JP6946669B2 - ロボットのダイレクトティーチングシステム - Google Patents

Description

本発明は、ユーザがロボットを直接動かして動作位置を教示するダイレクトティーチングに用いられるシステムに関する。

従来、この種のシステムにおいて、ユーザがロボットに加えた力を検出する力センサを、ロボット自体が備えていない場合、以下のようにダイレクトティーチングが行われる。特許文献１に記載のものでは、ロボットの手首に６軸の力センサを装着し、力センサの先に装着されたエンドエフェクタをユーザが直接把持して、ロボットを教示点に誘導して動作位置を教示している。特許文献１に記載のものは、ユーザがエンドエフェクタに加えた力を力センサによって計測し、力の方向へロボットを誘導する制御を行っている。

特開平１１−２３１９２５号公報

ところで、特許文献１に記載のものでは、教示時にロボットの手首に力センサを取り付ける必要があるとともに、ロボットの実際の動作時に力センサを取り外す必要がある。さらに、ロボットの手首とエンドエフェクタとの間に力センサを装着しているため、教示時と実際の動作時とでエンドエフェクタの位置が異なる。このため、ロボットの実際の動作時に、エンドエフェクタの位置を微調整する必要がある。

本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、ロボット自体が力センサを備えていない場合であっても、ロボットのダイレクトティーチングを簡易に行うことのできるダイレクトティーチングシステムを提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、
ユーザがロボットを直接動かして動作位置を教示するダイレクトティーチングに用いられるダイレクトティーチングシステムであって、
前記ユーザの手に取り付け可能なセンサ装置と、
前記センサ装置が接触した前記ロボットの部位を検出する部位検出部と、
前記部位検出部により検出された前記部位に応じて、前記ロボットに異なる動作をさせる動作部と、
前記ロボットの動作位置を設定する設定部と、
を備える。

上記構成によれば、ユーザの手にセンサ装置を取り付けることができる。そして、ユーザが手を動かしてセンサ装置をロボットの部位に接触させれば、その部位が部位検出部により検出される。動作部は、部位検出部により検出された部位に応じて、ロボットに異なる動作をさせる。このため、ユーザは、ロボットの部位を選択してセンサ装置を接触させることにより、ロボットの動作を制御することができる。そして、設定部により、ロボットの動作位置が設定（すなわち教示）される。したがって、ロボットに対して力センサを取り付けたり取り外したりする必要がなく、ロボット自体が力センサを備えていない場合であっても、ダイレクトティーチングを簡易に行うことができる。

第２の手段では、前記部位検出部は、前記ロボットの位置及び姿勢を検出するロボット検出部と、前記センサ装置の位置、姿勢、及び接触を検出するセンサ検出部と、を有し、前記ロボット検出部により検出された前記ロボットの位置及び姿勢、並びに前記センサ検出部により検出された前記センサ装置の位置、姿勢、及び接触に基づいて、前記センサ装置が接触した前記ロボットの部位を検出する。

上記構成によれば、ロボット検出部により、ロボットの位置及び姿勢が検出される。センサ検出部により、センサ装置の位置、姿勢、及び接触が検出される。このため、ロボットの位置及び姿勢と、センサ装置の位置及び姿勢との関係、そしてセンサ装置の接触があったことを把握することができる。したがって、ロボット検出部により検出されたロボットの位置及び姿勢、並びにセンサ検出部により検出されたセンサ装置の位置、姿勢、及び接触に基づいて、センサ装置が接触したロボットの部位を検出することができる。

第３の手段では、前記ダイレクトティーチングシステムは、前記ロボットに対して前記センサ装置を所定位置及び所定姿勢に保持させる保持部を備え、前記センサ装置は、前記ユーザの手に取り付け可能な本体、前記本体の加速度を検出する加速度センサ、前記本体の角速度を検出する角速度センサ、及び前記本体に作用する圧力を検出する圧力センサを有し、前記センサ検出部は、前記保持部により前記センサ装置が前記所定位置及び前記所定姿勢に保持された状態から、前記加速度センサにより検出された前記加速度及び前記角速度センサにより検出された前記角速度に基づいて、前記センサ装置の位置及び姿勢を検出するとともに、前記圧力センサにより検出された前記圧力に基づいて、前記センサ装置が前記ロボットに接触したことを検出する。

上記構成によれば、ユーザは、センサ装置の本体を手に取り付け、保持部によりロボットに対してセンサ装置を所定位置及び所定姿勢に保持することができる。本体の加速度が加速度センサにより検出され、本体の角速度が角速度センサにより検出され、本体に作用する圧力が圧力センサにより検出される。このため、ロボットに対して所定位置及び所定姿勢に保持されたセンサ装置と、その時に加速度センサにより検出された本体の加速度、及び角速度センサにより検出された本体の角速度との関係が把握される。したがって、センサ検出部は、ロボットに対してセンサ装置が所定位置及び所定姿勢に保持された状態から、加速度センサにより検出された本体の加速度、及び角速度センサにより検出された本体の角速度に基づいて、センサ装置の位置及び姿勢を検出することができる。さらに、センサ検出部は、圧力センサにより検出された圧力に基づいて、本体（すなわちセンサ装置）がロボットに接触したことを検出することができる。

第４の手段では、前記ロボットは、肘部及び手首部を備える垂直多関節型ロボットであり、前記部位検出部は、前記ロボット検出部により検出された前記手首部の位置と、前記センサ検出部により検出された前記センサ装置の位置とのずれ量が第１所定値未満であり、且つ前記センサ検出部により前記センサ装置の接触があったと検出された場合に、前記センサ装置が接触した前記ロボットの部位として前記手首部を検出し、前記動作部は、前記部位検出部により前記手首部が検出された場合に、前記ロボットに前記手首部を平行移動させる動作をさせる。

上記構成によれば、具体的には、部位検出部は、ロボット検出部により検出された手首部の位置と、センサ検出部により検出されたセンサ装置の位置とのずれ量が第１所定値未満であり、且つセンサ検出部によりセンサ装置の接触があったと検出された場合に、センサ装置が接触したロボットの部位として手首部を検出する。このため、センサ装置が接触したロボットの部位を検出するために、加速度センサ、角速度センサ、及び圧力センサに高い精度を要求する必要がない。また、動作部は、部位検出部により手首部が検出された場合に、ロボットに手首部を平行移動させる動作をさせる。すなわち、ユーザがロボットの手首部に接触すれば手首部が平行移動するため、ユーザは直感的な操作によりロボットの動作を制御することができる。

第５の手段では、前記部位検出部は、前記センサ装置が接触した前記ロボットの部位と、前記ロボットの部位に対する前記センサ装置の向きとを検出し、前記動作部は、前記部位検出部により前記手首部が検出された場合に、前記手首部に対する前記センサ装置の向きに沿って前記手首部を平行移動させる動作を前記ロボットにさせる。

上記構成によれば、部位検出部により、センサ装置が接触したロボットの部位と、ロボットの部位に対するセンサ装置の向きとが検出される。そして、動作部は、部位検出部により手首部が検出された場合に、手首部に対するセンサ装置の向きに沿って手首部を平行移動させる動作をロボットにさせる。このため、ユーザは、手首部に対するセンサ装置の向き、すなわち手の向きに沿って、手首部を平行移動させることができ、より直感的な操作によりロボットの動作を制御することができる。

第６の手段では、前記ロボットは、肘部及び手首部を備える垂直多関節型ロボットであり、前記部位検出部は、前記ロボット検出部により検出された前記肘部の位置と、前記センサ検出部により検出された前記センサ装置の位置とのずれ量が第２所定値未満であり、且つ前記センサ検出部により前記センサ装置の接触があったと検出された場合に、前記センサ装置が接触した前記ロボットの部位として前記肘部を検出し、前記動作部は、前記部位検出部により前記肘部が検出された場合に、前記ロボットに前記手首部を回転させる動作をさせる。

上記構成によれば、具体的には、部位検出部は、ロボット検出部により検出された肘部の位置と、センサ検出部により検出されたセンサ装置の位置とのずれ量が第２所定値未満であり、且つセンサ検出部によりセンサ装置の接触があったと検出された場合に、センサ装置が接触したロボットの部位として肘部を検出する。このため、センサ装置が接触したロボットの部位を検出するために、加速度センサ、角速度センサ、及び圧力センサに高い精度を要求する必要がない。また、動作部は、部位検出部により肘部が検出された場合に、ロボットに手首部を回転させる動作をさせる。ここで、肘部は、手首部が回転しても比較的動かない部位である。このため、手首部を回転させる動作をロボットにさせる際に、ユーザに危険が及ぶことを抑制することができる。

第７の手段では、前記部位検出部は、前記センサ装置が接触した前記ロボットの部位と、前記センサ装置の向きとを検出し、前記動作部は、前記部位検出部により前記肘部が検出された場合に、前記センサ装置の向きに応じて前記手首部を異なる方向へ回転させる動作を前記ロボットにさせる。

上記構成によれば、部位検出部により、センサ装置が接触したロボットの部位と、センサ装置の向きとが検出される。そして、動作部は、部位検出部により肘部が検出された場合に、センサ装置の向きに応じて手首部を異なる方向へ回転させる動作をロボットにさせる。上述したように、肘部は、手首部が回転しても比較的動かない部位である。このため、手首部が回転してもセンサ装置の向きが変わることを抑制することができ、ユーザの意図しない方向へ手首部が回転することを抑制することができる。

第８の手段は、
ユーザがロボットを直接動かして動作位置を教示するダイレクトティーチングに用いられるダイレクトティーチングシステムであって、
前記ユーザの手に取り付け可能なセンサ装置と、
前記センサ装置が近接した前記ロボットの部位を検出する部位検出部と、
前記部位検出部により検出された前記部位に応じて、前記ロボットに異なる動作をさせる動作部と、
前記ロボットの動作位置を設定する設定部と、
を備える。

上記構成によれば、ユーザの手にセンサ装置を取り付けることができる。そして、ユーザが手を動かしてセンサ装置をロボットの部位に近接させれば、その部位が部位検出部により検出される。動作部は、部位検出部により検出された部位に応じて、ロボットに異なる動作をさせる。このため、ユーザは、ロボットの部位を選択してセンサ装置を近接させることにより、ロボットの動作を制御することができる。そして、設定部により、ロボットの動作位置が設定（すなわち教示）される。したがって、ロボットに対して力センサを取り付けたり取り外したりする必要がなく、ロボット自体が力センサを備えていない場合であっても、ダイレクトティーチングを簡易に行うことができる。さらに、センサ装置を、ロボットに接触させなくても近接させるだけで、動作位置を教示することができる。

ロボットシステムの概要を示す斜視図。 グローブを示す斜視図。 加速度センサ及び角速度センサの配置を示す模式図。 圧力センサの配置を示す模式図。 接触部位及びグローブの向きとロボットの動作との関係を示す斜視図。 接触部位及びグローブの向きとロボットの動作との関係を示す斜視図。 接触部位及びグローブの向きとロボットの動作との関係を示す斜視図。 接触部位及びグローブの向きとロボットの動作との関係を示す斜視図。 接触部位及びグローブの向きとロボットの動作との関係を示す斜視図。 接触部位及びグローブの向きとロボットの動作との関係を示す斜視図。

以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、機械組立工場等において、機械等の組み立てを行うロボットシステムとして具現化している。

図１は、ロボットシステム１０の概要を示す斜視図である。同図に示すように、ロボットシステム１０（ダイレクトティーチングシステムに相当）は、ロボット２０、コントローラ３０、グローブ４０、及び基準台５０を備えている。

ロボット２０は、垂直多関節型の６軸ロボットであり、複数のリンク、及び基台２２を備えている。複数のリンク（被駆動部）は、基台２２側から順に、リンク２１Ａ〜２１Ｄ、及び手首部（リンク）２１Ｅを含んでいる。基台２２とリンク２１Ａとが関節２３Ａにより連結され、リンク２１Ａとリンク２１Ｂとが関節２３Ｂにより連結され、リンク２１Ｂとリンク２１Ｃとが関節２３Ｃ（肘部）により連結され、リンク２１Ｃとリンク２１Ｄとが関節２３Ｄにより連結され、リンク２１Ｄと手首部２１Ｅとが関節２３Ｅにより連結されている。なお、手首部２１Ｅの先端には、ツール（ハンド部）が取り付けられる。

各関節２３Ａ〜２３Ｅ、及び手首部２１Ｅには、それぞれサーボモータ（図示略）が設けられており、これらのサーボモータの回転によりリンク２１Ａ〜２１Ｅ、及びハンド部が駆動される。各サーボモータには、その出力軸を制動する電磁ブレーキと、出力軸の回転角度に応じたパルス信号を出力するエンコーダとがそれぞれ設けられている。ロボット２０は、リンク２１Ａ〜２１Ｅ、及びハンド部を動作させることにより、ワークに対する部品の組付けやワークの搬送等の作業を行う。

コントローラ３０（動作部及び設定部に相当）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動回路、位置検出回路、入出力インターフェース等を備えている。ＲＯＭは、ロボット２０のシステムプログラムや動作プログラム等を記憶している。ＲＡＭは、これらのプログラムを実行する際にパラメータの値等を記憶する。位置検出回路には、各エンコーダの検出信号がそれぞれ入力される。位置検出回路は、各エンコーダの検出信号に基づいて、各関節に設けられたサーボモータの回転角度を検出する。ＣＰＵ（ロボット検出部に相当）は、検出された各サーボモータの回転角度に基づいて、ロボット２０の位置及び姿勢を検出する。ＣＰＵは、動作プログラム（プログラム）を実行することにより、位置検出回路から入力される位置情報に基づいて、リンク２１Ａ〜２１Ｅの各関節の回転角度を目標回転角度に制御する。コントローラ３０は、ユーザにより教示されたロボット２０の動作位置を設定する。

図２に示すように、グローブ４０（センサ装置に相当）は本体４１を備えている。本体４１は、ゴム等により、手の形の袋状に形成されている。本体４１は、ユーザが手にはめる（取り付ける）ことが可能になっている。

図３に示すように、本体４１（図示略）において手Ｈの甲側の部分には、加速度センサ４２及び角速度センサ４３が設けられている。加速度センサ４２は、本体４１の加速度、すなわちグローブ４０をはめたユーザの手の加速度を検出する。角速度センサ４３は、本体４１の角速度、すなわちグローブ４０をはめたユーザの手の角速度を検出する。これらの加速度センサ４２及び角速度センサ４３の検出値に基づいて、コントローラ３０はグローブ４０（すなわちユーザの手）の移動量及び向き（姿勢）を算出する。加速度センサ４２及び角速度センサ４３の検出値は、通信等によりコントローラ３０へ入力される。

図４に示すように、本体４１（図示略）において手Ｈの平側の部分には、圧力センサ４４Ａ〜４４Ｆが設けられている。圧力センサ４４Ａ〜４４Ｅ（力覚センサ）は、それぞれ手の親指〜小指の先に対応する部分に設けられている。圧力センサ４４Ｆは、手の平（掌）に対応する部分に設けられている。圧力センサ４４Ａ〜４４Ｆは、それぞれの位置において本体４１に作用する圧力を検出する。圧力センサ４４Ａ〜４４Ｆの検出値は、通信等によりコントローラ３０へ入力される。

図１に戻り、基準台５０（保持部に相当）は、四角柱状（柱状）に形成されている。基準台５０の上面（所定面）には、グローブ４０の形状に対応した凹部５０Ａが設けられている。凹部５０Ａには、グローブ４０を嵌める（合わせる）ことができる。凹部５０Ａにグローブ４０を嵌めることにより、グローブ４０は、ロボット２０に対して所定位置及び所定姿勢に保持される。この所定位置及び所定姿勢は、予め測定されており、コントローラ３０に記憶されている。

コントローラ３０は、基準台５０によりグローブ４０が所定位置及び所定姿勢に保持された状態から、加速度センサ４２により検出された加速度及び角速度センサ４３により検出された角速度に基づいて、グローブ４０の位置及び姿勢を検出する。なお、コントローラ３０、グローブ４０、及び基準台５０により、センサ検出部が構成されている。

詳しくは、ユーザはグローブ４０を手にはめて、グローブ４０を基準台５０の凹部５０Ａに嵌める。この状態において、コントローラ３０は、グローブ４０の位置が所定位置であり、グローブ４０の姿勢が所定姿勢であると把握する（キャリブレーション）。コントローラ３０は、加速度センサ４２により検出された加速度及び角速度センサ４３により検出された角速度に基づいて、所定位置からのグローブ４０の移動量を算出して所定位置に加算し、グローブ４０の現在の位置を検出する。また、コントローラ３０は、加速度センサ４２により検出された加速度及び角速度センサ４３により検出された角速度に基づいて、所定姿勢からのグローブ４０の姿勢の変化量を算出して所定姿勢に加算し、グローブ４０の現在の姿勢を検出する。さらに、コントローラ３０は、圧力センサ４４Ａ〜４４Ｆにより検出された圧力に基づいて、グローブ４０が物体に接触したことを検出する。

ロボットシステム１０は、上述した構成を備え、ユーザがグローブ４０を接触させたロボット２０の部位を検出し、検出された部位に応じて、ロボット２０に異なる動作をさせる。そして、コントローラ３０は、ユーザがグローブ４０を用いて動作させたロボット２０の動作位置を設定（教示）する。なお、コントローラ３０、グローブ４０、及び基準台５０により、部位検出部が構成されている。

部位検出部は、以下のように、ユーザがグローブ４０を接触させたロボット２０の部位を検出する。部位検出部は、検出された手首部２１Ｅの位置と、検出されたグローブ４０の位置とのずれ量が第１所定値未満であり、且つグローブ４０の接触があったと検出された場合に、グローブ４０が接触したロボット２０の部位として手首部２１Ｅを検出する。第１所定値は、グローブ４０が手首部２１Ｅの近辺にあることを検出することのできる値であり、１０〜３０ｃｍに設定されることが望ましく、例えば２０ｃｍに設定されている。グローブ４０の接触があったことは、例えば圧力センサ４４Ａ〜４４Ｆにより検出された圧力の少なくとも１つが閾値を超えたことにより検出される。この閾値は、グローブ４０が物体に接触していることを検出することのできる値に設定されている。

同様に、部位検出部は、検出された関節２３Ｃ（以下、「肘部２３Ｃ」という）の位置と、検出されたグローブ４０の位置とのずれ量が第２所定値未満であり、且つグローブ４０の接触があったと検出された場合に、グローブ４０が接触したロボット２０の部位として肘部２３Ｃを検出する。第２所定値は、グローブ４０が肘部２３Ｃの近辺にあることを検出することのできる値であり、上記第１所定値と同様に、１０〜３０ｃｍに設定されることが望ましく、例えば２０ｃｍに設定されている。なお、第１所定値と第２所定値とが異なる値に設定されていてもよい。

また、部位検出部は、ロボット２０の部位に対するグローブ４０（すなわちユーザの手）の向きを検出する。グローブ４０の向きとは、グローブ４０の手の平側が向いている向き（圧力センサ４４Ａ〜４４Ｆが面する向き）である。

以下に、グローブ４０（すなわちユーザの手）が接触したロボット２０の部位及びグローブ４０の向きと、ロボット２０の動作との関係を示す。ロボット２０は、コントローラ３０により動作させられる。

図５に示すように、接触部位が手首部２１Ｅであり、且つグローブ４０の向きがＸ軸の向きである場合は、Ｘ軸に沿って手首部２１Ｅを平行移動させるようにロボット２０を動作させる。詳しくは、グローブ４０の手の甲側から手の平側へ手首部２１Ｅを平行移動させる。図５に矢印で示す方向と反対方向へ手首部２１Ｅを平行移動させる場合は、Ｘ軸方向において矢印と反対側から手首部２１Ｅにグローブ４０を接触させればよい。

図６に示すように、接触部位が手首部２１Ｅであり、且つグローブ４０の向きがＹ軸の向きである場合は、Ｙ軸に沿って手首部２１Ｅを平行移動させるようにロボット２０を動作させる。詳しくは、グローブ４０の手の甲側から手の平側へ手首部２１Ｅを平行移動させる。なお、検出された手首部２１Ｅの位置と、検出されたグローブ４０の位置とのずれ量が上記第１所定値未満であり、且つグローブ４０の接触があったと検出されれば、グローブ４０が手首部２１Ｅに直接接触していなくて、接触部位として手首部２１Ｅが検出される。図６に矢印で示す方向と反対方向へ手首部２１Ｅを平行移動させる場合は、Ｙ軸方向において矢印と反対側から手首部２１Ｅにグローブ４０を接触させればよい。

図７に示すように、接触部位が手首部２１Ｅであり、且つグローブ４０の向きがＺ軸の向きである場合は、Ｚ軸に沿って手首部２１Ｅを平行移動させるようにロボット２０を動作させる。詳しくは、グローブ４０の手の甲側から手の平側へ手首部２１Ｅを平行移動させる。図７に矢印で示す方向と反対方向へ手首部２１Ｅを平行移動させる場合は、Ｚ軸方向において矢印と反対側から手首部２１Ｅにグローブ４０を接触させればよい。

このように、コントローラ３０は、手首部２１Ｅに対するグローブ４０の向きに沿って手首部２１Ｅを平行移動させる。したがって、手首部２１Ｅに対するグローブ４０の向きが、例えばＸ軸及びＹ軸に対して斜めの向きである場合は、その斜めの向きに手首部２１Ｅを平行移動させる。すなわち、ユーザがグローブ４０により手首部２１Ｅを押した方向へ、手首部２１Ｅを平行移動させる。

図８に示すように、接触部位が肘部２３Ｃであり、且つグローブ４０の向きがＹ軸の向きである場合は、ＲＸ軸に従って（Ｘ軸周りに）手首部２１Ｅを回転させるようにロボット２０を動作させる。図８に矢印ＲＸで示す方向と反対方向へ手首部２１Ｅを回転させる場合は、Ｙ軸方向において反対側から（＋側から−側へ）肘部２３Ｃにグローブ４０を接触させればよい。ここで、肘部２３Ｃは、手首部２１Ｅが回転しても比較的動かない部位である。

図９に示すように、接触部位が肘部２３Ｃであり、且つグローブ４０の向きがＸ軸の向きである場合は、ＲＹ軸に従って（Ｙ軸周りに）手首部２１Ｅを回転させるようにロボット２０を動作させる。図９に矢印ＲＹで示す方向と反対方向へ手首部２１Ｅを平行移動させる場合は、Ｘ軸方向において反対側から（−側から＋側へ）肘部２３Ｃにグローブ４０を接触させればよい。

図１０に示すように、接触部位が肘部２３Ｃであり、且つグローブ４０の向きがＺ軸の向きである場合は、ＲＹ軸に従って（Ｙ軸周りに）手首部２１Ｅを回転させるようにロボット２０を動作させる。図１０に矢印ＲＹで示す方向と反対方向へ手首部２１Ｅを回転させる場合は、図９に示したように、Ｘ軸方向において反対側から（−側から＋側へ）肘部２３Ｃにグローブ４０を接触させればよい。すなわち、肘部２３Ｃの内側でグローブ４０（ユーザの手）が挟まれるおそれがあるため、Ｚ軸方向において反対側から（−側から＋側へ）肘部２３Ｃにグローブ４０を接触させる操作ではロボット２０を動作させない。

このように、コントローラ３０は、グローブ４０の向きに応じて手首部２１Ｅを異なる方向へ回転させる。詳しくは、コントローラ３０は、ロボット２０の座標系に対するグローブ４０の向きに応じて、手首部２１Ｅを異なる方向へ回転させる。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・ユーザの手にグローブ４０を取り付けることができる。そして、ユーザが手を動かしてグローブ４０をロボット２０の部位に接触させれば、その部位が部位検出部により検出される。コントローラ３０は、部位検出部により検出された部位に応じて、ロボット２０に異なる動作をさせる。このため、ユーザは、ロボット２０の部位を選択してグローブ４０を接触させることにより、ロボット２０の動作を制御することができる。そして、コントローラ３０により、ロボット２０の動作位置が設定（すなわち教示）される。したがって、ロボット２０に対して力センサを取り付けたり取り外したりする必要がなく、ロボット２０自体が力センサを備えていない場合であっても、ダイレクトティーチングを簡易に行うことができる。

・ロボット検出部により、ロボット２０の位置及び姿勢が検出される。センサ検出部により、グローブ４０の位置、姿勢、及び接触が検出される。このため、ロボット２０の位置及び姿勢と、グローブ４０の位置及び姿勢との関係、そしてグローブ４０の接触があったことを把握することができる。したがって、ロボット検出部により検出されたロボット２０の位置及び姿勢、並びにセンサ検出部により検出されたグローブ４０の位置、姿勢、及び接触に基づいて、グローブ４０が接触したロボット２０の部位を検出することができる。

・ユーザは、グローブ４０の本体４１を手に取り付け、基準台５０によりロボット２０に対してグローブ４０を所定位置及び所定姿勢に保持することができる。本体４１の加速度が加速度センサ４２により検出され、本体４１の角速度が角速度センサ４３により検出され、本体４１に作用する圧力が圧力センサ４４Ａ〜４４Ｆにより検出される。このため、ロボット２０に対して所定位置及び所定姿勢に保持されたグローブ４０と、その時に加速度センサ４２により検出された本体４１の加速度、及び角速度センサ４３により検出された本体４１の角速度との関係が把握される。したがって、センサ検出部は、ロボット２０に対してグローブ４０が所定位置及び所定姿勢に保持された状態から、加速度センサ４２により検出された本体４１の加速度、及び角速度センサ４３により検出された本体４１の角速度に基づいて、グローブ４０の位置及び姿勢を検出することができる。さらに、センサ検出部は、圧力センサ４４Ａ〜４４Ｆにより検出された圧力に基づいて、本体４１（すなわちグローブ４０）がロボット２０に接触したことを検出することができる。

・部位検出部は、ロボット検出部により検出された手首部２１Ｅの位置と、センサ検出部により検出されたグローブ４０の位置とのずれ量が第１所定値未満であり、且つセンサ検出部によりグローブ４０の接触があったと検出された場合に、グローブ４０が接触したロボット２０の部位として手首部２１Ｅを検出する。このため、グローブ４０が接触したロボット２０の部位を検出するために、加速度センサ４２、角速度センサ４３、及び圧力センサ４４Ａ〜４４Ｆに高い精度を要求する必要がない。また、コントローラ３０は、部位検出部により手首部２１Ｅが検出された場合に、ロボット２０に手首部２１Ｅを平行移動させる動作をさせる。すなわち、ユーザがロボット２０の手首部２１Ｅに接触すれば手首部２１Ｅが平行移動するため、ユーザは直感的な操作によりロボット２０の動作を制御することができる。

・部位検出部により、グローブ４０が接触したロボット２０の部位と、ロボット２０の部位に対するグローブ４０の向きとが検出される。そして、コントローラ３０は、部位検出部により手首部２１Ｅが検出された場合に、手首部２１Ｅに対するグローブ４０の向きに沿って手首部２１Ｅを平行移動させる動作をロボット２０にさせる。このため、ユーザは、手首部２１Ｅに対するグローブ４０の向き、すなわち手の向きに沿って、手首部２１Ｅを平行移動させることができ、より直感的な操作によりロボット２０の動作を制御することができる。

・部位検出部は、ロボット検出部により検出された肘部２３Ｃの位置と、センサ検出部により検出されたグローブ４０の位置とのずれ量が第２所定値未満であり、且つセンサ検出部によりグローブ４０の接触があったと検出された場合に、グローブ４０が接触したロボット２０の部位として肘部２３Ｃを検出する。このため、グローブ４０が接触したロボット２０の部位を検出するために、加速度センサ４２、角速度センサ４３、及び圧力センサ４４Ａ〜４４Ｆに高い精度を要求する必要がない。また、コントローラ３０は、部位検出部により肘部２３Ｃが検出された場合に、ロボット２０に手首部２１Ｅを回転させる動作をさせる。ここで、肘部２３Ｃは、手首部２１Ｅが回転しても比較的動かない部位である。このため、手首部２１Ｅを回転させる動作をロボット２０にさせる際に、ユーザに危険が及ぶことを抑制することができる。

・部位検出部により、グローブ４０が接触したロボット２０の部位と、グローブ４０の向きとが検出される。そして、コントローラ３０は、部位検出部により肘部２３Ｃが検出された場合に、グローブ４０の向きに応じて手首部２１Ｅを異なる方向へ回転させる動作をロボット２０にさせる。上述したように、肘部２３Ｃは、手首部２１Ｅが回転しても比較的動かない部位である。このため、手首部２１Ｅが回転してもグローブ４０の向きが変わることを抑制することができ、ユーザの意図しない方向へ手首部２１Ｅが回転することを抑制することができる。

・グローブ４０を肘部２３ＣにＸ軸方向又はＺ軸方向から接触させた場合に、肘部２３Ｃを曲げる方向のイメージで手首部２１ＥをＲＹ軸に従って回転させている。このため、ユーザは直感的な操作によりロボット２０の動作を制御することができる。

・グローブ４０を手首部２１Ｅに接触させた場合に、グローブ４０（ユーザの手）から離れる方向へ手首部２１Ｅを移動させている。したがって、ユーザの安全を確保することができる。

・肘部２３Ｃの内側でグローブ４０（ユーザの手）が挟まれるおそれがあるため、Ｚ軸方向において−側から＋側へ肘部２３Ｃにグローブ４０を接触させる操作では、ロボット２０を動作させない。したがって、ユーザの安全を確保することができる。その場合であっても、図９に示したように、Ｘ軸方向において−側から＋側へ肘部２３Ｃにグローブ４０を接触させることにより、図１０に矢印ＲＹで示す方向と反対方向へ手首部２１Ｅを回転させることができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・上記実施形態では、基準台５０によりグローブ４０が所定位置及び所定姿勢に保持された状態から、加速度センサ４２により検出された加速度及び角速度センサ４３により検出された角速度に基づいて、グローブ４０の位置及び姿勢を検出している。この場合に、検出される加速度及び角速度の誤差が徐々に積み重なることにより、検出されるグローブ４０の位置及び姿勢が実際の位置及び姿勢から次第にずれるおそれがある。これに対して、所定時間毎に基準台５０にグローブ４０を合わせてキャリブレーションを行うことにより、グローブ４０の位置及び姿勢のずれを抑制することができる。なお、ロボット２０の手首部２１Ｅ又は肘部２３Ｃの近辺にグローブ４０があること及びグローブ４０の向きを検出できればよいため、グローブ４０の位置及び姿勢を厳密に検出する必要はない。

・基準台５０に代えて、例えばロボット２０の基台２２（保持部に相当）に、グローブ４０を嵌める（合わせる）凹部を設けてもよい。その場合も、凹部にグローブ４０を嵌めることにより、グローブ４０は、ロボット２０に対して所定位置及び所定姿勢に保持される。そして、この所定位置及び所定姿勢は、予め測定されており、コントローラ３０に記憶されている。

・グローブ４０の位置及び姿勢を、高精度のＧＰＳ装置により検出することができる場合は、ロボット２０に対してグローブ４０を所定位置及び所定姿勢に保持するキャリブレーションを省略することもできる。

・グローブ４０に代えて、例えば人差し指の指サック（センサ装置に相当）に、加速度センサ４２、角速度センサ４３、及び圧力センサ４４Ｂを設けることもできる。

・上記実施形態では、ＲＺ軸に従って（Ｚ軸の周りに）手首部２１Ｅを回転させる動作は、グローブ４０により操作しなかった。これに対して、例えばグローブ４０を基台２２又はリンク２１Ａに接触させた場合に、ＲＺ軸に従って手首部２１Ｅを回転させることもできる。

・垂直多関節型のロボット２０に限らず、水平多関節型のロボットを採用することもできる。その場合であっても、コントローラ３０は、部位検出部により第３軸（手首部に相当）が検出された場合に、第３軸に対するグローブ４０の向きに沿って第３軸を平行移動させる動作をロボット２０にさせることができる。

・圧力センサ４４Ａ〜４４Ｆに代えて、静電容量センサによりグローブ４０（センサ装置）が物体に接触したことを検出することもできる。また、静電容量センサを用いて、グローブ４０が近接したロボット２０の部位を検出し、検出された部位に応じて、ロボット２０に異なる動作をさせることもできる。この場合も、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、グローブ４０を、ロボット２０に接触させなくても近接させるだけで、動作位置を教示することができる。

１０…ロボットシステム（ダイレクトティーチングシステム）、２０…ロボット、３０…コントローラ（動作部、設定部、ロボット検出部）、４０…グローブ（センサ装置）、５０…基準台（保持部）。

Claims (7)

1. ユーザがロボットを直接動かして動作位置を教示するダイレクトティーチングに用いられるダイレクトティーチングシステムであって、
   前記ユーザの手に取り付け可能なセンサ装置と、
   前記センサ装置が接触した前記ロボットの部位を検出する部位検出部と、
   前記部位検出部により検出された前記部位に応じて、前記ロボットに異なる動作をさせる動作部と、
   前記ロボットの動作位置を設定する設定部と、
   を備え、
   前記部位検出部は、
   前記ロボットの位置及び姿勢を検出するロボット検出部と、
   前記センサ装置の位置、姿勢、及び接触を検出するセンサ検出部と、を有し、
   前記ロボット検出部により検出された前記ロボットの位置及び姿勢、並びに前記センサ検出部により検出された前記センサ装置の位置、姿勢、及び接触に基づいて、前記センサ装置が接触した前記ロボットの部位を検出するロボットのダイレクトティーチングシステム。
2. 前記ダイレクトティーチングシステムは、前記ロボットに対して前記センサ装置を所定位置及び所定姿勢に保持させる保持部を備え、
   前記センサ装置は、前記ユーザの手に取り付け可能な本体、前記本体の加速度を検出する加速度センサ、前記本体の角速度を検出する角速度センサ、及び前記本体に作用する圧力を検出する圧力センサを有し、
   前記センサ検出部は、前記保持部により前記センサ装置が前記所定位置及び前記所定姿勢に保持された状態から、前記加速度センサにより検出された前記加速度及び前記角速度センサにより検出された前記角速度に基づいて、前記センサ装置の位置及び姿勢を検出するとともに、前記圧力センサにより検出された前記圧力に基づいて、前記センサ装置が前記ロボットに接触したことを検出する請求項１に記載のロボットのダイレクトティーチングシステム。
3. 前記ロボットは、肘部及び手首部を備える垂直多関節型ロボットであり、
   前記部位検出部は、前記ロボット検出部により検出された前記手首部の位置と、前記センサ検出部により検出された前記センサ装置の位置とのずれ量が第１所定値未満であり、且つ前記センサ検出部により前記センサ装置の接触があったと検出された場合に、前記センサ装置が接触した前記ロボットの部位として前記手首部を検出し、
   前記動作部は、前記部位検出部により前記手首部が検出された場合に、前記ロボットに前記手首部を平行移動させる動作をさせる請求項２に記載のロボットのダイレクトティーチングシステム。
4. 前記部位検出部は、前記センサ装置が接触した前記ロボットの部位と、前記ロボットの部位に対する前記センサ装置の向きとを検出し、
   前記動作部は、前記部位検出部により前記手首部が検出された場合に、前記手首部に対する前記センサ装置の向きに沿って前記手首部を平行移動させる動作を前記ロボットにさせる請求項３に記載のロボットのダイレクトティーチングシステム。
5. 前記ロボットは、肘部及び手首部を備える垂直多関節型ロボットであり、
   前記部位検出部は、前記ロボット検出部により検出された前記肘部の位置と、前記センサ検出部により検出された前記センサ装置の位置とのずれ量が第２所定値未満であり、且つ前記センサ検出部により前記センサ装置の接触があったと検出された場合に、前記センサ装置が接触した前記ロボットの部位として前記肘部を検出し、
   前記動作部は、前記部位検出部により前記肘部が検出された場合に、前記ロボットに前記手首部を回転させる動作をさせる請求項２〜４のいずれか１項に記載のロボットのダイレクトティーチングシステム。
6. 前記部位検出部は、前記センサ装置が接触した前記ロボットの部位と、前記センサ装置の向きとを検出し、
   前記動作部は、前記部位検出部により前記肘部が検出された場合に、前記センサ装置の向きに応じて前記手首部を異なる方向へ回転させる動作を前記ロボットにさせる請求項５に記載のロボットのダイレクトティーチングシステム。
7. ユーザがロボットを直接動かして動作位置を教示するダイレクトティーチングに用いられるダイレクトティーチングシステムであって、
   前記ユーザの手に取り付け可能なセンサ装置と、
   前記センサ装置が近接した前記ロボットの部位を検出する部位検出部と、
   前記部位検出部により検出された前記部位に応じて、前記ロボットに異なる動作をさせる動作部と、
   前記ロボットの動作位置を設定する設定部と、
   を備え、
   前記部位検出部は、
   前記ロボットの位置及び姿勢を検出するロボット検出部と、
   前記センサ装置の位置、姿勢、及び近接を検出するセンサ検出部と、を有し、
   前記ロボット検出部により検出された前記ロボットの位置及び姿勢、並びに前記センサ検出部により検出された前記センサ装置の位置、姿勢、及び近接に基づいて、前記センサ装置が近接した前記ロボットの部位を検出するロボットのダイレクトティーチングシステム。

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