JP2012125890A - ロボットアーム及びロボットアームの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハンド部5と、複数の関節11,12,13と、ハンド部5及び関節11,12,13とを連結する複数の連結部14,15,16,17とを有するロボットアーム1であって、ハンド部5が物体を把持して移動する工程と、関節13に備えられたひじあて部6が障害物を押圧する工程と、を有する。
【選択図】図2
Description
本実施形態では、ロボットアームのハンド部よりもひじあて部を優先して用いて障害物を退避する特徴的な制御方法の例について、図1〜図9に従って、説明する。
図1は、ロボット制御システムを示す概略構成図である。図2は、ロボットアームを示す模式側面図である。まず、ロボットアーム1の概略構成について図1及び図2に従って説明する。ロボットアーム1は土台9を備えている。土台9上には連結部14、関節11、連結部15、関節12、連結部16、関節13、連結部17、ハンド部5がこの順に接続して配置されている。ロボットアーム1は天吊型であり、土台9が天井に設置されている。そして、連結部14〜17は天井から地上に向かって配置された形態となっている。
図5〜図7はロボットアームの制御方法を説明するための模式図である。本実施形態では、図5に示すように、作業台3に載っている対象物4を作業台3上の目標位置4aに移動する作業の例を説明する。以後、この作業をタスクAと称す。図6に示すように、作業台3上には対象物4と障害物7とが載置されている。タスクAにて対象物4を目標値に移動する軌道の途中に障害物7が位置している。図7に示すように、ロボットアーム1は障害物7を退避目標位置7aに退避する作業も行う。以後、障害物7を退避させる作業をタスクBと称す。
図9はハンド部とひじあて部とによる退避作業を説明するための図である。図9に示すように、ハンド部5を用いて障害物7を退避目標位置7aに退避させるときには7つのステップが行われる。まず、ハンド部5で障害物7を把持可能な位置までハンド部5を移動させる。次に、ハンド部5での把持動作を行う。続いて、ハンド部5の上昇動作を行う。続いて、ハンド部5の平行移動動作を行う。次に、ハンド部5の下降動作を行う。続いて、ハンド部5の解放動作を行う。次に、対象物4を把持可能な位置までハンド部5を移動する。
(1)本実施形態によれば、対象物4を移動させる軌道上に障害物7があることを認識した場合には、ハンド部5を用いて障害物7を退避する作業を行っていた。しかし、ハンド部5で把持できる物体の重さ及び大きさには制約がある。所定の重さ及び重さを超える障害物7は退避することが不可能であり、ロボットアーム1による作業を中断せざるを得なかった。ひじあて部6は、連結部14〜連結部17の中間部に位置する関節13に備えられている。従って、ひじあて部6はハンド部5よりも大きな力で障害物7を移動させることができる。また、ひじあて部6は、把持ではなく押圧により障害物7を移動させるため、障害物7の大きさの制約を受け難い。従って、ハンド部5が把持可能な大きさより大きな物体を移動することが可能である。その結果、ロボットアーム1は重いまたは大きな障害物7を退避させることができる。
次に、ロボットアーム1の制御方法の一実施形態について図10の対象物を目標位置に移動する作業のフロー図を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、障害物7を退避する作業をハンド部5を用いて行った方が速いか、ひじあて部6を用いて行った方が速いかを評価して、早く退避できる方を選択する点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
次に、ロボットアーム1の制御方法の一実施形態について図12の対象物を目標位置に移動する作業のフロー図を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、対象物4をハンド部で把持した後に、対象物4を把持しながら、ひじあて部6を作用点として障害物7を退避する点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(1)本実施形態によれば、対象物4を把持している途中で軌道上に障害物7を発見したとき、対象物4を把持しながら障害物7をひじあて部にて退避する制御を行っている。この方法は、一旦対象物4を解放した後にハンド部5を用いて障害物7を退避し、再度対象物4を把持する方法と比べて、少ない数のステップで対象物の移動を行うことが出来る。その結果、生産性よく作業を実行することができる。
次に、ロボットアーム1の制御方法の一実施形態について図13の対象物を目標位置に移動する作業のフロー図を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、ガイド角度制御部210がガイド部材21の角度を制御する点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(1)本実施形態によれば、障害物7の形状や大きさに応じて、ひじあて部6に備えられたガイド部材21の角度を制御するようにした。これにより、障害物7がひじあて部6から外れるような動きをガイド部材21によって抑えることができる。また、障害物7とひじあて部6の接触面積が増加するようにガイド角度制御部210がガイド部材21の角度を制御している。これにより、ひじあて部6から障害物7が離れてしまう確率を下げることができる。その結果、作業を中断したり、同一の障害物7を繰り返して退避する作業を行うことを防止することができる為、タスクを効率よく実行できる。
第1の実施形態では、障害物7を退避する際の作用点として、ひじあて部6を用いた。障害物7を退避する際の作用点はこの場所に限らない。ハンド部5以外のロボットアームの任意の点を作用点として、障害物7を押圧してもよい。特に、平面をもつ障害物7に対しては、連結部16,17等の側面を作用点とすると、障害物7との接触面積を広くとることができるため、障害物の姿勢を安定させることができる。また、連結部16,17等の側面を作用点とした場合、障害物7の平面の法線方向に力がかかるように押圧することで、連結部16,17等の側面で滑りを抑えた移動が可能となる。つまり、ひじあて部6を備えないロボットアームでも、アームの中間部を作用点として物体を押圧することで、物体を移動するタスクを効率よく実行できる。この内容は第2の実施形態及び第3の実施形態にも適用することができる。
第1の実施形態では、タスクの開始直後にカメラ8で撮影した1つの画像に基づいて、タスクA及びタスクBの実行可否を判断した。撮影するタイミングはこれに限らない。ハンド部5で対象物4を把持、移動する作業を進めながら、カメラ8で撮影した画像に基づいて、随時把持動作や軌道計画を修正するステップを有するフローとしても良い。対象物4や障害物7の変化に応じて対応することができる。
第1の実施形態では、ひじあて部6は関節13に設置されたが、他の場所に設置しても良い。さらに、2つ以上のひじあて部6を設置してもよい。ロボットアーム1の動作範囲や障害物7の位置する場所に合わせて設置してもよい。障害物7を退避させやすくすることができる。
第1の実施形態では、ガイド部材21は1対の形態としたが、ガイド部材の1方を固定にして他方のみ可動させるようにしても良い。ガイド部材の制御を容易にすることができる。また、ガイド部材21は3つ以上の部材からなっていても良い。ガイド部材21は退避させる障害物7の形状にあわせた形状や数の構成にしても良い。これにより、障害物7を退避させやすくすることができる。
Claims (8)
- 複数の連結部が関節にて接続されたロボットアームを制御するロボットアームの制御方法であって、
前記ロボットアームはハンド部を有し、前記ハンド部が物体を把持して移動する工程と、
前記関節または前記連結部を作用点として物体を移動する工程と、を有することを特徴とするロボットアームの制御方法。 - 前記ハンド部を作用点として物体を移動するタスクと、前記関節または前記連結部を作用点として物体を移動するタスクと、を評価し、前記評価の結果に基づいて、いずれのタスクを実行するかを決定することを特徴とする、請求項1に記載のロボットアームの制御方法。
- 前記ハンド部で第1の物体を把持しつつ、前記関節または前記連結部を作用点として、第2の物体を移動することを特徴とする、請求項1に記載のロボットアームの制御方法。
- 前記タスクの実行時間をロボットアームの動作シミュレーションによって算出し、前記実行時間に基づいて、いずれのタスクを実行するかを決定することを特徴とする、請求項2に記載のロボットアームの制御方法。
- 前記動作シミュレーションは複数の前記関節を移動する前記実行時間を算出し、各前記タスクにおいて前記関節を移動する前記実行時間のうち最も長く時間のかかる前記実行時間を比較して、いずれのタスクを実行するかを決定することを特徴とする、請求項4に記載のロボットアームの制御方法。
- ハンド部と、複数の関節と、前記ハンド部と前記関節とを連結し前記関節同士を連結する連結部と、前記関節または前記連結部に位置し物体を押圧するひじあて部と、を有し、前記ひじあて部の形状は前記物体が押圧される方向に移動する形状となっていることを特徴とするロボットアーム。
- 前記ひじあて部は、物体の動きを限定するガイド部材を備えることを特徴とする請求項6に記載のロボットアーム。
- 前記ひじあて部には前記ガイド部材の角度を変化させるアクチュエーターが設けられていることを特徴とする請求項7に記載のロボットアーム。
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