JPH05126657A - Multi-degree-of-freedom robot - Google Patents
Multi-degree-of-freedom robotInfo
- Publication number
- JPH05126657A JPH05126657A JP29320191A JP29320191A JPH05126657A JP H05126657 A JPH05126657 A JP H05126657A JP 29320191 A JP29320191 A JP 29320191A JP 29320191 A JP29320191 A JP 29320191A JP H05126657 A JPH05126657 A JP H05126657A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- freedom
- force
- degree
- degrees
- detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、多自由度のロボットに
係り、特に、ロボットのアームに作用する力を検出する
力検出器を取り付けた多自由度のロボットに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-degree-of-freedom robot, and more particularly to a multi-degree-of-freedom robot equipped with a force detector for detecting a force acting on an arm of the robot.
【0002】[0002]
【従来の技術】多自由度ロボットのアームとアームとの
衝突やアームと他の物との衝突を回避するために、ステ
ィフネス制御等の力制御を用いることが行われている。
これらの制御においては、衝突する方向の力成分を検出
するセンサが必要となる。2. Description of the Related Art In order to avoid a collision between arms of a multi-degree-of-freedom robot and a collision between an arm and another object, force control such as stiffness control is used.
In these controls, a sensor that detects a force component in the collision direction is required.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多自由
度を有するロボットのおいてスティフネス制御等の力制
御を用いることは、衝突方向を検出するために各自由度
毎にセンサを配置する必要があるため、配置されるセン
サが多数になってロボットの構造が複雑になり、コスト
も上昇するという問題点があった。However, when using force control such as stiffness control in a robot having multiple degrees of freedom, it is necessary to dispose a sensor for each degree of freedom in order to detect the collision direction. Therefore, there are problems that the number of arranged sensors becomes large, the structure of the robot becomes complicated, and the cost also rises.
【0004】そこで本発明の目的は、上記従来技術が有
する問題点を解消し、多自由度のロボットの各自由度の
対応部位に作用する外部からの力を、少ない個数の力検
出器を用いて各々の自由度に対し検出できる多自由度ロ
ボットを提供することである。Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to use a small number of force detectors to detect an external force acting on a portion corresponding to each degree of freedom of a robot having multiple degrees of freedom. It is to provide a multi-degree-of-freedom robot that can detect each degree of freedom.
【0005】また、多自由度のロボットの各自由度の対
応部位に作用する外部からの力を少ない個数の力検出器
を用いて各々の自由度に対し検出し、衝突を回避できる
多自由度ロボットを提供することである。In addition, a multi-degree-of-freedom that can avoid a collision by detecting an external force acting on a corresponding part of each degree of freedom of a multi-degree-of-freedom robot for each degree of freedom by using a small number of force detectors. It is to provide a robot.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、多自由度ロボットのn(n≧2)自由度
のうちの1個の自由度である検出自由度の対応部位の動
作を検出する力検出器と、他の(n−1)個の自由度の
対応部位の間の動作、および他の(n−1)個の自由度
の対応部位と前記検出自由度の対応部位の間の動作を伝
達する干渉手段と、前記力検出器で検出した検出値から
前記他の(n−1)個の自由度の対応部位の各々が外部
から受けた力を演算する演算手段とを備え、前記力検出
器は、前記他の(n−1)個の自由度の対応部位のいず
れかが外部から受けた力が前記検出自由度の対応部位に
伝達されこの伝達された力を検出することを特徴とす
る。In order to achieve the above object, the present invention provides a corresponding portion of a detection degree of freedom which is one of n (n ≧ 2) degrees of freedom of a multi-degree-of-freedom robot. Between the force detector for detecting the motion of the other and the corresponding part of the other (n-1) degrees of freedom, and the corresponding part of the other (n-1) degrees of freedom and the detection degree of freedom. Interference means for transmitting motion between corresponding parts, and calculation for calculating the force received from the outside by each of the other (n-1) degrees of freedom corresponding parts from the detection value detected by the force detector. In the force detector, the force received from the outside by any of the other (n-1) corresponding portions having the degree of freedom is transmitted to the corresponding portion having the detection degree of freedom, and is transmitted to the corresponding portion. It is characterized by detecting force.
【0007】[0007]
【作用】多自由度ロボットのn(n≧2)自由度のいず
れかの自由度の対応部位に外部から力が作用すると、干
渉手段によって他の(n−1)自由度に力が伝達する。
この力を検出自由度の対応部位に取り付けた力検出器に
よって検出し、さらに力検出器による検出値から他の
(n−1)個の自由度の各々の対応部位が外部から受け
た力を演算する。When a force is applied from the outside to a portion corresponding to any one of the n (n ≧ 2) degrees of freedom of the multi-degree-of-freedom robot, the force is transmitted to the other (n-1) degrees of freedom by the interference means. .
This force is detected by a force detector attached to the corresponding portion of the detection degree of freedom, and from the detection value of the force detector, the force received from the outside by the corresponding portion of each of the other (n-1) degrees of freedom is detected. Calculate
【0008】[0008]
【実施例】以下本発明による多自由度ロボットの実施例
を図1乃至図3を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a multi-degree-of-freedom robot according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0009】図1および図2を参照して本発明の第1実
施例を説明する。A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
【0010】まず図2を参照して第1実施例の一般的構
成について説明する。図2において、n自由度以上の自
由度を有する多自由度ロボット20において、n(n≧
2)自由度のうちの1個を検出自由度21とし、検出自
由度21の対応部位には力検出器9が取り付けられてい
る。また、n個の各自由度21,22の対応部位の間に
は互いに力を伝達する干渉手段23が設けられている。
検出自由度21以外の他の(n−1)個の自由度22の
対応部位のいずれかが衝突等により外部から直接力を受
けると、この力は干渉手段23を介して検出自由度21
の対応部位に伝達される。この伝達された力は検出自由
度21の対応部位に取り付けられて力検出器9によって
検出される。また、検出自由度21以外の他の(n−
1)個の各自由度22の対応部位が干渉手段23を介し
て外部から受けたことになる力を演算する演算手段24
が設けられている。この演算手段24では、干渉手段2
3を用いた場合の各自由度間の力の伝達の仕方に関する
既知のデータを用いて力検出器9の検出値から演算され
る。First, the general construction of the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, in the multi-degree-of-freedom robot 20 having n degrees of freedom or more, n (n ≧
2) One of the degrees of freedom is set as the detection degree of freedom 21, and a force detector 9 is attached to a portion corresponding to the detection degree of freedom 21. In addition, an interference means 23 for transmitting a force to each other is provided between the n corresponding portions having the respective degrees of freedom 21 and 22.
When any of the corresponding parts of the (n-1) degrees of freedom 22 other than the detection degree of freedom 21 receives a direct force from the outside due to a collision or the like, this force is detected via the interference means 23.
Is transmitted to the corresponding site. The transmitted force is attached to the corresponding portion of the detection degree of freedom 21 and detected by the force detector 9. In addition, other than the detection degree of freedom 21 (n-
1) Calculation means 24 for calculating the force that the corresponding portion of each of the degrees of freedom 22 receives from the outside through the interference means 23.
Is provided. In the calculation means 24, the interference means 2
It is calculated from the detection value of the force detector 9 by using the known data regarding the method of transmitting the force between the respective degrees of freedom when 3 is used.
【0011】次に図1を参照して第1実施例の具体的例
を説明する。Next, a specific example of the first embodiment will be described with reference to FIG.
【0012】図1において、2自由度のロボットが示さ
れており、基台10に第1軸1が取り付けられ、第1軸
1には第1アーム2が回転自在に取り付けられ、第1ア
ーム2の先端部には第2軸4が取り付けられ、第2軸4
には第2アーム5が回転自在に取り付けられ、第2アー
ム5の延長部には作業対象物に作業する手先7が取り付
けれている。In FIG. 1, a robot having two degrees of freedom is shown. A first shaft 1 is attached to a base 10, a first arm 2 is rotatably attached to the first shaft 1, and a first arm 1 is attached. The second shaft 4 is attached to the tip of the second shaft 4.
A second arm 5 is rotatably attached to the, and an extension 7 of the second arm 5 is attached with a hand 7 for working on a work target.
【0013】また、第1軸1には第1プーリ3が装着さ
れ、第2軸4には第2プーリ6が装着され、第1プーリ
3と第2プーリ6の間には干渉ベルト8が連結されてい
る。そして、これらの第1プーリ3、第2プーリ6およ
び干渉ベルト8より干渉手段23が形成される。A first pulley 3 is attached to the first shaft 1, a second pulley 6 is attached to the second shaft 4, and an interference belt 8 is provided between the first pulley 3 and the second pulley 6. It is connected. The first pulley 3, the second pulley 6 and the interference belt 8 form an interference means 23.
【0014】さらに、第1プーリ3の外周には力検出器
9が取り付けられている。干渉ベルト8は力検出器9の
検出面を巻き付けるようになっており、この力検出器9
によって干渉ベルト8の張力T1を検出する。Further, a force detector 9 is attached to the outer circumference of the first pulley 3. The interference belt 8 is adapted to wind around the detection surface of the force detector 9.
The tension T 1 of the interference belt 8 is detected by.
【0015】干渉手段23の干渉行列は式(1)によう
に求められる。The interference matrix of the interference means 23 is obtained by the equation (1).
【0016】[0016]
【数1】 ここで、θ1は第1軸1と第2軸4の動作が外力を受け
て干渉する前の第1軸1の回転角の現在値を示し、θ1
´は第1軸1と第2軸4の動作が外力を受けて干渉した
後の第1軸1の回転角の現在値を示す。同様にθ2およ
びθ2´は各々第1軸1と第2軸4の動作が外力を受け
て干渉する前後の第2軸4の回転角の現在値を示す。[Equation 1] Here, θ 1 represents the current value of the rotation angle of the first shaft 1 before the operations of the first shaft 1 and the second shaft 4 receive an external force and interfere with each other, and θ 1
′ Indicates the present value of the rotation angle of the first shaft 1 after the operations of the first shaft 1 and the second shaft 4 interfere with each other by receiving an external force. Similarly, θ 2 and θ 2 ′ represent the current values of the rotation angle of the second shaft 4 before and after the operations of the first shaft 1 and the second shaft 4 interfere with each other by receiving an external force.
【0017】また、r10およびr20は各々第1プー
リ3および第2プーリ6の半径を示す。Further, r10 and r20 represent the radii of the first pulley 3 and the second pulley 6, respectively.
【0018】次に式(1)によるθ1´およびθ2´、
および力検出器9によって検出した干渉ベルト8の張力
T1を用いて、第1軸1を駆動するモータのモータ速度
指令値θ1voltに対してスティフネス制御を行った
結果を式(2)に示す。同様に第2軸4を駆動するモー
タのモータ速度指令値θ2voltに対して位置制御を
行った結果を式(3)に示す。Next, according to equation (1), θ 1 ′ and θ 2 ′,
And the result of performing stiffness control on the motor speed command value θ 1 volt of the motor for driving the first shaft 1 using the tension T 1 of the interference belt 8 detected by the force detector 9 in the formula (2). Show. Similarly, the result of performing the position control on the motor speed command value θ 2 volt of the motor that drives the second shaft 4 is shown in Expression (3).
【0019】 θ1volt=Kp・(θ1ref−θ1´)+Ks・T1 (2) θ2volt=Kp・(θ2ref−θ2´) (3) ここで、Kpは位置制御ゲイン、Ksはスティフネス制
御ゲインであり、また、θ1refおよびθ2refは
各々第1軸1および第2軸4の回転角の制御目標値であ
る。Θ 1 volt = Kp · (θ 1 ref−θ 1 ′) + Ks · T 1 (2) θ 2 volt = Kp · (θ 2 ref−θ 2 ′) (3) where Kp is position control Gain, Ks is a stiffness control gain, and θ 1 ref and θ 2 ref are control target values of the rotation angles of the first shaft 1 and the second shaft 4, respectively.
【0020】次の本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【0021】ロボットに衝突等によって任意の方向の外
部から外力Fが加わったとする。It is assumed that an external force F is applied to the robot from the outside in an arbitrary direction due to a collision or the like.
【0022】(1)外力Fが第1軸1の対応部位に加わ
った場合 この場合は、第2軸4と無関係に力検出器9によって直
接外力Fの影響を検知することができる。この張力T1
を力検出器9によって検出し、式(2)を用いてスティ
フネス制御により張力T1が外力Fの所定の成分と釣り
合うような位置まで第1アーム2を回転移動させること
ができる。 (2)外力Fが第2軸4の対応部位に加わった場合 この場合は、外力Fが加わると第2軸4の第2プーリ6
にトルクがかかり干渉ベルト8を介して張力T1が発生
する。第1軸1がスティフネス制御により張力T1が外
力Fの所定の成分と釣り合うような位置まで回転する。
このとき同時に、第2軸4は干渉ベルト8を介して回転
するので、あたかも第2軸4がスティフネス制御によっ
て制御されたかのように回転することができる。(1) When the external force F is applied to the corresponding portion of the first shaft 1 In this case, the influence of the external force F can be directly detected by the force detector 9 regardless of the second shaft 4. This tension T 1
Is detected by the force detector 9, and the first arm 2 can be rotationally moved to a position where the tension T 1 is balanced with a predetermined component of the external force F by stiffness control using the equation (2). (2) When the external force F is applied to the corresponding portion of the second shaft 4, in this case, when the external force F is applied, the second pulley 6 of the second shaft 4 is applied.
A torque is applied to the tension belt 1 and a tension T 1 is generated via the interference belt 8. The first shaft 1 rotates to a position where the tension T 1 balances with a predetermined component of the external force F by the stiffness control.
At this time, at the same time, the second shaft 4 rotates via the interference belt 8, so that the second shaft 4 can rotate as if controlled by the stiffness control.
【0023】本実施例の構成によれば、干渉手段23が
設けられているので、1個の力検出器9を用いて、各軸
1、4の対応部位に作用する外力Fを検出することがで
きる。According to the construction of this embodiment, the interference means 23 is provided, so that the external force F acting on the corresponding portions of the shafts 1 and 4 can be detected by using one force detector 9. You can
【0024】次に本発明の他の実施例を図3を参照して
説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0025】図3において、図2における多自由度ロボ
ット20の1個の自由度の対応部位が1個のアームに相
当する。また、本実施例においては、演算手段24の結
果は駆動手段25に送られる。この駆動手段25によっ
て、力検出器22で求めた検出アーム21aへの力およ
び演算手段24で求めた伝達アーム22aへの力に基づ
き検出アーム21aおよび伝達アーム22aが外部から
受ける力を相殺するように検出アーム21aおよび各伝
達アーム22aを各々駆動する。In FIG. 3, one multi-degree-of-freedom robot 20 shown in FIG. 2 corresponds to one degree of freedom and corresponds to one arm. Further, in the present embodiment, the result of the calculation means 24 is sent to the drive means 25. The drive means 25 cancels the force that the detection arm 21a and the transmission arm 22a receive from the outside based on the force on the detection arm 21a determined by the force detector 22 and the force on the transmission arm 22a determined by the calculation means 24. Then, the detection arm 21a and each transmission arm 22a are driven.
【0026】本実施例によれば、駆動手段25が設けら
れているので、多自由度ロボット20に衝突等により外
部から加わった力を相殺して、衝突等の影響を回避する
ようにアームを制御することができる。According to the present embodiment, since the driving means 25 is provided, the arm exerted on the multi-degree-of-freedom robot 20 is offset so as to cancel the force applied from the outside due to a collision or the like to avoid the influence of the collision or the like. Can be controlled.
【0027】なお、駆動手段25は、力検出器9で求め
た検出アーム21aへの力および演算手段24で求めた
伝達アーム22aへの力に基づき外部から力Fを直接受
けたアームを求め、このアームを外部から受ける力Fが
相殺されるように移動するものであってもよい。The driving means 25 finds the arm that directly receives the force F from the outside based on the force on the detection arm 21a obtained by the force detector 9 and the force on the transmission arm 22a obtained by the computing means 24. The arm may be moved so as to cancel the force F received from the outside.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、多自由度のロボットのアームに作用する外部から
の力を少ない個数の力検出器を用いて各々の自由度に対
し検出することができる。また、多自由度のロボットの
アームに作用する外部からの力を少ない個数の力検出器
を用いて各々の自由度に対し検出し、衝突を回避でき
る。As described above, according to the structure of the present invention, the external force acting on the arm of a robot having multiple degrees of freedom is detected for each degree of freedom by using a small number of force detectors. can do. Further, it is possible to avoid the collision by detecting the external force acting on the robot arm having multiple degrees of freedom for each degree of freedom by using a small number of force detectors.
【図1】本発明による多自由度ロボットの第1実施例の
具体的構成を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a specific configuration of a first embodiment of a multi-degree-of-freedom robot according to the present invention.
【図2】本発明による多自由度ロボットの第1実施例の
ブロック図。FIG. 2 is a block diagram of a first embodiment of a multi-degree-of-freedom robot according to the present invention.
【図3】本発明による多自由度ロボットの第2実施例の
ブロック図。FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment of a multi-degree-of-freedom robot according to the present invention.
1 第1軸 2 第1アーム 3 第1プーリ 4 第2軸 5 第2アーム 6 第2プーリ 7 手先 8 干渉ベルト 9 力検出器 10 基台 21 検出自由度 21a 検出アーム 23 干渉手段 24 演算手段 25 駆動手段 1 1st axis 2 1st arm 3 1st pulley 4 2nd axis 5 2nd arm 6 2nd pulley 7 Hands 8 Interference belt 9 Force detector 10 Base 21 Detection degree of freedom 21a Detection arm 23 Interference means 24 Computing means 25 Drive means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小 川 秀 樹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝総合研究所内 (72)発明者 小 浜 政 夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hideki Ogawa Inventor Hideki Ogawa 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Research Institute Ltd. Muko Toshiba Town 1 Stock Company Toshiba Research Institute
Claims (2)
うちの1個の自由度である検出自由度の対応部位の動作
を検出する力検出器と、他の(n−1)個の自由度の対
応部位の間の動作、および他の(n−1)個の自由度の
対応部位と前記検出自由度の対応部位の間の動作を伝達
する干渉手段と、前記力検出器で検出した検出値から前
記他の(n−1)個の自由度の対応部位の各々が外部か
ら受けた力を演算する演算手段とを備え、前記力検出器
は、前記他の(n−1)個の自由度の対応部位のいずれ
かが外部から受けた力が前記検出自由度の対応部位に伝
達されこの伝達された力を検出することを特徴とする多
自由度ロボット。1. A force detector for detecting a motion of a part corresponding to a detection degree of freedom, which is one of n (n ≧ 2) degrees of freedom of a multi-degree-of-freedom robot, and another (n-1). ) Interfering means for transmitting motion between corresponding parts of the degrees of freedom and between other (n-1) corresponding parts of the degrees of freedom and the corresponding parts of the detection degrees of freedom, and the force detection. The force detector receives a force externally applied to each of the other (n-1) degrees of freedom corresponding to the detected value detected by the detector. -1) A multi-degree-of-freedom robot, characterized in that a force received from the outside by any of the corresponding parts having the degree of freedom is transmitted to the corresponding part having the detection degree of freedom, and the transmitted force is detected.
出器の取り付けられていない少なくとも1個の伝達アー
ムと、前記検出アームと前記伝達アームとの間の動作お
よび前記伝達アーム間の動作を伝達する干渉手段と、前
記力検出器で検出した検出値から前記伝達アームの各々
が外部から受けた力を演算する演算手段とを備え、前記
力検出器は、前記伝達アームのいずれかが外部から受け
た力が前記検出アームに伝達されこの伝達された力を検
出することを特徴とする多自由度ロボット。2. A detection arm having a force detector attached thereto, at least one transmission arm having no force detector attached thereto, an operation between the detection arm and the transmission arm, and an operation between the transmission arms. And an operation means for calculating the force received by each of the transmission arms from the outside based on the detection value detected by the force detector, and the force detector includes one of the transmission arms. A multi-degree-of-freedom robot in which a force received from the outside is transmitted to the detection arm and the transmitted force is detected.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29320191A JPH05126657A (en) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | Multi-degree-of-freedom robot |
US07/860,137 US5373747A (en) | 1991-03-30 | 1992-03-30 | Robot hand and robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29320191A JPH05126657A (en) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | Multi-degree-of-freedom robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05126657A true JPH05126657A (en) | 1993-05-21 |
Family
ID=17791734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29320191A Pending JPH05126657A (en) | 1991-03-30 | 1991-11-08 | Multi-degree-of-freedom robot |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05126657A (en) |
-
1991
- 1991-11-08 JP JP29320191A patent/JPH05126657A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3067164B1 (en) | Joint driving apparatus and robot apparatus | |
US8661929B2 (en) | Device for generating stiffness and method for controlling stiffness and joint of robot manipulator comprising the same | |
JP3442941B2 (en) | Robot vibration suppression control device and control method thereof | |
JP2008110406A (en) | Direct instructing device of robot | |
JP2006263832A (en) | Control device of robot | |
JP2000042958A (en) | Coordination conveying system by moving robot | |
JPH05126657A (en) | Multi-degree-of-freedom robot | |
JPH03130808A (en) | Method and device for control of robot | |
JP2020146794A (en) | Robot system, control device and control method | |
JPS59166493A (en) | Industrial robot | |
JPH07104725B2 (en) | Manipulator drive system | |
JP3163346B2 (en) | Control method and apparatus for object-cooperative transport robot | |
JP2798217B2 (en) | High-speed positioning control method | |
JP2628846B2 (en) | Industrial robot control method and apparatus | |
JPH04322988A (en) | Articulated mechanism of robot | |
JPS60254209A (en) | Robot control system | |
JP2020062730A (en) | Robot control method, robot device, program, recording medium, and article manufacturing method | |
JP7414426B2 (en) | robot system | |
JPH02274482A (en) | Bilateral master slave manipulator | |
JPH02237783A (en) | Industrial robot | |
JPS638912A (en) | Control system for robot | |
JPH1067500A (en) | Assistant arm provided with power assist | |
JP2021118669A5 (en) | ||
JPS6126108A (en) | Control device of industrial robot | |
JPS6340906A (en) | Gravity compensating device for industrial robot |