JP2002066969A - Mobile robot - Google Patents

Mobile robot

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JP2002066969A
JP2002066969A JP2000255874A JP2000255874A JP2002066969A JP 2002066969 A JP2002066969 A JP 2002066969A JP 2000255874 A JP2000255874 A JP 2000255874A JP 2000255874 A JP2000255874 A JP 2000255874A JP 2002066969 A JP2002066969 A JP 2002066969A
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JP
Japan
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robot arm
mobile robot
robot
joint
torque
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Application number
JP2000255874A
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Japanese (ja)
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Takeshi Ueyama
剛 植山
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Denso Corp
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Denso Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mobile robot capable of preventing an automated guided vehicle from being raised even when a tip of a robot arm is forcibly pressed or collided. SOLUTION: This mobile robot operates the force applied by the tip of the robot arm by each hinge torque including the force applied to each axis of the robot arm, and limits the current for a servo motor provided on each hinge in order to limit the hinge torque if the hinge torque reaches the limit value to raise the mobile robot. The mobile robot can be prevented from being raised and the automated guided vehicle can be prevented from being positionally deviated or broken even when the robot arm of the mobile robot is forcibly pressed against any facility or collided therewith.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、関節により連結さ
れたロボットアームを無人搬送車に搭載してなる移動ロ
ボットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mobile robot having a robot arm connected to a joint mounted on an automatic guided vehicle.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】従来より、この種の移
動ロボットにおいては、通常の産業用ロボットのように
ベースを固定することができないため、ロボットアーム
による設備に対する無理な押し付けや衝突による過大な
負荷が生じたときは、移動ロボットが車輪を支点として
浮上がってしまって位置ずれを生じるという問題を生じ
る。
Conventionally, in a mobile robot of this type, a base cannot be fixed as in a normal industrial robot, so that an excessively large amount of force or collision with equipment by a robot arm is required. When a load occurs, a problem arises in that the mobile robot is lifted up with the wheels as a fulcrum, causing displacement.

【0003】また、このように移動ロボットが浮上がっ
てしまったときは、無人搬送車のサスペンション機構な
どの移動機構に付随する装置に浮上がりによる予想外の
負荷が印加して、それらに不具合を生じる虞がある。
When the mobile robot is lifted in this way, an unexpected load due to the lifting is applied to a device associated with a moving mechanism such as a suspension mechanism of the automatic guided vehicle, causing a problem to the mobile robot. This may occur.

【0004】一般に、設置式の産業用ロボットを用いる
場合には、ベースをボルトなどで固定し、インターロッ
クなどのミスによりロボットの先端が無理な押し付けや
衝突したときに、過電流検出によりロボットを停止させ
るようにしている。つまり、設置式の産業用ロボットに
おける過電流の検出目的は、ロボットやワークの破壊を
防ぐことが目的であり、ロボットそのものの位置ずれは
考慮されておらず、無人搬送車の浮上がりに対応するこ
とができないのが実情である。
In general, when an installation type industrial robot is used, the base is fixed with bolts or the like, and when the robot tip is forcibly pressed or collides due to an error such as an interlock, the robot is detected by overcurrent detection. I try to stop it. In other words, the purpose of detecting overcurrent in a stationary industrial robot is to prevent the destruction of the robot or the work, and does not consider the position shift of the robot itself, and responds to the lifting of the automatic guided vehicle. The fact is that you cannot do it.

【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ロボットアームの先端が設備に対して
無理な押し付けや衝突を生じた際であっても、無人搬送
車が浮上がってしまうことを防止することができる移動
ロボットを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible for an automatic guided vehicle to float even when the tip of a robot arm is forcedly pressed or collides against equipment. It is an object of the present invention to provide a mobile robot that can prevent the mobile robot from being lost.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、制御装置によりロボットアームを移動した際に、ロ
ボットアームが設備に対して無理な押し付けや衝突した
ときは、移動ロボットが浮上がろうとする。このとき、
制御装置は、移動ロボットが浮上がろうとする際の関節
トルクを求め、関節トルクが所定の限界値となったとき
または限界値となるのに先立ってサーボモータに対して
電流制限を実行する。これにより、ロボットアームの関
節トルクが低下し、それに伴ってロボットアームの押し
付け力や衝突力が低下するので、移動ロボットが浮上が
ってしまうことを確実に防止することができる。
According to the first aspect of the present invention, when the control device moves the robot arm and the robot arm presses or collides with the facilities unreasonably, the mobile robot lifts up. Try to. At this time,
The control device obtains a joint torque when the mobile robot attempts to float, and executes a current limitation on the servomotor when the joint torque reaches a predetermined limit value or before the joint torque reaches the limit value. As a result, the joint torque of the robot arm is reduced, and the pressing force and the collision force of the robot arm are reduced, so that it is possible to reliably prevent the mobile robot from floating.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照しながら説明する。図2は移動ロボットの側面
を示している。この図2において、移動ロボット1は、
無人搬送車2上に、例えば垂直多関節(6軸)型のロボ
ットアーム3を備えて構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a side view of the mobile robot. In FIG. 2, the mobile robot 1
A robot arm 3 of, for example, a vertical articulated (6-axis) type is provided on the automatic guided vehicle 2.

【0008】尚、詳しく図示はしないが、この移動ロボ
ット1は、例えば自動車用部品の生産ラインに採用さ
れ、この生産ラインは、移動ロボット1が走行する走行
経路に沿って複数の設備(作業ステーション)を有して
構成されている。移動ロボット1は、例えば複数台がそ
の走行経路上を走行しながら各設備前の所定の停止位置
に順次停止し、ロボットアーム3によるワークの受け渡
しや、部品の組付け、加工、検査等の各種の作業を実行
するようになっている。
Although not shown in detail, the mobile robot 1 is used, for example, in a production line for automobile parts, and this production line includes a plurality of facilities (work stations) along a traveling route on which the mobile robot 1 travels. ). The mobile robot 1 sequentially stops at a predetermined stop position in front of each facility while a plurality of mobile robots are traveling on the traveling route, and performs various operations such as delivery of a workpiece by the robot arm 3, assembly of parts, processing, and inspection. To perform the work.

【0009】図3は無人搬送車の底部を示している。こ
の図3において、無人搬送車2は、前後方向(進行方
向)にやや長い矩形箱状に構成され、その底部には、走
行経路上を走行するための走行機構4が設けられる。こ
の走行機構4は、無人搬送車2の前後方向中間部の左右
に一対の駆動輪5,6を備えると共に、ほぼ四隅部に位
置して夫々キャスター(車輪に相当)7を備えて構成さ
れている。
FIG. 3 shows the bottom of the automatic guided vehicle. In FIG. 3, the automatic guided vehicle 2 is formed in a rectangular box shape that is slightly longer in the front-rear direction (traveling direction), and a traveling mechanism 4 for traveling on a traveling route is provided at the bottom. The traveling mechanism 4 includes a pair of drive wheels 5 and 6 on the left and right of the front-rear direction intermediate portion of the automatic guided vehicle 2, and includes casters (corresponding to wheels) 7 located at substantially four corners. I have.

【0010】図4は移動ロボット1の電気的構成を示し
ている。この図4において、各駆動輪5,6は、夫々駆
動モータ8,9により図示しない減速機を介して回転駆
動されるようになっている。また、それら駆動モータ
8,9には、その回転速度(回転位置)を検出しフィー
ドバック制御に供するためのエンコーダ10,11が夫
々設けられている。さらに、これら駆動モータ8,9
は、後述する走行用コントローラ12により、モータ駆
動回路13を介して夫々独立して駆動制御されるように
なっている。
FIG. 4 shows an electric configuration of the mobile robot 1. In FIG. 4, the drive wheels 5 and 6 are driven to rotate by drive motors 8 and 9 via a speed reducer (not shown), respectively. The drive motors 8 and 9 are provided with encoders 10 and 11 for detecting the rotation speed (rotational position) thereof and providing the encoders with feedback control. Further, these drive motors 8, 9
Are independently controlled by a traveling controller 12 described later via a motor drive circuit 13.

【0011】図3に戻って、無人搬送車2の前後にはガ
イドセンサ14,15が設けられている。このガイドセ
ンサ14,15は、磁気センサ素子を横方向(左右方
向)に複数個並べて構成されており、無人搬送車2を案
内するためのガイドライン(図示せず)の位置を検出す
るようになっている。また、駆動輪6に隣接して停止マ
ーカセンサ16が設けられており、この停止マーカセン
サ16により無人搬送車2の停止ポイントに敷設された
停止マーカ(図示せず)を検出するようになっている。
これら前後部のガイドセンサ14,15及び停止マーカ
センサ16の検出信号は、走行用コントローラ12に入
力されるようになっている。
Returning to FIG. 3, guide sensors 14 and 15 are provided before and after the automatic guided vehicle 2. The guide sensors 14 and 15 are configured by arranging a plurality of magnetic sensor elements in a lateral direction (lateral direction), and detect a position of a guide line (not shown) for guiding the automatic guided vehicle 2. ing. Further, a stop marker sensor 16 is provided adjacent to the drive wheel 6, and the stop marker sensor 16 detects a stop marker (not shown) laid at a stop point of the automatic guided vehicle 2. I have.
The detection signals of the front and rear guide sensors 14 and 15 and the stop marker sensor 16 are input to the traveling controller 12.

【0012】走行用コントローラ12は、CPU,RO
M,RAM,入出力回路等からなるマイコンを主体とし
て構成され、例えば予め入力された走行経路及び設備を
示す地図データや走行制御プログラムに従い、前後部の
ガイドセンサ14,15及び停止マーカセンサ16から
の検出信号に基づいて、駆動モータ8,9を制御し、無
人搬送車2を走行経路上となるように走行させると共
に、所定の停止位置に停止させるようになっている。こ
の停止位置では、無人搬送車2の中心点(基準点)が、
走行経路上に仮想される停止点に対し、X軸,Y軸,θ
(回転方向)軸の全てについて一致することをもって、
正規の位置に停止したとされるようになっている。
The traveling controller 12 includes a CPU, an RO,
The microcomputer mainly includes a microcomputer including an M, a RAM, an input / output circuit, and the like. The drive motors 8 and 9 are controlled on the basis of the detection signal to cause the automatic guided vehicle 2 to travel along the traveling route and to stop at a predetermined stop position. At this stop position, the center point (reference point) of the automatic guided vehicle 2 is
The X-axis, Y-axis, θ
By agreeing on all of the (rotational) axes,
It is said to have stopped at the regular position.

【0013】このとき、走行用コントローラ12は、無
人搬送車2を走行させるにあたって、ガイドセンサ1
4,15の検出信号に基づいて、ガイドライン上を無人
搬送車2の中心点(基準点)が通過するように無人搬送
車2の走行姿勢を制御(操舵)するようになっている。
この姿勢制御は、駆動モータ8,9に速度差を与えるこ
とによりなされるようになっている。そして、走行用コ
ントローラ12は、停止マーカセンサ16が、停止マー
カを検出した時点で、無人搬送車2を停止させるように
なっている。
At this time, when the traveling controller 12 drives the automatic guided vehicle 2, the traveling sensor 12
Based on the detection signals 4 and 15, the traveling posture of the automatic guided vehicle 2 is controlled (steered) so that the center point (reference point) of the automatic guided vehicle 2 passes on the guide line.
This attitude control is performed by giving a difference in speed between the drive motors 8 and 9. The traveling controller 12 stops the automatic guided vehicle 2 when the stop marker sensor 16 detects the stop marker.

【0014】また、図4に示すように、ロボットアーム
3は、無人搬送車2内に設けられたロボットコントロー
ラ(制御装置に相当)17により制御されるようになっ
ている。このロボットコントローラ17は、やはりマイ
コンを主体として構成され、予め入力された作業プログ
ラム及び教示された動作ポイントに基づいて、ロボット
アーム3による作業を実行させるようになっている。こ
のとき、動作ポイントは、移動ロボット1(無人搬送車
2)が所定の停止位置に正確に停止したものとして教示
(設定)されるようになっている。
As shown in FIG. 4, the robot arm 3 is controlled by a robot controller (corresponding to a control device) 17 provided in the automatic guided vehicle 2. The robot controller 17 is also configured mainly by a microcomputer, and is configured to execute a task by the robot arm 3 based on a previously input task program and a taught operation point. At this time, the operation point is taught (set) assuming that the mobile robot 1 (the automatic guided vehicle 2) has accurately stopped at a predetermined stop position.

【0015】上記移動ロボット1を制御するロボットコ
ントローラ17は、図5に示すように、主制御部18、
サーボ制御部19及び駆動部20を備えている。主制御
部18は、ティーチングペンダント21などを使用して
設定された動作プログラムを記憶している。動作プログ
ラムには、ロボットアーム3の一つの動作毎にロボット
アーム3の先端について、動作開始位置およびその方
向、動作終了位置およびその方向、それら開始位置から
終了位置に至るまでの途中の経路位置およびその方向な
どのデータ、速度係数や加減速度係数などのパラメータ
が記録されている。尚、速度係数、加減速度係数とは、
動作の許容最大速度、許容最大加減速度に対する割合を
定めたものである。
As shown in FIG. 5, a robot controller 17 for controlling the mobile robot 1 includes a main controller 18
A servo control unit 19 and a drive unit 20 are provided. The main control unit 18 stores an operation program set using the teaching pendant 21 or the like. The operation program includes an operation start position and its direction, an operation end position and its direction, a path position halfway from the start position to the end position, and an end position of the robot arm 3 for each operation of the robot arm 3. Data such as the direction and parameters such as a speed coefficient and an acceleration / deceleration coefficient are recorded. The speed coefficient and acceleration / deceleration coefficient are
The maximum allowable speed of the operation and the ratio to the maximum allowable acceleration / deceleration are defined.

【0016】そして、主制御部18は、一つの動作につ
いて、上記の動作プログラム中のデータおよびパラメー
タから速度パターンを例えば台形パターンに当てはめて
決定し、その速度パターンから各関節の位置(角度)お
よび速度(角速度)を所定のサンプリング時間、例えば
10msec 経過毎に求める。尚、関節の位置は関節の速
度を積分して得る。そして、主制御部18は、速度パタ
ーンから求めた各関節の位置および速度を、各サーボモ
ータ22の位置および速度に変換し、これを位置指令値
および速度指令値としてサーボ制御部19に与えるよう
になっている。一方、サーボ制御部19は、サーボモー
タ22に設けられたロータリエンコーダ23からの位置
情報および速度情報から各サーボモータ22の現在の位
置および回転速度を検知し、それら各サーボモータ22
の現在位置を主制御部18から与えられる各サーボモー
タ22の位置指令値と比較して位置偏差を求め、位置偏
差に位置ループゲインを乗じて速度指令値を求める。
The main control unit 18 determines a speed pattern by applying a speed pattern to, for example, a trapezoidal pattern from the data and parameters in the above operation program for one operation, and determines the position (angle) and the position of each joint from the speed pattern. The speed (angular speed) is obtained every predetermined sampling time, for example, every 10 msec. The position of the joint is obtained by integrating the speed of the joint. Then, the main control unit 18 converts the position and speed of each joint obtained from the speed pattern into the position and speed of each servo motor 22 and gives the position and speed command values to the servo control unit 19. It has become. On the other hand, the servo control unit 19 detects the current position and the rotation speed of each servo motor 22 from the position information and the speed information from the rotary encoder 23 provided for the servo motor 22, and
Is compared with the position command value of each servo motor 22 given from the main control unit 18 to obtain a position deviation, and the position deviation is multiplied by a position loop gain to obtain a speed command value.

【0017】また、サーボ制御部19は、各サーボモー
タ22について、主制御部18から与えられる速度指令
値と現在の回転速度とを比較して速度偏差を求め、この
速度偏差に速度ループゲインを乗じてトルク指令値を求
める。そして、サーボ制御部19は、各サーボモータ2
2のトルク指令値を駆動部20に与え、駆動部20は、
各サーボモータ22をトルク指令値に応じた出力トルク
となるように駆動電流を出力する。これにより、各サー
ボモータ22により各ロボットアーム3が駆動されるの
で、ロボットアーム3の先端が動作プログラムにより定
められた通りの動作軌跡を辿って動作し、定められた作
業を行う。
Further, the servo control unit 19 compares the speed command value given from the main control unit 18 with the current rotational speed for each servo motor 22 to obtain a speed deviation, and calculates a speed loop gain to the speed deviation. Multiply to obtain the torque command value. Then, the servo controller 19 controls each servo motor 2
2 is given to the drive unit 20, and the drive unit 20
The drive current is output so that each servo motor 22 has an output torque corresponding to the torque command value. As a result, each robot arm 3 is driven by each servo motor 22, so that the distal end of the robot arm 3 operates by following an operation trajectory determined by the operation program, and performs a predetermined operation.

【0018】尚、実際には、サーボ制御部19は、今回
の位置指令値および速度指令値と前回の位置指令値およ
び速度指令値との差を10等分して1msec 毎の位置指
令値および速度指令値に分割し、サーボモータ22の現
在位置および現在速度を位置指令値および速度指令値と
比較して最終的に各サーボモータ22の出力トルクを演
算するという処理(フィードバック制御)を1msec 毎
に行うように構成されている。
In practice, the servo control unit 19 divides the difference between the current position command value and speed command value from the previous position command value and speed command value by 10 and divides it by 1 msec. A process (feedback control) of dividing the current position and the current speed of the servo motor 22 with the position command value and the speed command value and finally calculating the output torque of each servo motor 22 is performed every 1 msec. It is configured to do so.

【0019】図1はロボットコントローラ17のフィー
ドバック制御の原理を示している。この図1において、
重力補償とは、ロボットアーム3の各軸を連結する各関
節には、ロボットアーム3の重量に基づくモーメントが
作用しているため、ロボットアーム3を或る姿勢に保持
するには、各関節に上記モーメントと大きさが等しく方
向が逆のトルクを加えるようにしている。このトルクを
重力推定トルクと称し、主制御部18は、各ロボットア
ーム3の姿勢に基づいて重力推定トルクを演算してサー
ボ制御部19に与えるようにしている。
FIG. 1 shows the principle of feedback control by the robot controller 17. In this FIG.
Gravity compensation means that a moment based on the weight of the robot arm 3 acts on each joint connecting each axis of the robot arm 3. A torque having the same magnitude as the above-mentioned moment and the opposite direction is applied. This torque is referred to as gravity estimation torque, and the main control unit 18 calculates the gravity estimation torque based on the posture of each robot arm 3 and gives the torque to the servo control unit 19.

【0020】そして、サーボ制御部19は、上記の通常
のフィードバック制御により得られた駆動トルクに上記
重力推定トルク分を加えたものを各サーボモータ22の
トルク指令値(Tm)とする。
Then, the servo controller 19 sets a torque command value (Tm) of each servo motor 22 by adding the drive torque obtained by the normal feedback control to the estimated gravity torque.

【0021】ところで、サンプリング時間経過毎の各サ
ーボモータ22の位置指令値および速度指令値を求める
には、まず、各関節について、各ロボットアーム3を支
えている部分に対する位置および速度を求める必要があ
る。これに対し、動作プログラムに記録された動作開始
位置とその方向、動作終了位置とその方向、それら開始
位置から終了位置までの途中の経路位置とその方向は、
全てロボット1の基準座標系におけるロボットアーム3
の先端のものとして記録されている。
In order to obtain the position command value and the speed command value of each servo motor 22 every time the sampling time elapses, it is necessary to first obtain the position and speed of each joint with respect to the portion supporting each robot arm 3. is there. On the other hand, the operation start position and its direction, the operation end position and its direction recorded in the operation program, the path position and its direction on the way from the start position to the end position,
Robot arm 3 in the reference coordinate system of robot 1
It is recorded as the tip one.

【0022】従って、動作プログラムに記録された各位
置とその方向から求められる速度パターンは、ロボット
アーム3の先端のものであるから、各サーボモータ22
の位置指令値および速度指令値を求めるには、まず、基
準座標系でのロボットアーム3の先端の位置および速度
から各関節の位置および速度を演算しなければならな
い。そして、それら各関節の位置および速度を各関節間
での相対的な位置と速度とに変換し、最後に各関節の相
対的な位置と速度と、伝動機構の減速比とに基づいて各
サーボモータ22の位置と速度を求めなければならな
い。
Therefore, since the speed pattern obtained from each position and its direction recorded in the operation program is the one at the tip of the robot arm 3, each servo motor 22
In order to obtain the position command value and the speed command value, the position and speed of each joint must first be calculated from the position and speed of the tip of the robot arm 3 in the reference coordinate system. Then, the position and speed of each joint are converted into relative positions and speeds between the joints. Finally, each servo is determined based on the relative position and speed of each joint and the reduction ratio of the transmission mechanism. The position and speed of the motor 22 must be determined.

【0023】そのために、各関節には、3次元の座標系
が設定されている。このうち、ベース部の座標系は、ロ
ボット1の基準座標系として不動のものであり、他の座
標系は関節の回転によって位置と向きが変化する。
For this purpose, a three-dimensional coordinate system is set for each joint. Among these, the coordinate system of the base unit is immovable as the reference coordinate system of the robot 1, and the position and orientation of the other coordinate systems change due to the rotation of the joint.

【0024】そして、上述したようにして速度パターン
から求められたロボットアーム3の先端についての各サ
ンプリング時間毎の速度から、各関節の速度を求めるに
は、周知のように逆ヤコビ行列を用いて演算によって行
われる。この場合の逆ヤコビ行列は、基準座標系の3つ
の座標軸方向の並進運動とそれら各座標軸に回りの回転
運動についての6行6列の行列式となる。基準座標系に
おいて、各関節の各サンプリング時間毎の位置と速度と
が逆ヤコビ行列を用いて求められると、次に座標変換が
行われて各関節の相対的な位置と速度とが演算される。
そして、各関節の相対的な位置および速度と伝動機構の
減速比から各サーボモータ22の位置指令値と速度指令
値とが求められるのである。
The speed of each joint is obtained from the speed at each sampling time for the tip of the robot arm 3 obtained from the speed pattern as described above, using an inverse Jacobian matrix as is well known. It is performed by calculation. In this case, the inverse Jacobian matrix is a 6-by-6 determinant for translational movement in three coordinate axes of the reference coordinate system and rotational movement around each coordinate axis. In the reference coordinate system, when the position and speed of each joint at each sampling time are obtained using the inverse Jacobian matrix, coordinate conversion is then performed to calculate the relative position and speed of each joint. .
Then, the position command value and the speed command value of each servomotor 22 are obtained from the relative position and speed of each joint and the reduction ratio of the transmission mechanism.

【0025】ここで、主制御部18は、各関節のトルク
を判断しており、各関節のトルクが所定の限界値に達し
たと判断したときは、サーボ制御部19に対してトルク
制限を指令する。サーボ制御部19は、トルク制限が指
令されたときは、駆動部20に対するトルク指令値を低
減し、それに応じて駆動部20が電流制限を行うように
なっており、この電流制限が本実施の形態の特徴となっ
ている。
Here, the main control unit 18 determines the torque of each joint, and when determining that the torque of each joint has reached a predetermined limit value, the main control unit 18 limits the torque to the servo control unit 19. Command. When a torque limit is instructed, the servo control unit 19 reduces the torque command value for the drive unit 20, and the drive unit 20 performs a current limit in accordance with the torque command value. It is a feature of the form.

【0026】次に上記構成の作用について説明する。移
動ロボット1はガイドラインに沿って移動し、所定の設
備前の停止ポイントで停止すると、プログラムに基づい
て所定の作業を実行する。このとき、移動ロボット1の
停止位置のずれ或いはプログラムのミスによりロボット
アーム3の先端が設備に対して無理に押し付けられた
り、衝突することがある。このような場合、ロボットア
ーム3に過大な負荷が生じ、移動ロボット1が車輪を支
点として浮上がろうとする力が作用する。このため、無
人搬送車2が停止位置から移動してしまったり、無人搬
送車2のサスペンション機構などに予想外の負荷が印加
して、それらに不具合が生じる虞がある。
Next, the operation of the above configuration will be described. The mobile robot 1 moves according to the guideline, and stops at a stop point in front of a predetermined facility and executes a predetermined operation based on a program. At this time, the tip of the robot arm 3 may be forcibly pressed against the equipment or collide with the equipment due to a shift in the stop position of the mobile robot 1 or a mistake in the program. In such a case, an excessive load is generated on the robot arm 3, and a force is exerted on the mobile robot 1 to float on the wheels as fulcrums. For this reason, there is a possibility that the automatic guided vehicle 2 may move from the stop position, or an unexpected load may be applied to a suspension mechanism of the automatic guided vehicle 2 or the like, and malfunctions may occur.

【0027】そこで、本実施の形態では、次のようにし
て移動ロボット1が浮上がってしまうことを防止するよ
うにした。図6はロボットアーム3の先端が設備24に
押し付けられた状態で移動ロボットに作用する力関係を
示している。この図6において、lgはロボットアーム
3の伸長方向と反対側に位置するキャスター7とロボッ
トアーム3の先端の接触点との間の距離、Mは移動ロボ
ット1の質量、Mgvは移動ロボット1の質量によりロ
ボットアーム3の伸長方向と反対側に位置するキャスタ
ー7を支点として回転させる力、loはロボットアーム
3の伸長方向と反対側に位置するキャスター7と移動ロ
ボット1の質量中心との間の距離、Fはロボットアーム
3の先端が設備24から受ける力、Fvはロボットアー
ム3の先端によりロボットアーム3の伸長方向と反対側
に位置するキャスター7を支点として回転させる力(M
gvとは反対の回転方向)とすると、lg・Mgv<l
o・Fvのとき、キャスター7を支点として移動ロボッ
ト1が浮上がろうとする。つまり、移動ロボット1のロ
ボットアーム3の伸長方向と反対側のキャスター7を支
点として図6に示す反時計回り方向の力が時計回り方向
の力よりも大きくなったときに移動ロボット1に浮上が
ろうとする力が作用する。尚、Mgvは固定であるもの
の、Fvは移動ロボット1が設備に及ぼす力の大きさ及
び方向によって変化する。
Therefore, in the present embodiment, the floating of the mobile robot 1 is prevented as follows. FIG. 6 shows a force relationship acting on the mobile robot in a state where the tip of the robot arm 3 is pressed against the equipment 24. In FIG. 6, lg is the distance between the caster 7 located on the side opposite to the direction in which the robot arm 3 extends and the contact point at the tip of the robot arm 3; M is the mass of the mobile robot 1; The force for rotating the caster 7 located on the opposite side to the extension direction of the robot arm 3 as a fulcrum due to the mass, lo is the distance between the caster 7 located on the opposite side to the extension direction of the robot arm 3 and the center of mass of the mobile robot 1 The distance, F, is the force that the tip of the robot arm 3 receives from the equipment 24, and the Fv is the force (M) that causes the tip of the robot arm 3 to rotate around the caster 7 located on the opposite side to the direction in which the robot arm 3 extends.
gv), the rotation direction is opposite to gv.
At the time of o · Fv, the mobile robot 1 tries to float around the caster 7 as a fulcrum. That is, when the force in the counterclockwise direction shown in FIG. 6 becomes larger than the force in the clockwise direction with respect to the caster 7 on the opposite side of the extension direction of the robot arm 3 of the mobile robot 1 as a fulcrum, the mobile robot 1 rises. Attempting force acts. Although Mgv is fixed, Fv changes depending on the magnitude and direction of the force exerted by the mobile robot 1 on the equipment.

【0028】ここで、移動ロボット1が浮上がろうとす
るときの回転力FvをFvlimit とすると、lo・Fv
limit =lg・Mgvと表すことができる。
Here, assuming that the rotational force Fv when the mobile robot 1 is about to float is Fvlimit, lo · Fv
limit = lg · Mgv.

【0029】また、移動ロボットが浮上がろうとすると
きの関節トルクの限界値をτlimitとすると、τlimit
=JT ・Fvlimit =JT ・(lg/lo)と表すこと
ができる。
If the limit value of the joint torque when the mobile robot tries to float is τlimit, τlimit
= J T · Fvlimit = J T · (lg / lo).

【0030】従って、ロボットコントローラ17の主制
御部18は、τlimit =JT ・(lg/lo)・Mgv
を満足したとき或いは満足するのに先立ってサーボ制御
部19に対してトルク制限を指令することにより、移動
ロボット1が浮上がってしまうことを防止することがで
きる。
Therefore, the main controller 18 of the robot controller 17 determines that τlimit = J T · (lg / lo) · Mgv
When the torque is satisfied or before the torque is satisfied, the servo controller 19 is instructed to limit the torque, so that the mobile robot 1 can be prevented from floating.

【0031】このような実施の形態によれば、移動ロボ
ット1は、各関節トルクによりロボットアーム3の先端
が他に及ぼす力を演算しており、その演算した関節トル
クがロボットアーム3の先端の押し付け或いは衝突によ
り移動ロボット1が浮上がってしまうような限界値とな
った場合は関節トルクを制限するようにしたので、移動
ロボット1が浮上がってしまうことを確実に防止するこ
とができる。この場合、特別の手段を用いることなく、
ソフトの処理により対応することができるので、コスト
が大幅に上昇することなく容易に実施することができ
る。
According to such an embodiment, the mobile robot 1 calculates the force exerted on the other end by the robot arm 3 based on each joint torque, and the calculated joint torque is applied to the distal end of the robot arm 3. When the limit value is such that the mobile robot 1 is lifted by pressing or collision, the joint torque is limited, so that the mobile robot 1 can be reliably prevented from lifting. In this case, without using any special means,
Since this can be handled by software processing, it can be easily implemented without significantly increasing costs.

【0032】尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例
に限定されるものではなく、適用可能なロボットは垂直
多関節型、直交座標型のものに限られないなど、その要
旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できるものであ
る。
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and applicable robots are not limited to those of the vertical articulated type and the rectangular coordinate type, and do not depart from the gist of the present invention. Various changes can be made within the scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態における電流制限機能を
示す機能ブロック図
FIG. 1 is a functional block diagram showing a current limiting function according to an embodiment of the present invention.

【図2】移動ロボットの側面図FIG. 2 is a side view of a mobile robot.

【図3】無人搬送車の底面図FIG. 3 is a bottom view of the automatic guided vehicle.

【図4】移動ロボットの電気的構成を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing an electric configuration of the mobile robot.

【図5】ロボットコントローラの構成を示す機能ブロッ
ク図
FIG. 5 is a functional block diagram showing a configuration of a robot controller.

【図6】移動ロボットに作用する力関係を示す図FIG. 6 is a diagram showing a force relationship acting on a mobile robot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1は移動ロボット、2は無人搬送車、3はロボットアー
ム、5,6は駆動輪、7はキャスター(車輪)、17は
ロボットコントローラ(制御装置)である。
1 is a mobile robot, 2 is an automatic guided vehicle, 3 is a robot arm, 5 and 6 are drive wheels, 7 is a caster (wheel), and 17 is a robot controller (control device).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車輪により移動可能に支持された無人搬
送車と、 この無人搬送車に搭載され、関節により連結されたロボ
ットアームと、 前記関節を駆動するサーボモータに対する電流を制御す
ることにより前記関節のトルクを制御する制御装置とを
備えた移動ロボットにおいて、 前記制御装置は、ロボットアームの先端に対する位置及
び姿勢制御に応じてロボットアームの先端を移動した際
に、前記関節トルクの限界値が次式を満足したときまた
は満足するのに先立って前記サーボモータに対して電流
制限を実行することを特徴とする移動ロボット。 τlimit =JT ・(lg/lo)・Mgv 但し、τlimit は関節トルクの限界値、JT はヤコビ行
列、lgはロボットアームの伸長方向と反対側に位置す
る車輪とロボットアームの先端の接触点との間の距離、
loはロボットアームの伸長方向と反対側に位置する車
輪と移動ロボットの質量中心との間の距離、Mは移動ロ
ボットの質量、Mgvは移動ロボットの質量によりロボ
ットアームの伸長方向と反対側に位置する車輪を支点と
して回転する力を示す。
An automatic guided vehicle movably supported by wheels, a robot arm mounted on the automatic guided vehicle and connected by a joint, and controlling a current to a servomotor that drives the joint by controlling the current. And a control device for controlling the torque of the joint.The control device, when moving the tip of the robot arm according to the position and attitude control with respect to the tip of the robot arm, the limit value of the joint torque A mobile robot, wherein current limiting is performed on the servomotor when or before the following expression is satisfied. τlimit = J T · (lg / lo) · Mgv where τlimit is the limit value of the joint torque, J T is the Jacobian matrix, and lg is the contact point between the wheel located on the side opposite to the direction in which the robot arm extends and the tip of the robot arm. The distance between,
lo is the distance between the wheel located on the opposite side to the extension direction of the robot arm and the center of mass of the mobile robot, M is the mass of the mobile robot, and Mgv is the opposite side to the extension direction of the robot arm due to the mass of the mobile robot. The rotation force is shown with the rotating wheel as a fulcrum.
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