JP2017080841A - ロボットアームの関節構造、ロボット装置の測定方法、およびロボット装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<実施例1>
(多関節ロボットシステムの基本構成)
図1は本実施例を適用可能な多関節ロボットシステムの基本構成を示している。図1のロボットシステムは、例えば多関節ロボットアームとして構成されたロボットアーム1と、ロボットアーム1を制御するロボット制御装置2を含む。
図2は、図1のロボットアーム1における関節の基本構造例を模式的に示している。
図2のように構成されたロボットアーム1の複数の関節は、ロボット制御装置2によって制御される。ロボット制御装置2が、第nの関節(第1〜第6の関節121〜126)の角度をそれぞれ制御することにより、ロボットアーム1に所望の姿勢を取らせることができる。
図1および図2のようにロボットアーム1の関節を構成することにより、ロボットアームの関節に接続される2つのリンクにおいて、2つのリンク間を伝達する力の経路が力センサを通過する経路の1経路のみとなる。このため、第nのリンク220に作用する他軸力を第nの関節の力センサn250が直接受けるようになり、第nのリンク220に作用する他軸力が力センサn250に伝わるまでの伝達経路を単純化できる。従来の関節構成では、関節を伝達する力がクロスローラベアリングやオイルシールなどの機械要素を介して伝達するため、関節に接続される2つのリンク間を伝達する力の経路は力センサを通過する経路以外にも存在していた。これに対して本実施例では、関節が連結する2つのリンク間を伝達する経路は力センサを通過する経路のみである。このため、力センサn250に作用する他軸力の値の把握が容易になる。これにより、他軸力計算部321をロボット制御装置2に設けることで、力センサn250に生じる他軸力を高精度に求めることができ、下記の測定制御もより正確に実施することができる。
本実施例2では、図4に示した関節の駆動力測定およびそれに基づく制御の変形例を示す。ロボットシステムおよびその制御系のハードウェア構成は、上記実施例1と同じで良い。
本実施例2の制御によれば、基本的には上記実施例1と同等の効果を期待できる。即ち、他軸力計算部321(図3)設けることにより、力センサn250の検出軸廻りに働いている他軸力を高精度に求めることができる。そして、予め用意した感度行列n330を用いて他軸力に起因する力センサn250の検出誤差(他軸干渉)を高精度に修正できる。このため、ロボットアーム1の先端のエンドエフェクタ117などを介してワークに作用する力を高精度に制御することができるようになる。これにより、柔軟物や低強度部材の組付け工程のような、部品に与える荷重が数グラム程度であることを要求されるような工程の自動化を多関節ロボットアームにより実現できる可能性が高まる。
上記の説明では、ロボットアーム1の構成として垂直6軸多関節の構成を例示した。しかしながら、本発明は関節数や関節構成によって限定されるものではない。例えば、ロボットアームの関節数は2以上であれば上述と同等の測定および関節制御を実施でき、その関節のいずれかにおいて、図1や図2に示した関節構成を実施できる。また、ロボットアームが水平多関節構成やパラレルリンク構成を取る場合でも、上述の関節構成や上述と同等の測定および関節制御を実施でき、同様の効果を期待できる。
Claims (12)
- 第1および第2のリンクを相対変位可能に連結する関節を構成するロボットアームの関節構造であって、前記第1および第2のリンクに作用する力を求めるセンサを備えたロボットアームの関節構造において、
前記関節の駆動方向に相対変位する第1駆動部および第2駆動部を有し、これらの駆動部を介して前記第1および第2のリンクを相対変位させる駆動力を発生する駆動装置と、
前記関節の駆動方向に対して相対変位可能な第1支持部および第2支持部を有し、これらの支持部を介して前記第1および第2のリンクの相対変位方向を、前記関節の駆動方向には運動可能に、かつ他方向には運動不可能に拘束する拘束部と、
を備え、
前記駆動装置の第1駆動部は前記の第1のリンクに固定され、
前記拘束部の前記の第1支持部は前記第1のリンクに固定され、
前記拘束部の前記の第2支持部は前記駆動装置の第2駆動部に固定され、
前記センサは、前記拘束部の前記第2支持部、および前記第2のリンクの間を結合するよう固定される、
ロボットアームの関節構造。 - 請求項1に記載のロボットアームの関節構造において、前記センサ、前記拘束部の前記第2支持部、および前記第2のリンクの間を固定的に結合する接続部材を備えたロボットアームの関節構造。
- 請求項1または2に記載のロボットアームの関節構造において、前記拘束部が軸受により構成されるロボットアームの関節構造。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載のロボットアームの関節構造において、前記駆動装置がモータおよび前記モータの出力を減速する減速機から構成されるロボットアームの関節構造。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載のロボットアームの関節構造をそれぞれ有する複数の関節を備えた多関節ロボットアームを備え、前記関節にそれぞれ設けられた当該関節が連結するリンクに作用する力を求めるセンサの検出値を補正するロボット装置の測定方法において、
制御装置が、前記関節に設けられたセンサによって検出された検出値と、前記多関節ロボットアームにおいて前記関節よりも手先側に隣接する関節において、下記補正工程によって補正されたセンサの検出値と、を用いて、当該関節の前記センサに作用する、当該関節の駆動方向を除く方向の他軸力を計算する他軸力計算工程と、
前記制御装置が、前記他軸力と前記センサの検出値に生じる誤差との関係を格納した当該センサに係る感度行列を用いて、前記他軸力計算工程で計算された他軸力に基づき前記センサの検出値に生じる誤差を計算する他軸干渉計算工程と、
前記制御装置が、前記センサの検出値から、前記他軸干渉計算工程で計算した前記誤差を差し引き、前記センサの検出値を補正する補正工程と、
を備えたロボット装置の測定方法。 - 2つのリンクを相対変位可能に連結する複数の関節を備えた多関節ロボットアームであって、前記関節にそれぞれ設けられた当該関節が連結するリンクに作用する力を求めるセンサの検出値を補正するロボット装置の測定方法において、
制御装置が、前記関節に設けられたセンサによって検出された検出値と、前記多関節ロボットアームにおいて前記関節よりも手先側に隣接する関節において、下記補正工程によって補正されたセンサの検出値と、を用いて、当該関節の前記センサに作用する、当該関節の駆動方向を除く方向の他軸力を計算する他軸力計算工程と、
前記制御装置が、前記他軸力と前記センサの検出値に生じる誤差との関係を格納した当該センサに係る感度行列を用いて、前記他軸力計算工程で計算された他軸力に基づき前記センサの検出値に生じる誤差を計算する他軸干渉計算工程と、
前記制御装置が、前記センサの検出値から、前記他軸干渉計算工程で計算した前記誤差を差し引き、前記センサの検出値を補正する補正工程と、
を備えたロボット装置の測定方法。 - 請求項5または6に記載のロボット装置の測定方法において、前記制御装置は、前記多関節ロボットアームの手先側の関節から順に前記の各工程を実行するロボット装置の測定方法。
- 請求項5から7のいずれか1項に記載のロボット装置の測定方法において、前記他軸力計算工程で前記他軸力を計算する際に、前記の手先側に隣接する関節に加わる力の値として、前記の手先側に隣接する関節の前記センサの出力値を用いるロボット装置の測定方法。
- 請求項5から7のいずれか1項に記載のロボット装置の測定方法において、前記駆動方向を除く方向の力を計算する際に、前記の手先側に隣接する関節に加わる力の値として、前記の手先側に隣接する関節の前記センサに作用する力の計算値を使用するロボット装置の測定方法。
- 請求項5から9のいずれか1項に記載のロボット装置の測定方法によって、多関節ロボットアームの前記複数の関節に設けられた前記センサの検出値を補正し、補正された前記センサの出力値を用いて前記複数の関節の駆動力を制御するロボット装置の制御方法。
- 請求項5から10のいずれか1項に記載の各工程を前記制御装置に実行させるロボット装置の制御プログラム。
- 請求項11に記載のロボット装置の制御プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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C27B | Notice of submission of publications, etc. [third party observations] |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C13 | Notice of reasons for refusal |
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C30A | Notification sent |
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