JPH11237296A - ロボットに装着された力センサのキャリブレーション方法及びロボット - Google Patents

ロボットに装着された力センサのキャリブレーション方法及びロボット

Info

Publication number
JPH11237296A
JPH11237296A JP10055743A JP5574398A JPH11237296A JP H11237296 A JPH11237296 A JP H11237296A JP 10055743 A JP10055743 A JP 10055743A JP 5574398 A JP5574398 A JP 5574398A JP H11237296 A JPH11237296 A JP H11237296A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
force sensor
force
reference data
output signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10055743A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3053606B2 (ja
Inventor
Ryuichi Hara
龍一 原
Kazukuni Ban
一訓 伴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to JP10055743A priority Critical patent/JP3053606B2/ja
Priority to EP99301257A priority patent/EP0937974B1/en
Priority to US09/253,719 priority patent/US6382012B2/en
Priority to DE69926423T priority patent/DE69926423T2/de
Publication of JPH11237296A publication Critical patent/JPH11237296A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3053606B2 publication Critical patent/JP3053606B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L25/00Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 力センサをロボットから取り外すことなくキ
ャリブレーションを行うことができるキャリブレーショ
ン方法及び装置を提供する。 【解決手段】 キャリブレーションされた力センサが装
着されたロボットを使用開始する際、重心位置及び重量
に変化のない任意のツールを取り付け、基準データ取得
指令を与え動作プログラムを実行する。ある任意の決め
られた姿勢における力センサの歪ゲージ出力と(S1,
S2)、該姿勢とは異なると共に互いに異なる決められ
た姿勢における歪ゲージ出力との差で構成される行列の
基準データV0 を求め記憶しておく(S3−1〜S
7)。力センサの測定精度が低下したとき、基準データ
を取得したときのツールをロボットに装着し、同様の処
理S1〜S6を行い基準データに対応するデータV'0を
求める。該データV'0と基準データV0 により、キャリ
ブレーション行列を更新するパラメータMを求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボットに
搭載された力センサのキャリブレーション(較正)に関
する。
【0002】
【従来の技術】産業用ロボットに搭載されている力セン
サのキャリブレーションは、力センサの製造工程の一環
として該力センサの組み立てを行った後実行される。そ
して、この正確にキャリブレーションされた力センサを
ロボットの手首フランジ等の手首先端に装着し、力セン
サを搭載したロボットとして工場から出荷される。
【0003】図5は、従来から行われている力センサの
キャリブレーション方法である。ベース64と該ベース
64に立設された支柱62の上端に設けられたビーム6
6で構成されるキャリブレーションスタンド60のビー
ム66の上面66aに力センサ40を取り付け、その上
にキャリブレーション治具68を装着し、該キャリブレ
ーション治具68にハンガー72を介してを分銅70を
吊す。そして、スタンド60に対する力センサ40の取
り付けを様々に変え、さらに分銅70の組み合わせを変
えることによって、力センサ40に様々な種類の力やモ
ーメントをかけることによって該力センサのキャリブレ
ーション(較正)を行っている。
【0004】このキャリブレーションの原理を、直交す
るX,Y,Z軸方向の並進力Fx ,Fy ,Fz とそれら
の軸回りのモーメントMx ,My ,Mz の6軸力を検出
する力センサの場合を例に取って説明する。この6軸力
を検出する力センサは力検出部として、この力センサの
機構部に8個の歪ゲージが張り付けられており、力セン
サに加わる負荷に応じて力検出部の検出信号としてこれ
ら8個の歪ゲージから電圧を出力する。この歪ゲージの
電圧出力をv1 ,v2 ,…v8 とし、力センサの出力を
上述したように並進力Fx ,Fy ,Fz ,モーメントM
x ,My ,Mz 及び力検出部からの出力信号から求めよ
うとする力検出力を得るための変換パラメータのキャリ
ブレーション行列をCとすると、これらの関係は第1式
で示される。
【0005】
【数1】 既知の力Fx をかけたとき、未知のキャリブレーション
行列Cを用いて、次の第2式の関係が設立する。
【0006】
【数2】 この力Fx を様々に変えてm回(Fx1,Fx2,…Fxm)
加え、そのときの歪センサの出力(v11〜v1m、…v81
〜v8m)を測定すれば、次の第3式の関係が成立する。
【0007】
【数3】 また、上記第3式は次の第3´式としても表される。
【0008】Fx T =c1 T V …(3´) なお、上記第3´式において、行列Fx ,c1 は、 Fx =[Fx1 Fx2 …Fxm]T 、 c1 =[c11 c12 …c18]T であり、行列Vは、次の第4式で示される。
【0009】
【数4】 行列c1の最小二乗近似解は、次の第5式を最小にする
ようなc1 として第6式によって求められる。
【0010】
【数5】
【0011】
【数6】 上記第6式において、VT (VVT -1は行列Vの疑似
逆行列である。同様にして、力Fx 以外の他の成分の力
も同時にかけて力センサの出力を記録すれば、次の第7
式の関係を得る。
【0012】
【数7】 又は、 F=CV …(7´) なお、第7´式において、Fはm回測定して得られた力
センサの出力で構成される次の第8式で示す行列であ
る。
【0013】
【数8】 上記第7式又は第7´式より求められるキャリブレーシ
ョン行列Cは次の第9式によって求められることにな
る。
【0014】
【数9】 行列Vの疑似逆行列を求めるには、8組以上の線形独立
な歪ゲージ出力を得るような力及びモーメントを力セン
サに加えることが必要十分となる。
【0015】こうして求められたキャリブレーション行
列Cを記憶しておき、ロボットを動作させ力センサによ
って、力を検出する場合には、力センサの歪ゲージから
の出力(v1 ,v2 …v8 )とこのキャリブレーション
行列Cによって、第1式の演算を行って、並進力Fx ,
Fy ,Fz ,モーメントMx ,My ,Mz を求めること
になる。
【0016】一方、力センサに過大な負荷がかかり、塑
性変形等が生じ測定精度の低下をきたした場合、従来
は、一旦、ロボットから力センサを取り外し、上述した
スタンド60及びキャリブレーション治具68等を用い
て上述したキャリブレーションを再度行い新たなキャリ
ブレーション行列Cを求め記憶させる必要がある。これ
は作業的に大変なだけではなく、ロボット先端に装着さ
れた力センサを脱着するために、脱着前後で僅かな取り
付けのズレが生じることがあり、特に、ロボットフェー
スプレートとツール先端のオフセットが大きい場合、ツ
ール先端点(TCP)のズレが無視できなくロボット教
示の微調整を必要とする場合が多かった。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、ロ
ボットに装着された力センサに誤って衝撃等の過大な負
荷を与えて、該力センサの測定精度が低下したとき、こ
の力センサをロボットから取り外すことなく、キャリブ
レーションを行うことができるキャリブレーション方法
及び自己に装着された力センサのキャリブレーションが
できるロボットを提供することを目的とするものであ
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は、ロボットの姿
勢を所定パターンで変化させてロボットの手首先端部に
装着された力センサの姿勢を変化させ力センサの力検出
部からの出力信号の変化量を求める変化量検出手段と、
基準データ取得指令が入力されると上記変化量検出手段
により変化量を検出し該検出変化量を基準データとして
記憶手段に記憶させる基準データ取得手段と、簡易キャ
リブレーション指令が入力されると上記変化量検出手段
により変化量を検出し該検出変化量を現在データとして
求め、上記基準データと現在データより上記力検出部か
らの出力信号から検出しようとする力データに変換する
パラメータを更新する手段とをロボットに設け、力セン
サによって正常に力を測定できる状態において、任意の
ツールをロボットに装着して、上記基準データとして取
得して記憶しておき、上記力センサの再キャリブレーシ
ョンを必要とする際には、上記基準データを得たときと
同一のツールをロボットに装着し、かつ、上記変化量検
出手段によって力センサの力検出部からの出力信号の変
化量を現在データとして検出し、この基準データと現在
データによって上記パラメータを更新することによっ
て、力センサをロボットに装着したままで力センサのキ
ャリブレーションができるようにした。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明は、力センサをロボット手
首先端部に装着したままの状態で簡単に再キャリブレー
ションをすることができるようにしたものてあり、力セ
ンサをロボットに装着して使用中に、万一衝突等の事故
が生じ力センサに過大な負荷をかけてしまい、力センサ
の機構部が塑性変形を起こし、測定精度が低下したよう
な場合などに力センサを交換することなく最小限の工数
で簡易キャリブレーションを行うことができるようにし
たものである。
【0020】そのために、本発明は、力センサをロボッ
トに装着した状態で簡易キャリブレーションを実行でき
るようにするための基準データを予め取得して記憶して
おき、何等かの理由で測定精度が低下し、再キャリブレ
ーションが必要になった時、この基準データを使用して
簡易キャリブレーションを実行できるようにしたもので
ある。そこで、まず、本発明の基準データ取得方法及
び、簡易キャリブレーションの動作原理に付いて説明す
る。以下、このロボットに装着されている力センサが力
検出部として8つの歪ゲージを有し、直交するX,Y,
Z軸方向の並進力と各軸回りのモーメントの6軸力を検
出することができる力センサである場合を例に取って説
明する。
【0021】<基準データの取得>すでにキャリブレー
ションされた力センサが装着されたロボットが工場から
出荷され設置された際等の力センサが正常に機能してい
る際に、まず、このロボットを使用するユーザ等が日常
使用するようなツール等で、かつその重量と重心位置の
経年変化がないもの(重量や重心位置は不明でもかまわ
ない)をキャリブレーション兼用ツールと定め、このキ
ャリブレーション兼用ツールをロボット手首に装着し、
定められた動作プログラムを実行してロボット姿勢を種
々に変えることによって力センサの姿勢を変えることに
より基準データを取得する。
【0022】まず、ロボットを上記定められた動作プロ
グラムによりある決められたバイアス出力を得る任意の
姿勢に位置決めし、このとき力センサの力検出部である
8つの歪ゲージから出力される電圧を検出し、バイアス
出力行列vb =[vb1…vb8]T として記憶する。な
お、vb1…vb8はこのときの8つの各歪ゲージからの出
力電圧を意味する。さらに、上記定められた動作プログ
ラムにより力センサの歪ゲージの数以上の数n(8つの
歪ゲージを備える6軸力センサの場合ではn≧8)以上
の、上記バイアス出力を得る姿勢とは異なりかつ互いに
異なる姿勢の位置にそれぞれ移動し、n組以上の線形独
立な歪ゲージ出力を得るような力及びモーメントを力セ
ンサに加える。この位置姿勢で歪ゲージの出力(va11
,va12 ,… va18 ,……van1 ,van2 …van8
)を検出し、それぞれ出力行列va1,va2…vanを取
得する。そして、これらの取得出力行列より、次の第1
0式によって力センサの姿勢の変化による力検出部から
の信号変化量を表す基準データV0 を得て保存する。
【0023】
【数10】 また、力モーメント表現の基準データとしての基準力モ
ーメントデータF0 は次の11式で示される
【0024】
【数11】 <簡易キャリブレーションの実施>ロボットを使用中に
誤って力センサに過大な負荷を与え、力センサの測定精
度が低下した場合など、再キャリブレーションを行う必
要が生じたとき、力センサをロボットから取り外すこと
なく、取り付けたままで、本発明の簡易キャリブレーシ
ョンを実施する。
【0025】この簡易キャリブレーションは、上述した
基準データV0 を得るときに使用したキャリブレーショ
ン兼用ツール及び動作プログラムを使用する。即ち、キ
ャリブレーション兼用ツールをロボット手首に装着し、
ロボットに上記動作プログラムを実行させて、基準デー
タを取得したときと同じ条件で歪ゲージのバイアス出力
行列v'b及び各姿勢の歪ゲージの出力行列v'a1 ,v'a
2 ,…v'an を取得して基準データV0 に対応するデー
タV'0を次の第12式の演算によって得る。
【0026】
【数12】 そして、この時点における力センサの姿勢変化に伴う歪
ゲージ出力信号の変化量を表す現在データV'0に新たに
求めるキャリブレーション行列C´を乗じたものが上記
第11式で求めた基準力モーメントデータF0 と等しい
くならなければならないことから、新たなキャリブレー
ション行列C´を求める。即ち、 C´V'0=F0 =CV0 …(13) 上記第13式より C´=CV0 V'0T (V'0V'0T -1=CM …(14) ただし、 M=V0 V'0T (V'0V'0T -1 …(15) と定義したものであり、このパラメータMを上記第15
式の演算により求めて、記憶するものである。なお、簡
易キャリブレーションを行う前のロボットの工場出荷時
にはこのパラメータMとして単位行列Iを記憶させてお
くものである。
【0027】上記第13式〜第15式において、Cは、
力センサが装着され工場から出荷され設置されたとき、
かつ基準データV0 を得たときのキャリブレーション行
列であり、制御装置に記憶されているデータである。ま
た、V0 は基準データ取得によって得られ記憶している
基準データである。また、V'0は、今回の動作プログラ
ムの実施によって得られたデータであるから、結局、新
たなキャリブレーション行列C´は上記第14式によっ
て得られることになり、上記パラメータMは第15式に
よって得られるものである。上述した基準データの取得
及び簡易キャユリブレーションによるデータの取得を表
にまとめると図4のようになる。
【0028】<簡易キャリブレーション後の使用>上述
した簡易キャリブレーションを行った後の、力センサに
よる力の測定は、次の第16式の演算を行うことにより
3つの並進力と3つのモーメントを得る。力センサの力
検出部としての歪ゲージの出力(v1 ,v2 …v8 )で
構成される出力行列をv=[v1 v2 …v8 ]T とし、
得られる力センサの出力f=[FxFy Fz Mx My Mz
T とすると、 f=C´v=CMv …(16) <力センサステータス確認方法>力センサの測定精度が
低下しているか否かの確認は、上述したキャリブレーシ
ョン兼用ツールをロボットに装着し、上述したバイアス
出力行列vb が得られる姿勢に移動して、力センサの力
検出部である歪ゲージから出力される電圧を測定し、こ
の測定結果と記憶するバイアス出力行列vb の各要素の
値とそれぞれ合致するか判断し、力センサのゼロ点シフ
トをチェックする。なお、図4で簡易キャリブレーショ
ンを行う毎にこのバイアス出力行列vb'を更新記憶する
ようにしておくので、簡易キャリブレーションを何度行
ってもこのバイアス出力行列vb'の比較で力センサの精
度低下を検出することができる。
【0029】図1は、本発明のキャリブレーション方法
を実施するロボットの要部ブロック図である。ロボット
制御装置RCは、ロボットシステム全体を制御するホス
トコンピュータ10と、該ホストコンピュータとバス1
9で接続されたROM11、RAM12不揮発性メモリ
13、入出力回路14、教示操作盤20とのインタフェ
ース装置15、共有RAM16、該共有RAM16を介
して接続されたディジタルサーボ回路17及び帰還レジ
スタ18等で構成されている。
【0030】ROM11には、各種システムプログラム
が格納されている。RAM12はデータの一時記憶等に
利用されるメモリであり、不揮発性メモリ13は、ロボ
ット30及び外部装置としての力センサ40、エンドエ
フェクタ(ツール)31などの動作プログラム等の各種
プログラム及び関連設定値が格納される。また、不揮発
性メモリ13には、本発明に関係して後述する基準デー
タV0 及び簡易キャリブレーションを行うプログラムも
格納されている。
【0031】入出力回路14はロボット30の手首フラ
ンジに装着された力センサ40と接続され、また該手首
フランジに力センサ40に介して装着されたエンドエフ
ェクタ(ツール)31にも接続されている。また、イン
タフェース装置15には液晶ディスプレイ(LCD)及
びキーボード(KB)を備えた教示操作盤20が接続さ
れ、該教示操作盤20を介してロボット30に動作プロ
グラムを教示したり、各種指令を入力できるようになっ
ている。共有RAM16はホストコンピュータ10から
出力される移動指令や制御信号をディジタルサーボ回路
17のプロセッサに引き渡し、あるいは、逆にディジタ
ルサーボ回路17のプロセッサから各種信号をホストコ
ンピュータ10に引き渡すものである。
【0032】ディジタルサーボ回路17は、プロセッ
サ、ROM、RAM等で構成され、共有RAM16を介
して送られてきたロボット各軸への移動指令と、フィー
ドバックされ帰還レジスタに記憶する各軸を駆動するサ
ーボモータの位置フィードバック値、速度フィードバッ
ク値、電流フィードバック値に基づいて、サーボ制御
(位置、速度、電流のフィードバック制御)をソフトウ
エア制御で行い、ロボットの各軸のサーボモータを駆動
制御してロボット30を駆動制御するものである。
【0033】上述したロボット制御装置等の構成は従来
からのロボット制御装置と何等変りはなく、本発明はこ
のような従来の力センサを搭載したロボット30におい
て、力センサ40をロボット30から取り外すことな
く、上述したキャリブレーションを行うようにしたもの
であり、従来のロボット及びその制御装置において、本
発明のキャリブレーションができるようにソフトウエア
や、ロボット30が工場から出荷されるときに正確にキ
ャリブレーションされた力センサ40のキャリブレーシ
ョン行列C、及び上述したパラメータMとして単位行列
Iがロボット制御装置RC内の不揮発性メモリ13に格
納されていることが従来とは相違する。
【0034】ロボット30が据え付けられ、使用開始に
当たっては、まず、基準データの取得処理を実行する。
図2は、本実施形態におけるロボット制御装置RCのホ
ストコンピュータ10が実行する本発明のキャリブレー
ションのフローチャートである。
【0035】基準データを取得する際には、上述したよ
うに、日常使われるツール等でその重量と重心位置の経
年変化が無いものをキャリブレーション兼用ツール31
と定め、このキャリブレーション兼用ツール31をロボ
ット手首に装着し、教示操作盤20より基準データ取得
指令を指令する。この指令が入力されるとホストコンピ
ュータ10は、まず、バイアス出力を得るための姿勢へ
の移動指令を出力し、ディジタルサーボ回路17は該移
動指令を共有RAM16を介して受取り、位置、速度、
電流のフィードバック制御を行い各軸サーボモータを駆
動制御し、バイアス出力を得るある決められた姿勢にロ
ボット30を位置決めする(ステップS1)。そして、
力センサ40の各歪ゲージ出力v1 ,v2 ,・・V8
(この実施形態においても、8つの歪ゲージを有する6
軸力を検出する力センサを用いた例を示している)を求
めバイアス出力行列vb として記憶する(ステップS
2)。
【0036】次に、第1の姿勢への移動指令を出力し、
ロボット30を該第1の姿勢に位置決めする(ステップ
S3−1)。そして、この第1の姿勢を保持していると
きの力センサ40の各歪ゲージの出力v1 ,v2 ,・・
V8 を第1の姿勢における出力行列va1として記憶する
(ステップS4−1)。
【0037】以下順次、決められている第2、第3…第
10の姿勢へロボット30を移動させそれぞれその姿勢
を保持したときの歪ゲージ出力を検出し、出力行列va
2、va3、・・va10 を求め記憶する(ステップS3−
2,S4−2〜ステップS3−10,S4−10)。な
お、この実施形態では、第10式における「n」を「1
0」としており、バイアス出力行列を得る姿勢とは異な
り、かつそれぞれ異なる第1から第10の姿勢を保持し
て歪ゲージの出力を検出するものであり、力センサの力
検出部(歪ゲージ)の数(8つ)以上の10この線形独
立な歪ゲージ出力を得るような姿勢をとるようにしてい
る。また、図2においては、ステップS3−2,S4−
2〜ステップS3−9,S4−9は省略している。
【0038】こうして求められた出力行列va1〜vanと
バイアス出力行列vb により第10式の演算を行って、
差出力行列Vを求め(ステップS5)、基準データ取得
指令か、簡易キャリブレーション指令かを判断し(ステ
ップS6)、この場合、基準データ取得指令であるか
ら、求めた差出力行列Vを基準データV0 として記憶し
(ステップS7)、この基準データ取得処理を終了す
る。
【0039】通常のロボット運転において、力センサ4
0の出力が求められるときには、図3に示す力検出処理
をロボット制御装置RCのホストコンピュータ10が実
行し6軸力を求める。
【0040】即ち、まず、力センサ40の歪ゲージの出
力v1〜v8 を読み取り(ステップT1)、該出力で構
成される行列vと記憶しているキャリブレーション行列
C、及び上記単位行列Iで構成されるパラメータMによ
って、第16式の演算を行い6軸力Fx ,Fy ,Fz ,
Mx ,My ,Mz を求め出力し(ステップT2)、力検
出処理は終了する。
【0041】次に、この力センサ40が装着されたロボ
ット30を稼働運転している際、誤って力センサ40に
過大な負荷を与え、力センサ40の測定精度が低下した
場合等、再キャリブレーションを行う必要が生じたと
き、キャリブレーション兼用ツール31をロボット手首
に装着し、教示操作盤20より簡易キャリブレーション
指令を入力する。この指令により、メインプロセッサ1
0は図2に示す処理を開始する。ステップS1からステ
ップS6までの処理は、前述した基準データを取得する
際に実行した処理と同一である。そして、ステップS6
で簡易キャリブレーション指令が入力されていると判断
されるから、ステップS8に移行してステップS5で求
めた差出力行列Vを基準データに対応するデータV'0と
して格納する。即ち、ステップS5とステップS8の処
理によって第12式の演算を行って基準データに対応す
るデータV'0を求めたことになる。
【0042】次に、求め他データV'0と基準データV0
及びパラメータMにより、第15式の演算を行い、得ら
れた行列M' を新たなパラメータMとして格納し(ステ
ップS9,S10)、簡易キャリブレーション処理を終
了する。
【0043】以後、力センサ40によって力を検出する
際の図3に示す処理では、ステップT2において、6軸
力を求める際にはパラメータMはステップS10で更新
されたものを使用することになる。
【0044】
【発明の効果】本発明は、力センサをロボットから取り
外すことなく、しかも、重量,重心位置が正確に分かっ
た分銅等を使用することなく、通常使用するツールを用
いて、力センサの再キャリブレーションを行うことがで
きるので、短時間で簡単に力センサの復旧ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の要部ブロック図である。
【図2】同実施形態におれるキャリブレーション処理の
フローチャートである。
【図3】同実施形態におれる力を検出する際の処理のフ
ローチャートである。
【図4】パラメータの取得及び変遷を表す表である。
【図5】従来から行われている力センサのキャリブレー
ション方法の説明図である。
【符号の説明】
RC ロボット制御装置 20 教示操作盤 30 ロボット 31 ツール(エンドエフェクタ) 40 力センサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年2月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【請求項1】 ロボットの手首先端部に装着された力セ
ンサのキャリブレーション方法であって、力センサによ
って正常に力を測定できる状態において、任意のツール
又は部材をロボットに装着して力センサの姿勢を変化さ
せ、力センサの力検出部からの出力信号の変化量を基準
データとして記憶しておき、上記力センサの再キャリブ
レーションを必要とする際には、上記基準データを得た
ときと同一のツール又は部材をロボットに装着し、か
つ、力センサに対して上記基準データを得たときと同一
の姿勢変化を行わせて、力センサの力検出部からの出力
信号の変化量を現在データとして検出し、この基準デー
タと現在データによって上記力検出部からの出力信号か
ら検出しようとする力データに変換するパラメータを更
新することを特徴とするロボットに装着された力センサ
のキャリブレーション方法。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年2月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【数2】 この力Fx を様々に変えてm回(Fx1,Fx2,…Fxm)
加え、そのときの歪ゲージの出力(v11〜v1m、…v81
〜v8m)を測定すれば、次の第3式の関係が成立する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボットの手首先端部に装着された力セ
    ンサのキャリブレーション方法であって、力センサによ
    って正常に力を測定できる状態において、任意のツール
    をロボットに装着して力センサの姿勢を変化させ、力セ
    ンサの力検出部からの出力信号の変化量を基準データと
    して記憶しておき、上記力センサの再キャリブレーショ
    ンを必要とする際には、上記基準データを得たときと同
    一のツールをロボットに装着し、かつ、力センサに対し
    て上記基準データを得たときと同一の姿勢変化を行わせ
    て、力センサの力検出部からの出力信号の変化量を現在
    データとして検出し、この基準データと現在データによ
    って上記力検出部からの出力信号から検出しようとする
    力データに変換するパラメータを更新することを特徴と
    するロボットに装着された力センサのキャリブレーショ
    ン方法。
  2. 【請求項2】 上記力センサはn次元に感応する力検出
    部を有し、ロボットの姿勢を変えることによって、該力
    センサにn種類以上の線形独立な力検出部からの出力信
    号の変化量を得て、上記基準データ及び現在データを得
    る請求項1記載のロボットに装着された力センサのキャ
    リブレーション方法。
  3. 【請求項3】 上記力センサの力検出部からの出力信号
    の変化量は、ロボットをある任意の決められた姿勢を保
    持させて得られる力検出部からの出力信号とロボットを
    他の姿勢に保持したときの力検出部からの出力信号との
    差として求める請求項1又は請求項2記載のロボットに
    装着された力センサのキャリブレーション方法。
  4. 【請求項4】 上記ロボットは6軸ロボットである請求
    項1,請求項2又は請求項3記載のロボットに装着され
    た力センサのキャリブレーション方法。
  5. 【請求項5】 ロボットの手首先端部に装着された力セ
    ンサを備えるロボットであって、ロボットの姿勢を所定
    パターンで変化させて上記力センサの姿勢を変化させ力
    センサの力検出部からの出力信号の変化量を求める変化
    量検出手段と、基準データ取得指令が入力されると上記
    変化量検出手段により変化量を検出し該検出変化量を基
    準データとして記憶手段に記憶させる基準データ取得手
    段と、簡易キャリブレーション指令が入力されると上記
    変化量検出手段により変化量を検出し該検出変化量を現
    在データとして求め、上記基準データと現在データより
    上記力検出部からの出力信号から検出しようとする力デ
    ータに変換するパラメータを更新する手段とを備え、装
    着された力センサのキャリブレーションを可能にしたロ
    ボット。
  6. 【請求項6】 上記力センサはn次元に感応する力検出
    部を有し、変化量検出手段はロボットの姿勢を変えるこ
    とによって、該力センサにn種類以上の線形独立な力検
    出部からの出力信号の変化量を得る請求項5記載の装着
    された力センサのキャリブレーションを可能にしたロボ
    ット。
  7. 【請求項7】 変化量検出手段は、ロボットをある任意
    の決められた姿勢を保持させて得られる力検出部からの
    出力信号とロボットを他の姿勢に保持したときの力検出
    部からの出力信号との差として変化量を求める請求項5
    又は請求項6記載の装着された力センサのキャリブレー
    ションを可能にしたロボット。
  8. 【請求項8】 上記ロボットは6軸ロボットである請求
    項5,請求項6又は請求項7記載の装着された力センサ
    のキャリブレーションを可能にしたロボット。
JP10055743A 1998-02-23 1998-02-23 ロボットに装着された力センサのキャリブレーション方法及びロボット Expired - Fee Related JP3053606B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10055743A JP3053606B2 (ja) 1998-02-23 1998-02-23 ロボットに装着された力センサのキャリブレーション方法及びロボット
EP99301257A EP0937974B1 (en) 1998-02-23 1999-02-22 Method and Apparatus for Re-Calibrating a Force Sensor Mounted on a Robot
US09/253,719 US6382012B2 (en) 1998-02-23 1999-02-22 Method for calibrating force sensor mounted on robot, and robot
DE69926423T DE69926423T2 (de) 1998-02-23 1999-02-22 Verfahren und Vorrichtung zum Neukalibrieren eines auf einem Roboter befestigten Kraftsensors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10055743A JP3053606B2 (ja) 1998-02-23 1998-02-23 ロボットに装着された力センサのキャリブレーション方法及びロボット

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11237296A true JPH11237296A (ja) 1999-08-31
JP3053606B2 JP3053606B2 (ja) 2000-06-19

Family

ID=13007353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10055743A Expired - Fee Related JP3053606B2 (ja) 1998-02-23 1998-02-23 ロボットに装着された力センサのキャリブレーション方法及びロボット

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6382012B2 (ja)
EP (1) EP0937974B1 (ja)
JP (1) JP3053606B2 (ja)
DE (1) DE69926423T2 (ja)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006119000A (ja) * 2004-10-22 2006-05-11 Jtekt Corp 荷重検出装置
JP2009068988A (ja) * 2007-09-13 2009-04-02 Advanced Telecommunication Research Institute International 触覚センサユニットおよびその製造方法
JP2010002313A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Jtekt Corp 回転トルク検出装置
KR101064516B1 (ko) * 2009-08-06 2011-09-15 한국과학기술연구원 순외력 측정을 위한 힘 센서 검출 신호 보정 방법
JP2011224771A (ja) * 2010-04-15 2011-11-10 Gm Global Technology Operations Inc 器用なロボットの多軸ロードセルを較正する方法および装置
WO2012002137A1 (en) 2010-06-30 2012-01-05 Canon Kabushiki Kaisha Force sensor correcting method
WO2013031007A1 (ja) * 2011-09-01 2013-03-07 株式会社安川電機 力センサ及びロボット
JP2014054692A (ja) * 2012-09-12 2014-03-27 Seiko Epson Corp 状態判別方法、ロボット、制御装置、及びプログラム
CN103712738A (zh) * 2013-12-18 2014-04-09 大连理工大学 一种石英晶片或晶组灵敏度标定装置
WO2016208467A1 (ja) * 2015-06-22 2016-12-29 三菱電機株式会社 キャリブレーション装置およびこれを用いたロボットシステム
JP2019020179A (ja) * 2017-07-13 2019-02-07 株式会社エー・アンド・デイ 計測装置および計測装置の校正方法
WO2020170770A1 (ja) * 2019-02-18 2020-08-27 XELA・Robotics株式会社 検出装置及びセンサのキャリブレーション方法
US11618163B2 (en) 2018-12-27 2023-04-04 Fanuc Corporation Industrial robot system

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6812665B2 (en) * 2002-04-19 2004-11-02 Abb Ab In-process relative robot workcell calibration
US6868710B2 (en) * 2003-01-27 2005-03-22 Theodore J. Becker Pinch grip dynamometer field testing calibration stand
US7395136B2 (en) * 2004-02-10 2008-07-01 Sig Doboy Inc. Robot end effector detachment sensor
JP4485887B2 (ja) * 2004-09-17 2010-06-23 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボットの力センサ異常検知装置
DE102005038864A1 (de) * 2005-08-17 2007-03-01 Stryker Leibinger Gmbh & Co. Kg Chirurgische Elektrowerkzeug und Betätigungseinheit hierfür
JP2008188722A (ja) * 2007-02-06 2008-08-21 Fanuc Ltd ロボット制御装置
ES2405550T3 (es) * 2009-02-04 2013-05-31 Stryker Leibinger Gmbh & Co. Kg Herramienta eléctrica quirúrgica, procedimiento de funcionamiento y grupo constructivo de accionamiento correspondientes
ES2398006T3 (es) * 2009-02-04 2013-03-13 Stryker Leibinger Gmbh & Co. Kg Herramienta quirúrgica eléctrica y conjunto de accionamiento para la misma
JP5311294B2 (ja) * 2010-04-28 2013-10-09 株式会社安川電機 ロボットの接触位置検出装置
CN103091036B (zh) * 2011-10-31 2015-01-07 北京临近空间飞行器系统工程研究所 一种杆臂效应的修正方法
CA2939989C (en) * 2014-03-28 2018-09-04 Halliburton Energy Services, Inc. Column flow testing
US9804593B1 (en) * 2014-12-12 2017-10-31 X Development Llc Methods and systems for teaching positions to components of devices
US9993309B2 (en) * 2015-02-03 2018-06-12 Stryker Corporation Force/torque transducer and method of operating the same
WO2016178737A1 (en) * 2015-05-07 2016-11-10 Sikorsky Aircraft Corporation Strain gage calibration system
US9844872B1 (en) 2015-07-13 2017-12-19 X Development Llc Determining sensor parameters and model parameters of a robot
JP7427358B2 (ja) * 2017-07-20 2024-02-05 キヤノン株式会社 ロボットシステム、物品の製造方法、制御方法、制御プログラム、および記録媒体
KR20200042952A (ko) * 2017-11-02 2020-04-24 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 캘리브레이션 장치, 캘리브레이션 방법 및 제어 장치
US10859997B1 (en) * 2017-12-04 2020-12-08 Omax Corporation Numerically controlled machining
CN108873802A (zh) * 2018-08-02 2018-11-23 佛山职业技术学院 一种用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统
JP7167667B2 (ja) * 2018-11-30 2022-11-09 セイコーエプソン株式会社 検査方法およびロボットシステム
US11027435B2 (en) 2018-12-04 2021-06-08 Raytheon Company Automated work piece testing system and method for same
US11198227B2 (en) 2018-12-04 2021-12-14 Raytheon Company Adjustable ballast system and method for same
DE102019134666B4 (de) * 2019-12-17 2022-03-31 Franka Emika Gmbh Kalibrieren eines virtuellen Kraftsensors eines Robotermanipulators
CN111189577B (zh) * 2020-01-16 2022-01-07 腾讯科技(深圳)有限公司 传感器标定及数据测量方法、装置、设备、存储介质
CN111351615B (zh) * 2020-03-25 2021-07-20 东南大学 空间站机械臂六维力传感器高精度小型化在轨标定装置及标定方法
DE102020113414B3 (de) 2020-05-18 2021-11-18 Schunk Gmbh & Co. Kg Spann- Und Greiftechnik Messhalterung für einen Greifer, Messvorrichtung und Messverfahren
CN114905502B (zh) * 2021-02-09 2024-04-19 深圳华大智造云影医疗科技有限公司 机械臂控制方法及系统、工控机及存储介质

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4620436A (en) * 1984-10-09 1986-11-04 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for calibrating transformation matrix of force sensor
JPH0690104B2 (ja) 1986-04-09 1994-11-14 株式会社日立製作所 力センサの変換行列をキヤリブレ−シヨンする方法及び装置
US4945493A (en) * 1988-09-26 1990-07-31 Ford Motor Company Method and system for correcting a robot path
JP2515594B2 (ja) 1989-07-20 1996-07-10 三菱電機株式会社 ロボットの力制御方法及び装置
US5261266A (en) * 1990-01-24 1993-11-16 Wisconsin Alumni Research Foundation Sensor tip for a robotic gripper and method of manufacture
JP3084725B2 (ja) * 1990-04-18 2000-09-04 日本電気株式会社 面放電型放電表示装置
US5092154A (en) * 1990-04-19 1992-03-03 Coors Brewing Company Calibration apparatus and method
US5230672A (en) * 1991-03-13 1993-07-27 Motivator, Inc. Computerized exercise, physical therapy, or rehabilitating apparatus with improved features
JPH0719982A (ja) 1993-06-30 1995-01-20 Hitachi Constr Mach Co Ltd 力センサの検査方法
JPH0777476A (ja) 1993-09-08 1995-03-20 Hitachi Constr Mach Co Ltd 力センサの検査方法

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006119000A (ja) * 2004-10-22 2006-05-11 Jtekt Corp 荷重検出装置
JP2009068988A (ja) * 2007-09-13 2009-04-02 Advanced Telecommunication Research Institute International 触覚センサユニットおよびその製造方法
JP2010002313A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Jtekt Corp 回転トルク検出装置
KR101064516B1 (ko) * 2009-08-06 2011-09-15 한국과학기술연구원 순외력 측정을 위한 힘 센서 검출 신호 보정 방법
JP2011224771A (ja) * 2010-04-15 2011-11-10 Gm Global Technology Operations Inc 器用なロボットの多軸ロードセルを較正する方法および装置
US9969088B2 (en) 2010-06-30 2018-05-15 Canon Kabushiki Kaisha Force sensor correcting method
US9563601B2 (en) 2010-06-30 2017-02-07 Canon Kabushiki Kaisha Force sensor correcting method
WO2012002137A1 (en) 2010-06-30 2012-01-05 Canon Kabushiki Kaisha Force sensor correcting method
WO2013031007A1 (ja) * 2011-09-01 2013-03-07 株式会社安川電機 力センサ及びロボット
JP2014054692A (ja) * 2012-09-12 2014-03-27 Seiko Epson Corp 状態判別方法、ロボット、制御装置、及びプログラム
CN103712738A (zh) * 2013-12-18 2014-04-09 大连理工大学 一种石英晶片或晶组灵敏度标定装置
WO2016208467A1 (ja) * 2015-06-22 2016-12-29 三菱電機株式会社 キャリブレーション装置およびこれを用いたロボットシステム
JPWO2016208467A1 (ja) * 2015-06-22 2017-09-07 三菱電機株式会社 キャリブレーション装置およびこれを用いたロボットシステム
JP2019020179A (ja) * 2017-07-13 2019-02-07 株式会社エー・アンド・デイ 計測装置および計測装置の校正方法
US11618163B2 (en) 2018-12-27 2023-04-04 Fanuc Corporation Industrial robot system
WO2020170770A1 (ja) * 2019-02-18 2020-08-27 XELA・Robotics株式会社 検出装置及びセンサのキャリブレーション方法
JPWO2020170770A1 (ja) * 2019-02-18 2021-12-16 XELA・Robotics株式会社 検出装置及びセンサのキャリブレーション方法
US11982583B2 (en) 2019-02-18 2024-05-14 Xela Robotics Co., Ltd. Detection device and sensor calibration method

Also Published As

Publication number Publication date
US6382012B2 (en) 2002-05-07
EP0937974B1 (en) 2005-08-03
EP0937974A3 (en) 1999-12-15
EP0937974A2 (en) 1999-08-25
DE69926423D1 (de) 2005-09-08
JP3053606B2 (ja) 2000-06-19
DE69926423T2 (de) 2006-05-04
US20020011092A1 (en) 2002-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3053606B2 (ja) ロボットに装着された力センサのキャリブレーション方法及びロボット
US4906907A (en) Robot system
US9969088B2 (en) Force sensor correcting method
CN109822574B (zh) 一种工业机器人末端六维力传感器标定的方法
EP0884141B1 (en) Force control robot system with visual sensor for inserting work
Diddens et al. Design of a ring-shaped three-axis micro force/torque sensor
JP4643619B2 (ja) ロボット制御装置
JPH0355189A (ja) ロボットの力制御方法及び装置
JP3298343B2 (ja) 風洞天秤の較正装置
CN114012719B (zh) 一种六轴机器人的零点标定方法及系统
JPH06262563A (ja) 産業用ロボットの位置教示支援用力表示装置
JP2702015B2 (ja) 力制御作業機械の重量・重心位置補正装置
CN113799114A (zh) 机器手臂的原点校正方法
JPH08304448A (ja) 力学量検出器および力学量検出方法
JP7127897B1 (ja) 力覚センサの校正方法
CN113091670B (zh) 一种机器人关节刚度的标定装置及标定方法
Krouglicof et al. Development of a mechanically coupled, six degree-of-freedom load platform for biomechanics and sports medicine
JPS63109344A (ja) 力検出器の較正システム
CN111558954A (zh) 力传感器组件、测量方法及包括该组件的执行器、机器人
JPH0916228A (ja) 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
JP7171102B1 (ja) 力覚センサの使用方法、力覚センサ使用プログラムおよび力覚センサ
CN111141440B (zh) 一种用于补偿六维力传感器的方法
JPH0516888A (ja) 航空機胴体外板の穴あけ方法
JPS62114892A (ja) ロボツトの力センサドリフト補償方法
JPH05277974A (ja) 回転軸を有する位置決め機構のキャリブレーション方式

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20000307

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080407

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090407

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees