JP2021003738A

JP2021003738A - リセット制御方法

Info

Publication number: JP2021003738A
Application number: JP2019117095A
Authority: JP
Inventors: 航輝山口; Koki Yamaguchi; 光普竪山; Mitsuhiro Tateyama
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2039-06-25
Also published as: JP7400225B2

Abstract

【課題】リセットが正常に実行されなかった場合に、そのことを正しく検知することが可能なリセット制御方法を提供する。【解決手段】リセット制御方法は、外力を検出して力検出値を出力する第１力検出部ＦＳ１と、同じ外力を検出して力検出値を出力する第２力検出部ＦＳ２とを有するロボット２０の第１力検出部ＦＳ１に第１リセットを実行させるリセット制御方法であって、第１力検出部ＦＳ１の力検出値を取得して、第１閾値と比較するステップと、第２力検出部ＦＳ２が第２リセットを実行しているか否かを判断するステップと、第１力検出部ＦＳ１の力検出値が第１閾値よりも小さく、かつ、第２力検出部ＦＳ２が第２リセットを実行していないと判断した場合、第１力検出部ＦＳ１に第１リセットの実行を指示するステップと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ロボットに備わる力センサーのリセット制御方法に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、ロボットに備わる力センサーに２つの検出要素を搭載し、それぞれの検出値が異なっている場合に、いずれか一方の検出要素が故障したと判断するシステムが知られている。
力センサーは、検出値のゼロ点を調整するためのリセットを度々実行する必要があるが、２つの検出要素の検出値の差を最小限にするために、２つの検出要素を同時にリセットする構成が知られている。

特開２０１６−８３７１０号公報

しかしながら、従来技術では、システムの予期しない異常により、力センサーに外力がかかっている状態でリセットが実行されてしまうと、力センサーは、外力がかかった状態を基準としてしまい、２つの検出要素とも検出値が実際に検出すべき値と異なることになる。この場合、双方の検出値に差がないため、力センサーのリセットが正常に実行されなかったことを検知することができない、という課題があった。

リセット制御方法は、外力を検出して第１力検出値を出力する第１力検出部と、前記外力を検出して第２力検出値を出力する第２力検出部と、を有するロボットの前記第１力検出部に第１リセットを実行させるリセット制御方法であって、前記第１力検出値を取得して、第１閾値と比較する第１工程と、前記第２力検出部が第２リセットを実行しているか否かを判断する第２工程と、前記第１工程において前記第１力検出値が前記第１閾値よりも小さく、かつ、前記第２工程において前記第２力検出部が前記第２リセットを実行していないと判断した場合、前記第１力検出部に前記第１リセットの実行を指示する第３工程と、を備える。

上記のリセット制御方法において、前記第２工程において、前記第２力検出部に前記第２リセットの実行を指示してから、前記第２力検出部から前記第２リセットが完了したことを示す応答を受信するまでの期間内に前記第２力検出部が前記第２リセットを実行していると判断するようにしてもよい。

上記のリセット制御方法において、前記第２工程において、前記第２力検出部に前記第２リセットの実行を指示してから所定の時間内に前記第２力検出部が前記第２リセットを実行していると判断するようにしてもよい。

上記のリセット制御方法において、前記第３工程の後に、前記第１力検出値と前記第２力検出値とを取得する第４工程と、前記第４工程で取得した前記第１力検出値と前記第２力検出値との差が第２閾値よりも大きい場合に、エラーを出力する第５工程と、を備えるようにしてもよい。

上記のリセット制御方法において、前記第１工程において、前記第１力検出値が前記第１閾値以上の場合、前記第１工程を繰り返すようにしてもよい。

上記のリセット制御方法において、前記第２工程において、前記第２力検出部が前記第２リセットを実行していると判断した場合、前記第２工程を繰り返すようにしてもよい。

第１実施形態に係るロボットシステムの構成の一例を示す図。ロボット制御装置およびロボットの機能構成図。第１力検出部のハードウェア構成を示す図。第１実施形態に係るロボット制御装置の動作を説明するフローチャート。第２実施形態に係るロボット制御装置の動作を説明するフローチャート。

１．第１実施形態
以下、第１実施形態に係るロボットシステムについて説明する。

１−１．ロボットシステムの構成
まず、第１実施形態に係るロボットシステム１の構成について説明する。
図１は、第１実施形態に係るロボットシステム１の構成の一例を示す図である。
ロボットシステム１は、ロボット２０と、ロボット制御装置３０と、を備える。なお、ロボット制御装置３０は、ロボット２０に内蔵されていてもよく、内蔵されていない構成であってもよい。ロボット２０とロボット制御装置３０に加えて、他の装置を備える構成であってもよい。当該他の装置には、ロボット制御装置３０にロボット２０の動作を教示する教示装置ＴＰや、カメラ等の撮像部を備えた撮像装置、撮像装置を制御する画像処理装置、ロボット制御装置３０を制御する情報処理装置等が含まれる。

ロボット２０は、１本のアームＡを備える単腕ロボットである。なお、ロボット２０は、単腕ロボットに代えて、複腕ロボットであってもよい。ここで、複腕ロボットのうち、２本のアームを備えるロボットは、双腕ロボットとも称される。すなわち、ロボット２０は、２本のアームを備える双腕ロボットであってもよく、３本以上のアームを備える複腕ロボットであってもよい。また、ロボット２０は、他のロボットであってもよい。当該他のロボットには、スカラロボット、直交座標ロボット、円筒型ロボット等が含まれる。

アームＡは、エンドエフェクターＥと、マニピュレーターＭと、力センサーＦＳとを備える。

本実施形態のエンドエフェクターＥは、物体を保持するエンドエフェクターである。この一例において、エンドエフェクターＥは、指部を備え、当該指部によって物体を挟んで持つことにより物体を保持する。ここで、保持するとは、物体を持ち上げることが可能な状態にすることを意味する。なお、エンドエフェクターＥは、当該指部によって物体を保持するエンドエフェクターに代えて、空気の吸引、磁力、他の治具等によって物体を持ち上げることにより物体を保持する構成であってもよい。また、エンドエフェクターＥは、物体を保持するエンドエフェクターに代えて、物体を保持しないエンドエフェクターであってもよい。物体を保持しないエンドエフェクターには、例えば、グリース、接着剤等の吐出物を吐出するディスペンサーが設けられたエンドエフェクター、電動ドライバー等のツールが設けられたエンドエフェクター等が含まれる。なお、アームＡは、エンドエフェクターＥを備えない構成であってもよい。

マニピュレーターＭは、６軸垂直多関節型のマニピュレーターである。すなわち、アームＡは、６軸垂直多関節型のアームである。なお、マニピュレーターＭは、５軸以下の垂直多関節型のマニピュレーターであってもよく、７軸以上の垂直多関節型のマニピュレーターであってもよい。

力センサーＦＳは、印加される外力を検出するセンサーであり、例えば、マニピュレーターＭとその接地面との間に配置される。力センサーＦＳは、例えば、水晶を含む力検出素子を複数備え、水晶のそれぞれに加わる剪断力に基づいて、マニピュレーターＭの下方に作用する外力を検出する。なお、力センサーＦＳを配置する位置は、マニピュレーターＭとその接地面との間に限定されない。例えば、マニピュレーターＭとエンドエフェクターＥとの間や、マニピュレーターＭの途中に配置されていてもよい。

力センサーＦＳに作用する外力には、当該マニピュレーターＭを並進させる並進力が含まれる。当該並進力には、第１並進力Ｆｘと、第２並進力Ｆｙと、第３並進力Ｆｚとの３種類の並進力が含まれている。第１並進力Ｆｘは、図１に示した力検出座標系ＦＣにおけるＸ軸の方向に作用する並進力のことである。力検出座標系ＦＣは、力センサーＦＳに対応付けられた三次元直交座標系である。図１では、図を簡略化するため、力センサーＦＳから離れた位置に力検出座標系ＦＣを示している。第２並進力Ｆｙは、力検出座標系ＦＣにおけるＹ軸の方向に作用する並進力のことである。第３並進力Ｆｚは、力検出座標系ＦＣにおけるＺ軸の方向に作用する並進力のことである。

また、力センサーＦＳに作用する外力には、当該マニピュレーターＭを回転させる回転モーメントが含まれる。当該回転モーメントには、第１回転モーメントＴｘと、第２回転モーメントＴｙと、第３回転モーメントＴｚとの３種類の回転モーメントが含まれている。第１回転モーメントＴｘは、力検出座標系ＦＣにおけるＸ軸の周りに作用する回転モーメントのことである。第２回転モーメントＴｙは、力検出座標系ＦＣにおけるＹ軸の周りに作用する回転モーメントのことである。第３回転モーメントＴｚは、力検出座標系ＦＣにおけるＺ軸の周りに作用する回転モーメントのことである。

力センサーＦＳは、第１並進力Ｆｘ、第２並進力Ｆｙ、第３並進力Ｆｚ、第１回転モーメントＴｘ、第２回転モーメントＴｙ、第３回転モーメントＴｚのそれぞれを検出し、これらを力検出値としてロボット制御装置３０に出力する。

教示装置ＴＰは、必要に応じてロボット制御装置３０に接続される周辺機器である。教示装置ＴＰは、主に、ユーザーがロボット制御装置３０にロボット２０の動作ポイントを教示する際や、ロボット２０を動作させるプログラムを作成する際等に用いられる。また、教示装置ＴＰは、表示装置を備えており、表示装置にロボット制御装置３０のステータス等を表示する。

１−２．ロボット制御装置およびロボットの機能構成
次に、ロボット制御装置３０およびロボット２０の機能構成について説明する。
図２は、ロボット制御装置３０およびロボット２０の機能構成図である。
ロボット制御装置３０は、制御部３１と、メモリー３４と、通信部３５とを備える。

制御部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のプロセッサーを含んで構成され、ロボット制御装置３０の全体を制御する。制御部３１は、機能部として、力検出制御部３２と、マニピュレーター制御部３３とを備える。制御部３１が備えるこれらの機能部は、例えば、プロセッサーが、メモリー３４に記憶されたプログラム等を実行することにより実現される。また、当該機能部のうちの一部又は全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。

力検出制御部３２は、ロボット２０の力センサーＦＳを制御する。力検出制御部３２は、力取得部３２Ａと、リセット制御部３２Ｂとを備える。

力取得部３２Ａは、力センサーＦＳの検出結果である力検出値を、力センサーＦＳから取得する。力検出値の取得は、例えば、力センサーＦＳが、力取得部３２Ａからの要求に応じて、力検出値を返答するコマンドレスポンス方式で実施される。

リセット制御部３２Ｂは、力センサーＦＳにおけるリセットの実行を制御する。なお、リセット制御部３２Ｂは、後述する図４のフローチャートの処理を実行する機能部である。リセットの詳細については、後述する。

マニピュレーター制御部３３は、マニピュレーターＭおよびエンドエフェクターＥを制御する。具体的には、マニピュレーター制御部３３は、ユーザーによって教示された動作ポイント間の動作軌道を算出して、算出した動作軌道に基づいてロボット２０を動作させる制御や、エンドエフェクターＥによる把持・非把持の制御を行う。

メモリー３４は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む。なお、メモリー３４は、ロボット制御装置３０に内蔵されるものに代えて、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置であってもよい。メモリー３４は、ロボット制御装置３０が処理する各種の情報、各種の画像、各種のプログラム等を格納する。また、メモリー３４には、教示装置ＴＰによって生成されたプログラムや、教示装置ＴＰによって教示された動作ポイントが記憶され、これらは制御部３１による制御に用いられる。

通信部３５は、例えば、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポートやイーサネット（登録商標）ポート等を含んで構成される。ロボット制御装置３０は、通信部３５を介してロボット２０と通信を行う。

なお、ロボット制御装置３０は、キーボード、マウス、タッチパッド等の入力装置を備える構成であってもよい。また、ロボット制御装置３０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を備える構成であってもよい。

ロボット２０に備わる力センサーＦＳは、第１力検出部ＦＳ１および第２力検出部ＦＳ２を備える。第１力検出部ＦＳ１と第２力検出部ＦＳ２とは、同様の構成を有しており、双方が独立して共通の外力を検出する。このため、ロボット制御装置３０は、第１力検出部ＦＳ１の力検出値と第２力検出部ＦＳ２の力検出値とを比較することにより、力センサーＦＳの故障やリセットの異常を検出することができる。具体的には、ロボット制御装置３０は、第１力検出部ＦＳ１の力検出値と第２力検出部ＦＳ２の力検出値とが異なる場合に、第１力検出部ＦＳ１および第２力検出部ＦＳ２の少なくとも一方が故障したか、或いは、一方のリセットが正常に実行されなかったと判断する。

図３は、第１力検出部ＦＳ１のハードウェア構成を示す図である。なお、第２力検出部ＦＳ２については、第１力検出部ＦＳ１と同様の構成であるため、図示は省略する。
第１力検出部ＦＳ１は、複数の力検出素子４０と、複数の増幅回路５０と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）６０と、信号処理回路７０とを備える。力検出素子４０の数は、例えば４つであり、各力検出素子４０に個別の増幅回路５０が接続されている。

力検出素子４０としては、例えば、圧電式や、歪みゲージ式、光学式等の各種素子を使用可能である。本実施形態では、圧電部材としての水晶を利用した力検出素子４０を使用しており、力検出素子４０は、外部から加えられた外力に応じた電荷を出力する。水晶を利用した力検出素子４０は、水晶を含まない力検出素子と比べて、温度等の環境因子の変化、経年劣化等に応じて特性が変動してしまうことを抑制することができる。

増幅回路５０は、対応する力検出素子４０から出力される電荷を電圧Ｖａに変換する。増幅回路５０は、オペアンプ５１、コンデンサー５２、スイッチ素子５３を備える。オペアンプ５１のマイナス入力端子は、力検出素子４０の電極に接続され、オペアンプ５１のプラス入力端子は、グランド（基準電位点）に接地されている。また、オペアンプ５１の出力端子は、ＡＤＣ６０に接続されている。コンデンサー５２は、オペアンプ５１のマイナス入力端子と出力端子との間に接続されている。スイッチ素子５３は、コンデンサー５２と並列接続されている。スイッチ素子５３は、信号処理回路７０から供給されるオン／オフ信号に従い、スイッチング動作を実行する。

スイッチ素子５３がオフの場合、力検出素子４０から出力された電荷は、コンデンサー５２に蓄えられ、その電圧ＶａがＡＤＣ６０に出力される。一方、スイッチ素子５３がオンになった場合、コンデンサー５２の両端子間が短絡される。その結果、コンデンサー５２に蓄えられた電荷は放電されてゼロとなり、ＡＤＣ６０に出力される電圧Ｖａは０ボルトとなる。つまり、すべてのスイッチ素子５３をオンにする動作は、検出結果である力検出値のゼロ点を調整するための動作であり、第１力検出部ＦＳ１のリセットに相当する。

増幅回路５０に搭載されているオペアンプ５１に漏れ電流等が生じると、コンデンサー５２に電荷が充電されてしまい、検出結果が変動するドリフトが発生する。ドリフトが生じたままで外力の検出を開始すると、このドリフトが測定の誤差となってしまい、外力を精度よく検出することができない。そのため、増幅回路５０は、スイッチ素子５３によってリセットを実施することで、ドリフトによって蓄積された電荷を放電する。

ＡＤＣ６０は、増幅回路５０で増幅された電圧Ｖａをデジタル値Ｖｄに変換し、信号処理回路７０に出力する。

信号処理回路７０は、オフセット補正部７１と、力変換部７２とを備える。

オフセット補正部７１は、ＡＤＣ６０から出力されたデジタル値Ｖｄを補正する。例えば、コンデンサー５２には、スイッチ素子５３をオンにして第１力検出部ＦＳ１をリセットしても、放電しきらずに残ってしまう残留電荷が生じ得る。このため、オフセット補正部７１は、ＡＤＣ６０から取得したデジタル値Ｖｄから、リセットを実施した際の残留電荷量に応じたオフセット値を減算して、補正後のデジタル値Ｖｃを算出する。これ以降、このデジタル値Ｖｃを用いることにより、残留電荷に起因する測定結果の誤差が抑制される。

力変換部７２は、補正後のデジタル値Ｖｃを第１並進力Ｆｘ、第２並進力Ｆｙ、第３並進力Ｆｚ、第１回転モーメントＴｘ、第２回転モーメントＴｙおよび第３回転モーメントＴｚの形式に変換する。また、力変換部７２は、変換した結果を力検出値とし、ロボット制御装置３０に送信する。

１−３．ロボット制御装置の動作
次に、ロボット制御装置３０がロボット２０の力センサーＦＳをリセットするリセット制御方法について説明する。
図４は、力センサーＦＳをリセットする際のロボット制御装置３０の動作を説明するフローチャートであり、第１力検出部ＦＳ１をリセットする際の動作を示している。ロボット制御装置３０は、メモリー３４に記憶されているプログラムに従ってロボット２０を制御する。具体的には、ロボット制御装置３０は、プログラムに含まれる複数の動作命令を順次読み出して実行し、動作命令に応じた動作をロボット２０に行わせる。ロボット制御装置３０は、ロボット２０の制御中に、例えば、プログラムから特定の動作命令を読み出した場合、本フローを開始する。なお、図４に示した処理以外にも、他の処理が含まれていてもよい。これ以降、第１力検出部ＦＳ１におけるリセットを第１リセット、第２力検出部ＦＳ２におけるリセットを第２リセットとも呼ぶ。

ステップＳ１１０では、力検出制御部３２の力取得部３２Ａが、第１力検出部ＦＳ１の力検出値を取得する。具体的には、力取得部３２Ａは、第１力検出部ＦＳ１に対して、力検出値を要求するコマンドを送信し、その要求に対する応答として送信される力検出値を取得する。

ステップＳ１１１では、リセット制御部３２Ｂが、取得した第１力検出部ＦＳ１の力検出値と、所定の第１閾値とを比較し、力検出値が第１閾値より小さいか否かを判断する。例えば、第１並進力Ｆｘ、第２並進力Ｆｙおよび第３並進力Ｆｚについての第１閾値は５Ｎであり、第１回転モーメントＴｘ、第２回転モーメントＴｙおよび第３回転モーメントＴｚについての第１閾値は１Ｎｍである。ただし、第１閾値はこれらの値に限定されず、適宜設定可能である。また、第１並進力Ｆｘ、第２並進力Ｆｙ、第３並進力Ｆｚ、第１回転モーメントＴｘ、第２回転モーメントＴｙおよび第３回転モーメントＴｚのそれぞれで異なる第１閾値が設定されていてもよい。リセット制御部３２Ｂは、第１力検出部ＦＳ１のすべての力検出値が第１閾値未満であれば、ステップＳ１２０に処理を移す。一方、少なくとも１つの力検出値が第１閾値以上であれば、第１力検出部ＦＳ１の第１リセットの実行を断念して、ステップＳ１３１に処理を移す。本処理により、無視できない外力がかかっている状態でリセットしてしまうことを防止できる。

ステップＳ１２０では、リセット制御部３２Ｂは、第２力検出部ＦＳ２が第２リセットを実行中であるか否かを判断する。例えば、第２力検出部ＦＳ２は、リセット制御部３２Ｂから、第２リセットの実行を指示するリセット要求を受信した場合に第２リセットを実行し、第２リセットが完了した後で、第２リセットが完了したことを示すリセット完了応答をリセット制御部３２Ｂに返答する。この態様の場合には、リセット制御部３２Ｂは、リセット要求を送信してから、リセット完了応答を受信するまでの期間を第２リセットの実行中であると判断する。リセット制御部３２Ｂは、第２力検出部ＦＳ２が第２リセットを実行中でないと判断した場合は、ステップＳ１３０に処理を移す。一方、リセット制御部３２Ｂは、第２力検出部ＦＳ２が第２リセットを実行中であると判断した場合は、第１力検出部ＦＳ１の第１リセットの実行を断念し、ステップＳ１３１に処理を移す。本処理により、第１力検出部ＦＳ１と第２力検出部ＦＳ２がほぼ同じタイミングでリセットしてしまうことを防止できる。なお、リセットを実行中であるか否かの判断は、上述した態様に限定されない。例えば、リセット要求を送信してからの時間経過に基づいて第２リセットを実行中であるか否かを判断してもよい。この場合、リセット制御部３２Ｂは、リセット要求を送信してから所定の時間内に第２力検出部ＦＳ２が第２リセットを実行中であると判断する。また、リセット制御部３２Ｂは、第２リセットを実行中であるか否かを示す情報を第２力検出部ＦＳ２から取得し、この情報に基づいて判断してもよい。

ステップＳ１３０では、リセット制御部３２Ｂは、第１力検出部ＦＳ１にリセット要求を送信して、第１力検出部ＦＳ１に第１リセットを実行させる。第１力検出部ＦＳ１は、リセット要求を受信すると、第１リセットを実行し、第１リセットの完了後にリセット完了応答をリセット制御部３２Ｂに出力する。リセット制御部３２Ｂは、第１力検出部ＦＳ１からリセット完了応答を受信すると、ステップＳ１３１に処理を移す。

ステップＳ１３１では、マニピュレーター制御部３３が、上述した特定の動作命令を実行する。具体的には、マニピュレーター制御部３３は、ロボット２０に対して動作命令に応じた指示を送り、ロボット２０を指示通りに動作させる。

ステップＳ１４０では、力検出制御部３２の力取得部３２Ａが、第１力検出部ＦＳ１の力検出値と、第２力検出部ＦＳ２の力検出値とを取得する。

ステップＳ１４１では、リセット制御部３２Ｂが、ステップＳ１４０で取得した、第１力検出部ＦＳ１の力検出値と、第２力検出部ＦＳ２の力検出値とを比較し、両者の差が所定の第２閾値より大きいか否かを判断する。例えば、第１並進力Ｆｘ、第２並進力Ｆｙおよび第３並進力Ｆｚについての第２閾値は５Ｎであり、第１回転モーメントＴｘ、第２回転モーメントＴｙおよび第３回転モーメントＴｚについての第２閾値は１Ｎｍである。ただし、第２閾値はこれらの値に限定されず、適宜設定可能である。また、第２閾値は、第１閾値と異なる値であってもよい。また、第１並進力Ｆｘ、第２並進力Ｆｙ、第３並進力Ｆｚ、第１回転モーメントＴｘ、第２回転モーメントＴｙおよび第３回転モーメントＴｚのそれぞれで異なる第２閾値が設定されていてもよい。第１力検出部ＦＳ１の力検出値と、第２力検出部ＦＳ２の力検出値の差が、第２閾値より大きければ、リセット制御部３２Ｂは、ステップＳ１３０における第１力検出部ＦＳ１の第１リセットが正常に実行されなかったか、或いは、第１力検出部ＦＳ１および第２力検出部ＦＳ２の少なくとも一方が故障したと判断し、ステップＳ１５０に処理を移す。一方、第１力検出部ＦＳ１の力検出値と、第２力検出部ＦＳ２の力検出値との差が、第２閾値以下であれば、リセット制御部３２Ｂは、第１力検出部ＦＳ１および第２力検出部ＦＳ２が正常であると判断し、一連の処理を終了する。

ステップＳ１５０では、リセット制御部３２Ｂは、教示装置ＴＰにエラーを出力し、教示装置ＴＰの表示装置上にエラーメッセージを表示させて、一連の処理を終了する。なお、リセット制御部３２Ｂは、エラーの出力に伴って、ロボット２０の動作を停止させることが望ましい。また、エラーの出力先は、教示装置ＴＰに限定されず、ロボット制御装置３０に接続されている他の装置であってもよいし、ロボット制御装置３０が表示装置を備える場合には、当該表示装置にエラーメッセージを表示させてもよい。

上述した図４のフローチャートは、第１力検出部ＦＳ１の第１リセットを実行する際のフローチャートであるが、第２力検出部ＦＳ２についても、第１力検出部ＦＳ１と同様に第２リセットが実行される。第２力検出部ＦＳ２の第２リセットを実行する場合は、図４およびその説明中の第１力検出部ＦＳ１を第２力検出部ＦＳ２と読み替え、第２力検出部ＦＳ２を第１力検出部ＦＳ１と読み替えればよい。本実施形態では、プログラムから特定の動作命令が読み出される度、第１力検出部ＦＳ１および第２力検出部ＦＳ２のリセットを交互に実行する。ただし、第１力検出部ＦＳ１の第１リセットと、第２力検出部ＦＳ２の第２リセットとを、個別のトリガーに基づいて開始するようにしてもよい。

以上述べたように、本実施形態に係るリセット制御方法によれば、以下の効果を得ることができる。

本実施形態によれば、第１力検出部ＦＳ１と第２力検出部ＦＳ２が異なるタイミングでリセットされることから、力センサーＦＳに外力がかかっている状態で第１力検出部ＦＳ１または第２力検出部ＦＳ２のリセットが実行された場合には、第１力検出部ＦＳ１と第２力検出部ＦＳ２との間で力検出値に差が生じることになる。このため、リセットが正常に実行されなかったことを正しく検知することが可能となる。

本実施形態によれば、第２力検出部ＦＳ２にリセット要求を送信してから、第２力検出部ＦＳ２からリセット完了応答を受信するまでの期間内に第２力検出部ＦＳ２が第２リセットを実行していると判断するため、リセットを実行中か否かを正しく判断することが可能となる。

本実施形態によれば、リセットの実行後に、第１力検出部ＦＳ１の力検出値と第２力検出部ＦＳ２の力検出値とを取得して、第１力検出部ＦＳ１の力検出値と第２力検出部の力検出値との差が第２閾値よりも大きい場合に、エラーを出力する。このため、予期しない異常により、力センサーＦＳに外力がかかっている状態でリセットが行われた場合に、ユーザーに異常を通知することが可能となる。

２．第２実施形態
以下、第２実施形態に係るロボットシステム１について説明する。
本実施形態のロボットシステム１は、第１実施形態のロボットシステム１と同一の構成を有しているが、力センサーＦＳをリセットするリセット制御方法の一部が第１実施形態と異なっている。このため、ロボットシステム１の構成についての説明は省略し、リセットに関する動作のうち、第１実施形態との差異部分についてのみ説明する。

図５は、第２実施形態に係るロボット制御装置３０の動作を説明するフローチャートであり、第１力検出部ＦＳ１をリセットする際の動作を示している。第１実施形態とは、ステップＳ１１１を実行した後と、ステップＳ１２０を実行した後の挙動が異なっている。

第１実施形態では、ステップＳ１１１の判断で、第１力検出部ＦＳ１の力検出値が第１閾値以上である場合は、第１力検出部ＦＳ１の第１リセットの実行を断念し、ステップＳ１３１に処理が移行していたが、第２実施形態では、第１力検出部ＦＳ１の力検出値が第１閾値未満となるまで、ステップＳ１１０，Ｓ１１１の処理が繰り返される。

また、第１実施形態では、ステップＳ１２０の判断で、第２力検出部ＦＳ２が第２リセットを実行中である場合は、第１力検出部ＦＳ１の第１リセットの実行を断念し、ステップＳ１３１に処理が移行していたが、第２実施形態では、第２力検出部ＦＳ２が第２リセットを完了するまで、ステップＳ１２０の処理が繰り返される。

以上述べたように、本実施形態に係るリセット制御方法によれば、第１実施形態での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
第１実施形態では、第１力検出部ＦＳ１の力検出値が第１閾値以上の場合や、第２力検出部ＦＳ２が第２リセットを実行中と判断した場合に、第１力検出部ＦＳ１の第１リセットの実行を断念するのに対し、第２実施形態では、プログラム内の特定の動作命令を読み出す度に第１リセットを実行することが可能となるため、第１リセットの頻度を高めることが可能となる。リセットの頻度が高まることで、ドリフトによってコンデンサー５２に蓄積される電荷量も少なくなることから、ドリフトによって生じる測定誤差も少なくすることが可能となる。そのため、力検出値の精度が向上する。

なお、第１実施形態および第２実施形態において、ステップＳ１１０，Ｓ１１１は、第１工程に相当し、ステップＳ１２０は、第２工程に相当し、ステップＳ１３０は、第３工程に相当し、ステップＳ１４０，Ｓ１４１は、第４工程に相当し、ステップＳ１５０は、第５工程に相当する。また、第１力検出部ＦＳ１の力検出値が第１力検出値に相当し、第２力検出部ＦＳ２の力検出値が第２力検出値に相当する。

また、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、リセット制御部３２Ｂは、第１力検出部ＦＳ１の力検出値が第１閾値未満であるか否かを判断し（ステップＳ１１１）、その後で、第２力検出部ＦＳ２が第２リセットを実行中であるか否かを判断している（ステップＳ１２０）が、各ステップの順序は上記に限定されない。リセット制御部３２Ｂは、第２力検出部ＦＳ２が第２リセットを実行中であるか否かを判断した後で、第１力検出部ＦＳ１の力検出値が第１閾値未満であるか否かを判断するようにしてもよい。

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

この構成によれば、第１力検出部が、第２力検出部とは異なるタイミングでリセットされることから、外力がかかっている状態で第１力検出部の第１リセットが実行された場合には、第２力検出部との間で力検出値に差が生じることになる。このため、第１リセットが正常に実行されなかったことを正しく検知することが可能となる。

この構成によれば、第２力検出部から第２リセットが完了したことを示す応答を受信するまで、第２力検出部が第２リセットを実行していると判断するため、第２力検出部が第２リセットを実行中か否かを正しく判断することが可能となる。

この構成によれば、第２リセットの実行を指示してからの時間の経過に基づいて、第２力検出部が第２リセットを実行中か否かを容易に判断することが可能となる。

この構成によれば、予期しない異常により、第１力検出部に外力がかかっている状態で第１リセットが実行された場合に、ユーザーに異常を通知することが可能となる。

この構成によれば、第１力検出値が第１閾値以上の場合に第１力検出部の第１リセットの実行を断念する構成に比べて、第１リセットの頻度を高めることが可能となり、第１力検出値の精度が向上する。

この構成によれば、第２力検出部が第２リセットを実行していると判断した場合に第１力検出部の第１リセットの実行を断念する構成に比べて、第１リセットの頻度を高めることが可能となり、第１力検出値の精度が向上する。

１…ロボットシステム、２０…ロボット、３０…ロボット制御装置、３１…制御部、３２…力検出制御部、３２Ａ…力取得部、３２Ｂ…リセット制御部、３３…マニピュレーター制御部、３４…メモリー、３５…通信部、４０…力検出素子、５０…増幅回路、５１…オペアンプ、５２…コンデンサー、５３…スイッチ素子、６０…ＡＤＣ、７０…信号処理回路、７１…オフセット補正部、７２…力変換部、Ａ…アーム、Ｅ…エンドエフェクター、Ｍ…マニピュレーター、ＦＳ…力センサー、ＦＳ１…第１力検出部、ＦＳ２…第２力検出部、ＴＰ…教示装置。

Claims

外力を検出して第１力検出値を出力する第１力検出部と、前記外力を検出して第２力検出値を出力する第２力検出部と、を有するロボットの前記第１力検出部に第１リセットを実行させるリセット制御方法であって、
前記第１力検出値を取得して、第１閾値と比較する第１工程と、
前記第２力検出部が第２リセットを実行しているか否かを判断する第２工程と、
前記第１工程において前記第１力検出値が前記第１閾値よりも小さく、かつ、前記第２工程において前記第２力検出部が前記第２リセットを実行していないと判断した場合、前記第１力検出部に前記第１リセットの実行を指示する第３工程と、
を備えるリセット制御方法。
前記第２工程において、前記第２力検出部に前記第２リセットの実行を指示してから、前記第２力検出部から前記第２リセットが完了したことを示す応答を受信するまでの期間内に前記第２力検出部が前記第２リセットを実行していると判断する請求項１に記載のリセット制御方法。
前記第２工程において、前記第２力検出部に前記第２リセットの実行を指示してから所定の時間内に前記第２力検出部が前記第２リセットを実行していると判断する請求項１に記載のリセット制御方法。
前記第３工程の後に、前記第１力検出値と前記第２力検出値とを取得する第４工程と、
前記第４工程で取得した前記第１力検出値と前記第２力検出値との差が第２閾値よりも大きい場合に、エラーを出力する第５工程と、
を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のリセット制御方法。
前記第１工程において、前記第１力検出値が前記第１閾値以上の場合、前記第１工程を繰り返す請求項１〜４のいずれか一項に記載のリセット制御方法。
前記第２工程において、前記第２力検出部が前記第２リセットを実行していると判断した場合、前記第２工程を繰り返す請求項１〜５のいずれか一項に記載のリセット制御方法。