JP6943906B2 - ロボット - Google Patents
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Description
一の関節の軸線回り以外の方向に加わる負荷の影響で、一の関節の軸線回りのトルクが変動してしまうためである。
本実施形態に係るロボット100は、それぞれの軸線回りに回転駆動される6つの関節を備える垂直多関節型ロボットである。
例えば、J1軸回りの回転角度のみを変化させ、他の各関節をJ1軸に負荷がかからない回転角度に固定した場合に、第1トルクセンサS1により検出されるトルクT0を図4に示す。
そこで、図5に示されるように、変動量推定部13には、第1トルクセンサS1により検出されるトルクT0の回転角度特性をテーブルまたは近似式により記憶しておく。そして、変動量推定部13には、全ての関節の回転角度に対するトルクの回転角度特性をテーブルまたは近似式により記憶しておく。このテーブルまたは近似式は、実験により、回転角度およびトルクのデータの相関関係をデータプロットして求める。このプロットデータよりテーブルまたは近似式の係数を算出する。
これにより、ロボットの実際の動作時には、変動量推定部が、エンコーダにより検出された各軸の回転角度を、記憶されている回転角度特性に当てはめて、あるいは補間して、補正トルクTfを算出することができる。
推定実トルクTr=検出トルクT−補正トルクTf・・・(1)
第1トルクセンサS1により検出される検出トルクTには、J1軸回りのトルク以外の負荷によって発生するトルクが含まれている場合がある。本実施形態においては、変動量推定部13が、図6に示されるように、ロボット100の各関節の回転角度に基づいて、記憶されている回転角度特性から、変動量としての補正トルクTfを推定する。そして、補正部11が補正トルクTfを用いて第1トルクセンサS1の検出トルクTを補正することにより、第1トルクセンサS1の検出トルクTからJ1軸回りのトルク以外の負荷が排除された推定実トルクTrが得られる。すなわち、推定実トルクTrによりJ1軸回りのトルクが精度よく取得され、ロボット100を精度よく制御することができる。
本開示の一態様は、軸線回りに回転駆動する複数の関節と、複数の前記関節の内の1つである対象関節の軸線回りのトルクを検出するトルクセンサと、各前記関節の軸線回りの回転角度に関連する情報を検出する角度関連情報検出部と、検出された前記情報に基づいて、前記トルクセンサにより検出されたトルクの前記対象関節の軸線回りのトルク以外の負荷による変動量を推定するトルク変動量推定部と、推定された前記変動量を用いて前記トルクセンサにより検出されたトルクを補正する補正部とを備えるロボットを提供する。
この構成により、角度関連情報検出部により各関節の回転角度が検出され、ロボットの姿勢の変化に応じて推定された負荷の変動量を用いてトルクを補正することができる。
この構成により、角度関連情報検出部により各関節の角速度または角加速度が検出され、検出された角速度または角加速度に応じて負荷の変動量が推定される。
この構成により、角度関連情報検出部により、回転角度に関する情報として、検出された回転角度、角速度または角加速度とロボット構成部品の物理パラメータに基づいた慣性モーメント、引張力または圧縮力等の負荷情報が算出される。算出された負荷情報に基づいて、対象関節に加わる軸線回りのトルク以外の負荷が算出されることにより、対象関節の軸線回りのトルクを精度よく取得できる。
上記態様においては、前記対象関節の軸線回りのトルク以外の負荷が、前記対象関節の軸線方向に作用する引張および圧縮方向の負荷であってもよい。
2 旋回胴(ロボット構成部品)
3 第1アーム(ロボット構成部品)
4 第2アーム(ロボット構成部品)
5 第1手首要素(ロボット構成部品)
6 第2手首要素(ロボット構成部品)
7 第3手首要素(ロボット構成部品)
11 補正部
13 変動量推定部(トルク変動量推定部)
100 ロボット
EN1〜EN6 エンコーダ(角度関連情報検出部)
J1〜J6 関節
J1 対象関節
S1 第1トルクセンサ(トルクセンサ)
Tf 補正トルク(変動量)
Claims (7)
- 軸線回りに回転駆動しロボット構成部品によって連結される複数の関節と、
複数の前記関節の内の1つである対象関節の軸線回りのトルクを検出し、検出されるトルクは、ロボットの動作により生じる前記ロボット構成部品の慣性力と前記ロボット構成部品の重量とによって前記対象関節の軸線回りに作用するトルクを含む、トルクセンサと、
前記複数の関節の全てまたは一部の軸線回りの回転角度に関連する情報を検出し、前記複数の関節の前記一部は、前記対象関節と、該対象関節以外の少なくとも1つの関節とを含む、角度関連情報検出部と、
検出された前記複数の関節の全てまたは前記一部の前記情報に基づいて、前記トルクセンサにより検出されたトルクの前記対象関節の軸線回りのトルク以外の負荷による変動量を推定し、前記負荷が、前記ロボット構成部品の慣性力および前記ロボット構成部品の重量によって前記対象関節に作用する負荷である、トルク変動量推定部と、
推定された前記変動量を用いて前記トルクセンサにより検出されたトルクを補正し、精度が向上した前記対象関節の軸線回りのトルクを算出する補正部とを備えるロボット。 - 前記情報が、各前記関節の軸線回りの回転角度である請求項1に記載のロボット。
- 前記情報が、各前記関節の軸線回りの角速度または角加速度である請求項1に記載のロボット。
- 各前記関節を連結するロボット構成部品を備え、
前記情報が、各前記関節の軸線回りの回転角度、角速度または角加速度と、前記ロボット構成部品の物理パラメータとから計算される各前記関節にかかる負荷情報である請求項1に記載のロボット。 - 前記対象関節の軸線回りのトルク以外の負荷が、前記対象関節の軸線に直交する平面内に配置される直交軸線回りのトルクである請求項1から請求項4までのいずれかに記載のロボット。
- 前記対象関節の軸線回りのトルク以外の負荷が、前記対象関節の軸線方向に作用する引張および圧縮方向の負荷である請求項1から請求項4までのいずれかに記載のロボット。
- 前記トルク変動量推定部が、前記対象関節のトルク特性から、前記角度関連情報検出部により検出された前記対象関節の前記情報に対応するトルクを算出し、前記トルク特性は、前記対象関節の軸線回りのトルク以外の負荷が加わっていない状態において前記対象関節の軸線回りに前記対象関節を回転させたときに前記トルクセンサにより検出されたトルクと前記角度関連情報検出部により検出された前記対象関節の前記情報との関係を示し、 前記補正部が、前記トルク変動量推定部によって算出されたトルクを用いて、前記トルクセンサにより検出されるトルクを補正する請求項1から請求項6のいずれかに記載のロボット。
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