JP2007185743A - Robot device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot device which can precisely detect distortions of arms thereof, and correctly stops the arms at set locations irrespective of the distortions of the arms. <P>SOLUTION: The robot device is formed of the arms 21, 31 which are operated for gripping, taking out, attaching, or conveying a workpiece, an operation control means 61 for controlling operations of the arms 21, 31, and distortion gauges 41A, 41B, 51A, 51B arranged on both sides of the arms 21, 31, respectively. Then the operation control means 61 adjusts the operations of the arms 21, 31, based on the distortions of the arms 21, 31 detected by the distortion gauges 41A, 41B, 51A, 51B, and thus the arms can be correctly stopped at the set locations irrespective of the distortions of the arms 21, 31. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、アームに歪みゲージを設けたロボット装置に関する。   The present invention relates to a robot apparatus in which a strain gauge is provided on an arm.

従来、アームを備えるロボット装置は、部品等のワークの把持、組み付け、取り出し、搬送等、種々の分野において多用されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a robot apparatus including an arm is frequently used in various fields such as gripping, assembling, taking out, and conveying a workpiece such as a part.

しかし、前記ロボット装置においては、温度変化によってアームが設定停止位置から狂う場合がある。たとえば、作業場所温度の低い始業時に、その時点におけるアームの長さおよび形状を基準にしてアームの停止位置を制御設定した場合、午後になって作業場所温度が上昇すると、アームの長さおよび形状が始業時の状態とは異なっているため、アームが始業時に設定された停止位置から狂った位置に停止するようになり、目的とする作業、例えばワークの把持に失敗したりすることがある。   However, in the robot apparatus, the arm may go out of the set stop position due to a temperature change. For example, if the arm stop position is controlled and set based on the length and shape of the arm at the start of work when the work place temperature is low, and the work place temperature rises in the afternoon, the length and shape of the arm However, since the arm is different from the state at the start of work, the arm stops at a position out of place from the stop position set at the start of work, and the target work, for example, gripping of the work may fail.

なお、前記アームの一側に歪みゲージを設けてアームの歪みを検出し、歪み量に応じてアームの作動を調整することが提案されているが、前記アームは形状や構造等により両側で均等に伸縮しない場合が多いことから、アームの歪みを正確に検出することができず、アームを設定停止位置で停止できないことがある。   It has been proposed that a strain gauge is provided on one side of the arm to detect the strain of the arm, and the operation of the arm is adjusted according to the amount of strain. In many cases, the arm does not extend or contract, so that the distortion of the arm cannot be detected accurately and the arm cannot be stopped at the set stop position.

特開平8−118284号公報JP-A-8-118284

本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、アームの歪みを正確に検出してアームを設定位置に正しく停止させることができるロボット装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a robot apparatus capable of accurately detecting arm distortion and stopping the arm correctly at a set position.

本発明は、アームと、前記アームの作動を制御する作動制御手段と、前記アームに設けた歪みゲージとを備え、前記歪みゲージで検出した前記アームの歪みに基づいて前記アームの作動を前記作動制御手段で調整するロボット装置において、前記アームの両側に前記歪みゲージをそれぞれ設け、前記両側の歪みゲージで検出したアームの歪みに基づいて前記アームの作動を調整することを特徴とする。   The present invention comprises an arm, an operation control means for controlling the operation of the arm, and a strain gauge provided in the arm, and the operation of the arm is controlled based on the strain of the arm detected by the strain gauge. In the robot apparatus adjusted by the control means, the strain gauges are provided on both sides of the arm, and the operation of the arm is adjusted based on the arm strain detected by the strain gauges on both sides.

本発明によれば、アームの両側に設けた歪みゲージにより検出したアームの歪みに基づいてアームの停止位置を調整するため、歪みゲージをアームの一側に設けた場合よりもアームの停止位置精度を高めることができる。特に、アームの歪みがアームの両側で不均一となってアームが片側へ曲がるような場合には、アームの両側に設けた歪みゲージによってアームの歪みを正確に検出してアームの停止位置を調整することができるので、アームの停止位置精度を一層高めることができる。   According to the present invention, since the arm stop position is adjusted based on the arm strain detected by the strain gauges provided on both sides of the arm, the arm stop position accuracy is higher than when the strain gauge is provided on one side of the arm. Can be increased. In particular, when arm distortion is uneven on both sides of the arm and the arm bends to one side, the arm stop position is adjusted by accurately detecting the arm distortion using strain gauges provided on both sides of the arm. Therefore, the arm stop position accuracy can be further improved.

以下この発明の実施形態を説明する。図1は本発明の一実施形態におけるロボット装置を示す概略構成図である。   Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a robot apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1に示すロボット装置10は、支柱11、第1アーム21、第2アーム31、把持装置35、第1アーム用歪みゲージ41A,41B、第2アーム用歪みゲージ51A,51B及び作動制御手段61を備える。   The robot apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a column 11, a first arm 21, a second arm 31, a gripping device 35, first arm strain gauges 41A and 41B, second arm strain gauges 51A and 51B, and an operation control means 61. Is provided.

前記支柱11は、図示しないベースに立設されて前記第1アーム21を保持すると共に前記第1アーム21を介して前記第2アーム31を保持する。   The support 11 is erected on a base (not shown) to hold the first arm 21 and the second arm 31 via the first arm 21.

前記第1アーム21は、前記支柱11に一端側が取り付けられて略水平方向に保持されている。前記第1アーム21は所要の長さからなり、また前記第2アーム31を保持可能な強度を有する。   The first arm 21 is attached to the column 11 at one end and is held in a substantially horizontal direction. The first arm 21 has a required length and has a strength capable of holding the second arm 31.

前記第2アーム31は、前記第1アーム21の長さ方向Aとは略直交方向Bとなるように前記第1アーム21に保持されている。さらに、前記第2アーム31は、第1モータM1によって前記第1アーム21の長さ方向Aに沿って移動可能とされると共に、第2モータM2によって前記第1アームの長さ方向とは略直交方向Bに沿って移動可能とされている。前記第1モータM1による前記第2アーム31の作動(移動)は、適宜の駆動方法により行うことができるが、一例としてチェーン駆動によるものを挙げる。また、前記第2モータM2による前記第2アーム31の作動(移動)は、適宜の駆動方法によって行うことができるが、一例としてラックアンドピニオン機構によるものを挙げる。   The second arm 31 is held by the first arm 21 so as to be in a direction B substantially perpendicular to the length direction A of the first arm 21. Further, the second arm 31 is movable along the length direction A of the first arm 21 by the first motor M1, and is substantially the same as the length direction of the first arm by the second motor M2. It is possible to move along the orthogonal direction B. The operation (movement) of the second arm 31 by the first motor M1 can be performed by an appropriate driving method. As an example, the second arm 31 is driven by a chain drive. In addition, the operation (movement) of the second arm 31 by the second motor M2 can be performed by an appropriate driving method, and an example is a rack and pinion mechanism.

前記把持装置35は、部品などのワークを把持可能なチャック装置からなり、前記第2アーム31の先端に設けられている。   The gripping device 35 is a chuck device capable of gripping a workpiece such as a component, and is provided at the tip of the second arm 31.

前記第1アーム用歪みゲージ41A,41Bは、前記第1アーム21の両側に設けられ、前記第1アーム21の歪みを検出する。前記第1アーム用歪みゲージ41A,41Bが設けられる前記第1アーム21の両側は、前記第1アームが温度変化により変形する方向の両側とされる。また、前記第1アーム21の両側における前記第1アーム用歪みゲージ41A,41Bの位置は、適宜の位置とされるが、前記第1アーム21の歪み、特に前記第1アーム21の曲げを一層正確に検出できるようにするため、図1に示すように対称位置に設けられるのが好ましい。前記対称位置となるように前記第1アーム用歪みゲージ41A,41Bを前記第1アーム21の両側に設けると、例えば前記第1アーム用歪みゲージ41Aの設けられている側と前記第2アーム用歪みゲージ41Bの設けられている側とで、前記第1アーム21の歪み量が異なる場合、前記第1アーム21の両側の歪みを正しく検出することができ、前記第1アーム21が何れの側にどの程度曲がっているかを正確に検出することができる。   The first arm strain gauges 41 </ b> A and 41 </ b> B are provided on both sides of the first arm 21 and detect the strain of the first arm 21. Both sides of the first arm 21 provided with the first arm strain gauges 41A and 41B are both sides in a direction in which the first arm deforms due to a temperature change. Further, the positions of the first arm strain gauges 41A and 41B on both sides of the first arm 21 are set to appropriate positions. However, the strain of the first arm 21, particularly the bending of the first arm 21, is further increased. In order to be able to detect correctly, it is preferable to provide in a symmetrical position as shown in FIG. When the first arm strain gauges 41A and 41B are provided on both sides of the first arm 21 so as to be in the symmetrical position, for example, the side on which the first arm strain gauge 41A is provided and the second arm use When the strain amount of the first arm 21 is different from the side where the strain gauge 41B is provided, the strain on both sides of the first arm 21 can be detected correctly, and the first arm 21 can be detected on either side. It is possible to accurately detect how much is bent.

前記第2アーム用歪みゲージ51A,51Bは、前記第2アーム31の両側に設けられ、前記第2アーム31の歪みを検出する。前記第2アーム31の両側における前記第2アーム用歪みゲージ51A,51Bの位置は、適宜の位置とされるが、前記第1アーム用歪みゲージ41A,41Bと同様の理由により、対称位置に設けられるのが好ましい。なお、前記第1アーム用歪みゲージ41A,41B及び前記第2アーム用歪みゲージ42A,42Bは、公知のものを使用することができる。   The second arm strain gauges 51 </ b> A and 51 </ b> B are provided on both sides of the second arm 31 and detect the strain of the second arm 31. The positions of the second arm strain gauges 51A and 51B on both sides of the second arm 31 are set to appropriate positions, but are provided at symmetrical positions for the same reason as the first arm strain gauges 41A and 41B. It is preferred that As the first arm strain gauges 41A and 41B and the second arm strain gauges 42A and 42B, known ones can be used.

前記作動制御手段61は、前記第1モータM1、前記第2モータM2及び前記把持装置35の作動を制御すると共に、前記第1アーム用歪みゲージ41A,41B及び前記第2アーム用歪みゲージ51A,51Bによる歪み検出に基づいて前記第1モータM1及び第2モータM2の作動を調整し、前記第2アーム31の先端における前記把持装置35を予め設定されている停止位置に移動させる制御を行う。前記作動制御手段61は、制御回路62、コントローラ63、AMP64,65,66を備える。   The operation control means 61 controls the operation of the first motor M1, the second motor M2, and the gripping device 35, and the first arm strain gauges 41A, 41B and the second arm strain gauges 51A, Based on the distortion detection by 51B, the operation of the first motor M1 and the second motor M2 is adjusted, and the gripping device 35 at the tip of the second arm 31 is controlled to move to a preset stop position. The operation control means 61 includes a control circuit 62, a controller 63, and AMPs 64, 65 and 66.

前記制御回路62はCPUを備え、予め前記第2アーム31の先端位置、すなわち前記把持装置35の停止位置が設定されると共に、前記第1アーム21及び前記第2アーム31の所定温度における状態を基準にして前記第1モータM1及び前記第2モータM2の作動量が、前記把持装置35の停止位置に応じて設定されている。また、前記制御回路62は前記第1アーム用歪みゲージ41A,41B及び前記第2アーム用歪みゲージ51A,51Bと接続され、前記第1アーム用歪みゲージ41A,41B及び前記第2アーム用歪みゲージ51A,51Bから入力された歪み検出信号に基づいて前記第1アーム21及び前記第2アーム31の位置を計算する。そして、その計算値に基づいて前記第2アーム31の先端、すなわち前記把持装置35を設定停止位置へ正しく移動させるために前記第1モータM1及び前記第2モータM2の作動を調整し、その作動のための制御信号を前記コントローラ63に出力する。前記歪みゲージの歪み検出による前記第1アーム21及び前記第2アーム31の位置計算は、例えば、一側の歪みゲージによる歪み検出量をA(伸び変形の場合はプラス、縮み変形の場合にはマイナス)、他側の歪みゲージによる歪み検出量をB(伸び変形の場合はプラス、縮み変形の場合にはマイナス)、前記アームの基準位置をC、アームの位置補正量をD、補正後のアームの位置をE、実験的に求められる補正係数をaとした場合、補正後のアームの位置Eは、E=C+D、D=(A−B)×aで得ることができる。なお、前記制御回路62は、前記把持装置35の制御信号についても前記コントローラ63に出力する。   The control circuit 62 includes a CPU, and the tip position of the second arm 31, that is, the stop position of the gripping device 35 is set in advance, and the state of the first arm 21 and the second arm 31 at a predetermined temperature is set. The operation amounts of the first motor M1 and the second motor M2 are set according to the stop position of the gripping device 35 with reference to the reference. The control circuit 62 is connected to the first arm strain gauges 41A and 41B and the second arm strain gauges 51A and 51B, and the first arm strain gauges 41A and 41B and the second arm strain gauges. Based on the distortion detection signals input from 51A and 51B, the positions of the first arm 21 and the second arm 31 are calculated. Based on the calculated value, the operations of the first motor M1 and the second motor M2 are adjusted in order to correctly move the tip of the second arm 31, that is, the gripping device 35 to the set stop position. Is output to the controller 63. The position calculation of the first arm 21 and the second arm 31 by detecting the strain of the strain gauge is performed by, for example, calculating the strain detection amount by one side strain gauge as A (plus in the case of extension deformation, and positive in the case of contraction deformation). Minus), the strain detection amount by the strain gauge on the other side is B (plus in the case of expansion deformation, minus in the case of contraction deformation), the reference position of the arm is C, the position correction amount of the arm is D, and after the correction Assuming that the arm position is E and the experimentally obtained correction coefficient is a, the corrected arm position E can be obtained by E = C + D and D = (A−B) × a. The control circuit 62 also outputs a control signal for the gripping device 35 to the controller 63.

前記コントローラ63は前記第1モータM1、前記第2モータM2及び前記把持装置35とそれぞれAMP64,65,66を介して接続され、前記制御回路62からの制御信号にしたがい前記第1モータM1、前記第2モータM2及び前記把持装置35の作動を制御する。   The controller 63 is connected to the first motor M1, the second motor M2, and the gripping device 35 via AMPs 64, 65, and 66, respectively, and according to a control signal from the control circuit 62, the first motor M1, The operation of the second motor M2 and the gripping device 35 is controlled.

なお、前記実施形態においては、第2アームを第1アームに沿って移動(前進後退)可能とすると共に第1アームと略直交する方向へ移動(前進後退)可能とした例を示したが、本発明は、第1アームあるいは第2アームの少なくとも一方が回動するものであってもよい。また、前記実施形態においては、第1アームと第2アームとの2つのアームを備える例を示したが、本発明はアームの数が1つの場合、あるいは3以上の場合にも適用することができる。さらに、前記実施形態においては、アームの両側にそれぞれ1つの歪みゲージ、すなわち1組の歪みゲージを設けたが、少なくとも1組以上設ければよい。例えば2組以上の歪みゲージを設けたり、アームの一側と他側で歪みゲージの数を異ならせて設けたりしてもよい。さらにまた、前記実施形態においては、アームの一方向両側(水平方向両側)にのみ歪みゲージを設けた例を示したが、他方向両側(上下方向両側)にも歪みゲージを設けてもよい。また、前記実施形態では、アームの先端に把持装置を設けた例を示したが、本発明は把持装置に限られず、ドリルや他の装置であってもよい。   In the above-described embodiment, an example in which the second arm can be moved (advanced / retracted) along the first arm and moved in a direction substantially orthogonal to the first arm (advanced / retracted) has been shown. In the present invention, at least one of the first arm or the second arm may rotate. Moreover, in the said embodiment, although the example provided with two arms of a 1st arm and a 2nd arm was shown, this invention is applicable also when the number of arms is one, or when it is three or more. it can. Furthermore, in the embodiment, one strain gauge, that is, one set of strain gauges, is provided on each side of the arm, but at least one set may be provided. For example, two or more sets of strain gauges may be provided, or the number of strain gauges may be different on one side and the other side of the arm. Furthermore, in the above-described embodiment, an example is shown in which strain gauges are provided only on one side of the arm (both sides in the horizontal direction), but strain gauges may be provided on both sides in the other direction (both sides in the vertical direction). Moreover, although the example which provided the holding apparatus in the front-end | tip of an arm was shown in the said embodiment, this invention is not restricted to a holding apparatus, A drill and another apparatus may be sufficient.

本発明の実施形態におけるロボット装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the robot apparatus in embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 支柱
21 第1アーム
31 第2アーム
35 把持装置
41A,41B 第1アーム歪みゲージ
51A,51B 第2アーム歪みゲージ
M1 第1モータ
M2 第2モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Support | pillar 21 1st arm 31 2nd arm 35 Gripping device 41A, 41B 1st arm strain gauge 51A, 51B 2nd arm strain gauge M1 1st motor M2 2nd motor

Claims (1)

アームと、前記アームの作動を制御する作動制御手段と、前記アームに設けた歪みゲージとを備え、前記歪みゲージで検出した前記アームの歪みに基づいて前記アームの作動を前記作動制御手段で調整するロボット装置において、
前記アームの両側に前記歪みゲージをそれぞれ設け、前記両側の歪みゲージで検出したアームの歪みに基づいて前記アームの作動を調整することを特徴とするロボット装置。
An arm, an operation control means for controlling the operation of the arm, and a strain gauge provided on the arm, and adjusting the operation of the arm by the operation control means based on the strain of the arm detected by the strain gauge. In the robot device that
A robot apparatus, wherein the strain gauges are provided on both sides of the arm, respectively, and the operation of the arm is adjusted based on the arm strain detected by the strain gauges on both sides.
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