JP5819898B2 - 器用なロボットの多軸ロードセルを較正するシステムおよび方法 - Google Patents
器用なロボットの多軸ロードセルを較正するシステムおよび方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5819898B2 JP5819898B2 JP2013188167A JP2013188167A JP5819898B2 JP 5819898 B2 JP5819898 B2 JP 5819898B2 JP 2013188167 A JP2013188167 A JP 2013188167A JP 2013188167 A JP2013188167 A JP 2013188167A JP 5819898 B2 JP5819898 B2 JP 5819898B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- load cell
- calibration matrix
- posture
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
- G01L5/226—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/0009—Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1692—Calibration of manipulator
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
- G05B2219/39024—Calibration of manipulator
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
- G05B2219/40618—Measure gripping force offline, calibrate gripper for gripping force
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
[0002]本発明は、器用なロボットにより使用されるタイプのひずみセンサまたはロードセルの較正に関する。
Claims (8)
- ロボットシステムであって、前記ロボットシステムは、
複数のロボットジョイントを備える器用なロボットと、
前記ロボットが取りうる各姿勢において、各角度センサに対応する1つのロボットジョイントにおけるジョイント角度値を測定するようにそれぞれ構成される複数の角度センサと、
前記ロボットが取りうる各姿勢において、付与される力に応じて対応する各ロードセルに生じる少なくとも1つのひずみ値を測定するようにそれぞれ構成された複数のロードセルと、
前記ロードセルの各々および前記角度センサの各々に電気的に接続され、かつ、前記ロボットが取りうる各姿勢において、前記角度センサの各々および前記ロードセルの各々からジョイント角度値をおよび少なくとも1つのひずみ値を、それぞれ受け取るように構成されたホストマシンと、を有し、
前記ロボットは、前記ロードセルの係合ペアを互いに反対方向の等しい力で圧すような所定の姿勢を形成するように動作させられ、前記ホストマシンは、前記ロボットの当該動作中に受け取ったジョイント角度値およびひずみ値を処理して、較正マトリックスセットを決定するように構成されているとともに、
当該較正マトリックスセットの決定に際しては、前記ロードセルの係合ペアの各々に付与される力の合計がゼロになる力−バランス方程式のセットを、作動中に受け取った前記ジョイント角度値により定まる各ロードセルに対応するロボット上の部位の姿勢または向きと、作動中に受け取った前記ひずみ値と、に基づいて定めたうえで、当該力−バランス方程式のセット内の誤差を最小化する係合ペアのロードセルの各々の較正マトリックスセットを計算するように構成され、
さらに、
前記ホストマシンは、誤差が最小化された前記較正マトリックスセットから、最初の推定値に最も近い値の較正マトリックスを選択するとともに、当該選択された較正マトリックスを使用して、前記ロードセルの係合ペアを較正するように構成される、ロボットシステム。 - 請求項1に記載のロボットシステムであって、さらに、対向する親指および指を備える擬人化したロボットハンドを有し、前記ロードセルの少なくとも1つは、前記親指および前記指の各々に配置される、ロボットシステム。
- 請求項1に記載のロボットシステムであって、前記ホストマシンは、最小二乗法を用いて誤差を最小化する、ロボットシステム。
- 請求項1に記載のロボットシステムであって、前記ホストマシンは、前記係合ペアに対応するジョイント角度を用いて、係合ペアの共通座標系を決定するように構成され、前記共通座標系を提供する機械的なチェーンを形成するように全てのジョイント角度が測定され、前記共通座標系は、前記機械的なチェーン内に前記共通座標系が入るように決定される、ロボットシステム。
- 請求項1に記載のロボットシステムであって、前記ロボットは、連続的に異なる所定の姿勢を実行するように構成され、前記ホストマシンは、前記異なる所定の姿勢で用いられる各係合ロードセルの較正マトリックスを計算するように構成される、ロボットシステム。
- 請求項5に記載のロボットシステムであって、前記複数のロードセルから分離された、予め較正されたロードセルを含み、前記ロボットは、前記異なる所定の姿勢の1つを形成するように、前記ロードセルの1つを前記予め較正されたロードセルに接触させるように構成される、ロボットシステム。
- 複数のロボットジョイントと、ロボットが取りうる各姿勢において、各角度センサに対応する1つのロボットジョイントにおけるジョイント角度値を測定するようにそれぞれ構成される複数の角度センサと、前記ロボットが取りうる各姿勢において、付与される力に応じて対応する各ロードセルに生じる少なくとも1つのひずみ値を測定するようにそれぞれ構成された複数のロードセルと、を備える器用なロボット内のロードセルを較正する方法であって、前記方法は、
前記ロードセルの係合ペアを互いに反対方向の等しい力で圧すような所定の姿勢を形成するように前記ロボットを動作させるステップと、
前記ロボットの当該動作中に、前記角度センサによりジョイント角度値を、前記ロードセルによりひずみ値を、測定するステップと、
測定された前記ジョイント角度値および前記ひずみ値をホストマシンを介して処理して較正マトリックスセットを決定するステップと、を有し、該ステップは、前記ロードセルの係合ペアの各々に付与される力の合計がゼロになる力−バランス方程式のセットを、動作中に測定した前記ジョイント角度値により定まる各ロードセルに対応するロボット上の部位の姿勢または向きと、動作中に測定した前記ひずみ値と、に基づいて定めたうえで、当該力−バランス方程式のセット内の誤差を最小化する係合ペアのロードセルの各々の較正マトリックスセットを計算し、
前記方法はさらに、誤差が最小化された前記較正マトリックスセットから、最初の推定値に最も近い値の較正マトリックスを選択するステップと、
当該選択された較正マトリックスを使用して、前記ロードセルの係合ペアを較正するステップと、を有する、方法。 - 請求項7に記載の方法であって、さらに、
連続して異なる所定の姿勢を実行するステップと、
前記異なる所定の姿勢で用いられる前記係合ペアの各ロードセルの較正マトリックスを計算するステップと、を有する方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/760,954 | 2010-04-15 | ||
US12/760,954 US8265792B2 (en) | 2010-04-15 | 2010-04-15 | Method and apparatus for calibrating multi-axis load cells in a dexterous robot |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011037173A Division JP2011224771A (ja) | 2010-04-15 | 2011-02-23 | 器用なロボットの多軸ロードセルを較正する方法および装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014012337A JP2014012337A (ja) | 2014-01-23 |
JP2014012337A5 JP2014012337A5 (ja) | 2015-02-05 |
JP5819898B2 true JP5819898B2 (ja) | 2015-11-24 |
Family
ID=44788808
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011037173A Pending JP2011224771A (ja) | 2010-04-15 | 2011-02-23 | 器用なロボットの多軸ロードセルを較正する方法および装置 |
JP2013188167A Expired - Fee Related JP5819898B2 (ja) | 2010-04-15 | 2013-09-11 | 器用なロボットの多軸ロードセルを較正するシステムおよび方法 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011037173A Pending JP2011224771A (ja) | 2010-04-15 | 2011-02-23 | 器用なロボットの多軸ロードセルを較正する方法および装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8265792B2 (ja) |
JP (2) | JP2011224771A (ja) |
DE (1) | DE102011016113B8 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160243709A1 (en) * | 2010-12-13 | 2016-08-25 | Brian L. Ganz | Robotic gripper |
US8943902B2 (en) * | 2012-10-05 | 2015-02-03 | Harris Corporation | Force and torque sensors |
US9346165B1 (en) * | 2014-06-02 | 2016-05-24 | Google Inc. | Robotic devices with multi-degree of freedom (DOF) load cell for shear beam sensing |
US9844872B1 (en) | 2015-07-13 | 2017-12-19 | X Development Llc | Determining sensor parameters and model parameters of a robot |
DE102017108325A1 (de) * | 2017-04-19 | 2018-10-25 | Schunk Gmbh & Co. Kg Spann- Und Greiftechnik | Linear-, Greif-, Spann-, Dreh- oder Schwenkvorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung, und Einrichtung zur Auswertung einer derartigen Vorrichtung |
DE102017009278A1 (de) * | 2017-10-05 | 2019-04-11 | Kuka Deutschland Gmbh | Kalibrierung eines Gelenklastsensors eines Roboters |
CN111351615B (zh) * | 2020-03-25 | 2021-07-20 | 东南大学 | 空间站机械臂六维力传感器高精度小型化在轨标定装置及标定方法 |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4132318A (en) * | 1976-12-30 | 1979-01-02 | International Business Machines Corporation | Asymmetric six-degree-of-freedom force-transducer system for a computer-controlled manipulator system |
JPH0690104B2 (ja) * | 1986-04-09 | 1994-11-14 | 株式会社日立製作所 | 力センサの変換行列をキヤリブレ−シヨンする方法及び装置 |
US4982611A (en) * | 1988-05-24 | 1991-01-08 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Multiple-degree-of-freedom sensor tip for a robotic gripper |
US5280981A (en) * | 1991-02-01 | 1994-01-25 | Odetics, Inc. | End effector with load-sensitive digit actuation mechanisms |
US5143505A (en) * | 1991-02-26 | 1992-09-01 | Rutgers University | Actuator system for providing force feedback to a dextrous master glove |
JPH04365583A (ja) * | 1991-06-10 | 1992-12-17 | Fujitsu Ltd | ロボットハンド及びその制御方法 |
JPH05111897A (ja) * | 1991-10-21 | 1993-05-07 | Fanuc Ltd | 複数台のロボツトの相対位置関係取得方式 |
US5761940A (en) * | 1994-11-09 | 1998-06-09 | Amada Company, Ltd. | Methods and apparatuses for backgaging and sensor-based control of bending operations |
JPH0911168A (ja) * | 1995-06-30 | 1997-01-14 | Toshiba Corp | マニピュレータ装置 |
US6042555A (en) * | 1997-05-12 | 2000-03-28 | Virtual Technologies, Inc. | Force-feedback interface device for the hand |
JP3053606B2 (ja) * | 1998-02-23 | 2000-06-19 | ファナック株式会社 | ロボットに装着された力センサのキャリブレーション方法及びロボット |
US6070109A (en) * | 1998-03-10 | 2000-05-30 | Fanuc Robotics North America, Inc. | Robot calibration system |
JP3261653B2 (ja) * | 1999-07-07 | 2002-03-04 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 指装着型6軸力覚センサ |
US7138976B1 (en) * | 2000-07-13 | 2006-11-21 | Rutgers, The State University Of New Jersey | Hand force feedback and sensing system |
JP2003053690A (ja) * | 2001-08-13 | 2003-02-26 | Ricoh Co Ltd | ハンドフィンガー |
JP3963162B2 (ja) * | 2003-08-28 | 2007-08-22 | ソニー株式会社 | ロボット装置及びロボット装置の制御方法ロボット装置 |
US7795832B2 (en) * | 2004-03-31 | 2010-09-14 | Japan Science And Technology Agency | Robot hand |
JP2006102920A (ja) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Fanuc Ltd | 把握型ハンド |
US7531006B2 (en) * | 2005-09-01 | 2009-05-12 | össur hf | Sensing system and method for motion-controlled foot unit |
JP4914703B2 (ja) * | 2005-12-12 | 2012-04-11 | 本田技研工業株式会社 | 脚式移動ロボットの制御装置 |
JP4643429B2 (ja) * | 2005-12-13 | 2011-03-02 | 本田技研工業株式会社 | ハンド装置 |
KR20090051029A (ko) * | 2006-06-14 | 2009-05-20 | 맥도널드 디트윌러 앤드 어소시에이츠 인코포레이티드 | 직각풀리 구동기구를 갖는 수술조종장치 |
EP2296068B1 (en) * | 2008-02-28 | 2015-06-24 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Control apparatus and control method for a robot arm, robot, control program for a robot arm, and electronic integrated circuit for controlling a robot arm |
JP2010064155A (ja) * | 2008-09-08 | 2010-03-25 | Toyota Motor Corp | 把持装置 |
US7784363B2 (en) * | 2008-09-30 | 2010-08-31 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Phalange tactile load cell |
CN102448683B (zh) * | 2009-07-02 | 2014-08-27 | 松下电器产业株式会社 | 机器人、机器人手臂的控制装置及机器人手臂的控制程序 |
-
2010
- 2010-04-15 US US12/760,954 patent/US8265792B2/en active Active
-
2011
- 2011-02-23 JP JP2011037173A patent/JP2011224771A/ja active Pending
- 2011-04-05 DE DE102011016113.9A patent/DE102011016113B8/de active Active
-
2013
- 2013-09-11 JP JP2013188167A patent/JP5819898B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20110257784A1 (en) | 2011-10-20 |
JP2014012337A (ja) | 2014-01-23 |
US8265792B2 (en) | 2012-09-11 |
JP2011224771A (ja) | 2011-11-10 |
DE102011016113A1 (de) | 2011-12-15 |
DE102011016113B8 (de) | 2021-05-27 |
DE102011016113B4 (de) | 2021-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5819898B2 (ja) | 器用なロボットの多軸ロードセルを較正するシステムおよび方法 | |
JP2014012337A5 (ja) | ||
JP5383607B2 (ja) | 回転絶対位置センサを較正するためのシステム、較正モジュール、および方法 | |
EP2686144B1 (en) | Robotic grasping device with multi-force sensing at base of fingers | |
JP5618066B2 (ja) | 力制御ロボットのキャリブレーション装置と方法 | |
Oh et al. | Multi-axial force/torque sensor calibration method based on deep-learning | |
TW201404560A (zh) | 控制系統、程式及機械裝置之控制方法 | |
WO2020190311A1 (en) | Sensing system | |
Traversaro et al. | In situ calibration of six-axis force-torque sensors using accelerometer measurements | |
Abdeetedal et al. | Grasp and stress analysis of an underactuated finger for proprioceptive tactile sensing | |
Jalali et al. | Dynamic modeling of tendon-driven co-manipulative continuum robots | |
JP5787646B2 (ja) | ロボットシステム及び部品の製造方法 | |
JP5512406B2 (ja) | 外力検出インタフェースの故障検知方法 | |
Phan et al. | A novel 6-DOF force/torque sensor for COBOTs and its calibration method | |
JP2014014902A (ja) | 制御システム、プログラム及び機械装置の制御方法 | |
WO2021029205A1 (ja) | 情報処理装置、情報処理方法、プログラム、およびロボット | |
Fiedler et al. | A low-cost modular system of customizable, versatile, and flexible tactile sensor arrays | |
Serio et al. | The patched intrinsic tactile object: A tool to investigate human grasps | |
Kim et al. | High-stiffness torque sensor with a strain amplification mechanism for cooperative industrial manipulators | |
Gilday et al. | Design and characterisation of a soft barometric sensing skin for robotic manipulation | |
Tran et al. | Using maximum likelihood to calibrate a six-DOF force/torque sensor | |
Jung et al. | Evaluation of fingertip F/T sensor for dexterous manipulation | |
KR101501529B1 (ko) | 엔드이펙터 센싱 장치 및 방법 | |
Yang et al. | Force perception of industrial robot based on multi-parameter coupled model | |
Tian et al. | Multi-tap resistive sensing and fem modeling enables shape and force estimation in soft robots |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140611 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140617 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20140909 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20140912 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141216 |
|
A524 | Written submission of copy of amendment under section 19 (pct) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524 Effective date: 20141216 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150519 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150812 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150902 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151001 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5819898 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |