(57)【要約】【課題】  嵌合の良否を判定することができる判定装置、判定方法、判定プログラムおよびロボットシステムを提供する。【解決手段】  判定装置は、穴が設けられた第１部品およびピンが設けられた第２部品のいずれか一方の移動動作を検出する検出装置と、ロボットが、前記穴に前記ピンを嵌合させる作業を行い、その後に前記ロボットが前記第１部品および前記第２部品のいずれか一方を、嵌合の方向と交差する方向に移動させた場合に、前記検出装置の検出結果を用いて、前記第１部品の移動動作と前記第２部品の移動動作とを比較する比較部と、を備える。【選択図】  図２
2020089931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴が設けられた第１部品およびピンが設けられた第２部品のいずれか一方の移動動作を検出する検出装置と、
ロボットが前記穴に前記ピンを嵌合させる作業を行い、その後に前記ロボットが前記第１部品および前記第２部品のいずれか一方を、嵌合の方向と交差する方向に移動させた場合に、前記検出装置の検出結果を用いて、前記第１部品の移動動作と前記第２部品の移動動作とを比較する比較部と、を備えることを特徴とする判定装置。
【請求項２】
前記比較部は、前記第１部品の移動動作と前記第２部品の移動動作とが同期するか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の判定装置。
【請求項３】
前記検出装置は、前記第１部品および前記第２部品のいずれかの移動動作の軌跡を検出するポインティングデバイスであることを特徴とする請求項１または２に記載の判定装置。
【請求項４】
前記検出装置は、前記第１部品および前記第２部品のうち、前記ロボットが把持していない部品の近接を検出する複数の近接センサであることを特徴とする請求項１または２に記載の判定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の判定装置と、
前記比較部の比較結果に応じて、前記ロボットによる前記穴への前記ピンの嵌合を継続するか、前記ロボットによる前記穴への前記ピンの嵌合を停止する制御を行う制御部と、を備えることを特徴とするロボットシステム。
【請求項６】
検出装置を用いて、穴が設けられた第１部品およびピンが設けられた第２部品のいずれか一方の移動動作を検出し、
ロボットが、前記穴に前記ピンを嵌合させる作業を行い、その後に前記ロボットが前記第１部品および前記第２部品のいずれか一方を、嵌合の方向と交差する方向に移動させた場合に、前記検出装置の検出結果を用いて、前記第１部品の移動動作と前記第２部品の移動動作とを比較する、ことを特徴とする判定方法。
【請求項７】
コンピュータに、
穴が設けられた第１部品およびピンが設けられた第２部品のいずれか一方の移動動作を検出する検出装置から検出結果を取得する処理と、
ロボットが、前記穴に前記ピンを嵌合させる作業を行い、その後に前記ロボットが前記第１部品および前記第２部品のいずれか一方を、嵌合の方向と交差する方向に移動させた場合に、前記検出装置の検出結果を用いて、前記第１部品の移動動作と前記第２部品の移動動作とを比較する処理と、を実行させることを特徴とする判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、判定装置、判定方法、判定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】
ロボットを用いた組立工程では、人の作業がロボットの作業に置き換えられている。例えば、ロボットは、組立作業の途中工程として、穴が開いた部品にピンを嵌合させる作業を行う。または、ロボットは、部品と部品とを接続する前工程として、穴にピンを嵌合させて位置合わせを行う。このように、ロボットは、穴にピンを嵌合させる作業を行う。そこで、ピンを穴に嵌合させる技術が望まれている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１９０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、嵌合の良否を判定するために、力覚センサを用いることが考えられる。しかしながら、ロボットの動きが高速になると、力覚センサに慣性力が働いてしまい、力覚センサが壊れる恐れがある。そこで、力覚センサが壊れない程度に、ロボットにゆっくりと動作をさせることになる。また、急停止の際に揺れ止まりを待つ時間が必要となり、ロボットの動作をさらに遅くさせることになる。したがって、力覚センサでは、嵌合の良否を判定することが困難である。
【０００５】
本件は上記課題に鑑みなされたものであり、嵌合の良否を判定することができる判定装置、判定方法、判定プログラムおよびロボットシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、判定装置は、穴が設けられた第１部品およびピンが設けられた第２部品のいずれか一方の移動動作を検出する検出装置と、ロボットが前記穴に前記ピンを嵌合させる作業を行い、その後に前記ロボットが前記第１部品および前記第２部品のいずれか一方を、嵌合の方向と交差する方向に移動させた場合に、前記検出装置の検出結果を用いて、前記第１部品の移動動作と前記第２部品の移動動作とを比較する比較部と、を備える。
【０００７】
１つの態様では、ロボットシステムは、上記判定装置と、前記比較部の比較結果に応じて、前記ロボットによる前記穴への前記ピンの嵌合を継続するか、前記ロボットによる前記穴への前記ピンの嵌合を停止する制御を行う制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
嵌合の良否を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ロボットの嵌合作業を例示する図である。
【図２】（ａ）は実施例１に係るロボットシステムの概略図であり、（ｂ）は判定部のハードウェア構成を例示するブロック図である。
【図３】制御部の動作の一例を表すフローチャートを例示する図である。
【図４】判定部の動作の一例を表すフローチャートを例示する図である。
【図５】（ａ）は穴にピンが嵌合しない場合を例示する図であり、（ｂ）は穴にピンが嵌合する場合を例示する図である。
【図６】受け台上に配置された基板に基板を接続する場合を例示する図である。
【図７】複数の近接センサを設ける場合を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施例の説明に先立って、ロボットが行う作業について説明する。ロボットは、作業対象に対して所定の作業を行う。例えば、ロボットは、組立作業の途中工程として、穴が開いた部品にピンを嵌合させる作業を行う。または、ロボットは、部品と部品とを接続する前工程として、穴にピンを嵌合させて位置合わせを行う。このように、ロボットは、穴にピンを嵌合させる作業を行う。
【００１１】
例えば、図１で例示するように、ロボット２０１は、チャック２０２によってピン２０３を把持し、部品２０４の穴にピン２０３を嵌合させる。ロボット２０１がピン２０３の嵌合に失敗すると、不良品が流出してしまう。そこで、ピン２０３の嵌合の良否を判定するために、例えば、力覚センサ２０５が設けられている。力覚センサ２０５は、チャック２０２に働く力を検出する。
【００１２】
位置合わせに失敗してピン２０３が部品２０４の穴に嵌合しない場合には、チャック２０２に異常な力が働く。力覚センサ２０５は、この異常な力を検出する。力覚センサ２０５が異常な力を検出すると、ロボット２０１は、位置合わせが悪いと判定して、作業を中断する。力覚センサ２０５が異常な力を検出しなければ、ロボット２０１は、位置合わせが良好であると判定して、嵌合作業を継続する。このように、力覚センサ２０５を用いて、嵌合の良否を判定することができる。
【００１３】
しかしながら、ロボット２０１の動きが高速になると、力覚センサ２０５に慣性力が働いてしまい、力覚センサ２０５が壊れる恐れがある。そこで、力覚センサ２０５が壊れない程度に、ロボット２０１にゆっくりと動作をさせることになる。また、急停止の際に揺れ止まりを待つ時間が必要となり、ロボット２０１の動作をさらに遅くさせることになる。したがって、力覚センサ２０５では、嵌合の良否を判定することが困難である。
【００１４】
以下の実施例では、嵌合の良否を判定することができる判定装置、判定方法、判定プログラムおよびロボットシステムについて説明する。
【００１５】
図２（ａ）は、実施例１に係るロボットシステム１００の概略図である。図２（ａ）で例示するように、ロボットシステム１００は、ロボット１０、判定装置２０などを備える。ロボット１０は、複数のアーム１１が１以上の関節を介して接続された構成を有し、先端に、組立対象である基板３０を把持するためのツール１２を備える。また、ロボット１０は、複数のアーム１１の動作を制御することでツール１２の制御を行う制御部１３を備える。ツール１２は、例えば、真空吸着パッドなどである。ロボット１０は、例えば３軸ロボットであり、当該１以上の関節は、水平旋回、上下旋回などを行う。ロボット１０は、１以上の関節の旋回によって、ツール１２の位置および姿勢を調整する。位置は、ＸＹＺ軸の３軸で表すことができる。姿勢は、ＸＹＺ軸における回転角度で表すことができる。それにより、ロボット１０は、６自由度の動きを実現する。
【００１６】
一例として、基板３０の下面に複数の穴３１が設けられているものとする。穴３１は、基板３０を貫通していてもよい。基板３０は、ツール１２によって把持される。受け台４０の上面には、基板３０の穴３１のそれぞれに対応する位置にピン４１が設けられている。図２（ａ）の例では、ロボット１０は、基板３０を移動させて、基板３０の穴３１にピン４１を嵌合させる作業を行う。
【００１７】
判定装置２０は、マウス２１、表示装置２２、比較部２３などを備える。マウス２１は、ボール式マウス、光学式マウスなどの検出装置である。マウス２１のセンサ面は、受け台４０の下面に接触させてある。マウス２１の位置は固定されているが、受け台４０に対しては固定されていない。したがって、マウス２１は、受け台４０の軌跡を検出する。例えば、受け台４０が平行移動、回転などを行うと、マウス２１は、当該平行移動、回転などを検出する。表示装置２２は、マウス２１が検出した受け台４０の移動を表示する。比較部２３は、マウス２１が検出した受け台４０の移動を基に、基板３０の移動動作と受け台４０の移動動作とを比較することで、嵌合の良否を判定する。マウス２１として、他のポインティングデバイスを用いてもよい。
【００１８】
図２（ｂ）は、比較部２３のハードウェア構成を例示するブロック図である。比較部２３は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、記憶装置１０３などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１は、中央演算処理装置である。ＣＰＵ１０１は、１以上のコアを含む。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム、ＣＰＵ１０１が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置１０３は、不揮発性記憶装置である。記憶装置１０３として、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。ＣＰＵ１０１が記憶装置１０３に記憶されている判定プログラムを実行することによって、比較部２３が実現される。比較部２３は、専用の回路などのハードウェアであってもよい。
【００１９】
図３は、制御部１３の動作の一例を表すフローチャートを例示する図である。図４は、比較部２３の動作の一例を表すフローチャートを例示する図である。図３で例示するように、制御部１３は、ツール１２が基板３０を把持するようにアーム１１およびツール１２の動作を制御する（ステップＳ１）。次に、制御部１３は、穴３１にピン４１の一部（先端部分）が嵌合するように基板３０を移動させる（ステップＳ２）。次に、制御部１３は、比較部２３に判定指示を送信するとともに、嵌合の方向と交差する面内（例えば嵌合の方向と直交する面内）において基板３０が螺旋回転するようにアーム１１を制御する（ステップＳ３）。
【００２０】
図４で例示するように、比較部２３は、制御部１３からの判定指示を受信すると、マウス２１の検出結果を取得する（ステップＳ１１）。次に、比較部２３は、マウス２１の検出結果から得られる受け台４０の移動動作と、ステップＳ３における基板３０の回転動作とが同期しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００２１】
図５（ａ）で例示するように、穴３１にピン４１が嵌合していなければ、受け台４０の移動動作が基板３０の回転動作と同期しない。そこで、ステップＳ１２で「Ｎｏ」と判定された場合、比較部２３は、作業停止指示を制御部１３に送信する（ステップＳ１３）。図５（ｂ）で例示するように、穴３１にピン４１が嵌合していれば、基板３０の回転動作に同期して受け台４０も回転動作を行い、マウス２１は受け台４０の回転動作を検出する。そこで、ステップＳ１２で「Ｙｅｓ」と判定された場合、比較部２３は、作業継続指示を制御部１３に送信する（ステップＳ１４）。ステップＳ１３またはステップＳ１４の実行後、図４のフローチャートは終了する。
【００２２】
再度、図３を参照する。ステップＳ３の実行後、制御部１３は、比較部２３からの指示を受信するまで待機する（ステップＳ４）。比較部２３からの指示の受信後、制御部１３は、比較部２３から作業停止指示を受信したか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５で「Ｙｅｓ」と判定された場合、制御部１３は、嵌合を停止する（ステップＳ６）。ステップＳ５で「Ｎｏ」と判定された場合、制御部１３は、作業継続指示を受信したことになる。したがって、ステップＳ５で「Ｎｏ」と判定された場合、制御部１３は、嵌合作業を継続し、穴３１に対するピン４１の嵌合を継続する（ステップＳ７）。その後、必要な作業が継続される。
【００２３】
本実施例によれば、ロボット１０による穴３１へのピン４１の嵌合作業後に、嵌合の方向と交差する方向にロボット１０が基板３０を移動させた場合に、マウス２１の検出結果を用いて、基板３０の移動動作と受け台４０の移動動作とが比較部２３によって比較される。この比較によって、嵌合の良否を判定することができる。力覚センサ等を用いずに済むため、ロボット１０の動作速度に関する制約が抑制される。それにより、ロボット１０の高速動作を維持することができる。嵌合が良好であることを確認してから嵌合作業が継続されることから、部品の破壊などを抑制することができる。なお、本実施例においては、基板３０に穴が設けられて受け台４０にピンが設けられているが、基板３０にピンが設けられて受け台４０に穴が設けられていてもよい。
【００２４】
本実施例においては、基板３０が第１部品の一例である。受け台４０が第２部品の一例である。マウス２１が、穴が設けられた第１部品およびピンが設けられた第２部品のいずれか一方の移動動作を検出する検出装置の一例である。比較部２３が、ロボットが穴にピンを嵌合させる作業を行い、その後にロボットが第１部品および第２部品のいずれか一方を、嵌合の方向と交差する方向に移動させた場合に、検出装置の検出結果を用いて、第１部品の移動動作と第２部品の移動動作とを比較する比較部の一例である。制御部１３が、比較部の比較結果に応じて、ロボットによる穴へのピンの嵌合を継続するか、ロボットによる穴へのピンの嵌合を停止する制御を行う制御部の一例である。
【００２５】
（変形例１）
実施例１では、受け台４０に基板３０を実装する例であったが、それに限られない。図６は、受け台４０上に配置された基板５０に基板３０を接続する場合を例示する図である。図６で例示するように、受け台４０の上面に基板５０が固定されている。受け台４０の上面周縁部には、ケース４２が設けられている。それにより、ケース４２は、基板５０を囲んでいる。基板５０の上面には、コネクタ５１が設けられている。基板３０の下面には、コネクタ３２が設けられている。コネクタ３２とコネクタ５１とは、互いに接続されるように構成されている。受け台４０の上面にはピン４１が設けられている。
【００２６】
単純に基板３０を基板５０に対して近づけた場合、コネクタ３２とコネクタ５１との対向位置が所望の位置に合っていないと、コネクタ同士の接続ができず、コネクタの破損が生じて導通不良が生じるおそれがある。図６の例では、ケース４２が設けられているため、コネクタ３２およびコネクタ５１を周囲から覗くことが困難である。そこで、基板５０は、穴３１にピン４１が嵌合する場合にコネクタ３２とコネクタ５１とが互いに接続されるような位置に固定されている。
【００２７】
本変形例においても、ロボット１０による穴３１へのピン４１の嵌合作業後に、嵌合の方向と交差する方向にロボット１０が基板３０を移動させた場合に、マウス２１の検出結果を用いて、基板３０の移動動作と受け台４０の移動動作とが比較部２３によって比較される。この比較によって、嵌合の良否を判定することができる。力覚センサ等を用いずに済むため、ロボット１０の動作速度に関する制約が抑制される。それにより、ロボット１０の高速動作を維持することができる。嵌合が良好であることを確認してから嵌合作業が継続されることから、部品の破壊などを抑制することができる。なお、本変形例においても、基板３０に穴が設けられて受け台４０にピンが設けられているが、基板３０にピンが設けられて受け台４０に穴が設けられていてもよい。
【００２８】
（変形例２）
受け台４０の動作を検出する検出装置は、マウス等のポインティングデバイスに限られない。例えば、複数の近接センサを用いることもできる。図７は、複数の近接センサ６０ａ〜６０ｄを設ける場合を例示する図である。近接センサ６０ａ〜６０ｄは、受け台４０の接近を検出するセンサである。
【００２９】
図７で例示するように、穴３１にピン４１が嵌合していれば、嵌合の方向と交差する方向に基板３０を移動させると、受け台４０も当該移動に同期する。したがって、基板３０を近接センサ６０ａに近づけると、近接センサ６０ａは、受け台４０の接近を検出する。また、基板３０を近接センサ６０ｂに近づけると、近接センサ６０ｂは、受け台４０の接近を検出する。また、基板３０を近接センサ６０ｃに近づけると、近接センサ６０ｃは、受け台４０の接近を検出する。また、基板３０を近接センサ６０ｄに近づけると、近接センサ６０ｄは、受け台４０の接近を検出する。したがって、比較部２３は、近接センサ６０ａ〜６０ｄの検出結果を用いて、基板３０の移動動作と受け台４０の移動動作とを比較することができる。
【００３０】
例えば、制御部１３は、基板３０を、近接センサ６０ａ、近接センサ６０ｂ、近接センサ６０ｃ、および近接センサ６０ｄの順に近づける。比較部２３は、近接センサ６０ａ、近接センサ６０ｂ、近接センサ６０ｃ、および近接センサ６０ｄが順に受け台４０の接近を検出すると、受け台４０の動作が基板３０の動作に同期していると判定する。
【００３１】
本変形例においても、ロボット１０による穴３１へのピン４１の嵌合作業後に、嵌合の方向と交差する方向にロボット１０が基板３０を移動させた場合に、複数の近接センサ６０ａ〜６０ｄの検出結果を用いて、基板３０の移動動作と受け台４０の移動動作とが比較部２３によって比較される。この比較によって、嵌合の良否を判定することができる。力覚センサ等を用いずに済むため、ロボット１０の動作速度に関する制約が抑制される。それにより、ロボット１０の高速動作を維持することができる。嵌合が良好であることを確認してから嵌合作業が継続されることから、部品の破壊などを抑制することができる。なお、本変形例においても、基板３０に穴が設けられて受け台４０にピンが設けられているが、基板３０にピンが設けられて受け台４０に穴が設けられていてもよい。
【００３２】
本変形例においては、近接センサ６０ａ〜６０ｄが、穴が設けられた第１部品およびピンが設けられた第２部品のいずれか一方の移動動作を検出する検出装置の一例である。
【００３３】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ロボット
１１  アーム
１２  ツール
２０  判定装置
２１  マウス
２２  表示装置
２３  比較部
３０  基板
３１  穴
３２  コネクタ
４０  受け台
４１  ピン
５０  基板
５１  コネクタ
６０ａ〜６０ｄ  近接センサ
１００  ロボットシステム
【図１】
2020089931.tif 000003
【図２】
2020089931.tif 000004
【図３】
2020089931.tif 000005
【図４】
2020089931.tif 000006
【図５】
2020089931.tif 000007
【図６】
2020089931.tif 000008
【図７】
2020089931.tif 000009