執(zhí)行力控制的機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種一邊以預(yù)定的力對工件按壓加工工具，一邊使這些加工工具和工 件相對移動，由此對工件執(zhí)行預(yù)定的加工工序的機(jī)器人系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 使用機(jī)器人執(zhí)行工件的研磨或去毛刺的機(jī)器人系統(tǒng)是公知的。在這樣的機(jī)器人系 統(tǒng)中，一邊使安裝在機(jī)器人的腕部的加工工具（研磨機(jī)、打磨機(jī)等）對定位在機(jī)器人的可動 范圍內(nèi)的工件的表面進(jìn)行按壓一邊使機(jī)器人動作?；蛘?，通過機(jī)器人抓持工件，一邊對固定 在機(jī)器人的可動范圍內(nèi)的加工工具按壓工件，一邊使機(jī)器人動作。但是，在工件的定位或機(jī) 器人針對工件的抓持位置中產(chǎn)生誤差。或者，因工件的個體差異或加工工具的磨損量等，有 時在加工工具與工件的位置關(guān)系中產(chǎn)生誤差。為了防止因這樣的誤差而導(dǎo)致加工品質(zhì)下 降，提出了各種方法。
[0003] 在日本JP2009-172692A中公開了如下的方法，在機(jī)器人腕部與研磨或去毛刺用 工具之間具備順應(yīng)機(jī)構(gòu)的機(jī)器人中，示教機(jī)器人的動作軌道以使工具與工件接觸。根據(jù)該 公知技術(shù)，即使在存在工件的定位誤差、抓持位置的誤差，或者在工件的形狀或尺寸中存在 個體差異的情況下，只要在順應(yīng)機(jī)構(gòu)的行程范圍內(nèi)，則能夠吸收這些誤差，能夠恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行 工件的研磨或去毛刺。
[0004] 在US5448146和JPH06-226671A中公開了如下的方法，在機(jī)器人腕部與研磨或去 毛刺用工具之間安裝了具備執(zhí)行器的力控制機(jī)構(gòu)的機(jī)器人中，示教機(jī)器人的動作軌道以使 工具與工件接觸。根據(jù)該公知技術(shù)，即使在存在工件的定位誤差、抓持位置的誤差或者在工 件的形狀或尺寸中存在個體差異的情況下，也可進(jìn)行控制從而使工具與工件之間的接觸力 恒定。因此，如果在力控制機(jī)構(gòu)的行程范圍內(nèi)，則能夠吸收各種原因引起的誤差。
[0005] 在JPS60-155356A和JPH08-087336A中公開了如下的方法，在機(jī)器人腕部與研磨 或去毛刺用工具之間具備力傳感器的機(jī)器人中，示教機(jī)器人的動作軌道以使工具與工件接 觸。根據(jù)該公知技術(shù)，通過阻抗控制或混合控制等公知的方法進(jìn)行力控制，對機(jī)器人進(jìn)行控 制以使工具與工件之間的接觸力恒定。根據(jù)該公知技術(shù)，能夠使工具從任意的方向?qū)ぜ?進(jìn)行按壓。此外，因?yàn)闄C(jī)器人的可動范圍大，所以理論上能夠吸收大的誤差。
[0006] 在JPH02-015956A中公開了如下的方法，使用在腕部具備順應(yīng)機(jī)構(gòu)的機(jī)器人，示 教機(jī)器人的動作軌道以使研磨或去毛刺用工具與工件接觸。根據(jù)該公知技術(shù)，測定工具從 工件受到的反作用力，并實(shí)時修正機(jī)器人軌道以使該反作用力成為預(yù)定的值。
[0007] 在JP2011 - 041992A中公開了如下的方法，在具備力傳感器和流體壓力缸裝置的 機(jī)器人系統(tǒng)中，根據(jù)力傳感器的檢測數(shù)據(jù)，調(diào)整機(jī)器人的目標(biāo)速度、目標(biāo)軌道、流體壓力缸 裝置的目標(biāo)按壓力、加工工具的目標(biāo)動作速度中的至少一個。
[0008] 在JP 2009-172692A所記載的方法中，當(dāng)在順應(yīng)機(jī)構(gòu)中包含柔軟的部位的情況 下，在順應(yīng)機(jī)構(gòu)朝向水平方向時，或相對于鉛垂方向傾斜時，順應(yīng)機(jī)構(gòu)因重力而變形。結(jié)果， 有時不能吸收位置誤差或產(chǎn)生過渡的按壓力。此外，在位置誤差或工件的個體差異的總和 大于順應(yīng)機(jī)構(gòu)的行程的情況下，無法吸收誤差。在通過彈簧構(gòu)成順應(yīng)機(jī)構(gòu)的情況下，位置誤 差的大小和按壓力具有比例的關(guān)系，因此根據(jù)場所按壓力變化，加工品質(zhì)變得不穩(wěn)定。
[0009] 在US5448146和JPH06-226671A所記載的方法中，即使力控制機(jī)構(gòu)朝向水平方向， 或相對于鉛垂方向傾斜，也不會存在機(jī)構(gòu)部變形的問題。然而，與JP 2009-172692A所記載 的方法同樣地，無法吸收比順應(yīng)機(jī)構(gòu)的行程大的誤差。
[0010] 在JPS60-155356A和JPH08-087336A所記載的方法中，通過機(jī)器人本體的動作進(jìn) 行按壓力的控制，因此力控制的響應(yīng)性受到機(jī)器人本體的質(zhì)量、慣量和剛性以及驅(qū)動機(jī)器 人的執(zhí)行器的性能等的影響。一般，存在機(jī)構(gòu)部的質(zhì)量和慣量越大響應(yīng)性越降低的傾向。 因此，在大型的機(jī)器人中力控制的響應(yīng)性不足，有時無法達(dá)成要求的加工品質(zhì)。同樣地，在 JPH02-015956A所記載的方法中，按壓力控制的響應(yīng)性也受到機(jī)器人本體的質(zhì)量、慣量和剛 性以及驅(qū)動機(jī)器人的執(zhí)行器的性能等的影響。
[0011] 根據(jù)JP2011 - 041992A所記載的方法，測定流體壓力缸的位移量，在該流體壓力 缸的位置達(dá)到機(jī)械上限時修正機(jī)器人的目標(biāo)軌道。因此，能夠吸收比流體壓力缸的行程大 的誤差量。但是，行程達(dá)到上限后初次修正機(jī)器人的軌道，因此存在短時間工具與工件處于 非接觸狀態(tài)或產(chǎn)生過剩的按壓力的可能性。
[0012] 因此，正在探討即使存在定位誤差或在工件的形狀或尺寸中存在個體差異的情況 下，也能夠恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行去毛刺或研磨等預(yù)定的加工工序的機(jī)器人系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 根據(jù)第1發(fā)明，在使用加工工具執(zhí)行針對工件的加工工序的機(jī)器人系統(tǒng)中，具備： 機(jī)器人，其保持所述加工工具和所述工件中的任意一方，并以所述加工工具和所述工件相 互相對移動的方式進(jìn)行動作；1自由度以上的執(zhí)行器，其安裝有所述加工工具或所述工件， 與所述機(jī)器人協(xié)作來變更所述加工工具或所述工件的作用點(diǎn)的位置；以及控制裝置，其控 制所述機(jī)器人的動作，所述控制裝置具備：機(jī)器人控制部，其按照預(yù)先決定的動作軌道使所 述機(jī)器人動作；力檢測部，其檢測作用于所述加工工具與所述工件之間的力；位置檢測部， 其檢測安裝在所述執(zhí)行器上的所述加工工具或所述工件的作用點(diǎn)的當(dāng)前位置；力控制部， 其求出安裝在所述執(zhí)行器上的所述加工工具或所述工件的作用點(diǎn)的目標(biāo)位置，以使所述力 檢測部檢測出的力接近預(yù)先決定的值；以及位置修正部，其根據(jù)所述加工工具或所述工件 的作用點(diǎn)的所述目標(biāo)位置，計算所述機(jī)器人的動作軌道的位置修正量和所述執(zhí)行器的位置 修正量。
[0014] 根據(jù)第2發(fā)明，在第1發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)中，將所述執(zhí)行器和用于檢測該執(zhí)行器的 位置的位置傳感器設(shè)在所述機(jī)器人的腕部，將所述工件配置在所述機(jī)器人的可動范圍內(nèi)。
[0015] 根據(jù)第3發(fā)明，在第1發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)中，以能夠保持所述工件的方式形成所述 機(jī)器人，將所述執(zhí)行器和用于檢測該執(zhí)行器的位置的位置傳感器固定在所述機(jī)器人的可動 范圍內(nèi)的預(yù)定位置。
[0016] 根據(jù)第4發(fā)明，在第1發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)中，將所述執(zhí)行器和用于檢測該執(zhí)行器的 位置的位置傳感器設(shè)在所述機(jī)器人的腕部，將所述加工工具固定在所述機(jī)器人的可動范圍 內(nèi)的預(yù)定位置。
[0017] 根據(jù)第5發(fā)明，在第1發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)中，將所述加工工具安裝在所述機(jī)器人的 腕部，將所述執(zhí)行器和用于檢測該執(zhí)行器的位置的位置傳感器固定在所述機(jī)器人的可動范 圍內(nèi)的預(yù)定位置。
[0018] 根據(jù)第6發(fā)明，在第1至第5中的任意一個發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)中，將通過所述位置 修正部在每個單位時間計算的所述機(jī)器人的動作軌道的位置修正量限制在預(yù)先決定的值 以下。
[0019] 根據(jù)第7發(fā)明，在第1至第6中的任意一個發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)中，所述控制裝置還 具備執(zhí)行部，其在到達(dá)所述執(zhí)行器的可動范圍的上限或下限時，執(zhí)行以下的至少一方：使所 述機(jī)器人警報停止，或者記錄所述機(jī)器人的當(dāng)前位置和姿勢以及所述執(zhí)行器的當(dāng)前位置中 的至少一方。
[0020] 根據(jù)第8發(fā)明，在第1至第7中的任意一個發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)中，所述控制裝置還 具備置換部，其將所述機(jī)器人的所述動作軌道置換成按照由所述位置修正部計算出的位置 修正量進(jìn)行修正后的機(jī)器人的動作軌道。
[0021] 根據(jù)第9發(fā)明，在第1至第8中的任意一個發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)中，將檢測作用于所 述加工工具與所述工件之間的力的力傳感器安裝在所述機(jī)器人的腕部。
[0022] 根據(jù)第10發(fā)明，在第1至第8中的任意一個發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)中，將檢測作用于 所述加工工具與所述工件之間的力的力傳感器固定在所述機(jī)器人的可動范圍內(nèi)的預(yù)定位 置。
[0023] 參照附圖所示的本發(fā)明的示例性的實(shí)施方式的詳細(xì)說明，使這些以及其他目的、 特征及優(yōu)點(diǎn)更加明確。
【附圖說明】
[0024] 圖1是表示一實(shí)施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0025] 圖2是一實(shí)施方式的機(jī)器人系