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機械手、機械手系統(tǒng)、控制裝置以及控制方法_5

文檔序號:8905898閱讀:來源:國知局
量,根據(jù)以下所示的公式(16),來計算作業(yè)坐標系Σ _w中的 力傳感器22的目標位置p_t Λ w(d)(-)以及姿勢o_t Λ w(d)(-)(步驟S260)。
[0135]
[0136] 此外,動作結(jié)束判定部47也可以取代對在步驟S240中計算出的合計微小移動量 Δρ_? Λ w(-)以及合計微小旋轉(zhuǎn)量Δ〇_? Λ w(-)雙方是否小于針對各自設(shè)定的規(guī)定 閾值進行判定的構(gòu)成,而構(gòu)成為判定在步驟S230中計算出的微小目標移動量Ap_t ' w(v) (―)和微小目標旋轉(zhuǎn)量Aoj Λ w(v)(―)雙方是否小于針對各自設(shè)定的規(guī)定閾值。另 外,動作結(jié)束判定部47也可以構(gòu)成為根據(jù)使機械手20進行的規(guī)定的作業(yè)的性質(zhì),并使用由 Ap_t " w( - ) (i)、A〇_t " w(i)、Ap_t " w( - ) (V)以及 A〇_t " w(v)構(gòu)成的任意的 函數(shù),來判定從上述函數(shù)得到的值是否小于規(guī)定閾值(是否需要進一步移動操作對象Μ)。
[0137] 接下來,機械手控制部49控制機械手20來使力傳感器22移動,以便力傳感器22 的位置以及姿勢與在步驟S260中計算出的作業(yè)坐標系Σ_?中的力傳感器22的目標位置 p_t " w(d)(-)以及姿勢o_t " w(d)(-) -致(步驟S270)??刂撇?6進行控制,以 便通過將步驟S120~步驟S270的處理反復進行到根據(jù)步驟S250的判定而判斷為無需進 一步移動操作對象M為止,使得機械手20進行規(guī)定的作業(yè)。
[0138] 此外,旋轉(zhuǎn)中心位置計算部41也可以構(gòu)成為在步驟S150到步驟S180的處理中, 例如在力傳感器22被設(shè)置于臂部ARM的內(nèi)部而從外部看不到,無法通過拍攝部10拍攝力 傳感器22的情況下,具備表示上述的力傳感器22的位置的標記,還可以構(gòu)成為基于由用戶 設(shè)定的力傳感器22與旋轉(zhuǎn)中心位置以及旋轉(zhuǎn)中心姿勢的初始狀態(tài)下的相對位置關(guān)系,根 據(jù)以下所示的公式(17)~公式(19),逐次計算外力坐標系Σ_θ中的力傳感器22的位置 p_t " e (-)和姿勢 o_t " e (-)。
[0139]
[0142] 上述的公式(17)~公式(19)是通過從根據(jù)拍攝圖像檢測出的操作對象M的移動 量減去機械手20自身移動的量,來計算力傳感器22與操作對象M的相對位置關(guān)系偏移的 量的公式。其中,由控制部36基于機械手20的初始狀態(tài)來計算機械手20自身移動的量。 對使用由用戶設(shè)定的力傳感器22與旋轉(zhuǎn)中心位置及旋轉(zhuǎn)中心姿勢的初始狀態(tài)下的相對位 置關(guān)系以及上述的公式(17)~(19)的構(gòu)成而言,由于即使在操作對象M和力傳感器22未 收容在拍攝部10的拍攝范圍的情況下、即即便使用表示力傳感器22的位置的標記也無法 檢測力傳感器22的位置的情況下,能夠追蹤操作對象M的位置以及姿勢和力傳感器22的 位置以及姿勢,所以是有用的。
[0143] 旋轉(zhuǎn)中心位置計算部41通過進行使用了上述的公式(17)~公式(19)的逐次計 算,即使在無法通過拍攝部10拍攝力傳感器22的情況下,也能夠與可通過拍攝部10拍攝 傳感器22的情況同樣地進行步驟S150到步驟S180的處理。結(jié)果,控制部36能夠基于力 傳感器22與設(shè)定于操作對象M的規(guī)定位置的相對位置關(guān)系,來控制機械手20以使機械手 20進行規(guī)定的作業(yè)。其中,無法通過拍攝部10拍攝力傳感器22的情況例如是力傳感器22 被臂部ARM的部件覆蓋的情況、包括力傳感器22的臂部ARM從拍攝部10的視角偏離這樣 的情況等。
[0144] 如以上說明那樣,第1實施方式所涉及的機械手系統(tǒng)1的機械手20基于包括把持 部HND和操作對象M的拍攝圖像,通過把持部HND使操作對象M以操作對象M的旋轉(zhuǎn)中心 位置為中心進行旋轉(zhuǎn),來使操作對象M相對于組裝對象O相對移動。因此,機械手能夠進行 良好的組裝作業(yè)。
[0145] 另外,機械手20將進行旋轉(zhuǎn)的情況下的旋轉(zhuǎn)中心作為與操作對象M -起移動的坐 標原點,通過旋轉(zhuǎn)和平移使操作對象M相對于組裝對象O相對移動。因此,機械手能夠進行 良好的組裝作業(yè)。
[0146] 另外,由于機械手20能夠使操作對象M相對于組裝對象O逐次相對移動,所以結(jié) 果能夠進行高精度的良好的組裝作業(yè)。
[0147] 另外,機械手20按照規(guī)定位置以及在各軸向設(shè)定的運動特性來進行順應(yīng)運動控 制。因此,機械手20能夠不破壞組裝對象O地對于組裝對象O組裝操作對象M。
[0148] 另外,機械手20基于拍攝圖像,導出在把持部HND設(shè)定的位置與在操作對象M設(shè) 定的位置的相對位置關(guān)系,基于導出的位置關(guān)系來更新旋轉(zhuǎn)中心位置。因此,即使把持部 HND與旋轉(zhuǎn)中心的位置關(guān)系因外力而偏移,機械手20也能以偏移后的旋轉(zhuǎn)中心為中心使操 作對象M相對于組裝對象O相對移動,結(jié)果,能夠進行良好的組裝作業(yè)。
[0149] 另外,機械手20導出在把持部HND設(shè)定的位置與在操作對象M設(shè)定的位置的相對 位置關(guān)系,并基于所導出的位置關(guān)系、和在操作對象M設(shè)定的位置與旋轉(zhuǎn)中心位置的相對 位置關(guān)系來更新旋轉(zhuǎn)中心位置。因此,即使把持部HND與旋轉(zhuǎn)中心位置的位置關(guān)系因外力 而偏移,機械手20也能夠經(jīng)由在操作對象M設(shè)定的位置,間接地根據(jù)在把持部HND設(shè)定的 位置與旋轉(zhuǎn)中心位置的相對位置關(guān)系,來識別偏移后的旋轉(zhuǎn)中心位置,結(jié)果,能夠以偏移后 的旋轉(zhuǎn)中心位置為中心使操作對象M相對于組裝對象O相對移動。
[0150] 另外,機械手20基于從拍攝圖像檢測出的表示力傳感器22的位置的標記的位置, 來導出在把持部HND設(shè)定的位置與旋轉(zhuǎn)中心位置的相對位置關(guān)系,基于所導出的在把持部 HND設(shè)定的位置與旋轉(zhuǎn)中心位置的相對位置關(guān)系,來更新旋轉(zhuǎn)中心位置。因此,即使在力傳 感器22被機械手20的臂部ARM的部件覆蓋的情況下,機械手20也能夠?qū)⒈硎玖鞲衅?2 的標記的位置作為標識,來識別操作對象M的位置,結(jié)果,能夠進行良好的組裝作業(yè)。
[0151] 另外,機械手20基于力傳感器22的初始狀態(tài)下的位置以及姿勢,來導出在把持部 HND設(shè)定的位置與旋轉(zhuǎn)中心位置的相對位置關(guān)系,并基于導出的在把持部HND設(shè)定的位置 與旋轉(zhuǎn)中心位置的相對位置關(guān)系,更新旋轉(zhuǎn)中心位置。因此,即使在包括力傳感器22的機 械手20的臂部ARM從拍攝部10的視角偏移的情況下,機械手20也能夠識別出操作對象M 的位置,結(jié)果,能夠進行良好的組裝作業(yè)。
[0152] <第2實施方式>
[0153] 以下,參照附圖對本發(fā)明的第2實施方式進行說明。第2實施方式涉及的機械手 系統(tǒng)2不是具備單臂機械手作為機械手20的構(gòu)成,而是具備雙臂機械手作為機械手25的 構(gòu)成。其中,在第2實施方式中,對與第1實施方式相同的構(gòu)成部件標注相同的符號。
[0154] 圖6是表示第2實施方式所涉及的機械手系統(tǒng)2的一個例子的構(gòu)成圖。機械手系 統(tǒng)2具備拍攝部10、機械手25、以及控制裝置30。
[0155] 在第2實施方式中,組裝對象O通過夾具等被設(shè)置于工作臺等臺上,利用作為雙臂 機械手的機械手25的任意一個臂,通過在第1實施方式中說明的規(guī)定的作業(yè)組裝操作對象 M。此外,組裝對象O也可以被機械手25的把持部HND2把持,通過把持部HNDl進行第1實 施方式中說明的規(guī)定的作業(yè)。另外,該情況下,把持部HNDl和把持部HND2的作用也可以相 反。
[0156] 如圖6所示,機械手25例如是在各個臂具備把持部HND1、把持部HND2、力傳感器 22、臂部ARM1、臂部ARM2、未圖示的多個致動器的雙臂機械手。
[0157] 機械手25的各臂為6軸垂直多關(guān)節(jié)型,一個臂能夠通過支承臺、臂部ARM1、以及把 持部HNDl基于致動器實現(xiàn)的聯(lián)合的動作來進行6軸自由度的動作,另一個臂能夠通過支承 臺、臂部ARM2、以及把持部HND2基于致動器實現(xiàn)的聯(lián)合的動作來進行6軸自由度的動作。 此外,機械手20的各臂也可以是以5自由度(5軸)以下來進行動作的部件,還可以是以7 自由度(7軸)以上來進行動作的部件。
[0158] 機械手25通過具備把持部HNDl以及臂部ARMl的臂進行在第1實施方式中說明 的由控制裝置30控制的動作,但也可以通過具備把持部HND2以及臂部ARM2的臂來進行相 同的動作。其中,把持部HND1、把持部HND2分別是手部的一個例子。機械手25例如通過 線纜與控制裝置30連接成能夠進行通信。經(jīng)由線纜的有線通信例如根據(jù)以太網(wǎng)(注冊商 標)、USB等標準來進行。此外,機械手25和控制裝置30也可以通過利用Wi - Fi (注冊商 標)等通信標準進行的無線通信來連接。
[0159] 另外,機械手25構(gòu)成為如圖6所示那樣機械手25被搭載于機械手25的內(nèi)部的控 制裝置30控制,但也可以取代該構(gòu)成,而是控制裝置30設(shè)置于機械手25的外部的構(gòu)成。
[0160] 如以上說明那樣,第2實施方式涉及的機械手系統(tǒng)2的機械手25是雙臂機械手, 由于通過雙臂機械手的2個臂中的任意一方或者雙方,進行在第1實施方式中說明的規(guī)定 的作業(yè),所以能夠得到與第1實施方式相同的效果。
[0161] <第3實施方式>
[0162] 以下,參照附圖對本發(fā)明的第3實施方式進行說明。其中,在第3實施方式中,對 與第1實施方式相同的構(gòu)成部標注相同的符號。作為規(guī)定的作業(yè),第3實施方式涉及的機 械手系統(tǒng)1例如將把持部HND所把持的扳手(操作對象M的一個例子)與螺栓(組裝對象 O的一個例子)組裝,然后通過所把持的扳手來擰緊螺栓。
[0163] 這里,參照圖7對第3實施方式涉及的機械手系統(tǒng)1所進行的規(guī)定的作業(yè)進行說 明。圖7是示意性地表示通過第3實施方式所涉及的機械手系統(tǒng)1進行的規(guī)定的作業(yè)的一 個例子的圖。圖7(A)中表示機械手20所把持的扳手Ml被組裝于螺栓Ol之前的規(guī)定的初 始位置的狀態(tài)。機械手系統(tǒng)1使扳手Ml移動到圖7(A)中的由單點劃線表示的扳手VMl的 位置(螺栓01的正前面的位置)。這里,在機械手系統(tǒng)1中預先設(shè)定有表示扳手VMl的狀 態(tài)的圖像,機械手系統(tǒng)1通過在第1實施方式中參照圖5說明的處理來移動把持部HND,以 實現(xiàn)該狀態(tài)。圖7 (B)中表示通過機械手20將扳手Ml組裝到螺栓01后的狀態(tài)。機械手系 統(tǒng)1通過上述的參照圖5而說明的處理,將把持部HND從圖7(A)所示的扳手VMl的狀態(tài)移 動到圖7 (B)所示的扳手Ml與螺栓01被組裝了的狀態(tài)。這里,在機械手系統(tǒng)1中預先設(shè)定 有表示圖7 (B)所示的狀態(tài)的扳手Ml和螺栓01的圖像,機械手系統(tǒng)1通過在第1實施方式 中參照圖5而說明的處理來移
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