(57)【要約】【課題】ロボットによる部品組立作業の教示の負担を軽減する。【解決手段】ロボットの教示再生装置（制御装置）に、手動操作時に位置姿勢データとともに力トルクデータの時系列データを取得する時系列データ記憶手段６と、時系列データの力トルクデータを元に接触力に関する力教示データを生成する力教示データ生成手段７とを設ける。また、再生時にこの力教示データから現在の位置姿勢目標値に応じた力目標値を生成する力目標値生成手段８を設ける。【選択図】図１
2008134903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力トルクセンサが装着されたロボットアームを操作者が手動操作する手動操作手段と、前記ロボットアームの位置姿勢データを記憶して教示データを生成する位置姿勢記憶手段と、前記教示データを読み出して動作命令を実行する再生手段と、前記動作命令と前記力トルクセンサの検出値とに応じて位置姿勢目標値を生成し、前記ロボットアームの各動作軸を制御する制御手段と、を備えたロボットの教示再生装置において、
前記手動操作手段による手動操作中に、前記力トルクセンサで検出した力トルクデータと前記ロボットアームの位置姿勢データとを一定時間間隔で記憶する時系列データ記憶手段と、
前記時系列データ記憶手段で記憶した位置姿勢データと力トルクデータから、前記力トルクデータを、前記位置姿勢データに対応する時系列の力トルクデータに変換して力教示データを生成する力教示データ生成手段と、
前記力教示データと前記制御手段で生成された前記位置姿勢目標値とから逐次力トルク目標値を生成する力目標値生成手段と、
を備えたことを特徴とするロボットの教示再生装置。
【請求項２】
力トルクセンサが装着されたロボットアームを操作者が手動操作する手動操作手段と、前記ロボットアームの位置姿勢データを記憶して教示データを生成する位置姿勢記憶手段と、前記教示データを読み出して動作命令を実行する再生手段と、前記動作命令と前記力トルクセンサの検出値とに応じて位置姿勢目標値を生成し、前記ロボットアームの各動作軸を制御する制御手段と、を備えたロボットの教示再生装置において、
前記ロボットアームを前記操作者が直接誘導する手動操作中に、前記力トルクセンサで検出した力トルクデータを取得する力トルク計測手段と、
前記力トルク計測手段で計測した力トルクデータを一定時間間隔で記憶する時系列データ記憶手段と、
前記時系列データ記憶手段で記憶した力トルクデータを、前記力トルクデータとは別に前記位置姿勢記憶手段で記憶した位置姿勢データに対応する力トルクデータに変換して力教示データを生成する力教示データ生成手段と、
前記力教示データと前記制御手段で生成された位置姿勢目標値とから逐次力トルク目標値を生成する力目標値生成手段と、
を備えたことを特徴とするロボットの教示再生装置。
【請求項３】
前記時系列データ記憶手段は、前記手動操作中の記憶動作を有効または無効に切り替え可能であって、
前記記憶動作が有効の時は、前記手動操作手段のキーの押下時にのみ、前記位置姿勢データ及び又は前記力トルクデータを一定時間間隔で記憶することを特徴とする請求項１または２記載のロボットの教示装置。
【請求項４】
前記時系列データ記憶手段は、前記手動操作中の記憶動作を有効または無効に切り替え可能であって、
前記記憶動作が有効の時は、前記手動操作手段の前記記憶動作の開始・停止キーの押下によって前記位置姿勢データ及び又は前記力トルクデータを一定時間間隔で記憶することを特徴とする請求項１または２記載のロボットの教示装置。
【請求項５】
前記時系列データ記憶手段は、前記手動操作中の記憶動作を有効または無効に切り替え可能であって、
前記記憶動作が有効の時は、前記手動操作手段のキーの押下時にのみ、前記位置姿勢データ及び又は前記力トルクデータを一定時間間隔で記憶するか、前記手動操作手段の前記記憶動作の開始・停止キーの押下によって前記位置姿勢データ及び又は前記力トルクデータを一定時間間隔で記憶するか、を選択可能であることを特徴とする請求項１または２記載のロボットの教示再生装置。
【請求項６】
前記時系列データ記憶手段は、前記記憶動作のサンプリング時間間隔を設定可能であることを特徴とする請求項１または２記載のロボットの教示再生装置。
【請求項７】
前記記憶動作のサンプリング時間間隔の設定は、前記手動操作手段の操作画面上に設けられた時間間隔設定手段によって設定可能であることを特徴とする請求項６記載のロボットの教示再生装置。
【請求項８】
前記力教示データ生成手段は、前記位置姿勢データと前記力トルクデータから不要点を除去して力教示データを生成することを特徴とする請求項１または２記載のロボットの教示再生装置。
【請求項９】
前記力教示データ生成手段は、前記力トルクデータから特徴パターンを抽出して力教示データを生成することを特徴とする請求項１または２記載のロボットの教示再生装置。
【請求項１０】
前記力教示データ生成手段は、前記手動操作手段の操作画面上に、前記位置姿勢データ及び前記力トルクデータの時系列データの波形か、または前記力教示データの波形かを表示し、前記操作者が前記波形を見ながら前記時系列データまたは前記力教示データを編集することが可能な力教示データ編集手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のロボットの教示再生装置。
【請求項１１】
前記力教示データ生成手段で生成した力教示データを、任意の係数をかけてから前記力目標値生成手段に入力する力教示データ補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載のロボットの教示再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品同士の接触を伴う組立作業などをロボットで自動化する際の、ロボットの教示再生装置（制御装置）に関する。  
【背景技術】
【０００２】
工場の製造ラインで行われる部品の組立工程は、部品の結合や押しつけなど部品同士の接触が含まれている。このような接触を伴う組立作業をロボットで自動化するには、ロボットの作業位置姿勢と同時に接触力の目標値も与えて力制御する必要がある。
通常、ロボットの教示は、プログラミングペンダントと呼ばれる手動操作装置を用いて行う。プログラミングペンダント上の動作キーでロボットの手先を対象部品への作業位置へ移動させ、記憶キーで移動命令とともにその位置姿勢データを記憶する。位置姿勢データは通常、ロボットアームの各関節角度（θ１〜θｎ）（ｎはロボットアームの関節数）やロボット手先の３次元位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と姿勢（α，β，γ）、または位置と姿勢の同次変換行列として記憶される。このようにして教示データ（教示プログラム）をメモリに保持しておく。ここで，教示データとは、記憶キーを押下した時に記憶された位置姿勢データであり、教示プログラムとは，上記教示データに関連づけた移動命令や、分岐命令など移動を伴わない命令等を組み合わせて一連の動作を記述したものである。実際にロボットが作業を行う再生運転では、教示プログラムを順に読み出して、ロボットの各軸モータへの指令を生成し、位置速度制御によってロボットの先端を移動させる。このとき、組立作業など、ロボット手先に把持した部品と作業台に固定された部品とを押しつけたり、結合させたりする作業では、ロボット先端に装着した力トルクセンサによって接触力を検出し、力制御を施すことによって接触力を制御し、作業を遂行する。
力制御は一般的にコンプライアンス制御またはインピーダンス制御と呼ばれる公知の制御方法が用いられる。これらの力制御は通常、位置速度ループの外側に力制御ループを追加し、仮想動特性パラメータ（バネ定数、粘性摩擦係数、質量）と力目標値を与えることによって、接触力を制御する。従って、組立作業などを教示する際は、ロボットの位置姿勢を記憶するだけでなく、その時の接触力を設定する必要がある。
従来のロボットの教示再生装置は、組立作業などを教示する際に、部品へのアプローチ点や嵌め合いの移動方向・姿勢、移動距離など、目標位置姿勢に関する情報のみを教示している（例えば、特許文献１参照）。
また、他の従来のロボットの教示再生装置は、作業者が位置計測装置に取り付けられた作業工具を把持して実作業を行うと同時にそのときの位置姿勢データを時系列データとして記憶し、動作パターンを抽出して教示データを生成している（例えば、特許文献２参照）。
位置姿勢データと力トルクデータを手動操作で得る方法としては、力トルクセンサが装着されたロボットアームにコンプライアンス制御等を施しておくことにより、プログラミングペンダントを操作して、両データを得る方法がある（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３５７７１２４号公報（図３）
【特許文献２】特開２００１−５１７１２号公報（図２）
【特許文献３】特許第２５２０００６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１、２で開示されている従来のロボットの教示再生装置は、教示時の手動操作では位置姿勢に関するデータのみを教示しており、接触力の目標値に関しては教示を行っていない。従って接触力の目標値は手動操作による位置姿勢教示後、別途設定する必要があるが、その過程で教示作業者の経験や試行錯誤、勘に頼ることが必要で、面倒な作業であり、実際に組立作業などを実行できるまでに時間がかかるといった問題があった。
また、特許文献３に開示されている従来のロボットの教示再生装置では、どのような位置姿勢データや力トルクデータを取得するのか、また、取得したデータをどのように利用するかは明示されていない。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、位置姿勢データとともに力トルクデータの時系列データを取得し、これらを元に接触力に関する力教示データを生成、また、再生動作時にその力教示データに基づいて、位置姿勢の目標値に応じた力目標値を生成し、力制御を実行することで、経験や試行錯誤、勘といった不安定要素を廃し、教示作業の負担を軽減するロボットの教示再生装置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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、力トルクセンサが装着されたロボットアームを操作者が手動操作する手動操作手段と、前記ロボットアームの位置姿勢データを記憶して教示データを生成する位置姿勢記憶手段と、前記教示データを読み出して動作命令を実行する再生手段と、前記動作命令と前記力トルクセンサの検出値とに応じて位置姿勢目標値を生成し、前記ロボットアームの各動作軸を制御する制御手段と、を備えたロボットの教示再生装置において、前記手動操作手段による手動操作中に、前記力トルクセンサで検出した力トルクデータと前記ロボットアームの位置姿勢データとを一定時間間隔で記憶する時系列データ記憶手段と、前記時系列データ記憶手段で記憶した位置姿勢データと力トルクデータから、前記力トルクデータを前記位置姿勢データに対応する時系列の力トルクデータに変換して力教示データを生成する力教示データ生成手段と、前記力教示データと前記制御手段で生成された前記位置姿勢目標値とから逐次力トルク目標値を生成する力目標値生成手段と、を備えたロボットの教示再生装置とするものである。
請求項２に記載の発明は、力トルクセンサが装着されたロボットアームを操作者が手動操作する手動操作手段と、前記ロボットアームの位置姿勢データを記憶して教示データを生成する位置姿勢記憶手段と、前記教示データを読み出して動作命令を実行する再生手段と、前記動作命令と前記力トルクセンサの検出値とに応じて位置姿勢目標値を生成し、前記ロボットアームの各動作軸を制御する制御手段と、を備えたロボットの教示再生装置において、前記ロボットアームを前記操作者が直接誘導する手動操作中に、前記力トルクセンサで検出した力トルクデータを取得する力トルク計測手段と、前記力トルク計測手段で計測した力トルクデータを一定時間間隔で記憶する時系列データ記憶手段と、前記時系列データ記憶手段で記憶した力トルクデータを、前記力トルクデータとは別に前記位置姿勢記憶手段で記憶した位置姿勢データに対応する力トルクデータに変換して力教示データを生成する力教示データ生成手段と、前記力教示データと前記制御手段で生成された位置姿勢目標値とから逐次力トルク目標値を生成する力目標値生成手段と、を備えたロボットの教示再生装置とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記時系列データ記憶手段は、前記手動操作中の記憶動作を有効または無効に切り替え可能であって、前記記憶動作が有効の時は、前記手動操作手段のキーの押下時にのみ、前記位置姿勢データ及び又は前記力トルクデータを一定時間間隔で記憶する請求項１または２記載のロボットの教示装置とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記時系列データ記憶手段は、前記手動操作中の記憶動作を有効または無効に切り替え可能であって、前記記憶動作が有効の時は、前記手動操作手段の前記記憶動作の開始・停止キーの押下によって前記位置姿勢データ及び又は前記力トルクデータを一定時間間隔で記憶する請求項１または２記載のロボットの教示装置とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記時系列データ記憶手段は、前記手動操作中の記憶動作を有効または無効に切り替え可能であって、前記記憶動作が有効の時は、前記手動操作手段のキーの押下時にのみ、前記位置姿勢データ及び又は前記力トルクデータを一定時間間隔で記憶するか、前記手動操作手段の前記記憶動作の開始・停止キーの押下によって前記位置姿勢データ及び又は前記力トルクデータを一定時間間隔で記憶するか、を選択可能である請求項１または２記載のロボットの教示再生装置とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記時系列データ記憶手段は、前記記憶動作のサンプリング時間間隔を設定可能である請求項１または２記載のロボットの教示再生装置とするものである。
請求項７に記載の発明は、前記記憶動作のサンプリング時間間隔の設定は、前記手動操作手段の操作画面上に設けられた時間間隔設定手段によって設定可能である請求項６記載のロボットの教示再生装置とするものである。
請求項８に記載の発明は，前記力教示データ生成手段は、前記位置姿勢データと前記力トルクデータから不要点を除去して力教示データを生成する請求項１または２記載のロボットの教示再生装置とするものである。
請求項９に記載の発明は、前記力教示データ生成手段は、前記力トルクデータから特徴パターンを抽出して力教示データを生成する請求項１または２記載のロボットの教示再生装置とするものである。
請求項１０に記載の発明は、前記力教示データ生成手段は、前記手動操作手段の操作画面上に、前記位置姿勢データ及び前記力トルクデータの時系列データの波形か、または前記力教示データの波形かを表示し、前記操作者が前記波形を見ながら前記時系列データまたは前記力教示データを編集することが可能な力教示データ編集手段を備請求項１または２記載のロボットの教示再生装置とするものである。
請求項１１に記載の発明は、前記力教示データ生成手段で生成した力教示データを、任意の係数をかけてから前記力目標値生成手段に入力する力教示データ補正手段をさらに備えた請求項１または２記載のロボットの教示再生装置とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、手動操作で位置姿勢データとともに力トルクデータの時系列データを取得し、これを元に接触力に関する力教示データを生成することで、力目標値の設定に試行錯誤や勘といった不安定要素を廃し、教示作業の負担を軽減するといった効果がある。特に複雑な組立作業で、作業を実現するための複雑な接触パターンを簡単に抽出でき、それを目標値として実行することで、製造ライン立ち上げ期間が短縮されるといった効果がある。また、力トルクデータに関して、時系列データから位置姿勢データに対応づけた力トルクデータに変換して力教示データを生成することで、教示時の作業時間に無関係で、ロボットの移動速度に依存しない力教示データが生成可能となる。
請求項２に記載の発明によると、力トルクセンサが装着された装置によって人手による作業中の力トルクデータの時系列データを取得し、これを元に接触力に関する力教示データを生成することで、力目標値の設定に試行錯誤や勘といった不安定要素を廃し、教示作業の負担を軽減するといった効果がある。特に複雑な組立作業で、作業を実現するための複雑な接触パターンを簡単に抽出でき、それを目標値として実行することで、製造ライン立ち上げ期間が短縮されるといった効果がある。また、力トルクデータに関して、時系列データから位置姿勢データに対応づけた力トルクデータに変換して力教示データを生成することで、教示時の作業時間に無関係で、ロボットの移動速度に依存しない力教示データが生成可能となる。
請求項３乃至５に記載の発明によると、必要な時のみ位置姿勢や力トルクの時系列データを取り込むようにすることが可能となるので、コントローラのメモリ容量が節約できる。
請求項６乃至７に記載の発明によると、組立作業内容に応じてサンプリング時間を自由に設定できるので、簡単な作業では少ないデータ量で、また複雑な作業は細かいデータでそれぞれ力教示データを生成することが可能となる。
請求項８に記載の発明によると、力トルクセンサの生データは教示作業時の微妙な接触力の振動成分が含まれているが、不要点を除去することにより、不必要な振動成分を除去できるので、簡潔な力教示データが生成可能となると同時に、コントローラのメモリ容量が節約できる。
請求項９に記載の発明によると、力トルクセンサの生データは教示作業時の微妙な接触力の振動成分が含まれているが、パターン抽出することにより、不必要な振動成分を除去できるので、簡潔な力教示データが生成可能となると同時に、コントローラのメモリ容量が節約できる。
請求項１０に記載の発明によると、人が位置姿勢や力トルクデータ波形を見ながら時系列データ、または力教示データを編集できるので、特に複雑な組立作業などでも確実に力教示データが生成可能となる。また、再生時に作業失敗した際に、失敗した特定の箇所を探して力教示データを修正することも可能となる。
請求項１１に記載の発明によると、教示作業で扱った作業対象物と実際に組立作業を実施する際に用いる作業対象物が多少異なっていても、作業内容そのものが同じであれば、同じ力教示データをテンプレートとして利用できるため、新たに時系列データを取得する必要がなくなり、教示時間が短縮されるといった効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明のロボットの教示再生装置の構成を示している。１は手動操作手段であり、通常、プログラミングペンダントと呼ばれるロボットコントローラに付属する装置である。この手動操作手段１にはロボットを動作させる動作キーや教示時にロボットの位置姿勢を記憶する記憶キーなどが配列されており、これらを操作することにより位置姿勢の教示を行う。また、ダイレクト教示と呼ばれる方法があり、この場合の手動操作手段としては、操作キーの代わりにロボット先端に取り付けられたハンドルを持って、ハンドルに加えた操作力に応じて直接ロボットアームの先端を誘導し、位置姿勢の教示を行う。ロボットの位置姿勢データは動作命令とともにコントローラ基板内の不揮発メモリーなどの位置姿勢記憶手段２によって記憶され、これが教示データ（教示プログラム）３として再生運転時に利用される。ここでは，位置姿勢データは，ロボット手先の３次元位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と姿勢（α，β，γ）として記憶されるものとする。再生運転時には再生手段４によって教示プログラム３が読み出され、順番にプログラムが実行される。そのプログラムに記述された命令によって、制御手段５によってロボットの動作指令が生成され、各軸のモータが駆動される。また、組立作業など部品同士の接触を伴う作業では、その接触力を制御するために、力トルクセンサの検出値を元に制御手段５においてインピーダンス制御やコンプライアンス制御といった力制御が施される。
【０００８】
以上は公知であるが、組立作業などの部品同士の接触を伴う作業の教示再生を行うに当たって、本発明では以下のように行う。図１において、教示時には、上記で述べたような手動操作手段１で教示する際に、時系列データ記憶手段６で力トルクセンサの検出値と位置姿勢のデータを、時系列をあわせた時系列データとして記憶する。次にこの時系列データから力教示データ生成手段７で力教示データを生成する。このとき、時系列データ記憶手段６で記憶された力トルクセンサの検出値と位置姿勢データの時系列データから、位置姿勢と力トルクを関係づけて力教示データを生成し、移動命令とともに力教示データが記憶される。
次に、教示した組立作業を再生する方法を図１で説明する。まず、再生手段４で教示データ（教示プログラム）を読み込む。そして制御手段５でロボットを動作させるが、このとき、力目標値生成手段８において、力教示データ生成手段７で生成された力教示データを読み込み、実行されている教示プログラムの移動命令に対応する力教示データと制御手段５から受け取った位置指令目標値に応じて、力トルク目標値を制御手段５へ渡す。これを制御手段５で実行されるインピーダンス制御などの力制御の力トルク目標値とすることで、接触力の制御が行われる。
このような構成にすることにより、教示時に位置姿勢と同時に力トルクデータを時系列で取得し、その時系列データから確実に作業遂行可能な力目標値が生成されるので、力トルク目標値を試行錯誤で設定する必要がなくなる。特に従来は、力トルク目標値は作業者の経験や勘などにより試行錯誤の結果設定されることが多かったが、本発明のようにすると、試行錯誤をせずに作業を再生することが可能となり、教示の負担が軽減される。
【０００９】
教示再生の具体的な例を図２の組立作業でよく行われるペグ挿入作業で示す。ロボットアームの手先１０１に力トルクセンサ１０２が装着されており、その先のグリッパ１０３で把持したペグ２０１を作業台に固定された部品２０２に挿入する。このような作業の教示動作自体は公知の手法によって行える。例えば、プログラミングペンダントによってロボットの手先を誘導し、また部品同士が接触した時の接触力を力トルクセンサ１０２によって検出し、力制御によって、部品同士が接触した時でも過大な力を発生することなく、部品の形状に倣うようにすることで、教示動作が可能となる。図２の例では、アプローチ点（Ｐ１）までは、通常の位置姿勢のみの教示を行い、アプローチ点（Ｐ１）から挿入完了点（Ｐ２）までを、本発明の方法で行う。
【００１０】
本発明では図２のペグ挿入作業でアプローチ点（Ｐ１）から挿入完了点（Ｐ２）までを教示する時に、図１の時系列データ記憶手段６で位置姿勢と力トルクの時系列データを記憶する。図２において、１０１はロボットアームの先端、１０２はその端部に取り付けられた力トルクセンサ、１０３はグリッパ、２０１はグリッパ１０１に把持された部品１（ペグ）、２０２は部品１が挿入される部品２である。そして、その時系列データの例を図３に示している。図３(a)はロボット先端の位置姿勢のうち、挿入方向の位置の時系列データの例である。また図３(b)は力トルクセンサ１０２で検出された挿入方向の力の時系列データの例である。力教示データ生成手段７において、この時、これらの時系列データにはノイズ的な信号も含まれているため、次にこの時系列データの不要点の除去やパターン抽出を行う。例えば、図３(b)で示した力の時系列データを図４(a)のように、不要点除去またはパターン抽出する。不要点除去の方法としては移動平均フィルタや２値化、多項式近似、間引きなどさまざまな方法が利用できる。また、パターン抽出の方法としては，いくつかの力トルクデータパターンを用意しておき、既知のパターンマッチング法などさまざまな方法で特徴パターンを抽出することができる。さらに、これらのパターン化された時系列データから、図４(b)のように、位置姿勢に対応づけた力トルクのデータを生成する。このようにして生成された位置姿勢と力トルクの対応データを一つの作業動作の力教示データとして記憶する。図４(c)に教示プログラムの例を示している。１行目でアプローチ点（Ｐ１）までの動作を、２行目で力制御有効を、そして３行目で挿入完了点（Ｐ２）までの動作を上記で記憶した図４(b)の力教示データ名「ＰＥＧＵ」によって動作するように記述されている。
このようにすることで、位置姿勢の教示と力トルクの教示が同時に行えるとともに、時系列データから位置姿勢に対応づけられた力トルクのデータに変換することで、作業にともなう移動時間や初期位置姿勢に依存しない力教示データとして利用できる。さらに，不要点除去やパターン抽出によって，ロボットが移動していない時の時系列データがその位置に対応するただ１つの力トルクデータになるので，データ量を非常に小さくすることができる。
【００１１】
次に、このように生成された力教示データによって再生する方法を図１で具体的に説明する。再生手段４で読み込んだ教示データ（教示プログラム）を実行することにより、再生動作を行うが、このとき、力目標値生成手段８において、力教示データ生成手段７で生成した力教示データを読み込み、制御手段５で生成される位置姿勢の目標値から力目標値生成手段８で力目標値を生成する。力教示データは上記で述べたように位置姿勢に応じた力トルクデータであるので、ロボットの位置姿勢目標値に対応した力トルクデータを次の力目標値とし、位置姿勢目標と同時に制御手段５に渡すことで、力制御による作業が実行されることになる。動作終了の判定は位置姿勢と力トルクの現在値がともに目標値前後のある一定範囲内であれば一つの動作の終了と判定し、次の動作に移行する。このようにすることで、組立作業を遂行する過程で、ある位置姿勢で実現すべき接触力を教示した通りに再生でき、別途接触力を試行錯誤で設定する必要がなくなる。
【００１２】
図５に時系列データ記憶手段の設定画面６０１を示す。上記で説明した図１の時系列データ記憶手段６は、従来の位置姿勢のみの教示で作業教示が可能な場合には必要がないため、図５の設定画面６０１によって時系列データ記憶有効・無効を切り替える。また、時系列データ記憶有効の時に、記憶を開始・停止するタイミングをプログラミングペンダントなどの開始・停止キーで行うか、軸操作キー押下時にのみ記憶するかを設定できるようにする。また時系列データを記憶する際のサンプリング時間も設定画面６０１で設定できるようにする。このようにすることで、不要な時系列データを記憶しないようにして、ロボットコントローラのメモリ容量を節約することが可能である。
【００１３】
以上で説明した図１の力教示データ生成手段７で力教示データを生成する方法は、パターン抽出によって自動的に力教示データを生成するが、教示作業者が操作画面で波形を見ながらデータを編集することによって力教示データを生成することも可能である。図６に力教示データ編集画面の例を示している。この図では、時系列データと力教示データの波形を切り替えて見るようにしており、力教示データの代表ポイント７０２をカーソル７０３によって設定する場面を示している。このように時系列データまたは、時系列データから生成された位置姿勢と力トルクの関係を表す波形に人が判断を加えることによって、より確実で細かな力教示データを生成することが可能となる。
【実施例２】
【００１４】
図７で第２の実施例を説明する。第１の実施例では手動操作手段１でロボット１０を手動操作し、ロボットから位置姿勢と力トルクデータを時系列データ取得手段６に入力していたが、第２の実施例では、ロボット１０とは別の力トルク計測手段１１から力トルクの時系列データを得るところが異なっている。また、位置姿勢データに関しては、位置姿勢記憶手段２によって従来の方法によって教示した位置姿勢のポイントデータを利用する。
即ち、実施例１では力トルクデータと位置姿勢データをロボットアームによって同時に取得していたが、本実施例では力トルクデータと位置姿勢データを別々に取得するところが異なっている。
上記力トルク計測手段１１は例えば力トルクセンサが装着されたグリッパのようなものによってデータを取得する。これにワークを把持させた上で、人が持って作業を実施することで、作業中の力トルクデータを計測できる。この力トルクの時系列データを時系列データ記憶手段６で取得する。
一方で、位置姿勢データに関しては、手動操作手段１と位置姿勢記憶手段２によって別途作成する。例えば図２のペグ挿入作業では、まず、手動操作でアプローチ点（Ｐ１）までロボットを移動し、ここで位置姿勢データを記憶する。また、挿入方向に対して挿入量を指定することで、挿入完了点（Ｐ２）の位置姿勢データを記憶する。このようにすることで、実際にロボットで挿入作業をさせることなく、２つのポイントの位置姿勢データが記憶できる。
次に、時系列データ記憶手段６で記憶された力トルクの時系列データと別途作成された位置姿勢データから、力教示データ生成手段７によって、位置姿勢と力トルクを関係づけて力教示データを生成し、移動命令とともに力教示データが記憶される。ここで、位置姿勢と力トルクを関係づける方法としては図８で示しているように、人の判断によって力教示データを作成する。ここでは、力トルクの時系列データ画面において、力トルクの時系列データに対して、アプローチ点（Ｐ１）や挿入完了点（Ｐ２）に対応するポイント７０４をカーソル７０３を操作して指定する。このようにすることにより、実施例１の図６で示したような位置姿勢データに対応した力トルクの教示データが生成されることになる。
このようにすることで、必ずしもロボット本体を用いずに力トルクに関する教示が可能となる。また、力トルク目標値を試行錯誤で設定する必要がなくなり、試行錯誤をせずに作業を再生することが可能となり、教示の負担が軽減されることは実施例１と同様である。
【実施例３】
【００１５】
第３の実施例を図９で説明する。力教示データを生成するところまでは実施例１と同様であるが、本実施例では、力教示データに係数をかけて補正するところが異なる。例えば図２で示したペグ挿入作業などに関しても、実際の部品の組立作業では大きさの異なるさまざまな作業対象物が存在する。このような時、教示作業で使用した作業対象物で生成した力教示データを別の作業対象物での実際の作業でも利用できるようにするため、力教示データ補正手段１２によって、力教示データを補正する。
力教示データの補正方法としては、図６で示したような力教示データの編集画面において、図示していない指定のボタン操作あるいは係数値入力によって、Position（位置姿勢）の方向とForce（力トルク）の方向それぞれを係数倍することにより力教示データの波形を拡大縮小し、人が波形を見ながら所望の位置姿勢データに対応する力トルクデータとなるように、データを補正する。
このようにして補正した力教示データを力目標値生成手段に入力することにより、教示時とはことなる作業対象物でも作業を実施することが可能となる。  
このようにすることによって、教示する際の作業対象物と実際に作業する際の作業対象物は必ずしも同じものである必要はなく、作業対象物が多少異なっていても、作業内容そのものが同じであれば、同じ力教示データをテンプレートとして何度も利用できるため、新たに時系列データを取得する必要がなくなり、教示時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のロボットの教示再生装置の第１の実施例の構成図
【図２】組立作業の例を示す図
【図３】本発明の教示時の時系列データの例を示す図
【図４】本発明の教示時の時系列データから得られる力教示データの例を示す図
【図５】本発明の時系列データを取得する際の設定画面の例を示す図
【図６】本発明の力教示データを編集画面の例を示す図
【図７】本発明のロボットの教示再生装置の第２の実施例の構成図
【図８】本発明の力トルクデータを位置姿勢に関係づけるための編集画面の例を示す図
【図９】本発明のロボットの教示再生装置の第３の実施例の構成図
【符号の説明】
【００１７】
１  手動操作手段
２  位置姿勢記憶手段
３  教示データ（力教示データを含む）
４  再生手段
５  制御手段
６  時系列データ記憶手段
７  力教示データ生成手段
８  力目標値生成手段
１０  ロボット
１１  力トルク計測手段
１２  力教示データ補正手段
１０１  ロボットアーム
１０２  力トルクセンサ
１０３  グリッパ
２０１  部品１（ペグ）
２０２  部品２
６０１  時系列データ記憶設定画面
７０１  教示データ編集画面
７０２  代表ポイント
７０３  カーソル
７０４  位置姿勢教示ポイント
【図１】
2008134903.tif 000003
【図２】
2008134903.tif 000004
【図３】
2008134903.tif 000005
【図４】
2008134903.tif 000006
【図５】
2008134903.tif 000007
【図６】
2008134903.tif 000008
【図７】
2008134903.tif 000009
【図８】
2008134903.tif 000010
【図９】
2008134903.tif 000011