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JP5962590B2 - ロボットシステムおよび被加工物の製造方法 - Google Patents

ロボットシステムおよび被加工物の製造方法 Download PDF

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Description

開示の実施形態は、ロボットシステムおよび被加工物の製造方法に関する。
従来、エンドエフェクタに加わる力を計測する力センサを備えたロボットによって所定の作業を行わせ、力センサの測定値が閾値に達した場合に、エンドエフェクタと共に移動する部材と他の部材との接触を検知するロボットシステムがある(たとえば、特許文献1参照)。
特開2011−230231号公報
しかしながら、従来のロボットシステムでは、より微小な力での接触を検出しようとする場合、エンドエフェクタと共に移動する部材が他の部材と接触していない状態であっても、ノイズの混入等に起因して力センサの計測値が瞬間的に閾値を超える虞がある。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、エンドエフェクタと共に移動する部材が他の部材との接触によって悪影響を受ける虞のある接触状態を高精度に検知することができるロボットシステムおよび被加工物の製造方法を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係るロボットシステムは、ロボットと、動作制御部と、力積算出部と、第1検知部とを備える。ロボットは、エンドエフェクタに加わる力を計測する力センサを備える。動作制御部は、前記ロボットに所定の作業を行わせる。力積算出部は、前記ロボットによる前記所定の作業中に、前記力センサの計測値に基づいて前記エンドエフェクタに加わる力積を算出する。第1検知部は、該力積が閾値を超えた場合に検知情報を発生する。
実施形態の一態様によれば、エンドエフェクタと共に移動する部材が他の部材との接触によって悪影響を受ける虞のある接触状態を高精度に検知することができる。
図1は、実施形態に係るロボットシステムを示す説明図である。 図2Aは、実施形態に係るロボットが行う作業の説明図である。 図2Bは、実施形態に係るロボットが行う作業の説明図である。 図2Cは、実施形態に係るロボットが行う作業の説明図である。 図3Aは、実施形態に係るロボットが行う作業の説明図である。 図3Bは、実施形態に係るロボットが行う作業の説明図である。 図3Cは、実施形態に係るロボットが行う作業の説明図である。 図4は、実施形態に係るロボットシステムの構成を示すブロック図である。 図5Aは、実施形態に係る第1検知部による検知動作の説明図である。 図5Bは、実施形態に係る第2検知部による検知動作の説明図である。 図6は、実施形態に係るロボットコントローラが実行する処理を示すフローチャートである。 図7は、実施形態に係るロボットコントローラが実行する処理を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットシステムおよび被加工物の製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。図1は、実施形態に係るロボットシステム1を示す説明図である。
図1に示すように、実施形態に係るロボットシステム1は、ロボット2と、ロボットコントローラ3と、プログラミングペンダント4とを含む。ロボット2は、胴部20と、胴部20から延伸する右アーム21および左アーム22と、左アーム22の先端に設けられるエンドエフェクタ23とを備える。
右アーム21および左アーム22は、それぞれが複数の構造部材と各構造部材を可動とするサーボモータを有する複数の関節とを有するロボットアームである。エンドエフェクタ23は、作業で使用する部材を把持可能なロボットハンドである。かかるエンドエフェクタ23は、内部に力センサ24を備える。
力センサ24は、外部からエンドエフェクタ23へ加わる力を計測する力覚センサである。力センサ24としては、例えば、3次元の3方向から加わる力と、ねじれ方向へ加わる力とを計測可能な6軸力センサである。
ロボットコントローラ3は、ロボット2と接続され、ロボット2へ制御信号を出力することによってロボット2の動作を制御する制御装置である。なお、ロボットコントローラ3とロボット2との接続態様、および、ロボットコントローラ3の構成の一例については、図4を参照して後述する。
プログラミングペンダント4は、ロボットシステム1のユーザがロボット2に実行させる作業内容を教示するために操作する端末装置である。かかるプログラミングペンダント4は、ロボットコントローラ3と接続され、ユーザによって入力される各種パラメータや指示をロボットコントローラ3へ出力することによって、ロボット2へ作業内容を教示する教示装置として機能する。なお、プログラミングペンダント4とロボットコントローラ3との接続態様、および、プログラミングペンダント4の構成の一例については、図4を参照して後述する。
以下、上端の開口部を開閉自在な蓋52が設けられた有底筒形状のチューブ51が用意され、チューブ51内に予め入れられた被加工物となる検体へピペット53を使用して薬液を滴下する被加工物の製造作業をロボット2に実行させる場合を例に挙げて説明する。
図2A〜図3Cは、実施形態に係るロボット2が行う作業の説明図である。図2Aに示すように、被加工物の製造作業が行われる場合、蓋52が解放状態の内部に予め検体が入れられたチューブ51が用意される。
ロボット2は、薬液が入れられたピペット53の筒先が鉛直下方を向くように、左アーム22先端のエンドエフェクタ23によってピペット53を挟持する。そして、ロボット2は、右アーム21の先端をピペット53のプランジャーの先端へ添えた状態で右アーム21および左アーム22を動作させて、ピペット53の筒先をチューブ51の上端開口の上方まで移動させる。
続いて、図2Bに示すように、ロボット2は、右アーム21および左アーム22を動作させて、ピペット53の筒先をチューブ51の内部へ挿入する。その後、図2Cに示すように、ロボット2は、右アーム21の先端を鉛直下方へ移動させてピペット53のプランジャーを押下することにより、ピペット53内の薬液をチューブ51内の検体へ滴下して、被加工物の製造作業を行う。そして、ロボット2は、複数のチューブ51内に入れられた他の検体についても同様の製造作業を行う。
かかる製造作業では、図3Aに示すように、ロボット2がピペット53の筒先をチューブ51の上方まで移動させた際、何らかの原因でチューブ51の蓋52が閉塞状態となっている場合がある。かかる場合、図3Bに示すように、ロボット2がピペット53の筒先をチューブ51内へ挿入しようとピペット53を降下させると、筒先がチューブ51の蓋52と接触する。
そして、ピペット53が、例えば、ガラス等の比較的破損し易い材料でできている場合に、ロボット2によってピペット53の筒先をさらに降下させようとすると、図3Cに示すように、ピペット53を破損させる虞がある。
ここで、ロボット2は、エンドエフェクタ23に加わる力を計測する力センサ24を備えるため、例えば、力センサ24による計測値が閾値に達した場合に、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52との過剰な力での接触を検知するように構成することが可能である。
しかしながら、ピペット53などの破損しやすい器材のダメージを回避するために力センサ24の閾値を比較的小さく設定すると、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触していない場合であっても、ノイズ等の影響によって瞬間的に閾値を超えて接触を誤検知することが考えられる。このため、力センサ24の計測値と比較する閾値を実用的な値に設定すると、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とのより微小な力での接触を精度よく検出することが困難となる。
そこで、ロボットシステム1では、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52との接触によってピペット53が悪影響を受ける虞のある接触状態、例えば、ピペット53が破損する程度の力がピペット53へ加わる接触状態を精度よく検出する構成としている。
次に、かかるロボットシステム1の構成について、図4を参照して具体的に説明する。図4は、実施形態に係るロボットシステム1の構成を示すブロック図である。なお、図4では、ロボットシステム1の説明に必要な構成要素のみを示しており、ロボット2に対して作業内容の教示を行う構成要素等といった一般的な構成要素については、図示を省略している。
図4に示すように、ロボットシステム1は、ロボット2と、ロボットコントローラ3と、プログラミングペンダント4とを含む。なお、ロボット2およびロボット2が備える力センサ24については先に説明したため、ここでは、その構成についての説明を省略する。
ロボットコントローラ3とロボット2およびプログラミングペンダント4とは、情報伝達可能に接続される。かかるロボットコントローラ3は、ロボット2の動作を制御する制御装置であり、フィルタ31と、選択部32と、制御部33と、記憶部34とを備える。
フィルタ31は、力センサ24から入力される力の計測値を示す信号(以下、「計測値信号」と記載する)からノイズを除去するローパスフィルタである。かかるフィルタ31は、ノイズ除去後の計測値信号を選択部32へ出力する。
選択部32は、フィルタ31から入力される計測値信号の出力先として、制御部33が備える後述の力積算出部63および第2検知部64のいずれか一方を選択して計測値信号を出力する処理部である。かかる選択部32は、プログラミングペンダント4から入力される後述の切替信号に基づいて、計測値信号の出力先を選択する。
制御部33は、ロボットコントローラ3全体の動作を制御する処理部であり、動作制御部61と、第1検知部62と、力積算出部63と、第2検知部64とを備える。また、記憶部34は、計測値情報71、力積閾値72、および力閾値73を記憶する情報記憶デバイスである。
計測値情報71は、力センサ24によって計測される力の計測値を含む情報である。また、力積閾値72は、第1検知部62がロボット2による作業中にピペット53の筒先とチューブ51の蓋52との接触状態を検知するために使用する閾値である。
また、力閾値73は、第2検知部64がロボット2による作業中にピペット53の筒先とチューブ51の蓋52との接触状態を検知するために使用する閾値である。ロボットシステム1のユーザは、プログラミングペンダント4からロボットコントローラ3へ所望の力積閾値72および力閾値73を入力して、記憶部34に記憶させることができる。これら、力積閾値72および力閾値73の算出方法については後述する。
なお、ここでは、図示を省略したが、記憶部34は、ロボット2に実行させる作業内容を含むジョブ情報等も記憶する。ジョブ情報とはロボット2の動作態様を規定する命令文の集合の単位である。ユーザは、かかるジョブ情報についても、プログラミングペンダント4を通じてロボットコントローラ3へロボット2の動作に必要な種々のパラメータを入力することによって記憶部34へ記憶させることができる。
動作制御部61は、記憶部34からジョブ情報を読み出して解釈し、ジョブ情報に応じた動作指令をロボット2へ出力することによって、ロボット2の動作を制御する。本実施形態では、動作制御部61は、図2A〜図2Cに示す被加工物の製造作業をロボット2に実行させる。
また、動作制御部61は、第1検知部62または第2検知部64から、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触したことを示す検知情報が入力された場合に、ロボット2の作業を中止させた後、作業失敗後の後処理等を実行する。例えば、動作制御部61は、検知情報が入力された場合、ロボット2による作業の中止後、ピペット53を図2Aに示す位置まで移動させる作業失敗後の後処理を実行する。これにより、ピペット53の破損を未然に防止することができる。
第1検知部62は、選択部32が計測値信号の出力先として力積算出部63を選択している期間に、力積算出部63から入力される力積と、記憶部34から読み出す力積閾値72とに基づき、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52との接触状態を検知する。
具体的には、力積算出部63は、フィルタ31および選択部32を介して力センサ24から入力される計測値信号に基づいて、エンドエフェクタ23に加わる力積を算出する。例えば、力積算出部63は、力センサ24による計測値を10msec毎に順次積算することによって、エンドエフェクタ23に加わる力積を算出する。そして、力積算出部63は、算出した力積を第1検知部62へ出力する。
第1検知部62は、力積算出部63から入力される力積と力積閾値72とを比較し、力積が力積閾値72を超えた場合に、検知情報を発生させて動作制御部61へ出力する。
ここで、図5Aを参照し、第1検知部62による検知動作の一例について説明する。図5Aは、実施形態に係る第1検知部62による検知動作の説明図である。図5Aにおける点線の折れ線グラフは、力センサ24によって計測された力の計測値を示している。
また、図5Aに示す実線の折れ線グラフは、図5Aに点線の折れ線グラフで示す力の計測値が計測された場合に算出される力積を示している。また、図5における一点鎖線は、力積閾値72を示している。ここでは、時刻t1〜t2の期間に、計測値信号へノイズが混入し、時刻t3の時点でピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触した場合を例に挙げて説明する。
図5Aに示すように、時刻t1〜t2の期間における力の計測値は、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触していないにも関わらず、ノイズの影響によって瞬間的に急激に増大している。一方、時刻t1〜t2の期間における力積は、時刻t1までの期間にくらべて多少増大するものの、力の計測値の増大が瞬間的であるため、それほど急激に増大することはない。
これに対し、時刻t3でピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触して以降は、急激に増大した計測値が継続的に計測される。このように、急激に増大した計測値が継続的に計測される場合、算出される力積も急激に増大する。
このように、力積算出部63によって算出される力積は、ノイズの混入によって力の計測値が瞬間的に急激に増大しても急激に増大することがなく、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触した場合に急激に増大する。
そこで、ロボットシステム1では、かかる力積の急激な増大を検知可能な適切な力積閾値72を予めロボットコントローラ3の記憶部34へ記憶させておく。かかる適切な力積閾値72は、プログラミングペンダント4によって算出される。そして、第1検知部62は、時刻taで力積が力積閾値72を超えた場合に、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触した検知情報を発生させて、動作制御部61へ出力する。
このように、第1検知部62は、ノイズの混入によって瞬間的に力の計測値が急激に増大しても検知情報を誤って発生させることがなく、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触した場合には、確実に検知情報を発生させることができる。
したがって、ロボットシステム1によれば、エンドエフェクタ23と共に移動する部材(ここでは、ピペット53)が他の部材(ここでは、チューブ51の蓋52)との接触によって悪影響を受ける虞のある接触状態を高精度に検知することができる。
なお、力積算出部63は、動作制御部61からリセット信号が入力された場合に、それまでに算出した力積の積算値をリセットする。動作制御部61から力積算出部63へリセット信号を出力させるタイミングは、プログラミングペンダント4から設定することが可能である。
例えば、動作制御部61は、ロボット2によってピペット53がチューブ51の上方まで移動した時点(図2Aおよび図3A参照)で力積算出部63へリセット信号を出力する。これにより、第1検知部62は、その後、ロボット2によってピペット53の筒先をチューブ51内へ挿入させる際、蓋52が閉塞状態であった場合に、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52との接触状態を的確に検知することができる。
また、動作制御部61はジョブ情報に記憶された情報に従ってピペット53をチューブ51側に動作させる際に、所定のトルク以上で動作しないような動作モードにしてもよい。このようにすれば、ピペット53がチューブ51の蓋52などに接触した場合であっても所定のトルク以上の力で押し込まれることはなく、ピペット53へのダメージを軽減することができる。このとき、力積算出部63では所定トルクでの接触により増加する力積が力積閾値72を超えた場合に、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触した検知情報を発生させて、動作制御部61へ出力する。
なお、動作制御部61は、第1検知部62から検知情報が入力された場合に、力積算出部63へリセット信号を出力する構成であってもよい。かかる構成とした場合、力積算出部63は、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52との接触状態を検知した後に力積の積算値をリセットした後、力積の算出を再開して算出した力積を第1検知部62へ出力する。
これにより、第1検知部62は、作業失敗後の後処理によるロボット2の動作中に、ピペット53が他の部材に接触した場合に、その接触状態を的確に検知することができる。動作制御部61は、作業失敗後の後処理中に検知情報が入力される場合にも、ロボット2の動作を中止させることにより、チューブ51の蓋52以外の部材との接触によるピペット53の破損を未然に防止することができる。
図4へ戻り、第2検知部64は、選択部32が計測値信号の出力先として第2検知部64を選択している期間に、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52との接触状態を検知する処理部である。
第2検知部64は、フィルタ31および選択部32を介して力センサ24から入力される計測値信号と、記憶部34から読み出す適切な力閾値73とに基づき、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52との接触状態を検知する。かかる適切な力閾値73は、プログラミングペンダント4によって算出される。
ここで、図5Bを参照し、第2検知部64による検知動作の一例について説明する。図5Bは、実施形態に係る第2検知部64による検知動作の説明図である。図5Bにおける実線の折れ線グラフは、力センサ24によって計測された力の計測値を示している。また、図5Bにおける一点鎖線は、力閾値73を示している。
なお、図5Bにおける実線の折れ線グラフは、図5Aに示す点線の折れ線グラフと同一形状である。つまり、図5Bも、時刻t1〜t2の期間に、計測値信号へノイズが混入し、時刻t3の時点でピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触した場合を示している。
図5Bに示すように、第2検知部64は、力センサ24によって力閾値73を超える力が所定期間T(ここでは、時刻tb〜tc)継続して計測された場合に、時刻tcでピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触したことを示す検知情報を発生する。そして、第2検知部64は、検知情報を動作制御部61へ出力する。
これにより、第2検知部64は、ノイズの混入によって時刻t1〜t2の期間で瞬間的に力の計測値が力閾値73を超えても検知情報を誤って発生させることがない。しかも、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触した場合には、時刻tcで確実に検知情報を発生させることができる。
したがって、ロボットシステム1によれば、エンドエフェクタ23と共に移動する部材(ここでは、ピペット53)が他の部材(ここでは、チューブ51の蓋52)との接触によって悪影響を受ける虞のある接触状態を高精度に検知することができる。
図4へ戻り、プログラミングペンダント4について説明する。プログラミングペンダント4は、選択操作部41、指定操作部42、規定操作部43、閾値算出部44、出力部45、および閾値入力操作部46を備える。
選択操作部41は、第1検知部62および第2検知部64のいずれによって検知情報を出力させるかをユーザ(例えば、ロボット2へ作業内容を教示する教示者)に選択させる選択操作を受け付ける操作部である。
選択操作部41は、ユーザの操作に応じて、選択部32による計測値信号の出力先として、力積算出部63または第2検知部64のいずれか一方を選択させる選択信号を選択部32へ出力する。計測値信号の出力先として力積算出部63が選択される場合には、第1検知部62が検知情報を発生させることになる。一方、計測値信号の出力先として、第2検知部64が選択される場合には、第2検知部64が検知情報を発生させることになる。
つまり、ユーザは、選択操作部41を操作することで、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52との接触状態を第1検知部62によって検知させるか、第2検知部64によって検知させるかを自由に選択することができる。
ここで、第1検知部62は、図5Aおよび図5Bを対比すると分かるように、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触した場合に、第2検知部64よりも早い時刻に検知情報を発生させることができる。したがって、外力で比較的破損し易い部材をエンドエフェクタ23によって移動させる場合には、第1検知部62を選択することが望ましい。
一方、第2検知部64は、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52との接触の検知に、力積の算出処理を要しない。したがって、外力で比較的破損し難い部材をエンドエフェクタ23によって移動させる場合には、第2検知部64を選択することで、よりよい応答性を得るとともに、ロボットコントローラ3の処理負荷を軽減することができる。
指定操作部42は、ロボット2が実行する所定の作業に含まれる作業段階のうち、力センサ24による力の計測を開始させる作業段階をユーザ(例えば、ロボット2へ作業内容を教示する教示者)に指定させる指定操作を受け付ける操作部である。
かかる指定操作部42は、例えば、ユーザの指定操作に応じた指定信号をロボットコントローラ3の制御部33が備える動作制御部61へ出力する。動作制御部61は、指定信号に対応する作業段階で力センサ24による力の計測を開始させる。
例えば、動作制御部61は、ロボット2の作業段階が図2Aに示す段階まで移行した時点で、力センサ24による力の計測を開始させる制御信号を力センサ24へ出力する。また、動作制御部61は、指定信号に対応する作業段階で力積算出部63へ前述のリセット信号を出力する。
規定操作部43は、力センサ24に計測させる力の向きをユーザ(例えば、ロボット2へ作業内容を教示する教示者)に規定させる規定操作を受け付ける操作部である。前述したように、力センサ24は、3次元の3方向から加わる力と、ねじれ方向へ加わる力とを計測可能な6軸センサである。
このため、ユーザは、規定操作部43を操作することによって、ロボット2に実行させる作業に応じた所望する任意の方向を、力センサ24に計測させる力の向きとして規定することができる。
規定操作部43は、ユーザの操作に応じた規定信号をロボットコントローラ3の制御部33が備える動作制御部61へ出力する。動作制御部61は、3次元の3方向、および、ねじれ方向のうち、規定信号に対応する方向に加わる力を選択的に力センサ24によって計測させる制御信号を力センサ24へ出力する。
閾値算出部44は、ロボットコントローラ3の記憶部34から読み出す計測値情報71に基づいて、適切な力積閾値72および力閾値73を算出する。閾値算出部44によって力積閾値72および力閾値73を算出させる場合には、まず、ロボット2によって試験作業を複数回繰り返し実行させる。
例えば、図2A〜図2Cに示す被加工物の製造作業をロボット2に実行させる場合、試験作業として、蓋52が解放状態のチューブ51を用意し、チューブ51へピペット53の筒先を挿入させる試験作業を例えば30回繰り返しロボット2に実行させる。
ロボットコントローラ3では、かかる30回の試験作業中に力センサ24によって計測される計測値が計測値情報71として記憶部34へ記憶される。このとき、記憶部34は、試験作業毎に、計30個の計測値情報71を記憶する。
ここで、記憶部34に記憶される計測値情報71は、ピペット53の筒先とチューブ51の蓋52とが接触しない場合、つまり、検知情報が発生されない期間に計測された計測値である。
閾値算出部44は、ロボットコントローラ3の記憶部34から読み出す試験作業30回分の各計測値情報71について力積を算出し、30の力積のうちで最大の力積を適切な力積閾値72として算出し、出力部45へ出力する。
また、閾値算出部44は、ロボットコントローラ3の記憶部34から読み出す試験作業30回分の各計測値情報71について、力の計測値の時間方向における移動平均を算出する。そして、閾値算出部44は、算出した30の移動平均に含まれる値のうちの最大値を適切な力閾値73として算出し、出力部45へ出力する。
このように、閾値算出部44は、計測値の移動平均を算出するので、計測値情報71にノイズの影響が含まれている場合であっても、ノイズに起因した計測値の瞬間的な増大を平滑化することができる。したがって、閾値算出部44は、ノイズ混入の影響を抑制した適切な力閾値73を算出することができる。
出力部45は、閾値算出部44から入力される力積閾値72および力閾値73を表示する表示デバイスである。また、閾値入力操作部46は、力積閾値72および力閾値73の入力操作を受け付ける操作部である。閾値入力操作部46は、ユーザ(例えば、ロボット2へ作業内容を教示する教示者)による入力操作に応じた力積閾値72および力閾値73をロボットコントローラ3の記憶部34へ出力する。
かかるプログラミングペンダント4によれば、ユーザは、出力部45に表示される適切な力積閾値72および力閾値73を閾値入力操作部46の入力操作によって入力することにより、ロボットコントローラ3の記憶部34に記憶させることができる。
次に、図6および図7を参照し、ロボットコントローラ3が実行する処理について説明する。図6および図7は、実施形態に係るロボットコントローラ3が実行する処理を示すフローチャートである。なお、図6には、第1検知部62によって検知情報を発生させる場合の処理を示しており、図7には、第2検知部64によって検知情報を発生させる場合の処理を示している。
第1検知部62によって検知情報を発生させる場合、ロボットコントローラ3の制御部33は、図6に示す処理を繰り返し実行する。具体的には、図6に示すように、動作制御部61は、ロボット2を動作させてチューブ51上までピペット53を移動させる(ステップS101)。その後、動作制御部61は、力積算出部63へリセット信号を出力して力積をリセットさせる(ステップS102)。
続いて、動作制御部61は、力センサ24による力計測を開始させ(ステップS103)、力積算出部63による力積算出を開始させる(ステップS104)。そして、動作制御部61は、ロボット2を動作させてチューブ51へのピペット53挿入を開始させる(ステップS105)。
その後、第1検知部62は、力積算出部63によって算出される力積が力積閾値72を超えたか否かを判定する(ステップS106)。ここで、第1検出部62は、力積が力積閾値72を超えたと判定した場合(ステップS106,Yes)、検知情報を発生させて(ステップS107)、動作制御部61へ出力する。
動作制御部61は、検知情報が入力されると、ロボット2による作業を中止させ(ステップS108)、作業失敗後の後処理を実行して(ステップS109)、処理を終了する。
一方、第1検知部62によって、力積が力積閾値72以下であると判定された場合(ステップS106,No)、動作制御部61は、チューブ51へのピペット53の挿入が完了したか否かを判定する(ステップS110)。
ここで、動作制御部61は、ピペット53の挿入が完了していないと判定した場合(ステップS110,No)、処理をステップS106へ移す。一方、動作制御部61は、ピペット53の挿入が完了したと判定した場合(ステップS110,Yes)、ロボット2を動作させてピペット53からチューブ51内へ薬液を滴下させる(ステップS111)。その後、動作制御部61は、作業成功後の後処理を行い(ステップS112)、処理を終了する。ここでの作業成功後の後処理は、例えば、ロボット2の姿勢を所定の基準姿勢に戻す処理等である。
また、第2検知部64によって検知情報を発生させる場合、ロボットコントローラ3の制御部33は、図7に示す処理を繰り返し実行する。具体的には、図7に示すように、動作制御部61は、ロボット2を動作させてチューブ51上までピペット53を移動させる(ステップS201)。
その後、動作制御部61は、力センサ24による力計測を開始させ(ステップS202)、ロボット2を動作させてチューブ51へのピペット53挿入を開始させる(ステップS203)。
その後、第2検知部64は、力センサ24によって力閾値73を超える力が所定期間T継続して計測されたか否かを判定する(ステップS204)。ここで、第2検出部64は、力センサ24によって力閾値73を超える力が所定期間T継続して計測されたと判定した場合(ステップS204,Yes)、検知情報を発生させて(ステップS205)、動作制御部61へ出力する。
その後、動作制御部61は、図6に示す処理と同様に、検知情報が入力されると、ロボット2による作業を中止させ(ステップS108)、作業失敗後の後処理を実行して(ステップS109)、処理を終了する。
一方、力センサ24によって力閾値73を超える力が所定期間T継続して計測されていない場合(ステップS204,No)、動作制御部61は、図6に示す処理と同様に、ピペット53の挿入が完了したか否かを判定する(ステップS110)。
ここで、動作制御部61は、ピペット53の挿入が完了していないと判定した場合(ステップS110,No)、処理をステップS204へ移す。一方、動作制御部61は、ピペット53の挿入が完了したと判定した場合(ステップS110,Yes)、ロボット2を動作させてピペット53からチューブ51内へ薬液を滴下させる(ステップS111)。その後、動作制御部61は、作業成功後の後処理を行い(ステップS112)、処理を終了する。
上述したように、実施形態に係るロボットシステムは、ロボットと、動作制御部と、力積算出部と、第1検知部とを備える。ロボットは、エンドエフェクタに加わる力を計測する力センサを備える。
動作制御部は、ロボットに所定の作業を行わせる。力積算出部は、ロボットによる所定の作業中に、力センサの計測値に基づいてエンドエフェクタに加わる力積を算出する。第1検知部は、力積が閾値を超えた場合に検知情報を発生する。
かかるロボットシステムによれば、エンドエフェクタと共に移動する部材が他の部材との接触によって悪影響を受ける虞のある接触状態を高精度に検知することができる。
なお、上述した実施形態では、ロボットが2本のロボットアームを有する双腕ロボットである場合について説明したが、ロボットが有するロボットアームは2本に限定するものではない。
また、上述した実施形態では、閾値算出部によって算出された閾値を出力部によって出力させ、ユーザの入力操作によってロボットコントローラへ記憶させたが、閾値算出部から自動的にロボットコントローラへ出力して記憶させてもよい。
かかる構成とする場合、閾値算出部は、試験作業中だけでなく、実際の作業中に得られる力の計測値に基づいて定期的に閾値を算出し、その都度、算出した閾値をロボットコントローラへ出力して閾値の更新を行うように構成されることが望ましい。
なお、かかる構成によれば、ロボットの作業環境の変化等によって適切な閾値が変化するような場合であっても、自動的に適切な閾値に更新されるので、ピペットの筒先とチューブの蓋との接触検知精度を良好に維持することができる。
また、実施形態に記載したプログラミングペンダントに代えて、実施形態に記載したプログラミングペンダントと同様の機能を実現可能なアプリケーションソフトをインストールしたパーソナルコンピュータをロボットシステムに設けてもよい。
また、上述した実施形態では、検体が入れられたチューブへピペットによって薬液を滴下する作業をロボットに実行させる場合について説明したが、ロボットに実行させる作業は、これに限定するものではない。
そして、実施形態に係るロボットシステムによれば、ロボットが任意の部材を使用して任意の作業を行う場合にも、エンドエフェクタと共に移動する部材が他の部材との接触によって悪影響を受ける虞のある接触状態を高精度に検知することができる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
1 ロボットシステム
2 ロボット
20 胴部
21 右アーム
22 左アーム
23 エンドエフェクタ
24 力センサ
3 ロボットコントローラ
31 フィルタ
32 選択部
33 制御部
34 記憶部
4 プログラミングペンダント
41 選択操作部
42 指定操作部
43 規定操作部
44 閾値算出部
45 出力部
46 閾値入力操作部
51 チューブ
52 蓋
53 ピペット
61 動作制御部
62 第1検知部
63 力積算出部
64 第2検知部
71 計測値情報
72 力積閾値
73 力閾値

Claims (10)

  1. エンドエフェクタに加わる力を計測する力センサを備えるロボットと、
    前記エンドエフェクタによって把持される部材を移動させる所定の作業を前記ロボットに行わせる動作制御部と、
    前記ロボットによる前記所定の作業中に、前記力センサの計測値に基づいて前記エンドエフェクタに加わる力積を算出する力積算出部と、
    該力積が力積閾値を超えた場合に検知情報を発生する第1検知部と、
    前記ロボットによって前記所定の作業が複数回実行される期間のうち、前記検知情報が発生されなかった期間に、前記力センサによって計測された力の計測値を当該作業毎に記憶する記憶部と、
    前記記憶部によって記憶された前記作業毎の前記計測値について、それぞれ力積を算出し、算出した力積のうちで最大の力積を前記力積閾値として算出する閾値算出部と
    を備えることを特徴とするロボットシステム。
  2. 前記エンドエフェクタによって把持される部材は、ピペットである
    ことを特徴とする請求項1に記載のロボットシステム。
  3. 前記ロボットによる前記所定の作業中に、前記力センサによって閾値を超える力が所定期間継続して計測された場合に、検知情報を発生する第2検知部と、
    前記第1検知部、および、前記第2検知部のいずれによって前記検知情報を発生させるかを教示者に選択させる選択操作を受け付ける選択操作部と
    をさらに備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のロボットシステム。
  4. 前記閾値算出部は、
    前記記憶部によって記憶された前記作業毎の前記計測値について、それぞれ当該計測値の移動平均を算出し、算出した前記移動平均のうちで最大の値を前記力閾値の最適値として算出する
    ことを特徴とする請求項3に記載のロボットシステム。
  5. 前記所定の作業に含まれる作業段階のうち、前記力センサによる力の計測を開始させる作業段階を教示者に指定させる指定操作を受け付ける指定操作部
    をさらに備えることを特徴とする請求項1請求項4のいずれか一つに記載のロボットシステム。
  6. 前記力積算出部は、
    前記ロボットの作業段階が前記指定操作によって指定された作業段階となった場合、算出した力積をリセットする
    ことを特徴とする請求項に記載のロボットシステム。
  7. 前記力積算出部は、
    前記第1検知部が前記検知情報を発生した場合、算出した力積をリセットする
    ことを特徴とする請求項1〜のいずれか一つに記載のロボットシステム。
  8. 前記力センサに計測させる力の向きを教示者に規定させる規定操作を受け付ける規定操作部
    をさらに備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか一つに記載のロボットシステム。
  9. 前記動作制御部は、
    前記検知情報が発生された場合に、前記ロボットによる前記所定の作業を停止させる
    ことを特徴とする請求項1〜のいずれか一つに記載のロボットシステム。
  10. 被加工物の製造作業に用いる部材を把持するエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタに加わる力を計測する力センサとを備えるロボットによって前記製造作業を行わせる工程と、
    前記ロボットによる前記製造作業中に、前記力センサの計測値に基づいて前記エンドエフェクタに加わる力積を力積算出部によって算出する工程と、
    該力積が力積閾値を超えた場合に、検知情報を発生する工程と
    前記ロボットによって前記製造作業が複数回実行される期間のうち、前記検知情報が発生されなかった期間に、前記力センサによって計測された力の計測値を当該製造作業毎に記憶部へ記憶させる工程と、
    前記記憶部に記憶された前記製造作業毎の前記計測値について、それぞれ力積を算出し、算出した力積のうちで最大の力積を前記力積閾値として閾値算出部によって算出する工程と
    を含む被加工物の製造方法。
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