JPS63156678A - 把持物体の倒れ修正方式 - 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】 〔概要〕 この発明は、組立作業に用いられる組立対象物間の相対
位置を高精度に位置決めするロボットにおいて、このロ
ボットの把持する物体の倒れに対処するために、物体を
把持するハンドに物体の倒れを検出する力センサを備え
、物体の倒れによって生ずる力センサの出力を最小とな
るようにＸＹ方向に微動するアクチュエータを制御して
把持物体の倒れを修正するものである。

〔産業上の利用分野〕

この発明は工業用ロボットに係り、特にロボットが把持
した物体の倒れを修正する把持物体の倒れ修正方式に関
するものである。

ロボットは、産業の分野で広く用いられている。

このロボットの作業内容は、高精度高速化の一途をたど
っている。これに伴い、まずロボットは位置決め精度を
向上するさせるために種々の方法が採用されている。し
かし組立作業では、位置決めＭ度を向上させるだけでは
高精度の組立は困難な場合が多い。特にロボットが把持
した物体の倒れを効率よく修正できる把握物体の倒れ修
正方式が必要とされている。

〔従来の技術〕

ロボットにおける高精度の相対位置決めを解決するもの
として、コンプライアンス機構によりアームに対してハ
ンドを変位可能として組立対象物間の相対位置の位置ず
れを吸収する手首構造が提案されている。しかしこれも
相対位置ずれの吸収位置ずれの吸収能力を上げようとし
てコンブランアンスを大きくすれば、ハメ合い作業の挿
入方向の力も弱められるという問題があり、これに対処
するために、特開昭５９−５９３８９号のロボットが提
案されている。

このロボットは、コンプライアンス機構を備えており、
嵌合物を搬送する時に、コンプライアンスを大きくして
円滑な位置制御が達成できるようにコンブイアンスを可
変としたものであり高精度の位置決めを可能としたもの
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記したように従来のロボットは、位置決めを高精度に
行うことを可能とするものの、把持された物体がハンド
内で倒れた状態である場合、高精度位置決めが不可能と
なるという問題がある。

この発明では、上記した従来の状況から把持した物体の
倒れを修正して、しかも位置決めを高精度に行える把持
物体の倒れ修正方式を提供することを目的とするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、第１図の原理図に示すように、粗駆動され
るアーム１と、このアーム１に連結された微動するアク
チュエータ２とアクチュエータに付設された力センサ５
と力センサの他端に連結されたハンド３とこれらを制御
する制御システム６とでロボットを構成する。

〔作用〕

ハンド３を駆動して把持した物体４を少し倒しこの倒れ
によって生ずる微小力を力センサ５によって検出し、こ
の検出値が所要の値まで小さくなるように制御システム
６が微動アクチュエータ２を制御して、物体の傾きを修
正する。

〔実施例〕

第２図は本発明による把持物体の倒れ修正方式を説明す
るための一実施例の模式図である。微動駆動されるアー
ム１は、主軸１−１にアーム１−２を介して軸支されて
おり、アーム１−２．１は図示した矢印方向にそれぞれ
回動する。したがって、アーム１の先端Ａは水平面上に
駆動される。この先端Ａに支柱１−３が回動可能に軸支
され、この支柱１−３に微動駆動されるアクチュエータ
となるコンプライアンス機構（以後ＶＡＣＯＭと記す）
２が連結されている。このＶＡＣＯＭ　２に力センサ５
を介してハンド３が連結された構造である。

このＶＡＣＯＭ　２は特開昭５９−５９３８９に使用さ
れたものであり、簡単に述べると、ＶＡＣＯＭは固定部
に対して可動部がＸ及びＹ方向への変形のし易さを数段
階に変化できるものであり、この変形し難い、即ち剛性
の高いモードというのは、ある変位状態から変形し雛い
ということである。即ち、この剛性の高いモードで所定
の変位を生ゼさせるのには、電圧をＶＡＣＯＭの内蔵す
る平面直流電動機に印加するのである。

つまり、ＶＡＣＯＭのＸ電極、Ｙ電極に電圧を印加する
と、Ｘ、Ｙ方向の２自由度を持った微動（Ｘ。

Ｙ方向の可動範囲±１．０ｍｍ）駆動のアクチュエータ
として動作することとなる。例えば、電圧を±１０Ｖと
して１２ビツトで分割したＡ／Ｄ変換器によって入力す
ると、約１μｍの微動制御ができる。

このＶＡＣＯＭ　２に連結された力センサ５は、第３図
に示す構造をもっており、厚さ０．１ｍｍ、幅１０ｍｍ
。

長さ１４ｍｍのステンレス製の平行ばね板５−１．５−
２とで構成されている。この２対の平行ばね板５−１．
５−２はＸおよびＹ方向に加えられる力をたわみによっ
て互いに干渉されることなく、２自由度で力を受け、力
の検出が可能となる。

この４枚の平行ばね板５−１　、５−２の表面に、それ
ぞれ２枚づつの抵抗箔歪ゲージ５−３．５−４が貼付さ
れている。従って、抵抗箔歪ゲージ５−３及び５−４で
４端子ブリッジ回路を構成し、平行ばね板のたわみに比
例した４端子ブリッジ回路の出力電圧でＸ、Ｙ方向の平
行ばねに加えられる力を測定する。

例えば、起立させる物体４を生卵とした場合、ハンド３
にかかる力の検出分解能は１００ｍｇ重であった。

上記した機構部分を制御するのが、制御システム６であ
り、制御システム６は、上記した力センサ５に発生した
４端子ブリッジ回路の出力を増幅する増幅器６−１．６
−２と、増幅器の出力からノイズ成分を除去する低域フ
ィルタ（ＬＰＦ）６−３．６−４と、ＬＰＦの出力を１
２ビツトのデジタル値に変換するへ／口変換器６−５と
処理装置（ＣＰＵ）６−６とキーボード６−７と表示装
置（ＣＲＴ）６−８と１２ビツトのデジタル値をアナロ
グ値に変換するＤ／Ａ変換Ｗ６−９とで構成されている
。

なお、本発明の動作を第４図のフローチャートを用いて
説明する。なお物体を生卵として説明を行う。まず、■
の工程で、ロボットは生卵を把持する。次ぎに所定の位
置へアームを移動する■。

生卵の移動が終了すると、■の工程でハンドを把持状態
より１．０ｍｍ未満広げ、生卵を自由状態にする。若し
、生卵が倒れるとハンドの指に力が加わる。この力を■
の工程で検出する。

次ぎに■の工程で制御システム６は、上記した検出した
力が粗動範囲の力即ち、例えば±４ｇ重以下か否やの検
知する。若し以下でないと、■の工程でアーム１を移動
するように粗動制御をする。

■の力検出と■粗動範囲の力検出を繰り返し行う。

結果粗動範囲の力以下となると、■の工程で力が微動範
囲即ち、１００ｎ＋ｇ重以下か否やの検知を行う。若し
、１００ｍｇ　ｍ以下でないと、■の工程でアクチュエ
ータ２を駆動して微動制御をする。これは力が１００ｍ
ｇ重以下になるまで繰り返される。若し繰り返し行った
後に力が１００ｍｇ　ｍ以下となると倒れの修正が完了
したこととなる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、力
センサを付設すると云う簡単な構成で、把持物体の倒れ
の修正が行え、ロボットの位置制御を高精度に行う上で
きわめて有効な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の把持物体の倒れ修正方式を示す原理図
、 第２図は本発明による把持物体の倒れ修正方式を説明す
るための一実施例の模式図、 第３図は本発明の力センサの構造を示す斜視図、第４図
は本発明の詳細な説明するためのフローチャートを示す
。 図において、１はアーム、２はＶＡＣＯＭ　、３はハン
ド、４は物体、５は力センサ、６は制御シスイセ狸大　
番狸十　＃ｔＪ量　術　− 第１図 ｆ易ｇ脂力ｔ’Ｌヤルｊネ■釧祖の 第３図 手承知ル１ψ作を９すｄｖまため／１７１］−チャート
第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粗動制御されるアーム（１）と、該アーム（１）に連結
   されてＸＹ方向に微動制御されるアクチュエータ（２）
   と、該アクチュエータ（２）に連結され物体（４）を把
   持するハンド（３）とを具備するロボットにおいて、前
   記アクチュエータ（２）とハンド（３）との間に該ハン
   ド（３）のＸＹ方向にかかる力を検出する力センサ（５
   ）を備え、前記ハンド（３）の把持幅を広くして物体の
   倒れによって生ずる前記力センサ（５）の微小出力を最
   小とするように前記アクチュエータ（２）を制御して把
   持物体の倒れを修正することを特徴とする把持物体の倒
   れ修正方式。