JP2012135825A - 力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータにより駆動されるロボット3と、前記ロボット3の先端部が指令位置に追従するように前記モータを駆動する電流指令を生成するロボット制御手段2と、前記ロボット3の先端部の6個の動作方向のうち、x軸方向、y軸方向、z軸方向の3個の動作方向の夫々にかかる外力を検出する力覚センサ31と、前記力覚センサ31の検出値、前記モータの位置、および前記電流指令に基づいて、前記ロボットの先端部のn個の動作方向のうちの少なくとも前記力覚センサ31が外力を非検出とする3つの軸の回転方向の外力算出に必要となる摩擦係数を夫々同定し、当該同定した摩擦係数に基づいて当該3つの軸の回転方向にかかるモーメントの推定値を算出する力推定オブザーバ4と、を備える。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施の形態1にかかる力制御装置の構成を示すブロック図である。図示するように、実施の形態1の力制御装置は、指令生成手段1と、ロボット制御手段2と、ロボット3と、力推定オブザーバ4とを備えている。
τi=kti*ii/geni (1)
により算出される。
qli=qi/geni (2)
τr=M(ql)a+h(ql,v)+g(ql) (3)
vx=J(q)v (4)
で表すとすると、手先座標系での各方向の外力及びモーメントで構成されるベクトルFallは、
Fall=(J(q)T)−1τd (5)
と表される。ここでτdは各軸の外力を並べたベクトルであり、
τd=τ−τr−fr(v) (6)
である。式(5)および(6)から、
Fall=(J(q)T)−1(τ−τr−fr(v)) (7)
が導き出せる。
fa=y(q,v)p (8)
とかける。ここでyは3行12列の行列である。第k番目の制御周期の演算結果を[k]で表記することとすると、摩擦係数推定手段43は、
R[k]=R[k−1]+st*(−k1*R[k−1]+y[k]Ty[k]) (9)
r[k]=r[k−1]+st*(−k1*r[k−1]+fa[k]y[k]T) (10)
によりR[k]およびr[k]を算出し、
p[k]=p[k−1]−st*k2*(R[k]p[k−1]−r[k]) (11)
により各軸にかかる摩擦係数を構成要素とするpを算出する。なお、st、k1、k2は予め設定されるシステム同定のためのパラメータである。
τd=τ−τr−fr(v) (12)
で各軸の外乱トルクの推定値τdを算出する。
F=(J(q)T)−1τd (13)
を算出する。このうち、最初の3要素は直接測定できるので、3軸力覚センサ31の測定値に置き換えて出力し、残りの3要素は(13)式の計算結果をそのまま出力する。
実施の形態2の力制御装置の構成は、ロボット3の手首に取り付けられた力覚センサと、摩擦係数推定手段による摩擦係数の演算方法が異なるだけで、実施の形態1と等しい。実施の形態2の構成について実施の形態1と異なる構成についてのみ説明する。
実施の形態3の力制御装置の構成は、摩擦係数推定手段による摩擦係数を算出する演算方法が異なるだけで実施の形態1と同等である。実施の形態3の構成について実施の形態1と異なる構成についてのみ説明する。
fv=p1*fv0 (14)
で算出できるとみなし、p1を未知パラメータとして同定する。具体的にはfa=fbからp1を算出し、摩擦係数をp1*fc0i,p1*fv0iとして出力する。
実施の形態4の力制御装置の構成は、力覚センサと、摩擦係数推定手段による摩擦係数を算出する演算方法とが異なるだけで実施の形態1と同等である。実施の形態4の構成について実施の形態1と異なる構成についてのみ説明する。
図6は、実施の形態5の力制御装置の構成を示すブロック図である。図示するように、実施の形態5の力制御装置は、指令生成手段1、ロボット制御手段10、ロボット3、力推定オブザーバ4、および力情報モニター11を備えている。なお、本図において、実施の形態1と同じ構成要素には同一の符号を付している。すなわち、実施の形態5によれば、力推定オブザーバ4の出力をモニター用途にのみ用い、制御には用いない点が実施の形態1と異なっている。
2 ロボット制御手段
3 ロボット
4 力推定オブザーバ
6 加算器
7 力覚考慮補正手段
8 逆変換手段
9 各軸位置制御手段
10 ロボット制御手段
11 力情報モニター
31 3軸力覚センサ
32 位置センサ
41 外力算出手段
42 推定トルク算出手段
43 摩擦係数推定手段
71 減算器
72 座標変換手段
73 スティフネス行列部
74 加算器
75 減算器
76 比例ゲインフィルタ
77 座標変換手段
78 積分手段
79 微分手段
80 ダンピング行列部
81 座標変換手段
82 順変換手段
91 減算器
92 比例手段
93 微分手段
94 減算器
95 比例積分手段
Claims (4)
- モータにより駆動されるロボットと、
前記ロボットの先端部が指令位置に追従するように前記モータを駆動する電流指令を生成するロボット制御手段と、
前記ロボットの先端部のm個の動作方向のうち、n(m>n≧1)個の動作方向の夫々にかかる外力を検出する力覚センサと、
前記力覚センサの検出値、前記モータの位置、および前記電流指令に基づいて、前記ロボットの先端部のn個の動作方向のうちの少なくとも前記力覚センサが外力を非検出とするn−m個の動作方向の外力算出に必要となる摩擦係数を夫々同定し、当該同定した摩擦係数に基づいて前記n−m個の動作方向にかかる外力の推定値を算出する力推定オブザーバと、
を備えることを特徴とする力制御装置。 - 前記ロボット制御手段は、前記外力の推定値とモータ位置とに基づいて前記位置指令を補正し、前記ロボットの先端部が前記補正した位置指令に追従するように前記電流指令を生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の力制御装置。 - 前記外力の推定値をモニタリングする力情報モニターをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の力制御装置。
- 前記mは6であって、前記m個の動作方向は、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、X軸を回転軸とした回転方向、Y軸を回転軸とした回転方向、およびZ軸を回転軸とした回転方向である、
ことを特徴とした請求項1〜3のうちの何れか一項に記載の力制御装置。
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CN110988526B (zh) * | 2019-11-21 | 2021-01-29 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种机器人装配检查方法、装置及存储介质 |
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