CN108687769A - 位置估计方法及把持方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供位置估计方法及把持方法。把持机器人控制器具备修正控制量运算部，其当被输入了夹紧宽度时输出把持工具位置姿态的修正控制量，以使夹紧宽度减小。位置估计方法具备：初始临时把持工序，在基准位置姿态下使一对夹紧爪接近，临时把持发动机减振器；位置姿态修正工序，使用将临时把持时的夹紧宽度输入修正控制量运算部而得到的修正控制量，修正把持工具位置姿态；再次临时把持工序，在所述修正工序后的位置姿态下使一对夹紧爪接近，再次临时把持发动机减振器；和前端位置估计工序，在反复执行所述修正工序和再次临时把持工序后，利用夹紧宽度成为阈值以下时的把持工具位置姿态与基准位置姿态间的偏移，估计发动机减振器前端部的位置坐标。

Description

位置估计方法及把持方法

技术领域

本发明涉及位置估计方法及把持方法。更详细而言，涉及使用把持筒体的把持系统来估计该筒体的一个端部的端部位置坐标的位置估计方法、以及以能够估计筒体的端部位置坐标的方式把持筒体的筒体把持方法。

背景技术

车辆的发动机经由被称为发动机架的框架安装于车体。此外在发动机与发动机架之间，为了抑制发动机的振动，安装有筒状的发动机减振器。该发动机减振器例如使基端部与发动机架卡定，用螺栓将前端部相对于发动机紧固固定来进行安装。

在车辆的制造工序中，这样的发动机减振器向发动机的安装是使用减振器把持机器人和紧固机器人来进行的，所述减振器把持机器人把持发动机减振器，将其相对于发动机定位配置在规定的位置，所述紧固机器人利用螺栓紧固由减振器把持机器人定位的发动机减振器。另外，减振器把持机器人对发动机减振器的定位存在误差，因此其前端部的位置在减振器把持机器人每次作业时存在一些区别。因此，由紧固机器人紧固螺栓时，必须每次都精确地对定位后的发动机减振器的前端部的螺栓孔的位置、姿态进行确定。

例如日本特开平10-326347号公报示出了通过图像处理来检测物体的三维位置及姿态的技术。在日本特开平10-326347号公报的技术中，孔从正面观察时为圆，着眼于此，从使用摄像头获得的物体的图像数据中提取看似形成圆的点列部分，根据该点列的位置数据检测物体的三维位置及姿态。因此当向发动机安装发动机减振器时，考虑利用日本特开平10-326347号公报的技术来确定发动机减振器的前端部的螺栓孔的位置、姿态，通过紧固机器人，以与确定的位置、姿态相应的适当方式进行螺栓的紧固。

发明内容

发明要解决的课题

但是在利用日本特开平10-326347号公报的技术的方法中，在拍摄减振器的前端部的图像的摄像头的基础上，还需要使该摄像头移动的机器人等，相应地可能成本上升。此外在该方法中，由于每次紧固必须使用摄像头拍摄图像，进而对获得的图像数据实施图像处理，因此相应地可能周期时间延迟。

本发明的目的在于提供能够使用现有的设备同时迅速估计筒体的端部位置的位置估计方法、以及能够以可估计其端部位置的方式把持筒体的把持方法。

用于解决课题的手段

(1)本发明的位置估计方法是使用把持筒体的把持系统来估计该筒体的一个端部的端部位置坐标的方法。所述把持系统具备：把持装置，其具备一对夹紧爪以及夹持宽度检测装置，所述一对夹紧爪在彼此最接近时以使其把持中心轴与所述筒体的中心轴同轴的方式进行把持，所述夹持宽度检测装置输出与这些夹紧爪的夹持宽度相应的宽度检测值；以及控制装置，其控制所述把持装置的位置及姿态，所述控制装置具备修正装置，当被输入了所述宽度检测值时，该修正装置输出所述把持装置的位置及姿态的修正控制量，以使所述夹持宽度减小。所述位置估计方法具备：初始临时把持工序，在基准位置及基准姿态下使所述一对夹紧爪接近，从而临时把持所述筒体；修正工序，使用将所述临时把持时的所述宽度检测值输入所述修正装置而得到的所述修正控制量，修正所述把持装置的位置及姿态；再次临时把持工序，在所述修正工序后的位置及姿态下使所述一对夹紧爪接近，再次临时把持所述筒体；以及估计工序，在反复执行所述修正工序和所述再次临时把持工序后，利用所述宽度检测值成为阈值以下时的所述把持装置的位置及姿态与所述基准位置及所述基准姿态之间的偏移，估计所述端部位置坐标。

(2)该情况下优选的是，在所述修正装置中，从所述宽度检测值至所述修正控制量的输入输出特性是通过强化学习来构建的。

(3)该情况下优选的是，所述控制装置具备：机器人，在其臂前端部安装有所述把持装置；以及机器人控制器，其通过驱动该机器人来控制所述把持装置的位置及姿态，所述把持装置具备：致动器；动力传递机构，其利用所述致动器所产生的动力使所述一对夹紧爪接近或分离；以及六轴的力觉传感器，其设置在该动力传递机构与所述臂前端部之间，所述修正装置使用所述宽度检测值和所述力觉传感器的检测值来计算所述修正控制量，以使所述夹持宽度减小。

(4)本发明的把持方法是使用把持系统把持筒体的方法。所述把持系统具备：把持装置，其具备一对夹紧爪以及夹持宽度检测装置，所述一对夹紧爪在彼此最接近时以使其把持中心轴与所述筒体的中心轴同轴的方式进行把持，所述夹持宽度检测装置输出与这些夹紧爪的夹持宽度相应的宽度检测值；以及控制装置，其控制所述把持装置的位置及姿态，所述控制装置具备修正装置，当被输入了所述宽度检测值时，该修正装置输出所述把持装置的位置及姿态的修正控制量，以使所述夹持宽度减小。所述把持方法具备：初始临时把持工序，在基准位置及基准姿态下使所述一对夹紧爪接近，从而临时把持所述筒体；修正工序，使用将所述临时把持时的所述宽度检测值输入所述修正装置而得到的所述修正控制量，修正所述把持装置的位置及姿态；以及再次临时把持工序，在所述修正工序后的位置及姿态下使所述一对夹紧爪接近，再次临时把持所述筒体，反复执行所述修正工序和所述再次临时把持工序，直至所述宽度检测值成为阈值以下，从而由所述把持装置把持所述筒体。

发明效果

(1)在本发明的位置估计方法中，使用把持装置和修正装置来估计筒体的端部位置坐标，把持装置具备当彼此最接近时以使其把持中心轴与筒体的中心轴同轴的方式进行把持的一对夹紧爪以及检测这些夹紧爪的夹持宽度的夹持宽度检测装置，修正装置当被输入了宽度检测值时输出把持装置的位置及姿态的修正控制量，以使夹紧爪的夹持宽度减小。

该位置估计方法具备初始把持工序、修正工序、再次临时把持工序、以及在反复进行这些修正工序及再次把持工序后估计端部位置坐标的估计工序。首先在初始把持工序中，在已知的基准位置及基准姿态下使夹紧爪彼此接近，从而用这些夹紧爪临时把持筒体。此处，一对夹紧爪使用当使它们彼此最接近时把持中心轴与筒体的中心轴同轴的夹紧爪，因此在基准位置及基准姿态下的把持装置的把持中心轴与筒体的中心轴并非同轴的情况下，如果使夹紧爪彼此接近而进行临时把持，则在夹紧爪彼此最接近前，夹紧爪与筒体的侧面抵接。在这样的临时把持时，夹紧爪的夹持宽度根据把持中心轴与筒体的中心轴之间的偏移的方式而变化。在修正工序中，使用通过将该临时把持时的宽度检测值输入修正装置而得到的修正控制量，修正把持装置的位置及姿态。此处修正装置输出与宽度检测值相应地使夹紧爪的夹持宽度减小的修正控制量，因此通过使用该修正控制量，能够以把持中心轴接近筒体的中心轴的方式修正把持装置的位置及姿态。在估计工序中，反复执行这些修正工序和再次临时把持工序，直至宽度检测值成为阈值以下。如上所述，每次临时把持时使用修正控制量修正把持装置的位置及姿态，由此能够使把持装置接近把持中心轴与筒体的中心轴同轴的位置及姿态。此外在估计工序中，反复执行修正工序和再次临时把持工序，利用宽度检测值成为阈值以下时的把持装置的位置及姿态、即用夹紧爪能够大致同轴地临时把持筒体时的把持装置的位置及姿态与已知的基准位置及基准姿态之间的偏移，来估计筒体的端部位置坐标。根据本发明，通过沿用把持筒体的把持系统来估计端部位置坐标，不需要另外的摄像头、机器人，因此能够利用现有的设备来估计筒体的端部位置。此外在筒体为发动机减振器的情况下，使用把持系统刚定位发动机减振器后，就能够接着应用本发明的位置估计方法估计发动机减振器的端部位置坐标，因此能够迅速估计端部位置坐标。

(2)在本发明的位置估计方法中，作为修正装置，使用通过强化学习来构筑从宽度检测值至修正控制量的输入输出特性的修正装置。把持装置的把持中心轴与筒体的中心轴之间的偏移方式是平移偏移、倾斜偏移等各种偏移组合而成的，因此宽度检测值和该偏移的方式并非始终一对一地对应，因此不能从宽度检测值始终唯一地导出最佳的修正控制量的解。在本发明的位置估计方法中，通过使用其入输出特性通过强化学习而构建的修正装置，虽然必须经历多次的试错，但最终能够可靠地导出使宽度检测值在阈值以下的把持装置的位置及姿态。

(3)在本发明的位置估计方法中，作为把持装置，使用具备动力传递机构和六轴的力觉传感器的把持装置，动力传递机构利用致动器所产生的动力使一对夹紧爪接近或分离，六轴的力觉传感器设置在该动力传递机构与机器人的臂前端部之间。此外对于修正装置，使用以宽度检测值和力觉传感器的6个检测值作为输入来计算修正控制量以使夹持宽度减小的修正装置。由此，除了宽度检测值还使用力觉传感器的6个检测值，由此能够迅速地确定把持装置的把持中心轴与筒体的中心轴之间的实际偏移方式，因此能够迅速导出使宽度检测值在阈值以下的把持装置的位置及姿态，而且能够迅速估计端部位置坐标。

(4)在本发明的把持方法中，使用把持装置和修正装置来把持筒体，把持装置具备当彼此最接近时以使其把持中心轴与筒体的中心轴同轴的方式进行把持的一对夹紧爪以及检测这些夹紧爪的夹持宽度的夹持宽度检测装置，修正装置当被输入了宽度检测值时输出把持装置的位置及姿态的修正控制量，以使夹紧爪的夹持宽度减小。

该把持方法具备初始把持工序、修正工序、再次临时把持工序，通过反复进行这些修正工序及再次把持工序直至宽度检测值成为阈值以下，使得筒体由把持装置把持。在本发明中，通过反复进行修正工序及再次把持工序直至宽度检测值成为阈值以下，基于与上述(1)的发明同样的理由，能够以把持中心轴与筒体的中心轴同轴的位置及姿态，换言之，以只要给出筒体的长度等已知的信息就能够估计其端部位置坐标的方式利用把持装置把持筒体。此外根据本发明，通过以能够估计端部位置坐标的大致唯一的方式进行把持，在估计该端部位置坐标时不需要另外的摄像头或机器人，因此能够利用现有的设备来估计筒体的端部位置。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的发动机减振器安装系统的结构的图。

图2是示出把持工具的结构的剖切立体图。

图3A是2个夹紧爪的俯视图。

图3B是示出使2个夹紧爪最接近而把持发动机减振器的状态的图。

图4A是示意性地示出T轴平移偏移的图。

图4B是示意性地示出B轴平移偏移的图。

图4C是示意性地示出B轴倾斜偏移的图。

图4D是示意性地示出T轴倾斜偏移的图。

图5A是示出B-T平移复合偏移的大小与夹紧宽度的关系的图。

图5B是示出B-T倾斜复合偏移的大小与夹紧宽度的关系的图。

图6是示意性地示出把持机器人控制器的结构的框图。

图7是示出位置估计方法的具体步骤的流程图。

图8是示出本发明的第2实施方式的把持工具的结构的立体图。

图9A是示意性地示出T轴平移偏移的图。

图9B是示意性地示出B轴平移偏移的图。

图9C是示意性地示出B轴倾斜偏移的图。

图10是示出本发明的第3实施方式的销插入系统的结构的图。

图11是示意性地示出销把持机器人控制器的结构的框图。

图12是示出把持方法的具体步骤的流程图。

具体实施方式

<第1实施方式>

以下参照附图，对本发明的第1实施方式详细地进行说明。

图1是示出应用了本实施方式的位置估计方法及把持方法的发动机减振器安装系统S的结构的图。

发动机减振器安装系统S在车辆用的发动机与支承该发动机的发动机架之间安装有抑制发动机振动的发动机减振器1。发动机减振器安装系统S具备：把持工具2，其把持发动机减振器1；减振器把持机器人3，其臂前端部31安装有该把持工具2；把持机器人控制器5，其控制这些把持工具2及减振器把持机器人3；螺栓紧固机(nut runner)6，其用螺栓B将发动机减振器1的前端部16固定于发动机；紧固机器人7，其臂前端部71安装有该螺栓紧固机6；以及紧固机器人控制器8，其控制这些螺栓紧固机6及紧固机器人7。

发动机减振器1的整体形状为圆筒状，具备：圆筒状的活塞杆11，其沿着减振器轴线D延伸；以及圆筒状的外筒12，其以能够沿着减振器轴线D滑动的方式容纳该活塞杆11的基端部上设置的未图示的活塞阀。在外筒12的基端部13设置有卡定部14，卡定部14向着图1中下方形成有凹状的凹部15。在活塞杆11的前端部16形成有与活塞杆11同轴的螺纹孔17。

如图1所示，在使形成于发动机减振器1的基端部13的凹部15与形成于发动机架的凸部M1卡定、而且使其前端部16与形成于发动机的减振器安装部E1对准的状态(以下也将该状态称作“临时固定状态”)下，将螺栓B贯穿插入这些减振器安装部E1及螺纹孔17进行紧固，从而发动机减振器1被设置在发动机与发动机架之间。

螺栓紧固机6固定于紧固机器人7的多关节臂72的臂前端部71。紧固机器人控制器8在由减振器把持机器人3临时固定发动机减振器1后，使用在把持机器人控制器5中利用后面参照图7等说明的位置估计方法估计出的发动机减振器1的螺纹孔17的位置信息，一边控制螺栓紧固机6的位置及姿态，一边将螺栓B紧固固定于减振器安装部E1及螺纹孔17。

图2是示出把持工具2的结构的剖切立体图。把持工具2具备：一对夹紧板21L、21R；伺服电机22，其使其旋转轴22a旋转；动力传递机构23，其利用伺服电机22所产生的动力使2个夹紧板21L、21R彼此接近或分离；以及连接部件24，其连接动力传递机构23与臂前端部。

伺服电机22与从把持机器人控制器5发送的脉冲信号相应地使旋转轴22a正转或反转。此外伺服电机22中设置有未图示的编码器。该编码器产生与旋转轴22a的角度相应的电机脉冲信号，并发送给把持机器人控制器5。此外伺服电机22经由大致L字状的撑条22b与连接部件24的侧面连接。

动力传递机构23具备：第1小齿轮231，其与伺服电机22的旋转轴22a同轴连结；第2小齿轮232，其与该第1小齿轮231啮合；第3小齿轮233，其与该第2小齿轮232啮合；以及齿轮箱235，其以能够旋转的方式容纳这些小齿轮231～233。在图2中，剖切齿轮箱235的一部分进行图示。在齿轮箱235内将第3小齿轮233支承为能够以轴线LB为中心旋转的旋转轴233a的前端部从齿轮箱235的相对于该旋转轴233a垂直延伸的前盖236突出。此外，在该旋转轴233a的前端部且前盖236的外侧，与第3小齿轮233同轴地设置有第4小齿轮234。

前盖236中，相对于轴线LB在图2中上侧及下侧，分别彼此平行地设置有棒状的上侧滑轨237U及下侧滑轨237D。另外以下，也将这些滑轨237U、237D的延伸方向称作夹紧方向。

此外齿轮箱235中，相对于前盖236相反的一侧的背面侧以与轴线LB同轴的方式连接到立方体状的连接部件24的前端面。此外该连接部件24的基端面以与轴线LB同轴的方式连接到减振器把持机器人的臂前端部。即，臂前端部的轴线与动力传递机构23的轴线LB同轴。

夹紧板21R具备：基端部211R，其与前盖236平行地延伸；以及板状的夹紧爪212R，其从该基端部211R相对于前盖236大致垂直地延伸。此外在基端部211R设置有：槽，其与上侧滑轨237U卡合；以及棒状的上侧齿条213R，其与该上侧滑轨237U平行地延伸。如图2所示，该上侧齿条213R与第4小齿轮234啮合。

此外夹紧板21L与夹紧板21R同样地具备：基端部(未图示)，其与前盖236平行地延伸；以及板状的夹紧爪212L，其从该基端部相对于前盖236大致垂直地延伸。此外在该夹紧板21L的基端部设置有：槽，其与下侧滑轨237D卡合；以及棒状的下侧齿条213L，其与该下侧滑轨237D平行地延伸。如图2所示，下侧齿条213L夹着第4小齿轮234而与上侧齿条213R平行。此外下侧齿条213L与第4小齿轮234啮合。

此外若这些夹紧板21L、21R使各自的基端部与滑轨237D、237U卡合，且使各自的齿条213L、213R与第4小齿轮234啮合，则各夹紧爪212L、212R夹着轴线LB沿着夹紧方向对置，并沿着厚度方向齐平。

在以上那样的把持工具1中，若从图2所示的状态通过伺服电机22使旋转轴22a反转，则第4小齿轮234与该旋转轴22a的旋转角度相应地反转，夹紧爪212L、212R沿着夹紧方向彼此分离。此外若通过伺服电机22使旋转轴22a正转，则第4小齿轮234与该旋转轴22a的旋转角度相应地正转，夹紧爪212L、212R沿着夹紧方向彼此接近。

图3A是夹紧爪212L、212R的沿着厚度方向观察的俯视图。如图3A所示，在俯视观察时，各夹紧爪212L、212R为沿着相对于夹紧方向CD垂直的长度方向LD向前端侧延伸的板状。在各夹紧爪212L、212R中与把持工具的轴线LB对置的内侧端部214L、214R，分别在俯视观察时向着轴线LB形成有V字状的左凹部215L及右凹部215R。

左凹部215L从基端侧向前端侧依次具备左第1端部216L和左第2端部217L。这些端部216L、217L分别具备相对于轴线LB以规定的设定角度(在本实施方式中为45°的角度)倾斜的端面。另外该左凹部215L的设定角度不限于45°，比180°小即可。此外右凹部215R从基端侧向前端侧依次具备右第1端部216R和右第2端部217R。这些端部216R、217R分别具备相对于轴线LB以规定的设定角度(在本实施方式中为45°的角度)倾斜的端面。另外，该右凹部215R的设定角度也不限于45°，比180°小即可。因此如图3A所示，左第1端部216L的端面与右第2端部217R的端面平行，左第2端部217L的端面与右第1端部216R的端面平行。此外以下将夹紧爪212L与夹紧爪212R之间的沿着夹紧方向的间隔、更具体而言夹紧爪212L的内侧端部214L的相对于夹紧方向CD垂直的端面与夹紧爪212R的内侧端部214R的相对于夹紧方向CD垂直的端面之间的间隔ΔCD称作夹紧宽度。另外，伺服电机22中的脉冲值与夹紧宽度ΔCD成比例关系，因此该夹紧宽度ΔCD能够用规定的运算式根据设置于伺服电机22的编码器的伺服脉冲值算出。

图3B是示出在夹紧爪212L、212R之间设置了发动机减振器1的状态下使这些夹紧爪212L、212R最接近而使夹紧宽度最小的状态的图。如图3B所示，若使夹紧爪212L、212R彼此最接近，则夹紧宽度达到最小，而且发动机减振器1的外周面在夹紧爪212L的端部216L、217L及夹紧爪212R的端部216R、217R的共4个点处接触。另外，以下将这样使夹紧爪212L、212R最接近时实现的最小的夹紧宽度称作最小夹紧宽度。该情况下，在图3B中，空白的圆圈表示的夹紧爪212L、212R的把持中心轴LH与发动机减振器1的减振器轴线D同轴。换言之，夹紧爪212L、212R当使彼此最接近时，能够在中心处把持发动机减振器1。此处把持中心轴LH是指以轴线LT与轴线D交叉的点为中心点且沿着通过该中心点的夹紧爪212L、212R的厚度方向延伸的线，轴线LT通过左凹部215L的长度方向LD中央和右凹部215R的长度方向LD中央。

另外在以下的说明中，将表征夹紧爪212L、212R的姿态的把持中心轴LH、轴线LB、以及轴线LT分别称作H轴LH、B轴LB、以及T轴LT。

接下来，参照图4A～图4D，对夹紧爪212L、212R产生的发动机减振器1的把持偏移的方式进行说明。此处，是指夹紧爪212L、212R的H轴LH与减振器轴线D发生偏移从而夹紧宽度未达到最小的状态。如这些图4A～图4D所示，夹紧爪212L、212R产生的把持偏移方式分为T轴平移偏移、B轴平移偏移、B轴倾斜偏移、T轴倾斜偏移这4种偏移模式。

图4A是示意性地示出T轴平移偏移的图。所谓T轴平移偏移，如图4A所示，是指H轴LH从发动机减振器1的减振器轴线D沿着T轴LT偏移规定距离的状态。该T轴平移偏移通过H轴LH与减振器轴线D之间的沿着T轴LT的距离ΔT表征。

图4B是示意性地示出B轴平移偏移的图。所谓B轴平移偏移，如图4B所示，是指H轴LH从发动机减振器1的减振器轴线D沿着B轴LB偏移规定距离的状态。该B轴平移偏移通过H轴LH与减振器轴线D之间的沿着B轴LB的距离ΔB表征。

图4C是示意性地示出B轴倾斜偏移的图。所谓B轴倾斜偏移，如图4C所示，是指沿着B轴LB观察时H轴LH从发动机减振器1的减振器轴线D倾斜规定角度的状态。该B轴倾斜偏移通过沿着B轴LB观察时H轴LH与减振器轴线D所成的角度Δθb表征。

图4D是示意性地示出T轴倾斜偏移的图。所谓T轴倾斜偏移，如图4D所示，是指沿着T轴LT观察时H轴LH从发动机减振器1的减振器轴线D倾斜规定角度的状态。该T轴倾斜偏移通过沿着T轴LT观察时H轴LH与减振器轴线D所成的角度Δθt表征。

另外，实际的把持偏移表现为这4种把持偏移模式的组合。因此，实际的把持偏移由2个距离(ΔT、ΔB)和2个角度(Δθb、Δθt)这4个值来确定。

图5A是示出以规定的比例组合B轴平移偏移与T轴平移偏移而定义的B-T平移复合偏移的大小与夹紧宽度的关系的图。图5B是示出以规定的比例组合B轴倾斜偏移与T轴倾斜偏移而定义的B-T倾斜复合偏移的大小与夹紧宽度的关系的图。这些图5A及图5B所示的复合偏移的大小与夹紧宽度的关系能够通过几何运算分析导出。

仅从夹紧宽度出发，不能确定实际产生的把持偏移模式及其大小，但如这些图5A及图5B所示，在产生复合偏移的情况下，产生怎样的把持偏移在某种程度上是能够由夹紧宽度确定的。

图6是示意性地示出把持机器人控制器5的结构的框图。

把持机器人控制器5具备臂控制部51、修正控制量运算部52、把持偏移判定部53、前端位置估计部54、把持工具控制部55、以及伺服放大器56，并使用它们控制减振器把持机器人3及把持工具2。

把持工具控制部55在通过使夹紧爪212L、212R接近而用夹紧爪212L、212R把持发动机减振器1时、或通过使夹紧爪212L、212R分离而释放发动机减振器1时，计算与此时的状态相应的扭矩指令值，并将其输出至伺服放大器56。伺服放大器56根据从把持工具控制部55发送的扭矩指令值，产生实现该扭矩指令值的脉冲信号，并输入至伺服电机22，来控制伺服电机22。另外在把持工具控制部55中，通过将扭矩指令值设定成相对于其最大值20％左右的小的值，能够进行在使得发动机减振器1的姿态不大幅变化的同时使夹紧爪212L、212R与发动机减振器1抵接的临时把持控制。

臂控制部51分别对设置于减振器把持机器人3的臂前端部31的把持工具2的位置及姿态设定目标，并生成控制信号以实现该目标，通过将该控制信号输入至减振器把持机器人3，来控制把持工具2的位置及姿态。此外在臂控制部51中，如后面参照图7的流程图说明的那样，由把持工具控制部55反复进行临时把持控制的情况下，将把持工具2的目标位置及目标姿态设定成从执行上次的临时把持控制时设定的目标位置及目标姿态根据由修正控制量运算部52算出的修正控制量进行了修正的位置及姿态。

修正控制量运算部52使用从编码器22c发送的电机脉冲信号来计算夹紧爪212L、212R的夹紧宽度。此外修正控制量运算部52以算出的夹紧宽度作为输入，计算自把持工具2的当前位置及姿态起的修正控制量，以使该夹紧宽度减小，即，使得表示上述把持偏移的4个参数(ΔT、ΔB、Δθb、Δθt)全部向0变化。具有这样的从夹紧宽度至修正控制量的输入输出特性的修正控制量运算部52例如通过利用Q-learning、蒙特卡罗方法等已知的强化学习算法来构建。

把持偏移判定部53使用从编码器22c发送的电机脉冲信号来计算夹紧爪212L、212R的夹紧宽度。此外把持偏移判定部53通过判定算出的夹紧宽度是否在被设定为比最小夹紧宽度略大的值的阈值以下，来判定把持偏移是否大致消失。

前端位置估计部54使用由把持偏移判定部53判定为把持偏移大致消失时的把持工具的位置及姿态与已知的规定的基准位置及基准姿态之间的偏移，估计形成于发动机减振器1的前端部16的螺纹孔17的位置坐标，将涉及估计的位置坐标的信息发送给紧固机器人控制器8。

图7是示出对使用以上那样的发动机减振器安装系统S的发动机减振器1的螺纹孔17的位置进行估计的位置估计方法的具体步骤的流程图。

首先在S1中，把持机器人控制器5驱动减振器把持机器人3及把持工具2，使形成于发动机减振器1的基端部13的凹部15与形成于发动机架的凸部M1卡定，而且使形成于发动机减振器1的前端部16的螺纹孔17对准形成于发动机的减振器安装部E1，在使发动机减振器1达到临时固定状态后，使臂前端部31返回规定的原点位置。

接下来在S2中，把持机器人控制器5执行初始临时把持工序。在该初始临时把持工序中，臂控制部51将把持工具2的目标位置及目标姿态设定为在发动机减振器的附近预先确定的基准位置及基准姿态，并且朝向该目标位置及目标姿态控制把持工具2。之后，把持工具控制部55及伺服放大器56执行如下的临时把持控制：在该基准位置及基准姿态下使夹紧爪212L、212R彼此接近，由这些夹紧爪212L、212R临时把持发动机减振器1。

接下来在S3中，把持机器人控制器5执行位置姿态修正工序。在该位置姿态修正工序中，首先，修正控制量运算部52根据这次执行临时把持控制时、更具体而言2个夹紧爪212L、212R中的任一个与发动机减振器1接触时的电机脉冲值计算夹紧宽度。并且修正控制量运算部52通过使用算出的这次执行临时把持控制时的夹紧宽度作为输入，来计算与下次再次执行了临时把持时的夹紧宽度比这次执行临时把持时的夹紧宽度减小的把持工具的位置及姿态相关的修正控制量。所谓该修正控制量，相当于对这次执行临时把持控制时的把持工具的位置及姿态与欲向减小夹紧宽度的方向变化的下次执行临时把持控制时的把持工具的位置及姿态之间的偏移进行补偿的量。

接着在该位置姿态修正工序中，把持工具控制部55及伺服放大器56使夹紧爪212L、212R分离。接下来臂控制部51使用修正控制量运算部52中算出的修正控制量，对把持工具2的目标位置及目标姿态从这次执行临时把持时的目标位置及目标姿态进行修正，并且朝向该修正后的目标位置及目标姿态控制把持工具2。

接下来在S4中，把持机器人控制器5执行再次临时把持工序。在该再次临时把持工序中，把持工具控制部55及伺服放大器56在通过S3的位置姿态修正工序修正后的位置及姿态下执行再次临时把持控制。

接下来在S5中，把持机器人控制器5执行把持偏移判定工序。在该把持偏移判定工序中，把持偏移判定部53根据S4中执行了临时把持时的电机脉冲值来计算执行临时把持控制时的夹紧宽度。此外把持偏移判定部53判定算出的夹紧宽度是否在被设定为比最小夹紧宽度略大的值的阈值以下。在S5的判定为“否”的情况下，把持机器人控制器5判断为把持偏移未变得充分小，进入S3，再次执行位置姿态修正工序及再次临时把持工序。此外在S5的判定为“是”的情况下，把持机器人控制器5判断为把持偏移变得充分小，进入S6。

接下来在S6中，把持机器人控制器5执行位置估计工序。在该位置估计工序中，前端位置估计部54计算执行最后的临时把持控制时的把持工具2的位置及姿态与最初执行了临时把持时的把持工具2的位置及姿态即基准位置及基准姿态之间的偏移，而且通过使用该偏移，来估计形成于发动机减振器1的前端部16的螺纹孔17的位置。另外，由于形成于发动机减振器1的基端部13的凹部15与形成于发动机架的凸部M1卡定，凹部15的位置为已知。此外发动机减振器1的长度也为已知。因而把持机器人控制器5通过使用这些已知的信息和涉及上述偏移的信息，能够估计螺纹孔17的位置。此外把持机器人控制器5将估计的位置信息发送给紧固机器人控制器8。

<第2实施方式>

接下来参照附图，对本发明的第2实施方式详细地进行说明。

本实施方式的发动机减振器安装系统SA与上述第1实施方式的发动机减振器安装系统S主要是把持工具2A的结构不同。另外在以下说明中，对于与第1实施方式的发动机减振器安装系统S相同的结构，标注相同的标号，省略其详细的说明。

图8是示出把持工具2A的结构的立体图。把持工具2A在除了夹紧板21L、21R、伺服电机22、动力传递机构23、连接部件24之外还具备力觉传感器25A、接触传感器26A这一点上，与图2的把持工具2不同。

力觉传感器25A以与轴线LB同轴的方式设置在连接部件24与齿轮箱235之间。该力觉传感器25A检测沿着3个轴向的3个力(Fx、Fy、Fz)和绕这3根轴的弯矩(Mx、My、Mz)共计6个力，将与检测值相应的信号发送给把持机器人控制器5A。

接触传感器26A以使其杆261A与轴线LB平行的方式设置在齿轮箱235的上表面。接触传感器26A根据来自把持机器人控制器5A的指令使杆261A向夹紧板21L、21R侧前进，在杆261A的前端部与物体抵接的情况下，将表示夹紧板21L、21R之间存在物体的信号发送给把持机器人控制器5A。在把持机器人控制器5A中，在进行由夹紧板21L、21R把持发动机减振器的控制时，事先使用接触传感器26A确认发动机减振器的存在。

此处，对力觉传感器25A的输出与把持偏移的关系进行说明。图9A是示意性地示出T轴平移偏移的图。如图9A所示，在产生T轴平移偏移、发动机减振器1仅与2个夹紧爪212L、212R中的左侧的夹紧爪212L接触的情况下，在力觉传感器25A中，如图9A所示，绕X轴检测到正弯矩Mx。此外在与此反向地产生T轴平移偏移、发动机减振器1仅与右侧的夹紧爪212R接触的情况下，在力觉传感器25A中绕X轴检测到负弯矩-Mx。

图9B是示意性地示出B轴平移偏移的图。如图9B所示，在产生B轴平移偏移、发动机减振器1相对于2个夹紧爪212L、212R仅与左第2端部216L及右第2端部216R接触的情况下，在力觉传感器25A中沿着Z轴检测到正力Fz。此外在与此反向地产生B轴平移偏移、发动机减振器1仅与左第1端部215L及右第1端部215R接触的情况下，在力觉传感器25A中沿着Z轴检测到负力-Fz。

图9C是示意性地示出B轴倾斜偏移的图。如图9C所示，在产生B轴倾斜偏移、发动机减振器1相对于左侧的夹紧爪212L仅在下面侧接触且相对于右侧的夹紧爪212R仅在上面侧接触的情况下，在力觉传感器25A中绕Z轴检测到负弯矩-Mz。此外在与此反向地产生B轴倾斜偏移、发动机减振器1相对于左侧的夹紧爪212L仅在上面侧接触且相对于右侧的夹紧爪212R仅在下面侧接触的情况下，在力觉传感器25A中绕Z轴检测到正弯矩Mz。

如上所述，如果使用力觉传感器25A的检测信号，则能够区分B轴平移偏移、T轴平移偏移、B轴倾斜偏移、T轴倾斜偏移而确定各自的偏移量。因而在本实施方式的把持机器人控制器5A的修正控制量运算部52A中，除了从伺服电机22的编码器(未图示)发送的电机脉冲信号之外，还以力觉传感器25A的检测信号作为输入，计算自把持工具2A的当前的位置及姿态起的修正控制量，以使夹紧宽度减小，即，使得表示把持偏移的4个参数(ΔT、ΔB、Δθb、Δθt)全部向0变化。由此，在本实施方式的修正控制量运算部52A中，通过进一步使用力觉传感器25A的检测信号，能够算出使把持偏移迅速减小的合适的修正控制量。

<第3实施方式>

接下来参照附图，对本发明的第3实施方式详细地进行说明。

图10是示出应用了本实施方式的把持方法的销插入系统SB的结构的图。另外在以下说明中，对于与第1实施方式的发动机减振器安装系统S相同的结构，标注相同的标号，省略详细的说明。

销插入系统SB从收纳于盒形托盘T内的多个销部件P中取出一个，将其插入形成于工件W的孔部W1。销插入系统SB具备：把持工具2B，其把持销部件P；销把持机器人3B，在其臂前端部31B安装有该把持工具2B；以及销把持机器人控制器5B，其控制这些把持工具2B和销把持机器人3B。

销部件P的整体形状为圆筒状。多个销部件P没有对齐它们的位置和姿态地无序地收纳于托盘T。此外形成于工件W的孔部W1的内径比销部件P的外径略大。因此为了将销部件P插入孔部W1，必须在握住销部件P的端部位置的基础上，将销部件P与孔部W1同轴地插入。

把持工具2B的结构与参照图2所说明的把持工具2相同。即，把持工具2B具备一对夹紧板21L、21R、伺服电机22、动力传递机构23、以及连接部件24，通过利用伺服电机22所产生的动力使夹紧板21L、21R彼此接近或分离，从而把持、释放销部件P。

图11是示意性地示出销把持机器人控制器5B的结构的框图。销把持机器人控制器5B具备臂控制部51B、修正控制量运算部52B、最佳把持判定部53B、端部位置估计部54B、把持工具控制部55B、以及伺服放大器56，并使用它们控制销把持机器人3B及把持工具2B。

把持工具控制部55B在通过使夹紧爪212L、212R接近来用夹紧爪212L、212R把持销部件P时、或通过使夹紧爪212L、212R分离来释放销部件P时，计算与此时的状态相应的扭矩指令值，并将其输出至伺服电机56。

臂控制部51B分别对设置于销把持机器人3B的臂前端部31B的把持工具2B的位置及姿态设定目标，并生成控制信号以实现该目标，通过将该控制信号输入至销把持机器人3B，来控制把持工具2B的位置及姿态。此外在臂控制部51B中，如后面参照图12的流程图说明的那样，在由把持工具控制部55B反复进行临时把持控制的情况下，将把持工具2B的目标位置及目标姿态设定成从执行上次的临时把持控制时设定的目标位置及目标姿态根据由修正控制量运算部52B算出的修正控制量进行了修正的位置及姿态。

修正控制量运算部52B使用从编码器22c发送的电机脉冲信号来计算夹紧爪212L、212R的夹紧宽度。此外修正控制量运算部52B以算出的夹紧宽度作为输入，计算自把持工具2B的当前位置及姿态起的修正控制量，以使该夹紧宽度减小，即，使得表示上述销部件P的把持偏移的4个参数(ΔT、ΔB、Δθb、Δθt)全部向0变化。

最佳把持判定部53B使用从编码器22c发送的电机脉冲信号，计算夹紧爪212L、212R的夹紧宽度。此外最佳把持判定部53B通过判定算出的夹紧宽度是否在被设定为比最小夹紧宽度略大的值的阈值以下，来判定销部件P是否被夹紧爪212L、212R以最佳把持状态把持。此处所谓最佳把持状态，如参照图3B所说明的那样，是指夹紧爪212L、212R在中心处把持销部件P的状态。如果销部件P被以最佳把持状态把持，则能够使用销部件P的长度、夹紧爪212L、212R对销部件P的把持位置等不使用摄像头或机器人等就可得到的信息，来估计由夹紧爪212L、212R把持的销部件P的端部位置。

在由最佳把持判定部53B判定为以最佳把持状态把持后，端部位置估计部54B使用销部件P的长度、销部件P的把持位置等信息估计销部件P的端部的位置坐标。

图12是示出使用以上那样的销插入系统SB把持销部件P的把持方法和将通过该把持方法把持的销部件P插入工件W的孔部W1的具体步骤的流程图。

首先在S11中，销把持机器人控制器5B执行初始临时把持工序。在该初始临时把持工序中，臂控制部51B将把持工具2B的目标位置及目标姿态设定为在托盘T内确定的基准位置及基准姿态，并且朝向该目标位置及目标姿态控制把持工具2B。之后，把持工具控制部55B及伺服放大器56执行如下的临时把持控制：在该基准位置及基准姿态下使夹紧爪212L、212R彼此接近，由这些夹紧爪212L、212R临时把持托盘T内的销部件P。

接下来，在S12中，销把持机器人控制器5B执行位置姿态修正工序。在该位置姿态修正工序中，首先，修正控制量运算部52B根据这次执行临时把持控制时的电机脉冲值计算夹紧宽度。并且修正控制量运算部52B通过使用算出的这次执行临时把持控制时的夹紧宽度作为输入，来计算与下次再次执行了临时把持时的夹紧宽度比这次执行临时把持时的夹紧宽度减小的把持工具位置及姿态相关的修正控制量。所谓该修正控制量，相当于对这次执行临时把持控制时的把持工具的位置及姿态与欲向减小夹紧宽度的方向变化的下次执行临时把持控制时的把持工具的位置及姿态之间的偏移进行补偿的量。

接着在该位置姿态修正工序中，把持工具控制部55B及伺服放大器56使夹紧爪212L、212R分离。接下来臂控制部51B使用修正控制量运算部52B中算出的修正控制量，对把持工具2的目标位置及目标姿态从这次执行临时把持时的目标位置及目标姿态进行修正，并且朝向该修正后的目标位置及目标姿态控制把持工具2。

接下来在S13中，销把持机器人控制器5B执行再次临时把持工序。在该再次临时把持工序中，把持工具控制部55B及伺服放大器56在通过S12的位置姿态修正工序修正后的位置及姿态下执行再次临时把持控制。

接下来在S14中，销把持机器人控制器5B执行把持偏移判定工序。在该把持偏移判定工序中，最佳把持判定部53B根据S13中执行了临时把持时的电机脉冲值来计算执行临时把持控制时的夹紧宽度。此外最佳把持判定部53B判定算出的夹紧宽度是否在被设定为比最小夹紧宽度略大的值的阈值以下。在S14的判定为“否”的情况下，销把持机器人控制器5B判断为把持偏移未变得充分小，进入S12，再次执行位置姿态修正工序及再次临时把持工序。此外在S14的判定为“是”的情况下，销把持机器人控制器5B判断为把持偏移变得充分小从而销部件P被把持工具2B以最佳把持状态把持，进入S15。

接下来，在S15中，销把持机器人控制器5B执行位置估计工序。在该位置估计工序中，端部位置估计部54B估计被以最佳把持状态把持的销部件P的端部位置。接下来在S16中，销把持机器人控制器5B通过使用与先前估计的销部件P的端部位置相关的信息，将把持的销部件P插入形成于工件W的孔部W1。

以上对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明不限于此。

Claims (4)

1.一种位置估计方法，使用把持筒体的把持系统，估计该筒体的一个端部的端部位置坐标，

所述位置估计方法的特征在于，

所述把持系统具备：把持装置，其具备一对夹紧爪以及夹持宽度检测装置，所述一对夹紧爪在彼此最接近时以使其把持中心轴与所述筒体的中心轴同轴的方式进行把持，所述夹持宽度检测装置输出与这些夹紧爪的夹持宽度相应的宽度检测值；以及控制装置，其控制所述把持装置的位置及姿态，

所述控制装置具备修正装置，当被输入了所述宽度检测值时，该修正装置输出所述把持装置的位置及姿态的修正控制量，以使所述夹持宽度减小，

所述位置估计方法具备：

初始临时把持工序，在基准位置及基准姿态下使所述一对夹紧爪接近，从而临时把持所述筒体；

修正工序，使用将所述临时把持时的所述宽度检测值输入所述修正装置而得到的所述修正控制量，修正所述把持装置的位置及姿态；

再次临时把持工序，在所述修正工序后的位置及姿态下使所述一对夹紧爪接近，再次临时把持所述筒体；以及

估计工序，在反复执行所述修正工序和所述再次临时把持工序后，利用所述宽度检测值成为阈值以下时的所述把持装置的位置及姿态与所述基准位置及所述基准姿态之间的偏移，估计所述端部位置坐标。

2.根据权利要求1所述的位置估计方法，其特征在于，

在所述修正装置中，从所述宽度检测值至所述修正控制量的输入输出特性是通过强化学习来构建的。

3.根据权利要求1或2所述的位置估计方法，其特征在于，

所述控制装置具备：机器人，在其臂前端部安装有所述把持装置；以及机器人控制器，其通过驱动该机器人来控制所述把持装置的位置及姿态，

所述把持装置具备：致动器；动力传递机构，其利用所述致动器所产生的动力使所述一对夹紧爪接近或分离；以及六轴的力觉传感器，其设置在该动力传递机构与所述臂前端部之间，

所述修正装置使用所述宽度检测值和所述力觉传感器的检测值来计算所述修正控制量，以使所述夹持宽度减小。

4.一种把持方法，使用把持系统把持筒体，

所述把持方法的特征在于，

所述把持系统具备：把持装置，其具备一对夹紧爪以及夹持宽度检测装置，所述一对夹紧爪在彼此最接近时以使其把持中心轴与所述筒体的中心轴同轴的方式进行把持，所述夹持宽度检测装置输出与这些夹紧爪的夹持宽度相应的宽度检测值；以及控制装置，其控制所述把持装置的位置及姿态，

所述控制装置具备修正装置，当被输入了所述宽度检测值时，该修正装置输出所述把持装置的位置及姿态的修正控制量，以使所述夹持宽度减小，

所述把持方法具备：

初始临时把持工序，在基准位置及基准姿态下使所述一对夹紧爪接近，从而临时把持所述筒体；

修正工序，使用将所述临时把持时的所述宽度检测值输入所述修正装置而得到的所述修正控制量，修正所述把持装置的位置及姿态；以及

再次临时把持工序，在所述修正工序后的位置及姿态下使所述一对夹紧爪接近，再次临时把持所述筒体，

反复执行所述修正工序和所述再次临时把持工序，直至所述宽度检测值成为阈值以下，从而由所述把持装置把持所述筒体。