JP2004209630A - ロボット装置、並びに負荷吸収装置及び負荷吸収方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 モータの出力軸に連結されたリンクに印加されるトルクと前記モータによる発生トルクの絶対値の和により負荷トルクのDC成分を検出し、これが所定時間以上継続して第1の閾値を越えると過負荷を認識する。また、モータの出力軸に与えられるエネルギの変化量がモータのトルクと角速度の積に比例するという性質に基づき、エネルギ変化量から負荷トルクのAC成分を検出し、これが第2の閾値を越えたことに応答して、過負荷を認識する。
【選択図】 図20
Description
前記関節部を駆動する複数のモータと、
前記の各モータの負荷状態を検出する複数の第1の負荷状態検出手段と、
前記第1の過負荷状態検出手段により、いずれかのモータにおいて過負荷状態が検出されたことに応答して、当該モータに対する負荷を吸収するための動作を制御する負荷吸収動作制御手段と、
2以上の前記モータにおける負荷状態の合計が過負荷状態かどうかを検出する第2の負荷状態検出手段と、
前記第2の過負荷状態検出手段により過負荷状態が検出されたことに応答して、所定の機体保護動作を実行する機体保護動作制御手段と、
を具備することを特徴とするロボット装置である。
前記モータの出力軸に連結されたリンクに印加されるトルクと前記モータによる発生トルクとの絶対値の和に基いて負荷トルクを計測するトルク計測手段と、
前記トルク計測手段により検出された負荷トルクが所定時間以上継続して第1の閾値を越えたことに応答して過負荷状態を検出する過負荷状態検出手段と、
前記過負荷検出手段により過負荷状態が検出されたことに応答して、前記モータへの負荷を吸収するための動作を制御する負荷吸収動作制御手段と、
を具備することを特徴とする負荷吸収装置である。
前記モータの出力軸に与えられる運動エネルギを計測する運動エネルギ計測手段と、
前記運動エネルギ計測手段により検出された運動エネルギの変化量が第2の閾値を越えたことに応答して過負荷状態を検出する過負荷状態検出手段と、
前記過負荷検出手段により過負荷状態が検出されたことに応答して、前記モータへの負荷を吸収するための動作を制御する負荷吸収動作制御手段と、
を具備することを特徴とする負荷吸収装置である。
前記モータの出力軸に連結されたリンクに印加されるトルクと前記モータによる発生トルクとの絶対値の和に基いて負荷トルクを計測するトルク計測手段と、
前記モータの出力軸に与えられる運動エネルギの変化量を計測する運動エネルギ変化量計測手段と、
前記トルク計測手段により検出された負荷トルク又は前記運動エネルギ変化量計測手段により計測された運動エネルギ変化量に基づいて過負荷状態を検出する過負荷状態検出手段と、
前記過負荷状態検出手段により過負荷状態が検出されたことに応答して、前記モータへの負荷を吸収するための動作を制御する負荷吸収動作制御手段と、
を具備することを特徴とする負荷吸収装置である。
図1及び図2には、本発明の一実施形態に係る脚式移動ロボットの全体構成を示している。また、図3には、ロボットの自由度構成を模式的に示している。参照番号1は2足歩行型のロボット全体を示している。ロボット1の胴体部ユニット2の上部に頭部ユニット3が配設されるとともに、胴体部ユニット2の上部左右にそれぞれ同じ構成の腕部ユニット4A、4Bがそれぞれ配設され、且つ胴体部ユニット2の下部左右に同じ構成の脚部ユニット5A、5Bがそれぞれ所定位置に取り付けられている。
既に述べたように、本実施形態に係る脚式移動ロボット1の各関節自由度は、アクチュエータA1〜A24によって実現される。
図15には、制御IC80及び駆動回路81の構成を示している、同図に示すように、制御IC80は、演算処理部90、PWM制御部91及び付加論理回路92から構成されている。
高度な脚式移動ロボットは、歩行やその他の脚式作業を例えば自立的に行なう。さらにうつ伏せや仰向けなどの床上姿勢からの起き上がり動作や、腕を利用した物体の把持・運搬といった動作を行なうことができる。他方、転倒や進行途上の物体との衝突、あるいは計画軌道上で異物の挟み込みなどによって、過大な負荷が関節アクチュエータに印加されるケースが想定される。このような過負荷によって、機体が破損したり、あるいは塑性変形を起こしてしまったりするなど、致命的な損傷を被ることがある。このため、関節アクチュエータを構成する各モータにおいて負荷吸収のための機構を採り入れることが重要である。
上述したようなアクチュエータA1〜A24の負荷吸収機構によれば、アクチュエータ・モータ単軸に対して過負荷が印加された場合には、負荷のAC成分並びにDC成分を好適に吸収し、モータや、モータの出力軸に印加されたリンクなどの部材の破損を回避し、被害が他の部材へと拡大するのを防止することができる。
以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。
60…モータ部
61…トルク増幅部
62…モータ・ケース
64…ロータ軸
68、68u、68v、68w…コイル
75…出力軸
76…エンコーダ
80…制御IC
81…駆動回路
82…電圧検出部
90…演算処理部
91…PWM制御部
92…付加理論回路
RT1…第1の衝撃吸収処理手順
RT2……第2の衝撃吸収処理手順
Claims (20)
- 複数の可動関節部を有するロボット装置であって、
前記関節部を駆動する複数のモータと、
前記の各モータの負荷状態を検出する複数の第1の負荷状態検出手段と、
前記第1の過負荷状態検出手段により、いずれかのモータにおいて過負荷状態が検出されたことに応答して、当該モータに対する負荷を吸収するための動作を制御する負荷吸収動作制御手段と、
2以上の前記モータにおける負荷状態の合計が過負荷状態かどうかを検出する第2の負荷状態検出手段と、
前記第2の過負荷状態検出手段により過負荷状態が検出されたことに応答して、所定の機体保護動作を実行する機体保護動作制御手段と、
を具備することを特徴とするロボット装置。 - モータに印加される負荷を吸収する負荷吸収装置であって、
前記モータの出力軸に連結されたリンクに印加されるトルクと前記モータによる発生トルクとの絶対値の和に基いて負荷トルクを計測するトルク計測手段と、
前記トルク計測手段により検出された負荷トルクが所定時間以上継続して第1の閾値を越えたことに応答して過負荷状態を検出する過負荷状態検出手段と、
前記過負荷検出手段により過負荷状態が検出されたことに応答して、前記モータへの負荷を吸収するための動作を制御する負荷吸収動作制御手段と、
を具備することを特徴とする負荷吸収装置。 - 前記第1の閾値は、前記モータのストール・トルク近傍、あるいは回路保護の限界などの閾値で構成される、
ことを特徴とする請求項2に記載の負荷吸収装置。 - 前記負荷吸収動作制御手段は、過負荷の検出に応答して、前記モータの発生トルクを低減させる、
ことを特徴とする請求項2に記載の負荷吸収装置。 - 前記負荷吸収動作制御手段は、過負荷状態の検出に応答して、前記モータの粘性係数を変化させる、
ことを特徴とする請求項2に記載の負荷吸収装置。 - モータに印加される負荷を吸収する負荷吸収装置であって、
前記モータの出力軸に与えられる運動エネルギを計測する運動エネルギ計測手段と、
前記運動エネルギ計測手段により検出された運動エネルギの変化量が第2の閾値を越えたことに応答して過負荷状態を検出する過負荷状態検出手段と、
前記過負荷検出手段により過負荷状態が検出されたことに応答して、前記モータへの負荷を吸収するための動作を制御する負荷吸収動作制御手段と、
を具備することを特徴とする負荷吸収装置。 - 前記過負荷検出手段は、運動エネルギの時間軸上の2階微分が前記第2の閾値を越えたことに応答して過負荷状態を検出する、
ことを特徴とする請求項5に記載の負荷吸収装置。 - 前記負荷吸収動作制御手段は、過負荷の検出状態に応答して、前記モータの発生トルクを低減させる、
ことを特徴とする請求項6に記載の負荷吸収装置。 - 前記負荷吸収動作制御手段は、過負荷の検出に応答して、前記モータの粘性係数を変化させる、
ことを特徴とする請求項6に記載の負荷吸収装置。 - モータに印加される負荷を吸収する負荷吸収装置であって、
前記モータの出力軸に連結されたリンクに印加されるトルクと前記モータによる発生トルクとの絶対値の和に基いて負荷トルクを計測するトルク計測手段と、
前記モータの出力軸に与えられる運動エネルギの変化量を計測する運動エネルギ変化量計測手段と、
前記トルク計測手段により検出された負荷トルク又は前記運動エネルギ変化量計測手段により計測された運動エネルギ変化量に基づいて過負荷状態を検出する過負荷状態検出手段と、
前記過負荷状態検出手段により過負荷状態が検出されたことに応答して、前記モータへの負荷を吸収するための動作を制御する負荷吸収動作制御手段と、
を具備することを特徴とする負荷吸収装置。 - モータに印加される負荷を吸収する負荷吸収方法であって、
前記モータの出力軸に連結されたリンクに印加されるトルクと前記モータによる発生トルクの絶対値の和を含んだ負荷トルクを計測するトルク計測ステップと、
前記トルク計測ステップにおいて検出された負荷トルクが所定時間以上継続して第1の閾値を越えたことに応答して過負荷を検出する過負荷検出ステップと、
前記過負荷検出ステップにおいて過負荷が検出されたことに応答して、前記モータへの負荷を吸収するための動作を制御する負荷吸収動作制御ステップと、
を具備することを特徴とする負荷吸収方法。 - 前記第1の閾値は、前記モータのストール・トルク近傍、あるいは回路保護の限界などの閾値で構成される、
ことを特徴とする請求項11に記載の負荷吸収方法。 - 前記負荷吸収動作制御ステップでは、過負荷の検出に応答して、前記モータの発生トルクを低減させる、
ことを特徴とする請求項11に記載の負荷吸収方法。 - 前記負荷吸収動作制御ステップでは、過負荷の検出に応答して、前記モータの粘性係数を低減させる、
ことを特徴とする請求項11に記載の負荷吸収方法。 - モータに印加される負荷を吸収する負荷吸収方法であって、
前記モータの出力軸に与えられる運動エネルギを計測する運動エネルギ計測ステップと、
前記運動エネルギ計測ステップにおいて検出された運動エネルギの変化量が第2の閾値を越えたことに応答して過負荷を検出する過負荷検出ステップと、
前記過負荷検出ステップにおいて過負荷が検出されたことに応答して、前記モータへの負荷を吸収するための動作を制御する負荷吸収動作制御ステップと、
を具備することを特徴とする負荷吸収方法。 - 前記過負荷検出ステップでは、運動エネルギの時間軸上の2階微分が前記第2の閾値を越えたことに応答して過負荷を検出する、
ことを特徴とする請求項15に記載の負荷吸収方法。 - 前記負荷吸収動作制御ステップでは、過負荷の検出に応答して、前記モータの発生トルクを低減させる、
ことを特徴とする請求項15に記載の負荷吸収方法。 - 前記負荷吸収動作制御ステップでは、過負荷の検出に応答して、前記モータの粘性係数を低減させる、
ことを特徴とする請求項15に記載の負荷吸収方法。 - モータに印加される負荷を吸収する負荷吸収方法であって、
前記モータの出力軸に連結されたリンクに印加されるトルクと前記モータによる発生トルクの絶対値の和を含んだ負荷トルクを計測するトルク計測ステップと、
前記モータの出力軸に与えられる運動エネルギの変化量を計測する運動エネルギ変化量計測ステップと、
前記トルク計測ステップにより検出された負荷トルク及び/又は前記運動エネルギ変化量計測手段により計測された運動エネルギ変化量に基づいて過負荷を検出する過負荷検出ステップと、
前記過負荷検出ステップにより過負荷が検出されたことに応答して、前記モータへの負荷を吸収するための動作を制御する負荷吸収動作制御ステップと、
を具備することを特徴とする負荷吸収方法。 - 関節アクチュエータ用の複数のモータを備えたロボット装置であって、
請求項2又は請求項6のいずれかに記載の負荷吸収装置を備える、
ことを特徴とするロボット装置。
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