JPS62145305A - ロボツトによる組立作業制御方法 - Google Patents
ロボツトによる組立作業制御方法Info
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- JPS62145305A JPS62145305A JP28552585A JP28552585A JPS62145305A JP S62145305 A JPS62145305 A JP S62145305A JP 28552585 A JP28552585 A JP 28552585A JP 28552585 A JP28552585 A JP 28552585A JP S62145305 A JPS62145305 A JP S62145305A
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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〕
本発明は、力センサによりフィードバック制御をして組
立作業、特に嵌合作業を行なわせるようにしたロボット
による組立作業制御方法に関する。
立作業、特に嵌合作業を行なわせるようにしたロボット
による組立作業制御方法に関する。
機械部品の嵌合作業において、第７図に示す自由落下に
よる嵌合が広（用（・られている。同図において挿入部
品１に対して被挿入部品２は十分なロート状案内面を有
している。ロート状案内面はその入口付近で最大径を有
し、深さが増すに連れ穴径がしだいに小さくなっている
。
よる嵌合が広（用（・られている。同図において挿入部
品１に対して被挿入部品２は十分なロート状案内面を有
している。ロート状案内面はその入口付近で最大径を有
し、深さが増すに連れ穴径がしだいに小さくなっている
。
このため位置・姿勢誤差に対する修正が容易であり、特
に初期のかじりを生じにくい。このため精密な嵌合作業
に広く利用されている。しかし加工への負担増や案内部
の増加等の欠点がある。
に初期のかじりを生じにくい。このため精密な嵌合作業
に広く利用されている。しかし加工への負担増や案内部
の増加等の欠点がある。
そこで機械的な弾性構造により、被挿入部品に挿入部品
を倣わせて位置・姿勢の誤差を修正２する機構が開発さ
れた。以下前記機械的な弾性構造の一例として米国特許
第４，１５５，１６９号明細曹及び図面に記載されて（
・る、通称ＲＣＣ磯構について説明する。第８図にＲＣ
Ｃ機構の概略を示す。同図において挿入部品１は把持装
置６に把持される。把持装置３は、台形リンク部材４と
台座５と共に、挿入部品１の先端○を回転中心とする台
形リンクを構成する。更に台座５は平行リンク部材７と
外枠６により平行リンクを構成する。以上、台座５を介
して直列に設げられた前記台形リンクと平行リンクは外
枠６を介してロボットの手首部先端に設けられる。以下
第９．１０図においてＲＣＣ機構の動作を説明する。
を倣わせて位置・姿勢の誤差を修正２する機構が開発さ
れた。以下前記機械的な弾性構造の一例として米国特許
第４，１５５，１６９号明細曹及び図面に記載されて（
・る、通称ＲＣＣ磯構について説明する。第８図にＲＣ
Ｃ機構の概略を示す。同図において挿入部品１は把持装
置６に把持される。把持装置３は、台形リンク部材４と
台座５と共に、挿入部品１の先端○を回転中心とする台
形リンクを構成する。更に台座５は平行リンク部材７と
外枠６により平行リンクを構成する。以上、台座５を介
して直列に設げられた前記台形リンクと平行リンクは外
枠６を介してロボットの手首部先端に設けられる。以下
第９．１０図においてＲＣＣ機構の動作を説明する。
第９図において挿入部品１が被挿入部品２に接触した直
後の状態を示す。前記接触により接触反力が生じるが、
挿入方向（Ｚ軸方向）の力は作用反作用により相殺され
、台形リンクの回転中心０にはＸ軸及びＹ軸方向の並進
力Ｆだげが作用する。並進力が０に作用すると平行リン
ク部材７は並進力の小さくなる方向に傾きその結果挿入
部品１は並進運動をし、位置の誤差は修正される。位置
の誤差が修正されると挿入部品１は被挿入部品２の入口
をのぞ〜・た状態になり、Ｚ軸方向の力に加え、Ｘ軸、
Ｙ軸方向の力も作用反作用により釣り合い相殺される。
後の状態を示す。前記接触により接触反力が生じるが、
挿入方向（Ｚ軸方向）の力は作用反作用により相殺され
、台形リンクの回転中心０にはＸ軸及びＹ軸方向の並進
力Ｆだげが作用する。並進力が０に作用すると平行リン
ク部材７は並進力の小さくなる方向に傾きその結果挿入
部品１は並進運動をし、位置の誤差は修正される。位置
の誤差が修正されると挿入部品１は被挿入部品２の入口
をのぞ〜・た状態になり、Ｚ軸方向の力に加え、Ｘ軸、
Ｙ軸方向の力も作用反作用により釣り合い相殺される。
この状態を第１０図に示す。第１０図において、挿入部
品１の軸心方向と被押入部品２の軸心方向が一致してい
ない時、台形リンクの回転中心０を中心としたモーメン
トＭが生じる。前記モーメントＭにより台形リンク部材
４は第１０図に示す様にモーメントが小さくなる方向に
傾き、挿入部品１の軸心と被挿入部品２の軸心は一致す
る様に動き、姿勢の誤差は修正される。以上の様にＲＣ
Ｃ磯構は平行リンクと台形リンクから構成される弾性構
造を持つことで、挿入部品と被挿入部品の間に働（接触
反力の方向へ並進・回転運動をし、位置誤差及び姿勢誤
差の修正を行い嵌合作業を行う。
品１の軸心方向と被押入部品２の軸心方向が一致してい
ない時、台形リンクの回転中心０を中心としたモーメン
トＭが生じる。前記モーメントＭにより台形リンク部材
４は第１０図に示す様にモーメントが小さくなる方向に
傾き、挿入部品１の軸心と被挿入部品２の軸心は一致す
る様に動き、姿勢の誤差は修正される。以上の様にＲＣ
Ｃ磯構は平行リンクと台形リンクから構成される弾性構
造を持つことで、挿入部品と被挿入部品の間に働（接触
反力の方向へ並進・回転運動をし、位置誤差及び姿勢誤
差の修正を行い嵌合作業を行う。
しかしながら、上記従来技術では第１１図に示す様に挿
入部品１の寸法が大きく変化すると、台形リンクの回転
中心Ｏと挿入部品１の先端が犬ぎ（離れる。この離れた
距離をδＺとする。この場合、押入部品１０先端に並進
力ＦｆＪ−作用すると、台形リンクの回転中心０に？い
ては並進力ＦとＦ×δＺなるモーメントか作用するため
挿入部品１は並進運動と共に０を中心に回転運動も行い
、位置誤差の修正は行われない。また挿入部品１の先端
にモーメントＭが作用すると台形リンクの回転中心Ｏに
はモーメントＭと共にＭ／δ２なる並進力が作用するた
め挿入部品１は０を中心とする回転運動と共に並進運動
も行℃・姿勢の誤走修正は行われない。また被挿入部品
の軸心方向が鉛直方向でない場合、重力による分力を接
触反力と混同するため、円滑な嵌合作業が行えない。
入部品１の寸法が大きく変化すると、台形リンクの回転
中心Ｏと挿入部品１の先端が犬ぎ（離れる。この離れた
距離をδＺとする。この場合、押入部品１０先端に並進
力ＦｆＪ−作用すると、台形リンクの回転中心０に？い
ては並進力ＦとＦ×δＺなるモーメントか作用するため
挿入部品１は並進運動と共に０を中心に回転運動も行い
、位置誤差の修正は行われない。また挿入部品１の先端
にモーメントＭが作用すると台形リンクの回転中心Ｏに
はモーメントＭと共にＭ／δ２なる並進力が作用するた
め挿入部品１は０を中心とする回転運動と共に並進運動
も行℃・姿勢の誤走修正は行われない。また被挿入部品
の軸心方向が鉛直方向でない場合、重力による分力を接
触反力と混同するため、円滑な嵌合作業が行えない。
この様にＲＣＣ機構は汎用性に乏しかった。
本発明の目的は、汎用的な嵌合作業をも行うことができ
るようにした組立作業制御方法を提供することにある。
るようにした組立作業制御方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するために、力センサを先端に
取付け、位置・姿勢を制御できろロボットを用い、把持
装置に把持された組立部品か被組立部品と接触すること
洗よって生じる反力を上記力センサで恢出し、この検出
された反力が予め設定された目標値に等しくなるように
制御装置九よりロボットの作業腕の動作を算出し、この
算出された作業腕の動作に応じてロボットの各アクチュ
エータを駆動するロボットによる組立作業において、仮
想的に反力を検出する検出中心を、位置の誤差を修正す
る場合は組立部品の先端より更に把持装置のない側へ、
姿勢の誤差を修正する場合は組立部品の先端へ、組立中
は組立部品の先端より把持装置のある側へ移動するよう
に、モーメントの検出ゲイン、またはモーメントに対す
る回転運動の応答ゲインを変更することを特徴とするロ
ボットによる組立作業制御方法である。
取付け、位置・姿勢を制御できろロボットを用い、把持
装置に把持された組立部品か被組立部品と接触すること
洗よって生じる反力を上記力センサで恢出し、この検出
された反力が予め設定された目標値に等しくなるように
制御装置九よりロボットの作業腕の動作を算出し、この
算出された作業腕の動作に応じてロボットの各アクチュ
エータを駆動するロボットによる組立作業において、仮
想的に反力を検出する検出中心を、位置の誤差を修正す
る場合は組立部品の先端より更に把持装置のない側へ、
姿勢の誤差を修正する場合は組立部品の先端へ、組立中
は組立部品の先端より把持装置のある側へ移動するよう
に、モーメントの検出ゲイン、またはモーメントに対す
る回転運動の応答ゲインを変更することを特徴とするロ
ボットによる組立作業制御方法である。
本発明は、ロボットによる組立作業制御方法において、
位置の誤差修正、姿勢の誤差修正。
位置の誤差修正、姿勢の誤差修正。
組立の３つの動作に応じて力・モーメントの検出中心を
順次移動させること罠より組立部品の動作中心を移動さ
せ、位置の誤差を修正する場合は並進運動を主、に、姿
勢の誤差を修正する場合は組立部品の先端を中心に回転
運動を生に、組立中は組立部品の先端より把持装置のあ
る側に位置する検出中心を中心に回転運動を主に行い、
汎用性を持たせることができ、様々な組立作業に対して
順応させ、速やかにして円滑な組立作業か実状できるよ
うにした。
順次移動させること罠より組立部品の動作中心を移動さ
せ、位置の誤差を修正する場合は並進運動を主、に、姿
勢の誤差を修正する場合は組立部品の先端を中心に回転
運動を生に、組立中は組立部品の先端より把持装置のあ
る側に位置する検出中心を中心に回転運動を主に行い、
汎用性を持たせることができ、様々な組立作業に対して
順応させ、速やかにして円滑な組立作業か実状できるよ
うにした。
以下不発明の詳細な説明する。
第１図において本発明を実施する汎用的な組立装置の概
略を示す。ロボット８はその手首部に米国特許ｉ ４．
［］９４，１９２号明細書及び図面に示されるカセンサ
若しくはこれと同等の、直交３軸方回の並進力Ｆｘ＊
Ｆｙ ｒ Ｆｚと前記各軸まわりのモーメントＭｘ ｒ
Ｍｙ ＋ Ｍｚを検出できる力センサを設け、その先
端に把持装置３．挿入部品１が設けられる本体部分と、
前記力センサ１５からのフィードパ、ツク信号を取り込
み、ロボット８の駆動信号を出力する制御装置によって
構成される。
略を示す。ロボット８はその手首部に米国特許ｉ ４．
［］９４，１９２号明細書及び図面に示されるカセンサ
若しくはこれと同等の、直交３軸方回の並進力Ｆｘ＊
Ｆｙ ｒ Ｆｚと前記各軸まわりのモーメントＭｘ ｒ
Ｍｙ ＋ Ｍｚを検出できる力センサを設け、その先
端に把持装置３．挿入部品１が設けられる本体部分と、
前記力センサ１５からのフィードパ、ツク信号を取り込
み、ロボット８の駆動信号を出力する制御装置によって
構成される。
以上の組立装置において嵌合作業を行う場合、挿入部品
１と被挿入部品２の接触により接触反力を生じる。この
接触反力は力センサ１５によって検出され、センサ座標
系（力センサの中心を原点とする）の力Ｆｓ ＝ （Ｆ
ｘｓ ＋ Ｆｙｓ ＋ Ｆｚｓ ＋Ｍｘｓ ＋Ｍｙｓ＋
Ｍｚｓ ）として出力される。接触反力［ＦＳは制御装
置１４に取り入れられる。前記接触反力Ｆｓは座標変換
部９により第２図に示すＢ点、０点、Ｆ点における力・
モーメントＦ６Ｂ ｒ Ｆ１ａ ｒ Ｆｅｖのいずれか
に変換される。第２図において８点はセンサ座標系原点
の位置を、各々座標軸をＸＳ＋ Ｙｓ 、 Ｚｓで表わ
す。また０点は挿入部品１の先端に位置する挿入部品後
方座標系の原点１：ｃ：（Ｐｘｃ、Ｐｙｃ。
１と被挿入部品２の接触により接触反力を生じる。この
接触反力は力センサ１５によって検出され、センサ座標
系（力センサの中心を原点とする）の力Ｆｓ ＝ （Ｆ
ｘｓ ＋ Ｆｙｓ ＋ Ｆｚｓ ＋Ｍｘｓ ＋Ｍｙｓ＋
Ｍｚｓ ）として出力される。接触反力［ＦＳは制御装
置１４に取り入れられる。前記接触反力Ｆｓは座標変換
部９により第２図に示すＢ点、０点、Ｆ点における力・
モーメントＦ６Ｂ ｒ Ｆ１ａ ｒ Ｆｅｖのいずれか
に変換される。第２図において８点はセンサ座標系原点
の位置を、各々座標軸をＸＳ＋ Ｙｓ 、 Ｚｓで表わ
す。また０点は挿入部品１の先端に位置する挿入部品後
方座標系の原点１：ｃ：（Ｐｘｃ、Ｐｙｃ。
Ｐｚｃ）］を、Ｂ点は挿入部品先端座標系原点Ｃよｌｔ
Ｊ 山 ・ノ −← αむ、！ＬＩ ３＝ 百
よ ｑ ヒ ｌ’ｌ Ｆ 六ケ 得す 六 涌
人 畜代品後方座標系原点（Ｂ ： （ＰＸＢ、ＰＹＢ
ＩＰＺＢ ） ）を、Ｆ点は挿入部品先端座標系原点Ｃ
に関して挿入部品後方座標系と対向する挿入部品前方座
標系原点ＣＦ ： （ＰＸＦＩＰＹＦＩＰＺＦ ） ：
ｌを、ＸＢ ｒ ＹＢ ＋ Ｚａ＋Ｘｃ。
Ｊ 山 ・ノ −← αむ、！ＬＩ ３＝ 百
よ ｑ ヒ ｌ’ｌ Ｆ 六ケ 得す 六 涌
人 畜代品後方座標系原点（Ｂ ： （ＰＸＢ、ＰＹＢ
ＩＰＺＢ ） ）を、Ｆ点は挿入部品先端座標系原点Ｃ
に関して挿入部品後方座標系と対向する挿入部品前方座
標系原点ＣＦ ： （ＰＸＦＩＰＹＦＩＰＺＦ ） ：
ｌを、ＸＢ ｒ ＹＢ ＋ Ｚａ＋Ｘｃ。
Ｙｃ ｒ Ｚｃ ＊ Ｘｐ ＊ Ｙｐ ｒ Ｚｐは各々
の座標軸を表わしてぃ′る。ここでセンサ座標系で表わ
した挿入部８各座標系の原点位置を（ＰＸＩＰＶＩＰＺ
）で代表し、姿勢変化を（ｎ、Ｑ、ｃＬ）で代表する。
の座標軸を表わしてぃ′る。ここでセンサ座標系で表わ
した挿入部８各座標系の原点位置を（ＰＸＩＰＶＩＰＺ
）で代表し、姿勢変化を（ｎ、Ｑ、ｃＬ）で代表する。
この時、センサ座標系から挿入部８各座標系への変換行
列Ａは並進成分ｐと回転成分（ル、Ｏ２α）を用いて、
と表わせる。前記変換行列Ａを用いて挿入部品１５各座
標系の力・モーメントＦｅは Ｆｅ−八・ｌｌ’ ５（１１ と表わせる。この様に挿入部８各座標系で表わされた力
・モーメントＦｅは仮想的に力・モーメントの検出中心
をＦ、Ｃ，Ｂ点に移動した場合と等。
列Ａは並進成分ｐと回転成分（ル、Ｏ２α）を用いて、
と表わせる。前記変換行列Ａを用いて挿入部品１５各座
標系の力・モーメントＦｅは Ｆｅ−八・ｌｌ’ ５（１１ と表わせる。この様に挿入部８各座標系で表わされた力
・モーメントＦｅは仮想的に力・モーメントの検出中心
をＦ、Ｃ，Ｂ点に移動した場合と等。
価である。さらにＦｅは加算点１０において力・モーメ
ントの目標値ＦＢ −（Ｆｘｇ３＊ Ｆｙｇ ＋ Ｆｚ
ｇ ｒ Ｍｘｇ ＋ Ｍｙｓ 。
ントの目標値ＦＢ −（Ｆｘｇ３＊ Ｆｙｇ ＋ Ｆｚ
ｇ ｒ Ｍｘｇ ＋ Ｍｙｓ 。
Ｍｚａ ）から減じられＦｆ−（Ｆｘ７ ｒ Ｆｆ７
ｒ Ｆｚｆ＋ ＭＸｆ＋Ｍｙｆ＋ Ｍｚりとなる。Ｆｆ
を用いて主制御部１１においてＦ、−Ωとなる様に力・
モーメントの検出中心の位置Ｘｆ、速度Ｘ７ ＋加速度
Ｘｆの内、いずれか若しくは複数を算出し、加算点１２
において力・モーメントの検出中心の目標位置×ｅ、速
度島加速度×口のいずれか若しくは複数と加算され、さ
らに座標変換部１５においてロボット８の各間接の角度
θ、角速度ゐ、角加速度θに変換され、ロボット８を駆
動する。したがってこの場合、力・モーメントの検出中
心と、ロボットが実際に応答し、動作する運動中心は一
致する。
ｒ Ｆｚｆ＋ ＭＸｆ＋Ｍｙｆ＋ Ｍｚりとなる。Ｆｆ
を用いて主制御部１１においてＦ、−Ωとなる様に力・
モーメントの検出中心の位置Ｘｆ、速度Ｘ７ ＋加速度
Ｘｆの内、いずれか若しくは複数を算出し、加算点１２
において力・モーメントの検出中心の目標位置×ｅ、速
度島加速度×口のいずれか若しくは複数と加算され、さ
らに座標変換部１５においてロボット８の各間接の角度
θ、角速度ゐ、角加速度θに変換され、ロボット８を駆
動する。したがってこの場合、力・モーメントの検出中
心と、ロボットが実際に応答し、動作する運動中心は一
致する。
以上の構成を有する組立装置は、挿入部品１に外力を作
用するとＲＣＣ機構と同じ動作をする。
用するとＲＣＣ機構と同じ動作をする。
以下この動作について第３図において挿入部品後方座標
系を選択し、力・モーメントの検出中心をＢ点に位置し
た場合を例に説明する。同図（α）において、挿入部品
１に、力・モーメントの検出中心Ｂ点を通過する並進力
Ｆ、を作用すると、Ｆ、の並進力成分はＦｌと等しく、
またモーメント成分はΩと算出されるため、Ｆｓ−Ｓの
場合挿入部品１は並進力Ｆ、の方向に並進運動をし、破
線の位置に致る。同図（ｂ）に２いてＢ点からＰたげ離
れた点に並進力Ｆ２を作用するとＦｆの並進力成分はＦ
、と等しく、またモーメント成分はＦ、Ｘ［Ｐと算出さ
れるため、Ｆ、−Ωの場合挿入部品１は並進力Ｆ、の方
向の並進運動に加えてモーメントＦ２ＸＰの方向に回転
運動をし、破線の位置に紋る。
系を選択し、力・モーメントの検出中心をＢ点に位置し
た場合を例に説明する。同図（α）において、挿入部品
１に、力・モーメントの検出中心Ｂ点を通過する並進力
Ｆ、を作用すると、Ｆ、の並進力成分はＦｌと等しく、
またモーメント成分はΩと算出されるため、Ｆｓ−Ｓの
場合挿入部品１は並進力Ｆ、の方向に並進運動をし、破
線の位置に致る。同図（ｂ）に２いてＢ点からＰたげ離
れた点に並進力Ｆ２を作用するとＦｆの並進力成分はＦ
、と等しく、またモーメント成分はＦ、Ｘ［Ｐと算出さ
れるため、Ｆ、−Ωの場合挿入部品１は並進力Ｆ、の方
向の並進運動に加えてモーメントＦ２ＸＰの方向に回転
運動をし、破線の位置に紋る。
同図（Ｃ）においてＢ点まわりにモーメントＭ、を作用
すると、Ｆ、の並進力成分は２、モーメント成分はＭ、
と等しく算出されるため、Ｆ、−ρの場合挿入部品１は
Ｂ点のまわりにモーメントＭ１の方向に回転運動をし、
破線の位置に紋る。
すると、Ｆ、の並進力成分は２、モーメント成分はＭ、
と等しく算出されるため、Ｆ、−ρの場合挿入部品１は
Ｂ点のまわりにモーメントＭ１の方向に回転運動をし、
破線の位置に紋る。
以上、挿入部品後方座標系を選択した場合について説明
したが、挿入部品前方座標系を選択した場合はＦ点、挿
入部品先端座標系を選択した場合は０点に回転中心が移
動するだけであり並進運動に関しては前記の説明と同じ
である。
したが、挿入部品前方座標系を選択した場合はＦ点、挿
入部品先端座標系を選択した場合は０点に回転中心が移
動するだけであり並進運動に関しては前記の説明と同じ
である。
この様に前記組立装置はＲＣＣ機構と同じ動作をする。
前記組立装置において嵌合作業を行う場合、嵌合作業を
３個の連続した作業、位置の誤差修正、姿勢の誤差修正
、挿入の６ケの作業に分解し、以下前記３作業について
前記組立装置の動作が何如かを説明する。第４図におい
て位置の誤差修正について説明する。挿入部品１は被挿
入部品２に対して位置誤差を生じているため、挿入部品
１はその端面の一部分で被挿入部品２と接触している。
３個の連続した作業、位置の誤差修正、姿勢の誤差修正
、挿入の６ケの作業に分解し、以下前記３作業について
前記組立装置の動作が何如かを説明する。第４図におい
て位置の誤差修正について説明する。挿入部品１は被挿
入部品２に対して位置誤差を生じているため、挿入部品
１はその端面の一部分で被挿入部品２と接触している。
前記接触により分布力の合力として接触反力ＦＡを生じ
る。接触反力ＦＡは挿入部品１の中心軸上に無いため、
力・モーメントの検出中心が前記中心軸上に有る場合、
力・モーメントの検出中心において検出される力・モー
メントの並進力成分はＦと等しく、モーメント成分は位
置誤差とＦＡＱ外積として表わせる。
る。接触反力ＦＡは挿入部品１の中心軸上に無いため、
力・モーメントの検出中心が前記中心軸上に有る場合、
力・モーメントの検出中心において検出される力・モー
メントの並進力成分はＦと等しく、モーメント成分は位
置誤差とＦＡＱ外積として表わせる。
従って力・モーメントの検出中心を中心に回転運動と並
進運動をする。ここで嵌合作業において同図に向かって
鉛直方向の力はＦφと釣り合うため、鉛直方向には挿入
部品１は並進運動を行わない。また同図に向かって水平
方向の並進運動については不明である。しかしモーメン
トによっては力・モーメントの検出中心を中心に回転運
動をする。したがって、挿入部品１は前記接触反力によ
り力・モーメントの検出中心を中心に回転運動を必ず行
う。力・モーメントの中心をＢ点に位置した場合、挿入
部品１はＢ点を中心に同図に向かりて時計回りに回転運
動をするために挿入部品１の先端は被挿入部品２０入口
から遠ざかる。力・モーメントの検出中心を０点に位置
した場合、挿入部品１は０点を中心に同図に向かって時
計回りに回転運動をするために挿入部品１の先端は被挿
入部品２０入口からほとんど移動しない。力・モーメン
トの検出中心をＦ点に位置した場合、挿入部品１はＦ点
を中心に同図に向かって時計回りに回転運動をするため
に挿入部品１の先端は被挿入部品２０入口に近をる様に
移動する。以上、位置の誤差修正では力・モーメントの
検出中心・をＦ点に位置するのが最も望まし−・。
進運動をする。ここで嵌合作業において同図に向かって
鉛直方向の力はＦφと釣り合うため、鉛直方向には挿入
部品１は並進運動を行わない。また同図に向かって水平
方向の並進運動については不明である。しかしモーメン
トによっては力・モーメントの検出中心を中心に回転運
動をする。したがって、挿入部品１は前記接触反力によ
り力・モーメントの検出中心を中心に回転運動を必ず行
う。力・モーメントの中心をＢ点に位置した場合、挿入
部品１はＢ点を中心に同図に向かりて時計回りに回転運
動をするために挿入部品１の先端は被挿入部品２０入口
から遠ざかる。力・モーメントの検出中心を０点に位置
した場合、挿入部品１は０点を中心に同図に向かって時
計回りに回転運動をするために挿入部品１の先端は被挿
入部品２０入口からほとんど移動しない。力・モーメン
トの検出中心をＦ点に位置した場合、挿入部品１はＦ点
を中心に同図に向かって時計回りに回転運動をするため
に挿入部品１の先端は被挿入部品２０入口に近をる様に
移動する。以上、位置の誤差修正では力・モーメントの
検出中心・をＦ点に位置するのが最も望まし−・。
第５図にお（・て姿勢の誤差イじ正について説明する。
位置の誤差修正が行なわれ、挿入部品１は被挿入部品２
０入口を覗き、やがて挿入部品１の外径と被挿入部品２
の内径が異なるため２ケの接触点４０．４１で接触する
様になり、接触反力ＦＡ、とＦＡ、を生じる。力・モー
メントの検出中心では、並進力はＦＡ、とＦ’Ａｔの合
力として、モーメント成分はＦＡ、と力・モーメントの
検出中心と接触点４００間の位置ベクトルの外積と、Ｆ
Ａｔと力・モーメントの検出中心と接触点４１０間の位
置ベクトルの外積の相として検出される。この時、挿入
部品１を被挿入部品２０間に生じる並進力はＦφと釣り
合い、並進運動を行わない。
０入口を覗き、やがて挿入部品１の外径と被挿入部品２
の内径が異なるため２ケの接触点４０．４１で接触する
様になり、接触反力ＦＡ、とＦＡ、を生じる。力・モー
メントの検出中心では、並進力はＦＡ、とＦ’Ａｔの合
力として、モーメント成分はＦＡ、と力・モーメントの
検出中心と接触点４００間の位置ベクトルの外積と、Ｆ
Ａｔと力・モーメントの検出中心と接触点４１０間の位
置ベクトルの外積の相として検出される。この時、挿入
部品１を被挿入部品２０間に生じる並進力はＦφと釣り
合い、並進運動を行わない。
しかしモーメントは釣り合うべきモーメントでないため
力・モーメントの検出中心・を中心に同図に向かって反
時計方向に回転運動を行う。検出中心をＢ点、若しくは
Ｆ点に位置した場合、Ｂ点若しくはＦ点を中心に回転運
動を行うため挿入部品１の先端は被挿入部品２の入口か
ら遠ざかる。検出中心を０点に位置した場合、０点を中
心に回転運動をするため、挿入部品１の先端は被挿入部
品２０入口から遠ざかる事なく回転運動だけを行う。こ
の結果接触点４０．４１が挿入部品１の先端の直径付近
に移動し、モーメントが生じな（なる。これは挿入部品
１の中心軸と被挿入部品の中心軸が一致している状態で
あり姿勢の誤差が無い状態である。この様にして姿勢の
誤差修正を行う。したがって姿勢の誤差修正では力・モ
ーメントの検出中心を０点に位置するのが望ましい。第
６図にだいて挿入の動作について説明する。通常、円滑
な挿入が行えず、途中で停止する事をとじつと言う。こ
じ９は挿入部品１と被挿入部品２の接触による摩擦力や
塑性変形によるもので２接触点４２ 、４５で生じる。
力・モーメントの検出中心・を中心に同図に向かって反
時計方向に回転運動を行う。検出中心をＢ点、若しくは
Ｆ点に位置した場合、Ｂ点若しくはＦ点を中心に回転運
動を行うため挿入部品１の先端は被挿入部品２の入口か
ら遠ざかる。検出中心を０点に位置した場合、０点を中
心に回転運動をするため、挿入部品１の先端は被挿入部
品２０入口から遠ざかる事なく回転運動だけを行う。こ
の結果接触点４０．４１が挿入部品１の先端の直径付近
に移動し、モーメントが生じな（なる。これは挿入部品
１の中心軸と被挿入部品の中心軸が一致している状態で
あり姿勢の誤差が無い状態である。この様にして姿勢の
誤差修正を行う。したがって姿勢の誤差修正では力・モ
ーメントの検出中心を０点に位置するのが望ましい。第
６図にだいて挿入の動作について説明する。通常、円滑
な挿入が行えず、途中で停止する事をとじつと言う。こ
じ９は挿入部品１と被挿入部品２の接触による摩擦力や
塑性変形によるもので２接触点４２ 、４５で生じる。
接触点４２．４３はその一方は挿入部品１の先端で、他
方は被挿入部品の入口に位置し、その２点を結んだ直線
は挿入部品１及び被挿入部品２の中心線と交わる。接触
点４２．４５で生じる接触反力のうち、並進力は同じ大
きさで向きが逆なため、相殺されモーメントのみ検出さ
れる。
方は被挿入部品の入口に位置し、その２点を結んだ直線
は挿入部品１及び被挿入部品２の中心線と交わる。接触
点４２．４５で生じる接触反力のうち、並進力は同じ大
きさで向きが逆なため、相殺されモーメントのみ検出さ
れる。
検出中心がＦ点、若しくは０点に位置すると、Ｆ点若し
くは０点を中心に（ロ）転運動をするために挿入部品１
は被挿入部品２の側壁に強く押し付ゆられる側と側壁か
らはなれ様とする側が生じ、こじりかさらに進行する。
くは０点を中心に（ロ）転運動をするために挿入部品１
は被挿入部品２の側壁に強く押し付ゆられる側と側壁か
らはなれ様とする側が生じ、こじりかさらに進行する。
検出中心をＢ点に位置するとＢ点を中心に回転運動をす
るために接触点４２．４３において共に挿入部品１は被
挿入部品２の側壁からはなれる様に運動し、こじりから
脱出する。この様にしてこじる事なく挿入が行われる。
るために接触点４２．４３において共に挿入部品１は被
挿入部品２の側壁からはなれる様に運動し、こじりから
脱出する。この様にしてこじる事なく挿入が行われる。
したがって挿入の際には接触点４２．４３を結ぶ直線の
中点上、若しくは前記中点に最も近いＢ点に検出中心を
位置するのが最も望ましい。
中点上、若しくは前記中点に最も近いＢ点に検出中心を
位置するのが最も望ましい。
以上刃・モーメントの検出中心の位置と嵌合作業中の作
業脣性について説明したが、これを実験により確認した
。その結果を次の第１表に示す。同図にお℃・て左端の
欄は力・モーメントハゐ山庵、１諏１−Ｔ ｙ ＋ｚ
／→慰謙１＾、４．二１ Ｌ値＾欄は嵌合作業中の各
作業を示して（・る。
業脣性について説明したが、これを実験により確認した
。その結果を次の第１表に示す。同図にお℃・て左端の
欄は力・モーメントハゐ山庵、１諏１−Ｔ ｙ ＋ｚ
／→慰謙１＾、４．二１ Ｌ値＾欄は嵌合作業中の各
作業を示して（・る。
第 １ 表
また表中の○、×、△は作業性を示し、各々良好、不能
、可能ではあるが時間を要するを示している。この結果
同図より、第４．５．６図において説明した力・モーメ
ントの検出中心と作業性の関係が正しかった事が確認で
きた。また望ましい力・モーメントの検出中心は位置の
誤差修正ではＦ点、姿勢の誤差修正では０点、挿入では
Ｂ点である墨が確認できた。
、可能ではあるが時間を要するを示している。この結果
同図より、第４．５．６図において説明した力・モーメ
ントの検出中心と作業性の関係が正しかった事が確認で
きた。また望ましい力・モーメントの検出中心は位置の
誤差修正ではＦ点、姿勢の誤差修正では０点、挿入では
Ｂ点である墨が確認できた。
以上の結果を踏まえ、嵌合作業中、位置の誤差修正時は
力・モーメントの検出中心を挿入部−０４ｎａｆｉＦｎ
ｎ１，６１．−す；ｎｌ：’占し１′よりｓ＃ｔｒ＞ｉ
Ｍ羊イと藁ｉ正時は挿入部品１の先端Ｃ点に、挿入中は
挿入部品１の先端よりも後方のＢ点に位置すると速やか
にして円滑な嵌合作業が行える。
力・モーメントの検出中心を挿入部−０４ｎａｆｉＦｎ
ｎ１，６１．−す；ｎｌ：’占し１′よりｓ＃ｔｒ＞ｉ
Ｍ羊イと藁ｉ正時は挿入部品１の先端Ｃ点に、挿入中は
挿入部品１の先端よりも後方のＢ点に位置すると速やか
にして円滑な嵌合作業が行える。
また、挿入中に、力・モーメントの検出中心を常に挿入
部品１の先端と被挿入部品２の中間に位置するとさらに
良好な嵌合作業が行える。
部品１の先端と被挿入部品２の中間に位置するとさらに
良好な嵌合作業が行える。
以上、力・モーメントの検出中心とロボットの運動中心
の座標糸をソフトウェア上で変更して、嵌合作業を行な
わせる場合について述べたが、以下に座標系を変更しな
くても、力・モーメントの検出ゲインを各動作毎に変更
してもこれと同様の嵌合作業が行なえる方法につ℃・て
説明する。
の座標糸をソフトウェア上で変更して、嵌合作業を行な
わせる場合について述べたが、以下に座標系を変更しな
くても、力・モーメントの検出ゲインを各動作毎に変更
してもこれと同様の嵌合作業が行なえる方法につ℃・て
説明する。
開側）装置１４内部において検出中心を固定としてＦｆ
を典出した際、ゲイン調整行列Ｃを新たに設げ ｒ！−（ｔ” −Ｆ７ ただし く以下余白） と処理する。通常Ｃは単位行列とするが、位置の誤差修
正の時に、さらにＣ１０とＣ２４’＆正の数とすると、
接触によって生じたモーメントを用いて仮想的に並進力
ＦＸ、ＦＹを生じさせたのと等価状態となり、位置の誤
差修正に並進運動を加える事となる。また姿勢の誤差修
正、挿入の時には、対角成分のうち、Ｃ４４ｒ Ｃ５５
を１より大きな数とし、他の対角成分は１．他の成分は
Ωとすることで検出されたモーメントに対する回転運動
のゲインを上げる。この様に検出された接触１反力のゲ
インを作業内容に応じて変更する事で等価的に検出中心
を移動させた状態と同じ動作を行わせる。
を典出した際、ゲイン調整行列Ｃを新たに設げ ｒ！−（ｔ” −Ｆ７ ただし く以下余白） と処理する。通常Ｃは単位行列とするが、位置の誤差修
正の時に、さらにＣ１０とＣ２４’＆正の数とすると、
接触によって生じたモーメントを用いて仮想的に並進力
ＦＸ、ＦＹを生じさせたのと等価状態となり、位置の誤
差修正に並進運動を加える事となる。また姿勢の誤差修
正、挿入の時には、対角成分のうち、Ｃ４４ｒ Ｃ５５
を１より大きな数とし、他の対角成分は１．他の成分は
Ωとすることで検出されたモーメントに対する回転運動
のゲインを上げる。この様に検出された接触１反力のゲ
インを作業内容に応じて変更する事で等価的に検出中心
を移動させた状態と同じ動作を行わせる。
また制御装置１４内部において検出中心固定としてＸ、
Ｘ 、Ｘｆのいずれか、若しくは複数を算出した際、涛
・答ゲイン調整行列Ｋを新たに設げ、 Ｘｆ−ＩＫ・Ｘｆ ただし と処理する。通常にの並進成分に、−に５、回転成分に
４〜に６は全て１とするが、位置誤差修正の時には並進
成分の内、Ｘ、Ｙ軸方向のに、〜に２を１より大きく、
さらに回転成分搗〜島を２若しくはΩ近くとすｂ事によ
って、回転運動に比して並進運動を大きく行なわせる。
Ｘ 、Ｘｆのいずれか、若しくは複数を算出した際、涛
・答ゲイン調整行列Ｋを新たに設げ、 Ｘｆ−ＩＫ・Ｘｆ ただし と処理する。通常にの並進成分に、−に５、回転成分に
４〜に６は全て１とするが、位置誤差修正の時には並進
成分の内、Ｘ、Ｙ軸方向のに、〜に２を１より大きく、
さらに回転成分搗〜島を２若しくはΩ近くとすｂ事によ
って、回転運動に比して並進運動を大きく行なわせる。
また姿勢の誤差修正、挿入中は並進成分の内Ｘ、Ｙ軸方
向のに、〜に２を１より小さく、回転成分の内Ｘ、Ｙ軸
まわりのに４〜に、＆１より大欠くする事によって並進
運動に比して回転運動を大きく行なわせる。この様に検
出された接触反力から算出する検出中心の位置、速度、
加速度の内いずれか、若しくは複数のゲインを作業内容
に応じて変更する事で等価的に検出中心を移動させた状
態と同じ動作を行なわせる。
向のに、〜に２を１より小さく、回転成分の内Ｘ、Ｙ軸
まわりのに４〜に、＆１より大欠くする事によって並進
運動に比して回転運動を大きく行なわせる。この様に検
出された接触反力から算出する検出中心の位置、速度、
加速度の内いずれか、若しくは複数のゲインを作業内容
に応じて変更する事で等価的に検出中心を移動させた状
態と同じ動作を行なわせる。
上記第１〜第３項の実施例において、力・モーメントの
目標値に重力方向の補償を行う事で、被挿入部品の細心
方向に依存しない嵌合作業を行わせる事ができる。
目標値に重力方向の補償を行う事で、被挿入部品の細心
方向に依存しない嵌合作業を行わせる事ができる。
以上説明したように本発明によれば、次に述べるｉｌｌ
、 ＋２１ 、 （３＋の効果が得られる。
、 ＋２１ 、 （３＋の効果が得られる。
（１）挿入部品の寸法変化に対してハードウェアの変更
を必要としな〜・ため汎用性がある。
を必要としな〜・ため汎用性がある。
（２）検出中心の位置を変更することで嵌合作業におけ
る初期位置・姿勢誤差が大きくても嵌合できる。また速
度も向上する。
る初期位置・姿勢誤差が大きくても嵌合できる。また速
度も向上する。
（３） ＲＣＣ機構とは異なり重力の影響を補償でき
るため、被挿入部品の軸心の姿勢・方向に全く関係の無
い嵌合作業が行なえる。
るため、被挿入部品の軸心の姿勢・方向に全く関係の無
い嵌合作業が行なえる。
第１図は本発明実施例の概略図、第２図は見取り図、第
３図、第４図、第５図及び第６図は動作説明図、第７図
は単なる嵌合作業を示した断面図、第８図は従来ＲＣＣ
機構を示した概略図、第９図、第１０図及び第１１図は
第８図に示す機構によって嵌合作業をする場合の動作説
明図である。 １・・・挿入部品、 ２・・・被挿入部品、５
・・・把持装置、 ８・・・ロボット、９．１
３ ・・・座標変換部、 １０．１２・・・加算点、
１１・・・主制御部、 １４・・・制御装置、１
５・・・力センサ。 メ７ミ゛・ を 代理人弁理士 小 川 勝 男゛ 第５ ［Ｆ］ 第６ ■ 第ｑ 閉 第２Ｑ図 第１１０
３図、第４図、第５図及び第６図は動作説明図、第７図
は単なる嵌合作業を示した断面図、第８図は従来ＲＣＣ
機構を示した概略図、第９図、第１０図及び第１１図は
第８図に示す機構によって嵌合作業をする場合の動作説
明図である。 １・・・挿入部品、 ２・・・被挿入部品、５
・・・把持装置、 ８・・・ロボット、９．１
３ ・・・座標変換部、 １０．１２・・・加算点、
１１・・・主制御部、 １４・・・制御装置、１
５・・・力センサ。 メ７ミ゛・ を 代理人弁理士 小 川 勝 男゛ 第５ ［Ｆ］ 第６ ■ 第ｑ 閉 第２Ｑ図 第１１０
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、力センサを先端に取付け、位置、姿勢を制御できる
ロボットを用い、把持装置に把持された組立部品が被組
立部品と接触することによって生じる反力を上記力セン
サで検出し、この検出された反力が予め設定された目標
値に等しくなるように制御装置によりロボットの作業腕
の動作を算出し、この算出された作業腕の動作に応じて
ロボットの各アクチュエータを駆動するロボットによる
組立作業において、仮想的に反力を検出する検出中心を
、位置の誤差を修正する場合は組立部品の先端よりさら
に把持装置のない側へ、姿勢の誤差を修正する場合は組
立部品の先端へ、組立中は組立部品の先端より把持装置
のある側へ移動するように、モーメントの検出ゲイン、
またはモーメントに対する回転運動の応答ゲインを変更
することを特徴とするロボットによる組立作業制御方法
。 ２、反力を検出する検出中心を固定とし、位置の誤差を
修正する場合は並進力の検出ゲインを大きくすると共に
モーメントの検出ゲインを小さくし、姿勢の誤差を修正
する場合、及び組立中は並進力の検出ゲインを小さくす
ると共にモーメントの検出ゲインを大きくすることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボットによる組
立作業制御方法。 ３、反力を検出する検出中心を固定とし、位置の誤差を
修正する場合は並進力に対する並進運動の応答ゲインを
大きくすると共に、回転力に対する回転運動の応答ゲイ
ンを小さくし姿勢の誤差を修正する場合及び組立中は並
進力に対する並進運動の応答ゲインを小さくすると共に
回転力に対する回転運動の応答ゲインを大きくすること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボットによ
る組立作業前脚方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28552585A JPH0782371B2 (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | ロボットによる組立作業制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28552585A JPH0782371B2 (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | ロボットによる組立作業制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62145305A true JPS62145305A (ja) | 1987-06-29 |
| JPH0782371B2 JPH0782371B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=17692656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28552585A Expired - Lifetime JPH0782371B2 (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | ロボットによる組立作業制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782371B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63267184A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-04 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | 自動組立システムのピン挿入装置 |
| JPH01222881A (ja) * | 1988-03-02 | 1989-09-06 | Nitta Ind Corp | ロボットによりピンに筒状部材を嵌入する方法 |
| JPH01222880A (ja) * | 1988-03-02 | 1989-09-06 | Nitta Ind Corp | パレットに立設したピンに筒状部材を嵌入する方法および装置 |
| KR100414526B1 (ko) * | 2001-08-28 | 2004-01-07 | 한창수 | 정밀 위치 결정장치의 파지기구 및 제어방법 |
| JP2005022081A (ja) * | 1999-11-25 | 2005-01-27 | Sony Corp | ロボット装置及びその制御方法 |
| JP2008290228A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-12-04 | Fanuc Ltd | 嵌合装置 |
| JP2010058218A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Fanuc Ltd | 嵌合の詰まり状態を修正する嵌合装置 |
| JP2011110688A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Mitsubishi Electric Corp | ロボットの教示装置、及びロボットの制御装置 |
| CN104395042A (zh) * | 2012-06-20 | 2015-03-04 | 株式会社安川电机 | 机器人***及部件的制造方法 |
| DE102010032871B4 (de) | 2010-07-30 | 2018-09-13 | Daimler Ag | Verfahren zum Bestimmen einer Lage und/oder Lageorientierung eines Bauteils oder einer Bauteilanordnung |
| WO2022004371A1 (ja) * | 2020-07-03 | 2022-01-06 | 住友重機械工業株式会社 | 動作方法、ロボットシステム、制御装置、教示方法及びプログラム |
-
1985
- 1985-12-20 JP JP28552585A patent/JPH0782371B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63267184A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-04 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | 自動組立システムのピン挿入装置 |
| JPH01222881A (ja) * | 1988-03-02 | 1989-09-06 | Nitta Ind Corp | ロボットによりピンに筒状部材を嵌入する方法 |
| JPH01222880A (ja) * | 1988-03-02 | 1989-09-06 | Nitta Ind Corp | パレットに立設したピンに筒状部材を嵌入する方法および装置 |
| JP2005022081A (ja) * | 1999-11-25 | 2005-01-27 | Sony Corp | ロボット装置及びその制御方法 |
| KR100414526B1 (ko) * | 2001-08-28 | 2004-01-07 | 한창수 | 정밀 위치 결정장치의 파지기구 및 제어방법 |
| JP2008290228A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-12-04 | Fanuc Ltd | 嵌合装置 |
| US7949431B2 (en) | 2008-09-03 | 2011-05-24 | Fanuc Ltd | Fitting device for adjusting state of clogging caused in fit |
| JP4598849B2 (ja) * | 2008-09-03 | 2010-12-15 | ファナック株式会社 | 嵌合の詰まり状態を修正する嵌合装置 |
| JP2010058218A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Fanuc Ltd | 嵌合の詰まり状態を修正する嵌合装置 |
| DE102009038275B4 (de) * | 2008-09-03 | 2015-12-31 | Fanuc Corporation | Montagevorrichtung zum Einstellen eines beim Einsetzen verursachten Blockierungszustands |
| JP2011110688A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Mitsubishi Electric Corp | ロボットの教示装置、及びロボットの制御装置 |
| DE102010032871B4 (de) | 2010-07-30 | 2018-09-13 | Daimler Ag | Verfahren zum Bestimmen einer Lage und/oder Lageorientierung eines Bauteils oder einer Bauteilanordnung |
| CN104395042A (zh) * | 2012-06-20 | 2015-03-04 | 株式会社安川电机 | 机器人***及部件的制造方法 |
| JPWO2013190648A1 (ja) * | 2012-06-20 | 2016-02-08 | 株式会社安川電機 | ロボットシステムおよび部品の製造方法 |
| US9833905B2 (en) | 2012-06-20 | 2017-12-05 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot system and method for manufacturing component |
| WO2022004371A1 (ja) * | 2020-07-03 | 2022-01-06 | 住友重機械工業株式会社 | 動作方法、ロボットシステム、制御装置、教示方法及びプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0782371B2 (ja) | 1995-09-06 |
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