JPH06114765A - 力制御ロボットにおける押し付け方向の算出方法 - Google Patents
力制御ロボットにおける押し付け方向の算出方法Info
- Publication number
- JPH06114765A JPH06114765A JP4269898A JP26989892A JPH06114765A JP H06114765 A JPH06114765 A JP H06114765A JP 4269898 A JP4269898 A JP 4269898A JP 26989892 A JP26989892 A JP 26989892A JP H06114765 A JPH06114765 A JP H06114765A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は円弧補間動作時でも、余分な姿勢変
換をしなくても、力制御の押し付け方向を作成できる方
法を提供する。 【構成】 教示再生ロボットと、そのロボットの先端と
工具の間に設けた力センサーと、ロボット制御装置とで
構成し、ワークより離れた少数の点を粗教示点とした工
具の位置とワークを押しつけて作成した力方向とを教示
して、前記粗教示点と力方向とをもとにして動作する力
制御ロボットにおいて、ロボットのサンプリング周期に
同期した時間毎に、前記粗教示点での力方向と次の粗教
示点の力方向とから粗教示点間の力方向をロボットの軌
跡に準じて演算し、前記演算した力方向で動作できるこ
とを特徴とする。
換をしなくても、力制御の押し付け方向を作成できる方
法を提供する。 【構成】 教示再生ロボットと、そのロボットの先端と
工具の間に設けた力センサーと、ロボット制御装置とで
構成し、ワークより離れた少数の点を粗教示点とした工
具の位置とワークを押しつけて作成した力方向とを教示
して、前記粗教示点と力方向とをもとにして動作する力
制御ロボットにおいて、ロボットのサンプリング周期に
同期した時間毎に、前記粗教示点での力方向と次の粗教
示点の力方向とから粗教示点間の力方向をロボットの軌
跡に準じて演算し、前記演算した力方向で動作できるこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、力制御ロボットにおい
て、力制御を行う押し付け方向の算出方法、自動教示方
法に関する。
て、力制御を行う押し付け方向の算出方法、自動教示方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の力制御の押し付け力方向の作成方
法は、特開平２ー２７２７３８号公報に記載されてい
る。教示時に粗教示点間の任意の場所でワークと工具を
接触させ、その時の力センサーの検出値から力の方向余
弦を求め、その力の方向余弦を粗教示点間の押し付け方
向とするのである。
法は、特開平２ー２７２７３８号公報に記載されてい
る。教示時に粗教示点間の任意の場所でワークと工具を
接触させ、その時の力センサーの検出値から力の方向余
弦を求め、その力の方向余弦を粗教示点間の押し付け方
向とするのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法による押し
付け方向では、特に円弧補間動作の場合、円弧の法線方
向と押し付け方向を一致させる必要があるが、通常のロ
ボット動作では工具とワークを接触させた点以外では一
致しない。そのため、円弧補間の教示時に力センサーの
座標系が円弧の法線方向に対してズレが生じないように
ロボットの姿勢を変えながら粗教示点を作成するので、
以下に示す問題がある。 １）ロボットに余分な姿勢変換をさせるため、教示が複
雑になり時間がかかったり、ロボット及び工具とワーク
の間に干渉が起こり易くなる。 ２）特に、小円では急激に姿勢変換が成されるため、ロ
ボットに振動が発生し易くなる。本発明は円弧補間動作
時でも、余分な姿勢変換をしなくても、力制御の押し付
け方向を作成できる方法を提供することを目的とする。
付け方向では、特に円弧補間動作の場合、円弧の法線方
向と押し付け方向を一致させる必要があるが、通常のロ
ボット動作では工具とワークを接触させた点以外では一
致しない。そのため、円弧補間の教示時に力センサーの
座標系が円弧の法線方向に対してズレが生じないように
ロボットの姿勢を変えながら粗教示点を作成するので、
以下に示す問題がある。 １）ロボットに余分な姿勢変換をさせるため、教示が複
雑になり時間がかかったり、ロボット及び工具とワーク
の間に干渉が起こり易くなる。 ２）特に、小円では急激に姿勢変換が成されるため、ロ
ボットに振動が発生し易くなる。本発明は円弧補間動作
時でも、余分な姿勢変換をしなくても、力制御の押し付
け方向を作成できる方法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】教示再生ロボットと、そ
のロボットの先端と工具の間に設けた力センサーと、ロ
ボット制御装置とで構成し、ワークより離れた少数の点
を粗教示点とした工具の位置とワークを押しつけて作成
した力方向とを教示して、前記粗教示点と力方向とをも
とにして動作する力制御ロボットにおいて、ロボットの
サンプリング周期に同期した時間毎に、前記粗教示点で
の力方向と次の粗教示点の力方向とから粗教示点間の力
方向をロボットの軌跡に準じて演算し、前記演算した力
方向で動作できることを特徴とする。
のロボットの先端と工具の間に設けた力センサーと、ロ
ボット制御装置とで構成し、ワークより離れた少数の点
を粗教示点とした工具の位置とワークを押しつけて作成
した力方向とを教示して、前記粗教示点と力方向とをも
とにして動作する力制御ロボットにおいて、ロボットの
サンプリング周期に同期した時間毎に、前記粗教示点で
の力方向と次の粗教示点の力方向とから粗教示点間の力
方向をロボットの軌跡に準じて演算し、前記演算した力
方向で動作できることを特徴とする。
【０００５】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて詳説する。
この実施例では、力制御ロボットを用いた自動教示方法
を用い、アルミホイールのデザイン窓のバリ取りとし
た。図３はアルミホイールのデザイン窓のバリ取りロボ
ットの構成を示し、ロボットの本体１と制御盤２０を主
構成とする。本体１には、回転工具Ｔ１及び工具ホルダ
ー２、回転するためのモータＭ１、ひねるためのモータ
Ｍ２，曲げるためのモータＭ３，前後進用のモータＭ
４，上下降用のモータＭ５、旋回用モータＭ６を設け
る。工具ホルダー２には回転工具Ｔ１を固着して設け
る。回転工具Ｔ１の先端には加工工具９を固着して設け
る。その工具ホルダー２と前記ロボットの本体１の先端
との間に力制御を行うための力センサー３９を備える。
モータＭ１〜Ｍ６は何れもサーボモータである。ロボッ
ト本体１に設けたモータＭ１〜Ｍ６と制御盤２０とは、
動力線３及び信号線４を以て結線する。
この実施例では、力制御ロボットを用いた自動教示方法
を用い、アルミホイールのデザイン窓のバリ取りとし
た。図３はアルミホイールのデザイン窓のバリ取りロボ
ットの構成を示し、ロボットの本体１と制御盤２０を主
構成とする。本体１には、回転工具Ｔ１及び工具ホルダ
ー２、回転するためのモータＭ１、ひねるためのモータ
Ｍ２，曲げるためのモータＭ３，前後進用のモータＭ
４，上下降用のモータＭ５、旋回用モータＭ６を設け
る。工具ホルダー２には回転工具Ｔ１を固着して設け
る。回転工具Ｔ１の先端には加工工具９を固着して設け
る。その工具ホルダー２と前記ロボットの本体１の先端
との間に力制御を行うための力センサー３９を備える。
モータＭ１〜Ｍ６は何れもサーボモータである。ロボッ
ト本体１に設けたモータＭ１〜Ｍ６と制御盤２０とは、
動力線３及び信号線４を以て結線する。
【０００６】一方、ロボット本体１近辺にワーク１０
（アルミホイール）を図示しない方法で治具等に固定し
て静置する。バリ取り対象であるワーク１０は母材１３
とバリ１２とで構成されており、バリ１２は母材１３の
デザイン窓の外郭縁１１の内側に不定形状に突出してい
る。粗教示、自動教示時に用いるワークは、バリ１２の
ないものを用いる。
（アルミホイール）を図示しない方法で治具等に固定し
て静置する。バリ取り対象であるワーク１０は母材１３
とバリ１２とで構成されており、バリ１２は母材１３の
デザイン窓の外郭縁１１の内側に不定形状に突出してい
る。粗教示、自動教示時に用いるワークは、バリ１２の
ないものを用いる。
【０００７】ロボット本体１は、図３では６軸円筒座標
形としているが、軸数はバリ１２を加工する姿勢を満た
すことができれば必ずしも６軸ある必要はない。また、
形式も加工反力に対する耐負荷力、剛性から用途に応じ
て決まるものであり、特に制限はない。また、用途も教
示動作を反復繰り返して作業するロボットであれば、バ
リ取り以外にも同様に適応可能である。
形としているが、軸数はバリ１２を加工する姿勢を満た
すことができれば必ずしも６軸ある必要はない。また、
形式も加工反力に対する耐負荷力、剛性から用途に応じ
て決まるものであり、特に制限はない。また、用途も教
示動作を反復繰り返して作業するロボットであれば、バ
リ取り以外にも同様に適応可能である。
【０００８】以上に述べたような図３のロボットの本体
１と制御盤２０の構成によって、次の作用をするのであ
る。まず、ロボットの粗教示操作をするには、ロボット
を加工経路で曲率の大きく変化する近傍にテイーチング
ボックス（図示せず）にて誘導した後、その位置を粗教
示位置としてロボット制御盤２０のメモリに記憶させ
る。また、その粗教示位置からワーク表面に対して法線
方向へロボットを操作し、ワーク１０と加工工具９を接
触させ、その時の力センサー３９の検出値から力の方向
余弦をもとめ、その力の方向余弦を前記粗教示位置での
力制御の押し付け方向として、ロボット制御盤２０のメ
モリに記憶させる。特に、加工経路が円弧で近似するこ
とが出来る場合、粗教示に円弧補間を用いる。その時は
ロボットを円弧の始点と終点と、始点と終点の間の任意
の点の近傍にテイーチングボックス（図示せず）にて誘
導した後、その３点の位置を円弧の粗教示位置としてロ
ボット制御盤２０のメモリに記憶させる。力制御の押し
付け方向は始点と終点の粗教示位置でワーク１０と加工
工具９を接触させ、前記と同様にして、ロボット制御盤
２０のメモリに記憶させる。
１と制御盤２０の構成によって、次の作用をするのであ
る。まず、ロボットの粗教示操作をするには、ロボット
を加工経路で曲率の大きく変化する近傍にテイーチング
ボックス（図示せず）にて誘導した後、その位置を粗教
示位置としてロボット制御盤２０のメモリに記憶させ
る。また、その粗教示位置からワーク表面に対して法線
方向へロボットを操作し、ワーク１０と加工工具９を接
触させ、その時の力センサー３９の検出値から力の方向
余弦をもとめ、その力の方向余弦を前記粗教示位置での
力制御の押し付け方向として、ロボット制御盤２０のメ
モリに記憶させる。特に、加工経路が円弧で近似するこ
とが出来る場合、粗教示に円弧補間を用いる。その時は
ロボットを円弧の始点と終点と、始点と終点の間の任意
の点の近傍にテイーチングボックス（図示せず）にて誘
導した後、その３点の位置を円弧の粗教示位置としてロ
ボット制御盤２０のメモリに記憶させる。力制御の押し
付け方向は始点と終点の粗教示位置でワーク１０と加工
工具９を接触させ、前記と同様にして、ロボット制御盤
２０のメモリに記憶させる。
【０００９】このようにして加工工具９の動作経路の粗
教示点の位置、加工工具９の送り速度、力制御の押し付
け方向を順次教示することによって、メモリ内に粗教示
プログラムを作成する。
教示点の位置、加工工具９の送り速度、力制御の押し付
け方向を順次教示することによって、メモリ内に粗教示
プログラムを作成する。
【００１０】次に図３のように構成されたバリ取りロボ
ットで、加工工具９がワーク１０に所望の力が作用しな
がら、力制御方法により粗教示プログラムに従って教示
点を自動生成していく。加工再生時は前記自動再生され
た教示点に従ってロボットが動作する。
ットで、加工工具９がワーク１０に所望の力が作用しな
がら、力制御方法により粗教示プログラムに従って教示
点を自動生成していく。加工再生時は前記自動再生され
た教示点に従ってロボットが動作する。
【００１１】図１、２に基づいて本発明を用いた力制御
での自動教示点生成方法及び再生方法について詳細に説
明する。まず、粗教示作業を行い自動教示の基となる粗
教示プログラムを前記のやり方でロボットを操作して作
成する。アルミホイールのデザイン窓の形状は円弧等の
曲線で構成されている場合がある。図２に円弧等の曲線
で構成されたデザイン窓に対する粗教示作業で教示され
た粗教示点の位置とその粗教示点でワークと工具を接触
して得られた力制御の押し付け方向を示す。力制御によ
り教示点を自動生成していくときに、位置制御における
ロボットの動作がＰ１〜Ｐ２〜Ｐ３間とＰ４〜Ｐ５〜Ｐ
６間が円弧補間動作、Ｐ３〜Ｐ４間とＰ６〜Ｐ１間が直
線補間動作となるように教示をする。
での自動教示点生成方法及び再生方法について詳細に説
明する。まず、粗教示作業を行い自動教示の基となる粗
教示プログラムを前記のやり方でロボットを操作して作
成する。アルミホイールのデザイン窓の形状は円弧等の
曲線で構成されている場合がある。図２に円弧等の曲線
で構成されたデザイン窓に対する粗教示作業で教示され
た粗教示点の位置とその粗教示点でワークと工具を接触
して得られた力制御の押し付け方向を示す。力制御によ
り教示点を自動生成していくときに、位置制御における
ロボットの動作がＰ１〜Ｐ２〜Ｐ３間とＰ４〜Ｐ５〜Ｐ
６間が円弧補間動作、Ｐ３〜Ｐ４間とＰ６〜Ｐ１間が直
線補間動作となるように教示をする。
【００１２】力制御での自動教示点生成では、加工工具
９をワーク１０に所望の力で連続的に押し付ける動作を
する力制御と粗教示の軌跡に従って動作する位置制御で
ロボットを再生する。２つの制御を同時に行うハイブリ
ッド制御を行う。力制御と位置制御を同時に行いなが
ら、その祭に得られるロボットの軌跡（各軸のエンコー
ダの検出値）をロボットのサンプリング周期に同期した
時間毎にロボット制御盤２０のメモリにＣＰ教示データ
として記憶させる。ＣＰ教示点データ間の距離は粗教示
作業時に教示した加工再生時とロボットのサンプリング
周期によって決まる。加工再生時、ロボットは前記ＣＰ
教示データに従って動作する。
９をワーク１０に所望の力で連続的に押し付ける動作を
する力制御と粗教示の軌跡に従って動作する位置制御で
ロボットを再生する。２つの制御を同時に行うハイブリ
ッド制御を行う。力制御と位置制御を同時に行いなが
ら、その祭に得られるロボットの軌跡（各軸のエンコー
ダの検出値）をロボットのサンプリング周期に同期した
時間毎にロボット制御盤２０のメモリにＣＰ教示データ
として記憶させる。ＣＰ教示点データ間の距離は粗教示
作業時に教示した加工再生時とロボットのサンプリング
周期によって決まる。加工再生時、ロボットは前記ＣＰ
教示データに従って動作する。
【００１３】本発明では力制御をする時に、特に位置制
御の動作が円弧補間動作の場合に、粗教示作業時に作成
した円弧の始点と終点での力制御の押し付け方向から、
ロボットのサンプリング周期に同期した時間毎に、下記
算出式に従って円弧補間動作における円弧の始点、終点
間の押し付け方向を算出する。
御の動作が円弧補間動作の場合に、粗教示作業時に作成
した円弧の始点と終点での力制御の押し付け方向から、
ロボットのサンプリング周期に同期した時間毎に、下記
算出式に従って円弧補間動作における円弧の始点、終点
間の押し付け方向を算出する。
【００１４】 ＦＸ＝ＣＯＳθ＊ＦＩ ＋ （１−ＣＯＳθ） ＊ （Ｅ・ＦＩ） ＊ Ｅ ＋ ＳＩＮθ ＊ （Ｅ×ＦＩ） （１）式 ただし、図２ではＩ＝１、ＦＸは円弧始点、終点間の力
制御の力方向を表す単位ベクトル、Ｆ１は粗教示作業時
に円弧の始点で加工工具９をワーク１０に押し付けて得
られた円弧の始点での力制御の押し付け方向を表す単位
ベクトル，ＥはＦ１と粗教示作業時に円弧の終点で加工
工具９をワーク１０に押し付けて得られた円弧の終点で
の力制御の押し付け方向を表す単位ベクトルＦ３で構成
される平面に対しての法線単位ベクトル、θは位置制御
における円弧補間動作でのロボットの円弧軌跡に対して
の回転角度、×はベクトルの外積を表す演算子、・はベ
クトルの内積を表す演算子とする。
制御の力方向を表す単位ベクトル、Ｆ１は粗教示作業時
に円弧の始点で加工工具９をワーク１０に押し付けて得
られた円弧の始点での力制御の押し付け方向を表す単位
ベクトル，ＥはＦ１と粗教示作業時に円弧の終点で加工
工具９をワーク１０に押し付けて得られた円弧の終点で
の力制御の押し付け方向を表す単位ベクトルＦ３で構成
される平面に対しての法線単位ベクトル、θは位置制御
における円弧補間動作でのロボットの円弧軌跡に対して
の回転角度、×はベクトルの外積を表す演算子、・はベ
クトルの内積を表す演算子とする。
【発明の効果】力制御を用いてロボットを動作する時
に、特に位置制御に円弧補間動作をさせても、余分な姿
勢変換をロボットにさせることなく、力制御の押し付け
方向を作成することができる。
に、特に位置制御に円弧補間動作をさせても、余分な姿
勢変換をロボットにさせることなく、力制御の押し付け
方向を作成することができる。
【図１】本発明のフローチャート
【図２】アルミホイールのデザイン窓での粗教示作業に
おける粗教示点とその点での力制御押し付け方向
おける粗教示点とその点での力制御押し付け方向
【図３】本発明を実施する構成図
１ ロボット本体 ９ 加工工具 １０ ワーク（アルミホイール） ２０ ロボット制御盤
Claims (1)
- 【請求項１】 教示再生ロボットと、そのロボットの先
端と工具の間に設けた力センサーと、ロボット制御装置
とで構成し、ワークより離れた少数の点を粗教示点とし
た工具の位置とワークを押しつけて作成した力方向とを
教示して、前記粗教示点と力方向とをもとにして動作す
る力制御ロボットにおいて、ロボットのサンプリング周
期に同期した時間毎に、前記粗教示点での力方向と次の
粗教示点の力方向とから粗教示点間の力方向をロボット
の軌跡に準じて演算し、前記演算した力方向で動作でき
ることを特徴とする力制御ロボットにおける押し付け方
向の算出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4269898A JPH06114765A (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | 力制御ロボットにおける押し付け方向の算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4269898A JPH06114765A (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | 力制御ロボットにおける押し付け方向の算出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06114765A true JPH06114765A (ja) | 1994-04-26 |
Family
ID=17478759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4269898A Pending JPH06114765A (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | 力制御ロボットにおける押し付け方向の算出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06114765A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102176175A (zh) * | 2009-10-21 | 2011-09-07 | 株式会社三丰 | 测量力控制装置 |
| CN102819272A (zh) * | 2012-08-24 | 2012-12-12 | 广东工业大学 | 一种遥操作机器人力反馈控制系统及控制方法 |
-
1992
- 1992-10-08 JP JP4269898A patent/JPH06114765A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102176175A (zh) * | 2009-10-21 | 2011-09-07 | 株式会社三丰 | 测量力控制装置 |
| CN102819272A (zh) * | 2012-08-24 | 2012-12-12 | 广东工业大学 | 一种遥操作机器人力反馈控制系统及控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041116 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050329 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |