特許 7547939 表示制御方法、表示プログラムおよびロボットシステム

(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】

(24)【登録日】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】表示制御方法、表示プログラムおよびロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/22 20060101AFI20240903BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20240903BHJP

   G05B 19/4069 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

B25J9/22 A

B25J13/00 Z

G05B19/4069

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020183020

(22)【出願日】2020-10-30

(65)【公開番号】P2022073191

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-10-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】竹内 馨

(72)【発明者】

【氏名】安達 大稀

(72)【発明者】

【氏名】木下 敬文

【審査官】樋口 幸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０１５８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００１１２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ ９／２２

Ｂ２５Ｊ １３／００

Ｇ０５Ｂ １９／４０６９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

力制御により作業を行うロボットアームを有するロボットのシミュレーションモデルである仮想ロボットを含む表示画像を表示する表示部を制御する表示制御方法であって、
前記作業中に前記ロボットアームが受ける力の目標である目標力に関する第１情報と、インピーダンス制御の運動方程式における質量係数、粘性係数および弾性係数と、を含む力制御パラメーターに関する情報を受け付ける受付ステップと、
前記表示画像において、前記仮想ロボットと、前記第１情報を示す第１指標と、前記作業中に前記ロボットアームに加わった力に関する第２情報を示す第２指標と、を時間的に重複して、かつ、区別して表示する表示ステップと、を有し、
前記第１指標は、前記目標力の方向および大きさを示す矢印であり、
前記第２指標は、前記ロボットアームが受ける力の方向および大きさを示す矢印であり、
前記表示画像において、前記仮想ロボットと前記第１指標とが重なり、かつ、前記仮想ロボットと前記第２指標とが重なっていることを特徴とする表示制御方法。

【請求項2】

前記第１指標および前記第２指標は、色、大きさ、形状のうちの少なくとも１つが互いに異なる請求項１に記載の表示制御方法。

【請求項3】

前記表示ステップでは、前記作業中に前記ロボットアームが受けた力に応じて、前記第２指標である前記矢印の色、大きさ、形状のうちの少なくとも１つを変化させる請求項２に記載の表示制御方法。

【請求項4】

前記表示ステップでは、前記作業中に前記ロボットアームが受けた力に応じて、前記第２指標である前記矢印の長さ、太さ、鋭さのうちの少なくとも１つを変化させる請求項３に記載の表示制御方法。

【請求項5】

前記表示ステップでは、前記作業中の前記ロボットアームの姿勢の変化に応じて、前記仮想ロボットの姿勢を変化させる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示制御方法。

【請求項6】

前記表示ステップでは、前記第１指標および前記第２指標を、それぞれ、前記仮想ロボットに設定されている座標系の各軸方向の成分に分解して表示する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示制御方法。

【請求項7】

力制御により作業を行うロボットアームを有するロボットのシミュレーションモデルである仮想ロボットを含む表示画像を表示する表示部を制御する表示制御方法を実行するためのプログラムであって、
前記作業中に前記ロボットアームが受ける力の目標である目標力に関する第１情報と、インピーダンス制御の運動方程式における質量係数、粘性係数および弾性係数と、を含む力制御パラメーターに関する情報を受け付ける受付ステップと、
前記表示画像において、前記仮想ロボットと、前記第１情報を示す第１指標と、前記作業中に前記ロボットアームに加わった力に関する第２情報を示す第２指標と、を時間的に重複して、かつ、区別して表示する表示ステップと、を実行するためのものであり、
前記第１指標は、前記目標力の方向および大きさを示す矢印であり、
前記第２指標は、前記ロボットアームが受ける力の方向および大きさを示す矢印であり、
前記表示画像において、前記仮想ロボットと前記第１指標とが重なり、かつ、前記仮想ロボットと前記第２指標とが重なっていることを特徴とする表示プログラム。

【請求項8】

力制御により作業を行うロボットアームを有するロボットと、前記ロボットのシミュレーションモデルである仮想ロボットを含む表示画像を表示する表示部と、前記表示部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記作業中に前記ロボットアームが受ける力の目標である目標力に関する第１情報と、インピーダンス制御の運動方程式における質量係数、粘性係数および弾性係数と、を含む力制御パラメーターに関する情報を受け付け、
前記表示画像において、前記仮想ロボットと、前記第１情報を示す第１指標と、前記作業中に前記ロボットアームに加わった力に関する第２情報を示す第２指標と、を時間的に重複して、かつ、区別して表示するよう前記表示部の作動を制御し、
前記第１指標は、前記目標力の方向および大きさを示す矢印であり、
前記第２指標は、前記ロボットアームが受ける力の方向および大きさを示す矢印であり、
前記表示画像において、前記仮想ロボットと前記第１指標とが重なり、かつ、前記仮想ロボットと前記第２指標とが重なっていることを特徴とするロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示制御方法、表示プログラムおよびロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に示すように、ロボットアームと、ロボットアームに加わる力を検出する力検出部と、を有し、力検出部の検出結果に基づいてロボットアームを駆動する力制御を行うことによって、所定の作業を行うロボットが知られている。また、作業者は、ロボットが作業を行うのに先立って、作業中にロボットアームが受ける力の目標力等の力制御パラメーターを設定する。これにより、所望の作業をロボットに行わせることができる。

【0003】

また、特許文献１では、作業中に、どの程度の力がワークに加わっているか、その力がどこに加わっているかを表示することにより、作業者が、作業内容を視覚的に把握することができる。これにより、作業が適切であるか否かを認識することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１１２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、単に作業中にワークにどの程度の力が加わっているかを把握したところで、その力の大きさが適切であるか否かを判断するのは難しい。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の表示制御方法は、力制御により作業を行うロボットアームを有するロボットのシミュレーションモデルである仮想ロボットを含む表示画像を表示する表示部を制御する表示制御方法であって、
前記作業中に前記ロボットアームが受ける力の目標である目標力に関する第１情報を含む力制御パラメーターに関する情報を受け付ける受付ステップと、
前記表示画像において、前記仮想ロボットと、前記第１情報を示す第１指標と、前記作業中に前記ロボットアームに加わった力に関する第２情報を示す第２指標と、を時間的に重複して、かつ、区別して表示する表示ステップと、を有することを特徴とする。

【0007】

本発明の表示プログラムは、力制御により作業を行うロボットアームを有するロボットのシミュレーションモデルである仮想ロボットを含む表示画像を表示する表示部を制御する表示制御方法を実行するためのプログラムであって、
前記作業中に前記ロボットアームが受ける力の目標である目標力に関する第１情報を含む力制御パラメーターに関する情報を受け付ける受付ステップと、
前記表示画像において、前記仮想ロボットと、前記第１情報を示す第１指標と、前記作業中に前記ロボットアームに加わった力に関する第２情報を示す第２指標と、を時間的に重複して、かつ、区別して表示する表示ステップと、を実行するためのものであることを特徴とする。

【0008】

本発明のロボットシステムは、力制御により作業を行うロボットアームを有するロボットと、前記ロボットのシミュレーションモデルである仮想ロボットを含む表示画像を表示する表示部と、前記表示部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記作業中に前記ロボットアームが受ける力の目標である目標力に関する第１情報を含む力制御パラメーターに関する情報を受け付け、
前記表示画像において、前記仮想ロボットと、前記第１情報を示す第１指標と、前記作業中に前記ロボットアームに加わった力に関する第２情報を示す第２指標と、を時間的に重複して、かつ、区別して表示するよう前記表示部の作動を制御することを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明のロボットシステムの全体構成を示す図である。

【図2】図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。

【図3】図３は、表示ステップで表示される表示画像の一例を示す図である。

【図4】図４は、表示ステップで表示される表示画像の一例を示す図である。

【図5】図５は、表示ステップで表示される表示画像の一例を示す図である。

【図6】図６は、表示ステップで表示される表示画像の一例を示す図である。

【図7】図７は、表示ステップで表示される表示画像の一例を示す図である。

【図8】図８は、表示ステップで表示される表示画像の一例を示す図である。

【図9】図９は、表示ステップで表示される第１指標または第２指標の変化のバリエーションを説明するための図である。

【図10】図１０は、表示ステップで表示される表示画像の一例を示す図である。

【図11】図１１は、表示ステップで表示される表示画像の一例を示す図である。

【図12】図１２は、本発明の表示制御方法を説明するためのフローチャートである。

【図13】図１３は、ロボットシステムについてハードウェアを中心として説明するためのブロック図である。

【図14】図１４は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例１を示すブロック図である。

【図15】図１５は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例２を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜実施形態＞
図１は、本発明のロボットシステムの全体構成を示す図である。図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。図３～図８は、表示ステップで表示される表示画像の一例を示す図である。図９は、表示ステップで表示される第１指標または第２指標の変化のバリエーションを説明するための図である。図１０および図１１は、表示ステップで表示される表示画像の一例を示す図である。図１２は、本発明の表示制御方法を説明するためのフローチャートである。

【0011】

以下、ロボットの制御方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の＋Ｚ軸方向、すなわち、上側を「上」、－Ｚ軸方向、すなわち、下側を「下」とも言う。また、ロボットアームについては、図１中の基台１１側を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター側を「先端」とも言う。また、図１中のＺ軸方向、すなわち、上下方向を「鉛直方向」とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向、すなわち、左右方向を「水平方向」とする。

【0012】

図１に示すように、ロボットシステム１００は、ロボット１と、ロボット１を制御する制御装置３と、教示装置４と、を備える。

【0013】

まず、ロボット１について説明する。
図１に示すロボット１は、本実施形態では単腕の６軸垂直多関節ロボットであり、基台１１と、ロボットアーム１０と、を有する。また、ロボットアーム１０の先端部にエンドエフェクター２０を装着することができる。エンドエフェクター２０は、ロボット１の構成要件であってもよく、ロボット１の構成要件でなくてもよい。

【0014】

なお、ロボット１は、図示の構成に限定されず、例えば、双腕型の多関節ロボットであってもよい。また、ロボット１は、水平多関節ロボットであってもよい。

【0015】

基台１１は、ロボットアーム１０を下側から駆動可能に支持する支持体であり、例えば工場内の床に固定されている。ロボット１は、基台１１が中継ケーブル１８を介して制御装置３と電気的に接続されている。なお、ロボット１と制御装置３との接続は、図１に示す構成のように有線による接続に限定されず、例えば、無線による接続であってもよく、さらには、インターネットのようなネットワークを介して接続されていてもよい。

【0016】

本実施形態では、ロボットアーム１０は、第１アーム１２と、第２アーム１３と、第３アーム１４と、第４アーム１５と、第５アーム１６と、第６アーム１７とを有し、これらのアームが基台１１側からこの順に連結されている。なお、ロボットアーム１０が有するアームの数は、６つに限定されず、例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つまたは７つ以上であってもよい。また、各アームの全長等の大きさは、それぞれ、特に限定されず、適宜設定可能である。

【0017】

基台１１と第１アーム１２とは、関節１７１を介して連結されている。そして、第１アーム１２は、基台１１に対し、鉛直方向と平行な第１回動軸を回動中心とし、その第１回動軸回りに回動可能となっている。第１回動軸は、基台１１が固定される床の法線と一致している。

【0018】

第１アーム１２と第２アーム１３とは、関節１７２を介して連結されている。そして、第２アーム１３は、第１アーム１２に対し、水平方向と平行な第２回動軸を回動中心として回動可能となっている。第２回動軸は、第１回動軸に直交する軸と平行である。

【0019】

第２アーム１３と第３アーム１４とは、関節１７３を介して連結されている。そして、第３アーム１４は、第２アーム１３に対し、水平方向と平行な第３回動軸を回動中心として回動可能となっている。第３回動軸は、第２回動軸と平行である。

【0020】

第３アーム１４と第４アーム１５とは、関節１７４を介して連結されている。そして、第４アーム１５は、第３アーム１４に対し、第３アーム１４の中心軸方向と平行な第４回動軸を回動中心として回動可能となっている。第４回動軸は、第３回動軸と直交している。

【0021】

第４アーム１５と第５アーム１６とは、関節１７５を介して連結されている。そして、第５アーム１６は、第４アーム１５に対し、第５回動軸を回動中心として回動可能となっている。第５回動軸は、第４回動軸と直交している。

【0022】

第５アーム１６と第６アーム１７とは、関節１７６を介して連結されている。そして、第６アーム１７は、第５アーム１６に対し、第６回動軸を回動中心として回動可能となっている。第６回動軸は、第５回動軸と直交している。

【0023】

また、第６アーム１７は、ロボットアーム１０の中で最も先端側に位置するロボット先端部となっている。この第６アーム１７は、ロボットアーム１０の駆動により、エンドエフェクター２０ごと回動することができる。

【0024】

ロボット１は、駆動部としてのモーターＭ１、モーターＭ２、モーターＭ３、モーターＭ４、モーターＭ５およびモーターＭ６と、エンコーダーＥ１、エンコーダーＥ２、エンコーダーＥ３、エンコーダーＥ４、エンコーダーＥ５およびエンコーダーＥ６とを備える。モーターＭ１は、関節１７１に内蔵され、基台１１と第１アーム１２とを相対的に回転させる。モーターＭ２は、関節１７２に内蔵され、第１アーム１２と第２アーム１３とを相対的に回転させる。モーターＭ３は、関節１７３に内蔵され、第２アーム１３と第３アーム１４とを相対的に回転させる。モーターＭ４は、関節１７４に内蔵され、第３アーム１４と第４アーム１５とを相対的に回転させる。モーターＭ５は、関節１７５に内蔵され、第４アーム１５と第５アーム１６とを相対的に回転させる。モーターＭ６は、関節１７６に内蔵され、第５アーム１６と第６アーム１７とを相対的に回転させる。

【0025】

また、エンコーダーＥ１は、関節１７１に内蔵され、モーターＭ１の位置を検出する。エンコーダーＥ２は、関節１７２に内蔵され、モーターＭ２の位置を検出する。エンコーダーＥ３は、関節１７３に内蔵され、モーターＭ３の位置を検出する。エンコーダーＥ４は、関節１７４に内蔵され、モーターＭ４の位置を検出する。エンコーダーＥ５は、関節１７５に内蔵され、モーターＭ５の位置を検出する。エンコーダーＥ６は、関節１７６に内蔵され、モーターＭ６の位置を検出する。

【0026】

エンコーダーＥ１～エンコーダーＥ６は、制御装置３と電気的に接続されており、モーターＭ１～モーターＭ６の位置情報、すなわち、回転量が制御装置３に電気信号として送信される。そして、この情報に基づいて、制御装置３は、モーターＭ１～モーターＭ６を、図示しないモータードライバーを介して駆動させる。すなわち、ロボットアーム１０を制御するということは、モーターＭ１～モーターＭ６を制御することである。

【0027】

また、ロボットアーム１０の先端には、制御点ＣＰが設定されている。制御点ＣＰは、ロボットアーム１０の制御を行う際の基準となる点のことである。ロボットシステム１００では、ロボット座標系で制御点ＣＰの位置を把握し、制御点ＣＰが所望の位置に移動するようにロボットアーム１０を駆動する。

【0028】

また、ロボット１では、ロボットアーム１０に、力を検出する力検出部１９が着脱自在に設置される。そして、ロボットアーム１０は、力検出部１９が設置された状態で駆動することができる。力検出部１９は、本実施形態では、６軸力覚センサーである。力検出部１９は、互いに直交する３つの検出軸上の力の大きさと、当該３つの検出軸まわりのトルクの大きさとを検出する。すなわち、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の力成分と、Ｘ軸回りとなるＴｘ方向の力成分と、Ｙ軸回りとなるＴｙ方向の力成分と、Ｚ軸回りとなるＴｚ方向の力成分とを検出する。なお、本実施形態では、Ｚ軸方向が鉛直方向となっている。また、各軸方向の力成分を「並進力成分」と言い、各軸回りの力成分を「回転力成分」と言うこともできる。また、力検出部１９は、６軸力覚センサーに限定されず、他の構成のものであってもよい。

【0029】

本実施形態では、力検出部１９は、第６アーム１７に設置されている。なお、力検出部１９の設置箇所としては、第６アーム１７、すなわち、最も先端側に位置するアームに限定されず、例えば、他のアームや、隣り合うアーム同士の間や、基台１１の下方であってもよく、全関節にそれぞれ設置されていてもよい。

【0030】

力検出部１９には、エンドエフェクター２０を着脱可能に装着することができる。エンドエフェクター２０は、一対の爪が接近離間することにより物品を把持するハンドで構成されているが、本発明ではこれに限定されず、２本以上の爪を有していてもよい。また、吸着により物品を把持するハンドであってもよい。

【0031】

また、ロボット座標系において、エンドエフェクター２０の先端の任意の位置、好ましくは各爪が接近した状態における先端にツールセンターポイントＴＣＰが設定されている。前述したように、ロボットシステム１００では、ロボット座標系で制御点ＣＰの位置を把握し、制御点ＣＰが所望の位置に移動するようにロボットアーム１０を駆動する。また、ロボットアーム１０の先端には、制御点ＣＰを原点とする先端座標系が設定されている。

【0032】

また、エンドエフェクター２０の種類、特に、長さを把握しておくことにより、ツールセンターポイントＴＣＰと制御点ＣＰとのオフセット量を把握することができる。このため、ツールセンターポイントＴＣＰの位置をロボット座標系で把握することができる。したがって、ツールセンターポイントＴＣＰを制御の基準とすることができる。

【0033】

次に、制御装置３について説明する。
制御装置３は、ロボット１から離間して配置されており、プロセッサーの１例であるＣＰＵ（Central Processing Unit）が内蔵されたコンピューター等で構成することができる。この制御装置３は、ロボット１の基台１１に内蔵されていてもよい。

【0034】

制御装置３は、中継ケーブル１８によりロボット１と通信可能に接続される。また、制御装置３は、教示装置４とケーブルで、または無線通信可能に接続される。教示装置４は、専用のコンピューターであってもよく、ロボット１を教示するためのプログラムがインストールされた汎用のコンピューターであってもよい。例えばロボット１を教示するための専用装置であるティーチングペンダント等を教示装置４の代わりに用いても良い。さらに、制御装置３と教示装置４とは、別々の筐体を備えていてもよく、一体に構成されていてもよい。

【0035】

また、教示装置４には、制御装置３に後述する目標位置姿勢Ｓ_ｔと目標力ｆ_Ｓｔとを引数とする実行プログラムを生成して制御装置３にロードするためのプログラムがインストールされていてもよい。教示装置４は、ディスプレイ、プロセッサー、ＲＡＭやＲＯＭを備え、これらのハードウェア資源が教示プログラムと協働して実行プログラムを生成する。

【0036】

図２に示すように、制御装置３は、ロボット１の制御を行うための制御プログラムがインストールされたコンピューターである。制御装置３は、プロセッサーや図示しないＲＡＭやＲＯＭを備え、これらのハードウェア資源がプログラムと協働することによりロボット１を制御する。

【0037】

また、図２に示すように、制御装置３は、目標位置設定部３Ａと、駆動制御部３Ｂと、記憶部３Ｃと、を有する。記憶部３Ｃは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等で構成される。記憶部３Ｃには、ロボット１を作動させるための動作プログラム等が記憶されている。

【0038】

目標位置設定部３Ａは、ワークＷ１に対して所定の作業を実行するための目標位置姿勢Ｓ_ｔおよび動作経路を設定する。目標位置設定部３Ａは、教示装置４から入力された教示情報等に基づいて、目標位置姿勢Ｓ_ｔおよび動作経路を設定する。

【0039】

駆動制御部３Ｂは、ロボットアーム１０の駆動を制御するものであり、位置制御部３０と、座標変換部３１と、座標変換部３２と、補正部３３と、力制御部３４と、指令統合部３５と、を有する。

【0040】

位置制御部３０は、予め作成されたコマンドで指定される目標位置に従って、ロボット１のツールセンターポイントＴＣＰの位置を制御する位置指令信号、すなわち、位置指令値を生成する。

【0041】

ここで、制御装置３は、ロボット１の動作を力制御等で制御することが可能である。「力制御」とは、力検出部１９の検出結果に基づいて、エンドエフェクター２０の位置、すなわち、ツールセンターポイントＴＣＰの位置や、第１アーム１２～第６アーム１７の姿勢を変更したりするロボット１の動作の制御のことである。

【0042】

力制御には、例えば、フォーストリガー制御と、インピーダンス制御とが含まれている。フォーストリガー制御では、力検出部１９により力検出を行い、その力検出部１９により所定の力を検出するまで、ロボットアーム１０に移動や姿勢の変更の動作をさせる。

【0043】

インピーダンス制御は、倣い制御を含む。インピーダンス制御では、ロボットアーム１０の先端部に加わる力を可能な限り所定の力に維持、すなわち、力検出部１９により検出される所定方向の力を可能な限り目標力ｆ_Ｓｔに維持するようにロボットアーム１０の動作を制御する。これにより、例えば、ロボットアーム１０に対してインピーダンス制御を行うと、ロボットアーム１０は、対象物や、オペレーターから加わった外力に対し、前記所定方向について倣う動作を行う。なお、目標力ｆ_Ｓｔには、０も含まれる。例えば、倣い動作の場合の設定の１つとしては、目標値を「０」とすることができる。なお、目標力ｆ_Ｓｔを０以外の数値とすることもできる。この目標力ｆ_Ｓｔは、例えば教示装置４を介して作業者が適宜設定可能である。また、目標力ｆ_Ｓｔは、軸の方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）ごと、軸回りの方向（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）ごとに設定することもできる。

【0044】

記憶部３Ｃは、モーターＭ１～モーターＭ６の回転角度の組み合わせと、ロボット座標系におけるツールセンターポイントＴＣＰの位置との対応関係を記憶している。また、制御装置３は、ロボット１が行う作業の工程ごとに目標位置姿勢Ｓ_ｔと目標力ｆ_Ｓｔとの少なくとも一方をコマンドに基づいて記憶部３Ｃに記憶する。目標位置姿勢Ｓ_ｔおよび目標力ｆ_Ｓｔを引数、すなわち、パラメーターとするコマンドは、ロボット１が行う作業の工程ごとに設定される。

【0045】

駆動制御部３Ｂは、設定された目標位置姿勢Ｓ_ｔと目標力ｆ_ＳｔとがツールセンターポイントＴＣＰにて一致するように、第１アーム１２～第６アーム１７を制御する。目標力ｆ_Ｓｔとは、第１アーム１２～第６アーム１７の動作によって達成されるべき力検出部１９の検出力およびトルクである。ここで、「Ｓ」の文字は、ロボット座標系を規定する軸の方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のいずれか１つの方向を表すこととする。また、Ｓは、Ｓ方向の位置も表すこととする。例えば、Ｓ＝Ｘの場合、ロボット座標系で設定された目標位置のＸ方向成分がＳ_ｔ＝Ｘ_ｔとなり、目標力のＸ方向成分がｆ_Ｓｔ＝ｆ_Ｘｔとなる。

【0046】

また、駆動制御部３Ｂでは、モーターＭ１～モーターＭ６の回転角度を取得すると、図２に示す座標変換部３１が、対応関係に基づいて、当該回転角度をロボット座標系におけるツールセンターポイントＴＣＰの位置姿勢Ｓに変換する。そして、座標変換部３２が、ツールセンターポイントＴＣＰの位置姿勢Ｓと、力検出部１９の検出値とに基づいて、力検出部１９に現実に作用している作用力ｆ_Ｓをロボット座標系において特定する。

【0047】

作用力ｆ_Ｓの作用点は、ツールセンターポイントＴＣＰとは別に力検出原点として定義される。力検出原点は、力検出部１９が力を検出している点に対応する。なお、制御装置３は、ロボット座標系におけるツールセンターポイントＴＣＰの位置姿勢Ｓごとに、力検出部１９のセンサー座標系における検出軸の方向を規定した対応関係を記憶している。従って、制御装置３は、ロボット座標系におけるツールセンターポイントＴＣＰの位置姿勢Ｓと対応関係とに基づいて、ロボット座標系における作用力ｆ_Ｓを特定できる。また、ロボットに作用するトルクは、作用力ｆ_Ｓと、接触点から力検出部１９までの距離とから算出することができ、回転力成分として特定される。なお、ワークＷ１に対してエンドエフェクター２０が接触して作業を行う場合、接触点は、ツールセンターポイントＴＣＰとみなすことができる。

【0048】

補正部３３は、作用力ｆ_Ｓに対して重力補償を行う。重力補償とは、作用力ｆ_Ｓから重力に起因する力やトルクの成分を除去することである。重力補償を行った作用力ｆ_Ｓは、ロボットアーム１０またはエンドエフェクター２０に作用している重力以外の力と見なすことができる。

【0049】

また、補正部３３は、作用力ｆ_Ｓに対して慣性補償を行う。慣性補償とは、作用力ｆ_Ｓから慣性力に起因する力やトルクの成分を除去することである。慣性補償を行った作用力ｆ_Ｓは、ロボットアーム１０またはエンドエフェクター２０に作用している慣性力以外の力と見なすことができる。

【0050】

力制御部３４は、インピーダンス制御を行う。インピーダンス制御は、仮想の機械的インピーダンスをモーターＭ１～モーターＭ６によって実現する能動インピーダンス制御である。制御装置３は、このようなインピーダンス制御を、嵌合作業、螺合作業、研磨作業等、エンドエフェクター２０が対象物から力を受ける接触状態の工程や、直接教示を行う際に実行する。なお、このような工程以外であっても、例えば、人がロボット１に接触した際にインピーダンス制御を行うことにより、安全性を高めることができる。

【0051】

インピーダンス制御では、目標力ｆ_Ｓｔを後述する運動方程式に代入してモーターＭ１～モーターＭ６の回転角度を導出する。制御装置３がモーターＭ１～モーターＭ６を制御する信号は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調された信号である。

【0052】

また、制御装置３は、エンドエフェクター２０が外力を受けない非接触状態の工程では、目標位置姿勢Ｓ_ｔから線形演算で導出する回転角度でモーターＭ１～モーターＭ６を制御する。目標位置姿勢Ｓ_ｔから線形演算で導出する回転角度でモーターＭ１～モーターＭ６を制御するモードのことを、位置制御モードと言う。

【0053】

制御装置３は、目標力ｆ_Ｓｔと作用力ｆ_Ｓとをインピーダンス制御の運動方程式に代入することにより、力由来補正量ΔＳを特定する。力由来補正量ΔＳとは、ツールセンターポイントＴＣＰが機械的インピーダンスを受けた場合に、目標力ｆ_Ｓｔとの力偏差Δｆ_Ｓ（ｔ）を解消するために、ツールセンターポイントＴＣＰが移動すべき位置姿勢Ｓの大きさを意味する。下記の式（１）は、インピーダンス制御の運動方程式である。

【0054】

【数1】

【0055】

式（１）の左辺は、ツールセンターポイントＴＣＰの位置姿勢Ｓの２階微分値に仮想質量係数ｍ（以下、「質量係数ｍ」と言う）を乗算した第１項と、ツールセンターポイントＴＣＰの位置姿勢Ｓの微分値に仮想粘性係数ｄ（以下、「粘性係数ｄ」と言う）を乗算した第２項と、ツールセンターポイントＴＣＰの位置姿勢Ｓに仮想弾性係数ｋ（以下、「弾性係数ｋ」と言う）を乗算した第３項とによって構成される。式（１）の右辺は、目標力ｆ_Ｓｔから現実の力ｆを減算した力偏差Δｆ_Ｓ（ｔ）によって構成される。式（１）における微分とは、時間による微分を意味する。ロボット１が行う工程において、目標力ｆ_Ｓｔとして一定値が設定される場合や、目標力ｆ_Ｓｔとして時間の関数が設定される場合もある。

【0056】

質量係数ｍは、ツールセンターポイントＴＣＰが仮想的に有する質量を意味し、粘性係数ｄは、ツールセンターポイントＴＣＰが仮想的に受ける粘性抵抗を意味し、弾性係数ｋは、ツールセンターポイントＴＣＰが仮想的に受ける弾性力のバネ定数を意味する。

【0057】

質量係数ｍの値が大きくなるにつれて、動作の加速度が小さくなり、質量係数ｍの値が小さくなるにつれて動作の加速度が大きくなる。粘性係数ｄの値が大きくなるにつれて、動作の速度が遅くなり、粘性係数ｄの値が小さくなるにつれて動作の速度が速くなる。弾性係数ｋの値が大きくなるにつれて、バネ性が大きくなり、弾性係数ｋの値が小さくなるにつれて、バネ性が小さくなる。

【0058】

これら質量係数ｍ、粘性係数ｄおよび弾性係数ｋは、方向ごとに異なる値に設定されてもよく、方向に関わらず共通の値に設定されてもよい。また、質量係数ｍ、粘性係数ｄおよび弾性係数ｋは、作業者が、作業前に適宜設定可能である。この入力は、例えば、教示装置４を用いて、作業者によって行われる。

【0059】

このような質量係数ｍ、粘性係数ｄおよび弾性係数ｋは、力制御パラメーターである。力制御パラメーターは、ロボットアーム１０が実際に作業を行うのに先立って設定される値である。力制御パラメーターには、質量係数ｍ、粘性係数ｄおよび弾性係数ｋの他、目標力ｆ_Ｓｔ等が含まれる。

【0060】

このように、ロボットシステム１００では、力制御を実行中、力検出部１９の検出値、予め設定された力制御パラメーター、および、予め設定された目標力から補正量を求める。この補正量は、前述した力由来補正量ΔＳのことであり、外力を受けたその位置からツールセンターポイントＴＣＰを移動すべき位置との差のことである。

【0061】

そして、指令統合部３５は、位置制御部３０が生成した位置指令値Ｐに、力由来補正量ΔＳを合算する。これを随時行うことにより、指令統合部３５は、外力を受けた位置に移動させるために用いていた位置指令値Ｐから、新たな位置指令値Ｐ’を求める。

【0062】

そして、この新たな位置指令値Ｐ’を座標変換部３１がロボット座標に変換し、実行部３５１が実行することにより、力由来補正量ΔＳを加味した位置にツールセンターポイントＴＣＰを移動させて、外力に対して応答し、ロボット１に接触した対象物に対し、それ以上負荷がかかるのを緩和することができる。

【0063】

このような駆動制御部３Ｂによれば、ロボットアーム１０が対象物を把持した状態で、ツールセンターポイントＴＣＰを目標位置姿勢Ｓ_ｔに向かって移動させつつ、かつ、目標力ｆ_Ｓｔが予め設定された値になるまでツールセンターポイントＴＣＰが移動するようにロボットアーム１０を駆動することができる。これにより、嵌合作業等の組み立て作業を力制御によって実行することができる。また、作業中に対象物に過剰に負荷がかかるのを防止することができる。

【0064】

次に、教示装置４について説明する。
図２に示すように、教示装置４は、各種設定を受け付けたり、動作プログラムを生成したり、図３～図８、図１０および図１１に示すような表示画像Ａを生成、表示する装置である。教示装置４は、制御部４１と、記憶部４２と、通信部４３と、表示部４０とを有する。教示装置４としては、図示の構成では、ノート型パソコンであるが、本発明ではこれに特に限定されず、例えば、デスクトップ型パソコン、タブレット、スマートフォン等であってもよい。

【0065】

制御部４１は、少なくとも１つのプロセッサーを有する。プロセッサーとしては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等が挙げられる。制御部４１は、記憶部４２に記憶されている各種プログラム等を読み出し、実行する。各種プログラムとしては、例えば、ロボットアーム１０の動作プログラムや、後述する本発明の表示プログラム等が挙げられる。これらのプログラムは、教示装置４で生成されたものであってもよく、例えばＣＤ－ＲＯＭ等の外部記録媒体から記憶されたものであってもよく、ネットワーク等を介して記憶されたものであってもよい。

【0066】

制御部４１で生成された信号は、通信部４３を介してロボット１の制御装置３に送信される。これにより、ロボットアーム１０が所定の作業を所定の条件で実行したりすることができる。また、制御部４１は、図３～図９に示すように、表示部４０の駆動を制御する。すなわち、制御部４１は、表示部４０の作動を制御する表示制御部として機能する。

【0067】

また、制御部４１は、後述するような表示画像Ａを生成し、表示部４０に表示するよう表示部４０の作動を制御する。

【0068】

記憶部４２は、制御部４１が実行可能な各種プログラムや、各種設定情報等を保存する。記憶部４２としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等が挙げられる。

【0069】

通信部４３は、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等の外部インターフェースを用いて制御装置３との間で信号の送受信を行う。

【0070】

表示部４０は、表示画面を有する各種ディスプレイで構成されている。本実施形態では、マウス、キーボード等の入力操作部を操作することにより、作業者が各種設定を入力することができる。ただし、この構成に限定されず、例えば、タッチパネル、すなわち、表示部４０が表示機能と入力操作機能とを備える構成であってもよい。また、タッチパネルと、マウス、キーボードを併用する構成であってもよい。

【0071】

なお、表示部４０としては、図示の構成に限定されず、例えば、対象物や空中に画像を結像させる構成のものであってもよい。

【0072】

作業者が設定する各種設定としては、質量係数ｍ、粘性係数ｄ、弾性係数ｋおよび目標力ｆ_Ｓｔ等が挙げられる。すなわち、作業者は、教示装置４を用いて、力制御パラメーターを設定する。

【0073】

次に、制御部４１が生成し、表示部４０に表示させる表示画像Ａについて説明する。表示画像Ａは、リアルタイムでロボット１の動作に追従して変化する動画であってもよく、ロボット１の作業が終わった後にその動作を再現する動画であってもよい。以下では、表示画像Ａは、リアルタイムでロボット１の動作に追従して変化する動画として説明する。

【0074】

表示画像Ａは、図３～図８、図１０および図１１に示すように、仮想ロボット１Ａと、第１指標１１Ａと、第２指標１２Ａと、を含み、これらが時間的に重複して、かつ、区別して表示されている。

【0075】

仮想ロボット１Ａは、ロボット１のシミュレーションモデルであり、その形状は、ロボット１の形状に対応している。仮想ロボット１Ａは、ロボット１に基づいて生成された３ＤＣＧであってもよく、ロボット１を撮像した画像であってもよい。

【0076】

第１指標１１Ａは、作業中にロボットアーム１０が受ける力の目標である目標力ｆ_Ｓｔに関する第１情報を示すものである。本実施形態では、第１指標１１Ａは、矢印で構成され、矢印が指す方向によって、設定された目標力ｆ_Ｓｔの方向を示し、矢印の形状によって目標力ｆ_Ｓｔの大きさを示している。

【0077】

第２指標１２Ａは、作用力ｆ_Ｓ、すなわち、作業中にロボットアーム１０に加わった力に関する第２情報を示すものである。本実施形態では、第２指標１２Ａは、矢印で構成され、矢印が指す方向によって、力が加わる方向を示し、矢印の形状によって力の大きさを示している。また、第２指標１２Ａの形状は、作業中のロボットアーム１０に加わった力の大小に応じて、リアルタイムで変化する。

【0078】

表示画像Ａでは、これら仮想ロボット１Ａ、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａが時間的に重複して、かつ、区別して表示されている。ここで、「時間的に重複して表示されている」とは、同じ所定の時刻における第１指標１１Ａと第２指標１２Ａとを表示しているという意味であり、「区別して表示されている」とは、第１指標１１Ａと第２指標１２Ａとの色、大きさ、形状、長さ、太さ、鋭さの少なくとも１つが異なって表示されている、または、異なる位置にそれぞれ表示されているという意味である。このため、作業者は、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａを見比べて、設定した目標力ｆ_Ｓｔに対して、実際にロボットアーム１０に加わった力がどの程度であるか、すなわち、正常な範囲内であるかを一目で認識しやすくすることができる。よって、例えば、設定した目標力ｆ_Ｓｔが適切ではない場合、次回以降の設定時に所望の目標力ｆ_Ｓｔを設定することができる。また、ロボットアーム１０に加わった力が適切ではないと判断した場合、次回以降の設定時に、例えば、質量係数ｍ、粘性係数ｄおよび弾性係数ｋを適切な値に設定することができる。このように、本発明によれば、作業結果において目標力ｆ_Ｓｔとロボットアーム１０に加わった力とを見比べて、力制御パラメーターの設定が適正であるか否かを容易に判断することができる。よって、次回以降の設定時に、前回の設定の良し悪しをフィードバックすることができ、適切な力制御パラメーターを設定することができる。

【0079】

また、制御部４１は、制御装置３から、作業中のロボット１の動作情報を取得し、仮想ロボット１Ａを、ロボット１と同様の動作を行うような表示画像Ａを生成する。これにより、作業者は、ロボット１の動きを把握することができるとともに、ロボット１がどのような姿勢のときにどの程度の力が加わっているかを把握することができる。

【0080】

以下、表示画像Ａのバリエーションについて説明する。
図３に示す構成では、仮想ロボット１Ａのロボットアームの先端部に、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａが重なって表示されている。すなわち、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａは、同じ位置に表示されている。また、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａは、同じ方向を向いている。

【0081】

また、図３に示す構成では、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａは、互いに異なる色である。これにより、どちらの矢印が第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａのどちらに対応しているかを、一目で把握することができる。

【0082】

また、図３に示す構成では、第２指標１２Ａの長さが、リアルタイムで変化する。
このような構成によれば、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａの長さを比較して一目でどちらが大きいか把握することができる。よって、次回以降の設定時に、適切な力制御パラメーターをより確実に設定することができる。

【0083】

次に、図４に示す構成について説明する。以下では、図３に示す構成と異なる事項のみ説明をする。図４に示す構成では、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａが互いに異なる位置に配置されている。具体的には、仮想ロボット１Ａのロボットアームの先端部に、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａが並んで配置されている。

【0084】

このような構成によれば、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａの長さに関わらず、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａのいずれかが隠れて見えにくくなってしまうのを防止することができる。よって、次回以降の設定時に、適切な力制御パラメーターをより確実に設定することができる。

【0085】

次に、図５に示す構成について説明する。以下では、図３に示す構成および図４に示す構成と異なる事項のみ説明をする。図５に示す構成では、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａが１つの矢印で表示されている。また、この矢印は、第１指標１１Ａを示す色と、第２指標１２Ａを示す色との２色で表示されている。また、作業中にロボットアーム１０が受ける力に応じて、矢印において、第２指標１２Ａを示す色が占める割合が変化する。

【0086】

このような構成によれば、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａを見て、一目でどちらが大きいか把握することができる。よって、次回以降の設定時に、適切な力制御パラメーターをより確実に設定することができる。さらに、図５に示す構成では、表示する矢印が１つであるため、仮想ロボット１Ａのロボットアームが矢印によって隠れてしまう部分をより少なくすることができる。よって、仮想ロボット１Ａの動きをより正確に把握することができる。

【0087】

また、前述したように、目標力ｆ_Ｓｔは、軸の方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）ごと、軸回りの方向（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）ごとに設定することもできる。この場合、これらの成分ごとに目標力ｆ_Ｓｔを表示することもできる。例えば、図６に示すように、目標力ｆ_Ｓｔのうち、先端座標系におけるＺ軸回りのトルクＴｚを表示する場合、図６に示すように、半円弧の矢印で表示することができる。この構成の場合、この半円弧の矢印が第１指標１１Ａであり、矢印の指す方向が、トルクの方向を示している。

【0088】

また、先端座標系におけるＹ軸回りに加わった力、すなわち、トルクＴｙは、第１指標１１Ａの近傍に、矢印で表示する。この矢印が、第２指標１２Ａである。図６に示す構成では、２つの矢印の色が異なっている。また、第２指標１２Ａは、トルクＴｚの大きさに応じて、その長さまたは太さが変化する。

【0089】

なお、図６では、トルクＴｚを例に挙げて説明したが、本発明ではこれに限定されず、トルクＴｘおよびトルクＴｙを表示する構成であってもよく、トルクＴｘ、トルクＴｙおよびトルクＴｚの全てを表示する構成であってもよく、トルクＴｘ、トルクＴｙおよびトルクＴｚのうち、表示する方向を選択可能であってもよく、表示途中に切り替え可能な構成であってもよい。さらに、トルクＴｘ、トルクＴｙおよびトルクＴｚを合成した合成トルクを表示する構成であってもよい。

【0090】

また、図７に示すように、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａをそれぞれ分解して表示してもよい。図７に示す構成では、目標力ｆ_Ｓｔと、ロボットアーム１０に加わった力と、をそれぞれ、先端座標系におけるＸ軸およびＹ軸にそれぞれ分解して表示する。すなわち、目標力ｆ_ＳｔのＸ軸成分を示す矢印が第１指標１１Ａｘであり、目標力ｆ_ＳｔのＹ軸成分を示す矢印が第１指標１１Ａｙである。また、ロボットアーム１０に加わった力のＸ軸成分を示す矢印が第２指標１２Ａｘであり、目標力ｆ_ＳｔのＹ軸成分を示す矢印が第２指標１２Ａｙである。

【0091】

また、第２指標１２Ａｘおよび第２指標１２Ａｙは、力の大きさに応じて、長さ、色、形状のうちの少なくとも１つが変化するのが好ましい。

【0092】

このような構成によれば、どの軸方向に沿った力が大きいかを一目で把握することができる。

【0093】

なお、図７に示す構成では、目標力ｆ_ＳｔのＺ軸成分を示す矢印を省略しているが、表示する構成であってもよい。また。図７に示す構成では、ロボットアーム１０に加わった力のＺ軸成分を示す矢印を省略しているが、表示する構成であってもよい。

【0094】

また、目標力ｆ_ＳｔのＸ軸成分、Ｙ軸成分およびＺ軸成分のうちの１つまたは２つ以上を選択して表示する構成であってもよい。また、ロボットアーム１０に加わった力のＸ軸成分、Ｙ軸成分およびＺ軸成分のうちの１つまたは２つ以上を選択して表示する構成であってもよい。

【0095】

また、図８に示すように、目標力ｆ_Ｓｔの各軸成分を合成し、ロボットアーム１０に加わった力の各軸成分を合成して表示してもよい。この場合、合成した方向を指す矢印の一方が第１指標１１Ａであり、他方が第２指標１２Ａである。また、図８に示す構成では、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａを重ねて表示している。

【0096】

このような構成によれば、軸成分を合成した合成力の程度を一目で把握することができる。

【0097】

なお、図３～図９に示す構成では、目標力ｆ_Ｓｔの大きさや、ロボットアーム１０に加わった力の大きさに応じて、矢印の長さを変化させる構成について説明したが、本発明ではこれに限定されず、例えば、図９中上段に示すように、矢印の太さを変更してもよく、
図９中中段に示すように、矢印の鋭さを変化させる構成であってもよく、図９中下段に示すように、矢印の形状を変化させる構成であってもよい。

【0098】

また、図１０に示す構成では、第２指標１２Ａが、ロボットアーム１０に加わった力を経時的に示すグラフＧ１で表示される。このグラフＧ１は、仮想ロボット１Ａと第１指標１１Ａとが表示されているシミュレーション画像の左側に表示されている。また、このグラフＧ１は、縦軸がロボットアーム１０に加わった力、横軸が時間で表される。

【0099】

このような構成によれば、ロボットアーム１０に加わった力を経時的に把握することができる。また、グラフＧ１では、設定された目標力ｆ_Ｓｔが表示され、ロボットアーム１０に加わった力との比較が容易になっている。

【0100】

また、例えば、グラフの横軸の任意の位置にカーソルを合わせると、その時間から再生することができ、かつ、グラフにおいてその時間におけるロボットアーム１０に加わった力がわかりやすいように、グラフの一部が光ったり色が変わる構成としてもよい。さらに、カーソルを合わせた時間におけるロボットアーム１０の姿勢を示すように仮想ロボット１Ａが姿勢を変更する構成であってもよい。

【0101】

また、図１１に示す構成では、第２指標１２Ａが、ロボットアーム１０に加わった力のＸ軸方向の成分およびＹ軸方向の成分をそれぞれ示すグラフＧ２で表示される。このグラフＧ２は、仮想ロボット１Ａと第１指標１１Ａとが表示されているシミュレーション画像の左側に表示されている。また、このグラフＧ２は、縦軸がロボットアーム１０に加わった力のＹ軸方向の成分、横軸がロボットアーム１０に加わった力のＸ軸方向の成分で表される。

【0102】

このような構成によれば、ロボットアーム１０に加わった力を軸方向の成分ごとに把握することができる。

【0103】

以上説したように、本発明のロボットシステム１００は、力制御により作業を行うロボットアーム１０を有するロボット１と、ロボット１のシミュレーションモデルである仮想ロボット１Ａを含む表示画像Ａを表示する表示部４０と、表示部４０を制御する制御部４１と、を備える。また、制御部４１は、作業中にロボットアーム１０が受ける力の目標である目標力ｆ_Ｓｔに関する第１情報を含む力制御パラメーターに関する情報を受け付け、表示画像Ａにおいて、仮想ロボット１Ａと、第１情報を示す第１指標１１Ａと、作業中にロボットアーム１０に加わった力に関する第２情報を示す第２指標１２Ａと、を時間的に重複して、かつ、区別して表示するよう表示部４０の作動を制御する。これにより、作業結果において目標力ｆ_Ｓｔとロボットアーム１０に加わった力とを見比べて、力制御パラメーターの設定が適正であるか否かを容易に判断することができる。よって、次回以降の設定時に、前回の設定の良し悪しをフィードバックすることができ、適切な力制御パラメーターを設定することができる。

【0104】

また、前述したように、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａは、色、大きさ、形状のうちの少なくとも１つが互いに異なる。これにより、作業者が第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａを見て、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａの差を一目で見分けることができる。なお、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａは、色、大きさ、形状のうちの全てが異なってもよく、これらのうちの２つが異なっていてもよい。

【0105】

また、前述したように、第１指標１１Ａは、目標力ｆ_Ｓｔの方向および大きさを示す矢印であり、第２指標１２Ａは、ロボットアーム１０が受ける力の方向および大きさを示す矢印である。第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａが矢印であることにより、方向を一目で認識することができるとともに、矢印の色、大きさ、形状のうちの少なくとも１つが互いに異なれば、見分けがつく。その結果、シンプルな表示で見やすくなる。

【0106】

なお、図示の構成では、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａが矢印である場合について説明したが、本発明ではこれに限定されず、例えば、三角形や五角形、インジゲーター等他の指標であってもよい。

【0107】

次に、本発明の表示制御方法について、図１２に示すフローチャートを参照しつつ説明する。以下では、ステップＳ１０１、ステップＳ１０３およびステップＳ１０４を制御部４１が実行し、ステップＳ１０２を制御装置３が実行する構成であるが、本発明ではこれに限定されない。

【0108】

まず、ステップＳ１０１において、力制御パラメーターに関する情報を受け付ける。すなわち、作業者が教示装置４を用いて力制御パラメーターを設定し、その情報を制御部４１が記憶部４２に記憶する。本ステップで設定される力制御パラメーターの項目としては、質量係数ｍ、粘性係数ｄ、弾性係数ｋおよび第１情報としての目標力ｆ_Ｓｔ等が挙げられる。

【0109】

このようなステップＳ１０１が、作業中にロボットアーム１０が受ける力の目標である目標力ｆ_Ｓｔに関する第１情報を含む力制御パラメーターに関する情報を受け付ける受付ステップである。

【0110】

次いで、ステップＳ１０２において、作業を実行する。すなわち、ステップＳ１０１で受け付けた情報に基づいて、作業を実行する。

【0111】

次いで、ステップＳ１０３において、表示画像Ａを生成し、表示部４０に表示する。すなわち、ステップＳ１０２での動作情報を制御部４１が取得し、その動作情報に基づいて、図３～図８、図１０および図１１に示すような表示画像Ａを生成し、表示部４０に表示する。

【0112】

次いで、ステップＳ１０４において、作業が完了したか否かを判断する。この判断は、例えば、組立作業を行った回数が所定回数に達したか否かに基づいてなされる。ステップＳ１０４において、完了したと判断した場合、すべてのプログラムを終了する。一方、ステップＳ１０４において、完了していない判断した場合、ステップＳ１０２に戻り、以降のステップを繰り返す。

【0113】

このように、本発明の表示制御方法は、力制御により作業を行うロボットアーム１０を有するロボット１のシミュレーションモデルである仮想ロボット１Ａを含む表示画像を表示する表示部を制御する表示制御方法であって、作業中にロボットアーム１０が受ける力の目標である目標力ｆ_Ｓｔに関する第１情報を含む力制御パラメーターに関する情報を受け付ける受付ステップと、表示画像Ａにおいて、仮想ロボット１Ａと、第１情報を示す第１指標１１Ａと、作業中にロボットアーム１０に加わった力に関する第２情報を示す第２指標１２Ａと、を時間的に重複して、かつ、区別して表示する表示ステップと、を有する。これにより、作業結果において目標力ｆ_Ｓｔとロボットアーム１０に加わった力とを見比べて、力制御パラメーターの設定が適正であるか否かを容易に判断することができる。よって、次回以降の設定時に、前回の設定の良し悪しをフィードバックすることができ、適切な力制御パラメーターを設定することができる。

【0114】

また、前述したように、表示ステップでは、作業中にロボットアーム１０が受けた力に応じて、第２指標１２Ａである矢印の色、大きさ、形状のうちの少なくとも１つを変化させる。これにより、作業者は、作業中にロボットアーム１０が受けた力の変化を経時的に把握することができる。なお、表示ステップでは、作業中にロボットアーム１０が受けた力に応じて、第２指標１２Ａである矢印の色、大きさ、形状の全てを変化させてもよく、これらのうちの２つを変化させてもよい。

【0115】

また、前述したように、表示ステップでは、作業中にロボットアーム１０が受けた力に応じて、第２指標１２Ａであるの長さ、太さ、鋭さのうちの少なくとも１つを変化させる（図９参照）。これにより、作業者は、作業中にロボットアーム１０が受けた力の変化をより明確に把握することができる。なお、表示ステップでは、作業中にロボットアーム１０が受けた力に応じて、第２指標１２Ａの長さ、太さ、鋭さのうちの全てを変化させてもよく、これらのうちの２つを変化させてもよい。

【0116】

また、前述したように、表示ステップでは、作業中のロボットアーム１０の姿勢の変化に応じて、仮想ロボット１Ａの姿勢を変化させる。これにより、ロボットアーム１０がどのような姿勢のときに、どの程度の力が加わったかを一目で把握することができる。

【0117】

また、前述したように、表示ステップでは、第１指標１１Ａおよび第２指標１２Ａを、それぞれ、仮想ロボット１Ａに設定されている座標系の各軸方向の成分に分解して表示する（図７参照）。これにより、どの軸方向に沿った力が大きいかを一目で把握することができる。

【0118】

本発明の表示プログラムは、力制御により作業を行うロボットアーム１０を有するロボット１のシミュレーションモデルである仮想ロボット１Ａを含む表示画像を表示する表示部を制御する表示制御方法を実行するためのプログラムであって、作業中にロボットアーム１０が受ける力の目標である目標力ｆ_Ｓｔに関する第１情報を含む力制御パラメーターに関する情報を受け付ける受付ステップと、表示画像Ａにおいて、仮想ロボット１Ａと、第１情報を示す第１指標１１Ａと、作業中にロボットアーム１０に加わった力に関する第２情報を示す第２指標１２Ａと、を時間的に重複して、かつ、区別して表示する表示ステップと、を実行するためのものであることを特徴とする。このようなプログラムを実行することにより、作業結果において目標力ｆ_Ｓｔとロボットアーム１０に加わった力とを見比べて、力制御パラメーターの設定が適正であるか否かを容易に判断することができる。よって、次回以降の設定時に、前回の設定の良し悪しをフィードバックすることができ、適切な力制御パラメーターを設定することができる。

【0119】

なお、本発明の表示プログラムは、制御装置３や教示装置４の記憶部に記憶されたものであってもよいし、例えばＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に格納されていてもよく、ネットワーク等を介して接続可能な記憶装置に記憶されたものであってもよい。

【0120】

＜ロボットシステムの他の構成例＞
図１１は、ロボットシステムについてハードウェアを中心として説明するためのブロック図である。

【0121】

図１１には、ロボット１とコントローラー６１とコンピューター６２が接続されたロボットシステム１００Ａの全体構成が示されている。ロボット１の制御は、コントローラー６１にあるプロセッサーによりメモリーにある指令を読み出して実行されてもよく、コンピューター６２に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読み出してコントローラー６１を介して実行されてもよい。

【0122】

従って、コントローラー６１とコンピューター６２とのいずれか一方または両方を「制御装置」として捉えることができる。

【0123】

＜変形例１＞
図１２は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例１を示すブロック図である。

【0124】

図１２には、ロボット１に直接コンピューター６３が接続されたロボットシステム１００Ｂの全体構成が示されている。ロボット１の制御は、コンピューター６３に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読み出して直接実行される。
従って、コンピューター６３を「制御装置」として捉えることができる。

【0125】

＜変形例２＞
図１３は、ロボットシステムのハードウェアを中心とした変形例２を示すブロック図である。

【0126】

図１３には、コントローラー６１が内蔵されたロボット１とコンピューター６６が接続され、コンピューター６６がＬＡＮ等のネットワーク６５を介してクラウド６４に接続されているロボットシステム１００Ｃの全体構成が示されている。ロボット１の制御は、コンピューター６６に存在するプロセッサーによりメモリーにある指令を読み出して実行されてもよく、クラウド６４上に存在するプロセッサーによりコンピューター６６を介してメモリーにある指令を読み出して実行されてもよい。

【0127】

従って、コントローラー６１とコンピューター６６とクラウド６４とのいずれか１つ、または、いずれか２つ、または、３つを「制御装置」として捉えることができる。

【0128】

以上、本発明の表示制御方法、表示プログラムおよびロボットシステムを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、ロボットシステムを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

【符号の説明】

【0129】

１…ロボット、３…制御装置、３Ａ…目標位置設定部、３Ｂ…駆動制御部、３Ｃ…記憶部、４…教示装置、１０…ロボットアーム、１１…基台、１２…第１アーム、１３…第２アーム、１４…第３アーム、１５…第４アーム、１６…第５アーム、１７…第６アーム、１８…中継ケーブル、１９…力検出部、２０…エンドエフェクター、３０…位置制御部、３１…座標変換部、３２…座標変換部、３３…補正部、３４…力制御部、３５…指令統合部、４０…表示部、４１…制御部、４２…記憶部、４３…通信部、６１…コントローラー、６２…コンピューター、６３…コンピューター、６４…クラウド、６５…ネットワーク、６６…コンピューター、１００…ロボットシステム、１００Ａ…ロボットシステム、１００Ｂ…ロボットシステム、１００Ｃ…ロボットシステム、１７１…関節、１７２…関節、１７３…関節、１７４…関節、１７５…関節、１７６…関節、３５１…実行部、Ａ…表示画像、１Ａ…仮想ロボット、１１Ａ…第１指標、１１Ａｘ…第１指標、１１Ａｙ…第１指標、１２Ａ…第２指標、１２Ａｘ…第２指標、１２Ａｙ…第２指標、ＣＰ…制御点、Ｅ１…エンコーダー、Ｅ２…エンコーダー、Ｅ３…エンコーダー、Ｅ４…エンコーダー、Ｅ５…エンコーダー、Ｅ６…エンコーダー、Ｍ１…モーター、Ｍ２…モーター、Ｍ３…モーター、Ｍ４…モーター、Ｍ５…モーター、Ｍ６…モーター、ＴＣＰ…ツールセンターポイント

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】