４で
は、ロボット1の指令位置とフィードバック位置の差(Er
rPos)と閾値CriPosとの大小により、かじり状態を判定
する。図７に示すように、かじり状態はワーク4と部品3
の間の初期位置がずれていた場合にA１でかじりが発生
する。図６に示すようにかじり状態が発生すると、かじ
り判定手段12が、ステップＳ５でかじり発生信号を動作
パターン選択手段8に出力する。動作パターン選択手段8
は、図２に示すようにステップｔ５で、動作停止信号を
動作パターン生成手段9に出力し、ロボット1の動作を一
旦停止させる。引き続き、動作パターン選択手段8はス
テップｔ６で逆方向動作生成開始信号を動作パターン生
成手段9の逆方向動作生成手段11に出力する。逆方向動
作生成手段11は図４に示すように、ステップｐ２で逆方
向動作指令生成を開始し、払い出し回数だけ、ロボット
1の指令位置を図１に示す位置速度制御手段6に払い出
す。図２に示すように動作パターン選択手段8は、逆方
向動作生成手段11の完了を待って、ステップｔ８で逆方
向動作の動作完了を確認し、ステップｔ９でクリアラン
ス（CL）とピッチ（Pitch）と旋回移動速度（Velxy）と
旋回の回数(N)とからなる螺旋軌道生成開始信号を動作
パターン生成手段9の螺旋軌道生成手段10に出力する。
ここで、部品3がネジでは無い場合には、ピッチを０で
ない定数とする。
【００１０】図５に示すように螺旋軌道生成手段10は、
ステップｅ１でクリアランス（CL）とピッチ（Pitch）
と旋回移動速度（Velxy）と旋回の回数(N)とからＺ方向
の進行速度を計算する。クリアランスをCL、最小半径を
r0、ピッチをPitch、旋回方向の移動速度をVelxyとする
と、部品3を組付け穴5に挿入する方向の速度であるＺ方
向の進行速度Velzを、
ステップｅ１でクリアランス（CL）とピッチ（Pitch）
と旋回移動速度（Velxy）と旋回の回数(N)とからＺ方向
の進行速度を計算する。クリアランスをCL、最小半径を
r0、ピッチをPitch、旋回方向の移動速度をVelxyとする
と、部品3を組付け穴5に挿入する方向の速度であるＺ方
向の進行速度Velzを、
【００１１】
【数１】
【００１２】とおく。ここで、螺旋軌道とは、回転角を
θとし、半径が回転角θの関数である曲線である。一般
的に、時刻ｔでの螺旋軌道の位置（x(t), y(t), z(t)）
は、
θとし、半径が回転角θの関数である曲線である。一般
的に、時刻ｔでの螺旋軌道の位置（x(t), y(t), z(t)）
は、
【００１３】
【数２】
【００１４】と表現される。ステップｅ２で、半径を計
算する。ここで、半径は、θの関数であるから、
算する。ここで、半径は、θの関数であるから、
【００１５】
【数３】
【００１６】とおく。ステップｅ３で螺旋半径ｒθと旋
回方向移動速度Velxyとから次回制御周期当たりの旋回
角度増分量Δθを算出する。
回方向移動速度Velxyとから次回制御周期当たりの旋回
角度増分量Δθを算出する。
【００１７】
【数４】
【００１８】図９に示す座標関係に基づいて、ステップ
e4では、スパイラル座標系Ｓでの目標位置（x,y,z）を
算出する。スパイラル座標系Ｓとは、図９のＳに定義さ
れた直交した３軸により構成される座標系である。制御
周期Δtとすると、スパイラル座標系Ｓ上での目標位置
は、
e4では、スパイラル座標系Ｓでの目標位置（x,y,z）を
算出する。スパイラル座標系Ｓとは、図９のＳに定義さ
れた直交した３軸により構成される座標系である。制御
周期Δtとすると、スパイラル座標系Ｓ上での目標位置
は、
【００１９】
【数５】
【００２０】となる。ステップｅ５でワールド座標系Ｗ
での目標位置に座標変換する。
での目標位置に座標変換する。
【００２１】
【数６】
【００２２】となる。図１に示す位置制御手段6にロボ
ット1の指令位置を払い出す。ステップｅ２からステッ
プｅ５の処理を目標移動量に達するまで繰り返し、図１
０に示す螺旋型の軌道をとりながらかじりが発生するこ
となく組みつけが実行される。ステップｅ６では、動作
パターン選択手段8からの動作停止信号を監視し、動作
停止信号が入信していなければ、次回制御周期のθを算
出し、ステップｅ２に戻る。
ット1の指令位置を払い出す。ステップｅ２からステッ
プｅ５の処理を目標移動量に達するまで繰り返し、図１
０に示す螺旋型の軌道をとりながらかじりが発生するこ
となく組みつけが実行される。ステップｅ６では、動作
パターン選択手段8からの動作停止信号を監視し、動作
停止信号が入信していなければ、次回制御周期のθを算
出し、ステップｅ２に戻る。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載のロボ
ット制御装置によれば、ロボット先端に特別な装置を配
置する必要が無いため、ロボット先端の動作範囲が広く
なり、峡間部分の組み付け作業が容易にでき、さらに外
部センサを用いること無く指令位置とフィードバック位
置の情報から動作状態を監視し、動作状態に応じた動作
パターンを出力するので、安価で頑健な組立てロボット
を提供ができる。また、請求項２記載のロボット制御装
置によれば、ワークと部品のクリアランスに応じて自動
的に螺旋軌道を生成するので、作業者の教示作業の効率
化が図れる。また、請求項３記載のロボット制御装置に
よれば、ネジのピッチ情報応じた螺旋軌道を生成するの
で、直線的な挿入動作の場合にくらべて途中停止の少な
いスムーズな高速挿入作業ができる。また、請求項４記
載のロボット制御装置によれば、指令位置とフィードバ
ック位置とからかじり状態を判定するので、安価で頑健
な組立てロボットを提供ができる。また、請求項５記載
のロボット制御装置によれば、かじり状態から脱出する
ための逆方向動作を自動生成するので、ロボットを途中
で停止させることなく作業の続行が可能となる。
ット制御装置によれば、ロボット先端に特別な装置を配
置する必要が無いため、ロボット先端の動作範囲が広く
なり、峡間部分の組み付け作業が容易にでき、さらに外
部センサを用いること無く指令位置とフィードバック位
置の情報から動作状態を監視し、動作状態に応じた動作
パターンを出力するので、安価で頑健な組立てロボット
を提供ができる。また、請求項２記載のロボット制御装
置によれば、ワークと部品のクリアランスに応じて自動
的に螺旋軌道を生成するので、作業者の教示作業の効率
化が図れる。また、請求項３記載のロボット制御装置に
よれば、ネジのピッチ情報応じた螺旋軌道を生成するの
で、直線的な挿入動作の場合にくらべて途中停止の少な
いスムーズな高速挿入作業ができる。また、請求項４記
載のロボット制御装置によれば、指令位置とフィードバ
ック位置とからかじり状態を判定するので、安価で頑健
な組立てロボットを提供ができる。また、請求項５記載
のロボット制御装置によれば、かじり状態から脱出する
ための逆方向動作を自動生成するので、ロボットを途中
で停止させることなく作業の続行が可能となる。
【図１】本発明の実施の形態のロボット制御装置の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態の動作パターン選択手段の
処理手続きを示すフロー図。
処理手続きを示すフロー図。
【図３】本発明の実施の形態の直線軌道生成手段の処理
手続きを示すフロー図。
手続きを示すフロー図。
【図４】本発明の実施の形態の逆方向動作生成手段の処
理手続きを示すフロー図。
理手続きを示すフロー図。
【図５】本発明の実施の形態の螺旋軌道生成手段の処理
手続きを示すフロー図。
手続きを示すフロー図。
【図６】本発明の実施の形態のかじり判定手段の処理手
続きを示すフロー図
続きを示すフロー図
【図７】本発明の実施の形態のかじり状態を示す模式
図。
図。
【図８】本発明の実施の形態のかじりが解消した状態を
示す模式図。
示す模式図。
【図９】本発明の実施の形態の座標系の関係を示す図。
【図１０】本発明の実施の形態のロボット先端の螺旋軌
跡を示すXY断面図。
跡を示すXY断面図。
【図１１】本発明の実施の形態の組み付け作業条件設定
手段の処理手続きを示すフロー図
手段の処理手続きを示すフロー図
【図１２】従来のロボット制御装置の構成を示すブロッ
ク図。
ク図。
【図１３】図１１に示す従来のロボットの制御装置の一
実施例に用いられるエンドエフェクタの構成を示す斜視
図。
実施例に用いられるエンドエフェクタの構成を示す斜視
図。
【図１４】 部品の位置決めピンの中心位置と組付穴の
中心位置とがずれている状態を示す説明図。
中心位置とがずれている状態を示す説明図。
１ ロボット
２ ロボットハンド
３ ネジ溝を有する部品
４ ワーク
５ 組付け穴
６ 位置速度制御手段
７ 状態監視手段
８ 動作パターン選択手段
９ 動作パターン生成手段
１０ 螺旋軌道生成手段
１１ 逆方向動作生成手段
１２ かじり判定手段
１３ 直線動作生成手段
１４ コンプライアンス制御手段
１５ 組み付け作業条件設定手段
Claims (5)
- 【請求項１】ハンドにより把持された部品をワークに形
成された組み付け穴に挿入して組み付けるロボット制御
装置において、 前記部品の組み付け条件を設定する組み付け作業条件設
定手段と、 前記ロボットの指令位置と前記ロボットからのフィード
バック位置の情報から動作状態を監視する状態監視手段
と、 前記組み付け作業条件設定手段と前記状態監視手段の出
力結果に応じてロボットの動作パターンを決定する動作
パターン選択手段と、 動作パターン選択手段の出力に応じて前記ロボットの軌
道を生成する動作パターン生成手段と、 前記ロボットの指令位置と前記ロボットからのフィード
バック位置をもとに目標位置に位置速度制御する位置速
度制御手段と、 予め設定された値以上の作用力の発生を制限するコンプ
ライアンス制御手段とを備えたことを特徴とするロボッ
ト制御装置。 - 【請求項２】前記動作パターン生成手段は、直線軌道を
生成する直線軌道生成手段と、 前記ワークと前記部品のクリアランスに応じた螺旋型軌
道を生成する螺旋軌道生成手段とを備えたことを特徴と
する請求項１記載のロボット制御装置。 - 【請求項３】前記螺旋軌道生成手段は、前記部品がボル
トのようなネジ溝を有する場合に前記ワークと前記部品
のクリアランスとネジのピッチ情報に応じた螺旋型軌道
を生成するものである請求項２記載のロボット制御装
置。 - 【請求項４】前記状態監視手段は、前記ロボットの指令
位置と前記ロボットからのフィードバック位置とから前
記ワークと前記部品のかじり状態を判定するかじり判定
手段を備えたことを特徴とする請求項１、２または３記
載のロボット制御装置。 - 【請求項５】前記動作パターン生成手段は、前記かじり
判定手段によりかじり有りと判定された場合にそれまで
の動作方向と反対方向の動作パタ―ンを生成する逆方向
動作生成手段を備えたことを特徴とする請求項１、２、
３または４記載のロボット制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002037539A JP4359808B2 (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | ロボット制御装置 |
| PCT/JP2003/001398 WO2003068463A1 (fr) | 2002-02-15 | 2003-02-10 | Dispositif de commande de robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002037539A JP4359808B2 (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | ロボット制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003236785A true JP2003236785A (ja) | 2003-08-26 |
| JP4359808B2 JP4359808B2 (ja) | 2009-11-11 |
Family
ID=27678117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002037539A Expired - Fee Related JP4359808B2 (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | ロボット制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4359808B2 (ja) |
| WO (1) | WO2003068463A1 (ja) |
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008264910A (ja) * | 2007-04-18 | 2008-11-06 | Yaskawa Electric Corp | ロボットの制御方法、ロボット制御装置およびロボット制御システム |
| JP2010142910A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Yaskawa Electric Corp | ロボットシステム |
| DE102009058607A1 (de) * | 2009-12-17 | 2011-06-22 | KUKA Laboratories GmbH, 86165 | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Manipulators |
| JP2013022660A (ja) * | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Toyota Motor Corp | ボルトナット締付方法及びボルトナット締付装置 |
| CN111113456A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-05-08 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种空间机械臂在轨操作平台及系统 |
| JPWO2022019070A1 (ja) * | 2020-07-21 | 2022-01-27 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2504127A1 (de) * | 1974-02-01 | 1975-09-04 | Hitachi Ltd | Geraet fuer automatische montage |
| JPS6288589A (ja) * | 1985-10-16 | 1987-04-23 | 株式会社東芝 | ロボツト |
| JPH05108108A (ja) * | 1991-05-10 | 1993-04-30 | Nok Corp | コンプライアンス制御方法及び制御装置 |
| JPH06309040A (ja) * | 1993-04-21 | 1994-11-04 | Daikin Ind Ltd | ロボットアームの制御装置 |
| JP3147276B2 (ja) * | 1994-10-14 | 2001-03-19 | キヤノン株式会社 | 部品挿入装置及び部品挿入方法 |
| JPH1034575A (ja) * | 1996-07-22 | 1998-02-10 | Shibaura Eng Works Co Ltd | 産業用ロボット |
| JP4012996B2 (ja) * | 1997-09-16 | 2007-11-28 | 株式会社安川電機 | マニピュレータの制御装置 |
-
2002
- 2002-02-15 JP JP2002037539A patent/JP4359808B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-02-10 WO PCT/JP2003/001398 patent/WO2003068463A1/ja not_active Ceased
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9227321B2 (en) | 2009-12-17 | 2016-01-05 | Kuka Roboter Gmbh | Method and device for controlling a manipulator |
| US10076841B2 (en) | 2009-12-17 | 2018-09-18 | Kuka Deutschland Gmbh | Method and device for controlling a manipulator |
| JP2013022660A (ja) * | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Toyota Motor Corp | ボルトナット締付方法及びボルトナット締付装置 |
| CN111113456A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-05-08 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种空间机械臂在轨操作平台及系统 |
| JPWO2022019070A1 (ja) * | 2020-07-21 | 2022-01-27 | ||
| WO2022019070A1 (ja) * | 2020-07-21 | 2022-01-27 | 住友重機械工業株式会社 | 係合方法、ロボットシステム、制御装置及びコンピュータプログラム |
| JP7641969B2 (ja) | 2020-07-21 | 2025-03-07 | 住友重機械工業株式会社 | 係合方法、ロボットシステム、制御装置及びコンピュータプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2003068463A1 (fr) | 2003-08-21 |
| JP4359808B2 (ja) | 2009-11-11 |
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