JP2009039814A - Power assist device and its control method - Google Patents
Power assist device and its control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009039814A JP2009039814A JP2007207152A JP2007207152A JP2009039814A JP 2009039814 A JP2009039814 A JP 2009039814A JP 2007207152 A JP2007207152 A JP 2007207152A JP 2007207152 A JP2007207152 A JP 2007207152A JP 2009039814 A JP2009039814 A JP 2009039814A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- window
- virtual guide
- robot
- speed
- robot arm
- 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
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
本発明は、製造現場等において作業を行う作業者の作業動作を補助するパワーアシスト装置に関する。 The present invention relates to a power assist device that assists a work operation of a worker who performs work at a manufacturing site or the like.
従来、製造現場等において、作業者による重量物の昇降を補助する装置として、特許文献１に記載されているようにワークを把持する把持手段の傾きを検出して、該把持手段を上下に駆動する装置が公知となっている。具体的には、前記装置は、ワークと装置の間の角度偏差に応じて装置の運動を制御することで、ワークの搬送を行っている。
しかしながら、特許文献１に記載されているような装置では、ワークを進めたい方向に傾きを与える必要があるが、ワークの形状と作業環境の条件などから、ワークに傾き（以下、角度ズレという）を生じさせることが困難な場合があった。
具体的には、上下に動かすなら上下方向の、左右に動かすなら左右方向の角度ズレを与えることが必要であるが、ワークの形状と作業環境の条件などから、例えば、上下に狭いスペースに対してワークを斜め方向に通過させる場合など、ワークの上下方向の角度ズレが許されないにもかかわらず、ワークに上下の傾きを生じさせなければならない場合には、ワークを所望の経路で移動させることが困難な場合があった。
また、角度ズレを用いたワークの搬送制御を使用しつつ、上下ズレを発生させずに作業者の意図通りにワークを上下させたいという要望もあるが、角度ズレを用いた搬送制御方法では、ワークが角度ズレを持った方向へしか動かないという問題点があった。
そこで、本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、ロボットの手先もしくはワークの進入できない領域である仮想ガイドを設けて、ロボットの手先速度を決定することでワークの位置と姿勢を制御できるパワーアシスト装置を提供することを目的とする。
However, in the apparatus described in Patent Document 1, it is necessary to incline in the direction in which the workpiece is desired to be moved. However, the workpiece is inclined (hereinafter referred to as angle deviation) due to the shape of the workpiece and the conditions of the work environment. In some cases, it was difficult to cause
Specifically, it is necessary to give an angle deviation in the vertical direction when moving up and down, and in the left and right direction when moving in the left and right direction. If the workpiece must be tilted up and down even though the workpiece is not allowed to move vertically, such as when passing the workpiece diagonally, the workpiece must be moved along the desired path. There were cases where it was difficult.
In addition, while there is a request to move the workpiece up and down as intended by the operator without using vertical deviation while using workpiece conveyance control using angular deviation, in the conveyance control method using angular deviation, There was a problem that the workpiece moved only in the direction with the angle deviation.
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and by providing a virtual guide which is an area where the robot's hand or work cannot enter, the position and posture of the work are determined by determining the hand speed of the robot. An object is to provide a power assist device that can be controlled.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項１においては、作業者が対象物を搬送する作業を補助するパワーアシスト装置であって、複数の関節を有するロボットと、前記ロボットにフリージョイントを介して３次元的に揺動可能に接続され、前記対象物を保持する保持手段と、前記関節及び前記フリージョイントの角度を検出する角度検出手段と、該角度検出手段で検出した角度に基づいて前記ロボットにおける前記保持手段との接続部の位置または対象物の位置を計算する第一演算部と、前記対象物の進入を認めない領域を前記接続部の座標系上の位置として記述した仮想ガイドを記憶した記憶部と、前記ロボットにおける前記保持手段との接続部の位置もしくは対象物の位置を、前記仮想ガイドの位置と比較して、仮想ガイドを越えて対象物を運動させないように前記接続部の目標速度に制限をかける速度指令値を算出する第二演算部と、前記速度指令値に基づく速度で前記接続部の運動を制御する制御手段と、を備えたものである。 That is, according to the first aspect of the present invention, a power assist device that assists an operator in transporting an object and can swing three-dimensionally through a robot having a plurality of joints and a free joint through the robot. A holding means for holding the object, an angle detection means for detecting angles of the joint and the free joint, and a connection between the holding means in the robot based on the angle detected by the angle detection means A first calculation unit that calculates the position of the unit or the position of the object, a storage unit that stores a virtual guide describing a region where the entry of the object is not permitted as a position on the coordinate system of the connection unit, and the robot Compare the position of the connection part with the holding means or the position of the object with the position of the virtual guide so as not to move the object beyond the virtual guide. A second arithmetic unit for calculating the speed command value for applying a limit to the target speed of the connecting portion, and a control means for controlling the movement of the connecting portion at a rate based on the speed command value, is obtained with a.
請求項２においては、前記第二演算部では、対象物を仮想ガイドに向かわせる方向の目標速度が速度指令値として算出されるものである。 According to a second aspect of the present invention, the second calculation unit calculates a target speed in a direction in which the object is directed toward the virtual guide as a speed command value.
請求項３においては、複数の関節を有するロボットと、前記ロボットにフリージョイントを介して３次元的に揺動可能に接続され、前記対象物を保持する保持手段と、前記関節及び前記フリージョイントの角度を検出する角度検出手段と、前記対象物の進入を認めない領域を前記接続部の座標系上の位置として記述した仮想ガイドを記憶した記憶部とを備えたパワーアシスト装置の制御方法であって、該角度検出手段で検出した角度に基づいて前記ロボットにおける前記保持手段との接続部の位置または対象物の位置を計算する工程と、算出した前記保持手段との接続部の位置もしくは対象物の位置を、前記記憶部に記述された仮想ガイドの位置と比較して、仮想ガイドを越えて対象物を運動させないように前記接続部の目標速度に制限をかける速度指令値を算出する工程と、算出した前記速度指令値に基づく速度で前記接続部の運動を制御する工程と、を備えるものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a robot having a plurality of joints, holding means connected to the robot through a free joint so as to be three-dimensionally swingable, and holding the object, and the joint and the free joint. A control method for a power assist device, comprising: an angle detection unit that detects an angle; and a storage unit that stores a virtual guide in which an area where the object is not allowed to enter is defined as a position on the coordinate system of the connection unit. And calculating the position of the connection part or the object position with the holding means in the robot based on the angle detected by the angle detection means, and the calculated position or object of the connection part with the holding means. Is compared with the position of the virtual guide described in the storage unit, and the target speed of the connection unit is limited so as not to move the object beyond the virtual guide. Calculating a velocity command value that, and controlling the movement of the connecting portion at a rate based on the calculated the speed command value, but with a.
請求項４においては、前記速度指令値を算出する工程では、対象物を仮想ガイドに向かわせる方向の目標速度が速度指令値として算出されるものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the step of calculating the speed command value, a target speed in a direction in which the object is directed toward the virtual guide is calculated as a speed command value.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項１においては、操作者はワークを仮想ガイドに沿わせて移動させることで、ワークを搬送したい方向に角度ズレを与えることなく、ワークの姿勢変化の方向とは別の方向にワークを搬送させることができる。 In claim 1, the operator moves the workpiece along the virtual guide, thereby conveying the workpiece in a direction different from the direction of change in the posture of the workpiece without giving an angle shift in a direction in which the workpiece is desired to be conveyed. Can be made.
請求項２においては、ワークを仮想ガイドに沿わせつつ、ワークの姿勢変化の方向とは別の方向にワークを搬送させることができる。 According to the second aspect of the present invention, the work can be transported in a direction different from the direction of the posture change of the work while keeping the work along the virtual guide.
請求項３においては、操作者はワークを仮想ガイドに沿わせて移動させることで、ワークを搬送したい方向に角度ズレを与えることなく、ワークの姿勢変化の方向とは別の方向にワークを搬送させることができる。 According to a third aspect of the present invention, the operator moves the workpiece along the virtual guide, thereby conveying the workpiece in a direction different from the direction of the workpiece posture change without giving an angle deviation in the direction in which the workpiece is to be conveyed. Can be made.
請求項４においては、ワークを仮想ガイドに沿わせつつ、ワークの姿勢変化の方向とは別の方向にワークを搬送させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the work can be transported in a direction different from the direction of the posture change of the work while keeping the work along the virtual guide.
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係るパワーアシスト装置の全体構成を示す模式図、図２は本発明に係る仮想ガイドを示す模式図、図３は仮想ガイドの別実施例を示す模式図、図４は仮想ガイドから速度を得る別実施例を示す模式図、図５はウィンドウガラスの回転方向と移動方向の関係を示す説明図、図６はパワーアシスト装置の制御方法を示すフローチャート図、図７はパワーアシスト装置の制御系の構成を示すブロック図である。
なお、本実施形態では、説明を簡単にするため、対象物を、図２に示すＸＹＺ座標系のＸＺ平面内で移動する作業を例とする。ＸＺ平面はボデー１００の断面である。
また、以下の説明をおいては、説明の便宜上、図２に示す矢印Ｘの方向を前方とする。
また、本実施形態において、作業者が行うべき作業は、対象物（ワーク）であるウィンドウガラス２（以下、ウィンドウ２という）を、図２に示す自動車のボデー１００の窓枠１００ａの位置へ移動する作業である。
Next, embodiments of the invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a power assist device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a virtual guide according to the present invention, FIG. 3 is a schematic diagram showing another embodiment of the virtual guide, and FIG. FIG. 5 is an explanatory view showing the relationship between the rotation direction and the movement direction of the window glass, FIG. 6 is a flowchart showing the control method of the power assist device, and FIG. 7 is the power assist. It is a block diagram which shows the structure of the control system of an apparatus.
In this embodiment, in order to simplify the description, an example is an operation of moving an object in the XZ plane of the XYZ coordinate system shown in FIG. The XZ plane is a cross section of the body 100.
In the following description, the direction of the arrow X shown in FIG.
In the present embodiment, the work to be performed by the operator is to move the window glass 2 (hereinafter referred to as window 2), which is an object (work), to the position of the window frame 100a of the body 100 of the automobile shown in FIG. It is work to do.
まず、パワーアシスト装置の全体構成について説明する。
パワーアシスト装置５０は、図１に示すように、主としてロボットの一例であるロボットアーム３と、フリージョイント４と、ウィンドウ２の保持手段である吸着治具５と、ハンドル６と、デッドマンスイッチ６ａと、ロボットアーム３を制御する制御手段８（図７に図示）によって構成されている。
First, the overall configuration of the power assist device will be described.
As shown in FIG. 1, the power assist device 50 includes a robot arm 3, which is mainly an example of a robot, a free joint 4, a suction jig 5, which is a holding means for the window 2, a handle 6, and a deadman switch 6a. The control means 8 (illustrated in FIG. 7) for controlling the robot arm 3 is configured.
ロボットアーム３は、図１に示すようにマニュピュレータ等の多関節型ロボットを模式的に示したものであり、ロボットアーム３の一端は関節３ａを介して天井ガイド部１２に接続されており、ロボットアーム３の他端は、該ロボットアーム３の先端である手先３ｃであり、該手先３ｃはフリージョイント４を介してウィンドウ２を吸着する吸着治具５に繋がっている。また、ロボットアーム３の中途部には関節３ａが配設されており、上部の関節３ａと下部の関節３ａとの間、及び下部の関節３ａとフリージョイント４の間が各リンク３ｂ・３ｂで連結されている。前記フリージョイント４は前記吸着治具５に吸着されているウィンドウ２の姿勢を３次元的に揺動可能である。また、前記関節３ａ・３ａ、フリージョイント４及び各リンク３ｂ・３ｂによりリンク機構を構成しており、該リンク機構にはアクチュエータ１１（図７に図示）が取り付けられており、該アクチュエータ１１を駆動することによりリンク機構が駆動し、ロボットアーム３の手先３ｃが３次元的に揺動可能となっている。また、ロボットアーム３は、図５に示すように、通常の搬送の場合は、作業者１（操作者）が対象物であるウィンドウ２をヨー軸、ロール軸回りに回転させたときにそれぞれ横方向（図５の（ａ））、縦方向（図５の（ｂ））にロボットアーム３の手先３ｃを動かしウィンドウ２を移動させることが可能である。 The robot arm 3 schematically shows an articulated robot such as a manipulator as shown in FIG. 1, and one end of the robot arm 3 is connected to the ceiling guide part 12 via a joint 3a. The other end of the robot arm 3 is a hand 3c that is a tip of the robot arm 3, and the hand 3c is connected to a suction jig 5 that sucks the window 2 through a free joint 4. Further, a joint 3a is disposed in the middle of the robot arm 3, and the links 3b and 3b are provided between the upper joint 3a and the lower joint 3a and between the lower joint 3a and the free joint 4. It is connected. The free joint 4 can three-dimensionally swing the posture of the window 2 sucked by the sucking jig 5. The joints 3a and 3a, the free joint 4 and the links 3b and 3b constitute a link mechanism, and an actuator 11 (shown in FIG. 7) is attached to the link mechanism, and the actuator 11 is driven. By doing so, the link mechanism is driven, and the hand 3c of the robot arm 3 can swing three-dimensionally. Further, as shown in FIG. 5, the robot arm 3 moves in the horizontal direction when the operator 1 (operator) rotates the window 2 as an object around the yaw axis and the roll axis in the case of normal conveyance. It is possible to move the window 2 by moving the hand 3c of the robot arm 3 in the direction (FIG. 5A) and the vertical direction (FIG. 5B).
また、ロボットアーム３の各関節３ａ・３ａ及びフリージョイント４には、各リンク３ｂ・３ｂの位置を角度として検出する角度検出手段であるエンコーダ１０（図７に図示）が配置されている。該エンコーダ１０による角度検出値は制御手段８内の第一演算部８ａ（図７に図示）へ送られる。第一演算部８ａは、送られたエンコーダ１０の角度検出値から、ロボットアーム３の手先３ｃの位置と姿勢、及び対象物であるウィンドウ２の位置と姿勢を求めることができる。
なお、本実施形態では、ロボットアーム３の移動を示す基準点として手先３ｃを使用しているが、特に限定するものではなく、ロボットアーム３における保持手段（吸着治具５）との接続部分を使用してもかまわない。具体的にはロボットアーム３の手先３ｃからフリージョイント４を介して吸着治具５を接続した接続部分に至る中途部分の何れかの部分を使用してもかまわない。
In addition, encoders 10 (shown in FIG. 7), which are angle detection means for detecting the positions of the links 3b and 3b as angles, are disposed at the joints 3a and 3a and the free joint 4 of the robot arm 3, respectively. The detected angle value by the encoder 10 is sent to a first calculation unit 8a (shown in FIG. 7) in the control means 8. The first calculation unit 8a can obtain the position and posture of the hand 3c of the robot arm 3 and the position and posture of the window 2 that is the object from the angle detection value of the encoder 10 that has been sent.
In the present embodiment, the hand 3c is used as a reference point indicating the movement of the robot arm 3. However, there is no particular limitation, and the connection portion of the robot arm 3 with the holding means (suction jig 5) is not limited. You can use it. Specifically, any part of the middle part from the hand 3c of the robot arm 3 to the connection part to which the suction jig 5 is connected via the free joint 4 may be used.
なお、本実施形態では上記のようにロボットアームを１本のマニュピュレータとして模式的に示しているが、特に限定するものではなく、パンタグラフ型のロボットアーム等として構成することも可能である。 In the present embodiment, the robot arm is schematically shown as one manipulator as described above, but is not particularly limited, and can be configured as a pantograph type robot arm or the like.
吸着治具５は、該吸着治具５の枠組みであるフレーム５ａと、該フレーム５ａの左右両側（ライン進行方向である矢印Ｘに対して両側）にそれぞれ張り出した作業者１が把持して吸着治具５を操作するためのハンドル６・６を備えている。また、吸着治具５は、ロボットアーム３の手先３ｃにフリージョイント４を介して吊られており、ウィンドウ２を吸着保持可能となっている。具体的には、フレーム５ａの下端には、ウィンドウ２の表面（つまり、ウィンドウ２をボデー１００に取り付けたときにボデー１００の外側になる面）に吸い付く複数の吸盤（図示せず）が取り付けられている。吸着治具５にウィンドウ２を保持させる場合、吸盤をウィンドウ２表面に密着させ、図示しないポンプによって吸盤内の空気を吸引する。これにより、ウィンドウ２は吸盤に吸着され、吸着治具５に保持される。一方、吸着治具５からウィンドウ２を開放する場合には、ポンプによる空気の吸引を停止し、吸盤とウィンドウ２との間に空気を注入することで、吸盤へのウィンドウ２の吸着を停止する。これにより、ウィンドウ２は吸着治具５から開放される。 The suction jig 5 is gripped and held by a worker 5 projecting from the frame 5a that is the framework of the suction jig 5 and the left and right sides of the frame 5a (both sides with respect to the arrow X that is the line traveling direction). Handles 6 and 6 for operating the jig 5 are provided. Further, the suction jig 5 is suspended from the hand 3c of the robot arm 3 via the free joint 4, and can hold the window 2 by suction. Specifically, a plurality of suction cups (not shown) that attach to the surface of the window 2 (that is, the surface that becomes the outside of the body 100 when the window 2 is attached to the body 100) are attached to the lower end of the frame 5a. It has been. When the window 2 is held by the suction jig 5, the suction cup is brought into close contact with the surface of the window 2, and the air in the suction cup is sucked by a pump (not shown). As a result, the window 2 is attracted to the suction cup and held by the suction jig 5. On the other hand, when opening the window 2 from the suction jig 5, the suction of the air by the pump is stopped, and the suction of the window 2 to the suction cup is stopped by injecting the air between the suction cup and the window 2. . As a result, the window 2 is released from the suction jig 5.
前記ハンドル６は、図１に示すように平面視略Ｕ字状であり、吸着治具５の両端部に配置されている。また、ハンドル６の一端（作業者１がハンドルを把持する側）の幅方向一端には前記デッドマンスイッチ６ａが配設されている。ハンドル６は、ボデー１００の窓枠１００ａにウィンドウ２を取り付ける際に作業者１によって把持される。作業者１がハンドル６を把持することで、吸着治具５が安定し、作業者１は窓枠１００ａに対するウィンドウ２の位置調整を行うことができる。また、デッドマンスイッチ６ａは安全性確保のために作業者１がデッドマンスイッチ６ａを押している間だけロボットアーム３が動作するように構成されている。デッドマンスイッチ６ａは制御手段８に接続されている。
なお、本実施形態ではデッドマンスイッチ６ａはハンドル６の一方（図１に図示）に配設したものであるが特に限定するものではなく、作業性等を考慮してハンドル６の他方に配設することも可能である。
As shown in FIG. 1, the handle 6 has a substantially U shape in plan view, and is disposed at both ends of the suction jig 5. The deadman switch 6a is disposed at one end in the width direction of one end of the handle 6 (the side on which the operator 1 holds the handle). The handle 6 is gripped by the operator 1 when the window 2 is attached to the window frame 100 a of the body 100. When the worker 1 holds the handle 6, the suction jig 5 is stabilized, and the worker 1 can adjust the position of the window 2 with respect to the window frame 100a. Further, the deadman switch 6a is configured such that the robot arm 3 operates only while the worker 1 presses the deadman switch 6a in order to ensure safety. The deadman switch 6a is connected to the control means 8.
In the present embodiment, the deadman switch 6a is disposed on one side of the handle 6 (shown in FIG. 1), but is not particularly limited, and is disposed on the other side of the handle 6 in consideration of workability and the like. It is also possible.
制御手段８には、図７に示すように上述したデッドマンスイッチ６ａ、エンコーダ１０及びロボットアーム３を駆動させるアクチュエータ１１が接続されている。パワーアシスト装置５０の各部の動作は制御手段８によって制御される。 As shown in FIG. 7, the control unit 8 is connected to the above-described deadman switch 6 a, encoder 10, and actuator 11 that drives the robot arm 3. The operation of each part of the power assist device 50 is controlled by the control means 8.
また、制御手段８は、第一演算部８ａと、第二演算部８ｂと、記憶部８ｃ（ハードディスク装置、ＲＡＭやＲＯＭ）やインターフェース等からなり、記憶部８ｃは前記第一演算部８ａと第二演算部８ｂとのそれぞれと情報をやりとりする。記憶部８ｃに前記ウィンドウ２もしくはロボットアーム３の手先３ｃの進入を認めない領域を前記手先３ｃの３次元座標系上の位置として記述した仮想ガイドＧを記憶している。また、仮想ガイドＧを発生させるかどうかの判定するための情報が記憶されている。 The control unit 8 includes a first calculation unit 8a, a second calculation unit 8b, a storage unit 8c (hard disk device, RAM or ROM), an interface, and the like. The storage unit 8c includes the first calculation unit 8a and the first calculation unit 8a. Information is exchanged with each of the two arithmetic units 8b. The storage unit 8c stores a virtual guide G in which an area where the window 2 or the hand 3c of the robot arm 3 is not allowed to enter is described as a position of the hand 3c on the three-dimensional coordinate system. Information for determining whether to generate the virtual guide G is stored.
第一演算部８ａは、前記関節３ａ及び前記フリージョイント４の角度に基づいて前記ロボットアーム３の手先３ｃ位置または対象物であるウィンドウ２の位置を計算することができる。つまり、前記エンコーダ１０で検出された関節３ａ及びフリージョイント４の角度に基づき吸着治具５及びウィンドウ２の３次元座標系上の位置情報をリアルタイムで算出する。 The first calculation unit 8a can calculate the position of the hand 3c of the robot arm 3 or the position of the window 2 that is the object based on the angles of the joint 3a and the free joint 4. That is, based on the angles of the joint 3a and the free joint 4 detected by the encoder 10, position information on the three-dimensional coordinate system of the suction jig 5 and the window 2 is calculated in real time.
第二演算部８ｂは、第一演算部８ａで算出されたロボットアーム３の手先３ｃ位置もしくはウィンドウ２の位置を、前記記憶部８ｃ内に予め記憶されている仮想ガイドＧの位置とを比較することで、仮想ガイドに対してウィンドウ２の相対位置を認識し、ウィンドウ２が仮想ガイドＧを越えてロボットアーム３の手先３ｃを運動させないように手先３ｃの目標速度に制限をかける速度指令値を算出する。該速度指令値はロボットアーム３を駆動するアクチュエータ１１に出力されて、ロボットアーム３の手先速度が制御される。
なお、第一演算部８ａと第二演算部８ｂとは特に独立している必要はなく、例えば一つの中央演算処理装置（ＣＰＵ）としてもかまわない。
The second calculation unit 8b compares the position of the hand 3c of the robot arm 3 or the position of the window 2 calculated by the first calculation unit 8a with the position of the virtual guide G stored in advance in the storage unit 8c. By recognizing the relative position of the window 2 with respect to the virtual guide, a speed command value for limiting the target speed of the hand 3c so that the window 2 does not move the hand 3c of the robot arm 3 beyond the virtual guide G is set. calculate. The speed command value is output to the actuator 11 that drives the robot arm 3, and the hand speed of the robot arm 3 is controlled.
Note that the first calculation unit 8a and the second calculation unit 8b do not have to be particularly independent, and may be a single central processing unit (CPU), for example.
なお、仮想ガイドＧとは、いわゆる境界またはポテンシャル場と称するものである。本実施形態においてはロボットアーム３の手先３ｃ、もしくは吸着治具５に吸着されているウィンドウ２が進入できない領域の境界を仮想ガイドと呼ぶことにする。本発明においては、仮想ガイドＧは予め設定された座標上に３次元データとして記憶している。特に、対象物であるウィンドウ２を進入できないような境界を設定したものである。仮想ガイドＧは、制御手段８のなかの記憶部８ｃに三次元座標として記憶させておき、ロボットアーム３の手先３ｃもしくはウィンドウ２の位置情報と三次元座標上の仮想ガイドＧとの相対位置を常に比較し、ロボットアーム３の手先３ｃが移動して対象物であるウィンドウ２を仮想ガイドＧ内に進入させないように制御手段８がロボットアーム３の手先速度を制御して仮想空間上で規制をかけるものである。また、仮想ガイドＧの三次元データとしては、特に平面に限るわけでなく、曲面または断続的な面や開口部を備えた曲面等適宜設定することが可能である。 The virtual guide G is a so-called boundary or potential field. In the present embodiment, the boundary of the region where the hand 3c of the robot arm 3 or the window 2 sucked by the suction jig 5 cannot enter is referred to as a virtual guide. In the present invention, the virtual guide G is stored as three-dimensional data on preset coordinates. In particular, the boundary is set such that the target window 2 cannot enter. The virtual guide G is stored as three-dimensional coordinates in the storage unit 8c of the control means 8, and the relative position between the position information of the hand 3c or the window 2 of the robot arm 3 and the virtual guide G on the three-dimensional coordinates is determined. In comparison, the control means 8 controls the hand speed of the robot arm 3 so as not to move the hand 3c of the robot arm 3 and move the target window 2 into the virtual guide G, thereby regulating the virtual space. It is something to hang. In addition, the three-dimensional data of the virtual guide G is not limited to a flat surface, and can be set as appropriate, such as a curved surface, a curved surface with an intermittent surface, or an opening.
次に上記構成のパワーアシスト装置を用いて、ロボットと作業者が協調してウィンドウをボデーの窓枠位置に移動する作業及びパワーアシスト装置の動作について図１、図２及び図５を用いて説明する。 Next, the operation of the power assist device and the operation of moving the window to the window frame position of the body in cooperation between the robot and the worker using the power assist device having the above configuration will be described with reference to FIGS. To do.
図１に示すように、作業者１とロボットアーム３がウィンドウ２を協調搬送する場合、ロボットアーム３の先端となる手先３ｃにフリージョイント４を介して吊られた吸着治具５があり、ウィンドウ２をボデー１００の窓枠１００ａに取り付けるために、前記吸着治具５によりウィンドウ２が吸着されている。作業者１はウィンドウ２の位置と姿勢を調整しながらロボットアーム３を誘導することで、ウィンドウはめ込み位置である窓枠１００ａ付近までウィンドウ２を搬送する。ロボットアーム３の手先３ｃはフリージョイント４を介してウィンドウ２を吸着する吸着治具５に接続している。作業者１は吸着治具５に設置されたハンドル６を持ち、ウィンドウ２を回転させることでロボットアーム３の手先ｃに移動速度である手先速度を指令する。以下では回転によって手先目標速度が計算される制御方式を「ズレ制御」と呼ぶ。ズレ制御におけるウィンドウ２の回転と手先速度指令値（図５（ａ）、（ｂ）のそれぞれの矢印が移動方向となる）の関係は図５のとおりである。ロボットアーム３は指令値にしたがって動作するが、安全のため作業者がデッドマンＳＷを押している間だけ動作するように設定してある。 As shown in FIG. 1, when the worker 1 and the robot arm 3 cooperatively convey the window 2, there is a suction jig 5 suspended via a free joint 4 on a hand 3 c that is the tip of the robot arm 3. In order to attach 2 to the window frame 100 a of the body 100, the window 2 is sucked by the suction jig 5. The operator 1 guides the robot arm 3 while adjusting the position and posture of the window 2, thereby conveying the window 2 to the vicinity of the window frame 100 a that is the window fitting position. The hand 3c of the robot arm 3 is connected to a suction jig 5 that sucks the window 2 through a free joint 4. The operator 1 holds the handle 6 installed on the suction jig 5 and rotates the window 2 to instruct the hand c of the robot arm 3 as a hand speed that is a moving speed. Hereinafter, a control method in which the hand target speed is calculated by rotation is referred to as “deviation control”. The relationship between the rotation of the window 2 and the hand speed command value (the respective arrows in FIGS. 5A and 5B are the movement directions) in the shift control is as shown in FIG. The robot arm 3 operates according to the command value, but is set so as to operate only while the worker is pressing the deadman SW for safety.
図２はセダンタイプボデーのリアウィンドウを組み付ける作業を表している。この作業では、ウィンドウ２はボデー１００上空から降下し、開状態のラゲッジハッチ１０１の前端部１０１ａの下方をくぐり、組み付け位置である窓枠１００ａ近傍まで運ばれる。ハッチ１０１の下方をくぐる際にはハッチ１０１の前端部１０１ａとボデー１００の間の小さな（本例の場合は３０ｍｍ程度）隙間を接触することなく通過する必要がある。ハッチ１０１の前端部１０１ａをくぐる直前でボデー１００の窓枠１００ａ面に平行に仮想ガイドＧを発生させて、ウィンドウ２がボデー１００に接触しないようにするのと同時に、Ｚ軸下方に速度Ａによって仮想ガイドＧに向かわせる目標速度を制御手段８により発生させて、仮想ガイドＧに向かって自動降下させる。
なお、降下してきたウィンドウ２が仮想ガイドＧに達すると、それ以上の下降が仮想ガイドＧにより規制されるが、仮想ガイドＧが解除（無効化）された際には前記ウィンドウ２の自動降下も解除される。
ウィンドウ２が仮想ガイドＧに達すると、作業者１は吸着治具５をヨー軸回転させてＸ軸後方の目標速度Ｂをロボットアーム３に指示する。そして、ロボットアーム３に目標速度Ｂを指示することで、目標速度Ａと目標速度Ｂの合成によって後斜め下方の速度Ｃが実現され、目標速度Ｂが大きすぎない場合には、ウィンドウ２は仮想ガイドＧに沿って斜め下方に移動することとなる。この場合、ウィンドウ２は、あたかも仮想ガイドＧに押し付けられつつ坂を下るようにハッチ１０１の下方をくぐるように搬送される。この際にはズレ制御を用いてウィンドウ２を上下方向に搬送してくるにもかかわらず、仮想ガイドＧにウィンドウ２が押し付けられることによりウィンドウ２のロール方向の傾きは発生しない。これにより、ロール方向の傾きが許されないラゲッジハッチ１０１のくぐり抜けを可能としている。
また、図２の右側方向（Ｘ軸前方）にウィンドウ２をヨー回転させることでＸ軸前方の速度Ｄが設定され、速度Ａと速度Ｄとが合成されて合成速度Ｅが生成されることで、仮想ガイドＧによる規制によりウィンドウ２が仮想ガイドＧ上に留まることとなり、仮想ガイドＧによってウィンドウ２の動き（降下）を止めることができる。
FIG. 2 shows the work of assembling the sedan type body rear window. In this operation, the window 2 descends from above the body 100, passes under the front end portion 101a of the opened luggage hatch 101, and is carried to the vicinity of the window frame 100a that is the assembly position. When passing under the hatch 101, it is necessary to pass through a small gap (about 30 mm in this example) between the front end portion 101a of the hatch 101 and the body 100 without contact. Immediately before passing through the front end 101a of the hatch 101, a virtual guide G is generated parallel to the surface of the window frame 100a of the body 100 so that the window 2 does not come into contact with the body 100. A target speed directed toward the virtual guide G is generated by the control means 8 and is automatically lowered toward the virtual guide G.
When the descending window 2 reaches the virtual guide G, further descending is restricted by the virtual guide G, but when the virtual guide G is released (invalidated), the window 2 is automatically lowered. Canceled.
When the window 2 reaches the virtual guide G, the operator 1 rotates the suction jig 5 on the yaw axis to instruct the robot arm 3 about the target speed B behind the X axis. Then, by instructing the target speed B to the robot arm 3, the rearwardly lower speed C is realized by the synthesis of the target speed A and the target speed B. If the target speed B is not too high, the window 2 is virtually It will move diagonally downward along the guide G. In this case, the window 2 is conveyed so as to pass under the hatch 101 so as to go down the slope while being pressed against the virtual guide G. At this time, although the window 2 is conveyed in the vertical direction using the shift control, the window 2 is pressed against the virtual guide G, so that the window 2 is not tilted in the roll direction. As a result, the luggage hatch 101 that cannot be tilted in the roll direction can be passed through.
Further, the speed D in front of the X axis is set by rotating the window 2 in the right direction (front of the X axis) in FIG. 2, and the speed A and the speed D are combined to generate a combined speed E. The window 2 remains on the virtual guide G due to the restriction by the virtual guide G, and the movement (lowering) of the window 2 can be stopped by the virtual guide G.
次に上述したパワーアシスト装置の動作についてフローチャート図を用いて説明する。
図６はウィンドウの進入できない領域である仮想ガイドを設けて、ロボットの手先速度を決定する処理に係るフローチャート図である。
ステップＳ１０では、エンコーダ１０によって関節３ａ及びフリージョイント４の角度を検出して、その検出値が制御手段８内の第一演算部８ａに入力される。第一演算部８ａは、入力されたエンコーダ１０の検出値からウィンドウ２の位置と姿勢及びロボットアーム３の手先３ｃの位置を求める。次にステップＳ２０では、ウィンドウ２の位置と姿勢及びロボットアーム３の手先３ｃの位置情報と記憶部８ｃ内に予め記憶されている仮想ガイドＧの３次元座標上の位置とが比較されて、ウィンドウ２もしくは手先３ｃが仮想ガイドＧに対して所定間隔内に入ったと判定された場合は、仮想ガイドＧを発生させる（有効にする）。ここで所定間隔内に入っていない場合は、図５で示すように通常操作（前述した通常のズレ制御による搬送）のみを行う状態となる。次にステップＳ３０では、制御手段８がロボットアーム３の手先３ｃを自動降下させるために手先目標速度を指定する速度指定値を算出する。算出された手先速度の速度指定値は、ステップＳ４０でアクチュエータ１１へ出力されて、アクチュエータ１１が駆動する。そうしてロボットアーム３の手先３ｃ（ウィンドウ２）が自動的に降下する目標速度Ａを発生させる。次にステップＳ５０では、作業者１がズレ制御によりウィンドウ２をヨー回転させて後方へ向かう目標速度Ｂを発生させる。ステップＳ５０では目標速度Ａと目標速度Ｂとが合成された結果、速度Ｃで仮想ガイドＧ上を移動する。以上のステップが実行されることによって、対象物であるウィンドウ２が窓枠１００ａに近づいてきた際に、作業者１がズレ制御によるウィンドウ２の上下方向回転を行わずに、作業者１とパワーアシスト装置５０は協調して、ウィンドウ２をハッチ１０１の下方をくぐるように搬送することができる。
つまり、ロボットアーム３はあらかじめ与えられた仮想ガイドＧにウィンドウ２を押し付けるように手先速度を決定して自動降下する（図２、速度Ａ）。操作者が図５（ａ）のようにウィンドウ２をヨー回転させてズレ制御を行うことで、速度指令値が図２の速度Ｂのように生成され、速度Ａと合成された結果、ロボットアーム３の手先３ｃは速度Ｃで移動する。
また、ウィンドウ２がハッチ１０１の下方をくぐり、窓枠１００ａに対して所定の取付位置にきたことが、制御手段８により確認された場合、仮想ガイドＧは解除されて、作業者１が手動操作で窓枠１００ａにウィンドウを組み付ける。
こうして、適切な仮想ガイドＧと仮想ガイドＧにロボットアーム３の手先３ｃを近づける速度Ａにより、図５（ｂ）のようなロール回転をしないで、ワークを上下方向に移動できる。
Next, the operation of the above-described power assist device will be described with reference to a flowchart.
FIG. 6 is a flowchart relating to processing for determining a hand speed of a robot by providing a virtual guide that is an area where a window cannot enter.
In step S <b> 10, the angles of the joint 3 a and the free joint 4 are detected by the encoder 10, and the detected values are input to the first calculation unit 8 a in the control means 8. The first calculation unit 8 a obtains the position and posture of the window 2 and the position of the hand 3 c of the robot arm 3 from the input detection value of the encoder 10. In step S20, the position and orientation of the window 2 and the position information of the hand 3c of the robot arm 3 are compared with the position on the three-dimensional coordinates of the virtual guide G stored in the storage unit 8c in advance. When it is determined that 2 or the hand 3c is within a predetermined interval with respect to the virtual guide G, the virtual guide G is generated (enabled). If it is not within the predetermined interval, as shown in FIG. 5, only normal operation (conveyance by the above-described normal shift control) is performed. Next, in step S30, the control means 8 calculates a speed designation value for designating the hand target speed in order to automatically lower the hand 3c of the robot arm 3. The calculated speed designation value of the hand speed is output to the actuator 11 in step S40, and the actuator 11 is driven. Thus, the target speed A at which the hand 3c (window 2) of the robot arm 3 descends automatically is generated. Next, in step S50, the worker 1 yaw-rotates the window 2 by shift control to generate a target speed B that goes backward. In step S50, the target speed A and the target speed B are combined, and as a result, the robot moves on the virtual guide G at the speed C. By executing the above steps, when the window 2 as the object approaches the window frame 100a, the worker 1 does not rotate the window 2 in the vertical direction by the shift control, and the operator 1 and the power. The assist device 50 can cooperate to transport the window 2 so as to pass under the hatch 101.
That is, the robot arm 3 determines the hand speed so as to press the window 2 against the virtual guide G given in advance and automatically descends (FIG. 2, speed A). As a result of the operator performing yaw rotation of the window 2 as shown in FIG. 5A and performing shift control, a speed command value is generated as shown in the speed B of FIG. The third hand 3c moves at a speed C.
When the control means 8 confirms that the window 2 has passed under the hatch 101 and has reached a predetermined mounting position with respect to the window frame 100a, the virtual guide G is released, and the operator 1 is manually operated. Then, the window is assembled to the window frame 100a.
In this way, the workpiece can be moved in the vertical direction without the roll rotation as shown in FIG. 5B by the appropriate virtual guide G and the speed A at which the hand 3c of the robot arm 3 approaches the virtual guide G.
次に、発生させる仮想ガイドの別実施例について図３を用いて説明する。
実施例１では、ウィンドウ２がボデー１００に接触しないように仮想ガイドＧを窓枠１００ａの上方のみに平行配置していたが、ヨー軸回転による速度Ｂがある程度大きくなると、ウィンドウ２が仮想ガイドＧから離れて横方向に動くことによって、ラゲッジハッチ１０１に衝突する恐れが出てくる。そこで、図３に示すように、仮想ガイドＧと平行な仮想ガイドＧ２を、仮想ガイドＧに対して所定間隔だけ離してラゲッジハッチ１０１側にも配置することで、ウィンドウ２の移動範囲を仮想ガイドＧと仮想ガイドＧ２との間の範囲に規制し、速度Ｂの大きさによらずボデー１００とハッチ１０１の両方に衝突しないようにウィンドウ２を窓枠１００ａ近傍に搬送することができる。
Next, another embodiment of the virtual guide to be generated will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, the virtual guide G is arranged in parallel only above the window frame 100a so that the window 2 does not come into contact with the body 100. However, when the speed B due to the yaw axis rotation increases to some extent, the window 2 is moved to the virtual guide G. Moving away from the sideways causes a risk of colliding with the luggage hatch 101. Therefore, as shown in FIG. 3, the virtual guide G2 parallel to the virtual guide G is arranged on the luggage hatch 101 side at a predetermined interval from the virtual guide G, so that the moving range of the window 2 is reduced. The window 2 can be transported to the vicinity of the window frame 100a so as not to collide with both the body 100 and the hatch 101 regardless of the speed B.
次に、発生させる仮想ガイドの別実施例について図４を用いて説明する。
図４に示すように速度Ａの仮想ガイドＧに対する接線成分の速度（速度Ｅ）を、制御手段８がロボットアーム３に指令することで、作業者１によるヨー回転がなくても仮想ガイドＧに沿って下るようにウィンドウ２を移動させることができる。この場合でも作業者１がヨー軸回転を加えて実施例１で示したように速度Ｄのような速度を設定することで、ウィンドウ２を停止させることができる。
Next, another embodiment of the virtual guide to be generated will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the control means 8 commands the robot arm 3 for the speed of the tangential component of the speed A with respect to the virtual guide G, so that the virtual guide G can be obtained without yaw rotation by the operator 1. The window 2 can be moved down along. Even in this case, the operator 1 can rotate the yaw axis and set a speed such as the speed D as shown in the first embodiment, so that the window 2 can be stopped.
また、実施例１乃至実施例３において仮想ガイドＧにロボットアーム３の手先３ｃが接触する際や逆に仮想ガイドＧから離れる際には、ロボットアーム３の手先速度が不連続に変化するため操作性が低下する。これに対して、ロボットアーム３の手先位置や速度などを元に仮想ガイドＧの表面固さ（影響力）を変化させることで操作性の低下を軽減できる。つまり、仮想ガイドＧ面の近傍に仮想的な弾力部（速度低減部）を持たせて、仮想ガイドへの接近もしくは仮想ガイドからの離脱を仮想的に弾力を持たせるように設定することができる。 In the first to third embodiments, when the hand 3c of the robot arm 3 contacts the virtual guide G, or when the hand 3c moves away from the virtual guide G, the hand speed of the robot arm 3 changes discontinuously. Sex is reduced. On the other hand, by reducing the surface hardness (influential force) of the virtual guide G based on the hand position and speed of the robot arm 3, it is possible to reduce the decrease in operability. That is, a virtual elastic part (speed reduction part) is provided in the vicinity of the virtual guide G surface, and the approach to the virtual guide or the departure from the virtual guide can be set to have virtual elasticity. .
このように、作業者１が対象物であるウィンドウ２を搬送する作業を補助するパワーアシスト装置５０であって、複数の関節３ａを有するロボットアーム３と、前記ロボットアーム３にフリージョイント４を介して３次元的に揺動可能に接続され、前記ウィンドウ２を保持する保持手段である吸着治具５と、前記関節３ａ及び前記フリージョイント４の角度を検出する角度検出手段であるエンコーダ１０と、該エンコーダ１０で検出した角度に基づいて前記ロボットアーム３の手先３ｃ位置またはウィンドウ２の位置を計算する第一演算部８ａと、前記ウィンドウ２の進入を認めない領域を前記ロボットアーム３の手先３ｃの座標系上の位置として記述した仮想ガイドＧを記憶した記憶部８ｃと、前記ロボットアーム３の手先３ｃの位置もしくはウィンドウ２の位置を、前記仮想ガイドＧの位置と比較して、仮想ガイドＧを越えてウィンドウ２を運動させないように前記ロボットアーム３の手先３ｃの目標速度に制限をかける速度指令値を算出する第二演算部８ｂと、前記速度指令値に基づく速度で前記ロボットアーム３の手先３ｃの運動を制御する制御手段８と、を備えたパワーアシスト装置５０を構成したことにより、操作者はワークであるウィンドウ２を仮想ガイドＧに沿わせて移動させることで、ウィンドウ２を搬送したい方向に角度ズレを与えることなく、ウィンドウ２の姿勢変化の方向とは別の方向にウィンドウ２を搬送させることができる。 In this way, the power assist device 50 assists the operator 1 in carrying the window 2 that is the object, and includes the robot arm 3 having a plurality of joints 3a and the robot arm 3 via a free joint 4. A suction jig 5 that is three-dimensionally swingably connected and that holds the window 2, and an encoder 10 that is an angle detection means that detects the angles of the joint 3a and the free joint 4. A first calculator 8a that calculates the position of the hand 3c of the robot arm 3 or the position of the window 2 based on the angle detected by the encoder 10, and a region 3c of the robot arm 3 where the entry of the window 2 is not permitted. The position of the storage unit 8c storing the virtual guide G described as the position on the coordinate system and the position of the hand 3c of the robot arm 3 Compares the position of the window 2 with the position of the virtual guide G, and calculates a speed command value that limits the target speed of the hand 3c of the robot arm 3 so as not to move the window 2 beyond the virtual guide G. By configuring the power assist device 50 that includes the second calculation unit 8b that performs the control and the control unit 8 that controls the movement of the hand 3c of the robot arm 3 at a speed based on the speed command value, the operator can By moving the window 2 along the virtual guide G, the window 2 is transported in a direction different from the direction of the attitude change of the window 2 without giving an angle shift in the direction in which the window 2 is to be transported. Can do.
また、前記第二演算部８ｂでは、ウィンドウ２を仮想ガイドＧに向かわせる方向の目標速度が速度指令値として算出されることにより、ウィンドウ２を仮想ガイドＧに沿わせつつ、ウィンドウ２の姿勢変化の方向とは別の方向にウィンドウ２を搬送させることができる。 Further, in the second calculation unit 8b, the target speed in the direction in which the window 2 is directed toward the virtual guide G is calculated as a speed command value, so that the attitude change of the window 2 while the window 2 is aligned with the virtual guide G. The window 2 can be transported in a direction different from the direction of.
また、複数の関節３ａを有するロボットアーム３と、前記ロボットアーム３にフリージョイント４を介して３次元的に揺動可能に接続され、前記ウィンドウ２を保持する保持手段である吸着治具５と、前記関節３ａ及び前記フリージョイント４の角度を検出する角度検出手段であるエンコーダ１０と、前記ウィンドウ２の進入を認めない領域を前記ロボットアーム３の手先３ｃの座標系上の位置として記述した仮想ガイドＧを記憶した記憶部８ｃとを備えたパワーアシスト装置５０の制御方法であって、該エンコーダ１０で検出した角度に基づいて前記ロボットアーム３の手先３ｃ位置またはウィンドウ２の位置を計算する工程と、算出した手先３ｃ位置もしくはウィンドウ２の位置を、前記記憶部８ｃに記述された仮想ガイドＧの位置と比較して、仮想ガイドＧを越えてウィンドウ２を運動させないように前記ロボットアーム３の手先３ｃの目標速度に制限をかける速度指令値を算出する工程と、算出した前記速度指令値に基づく速度で前記ロボットアーム３の手先３ｃの運動を制御する工程と、を備える制御方法を適用することにより、操作者はワークであるウィンドウ２を仮想ガイドＧに沿わせて移動させることで、ウィンドウ２を搬送したい方向に角度ズレを与えることなく、ウィンドウ２の姿勢変化の方向とは別の方向にウィンドウ２を搬送させることができる。 A robot arm 3 having a plurality of joints 3a; and a suction jig 5 which is connected to the robot arm 3 through a free joint 4 so as to be swingable three-dimensionally and is a holding means for holding the window 2. A virtual encoder in which an encoder 10 that is an angle detection means for detecting the angles of the joint 3a and the free joint 4 and a region where the window 2 is not allowed to enter is described as a position on the coordinate system of the hand 3c of the robot arm 3. A method for controlling the power assist device 50 including a storage unit 8c that stores a guide G, the step of calculating the position of the hand 3c of the robot arm 3 or the position of the window 2 based on the angle detected by the encoder 10. And the calculated position of the hand 3c or the position of the window 2 is compared with the position of the virtual guide G described in the storage unit 8c. A step of calculating a speed command value for limiting the target speed of the hand 3c of the robot arm 3 so as not to move the window 2 beyond the virtual guide G, and a speed based on the calculated speed command value. By applying a control method comprising the step of controlling the movement of the hand 3c of the robot arm 3, the operator wants to transport the window 2 by moving the window 2 as a workpiece along the virtual guide G. The window 2 can be conveyed in a direction different from the direction of the attitude change of the window 2 without giving an angle shift in the direction.
また、前記制御方法の前記速度指令値を算出する工程では、ウィンドウ２を仮想ガイドＧに向かわせる方向の目標速度が速度指令値として算出されることにより、ウィンドウ２を仮想ガイドＧに沿わせつつ、ウィンドウ２の姿勢変化の方向とは別の方向にウィンドウ２を搬送させることができる。 Further, in the step of calculating the speed command value of the control method, a target speed in a direction in which the window 2 is directed toward the virtual guide G is calculated as a speed command value, so that the window 2 follows the virtual guide G. The window 2 can be conveyed in a direction different from the direction of the posture change of the window 2.
つまり、従来、ロボットとワークをつなぐフリージョイント４のズレ制御に基づいてロボットを誘導することで作業者とロボットがワークを協調搬送する装置では、ワークを進めたい方向にワークの姿勢を変えてズレ制御を生じさせなくてはワークの移動ができないものであったが、本発明を用いることで、姿勢を変える方向とは別の方向にワークを進めることができ、ワークと作業環境の衝突を避けることができる。 In other words, in a conventional device in which the robot and the robot cooperatively convey the workpiece by guiding the robot based on the deviation control of the free joint 4 connecting the robot and the workpiece, the workpiece posture is changed in the direction in which the workpiece is desired to move. Although the work cannot be moved without causing control, by using the present invention, the work can be advanced in a direction different from the direction in which the posture is changed, and a collision between the work and the work environment is avoided. be able to.
１ 作業者
２ ウィンドウ
３ ロボットアーム
３ａ 関節
３ｃ 手先
４ フリージョイント
５ 吸着治具
８ 制御手段
８ａ 第一演算部
８ｂ 第二演算部
８ｃ 記憶部
１０ エンコーダ
５０ パワーアシスト装置
Ｇ 仮想ガイド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Worker 2 Window 3 Robot arm 3a Joint 3c Hand 4 Free joint 5 Suction jig 8 Control means 8a First calculation part 8b Second calculation part 8c Storage part 10 Encoder 50 Power assist device G Virtual guide
Claims (4)
複数の関節を有するロボットと、
前記ロボットにフリージョイントを介して３次元的に揺動可能に接続され、前記対象物を保持する保持手段と、
前記関節及び前記フリージョイントの角度を検出する角度検出手段と、
該角度検出手段で検出した角度に基づいて前記ロボットにおける前記保持手段との接続部の位置または対象物の位置を計算する第一演算部と、
前記対象物の進入を認めない領域を前記接続部の座標系上の位置として記述した仮想ガイドを記憶した記憶部と、
前記ロボットにおける前記保持手段との接続部の位置もしくは対象物の位置を、前記仮想ガイドの位置と比較して、仮想ガイドを越えて対象物を運動させないように前記接続部の目標速度に制限をかける速度指令値を算出する第二演算部と、
前記速度指令値に基づく速度で前記接続部の運動を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするパワーアシスト装置。 A power assist device for assisting an operator in transporting an object,
A robot having a plurality of joints;
A holding means which is connected to the robot through a free joint so as to be swingable three-dimensionally and holds the object;
Angle detection means for detecting angles of the joint and the free joint;
A first calculation unit that calculates a position of a connection unit or a position of an object with the holding unit in the robot based on an angle detected by the angle detection unit;
A storage unit that stores a virtual guide describing a region where the entry of the object is not permitted as a position on the coordinate system of the connection unit;
Comparing the position of the connection part with the holding means or the position of the object in the robot with the position of the virtual guide, the target speed of the connection part is limited so as not to move the object beyond the virtual guide. A second calculation unit for calculating a speed command value to be applied;
Control means for controlling movement of the connecting portion at a speed based on the speed command value;
A power assist device comprising:
ことを特徴とする請求項１に記載のパワーアシスト装置。 In the second calculation unit, a target speed in a direction in which the object is directed to the virtual guide is calculated as a speed command value.
The power assist device according to claim 1.
前記ロボットにフリージョイントを介して３次元的に揺動可能に接続され、前記対象物を保持する保持手段と、
前記関節及び前記フリージョイントの角度を検出する角度検出手段と、
前記対象物の進入を認めない領域を前記接続部の座標系上の位置として記述した仮想ガイドを記憶した記憶部とを備えたパワーアシスト装置の制御方法であって、
該角度検出手段で検出した角度に基づいて前記ロボットにおける前記保持手段との接続部の位置または対象物の位置を計算する工程と、
算出した前記保持手段との接続部の位置もしくは対象物の位置を、前記記憶部に記述された仮想ガイドの位置と比較して、仮想ガイドを越えて対象物を運動させないように前記接続部の目標速度に制限をかける速度指令値を算出する工程と、
算出した前記速度指令値に基づく速度で前記接続部の運動を制御する工程と、
を備えることを特徴とするパワーアシスト装置の制御方法。 A robot having a plurality of joints;
A holding means which is connected to the robot through a free joint so as to be swingable three-dimensionally and holds the object;
Angle detection means for detecting angles of the joint and the free joint;
A control method of a power assist device including a storage unit storing a virtual guide that describes a region where entry of the object is not permitted as a position on a coordinate system of the connection unit,
Calculating the position of the connecting portion or the position of the object in the robot based on the angle detected by the angle detecting means;
The calculated position of the connecting portion with the holding means or the position of the object is compared with the position of the virtual guide described in the storage unit so that the object does not move beyond the virtual guide. Calculating a speed command value that limits the target speed;
Controlling the movement of the connecting portion at a speed based on the calculated speed command value;
A control method for a power assist device, comprising:
ことを特徴とする請求項３に記載のパワーアシスト装置。 In the step of calculating the speed command value, a target speed in a direction in which the object is directed to the virtual guide is calculated as a speed command value.
The power assist device according to claim 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007207152A JP2009039814A (en) | 2007-08-08 | 2007-08-08 | Power assist device and its control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007207152A JP2009039814A (en) | 2007-08-08 | 2007-08-08 | Power assist device and its control method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009039814A true JP2009039814A (en) | 2009-02-26 |
Family
ID=40441131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007207152A Pending JP2009039814A (en) | 2007-08-08 | 2007-08-08 | Power assist device and its control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009039814A (en) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010269418A (en) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Ihi Corp | Robot control device and method |
| JP2015506850A (en) * | 2011-11-09 | 2015-03-05 | インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド | Application of force feedback at the input device that prompts the operator of the input device to command the joint device to take a suitable posture |
| US9622826B2 (en) | 2010-02-12 | 2017-04-18 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing sensory feedback indicating a difference between a commanded state and a preferred pose of an articulated instrument |
| US9629520B2 (en) | 2007-06-13 | 2017-04-25 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Method and system for moving an articulated instrument back towards an entry guide while automatically reconfiguring the articulated instrument for retraction into the entry guide |
| US9717563B2 (en) | 2008-06-27 | 2017-08-01 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing an auxilary view including range of motion limitations for articulatable instruments extending out of a distal end of an entry guide |
| US9718190B2 (en) | 2006-06-29 | 2017-08-01 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Tool position and identification indicator displayed in a boundary area of a computer display screen |
| JP2017154208A (en) * | 2016-03-01 | 2017-09-07 | トヨタ自動車東日本株式会社 | Work support system |
| US9788909B2 (en) | 2006-06-29 | 2017-10-17 | Intuitive Surgical Operations, Inc | Synthetic representation of a surgical instrument |
| US9789608B2 (en) | 2006-06-29 | 2017-10-17 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Synthetic representation of a surgical robot |
| US9956044B2 (en) | 2009-08-15 | 2018-05-01 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Controller assisted reconfiguration of an articulated instrument during movement into and out of an entry guide |
| US10008017B2 (en) | 2006-06-29 | 2018-06-26 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Rendering tool information as graphic overlays on displayed images of tools |
| US10188472B2 (en) | 2007-06-13 | 2019-01-29 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system with coupled control modes |
| US10258425B2 (en) | 2008-06-27 | 2019-04-16 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing an auxiliary view of articulatable instruments extending out of a distal end of an entry guide |
| US10271909B2 (en) | 1999-04-07 | 2019-04-30 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Display of computer generated image of an out-of-view portion of a medical device adjacent a real-time image of an in-view portion of the medical device |
| US10271912B2 (en) | 2007-06-13 | 2019-04-30 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Method and system for moving a plurality of articulated instruments in tandem back towards an entry guide |
| US10507066B2 (en) | 2013-02-15 | 2019-12-17 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Providing information of tools by filtering image areas adjacent to or on displayed images of the tools |
| CN112659101A (en) * | 2020-12-11 | 2021-04-16 | 北京天智航医疗科技股份有限公司 | Mechanical arm control method, mechanical arm control device, medium and electronic equipment |
| JP2021116154A (en) * | 2020-01-24 | 2021-08-10 | 国立大学法人東京工業大学 | Parallel wire mechanism |
| US11498215B2 (en) | 2018-12-18 | 2022-11-15 | Samsung Display Co., Ltd. | Robot arm apparatus |
-
2007
- 2007-08-08 JP JP2007207152A patent/JP2009039814A/en active Pending
Cited By (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10271909B2 (en) | 1999-04-07 | 2019-04-30 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Display of computer generated image of an out-of-view portion of a medical device adjacent a real-time image of an in-view portion of the medical device |
| US10433919B2 (en) | 1999-04-07 | 2019-10-08 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Non-force reflecting method for providing tool force information to a user of a telesurgical system |
| US9718190B2 (en) | 2006-06-29 | 2017-08-01 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Tool position and identification indicator displayed in a boundary area of a computer display screen |
| US11865729B2 (en) | 2006-06-29 | 2024-01-09 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Tool position and identification indicator displayed in a boundary area of a computer display screen |
| US10730187B2 (en) | 2006-06-29 | 2020-08-04 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Tool position and identification indicator displayed in a boundary area of a computer display screen |
| US11638999B2 (en) | 2006-06-29 | 2023-05-02 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Synthetic representation of a surgical robot |
| US10008017B2 (en) | 2006-06-29 | 2018-06-26 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Rendering tool information as graphic overlays on displayed images of tools |
| US10773388B2 (en) | 2006-06-29 | 2020-09-15 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Tool position and identification indicator displayed in a boundary area of a computer display screen |
| US9788909B2 (en) | 2006-06-29 | 2017-10-17 | Intuitive Surgical Operations, Inc | Synthetic representation of a surgical instrument |
| US9789608B2 (en) | 2006-06-29 | 2017-10-17 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Synthetic representation of a surgical robot |
| US9801690B2 (en) | 2006-06-29 | 2017-10-31 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Synthetic representation of a surgical instrument |
| US10137575B2 (en) | 2006-06-29 | 2018-11-27 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Synthetic representation of a surgical robot |
| US10737394B2 (en) | 2006-06-29 | 2020-08-11 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Synthetic representation of a surgical robot |
| US11432888B2 (en) | 2007-06-13 | 2022-09-06 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Method and system for moving a plurality of articulated instruments in tandem back towards an entry guide |
| US9901408B2 (en) | 2007-06-13 | 2018-02-27 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Preventing instrument/tissue collisions |
| US10188472B2 (en) | 2007-06-13 | 2019-01-29 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system with coupled control modes |
| US11751955B2 (en) | 2007-06-13 | 2023-09-12 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Method and system for retracting an instrument into an entry guide |
| US9629520B2 (en) | 2007-06-13 | 2017-04-25 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Method and system for moving an articulated instrument back towards an entry guide while automatically reconfiguring the articulated instrument for retraction into the entry guide |
| US10695136B2 (en) | 2007-06-13 | 2020-06-30 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Preventing instrument/tissue collisions |
| US10271912B2 (en) | 2007-06-13 | 2019-04-30 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Method and system for moving a plurality of articulated instruments in tandem back towards an entry guide |
| US11399908B2 (en) | 2007-06-13 | 2022-08-02 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system with coupled control modes |
| US10258425B2 (en) | 2008-06-27 | 2019-04-16 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing an auxiliary view of articulatable instruments extending out of a distal end of an entry guide |
| US9717563B2 (en) | 2008-06-27 | 2017-08-01 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing an auxilary view including range of motion limitations for articulatable instruments extending out of a distal end of an entry guide |
| US11382702B2 (en) | 2008-06-27 | 2022-07-12 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing an auxiliary view including range of motion limitations for articulatable instruments extending out of a distal end of an entry guide |
| US10368952B2 (en) | 2008-06-27 | 2019-08-06 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing an auxiliary view including range of motion limitations for articulatable instruments extending out of a distal end of an entry guide |
| US11638622B2 (en) | 2008-06-27 | 2023-05-02 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing an auxiliary view of articulatable instruments extending out of a distal end of an entry guide |
| US10282881B2 (en) | 2009-03-31 | 2019-05-07 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Rendering tool information as graphic overlays on displayed images of tools |
| US11941734B2 (en) | 2009-03-31 | 2024-03-26 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Rendering tool information as graphic overlays on displayed images of tools |
| US10984567B2 (en) | 2009-03-31 | 2021-04-20 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Rendering tool information as graphic overlays on displayed images of tools |
| JP2010269418A (en) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Ihi Corp | Robot control device and method |
| US10772689B2 (en) | 2009-08-15 | 2020-09-15 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Controller assisted reconfiguration of an articulated instrument during movement into and out of an entry guide |
| US10959798B2 (en) | 2009-08-15 | 2021-03-30 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Application of force feedback on an input device to urge its operator to command an articulated instrument to a preferred pose |
| US11596490B2 (en) | 2009-08-15 | 2023-03-07 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Application of force feedback on an input device to urge its operator to command an articulated instrument to a preferred pose |
| US9956044B2 (en) | 2009-08-15 | 2018-05-01 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Controller assisted reconfiguration of an articulated instrument during movement into and out of an entry guide |
| US10271915B2 (en) | 2009-08-15 | 2019-04-30 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Application of force feedback on an input device to urge its operator to command an articulated instrument to a preferred pose |
| US10537994B2 (en) | 2010-02-12 | 2020-01-21 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing sensory feedback indicating a difference between a commanded state and a preferred pose of an articulated instrument |
| US10828774B2 (en) | 2010-02-12 | 2020-11-10 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing sensory feedback indicating a difference between a commanded state and a preferred pose of an articulated instrument |
| US9622826B2 (en) | 2010-02-12 | 2017-04-18 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing sensory feedback indicating a difference between a commanded state and a preferred pose of an articulated instrument |
| JP2017080887A (en) * | 2011-11-09 | 2017-05-18 | インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド | Application of force feedback in input device that urges input device operator to give instruction so that joint instrument takes appropriate posture |
| JP2015506850A (en) * | 2011-11-09 | 2015-03-05 | インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド | Application of force feedback at the input device that prompts the operator of the input device to command the joint device to take a suitable posture |
| US11389255B2 (en) | 2013-02-15 | 2022-07-19 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Providing information of tools by filtering image areas adjacent to or on displayed images of the tools |
| US10507066B2 (en) | 2013-02-15 | 2019-12-17 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Providing information of tools by filtering image areas adjacent to or on displayed images of the tools |
| US11806102B2 (en) | 2013-02-15 | 2023-11-07 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Providing information of tools by filtering image areas adjacent to or on displayed images of the tools |
| JP2017154208A (en) * | 2016-03-01 | 2017-09-07 | トヨタ自動車東日本株式会社 | Work support system |
| US11498215B2 (en) | 2018-12-18 | 2022-11-15 | Samsung Display Co., Ltd. | Robot arm apparatus |
| JP2021116154A (en) * | 2020-01-24 | 2021-08-10 | 国立大学法人東京工業大学 | Parallel wire mechanism |
| JP7395151B2 (en) | 2020-01-24 | 2023-12-11 | 国立大学法人東京工業大学 | parallel wire mechanism |
| CN112659101A (en) * | 2020-12-11 | 2021-04-16 | 北京天智航医疗科技股份有限公司 | Mechanical arm control method, mechanical arm control device, medium and electronic equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2009039814A (en) | Power assist device and its control method | |
| JP4443614B2 (en) | Power assist device and control method thereof | |
| US11117261B2 (en) | Motion trajectory generation apparatus | |
| JP4508263B2 (en) | Power assist device and control method thereof | |
| US7953509B2 (en) | Power assist apparatus and control method thereof | |
| CN108942880B (en) | Robot system | |
| JP6757328B2 (en) | robot | |
| JP4737160B2 (en) | Power assist device and control method thereof | |
| JP6506233B2 (en) | Method of cutting a gate formed on a molded article | |
| CN106711838B (en) | Power transmission line comprehensive operation robot with straight line segment obstacle crossing mechanism | |
| WO2016103300A1 (en) | Robot | |
| JP2006243926A (en) | Robot controller | |
| US10960542B2 (en) | Control device and robot system | |
| JP6687654B2 (en) | Control device and control method for collaborative robot | |
| CN111085993A (en) | Robot system for performing cooperative work with human and robot control method | |
| JP2009034755A (en) | Power assist device and its control method | |
| JP2015150673A (en) | Control device, robot, robot system and control method | |
| US11194316B2 (en) | Controller and control method for collaborative robot | |
| JP4640499B2 (en) | Grip control device | |
| US20190193277A1 (en) | Robot and method of operating the same | |
| JP2005335010A (en) | Gripping control device | |
| JP2009143293A (en) | Glass conveying device, its control method, and manufacturing method of vehicle | |
| WO2019106720A1 (en) | Component moving device | |
| JP2013086197A (en) | Guidance legged robot and grip moving mechanism | |
| JP5293207B2 (en) | Robot safety monitoring device |