嵌合装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种嵌合装置，其具有在尖端上安装有把持工件的机械手的机器人手臂、用于检测机械手中把持的工件承受的力以及转矩的力检测器、和用于控制机器人手臂的动作的控制装置。控制装置具有：动作指令制作部，其制作动作指令，使工件嵌合；以及动作指令修正部，其根据在工件的接触中通过力检测器检测的力以及转矩的最大值或者工件初次接触时通过力检测器检测的力以及转矩中的某一方，直至检测的力以及转矩成为阈值以下为止，修正动作指令，以校正相对于嵌合方向垂直的方向上的机械手的位置和围绕相对于嵌合方向垂直的轴线转的机械手的姿势。

Chimerism

The present invention provides a chimeric device, having a tip mounted on the workpiece holding robot arm for workpiece detection manipulator control force and torque force detector, and a controller for controlling the movement of the robot arm. The control device has operation instructions of production department, the production of action instructions to make the work and action instruction chimerism; Department of correction, according to the stress in the workpiece through contact detector and the maximum torque or workpiece first contact force detector by force and torque in one side, until the detection force and torque becomes far below the threshold, correction action instructions to correct the manipulator's position relative to the fitting direction that is perpendicular to the direction and relative to the fitting direction of manipulator around the vertical axis of the rotor position.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用机器人进行顺应控制同时使两个工件嵌合的嵌合装置。技术背景在使用机器人进行装配作业的场合，需要把工件定位在工作台上的规定 的位置，同时通过机器人高精度地使其他工件移动到该位置。但是，机器人把 持的工件和在工作台上固定的工件之间有位置误差以及姿势误差，这些误差有 时对于通过机器人进行的装配作业、特别是两个工件的嵌合作业等产生障碍。为解决该问题，在用于使两个工件互相嵌合的嵌合装置中， 一般使用RCC(远 程中心顺应)机构，该机构通过在机器人手臂和机械手之间中间安装弹簧或者 緩冲器(damper)等，使在机器人手臂的尖端安装的机械手的动作具有机械弹 性，即使有一些位置误差以及姿势误差也能自动地改变机械手中把持的工件的 位置以及姿势，使其和另一方的工件圆滑地嵌合。另外，如特公平4_43744 号公报、特公平6—83976号公报、特开平5—38637号公报以及特许第2604929 号公报等记载的那样，也使用顺应控制的方法，该方法通过机器人手臂的动作 的控制，使机器人像在机器人手臂和机械手之间有弹簧或者緩冲器等那样地动 作，得到和RCC机构同样的作用。在现有的顺应控制中，通过机器人手臂的机械手把持互相嵌合的两个工 件中的一方，并向另一方的工件按压，检测此时向在机械手中把持的工件作用 的力以及转矩，控制机器人手臂的动作， 一边校正机器人手臂的动作一边执行 嵌合动作，以使检测到的力以及转矩成为目标量。在校正机器人手臂的动作时， 在每一控制周期，通过对于检测到的力和作为目标的力之间的差分以及检测到 的转矩和作为目标的转矩之间的差分乘以力控制增益这样的参数，计算对于机 器人手臂的指令速度以及指令角速度，并根据通过计算求得的指令速度以及指 令角速度，使在机械手中把持的工件进行平移及旋转。因此，力控制增益表示 力控制的性能，力控制增益的值越大，机械手中把持的工件的位置以及姿势的校正越快。但是，当增大力控制增益时，机器人手臂的振动或者由工件彼此的接触 引起的振动也容易被放大，机器人手臂的动作容易振荡。因此，在现有的顺应 控制中，仅能够使力控制增益增大到由该振荡界限决定的值，在工件或者机器 人手臂的位置或者姿势中有初始误差的系统中，误差的校正需要很长的时间。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是使得能够在使用顺应控制的嵌合装置中比现有方 式更加高速地执行稳定的嵌合。为实现上述目的，根据本专利技术，提供一种嵌合装置，其具有在尖端上安 装有把持工件的机械手的机器人手臂、用于检测机械手中把持的工件承受的力 以及转矩的力检测器、和用于控制机器人手臂的动作的控制装置，通过所述机 械手把持互相嵌合的两个工件中的一方，使其在嵌合方向上移动，根据所述力 检测器的输出进行顺应控制，以校正在所述机械手中把持的工件的位置以及姿 势，同时，使所述机械手中把持的工件与所述两个工件中的另一方嵌合，在该 嵌合装置中，所述控制装置具有动作指令制作部，其制作动作指令，使所述两个工件嵌合；以及动作指令修正部，其根据在所述两个工件的接触中通过所 述力检测器检测的力以及转矩的最大值或者所述两个工件初次接触时通过所 述力检测器检测的力以及转矩中的某一方，在通过所述力检测器检测的力以及 转矩成为预定的阈值以下为止，修正通过所述动作指令制作部制作的动作指 令，以校正相对于所述嵌合方向垂直的方向上的所述机械手的位置和围绕相对 于所述嵌合方向垂直的轴线转的所述机械手的姿势；所述控制装置遵照修正后 的动作指令控制所述4几器人手臂的动作，使所述两个工件互相嵌合。在本专利技术的嵌合装置中，控制装置在各控制周期中根据两个工件的接触 中通过力检测器检测到的力以及转矩的最大值或者两个工件初次接触时通过 力检测器检测到的力以及转矩，进行针对机器人手臂的动作指令的修正，直至 通过力检测器检测到的力以及转矩成为预定的阈值以下为止，校正相对于嵌合 方向垂直的方向上的机械手以及工件的位置、围绕相对于嵌合方向垂直的轴线 转的机械手以及工件的姿势。另外，在每一控制周期进行在机械手中把持的工 件上作用的力以及转矩的检测，但是检测到的力以及转矩仅在监视是否成为预5定的阈值以下时使用。因此，即使由于机器人手臂或者工件的振动而在力检测 器上产生噪声，也几乎不影响校正动作，与现有方式相比能够把力控制增益设 定为大的值。在上述嵌合装置中，优选所述动作指令修正部^"正动作指令，使通过所 述力检测器检测到的力以及转矩减小。例如，所述力检测器检测在相对于所述 嵌合方向垂直而且互相垂直的两轴方向上作用的力，所述动作指令修正部根据 通过所述力检测器检测到的两轴方向的力来修正动作指令，校正相对于所述嵌 合方向垂直的方向上的所述机械手的位置。另外，所述力检测器检测围绕相对 于所述嵌合方向垂直而且互相垂直的两轴转的转矩，所述动作指令修正部根据 通过所述力检测器检测的、围绕两轴转的转矩来修正动作指令，校正围绕相对 于所述嵌合方向垂直的轴线转的所述^a械手的姿势。优选所述动作指令修正部修正所述动作指令，直至通过所述力检测器检 测的力以及转矩成为0。另外，所述力检测器可以是力觉传感器。所述力检测器也可以根据驱动所述机器人手臂的驱动器的电流值，求所 述工件承受的力以及转矩。此外，在本申请中，术语"力控制增益"是通过下式定义的常数。关于力的力控制增益=指令速度(m/s) / (检测到的力-目标力)(Kgf) 关于转矩的力控制增益=指令角速度(rad/s) / (检测到的转矩-目标转 矩)(Kgfm )根据本专利技术，即使因为机器人手臂或者工件的振动而在力检测单元上产 生噪声，也不影响校正动作，与现有方式相比能够把力控制增益设定为大的值， 所以即使在工件或者机器人手臂上有初始误差，也能够比现有方式高速地校正 该误差。因此，能够以高速进行稳定的嵌合作业。 附图说明下面参照附图、根据本专利技术的优选的实施形态更加详细地说明本专利技术的 上述以及其他的目的、特征、优点。图l是表示本专利技术的嵌合装置的整体结构的立体图。 图2是本专利技术的嵌合装置的功能框图。图3是表示通过图1以及图2表示的嵌合装置进行的嵌合动作的过程的 流程图。图4A~图4D是表示通过图1以及图2表示的嵌合装置进行的嵌合动作 的过程的线图。图5是表示通过图1以及图2表示的嵌合装置进行的另一形态的嵌合动 作的过程的流程图。图6A以及B是在现有的顺应控制下的、工件^c受的转矩以及工件的姿 势随时间变化的图表。图7A以及B是在本专利技术的嵌合装置中采用的顺应控制下的、工件承受 的转矩以及工件的姿势随时间变化的图表。具体实施方式下面参照附图记述本专利技术的优选的实施形态。首先参照图l,说明本专利技术的嵌合装置IO的整体结构。嵌合装置IO具有可进行围绕多个轴转的动作的机器人手臂12、用于检测 力以及转矩的力检测器14、用于控制机器人手臂12的动作的控制装置16、和 用于载放工件Wl的工作台18。在机器人手臂12的尖端部设置有可把持以及 释放工件W2的机械手20。另外，在工作台18上，设置有用于固定工件W1 的固紧(damp)装置22,使能够可拆卸地固定应与在机械手20中把持的工 件W2嵌合的工件Wl。力检测器14被安装在机器人手臂12的手腕部，能够检测机械手20中把 持的工件W2承受的力F以及转矩M。例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌合装置（１０），其具有在尖端上安装有把持工件（Ｗ２）的机械手（２０）的机器人手臂（１２）、用于检测机械手（２０）中把持的工件（Ｗ２）承受的力以及转矩的力检测器（１４）、和用于控制机器人手臂（１２）的动作的控制装置（１６），通过所述机械手（２０）把持互相嵌合的两个工件中的一方（Ｗ２）使其在嵌合方向上移动，根据所述力检测器（１４）的输出进行顺应控制，以校正在所述机械手（２０）中把持的工件（Ｗ２）的位置以及姿势，同时，使工件（Ｗ２）与所述两个工件中的另一方（Ｗ１）嵌合，其特征在于，所述控制装置（１６）具有：动作指令制作部（３０），其制作动作指令，使所述两个工件（Ｗ１，Ｗ２）嵌合；以及　动作指令修正部（３２），其根据在所述两个工件（Ｗ１，Ｗ２）的接触中通过所述力检测器（１４）检测的力以及转矩的最大值或者所述 两个工件（Ｗ１，Ｗ２）初次接触时通过所述力检测器（１４）检测的力以及转矩中的某一方，在通过所述力检测器（１４）检测的力以及转矩成为预定的阈值以下为止，修正通过所述动作指令制作部（３０）制作的动作指令，以校正相对于所述嵌合方向垂直的方向上的所述机械手（２０）的位置和围绕相对于所述嵌合方向垂直的轴线转的所述机械手（２０）的姿势，所述控制装置（１６）遵照修正后的动作指令控制所述机器人手臂（１２）的动作，使所述两个工件（Ｗ１，Ｗ２）互相嵌合。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤贵之，山冈宣章，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]