JPH08241107A - Software safety joint for robot - Google Patents

Software safety joint for robot

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Publication number
JPH08241107A
JPH08241107A JP6665995A JP6665995A JPH08241107A JP H08241107 A JPH08241107 A JP H08241107A JP 6665995 A JP6665995 A JP 6665995A JP 6665995 A JP6665995 A JP 6665995A JP H08241107 A JPH08241107 A JP H08241107A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
software
force sensor
force
software processing
Prior art date
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Pending
Application number
JP6665995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Kosaka
哲也 小坂
Koichi Okanda
光一 大神田
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to JP6665995A priority Critical patent/JPH08241107A/en
Publication of JPH08241107A publication Critical patent/JPH08241107A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide the software safety joint consisting of a force sensor and a simple software processing means in combination. CONSTITUTION: The force sensor 3 is fitted between the wrist tip part of the robot 1 and a tool and while data on detected six axial forces are written in a buffer in a robot controller 2 in short period, a next process is executed repeatedly in short period. Namely, the latest data f1, f2...f6 showing the six axial forces are read out of the buffer, an evaluation function g(f1, f2...f6)=a1|f1|+a2|f2|+...+a6|f6| is calculated, and the result is compared with a previously set allowance limit G0. When the allowance limit GO is exceeded, a robot stop signal is outputted immediately. If interference is caused during the operation of the robot 1, the robot 1 is stopped before a force which is large enough to break a robot mechanism part, the tool, etc., is applied, so that an increase in external force exceeding it is evaded. Any optional allowance reference for making a safety/danger decision is usable on condition that the magnitude of a vector <f>=(f1, f2...f6) can roughly be evaluated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本願発明は、産業用ロボット(以
下、単に「ロボット」と言う。)に装備される継ぎ手の
技術に関し、更に詳しく言えば、ロボットの機構部並び
にロボットの手首の先端部に取り付けられたツールを干
渉時の機械的衝撃から守ることが出来る安全継ぎ手に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique of a joint equipped on an industrial robot (hereinafter, simply referred to as "robot"), and more specifically, a mechanical portion of the robot and a tip portion of a wrist of the robot. A safety joint that can protect the tool attached to the machine from mechanical shock when it interferes.

【0002】[0002]

【従来技術】ロボットの手首先端部にツール(ハンド、
視覚センサ等を使用する場合にはそれらを含む。以下同
様。)を取り付けてロボットを動作させた場合、ツール
がワークや他の周辺機器と衝突して干渉事故を起こすこ
とがある。干渉事故時には、衝突時の機械的な衝撃によ
ってロボットの機構部あるいはツールが破損する恐れが
ある。このような事態を避ける手段として、安全継ぎ手
を用いる方法が従来より知られている。
2. Description of the Related Art A tool (hand,
If visual sensors are used, they are included. The same applies below. ) Is attached to the robot to operate, the tool may collide with the work or other peripheral equipment and cause an interference accident. In the event of an interference accident, the robot's mechanical parts or tools may be damaged by the mechanical impact of the collision. As a means for avoiding such a situation, a method using a safety joint has been conventionally known.

【0003】従来の安全継ぎ手の一つの型は、ロボット
の手首先端部とツールの間に比較的破壊され易い部材
(例えば、所定の脆さを有する鋳物)を含む機構を介在
させるものである。また、従来の安全継ぎ手のもう一つ
の型は、ロボットの手首先端部とツールの間にバネを利
用した機構を設け、衝突時にツールに所定方向から作用
した衝撃力を逃がすものである。
[0003] One type of conventional safety joint has a mechanism including a relatively fragile member (for example, a casting having a predetermined brittleness) between the wrist end of the robot and the tool. Another type of conventional safety joint is one in which a mechanism using a spring is provided between the tip of the wrist of the robot and the tool to release the impact force acting on the tool from a predetermined direction at the time of collision.

【0004】前者においては、強い衝撃がツールに作用
した場合には安全継ぎ手自身が破壊されてしまい、交換
が必要となる。安全継ぎ手の再使用が出来ないことは経
済的に不利であり、交換作業も煩雑である。また、常に
十分なスペアを用意しておかなければ、ロボット作業が
続行出来なくなる。更に、継ぎ手の強度調整(破壊を起
こす臨界点)の調整が出来ないという問題点がある。
In the former case, if a strong impact acts on the tool, the safety joint itself will be destroyed and must be replaced. The inability to reuse the safety joint is economically disadvantageous and the replacement work is complicated. Also, unless sufficient spares are always prepared, robot work cannot continue. Furthermore, there is a problem that the strength of the joint (the critical point at which it breaks) cannot be adjusted.

【0005】後者においては、限定された方向からの衝
撃力しか逃がすことが出来ないという問題点がある。強
度調整(バネの強さの調整)も実際上は困難である。
In the latter case, there is a problem that only the impact force from a limited direction can be released. Strength adjustment (adjustment of spring strength) is also difficult in practice.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明の目
的は上記従来技術の問題点を克服し、継ぎ手自身が破壊
されることがなく、多方向からの衝撃力に対して有効に
機能する安全継ぎ手を提供することにある。また、本願
発明のもう一つの目的は強度調整が容易な安全継ぎ手を
提供することにある。更に、本願発明はこれらのことを
通して、ロボットを用いた作業の安全性、効率性並びに
経済性を向上させようとするものである。
Therefore, the object of the present invention is to overcome the above-mentioned problems of the prior art, to prevent the joint itself from being destroyed, and to effectively function against impact forces from multiple directions. To provide a joint. Another object of the present invention is to provide a safety joint whose strength can be easily adjusted. Furthermore, the present invention intends to improve the safety, efficiency and economical efficiency of the work using the robot through these things.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記目的を
達成する為に、ロボットの手首先端部とツールの間に取
り付けられた力センサと、ソフトウェア処理手段と、前
記ソフトウェア処理手段に前記力センサの出力信号に関
連したソフトウェア処理を実行させる為のソフトウェア
手段を備えたソフトウェア安全継ぎ手を提案したもので
ある。
In order to achieve the above object, the present invention provides a force sensor mounted between a tip of a wrist of a robot and a tool, a software processing means, and the force applied to the software processing means. This is a software safety joint provided with software means for executing software processing related to the output signal of the sensor.

【0008】ソフトウェア処理には、力センサによって
検出された6軸力と予め設定された許容基準との間の関
係を判定する為の処理と、該判定結果に応じてロボット
を制御する為の処理が含まれる。ソフトウェア処理手段
には、通常、ロボット制御装置が利用される。
The software process includes a process for determining the relationship between the 6-axis force detected by the force sensor and a preset acceptance standard, and a process for controlling the robot according to the determination result. Is included. A robot controller is usually used as the software processing means.

【0009】また、判定結果に応じた処理として代表的
なものは、ロボットの停止信号を出力する処理である。
ここで、力センサによって検出される6軸力とは、セン
サ座標系における力のX,Y,Z各成分と各成分回り
(X,Y,Z各軸回り)のトルクのことである。これら
6成分を、f1 ,f2 ・・・f6 で表わすこととする。
Further, a typical process according to the determination result is a process of outputting a stop signal of the robot.
Here, the 6-axis force detected by the force sensor is the X, Y, and Z components of the force in the sensor coordinate system and the torque around each component (around each of the X, Y, and Z axes). These six components are represented by f1, f2 ... F6.

【0010】力センサによって検出される6軸力につい
ての許容基準は、力センサによって検出される6軸力を
成分に持つベクトル<f>=(f1 ,f2 ・・・f6 )
の大きさを粗く評価するように設定される。好ましい許
容基準の例として、次のものがある。
The allowable standard for the 6-axis force detected by the force sensor is a vector <f> = (f1, f2 ... f6) having the 6-axis force detected by the force sensor as a component.
Is set to roughly evaluate the size of. Examples of preferred acceptance criteria are:

【0011】[許容基準1]力センサによって検出され
る6軸力の各成分の大きさ|f1 |,|f2 |・・・|
f6 |ついて、許容限界F1 ,F2 ・・・F6 (いずれ
も正の値)を定めるもの。 [許容基準2]力センサによって検出される6軸力の成
分f1 ,f2 ・・・f6 を変数とする評価関数g(f1
,f2 ・・・f6 )=a1 |f1 |+a2 |f2 |+
・・・・+a6 |f6 |(但し、a1 ,a2 ・・・a6
は同符号の定数)の許容限界G0を定めるもの。 [許容基準3]力センサによって検出される6軸力の成
分f1 ,f2 ・・・f6 を変数とする評価関数h(f1
,f2 ・・・・f6 )=b1 f12+b2 f22+・・・
+b6 f62(但し、b1 ,b2 ・・・b6 は同符号の定
数)の許容限界H0 を定めるもの。
[Acceptance Criteria 1] Magnitude of each component of 6-axis force detected by the force sensor | f1 |, | f2 | ... |
f6 | For allowable limits F1, F2 ... F6 (both are positive values). [Acceptance criterion 2] Evaluation function g (f1) having 6-axis force components f1, f2, ..., F6 detected by the force sensor as variables
, F2 ・ ・ ・ f6) = a1 │f1 │ + a2 │f2 │ +
... + a6 | f6 | (However, a1, a2 ... a6
Defines the allowable limit G0 of the constant of the same sign). [Acceptance criteria 3] Evaluation function h (f1) having 6-axis force components f1, f2, ..., F6 detected by the force sensor as variables
, F2 ... f6) = b1 f1 2 + b2 f2 2 + ...
+ B6 f6 2 (where b1, b2 ... b6 are constants with the same sign) defines the allowable limit H0.

【0012】[0012]

【作用】ロボットの手首先端部とツールの間に取り付け
られた力センサで検出された6軸力を表わす信号は、ソ
フトウェア処理手段(通常はロボット制御装置)へ伝え
らる。ソフトウェア処理手段は、ソトウェア処理によっ
て許容基準との関係を判定する。許容基準に照らして、
検出された力/モーメントが許容範囲を逸脱している判
定された場合には、安全を確保する為のロボット制御信
号を出力させる処理を行なう。
The signal representing the 6-axis force detected by the force sensor attached between the tip of the wrist of the robot and the tool is transmitted to the software processing means (usually the robot controller). The software processing means determines the relationship with the acceptance standard by software processing. In light of the acceptance criteria,
When it is determined that the detected force / moment deviates from the permissible range, processing for outputting a robot control signal for ensuring safety is performed.

【0013】安全を確保する為のロボット制御信号とし
て最も一般的なものは、ロボット停止信号であるが、場
合によっては各軸の位置ループゲインKp 、速度ループ
ゲインKv を小さな値に切り換えた上で、アラーム信号
やロボット停止信号を出力することも考えられる。
The most common robot control signal for ensuring safety is a robot stop signal. In some cases, the position loop gain Kp and velocity loop gain Kv of each axis are switched to small values. It is also possible to output an alarm signal or a robot stop signal.

【0014】ロボットの機構部、ツール等に破損が発生
するのは、ツールに正常時に比べて非常に大きな力/モ
ーメントが作用した場合であると考えて良い。そして、
そのような場合には、当然、力センサで検出された6軸
力f1 ,f2 ・・・f6 を成分とするベクトル<f>の
大きさ(ベクトルのノルム)も非常に大きくなってい
る。
It can be considered that the mechanical parts of the robot, the tool, and the like are damaged when a very large force / moment is applied to the tool as compared with the normal time. And
In such a case, naturally, the magnitude of the vector <f> (norm of the vector) having the six-axis forces f1, f2, ... F6 detected by the force sensor as components is also very large.

【0015】従って、力センサによって検出される6軸
力を成分に持つベクトル<f>=(f1 ,f2 ・・・f
6 )の大きさを(少なくとも)粗く評価し、その(少な
くとも)粗く評価されたベクトル<f>の大きさが、ロ
ボット機構やツール等の強度と安全率を考慮して適正に
定めた許容基準を上回わった場合に、安全確保の為の措
置がとられるようにすれば良い。
Therefore, the vector <f> = (f1, f2 ... f) having the components of the six-axis force detected by the force sensor
6) The size of (at least) is roughly evaluated, and the size of the (at least) roughly evaluated vector <f> is an acceptance criterion that is properly determined in consideration of the strength and safety factor of the robot mechanism or tool. If the number exceeds the above, measures should be taken to ensure safety.

【0016】上記[許容基準1]〜[許容基準3]は、
そのような考え方に沿って定められる好ましい許容基準
の例である。
The above [acceptance criteria 1] to [acceptance criteria 3] are
It is an example of a preferable acceptance standard defined according to such a concept.

【0017】[許容基準1]における許容限界F1 ,F
2 ・・・F6 (いずれも正の値)は、F1 =F2 =・・
・=F6 に定めるのが最も簡単であるが、力成分とモー
メント成分に分けて別個に許容限界を定めても良い。ま
た、特に力あるいはモーメントがかかっては不都合な方
向が、力センサの座標系上で予測されている場合には、
その成分に関する許容限界を小さく設定することが出来
る。例えば、センサ座標系のZ軸方向がツールの軸線方
向とほぼ一致しており、ツールが圧縮に弱い場合には、
センサ座標系のZ軸方向に関する力の大きさの許容限界
を小さく設定することが好ましい。
Allowable limits F1 and F in [tolerance standard 1]
2 ... F6 (both are positive values), F1 = F2 = ...
・ = F6 is the easiest to set, but the allowable limit may be set separately for the force component and moment component. In addition, if a direction that is particularly unfavorable when a force or moment is applied is predicted on the coordinate system of the force sensor,
The permissible limit for the component can be set small. For example, when the Z-axis direction of the sensor coordinate system is substantially coincident with the axial direction of the tool and the tool is weak in compression,
It is preferable to set a small allowable limit of the magnitude of force in the Z-axis direction of the sensor coordinate system.

【0018】[許容基準2]における評価関数g(f1
,f2 ・・・f6 )=a1 |f1 |+a2 |f2 |+
・・・・+a6 |f6 |の係数a1 〜a6 についても、
a1 =a2 =・・・=a6 (>0)に定めるのが最も簡
単であるが、力成分とモーメント成分に分けて別個に定
めても良い。また、特に重く評価した成分があれば、そ
の成分に対応するai の値を相対的に大きく定めること
が好ましい。
Evaluation function g (f1
, F2 ・ ・ ・ f6) = a1 │f1 │ + a2 │f2 │ +
..... For the coefficients a1 to a6 of + a6 | f6 |
The simplest is to set a1 = a2 = ... = a6 (> 0), but it may be set separately for the force component and the moment component. Further, if there is a component evaluated particularly heavily, it is preferable to set the value of ai corresponding to the component relatively large.

【0019】[許容基準3]における評価関数h(f1
,f2 ・・・・f6 )=b1 f12+b2 f22+・・・
+b6 f62の係数b1 〜b6 についても同様である。即
ち、b1 =b2 =・・・=b6 (>0)に定めるのが最
も簡単であるが、力成分とモーメント成分に分けて別個
に定めても良い。また、特に重く評価した成分があれ
ば、その成分に対応するbi の値を相対的に大きく定め
ることが好ましい。
Evaluation function h (f1 in [Criteria 3]]
, F2 ... f6) = b1 f1 2 + b2 f2 2 + ...
The same applies to the coefficients b1 to b6 of + b6 f6 2 . That is, it is easiest to set b1 = b2 = ... = b6 (> 0), but it may be set separately for the force component and the moment component. If there is a component that is evaluated particularly heavily, it is preferable to set the value of bi corresponding to the component to be relatively large.

【0020】[0020]

【実施例】図1は、嵌め合いのアプリケーションを例に
とり、本願発明に従ったソフトウェア安全継ぎ手を装備
したロボットを使用する際の配置を例示したものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 illustrates an arrangement for using a robot equipped with a software safety joint according to the present invention by taking a fitting application as an example.

【0021】図1において、符号1はロボット本体で、
ケーブル11を介してロボットコントローラ2に接続さ
れている。ロボット(本体)1の構造自体は従来のもの
と特に変わるところはない。また、ロボット制御装置2
についても、後述する処理を実行する為のソフトウェア
手段を除けば、従来より使用されているものと同じで良
い。
In FIG. 1, reference numeral 1 is a robot body,
It is connected to the robot controller 2 via a cable 11. The structure itself of the robot (main body) 1 is not particularly different from the conventional structure. In addition, the robot controller 2
As for the above, the same as those conventionally used may be used, except for software means for executing the processing described later.

【0022】ロボット1の手首先端には、X,Y,Z軸
方向(センサ座標系上)の並進力とそれらの軸回りのモ
ーメントを成分とする6軸力を検出する力センサ3が取
り付けられている。力センサ3とロボット制御装置2は
ケーブル31によって接続されている。
At the tip of the wrist of the robot 1, there is attached a force sensor 3 for detecting a translational force in the X, Y, and Z axis directions (on the sensor coordinate system) and a six-axis force having a moment around these axes as components. ing. The force sensor 3 and the robot controller 2 are connected by a cable 31.

【0023】嵌め合い作業の対象とされるワークの組が
符号4,5で示されており、嵌合時にガイドピンとして
機能する突起41を有するワーク4が、力センサ3を介
してロボット1に取り付けられている。また、穴51を
有するワーク5はワークテーブル6上に位置決めされて
いる。
A set of works to be fitted is shown by reference numerals 4 and 5, and a work 4 having a projection 41 which functions as a guide pin at the time of fitting is provided to the robot 1 via the force sensor 3. It is installed. Further, the work 5 having the holes 51 is positioned on the work table 6.

【0024】図2は、上記配置で使用されるシステムの
概要を要部ブロック図で示したものである。同図を参照
すると、システム全体は、ロボット制御装置20、該ロ
ボット制御装置20によって制御されるロボット(本体
機構部)1、ロボット本体のアーム先端部に支持される
6軸力センサ3、該力センサ3の検出信号を処理する信
号処理装置30から構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of a system used in the above arrangement. Referring to FIG. 1, the entire system includes a robot controller 20, a robot (main body mechanism section) 1 controlled by the robot controller 20, a 6-axis force sensor 3 supported by an arm tip of a robot body, and a force The signal processing device 30 processes the detection signal of the sensor 3.

【0025】ロボット制御装置20は中央演算処理装置
(以下、CPUという。)21を備えている。、該CP
U21には、ROMからなるメモリ22、RAMからな
るメモリ23、不揮発性メモリ24、ロボットの教示及
び他のシステム各部の動作についての各種の指令入力あ
るいは設定値入力を行なうキーボードを備えた教示操作
盤25、信号処理装置30との間のインターフェイス機
能を果たす入出力装置26、及びロボット本体1の各軸
の動作をサーボ回路28を介して制御するロボット軸制
御部27が、各々バス29を介して接続されている。
The robot controller 20 has a central processing unit (hereinafter referred to as CPU) 21. , The CP
The U21 has a memory 22 including a ROM, a memory 23 including a RAM, a non-volatile memory 24, and a teaching operation panel having a keyboard for inputting various commands or setting values for teaching of the robot and the operation of other system parts. 25, an input / output device 26 that performs an interface function with the signal processing device 30, and a robot axis control unit 27 that controls the operation of each axis of the robot body 1 via a servo circuit 28. It is connected.

【0026】ロボット本体1のアーム先端部に搭載され
る力センサ3には、例えば歪ゲージで構成され発振器に
より交流駆動される複数のブリッジ回路を内蔵した公知
の構造のものが使用出来る。力センサ3からは、6軸力
の成分f1 ,f2 ・・・f6を表わす検出信号が信号処
理装置30に出力される。
As the force sensor 3 mounted on the tip of the arm of the robot body 1, for example, a well-known structure having a plurality of bridge circuits which are composed of strain gauges and are AC-driven by an oscillator can be used. The force sensor 3 outputs a detection signal representing the six-axis force components f1, f2 ... F6 to the signal processing device 30.

【0027】信号処理装置30に於ける信号処理の概略
を例記すれば、次のようになる。力センサ3から出力さ
れた各検出信号は、差動アンプで増幅後、同期整流され
て直流信号に変換された上で信号処理装置内のマルチプ
レクサに入力される。マルチプレクサは、ロボット制御
装置20のCPU21から入出力装置26を介して受け
取る制御信号に従い、各成分を表わす検出信号を順次サ
ンプルホールド回路及びA/Dコンバータを介して入出
力装置26へ送り出す。
The outline of the signal processing in the signal processing device 30 is as follows. Each detection signal output from the force sensor 3 is amplified by a differential amplifier, synchronously rectified and converted into a DC signal, and then input to a multiplexer in the signal processing device. The multiplexer sequentially sends out the detection signals representing each component to the input / output device 26 via the sample hold circuit and the A / D converter in accordance with the control signal received from the CPU 21 of the robot controller 20 via the input / output device 26.

【0028】CPU21は、これを順次不揮発性メモリ
24またはRAM23内に設定された所定のバッファに
格納する。格納された力センサ3の検出データは、後述
するソフトウェア処理の中で用いられる。
The CPU 21 sequentially stores this in a predetermined buffer set in the nonvolatile memory 24 or the RAM 23. The stored detection data of the force sensor 3 is used in software processing described later.

【0029】ROM22、RAM23及び不揮発性メモ
リ24は、上記力センサ3の検出データの格納の他に、
ロボット制御装置20自身の動作を制御するプログラ
ム、後述するソフトウェア処理、信号処理装置20との
間の信号授受のコントロール等を実行するプログラム並
びに各処理の関連パラメータの格納等に用いられる。
The ROM 22, the RAM 23 and the non-volatile memory 24, in addition to storing the detection data of the force sensor 3,
The program is used to store a program for controlling the operation of the robot control device 20 itself, a software process to be described later, a program for executing control of signal exchange with the signal processing device 20, and parameters related to each process.

【0030】設定されるパラメータには、力センサ3で
検出される6軸力の許容基準に関連したパラメータが含
まれる。許容基準の選択及びパラメータ(a1 ,a2 ・
・・a6 ,G0 ;b1 ,b2 ・・・b6 ,H0 等)の設
定は、教示操作盤25に付設されたLCDを用いた画面
入力で行なわれることが好ましい。
The parameters to be set include the parameters related to the acceptance standard of the 6-axis force detected by the force sensor 3. Selection of acceptance criteria and parameters (a1, a2
.. a6, G0; b1, b2 ... b6, H0, etc.) is preferably set by screen input using an LCD attached to the teaching operation panel 25.

【0031】以上の事項を前提として、ソフトウェア安
全継ぎ手を作動させた時に実行されるソフトウェア処理
の概要を図3のフローチャートを参照しながら説明す
る。この処理は、ロボットの動作時に短い周期で繰り返
し実行される。なお、図3のフローチャートに記した処
理とは別に、力センサ3で検出された6軸力のデータを
上記周期と整合した周期(同一周期が好ましい。)でバ
ッファに書き込む処理が実行される。また、ここでは力
センサ3によって検出される6軸力の許容基準として前
述の[許容基準2]を採用するものとし、係数a1 ,a
2 ・・・a6 並びに許容限界G0 の値は設定済みである
ものとする。
Based on the above matters, the outline of the software processing executed when the software safety joint is operated will be described with reference to the flowchart of FIG. This process is repeatedly executed in a short cycle when the robot operates. In addition to the process described in the flowchart of FIG. 3, a process of writing the data of the 6-axis force detected by the force sensor 3 in the buffer in a cycle that matches the above cycle (preferably the same cycle) is executed. Further, here, the above-mentioned [permissible standard 2] is adopted as the permissible standard of the 6-axis force detected by the force sensor 3, and the coefficients a1, a
2 ... The values of a6 and the allowable limit G0 have already been set.

【0032】先ず、ステップS1でバッファから6軸力
を表わす最新のデータf1 ,f2 ・・・f6 をバッファ
から読み出し、続くステップS2で評価関数g(f1 ,
f2・・・f6 )=a1 |f1 |+a2 |f2 |+・・
・・+a6 |f6 |を計算する。
First, in step S1, the latest data f1, f2, ... F6 representing the 6-axis force is read from the buffer, and in the subsequent step S2, the evaluation function g (f1,
f2 ... f6) = a1 | f1 | + a2 | f2 | + ...
-Calculate + a6 | f6 |.

【0033】次いで、計算された評価関数の値をステッ
プS3で許容限界G0 と比較し、もし許容限界G0 を越
えていた場合には、直ちにロボット停止信号を出力して
ロボットを停止させる(ステップS4)。
Next, the calculated value of the evaluation function is compared with the permissible limit G0 in step S3. If the permissible limit G0 is exceeded, a robot stop signal is immediately output to stop the robot (step S4). ).

【0034】このような処理が繰り返し短周期で実行さ
れていれば、図1に示した配置を用いて教示の為のジョ
グ送りあるいは再生運転を実行中に干渉が発生した場合
(例えば、ワーク4をワーク5あるいはテーブル6のに
衝突させた場合)でも、ロボット機構部あるいはワーク
4,5等を破損させるに十分な力が加わる前に、ロボッ
トが停止され、それ以上の外力の増大が回避される。
If such a process is repeatedly executed in a short cycle, when an interference occurs during execution of the jog feed or the regenerative operation for teaching using the arrangement shown in FIG. 1 (for example, the work 4). Even when the object collides with the work 5 or the table 6), the robot is stopped before a force sufficient to damage the robot mechanism or the works 4, 5 is applied, and further increase in external force is avoided. It

【0035】干渉時のソフトウェア安全継ぎ手の応答を
出来るだけ迅速なものとする為に、力センサ3の応答、
信号処理回路20の処理時間、検出データのバファへの
書き込み周期、及び図3のフローチャートに記した処理
の周期は、可能な限り短いことが好ましい。力センサ3
で検出された6軸力をツールに作用した6軸力に変換せ
ずに安全か危険かの判定を行なうことは、この観点から
見ても有利なことである。
In order to make the response of the software safety joint at the time of interference as quick as possible, the response of the force sensor 3,
It is preferable that the processing time of the signal processing circuit 20, the writing cycle of the detection data into the buffer, and the processing cycle described in the flowchart of FIG. 3 are as short as possible. Force sensor 3
It is also advantageous from this point of view to determine whether it is safe or dangerous without converting the 6-axis force detected in step 6 into the 6-axis force acting on the tool.

【0036】以上、図1に示した配置で使用されるロボ
ットについて許容基準2を採用したケースについて実施
例を説明したが、適用されるアプリケーションには特に
制限はない。例えば、バリ取り加工時のツール破損事故
を回避する手段として本願発明のソフトウェア安全継ぎ
手を有効に利用することが出来る。また、力センサで検
出されたる6軸力について安全/危険を判定する許容基
準については、検出されたる6軸力の大きさを粗く評価
し得るものである限り、上記した基準以外のものを採用
しても構わないことは言うまでもない。
The embodiment has been described above for the case where the acceptance criterion 2 is adopted for the robot used in the arrangement shown in FIG. 1, but the application to be applied is not particularly limited. For example, the software safety joint of the present invention can be effectively used as a means for avoiding a tool damage accident during deburring. As for the acceptance criteria for determining the safety / danger of the 6-axis force detected by the force sensor, other than the above-mentioned criteria are adopted as long as the magnitude of the 6-axis force detected can be roughly evaluated. It goes without saying that it does not matter.

【0037】なお、安全継ぎ手を機能させる為のソフト
ウェア処理を実行する手段としては、本実施例のよう
に、ロボット制御装置を利用することが合理的である
が、力センサ側の信号処理部に必要な処理の全部または
一部(例えば、最大の6軸力成分の出力、評価関数の計
算など)を分担させることも可能である。
It is rational to use a robot controller as a means for executing software processing for functioning the safety joint, as in this embodiment. It is also possible to share all or part of the required processing (for example, output of the maximum 6-axis force component, calculation of evaluation function, etc.).

【0038】[0038]

【発明の効果】本願発明によれば、力センサと簡単なソ
フトウェア処理手段を組み合わせることで、継ぎ手自身
が破壊されることがなく、多方向からの衝撃力に対して
有効に機能する安全継ぎ手を提供することが出来る。ま
た、本願発明のソフトウェア安全継ぎ手には、強度調整
が容易であるという特性がある。従って、本願発明のソ
フトウェア安全継ぎ手をロボットに装備させることで、
ロボットを用いた作業の安全性、効率性並びに経済性を
向上させることが出来る。
According to the present invention, by combining the force sensor and the simple software processing means, the joint itself is not destroyed and the safety joint effectively functions against impact force from multiple directions. Can be provided. Further, the software safety joint of the present invention has a characteristic that strength adjustment is easy. Therefore, by equipping the robot with the software safety joint of the present invention,
It is possible to improve the safety, efficiency and economical efficiency of work using a robot.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】嵌め合いのアプリケーションを例にとり、本願
発明に従ったソフトウェア安全継ぎ手を装備したロボッ
トを使用する際の配置を例示したものである。
FIG. 1 illustrates an arrangement for using a robot equipped with a software safety joint according to the present invention by taking a fitting application as an example.

【図2】図1に示した配置で使用されるシステムの概要
を要部ブロック図で示したものである。
2 is a block diagram showing an outline of a system used in the arrangement shown in FIG.

【図3】実施例に係るソフトウェア安全継ぎ手を作動さ
せた時に実行されるソフトウェア処理の概要を記したフ
ローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart outlining software processing executed when the software safety joint according to the embodiment is operated.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボット本体 2 ロボット制御装置 3 力センサ 4,5 ワーク 11,31 ケーブル 21 中央演算処理装置(CPU) 22 ROM 23 RAM 24 不揮発性メモリ 25 教示操作盤 26 入出力装置 27 ロボット軸制御部 28 サーボ回路 29 バス 30 信号処理装置 41 突起 51 穴 1 Robot Main Body 2 Robot Control Device 3 Force Sensor 4, 5 Work 11, 31 Cable 21 Central Processing Unit (CPU) 22 ROM 23 RAM 24 Nonvolatile Memory 25 Teaching Operation Panel 26 Input / Output Device 27 Robot Axis Control Unit 28 Servo Circuit 29 Bus 30 Signal Processing Device 41 Protrusion 51 Hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 19/18 D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G05B 19/18 D

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロボットの手首先端部とツールの間に取
り付けられた力センサと、ソフトウェア処理手段と、前
記ソフトウェア処理手段に前記力センサの出力信号に関
連したソフトウェア処理を実行させる為のソフトウェア
手段を備え、 前記ソフトウェア処理は、前記力センサによって検出さ
れた6軸力と予め設定された許容基準との間の関係を判
定する為の処理と、該判定結果に応じて安全を確保する
為の処理を含んでおり、 前記許容基準は、前記力センサによって検出される6軸
力を成分に持つベクトル<f>=(f1 ,f2 ・・・f
6 )の大きさを粗く評価するように設定されるロボット
のソフトウェア安全継ぎ手。
1. A force sensor mounted between a tip of a wrist of a robot and a tool, software processing means, and software means for causing the software processing means to execute software processing related to an output signal of the force sensor. The software process includes a process for determining a relationship between the 6-axis force detected by the force sensor and a preset acceptance standard, and a process for ensuring safety according to the determination result. The processing includes the acceptance criterion, and the acceptance criterion is a vector <f> = (f1, f2 ... f having a component of the six-axis force detected by the force sensor.
6) Software safety fittings for robots that are set to roughly evaluate size.
【請求項2】 ロボットの手首先端部とツールの間に取
り付けられた力センサと、前記ロボットを制御するロボ
ット制御装置内に設けられたソフトウェア処理手段と、
前記ソフトウェア処理手段に前記力センサの出力信号に
関連したソフトウェア処理を実行させる為のソフトウェ
ア手段を備え、 前記ソフトウェア処理は、前記力センサによって検出さ
れた6軸力と予め設定された許容基準との間の関係を判
定する為の処理と、該判定結果に応じて安全を確保する
為の処理を含んでおり、 前記許容基準は、前記力センサによって検出される6軸
力を成分に持つベクトル<f>=(f1 ,f2 ・・・f
6 )の大きさを粗く評価するように設定されるロボット
のソフトウェア安全継ぎ手。
2. A force sensor mounted between a tip of a wrist of a robot and a tool, and software processing means provided in a robot controller for controlling the robot,
The software processing means is provided with software means for executing software processing related to the output signal of the force sensor, and the software processing comprises the six-axis force detected by the force sensor and a preset acceptance criterion. The process includes a process for determining a relationship between the two and a process for ensuring safety according to the determination result, and the acceptance criterion is a vector having a component of the six-axis force detected by the force sensor. f> = (f1, f2 ... f
6) Software safety fittings for robots that are set to roughly evaluate size.
【請求項3】 ロボットの手首先端部とツールの間に取
り付けられた力センサと、前記ロボットを制御するロボ
ット制御装置内に設けられたソフトウェア処理手段と、
前記ソフトウェア処理手段に前記力センサの出力信号に
関連したソフトウェア処理を実行させる為のソフトウェ
ア手段を備え、 前記ソフトウェア処理は、前記力センサによって検出さ
れた6軸力と予め設定された許容基準との間の関係を判
定する為の処理と、該判定結果に応じて前記ロボットを
停止させる為の処理を含んでおり、 前記許容基準は、前記力センサによって検出される6軸
力を成分に持つベクトル<f>=(f1 ,f2 ・・・f
6 )の大きさを粗く評価するように設定されるロボット
のソフトウェア安全継ぎ手。
3. A force sensor mounted between the tip of the wrist of the robot and the tool, and software processing means provided in a robot controller for controlling the robot,
The software processing means is provided with software means for executing software processing related to the output signal of the force sensor, and the software processing comprises the six-axis force detected by the force sensor and a preset acceptance criterion. And a process for stopping the robot in accordance with the result of the determination, wherein the acceptance criterion is a vector having 6-axis force detected by the force sensor as a component. <F> = (f1, f2 ... f
6) Software safety fittings for robots that are set to roughly evaluate size.
【請求項4】 前記許容基準が、前記センサによって検
出される6軸力の各成分の大きさ|f1 |,|f2 |・
・・|f6 |に関する許容限界F1 ,F2 ・・・F6 を
定めたものである請求項1〜請求項3のいずれか1項に
記載されたロボットのソフトウェア安全継ぎ手。
4. The magnitude of each component of 6-axis force detected by the sensor is | f1 |, | f2 |.
.. The software safety joint of the robot according to claim 1, wherein allowable limits F1, F2, ... F6 for | f6 | are defined.
【請求項5】 前記許容基準が、前記センサによって検
出される6軸力の各成分f1 ,f2 ・・・f6 を変数と
する評価関数g(f1 ,f2 ・・・・f6 )=a1 |f
1 |+a2 |f2 |+・・・・+a6 |f6 |(但し、
a1 ,a2 ・・・a6 は同符号の定数)の許容限界G0
を定めたものである請求項1〜請求項3のいずれか1項
に記載されたロボットのソフトウェア安全継ぎ手。
5. An evaluation function g (f1, f2 ... F6) = a1 | f in which the acceptance criterion has variables of respective components f1, f2 ... F6 of 6-axis force detected by the sensor as a variable.
1 │ + a2 │f2 │ + ・ ・ ・ ・ + a6 │f6 │ (however,
a1, a2 ... a6 are constants with the same sign)
The software safety joint of the robot according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項6】 前記判定基準が、前記センサによって検
出される6軸力の各成分f1 ,f2 ・・・f6 を変数と
する評価関数h(f1 ,f2 ・・・・f6 )=b1 f12
+b2 f22+・・・+b6 f62(但し、b1 ,b2 ・・
・b6 は同符号の定数)の許容限界H0 を予め定めたも
のである請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載され
たロボットのソフトウェア安全継ぎ手。
6. An evaluation function h (f1, f2 ... F6) = b1 f1 2 whose variables are the respective components f1, f2, ... F6 of the six-axis force detected by the sensor.
+ B2 f2 2 + ... + b6 f6 2 (however, b1, b2 ...
The software safety joint of the robot according to any one of claims 1 to 3, wherein an allowable limit H0 of b6 is a constant having the same sign is predetermined.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1955831A2 (en) 2007-02-06 2008-08-13 Fanuc Ltd Robot control unit for stopping a movement of a robot according to a force detection value detected by a force sensor
WO2009034962A1 (en) * 2007-09-12 2009-03-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power assist device and its control method
JP2011235423A (en) * 2010-05-13 2011-11-24 Mitsubishi Electric Corp Force control device

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