JPH06126665A - ロボットの位置ずれ補正方法および装置 - Google Patents

ロボットの位置ずれ補正方法および装置

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JPH06126665A
JPH06126665A JP27560192A JP27560192A JPH06126665A JP H06126665 A JPH06126665 A JP H06126665A JP 27560192 A JP27560192 A JP 27560192A JP 27560192 A JP27560192 A JP 27560192A JP H06126665 A JPH06126665 A JP H06126665A
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JP
Japan
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robot
work piece
force
limit value
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JP27560192A
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Katsutoshi Shimizu
勝敏 清水
Satoshi Komada
聡 駒田
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ロボットによって嵌合作業等を行う場合におけ
るロボットハンドの位置ずれの補正に関し、制御用計算
機の計算量を少なくして、ロボットハンドの位置ずれ補
正を円滑に行うことができる、ロボットの位置ずれ補正
方法および装置を提供することを目的とする。 【構成】ロボット装置1によって加工物2を被加工物3
に嵌合する際の加工物2の位置ずれ補正方法および装置
であって、加工物2を被加工物3に対して一定距離ずつ
挿入したごとに、被加工物3から加工物2に作用する、
挿入方向zを除く複数の方向の力を検出し、検出された
いずれかの方向の力が限界値を超えたとき、この限界値
を超えた方向について加工物2の位置補正を行うと同時
に加工物2を微小量引き抜くことによって、加工物と被
加工物とのカジリを防止しながら加工物を被加工物に嵌
合することで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットによって嵌合
作業等を行う場合におけるロボットハンドの位置ずれを
補正する方法に関し、特に制御用計算機の計算量を少な
くして、しかも、ロボットハンドの位置ずれ補正を円滑
に行うことができる、ロボットの位置ずれ補正方法およ
び装置に関するものである。
【0002】宇宙環境や、原子力発電所等における極限
環境下では、人間が作業を行うのは危険なため、ロボッ
トによる作業が必要となる。ロボットは、オペレータの
遠隔操作によって、またはロボットの自律的動作によっ
て作業を行う。この際、高精度の作業を行うためには、
ロボットハンドの位置ずれの補正を行うことが必要とな
る。
【0003】このような場合における、ロボットの位置
ずれ補正方法は、処理速度の遅い制御用計算機を使用し
ても、スムーズで確実な作業を行えるものであることが
要望される。
【0004】
【従来の技術】従来、ロボットによって、ワーク(加工
物)を被加工物に挿入する、嵌合作業等を行う場合にお
ける、被加工物を把持したロボットハンドの位置ずれ補
正方法としては、ロボットハンドのリスト部にばねを付
加してコンプライアンスを与えることによって、ロボッ
トハンドの位置設定に裕度を与えるようにする方法があ
った。
【0005】また、より積極的に補正を行う方法として
は、力覚センサを設けることによって、ワークを介して
ロボットハンドが受ける力情報を力覚センサによって検
出して、この力情報に応じてロボットハンドを駆動し
て、予めワークに設けられているガイド(テーパー)に
ならって、ワークを移動させることによって、ワークの
位置ずれを補正する方法が多く用いられていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のロボットハンド
における位置ずれ補正方法は、上述のように、力覚セン
サの情報を用いて、ガイドにならってロボットハンドを
駆動する方法が一般的であった。
【0007】この方法では、制御用計算機の計算量が多
くなるため、スムーズな動作を行わせるためには、処理
速度の速い計算機を使用することが必要である。しかし
ながら、極限作業の場合には、使用可能な計算機の能力
や搭載量が制限されているため、上述のような一般の装
置と同じ方法では、スムーズな作業を行わせることが困
難である。
【0008】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、ロボット装置による加工
物と被加工物の嵌合作業等において、加工物を把持する
ロボットハンドの位置ずれ補正処理の簡素化を行うこと
によって、処理速度の遅い計算機を使用しても、スムー
ズで確実な嵌合作業等を行うことができるようにするこ
とを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1) 本発明は、ロボット装置1によって加工物2を被加
工物3に嵌合する際の加工物2の位置ずれ補正方法にお
いて、加工物2を被加工物3に対して一定距離ずつ挿入
するごとに、被加工物3から加工物2に作用する、挿入
方向zを除く複数の方向の力を検出し、検出されたいず
れかの方向の力が限界値を超えたとき、この限界値を超
えた方向について加工物2の位置補正を行うと同時に加
工物2を微小量引き抜くことによって、加工物と被加工
物とのカジリを防止しながら加工物を被加工物に嵌合す
るものである。
【0010】(2) また本発明は、ロボット装置1によっ
て加工物2を被加工物3に嵌合する際の加工物2の位置
ずれ補正装置において、加工物2を被加工物3に対して
一定距離ずつ挿入する挿入手段4と、挿入時、被加工物
3から加工物2に作用する、挿入方向zと直角な方向の
力Fx,Fyおよび挿入方向zのまわりの回転モーメン
トMzとを検出する力検出手段5と、力検出手段5にお
いて検出されたいずれかの方向の力が限界値を超えたと
き、この限界値を超えた方向について位置補正を行うと
同時に加工物2を微小量引き抜く位置補正手段6とを備
えたものである。
【0011】
【作用】
(1) 図1は、本発明の原理的構成を示したものである。
ロボット装置1は、加工物2を被加工物3に嵌合する作
業を行う。この際、加工物2を被加工物3に対して一定
距離ずつ挿入するようにするとともに、一定距離の挿入
ごとに被加工物3から加工物2に作用する、挿入方向z
を除く複数の方向の力を検出する。そして、検出された
いずれかの方向の力が予め定められた限界値を超えたと
き、この限界値を超えた方向について加工物2の位置補
正を行い、これと同時に加工物2を反対方向に微小量引
き抜くようにする。
【0012】従って本発明の位置ずれ補正方法によれ
ば、加工物と被加工物とのカジリを防止しながら加工物
を被加工物に嵌合することができるとともに、この際、
加工物の挿入方向については、力の検出と位置補正とを
行わないので、ロボット装置を制御する計算機の処理が
簡単になり、従って、処理速度の遅い計算機を用いて
も、スムーズで確実な嵌合作業を行うことができる。
【0013】(2) 本発明の位置ずれ補正装置は、ロボッ
ト装置1において、挿入手段4を設けて、加工物2を被
加工物3に対して一定距離ずつ挿入し、力検出手段5を
設けて、加工物を挿入したとき、被加工物3から加工物
2に作用する、挿入方向zと直角な方向の力Fx,Fy
および挿入方向zのまわりの回転モーメントMzとを検
出し、位置補正手段6を設けて、力検出手段5において
検出されたいずれかの方向の力が限界値を超えたとき、
この限界値を超えた方向について位置補正を行うと同時
に加工物2を微小量引き抜く処理を行うことによって、
実現することができる。
【0014】
【実施例】図2は、本発明の一実施例のロボット装置の
外観構成を示したものである。11はロボットアームで
あって、複数の関節121,122,123,124,125,
6 を有し、基台13によって支持されている。14は
力覚センサであって、ロボットアーム先端のリスト部1
5に設けられている。
【0015】リスト部15の先端にはハンド部16を介
して、嵌合すべき角柱17が保持されている。また18
は被加工物であって、その上面に角柱17が嵌合すべき
角穴19が設けられている。ロボット装置は、角柱17
を保持して移動することによって、この角穴19に角柱
17を嵌合する作業を行うものとする。
【0016】図3はロボットシステムの構成を示したも
のであって、図2におけると同じものを同じ番号で示し
ている。21はアナログディジタル(A/D)変換器で
あって、力覚センサ14の出力をアナログ信号からディ
ジタル信号に変換する。22はホスト(コンピュータ)
であって、全体の制御を行う。23はドライバであっ
て、ホスト22の指示に応じてロボットを駆動する。
【0017】図4は、図2に示されたロボット装置の動
作を説明するフローチャートである。以下、図2ないし
図4の各図に基づいて、本発明のロボットの位置ずれ補
正方法および装置を説明する。
【0018】ロボットアーム11の先端に設けられた、
例えば2個のフィンガを有するハンド部16に、角柱1
7を把持させる。角柱17には、先端にテーパー加工が
施されている。ホスト22は、力覚センサ14の出力信
号をA/D変換器21を介して取り込み、そのキャリブ
レーションを行う。力覚センサ14は、ハンド部16を
介して伝達される力を検出するが、最初は、角柱17は
どこにも触れていないので、x方向の力Fx,y方向の
力Fyおよびz方向のモーメントMzについての出力
は、ともに0である。
【0019】被加工物18は、床面に設置されている。
ホスト22は、座標値x,y,zに応じて、ドライバ2
3を介して駆動信号を与えて、ロボットアーム11を駆
動することによって、角柱17を被加工物18に設けら
れた角穴19の上部に位置決めする。そして角柱17を
微小量Δzだけ下降させて、角穴19に挿入する。
【0020】ホスト22は、力覚センサ14から検出さ
れた力信号の大きさをチェックする。すなわち、x方向
の力Fxと、y方向の力Fyと、z方向のモーメントM
zとについて、 Fx<Fx-limit Fy<Fy-limit Mz<Mz-limit であるか否かをみる。
【0021】ここでFx-limit,Fy-limit,Mz-lim
itは、x方向の力Fxと、y方向の力Fyと、z方向の
モーメントMzとについて、予め設定された限界値であ
って、この値を超えなければ、加工物と被加工物との間
で、カジリが生じないことを、例えば実験によって確認
しておく。
【0022】もしもいずれかの条件が成立しないとき
は、ホスト22は、角柱17の座標値x,yと、z軸の
回りの回転角θzのうち、限界値を超えた方向につい
て、加工物の位置を補正すると同時に、微小量Δz’
(<Δz)だけ、角柱17を上昇させて、角穴19から
引き抜く。Δz’の値としては、例えばΔzの1/3程
度とする。
【0023】再び角柱17を角穴19にΔzだけ挿入
し、同様の処理を繰り返す。x方向の力Fxと、y方向
の力Fyと、z方向のモーメントMzとがいずれも限界
値より小さい状態になったとき、現在のz軸上の位置が
目標z位置に等しくなったか否かをみて、目標z位置に
達しないときは、再び角柱17をΔzだけ挿入して、同
じ処理を繰り返し、現在のz軸上の位置が目標z位置に
等しくなったとき、処理を終了する。
【0024】図2ないし図4に示された実施例につい
て、上述のように、x,y,θzの3方向に対して位置
補正を行って、実験を行った結果、xおよびy方向で
は、それぞれ±5mm、θz方向では、±20deg の位置
補正を容易に行うことができ、これによってカジリを生
じることなく、角柱17を角穴19に挿入することがで
きた。
【0025】本発明のロボットの位置ずれ補正方法で
は、図4のフローチャートに示されるように、嵌合する
方向については力制御を行わず、一定量ずつ徐々に嵌合
して、嵌合方向以外の位置補正を行う際に、同時に微小
量だけ引き抜くことによって、加工物と被加工物とのカ
ジリを防止するようにしたので、ロボット装置の行う処
理が簡単であって、従ってホスト22において必要とす
る計算量は、少なくて済む。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、力
覚センサを有するロボット装置において、ロボットハン
ド部に把持した加工物を被加工物に挿入する嵌合作業等
を行う際の、加工物の位置ずれの補正のための計算量を
少なくして、所要の処理を行うことができる。従って本
発明によれば、処理速度の遅い計算機を使用しても、ス
ムーズで確実な嵌合作業を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施例のロボット装置の外観構成を
示す図である。
【図3】ロボットシステムの構成を示す図である。
【図4】図2に示されたロボット装置の動作を説明する
フローチャートである。
【符号の説明】
1 ロボット装置 2 加工物 3 被加工物 4 挿入手段 5 力検出手段 6 位置補正手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 3/12 T 9179−3H

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボット装置(1)によって加工物
    (2)を被加工物(3)に嵌合する際の該加工物(2)
    の位置ずれ補正方法において、 該加工物(2)を被加工物(3)に対して一定距離ずつ
    挿入するごとに、被加工物(3)から加工物(2)に作
    用する、該挿入方向(z)を除く複数の方向の力を検出
    し、該検出されたいずれかの方向の力が限界値を超えた
    とき、該限界値を超えた方向について加工物(2)の位
    置補正を行うと同時に加工物(2)を微小量引き抜くこ
    とによって、加工物と被加工物とのカジリを防止しなが
    ら加工物を被加工物に嵌合することを特徴とするロボッ
    トの位置ずれ補正方法。
  2. 【請求項2】 ロボット装置(1)によって加工物
    (2)を被加工物(3)に嵌合する際の該加工物(2)
    の位置ずれ補正装置において、 該加工物(2)を被加工物(3)に対して一定距離ずつ
    挿入する挿入手段(4)と、 該挿入時、被加工物(3)から加工物(2)に作用す
    る、該挿入方向(z)と直角な方向の力(Fx,Fy)
    および該挿入方向(z)のまわりの回転モーメント(M
    z)とを検出する力検出手段(5)と、 該力検出手段(5)において検出されたいずれかの方向
    の力が限界値を超えたとき、該限界値を超えた方向につ
    いて位置補正を行うと同時に加工物(2)を微小量引き
    抜く位置補正手段(6)とを備えたことを特徴とするロ
    ボットの位置ずれ補正装置。
JP27560192A 1992-10-14 1992-10-14 ロボットの位置ずれ補正方法および装置 Withdrawn JPH06126665A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08174459A (ja) * 1994-12-27 1996-07-09 Nissan Motor Co Ltd 組立用ロボットによるワーク自動組付方法
JPH11123683A (ja) * 1997-10-22 1999-05-11 Fanuc Ltd 引き抜き分解機能を有する力制御ロボット
JP2011104740A (ja) * 2009-11-19 2011-06-02 Mitsubishi Electric Corp 力制御装置
US8369983B2 (en) 2007-06-14 2013-02-05 Fanuc Ltd. Fitting apparatus
JP2015168017A (ja) * 2014-03-06 2015-09-28 セイコーエプソン株式会社 ロボット、ロボットシステム、及び制御装置
US10434646B2 (en) 2016-03-11 2019-10-08 Seiko Epson Corporation Robot control apparatus, robot, and robot system

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