JPS62114891A - ロボツトの力センサドリフト補償方法 - Google Patents
ロボツトの力センサドリフト補償方法Info
- Publication number
- JPS62114891A JPS62114891A JP60253989A JP25398985A JPS62114891A JP S62114891 A JPS62114891 A JP S62114891A JP 60253989 A JP60253989 A JP 60253989A JP 25398985 A JP25398985 A JP 25398985A JP S62114891 A JPS62114891 A JP S62114891A
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- force
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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。
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
ロボットにカセンサ全とシつけたシステムにおいて使用
される力センサは、ストレインゲージを利用した構成と
なったものが多い。多くの場合、力センサ出力にはドリ
フトがあり、温度等の使用トは変動する。力の検出を行
う際に作用している力の絶対値を求めるためには、力セ
ンサ出力から変動するドリフトを除去しなければならな
い。本発明は、ロボしトにとりつけられた力センサのド
リフト補償方法に関するものである。
される力センサは、ストレインゲージを利用した構成と
なったものが多い。多くの場合、力センサ出力にはドリ
フトがあり、温度等の使用トは変動する。力の検出を行
う際に作用している力の絶対値を求めるためには、力セ
ンサ出力から変動するドリフトを除去しなければならな
い。本発明は、ロボしトにとりつけられた力センサのド
リフト補償方法に関するものである。
従来の技術
力センサのドリフトを補償するために、はじめに一度ド
リフトを何らかの手段によって求めて、そのドリフトの
一定値を、力センサ出力から差し引くという方法かとら
れていた０ 発明が解決しようとする問題点 力センサのドリフトが時間経過とともに変化する場合、
ドリフトを一定値として力センサ出力から差し引くとい
う方法では、ドリフトの変化分だけの誤差が生じる。力
センサのドリフトは、短時間では大きく変化しないが、
産業用ロボットのように長時間連続運転するシステムで
は、ドリフトを求めるために運転を停止させることは稼
動率の点で不利である。また、ドリフトは毎日同じパタ
ーンで変化するとは限らないので、システムを稼動させ
ながら変動するドリフトを補償する必要がある。
リフトを何らかの手段によって求めて、そのドリフトの
一定値を、力センサ出力から差し引くという方法かとら
れていた０ 発明が解決しようとする問題点 力センサのドリフトが時間経過とともに変化する場合、
ドリフトを一定値として力センサ出力から差し引くとい
う方法では、ドリフトの変化分だけの誤差が生じる。力
センサのドリフトは、短時間では大きく変化しないが、
産業用ロボットのように長時間連続運転するシステムで
は、ドリフトを求めるために運転を停止させることは稼
動率の点で不利である。また、ドリフトは毎日同じパタ
ーンで変化するとは限らないので、システムを稼動させ
ながら変動するドリフトを補償する必要がある。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために、本発明のドリフト補償方
法では、予め正確なドリフトを求めて初期ドリフトとし
て記憶すると同時に、ロボット運転中の作業においてあ
られれる動作点における力センサ出力を、ロボットの作
業中と同一負荷条件でロボットに動作させて測定して記
憶させた後、作業中、前記動作点を動作する時に力セン
サ出力を測定し、この力センサ出力と前記記憶された力
センサ出力の差をドリフト変化として記憶し、力の検出
を行う時に、その時点の力センサ出力から前記初期ドリ
フトおよび前記ドリフト変化を差し引くことによシ、力
センサ出力からドリフトを除去するという方法をとって
いる。
法では、予め正確なドリフトを求めて初期ドリフトとし
て記憶すると同時に、ロボット運転中の作業においてあ
られれる動作点における力センサ出力を、ロボットの作
業中と同一負荷条件でロボットに動作させて測定して記
憶させた後、作業中、前記動作点を動作する時に力セン
サ出力を測定し、この力センサ出力と前記記憶された力
センサ出力の差をドリフト変化として記憶し、力の検出
を行う時に、その時点の力センサ出力から前記初期ドリ
フトおよび前記ドリフト変化を差し引くことによシ、力
センサ出力からドリフトを除去するという方法をとって
いる。
作 用
初期ドリフトを測定すると同時に較正用測定点で測定す
る力センサ出力Ｉは、ロボットの作業中の較正用測定点
で力センサ出力■を測定する時と同一負荷条件で測定さ
れるので、力センサ出力■とカセンサ出カニの差は、力
センサのドリフト変化と考えられる。すなわち、 ｄ（ｔＣ）＝ｄ（ｔｏ）＋（ｃ（ｔｃ）〜ｃ（ｔ０月た
だし ｄ（ｔ） ：時刻ｔのドリフト ｃ（ｔ）：時刻ｔの較正用測定点のカセンサ出力ｔ０：
初期ドリフト測定時刻 ｔｃ：較正用測定点の力センサ出力測定時刻力の検出時
は、次の計算でドリフト除去を行う。
る力センサ出力Ｉは、ロボットの作業中の較正用測定点
で力センサ出力■を測定する時と同一負荷条件で測定さ
れるので、力センサ出力■とカセンサ出カニの差は、力
センサのドリフト変化と考えられる。すなわち、 ｄ（ｔＣ）＝ｄ（ｔｏ）＋（ｃ（ｔｃ）〜ｃ（ｔ０月た
だし ｄ（ｔ） ：時刻ｔのドリフト ｃ（ｔ）：時刻ｔの較正用測定点のカセンサ出力ｔ０：
初期ドリフト測定時刻 ｔｃ：較正用測定点の力センサ出力測定時刻力の検出時
は、次の計算でドリフト除去を行う。
ｆ（ｔ＋Δｔ）＝ｓ（ｔ＋Δｔ）−ｄ（ｔ、）ＣＣ
ただし
ｆ（ｔ） ：時刻ｔのドリフト除去後の力センサ出力５
（ｔ） ：時刻ｔのカセンサ出力 Δｔ：較正用測定点での力センサ出力を測定しドリフト
変化を最後に更新した時刻から、力の検出のための力セ
ンサ出力の測定時刻までの経過時間。
（ｔ） ：時刻ｔのカセンサ出力 Δｔ：較正用測定点での力センサ出力を測定しドリフト
変化を最後に更新した時刻から、力の検出のための力セ
ンサ出力の測定時刻までの経過時間。
初期ドリフト測定時から長時間経過しても、較正用測定
点で行うドリフト変化の更新からの経過時間Δｔが短か
ければ、力を検出する時に誤差の少ないドリフト補償が
できる。
点で行うドリフト変化の更新からの経過時間Δｔが短か
ければ、力を検出する時に誤差の少ないドリフト補償が
できる。
逆に、較正用測定点での力センサ出力測定とドリフト変
化の更新や十分に短時間毎に行うようにすれば、誤差は
少なくすることができる。
化の更新や十分に短時間毎に行うようにすれば、誤差は
少なくすることができる。
実施例
第１図は、本発明の一実施例におけるカセンサ付きロボ
ットシステムのブロック図、第２図はロボットの斜視図
である。ロボット１は垂直多関節型ロボットで６自由度
の動きができ、許容動作範囲内でハンド１０の位置、姿
勢１任意に指定して動作させることができる。前記ロボ
ット先端９とハンド１ｏの間に力センサ２が取り付けら
れている。力センサ２は６軸カセンサであって、ハンド
１ｏにかかる力およびモーメントを、第３図に示すよう
なセンサ座標系の直交する３軸方向の力ｆ工、ｆア、ｆ
２および前記３軸のまわりのモーメントｍ工９ｍア２ｍ
２として検出し、測定できるものである。ロボット１は
制御装置８によって動作を制御され、力センサ出力は制
御装置８により測定される。制御装置８は内蔵する計算
機のプログラムにしたがって動作し、制御熱室内に教示
・設定されたプログラムおよびデータにしたがってロボ
ットは作業に応じた動作を繰り返す。
ットシステムのブロック図、第２図はロボットの斜視図
である。ロボット１は垂直多関節型ロボットで６自由度
の動きができ、許容動作範囲内でハンド１０の位置、姿
勢１任意に指定して動作させることができる。前記ロボ
ット先端９とハンド１ｏの間に力センサ２が取り付けら
れている。力センサ２は６軸カセンサであって、ハンド
１ｏにかかる力およびモーメントを、第３図に示すよう
なセンサ座標系の直交する３軸方向の力ｆ工、ｆア、ｆ
２および前記３軸のまわりのモーメントｍ工９ｍア２ｍ
２として検出し、測定できるものである。ロボット１は
制御装置８によって動作を制御され、力センサ出力は制
御装置８により測定される。制御装置８は内蔵する計算
機のプログラムにしたがって動作し、制御熱室内に教示
・設定されたプログラムおよびデータにしたがってロボ
ットは作業に応じた動作を繰り返す。
動作の中の適当な一点または複数点を選び、較正用測定
点とする。教示・設定プログラムおよびデータによって
、作業動作実行中の較正用測定点において、次の手続き
を実行するようにしておく。
点とする。教示・設定プログラムおよびデータによって
、作業動作実行中の較正用測定点において、次の手続き
を実行するようにしておく。
すなわち、力センサ出力を測定し、較正用測定点初期力
センサ出力との差をとシトリ７ト変化とし、これを初期
ドリフトに加えたものをその時点のドリフトとして制御
装置８内の記憶素子７に記憶更新する。この手続きの７
０−チャートを第４図に示す。
センサ出力との差をとシトリ７ト変化とし、これを初期
ドリフトに加えたものをその時点のドリフトとして制御
装置８内の記憶素子７に記憶更新する。この手続きの７
０−チャートを第４図に示す。
次に第６図をもとに、本発明におけるドリフト補償方法
について説明する。ロボットの作業動作をはじめる前に
、まず後述する手段（初期ドリフト決定手段）３により
ドリフトを求め、初期ドリフトとして制御装置８の記憶
素子７に格納し、同時に、前記較正用測定点における力
センサ出力を、教示プログラム実行時と同一負荷条件（
速度、荷重など）でロボット１を動作させた条件の下で
測定（較正用測定点力センサ出力測定手段４）し、較正
用測定点初期力センサ出力として制御装置８内の記憶素
子７に格納する。作業動作開始時でのドリフト変化はゼ
ロとして制御装置８内の記憶素子７に格納しておく。そ
の後、ロボットに作業を行わせる。この作業は繰り返し
動作によって構成され、動作１サイクルの中には前記較
正用測定点が含まれ、設定されたプログラムおよびデー
タにしたがって、第４図のフローチャートに示される手
続きが各較正用測定点において実行される。この作業の
中で力の検出を行う時には、力センサ出力からドリフト
ｄｒｉｆｔを差し引いてドリフトを除去する（ドリフト
除去手段６）。このように第４図のフローチャートの手
続きが実行される毎にドリフ） ｄｒｉｆｔが更新され
るために、ロボットが連続運転されている間にドリフト
が変化しても、ドリフト変化による力検出時の誤差は小
さくすることができる。なお、第１図において、６はロ
ボット動作制御手段である。
について説明する。ロボットの作業動作をはじめる前に
、まず後述する手段（初期ドリフト決定手段）３により
ドリフトを求め、初期ドリフトとして制御装置８の記憶
素子７に格納し、同時に、前記較正用測定点における力
センサ出力を、教示プログラム実行時と同一負荷条件（
速度、荷重など）でロボット１を動作させた条件の下で
測定（較正用測定点力センサ出力測定手段４）し、較正
用測定点初期力センサ出力として制御装置８内の記憶素
子７に格納する。作業動作開始時でのドリフト変化はゼ
ロとして制御装置８内の記憶素子７に格納しておく。そ
の後、ロボットに作業を行わせる。この作業は繰り返し
動作によって構成され、動作１サイクルの中には前記較
正用測定点が含まれ、設定されたプログラムおよびデー
タにしたがって、第４図のフローチャートに示される手
続きが各較正用測定点において実行される。この作業の
中で力の検出を行う時には、力センサ出力からドリフト
ｄｒｉｆｔを差し引いてドリフトを除去する（ドリフト
除去手段６）。このように第４図のフローチャートの手
続きが実行される毎にドリフ） ｄｒｉｆｔが更新され
るために、ロボットが連続運転されている間にドリフト
が変化しても、ドリフト変化による力検出時の誤差は小
さくすることができる。なお、第１図において、６はロ
ボット動作制御手段である。
次に、初期ドリフトを求める手段について説明する。ま
ず、適当なハンド姿勢を３つ選び、各ハンド姿勢におけ
る力センサ出力を測定する。そして、以下の計算を行う
。
ず、適当なハンド姿勢を３つ選び、各ハンド姿勢におけ
る力センサ出力を測定する。そして、以下の計算を行う
。
次の式により、作用する力と力′センサ出力の関係を考
える。
える。
Ｆ０＝Ｆ−）−Ｆ原θ）＋−Ｄ
ただし
Ｆｏ：力センサの出力ベクトル
Ｆ：重力以外でハンドに作用する力のベクトルＦ７（θ
）：ハンド姿勢θにおいてハンドにかかる重力による因
子のカセンサ座標系ベクトル Ｄ：カセンサのドリフトベクトル ハンドに重力のみがかかる状態では、 Ｆ０＝ Ｆｗ（θ）＋Ｄ となる。
）：ハンド姿勢θにおいてハンドにかかる重力による因
子のカセンサ座標系ベクトル Ｄ：カセンサのドリフトベクトル ハンドに重力のみがかかる状態では、 Ｆ０＝ Ｆｗ（θ）＋Ｄ となる。
ハンドにかかる重力は絶対座標系において常に一定の大
きさと向きを持ち、ＦＷ（のはへ／ドにかかる重力にハ
ンド姿勢θにしたがった変換を施したものになる。
きさと向きを持ち、ＦＷ（のはへ／ドにかかる重力にハ
ンド姿勢θにしたがった変換を施したものになる。
ハンド座標系とセンサ座標系は一致しているとする。一
致していなければ、ハンド座標系と力センサ座標系は一
定の相対位置関係にあるので座標変換を行う。ハンド姿
勢θ１（ｉ＝１．２．３）におけるハンド座標系のＸ軸
、Ｙ軸、Ｚ軸各正方向の単位ベクトルが絶対座標系にお
いてそれぞれＮ１＝（ｎｘｉ、ｎｙｉ、ｎ２１）Ｔ Ｏ・＝（ｏ ｘ ｉｌ ｏｙ ｉ、 ｏ 、、 ） Ｔ
Ａｉ＝ （ａｘｌ、 ａｙｔ、 ａｚｉ）”と表わされ
るとする。ハンドにかかる重力がＷで、ハンドの重心位
置がハンド座標系の Ｇｒ＝ Ｃｑｈ、、 ｑｈｙ、 ｑｈ２）Ｔとなり、ハ
ンド姿勢θ１（ｉ＝１．２．３）における力センサ出力
が’ｏｉ（ｆｘｉ・ｆｙｆ・’ｚｉ・Ｉｎｘ１・−ｙｉ
・ｍｚｉ）とすると、例えば次のような計算によりドリ
フト Ｄ＝（ｄｆｚ・ｄｆｙ・ｄｆｚ・（ｌｒｎｘ・ｄｍｙ・
−２）を求める。
致していなければ、ハンド座標系と力センサ座標系は一
定の相対位置関係にあるので座標変換を行う。ハンド姿
勢θ１（ｉ＝１．２．３）におけるハンド座標系のＸ軸
、Ｙ軸、Ｚ軸各正方向の単位ベクトルが絶対座標系にお
いてそれぞれＮ１＝（ｎｘｉ、ｎｙｉ、ｎ２１）Ｔ Ｏ・＝（ｏ ｘ ｉｌ ｏｙ ｉ、 ｏ 、、 ） Ｔ
Ａｉ＝ （ａｘｌ、 ａｙｔ、 ａｚｉ）”と表わされ
るとする。ハンドにかかる重力がＷで、ハンドの重心位
置がハンド座標系の Ｇｒ＝ Ｃｑｈ、、 ｑｈｙ、 ｑｈ２）Ｔとなり、ハ
ンド姿勢θ１（ｉ＝１．２．３）における力センサ出力
が’ｏｉ（ｆｘｉ・ｆｙｆ・’ｚｉ・Ｉｎｘ１・−ｙｉ
・ｍｚｉ）とすると、例えば次のような計算によりドリ
フト Ｄ＝（ｄｆｚ・ｄｆｙ・ｄｆｚ・（ｌｒｎｘ・ｄｍｙ・
−２）を求める。
Ｗ＝±・（ｆｒ＋”１７１”ｚｌ−ｆ！２−’？２−’
Ｚ２）／（”２１＋ｏＺ１ ＋ａ２１−ｎ ２２−０□
２−ａｚ２） ｄｆｘ＝÷（ｆ、＋ｆｘ２＋ｗ−（ｎ、＋ｎ２゜））ｄ
ｆ、＝÷（ｆ、＋ｆ、、＋ｗ、（ｏ、＋ｏ、２））ａｌ
ｚ ＝： （ｆ ｚ ｉ 十ｆ Ｚ ２ ” Ｗ・（
ａ ｚ １” ａ ２２ ） ）ただしＨ＋はＨの擬似
逆行列（Ｍｏｏｒｅ−Ｐｅｎｒｏｓｅの逆行列ｒある。
Ｚ２）／（”２１＋ｏＺ１ ＋ａ２１−ｎ ２２−０□
２−ａｚ２） ｄｆｘ＝÷（ｆ、＋ｆｘ２＋ｗ−（ｎ、＋ｎ２゜））ｄ
ｆ、＝÷（ｆ、＋ｆ、、＋ｗ、（ｏ、＋ｏ、２））ａｌ
ｚ ＝： （ｆ ｚ ｉ 十ｆ Ｚ ２ ” Ｗ・（
ａ ｚ １” ａ ２２ ） ）ただしＨ＋はＨの擬似
逆行列（Ｍｏｏｒｅ−Ｐｅｎｒｏｓｅの逆行列ｒある。
発明の効果
以上のように本発明では、力検出の時に差し引くべきド
リフトの値をロボットの作業中に更新していく方法をと
っているため、力センサのドリフトが時間変化しても許
容誤差内でドリフトを除去することができる。
リフトの値をロボットの作業中に更新していく方法をと
っているため、力センサのドリフトが時間変化しても許
容誤差内でドリフトを除去することができる。
第１図は本発明の詳細な説明図、第２図は本発明の一実
施例におけるカセンサ付きロボットシステムの斜視図、
第３図はθ軸力センサの説明図、第４図および第６図は
本発明の一実施例のフローチャート図である。 １・・・・・・ロボット、２・・・・・・力センサ、３
・・・・・・初期ドリフト決定手段、４・・・・・・較
正用測定点力センサ出力測定手段、６・・・・・・ドリ
フト除去手段、６・・・・・・ロボット動作制御手段、
７・・・・・・記憶素子、８・・・・・・制御装置、９
・・・・・・６軸カセンサ、１０・・・・・・ハンド。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠１
図 第２図 第３図 ｍＫ ■ ｄｒｔｒ−−−ｇ’Ｊ ７）表化 上ｊｒ−−−初、類Ｙす７ト ｔｒｔｆＬ−−−’６’１ＢｔＡ’ｌドソ７）ａ「−−
−ドリフ■化
施例におけるカセンサ付きロボットシステムの斜視図、
第３図はθ軸力センサの説明図、第４図および第６図は
本発明の一実施例のフローチャート図である。 １・・・・・・ロボット、２・・・・・・力センサ、３
・・・・・・初期ドリフト決定手段、４・・・・・・較
正用測定点力センサ出力測定手段、６・・・・・・ドリ
フト除去手段、６・・・・・・ロボット動作制御手段、
７・・・・・・記憶素子、８・・・・・・制御装置、９
・・・・・・６軸カセンサ、１０・・・・・・ハンド。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠１
図 第２図 第３図 ｍＫ ■ ｄｒｔｒ−−−ｇ’Ｊ ７）表化 上ｊｒ−−−初、類Ｙす７ト ｔｒｔｆＬ−−−’６’１ＢｔＡ’ｌドソ７）ａ「−−
−ドリフ■化
Claims (2)
- （１）ロボットと、前記ロボットに取り付けられた力セ
ンサと、制御装置とから構成される力センサ付きロボッ
トシステムにおいて、予め、力センサの正確なドリフト
を求めて初期ドリフトとして制御装置内の記憶素子に格
納し、同時に、作業中のロボットが動作または停止する
一点または複数点を較正用測定点として選び、作業中と
同一の負荷条件でロボットを動作または停止させて前記
較正用測定点における力センサ出力を測定して制御装置
内の記憶素子に格納した後、実際のロボットの作業中、
前記較正用測定点にロボットが動作または停止する際に
前記較正用測定点における力センサ出力を測定し、この
力センサ出力と前記記憶素子に格納された力センサ出力
の差をドリフト変化として記憶素子に格納更新し、力の
検出を行う時に、その時点の力センサ出力から前記初期
ドリフトおよび前記ドリフト変化を差し引くことにより
、時間変化するドリフトを力センサ出力から除去するこ
とを特徴とするロボットの力センサドリフト補償方法。 - （２）ロボットが動作許容範囲内でハンド姿勢を任意に
指定して動作させることのできるものであり、力センサ
が前記ロボットの先端とハンドの間に取り付けられたも
のであり、初期ドリフトはロボットに複数のハンド姿勢
をとらせ、前記各ハンド姿勢における力センサ出力を測
定し、その出力値をもとに計算することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のロボットの力センサドリフト
補償方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60253989A JPS62114891A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | ロボツトの力センサドリフト補償方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60253989A JPS62114891A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | ロボツトの力センサドリフト補償方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62114891A true JPS62114891A (ja) | 1987-05-26 |
| JPH0429517B2 JPH0429517B2 (ja) | 1992-05-19 |
Family
ID=17258719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60253989A Granted JPS62114891A (ja) | 1985-11-13 | 1985-11-13 | ロボツトの力センサドリフト補償方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62114891A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04344505A (ja) * | 1991-05-21 | 1992-12-01 | Hitachi Ltd | 産業用ロボットの制御装置 |
| JP2015112689A (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | 本田技研工業株式会社 | 可動体の制御装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59151032A (ja) * | 1983-02-18 | 1984-08-29 | Hitachi Ltd | 力センサの評価、校正用治具 |
| JPS59192488A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-31 | 豊田工機株式会社 | 作業装置における荷重センサの出力補正装置 |
-
1985
- 1985-11-13 JP JP60253989A patent/JPS62114891A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59151032A (ja) * | 1983-02-18 | 1984-08-29 | Hitachi Ltd | 力センサの評価、校正用治具 |
| JPS59192488A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-31 | 豊田工機株式会社 | 作業装置における荷重センサの出力補正装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04344505A (ja) * | 1991-05-21 | 1992-12-01 | Hitachi Ltd | 産業用ロボットの制御装置 |
| JP2015112689A (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | 本田技研工業株式会社 | 可動体の制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0429517B2 (ja) | 1992-05-19 |
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