特許 6708675 ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6708675

(24)【登録日】2020年5月25日

(45)【発行日】2020年6月10日

(54)【発明の名称】ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20200601BHJP

【ＦＩ】

   B25J13/08 Z

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-29709(P2018-29709)

(22)【出願日】2018年2月22日

(65)【公開番号】特開2019-141971(P2019-141971A)

(43)【公開日】2019年8月29日

【審査請求日】2019年7月10日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100163050

【弁理士】

【氏名又は名称】小栗 眞由美

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】分部 義仁

【審査官】 石川 薫

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／０３７９６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０５０９３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ１／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アームと、
前記アームの先端部に取付けられた力センサと、
前記力センサに取付けられ、ツールを支持する支持部材と、
前記支持部材の先端部から所定方向に突出する姿勢検出用の複数の突出部と、
前記アームを制御する制御部と、を備え、
前記ツールは、測定のための測定ツール、加工のための加工ツール、又は組立のための組立ツールであり、
前記ツールは前記支持部材に前記所定方向に移動可能に支持され、
前記先端部には、当該先端部を前記所定方向に貫通する貫通孔であって、前記ツールの一部が挿通する貫通孔が形成され、
前記制御部は、前記力センサの検出値に基づき、前記貫通孔を挿通する前記ツールが所定の作業を行う作業対象に対して、前記複数の突出部が全て接触したことを判断するロボット。

【請求項2】

前記制御部が、前記支持部材の姿勢が変化している状態において前記力センサの検出値の変化にあらわれる特異点を用いて、前記複数の突出部が全て接触したことを判断する、請求項１に記載のロボット。

【請求項3】

前記ツールが、前記作業対象に接触した状態で所定の測定を行う接触式の測定ツールである、請求項１又は２に記載のロボット。

【請求項4】

前記複数の突出部が、前記支持部材から所定方向に突出しており、
前記ツールにおいて前記測定、前記加工、又は前記組立を行う一端部が、前記支持部材から前記所定方向に突出しており、
前記制御部が、前記力センサの検出値に基づき、前記作業対象に対して前記複数の突出部の全ておよび前記ツールの前記一端部が接触したことを判断する、請求項１〜３の何れかに記載のロボット。

【請求項5】

前記支持部材から３つの前記突出部が突出しており、
前記３つの突出部の先端を繋いで形成される三角形を、前記ロボットの手首フランジの中心軸線が通過しない、請求項１〜４の何れかに記載のロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ロボットを用いて接触式測定器等のツールを用いた作業を行う場合、作業対象に対するツールの姿勢を正確に制御できない場合があった。例えば、ロボットは予め設定されている動作プログラムに基づいて動作するが、作業対象の形状にばらつきがある場合に、動作プログラムに基づいて配置されたツールの作業対象に対する姿勢は正確ではなくなる。

【0003】

また、ロボットの先端部に加工ツールおよび計測用ツールを備えたロボットシステムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このロボットシステムは、計測用ツールを作業対象の表面に接触させた状態でロボットの先端部を移動させ、作業対象の表面の形状を測定する。そして、このロボットシステムは、測定した表面の形状データと、ロボットシステムが予め持っている表面の形状データとを比較し、その差を用いて動作プログラムを補正する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６０１１０８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記ロボットシステムでは、加工ツールによる加工作業を行う前に、計測用ツールを作業対象の表面に沿って移動させた後に、加工ツールを加工のために再び配置する必要がある。このため、加工ツールの再配置の分だけ作業時間が長くなる。また、前記ロボットシステムは、測定した表面の形状データと、ロボットシステムが予め持っている表面の形状データとを比較し、当該比較結果に基づいて動作プログラムを補正している。

【0006】

しかし、測定された形状データは、作業対象の全体の形状データであって、加工作業を行う対象位置の形状データではない。ここで、加工作業を行う対象位置の形状データを正確に測定するためには、計測用ツールを作業対象の表面に接触させた状態でロボットの先端部を移動させる計測動作を多数回行う必要がある。このような計測動作を多数回行うと、作業時間が長くなる。

【0007】

本発明は、前述の事情に鑑みてなされている。本発明の目的の一つは、作業時間を無用に長くすることなく、ツールの作業対象に対する姿勢を正確に制御することが可能となるロボットの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１態様のロボットは、アームと、前記アームの先端部に取付けられた力センサと、前記力センサに取付けられ、ツールを支持する支持部材と、前記支持部材の先端部から所定方向に突出する姿勢検出用の複数の突出部と、前記アームを制御する制御部と、を備え、前記ツールは、測定のための測定ツール、加工のための加工ツール、又は組立のための組立ツールであり、前記ツールは前記支持部材に前記所定方向に移動可能に支持され、前記先端部には、当該先端部を前記所定方向に貫通する貫通孔であって、前記ツールの一部が挿通する貫通孔が形成され、前記制御部は、前記力センサの検出値に基づき、前記貫通孔を挿通する前記ツールが所定の作業を行う作業対象に対して、前記複数の突出部が全て接触したことを判断する。

【0009】

前記態様では、力センサの検出値に基づき、制御部が、複数の突出部の全てが作業対象に接触したことを判断する。一方、複数の突出部の全てが作業対象に接触することは、作業対象に対してツールが所定の姿勢になったことを意味する。従って、上記構成は、作業対象に対するツールの姿勢を正確に制御する上で有用である。
なお、複数の突出部を用いているので、平面だけではなく、曲面、凹凸を有する面等に対しても、作業対象に対してツールが所定の姿勢になったことを判断することができる。

【0010】

上記態様において、好ましくは、前記制御部が、前記ツール又は前記支持部材の姿勢が変化している状態において前記力センサの検出値の変化にあらわれる特異点を用いて、前記複数の突出部が全て接触したことを判断する。
当該構成は、力センサの検出値の変化にあらわれる特異点を用いるので、簡易な構造を用いてツールの姿勢の調整を正確に行うことが可能である。

【0011】

上記態様において、好ましくは、前記ツールが、前記作業対象に接触した状態で所定の測定を行う接触式の測定ツールである。
このような測定ツールは、作業対象に対する姿勢に応じて測定値が変化するものが多い。このため、ツールの姿勢の調整を正確に行うことが可能な前述の構成は、ツールによる測定の精度を向上する。

【0012】

上記態様において、好ましくは、前記複数の突出部が、前記支持部材から所定方向に突出しており、前記ツールにおいて前記測定、前記加工、又は前記組立を行う一端部が、前記支持部材から前記所定方向に突出しており、前記制御部が、前記力センサの検出値に基づき、前記作業対象に対して前記複数の突出部の全ておよび前記ツールの前記一端部が接触したことを判断する。

【0013】

前記態様でも、力センサの検出値の変化にあらわれる特異点を用いて、突出部およびツール一端部の作業対象への接触を検出でき、作業対象に対するツールの姿勢の調整を正確に行うことができる。

【0014】

上記態様において、好ましくは、前記ツール又は前記支持部材から３つの前記突出部が突出しており、前記３つの突出部の先端を繋いで形成される三角形を、前記ロボットの手首フランジの中心軸線が通過しない。
当該構成を用いると、力センサによって検出されるトルクの変化の特異点が顕著にあらわれ易い。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、作業時間を無用に長くすることなく、ツールの作業対象に対する姿勢を正確に制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態のロボットの概略構成図である。

【図2】第１実施形態のロボットのアームの先端部の概略図である。

【図3】第１実施形態のロボットの先端部およびツールの略正面図である。

【図4】第１実施形態のツールの支持部材の変形例を示す略正面図である。

【図5】第１実施形態のロボットの制御装置のブロック図である。

【図6】第１実施形態の制御装置の処理を示すフローチャートである。

【図7】第１実施形態の突出部の接触状態を示す図である。

【図8】第１実施形態の突出部と中心軸線との位置関係を示す図である。

【図9】本発明の第２実施形態のロボットの制御装置の処理を示すフローチャートである。

【図10】第１および第２実施形態の突出部の変形例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の第１実施形態に係るロボット１が、図面を用いながら以下説明されている。
本実施形態のロボット１は、図１に示されるように、アーム１０と、制御装置２０と、アーム１０の先端部に取付けられた力センサ３０と、力センサ３０に取付けられた支持部材４０と、支持部材４０に取付けられたツール５０とを備えている。

【0018】

本実施形態では、ツール５０は接触式の測定ツールであるが、非接触式の測定ツール、他のツール等であってもよい。接触式の測定ツールは、膜厚測定器、超音波を用いた内部検査器、硬度測定器等である。非接触式の測定ツールは、非接触式の温度計、接写式のカメラ等である。他のツールの例は、加工ツール、組立に用いるツール等である。加工ツールの例は、電動ドリル等の穴あけツール、先端にタップが付いているねじ形成ツール、電動研磨ツール、塗装ガン等の塗装ツール、サーボガン等の溶接ツール等である。組立に用いるツールの例は、電動ドライバ、ピンを把持して穴に挿入するツール等である。

【0019】

アーム１０は、複数のアーム部材および複数の関節を備えている。また、アーム１０は、複数の関節をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ１１を備えている（図５参照）。各サーボモータ１１として、回転モータ、直動モータ等の各種のサーボモータが用いられ得る。各サーボモータ１１はその作動位置および作動速度を検出するための作動位置検出装置を有し、作動位置検出装置は一例としてエンコーダである。作動位置検出装置の検出値は制御装置２０に送信される。

【0020】

力センサ３０は、周知の６軸力センサである。力センサ３０は、図１に示されるように、アーム１０の手首フランジ１２に固定されている。また、図３に示されるように、力センサ３０のＺ軸の延びる方向は、アーム１０の手首フランジ１２の中心軸線ＣＬが延びる方向と平行である。本実施形態では、力センサ３０の中心軸線が手首フランジ１２の中心軸線ＣＬと一致している。以下の説明では、図３に示されている力センサ３０のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向を、単にＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向と称する場合がある。

【0021】

力センサ３０は、そのフランジ３１に加わるＺ軸方向の力、Ｘ軸方向の力、およびＹ軸方向の力を検出する。フランジ３１は部材が取付けられる被固定部でもある。また、力センサ３０は、フランジ３１に加わるＺ軸周りのトルク、Ｘ軸周りのトルク、およびＹ軸周りのトルクも検出する。

【0022】

支持部材４０はツール５０を支持するための部材である。支持部材４０は、支持部材本体４１と、支持部材本体４１に固定されたリニアガイド４２と、リニアガイド４２によって支持されたツールホルダ４３とを有する。

【0023】

支持部材本体４１は、力センサ３０のフランジ３１に図示しないボルト等によって固定された取付部４１ａと、取付部４１ａによって支持された中間部４１ｂと、中間部４１ａによって支持された先端部４１ｃとを有する。
本実施形態では、中間部４１ｂのＺ軸方向の一端は取付部４１ａに固定されており、中間部材４１ｂのＺ軸方向の他端は先端部４１ｃに固定されている。

【0024】

先端部４１ｃは例えば板状部材である。先端部４１ｃには貫通孔４１ｄが設けられ、貫通孔は先端部４１ｃをＺ軸方向に貫通している。
中間部４１ｂにはリニアガイド４２のレール４２ａが固定され、レール４２ａの長手方向はＺ軸と平行である。レール４２ａにはスライダ４２ｂが取付けられ、スライダ４２ｂはレール４２ａに沿ってＺ軸方向に移動可能である。

【0025】

ツールホルダ４３はスライダ４２ｂに固定されており、ツール５０はツールホルダ４３によって支持されている。このため、ツール５０およびツールホルダ４３はレール４２ａに沿ってＺ軸方向に移動可能である。ツールホルダ４３によって支持されたツール５０のＺ軸方向の一端部は貫通孔４１ｄを挿通している。ここで、ツール５０のＺ軸方向の一端部にはプローブ５１が設けられている。また、本実施形態では、ツール５０のＺ軸方向の一端と力センサ３０との距離がツール５０のＺ軸方向の他端と力センサ３０との距離よりも大きい。また、ツール５０の一端にはプローブ５１が設けられている。

【0026】

つまり、ツール５０は先端部４１ｃに対してＺ軸方向に移動可能である。また、ツール５０においてプローブ５１が設けられている一端部が、先端部４１ｃにおける厚さ方向の一方の面から突出しており、厚さ方向の一方の面は厚さ方向の他方の面よりも力センサ３０から遠い。つまり、ツール５０の一端部は先端部４１ｃに対して力センサ３０から離れる方向に突出している。

【0027】

また、支持部材４０はスプリング等の付勢部材４４を有する（図２）。付勢部材４４の一端はツールホルダ４３に固定され、付勢部材４４の他端は先端部４１ｃに固定されている。付勢部材４４によってツールホルダ４３が付勢されており、その付勢の方向は力センサ３０から離れる方向である。

【0028】

先端部４１ｃには複数の突出部４５，４６，４７が設けられている（図２）。各突出部４５，４６，４７は姿勢検出用の突出部である。本実施形態では３つの突出部４５，４６，４７が先端部４１ｃに設けられている。各突出部４５，４６，４７は、先端部４１ｃの一方の面から力センサ３０から離れる方向に突出している。つまり、各突出部４５，４６，４７は、先端部４１ｃの一方の面に対しＺ軸方向に突出している。

【0029】

各突出部４５，４６，４７の先端部４５ａ，４６ａ，４７ａはプラスチック材料から形成されている（図２）。図３に示されているように、全ての突出部４５，４６，４７の先端が作業対象Ｏの表面に接触する時に、ツール５０の姿勢が、作業対象Ｏに対して、所定の作業に適した姿勢となる。一例として、作業対象Ｏの表面は、平面、実質的に均一な曲率を有する曲面、比較的大きな曲率を有する曲面、突出部４５の突出量よりも小さい凹凸を有する表面等である。

【0030】

複数の突出部４５，４６，４７の位置は、Ｚ軸と直交する方向に互いに離れている。複数の突出部４５，４６，４７の先端同士の前記直交方向の距離は、１ｃｍ以上であることが好ましく、２ｃｍ以上であることがより好ましい。
本実施形態では、２つの突出部４５，４６はＹ軸方向に並んでおり、他の１つの突出部４７が前記２つの突出部４５，４６に対してＸ方向にずれた位置に配置されている。

【0031】

本実施形態では、ツール５０は接触式の測定ツールである。このため、Ｚ軸方向において、ツール５０の一端の位置は各突出部４５，４６，４７の先端の位置よりも力センサ３０から遠い。そして、図３に示されるように、全ての突出部４５，４６，４７の先端が作業対象Ｏの表面に接触する時に、付勢部材４４の付勢力に抗してツール５０がＺ軸方向に移動する。

【0032】

なお、図４に示されるように、ツールホルダ４３が中間部４１ｂ又は先端部４１ｃに固定され、スプリング等の付勢部材４３ａに抗してツール５０がツールホルダ４３に対してＺ軸方向に移動可能であってもよい。この場合でも、全ての突出部４５，４６，４７の先端が作業対象Ｏの表面に接触する時に、ツール５０の姿勢が、作業対象Ｏに対して、所定の作業に適した姿勢となる。

【0033】

制御装置２０は、図５に示されるように、プロセッサ等を有する制御部２１と、表示装置２２と、不揮発性ストレージ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する記憶部２３と、キーボード、タッチパネル、操作盤等である入力装置２４と、信号の送受信を行うための送受信部２５とを備えている。入力装置２４および送受信部２５は入力部として機能する。制御装置２０は力センサ３０および各サーボモータ１１のサーボ制御器１１ａに接続されている。

【0034】

本実施形態では、制御装置２０はロボット１の動作を制御するロボット制御装置である。一方、制御装置２０は、ロボット制御装置内又はロボット制御装置外に設けられ、上記の構成を有する制御装置であってもよい。

【0035】

記憶部２３にはシステムプログラム２３ａが格納されており、システムプログラム２３ａは制御装置２０の基本機能を担っている。また、記憶部２３には動作プログラム２３ｂが格納されている。また、記憶装置２３には、ツール姿勢制御プログラム２３ｃと、測定プログラム２３ｄと、動作プログラム２３ｂの設定および再設定を行う動作設定プログラム２３ｅとが格納されている。動作プログラム２３ｂは、ツール５０を用いた所定の作業を行う際にロボット１を動作させるための制御指令群である。

【0036】

本実施形態では、制御部２１が、動作プログラム２３ｂに基づいて、各サーボモータ１１のサーボ制御器１１ａに制御指令を送信する。これにより、所定の作業を行うために、ロボット１がツール５０の位置および姿勢を動作プログラム２３ｂに沿って変化させる。

【0037】

本実施形態では、ツール５０によって作業対象Ｏの表面の複数の測定位置の膜厚が測定される。測定位置はツール５０による作業が行われる作業位置であるとも言える。また、本実施形態では、作業対象Ｏが大きいため、作業対象Ｏの形状のばらつきを無視することができない。このため、前記複数の測定位置におけるツール５０の位置および姿勢を、動作プログラム２３ｂによって設定された位置および姿勢に配置した時に、ツール５０が作業対象Ｏの表面に対して適切な姿勢にならない時がある。

【0038】

このような状況は、動作プログラム２３ｂの設定が精密に行われていない場合にも発生する。動作プログラム２３ｂの設定を精密に行うためには長時間を要する。例えば、前記複数の測定位置の各々について、ツール５０の姿勢が正確に調整されている動作プログラム２３ｂを設定するには、長時間が必要である。逆に言うと、以下説明する処理は、作業対象Ｏの形状のばらつきが大きい時に有用であり、動作プログラム２３ｂの設定を短時間で行うためにも有用である。さらに、作業対象Ｏの表面に作業位置をマーキングし、ビジョンシステムを用いてツール５０を作業位置に配置する時に、以下説明する処理を用いてツール５０の姿勢を正確に調整することも可能である。

【0039】

前述の状況において、制御部２１は、動作プログラム２３ｂ、ツール姿勢制御プログラム２３ｃ、測定プログラム２３ｄ、および動作設定プログラム２３ｅに基づいて、以下の処理を行う。以下の処理は図６のフローチャートに示されている。

【0040】

先ず、制御部２１が、入力装置２４、送受信部２５等を用いて入力される開始信号を受付けると（ステップＳ１−１）、制御部２１は動作プログラム２３ｂに基づいた制御指令を各サーボ制御器１１ａに送信する（ステップＳ１−２）。これにより、アーム１０が動作プログラム２３ｂに基づいて動作し、アーム１０の動作によってツール５０が所定の測定位置に配置される。

【0041】

この時、制御部２１は、ツール姿勢制御プログラム２３ｃに基づいて、力センサ３０のＺ軸方向の力の検出値が所定の範囲に入るように、アーム１０の先端部をＺ軸方向に移動させる（ステップＳ１−３）。この時、例えば図７に示されるように、突出部４５だけが作業対象Ｏに接触し、突出部４６および突出部４７が作業対象Ｏに接触しない。

【0042】

ここで、記憶部２３には、ロボット１の座標系における力センサ３０の位置座標が格納されており、ロボット１の座標系における各突出部４５，４６，４７の先端の位置座標も格納されている。制御部２１は、ツール姿勢制御プログラム２３ｃに基づいて、力センサ３０が検出するＺ軸方向の力、Ｙ軸周りのトルク、Ｘ軸周りのトルク等を用いて、複数の突出部４５，４６，４７のうちの何れが作業対象Ｏに接触しているかを判断する（ステップＳ１−４）。

【0043】

続いて、制御部２１は、ツール姿勢制御プログラム２３ｃに基づいて、作業対象Ｏに接触していない突出部４６，４７を作業対象Ｏに接触させるために、作業対象Ｏに対するツール５０および支持部材４０の姿勢を変化させるための制御指令を各サーボ制御器１１ａに送信する（ステップＳ１−５）。本実施形態では、制御部２１は、ツール５０をＸ軸方向および／又はＹ軸方向に傾けるための制御指令を各サーボ制御器１１ａに送信する。

【0044】

ツール５０を傾けることによって、作業対象Ｏに接触していない突出部４６，４７が作業対象Ｏに接触すると、力センサ３０の検出値が検出するＺ軸方向の力、Ｙ軸周りのトルク、Ｘ軸周りのトルク等の変化に特異点があらわれる。特異点は、例えば、ツール５０の傾きに応じて変化するトルクの変化率が変わる点である。制御部２１は、ツール姿勢制御プログラム２３ｃに基づいて、特異点を用いて全ての突出部４５，４６，４７の作業対象Ｏへの接触を検出する（ステップＳ１−６）。なお、制御部２１が、各突出部４５，４６，４７の先端の位置座標と、力センサ３０が検出するＺ軸方向の力、Ｙ軸周りのトルク、Ｘ軸周りのトルク等とを用いて、全ての突出部４５，４６，４７の作業対象Ｏへの接触を検出してもよい。

【0045】

全ての突出部４５，４６，４７の作業対象Ｏへの接触が検出されると、制御部２１は、測定プログラム２３ｄに基づき、ツール５０による測定処理を行う（ステップＳ１−７）。測定処理は、ツール５０によって測定される測定値の記憶部２３への保存、所定の機器への送信、表示装置２２を用いた表示等を含む。

【0046】

続いて、制御部２１は、動作設定プログラム２３ｅに基づき、ステップＳ１−７の測定処理が行われた際の各サーボモータ１１の作動位置検出装置の検出値を用いて、動作プログラム２３ｂにおいて前記所定の測定位置に関する部分を再設定する（ステップＳ１−８）。
制御部２１は、最後の測定位置の測定が終了するまで、他の測定位置における測定を行うためにステップＳ１−２〜Ｓ１−８を繰り返す(ステップＳ１−９)。

【0047】

なお、作業対象Ｏの形状のばらつきが大きい場合等は、ステップＳ１−８は実施しなくてもよい。また、ステップＳ１−２によって突出部４５，４６，４７の何れかが作業対象Ｏに接触する場合は、ステップＳ１−３を行う必要はない。また、ステップＳ１−５を行うだけで、ステップＳ１−６の判断が可能であれば、ステップＳ１−４を行う必要はない。

【0048】

このように、本実施形態では、力センサ３０の検出値に基づき、制御部２１が、複数の突出部４５，４６，４７の全てが作業対象Ｏに接触したことを判断する。一方、複数の突出部４５，４６，４７の全てが作業対象Ｏに接触することは、作業対象Ｏに対してツール５０が所定の姿勢になったことを意味する。従って、上記構成は、作業対象Ｏに対するツール５０の姿勢を正確に制御する上で有用である。

【0049】

また、複数の突出部４５，４６，４７を用いているので、平面だけではなく、曲面、凹凸を有する面等に対しても、作業対象Ｏに対してツール５０が所定の姿勢になったことを判断することができる。

【0050】

また、本実施形態では、制御部２１は、ツール５０又は支持部材４０の姿勢が変化している状態において力センサ３０の検出値の変化にあらわれる特異点を用いて、複数の突出部４５，４６，４７が全て接触したことを判断する。力センサ３０の検出値の変化にあらわれる特異点を用いるので、簡易な構造を用いてツール５０の姿勢の調整を正確に行うことが可能である。

【0051】

また、本実施形態では、ツール５０は、作業対象Ｏに接触した状態で所定の測定を行う接触式の測定ツールである。このような測定ツールは、作業対象Ｏに対する姿勢に応じて測定値が変化するものが多い。このため、ツール５０の姿勢の調整を正確に行うことが可能な前述の構成は、ツール５０による測定の精度を向上する。

【0052】

また、本実施形態では、図８に示されるように、３つの突出部４５，４６，４７の先端を繋いで形成される三角形を、前記ロボット１の手首フランジの中心軸線ＣＬが通過しない。当該三角形は、図８において斜線で示されている。当該構成を用いると、力センサ３０によって検出されるトルクの変化の特異点が顕著にあらわれ易い。
なお、３つの突出部４５，４６，４７の先端を繋いで形成される三角形を中心軸線ＣＬが通過する場合でも、前記の効果を達成することは可能である。

【0053】

なお、本実施形態において、突出部４７を省き、突出部４７の代わりにツール５０の一端部を用いることも可能である。この場合、ツール５０は例えば支持部材４０に固定され、ツール５０が支持部材４０に対してＺ軸方向に移動しない。このように構成しても、ステップＳ１−６において、力センサ３０の検出値の変化にあらわれる特異点を用いて、突出部４５，４６およびツール５０の一端部の作業対象Ｏへの接触を検出できる。そして、ステップＳ１−７において、前記接触が検出された時に、ツール５０による測定処理を行うことができる。この場合でも、作業対象Ｏに対するツール５０の姿勢の調整を正確に行うことができる。

【0054】

本発明の第２実施形態に係るロボット１が、図面を用いながら以下説明されている。
第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成には同一の符号が付され、第１実施形態と同様の構成および処理の説明は省略されている。また、第２実施形態も、第１実施形態と同様に変形することができる。例えば、ツール５０を電動ドライバ等の他のツールに変更すること、制御装置２０をロボット制御装置外に設けること等が可能である。

【0055】

第２実施形態では、支持部材４０にツール５０が支持されておらず、制御部２１が、動作プログラム２３ｂの設定又は再設定を行うための処理を行う。なお、ツール５０が支持部材４０に支持されている状態で、制御部２１が動作プログラム２３ｂの設定又は再設定を行ってもよい。また、第２実施形態では、ツール５０を作業位置に配置するための仮の動作プログラムが記憶部２３に格納されている。なお、このような処理は、作業対象Ｏの形状のばらつきが小さい場合等に特に有用である。

【0056】

制御部２１は、仮の動作プログラム、ツール姿勢制御プログラム２３ｃ、および動作設定プログラム２３ｅに基づいて、以下の処理を行う。以下の処理は図９のフローチャートに示されている。

【0057】

先ず、制御部２１が、入力装置２４、送受信部２５等を用いて入力される開始信号を受付けると（ステップＳ２−１）、制御部２１は仮の動作プログラムに基づいた制御指令を各サーボ制御器１１ａに送信する（ステップＳ２−２）。これにより、アーム１０が仮の動作プログラムに基づいて動作し、アーム１０の動作によってツール５０を支持するための支持部材４０が所定の作業位置に配置される。なお、ステップＳ２−２では、手動教示モードを用いて、オペレータが手を用いて支持部材４０を前記所定の作業位置に配置してもよい。また、オペレータが入力装置２４を用いて支持部材４０を前記所定の作業位置に配置してもよい。

【0058】

ステップＳ２−２が行われた時、制御部２１は、ツール姿勢制御プログラム２３ｃに基づいて、力センサ３０のＺ軸方向の力の検出値が所定の範囲に入るように、アーム１０の先端部をＺ軸方向に移動させる（ステップＳ２−３）。この時、例えば第１実施形態と同様に、突出部４５だけが作業対象Ｏに接触し、突出部４６および突出部４７が作業対象Ｏに接触しない。

【0059】

次に、制御部２１は、ツール姿勢制御プログラム２３ｃに基づいて、力センサ３０が検出するＺ軸方向の力、Ｙ軸周りのトルク、Ｘ軸周りのトルク等を用いて、複数の突出部４５，４６，４７のうちの何れが作業対象Ｏに接触しているかを判断する（ステップＳ２−４）。

【0060】

続いて、制御部２１は、ツール姿勢制御プログラム２３ｃに基づいて、作業対象Ｏに接触していない突出部４６，４７を作業対象Ｏに接触させるために、作業対象Ｏに対する支持部材４０の姿勢を変化させるための制御指令を各サーボ制御器１１ａに送信する（ステップＳ２−５）。

【0061】

支持部材４０を傾けることによって、作業対象Ｏに接触していない突出部４６，４７が作業対象Ｏに接触すると、力センサ３０の検出値が検出するＺ軸方向の力、Ｙ軸周りのトルク、Ｘ軸周りのトルク等の変化に特異点があらわれる。制御部２１は、ツール姿勢制御プログラム２３ｃに基づいて、特異点を用いて全ての突出部４５，４６，４７の作業対象Ｏへの接触を検出する（ステップＳ２−６）。

【0062】

全ての突出部４５，４６，４７の作業対象Ｏへの接触が検出されると、制御部２１は、動作設定プログラム２３ｅに基づき、ステップＳ２−６の検出が行われた際の各サーボモータ１１の作動位置検出装置の検出値を用いて、仮の動作プログラムにおいて前記所定の作業位置に関する部分を設定する（ステップＳ２−７）。

【0063】

制御部２１は、最後の作業位置の設定が終了するまで、他の作業位置における設定を行うためにステップＳ２−２〜Ｓ２−７を繰り返す(ステップＳ２−８)。これにより、仮の動作プログラムを用いて動作プログラム２３ｂが設定される。なお、前述の処理において仮の動作プログラムの代わりに動作プログラム２３ｂが用いられる時は、前述の処理によって動作プログラム２３ｂの再設定が行われる。

【0064】

なお、ステップＳ２−２によって突出部４５，４６，４７の何れかが作業対象Ｏに接触する場合は、ステップＳ２−３を行う必要はない。また、ステップＳ２−５を行うだけで、ステップＳ２−６の判断が可能であれば、ステップＳ２−４を行う必要はない。

【0065】

このように、本実施形態では、力センサ３０の検出値に基づき、制御部２１が、複数の突出部４５，４６，４７の全てが作業対象Ｏに接触したことを判断する。一方、複数の突出部４５，４６，４７の全てが作業対象Ｏに接触することは、作業対象Ｏに対して支持部材４０によって支持されるツール５０が所定の姿勢になることを意味する。従って、上記構成は、作業対象Ｏに対するツール５０の姿勢を正確に制御する上で有用である。

【0066】

なお、第１および第２実施形態では、各突出部４５，４６，４７は支持部材４０に対してＺ軸方向に突出しているが、各突出部４５，４６，４７は支持部材４０に対してＸ軸方向又はＹ軸方向に突出していてもよい。この場合、ツール５０の一端部も支持部材４０からＸ軸方向又はＹ軸方向に突出する。

【0067】

また、第１および第２実施形態において、ツール５０自体を力センサ３０のフランジ３１に固定してもよい。この場合、支持部材４０は不要となる。そして、ツール５０に図４に示すような態様で先端部４１ｃを取付け、先端部４１ｃに第１および第２実施形態にと同様の突出部４５，４６，４７を設けることも可能である。この場合でも、前述と同様の効果を達成できる。

【0068】

また、第１および第２実施形態では力センサ３０は６軸センサであるが、力センサ３０は、ステップＳ１−６およびＳ２−６のように、突出部４５，４６，４７のうちの何れが接触状態にあるかを検出できるセンサであればよい。
また、第１および第２実施形態において、各突出部４５，４６，４７がスプリング等の付勢部材を介して先端部４１ｃに取付けられていてもよい。この場合でも前述と同様の効果が達成され得る。

【0069】

なお、第１および第２実施形態では、３つの突出部４５，４６，４７を設けているが、２つの突出部４５，４６だけでステップＳ１−６およびＳ２−６の特異点の検出を行うことも可能である。つまり、第１および第２実施形態において、Ｙ軸周りのツール５０の傾きが問題にならない場合、突出部４５，４６を用いてステップＳ１−６およびＳ２−６の特異点の検出が行われると、ツール５０のＸ軸周りの姿勢が調整される。

【0070】

なお、第１および第２実施形態において、図１０に示されるように、突出部４５および突出部４６が、Ｙ方向に長い凸部の両端に形成された突出部であってもよい。この場合でも前述と同様の効果の達成が可能である。

【符号の説明】

【0071】

１ ロボット
１０ アーム
１１ サーボモータ
１１ａ サーボ制御器
１２ 手首フランジ
２０ 制御装置
２１ 制御部
２２ 表示装置
２３ 記憶部
２３ａ システムプログラム
２３ｂ 動作プログラム
２３ｃ ツール姿勢制御プログラム
２３ｄ 測定プログラム
２３ｅ 動作設定プログラム
２４ 入力装置
２５ 送受信部
３０ 力センサ
３１ フランジ
４０ 支持部材
４１ 支持部材本体
４１ａ 取付部
４１ｂ 中間部
４１ｃ 先端部
４１ｄ 貫通孔
４２ リニアガイド
４３ ツールホルダ
４４ 付勢部材
４５，４６，４７ 突出部
４５ａ，４６ａ，４７ａ 先端部
５０ ツール
５１ プローブ
ＣＬ 中心軸線
Ｏ 作業対象

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】