[发明专利]校准装置以及使用该校准装置的机器人系统

说明书

得到能够高精度地实施校准的校准装置。实施从力信息中减去偏移值以及指尖负荷的重力作用量而仅提取由于与作业对象的接触所产生的外力的校准处理的校准部具有：近似曲线生成部，其基于根据姿态指令值使工具部分旋转时的位置信息以及力信息，生成近似曲线；偏移值推定部，其基于近似曲线、位置信息以及力信息，对力信息的偏移值进行推定；质量/重心位置推定部，其从力信息中将偏移值去除，使用去除了偏移值的力信息，计算出指尖负荷的质量以及重心位置矢量；以及外力分量运算部，其使用推定出的偏移值、指尖负荷的质量以及重心位置矢量，从力信息中减去偏移值以及指尖负荷的重力作用量。

技术领域

本发明涉及一种在例如进行力控制的机器人中，不依赖于机器人指尖的姿态以及动作而仅提取由于外部作用所产生的外力的校准装置以及使用该校准装置的机器人系统。

背景技术

校准装置实施针对自动加工装置、自动组装装置或机器人之类的机械装置的校准操作，实施针对作用于所配备的作业对象的指尖效果器等具有质量的作用装置所承受的指尖负荷的重力补偿。

例如，对于在指尖负荷和机械臂之间具有负载传感器或者力觉传感器的机器人，以重力补偿以及惯性力的补偿为目的，在作业前对指尖负荷的重量以及重心位置进行测量或推定，基于该值而对与指尖负荷的姿态或加减速动作相应的重力或惯性力进行运算，从力传感器的值中减去，由此提取通过外界作用而产生的外力。

这里，提出有一种校准装置，即，在未作用有指尖负荷以外的外力的条件下，对机器人的指尖凸缘或机器人指尖的位置姿态进行测量，并且在该位置姿态下，通过力觉传感器对由3轴力以及3矢量构成的6自由度的力信息进行测量，根据由于指尖负荷而从某个姿态变化为其他姿态时发挥作用的力传感器的输出之差，利用最小二乘法而推定偏差电压(例如，参照专利文献1)。

另外，提出有一种校准装置，即，考虑由于安装位置的问题引起的重力方向的误差，实施根据在多个姿态下得到的力信息所预先设定的计算，由此，通过最小二乘法求出重力方向矢量、指尖负荷重量、指尖负荷的重心位置矢量、力觉传感器的偏移值等在提取外力时应当减去的值(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开平7-205075号公报

专利文献2：日本特开2012-40634号公报

发明内容

如专利文献1、2所示，对于校准装置，将在安装传感器时产生的偏差输出以及偏移输出高精度地去除，需要以高精度地对指尖负荷的重量以及重心位置进行推定为基础。

这里，在专利文献1、2所示的校准装置中，假定在所获取的数据未作用多余的外力。然而，在实际所使用的机器人中，在安装于力觉传感器目标的指尖负荷的周边，作为外力作用大多包含安装于工具部分的通信线缆以及信号线之类的配线，无法进行准确的校准。

特别是，在利用使用最小二乘法等根据在任意的多个姿态下获取的数据而计算出各参数的方法的情况下，包含由线缆等所引起的外力产生的分量的数据和除此以外的数据混在一起，因此，特别是在指尖负荷小的情况下，无法准确地对偏移值分量进行推定。其结果，存在指尖负荷质量以及重心位置矢量的推定不准确而无法高精度地实施校准的问题。

本发明就是为了解决如上述的课题而提出的，其目的在于得到一种校准装置，该校准装置考虑由外力产生的影响而将偏移分量去除，高精度地计算出指尖负荷质量以及重心位置矢量，由此能够高精度地实施校准。