JP6480224B2 - 質量測定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、そうした要求に応えようとするもので、質量測定装置をロボットに組み込むときに、ロボットと連携動作のできる質量測定装置とそれを備えたロボットシステムを提供することを課題とする。
前記物品に作用する力を検出する力センサと、
前記物品に作用する加速度を検出する加速度センサと、
前記各センサの出力を入力する制御部と、
前記ロボットと交信する交信手段とを備え、
前記制御部は、前記ロボットから前記物品の移動を知らせる同期信号を受信すると、前記各センサの出力に基づいて前記物品の質量を求め、その結果を前記ロボットに送信することを特徴とする。
m=S{(Fm/Fa)−(Fmz/Faz)}
ここで、Sはスパン係数。Fmは質量mの物品を移動させている時の力センサの出力。Faは、そのときの加速度センサの出力である。また、Fmzは、ロボットを無負荷にして移動させた時の力センサの出力。Fazは、そのときの加速度センサの出力である。また、スパン係数Sと、無負荷時における各センサの出力比(Fmz/Faz)は、初期設定において設定登録される値である。したがって、物品が持ち上げられたときの各センサの出力比(Fm/Fa)を求めれば、物品の質量mを求めることができる。
となるから、 最大値と最小値の偏差Fmは、
Fm=(a−c)−(b−c)=a−b
となる。この式の右辺では、零点cの項が消去されるから、変動する零点の影響を排除することができる。加速度センサの場合も同様である。
或いは、ロボットから同期信号とともに加減速時間そのものをデータとして受け取り、受け取った加減速時間で、毎回、フトタイマーのタイマー時間を設定するようにしても良い。こうすれば、加減速時間が毎回変わるような場合にも対応することができる。
前記質量測定装置の力センサは、ロボットハンドとロボットアームとの間に介在され、加速度センサは、ロボットハンドに取り付けられ、さらに、前記コントローラには、前記質量測定装置と交信する交信手段が設けられていることを特徴とする。
図4は、本発明の一実施形態に係る質量測定装置10と、それが組み込まれたロボット20とを備えたロボットシステム100の概略構成図を示す。この図において、質量測定装置10は、移動中の物品Qに作用する力を検出する力センサ11と、物品Qに作用する加速度を検出する加速度センサ12とを備えている。一方、ロボット20は、ロボットアーム21と、物品Qを把持するロボットハンド22とを備えている。
図6は、ロボットシステム100の制御系の構成ブロック図を示す。この図において、質量測定装置10の力センサ11と加速度センサ12の各出力端は、制御部30に接続されて、力センサ11からは、物品に作用する力がデジタル信号として入力され、加速度センサ12からは、物品に作用する加速度がデジタル信号として入力されるようになっている。この制御部30は、コンピュータで構成され、内蔵メモリに記憶された各種プログラムを実行することにより、後述の機能を実現する。また、この制御部30には、ロボット20側と交信する交信手段31が設けられ、さらに操作表示部13が接続されている。
m=S{(Fm/Fa)−(Fmz/Faz)}
ここで、Sはスパン係数。Fmは、質量mの物品を移動させている時の力センサ11の出力、Faは、そのときの加速度センサ12の出力である。また、Fmzは、ロボットハンド22を無負荷状態にして移動させた時の力センサ11の出力、Fazは、そのときの加速度センサ12の出力である。
S=ms/{(Fms/Fas)−(Fmz/Faz)}
ここで、msは、スパン分銅の質量、Fmsは、そのスパン分銅をロボットハンド22が持ち上げたときの力センサ11の出力、Fasは、そのときの加速度センサ12の出力である。FmzやFazは、前述と同様、ロボットハンド22を無負荷状態にして移動させたときの力センサ11の出力と、そのときの加速度センサ12の出力である。
まず、質量msのスパン分銅を用意し、次に「スパンキー」を押す。すると、ロボットハンド22が質量msのスパン分銅を持ち上げて降ろす。その間、力センサ11からは、Fmsが出力され、加速度センサ12からは、Fasが出力されるから、制御部30は、そのときの出力比(Fms/Fas)を記憶する。
続いて、「ゼロキー」を押すと、ロボットハンド22は、何も持たずに、すなわち、無負荷状態で上下動する。その間、力センサ11からはFmzが出力され、加速度センサ12からはFazが出力されるから、制御部30は、その出力比(Fmz/Faz)を記憶する。
まず、操作表示部13を操作して図7の初期設定画面を表示させる。次にロボット20を始動させて通常運転時と同様な動きで物品Qの持ち上げ動作を繰り返させる。その状態で、波形確認キー130をタッチすると、ロボット20が物品Qを持ち上げる度に同期信号を出力するから、制御部30は、それを受信した直後から、新たなウインドウ(表示手段14)に、例えば、図8に示すような各センサ11、12の出力波形を表示する。
11 力センサ
12 加速度センサ
13 操作表示部
14 表示手段
15 設定手段
20 ロボット
21 ロボットアーム
22 ロボットハンド
24 ロボットコントローラ
25 交信手段
30 制御部
31 交信手段
100 ロボットシステム
Claims (7)
- ロボットに組み込まれ、該ロボットよって物品の速度が変化している間に、該物品に作用する力と加速度から該物品の質量を測定する質量測定装置であって、
前記物品に作用する力を検出する力センサと、
前記物品に作用する加速度を検出する加速度センサと、
前記各センサの出力を入力する制御部と、
前記ロボットと交信する交信手段とを備え、
前記制御部は、前記ロボットから前記物品の移動を知らせる同期信号を受信すると、前記各センサの出力に基づいて前記物品の質量を求め、その結果を前記ロボットに返信することを特徴とする質量測定装置。 - 前記制御部は、前記同期信号を受信すると、前記各センサ出力の最大値又は最小値、或いは、最大値と最小値の偏差に基づいて前記物品の質量を求めることを特徴とする請求項1に記載の質量測定装置。
- 請求項1に記載の同期信号に物品を加減速する期間の情報を含ませ、前記制御部は、該同期信号を受信すると、その加減速期間中の各センサ出力の最大値又は最小値、或いは、最大値と最小値の偏差に基づいて前記物品の質量を求めることを特徴とする請求項1に記載の質量測定装置。
- 前記制御部は、前記各センサ出力の最大値と最小値を検出すると、それらを検出するまでの前記同期信号受信時からの経過時間を前記物品の質量測定のための監視時間として設定し、それ以降は、前記監視時間中の前記各センサ出力の最大値又は最小値、或いは、最大値と最小値の偏差に基づいて物品の質量を求めることを特徴とする請求項2に記載の質量測定装置。
- 前記監視時間を、前記ロボットのテスト運転時に設定することを特徴とする請求項4に記載の質量測定装置。
- 前記ロボットのテスト運転時に、前記同期信号を受信してからの前記各センサ出力を表示させる表示手段と、表示された各センサ出力から各センサ出力の最大値と最小値が含まれる期間を物品の質量測定のための監視時間として設定する設定手段とをさらに備え、
前記制御部は、前記ロボットの通常運転において、前記同期信号を受信すると、前記監視時間中の各センサ出力の最大値又は最小値、或いは、最大値と最小値の偏差に基づいて物品の質量を求めることを特徴とする請求項1に記載の質量測定装置。 - 物品を把持するロボットハンドと、
該ロボットハンドを移動させるロボットアームと、
前記ロボットハンドと前記ロボットアームとを駆動制御するコントローラと、
を備えたロボットと、
請求項1から6の何れかに記載の質量測定装置とからなり、
前記質量測定装置の力センサは、前記ロボットハンドと前記ロボットアームとの間に設けられ、前記質量測定装置の加速度センサは、前記ロボットハンドに設けられ、さらに、前記コントローラには、前記質量測定装置と交信する交信手段が設けられているロボットシステム。
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