JPH02106289A - 力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ロボット等の自動作業機において対象物品の
把持部等に力センサを備え、その力センサからの情報を
実時間でフィードバックすることにより力制御を行う力
制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 第４図は例えば「ロボットの高速センサフィードバック
制御」　（藤田他：第１回ロボットセンサシンポジウム
前刷、１２３〜１２６ページ、１９８８年１月）に記載
されたロボットにおける力制御系のブロック図を簡単化
したものであり、図において、１は力指令発生部、２は
力制御を行う自動作業機の一例としてのロボットで、そ
の手先部には図示しない力センサを備えている。Ｋｓｏ
はロボット本体、力センサ及び対象物の剛性を合成した
環境の剛性で、対象物の剛性が最も高い剛体の場合に合
せである。ＫＰｏはロボット２に入力される力のフィー
ドバックゲイン（カゲイン）である。

次に動作について説明する。力指令発生部１より力指令
が出力されると、力センサの出力との差をとり、その値
にカゲインＫＦｏを乗じてロボット２に指令として与え
られる。力センサの出力は、ロボットに力が加わってい
ない場合にロボットが停止する位置と、対象物に力が加
わっていない場合に対象物が存在する位置との差に、環
境の剛性Ｋｓｏを乗じることによって得ている。この力
制御方式の応答性は、力制御ループの一巡伝達関数によ
って決まるので、カゲインＫＦｏと環境の剛性Ｋｓｏの
積によって支配される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の力制御装置は、以上のような力制御ループを用い
て構成されているので、対象物の剛性が変化することに
より環境の剛性ＫＳｏが変化した場合、一定の応答が得
られないという問題点があった。すなわち、従来の方式
では通常、対象物の剛性が最も高い剛体の場合に合せて
カゲインＫＦｏを設定しているため、対象物が軟かい物
体に変わった場合等のように対象物の剛性が低下するに
従って力制御系の応答性が低下してしまうという問題点
があった。

本発明は、上記の従来の課題を解決するためになされた
もので、対象物の剛性が変化しても簡単な操作でその対
象物の剛性に適したカゲインを設定することができ、力
制御系の応答性を常に適正な値に保つことができる力制
御装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る力制御装置は、対象物の剛性が変化した場
合、作業を行う前にあらかじめ対象物と接触することに
よって対象物の剛性を測定する手段と、該測定手段によ
って測定された環境の剛性をもとにカゲインを修正する
手段を力制御装置に具備せしめたものである。

［作　用］ 本発明においては、測定手段により対象物と接触し力を
加えることによって対象物の剛性を測定し、その剛性を
もとにカゲイン修正手段が作業時のカゲインを修正し決
定する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図により説明する。

第１図は本発明の実施例による力制御系を示すブロック
図である。図において、１及び２は従来例を示した第４
図と同じものである。３は作業が変更され対象物が変わ
った場合に、ロボット２が作業を行う前にその対象物の
剛性を含めた環境の剛性を測定するためのａｌｌｌ平定
、Ｋ８は実際の環境の剛性、Ｋ８ｄはこの７１１１定手
段３によってｉ９Ｊ定した環境の剛性、４は測定手段３
によって測定した環境の剛性ＫＳｄをもとにカゲインを
修正する手段、ＫＦはこのカゲイン修正手段４によって
修正・決定されたカゲインである。

本発明における力制御装置は、作業が変更され、対象物
の剛性が変化した場合、力制御装置と対象物を接触させ
、測定手段３によって対象物の剛性を含めた環境の剛性
に８を測定し、その作業に適したカゲインＫＰをカゲイ
ン修正手段４によって修正・決定するものである。

そこでまず、環境の剛性のΔ１１定後におけるカゲイン
の修正・決定方式について述べる。対象物が剛体とした
場合の環境の剛性の値をＫ　、その場Ｓ。

合に力制御系が望ましい応答性を持つように決定された
カゲインの値をＫＰｏとする。作業の変更により、新た
にａｌｌ定した環境の剛性の値をに８とすると、その作
業におけるカゲインＫＰは次式で決定される。

上記のカゲイン決定方式では、（１）式の計算によりカ
ゲインＫｐを求めたが、あらかじめ環境の剛性Ｋｓの大
きさをいくつかの範囲にわけ、その範囲に適したＫｐを
定めた表を作っておき、その表を謬照することによりＫ
Ｆを決定してもよい。

この表参照による方法を用いると、力制御装置を用いた
環境の剛性の測定を行わずに人間が対象物の剛性の概略
値をロボットに教える方法を用いる場合にも応用できる
。

次に１．’１１１定手段３における環境の剛性の測定手
順を図によって説明する。第２図はこの測定手順を示す
ものであり、図において、５は対象物、６はワーク７を
把持したロボット２の手先部を示す。

力のゲインを、対象物が剛体とした場合のカゲインＫＦ
ｏに設定しておく。そして、ロボットの手先部６を第２
図（ａ）に示す矢印の方向（対象物の方向）の力がＦｌ
になるように制御し、対象物５に接触させ、停止した点
のロボットの位置（ロボット関節のモータ位置から計算
する。）ｘｔを読みとる（第２図（ｂ）参照）。

次に、ロボットへの力の指令をＦ２に変更し、同様にロ
ボットの停止した位置Ｘ２を読みとる（第２図（ｃ）参
照）。

以上の動作を行うことにより、環境の剛性の測定値ＫＳ
ｄは次式で計算できる。

第３図は環境の剛性の他の測定手順を示すものである。

第３図において、第２図と同一符号は同一部分を示す。

この測定手順は、ロボットの位置制御をもとにしたもの
である。まず、ロボット手先部６と対象物５が接触する
位置指令値Ｘ１ヘロボット手先部６を移動させる（第３
図（ａ）（ｂ）参照）。なお、ロボット手先部６と対象
物５が接触していることは手先部６に装着された力セン
サからの情報で容品に確認できる。そして、その時の力
センサの出力Ｆ１を読みとる。次に、位置指令値をわず
かにずらしＸ２とし、ロボット停止後の力センサの出力
Ｆ２を読みとる（第３図（Ｃ）参照）。環境の剛性ＫＳ
ｄは（２）式で計算できる。

以上の説明では、対象物が１種類で１つの作業中には力
ゲインを変更しないことを前提にして述べたが、１つの
作業中に複数個の対象物がある場合には、あらかじめそ
れぞれの対象物に対する力ゲインを求めておき、対象物
に応じて力ゲインを変更するようにしておけばよい。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、対象物の剛性を力制御装
置が作業を行う前に対象物と接触することによって測定
し、その４−１定結果に基づく環境の剛性をもとに力の
ゲインを自動的に修正し決定するように構成したので、
対象物か変わっても簡単な手順で常に望ましい応答性を
持つ力制御装置を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による力制御系のブロック図、
第２図（ａ）〜（ｃ）は環境の剛性のａｌｌｌ定手順を
示す説明図、第３図（ａ）〜（Ｃ）は環境の剛性の他の
測定手順を示す説明図、第４図は従来の力制御系のブロ
ック図である。 １・・・力指令発生部 ２・・・ロボット ３・・・対象物の剛性の測定手段 ４・・・カゲイン修正手段 に８・・・環境の剛性 ＫＳｄ・・・環境の剛性の測定値 Ｋｐ・・・力ゲイン ５・・・対象物 ６・・・ロボット手先部 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 第２図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第４図 代理人　弁理士　　佐々木　宗　治 イ１１厘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 力センサを備え、対象物と接触し、力センサからの情報
   を実時間でフィードバックすることにより対象物に加わ
   る力を制御し作業を行う力制御装置において、作業を行
   う前にあらかじめ対象物と接触することにより対象物の
   剛性を測定する手段と、該測定手段の測定値をもとに力
   制御のゲインを修正する手段とを備えたことを特徴とす
   る力制御装置。