JPS5810482A - ロボツトにおける測定面の段差及び傾き検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ロボットにおける測定面の段差及び傾き検
査装置に関する。

近年、特に製造加工業分野では、例えば人間の上肢の動
作機能等を有して、自律的に行動し得る産業用ロボット
の開発が盛んである。

ところで、このような産業用ロボットに、例えば第１図
に示すような部品１の凹部１ａに部品２を嵌入して組付
ける作業を行なわせる場合、その組付は作業のみならず
、その作業終了後、部品２が部品１の凹部１ａに正確に
組付けられたが否かを検査する検査工程も必要である。

この検査に肯っては、第１図の部品１，２の間の段差を
検査するか、部品２の上面の傾きを検査すれば良い。

この検査を行なう方法として、例えばロボットに視覚機
能を持たせて、部品１，２のパターン認識を行ない得る
ようにし、そのパターン認識結果に基づいて部品１に対
する部品２０組付は状態を検査することが考えられる。

しかしながら、上記の方法ではパターン認識を正確に行
なうことはなかなか難しく、コストパフォーマンスの点
から見ても実用的でない。

この発明は、上記の点に鑑み、簡便でしかもコストパフ
ォーマンスも優れたロボットにおける測定面の段差及び
傾き検査装置を提供することを目的とする。

そのために、この発明によるロボットにおける測定面の
段差及び傾き検査装置では、アーム又はメカニカルハン
ド等の可動部を備え、この位置決め制御し得るロボット
の可動部に、夫々復帰習性を有する少（とも３本以上の
触針を有し、これ等の各触針の変位位置に応じた変位デ
ータを出力する変位検出手段を設け、この変位検出手段
の各触針を全て測定面に接触させた時の各触針の変位位
置データと、各触針の位置データに基づいて、測定面の
段差及び傾きを検査するようにする。

以下、この発明の実施例を図面の第２図以降を参照しな
がら説明する。

先ず第２図及び第３図を参照して、ロボットのアームの
先端部に設けた変位検出手段の一実施例を説明する。

第２図において、ロボットの可動部を構成するアーム３
とその先端部に取付けたメカニカルハンド４は、図示し
ないロボットの制御部からの指令で、位置決め制御され
ながら、予め定めた座標空間内を移動し得るようになっ
ている。

アーム乙の先端部に一体的に設けた変位検出手段５は、
アーム面６ａより互いに並行に、間隔を置いてアーム面
６ａと直交する方向に突出させた夫々復帰習性を有する
３本の触針Ａ、Ｂ、Ｃ（突出部分の長さは等しい）を有
し、これ等の各触針Ａ、Ｂ、Ｃのアーム６内に引込まれ
た時の変位位置に応じた変位信号を出力し得るようにな
っている。

この変位検出手段５における触針Ａ、Ｂ、Ｃの変位位置
の検出は、次のようにしてなされる。

すなわち、第６図に示すように、アーム６内に設けた案
内孔６ｂの底部と触針との間にバネ６を介挿して、触針
に復帰習性を付与しておき、このバネ６の付勢力に抗し
て触針が変位すると、触針に設けた可動接片７の抵抗器
８に対する接触位置が変化するようにしておく。

そして、抵抗器８の一端を電源Ｖｃに、他端をアースに
接続しておいて、可動接片７とアースとの間の電圧を取
り出すようにしておけば、触針の変位位置に応じた変位
電圧信号を得ることができ、それによって触針の変位位
置を検出する。

なお、変位位置の検出方法としては、上記の直動型ポテ
ンショメータを使用した方法の他に、差動トランスを利
用する方法やホール効果素子を利用する方法など多様で
ある。

次に、上記の変位検出手段５がらの変位電圧信号の処理
回路の一実施例を第４図に示し、これを第５図乃至第７
図をも参照しながら説明する。

第４図において、減算器９．　１０．　　Ｉ　Ｎ！、第
２図に示したアーム６を動がして、変位検出手段５の各
触針Ａ、Ｂ、Ｃを夫々例えば第５図の部品１．２の位置
ａｌ、　ｂｌ、　Ｃ１に全て接触させた時に、変位検出
手段５から出力される各変位電圧信号ｓＡ。

ＳＢ、Ｓｃ相互の差を夫々演算する演算手段を構成して
いる。

すなわち、減算器９は変位電圧信号ｓＡとｓＢとの差を
、減算器１０は変位電圧信号Ｓｎとｓｃとの差を、減算
器１１は変位電圧信号ｓＡとＳｃとの差を、夫々位置決
め完了信号ＰＥが入力した時点で演算する。なお、位置
決め完了信号ＰＥは、触針Ａ、Ｂ、Ｃの先端が全て部品
１，２の位置ａｌ。

ｂｌ、ｃｌに接触したことを、変位電圧信号ＳＡ、ＳＢ
。

Ｓｃに基づいて図示しない判定回路で検知して、アーム
３の駆動を停止させた時点で発生する。

絶対値回路１２〜１４は、減算器９〜１１からの差信号
”Ａ−Ｂ　ｚ　ＳＢ　Ｃｐ　”’Ａ　Ｃの絶対値をとる
。

なお、触針Ａを位置ａ１に、Ｂをｂｌに、ＣをＣ！に接
触させた場合、差信号ＳＡ　＆　５Ｂ−Ｃｓ　ｓＡＣは
全て正である（触針の変位ストロークが大きい程、変位
電圧信号は大きい）。

減算器１５〜１７及び合否判定回路１８は、絶対値回路
１２〜１４からの絶対差信号１８Ａ−ｎＬＩＳＲ−ＣＩ
、　ｌ５Ａ−ＣＩと、予め定めた段差基準信号Ｓｒ１〜
Ｓ［３とに基づいて、部品１，２間の段差を検査する第
１の検査回路を構成している。

段差基準信号Ｓｒ１．Ｓｒ３は、夫々組付は正常時の部
品１，２の位置ａ□、ｂ□、及び位置ａｌ、Ｃ４の段差
に応じて設定し、段差基準信号Ｓｒ２は、零と設定する
。なお、第５図のように、触針Ａをａｌに、Ｂをｂｌに
、ＣをＣ１に接触される場合、減算器１０．絶対値回路
１６．及び減算器１６は、必らずしも必要ないが、触針
Ａ、Ｂ、Ｃがどの位置に接触しても同様に検査できるよ
うに、減算器１０゜１６及び絶対値回路１３を設けであ
る。

減算器１５は、絶対差信号１ｓＡ−Ｂｌと段差基準信号
Ｓｒ１との差を、減算器１゛６はＩｓ　Ｂ−ＣＩと５ｒ
２（セロ）トノ差を、減算器１７はＩ　Ｓ　Ａ−ＣＩと
Ｓｒ３との差を演算する。

合否判定回路１８は、減算器１５〜１７からの減算結果
α、β、γが全てゼロであるが否かをチェックするよう
になっている。

したがって、合否判定回路１８がａ−β−γ−０と判定
することによって部品１，２０組付けが正常であること
を、又ａ−β−γ〜０と判定することによって部品１，
２の組付けが不良であることを検査できる。

なお、合否判定回路１８においてはα−β＝γ−〇とシ
ビアに判定せずに、δ１≦ａ、β、γ≦δ２のような所
定許容範囲にある時に、部品１，２０組付けが正常であ
ると判定するようにしても良い。

減算器１９．加算器２０．２１及び傾き判定回路２２は
、第２図のアーム６を動がして、変位検出手段５の各触
針Ａ、Ｂ、Ｃを夫々例えば第６図の部品１，２の位置ａ
２．ｂ２．ｃ２に全て接触させた時に、変位検出手段５
からの各変位電圧信号ＳＡ。

ＳＢ、Ｓｃと、ロボットのアーム３が停止した時のアー
ム乙の先端部の現在位置データに応じて定まる各触針Ａ
、Ｂ、Ｃのアーム面３ａにおける位置データａｏ　（ｒ
ａｏｙ　３１ａｏｔ　Ｚａｏ　）ｔｂｏ（”ｂｏｔ３’
ｂｏ、ｚｂｏ）　。

Ｃ０（ｘＣＯｙ　３’ＣＯ）　ｚＣｌり　（第７図参照
）とに基づいて、部品２の上面の傾き、すなわち部品２
の傾きを検査する第２の検査手段を構成している。

なお、この実施例では、変位検出手段５がらの変位電圧
信号ＳＡ、ＳＢ、Ｓｃを直接利用せずＪ減算器９，１１
からの差信号５Ａ−Ｂｙ　ＳＡ　Ｃを利用している。

また、各触針Ａ、Ｂ、Ｃのアーム３のアーム面６ａにお
ける位置データａｔ）、　ｂｏ、　ＣＧは、アーム６０
図示しない各閤接部に設けた内界センサ（例えばポテン
ショメータ）から得たアーム乙の先端部の現在位置デー
タに基づいて、図示しないロボットの制御部で演算され
る。

減算器１９は、ロボットの制御部からアーム３が停止し
た後、出力される各触針Ａ、Ｂ、Ｃのブー４面６ａにお
ける位置データａｏ（ｒａｏｙ、！／ａｏ９Ｚａｏ＞＋
１）ｏ（’１）ｏｒ　’／ｂｏｐ　ｚｂｏ　）ｔ　Ｃｏ
（’Ｃｃｏｐ　ｙｃｏｔ　ｚＣＯ）を入力して各出力端
子Ｅ−Ｊから夫々ｅ＝ｘａ６　　Ｚｂｏｓｆ＝’／２ｏ
　　３’１）ｏｒ　ｇ＝Ｚａｏ−２ｌ）ｏｒ　ｈ＝ｘａ
ｏ　−ｘｃＯｔ　ｉ＝−’／ａｏ　　！／。ＯＳ　Ｊ＝
ｚ３０　　ＺＣＯなる信号を演算して出力する。

この減算器１９の出力端子Ｅ、Ｆ、Ｑがらの信号ｅ、ｆ
２ｇはベクトルｂｏａｏ＝（ｅ、１２ｇ）を表わし、出
力端子Ｈ，Ｉ、Ｊがらの信号り、Ｉ、ｊはベクトルｃ（
１ａ６−（ｈ、　ｉ、　ｊ　）を表わす。この２つのベ
クトルｂｏａｏ、　ｃｒ）Ｃ６（第７図）によって決ま
る平面はアーム３のアーム面３ａであり、部品２の上面
を表わしていない。

そこで、加算器２０によって減算器１９の出力端子Ｇか
ら出力される信号ｇと、減算器９がら出力される差信号
５Ａ−Ｂとを加算して信号ｋを、又は加算器２１によっ
て減算器１９の出力端子Ｊがら出力される信号Ｊと、減
算器１１から出方される差信号８Ａ−Ｃとを加算して信
号ｌを夫々得る。

このようにすれば、信号ｅ、ｆ、ｋによって定まるベク
トルｂ２ａ２＝（ｅ、　ｆ、　ｋ）と、信号り、ｉ。

ｌによって定まるベクトルＣ２ａｚ＝（）ｌ、　ｊ、　
ｌ）とによって決まる平面Ｓ（第７図）は、各触針Ａ、
Ｂ。

Ｃの各先端を互いに結ぶ平面、すなわち部品２の上面を
表わしている。

傾き判定回路２２は、ベクトルｂ２ａ２．　ｃ２ａ２に
よって決まる平面Ｓ　（ｐｔｘ＋ｑｌｙ＋ｒｔｚ＋ｓ　
ｔ−ｏ　）と、例えば部品１の凹部１ａの底面（１）２
．ｒ＋ｑ２ｙ＋ｒ２ｚ十５２＝０）　　とに基づいて、 但し、θは上記２平面のなす角度 を演算すると共に、その演算結果ｃｏｓθ−１、すなわ
ち、θ−０か否かをチェックして、θ−〇なら部品１，
２０組付けが正常であると、又はθ〜０なら部品１，２
０組付は不良と判定する。

なお、上記実施例では、２つの部品の組付けの合否を判
定検査するようにした例に就て述べたが、例えば第４図
の傾き判定回路２２において、ｃｏｓθのみを演算する
ようにしておけば、単に部品の傾きがどの位有るかを検
査することができる。

また、上記実施例では、変位検出手段５をロボットのア
ーム乙の先端部に設けた例について述べたが、メカニカ
ルハンド４に設けて良い。

以上説明したように、この発明によるロボットにおける
測定面の段差及び傾き検査装置にあっては、簡単な構成
で、正確に測定面の段差、傾きを検査し得るので、コス
トパフォーマンスの点から見た場合、非常に好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の背景説明に供する部品の組付は状
態の一例を示す斜視図、 第２図は、この発明における変位検出手段を設けたロボ
ットのアームとその先端に取付けたメカニカルハンドの
斜視図、 第６図は、第２図における変位検出手段の検出原理の説
明図、 第４図は、この発明における信号処理回路の一実施例を
示すブロック図、 第５図及び第６図は、夫々変位検出手段の各触針の部品
に対する接触位置の説明に供する斜視図、 第７図は、第４図の動作説明に供する座標図である。 １．２・・・・・・部品　　　１ａ・・・・・・凹部６
・・・・・・アーム　　　　４・・・・・・メカニカル
ハンド５・・・・・・変位検出手段　　Ａ、　Ｂ、　Ｃ
・・・・・・触針９〜１１，１５〜１７，１９・・・・
・・・・・減算器１８・・・・・・合否判定回路　　２
０，２１・・・・・・加算器２２・・・・・・傾き判定
回路 第１ＩＩ り 第３図 ３ム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １アーム又はメカニカルハンド等の可動部を備え、該可
   動部を位置決め制御し得るロボットにおいて、前記可動
   部に設けられ、夫々復帰習性を有する少くとも３本以上
   の触針を鳴し、これ等の各触針の変位位置に応じた変位
   データを出力する変位検出手段と、前記ロボットの可動
   部を駆動することによって前記変位検出手段の各触針を
   全て測定面に接触させた時に前記変位検出手段から出力
   される各変位データ相互の差を夫々演算する演算手段と
   、この演算手段からの各演算データと予め定めた段差基
   準データとに基づいて、前記測定面の段差を検査する第
   １の検査手段と、前記変位検出手段の各触針を全て測定
   面に接触させた時に前記変位検出手段から出力される各
   変位データと、前記ロボットの可動部の現在位置データ
   に応じて定まる前記変位検出手段の各触針の位置データ
   とに基づいて、前記測定面の傾きを検査する第２の検査
   手段とによって構成したことを特徴とするロボットにお
   ける測定面の段差及び傾き検査装置。