JPH0423015A - 物体の認識制御方法 - Google Patents

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〕 本発明はサーボモータにより駆動される被駆動体を物体
に突き当てて、物体を認識する物体の認識制御方式に関
し、特に産業用ロボットの物体の認識制御方式に関する
。

〔従来の技術〕

産業用ロボットではワークの種類、位置を自動的に認識
して、取り扱うことができれば、非常に有用である。こ
のような目的を達成するためには、多数の技術がある。

例えば、サーボモータで駆動される被駆動体、すなわち
ロボットのアームにタッチセンサ、力センサを取付けて
物体の有無を認識したり、ロボットとワークの相対位置
を検出する。また、アームにレーザセンサを取付けて物
体の有無、ロボットとワークの相対位置を検出する。さ
らに、別途設置されるカメラ等の映像取込み装置により
、ハンドと物体を映像として取込んだ後、物体の有無、
ハンドとワークとの相対位置を算出する。また、別途設
置される３次元位置センサにより被駆動体との相対位置
を算出することもある。

さらに、これらのアームに取りつけられた力センサ、レ
ーザセンサ等の視覚装置、３次元位置センサ等より作業
ワークの位置ずれ量をロボットに通知し、ロボットは通
知された位置ずれ量に応じた位置補正をかけて、教示プ
ログラムを自動的に補正するように構成されたものもあ
る。

また、物体形状の認識、作業者によって行われたり、あ
るいは自動的にレーザセンサ、３次元位置センサ等によ
り行なわれている場合もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、タッチセンサ、力センサ、レーザセンサ、３次
元位置センサ等を使用すると設置空間が必要となり、ロ
ボットとの間にデータの通信が必要となる。これによっ
て、ロボットシステムは複雑になり、システム価格も膨
大になり実用的ではない。従って、実際の現場で実用的
に使用できる低価格なロボットシステｌ、とは掛は離れ
たものとなっている。

勿論、物体形状の認識を作業者による寸法測定により行
うのではロボットラインの自動化ができない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、サーボモータに
より駆動される被駆動体を物体に突き当てて物体を認識
する物体の認識制御方式において、前記サーボモータに
出力するトルク指令値と、前記サーボモータの負荷イナ
ーシャより計算される模擬的なトルク指令値と、の差で
表される外乱トルクを所定周期毎に算出し、前記外乱ト
ルクが別途規定される所定値以上となることにより、前
記被駆動体が前記物体に突き当たったことを検出し、前
記物体をｍｆｌｃすることを特徴とする物体の認識制御
方式が、提供される。

〔作用〕

被駆動体を駆動するサーボモータにはトルク指令が与え
られる。これらのトルク指令は負荷を加減速するための
イナーシャ類とその他の項に分けられる。イナーシャ項
以外は、重力項、勧摩擦項等がある。これらの重力項、
動摩擦項は被駆動体の位置、動作速度から算出すること
ができる。この結果、物体に被駆動体が当たったときは
、動摩擦項が増大し、イナーシャ項以外の外乱トルクが
増大する。この外乱トルクが所定値以上になったことに
よって被駆動体が物体に当たったことを検出して、物体
を認識する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は高速パレタイジング用の水平関節形ロボットを
示す図である。ロボッ）１はロボット本体１ａを中心に
構成されている。ロボット本体１ａはＺ軸方向のサーボ
モータと機構部を有し、アーム２等を上下に移動させる
。アーム２はザーボモータ３でθ軸回りに回転する。ア
ーム２に回転可能に結合されたアーム４はサーボモータ
５によって、Ｕ軸回りに回転する。アーム４の先端には
手首６が設けられており、手首６はα軸回りに回転する
。なお、パレタイジングのためのハンドは、ワークに応
じて種々のものが使用されるので、ここでは省略しであ
る。ロボット１はテーブル７上のワーク８ａ、８ｂにハ
ンドを突き当て、ワークの認識、ワークの位置の認識、
位置ずれ量の検出、動作プログラムの補正等を行う。こ
れらの位置の認識あるいは補正によって、特別のセンサ
を使用せずに正確にパレタイジングを行うことができる
。

また、ロボット１はロボット制御装置１０にケーブルｌ
Ｏａで接続されている。ロボット制御装ｆｔ２１０には
教示操作盤９が接続されている。

第３図は本発明を実施するためのロボット制御装置のハ
ードウェアの部分構成図である。ホストプロセッサ１１
はＲＯＭ１２のシステムプログラムに従って、ロボット
制御装置１０全体を制御するプロセッサである。ホスト
プロセッサ１１からはロボットの移動指令が一定周期で
共有ＲＡＭｌ５に書き込まれる。なお、ホストプロセッ
サ１１にはＲＡＭ１３、教示プログラムを格納するＣ−
ＭＯＳｉ２が結合されている。ＲＡＭ１３には後述のワ
ークの位置データを格納するレジスタ１３ａ、教示位置
補正データを格納するレジスタ１３ｂがある。

ＤＳＰ　（ディジタル・シグナル・プロセッサ）２１は
ＲＯＭ２２のシステムプログラムに従って、共有ＲＡＭ
１５の移動指令を一定時間ごとに読み取り、移動指令を
計算し、サーボモータ３２に内蔵されたパルスコーダか
らの帰還パルスによる位置及び速度を検出し、必要なト
ルク指令をＤＳＬ（テ゛イジタル・ザーボ・ＬＳＩ）２
４を経由して、サーボアンプ３１に送る。サーボアンプ
３１はこのトルク指令に従って、サーボモータ３２を駆
動する。サーボモータ３２の負荷は負荷イナーシャ類と
、それ以外の重力項、動摩擦項等に別れる。

イナーシャ類は予め軸毎に求めて計算することができる
。従って、トルク指令からイナーシャ類を除けば、その
他の項のトルク指令はほぼ一定であり、サーボモータ３
２によって、駆動されるアーム等がワークに当たったと
きに、外乱トルクが急激に増加し、この外乱トルクの増
加によって、ワークの認識、ワーク位置の認識、位置ず
れ量の計重γを行い、この位置ずれ量から教示データの
補正等を行う。さらに、複数の位置データから、ワーク
の形状を認識することができる。なお、必要な計算等は
共有ＲＡＭ１５を使用して行う。

なお、各サーボモータを制御する制御系の構成は同じで
あるので、ここではｌ軸分のみ表している。

第１図は本発明の物体の位置認識制御方式のフローチャ
ートである。図において、Ｓに続く数値はステップ番号
を示す。Ｓｌから５６まではＤＳＰ２１の処理を示す。

３１０から５１３まではホストプロセッサ１１の処理で
あり、ホストプロセッサ１１のＤＳＰ２１への指令であ
る。８２１〜Ｓ２５はメインプロセッサの処理であり、
物体の認識、位置認識あるいは位置認識後の処理である
。

［Ｓ　１］　ＤＳＰ２１はホストプロセッサ１１によっ
て共有ＲＡＭ１５に書き込まれた（ＳＩＯ）移動指令を
読み取る。

〔Ｓ２〕続いて、この移動指令と、サーボモータからの
帰還信号に従って、トルク指令を出力し、サーボモータ
３２を駆動し、被駆動体であるアームを移動する。

〔Ｓ３〕ホストプロセツサ１１からの外乱トルク検出可
信号（Ｓｌｌ）に従って、外乱トルク検出を行うかどう
か判別し、行うときはＳ４へ進む。

この外乱トルク検出信号は勿論、共有ＲＡＭ１５を経由
して、ホストプロセッサからＤＳＰ２１へ送られる。

〔Ｓ４〕所定時間ごとに外乱トルクを検出する。

ロボットを駆動しているサーボモータへ出力するトルク
指令値と、サーボモータ３２の負荷イナーシャより計算
される模擬的なトルク指令値と、の差で表される外乱ト
ルクを、ホストプロセッサから外乱トルク検出可信号を
受けるまで所定周期毎に検出する。この外乱トルクとホ
ストプロセッサ１１から与えられた（Ｓ１２）外乱トル
ク検出レベルとを比較し、外乱トルクが検出レベルより
大きくなったら、ハンドがワークに接触したことを判別
する。

〔Ｓ５〕外乱トルクの検出を停止ずべきかどうか判別す
る。これは、ホストプロセッサ１１からの外乱トルク検
出停止信号（Ｓ１３）が出されているかによって行う。

外乱トルク検出信号が出されていればＳ６に進み、そう
でなければＳ４へ戻る。

［５６）ＤＳＰ２１は検出された外乱トルクからワーク
の押しつけ量を算出し、メインプロセッサ１１に共有Ｒ
ＡＭ１５経出で通知する。

［５２１）メインプロセッサ１１は、このときのロボッ
ト制御装置の座標値を読み取り、レジスタ１３ａに格納
する。

Ｃ８２２］このときの座標値と、教示プログラムとから
ワーク８ａの位置ずれ量を計算する。また、位置ずれ量
は標準位置にワーク８ａがある場合の外乱トルクと、実
際の外乱トルクの差から位置ずれ量を計算できる。これ
は事前に位置ずれ量と、外乱トルクの関係を求めておく
ことが必要である。

これらの位置ずれ量を、位置補正量としてレジスタ１３
ｂに書き込む。

［３２３］ホストプロセツサ１１はレジスタ１３ｂに書
き込まれた位置補正量で、動作プログラム中の別途規定
される姿勢に対して位置補正を行う。

［３２４：］位置補正後の動作プログラムで、ワーク８
ａに対して相対的に正確な姿勢で作業を行う。

Ｃ８２５３０ボツトの位置補正量を算出する。

さらに、ワーク８ａ等の複数の位置を複数箇所を測定す
ることにより、ロボットによる作業ワークの三次元的な
形状認識、寸法測定ができる。ずなわち、ワーク８ａか
、ワーク８ｂかの判別を、特別のセンサ等を使用しない
で行うことができる。

外乱トルクは被駆動体の動作速度により変動する特性を
もつため、上記の機能をより有効にするためには、外乱
トルクの検出レベル、検出開始、停止をロボットの動作
プログラムの中で任意に設定する事により、位置測定の
精度を上げる事ができ、不必要な位置で物体の有無認識
機能が作動する等の問題を解消する事ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、外乱トルクの変動によ
り物体の有無、位置等を認識できるようにしたので、特
別のセンサが不要になり、簡単な構成でロボットシステ
ムを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の物体の位置認識制御方式のフローチャ
ート、 第２図は高速パレタイジング用の水平関節形ロボットを
示す図、 第３図は本発明を実施するためのロボット制御装置のハ
ードウェアの部分構成図である。 １　　　　ロボット ２　　　　アーム ４　　　　アーム ６　　　　手首 ｂ テーブル 作業ワーク ロボット制御装置 ホストプロセッサ ＯＭ ＡＭ −ＭＯ３ 共有ＲＡＭ ＤＳＰ　＜ディジタル・ ロセッサ） ＯＭ ＡＭ ＤＳＬ　（ディジタル・サーボ Ｉ） サーボアンプ サーボモータ シグナル・ブ ・　ＬＳ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）サーボモータにより駆動される被駆動体を物体に
   突き当てて物体を認識する物体の認識制御方式において
   、 前記サーボモータに出力するトルク指令値と、前記サー
   ボモータの負荷イナーシャより計算される模擬的なトル
   ク指令値と、の差で表される外乱トルクを所定周期毎に
   算出し、 前記外乱トルクが別途規定される所定値以上となること
   により、前記被駆動体が前記物体に突き当たったことを
   検出し、 前記物体を認識することを特徴とする物体の認識制御方
   式。
2. （２）前記物体を認識したときのロボットの座標値を読
   み取り、前記物体の位置を測定することを特徴とする請
   求項１記載の物体の認識制御方式。
3. （３）前記物体を認識したときのロボットの座標値から
   、前記物体の位置ずれ量を算出することを特徴とする請
   求項２記載の物体の認識制御方式。
4. （４）前記物体を認識し、前記被駆動体を前記対象物に
   押しつけたときの外乱トルクの差によって、前記物体の
   位置ずれ量を検出することを特徴とする請求項１記載の
   物体の認識制御方式。
5. （５）前記位置ずれ量から別途規定される相対位置での
   自己の姿勢を算出し、教示されている位置からの位置補
   正を自動的に行うことを特徴とする請求項３又は４記載
   の物体の認識制御方式。
6. （６）前記物体の位置データを複数個求め、前記位置デ
   ータから作業ワークの形状認識・寸法測定をすることを
   特徴とする請求項２記載の物体の認識制御方式。
7. （７）外乱トルクの検出レベル、検出開始指令、検出停
   止指令を、前記ロボットの動作プログラムの中に設定す
   るようにしたことを特徴とする請求項１記載の物体の認
   識制御方式。