JPH0349887A - 摩擦測定機能を持つ力制御ロボット装置 - Google Patents
摩擦測定機能を持つ力制御ロボット装置Info
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- JPH0349887A JPH0349887A JP18207089A JP18207089A JPH0349887A JP H0349887 A JPH0349887 A JP H0349887A JP 18207089 A JP18207089 A JP 18207089A JP 18207089 A JP18207089 A JP 18207089A JP H0349887 A JPH0349887 A JP H0349887A
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- Pending
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 9
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
摩擦測定機能を持つ力制御ロボット装置に関し、簡便に
摩擦力及び摩擦係数を測定できる力制御ロボット装置を
提供することを目的とし、力制御ロボット装置の構成要
素である所のホスト計算機の中に摩擦測定処理手段を設
け、摩擦測定処理手段に、 ■ 一定の押付力で押し付けるべきことをコントローラ
に指示し、 ■ 上記押付力をそのままとし、その押付方向とは異な
る方向の力を発生すべきことをコントローラに指示し、 ■ ロボットが動いたか否かを調べ、 ■ 動いた場合には、その時点における異なる方向の力
と押付力とから摩擦力と静止摩擦係数を求め、 ■ 動かない場合には、異なる方向の力を増大して０項
と同様な指示をコントローラに送る処理を行わせるよう
にしたものである。
摩擦力及び摩擦係数を測定できる力制御ロボット装置を
提供することを目的とし、力制御ロボット装置の構成要
素である所のホスト計算機の中に摩擦測定処理手段を設
け、摩擦測定処理手段に、 ■ 一定の押付力で押し付けるべきことをコントローラ
に指示し、 ■ 上記押付力をそのままとし、その押付方向とは異な
る方向の力を発生すべきことをコントローラに指示し、 ■ ロボットが動いたか否かを調べ、 ■ 動いた場合には、その時点における異なる方向の力
と押付力とから摩擦力と静止摩擦係数を求め、 ■ 動かない場合には、異なる方向の力を増大して０項
と同様な指示をコントローラに送る処理を行わせるよう
にしたものである。
本発明は、摩擦測定機能を持つ力制御ロボット装置に関
するものである。
するものである。
メカニズムの運動では物体と物体の接触が起こるため、
その摩擦が位置決め精度に大きな影響を及ぼす。制御上
は摩擦を外乱として扱って、その影響を小さくするよう
にしているが、摩擦の大きさが良く判らないため、大き
な効果を上げにくい。
その摩擦が位置決め精度に大きな影響を及ぼす。制御上
は摩擦を外乱として扱って、その影響を小さくするよう
にしているが、摩擦の大きさが良く判らないため、大き
な効果を上げにくい。
また、接触部品の材料が変わった場合や潤滑剤などが変
わった場合に、摩擦の大きさが素早くわかれば大きな効
果を上げることが期待できる。
わった場合に、摩擦の大きさが素早くわかれば大きな効
果を上げることが期待できる。
従来は、摩擦の大きさとして参考図書などに記載されて
いる値を用いているが、実際の現場では状況が異なるた
め、目立った効果を上げ難かった。
いる値を用いているが、実際の現場では状況が異なるた
め、目立った効果を上げ難かった。
本発明は、この点に鑑みて創作されたものであって、実
際の現場で用いられる状況に応じて簡便に摩擦力及び摩
擦係数を測定できる力制御ロボット装置を提供すること
を目的としている。
際の現場で用いられる状況に応じて簡便に摩擦力及び摩
擦係数を測定できる力制御ロボット装置を提供すること
を目的としている。
第１図は本発明の原理説明図である。本発明の摩擦測定
機能を持つ力制御ロボット装置は、手首部に力覚センサ
２を備えるロボット機構部１と、各種の指令およびデー
タを送出するホスト計算機４０と、ホスト計算機４０の
中に設けられた摩擦測定処理手段４１と、ロボット１の
位置を示す位置情報を保持する位置情報保持手段３１及
び力制御部３５を有するコントローラ３０とを具備して
いる。
機能を持つ力制御ロボット装置は、手首部に力覚センサ
２を備えるロボット機構部１と、各種の指令およびデー
タを送出するホスト計算機４０と、ホスト計算機４０の
中に設けられた摩擦測定処理手段４１と、ロボット１の
位置を示す位置情報を保持する位置情報保持手段３１及
び力制御部３５を有するコントローラ３０とを具備して
いる。
力制御部３５は、ホスト計算機から送出された力指令値
と力覚センサの検出値との差に応じた動きをロボット機
構部１にさせる。
と力覚センサの検出値との差に応じた動きをロボット機
構部１にさせる。
摩擦測定処理手段４１は、
■ 一定の押付力で押し付けるべきことをコントローラ
３０に指示し、 ■ 上記押付力をそのままとし、その押付方向とは異な
る方向の力を発生すべきことをコントローラ３０に指示
し、 ■ 位置情報保持手段３１の内容を参照してロボット（
１）が動いたか否かを調べ、 ■ 動いた場合には、その時点における異なる方向の力
と押付力とから摩擦力と静止摩擦係数を求め、 ■ 動かない場合には、異なる方向の力を増大して０項
と同様な指示をコントローラ３０に送るように構成され
ている。
３０に指示し、 ■ 上記押付力をそのままとし、その押付方向とは異な
る方向の力を発生すべきことをコントローラ３０に指示
し、 ■ 位置情報保持手段３１の内容を参照してロボット（
１）が動いたか否かを調べ、 ■ 動いた場合には、その時点における異なる方向の力
と押付力とから摩擦力と静止摩擦係数を求め、 ■ 動かない場合には、異なる方向の力を増大して０項
と同様な指示をコントローラ３０に送るように構成され
ている。
第２図は本発明の摩擦測定の原理を説明する図である。
同図において、１はロボット機構部、２は力覚センサ、
３は制御装置、４と５は部品をそれぞれ示している。
３は制御装置、４と５は部品をそれぞれ示している。
力覚センサ２は、ロボット１０手首部に装着されており
、ｘ、ｙ、ｚの３方向の力と、各軸回りのトルクを検出
できる。制御装置３は、ロボットの力制御や位置制御を
行う。部品４は適当な手段でロボット１に取り付けられ
ている。部品５は部品４と接触する部品であり、部品４
と部品５の間の摩擦力および摩擦係数を測定する。
、ｘ、ｙ、ｚの３方向の力と、各軸回りのトルクを検出
できる。制御装置３は、ロボットの力制御や位置制御を
行う。部品４は適当な手段でロボット１に取り付けられ
ている。部品５は部品４と接触する部品であり、部品４
と部品５の間の摩擦力および摩擦係数を測定する。
第２図において、ロボット１は下向き方向（２方向）に
Ｎなる力をかける。このＮは実際の装置における部品の
質量および印加される力を考慮して決める。部品４は押
付力Ｎで部品５に押付けられることになる。次に、Ｎな
る力をかけたまま水平方向にＦなる力で押す。この場合
、Ｆを小さい値に設定しておけば、摩擦力の方が大きい
ため部品４は静止したままである。そこで、Ｆを段階的
にΔＦずつ増して行く。成る時点で部品４は部品５の上
で動きを開始する。この時のＦの値が摩擦力であり、Ｆ
／Ｎが静止摩擦係数μ。である。なお、制御装置３は、
後述するようにコントローラとホスト計算機から構成さ
れている 第３図は本発明の制御系の構成例を示すブロック図であ
る。同図において、１はロボット、１１はエンコーダ、
１２はモータ、１３はアーム、３０はコントローラ、３
１はカウンタ、３２は三角関数演算部、３３はサーボ制
御部、３４は逆ヤコビ行列演算部、３５は力制御演算部
、４０はホスト計算機をそれぞれ示している。
Ｎなる力をかける。このＮは実際の装置における部品の
質量および印加される力を考慮して決める。部品４は押
付力Ｎで部品５に押付けられることになる。次に、Ｎな
る力をかけたまま水平方向にＦなる力で押す。この場合
、Ｆを小さい値に設定しておけば、摩擦力の方が大きい
ため部品４は静止したままである。そこで、Ｆを段階的
にΔＦずつ増して行く。成る時点で部品４は部品５の上
で動きを開始する。この時のＦの値が摩擦力であり、Ｆ
／Ｎが静止摩擦係数μ。である。なお、制御装置３は、
後述するようにコントローラとホスト計算機から構成さ
れている 第３図は本発明の制御系の構成例を示すブロック図であ
る。同図において、１はロボット、１１はエンコーダ、
１２はモータ、１３はアーム、３０はコントローラ、３
１はカウンタ、３２は三角関数演算部、３３はサーボ制
御部、３４は逆ヤコビ行列演算部、３５は力制御演算部
、４０はホスト計算機をそれぞれ示している。
ホスト計算機４０から与えられた力指令値Ｆ。
には、部品４を部品５に押しつける力Ｎと、部品４を部
品５の上で動かそうとする力Ｆがある。例えば、Ｎを２
方向、ＦをＸ方向とすれば、Ｆ、−（Ｆ、Ｏ，Ｎ、Ｏ，
Ｏ，Ｏ）” で表される。但し、Ｔは転置ベクトルであることを示す
。
品５の上で動かそうとする力Ｆがある。例えば、Ｎを２
方向、ＦをＸ方向とすれば、Ｆ、−（Ｆ、Ｏ，Ｎ、Ｏ，
Ｏ，Ｏ）” で表される。但し、Ｔは転置ベクトルであることを示す
。
力覚センサ２は、接触力Ｆ５を検出する。いま、２方向
に押されているので２方向の検出力をＮ８とすると、 Ｆｓ ＝ （０，Ｏ，Ｎ、、０，０．Ｏ）”で表される
Ｆ ｏとＦ５は力制御演算部３５で比較され、差が取
られる。その差にやはりホスト計算機４０から与えられ
る力制御のパラメータであるカフィードバック係数をか
けて速度■、を得る。
に押されているので２方向の検出力をＮ８とすると、 Ｆｓ ＝ （０，Ｏ，Ｎ、、０，０．Ｏ）”で表される
Ｆ ｏとＦ５は力制御演算部３５で比較され、差が取
られる。その差にやはりホスト計算機４０から与えられ
る力制御のパラメータであるカフィードバック係数をか
けて速度■、を得る。
この速度指令■、の２方向の成分によってロボットのモ
ータ１２がフィードバック制御され、押付力Ｎが指令値
通りの一定の値となる。
ータ１２がフィードバック制御され、押付力Ｎが指令値
通りの一定の値となる。
一方、Ｘ方向に与えられた力指令値に対する動きに関し
ては、Ｘ方向には拘束面がないため、速度指令■、のＸ
方向の成分によって動こうとする。
ては、Ｘ方向には拘束面がないため、速度指令■、のＸ
方向の成分によって動こうとする。
しかし、Ｆが小さければ摩擦に打ち勝つことができない
ため、動きださない。動いていないことはモータ１２に
取り付けたエンコーダ１１の値が変化しないことで判る
。そこで、ホスト計算機４゜から指令値ＦをΔＦずつ増
加していくことで、部品４が動き出す力Ｆを求める。そ
れにより、Ｆ／Ｎで静止摩擦係数μ。を求める。
ため、動きださない。動いていないことはモータ１２に
取り付けたエンコーダ１１の値が変化しないことで判る
。そこで、ホスト計算機４゜から指令値ＦをΔＦずつ増
加していくことで、部品４が動き出す力Ｆを求める。そ
れにより、Ｆ／Ｎで静止摩擦係数μ。を求める。
■ｆは直交座標系における速度ベクトルなので、ロボッ
トに関節型ロボットを用いる場合には、各関節の角速度
に変換する必要がある。これを行うのが、逆ヤコビ行列
演算部３４である。各関節の角速度ベクトルをδとする
れば、δと■、の関係は、 θ＝Ｊ−１・Ｖ。
トに関節型ロボットを用いる場合には、各関節の角速度
に変換する必要がある。これを行うのが、逆ヤコビ行列
演算部３４である。各関節の角速度ベクトルをδとする
れば、δと■、の関係は、 θ＝Ｊ−１・Ｖ。
で与えられる。Ｊは関節の構造で決まるヤコビ行列であ
り、Ｊ−１はその逆行列である。
り、Ｊ−１はその逆行列である。
ここで求められたθはサーボ制御部３３に送られ、この
値によってモータ１２がサーボ制御される。すなわち、
Ｎを一定にし、Ｆに対応する速度でロボット１を動かそ
うとする。
値によってモータ１２がサーボ制御される。すなわち、
Ｎを一定にし、Ｆに対応する速度でロボット１を動かそ
うとする。
三角関数演算部３２は、エンコーダ１１の出力を積算す
るカウンタ３１の値によって三角関数値を求め、それを
逆ヤコビ行列演算部３４に送る。
るカウンタ３１の値によって三角関数値を求め、それを
逆ヤコビ行列演算部３４に送る。
なお、三角関数値はＪ−１の計算に用いられる。また、
カウンタ３１の値は部品４が動いたか、どうかの判定の
ためにホスト計算機４０にも送られる。
カウンタ３１の値は部品４が動いたか、どうかの判定の
ためにホスト計算機４０にも送られる。
ホスト計算機４０は、力指令値の更新や動いたか否かの
判定の他に、求めた摩擦力と静止摩擦係数の表示や印刷
を行う。なお、図示されていないが、コントローラ３０
の中には、目標位置とロボ・７トの実際位置との差に応
じた速度指令を出力する位置制御部も存在し、この速度
指令は力制御演算部３５から出力される速度指令Ｖｆと
加算され、加算されたものが逆ヤコビ行列演算部３４に
入力される。
判定の他に、求めた摩擦力と静止摩擦係数の表示や印刷
を行う。なお、図示されていないが、コントローラ３０
の中には、目標位置とロボ・７トの実際位置との差に応
じた速度指令を出力する位置制御部も存在し、この速度
指令は力制御演算部３５から出力される速度指令Ｖｆと
加算され、加算されたものが逆ヤコビ行列演算部３４に
入力される。
第４図はホスト計算機で行われる処理のフローチャート
である。先ず、部品４を部品５に押し付ける力Ｎをコン
トローラに送り、一定の力Ｎで押しつける。次に、部品
５上で部品４を動かそうとする力Ｆを送り、カウンタの
値を見て、動いたか否かの判断を行う。動かなければＦ
＋ΔＦを新たなＦとして指令する。この手続きを部品４
が動き出すまで行い、動き出した時点の摩擦力Ｆと静止
摩擦係数μ。を求め、その結果を表示・印刷する。
である。先ず、部品４を部品５に押し付ける力Ｎをコン
トローラに送り、一定の力Ｎで押しつける。次に、部品
５上で部品４を動かそうとする力Ｆを送り、カウンタの
値を見て、動いたか否かの判断を行う。動かなければＦ
＋ΔＦを新たなＦとして指令する。この手続きを部品４
が動き出すまで行い、動き出した時点の摩擦力Ｆと静止
摩擦係数μ。を求め、その結果を表示・印刷する。
別の実施例として押付力Ｆと回転トルクＴを与えること
で回転を開始する時のトルクを求め、ネジと穴の摩擦力
や静止摩擦係数を測定することも出来る。上述の説明で
は、押付力の方向を２方向とし、動きを与える方向をＸ
方向としたが、この座標系は任意で良い。
で回転を開始する時のトルクを求め、ネジと穴の摩擦力
や静止摩擦係数を測定することも出来る。上述の説明で
は、押付力の方向を２方向とし、動きを与える方向をＸ
方向としたが、この座標系は任意で良い。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、機械
部品間の摩擦力や静止摩擦係数を実情に合わせて簡便に
精確に測定することが出来る。
部品間の摩擦力や静止摩擦係数を実情に合わせて簡便に
精確に測定することが出来る。
第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の摩擦測
定の原理を説明する図、第３図は本発明の制御系の構成
例を示すブロック図、第４図はホスト計算機の処理フロ
ーを示す図である。 １・・・ロボット機構部、２・・・力覚センサ、３・・
・制御装置、４と５・・・部品、１１−・・エンコーダ
、１２・・・モータ、１３・・・アーム、３０・・・コ
ントローラ、３１・・・カウンタ、３２・・・三角関数
演算部、３３・・・サーボ制御部、３４・・・逆ヤコビ
行列演算部、３５・・・力制御演算部、 ０・・・ホスト計算機。
定の原理を説明する図、第３図は本発明の制御系の構成
例を示すブロック図、第４図はホスト計算機の処理フロ
ーを示す図である。 １・・・ロボット機構部、２・・・力覚センサ、３・・
・制御装置、４と５・・・部品、１１−・・エンコーダ
、１２・・・モータ、１３・・・アーム、３０・・・コ
ントローラ、３１・・・カウンタ、３２・・・三角関数
演算部、３３・・・サーボ制御部、３４・・・逆ヤコビ
行列演算部、３５・・・力制御演算部、 ０・・・ホスト計算機。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 手首部に力覚センサ（２）を備えるロボット機構部（１
）と、 各種の指令およびデータを送出するホスト計算器（４０
）と、 ホスト計算機（４０）の中に設けられた摩擦測定処理手
段（４１）と、 ロボット（１）の位置を示す位置情報を保持する位置情
報保持手段（３１）、及びホスト計算機から送出された
力指令値と力覚センサの検出値との差に応じた動きをロ
ボット機構部（１）にさせる力制御部（３５）を有する
コントローラ（３０）と を具備し、 摩擦測定処理手段（４１）は、 ［１］一定の押付力で押し付けるべきことをコントロー
ラ（３０）に指示し、 ［２］上記押付力をそのままとし、その押付方向とは異
なる方向の力を発生すべきことをコントローラ（３０）
に指示し、 ［３］位置情報保持手段（３１）の内容を参照してロボ
ット（１）が動いたか否かを調べ、 ［４］動いた場合には、その時点における異なる方向の
力と押付力から摩擦力と静止摩擦係数を求め、 ［５］動かない場合には、異なる方向の力を増大して［
２］項と同様な指示をコントローラ（３０）に送るよう
に構成されている ことを特徴とする摩擦測定機能を持つ力制御ロボット装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18207089A JPH0349887A (ja) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | 摩擦測定機能を持つ力制御ロボット装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18207089A JPH0349887A (ja) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | 摩擦測定機能を持つ力制御ロボット装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0349887A true JPH0349887A (ja) | 1991-03-04 |
Family
ID=16111825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18207089A Pending JPH0349887A (ja) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | 摩擦測定機能を持つ力制御ロボット装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0349887A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05203510A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-10 | Matsushita Electric Works Ltd | 摩擦力測定方法及びその測定装置 |
| JP2014184527A (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | Toyota Motor Corp | 摩擦係数推定装置及び脚式歩行ロボット |
-
1989
- 1989-07-14 JP JP18207089A patent/JPH0349887A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05203510A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-10 | Matsushita Electric Works Ltd | 摩擦力測定方法及びその測定装置 |
| JP2014184527A (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | Toyota Motor Corp | 摩擦係数推定装置及び脚式歩行ロボット |
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