执行力控制的机器人系统技术方案

本发明专利技术提供一种执行力控制的机器人系统。机器人系统具备：进行移动从而使加工工具相对于工件进行移动的机器人；变更加工工具的位置的执行器以及控制机器人的控制装置。控制装置具备：机器人控制部，其按照预定的动作轨道使机器人动作；力检测部，其检测作用于加工工具与工件之间的力；位置检测部，其检测加工工具的当前位置；力控制部，其求出加工工具的目标位置，以使力检测部的检测值接近预定的值；以及位置修正部，其根据加工工具的目标位置，计算机器人的动作轨道的位置修正量和执行器的位置修正量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种一边以预定的力对工件按压加工工具，一边使这些加工工具和工件相对移动，由此对工件执行预定的加工工序的机器人系统。
技术介绍
使用机器人执行工件的研磨或去毛刺的机器人系统是公知的。在这样的机器人系统中，一边使安装在机器人的腕部的加工工具(研磨机、打磨机等)对定位在机器人的可动范围内的工件的表面进行按压一边使机器人动作。或者，通过机器人抓持工件，一边对固定在机器人的可动范围内的加工工具按压工件，一边使机器人动作。但是，在工件的定位或机器人针对工件的抓持位置中产生误差。或者，因工件的个体差异或加工工具的磨损量等，有时在加工工具与工件的位置关系中产生误差。为了防止因这样的误差而导致加工品质下降，提出了各种方法。在日本JP2009-172692A中公开了如下的方法，在机器人腕部与研磨或去毛刺用工具之间具备顺应机构的机器人中，示教机器人的动作轨道以使工具与工件接触。根据该公知技术，即使在存在工件的定位误差、抓持位置的误差，或者在工件的形状或尺寸中存在个体差异的情况下，只要在顺应机构的行程范围内，则能够吸收这些误差，能够恰当地执行工件的研磨或去毛刺。在US5448146和JPH06-226671A中公开了如下的方法，在机器人腕部与研磨或去毛刺用工具之间安装了具备执行器的力控制机构的机器人中，示教机器人的动作轨道以使工具与工件接触。根据该公知技术，即使在存在工件的定位误差、抓持位置的误差或者在工件的形状或尺寸中存在个体差异的情况下，也可进行控制从而使工具与工件之间的接触力恒定。因此，如果在力控制机构的行程范围内，则能够吸收各种原因引起的误差。在JPS60-155356A和JPH08-087336A中公开了如下的方法，在机器人腕部与研磨或去毛刺用工具之间具备力传感器的机器人中，示教机器人的动作轨道以使工具与工件接触。根据该公知技术，通过阻抗控制或混合控制等公知的方法进行力控制，对机器人进行控制以使工具与工件之间的接触力恒定。根据该公知技术，能够使工具从任意的方向对工件进行按压。此外，因为机器人的可动范围大，所以理论上能够吸收大的误差。在JPH02-015956A中公开了如下的方法，使用在腕部具备顺应机构的机器人，示教机器人的动作轨道以使研磨或去毛刺用工具与工件接触。根据该公知技术，测定工具从工件受到的反作用力，并实时修正机器人轨道以使该反作用力成为预定的值。在JP2011－041992A中公开了如下的方法，在具备力传感器和流体压力缸装置的机器人系统中，根据力传感器的检测数据，调整机器人的目标速度、目标轨道、流体压力缸装置的目标按压力、加工工具的目标动作速度中的至少一个。在JP2009-172692A所记载的方法中，当在顺应机构中包含柔软的部位的情况下，在顺应机构朝向水平方向时，或相对于铅垂方向倾斜时，顺应机构因重力而变形。结果，有时不能吸收位置误差或产生过渡的按压力。此外，在位置误差或工件的个体差异的总和大于顺应机构的行程的情况下，无法吸收误差。在通过弹簧构成顺应机构的情况下，位置误差的大小和按压力具有比例的关系，因此根据场所按压力变化，加工品质变得不稳定。在US5448146和JPH06-226671A所记载的方法中，即使力控制机构朝向水平方向，或相对于铅垂方向倾斜，也不会存在机构部变形的问题。然而，与JP2009-172692A所记载的方法同样地，无法吸收比顺应机构的行程大的误差。在JPS60-155356A和JPH08-087336A所记载的方法中，通过机器人本体的动作进行按压力的控制，因此力控制的响应性受到机器人本体的质量、惯量和刚性以及驱动机器人的执行器的性能等的影响。一般，存在机构部的质量和惯量越大响应性越降低的倾向。因此，在大型的机器人中力控制的响应性不足，有时无法达成要求的加工品质。同样地，在JPH02-015956A所记载的方法中，按压力控制的响应性也受到机器人本体的质量、惯量和刚性以及驱动机器人的执行器的性能等的影响。根据JP2011－041992A所记载的方法，测定流体压力缸的位移量，在该流体压力缸的位置达到机械上限时修正机器人的目标轨道。因此，能够吸收比流体压力缸的行程大的误差量。但是，行程达到上限后初次修正机器人的轨道，因此存在短时间工具与工件处于非接触状态或产生过剩的按压力的可能性。因此，正在探讨即使存在定位误差或在工件的形状或尺寸中存在个体差异的情况下，也能够恰当地执行去毛刺或研磨等预定的加工工序的机器人系统。
技术实现思路
根据第1专利技术，在使用加工工具执行针对工件的加工工序的机器人系统中，具备：机器人，其保持所述加工工具和所述工件中的任意一方，并以所述加工工具和所述工件相互相对移动的方式进行动作；1自由度以上的执行器，其安装有所述加工工具或所述工件，与所述机器人协作来变更所述加工工具或所述工件的作用点的位置；以及控制装置，其控制所述机器人的动作，所述控制装置具备：机器人控制部，其按照预先决定的动作轨道使所述机器人动作；力检测部，其检测作用于所述加工工具与所述工件之间的力；位置检测部，其检测安装在所述执行器上的所述加工工具或所述工件的作用点的当前位置；力控制部，其求出安装在所述执行器上的所述加工工具或所述工件的作用点的目标位置，以使所述力检测部检测出的力接近预先决定的值；以及位置修正部，其根据所述加工工具或所述工件的作用点的所述目标位置，计算所述机器人的动作轨道的位置修正量和所述执行器的位置修正量。根据第2专利技术，在第1专利技术的机器人系统中，将所述执行器和用于检测该执行器的位置的位置传感器设在所述机器人的腕部，将所述工件配置在所述机器人的可动范围内。根据第3专利技术，在第1专利技术的机器人系统中，以能够保持所述工件的方式形成所述机器人，将所述执行器和用于检测该执行器的位置的位置传感器固定在所述机器人的可动范围内的预定位置。根据第4专利技术，在第1专利技术的机器人系统中，将所述执行器和用于检测该执行器的位置的位置传感器设在所述机器人的腕部，将所述加工工具固定在所述机器人的可动范围内的预定位置。根据第5专利技术，在第1专利技术的机器人系统中，将所述加工工具安装在所述机器人的腕部，将所述执行器和用于检测该执行器的位置的位置传感器固定在所述机器人的可动范围内的预定位置。根据第6专利技术，在第1至第5中的任意一个专利技术的机器人系统中，将通过所述位置修正部在每个单位时间计算的所述机器人的动作轨道的位置修正量限制在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人系统，其使用加工工具执行针对工件的加工工序，其特征在于，具备：机器人，其保持所述加工工具和所述工件中的任意一方，进行动作以使所述加工工具和所述工件相互相对地进行相对移动；1个自由度以上的执行器，其安装有所述加工工具或所述工件，与所述机器人协作来变更所述加工工具或所述工件的作用点的位置；以及控制装置，其控制所述机器人的动作，所述控制装置具备：机器人控制部，其按照预先决定的动作轨道使所述机器人动作；力检测部，其检测作用于所述加工工具与所述工件之间的力；位置检测部，其检测安装在所述执行器上的所述加工工具或所述工件的作用点的当前位置；力控制部，其求出安装在所述执行器上的所述加工工具或所述工件的作用点的目标位置，以使所述力检测部检测出的力接近预先决定的值；以及位置修正部，其根据所述加工工具或所述工件的作用点的所述目标位置，计算所述机器人的动作轨道的位置修正量和所述执行器的位置修正量。

【技术特征摘要】
2014.09.30 JP 2014-2013271.一种机器人系统，其使用加工工具执行针对工件的加工工序，其特征
在于，具备：
机器人，其保持所述加工工具和所述工件中的任意一方，进行动作以使所
述加工工具和所述工件相互相对地进行相对移动；
1个自由度以上的执行器，其安装有所述加工工具或所述工件，与所述机
器人协作来变更所述加工工具或所述工件的作用点的位置；以及
控制装置，其控制所述机器人的动作，
所述控制装置具备：
机器人控制部，其按照预先决定的动作轨道使所述机器人动作；
力检测部，其检测作用于所述加工工具与所述工件之间的力；
位置检测部，其检测安装在所述执行器上的所述加工工具或所述工件的作
用点的当前位置；
力控制部，其求出安装在所述执行器上的所述加工工具或所述工件的作用
点的目标位置，以使所述力检测部检测出的力接近预先决定的值；以及
位置修正部，其根据所述加工工具或所述工件的作用点的所述目标位置，
计算所述机器人的动作轨道的位置修正量和所述执行器的位置修正量。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，
将所述执行器和用于检测该执行器的位置的位置传感器设置在所述机器
人的腕部，
将所述工件配置在所述机器人的可动范围内。
3.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，
以能够保持所述工件的方式形成了所述机器人，
将所述执行器和用于检测该执行器的位置的位置传感器固定在所述机器
人的可动范围内的预定位置。
4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤贵之，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP