JPH0916228A - Moment error correcting method of force control robot, and force control robot - Google Patents
Moment error correcting method of force control robot, and force control robotInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は力制御ロボットのモーメ
ント誤差校正方法及び力制御ロボットに関し、特に嵌合
作業時に手先先端部周りに発生するモーメントを０にす
るため姿勢制御を行う力制御ロボットのモーメント誤差
校正方法及びその方法を実施するための力制御ロボット
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for calibrating a moment error of a force control robot and a force control robot, and more particularly to a force control robot for performing posture control so as to reduce the moment generated around the tip of a hand during fitting work to zero. The present invention relates to a moment error calibration method and a force control robot for implementing the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】多くの工場においては、組み立て作業を
ロボットに行わせることにより、自動化、省力化を図っ
ている。このような製品の組み立て工程には、ワークど
うしを嵌め合わせる作業が多くある。この嵌め合わせ作
業をロボットに行わせるには、予め目的の作業をロボッ
トに覚え込ませておく。ロボットは教えられた動作に従
い、ワークの嵌め合わせを行う。2. Description of the Related Art In many factories, robots are used to perform assembly work for automation and labor saving. In the process of assembling such a product, there are many operations for fitting works together. In order for the robot to perform this fitting work, the robot is made to remember the target work in advance. The robot fits the work pieces according to the taught movements.
【０００３】嵌合を行うロボットには、力制御を用いる
ものと、力制御を用いないものがある。力制御を用いな
いロボットは、予め教えられた動作をそのまま実行する
だけである。一方、力制御を用いたロボットは、力セン
サを用いて、手先先端点（以下、ＴＣＰと呼ぶ）周りに
発生した力、及びモーメントを検出している。そして、
嵌合作業時には、ＴＣＰ周りに発生するモーメントが０
になるように姿勢を制御する。これによって、嵌合ワー
クの姿勢誤差を修正することができる。Some of the robots for fitting use force control and others do not use force control. A robot that does not use force control simply executes a previously taught operation. On the other hand, a robot using force control uses a force sensor to detect a force and a moment generated around a tip point of a hand (hereinafter referred to as TCP). And
At the time of mating work, the moment generated around TCP is 0
Control the posture so that. Thereby, the attitude error of the fitting work can be corrected.
【０００４】図５は嵌合作業を行う力制御ロボットを示
す図である。ロボット本体６１はケーブル６１ａによっ
てコントローラ６２に接続されている。また、ロボット
本体６１の手首部分には力センサ６３が設けられてい
る。力センサ６３は、力センサ座標系におけるＸ，Ｙ，
Ｚ軸方向の並進力とそれらの軸周りのモーメント（以
後、これらの力とモーメントとをまとめて６軸力と呼
ぶ）を検出する。力センサ６３は、ケーブル６３ａによ
ってコントローラ６２に接続されている。コントローラ
６２は、予め与えられたプログラムや教示操作による指
令に従いロボット本体６１の動作を制御するとともに、
力センサ６３が検出した力センサ座標系における６軸力
を解析し、ＴＣＰに周りに働くツール座標系における６
軸力を取得する。FIG. 5 is a diagram showing a force control robot for performing a fitting operation. The robot body 61 is connected to the controller 62 by a cable 61a. A force sensor 63 is provided on the wrist of the robot body 61. The force sensor 63 has X, Y, and
A translational force in the Z-axis direction and a moment around those axes (hereinafter, these forces and moments are collectively referred to as a 6-axis force) are detected. The force sensor 63 is connected to the controller 62 by a cable 63a. The controller 62 controls the operation of the robot body 61 according to a program given in advance and a command by a teaching operation, and
6-axis force in the force sensor coordinate system detected by the force sensor 63 is analyzed, and 6-axis force in the tool coordinate system working around the TCP is analyzed.
Get the axial force.
【０００５】ロボット本体６１のハンド６８には、先端
に突出部６４ａを有する嵌合ワーク６４が握られてい
る。一方、被嵌合ワーク６５はワークテーブル６７上に
位置決めされて置かれており、中央部に穴６６を有して
いる。The hand 68 of the robot body 61 holds a fitting work 64 having a protruding portion 64a at its tip. On the other hand, the fitted work 65 is positioned and placed on the work table 67, and has a hole 66 in the center.
【０００６】このような、力制御ロボットにおいて、嵌
合ワーク６４の突出部６４ａを被嵌合ワーク６５の穴６
６に嵌め合わせる場合、嵌合ワーク６４の位置や姿勢に
誤差があると、穴６６に対する突出部６４ａの位置が微
妙にずれてしまう。そこで、力センサ６３で検出された
力センサ座標系における６軸力からツール座標系におけ
る６軸力を算出する。そして、ツール座標系における挿
入方向以外の力モーメントが０になるように嵌合ワーク
６４の位置や姿勢を修正しながら、少しずつ突出部６４
ａを嵌め込んでいく。このようにして、力制御ロボット
に対し嵌合作業を行わせることができる。In such a force control robot, the protruding portion 64a of the fitting work 64 is inserted into the hole 6 of the fitting work 65.
In the case of fitting with 6, the position of the protruding portion 64a with respect to the hole 66 will be slightly deviated if there is an error in the position or posture of the fitting work 64. Therefore, the 6-axis force in the tool coordinate system is calculated from the 6-axis force in the force sensor coordinate system detected by the force sensor 63. Then, while adjusting the position and orientation of the fitting work 64 so that the force moment other than the insertion direction in the tool coordinate system becomes 0, the protruding portion 64 is gradually increased.
Insert a. In this way, the force control robot can be made to perform the fitting work.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、力センサによ
って検出されるモーメントは、以下のような誤差を含ん
でいる。However, the moment detected by the force sensor includes the following error.
【０００８】第１に、力センサ自体の誤差である。この
モーメント誤差は、力センサが検出する力の誤差と力セ
ンサ座標系原点からＴＣＰまでのベクトルとの外積で表
されるモーメント誤差、および力センサが検出するモー
メントの誤差である。First, there is an error in the force sensor itself. This moment error is a moment error represented by the outer product of the error of the force detected by the force sensor and the vector from the origin of the force sensor coordinate system to TCP, and the error of the moment detected by the force sensor.
【０００９】第２に、ＴＣＰの位置の誤差と嵌合力との
外積で表されるモーメント誤差である。このようなモー
メントの誤差があるために、姿勢誤差の修正を正しく行
うことができず嵌合に失敗したり、成功しても嵌合時間
が長くなるという問題点があった。Secondly, there is a moment error represented by the outer product of the TCP position error and the fitting force. Due to such a moment error, there is a problem that the posture error cannot be corrected correctly and the fitting fails or the fitting time becomes long even if the fitting succeeds.
【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、嵌合時に力センサによって検出されるモーメ
ント誤差を正確に補正することができる力制御ロボット
のモーメント誤差校正方法を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a moment error calibration method for a force control robot capable of accurately correcting a moment error detected by a force sensor during fitting. With the goal.
【００１１】また、本発明の他の目的は、嵌合ワークの
姿勢誤差を正しく修正することができる力制御ロボット
を提供することである。Another object of the present invention is to provide a force control robot capable of correctly correcting the attitude error of the fitted work.
【００１２】[0012]
【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、嵌合作業時に手先先端部周りの姿勢制御
を行う力制御ロボットのモーメント誤差校正方法におい
て、前記手先先端部に設けられ、平面に対し１点で接触
させることのできる校正用治具を、任意の位置に固定さ
れた固定部材に対し所定の力で押しつけ、理論上力セン
サで検出されるべきモーメントと、実際に前記力センサ
で検出されるモーメントとの差を取ることにより、モー
メント誤差データを取得し、嵌合作業時に前記力センサ
で検出されたモーメントに対し、前記モーメント誤差デ
ータを用いて補正を行うことにより、手先先端部周りの
姿勢を修正する、ことを特徴とする力制御ロボットのモ
ーメント誤差校正方法が提供される。In order to solve the above problems, the present invention provides a moment error calibrating method for a force control robot which controls the posture around the tip of the hand during fitting work, which is provided at the tip of the hand. , A calibration jig that can be brought into contact with a flat surface at one point is pressed against a fixing member fixed at an arbitrary position with a predetermined force, and the moment that should theoretically be detected by the force sensor By obtaining the difference from the moment detected by the force sensor, the moment error data is obtained, and the moment detected by the force sensor during the fitting work is corrected by using the moment error data. There is provided a moment error calibration method for a force control robot, characterized in that the posture around the tip of the hand is corrected.
【００１３】また、嵌合作業時に手先先端部周りの姿勢
制御を行う力制御ロボットにおいて、手先先端部に設け
られ、平面に対し１点で接触させることのできる校正用
治具を、任意の位置に固定された固定部材に対し所定の
力で押しつけた場合に、理論上力センサで検出されるべ
きモーメントと、実際に前記力センサで検出されるモー
メントとの差を取ることにより、モーメント誤差データ
を取得するモーメント誤差取得手段と、前記モーメント
誤差データを格納する記憶手段と、嵌合作業時に前記力
センサで検出されたモーメントに対し、前記モーメント
誤差データを用いて補正を行う検出モーメント補正手段
と、を有することを特徴とする力制御ロボットが提供さ
れる。Further, in the force control robot for controlling the posture around the tip of the hand during the fitting work, a calibration jig which is provided at the tip of the hand and can be brought into contact with the flat surface at one point is used. The moment error data is obtained by taking the difference between the moment that should theoretically be detected by the force sensor and the moment that is actually detected by the force sensor when it is pressed against the fixing member fixed to A moment error acquisition means, a storage means for storing the moment error data, and a detected moment correction means for correcting the moment detected by the force sensor at the time of fitting work using the moment error data. There is provided a force control robot having:
【００１４】[0014]
【作用】上記の力制御ロボットのモーメント誤差校正方
法によれば、手先先端部に設けられた、平面に対し１点
で接触させることのできる校正用治具を、任意の位置に
固定された固定部材に対し所定の力で押しつけ、理論上
算出される力センサで検出されるべきモーメントと、実
際に力センサで検出されるモーメントとの差を取ること
により、誤差の発生要因が何であるかに関係なく正確な
モーメント誤差データが取得される。そして、嵌合作業
時に力センサで検出されたモーメントに対し、モーメン
ト誤差データを用いて補正を行うことにより、嵌合を行
う際の手先先端部周りのモーメントが０になるように、
正確に姿勢が修正される。According to the above-described method of calibrating the moment error of the force control robot, the calibration jig provided at the tip of the hand and capable of contacting the plane at one point is fixed at an arbitrary position. What is the cause of the error by pressing the member with a predetermined force and calculating the difference between the theoretically calculated moment to be detected by the force sensor and the actual moment detected by the force sensor? Accurate moment error data is acquired regardless. Then, the moment detected by the force sensor during the fitting work is corrected by using the moment error data so that the moment around the tip of the hand when fitting is zero.
The posture is corrected accurately.
【００１５】また、上記の力制御ロボットによれば、任
意の位置に固定された固定部材に対し、手先先端部に設
けられた、平面に対し１点で接触させることのできる校
正用治具を所定の力で押しつけられると、モーメント誤
差取得手段は、理論上力センサで検出されるべきモーメ
ントと、実際に力センサで検出されるモーメントとの差
を取ることにより、モーメント誤差データを取得する。
記憶手段は、取得されたモーメント誤差データを格納す
る。嵌合作業時に力センサがモーメントを検出すると、
検出モーメント補正手段がモーメント誤差データを用い
てモーメントの補正を行い、誤差のないモーメントが得
られる。Further, according to the above force control robot, the calibration jig provided at the tip of the hand and capable of contacting with the fixing member fixed at an arbitrary position at one point with respect to the plane is provided. When pressed with a predetermined force, the moment error acquisition means acquires moment error data by calculating the difference between the moment that should theoretically be detected by the force sensor and the moment actually detected by the force sensor.
The storage means stores the acquired moment error data. If the force sensor detects a moment during mating work,
The detected moment correction means corrects the moment using the moment error data, and a moment without error is obtained.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明のモーメント誤差校正方法の手順を
示す図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a procedure of a moment error calibration method according to the present invention.
【００１７】ステップ１（Ｓ１）は、モーメント誤差を
取得する段階である。ロボット本体１のハンド１１の取
り付け部には、力センサ３が設けられている。ハンド１
１は嵌合ワーク４０を掴んでいる。嵌合ワーク４０の先
端には、先の尖ったピン４１が取り付けられている。一
方、被嵌合ワーク５０の穴５１は、平板５２で塞がれて
いる。Step 1 (S1) is a step of acquiring a moment error. A force sensor 3 is provided on the attachment portion of the hand 11 of the robot body 1. Hand one
1 is gripping the fitting work 40. A pin 41 having a sharp tip is attached to the tip of the fitting work 40. On the other hand, the hole 51 of the fitted work 50 is closed by a flat plate 52.
【００１８】この状態で、ピン４１を平板５２に対し力
制御により押しつける。ここで、ピン４１の先端が手先
先端点（ＴＣＰ）であり、このＴＣＰにおいて発生する
力が嵌合時の目標嵌合力となるように力制御する。そし
て、力センサ座標系原点において検出された力とモーメ
ントとをＴＣＰにおける値に変換する。In this state, the pin 41 is pressed against the flat plate 52 by force control. Here, the tip of the pin 41 is the tip end point (TCP), and force control is performed so that the force generated in this TCP becomes the target fitting force at the time of fitting. Then, the force and moment detected at the origin of the force sensor coordinate system are converted into values in TCP.
【００１９】ところで、ピン４１は平板５２に対し１点
で接触しているため、ＴＣＰ周りにはモーメントは発生
しない。従って、力センサ座標系原点で検出された力と
モーメントとをＴＣＰにおける値に変換すると、モーメ
ントは０になるはずである。ところが、実際にはモーメ
ントが検出される。これがモーメント誤差であり、この
データをメモリ等に記憶する。By the way, since the pin 41 is in contact with the flat plate 52 at one point, no moment is generated around the TCP. Therefore, when the force and moment detected at the origin of the force sensor coordinate system are converted into values in TCP, the moment should be zero. However, the moment is actually detected. This is the moment error, and this data is stored in the memory or the like.
【００２０】ステップ（Ｓ２）は、嵌合作業時にモーメ
ント誤差を考慮して嵌合ワークの姿勢制御を行う段階で
ある。嵌合ワーク４０に取り付けられていたピン４１と
被嵌合ワーク５０に取り付けられていた平板５２とは、
取り外されている。ここで、嵌合ワーク４０を被嵌合ワ
ーク５０の穴に嵌め込む。Step (S2) is a step of controlling the attitude of the fitting work in consideration of the moment error during the fitting work. The pin 41 attached to the fitting work 40 and the flat plate 52 attached to the fitting work 50 are
It has been removed. Here, the fitting work 40 is fitted into the hole of the fitting work 50.
【００２１】この際、力センサ３では力センサ座標系原
点で検出された力とモーメントとを検出している。そし
て、検出されたモーメントをモーメント誤差を用いて補
正する。補正後のモーメントを発生モーメントとし、Ｔ
ＣＰ周りに発生するモーメントが０になるように嵌合ワ
ークの姿勢を制御する。At this time, the force sensor 3 detects the force and the moment detected at the origin of the force sensor coordinate system. Then, the detected moment is corrected using the moment error. With the corrected moment as the generated moment, T
The posture of the fitted work is controlled so that the moment generated around the CP becomes zero.
【００２２】図２は本発明の力制御ロボットの構成を示
すブロック図である。この図に示す構成は、図１におい
て説明したモーメント誤差校正方法を実施するためのも
のである。力制御ロボットは、動作機構を有するロボッ
ト本体１と、ロボット本体１の動作を制御するコントロ
ーラ２と、ロボット本体１のアーム先端に取り付けられ
ＴＣＰ周りの力とモーメントとを検出する力センサ３と
から構成される。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the force control robot of the present invention. The configuration shown in this figure is for implementing the moment error calibration method described in FIG. The force control robot comprises a robot body 1 having an operation mechanism, a controller 2 for controlling the operation of the robot body 1, and a force sensor 3 attached to the arm tip of the robot body 1 for detecting the force and moment around TCP. Composed.
【００２３】コントローラ２内のモーメント誤差取得手
段２ａは、モーメント誤差を取得する段階（図１に示す
ステップ１）において力センサ３が検出した力センサ座
標系原点における力とモーメントとを受け取る。そし
て、検出された値と理論値との差をとり、モーメント誤
差データを取得する。記憶手段２ｂは、モーメント誤差
データを格納する。The moment error acquisition means 2a in the controller 2 receives the force and the moment at the origin of the force sensor coordinate system detected by the force sensor 3 in the step of acquiring the moment error (step 1 shown in FIG. 1). Then, the difference between the detected value and the theoretical value is calculated to obtain the moment error data. The storage means 2b stores the moment error data.
【００２４】検出モーメント補正手段２ｃは、嵌合作業
時（図１に示すステップ２）において力センサ３が検出
した、力センサ座標系原点における力とモーメントとを
受け取る。そして、検出された値をモーメント誤差デー
タによって補正する。姿勢誤差修正手段２ｄは、検出モ
ーメント補正手段２ｃによって補正されたデータに基づ
き、ＴＣＰ周りに発生するモーメントが０になるように
嵌合ワークの姿勢を修正する。The detected moment correction means 2c receives the force and the moment at the origin of the force sensor coordinate system detected by the force sensor 3 during the fitting operation (step 2 shown in FIG. 1). Then, the detected value is corrected by the moment error data. The attitude error correction means 2d corrects the attitude of the fitted work so that the moment generated around the TCP becomes 0 based on the data corrected by the detected moment correction means 2c.
【００２５】次に、モーメント誤差の算出方法ついて具
体的に説明する。図３はモーメント誤差取得時のツール
座標系と力センサ座標系との関係を説明する図である。
ここで、各記号を以下のように定める。「 ΣS 」は、
力センサ座標系。「 ΣT 」は、ツール座標系。「ベク
トル Sｆ 」は、センサ座標系における並進力。「ベク
トル Sｎ 」は、センサ座標系におけるモーメント。
「ベクトル Tｆ 」は、ツール座標系における並進力。
「ベクトル Tｎ 」は、ツール座標系におけるモーメン
ト。「 SＴT 」は、ΣS からΣT への同次変換行列。Next, a method of calculating the moment error will be specifically described. FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the tool coordinate system and the force sensor coordinate system when acquiring the moment error.
Here, each symbol is defined as follows. “Σ S ” is
Force sensor coordinate system. “Σ T ” is the tool coordinate system. “Vector S f” is the translational force in the sensor coordinate system. “Vector S n” is the moment in the sensor coordinate system.
“Vector T f” is the translational force in the tool coordinate system.
“Vector T n” is the moment in the tool coordinate system. “ S T T ” is a homogeneous transformation matrix from Σ S to Σ T.
【００２６】座標系変換マトリックス SＴT を座標系の
回転行列 SＲT と座標系原点の並進移動ベクトル SＰT
で表すと、The coordinate system transformation matrix S T T is the coordinate system rotation matrix S R T and the coordinate system origin translational motion vector S P T
Expressed as
【００２７】[0027]
【数１】 (Equation 1)
【００２８】となる。図３に示すように、ロボット本体
１がハンド１１によって把持する嵌合ワーク４０を、平
板５２から先端のピン４１に作用する反力が一定値とな
るように制御する。具体的には、被嵌合ワーク５０に対
して嵌合ワーク４０を嵌合する行う際に必要とされる目
標嵌合力で押しつける。これにより、ピン４１は平板５
２から反作用を受ける。この力をベクトルｆで表す。ピ
ン４１は点接触状態であるため、接点における並進力し
か発生しない。従って、ΣS におけるモーメントを示す
ベクトル Sｎと SＰT × Sｆとは理論上等しいはずであ
る。ところが、実際には誤差が生じる。これをモーメン
ト誤差をベクトル Sｎe で表し、以下のような式で求め
られる。## EQU1 ## As shown in FIG. 3, the fitting work 40 held by the robot body 1 by the hand 11 is controlled so that the reaction force acting from the flat plate 52 to the pin 41 at the tip has a constant value. Specifically, the target work 50 is pressed against the target work 50 with a target fitting force required when the work 40 is fitted. As a result, the pin 41 becomes the flat plate 5
Received a reaction from 2. This force is represented by the vector f. Since the pin 41 is in the point contact state, only the translational force at the contact is generated. Therefore, the vector S n indicating the moment in Σ S and S P T × S f should be theoretically equal. However, an error actually occurs. This is represented by a moment error by a vector S ne , which is obtained by the following equation.
【００２９】[0029]
【数２】 (Equation 2)
【００３０】このようにして得られたベクトル Sｎ
e は、コントローラ内のメモリに格納される。次に、モ
ーメント誤差の補正量の算出方法について説明する。こ
こで、力制御による嵌合の際の嵌合目標力をベクトル S
ｆd とし、実際に力センサにより検出される力をベクト
ル Sｆとする。すると、モーメント誤差を示すベクトル
Sｎeを用いて、力センサによる検出モーメントである
ベクトル Sｎを以下の式により補正する。The vector S n thus obtained
e is stored in the memory in the controller. Next, a method of calculating the correction amount of the moment error will be described. Here, the target force at the time of mating by force control is calculated by the vector S
Let f d be the force actually detected by the force sensor and vector S f. Then, the vector showing the moment error
Using S n e, it corrects the vector S n is the detection moment by a force sensor according to the following equation.
【００３１】[0031]
【数３】 (Equation 3)
【００３２】補正したベクトル Sｎc を発生モーメント
として、嵌合ワークの位置、及び姿勢制御に用いる。以
上のようにして、嵌合作業を実施する前にモーメント誤
差を取得しておき、嵌合作業を実行する際には、そのモ
ーメント誤差を用いて、嵌合ワークの正確な姿勢制御を
行うことができる。この際、モーメント誤差の要因が何
であるかを問わず正確なモーメント誤差が取得される。The corrected vector S n c is used as the generated moment for controlling the position and posture of the fitted work. As described above, the moment error is acquired before the fitting work is performed, and when the fitting work is executed, the posture error of the fitting work is accurately controlled by using the moment error. You can At this time, an accurate moment error is obtained regardless of the cause of the moment error.
【００３３】最後に、本発明を実施するための力制御ロ
ボットのハードウェア構成の例を説明する。図４は力制
御ロボットのハードウェア構成を示すブロック図であ
る。このロボットは、コントローラ２、コントローラ２
によって制御されるロボット本体１、ロボット１のアー
ム先端部に支持される６軸力センサ３、及び力センサ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。Finally, an example of the hardware configuration of the force control robot for carrying out the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing the hardware configuration of the force control robot. This robot has a controller 2 and a controller 2
Robot body 1, which is controlled by the robot, a 6-axis force sensor 3 supported by the arm tip of the robot 1, and a force sensor 3
The signal processing device 30 processes the detection signal of.
【００３４】コントローラ２はＣＰＵ２１を備えてい
る。ＣＰＵ２１には、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、不揮発
性メモリ２４、教示操作盤２５、入出力装置２６、ロボ
ット制御装置２７、及びサーボ回路２８が、バス２９を
介して接続されている。ＲＯＭ２２には、システムプロ
グラムが格納されている。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１が
実行する各種データが一時的に格納される。不揮発性メ
モリ２４には、電源切断時にも保存すべき各種パラメー
タが格納される。このパラメータには、モーメント誤差
データも含まれる。The controller 2 has a CPU 21. A ROM 22, a RAM 23, a non-volatile memory 24, a teaching operation panel 25, an input / output device 26, a robot control device 27, and a servo circuit 28 are connected to the CPU 21 via a bus 29. A system program is stored in the ROM 22. The RAM 23 temporarily stores various data executed by the CPU 21. The non-volatile memory 24 stores various parameters to be saved even when the power is turned off. This parameter also includes moment error data.
【００３５】教示操作盤２５の前面には、液晶表示装置
による表示画面と多数のキーが配置されている。この教
示操作盤２５を用いて、ロボットの教示及びシステム各
部の動作に関する指令等を入力する。入出力装置２６
は、信号処理装置３０との間のインタフェース機能を果
たす。ロボット制御部２７は、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。On the front surface of the teaching operation panel 25, a display screen of a liquid crystal display device and a large number of keys are arranged. The teaching operation panel 25 is used to input commands relating to the teaching of the robot and the operation of each part of the system. I / O device 26
Performs an interface function with the signal processing device 30. The robot controller 27 controls the operation of each axis of the robot body 1 via the servo circuit 28.
【００３６】ロボット本体１のアーム先端部に取り付け
られた力センサ３は、例えば歪み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
ものである。この力センサ３は、力センサ座標系におけ
る６軸力の各成分を表す検出信号を信号処理装置３０に
出力する。信号処理装置３０は、力センサ３から出力さ
れた各検出信号を差動アンプで増幅後、同期整流したう
えで内部のマルチプレクサに入力する。マルチプレクサ
は、コントローラ２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、６軸力の各成分を表す
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へ送りだす。The force sensor 3 attached to the end of the arm of the robot body 1 has, for example, a plurality of bridge circuits which are composed of strain gauges and which are AC-driven by an oscillator. The force sensor 3 outputs a detection signal representing each component of the 6-axis force in the force sensor coordinate system to the signal processing device 30. The signal processing device 30 amplifies each detection signal output from the force sensor 3 by a differential amplifier, synchronously rectifies it, and then inputs it to an internal multiplexer. The multiplexer sequentially sends out detection signals representing each component of the six-axis force 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 controller 2 via the input / output device 26. .
【００３７】このようなハードウェア構成の力制御ロボ
ットにより、モーメント誤差を取得する際には、力セン
サ３で検出された力センサ座標系における６軸力の各成
分を表す検出信号は、信号処理装置３０を介してにコン
トローラ２入力される。コントローラ２内では、入出力
装置２６が信号処理装置３０からの信号を受信し、その
信号がＣＰＵ２１に転送される。ＣＰＵ２１は、式
（２）に示す演算を行いモーメント誤差データを取得
し、そのデータを不揮発性メモリ２４に格納する。不揮
発性メモリ２４は電源が切断されてもモーメント誤差デ
ータを保持し続ける。When a moment error is acquired by the force control robot having such a hardware configuration, the detection signal representing each component of the 6-axis force in the force sensor coordinate system detected by the force sensor 3 is processed by signal processing. The controller 2 is input via the device 30. In the controller 2, the input / output device 26 receives a signal from the signal processing device 30, and the signal is transferred to the CPU 21. The CPU 21 performs the calculation shown in Expression (2) to acquire the moment error data, and stores the data in the non-volatile memory 24. The nonvolatile memory 24 continues to hold the moment error data even when the power is turned off.
【００３８】嵌合作業を行う際には、ＣＰＵ２１は予め
与えられている嵌合動作の指令によりロボットの動作指
令を出力する。ロボット制御部２７は、動作指令に従い
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。これにより、嵌合作業が行われる。このと
き、力センサ３から検出されるモーメントの信号は、Ｃ
ＰＵ２１に送られている。ＣＰＵ２１は、不揮発性メモ
リ２４に格納されているモーメント誤差データを用いて
式（３）に示す演算を行い、検出されたモーメントを補
正する。そして、補正後のモーメントにより、ＴＣＰ周
りのモーメントが０になるように嵌合ワークの姿勢を修
正する。When performing the fitting operation, the CPU 21 outputs a robot operation command in accordance with a fitting operation command given in advance. The robot controller 27 controls the operation of each axis of the robot body 1 via the servo circuit 28 in accordance with the operation command. Thereby, the fitting work is performed. At this time, the moment signal detected by the force sensor 3 is C
It is sent to PU21. The CPU 21 uses the moment error data stored in the non-volatile memory 24 to perform the calculation shown in Expression (3) to correct the detected moment. Then, the posture of the fitted work is corrected so that the moment around TCP is zero by the corrected moment.
【００３９】なお、上記の説明では、校正用治具として
嵌合ワークの先端にピンを取り付けているが、校正用治
具は平面に対して１点で接触させることができるもので
あれば、他の形状でも良い。例えば、先端が球状になっ
たものを校正用治具として使用することもできる。In the above description, a pin is attached to the tip of the fitting work as a calibration jig, but if the calibration jig can contact the flat surface at one point, Other shapes may be used. For example, a tool having a spherical tip can be used as a calibration jig.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上説明したように本発明では、平面に
対して１点で接触させることのできる校正用治具を手先
先端点に取り付け、この校正用治具を固定部材に押しつ
けることによりモーメント誤差を取得するようにしたた
め、手先先端点周りで検出されるべきモーメントの理論
値が０となり、容易にモーメント誤差を取得することが
できる。しかも、検出されたモーメント誤差は、誤差の
原因が何であるかは問わず正確なモーメント誤差であ
る。この結果、嵌合作業時に手先先端点周りに発生する
モーメント誤差の原因に関係なく、検出モーメントの誤
差を補正し嵌合ワークを正しい姿勢に修正することがで
きる。As described above, according to the present invention, a moment is obtained by attaching a calibration jig that can be brought into contact with a flat surface at one point to the tip of the hand and pressing the calibration jig against the fixing member. Since the error is acquired, the theoretical value of the moment to be detected around the tip point of the hand becomes 0, and the moment error can be easily acquired. Moreover, the detected moment error is an accurate moment error regardless of the cause of the error. As a result, the error of the detected moment can be corrected and the fitting work can be corrected to the correct posture regardless of the cause of the moment error that occurs around the tip of the hand during the fitting operation.
【図１】本発明のモーメント誤差校正方法の手順を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing a procedure of a moment error calibration method according to the present invention.
【図２】本発明の力制御ロボットの構成を示すブロック
図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a force control robot of the present invention.
【図３】モーメント誤差取得時のＴＣＰと力センサとの
関係を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a TCP and a force sensor when acquiring a moment error.
【図４】力制御ロボットのハードウェア構成を示すブロ
ック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a hardware configuration of a force control robot.
【図５】嵌合作業を行う力制御ロボットを示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing a force control robot that performs a fitting operation.
【符号の説明】 １ ロボット本体 ２ コントローラ ３ 力センサ １１ ハンド ４０ 嵌合ワーク ４１ ピン ５０ 被嵌合ワーク ５１ 穴 ５２ 平板[Explanation of symbols] 1 robot body 2 controller 3 force sensor 11 hand 40 mating work 41 pin 50 mating work 51 hole 52 flat plate
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０５Ｄ 15/00 Ｇ０５Ｂ 19/18 Ｋ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location G05D 15/00 G05B 19/18 K
Claims (5)
を行う力制御ロボットのモーメント誤差校正方法におい
て、 前記手先先端部に設けられ、平面に対し１点で接触させ
ることのできる校正用治具を、任意の位置に固定された
固定部材に対し所定の力で押しつけ、理論上力センサで
検出されるべきモーメントと、実際に前記力センサで検
出されるモーメントとの差を取ることにより、モーメン
ト誤差データを取得し、 嵌合作業時に前記力センサで検出されたモーメントに対
し、前記モーメント誤差データを用いて補正を行うこと
により、手先先端部周りの姿勢を修正する、 ことを特徴とする力制御ロボットのモーメント誤差校正
方法。1. A method for calibrating a moment error of a force control robot that controls posture around a tip of a hand during a fitting operation, the calibration jig being provided at the tip of the hand and capable of contacting a plane at one point. By pressing the tool with a predetermined force against a fixing member fixed at an arbitrary position, and taking the difference between the moment that should theoretically be detected by the force sensor and the moment actually detected by the force sensor, Moment error data is acquired, and the attitude around the tip of the hand is corrected by correcting the moment detected by the force sensor during the fitting work using the moment error data. Force control robot moment error calibration method.
には、前記校正用治具として、先端が鋭利なピン状部
材、あるいは先端が球面の球状部材を用いることを特徴
とする請求項１記載の力制御ロボットのモーメント誤差
校正方法。2. The pin-shaped member having a sharp tip or a spherical member having a spherical tip is used as the calibration jig when the moment error data is acquired. Force control robot moment error calibration method.
には、嵌合作業時に必要とされる目標嵌合力で、前記校
正用治具を前記固定部材に対し押しつけることを特徴と
する請求項１記載の力制御ロボットのモーメント誤差校
正方法。3. When acquiring the moment error data, the calibration jig is pressed against the fixing member with a target fitting force required during fitting work. Method of Moment Error Calibration of Force Control Robot.
には、嵌合すべき嵌合ワークの先端に取り付けられた前
記校正用治具を、嵌合される被嵌合ワークの穴を塞ぐよ
うに取り付けられた平板に対して押しつけることを特徴
とする請求項１記載の力制御ロボットのモーメント誤差
校正方法。4. When acquiring the moment error data, the calibration jig attached to the tip of the fitting work to be fitted is used to close the hole of the fitted work to be fitted. The method for calibrating the moment error of a force control robot according to claim 1, wherein the method is pressing against the attached flat plate.
を行う力制御ロボットにおいて、 手先先端部に設けられ、平面に対し１点で接触させるこ
とのできる校正用治具を、任意の位置に固定された固定
部材に対し所定の力で押しつけた場合に、理論上力セン
サで検出されるべきモーメントと、実際に前記力センサ
で検出されるモーメントとの差を取ることにより、モー
メント誤差データを取得するモーメント誤差取得手段
と、 前記モーメント誤差データを格納する記憶手段と、 嵌合作業時に前記力センサで検出されたモーメントに対
し、前記モーメント誤差データを用いて補正を行う検出
モーメント補正手段と、 を有することを特徴とする力制御ロボット。5. A force control robot for performing posture control around a tip of a hand during a fitting operation, wherein a calibration jig which is provided at the tip of the hand and can be brought into contact with a flat surface at a single point is used. The moment error data is obtained by taking the difference between the moment that should theoretically be detected by the force sensor and the moment that is actually detected by the force sensor when it is pressed against the fixing member fixed to A moment error obtaining means, a storage means for storing the moment error data, and a detected moment correcting means for correcting the moment detected by the force sensor at the time of fitting work using the moment error data. A force control robot comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15950795A JPH0916228A (en) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | Moment error correcting method of force control robot, and force control robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15950795A JPH0916228A (en) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | Moment error correcting method of force control robot, and force control robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0916228A true JPH0916228A (en) | 1997-01-17 |
Family
ID=15695289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15950795A Withdrawn JPH0916228A (en) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | Moment error correcting method of force control robot, and force control robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0916228A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010058235A (en) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Ihi Corp | Teaching method and teaching tool for robot system |
| JP2011011326A (en) * | 2009-07-06 | 2011-01-20 | Ihi Corp | Tool and method for calibrating tool position of robot |
| CN104625676A (en) * | 2013-11-14 | 2015-05-20 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | Shaft hole assembly industrial robot system and working method thereof |
| JP2017159429A (en) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | セイコーエプソン株式会社 | Robot control device, information processing device, and robot system |
| CN114074327A (en) * | 2020-08-20 | 2022-02-22 | 上海飞机制造有限公司 | Control method and device of auxiliary assembly robot and auxiliary assembly system |
-
1995
- 1995-06-26 JP JP15950795A patent/JPH0916228A/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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