JP2019188514A - ロボットを用いた負荷の重量及び重心位置を推定するための装置、方法及びプログラム - Google Patents
ロボットを用いた負荷の重量及び重心位置を推定するための装置、方法及びプログラム Download PDFInfo
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Abstract
Description
次に、推定装置を用いて物体の重量を推定する方法(処理)を、第1の実施例として説明する。先ず、図2に示すように、手首部28に取り付けられた物体30が第1の姿勢で第1の位置P1にあるときに、軸16に作用するトルク(第1のトルクT1)をトルクセンサ18で検出する。このとき、第1のトルクT1と物体30の重量Wとの間には、以下の式(1)が成り立つ。但し式(1)において、M1は図2の状態(すなわち第1のトルクT1を検出したときの可動部12の位置及び姿勢)において、物体30がない場合に軸16に作用するトルクであり、d1は図2の状態において物体30の重心位置Gを通る鉛直線38と、軸16との水平方向距離である。
T1=M1+W×d1 (1)
T2=M2+W×d2 (2)
T2−T1=M2−M1+W×(d2−d1) (3)
W=((T2−M2)−(T1−M1))/D (4)
W=|(T2−M2)−(T1−M1)|/D (5)
次に、推定装置を用いて物体の重心位置を推定する方法(処理)を、第2の実施例として説明する。先ず、図4に示すように、手首部28に取り付けられた物体30が第1の姿勢で第1の位置にあるときに、軸16に作用するトルク(第1のトルクT1)をトルクセンサ18で検出(測定)する。このとき、第1のトルクT1と物体30の重量Wとの間には、以下の式(6)が成り立つ。但し式(6)において、M1は図4の状態(すなわち第1のトルクT1を検出したときの可動部12の位置及び姿勢)において、物体30がない場合に軸16に作用するトルクであり、d1は図4の状態において物体30の重心位置Gを通る鉛直線38と、軸16との水平方向距離である。
T1=M1+W×d1 (6)
T2=M2+W×d2 (7)
(T2−M2)−(T1−M1)=W×(d2−d1) (8)
d2−d1=D1−(Px,Py,Pz)・E1+(Px,Py,Pz)・E2(9)
(T2−M2)−(T1−M1)=W×(D1−(Px,Py,Pz)・E1+(Px,Py,Pz)・E2) (10)
T3=M3+W×d3 (11)
(T3−M3)−(T2−M2)=W×(D2−(Px,Py,Pz)・E2+(Px,Py,Pz)・E3) (12)
(T1−M1)−(T3−M3)=W×(D3−(Px,Py,Pz)・E3+(Px,Py,Pz)・E1) (13)
(Ti−Mi)−(Tj−Mj)=W×(Di−(Px,Py,Pz)・Ei+(Px,Py,Pz)・Ej) (14)
12 可動部
14 ロボット
16、42 駆動軸
18、44 トルクセンサ
20 基部
22 旋回胴
24 上腕
26 前腕
28 手首部
30 物体
32 計算部
34 記憶部
36 ロボット制御装置
40 先端座標系
Claims (9)
- ロボットの可動部を駆動する軸に作用するトルクを検出するトルクセンサと、
前記可動部に取り付けられた物体が第1の姿勢で第1の位置にあるときに前記トルクセンサで検出された、前記軸に作用する第1のトルクと、前記物体が前記第1の姿勢で前記第1の位置とは異なる第2の位置にあるときに前記トルクセンサで検出された、前記軸に作用する第2のトルクと、前記第1の位置と、前記第2の位置とを用いて、前記物体の重量を計算する計算部と、
を有する、物体の重量の推定装置。 - 前記計算部は、
前記第1のトルクをT1、前記第2のトルクをT2とし、
前記第1のトルクを検出したときの前記可動部の位置及び姿勢において、前記物体が前記可動部に取り付けられていないときに前記軸に作用するトルクM1を取得し、前記第2のトルクを検出したときの前記可動部の位置及び姿勢において、前記物体が前記可動部に取り付けられていないときに前記軸に作用するトルクM2を取得し、
前記第1の位置から前記第2の位置に至るベクトルの、前記軸に垂直でかつ水平な成分の大きさDを計算し、
前記物体の重量Wを、
W=|(T2−M2)−(T1−M1)|/D
なる式によって計算する、請求項1に記載の推定装置。 - ロボットの可動部を駆動する軸に作用するトルクを検出するトルクセンサと、
前記可動部に取り付けられた物体が互いに異なる3つの姿勢にあるときのそれぞれにおいて前記トルクセンサで検出された、前記軸に作用する第1のトルク、第2のトルク及び第3のトルクと、前記第1のトルクを検出したときの前記可動部の第1の位置及び姿勢と、前記第2のトルクを検出したときの前記可動部の第2の位置及び姿勢と、前記第3のトルクを検出したときの前記可動部の第3の位置及び姿勢と用いて、前記物体の重心位置を計算する計算部と、
を有する、物体の重心位置の推定装置。 - 前記計算部は、
前記物体の重量をWとし、
前記第1のトルクをT1、前記第2のトルクをT2、前記第3のトルクをT3とし、
前記第1の位置及び姿勢E1において、前記物体が前記可動部に取り付けられていないときに前記軸に作用するトルクM1を取得し、前記第2の位置及び姿勢E2において、前記物体が前記可動部に取り付けられていないときに前記軸に作用するトルクM2を取得し、前記第3の位置及び姿勢E3において、前記物体が前記可動部に取り付けられていないときに前記軸に作用するトルクM3を取得し、
前記第1の位置から前記第2の位置に至るベクトルの、前記軸に垂直でかつ水平な成分の大きさD1を計算し、前記第2の位置から前記第3の位置に至るベクトルの、前記軸に垂直でかつ水平な成分の大きさD2を計算し、前記第3の位置から前記第1の位置に至るベクトルの、前記軸に垂直でかつ水平な成分の大きさD3を計算し、
前記物体の重心位置(Px,Py,Pz)を、少なくとも、
(T2−M2)−(T1−M1)=W×(D1−(Px,Py,Pz)・E1+(Px,Py,Pz)・E2)
(T3−M3)−(T2−M2)=W×(D2−(Px,Py,Pz)・E2+(Px,Py,Pz)・E3)
(T1−M1)−(T3−M3)=W×(D3−(Px,Py,Pz)・E3+(Px,Py,Pz)・E1)
なる3つの式によって計算する、請求項3に記載の推定装置。 - トルクセンサを有するロボットの可動部に物体を取り付けることと、
前記物体が第1の姿勢で第1の位置にあるときに、前記可動部を駆動する軸に作用する第1のトルクを前記トルクセンサで検出することと、
前記物体が前記第1の姿勢で前記第1の位置とは異なる第2の位置にあるときに、前記軸に作用する第2のトルクを前記トルクセンサで検出することと、
前記第1のトルク、前記第2のトルク、前記第1の位置及び前記第2の位置を用いて、前記物体の重量を計算することと、
を含む、物体の重量の推定方法。 - 前記第1のトルクをT1、前記第2のトルクをT2とし、
前記第1のトルクを検出したときの前記可動部の位置及び姿勢において、前記物体が前記可動部に取り付けられていないときに前記軸に作用するトルクM1を取得し、前記第2のトルクを検出したときの前記可動部の位置及び姿勢において、前記物体が前記可動部に取り付けられていないときに前記軸に作用するトルクM2を取得し、
前記第1の位置から前記第2の位置に至るベクトルの、前記軸に垂直でかつ水平な成分の大きさDを計算し、
前記物体の重量Wを、
W=|(T2−M2)−(T1−M1)|/D
なる式によって計算する、請求項5に記載の推定方法。 - トルクセンサを有するロボットの可動部に、重量が既知の物体を取り付けることと、
前記物体が互いに異なる3つの姿勢にあるときのそれぞれにおいて、前記可動部を駆動する軸に作用する第1のトルク、第2のトルク及び第3のトルクを前記トルクセンサで検出することと、
前記第1のトルク、前記第2のトルク、前記第3のトルク、前記第1のトルクを検出したときの前記可動部の第1の位置及び姿勢、前記第2のトルクを検出したときの前記可動部の第2の位置及び姿勢、並びに前記第3のトルクを検出したときの前記可動部の第3の位置及び姿勢を用いて、前記物体の重心位置を計算することと、
を含む、物体の重心位置の推定方法。 - 前記物体の重量をWとし、
前記第1のトルクをT1、前記第2のトルクをT2、前記第3のトルクをT3とし、
前記第1の位置及び姿勢E1において、前記物体が前記可動部に取り付けられていないときに前記軸に作用するトルクM1を取得し、前記第2の位置及び姿勢E2において、前記物体が前記可動部に取り付けられていないときに前記軸に作用するトルクM2を取得し、前記第3の位置及び姿勢E3において、前記物体が前記可動部に取り付けられていないときに前記軸に作用するトルクM3を取得し、
前記第1の位置から前記第2の位置に至るベクトルの、前記軸に垂直でかつ水平な成分の大きさD1を計算し、前記第2の位置から前記第3の位置に至るベクトルの、前記軸に垂直でかつ水平な成分の大きさD2を計算し、前記第3の位置から前記第1の位置に至るベクトルの、前記軸に垂直でかつ水平な成分の大きさD3を計算し、
前記物体の重心位置(Px,Py,Pz)を、少なくとも、
(T2−M2)−(T1−M1)=W×(D1−(Px,Py,Pz)・E1+(Px,Py,Pz)・E2)
(T3−M3)−(T2−M2)=W×(D2−(Px,Py,Pz)・E2+(Px,Py,Pz)・E3)
(T1−M1)−(T3−M3)=W×(D3−(Px,Py,Pz)・E3+(Px,Py,Pz)・E1)
なる3つの式によって計算する、請求項7に記載の推定方法。 - 請求項5〜8のいずれか1項に記載の推定方法を、前記ロボット及び前記ロボットに付随して使用される演算処理装置に実行させるためのプログラム。
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