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公開番号2025028137
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-28
出願番号2024216470,2023064308
出願日2024-12-11,2015-10-27
発明の名称ロボット、駆動装置、物品の製造方法、制御方法、制御プログラム、記録媒体
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人近島国際特許事務所
主分類B25J 19/02 20060101AFI20250220BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約
【課題】ロボットアームの関節で他軸干渉により生じたセンサの検出誤差を補正し、当該の関節の駆動軸周りに働く力を正確に検出する。
【解決手段】ロボットアームのリンク210、220を連結する関節構造において、リンク間に作用する力を求めるためのセンサ250を備える。関節の駆動力を発生する駆動装置230は、第1および第2の駆動部231、232を有する。関節の駆動方向には運動可能に、かつ他方向には運動不可能に拘束する拘束部241は、関節の駆動方向に対して相対変位可能な第1および第2の支持部242、243を有する。駆動装置230の駆動部231はリンク210に固定され、拘束部241の支持部243はリンク210に固定される。また、拘束部241の支持部242は駆動装置の駆動部232に固定される。センサ250は、支持部242およびリンク220の間を結合するよう固定される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１リンクを変位させる第１関節と、
前記第１関節が駆動する第１駆動方向において発生する負荷を取得する第１センサと、
制御部と、を備えたロボットであって、
前記制御部が、
前記第１リンクに関する静的な情報と、前記第１リンクに関する動的な情報と、に基づき、前記第１センサで取得される負荷に影響を与える、前記第１駆動方向以外の方向において発生する負荷を計算し、
前記第１駆動方向以外の方向において発生する負荷に基づき、前記第１センサによって取得された負荷を補正する、
ことを特徴とするロボット。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載のロボットにおいて、
前記第１リンクに関する静的な情報は、前記第１リンクの形状に関する情報を含む、
ことを特徴とするロボット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のロボットにおいて、
前記第１リンクに関する静的な情報は、前記第１リンクの慣性、前記第１リンクの弾性、前記第１リンクの姿勢、を含む、
ことを特徴とするロボット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のロボットにおいて、
前記第１リンクに関する動的な情報は、前記第１リンクの速度、前記第１リンクの加速度、を含む、
ことを特徴とするロボット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のロボットにおいて、
前記第１駆動方向以外の方向において発生する負荷は、モーメント成分または並進力成分を含む、
ことを特徴とするロボット。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のロボットにおいて、
前記制御部は、
前記第１センサで取得された負荷を補正することで、前記第１センサで取得された負荷の精度を向上させる、
ことを特徴とするロボット。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のロボットにおいて、
前記制御部は、
前記第１センサの感度行列と、前記第１駆動方向以外の方向において発生する負荷に基づき、前記第１センサによって取得された負荷に含まれる誤差を取得する、
ことを特徴とするロボット。
【請求項８】
請求項７に記載のロボットにおいて、
前記制御部は、
前記第１センサによって取得された負荷から、前記誤差を差し引くことで、前記第１センサによって取得された負荷を補正する、
ことを特徴とするロボット。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のロボットにおいて、
前記第１リンクに接続され、前記第１関節により前記第１リンクを変位させることで、前記第１リンクと共に変位する第２関節と、
前記第２関節が駆動する第２駆動方向において発生する負荷を取得する第２センサと、を備え、
前記制御部は、
前記第２センサで取得された負荷に基づき、前記第１駆動方向以外の方向において発生する負荷によって前記第１駆動方向に発生する負荷を取得する、
ことを特徴とするロボット。
【請求項１０】
請求項９に記載のロボットにおいて、
前記第１センサで取得される負荷は、前記第１関節の回転により発生するトルクであり、
前記第２センサで取得される負荷は、前記第２関節の回転により発生するトルクである、
ことを特徴とするロボット。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、連結するリンクに作用する力を測定する力センサを備えたロボットアームの関節構造、ロボット装置の測定方法、およびロボット装置の制御方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、様々な工業製品の生産ラインで、多関節ロボットが利用されるようになってきた。しかしながら、多関節ロボットでは実現が困難な工程も数多く存在する。例えば、自動車部品などを組み立てる生産ラインにおいて、特に数百グラムから数キログラムの荷重が部品に加わるような工程には、多関節ロボットが広く用いられている。これに対して、柔軟物、軽量物、あるいは低強度部材などから成るワークの組付けなど、部品に与える荷重が数グラム程度であることを要求されるような工程や、精密嵌合を行う工程を多関節ロボットで実現するには種々の困難がある。
【０００３】
このように多関節ロボットで実現が困難な工程では、今のところ、多関節ロボットの代りにその工程に特有の専用装置や専用治具が用られている。しかし、このような専用装置や専用治具は、特定の工程、あるいは取り扱うワークのために専用に設計、製造されるものであり、実際にこの種の装置や治具が用意され、例えば生産ラインが稼働するまでに、多大な時間とコストがかかる問題がある。
【０００４】
そこで、専用装置や専用治具を用いることなく、汎用的な多関節ロボットを用いて、上述のような柔軟物、軽量物、あるいは低強度部材などから成るデリケートなワークを取り扱う工程を実現することが望まれている。
【０００５】
上述のような柔軟物、軽量物、あるいは低強度部材といったワークを取り扱う場合、例えば、ワークの破損や変形を防ぐため、これらのワークには大きな力を作用させることができない。そこで、もしこの種のワークを多関節ロボットで操作する場合には、高精度に関節やリンクを介してワークに作用する力を制御する必要がある。
【０００６】
例えば、従来から多関節ロボットの先端に搭載するハンドやグリッパのようなエンドエフェクタとともに力覚センサを配置する構成が知られている。この力覚センサの出力値をエンドエフェクタの駆動制御にフィードバックすることにより、ワークに作用する力を制御することができる。また、手先のエンドエフェクタのみならず、例えば、多関節ロボットのアームを構成する各リンクに作用する力を測定して、多関節ロボットの駆動制御にフィードバックすることが考えられる。特に、ロボットアームのリンクに作用する力のうち、多関節ロボットの高精度な駆動制御のために測定する必要がある力は、駆動軸周りに作用するトルクである。
【０００７】
このようなアームのリンクに作用するトルクを検出する手段としては、ロボットアームの関節にトルクセンサを搭載する構成が提案されている（例えば下記の特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１１－７２１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
多関節ロボットアームの関節には、当該アームの動作に応じて、リンク自身に作用する重力、慣性力、コリオリ力や、隣接するリンクからの力が作用する。例えば、この関節に作用する力は、その関節の駆動軸をz軸としたときの直交座標系において、３方向の座標軸方向並進力、３方向の座標軸周りの回転力の合計で６方向の力、の各成分を含む。そして、この６方向の力のうち、関節の駆動軸周りを除く５方向に作用する力を、以下では他軸力という。
【００１０】
一方、多関節ロボットアームの駆動制御では、例えばリンクに作用する関節の駆動軸周りの力を検出し、それを当該関節の駆動にフィードバックさせる。このため、関節に搭載された力センサは連結しているリンクに作用する関節の駆動軸周りに作用している力を正確に検出できるのが望ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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