(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を把持し、作業環境内の所定の位置に対して取り付けおよび取り外しの作業を行うマニピュレータの教示・再生装置であって、
前記マニピュレータが、前記対象物を把持し、その負荷を支持した状態で、前記対象物を前記所定の位置に位置決めするための有負荷時の教示点と、前記マニピュレータが、前記対象物を把持していない状態で、前記所定の位置にある前記対象物の把持位置に前記マニピュレータのグリッパ部を位置決めするための無負荷時の教示点とを含む教示点データを作成するデータ作成手段と、
このデータ作成手段により作成された教示点データを保持するデータ保持手段と、
前記マニピュレータが前記対象物を前記所定の位置に取り付ける作業を行う場合は前記有負荷時の教示点から前記無負荷時の教示点へ、前記所定の位置から取り外す作業を行う場合は前記無負荷時の教示点から前記有負荷時の教示点へと前記マニピュレータを移動させ、対象物の負荷を前記マニピュレータと取り付け対象側との間で受け渡す動作を含む、教示点の再生順序を指定した前記マニピュレータの一連の取り付けおよび取り外しの作業動作を実現する教示点列データを生成して再生するデータ再生手段とを備えたことを特徴とするマニピュレータの教示・再生装置。
【請求項２】
請求項１記載の発明において、前記データ生成手段は、前記対象物の把持状態およびその非把持状態のそれぞれで前記マニピュレータを前記作業位置に実際に位置決めして教示することにより前記有負荷時の教示点と無負荷時の教示点とを含む教示点データを作成する手段であることを特徴とするマニピュレータの教示・再生装置。
【請求項３】
請求項１記載の発明において、前記データ作成手段は、前記対象物の把持状態でのマニピュレータのたわみの影響を考慮に入れた計算により、前記有負荷時の教示点と無負荷時の教示点との少なくとも一方を求める手段を備えたことを特徴とするマニピュレータの教示・再生装置。
【請求項４】
請求項１記載の発明において、前記データ作成手段は、前記マニピュレータの動作に関する物理量を検出するセンサからの検出値が前記マニピュレータと前記対象物の取り付け対象との間での対象物の負荷受け渡しに起因する一定の変化量を示すまで前記マニピュレータを動作させることにより、前記有負荷時の教示点と無負荷時の教示点との少なくとも一方を求める手段を備えたことを特徴とするマニピュレータの教示・再生装置。
【請求項５】
請求項４記載の発明において、前記検出値は、前記マニピュレータ各軸で発生するトルク値であることを特徴とするマニピュレータの教示・再生装置。
【請求項６】
請求項４記載の発明において、前記検出値は、前記マニピュレータの変位又は歪み量であることを特徴とするマニピュレータの教示・再生装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載の発明において、前記データ再生手段は、前記対象物の取り付けおよび取り外し作業時に前記マニピュレータの動作に関する物理量を検出するセンサからの検出値に基づいて前記マニピュレータと前記対象物の取り付け対象との間でその対象物の負荷受け渡しが正しく行われたか否かを確認する手段を備えたことを特徴とするマニピュレータの教示・再生装置。
【請求項８】
請求項７記載の発明において、前記検出値は、前記マニピュレータ各軸で発生するトルク値であることを特徴とするマニピュレータの教示・再生装置。
【請求項９】
請求項７記載の発明において、前記検出値は、前記マニピュレータの変位又は歪み量であることを特徴とするマニピュレータの教示・再生装置。
【請求項１０】
対象物を把持し、作業環境内の所定の位置に対して取り付けおよび取り外しの作業を行うマニピュレータの教示・再生方法であって、前記マニピュレータが、前記対象物を把持し、その負荷を支持した状態で、前記対象物を前記所定の位置に位置決めするための有負荷時の教示点と、前記マニピュレータが、前記対象物を把持していない状態で、前記所定の位置にある前記対象物の把持位置に前記マニピュレータのグリッパ部を位置決めするための無負荷時の教示点と含む教示点データを作成し、この教示点データを保持し、前記作業時にマニピュレータが前記対象物を前記所定の位置に取り付ける作業を行う場合は前記有負荷時の教示点から前記無負荷時の教示点へ、前記所定の位置から取り外す作業を行う場合は前記無負荷時の教示点から前記有負荷時の教示点へと前記マニピュレータを移動させ、前記対象物の負荷を前記マニピュレータと取り付け対象側との間で受け渡す動作を含む、教示点の再生順序を指定した前記マニピュレータの一連の取り付けおよび取り外しの作業動作を実現する教示点列データを生成して再生することを特徴とするマニピュレータの教示・再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マニピュレータの教示・再生装置に係り、特に重量物を取り扱うマニピュレータに最適な教示点作成及びその再生制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作業用ロボット等に搭載されているマニピュレータ装置では、作業動作に関する教示点を作成し、その教示点に基づいて再生運転を行って対象物を操作する「教示・再生方式」を採用したものが知られている。この教示・再生方式では、マニピュレータの手先部を実際に位置決めして教示操作を行う場合が多い。これは、実際に位置決めした状態で教示点を作成することにより、再生運転時にマニピュレータ設置位置の誤差や、マニピュレータの各リンク長等のパラメータに関する誤差、マニピュレータ手先負荷の影響等による位置ずれ量等の誤差の影響が低減できるためである。
【０００３】
このような教示・再生方式のマニピュレータ装置の一例を図７に示す。図７に示すマニピュレータ装置は、一般に工場内で組み立て作業等に用いられている作業用ロボット等に適用されるもので、一定の作業環境内で対象物の把持／設置操作が可能なマニピュレータ１と、このマニピュレータ１の作業動作を教示・再生方式で制御する教示・再生装置１７と、この教示・再生装置１７を介してオペレータによりマニピュレータ１の誘導及び教示等の操作を行うための教示ペンダント３とを備えている。
【０００４】
教示・再生装置１７は、例えば予め設定された教示・再生方式のアルゴリズムに基づく動作プログラムを実行可能なコンピュータを搭載したもので、機能上、教示操作時に教示点データを作成する教示点作成モジュール１８と、このモジュール１８により生成された教示点データを保持する教示点データベース２０と、再生操作時にこのデータベース２０の教示点データに基づいてマニピュレータ１の把持及び設置動作を制御する教示点データ再生モジュール１９とを含む構成となっている。
【０００５】
このような構成のマニピュレータ装置では、教示操作時にオペレータが教示ペンダント３を操作してマニピュレータ１を作業環境内の接近点、待避点、把持点、設置点等の所定位置に誘導し、その各教示点データを教示点作成モジュール１８の動作プログラムを実行することで教示点データベース２０内に書き込むと共に、再生運転時に教示点データ再生モジュール１９を起動してその動作プログラムを実行する。
【０００６】
この動作プログラムには、例えば図８（ａ）に示す把持動作プログラム２１と、図８（ｂ）に示す設置動作プログラム２２とが含まれている。この両プログラム２１、２２中の「ＭＯＶＥ  ＡＰ、ＧＰ、ＬＰ、ＳＰ」および「ＨＡＮＤ  ＣＬＯＳＥ、ＯＰＥＮ）」において、「ＭＯＶＥ」はマニピュレータ１のグリッパ部に対する各教示点（ＡＰ：接近点、ＧＰ：把持点、ＬＰ：待避点、ＳＰ：設置点）への移動指令、「ＣＬＯＳＥ」はグリッパ部（ＨＡＮＤ：ハンド）への閉指令、「ＯＰＥＮ」はグリッパ部への開指令をそれぞれ意味する。
【０００７】
従って、把持動作時には、図８（ａ）に示す把持動作プログラム２１中の各コマンドを順次実行することにより、データベース２０から読み出された教示点データに基づいてマニピュレータ１のグリッパ部を接近点教示点ＡＰを経由して把持点教示点ＧＰに誘導し、この場所でグリッパ部を閉じて対象物を把持し、その後で待避点教示点ＬＰに移動させる。
【０００８】
そして、設置動作時には、図８（ｂ）に示す設置動作プログラム２２中の各コマンドを順次実行することにより、データベース２０から読み出された教示点データに基づいてマニピュレータ１のグリッパ部を接近点教示点ＡＰを経由して設置点教示点ＳＰに誘導し、この場所でグリッパ部を開いて対象物を離して設置し、その後で待避点教示点ＬＰに移動させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例のマニピュレータ装置では、マニピュレータが扱う作業対象物の重量が過大な場合、その対象物を把持したり離したりする教示点において手先負荷が大きく変動するため、マニピュレータの対象物を把持した状態と把持していない状態でのたわみ量の違いによりマニピュレータ手先の位置が大きくずれ、従って従来の教示・再生方式を重量物の把持・操作用マニピュレータにそのまま適用することは困難であった。
【００１０】
この対策として、教示・再生方式でマニピュレータを動作させて重量物の把持・操作を行う場合は、マニピュレータが作業対象を把持したり離したりする際に生じる手先の位置ずれ量が作業動作の遂行に問題を生じさせないように教示点を設定する必要があり、作業を遂行する際のマニピュレータが取り得る姿勢・動作には大きな制限があった。
【００１１】
以上の問題点を図９〜図１２に基づいて説明する。これらの図において、マニピュレータ１は、重量対象物ＯＢを開閉自在に保持するグリッパ部３０と、このグリッパ部３０を支持するアーム部３１と、このアーム部３１を水平方向及び垂直方向に一定の支点を中心に旋回自在に支持する支持本体３２とを含む構成となっている。
【００１２】
図９及び図１０は、マニピュレータ１が重量対象物ＯＢを把持して設置台ＴＡから他の場所へ移動させる把持動作の場合を説明するものである。図９に示すようにグリッパ部３０により重量対象物ＯＢを把持後に設置台ＴＡから上方に持ち上げる動作を行えば、アーム部３１にたわみが生じても対象物ＯＢの持ち上げは可能である。しかしながら、図１０に示すようにグリッパ部３０により重量対象物ＯＢを把持後に設置台ＴＡから前方に引き出す動作を行うと、対象物ＯＢが設置台ＴＡ上から外れた瞬間にマニピュレータ１のたわみ量分だけ設置台ＴＡよりも下方に落下し、これにより瞬間的にマニピュレータ１に過大な負荷が作用するため、最悪の場合には対象物ＯＢを落下させたりマニピュレータ１が破損する恐れがあり大変危険である。
【００１３】
図１１及び図１２は、マニピュレータ１が重量対象物１４を他の場所から設置台ＴＡに設置する場合を説明するものである。この場合、マニピュレータ１がグリッパ部３０を開いて対象物ＯＢを離すとマニピュレータ１の手先部にかかる負荷がなくなり、その手先部が上方へ移動することになる。このとき、図１１に示すようにマニピュレータ１が対象物ＯＢをその上方から把持している場合は、その手先部が上方に移動しても特に問題は生じない。しかしながら、図１２に示すようにマニピュレータ１が対象物ＯＢをその側面側から把持している場合は、手先部が上方に移動することで他の場所との干渉が発生する恐れがあり、対象物ＯＢの形状（図１１及び図１２中の場合は断面Ｔ字状）によってはその把持位置の選定に制限を受ける場合がある。
【００１４】
上述のように従来の教示・再生方式を用いて重量物を対象物として把持した状態で操作するマニピュレータの教示・再生装置では、対象物を把持したり離したりする教示点でマニピュレータ手先の負荷が大きく変動し、対象物を把持した状態と把持していない状態とのたわみ量の違いによりマニピュレータ手先の位置に大きなずれが生じるため、この位置ずれ量が作業動作の遂行に問題を生じさせないように教示点を設定しなければならず、作業を遂行する際のマニピュレータが取り得る姿勢・動作には大きな制限があった。
【００１５】
この発明は、このような従来の問題を考慮してなされたもので、教示・再生方式を用いて取り扱い対象物として重量物を操作する場合でも、マニピュレータのたわみによりその手先負荷が大きく変動することを回避でき、その手先位置に大きなずれが生じないで作業動作を遂行すると共に、重量物の形状等によるマニピュレータの取り得る姿勢・動作の制限を解消することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するため、対象物として取り扱う重量物の取り付け／取り外し動作を行う作業環境内の所定の位置における教示点として、重量物を把持した状態でマニピュレータ手先を所定の位置へ位置決めする有負荷時の教示点および扱う重量物を把持していない状態でマニピュレータ手先を所定の位置へ位置決めする無負荷時の教示点の両方を持たせることにより、重量物の所定位置での取り付け／取り外し動作の際にその重量物の負荷をマニピュレータと取り付け対象との間でスムーズに受け渡しを行うことに着目した。
【００１７】
上記の教示点は、例えば、以下のいずれかで作成可能である。
【００１８】
１）マニピュレータに実際に扱う重量物を把持させた状態および把持していない状態で、マニュアル誘導によりマニピュレータの手先を所定の位置へ実際に位置決めさせて作成する。
【００１９】
２）一方の教示点をマニュアル誘導により生成し、他方の教示点を重量物の把持により生じるマニピュレータ手先部のたわみの影響を考慮して計算により生成する。
【００２０】
３）マニピュレータ各軸で発生するトルク値や、マニピュレータ各部に取り付けられた変位、歪み等の外部センサ値がマニピュレータと重量物の取り付け対象との間で扱う重量物の負荷が受け渡されたことにより生じる所定の変化量を示すまでマニピュレータ各軸を動作させることにより生成する。
【００２１】
また、重量物の所定の位置への取り付け動作の際には、扱う重量物を把持した状態の有負荷時教示点から扱う重量物を把持していない状態の無負荷時教示点へ、取り外し動作の際にはその逆の順序で教示点をたどる教示点列を生成し再生することで、取り付け／取り外し動作の所定位置において、扱う重量物の負荷をマニピュレータと重量物の取り付け対象との間でスムーズに受け渡すことができる。
【００２２】
この場合、負荷の受け渡しが行われたかどうかの確認をマニピュレータ各軸で発生するトルク値またはマニピュレータ各部に取り付けられた変位、歪み等の外部センサ値のチェックにより行うことが望ましい。
【００２３】
この発明に係るマニピュレータの教示・再生装置及びその教示・再生方法は、以上の着想に基づいて完成されたものである。
【００２４】
すなわち、請求項１記載の発明は、対象物を把持し、作業環境内の所定の位置に対して取り付けおよび取り外しの作業を行うマニピュレータの教示・再生装置であって、前記マニピュレータが、前記対象物を把持し、その負荷を支持した状態で、前記対象物を前記所定の位置に位置決めするための有負荷時の教示点と、前記マニピュレータが、前記対象物を把持していない状態で、前記所定の位置にある前記対象物の把持位置に前記マニピュレータのグリッパ部を位置決めするための無負荷時の教示点とを含む教示点データを作成するデータ作成手段と、このデータ作成手段により作成された教示点データを保持するデータ保持手段と、前記マニピュレータが前記対象物を前記所定の位置に取り付ける作業を行う場合は前記有負荷時の教示点から前記無負荷時の教示点へ、前記所定の位置から取り外す作業を行う場合は前記無負荷時の教示点から前記有負荷時の教示点へと前記マニピュレータを移動させ、対象物の負荷を前記マニピュレータと取り付け対象側との間で受け渡す動作を含む、教示点の再生順序を指定した前記マニピュレータの一連の取り付けおよび取り外しの作業動作を実現する教示点列データを生成して再生するデータ再生手段とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記データ生成手段は、前記対象物の把持状態およびその非把持状態のそれぞれで前記マニピュレータを前記作業位置に実際に位置決めして教示することにより前記有負荷時の教示点と無負荷時の教示点とを含む教示点データを作成する手段であることを特徴とする。このデータ作成手段としては、マニピュレータの手先を所定の位置に実際に位置決めさせて教示を行うことにより教示点データを生成することが望ましい。
【００２８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記データ作成手段は、前記対象物の把持状態でのマニピュレータのたわみの影響を考慮に入れた計算により、前記有負荷時の教示点と無負荷時の教示点との少なくとも一方を求める手段を備えたことを特徴とする。この計算により、いずれか一方の教示点データを作成する場合、その他方の教示点データは、上述と同様にマニュアル誘導によりマニピュレータの手先を所定の位置に実際に位置決めさせて教示を行うことにより、生成することが望ましい。
【００２９】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記データ作成手段は、前記マニピュレータの動作に関する物理量を検出するセンサからの検出値が前記マニピュレータと前記対象物の取り付け対象との間での対象物の負荷受け渡しに起因する一定の変化量を示すまで前記マニピュレータを動作させることにより、前記有負荷時の教示点と無負荷時の教示点との少なくとも一方を求める手段を備えたことを特徴とする。この場合も、いずれか一方の教示点データを作成する場合、その他方の教示点データは、上述と同様にマニュアル誘導によりマニピュレータの手先を所定の位置に実際に位置決めさせて教示を行うことにより、生成することが望ましい。
【００３０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記検出値は、前記マニピュレータ各軸で発生するトルク値であることを特徴とする。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記検出値は、前記マニピュレータの変位又は歪み量であることを特徴とする。
【００３２】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の発明において、前記データ再生手段は、前記対象物の取り付けおよび取り外し作業時に前記マニピュレータの動作に関する物理量を検出するセンサからの検出値に基づいて前記マニピュレータと前記対象物の取り付け対象との間でその対象物の負荷受け渡しが正しく行われたか否かを確認する手段を備えたことを特徴とする。
【００３３】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記検出値は、前記マニピュレータ各軸で発生するトルク値であることを特徴とする。
【００３４】
請求項９記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記検出値は、前記マニピュレータの変位又は歪み量であることを特徴とする。
【００３５】
請求項１０記載の発明は、対象物を把持し、作業環境内の所定の位置に対して取り付けおよび取り外しの作業を行うマニピュレータの教示・再生方法であって、前記マニピュレータが、前記対象物を把持し、その負荷を支持した状態で、前記対象物を前記所定の位置に位置決めするための有負荷時の教示点と、前記マニピュレータが、前記対象物を把持していない状態で、前記所定の位置にある前記対象物の把持位置に前記マニピュレータのグリッパ部を位置決めするための無負荷時の教示点と含む教示点データを作成し、この教示点データを保持し、前記作業時にマニピュレータが前記対象物を前記所定の位置に取り付ける作業を行う場合は前記有負荷時の教示点から前記無負荷時の教示点へ、前記所定の位置から取り外す作業を行う場合は前記無負荷時の教示点から前記有負荷時の教示点へと前記マニピュレータを移動させ、前記対象物の負荷を前記マニピュレータと取り付け対象側との間で受け渡す動作を含む、教示点の再生順序を指定した前記マニピュレータの一連の取り付けおよび取り外しの作業動作を実現する教示点列データを生成して再生することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るマニピュレータの教示・再生装置及びその教示・再生方法における実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３７】
図１及び図２に示すマニピュレータ装置は、例えば核融合装置のブランケット等の炉内構造物を対象とした保守装置等で使用されるもので、一定の作業環境内でブランケット取付けバックプレート等の取り付け対象（構造物）ＳＴに対するブランケットモジュール等の重量物（重量対象物）ＯＢの交換作業を行うための把持／設置操作が可能な重量物マニピュレータ（以下、単に「マニピュレータ」）１と、このマニピュレータ１を教示・再生方式で操作する重量物マニピュレータ教示・再生装置（以下、単に「教示・再生装置」）２と、この教示・再生装置２に接続される教示ペンダント３とを備えている。教示ペンダント３には、オペレータＯＰによりマニピュレータ１の誘導等の操作及び教示点の指示等を行うための操作ボタン等の各種の入力器が内蔵されている。
【００３８】
マニピュレータ１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように重量物ＯＢを開閉自在に保持するグリッパ部（「手先部」及び「エンドフェクタ部」等とも言う）４０と、このグリッパ部４０を支持するアーム部４１と、このアーム部４１を水平方向及び垂直方向に一定の支点を中心に旋回自在に支持する支持本体４２とを備えている。
【００３９】
教示・再生装置２は、予め設定された重量物マニピュレータ操作用の教示・再生アルゴリズムに基づく動作プログラムを実行可能なコンピュータを搭載したもので、機能上、教示操作時に教示点データを作成する教示点作成モジュール（本発明のデータ作成手段）４と、このモジュール４により生成された教示点データを保持する教示点データベース（本発明のデータ保持手段）６と、再生操作時にこのデータベース６の教示点データに基づいてマニピュレータ１の把持及び設置動作を制御する教示点データ再生モジュール（本発明のデータ再生手段）４とを含む構成となっている。
【００４０】
ここで、この実施の形態の全体の動作を説明する。
【００４１】
まず、教示操作時には、オペレータＯＰが教示点作成モジュール４を起動後、図２（ａ）に示すようにマニピュレータ１が重量物ＯＢを把持していない状態で教示ペンダント３を操作することにより、マニピュレータ１のグリッパ部４０を対象物の把持／設置用の所定位置に誘導する。この場所での教示点データは、教示点作成モジュール４による動作プログラムの実行により「無負荷時の把持点／設置点教示点データ」として教示点データベース６内に書き込まれる。この無負荷時の各教示点データのほか、作業対象物ＯＢの非把持状態での位置決めに必要な接近点、待避点等の各教示点データも同様の操作で教示点データベース６内に書き込まれる。
【００４２】
次に、図２（ｂ）に示すように、マニピュレータ１が重量物ＯＢを把持し且つその負荷を支持した状態でオペレータＯＰにより教示ペンダント３を操作することにより、マニピュレータ１のグリッパ部４０を重量物ＯＢの把持／設置用の所定位置に誘導する。この場所での教示点データは、教示点作成モジュール４による動作プログラムの実行により「有負荷時の把持点／設置点教示点データ」として教示点データベース６内に書き込まれる。この有負荷時の教示点データのほか、マニピュレータ１が重量物ＯＢの把持状態での位置決めに必要な接近点、待避点等の各教示点データも同様の操作で教示点データベース６内に書き込まれる。
【００４３】
上記の各動作により、教示点データベース６内には有負荷時と無負荷時とで個別に把持点／設置点教示点データが用意されることになる。
【００４４】
そこで、再生運転時には、オペレータＯＰにより教示点データ再生モジュール５が起動後、その再生運転用の動作プログラムを実行することにより、教示点データベース６から必要な教示点データが読み出され、このデータに基づいてマニピュレータ１の操作が制御され、重量物ＯＢの把持／設置動作が行われる。
【００４５】
ここで、再生運転用の動作プログラムには、図３（ａ）に示す把持動作プログラム７と、図３（ｂ）に示す設置動作プログラム８とが含まれている。この両プログラム７、８中の「ＭＯＶＥ  ＡＰ、ＧＰ、ＬＰ、ＳＰ」および「ＨＡＮＤ  ＣＬＯＳＥ、ＯＰＥＮ）」において、「ＭＯＶＥ」はグリッパ部４０に対する各教示点（ＡＰ：接近点、ＧＰ１：無負荷時の把持点、ＧＰ２：有負荷時の把持点ＬＰ：待避点、ＳＰ１：有負荷時の設置点、ＳＰ２：無負荷時の設置点）への移動指令、「ＣＬＯＳＥ」はグリッパ部（ＨＡＮＤ：ハンド）４０への閉指令、「ＯＰＥＮ」はグリッパ部４０への開指令をそれぞれ意味する。
【００４６】
従って、把持動作の場合には、図３（ａ）に示す把持動作プログラム７中の各コマンドを順次実行することにより、データベース６から読み出された教示点データに基づいてマニピュレータ１のグリッパ部４０を接近点教示点ＡＰを経由して無負荷時の把持点教示点ＧＰ１に移動させ、この場所でグリッパ部４０を閉じて重量物ＯＢを把持する（図４（ａ）に示す状態参照）。その後、マニピュレータ１のグリッパ部４０を一旦有負荷時の把持点教示点ＧＰ２に移動させ（図４（ｂ）に示す状態を経由して図４（ｃ）に示す状態へ至る）、対象物ＯＢの負荷をマニピュレータ１で支持した後に退避点教示点ＬＰに移動させる。
【００４７】
すなわち、重量対象物ＯＢを構造体ＳＴで支えている図４（ａ）の状態では、構造体ＳＴが支える支持力Ｆ１は重量対象物ＯＢの重量Ｗであり、Ｆ１＝Ｗとなる。この状態においては、マニピュレータ１の根元軸が支持するのはアーム部４１およびグリッパ部４０の重量のみであり、その支持トルクはＴ＝Ｔ１である。
【００４８】
そして、マニピュレータ１が無負荷時の教示点から有負荷時の教示点へ動作する途中では、図４（ｂ）の状態のように構造体ＳＴが支える支持力がＦ１＝Ｗから減少し、逆にマニピュレータ１の根元軸が支持する支持トルク値がＴ＝Ｔ１から増大する。
【００４９】
最終的にマニピュレータ１のグリッパ部４０が有負荷時の教示点へ到達した図４（ｃ）の状態においては、構造体ＳＴが支える支持力がＦ１＝０となり、マニピュレータ１側で重量対象物ＯＢの重量Ｗを全て支えることになる。この時のマニピュレータ１の根元軸が支持する支持トルク値はＴ＝Ｔ１＋Ｆ１×１となる。
【００５０】
以上により、構造体ＳＴ側で支持されていた重量対象物ＯＢの負荷が、マニピュレータ１側に受け渡される。
【００５１】
その後、設置動作時には、図３（ｂ）に示す設置動作プログラム２２中の各コマンドを順次実行することにより、データベース６から読み出された教示点データに基づいてマニピュレータ１のグリッパ部を接近点教示点ＡＰを経由して有負荷時の設置点教示点ＳＰ１に誘導後に無負荷時の設置点教示点ＳＰ２に移動させ、この場所でグリッパ部４０を開いて対象物ＯＢを離して設置する。これにより対象物ＯＢの負荷がマニピュレータ１側からその相手側の設置対象ＳＴに受け渡され、その後でマニピュレータ１の手先部を退避点教示点ＬＰに移動させる。
【００５２】
すなわち、この設置動作時には、上述の把持動作時の場合（図４（ａ）に示す無負荷時の教示点から図４（ｃ）に示す有負荷時教示点にたどる教示点列データ）と逆の順序で教示点をたどる教示点列データが生成、再生される。
【００５３】
従って、この実施の形態によれば、重量物の把持／設置動作時において、その重量物の設置・取り付け対象（構造物）とマニピュレータとの間で重量物の負荷がスムーズに受け渡されるため、マニピュレータの手先負荷が同一教示点において大きく変動せず、マニピュレータの手先位置に大きなずれが生じない。これにより、目的とする作業動作の遂行に問題を生じさせないように教示点を設定したり、作業を遂行する際のマニピュレータが取り得る姿勢・動作に制限を設けたりする必要もなく、マニピュレータによる対象物の操作を行うことができる。
【００５４】
なお、上述の教示点作成モジュール４については、図５に示すようにその内部機能としてマニュアル誘導モード９、教示点計算モード１０、モータ軸トルク値監視モード１１、及び外部センサ値監視モード１２の４つのモードを選択可能に用意することもできる。
【００５５】
このうち、マニュアル誘導モード９は、上述と同様の操作で教示点を作成するものである。このモード９を選択することにより、教示ペンダントを操作してマニピュレータによる重量物の把持状態と非把持状態とでそのグリッパ部を所定位置に実際に位置決め可能となっている。
【００５６】
教示点計算モード１０は、有負荷時および無負荷時の両教示点の一方を上述のマニュアル誘導により生成後に、その両教示点の他方を計算により生成するものである。この教示点計算は、重量物の把持状態で生じるマニピュレータのグリッパ部のたわみの影響を考慮して行われるようになっている。
【００５７】
モータ軸トルク値監視モード１１は、有負荷時および無負荷時の両教示点の一方を上述のマニュアル誘導により生成後に、その両教示点の他方をマニピュレータ１を動作させて生成するものである。この場合の動作は、マニピュレータに設置の各モータ軸で発生するトルク値を監視することにより、そのトルク値がマニピュレータと重量物の取り付け対象との間での重量物の負荷の受け渡しで生じる所定の変化量を示すまで（前述の図４（ａ）から（ｃ）の順に示す状態のように他方の教示点への移行を認識するまで）行われるようになっている。
【００５８】
外部センサ値監視モード１２は、上述のモータ軸トルク値監視モード１１と同様の操作をマニピュレータ各部に取り付けられた変位、歪み等の外部センサ値の変化量を監視することにより行うものである。
【００５９】
また、上述の教示点データ再生モジュール５については、図６に示すようにその内部機能として通常の再生運転時に実行される動作プログラム作成・実行モジュール１５のほか、負荷受け渡し監視モジュール１６を選択可能に用意することもできる。
【００６０】
この場合、重量対象物の取り付け／取り外し動作の際に、負荷の受け渡しが正しく行われたかどうかの確認を、マニピュレータ各軸で発生するトルク値またはマニピュレータ各部に取り付けられた変位、歪み等の外部センサ値のチェックにより行う。もし、何らかの原因で負荷の受け渡しがうまくできなかった場合は負荷受け渡し監視モジュール１６の動作にてその異常状態を検出し、動作プログラム作成・実行モジュール１５に動作の中断を指示する。これにより、マニピュレータに作用する負荷が急激に変化し、把持対象物を落下させたりマニピュレータが破損することを防ぐことができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、マニピュレータによる対象物（例えば重量物）の取り付け／取り外しの作業が行われる作業環境内の所定位置での教示点として、対象物の把持状態とその非把持状態とでマニピュレータ（例えばその手先部）を所定位置に位置決めして有負荷時の教示点及び無負荷時の教示点のデータを作成し、取り付け作業時に有負荷時の教示点から無負荷時の教示点へ、取り外し作業時にその逆の順序でそれぞれ教示点をたどる教示点列データを生成して再生する構成としたため、取り付け／取り外し作業の所定位置でマニピュレータが対象物の把持・設置動作を行っても対象物の負荷がその取り付け対象とマニピュレータとの間でスムーズに受け渡されるため、マニピュレータ手先の位置に大きなずれが生じるといった事態も殆ど解消できる。
【００６２】
また、目的とする作業動作の遂行に問題を生じさせないように教示点を設定したり、作業を遂行する際のマニピュレータが取り得る姿勢・動作に制限を設けたりする必要もなく、マニピュレータによる対象物の操作を行うことができる。これらの効果は、対象物として重量物を取り扱う場合に最大限に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るマニピュレータの教示・再生装置を搭載したマニピュレータ装置の全体構成を示す概略ブロック図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、教示操作を説明する概念図。
【図３】マニピュレータの再生運転用の動作プログラムの一例を示す図で、（ａ）は把持動作プログラムの説明図、（ｂ）は設置動作プログラムの説明図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、教示操作の詳細状態を説明する概念図。
【図５】教示点作成モジュールの構成を示す概要図。
【図６】教示点データ再生モジュールの構成を示す概要図。
【図７】従来のマニピュレータ教示・再生装置の構成を示す概略ブロック図。
【図８】従来のマニピュレータの再生運転用の動作プログラムの一例を示す図で、（ａ）は把持動作プログラムの概要図、（ｂ）は設置動作プログラムの概要図。
【図９】重量物の把持動作の問題点を示す概念図。
【図１０】重量物の把持動作の問題点を示す概念図。
【図１１】重量物の設置動作の問題点を示す概念図。
【図１２】重量物の設置動作の問題点を示す概念図。
【符号の説明】
１  マニピュレータ
２  マニピュレータ教示・再生装置
３  教示ペンダント
４  教示点作成モジュール
５  教示点データ再生モジュール
６  教示点データベース
７  把持動作プログラム
８  設置動作プログラム
９  マニュアル誘導モード
１０  教示点計算モード
１１  モータ軸トルク値監視モード
１２  外部センサ値監視モード
ＯＰ  オペレータ
ＯＢ  重量対象物
ＳＴ  取り付け対象
１５  動作プログラム作成・実行モジュール
１６  負荷受け渡し監視モジュール
１７  従来のマニピュレータ教示・再生装置
１８  従来の教示点作成モジュール
１９  従来の教示点データ再生モジュール
２０  従来の教示点データベース
２１  従来の把持動作プログラム
２２  従来の設置動作プログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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