JPS62134534A - ３方向力検出器の較正方法 - 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、例えば産業用ロボットの作業端に取りイ」け
て用いる３方向力検出器の零点較正方法に関り゛る。

〔従来の技術〕

産業用ロボット手首に３方向検出器を装着して作業を行
なう場合の構成を表わす要部の側面図。

３方向力解析図を第１図（ａ’）、（ｂ）に示す。

産業用ロボット（アーム）１のロボ・ント手ｄ２に３方
向力検出器３を取り付けて、その先端に作業具４を固定
している。

作業中において、作業具４が受ける外力を３方内力検出
器３で検出Ｊる場合に問題となるのは、作業具４自体の
重Ｑ　Ｗの影響である。

例えば、第１図に表わすロボット手首２が水平な姿勢で
作業をする場合、その姿勢において、３方向力検出器の
出力値を零とみなす零点較正を行なう。

このときに、作業具４の単量Ｗは見かけ上浦去され、作
業中に３方向力検出器３から検出される出力は外力と認
識される。

ロボット手首３の姿勢が水平な位置における作業が終了
し、第５図〔（ａ）はロボット手首下向き位置のときの
側面図、（ｂ）はそのときの３方向力解析図〕に示ずロ
ボット手首３が下向き姿勢になると、作業具４の重訂Ｗ
が３方向力検出器３のＺ輸出力として検出される。

（発明が解決しようとする問題点］ そのまま作業を行なった場合、作業具４のｍ措Ｗと外力
の合計を３方向力検出器３が検出し、それらを分離する
ことは困難である。

従って、１コボツ］・手首２の下向き姿勢において、再
び火点較正を行なわな【プればならイヱい。

このように、従来は作業姿勢の変更に伴い零点較正を必
ず行なう必要があったので、作業中にロボット手首２の
姿勢を連続的に変えられない欠点があった。

ここにおいて本発明は、ロボットの手首と作業具の間に
３方向力検出器を装着して、作業具に１ｊ［１わる力を
検出しながら行なう作業において、不肖姿勢に関係なく
作業具用足の影響を消去し、外力だりを検出できる零点
較正方法を提供することを、その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明やよ、作業Ｏｔに、 ３方向力検出器３のＸ軸を鉛直方向にしそのときのＹ、
Ｚ’ｌ＋の出力Ｙ＝Ｙ　　、Ｚ＝Ｚｏをとり、次にロボ
ット手首２を７１１４１回りに９０°回転しＸ軸の出力
Ｘ＝Ｘ。をとる。

〔作　用〕

そして、作業に入り、３方向力検出器３の各検出軸の出
力を Ｘ＝Ｘ１ Ｙ＝Ｙ１ ２＝２１ とし、かつ作業具のｍ０をＷとするとき、外力Ｆは により導出される。

（実施例） 本発明の一実施例における要部の側面図、３方向検出？
；；の力解析図を第１図（ａ）、（ｂ）に表わす。

ロボット手首２に３方向力検出器３を取り付りて、その
先に作業具４を固定して構成する。

３方向力検出器３の零点較正方法の手順を以下に説明す
る。

まず、作業具４自体の単ｍＷを予め測定しておく。

第１図に示Ｊように、３ｈ向力検出器３のＸ＠を鉛直方
向に一致ざ口ると、作業具４のｒｑ　ｍ　ｗは×１袖に
全てかかり、Ｙ、Ｚ＠にはかからないので、Ｙ、Ｚ軸の
出力は実質的に零となる。

このときのＹ、Ｚ軸の出力をＹ＝Ｙ、Ｚ＝Ｚｏとする。

次に、ロボット手首２を７＠回りに９０’回転し、第２
図（（ａ）は要部側面図、（ｂ）は３方向力解析図〕に
表わす姿勢にする。

作業具４の車量ＷはＹ軸に全てかかり、Ｘ、Ｚ軸にはか
からないので、ｘ、Ｚ軸の出力は実ｒｌ的に零となる。

このときのＸ軸の出力を×−Ｘ。どする。

以上の零点較正により、３方向力検出器３の各検出軸に
ついて負荷が無い場合の出力を認識できたことになる。

第４図〔（ａ〉は任意の状態における要部の正面図、　
　（ｂ）ｃまその３方向力解析図〕に示づロボット手首
の姿勢を作業態様とする場合をとえる。

ところで、第３図（（ａ　）はＺ軸水平にＯ凹斜した要
部の側面図、（ｂ）は３方向力解析図〕に表ね−ように
、Ｚ軸を水平に対しでθ傾りた姿勢では、作業具４重量
ＷはＸ軸とＺ軸へ分力としてかかり、各々の大きさは Ｘ＝ＷＣＯＳθ ７＝Ｗｓｉｎθ である。

さらに、Ｚ軸の傾ぎを保持したまま、Ｘ軸を鉛直方向に
対してα傾けた姿勢でｔは、作業具４の分力の大きさＷ
　ＣＯ３θがＸ＠、Ｙ軸へかかり、各々の大ぎざは Ｘ＝Ｗｃｏｓθ・ＣＯＳα Ｙ　＝Ｗｃｏｓ　Ｏ−Ｓｉｎ　α である。

これらの分力を合成すると、 Ｗ 従って、どのような手首姿勢の場合でム、作業具４の千
ω【、１各検出１袖にｔよ分力とじで検出ざ秩でいるが
、これらを合成するど常に作業具４自体の重ａであるＷ
となることがわかる。

そこで、第４図に示す手首姿勢で作業をする場合、３方
向力検出器３の各検出軸に（，１、作２具４が受けてい
る外力の分力と作業具４重量の分力の両方がかかること
になるが、作業具４１　ｒｉ’ｉ　Ｗの影響は合力を求
めれは゛演ム可能であるから、残りの部分が外力となる
。

以上を式に表わせば、（１式）のようになる。

ただし、 外力の合力をＦ、 ３方向力検出器の各検出軸の出力を、Ｘ＝Ｘ１゜ｙ＝ｙ
　　、ｚ＝ｚ１とする。

も、外力の合力Ｆは作業具４重量の影響を全く受けるこ
とがなく検出できるので、作業開始前に零点較正を行な
えば、従来は不可能であった作業をしながら手首姿勢が
変えられることができるようになる。

（発明の効果〕 かくして本発明によれば、ロボット手首と作業具の間に
３方向力検出器を取り角けて、パリ取り作業や研摩作業
を行なう場合、作業具に加わる外力を検出しながら力制
御を実行することで、従来は困難であった切削反力を適
正１ｆｆｆに保持したり、押付力を一定に保つことが可
能になる。

研摩作業において対象ワークが３次元曲面から成ってい
る場合を例にとれば、３次元曲面を研摩覆るどきには作
業具の姿勢は連続的に変わらざるを畳ないが、研摩作業
にとって重要な要覧である押付力を一定に保つための力
制御を実行づ゛る必要条ｒ１−は、作業具の姿勢に関係
なく正確な外力、つまり押付力を常時検出することであ
る。このような条件は、本発明の３方向力検出器の零点
較正方法から外カシ１鈴手段を採用して、初めて達成で
きるものである。

したがって、従来の零点較正法では困難であった、３次
元曲而の研摩作業を押付カ一定で行なえるにうになり、
当該分野に寄与するところ大ぎい。

４６図面のＩ！！甲な説明 第１図、第２図は本発明の一実施例における要部の側面
図と３方向力解析図、第３図、第４図は本発明の適用態
様の解析図、第５図（は従来例の説明図である。

１・・・・・・産業用ロボット ２・・・・・・ロボット手首 ３・・・・・・３方向力検出器 ４・・・・・・作業具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、３次元方向に自由に動作する自動機械の先端と作業
   具との間に３方向力検出器を装着して作業を行なうシス
   テムにおいて、 作業前に予め、 作業具重量Ｗを計測し、 ３方向力検出器のＸ軸を鉛直方向にし作業具重量はＹ軸
   、Ｚ軸にかからないようにしてそのときのＹ、Ｚ軸の出
   力Ｙ＝Ｙ＿０、Ｚ＝Ｚ＿０をとり、自動機械の先端をＺ
   軸回りに９０°回転し作業具重量は３方向力検出器のＸ
   軸にかからないようにしてそのときのＸ軸の出力Ｘ＝Ｘ
   ＿０をとり、これらＸ＿０、Ｙ＿０、Ｚ＿０を基準値と
   し、任意の作業姿勢にて外力が加えられているときの３
   方向力検出器のＸ、Ｙ、Ｚ軸の出力値Ｘ＝Ｘ＿１、Ｙ＝
   Ｙ＿１、Ｚ＝Ｚ＿１の情報から外力Ｆは Ｆ＝｜√［（Ｘ＿１−Ｘ＿０）＾２＋（Ｙ＿１−Ｙ＿０
   ）＾２＋（Ｚ＿１−Ｚ＿０）＾２］−Ｗ｜により補正し
   て演算導出する ことを特徴とする３方向力検出器の較正方法。