JP6223640B2 - キャリブレーション装置およびこれを用いたロボットシステム - Google Patents
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Description
そのため、外力による影響を考慮してバイアス成分を除去し、手先負荷質量および重心位置ベクトルを高精度に算出することで、高精度にキャリブレーションを実施することができる。
図1は、この発明の実施の形態1に係るキャリブレーション装置が適用されたロボットシステムを示す構成図である。ここでは、まず、キャリブレーション装置の処理内容について説明する。図1において、ロボットシステムは、ロボットアーム1、ロボットのコントローラ2およびロボットアーム1に取り付けられたツール部4を基本的な構成として有している。
+F_ext(k)+F_nos(k) ・・・(1)
−F_mas(k)−F_nos(k) ・・・(2)
=(Fx−Fx_b)^2+(Fz−Fz_b)^2−R^2 ・・・(7)
=M_y−M_y_b−Am*COS(θ+φ) ・・・(9)
そのため、外力による影響を考慮してバイアス成分を除去し、手先負荷質量および重心位置ベクトルを高精度に算出することで、高精度にキャリブレーションを実施することができる。
また、バイアス値を独立して高精度に推定することができ、結果として全体のキャリブレーション精度が向上するので、従来にない高精度な力制御を行うことができる。
上記実施の形態1に記載のキャリブレーション装置では、ケーブルや配線等によって生じるエラーデータを抽出するために、データをいくつかのグループ化を実施して、結果が大きくずれるものを特定し、エラーデータを発見する方法をとっていた。しかしながら、これだけでは、例えば、次のような場合に、エラーデータを除去できないことがある。
事例2:センサ座標系の回転軸とロボットによって与えられる回転軸とがずれていて、近似曲線が円形でフィッティングできない場合。
上記実施の形態1または実施の形態2のキャリブレーション装置では、ツール部分による質量の影響を考慮するようなキャリブレーションは可能であった。しかしながら、例えば図13に示されるように、ティーチングポイント12に従って動くロボットにおいて、P2の地点で作業を開始する場合に、この時点で作用する外力F_extに対して力制御をかけたくない場合がある。すなわち、ロボットの周辺物体11にP2の時点で生じた接触した状態を保ちながら、P3の位置まで作業を進めたい場合がある。
すなわち、ツール部分のキャリブレーション以外の作用による外力分を考慮した力制御を行う際に、ある動作中に力制御には関与しない一定外力として取り扱うことできるようになるので、外部との接触を伴う力制御をする場合の設定が非常に容易になり、ユーザの使いやすさを向上させることができる。
なお、以上のような発明は、産業用のロボットまたは位置制御が可能な機械装置に適用することができる。
Claims (5)
- 先端に取り付けられ、作業対象に対して作用するツール部分の力制御を行う機械装置において、前記作業対象との接触により、前記ツール部分に生じた外力のみを抽出するキャリブレーション装置であって、
前記ツール部分の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記ツール部分に作用する力情報を取得する力情報取得部と、
前記力情報を取得するセンサのセンサ座標系の原点を通過する任意の回転軸を指定する回転軸指定部と、
前記回転軸周りに前記ツール部分を回転させる姿勢指令値を生成する姿勢生成部と、
前記力情報からバイアス値および手先負荷の重力作用分を差し引いて、前記作業対象との接触により生じた外力のみを抽出するキャリブレーション処理を実施するキャリブレーション部と、を備え、
前記キャリブレーション部は、
前記姿勢指令値に応じて前記ツール部分を回転させた際の前記位置情報および前記力情報に基づいて、近似曲線を生成する近似曲線生成部と、
前記近似曲線、前記位置情報および前記力情報に基づいて、前記力情報のバイアス値を推定するバイアス値推定部と、
前記力情報から前記バイアス値を除去し、前記バイアス値が除去された前記力情報を用いて、前記手先負荷の質量および重心位置ベクトルを算出する質量・重心位置推定部と、
推定された前記バイアス値、前記手先負荷の質量および重心位置ベクトルを用いて、前記力情報から前記バイアス値および前記手先負荷の重力作用分を差し引く外力成分演算部と、を有する
キャリブレーション装置。 - 前記バイアス値推定部は、前記ツール部分に取り付けられるケーブルおよび配線の少なくとも一方による外力の作用により生じる前記力情報の増加分が設定値を超えた場合に、当該力情報を除去する
請求項1に記載のキャリブレーション装置。 - 前記キャリブレーション部は、
ユーザが前記ツール部分の位置姿勢の指令値を指定するオフセット位置姿勢指定部と、
前記ユーザが指定した位置姿勢に前記ツール部分を移動した際に演算される作用外力の演算値を記憶するオフセット保持部と、を有し、
前記オフセット保持部が動作した次の演算周期のキャリブレーションから、前記オフセット保持部に保持された作用外力の演算値分をさらに差し引く
請求項1または請求項2に記載のキャリブレーション装置。 - 先端に取り付けられ、作業対象に対して作用するツール部分の力制御を行う機械装置において、前記作業対象との接触により、前記ツール部分に生じた外力のみを抽出するキャリブレーション装置であって、
前記ツール部分の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記ツール部分に作用する力情報を取得する力情報取得部と、
前記力情報を取得するセンサのセンサ座標系の原点を通過する任意の回転軸を指定する回転軸指定部と、
前記回転軸周りに前記ツール部分を回転させる姿勢指令値を生成する姿勢生成部と、
前記姿勢指令値に応じて前記ツール部分を回転させた際の前記位置情報および前記力情報に基づいて、前記力情報からバイアス値および手先負荷の重力作用分を差し引いて、前記作業対象との接触により生じた外力のみを抽出するキャリブレーション処理を実施するキャリブレーション部と、
を備えた、キャリブレーション装置。 - 請求項1から請求項4までの何れか1項に記載されたキャリブレーション装置が適用されたロボットシステム。
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