JPH01234140A - 工具の自重による影響を除去する装置 - Google Patents

工具の自重による影響を除去する装置

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JPH01234140A
JPH01234140A JP6440288A JP6440288A JPH01234140A JP H01234140 A JPH01234140 A JP H01234140A JP 6440288 A JP6440288 A JP 6440288A JP 6440288 A JP6440288 A JP 6440288A JP H01234140 A JPH01234140 A JP H01234140A
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Tomokazu Sendai
智一 千代
Akiyuki Ujimoto
氏本 晧之
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ロボットにより作業をさせる場合に、ロボ
ットあワークに対する作用から工具の自重による影響を
除去するための方法および装置に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、ワークのパリ取り作業等をする場合、力センサを
取り付けたロボットによってワーク表面に工具を一定の
圧力で押し付けながら、工具をワーク表面の曲面に沿っ
て移動させる方法が採られている。この方法に用いられ
るロボットは、一般にロボット本体とロボットの主とし
てロボット・アームの動きを制御するロボット・コント
ローラとから成り、ロボット本体の検出器から出力され
るロボット・アームの間接の位置についての信号、およ
びロボット・アームに取り付けた力センサより出力され
る工具に加わる力についての信号に基いて、ロボット・
アームを制御するものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記した従来のロボットでは、力センサ
に作用する力にロボット・アームが保持している工具の
自重による力が含まれているため、センサの出力信号に
工具の自重による影響が加わり、ワークに作用する押付
は圧は正確に一定に保たれてはいないことが判明した。
たとえば、第4図に示すように、工具(1)がワーク(
2)の表面の曲面に沿って垂直(上下)方向に移動する
と、ロボット・アーム(3)に取り付けた力センサ(4
)に作用する工具(1)の自重による力およびモーメン
トは、力センサ(4)の座標軸の向きが変わるため、大
きさおよび方向のいずれもが変化する。また、第5図に
示すように、傾斜した工具(1)がその軸の周りに回転
する場合においても、力センサ(4)の座標軸が回転す
るため、力センサ(4)に作用する力とモーメントが同
様に変化することになる。従って、力センサ(4)が出
力する圧力と実際の工具(1)の押付は圧は、必ずしも
一致していないのである。
そこで、この発明は、工具の自重による影響を除去して
ワークに作用する力を正確に設定値に保つことができる
方法および装置を提供することを目的とする。
この発明の他の目的は、従来のこの種口ボットの・コン
トローラを改造することなく容易に実施ないし使用する
ことができる上記方法および装置を提供することである
〔課題を解決するための手段〕
以上の目的を達成するため、この発明では次のような技
術的手段を講じている。
第1の発明は、第1図に見るように、ロボットから出力
されるロボット姿勢情報を検出する段階と、  ′ 上記の検出したロボット姿勢情報に基いて、ロボットに
力とモーメントを感知するセンサを介して取り付けられ
ている工具の姿勢を認識する段階と、 上記の認識した工具姿勢に基いてその姿勢における工具
の自重による力とモーメントを算出する段階と、 上記力とモーメントの算出値を上記センサの出力信号に
基(力とモーメントの値から差し引いて、センサの出力
信号を補正する段階と、上記の補正された信号をロボッ
ト・コントローラに出力する段階とから構成されている
第2の発明は、第2図に見るように、力およびモーメン
トを感知するセンサを介して工具を取り付けたロボット
と、 上記ロボットを制御するロボット・コントローラと、 上記ロボットから出力されるロボット姿勢情報を検出す
るロボ□ット姿勢情報検出手段と、上記ロボット姿勢情
報に基いて工具姿勢を認識する工具姿勢認識手段と、 上記工具姿勢認識手段から出力される信号に基いて、認
識した工具姿勢における工具の自重による力とモーメン
トを算出する力・モーメント算出手段と、 上記の算出した力とモーメントの値を上記センサの出力
信号に基く力とモーメントの値から差し引いた信号を、
上記ロボット・コントローラに出力する補正手段とから
構成されている。
〔作用〕
ロボットは、常にロボット本体やロボット・アームの位
置および姿勢についての情報をロボット・コントローラ
に出力しているので、この情報を検出すればロボットに
取り付けである工具の姿勢を認識することができる。さ
らに、この認識した工具姿勢に基いて、予め測定してい
る工具の自重および重心位置からその工具姿勢における
工具の自重による力およびモーメントを算出することが
できる。
一方、ロボットに取り付けたセンサの出力信号からは、
工具の自重を含んで工具に作用している力およびモーメ
ントについての数値が得られる。
そこで、上記のロボット姿勢情報から算出した工具の自
重による力とモーメントの値を、上記センサの出力信号
から得た力とモーメントの値から差し引いてセンナ出力
を補正すれば、その時に真に工具がワークのみから受け
ている力とモーメントの値を算出することができる。こ
うして補正した信号をロボット・コントローラに出力す
れば、ロボット作業から工具の自重による影響が除去さ
れることになる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図面に基いて説明する。
第3図は、この発明の方法を実施するのに用いる装置の
一例を示したものである。ロボット(10)は、ロボッ
ト本体(11)とその上で作動するロボット・アーム(
12)とから構成されている。ロボット・アーム(12
)の先端には、力とモーメントを感知するセンサ(13
)が取り付けてあり、このセンサ(13)を介して工具
(14)が取り付けである。
(15)はロボット・コントローラで、ロボット本体(
11)とロボット・アーム(12)の位置および姿勢を
制御するものである。ロボット・コントローラ(15)
には、ロボット本体(11)に取り付けた検出器によっ
てロボット本体(11)の位置やロボット・アーム(1
2)の間接(12a)(12b)(12c)の位置や姿
勢についてのロボット姿勢情報が送られ、この情報とセ
ンサ(13)の出力信号に基いてロボット(10)が制
御される。
ロボット本体(11)とロボット・コントローラ(15
)を接続する信号経路(16)の途中には、ロボット本
体(11)から出力されるロボット姿勢情報を検出する
ロボット姿勢情報検出手段(17)と、当該ロボット姿
勢情報に含まれているロボット・アーム(12)の各間
接(12a)(12b)(12c)の角度およびロボッ
ト本体(11)の位置についての情報から、ロボット・
アーム(3)に取り付けられている工具(14)の姿勢
を認識する工具姿勢認識手段(18)を備えた中継器(
19)が設けである。ロボット本体(11)から出力さ
れるロボット姿勢情報は、ロボット<10)に設けられ
ているエンコーダ、レゾルバ、ポテンショメータ等の検
出器から容易に取り出すことができる。しかも、これら
の検出器は、クローズトループのロボットには必ず備え
られていると共に、外部信号を取り出すことが容易であ
るため、ロボット・コントローラ(15)自体をなんら
改造することなく中継器(19)を備えるのみで、工具
(14)の姿勢についての情報を取り出すことが可能で
ある。
ロボット本体(11)が出力するロボット姿勢情報は、
通常、ロボット・アーム(工2)の各間接(12a)(
12b)(12c)毎に独立したパルス列、電圧等の形
式の信号であるので、ロボット・コントローラ(15)
は、この信号に基いてロボット・アーム(12)の位置
や姿勢を算出することができる。また、この信号は、各
開栓(12a)(12b)(12c)の角度についての
情報を含んでいるので、この信号からロボット・アーム
(12)に取り付けた工具(14)の姿勢をも算出する
ことができる。すなわち、ロボット・アーム(12)の
各間接(12a)(12b)(12c)の方向と角度を
認識できれば、それらの情報から工具(14)の方向は
容易に算出が可能だからである。
(20)はセンサ・コントローラで、センサ(13)の
出力信号と工具姿勢認識子!! (1B)の出力信号が
入力され、センサ(13)の出力信号を工具姿勢認識手
段(18)の出力信号に応じて補正し、補正後の信号を
ロボット・コントローラ(15)に入力する役目をする
ものである。センサ・コントローラ(20)は、工具の
自重による力とモーメントを算出する力・モーメント算
出手段(21)とセンサ(13)の出力信号を補正する
補正手段(22)から構成されている。この力・モーメ
ント算出手段(21)は、上記工具姿勢認識手段(18
)が出力する認識した工具姿勢における工具(14)の
自重による力とモーメントを算出する。また、上記補正
手段(22)は、上記力・モーメント算出手段(21)
の出力信号を上記センサ(13)の出力信号から差し引
いてロボット・コントローラ(15)に出力するもので
ある。
ロボット・コントローラ(15)は、センサ・コントロ
ーラ(20)の補正後の出力信号とロボット姿勢情報検
出手段(17)の出力信号に基いて、ロボット(10)
に制御信号を出力するので、ロボ7) (10)は工具
(14)の自重による影響を除去して非常に正確な押付
は圧で作業を行うことができることになる。
次に、上記装置の作動状態について説明する。
まず、ロボット・アーム(12)への取付前に、工具(
14)の自重と寸法を測定し、その重心位置を算出する
。これらの数値は、センサ・コントローラ(20)の力
・モーメント算出手段(21)に予め記憶させておく。
次に、センサ(13)を介して工具(14)をロボット
・アーム(12)の先端に取り付け、ロボット・コント
ローラ(15)に記憶させた作業プログラムに従ってロ
ボット(10)を作動させる。こうして作業が進行する
作業中には、工具(14)がワークから受ける力および
モーメントは、センサ(13)によって常にセンサ・コ
ントローラ(15)に信号として伝達されているが、こ
のセンサ(13)の出力信号は、センサ(13)の座標
系における数値に基(ものである・これに対し・工具姿
勢認識手段(18)によってセンサ・コントローラ(2
0)に出力される信号は、絶対座標系において工具(1
4)がどの方向を向いているかを示すものである。従っ
て、絶対座標系で求めた工具(14)の自重による力と
モーメントは、センサ(13)の座標系におけるものに
変換・する必要があ□る。
工具(14)の自重および重心の位置は、取付前に測定
および計算により求めであるので、上記の認識された工
具(14)の方向についての信号より、絶対座標系にお
ける工具(14)の自重による力とモーメントの大きさ
と方向は、xSySzの3軸方向の力の成分とこれら3
軸の周りのモーメントの成分に分けて容易に算出される
。そして、このようにして求められた各成分毎の数値は
、その時のセンサ(13)の位置と方□向を絶対座標系
で認識す番ことにより、力・モーメント算出子、段(2
1)においてセンサ(13)の座標系における力とモー
メントの成分に変換される。
以上のようにして、センサ・コントローラ(20)の補
正手段(22)には、センサ(13)の座標系での数値
に変換され・た、工具(14)の自重による力とモーメ
ントの各成分毎の信号と、センサ(13)が受けるセン
サ(13)の座標系での力とモーメントの各成分毎の信
号とが入力されるので、ここでセンサ(13)の出力信
号(自重による影響を含む)から、工具姿勢認識手段(
18)の出力信号に基いて算出した工具(14)の自重
についての信号を各成分毎にオフセント量として差し引
けば、自重による影響を除去した信号をロボット・コン
トローラ(15)に出力することができる。このように
して、ロボット・コントローラ(15)には常に補正さ
れたセンサ(13)の出力信号が入力されるので、ロボ
ット・コントローラ(15)がロボット(10)に向け
て出力する制御信号には、工具(14)の自重による影
響が含まれないことになる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、この発明は、工具(1
4)の自重による影響を完全に除去してワ−クに作用す
る力を正確に設定値に保つことができると共に、従来の
ロボットのコントローラをなんら改造することなく中継
器(19)を取り付けるだけで容易に実施ないし使用す
ることができる等、優れた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の方法の1実施例を示すツク−チャ
ート。 第2図は、この発明の装置の1実施例を示すブロック図
。 第3図は、この発明の方法を実施するための装置の1実
施例を示すブロック図。 第4図および第5図は、ロボットによりパリ取り作業を
行う場合に、工具の移動によって力センサに作用する工
具の自重の方向が変化する状態を示すものであって、第
4図は工具がワーク表面に沿って垂直方向に移動する場
合を示す側面図、第5図は工具がその軸の周りに回転す
る場合を示す斜視図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ロボットから出力されるロボット姿勢情報を検出す
    る段階と、上記の検出したロボット姿勢情報に基いて、
    ロボットに力とモーメントを感知するセンサを介して取
    り付けられている工具の姿勢を認識する段階と、上記の
    認識した工具姿勢に基いてその姿勢における工具の自重
    による力とモーメントを算出する段階と、上記力とモー
    メントの算出値を、上記センサの出力信号に基く力とモ
    ーメントの値から差し引いて、センサの出力信号を補正
    する段階と、上記の補正された信号をロボット・コント
    ローラに出力する段階とから成ることを特徴とする、ロ
    ボットのワークに対する作用から工具の自重による影響
    を除去する方法。 2、力およびモーメントを感知するセンサを介して工具
    を取り付けたロボットと、上記ロボットを制御するロボ
    ット・コントローラと、上記ロボットから出力されるロ
    ボット姿勢情報を検出するロボット姿勢情報検出手段と
    上記ロボット姿勢情報に基いて工具姿勢を認識する工具
    姿勢認識手段と、上記工具姿勢認識手段から出力される
    信号に基いて、認識した工具姿勢における工具の自重に
    よる力とモーメントを算出する力・モーメント算出手段
    と、上記の算出した力とモーメントの値を上記センサの
    出力信号に基く力とモーメントの値から差し引いた信号
    を、上記ロボット・コントローラに出力する補正手段と
    から成ることを特徴とする、ロボットのワークに対する
    作用から工具の自重による影響を除去する装置
JP6440288A 1988-03-16 1988-03-16 工具の自重による影響を除去する装置 Expired - Lifetime JPH0796182B2 (ja)

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