JP2667153B2 - Direct teaching method for multiple arm device - Google Patents

Direct teaching method for multiple arm device

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JP2667153B2
JP2667153B2 JP61178015A JP17801586A JP2667153B2 JP 2667153 B2 JP2667153 B2 JP 2667153B2 JP 61178015 A JP61178015 A JP 61178015A JP 17801586 A JP17801586 A JP 17801586A JP 2667153 B2 JP2667153 B2 JP 2667153B2
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JP
Japan
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force
work
hand
moment
arm
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JP61178015A
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Japanese (ja)
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JPS6334609A (en
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隆 三富
和克 佐藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/42Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/423Teaching successive positions by walk-through, i.e. the tool head or end effector being grasped and guided directly, with or without servo-assistance, to follow a path

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  • Robotics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、複数のアームを有する産業量ロボットにお
いて、複数アームで1つのワークを持って作業を行う場
合に、ワークに作用する外力に従って複数アームの動作
を決定しワークを移動する方法に関するもので、具体的
には、複数アームの動作教示時に操作者がワークを移動
したい方向にワークに力を加えることによりアームを動
作させる複腕装置の直接教示方法に関するものである。 従来の技術 従来、2台のアームを同時に動作させて作業を行うロ
ボットとしてマスタースレーブ方式によるものがあっ
た。これは、マスターアームと呼ばれる片方のアームを
動かした時に、スレーブアームと呼ばれる他方のアーム
がマスターアームの動作に従って動作するものである。 第9図はマスタースレーブ方式の複腕システムでワー
クを支持している場合の説明図である。スレーブアーム
41はマスターアーム40の動作に追従し、スレーブアーム
のハンド41の基部にとりつけられた力センサ44により検
出される力に従ってスレーブアームの先端位置を修正す
ることでワーク45に作用する力を調節している。 発明が解決しようとする問題点 マスタースレーブ方式により複数アームに動作をさせ
るためには、まずマスターアームを操作して動かすこと
が必要である。複数アームでワークを支持した状態で直
接教示を行う場合、ワークと各アームのハンドとの間に
力が作用しているため、操作者が直接マスターアームに
対して力をかけることによって動作させる方式では、ワ
ークとの間に作用する力と操作者による力との判別が困
難であるという問題点がある。また、2台のアームを同
時に動作させてワークの位置決めを行う作業を教示する
場合、アームに力をかけるよりもワーク自体を直接操作
して各アームが動作する方が操作者にとってわかりやす
く都合のよいことが多い。 問題点を解決するための手段 上記のような問題点を解決するために、本発明の第1
の発明は、複数のアームの先端のハンドによりワークを
保持する複腕装置に対して直接教示を行うための方法で
あって、ワークに外力を加える第1の工程と、各ハンド
に設けられた力センサ手段により各ハンドに加えられた
外力とワーク自重からなる力を検出する第2の工程と、
第2の工程により検出された各ハンドの力と、ワーク自
重が各ハンドに与える力とに基づき、第1の工程で加え
られた外力を算出する第3の工程と、第3の工程で求め
られた外力の方向へ各ハンドが所定距離だけ移動する指
令を出す第4の工程からなる。 また、本発明の第2の発明は複数のアームの先端のハ
ンドによりワークを保持する複腕装置に対して直接教示
を行うための方法であって、ワークに力およびモーメン
トからなる外力を加える第1の工程と、各ハンドに設け
られた力センサ手段により各ハンドに加えられた外力と
ワーク自重による力およびモーメントを検出する第2の
工程と、第2の工程により検出された各ハンドの力およ
びモーメントとワーク自重が各ハンドに与える力および
モーメントに基づき、第1の工程で加えられた外力を求
める第3の工程と、第3の工程で求められた外力の方向
へ各ハンドが所定距離・角度だけ移動・回転する指令を
出す第4の工程からなる。 また、本発明の第3の発明は複数のアームの先端のハ
ンドによりワークを保持する複腕装置に対して直接教示
を行うための方法であって、ワークに力およびモーメン
トからなる外力を加える第1の工程と、各ハンドに設け
られた6軸力センサ手段により各ハンドに加えられた外
力とワーク自重による力およびモーメントを検出する第
2の工程と、第2の工程により検出された各ハンドの力
およびモーメントとワーク自重が各ハンドに与える力お
よびモーメントとに基づき、第1の工程で加えられた外
力を求める第3の工程と、第3の工程で求められた外力
の方向へ各ハンドが所定距離・角度だけ移動・回転する
指令を出す第4の工程からなる。 作用 第1図は本発明の構成に関する説明図であり、第2図
は本発明の複腕装置の直接教示方法を用いて複腕装置の
直接教示を行う場合の処理を示すフローチャートであ
る。まず、複数アーム13,14でワークを支持した状態で
各力センサ手段1,2により検出された力を検出力座標変
換手段3,4によりワークと各ハンドの間に作用する力を
算出し、合力算出手段7によりワークに作用している重
力すなわちワーク自重を求め、これを目標合力設定手段
9により目標合力として記憶する。そして直接教示の終
了が支持されるまで次の処理を繰り返す。 力センサ手段1,2により検出される力を検出力座標変
換手段3,4によりワークと各ハンドの間に作用する力に
変換し、合力算出手段7によりワークに作用している力
の合力を算出する。検出力動作制御手段8により、算出
された合力からはじめに記憶された目標合力すなわちワ
ーク自重を差し引いた力に従って各アーム制御手段5,6
に動作指令を行う。直接教示では、目標合力を差し引い
た力と同じ向きにハンド位置を移動するように動作指令
を行うが、動作の方向に関する制限がある場合には、動
作可能な方向を指定し、目標合力を差し引いた力を指定
された方向に射影変換し、これに従って各アーム制御手
段5,6に動作指令を行うこともできる。 以上の処理を繰り返すことにより、各アームは操作者
のワークへの力に従って動作し、操作者はワークに力を
加えることによって複数アーム動作の直接教示を行うこ
とができる。 第2の発明では、力センサ手段を用いてワークと各ハ
ンドとの間に作用する力とともにモーメントを検出し、
検出力座標変換手段3,4によりワーク上の一点に関する
力・モーメントに座標変換し、目標合力設定手段9によ
り設定された力・モーメントを差し引いて得られる力・
モーメントに従って各アームを動作させる。モーメント
を検出し、これを用いて各アームの動作を決めるため、
ワークに対する回転力に応じた複数アーム動作が可能と
なっている。 第3図は本発明の第3の発明の構成に関する説明図で
ある。ここで6軸力センサ手段とは、第4図に示すよう
に直交する3軸方向の力と前記3軸のまわりのモーメン
トを検出するものである。第3の発明では、ワークの重
量と重心位置をワーク重量設定手段12により記憶してお
き、各アームのハンド基部に取り付けられた6軸力セン
サ手段10,11によりワークと各ハンドの間に作用する力
とモーメントを検出し、検出力座標変換手段3,4により
ワーク上の一点に関する力・モーメントに座標変換し、
合力算出手段7によりワークに作用する力・モーメント
の合力を算出し、ワークの重量と重心位置から算出され
るワーク自重による力・モーメントの因子を、ワークに
作用する力・モーメントの合力から差し引いて得られる
値に従って検出力動作制御手段8が各アームの動作指令
を行う。ワークの重量と重心位置を記憶しておき、ワー
クの姿勢が変化してもワーク自重の影響なく直接教示で
きるように、ワーク自重による力・モーメントをワーク
に作用する力・モーメントの合力から差し引いて得られ
る値に従って、ワークの移動・回転が決定されている。 実施例 第5図は本発明の一実施例における複腕装置の直接教
示方法の説明図である。2台のアームはいずれも6軸垂
直多関節ロボットアーム16,17であり、動作許容範囲内
で先端のハンドを任意の位置姿勢にとることができる。
ハンドの位置姿勢は、次のような4×4行列で表わされ
る。 ただしNi,Oi,Aiはアームiのハンドに固定した座標系
HiのX軸,Y軸,Z軸正方向の単位ベクトルで、Piは座標系
Hiの原点の位置ベクトルである。 各アームのハンド基部には6軸力センサ手段10,11が
取り付けられており、ハンドの姿勢に従ってハンドの自
重による力・モーメントを除去して、ワークとハンドの
間に作用する力を検出することができる。本実施例の6
軸力センサ手段は弾性体にひずみゲージを貼り付けたも
のであり、ひずみゲージの出力から第4図に示すように
直交する3軸方向の力と前記3軸のまわりのモーメント
を検出するセンサである。 第6図は本実施例における制御装置15の構成の説明図
である。制御装置15は複数のマイクロコンピュータユニ
ット18,19,20(以下MCUと記す)と各アームの関節を駆
動するモータ制御回路22,23とから構成されている。各M
CUは共通のバス21に接続され、2ポートRAMを介して互
いにデータ通信が可能であり、それぞれのMCUはマイク
ロコンピュータとプログラムおよびデータの格納される
メモリとI/Oインターフェースを有している。 本発明の検出力座標変換手段3,4は、MCU19,20のプロ
グラムにより実現され、アーム制御手段5,6はMCU19,20
はプログラムとモータ制御回路22,23によって実現さ
れ、合力算出手段7と検出力動作制御手段8と目標合力
設定手段9またはワーク重量設定手段12はMCU18のプロ
グラムにより実現されている。 検出力座標変換手段3,4は、6軸力センサのI/Oインタ
ーフェース24,25を介して6軸力センサ手段10,11で検出
されるセンサ座標系での力・モーメントを、ハンドの現
在姿勢に応じてハンドに作用する重力による因子を除去
し、適当な座標変換を行ってワーク上の一点に関する力
・モーメントを算出する。2つの座標系C1,C2がある
時、座標系C1から座標系C2への原点に関する力・モーメ
ントの変換は次のように行う。座業系C1において座標系
C2のX軸Y軸Z軸正方向の単位ベクトルがそれぞれN,O,
Aで、座標系C2の原点の位置ベクトルがPで表わされる
時、座標系C1における力ベクトル F1=(fx1,fy1,fz1T,モーメントベクトルM1=(mx1,m
y1,mz1は、座標系C2の力ベクトル およびモーメントベクトルに変換される。ハンドに作用する重力による因子は、ハ
ンド重量とハンド重心位置が予め制御装置内に記憶され
ており、ハンド重心位置におけるハンドへの重力をハン
ド姿勢に従ってセンサ座標系に座標変換し6軸力センサ
の検出値から差し引くことにより除去される。 アーム制御手段5,6はMCU18からの指令により、指定さ
れた位置にハンドを移動するように、目標ハンド位置に
応じたアームの関節角度目標値を計算し、関節角度目標
値に従ってモータ制御回路22,23に動作指令を行う。各
関節を駆動するモータがモータ制御回路22,23により制
御されてアームは動作しハンドは目標ハンド位置に移動
する。 複数アームの同時動作は、MCU18が各アームに対応す
るMCU19,20のアーム制御手段5,6に対して、各アームの
目標ハンド位置データを送り、同期した動作指令を行う
ことにより実行される。 ワークを支持した2台のアームは、ハンド間の相対位
置を保って動作することにより支持したワークを移動す
ることができる。このためにまず、ワーク上の一点に固
定された座標系が移動参照点として指定される。ワーク
の移動経路は移動参照点の移動経路により指定される。
移動参照点Wはハンド位置と同様に4×4行列で表わさ
れる。 ただしNW,OW,AWはそれぞれ移動参照点座標系のX軸,Y
軸,Z軸正方向の単位ベクトルで、PWは移動参照点座標系
の原点の位置ベクトルである。 ワークの移動を行うう動作では、移動参照点から一定
の相対位置を持つ位置を目標ハンド位置として各アーム
の動作指令をMCU18が行う。移動参照点Wからのハンド
位置Hiの相対位置Riは、ハンド位置と同様に4×4行列
で表わされ、ワークを支持した状態で Ri=W-1・Hi (i=1,2) によって算出される。移動参照点の目標動作位置W′に
対する各アームの目標ハンド位置Hiは、Riを用いて、 Hi=W′・Ri (i=1,2) で計算される。 次に本実施例において第3の発明を用いて直接教示を
行う場合について説明する。まずワーク重量設定手段12
によりワーク重量と重心位置をメモリに格納して記憶す
る。重心位置は移動参照点座標系で記憶する。そして以
下の処理を直接教示終了を指示する信号を操作者から受
けるまで繰り返す。 6軸力センサ手段10,11により検出された力・モーメ
ントを検出力座標変換手段3,4により、ハンドに作用す
る重力の因子を除去してワークとハンドとの間に作用す
る移動参照点座標系の力・モーメントに変換し、これを
加算してワークに作用する力・モーメントの合力を算出
する。そして前に記憶されたワークの重量とワークの重
心位置をもとにワークの重力すなわちワークの重量だけ
ワークの重心位置に作用する力を移動参照点座標系の力
・モーメントに座標変換し、算出された力・モーメント
の合力から差し引く。このようにして得られた力・モー
メントのベクトルをそれぞれF,Mとすると、次のように
移動参照点の動作目標位置W′を計算し、各アームの目
標ハンド位置を算出し、動作指令を行う。 移動参照点の現在位置が とすると、 ただし、Rot(M′)はベクトルM′のまわりに|M′
|だけ回転する3×3の変換行列、f(|F|),g(|M|)
は、それぞれ第7図に示すような関数であり、ワークに
作用する力・モーメントの大きさに対する移動参照点の
動作量・回転量を定めた関数である。 以上の処理のフローチャートを第8図に示す。 本発明の第2の発明を用いて直接教示を行う場合は、
上記の実施例において、ワークに作用する重力の向きが
一定であれば直接教示開始時の力・モーメントがワーク
の重力による因子とみなせるので、これを目標合力とし
て記憶し、検出力動作制御手段8で合力から差し引く。
この場合、回転動作は重力方向のまわりの回転のみとな
る。 また、本発明の第1の発明を用いて直接教示を行う場
合は、上記の実施例において、モーメントと回転に関す
る処理を省略すればよい。 発明の効果 以上のように本発明では、複数の各アームのハンド基
部に力センサ手段を設け、検出力座標変換手段と合力算
出手段によりワークに作用する力の合力を求め、これを
もとに検出力動作制御手段により各アームに動作指令を
行うため、ワークに作用する力に従って複数アームで支
持された前記アームを移動することができ、操作者がワ
ークに力を加えることによる複数アームの直接教示が可
能となる。また、第2の発明では、力とともにモーメン
トを検出する力センサ手段を設け、ワークに対する直接
教示で回転動作も可能にしている。さらに、第3の発明
では、6軸力センサ手段を各アームのハンド基部に設
け、ワーク重量設定手段により記憶されたワーク重量と
ワーク重心位置を用いてワークの姿勢変化に応じてワー
ク自重による検出力・モーメントの因子を計算し除去し
ているため、ワークの重力にかかわらず回転を含むワー
クに対する直接教示が可能となる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial robot having a plurality of arms, in which when a plurality of arms holds one work, a plurality of arms are operated according to an external force acting on the work. The present invention relates to a method of determining a motion and moving a work, and more specifically, direct teaching of a multi-arm device for operating an arm by applying a force to a work in a direction in which the operator wants to move the work when teaching the operation of a plurality of arms. It is about the method. 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been a master-slave type robot that performs a work by simultaneously operating two arms. In this method, when one arm called a master arm is moved, the other arm called a slave arm operates according to the operation of the master arm. FIG. 9 is an explanatory view of a case where a work is supported by a master-slave type multi-arm system. Slave arm
41 follows the operation of the master arm 40 and adjusts the force acting on the work 45 by correcting the tip position of the slave arm according to the force detected by the force sensor 44 attached to the base of the hand 41 of the slave arm. ing. Problems to be Solved by the Invention In order to operate a plurality of arms by the master-slave method, it is necessary to first operate and move the master arm. When direct teaching is performed with a work supported by a plurality of arms, a force is applied between the work and the hand of each arm, so the operator operates the master arm by directly applying force to the master arm. Then, there is a problem that it is difficult to distinguish between the force acting on the workpiece and the force by the operator. When teaching the work of positioning a work by operating two arms at the same time, it is easier and more convenient for the operator to operate each arm by directly operating the work itself than to apply force to the arms. Often good. Means for Solving Problems In order to solve the above problems, the first aspect of the present invention
The present invention is a method for directly teaching a multi-arm device that holds a work by hands at the ends of a plurality of arms, and includes a first step of applying an external force to the work, and a method provided for each hand. A second step of detecting an external force applied to each hand by the force sensor means and a force consisting of the work's own weight;
A third step of calculating the external force applied in the first step based on the force of each hand detected in the second step and a force given to the hand by the work's own weight, and a third step; It comprises a fourth step of issuing a command for each hand to move a predetermined distance in the direction of the applied external force. According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for directly teaching a multi-arm device for holding a work by a hand at a tip of a plurality of arms, and a method for applying an external force including a force and a moment to the work. A first step, a second step of detecting an external force applied to each hand by the force sensor means provided on each hand, and a force and moment due to the work's own weight, and a force of each hand detected in the second step And a third step of obtaining the external force applied in the first step based on the force and the moment given by the moment and the work weight to each hand, and a predetermined distance of each hand in the direction of the external force obtained in the third step. The fourth step is to issue a command to move / rotate by an angle. Further, a third invention of the present invention is a method for directly teaching a multi-arm device for holding a work by a hand at the tip of a plurality of arms, wherein a method for applying an external force consisting of a force and a moment to the work is provided. 1 step, a second step of detecting an external force applied to each hand by the 6-axis force sensor means provided in each hand, a force and a moment due to the work weight, and each hand detected by the second step. A third step of obtaining the external force applied in the first step based on the force and moment of the workpiece and the force and moment given to each hand by the work's own weight, and each hand in the direction of the external force obtained in the third step. A fourth step of issuing a command to move / rotate by a predetermined distance / angle. Operation FIG. 1 is an explanatory diagram relating to the configuration of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing processing when direct teaching of a multi-arm device is performed using the direct teaching method of a multi-arm device of the present invention. First, the forces detected by the respective force sensor means 1 and 2 while the work is supported by the plurality of arms 13 and 14 are used to calculate the force acting between the work and each hand by the detected force coordinate conversion means 3 and 4, The resultant force calculating means 7 determines the gravity acting on the work, that is, the work's own weight, and this is stored by the target resultant force setting means 9 as the target resultant force. Then, the following processing is repeated until the end of the direct teaching is supported. The force detected by the force sensor means 1 and 2 is converted into a force acting between the work and each hand by detected force coordinate conversion means 3 and 4, and the resultant force of the force acting on the work is calculated by the resultant force calculation means 7. calculate. Each of the arm control units 5 and 6 is determined by the detection force operation control unit 8 in accordance with the target net force stored first, that is, the force obtained by subtracting the work's own weight from the calculated net force.
Operation command. In direct teaching, an operation command is issued to move the hand position in the same direction as the force obtained by subtracting the target resultant force.However, if there are restrictions on the direction of operation, specify the operable direction and subtract the target resultant force. It is also possible to projectively transform the applied force in a designated direction, and issue an operation command to each of the arm control means 5 and 6 accordingly. By repeating the above processing, each arm operates according to the force of the operator on the work, and the operator can directly teach the operation of a plurality of arms by applying a force to the work. In the second invention, a moment is detected together with the force acting between the work and each hand using the force sensor means,
The detected force coordinate conversion means 3 and 4 convert the coordinates into a force / moment relating to one point on the work, and subtract the force / moment set by the target resultant force setting means 9 to obtain a force / moment.
Operate each arm according to the moment. To detect the moment and use this to determine the operation of each arm,
A plurality of arms can be operated in accordance with the rotational force on the work. FIG. 3 is an explanatory diagram relating to the configuration of the third invention of the present invention. Here, the six-axis force sensor means detects a force in three orthogonal directions and a moment around the three axes as shown in FIG. In the third invention, the weight and center of gravity of the work are stored by the work weight setting means 12, and the six-axis force sensor means 10, 11 attached to the hand base of each arm act between the work and each hand. The detected force and moment are detected, and the detected force coordinate conversion means 3 and 4 convert the coordinates into a force / moment related to one point on the workpiece.
The resultant of the forces and moments acting on the work is calculated by the resultant force calculating means 7, and the factor of the force and moment due to the work's own weight calculated from the weight of the work and the position of the center of gravity is subtracted from the resultant of the forces and moments acting on the work. The detection force operation control means 8 issues an operation command for each arm according to the obtained value. Memorize the weight and center of gravity of the work and subtract the force / moment due to the work's own weight from the resultant force of the work / moment so that the work can be taught directly even if the posture of the work changes without affecting the work's own weight. The movement and rotation of the work are determined according to the obtained values. Embodiment FIG. 5 is an explanatory diagram of a direct teaching method of a multi-arm device according to an embodiment of the present invention. Each of the two arms is a six-axis vertical articulated robot arm 16, 17, which can take the tip hand in any position and orientation within the allowable range of operation.
The position / orientation of the hand is represented by the following 4 × 4 matrix. Where N i , O i , and A i are coordinate systems fixed to the hand of arm i
X-axis of H i, Y-axis, a unit vector in the Z-axis positive direction, P i is the coordinate system
Is the position vector of the origin of the H i. 6-axis force sensor means 10 and 11 are attached to the hand base of each arm to detect the force acting between the workpiece and the hand by removing the force and moment due to the weight of the hand according to the posture of the hand. Can be. Sixth Embodiment
The axial force sensor means is a sensor in which a strain gauge is attached to an elastic body, and is a sensor for detecting a force in three orthogonal directions and a moment about the three axes from the output of the strain gauge as shown in FIG. is there. FIG. 6 is an explanatory diagram of the configuration of the control device 15 in the present embodiment. The control device 15 includes a plurality of microcomputer units 18, 19, 20 (hereinafter, referred to as MCUs) and motor control circuits 22, 23 for driving joints of the respective arms. Each M
The CUs are connected to a common bus 21 and can communicate data with each other via a 2-port RAM, and each MCU has a microcomputer, a memory for storing programs and data, and an I / O interface. The detection force coordinate conversion means 3 and 4 of the present invention are realized by programs of the MCUs 19 and 20, and the arm control means 5 and 6 are provided by the MCUs 19 and 20.
Is realized by a program and motor control circuits 22 and 23, and the resultant force calculation means 7, the detection force operation control means 8 and the target resultant force setting means 9 or the work weight setting means 12 are realized by a program of the MCU 18. The detection force coordinate conversion means 3 and 4 convert the force / moment in the sensor coordinate system detected by the 6-axis force sensor means 10 and 11 via the 6-axis force sensor I / O interfaces 24 and 25 into the current hand position. A factor due to gravity acting on the hand according to the posture is removed, and an appropriate coordinate transformation is performed to calculate a force / moment for one point on the work. When there are two coordinate systems C 1 and C 2 , the conversion of the force / moment related to the origin from the coordinate system C 1 to the coordinate system C 2 is performed as follows. Coordinate system in the sedentary system C 1
C 2 of the X-axis Y-axis Z-axis positive direction of the unit vector respectively N, O,
In A, when the position vector of the origin of the coordinate system C 2 is represented by P, the force vector F 1 = (f x1 , f y1 , f z1 ) T , the moment vector M 1 = (m x1 , m in the coordinate system C 1
y1 , m z1 ) T is the force vector of the coordinate system C2 And moment vectors Is converted to As for the factor due to the gravity acting on the hand, the weight of the hand and the position of the center of gravity of the hand are stored in advance in the control device, and the gravity of the hand at the position of the center of gravity of the hand is converted into a sensor coordinate system according to the hand posture to convert the 6-axis force sensor. It is removed by subtracting from the detected value. In response to a command from the MCU 18, the arm control means 5 and 6 calculate the arm joint angle target value according to the target hand position so as to move the hand to the specified position, and the motor control circuit 22 according to the joint angle target value. , 23 are operated. The motors that drive the joints are controlled by the motor control circuits 22 and 23 so that the arms operate and the hand moves to the target hand position. The simultaneous operation of a plurality of arms is executed by the MCU 18 sending target hand position data of each arm to the arm control means 5 and 6 of the MCUs 19 and 20 corresponding to the respective arms and issuing a synchronized operation command. The two arms supporting the work can move the supported work by operating while maintaining the relative position between the hands. For this purpose, first, a coordinate system fixed to one point on the work is designated as a movement reference point. The movement route of the work is designated by the movement route of the movement reference point.
The movement reference point W is represented by a 4 × 4 matrix similarly to the hand position. Where N W , O W , and A W are the X axis and Y of the moving reference point coordinate system, respectively.
A unit vector in the positive direction of the axis and the Z axis, and P W is a position vector of the origin of the moving reference point coordinate system. In the operation of moving the work, the MCU 18 issues an operation command for each arm with a position having a certain relative position from the movement reference point as a target hand position. The relative positions R i of the hand position H i from the mobile reference point W, similar to the hand position represented by the 4 × 4 matrix, while supporting the workpiece R i = W -1 · H i (i = 1 , 2). The target hand position H i of each arm with respect to the target operation position W ′ of the movement reference point is calculated using R i as H i = W ′ · R i (i = 1,2). Next, a case where direct teaching is performed using the third invention in this embodiment will be described. First, the work weight setting means 12
Thus, the work weight and the position of the center of gravity are stored and stored in the memory. The position of the center of gravity is stored in the moving reference point coordinate system. Then, the following processing is repeated until a signal for directly instructing the end of teaching is received from the operator. The force / moment detected by the six-axis force sensor means 10, 11 is detected. The force coordinate conversion means 3, 4 removes the factor of gravity acting on the hand and moves reference point coordinates acting between the work and the hand. It is converted to the force and moment of the system, and the sum is added to calculate the resultant force and moment acting on the work. Then, based on the weight of the work and the center of gravity of the work stored in advance, the gravity of the work, that is, the force acting on the center of gravity of the work by the weight of the work is converted into the force / moment of the moving reference point coordinate system and calculated. Subtract from the resultant force / moment. If the force / moment vectors thus obtained are F and M, the motion target position W ′ of the movement reference point is calculated, the target hand position of each arm is calculated, and the motion command is given as follows. Do. If the current position of the moving reference point is Then Where Rot (M ') is | M' around vector M '.
3 × 3 transformation matrix rotated by |, f (| F |), g (| M |)
Are functions as shown in FIG. 7, respectively, and are functions that determine the amount of movement and amount of rotation of the movement reference point with respect to the magnitude of the force and moment acting on the work. FIG. 8 shows a flowchart of the above processing. When teaching directly using the second invention of the present invention,
In the above embodiment, if the direction of gravity acting on the work is constant, the force / moment at the start of teaching can be regarded as a factor due to the gravity of the work. Therefore, this is stored as the target resultant force, and the detection force operation control means 8 is used. Subtract from the resultant.
In this case, the rotation operation is only rotation around the direction of gravity. Further, when teaching is directly performed using the first invention of the present invention, the processing relating to the moment and the rotation may be omitted in the above embodiment. As described above, in the present invention, the force sensor means is provided at the hand base of each of the plurality of arms, and the resultant force of the forces acting on the work is obtained by the detected force coordinate conversion means and the resultant force calculation means, and based on this. Since an operation command is issued to each arm by the detection force operation control means, the arms supported by the plurality of arms can be moved according to the force acting on the work, and the operator can directly move the plurality of arms by applying a force to the work. Teaching becomes possible. Further, in the second invention, a force sensor means for detecting a moment together with a force is provided, and a rotation operation can be performed by directly teaching the work. Further, in the third invention, the 6-axis force sensor means is provided on the hand base of each arm, and the work weight and the work center of gravity stored by the work weight setting means are used to detect the work weight by the work weight in accordance with the change in the posture of the work. Since the factors of force and moment are calculated and removed, direct teaching of the work including rotation can be performed regardless of the gravity of the work.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の第1の発明の構成に関する説明図、第
2図は直接教示の処理フローチャート、第3図は本発明
の第3の発明の構成に関する説明図、第4図は6軸力セ
ンサ手段の説明図、第5図は本発明の一実施例における
複腕装置の説明図、第6図は本発明の一実施例における
制御装置の構成の説明図、第7図は本発明の一実施例に
おいて使用される関数の説明図、第8図a,bは本発明の
一実施例における複腕装置の直接教示方法の処理のフロ
ーチャート、第9図はマスタースレーブ方式でワークを
支持して動作する場合の説明図である。 1,2……力センサ手段、3,4……検出力座標変換手段、5,
6……アーム制御手段、7……合力算出手段、8……検
出力動作制御手段、9……目標合力設定手段、10,11…
…6軸力センサ手段、12……ワーク重量設定手段、13,1
4……アーム、15……制御装置、16,17……6軸垂直多関
節ロボットアーム。18,19,20……マイクロコンピュータ
ユニット、21……バス、22,23……モータ制御回路、24,
25……力センサインターフェース、26,27,28,29,30,31,
32,33,34,35,36,37……モータ、38,39,42,43……ハン
ド、40……マスターアーム、41……スレーブアーム、44
……力センサ、45……ワーク。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram relating to the configuration of the first invention of the present invention, FIG. 2 is a processing flowchart of direct teaching, and FIG. 3 is an explanatory diagram relating to the configuration of the third invention of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of a six-axis force sensor means, FIG. 5 is an explanatory diagram of a multi-arm device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an explanatory diagram of a control device according to an embodiment of the present invention. , FIG. 7 is an explanatory diagram of a function used in one embodiment of the present invention, FIGS. 8a and b are flowcharts of a process of a direct teaching method of a multi-arm device in one embodiment of the present invention, FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of a case where a master-slave method operates while supporting a work. 1,2 ... force sensor means, 3,4 ... detected force coordinate conversion means, 5,
6 ... arm control means, 7 ... resultant force calculation means, 8 ... detected force operation control means, 9 ... target resultant force setting means, 10, 11 ...
... 6 axis force sensor means, 12 ... Work weight setting means, 13,1
4 ... arm, 15 ... control device, 16,17 ... 6-axis vertical articulated robot arm. 18, 19, 20 ... microcomputer unit, 21 ... bus, 22, 23 ... motor control circuit, 24,
25 ... force sensor interface, 26,27,28,29,30,31,
32,33,34,35,36,37 ... motor, 38,39,42,43 ... hand, 40 ... master arm, 41 ... slave arm, 44
…… force sensor, 45 …… work.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.複数のアームの先端のハンドによりワークを保持す
る複腕装置に対して直接教示を行うための方法であっ
て、 ワークに外力を加える第1の工程と、 各ハンドに設けられた力センサ手段により各ハンドに加
えられた外力とワーク自重からなる力を検出する第2の
工程と、 第2の工程により検出された各ハンドの力と、ワーク自
重が各ハンドに与える力とに基づき、第1の工程で加え
られた外力を算出する第3の工程と、 第3の工程で求められた外力の方向へ各ハンドが所定距
離だけ移動する指令を出す第4の工程からなる複腕装置
の直接教示方法。 2.複数のアームの先端のハンドによりワークを保持す
る複腕装置に対して直接教示を行うための方法であっ
て、 ワークの力およびモーメントからなる外力を加える第1
の工程と、 各ハンドに設けられた力センサ手段により各ハンドに加
えられた外力とワーク自重による力およびモーメントを
検出する第2の工程と、 第2の工程により検出された各ハンドの力およびモーメ
ントとワーク自重が各ハンドに与える力およびモーメン
トとに基づき、第1の工程で加えられた外力を求める第
3の工程と、 第3の工程で求められた外力の方向へ各ハンドが所定距
離・角度だけ移動・回転する指令を出す第4の工程から
なる複腕装置の直接教示方法。 3.複数のアームの先端のハンドによりワークを保持す
る複腕装置に対して直接教示を行うための方法であっ
て、 ワークに力およびモーメントからなる外力を加える第1
の工程と、 各ハンドに設けられた6軸力センサ手段により各ハンド
に加えられた外力とワーク自重による力およびモーメン
トを検出する第2の工程と、 第2の工程により検出された各ハンドの力およびモーメ
ントとワーク自重が各ハンドに与える力およびモーメン
トとに基づき、第1の工程で加えられた外力を求める第
3の工程と、 第3の工程で求められた外力の方向へ各ハンドが所定距
離・角度だけ移動・回転する指令を出す第4の工程から
なる複腕装置の直接表示方法。
(57) [Claims] A method for directly teaching a multi-arm device for holding a work by hands at the ends of a plurality of arms, wherein a first step of applying an external force to the work and force sensor means provided for each hand A second step of detecting a force consisting of the external force applied to each hand and the work's own weight; a first step based on the force of each hand detected in the second step and the force given to the hand by the work's own weight. Direct operation of the multi-arm device including a third step of calculating the external force applied in the step and a fourth step of issuing a command to move each hand by a predetermined distance in the direction of the external force obtained in the third step. Teaching method. 2. A method for directly teaching a multi-arm device for holding a work by a hand at a tip of a plurality of arms, wherein a first force for applying an external force consisting of a force and a moment of the work is provided.
A second step of detecting the external force applied to each hand by the force sensor means provided on each hand and a force and moment due to the weight of the work, and a force and a moment of each hand detected in the second step. A third step of obtaining the external force applied in the first step based on the moment and the force and moment given to each hand by the work's own weight, and each hand moving a predetermined distance in the direction of the external force obtained in the third step. A direct teaching method for a multi-arm device comprising a fourth step of issuing a command to move / rotate by an angle. 3. A method for directly teaching a multi-arm device for holding a workpiece by a hand at a tip of a plurality of arms, wherein a first force for applying an external force including a force and a moment to the workpiece is provided.
A second step of detecting the external force applied to each hand by the six-axis force sensor means provided on each hand and a force and moment due to the weight of the work, and a step of detecting each hand detected in the second step. A third step of obtaining the external force applied in the first step based on the force and moment and the force and moment given to each hand by the work's own weight, and each hand is moved in the direction of the external force obtained in the third step. A direct display method for a multi-arm device comprising a fourth step of issuing a command to move / rotate by a predetermined distance / angle.
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