驱动机构、机器人设备测量和控制方法及部件制造方法技术

驱动机构、机器人设备测量和控制方法及部件制造方法。正确地检测在机器人臂的关节处的传感器检测误差。机器人臂的接合连杆的关节结构包括用于确定作用在连杆之间的力的传感器。产生关节的驱动力的驱动设备包括第一和第二驱动部分。约束在关节的驱动方向上可移动并且在其它方向上不可移动的关节的约束部分包括在关节的驱动方向上相对于彼此可移动的第一和第二支撑部分。驱动设备的驱动部分固定至连杆，并且约束部分的支撑部分固定至连杆。另外，约束部分的支撑部分固定至驱动设备的驱动部分。传感器被固定以将支撑部分与连杆连接。

Driving mechanism, method and apparatus for measuring and controlling robot equipment

Driving mechanism, method and apparatus for measuring and controlling robot equipment. The detection error of the sensor at the joint of the robot arm is detected correctly. The joint structure of the connecting rod of the robot arm comprises a sensor for determining the force acting on the connecting rod. A driving device for generating a joint drive includes a first and a second drive section. The constrained portion of the joint, which is movable in the drive direction of the joint and is not movable in other directions, includes a first and a second support portion movable relative to each other in the drive direction of the joint. The driving part of the driving device is fixed to the connecting rod. In addition, the supporting part of the restraint part is fixed to the driving part of the driving device. The sensor is fixed to connect the support portion to the connecting rod.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种驱动机构、机器人设备测量方法和机器人设备控制方法、以及部件制造方法，其中，驱动机构包括传感器，该传感器测量作用在接合至驱动机构的连杆上的力。
技术介绍
近年来，多关节机器人已经用在各种工业产品生产线上。然而，存在难以用多关节机器人执行的许多过程。例如，在用于装配例如汽车部件的生产线上，多关节机器人广泛用在特别是几百克到几千克的载荷施加到部件上的过程中。另外的方面，在执行要求提供至部件的载荷为大约几克的过程(例如工件(包括例如软的物体、轻质物体或者低强度构件)的附接)以及执行用于提供与多关节机器人的精确配合的过程中存在各种困难。如上所述，在不能够用多关节机器人执行的过程中，目前，使用专门用于这些过程的专用设备或者工具来代替多关节机器人。然而，这些专用设备或工具被设计或制造为仅仅用于特别的过程或者待处理的工件，并且因此，存在下述问题，即，在这种类型的设备或工具被实际制备以及例如生产线启动之前，消耗大量的时间和成本。因此，存在使用通用的多关节机器人而不是专用装置和/或专用工具来执行处理易碎工件的过程的需要，其中，所述易碎工件例如包括诸如上面提到的软的物体、轻质物体或者低强度构件。在处理包括诸如上面提到的软的物体、轻质物体或者低强度构件的工件的情况下，例如，为了防止工件的破坏或变形，不能够使得大的力作用在工件上。因此，如果这种类型的工件被用多关节机器人操纵，则必须经由关节或连杆以高精度控制作用在工件上的力。例如，常规地已知这样一种构造，在所述构造中，力传感器与附接到多关节机器人的远端的末端执行器(诸如手或者夹持器)一起设置。来自该力传感器的输出值被反馈以用于末端执行器的驱动控制，由此，作用在工件上的力可以被控制。另外，除了在远端处的末端执行器以外，例如，可设想到作用在多关节机器人的臂中所包括的各个连杆上的力被测量并且被反馈以用于多关节机器人的驱动控制。特别地，作用在机器人臂的连杆上的力中的必须被测量以用于进行多关节机器人的高精度驱动控制的力是围绕驱动轴线作用的转矩。作为用于检测作用在诸如上面提及的臂的连杆上的转矩的手段，提出了转矩传感器安装在机器人臂的关节上的构造(例如，日本特开专利No.2011-72186)。作用在连杆自身上的重力、惯性力和/或科里奥利(Coriolis)力，和/或来自相邻连杆的力根据臂的运动作用在多关节机器人臂的关节上。例如，作用在关节上的力包括：在关节的驱动轴为z轴的直角坐标系中，在六个方向上的力的合力的相应分量，所述在六个方向上的力包括在三个坐标轴方向上的平移力以及围绕三个坐标轴的旋转力。在下文中，在六个方向上的力中，在围绕关节的驱动轴作用的力以外的五个方向上作用的力称为在另外的轴向方向上的力。另外的方面，在多关节机器人臂的驱动控制中，例如，围绕关节的驱动轴的力(该力作用在连杆上)被检测并且被反馈以用于关节的驱动。因此，期望安装在关节上的力传感器能够正确地检测围绕关节的驱动轴的力，其中，该力作用在接合至关节的连杆上。然而，在诸如上面提及的另外的轴向方向上的力作用在力传感器上时，力传感器不能够正确地检测围绕驱动轴的力。例如，如果在另外的轴向方向上的力作用在包括可变形部分并且通过检测在该可变形部分中出现的变形量来确定力这种类型的力传感器上，则力传感器由于在另外的轴向方向上的力的作用也在关节的驱动轴的周向方向上变形。在下文中，另外的轴向方向上的力在力传感器上的作用被称为“在另外的轴向方向上的干扰”。换言之，当由于施加在力传感器上的另外的轴向方向上的力导致在力传感器中出现某种变形时，该变形作为检测围绕关节的驱动轴的力的力传感器的检测误差出现。换言之，由如上所述的在另外的轴向方向上的力而在设置在某个关节的驱动轴上的力传感器中引起的测量误差被称为“在另外的轴向方向上的干扰”。如果出现这种在另外的轴向方向上的干扰，则不能够用该力传感器正确地检测围绕关节的驱动轴的力。因此，为了正确地检测围绕关节的驱动轴的力，例如，必须以某种方式修正由在另外的轴向方向上的干扰导致的传感器检测值误差。因此，例如，可设想到，作用在力传感器上的另外的轴向方向上的力被检测以修正来自力传感器的检测值。然而，诸如在日本特开专利No.2011-72186中描述的常规关节结构，轴承设置在力传感器与连杆之间，因此，不容易检测在另外的轴向方向上的力的值。在下文中给出难以检测在另外的轴向方向上的力的值的原因，其中，如日本特开专利No.2011-72186中的常规构造那样，诸如轴承的机械元件插置于多关节机器人臂的关节处。例如，这种类型的关节结构仅允许关节在期望的一个方向上的运动，并且使用诸如交叉滚子轴承的轴承作为约束单元(约束部分)来约束在另外的方向上的运动。这种结构可能导致在另外的轴向方向上的力的传递路径的复杂化。例如，取决于关节结构，可能存在这样的路径，在所述路径上，关节驱动力在连接两个连杆的关节轴线以外被传递。例如，在日本特开专利No.2011-72186中表示的结构中，作用在驱动侧连杆上的在另外的轴向方向上的力经由力传感器和作为关节的约束单元轴承二者传递。通过这种构造，难以得到被传递到力传感器的、在另外的轴向方向上的力的正确值。特别地，减少了作为关节的约束部分的轴承的摩擦力的量的连杆的驱动力被传递到力传感器。因此，为了正确地掌握作用在力传感器上的在另外的轴向方向上的力，必须掌握设置在关节上的轴承的摩擦力。然而，关节的轴承的摩擦力表现出关于各个因素(诸如，作用在轴承上的力、关节的驱动速度以及轴承的个体特殊性)的非线性特征，因此，难以正确地掌握轴承的摩擦力。
技术实现思路
本专利技术实现作用在机器人臂的关节上的在另外的轴向方向上的力的准确检测，并且因此实现由另外的轴向方向上的干扰导致的力传感器的检测误差的修正，以及作用在接合至关节的连杆上的力的准确检测。根据本专利技术的一个方面，为了解决上述问题，一种驱动机构，所述驱动机构用于将第一连杆和第二连杆相对于彼此驱动，所述驱动机构包括：驱动设备，所述驱动设备包括固定部分和待被驱动部分，并且所述驱动设备相对于所述固定部分驱动所述待被驱动部分；以及约束部分，所述约束部分包括第一支撑部分和第二支撑部分并且约束第一连杆和第二连杆，以在期望方向上可移动并且在另外的方向上不可移动，其中，所述固定部分和所述待被驱动部分中的一者被固定至第一连杆；第一支撑部分固定至第一连杆；第二支撑部分固定至所述固定部分和所述待被驱动部分中的另一者；并且用于确定作用在第二连杆上的力的传感器被附接，以将所述固定部分和所述待被驱动部分中的另一者与第二连杆连接。从下面的参照附图的示例性实施例的描述中，本专利技术的其它特征将变得明显。附图说明图1是示出了根据本专利技术的实施例的机器人系统的构造的图解。图2是示意性示出了图1中的机器人臂的关节的结构的图解。图3是示出了图1中的机器人系统的控制系统的构造的方框图。图4是示出了图3中的控制系统中的关节的驱动力的测量和驱动控制的流程的流程图。图5是示出了图3中的控制系统中的关节的驱动力的测量和驱动控制的另外的流程的流程图。图6是示出了施加到机器人臂的关节上的在另外的轴向方向上的力的图解。图7是示意性示出了图1中的机器人臂的另外的关节结构的图解。图8是示出了滑动关节(slider本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动机构，所述驱动机构用于将第一连杆和第二连杆相对于彼此驱动，所述驱动机构包括：驱动设备，所述驱动设备包括固定部分和待被驱动部分，并且所述驱动设备相对于所述固定部分驱动所述待被驱动部分；以及约束部分，所述约束部分包括第一支撑部分和第二支撑部分并且约束第一连杆和第二连杆，以在期望方向上可移动并且在另外的方向上不可移动，其中，所述固定部分和所述待被驱动部分中的一者被固定至第一连杆；第一支撑部分固定至第一连杆；第二支撑部分固定至所述固定部分和所述待被驱动部分中的另一者；并且用于确定作用在第二连杆上的力的传感器被附接，以将所述固定部分和所述待被驱动部分中的另一者与第二连杆连接。

【技术特征摘要】
2015.10.27 JP 2015-2109141.一种驱动机构，所述驱动机构用于将第一连杆和第二连杆相对于彼此驱动，所述驱动机构包括：驱动设备，所述驱动设备包括固定部分和待被驱动部分，并且所述驱动设备相对于所述固定部分驱动所述待被驱动部分；以及约束部分，所述约束部分包括第一支撑部分和第二支撑部分并且约束第一连杆和第二连杆，以在期望方向上可移动并且在另外的方向上不可移动，其中，所述固定部分和所述待被驱动部分中的一者被固定至第一连杆；第一支撑部分固定至第一连杆；第二支撑部分固定至所述固定部分和所述待被驱动部分中的另一者；并且用于确定作用在第二连杆上的力的传感器被附接，以将所述固定部分和所述待被驱动部分中的另一者与第二连杆连接。2.根据权利要求1所述的驱动机构，其中，用于确定作用在第二连杆上的力的传感器经由连接构件连接到所述固定部分和所述待被驱动部分中的另一者。3.根据权利要求1所述的驱动机构，其中，约束部分是轴承。4.根据权利要求1所述的驱动机构，其中，所述驱动设备包括电机和减小电机的输出速度的减速器。5.一种用于测量机器人设备的机器人设备测量方法，所述机器人设备包括多关节机器人臂，所述多关节机器人臂包括多个关节，所述多个关节中的每个关节均包括根据权利要求1至4中的任一项所述的驱动机构，所述机器人设备修正来自设置在所述多个关节中的每个关节处的传感器的检测值，所述传感器确定作用在接合到相关的关节的连杆上的力，所述方法包括：其它轴向方向力计算处理，所述其它轴向方向力计算处理使得控制设备通过使用由多个关节中的一个关节的传感器检测的检测值和来自用于与多关节机器人臂的端部侧上的关节相邻的关节的传感器的检测值来计算在所述多个关节中的所述一个关节的驱动方向以外的其它轴向方向上的力，所述力作用在设置在所述多个关节中的所述一个关节的传感器上，所述检测值通过下述修正处理修正；其它轴向方向干扰计算处理，所述其它轴向方向干扰计算处理使得所述控制设备通过使用用于传感器的灵敏度矩阵基于在所述其它轴向方向力计算处理中计算的在其它轴向方向上的力计算来自传感器的检测值的误差，所述灵敏度矩阵存储在其它轴向方向上的力与所述来自传感器的检测值的误差之间的关系；以及修正处理，所述修正处理使得所述控制设备从来自传感器的检测值减去在所述其它轴向方向干扰计算处理中计算的误差，从而修正来自传感器的检测值。6.一种用于测量机器人设备的机器人设备测量方法，所述机器人设备包括多关节机器人臂，所述多关节机器人臂包括多个关节，所述多个关节中的每个关节均接合两个连杆以...

【专利技术属性】
技术研发人员：永田透，小河原隆行，尾形胜，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP