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JP2020110907A - Robot system and control method therefor - Google Patents

Robot system and control method therefor Download PDF

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JP2020110907A
JP2020110907A JP2019005788A JP2019005788A JP2020110907A JP 2020110907 A JP2020110907 A JP 2020110907A JP 2019005788 A JP2019005788 A JP 2019005788A JP 2019005788 A JP2019005788 A JP 2019005788A JP 2020110907 A JP2020110907 A JP 2020110907A
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JP
Japan
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piezo element
robot system
contact
robot
piezo
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Application number
JP2019005788A
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Japanese (ja)
Inventor
勉 宮本
Tsutomu Miyamoto
勉 宮本
神谷 俊幸
Toshiyuki Kamiya
俊幸 神谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】第1対象物及び第2対象物に傷がつきにくいロボットシステム、及びロボットシステムの制御方法を提供する。【解決手段】ロボットシステムは、第1対象物50と第2対象物52との接触を伴う作業を行うロボットシステムであって、第2対象物52を把持する第1エンドエフェクター10と、第1エンドエフェクター10が装着された第1ロボットアーム12と、第1対象物50と第2対象物52との接触を検知する接触検知部40と、接触検知部40の検知結果に基づいて収縮する第1ピエゾ素子42と、を有し、第1ピエゾ素子42が収縮することで、第1対象物50と第2対象物52とが離れる。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot system in which a first object and a second object are not easily scratched, and a method for controlling the robot system. A robot system is a robot system that performs work involving contact between a first object 50 and a second object 52, and has a first end effector 10 that grips the second object 52 and a first object. The first robot arm 12 to which the end effector 10 is mounted, the contact detection unit 40 that detects the contact between the first object 50 and the second object 52, and the second contraction based on the detection result of the contact detection unit 40. It has one piezo element 42, and the first piezo element 42 contracts, so that the first object 50 and the second object 52 are separated from each other. [Selection diagram] Fig. 2

Description

本発明は、ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a robot system and a robot system control method.

ロボットのハンドが第2対象物を把持して、挿入する第1対象物に接触する際、接触する速度が速すぎると接触時の衝撃力が大きく、第1対象物や第2対象物にダメージ(傷、破壊)を与える。衝撃力が発生しないようにするためには接触する速度を遅くする必要がある。接触する速度を遅くすることは、作業のサイクルタイムを著しく落とすことになる。接触する速度を速く、かつ衝撃力を抑制するためには、より速い制御周期で制御する必要があるが、ロボットの可動部は、可動筐体部の質量が大きく、減速機による位置制御遅れもあって、衝撃力を抑制して制御することは困難であった。 When the robot hand grips the second target object and contacts the first target object to be inserted, if the contact speed is too fast, the impact force at the time of contact is large and the first target object and the second target object are damaged. Give (scratch, destruction). In order to prevent the impact force from being generated, it is necessary to reduce the contact speed. Reducing the contact speed significantly reduces the work cycle time. In order to make the contact speed fast and suppress the impact force, it is necessary to control at a faster control cycle, but the movable part of the robot has a large mass of the movable housing part, and the position control delay due to the reducer is also delayed. Therefore, it was difficult to suppress and control the impact force.

これに対して、ロボットハンドにスプリング機構があって衝撃を吸収する構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, there has been proposed a configuration in which a robot hand has a spring mechanism to absorb an impact (see, for example, Patent Document 1).

特開平6−226671号公報JP-A-6-226671

しかしながら、特許文献1では、スプリングを使用しているため、重量や速度によっては、ハンド又は対象物に傷がつくおそれがあった。 However, in Patent Document 1, since the spring is used, the hand or the object may be damaged depending on the weight and the speed.

本願のロボットシステムは、第1対象物と第2対象物との接触を伴う作業を行うロボットシステムであって、前記第2対象物を把持する第1エンドエフェクターと、前記第1エンドエフェクターが装着された第1ロボットアームと、前記第1対象物と前記第2対象物との接触を検知する接触検知部と、前記接触検知部の前記検知結果に基づいて収縮する第1ピエゾ素子と、を有し、前記第1ピエゾ素子が前記収縮することで、前記第1対象物と前記第2対象物とが離れることを特徴とする。 A robot system of the present application is a robot system that performs a work involving contact between a first object and a second object, and a first end effector that grips the second object and the first end effector are attached to the robot system. A first robot arm, a contact detection unit that detects contact between the first object and the second object, and a first piezo element that contracts based on the detection result of the contact detection unit. The first piezo element contracts, and the first object and the second object are separated from each other by the contraction of the first piezo element.

上記のロボットシステムでは、前記第1ピエゾ素子は、前記第1ロボットアームと前記第1エンドエフェクターとが並ぶ方向に沿って収縮することが好ましい。 In the robot system described above, it is preferable that the first piezo element contracts along a direction in which the first robot arm and the first end effector are arranged.

上記のロボットシステムでは、前記第1ピエゾ素子は、前記第1ロボットアームと前記第1エンドエフェクターとの間に設けられ、前記第1ピエゾ素子が前記収縮する方向は、前記第2対象物が前記第1対象物から離れる方向であることが好ましい。 In the above robot system, the first piezo element is provided between the first robot arm and the first end effector, and the direction in which the first piezo element contracts is set such that the second object is The direction away from the first object is preferable.

上記のロボットシステムでは、前記第1ピエゾ素子は、前記第1対象物と前記第1対象物を載置する載置台との間、あるいは前記載置台の前記第1対象物が載置する面とは反対の面側に設けられ、前記第1ピエゾ素子が前記収縮する方向は、前記第1対象物が前記第2対象物から離れる方向であることが好ましい。 In the above robot system, the first piezo element is provided between the first object and a mounting table on which the first object is mounted, or on a surface of the mounting table on which the first object is mounted. Is provided on the opposite surface side, and the direction in which the first piezo element contracts is preferably the direction in which the first object separates from the second object.

上記のロボットシステムでは、前記接触検知部は、前記第1ロボットアームと前記第1エンドエフェクターとの間に設けられていることが好ましい。 In the above robot system, it is preferable that the contact detection unit is provided between the first robot arm and the first end effector.

上記のロボットシステムでは、前記接触検知部は、前記第1対象物と前記第1対象物を載置する載置台との間、あるいは前記載置台の前記第1対象物が載置する面とは反対の面側に設けられていることが好ましい。 In the robot system described above, the contact detection unit is between the first object and a mounting table on which the first object is mounted, or a surface of the mounting table on which the first object is mounted. It is preferably provided on the opposite surface side.

上記のロボットシステムでは、前記接触検知部は、力覚センサーであることが好ましい。 In the robot system described above, the contact detection unit is preferably a force sensor.

上記のロボットシステムでは、前記接触検知部は、第2ピエゾ素子であることが好ましい。 In the robot system described above, it is preferable that the contact detection unit is a second piezo element.

上記のロボットシステムでは、前記接触検知部は、前記第1ピエゾ素子であることが好ましい。 In the above robot system, it is preferable that the contact detection unit is the first piezo element.

上記のロボットシステムは、前記第1エンドエフェクター及び前記第1ロボットアームの駆動を制御する駆動制御部と、前記接触検知部の前記検知結果に基づいて、前記第1ピエゾ素子の収縮を制御するピエゾ制御部と、を有し、前記ピエゾ制御部は、前記駆動制御部より速い制御周期で前記接触検知部及び前記第1ピエゾ素子を制御することが好ましい。 The robot system includes a drive control unit that controls driving of the first end effector and the first robot arm, and a piezo controller that controls contraction of the first piezo element based on the detection result of the contact detection unit. It is preferable that the piezo control unit includes a control unit, and the piezo control unit controls the contact detection unit and the first piezo element at a control cycle faster than that of the drive control unit.

上記のロボットシステムは、前記第1対象物又は前記第2対象物を把持する第2エンドエフェクターと、前記第2エンドエフェクターが装着された第2ロボットアームと、を有することが好ましい。 The robot system preferably includes a second end effector that holds the first object or the second object, and a second robot arm to which the second end effector is attached.

本願のロボットシステムの制御方法は、作業対象物を把持する第1エンドエフェクターと、前記第1エンドエフェクターが装着された第1ロボットアームと、前記作業対象物と被接触対象物との接触を検知する接触検知部と、第1ピエゾ素子と、前記第1ピエゾ素子の収縮を制御するピエゾ制御部と、を有し、前記作業対象物と前記被接触対象物との接触を伴う作業を行うロボットシステムの制御方法であって、前記ピエゾ制御部は、前記接触検知部の前記検知結果に基づいて、前記第1ピエゾ素子を前記作業対象物と前記被接触対象物とが離れる方向へ収縮させることを特徴とする。 A control method for a robot system according to the present application detects a contact between a first end effector that grips a work target object, a first robot arm on which the first end effector is mounted, and the work target object and a contact target object. A robot that has a contact detection unit, a first piezo element, and a piezo control unit that controls contraction of the first piezo element, and performs work involving contact between the work target and the contact target. A system control method, wherein the piezo control unit contracts the first piezo element in a direction in which the work target and the contact target are separated from each other based on the detection result of the contact detection unit. Is characterized by.

第1実施形態に係るロボットシステムを示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing the robot system according to the first embodiment. 第1実施形態に係るロボットシステムを示す構成図。The block diagram which shows the robot system which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るロボットシステムのブロック図。The block diagram of the robot system which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る第1対象物と第2対象物との接触時の制御を説明する図。The figure explaining the control at the time of contact of the 1st target object and the 2nd target object concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る第1対象物と第2対象物との接触時の制御を説明する図。The figure explaining the control at the time of the contact of the 1st target object and the 2nd target object which concern on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る第1対象物と第2対象物との接触時の制御を説明するフローチャート。The flowchart explaining the control at the time of contact of the 1st target object and 2nd target object which concern on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る接触検知部の他の配置位置例を示す図。The figure which shows the other example of the arrangement position of the contact detection part which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る接触検知部の他の配置位置例を示す図。The figure which shows the other example of the arrangement position of the contact detection part which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るピエゾ素子の他の配置位置例を示す図。The figure which shows the other example of the arrangement position of the piezo element which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係るピエゾ素子の他の配置位置例を示す図。The figure which shows the other example of the arrangement position of the piezo element which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係るロボットシステムを示す斜視図。The perspective view which shows the robot system which concerns on 4th Embodiment.

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。 Hereinafter, embodiments that embody the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings used are appropriately enlarged or reduced so that the portions to be described can be recognized.

(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係るロボットシステムを示す斜視図である。図2は、本実施形態に係るロボットシステムを示す構成図である。図3は、本実施形態に係るロボットシステムのブロック図である。
本実施形態に係るロボットシステム100は、図1及び図2に示すように、ロボット本体2と、ロボット本体2の駆動を制御する駆動制御部8と、ロボット本体2に設けられた第1ピエゾ素子としてのピエゾ素子42の収縮を制御するピエゾ制御部36と、を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a robot system according to this embodiment. FIG. 2 is a configuration diagram showing the robot system according to the present embodiment. FIG. 3 is a block diagram of the robot system according to the present embodiment.
As shown in FIGS. 1 and 2, the robot system 100 according to the present embodiment includes a robot body 2, a drive control unit 8 that controls driving of the robot body 2, and a first piezo element provided in the robot body 2. And a piezo control section 36 for controlling the contraction of the piezo element 42.

ロボット本体2は、作業対象物である第2対象物52を把持する第1エンドエフェクターとしてのハンド10と、ハンド10が装着された第1ロボットアームとしてのロボットアーム12と、接触検知部としての力覚センサー40と、ピエゾ素子42と、ロボットアーム12が回動可能に連結された基台14と、を備える。第1対象物50は被接触対象物とも言える。第1対象物50は載置台54に載置される。載置台54は第1対象物50を載置する。 The robot body 2 includes a hand 10 as a first end effector that holds a second target object 52 that is a work target, a robot arm 12 as a first robot arm on which the hand 10 is mounted, and a contact detection unit. A force sensor 40, a piezo element 42, and a base 14 to which the robot arm 12 is rotatably connected are provided. It can be said that the first target object 50 is a contact target object. The first object 50 is mounted on the mounting table 54. The mounting table 54 mounts the first target object 50.

ロボット本体2は、ハンド10が装着されたロボットアーム12を用いて、例えば、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送、及び組立等の作業を行う。ロボット本体2は、いわゆる6軸の垂直多関節ロボットである。すなわちロボットシステム100は、第1対象物50と第2対象物52との接触を伴う作業を行うことができる。 The robot body 2 uses the robot arm 12 to which the hand 10 is attached, for example, to perform work such as material supply, material removal, conveyance, and assembly of precision equipment and components that constitute the precision equipment. The robot body 2 is a so-called 6-axis vertical articulated robot. That is, the robot system 100 can perform work involving contact between the first target object 50 and the second target object 52.

基台14は、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上等に固定される。また、ロボットアーム12は、基台14に対して回動可能に連結されている第1アーム16と、第1アーム16に対して回動可能に連結されている第2アーム18と、第2アーム18に対して回動可能に連結されている第3アーム20と、第3アーム20に対して回動可能に連結されている第4アーム22と、第4アーム22に対して回動可能に連結されている第5アーム24と、第5アーム24に対して回転可能に連結されている第6アーム26と、第6アーム26に着脱自在に接続されたハンド10と、を備える。なお、基台14及び第1アーム16〜第6アーム26のうちの互いに連結された2つの部材同士を屈曲又は回動させる部分が「関節部」を構成している。 The base 14 is fixed to, for example, a floor, a wall, a ceiling, a movable carriage, or the like. Further, the robot arm 12 includes a first arm 16 rotatably connected to the base 14, a second arm 18 rotatably connected to the first arm 16, and a second arm 18. A third arm 20 rotatably connected to the arm 18, a fourth arm 22 rotatably connected to the third arm 20, and a fourth arm 22 rotatable. A fifth arm 24 connected to the fifth arm 24, a sixth arm 26 rotatably connected to the fifth arm 24, and a hand 10 detachably connected to the sixth arm 26. The portion that bends or rotates the two members, which are connected to each other, of the base 14 and the first arm 16 to the sixth arm 26 constitutes a "joint portion".

また、ロボット本体2は、図3に示すように、ロボットアーム12の各関節部を駆動する駆動部28と、ロボットアーム12の各関節の駆動状態を検出する角度センサー30と、を備える。駆動部28は、例えば、モーター及び減速機を含んで構成されている。角度センサー30は、例えば、磁気式又は光学式のロータリーエンコーダーを含んで構成されている。 As shown in FIG. 3, the robot body 2 also includes a drive unit 28 that drives the joints of the robot arm 12, and an angle sensor 30 that detects the drive state of the joints of the robot arm 12. The drive unit 28 is configured to include, for example, a motor and a speed reducer. The angle sensor 30 includes, for example, a magnetic or optical rotary encoder.

力覚センサー40は、第1対象物50と第2対象物52との接触を検知する。力覚センサー40は、載置台54に載置された第1対象物50と、ハンド10に把持された第2対象物52との接触を検知する。 The force sensor 40 detects contact between the first target object 50 and the second target object 52. The force sensor 40 detects contact between the first target object 50 placed on the mounting table 54 and the second target object 52 held by the hand 10.

力覚センサー40は、ロボットアーム12とハンド10との間に設けられている。力覚センサー40は、第5アーム24とハンド10との間に設けられている。力覚センサー40は、第6アーム26とハンド10との間に設けられている。これによれば、第1対象物50と第2対象物52との接触を容易に検知することができる。 The force sensor 40 is provided between the robot arm 12 and the hand 10. The force sensor 40 is provided between the fifth arm 24 and the hand 10. The force sensor 40 is provided between the sixth arm 26 and the hand 10. According to this, the contact between the first target object 50 and the second target object 52 can be easily detected.

力覚センサー40は、接触検知部である。これによれば、力覚センサー40で容易に接触検知部を構成できる。 The force sensor 40 is a contact detection unit. According to this, the force sensor 40 can easily configure the contact detection unit.

また、力覚センサー40は、ロボットアーム12に付与される外力に起因したロボットアーム12の振動を検知するセンサーである。このような力覚センサー40を設けることにより、ロボットアーム12やハンド10に外力が付与されたとき、その外力が振動としてロボットアーム12を経て力覚センサー40に伝達され、力覚センサー40においてその振動の大きさを検知することができる。そのため、力覚センサー40が検出する振動に基づいて、第1対象物50と第2対象物52との接触検出が可能となる。 The force sensor 40 is a sensor that detects vibration of the robot arm 12 caused by an external force applied to the robot arm 12. By providing such a force sensor 40, when an external force is applied to the robot arm 12 or the hand 10, the external force is transmitted as a vibration to the force sensor 40 via the robot arm 12, and the force sensor 40 detects the external force. The magnitude of vibration can be detected. Therefore, the contact between the first target object 50 and the second target object 52 can be detected based on the vibration detected by the force sensor 40.

力覚センサー40は、力覚センサー40に加えられた外力の6軸成分を検出可能な6軸力覚センサーを用いている。なお、6軸成分は互いに直交する3軸であるα軸、β軸、及びγ軸のそれぞれの方向の並進力成分と、これら3軸のそれぞれの軸まわりの回転力成分とからなる。 The force sensor 40 uses a 6-axis force sensor capable of detecting the 6-axis components of the external force applied to the force sensor 40. The 6-axis component is composed of translational force components in the respective directions of the α-axis, β-axis, and γ-axis, which are three axes orthogonal to each other, and rotational force components around these three axes.

ピエゾ素子42は、力覚センサー40の検知結果に基づいて収縮する。ピエゾ素子42が収縮することで、第1対象物50と第2対象物52とが離れる。ピエゾ素子42は、力覚センサー40の検知結果に基づいて、第1対象物50と第2対象物52とが離れる方向へ収縮する。ピエゾ素子42は、載置台54に載置された第1対象物50と、ハンド10に把持された第2対象物52とが離れる方向へ収縮する。 The piezo element 42 contracts based on the detection result of the force sensor 40. The contraction of the piezo element 42 separates the first object 50 and the second object 52. The piezo element 42 contracts in the direction in which the first target object 50 and the second target object 52 separate based on the detection result of the force sensor 40. The piezo element 42 contracts in a direction in which the first target object 50 placed on the mounting table 54 and the second target object 52 held by the hand 10 are separated from each other.

ピエゾ素子42は、ロボットアーム12とハンド10とが並ぶ方向に沿って収縮する。ピエゾ素子42は、第5アーム24とハンド10とが並ぶ方向に沿って収縮する。ピエゾ素子42は、第6アーム26とハンド10とが並ぶ方向に沿って収縮する。これによれば、ピエゾ素子42の収縮により第1対象物50と第2対象物52とを効率よく離すことができる。 The piezo element 42 contracts along the direction in which the robot arm 12 and the hand 10 are lined up. The piezo element 42 contracts along the direction in which the fifth arm 24 and the hand 10 are lined up. The piezo element 42 contracts along the direction in which the sixth arm 26 and the hand 10 are lined up. According to this, the first target object 50 and the second target object 52 can be efficiently separated by the contraction of the piezo element 42.

ピエゾ素子42は、ロボットアーム12とハンド10との間に設けられている。ピエゾ素子42は、第5アーム24とハンド10との間に設けられている。ピエゾ素子42は、第6アーム26とハンド10との間に設けられている。ピエゾ素子42は、力覚センサー40より先端側に設けられている。ピエゾ素子42が収縮する方向は、第2対象物52が第1対象物50から離れる方向である。ピエゾ素子42は、第2対象物52を第1対象物50から離れる方向へ収縮する。これによれば、第1対象物50と第2対象物52との接触の振動を効率よく抑制できる。 The piezo element 42 is provided between the robot arm 12 and the hand 10. The piezo element 42 is provided between the fifth arm 24 and the hand 10. The piezo element 42 is provided between the sixth arm 26 and the hand 10. The piezo element 42 is provided on the tip side of the force sensor 40. The direction in which the piezo element 42 contracts is the direction in which the second object 52 moves away from the first object 50. The piezo element 42 contracts the second object 52 in a direction away from the first object 50. According to this, the vibration of the contact between the first target object 50 and the second target object 52 can be efficiently suppressed.

ピエゾ素子42は、第1対象物50と第2対象物52とが接触したときの衝撃力を示す接触高周波振動を抑制する。力覚センサー40が接触を感知すると、ピエゾ素子42に電圧が印加されてロボットアーム12が伸びる方向で逆方向にピエゾ素子42が収縮する。衝撃力の大きさによってピエゾ素子42の収縮も大きくなる。ピエゾ素子42の変位量は、圧電定数、素子形状、印加電圧で決まる。ピエゾ素子42の変位量は小さいが高速で変位量が変わる。ピエゾ素子42は、電圧駆動による固体変形利用のため、高精度、高速応答、停止保持力が高い、低消費電力、電磁ノイズが出ない、小型で高密度配置が可能、構造がシンプルである。 The piezo element 42 suppresses contact high-frequency vibration indicating an impact force when the first object 50 and the second object 52 contact each other. When the force sensor 40 senses the contact, a voltage is applied to the piezo element 42 and the piezo element 42 contracts in the opposite direction in which the robot arm 12 extends. The contraction of the piezo element 42 also increases depending on the magnitude of the impact force. The displacement amount of the piezo element 42 is determined by the piezoelectric constant, the element shape, and the applied voltage. Although the displacement amount of the piezo element 42 is small, the displacement amount changes at high speed. Since the piezo element 42 uses the solid deformation by voltage driving, it has high precision, high speed response, high stop holding force, low power consumption, no electromagnetic noise, small size and high density arrangement, and simple structure.

ピエゾ制御部36は、力覚センサー40の検知結果に基づいて、ピエゾ素子42の収縮を制御する。ピエゾ制御部36は、力覚センサー40が検知する振動のうち高速力覚変動成分が一定値以上になった場合にピエゾ素子42を縮める。ピエゾ制御部36は、高速力覚変動成分が一定値以下であればピエゾ素子42をもとの状態に伸ばすように制御する。高速力覚変動成分とは、第2対象物52が第1対象物50に接触したときに力覚センサー40から出力される力覚値である。 The piezo controller 36 controls the contraction of the piezo element 42 based on the detection result of the force sensor 40. The piezo control unit 36 contracts the piezo element 42 when the high-speed force sense fluctuation component of the vibration detected by the force sensor 40 reaches or exceeds a certain value. The piezo controller 36 controls the piezo element 42 so as to extend it to the original state when the high-speed force sense fluctuation component is equal to or less than a certain value. The high-speed force sense fluctuation component is a force sense value output from the force sensor 40 when the second target object 52 contacts the first target object 50.

ピエゾ制御部36は、力覚センサー40の検知する振動の変化率に基づいて、ピエゾ素子42にかかる電圧を変化させピエゾ素子42の収縮を制御する。ピエゾ制御部36は、接触の変化率によりピエゾ素子ドライバー58からピエゾ素子42に出力される電圧の大きさを制御する。 The piezo controller 36 controls the contraction of the piezo element 42 by changing the voltage applied to the piezo element 42 based on the rate of change of the vibration detected by the force sensor 40. The piezo controller 36 controls the magnitude of the voltage output from the piezo element driver 58 to the piezo element 42 according to the rate of change of contact.

ピエゾ制御部36と駆動制御部8とは、別体である。ピエゾ制御部36は、駆動制御部8より速い制御周期でピエゾ素子42を制御する。ピエゾ制御部36は、駆動制御部8より速い制御周期のサンプリングを実行し、より速くピエゾ素子42の制御を行う。例えば、ロボット本体2の力覚検出は、駆動制御部8が500Hzの周波数で力覚サンプリング及び制御を行っている場合に、ピエゾ制御部36が12.5kHz〜50kHzの力覚サンプリング及びピエゾ素子42の制御を実行することで、高速力覚変動を抑制することが可能になる。この際にピエゾ素子42の変位速度は、第1対象物50と第2対象物52との相対速度よりも高速に変動できることが望ましい。これによれば、ピエゾ制御部36が駆動制御部8より速い制御周期で制御することで衝撃力を抑制することができる。 The piezo controller 36 and the drive controller 8 are separate bodies. The piezo controller 36 controls the piezo element 42 at a control cycle faster than that of the drive controller 8. The piezo control unit 36 executes sampling at a control cycle faster than that of the drive control unit 8 and controls the piezo element 42 faster. For example, in the force detection of the robot body 2, when the drive control unit 8 is performing force sense sampling and control at a frequency of 500 Hz, the piezo control unit 36 performs force sense sampling of 12.5 kHz to 50 kHz and the piezo element 42. By executing the control of 1, it is possible to suppress the high-speed force sense fluctuation. At this time, it is desirable that the displacement speed of the piezo element 42 can be changed faster than the relative speed between the first object 50 and the second object 52. According to this, the piezo control unit 36 can control the impact force by controlling at a control cycle faster than the drive control unit 8.

ロボット本体2の制御系には、駆動制御部8より速い制御周期のピエゾ制御部36があるので、力覚動作時に第1対象物50と第2対象物52とが高速で接触しても第1対象物50、第2対象物52の損傷を抑制できる。第2対象物52あるいは第1対象物50に設置した、ロボット本体2よりも速い応答性を持つピエゾ素子42をロボット制御周期よりも速い制御周期で衝撃力を抑制し、第1対象物50や第2対象物52にダメージを与えないで、より高速なサイクルタイムの作業を実現する。 Since the control system of the robot body 2 has the piezo control unit 36 having a control cycle faster than that of the drive control unit 8, even if the first target object 50 and the second target object 52 come into contact with each other at high speed during the haptic motion, Damage to the first object 50 and the second object 52 can be suppressed. The piezo element 42, which is installed on the second target object 52 or the first target object 50 and has a quicker response than that of the robot body 2, suppresses the impact force at a control cycle faster than the robot control cycle. A work with a faster cycle time is realized without damaging the second object 52.

具体的な制御の例としては接触時の力覚値がしきい値よりも大きくなったらピエゾ素子42を制御して第1対象物50と第2対象物52とが離れる方向に位置制御し、力覚値がしきい値よりも小さくなったら第1対象物50と第2対象物52とが近づく方向に位置制御することで衝撃力をしきい値内に制御することが可能になる。 As a specific example of control, when the force sense value at the time of contact becomes larger than a threshold value, the piezo element 42 is controlled to control the position in a direction in which the first object 50 and the second object 52 are separated from each other, When the haptic value becomes smaller than the threshold value, the impact force can be controlled within the threshold value by controlling the position of the first object 50 and the second object 52 in the approaching direction.

図4A及び図4Bは、本実施形態に係る第1対象物50と第2対象物52との接触時の制御を説明する図である。
ロボット本体2の制御系は、500Hz以下で力覚センサーの力覚制御を行う。運動量は、M×v1、衝撃力Fは、F=M×v1/tで決まる。なお、Mは、第2対象物52の質量、v1は、第1対象物50に接触する第2対象物52の速度である。
4A and 4B are diagrams illustrating control when the first target object 50 and the second target object 52 are in contact with each other according to the present embodiment.
The control system of the robot body 2 performs force control of the force sensor at 500 Hz or less. The momentum is M×v1, and the impact force F is F=M×v1/t. Note that M is the mass of the second target object 52, and v1 is the speed of the second target object 52 in contact with the first target object 50.

ピエゾ素子42を含む制御は、500Hzより高速の力覚制御を行う。見かけ上の運動量は、M×(v1−v2)となるので時間をかけて運動量が変化するように制御する。なお、v2は、第2対象物52から離れる第1対象物50の速度である。 The control including the piezo element 42 performs force sense control at a speed higher than 500 Hz. Since the apparent momentum is M×(v1-v2), the momentum is controlled so as to change over time. Note that v2 is the speed of the first object 50 moving away from the second object 52.

ロボット本体2の制御系は、第1対象物50と第2対象物52とが接触する場合に発生する衝撃力の力覚変動に対して遅いため、図4Aに示すように、衝突時の力覚プロファイル60は、接触時に短時間で運度量が変化する。大きな力が短時間に発生することで大きな衝撃力となる。 Since the control system of the robot main body 2 is slow with respect to the force sense fluctuation of the impact force generated when the first target object 50 and the second target object 52 come into contact with each other, as shown in FIG. The haptic profile 60 changes its luck amount in a short time upon contact. A large force is generated in a short time, resulting in a large impact force.

ピエゾ素子42を含む制御では、速い制御周期の力覚値測定と速く変動するピエゾ素子42の動作速度v2とにより、接触が起こって力覚が変動した瞬間に第1対象物50と第2対象物52との相対速度を変化させることができる。図4Bに示すように、相対速度を遅くすることで高速制御時の力覚プロファイル62は、長い時間で運動量を変化させることができ、発生する力のピークを低減させることが可能になる。 In the control including the piezo element 42, the first target object 50 and the second target object 50 and the second target object are contacted at the moment when the contact occurs and the force sense fluctuates due to the measurement of the force sense value in a fast control cycle and the operation speed v2 of the piezo element 42 which changes rapidly. The relative speed with respect to the object 52 can be changed. As shown in FIG. 4B, by slowing the relative speed, the force sense profile 62 at the time of high speed control can change the momentum in a long time, and the peak of the generated force can be reduced.

なお、上記では図において上下方向の力覚変動のみに着目したが、その他の方向についても同様の制御が可能になる。例えば、第2対象物が第1対象物に斜めに接触する場合がある。
また、ロボットシステム100による第1対象物50と第2対象物52とが接触したときの衝撃力について着目したが、それ以外の高速力覚変動成分を含む急激な力覚変動の抑制についても同様の効果を得ることができる。
It should be noted that in the above, only the vertical force sensation fluctuation is focused on in the figure, but similar control is possible in other directions. For example, the second object may contact the first object at an angle.
Further, the attention has been paid to the impact force when the first object 50 and the second object 52 come into contact with each other by the robot system 100, but the same applies to the suppression of other rapid force sense fluctuations including the high speed force sense change component. The effect of can be obtained.

駆動制御部8は、ハンド10及びロボットアーム12の駆動を制御する。駆動制御部8は、力覚センサー40の検出結果に基づいて、ロボットアーム12の駆動を制御する機能を有する。
駆動制御部8は、図3に示すように、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサーと、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリーと、I/F(インターフェイス回路)と、を備える。そして、駆動制御部8は、メモリーに記憶されているプログラムをプロセッサーが適宜読み込んで実行することにより、ロボットアーム12及びハンド10の動作の制御、各種演算、及び判断等の処理を実現する。また、I/Fは、ロボット本体2、ハンド10、及び力覚センサー40のそれぞれと通信可能に構成されている。
The drive controller 8 controls driving of the hand 10 and the robot arm 12. The drive control unit 8 has a function of controlling the drive of the robot arm 12 based on the detection result of the force sensor 40.
As shown in FIG. 3, the drive control unit 8 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a memory such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), and an I/F (interface circuit). , Is provided. Then, the drive control unit 8 realizes processing such as control of operations of the robot arm 12 and the hand 10, various calculations, and determinations by the processor appropriately reading and executing the program stored in the memory. Further, the I/F is configured to be able to communicate with each of the robot body 2, the hand 10, and the force sensor 40.

なお、駆動制御部8は、図1の構成では、ロボット本体2の基台14内に配置されているが、これに限定されず、例えば、基台14の外部やロボットアーム12内に配置されていてもよい。また、駆動制御部8にはディスプレイ等のモニターを備える表示装置、例えば、マウスやキーボード等を備える入力装置等が接続されていてもよい。 Although the drive control unit 8 is arranged in the base 14 of the robot body 2 in the configuration of FIG. 1, the drive control unit 8 is not limited to this and is arranged, for example, outside the base 14 or in the robot arm 12. May be. Further, the drive control unit 8 may be connected to a display device including a monitor such as a display, for example, an input device such as a mouse and a keyboard.

以上、ロボットシステム100の構成について詳細に説明した。
次に、ロボットシステム100の制御方法について、図5に示すフローチャートに基づいて説明する。
図5は、本実施形態に係る第1対象物50と第2対象物52との接触時の制御を説明するフローチャートである。
The configuration of the robot system 100 has been described above in detail.
Next, a control method of the robot system 100 will be described based on the flowchart shown in FIG.
FIG. 5 is a flowchart illustrating control when the first target object 50 and the second target object 52 are in contact with each other according to the present embodiment.

本実施形態に係るロボットシステム100の制御方法では、作業対象物としての第2対象物52を把持するハンド10と、ハンド10が装着されたロボットアーム12と、第2対象物52と被接触対象物としての第1対象物50との接触を検知する力覚センサー40と、ピエゾ素子42と、ピエゾ素子42の収縮を制御するピエゾ制御部36と、を有し、第2対象物52と第1対象物50との接触を伴う作業を行うロボットシステム100の制御方法であって、ピエゾ制御部36は、力覚センサー40の検知結果に基づいて、ピエゾ素子42を第2対象物52と第1対象物50とが離れる方向へ収縮させる。ロボットシステム100の制御方法では、ピエゾ素子42は、第1対象物50と第2対象物52とが離れる方向へ収縮する。第1対象物50と第2対象物52とが接触する際の制御方法について説明する。 In the control method of the robot system 100 according to the present embodiment, the hand 10 that holds the second target object 52 as a work target object, the robot arm 12 to which the hand 10 is attached, the second target object 52 and the contact target object. A force sensor 40 for detecting contact with a first object 50 as an object, a piezo element 42, and a piezo controller 36 for controlling contraction of the piezo element 42, and a second object 52 and a second object 52. 1 is a control method of a robot system 100 that performs a work involving contact with a first target object 50, wherein a piezo control unit 36 sets a piezo element 42 to a second target object 52 based on a detection result of a force sensor 40. 1 The object 50 is contracted in a direction away from the object 50. In the control method of the robot system 100, the piezo element 42 contracts in the direction in which the first target object 50 and the second target object 52 are separated from each other. A control method when the first target object 50 and the second target object 52 contact each other will be described.

まず、ステップS10では、ピエゾ制御部36は、力覚センサー40を介して力覚値を測定する。ロボット本体2は、常に力覚値の測定を行いながら第2対象物52を第1対象物50に接近させる。例えば、第2対象物52を把持しているハンド10を降下させて、第2対象物52を第1対象物50に接近させる。ピエゾ制御部36は、例えば、制御周期12.5kHz〜50kHzで駆動制御部8の通常制御より速い制御を行う。 First, in step S10, the piezo controller 36 measures a force sense value via the force sense sensor 40. The robot body 2 brings the second object 52 closer to the first object 50 while constantly measuring the force value. For example, the hand 10 holding the second object 52 is lowered to bring the second object 52 closer to the first object 50. The piezo control unit 36 performs control faster than the normal control of the drive control unit 8 at a control cycle of 12.5 kHz to 50 kHz, for example.

次に、ステップS20では、ピエゾ制御部36は、力覚センサー40から測定した力覚値を取得し、高速力覚変動成分の有無を判断する。力覚値に高速力覚変動成分がない場合(無)、ステップS30に進む。力覚値に高速力覚変動成分がある場合(有)、ステップS50に進む。 Next, in step S20, the piezo control unit 36 acquires the force sense value measured from the force sense sensor 40 and determines whether or not there is a high-speed force sense variation component. When there is no high-speed force sense fluctuation component in the force sense value (none), the process proceeds to step S30. When the force sense value has a high-speed force sense fluctuation component (Yes), the process proceeds to step S50.

次に、ステップS30では、駆動制御部8は、ピエゾ制御部36の高速力覚変動成分がない場合を受けて、通常制御する。駆動制御部8は、例えば、制御周期500Hzで通常制御する。ロボット制御は、通常の力覚制御を実行する。例えば、2ms間隔で制御する。ロボットシステム100は、第2対象物52の移動時に高速力覚変動成分が検出されなければ通常の制御を実施する。 Next, in step S30, the drive control unit 8 performs normal control in response to the case where there is no high-speed force sense fluctuation component of the piezo control unit 36. The drive control unit 8 normally controls, for example, at a control cycle of 500 Hz. The robot control executes normal force sense control. For example, control is performed at 2 ms intervals. The robot system 100 performs normal control if the high-speed force sense fluctuation component is not detected when the second object 52 moves.

次に、ステップS40では、駆動制御部8は、第2対象物52を第1対象物50に取り付ける動作が終了したか判断する。動作終了していない場合(N)、ステップS10に戻る。動作終了の場合(Y)、動作処理を終了する。 Next, in step S40, the drive control unit 8 determines whether the operation of attaching the second target object 52 to the first target object 50 is completed. If the operation is not completed (N), the process returns to step S10. When the operation is completed (Y), the operation process is ended.

次に、ステップS50では、ピエゾ制御部36は、しきい値と、取得した力覚値とを比較する。しきい値より測定した力覚値の方が大きい場合(<)、ステップS60に進む。しきい値と測定した力覚値とが等しい場合(=)、ステップS70に進む。しきい値より測定した力覚値の方が小さい場合(>)、ステップS80に進む。ロボットシステム100は、第2対象物52が第1対象物50に接触したときに高速力覚変動成分が検出されるので通常の制御周期より速い制御周期を実施する。 Next, in step S50, the piezo control unit 36 compares the threshold value with the acquired force sense value. When the measured force value is larger than the threshold value (<), the process proceeds to step S60. When the threshold value and the measured force sense value are equal (=), the process proceeds to step S70. If the measured force value is smaller than the threshold value (>), the process proceeds to step S80. The robot system 100 implements a control cycle faster than the normal control cycle because the high-speed force sense fluctuation component is detected when the second object 52 contacts the first object 50.

次に、ステップS60では、ピエゾ制御部36は、ピエゾ素子42を収縮させる。ピエゾ制御部36は、第1対象物50と第2対象物52とが離れる方向へピエゾ素子42を収縮させ、力覚センサー40から測定される力覚値を減少させる。そしてステップS10に戻る。 Next, in step S60, the piezo controller 36 contracts the piezo element 42. The piezo control unit 36 contracts the piezo element 42 in a direction in which the first object 50 and the second object 52 are separated from each other, and reduces the force value measured by the force sensor 40. Then, the process returns to step S10.

次に、ステップS70では、ピエゾ制御部36は、ピエゾ素子42の収縮を停止させる。ピエゾ制御部36は、ピエゾ素子42の収縮を停止させ、力覚センサー40から測定される力覚値を維持させる。そしてステップS10に戻る。 Next, in step S70, the piezo control unit 36 stops the contraction of the piezo element 42. The piezo controller 36 stops the contraction of the piezo element 42 and maintains the force sense value measured by the force sensor 40. Then, the process returns to step S10.

次に、ステップS80では、ピエゾ制御部36は、ピエゾ素子42の収縮を解除させる。ピエゾ制御部36は、第1対象物50と第2対象物52とが近づく方向へピエゾ素子42の収縮を解除させ、力覚センサー40から測定される力覚値を増加させる。そしてステップS10に戻る。 Next, in step S80, the piezo control unit 36 releases the contraction of the piezo element 42. The piezo control unit 36 releases the contraction of the piezo element 42 in the direction in which the first object 50 and the second object 52 approach each other, and increases the force value measured by the force sensor 40. Then, the process returns to step S10.

本実施形態によれば、第1対象物50と第2対象物52とが接触すると、ピエゾ素子42が第1対象物50と第2対象物52とが離れる方向へ収縮するので、第1対象物50及び第2対象物52に傷がつきにくくすることができる。 According to the present embodiment, when the first target object 50 and the second target object 52 come into contact with each other, the piezo element 42 contracts in the direction in which the first target object 50 and the second target object 52 are separated from each other. It is possible to prevent the object 50 and the second object 52 from being easily scratched.

また、ロボット本体2のロボットアーム12は、質量が大きく急峻な加速度を与えるのに大きな力が必要となる。また、ロボット本体2の関節における減速機の影響でエンコーダー値に対するオーバーシュートが発生してしまう。
それに対してハンド10、第1対象物50、あるいは載置台54にピエゾ素子を設置することで、より小さな力で大きな加速度を与えることが可能となり、さらにピエゾ素子42では減速機で発生するようなオーバーシュートが起こらない。これによりロボット本体2の力覚動作の基本である接触動作に至る時間を短縮し、ロボット本体2の動作を高速化することが可能になる。
Further, the robot arm 12 of the robot body 2 has a large mass and needs a large force to give a sharp acceleration. In addition, an overshoot for the encoder value occurs due to the influence of the speed reducer at the joint of the robot body 2.
On the other hand, by installing a piezo element on the hand 10, the first object 50, or the mounting table 54, it becomes possible to apply a large acceleration with a smaller force. No overshoot. As a result, it is possible to shorten the time required to reach the contact operation, which is the basis of the force-sensing operation of the robot body 2, and speed up the operation of the robot body 2.

なお、接触検知部は、ピエゾ素子42とは異なる第2ピエゾ素子としてのピエゾ素子であってもよい。これによれば、ピエゾ素子で容易に接触検知部を構成できる。 The contact detection unit may be a piezo element as a second piezo element different from the piezo element 42. According to this, the contact detection unit can be easily configured by the piezo element.

また、ピエゾ素子42が、接触検知部を兼ねてもよい。接触検知部は、ピエゾ素子42であってもよい。ピエゾ素子42は、第1対象物50と第2対象物52との接触を検知する接触検知機能と、第1対象物50と第2対象物52とが離れる方向へ収縮させる機能と、を兼ね備えてもよい。このような場合には、ピエゾ素子42が検出した電流から第1対象物50と第2対象物52との接触を検知してもよい。これによれば、ピエゾ素子42を接触検知機能と、第1対象物50と第2対象物52とが離れる方向へ収縮する機能とを兼用することで、ピエゾ素子42の配置位置の自由度の向上を図れる。このとき、力覚センサー40及びピエゾ素子42は、両方とも接触検知部として機能してもよいし、ピエゾ素子42のみ接触検知部として機能してもよい。 The piezo element 42 may also serve as the contact detection unit. The contact detection unit may be the piezo element 42. The piezo element 42 has both a contact detection function of detecting a contact between the first target object 50 and the second target object 52, and a function of contracting the first target object 50 and the second target object 52 in the direction of separating from each other. May be. In such a case, the contact between the first object 50 and the second object 52 may be detected from the current detected by the piezo element 42. According to this, the piezo element 42 has both the contact detection function and the function of contracting the first target object 50 and the second target object 52 in the direction in which the first target object 50 and the second target object 52 are separated from each other. Can be improved. At this time, both the force sensor 40 and the piezo element 42 may function as a contact detection unit, or only the piezo element 42 may function as a contact detection unit.

(第2実施形態)
図6A及び図6Bは、本実施形態に係る接触検知部の他の配置位置例を示す図である。以下、ロボットシステムの構造を、図6A及び図6Bを参照しながら説明する。
(Second embodiment)
FIG. 6A and FIG. 6B are diagrams showing another arrangement position example of the contact detection unit according to the present embodiment. Hereinafter, the structure of the robot system will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.

本実施形態のロボットシステムは、載置台54側に接触検知部を設ける点が、第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。 The robot system of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that a contact detection unit is provided on the mounting table 54 side. Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態に係る接触検知部としての力覚センサー44は、図6Aに示すように、載置台54の第1対象物50が載置する面とは反対の面側に設けられる。また、力覚センサー44は、図6Bに示すように、第1対象物50と載置台54との間に設けられていてもよい。 As shown in FIG. 6A, the force sensor 44 as the contact detection unit according to the present embodiment is provided on the surface of the mounting table 54 opposite to the surface on which the first object 50 is mounted. Further, the force sensor 44 may be provided between the first object 50 and the mounting table 54, as shown in FIG. 6B.

本実施形態によれば、載置台54に対する力覚センサー44の配置位置の自由度の向上を図れる。 According to this embodiment, it is possible to improve the degree of freedom in the arrangement position of the force sensor 44 with respect to the mounting table 54.

なお、接触検知部としての力覚センサー40,44は、両方設けられてもよいし、力覚センサー44のみ設けられてもよい。
また、接触検知部として力覚センサー44を設けたが、第2ピエゾ素子としてのピエゾ素子であってもよい。ピエゾ素子が変形することで電荷を出力する構造とすればよい。これによれば、ピエゾ素子で容易に接触検知部を構成できる。
Both the force sensors 40 and 44 as the contact detection unit may be provided, or only the force sensor 44 may be provided.
Although the force sensor 44 is provided as the contact detection unit, it may be a piezo element as the second piezo element. The piezoelectric element may be deformed to output electric charges. According to this, the contact detection unit can be easily configured by the piezo element.

(第3実施形態)
図7A及び図7Bは、本実施形態に係るピエゾ素子の他の配置位置例を示す図である。以下、ロボットシステムの構造を、図7A及び図7Bを参照しながら説明する。
(Third Embodiment)
FIG. 7A and FIG. 7B are diagrams showing another example of the arrangement position of the piezo element according to the present embodiment. Hereinafter, the structure of the robot system will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.

本実施形態のロボットシステムは、載置台54側にピエゾ素子56を設ける点が、第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。 The robot system of this embodiment is different from that of the first embodiment in that a piezo element 56 is provided on the mounting table 54 side. Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態に係るピエゾ素子56は、図7Aに示すように、載置台54の第1対象物50が載置する面とは反対の面側に設けられている。また、ピエゾ素子56は、図7Bに示すように、第1対象物50と載置台54との間に設けられていてもよい。ピエゾ素子56が収縮する方向は、第1対象物50が第2対象物52から離れる方向である。ピエゾ素子56は、第1対象物50を第2対象物52から離れる方向へ収縮する。ピエゾ素子56は、第1対象物50の表面高さを可変する。 As shown in FIG. 7A, the piezo element 56 according to the present embodiment is provided on the surface of the mounting table 54 opposite to the surface on which the first object 50 is mounted. Further, the piezo element 56 may be provided between the first object 50 and the mounting table 54, as shown in FIG. 7B. The direction in which the piezo element 56 contracts is the direction in which the first object 50 separates from the second object 52. The piezo element 56 contracts the first object 50 in a direction away from the second object 52. The piezo element 56 changes the surface height of the first object 50.

ピエゾ素子56は、ピエゾ素子42とは別体に設けられている。ピエゾ素子42は、オーバーシュートによる力覚変動を抑制する。ピエゾ素子56は、ピエゾ素子42よりも変化速度は遅いが大きな変位量を与えられる。ピエゾ制御部36は、オーバーシュートによる振動成分、具体的には、接触高周波振動より低周期だが、ロボット制御周波数よりも高周期である振動成分が一定値以上になった場合に載置台54に設けられたピエゾ素子56を縮める。ピエゾ制御部36は、高速力覚変動成分が一定値以下であればピエゾ素子56をもとの状態に伸ばすように制御する。 The piezo element 56 is provided separately from the piezo element 42. The piezo element 42 suppresses the force sense variation due to overshoot. The piezo element 56 has a slower rate of change than the piezo element 42, but is given a large amount of displacement. The piezo control unit 36 is provided on the mounting table 54 when a vibration component due to overshoot, specifically, a vibration component having a cycle shorter than the contact high-frequency vibration but a cycle higher than the robot control frequency becomes a certain value or more. The piezo element 56 thus obtained is contracted. The piezo control unit 36 controls the piezo element 56 so as to extend it to the original state if the high-speed force sense fluctuation component is equal to or less than a certain value.

本実施形態によれば、載置台54に対するピエゾ素子56の配置位置の自由度の向上を図れる。
なお、ピエゾ素子42,56は、両方設けられてもよいし、ピエゾ素子56のみ設けられてもよい。
According to this embodiment, it is possible to improve the degree of freedom in the arrangement position of the piezo element 56 with respect to the mounting table 54.
Both the piezoelectric elements 42 and 56 may be provided, or only the piezoelectric element 56 may be provided.

(第4実施形態)
図8は、本実施形態に係るロボットシステムを示す斜視図である。
本実施形態に係るロボットシステムは、ロボット本体300と、ロボット本体300に接続された駆動制御部8とを備えている。ロボット本体300は、2つの第1ロボットアームとしてのロボットアーム310L及び第2ロボットアームとしてのロボットアーム310Rを有する双腕ロボットである。ロボットアーム310L,310Rには、力覚センサー330L,330Rと、第1エンドエフェクターとしてのハンド350Lと、第2エンドエフェクターとしてのハンド350Rとが装着されている。ロボット本体300の頭部には、2つのカメラ370L,370Rが設けられている。ハンド350L,350Rは、ワークや道具を把持可能な把持機構である。
(Fourth Embodiment)
FIG. 8 is a perspective view showing the robot system according to the present embodiment.
The robot system according to this embodiment includes a robot main body 300 and a drive control unit 8 connected to the robot main body 300. The robot body 300 is a dual-arm robot having two robot arms 310L as first robot arms and two robot arms 310R as second robot arms. Force sensors 330L and 330R, a hand 350L as a first end effector, and a hand 350R as a second end effector are attached to the robot arms 310L and 310R. Two cameras 370L and 370R are provided on the head of the robot body 300. The hands 350L and 350R are gripping mechanisms capable of gripping a work or a tool.

ハンド350Lは、第2対象物52を把持する。ハンド350Rは、第1対象物50又は第2対象物52を把持する。例えば、ハンド350Rは、第1対象物50を把持する。 The hand 350L holds the second object 52. The hand 350R holds the first target object 50 or the second target object 52. For example, the hand 350R grips the first target object 50.

駆動制御部8は、ハンド350L及びロボットアーム310L、ハンド350R及びロボットアーム310Rの駆動を制御する。 The drive controller 8 controls driving of the hand 350L and the robot arm 310L, the hand 350R and the robot arm 310R.

ピエゾ素子42は、ロボットアーム310Lとハンド350Lとが並ぶ方向に沿って収縮する。 The piezo element 42 contracts along the direction in which the robot arm 310L and the hand 350L are arranged.

ピエゾ素子42は、ロボットアーム310Lとハンド350Lとの間に設けられている。ピエゾ素子42は、第2対象物52を第1対象物50から離れる方向へ収縮する。 The piezo element 42 is provided between the robot arm 310L and the hand 350L. The piezo element 42 contracts the second object 52 in a direction away from the first object 50.

接触検知部としての力覚センサー330Lは、ロボットアーム310Lとハンド350Lとの間に設けられている。 The force sensor 330L as a contact detection unit is provided between the robot arm 310L and the hand 350L.

本実施形態によれば、双腕ロボットにおいても第1対象物50及び第2対象物52に傷がつきにくくすることができる。 According to the present embodiment, it is possible to prevent the first target object 50 and the second target object 52 from being easily scratched even in the dual-arm robot.

なお、ピエゾ素子42は、ロボットアーム310Rとハンド350Rとの間に設けられていてもよい。ピエゾ素子42は、第1対象物を第2対象物から離れる方向へ収縮する。 The piezo element 42 may be provided between the robot arm 310R and the hand 350R. The piezo element 42 contracts the first object in a direction away from the second object.

また、接触検知部は、ロボットアーム310Rとハンド350Rとの間に設けられていてもよい。 In addition, the contact detection unit may be provided between the robot arm 310R and the hand 350R.

以上、本発明のロボットシステム及びロボットシステムの制御方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。 Although the robot system and the method for controlling the robot system according to the present invention have been described above based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit is an arbitrary configuration having the same function. Can be replaced. Further, other arbitrary constituents may be added to the present invention.

また、本発明のロボット本体は、6軸の垂直多関節ロボット、双腕ロボットに限定されず、例えば、スカラロボット等の他のロボットであってもよい。また、ロボットアームが有するアームの数あるいは関節の数は、前述した実施形態の数に限定されず、1つ以上5つ以下又は7つ以上であってもよい。 Further, the robot body of the present invention is not limited to a 6-axis vertical multi-joint robot or a dual-arm robot, and may be another robot such as a SCARA robot. Further, the number of arms or the number of joints of the robot arm is not limited to the number in the above-described embodiment, and may be 1 or more and 5 or less or 7 or more.

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。 The contents derived from the embodiment will be described below.

ロボットシステムは、第1対象物と第2対象物との接触を伴う作業を行うロボットシステムであって、前記第2対象物を把持する第1エンドエフェクターと、前記第1エンドエフェクターが装着された第1ロボットアームと、前記第1対象物と前記第2対象物との接触を検知する接触検知部と、前記接触検知部の前記検知結果に基づいて収縮する第1ピエゾ素子と、を有し、前記第1ピエゾ素子が前記収縮することで、前記第1対象物と前記第2対象物とが離れることを特徴とする。
これによれば、第1対象物と第2対象物とが接触すると、ピエゾ素子が第1対象物と第2対象物とが離れる方向へ収縮するので、第1対象物及び第2対象物に傷がつきにくくすることができる。
The robot system is a robot system that performs work involving contact between a first target object and a second target object, and is equipped with a first end effector that grips the second target object and the first end effector. A first robot arm, a contact detection unit that detects contact between the first object and the second object, and a first piezo element that contracts based on the detection result of the contact detection unit. The contraction of the first piezo element causes the first object and the second object to separate from each other.
According to this, when the first target object and the second target object come into contact with each other, the piezo element contracts in the direction in which the first target object and the second target object move away from each other, so that the first target object and the second target object are It is possible to prevent scratches.

上記のロボットシステムでは、前記第1ピエゾ素子は、前記第1ロボットアームと前記第1エンドエフェクターとが並ぶ方向に沿って収縮することが好ましい。
これによれば、第1ピエゾ素子の収縮により第1対象物と第2対象物とを効率よく離すことができる。
In the robot system described above, it is preferable that the first piezo element contracts along a direction in which the first robot arm and the first end effector are arranged.
According to this, it is possible to efficiently separate the first object and the second object by contraction of the first piezo element.

上記のロボットシステムでは、前記第1ピエゾ素子は、前記第1ロボットアームと前記第1エンドエフェクターとの間に設けられ、前記第1ピエゾ素子が前記収縮する方向は、前記第2対象物が前記第1対象物から離れる方向であることが好ましい。
これによれば、第1対象物と第2対象物との接触の振動を効率よく抑制できる。
In the above robot system, the first piezo element is provided between the first robot arm and the first end effector, and the direction in which the first piezo element contracts is set such that the second object is The direction away from the first object is preferable.
According to this, the vibration of the contact between the first object and the second object can be efficiently suppressed.

上記のロボットシステムでは、前記第1ピエゾ素子は、前記第1対象物と前記第1対象物を載置する載置台との間、あるいは前記載置台の前記第1対象物が載置する面とは反対の面側に設けられ、前記第1ピエゾ素子が前記収縮する方向は、前記第1対象物が前記第2対象物から離れる方向であることが好ましい。
これによれば、載置台に対する第1ピエゾ素子の配置位置の自由度の向上を図れる。
In the above robot system, the first piezo element is provided between the first object and a mounting table on which the first object is mounted, or on a surface of the mounting table on which the first object is mounted. Is provided on the opposite surface side, and the direction in which the first piezo element contracts is preferably the direction in which the first object separates from the second object.
According to this, the degree of freedom of the arrangement position of the first piezo element with respect to the mounting table can be improved.

上記のロボットシステムでは、前記接触検知部は、前記第1ロボットアームと前記第1エンドエフェクターとの間に設けられていることが好ましい。
これによれば、第1対象物と第2対象物との接触を容易に検知することができる。
In the above robot system, it is preferable that the contact detection unit is provided between the first robot arm and the first end effector.
According to this, it is possible to easily detect the contact between the first object and the second object.

上記のロボットシステムでは、前記接触検知部は、前記第1対象物と前記第1対象物を載置する載置台との間、あるいは前記載置台の前記第1対象物が載置する面とは反対の面側に設けられていることが好ましい。
これによれば、載置台に対する接触検知部の配置位置の自由度の向上を図れる。
In the robot system described above, the contact detection unit is between the first object and a mounting table on which the first object is mounted, or a surface of the mounting table on which the first object is mounted. It is preferably provided on the opposite surface side.
According to this, the degree of freedom of the arrangement position of the contact detection unit with respect to the mounting table can be improved.

上記のロボットシステムでは、前記接触検知部は、力覚センサーであることが好ましい。
これによれば、力覚センサーで容易に接触検知部を構成できる。
In the robot system described above, the contact detection unit is preferably a force sensor.
According to this, the contact detection unit can be easily configured by the force sensor.

上記のロボットシステムでは、前記接触検知部は、第2ピエゾ素子であることが好ましい。
これによれば、第2ピエゾ素子で容易に接触検知部を構成できる。
In the robot system described above, it is preferable that the contact detection unit is a second piezo element.
According to this, the contact detection unit can be easily configured with the second piezo element.

上記のロボットシステムでは、前記接触検知部は、前記第1ピエゾ素子であることが好ましい。
これによれば、第1ピエゾ素子を接触検知機能と、第1対象物と第2対象物とが離れる方向へ収縮する機能とを兼用することで、第1ピエゾ素子の配置位置の自由度の向上を図れる。
In the above robot system, it is preferable that the contact detection unit is the first piezo element.
According to this, the first piezo element has both the contact detection function and the function of contracting the first target object and the second target object in the direction in which the first target object and the second target object are separated from each other. Can be improved.

上記のロボットシステムは、前記第1エンドエフェクター及び前記第1ロボットアームの駆動を制御する駆動制御部と、前記接触検知部の前記検知結果に基づいて、前記第1ピエゾ素子の収縮を制御するピエゾ制御部と、を有し、前記ピエゾ制御部は、前記駆動制御部より速い制御周期で前記接触検知部及び前記第1ピエゾ素子を制御することが好ましい。
これによれば、ピエゾ制御部が駆動制御部より速い制御周期で制御することで衝撃力を抑制することができる。
The robot system includes a drive control unit that controls driving of the first end effector and the first robot arm, and a piezo controller that controls contraction of the first piezo element based on the detection result of the contact detection unit. It is preferable that the piezo control unit includes a control unit, and the piezo control unit controls the contact detection unit and the first piezo element at a control cycle faster than that of the drive control unit.
According to this, it is possible to suppress the impact force by the piezo control unit controlling at a control cycle faster than that of the drive control unit.

上記のロボットシステムは、前記第1対象物又は前記第2対象物を把持する第2エンドエフェクターと、前記第2エンドエフェクターが装着された第2ロボットアームと、を有することが好ましい。
これによれば、双腕ロボットにおいても第1対象物及び第2対象物に傷がつきにくくすることができる。
The robot system preferably includes a second end effector that holds the first object or the second object, and a second robot arm to which the second end effector is attached.
According to this, even in the dual-arm robot, it is possible to prevent the first object and the second object from being easily scratched.

ロボットシステムの制御方法は、作業対象物を把持する第1エンドエフェクターと、前記第1エンドエフェクターが装着された第1ロボットアームと、前記作業対象物と被接触対象物との接触を検知する接触検知部と、第1ピエゾ素子と、前記第1ピエゾ素子の収縮を制御するピエゾ制御部と、を有し、前記作業対象物と前記被接触対象物との接触を伴う作業を行うロボットシステムの制御方法であって、前記ピエゾ制御部は、前記接触検知部の前記検知結果に基づいて、前記第1ピエゾ素子を前記作業対象物と前記被接触対象物とが離れる方向へ収縮させることを特徴とする。
これによれば、第1対象物と第2対象物とが接触すると、ピエゾ素子が第1対象物と第2対象物とが離れる方向へ収縮するので、第1対象物及び第2対象物に傷がつきにくくすることができる。
A control method of a robot system includes a first end effector that grips a work target object, a first robot arm to which the first end effector is attached, and a contact that detects contact between the work target object and the contact target object. A robot system that includes a detection unit, a first piezo element, and a piezo control unit that controls contraction of the first piezo element, and that performs work involving contact between the work target and the contact target. A control method, wherein the piezo control unit contracts the first piezo element in a direction in which the work target and the contact target are separated based on the detection result of the contact detection unit. And
According to this, when the first target object and the second target object come into contact with each other, the piezo element contracts in the direction in which the first target object and the second target object move away from each other, so that the first target object and the second target object are It is possible to prevent scratches.

2…ロボット本体 8…駆動制御部 10…ハンド(第1エンドエフェクター) 12…ロボットアーム(第1ロボットアーム) 14…基台 16…第1アーム 18…第2アーム 20…第3アーム 22…第4アーム 24…第5アーム 26…第6アーム 28…駆動部 30…角度センサー 36…ピエゾ制御部 40…力覚センサー(接触検知部) 42…ピエゾ素子(第1ピエゾ素子)(接触検知部) 44…力覚センサー(接触検知部) 50…第1対象物(被接触対象物) 52…第2対象物(作業対象物) 54…載置台 56…ピエゾ素子(第2ピエゾ素子)(接触検知部) 58…ピエゾ素子ドライバー 60,62…力覚プロファイル 100…ロボットシステム 300…ロボット本体 310L…ロボットアーム(第1ロボットアーム) 310R…ロボットアーム(第2ロボットアーム) 330L,330R…力覚センサー(接触検知部) 350L…ハンド(第1エンドエフェクター) 350R…ハンド(第2エンドエフェクター) 370L,370R…カメラ。 2... Robot body 8... Drive control unit 10... Hand (first end effector) 12... Robot arm (first robot arm) 14... Base 16... First arm 18... Second arm 20... Third arm 22... Second 4 arm 24... 5th arm 26... 6th arm 28... Drive part 30... Angle sensor 36... Piezo control part 40... Force sensor (contact detection part) 42... Piezo element (1st piezo element) (contact detection part) 44... Force sensor (contact detection unit) 50... First target object (contact target object) 52... Second target object (work target object) 54... Mounting table 56... Piezo element (second piezo element) (contact detection) 58) Piezo element driver 60, 62... Force profile 100... Robot system 300... Robot body 310L... Robot arm (first robot arm) 310R... Robot arm (second robot arm) 330L, 330R... Force sensor ( Contact detection unit) 350L... Hand (first end effector) 350R... Hand (second end effector) 370L, 370R... Camera.

Claims (12)

第1対象物と第2対象物との接触を伴う作業を行うロボットシステムであって、
前記第2対象物を把持する第1エンドエフェクターと、
前記第1エンドエフェクターが装着された第1ロボットアームと、
前記第1対象物と前記第2対象物との接触を検知する接触検知部と、
前記接触検知部の前記検知結果に基づいて収縮する第1ピエゾ素子と、
を有し、
前記第1ピエゾ素子が前記収縮することで、前記第1対象物と前記第2対象物とが離れることを特徴とするロボットシステム。
A robot system for performing work involving contact between a first object and a second object,
A first end effector for gripping the second object,
A first robot arm equipped with the first end effector;
A contact detector that detects contact between the first object and the second object;
A first piezo element that contracts based on the detection result of the contact detection unit;
Have
A robot system, wherein the first object and the second object are separated by the contraction of the first piezo element.
請求項1に記載のロボットシステムにおいて、
前記第1ピエゾ素子は、前記第1ロボットアームと前記第1エンドエフェクターとが並ぶ方向に沿って収縮することを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to claim 1,
The robot system according to claim 1, wherein the first piezo element contracts along a direction in which the first robot arm and the first end effector are lined up.
請求項1又は2に記載のロボットシステムにおいて、
前記第1ピエゾ素子は、前記第1ロボットアームと前記第1エンドエフェクターとの間に設けられ、
前記第1ピエゾ素子が前記収縮する方向は、前記第2対象物が前記第1対象物から離れる方向であることを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to claim 1 or 2,
The first piezo element is provided between the first robot arm and the first end effector,
The robot system, wherein the direction in which the first piezo element contracts is the direction in which the second object separates from the first object.
請求項1又は2に記載のロボットシステムにおいて、
前記第1ピエゾ素子は、前記第1対象物と前記第1対象物を載置する載置台との間、あるいは前記載置台の前記第1対象物が載置する面とは反対の面側に設けられ、
前記第1ピエゾ素子が前記収縮する方向は、前記第1対象物が前記第2対象物から離れる方向であることを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to claim 1 or 2,
The first piezo element is provided between the first object and a mounting table on which the first object is mounted, or on a surface side of the mounting table opposite to a surface on which the first object is mounted. Is provided,
The robot system, wherein the direction in which the first piezo element contracts is a direction in which the first object separates from the second object.
請求項1〜4のいずれか一項に記載のロボットシステムにおいて、
前記接触検知部は、前記第1ロボットアームと前記第1エンドエフェクターとの間に設けられていることを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 4,
The robot system, wherein the contact detection unit is provided between the first robot arm and the first end effector.
請求項1〜4のいずれか一項に記載のロボットシステムにおいて、
前記接触検知部は、前記第1対象物と前記第1対象物を載置する載置台との間、あるいは前記載置台の前記第1対象物が載置する面とは反対の面側に設けられていることを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 4,
The contact detection unit is provided between the first object and a mounting table on which the first object is mounted, or on the surface side of the mounting table opposite to the surface on which the first object is mounted. A robot system characterized by being used.
請求項1〜6のいずれか一項に記載のロボットシステムにおいて、
前記接触検知部は、力覚センサーであることを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 6,
The robot system, wherein the contact detector is a force sensor.
請求項1〜6のいずれか一項に記載のロボットシステムにおいて、
前記接触検知部は、第2ピエゾ素子であることを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 6,
The robot system, wherein the contact detector is a second piezo element.
請求項1〜5のいずれか一項に記載のロボットシステムにおいて、
前記接触検知部は、前記第1ピエゾ素子であることを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 5,
The robot system, wherein the contact detector is the first piezo element.
請求項1〜9のいずれか一項に記載のロボットシステムにおいて、
前記第1エンドエフェクター及び前記第1ロボットアームの駆動を制御する駆動制御部と、
前記接触検知部の前記検知結果に基づいて、前記第1ピエゾ素子の収縮を制御するピエゾ制御部と、
を有し、
前記ピエゾ制御部は、前記駆動制御部より速い制御周期で前記接触検知部及び前記第1ピエゾ素子を制御することを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 9,
A drive controller that controls the drive of the first end effector and the first robot arm;
A piezo control unit that controls contraction of the first piezo element based on the detection result of the contact detection unit;
Have
The robot system, wherein the piezo controller controls the contact detector and the first piezo element at a control cycle faster than that of the drive controller.
請求項1〜10のいずれか一項に記載のロボットシステムにおいて、
前記第1対象物又は前記第2対象物を把持する第2エンドエフェクターと、
前記第2エンドエフェクターが装着された第2ロボットアームと、
を有することを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 10,
A second end effector for gripping the first object or the second object;
A second robot arm equipped with the second end effector;
A robot system comprising:
作業対象物を把持する第1エンドエフェクターと、前記第1エンドエフェクターが装着された第1ロボットアームと、前記作業対象物と被接触対象物との接触を検知する接触検知部と、第1ピエゾ素子と、前記第1ピエゾ素子の収縮を制御するピエゾ制御部と、を有し、前記作業対象物と前記被接触対象物との接触を伴う作業を行うロボットシステムの制御方法であって、
前記ピエゾ制御部は、前記接触検知部の前記検知結果に基づいて、前記第1ピエゾ素子を前記作業対象物と前記被接触対象物とが離れる方向へ収縮させることを特徴とするロボットシステムの制御方法。
A first end effector for gripping a work target object, a first robot arm having the first end effector attached thereto, a contact detection unit for detecting contact between the work target object and a contact target object, and a first piezoelectric element. A method of controlling a robot system, comprising: an element; and a piezo control unit that controls contraction of the first piezo element, and performing a work involving contact between the work target and the contact target.
The control of the robot system, wherein the piezo control unit contracts the first piezo element in a direction in which the work target and the contact target are separated based on the detection result of the contact detection unit. Method.
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