JP2013129005A - Gripping robot device, gripping operation control method and gripping operation control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、把持ロボット装置、把持動作制御方法、および、把持動作制御装置に関する。 The present invention relates to a gripping robot device, a gripping motion control method, and a gripping motion control device.
産業用ロボットの中には、複数のロボットアームを備え、対象物(以下では「ワーク」とよぶ)の嵌め合い作業や、積み重ね作業を行うものがある。 Some industrial robots are equipped with a plurality of robot arms and perform fitting work and stacking work of objects (hereinafter referred to as “workpieces”).
例えば、特許文献1には、画像センサーを用いてワークの位置や姿勢などを測定し、その測定結果に基づいてハンドを制御してワークを把持する技術について開示されている。
For example,
しかし、従来のように高価な測定手段(カメラ等)や複雑な測定処理によってワークの位置や姿勢を測定しても、その位置分解能は500μm程度であり、ワークを把持する位置(以下では「把持位置」とよぶ)に数百μmのずれが生じてしまう場合がある。当然ながら、このような把持位置のずれを正確に認識できなければ、精度が必要なワークの嵌め合い作業や、ワークの積み重ね作業を正確に行うことはできない。 However, even if the position and orientation of the workpiece are measured by an expensive measuring means (such as a camera) or complicated measurement processing as in the past, the position resolution is about 500 μm, and the position for gripping the workpiece (hereinafter referred to as “gripping”). A shift of several hundred μm may occur in the “position”. Of course, unless such a shift in the gripping position can be accurately recognized, it is not possible to accurately perform work fitting work and work stacking work that require accuracy.
本発明は、従来よりも簡易な構成によって、ワークの把持位置のずれを高精度に認識する技術を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the technique which recognizes the shift | offset | difference of the holding position of a workpiece | work with high precision by a simpler structure than before.
上記課題を解決するための本願発明は、把持動作制御装置であって、基準面に載置されたワークを把持する把持部と、前記把持部による前記ワークの把持位置について、基準位置からのずれ量を算出するずれ量算出部と、を備え、前記把持部は、前記ワークを傾けて、当該ワークの一端を前記基準面に接触させ、前記ずれ量算出部は、前記把持部により傾けられた前記ワークと前記基準面とが接触した状態において、前記把持部と前記基準面の位置関係に基づき、前記ずれ量を算出する。 The present invention for solving the above-described problems is a gripping motion control device, wherein a gripping part that grips a workpiece placed on a reference surface, and a gripping position of the workpiece by the gripping part from a reference position are shifted. A displacement amount calculation unit that calculates an amount, wherein the gripping unit tilts the workpiece to bring one end of the workpiece into contact with the reference surface, and the displacement amount calculation unit is tilted by the gripping unit. In a state where the workpiece and the reference surface are in contact with each other, the deviation amount is calculated based on the positional relationship between the grip portion and the reference surface.
これにより、従来よりも簡易な構成によって、ワークの把持位置のずれを高精度に認識できる。 Thereby, the shift | offset | difference of the holding position of a workpiece | work can be recognized with high precision by simpler structure than before.
また、前記把持部は、前記ワークの底面に平行な一方向(以下「Y方向」とよぶ)を把持方向として前記ワークを把持し、前記ずれ量算出部は、前記把持部による前記ワークの把持位置について、前記Y方向に直交するX方向へのずれ量dxを、dx=H/sinθ−L (ただし、Hは前記把持位置の前記基準面からの距離、Lは前記ワークの前記基準位置から前記一端までの長さ、θは前記ワークが傾けられた角度を表す)の数式を用いて算出するようにしてもよい。 The gripper grips the workpiece with a direction parallel to the bottom surface of the workpiece (hereinafter referred to as “Y direction”) as a gripping direction, and the displacement amount calculation unit grips the workpiece by the gripper. For the position, the amount of deviation dx in the X direction orthogonal to the Y direction is expressed as dx = H / sin θ-L (where H is the distance from the reference surface of the gripping position, and L is the reference position of the workpiece) You may make it calculate using the numerical formula of the length to the said one end, (theta) represents the angle in which the said workpiece | work was inclined.
こうすれば、簡易な数式によって、ワークの把持位置のずれを高精度に認識できる。 In this way, it is possible to recognize the shift of the workpiece gripping position with high accuracy by a simple mathematical expression.
また、前記把持部は、第1の把持機構を有する第1の把持部と、第2の把持機構を有する第2の把持部と、を備え、前記第1の把持機構で把持している第1のワークを、前記第2の把持機構が前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向に把持する動作を実行し、前記ずれ量算出部は、前記第2の把持機構が前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向に把持する動作において、前記第1の把持部と前記第2の把持部のうちの少なくとも一方に発生した前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向の力に基づき、前記ずれ量を算出するようにしてもよい。 The gripping portion includes a first gripping portion having a first gripping mechanism and a second gripping portion having a second gripping mechanism, and is gripped by the first gripping mechanism. The second gripping mechanism performs an operation of gripping one workpiece in a direction orthogonal to the gripping direction by the first gripping mechanism, and the shift amount calculation unit is configured such that the second gripping mechanism is the first gripping mechanism. In an operation of gripping in a direction orthogonal to the gripping direction of the first gripping mechanism, a direction orthogonal to the gripping direction of the first gripping mechanism generated in at least one of the first gripping part and the second gripping part The deviation amount may be calculated based on the force.
これにより、上記とは別の方法(第2の方法)によって、ワークの把持位置のずれを高精度に認識できる。 Thereby, the shift | offset | difference of the holding position of a workpiece | work can be recognized with high precision by the method (2nd method) different from the above.
また、前記ずれ量算出部は、dx=Fx×β (ただし、Fxは前記力、dxは前記ずれ量、βは係数を表す)の数式を用いて、前記ずれ量を算出するとうにしてもよい。 Further, the deviation amount calculation unit may calculate the deviation amount using a mathematical formula of dx = Fx × β (where Fx is the force, dx is the deviation amount, and β is a coefficient). Good.
こうすれば、第2の方法によって、ワークの把持位置のずれを算出する場合にも、簡易な数式によって、ワークの把持位置のずれを高精度に認識できる。 In this way, even when the shift of the gripping position of the workpiece is calculated by the second method, the shift of the gripping position of the workpiece can be recognized with high accuracy by a simple mathematical formula.
また、前記把持部は、第1の把持機構を有する第1の把持部と、第2の把持機構を有する第2の把持部と、を備え、前記第1の把持機構で把持している第1のワークを、前記第2の把持機構が前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向に把持する動作を実行し、前記ずれ量算出部は、前記第2の把持機構が前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向に把持する動作において、前記第1の把持部と前記第2の把持部のうちの少なくとも一方に発生した前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向の力に基づき、前記第1のワークについての前記ずれ量を算出し、前記第2の把持機構により傾けられた第2のワークと前記基準面とが接触した状態において、前記第2の把持機構と前記基準面の位置関係に基づき、前記第2のワークについての前記ずれ量を算出する、ようにしてもよい。 The gripping portion includes a first gripping portion having a first gripping mechanism and a second gripping portion having a second gripping mechanism, and is gripped by the first gripping mechanism. The second gripping mechanism performs an operation of gripping one workpiece in a direction orthogonal to the gripping direction by the first gripping mechanism, and the shift amount calculation unit is configured such that the second gripping mechanism is the first gripping mechanism. In an operation of gripping in a direction orthogonal to the gripping direction of the first gripping mechanism, a direction orthogonal to the gripping direction of the first gripping mechanism generated in at least one of the first gripping part and the second gripping part The second gripping mechanism is calculated in a state in which the displacement amount of the first workpiece is calculated based on the force of the second workpiece and the second workpiece tilted by the second gripping mechanism is in contact with the reference surface. And the second plane based on the positional relationship between the second reference plane and the reference plane. Calculates the displacement amount of the work, may be.
こうして、持ち替えなしで嵌合可能な1組のワークが、把持位置の高さについて特定不可能な状態で作業台上(基準面)に置かれている場合でも、正確に嵌合作業を行うことができる。 In this way, even when a set of work pieces that can be fitted without changing their positions is placed on the work table (reference surface) in a state where the height of the gripping position cannot be specified, the fitting work can be performed accurately. Can do.
また、前記把持部は、第1の把持機構を有する第1の把持部と、第2の把持機構を有する第2の把持部と、を備え、前記第1の把持機構で把持している第1のワークを、前記第2の把持機構が前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向に把持して受け渡す動作を実行し、前記ずれ量算出部は、前記第2の把持機構により傾けられた第2のワークと前記基準面とが接触した状態において、前記第2の把持機構と前記基準面の位置関係に基づき、前記第2のワークについての前記ずれ量を算出する、ようにしてもよい。 The gripping portion includes a first gripping portion having a first gripping mechanism and a second gripping portion having a second gripping mechanism, and is gripped by the first gripping mechanism. 1 workpiece is transferred in a direction perpendicular to the gripping direction of the first gripping mechanism by the second gripping mechanism, and the shift amount calculation unit is controlled by the second gripping mechanism. In a state where the inclined second workpiece and the reference surface are in contact with each other, the deviation amount for the second workpiece is calculated based on the positional relationship between the second gripping mechanism and the reference surface. May be.
こうして、ワークを持ち替えることにより嵌合可能となる1組のワークが、把持位置の高さについて特定不可能な状態で作業台上(基準面)に置かれている場合でも、ワークの受け渡し動作のついでに、把持位置のずれ量を算出することができ、効率よく嵌合動作を実行できる。 Thus, even when a set of workpieces that can be fitted by changing the workpiece is placed on the work table (reference surface) in a state in which the height of the gripping position cannot be specified, the workpiece transfer operation is performed. Subsequently, the shift amount of the gripping position can be calculated, and the fitting operation can be executed efficiently.
また、前記ずれ量算出部によって算出された前記ずれ量に基づき、前記把持部の動作を補正する補正部を、さらに備えるようにしてもよい。 Moreover, you may make it further provide the correction | amendment part which correct | amends the operation | movement of the said holding part based on the said deviation | shift amount calculated by the said deviation | shift amount calculation part.
こうして、前記ずれ量算出部によって算出されたずれ量に応じて、正確に嵌合作業を行うことができる。 Thus, the fitting operation can be accurately performed according to the deviation amount calculated by the deviation amount calculation unit.
上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
まず、図1〜図9を用いて、本発明の第1実施形態について説明する。第1実施形態は、持ち替えなしで嵌合可能な1組のワークが、作業台上(基準面)に載置されている場合に採用される。すなわち、一方のワークは凸部を下面に向けて作業台上に載置され、他方のワークは凹部を下面に向けて作業台上に載置されているような場合である。
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1st Embodiment is employ | adopted when one set of workpiece | work which can be fitted without replacement is mounted on the work bench | platform (reference surface). That is, one work is placed on the work table with the convex part facing the lower surface, and the other work is placed on the work table with the concave part facing the lower surface.
図1は、本実施形態のロボット10についての外観例を示す図である。図示するように、ロボット10は、複数のロボットアーム(左アーム部11a、右アーム部11b)を有する双腕ロボットである。ロボット10は、各ロボットアーム(11a、11b)の先端に取り付けられたそれぞれのハンド(左ハンド部14a、右ハンド部14b)でワークWを把持し、嵌め合う作業を行う。 FIG. 1 is a diagram illustrating an external appearance example of the robot 10 according to the present embodiment. As shown in the figure, the robot 10 is a double-arm robot having a plurality of robot arms (left arm portion 11a, right arm portion 11b). The robot 10 grips the workpiece W with each hand (left hand portion 14a, right hand portion 14b) attached to the tip of each robot arm (11a, 11b) and performs a fitting operation.
ここで、左アーム部11aは、ロボット10の左腕として機能し、複数のリンク12aと、各リンク12aを接続する複数のジョイント(関節)13aと、を備える。
Here, the left arm portion 11a functions as the left arm of the robot 10, and includes a plurality of
各ジョイント13aは、リンク12a同士や、ロボット10の胴体とリンク12aを回動自在に連結している。そのため、各ジョイント13aを連動させて駆動することにより、左アーム部11aの先端部分に取り付けられた左ハンド部14aを、自在(ただし、所定範囲内)に移動させることができるとともに、自由な方向へ向けることもできる。
Each joint 13a rotatably connects the
また、右アーム11bは、ロボット10の右腕として機能し、複数のリンク12bと、各リンク12bを接続する複数のジョイント(関節)13bと、を備える。
The right arm 11b functions as the right arm of the robot 10, and includes a plurality of
左アーム部11aと同様に、右アーム部11bの各ジョイント13bは、リンク12b同士や、ロボット10の胴体とリンク12bを回動自在に連結している。そのため、各ジョイント13bを連動させて駆動することにより、右アーム部11bの先端部分に取り付けられた右ハンド部14bを、自在(ただし、所定範囲内)に移動させることができるとともに、自由な方向へ向けることもできる。
Similar to the left arm portion 11a, each joint 13b of the right arm portion 11b rotatably connects the
なお、図には、2軸アームの例が示されているが、もちろん、これに限定されるものではない。例えば、軸数(ジョイント数)をさらに増加させてもよい。また、リンク12(a、b)やハンド部14(a、b)の形状などについても、これに限定されるものではない。また、ロボットアーム(11a、11b)とハンド(14a、14b)を合わせて、「把持装置」ともよぶ。 In addition, although the example of a biaxial arm is shown in the figure, of course, it is not limited to this. For example, the number of axes (number of joints) may be further increased. Further, the shapes of the links 12 (a, b) and the hand portions 14 (a, b) are not limited to this. The robot arm (11a, 11b) and the hand (14a, 14b) are also collectively referred to as a “gripping device”.
図2は、ハンド(左ハンド部14a、右ハンド部14b)の詳細について説明するための図である。図示するように、ハンド(左ハンド14aと右ハンド14b)は、第1の指15(a、b)と、第2の指16(a、b)と、力覚センサー17(a、b)と、を備えている。ハンド(左ハンド14aと右ハンド14b)は、図示する把持方向に第1の指15(a、b)と第2の指16(a、b)を移動させて、ワークWを把持することができる。 FIG. 2 is a diagram for explaining details of the hands (the left hand unit 14a and the right hand unit 14b). As shown in the drawing, the hands (the left hand 14a and the right hand 14b) include a first finger 15 (a, b), a second finger 16 (a, b), and a force sensor 17 (a, b). And. The hands (the left hand 14a and the right hand 14b) can grip the workpiece W by moving the first finger 15 (a, b) and the second finger 16 (a, b) in the illustrated gripping direction. it can.
また、ハンド(左ハンド部14a、右ハンド部14b)は、力覚センサー17(a、b)を備えている。力覚センサー17(a、b)は、少なくとも1軸以上(例えば、6軸)の力覚センサーであり、ワークWに作用する力F(例えば、嵌合方向へワークWを押し込む力)やモーメントMを検出する。 Moreover, the hand (the left hand part 14a, the right hand part 14b) is provided with the force sensor 17 (a, b). The force sensor 17 (a, b) is a force sensor having at least one axis (for example, six axes), and a force F acting on the workpiece W (for example, a force pushing the workpiece W in the fitting direction) or moment. M is detected.
ところで、以上のようなロボットアーム(左アーム部11a、右アーム部11b)とハンド(左ハンド部14a、右ハンド部14b)を有するロボット10は、制御部100によって制御される。制御部100は、図1、図2には示されていないが、ロボット10の本体に内蔵しておいてもよいし、遠隔操作によりロボット10を制御できる位置に設けてもよい。
By the way, the robot 10 having the robot arms (the left arm unit 11a and the right arm unit 11b) and the hands (the left hand unit 14a and the right hand unit 14b) as described above is controlled by the
図3は、ロボット10の概略構成の一例を示すブロック図である。図示する太線で示すように、ロボット10は、制御部100と、上述したロボットアーム(左アーム部11a、右アーム部11b)と、上述したハンド(左ハンド部14a、右ハンド部14b)と、を備える。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of the robot 10. As shown by the bold lines in the figure, the robot 10 includes a
なお、上記の図1および図2では説明しなかったが、左アーム部11aに含まれる各ジョイント13aには、各ジョイント13aを駆動するためのアクチュエーター(モーター)が設けられている。同様に、右アーム部11bに含まれる各ジョイント13bにも、各ジョイント13bを駆動するためのアクチュエーター(モーター)が設けられている。 Although not described in FIGS. 1 and 2 above, each joint 13a included in the left arm portion 11a is provided with an actuator (motor) for driving each joint 13a. Similarly, each joint 13b included in the right arm portion 11b is also provided with an actuator (motor) for driving each joint 13b.
また、左ハンド部14aに含まれる第1の指15aおよび第2の指16aにも、各指(15a、16a)を駆動するためのアクチュエーター(モーター)が設けられている。同様に、右ハンド部14bに含まれる第1の指15bおよび第2の指16bにも、各指(15b、16b)を駆動するためのアクチュエーター(モーター)が設けられている。
The
一方、制御部100は、中央制御部101と、記憶部102と、インピーダンス制御部103と、接触判定部104と、エンコーダー読み取り部105と、アーム制御部106と、ハンド制御部107と、位置ずれ推定部108と、力覚センサー制御部109と、を備える。
On the other hand, the
ここで、中央制御部101は、制御部100に備わる各ユニット(102〜109)を統括的に制御する。
Here, the
また、記憶部102は、各種演算に必要なデータ、ワークWの形状を表すデータ(以下では「形状データ」ともいう)、ロボット10の動作(例えば、嵌め合い作業)を制御するプログラム、などを記憶する。例えば、記憶部102は、DDR−SDRAMなどの揮発性メモリー、フラッシュメモリーなどの不揮発性メモリー、などにより構成される。
The
インピーダンス制御部103は、ロボットアーム(左アーム部11a、右アーム部11b)の手先(左ハンド部14a、右ハンド部14b)に対して、外部環境から反力が加えられた場合に、目的の作業に適したインピーダンス(位置、速度、加速度)となるようにロボットアーム11(a、b)およびハンド14(a、b)を制御する。例えば、本実施形態では、インピーダンス制御部103は、ハンド14(a、b)で把持されたワークWを下降させているときに、そのワークW(或いはハンド)が作業台(基準面)に接触すると、ワークW(或いはハンド)に対する作業台からの反力(抗力)がなくなるように、ワークWを下降させる速度や加速度を調整する。こうした制御により、ワークWを落としたり、ハンド14(a、b)や作業台に傷をつけるのを防止できる。
When the reaction force is applied from the external environment to the hand (left hand unit 14a, right hand unit 14b) of the robot arm (left arm unit 11a, right arm unit 11b), the
接触判定部104は、ハンド14(a、b)で把持されたワークWの少なくとも一部(例えば、一端)が、作業台(基準面)に接触したか否か判定する。例えば、接触判定部104は、力覚センサー17(a、b)から得られたデータを基に、ワークWの一端が作業台(基準面)に接触したか否か判定する。
The
エンコーダー読み取り部105は、ロボットアーム(左アーム部11a、右アーム部11b)のジョイント13(a、b)に設けられたアクチュエーターのエンコーダー値を読み取る。また、図示していないが、エンコーダー読み取り部105は、ハンド(左ハンド部14a、右ハンド部14b)に設けられたアクチュエーターのエンコーダー値を読み取ることもできる。こうしたエンコーダー値は、ロボットアーム(左アーム部11a、右アーム部11b)やハンド(左ハンド部14a、右ハンド部14b)の位置、移動方向、移動量、速度、加速度などを把握するのに利用される。
The
アーム制御部106は、ロボットアーム(左アーム部11a、右アーム部11b)を制御する。例えば、アーム制御部106は、ロボットアーム11(a、b)のジョイント13(a、b)に設けられたアクチュエーターを駆動して、ハンド(左アーム部14a、右ハンド部14b)がワークWの嵌合作業に適した位置、向き、速度となるように制御する(指示を出力する)。
The
ハンド制御部107は、ハンド(左ハンド部14a、右ハンド部14b)を制御する。例えば、ハンド制御部106は、ハンド14(a、b)の第1の指15(a、b)と第2の指16(a、b)に設けられたアクチュエーターを駆動し、ワークWを第1の指15(a、b)と第2の指16(a、b)で挟む(すなわち、把持する)制御、ワークWを解放する制御、などの制御を行う(指示を出力する)。
The
位置ずれ推定部108は、ワークWを把持している位置(以下では「把持位置」という)について、基準位置からのずれ量dxを推定する。なお、基準位置は、第1の指15(a、b)と第2の指16(a、b)でワークWを確実に把持できる位置とし、例えば、ワークWの下面を構成する四角形の一辺の中点位置でもよいし、ワークWの重心位置でもよい。
The position
また、ワークWを把持している把持方向をY方向とすれば、上記のずれ量dxは、把持方向に略直交する方向であるX方向へのずれ量とする。 If the gripping direction in which the workpiece W is gripped is the Y direction, the shift amount dx is a shift amount in the X direction, which is a direction substantially orthogonal to the gripping direction.
本実施形態(第1実施形態)では、位置ずれ推定部108は、角度θで傾けて作業台(基準面)に接触させた状態のワークWと、作業台(基準面)の位置関係に基づき、把持位置のずれ量dxを推定する。
In the present embodiment (first embodiment), the
図4は、本実施形態(第1実施形態)において、把持位置のずれ(ずれ量dx)を求める方法について説明する図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining a method for obtaining a grip position shift (shift amount dx) in the present embodiment (first embodiment).
なお、図4(A)は、下面(すなわち、嵌合面)に凹部(メス)があるワークWを横からみた場合の例を示す図であり、図4(B)は、下面(嵌合面)に凸部(オス)があるワークWを横からみた場合の例を示す図である。以下では、下面に凹部があるワークWを「ワーク(凹)W」と記し、下面に凸部があるワークWを「ワーク(凸)W」と記す。 4A is a view showing an example of a work W having a recess (female) on the lower surface (that is, the fitting surface) when viewed from the side, and FIG. 4B is a lower surface (fitting). It is a figure which shows the example at the time of seeing the workpiece | work W which has a convex part (male) in a surface from the side. Hereinafter, a workpiece W having a concave portion on the lower surface is referred to as “work (concave) W”, and a workpiece W having a convex portion on the lower surface is referred to as “work (convex) W”.
図4(A)に示すように、下面に凹部を有するワーク(凹)Wが角度θ1で傾けられ、そのワーク(凹)Wの一端(図示する例では、ワーク(凹)Wの下面を構成する長方形の「短辺」)が作業台(基準面)に接触した状態においては、各指(第1の指15と第2の指16)による実際の把持位置は、作業台(基準面)から距離Hsの位置(高さ)になる。そして、図示するように、実際の把持位置が、基準位置(図示する例では、「ワークWの下面を構成する長辺の中点位置」)からずれ量dx分ずれていると仮定すると、ワーク(凹)Wの一端が作業台(基準面)に接触している位置(接触位置)から実際の把持位置までの距離は、「dx+L」となる。ただし、Lは、接触位置から基準位置までの距離とする。なお、本実施形態では、ワークWの長辺の長さを「2×L」とし、Lは、ワークWの下面を構成する長辺の半分の長さとなる。また、dxは、「−L≦dx≦L」の範囲の値とする。 As shown in FIG. 4A, a work (concave) W having a recess on the lower surface is inclined at an angle θ1, and one end of the work (concave) W (in the illustrated example, the lower surface of the work (concave) W is configured. In the state where the rectangular “short side” is in contact with the work table (reference surface), the actual gripping position by each finger (first finger 15 and second finger 16) is the work table (reference surface). To the position (height) of the distance Hs. As shown in the drawing, assuming that the actual gripping position is shifted by a shift amount dx from the reference position (in the illustrated example, “the midpoint position of the long side constituting the lower surface of the workpiece W”), The distance from the position (contact position) at which one end of the (concave) W is in contact with the work table (reference surface) to the actual gripping position is “dx + L”. However, L is the distance from the contact position to the reference position. In the present embodiment, the length of the long side of the workpiece W is “2 × L”, and L is half the length of the long side constituting the lower surface of the workpiece W. Dx is a value in the range of “−L ≦ dx ≦ L”.
この状態において、本実施形態(第1実施形態)の位置ずれ推定部108は、Hs={dx+(L/2)×sin(θ1)の関係式に「Hs」と「L」の値を代入して、ずれ量「dx」を算出する。ここで、「Hs」は、ロボットアーム(左アーム部11a、右アーム部11b)に設けられたアクチュエーターから得られたエンコーダー値に基づき求まる値である。また、「L」は、記憶部102に格納されたワーク(凹)Wの形状データから得られる値である。
In this state, the
また、図4(B)に示すように、下面に凸部を有するワーク(凸)Wが角度θ2で傾けられ、そのワーク(凸)Wの一端(図示する例では、ワーク(凸)Wの下面を構成する長方形の「短辺」)が作業台(基準面)に接触した状態においては、各指(第1の指15と第2の指16)による実際の把持位置は、作業台(基準面)から距離Hsの位置(高さ)になる。そして、図示するように、実際の把持位置が、基準位置(図示する例では、「ワークWの下面を構成する長辺の中点位置」)からずれ量dx分ずれていると仮定すると、ワーク(凸)Wの一端が作業台(基準面)に接触している位置(接触位置)から実際の把持位置までの距離は、「dx+(L/2)」となる。ただし、Lは、ワークWの下面を構成する長辺の長さとする。また、dxは、「−(L/2)≦dx≦(L/2)」の範囲の値とする。 Also, as shown in FIG. 4B, a workpiece (convex) W having a convex portion on the lower surface is inclined at an angle θ2, and one end of the workpiece (convex) W (in the example shown, the workpiece (convex) W In a state where the rectangular “short side” constituting the lower surface is in contact with the work table (reference surface), the actual gripping position by each finger (the first finger 15 and the second finger 16) is the work table ( The position (height) is a distance Hs from the reference plane. As shown in the drawing, assuming that the actual gripping position is shifted by a shift amount dx from the reference position (in the illustrated example, “the midpoint position of the long side constituting the lower surface of the workpiece W”), The distance from the position (contact position) at which one end of the (convex) W is in contact with the work table (reference surface) to the actual gripping position is “dx + (L / 2)”. However, L is the length of the long side constituting the lower surface of the workpiece W. Dx is a value in the range of “− (L / 2) ≦ dx ≦ (L / 2)”.
この状態において、本実施形態(第1実施形態)の位置ずれ推定部108は、Hs={dx+(L/2)×sin(θ2)の関係式に「Hs」と「L」の値を代入して、ずれ量「dx」を算出する。ここで、「Hs」は、ロボットアーム(左アーム部11a、右アーム部11b)に設けられたアクチュエーターから得られたエンコーダー値から求まる値である。また、「L」は、記憶部102に格納されたワーク(凸)Wの形状データから得られる値である。
In this state, the
図3に戻り、力覚センサー制御部109は、左ハンド部14aに備え付けられている左力覚センサー17aと、右ハンド部14bに備え付けられている右力覚センサー17bと、を制御する。例えば、力覚センサー制御部109は、左力覚センサー17aや右力覚センサー17bで検出された力F(ワークWに作用する力F)やモーメントMを取得する。
Returning to FIG. 3, the force
なお、図に点線で示しているように、制御部100は、作業台(基準面)上に載置されているワークWの向き(上、下)を判定するための撮像部110を備えるようにしてもよい。
As indicated by a dotted line in the figure, the
上記の制御部100の主な構成要素は、演算装置であるCPUと、プログラム等が記録されたROMと、メインメモリーとしてデータ等を一時的に格納するRAMと、ホスト等との入出力を制御するインターフェイスと、各構成要素間の通信通路となるシステムバスと、を備えた一般的なコンピューターにより達成することができる。特定の処理を専用に行うように設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)を含んで、又は、ASICにより構成されていてもよい。
The main components of the
本実施形態が適用されたロボット10は、以上のような構成からなる。ただし、この構成は、本願発明の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限られない。また、一般的な双腕ロボットが備える他の構成を排除するものではない。また、ロボット10は、さらに多くのロボットアーム、ハンド、指を備えるロボットであってもよい。 The robot 10 to which this embodiment is applied has the above configuration. However, this configuration is not limited to the above configuration because the main configuration has been described in describing the features of the present invention. In addition, other configurations included in a general dual-arm robot are not excluded. The robot 10 may be a robot having more robot arms, hands, and fingers.
また、上記した各構成要素は、制御部100の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。制御部100の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、1つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、1つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。
In addition, each of the constituent elements described above is classified according to main processing contents in order to facilitate understanding of the configuration of the
次に、第1実施形態における、上記構成からなるロボット10の特徴的な動作について説明する。 Next, a characteristic operation of the robot 10 configured as described above in the first embodiment will be described.
<第1実施形態にかかるワーク嵌合制御>
図5、図6は、第1実施形態のロボット10で実行される、ワーク(凸)Wとワーク(凹)Wを嵌め合う動作にかかる制御(以下では「ワーク嵌合制御」という)の一例を説明するためのフロー図である。
<Work Fitting Control According to First Embodiment>
5 and 6 are examples of control (hereinafter referred to as “work fitting control”) related to the operation of fitting the workpiece (convex) W and the workpiece (concave) W, which is executed by the robot 10 of the first embodiment. It is a flowchart for demonstrating.
また、図7〜図9は、本フローの制御段階ごとに、左右のハンドの指(第1の指15(a、b)、第2の指16(a、b))と、ワークWの位置、姿勢を示す図である。 FIGS. 7 to 9 show the left and right hand fingers (first finger 15 (a, b), second finger 16 (a, b)) and workpiece W at each control stage of the flow. It is a figure which shows a position and attitude | position.
上でも触れたが、第1実施形態にかかるワーク嵌合制御は、図7(A)に示すように、作業台(基準面)の上にワーク(凹)W1とワーク(凸)W2のペアが存在する場合に実行されるとよい。 As described above, the workpiece fitting control according to the first embodiment is a pair of a workpiece (concave) W1 and a workpiece (convex) W2 on a work table (reference surface) as shown in FIG. It may be executed when exists.
そこで、図5に示す本フローを開始すると、中央制御部101は、まず、作業台(基準面)上に載置されているワークWの位置(例えば、基準面上のX、Y座標)を検出し、それらのワークWうち、下面に凹部を有するワーク(凹)Wと、下面に凸部を有するワーク(凸)Wと、を区別する(ステップS101)。
Therefore, when the main flow shown in FIG. 5 is started, the
ただし、各ワークWの位置は、予め記憶部102に用意しておいてもよいし、撮像部110や各種センサーなどを用いて求めてもよい。また、ワーク(凹)Wとワーク(凸)Wのいずれかであるかを区別する方法には、予め記憶部102に用意されているデータを用いて区別する方法、撮像部110で撮像された画像を解析して区別する方法、ワークWの下面の高さと基準面の高さを計測して区別する方法などがある。
However, the position of each workpiece W may be prepared in the
それから、中央制御部101は、ステップS101の処理結果に基づいて、作業台(基準面)上に、ワーク(凹)Wとワーク(凸)Wのペアが存在するか否か判別する(ステップS102)。
Then, the
ここで、1組としてワーク(凹)Wとワーク(凸)Wのペアが存在しない場合には、中央制御部101は、ワーク(凹)Wとワーク(凸)Wのペアは存在しないと判定し(ステップS102;No)、エラー処理を実行して(ステップS118)、第1実施形態にかかるワーク嵌合制御を中止する。
Here, when there is no pair of workpiece (concave) W and workpiece (convex) W as one set, the
こうして、作業台(基準面)上にワーク(凹)Wとワーク(凸)Wのペアが存在しない場合に、第1実施形態にかかるワーク嵌合制御を即座に終了させることができる。なお、ステップS118のエラー処理には、ユーザーにワーク(凹)Wとワーク(凸)Wのペアが存在しないことを通知する処理などが含まれる。 Thus, when there is no workpiece (concave) W and workpiece (convex) W pair on the work table (reference surface), the workpiece fitting control according to the first embodiment can be immediately terminated. Note that the error processing in step S118 includes processing for notifying the user that there is no pair of workpiece (concave) W and workpiece (convex) W.
一方、少なくとも1組以上のワーク(凹)Wとワーク(凸)Wのペアが存在する場合には、中央制御部101は、ワーク(凹)Wとワーク(凸)Wのペアが存在すると判定し(ステップS102;Yes)、第1実施形態にかかるワーク嵌合制御を続行する。
On the other hand, if there is at least one pair of workpiece (concave) W and workpiece (convex) W, the
この場合には、アーム制御部106とハンド制御部107は、連動して、作業台(基準面)に載置されているワーク(凹)W1を、左ハンド部14aの各指15a、16aによって把持する(ステップS103)。なお、図7(A)には、ステップS103が完了した段階におけるハンド(左ハンドの第1の指15a、右ハンドの第1の指15b)と、ワークW(ワーク(凹)W1、ワーク(凸)W2)の状態が示されている。
In this case, the
それから、アーム制御部106とハンド制御部107は、左ハンド部14aで把持しているワーク(凹)W1を上昇させる(ステップS104)。図7(B)には、ステップS104が完了した段階において、ワーク(凹)W1が上昇した状態が示されている。
Then, the
ところで、ワーク(凹)W1が上昇している間、エンコーダー読み取り部105は、左アーム部11a(各ジョイント13a)に備わるアクチュエーターからエンコーダー値を読み取り、記憶部102に記憶しておく。こうして、ワーク(凹)W1がステップS104で上昇した距離Z1を後で特定できるようになる。
By the way, while the workpiece (concave) W1 is rising, the
次に、アーム制御部106とハンド制御部107は、左ハンド部14aで把持しているワーク(凹)W1を、角度θ1傾ける(ステップS105)。図7(C)には、ステップS105が完了した段階において、ワーク(凹)W1が基準面に対して角度θ1傾けられた状態が示されている。
Next, the
また、ワーク(凹)W1が傾けられている間においても、エンコーダー読み取り部105は、左アーム部11a(各ジョイント13a)に備わるアクチュエーターからエンコーダー値を読み取り、記憶部102に記憶しておく。こうして、ワーク(凹)W1がステップS105で傾けられた角度θ1を後で特定できるようになる。
Even while the workpiece (concave) W1 is tilted, the
それから、アーム制御部106とハンド制御部107は、角度θ1傾けられたワーク(凹)W1を下降させる制御を開始する。このとき、インピーダンス制御部103は、ワーク(凹)W1の一端が作業台(基準面)に接触することを想定して、接触時に作業台からの反力がワーク(凹)W1へ及ぼされることがないように、インピーダンス制御(例えば、左アーム部11aの下降、上昇を繰り返す制御)を行う。
Then, the
なお、ここで、ワーク(凹)W1の一端が作業台(基準面)に接触したか否かの判定は、接触判定部104によって行われる(ステップS106)。 Here, whether or not one end of the workpiece (concave) W1 has contacted the work table (reference surface) is determined by the contact determination unit 104 (step S106).
そして、ワーク(凹)W1の一端が作業台(基準面)に接触するまでは(ステップS106;No)、インピーダンス制御のもとワーク(凹)W1を下降させる制御が継続される。 Then, until one end of the work (concave) W1 comes into contact with the work table (reference surface) (step S106; No), the control for lowering the work (concave) W1 is continued under impedance control.
もちろん、ワーク(凹)W1が下降している間においても、エンコーダー読み取り部105は、左アーム部11a(各ジョイント13a)に備わるアクチュエーターからエンコーダー値を読み取り、記憶部102に記憶しておく。こうして、ワーク(凹)W1が下降した距離Z2についても後で特定できるようになる。
Of course, even while the workpiece (concave) W1 is descending, the
ところで、ワーク(凹)W1の一端が作業台(基準面)に接触すると(ステップS106;Yes)、アーム制御部106とハンド制御部107は、ワーク(凹)W1の下降制御を停止する。図8(A)には、この段階におけるワーク(凹)W1の状態(基準面に対して角度θ1傾けられ、下面を構成する長方形の短辺が作業台に接触している状態)が示されている。
By the way, when one end of the work (concave) W1 comes into contact with the work table (reference surface) (step S106; Yes), the
図8(A)に示す状態において、位置ずれ推定部108は、各指(第1の指15と第2の指16a)による実際の把持位置の高さ(すなわち、基準面からの距離)Hs1を算出する(ステップS107)。具体的には、位置ずれ推定部108は、ワーク(凹)W1をステップS104で上昇させた距離Z1から、インピーダンス制御で下降させた距離Z2を減算することにより、Hs1を算出する(Hs1=Z1−Z2)。
In the state shown in FIG. 8A, the positional
次に、位置ずれ推定部108は、各指(第1の指15と第2の指16a)による実際の把持位置について、基準位置(ここでは、ワークWの下面を構成する長方形の長辺Lの中点)からのずれ量dx1を算出する(ステップS108)。具体的には、位置ずれ推定部108は、まず、記憶部102(形状データ)から、ワーク(凹)W1の下面を構成する長方形の長辺の長さLを読み出す。そして、位置ずれ推定部108は、Hs1={dx1+(L/2)×sin(θ1)の関係式に、ステップS107で算出された「Hs1」と、記憶部102から読み出した「L」の値を代入して、ずれ量「dx1」を算出する。
Next, the
なお、ステップS108の演算は、図4(A)で説明した原理に基づいている。こうして、本実施形態の位置ずれ推定部108は、把持位置についての正確なずれ量dx1を簡単に得ることができる。
Note that the calculation in step S108 is based on the principle described with reference to FIG. In this way, the positional
ずれ量dx1が算出された後、アーム制御部106とハンド制御部107は、左アーム11aで把持しているワーク(凹)W1を、作業台(基準面)に対して水平な姿勢に戻し、上昇させる(ステップS109)。
After the displacement amount dx1 is calculated, the
上記のステップS103〜S109の制御が行われて、左ハンド部14aによるワーク(凹)W1の把持位置のずれ量dx1が算出されると、次に、制御部100は、ワーク(凹)W1の嵌合相手となるワーク(凸)W2について右ハンド部14bで把持し、ワーク(凹)W1の場合と同様の制御に従って、ワーク(凸)W2についての把持位置のずれ量dx2を算出する(図6に示すステップS110〜S116)。なお、図8(B)、(C)、図9(A)、(B)には、ステップS110〜S116の制御に従い、右アーム11bの右ハンド部14bと、ワーク(凸)W2と、の状態が遷移する様子が示されている。
When the control in steps S103 to S109 is performed and the shift amount dx1 of the grip position of the workpiece (concave) W1 by the left hand unit 14a is calculated, the
ステップS116の処理が終わると、アーム制御部106とハンド制御部107は、左ハンド部14aで把持しているワーク(凹)W1と、右ハンド部14bで把持しているワーク(凸)W2と、を嵌合する(ステップS117)。ただし、ステップS117では、アーム制御部106とハンド制御部107は、ステップS108で算出されたワーク(凹)W1についての把持位置のずれ量dx1と、ステップS115で算出されたワーク(凸)W2についての把持位置のずれ量dx2と、に基づき、ワーク(凹)W1の凹部とワーク(凸)W2の凸部が一直線上になるように左ハンド部14aと右ハンド部14bの位置を補正して、両ワークを嵌合する(図9(C))。
When the process of step S116 is completed, the
こうして、左ハンド部14aと右ハンド部14bによるワークWの把持位置がずれてしまった場合でも、正確に嵌合作業を行うことができる。 Thus, even when the gripping position of the workpiece W by the left hand portion 14a and the right hand portion 14b is shifted, the fitting operation can be performed accurately.
以上の制御が、本発明の第1実施形態にかかるワーク嵌合制御である。このように、第1実施形態にかかるワーク嵌合制御は、作業台に載置されたワークWを裏返したりせずに、最初に把持した状態のまま嵌合動作を実行できる場合に適している。 The above control is the workpiece fitting control according to the first embodiment of the present invention. As described above, the workpiece fitting control according to the first embodiment is suitable when the fitting operation can be performed while the workpiece W placed on the work table is held first without turning over. .
また、第1実施形態にかかるワーク嵌合制御によれば、傾けた状態のワークWを基準面に接触させるだけで把持位置のずれを認識できる。そのため、従来よりも簡易な構成によって、把持位置のずれを認識できるといえる。また、第1実施形態によれば、把持されたワークWと基準面の位置関係について正確に特定(測定)することができるため、従来よりも高精度に把持位置のずれを認識できる。 In addition, according to the workpiece fitting control according to the first embodiment, it is possible to recognize the shift of the gripping position only by bringing the tilted workpiece W into contact with the reference surface. For this reason, it can be said that the shift of the gripping position can be recognized with a simpler configuration than in the past. Further, according to the first embodiment, since the positional relationship between the gripped workpiece W and the reference plane can be accurately specified (measured), it is possible to recognize the shift of the gripping position with higher accuracy than before.
<第2実施形態>
次に、図10〜図15を用いて、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態にかかるロボット10は、第1実施形態にかかるロボット10と基本的に同様の構成を備えるため、相違する点を中心に以下説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since the robot 10 according to the second embodiment has basically the same configuration as the robot 10 according to the first embodiment, the following description will focus on differences.
第2実施形態は、ワークWを持ち替えること(つまり、一方のロボットアームで把持したワークWを他方のロボットアームに受け渡すこと)により嵌合可能となる1組のワークが、作業台上(基準面)に載置されている場合に採用される。すなわち、一方のワークは凸部を下面に向けて作業台上に載置され、他方のワークも凸部を下面に向けて作業台上に載置されているような場合である。また、これとは逆に、一方のワークは凹部を下面に向けて作業台上に載置され、他方のワークも凹部を下面に向けて作業台上に載置されているような場合でもよい。 In the second embodiment, a set of workpieces that can be fitted by moving the workpiece W (that is, passing the workpiece W gripped by one robot arm to the other robot arm) is placed on the workbench (reference Adopted when placed on the surface). That is, one work is placed on the work table with the convex part facing the lower surface, and the other work is placed on the work table with the convex part facing the lower surface. On the contrary, one work may be placed on the work table with the concave portion facing the lower surface, and the other work may be placed on the work table with the concave portion facing the lower surface. .
そして、第2実施形態では、把持位置のずれ量dxを推定(算出)する方法に関して、第1実施形態とは異なる方法を採用する。 In the second embodiment, a method different from that of the first embodiment is adopted as a method of estimating (calculating) the grip position shift amount dx.
図10は、第2実施形態において、把持位置のずれ(ずれ量dx)を求める方法について説明する図である。 FIG. 10 is a diagram for explaining a method of obtaining a grip position shift (shift amount dx) in the second embodiment.
図示するように、下面に凸部を有するワークWは、左ハンド部14aに備わる各指(15a、16a)で把持され、右ハンド部14bに備わる各指(15b、16b)に受け渡される。このような受け渡し動作において、ワークWは、左ハンド部14aと右ハンド部14bの両ハンドで把持される状態になる。 As shown in the drawing, the workpiece W having a convex portion on the lower surface is gripped by the fingers (15a, 16a) provided in the left hand portion 14a and transferred to the fingers (15b, 16b) provided in the right hand portion 14b. In such a delivery operation, the workpiece W is held by both the left hand portion 14a and the right hand portion 14b.
このような状態において、例えば、図示するように、ワークWに対して、左ハンド部14aから押し込む力F(右ハンド部14b方向への力)が加えられる。このとき、左ハンド部14aの各指(第1の指15aと第2の指16a)による実際の把持位置が、基準位置(図示する例では、「ワークWの下面を構成する長辺の中点位置」)からずれ量dx分ずれていると仮定すると、基準位置に押し込む力FのモーメントMにより、ワークWには基準位置を中心とした回転運動が与えられる。
In such a state, for example, as illustrated, a force F (force in the direction of the right hand portion 14b) to be pushed from the left hand portion 14a is applied to the workpiece W. At this time, the actual gripping position by each finger (the
そこで、第2実施形態の位置ずれ推定部108は、M=α×F×dxの関係式に「M」、「α」、「F」の値を代入して、ずれ量「dx」を算出する。ここで、「M」および「F」は、力覚センサー(左力覚センサー17a、右力覚センサー17b)で検出される値である。また、「α」は、ワークWに押し込む力FのモーメントMとずれ量dxの関係を調整するための定数であり、予め記憶部102に格納されたデータから得られる値である。
Therefore, the
以上のような方法によれば、ワークWの受け渡し動作のついでに、把持位置のずれ量dxを算出することができるため、効率よく嵌合動作を実行できる。 According to the method as described above, since the shift amount dx of the gripping position can be calculated following the transfer operation of the workpiece W, the fitting operation can be performed efficiently.
以下に、第2実施形態における、ロボット10の特徴的な動作について説明する。 Hereinafter, a characteristic operation of the robot 10 in the second embodiment will be described.
<第2実施形態にかかるワーク嵌合制御>
図11、図12は、第2実施形態のロボット10で実行される、2つのワーク(凸)Wを嵌め合う動作にかかるワーク嵌合制御の一例を説明するためのフロー図である。
<Work Fitting Control According to Second Embodiment>
FIGS. 11 and 12 are flowcharts for explaining an example of workpiece fitting control according to the operation of fitting two workpieces (convex) W, which is executed by the robot 10 of the second embodiment.
また、図13〜図15は、本フローの制御段階ごとに、左右のハンドの指(第1の指15(a、b)、第2の指16(a、b))と、ワークWの位置、姿勢を示す図である。 FIGS. 13 to 15 show the left and right hand fingers (first finger 15 (a, b), second finger 16 (a, b)) and workpiece W for each control stage of this flow. It is a figure which shows a position and attitude | position.
上でも触れたが、第2実施形態にかかるワーク嵌合制御は、図13(A)に示すように、作業台(基準面)の上にワーク(凸)W3とワーク(凸)W4のペアがともに凸部を下に向けて存在する場合に実行されるとよい。もちろん、これとは逆に、作業台(基準面)の上にワーク(凹)Wとワーク(凹)Wのペアがともに凹部を下に向けて存在する場合に実行されてもよい。 As mentioned above, the workpiece fitting control according to the second embodiment is a pair of workpiece (convex) W3 and workpiece (convex) W4 on the work table (reference surface) as shown in FIG. May be executed when both are present with the convex part facing down. Of course, on the contrary, it may be executed when a pair of a workpiece (concave) W and a workpiece (concave) W is present on the work table (reference surface) with the concave portion facing downward.
図11に示す本フローを開始すると、中央制御部101は、まず、作業台(基準面)上に載置されているワークWの位置(例えば、基準面上のX、Y座標)を検出し、それらのワークWうち、下面に凹部を有するワーク(凹)Wと、下面に凸部を有するワーク(凸)Wと、を区別する(ステップS201)。
When the main flow shown in FIG. 11 is started, the
ここで、少なくとも1組以上のワーク(凹)Wとワーク(凸)Wのペアが存在する場合には、中央制御部101は、ワーク(凹)Wとワーク(凸)Wのペアが存在すると判定し(ステップS202;Yes)、第1実施形態にかかるワーク嵌合制御の方が適しているため、ステップS103〜S117の制御を行う。
Here, when there is at least one pair of workpiece (concave) W and workpiece (convex) W, the
一方、1組としてワーク(凹)Wとワーク(凸)Wのペアが存在しない場合には、中央制御部101は、ワーク(凹)Wとワーク(凸)Wのペアは存在しないと判定し(ステップS202;No)、処理をステップS203へ移行する。
On the other hand, when there is no pair of workpiece (concave) W and workpiece (convex) W as one set, the
次に、中央制御部101は、1つのワークWを裏返す(例えば、一方のロボットアームで把持したワークWを他方のロボットアームへ受け渡す)ことにより嵌合可能となるようなワークWのペアを作成できるか否か判別する(ステップS203)。
Next, the
ここで、作業台(基準面)の上に、2個以上のワーク(凸)Wが載置されておらず、かつ、2個以上のワーク(凹)Wも載置されていない場合には、中央制御部101は、1つのワークWを裏返しても嵌合可能となるワークWのペアは作成できないと判定し(ステップS203;Yes)、エラー処理を実行して(ステップS220)、第2実施形態にかかるワーク嵌合制御を中止する。
Here, when two or more workpieces (convex) W are not placed on the work table (reference surface) and two or more workpieces (concave) W are not placed, The
一方、作業台(基準面)の上に、2個以上のワーク(凸)W、或いは、2個以上のワーク(凸)Wが存在する場合には、中央制御部101は、1つのワークWを裏返すことにより嵌合可能となるワークWのペアを作成できると判定し(ステップS203;Yes)、処理をステップS204に移行する。
On the other hand, when there are two or more workpieces (convex) W or two or more workpieces (convex) W on the work table (reference surface), the
処理がステップS204に移行すると、アーム制御部106とハンド制御部107は、連動して、作業台(基準面)に載置されているワーク(凸)W3を、左ハンド部14aの各指15a、16aによって把持する(ステップS204)。なお、図13(A)には、ステップS204が完了した段階におけるハンド(左ハンドの第1の指15a、第2の指16a、右ハンドの第1の指15b、第2の指16b)と、ワークW(ワーク(凸)W3、ワーク(凸)W4)の状態が示されている。
When the process proceeds to step S204, the
それから、アーム制御部106とハンド制御部107は、左ハンド部14aで把持しているワーク(凹)W3を上昇させる(ステップS205)。図13(B)には、ステップS205が完了した段階において、ワーク(凸)W3が上昇した状態が示されている。
Then, the
次に、アーム制御部106とハンド制御部107は、左ハンド部14aで把持しているワーク(凸)W3を、右ハンド部14bでも把持させる(ステップS206)。こうして、図13(C)に示すように、ステップS206が完了した段階において、ワーク(凸)W3は、左ハンド部14a(第1の指15a、第2の指16a)と、右ハンド部14b(第1の指15b、第2の指16b)の両ハンドで把持された状態となる。
Next, the
それから、アーム制御部106とハンド制御部107は、右ハンド部14b(第1の指15b、第2の指16b)によってワーク(凸)W3に左ハンド部14a方向への力Fを加える制御を開始する(ステップS207)。ここで、アーム制御部106とハンド制御部107は、ワーク(凸)W3が動かないように、左ハンド部14aによってワーク(凸)W3を固定しておく(例えば、左ハンド部14aもワーク(凸)W3に対して反対方向の力を加える)。
Then, the
そして、ワーク(凸)W3に力Fが加えられている間、左ハンド部14aに備わる左力覚センサー17aは、ワーク(凸)W3の把持位置に加えられている力Fと、基準位置を回転中心とした場合のモーメントMと、を検出している。 While the force F is applied to the workpiece (convex) W3, the left force sensor 17a provided in the left hand portion 14a determines the force F applied to the grip position of the workpiece (convex) W3 and the reference position. The moment M when the center of rotation is used is detected.
このとき、力覚センサー制御部109は、左力覚センサー17aで検出された力Fを取得し、左力覚センサー17aの動作を確認する(ステップS208)。
At this time, the force
具体的には、力覚センサー制御部109は、左力覚センサー17aから取得した力Fが一定値未満であれば、左力覚センサー17aの動作について再確認が必要と判定し(ステップS208;No)、所定の時間待機した後、再度、ステップS208の処理を実行する。
Specifically, if the force F acquired from the left force sensor 17a is less than a certain value, the force
一方、力覚センサー制御部109は、左力覚センサー17aから取得した力Fが一定値以上である場合には、左力覚センサー17aは正常に動作していると判定し(ステップS208;Yes)、ここで取得した力Fを記憶部102に記憶する。
On the other hand, when the force F acquired from the left force sensor 17a is greater than or equal to a certain value, the force
次に、力覚センサー制御部109は、左力覚センサー17aで検出されたモーメントMを取得し、記憶部102に記憶する(ステップS209)。
Next, the force
それから、位置ずれ推定部108は、右ハンド部14bの各指(第1の指15bと第2の指16b)による実際の把持位置について、基準位置(ここでは、ワーク(凸)W3の下面を構成する長方形の長辺Lの中点)からのずれ量dx2を算出する(ステップS210)。具体的には、位置ずれ推定部108は、まず、記憶部102から、ワーク(凸)W3に加えられた力Fと、モーメントMと、定数αを読み出す。そして、位置ずれ推定部108は、M=α×F×dxの関係式に「M」、「α」、「F」の値を代入して、ずれ量「dx2」を算出する。
Then, the
なお、ステップS210の演算は、図10で説明した原理に基づいている。 Note that the calculation in step S210 is based on the principle described in FIG.
ずれ量dx2が算出された後、アーム制御部106とハンド制御部107は、左ハンド部14aと右ハンド部14bで把持しているワーク(凸)W3について、左ハンド部14aによる把持を解放する(ステップS211)。図14(A)には、ステップS211で左ハンド部14aがワーク(凸)W3を解放した状態が示されている。
After the shift amount dx2 is calculated, the
こうして、ワーク(凸)W3は、左ハンド部14aから右ハンド部14bへ受け渡される。以上のように、第2実施形態のロボット10では、ワーク(凸)W3の受け渡し動作のついでに、把持位置についての正確なずれ量dx2を得ることができる。 Thus, the workpiece (convex) W3 is transferred from the left hand portion 14a to the right hand portion 14b. As described above, in the robot 10 of the second embodiment, an accurate deviation amount dx2 with respect to the gripping position can be obtained following the workpiece (convex) W3 transfer operation.
上記のステップS204〜S211の制御が行われて、右ハンド部14bによるワーク(凹)W3の把持位置のずれ量dx2が算出されると、次に、制御部100は、ワーク(凸)W3の嵌合相手となるワーク(凸)W4について左ハンド部14aで把持し、第1実施形態と同様の制御(S103〜S109)に従って、ワーク(凸)W4についての把持位置のずれ量dx1を算出する(図12に示すステップS212〜S218)。なお、図14(B)、(C)、図15(A)には、ステップS212〜S218の制御に従い、左ハンド部14aと、ワーク(凸)W4と、の状態が遷移する様子が示されている。
When the control in steps S204 to S211 is performed and the shift amount dx2 of the gripping position of the workpiece (concave) W3 by the right hand unit 14b is calculated, the
ステップS218の制御が終わると、アーム制御部106とハンド制御部107は、左ハンド部14aで把持しているワーク(凸)W4と、右ハンド部14bで把持しているワーク(凸)W3と、を嵌合する(ステップS219)。ただし、ステップS219では、アーム制御部106とハンド制御部107は、ステップS217で算出されたワーク(凸)W4についての把持位置のずれ量dx1と、ステップS210で算出されたワーク(凸)W3についての把持位置のずれ量dx2と、に基づき、ワーク(凸)W4の凸部とワーク(凸)W3の凹部が一直線上になるように左ハンド部14aと右ハンド部14bの位置を補正して、両ワークを嵌合する(図15(B))。
When the control in step S218 ends, the
こうして、第2実施形態においても、正確に嵌合作業を行うことができる。 Thus, the fitting operation can be performed accurately also in the second embodiment.
以上の制御が、本発明の第2実施形態にかかるワーク嵌合制御である。このように、第2実施形態にかかるワーク嵌合制御は、ワークWを持ち替えることにより嵌合可能となる1組のワークが、作業台上(基準面)に載置されている場合に適している。 The above control is the workpiece fitting control according to the second embodiment of the present invention. As described above, the workpiece fitting control according to the second embodiment is suitable when a set of workpieces that can be fitted by changing the workpiece W is placed on the work table (reference surface). Yes.
また、第2実施形態にかかるワーク嵌合制御によれば、両ハンドで把持された状態のワークWに力Fを加えるだけで把持位置のずれを認識できる。そのため、従来よりも簡易な構成によって、把持位置のずれを認識できるといえる。また、ワークWに加えた力FのモーメントMについては、力覚センサー17(a、b)を用いて正確に特定(検出)することができるため、従来よりも高精度に把持位置のずれを認識できる。 Further, according to the workpiece fitting control according to the second embodiment, it is possible to recognize the shift of the gripping position by simply applying the force F to the workpiece W gripped by both hands. For this reason, it can be said that the shift of the gripping position can be recognized with a simpler configuration than in the past. Further, since the moment M of the force F applied to the workpiece W can be accurately identified (detected) using the force sensor 17 (a, b), the displacement of the gripping position can be detected with higher accuracy than before. Can be recognized.
<第3実施形態>
次に、図16〜図21を用いて、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態にかかるロボット10は、第1実施形態や第2実施形態にかかるロボット10と基本的に同様の構成を備えるため、第1実施形態や第2実施形態と相違する点を中心に以下説明する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since the robot 10 according to the third embodiment has basically the same configuration as the robot 10 according to the first embodiment or the second embodiment, the difference from the first embodiment or the second embodiment is mainly described. This will be described below.
第3実施形態は、持ち替えなしで嵌合可能な1組のワークが、把持位置の高さについて特定できない状態で作業台上(基準面)に置かれている場合に採用される。例えば、一方の把持対象のワーク(凹)Wは、作業台上に置かれた他の物体(例えば、他のワークW)上に積まれて置かれ、他方の把持対象のワーク(凸)Wも、作業台上に置かれた他の物体(例えば、他のワークW)上に積まれて置かれているような場合である。 The third embodiment is employed when a set of workpieces that can be fitted without being held is placed on a work table (reference surface) in a state where the height of the gripping position cannot be specified. For example, one gripping target workpiece (concave) W is placed on another object (for example, another workpiece W) placed on the work table, and the other gripping target workpiece (convex) W is placed. This is also the case where the object is placed on another object (for example, another work W) placed on the work table.
そして、第3実施形態では、第2実施形態にかかるワーク嵌合制御と同様に、一方の把持対象のワーク(凹)Wについては、図10で説明した原理に従って把持位置のずれ量dx1を推定(算出)し、他方の把持対象のワーク(凸)Wについては、図4で説明した原理に従って把持位置のずれ量dx2を推定(算出)する。 In the third embodiment, as in the workpiece fitting control according to the second embodiment, the grip position displacement amount dx1 is estimated according to the principle described with reference to FIG. (Calculation) For the other workpiece (convex) W to be gripped, the grip position displacement amount dx2 is estimated (calculated) according to the principle described with reference to FIG.
そのため、第3実施形態にかかるワーク嵌合制御は、第2実施形態にかかるワーク嵌合制御とほぼ同様の流れとなる。 Therefore, the work fitting control according to the third embodiment has a flow substantially similar to the work fitting control according to the second embodiment.
<第3実施形態にかかるワーク嵌合制御>
図16、図17は、第3実施形態のロボット10で実行される、ワーク(凹)Wとワーク(凸)Wを嵌め合う動作にかかるワーク嵌合制御の一例を説明するためのフロー図である。
<Work Fitting Control According to Third Embodiment>
FIGS. 16 and 17 are flowcharts for explaining an example of workpiece fitting control according to the operation of fitting the workpiece (concave) W and the workpiece (convex) W, which is executed by the robot 10 of the third embodiment. is there.
また、図18〜図21は、本フローの制御段階ごとに、左右のハンドの指(第1の指15(a、b)、第2の指16(a、b))と、ワークWの位置、姿勢を示す図である。 18 to 21 show the left and right hand fingers (first finger 15 (a, b), second finger 16 (a, b)) and workpiece W at each control stage of this flow. It is a figure which shows a position and attitude | position.
上でも触れたが、第3実施形態かかるワーク嵌合制御は、図16(A)にも示すように、作業台(基準面)上に置かれたワークW7やワークW8の上に積み重ねられたワーク(凹)W5、ワーク(凸)W6といったペアが存在する場合に実行されるとよい。 As described above, the workpiece fitting control according to the third embodiment is stacked on the workpiece W7 and the workpiece W8 placed on the work table (reference surface) as shown in FIG. It may be executed when there is a pair such as a work (concave) W5 and a work (convex) W6.
図16に示す本フローを開始すると、中央制御部101は、第1実施形態のステップS101〜S102、S118と同様の制御を実行する(ステップS301〜S302、S320)。
When the flow shown in FIG. 16 is started, the
また、第3実施形態にかかるワーク嵌合制御では、第2実施形態のステップS204〜S210と同様の制御が実行されて(ステップS303〜S309)、左ハンド部14aの各指(第1の指15aと第2の指16a)による実際の把持位置について、基準位置(ここでは、ワーク(凹)W5の下面を構成する長方形の長辺Lの中点)からのずれ量dx1が算出される(図18(A)〜(C))。
In the work fitting control according to the third embodiment, the same control as steps S204 to S210 of the second embodiment is executed (steps S303 to S309), and each finger (first finger) of the left hand unit 14a is executed. For the actual gripping position by 15a and the
次に、アーム制御部106とハンド制御部107は、左ハンド14aと右ハンド14bで把持しているワーク(凹)W5について、右ハンド14bによる把持を解放する(ステップS310)。図19(A)には、ステップS320で右ハンド14bがワーク(凹)W5を解放した状態が示されている。
Next, the
こうして、ワーク(凹)W5は、左ハンド14aから右ハンド14bへ受け渡されずに、左ハンド14aで把持されたままの状態となる。この点は、第2実施形態と相違する点である。すなわち、第2実施形態では、ワーク(凸)W3の受け渡し動作のついでに、把持位置のずれ量dxを求めているのに対し、第3実施形態では、把持位置のずれ量dxを算出することを主な目的として、ワーク(凹)W5を左ハンド14aと右ハンド14bで把持している。 Thus, the workpiece (concave) W5 is not transferred from the left hand 14a to the right hand 14b, but is held by the left hand 14a. This point is different from the second embodiment. That is, in the second embodiment, the gripping position shift amount dx is obtained after the workpiece (convex) W3 transfer operation, whereas in the third embodiment, the gripping position shift amount dx is calculated. As a main purpose, the workpiece (concave) W5 is held by the left hand 14a and the right hand 14b.
上記のステップS310が終了すると、アーム制御部106とハンド制御部107は、ワーク(凹)W5の嵌合相手となるワーク(凸)W6について右ハンド部14bで把持し(ステップS311)、把持したワーク(凸)W6を作業台(基準面)上に置き、解放する(ステップS312)。
When the above step S310 is completed, the
これは、把持位置の高さ(基準面からの距離)が不明なワーク(凸)W6を、基準面に置いて、把持位置の高さを明らかにして把持し直すことを目的としている(図19(B)、(C))。 The purpose of this is to place a workpiece (convex) W6 whose height of the gripping position (distance from the reference plane) is unknown on the reference plane, clarify the height of the gripping position, and grip it again (see FIG. 19 (B), (C)).
把持位置の高さが明らかになれば、第1実施形態のステップS111〜S116と同様の制御が実行でき(ステップS313〜S318)、右ハンド部14bの各指(第1の指15bと第2の指16b)による実際の把持位置について、基準位置(ここでは、ワーク(凸)W6の下面を構成する長方形の長辺Lの中点)からのずれ量dx2が算出される(図20(A)〜(C)、図21(A))。
If the height of the gripping position becomes clear, the same control as steps S111 to S116 of the first embodiment can be executed (steps S313 to S318), and each finger (
ステップS318の制御が終わると、アーム制御部106とハンド制御部107は、左ハンド部14aで把持しているワーク(凹)W5と、右ハンド部14bで把持しているワーク(凸)W6と、を嵌合する(ステップS319)。ただし、ステップS319では、アーム制御部106とハンド制御部107は、ステップS309で算出されたワーク(凹)W5についての把持位置のずれ量dx1と、ステップS317で算出されたワーク(凸)W6についての把持位置のずれ量dx2と、に基づき、ワーク(凹)W5の凹部とワーク(凸)W6の凸部が一直線上になるように左ハンド部14aと右ハンド部14bの位置を補正して、両ワークを嵌合する(図21(B))。
When the control in step S318 is finished, the
こうして、第3実施形態においても、正確に嵌合作業を行うことができる。 Thus, the fitting operation can be accurately performed also in the third embodiment.
以上の制御が、本発明の第3実施形態にかかるワーク嵌合制御である。このように、第3実施形態にかかるワーク嵌合制御は、持ち替えなしで嵌合可能な1組のワークが、把持位置の高さについて特定不可能な状態で作業台上(基準面)に置かれている場合に適している。 The above control is the workpiece fitting control according to the third embodiment of the present invention. As described above, the workpiece fitting control according to the third embodiment is configured such that a set of workpieces that can be fitted without being moved is placed on the work table (reference surface) in a state where the height of the gripping position cannot be specified. Suitable if you are.
<第4実施形態>
次に、図22〜図27を用いて、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態にかかるロボット10は、第1〜第3実施形態にかかるロボット10と基本的に同様の構成を備えるため、第1〜第3実施形態と相違する点を中心に以下説明する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since the robot 10 according to the fourth embodiment has basically the same configuration as that of the robot 10 according to the first to third embodiments, the following description will be focused on differences from the first to third embodiments.
第4実施形態は、ワークWを持ち替えること(つまり、一方のロボットアームで把持したワークWを他方のロボットアームに受け渡すこと)により嵌合可能となる1組のワークが、把持位置の高さについて特定できない状態で作業台上(基準面)に置かれている場合に採用される。例えば、一方の把持対象のワーク(凸)Wが、作業台上に置かれた他の物体(例えば、他のワークW)上に積まれて置かれ、他方の把持対象のワーク(凸)Wも、作業台上に置かれた他の物体(例えば、他のワークW)上に積まれて置かれているような場合である。もちろん、一方の把持対象のワーク(凹)Wが、作業台上に置かれた他の物体上に積まれて置かれ、他方の把持対象のワーク(凹)Wも、作業台上に置かれた他の物体上に積まれて置かれているような場合でもよい。 In the fourth embodiment, a set of workpieces that can be fitted by changing the workpiece W (that is, transferring the workpiece W gripped by one robot arm to the other robot arm) has a height of the gripping position. It is adopted when it is placed on the work table (reference plane) in a state where it cannot be specified. For example, one workpiece (convex) W to be gripped is placed on another object (for example, another workpiece W) placed on the work table, and the other workpiece (convex) W to be gripped is placed. This is also the case where the object is placed on another object (for example, another work W) placed on the work table. Of course, one workpiece (concave) W to be grasped is placed on another object placed on the work table, and the other work (concave) W to be grasped is also placed on the work table. It may be a case where it is placed on another object.
そして、第4実施形態では、第2実施形態にかかるワーク嵌合制御と同様に、一方の把持対象のワーク(凸)Wについては、図10で説明した原理に従って把持位置のずれ量dx2を推定(算出)し、他方の把持対象のワーク(凸)Wについては、図4で説明した原理に従って把持位置のずれ量dx1を推定(算出)する。 In the fourth embodiment, similarly to the workpiece fitting control according to the second embodiment, the gripping position shift amount dx2 is estimated according to the principle described with reference to FIG. (Calculation) For the other workpiece (convex) W to be gripped, the grip position displacement amount dx1 is estimated (calculated) according to the principle described in FIG.
そのため、第4実施形態にかかるワーク嵌合制御は、第2実施形態にかかるワーク嵌合制御とほぼ同様の流れとなる。 For this reason, the work fitting control according to the fourth embodiment has substantially the same flow as the work fitting control according to the second embodiment.
<第4実施形態にかかるワーク嵌合制御>
図22、図23は、第4実施形態のロボット10で実行される、2つのワーク(凸)Wを嵌め合う動作にかかるワーク嵌合制御の一例を説明するためのフロー図である。
<Work Fitting Control According to Fourth Embodiment>
FIG. 22 and FIG. 23 are flowcharts for explaining an example of workpiece fitting control according to the operation of fitting two workpieces (convex) W, which is executed by the robot 10 of the fourth embodiment.
また、図24〜図27は、本フローの制御段階ごとに、左右のハンドの指(第1の指15(a、b)、第2の指16(a、b))と、ワークWの位置、姿勢を示す図である。 24 to 27 show the left and right hand fingers (first finger 15 (a, b), second finger 16 (a, b)) and workpiece W at each control stage of this flow. It is a figure which shows a position and attitude | position.
上でも触れたが、第4実施形態かかるワーク嵌合制御は、図24(A)にも示すように、作業台(基準面)上に置かれたワークW11やワークW12の上に積み重ねられたワーク(凸)W9、ワーク(凸)W10といったペアがともに凸部を下に向けて存在する場合に実行されるとよい。もちろん、これとは逆に、作業台(基準面)の上にワーク(凹)Wとワーク(凹)Wのペアがともに凹部を下に向けて存在する場合に実行されてもよい。 As described above, the workpiece fitting control according to the fourth embodiment is stacked on the workpiece W11 and the workpiece W12 placed on the work table (reference surface) as shown in FIG. It may be executed when a pair such as a workpiece (convex) W9 and a workpiece (convex) W10 exists with the convex portion facing downward. Of course, on the contrary, it may be executed when a pair of a workpiece (concave) W and a workpiece (concave) W is present on the work table (reference surface) with the concave portion facing downward.
図22に示す本フローを開始すると、制御部100は、第2実施形態のステップS201〜S203、S220と同様の制御を実行する(ステップS401〜S403、S421)。
When the main flow shown in FIG. 22 is started, the
また、第4実施形態にかかるワーク嵌合制御では、第2実施形態のステップS204〜S210と同様の制御が実行されて(ステップS404〜S410)、左ハンド部14aの各指(第1の指15aと第2の指16a)による実際の把持位置について、基準位置(ここでは、ワーク(凸)W9の下面を構成する長方形の長辺Lの中点)からのずれ量dx2が算出される(図24(A)〜(C))。
Further, in the work fitting control according to the fourth embodiment, the same control as steps S204 to S210 of the second embodiment is executed (steps S404 to S410), and each finger (first finger) of the left hand unit 14a is executed. With respect to the actual gripping position by 15a and the
次に、アーム制御部106とハンド制御部107は、左ハンド14aと右ハンド14bで把持しているワーク(凸)W9について、左ハンド14aによる把持を解放する(ステップS411)。図25(A)には、ステップS411で左ハンド14aがワーク(凸)W9を解放した状態が示されている。
Next, the
こうして、ワーク(凸)W9は、左ハンド14aから右ハンド14bへ受け渡される。この点は、第2実施形態と同様であり、受け渡しの動作のついでに、把持位置のずれ量dx2を算出できる。 Thus, the workpiece (convex) W9 is transferred from the left hand 14a to the right hand 14b. This point is the same as in the second embodiment, and the grip position displacement amount dx2 can be calculated following the delivery operation.
上記のステップS411が終了すると、アーム制御部106とハンド制御部107は、ワーク(凸)W9の嵌合相手となるワーク(凸)W10について左ハンド部14aで把持し(ステップS412)、把持したワーク(凸)W10を作業台(基準面)上に置き、解放する(ステップS413)。
When step S411 is completed, the
これは、把持位置の高さ(基準面からの距離)が不明なワーク(凸)W10を、基準面に置いて、把持位置の高さを明らかにして把持し直すことを目的としている(図25(B)、(C))。 The purpose of this is to place a workpiece (convex) W10 whose height of the gripping position (distance from the reference plane) is unknown on the reference plane, reveal the height of the gripping position, and grip again (see FIG. 25 (B), (C)).
把持位置の高さが明らかになれば、第1実施形態のステップS111〜S116と同様の制御が実行でき(ステップS414〜S419)、左ハンド部14aの各指(第1の指15aと第2の指16a)による実際の把持位置について、基準位置(ここでは、ワーク(凸)W10の下面を構成する長方形の長辺Lの中点)からのずれ量dx1が算出される(図26(A)〜(C)、図27(A))。
If the height of the gripping position becomes clear, the same control as steps S111 to S116 of the first embodiment can be executed (steps S414 to S419), and each finger (
ステップS419の制御が終わると、アーム制御部106とハンド制御部107は、左ハンド部14aで把持しているワーク(凸)W10と、右ハンド部14bで把持しているワーク(凸)W9と、を嵌合する(ステップS420)。ただし、ステップS420では、アーム制御部106とハンド制御部107は、ステップS418で算出されたワーク(凸)W10についての把持位置のずれ量dx2と、ステップS410で算出されたワーク(凸)W9についての把持位置のずれ量dx2と、に基づき、ワーク(凸)W10の凸部とワーク(凸)W9の凹部が一直線上になるように左ハンド部14aと右ハンド部14bの位置を補正して、両ワークを嵌合する(図27(B))。
When the control of step S419 is finished, the
こうして、第4実施形態においても、正確に嵌合作業を行うことができる。 Thus, the fitting operation can be accurately performed also in the fourth embodiment.
以上の制御が、本発明の第4実施形態にかかるワーク嵌合制御である。このように、第4実施形態にかかるワーク嵌合制御は、ワークWを持ち替えることにより嵌合可能となる1組のワークが、把持位置の高さについて特定不可能な状態で作業台上(基準面)に置かれている場合に適している。 The above control is the workpiece fitting control according to the fourth embodiment of the present invention. As described above, the workpiece fitting control according to the fourth embodiment is performed on the work table (reference standard) in a state in which a set of workpieces that can be fitted by changing the workpiece W cannot be specified with respect to the height of the gripping position. Suitable when placed on the surface).
なお、上記した各フローの各処理単位は、ロボット10を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。処理ステップの分類の仕方やその名称によって、本願発明が制限されることはない。ロボット10が行う処理は、さらに多くの処理ステップに分割することもできる。また、1つの処理ステップが、さらに多くの処理を実行してもよい。 Each processing unit of each flow described above is divided according to the main processing contents in order to make the robot 10 easy to understand. The invention of the present application is not limited by the method of classification of the processing steps and the names thereof. The processing performed by the robot 10 can be divided into more processing steps. One processing step may execute more processes.
また、上記の実施形態は、本発明の要旨を例示することを意図し、本発明を限定するものではない。多くの代替物、修正、変形例は当業者にとって明らかである。 Moreover, said embodiment intends to illustrate the summary of this invention, and does not limit this invention. Many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art.
例えば、上記各実施形態では説明していないが、下面に凹部を有するワーク(凹)Wを把持する場合と、下面に凸部を有するワーク(凸)Wを把持する場合と、に応じて、ハンドによる把持位置を変更する。例えば、ワーク(凹)Wを把持する場合には、ハンドによる把持位置を基準面と同じ高さ(位置)とし、ワーク(凸)Wを把持する場合には、ハンドによる把持位置を、基準面より所定長(凸部の長さ)だけ高くする。 For example, although not described in each of the above embodiments, depending on the case of gripping a workpiece (concave) W having a concave portion on the lower surface and the case of gripping a workpiece (convex) W having a convex portion on the lower surface, Change the hand grip position. For example, when gripping a workpiece (concave) W, the grip position by the hand is set to the same height (position) as the reference surface, and when gripping the workpiece (convex) W, the grip position by the hand is set to the reference plane. It is made higher by a predetermined length (the length of the convex portion).
また、上記各実施形態における右ハンド部14aと左ハンド部14bを入れ替えてもよい。 Further, the right hand part 14a and the left hand part 14b in each of the above embodiments may be interchanged.
また、上記第1実施形態と上記第3実施形態については、把持位置のずれ量dxを他の方法に代えて推定(算出)するようにしてもよい。 In the first embodiment and the third embodiment, the grip position shift amount dx may be estimated (calculated) instead of using another method.
例えば、図28は、上記第1実施形態と上記第3実施形態の変形例について説明する図である。 For example, FIG. 28 is a diagram illustrating a modification of the first embodiment and the third embodiment.
図示するように、変形例では、左ハンド部14aに備わる各指(15a、16a)で把持されているワークWを、右ハンド部14bに備わる各指(15b、16b)で把持する動作が実行される。 As shown in the figure, in the modification, an operation is performed in which the workpiece W held by each finger (15a, 16a) provided in the left hand portion 14a is held by each finger (15b, 16b) provided in the right hand portion 14b. Is done.
このとき、右ハンド部14bに備わる各指(15b、16b)は、左ハンド部14aの各指(15a、16a)で把持されている位置(把持位置)を中心線(図示する点線)として、ワークWを把持しようとする。 At this time, each finger (15b, 16b) provided in the right hand unit 14b has a position (gripping position) held by each finger (15a, 16a) of the left hand unit 14a as a center line (dotted line in the drawing). An attempt is made to grip the workpiece W.
仮に、左ハンド部14aの各指(第1の指15aと第2の指16a)による実際の把持位置が、基準位置(図示する例では、「ワークWの上面を構成する長辺の中点位置」)に一致しているのであれば、右ハンド部14bによる把持動作において各指(第1の指15bと第2の指16b)は、ほぼ同時にワークWに到達する。
Temporarily, the actual gripping position by each finger (the
しかし、図示するように、左ハンド部14aの各指(第1の指15aと第2の指16a)による実際の把持位置が、基準位置からずれている場合には(ずれ量dx)、右ハンド部14bのいずれかの指(第1の指15b、又は第2の指16b)が先にワークWに到達する。
However, as shown in the drawing, when the actual gripping position by each finger (the
このとき、ワークWに到達した指(第1の指15b、又は第2の指16b)には、把持方向の反対向きの反力Fxが加えられる。
At this time, a reaction force Fx opposite to the gripping direction is applied to the finger (the
そのため、変形例の位置ずれ推定部108は、dx=β×Fxの関係式に「β」、「Fx」の値を代入して、ずれ量「dx」を算出する。ここで、「Fx」は、力覚センサー(左力覚センサー17aと右力覚センサー17bの少なくともいずれか)で検出される値である。また、「β」は、上記の反力Fxとずれ量dxの関係を調整するための定数であり、予め記憶部102に格納されたデータから得られる値である。
Therefore, the positional
従って、図示する変形例では、位置ずれ推定部108は、右ハンド部14bが左ハンド部14aによる把持方向と直交する方向に把持する動作において、左ハンド部14aと右ハンド部14bのうちの少なくとも一方に発生した左ハンド部14aによる把持方向と直交する方向の力Fxに基づき、ワークWについてのずれ量dxを算出する。
Therefore, in the illustrated modification, the
以上のような変形例によれば、上記第1実施形態と上記第3実施形態よりも簡易な方法によって、把持位置のずれ量dxを算出することができる。 According to the modified example as described above, the grip position shift amount dx can be calculated by a simpler method than in the first embodiment and the third embodiment.
10・・・ロボット、11a・・・左アーム部、11b・・・右アーム部、12a・・・リンク(左)、12b・・・リンク(右)、13a・・・ジョイント(左)、13b・・・ジョイント(右)、14a・・・左ハンド部、14b・・・右ハンド部、15a・・・第1の指(左)、15b・・・第1の指(右)、16a・・・第2の指(左)、16b・・・第2の指(右)、17a・・・力覚センサー(左)、17b・・・力覚センサー(右)、100・・・制御部、101・・・中央制御部、102・・・記憶部、103・・・インピーダンス制御部、104・・・接触判定部、105・・・エンコーダー読み取り部、106・・・アーム制御部、107・・・ハンド制御部、108・・・位置ずれ推定部、109・・・力覚センサー制御部、110・・・撮像部、W・・・ワーク。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Robot, 11a ... Left arm part, 11b ... Right arm part, 12a ... Link (left), 12b ... Link (right), 13a ... Joint (left), 13b ... joint (right), 14a ... left hand part, 14b ... right hand part, 15a ... first finger (left), 15b ... first finger (right), 16a .. second finger (left), 16b ... second finger (right), 17a ... force sensor (left), 17b ... force sensor (right), 100 ...
Claims (9)
基準面に載置されたワークを把持する把持部と、
前記把持部による前記ワークの把持位置について、基準位置からのずれ量を算出するずれ量算出部と、を備え、
前記把持部は、
前記ワークを傾けて、当該ワークの一端を前記基準面に接触させ、
前記ずれ量算出部は、
前記把持部により傾けられた前記ワークと前記基準面とが接触した状態において、前記把持部と前記基準面の位置関係に基づき、前記ずれ量を算出する、
ことを特徴とする把持ロボット装置。 A gripping robot device,
A gripping part for gripping a workpiece placed on a reference surface;
A displacement amount calculation unit that calculates a displacement amount from a reference position with respect to a gripping position of the workpiece by the gripping unit,
The gripping part is
Tilt the work to bring one end of the work into contact with the reference surface,
The deviation amount calculation unit
In a state where the workpiece tilted by the gripping portion and the reference surface are in contact with each other, the deviation amount is calculated based on a positional relationship between the gripping portion and the reference surface.
A gripping robot device characterized by that.
前記把持部は、
前記ワークの底面に平行な一方向(以下「Y方向」とよぶ)を把持方向として前記ワークを把持し、
前記ずれ量算出部は、
前記把持部による前記ワークの把持位置について、前記Y方向に直交するX方向へのずれ量dxを、
dx=H/sinθ−L
(ただし、Hは前記把持位置の前記基準面からの距離、Lは前記ワークの前記基準位置から前記一端までの長さ、θは前記ワークが傾けられた角度を表す)
の数式を用いて算出する、
ことを特徴とする把持ロボット装置。 The gripping robot device according to claim 1,
The gripping part is
Gripping the workpiece with a direction parallel to the bottom surface of the workpiece (hereinafter referred to as “Y direction”) as a gripping direction;
The deviation amount calculation unit
With respect to the gripping position of the workpiece by the gripping portion, the amount of deviation dx in the X direction orthogonal to the Y direction is
dx = H / sin θ-L
(Where H is the distance of the gripping position from the reference surface, L is the length of the workpiece from the reference position to the one end, and θ is the angle at which the workpiece is tilted)
Using the formula of
A gripping robot device characterized by that.
前記把持部は、
第1の把持機構を有する第1の把持部と、第2の把持機構を有する第2の把持部と、を備え、
前記第1の把持機構で把持している第1のワークを、前記第2の把持機構が前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向に把持する動作を実行し、
前記ずれ量算出部は、
前記第2の把持機構が前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向に把持する動作において、前記第1の把持部と前記第2の把持部のうちの少なくとも一方に発生した前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向の力に基づき、前記ずれ量を算出する、
ことを特徴とする把持ロボット装置。 The gripping robot device according to claim 1 or 2,
The gripping part is
A first gripping part having a first gripping mechanism and a second gripping part having a second gripping mechanism;
An operation in which the second gripping mechanism grips the first workpiece gripped by the first gripping mechanism in a direction perpendicular to the gripping direction by the first gripping mechanism;
The deviation amount calculation unit
In the operation in which the second gripping mechanism grips in a direction perpendicular to the gripping direction by the first gripping mechanism, the first generated in at least one of the first gripping part and the second gripping part. Calculating the amount of deviation based on the force in the direction orthogonal to the gripping direction by the gripping mechanism of
A gripping robot device characterized by that.
前記ずれ量算出部は、
dx=Fx×β
(ただし、Fxは前記力、dxは前記ずれ量、βは係数を表す)
の数式を用いて、前記ずれ量を算出する、
ことを特徴とする把持ロボット装置。 The gripping robot device according to claim 3,
The deviation amount calculation unit
dx = Fx × β
(Where Fx is the force, dx is the displacement, and β is a coefficient)
The amount of deviation is calculated using the following formula:
A gripping robot device characterized by that.
前記把持部は、
第1の把持機構を有する第1の把持部と、第2の把持機構を有する第2の把持部と、を備え、
前記第1の把持機構で把持している第1のワークを、前記第2の把持機構が前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向に把持する動作を実行し、
前記ずれ量算出部は、
前記第2の把持機構が前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向に把持する動作において、前記第1の把持部と前記第2の把持部のうちの少なくとも一方に発生した前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向の力に基づき、前記第1のワークについての前記ずれ量を算出し、
前記第2の把持機構により傾けられた第2のワークと前記基準面とが接触した状態において、前記第2の把持機構と前記基準面の位置関係に基づき、前記第2のワークについての前記ずれ量を算出する、
ことを特徴とする把持ロボット装置。 The gripping robot device according to any one of claims 1 to 4,
The gripping part is
A first gripping part having a first gripping mechanism and a second gripping part having a second gripping mechanism;
An operation in which the second gripping mechanism grips the first workpiece gripped by the first gripping mechanism in a direction perpendicular to the gripping direction by the first gripping mechanism;
The deviation amount calculation unit
In the operation in which the second gripping mechanism grips in a direction perpendicular to the gripping direction by the first gripping mechanism, the first generated in at least one of the first gripping part and the second gripping part. Based on the force in the direction perpendicular to the gripping direction by the gripping mechanism of the first workpiece, calculating the deviation amount for the first workpiece,
In a state where the second workpiece tilted by the second gripping mechanism and the reference surface are in contact with each other, the displacement of the second workpiece is determined based on the positional relationship between the second gripping mechanism and the reference surface. Calculate the quantity,
A gripping robot device characterized by that.
前記把持部は、
第1の把持機構を有する第1の把持部と、第2の把持機構を有する第2の把持部と、を備え、
前記第1の把持機構で把持している第1のワークを、前記第2の把持機構が前記第1の把持機構による把持方向と直交する方向に把持して受け渡す動作を実行し、
前記ずれ量算出部は、
前記第2の把持機構により傾けられた第2のワークと前記基準面とが接触した状態において、前記第2の把持機構と前記基準面の位置関係に基づき、前記第2のワークについての前記ずれ量を算出する、
ことを特徴とする把持ロボット装置。 A gripping robot device according to any one of claims 1 to 5,
The gripping part is
A first gripping part having a first gripping mechanism and a second gripping part having a second gripping mechanism;
The first work gripped by the first gripping mechanism is transferred by the second gripping mechanism being gripped in a direction perpendicular to the gripping direction by the first gripping mechanism,
The deviation amount calculation unit
In a state where the second workpiece tilted by the second gripping mechanism and the reference surface are in contact with each other, the displacement of the second workpiece is determined based on the positional relationship between the second gripping mechanism and the reference surface. Calculate the quantity,
A gripping robot device characterized by that.
前記ずれ量算出部によって算出された前記ずれ量に基づき、前記把持部の動作を補正する補正部を、さらに備える、
ことを特徴とする把持ロボット装置。 The gripping robot device according to any one of claims 1 to 6,
A correction unit that corrects the operation of the gripping unit based on the shift amount calculated by the shift amount calculation unit;
A gripping robot device characterized by that.
前記把持機構により、基準面に載置された前記ワークを把持する把持ステップと、
前記把持ステップにおける前記ワークの把持位置について、基準位置からのずれ量を算出するずれ量算出ステップと、を行い、
前記把持ステップでは、
前記ワークを傾けて、当該ワークの一端を前記基準面に接触させ、
前記ずれ量算出ステップでは、
前記把持ステップで傾けられた前記ワークと前記基準面とが接触した状態において、前記把持機構と前記基準面の位置関係に基づき、前記ずれ量を算出する、
ことを特徴とする把持動作制御方法。 A gripping motion control method performed by a gripping robot device having a gripping mechanism,
A gripping step of gripping the workpiece placed on a reference surface by the gripping mechanism;
A shift amount calculating step of calculating a shift amount from a reference position with respect to a gripping position of the workpiece in the gripping step;
In the gripping step,
Tilt the work to bring one end of the work into contact with the reference surface,
In the deviation amount calculating step,
In a state where the workpiece tilted in the gripping step and the reference surface are in contact with each other, the deviation amount is calculated based on a positional relationship between the gripping mechanism and the reference surface.
A gripping motion control method characterized by the above.
ワークの把持動作についての指示を前記把持機構に出力する指示部と、
前記把持機構によるワークの把持位置について、基準位置からのずれ量を算出するずれ量算出部と、を備え、
前記指示部は、
基準面に載置されたワークを把持し、当該ワークを傾けて、当該ワークの一端を前記基準面に接触させる指示を前記把持機構に出力し、
前記ずれ量算出部は、
前記把持機構により傾けられた前記ワークと前記基準面とが接触した状態において、前記把持機構と前記基準面の位置関係に基づき、前記ずれ量を算出する、
ことを特徴とする把持動作制御装置。 A gripping motion control device for controlling a gripping mechanism,
An instruction unit that outputs an instruction about a gripping operation of the workpiece to the gripping mechanism;
A displacement amount calculation unit for calculating a displacement amount from a reference position with respect to a workpiece gripping position by the gripping mechanism,
The instruction unit includes:
Grip the work placed on the reference surface, tilt the work, and output an instruction to contact one end of the work with the reference surface to the gripping mechanism,
The deviation amount calculation unit
In a state where the workpiece tilted by the gripping mechanism and the reference surface are in contact with each other, the deviation amount is calculated based on a positional relationship between the gripping mechanism and the reference surface.
A gripping motion control device characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011279447A JP2013129005A (en) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | Gripping robot device, gripping operation control method and gripping operation control device |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013129005A true JP2013129005A (en) | 2013-07-04 |
Family
ID=48907023
Family Applications (1)
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JP2011279447A Pending JP2013129005A (en) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | Gripping robot device, gripping operation control method and gripping operation control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013129005A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015085480A (en) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | セイコーエプソン株式会社 | Robot, control device, robot system, robot control method and program |
JP2020151780A (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 株式会社東芝 | Handling system, robot management system and robot system |
-
2011
- 2011-12-21 JP JP2011279447A patent/JP2013129005A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015085480A (en) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | セイコーエプソン株式会社 | Robot, control device, robot system, robot control method and program |
JP2020151780A (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 株式会社東芝 | Handling system, robot management system and robot system |
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