本發(fā)明涉及機(jī)器人與具備顯示由該機(jī)器人作用在作業(yè)對(duì)象的工件上的力的功能的機(jī)器人控制裝置。

背景技術(shù)：

在使用機(jī)器人進(jìn)行研磨或去毛刺、或多個(gè)工件的精密的嵌合等作業(yè)的情況下，普遍使用力傳感器。具體地說，使用力傳感器或負(fù)載傳感器等力檢測器檢測作業(yè)中的力或力矩，以它們成為預(yù)定的值的方式控制機(jī)器人的動(dòng)作。

例如，在研磨的情況下，通過一邊將研磨工具(研磨機(jī)、打磨機(jī)、拋光輪等)以一定力按壓在研磨對(duì)象的工件的表面上一邊使研磨工具移動(dòng)，得到良好的研磨品質(zhì)?；蛘撸€存在在機(jī)器人上把持工件，一邊相對(duì)于所固定的研磨機(jī)、打磨機(jī)或拋光輪以一定的力按壓一邊移動(dòng)的情況。

在使用機(jī)器人的上述那樣的作業(yè)中，以由力傳感器檢測的力為一定的方式進(jìn)行機(jī)器人的力控制，但為了確認(rèn)實(shí)際的力，有時(shí)對(duì)所檢測的力進(jìn)行圖表顯示。作為與之相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，例如在日本特開2009-269155號(hào)公報(bào)中記載了示教裝置，該示教裝置具備輸入設(shè)置于機(jī)器人的力檢測部檢測的工件把持部受到的三次元的力信息的力信息輸入機(jī)構(gòu)、獲得來自對(duì)機(jī)器人的作業(yè)區(qū)域進(jìn)行攝影的攝像機(jī)的圖像數(shù)據(jù)的圖像信息輸入機(jī)構(gòu)、輸入機(jī)器人示教用的操作指令輸入信號(hào)的操作指令輸入機(jī)構(gòu)、以及基于三次元的力信息、圖像數(shù)據(jù)及操作指令輸入信號(hào)同時(shí)顯示在示教時(shí)實(shí)際對(duì)工件攝像所得的圖像及作用在工件把持部的三次元的力信息的圖像顯示機(jī)構(gòu)。

另外，在日本特開2006-000977號(hào)公報(bào)中記載了展覽裝置，該展覽裝置計(jì)算從屬機(jī)器人的手腕向環(huán)境內(nèi)的伸入，基于該伸入量預(yù)測接觸力及力矩，將所預(yù)測的接觸力及力矩在由攝像機(jī)所攝的實(shí)際圖像上作為箭頭重疊地展覽。

描繪力的圖表的方法在了解力相對(duì)于經(jīng)過時(shí)間的大小、或力相對(duì)于正交坐標(biāo)系的軸位置的大小方面有用，但難以直觀地把握工件的任意部位的實(shí)際的作 用力的方向、大小。日本特開2009-269155號(hào)公報(bào)記載的技術(shù)能夠在對(duì)機(jī)器人的作業(yè)區(qū)域攝像所得的圖像上一并顯示力信息，具有在示教中工件彼此是否接觸、是否有無用的力作用在機(jī)器人上明確的優(yōu)點(diǎn)，但不適合在一連串的作業(yè)整體中把握力如何進(jìn)行作用或把握力為最大值、最小值部分是工件的哪部分。

另外，日本特開2006-000977號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)是與具有通信滯后的遠(yuǎn)程作業(yè)機(jī)器人相關(guān)的技術(shù)，與日本特開2009-269155號(hào)公報(bào)記載的技術(shù)相同，難以在一連串的作業(yè)整體中把握力如何進(jìn)行動(dòng)作或把握力為最大值、最小值的部分是是工件的哪部分。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供作業(yè)人員能視覺地·直觀地把握工件的任意部位的實(shí)際的作用力的大小、方向的機(jī)器人控制裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過控制機(jī)器人的動(dòng)作，使作業(yè)工具及作為利用上述作業(yè)工具的作業(yè)對(duì)象的工件的任一方相對(duì)于另一方移動(dòng)，進(jìn)行預(yù)定作業(yè)的機(jī)器人控制裝置，具備檢測作用在上述作業(yè)工具與上述工件之間的力的力檢測部以及顯示模擬了上述機(jī)器人的圖像或動(dòng)畫的顯示部，上述顯示部顯示作為通過上述作業(yè)工具而使力作用在上述工件上的點(diǎn)即上述工件的表面上的作用點(diǎn)的軌跡，上述力檢測部檢測在上述作業(yè)工具通過上述軌跡上的各作用點(diǎn)時(shí)作用于該作用點(diǎn)的力，上述顯示部將檢測出的力作為以上述作用點(diǎn)或上述作用點(diǎn)的附近作為原點(diǎn)的線段或線段狀的圖形進(jìn)行顯示。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述顯示部顯示用于表示上述機(jī)器人的位置的坐標(biāo)系，并且將利用上述力檢測部檢測出的力作為在上述坐標(biāo)系的向量進(jìn)行顯示。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述顯示部顯示用于表示上述機(jī)器人的位置的、由X軸、Y軸及Z軸構(gòu)成的正交坐標(biāo)系，并且僅對(duì)由上述力檢測部檢測出的力的X成分、Y成分、Z成分或力的大小中所選擇的對(duì)象作為預(yù)定方向的線段或向量進(jìn)行顯示。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述顯示部基于上述力的大小改變表示上述力的線段或線段狀的圖形的顏色來進(jìn)行顯示。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述顯示部在上述力的大小滿足預(yù)定條件時(shí)，使表示上述力的線段或線段狀的圖形閃爍，或在上述線段或線段狀的圖形的附近標(biāo) 注記號(hào)來進(jìn)行顯示。

附圖說明

本發(fā)明的上述或其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)通過一邊參照附圖一邊說明以下優(yōu)選的實(shí)施方式而進(jìn)一步明確。

圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的機(jī)器人系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是表示將圖1的機(jī)器人系統(tǒng)所含的機(jī)器人顯示在顯示部的例子的圖。

圖3a是在第一實(shí)施例中，表示安裝于機(jī)器人的研磨工具、作為利用該研磨工具的研磨對(duì)象的工件的圖。

圖3b與圖3a類似，是表示研磨工具相對(duì)于工件的姿勢(shì)與圖3a不同的情況的圖。

圖4是在第一實(shí)施例中，表示以線段表示工件上的各作用點(diǎn)的力的例子的圖。

圖5是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的機(jī)器人系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的圖。

圖6是表示將圖5的機(jī)器人系統(tǒng)所含的機(jī)器人顯示在顯示部的例子的圖。

圖7a是在第二實(shí)施例中，表示機(jī)器人把持的工件與所固定的研磨工具的圖。

圖7b與圖7a類似，是表示工件相對(duì)于研磨工具的姿勢(shì)與圖7a不同的情況的圖。

圖8a是從上方觀察圖7a的工件及研磨工具的圖。

圖8b是從上方觀察圖7b的工件及研磨工具的圖。

圖9a是在第二實(shí)施例中，表示工件相對(duì)于研磨工具以一點(diǎn)接觸的例子的圖。

圖9b是在第二實(shí)施例中，表示工件相對(duì)于研磨工具以線狀接觸的例子的圖。

圖10是在第二實(shí)施例中，表示機(jī)器人臂的前端部的周邊的圖。

圖11是在第二實(shí)施例中，表示在工件上的作用點(diǎn)的軌跡是一個(gè)的情況下，以線段表示各作用點(diǎn)的力的例子的圖。

圖12是在第二實(shí)施例中，表示在工件上的作用點(diǎn)的軌跡是多個(gè)的情況下，以線段表示各作用點(diǎn)的力的例子的圖。

具體實(shí)施方式

下面，作為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，對(duì)在機(jī)器人上進(jìn)行研磨等作業(yè)的機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行說明。但是，本發(fā)明也能應(yīng)用于相對(duì)于作為作業(yè)對(duì)象的工件進(jìn)行在作業(yè)中產(chǎn)生力的其他作業(yè)、例如去毛刺、精密的嵌合、螺釘緊固等的機(jī)器人。另外，在以下的說明中，力這一詞語表示并進(jìn)方向的力，但根據(jù)需要也包括力的力矩(旋轉(zhuǎn)方向的力)。

(實(shí)施例一)

圖1所示的機(jī)器人系統(tǒng)10具有機(jī)器人(機(jī)構(gòu)部)12、控制機(jī)器人12的機(jī)器人控制裝置14，機(jī)器人12構(gòu)成為對(duì)固定在作業(yè)臺(tái)16上的大致平板狀的工件18的表面進(jìn)行研磨。機(jī)器人12例如是六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人，具有機(jī)器人臂20、安裝于機(jī)器人臂20的研磨工具(研磨機(jī)、打磨機(jī)、拋光輪等)等的作業(yè)工具22、檢測作用在作業(yè)工具22與工件18之間的力的力檢測部(力傳感器)24，在圖示例中，力傳感器24安裝于機(jī)器人臂20的前端部(手腕部)與研磨工具22之間，在研磨工具22通過后述的作用點(diǎn)時(shí)(瞬間)，能檢測由研磨工具22作用在工件18的該作用點(diǎn)的力。

作為力傳感器24，例如能使用歪斜量器、測定電極間的靜電容量的變化的類型、磁性傳感器或光學(xué)式傳感器等，但并未限定于此。另外，一般力傳感器具有檢測互相正交的三軸(X、Y、Z)的各方向的力、繞各自的軸的力的力矩的六軸力傳感器、只檢測三軸的各個(gè)方向的力的三軸力傳感器等各種種類，但在本發(fā)明中，均能使用力傳感器。

力傳感器24的測定信息發(fā)送至機(jī)器人控制裝置14，機(jī)器人控制裝置14以作用在研磨工具22與工件18之間的力成為預(yù)先設(shè)定的按壓力的方式進(jìn)行控制。作為力控制方式，能應(yīng)用已知的阻抗控制、衰減控制、混合控制等。

如圖1所示，在機(jī)器人控制裝置14上連接用于進(jìn)行機(jī)器人12的示教、各種狀態(tài)的確認(rèn)·設(shè)定等的示教操作盤26，如圖2所示，在示教操作盤26的顯示部(顯示器)28能顯示機(jī)器人12、作業(yè)臺(tái)16、工件18及固定工件18的夾具(未圖示)等、模擬了機(jī)器人系統(tǒng)10的圖像或動(dòng)畫。在動(dòng)畫的情況下，與實(shí)際機(jī)器人12的動(dòng)作一致，在顯示器28上所描繪的機(jī)器人也進(jìn)行動(dòng)作。也能在顯示器28上只顯示圖像或動(dòng)畫，也能同時(shí)顯示機(jī)器人12的動(dòng)作程序或信號(hào) 等各種信息。另外，在顯示器28上，也能擴(kuò)大/縮小圖像或動(dòng)畫、使機(jī)器人系統(tǒng)10并進(jìn)移動(dòng)/旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。另外，在圖示例中，顯示器28作為示教操作盤26的一部分記載，但也可以設(shè)于控制裝置14，作為顯示器28也能使用例如個(gè)人電腦、平板PC或便攜終端等顯示畫面。

如圖3a或3b所示，將研磨工具22的預(yù)定的點(diǎn)或研磨工具22與工件18之間的接觸點(diǎn)定義為控制點(diǎn)(作用點(diǎn))30。一般地，難以正確地求出實(shí)際的接觸點(diǎn)，但在此能將研磨工具22與工具18接觸的面的中心點(diǎn)(圖3a)或能視為接觸的點(diǎn)(圖3b)定義為控制點(diǎn)30。

更詳細(xì)地說，圖3a表示一邊將研磨工具22的姿勢(shì)保持為相對(duì)于工件18總是鉛垂(90度)一邊按壓的例子。如果研磨工具22與工件18的表面均是平面，則兩者以面整體接觸，在該情況下，將研磨工具22的面的中心點(diǎn)作為作用點(diǎn)(控制點(diǎn))30。作用點(diǎn)30的位置可以從機(jī)器人12的機(jī)械凸緣32的中心根據(jù)研磨工具22的形狀·尺寸幾何學(xué)地進(jìn)行計(jì)算，也可以使用求出工具前端點(diǎn)(TCP)的三點(diǎn)示教法、六點(diǎn)示教法等一般知曉的方法求出。

圖3b表示研磨工具22的姿勢(shì)相對(duì)于工件18不是鉛垂(90度)，即一邊保持為以一定的角度傾斜的狀態(tài)一邊按壓的例子。在該情況下，能夠?qū)⒀心スぞ?2的最靠近工件18的點(diǎn)作為作用點(diǎn)(接觸點(diǎn))30。與圖3a相同，該作用點(diǎn)的位置可以從機(jī)器人12的機(jī)械凸緣32的中心33根據(jù)研磨工具22的形狀·尺寸幾何學(xué)地計(jì)算，也可以使用求出工具前端點(diǎn)(TCP)的三點(diǎn)示教法、六點(diǎn)示教法等一般公知的方法求出。

如圖1所示，在機(jī)器人12上定義正交坐標(biāo)系34，上述作用點(diǎn)的位置能表現(xiàn)為正交坐標(biāo)系34上的坐標(biāo)值(X、Y、Z)。例如如圖1，將設(shè)置機(jī)器人12的地面36作為XY平面，將機(jī)器人12的多個(gè)軸中的、最靠近地面36且不與Z軸垂直(不包含于與XY平面平行的面)的軸(在此為J1軸)與XY平面的交點(diǎn)38作為正交坐標(biāo)系34的原點(diǎn)。另外，將向機(jī)器人12的前方方向延伸的軸作為X軸，將在XY平面內(nèi)與X軸垂直的軸作為Y軸，將與XY平面垂直的軸作為Z軸。另外，如圖2所示，在顯示器28上的機(jī)器人上也能定義·顯示與正交坐標(biāo)系34對(duì)應(yīng)的正交坐標(biāo)系。

上述作用點(diǎn)(控制點(diǎn))30的位置能通過進(jìn)行公知的順轉(zhuǎn)換等變換為正交 坐標(biāo)系34上的值(X、Y、Z)。機(jī)器人控制裝置14在機(jī)器人12的研磨作業(yè)中，在每個(gè)預(yù)定周期獲得正交坐標(biāo)系34上的作用點(diǎn)30的位置和該位置的按壓力。另外，能夠在顯示器28上顯示正交坐標(biāo)系34上的控制點(diǎn)30的位置。在此，可以全部顯示所獲得的作用點(diǎn)的位置，也可以根據(jù)顯示器28的像素、顯示速度，適當(dāng)減少進(jìn)行顯示的作用點(diǎn)的個(gè)數(shù)。當(dāng)按照時(shí)間的經(jīng)過順序連接這些位置時(shí)，成為研磨時(shí)的作用點(diǎn)的軌跡39(參照?qǐng)D4)。

如圖4所示，機(jī)器人控制裝置14求出工件18上的構(gòu)成研磨工具22的軌跡39的多個(gè)作用點(diǎn)30的各位置的作用力(按壓力)的大小，將該按壓力在顯示器28上顯示為以各作用點(diǎn)或其附近為原點(diǎn)，即從各作用點(diǎn)或其附近向+Z方向延伸的線段40。另外，在此所說的“附近”不是表示各線段正確地從作用點(diǎn)延伸，而是表示是作業(yè)人員能理解該線段表示哪一個(gè)作用點(diǎn)的力的程度的近距離。

線段40的長度優(yōu)選與按壓力的大小成比例。例如，1N(牛頓)的力能夠在正交坐標(biāo)系34上作為10mm的長度的線段顯示。另外，線段40延伸的方向、每1N的長度能適當(dāng)設(shè)定·改變。

代替在+Z方向上延伸的線段40，也能顯示力的向量。例如，力的向量是(1.5N、0.23N、36.2N)，在以10mm的長度表示1N的力的情況下，在正交坐標(biāo)系34中，能以各位置為原點(diǎn)顯示(15mm、2.3mm、362mm)的向量。

另外，也能只關(guān)于由力檢測部24檢測出的力的X成分、Y成分、Z成分或力的大小中、所選擇的對(duì)象作為預(yù)定方向的線段或向量顯示。例如，能在各位置只將力的X成分作為在+Z方向上延伸的線段顯示。

在顯示器28的顯示上考慮多種變化。例如，可以代替線段40，使用上述向量、圓柱或箭頭等線段狀的圖形。另外，顯示器28可以在研磨中以實(shí)時(shí)顯示線段或線段狀的圖形，也可以在研磨中使作用點(diǎn)的位置及力相關(guān)地保存在適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器中，研磨結(jié)束后，一并顯示。

另外，顯示器28也能夠根據(jù)力的大小改變顯示色，作業(yè)人員能夠視覺上容易地把握力過大的位置、不足的位置。例如，在各作用點(diǎn)的力的大小比預(yù)定的第一閾值(例如設(shè)定值的80％)小時(shí)，以第一色彩(例如白色)顯示表示力的線段或線段狀的圖形的顏色(在圖4中點(diǎn)線)，在比預(yù)定的第二閾值(例如 設(shè)定值的120％)大時(shí)，以第二色彩(例如紅色)顯示表示力的線段或線段狀的圖形的顏色(在圖4中虛線)，在是第一閾值以上且第二閾值以下(設(shè)定值的80-120％)時(shí)，以第三色彩(例如綠色)顯示表示力的線段或線段狀的圖形的顏色(在圖4中實(shí)線)。

作為其他顯示方法，在力的大小滿足預(yù)定的條件時(shí)，也能使表示力的線段或線段狀的圖形閃爍、或在該線段或線段狀的圖形的附近標(biāo)注記號(hào)。例如，在力的大小比第二閾值大時(shí)，能使表示力的線段或線段狀的圖形閃爍?；蛘叱酥?，在力的大小為最大及最小的線段或線段狀的圖形的附近分別標(biāo)注“最大”、“最小”等文字，或標(biāo)注圓印等記號(hào)。

(實(shí)施例二)

圖5所示的機(jī)器人系統(tǒng)10’具有機(jī)器人(機(jī)構(gòu)部)12與控制機(jī)器人12的機(jī)器人控制裝置14，機(jī)器人12把持工件18’，將所把持的工件18’按壓于固定在作業(yè)臺(tái)16的研磨工具(研磨機(jī)、打磨機(jī)、拋光輪等)的作業(yè)工具22’上并對(duì)工件18’進(jìn)行研磨。機(jī)器人12例如是六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人，具有機(jī)器人臂20、安裝于機(jī)器人臂20且把持工件18’的機(jī)器人手23、檢測作用在研磨工具22’與工件18’之間的力的力檢測部(力傳感器)24，在圖示例中，力傳感器24安裝于機(jī)器人臂20的前端部(手腕部)與機(jī)器人手23之間，在研磨工具22’通過后述的作用點(diǎn)時(shí)(瞬間)，能檢測由研磨工具22’作用在工件18’的該作用點(diǎn)上的力。

作為力傳感器24例如能使用歪斜量器、測定電極間的靜電容量的變化的類型、磁性傳感器或光學(xué)式傳感器等，但并未限定于此。另外，一般在力傳感器中具有檢測互相垂直的三軸(XYZ)的各個(gè)方向的力、繞各個(gè)軸的力的轉(zhuǎn)矩的六軸力傳感器、只檢測三軸的各個(gè)方向的力的三軸力傳感器等多個(gè)種類，但在本發(fā)明中，均能使用力傳感器。

力傳感器24的測定信息發(fā)送至機(jī)器人控制裝置14，機(jī)器人控制裝置14以作用在研磨工具22’與工件18’之間的力成為預(yù)先設(shè)定的按壓力的方式進(jìn)行控制。作為力控制方式，能應(yīng)用已知的阻抗控制、衰減控制、混合控制等。

如圖5所示，在機(jī)器人控制裝置14上連接用于進(jìn)行機(jī)器人12的示教、各種狀態(tài)的確認(rèn)·設(shè)定等的示教操作盤26，如圖6所示，在示教操作盤26的顯 示部(顯示器)28上能顯示機(jī)器人12、工件18’、作業(yè)臺(tái)16、及固定于作業(yè)臺(tái)16的研磨工具22’(未圖示)等、模擬了機(jī)器人系統(tǒng)10’的圖像或動(dòng)畫。在動(dòng)畫的情況下，與實(shí)際機(jī)器人12的動(dòng)作一致，在顯示器28上所描繪的機(jī)器人也進(jìn)行動(dòng)作。在顯示器28上也能只顯示圖像或動(dòng)畫，也能同時(shí)顯示機(jī)器人12的動(dòng)作程序、信號(hào)等各種信息。另外，在顯示器28上，也能擴(kuò)大/縮小圖像或動(dòng)畫、或使機(jī)器人系統(tǒng)10’并進(jìn)移動(dòng)/旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。另外，在圖示例中，顯示器28作為示教操作盤26的一部分記載，但也可以設(shè)于控制裝置14，例如也能將個(gè)人電腦、平板PC、或便攜終端等的顯示畫面作為顯示器28使用。

如圖7a或7b所示，在利用機(jī)器人12把持工件18’，以工件18’與研磨工具22’接觸的方式動(dòng)作時(shí)，將工件18’的表面上的、與研磨工具22’的接觸點(diǎn)定義為控制點(diǎn)(作用點(diǎn))30。另外，圖7a及圖7b是從橫向觀察將工件18’按壓在研磨工具22’上的狀態(tài)的圖，但工件18’相對(duì)于研磨工具22’的姿勢(shì)互相不同。另外，圖8a及圖8b是分別從上方觀察圖7a及圖7b的狀態(tài)的圖。

一般地，為了根據(jù)力信息判斷研磨后的工件的品質(zhì)，顯示控制點(diǎn)的位置與在該位置的力信息是有效的。在此，控制點(diǎn)通過計(jì)算工件表面與工具表面的交點(diǎn)來求出，但根據(jù)工件及工具的形狀，存在難以求出交點(diǎn)的情況。

因此，在實(shí)施例二中，對(duì)工件18’相對(duì)于研磨工具22’如圖9a所示那樣在研磨工具22’的表面的一點(diǎn)(接觸點(diǎn)31a)接觸的情況和如圖9b所示那樣在研磨工具22’的表面以線狀(接觸線31b)接觸的情況進(jìn)行說明。另外，在研磨工具22’由容易磨耗的材料制造的情況下，為了沒有遺漏地使研磨工具22’磨耗，普遍一邊使工具18’往復(fù)運(yùn)動(dòng)一邊以線狀接觸。

在此，在圖8a、圖8b或圖10中如虛線35所示，控制點(diǎn)30在工件18’的表面上移動(dòng)。此時(shí)，如圖10所示，定義固定于工件的第一正交坐標(biāo)系44。第一正交坐標(biāo)系44的位置及姿勢(shì)相對(duì)于設(shè)定于機(jī)器人12的機(jī)械凸緣32的第二正交坐標(biāo)系46具有恒定的關(guān)系。

另一方面，如圖5所示，在機(jī)器人12上，與實(shí)施例一相同，定義第三正交坐標(biāo)系34。第三正交坐標(biāo)系34將設(shè)置機(jī)器人12的地面36作為XY平面，將機(jī)器人12的多個(gè)軸中的、最靠近地面36且不與Z軸垂直(不包含于與XY平面平行的面)的軸(在此為J1軸)與XY平面的交點(diǎn)38作為正交坐標(biāo)系34 的原點(diǎn)。另外，將向機(jī)器人12的前方方向延伸的軸作為X軸，將在XY平面內(nèi)與X軸垂直的方向作為Y軸，將與XY平面垂直的軸作為Z軸。另外，如圖6所示，也能在顯示器28上的機(jī)器人上定義·顯示與第三正交坐標(biāo)系34對(duì)應(yīng)的正交坐標(biāo)系。

在實(shí)施例二中，還如圖9a或圖9b所示，定義固定于研磨工具22’的第四正交坐標(biāo)系48。第四正交坐標(biāo)系48的位置及姿勢(shì)與相對(duì)于機(jī)器人12定義的第三正交坐標(biāo)系34具有恒定的關(guān)系(圖5)。

從第四正交坐標(biāo)系48向第三正交坐標(biāo)系34的轉(zhuǎn)換矩陣能夠以恒定的矩陣T2(4×4矩陣)表示。另外，就從第三正交坐標(biāo)系34向相對(duì)于工件18’定義的第一正交坐標(biāo)系44的轉(zhuǎn)換矩陣T1而言，如果機(jī)器人12的各軸的角度、連桿長度等已知，則能使用公知的順轉(zhuǎn)換法求得。因此，從第四正交坐標(biāo)系48向第一正交坐標(biāo)系44的轉(zhuǎn)換矩陣(4×4矩陣)如以下的式(1)所示，作為矩陣T1與矩陣T2的積求得。另外，T是伴隨機(jī)器人12的動(dòng)作變化的矩陣。

T＝T1·T2 (1)

圖9a中的接觸點(diǎn)31a的位置能作為第四正交坐標(biāo)系48上的坐標(biāo)求得。在圖9a的例子中，第四正交坐標(biāo)系48以構(gòu)成研磨工具22’的圓筒的中心為原點(diǎn)，能將X軸定義為該圓筒的中心軸方向，將Z軸定義為鉛垂方向，將Y軸定義為與它們垂直的方向。在此，假定為以在Y軸與研磨工具22’的表面的交點(diǎn)中的、靠近機(jī)器人12的一側(cè)與工件18’接觸的方式對(duì)機(jī)器人12的動(dòng)作進(jìn)行示教，當(dāng)使圓筒的半徑為r時(shí)，接觸點(diǎn)31a的位置為(0，-r，0)。此時(shí)，第一正交坐標(biāo)系44中的接觸點(diǎn)31a的坐標(biāo)使用從第四正交坐標(biāo)系48向第一正交坐標(biāo)系44的轉(zhuǎn)換矩陣T，作為矩陣T與列向量R1的積(T·R1)求出。另外，列向量R1是向行向量(0，-r，0,1)的轉(zhuǎn)置。另外，在實(shí)際的接觸點(diǎn)31a的位置從正交坐標(biāo)系48的(0，-r，0)偏離的情況下，預(yù)先測定其位置，修正上述積。

圖9b中的接觸線(軌跡)31b也能夠與圖9a的情況大致相同地求出，但普遍難以求出正確的軌跡的式子。在此，假定為接觸點(diǎn)在第四正交坐標(biāo)系48的X軸方向成為振幅是m且周期為F的正弦波的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式示教了機(jī)器人動(dòng)作。這樣，在時(shí)刻t的第四正交坐標(biāo)系48的接觸線31b所含的接觸點(diǎn)的位置表示為(m·sin(2πt/F)，-r，0)。

因此，在第一正交坐標(biāo)系44上的時(shí)刻t的接觸線31b使用從第四正交坐標(biāo)系48向第一正交坐標(biāo)系44的轉(zhuǎn)換矩陣T作為矩陣T與列向量R2的積(T·R2)求出。另外，列向量R2是行向量(m·sin(2πt/F)，-r，0)的轉(zhuǎn)置。另外，如圖6所示，在顯示器28上能顯示機(jī)器人12、上述的正交坐標(biāo)系。

機(jī)器人控制裝置14在機(jī)器人12的研磨作業(yè)中，在每個(gè)預(yù)定周期獲得第一正交坐標(biāo)系44上的控制點(diǎn)(作用點(diǎn))的位置和該位置的按壓力。另外，能在顯示器28上顯示第一正交坐標(biāo)系44上的作用點(diǎn)的位置。在此，可以全部表示所獲得的作用點(diǎn)的位置，也可以根據(jù)顯示器28的像素、顯示速度適當(dāng)減少顯示的作用點(diǎn)的個(gè)數(shù)。當(dāng)按照時(shí)間經(jīng)過的順序連接這些位置時(shí)，成為研磨時(shí)的作用點(diǎn)的軌跡50(圖11)或52a、52b(圖12)。

如圖11所示，機(jī)器人控制裝置14求出軌跡50上的多個(gè)作用點(diǎn)30的各位置的作用力(按壓力)的大小，將該按壓力在顯示器28上顯示為以各作用點(diǎn)或其附近作為原點(diǎn)、即從各作用點(diǎn)或其附近作向+Z方向上延伸的線段54。另外，在此所說的“附近”表示不是各線段正確地從作用點(diǎn)延伸，而是表示是作業(yè)人員能夠理解該線段表示哪個(gè)作用點(diǎn)的力的程度的近距離。

線段54的長度優(yōu)選與按壓力的大小成比例。例如，1N(牛頓)的力在第一正交坐標(biāo)系44上能夠顯示為10mm的長度的線段。另外，線段54延伸的方向、每一牛頓的長度能夠適當(dāng)設(shè)定·改變。

代替在+Z方向上延伸的線段54，也能顯示力的向量。例如，在力的向量是(1.5N、0.23N、36.2N)，以10mm的長度表示1N的力的情況下，在第一正交坐標(biāo)系44中，能夠顯示將各位置作為原點(diǎn)(15mm、2.3mm、362mm)的向量。

另外，也能只對(duì)由力檢測部24檢測出的力的X成分、Y成分、Z成分或力的大小中的、所選擇的對(duì)象顯示為預(yù)定方向的線段。例如，能在各位置中只將力的X成分表示為在+Z方向延伸的線段。

如圖11所示，如果控制點(diǎn)30的軌跡50是一個(gè)，則即使從各位置的線段在某個(gè)方向上延伸，視覺性也不太受影響，但在如圖12所示的軌跡52a及52b的研磨那樣存在多個(gè)稍微偏離的軌跡的情況下，當(dāng)全部在相同方向顯示各作用點(diǎn)的力時(shí)，存在多個(gè)線段重合而難以看見的情況。因此，也能如圖12那樣， 將表示力的線段56在與XY平面平行的面上以放射狀顯示。

另外，與實(shí)施例一相同，在顯示器28的顯示中考慮多種變化。例如，可以代替線段54、56，使用上述的向量、圓柱或箭頭等線段狀的圖形。另外，顯示器28可以在研磨中實(shí)時(shí)顯示線段或線段狀的圖形，也可以在研磨中使作用點(diǎn)的位置及力相關(guān)地保存在適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器中，在研磨結(jié)束后，一并顯示。

顯示器28也能夠根據(jù)力的大小改變顯示顏色，作業(yè)人員能夠在視覺上容易地把握力過大的位置、不足的位置。例如，當(dāng)在各作用點(diǎn)的力的大小比預(yù)定的第一閾值(例如設(shè)定值的80％)小時(shí)，以第一色彩(例如白色)顯示表示力的線段或線段狀的圖形的顏色，在比預(yù)定的第二閾值(例如設(shè)定值的120％)大時(shí)，以第二色彩(例如紅色)顯示表示力的線段或線段狀的圖形的顏色(在圖11、12中虛線)，在是第一閾值以上且第二閾值以下(設(shè)定值的80-120％)時(shí)，以第三色彩(例如綠色)顯示表示力的線段或線段狀的圖形的顏色(在圖11、12中實(shí)線)。

作為其他顯示方法，在力的大小滿足預(yù)定的條件時(shí)，也能使表示力的線段或線段狀的圖形閃爍、或在該線段或線段狀的圖形的附近標(biāo)注記號(hào)。例如，在力的大小比第二閾值大時(shí)，能使表示力的線段或線段狀的圖形閃爍?；蛘叱酥?，在力的大小為最大及最小的線段或線段狀的圖形的附近分別標(biāo)注“最大”、“最小”等文字，或標(biāo)注圓印等記號(hào)。

以上，說明了通過控制機(jī)器人的動(dòng)作，使作業(yè)工具及作為利用作業(yè)工具的作業(yè)對(duì)象的工件的任一方相對(duì)于另一方移動(dòng)，進(jìn)行預(yù)定作業(yè)的機(jī)器人控制裝置的優(yōu)選的實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明，在使用了力傳感器的機(jī)器人系統(tǒng)中，能在研磨、去毛刺、精密的嵌合等一連串的作業(yè)整體把握力如何在工件上動(dòng)作或簡單地確認(rèn)力成為最大值、最小值的部分是工件的哪個(gè)部分等。在研磨或去毛刺中，在工件上按壓力不充分或?yàn)榱愕牟糠直硎咀鳂I(yè)工具的按壓不足的作業(yè)工具從工件離開，因此，在該部分未進(jìn)行期望的研磨或去毛刺的可能性高。相反地，按壓力過大的部分存在損傷或切削工件的可能性。根據(jù)本發(fā)明，由于能夠在顯示器上視覺上容易地把握這種信息，因此，能高精度地檢查力過大的部分或研磨等不充分的部分重新進(jìn)行作業(yè)。另外，在作業(yè)為精密的嵌合的情況下，在嵌合的途中由于“扭轉(zhuǎn)”而在工件上施加過大的力，存在工件損傷的情況，但在 本發(fā)明中，由于能夠容易地特定過大的力所作用的工件部位，因此，能高精度地只檢查實(shí)際工件的該部位或重新進(jìn)行作業(yè)。

根據(jù)本發(fā)明，在研磨、去毛刺、精密的嵌合等作業(yè)中，作業(yè)人員能在視覺上容易地把握哪種程度的力作用在工件上的哪個(gè)部位，因此，能容易地特定加工不合適的部分，能迅速地采取之后的適當(dāng)?shù)拇胧?/p>