JP2003291082A - Multi-joint leg control device - Google Patents

Multi-joint leg control device

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JP2003291082A
JP2003291082A JP2002098537A JP2002098537A JP2003291082A JP 2003291082 A JP2003291082 A JP 2003291082A JP 2002098537 A JP2002098537 A JP 2002098537A JP 2002098537 A JP2002098537 A JP 2002098537A JP 2003291082 A JP2003291082 A JP 2003291082A
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JP
Japan
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motor
drive shaft
speed reducer
control device
force
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2002098537A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidenobu Nakanishi
秀信 中西
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-joint leg control device capable of enhancing the locating accuracy of each join leg using a low-cost speed reducer. <P>SOLUTION: An external restraining force 18 in the opposite direction to the rotation of the drive shaft 15 of the speed reducer 14, or an external restraining force 18 in the same direction as the rotation of the drive shaft 15 of the speed reducer 14 and larger than the torque of the drive shaft 15 of the speed reducer 14, is loaded on a frame 17 for driving. This can eliminate the influence of the backlash of the speed reducer 14, and it is possible to enhance the locating accuracy of the joint leg. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、ロボット等に用い
られる多関節脚を制御する技術に関し、特に、バックラ
ッシの発生を抑制して高精度な位置決め制御を可能とし
た多関節脚制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for controlling an articulated leg used in a robot or the like, and more particularly, to an articulated leg control device capable of performing highly accurate positioning control while suppressing the occurrence of backlash.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ロボットの開発が盛んに行なわれ
ており、より複雑な動作を行なえるように多関節脚を備
えたロボットが多数出現している。
2. Description of the Related Art In recent years, robots have been actively developed, and many robots having articulated legs so as to perform more complicated movements have appeared.

【0003】図7は、従来の多関節脚制御装置における
多関節脚を駆動する部分(以下、駆動部と呼ぶ。)を示
すブロック図である。この駆動部は、モータ11と、モ
ータ軸12と、モータ軸12に接続されるエンコーダ1
3と、モータ軸12の回転を減速する減速機14と、関
節脚を駆動する最終段の駆動軸15とを含む。
FIG. 7 is a block diagram showing a portion (hereinafter referred to as a drive unit) for driving the articulated leg in the conventional articulated leg control device. This drive unit includes a motor 11, a motor shaft 12, and an encoder 1 connected to the motor shaft 12.
3, a speed reducer 14 that reduces the rotation of the motor shaft 12, and a final stage drive shaft 15 that drives the joint leg.

【0004】モータ11の回転により減速機14を中継
して最終段の駆動軸15を回転させる場合、減速機14
のギアの遊びによってバックラッシが発生する。バック
ラッシが発生すると、モータ軸12と最終段の駆動軸1
5との間に制御量の回転誤差が発生し、制御量の精度が
低下する要因となる。このバックラッシを減少させるこ
とが可能な減速機として、ハーモニックドライブ型減速
機が知られている。
When the drive shaft 15 at the final stage is rotated by relaying the speed reducer 14 by the rotation of the motor 11, the speed reducer 14
Backlash occurs due to the play of gears. When backlash occurs, the motor shaft 12 and the final stage drive shaft 1
5 causes a rotation error of the control amount, which causes a decrease in the precision of the control amount. A harmonic drive type speed reducer is known as a speed reducer capable of reducing the backlash.

【0005】図8は、最終段の駆動軸15の回転誤差を
補正することが可能な多関節脚の駆動部を示すブロック
図である。この駆動部は、図7に示す駆動部と比較し
て、最終段の駆動軸15にエンコーダ16が接続されて
いる点のみが異なる。モータ軸12にエンコーダ13を
配置することに加えて、最終段の駆動軸15にエンコー
ダを配置することによって、最終段の駆動軸15の回転
誤差を検出でき、その回転誤差を補正することが可能と
なる。
FIG. 8 is a block diagram showing a drive unit of an articulated leg capable of correcting the rotation error of the drive shaft 15 at the final stage. This drive unit is different from the drive unit shown in FIG. 7 only in that an encoder 16 is connected to the drive shaft 15 at the final stage. By disposing the encoder on the final stage drive shaft 15 in addition to disposing the encoder 13 on the motor shaft 12, it is possible to detect the rotational error of the final stage drive shaft 15 and correct the rotational error. Becomes

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図7に示す多
関節脚の駆動部において、減速機14のギアの遊びによ
って発生するバックラッシを減少させて位置決め精度を
向上させるためには、ハーモニックドライブ型減速機等
の減速機が必要となるが、非常に高価でありサイズが大
きいため、駆動部のコストが高くなったりサイズが大き
くなったりするといった問題点があった。
However, in the drive section of the articulated leg shown in FIG. 7, in order to reduce the backlash generated by the play of the gear of the reduction gear 14 and improve the positioning accuracy, the harmonic drive type is used. Although a speed reducer such as a speed reducer is required, it is very expensive and has a large size, so that there is a problem that the cost of the drive unit becomes high and the size becomes large.

【0007】また、図8に示す多関節脚の駆動部におい
ては、単に伝達系のねじれやバックラッシ等の影響で最
終段の駆動軸15が所定の位置に移動していない場合、
エンコーダ13および16の計測値から算出した補正量
だけモータ11を駆動して駆動軸15を所定の位置に移
動させることになる。しかし、外部負荷が加わった場合
にはバックラッシ分の回転誤差が発生する。この回転誤
差を無理に補正しようとしてモータ11を回転させて
も、バックラッシによって発生する不感帯領域によって
駆動軸15が正常に回転しないため、停止位置付近で発
振現象が発生し、位置決め精度と安定性とが悪化すると
いった問題点があった。
Further, in the drive unit of the articulated leg shown in FIG. 8, when the drive shaft 15 at the final stage is not moved to a predetermined position simply due to the influence of twisting of the transmission system or backlash,
The motor 11 is driven by the correction amount calculated from the measured values of the encoders 13 and 16 to move the drive shaft 15 to a predetermined position. However, when an external load is applied, a backlash rotation error occurs. Even if the motor 11 is rotated to forcibly correct this rotation error, the drive shaft 15 does not rotate normally due to the dead zone region generated by backlash, so that an oscillation phenomenon occurs near the stop position, and positioning accuracy and stability are improved. There was a problem that was worse.

【0008】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、第1の目的は、安価な減速機を用い
て関節脚の位置決め精度を向上させることが可能な多関
節脚制御装置を提供することである。
The present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to provide multi-joint leg control capable of improving the positioning accuracy of joint legs by using an inexpensive speed reducer. It is to provide a device.

【0009】第2の目的は、多関節脚制御装置が配置さ
れた装置に突発的な力が加わったり、傾斜面上を歩行し
たりする場合であっても、モータの制御量をより正確に
制御することが可能な多関節脚制御装置を提供すること
である。
A second object is to more accurately control the motor control amount even when a sudden force is applied to the device in which the articulated leg control device is arranged or the device walks on an inclined surface. An object is to provide a multi-joint leg control device that can be controlled.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のある局面に従え
ば、多関節脚制御装置は、モータと、モータのモータ軸
に接続されるエンコーダと、モータのモータ軸に接続さ
れ、モータの回転を減速する減速機と、減速機の駆動軸
に接続される位置検出器と、減速機の駆動軸に接続され
る駆動用フレームと、駆動用フレームに、減速機の駆動
軸の回転方向と逆方向の外部拘束力、または減速機の駆
動軸の回転方向と同じ方向であって減速機の駆動軸の回
転力よりも大きい外部拘束力を負荷するための手段と、
エンコーダおよび位置検出器からの出力に基づいて、モ
ータの回転を制御するモータ制御部とを含む。
According to one aspect of the present invention, an articulated leg control device includes a motor, an encoder connected to the motor shaft of the motor, and a motor shaft of the motor. The speed reducer that reduces the speed, the position detector that is connected to the drive shaft of the speed reducer, the drive frame that is connected to the drive shaft of the speed reducer, and the drive frame that is opposite to the rotation direction of the drive shaft of the speed reducer. Direction, or means for applying an external binding force in the same direction as the rotation direction of the drive shaft of the speed reducer and larger than the rotation force of the drive shaft of the speed reducer,
A motor control unit that controls the rotation of the motor based on the outputs from the encoder and the position detector.

【0011】駆動用フレームに、減速機の駆動軸の回転
方向と逆方向の外部拘束力、または減速機の駆動軸の回
転方向と同じ方向であって減速機の駆動軸の回転力より
も大きい外部拘束力を負荷するので、減速機のバックラ
ッシの影響を排除することができ、関節脚の位置決め精
度を向上させることが可能となる。
An external restraining force is applied to the drive frame in a direction opposite to the rotation direction of the drive shaft of the reduction gear, or in the same direction as the rotation direction of the drive shaft of the reduction gear and larger than the rotation force of the drive shaft of the reduction gear. Since the external restraint force is applied, the influence of backlash of the reduction gear can be eliminated, and the positioning accuracy of the joint leg can be improved.

【0012】好ましくは、外部拘束力を負荷するための
手段は、多関節脚制御装置が配置される装置の自重によ
って駆動用フレームに外部拘束力を負荷する。
[0012] Preferably, the means for applying the external restraint force applies the external restraint force to the drive frame by the weight of the device in which the articulated leg control device is arranged.

【0013】したがって、複雑な機構を付加することな
く、駆動用フレームに外部拘束力を負荷することが可能
となる。
Therefore, it is possible to apply an external restraining force to the drive frame without adding a complicated mechanism.

【0014】好ましくは、多関節脚制御装置はさらに、
加速度または角速度を検出するセンサを含み、モータ制
御装置は、センサからの出力を参照し、外部拘束力の誤
差を算出してモータの回転を制御する。
Preferably, the articulated leg controller further comprises:
The motor control device includes a sensor that detects acceleration or angular velocity, refers to an output from the sensor, calculates an error of an external binding force, and controls the rotation of the motor.

【0015】したがって、多関節脚制御装置が配置され
た装置に突発的な力が加わったり、傾斜面上を歩行した
りする場合であっても、モータの制御量をより正確に制
御することが可能となる。
Therefore, even when a sudden force is applied to the device in which the articulated leg control device is arranged or the device walks on an inclined surface, the control amount of the motor can be controlled more accurately. It will be possible.

【0016】好ましくは、外部拘束力を負荷するための
手段は、減速機と駆動用フレームとの間に設けられたね
じりバネによって駆動用フレームに外部拘束力を負荷す
る。
[0016] Preferably, the means for applying the external restraint force applies the external restraint force to the drive frame by a torsion spring provided between the reduction gear and the drive frame.

【0017】したがって、駆動用フレームに安定した外
部拘束力を発生させることが可能となる。
Therefore, it becomes possible to generate a stable external restraint force on the drive frame.

【0018】好ましくは、外部拘束力を負荷するための
手段は、減速機の駆動軸に接続される2つの駆動用フレ
ームの間に設けられた引張りバネによって駆動用フレー
ムに外部拘束力を負荷する。
Preferably, the means for applying an external restraint force applies the external restraint force to the drive frame by a tension spring provided between two drive frames connected to the drive shaft of the speed reducer. .

【0019】したがって、駆動用フレームに安定した外
部拘束力を発生させることが可能となる。
Therefore, it becomes possible to generate a stable external restraint force on the drive frame.

【0020】好ましくは、位置検出器は、エンコーダに
よって構成される。したがって、位置検出器の分解能を
高くすることができ、減速機の駆動軸の位置決め精度を
向上させることが可能となる。
Preferably, the position detector is composed of an encoder. Therefore, the resolution of the position detector can be increased, and the positioning accuracy of the drive shaft of the speed reducer can be improved.

【0021】好ましくは、位置検出器は、ポテンショメ
ータによって構成される。したがって、位置検出器の小
型化およびセンシング回路の簡略化を図ることが可能と
なる。
[0021] Preferably, the position detector is constituted by a potentiometer. Therefore, the position detector can be downsized and the sensing circuit can be simplified.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)まず、図1を参
照して、バックラッシが発生する原因について説明す
る。図1の直線21および22は、モータ軸の回転量に
対する減速機の最終段駆動軸(以下、減速機駆動軸と呼
ぶ。)の回転量の関係を示している。なお、図1のグラ
フにおいて、モータ軸を増加方向(時計方向)に回転さ
せると、減速機駆動軸も増加方向に回転するものと定義
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Embodiment 1) First, the cause of backlash will be described with reference to FIG. Straight lines 21 and 22 in FIG. 1 indicate the relationship between the rotation amount of the motor shaft and the rotation amount of the final stage drive shaft of the reduction gear (hereinafter referred to as the reduction gear drive shaft). In the graph of FIG. 1, it is defined that when the motor shaft is rotated in the increasing direction (clockwise direction), the reduction gear drive shaft is also rotated in the increasing direction.

【0023】バックラッシは、ギア等によって減速する
減速機構を使用した場合に発生する遊びによる不感帯領
域であり、モータ軸を増加方向にのみ回転させる場合に
は直線21のように減速機駆動軸も増加方向に回転す
る。
Backlash is a dead zone region due to play that occurs when a speed reducing mechanism that reduces the speed by a gear or the like is used. When the motor shaft is rotated only in the increasing direction, the drive shaft of the speed reducer increases like the straight line 21. Rotate in the direction.

【0024】ここで、モータ軸を増加方向に回転させた
後P1の位置で停止させると、減速機駆動軸はQ1の位
置で停止する。次に、モータ軸を減少方向に回転させた
場合、モータ軸側の減速機ギアのバックラッシの影響に
よって減速機駆動軸の回転量は直線21上を移動せず、
モータ軸がP2の位置まで回転移動、すなわちモータ軸
側のバックラッシ23の分だけモータ軸が回転移動する
まで減速機駆動軸はQ1の位置で停止状態となり、その
後減速機駆動軸の回転量は直線22上を減少方向に移動
する。
When the motor shaft is rotated in the increasing direction and then stopped at the position P1, the speed reducer drive shaft stops at the position Q1. Next, when the motor shaft is rotated in the decreasing direction, the rotation amount of the reduction gear drive shaft does not move on the straight line 21 due to the backlash of the reduction gear on the motor shaft side.
The speed reducer drive shaft is stopped at the position Q1 until the motor shaft is rotationally moved to the position P2, that is, the motor shaft is rotationally moved by the amount of the backlash 23 on the motor shaft side, and then the rotation amount of the speed reducer drive shaft is linear. Move on 22 in the decreasing direction.

【0025】次に、P3の位置でモータ軸の回転を停止
させた場合、減速機駆動軸はQ2の位置で停止する。こ
こで、モータ軸を増加方向に回転させた場合、モータ軸
側の減速機ギアのバックラッシの影響によってモータ軸
がP4の位置まで回転移動するまで、減速機駆動軸はQ
2の位置で停止し、その後再び直線21に従って減速機
駆動軸の回転移動が行なわれる。
Next, when the rotation of the motor shaft is stopped at the position P3, the reduction gear drive shaft is stopped at the position Q2. Here, when the motor shaft is rotated in the increasing direction, the speed reducer drive shaft is driven by Q until the motor shaft is rotationally moved to the position P4 due to the backlash of the speed reducer gear on the motor shaft side.
After stopping at position 2, the speed reducer drive shaft is rotationally moved again according to the straight line 21.

【0026】すなわち、モータ軸がP1→P2→P3→
P4→P1と回転する場合、バックラッシの影響によっ
て減速機駆動軸はA→B→C→D→A点を移動すること
になる。
That is, the motor shaft is P1 → P2 → P3 →
When rotating in the order of P4 → P1, the drive shaft of the reduction gear moves from point A → B → C → D → A due to the influence of backlash.

【0027】以上のことから、繰返し位置決め精度を確
保しながらバックラッシの影響を抑制するためには、モ
ータ軸を、バックラッシがあっても影響のない位置から
常に一定方向に回転させる必要があった。なお、減速機
構によってバックラッシを抑制させる方法として、ハー
モニックドライブ型減速機を使用する方法が広く知られ
ているが、上述したように高価であり、かつサイズが大
きくなるといった欠点がある。
From the above, in order to suppress the influence of backlash while ensuring the repetitive positioning accuracy, it is necessary to rotate the motor shaft in a constant direction from a position where there is no backlash. A method of using a harmonic drive type speed reducer is widely known as a method of suppressing backlash by a speed reducing mechanism, but has the drawbacks of being expensive and large in size as described above.

【0028】図2は、本発明の実施の形態1におけるロ
ボットの多関節脚制御装置の概略構成を示すブロック図
である。この多関節脚制御装置は、位置検出器10と、
モータ11と、モータ軸12と、モータ軸12に接続さ
れるエンコーダ13と、モータ軸12の回転を減速する
減速機14と、関節脚を駆動する減速機駆動軸15と、
外部拘束力18が加えられる関節脚などの駆動用フレー
ム17と、モータ制御部19とを含む。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the articulated leg controller for a robot according to the first embodiment of the present invention. This articulated leg control device includes a position detector 10,
A motor 11, a motor shaft 12, an encoder 13 connected to the motor shaft 12, a speed reducer 14 that reduces the rotation of the motor shaft 12, a speed reducer drive shaft 15 that drives the joint leg,
It includes a drive frame 17 such as a joint leg to which an external restraining force 18 is applied, and a motor control unit 19.

【0029】モータ11のモータ軸12に、モータ軸用
エンコーダ13および減速機14が接続される。減速機
駆動軸15には、位置検出器10および駆動用フレーム
17が接続される。この駆動用フレーム17には、外部
拘束力18が一方向から加えられる。
A motor shaft encoder 13 and a speed reducer 14 are connected to the motor shaft 12 of the motor 11. The position detector 10 and the drive frame 17 are connected to the speed reducer drive shaft 15. An external restraining force 18 is applied to the drive frame 17 from one direction.

【0030】モータ制御部19は、モータ軸用エンコー
ダ13および位置検出器10の検出結果と、外部拘束力
18の制御量とから、制御量に応じたモータ11を駆動
するための制御信号を生成してモータ11へ出力する。
The motor control unit 19 generates a control signal for driving the motor 11 according to the control amount from the detection results of the motor shaft encoder 13 and the position detector 10 and the control amount of the external restraining force 18. And outputs it to the motor 11.

【0031】モータ軸用エンコーダ13は、モータ11
の回転状態および回転位置を検出するためのものであ
り、モータ軸に直結して取付けられているためバックラ
ッシは発生しない。位置検出器10は、減速機駆動軸1
5の回転状態及び回転位置を検出するためのものであ
り、駆動用フレーム17および減速機駆動軸15に直結
接続されている。
The motor shaft encoder 13 includes the motor 11
The backlash does not occur because it is mounted by directly connecting to the motor shaft. The position detector 10 is a reduction gear drive shaft 1
It is for detecting the rotational state and rotational position of the motor 5, and is directly connected to the drive frame 17 and the speed reducer drive shaft 15.

【0032】この状態で、モータ11を単一方向に回転
させると、減速機14の減速比率に従って減速機駆動軸
15が回転することになるが、モータ11が途中で逆回
転すると、図1を用いて説明したようにバックラッシ2
3および24が発生し、モータ11の制御量に対する位
置決め精度を確保することができない。
In this state, when the motor 11 is rotated in a single direction, the speed reducer drive shaft 15 rotates in accordance with the speed reduction ratio of the speed reducer 14. However, when the motor 11 rotates in the reverse direction, FIG. Backlash 2 as explained using
3 and 24 occur, and the positioning accuracy for the control amount of the motor 11 cannot be secured.

【0033】しかし、減速機駆動軸15に直結して取付
けられた駆動用フレーム17に、回転軸に対して一方向
の外部拘束力18が加えられると、減速機駆動軸15が
回転する方向と逆の力が常に発生することになる。そし
て、モータ11が途中で逆回転するときに、減速機駆動
軸15のねじれによってモータ11の回転方向と同じ方
向に一瞬減速機駆動軸15が回転することになる。その
結果、モータ軸12と減速機駆動軸15との関係は、図
1の直線21または22上で常に1対1の関係となり、
位置決め精度を確保することができるようになる。
However, when an external restraining force 18 is applied to the drive frame 17 directly connected to the reduction gear drive shaft 15 in one direction with respect to the rotation shaft, the reduction gear drive shaft 15 is rotated in a direction. The opposite force will always be generated. Then, when the motor 11 reversely rotates in the middle, the reduction gear drive shaft 15 momentarily rotates in the same direction as the rotation direction of the motor 11 due to the twist of the reduction gear drive shaft 15. As a result, the relationship between the motor shaft 12 and the speed reducer drive shaft 15 is always a one-to-one relationship on the straight line 21 or 22 in FIG.
The positioning accuracy can be secured.

【0034】位置検出器10に、光学式、磁気式、機械
式などの2相パルスを出力するインクリメンタル式、ま
たは1回転上の絶対位置を出力するアブソリュート式の
エンコーダを使用することができる。このように、位置
検出器10にエンコーダを用いた場合、エンコーダ自体
の分解能を高くするとことができるため、減速機駆動軸
15の位置決め精度を高くすることが可能となる。
The position detector 10 may be an incremental encoder that outputs a two-phase pulse such as an optical type, a magnetic type, or a mechanical type, or an absolute encoder that outputs an absolute position in one rotation. As described above, when an encoder is used for the position detector 10, the resolution of the encoder itself can be increased, so that the positioning accuracy of the reduction gear drive shaft 15 can be increased.

【0035】また、位置検出器10に、可変抵抗式のポ
テンショメータを使用した場合、位置検出器10の小型
化とセンシング回路の簡略化を図ることができる。ま
た、ポテンショメータの抵抗値から絶対位置を容易に検
出することができるできるため、モータ制御部17によ
るモータ11の制御を簡単に行なうことができるように
なる。
When a variable resistance potentiometer is used for the position detector 10, the position detector 10 can be downsized and the sensing circuit can be simplified. Further, since the absolute position can be easily detected from the resistance value of the potentiometer, the motor controller 17 can easily control the motor 11.

【0036】図3は、本発明の実施の形態1における多
関節脚制御装置をロボットの脚部に応用する場合に発生
するベクトルを説明するための図である。本実施の形態
においては、外部拘束力18を発生させる手段として、
ロボットの自重を利用する。図3に示すように、ロボッ
トの自重によってロボットの重心位置38から重力方向
にベクトル39の力が発生する。このベクトル39によ
る拘束力によって、脚部の各関節部分の駆動軸35a〜
35cには、それぞれや矢印34a〜34fの拘束力が
発生する。
FIG. 3 is a diagram for explaining a vector generated when the articulated leg control device according to the first embodiment of the present invention is applied to the leg of a robot. In the present embodiment, as means for generating the external restraining force 18,
Use the robot's own weight. As shown in FIG. 3, a force of a vector 39 is generated in the gravity direction from the gravity center position 38 of the robot due to the weight of the robot. By the restraining force of the vector 39, the drive shafts 35a to
The binding force of each of the arrows 34a to 34f is generated in the portion 35c.

【0037】すなわち、拘束力39によって、ロボット
の胴体部31と駆動用フレーム32aとを接続する駆動
軸35aを中心に、駆動用フレーム32aに力34aが
加わり、それと同等で逆方向の力34bがロボットの胴
体部31に加わる。同様に、駆動軸35bを中心に、駆
動用フレーム32aに力34cが加わり、それと同等の
力34dが駆動用フレーム32bに加わる。同様に、駆
動軸35cを中心に、駆動用フレーム32bに力34e
が加わり、それと同等で逆方向の力34fが足32cに
加わる。このように、自重による拘束力39が各ベクト
ルに分割され、各関節の駆動軸に対する拘束力を発生さ
せることができる。
That is, the restraining force 39 applies a force 34a to the drive frame 32a around the drive shaft 35a connecting the body portion 31 of the robot and the drive frame 32a. Joins the body 31 of the robot. Similarly, a force 34c is applied to the drive frame 32a around the drive shaft 35b, and a force 34d equivalent thereto is applied to the drive frame 32b. Similarly, a force 34e is applied to the drive frame 32b about the drive shaft 35c.
Is applied, and a force 34f, which is equivalent thereto and in the opposite direction, is applied to the foot 32c. In this way, the restraint force 39 due to its own weight is divided into each vector, and the restraint force with respect to the drive shaft of each joint can be generated.

【0038】また、本発明をロボットの腕部に応用した
場合、ロボットの腕部の自重だけでは外部拘束力が不足
することも考えられる。しかし、腕部によって荷物など
を持上げる作業を行なわせるときには大きな外部拘束力
が発生するので、腕部の各関節の駆動軸に十分な拘束力
を発生させることができる。
Further, when the present invention is applied to the arm portion of the robot, it is possible that the external restraining force is insufficient only by the weight of the arm portion of the robot. However, since a large external restraint force is generated when the work of lifting a load or the like is performed by the arm portion, a sufficient restraint force can be generated on the drive shaft of each joint of the arm portion.

【0039】また、ロボットの胴体部31には加速度・
角速度検出用センサ40などが備えられ、ロボットの現
在の体幹位置を正確に把握することができる。これによ
って、多関節脚部の各関節の回転角に応じて、減速機駆
動軸15に加えられる外部拘束力18をより正確に算出
することができ、減速機駆動軸15のバックラッシ補正
量に対するモータ11の制御量を正確に制御することが
可能となる。
The body 31 of the robot has an acceleration
The sensor 40 for detecting the angular velocity and the like are provided, and the current trunk position of the robot can be accurately grasped. As a result, the external restraining force 18 applied to the reduction gear drive shaft 15 can be calculated more accurately according to the rotation angle of each joint of the articulated leg portion, and the motor for the backlash correction amount of the reduction gear drive shaft 15 can be calculated. It is possible to accurately control the control amount of 11.

【0040】ロボットの重心位置、重量、各脚部の長さ
や相対位置関係などが設計・製作段階で既に分かってい
るため、位置検出器10によって現在のモータ駆動軸1
2の回転角を検出すれば、各関節部分における回転角の
値を算出することができる。そのため、自重によりベク
トル39の拘束力が発生した場合、ベクトル34a〜3
4fの拘束力を算出することができる。ロボットに外部
から突発的な力が加わらない場合や、ロボットが水平面
上を歩行する場合には、このように拘束力を算出するこ
とができる。
Since the position of the center of gravity of the robot, the weight, the length of each leg and the relative positional relationship are already known at the designing / manufacturing stage, the position detector 10 causes the current motor drive shaft 1 to move.
If the rotation angle of 2 is detected, the value of the rotation angle at each joint can be calculated. Therefore, when the restraining force of the vector 39 is generated due to its own weight, the vectors 34a to 3
The binding force of 4f can be calculated. When no sudden force is applied to the robot from the outside or when the robot walks on a horizontal plane, the binding force can be calculated in this way.

【0041】しかし、外部から突発的な力が加わった場
合や、ロボットが傾斜面上を歩行する場合には、自重に
よるベクトル39の拘束力が予想している値からずれる
ことがある。このような場合に、加速度・角速度検出セ
ンサ40を備えることによって、ロボットの現在の体幹
位置、すなわちロボット自体の現在の傾き姿勢等を検出
することができるので、ベクトル39の方向も容易に算
出することができる。ベクトル39の方向が分かれば、
上述した方法によってベクトル34a〜34fの拘束力
を容易に算出することができるため、減速機駆動軸15
のバックラッシ補正量に対するモータの制御量をより正
確に制御することが可能となる。
However, when a sudden force is applied from the outside or when the robot walks on an inclined surface, the constraint force of the vector 39 due to its own weight may deviate from the expected value. In such a case, by providing the acceleration / angular velocity detection sensor 40, it is possible to detect the current torso position of the robot, that is, the current tilt posture of the robot itself, so that the direction of the vector 39 can be easily calculated. can do. If you know the direction of vector 39,
Since the binding force of the vectors 34a to 34f can be easily calculated by the method described above, the reduction gear drive shaft 15
It becomes possible to more accurately control the control amount of the motor with respect to the backlash correction amount.

【0042】このように、外部拘束力18を利用した場
合において、減速機駆動軸15の回転方向に対して逆方
向に外部拘束力を作用させる場合、および減速機駆動軸
15が停止している場合には、上述したように位置決め
精度を確保することができる。また、モータ制御部19
によるモータ11の回転制御も簡易な制御方法を用いる
ことができる。
As described above, when the external restraint force 18 is used, when the external restraint force is applied in the direction opposite to the rotation direction of the speed reducer drive shaft 15, and when the reducer drive shaft 15 is stopped. In this case, the positioning accuracy can be ensured as described above. In addition, the motor control unit 19
The rotation control of the motor 11 by means of can also use a simple control method.

【0043】一方、外部拘束力18と同じ方向に減速機
駆動軸15を回転させる場合であって、モータ11によ
る減速機駆動軸15の回転力が外部拘束力18よりも小
さい場合には、図1に示す直線21または直線22の関
係を保つことができる。しかし、モータ11による減速
機駆動軸15の回転力が外部拘束力18よりも大きい場
合には、直線21から直線22への遷移、または直線2
2から直線21への遷移が発生する。すなわち、バック
ラッシ23または24が発生する区間を通過するため、
モータ制御の安定性が損なわれる場合がある。このよう
な場合であっても、モータ制御部19がモータ制御の安
定性を保つ方法を以下に説明する。
On the other hand, in the case where the reduction gear drive shaft 15 is rotated in the same direction as the external binding force 18, and the rotational force of the reduction gear drive shaft 15 by the motor 11 is smaller than the external binding force 18, The relationship of the straight line 21 or the straight line 22 shown in 1 can be maintained. However, when the rotational force of the reduction gear drive shaft 15 by the motor 11 is larger than the external constraint force 18, the transition from the straight line 21 to the straight line 22 or the straight line 2
The transition from 2 to straight line 21 occurs. That is, since the vehicle passes through the section where the backlash 23 or 24 occurs,
The stability of motor control may be impaired. A method by which the motor control unit 19 maintains the stability of motor control even in such a case will be described below.

【0044】図4は、図2のモータ制御部19をさらに
詳細に説明するための図である。モータ制御部19は、
センサ入力回路61と、バックラッシおよび駆動軸回転
角検出回路62と、外部拘束力設定定数63と、制御量
演算回路64とを含む。図4においては、駆動制御軸1
〜Nのそれぞれに対応してモータ制御部1〜Nが設けら
れているが、それぞれ同じ構成および機能を有するの
で、モータ制御部1および駆動制御軸1のみについて説
明を行なう。なお、駆動制御軸は、図2に示す関節脚か
らモータ制御部19を除いた部分に相当するので、その
詳細な説明は繰返さない。
FIG. 4 is a diagram for explaining the motor control unit 19 of FIG. 2 in more detail. The motor control unit 19
It includes a sensor input circuit 61, a backlash and drive shaft rotation angle detection circuit 62, an external binding force setting constant 63, and a control amount calculation circuit 64. In FIG. 4, the drive control shaft 1
Although the motor control units 1 to N are provided respectively corresponding to .about.N, the motor control units 1 and N have the same configuration and function, and therefore only the motor control unit 1 and the drive control shaft 1 will be described. Since the drive control shaft corresponds to the part of the joint leg shown in FIG. 2 excluding the motor control unit 19, detailed description thereof will not be repeated.

【0045】まず、センサ入力回路61は、エンコーダ
13および位置検出器10からの信号を入力し、位置検
出を行なう。バックラッシおよび駆動軸回転角検出回路
62は、センサ入力回路61による位置検出結果、およ
び図示しない他のセンサ入力回路による位置検出結果か
ら、現在のモータ11の回転位置やバックラッシ量を検
出する。
First, the sensor input circuit 61 inputs signals from the encoder 13 and the position detector 10 to detect the position. The backlash and drive shaft rotation angle detection circuit 62 detects the current rotational position of the motor 11 and the amount of backlash based on the position detection result of the sensor input circuit 61 and the position detection result of another sensor input circuit (not shown).

【0046】バックラッシ量の検出方法の一例として、
バックラッシの影響がなくなる位置から一定方向にモー
タ11を回転させ、次に同じ回転量分だけモータ11を
逆回転させるとエンコーダ13の値は元の値に戻るが、
位置検出器10の値はモータ回転前とモータ回転後とで
異なるものとなり、この差分である位置ずれをバックラ
ッシ量として検出する方法を挙げることができる。
As an example of the method of detecting the amount of backlash,
When the motor 11 is rotated in a fixed direction from the position where the influence of backlash is eliminated and then the motor 11 is reversely rotated by the same amount, the value of the encoder 13 returns to the original value.
The value of the position detector 10 is different before and after the motor rotation, and a method of detecting the positional deviation which is the difference as the backlash amount can be mentioned.

【0047】なお、バックラッシ量は、ギアの磨耗など
による経年変化があるが、通常数日単位で使用する場合
には、ほとんど経年変化は見られない。したがって、多
関節脚制御装置の起動のときの初期設定時にバックラッ
シ量を検出し、メモリ等の外部記憶部にその値を記憶さ
せて使用するものとする。
The backlash amount changes with time due to wear of gears, etc., but when used in units of several days, almost no change with time is observed. Therefore, the backlash amount is detected at the time of initial setting when the articulated leg control device is started, and the value is stored in an external storage unit such as a memory for use.

【0048】制御量演算回路64は、バックラッシおよ
び駆動軸回転角検出回路62から出力されるバックラッ
シ量および駆動軸回転角と、予め設定された外部拘束力
設定定数63とから、次に減速機駆動軸15が移動すべ
き目標位置になるように、モータ11の回転速度や回転
量などの制御信号をモータ制御量出力回路65へ出力す
る。これによって、モータ11が所定の回転を行ない、
位置決めを行なうことが可能となる。
The control amount calculation circuit 64 uses the backlash and drive shaft rotation angle output from the backlash and drive shaft rotation angle detection circuit 62 and the preset external binding force setting constant 63 to drive the speed reducer. The control signal such as the rotation speed and the rotation amount of the motor 11 is output to the motor control amount output circuit 65 so that the shaft 15 reaches the target position to be moved. As a result, the motor 11 makes a predetermined rotation,
It becomes possible to perform positioning.

【0049】上述したように、モータ11の回転方向
(増加方向)に対して逆方向の外部拘束力(減少方向)
が働く場合、図1の直線21上で1対1に位置決めを行
なうことができる。減速機駆動軸15の回転をQ3から
Q1の位置に移動させたい場合、モータ軸12の回転は
P3からP1の位置に移動する。このとき、モータ11
が回転しようとする方向の逆方向、すなわち減少方向に
外部拘束力18が働くため、バックラッシの影響なしに
減速機駆動軸15を移動させることができる。
As described above, the external restraining force (decreasing direction) in the direction opposite to the rotating direction (increasing direction) of the motor 11 is used.
When the above works, it is possible to perform the one-to-one positioning on the straight line 21 in FIG. When it is desired to move the rotation of the reduction gear drive shaft 15 from the position Q3 to the position Q1, the rotation of the motor shaft 12 moves from the position P3 to the position P1. At this time, the motor 11
Since the external restraining force 18 acts in the direction opposite to the direction in which the gear rotates, that is, in the decreasing direction, the reduction gear drive shaft 15 can be moved without the influence of backlash.

【0050】一方、減速機駆動軸15の回転をQ1から
Q3の位置に移動させたい場合、モータ軸12の回転は
P1からP3の位置に移動する。このとき、モータ11
の回転方向と、外部拘束力18の方向とが同じ方向とな
るが、モータ11の回転速度より外部拘束力によって回
転しようとする速度の方が速い場合、バックラッシの影
響なしに減速機駆動軸15を移動させることができる。
しかし、モータ11の回転速度の方が外部拘束力によっ
て回転しようとする速度よりも速い場合、モータ11の
回転速度が速い区間において、P1からP3に遷移する
過程で、まずA点からB点に遷移する。このAB間の移
動量は、モータ軸12側のバックラッシ量に相当する。
On the other hand, when it is desired to move the rotation of the speed reducer drive shaft 15 from the position Q1 to the position Q3, the rotation of the motor shaft 12 moves from the position P1 to the position P3. At this time, the motor 11
The direction of rotation of the motor 11 and the direction of the external restraining force 18 are the same, but when the speed of rotation due to the external restraining force is faster than the rotation speed of the motor 11, the speed reducer drive shaft 15 is affected without backlash. Can be moved.
However, when the rotation speed of the motor 11 is faster than the speed at which the motor 11 tries to rotate due to the external restraining force, in the process of transitioning from P1 to P3 in the section where the rotation speed of the motor 11 is high, first, from the point A to the point B. Transition. The amount of movement between AB corresponds to the amount of backlash on the motor shaft 12 side.

【0051】次に、直線22上においてF点、すなわち
P4の位置まで回転する。ここで、モータ11の回転速
度が外部拘束力18による回転速度よりも遅くなった場
合、F点からD点に遷移し、再度直線21上を移動す
る。このFD間の移動量は、減速機駆動軸15側のバッ
クラッシ量に相当する。そして、モータ軸12の回転が
E点、すなわちP3の位置で停止すると、減速機駆動軸
15側においてはQ3の位置で停止する。このように、
モータ11を制御することによって、バックラッシを考
慮した円滑な位置決め制御を行なうことが可能となる。
Next, the line 22 is rotated to the point F, that is, the position P4. Here, when the rotation speed of the motor 11 becomes slower than the rotation speed by the external restraining force 18, the motor transits from the point F to the point D and moves on the straight line 21 again. The amount of movement between the FDs corresponds to the amount of backlash on the reducer drive shaft 15 side. When the rotation of the motor shaft 12 stops at point E, that is, the position of P3, the motor shaft 12 stops at the position of Q3 on the speed reducer drive shaft 15 side. in this way,
By controlling the motor 11, it becomes possible to perform smooth positioning control in consideration of backlash.

【0052】もし、このような制御方法を用いずにモー
タ軸12をP1からP3の位置に直接回転移動させた場
合、最終的な位置決め精度を確保することができる。し
かし、バックラッシによって直線22から直線21に直
接遷移するため、減速機駆動軸15がQ3付近で振動
し、安定停止するまでの時間が長くなってしまう。
If the motor shaft 12 is directly rotationally moved from the position P1 to the position P3 without using such a control method, the final positioning accuracy can be ensured. However, since the straight line 22 makes a direct transition to the straight line 21 due to backlash, the speed reducer drive shaft 15 vibrates in the vicinity of Q3, and it takes a long time to stably stop.

【0053】以上説明したように、本実施の形態におけ
る多関節脚制御装置によれば、駆動用フレーム17に減
速機駆動軸15の回転方向と逆向きの外部拘束力18、
または減速機駆動軸15の回転方向と同じ向きでかつ減
速機駆動軸15の回転力よりも大きい外部拘束力18を
加えるようにしたので、減速機14によるバックラッシ
の影響を排除することができ、関節脚の位置決め精度を
向上させることが可能となった。また、ハーモニックド
ライブ型減速機を用いる必要がないため、安価な減速機
を用いて多関節脚制御装置を構成することができ、サイ
ズを小さくすることが可能となった。
As described above, according to the articulated leg control device of the present embodiment, the drive frame 17 is provided with the external restraining force 18 in the direction opposite to the rotation direction of the speed reducer drive shaft 15.
Alternatively, since the external restraining force 18 having the same direction as the rotation direction of the speed reducer drive shaft 15 and larger than the rotation force of the speed reducer drive shaft 15 is applied, the influence of the backlash due to the speed reducer 14 can be eliminated. It has become possible to improve the positioning accuracy of the joint leg. Further, since it is not necessary to use a harmonic drive type speed reducer, it is possible to configure the articulated leg control device using an inexpensive speed reducer, and it is possible to reduce the size.

【0054】また、位置検出器10にエンコーダを使用
した場合、エンコーダ自体の分解能を高くするとことが
できるため、減速機駆動軸15の位置決め精度を高くす
ることが可能となった。また、位置検出器10に可変抵
抗式のポテンショメータを使用した場合、位置検出器1
0の小型化とセンシング回路の簡略化を図ることが可能
となった。
Further, when an encoder is used for the position detector 10, the resolution of the encoder itself can be increased, so that the positioning accuracy of the reduction gear drive shaft 15 can be increased. When a potentiometer of variable resistance type is used for the position detector 10, the position detector 1
It has become possible to reduce the size of the sensor and to simplify the sensing circuit.

【0055】また、外部拘束力18としてロボットの自
重を利用するようにしたので、複雑な機構を付加するこ
となく駆動用フレーム17に外部拘束力18を負荷する
ことが可能となった。
Further, since the robot's own weight is used as the external restraining force 18, it is possible to apply the external restraining force 18 to the drive frame 17 without adding a complicated mechanism.

【0056】また、ロボットに加速度・角速度検出セン
サ40を備えるようにしたので、外部から突発的な力が
ロボットに加わった場合や、ロボットが傾斜面上を歩行
する場合であっても、ロボット自体の現在の傾き姿勢等
を検出することができ、ベクトル39の方向を容易に算
出することが可能となった。したがって、各関節におけ
る外部拘束力を容易に算出することができ、減速機駆動
軸15のバックラッシ補正量に対するモータの制御量を
より正確に制御することが可能となった。
Since the robot is provided with the acceleration / angular velocity detection sensor 40, even if a sudden force is applied to the robot from the outside or the robot walks on an inclined surface, the robot itself. It is possible to detect the current tilt posture of the vector and the like, and it is possible to easily calculate the direction of the vector 39. Therefore, the external restraint force at each joint can be easily calculated, and the control amount of the motor with respect to the backlash correction amount of the reduction gear drive shaft 15 can be controlled more accurately.

【0057】(実施の形態2)図5は、本発明の実施の
形態2におけるロボットの多関節脚制御装置の概略構成
を示すブロック図である。本実施の形態におけるロボッ
トの多関節脚制御装置の構成は、図2に示す実施の形態
1におけるロボットの多関節脚制御装置の構成と比較し
て、減速機駆動軸15によって接続される減速機14と
駆動用フレーム17との間にねじりバネ51と、ねじり
バネ51を固定する固定ピン50aおよび50bとが設
けられた点のみが異なる。したがって、重複する構成お
よび機能の詳細な説明は繰返さない。
(Embodiment 2) FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a robot articulated leg control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The configuration of the articulated leg control device for a robot according to the present embodiment is different from the configuration of the articulated leg control device for a robot according to the first embodiment shown in FIG. The only difference is that a torsion spring 51 and fixing pins 50a and 50b for fixing the torsion spring 51 are provided between the drive shaft 14 and the drive frame 17. Therefore, detailed description of overlapping configurations and functions will not be repeated.

【0058】ねじりバネ51が固定ピン50aおよび5
0bによって固定されているので、ねじりバネ51のね
じり力によって外部拘束力18を発生させることができ
る。これによって、ロボットの自重を利用して外部拘束
力18を発生させた場合よりも、安定した拘束力を発生
させることが可能となる。
The torsion spring 51 has the fixing pins 50a and 5a.
Since it is fixed by 0b, the external restraining force 18 can be generated by the torsional force of the torsion spring 51. This makes it possible to generate a more stable restraining force than when the external restraining force 18 is generated using the robot's own weight.

【0059】図6は、本発明の実施の形態2におけるロ
ボットの関節脚の他の一例を示す図である。この関節脚
においては、減速機駆動軸15を軸として取付けられた
駆動用フレーム17aと17bとの間に引張りバネ52
が設けられている。引張りバネ52の張力によって、外
部拘束力18を発生させている。これによって、ロボッ
トの自重を利用して外部拘束力18を発生させた場合よ
りも、安定した拘束力を発生させることが可能となる。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the joint leg of the robot according to the second embodiment of the present invention. In this joint leg, the tension spring 52 is provided between the drive frames 17a and 17b mounted around the reduction gear drive shaft 15.
Is provided. The external restraining force 18 is generated by the tension of the tension spring 52. This makes it possible to generate a more stable restraining force than when the external restraining force 18 is generated using the robot's own weight.

【0060】以上説明したように、本実施の形態におけ
る多関節脚制御装置によれば、ねじりバネ51または引
張りバネ52によって外部拘束力18を発生させるよう
にしたので、実施の形態1において説明した効果に加え
て、ロボットの自重を利用して外部拘束力18を発生さ
せた場合よりも、安定した拘束力を発生させることが可
能となった。
As described above, according to the articulated leg control apparatus of the present embodiment, the external restraining force 18 is generated by the torsion spring 51 or the tension spring 52. In addition to the effect, it becomes possible to generate a stable restraining force as compared with the case where the external restraining force 18 is generated by utilizing the own weight of the robot.

【0061】今回開示された実施の形態は、すべての点
で例示であって制限的なものではないと考えられるべき
である。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請
求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味
および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図さ
れる。
The embodiments disclosed this time must be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明のある局面によれば、駆動用フレ
ームに、減速機の駆動軸の回転方向と逆方向の外部拘束
力、または減速機の駆動軸の回転方向と同じ方向であっ
て減速機の駆動軸の回転力よりも大きい外部拘束力を負
荷するので、減速機のバックラッシの影響を排除するこ
とができ、関節脚の位置決め精度を向上させることが可
能となった。
According to one aspect of the present invention, the drive frame is provided with an external restraining force in a direction opposite to the rotation direction of the drive shaft of the reduction gear, or in the same direction as the rotation direction of the drive shaft of the reduction gear. Since the external restraint force larger than the rotational force of the drive shaft of the reduction gear is applied, the influence of backlash of the reduction gear can be eliminated, and the positioning accuracy of the joint leg can be improved.

【0063】また、外部拘束力を負荷するための手段
が、多関節脚制御装置が配置される装置の自重によって
駆動用フレームに外部拘束力を負荷するので、複雑な機
構を付加することなく、駆動用フレームに外部拘束力を
負荷することが可能となった。
Further, since the means for applying the external restraint force applies the external restraint force to the drive frame by the own weight of the device in which the articulated leg control device is arranged, without adding a complicated mechanism, It became possible to apply external restraint force to the drive frame.

【0064】また、多関節脚制御装置はさらに、加速度
または角速度を検出するセンサを含み、モータ制御装置
がセンサからの出力を参照し、外部拘束力の誤差を算出
してモータの回転を制御するので、多関節脚制御装置が
配置された装置に突発的な力が加わったり、傾斜面上を
歩行したりする場合であっても、モータの制御量をより
正確に制御することが可能となった。
The articulated leg control device further includes a sensor for detecting acceleration or angular velocity, and the motor control device refers to the output from the sensor to calculate the error of the external binding force to control the rotation of the motor. Therefore, even when a sudden force is applied to the device in which the articulated leg control device is arranged or when walking on an inclined surface, it becomes possible to control the motor control amount more accurately. It was

【0065】また、外部拘束力を負荷するための手段
が、減速機と駆動用フレームとの間に設けられたねじり
バネによって駆動用フレームに外部拘束力を負荷するの
で、駆動用フレームに安定した外部拘束力を発生させる
ことが可能となった。
Further, since the means for applying the external restraint force applies the external restraint force to the drive frame by means of the torsion spring provided between the speed reducer and the drive frame, the drive frame is stabilized. It became possible to generate external restraint force.

【0066】また、外部拘束力を負荷するための手段
が、減速機の駆動軸に接続される2つの駆動用フレーム
の間に設けられた引張りバネによって駆動用フレームに
外部拘束力を負荷するので、駆動用フレームに安定した
外部拘束力を発生させることが可能となった。
Further, since the means for applying the external restraint force applies the external restraint force to the drive frame by the tension spring provided between the two drive frames connected to the drive shaft of the speed reducer. , It became possible to generate a stable external restraint force on the drive frame.

【0067】また、位置検出器がエンコーダによって構
成されるので、位置検出器の分解能を高くすることがで
き、減速機の駆動軸の位置決め精度を向上させることが
可能となった。
Further, since the position detector is composed of an encoder, the resolution of the position detector can be increased and the positioning accuracy of the drive shaft of the speed reducer can be improved.

【0068】また、位置検出器がポテンショメータによ
って構成されるので、位置検出器の小型化およびセンシ
ング回路の簡略化を図ることが可能となった。
Since the position detector is composed of a potentiometer, it is possible to downsize the position detector and simplify the sensing circuit.

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

【図1】 バックラッシが発生する原因を説明するため
の図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the cause of backlash.

【図2】 本発明の実施の形態1におけるロボットの多
関節脚制御装置の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a robot articulated leg control device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態1における多関節脚制御
装置をロボットの脚部に応用する場合に発生するベクト
ルを説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a vector generated when the articulated leg control device according to the first embodiment of the present invention is applied to a leg of a robot.

【図4】 図2に示すモータ制御部19をさらに詳細に
説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the motor control unit 19 shown in FIG. 2 in more detail.

【図5】 本発明の実施の形態2におけるロボットの多
関節脚制御装置の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of an articulated leg controller for a robot according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態2におけるロボットの関
節脚の他の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the joint leg of the robot according to the second embodiment of the present invention.

【図7】 従来の多関節脚制御装置における多関節脚を
駆動する部分を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a portion that drives an articulated leg in a conventional articulated leg control device.

【図8】 最終段の駆動軸15の回転誤差を補正するこ
とが可能な多関節脚の駆動部を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a drive unit of an articulated leg capable of correcting a rotation error of the drive shaft 15 at the final stage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 位置検出器、11 モータ、12 モータ軸、1
3,16 エンコーダ、14 減速機、15 減速機駆
動軸、17 駆動用フレーム、19 モータ制御部、5
0a,50b 固定ピン、51 ねじりバネ、52 引
張りバネ、61センサ入力回路、62 バックラッシお
よび駆動軸回転角検出回路、63 外部拘束力設定定
数、64 制御量演算回路。
10 position detector, 11 motor, 12 motor shaft, 1
3, 16 encoder, 14 speed reducer, 15 speed reducer drive shaft, 17 drive frame, 19 motor control unit, 5
0a, 50b fixed pin, 51 torsion spring, 52 tension spring, 61 sensor input circuit, 62 backlash and drive shaft rotation angle detection circuit, 63 external constraint force setting constant, 64 control amount calculation circuit.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータと、 前記モータのモータ軸に接続されるエンコーダと、 前記モータのモータ軸に接続され、前記モータの回転を
減速する減速機と、 前記減速機の駆動軸に接続される位置検出器と、 前記減速機の駆動軸に接続される駆動用フレームと、 前記駆動用フレームに、前記減速機の駆動軸の回転方向
と逆方向の外部拘束力、または前記減速機の駆動軸の回
転方向と同じ方向であって前記減速機の駆動軸の回転力
よりも大きい外部拘束力を負荷するための手段と、 前記エンコーダおよび位置検出器からの出力に基づい
て、前記モータの回転を制御するモータ制御部とを含む
多関節脚制御装置。
1. A motor, an encoder connected to a motor shaft of the motor, a speed reducer connected to the motor shaft of the motor to reduce the rotation of the motor, and a drive shaft of the speed reducer. A position detector, a drive frame connected to the drive shaft of the speed reducer, an external binding force in the drive frame in a direction opposite to the rotation direction of the drive shaft of the speed reducer, or a drive shaft of the speed reducer. Means for applying an external restraint force that is in the same direction as the rotation direction of the drive shaft and is larger than the rotational force of the drive shaft of the speed reducer, and the rotation of the motor based on the outputs from the encoder and the position detector. An articulated leg control device including a controlling motor control unit.
【請求項2】 前記外部拘束力を負荷するための手段
は、前記多関節脚制御装置が配置される装置の自重によ
って前記駆動用フレームに外部拘束力を負荷する、請求
項1記載の多関節脚制御装置。
2. The multi-joint according to claim 1, wherein the means for applying the external restraint force applies the external restraint force to the drive frame by its own weight of the device in which the articulated leg control device is arranged. Leg control device.
【請求項3】 前記多関節脚制御装置はさらに、加速度
または角速度を検出するセンサを含み、 前記モータ制御装置は、前記センサからの出力を参照
し、前記外部拘束力の誤差を算出して前記モータの回転
を制御する、請求項1または2記載の多関節脚制御装
置。
3. The multi-joint leg control device further includes a sensor for detecting acceleration or angular velocity, and the motor control device refers to an output from the sensor to calculate an error of the external restraining force to calculate the error. The articulated leg control device according to claim 1 or 2, which controls rotation of a motor.
【請求項4】 前記外部拘束力を負荷するための手段
は、前記減速機と前記駆動用フレームとの間に設けられ
たねじりバネによって前記駆動用フレームに外部拘束力
を負荷する、請求項1記載の多関節脚制御装置。
4. The means for applying the external restraint force applies the external restraint force to the drive frame by means of a torsion spring provided between the speed reducer and the drive frame. The articulated leg control device described.
【請求項5】 前記外部拘束力を負荷するための手段
は、前記減速機の駆動軸に接続される2つの駆動用フレ
ームの間に設けられた引張りバネによって前記駆動用フ
レームに外部拘束力を負荷する、請求項1記載の多関節
脚制御装置。
5. The means for applying the external restraint force applies the external restraint force to the drive frame by a tension spring provided between two drive frames connected to a drive shaft of the speed reducer. The articulated leg control device according to claim 1, which is loaded.
【請求項6】 前記位置検出器は、エンコーダによって
構成される、請求項1〜5のいずれかに記載の多関節脚
制御装置。
6. The articulated leg control device according to claim 1, wherein the position detector is composed of an encoder.
【請求項7】 前記位置検出器は、ポテンショメータに
よって構成される、請求項1〜5のいずれかに記載の多
関節脚制御装置。
7. The articulated leg control device according to claim 1, wherein the position detector is configured by a potentiometer.
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