JP5730614B2 - Torque sensor calibration device, calibration method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、多関節ロボットに搭載されたトルクセンサを校正するためのトルクセンサ校正装置、校正方法、及びプログラムに関するものである。 The present invention relates to a torque sensor calibration device, a calibration method, and a program for calibrating a torque sensor mounted on an articulated robot.
一般に、トルクセンサは温度変化などの環境変化の影響を受けるため、多関節ロボットなどに搭載された後、トルクセンサの零点調整を行うための校正が必要となる。特に、ヒューマノイド型のロボットなどの複雑な構成の多関節ロボットにおいては、校正を行うために一定の姿勢をとるために、複雑な操作を要することがある。 In general, since the torque sensor is affected by environmental changes such as temperature changes, calibration for adjusting the zero point of the torque sensor is required after being mounted on an articulated robot or the like. In particular, in a multi-joint robot having a complicated configuration such as a humanoid robot, a complicated operation may be required to take a fixed posture for calibration.
これに対し、例えば、予め、所定姿勢時に所定負荷を作用させたときの各関節のトルクを計測し初期値として記憶し、校正時にその初期値とその所定姿勢での計測値とを比較して校正を行うロボットの制御装置が知られている(特許文献1参照)。 On the other hand, for example, the torque of each joint when a predetermined load is applied in a predetermined posture is measured and stored as an initial value, and the initial value and the measured value in the predetermined posture are compared during calibration. A robot control apparatus that performs calibration is known (see Patent Document 1).
しかしながら、上記ロボットの制御装置においては、予め、所定姿勢で各関節のトルクを計測し、校正時にも所定姿勢で校正を行うため、その所定姿勢での校正に制約されることとなる。 However, since the robot control device measures the torque of each joint in a predetermined posture in advance and calibrates in the predetermined posture even at the time of calibration, it is limited to the calibration in the predetermined posture.
また、多関節ロボットに装着されたトルクセンサの校正を行う場合に、その多関節ロボットの質量、重心位置、慣性テンソルなどの力学パラメータの同定が必要となる(例えば、特許文献2参照)。さらに、これら力学パラメータが変動している場合に、正確に校正を行うことが困難となるため、トルクセンサの校正前に、これら力学パラメータの同定を行う必要が生じる。このとき、各関節のトルク値が必要となるが、例えば、トルクセンサを有しない多関節ロボットや、トルクセンサを有しても校正前で正確なセンサ値が得られない多関節ロボットの場合、アクチュエータの電流値などを用いてそのトルク値を換算することとなる。 Further, when a torque sensor mounted on an articulated robot is calibrated, it is necessary to identify mechanical parameters such as the mass, the position of the center of gravity, and the inertia tensor of the articulated robot (see, for example, Patent Document 2). Furthermore, when these dynamic parameters are fluctuating, it is difficult to perform accurate calibration. Therefore, it is necessary to identify these dynamic parameters before calibrating the torque sensor. At this time, the torque value of each joint is required.For example, in the case of an articulated robot that does not have a torque sensor or an articulated robot that does not have an accurate sensor value before calibration even if it has a torque sensor, The torque value is converted using the current value of the actuator.
この場合、換算に利用したトルク値には、トルク定数の誤差や完全にモデル化できない機械的誤差(ギア摩擦等)などを含むこととなるため、このトルク値を用いて同定した力学パラメータも誤差を含むこととなる。さらに、力学パラメータの同定は、容易ではなく一定の作業時間を要することとなる。 In this case, the torque values used for conversion include errors in torque constants and mechanical errors that cannot be completely modeled (gear friction, etc.). Therefore, the mechanical parameters identified using these torque values are also errors. Will be included. Furthermore, identification of dynamic parameters is not easy and requires a certain amount of work time.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、多関節ロボットに搭載されたトルクセンサの校正を高精度かつ容易に行うことができるトルクセンサ校正装置、校正方法、及びプログラムを提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and a torque sensor calibration device, a calibration method, and a calibration method that can easily and accurately calibrate a torque sensor mounted on an articulated robot. The main purpose is to provide a program.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、複数のリンクと該各リンクを回転可能に連結する複数の関節と、を有する多関節ロボットに搭載され、前記関節のトルクを計測するトルクセンサと、前記多関節ロボットの接触点に作用する外力を計測する力センサと、前記トルクセンサにより計測された前記関節のトルクと、前記力センサにより計測された前記外力と、前記多関節ロボットのベースリンクに関する運動方程式と、に基づいて、前記運動方程式の最小力学パラメータと、前記トルクセンサのトルクのオフセット値と、を同時に同定する同定手段と、を備える、ことを特徴とするトルクセンサ校正装置である。この一態様によれば、多関節ロボットに搭載されたトルクセンサの校正を高精度かつ容易に行うことができる。 To achieve the above object, one aspect of the present invention is a torque sensor mounted on an articulated robot having a plurality of links and a plurality of joints rotatably connecting the links, and measuring the torque of the joints. A force sensor for measuring an external force acting on a contact point of the articulated robot, a torque of the joint measured by the torque sensor, the external force measured by the force sensor, and a base of the articulated robot A torque sensor calibration device comprising: an identification unit that simultaneously identifies a minimum dynamic parameter of the equation of motion and a torque offset value of the torque sensor based on an equation of motion relating to a link; is there. According to this aspect, calibration of a torque sensor mounted on an articulated robot can be performed with high accuracy and ease.
この一態様において、前記同定手段は、前記多関節ロボットのベースリンクに関する運動方程式である下記(7)式を用いて、前記運動方程式の最小力学パラメータと、前記トルクセンサのトルクのオフセット値と、を同時に同定してもよい。これにより、最小力学パラメータと、トルクセンサのオフセット値と、を同時に同定できるため、トルクセンサの校正を高精度かつ容易に行うことができる。 In this one aspect, the identification means uses the following equation (7) which is an equation of motion related to the base link of the articulated robot, and uses the minimum dynamic parameter of the equation of motion, the torque offset value of the torque sensor, May be identified simultaneously. Thereby, since the minimum dynamic parameter and the offset value of the torque sensor can be identified at the same time, the calibration of the torque sensor can be performed with high accuracy and easily.
この一態様において、前記同定手段は、前記多関節ロボットのベースリンクに関する運動方程式である下記(6)式を用いて、前記運動方程式の最小力学パラメータと、前記トルクセンサのトルクのオフセット値と、前記力センサの力のオフセット値と、を同時に同定してもよい。これにより、最小力学パラメータと、トルクセンサのオフセット値と、力センサのオフセット値と、を同時に同定できるため、トルクセンサ及び力センサの校正をより高精度かつ容易に行うことができる。 In this one aspect, the identification means uses the following equation (6), which is a motion equation related to the base link of the articulated robot, and the minimum dynamic parameter of the motion equation, the torque offset value of the torque sensor, The force sensor force offset value may be identified simultaneously. Thereby, since the minimum dynamic parameter, the offset value of the torque sensor, and the offset value of the force sensor can be simultaneously identified, the calibration of the torque sensor and the force sensor can be performed more accurately and easily.
この一態様において、前記最小力学パラメータとは、前記多関節ロボットの各リンクの質量、重心位置、及び慣性テンソルの関数であってもよい。 In this aspect, the minimum dynamic parameter may be a function of a mass, a gravity center position, and an inertia tensor of each link of the articulated robot.
この一態様において、前記トルクセンサにより計測された前記関節のトルクと、前記同定手段により同定された前記トルクセンサのオフセット値と、に基づいて、前記トルクセンサのトルクを補正する補正手段を更に備えていてもよい。これにより、補正したトルクを用いて、多関節ロボットを高精度に制御できる。 In this aspect, the apparatus further includes a correction unit that corrects the torque of the torque sensor based on the torque of the joint measured by the torque sensor and the offset value of the torque sensor identified by the identification unit. It may be. Thus, the articulated robot can be controlled with high accuracy using the corrected torque.
この一態様において、前記補正手段は、前記力センサにより計測された前記外力と、前記同定手段により同定された前記力センサのオフセット値と、に基づいて、前記力センサの外力を補正してもよい。これにより、補正した外力を用いて、多関節ロボットを高精度に制御できる。 In this aspect, the correction unit may correct the external force of the force sensor based on the external force measured by the force sensor and the offset value of the force sensor identified by the identification unit. Good. Accordingly, the articulated robot can be controlled with high accuracy using the corrected external force.
この一態様において、前記同定手段は、例えば、最小二乗法を用いて、前記運動方程式の最小力学パラメータと、前記トルクセンサのトルクのオフセット値と、を同定してもよい。 In this aspect, the identification unit may identify the minimum dynamic parameter of the equation of motion and the offset value of the torque of the torque sensor using, for example, a least square method.
この一態様において、前記同定手段により同定された前記最小力学パラメータにより制御パラメータを補正してもよい。 In this aspect, the control parameter may be corrected by the minimum dynamic parameter identified by the identification means.
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、複数のリンクと該各リンクを回転可能に連結する複数の関節と、を有する多関節ロボットの前記関節のトルクを計測する工程と、前記多関節ロボットの接触点に作用する外力を計測する工程と、前記計測された関節のトルクと、前記計測された外力と、前記多関節ロボットのベースリンクに関する運動方程式と、に基づいて、前記運動方程式の最小力学パラメータと、前記トルクセンサのトルクのオフセット値と、を同時に同定する工程と、を含む、ことを特徴とする校正方法であってもよい。 On the other hand, one aspect of the present invention for achieving the above object is a step of measuring the torque of the joint of an articulated robot having a plurality of links and a plurality of joints rotatably connecting the links; Based on the step of measuring the external force acting on the contact point of the articulated robot, the measured torque of the joint, the measured external force, and the equation of motion related to the base link of the articulated robot, The calibration method may include a step of simultaneously identifying a minimum dynamic parameter of the equation of motion and a torque offset value of the torque sensor.
また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、複数のリンクと該各リンクを回転可能に連結する複数の関節と、を有する多関節ロボットの前記関節のトルクと、前記多関節ロボットの接触点に作用する外力と、前記多関節ロボットのベースリンクに関する運動方程式と、に基づいて、前記運動方程式の最小力学パラメータと、前記トルクセンサのトルクのオフセット値と、を同時に同定する処理を、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラムであってもよい。 According to another aspect of the present invention for achieving the above object, the torque of the joint of an articulated robot having a plurality of links and a plurality of joints rotatably connecting the links, and the articulated robot A process of simultaneously identifying a minimum dynamic parameter of the equation of motion and an offset value of the torque of the torque sensor based on the external force acting on the contact point of the multi-joint robot and the equation of motion related to the base link of the articulated robot. The program may be executed by a computer.
本発明によれば、多関節ロボットに搭載されたトルクセンサの校正を高精度かつ容易に行うことができるトルクセンサ校正装置、校正方法、及びプログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a torque sensor calibration device, a calibration method, and a program that can easily and accurately calibrate a torque sensor mounted on an articulated robot.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るトルクセンサ校正装置の概略的な構成を示すブロック図である。本実施形態に係るトルクセンサ校正装置10は、多関節ロボット100に搭載されたトルクセンサ1及び力センサ2と、トルクセンサ1及び力センサ2の校正を行う校正装置3と、を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a torque sensor calibration apparatus according to an embodiment of the present invention. A torque
多関節ロボット100は、例えば、ヒューマノイド型ロボットであり、複数のリンクと、各リンクを回転可能に連結する複数の関節と、から構成される多関節リンク機構を有している。
The
トルクセンサ1は、多関節ロボット100の各関節に搭載されており、各関節の回転トルクを計測する。トルクセンサ1は校正装置3に接続されており、計測した各関節のトルクを校正装置3に対して出力する。
The
同様に、力センサ2は、多関節ロボット100(例えば、足首や足裏など)に搭載されており、多関節ロボット100の接触点に作用する外力を計測する。力センサ2は校正装置3に接続されており、計測した外力を校正装置3に対して出力する。
Similarly, the force sensor 2 is mounted on the articulated robot 100 (for example, an ankle or a sole) and measures an external force acting on a contact point of the articulated
校正装置3は、多関節ロボット100の力学パラメータと、トルクセンサ1のトルクのオフセット値と、力センサ2の外力のオフセット値と、を同時に同定する同定部31と、同定部31により同定されたオフセット値に基づいて、トルクセンサ1の計測値及び力センサ2の計測値の補正を行う補正部32と、を有している。
The calibration device 3 is identified by the identifying
なお、校正装置3は、例えば、演算処理等と行うCPU(Central Processing Unit)と、CPUによって実行される演算プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)と、処理データ等を一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、を有するマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。また、これらCPU、ROM、及びRAMは、データバス等によって相互に接続されている。 The calibration device 3 temporarily stores, for example, a central processing unit (CPU) that performs arithmetic processing, a ROM (read only memory) that stores arithmetic programs executed by the CPU, processing data, and the like. A hardware configuration is provided with a microcomputer having a random access memory (RAM) as a center. The CPU, ROM, and RAM are connected to each other by a data bus or the like.
同定部31は、同定手段の一具体例であり、トルクセンサ1により計測された多関節ロボット100の各関節のトルクと、力センサ2により計測された多関節ロボット100の接触点に作用する外力と、多関節ロボット100のベースリンクに関する運動方程式と、に基づいて、その運動方程式の最小力学パラメータと、トルクセンサ1のトルクのオフセット値と、力センサ2の外力のオフセット値と、を同時に同定する。
The
ここで、同定部31が用いる多関節ロボット100の運動方程式の導出方法について、詳細に説明する。
Here, a method for deriving the equation of motion of the articulated
多関節ロボット100のベースリンクに関する運動方程式は、一般に、下記(1)式により表わすことができる。なお、下記(1)式において、Mは慣性マトリックス、Bはバイアスベクトル(重力、遠心力、コリオリ力などを含む)、τは関節のトルク、Fは多関節ロボットに作用する力(F=M・a)、qは関節の回転角度、を表している。
上記(1)式において、多関節ロボット100の各リンクの質量、重心位置、慣性テンソルなどの力学パラメータは、慣性マトリクスMやバイアスベクトルBの中に含まれ、非線形式となっているが、下記(2)式のように線形式として表すこともできる。
但し、ベースリンクは、基底でありどのリンクにも設定可能であるが、例えばヒューマノイドロボットでは体幹リンクとすることが多い。力学パラメータφは、一般に、動力学モデルを記述する上で冗長であり一意に同定できないため、動力学モデルの計算に必要最小限のパラメータ(最小力学パラメータ)に定式化する必要がある。 However, the base link is a base and can be set to any link. For example, in a humanoid robot, the base link is often a trunk link. The dynamic parameter φ is generally redundant in describing the dynamic model and cannot be uniquely identified. Therefore, it is necessary to formulate the dynamic parameter φ into a minimum parameter (minimum dynamic parameter) necessary for calculation of the dynamic model.
また、同定可能な最小力学パラメータφB∈RNBは動力学モデルの構造に依存し、運動方程式において冗長なパラメータを削減・再構成して得られる。なお、この最小力学パラメータを数値的及び解析的に計算する方法は周知であり、例えば、最小力学パラメータφBを用いて下記(3)式のように表わすことができる。
上記(3)式に基づいて、例えば、最小二乗法を用いて、最小力学パラメータφBの推定値φB(ハット)を同定することができる。この最小二乗法を用いた手法、及び上記最小力学パラメータの計算方法は、例えば、論文「内界センサを用いたヒューマノイドの力学パラメータの同定、ベンチャー、鮎澤、中村、第14回ロボティクスシンポジア2009」に開示されており、これを援用することができる。 Based on the above equation (3), the estimated value φ B (hat) of the minimum dynamic parameter φ B can be identified using, for example, the least square method. The method using the least square method and the method for calculating the minimum dynamic parameter are described in, for example, the paper “Identification of humanoid mechanical parameters using an internal sensor, venture, Serizawa, Nakamura, 14th Robotics Symposia 2009”. This is disclosed and can be used.
一方、トルクセンサ1で計測されるトルク値には、オフセット値が含まれており、下記(4)式のように表わすことができる。下記(4)式において、トルクセンサ1の計測値をτmeasured、トルクの真値をτ、トルクセンサ1のオフセット値をτoffset、とする。
τmeasured=τ+τoffset (4)式
On the other hand, the torque value measured by the
τ measured = τ + τ offset (4)
また、力センサ2で計測される計測値(外力)にもオフセット値が含まれており、下記(5)式のように表わすことができる。下記(5)において、k番目の力センサ2の計測値をFk_measured、真値をFk、力センサ2のオフセット値をFk_offset、とする。
Fk_measured=Fk+Fk_offset (5)式
Further, the measured value (external force) measured by the force sensor 2 also includes an offset value, which can be expressed as the following equation (5). In the following (5), the measurement value of the k-th force sensor 2 is F k_measured , the true value is F k , and the offset value of the force sensor 2 is F k_offset .
F k_measured = F k + F k_offset (5)
さらに、上記(3)式に上記(4)式及び(5)式を代入することで、下記(6)式を得ることができる。下記(6)式において、Iは単位行列とする。
上記(6)式において、例えば、最小二乗法を用いて、最小力学パラメータφB(リンクの質量、重心位置、慣性テンソルなどの力学パラメータ)を同定すると共に、力センサ2のオフセット値Fk_offset及びトルクセンサ1のオフセット値τoffsetを、同時に同定することができる。
In the above equation (6), for example, by using the least square method, the minimum dynamic parameter φ B (dynamic parameters such as link mass, center of gravity position, inertia tensor) is identified, and the offset value F k_offset of the force sensor 2 and The offset value τ offset of the
なお、力センサ2のオフセット値Fk_offsetを同定する必要がない場合は、上記(6)式からオフセット値Fk_offsetに対応する部分を除いた、下記(7)式を用いて、最小力学パラメータφBと、トルクセンサ1のオフセット値τoffsetとを同時に同定することができる。
同定部31は、トルクセンサ1により計測された多関節ロボット100の各関節のトルクτmeasuredと、力センサ2により計測された外力Fk_measuredと、上述のようにして導出した多関節ロボット100のベースリンクに関する運動方程式(7)式と、に基づいて、この運動方程式の最小力学パラメータφBと、トルクセンサ1のトルクのオフセット値τoffsetとを同時に同定する。
The
同様に、同定部31は、トルクセンサ1により計測された多関節ロボット100の各関節のトルクτmeasuredと、力センサ2により計測された外力Fk_measuredと、上述のようにして導出した多関節ロボット100のベースリンクに関する運動方程式(6)式と、に基づいて、この運動方程式の最小力学パラメータφBと、トルクセンサ1のトルクのオフセット値τoffsetと、力センサ2の外力のオフセット値Fk_offsetと、を同時に同定する。
Similarly, the
このように、多関節ロボット100が任意の姿勢で動作中にもかかわらず、未知のリンクの質量、重心位置、慣性テンソルなどの最小力学パラメータφBと、トルクセンサ1のオフセット値τoffsetとを同時に同定することができる。したがって、誤差を含む換算したトルク値を用いることなく、高精度に最小力学パラメータを同定でき、さらに、同時に、トルクセンサ1のオフセット値τoffsetを同定することで、校正の作業時間を大幅に短縮することができる。
Thus, although the articulated
同定部31は、補正部32に接続されており、同定したトルクセンサ1のオフセット値τoffsetと力センサ2のオフセット値Fk_offsetとを、補正部32に対して出力する。
The
補正部32は補正手段の一具体例であり、同定部31からのトルクセンサ1のオフセット値τoffsetと、トルクセンサ1の計測値τmeasuredと、上記(4)式と、に基づいて、トルクセンサ1の計測値を補正した真値τを算出する。
The
同様に、補正部32は、同定部31からの力センサ2のオフセット値Fk_offsetと、力センサ2の計測値Fk_measuredと、上記(5)式と、に基づいて、力センサ2の計測値を補正した真値Fkを算出する。
Similarly, the
例えば、補正部32は、補正後のトルクセンサ1の真値τと力センサ2の真値Fkとを、多関節ロボット100の各関節の回転駆動を制御する制御装置4に対し出力してもよい(図1)。これにより、リアルタイムにトルクセンサ1及び力センサ2の計測値を補正した真値τ及び真値Fkに基づいて、より高精度に多関節ロボット100を制御することができる。
For example, the
次に、本実施形態に係るトルクセンサ校正装置10による校正方法について、詳細に説明する。図2は、本実施形態に係るトルクセンサ校正装置の処理フローの一例を示すフローチャートである。なお、図2に示す処理は、所定時間毎に繰り返し実行される。
Next, a calibration method by the torque
まず、トルクセンサ1は、任意の姿勢にある多関節ロボット100の関節のトルクτmeasuredを計測し(ステップS101)、校正装置3に対して出力する。同様に、力センサ2は、任意の姿勢にある多関節ロボット100に作用する外力Fk_measuredを計測し(ステップS102)、校正装置3に対して出力する。
First, the
校正装置3の同定部31は、トルクセンサ1により計測された多関節ロボット100の各関節のトルクτmeasuredと、力センサ2により計測された外力Fk_measuredと、上述の多関節ロボット100のベースリンクに関する運動方程式(6)式と、に基づいて、運動方程式の最小力学パラメータφBと、トルクセンサ1のトルクのオフセット値τoffsetと、力センサ2の外力のオフセット値Fk_offsetと、を同時に同定し(ステップS103)、同定したトルクセンサ1のオフセット値τoffsetと力センサ2のオフセット値Fk_offsetとを、補正部32に対して出力する。
The
補正部32は、同定部31からのトルクセンサ1のオフセット値τoffsetと、トルクセンサ1の計測値τmeasuredと、上記(4)式と、に基づいて、トルクセンサ1の計測値を補正した真値τを算出し(ステップS104)、制御装置4に対して出力する。また、補正部32は、同定部31からの力センサ2のオフセット値Fk_offsetと、力センサ2の計測値Fk_measuredと、上記(5)式と、に基づいて、力センサ2の計測値を補正した真値Fkを算出し(ステップS105)、制御装置4に対して出力する。
The correcting
制御装置4は、補正部32から出力されたトルクセンサ1の真値τと、力センサ2の真値Fkと、に基づいて、多関節ロボット100のアクチュエータを制御する(ステップS106)。
The control device 4, and the true value τ of the
以上、本実施形態に係るトルクセンサ校正装置10によれば、多関節ロボット100のベースリンクに関する運動方程式を用いて、多関節ロボット100の質量、重心位置、及び慣性テンソルなどの最小力学パラメータφBと、多関節ロボット100に搭載されたトルクセンサ1のオフセット値τoffsetとを同時に同定することで、多関節ロボット100に搭載されたトルクセンサ1の校正を高精度かつ容易に行うことができる。
As described above, according to the torque
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態において、同定部31は、多関節ロボット100のベースリンクに関する運動方程式の最小力学パラメータφBと、トルクセンサ1のオフセット値τoffsetと、力センサ2のオフセット値Fk_offsetと、を同時に同定しているが、これに限らず、最小力学パラメータφBと、トルクセンサ1のオフセット値τoffsetと、多関節ロボット100に搭載され、力やトルクに関係する任意のセンサのオフセット値と、を同時に同定してもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the
また、上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、校正装置3の同定部31及び補正部32が実行する処理(図2に示す処理)を、CPUにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
In the above-described embodiments, the present invention has been described as a hardware configuration, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be realized by causing the CPU to execute a computer program for the processing (the processing shown in FIG. 2) executed by the
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。 The program may be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W and semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)) are included.
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 The program may also be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
1 トルクセンサ
2 力センサ
3 校正装置
4 制御装置
10 トルクセンサ校正装置
31 同定部
32 補正部
100 多関節ロボット
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記多関節ロボットの接触点に作用する外力を計測する力センサと、
前記トルクセンサにより計測された前記関節のトルクと、前記力センサにより計測された前記外力と、前記多関節ロボットのベースリンクに関する運動方程式と、に基づいて、前記運動方程式の最小力学パラメータと、前記トルクセンサのトルクのオフセット値と、を同時に同定する同定手段と、を備える、ことを特徴とするトルクセンサ校正装置。 A torque sensor mounted on an articulated robot having a plurality of links and a plurality of joints rotatably connecting the links, and measuring the torque of the joints;
A force sensor for measuring an external force acting on a contact point of the articulated robot;
Based on the torque of the joint measured by the torque sensor, the external force measured by the force sensor, and the equation of motion related to the base link of the articulated robot, the minimum dynamic parameters of the equation of motion, A torque sensor calibration device comprising: identification means for simultaneously identifying the torque offset value of the torque sensor.
前記同定手段は、前記多関節ロボットのベースリンクに関する運動方程式である下記式を用いて、前記運動方程式の最小力学パラメータと、前記トルクセンサのトルクのオフセット値と、を同時に同定する、ことを特徴とするトルクセンサ校正装置。
The identification means simultaneously identifies a minimum dynamic parameter of the equation of motion and a torque offset value of the torque sensor using the following equation, which is an equation of motion related to a base link of the articulated robot. Torque sensor calibration device.
前記同定手段は、前記多関節ロボットのベースリンクに関する運動方程式である下記式を用いて、前記運動方程式の最小力学パラメータと、前記トルクセンサのトルクのオフセット値と、前記力センサの力のオフセット値と、を同時に同定する、ことを特徴とするトルクセンサ校正装置。
The identification means uses the following equation which is an equation of motion related to the base link of the articulated robot, and uses the following equation to determine the minimum dynamic parameter of the equation of motion, the torque offset value of the torque sensor, and the force offset value of the force sensor: And a torque sensor calibration device characterized by the above.
前記トルクセンサにより計測された前記関節のトルクと、前記同定手段により同定された前記トルクセンサのオフセット値と、に基づいて、前記トルクセンサのトルクを補正する補正手段を更に備える、ことを特徴とするトルクセンサ校正装置。 The torque sensor calibration device according to any one of claims 1 to 3,
And a correction means for correcting the torque of the torque sensor based on the torque of the joint measured by the torque sensor and the offset value of the torque sensor identified by the identification means. Torque sensor calibration device.
前記補正手段は、前記力センサにより計測された前記外力と、前記同定手段により同定された前記力センサのオフセット値と、に基づいて、前記力センサの外力を補正する、ことを特徴とするトルクセンサ校正装置。 The torque sensor calibration device according to claim 4,
The correction means corrects the external force of the force sensor based on the external force measured by the force sensor and the offset value of the force sensor identified by the identification means. Sensor calibration device.
前記同定手段は、最小二乗法を用いて、前記運動方程式の最小力学パラメータと、前記トルクセンサのトルクのオフセット値と、を同定する、ことを特徴とするトルクセンサ校正装置。 The torque sensor calibration device according to any one of claims 1 to 5,
The torque sensor calibration apparatus characterized in that the identification means identifies a minimum dynamic parameter of the equation of motion and a torque offset value of the torque sensor using a least square method.
前記同定手段により同定された前記最小力学パラメータにより制御パラメータを補正する、ことを特徴とするトルクセンサ校正装置。 The torque sensor calibration device according to any one of claims 1 to 6,
A torque sensor calibration apparatus, wherein a control parameter is corrected by the minimum dynamic parameter identified by the identification means.
前記多関節ロボットの接触点に作用する外力を計測する工程と、
前記計測された関節のトルクと、前記計測された外力と、前記多関節ロボットのベースリンクに関する運動方程式と、に基づいて、前記運動方程式の最小力学パラメータと、前記トルクセンサのトルクのオフセット値と、を同時に同定する工程と、を含む、ことを特徴とする校正方法。 Measuring a torque of the joint of an articulated robot having a plurality of links and a plurality of joints rotatably connecting the links;
Measuring an external force acting on a contact point of the articulated robot;
Based on the measured joint torque, the measured external force, and the motion equation relating to the base link of the articulated robot, the minimum dynamic parameter of the motion equation, and the torque offset value of the torque sensor, , And the step of simultaneously identifying the calibration method.
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