JPH04310394A - 力センサの負荷通知方式 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は力センサの負荷状態を通
知する際に使用される力センサの負荷通知方式に関し、
特にロボットのアーム先端に設けられた力センサの負荷
状態をオペレータに音で通知する力センサの負荷通知方
式に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットにおいて、ロボットのア
ーム先端に力センサを設け、ロボットが対象物に作用す
る際の力を細かく制御するようにしたものが知られてい
る。この力センサは、手首とエンドエフェクタとの間に
設けられ、ロボットが対象物に対して作業を行ったとき
に、対象物からの反力を検出する。その検出結果に基づ
いて、ロボットの動作がフィードバック制御され、対象
物に作用する力が適度なものとなるように制御される。 ところで、この力センサに掛かる負荷の状態、例えば負
荷の大きさや方向を、当然ながら人間が感じることはで
きないが、ロボットを操作するオペレータは、その操作
と同時に力センサに掛かる負荷の状態を知りたいと思う
場合が少なくない。また、オペレータは、ロボット自身
が動作を再生している際にも、その再生動作と同時に力
センサに掛かる負荷の状態を知りたいと思う場合がある
。そのための一つの方法として、力センサに掛かる負荷
の各成分に対応させてＬＥＤの列を設け、各成分の負荷
の大きさに比例してＬＥＤを点灯させるというようなこ
とが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法によ
ると、ロボットの動作を見ると同時に、ＬＥＤの点滅状
態を見る必要がある。このため、実際上はＬＥＤの点滅
を見て力センサに掛かる負荷の状態を判断するのは困難
であり、この方法はオペレータに対する効果的な通知方
法ではなかった。本発明はこのような点に鑑みてなされ
たものであり、力センサに掛かる負荷の状態をオペレー
タに効果的に通知することができ、オペレータがその負
荷の状態を容易に判断することができる力センサの負荷
通知方式を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、ロボットのアーム先端に設けられた力セ
ンサの負荷状態をオペレータに通知する力センサの負荷
通知方式において、前記力センサで検出した負荷を各成
分に分解し、前記各成分の大きさを計算する力成分計算
部と、前記力成分計算部によって求められた前記負荷の
第１軸成分の大きさを音の強弱として表す強弱制御部と
、前記力成分計算部によって求められた前記負荷の第２
軸成分の大きさを音の高低として表す高低制御部と、前
記力成分計算部によって求められた前記負荷の第３軸成
分の大きさを断続音周期の長短として表す断続音周期制
御部と、を有することを特徴とする力センサの負荷通知
方式が、提供される。

【０００５】

【作用】力成分計算部は、力センサで検出した負荷を各
成分に分解し、その各成分の大きさを計算する。強弱制
御部は、その力成分計算部によって求められた負荷の第
１軸成分の大きさを音の強弱として表す。高低制御部は
、力成分計算部によって求められた負荷の第２軸成分の
大きさを音の高低として表す。断続音周期制御部は、力
成分計算部によって求められた負荷の第３軸成分の大き
さを断続音周期の長短として表す。このため、力センサ
によって検出された負荷は、その各成分に応じた特徴あ
る音に変換され、オペレータはその音の強弱、高低、断
続性等を聞き分けて負荷の状態を適切に知ることができ
る。また、この音を聞く動作は、ロボットの動作を見る
動作と同時に行うことができる。したがって、力センサ
に掛かる負荷の状態はオペレータに効果的に通知され、
オペレータは負荷の状態を容易に判断することができる
。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は本発明を実施するロボットシステムの全
体構成を概略的に示す図である。このロボットシステム
は、ロボット１、センサ制御装置１０及びロボット制御
装置２０から構成される。ロボット１は、アーム２及び
その先端の手首部３から成り、後述するように、その手
首部３にはさらに力センサ４及びエンドエフェクタ５が
設けられている。この力センサ４の検出信号はセンサ制
御装置１０を経由してロボット制御装置２０に送られる
。ロボット制御装置２０は、その検出信号に基づいて、
ロボット１の動作のフィードバック制御を行い、エンド
エフェクタ５から対象物７（図３）に作用する力を適度
に制御する。一方、センサ制御装置１０は、力センサ４
の検出信号を、その成分に応じた特徴ある音に変換し、
スピーカ１８を通して力センサ４の負荷状態をオペレー
タに通知する。その詳細は後述する。

【０００７】図３はロボットの手首部の詳細を示す図で
ある。アーム２の関節軸６を介して手首部３が設けられ
、その手首部３には、上述したように、力センサ４及び
エンドエフェクタ５が設けられている。この力センサ４
は、ひずみゲージを用いて検出するタイプのもので、互
いに直交する３軸方向の力及びその各軸回りのモーメン
トの６成分を検出する６軸力センサである。ロボット１
が対象物７に対してバリ取り等の作業を行うと、エンド
エフェクタ５から対象物７に力が作用し、力センサ４は
そのときの対象物７からの反力を検出する。その検出信
号はセンサ制御装置１０に送られる。

【０００８】図１は本発明の力センサの負荷通知方式の
ブロック図である。図において、力センサ４の８枚のひ
ずみゲージ４１〜４８は、負荷に応じて電気信号を出力
し、その電気信号はマルチプレクサ４９を経由してアン
プ５０で増幅され、センサ制御装置１０に送られる。こ
の力センサ４からの電気信号　（負荷情報）　は、セン
サ制御装置１０のアンプ１１によってさらに増幅され、
６分力計算回路１２に入力される。６分力計算回路１２
では、力センサ４が検出した負荷を上記の６成分に分解
し、その各成分の大きさを計算する。その各成分に分解
された負荷情報は、Ｉ／Ｏ制御部１３を経由してロボッ
ト制御装置２０に送られ、上述したように、ロボット１
のフィードバック制御が行われる。一方、６分力計算回
路１２において各成分に分解された負荷情報の内、第１
軸成分は強弱制御部１５に送られる。強弱制御部１５で
は、発振器１４から出力された所定周波数の電気信号の
振幅を、その第１軸成分の大きさに応じて変化させ、第
１軸成分の変化を音の７段階の強弱として表すことがで
きるようにする。力が小さいときは音が弱く、力が大き
いときは音が強くなる。また、第２軸成分は高低制御部
１６に送られる。高低制御部１６では、発振器１４から
出力された所定周波数の電気信号の周波数を、その第２
軸成分の大きさに応じて変化させ、第２軸成分の変化を
音の７段階の高低として表すことができるようにする。 力が小さいときは音が低く、力が大きいときは音が高く
なる。さらに、第３軸成分は断続周期制御部１７に送ら
れる。断続周期制御部１７では、発振器１４から出力さ
れた所定周波数の電気信号を、その第３軸成分の大きさ
に応じて断続させ、第３軸成分の変化を音の７段階の周
期として表すことができるようにする。力が小さいとき
は周期の長いピーピーピーという感じの音となり、力が
大きいときは周期の短いピピピピという感じの音となる
。この各成分の電気信号は、合成されてスピーカ１８か
ら出力され、オペレータはそのスピーカ１８からの音を
聞いて力センサ４に掛かる負荷の状態を的確に知ること
ができる。例えば、第１軸成分が中くらいで、第２軸成
分が大きく、第３軸成分が小さいときは音の断続の周期
は長いが周波数は高く、強さは中くらいの音が聞こえる
ということになる。

【０００９】このように、音が強くなれば第１軸成分が
大きくなっているということであり、音が高くなれば第
２軸成分が大きくなっているということであり、音の断
続の周期が短くなれば第３軸成分が大きくなっていると
いうことである。これによって、オペレータはロボット
１の動作を注視しながら、同時に聞こえる音によってロ
ボット１の手首部３の取り付けた力センサ４に掛かる負
荷の状態、変化の状況を感覚的に把握することができる
。したがって、力センサ４に掛かる負荷の状態はオペレ
ータに効果的に通知され、オペレータは負荷の状態を容
易に判断することができる。

【００１０】上記の説明では、各軸成分に軸方向の成分
だけを含むようにしたが、各軸成分に軸回りのモーメン
トをも含めるように構成することもできる。また、音の
種類を強弱等の３種類としたが、他に音色等を含めるよ
うに構成することもできる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、力セン
サによって検出された負荷が、その各成分に応じた特徴
ある音に変換されるように構成した。このため、オペレ
ータは、ロボットの動作を注視しながら、同時に、力セ
ンサに掛かる負荷の状態を表す音を聞くことができる。 したがって、力センサに掛かる負荷の状態はオペレータ
に効果的に通知され、オペレータは負荷の状態を容易に
判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の力センサの負荷通知方式のブロック図
である。

【図２】本発明を実施するロボットシステムの全体構成
を概略的に示す図である。

【図３】ロボットの手首部の詳細を示す図である。

【符号の説明】

１　　ロボット ３　　手首 ４　　力センサ ５　　エンドエフェクタ １０　　センサ制御装置 １２　　６分力計算回路 １５　　強弱制御部 １６　　高低制御部 １７　　断続周期制御部 １８　　スピーカ ４１〜４８　　ひずみゲージ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ロボットのアーム先端に設けられた力
   センサの負荷状態をオペレータに通知する力センサの負
   荷通知方式において、前記力センサで検出した負荷を各
   成分に分解し、前記各成分の大きさを計算する力成分計
   算部と、前記力成分計算部によって求められた前記負荷
   の第１軸成分の大きさを音の強弱として表す強弱制御部
   と、前記力成分計算部によって求められた前記負荷の第
   ２軸成分の大きさを音の高低として表す高低制御部と、
   前記力成分計算部によって求められた前記負荷の第３軸
   成分の大きさを断続音周期の長短として表す断続音周期
   制御部と、を有することを特徴とする力センサの負荷通
   知方式。
2. 【請求項２】　　前記負荷の第１軸成分、第２軸成分及
   び第３軸成分は、各軸の力成分の他に、前記各軸回りの
   モーメント成分をも合成したものであることを特徴とす
   る請求項１記載の力センサの負荷通知方式。
3. 【請求項３】　　前記負荷の第１軸成分、第２軸成分及
   び第３軸成分は、互いに直交することを特徴とする請求
   項１記載の力センサの負荷通知方式。