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公開番号2025080669
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-26
出願番号2023193972
出願日2023-11-14
発明の名称ロボット制御装置及びロボット制御方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人信友国際特許事務所
主分類B25J 9/10 20060101AFI20250519BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】ロボットがワークを加工機に供給するワーク供給位置を自動的に調整できるロボット制御装置を提供する。
【解決手段】制御部318は、ロボットアーム1に保持させたワーク4をワーク供給位置まで移動させる第1動作と、加工機保持具5からワーク4を取り外す取外し姿勢情報を取得する第2動作と、加工機保持具5及びロボットアーム1にワーク4を保持させて、取得する負荷情報が、第1動作で取得した負荷情報と等しくなるようにロボットアーム1の姿勢を制御する第3動作と、加工機保持具5にワーク4を保持させずにロボットアーム1を動かして取得する負荷情報と、加工機保持具5にワーク4を保持させて加工機保持具5にワーク4の負荷をかけた状態で取得する負荷情報とが等しくなった場合に、ロボットアーム1の取付け姿勢情報を取得する第4動作と、によりロボットアーム1及び加工機保持具5の動作を制御する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
ワークの加工機が有する加工機保持部に対して前記ワークの取付け及び取外しを行うロボットを制御するロボット制御装置であって、
前記ロボット制御装置は、
前記ワークを保持する前記ロボットにかかる負荷を表す負荷情報を取得する負荷情報取得部と、
前記ロボットの姿勢を表す姿勢情報を取得する姿勢情報取得部と、
前記ロボット及び前記加工機の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ロボットに前記ワークを保持させて、前記負荷情報取得部から前記負荷情報を取得し、前記ロボットに保持させた前記ワークを、前記加工機保持部のワーク供給位置まで移動させる第１動作と、
前記加工機保持部及び前記ロボットに前記ワークを保持させて、前記加工機保持部に前記ワークの負荷をかけ、前記ロボットにかかる負荷を無くした状態における前記ロボットの姿勢情報を取外し姿勢情報として前記姿勢情報取得部から取得する第２動作と、
前記加工機保持部及び前記ロボットに前記ワークを保持させて、前記負荷情報取得部から取得する前記負荷情報が、前記第１動作で取得した前記負荷情報と等しくなるように前記ロボットの姿勢を制御する第３動作と、
前記加工機保持部に前記ワークを保持させずに前記ロボットを動かして前記負荷情報取得部から取得する負荷情報と、前記加工機保持部に前記ワークを保持させて前記加工機保持部に前記ワークの負荷をかけた状態で前記負荷情報取得部から取得する負荷情報とが等しくなった場合に、前記ロボットの姿勢情報を取付け姿勢情報として前記姿勢情報取得部から取得する第４動作と、により前記ロボット及び前記加工機の動作を制御する
ロボット制御装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記加工機保持部に前記ワークの負荷がかかっている状態で、前記ワークを保持する前記ロボットにかかる負荷が予め設定した閾値より小さくなるように前記ロボットの姿勢を補正するための補正情報を前記制御部に出力する補正部を備える
請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項３】
前記補正部により補正された前記ロボットの姿勢に基づいて前記ロボットの移動先を表すロボット移動座標を生成するロボット移動座標生成部と、を備え、
前記制御部は、前記ロボット移動座標に前記ロボットを移動させた後に、前記負荷情報取得部から前記負荷情報を取得
する
請求項２に記載のロボット制御装置。
【請求項４】
前記負荷情報、前記取付け姿勢情報、前記取外し姿勢情報、及び前記ロボット移動座標を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている前記取付け姿勢情報を、前記制御部が取得した前記取付け姿勢情報で更新する取付け姿勢情報更新部と、を備え、
前記制御部は、前記記憶部から読み出した前記ロボット移動座標に基づいて前記ロボットを移動させ、前記姿勢情報取得部から前記姿勢情報を取得し、前記記憶部から読み出した前記取付け姿勢情報に基づいて、前記ワークを保持した前記ロボットの姿勢を制御する
請求項３に記載のロボット制御装置。
【請求項５】
定期的に前記第１動作、前記第２動作、前記第３動作、及び前記第４動作が順に行われて前記記憶部に記憶された複数の前記取付け姿勢情報の傾向に基づいて、前記ロボットの異常を判定する異常判定部を備える
請求項４に記載のロボット制御装置。
【請求項６】
前記負荷情報取得部は、前記ワークを保持する前記ロボットにかかる外力に略比例した信号を出力する
請求項４に記載のロボット制御装置。
【請求項７】
前記負荷情報取得部は、前記ロボットに取り付けられた、力覚センサ、圧力センサ、画像センサ、及びストレインゲージのうち、少なくとも一つを含む
請求項６に記載のロボット制御装置。
【請求項８】
前記加工機保持部は、開閉動作により前記ワークを把持するハンド、磁力により吸着した前記ワークを保持する電磁石、減圧により吸着した前記ワークを保持する吸着部、又はカギ状のツメにより引っかけた前記ワークを保持する引っかけ部のいずれかである
請求項６に記載のロボット制御装置。
【請求項９】
前記加工機保持部に対する動作を指示する加工機保持部動作指示部を備える
請求項６に記載のロボット制御装置。
【請求項１０】
ワークの加工機が有する加工機保持部に対して前記ワークの取付け及び取外しを行うロボットを制御するロボット制御方法であって、
前記ロボットに前記ワークを保持させて、前記ワークを保持する前記ロボットにかかる負荷を表す負荷情報を負荷情報取得部から取得し、前記ロボットに保持させた前記ワークを、前記加工機保持部のワーク供給位置まで移動させる第１動作と、
前記加工機保持部及び前記ロボットに前記ワークを保持させて、前記加工機保持部に前記ワークの負荷をかけ、前記ロボットにかかる負荷を無くした状態における前記ロボットの姿勢を表す姿勢情報を取外し姿勢情報として姿勢情報取得部から取得する第２動作と、
前記加工機保持部及び前記ロボットに前記ワークを保持させて、前記負荷情報取得部から取得する前記負荷情報が、前記第１動作で取得した前記負荷情報と等しくなるように前記ロボットの姿勢を制御する第３動作と、
前記加工機保持部に前記ワークを保持させずに前記ロボットを動かして前記負荷情報取得部から取得する負荷情報と、前記加工機保持部に前記ワークを保持させて、前記加工機保持部に前記ワークの負荷をかけた状態で前記負荷情報取得部から取得する負荷情報とが等しくなった場合に、前記ロボットの姿勢情報を取付け姿勢情報として前記姿勢情報取得部から取得する第４動作と、により前記ロボット及び前記加工機の動作を制御する
ロボット制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット制御装置及びロボット制御方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットアーム等のロボットを動かしてワークを加工機保持具に着脱する作業がある。この作業では、ロボットアームが加工機保持具にワークを供給するワーク供給位置が本来の位置からずれることがある。ワーク供給位置のずれが生じると、ロボットアームが加工機の加工機保持具にワークを挿入する際にミスが起きたり、加工機保持具が閉じるときにワークを傷つけたりするという問題があった。また、ロボットアームが重量物であるワークを扱う時に、ロボットアームがたわんでワーク位置が下がることもあった。このため、ワーク供給位置のずれ量を自動で測定し、ワーク供給位置を補正する自動教示機能が求められていた。
【０００３】
特許文献１には、「ワークを保持するツールと、ワークが保持された状態でツールに作用する力を計測する力計測部と、を備えていて、ワークを保持して搬送するロボットアームを制御する制御装置」について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１４－２１０３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、ロボットアームに取り付けた力覚センサ情報から、把持しているワークの重心位置と姿勢を推定することでワーク供給位置を調整する方法があった。従来の方法では、ワークの重心位置は求められたものの、実際にワークを移動させるロボットアームの姿勢が想定した姿勢と変わることで、高さ方向に誤差が生じることがあった。例えば、ロボットアームが重量物のワークを扱う場合、ロボットアームのたわみによってハンドの位置が変化するので、従来の方法では、ワーク供給位置のずれ量を検出できなかった。
【０００６】
また、ハンドに取り付けたカメラが撮影するカメラ画像に基づいて、ワーク供給位置のずれ量を推定してワーク供給位置を調整する方法もあった。しかし、この方法では、ロボットアームにかかる負荷を推定できず、ロボットアームに過負荷がかかると、ロボットアームの動作が停止することがあった。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、ロボットがワークを加工機に供給するワーク供給位置を自動的に調整できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ワークの加工機が有する加工機保持部に対してワークの取付け及び取外しを行うロボットを制御するロボット制御装置である。このロボット制御装置は、ワークを保持するロボットにかかる負荷を表す負荷情報を取得する負荷情報取得部と、ロボットの姿勢を表す姿勢情報を取得する姿勢情報取得部と、ロボット及び加工機の動作を制御する制御部と、を備える。制御部は、ロボットにワークを保持させて、負荷情報取得部から負荷情報を取得し、ロボットに保持させたワークを、加工機保持部のワーク供給位置まで移動させる第１動作と、加工機保持部及びロボットにワークを保持させて、加工機保持部にワークの負荷をかけ、ロボットにかかる負荷を無くした状態におけるロボットの姿勢情報を取外し姿勢情報として取得する第２動作と、加工機保持部及びロボットにワークを保持させて、負荷情報取得部から取得する負荷情報が、第１動作で取得した負荷情報と等しくなるようにロボットの姿勢を制御する第３動作と、加工機保持部にワークを保持させずにロボットを動かして負荷情報取得部から取得する負荷情報と、加工機保持部にワークを保持させて加工機保持部にワークの負荷をかけた状態で負荷情報取得部から取得する負荷情報とが等しくなった場合に、ロボットの姿勢情報を取付け姿勢情報として姿勢情報取得部から取得する第４動作と、によりロボット及び加工機の動作を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ロボットがワークを加工機に供給するワーク供給位置を自動的に調整できるようになる。
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
従来のロボット制御により、ロボットアームが加工機保持具にワークを供給する時に生じる不具合の例を示す図である。
従来のロボット制御により、ワークを把持したハンドのワーク供給位置が変化する様子を示す図である。
本発明の一実施形態に係るロボット制御システムの全体構成例を示すブロック図である。
本発明の一実施形態に係るロボット制御システムで用いられる各種の座標系を示す図である。
本発明の一実施形態に係るロボット制御システムで動作が制御されるロボットアームと、加工機保持具の動作の一例を示す図である。
本発明の一実施形態に係るロボット制御装置の内部構成例を示すブロック図である。
本発明の一実施形態に係る計算機のハードウェア構成例を示すブロック図である。
本発明の一実施形態に係る取付け姿勢情報、取外し姿勢情報、及びハンド把持時力覚センサ情報のデータ形式を表す構成図である。
本発明の一実施形態に係る閾値情報のデータ形式を表す構成図である。
本発明の一実施形態に係るワーク情報のデータ形式と、各部の寸法を示す図である。
本発明の一実施形態に係る環境情報のデータ形式を表す構成図である。
本発明の一実施形態に係るロボット情報のデータ形式を表す構成図である。
本発明の一実施形態に係るロボットアームの制御処理の前半部分を表すフローチャートである。
本発明の一実施形態に係るロボットアームの制御処理の後半部分を表すフローチャートである。
本発明の一実施形態に係る第１の異常判定条件の例を示す図である。
本発明の一実施形態に係る第２及び第３の異常判定条件の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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