JP2014159080A - ロボット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸回りに回転する複数の関節軸2,4と、これらの関節軸2,4からその径方向に延伸する複数のアーム1,3とを備えた多関節マニピュレータ5の先端を位置制御する方法であって、アーム1,3の各先端部に装着されたジャイロセンサ9,10の出力から関節軸2,4の回転角度と回転速度を求めて多関節マニピュレータ5の先端を位置制御するようにした。
【選択図】図1
Description
このような多関節マニピュレータの先端を所定の位置に位置制御する方法としては、各関節軸の軸トルクをアームのリスト部に装着された力覚センサにより検出すると共に、各関節軸の角度を関節角度センサにより検出して、多関節マニピュレータの先端を位置制御する方法が知られている(特許文献1参照)。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、多関節マニピュレータの先端を所定の位置に精度よく位置制御することのできる多関節マニピュレータの先端位置制御方法を提供することを目的とするものである。また、本発明は各アームの先端を所定の位置に精度よく位置制御することのできる多関節マニピュレータを提供することを目的とするものである。
また、関節軸の回転位置をエンコーダやレゾルバ等の位置検出器の出力から求める必要がなく、位置検出器が不要となるので、多関節マニピュレータの先端を比較的簡単な構成により位置制御することができる。
また、関節軸の回転位置をエンコーダやレゾルバ等の位置検出器の出力から求める必要がなく、位置検出器が不要となるので、各アームの先端を比較的簡単な構成により位置制御することができる。
本発明に係る多関節マニピュレータの先端位置制御方法が適用される産業用ロボットの一例を図1及び図2に示す。図1及び図2に示される産業用ロボットは、アーム1,3、関節軸2,4、固定基台6、関節軸駆動モータ7,8およびジャイロセンサ9,10を備えている。
アーム1は先端部を有しており、このアーム1の先端部と反対側の端部に、鉛直な軸回りに回転する関節軸2が設けられている。
アーム3は関節軸2を介してアーム1に連結された先端部を有しており、このアーム3の先端部と反対側の端部に、鉛直な軸回りに回転する関節軸4が設けられている。
固定基台6はアーム1,3および関節軸2,4から形成される多関節マニピュレータ5を図示しない固定物に据え付けるためのものであり、この固定基台6の図中上端部に関節軸4が鉛直に設けられている。
関節軸駆動モータ8は図示しない減速機構を介して関節軸4を鉛直な軸回りに駆動するものであり、図1及び図2に示される産業用ロボットでは、固定基台6の内部に関節軸駆動モータ8が設けられている。
ジャイロセンサ9,10はアーム1,3の角速度(関節軸2,4の回転角度)を検出するためのものであり、これらのジャイロセンサ9,10はアーム1,3の先端部に装着されている。
なお、アーム1の先端部には中空軸11が軸回りに回転可能に且つ軸方向に移動可能に設けられ、この中空軸11の下端部にエンドエフェクタ等が下端部に装着されるようになっている。
第1の目標位置指示器14はアーム3の先端目標位置(関節軸4の目標回転角度)を指示するものであり、この第1の目標位置指示器14で指示された先端目標位置は、目標位置指令信号として第1の減算器16に供給されるようになっている。
第1の減算器16は第1の目標位置指示器14で指示されたアーム3の先端目標位置と第1の積分器15で算出されたアーム3の実際の先端位置との位置偏差を算出するものであり、この第1の減算器16で算出された位置偏差は、位置偏差信号として第1の位置補償器17に供給されるようになっている。
第1の位置補償器17は第1の減算器16で算出された位置偏差を補償するアーム3の位置補償速度を算出するものであり、この第1の位置補償器17で算出されたアーム3の位置補償速度は、位置補償信号として第1の加減算器19に供給されるようになっている。
第1の加減算器19は第1の位置補償器17で算出されたアーム3の位置補償速度と第1の目標速度指示器18で指示されたアーム3の先端目標速度との加算値からジャイロセンサ10で検出された角速度を差し引いた速度偏差を算出するものであり、この第1の加減算器19で算出された速度偏差は、速度偏差信号として第1の速度補償器20に供給されるようになっている。
第1の速度補償器20は第1の加減算器19で算出された速度偏差を補償するトルクを算出するものであり、この第1の速度補償器20で算出されたトルクは、トルク指令信号として第1の電流制御器21に供給されるようになっている。
第1の加算器23は第1の目標位置指示器14で指示されたアーム3の先端目標位置と第2の目標位置指示器22で指示されたアーム1の先端目標位置との合計目標位置を算出するものであり、この第1の加算器23で算出された先端目標位置は、目標位置指令信号として第2の減算器25に供給されるようになっている。
第2の積分器24はジャイロセンサ9の出力を積分してアーム1の実際の先端位置(関節軸2の実際の回転角度)を算出するものであり、この第2の積分器24で算出されたアーム1の先端位置は、実位置信号として第2の減算器25に供給されるようになっている。
第2の位置補償器26は第2の減算器25で算出された位置偏差を補償するアーム1の位置補償速度を算出するものであり、この第2の位置補償器26で算出されたアーム1の位置補償速度は、位置補償信号として第2の加減算器29に供給されるようになっている。
第2の目標速度指示器27はアーム1の先端目標速度(関節軸2の目標回転速度)を指示するものであり、この第2の目標速度指示器27で指示されたアーム1の先端目標速度は、目標速度信号として第2の加算器28に供給されるようになっている。
第2の加減算器29は第2の位置補償器26で算出されたアーム1の位置補償速度と第2の加算器28で算出された合計目標速度との加算値からジャイロセンサ9で検出された角速度を差し引いた速度偏差を算出するものであり、この第2の加減算器29で算出された速度偏差は、速度偏差信号として第2の速度補償器30に供給されるようになっている。
第1の電流制御器21及び第2の電流制御器31は電力増幅器32、33を介して関節軸駆動モータ7,8を制御するものであり、従って、図3に示される位置制御回路13は、アーム1,3の各先端部に装着されたジャイロセンサ9,10の出力から関節軸2,4の回転角度と回転速度を求めて多関節マニピュレータ5の先端を位置制御するように構成されている。
また、関節軸2,4の回転位置をエンコーダやレゾルバ等の位置検出器の出力から求める必要がなく、位置検出器が不要となるので、多関節マニピュレータ5の先端を比較的簡単な構成により位置制御することができる。
また、多関節マニピュレータ5の先端を位置制御する位置制御回路の構成についても図3に示されるものに限られるものではない。例えば、アームの撓り量を加味して多関節マニピュレータの先端を位置制御してもよいし、多関節マニピュレータ先端の既知位置を撮像装置や近接センサを用いて検出し、検出した既知位置を基に積分器の累積誤差を補正して多関節マニピュレータの先端を位置制御してもよい。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、各アームの先端を所定の位置に精度よく位置制御することのできるロボットを提供することを目的とするものである。
前記第1アームに設けられた第1ジャイロセンサと、
撮像部と、を備え、
前記第1ジャイロセンサからの出力および前記撮像部からの出力に基づいて、前記第1アームの位置を制御することを特徴とするものである。
本発明の一態様によるロボットは、前記第1アームは、前記ロボットが設置された地面に対して水平な回動軸周りに回動可能であることが好ましい。
本発明の一態様によるロボットは、前記第1アームに回動可能に設けられた第2アームと、
前記第2アームに設けられた第2ジャイロセンサと、を備え、
前記第1ジャイロセンサからの出力、前記第2ジャイロセンサからの出力および前記撮像部からの出力に基づいて、前記第2アームの位置を制御することが好ましい。
上記課題を解決するため、本発明の一態様による多関節マニピュレータの先端位置制御方法は、軸回りに回転する複数の関節軸と、これらの関節軸から該関節軸の径方向に延伸する複数のアームとを備えた多関節マニピュレータの先端を位置制御する方法であって、前記アームに装着されたジャイロセンサの出力から前記関節軸の回転角度と回転速度を求めて前記多関節マニピュレータの先端を位置制御するようにしたことを特徴とするものである。
本発明に係る多関節マニピュレータ(ロボット)が適用される産業用ロボットの一例を図1及び図2に示す。図1及び図2に示される産業用ロボットは、アーム1,3、関節軸2,4、固定基台6、関節軸駆動モータ7,8およびジャイロセンサ9,10を備えている。
アーム1は先端部を有しており、このアーム1の先端部と反対側の端部に、鉛直な軸回りに回転する関節軸2が設けられている。
アーム3は関節軸2を介してアーム1に連結された先端部を有しており、このアーム3の先端部と反対側の端部に、鉛直な軸回りに回転する関節軸4が設けられている。
固定基台6はアーム1,3および関節軸2,4から形成される多関節マニピュレータ5を図示しない固定物に据え付けるためのものであり、この固定基台6の図中上端部に関節軸4が鉛直に設けられている。
Claims (2)
- 軸回りに回転する複数の関節軸と、これらの関節軸から該関節軸の径方向に延伸する複数のアームとを備えた多関節マニピュレータの先端位置を位置制御する方法であって、
前記アームに装着されたジャイロセンサの出力から前記関節軸の回転角度と回転速度を求めて前記多関節マニピュレータの先端を位置制御するようにしたことを特徴とする多関節マニピュレータの先端位置制御方法。 - 軸回りに回転する複数の関節軸と、これらの関節軸から該関節軸の径方向に延伸する複数のアームとを備えた多関節マニピュレータであって、
前記アームに装着された複数のジャイロセンサと、これらジャイロセンサの出力が前記関節軸の回転角度と回転速度を求めて前記多関節マニピュレータの先端を位置制御する位置制御手段とを設けたことを特徴とする多関節マニピュレータ。
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Related Parent Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10521774B2 (en) | 2016-03-22 | 2019-12-31 | Asm Ip Holding B.V. | Preventive maintenance system and preventive maintenance method |
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2014
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