WO2023119449A1 - 制御装置及び機械システム - Google Patents

制御装置及び機械システム Download PDF

Info

Publication number
WO2023119449A1
WO2023119449A1 PCT/JP2021/047415 JP2021047415W WO2023119449A1 WO 2023119449 A1 WO2023119449 A1 WO 2023119449A1 JP 2021047415 W JP2021047415 W JP 2021047415W WO 2023119449 A1 WO2023119449 A1 WO 2023119449A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
torque sensor
force
sensor
machine
control
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/047415
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宣章 山岡
貴之 佐藤
Original Assignee
ファナック株式会社
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 ファナック株式会社 filed Critical ファナック株式会社
Priority to PCT/JP2021/047415 priority Critical patent/WO2023119449A1/ja
Priority to TW111144811A priority patent/TW202328649A/zh
Publication of WO2023119449A1 publication Critical patent/WO2023119449A1/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

Definitions

  • the present invention relates to machine control technology, and more particularly to a control device and machine system for measuring forces acting on control points of a machine.
  • Force control that controls the force acting on the control point of the machine using a torque sensor that detects the torque acting on the link of the machine such as a robot, and mass measurement that measures the mass of the workpiece held at the control point of the machine.
  • a torque sensor that detects the torque acting on the link of the machine such as a robot
  • mass measurement that measures the mass of the workpiece held at the control point of the machine.
  • the force acting on the control point is calculated based on the detected value of the torque sensor and the distance from the torque sensor to the control point of the machine.
  • Patent Document 1 a transformation matrix indicating the relationship between distorted voltage and force (force and torque are collectively referred to as "force") in a force sensor mounted between the wrist and hand of a robot is automatically generated.
  • force force and torque are collectively referred to as "force"
  • a method and apparatus for detection are described.
  • a workpiece with a known weight and center of gravity is held by the hand, and the wrist is swung to take different postures. It describes obtaining a force from the weight and the position of the center of gravity, capturing the strain voltage detected by the force sensor, and calculating a transformation matrix between the determined force and the captured strain voltage.
  • One aspect of the present disclosure is a control unit that performs force control or mass measurement using a torque sensor that detects torque acting on a link of a machine, and adjustment of the torque sensor using an external device or using internal data or external data. and a torque sensor adjuster that performs: Another aspect of the present disclosure is a control unit that performs force control or mass measurement using a torque sensor that detects the torque acting on the link of the machine, and a control unit that detects the torque sensor when the torque sensor is adjusted a predetermined number of times. and a torque sensor adjustment unit that sets the adjustment of the torque sensor to completion when the result of the adjustment converges.
  • Another aspect of the present disclosure is a machine that includes a torque sensor that detects torque acting on a link, a control unit that performs force control or mass measurement using the torque sensor, and internal data or external data using an external device. and a torque sensor adjuster that adjusts the torque sensor using the torque sensor.
  • force control or mass measurement can be performed with high accuracy using torque sensors attached to mechanical links.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a mechanical system according to a first embodiment;
  • FIG. 4 shows a setting screen for force control according to the first embodiment. It is a block diagram of the machine system of 2nd embodiment.
  • FIG. 11 shows a setting screen for force control according to the second embodiment.
  • FIG. It is a block diagram of the machine system of 3rd embodiment.
  • FIG. 11 shows a setting screen for force control according to the third embodiment.
  • FIG. It is a block diagram of the mechanical system of 4th embodiment.
  • FIG. 11 shows a setting screen for force control in the fourth embodiment;
  • FIG. It is a lineblock diagram of the machinery system of a fifth embodiment.
  • FIG. 11 shows a setting screen for force control in the fifth embodiment;
  • FIG. It is a block diagram of the machine system of 6th embodiment.
  • FIG. 11 shows a setting screen for force control in the sixth embodiment;
  • FIG. 1 is a block diagram of a mechanical system of one embodiment;
  • FIG. 4 is
  • FIG. 1A is a configuration diagram of the mechanical system 1 of the first embodiment.
  • a machine system 1 includes a machine 2 and a control device 3 that controls the operation of the machine 2 .
  • the machine system 1 also includes, although not essential, a teaching device 4 for teaching the operation of the machine 2 .
  • the machine 2 is composed of, but not limited to, an articulated robot, and in other embodiments may be composed of other industrial robots such as single-joint robots, parallel-link robots, dual-arm robots, and the like. . Also, in another embodiment, the machine 2 may comprise other forms of robots such as humanoids rather than industrial robots. Alternatively, in yet another embodiment, the machine 2 is not a robot, but is composed of other industrial machines such as machine tools, construction machines, agricultural machines, or other forms of machines such as vehicles, aircraft, rockets, etc. There is also
  • the machine 2 comprises one or more interconnected links 10-16.
  • the links 11 to 16 are composed of rotary links that rotate about a predetermined axis, but are not limited to this, and in other embodiments, are composed of direct-acting links that linearly move along a predetermined axis.
  • the link 10 is, for example, a base that is fixed at a predetermined position
  • the link 11 is, for example, a swing barrel that is rotatably supported relative to the link 10 about the first axis J1.
  • the link 12 is, for example, an upper arm rotatably supported with respect to the link 11 around a second axis J2 orthogonal to the first axis J1, and the link 13 is, for example, a link around a third axis J3 parallel to the second axis J2.
  • 12 is a forearm that is rotatably supported.
  • Links 14 to 16 are triaxial wrists attached to link 13.
  • the link 14 is, for example, a first wrist element rotatably supported with respect to the link 13 around a fourth axis J4 perpendicular to the third axis J3, and the link 15 is, for example, a fifth axis perpendicular to the fourth axis J4.
  • a second wrist element rotatably supported relative to the link 14 about J5
  • a link 16 rotatably supported relative to the link 15 about, for example, a sixth axis J6 perpendicular to the fifth axis J5.
  • the machine 2 further comprises a tool 17 detachably attached to the tip of the machine 2.
  • the tool 17 is composed of a hand tool for holding the workpiece W1, but is not limited to this, and in other embodiments, it is composed of other forms of tools such as a welding tool, a screw tightening tool, a deburring tool, and a polishing tool. Sometimes it is done.
  • the machine 2 of the first embodiment performs an operation of fitting a cylindrical work W1 held by a hand into a concave work W2.
  • the machine 2 includes one or more actuators that drive the links 11-16 and one or more torque sensors that detect the torque acting on the links 11-16.
  • the actuator is provided near the connecting portion of the links 11-16.
  • the actuators are composed of electric actuators including electric motors, encoders, speed reducers, etc., but are not limited to these, and may be composed of other actuators such as hydraulic, pneumatic, etc. in other embodiments.
  • a torque sensor is provided at the connecting portion of the links 11-16.
  • the torque sensor is composed of a strain gauge type torque sensor, but is not limited to this, and may be composed of other torque sensors such as a piezoelectric type, an optical type, a capacitance type, etc. in other embodiments. .
  • the control device 3 includes, but is not limited to, a programmable logic controller (PLC) or the like, and in other embodiments may include other processors, memories, input/output interfaces, etc. interconnected by buses. It may also be configured with a computer in the form of Although the controller 3 comprises drive circuits for driving the actuators, in other embodiments the machine 2 may comprise drive circuits for driving the actuators.
  • the controller 3 connects to the actuators and torque sensors via wires or wirelessly.
  • the control device 3 sends an operation command value to the actuator and receives an operation detection value from the actuator. Further, the control device 3 receives a torque detection value from the torque sensor.
  • the control device 3 sets various coordinate systems such as a world coordinate system, a machine coordinate system, a flange coordinate system, a tool coordinate system, a camera coordinate system, and a user coordinate system. These coordinate systems are, for example, orthogonal coordinate systems. For ease of explanation, it is assumed that the control device 3 has set a machine coordinate system C1, a tool coordinate system C2, and a user coordinate system C3.
  • the machine coordinate system C1 is fixed at a reference position of the machine 2, such as the base
  • the tool coordinate system C2 is fixed at a reference position of the tool 17, such as the tool center point (TCP)
  • the user coordinate system C3 is fixed at an arbitrary position, such as the workpiece Fixed at W2.
  • the control device 3 sets the control point P, which is the part to be controlled of the machine 2, at the origin (that is, TCP) of the tool coordinate system C2. Therefore, the position and orientation of the control target portion of the machine 2 are represented by the position and orientation of the tool coordinate system C2 in the machine coordinate system C1.
  • the control device 3 controls the operation of the machine 2 according to the motion program created by the teaching device 4 .
  • the motion program includes motion instructions for moving the position and orientation of the controlled portion of the machine 2 to the teaching points that constitute the motion trajectory of the controlled portion of the machine 2 .
  • the teaching device 4 is composed of a teaching operation panel that is directly attached to the control device 3, but is not limited to this. It may also comprise other forms of computing devices such as pendants, tablets, personal computers, server devices, and the like.
  • the teaching device 4 includes a processor, a memory, an input/output interface, a user interface, and the like, which are not shown but are interconnected by a bus.
  • the user interface is composed of an input unit such as a touch panel, a display, and a keyboard, and a display unit.
  • the teaching device 4 is connected to the control device 3 via wire or wireless.
  • the teaching device 4 includes programming software for creating an operation program for the machine 2 (not shown). The teaching device 4 sends the created operation program to the control device 3 .
  • the control device 3 uses the torque sensors attached to the links 11 to 16 to perform force control or mass measurement.
  • the control device 3 measures the force acting on the control point P of the machine 2 from the detected value of the torque sensor, and performs force control or mass measurement based on the measurement result.
  • force noise increases when converting the detected value of the torque sensor into the force acting on the control point P.
  • the rigidity of the links 11 to 16 the force actually generated at the control point P and the force acting on the control point P obtained from the torque sensor may deviate.
  • the force sensor 50 which is an external device, is used to adjust the torque sensor (that is, calibration processing).
  • the force sensor 50 is mounted near the control point P of the machine 2 (eg, between the wrist link 16 and the tool 17). Since the force sensor 50 is installed in the vicinity of the control point P of the machine 2, the force acting on the control point P obtained from the detection value of the force sensor 50 is more accurate than the force acting on the control point P obtained from the detection value of the torque sensor. is high.
  • the control device 3 uses the force acting on the control point P obtained from the detection value of the force sensor 50 as a reference value, the force acting on the control point P of the machine 2 obtained from the detection value of the torque sensor, and the force acting on the control point P of the force sensor 50.
  • a correction amount of the torque sensor is calculated by comparing the force acting on the control point P of the machine 2 obtained from the detected value. After the torque sensor is adjusted, the control device 3 applies the correction amount of the torque sensor to the force acting on the control point P of the machine 2 obtained from the detected value of the torque sensor to perform force control or mass measurement.
  • the force sensor 50 is composed of a 6-axis force sensor and detects forces in 3-axis directions and moments around 3 axes, but is not limited to this. , and may detect only forces in three axial directions. In other words, the force sensor 50 is composed of at least one or more axial force sensors depending on the work content of the machine 2 .
  • FIG. 1B shows a force control setting screen 40 of the first embodiment.
  • a force control setting screen 40 is displayed on the display unit of the teaching device 4 .
  • the work content 41 of the machine 2 the sensor type 42 used for force measurement
  • the sensor adjustment mode 43 the external device for adjustment 44
  • the user coordinate system number 45 the tool coordinate system number 46
  • the direction of force action. 47 etc. is set.
  • the machine 2 performs the work of fitting the cylindrical workpiece W1 held by the hand into the concave workpiece W2. ”.
  • the reason for setting the work content 41 is that the force acting on the control point P of the machine 2 obtained from the detected value of the torque sensor depends on the position and attitude of the control target part of the machine 2, so the calculated correction amount of the torque sensor also changes according to the work content 41 of the machine 2 . That is, the control device 3 adjusts the torque sensor according to the work content 41 of the machine 2 .
  • the work content 41 of the machine 2 includes “fitting”, “face matching”, “phase matching”, “screw tightening”, “constant force pressing”, “grinding”. ”, “Deburring”, etc., can be selected.
  • the control device 3 uses a torque sensor to measure the force acting on the control point P of the machine 2, so in the force control setting screen 40, the sensor type 42 used for force measurement is set to "torque sensor".
  • the sensor type 42 used for force measurement is set to "force sensor.”
  • a torque sensor having a lower accuracy than the force sensor 50 is used to detect force. It is assumed that control, mass measurement, etc. will be performed.
  • the control device 3 executes torque sensor correction calculation.
  • the sensor adjustment mode 43 is automatically set to "complete”. It is difficult for the user to determine that the torque sensor adjustment has been completed, and there is a possibility that the user may forget to set the sensor adjustment mode 43 to "completed”. or when the result (correction amount) of the torque sensor adjustment converges (when the torque sensor correction amount each time becomes equal to or less than a predetermined threshold value), the sensor adjustment mode 43 automatically changes to "completion”. should be set. If the torque sensor is not to be adjusted, the sensor adjustment mode 43 should be set to "disabled”.
  • the control device 3 does not perform torque sensor correction calculation.
  • the sensor adjustment mode 43 should be set to “disabled”.
  • the sensor adjustment mode 43 may be switched between “enabled” and “disabled” in order to compare the accuracy when the torque sensor is adjusted and when the torque sensor is not adjusted.
  • the force sensor 50 is used as the external device used to adjust the torque sensor, so in the force control setting screen 40, the external device 44 for adjustment is set to "force sensor”.
  • the adjustment external device 44 can be switched to any one of a "force sensor”, a "work of known mass”, a “visual sensor”, and the like.
  • the user coordinate system C3 whose user coordinate system number is "0" and the tool coordinate system C2 whose tool coordinate system number is “1" are used.
  • the user coordinate system number 45 is set to "0” and the tool coordinate system number 46 is set to "1".
  • the force acting direction when fitting the cylindrical work W1 into the concave work W2 is the -Z axis direction of the tool coordinate system C2, so in the force control setting screen 40,
  • the direction of force action 47 is set along the "-Z" axis of the "tool” coordinate system.
  • the machine 2 uses the force sensor 50 to perform the operation of fitting the cylindrical workpiece W1 into the concave workpiece W2, and the control device 3 controls the force sensor during the fitting operation.
  • the time-series data of the detected values of 50 and the time-series data of the detected values of the torque sensor are recorded in the memory as internal data.
  • the controller 3 calculates the correction amount of the torque sensor based on the internal data recorded in the memory. That is, the control device 3 adjusts the torque sensor.
  • Calculation processing of the correction amount of the torque sensor consists of (1) calculation processing for converting the detected value of the torque sensor into a force acting on the control point P of the machine 2, and (2) calculation processing for the control point P obtained from the detected value of the torque sensor. Calculation processing for calculating the correction amount of the torque sensor by comparing the acting force with the force acting on the control point P obtained from the detection value of the force sensor 50 .
  • Formula 3 can be expressed as a determinant by the following formula.
  • the force vector F and the moment vector M which are six unknowns, are obtained from the six simultaneous equations of Equation 4. As described above, the detected value of the torque sensor is converted into the force acting on the control point P (force F and moment M in this example).
  • the torque sensor correction amount is calculated by comparing the force acting on the control point P obtained from the detected value of the torque sensor and the force acting on the control point P obtained from the detected value of the force sensor 50.
  • An example of calculation processing to be performed will be described.
  • a formula for calculating the torque sensor correction amount (in this example, the force correction amount CF and the moment correction amount CM) is expressed as follows.
  • the correction amount of the torque sensor is calculated.
  • the correction amount of the torque sensor is calculated as an average value obtained by averaging the correction amount obtained from the time-series data of the detection values of the torque sensor and the force sensor over the entire fitting work, but is not limited to this.
  • the correction amount obtained from the time-series data of the detected values of the torque sensor and the force sensor is calculated for each predetermined operation section during the fitting operation or at each predetermined time interval during the fitting operation. It may be calculated as an averaged average value.
  • the calculated correction amount of the torque sensor is recorded in the memory of the control device 3 as internal data. This completes the adjustment (calibration process) of the torque sensor. At this time, the teaching device 4 switches the sensor adjustment mode 43 to "complete" on the force control setting screen 40 shown in FIG. 1B.
  • the removed force sensor 50 can be used for other machines. That is, the force sensor 50 may be used in another machine to perform force control, mass measurement, etc., or the torque sensor may be used after adjusting the torque sensor using the force sensor 50 as an external device in another machine. force control, mass measurement, and the like may be performed.
  • the machine 2 uses the torque sensor to fit another cylindrical work W1 to another concave work W2.
  • force control is performed with high accuracy. That is, the control device 3 can perform force control with substantially the same accuracy as the force sensor 50 .
  • the torque sensor correction amount application processing includes (3) calculation processing for converting the torque sensor detection value into the force acting on the control point P of the machine 2, and (4) control before correction obtained from the torque sensor detection value. and a calculation process of applying the correction amount of the torque sensor to the force acting on the point P. Note that the calculation process of (3) is the same as the calculation process of (1) described above, so a description thereof will be omitted.
  • the correction amount of the torque sensor (in this example, the force A value obtained by multiplying the correction amount CF by the moment correction amount CM) is defined as the force acting on the control point P after correction (force F2t and moment M2t in this example).
  • the correction amount of the torque sensor is applied.
  • a single correction amount is applied over the entire fitting work, but it is not limited to this. , or a single correction amount may be applied at predetermined time intervals during the mating operation.
  • the torque sensor is adjusted using the detected value of the force sensor 50 during fitting work.
  • the torque sensor may be adjusted using the detected value of any one of the force sensors 50 during operation.
  • FIG. 2A is a configuration diagram of the mechanical system 1 of the second embodiment. Since the configuration of the mechanical system 1 of the second embodiment is the same as the configuration of the mechanical system 1 of the first embodiment, the description is omitted.
  • the force sensor 50 which is an external device, is also used to adjust the torque sensor (that is, calibration processing). This differs from the first embodiment in that the work of matching the surfaces on the object is performed.
  • the teaching device 4 When adjusting the torque sensor, the teaching device 4 is used to set parameters such as the work content of the machine 2, the sensor adjustment mode, and the external device used for adjusting the torque sensor.
  • FIG. 2B shows the force control setting screen 40 of the second embodiment.
  • the machine 2 performs the operation of aligning the bottom surface of the cylindrical workpiece W1 held by the hand with the target object. Align”.
  • the control device 3 uses a torque sensor to measure the force acting on the control point P of the machine 2, so in the force control setting screen 40, the sensor type 42 used for force measurement is set to "torque sensor".
  • the sensor adjustment mode 43 is set to "effective" on the setting screen 40 for force control. While the sensor adjustment mode 43 is set to "valid”, the control device 3 executes torque sensor correction calculation.
  • the sensor adjustment mode 43 is automatically set to "complete”. It is difficult for the user to determine that the torque sensor adjustment has been completed, and there is a possibility that the user may forget to set the sensor adjustment mode 43 to "completed”.
  • the sensor adjustment mode 43 automatically changes to "completion". should be set. If the torque sensor is not to be adjusted, the sensor adjustment mode 43 should be set to "disabled".
  • the force sensor 50 is used as the external device used for adjusting the torque sensor, so the external device 44 for adjustment is set to "force sensor" on the setting screen 40 for force control.
  • the user coordinate system C3 whose user coordinate system number is "0" and the tool coordinate system C2 whose tool coordinate system number is “1” are used.
  • the user coordinate system number 45 is set to "0” and the tool coordinate system number 46 is set to "1".
  • the direction of action of the force when the bottom surface of the cylindrical workpiece W1 is aligned with the object is the ⁇ Z-axis direction of the user coordinate system C3.
  • the machine 2 uses the force sensor 50 to align the bottom surface of the cylindrical work W1 with the object, and the controller 3 controls the force during the aligning operation.
  • the time-series data of the detected value of the sensor 50 and the time-series data of the detected value of the torque sensor are recorded in the memory as internal data.
  • the controller 3 calculates the correction amount of the torque sensor based on the internal data recorded in the memory. That is, the control device 3 adjusts the torque sensor.
  • the calculation processing of the correction amount of the torque sensor is the same as the calculation processing (1) and (2) of the first embodiment, so the explanation is omitted.
  • the correction amount of the torque sensor is calculated as an average value obtained by averaging the correction amount obtained from the time-series data of the detection values of the torque sensor and the force sensor over the entire face matching work, but is not limited to this, and may be used in other ways.
  • the correction amount obtained from the time-series data of the detection values of the torque sensor and the force sensor is averaged for each predetermined operation section during the face matching work or for each predetermined time interval during the face matching work. may be calculated as an average value.
  • the calculated correction amount of the torque sensor is recorded in the memory of the control device 3 as internal data. This completes the adjustment (calibration process) of the torque sensor. At this time, the teaching device 4 automatically switches the sensor adjustment mode 43 to "complete" on the force control setting screen 40 shown in FIG. 2B.
  • the removed force sensor 50 can be used for other machines. That is, the force sensor 50 may be used in another machine to perform force control, mass measurement, etc., or the torque sensor may be used after adjusting the torque sensor using the force sensor 50 as an external device in another machine. force control, mass measurement, and the like may be performed.
  • the machine 2 uses the torque sensor to align the bottom surface of another cylindrical work W1 with the target object.
  • force control is performed with high accuracy. That is, the control device 3 can perform force control with substantially the same accuracy as the force sensor 50 .
  • the method of applying the correction amount of the torque sensor is the same as the calculation processes (3) and (4) of the first embodiment, so the explanation is omitted.
  • the correction amount of the torque sensor is a single correction amount applied throughout the mating operation, but is not limited to this. A single correction amount may be applied for each predetermined time interval during the mating operation.
  • FIG. 3A is a configuration diagram of the mechanical system 1 of the third embodiment. Since the configuration of the mechanical system 1 of the third embodiment is the same as the configuration of the mechanical system 1 of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the force sensor 50 which is an external device, is used to adjust the torque sensor (that is, calibration processing). This differs from the first embodiment in that the work of measuring the mass of the work W1 is performed while the work W1 is being conveyed to the position of .
  • FIG. 3B shows the force control setting screen 40 of the third embodiment.
  • the work content 41 of the machine 2 is set to "mass measurement" on the setting screen 40 of the force control because the machine 2 performs the work of measuring the mass of the work W1.
  • the control device 3 uses a torque sensor to measure the force acting on the control point P of the machine 2, so in the force control setting screen 40, the sensor type 42 used for force measurement is set to "torque sensor".
  • the sensor adjustment mode 43 is set to "effective" on the setting screen 40 for force control. While the sensor adjustment mode 43 is set to "valid”, the control device 3 executes torque sensor correction calculation.
  • the sensor adjustment mode 43 is automatically set to "complete”. It is difficult for the user to determine that the torque sensor adjustment has been completed, and there is a possibility that the user may forget to set the sensor adjustment mode 43 to "completed”.
  • the sensor adjustment mode 43 automatically changes to "completion". should be set. If the torque sensor is not to be adjusted, the sensor adjustment mode 43 should be set to "disabled". In the third embodiment, since the force sensor 50 is used as an external device used for adjusting the torque sensor, the external device for adjustment 44 is set to "force sensor" on the setting screen 40 for force control.
  • the user coordinate system C3 whose user coordinate system number is "0" and the tool coordinate system C2 whose tool coordinate system number is “1” are used.
  • the user coordinate system number 45 is set to "0” and the tool coordinate system number 46 is set to "1".
  • the force control setting screen 40 displays the force is set to the "-Z" axis direction of the "tool" coordinate system.
  • the machine 2 uses the force sensor 50 to measure the mass of the work W1 held by the hand while the work W1 is being transported from one position to another.
  • the control device 3 records the time-series data of the detection value of the force sensor 50 and the time-series data of the detection value of the torque sensor during the mass measurement operation in the memory as internal data.
  • the controller 3 calculates the correction amount of the torque sensor based on the internal data recorded in the memory. That is, the control device 3 adjusts the torque sensor.
  • the calculation processing of the correction amount of the torque sensor is the same as the calculation processing (1) and (2) of the first embodiment, so the explanation is omitted.
  • the correction amount of the torque sensor is calculated as an average value obtained by averaging the correction amount obtained from the time-series data of the detection values of the torque sensor and the force sensor over the entire mass measurement work, but is not limited to this, and may be used for other purposes.
  • the correction amount obtained from the time-series data of the detected values of the torque sensor and the force sensor is averaged for each predetermined operation section during the mass measurement work or for each predetermined time interval during the mass measurement work. may be calculated as an average value.
  • the calculated correction amount of the torque sensor is recorded in the memory of the control device 3 as internal data. This completes the adjustment (calibration process) of the torque sensor. At this time, the teaching device 4 switches the sensor adjustment mode 43 to "complete" on the force control setting screen 40 shown in FIG. 3B.
  • the removed force sensor 50 can be used for other machines. That is, the force sensor 50 may be used in another machine to perform force control, mass measurement, etc., or the torque sensor may be used after adjusting the torque sensor using the force sensor 50 as an external device in another machine. force control, mass measurement, and the like may be performed.
  • the torque sensor is used to measure the mass of another work W1.
  • the control device 3 applies the adjustment result (correction amount) of the torque sensor to the force acting on the control point P obtained from the detection value of the torque sensor, thereby performing mass measurement with high accuracy. That is, the control device 3 can perform mass measurement with substantially the same accuracy as the force sensor 50 .
  • the method of applying the correction amount of the torque sensor is the same as the calculation processes (3) and (4) of the first embodiment, so the explanation is omitted.
  • the amount of correction for the torque sensor is, but not limited to, a single correction amount applied throughout the mass measurement operation. A single correction amount may be applied for each predetermined time interval during a mass measurement operation.
  • FIG. 4A is a configuration diagram of the mechanical system 1 of the third embodiment.
  • the configuration of the mechanical system 1 of the fourth embodiment is substantially the same as the configuration of the mechanical system 1 of the third embodiment, but instead of using the force sensor 50, a workpiece 51 having a known mass is used as an external device to adjust the torque sensor. (that is, calibration processing) is different from the third embodiment.
  • FIG. 4B shows a force control setting screen 40 of the fourth embodiment.
  • the work content 41 of the machine 2 is set to "mass measurement" in the force control setting screen 40 because the machine 2 performs the work of measuring the mass of the workpiece 51.
  • FIG. 4B shows a force control setting screen 40 of the fourth embodiment.
  • the work content 41 of the machine 2 is set to "mass measurement" in the force control setting screen 40 because the machine 2 performs the work of measuring the mass of the workpiece 51.
  • the control device 3 uses a torque sensor to measure the force acting on the control point P of the machine 2, so in the force control setting screen 40, the sensor type 42 used for force measurement is set to "torque sensor".
  • the sensor adjustment mode 43 is set to "effective" on the setting screen 40 for force control. While the sensor adjustment mode 43 is set to "valid”, the control device 3 executes torque sensor correction calculation.
  • the sensor adjustment mode 43 is automatically set to "complete”. It is difficult for the user to determine that the torque sensor adjustment has been completed, and there is a possibility that the user may forget to set the sensor adjustment mode 43 to "completed”.
  • the sensor adjustment mode 43 automatically changes to "completion". should be set. If the torque sensor is not to be adjusted, the sensor adjustment mode 43 should be set to "disabled".
  • the workpiece 51 with a known mass is used as an external device used for adjusting the torque sensor. Therefore, in the force control setting screen 40, the adjustment external device 44 is set to "a workpiece with a known mass.” . Also, the mass of the workpiece 51 is set ("15 kg" in this example).
  • the user coordinate system C3 whose user coordinate system number is "0" and the tool coordinate system C2 whose tool coordinate system number is “1” are used.
  • the user coordinate system number 45 is set to "0” and the tool coordinate system number 46 is set to "1".
  • the force control setting screen 40 allows the force is set to the "-Z" axis direction of the "tool" coordinate system.
  • the machine 2 uses the torque sensor to measure the mass of the work W1 held by the hand while the work W1 is being transported from one position to another. Then, the controller 3 records the time-series data of the detected values of the torque sensor during the mass measurement operation in the memory as internal data. After the mass measurement operation is finished, the controller 3 calculates the correction amount of the torque sensor based on the internal data recorded in the memory. That is, the control device 3 adjusts the torque sensor.
  • Calculation processing of the correction amount of the torque sensor consists of (1) calculation processing for converting the detected value of the torque sensor into a force acting on the control point P of the machine 2, and (2) calculation processing for the control point P obtained from the detected value of the torque sensor. Calculation processing for calculating the correction amount of the torque sensor by comparing the acting force with the known mass of the workpiece 51 .
  • the calculation process (1) of the fourth embodiment is the same as the calculation process (1) of the first embodiment, so the explanation is omitted.
  • the correction amount of the torque sensor is calculated.
  • the correction amount of the torque sensor is calculated as an average value obtained by averaging the correction amount obtained from the time-series data of the detection values of the torque sensor and the force sensor over the entire mass measurement work, but is not limited to this.
  • the correction amount obtained from the time-series data of the detected values of the torque sensor and the force sensor is calculated for each predetermined operation section during the mass measurement work or at each predetermined time interval during the mass measurement work. It may be calculated as an averaged average value.
  • the calculated correction amount of the torque sensor is recorded in the memory of the control device 3 as internal data. This completes the adjustment (calibration process) of the torque sensor. At this time, the teaching device 4 switches the sensor adjustment mode 43 to "complete" on the force control setting screen 40 shown in FIG. 4B.
  • the workpiece 51 with a known mass can be used for other machines.
  • force control, mass measurement, and the like may be performed using the torque sensor after adjusting the torque sensor by using the workpiece 51 whose mass is known in another machine as an external device.
  • the torque sensor is used to measure the mass of another work W1.
  • the control device 3 applies the adjustment result (correction amount) of the torque sensor to the force acting on the control point P obtained from the detection value of the torque sensor, thereby performing mass measurement with high accuracy. That is, the control device 3 can perform mass measurement with substantially the same accuracy as the force sensor 50 .
  • the method of applying the correction amount of the torque sensor is the same as the calculation processes (3) and (4) of the first embodiment, so the explanation is omitted.
  • the amount of correction for the torque sensor is, but not limited to, a single correction amount applied throughout the mass measurement operation. A single correction amount may be applied for each predetermined time interval during a mass measurement operation.
  • FIG. 5A is a configuration diagram of the mechanical system 1 of the fifth embodiment. Since the configuration of the mechanical system 1 of the fifth embodiment is the same as the configuration of the mechanical system 1 of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the force sensor 50 which is an external device, is used to adjust the torque sensor (that is, calibration processing). It differs from the first embodiment in that it is performed.
  • FIG. 5B shows the force control setting screen 40 of the fifth embodiment.
  • the work content 41 of the machine 2 is set to "grinding" in the force control setting screen 40 because the machine 2 grinds the side surface of the work W1 with the grinding tool.
  • the control device 3 uses a torque sensor to measure the force acting on the control point P of the machine 2, so in the force control setting screen 40, the sensor type 42 used for force measurement is set to "torque sensor".
  • the sensor adjustment mode 43 is set to "effective" on the setting screen 40 for force control. While the sensor adjustment mode 43 is set to "valid”, the control device 3 executes torque sensor correction calculation.
  • the sensor adjustment mode 43 is automatically set to "complete”. It is difficult for the user to determine that the torque sensor adjustment has been completed, and there is a possibility that the user may forget to set the sensor adjustment mode 43 to "completed”.
  • the sensor adjustment mode 43 automatically changes to "completion". should be set. If the torque sensor is not to be adjusted, the sensor adjustment mode 43 should be set to "disabled".
  • the force sensor 50 is used as an external device used for adjusting the torque sensor, so the external device for adjustment 44 is set to "force sensor" on the setting screen 40 for force control.
  • the user coordinate system C3 whose user coordinate system number is "0" and the tool coordinate system C2 whose tool coordinate system number is “1” are used.
  • the user coordinate system number 45 is set to "0” and the tool coordinate system number 46 is set to "1".
  • the force acting direction when polishing the side surface of the workpiece W1 is the X-axis direction of the tool coordinate system C2. ” in the direction of the “X” axis of the coordinate system.
  • the machine 2 uses the force sensor 50 to grind the side surface of the workpiece W1, and the controller 3 outputs time-series data of the detection values of the force sensor 50 during the grinding operation. and the time-series data of the detected values of the torque sensor are recorded in the memory as internal data. After finishing the polishing operation, the controller 3 calculates the correction amount of the torque sensor based on the internal data recorded in the memory. That is, the control device 3 adjusts the torque sensor.
  • the calculation processing of the correction amount of the torque sensor is the same as the calculation processing (1) and (2) of the first embodiment, so the explanation is omitted.
  • the correction amount of the torque sensor is calculated as an average value obtained by averaging the correction amounts obtained from the time-series data of the detection values of the torque sensor and the force sensor over the entire polishing operation, but is not limited to this, and may be other values.
  • the average value obtained by averaging the correction amount obtained from the time-series data of the detection values of the torque sensor and the force sensor for each predetermined operation section during the polishing work or for each predetermined time interval during the polishing work. can be calculated as
  • the calculated correction amount of the torque sensor is recorded in the memory of the control device 3 as internal data. This completes the adjustment (calibration process) of the torque sensor. At this time, the teaching device 4 switches the sensor adjustment mode 43 to "complete" on the force control setting screen 40 shown in FIG. 2B.
  • the removed force sensor 50 can be used for other machines. That is, the force sensor 50 may be used in another machine to perform force control, mass measurement, etc., or the torque sensor may be used after adjusting the torque sensor using the force sensor 50 as an external device in another machine. force control, mass measurement, and the like may be performed.
  • the machine 2 uses the torque sensor to grind the side surface of another work W1.
  • High-precision force control is performed by applying the result of torque sensor adjustment (correction amount). That is, the control device 3 can perform force control with substantially the same accuracy as the force sensor 50 .
  • the method of applying the correction amount of the torque sensor is the same as the calculation processes (3) and (4) of the first embodiment, so the explanation is omitted.
  • the correction amount of the torque sensor is, but not limited to, a single correction amount applied throughout the polishing operation. A single correction amount may be applied for each predetermined time interval in .
  • FIG. 6A is a configuration diagram of the mechanical system 1 of the sixth embodiment.
  • the configuration of the mechanical system 1 of the sixth embodiment is substantially the same as the configuration of the mechanical system 1 of the fifth embodiment, but the visual sensor 52 is used as an external device instead of the force sensor 50 to adjust the torque sensor (that is, calibrate it). processing) is different from the fifth embodiment.
  • the machine 2 of the sixth embodiment is different from the fifth embodiment in that it deburrs the side surface of the work W1 with a deburring tool.
  • the visual sensor 52 When adjusting the torque sensor, the visual sensor 52 is installed near the control point P of the machine 2, for example, at a fixed position different from the machine 2. Then, the control device 3 acquires the post-deburring image of the deburring portion of the work W1 from the visual sensor 52, and obtains the actual deburring amount obtained from the pre-deburring image and the post-deburring image, and the target deburring amount. A correction amount of the torque sensor is calculated by comparing with the amount. The control device 3 uses the calculated correction amount of the torque sensor to correct the force acting on the control point P of the machine 2 obtained from the detection value of the torque sensor, and performs force control, mass measurement, and the like.
  • the visual sensor 52 is composed of a three-dimensional visual sensor and acquires a three-dimensional image.
  • the actual amount of deburring after deburring is calculated by subtracting the image before deburring and the image after deburring. Further, the target shaving amount for deburring is recorded in the memory as internal data of the control device 3 .
  • FIG. 6B shows the force control setting screen 40 of the sixth embodiment.
  • the work content 41 of the machine 2 is set to "deburring" on the setting screen 40 for force control.
  • the control device 3 uses a torque sensor to measure the force acting on the control point P of the machine 2, so in the force control setting screen 40, the sensor type 42 used for force measurement is set to "torque sensor".
  • the sensor adjustment mode 43 is set to "effective" on the setting screen 40 for force control. While the sensor adjustment mode 43 is set to "valid”, the control device 3 executes torque sensor correction calculation.
  • the sensor adjustment mode 43 is automatically set to "complete”. It is difficult for the user to determine that the torque sensor adjustment has been completed, and there is a possibility that the user may forget to set the sensor adjustment mode 43 to "completed”.
  • the sensor adjustment mode 43 automatically changes to "completion". should be set. If the torque sensor is not to be adjusted, the sensor adjustment mode 43 should be set to "disabled". In the sixth embodiment, since the visual sensor 52 is used as an external device used for adjusting the torque sensor, the external device for adjustment 44 is set to "visual sensor" on the setting screen 40 for force control.
  • the user coordinate system C3 whose user coordinate system number is "0" and the tool coordinate system C2 whose tool coordinate system number is “1” are used.
  • the user coordinate system number 45 is set to "0” and the tool coordinate system number 46 is set to "1".
  • the direction of action of the force when deburring the side surface of the workpiece W1 is the X-axis direction of the user coordinate system C3. Set to the "X" axis direction of the "user" coordinate system.
  • the machine 2 uses the visual sensor 52 to deburr the side surface of the work W1, and the controller 3 controls the deburring operation before and after the deburring operation.
  • Time-series data of images acquired from the visual sensor 52 are recorded in the memory as internal data.
  • the controller 3 calculates the correction amount of the torque sensor based on the internal data recorded in the memory. That is, the control device 3 adjusts the torque sensor.
  • Calculation processing of the correction amount of the torque sensor includes (1) calculation processing using the visual sensor 52 to calculate the actual amount of deburring after deburring from the image before deburring and the image after deburring, and (2) the visual sensor 52. Calculation processing for calculating the correction amount of the torque sensor by comparing the actual amount of shaving obtained from the image with the target amount of shaving preliminarily recorded in the memory.
  • the correction amount C of the torque sensor can be obtained from, for example, the following equation.
  • the correction amount of the torque sensor is calculated.
  • the correction amount of the torque sensor is calculated as an average value obtained by averaging the correction amount obtained from the time-series data of the image of the visual sensor 52 over the entire deburring work, but is not limited to this, and other In the embodiment, the correction amount obtained from the time-series data of the image of the visual sensor 52 is averaged for each predetermined operation section during deburring work or for each predetermined time interval during deburring work as an average value. can be calculated.
  • the calculated correction amount of the torque sensor is recorded in the memory of the control device 3 as internal data. This completes the adjustment (calibration process) of the torque sensor. At this time, the teaching device 4 switches the sensor adjustment mode 43 to "complete" on the force control setting screen 40 shown in FIG. 6B.
  • the removed visual sensor 52 can be used for other machines.
  • force control and mass measurement may be performed using the visual sensor 52 in another machine, or the torque sensor may be used after adjusting the torque sensor using the visual sensor 52 as an external device in another machine. force control, mass measurement, and the like may be performed.
  • the machine 2 uses the torque sensor to deburr the side surface of another work W1.
  • the force is controlled with high accuracy. That is, the control device 3 can perform force control with substantially the same accuracy as the force sensor 50 .
  • the torque sensor correction amount application processing includes (3) calculation processing for converting the torque sensor detection value into the force acting on the control point P of the machine 2, and (4) control before correction obtained from the torque sensor detection value. and a calculation process of applying the correction amount of the torque sensor to the force acting on the point P. Note that the calculation process of (3) is the same as the calculation process of (1) in the first embodiment, so the explanation is omitted.
  • the correction amount of the torque sensor is applied.
  • a single correction amount is applied over the entire deburring work, but it is not limited to this. , or a single correction amount may be applied at predetermined time intervals during the deburring operation.
  • the torque sensor is adjusted using the image of the deburred portion, but in other embodiments, the torque sensor is adjusted using the image of the polished portion. sometimes do.
  • the torque sensor is adjusted according to the work contents of the machine 2 (fitting work, face matching work, phase matching work, screw tightening work, constant force pressing work, polishing work, deburring work, etc.).
  • the result of torque sensor adjustment is applied according to the work content of the machine 2.
  • the result of the adjustment of the torque sensor can be applied to each other.
  • the correction amount of the torque sensor obtained in the polishing work may be applied to the deburring work.
  • FIG. 7 is a block diagram of the mechanical system 1 of one embodiment
  • FIG. 8 is a block diagram of the mechanical system 1 of another embodiment.
  • the machine system 1 shown in FIG. 7 adopts a stand-alone system that is not connected to a network such as a WAN (wide area network) or LAN (local area network), whereas the machine system 1 shown in FIG. A connected client-server system is adopted.
  • WAN wide area network
  • LAN local area network
  • a machine system 1 shown in FIG. 7 includes one machine 2 and one controller 3 that controls the machine 2 .
  • the machine 2 includes a torque sensor 20 that detects torque acting on the link, and an actuator 21 that drives the link.
  • the control device 3 uses a control unit 32 that performs force control or mass measurement using the torque sensor 20, a force sensor 50, a workpiece 51 whose mass is known, and a visual sensor 52. and a torque sensor adjustment unit 30 that adjusts the torque sensor 20 using the internal data recorded in the storage unit 31 . It should be noted that the torque sensor adjustment unit 30 performs all of the torque sensor adjustment functions described in the first to sixth embodiments.
  • the torque sensor adjustment unit 30 adjusts the torque sensor 20 (calculates the correction amount) according to the work content of the machine 2 .
  • the torque sensor adjustment unit 30 After adjusting the torque sensor 20, the torque sensor adjustment unit 30 records the adjustment result (correction amount) of the torque sensor 20 in the storage unit 31 as internal data. Further, the torque sensor adjustment unit 30 adjusts the torque sensor a predetermined number of times or when the result (correction amount) of the torque sensor adjustment converges (the correction amount of the torque sensor each time is a predetermined threshold value You may want to automatically set the torque sensor adjustment to complete when: After completing the adjustment of the torque sensor, the external device 5 is removed from the machine 2 .
  • the torque sensor adjustment unit 30 applies the correction amount of the torque sensor 20 to the force acting on the control point P obtained from the detection value of the torque sensor 20, and the control unit 32 after the correction Force control or mass measurement is performed based on the force acting on the control point P of .
  • the storage unit 31 of the control device 3 stores the work content of the machine 2, the external device 5 used for adjusting the torque sensor 20, the correction amount of the torque sensor 20, the coordinate system number to be used, and the force. Record the direction of action as internal data.
  • the storage unit 31 internally stores various data such as whether the adjustment of the torque sensor 20 is enabled, disabled, or completed, the time series data of the torque sensor 20, the time series data or mass of the external device 5, and the target cutting amount. Record as data.
  • the machine system 1 shown in FIG. 8 includes a plurality of machines 2, a plurality of control devices 3 that respectively control the plurality of machines 2, and a server device that connects to the plurality of control devices 3 via wires or wirelessly. 60 and.
  • the machine 2 has the same specifications, and includes a torque sensor 20 that detects torque acting on the link, and an actuator 21 that drives the link.
  • the control device 3 includes a control unit 32 that performs force control or mass measurement using the torque sensor 20, and a communication control unit 62 that can communicate with the server device 60 via wire or wireless.
  • the server device 60 uses a communication control unit 61 that can communicate with the control device 3 via a wire or wirelessly, and an external device 5 or uses internal data or external data recorded in the storage unit 31 to control a plurality of machines. and a torque sensor adjustment unit 30 for adjusting each of the torque sensors 20 of the two. It should be noted that the torque sensor adjustment unit 30 performs all of the torque sensor adjustment functions described in the first to sixth embodiments. The torque sensor adjustment unit 30 adjusts each torque sensor 20 according to the work contents of each of the plurality of machines 2 .
  • the torque sensor adjustment unit 30 After adjusting the torque sensor 20 of the specific machine 2, the torque sensor adjustment unit 30 records the adjustment result (correction amount) of the torque sensor 20 in the storage unit 31 as internal data. Further, the torque sensor adjustment unit 30 performs the torque sensor adjustment for a specific machine 2 a predetermined number of times, or when the torque sensor adjustment result (correction amount) for the specific machine 2 converges ( (when the correction amount of the torque sensor each time is equal to or less than a predetermined threshold value), the adjustment of the torque sensor for the specific machine 2 may be automatically set to complete. After completing the adjustment of the torque sensor for the specific machine 2 , if the operation of the specific machine 2 is different from that of another machine 2 , the external device 5 is removed from the specific machine 2 and the other machine 2 is operated.
  • the torque sensor adjuster 30 adjusts the torque sensor 20 of another machine 2 using the external device 5 . If the work content of the specific machine 2 is the same or similar to the work content of another machine 2 , the torque sensor adjustment unit 30 uses the internal data recorded in the storage unit 31 for the specific machine 2 or the control of the specific machine 2 External data recorded in the device 3 are used to calibrate the torque sensor 20 of another machine 2 .
  • the torque sensor adjustment unit 30 applies the correction amount of the torque sensor 20 for each machine 2 to the force acting on the control point P obtained from the detection value of the torque sensor 20 for each machine 2. Then, the control unit 32 performs force control or mass measurement based on the force acting on the control point P after correction.
  • the storage unit 31 of the server device 60 stores the number of the machine 2, the work content of the machine 2, the external device 5 used for adjusting the torque sensor 20, the correction amount of the torque sensor 20, and the coordinate system to be used. Record the number and the direction of action of the force as internal data.
  • the storage unit 31 internally stores various data such as whether the adjustment of the torque sensor 20 is enabled, disabled, or completed, the time series data of the torque sensor 20, the time series data or mass of the external device 5, and the target cutting amount. Record as data.
  • the torque sensor adjustment section 30 is provided in the control device 3 or the server device 60, but in still another embodiment, the torque sensor adjustment section 30 is provided in the teaching device 4. Sometimes it is done. Also, it should be noted that the teaching device 4 may function as the server device 60 described above.
  • the torque sensor 20 attached to the link of the machine 2 can be used to measure the force acting on the control point P of the machine 2 with high accuracy.
  • the storage unit 31 is composed of memory such as RAM (random access memory), ROM (read only memory), SSD (solid state drive), and the like.
  • the torque sensor adjustment unit 30, the control unit 32, and the communication control units 61 to 62 include a PLC (programmable logic controller), a CPU (central processing unit), an MPU (micro processing unit), an FPGA (field programmable gate array), an ASIC (application Specific integrated circuit), etc., but in other embodiments, the torque sensor adjustment unit 30, the control unit 32, and the communication control units 61 to 62 may be configured by a program executed by the processor. .
  • Programs executed by the above-described processors, drive circuits, etc. may be provided by being recorded on a computer-readable non-temporary recording medium such as a CD-ROM, or may be provided via a wired or wireless WAN (wide area network). area network) or from a server device on a LAN (local area network).
  • a computer-readable non-temporary recording medium such as a CD-ROM
  • Programs executed by the above-described processors, drive circuits, etc. may be provided by being recorded on a computer-readable non-temporary recording medium such as a CD-ROM, or may be provided via a wired or wireless WAN (wide area network). area network) or from a server device on a LAN (local area network).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

制御装置は、機械のリンクに働くトルクを検出するトルクセンサを用いて力制御又は質量計測を行う制御部と、外部機器を用いて又は内部データ若しくは外部データを用いて前記トルクセンサの調整を行うトルクセンサ調整部と、を備える。

Description

制御装置及び機械システム
　本発明は、機械の制御技術に関し、特に機械の制御点に働く力を計測する制御装置及び機械システムに関する。
　ロボット等の機械のリンクに働くトルクを検出するトルクセンサを用いて機械の制御点に働く力を制御する力制御や、機械の制御点で保持されるワークの質量を計測する質量計測等を行う技術が広く知られている。斯かる力制御や質量計測等を行うため、トルクセンサの検出値と、トルクセンサから機械の制御点までの距離とに基づき、制御点に働く力を算出する。
　機械のリンクに取付けたトルクセンサを用いる場合、機械の制御点の近傍に取付けた力センサを用いる場合と比べて、機械の制御点に働く力の精度が低くなる傾向がある。主な原因はトルクセンサから制御点までの距離が長いためである。トルクセンサから制御点が遠い程、トルクセンサの検出値から制御点に働く力へ変換する際に力のノイズが大きくなる。また、機械の機構部の剛性に依っては、制御点で実際に発生した力とトルクセンサから求めた力とが乖離する可能性がある。本願に関係する背景技術としては、例えば後述の文献が公知である。
　特許文献１には、ロボットのリスト部とハンド部の間に装着した力センサにおける歪電圧と力（力とトルクを総称して「力」と示す）との関係を示す変換行列を自動的に検出する方法及び装置が記載されている。重さ及び重心位置が既知のワークをハンド部に保持させ、リスト部を振って異なる姿勢を取らせ、その時にエンコーダから検出された力センサの姿勢及び位置と、予め入力したワークやハンド部の重さ及び重心位置とによって力を求め、さらに力センサから検出される歪電圧を取込み、求めた力と取込んだ歪電圧との間の変換行列を演算することが記載されている。
特開昭６２－２３７３３５号公報
　本発明は、従来の問題点に鑑み、機械のリンクに取付けたトルクセンサを用いて力制御又は質量計測を高精度に行う技術を提供することを目的とする。
　本開示の一態様は、機械のリンクに働くトルクを検出するトルクセンサを用いて力制御又は質量計測を行う制御部と、外部機器を用いて又は内部データ若しくは外部データを用いてトルクセンサの調整を行うトルクセンサ調整部と、を備える、制御装置を提供する。
　本開示の他の態様は、機械のリンクに働くトルクを検出するトルクセンサを用いて力制御又は質量計測を行う制御部と、所定の回数だけトルクセンサの調整を行った場合に又はトルクセンサの調整の結果が収束した場合に、トルクセンサの調整を完了に設定するトルクセンサ調整部と、を備える、制御装置を提供する。
　本開示の別の態様は、リンクに働くトルクを検出するトルクセンサを備える機械と、トルクセンサを用いて力制御又は質量計測を行う制御部と、外部機器を用いて又は内部データ若しくは外部データを用いてトルクセンサの調整を行うトルクセンサ調整部と、を備える、機械システムを提供する。
　本開示のいずれか一つの態様によれば、機械のリンクに取付けたトルクセンサを用いて力制御又は質量計測を高精度に実施できる。
第一実施形態の機械システムの構成図である。 第一実施形態の力制御の設定画面を示す。 第二実施形態の機械システムの構成図である。 第二実施形態の力制御の設定画面を示す。 第三実施形態の機械システムの構成図である。 第三実施形態の力制御の設定画面を示す。 第四実施形態の機械システムの構成図である。 第四実施形態の力制御の設定画面を示す。 第五実施形態の機械システムの構成図である。 第五実施形態の力制御の設定画面を示す。 第六実施形態の機械システムの構成図である。 第六実施形態の力制御の設定画面を示す。 一実施形態の機械システムのブロック図である。 他の実施形態の機械システムのブロック図である。
　以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を詳細に説明する。各図面において、同一又は類似の構成要素には同一又は類似の符号が付与されている。また、以下に記載する実施形態は請求の範囲に記載される発明の技術的範囲及び用語の意義を限定するものではない。
　第一実施形態の機械システム１について説明する。図１Ａは第一実施形態の機械システム１の構成図である。機械システム１は、機械２と、機械２の動作を制御する制御装置３と、を備えている。また、機械システム１は、必須ではないが、機械２の動作を教示する教示装置４を備えている。
　機械２は多関節ロボットで構成されるが、これに限定されず、他の実施形態では、単関節ロボット、パラレルリンク型ロボット、双腕ロボット等の他の産業用ロボットで構成されることもある。また、別の実施形態において、機械２は、産業用ロボットではなく、ヒューマノイド等の他の形態のロボットで構成されることもある。或いは、さらに別の実施形態において、機械２は、ロボットではなく、工作機械、建設機械、農業機械等の他の産業機械、又は車両、航空機、ロケット等の他の形態の機械で構成されることもある。
　機械２は相互に連結された一以上のリンク１０～１６を備えている。リンク１１～１６は所定の軸線回りに回動する回動リンクで構成されるが、これに限定されず、他の実施形態では、所定の軸線に沿って直動する直動リンクで構成されることもある。リンク１０は例えば所定位置に固定されるベースであり、リンク１１は例えば第一軸線Ｊ１回りにリンク１０に対して回転可能に支持される旋回胴である。リンク１２は例えば第一軸線Ｊ１に直交する第二軸線Ｊ２回りにリンク１１に対して回転可能に支持される上腕であり、リンク１３は例えば第二軸線Ｊ２に平行な第三軸線Ｊ３回りにリンク１２に対して回転可能に支持される前腕である。
　リンク１４～１６はリンク１３に取付けられる三軸の手首である。リンク１４は例えば第三軸線Ｊ３に直交する第四軸線Ｊ４回りにリンク１３に対して回転可能に支持された第一手首要素であり、リンク１５は例えば第四軸線Ｊ４に直交する第五軸線Ｊ５回りにリンク１４に対して回転可能に支持された第二手首要素であり、リンク１６は例えば第五軸線Ｊ５に直交する第六軸線Ｊ６回りにリンク１５に対して回転可能に支持された第三手首要素である。
　機械２は機械２の先端に着脱可能に取付けられるツール１７をさらに備えている。ツール１７はワークＷ１を保持するハンドツールで構成されるが、これに限定されず、他の実施形態では、溶接ツール、ねじ締結ツール、バリ取りツール、研磨ツール等の他の形態のツールで構成されることもある。第一実施形態の機械２はハンドで保持した円柱状のワークＷ１を凹状のワークＷ２に嵌合する作業を行う。
　機械２は、図示しないが、リンク１１～１６を駆動する一以上のアクチュエータと、リンク１１～１６に働くトルクを検出する一以上のトルクセンサと、を備えている。アクチュエータはリンク１１～１６の連結部の近傍に設けられる。アクチュエータは電動機、エンコーダ、減速機等を含む電気式アクチュエータで構成されるが、これに限定されず、他の実施形態では、油圧式、空気圧式等の他のアクチュエータで構成されることもある。トルクセンサはリンク１１～１６の連結部に設けられる。トルクセンサは歪ゲージ式のトルクセンサで構成されるが、これに限定されず、他の実施形態では、圧電式、光学式、静電容量式等の他のトルクセンサで構成されることもある。
　制御装置３は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等を備えているが、これに限定されず、他の実施形態では、相互にバスで接続されたプロセッサ、メモリ、入出力インタフェース等を備えた他の形態のコンピュータで構成されることもある。制御装置３はアクチュエータを駆動する駆動回路を備えているが、他の実施形態では、機械２がアクチュエータを駆動する駆動回路を備えることもある。制御装置３は有線又は無線を介してアクチュエータ及びトルクセンサに接続する。制御装置３はアクチュエータへ動作の指令値を送出し、アクチュエータから動作の検出値を受入れる。また、制御装置３はトルクセンサからトルクの検出値を受入れる。
　制御装置３は、世界座標系、機械座標系、フランジ座標系、ツール座標系、カメラ座標系、ユーザ座標系等の種々の座標系を設定する。これら座標系は例えば直交座標系で構成される。説明を容易にするため、制御装置３は、機械座標系Ｃ１、ツール座標系Ｃ２、ユーザ座標系Ｃ３を設定しているものとする。機械座標系Ｃ１は機械２の基準位置、例えばベースに固定され、ツール座標系Ｃ２はツール１７の基準位置、例えばツール中心点（ＴＣＰ）に固定され、ユーザ座標系Ｃ３は任意の位置、例えばワークＷ２に固定される。
　制御装置３は、機械２の制御対象部位である制御点Ｐをツール座標系Ｃ２の原点（すなわちＴＣＰ）に設定するものとする。従って、機械２の制御対象部位の位置及び姿勢は機械座標系Ｃ１におけるツール座標系Ｃ２の位置及び姿勢で表される。制御装置３は教示装置４で作成された動作プログラムに従って機械２の動作を制御する。動作プログラムは機械２の制御対象部位の動作軌道を構成する教示点へ機械２の制御対象部位の位置及び姿勢を移動させる動作命令を含む。
　教示装置４は制御装置３に直接組付けられる教示操作盤で構成されるが、これに限定されず、他の実施形態では、有線又は無線で制御装置３に通信可能に接続する携帯型のティーチペンダント、タブレット、パーソナルコンピュータ、サーバ装置等の他の形態のコンピュータ装置で構成されることもある。教示装置４は、図示しないが、相互にバスで接続されたプロセッサ、メモリ、入出力インタフェース、ユーザインタフェース等を備えている。ユーザインタフェースはタッチパネル、ディスプレイ、キーボード等の入力部及び表示部で構成される。教示装置４は有線又は無線を介して制御装置３に接続する。教示装置４は、図示しないが、機械２の動作プログラムを作成するプログラム作成ソフトウェアを備えている。教示装置４は作成された動作プログラムを制御装置３に送出する。
　以上のように構成された機械システム１において、制御装置３はリンク１１～１６に取付けたトルクセンサを用いて力制御又は質量計測を行う。制御装置３はトルクセンサの検出値から機械２の制御点Ｐに働く力を計測し、計測結果に基づいて力制御又は質量計測を行う。しかし、トルクセンサから制御点Ｐまでの距離が長いことに起因し、トルクセンサの検出値から制御点Ｐに働く力へ変換する際に力のノイズが大きくなる。また、リンク１１～１６の剛性に起因し、制御点Ｐで実際に発生した力とトルクセンサから求めた制御点Ｐに働く力とが乖離することがある。
　そこで、第一実施形態では、外部機器である力センサ５０を用いてトルクセンサの調整（つまりキャリブレーション処理）を行う。トルクセンサを調整する際は、力センサ５０を機械２の制御点Ｐの近傍（例えば手首のリンク１６とツール１７の間）に取付ける。力センサ５０を機械２の制御点Ｐの近傍に取付けるので、力センサ５０の検出値から求めた制御点Ｐに働く力はトルクセンサの検出値から求めた制御点Ｐに働く力に比べて精度が高い。従って、制御装置３は、力センサ５０の検出値から求めた制御点Ｐに働く力を基準値とし、トルクセンサの検出値から求めた機械２の制御点Ｐに働く力と、力センサ５０の検出値から求めた機械２の制御点Ｐに働く力とを比較することでトルクセンサの補正量を算出する。トルクセンサの調整後は、制御装置３がトルクセンサの検出値から求めた機械２の制御点Ｐに働く力に対してトルクセンサの補正量を適用して力制御又は質量計測を行う。
　力センサ５０は、六軸の力覚センサで構成され、三軸方向の力と三軸回りのモーメントとを検出するが、これに限定されず、他の実施形態では、三軸の力覚センサで構成され、三軸方向の力のみを検出することもある。つまり力センサ５０は機械２の作業内容に応じて少なくとも一軸以上の力覚センサで構成される。
　トルクセンサを調整する際は、教示装置４を用いて、機械２の作業内容、センサ調整モード、トルクセンサの調整に用いる外部機器等のパラメータを設定する。図１Ｂは第一実施形態の力制御の設定画面４０を示している。力制御の設定画面４０は教示装置４の表示部に表示される。力制御の設定画面４０では、機械２の作業内容４１、力計測に用いるセンサタイプ４２、センサ調整モード４３、調整用外部機器４４、ユーザ座標系番号４５、ツール座標系番号４６、力の作用方向４７等を設定する。
　第一実施形態では、機械２がハンドで保持した円柱状のワークＷ１を凹状のワークＷ２に嵌合する作業を行うため、力制御の設定画面４０において、機械２の作業内容４１を「嵌合」に設定する。作業内容４１を設定する理由は、トルクセンサの検出値から求めた機械２の制御点Ｐに働く力が機械２の制御対象部位の位置及び姿勢に依存するので、算出されるトルクセンサの補正量も機械２の作業内容４１に応じて変化するためである。つまり制御装置３は機械２の作業内容４１に応じてトルクセンサの調整を行う。なお、後述の実施形態で説明するように、機械２の作業内容４１は、「嵌合」の他、「面合わせ」、「位相合わせ」、「ねじ締結」、「一定力押付」、「研磨」、「バリ取り」等からいずれか一つに切替えられる。
　制御装置３はトルクセンサを用いて機械２の制御点Ｐに働く力を計測するため、力制御の設定画面４０において、力計測に用いるセンサタイプ４２を「トルクセンサ」に設定する。なお、本開示の趣旨とは異なるが、力センサ５０を用いて力制御や質量計測を行う場合は、力計測に用いるセンサタイプ４２を「力センサ」に設定する。本開示の前提条件として、力センサ５０をユーザが所持していない場合や、力センサ５０の個数が機械２の台数に対して少ない場合に、力センサ５０より精度の低いトルクセンサを用いて力制御や質量計測等を行うことを想定している。
　トルクセンサの調整を行う際は、力制御の設定画面４０において、センサ調整モード４３を「有効」に設定する。センサ調整モード４３を「有効」に設定している間は、制御装置３がトルクセンサの補正計算を実行する。トルクセンサの調整が完了すると、センサ調整モード４３が自動的に「完了」に設定される。ユーザはトルクセンサの調整が完了したことを判定するのが難しく、また、センサ調整モード４３を「完了」に設定し忘れる可能性があるため、例えば所定の回数だけトルクセンサの調整を行った場合に、又はトルクセンサの調整の結果（補正量）が収束した場合に（各回のトルクセンサの補正量が所定の閾値以下になった場合に）、センサ調整モード４３が自動的に「完了」に設定されるとよい。なお、トルクセンサの調整を行わない場合は、センサ調整モード４３を「無効」に設定するとよい。センサ調整モード４３を「無効」に設定している間は、制御装置３がトルクセンサの補正計算を実行しない。本開示の趣旨とは異なるが、例えば機械２の制御点Ｐの近傍に取付けた力センサ５０を用いて力制御又は質量計測を行う場合は、センサ調整モード４３を「無効」に設定するとよい。或いは、トルクセンサの調整を行う場合とトルクセンサの調整を行わない場合の精度を比較するために、センサ調整モード４３を「有効」又は「無効」に切替えてもよい。
　第一実施形態では、トルクセンサの調整に用いる外部機器として力センサ５０を使用するので、力制御の設定画面４０において、調整用外部機器４４を「力センサ」に設定する。なお、後述の実施形態で説明するように、調整用外部機器４４は、「力センサ」の他、「質量が既知のワーク」、「視覚センサ」等からいずれか一つに切替えられる。
　また、第一実施形態では、ユーザ座標系番号が「０」であるユーザ座標系Ｃ３と、ツール座標系番号が「１」であるツール座標系Ｃ２を使用するため、力制御の設定画面４０において、ユーザ座標系番号４５を「０」に設定し、ツール座標系番号４６を「１」に設定する。
　さらに、第一実施形態では、円柱状のワークＷ１を凹状のワークＷ２に嵌合する際の力の作用方向がツール座標系Ｃ２の－Ｚ軸方向であるため、力制御の設定画面４０において、力の作用方向４７を「ツール」座標系の「－Ｚ」軸方向に設定する。なお、ユーザ座標Ｃ３の－Ｚ軸方向で設定する場合は、力の作用方向４７を「ユーザ」座標系の「－Ｚ」軸方向に設定するとよい。
　以上のように力制御の設定を行うと、機械２は力センサ５０を用いて円柱状のワークＷ１を凹状のワークＷ２に嵌合する作業を行い、制御装置３は嵌合作業中の力センサ５０の検出値の時系列データとトルクセンサの検出値の時系列データを内部データとしてメモリに記録する。嵌合作業が終了した後、制御装置３はメモリに記録された内部データに基づいてトルクセンサの補正量を計算する。つまり制御装置３はトルクセンサの調整を行う。
　以下、トルクセンサの補正量の計算方法の一例について説明する。トルクセンサの補正量の計算処理は、（１）トルクセンサの検出値を機械２の制御点Ｐに働く力へ変換する計算処理と、（２）トルクセンサの検出値から求めた制御点Ｐに働く力と、力センサ５０の検出値から求めた制御点Ｐに働く力とを比較することでトルクセンサの補正量を算出する計算処理と、を含む。
　先ず、（１）トルクセンサの検出値を機械２の制御点Ｐに働く力へ変換する計算処理の一例について説明する。第ｉ軸トルクセンサの検出値ｂｉと、機械２の制御点Ｐに働く力（本例では力Ｆ及びモーメントＭ）との関係式は、例えば下記のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　即ち、第ｉ軸トルクセンサに関して以下の関係式が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式３を行列式に纏めると、次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　式４の６つの連立方程式から６つの未知数である力ベクトルＦとモーメントベクトルＭを求める。以上により、トルクセンサの検出値が制御点Ｐに働く力（本例では力ＦとモーメントＭ）に変換される。
　次に、（２）トルクセンサの検出値から求めた制御点Ｐに働く力と、力センサ５０の検出値から求めた制御点Ｐに働く力とを比較することでトルクセンサの補正量を算出する計算処理の一例について説明する。トルクセンサの補正量（本例では力の補正量ＣＦとモーメントの補正量ＣＭ）の計算式は以下のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　以上により、トルクセンサの補正量が算出される。なお、トルクセンサの補正量は、トルクセンサと力センサの検出値の時系列データから求めた補正量を嵌合作業全体に亘って平均化した平均値として計算されるが、これに限定されず、他の実施形態では、トルクセンサと力センサの検出値の時系列データから求めた補正量を、嵌合作業中の所定の動作区間毎に、又は嵌合作業中の所定の時間間隔毎に平均化した平均値として計算してもよい。
　算出されたトルクセンサの補正量は制御装置３のメモリに内部データとして記録される。これにより、トルクセンサの調整（キャリブレーション処理）が完了する。この際、図１Ｂに示す力制御の設定画面４０において、教示装置４はセンサ調整モード４３を「完了」に切替える。
　トルクセンサの調整後、力センサ５０を機械２から取外す。取外した力センサ５０は他の機械で流用できる。つまり他の機械において力センサ５０を用いて力制御や質量計測等を行ってもよいし、又は他の機械において力センサ５０を外部機器として用いてトルクセンサの調整を行った後にトルクセンサを用いて力制御や質量計測等を行ってもよい。
　次回以降の作業においては、機械２がトルクセンサを用いて円柱状の別のワークＷ１を凹状の別のワークＷ２に嵌合する作業を行うが、制御装置３はトルクセンサの検出値から求めた制御点Ｐに働く力に対してトルクセンサの調整の結果（補正量）を適用することで高精度に力制御を行う。つまり制御装置３は力センサ５０と概ね同じ精度で力制御を実行できる。
　以下、トルクセンサの補正量の適用方法の一例について説明する。トルクセンサの補正量の適用処理は、（３）トルクセンサの検出値を機械２の制御点Ｐに働く力へ変換する計算処理と、（４）トルクセンサの検出値から求めた補正前の制御点Ｐに働く力に対してトルクセンサの補正量を適用する計算処理と、を含む。なお、（３）の計算処理については前述の（１）の計算処理と同一であるため、説明を省略する。
　（４）トルクセンサの検出値から求めた補正前の制御点Ｐに働く力に対してトルクセンサの補正量を適用する計算処理の一例について説明する。以下の式で表されるように、トルクセンサの検出値から求めた補正前の制御点Ｐに働く力（本例では力Ｆ１ｔ及びモーメントＭ１ｔ）に対してトルクセンサの補正量（本例では力の補正量ＣＦとモーメントの補正量ＣＭ）を掛けた値を補正後の制御点Ｐに働く力（本例では力Ｆ２ｔ及びモーメントＭ２ｔ）とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　以上により、トルクセンサの補正量が適用される。なお、トルクセンサの補正量は、嵌合作業全体に亘って単一の補正量が適用されるが、これに限定されず、他の実施形態では、嵌合作業中の所定の動作区間毎に、又は嵌合作業中の所定の時間間隔毎に単一の補正量が適用されてもよい。
　また、第一実施形態では、嵌合作業中の力センサ５０の検出値を用いてトルクセンサの調整を行うが、他の実施形態では、位相合わせ作業、ねじ締結作業、及び一定力押付作業のいずれか一つの作業中の力センサ５０の検出値を用いてトルクセンサの調整を行うこともある。
　以下、第二実施形態の機械システム１について説明する。図２Ａは第二実施形態の機械システム１の構成図である。第二実施形態の機械システム１の構成は第一実施形態の機械システム１の構成と同一であるため、説明を省略する。第二実施形態でも、外部機器である力センサ５０を用いてトルクセンサの調整（つまりキャリブレーション処理）を行うが、第二実施形態の機械２はハンドで保持した円柱状のワークＷ１の底面を対象物上に面合わせする作業を行う点で、第一実施形態とは異なる。
　トルクセンサを調整する際は、教示装置４を用いて、機械２の作業内容、センサ調整モード、トルクセンサの調整に用いる外部機器等のパラメータを設定する。図２Ｂは第二実施形態の力制御の設定画面４０を示している。第二実施形態では、機械２がハンドで保持した円柱状のワークＷ１の底面を対象物上に面合わせする作業を行うため、力制御の設定画面４０において、機械２の作業内容４１を「面合わせ」に設定する。
　制御装置３はトルクセンサを用いて機械２の制御点Ｐに働く力を計測するため、力制御の設定画面４０において、力計測に用いるセンサタイプ４２を「トルクセンサ」に設定する。また、トルクセンサの調整を行う際は、力制御の設定画面４０において、センサ調整モード４３を「有効」に設定する。センサ調整モード４３を「有効」に設定している間は、制御装置３がトルクセンサの補正計算を実行する。トルクセンサの調整が完了すると、センサ調整モード４３が自動的に「完了」に設定される。ユーザはトルクセンサの調整が完了したことを判定するのが難しく、また、センサ調整モード４３を「完了」に設定し忘れる可能性があるため、例えば所定の回数だけトルクセンサの調整を行った場合に、又はトルクセンサの調整の結果（補正量）が収束した場合に（各回のトルクセンサの補正量が所定の閾値以下になった場合に）、センサ調整モード４３が自動的に「完了」に設定されるとよい。なお、トルクセンサの調整を行わない場合は、センサ調整モード４３を「無効」に設定するとよい。第二実施形態では、トルクセンサの調整に用いる外部機器として力センサ５０を使用するので、力制御の設定画面４０において、調整用外部機器４４を「力センサ」に設定する。
　また、第二実施形態では、ユーザ座標系番号が「０」であるユーザ座標系Ｃ３と、ツール座標系番号が「１」であるツール座標系Ｃ２を使用するため、力制御の設定画面４０において、ユーザ座標系番号４５を「０」に設定し、ツール座標系番号４６を「１」に設定する。さらに、第二実施形態では、円柱状のワークＷ１の底面を対象物上に面合わせする際の力の作用方向がユーザ座標系Ｃ３の－Ｚ軸方向であるため、力制御の設定画面４０において、力の作用方向４７を「ユーザ」座標系の「－Ｚ」軸方向に設定する。
　以上のように力制御の設定を行うと、機械２は力センサ５０を用いて円柱状のワークＷ１の底面を対象物上に面合わせする作業を行い、制御装置３は面合わせ作業中の力センサ５０の検出値の時系列データとトルクセンサの検出値の時系列データを内部データとしてメモリに記録する。面合わせ作業が終了した後、制御装置３はメモリに記録された内部データに基づいてトルクセンサの補正量を計算する。つまり制御装置３はトルクセンサの調整を行う。
　トルクセンサの補正量の計算処理については第一実施形態の計算処理（１）、（２）と同一であるため、説明を省略する。トルクセンサの補正量は、トルクセンサと力センサの検出値の時系列データから求めた補正量を面合わせ作業全体に亘って平均化した平均値として計算されるが、これに限定されず、他の実施形態では、トルクセンサと力センサの検出値の時系列データから求めた補正量を、面合わせ作業中の所定の動作区間毎に、又は面合わせ作業中の所定の時間間隔毎に平均化した平均値として計算してもよい。
　算出されたトルクセンサの補正量は制御装置３のメモリに内部データとして記録される。これにより、トルクセンサの調整（キャリブレーション処理）が完了する。この際、図２Ｂに示す力制御の設定画面４０において、教示装置４はセンサ調整モード４３を自動的に「完了」に切替える。
　トルクセンサの調整後、力センサ５０を機械２から取外す。取外した力センサ５０は他の機械で流用できる。つまり他の機械において力センサ５０を用いて力制御や質量計測等を行ってもよいし、又は他の機械において力センサ５０を外部機器として用いてトルクセンサの調整を行った後にトルクセンサを用いて力制御や質量計測等を行ってもよい。
　次回以降の作業においては、機械２がトルクセンサを用いて円柱状の別のワークＷ１の底面を対象物上に面合わせする作業を行うが、制御装置３はトルクセンサの検出値から求めた制御点Ｐに働く力に対してトルクセンサの調整の結果（補正量）を適用することで高精度に力制御を行う。つまり制御装置３は力センサ５０と概ね同じ精度で力制御を実行できる。
　トルクセンサの補正量の適用方法については第一実施形態の計算処理（３）、（４）と同一であるため、説明を省略する。トルクセンサの補正量は、面合わせ作業全体に亘って単一の補正量が適用されるが、これに限定されず、他の実施形態では、面合わせ作業中の所定の動作区間毎に、又は面合わせ作業中の所定の時間間隔毎に単一の補正量が適用されてもよい。
　以下、第三実施形態の機械システム１について説明する。図３Ａは第三実施形態の機械システム１の構成図である。第三実施形態の機械システム１の構成は第一実施形態の機械システム１の構成と同一であるため、説明を省略する。第三実施形態でも、外部機器である力センサ５０を用いてトルクセンサの調整（つまりキャリブレーション処理）を行うが、第三実施形態の機械２はハンドで保持したワークＷ１を或る位置から別の位置へ搬送している間にワークＷ１の質量を計測する作業を行う点で、第一実施形態とは異なる。
　トルクセンサを調整する際は、教示装置４を用いて、機械２の作業内容、センサ調整モード、トルクセンサの調整に用いる外部機器等のパラメータを設定する。図３Ｂは第三実施形態の力制御の設定画面４０を示している。第三実施形態では、機械２がワークＷ１の質量を計測する作業を行うため、力制御の設定画面４０において、機械２の作業内容４１を「質量測定」に設定する。
　制御装置３はトルクセンサを用いて機械２の制御点Ｐに働く力を計測するため、力制御の設定画面４０において、力計測に用いるセンサタイプ４２を「トルクセンサ」に設定する。また、トルクセンサの調整を行う際は、力制御の設定画面４０において、センサ調整モード４３を「有効」に設定する。センサ調整モード４３を「有効」に設定している間は、制御装置３がトルクセンサの補正計算を実行する。トルクセンサの調整が完了すると、センサ調整モード４３が自動的に「完了」に設定される。ユーザはトルクセンサの調整が完了したことを判定するのが難しく、また、センサ調整モード４３を「完了」に設定し忘れる可能性があるため、例えば所定の回数だけトルクセンサの調整を行った場合に、又はトルクセンサの調整の結果（補正量）が収束した場合に（各回のトルクセンサの補正量が所定の閾値以下になった場合に）、センサ調整モード４３が自動的に「完了」に設定されるとよい。なお、トルクセンサの調整を行わない場合は、センサ調整モード４３を「無効」に設定するとよい。第三実施形態では、トルクセンサの調整に用いる外部機器として力センサ５０を使用するので、力制御の設定画面４０において、調整用外部機器４４を「力センサ」に設定する。
　また、第三実施形態では、ユーザ座標系番号が「０」であるユーザ座標系Ｃ３と、ツール座標系番号が「１」であるツール座標系Ｃ２を使用するため、力制御の設定画面４０において、ユーザ座標系番号４５を「０」に設定し、ツール座標系番号４６を「１」に設定する。さらに、第三実施形態では、必須ではないが、ワークＷ１の質量を計測する際の力の作用方向がツール座標系Ｃ２の－Ｚ軸方向である場合は、力制御の設定画面４０において、力の作用方向４７を「ツール」座標系の「－Ｚ」軸方向に設定する。
　以上のように力制御の設定を行うと、機械２はハンドで保持したワークＷ１を或る位置から別の位置へ搬送している間に力センサ５０を用いてワークＷ１の質量を計測する作業を行い、制御装置３は質量計測作業中の力センサ５０の検出値の時系列データとトルクセンサの検出値の時系列データを内部データとしてメモリに記録する。質量計測作業が終了した後、制御装置３はメモリに記録された内部データに基づいてトルクセンサの補正量を計算する。つまり制御装置３はトルクセンサの調整を行う。
　トルクセンサの補正量の計算処理については第一実施形態の計算処理（１）、（２）と同一であるため、説明を省略する。トルクセンサの補正量は、トルクセンサと力センサの検出値の時系列データから求めた補正量を質量計測作業全体に亘って平均化した平均値として計算されるが、これに限定されず、他の実施形態では、トルクセンサと力センサの検出値の時系列データから求めた補正量を、質量計測作業中の所定の動作区間毎に、又は質量計測作業中の所定の時間間隔毎に平均化した平均値として計算してもよい。
　算出されたトルクセンサの補正量は制御装置３のメモリに内部データとして記録される。これにより、トルクセンサの調整（キャリブレーション処理）が完了する。この際、図３Ｂに示す力制御の設定画面４０において、教示装置４はセンサ調整モード４３を「完了」に切替える。
　トルクセンサの調整後、力センサ５０を機械２から取外す。取外した力センサ５０は他の機械で流用できる。つまり他の機械において力センサ５０を用いて力制御や質量計測等を行ってもよいし、又は他の機械において力センサ５０を外部機器として用いてトルクセンサの調整を行った後にトルクセンサを用いて力制御や質量計測等を行ってもよい。
　次回以降の作業においては、機械２がハンドで保持した別のワークＷ１を或る位置から別の位置へ搬送する間にトルクセンサを用いて別のワークＷ１の質量を計測する作業を行うが、制御装置３はトルクセンサの検出値から求めた制御点Ｐに働く力に対してトルクセンサの調整の結果（補正量）を適用することで高精度に質量計測を行う。つまり制御装置３は力センサ５０と概ね同じ精度で質量計測を実行できる。
　トルクセンサの補正量の適用方法については第一実施形態の計算処理（３）、（４）と同一であるため、説明を省略する。トルクセンサの補正量は、質量計測作業全体に亘って単一の補正量が適用されるが、これに限定されず、他の実施形態では、質量計測作業中の所定の動作区間毎に、又は質量計測作業中の所定の時間間隔毎に単一の補正量が適用されてもよい。
　以下、第四実施形態の機械システム１について説明する。図４Ａは第三実施形態の機械システム１の構成図である。第四実施形態の機械システム１の構成は第三実施形態の機械システム１の構成と概ね同一であるが、力センサ５０ではなく、質量が既知のワーク５１を外部機器として用いてトルクセンサの調整（つまりキャリブレーション処理）を行う点で、第三実施形態とは異なる。
　トルクセンサを調整する際は、教示装置４を用いて、機械２の作業内容、センサ調整モード、トルクセンサの調整に用いる外部機器等のパラメータを設定する。図４Ｂは第四実施形態の力制御の設定画面４０を示している。第四実施形態では、機械２がワーク５１の質量を計測する作業を行うため、力制御の設定画面４０において、機械２の作業内容４１を「質量測定」に設定する。
　制御装置３はトルクセンサを用いて機械２の制御点Ｐに働く力を計測するため、力制御の設定画面４０において、力計測に用いるセンサタイプ４２を「トルクセンサ」に設定する。また、トルクセンサの調整を行う際は、力制御の設定画面４０において、センサ調整モード４３を「有効」に設定する。センサ調整モード４３を「有効」に設定している間は、制御装置３がトルクセンサの補正計算を実行する。トルクセンサの調整が完了すると、センサ調整モード４３が自動的に「完了」に設定される。ユーザはトルクセンサの調整が完了したことを判定するのが難しく、また、センサ調整モード４３を「完了」に設定し忘れる可能性があるため、例えば所定の回数だけトルクセンサの調整を行った場合に、又はトルクセンサの調整の結果（補正量）が収束した場合に（各回のトルクセンサの補正量が所定の閾値以下になった場合に）、センサ調整モード４３が自動的に「完了」に設定されるとよい。なお、トルクセンサの調整を行わない場合は、センサ調整モード４３を「無効」に設定するとよい。第四実施形態では、トルクセンサの調整に用いる外部機器として質量が既知のワーク５１を使用するので、力制御の設定画面４０において、調整用外部機器４４を「質量が既知のワーク」に設定する。また、ワーク５１の質量を設定する（本例では「１５ｋｇ」）。
　また、段四実施形態では、ユーザ座標系番号が「０」であるユーザ座標系Ｃ３と、ツール座標系番号が「１」であるツール座標系Ｃ２を使用するため、力制御の設定画面４０において、ユーザ座標系番号４５を「０」に設定し、ツール座標系番号４６を「１」に設定する。さらに、第四実施形態では、必須ではないが、ワーク５１の質量を計測する際の力の作用方向がツール座標系Ｃ２の－Ｚ軸方向である場合は、力制御の設定画面４０において、力の作用方向４７を「ツール」座標系の「－Ｚ」軸方向に設定する。
　以上のように力制御の設定を行うと、機械２はハンドで保持したワークＷ１を或る位置から別の位置へ搬送している間にトルクセンサを用いてワークＷ１の質量を計測する作業を行い、制御装置３は質量計測作業中のトルクセンサの検出値の時系列データを内部データとしてメモリに記録する。質量計測作業が終了した後、制御装置３はメモリに記録された内部データに基づいてトルクセンサの補正量を計算する。つまり制御装置３はトルクセンサの調整を行う。
　トルクセンサの補正量の計算処理は、（１）トルクセンサの検出値を機械２の制御点Ｐに働く力へ変換する計算処理と、（２）トルクセンサの検出値から求めた制御点Ｐに働く力と、ワーク５１の既知の質量とを比較することでトルクセンサの補正量を算出する計算処理と、を含む。第四実施形態の計算処理（１）は第一実施形態の計算処理（１）と同一であるため、説明を省略する。
　（２）トルクセンサの検出値から求めた制御点Ｐに働く力と、ワーク５１の既知の質量とを比較することでトルクセンサの補正量を算出する計算処理の一例について説明する。トルクセンサの補正量（本例では力の補正量ＣＦとモーメントの補正量ＣＭ）の計算式は以下のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　以上により、トルクセンサの補正量が算出される。なお、トルクセンサの補正量は、トルクセンサと力センサの検出値の時系列データから求めた補正量を質量計測作業全体に亘って平均化した平均値として計算されるが、これに限定されず、他の実施形態では、トルクセンサと力センサの検出値の時系列データから求めた補正量を、質量計測作業中の所定の動作区間毎に、又は質量計測作業中の所定の時間間隔毎に平均化した平均値として計算してもよい。
　算出されたトルクセンサの補正量は制御装置３のメモリに内部データとして記録される。これにより、トルクセンサの調整（キャリブレーション処理）が完了する。この際、図４Ｂに示す力制御の設定画面４０において、教示装置４はセンサ調整モード４３を「完了」に切替える。
　トルクセンサの調整後、質量が既知のワーク５１は他の機械で流用できる。つまり他の機械において質量が既知のワーク５１を外部機器として用いてトルクセンサの調整を行った後にトルクセンサを用いて力制御や質量計測等を行ってもよい。
　次回以降の作業においては、機械２がハンドで保持した別のワークＷ１を或る位置から別の位置へ搬送する間にトルクセンサを用いて別のワークＷ１の質量を計測する作業を行うが、制御装置３はトルクセンサの検出値から求めた制御点Ｐに働く力に対してトルクセンサの調整の結果（補正量）を適用することで高精度に質量計測を行う。つまり制御装置３は力センサ５０と概ね同じ精度で質量計測を実行できる。
　トルクセンサの補正量の適用方法については第一実施形態の計算処理（３）、（４）と同一であるため、説明を省略する。トルクセンサの補正量は、質量計測作業全体に亘って単一の補正量が適用されるが、これに限定されず、他の実施形態では、質量計測作業中の所定の動作区間毎に、又は質量計測作業中の所定の時間間隔毎に単一の補正量が適用されてもよい。
　以下、第五実施形態の機械システム１について説明する。図５Ａは第五実施形態の機械システム１の構成図である。第五実施形態の機械システム１の構成は第一実施形態の機械システム１の構成と同一であるため、説明を省略する。第五実施形態でも、外部機器である力センサ５０を用いてトルクセンサの調整（つまりキャリブレーション処理）を行うが、第五実施形態の機械２は研磨ツールでワークＷ１の側面を研磨する作業を行う点で、第一実施形態とは異なる。
　トルクセンサを調整する際は、教示装置４を用いて、機械２の作業内容、センサ調整モード、トルクセンサの調整に用いる外部機器等のパラメータを設定する。図５Ｂは第五実施形態の力制御の設定画面４０を示している。第五実施形態では、機械２が研磨ツールでワークＷ１の側面を研磨する作業を行うため、力制御の設定画面４０において、機械２の作業内容４１を「研磨」に設定する。
　制御装置３はトルクセンサを用いて機械２の制御点Ｐに働く力を計測するため、力制御の設定画面４０において、力計測に用いるセンサタイプ４２を「トルクセンサ」に設定する。また、トルクセンサの調整を行う際は、力制御の設定画面４０において、センサ調整モード４３を「有効」に設定する。センサ調整モード４３を「有効」に設定している間は、制御装置３がトルクセンサの補正計算を実行する。トルクセンサの調整が完了すると、センサ調整モード４３が自動的に「完了」に設定される。ユーザはトルクセンサの調整が完了したことを判定するのが難しく、また、センサ調整モード４３を「完了」に設定し忘れる可能性があるため、例えば所定の回数だけトルクセンサの調整を行った場合に、又はトルクセンサの調整の結果（補正量）が収束した場合に（各回のトルクセンサの補正量が所定の閾値以下になった場合に）、センサ調整モード４３が自動的に「完了」に設定されるとよい。なお、トルクセンサの調整を行わない場合は、センサ調整モード４３を「無効」に設定するとよい。第五実施形態では、トルクセンサの調整に用いる外部機器として力センサ５０を使用するので、力制御の設定画面４０において、調整用外部機器４４を「力センサ」に設定する。
　また、第五実施形態では、ユーザ座標系番号が「０」であるユーザ座標系Ｃ３と、ツール座標系番号が「１」であるツール座標系Ｃ２を使用するため、力制御の設定画面４０において、ユーザ座標系番号４５を「０」に設定し、ツール座標系番号４６を「１」に設定する。さらに、第五実施形態では、ワークＷ１の側面を研磨する際の力の作用方向がツール座標系Ｃ２のＸ軸方向であるため、力制御の設定画面４０において、力の作用方向４７を「ツール」座標系の「Ｘ」軸方向に設定する。
　以上のように力制御の設定を行うと、機械２は力センサ５０を用いてワークＷ１の側面を研磨する作業を行い、制御装置３は研磨作業中の力センサ５０の検出値の時系列データとトルクセンサの検出値の時系列データを内部データとしてメモリに記録する。研磨作業が終了した後、制御装置３はメモリに記録された内部データに基づいてトルクセンサの補正量を計算する。つまり制御装置３はトルクセンサの調整を行う。
　トルクセンサの補正量の計算処理については第一実施形態の計算処理（１）、（２）と同一であるため、説明を省略する。トルクセンサの補正量は、トルクセンサと力センサの検出値の時系列データから求めた補正量を研磨作業全体に亘って平均化した平均値として計算されるが、これに限定されず、他の実施形態では、トルクセンサと力センサの検出値の時系列データから求めた補正量を、研磨作業中の所定の動作区間毎に、又は研磨作業中の所定の時間間隔毎に平均化した平均値として計算してもよい。
　算出されたトルクセンサの補正量は制御装置３のメモリに内部データとして記録される。これにより、トルクセンサの調整（キャリブレーション処理）が完了する。この際、図２Ｂに示す力制御の設定画面４０において、教示装置４はセンサ調整モード４３を「完了」に切替える。
　トルクセンサの調整後、力センサ５０を機械２から取外す。取外した力センサ５０は他の機械で流用できる。つまり他の機械において力センサ５０を用いて力制御や質量計測等を行ってもよいし、又は他の機械において力センサ５０を外部機器として用いてトルクセンサの調整を行った後にトルクセンサを用いて力制御や質量計測等を行ってもよい。
　次回以降の作業においては、機械２がトルクセンサを用いて別のワークＷ１の側面を研磨する作業を行うが、制御装置３はトルクセンサの検出値から求めた制御点Ｐに働く力に対してトルクセンサの調整の結果（補正量）を適用することで高精度に力制御を行う。つまり制御装置３は力センサ５０と概ね同じ精度で力制御を実行できる。
　トルクセンサの補正量の適用方法については第一実施形態の計算処理（３）、（４）と同一であるため、説明を省略する。トルクセンサの補正量は、研磨作業全体に亘って単一の補正量が適用されるが、これに限定されず、他の実施形態では、研磨作業中の所定の動作区間毎に、又は研磨作業中の所定の時間間隔毎に単一の補正量が適用されてもよい。
　以下、第六実施形態の機械システム１について説明する。図６Ａは第六実施形態の機械システム１の構成図である。第六実施形態の機械システム１の構成は第五実施形態の機械システム１の構成と概ね同一であるが、力センサ５０ではなく、視覚センサ５２を外部機器として用いてトルクセンサの調整（つまりキャリブレーション処理）を行う点で、第五実施形態とは異なる。また、第六実施形態の機械２はバリ取りツールでワークＷ１の側面のバリを取る作業を行う点で、第五実施形態とは異なる。
　トルクセンサを調整する際は、視覚センサ５２を機械２の制御点Ｐの近傍、例えば機械２とは異なる固定位置に設置する。そして、制御装置３は、視覚センサ５２からワークＷ１のバリ取り部位のバリ取り後画像を取得し、バリ取り前画像とバリ取り後画像から求めたバリ取りした実際の削り量と、目標の削り量とを比較することでトルクセンサの補正量を算出する。制御装置３は算出されたトルクセンサの補正量を用いてトルクセンサの検出値から求めた機械２の制御点Ｐに働く力を補正して力制御や質量計測等を行う。
　視覚センサ５２は三次元視覚センサで構成されていて三次元画像を取得する。バリ取りした実際の削り量はバリ取り前画像とバリ取り後画像を差分することで算出される。また、バリ取りの目標の削り量は制御装置３の内部データとしてメモリに記録されている。
　トルクセンサを調整する際は、教示装置４を用いて、機械２の作業内容、センサ調整モード、トルクセンサの調整に用いる外部機器等のパラメータを設定する。図６Ｂは第六実施形態の力制御の設定画面４０を示している。第六実施形態では、機械２がバリ取りツールでワークＷ１の側面のバリを取る作業を行うため、力制御の設定画面４０において、機械２の作業内容４１を「バリ取り」に設定する。
　制御装置３はトルクセンサを用いて機械２の制御点Ｐに働く力を計測するため、力制御の設定画面４０において、力計測に用いるセンサタイプ４２を「トルクセンサ」に設定する。また、トルクセンサの調整を行う際は、力制御の設定画面４０において、センサ調整モード４３を「有効」に設定する。センサ調整モード４３を「有効」に設定している間は、制御装置３がトルクセンサの補正計算を実行する。トルクセンサの調整が完了すると、センサ調整モード４３が自動的に「完了」に設定される。ユーザはトルクセンサの調整が完了したことを判定するのが難しく、また、センサ調整モード４３を「完了」に設定し忘れる可能性があるため、例えば所定の回数だけトルクセンサの調整を行った場合に、又はトルクセンサの調整の結果（補正量）が収束した場合に（各回のトルクセンサの補正量が所定の閾値以下になった場合に）、センサ調整モード４３が自動的に「完了」に設定されるとよい。なお、トルクセンサの調整を行わない場合は、センサ調整モード４３を「無効」に設定するとよい。第六実施形態では、トルクセンサの調整に用いる外部機器として視覚センサ５２を使用するので、力制御の設定画面４０において、調整用外部機器４４を「視覚センサ」に設定する。
　また、第六実施形態では、ユーザ座標系番号が「０」であるユーザ座標系Ｃ３と、ツール座標系番号が「１」であるツール座標系Ｃ２を使用するため、力制御の設定画面４０において、ユーザ座標系番号４５を「０」に設定し、ツール座標系番号４６を「１」に設定する。さらに、第六実施形態では、ワークＷ１の側面のバリを取る際の力の作用方向がユーザ座標系Ｃ３のＸ軸方向であるため、力制御の設定画面４０において、力の作用方向４７を「ユーザ」座標系の「Ｘ」軸方向に設定する。
　以上のように力制御の設定を行うと、機械２は視覚センサ５２を用いてワークＷ１の側面のバリを取る作業を行い、制御装置３はバリ取り作業前からバリ取り作業後までの間に視覚センサ５２から取得した画像の時系列データを内部データとしてメモリに記録する。バリ取り作業が終了した後、制御装置３はメモリに記録された内部データに基づいてトルクセンサの補正量を計算する。つまり制御装置３はトルクセンサの調整を行う。
　以下、トルクセンサの補正量の計算方法の一例について説明する。トルクセンサの補正量の計算処理は、（１）視覚センサ５２を用いてバリ取り前画像とバリ取り後画像からバリ取りした実際の削り量を算出する計算処理と、（２）視覚センサ５２の画像から求めた実際の削り量と、予めメモリに記録された目標の削り量とを比較することでトルクセンサの補正量を算出する計算処理と、を含む。トルクセンサの補正量Ｃは例えば以下の式から求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　以上により、トルクセンサの補正量が算出される。なお、トルクセンサの補正量は、視覚センサ５２の画像の時系列データから求めた補正量をバリ取り作業全体に亘って平均化した平均値として計算されるが、これに限定されず、他の実施形態では、視覚センサ５２の画像の時系列データから求めた補正量を、バリ取り作業中の所定の動作区間毎に、又はバリ取り作業中の所定の時間間隔毎に平均化した平均値として計算してもよい。
　算出されたトルクセンサの補正量は制御装置３のメモリに内部データとして記録される。これにより、トルクセンサの調整（キャリブレーション処理）が完了する。この際、図６Ｂに示す力制御の設定画面４０において、教示装置４はセンサ調整モード４３を「完了」に切替える。
　トルクセンサの調整後、視覚センサ５２を固定位置から取外す。取外した視覚センサ５２は他の機械で流用できる。つまり他の機械において視覚センサ５２を用いて力制御や質量計測等を行ってもよいし、又は他の機械において視覚センサ５２を外部機器として用いてトルクセンサの調整を行った後にトルクセンサを用いて力制御や質量計測等を行ってもよい。
　次回以降の作業においては、機械２がトルクセンサを用いて別のワークＷ１の側面のバリを取る作業を行うが、制御装置３はトルクセンサの検出値から求めた制御点Ｐに働く力に対してトルクセンサの調整の結果（補正量）を適用することで高精度に力制御を行う。つまり制御装置３は力センサ５０と概ね同じ精度で力制御を実行できる。
　以下、トルクセンサの補正量の適用方法の一例について説明する。トルクセンサの補正量の適用処理は、（３）トルクセンサの検出値を機械２の制御点Ｐに働く力へ変換する計算処理と、（４）トルクセンサの検出値から求めた補正前の制御点Ｐに働く力に対してトルクセンサの補正量を適用する計算処理と、を含む。なお、（３）の計算処理については第一実施形態の（１）の計算処理と同一であるため、説明を省略する。
　（４）トルクセンサの検出値から求めた補正前の制御点Ｐに働く力に対してトルクセンサの補正量を適用する計算処理の一例について説明する。以下の式で表されるように、トルクセンサの検出値から求めた補正前の制御点Ｐに働く力（本例では力の作用方向の力Ｆ１）に対してトルクセンサの補正量（本例では力の補正量Ｃ）を掛けた値を補正後の制御点Ｐに働く力（本例では力の作用方向の力Ｆ２）とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　以上により、トルクセンサの補正量が適用される。なお、トルクセンサの補正量は、バリ取り作業全体に亘って単一の補正量が適用されるが、これに限定されず、他の実施形態では、バリ取り作業中の所定の動作区間毎に、又はバリ取り作業中の所定の時間間隔毎に単一の補正量が適用されてもよい。
　また、第六実施形態では、バリ取り作業を行った部位の画像を用いてトルクセンサの調整を行うが、他の実施形態では、研磨作業を行った部位の画像を用いてトルクセンサの調整を行うこともある。
　以上の実施形態では、機械２の作業内容（嵌合作業、面合わせ作業、位相合わせ作業、ねじ締結作業、一定力押付作業、研磨作業、バリ取り作業等）に応じてトルクセンサの調整を行い、機械２の作業内容に応じてトルクセンサの調整の結果（補正量）を適用しているが、異なる作業内容であっても、トルクセンサから制御点Ｐまでの距離が概ね同一であって、力の作用方向が概ね同一である作業内容については、トルクセンサの調整の結果（補正量）を相互に適用できる。例えば研磨作業で求めたトルクセンサの補正量をバリ取り作業に適用してもよい。
　以下、一実施形態の機械システム１のシステム構成について説明する。図７は一実施形態の機械システム１のブロック図であり、図８は他の実施形態の機械システム１のブロック図である。図７に示す機械システム１は、ＷＡＮ（wide area network）又はＬＡＮ（local area network）等のネットワークに接続しないスタンドアロン方式を採用しているのに対し、図８に示す機械システム１は、ネットワークに接続したクライアントサーバ方式を採用している。
　図７に示す機械システム１は、一台の機械２と、機械２を制御する一台の制御装置３と、を備えている。機械２は、リンクに働くトルクを検出するトルクセンサ２０と、リンクを駆動するアクチュエータ２１と、を備えている。制御装置３は、トルクセンサ２０を用いて力制御又は質量計測を行う制御部３２と、力センサ５０、質量が既知のワーク５１、及び視覚センサ５２のいずれか一つの外部機器５を用いて又は記憶部３１に記録された内部データを用いてトルクセンサ２０の調整を行うトルクセンサ調整部３０と、を備えている。トルクセンサ調整部３０は第一実施形態から第六実施形態で説明したトルクセンサの調整機能の全てを行うことに留意されたい。トルクセンサ調整部３０は機械２の作業内容に応じてトルクセンサ２０の調整（補正量の計算）を行う。
　トルクセンサ２０を調整した後、トルクセンサ調整部３０はトルクセンサ２０の調整の結果（補正量）を内部データとして記憶部３１に記録する。また、トルクセンサ調整部３０は、所定の回数だけトルクセンサの調整を行った場合に又はトルクセンサの調整の結果（補正量）が収束した場合に（各回のトルクセンサの補正量が所定の閾値以下になった場合に）、トルクセンサの調整を自動的に完了に設定するとよい。トルクセンサの調整が完了した後、外部機器５を機械２から取外す。次回以降の別のワークに対する作業において、トルクセンサ調整部３０はトルクセンサ２０の検出値から求めた制御点Ｐに働く力に対してトルクセンサ２０の補正量を適用し、制御部３２は補正後の制御点Ｐに働く力に基づいて力制御又は質量計測を行う。
　なお、制御装置３の記憶部３１は、図示されるように、機械２の作業内容、トルクセンサ２０の調整に用いる外部機器５、トルクセンサ２０の補正量、使用する座標系番号、及び力の作用方向を内部データとして記録する。加えて、記憶部３１は、トルクセンサ２０の調整の有効、無効、又は完了、トルクセンサ２０の時系列データ、外部機器５の時系列データ又は質量、目標の削り量等の種々のデータを内部データとして記録する。
　図８に示す機械システム１は、複数台の機械２と、複数台の機械２をそれぞれ制御する複数台の制御装置３と、有線又は無線を介して複数台の制御装置３に接続するサーバ装置６０と、を備えている。機械２は、同一の仕様で構成され、リンクに働くトルクを検出するトルクセンサ２０と、リンクを駆動するアクチュエータ２１と、を備えている。制御装置３は、トルクセンサ２０を用いて力制御又は質量計測を行う制御部３２と、有線又は無線を介してサーバ装置６０と通信可能な通信制御部６２と、を備えている。
　サーバ装置６０は、有線又は無線を介して制御装置３と通信可能な通信制御部６１と、外部機器５を用いて又は記憶部３１に記録された内部データ若しくは外部データを用いて複数台の機械２のそれぞれのトルクセンサ２０の調整を行うトルクセンサ調整部３０と、を備えている。トルクセンサ調整部３０は第一実施形態から第六実施形態で説明したトルクセンサの調整機能の全てを行うことに留意されたい。トルクセンサ調整部３０は複数台の機械２のそれぞれの作業内容に応じてそれぞれのトルクセンサ２０の調整を行う。
　特定の機械２のトルクセンサ２０を調整した後、トルクセンサ調整部３０はトルクセンサ２０の調整の結果（補正量）を内部データとして記憶部３１に記録する。また、トルクセンサ調整部３０は、特定の機械２について所定の回数だけトルクセンサの調整を行った場合に、又は特定の機械２についてトルクセンサの調整の結果（補正量）が収束した場合に（各回のトルクセンサの補正量が所定の閾値以下になった場合に）、特定の機械２についてのトルクセンサの調整を自動的に完了に設定するとよい。特定の機械２についてのトルクセンサの調整が完了した後、特定の機械２の作業内容が別の機械２の作業内容と異なる場合は、外部機器５を特定の機械２から取外して別の機械２に取付け、トルクセンサ調整部３０は外部機器５を用いて別の機械２のトルクセンサ２０を調整する。特定の機械２の作業内容が別の機械２の作業内容と同一又は類似する場合は、トルクセンサ調整部３０は特定の機械２について記憶部３１に記録された内部データ又は特定の機械２の制御装置３に記録された外部データを用いて別の機械２のトルクセンサ２０を調整する。
　次回以降の別のワークに対する作業において、トルクセンサ調整部３０は機械２毎にトルクセンサ２０の検出値から求めた制御点Ｐに働く力に対して機械２毎にトルクセンサ２０の補正量を適用し、制御部３２は補正後の制御点Ｐに働く力に基づいて力制御又は質量計測を行う。
　なお、サーバ装置６０の記憶部３１は、図示されるように、機械２の番号、機械２の作業内容、トルクセンサ２０の調整に用いる外部機器５、トルクセンサ２０の補正量、使用する座標系番号、及び力の作用方向を内部データとして記録する。加えて、記憶部３１は、トルクセンサ２０の調整の有効、無効、又は完了、トルクセンサ２０の時系列データ、外部機器５の時系列データ又は質量、目標の削り量等の種々のデータを内部データとして記録する。
　図７又は図８に示す機械システム１では、トルクセンサ調整部３０が制御装置３又はサーバ装置６０に設けられているが、さらに別の実施形態では、トルクセンサ調整部３０が教示装置４に設けられることもある。また、教示装置４は前述のサーバ装置６０として機能することもあることに留意されたい。
　以上の実施形態によれば、機械２のリンクに取付けたトルクセンサ２０を用いて機械２の制御点Ｐに働く力を高精度に計測できる。
　なお、記憶部３１は、ＲＡＭ（random access memory）、ＲＯＭ（read only memory）、ＳＳＤ（solid state drive）等のメモリで構成される。トルクセンサ調整部３０、制御部３２、通信制御部６１～６２は、ＰＬＣ（programmable logic controller）、ＣＰＵ（central processing unit）、ＭＰＵ（micro processing unit）、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）等のプロセッサで構成されるが、他の実施形態では、トルクセンサ調整部３０、制御部３２、通信制御部６１～６２は、プロセッサで実行されるプログラムで構成されることもある。
　前述のプロセッサ、駆動回路等で実行されるプログラムは、コンピュータ読取り可能な非一時的記録媒体、例えばＣＤ－ＲＯＭ等に記録して提供してもよいし、或いは有線又は無線を介してＷＡＮ（wide area network）又はＬＡＮ（local area network）上のサーバ装置から配信して提供してもよい。
　本明細書において種々の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された範囲内において種々の変更を行えることを認識されたい。
　１　機械システム
　２　機械
　３　制御装置
　４　教示装置
　５　外部機器
　１０　リンク（ベース）
　１１　リンク（旋回胴）
　１２　リンク（上腕）
　１３　リンク（前腕）
　１４～１６　リンク（手首要素）
　１７　ツール
　２０　トルクセンサ
　２１　アクチュエータ
　３０　トルクセンサ調整部
　３１　記憶部
　３２　制御部
　４０　力制御の設定画面
　４１　作業内容
　４２　センサタイプ
　４３　センサ調整モード
　４４　調整用外部機器
　４５～４６　座標系番号
　４７　力の作用方向
　５０　力センサ
　５１　質量が既知のワーク
　５２　視覚センサ
　６０　サーバ装置
　６１～６２　通信制御部
　Ｃ１～Ｃ３　座標系
　Ｊ１～Ｊ６　軸線
　Ｐ　制御点
　Ｗ１～Ｗ２　ワーク

Claims (10)

  1. 　機械のリンクに働くトルクを検出するトルクセンサを用いて力制御又は質量計測を行う制御部と、
    　外部機器を用いて又は内部データ若しくは外部データを用いて前記トルクセンサの調整を行うトルクセンサ調整部と、
    　を備える、制御装置。
  2. 　前記トルクセンサ調整部は、所定の回数だけ前記トルクセンサの前記調整を行った場合に又は前記トルクセンサの前記調整の結果が収束した場合に、前記トルクセンサの前記調整を完了に設定する、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記トルクセンサ調整部は、前記調整の結果を別のワークの力制御又は質量測定に適用する、請求項１又は２に記載の制御装置。
  4. 　前記外部機器は、前記機械の制御点の近傍に取付けた力センサ、質量が既知のワーク、及び視覚センサのいずれか一つを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
  5. 　前記トルクセンサ調整部は、前記機械の作業内容に応じて前記トルクセンサの前記調整を行う、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
  6. 　前記作業内容は、嵌合作業、面合わせ作業、位相合わせ作業、ねじ締結作業、一定力押付作業、研磨作業、及びバリ取り作業のいずれか一つを含む、請求項５に記載の制御装置。
  7. 　前記トルクセンサ調整部は、バリ取り作業及び研磨作業の少なくとも一方を行った部位の画像を用いて前記トルクセンサの前記調整を行う、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置。
  8. 　機械のリンクに働くトルクを検出するトルクセンサを用いて力制御又は質量計測を行う制御部と、
    　所定の回数だけ前記トルクセンサの調整を行った場合に又は前記トルクセンサの調整の結果が収束した場合に、前記トルクセンサの調整を完了に設定するトルクセンサ調整部と、
    　を備える、制御装置。
  9. 　前記制御部は、前記機械の作業内容に応じて前記トルクセンサの補正量を適用する、請求項８に記載の制御装置。
  10. 　リンクに働くトルクを検出するトルクセンサを備える機械と、
    　前記トルクセンサを用いて力制御又は質量計測を行う制御部と、
    　外部機器を用いて又は内部データ若しくは外部データを用いて前記トルクセンサの調整を行うトルクセンサ調整部と、
    　を備える、機械システム。
PCT/JP2021/047415 2021-12-21 2021-12-21 制御装置及び機械システム WO2023119449A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/047415 WO2023119449A1 (ja) 2021-12-21 2021-12-21 制御装置及び機械システム
TW111144811A TW202328649A (zh) 2021-12-21 2022-11-23 控制裝置及機械系統

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/047415 WO2023119449A1 (ja) 2021-12-21 2021-12-21 制御装置及び機械システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023119449A1 true WO2023119449A1 (ja) 2023-06-29

Family

ID=86901682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/047415 WO2023119449A1 (ja) 2021-12-21 2021-12-21 制御装置及び機械システム

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW202328649A (ja)
WO (1) WO2023119449A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014058029A (ja) * 2012-09-19 2014-04-03 Canon Inc ロボット装置及び力覚センサの診断方法
JP2017164870A (ja) * 2016-03-18 2017-09-21 キヤノン株式会社 ロボット装置、およびロボット装置の制御方法
WO2020017370A1 (ja) * 2018-07-17 2020-01-23 ソニー株式会社 制御装置、制御方法、及び制御システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014058029A (ja) * 2012-09-19 2014-04-03 Canon Inc ロボット装置及び力覚センサの診断方法
JP2017164870A (ja) * 2016-03-18 2017-09-21 キヤノン株式会社 ロボット装置、およびロボット装置の制御方法
WO2020017370A1 (ja) * 2018-07-17 2020-01-23 ソニー株式会社 制御装置、制御方法、及び制御システム

Also Published As

Publication number Publication date
TW202328649A (zh) 2023-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR940003204B1 (ko) 제어로봇
Cordes et al. Offline simulation of path deviation due to joint compliance and hysteresis for robot machining
Dumas et al. Joint stiffness identification of industrial serial robots
JP7314475B2 (ja) ロボット制御装置、及び、ロボット制御方法
JP7263412B2 (ja) 駆動装置、ロボット装置、物品の製造方法、制御方法、制御プログラム、記録媒体
JP3670700B2 (ja) ロボット機構制御方法
Schneider et al. Stiffness modeling of industrial robots for deformation compensation in machining
WO2020237407A1 (zh) 机器人运动学参数自标定方法、系统及存储装置
KR101498835B1 (ko) 7축 다관절 로봇의 제어방법, 제어 프로그램 및 로봇 제어장치
US10195744B2 (en) Control device, robot, and robot system
WO2006086021A2 (en) Method and system to provide improved accuracies in multi-jointed robots through kinematic robot model parameters determination
WO2018196232A1 (zh) 机器人和末端执行器的自动标定方法及系统
JP6418483B2 (ja) 加工軌道生成装置と方法
JP2012171027A (ja) ワークピッキングシステム
CN110774280A (zh) 机器人系统
US11331810B2 (en) Device, method and program for estimating weight and position of gravity center of load by using robot
Ahmad et al. Shape recovery from robot contour-tracking with force feedback
JP2019188514A (ja) ロボットを用いた負荷の重量及び重心位置を推定するための装置、方法及びプログラム
CN113858189B (zh) 机器人的控制方法及机器人系统
JP2021003771A (ja) ロボットシステム
JP6390832B2 (ja) 加工軌道生成装置と方法
WO2023119449A1 (ja) 制御装置及び機械システム
JP3217351B2 (ja) 力制御装置及びそれを用いたロボット
US20230038804A1 (en) Master-slave system and controlling method
CN111604900B (zh) 一种适用于机械手在手操作的目标参数检测方法

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: 21968886

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023568849

Country of ref document: JP