JP2016178441A - Digital filter, mass measurement device, and robot system incorporating mass measurement device - Google Patents

Digital filter, mass measurement device, and robot system incorporating mass measurement device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a digital filter capable of performing filtering at optimum timing matched with a motion of a robot, a mass measurement device using the digital filter, and a robot system in which the measurement device is incorporated.SOLUTION: A linear phase filter is used as a digital filter for performing filtering on quantized time series data from a sensor for detecting force or acceleration applied to an article whose speed is varying, the linear phase filter taking, as a phase delay, time from a point of time at which an extreme value emerges in the time series data during speed variation to a point of time immediately before elimination of the speed variation. The digital filter is constituted by programmable processing means for performing arithmetic processing on the quantized time series data and performs, when the time has been detected from time series data stored in storage means for storing time series data before filtering, filtering using a linear phase filter having a phase delay corresponding to the detected time.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、物品の速度が変化している間にその物品の質量測定に最適なデジタルフィルタと、それを使用した質量測定装置と、その質量測定装置が組み込まれたロボットシステムに関する。   The present invention relates to a digital filter that is optimal for measuring the mass of an article while the speed of the article is changing, a mass measuring device using the digital filter, and a robot system incorporating the mass measuring device.

ばね秤や電子秤では、重力加速度以外の加速度の影響を排除するため、物品を静止させた状態でその質量を測定している。しかし、最近では、ロボットハンドで物品を移動させる機会が増え、それに伴い、物品を持ち上げた際に、その質量を検出して、後処理に利用したいという要求がある。   In spring balances and electronic balances, the mass is measured while the article is stationary in order to eliminate the influence of acceleration other than gravitational acceleration. However, recently, the opportunity to move an article with a robot hand has increased, and accordingly, there is a demand for detecting the mass of the article when it is lifted and using it for post-processing.

この要求に応えるために、本出願人は、下記特許文献に示す一連の質量測定装置を開発してきた。この質量測定装置は、移動中の物品に作用する力を検出する力センサと、物品を把持するロボットハンドと、物品を加速しながら移動させるロボットアームと、移動中の物品に作用する加速度を検出する加速度センサとを備えたもので、物品の速度が変化する間に、これらのセンサ出力から物品の質量を測定する。   In order to meet this demand, the present applicant has developed a series of mass measuring apparatuses shown in the following patent documents. This mass measuring device detects a force sensor that detects a force acting on a moving article, a robot hand that holds the article, a robot arm that moves the article while accelerating, and an acceleration that acts on the moving article. The mass of the article is measured from the output of these sensors while the speed of the article changes.

特開2013−079931号公報JP2013-079931A 特開2013−174503号公報JP 2013-174503 A 特開2013−174570号公報JP 2013-174570 A 特開2013−185846号公報JP 2013-185846 A 特開2013−185847号公報JP 2013-185847 A 特開2013−185848号公報JP 2013-185848 A 特開2013−195200号公報JP 2013-195200 A

この質量測定装置をロボットに組み込むときは、ロボットの動きと質量測定装置による質量測定とを連動させる必要がある。例えば、ロボットが物品を持ち上げ、そのときの質量に応じて物品を仕分けようとするときは、ロボットが、持ち上げた物品の仕分け先を決めるまでに、質量測定装置から測定した質量を受け取る必要がある。   When incorporating this mass measuring device into a robot, it is necessary to link the movement of the robot and the mass measurement by the mass measuring device. For example, when a robot lifts an article and tries to sort the article according to the mass at that time, the robot needs to receive the measured mass from the mass measuring device before deciding where to sort the lifted article. .

ところが、力センサや加速度センサの出力は、デジタルフィルタを介して出力されるから、その出力には、位相遅れがあり、それに起因して物品の質量算出が遅れてしまう。そのため、質量算出のタイミングと、ロボットの動きとをマッチさせる必要がある。   However, since the output of the force sensor or the acceleration sensor is output through a digital filter, the output has a phase delay, which results in a delay in calculating the mass of the article. Therefore, it is necessary to match the timing of mass calculation with the movement of the robot.

本発明は、こうしたロボットに組み込まれる質量測定装置に特有な問題を解決せんとするもので、ロボットの動きに合致させた最適なタイミングでフィルタリングができるデジタルフィルタと、それを使用した質量測定装置と、その測定装置が組み込まれたロボットシステムを提供することを課題とする。   The present invention is intended to solve the problems peculiar to the mass measuring device incorporated in such a robot, and a digital filter capable of filtering at an optimal timing matched to the movement of the robot, and a mass measuring device using the digital filter An object of the present invention is to provide a robot system in which the measuring device is incorporated.

第1発明では、速度が変化している物品に作用する力又は加速度を検出するセンサからの量子化された時系列データをフィルタリングするデジタルフィルタとして、速度変化中の前記時系列データに現れる最終の極値をとる時点から速度変化がなくなる直前までの時間を位相遅れとする線形位相フィルタを使用することを特徴とする。   In the first invention, as a digital filter for filtering quantized time series data from a sensor that detects a force or acceleration acting on an article whose speed is changing, a final filter appearing in the time series data during the speed change is used. It is characterized by using a linear phase filter whose phase delay is the time from when the extreme value is taken until immediately before the speed change disappears.

図1は、ロボットが物品を持ち上げるときの力センサの出力波形f1と、その出力波形f1の量子化データを線形位相フィルタでフィルタリングした後の出力波形f2とを示したものである。この図1に示すように、線形位相フィルタの出力波形f2は、フィルタリング前の出力波形f1に対して位相遅れ(X時間)を有する。加速度センサの出力も、振幅が異なるだけで同じ特性を示す波形となるから、ここでは表示していない。そして、このときのロボットの動きは、物品を掴んで加速しながら持ち上げる加速工程Aと、所定速度に到達した時点から減速しながら停止させる減速工程Bとからなる。   FIG. 1 shows an output waveform f1 of the force sensor when the robot lifts an article, and an output waveform f2 after the quantized data of the output waveform f1 is filtered by a linear phase filter. As shown in FIG. 1, the output waveform f2 of the linear phase filter has a phase delay (X time) with respect to the output waveform f1 before filtering. The output of the acceleration sensor is also not shown here because it has the same characteristics with only different amplitudes. The movement of the robot at this time includes an acceleration process A in which an object is grasped and lifted while accelerating, and a deceleration process B in which the robot stops while decelerating after reaching a predetermined speed.

こうした動作を行うロボットにおいて、ロボットを次の動作に円滑に移行させるには、ロボットが次の動作に入る時刻t2までに物品の質量を求めておく必要がある。   In a robot performing such an operation, in order to smoothly move the robot to the next operation, it is necessary to obtain the mass of the article by time t2 when the robot enters the next operation.

物品の質量は、加減速中の物品に作用する力と加速度を検出することによって求めることができる。例えば、物品の質量をmとすると、次の計算式から質量mが求まる。
m=S{(Fm/Fa)−(Fmz/Faz)}
ここで、Sはスパン係数。Fmは質量mの物品を移動させている時の力センサの出力。Faは、そのときの加速度センサの出力である。また、Fmzは、ロボットを無負荷にして移動させた時の力センサの出力。Fazは、そのときの加速度センサの出力である。また、スパン係数Sと、無負荷時における各センサの出力比(Fmz/Faz)は、初期設定において設定登録される値である。したがって、物品が持ち上げられたときの各センサの出力比(Fm/Fa)を求めれば、物品の質量mを求めることができる。
The mass of the article can be obtained by detecting the force and acceleration acting on the article being accelerated / decelerated. For example, when the mass of the article is m, the mass m is obtained from the following calculation formula.
m = S {(Fm / Fa)-(Fmz / Faz)}
Here, S is a span coefficient. Fm is the output of the force sensor when moving an article of mass m. Fa is the output of the acceleration sensor at that time. Fmz is the output of the force sensor when the robot is moved with no load. Faz is the output of the acceleration sensor at that time. The span coefficient S and the output ratio (Fmz / Faz) of each sensor at no load are values that are set and registered in the initial setting. Therefore, if the output ratio (Fm / Fa) of each sensor when the article is lifted is obtained, the mass m of the article can be obtained.

この出力比を求めるタイミングは、高い測定精度が要求されなければ、物品の加減速中であれば、どのタイミングであっても、同一タイミングの各センサ出力を用いることにより、物品の質量を求めることができる。   The timing for obtaining the output ratio is to obtain the mass of the article by using each sensor output at the same timing as long as the article is accelerating or decelerating, unless high measurement accuracy is required. Can do.

しかし、力センサと加速度センサは、異なるセンサであり、それらの出力を量子化するA/D変換器も異なるから、各センサ出力の位相特性は、若干異なっている。そのため、高い測定精度が要求されるときは、その差異による影響が最も出難いフィルタリング後の最大値と最小値を使用して物品の質量を求める。その際、各出力の最大値と最小値の偏差に基づいて物品の質量を求めると、各出力の零点の変動による影響を排除して測定精度をさらに向上することができる。   However, since the force sensor and the acceleration sensor are different sensors, and the A / D converters that quantize their outputs are also different, the phase characteristics of the sensor outputs are slightly different. Therefore, when high measurement accuracy is required, the mass of the article is obtained using the maximum and minimum values after filtering, which are most unlikely to be affected by the difference. At this time, if the mass of the article is obtained based on the deviation between the maximum value and the minimum value of each output, the measurement accuracy can be further improved by eliminating the influence due to the fluctuation of the zero point of each output.

例えば、図1のフィルタリング後の最大出力をa、最小出力をb、零点(基準値)をcとすると、 最大値Fmax=a−c 最小値Fmin=b−c
となるから、 最大値と最小値の偏差Fmは、
Fm=(a−c)−(b−c)=a−b
となる。この式の右辺では、零点cの項が消去されるから、変動する零点の影響を排除することができる。加速度センサの場合も同様である。
For example, assuming that the maximum output after filtering in FIG. 1 is a, the minimum output is b, and the zero point (reference value) is c, the maximum value Fmax = ac−minimum value Fmin = bc
Therefore, the deviation Fm between the maximum and minimum values is
Fm = (ac)-(bc) = ab
It becomes. In the right side of this equation, the term of the zero point c is eliminated, so that the influence of the changing zero point can be eliminated. The same applies to the acceleration sensor.

こうした出力波形f2の最大値や最小値は、図1のように、フィルタリング前の出力波形f1に対して遅れて現れるから、フィルタリング後の出力波形f2が最小値となる時刻t1が、ロボットが次の動作に入る時刻t2の直前に現れれば、その時刻t1の最小値bを使って質量を求めると、ロボットの動きに遅れずに、精度の高い質量測定を行うことができる。その時の位相遅れは、図1では、時系列データの最終の極値をとる時点t0から速度変化がなくなる直前の時点t2までの時間Tである。   Since the maximum value and the minimum value of the output waveform f2 appear later than the output waveform f1 before filtering, as shown in FIG. 1, the time t1 when the output waveform f2 after filtering becomes the minimum value is If the mass appears using the minimum value b at the time t1 if it appears immediately before the time t2 when the operation starts, the mass measurement with high accuracy can be performed without delaying the movement of the robot. In FIG. 1, the phase delay at that time is the time T from the time t0 at which the final extreme value of the time-series data is obtained to the time t2 immediately before the speed change disappears.

そこで、第1発明では、量子化された時系列データをフィルタリングするデジタルフィルタとして、速度変化中の時系列データに現れる最終の極値をとる時点から速度変化がなくなる直前までの時間を位相遅れとする線形位相フィルタを使用する。具体的には、図1の時系列データが減少から増加に転じる時点t0から、速度変化が終了する時点t2までの時間Tを位相遅れとする。
図2は、その位相遅れの線形位相フィルタでフィルタリングした後の出力波形f2と、フィルタリング前の波形f1とを対比させたものである。このフィルタを、力センサと加速度センサの出力側にそれぞれ接続して使用すると、両者の位相遅れを合致させた上に、ロボットが次の動作に入る時刻t2の直前に、フィルタリング後の出力波形f2の最大値と最小値の偏差(力センサでは、図1のaとbの偏差)から物品の質量を求めることができるから、ロボットの動きに間に合わせることができる。
Therefore, in the first invention, as a digital filter for filtering the quantized time-series data, the time from the time when the final extreme value appearing in the time-series data during the speed change to the time immediately before the speed change disappears is set as the phase delay. Use a linear phase filter. Specifically, the time T from the time t0 when the time series data in FIG. 1 starts to decrease to the increase until the time t2 when the speed change ends is defined as a phase delay.
FIG. 2 shows a comparison between the output waveform f2 after filtering by the phase delay linear phase filter and the waveform f1 before filtering. When this filter is used connected to the output side of the force sensor and the acceleration sensor, the output waveform f2 after filtering is matched immediately before the time t2 when the robot enters the next operation after matching the phase delay between the two. Since the mass of the article can be obtained from the deviation between the maximum value and the minimum value (in the force sensor, the deviation between a and b in FIG. 1), it can be made in time for the movement of the robot.

図1、図2では、物品を持ち上げるときの時系列データについて説明したが、ロボットが逆の動きをする場合、例えば、上方の物品を掴んで降ろす場合は、各センサの出力波形は、逆方向に変化するから、そのときは、時系列データが増加から減少に転じる極値をとる時点から速度変化がなくなる直前までの時間が位相遅れの時間となる。   1 and 2, the time-series data when lifting an article has been described. However, when the robot moves in the opposite direction, for example, when the upper article is grabbed and lowered, the output waveform of each sensor is in the reverse direction. Therefore, at that time, the time from the time when the time-series data takes the extreme value at which the time series data changes from the increase to the decrease until immediately before the speed change disappears becomes the phase delay time.

この第1発明は、ロボットの加速・減速動作が一定である場合に効果を発揮するが、ロボットの加速・減速動作が変わる場合は、それに合わせて線形位相フィルタの位相遅れも調整する必要がある。   The first invention is effective when the acceleration / deceleration operation of the robot is constant. However, when the acceleration / deceleration operation of the robot changes, it is necessary to adjust the phase delay of the linear phase filter accordingly. .

第2発明は、そうした要求に応えたもので、前記デジタルフィルタは、プログラム可能な処理手段を備え、該処理手段が、フィルタリング前の前記時系列データを記憶する記憶手段を有し、そこに記憶された時系列データから、最終の極値をとる時点から速度変化がなくなる直前までの時間を検出すると、その検出時間に相当する位相遅れの線形位相フィルタを前記デジタルフィルタに設定し、設定された線形位相フィルタで、その後に量子化される時系列データをフィルタリングすることを特徴とする。   The second invention responds to such a demand, and the digital filter includes a programmable processing means, and the processing means has storage means for storing the time-series data before filtering, and stores it therein. When the time from the time when the final extreme value is taken to the time immediately before the speed change disappears is detected from the time-series data, a linear phase filter having a phase lag corresponding to the detection time is set in the digital filter and set. The time-series data to be quantized thereafter is filtered by a linear phase filter.

記憶手段に記憶される時系列データは、フィルタリング前の量子化されたデータであるから、図1、図2に示すように、振動成分を含んだ微細に変化する波形となる。そこで、これを平滑化するために、同じ条件でセンサ出力を繰り返し入力して記憶し、同一時点の複数回のデータ平均化した時系列データを記憶手段に記憶しておく。こうして記憶した時系列データには、位相遅れはないから、それらの変化から前述の極値をとる時点から速度変化がなくなる直前までの時間を検出する。すなわち、減速工程Bの最終の極値は、センサ出力が減少から増加に転じる時刻(図1ではt0)で現れ、速度変化がなくなる時点はセンサ出力がゼロに戻る時刻(図1ではt2)で現れるから、記憶された時系列データの変化から、最終の極値をとる時点t0と速度変化終了時点t2を検出し、それらの時間差(T=t2−t0)を求めると、線形位相フィルタの位相遅れ時間Tが得られる。そこで前記処理手段は、この位相遅れ時間Tを有する線形位相フィルタをデジタルフィルタに設定し、その線形位相フィルタで、その後に量子化される時系列データをフィルタリングしていく。   Since the time-series data stored in the storage means is quantized data before filtering, as shown in FIGS. 1 and 2, the waveform changes minutely including vibration components. Therefore, in order to smooth this, the sensor output is repeatedly input and stored under the same conditions, and time series data averaged a plurality of times at the same time is stored in the storage means. Since the time-series data stored in this way has no phase delay, the time from the time when the above extreme value is obtained to the time immediately before the speed change is detected is detected. That is, the final extreme value of the deceleration process B appears at the time when the sensor output changes from decrease to increase (t0 in FIG. 1), and the time when the speed change disappears is the time when the sensor output returns to zero (t2 in FIG. 1). Therefore, when the time t0 at which the final extreme value is obtained and the speed change end time t2 are detected from the change in the stored time series data and the time difference (T = t2−t0) between them is obtained, the phase of the linear phase filter is obtained. A delay time T is obtained. Therefore, the processing means sets the linear phase filter having the phase delay time T as a digital filter, and filters the time-series data to be quantized thereafter with the linear phase filter.

T時間の位相遅れを有する線形位相フィルタは、2T時間の時系列データを用いてフィルタリングすることになるから、その場合のフィルタ次数(タップ数)は、
2T/サンプリング周期
となる。この場合のサンプリング周期は、使用するA/D変換器のクロックによって決まるから、求めた位相遅れTに応じてタップ数が決まり、タップ数の時系列データを順次フィルタリングすることにより、位相遅れがT時間の線形位相フィルタが構成される。
Since the linear phase filter having a phase delay of T time is filtered using time series data of 2T time, the filter order (number of taps) in that case is
2T / sampling period
It becomes. Since the sampling period in this case is determined by the clock of the A / D converter to be used, the number of taps is determined according to the obtained phase delay T, and the phase delay is T by sequentially filtering the time-series data of the number of taps. A time linear phase filter is constructed.

第2発明は、位相遅れ時間に対応させてタップ数を変えるものであったが、そのタップ数に応じてフィルタ係数も変えたい場合がある。
次の第3発明は、そうした要求に応えたもので、前述の処理手段が位相遅れの異なる複数の線形位相フィルタを記憶するテーブルを備え、前記処理手段が前述の時間を検出すると、その時間を超えない範囲で、その時間に最も近い位相遅れの線形位相フィルタを前記テーブルから読み出してデジタルフィルタに設定し、設定された線形位相フィルタで、その後に量子化される時系列データをフィルタリングすることを特徴とする。
In the second invention, the number of taps is changed corresponding to the phase delay time, but there are cases where the filter coefficient is also desired to be changed according to the number of taps.
The next third invention responds to such a demand, and the processing means includes a table for storing a plurality of linear phase filters having different phase delays. When the processing means detects the time, the time is calculated. A linear phase filter having a phase lag closest to that time within a range not exceeding is read from the table and set as a digital filter, and the set linear phase filter is used to filter time-series data that is subsequently quantized. Features.

図3は、位相遅れの異なる複数の線形位相フィルタを記憶したテーブルの一例を示す。この図において、フィルタ時間とは、前述の2Tに相当する時間である。したがって、各線形位相フィルタは、それぞれに設定されたフィルタ時間の1/2の位相遅れを有する。また、各フィルタには、それぞれのフィルタ時間に応じた最適なフィルタ係数が設定されている。   FIG. 3 shows an example of a table storing a plurality of linear phase filters having different phase delays. In this figure, the filter time is a time corresponding to 2T described above. Therefore, each linear phase filter has a phase delay of 1/2 of the filter time set for each linear phase filter. In addition, an optimum filter coefficient corresponding to each filter time is set for each filter.

そして、処理手段によって検出された遅れ時間Tが、例えば、52msecであれば、処理手段は、それを2倍した104msecを超えない範囲で、それに最も近い100msecのフィルタをテーブルから読み出し、読み出したフィルタでもって線形位相フィルタを構成する。この場合の位相遅れは、50msecとなる。   If the delay time T detected by the processing means is, for example, 52 msec, the processing means reads the nearest 100 msec filter from the table within a range not exceeding 104 msec which is doubled, and the read filter Thus, a linear phase filter is formed. In this case, the phase delay is 50 msec.

ここで、検出した遅れ時間(52msec)を超えない範囲で、それに最も近い位相遅れ時間(50msec)のフィルタを選択するのは、図2に示すように、フィルタリング後の出力波形f2の極値bが現れる時点を、ロボットが次の動作に移る直前の時点t2よりも若干早い時点とすることによって、質量の算出をロボットの動きに間に合わせるためである。   Here, the filter having the closest phase delay time (50 msec) within the range not exceeding the detected delay time (52 msec) is selected as shown in FIG. 2 as the extreme value b of the output waveform f2 after filtering. This is to make the calculation of the mass in time for the movement of the robot by making the point of time at which the robot appears slightly earlier than the point of time t2 immediately before the robot moves to the next motion.

これまでの発明では、フィルタリング前の時系列データの変化から位相遅れ時間を検出したが、センサ出力に複数の極値が現れる場合は、時間検出に自動化が困難になることがある。例えば、図4は、加減速期間(A+B)において、出力波形の山がそれぞれ2箇所現れる場合を示したものであるが、このケースでは、減速工程Bにおいて、時系列データが減少から増加に転じる時点がd点とf点に現れ、増加から減少に転じる時点がe点に現れるから、どの時点の極値をとるかで、位相遅れ時間が異なってくる。   In the inventions so far, the phase delay time is detected from the change in the time series data before filtering. However, when multiple extreme values appear in the sensor output, it may be difficult to automate the time detection. For example, FIG. 4 shows a case where two peaks of the output waveform appear in the acceleration / deceleration period (A + B). In this case, in the deceleration process B, the time series data changes from decreasing to increasing. Since the time point appears at the point d and the point f, and the time point when the increase changes to the decrease appears at the point e, the phase delay time differs depending on the extreme value at which the point is taken.

そこで、第4発明は、そうした変化に対応させたもので、速度が変化している物品に作用する力又は加速度を検出するセンサからの量子化された時系列データをフィルタリングするデジタルフィルタが、プログラム可能な処理手段を備え、該処理手段が、フィルタリング前の前記時系列データを記憶する記憶手段と、位相遅れの異なる複数の線形位相フィルタを記憶するテーブルと、該テーブルに記憶された何れかの線形位相フィルタを指定する指定手段と、前記記憶手段に記憶されたフィルタリング前の前記時系列データを表示する表示手段とを備え、
オペレータが前記表示手段に表示された時系列データから、該時系列データに現れる極値をとる時点から速度変化がなくなる直前までの時間を割り出し、割り出した時間を超えない範囲で、その時間に最も近い位相遅れの線形位相フィルタを前記指定手段で指定すると、前記処理手段が、指定された線形位相フィルタを前記テーブルから読み出し、読み出した線形位相フィルタを前記デジタルフィルタに設定し、設定された線形位相フィルタでその後に量子化される時系列データをフィルタリングすることを特徴とする。
Accordingly, the fourth invention is a digital filter that filters the quantized time series data from the sensor that detects the force or acceleration acting on the article whose speed is changing. Possible processing means, the processing means storing the time-series data before filtering, a table storing a plurality of linear phase filters having different phase delays, and any one of the tables stored in the table Specifying means for specifying a linear phase filter; and display means for displaying the time-series data before filtering stored in the storage means,
From the time-series data displayed on the display means by the operator, the time from the time when the extreme value appearing in the time-series data is taken to the time immediately before the speed change disappears, and the time within the range not exceeding the calculated time is the most. When a linear phase filter having a near phase delay is designated by the designation means, the processing means reads the designated linear phase filter from the table, sets the read linear phase filter to the digital filter, and sets the set linear phase filter. It is characterized by filtering time-series data that is subsequently quantized by a filter.

前記記憶手段には、繰り返し入力された時系列データの平均化されたデータが記憶されており、それが読み出されて表示手段に表示される。図5の波形fxは、記憶手段から読み出されて表示された平均化された時系列データの一例である。   The storage means stores averaged data of time-series data that is repeatedly input and is read out and displayed on the display means. The waveform fx in FIG. 5 is an example of averaged time-series data that is read from the storage means and displayed.

オペレータがこの出力波形fxを見て、減速工程Bの最小値dを示す時刻t1から速度変化が殆ど収まった時刻t3までの時間(T=t3−t1)を採り、その時間が例えば、172msecとすると、それを2倍した344msecのフィルタ時間を超えない範囲で、それに最も近いフィルタ時間のフィルタを図3のテーブルから探し出す。この場合は、フィルタ時間340msecが最も近いフィルタ時間となるから、指定手段でその時間を有するフィルタを指定すると、処理手段は、指定されたフィルタをテーブルから読み出し、そのフィルタでもって、その後に量子化された時系列データをフィルタリングしていく。これにより、フィルタリング後の波形fx2は、図5の一点鎖線で示すようにフィルタリング前の波形fxに対して170msec遅れた信号となるから、その波形fx2の最大値と最小値の偏差から物品の質量を求める。   The operator looks at this output waveform fx and takes the time (T = t3−t1) from time t1 at which the minimum value d of the deceleration process B is shown to time t3 when the speed change almost disappears, for example, 172 msec. Then, the filter having the closest filter time is searched from the table of FIG. 3 within a range not exceeding the 344 msec filter time that is doubled. In this case, since the filter time 340 msec is the nearest filter time, when a filter having the time is designated by the designation means, the processing means reads the designated filter from the table, and then performs quantization with the filter. Filter the time series data. As a result, the filtered waveform fx2 becomes a signal delayed by 170 msec from the waveform fx before filtering, as indicated by the one-dot chain line in FIG. 5, and the mass of the article is determined from the deviation between the maximum and minimum values of the waveform fx2. Ask for.

以上の例では、最小となる極値が現れる時点t1と、速度変化が殆ど収まった時点t3とを選んで位相遅れ時間Tとしたが、これに代えて、速度変化がなくなった時点t2を選んで、位相遅れ時間(T=t2−t1)としても良い。また、次の極値が現れる時点t5と、速度変化がなくなった時点t2とを選んで、それらの時間差(TX=t2−t5)から位相遅れ時間TXを割り出しても良い。   In the above example, the time point t1 at which the minimum extreme value appears and the time point t3 at which the speed change almost disappears are selected as the phase delay time T. Instead, the time point t2 at which the speed change disappears is selected. Thus, the phase delay time (T = t2-t1) may be used. Alternatively, the time t5 when the next extreme value appears and the time t2 when the speed change disappears may be selected, and the phase delay time TX may be calculated from the time difference (TX = t2−t5).

第5発明は、前記記憶手段に記憶される時系列データが、繰り返し入力された時系列データの平均化されたデータであることを特徴とする。前述のように、各センサ出力を量子化しただけのデータには、微細な振動成分が含まれる。この振動成分は、物品を持ち上げたときに、内容物の振動や、それを持ち上げるロボットハンド等の振動によって現れるから、ロボットに同一条件で物品を複数回持ち上げさせて、量子化された時系列データを繰り返し記憶し、それらの時系列データを平均化したものを記憶する。これにより、微細な振動成分を除去したフィルタリング前の時系列データを記憶することができる。   The fifth invention is characterized in that the time-series data stored in the storage means is data obtained by averaging the time-series data repeatedly input. As described above, fine vibration components are included in the data obtained by quantizing each sensor output. This vibration component appears when the article is lifted, due to the vibration of the contents or the vibration of the robot hand that lifts the article. Are repeatedly stored, and an average of those time series data is stored. Thereby, the time-series data before filtering from which fine vibration components are removed can be stored.

なお、記憶した時系列データを使ってフィルタの位相遅れ時間を検出するときは、力センサと加速度センサの何れの時系列データを使っても良いが、力センサの場合は、物品を掴むロボットハンドの特性やその風袋、さらには、物品が固形物か流動物かによって、力センサの出力がかなり変化する。これに対し、加速度センサの出力は、そうした影響を排除することができるから、フィルタの位相遅れ時間を検出するときは、加速度センサの量子化されたデータを使う方が良い。   When detecting the phase delay time of the filter using the stored time series data, any time series data of the force sensor or the acceleration sensor may be used. However, in the case of the force sensor, the robot hand holding the article The output of the force sensor varies considerably depending on the characteristics of the sensor, its tare, and whether the article is solid or fluid. On the other hand, since the output of the acceleration sensor can eliminate such influence, it is better to use the quantized data of the acceleration sensor when detecting the phase delay time of the filter.

第6発明は、速度が変化している物品に作用する力と加速度から該物品の質量を測定する質量測定装置であって、
前記物品に作用する力を検出する力センサと、
前記物品に作用する加速度を検出する加速度センサと、
各センサ出力をそれぞれ量子化する第1、第2のA/D変換器と、
これらのA/D変換器出力をそれぞれフィルタリングする第1、第2のデジタルフィルタと、を備え、
この第1、第2デジタルフィルタを、同じ位相特性を有する前述のデジタルフィルタで構成したことを特徴とする。
A sixth invention is a mass measuring apparatus for measuring the mass of an article from the force and acceleration acting on the article whose speed is changing,
A force sensor for detecting a force acting on the article;
An acceleration sensor for detecting an acceleration acting on the article;
First and second A / D converters for quantizing each sensor output;
First and second digital filters for filtering the outputs of these A / D converters, respectively.
The first and second digital filters are configured by the above-described digital filters having the same phase characteristics.

力センサと加速度センサにそれぞれ接続されるデジタルフィルタを同じ位相遅れの線形位相フィルタで構成することにより、各センサの量子化された時系列データの位相差を無くして、高精度な質量測定が可能になる。   By configuring the digital filters connected to the force sensor and acceleration sensor with linear phase filters with the same phase lag, high-precision mass measurement is possible by eliminating the phase difference of the quantized time-series data of each sensor. become.

こうした質量測定装置をロボットに組み込むときは、ロボットの動きと質量測定装置の測定動作とを整合させる必要がある。
第7発明は、そうした要求に応えたもので、物品を移動させるロボットに組み込まれ、該ロボットと交信しながら、速度が変化している物品に作用する力と加速度から該物品の質量を測定して前記ロボットに送信する質量測定装置であって、
前記物品に作用する力を検出する力センサと、
前記物品に作用する加速度を検出する加速度センサと、
前記各センサの出力をそれぞれ量子化する第1、第2のA/D変換器と、
位相遅れの異なる複数の線形位相フィルタを記憶するテーブルと、
第1、第2のA/D変換器出力をそれぞれフィルタリングする第1、第2のデジタルフィルタと、
これらのデジタルフィルタの出力に基づいて前記物品の質量を求め、求めた質量を前記ロボットに送信する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ロボットから前記物品の加減速時間を含む同期信号を受信すると、前記加減速時間の1/4の時間を超えない範囲で、その時間に相当する位相遅れに最も近い位相遅れの線形位相フィルタを前記テーブルから選択し、選択した線形位相フィルタを前記第1、第2のデジタルフィルタとして設定することを特徴とする。
When such a mass measuring apparatus is incorporated in a robot, it is necessary to match the movement of the robot and the measuring operation of the mass measuring apparatus.
The seventh invention responds to such a demand, and is incorporated in a robot that moves an article. While communicating with the robot, the mass of the article is measured from the force and acceleration acting on the article whose speed is changing. A mass measuring device for transmitting to the robot,
A force sensor for detecting a force acting on the article;
An acceleration sensor for detecting an acceleration acting on the article;
First and second A / D converters that respectively quantize the outputs of the sensors;
A table storing a plurality of linear phase filters having different phase delays;
First and second digital filters for respectively filtering the first and second A / D converter outputs;
A controller for determining the mass of the article based on the output of these digital filters, and transmitting the determined mass to the robot,
When the control unit receives the synchronization signal including the acceleration / deceleration time of the article from the robot, the phase delay closest to the phase delay corresponding to the time is within a range not exceeding 1/4 of the acceleration / deceleration time. The linear phase filter is selected from the table, and the selected linear phase filter is set as the first and second digital filters.

例えば、ロボットが物品を持ち上げ、そのときの物品質量に基づいてそれを仕分けようとするときは、ロボットが物品を持ち上げるタイミングで同期信号を出力する。質量測定装置の制御部がそれを受信すると、そのときから各センサ出力を入力して物品の質量を求め、求めた質量をロボットに送信する。これにより、ロボットが持ち上げた物品を次の仕分け動作に移る前にその質量を測定することができるから、次の仕分け動作に間に合わすことができる。   For example, when the robot lifts an article and tries to sort it based on the mass of the article at that time, a synchronization signal is output at the timing when the robot lifts the article. When the control unit of the mass measuring apparatus receives it, the sensor output is input from that time to obtain the mass of the article, and the obtained mass is transmitted to the robot. Thus, the mass of the article lifted by the robot can be measured before moving to the next sorting operation, so that the next sorting operation can be made in time.

ロボットが質量測定装置に送信する同期信号としては、例えば、図6(a)に示すような物品の移動開始を知らせる信号や、図6(b)に示すような物品の加減速時間を知らせる信号がある。さらに、図6(c)に示すような、加減速時間の始期と終期を知らせる信号がある。   As a synchronization signal transmitted from the robot to the mass measuring device, for example, a signal notifying the start of movement of the article as shown in FIG. 6A or a signal notifying the acceleration / deceleration time of the article as shown in FIG. There is. Furthermore, there is a signal for informing the start and end of the acceleration / deceleration time as shown in FIG.

加減速中の力センサ出力の最大値と最小値は、基本的には、図1に示すように、物品の加速工程Aと減速工程Bに現れるから、同期信号としては、図6(b)や図6(c)の信号が好ましい。したがって、ロボットから図6(b)や図6(c)の信号が送信され、ロボットの加速や減速も一定の動きとるときは、その信号のON時間の1/4の時間を超えない範囲で、その時間に相当する位相遅れに最も近い位相遅れの線形位相フィルタを前記テーブルから選択し、選択した線形位相フィルタを前記第1、第2のデジタルフィルタとして設定する。   Since the maximum value and the minimum value of the force sensor output during acceleration / deceleration basically appear in the acceleration process A and deceleration process B of the article as shown in FIG. And the signal of FIG. 6C is preferable. Therefore, when the signals of FIG. 6B and FIG. 6C are transmitted from the robot and the robot accelerates and decelerates at a constant movement, it does not exceed 1/4 of the ON time of the signal. Then, a linear phase filter having a phase delay closest to the phase delay corresponding to the time is selected from the table, and the selected linear phase filter is set as the first and second digital filters.

ロボットの動きは、プログラムによって自由に変えることができるから、例えば、図7に示すように、ロボットが、加減速時間(A+B)を含む同期信号f3を質量測定装置に出力すると同時に、物品を持ち上げたとする。その場合の力センサ、或いは、加速度センサの出力が、図7のような正弦波に近い波形f4を描いて変化する場合は、同期信号f3のON時間の1/4の時間を超えない範囲で、その時間に相当する位相遅れに最も近い位相遅れの線形位相フィルタを前記テーブルから選択する。そうすれば、フィルタリング後の波形f5の最小値が現れる時刻t4を、センサ出力f4がほぼゼロに戻る時刻t2の直前に合わせることができるから、前述のように、フィルタリング後の出力波形f5の最大値と最小値の偏差を使って質量を求めることができる。
なお、図7の出力波形f4は、加速度センサからの量子化された複数回の時系列データを平均化したものとして表している。
Since the movement of the robot can be freely changed by a program, for example, as shown in FIG. 7, the robot outputs a synchronization signal f3 including an acceleration / deceleration time (A + B) to the mass measuring apparatus at the same time. Is lifted. In this case, when the output of the force sensor or the acceleration sensor changes while drawing a waveform f4 close to a sine wave as shown in FIG. 7, it is within a range not exceeding 1/4 of the ON time of the synchronization signal f3. The linear phase filter having the phase lag closest to the phase lag corresponding to the time is selected from the table. By doing so, the time t4 at which the minimum value of the filtered waveform f5 appears can be set immediately before the time t2 at which the sensor output f4 returns to almost zero, and as described above, the maximum of the output waveform f5 after filtering is maximized. The mass can be determined using the deviation between the value and the minimum value.
The output waveform f4 in FIG. 7 is expressed as an average of a plurality of quantized time series data from the acceleration sensor.

第8発明は、前記制御部が、ロボットから同期信号を受信すると、各デジタルフィルタ出力の最大値又は最小値、或いは、最大値と最小値の偏差に基づいて前記物品の質量を求めることを特徴とする。   In an eighth aspect of the invention, when the control unit receives a synchronization signal from the robot, the control unit obtains the mass of the article based on a maximum value or a minimum value of each digital filter output or a deviation between the maximum value and the minimum value. And

力センサと加速度センサの各出力には、若干の位相差があるから、高い測定精度が要求されるときは、位相差の影響が最も小さくなるフィルタリング後の最大値や最小値を使用する。最大値は、フィルタリング後の波形f5が、増加から減少に転じる時点(図7ではh時点)で現れ、最小値は、波形f5が減少から増加に転じる時点(図7ではi時点)で現れるから、制御部は、ロボットから同期信号を受信すると、フィルタリング後の出力波形から最大値又は最小値を検出し、それらが検出できると、それらを使用して物品の質量を求める。或いは、検出した最大値と最小値の偏差に基づいて物品の質量を求める。   Since there is a slight phase difference between the outputs of the force sensor and the acceleration sensor, when the high measurement accuracy is required, the maximum value and the minimum value after filtering that minimize the influence of the phase difference are used. The maximum value appears when the filtered waveform f5 changes from increase to decrease (time h in FIG. 7), and the minimum value appears when the waveform f5 changes from decrease to increase (time i in FIG. 7). When the control unit receives the synchronization signal from the robot, the control unit detects the maximum value or the minimum value from the output waveform after filtering, and if they can be detected, obtains the mass of the article using them. Alternatively, the mass of the article is obtained based on the detected deviation between the maximum value and the minimum value.

第9発明は、以上の質量測定装置と、それが組み込まれたロボットとを備えたロボットシステムであって、
物品を把持するロボットハンドと、
該ロボットハンドを移動させるロボットアームと、
前記ロボットハンドと前記ロボットアームとを駆動制御するコントローラと、
を備えたロボットと、
前述の質量測定装置とからなり、該質量測定装置の力センサは、ロボットハンドとロボットアームとの間に設けられ、加速度センサは、ロボットハンドに設けられていることを特徴とする。
これにより、ロボットハンドは物品を掴み、ロボットアームはそれを持ち上げて移動させることができるから、そのときに、物品に作用する力が力センサで検出され、同時に物品に作用する加速度が加速度センサで検出される。質量測定装置の制御部は、各センサの出力に基づいて物品の質量を求め、求めた質量をロボットに返す。それに基づいてロボットは、物品を仕分けたり選別したりする。
A ninth invention is a robot system including the above-described mass measuring device and a robot in which the mass measuring device is incorporated,
A robot hand that holds an article;
A robot arm for moving the robot hand;
A controller for driving and controlling the robot hand and the robot arm;
A robot with
The mass measuring device includes the force sensor provided between the robot hand and the robot arm, and the acceleration sensor provided on the robot hand.
As a result, the robot hand can grasp the article and the robot arm can lift and move it. At that time, the force acting on the article is detected by the force sensor, and at the same time, the acceleration acting on the article is detected by the acceleration sensor. Detected. The control unit of the mass measuring device obtains the mass of the article based on the output of each sensor, and returns the obtained mass to the robot. Based on this, the robot sorts and sorts the articles.

本発明によれば、ロボットの動きに合致させた最適なタイミングで各センサ出力をフィルタリングすることができる。また、そうしたデジタルフィルタを質量測定装置に使用したから、加減速中の物品であっても、高精度な質量測定が可能になる。さらに、高精度な質量測定装置をロボットに組み込んだから、例えば、ロボットによって、持ち上げた物品を、その質量によって仕分ける場合でも、高精度な仕分け作業ができる。したがって、ロボットの利用分野をさらに広げることができる。   According to the present invention, it is possible to filter the output of each sensor at an optimal timing that matches the movement of the robot. In addition, since such a digital filter is used in the mass measuring device, it is possible to perform mass measurement with high accuracy even for an article being accelerated or decelerated. Furthermore, since a high-accuracy mass measuring device is incorporated in the robot, for example, even when a lifted article is sorted by its mass, a high-precision sorting operation can be performed. Therefore, the field of use of the robot can be further expanded.

物品を持ち上げたときの力センサの出力波形と、それをフィルタリングした後の出力波形の一例。An example of the output waveform of the force sensor when the article is lifted and the output waveform after filtering the output waveform. 前記力センサの出力波形と、その出力波形を位相遅れがT時間の線形位相フィルタでフィルタリングした、その出力波形の一例。An example of the output waveform of the force sensor and the output waveform obtained by filtering the output waveform with a linear phase filter having a phase delay of T time. 位相遅れの異なる複数の線形位相フィルタが記憶されたテーブルの一例。An example of a table in which a plurality of linear phase filters having different phase delays are stored. 物品を持ち上げたときの力センサ出力のフィルタリング前の波形の一例。An example of the waveform before filtering of the force sensor output when an article is lifted. 表示された出力波形から位相遅れ時間を割り出すときの表示画面の一例。An example of a display screen when calculating the phase delay time from the displayed output waveform. ロボットから質量測定装置に送信される同期信号の一例。An example of the synchronous signal transmitted to a mass measuring device from a robot. ロボットからの同期信号f3に基づいて位相遅れ時間Tを求める説明図。Explanatory drawing which calculates | requires the phase delay time T based on the synchronizing signal f3 from a robot. 本発明の一実施形態に係るロボットシステムの概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a robot system according to an embodiment of the present invention. ロボットハンドの他の実施形態の構成概略図。The structure schematic of other embodiment of a robot hand. 第2発明の一実施形態の構成ブロック図。The configuration block diagram of one embodiment of the 2nd invention. 第3発明の一実施形態の構成ブロック図。The configuration block diagram of one embodiment of the 3rd invention. 第4発明の一実施形態の構成ブロック図。The configuration block diagram of one embodiment of the 4th invention. 第6〜第9発明の一実施形態の構成ブロック図。The configuration block diagram of one embodiment of the 6th-the 9th invention.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments do not limit the technical scope of the present invention.

(1)ロボットシステムの基本構成
図8は、本発明の一実施形態に係る質量測定装置10と、それが組み込まれたロボット20とを備えたロボットシステム100の概略構成図を示す。この図において、質量測定装置10は、移動中の物品Qに作用する力を検出する力センサ11と、物品Qに作用する加速度を検出する加速度センサ12とを備えている。一方、ロボット20は、ロボットアーム21と、物品Qを把持するロボットハンド22とを備えている。
(1) Basic Configuration of Robot System FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a robot system 100 including the mass measuring device 10 according to an embodiment of the present invention and a robot 20 in which the mass measuring device 10 is incorporated. In this figure, the mass measuring apparatus 10 includes a force sensor 11 that detects a force acting on a moving article Q, and an acceleration sensor 12 that detects an acceleration acting on the article Q. On the other hand, the robot 20 includes a robot arm 21 and a robot hand 22 that holds the article Q.

力センサ11としては、例えば、歪みゲージ式ロードセルを使用する。歪ゲージ式ロードセルは、物品Qの負荷によって自由端側が固定端側に対して相対的に変位し、それによってロードセルに生ずる機械的歪を電気信号に変換する。その電気信号は、図示しない増幅回路と、後述の第1A/D変換器13aと、デジタルフィルタ14とを介して後述の制御部30にデジタル信号として出力される。   For example, a strain gauge type load cell is used as the force sensor 11. In the strain gauge type load cell, the free end side is displaced relative to the fixed end side by the load of the article Q, and thereby mechanical strain generated in the load cell is converted into an electric signal. The electric signal is output as a digital signal to a control unit 30 (described later) via an amplifier circuit (not shown), a first A / D converter 13a (described later), and a digital filter 14.

加速度センサ12としては、例えば、歪みゲージ式ロードセルの他、MEMS型の小型加速度センサ、及び一般的な市販の加速度センサのいずれかが適宜採用される。この加速度センサ12にも、図示しない増幅回路と、第2A/D変換器13bと、デジタルフィルタ14が組み込まれ、後述の制御部30にデジタル信号として出力される。この加速度センサ12とロボットハンド22は、力センサ11の自由端側に取り付けられている。   As the acceleration sensor 12, for example, any one of a MEMS type small acceleration sensor and a general commercially available acceleration sensor is appropriately employed in addition to a strain gauge type load cell. The acceleration sensor 12 also includes an amplifier circuit (not shown), a second A / D converter 13b, and a digital filter 14, and outputs the digital signal to the control unit 30 described later. The acceleration sensor 12 and the robot hand 22 are attached to the free end side of the force sensor 11.

図10〜図13において、第1A/D変換器13aと第2A/D変化器13bは、各センサ11、12のアナログ信号をデジタル信号に変換するもので、両変換器13a、13bには、図示しない高性能クロックから同期信号が同時に入力されて、それぞれの変換動作が同期するようになっている。これにより、各A/D変化器13a、13bは、同じタイミングで各センサ11、12出力を量子化しそれをデジタルフィルタ14に出力する。   10-13, the 1st A / D converter 13a and the 2nd A / D changer 13b convert the analog signal of each sensor 11 and 12 into a digital signal, and both the converters 13a and 13b include A synchronization signal is simultaneously input from a high-performance clock (not shown) so that the respective conversion operations are synchronized. Thereby, each A / D changer 13a, 13b quantizes each sensor 11, 12 output at the same timing, and outputs it to the digital filter 14.

デジタルフィルタ14は、第1、第2A/D変換器13a、13bの出力側にそれぞれ接続されて、A/D変換器13a、13bから出力されるデジタルデータをフィルタリングする。特に、このデジタルフィルタ14は、出力の位相遅れがコントロールできる線形位相フィルタとするため、プログラム可能なDSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)やマイクロコンピュータで構成される。そして、このデジタルフィルタ14は、コンピュータで構成される後述の制御部30と接続されて、制御部30から位相遅れの異なる種々の線形位相フィルタがこのデジタルフィルタ14に設定されるようになっている。そのため、この制御部30を、デジタルフィルタに種々の線形位相フィルタを設定するための処理手段としている。そして、この制御部(処理手段)30には、記憶手段15、検出手段16、テーブル17が備えられている。   The digital filter 14 is connected to the output sides of the first and second A / D converters 13a and 13b, respectively, and filters the digital data output from the A / D converters 13a and 13b. In particular, the digital filter 14 is composed of a programmable DSP (digital signal processor) or microcomputer so as to be a linear phase filter capable of controlling the phase delay of the output. The digital filter 14 is connected to a later-described control unit 30 configured by a computer, and various linear phase filters having different phase delays are set in the digital filter 14 from the control unit 30. . Therefore, this control unit 30 is used as a processing means for setting various linear phase filters in the digital filter. The control unit (processing unit) 30 includes a storage unit 15, a detection unit 16, and a table 17.

記憶手段15には、特に、フィルタリングする前の時系列データの平均化されたデータが記憶されている。フィルタリング前の時系列データには、ロボットアーム21やロボットハンド22の振動等によるノイズ成分が含まれているから、テスト運転時に、ロボット20に同一条件で物品Qを複数回持ち上げさせて、フィルタリング前の量子化された時系列データを記憶し、それらの時系列データを平均化したものを記憶している。   In particular, the storage means 15 stores averaged data of time-series data before filtering. Since the time-series data before filtering includes noise components due to vibrations of the robot arm 21 and the robot hand 22, the robot 20 lifts the article Q a plurality of times under the same conditions during the test operation, and before filtering. Quantized time-series data is stored, and an average of those time-series data is stored.

検出手段16は、記憶手段15に記憶された時系列データの変化から、時系列データが減少から増加へ転じる時点(例えば、図1のt0)、又は、増加から減少へと転じる時点から速度変化が終了する時点(例えば、図1のt2)までの時間を検出する。具体的には時系列データを逐次比較することによって最終の極点となる時点と速度変化が終了する時点を検出し、検出した時点の時間差(T=t2−t0)を求めて、フィルタ14の遅れ時間Tを検出する。   The detection means 16 changes the speed from the time when the time series data changes from decrease to increase (for example, t0 in FIG. 1) or from the time when change increases to decrease from the change of the time series data stored in the storage means 15. Is detected until the time point (e.g., t2 in FIG. 1) ends. Specifically, the time series data is sequentially compared to detect the time when it becomes the final extreme point and the time when the speed change ends, the time difference (T = t2−t0) between the detected times is obtained, and the delay of the filter 14 Time T is detected.

こうして遅れ時間Tが検出されると、T時間の位相遅れを有する線形位相フィルタは、2T時間の時系列データを用いてフィルタリングすることになるから、そのときのフィルタ次数は、 2T/サンプリング周期
となる。また、サンプリング周期は、各A/D変換器13a、13bのクロックによって決まるから、求めた時間Tに応じてフィルタ次数が決まる。こうして、フィルタ次数が決まると、処理手段30は、予め決めたフィルタ次数とともに、各デジタルフィルタ14、14にそれらを設定して、位相遅れがT時間の線形位相フィルタを構成する。その際、各デジタルフィルタ14には、同じ位相遅れの線形位相フィルタが設定されることは言うまでもない。
When the delay time T is detected in this way, the linear phase filter having a phase delay of T time filters using time series data of 2T time, and the filter order at that time is 2T / sampling period.
It becomes. Further, since the sampling period is determined by the clocks of the A / D converters 13a and 13b, the filter order is determined according to the obtained time T. When the filter order is determined in this way, the processing means 30 sets them in the digital filters 14 and 14 together with the predetermined filter order, thereby constituting a linear phase filter with a phase delay of T time. At that time, it goes without saying that a linear phase filter having the same phase delay is set for each digital filter 14.

図11、図12のテーブル17は、位相遅れの異なる複数の線形位相フィルタを記憶したもので、具体的には、図3に示すように、フィルタ番号とフィルタ時間とを対応させて記憶したものである。また、テーブル17に記憶された各線形位相フィルタには、それぞれのフィルタ時間に対応させた最適なフィルタ係数が設定されている。   The table 17 in FIGS. 11 and 12 stores a plurality of linear phase filters having different phase delays. Specifically, as shown in FIG. 3, the filter numbers and the filter times are stored in association with each other. It is. Further, in each linear phase filter stored in the table 17, an optimum filter coefficient corresponding to each filter time is set.

そして、このテーブル17が組み込まれるときは、検出手段16は、検出した時間Tを超えない範囲で、それに最も近い位相遅れ時間を有する線形位相フィルタをテーブル17から選択する。例えば、検出時間Tが、52msecであれば、検出手段16は、それを2倍した104msecを超えない範囲で、それに最も近い100msecのフィルタ時間を有するフィルタをテーブル18から読み出し、それをデジタルフィルタ14、14に設定する。   When this table 17 is incorporated, the detection means 16 selects a linear phase filter having a phase delay time closest to the detected time T from the table 17 within a range not exceeding the detected time T. For example, if the detection time T is 52 msec, the detection means 16 reads out from the table 18 a filter having a filter time of 100 msec that is closest to the filter within a range not exceeding 104 msec, which is doubled, and outputs it to the digital filter 14. , 14 is set.

デジタルフィルタ14、14は、そうして設定された位相遅れ時間の線形位相フィルタに基づいて、第1A/D変換器13a或いは第2A/D変換器13bから出力される量子化されたデータをそれぞれフィルタリングし、その結果を制御部30に出力する。   The digital filters 14 and 14 respectively convert the quantized data output from the first A / D converter 13a or the second A / D converter 13b based on the linear phase filter of the phase delay time set as described above. Filtering is performed, and the result is output to the control unit 30.

図8に戻って、ロボットアーム21は、ロボットハンド22を3次元的に移動させるもので、その先端部23には、力センサ11の一端が固定されている。このロボットアーム21としては、例えば、多関節ロボットやパラレルリンクロボット等が採用可能である。   Returning to FIG. 8, the robot arm 21 moves the robot hand 22 three-dimensionally, and one end of the force sensor 11 is fixed to the distal end portion 23 thereof. As this robot arm 21, for example, an articulated robot, a parallel link robot, or the like can be adopted.

ロボットハンド22は、物品Qを把持するもので、図8のロボットハンド22は、モータで駆動されるフィンガータイプの一例を示すが、これに代えて、図9に示すような負圧で物品Qを吸着保持するエアー吸着タイプを使用することができる。図8のフィンガータイプは、物品Qが固形物である場合に適し、図9のエアー吸着タイプは、例えば、袋詰め商品のように、形状が一定しない場合に適する。   The robot hand 22 grips the article Q, and the robot hand 22 of FIG. 8 shows an example of a finger type driven by a motor. Instead, the article Q is negatively pressured as shown in FIG. An air adsorbing type that adsorbs and holds can be used. The finger type of FIG. 8 is suitable when the article Q is a solid material, and the air adsorption type of FIG. 9 is suitable when the shape is not constant, such as a bag-packed product.

図9は、このエアー吸着タイプの概略構成図を示したものである。このタイプは、アルミニウム製の箱Bにシリコンゴム製の蛇腹状の吸着パッドPを取り付けて、吸着パッドPと箱B内とを連通させたものである。このアルミニウム製の箱B内を負圧に保持することにより、各吸着パッドPで物品Qを吸着保持する。また、多数の吸着パッドPで複数の物品Qを同時に把持する場合もあるので、吸着パッドの数、形状、配置等は、物品Qの種類に応じて適宜変更される。したがって、物品Qの種類に応じてロボットハンド22も複数種類用意され、これらを物品Qの種類に応じて使い分けている。   FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of this air adsorption type. In this type, a bellows-like suction pad P made of silicon rubber is attached to an aluminum box B so that the suction pad P communicates with the inside of the box B. By holding the inside of the aluminum box B at a negative pressure, the articles Q are sucked and held by the suction pads P. In addition, since a plurality of articles Q may be simultaneously held by a large number of suction pads P, the number, shape, arrangement, etc. of the suction pads are appropriately changed according to the type of the articles Q. Therefore, a plurality of types of robot hands 22 are prepared according to the type of the article Q, and these are used properly according to the type of the article Q.

(2)制御系の基本構成
図12は、ロボット20に組み込まれる質量測定装置10の構成ブロック図を示し、図13は、ロボット20と質量測定装置10からなるロボットシステム100の制御系の構成ブロック図を示す。これらの図において、質量測定装置10の力センサ11と加速度センサ12の各出力は、対応するそれぞれのA/D変換器13a、13bと、デジタルフィルタ(処理手段)14、14とを介して制御部30に入力される。制御部30は、コンピュータで構成され、内蔵メモリに記憶された各種プログラムを実行することにより、各種の機能を実現する。また、この制御部30には、図13に示すように、ロボット20と交信する交信手段31が設けられ、さらに操作表示部32が接続されている。
(2) Basic Configuration of Control System FIG. 12 shows a block diagram of the configuration of the mass measuring apparatus 10 incorporated in the robot 20, and FIG. 13 shows a configuration block of the control system of the robot system 100 including the robot 20 and the mass measuring apparatus 10. The figure is shown. In these drawings, the outputs of the force sensor 11 and the acceleration sensor 12 of the mass measuring apparatus 10 are controlled via the corresponding A / D converters 13a and 13b and digital filters (processing means) 14 and 14, respectively. Input to the unit 30. The control unit 30 is configured by a computer and realizes various functions by executing various programs stored in the built-in memory. Further, as shown in FIG. 13, the control unit 30 is provided with a communication means 31 for communicating with the robot 20, and is further connected with an operation display unit 32.

交信手段31は、ロボット20側の交信手段25から同期信号を受信するとともに、測定した物品の質量を交信手段25に返信するもので、シリアルやパラレルの通信ケーブルを介して交信手段25と接続されている。   The communication means 31 receives a synchronization signal from the communication means 25 on the robot 20 side, and returns the measured mass of the article to the communication means 25. The communication means 31 is connected to the communication means 25 via a serial or parallel communication cable. ing.

操作表示部32は、タッチパネルで構成され、表示部の画面操作により各センサ11、12の量子化された時系列データを記憶手段15に記憶させる操作や、テーブル17に記憶された記憶内容を表示させる操作が可能となっている。また、表示部32に表示されたテーブル17の記憶内容から所望の線形位相フィルタを指定する指定手段33と、記憶手段15に記憶された、フィルタリング前の平均化された時系列データを表示する表示手段34とを備えている。また、この操作表示部には、「スパンキー」や「ゼロキー」、さらには、後述の「フィルタ設定キー」が設けられている。   The operation display unit 32 is configured by a touch panel, and displays operations stored in the storage unit 15 for quantizing time-series data of the sensors 11 and 12 by screen operation of the display unit and stored contents stored in the table 17. It is possible to operate. Further, a designation means 33 for designating a desired linear phase filter from the stored contents of the table 17 displayed on the display unit 32, and a display for displaying the averaged time series data before filtering stored in the storage means 15. Means 34. The operation display section is provided with a “span key”, a “zero key”, and a “filter setting key” described later.

制御部30は、プログラムを実行することにより、速度が変化している物品の質量を次の計算式から求める。
m=S{(Fm/Fa)−(Fmz/Faz)}
ここで、Sはスパン係数。Fmは、質量mの物品を移動させている時の力センサ11の出力、Faは、そのときの加速度センサ12の出力である。また、Fmzは、ロボットハンド22を無負荷状態にして移動させた時の力センサ11の出力、Fazは、そのときの加速度センサ12の出力である。
The control part 30 calculates | requires the mass of the articles | goods from which the speed is changing from the following calculation formula by running a program.
m = S {(Fm / Fa)-(Fmz / Faz)}
Here, S is a span coefficient. Fm is the output of the force sensor 11 when moving an article of mass m, and Fa is the output of the acceleration sensor 12 at that time. Fmz is an output of the force sensor 11 when the robot hand 22 is moved in an unloaded state, and Faz is an output of the acceleration sensor 12 at that time.

また、スパン係数Sは、以下の関係式で表される係数である。
S=ms/{(Fms/Fas)−(Fmz/Faz)}
ここで、msは、スパン分銅の質量、Fmsは、そのスパン分銅をロボットハンド22が持ち上げたときの力センサ11の出力、Fasは、そのときの加速度センサ12の出力である。FmzやFazは、前述と同様、ロボットハンド22を無負荷状態にして移動させたときの力センサ11の出力と、そのときの加速度センサ12の出力である。
The span coefficient S is a coefficient represented by the following relational expression.
S = ms / {(Fms / Fas)-(Fmz / Faz)}
Here, ms is the mass of the span weight, Fms is the output of the force sensor 11 when the robot hand 22 lifts the span weight, and Fas is the output of the acceleration sensor 12 at that time. Fmz and Faz are the output of the force sensor 11 when the robot hand 22 is moved with no load, and the output of the acceleration sensor 12 at that time, as described above.

これらのスパン係数Sや出力比(Fmz/Faz)は、初期設定において、次のような操作によって設定登録される。
まず、質量msのスパン分銅を用意し、次に「スパンキー」を押す。すると、ロボットハンド22が質量msのスパン分銅を持ち上げて降ろす。その間、力センサ11からは、Fmsが出力され、加速度センサ12からは、Fasが出力されるから、制御部30は、そのときの出力比(Fms/Fas)を記憶する。
続いて、「ゼロキー」を押すと、ロボットハンド22は、何も持たずに、すなわち、無負荷状態で上下動する。その間、力センサ11からはFmzが出力され、加速度センサ12からはFazが出力されるから、制御部30は、その出力比(Fmz/Faz)を記憶する。
These span coefficients S and output ratios (Fmz / Faz) are set and registered by the following operations in the initial setting.
First, prepare a span weight of mass ms, and then press the “Span key”. Then, the robot hand 22 lifts and lowers the span weight of mass ms. Meanwhile, since Fms is output from the force sensor 11 and Fas is output from the acceleration sensor 12, the control unit 30 stores the output ratio (Fms / Fas) at that time.
Subsequently, when the “zero key” is pressed, the robot hand 22 moves up and down without holding anything, that is, in a no-load state. Meanwhile, since Fmz is output from the force sensor 11 and Faz is output from the acceleration sensor 12, the control unit 30 stores the output ratio (Fmz / Faz).

また、制御部30は、ロボット20から物品Qの加減速時間を含む同期信号を受信すると、その加減速時間の1/4の時間を超えない範囲で、その時間に相当する位相遅れに最も近い位相遅れの線形位相フィルタをテーブル17から選択し、選択した線形位相フィルタを前記第1、第2のデジタルフィルタ14、14に設定する。   Further, when the control unit 30 receives the synchronization signal including the acceleration / deceleration time of the article Q from the robot 20, the control unit 30 is closest to the phase delay corresponding to the time within a range not exceeding ¼ of the acceleration / deceleration time. A phase delay linear phase filter is selected from the table 17, and the selected linear phase filter is set in the first and second digital filters 14 and 14.

一方、ロボットコントローラ24は、コンピュータで構成され、ロボットアーム21とロボットハンド22の各駆動モータと電気的に接続されて、それらを駆動制御するようになっている。また、このコントローラ24は、質量測定装置10と交信する交信手段25を備え、また、ロボットの起動停止を行う図示しない操作部と接続されている。   On the other hand, the robot controller 24 is constituted by a computer, and is electrically connected to the drive motors of the robot arm 21 and the robot hand 22 so as to drive and control them. The controller 24 includes a communication unit 25 that communicates with the mass measuring device 10 and is connected to an operation unit (not shown) that starts and stops the robot.

ロボットコントローラ24は、内蔵のプログラムを実行することにより、ロボットアーム21とロボットハンド22に種々の動作をさせる。例えば、物品Qの質量に応じてそれを仕分けさせるときは、ロボットハンド22が物品Qを掴みに行き、それを掴むと、それをロボットアーム21で上昇させる。その上昇工程の直前に、交信手段25から図6の同期信号が制御部30に送信される。制御部30が同期信号を受信すると、各センサ11、12の出力を逐次入力しながら、フィルタリングされた出力波形の最大値と最小値を検出し、検出した最大値と最小値の偏差に基づいて物品Qの質量を求め、その結果をロボットコントローラ24に送信する。ロボットコントローラ24は、受信した質量に基づいてその物品Qの仕分け先を決めて移動させる。   The robot controller 24 causes the robot arm 21 and the robot hand 22 to perform various operations by executing a built-in program. For example, when sorting it according to the mass of the article Q, the robot hand 22 goes to grab the article Q, and when it is grabbed, it is raised by the robot arm 21. The synchronization signal shown in FIG. 6 is transmitted from the communication means 25 to the control unit 30 immediately before the ascending process. When the control unit 30 receives the synchronization signal, it detects the maximum and minimum values of the filtered output waveform while sequentially inputting the outputs of the sensors 11 and 12, and based on the detected deviation between the maximum and minimum values. The mass of the article Q is obtained and the result is transmitted to the robot controller 24. The robot controller 24 determines and moves the sorting destination of the article Q based on the received mass.

次に、デジタルフィルタを使用する際の操作と動作について説明する。
まず、ロボット20と質量測定装置を初期モードに設定し、ロボット20には、物品を持ち上げる動作をスタンバイさせ、質量測定装置10には、力センサ11又は加速度センサ12から出力される量子化されたデジタルデータをフィルタリングせずに、そのまま内蔵の記憶エリアに取り込むモードに設定する。そして、ロボット20を始動させると、ロボット20は、同期信号を出力すると同時に物品を加速しながら持ち上げる。質量測定装置10の制御部30は、ロボット20から同期信号を受け取ると、力センサ11又は加速度センサ12の量子化された時系列データを順次取り込む。その際に取り込むデータは、同期信号のON時間に出力される時系列データである。この操作を例えば10回〜20回繰り返して、その都度、時系列データを内蔵のメモリに、或いは、記憶手段15に記憶していく。
Next, operations and operations when using the digital filter will be described.
First, the robot 20 and the mass measuring device are set to an initial mode, the robot 20 is put on standby for lifting an article, and the mass measuring device 10 is quantized to be output from the force sensor 11 or the acceleration sensor 12. Set the mode to capture the digital data as it is in the built-in storage area without filtering. When the robot 20 is started, the robot 20 outputs the synchronization signal and simultaneously lifts the article while accelerating the article. When receiving the synchronization signal from the robot 20, the control unit 30 of the mass measurement apparatus 10 sequentially takes in the quantized time series data of the force sensor 11 or the acceleration sensor 12. The data captured at that time is time-series data output during the ON time of the synchronization signal. This operation is repeated 10 to 20 times, for example, and time series data is stored in the built-in memory or the storage means 15 each time.

次に、図示しない「フィルタ設定キー」を操作すると、制御部30は、記憶した時系列データを平均化した時系列データを記憶手段15に記憶し、続いて検出手段16が、記憶された時系列データが最終の極値をとる時点から速度変化がなくなる直前までの時間Tを検出する。続いて、検出手段16は、検出した時間Tで規定されるフィルタ次数(タップ数)を以下の計算式から求める。
フィルタ次数=2T/サンプリング周期
これにより、フィルタ次数が決まるから、予め決めたフィルタ係数とともに、各デジタルフィルタ14、14に設定する。すると、各デジタルフィルタ14、14は、位相遅れ時間がT時間の線形位相フィルタとなって、その後に入力される量子化データをフィルタリングしていく。
Next, when a “filter setting key” (not shown) is operated, the control unit 30 stores the time series data obtained by averaging the stored time series data in the storage unit 15, and then the detection unit 16 stores the time series data. A time T from when the series data takes the final extreme value to immediately before the speed change disappears is detected. Subsequently, the detection means 16 obtains the filter order (number of taps) defined by the detected time T from the following calculation formula.
Filter order = 2T / sampling period As a result, the filter order is determined, so that it is set in each of the digital filters 14 and 14 together with a predetermined filter coefficient. Then, each of the digital filters 14 and 14 becomes a linear phase filter having a phase delay time of T time, and filters the quantized data input thereafter.

また、テーブル17が備えられているときは、検出手段16は、テーブル17からの選択を優先する。すなわち、検出した時間Tを超えない範囲で、その時間に最も近い位相遅れの線形位相フィルタをテーブル17から読み出し、読み出した線形位相フィルタを各デジタルフィルタ14、14に設定する。これにより、各ジタルフィルタ14、14は、設定された位相遅れ時間Tを有する線形位相フィルタとなって、その後に入力される量子化データをフィルタリングしていく。   When the table 17 is provided, the detection unit 16 gives priority to the selection from the table 17. That is, the linear phase filter having the phase lag closest to the detected time T is read from the table 17 within a range not exceeding the detected time T, and the read linear phase filter is set in each of the digital filters 14 and 14. Thereby, each digital filter 14 and 14 becomes a linear phase filter which has the set phase delay time T, and filters the quantization data input after that.

また、初期モードにおいて、前述の力センサ11又は加速度センサ12の量子化された時系列データをそのままメモリに取り込む操作をしないときは、ロボット20から送信された同期信号の加減速時間の1/4の時間を超えない範囲で、その時間に相当する位相遅れに最も近い位相遅れの線形位相フィルタをテーブル17から選択し、それを各デジタルフィルタ14、14に設定する。   Further, in the initial mode, when the operation of taking the quantized time-series data of the force sensor 11 or the acceleration sensor 12 into the memory as it is is not performed, the acceleration / deceleration time of the synchronization signal transmitted from the robot 20 is ¼. A linear phase filter having a phase lag closest to the phase lag corresponding to that time is selected from the table 17 within a range not exceeding this time, and is set in each of the digital filters 14 and 14.

以上の操作が終了すると、確認のために、ロボットシステム100をテストモードで動かしてみて、既知質量の物品を実際に持ち上げさせて質量を測定する。その結果が十分な精度のものであれば、線形位相フィルタの位相遅れ時間は適正と判断できるが、不十分であれば、次の操作によって、高精度化を図る。   When the above operation is completed, for confirmation, the robot system 100 is moved in the test mode, and an article having a known mass is actually lifted to measure the mass. If the result is sufficiently accurate, it can be determined that the phase delay time of the linear phase filter is appropriate, but if it is insufficient, high accuracy is achieved by the following operation.

すなわち、ロボットシステム100を初期モードに戻し、画面操作によって、記憶手段15に記憶されたフィルタリング前の平均化された時系列データを操作表示部32の表示手段34に表示させる。表示された時系列データが、例えば、図5に示すような出力波形fxであれば、その波形から、最適な位相遅れ時間T(TX)を割り出し、割り出した時間T(TX)を超えない範囲において、その時間に最も近い位相遅れの線形位相フィルタを指定手段33で指定する。すると指定された線形位相フィルタがテーブル17から読み出され、読み出された線形位相フィルタが各デジタルフィルタ14、14に設定される。これにより、各デジタルフィルタ14、14は、設定された位相遅れ時間Tを有する線形位相フィルタとなって、その後に入力される量子化データをフィルタリングしていく。   That is, the robot system 100 is returned to the initial mode, and the time series data before filtering stored in the storage unit 15 is displayed on the display unit 34 of the operation display unit 32 by screen operation. If the displayed time-series data is, for example, an output waveform fx as shown in FIG. 5, the optimum phase delay time T (TX) is calculated from the waveform, and the range not exceeding the calculated time T (TX). The designating means 33 designates a linear phase filter having a phase delay closest to that time. Then, the designated linear phase filter is read from the table 17 and the read linear phase filter is set in each of the digital filters 14 and 14. As a result, each of the digital filters 14 and 14 becomes a linear phase filter having the set phase delay time T, and filters the quantized data input thereafter.

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その他の実施形態も採用可能である。例えば、図10〜図12においては、質量測定装置10の制御部30に記憶手段15、検出手段16、テーブル17等を設けたが、これらは同じくコンピュータで構成されるデジタルフィルタ14、14に設けることもできる。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, Other embodiment is also employable. For example, in FIGS. 10 to 12, the storage unit 15, the detection unit 16, the table 17, and the like are provided in the control unit 30 of the mass measuring apparatus 10, but these are provided in the digital filters 14 and 14 that are also configured by computers. You can also.

10 質量測定装置
11 力センサ
12 加速度センサ
13a 第1A/D変換器
13b 第2A/D変換器
14 デジタルフィルタ
15 記憶手段
16 検出手段
17 演算手段
18 テーブル
20 ロボット
21 ロボットアーム
22 ロボットハンド
24 ロボットコントローラ
25 交信手段
30 制御部(処理手段)
31 交信手段
32 操作表示部
33 指定手段
34 表示手段
100 ロボットシステム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mass measuring device 11 Force sensor 12 Acceleration sensor 13a 1st A / D converter 13b 2nd A / D converter 14 Digital filter 15 Memory | storage means 16 Detection means 17 Calculation means 18 Table 20 Robot 21 Robot arm 22 Robot hand 24 Robot controller 25 Communication means 30 Control unit (processing means)
31 Communication Unit 32 Operation Display Unit 33 Designating Unit 34 Display Unit 100 Robot System

Claims (9)

速度が変化している物品に作用する力又は加速度を検出するセンサからの量子化された時系列データをフィルタリングするデジタルフィルタとして、速度変化中の前記時系列データに現れる最終の極値をとる時点から速度変化がなくなる直前までの時間を位相遅れとする線形位相フィルタを使用することを特徴とするデジタルフィルタ。   As the digital filter that filters the quantized time series data from the sensor that detects the force or acceleration acting on the article whose speed is changing, the time when the final extreme value appearing in the time series data during the speed change is taken A digital filter using a linear phase filter having a phase lag from the time until the speed change disappears immediately before. 前記デジタルフィルタが、プログラム可能な処理手段を備え、該処理手段がフィルタリング前の前記時系列データを記憶する記憶手段を有し、そこに記憶された時系列データから、前記時間を検出すると、その検出時間に相当する位相遅れの線形位相フィルタを前記デジタルフィルタに設定して、設定された線形位相フィルタで、その後に量子化される時系列データをフィルタリングすることを特徴とする請求項1に記載のデジタルフィルタ。   The digital filter includes programmable processing means, and the processing means has storage means for storing the time-series data before filtering, and when the time is detected from the time-series data stored therein, 2. The linear phase filter having a phase delay corresponding to a detection time is set in the digital filter, and time series data to be quantized thereafter is filtered by the set linear phase filter. Digital filter. 請求項2に記載のデジタルフィルタであって、前記処理手段が位相遅れの異なる複数の線形位相フィルタを記憶するテーブルを備え、前記処理手段が前記時間を検出すると、その時間を超えない範囲で、その時間に最も近い位相遅れの線形位相フィルタを前記テーブルから読み出して前記デジタルフィルタに設定し、設定された線形位相フィルタで、その後に量子化される時系列データをフィルタリングすることを特徴とする、
デジタルフィルタ。
The digital filter according to claim 2, wherein the processing means includes a table storing a plurality of linear phase filters having different phase delays, and when the processing means detects the time, the time does not exceed the time, A linear phase filter with a phase lag closest to the time is read from the table and set in the digital filter, and the set linear phase filter is used to filter time-series data that is subsequently quantized.
Digital filter.
速度が変化している物品に作用する力又は加速度を検出するセンサからの量子化された時系列データをフィルタリングするデジタルフィルタが、プログラム可能な処理手段を備え、該処理手段が、フィルタリング前の前記時系列データを記憶する記憶手段と、位相遅れの異なる複数の線形位相フィルタを記憶するテーブルと、該テーブルに記憶された何れかの線形位相フィルタを指定する指定手段と、前記記憶手段に記憶されたフィルタリング前の前記時系列データを表示する表示手段と、を備え、
オペレータが前記表示手段に表示された時系列データから、該時系列データに現れる極値をとる時点から速度変化がなくなる直前までの時間を割り出し、割り出した時間を超えない範囲で、その時間に最も近い位相遅れの線形位相フィルタを前記指定手段で指定すると、前記処理手段が、指定された線形位相フィルタを前記テーブルから読み出して前記デジタルフィルタに設定し、設定された線形位相フィルタで、その後に量子化される時系列データをフィルタリングすることを特徴とするデジタルフィルタ。
A digital filter for filtering quantized time series data from a sensor that detects a force or acceleration acting on an article of varying speed comprises programmable processing means, said processing means comprising said processing prior to filtering Storage means for storing time-series data, a table for storing a plurality of linear phase filters having different phase delays, a specification means for designating any one of the linear phase filters stored in the table, and stored in the storage means Display means for displaying the time-series data before filtering.
From the time-series data displayed on the display means by the operator, the time from the time when the extreme value appearing in the time-series data is taken to the time immediately before the speed change disappears, and the time within the range not exceeding the calculated time is the most. When a linear phase filter having a near phase lag is designated by the designation means, the processing means reads the designated linear phase filter from the table and sets it as the digital filter. A digital filter characterized by filtering time-series data to be converted.
前記記憶手段に記憶される時系列データが、繰り返し入力された時系列データの平均化されたデータであることを特徴とする請求項2乃至4に記載のデジタルフィルタ。   5. The digital filter according to claim 2, wherein the time-series data stored in the storage means is data obtained by averaging time-series data repeatedly input. 速度が変化している物品に作用する力と加速度から該物品の質量を測定する質量測定装置であって、
前記物品に作用する力を検出する力センサと、
前記物品に作用する加速度を検出する加速度センサと、
各センサ出力をそれぞれ量子化する第1、第2のA/D変換器と、
これらのA/D変換器出力をそれぞれフィルタリングする第1、第2のデジタルフィルタと、を備え、
この第1、第2デジタルフィルタを、同じ位相特性を有する請求項1乃至5の何れかのデジタルフィルタで構成したことを特徴とする質量測定装置。
A mass measuring device that measures the mass of an article from the force and acceleration acting on the article whose speed is changing,
A force sensor for detecting a force acting on the article;
An acceleration sensor for detecting an acceleration acting on the article;
First and second A / D converters for quantizing each sensor output;
First and second digital filters for filtering the outputs of these A / D converters, respectively.
The mass measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the first and second digital filters have the same phase characteristics.
物品を移動させるロボットに組み込まれ、該ロボットと交信しながら、速度が変化している物品に作用する力と加速度から該物品の質量を測定して前記ロボットに送信する質量測定装置であって、
前記物品に作用する力を検出する力センサと、
前記物品に作用する加速度を検出する加速度センサと、
前記各センサの出力をそれぞれ量子化する第1、第2のA/D変換器と、
位相遅れの異なる複数の線形位相フィルタを記憶するテーブルと、
第1、第2のA/D変換器出力をそれぞれフィルタリングする第1、第2のデジタルフィルタと、
これらのデジタルフィルタの出力に基づいて前記物品の質量を求め、求めた質量を前記ロボットに送信する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ロボットから前記物品の加減速時間を含む同期信号を受信すると、前記加減速時間の1/4の時間を超えない範囲で、その時間に相当する位相遅れに最も近い位相遅れの線形位相フィルタを前記テーブルから選択し、選択した線形位相フィルタを前記第1、第2のデジタルフィルタとして設定することを特徴とする質量測定装置。
A mass measuring device that is incorporated in a robot that moves an article, measures the mass of the article from the force and acceleration acting on the article whose speed is changing, and transmits it to the robot while communicating with the robot,
A force sensor for detecting a force acting on the article;
An acceleration sensor for detecting an acceleration acting on the article;
First and second A / D converters that respectively quantize the outputs of the sensors;
A table storing a plurality of linear phase filters having different phase delays;
First and second digital filters for respectively filtering the first and second A / D converter outputs;
A controller for determining the mass of the article based on the output of these digital filters, and transmitting the determined mass to the robot,
When the control unit receives the synchronization signal including the acceleration / deceleration time of the article from the robot, the phase delay closest to the phase delay corresponding to the time is within a range not exceeding 1/4 of the acceleration / deceleration time. The linear phase filter is selected from the table, and the selected linear phase filter is set as the first and second digital filters.
前記制御部は、前記同期信号を受信すると、各デジタルフィルタ出力の最大値又は最小値、或いは、最大値と最小値の偏差に基づいて前記物品の質量を求めることを特徴とする請求項7に記載の質量測定装置。   The control unit, when receiving the synchronization signal, obtains the mass of the article based on a maximum value or a minimum value of each digital filter output or a deviation between the maximum value and the minimum value. The mass measuring device described. 物品を把持するロボットハンドと、
該ロボットハンドを移動させるロボットアームと、
前記ロボットハンドと前記ロボットアームとを駆動制御するコントローラと、
を備えたロボットと、
請求項7又は8に記載の質量測定装置とからなり、
前記質量測定装置の力センサは、前記ロボットハンドと前記ロボットアームとの間に設けられ、前記質量測定装置の加速度センサは、前記ロボットハンドに設けられているロボットシステム。
A robot hand that holds an article;
A robot arm for moving the robot hand;
A controller for driving and controlling the robot hand and the robot arm;
A robot with
The mass measuring device according to claim 7 or 8,
The force sensor of the mass measuring device is provided between the robot hand and the robot arm, and the acceleration sensor of the mass measuring device is a robot system provided in the robot hand.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110635781A (en) * 2019-09-26 2019-12-31 北京兴达智联科技有限公司 Digital filtering calculation method
CN111015627A (en) * 2018-10-10 2020-04-17 日本电产三协株式会社 Device and method for determining operation completion time of robot
CN111256802A (en) * 2020-03-24 2020-06-09 深圳市润农科技有限公司 Calibration method of weighing device and weighing device
JP2020104962A (en) * 2018-12-27 2020-07-09 大和製罐株式会社 Scooper
CN111774113A (en) * 2020-06-30 2020-10-16 马良 Anti-interference moving and fixing device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111015627A (en) * 2018-10-10 2020-04-17 日本电产三协株式会社 Device and method for determining operation completion time of robot
JP2020104962A (en) * 2018-12-27 2020-07-09 大和製罐株式会社 Scooper
JP7335693B2 (en) 2018-12-27 2023-08-30 大和製罐株式会社 scooping device
CN110635781A (en) * 2019-09-26 2019-12-31 北京兴达智联科技有限公司 Digital filtering calculation method
CN110635781B (en) * 2019-09-26 2023-08-04 北京兴达智联科技有限公司 Digital filtering calculation method
CN111256802A (en) * 2020-03-24 2020-06-09 深圳市润农科技有限公司 Calibration method of weighing device and weighing device
CN111774113A (en) * 2020-06-30 2020-10-16 马良 Anti-interference moving and fixing device

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