JP2015168050A - Robot control device, robot and robot control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボット制御装置、ロボットおよびロボット制御方法に関するものである。 The present invention relates to a robot control device, a robot, and a robot control method.
従来、ロボットアームを備えたロボットが知られている。ロボットアームは複数のリンクが関節部を介して連結され、最も先端側のリンクには、エンドエフェクターとして、例えば、ハンドが装着される。関節部はモーターにより駆動され、その関節部の駆動により、リンクが回動する。そして、ロボットは、例えば、ハンドで突起を有する挿入物を把持し、その突起を挿入対象物に設けられた開口(穴)に挿入する作業を行う。 Conventionally, a robot provided with a robot arm is known. A plurality of links are connected to the robot arm via joints, and a hand is attached to the most distal link as an end effector, for example. The joint is driven by a motor, and the link is rotated by driving the joint. Then, for example, the robot grips an insert having a protrusion with a hand, and performs an operation of inserting the protrusion into an opening (hole) provided in the insertion object.
また、最も先端側のリンクとハンドとの間には、力覚センサーが設けられており、ロボットは、前記作業の際は、力覚センサーにより、力やモーメントを検出し、その力覚センサーの検出結果に基づいて、インピーダンス制御(力制御)を行う(例えば、特許文献1参照)。また、ロボットは、力覚センサーの出力信号に基づいて、開口の位置を把握し、挿入物の突起を挿入対象物の開口に挿入する。 In addition, a force sensor is provided between the most distal link and the hand, and the robot detects force and moment with the force sensor during the work, and the force sensor Based on the detection result, impedance control (force control) is performed (see, for example, Patent Document 1). Further, the robot grasps the position of the opening based on the output signal of the force sensor, and inserts the protrusion of the insert into the opening of the insertion object.
しかしながら、従来のロボットでは、次のような問題点がある。
力覚センサーの出力信号は、ノイズが多く、S/N比が低い。力覚センサーは、検出機構部の変形を電気信号に変換する原理であり、その感度を高めるためには、検出機構部の剛性が低い構造にしなければならないが、この場合、検出機構部が変形し易くなり、力やモーメントによってハンドが変位してしまい、正確な位置決めができない。そのため、前記検出機構部の変形を抑制するために検出機構部の剛性を高める設計が通常なされるが、この場合、力覚センサーの感度が低下し、S/N比が低下する。そのため、真の力やモーメントを示す信号がノイズに埋もれ、正確に力やモーメントを検出することは困難である。特に、力覚センサーの出力信号について、閾値に対する大小を正しく判定することは困難である。
However, the conventional robot has the following problems.
The output signal of the force sensor has a lot of noise and a low S / N ratio. The force sensor is the principle of converting the deformation of the detection mechanism into an electrical signal, and in order to increase its sensitivity, the detection mechanism must have a low rigidity. In this case, the detection mechanism is deformed. The hand is displaced by force and moment, and accurate positioning is not possible. For this reason, a design that increases the rigidity of the detection mechanism unit in order to suppress the deformation of the detection mechanism unit is usually performed. In this case, however, the sensitivity of the force sensor decreases and the S / N ratio decreases. Therefore, a signal indicating the true force or moment is buried in noise, and it is difficult to accurately detect the force or moment. In particular, it is difficult to correctly determine the magnitude of the output signal of the force sensor with respect to the threshold value.
また、力覚センサーの出力信号からノイズを除去するため、ローパスフィルターを導入する場合、低いS/N比を改善するのに十分な効果を持つ狭い帯域のローパスフィルターは、力覚センサーの出力信号の波形をなまらせてしまい(速い変化の成分を減衰させてしまい)、特に、高速に移動しながらの検出を正確に行うことは困難である。
以上の問題のため、特に、力覚センサーの出力信号について、閾値に対する大小を正しく判定することは困難であり、したがって開口の位置を正確に求めることはできない。
本発明の目的は、確実に、第1部材の突起を第2部材の開口に挿入することができるロボット制御装置、ロボットおよびロボット制御方法を提供することにある。
In addition, when a low-pass filter is introduced to remove noise from the output signal of the force sensor, the narrow-band low-pass filter that has a sufficient effect to improve the low S / N ratio is the output signal of the force sensor. In particular, it is difficult to accurately perform detection while moving at a high speed.
Because of the above problems, it is particularly difficult to correctly determine the magnitude of the threshold with respect to the output signal of the force sensor, and therefore the position of the opening cannot be obtained accurately.
An object of the present invention is to provide a robot control device, a robot, and a robot control method capable of reliably inserting the protrusion of the first member into the opening of the second member.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
(適用例1)
本発明に係わるロボット制御装置は、エンドエフェクターが装着可能なロボットアームと、
互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を想定したとき、前記X軸方向、前記Y軸方向および前記Z軸方向の力を検出し、前記ロボットアームと前記エンドエフェクターとの間に設けられた力覚センサーと、を備え、
前記エンドエフェクターにより、突起を有する第1部材と開口を有する第2部材との一方を支持し、前記第1部材の前記突起を前記第2部材の前記開口に挿入する作業を行うロボットの作動を制御するロボット制御装置であって、
前記突起を前記開口に挿入する際の前記突起と前記開口との相対的な移動方向は前記Z軸方向であり、
前記力覚センサーにより検出された前記X軸方向、前記Y軸方向および前記Z軸方向の力をそれぞれ変位に変換する力変位変換処理部を有し、前記作業の際、前記エンドエフェクターにより前記第1部材または前記第2部材を支持し、前記エンドエフェクターを前記X軸方向に移動させ、前記力変位変換処理部により変換された前記各変位に基づいて、力制御により、前記ロボットアームの作動を制御する制御部と、
前記X軸方向の変位および前記Y軸方向の変位に基づいて、前記開口または前記突起の位置を特定する位置特定部と、を備え、
前記力制御の前記Z軸方向の弾性項は、前記X軸方向の弾性項および前記Y軸方向の弾性項よりも大きく設定されることを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
(Application example 1)
A robot control device according to the present invention includes a robot arm to which an end effector can be attached;
Provided between the robot arm and the end effector that detects forces in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction when assuming an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other. A force sensor,
The end effector supports one of a first member having a protrusion and a second member having an opening, and operates a robot that performs an operation of inserting the protrusion of the first member into the opening of the second member. A robot controller for controlling,
The relative movement direction of the protrusion and the opening when the protrusion is inserted into the opening is the Z-axis direction,
A force displacement conversion processing unit that converts the forces in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction detected by the force sensor into displacements; One member or the second member is supported, the end effector is moved in the X-axis direction, and the operation of the robot arm is controlled by force control based on each displacement converted by the force displacement conversion processing unit. A control unit to control;
A position specifying unit that specifies the position of the opening or the projection based on the displacement in the X-axis direction and the displacement in the Y-axis direction,
The elastic term in the Z-axis direction of the force control is set to be larger than the elastic term in the X-axis direction and the elastic term in the Y-axis direction.
これにより、確実に、第2部材の開口または第1部材の突起の位置を特定することができ、第1部材の突起を第2部材の開口に挿入することができる。
例えば、エンドエフェクターにより第1部材を支持して作業を行う場合、第2部材の開口の位置を求める際、力制御のZ軸方向の弾性項は、X軸方向の弾性項およびY軸方向の弾性項よりも大きいので、第1部材の突起の先端部が開口に到達すると、突起の先端部が容易、迅速かつ確実に開口に挿入されてゆく。これによって、開口により、第1部材の突起がX軸方向、Y軸方向に拘束され、力覚センサーにより、X軸方向、Y軸方向の力が確実に検出される、すなわち、第1部材の突起のX軸方向、Y軸方向の目標位置からの変位を確実に検出することができる。また、力覚センサーにより検出された力を変位に変換することにより、ノイズを低減することができ、S/N比を高くすることができる。これにより、確実に、第2部材の開口の位置を求めることができる。
Thereby, the position of the opening of the second member or the protrusion of the first member can be reliably identified, and the protrusion of the first member can be inserted into the opening of the second member.
For example, when the work is performed while the first member is supported by the end effector, when the position of the opening of the second member is obtained, the elastic term in the Z-axis direction of force control is the elastic term in the X-axis direction and the Y-axis direction. Since it is larger than the elastic term, when the tip of the projection of the first member reaches the opening, the tip of the projection is easily, quickly and reliably inserted into the opening. Thus, the projection of the first member is restrained in the X-axis direction and the Y-axis direction by the opening, and the force sensor can reliably detect the forces in the X-axis direction and the Y-axis direction. The displacement of the protrusion from the target position in the X-axis direction and the Y-axis direction can be reliably detected. Moreover, by converting the force detected by the force sensor into displacement, noise can be reduced and the S / N ratio can be increased. Thereby, the position of the opening of a 2nd member can be calculated | required reliably.
(適用例2)
本発明に係わるロボット制御装置では、前記エンドエフェクターを前記X軸方向に移動させる際は、前記エンドエフェクターを前記Z軸方向に押し付けることが好ましい。
これにより、より確実に、第2部材の開口または第1部材の突起の位置を特定することができ、第1部材の突起を第2部材の開口に挿入することができる。
(Application example 2)
In the robot control apparatus according to the present invention, it is preferable that the end effector is pressed in the Z-axis direction when the end effector is moved in the X-axis direction.
Thereby, the position of the opening of the second member or the protrusion of the first member can be specified more reliably, and the protrusion of the first member can be inserted into the opening of the second member.
(適用例3)
本発明に係わるロボット制御装置では、前記エンドエフェクターを前記X軸方向に移動させる走査を、前記Y軸方向の位置を変更して複数回行うことが好ましい。
これにより、より確実に、第2部材の開口または第1部材の突起の位置を特定することができ、第1部材の突起を第2部材の開口に挿入することができる。
(Application example 3)
In the robot control apparatus according to the present invention, it is preferable that scanning for moving the end effector in the X-axis direction is performed a plurality of times while changing the position in the Y-axis direction.
Thereby, the position of the opening of the second member or the protrusion of the first member can be specified more reliably, and the protrusion of the first member can be inserted into the opening of the second member.
(適用例4)
本発明に係わるロボット制御装置では、前記力変位変換処理部により変換された前記X軸方向の変位の絶対値と第1の閾値とを比較する第1比較部を有し、
前記位置特定部は、前記走査の際、前記突起が前記開口の前記Y軸方向の中央部を通過する場合は、前記X軸方向の変位の絶対値が前記第1の閾値を超えているときに、前記突起が前記開口の前記X軸方向の縁部に位置していると判定することが好ましい。
これにより、より確実に、第2部材の開口または第1部材の突起の位置を特定することができ、第1部材の突起を第2部材の開口に挿入することができる。
(Application example 4)
In the robot control device according to the present invention, the robot control device includes a first comparison unit that compares the absolute value of the displacement in the X-axis direction converted by the force displacement conversion processing unit with a first threshold value,
In the scanning, the position specifying unit, when the projection passes through the central portion of the opening in the Y-axis direction, when the absolute value of the displacement in the X-axis direction exceeds the first threshold value In addition, it is preferable to determine that the protrusion is located at an edge of the opening in the X-axis direction.
Thereby, the position of the opening of the second member or the protrusion of the first member can be specified more reliably, and the protrusion of the first member can be inserted into the opening of the second member.
(適用例5)
本発明に係わるロボット制御装置では、前記エンドエフェクターは、前記第1部材を支持し、前記位置特定部により、前記開口の位置を特定するよう構成されており、
前記力変位変換処理部により変換された前記X軸方向の変位の絶対値と第1の閾値とを比較する第1比較部を有し、
前記位置特定部は、前記走査の際、前記突起が前記開口の前記Y軸方向の中央部を通過する場合は、前記X軸方向の変位の絶対値が前記第1の閾値を超えているときに、前記突起が前記開口の前記X軸方向の進行方向下流側の縁部に位置していると判定することが好ましい。
これにより、より確実に、第2部材の開口の位置を特定することができ、第1部材の突起を第2部材の開口に挿入することができる。
(Application example 5)
In the robot control device according to the present invention, the end effector is configured to support the first member, and to specify the position of the opening by the position specifying unit,
A first comparison unit that compares the absolute value of the displacement in the X-axis direction converted by the force displacement conversion processing unit with a first threshold;
In the scanning, the position specifying unit, when the projection passes through the central portion of the opening in the Y-axis direction, when the absolute value of the displacement in the X-axis direction exceeds the first threshold value In addition, it is preferable to determine that the protrusion is located at an edge of the opening on the downstream side in the traveling direction in the X-axis direction.
Thereby, the position of the opening of the second member can be specified more reliably, and the protrusion of the first member can be inserted into the opening of the second member.
(適用例6)
本発明に係わるロボット制御装置では、前記力変位変換処理部により変換された前記Y軸方向の変位の絶対値と第2の閾値とを比較する第2比較部を有し、
前記位置特定部は、前記走査の際、前記突起が前記開口の前記Y軸方向の縁部を通過する場合は、前記Y軸方向の変位の絶対値が前記第2の閾値を超えているときに、前記突起が前記開口の前記X軸方向の中央部に位置していると判定することが好ましい。
これにより、より確実に、第2部材の開口または第1部材の突起の位置を特定することができ、第1部材の突起を第2部材の開口に挿入することができる。
(Application example 6)
In the robot control device according to the present invention, the robot control device includes a second comparison unit that compares the absolute value of the displacement in the Y-axis direction converted by the force displacement conversion processing unit with a second threshold value.
The position specifying unit, when the projection passes the edge in the Y-axis direction of the opening during the scanning, when the absolute value of the displacement in the Y-axis direction exceeds the second threshold value In addition, it is preferable to determine that the protrusion is located at the center of the opening in the X-axis direction.
Thereby, the position of the opening of the second member or the protrusion of the first member can be specified more reliably, and the protrusion of the first member can be inserted into the opening of the second member.
(適用例7)
本発明に係わるロボット制御装置では、前記制御部は、前記力覚センサーから出力される信号を処理するローパスフィルターを有することが好ましい。
これにより、力覚センサーから出力される信号に含まれるノイズを低減することができ、S/N比を高くすることができる。
(Application example 7)
In the robot control apparatus according to the present invention, it is preferable that the control unit includes a low-pass filter that processes a signal output from the force sensor.
Thereby, the noise contained in the signal output from a force sensor can be reduced, and S / N ratio can be made high.
(適用例8)
本発明に係わるロボット制御装置では、前記力制御の前記X軸方向の弾性項と前記Y軸方向の弾性項とは等しく設定されることが好ましい。
これにより、力制御においてX軸方向とY軸方向とを同等に扱うことができ、制御を容易に行うことができる。
(Application example 8)
In the robot control device according to the present invention, it is preferable that the elastic term in the X-axis direction and the elastic term in the Y-axis direction of the force control are set to be equal.
Thereby, the X-axis direction and the Y-axis direction can be handled equally in force control, and control can be easily performed.
(適用例9)
本発明に係わるロボットは、エンドエフェクターが装着可能なロボットアームと、
互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を想定したとき、前記X軸方向、前記Y軸方向および前記Z軸方向の力を検出し、前記ロボットアームと前記エンドエフェクターとの間に設けられた力覚センサーと、を備え、
前記エンドエフェクターにより、突起を有する第1部材と開口を有する第2部材との一方を支持し、前記第1部材の前記突起を前記第2部材の前記開口に挿入する作業を行うロボットであって、
前記突起を前記開口に挿入する際の前記突起と前記開口との相対的な移動方向は前記Z軸方向であり、
前記ロボットの作動を制御する本発明のロボット制御装置を備えることを特徴とする。
(Application example 9)
A robot according to the present invention includes a robot arm to which an end effector can be attached;
Provided between the robot arm and the end effector that detects forces in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction when assuming an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other. A force sensor,
A robot that supports one of a first member having a protrusion and a second member having an opening by the end effector, and performs an operation of inserting the protrusion of the first member into the opening of the second member. ,
The relative movement direction of the protrusion and the opening when the protrusion is inserted into the opening is the Z-axis direction,
The robot control device of the present invention for controlling the operation of the robot is provided.
これにより、確実に、第2部材の開口または第1部材の突起の位置を特定することができ、第1部材の突起を第2部材の開口に挿入することができる。
例えば、エンドエフェクターにより第1部材を支持して作業を行う場合、第2部材の開口の位置を求める際、力制御のZ軸方向の弾性項は、X軸方向の弾性項およびY軸方向の弾性項よりも大きいので、第1部材の突起の先端部が開口に到達すると、突起の先端部が容易、迅速かつ確実に開口に挿入されてゆく。これによって、開口により、第1部材の突起がX軸方向、Y軸方向に拘束され、力覚センサーにより、X軸方向、Y軸方向の力が確実に検出される、すなわち、第1部材の突起のX軸方向、Y軸方向の目標位置からの変位を確実に検出することができる。また、力覚センサーにより検出された力を変位に変換することにより、ノイズを低減することができ、S/N比を高くすることができる。これにより、確実に、第2部材の開口の位置を求めることができる。
Thereby, the position of the opening of the second member or the protrusion of the first member can be reliably identified, and the protrusion of the first member can be inserted into the opening of the second member.
For example, when the work is performed while the first member is supported by the end effector, when the position of the opening of the second member is obtained, the elastic term in the Z-axis direction of force control is the elastic term in the X-axis direction and the Y-axis direction. Since it is larger than the elastic term, when the tip of the projection of the first member reaches the opening, the tip of the projection is easily, quickly and reliably inserted into the opening. Thus, the projection of the first member is restrained in the X-axis direction and the Y-axis direction by the opening, and the force sensor can reliably detect the forces in the X-axis direction and the Y-axis direction. The displacement of the protrusion from the target position in the X-axis direction and the Y-axis direction can be reliably detected. Moreover, by converting the force detected by the force sensor into displacement, noise can be reduced and the S / N ratio can be increased. Thereby, the position of the opening of a 2nd member can be calculated | required reliably.
(適用例10)
本発明に係わるロボットでは、前記ロボットは、双腕ロボットであることが好ましい。
これにより、多彩な動作を行うことができ、多彩な作業を行うことができる。
(適用例11)
本発明に係わるロボット制御方法は、エンドエフェクターが装着可能なロボットアームと、
互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を想定したとき、前記X軸方向、前記Y軸方向および前記Z軸方向の力を検出し、前記ロボットアームと前記エンドエフェクターとの間に設けられた力覚センサーと、を備え、
前記エンドエフェクターにより、突起を有する第1部材と開口を有する第2部材との一方を支持し、前記第1部材の前記突起を前記第2部材の前記開口に挿入する作業を行うロボットの作動を制御するロボット制御方法であって、
前記突起を前記開口に挿入する際の前記突起と前記開口との相対的な移動方向は前記Z軸方向であり、
前記作業の際、前記エンドエフェクターにより前記第1部材または前記第2部材を支持し、前記エンドエフェクターを前記X軸方向に移動させ、前記力覚センサーにより検出された前記X軸方向、前記Y軸方向および前記Z軸方向の力をそれぞれ変位に変換し、前記各変位に基づいて、力制御により、前記ロボットアームの作動を制御する工程と、
前記X軸方向の変位および前記Y軸方向の変位に基づいて、前記開口または前記突起の位置を特定する工程と、を備え、
前記力制御の前記Z軸方向の弾性項は、前記X軸方向の弾性項および前記Y軸方向の弾性項よりも大きく設定されることを特徴とする。
(Application Example 10)
In the robot according to the present invention, the robot is preferably a double-arm robot.
Thereby, various operations can be performed and various operations can be performed.
(Application Example 11)
A robot control method according to the present invention includes a robot arm to which an end effector can be attached,
Provided between the robot arm and the end effector that detects forces in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction when assuming an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other. A force sensor,
The end effector supports one of a first member having a protrusion and a second member having an opening, and operates a robot that performs an operation of inserting the protrusion of the first member into the opening of the second member. A robot control method for controlling,
The relative movement direction of the protrusion and the opening when the protrusion is inserted into the opening is the Z-axis direction,
During the work, the end effector supports the first member or the second member, moves the end effector in the X-axis direction, and detects the X-axis direction and the Y-axis detected by the force sensor. Converting the force in the direction and the Z-axis direction into displacement, and controlling the operation of the robot arm by force control based on each displacement;
Identifying the position of the opening or the projection based on the displacement in the X-axis direction and the displacement in the Y-axis direction,
The elastic term in the Z-axis direction of the force control is set to be larger than the elastic term in the X-axis direction and the elastic term in the Y-axis direction.
これにより、確実に、第2部材の開口または第1部材の突起の位置を特定することができ、第1部材の突起を第2部材の開口に挿入することができる。
例えば、エンドエフェクターにより第1部材を支持して作業を行う場合、第2部材の開口の位置を求める際、力制御のZ軸方向の弾性項は、X軸方向の弾性項およびY軸方向の弾性項よりも大きいので、第1部材の突起の先端部が開口に到達すると、突起の先端部が容易、迅速かつ確実に開口に挿入されてゆく。これによって、開口により、第1部材の突起がX軸方向、Y軸方向に拘束され、力覚センサーにより、X軸方向、Y軸方向の力が確実に検出される、すなわち、第1部材の突起のX軸方向、Y軸方向の目標位置からの変位を確実に検出することができる。また、力覚センサーにより検出された力を変位に変換することにより、ノイズを低減することができ、S/N比を高くすることができる。これにより、確実に、第2部材の開口の位置を求めることができる。
Thereby, the position of the opening of the second member or the protrusion of the first member can be reliably identified, and the protrusion of the first member can be inserted into the opening of the second member.
For example, when the work is performed while the first member is supported by the end effector, when the position of the opening of the second member is obtained, the elastic term in the Z-axis direction of force control is the elastic term in the X-axis direction and the Y-axis direction. Since it is larger than the elastic term, when the tip of the projection of the first member reaches the opening, the tip of the projection is easily, quickly and reliably inserted into the opening. Thus, the projection of the first member is restrained in the X-axis direction and the Y-axis direction by the opening, and the force sensor can reliably detect the forces in the X-axis direction and the Y-axis direction. The displacement of the protrusion from the target position in the X-axis direction and the Y-axis direction can be reliably detected. Moreover, by converting the force detected by the force sensor into displacement, noise can be reduced and the S / N ratio can be increased. Thereby, the position of the opening of a 2nd member can be calculated | required reliably.
以下、本発明のロボット制御装置、ロボットおよびロボット制御方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明のロボットの第1実施形態におけるロボット本体の概略図である。図2は、図1に示すロボットのブロック図である。図3は、図1に示すロボットのブロック図である。図4および図5は、それぞれ、図1に示すロボットの主要部の動作を示す側面図である。図6〜図8は、それぞれ、図1に示すロボットの力覚センサーの出力信号を示す図である。図9および図10は、それぞれ、図1に示すロボットにおける挿入物の先端の目標位置からの変位量を示す図である。
Hereinafter, a robot control device, a robot, and a robot control method of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view of a robot body in the first embodiment of the robot of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of the robot shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram of the robot shown in FIG. 4 and 5 are side views showing the operation of the main part of the robot shown in FIG. 1, respectively. 6 to 8 are diagrams showing output signals of the force sensor of the robot shown in FIG. FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams showing the amount of displacement from the target position of the tip of the insert in the robot shown in FIG.
なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図1中の基台側を「基端」、その反対側を「先端」と言う。また、図3には、インピーダンス制御(力制御)および挿入対象物46の穴47の位置を求める際に使用される回路部分が示されており、インピーダンス制御に使用される回路部分については、各駆動源制御部のうちの第1駆動源制御部の部分が代表的に示されている。
In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”. Further, the base side in FIG. 1 is referred to as a “base end”, and the opposite side is referred to as a “tip”. Further, FIG. 3 shows a circuit portion used when impedance control (force control) and the position of the
図1〜図3に示すロボット(産業用ロボット)1は、例えば腕時計のような精密機器等を製造する製造工程で用いることができ、ロボット本体(本体部)10と、ロボット本体10(ロボット1)の作動を制御するロボット制御装置(制御部)20とを有している。ロボット本体10と、ロボット制御装置20とは、それぞれ、電気的に接続されている。また、ロボット制御装置20は、例えば、CPU(Central Processing Unit)が内蔵されたパーソナルコンピューター(PC)等で構成することができる。なお、ロボット本体10とロボット制御装置20とは、一体であってもよく、また、別体であってもよい。なお、ロボット制御装置20については、後で詳述する。
The robot (industrial robot) 1 shown in FIGS. 1 to 3 can be used in a manufacturing process for manufacturing precision equipment such as a wristwatch, for example, and includes a robot main body (main body portion) 10 and a robot main body 10 (robot 1). And a robot control device (control unit) 20 for controlling the operation of. The
ロボット本体10は、基台(支持部)11と、5本のリンク(腕部)12、13、14、15、16と、2本のリンク(腕部)18、19を有するリスト17と、7つの駆動源401、402、403、404、405、406、407とを備えるロボットアーム5を有している。すなわち、ロボット1は、基台11と、リンク12、13、14、15、16と、リスト17とが基端側から先端側に向ってこの順に連結された垂直多関節(7軸)ロボットである。なお、リンク12を「第1リンク」、リンク13を「第2リンク」、リンク14を「第3リンク」、リンク15を「第4リンク」、リンク16を「第5リンク」、リスト17を「第6リンク、第7リンク」と分けて言うことができる。リスト17にはエンドエフェクター等を取り付けることができる。
The
図1に示すように、リンク12〜16、リスト17は、それぞれ、基台11に対し独立して変位可能に支持されている。なお、リンク12〜16、リスト17の長さは、それぞれ、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定される。
基台11と第1リンク12とは、関節(ジョイント)171を介して連結されている。関節171は、互いに連結された基台11と第1リンク12のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。この場合、第1リンク12は、基台11に対し、鉛直方向と平行な第1回転軸O1を回転中心(軸中心)とし、その第1回転軸O1回りに回動自在となっている。第1回転軸O1は、ロボット1の設置面である床101の上面の法線と一致している。この第1回転軸O1回りの回動は、第1駆動源401の駆動によりなされる。また、第1駆動源401はモーター401Mとケーブル(図示せず)によって駆動され、このモーター401Mは電気的に接続されたモータードライバー301を介してロボット制御装置20により制御される。第1駆動源401はモーター401Mとともに設けた減速機(図示せず)によってモーター401Mからの駆動を伝達するように構成されていてもよく、また、減速機が省略されていてもよい。なお、ロボット本体10の基台11には、例えば、モーター401Mやモータードライバー301〜307が収納されている。
As shown in FIG. 1, the
The
第1リンク12と第2リンク13とは、関節(ジョイント)172を介して連結されている。関節172は、互いに連結された第1リンク12と第2リンク13のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。この場合、第2リンク13は、第1リンク12に対し、第2回転軸O2を回転中心とし、その第2回転軸O2回りに回動自在となっている。第2回転軸O2は、第1回転軸O1と直交している。この第2回転軸O2回りの回動は、第2駆動源402の駆動によりなされる。また、第2駆動源402は、モーター402Mとケーブル(図示せず)によって駆動され、このモーター402Mは電気的に接続されたモータードライバー302を介してロボット制御装置20により制御される。第2駆動源402はモーター402Mの他に設けた減速機(図示せず)によってモーター402Mからの駆動を伝達するように構成されていてもよく、また、減速機が省略されていてもよい。なお、第2回転軸O2は、第1回転軸O1に直交する軸と平行であってもよい。なお、第1リンク12には、例えば、モーター402Mが収納されている。
The
第2リンク13と第3リンク14とは、関節(ジョイント)173を介して連結されている。関節173は、互いに連結された第2リンク13と第3リンク14のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。この場合、第3リンク14は、第2リンク13に対し、第3回転軸O3を回転中心とし、その第3回転軸O3回りに回動自在となっている。第3回転軸O3は、第2回転軸O2と直交している。この第3回転軸O3回りの回動は、第3駆動源403の駆動によりなされる。また、第3駆動源403は、モーター403Mとケーブル(図示せず)によって駆動され、このモーター403Mは電気的に接続されたモータードライバー303を介してロボット制御装置20により制御される。第3駆動源403はモーター403Mの他に設けた減速機(図示せず)によってモーター403Mからの駆動を伝達するように構成されていてもよく、また、減速機が省略されていてもよい。なお、第3回転軸O3は、第2回転軸O2に直交する軸と平行であってもよい。なお、第2リンク13には、例えば、モーター403Mが収納されている。
The
第3リンク14と第4リンク15とは、関節(ジョイント)174を介して連結されている。関節174は、互いに連結された第3リンク14と第4リンク15のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。この場合、第4リンク15は、第3リンク14に対し、第4回転軸O4を回転中心とし、その第4回転軸O4回りに回動自在となっている。第4回転軸O4は、第3回転軸O3と直交している。この第4回転軸O4回りの回動は、第4駆動源404の駆動によりなされる。また、第4駆動源404は、モーター404Mとケーブル(図示せず)によって駆動され、このモーター404Mは電気的に接続されたモータードライバー304を介してロボット制御装置20により制御される。第4駆動源404はモーター404Mとともに設けた減速機(図示せず)によってモーター404Mからの駆動を伝達するように構成されていてもよく、また、減速機が省略されていてもよい。なお、第4回転軸O4は、第3回転軸O3に直交する軸と平行であってもよい。なお、第3リンク14には、例えば、モーター404Mが収納されている。
The
第4リンク15と第5リンク16とは、関節(ジョイント)175を介して連結されている。関節175は、互いに連結された第4リンク15と第5リンク16のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。この場合、第5リンク16は、第4リンク15に対し、第5回転軸O5を回転中心とし、その第5回転軸O5回りに回動自在となっている。第5回転軸O5は、第4回転軸O4と直交している。この第5回転軸O5回りの回動は、第5駆動源405の駆動によりなされる。また、第5駆動源405は、モーター405Mとケーブル(図示せず)によって駆動され、このモーター405Mは電気的に接続されたモータードライバー305を介してロボット制御装置20により制御される。第5駆動源405はモーター405Mとともに設けた減速機(図示せず)によってモーター405Mからの駆動を伝達するように構成されていてもよく、また、減速機が省略されていてもよい。なお、第5回転軸O5は、第4回転軸O4に直交する軸と平行であってもよい。なお、第4リンク15には、例えば、モーター405Mが収納されている。
The
リスト17は、第6リンク18と第7リンク19とを有している。このリスト17には、その先端部に、エンドエフェクターとして、例えば、腕時計等のような精密機器を把持するハンド91が着脱自在に装着される。なお、ハンド91としては、特に限定されず、例えば、複数本の指部(フィンガー)を有する構成のものが挙げられる。ハンド91の指部の本数は、図示の構成では2本であるが、2本に限定されず、3本以上であってもよい。このロボット1は、ハンド91で精密機器を把持したまま、リンク12〜16やリスト17等の動作を制御することにより、当該精密機器を搬送することができる。
The
また、第5リンク16とリスト17の第6リンク18とは、関節(ジョイント)176を介して連結されている。関節176は、互いに連結された第5リンク16とリスト17の第6リンク18のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。この場合、リスト17の第6リンク18は、第5リンク16に対し、第6回転軸O6を回転中心とし、その第6回転軸O6回りに回動自在となっている。第6回転軸O6は、第5回転軸O5と直交している。この第6回転軸O6回りの回動は、第6駆動源406の駆動によりなされる。また、第6駆動源406は、モーター406Mとケーブル(図示せず)によって駆動され、このモーター406Mは電気的に接続されたモータードライバー306を介してロボット制御装置20により制御される。第6駆動源406はモーター406Mとともに設けた減速機(図示せず)によってモーター406Mからの駆動を伝達されてもよく、また、減速機が省略されていてもよい。
Further, the
また、リスト17の第6リンク18と第7リンク19とは、関節(ジョイント)177を介して連結されている。関節177は、互いに連結されたリスト17の第6リンク18と第7リンク19のうちの一方を他方に対し回動可能に支持する機構を有している。この場合、リスト17の第7リンク19は、第6リンク18に対し、第7回転軸O7を回転中心とし、その第7回転軸O7回りに回動自在となっている。第7回転軸O7は、第6回転軸O6と直交している。この第7回転軸O7回りの回動は、第7駆動源407駆動によりなされる。また、第7駆動源407の駆動は、モーター407Mとケーブル(図示せず)によって駆動され、このモーター407Mは電気的に接続されたモータードライバー307を介してロボット制御装置20により制御される。第7駆動源407はモーター407Mとともに設けた減速機(図示せず)によってモーター407Mからの駆動を伝達するように構成されていてもよく、また、減速機が省略されていてもよい。なお、第6回転軸O6は、第5回転軸O5に直交する軸と平行であってもよく、また、第7回転軸O7は、第6回転軸O6に直交する軸と平行であってもよい。なお、第5リンク16には、例えば、モーター406M、407Mが収納されている。
Further, the
駆動源401〜407には、それぞれのモーター401M〜407Mまたは減速機に、第1角度センサー411、第2角度センサー412、第3角度センサー413、第4角度センサー414、第5角度センサー415、第6角度センサー416、第7角度センサー417が設けられている。これらの角度センサー411〜417としては、例えば、エンコーダー、ロータリーエンコーダー等を用いることができる。これらの角度センサー411〜417により、それぞれ、駆動源401〜407のモーター401M〜407Mあるいは減速機の回転軸の回転角度を検出する。この角度センサー411〜417の検出結果、すなわち、角度センサー411〜417から出力される信号は、ロボット制御装置20に入力される。なお、この駆動源401〜407のモーター401M〜407Mとしては、それぞれ、特に限定されず、例えば、ACサーボモーター、DCサーボモーター等のサーボモーターを用いるのが好ましい。
The drive sources 401 to 407 include a
また、ロボット本体10は、ロボットアーム5のリスト17のリンク19の先端部(リスト17のリンク19とハンド91との間)に設けられた力覚センサー81を有している。なお、力覚センサー81は、前記の位置に限らず、例えば、ハンド91の基端部等に設けられていてもよい。
力覚センサー81は、ハンド91が把持した後述する挿入物41を介して受ける反力等の力やモーメントを検出するものである。この力覚センサー81としては、特に限定されず、各種のものを用いることができるが、その1例としては、例えば、互いに直交する3軸(X軸、Y軸、Z軸)の各軸方向の力および各軸回りのモーメントを検出する6軸力覚センサー等が挙げられる。なお、以下では、力とモーメントとを含めて力と言う。この力覚センサー81の検出結果、すなわち、力覚センサー81から出力される信号は、ロボット制御装置20に入力される。
Further, the
The
ロボット本体10は、ロボット制御装置20と電気的に接続されている。すなわち、駆動源401〜407、角度センサー411〜417、力覚センサー81は、それぞれ、ロボット制御装置20と電気的に接続されている。
そして、ロボット制御装置20は、リンク12〜16、リスト17をそれぞれ独立して作動させることができる、すなわち、モータードライバー301〜307を介して、駆動源401〜407をそれぞれ独立して制御することができる。この場合、ロボット制御装置20は、角度センサー411〜417、力覚センサー81等により検出を行い、その検出結果に基づいて、駆動源401〜407の駆動、例えば、角速度や回転角度等をそれぞれ制御する。この場合、ロボット制御装置20は、例えば、インピーダンス制御(力制御)、位置制御等の所定の制御を行う。この制御プログラムは、ロボット制御装置20に内蔵された記録媒体に予め記憶されている。
The
The
図4および図5に示すように、このロボット1は、ロボット制御装置20により、ロボット本体10(腕部12〜16、リスト17、ハンド91等)の作動を制御することにより、ハンド91で、突起(挿入部)42を有する第1部材(第1組立対象物)である挿入物41と、穴(開口)47を有する第2部材(第2組立対象物)である挿入対象物46との一方を把持(支持)し、突起42を穴47に挿入する作業(動作)を行う。なお、ハンド91で、挿入物41を把持してもよく、また、挿入対象物46を把持してもよいが、本実施形態では、代表的に、挿入物41を把持する場合を図示して説明する。なお、ハンド91で挿入物41を把持する場合は、穴47の位置を求め(特定し)、挿入物41の突起42をその穴47の位置に移動させ、突起42を穴47に挿入する。また、ハンド91で挿入対象物46を把持する場合は、突起42の位置を求め(特定し)、挿入対象物46の穴47をその突起42の位置に移動させ、突起42を穴47に挿入する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the robot 1 controls the operation of the robot main body 10 (
挿入物41の形状、挿入対象物46の形状は、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、代表的に、挿入物41、挿入対象物46の穴47の形状をそれぞれ円筒状、挿入対象物46の全体形状を直方体状とした場合を図示して説明する。なお、図示の構成では、挿入物41自体が突起42であり、その挿入物41の先端部は、尖っている。
また、挿入対象物46に形成された穴47には、貫通穴と、貫通していない穴、すなわち、有底の穴(凹部)とが含まれるが、本実施形態では、代表的に、貫通穴を図示して説明する。なお、穴47が貫通穴の場合は、作業において、挿入物41は、その貫通穴を通過してしまってもよい。
The shape of the
Further, the
次に、図1〜図3を参照し、ロボット制御装置20の構成について説明する。
ロボット制御装置20は、ロボット本体10全体、すなわち、第1駆動源401、第2駆動源402、第3駆動源403、第4駆動源404、第5駆動源405、第6駆動源406、第7駆動源407、リスト17に装着されたハンド91の駆動源等の作動をそれぞれ制御する装置である。
Next, the configuration of the
The
図2に示すように、ロボット制御装置20は、第1駆動源401の作動を制御する第1駆動源制御部(制御部)201と、第2駆動源402の作動を制御する第2駆動源制御部(制御部)202と、第3駆動源403の作動を制御する第3駆動源制御部(制御部)203と、第4駆動源404の作動を制御する第4駆動源制御部(制御部)204と、第5駆動源405の作動を制御する第5駆動源制御部(制御部)205と、第6駆動源406の作動を制御する第6駆動源制御部(制御部)206と、第7駆動源407の作動を制御する第7駆動源制御部(制御部)207とを有している。
As shown in FIG. 2, the
ここで、ロボット制御装置20は、ロボット本体10が行う処理の内容に基づいてリスト17の先端部の目標位置、すなわち、リスト17に装着されたハンド91の目標位置を求め、その目標位置にハンド91を移動させるための軌道を生成する。そして、ロボット制御装置20は、その生成した軌道に沿ってハンド91(リスト17)が移動するように、各駆動源401〜407の回転角度を所定の制御周期ごとに測定し、この測定結果に基づいて演算した値をそれぞれ各駆動源401〜407の位置指令Pcとして駆動源制御部201〜207に出力する。なお、前記および以下では、「値が入力、出力」等と表記しているが、これは、「その値に対応する信号が入力、出力」の意味である。
Here, the
第1駆動源制御部201には、第1駆動源401の位置指令Pcの他、第1角度センサー411から検出信号が入力される。第1駆動源制御部201は、第1角度センサー411の検出信号から算出される第1駆動源401の回転角度(位置フィードバック値Pfb)が位置指令Pcになり、かつ、後述する角速度フィードバック値ωfbが後述する角速度指令ωcになるように、各検出信号を用いたフィードバック制御によって第1駆動源401を駆動する。
In addition to the position command Pc of the
すなわち、第1駆動源制御部201の第1減算器(図示せず)には、位置指令Pcが入力され、また、後述する位置フィードバック値Pfbが入力される。第1駆動源制御部201では、第1角度センサー411から入力されるパルス数がカウントされるとともに、そのカウント値に応じた第1駆動源401の回転角度が位置フィードバック値Pfbとして第1減算器に出力される。第1減算器は、これら位置指令Pcと位置フィードバック値Pfbとの偏差(第1駆動源401の回転角度の目標値から位置フィードバック値Pfbを減算した値)を出力する。
That is, a position command Pc is input to a first subtracter (not shown) of the first drive
また、第1駆動源制御部201は、第1減算器から入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン等を用いた所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じた第1駆動源401の角速度の目標値を演算する。そして、その第1駆動源401の角速度の目標値(指令値)を示す信号を角速度指令(第1角速度指令)ωcとして第2減算器(図示せず)に出力する。なお、ここでは、本実施形態では、フィードバック制御として、比例制御(P制御)がなされるが、これに限定されるものではない。
In addition, the first drive
また、第1駆動源制御部201では、第1角度センサー411から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第1駆動源401の角速度が算出され、その角速度が角速度フィードバック値ωfbとして第2減算器に出力される。
第2減算器には、角速度指令ωcが入力され、また、角速度フィードバック値ωfbが入力される。第2減算器は、これら角速度指令ωcと角速度フィードバック値ωfbとの偏差(第1駆動源401の角速度の目標値から角速度フィードバック値ωfbを減算した値)を出力する。
Further, the first drive
The second subtracter receives an angular velocity command ωc and an angular velocity feedback value ωfb. The second subtracter outputs a deviation between the angular velocity command ωc and the angular velocity feedback value ωfb (a value obtained by subtracting the angular velocity feedback value ωfb from the target value of the angular velocity of the first drive source 401).
また、第1駆動源制御部201は、第2減算器から入力された偏差と、予め定められた係数である比例ゲイン、積分ゲイン等を用い、積分を含む所定の演算処理を行うことで、その偏差に応じた第1駆動源401の角加速度(トルク)の目標値を演算する。そして第1駆動源制御部201は、その第1駆動源401の角加速度の目標値(指令値)を示す信号を角加速度指令(トルク指令)として生成する。なお、ここでは、本実施形態では、フィードバック制御として、PI制御がなされるが、これに限定されるものではない。
Further, the first drive
第1駆動源制御部201は、その角加速度指令に基づいて、第1駆動源401の駆動信号(駆動電流)を生成し、モータードライバー301を介してモーター401Mに供給する。
このようにして、第1駆動源401の角加速度、すなわち、トルクがその目標値と可及的に等しくなり、かつ、位置フィードバック値Pfbが位置指令Pcと可及的に等しくなるとともに、角速度フィードバック値ωfbが角速度指令ωcと可及的に等しくなるように、フィードバック制御がなされ、第1駆動源401の駆動電流が制御される。
The first drive
In this way, the angular acceleration, that is, the torque of the
なお、第2駆動源制御部202〜第7駆動源制御部207については、それぞれ、前記第1駆動源制御部201と同様であるので、その説明は省略する。
次に、ロボット1がそのハンド91で挿入物41を把持し、その挿入物41の突起42を挿入対象物46の穴47に挿入する作業におけるロボット制御装置20の制御動作について説明する。なお、第1駆動源制御部201〜第7駆動源制御部207の制御動作は、同様であるので、以下では、代表的に、第1駆動源制御部201の制御動作について説明する。
Note that the second drive
Next, the control operation of the
図3に示すように、ロボット制御装置20は、減算器51と、制御回路52と、ローパスフィルター53と、力変位変換部54と、加算器55と、第1比較部561および第2比較部562を有する比較回路56と、位置特定部57とを備えている。減算器51、制御回路52、ローパスフィルター53、力変位変換部54および加算器55は、制御部の一部を構成する。なお、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸を想定する(図4、図5参照)。この場合、作業において挿入対象物46の穴47の位置を求める際にハンド91(挿入物41)を移動させる方向(走査方向)がX軸方向であり、挿入物41の突起42を挿入対象物46の穴47に挿入する際の突起42と穴47との相対的な移動方向がZ軸方向である。
As shown in FIG. 3, the
このロボット制御装置20の各駆動源制御部201〜207は、それぞれ、作業の際、力覚センサー81により検出されたX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の力をそれぞれ力変位変換関数により変位(変位量)に変換し、各変位に基づいて、インピーダンス制御(力制御)により、ロボット本体10(ロボットアーム5)の作動、すなわち、各駆動源401〜407の作動を制御する。インピーダンス制御を行うことにより、挿入物41、挿入対象物46等の物体同士を倣わせることができ、挿入物41が他の物体に接触した接触状態においてもその挿入物41に無理な力が加わることを防止することができる。
Each of the drive
このインピーダンス制御(コンプライアンス制御)は、制御が複雑であるものの、汎用性や安全性が高いという利点がある。インピーダンス制御の1つであるコンプライアンス制御を説明する。コンプライアンスはバネ定数の逆数を意味し、バネ定数が硬さを表すのに対して、コンプライアンスは柔らかさを意味する。ロボット1と環境との間に相互作用が働くときに、機械的柔軟性であるコンプライアンスを与える制御をコンプライアンス制御と呼ぶ。例えば、ロボット1のアーム(ロボットアーム5)には力覚センサー81が取り付けられていて、このロボット1のアームは、力覚センサー81で得られたセンサー情報(力・トルク情報)に応じて姿勢が変わるようにプログラムされている。具体的には仮想的なバネが、あたかもアームの先端に取り付けられているかのようにロボット1を制御する。例えば仮想的なバネのバネ定数が100Kg/mであったとする。これに5Kgの力で押せば、仮想的なバネは5cmだけ縮む。逆に言えば、5cmだけ縮んでいれば、5Kgの力で押されているといえる。つまり、力情報と位置情報とが線形かつ対称に対応づけられている。
This impedance control (compliance control) has the advantage of high versatility and safety, although the control is complicated. The compliance control which is one of the impedance controls will be described. Compliance means the reciprocal of the spring constant, and the spring constant represents hardness, whereas compliance means softness. Control that gives compliance, which is mechanical flexibility when an interaction is exerted between the robot 1 and the environment, is called compliance control. For example, a
コンプライアンス制御では、この仮想的なバネがアームの先端に取り付けられているかのような制御が行われる。具体的には、ロボット1は、力覚センサー81の入力に応答して動作し、例示した5Kgの加重に対して、5cmだけ後退するように制御され、力情報に対応して位置情報が変化するように制御される。
このような単純なコンプライアンス制御では時間項を含まないが、時間項を含み、その2次の項までを考慮した制御が、インピーダンス制御である。具体的には、2次の項は質量項であり、1次の項は粘性項であり、インピーダンス制御のモデルは下式(1)に示すような運動方程式で表すことができる。
In compliance control, control is performed as if this virtual spring is attached to the tip of the arm. Specifically, the robot 1 operates in response to the input of the
Such simple compliance control does not include a time term, but the control including the time term and considering the second order term is impedance control. Specifically, the second-order term is a mass term, the first-order term is a viscosity term, and the impedance control model can be expressed by an equation of motion as shown in the following equation (1).
上式(1)において、mは質量、μは粘性項、kは弾性項、fは力、xは目標位置からの変位である。また、xの1次微分、2次微分は、各々、速度、加速度に対応する。インピーダンス制御では、上式(1)の特性をアームの先端であるエンドエフェクター部(ハンド91)に持たせるための制御系を構成する。即ち上式(1)で表される仮想質量、仮想粘性項、仮想弾性項を、あたかもアームの先端が持っているかのように制御を行う。
このように、インピーダンス制御は、アームの先端の質量に粘性要素と弾性要素が各方向に接続されるモデルにおいて、目的として設定された粘性項と弾性項で物体に接触するようにする制御である。
In the above equation (1), m is mass, μ is a viscosity term, k is an elastic term, f is a force, and x is a displacement from a target position. The first and second derivatives of x correspond to speed and acceleration, respectively. In the impedance control, a control system for providing the end effector section (hand 91), which is the tip of the arm, with the characteristic of the above equation (1) is configured. That is, control is performed as if the tip of the arm has the virtual mass, virtual viscosity term, and virtual elasticity term represented by the above equation (1).
As described above, impedance control is control that makes a contact with an object with a viscosity term and an elastic term set as objectives in a model in which a viscous element and an elastic element are connected to the mass of the tip of the arm in each direction. .
インピーダンス制御のZ軸方向の弾性項は、X軸方向の弾性項およびY軸方向の弾性項よりも大きく設定される。これにより、挿入対象物46の穴47の位置を求める際、挿入物41の突起42の先端部が穴47に到達すると、突起42の先端部が容易、迅速かつ確実に穴47に挿入されてゆく。これによって、穴47により、挿入物41の突起42がX軸方向、Y軸方向に拘束され、力覚センサー81により、X軸方向、Y軸方向の力が確実に検出される、すなわち、挿入物41の突起42のX軸方向、Y軸方向の目標位置からの変位を確実に発生させることができる。これにより、穴47の位置を正確に求めることができる。
また、インピーダンス制御のX軸方向の弾性項とY軸方向の弾性項との大小については、特に限定されず、X軸方向の弾性項とY軸方向の弾性項とは、等しくてもよく、また、異なっていてもよい。なお、例えば、インピーダンス制御のX軸方向の弾性項とY軸方向の弾性項を等しく設定することにより、制御をより容易に行うことができる。
The elastic term in the Z-axis direction for impedance control is set to be larger than the elastic term in the X-axis direction and the elastic term in the Y-axis direction. As a result, when the position of the
Further, the magnitude of the elastic term in the X-axis direction and the elastic term in the Y-axis direction for impedance control is not particularly limited, and the elastic term in the X-axis direction and the elastic term in the Y-axis direction may be equal, It may be different. For example, the control can be performed more easily by setting the elastic term in the X-axis direction and the elastic term in the Y-axis direction of impedance control to be equal.
また、Z軸方向の弾性項(Az)とX軸方向の弾性項(Ax)との比(Az/Ax)、Z軸方向の弾性項(Az)とY軸方向の弾性項(Ay)との比(Az/Ay)は、それぞれ、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるが、1.5以上、10以下であることが好ましく、2以上、5以下であることがより好ましい。これにより、挿入対象物46の穴47の位置を求める際、挿入物41の突起42の先端部が穴47に到達すると、突起42の先端部がより容易、迅速かつ確実に穴47に挿入されてゆき、これにより、挿入物41の突起42のX軸方向、Y軸方向の変位をより確実に発生させることができる。これにより、穴47の位置をより正確に求めることができる。
Further, the ratio (Az / Ax) of the elastic term (Az) in the Z-axis direction and the elastic term (Ax) in the X-axis direction, the elastic term (Az) in the Z-axis direction, and the elastic term (Ay) in the Y-axis direction The ratio (Az / Ay) is not particularly limited, and is appropriately set according to various conditions, but is preferably 1.5 or more and 10 or less, and more preferably 2 or more and 5 or less. preferable. As a result, when the position of the
図4に示すように、作業の際は、まず、挿入対象物46の穴47の位置を求めるために、ハンド91(挿入物41)をX軸方向に移動させる動作、すなわち、X軸方向の走査を、Y軸方向の位置を変更して、複数回行う。また、この走査は、ハンド91をZ軸方向に押し付け、これにより、挿入物41の突起42の先端部を押し当て面に押し当てつつ行う。また、前記押し当て面は、挿入対象物46またはロボット1の稼働範囲に設置された構造物に設けられたものである。なお、前記構造物としては、例えば、作業テーブル等が挙げられる。
As shown in FIG. 4, at the time of work, first, in order to obtain the position of the
そして、作業の際は、力覚センサー81により、力の検出が行われ、その力覚センサー81から信号(データ)、すなわち、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の力を示す信号(データ)が出力される。図6に示すように、力覚センサー81から出力されるX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の力を示す信号には、それぞれ、真の信号の他にノイズが含まれている。力覚センサー81から出力されるX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の力を示す信号は、それぞれ、ローパスフィルター53において高周波数成分が除去され、力変位変換部54に入力される。ローパスフィルター53により、信号に含まれるノイズを低減することができる。なお、以下では、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の力を示す信号(データ)等の3軸方向の信号(データ)を、単に、「信号(データ)」とも言う。
During the work, force is detected by the
なお、図7には、挿入物41の突起42が穴47のY軸方向の中央部を通過する場合の力覚センサー81から出力されるX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の力を示す信号が図示されている。また、図8には、挿入物41の突起42が穴47のY軸方向の縁部近傍を通過する場合の力覚センサー81から出力されるX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の力を示す信号が図示されている。
7 shows the forces in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction output from the
力変位変換部54では、入力されたデータに対して力変位変換関数を用いた演算処理が行われ、力に関するデータ(信号)が変位に関するデータ(信号)に変換される。この変換は通常2階積分、または、2次遅れ特性(2次ローパスフィルターと同等)であるので、ノイズのような周波数の高い成分は周波数の2乗に比例して減衰する。そのため、この変換により、ノイズを大幅に低減することができる。この変換により、ノイズを低減することができる。以下、前記力に関するデータ(信号)を「力データ(力信号)」とも言い、また、前記変位に関するデータ(信号)を「変位データ(変位信号)」とも言う。
In the force-
次に、加算器55で、変位信号と、角度センサー411から出力された信号とが加算され、位置フィードバック値Pfbとされる。この位置フィードバック値Pfbは、前述したように、減算器51に入力され、減算器51は、これら位置指令Pcと位置フィードバック値Pfbとの偏差を出力する。この偏差は、減算器51の後段の制御回路52に入力され、制御回路52において、前述した各処理が行われる。
Next, the
また、X軸方向およびY軸方向の変位信号は、それぞれ、力変位変換部54から比較回路56に入力され、比較回路56において、所定の閾値と比較され、その比較回路56から比較信号が出力される。比較回路56は、変位信号の大きさの絶対値が閾値よりも大きい場合は、出力する比較信号のレベルをハイレベルにし、変位信号の大きさの絶対値が閾値よりも小さい場合は、出力する比較信号のレベルをローレベルにする。これにより、比較回路56からは、矩形状の比較信号が出力される(図9、図10参照)。この比較回路56から出力された比較信号は、位置特定部57に入力される。これについては、以下、詳細に説明する。
Further, the displacement signals in the X-axis direction and the Y-axis direction are respectively input from the force
まず、Z方向のインピーダンス制御の弾性項は、大きいので、挿入物41の突起42が穴47のY軸方向のいずれの位置を通過する場合でも、挿入物41の突起42の先端部が穴47に到達すると、突起42の先端部は、追従性良く、迅速に穴47の中に挿入されていく。
そして、図9に示すように、挿入物41の突起42が穴47のY軸方向の中央部を通過する場合は、突起42が穴47のX軸方向の進行方向下流側の縁部近傍に到達すると、突起42の先端部が穴47に引っかかり移動しにくくなるため、X軸方向の変位量(変位)、すなわち、X軸方向の変位信号は、急激に増大する。このため、X軸方向の変位信号と比較する所定の第1の閾値を設定しておき、X軸方向の変位信号の大きさ(変位)の絶対値が、その第1の閾値を超えているとき、突起42が穴47のX軸方向の進行方向下流側の縁部近傍に位置していると判定することができる。
First, since the elastic term of impedance control in the Z direction is large, the tip of the
As shown in FIG. 9, when the
また、このとき、ロボットアーム5のY軸周りの回転(モーメント)に対するインピーダンス制御の弾性項を高く設定しておくことが好ましい。これにより、挿入物41の突起42が穴47から逃げにくくなり、挿入物41がX軸方向に移動するとともに、挿入物41のX軸方向の変位量は移動量にほぼ等しい増加量を示す。
なお、Y軸方向には力が発生しないため、Y軸方向の変位量(変位)、すなわち、Y軸方向の変位信号の大きさの絶対値は、ほぼ0である。
At this time, it is preferable to set the elastic term of the impedance control with respect to the rotation (moment) around the Y axis of the
Since no force is generated in the Y-axis direction, the amount of displacement (displacement) in the Y-axis direction, that is, the absolute value of the magnitude of the displacement signal in the Y-axis direction is almost zero.
また、図10に示すように、挿入物41の突起42が穴47のY軸方向の縁部近傍を通過する場合は、穴47の縁部近傍では、挿入物41の突起42は、穴47にわずかしか挿入されず、挿入物41の進行方向であるX軸方向に対して傾斜した面に当接するので、X軸方向に発生する力はわずかであり、これに比例してX軸方向の変位量も小さい。
一方、Y軸方向の変位量、すなわち、Y軸方向の変位信号は、大きく、穴47のX軸方向の中央部でほぼ最大となる。このため、Y軸方向の変位信号と比較する所定の第2の閾値を設定しておき、Y軸方向の変位信号の大きさの絶対値が、その第2の閾値を超えているとき、突起42が穴47のX軸方向の中央部に位置していると判定することができる。
Further, as shown in FIG. 10, when the
On the other hand, the displacement amount in the Y-axis direction, that is, the displacement signal in the Y-axis direction is large, and is almost maximum at the center portion of the
ここで、比較回路56において、X軸方向の変位信号と比較する第1の閾値は、挿入物41の突起42が穴47のY軸方向の中央部を通過する場合は、X軸方向の変位信号の大きさの絶対値よりも小さく、挿入物41の突起42が穴47のY軸方向の縁部(端部)近傍を通過する場合は、X軸方向の変位信号の大きさの絶対値より大きくなる値に設定される。
Here, the first threshold value to be compared with the displacement signal in the X-axis direction in the
また、比較回路56において、Y軸方向の変位信号と比較する第2の閾値の絶対値は、挿入物41の突起42が穴47のY軸方向の中央部を通過する場合は、Y軸方向の変位信号の大きさの絶対値よりも大きく、挿入物41の突起42が穴47のY軸方向の縁部近傍を通過する場合は、Y軸方向の変位信号の大きさの絶対値より小さくなる値に設定される。
In addition, the absolute value of the second threshold value to be compared with the displacement signal in the Y-axis direction in the
そして、図9に示すように、挿入物41の突起42が穴47のY軸方向の中央部を通過する場合は、X軸方向の比較信号については、矩形状の信号は、突起42が穴47のX軸方向の進行方向下流側の縁部近傍に位置したときに生じる。また、Y軸方向の比較信号については、矩形状の信号は、生じない。これにより、位置特定部57は、X軸方向の比較信号が矩形状のとき、突起42が穴47のX軸方向の進行方向下流側の縁部近傍に位置していると判定する。すなわち、第1比較部561は、X軸方向の変位信号の大きさの絶対値と第1の閾値とを比較し、位置特定部57は、X軸方向の変位信号の大きさの絶対値が第1の閾値を超えているときに、突起42が穴47のX軸方向の進行方向下流側の縁部に位置していると判定する。
As shown in FIG. 9, when the
また、図10に示すように、挿入物41の突起42が穴47のY軸方向の縁部近傍を通過する場合は、X軸方向の比較信号については、矩形状の信号は、生じない。また、Y軸方向の比較信号については、矩形状の信号は、突起42が穴47のX軸方向の中央部に位置したときに生じる。これにより、位置特定部57は、Y軸方向の比較信号が矩形状のとき、突起42が穴47のX軸方向の中央部に位置していると判定する。すなわち、第2比較部562は、Y軸方向の変位信号の大きさの絶対値と第2の閾値とを比較し、位置特定部57は、Y軸方向の変位信号の大きさの絶対値が第2の閾値を超えているときに、突起42が穴47のX軸方向の中央部に位置していると判定する。
As shown in FIG. 10, when the
位置特定部57は、比較回路56から入力されるX軸方向の比較信号およびY軸方向の比較信号に基づいて、穴47の位置、特に、穴47の中心の位置を求める(特定する)。
なお、位置特定部57の図示しない記憶部には、予め、例えば、穴47の寸法を加味し、X軸方向の比較信号について矩形状の信号が生じた位置、Y軸方向の比較信号について矩形状の信号が生じた位置と、穴47の中心の位置との関係を示すテーブルが記憶されている。位置特定部57は、比較回路56から入力されるX軸方向の比較信号が生じた位置、Y軸方向の比較信号が生じた位置、前記テーブルに基づいて、穴47の中心の位置を求める。
The
In the storage unit (not shown) of the
次に、図5に示すように、ロボットアーム5、ハンド91を作動させ、挿入物41の突起42を穴47に挿入する。なお、この際もインピーダンス制御を行う。
以上説明したように、このロボット1によれば、ハンド91により挿入物41を支持して作業を行う場合、挿入対象物46の穴47の位置を求める際、インピーダンス制御のZ軸方向の弾性項は、X軸方向の弾性項およびY軸方向の弾性項よりも大きいので、挿入物41の突起42の先端部が穴47に到達すると、突起42の先端部が容易、迅速かつ確実に穴47に挿入されてゆく。これによって、穴47により、挿入物41の突起42がX軸方向、Y軸方向に拘束され、力覚センサー81により、X軸方向、Y軸方向の力が確実に検出される、すなわち、挿入物41の突起42のX軸方向、Y軸方向の目標位置からの変位を確実に検出することができる。また、力覚センサー81により検出された力を変位に変換することにより、ノイズを低減することができ、S/N比を高くすることができる。これにより、確実に、挿入対象物46の穴47の位置を求めることができ、挿入物41の突起42を穴47に挿入することができる。
Next, as shown in FIG. 5, the
As described above, according to the robot 1, when the work is performed while the
<第2実施形態>
図11は、本発明のロボットの第2実施形態におけるロボット本体の概略図である。
以下、第2実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図11に示すように、第2実施形態のロボット1は、双腕ロボットであり、そのロボット本体10は、2つのロボットアーム5と、各ロボットアーム5を支持する基台(支持部)としての胴部110とを備えている。このロボット1は、例えば、2つのハンド91の一方で挿入物41を把持し、他方で挿入対象物46を把持して作業を行う。
Second Embodiment
FIG. 11 is a schematic view of a robot body in the second embodiment of the robot of the present invention.
Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on the differences from the first embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted.
As shown in FIG. 11, the robot 1 according to the second embodiment is a double-arm robot, and the
このロボット1によれば、前述した第1実施形態と同様の効果が得られる。
そして、このロボット1は、双腕ロボットであるので、多彩な動作を行うことができ、多彩な作業を行うことができる。
なお、ロボットアームの数は、2つに限らず、3つ以上であってもよい。
以上、本発明のロボット制御装置、ロボットおよびロボット制御方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。
According to this robot 1, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
Since the robot 1 is a double-arm robot, it can perform various operations and perform various operations.
The number of robot arms is not limited to two and may be three or more.
The robot control device, the robot, and the robot control method of the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit is an arbitrary function having the same function. It can be replaced with the configuration of Moreover, other arbitrary structures and processes may be added to the present invention.
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、各駆動源のモーターとしては、それぞれ、前記サーボモーターの他、例えば、ステッピングモーター等が挙げられる。また、モーターとしてステッピングモーターを用いる場合は、角度センサーとして、例えば、ステッピングモーターへ入力する駆動パルスの数を計測することで、モーターの回転角度を検出するものを用いてもよい。
Further, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
In addition to the servo motor, examples of the motor of each drive source include a stepping motor. Moreover, when using a stepping motor as a motor, you may use what detects the rotation angle of a motor by measuring the number of the drive pulses input into a stepping motor as an angle sensor, for example.
また、前記実施形態では、ロボットアームの回転軸の数は、7つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームの回転軸の数は、例えば、2つ、3つ、4つ、5つ、6つまたは8つ以上でもよい。すなわち、本実施形態では、リストが2本のリンクを有しているので、ロボットアームのリンクの本数は、7本であるが、本発明では、これに限定されず、ロボットアームのリンクの本数は、例えば、2本、3本、4本、5本、6本または8本以上でもよい。
また、本発明では、ロボット(ロボット本体)は、他の形式のロボット、例えば、脚部を有する脚式歩行(走行)ロボット等であってもよい。
In the embodiment, the number of rotation axes of the robot arm is seven. However, the present invention is not limited to this, and the number of rotation axes of the robot arm is two, three, four, for example. There may be one, five, six or more than eight. That is, in this embodiment, since the list has two links, the number of robot arm links is seven. However, the present invention is not limited to this, and the number of robot arm links is not limited thereto. May be, for example, 2, 3, 4, 5, 6 or 8 or more.
In the present invention, the robot (robot main body) may be another type of robot, for example, a legged walking (running) robot having legs.
1……ロボット(産業用ロボット)、10……ロボット本体 110……胴部、11……基台 12、13、14、15、16、18、19……リンク 17……リスト 171、172、173、174、175、176、177……関節(ジョイント) 20……ロボット制御装置 101……床 201、202、203、204、205、206、207……駆動源制御部 301、302、303、304、305、306、307……モータードライバー 401、402、403、404、405、406、407……駆動源 401M、402M、403M、404M、405M、406M、407M……モーター 411、412、413、414、415、416、417……角度センサー 5……ロボットアーム 41……挿入物 42……突起 46……挿入対象物 47……穴 51……減算器 52……制御回路 53……ローパスフィルター 54……力変位変換部 55……加算器 56……比較回路 561……第1比較部 562……第2比較部 57……位置特定部 81……力覚センサー 91……ハンド O1、O2、O3、O4、O5、O6、07……回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Robot (industrial robot), 10 ... Robot
Claims (11)
互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を想定したとき、前記X軸方向、前記Y軸方向および前記Z軸方向の力を検出し、前記ロボットアームと前記エンドエフェクターとの間に設けられた力覚センサーと、を備え、
前記エンドエフェクターにより、突起を有する第1部材と開口を有する第2部材との一方を支持し、前記第1部材の前記突起を前記第2部材の前記開口に挿入する作業を行うロボットの作動を制御するロボット制御装置であって、
前記突起を前記開口に挿入する際の前記突起と前記開口との相対的な移動方向は前記Z軸方向であり、
前記力覚センサーにより検出された前記X軸方向、前記Y軸方向および前記Z軸方向の力をそれぞれ変位に変換する力変位変換処理部を有し、前記作業の際、前記エンドエフェクターにより前記第1部材または前記第2部材を支持し、前記エンドエフェクターを前記X軸方向に移動させ、前記力変位変換処理部により変換された前記各変位に基づいて、力制御により、前記ロボットアームの作動を制御する制御部と、
前記X軸方向の変位および前記Y軸方向の変位に基づいて、前記開口または前記突起の位置を特定する位置特定部と、を備え、
前記力制御の前記Z軸方向の弾性項は、前記X軸方向の弾性項および前記Y軸方向の弾性項よりも大きく設定されることを特徴とするロボット制御装置。 A robot arm to which an end effector can be attached;
Provided between the robot arm and the end effector that detects forces in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction when assuming an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other. A force sensor,
The end effector supports one of a first member having a protrusion and a second member having an opening, and operates a robot that performs an operation of inserting the protrusion of the first member into the opening of the second member. A robot controller for controlling,
The relative movement direction of the protrusion and the opening when the protrusion is inserted into the opening is the Z-axis direction,
A force displacement conversion processing unit that converts the forces in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction detected by the force sensor into displacements; One member or the second member is supported, the end effector is moved in the X-axis direction, and the operation of the robot arm is controlled by force control based on each displacement converted by the force displacement conversion processing unit. A control unit to control;
A position specifying unit that specifies the position of the opening or the projection based on the displacement in the X-axis direction and the displacement in the Y-axis direction,
The robot control apparatus according to claim 1, wherein an elastic term in the Z-axis direction of the force control is set to be larger than an elastic term in the X-axis direction and an elastic term in the Y-axis direction.
前記位置特定部は、前記走査の際、前記突起が前記開口の前記Y軸方向の中央部を通過する場合は、前記X軸方向の変位の絶対値が前記第1の閾値を超えているときに、前記突起が前記開口の前記X軸方向の縁部に位置していると判定する請求項3に記載のロボット制御装置。 A first comparison unit that compares the absolute value of the displacement in the X-axis direction converted by the force displacement conversion processing unit with a first threshold;
In the scanning, the position specifying unit, when the projection passes through the central portion of the opening in the Y-axis direction, when the absolute value of the displacement in the X-axis direction exceeds the first threshold value The robot control device according to claim 3, wherein the protrusion is determined to be located at an edge of the opening in the X-axis direction.
前記力変位変換処理部により変換された前記X軸方向の変位の絶対値と第1の閾値とを比較する第1比較部を有し、
前記位置特定部は、前記走査の際、前記突起が前記開口の前記Y軸方向の中央部を通過する場合は、前記X軸方向の変位の絶対値が前記第1の閾値を超えているときに、前記突起が前記開口の前記X軸方向の進行方向下流側の縁部に位置していると判定する請求項3に記載のロボット制御装置。 The end effector is configured to support the first member and to specify the position of the opening by the position specifying unit;
A first comparison unit that compares the absolute value of the displacement in the X-axis direction converted by the force displacement conversion processing unit with a first threshold;
In the scanning, the position specifying unit, when the projection passes through the central portion of the opening in the Y-axis direction, when the absolute value of the displacement in the X-axis direction exceeds the first threshold value The robot control device according to claim 3, wherein the protrusion is determined to be located at an edge of the opening on the downstream side in the traveling direction in the X-axis direction.
前記位置特定部は、前記走査の際、前記突起が前記開口の前記Y軸方向の縁部を通過する場合は、前記Y軸方向の変位の絶対値が前記第2の閾値を超えているときに、前記突起が前記開口の前記X軸方向の中央部に位置していると判定する請求項3ないし5のいずれか1項に記載のロボット制御装置。 A second comparison unit that compares the absolute value of the displacement in the Y-axis direction converted by the force displacement conversion processing unit with a second threshold value;
The position specifying unit, when the projection passes the edge in the Y-axis direction of the opening during the scanning, when the absolute value of the displacement in the Y-axis direction exceeds the second threshold value The robot control device according to claim 3, wherein the protrusion is determined to be located at a central portion of the opening in the X-axis direction.
互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を想定したとき、前記X軸方向、前記Y軸方向および前記Z軸方向の力を検出し、前記ロボットアームと前記エンドエフェクターとの間に設けられた力覚センサーと、を備え、
前記エンドエフェクターにより、突起を有する第1部材と開口を有する第2部材との一方を支持し、前記第1部材の前記突起を前記第2部材の前記開口に挿入する作業を行うロボットであって、
前記突起を前記開口に挿入する際の前記突起と前記開口との相対的な移動方向は前記Z軸方向であり、
前記ロボットの作動を制御する請求項1ないし8のいずれか1項に記載のロボット制御装置を備えることを特徴とするロボット。 A robot arm to which an end effector can be attached;
Provided between the robot arm and the end effector that detects forces in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction when assuming an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other. A force sensor,
A robot that supports one of a first member having a protrusion and a second member having an opening by the end effector, and performs an operation of inserting the protrusion of the first member into the opening of the second member. ,
The relative movement direction of the protrusion and the opening when the protrusion is inserted into the opening is the Z-axis direction,
A robot comprising the robot control device according to any one of claims 1 to 8, which controls the operation of the robot.
互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を想定したとき、前記X軸方向、前記Y軸方向および前記Z軸方向の力を検出し、前記ロボットアームと前記エンドエフェクターとの間に設けられた力覚センサーと、を備え、
前記エンドエフェクターにより、突起を有する第1部材と開口を有する第2部材との一方を支持し、前記第1部材の前記突起を前記第2部材の前記開口に挿入する作業を行うロボットの作動を制御するロボット制御方法であって、
前記突起を前記開口に挿入する際の前記突起と前記開口との相対的な移動方向は前記Z軸方向であり、
前記作業の際、前記エンドエフェクターにより前記第1部材または前記第2部材を支持し、前記エンドエフェクターを前記X軸方向に移動させ、前記力覚センサーにより検出された前記X軸方向、前記Y軸方向および前記Z軸方向の力をそれぞれ変位に変換し、前記各変位に基づいて、力制御により、前記ロボットアームの作動を制御する工程と、
前記X軸方向の変位および前記Y軸方向の変位に基づいて、前記開口または前記突起の位置を特定する工程と、を備え、
前記力制御の前記Z軸方向の弾性項は、前記X軸方向の弾性項および前記Y軸方向の弾性項よりも大きく設定されることを特徴とするロボット制御方法。 A robot arm to which an end effector can be attached;
Provided between the robot arm and the end effector that detects forces in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction when assuming an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other. A force sensor,
The end effector supports one of a first member having a protrusion and a second member having an opening, and operates a robot that performs an operation of inserting the protrusion of the first member into the opening of the second member. A robot control method for controlling,
The relative movement direction of the protrusion and the opening when the protrusion is inserted into the opening is the Z-axis direction,
During the work, the end effector supports the first member or the second member, moves the end effector in the X-axis direction, and detects the X-axis direction and the Y-axis detected by the force sensor. Converting the force in the direction and the Z-axis direction into displacement, and controlling the operation of the robot arm by force control based on each displacement;
Identifying the position of the opening or the projection based on the displacement in the X-axis direction and the displacement in the Y-axis direction,
The robot control method according to claim 1, wherein an elastic term in the Z-axis direction of the force control is set larger than an elastic term in the X-axis direction and an elastic term in the Y-axis direction.
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2014
- 2014-03-11 JP JP2014047291A patent/JP2015168050A/en active Pending
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