WO2018203492A1 - ロボットシステム - Google Patents

ロボットシステム Download PDF

Info

Publication number
WO2018203492A1
WO2018203492A1 PCT/JP2018/016576 JP2018016576W WO2018203492A1 WO 2018203492 A1 WO2018203492 A1 WO 2018203492A1 JP 2018016576 W JP2018016576 W JP 2018016576W WO 2018203492 A1 WO2018203492 A1 WO 2018203492A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor
contact
shaft side
arm
angle sensor
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/016576
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
潤之 中島
二川　正康
Original Assignee
株式会社不二越
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 株式会社不二越 filed Critical 株式会社不二越
Priority to JP2019515703A priority Critical patent/JP6839369B2/ja
Priority to EP18794768.4A priority patent/EP3620277B1/en
Priority to CN201880044091.5A priority patent/CN110831730B/zh
Priority to US16/610,328 priority patent/US11123868B2/en
Publication of WO2018203492A1 publication Critical patent/WO2018203492A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085—Force or torque sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices
    • B25J19/063—Safety devices working only upon contact with an outside object
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
    • B25J9/0021—All motors in base
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1651—Programme controls characterised by the control loop acceleration, rate control

Definitions

  • the present invention relates to a robot system that accurately detects contact between a robot arm or a device attached to the arm and another object.
  • Patent Document 1 proposes a technique for detecting an arm collision by comparing and monitoring signals of two encoders provided on an arm of a horizontal articulated robot to detect a relative rotation angle.
  • JP 2003-39376 A Japanese Patent Laying-Open No. 2015-3357
  • the present invention has been proposed in order to solve the above-described problems, and can improve the reliability and economy of detecting contact with other objects including humans.
  • An object is to provide a robot system capable of reducing damage.
  • a robot system includes a motor, a speed reducer connected to the motor shaft of the motor, an arm connected to the output shaft of the speed reducer, and rotation of the motor shaft of the motor.
  • a robot body having a motor shaft side angle sensor capable of detecting an angle, an output shaft side angle sensor capable of detecting a rotation angle of an output shaft of the speed reducer, and the arm or a device attached to the arm and other At least a robot control device that detects a contact state of an object is provided.
  • the robot controller includes an angle sensor assembly displacement correction value storage unit that stores an angle sensor assembly displacement correction value calculated from a displacement amount when the motor shaft side angle sensor and the output shaft side angle sensor are assembled.
  • a motor shaft side angle calculation unit that calculates a motor shaft side angle from the rotation angle on the motor shaft side
  • an output shaft side angle calculation unit that calculates an output shaft side angle from the rotation angle on the output shaft side
  • the motor shaft A torsional deformation amount calculation unit for calculating an angular difference between a side angle and the output shaft side angle and correcting the angle sensor assembly displacement correction value to obtain a torsional deformation amount; and a spring constant from the motor to the arm is stored.
  • the arm from the spring constant stored in the spring constant storage unit, the contact determination threshold storage unit storing the allowable contact torque of the arm, the amount of torsional deformation, and the spring constant storage unit It calculates the contact torque, calculated the contact torque has a a contact determination unit for detecting the contact state is greater than the allowable contact torque stored in the contact determination threshold storage unit.
  • the robot control device may include a motor control command unit that stops the motor when the contact determination unit detects the contact state.
  • the robot control device may include a contact follow-up gain storage unit that stores a gain that follows the contact torque of the arm, and the contact torque and the allowable contact torque when the contact determination unit detects the contact state.
  • a motor control command unit that drives the motor according to a speed obtained by multiplying the difference by the gain may be provided.
  • the robot system of the present invention it is possible to improve the reliability and economy of detecting contact with other objects. Moreover, since the contact detection accuracy can be increased as compared with the conventional case, damage due to contact trouble can be further reduced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a robot system 20 according to the present invention. It is explanatory drawing of an angle sensor assembly
  • Motor shaft side angle sensor (encoder) 2 Output shaft side angle sensor (encoder) DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Motor shaft side angle calculating part 4 Output shaft side angle calculating part 5 Torsional deformation amount calculating part 6 Contact judgment part 7 Motor control command part 8 Motor 9 Angle sensor assembly deviation correction value memory
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a main part of a robot system 20 according to the present invention.
  • a robot system 20 of the present embodiment includes a motor 8, a speed reducer 18, an arm 15, a motor shaft side angle sensor 1 for a motor shaft, an output shaft side angle sensor 2 for an output shaft,
  • the configuration includes a robot control device 21. Since the arm 15 is connected via the motor 8 and the speed reducer 18, when the motor 8 is driven to rotate, the arm 15 rotates.
  • the robot system 20 of the present embodiment has a configuration including one motor, a speed reducer, a motor shaft side angle sensor, an output shaft side angle sensor, and an arm.
  • the present invention is not limited to this, and the robot system may have a plurality of motors, speed reducers, motor shaft side angle sensors, output shaft side angle sensors, and arms.
  • the servo motor is usually used as the motor 8.
  • the motor 8 has one end of the motor shaft 17 connected to the input shaft of the speed reducer 18, and the motor shaft side angle sensor 1 for the motor shaft is assembled to the other end.
  • the motor shaft side angle sensor 1 for the motor shaft uses an encoder, detects the rotation direction and rotation angle of the motor shaft 17 of the motor 8, and outputs a measurement signal to the robot controller 21. It is configured. Although the motor shaft side angle sensor 1 is fixed to the motor shaft 17, the shaft center of the motor shaft side angle sensor 1 is the motor shaft due to the influence of the limit of machining accuracy and the assembly accuracy which cannot be avoided. There are 17 axial centers and deviations.
  • the speed reducer 18 includes a plurality of gears, an output shaft 16 and the like (not shown). An arm 15 is connected to the output shaft 16, and the output shaft side angle sensor 2 for the output shaft is assembled to the end portion.
  • a wave gear device in which elastic torsional deformation is dominant is used.
  • the present invention is not limited to this, and another type of reduction gear having an elastic torsional deformation between the output shaft and the input shaft may be used.
  • an encoder is also used for the output shaft side angle sensor 2 for the output shaft.
  • the output shaft side angle sensor 2 detects the rotation direction and rotation angle of the output shaft 16 and outputs a measurement signal to the robot control device 21.
  • the shaft center of the output shaft side angle sensor 2 is the output shaft due to the influence of machining accuracy limit and assembly accuracy which cannot be avoided.
  • the arm 15 has a predetermined length, and although not shown, a tool or a work holding means is attached to the tip.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing a control system (robot control device 21) of the robot system 20 according to the present invention.
  • the robot control device 21 includes a motor shaft side angle calculation unit 3, an output shaft side angle calculation unit 4, a torsional deformation amount calculation unit 5, a contact determination unit 6, a motor control command unit 7, and angle sensor assembly displacement correction. It has a value storage unit 9, a spring constant storage unit 10, a contact determination threshold storage unit 11, and a contact follow-up gain storage unit 12.
  • the output shaft side angle calculation unit 4 calculates the output shaft side angle ⁇ 2 from the signal received from the output shaft side angle sensor 2.
  • the angle sensor assembly displacement correction value ⁇ g is stored in the angle sensor assembly displacement correction value storage unit 9 as an array with the output shaft side angle ⁇ 2 as an argument.
  • FIG. 2 shows an explanatory diagram of the misalignment of the angle sensor.
  • FIG. 2 shows the angular difference when the vertical axis is the angle difference ⁇ d, the horizontal axis is the output shaft side angle ⁇ 2, and the output shaft 16 is rotated from ⁇ 360 degrees to +360 degrees.
  • the same angle difference ⁇ d is observed every time the output shaft 16 is rotated. This is a shift that occurs due to an axial misalignment between the input side angle sensor 1 and the motor shaft 17 or between the output side angle sensor 2 and the output shaft 16 due to the effects of processing accuracy, assembly accuracy, and the like. This is a phenomenon different from the angle transmission error inherent to the reducer.
  • the angle sensor assembly deviation correction value may be measured in advance by measuring the relationship between the angle difference ⁇ d when the motor 8 is rotated in the no-load state and the output shaft side angle ⁇ 2.
  • the reason why the contact torque can be calculated from the torsional deformation amount ⁇ is that when the wave gear device etc. in which elastic torsional deformation is dominant is used as the speed reducer 18, the torsional deformation amount ⁇ is treated as equivalent to the torsional amount of the speed reducer 18. Because it can.
  • the contact determination unit 6 reads the spring constant K.
  • the torsional deformation amount calculation unit 5 reads the angle sensor assembly deviation correction value ⁇ g.
  • the motor shaft side angle calculator 3 calculates the motor shaft side angle ⁇ 1
  • the output shaft side angle calculator 4 calculates the output shaft side angle ⁇ 2.
  • the torsional deformation amount calculation unit 5 corrects this angular difference with the angle sensor assembly deviation correction value ⁇ g to obtain the torsional deformation amount ⁇ .
  • the motor control command unit 7 sends a command to the motor 8 according to the contact determination state between the arm of the contact determination unit 6 or the device attached to the arm and another object. Normally, a current command for causing the motor 8 to generate rotational torque is sent from the motor control command unit 7 of the robot control device 21 to the motor 8 of the robot body 22.
  • FIG. 5 shows a flow in which the robot stops upon detection of contact between the arm or the device attached to the arm and another object.
  • S7, S9 to S13 are the same as S1, S2 to S6 in FIG.
  • the contact determination unit 6 reads the contact determination threshold value Tc, compares the contact torque T calculated in S14 with the contact determination threshold value Tc, and stops the motor 8 if the contact torque T exceeds the contact determination threshold value Tc. .
  • FIG. 6 shows a flow of detecting a contact between an arm or a device attached to the arm and another object and causing the robot to follow the contact torque.
  • S15 and S18 to S24 are the same as S7 and S8 to S14 in FIG.
  • the robot controller 21 shifts to the “contact follow mode” in which the robot follows the contact torque.
  • the contact determination unit 6 reads the contact tracking gain Gv from the contact tracking gain storage unit 12.
  • the contact determination unit 6 determines contact in S24
  • the contact determination unit 6 calculates the contact follow-up speed Vm in S25.
  • the robot control device 21 drives the motor 8 according to the calculated Vm.
  • S27 and S28 are the same as S3 and S4 in FIG.
  • the measuring shaft motor 8 is rotated in a state where there is no load on the output side of the speed reducer 18.
  • the torsional deformation amount calculation unit 5 calculates the angle difference ⁇ d.
  • the torsional deformation amount calculation unit 5 stores the calculated angle difference ⁇ d in the angle sensor assembly displacement correction value storage unit 9 as the angle sensor assembly displacement correction value ⁇ g.
  • the angle sensor assembly deviation correction value ⁇ g is an array ⁇ g [ ⁇ 2] with the output shaft side angle ⁇ 2 as an argument. The processes in S26 to S29 are repeated until the output shaft side angle ⁇ 2 is rotated by one or more rotations to complete the angle sensor assembly deviation correction value array ⁇ g [ ⁇ 2].
  • the present invention can be used as a robot system that accurately detects contact between a robot arm or a device attached to the arm and another object.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

モータ（８）と、モータ（８）のモータ軸に接続された減速機と、減速機の出力軸に接続されたアームと、モータ（８）のモータ軸の回転角度を検出可能なモータ軸側角度センサ（１）と、減速機の出力軸の回転角度を検出可能な出力軸側角度センサ（２）を有したロボット本体と、モータ軸側角度センサ（１）が検出するモータ軸側回転角度と、出力側角度センサ（２）が検出する出力軸側回転角度と、モータ軸側角度センサ（１）と出力軸側角度センサ（２）の角度センサ組付ズレ補正値に基づいて、アームまたはアームに取り付けられた機器と他の物体の接触状態を検出するロボット制御装置（２１）を備えており、これにより、ロボットのアームまたはアームに取り付けられた機器と他の物体の接触を、精度良く検知可能なロボットシステムが提供できる。

Description

ロボットシステム
　本発明は、ロボットのアームまたはアームに取り付けられた機器と他の物体の接触を、精度良く検知するロボットシステムに関するものである。
　従来、工場等において、様々なロボットが使用されてきた。ロボットの開発は、位置決め精度や安全性などを向上させることを目的として、現在においても盛んに行われている。そして、より複雑な動作を行うための多関節を備えたロボットなどが、実用化され広く普及している。
　上記のように複雑な動作を行う多関節ロボットにおいては、アーム部などが、構造物、ワーク、作業者等と接触したことを検出し、接触による災害を低減する技術が重要である。ロボットと他の物体の接触を検出するために、従来からも様々な技術が提案されている。
　例えば、特許文献１では、水平多関節ロボットのアームに設けられて相対回転角度を検出する２つのエンコーダの信号を比較・監視して、アームの衝突を検出する技術が提案されている。
　また、特許文献２では、ロボットアームの関節が備える減速機の入力側と出力側にエンコーダ（角度検出手段）を設け、入力側回転角度と出力側回転角度の角度差から関節誤差を演算して衝突を判断する技術が提案されている。
特開２００３－３９３７６号公報 特開２０１５－３３５７号公報
　しかしながら、特許文献１，２に記載の技術は、エンコーダの組み付け時の軸心ズレ、ボルト締め付けトルクのばらつきなどの影響により、エンコーダから検出される角度が実際の値より僅かにズレる。このため、そのズレの分だけロボットアームの接触検知精度を下げる必要がある。接触検知の対象が構造物等の場合は問題ないが、対象が人間の場合は安全上の問題が生じる。
　また、ロボットアームの接触を検出するために、ロボットアームの表面に接触検知用のセンサを設ける方法もある。しかしながら、多関節ロボットのアームの場合、接触点がどこになるか明確でないため、多くのセンサを取り付けることが必要となり、製造原価のコストダウンを図ることができないという問題があった。
　本発明は、以上のような問題を解決するために提案されたものであり、人間を含めた他の物体への接触を検知する信頼性、経済性などを向上させることができ、接触トラブルによる損害を低減することが可能なロボットシステムの提供を目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明のロボットシステムは、モータと、前記モータのモータ軸に接続された減速機と、前記減速機の出力軸に接続されたアームと、前記モータのモータ軸の回転角度を検出可能なモータ軸側角度センサと、前記減速機の出力軸の回転角度を検出可能な出力軸側角度センサを有したロボット本体、および前記アームまたは該アームに取り付けられた機器と他の物体の接触状態を検出するロボット制御装置を少なくとも備えている。
　すなわち、ロボット制御装置は、前記モータ軸側角度センサと前記出力軸側角度センサの組み付け時におけるズレ量から算出される角度センサ組付ズレ補正値を記憶する角度センサ組付ズレ補正値記憶部と、前記モータ軸側の回転角度からモータ軸側角度を演算するモータ軸側角度演算部と、前記出力軸側の回転角度から出力軸側角度を演算する出力軸側角度演算部と、前記モータ軸側角度と前記出力軸側角度の角度差を算出し、前記角度センサ組付ズレ補正値を補正してねじれ変形量を求めるねじれ変形量演算部と、前記モータから前記アームまでのバネ定数を記憶するバネ定数記憶部と、前記アームの許容接触トルクを記憶する接触判定閾値記憶部と、前記ねじれ変形量と前記バネ定数記憶部に記憶された前記バネ定数から前記アームの接触トルクを演算し、演算した前記接触トルクが前記接触判定閾値記憶部に記憶された前記許容接触トルクよりも大きい場合に前記接触状態を検出する接触判断部と、を有している。
　更に、前記ロボット制御装置は、前記接触判断部が前記接触状態を検知した場合に前記モータを停止させるモータ制御指令部を備えていても良い。
　また、前記ロボット制御装置は、前記アームの接触トルクに追従するゲインを記憶する接触追従ゲイン記憶部と、前記接触判断部が前記接触状態を検知した場合に、前記接触トルクと前記許容接触トルクの差分に前記ゲインを掛けた速度に従って前記モータを駆動するモータ制御指令部を備えていても良い。
　本発明のロボットシステムによれば、他の物体への接触を検知する信頼性、経済性を向上させることができる。また、従来に比べて接触検知精度を上げることが可能なので、接触トラブルによる損害をより低減することができる。
本発明にかかるロボットシステム２０の概略図である。 角度センサ組付ズレの説明図である。 本発明にかかるロボットシステム２０の制御系（ロボット制御装置２１）を示す機能ブロック図である。 本発明にかかるロボットシステムの接触トルク算出処理動作を示すフローチャートである。 本発明にかかるロボットシステムの接触検知によるロボット停止処理動作を示すフローチャートである。 本発明にかかるロボットシステムの接触トルクによるロボット追従処理動作を示すフローチャートである。 本発明にかかるロボットシステムの角度センサ組付ズレ補正値測定処理動作を示すフローチャートである。
１　　　　　モータ軸側角度センサ（エンコーダ）
２　　　　　出力軸側角度センサ（エンコーダ）
３　　　　　モータ軸側角度演算部
４　　　　　出力軸側角度演算部
５　　　　　ねじれ変形量演算部
６　　　　　接触判断部
７　　　　　モータ制御指令部
８　　　　　モータ
９　　　　　角度センサ組付ズレ補正値記憶部
１０　　　　バネ定数記憶部
１１　　　　接触判定閾値記憶部
１２　　　　接触追従ゲイン記憶部
１５　　　　アーム
１６　　　　減速機１８の出力軸
１７　　　　モータ８のモータ軸
１８　　　　減速機
２０　　　　ロボットシステム
２１　　　　ロボット制御装置
２２　　　　ロボット本体
　図１は、本発明にかかるロボットシステム２０の要部の概略図を示している。図１において、本実施形態のロボットシステム２０は、モータ８と、減速機１８と、アーム１５と、モータ軸用のモータ軸側角度センサ１と、出力軸用の出力軸側角度センサ２と、ロボット制御装置２１を備えた構成である。アーム１５は、モータ８と減速機１８を介在して連結されているため、モータ８を回転駆動すると、アーム１５が回転することになる。なお、本実施形態のロボットシステム２０は、１個のモータ・減速機・モータ軸側角度センサ・出力軸側角度センサ・アームを有する構成である。しかし本発明はこれに限るものではなく、ロボットシステムが複数のモータ・減速機・モータ軸側角度センサ・出力軸側角度センサ・アームを有する構成であっても良い。
　モータ８は、通常、サーボモータなどが用いられる。また、モータ８は、モータ軸１７の一方の端部が減速機１８の入力軸と接続され、他方の端部にモータ軸用のモータ軸側角度センサ１が組み付けられている。
　本実施形態では、モータ軸用のモータ軸側角度センサ１にはエンコーダを用いており、モータ８のモータ軸１７の回転方向や回転角を検出し、測定信号をロボット制御装置２１に出力するように構成されている。なお、上記モータ軸側角度センサ１はモータ軸１７に固定されているが、避けることが出来ない加工精度の限界や組み付け精度などの影響で、モータ軸側角度センサ１の軸心は、モータ軸１７の軸心とズレを有している。
　減速機１８は、図示しない複数の歯車や出力軸１６などから構成されている。この出力軸１６にはアーム１５が連結されており、また、端部には出力軸用の出力軸側角度センサ２が組み付けられている。なお、減速機１８としては、例えば、弾性ねじれ変形が支配的である波動歯車装置が使用される。しかし本発明はこれに限定するものではなく、出力軸と入力軸との間に弾性ねじれ変形を有する別の種類の減速機を使用してもよい。
　本実施形態では、出力軸用の出力軸側角度センサ２にもエンコーダを用いている。出力軸側角度センサ２は出力軸１６の回転方向や回転角を検出し、測定信号をロボット制御装置２１に出力する。　なお、上記出力軸側角度センサ２は出力軸１６に固定されているが、避けることが出来ない加工精度の限界や組み付け精度などの影響で、出力軸側角度センサ２の軸心は、出力軸１６の軸心とズレを有している。
　アーム１５は所定の長さを有しており、図示していないが、先端部に工具やワーク保持手段などが取り付けられる。
　図３は、本発明にかかるロボットシステム２０の制御系（ロボット制御装置２１）を示す機能ブロック図である。図３において、ロボット制御装置２１は、モータ軸側角度演算部３、出力軸側角度演算部４、ねじれ変形量演算部５、接触判断部６、モータ制御指令部７、角度センサ組付ズレ補正値記憶部９、バネ定数記憶部１０、接触判定閾値記憶部１１、接触追従ゲイン記憶部１２を有している。
　モータ軸側角度演算部３は、モータ軸側角度センサ１から受けた信号からモータ軸側回転角度θmを求め、減速機１８の減速比Ｎから出力側の角度に換算したモータ軸側角度θ１を演算する。つまり、モータ軸側角度演算部３はθ１=θｍ÷Ｎを演算する。出力軸側角度演算部４は、出力軸側角度センサ２から受けた信号から出力軸側角度θ２を演算する。
　ねじれ変形量演算部５は、モータ軸側角度演算部３の演算結果のモータ軸側角度θ１と、出力軸側角度演算部４の演算結果の出力軸側角度θ２から、角度差Δθｄを求める。即ち、Δθｄ＝θ１－θ２となる。さらに、この角度差を角度センサ組付ズレ補正値記憶部９に保存されている角度センサ組付ズレ補正値θｇ［θ２］により補正してねじれ変形量Δθを求める。すなわちΔθ＝Δθｄ－θｇ［θ２］を演算する。ここで、角度センサ組付ズレ補正値θｇは、出力軸側角度θ２を引数とした配列として、角度センサ組付ズレ補正値記憶部９に保存されている。
　ここで、図２に角度センサ組付ズレの説明図を示す。図２は、縦軸を角度差Δθｄ、横軸を出力軸側角度θ２とし、出力軸１６を－３６０度から＋３６０度まで回転させた場合の角度差について表したものである。図２に示すとおり、出力軸１６を一回転させるごとに同じ角度差Δθｄが観測される。これは、加工精度や組み付け精度などの影響で、入力側角度センサ１とモータ軸１７の間や、出力側角度センサ２と出力軸１６の間に軸心ズレが有るために生じるズレであり、減速機固有の角度伝達誤差とは別の現象である。出力軸側角度センサ２の取り付け上の制限から、この角度センサ組付ズレは、実際面では減速機固有の角度伝達誤差より大きな値を示す場合が多い。このズレが大きい場合、外力によってねじれることにより発生するねじれ変形量を高精度に測定できない。従って、ねじれ変形量を高精度に測定するためには、角度センサ組付ズレを補正することが必要不可欠である。なお、角度センサ組付ズレ補正値は、無負荷状態でモータ８を回転させた際の角度差Δθｄと出力軸側角度θ２の関係を、予め測定しておけば良い。
　接触判断部６は、ねじれ変形量演算部５により演算されたねじれ変形量Δθとバネ定数記憶部１０に記憶されているモータ８からアーム１５までのバネ定数Ｋから、アーム１５の接触トルクＴを演算する。即ちＴ=Δθ×Ｋの演算を行う。さらに、接触判定閾値記憶部１１に記憶されている接触判定閾値Ｔｃと比較することで、接触に相当する外力が発生したかを検知する。即ちＴがＴｃを超えた場合に接触として検知する。ねじれ変形量Δθから接触トルクが計算できる理由は、減速機１８として、弾性ねじれ変形が支配的である波動歯車装置などを使用した場合、ねじれ変形量Δθが減速機１８のねじれ量と等価として扱うことができるからである。
　上記の接触トルクの演算は、図４にその流れを示す。　
　S1にて接触判断部６がバネ定数Ｋを読み込む。S2にてねじれ変形量演算部５が角度センサ組付ズレ補正値θｇを読み込む。S3にてモータ軸側角度演算部３がモータ軸側角度θ１を演算し、出力軸側角度演算部４が出力軸側角度θ２を演算する。S4にてねじれ変形量演算部５が角度差Δθｄを求める。即ち、Δθｄ＝θ１－θ２となる。S5にてねじれ変形量演算部５がこの角度差を角度センサ組付ズレ補正値θｇにより補正して、ねじれ変形量Δθを求める。S6にて接触判断部６がアーム１５の接触トルクＴを演算する。即ちＴ=Δθ×Ｋの演算を行う。
　モータ制御指令部７は、接触判断部６のアームまたはアームに取り付けられた機器と他の物体との接触判断の状態により、モータ８に指令を送る。通常は、ロボット制御装置２１のモータ制御指令部７からロボット本体２２のモータ８へ、モータ８に回転トルクを発生させる電流指令が送られる。
　図５は、アームまたはアームに取り付けられた機器と他の物体との接触を検知してロボットが停止する流れを示す。S7,S9～S13は、図４のS1,S2～S6と同様である。S8にて接触判断部６は接触判定閾値Ｔｃを読み込み、S14にて演算した接触トルクＴと接触判定閾値Ｔｃの比較を行い、接触トルクＴが接触判定閾値Ｔｃを超える場合はモータ８を停止する。
　図６は、アームまたはアームに取り付けられた機器と他の物体との接触を検知し、接触トルクに従ってロボットを追従させる流れを示す。S15,S18～S24は、図５のS7,S8～S14と同様である。S16にてロボット制御装置２１は、ロボットを接触トルクに従って追従させる「接触追従モード」に移行する。S17にて接触判断部６は、接触追従ゲイン記憶部１２から接触追従ゲインＧｖを読み込む。接触判断部６は、S24にて接触の判定をした場合、S25にて接触追従速度Ｖｍを算出する。Ｖｍは、接触トルクＴと接触判定閾値Ｔｃとの差分に接触追従ゲインＧｖをかけることで算出する。すなわち、Ｖｍ=(Ｔ－Ｔｃ)×Ｇｖの演算を行う。ロボット制御装置２１は、算出されたＶｍに従って、モータ８を駆動する。
　図７を使って、角度センサ組み付けズレ補正値の測定の流れを説明する。S27,S28は、図４のS3,S4と同様である。まず、S26にて減速機１８の出力側に負荷が無い状態で測定軸のモータ８を回転させる。次に、S27,S28にてねじれ変形量演算部５が角度差Δθｄを演算する。S29にてねじれ変形量演算部５は、演算された角度差Δθｄを、角度センサ組付ズレ補正値θｇとして角度センサ組付ズレ補正値記憶部９に格納する。角度センサ組付ズレ補正値θｇは、出力軸側角度θ２を引数とした配列θｇ［θ２］である。上記S26～S29の処理を、出力軸側角度θ２が一回転以上回転するまで繰り返し、角度センサ組付ズレ補正値の配列θｇ［θ２］を完成させる。
　本発明は、ロボットのアームまたはアームに取り付けられた機器と他の物体の接触を、精度良く検知するロボットシステムとして利用可能である。

Claims (3)

  1. 　モータと、
    　前記モータのモータ軸に接続された減速機と、
    　前記減速機の出力軸に接続されたアームと、
    　前記モータのモータ軸の回転角度を検出するモータ軸側角度センサと、
    　前記減速機の出力軸の回転角度を検出する出力軸側角度センサと、を有するロボット本体と、
    　前記アームまたは該アームに取り付けられた機器と他の物体の接触状態を検出するロボット制御装置とを備え、
    　前記ロボット制御装置は、前記モータ軸側角度センサと前記出力軸側角度センサの組み付け時におけるズレ量から算出される角度センサ組付ズレ補正値を記憶する角度センサ組付ズレ補正値記憶部と、
    　前記モータ軸側の回転角度からモータ軸側角度を演算するモータ軸側角度演算部と、
    　前記出力軸側の回転角度から出力軸側角度を演算する出力軸側角度演算部と、
    　前記モータ軸側角度と前記出力軸側角度の角度差を算出し、前記角度センサ組付ズレ補正値を補正してねじれ変形量を求めるねじれ変形量演算部と、
    　前記モータから前記アームまでのバネ定数を記憶するバネ定数記憶部と、
    　前記アームの許容接触トルクを記憶する接触判定閾値記憶部と、
    　前記ねじれ変形量と前記バネ定数記憶部に記憶された前記バネ定数から前記アームの接触トルクを演算し、演算した前記接触トルクが前記接触判定閾値記憶部に記憶された前記許容接触トルクよりも大きい場合に前記接触状態を検出する接触判断部と、
    を有することを特徴とするロボットシステム。
  2. 　前記ロボット制御装置には、前記接触判断部が前記接触状態を検知した場合に前記モータを停止させるモータ制御指令部をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
  3. 　前記ロボット制御装置には、前記アームの接触トルクに追従するゲインを記憶する接触追従ゲイン記憶部と、前記接触判断部が前記接触状態を検知した場合に、前記接触トルクと前記許容接触トルクの差分に前記ゲインを掛けた速度に従って前記モータを駆動するモータ制御指令部をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットシステム。
PCT/JP2018/016576 2017-05-03 2018-04-24 ロボットシステム WO2018203492A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019515703A JP6839369B2 (ja) 2017-05-03 2018-04-24 ロボットシステム
EP18794768.4A EP3620277B1 (en) 2017-05-03 2018-04-24 Robot system
CN201880044091.5A CN110831730B (zh) 2017-05-03 2018-04-24 机器人系统
US16/610,328 US11123868B2 (en) 2017-05-03 2018-04-24 Robot system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017092029 2017-05-03
JP2017-092029 2017-05-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018203492A1 true WO2018203492A1 (ja) 2018-11-08

Family

ID=64016597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/016576 WO2018203492A1 (ja) 2017-05-03 2018-04-24 ロボットシステム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11123868B2 (ja)
EP (1) EP3620277B1 (ja)
JP (1) JP6839369B2 (ja)
CN (1) CN110831730B (ja)
WO (1) WO2018203492A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109011651B (zh) * 2018-07-25 2020-06-09 上海葡萄纬度科技有限公司 一种交互式玩具
CN111376256A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 深圳市优必选科技有限公司 一种舵机角度校准方法、系统、机器人及存储介质
CN117484240B (zh) * 2024-01-02 2024-03-29 宁波中意液压马达有限公司 一种刀塔旋转分度摆线马达

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07337055A (ja) * 1994-06-03 1995-12-22 Yaskawa Electric Corp ロボットの制御装置
JPH09222910A (ja) * 1996-02-20 1997-08-26 Yaskawa Electric Corp 多軸ロボットの制御装置
JP2003039376A (ja) 2001-07-30 2003-02-13 Yaskawa Electric Corp 衝突検出センサ
JP2010228028A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Nec Corp ロボットアーム、ロボットアームの接触検知方法、及び、ロボットアームを備えた装置
JP2015003357A (ja) 2013-06-20 2015-01-08 キヤノン株式会社 ロボット装置及び減速機状態診断方法
JP2015145045A (ja) * 2014-02-04 2015-08-13 株式会社デンソーウェーブ ロボット
JP2016221615A (ja) * 2015-05-29 2016-12-28 キヤノン株式会社 ロボット装置の診断方法、およびロボットシステム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3492583B2 (ja) * 2000-03-27 2004-02-03 ファナック株式会社 サーボ制御装置
JP4305323B2 (ja) * 2004-08-11 2009-07-29 ソニー株式会社 ロボット装置の動作制御装置及び動作制御方法
JP5400473B2 (ja) * 2009-05-22 2014-01-29 川崎重工業株式会社 ロボット装置
JP5821210B2 (ja) * 2011-02-22 2015-11-24 セイコーエプソン株式会社 水平多関節ロボット及び水平多関節ロボットの制御方法
JP5849451B2 (ja) * 2011-06-16 2016-01-27 セイコーエプソン株式会社 ロボットの故障検出方法、制御装置およびロボット
JP5765686B2 (ja) * 2012-03-23 2015-08-19 トヨタ自動車東日本株式会社 ロボット接触検知装置
JP6291421B2 (ja) * 2012-12-22 2018-03-14 株式会社Ｓｃｈａｆｔ 回転駆動装置
JP5905443B2 (ja) * 2013-12-25 2016-04-20 ファナック株式会社 人協調型産業用ロボットの外力判定方法および外力判定装置
WO2015137038A1 (ja) * 2014-03-14 2015-09-17 ソニー株式会社 ロボットアーム装置、ロボットアーム制御方法及びプログラム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07337055A (ja) * 1994-06-03 1995-12-22 Yaskawa Electric Corp ロボットの制御装置
JPH09222910A (ja) * 1996-02-20 1997-08-26 Yaskawa Electric Corp 多軸ロボットの制御装置
JP2003039376A (ja) 2001-07-30 2003-02-13 Yaskawa Electric Corp 衝突検出センサ
JP2010228028A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Nec Corp ロボットアーム、ロボットアームの接触検知方法、及び、ロボットアームを備えた装置
JP2015003357A (ja) 2013-06-20 2015-01-08 キヤノン株式会社 ロボット装置及び減速機状態診断方法
JP2015145045A (ja) * 2014-02-04 2015-08-13 株式会社デンソーウェーブ ロボット
JP2016221615A (ja) * 2015-05-29 2016-12-28 キヤノン株式会社 ロボット装置の診断方法、およびロボットシステム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3620277A4

Also Published As

Publication number Publication date
JP6839369B2 (ja) 2021-03-10
CN110831730A (zh) 2020-02-21
EP3620277B1 (en) 2021-11-17
EP3620277A4 (en) 2020-07-01
JPWO2018203492A1 (ja) 2020-03-19
CN110831730B (zh) 2022-08-16
EP3620277A1 (en) 2020-03-11
US20200078942A1 (en) 2020-03-12
US11123868B2 (en) 2021-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018203492A1 (ja) ロボットシステム
JP6504864B2 (ja) ロボット制御方法、ロボット装置、プログラム、記録媒体及び物品の製造方法
US8812157B2 (en) Robot system having error detection function of robot and control method thereof
US10670432B2 (en) Deflection angle detection device
JP5400473B2 (ja) ロボット装置
US20180169860A1 (en) Method and apparatus for correcting motions of robot
JP2010228028A (ja) ロボットアーム、ロボットアームの接触検知方法、及び、ロボットアームを備えた装置
JP5849451B2 (ja) ロボットの故障検出方法、制御装置およびロボット
JP6844462B2 (ja) 角度検出器の偏心誤差補正方法、ロボットシステム
JP6542629B2 (ja) 加工ツールの位置決め装置及び位置決め方法
US11927936B2 (en) Safe operation of a multi-axis kinematic system
JP2020104177A (ja) ロボット装置、ロボット装置の制御方法、プログラム、記録媒体、物品の製造方法
JP2019155498A (ja) ロボット制御装置、異常診断方法、及び異常診断プログラム
JP2019155484A (ja) ロボット制御装置、異常診断方法、及び異常診断プログラム
US20190217466A1 (en) Robot system, method of controlling robot arm, recording medium, and method of manufacturing an article
US11654577B2 (en) Robot system
JPH07100781A (ja) 多関節型ロボット
CN110871456B (zh) 机器人
JP6696359B2 (ja) 角度位置検出装置
JP7004942B2 (ja) ロボット制御装置、ロボットシステムおよびロボットアームの接触検知方法
JP6136337B2 (ja) 姿勢検知制御装置、研磨装置、および、姿勢検知制御方法
JPH04322988A (ja) ロボットの関節機構
JP2020037172A (ja) ロボット
US20230400384A1 (en) Abnormality detection device which detects abnormalities in power transmission mechanism for transmitting rotational force outputted by motor
JPH0871966A (ja) ロボット制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18794768

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019515703

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018794768

Country of ref document: EP

Effective date: 20191203