本發明涉及機器人的示教裝置。

背景技術：

機器人被控制為沿預先生成的軌道移動。機器人的軌道能夠基于作業者所指定出的示教位置以及速度而生成。能夠通過作業者操作示教操作盤來設定示教位置。例如，作業者操作示教操作盤使機器人為所希望的位置以及姿勢。作業者能夠將此時的機器人的工具前端點的位置作為示教點而使之存儲于控制裝置。并且，作業者能夠使機器人的姿勢存儲于控制裝置。而且，控制裝置能夠以在示教位置或者示教位置的附近通過的方式驅動機器人。由于機器人的位置以及姿勢基于示教位置，所以示教位置優選正確地對機器人進行示教。

日本特開2002-160183號公報中公開了在基板處理系統中使用的機器人。該公報中公開了，通過使對位銷與預定的孔一致，來進行間接地制定機器人的位置的示教作業。

在對機器人指示示教位置的情況下，存在難以用手動操作機器人使其到達所希望的示教位置的情況。例如，存在對將工件安裝于預定的部件的作業的示教位置進行示教的作業。該作業中，在作業者能夠確認安裝工件的部分的情況下，能夠容易指示機器人的示教位置。然而，存在安裝工件的部分配置于凹部的里側、或配置于孔部的內部的情況。此時，若工件進入凹部、孔部的內部則不可見工件和安裝位置，從而存在難以用手動操作機器人使其到達所希望的示教位置的問題。

上述的日本特開2002-160183號公報的示教方法中，通過將對位銷插入預定的基準孔來決定機器人的位置，從而銷相對于基準孔的相對位置的精度影響示教位置的精度。對位銷和基準孔緊緊地嵌合則示教位置的精度提高，但將對位銷嵌入基準孔的作業變難。其結果，示教作業需要較長的時間。另一方面，若使對位銷與基準孔的嵌合松動，則存在示教位置的精度降低的問題。

技術實現要素：

本發明的機器人的示教裝置決定安裝于機器人的末端執行器相對于預先決定的對象物的位置以及姿勢，并將與末端執行器的位置以及姿勢對應的機器人的位置以及姿勢作為示教位置而存儲。機器人的示教裝置具備：機器人控制裝置，其對機器人進行控制；以及力覺傳感器，其配置于機器人的臂部與末端執行器之間，對作用于末端執行器的力以及力的方向進行檢測。機器人的示教裝置具備安裝于末端執行器或者對象物的一方部件的導向部。末端執行器或者對象物的另一方部件包括凹部，該凹部具有與導向部的端部的形狀對應且比導向部的端部的截面形狀大的截面形狀。導向部具有形成于端部的對象面。凹部具有通過與導向部的端部的對象面面接觸來決定機器人的位置以及姿勢的基準面。力覺傳感器對導向部的對象面與凹部的基準面接觸時作用于末端執行器的力的方向進行檢測。機器人控制裝置基于作用于末端執行器的力的方向，來實施使導向部的對象面與凹部的基準面面接觸的控制，由此調整機器人的位置以及姿勢，決定機器人相對于對象物的示教位置。

上述發明中，導向部優選形成為能夠從一方部件拆卸。

上述發明中，優選構成為：具備與機器人控制裝置連接且以手動操作機器人的示教操作盤，在作業者以手動實施將導向部的端部插入凹部的內部的操作的期間，若作用于末端執行器的力超過預先決定的判定值，則機器人控制裝置實施使機器人停止的控制。

附圖說明

圖1是實施方式的機器人系統的簡圖。

圖2是實施方式的末端執行器、機器人以及金屬模具的立體圖。

圖3是實施方式的末端執行器以及導向部件的放大立體圖。

圖4是實施方式的金屬模具支承部件以及金屬模具的立體圖。

圖5是形成于金屬模具的開口部以及凹部的放大立體圖。

圖6是實施方式的導向部件的端部的立體圖。

圖7是將導向部件插入金屬模具的凹部后的末端執行器以及金屬模具的立體圖。

圖8是實施方式的機器人系統的框圖。

圖9是通過面對接的控制使導向部件的端面與凹部的底面面接觸時的第一放大剖視圖。

圖10是通過面對接的控制使導向部件的端面與凹部的底面面接觸時的第二放大剖視圖。

圖11是通過面對接的控制使導向部件的側面與凹部的側面面接觸時的第一放大局部剖視圖。

圖12是通過面對接的控制使導向部件的側面與凹部的側面面接觸時的第二放大局部剖視圖。

圖13是通過面對接的控制使導向部件的側面與凹部的側面面接觸時的第三放大局部剖視圖。

圖14是通過其它的面對接的控制使導向部件的側面與凹部的側面面接觸時的放大局部剖視圖。

具體實施方式

參照圖1至圖14，對實施方式的機器人的示教裝置進行說明。本實施方式的機器人的示教裝置相對于預先決定的對象物，決定安裝于機器人的末端執行器的位置以及姿勢。而且，機器人的示教裝置將與被定位了的末端執行器的位置以及姿勢對應的機器人的位置以及姿勢作為示教位置而存儲。

圖1是本實施方式的機器人系統的簡圖。機器人系統具備將末端執行器4配置于預先決定的位置以及姿勢的機器人1、和作為控制機器人1的機器人控制裝置的控制裝置2。本實施方式的機器人1是包括臂部11和多個關節部14的多關節機器人。多關節機器人能夠使臂部11的腕部的位置以及姿勢自由地變化。機器人1能夠將由末端執行器4把持的工件配置于所希望的位置以及姿勢。

機器人1具備力覺傳感器12。力覺傳感器12設于臂部11與末端執行器4之間。力覺傳感器12對作用于末端執行器4的力進行檢測。在本實施方式中，采用了能夠檢測正交的三個軸的方向的力以及繞正交的三個軸的力(力矩)的六軸的力覺傳感器12。例如，六軸的力覺傳感器12能夠檢測臂部11的前端的腕部的正交三個軸(X、Y、Z)方向的力和繞各軸的力矩(Mx、My、Mz)。作為力覺傳感器12，能夠采用包括形變傳感器的傳感器、靜電電容式的傳感 器等任意的力覺傳感器。

本實施方式的機器人系統具備以手動操作機器人1的示教操作盤3。示教操作盤3與控制裝置2連接。作業者能夠通過示教操作盤3的操作來以手動驅動機器人1。

圖2中示出機器人、末端執行器以及金屬模具的立體圖。本實施方式中，由機器人1將工件配置于預先決定的對象物的預先決定的位置。本實施方式的對象物是進行鑲嵌成形的金屬模具5。鑲嵌成形中，將預定的部件配置于金屬模具5的內部。接下來，向金屬模具5的內部供給樹脂，從而能夠形成固定于預定的部件的樹脂的部分。樹脂的部分成為與金屬模具5的內部的空間的形狀對應的形狀。本實施方式的工件由金屬形成。在金屬模具5的內部形成有空洞。而且，在金屬模具5的內部，形成有用于配置工件9的安裝部。

參照圖1以及圖2，金屬模具5由金屬模具支承部件6支承。金屬模具支承部件6支承于作業臺7。作為作業臺7，能夠采用對金屬模具支承部件6進行固定的任意的臺。或者，作業臺7也可以是能夠搬運金屬模具支承部件6的輸送機等。作為準備作業，將固定有金屬模具5的金屬模具支承部件6配置于作業臺7的預先決定的位置。即，將對象物配置于預先決定的位置。該狀態下，相對于機器人1進行指示示教位置的作業。

圖3中示出本實施方式的末端執行器的放大立體圖。本實施方式的末端執行器4具備固定于力覺傳感器12的基體材料41。在基體材料41固定有用于使工件9相對于基體材料41移動的導向缸42。在導向缸42的缸體軸固定有連結部件45。末端執行器4包括把持或釋放工件9的卡盤44。工件9由一對卡盤44把持。末端執行器4包括對卡盤44進行驅動的卡盤驅動缸43。卡盤驅動缸43固定于連結部件45。

通過導向缸42驅動，而連結部件45以及卡盤驅動缸43一體地向箭頭101所示的方向移動。在本實施方式中，如箭頭102所示，工件9相對于基體材料41的面積成為最大的面積最大面而在垂直的方向上移動。通過卡盤驅動缸43驅動，而一對卡盤44如箭頭108所示地開閉。

本實施方式的機器人的示教裝置具備作為安裝于末端執行器4的導向部的導向部件8。導向部件8具有對末端執行器4的位置以及姿勢進行設定的功 能。本實施方式的導向部件8形成為棒狀。導向部件8形成為截面形狀呈四邊形。導向部件8具有螺紋部82。螺紋部82貫通基體材料41。通過在螺紋部82緊固螺母83，來將導向部件8固定于基體材料41。

本實施方式的導向部件8形成為能夠拆卸。通過拆卸螺母83，能夠從基體材料41拆卸導向部件8。作為將導向部件8安裝于末端執行器4的構造，能夠采用任意的固定構造。例如，導向部件8也可以通過螺栓而固定于基體材料41。

圖4中示出本實施方式的金屬模具以及金屬模具支承部件的立體圖。本實施方式的金屬模具5具有與內部的空洞連通的開口部52。工件9從開口部52插入金屬模具5的內部。并且，金屬模具5具有供導向部件8的端部插入的凹部53。

圖5中示出金屬模具的開口部以及凹部的放大立體圖。在金屬模具5的內部的空間形成有用于安裝工件9的安裝部54。本實施方式中，機器人1進行將工件9配置于安裝部54的作業。凹部53形成于與導向部件8對置的金屬模具5的表面。本實施方式的凹部53形成為截面形狀呈四邊形。凹部53具有多個基準面。本實施方式的基準面形成為平面狀。凹部53具有第一基準面53a、第二基準面53b以及第三基準面53c。第一基準面53a是凹部53的底面。第二基準面53b以及第三基準面53c是凹部53的側面。

圖6中示出本實施方式的導向部件的端部的放大立體圖。導向部件8形成為四棱柱狀。導向部件8具有多個對象面。導向部件8的端面相當于第一對象面8a。導向部件8的兩個側面相當于第二對象面8b以及第三對象面8c。本實施方式的對象面形成為平面狀。

凹部53具有比導向部件8的端部的截面形狀大的截面形狀。即，當在凹部53的內部插入有導向部件8的端部時，在凹部53的側面與導向部件8的端部的側面之間形成縫隙。凹部53形成為：當在凹部53的內部插入有導向部件8的端部時，能夠使導向部件8在凹部53的內部移動。

圖7中示出將導向部件插入凹部后的末端執行器以及金屬模具的放大立體圖。導向部件8以及凹部53形成為：在導向部件8的多個對象面與凹部53的多個基準面面接觸時，末端執行器4相對于金屬模具5成為所希望的位置以 及姿勢。為此，以使導向部件8的多個對象面與凹部53的多個基準面面接觸的方式實施執行器4的定位。該末端執行器4的位置以及姿勢中，通過利用導向缸42將工件9插入金屬模具5的內部，從而能夠將工件9配置于安裝部54的所希望的位置。

本實施方式中，導向部件8的第一對象面8a與凹部53的第一基準面53a面接觸。導向部件8的第二對象面8b與凹部53的第二基準面53b面接觸。而且，導向部件8的第三對象面8c與凹部53的第三基準面53c面接觸。控制裝置2將各個對象面與對應的基準面接觸時的機器人1的位置以及姿勢作為示教位置而存儲。

圖8中示出本實施方式的機器人系統的框圖。控制裝置2包括具有經由母線相互連接的CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、以及ROM(Read Only Memory)等的運算處理裝置。控制裝置2具有對示教位置、動作程序等進行存儲的存儲部24。向控制裝置2發送由力覺傳感器12檢測的力以及力的方向的信號。

機器人1包括臂部驅動裝置13，該臂部驅動裝置13具有配置于關節部14的臂部驅動馬達。通過臂部驅動裝置13驅動，而能夠利用關節部14使臂部11彎曲為所希望的角度。末端執行器4包括末端執行器驅動裝置48，該末端執行器驅動裝置48具有導向缸42以及卡盤驅動缸43。

臂部驅動裝置13以及末端執行器驅動裝置48由控制裝置2控制。控制裝置2包括對機器人1的動作進行控制的動作控制部21。在以手動操作機器人1的情況下，作業者對示教操作盤3進行操作。動作控制部21向臂部驅動裝置13發送用于驅動機器人1的動作指令。臂部驅動裝置13基于動作指令而驅動臂部驅動馬達等。通過臂部驅動馬達驅動，來調整臂部11的關節部14的折彎角度、臂部11的方向等。即，調整機器人1的位置以及姿勢。

并且，動作控制部21向末端執行器驅動裝置48發送動作指令。末端執行器驅動裝置48基于動作指令使導向缸42以及卡盤驅動缸43動作。其結果，導向缸42的缸體活塞桿移動、或卡盤44開閉。

參照圖7以及圖8，作業者首先通過操作示教操作盤3，來以手動驅動機器人1。而且，如箭頭109所示地將導向部件8的端部插入金屬模具5的凹部 53的內部。此時，凹部53的截面形狀比導向部件8的端部的截面形狀大，從而作業者能夠容易地將導向部件8的端部配置于金屬模具5的凹部53的內部。

圖9中示出將導向部件的端部插入凹部后的簡要剖視圖。由于作業者以手動進行操作，所以有導向部件8的延伸方向不與凹部53的第一基準面53a垂直的情況。即，有第一對象面8a與第一基準面53a不平行的情況。

參照圖8，本實施方式的動作控制部21具有面對接控制部22。面對接控制部22具有以使對象面與基準面面接觸的方式自動地調整機器人1的位置以及姿勢的功能。根據預先存儲于存儲部24的動作程序來執行面對接的控制。

面對接控制部22使導向部件8的對象面與凹部53的基準面接觸。此時，導向部件8有以線或者點而與凹部53接觸的情況。面對接控制部22對導向部件8與凹部53接觸時的力的大小以及力的方向進行檢測。在本實施方式中，面對接控制部22對直線方向的力以及作為旋轉方向的力的轉矩進行檢測。而且，面對接控制部22基于作用于末端執行器4的力以及力的方向，來調整機器人1的位置以及姿勢以使對象面與基準面面接觸。此處，面接觸是指，預定的兩個面彼此以面來接觸。

圖9所示的例子中，面對接控制部22使導向部件8如箭頭104所示地移動。第一對象面8a與第一基準面53a接觸。面對接控制部22基于此時來自力覺傳感器12的輸出信號，來調整機器人1的位置以及姿勢以使第一對象面8a與第一基準面53a面接觸。

圖10中示出通過面對接的控制進行了第一對象面以及第一基準面的面對接后的簡要剖視圖。導向部件8的第一對象面8a與凹部53的第一基準面53a面接觸。第一對象面8a的整體與第一基準面53a緊貼。

圖11中示出導向部件的第一對象面與凹部的第一基準面面接觸時的局部剖視圖。圖11是俯視凹部53時的圖。即使在第一對象面8a與第一基準面53a面接觸了的狀態下，也有導向部件8的截面形狀相對于凹部53的平面形狀傾斜的情況。圖11所示的例子中，導向部件8的第二對象面8b相對于凹部53的第二基準面53b不平行而是傾斜。

接下來，動作控制部21的面對接控制部22進行第二對象面8b與第二基準面53b的面對接的控制。面對接控制部22以使導向部件8如箭頭105所示 地移動的方式控制機器人1。而且，面對接控制部22實施面對接的控制以使第二對象面8b與第二基準面53b面接觸。此時，面對接控制部22以維持第一對象面8a與第一基準面53a面接觸的狀態的方式控制機器人1。

圖12中示出通過面對接的控制而第二對象面與第二基準面面接觸時的局部剖視圖。第二對象面8b與第二基準面53b緊貼。接下來，面對接控制部22進行第三對象面8c與第三基準面53c的面對接的控制。面對接控制部22以使導向部件8向箭頭106所示的朝向第三基準面53c的方向移動的方式控制機器人1。而且，以使第三對象面8c與第三基準面53c面接觸的方式進行面對接的控制。此時，面對接控制部22以維持第一對象面8a與第一基準面53a面接觸的狀態的方式控制機器人1。并且，面對接控制部22以維持第二對象面8b與第二基準面53b面接觸的狀態的方式控制機器人1。

圖13中示出所有的面對接的控制結束后的局部剖視圖。所有的對象面與對應的基準面面接觸。這樣，能夠進行末端執行器4相對于金屬模具5的定位。而且，控制裝置2在進行了末端執行器4的定位的狀態下，將機器人1的位置以及姿勢作為示教位置而存儲于存儲部24。參照圖5以及圖7，在進行了定位的狀態下，若驅動導向缸42而如箭頭103所示地使工件9在金屬模具5的內部移動，則能夠將工件9配置于金屬模具5的安裝部54的所希望的位置。

這樣，本實施方式的機器人的示教裝置基于作用于末端執行器的力的方向，來實施使導向部件的對象面與凹部的基準面面接觸的控制。為了實施面對接的控制，能夠預先作成面對接的動作程序，并使其預先存儲于存儲部。基于存儲于存儲部的動作程序而自動地進行面對接的控制。而且，能夠將調整后的機器人的位置以及姿勢作為示教位置而存儲。

本實施方式的機器人的示教裝置中，首先，作業者以手動將導向部件8的端部配置于金屬模具5的凹部53的內部。金屬模具5的凹部53具有比導向部件8的端部的截面形狀大的截面形狀。因此，作業者能夠容易地將導向部件8的端部插入凹部53的內部。然后，控制裝置2的面對接控制部22自動地控制機器人1的位置以及姿勢。這樣，作業者能夠簡易并且高精度地指示示教位置。并且，即使在工件的安裝部配置于凹部、開口部的內部而作業者難以觀察工件的情況下，也能夠容易地設定示教位置。

在實際配置工件的作業中，控制裝置2基于已設定的示教位置來決定機器人1的位置以及姿勢。而且，通過驅動導向缸42來將工件9安裝于金屬模具5的內部的安裝部54。本實施方式的導向部件8形成為能夠拆卸。通過采用該結構，從而在基于示教位置驅動機器人而將工件9配置于所希望的位置的情況下，能夠拆卸導向部件8。導向部件8能夠避免與其它物體干涉。

實際的作業中，在將工件9安裝于安裝部54后，驅動卡盤驅動缸43而釋放工件9。之后，利用導向缸42使卡盤驅動缸43以及卡盤44返回導入的位置。而且，能夠使末端執行器4與金屬模具5分離。

參照圖8，若控制裝置2一次被給予示教位置，則在存儲部24存儲示教位置。而且，基于存儲于存儲部24的示教位置來控制機器人1的位置以及姿勢。因此，通常的作業中不需要導向部。然而，在機器人1驅動時，有依據機器人1的重復精度而配置工件9的位置產生誤差的情況。因此，在相對于金屬模具5的安裝部54在精確的位置配置工件9的情況下，也可以每當配置工件9時進行上述的面對接的控制。

在這種情況下，控制裝置2基于預先決定的動作程序，來將導向部件8的端部插入凹部53的內部，并在插入后實施面對接的控制。面對接控制部22以使多個對象面與多個基準面面接觸的方式控制機器人1的位置以及姿勢。然后，動作控制部21通過驅動末端執行器驅動裝置48，能夠使工件9移動至安裝部54。

然而，在本實施方式中，作業者以手動驅動機器人1，來實施將導向部件8的端部插入凹部53的內部的操作。在該操作的期間，有導向部件8、末端執行器4與其它物體干涉的情況。

本實施方式的動作控制部21包括停止控制部23。在作業者以手動實施將導向部件8的端部插入凹部53的內部的操作的期間，停止控制部23利用力覺傳感器12對作用于末端執行器4的力進行檢測。而且，若作用于末端執行器4的力超過預先決定的判定值，則實施使機器人1停止的控制。通過該控制，在手動以操作的期間，能夠抑制損傷工件或使末端執行器破損。在使機器人停止了的情況下，停止控制部23能夠實施在控制裝置2的顯示部顯示警告的控制等。

圖14中示出對本實施方式的其它的面對接的控制進行說明的凹部以及導向部件的局部剖視圖。上述的實施方式中，面對接控制部22分別獨立地進行使一個對象面與一個基準面一個一個地面接觸的控制，但并不限定于該方式，面對接控制部22也可以實施使多個對象面一次與多個基準面面接觸的控制。

圖14所示的面對接的控制的例子中，面對接控制部22在進行了第一對象面8a的面對接后使導向部件8如箭頭107所示地移動。而且，面對接控制部22同時進行第二對象面8b的面對接的控制以及第三對象面8c的面對接的控制。或者，面對接控制部22也可以一次進行第一對象面8a、第二對象面8b以及第三對象面8c的面對接。這樣，在將多個對象面以及多個基準面面對接的情況下，能夠以任意的順序進行任意的面的面對接。

并且，本實施方式中，在末端執行器安裝導向部，并在作為對象物的金屬模具形成有凹部，但并不限定于該方式，也可以在對象物安裝導向部，并在末端執行器形成有凹部。即，導向部安裝于末端執行器或者對象物中一方部件，凹部形成于末端執行器或者對象物中另一方部件即可。

并且，凹部以及導向部的截面形狀不限定于四邊形，可采用通過進行面對接的控制能夠決定位置以及姿勢的任意的形狀。例如，凹部以及導向部的截面形狀能夠采用將任意的多邊形、圓形的一部分切掉后的形狀。凹部以及導向部的截面形狀也可以包括曲線。并且，本實施方式的導向部形成為棒狀，但并不限定于該方式，可采用能夠進行與凹部的表面進行面對接的任意的形狀。

本實施方式的末端執行器具備使工件移動的導向缸。根據該結構，在為了使導向部件的對象面與凹部的基準面面接觸而驅動機器人的期間，能夠抑制工件與金屬模具接觸。末端執行器并不限定于該方式，也可以不具備使工件移動的機構。

本實施方式中，舉例示出了多關節機器人進行說明，但并不限定于該方式，對任意的機器人指示示教位置的機器人控制裝置能夠應用本發明。

根據本發明，能夠提供簡易并且高精度地指示示教位置的機器人的示教裝置。

上述的實施方式能夠適當地組合。上述的各個附圖中，對于相同或者相等的部分標注相同的符號。此外，上述的實施方式僅是示例并不限定發明。并且， 實施方式中包括權利要求書所示出的實施方式的變更。