[发明专利]使用三轴力传感器进行力控制的机器人控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用测量由单轴方向的力和与该轴正交且相互正交的两轴方向的绕轴的力矩构成的三个成分的三轴力传感器进行力控制的机器人系统的机器人控制装置。

背景技术

作为三轴力传感器，能够测量由单轴方向的力和与该轴正交且相互正交的两轴方向的绕轴的力矩构成的三个成分的传感器是公知的。如日本特开2010-112864号公报中公开的那样，该种三轴力传感器小型，并且能够以低廉的价格进行生产，现在正在广泛普及。

在此，设通过三轴力传感器3能够检测力的轴为Z轴，设与该轴正交且相互正交的两方向的轴分别为X轴、Y轴。并且，将作用于这些X轴、Y轴、Z轴方向的力分别表示为Fx、Fy、Fz，并且将绕X轴、Y轴、Z轴作用的力矩分别表示为Mx、My、Mz。

日本特开2010-112864号公报中公开了五轴力传感器，该五轴力传感器具备检测力Fz、力矩Mx、My这三个成分的第一测量部和检测力Fx、Fy这两个成分的第二测量部。该种五轴力传感器小型，并且能够直接感知多个轴向的并进力Fx、Fy、Fz以及绕XY各轴的力矩Mx、My。

但是，由于日本特开2010-112864号公报中公开的五轴力传感器具备测量力Fx、Fy的第二测量部，因此其生产以及校准费力费时。

而且，检测力Fz以及力矩Mx、My这三个成分的以往的三轴力传感器只能进行针对Z轴方向的力的控制、或者、针对绕X轴、Y轴的转炬的控制、或者、绕X轴、Y轴的以相互面对为目的的姿势控制等利用这三个成分的力控制。因此，难以应对要求四个以上成分的复杂控制。

发明内容

本发明是鉴于该种情况作出的发明，目的在于提供一种机器人控制装置，即使在使用三轴力传感器的情况下，也能够通过估算由三轴力传感器不能检测的力以及力矩来进行与使用六轴力传感器的情况相同的力控制。

根据为了达成上述目的的第一方案，提供一种机器人控制装置，其相对于工具以及工件中的一方，使另一方通过机器人的手前端部相对移动，控制作用于所述工具与所述工件之间的力，具备：力检测部，其检测单轴方向的力和与该单轴正交并且相互正交的两轴方向的绕轴的力矩；力估算用点设定部，其设定用于估算作用于所述工具与所述工件之间力的力估算用点；力估算部，其基于通过所述力检测部检测出的所述单轴方向的力以及所述两轴方向的绕轴的力矩、和通过所述力估算用点设定部设定的所述力估算用点的位置估算所述两轴方向的力，或者进一步估算绕所述单轴的力矩。

根据第二方案，在第一方案中，所述力估算用点设定部根据所述工具与所述工件之间的相对位置关系、用于计算所述力估算用点的位置的力估算用点计算基准点的位置、所述工具与所述工件之间的挤压方向、所述工具的形状或者所述工件的形状的信息，计算所述力估算用点的位置并进行设定。

根据第三方案，在第二方案中，用于计算所述力估算用点的位置的所述力估算用点计算基准点的位置能够变更，基于变更后的所述力估算用点计算基准点的位置计算所述力估算用点的位置并进行设定。

根据第四方案，在第一方案中，所述力估算用点设定部在所述机器人的动作过程中能够变更所述力估算用点的位置。

根据第五方案，在第一至第四方案的任一方案中，还具备估算所述工具的磨耗量并且修正所述力估算用点的位置的力估算用点修正部。

根据第六方案，在第一、第四、第五方案的任一方案中，所述力估算用点设定部通过对所述力估算用点施加力并基于所述单轴方向的力和所述两轴方向的绕轴的力矩计算所述力估算用点的位置并进行设定。

根据第七方案，在第六方案中，所述力估算用点设定部通过对所述力估算用点施加既知的力来计算该力估算用点的位置并进行设定。

根据第八方案，在第六方案中，在所述力估算用点配置在三个轴中的任一个轴上的情况下，所述力估算用点设定部通过在与由能够测量力的轴以外的两个轴构成的平面不平行的既知的方向上施加任意的力来计算所述力估算用点的位置并进行设定，或者，在所述力估算用点配置在由能够测量力的轴和剩余两轴中的一个轴构成的平面上的情况下，所述力估算用点设定部通过在与该平面不平行、并且与由能够测量力的轴以外的两轴构成的平面不平行的既知的方向上施加任意的力来计算所述力估算用点的位置并进行设定。

根据第九方案，在第二、第三、第五方案的任一方案中，还具备力估算用点计算基准点设定部，该力估算用点计算基准点设定部通过对所述力估算用点计算基准点施加力并基于所述单轴方向的力和所述两轴方向的绕轴的力矩计算所述力估算用点计算基准点的位置并进行设定。