JP2011005608A - 搬送ロボット装置および搬送ロボット装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】慣性力および振動により液体などの搬送物がこぼれない搬送ロボット装置を提供する。
【解決手段】移動体と、移動体に設けられたアーム部と、アーム部を動作させるアクチュエーターと、アーム部の先端に取り付けられ搬送物が載置される搬送物載置部と、を有する搬送ロボット装置1であって、搬送物載置部の姿勢およびアーム部の振動を制御するためにアクチュエーターの動作を制御する制御部40と、搬送物載置部の加速度を検出する加速度検出部20と、アーム部の振動を検出する振動検出部30と、を備え、加速度検出部20にて検出された信号に基づいて搬送物載置部の姿勢を制御し、振動検出部30にて検出された信号に基づいてアーム部の振動を制御する。
【選択図】図1
【解決手段】移動体と、移動体に設けられたアーム部と、アーム部を動作させるアクチュエーターと、アーム部の先端に取り付けられ搬送物が載置される搬送物載置部と、を有する搬送ロボット装置1であって、搬送物載置部の姿勢およびアーム部の振動を制御するためにアクチュエーターの動作を制御する制御部40と、搬送物載置部の加速度を検出する加速度検出部20と、アーム部の振動を検出する振動検出部30と、を備え、加速度検出部20にて検出された信号に基づいて搬送物載置部の姿勢を制御し、振動検出部30にて検出された信号に基づいてアーム部の振動を制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は、開口された容器に収容された液体、粉体などを運ぶ搬送ロボット装置および搬送ロボット装置の制御方法に関する。
従来から、液体または粉体などを容器内に収容し、容器の開口からこぼさずに搬送するロボット装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
また、腕部で把持した物体を安定に運ぶために、移動によって生ずる振動を演算にて求め、この振動をキャンセルするように腕部を制御する移動ロボットが知られている(例えば特許文献2参照)。
また、腕部で把持した物体を安定に運ぶために、移動によって生ずる振動を演算にて求め、この振動をキャンセルするように腕部を制御する移動ロボットが知られている(例えば特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1のロボット装置は、ロボット本体は固定されロボットアームが決められた移動経路を決められた速度および加速度で搬送するロボット装置である。そのため、自走型の搬送ロボット装置にこの技術を応用した場合、ロボット本体が移動したときの搬送物に加わる振動は考慮されておらず、振動により容器内に収容した液体などがこぼれる可能性がある。
また、特許文献2の移動ロボットでは、移動による振動を完全に抑えたとしても、移動ロボットが急激に動いたときの慣性力は考慮されておらず、慣性力により容器内に収容した液体などがこぼれる可能性がある。このため、このような移動ロボットには緩やかな動きが要求され、動作に制限がある。
また、特許文献2の移動ロボットでは、移動による振動を完全に抑えたとしても、移動ロボットが急激に動いたときの慣性力は考慮されておらず、慣性力により容器内に収容した液体などがこぼれる可能性がある。このため、このような移動ロボットには緩やかな動きが要求され、動作に制限がある。
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例にかかる搬送ロボット装置は、移動体と、前記移動体に設けられたアーム部と、前記アーム部を動作させるアクチュエーターと、前記アーム部の先端に取り付けられ搬送物が載置される搬送物載置部と、を有する搬送ロボット装置であって、前記搬送物載置部の姿勢および前記アーム部の振動を制御するために前記アクチュエーターの動作を制御する制御部と、前記搬送物載置部の加速度を検出する加速度検出部と、前記アーム部の振動を検出する振動検出部と、を備え、前記加速度検出部にて検出された信号に基づいて前記搬送物載置部の姿勢を制御し、前記振動検出部にて検出された信号に基づいて前記アーム部の振動を制御することを特徴とする。
この構成によれば、搬送ロボット装置は、搬送物載置部の加速度を検出する加速度検出部と、アーム部の振動を検出する振動検出部と、を備え、加速度検出部にて検出された信号に基づいて搬送物載置部の姿勢を制御し、振動検出部にて検出された信号に基づいてアーム部の振動を制御している。
このようにして、搬送ロボットの急激な動きにおける搬送物載置部にかかる加速度を加速度検出部にて検出して、その信号に基づいて搬送物載置部を傾けて搬送物の姿勢を制御する。また、アーム部の振動を振動検出部にて検出して、その信号に基づいてアーム部の振動を制御する。
このことから、本適用例の搬送ロボット装置を用いて、搬送物にかかる慣性力と振動を制御でき、搬送物としての容器などに収容した液体、粉体などがこぼれずに搬送が可能となる。
このようにして、搬送ロボットの急激な動きにおける搬送物載置部にかかる加速度を加速度検出部にて検出して、その信号に基づいて搬送物載置部を傾けて搬送物の姿勢を制御する。また、アーム部の振動を振動検出部にて検出して、その信号に基づいてアーム部の振動を制御する。
このことから、本適用例の搬送ロボット装置を用いて、搬送物にかかる慣性力と振動を制御でき、搬送物としての容器などに収容した液体、粉体などがこぼれずに搬送が可能となる。
[適用例2]上記適用例にかかる搬送ロボット装置において、前記加速度検出部に加速度センサーを備え、前記振動検出部に角速度センサーを備えていることが望ましい。
この構成によれば、加速度検出部に加速度センサーを備え、振動検出部に角速度センサーを備えている。
回転運動をするアーム部の場合、振動検出において角速度センサーを用いることで、アーム部の振動を角速度の変動として捉えることが可能であり、容易にアーム部の振動を検出することができる。
回転運動をするアーム部の場合、振動検出において角速度センサーを用いることで、アーム部の振動を角速度の変動として捉えることが可能であり、容易にアーム部の振動を検出することができる。
[適用例3]上記適用例にかかる搬送ロボット装置において、前記加速度検出部および前記振動検出部にそれぞれ加速度センサーが備えられていることが望ましい。
この構成によれば、加速度検出部および振動検出部にそれぞれ加速度センサーが備えられている。
直線運動をするアーム部の場合、振動検出において加速度センサーを用いることで、アーム部の振動を加速度の変動として捉えることが可能であり、容易にアーム部の振動を検出することができる。
また、回転運動をするアーム部の場合の振動検出では、検出した加速度を積分して速度を求め、この速度から角速度を近似することができ、アーム部の振動を得ることも可能である。
直線運動をするアーム部の場合、振動検出において加速度センサーを用いることで、アーム部の振動を加速度の変動として捉えることが可能であり、容易にアーム部の振動を検出することができる。
また、回転運動をするアーム部の場合の振動検出では、検出した加速度を積分して速度を求め、この速度から角速度を近似することができ、アーム部の振動を得ることも可能である。
[適用例4]本適用例にかかる搬送ロボット装置の制御方法は、移動体と、前記移動体に設けられたアーム部と、前記アーム部を動作させるアクチュエーターと、前記アーム部の先端に取り付けられ搬送物が載置される搬送物載置部と、前記搬送物載置部の姿勢および前記アーム部の振動を制御するために前記アクチュエーターの動作を制御する制御部と、前記搬送物載置部の加速度を検出する加速度検出部と、前記アーム部の振動を検出する振動検出部と、を備えた搬送ロボット装置の制御方法であって、前記加速度検出部にて前記搬送物載置部の加速度を検出するステップと、検出した前記加速度から前記搬送物載置部の傾き角を算出するステップと、前記搬送物載置部を算出した前記傾き角に調整するステップと、前記振動検出部にて前記アーム部の角速度を検出するステップと、算出した前記アーム部の角速度と逆相となる動きを前記アーム部に付加するステップと、を有することを特徴とする。
この制御方法によれば、加速度検出部にて搬送物載置部の加速度を検出し、検出した加速度から搬送物載置部の傾き角を算出し、搬送物載置部を算出した傾き角に調整する。また、振動検出部にてアーム部の角速度を検出し、算出したアーム部の角速度と逆相となる動きをアーム部に付加して振動を抑制する。
このようにして、搬送物にかかる慣性力と振動を制御でき、搬送物としての容器などに収容した液体、粉体などがこぼれずに搬送が可能となる。
このようにして、搬送物にかかる慣性力と振動を制御でき、搬送物としての容器などに収容した液体、粉体などがこぼれずに搬送が可能となる。
[適用例5]本適用例にかかる搬送ロボット装置の制御方法は、移動体と、前記移動体に設けられたアーム部と、前記アーム部を動作させるアクチュエーターと、前記アーム部の先端に取り付けられ搬送物が載置される搬送物載置部と、前記搬送物載置部の姿勢および前記アーム部の振動を制御するために前記アクチュエーターの動作を制御する制御部と、前記搬送物載置部の加速度を検出する加速度検出部と、前記アーム部の振動を検出する振動検出部と、を備えた搬送ロボット装置の制御方法であって、前記加速度検出部にて前記搬送物載置部の加速度を検出するステップと、検出した前記加速度から前記搬送物載置部の傾き角を算出するステップと、前記搬送物載置部を算出した前記傾き角に調整するステップと、前記振動検出部にて前記搬送物載置部の加速度を検出するステップと、検出した前記加速度を積分して速度を算出するステップと、前記速度の高周波成分を抽出し前記アーム部の角速度を算出するステップと、算出した前記アーム部の角速度と逆相となる動きを前記アーム部に付加するステップと、を有することを特徴とする。
この制御方法によれば、加速度検出部にて搬送物載置部の加速度を検出し、検出した加速度から搬送物載置部の傾き角を算出し、搬送物載置部を算出した傾き角に調整する。また、振動検出部にて搬送物載置部の加速度を検出し、検出した加速度を積分して速度を算出し、速度の高周波成分を抽出しアーム部の角速度を算出する。そして算出したアーム部の角速度と逆相となる動きをアーム部に付加して振動を抑制する。
このようにして、搬送物にかかる慣性力と振動を制御でき、搬送物としての容器などに収容した液体、粉体などがこぼれずに搬送が可能となる。
このようにして、搬送物にかかる慣性力と振動を制御でき、搬送物としての容器などに収容した液体、粉体などがこぼれずに搬送が可能となる。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
(第1の実施形態)
(第1の実施形態)
図1は本実施形態の搬送ロボット装置の構成を示すブロック図である。図2は搬送ロボットの概略構成を示す側面図である。
図1に示すように、搬送ロボット装置1は、搬送ロボット10と、加速度検出部20と、振動検出部30と、制御部40とを備えている。
図1に示すように、搬送ロボット装置1は、搬送ロボット10と、加速度検出部20と、振動検出部30と、制御部40とを備えている。
図2に示すように、搬送ロボット10の移動体としてのロボット本体11には、視覚部12と、基体13と、走行部14とを備えている。
走行部14の上には基体13が乗せられ、基体13の上方には視覚部12が設けられている。走行部14には駆動装置(図示せず)が設けられ、車輪14aを動かしてロボット本体11が進行方向Pに移動可能に構成されている。視覚部12にはカメラ(図示せず)を備え、ロボット本体11の移動先の障害物などを検知する。
走行部14の上には基体13が乗せられ、基体13の上方には視覚部12が設けられている。走行部14には駆動装置(図示せず)が設けられ、車輪14aを動かしてロボット本体11が進行方向Pに移動可能に構成されている。視覚部12にはカメラ(図示せず)を備え、ロボット本体11の移動先の障害物などを検知する。
基体13には第1関節18aを介してアーム部15が取り付けられ、アーム部15の一端には第2関節18bを介してアーム部16が設けられている。さらにアーム部16の一端には第3関節18cを介して搬送物載置部17が設けられている。搬送物載置部17は平面状に形成され、その上に搬送物を載置できるように構成されている。
なお、第1関節18a、第2関節18b、第3関節18cには、図示しないがアクチュエーターが備えられ、各関節を中心にアーム部15,16および搬送物載置部17が回転可能に設けられている。
なお、第1関節18a、第2関節18b、第3関節18cには、図示しないがアクチュエーターが備えられ、各関節を中心にアーム部15,16および搬送物載置部17が回転可能に設けられている。
アーム部16の第3関節18cに近い位置に振動検出部としての角速度センサー(ジャイロセンサー)31が固定され、アーム部16の回転方向の角速度を検出できるように設けられている。
また、搬送物載置部17には、加速度検出部として加速度センサー21が固定され、搬送物載置部17の加速度を検出できるように設けられている。
また、搬送物載置部17には、加速度検出部として加速度センサー21が固定され、搬送物載置部17の加速度を検出できるように設けられている。
このような構成の搬送ロボット10の搬送物載置部17には搬送物が載置される。本実施形態では、トレイ45に乗った搬送物46が搬送物載置部17に載置されている。搬送物46は上方が開放された容器に液体、粉体、多数の小さな部品などが入ったものであり、例えば、コップの中に水などの液体が入ったものである。
図1に戻って、上記のような搬送ロボット10の加速度検出部20(加速度センサー21)および振動検出部30(角速度センサー31)は制御部40に接続されている。そして制御部40は搬送ロボット10に接続され、搬送ロボット10の動作を制御している。
搬送ロボット10が、搬送物載置部17に乗せられた搬送物46を搬送するために走行を開始すると、加速度検出部20の加速度センサー21および振動検出部30の角速度センサー31が加速度および角速度を検出する。このとき、アーム部15,16および搬送物載置部17は一定の姿勢を保った状態にある。
搬送ロボット10が、搬送物載置部17に乗せられた搬送物46を搬送するために走行を開始すると、加速度検出部20の加速度センサー21および振動検出部30の角速度センサー31が加速度および角速度を検出する。このとき、アーム部15,16および搬送物載置部17は一定の姿勢を保った状態にある。
そして、検出された加速度および角速度の信号は制御部40に入力される。加速度の検出信号を用いて搬送物載置部17の姿勢(傾き角)が算出され、搬送ロボット10のアクチュエーターを動かし搬送物載置部17の姿勢を制御する。また、角速度の信号を用いてアーム部16の振動を検出して、その振動と逆相となるアーム部16の動作が算出され、搬送ロボット10のアクチュエーターを動かし振動を制御する。
このようにして、搬送ロボット10の急激な動きにおける搬送物載置部17にかかる加速度を加速度センサー21にて検出して、その信号に基づいて搬送物載置部17を傾けて搬送物46の姿勢を制御する。また、アーム部16の振動を角速度センサー31にて検出して、その信号に基づいてアーム部16の振動を制御する。このことから、搬送物46内の液体がこぼれるのを防止することができる。
このようにして、搬送ロボット10の急激な動きにおける搬送物載置部17にかかる加速度を加速度センサー21にて検出して、その信号に基づいて搬送物載置部17を傾けて搬送物46の姿勢を制御する。また、アーム部16の振動を角速度センサー31にて検出して、その信号に基づいてアーム部16の振動を制御する。このことから、搬送物46内の液体がこぼれるのを防止することができる。
次に、加速度検出による搬送物載置部の姿勢の制御と、振動検出による振動の制御について詳しく説明する。
(搬送物載置部の姿勢制御)
図3は加速度から搬送物載置部の傾き角を算出する考え方を説明する模式図である。
搬送ロボット10が斜面を進行方向Pに走行し加速状態にある場合において、重力加速度ベクトルをG、搬送物46の質量をM、搬送ロボット10の加速度ベクトルをAとする。搬送物46の重力加速度ベクトルはMG、搬送物46にかかる加速度ベクトルはMAであり、両者の合成ベクトルは(MG+MA)となる。この合成ベクトル(MG+MA)と搬送物載置部17の平面とが垂直になるように、初期の傾き角から−Δθ1だけ傾けることで、搬送物46の液体などの液面Sがコップなどの容器といっしょに傾くために、液体がこぼれることがない。
なお、搬送ロボット10が減速状態にある場合には、加速状態にあるときと反対方向に搬送物載置部17をΔθ1だけ傾けることになる。
(搬送物載置部の姿勢制御)
図3は加速度から搬送物載置部の傾き角を算出する考え方を説明する模式図である。
搬送ロボット10が斜面を進行方向Pに走行し加速状態にある場合において、重力加速度ベクトルをG、搬送物46の質量をM、搬送ロボット10の加速度ベクトルをAとする。搬送物46の重力加速度ベクトルはMG、搬送物46にかかる加速度ベクトルはMAであり、両者の合成ベクトルは(MG+MA)となる。この合成ベクトル(MG+MA)と搬送物載置部17の平面とが垂直になるように、初期の傾き角から−Δθ1だけ傾けることで、搬送物46の液体などの液面Sがコップなどの容器といっしょに傾くために、液体がこぼれることがない。
なお、搬送ロボット10が減速状態にある場合には、加速状態にあるときと反対方向に搬送物載置部17をΔθ1だけ傾けることになる。
図4は搬送物載置部の姿勢の制御の手順を示すフローチャートである。図5は搬送物載置部の傾き角の算出を説明する模式図である。以下、図4のフローチャートに従い、図5を参照して説明する。
図5は搬送物載置部17の第3関節18cの中心を原点として、搬送ロボットの進行方向Pと反対の方向に+X軸、X軸に直交する方向にY軸をとってXY座標系を表示している。搬送物載置部17にかかるX軸方向の加速度をaX、Y軸方向の加速度をaYとする。
搬送ロボットにおける搬送物載置部の姿勢制御は、搬送ロボットが走行を開始すると、搬送物載置部に設けられた加速度センサーが直交する2方向加速度aX,aYを検出する(ステップS11)。
図5は搬送物載置部17の第3関節18cの中心を原点として、搬送ロボットの進行方向Pと反対の方向に+X軸、X軸に直交する方向にY軸をとってXY座標系を表示している。搬送物載置部17にかかるX軸方向の加速度をaX、Y軸方向の加速度をaYとする。
搬送ロボットにおける搬送物載置部の姿勢制御は、搬送ロボットが走行を開始すると、搬送物載置部に設けられた加速度センサーが直交する2方向加速度aX,aYを検出する(ステップS11)。
そして、検出した加速度信号は制御部に入力され、加速度の大きさに応じた搬送物載置部の傾き角を算出する(ステップS12)。
傾き角の算出は、X軸方向の加速度aXとY軸方向の加速度aYの合成ベクトルFに対して垂直となる角度を算出すればよい。
つまり、傾き角Δθは、Δθ=Tan-1(aX/aY)、の式から求めることができる。
傾き角の算出は、X軸方向の加速度aXとY軸方向の加速度aYの合成ベクトルFに対して垂直となる角度を算出すればよい。
つまり、傾き角Δθは、Δθ=Tan-1(aX/aY)、の式から求めることができる。
次に、ステップS13において、算出した搬送物載置部の傾き角となるように、第3関節18cのアクチュエーターを動かして、算出した搬送物載置部の傾き角を得る。
なお、第3関節だけでなく、第1関節、第2関節のアクチュエーターを動かして所望の搬送物載置部の傾き角を得ても良い。さらに、搬送物載置部に搬送物の重量を感知するセンサーなどを設け、搬送物載置部に搬送物が載置されていないときには搬送物載置部の姿勢制御を行わないようにしても良い。
なお、第3関節だけでなく、第1関節、第2関節のアクチュエーターを動かして所望の搬送物載置部の傾き角を得ても良い。さらに、搬送物載置部に搬送物の重量を感知するセンサーなどを設け、搬送物載置部に搬送物が載置されていないときには搬送物載置部の姿勢制御を行わないようにしても良い。
(搬送物載置部の振動制御)
次に、搬送物載置部の振動制御について説明する。
図6は搬送物載置部の振動検出を説明する模式図である。図7は搬送物載置部の振動制御の手順を示すフローチャートである。
図6は説明の簡略化のため、搬送ロボット10のアーム部15,16が一直線に連結され、水平方向に対してθa傾いている状態のモデルとして表している。
搬送物載置部17は、搬送ロボットが走行する走行路の凹凸、搬送ロボットの走行機構による振動などによりアーム部15,16が振動する。搬送物載置部17の振動は、搬送物載置部17と連結されたアーム部16の振動であると考えられ、主な振動はアーム部16の回転方向の振動である。このため、アーム部16に取り付けられた角速度センサー31で検出する角速度の変動を振動として捉えることができる。このことから搬送物載置部17の振動のθa成分の角速度ωθaと、アーム部16の角速度Ωθとの関係は、Ωθ=−ωθa、となる。
次に、搬送物載置部の振動制御について説明する。
図6は搬送物載置部の振動検出を説明する模式図である。図7は搬送物載置部の振動制御の手順を示すフローチャートである。
図6は説明の簡略化のため、搬送ロボット10のアーム部15,16が一直線に連結され、水平方向に対してθa傾いている状態のモデルとして表している。
搬送物載置部17は、搬送ロボットが走行する走行路の凹凸、搬送ロボットの走行機構による振動などによりアーム部15,16が振動する。搬送物載置部17の振動は、搬送物載置部17と連結されたアーム部16の振動であると考えられ、主な振動はアーム部16の回転方向の振動である。このため、アーム部16に取り付けられた角速度センサー31で検出する角速度の変動を振動として捉えることができる。このことから搬送物載置部17の振動のθa成分の角速度ωθaと、アーム部16の角速度Ωθとの関係は、Ωθ=−ωθa、となる。
図7に示すように、搬送ロボットにおける搬送物載置部の振動制御は、搬送ロボットが走行を開始すると、アーム部16が振動することで角速度センサー31が角速度を検出する(ステップS21)。そして、検出した角速度信号は制御部に入力され、この角速度と逆相の動きとなる信号を生成する(ステップS22)。続いて、第2関節18bのアクチュエーターを駆動してアーム部16を動かし、振動をキャンセルする(ステップS23)。
以上のように、本実施形態の搬送ロボット装置は、加速度センサー21にて搬送物載置部17の加速度を検出し、検出した加速度から搬送物載置部17の傾き角を算出し、搬送物載置部17を算出した傾き角に調整する。また、角速度センサー31にてアーム部16の角速度を検出し、算出したアーム部16の角速度と逆相となる動きをアーム部16に付加して搬送物載置部17の振動を抑制する。
このようにして、搬送物46にかかる慣性力と振動を制御でき、搬送物46としての容器などに収容した液体、粉体などがこぼれずに搬送が可能となる。
(第2の実施形態)
このようにして、搬送物46にかかる慣性力と振動を制御でき、搬送物46としての容器などに収容した液体、粉体などがこぼれずに搬送が可能となる。
(第2の実施形態)
次に第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では加速度検出部として加速度センサー、振動検出部として角速度センサーを利用したが、本実施形態では、加速度検出部および振動検出部としてそれぞれ加速度センサーを用いた場合について説明する。
本実施形態の搬送ロボット装置の第1の実施形態と異なる点は、アーム部16に取り付けられた振動検出部としての角速度センサー31を加速度センサーとした点のみである。このため、搬送ロボット装置の構成の説明は省略し、主に搬送物載置部の姿勢制御および振動制御について説明する。
以下、第1の実施形態と同一の構成については同符号を付して説明する。
本実施形態の搬送ロボット装置の第1の実施形態と異なる点は、アーム部16に取り付けられた振動検出部としての角速度センサー31を加速度センサーとした点のみである。このため、搬送ロボット装置の構成の説明は省略し、主に搬送物載置部の姿勢制御および振動制御について説明する。
以下、第1の実施形態と同一の構成については同符号を付して説明する。
(搬送物載置部の姿勢制御)
本実施形態の搬送ロボット装置において、搬送物載置部の姿勢制御は第1の実施形態にて説明した方法と同様である。すなわち搬送物載置部の姿勢制御は、加速度センサー21にて搬送物載置部17の加速度を検出し、検出した加速度から搬送物載置部17の傾き角を算出し、搬送物載置部17を算出した傾き角に調整することで行われる。
本実施形態の搬送ロボット装置において、搬送物載置部の姿勢制御は第1の実施形態にて説明した方法と同様である。すなわち搬送物載置部の姿勢制御は、加速度センサー21にて搬送物載置部17の加速度を検出し、検出した加速度から搬送物載置部17の傾き角を算出し、搬送物載置部17を算出した傾き角に調整することで行われる。
(搬送物載置部の振動制御)
図8は搬送物載置部の振動検出を説明する模式図である。図9は搬送物載置部の振動制御の手順を示すフローチャートである。
図8において、説明の簡単化のために、アーム部15,16と水平方向または鉛直方向となす角θ1,θ2の振動による変化量は微小と仮定する。
図8は搬送物載置部の振動検出を説明する模式図である。図9は搬送物載置部の振動制御の手順を示すフローチャートである。
図8において、説明の簡単化のために、アーム部15,16と水平方向または鉛直方向となす角θ1,θ2の振動による変化量は微小と仮定する。
搬送物載置部17は、搬送ロボットが走行する走行路の凹凸、搬送ロボットの走行機構による振動などによりアーム部15,16が振動する。搬送物載置部17の振動は、搬送物載置部17と連結されたアーム部16の振動であると考えられ、主な振動はアーム部16の回転方向の振動である。
このため、アーム部16に取り付けられた加速度センサー32で検出する加速度から角速度を計算して、この角速度の変動を振動として捉えることができる。
ここで用いる加速度センサー32は、直交する2方向(X方向、Y方向)の加速度を検出できるように構成されている。
このため、アーム部16に取り付けられた加速度センサー32で検出する加速度から角速度を計算して、この角速度の変動を振動として捉えることができる。
ここで用いる加速度センサー32は、直交する2方向(X方向、Y方向)の加速度を検出できるように構成されている。
図9に示すように、搬送ロボットにおける搬送物載置部の振動制御は、搬送ロボットが走行を開始すると、アーム部16が振動することで加速度センサー32が2方向の加速度aX,aYを検出する(ステップS31)。そして、検出した角速度信号は制御部に入力され、加速度aX,aYを積分して、アーム部の速度VX,VYを算出する(ステップS32)。次に、フィルターを用いて速度VX,VYの高周波成分(振動成分)VX1,VY1を抽出する(ステップS33)。なお、この速度VX,VYの高周波成分VX1,VY1が振動成分である。そして、高周波成分(振動成分)VX1,VY1からアーム部の角速度を近似する(ステップS34)。
ここで、アーム部15,16の長さをrとすると、アーム部の角速度は、Ωθ1=−VX1/r、Ωθ2=−VY1/r、と近似できる。
続いて近似した角速度Ωθ1,Ωθ2と逆相の動きとなる信号を生成する(ステップS35)。そして、第1関節18a、第2関節18bのアクチュエーターを駆動してアーム部15,16を動かし、振動をキャンセルする(ステップS36)。
続いて近似した角速度Ωθ1,Ωθ2と逆相の動きとなる信号を生成する(ステップS35)。そして、第1関節18a、第2関節18bのアクチュエーターを駆動してアーム部15,16を動かし、振動をキャンセルする(ステップS36)。
以上のように、本実施形態の搬送ロボット装置は、加速度センサー21にて搬送物載置部17の加速度を検出し、検出した加速度から搬送物載置部17の傾き角を算出し、搬送物載置部17を算出した傾き角に調整する。また、加速度センサー32にてアーム部16の加速度を検出し、検出した加速度を積分して速度を算出し、速度の高周波成分を抽出しアーム部16の角速度を算出する。そして算出したアーム部16の角速度と逆相となる動きをアーム部16に付加して振動を抑制する。
このようにして、搬送物46にかかる慣性力と振動を制御でき、搬送物46としての容器などに収容した液体、粉体などがこぼれずに搬送が可能となる。
(変形例)
このようにして、搬送物46にかかる慣性力と振動を制御でき、搬送物46としての容器などに収容した液体、粉体などがこぼれずに搬送が可能となる。
(変形例)
第1の実施形態および第2の実施形態では複数のアーム部を備えた搬送ロボットを例にとり説明したが、以下に説明するような1つのアーム部を備えた搬送ロボットであっても実施が可能である。
図10は他の搬送ロボットの概略構成を示す側面図である。
搬送ロボット50のロボット本体51には、基体53と、走行部54とを備えている。
走行部54の上には基体53が乗せられている。走行部54には駆動装置(図示せず)が設けられ、車輪54aを動かしてロボット本体51が進行方向Pに移動可能に構成されている。
図10は他の搬送ロボットの概略構成を示す側面図である。
搬送ロボット50のロボット本体51には、基体53と、走行部54とを備えている。
走行部54の上には基体53が乗せられている。走行部54には駆動装置(図示せず)が設けられ、車輪54aを動かしてロボット本体51が進行方向Pに移動可能に構成されている。
基体53にはアーム部55が取り付けられ、アーム部55の一端には関節58を介して搬送物載置部57が設けられている。アーム部55は上下に伸縮できるように構成されている。搬送物載置部57は平面状に形成され、その上に搬送物を載置できるように構成されている。
なお、関節58には、図示しないがアクチュエーターが備えられ、関節を中心に搬送物載置部57が回転可能に設けられている。
なお、関節58には、図示しないがアクチュエーターが備えられ、関節を中心に搬送物載置部57が回転可能に設けられている。
アーム部55には振動検出部としての加速度センサー33が固定され、アーム部55の加速度を検出できるように設けられている。
また、搬送物載置部57には、加速度検出部として加速度センサー22が固定され、搬送物載置部57の進行方向Pに対する加速度を検出できるように設けられている。
そして、搬送ロボット50の搬送物載置部57には搬送物が載置される。本変形例では、トレイ45に乗った搬送物46が搬送物載置部57に載置されている。
また、搬送物載置部57には、加速度検出部として加速度センサー22が固定され、搬送物載置部57の進行方向Pに対する加速度を検出できるように設けられている。
そして、搬送ロボット50の搬送物載置部57には搬送物が載置される。本変形例では、トレイ45に乗った搬送物46が搬送物載置部57に載置されている。
以上の構成の搬送ロボット50においても、搬送物載置部57の姿勢制御および振動制御を行うことができ、搬送物46としての容器などに収容した液体、粉体などがこぼれずに搬送が可能である。
1…搬送ロボット装置、10…搬送ロボット、11…移動体としてのロボット本体、12…視覚部、13…基体、14…走行部、15…アーム部、16…アーム部、17…搬送物載置部、18a…第1関節、18b…第2関節、18c…第3関節、20…加速度検出部、21,22…加速度センサー、30…振動検出部、31…角速度センサー、32,33…加速度センサー、40…制御部、45…トレイ、46…搬送物、50…搬送ロボット、51…移動体としてのロボット本体、53…基体、54…車輪部、55…アーム部、57…搬送物載置部、58…関節、P…進行方向、S…液面。
Claims (5)
- 移動体と、
前記移動体に設けられたアーム部と、
前記アーム部を動作させるアクチュエーターと、
前記アーム部の先端に取り付けられ搬送物が載置される搬送物載置部と、を有する搬送ロボット装置であって、
前記搬送物載置部の姿勢および前記アーム部の振動を制御するために前記アクチュエーターの動作を制御する制御部と、
前記搬送物載置部の加速度を検出する加速度検出部と、
前記アーム部の振動を検出する振動検出部と、を備え、
前記加速度検出部にて検出された信号に基づいて前記搬送物載置部の姿勢を制御し、
前記振動検出部にて検出された信号に基づいて前記アーム部の振動を制御することを特徴とする搬送ロボット装置。 - 請求項1に記載の搬送ロボット装置において、
前記加速度検出部に加速度センサーを備え、前記振動検出部に角速度センサーを備えていることを特徴とする搬送ロボット装置。 - 請求項1に記載の搬送ロボット装置において、
前記加速度検出部および前記振動検出部にそれぞれ加速度センサーが備えられていることを特徴とする搬送ロボット装置。 - 移動体と、前記移動体に設けられたアーム部と、前記アーム部を動作させるアクチュエーターと、前記アーム部の先端に取り付けられ搬送物が載置される搬送物載置部と、前記搬送物載置部の姿勢および前記アーム部の振動を制御するために前記アクチュエーターの動作を制御する制御部と、前記搬送物載置部の加速度を検出する加速度検出部と、前記アーム部の振動を検出する振動検出部と、を備えた搬送ロボット装置の制御方法であって、
前記加速度検出部にて前記搬送物載置部の加速度を検出するステップと、
検出した前記加速度から前記搬送物載置部の傾き角を算出するステップと、
前記搬送物載置部を算出した前記傾き角に調整するステップと、
前記振動検出部にて前記アーム部の角速度を検出するステップと、
算出した前記アーム部の角速度と逆相となる動きを前記アーム部に付加するステップと、を有することを特徴とする搬送ロボット装置の制御方法。 - 移動体と、前記移動体に設けられたアーム部と、前記アーム部を動作させるアクチュエーターと、前記アーム部の先端に取り付けられ搬送物が載置される搬送物載置部と、前記搬送物載置部の姿勢および前記アーム部の振動を制御するために前記アクチュエーターの動作を制御する制御部と、前記搬送物載置部の加速度を検出する加速度検出部と、前記アーム部の振動を検出する振動検出部と、を備えた搬送ロボット装置の制御方法であって、
前記加速度検出部にて前記搬送物載置部の加速度を検出するステップと、
検出した前記加速度から前記搬送物載置部の傾き角を算出するステップと、
前記搬送物載置部を算出した前記傾き角に調整するステップと、
前記振動検出部にて前記搬送物載置部の加速度を検出するステップと、
検出した前記加速度を積分して速度を算出するステップと、
前記速度の高周波成分を抽出し前記アーム部の角速度を算出するステップと、
算出した前記アーム部の角速度と逆相となる動きを前記アーム部に付加するステップと、を有することを特徴とする搬送ロボット装置の制御方法。
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JP2009153415A JP2011005608A (ja) | 2009-06-29 | 2009-06-29 | 搬送ロボット装置および搬送ロボット装置の制御方法 |
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- 2009-06-29 JP JP2009153415A patent/JP2011005608A/ja not_active Withdrawn
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