【手続補正書】
【提出日】平成17年9月12日(2005.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット先端に把持した第１部品と作業台上に設置した第２部品の接触作業を行うロボット先端の作用力を推定する前記ロボット先端の作用力推定装置において、
前記作業台の下に設置された力センサと、
前記第１部品と前記第２部品が接触したときの前記力センサの計測値と、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差との線形関係を成立させるパラメータを抽出する材料特性係数生成手段と、
前記第１部品と前記第２部品の材質を入力する対象部品設定手段と、
前記材料特性係数生成手段より出力されたパラメータを前記対象部品設定手段によって入力された材質毎に記憶する材料特性記憶手段と、を具備することを特徴とするロボット先端の作用力推定装置。
【請求項２】
ロボット先端に把持した第１部品と作業台上に設置した第２部品の接触作業を行うロボット先端の作用力を推定する前記ロボット先端の作用力推定装置において、
前記第１部品と前記第２部品が接触したときの前記作業台の下に設置された力センサの計測値と、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差との線形関係を成立させるパラメータを前記第１部品と前記第２部品の材質毎に記憶する材料特性記憶手段と、
前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差と、前記材料特性記憶手段の出力とから、前記ロボット先端の作用力を推定する作用力推定手段と、を具備することを特徴とするロボット先端の作用力推定装置。
【請求項３】
ロボット先端に把持した第１部品と作業台上に設置した第２部品の接触作業を行うロボット先端の作用力を推定する前記ロボット先端の作用力推定装置において、
前記作用力推定装置の教示時は、前記作業台の下に設置された力センサと、
前記ロボットに把持された前記第１部品と前記第２部品が接触したときの前記力センサの計測値と、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差との線形関係を成立させるパラメータを抽出する材料特性係数生成手段と、
前記第１部品と前記第２部品の材質を入力する対象部品設定手段と、
前記材料特性係数生成手段より出力された前記パラメータを前記対象部品設定手段によって入力された材質毎に記憶する材料特性記憶手段と、を具備し、
自動運転時は、前記パラメータを前記第１部品と前記第２部品の材質毎に記憶する材料特性記憶手段と、
前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差と、前記材料特性記憶手段の出力とから、前記ロボット先端の作用力を推定する作用力推定手段と、を具備することを特徴とするロボット先端の作用力推定装置。
【請求項４】
前記作用力推定手段は、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差からなる線形多項式から前記ロボット先端の作用力を推定することを特徴とする請求項２又は３記載のロボット先端の作用力推定装置。
【請求項５】
前記材料特性係数生成手段では、時刻ｔでの前記力センサの出力をSfi（ｔ）(i=x,y,z)、前記ロボットの目標指令位置とフィードバック位置の差をEi（ｔ）(i=x,y,z)とするとき、次式（１）の２乗和が最小となるように係数を算出することを特徴とする請求項１又は３記載のロボット先端の作用力推定装置。
【数１】
2002355782.tif 000001
【請求項６】
ロボット先端に把持した第１部品と作業台上に設置した第２部品の接触作業を行うロボット先端の作用力を推定する前記ロボット先端の作用力推定方法において、
前記作業台の下に力センサを設置し、前記ロボットに把持された前記第１部品と前記第２部品が接触したときの前記力センサの計測値と、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差との線形関係を成立させるパラメータを抽出して、該抽出されたパラメータを前記第１部品と前記第２部品の材質毎に予め記憶しておき、自動運転時に、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差と、前記第１部品と前記第２部品の材質毎に予め記憶してある前記パラメータとから、前記ロボット先端の作用力を推定することを特徴とするロボット先端の作用力推定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１記載のロボット先端の作用力推定装置は、ロボット先端に把持した第１部品と作業台上に設置した第２部品の接触作業を行うロボット先端の作用力を推定する前記ロボット先端の作用力推定装置において、前記作業台の下に設置された力センサと、前記第１部品と前記第２部品が接触したときの前記力センサの計測値と、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差との線形関係を成立させるパラメータを抽出する材料特性係数生成手段と、前記第１部品と前記第２部品の材質を入力する対象部品設定手段と、前記材料特性係数生成手段より出力されたパラメータを前記対象部品設定手段によって入力された材質毎に記憶する材料特性記憶手段と、を具備することを特徴とする。また、請求項２記載の発明は、ロボット先端に把持した第１部品と作業台上に設置した第２部品の接触作業を行うロボット先端の作用力を推定する前記ロボット先端の作用力推定装置において、前記第１部品と前記第２部品が接触したときの前記作業台の下に設置された力センサの計測値と、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差との線形関係を成立させるパラメータを前記第１部品と前記第２部品の材質毎に記憶する材料特性記憶手段と、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差と、前記材料特性記憶手段の出力とから、前記ロボット先端の作用力を推定する作用力推定手段と、を具備することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
さらに、請求項３記載の発明は、ロボット先端に把持した第１部品と作業台上に設置した第２部品の接触作業を行うロボット先端の作用力を推定する前記ロボット先端の作用力推定装置において、前記作用力推定装置の教示時は、前記作業台の下に設置された力センサと、前記ロボットに把持された前記第１部品と前記第２部品が接触したときの前記力センサの計測値と、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差との線形関係を成立させるパラメータを抽出する材料特性係数生成手段と、前記第１部品と前記第２部品の材質を入力する対象部品設定手段と、前記材料特性係数生成手段より出力された前記パラメータを前記対象部品設定手段によって入力された材質毎に記憶する材料特性記憶手段と、を具備し、自動運転時は、前記パラメータを前記第１部品と前記第２部品の材質毎に記憶する材料特性記憶手段と、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差と、前記材料特性記憶手段の出力とから、前記ロボット先端の作用力を推定する作用力推定手段と、を具備することを特徴とする。以上の構成のロボット先端の作用力推定装置によれば、予め材質ごとに線形関係を成立させるパラメータを記憶させるため高精度な推定が可能となり、さらにパラメータを一度同定すれば、以後既存のロボットに標準的に付随する前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置から作用力を推定することができるため、力センサが不要でロボットの可搬重量を減少させることなく、かつツール支持機構の剛性を低下させない実用的なロボット先端の作用力推定装置を提供できるようになる。また、請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載のロボット先端の作用力推定装置において、前記作用力推定手段が、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差からなる線形多項式から前記ロボット先端の作用力を推定することを特徴とする。この作用力推定装置によれば、線形多項式で近似するため、次数をあげることにより容易に精度の高い推定が可能となる。また、請求項５記載の発明は、請求項１又は３記載のロボット先端の作用力推定装置において、前記材料特性係数生成手段では、時刻ｔでの前記力センサの出力をSfi（ｔ）(i=x,y,z)、前記ロボットの目標指令位置とフィードバック位置の差をEi（ｔ）(i=x,y,z)とするとき、次式（１）の２乗和が最小となるように係数を算出することを特徴とする。
【数２】
2002355782.tif 000002
この作用力推定装置によれば、位置偏差を用いて最小２乗法で係数を算出するため、算出の算出が容易でかつ迅速に得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
そして、請求項６記載のロボット先端の作用力推定方法の発明は、ロボット先端に把持した第１部品と作業台上に設置した第２部品の接触作業を行うロボット先端の作用力を推定する前記ロボット先端の作用力推定方法において、前記作業台の下に力センサを設置し、前記ロボットに把持された前記第１部品と前記第２部品が接触したときの前記力センサの計測値と、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差との線形関係を成立させるパラメータを抽出して、該抽出されたパラメータを前記第１部品と前記第２部品の材質毎に予め記憶しておき、自動運転時に、前記ロボットの目標指令位置と前記ロボットのフィードバック位置の差と、前記第１部品と前記第２部品の材質毎に予め記憶してある前記パラメータとから、前記ロボット先端の作用力を推定することを特徴とする。以上の構成の作用力推定方法によれば、予め材質ごとに線形関係を成立させるパラメータを記憶させるため高精度な推定が可能となり、さらに力センサが不要でロボットの可搬重量を減少させることなく、かつツール支持機構の剛性を低下させない実用的なロボット先端の作用力推定装置を提供できるようになる。