JP2017074669A - Manipulator control device, manipulator drive device, and robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マニピュレータの制御装置、このマニピュレータの制御装置を備えたマニピュレータ駆動装置、及びこれらの少なくともいずれかを備えたロボットシステムに関するものである。 The present invention relates to a manipulator control device, a manipulator driving device including the manipulator control device, and a robot system including at least one of them.
製造工場や作業現場、及び家庭内等で作業を行ったり、人の作業等を補助したりするマニピュレータ駆動装置(ロボットシステム)の動作を教示(登録)するマニピュレータの教示方法にはダイレクトティーチングという方法がある。
これは、教示者が、作業ツールなどの支持対象が取り付けられるマニピュレータ先端部となる第一支持部等を持ち、直接力を加え動かすことによって、第一支持部等を任意の位置・姿勢・移動軌跡で移動させるように制御(教示・登録)する技術である。
A method called direct teaching is used as a teaching method for a manipulator that teaches (registers) the operation of a manipulator driving device (robot system) that performs work in a manufacturing factory, work site, home, etc., or assists human work. There is.
This is because the instructor has the first support part, which is the tip of the manipulator to which the support object such as the work tool is attached, and moves the first support part to any position, posture, and movement by directly applying force. This is a technology for controlling (teaching / registering) the robot to move along a locus.
例えば、特許文献1には、次のようなダイレックトティーチング(パワーアシスト)を行うマニピュレータ(ロボットアーム)の制御装置を備えたマニピュレータ駆動装置(ロボット)が記載されている。
この制御装置は、マニピュレータに加えられる外力を検出する外力検出部で検出した外力と、マニピュレータの関節部の可動状態とに基づいて、外力検出部で検出した外力を、マニピュレータが動作可能な方向成分を抽出可能な変換外力に変換するものである。
このように変換した変換外力を用いることで、マニピュレータの関節部の動作範囲の規制など、関節部の動作状況に応じたマニピュレータの動作領域の制限(動作制限)を、簡潔な制御構造で実現し、制御系の不安定さを低減することができる旨、特許文献1には記載されている。
For example,
This control device is a directional component in which the manipulator can operate the external force detected by the external force detector based on the external force detected by the external force detector that detects the external force applied to the manipulator and the movable state of the joint of the manipulator. Is converted into a convertible external force.
By using the converted external force converted in this way, the restriction of the manipulator's operation area (operation restriction) according to the operation status of the joint, such as the restriction of the operation range of the joint of the manipulator, is realized with a simple control structure.
しかし、関節部の動作状況に応じたマニピュレータの動作領域の制限を行うだけでは、関節部が動作可能な方向であれば、教示者(ユーザー)が意図していなかった方向に外力を加えてしまった場合であっても、その方向への動作を教示(制御)することになる。
このため、今までのダイレクトティーチングでは、マニピュレータに教示者が外力を加えて教示するときに、マニピュレータの位置・姿勢・移動軌跡を教示者が意図した通りに教示できない場合があるという問題があった。
However, if the operation region of the manipulator is limited only in accordance with the operation state of the joint portion, an external force is applied in a direction that was not intended by the teacher (user) if the joint portion is operable. Even in such a case, the operation in that direction is taught (controlled).
For this reason, conventional direct teaching has a problem that when the instructor teaches the manipulator by applying external force, the position / posture / movement locus of the manipulator may not be taught as intended. .
上述した課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、2以上の関節部と、各関節部を介して直列に連結され、マニピュレータ先端部に取り付けられる支持対象を支持する複数の支持部と、前記2以上の関節部をそれぞれ回動させる2以上の駆動部と、前記2以上の関節部及び前記複数の支持部の内、少なくともいずれかに外部から加えられる外力のベクトルを検出する外力検出部と、を備えたマニピュレータ駆動装置に用いられ、前記外力検出部の検出結果に基づいて前記2以上の駆動部の駆動を制御するマニピュレータの制御装置において、前記マニピュレータ先端部の動作領域を入力する入力手段を有し、前記外力検出部で前記外力のベクトルが検出されたとき、前記外力検出部の検出結果と前記入力手段から入力される動作領域とに基づいて、前記入力された動作領域内を前記マニピュレータ先端部が移動するように、前記2以上の駆動部の駆動を制御することを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the invention described in
本発明によれば、人の手で行うダイレクトティーチングにおいて、マニピュレータ駆動装置のマニピュレータ先端部の移動を、任意の位置・姿勢・移動軌跡で教示者が意図した通りに教示することができるマニピュレータの制御装置を提供できる。 According to the present invention, in direct teaching performed by a human hand, control of a manipulator capable of teaching the movement of the manipulator tip of the manipulator driving device at an arbitrary position / posture / movement locus as intended by the instructor. Equipment can be provided.
以下、本発明を適用したロボットアーム等のマニピュレータの制御装置を備えたマニピュレータ駆動装置の一実施形態について、複数の実施例を挙げて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a manipulator driving device including a manipulator control device such as a robot arm to which the present invention is applied will be described with reference to a plurality of examples.
(実施例1)
まず、本実施形態のマニピュレータの制御装置を備えたマニピュレータ駆動装置の実施例1について、図を用いて説明する。
図1は、本実施例に係るマニピュレータ駆動装置の一構成例であるマニピュレータ装置100の概略説明図であり、図1(a)が平面説明図、図1(b)が主な構成部材の側面説明図である。
Example 1
First, a first example of a manipulator driving device provided with the manipulator control device of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a
マニピュレータ装置100は、図1(a)、(b)に示すように、ロボットアーム等のマニピュレータを備えたマニピュレータ駆動装置の内、基本的な構成の1つである2自由度を持ったものである。但し、本実施例のマニピュレータの制御装置は、マニピュレータ装置100のような2自由度を持ったマニピュレータ駆動装置に備えられるもの限定されるものではなく、その機能に応じて、2つ以上の関節部と、各関節部を介して直列に連結される複数の支持部を備えたものに適用可能である。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
マニピュレータ装置100は、複数の支持部の内、装置本体の土台111aに固定された不動部である支柱部111bから最も後段側(先端側)に関節部を介して連結される第一アーム101と、前段側に連結される第二アーム102は、次のように支持されている。
図1(b)に示すように、第一アーム101と第二アーム102はそれぞれ、前段側の端部近傍が、第一関節部130の第一駆動中心103と第二関節部140の第二駆動中心104に回転可能に支持されている。
The
As shown in FIG. 1 (b), the
第一関節部130には、第一駆動部160としての、第一モータ106と、その第一駆動中心103を出力軸心とする第一減速機105とが接続されており、第一モータ106からの回転駆動力を減速して第一アーム101に伝達し、第一アーム101を回転駆動する。また、第二アーム102とは反対側の第一モータ106の側面には、第一モータ106の回転量を計測可能なように、第一モータ用エンコーダ107が取付けられており、第一減速機105と第一モータ106は第二アーム102に固定されている。
第二関節部140には、第二モータ109と、その第二駆動中心104を出力軸心とする第二減速機108とが接続されており、第二モータ109からの回転駆動力を減速して第二アーム102に伝達し、第二アーム102を回転駆動する。また、支柱部111bと第二モータ109の間には、第二モータ109の回転量を計測可能なように、第二モータ用エンコーダ110が取付けられており、第二駆動中心104の一端側は、支柱部111b(土台111a)に固定されている。
The first
A
また、第一モータ用エンコーダ107は、第一減速機105の減速比と計測した回転量から、第二アーム102に対する第一アーム101の回転量を計測する第一アーム用エンコーダ131としても機能する。一方、第二モータ用エンコーダ110は、第二減速機108の減速比と計測した回転量から、支柱部111bに対する第二アーム102の回転量を計測する第二アーム用エンコーダ141としても機能する。但し、第一アーム用エンコーダ131及び第二アーム用エンコーダ141を別体で設け、各関節部に接続される各アームがなす角度を計測し、各関節部の回転量としても良い。
また、第一アーム101の先端近傍には、マニピュレータに加えられる外力のベクトルを検知するための外力検出部112が取付けられ、第一アーム101先端には作業ツールである把持機構が取り付けられている。
そして、詳しくは後述するが、各モータ、各モータ用エンコーダ、外力検出部112と、第一アーム101のアーム先端(手先)の動作領域を入力する入力手段である入力部113とが、マニピュレータの制御装置として機能する制御部210に接続されている。
The
Further, an
As will be described in detail later, each motor, each encoder for the motor, an external
動作の一例としては、外力検出部112に外力が加わると、外力検出部112が接続された制御部210からの信号で第一モータ106と第二モータ109に動作指令が伝達され、各モータが駆動する。そして、入力部113で入力された動作領域内を第一アーム101のアーム先端が移動する。ここで、各アームが駆動されるときには各モータ用エンコーダから各モータの回転情報と、各アームの回転情報とが測定可能となっている。
As an example of the operation, when an external force is applied to the external
次に、図2を用いてマニピュレータ装置100の具体的な構成、及び動作について説明する。
図2は、本実施例に係る第一関節部130及び第二関節部140を動作させるマニピュレータ装置100の駆動制御装置の制御ブロック図である。
マニピュレータ装置100は、主に、マニピュレータ本体200、電源部291、ホストコントローラ281等からなる。例えば、マニピュレータ動作に画像情報が必要な場合は画像入力装置271が接続されることもある。ここで、図2ではマニピュレータ本体200、ホストコントローラ281、電源部291等を別体としているが、全てがマニピュレータ本体200内に実装されたスタンドアロン型の構成としても良い。
Next, a specific configuration and operation of the
FIG. 2 is a control block diagram of the drive control device of the
The
制御部210には、中央処理装置であるCPU211等が備えられており、マニピュレータ本体200の動作制御を行う。
ホストコントローラ281とCPU211は通信網282で接続されており、通信網282にて動作モード情報、駆動制御に必要な各種パラメータ、マニピュレータ本体200の目標移動位置情報などが送られてくる。
また、CPU211には、各種センサ220やスイッチ221の信号が入力されており、これらの信号情報をもとに、マニピュレータの稼動領域の入力(設定)、動作開始や緊急停止等の起動や停止が行われる。
The
The
The CPU 211 receives signals from
マニピュレータ本体200の各関節は、第一関節部130が第一モータ106で、第二関節部140が第二モータ109で駆動される。
第一モータ106及び第二モータ109の駆動情報は、第一モータ用エンコーダ107及び第二モータ用エンコーダ110からの信号として第一駆動情報検出部234及び第二駆動情報検出部236に入力される。これら入力された信号は、それぞれ第一駆動情報検出部234及び第二駆動情報検出部236で、移動量、移動速度、移動加速度といった回転情報に変換される。これら変換された回転情報と外力検出部112で検出されるマニピュレータ本体200に加わる外力がCPU211(制御部210)内の駆動制御部214に入力される。
In each joint of the
The drive information of the
また、入力部113から第一アーム101のアーム先端の動作領域がCPU211に入力され、第一アーム101のアーム先端の動作領域や動作方向が制限される。
駆動制御部214は、これらの回転情報、外力、制限された動作方向を元に目標指令値を生成する。そして、生成した目標指令値に沿った駆動となるよう、第一モータドライバ233及び第二モータドライバ235に制御指令を出し、第一モータ106及び第二モータ109を駆動する。
また、CPU211内には記憶部215を有しており、この記憶部215が、各関節部のそれぞれに連結される支持部がなす角度を、各関節部毎に記憶する記憶手段として機能する。
In addition, the operation region at the tip of the
The
Further, the CPU 211 has a
ここで、制御部210では、ダイレクトティーチング開始時間から一定間隔で、開始からの時間、及びマニピュレータの位置、姿勢として、各関節部のそれぞれに連結される支持部がなす角度を、各関節部毎に記憶部215に登録(記憶)する。これにより、ユーザーがマニピュレータを動かした場合、現在のマニピュレータ位置姿勢と現在の位置姿勢までの動作軌跡を登録する。
そして、ダイレクトティーチングした動作をマニピュレータに再現させる場合、ダイレクトティーチング後のユーザーの合図(入力部113からの指示)で、制御部210は記憶部215に登録された位置、姿勢に登録された時間間隔にあわせて各関節部を駆動する。
Here, in the
When the direct teaching operation is to be reproduced by the manipulator, the
次に、図3を用いて、本実施例のマニピュレータ装置100に用いることができる入力部113の一例である入力装置114について説明する。
図3は、本実施例のマニピュレータ装置100に用いることができる入力装置114の説明図である。
入力装置114には、操作を行うための表示や操作を受け付けるタッチパネル114a、入力する値や選択子の番号等を入力するテンキー114b、入力や選択を行った後に、その処理を実行(確定)させる実行ボタン114cが設けられている。また、電源ONボタン114dや緊急停止ボタン114eも設けられている。
そして、タッチパネル114a等で、ダイレクトティーチング開始、終了、再現実行などの操作も行う。
Next, an
FIG. 3 is an explanatory diagram of the
The
Then, operations such as direct teaching start, end, and reproduction execution are performed on the
このような入力装置114を用いることで、マニピュレータ装置100を利用する利用者(以下、ユーザーという。)はタッチパネル114aの表示に従って、マニピュレータの操作が可能である。また、タッチパネル114a、又はテンキー114bにより動作プロファイルの作成後、実行ボタン114cを押すことよりマニピュレータの動作を開始することが可能である。また、マニピュレータの動作方向等の制限をタッチパネル114a、又はテンキー114bにより行うことができる。
例えば、タッチパネル114aに現在のマニピュレータの位置・姿勢を3Dモデルで映し出し、アーム先端(手先)の座標軸のある1軸をテンキーで選択する。選択された入力信号は制御部210に入力され、動作指令値生成のとき使用される。
By using such an
For example, the current position / posture of the manipulator is displayed on the
ここで、図4を用いてマニピュレータで発生する力について説明しておく。
図4は、マニピュレータで発生する力について説明図であり、図4(a)が2関節マニピュレータのモデルの説明図、図4(b)が図4(a)に示したモデルの各部で発生する力の説明図である。
図4(a)に示す2関節マニピュレータのモデルでは、X−Y座標系の原点に第一リンク301の一方の端部近傍に第一関節軸(回転軸)301が回転可能に固定して設けられ、他方の端部近傍に第二リンク302との第二関節軸304が設けられている。
Here, the force generated by the manipulator will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the force generated by the manipulator, FIG. 4 (a) is an explanatory diagram of a model of a two-joint manipulator, and FIG. 4 (b) is generated at each part of the model shown in FIG. 4 (a). It is explanatory drawing of force.
In the two-joint manipulator model shown in FIG. 4A, a first joint axis (rotary axis) 301 is rotatably provided near the one end of the
このような2関節マニピュレータが、X−Y平面で動作しているときの運動方程式を考えることで、各関節(回転軸)で発生するトルクを求める。図4(b)中の記号は下記を示しており、本例では2関節であるため、i=1,2とする。
Ii : 慣性モーメント
Li : 軸間リンク長
mi : 質量
θi : 角度
τi : 回転軸トルク
ri : 回転軸と質量中心との距離
g : 重力加速度(y軸負方向)
By considering the equation of motion when such a two-joint manipulator is operating in the XY plane, the torque generated at each joint (rotary axis) is obtained. The symbols in FIG. 4B indicate the following. In this example, since there are two joints, i = 1, 2.
Ii: Moment of inertia Li: Link length between axes mi: Mass θi: Angle τi: Torque of rotating shaft ri: Distance between rotating shaft and center of mass g: Gravitational acceleration (y-axis negative direction)
一般的に、運動方程式は次の式1で与えられる。
ここで、上述した説明は、2関節マニピュレータのモデルについてのものであるが、関節軸が3以上の複数軸であっても、上記式1、及び式2で記述(表す)することができる。
そして、図4に上記運動方程式を当てはめると次の式3のように表すことができ、動作中に各回転軸にかかるトルクを求める(推定する)ことができる。
Here, the above description is about a model of a two-joint manipulator, but even if the joint axis is a plurality of three or more axes, it can be described (represented) by the
Then, when the above equation of motion is applied to FIG. 4, it can be expressed as the following
また、第二リンク302の先端(手先)で発生したい力Fと各関節に必要なトルクは次の式4の関係がある。
力を求めるためには、次の式5に示すようにして求めればよい。
In order to obtain the force, it may be obtained as shown in
上記2関節マニピュレータの例だと、ヤコビ行列は次の式6のように表すことができる。
次に、本実施例のマニピュレータ駆動装置に適用可能なマニピュレータのダイレクトティーチングで行う、パワーアシスト制御(以下、アシスト制御という。)の方法を、複数の例を挙げて説明する。
ここで、マニピュレータのアシスト制御方法の後述する各例では、マニピュレータ装置100のように外力を検知するための外力検出部112等の外力検出部で検出(計測)した外力を用いる方法と、上記運動方程式等を用いて推定した外力を用いる方法を説明する。
Next, a method of power assist control (hereinafter referred to as assist control) performed by direct teaching of a manipulator applicable to the manipulator driving device of the present embodiment will be described with a plurality of examples.
Here, in each example to be described later of the assist control method of the manipulator, a method using the external force detected (measured) by the external force detection unit such as the external
(アシスト制御方法1)
まず、マニピュレータのアシスト制御方法1について、図を用いて説明する。
図5は、アシスト制御方法1に係るアシスト制御の制御ブロック図であり、図5(a)が外力検出部で検出(計測)した外力を用いる場合を示し、図5(b)が運動方程式等を用いて推定した外力を用いる場合を示している。図6は、アシスト制御方法1に係る外力に対するモータ出力を示した図、図7は、アシスト制御方法1に係る制御フローを示した図である。
(Assist control method 1)
First, the manipulator assist
FIG. 5 is a control block diagram of assist control according to the assist
アシスト制御方法1では、図5(a)及び図5(b)の制御ブロック図に示すように、それぞれ外力(操作力)検出406及び外力(操作力)検出407での検出結果に応じて、外力と同じ方向に大きな力が加わるようモータ404の出力を変更するアシスト制御を行う。
いずれの制御ブロック図でも、マニピュレータ420に加えられる外力を検出すると、PID部401(駆動制御部214)で演算を行い、ドライバ402でモータ404へ電流を流す。モータへの入力トルクは電流とトルク定数403を乗算したものとなる。モータ404が駆動されることにより、リンク機構405が動作される。
In the
In any control block diagram, when an external force applied to the
外力は、図5(a)のように、軸力覚センサ等のセンサを取り付けて外力(操作力)検出406を行う場合と、図5(b)のように、モータ404への入力トルクやモータ404の位置・速度等から外力(操作力)検出407、つまり推定を行う場合とがある。外力を推定する場合は図4を用いて説明した運動方程式等から求めることができ、摩擦粘性や機械剛性を考慮した推定をすることで、より精度を上げた外力検出を行うことができる。
また、このアシスト制御方法1では、図6に示すように外力F1とモータ出力nF1とは比例するように制御される。
ここで、より具体的な制御フローは、次のように行われる。
As shown in FIG. 5A, the external force is detected when an external force (operation force)
In the
Here, a more specific control flow is performed as follows.
例えば、図7に示した制御フローのように、アシスト制御が開始(スタート)されると、外力(操作力)検出を行い(S101)、外力を検出して操作ありと判断した場合(S102のYES)、モータ(トルク)出力値の算出を行う(S103)。一方、外力を検出せず操作無しと判断した場合(S102のNO)、外力(操作力)検出(S101)に戻り、外力を検出して操作ありと判断するまで、繰り返す。
モータ(トルク)出力値の算出を行ったら(S103)、算出した出力値でのモータ駆動を行った(S104)後、再度、外力(操作力)検出を行う(S105)。そして、外力を検出して操作ありと判断した場合(S106のYES)、モータ(トルク)出力値の算出に戻る(S103)。一方、外力を検出せず操作無しと判断した場合(S106のNO)、アシスト制御を終了する。
For example, as in the control flow shown in FIG. 7, when assist control is started (started), external force (operation force) is detected (S101), and when external force is detected and it is determined that there is an operation (in S102) YES), the motor (torque) output value is calculated (S103). On the other hand, when it is determined that there is no operation without detecting an external force (NO in S102), the process returns to the external force (operation force) detection (S101), and is repeated until it is determined that there is an operation by detecting the external force.
When the motor (torque) output value is calculated (S103), the motor is driven with the calculated output value (S104), and then external force (operation force) is detected again (S105). When it is determined that there is an operation by detecting an external force (YES in S106), the process returns to the calculation of the motor (torque) output value (S103). On the other hand, when external force is not detected and it is determined that there is no operation (NO in S106), the assist control is terminated.
(アシスト制御方法2)
次に、マニピュレータのアシスト制御方法2について、図を用いて説明する。
図8は、アシスト制御方法2に係るアシスト制御の制御ブロック図であり、図8(a)が外力検出部で検出(計測)した外力を用いる場合を示し、図8(b)が運動方程式等を用いて推定した外力を用いる場合を示している。図9は、アシスト制御方法2に係る制御フローを示した図である。図10は、アシスト制御方法2の模式図を用いた説明図であり、図10(a)がマニピュレータ420を操作するときの模式図、図10(b)が目標値を設定してアシスト制御を行う場合と、アシスト制御を行わない場合の操作力の違いを説明した図である。図11は、操作力目標生成部に係る検出した外力と、操作力の目標値及び操作力指定値との関係の説明図であり、図11(a)が目標値に対して外力が不感帯を持つプロファイル、図11(b)が目標値に対して外力が不感帯を持たないプロファイルである。
(Assist control method 2)
Next, the assist control method 2 of the manipulator will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a control block diagram of assist control according to the assist control method 2. FIG. 8A shows a case where an external force detected (measured) by an external force detection unit is used, and FIG. The case where the external force estimated using is used is shown. FIG. 9 is a diagram illustrating a control flow according to the assist control method 2. FIG. 10 is an explanatory diagram using a schematic diagram of the assist control method 2. FIG. 10 (a) is a schematic diagram when the
アシスト制御方法2では、図8(a)及び図8(b)の制御ブロック図に示すように、
それぞれ操作力目標生成部409で操作力の目標値を設定することで、一定の外力で操作を可能とするアシスト制御を行うことに係る点のみアシスト制御方法1と異なる。その他の制御ブロックは、アシスト制御方法1の説明に用いた図5(a)及び図5(b)と同様である。
いずれの制御ブロック図でも、マニピュレータ420の関節部の位置(関節角)・速度の変化や外力の変化から操作の有無を判断してアシスト制御を開始し、外力と比較を行って操作力が目標値とになるようモータ404の出力を変更するアシスト制御を行う。
In the assist control method 2, as shown in the control block diagrams of FIGS. 8 (a) and 8 (b),
The only difference from the
In any of the control block diagrams, the assist control is started by judging the presence / absence of an operation from the change in the position (joint angle) / speed of the joint of the
例えば、図9に示した制御フローのように、アシスト制御が開始(スタート)されると、操作力の目標値の設定を行った(S201)後、マニピュレータ420の関節部の位置(関節角)検出(S202)と外力(操作力)検出(S203)とを行う。これらの検出結果から操作があったか否かの判断を行い(S204)、操作ありと判断した場合(S204のYES)、設定した操作力の目標値と検出した外力との誤差の検出を行う(S205)。一方、操作無しと判断した場合(S204のNO)、マニピュレータ420の関節部の位置(関節角)検出(S202)に戻り、操作ありと判断するまで、繰り返す。
For example, as in the control flow shown in FIG. 9, when the assist control is started (started), the target value of the operating force is set (S201), and then the position of the joint (joint angle) of the
操作力の目標値と検出した外力との誤差を検出したら(S205)、目標値と検出した誤差に基づいて、モータ(トルク)出力値の算出を行い(S206)、算出した出力値でのモータ駆動を行う(S207)。
その後、再度、モータ駆動後のマニピュレータ420の関節部の位置(関節角)検出(S208)と外力(操作力)検出(S209)とを行う。そして、これらの検出結果から操作があったか否かの判断を行い(S210)、操作ありと判断した場合(S210のYES)、設定した操作力の目標値と検出した外力との誤差を検出に戻る(S205)。一方、操作無しと判断した場合(S210のNO)、アシスト制御を終了する。
When an error between the target value of the operating force and the detected external force is detected (S205), a motor (torque) output value is calculated based on the target value and the detected error (S206), and the motor at the calculated output value is calculated. Driving is performed (S207).
Thereafter, the position (joint angle) detection (S208) and the external force (operation force) detection (S209) of the joint portion of the
上述したように、アシスト制御を行うことで、例えば、次のような効果を奏することができる。
図10(a)に示すようにマニピュレータ420を操作するとき、図10(b)に示すように大きく変動するアシスト無しでの操作力に対して、操作力の目標値を設定して行うアシスト時には、変動が少ない略一定の軽い操作力での操作が可能となる。
ここで、操作力の設定、つまり操作力指令値の設定では、図11(a)及び図11(b)に示すようなプロファイルを用いることができる。いずれのプロファイルでも、検出した外力(操作力)の値が目標値:Ftに対応する値:F以上となった以降は、目標値:Ftとなるように操作力指令値を設定する点では共通している。但し、図11(a)に示すプロファイルは、外力の値が目標値:Ftに対応するF以上となるまで、外力の変化に比例して操作力指令値を変化させる図11(b)に示すプロファイルとは異なり、目標値:Ftに対して外力が不感帯を持つようなプロファイルである。
As described above, for example, the following effects can be achieved by performing the assist control.
When operating the
Here, in the setting of the operating force, that is, the setting of the operating force command value, a profile as shown in FIGS. 11A and 11B can be used. In any profile, after the detected external force (operation force) value becomes equal to or greater than the value F corresponding to the target value Ft, it is common in that the operation force command value is set to be the target value Ft. doing. However, the profile shown in FIG. 11A is shown in FIG. 11B in which the operating force command value is changed in proportion to the change in the external force until the value of the external force becomes equal to or greater than F corresponding to the target value Ft. Unlike the profile, the profile is such that the external force has a dead zone with respect to the target value: Ft.
具体的には、目標値:Ftに対応する外力の値であるFよりも小さな値、例えばF1までは操作力指令値を変化させず(操作力指令値=0)、外力の値がF1以上となったら、目標値:Ftとなるように操作力指令値を設定する。
図11(a)に示すようなプロファイルを用いること、つまり、標値:Ftに対して外力が不感帯を持つようなプロファイルを用いることで、図11(b)に示すプロファイルを用いた場合に生じるおそれのある次のような不具合の発生を抑制できる。
マニピュレータ420に外力を加えたときに、マニピュレータ420が突然動作してしまったり、発振してしまったりする不具合である。
Specifically, the operating force command value is not changed up to a value smaller than F, which is the value of the external force corresponding to the target value: Ft, for example, F1 (operating force command value = 0), and the external force value is F1 or more. Then, the operation force command value is set so as to be the target value: Ft.
This occurs when the profile shown in FIG. 11B is used by using the profile shown in FIG. 11A, that is, by using a profile in which the external force has a dead zone with respect to the standard value Ft. It is possible to suppress the occurrence of the following problems that may be feared.
When an external force is applied to the
(アシスト制御方法3)
次に、マニピュレータのアシスト制御方法3について、図を用いて説明する。
図12は、アシスト制御方法3に係るアシスト制御の制御ブロック図であり、図12(a)が外力検出部で検出(計測)した外力を用いる場合を示し、図12(b)が運動方程式等を用いて推定した外力を用いる場合を示している。図13は、アシスト制御方法3に係る制御フローを示した図である。図14は、4自由度のマニピュレータ501において、動作領域をある1軸に制限した場合の説明図、図15は、4自由度のマニピュレータ501において、動作領域をある平面に制限した場合の説明図である。図16は、4自由度のマニピュレータ501において、動作領域をある1軸の回転方向に制限した場合の説明図である。
(Assist control method 3)
Next, the
12 is a control block diagram of assist control according to the assist
アシスト制御方法3では、図12(a)及び図12(b)の制御ブロック図に示すように、それぞれ操作力の目標値の設定に加え、位置制御を基本としたアシスト制御を行うことに係る点のみアシスト制御方法2と異なる。その他の制御ブロックは、アシスト制御方法2の説明に用いた図8(a)及び図8(b)と同様である。
いずれの制御ブロック図でも、外力(操作力)を検出すると、外力と目標値との差分を元にして、位置を変更するような位置速度指令プロファイルを生成してモータ404を駆動させることで、操作力が一定となるようなアシスト制御を行う。
In the
In any control block diagram, when an external force (operation force) is detected, a position speed command profile for changing the position is generated based on the difference between the external force and the target value, and the
例えば、図13に示した制御フローのように、アシスト制御が開始(スタート)されると、マニピュレータ501(図14等参照)の手先の位置/速度指令値設定を行う(S301)。この設定は、入力手段、例えば図1(a)に示した入力部113から入力された、ユーザーが入力するマニピュレータ501の手先の動作領域と手先の移動速度の初期値とに基づいて設定される。この設定の後、操作力の目標値の設定を行い(S302)、マニピュレータ501の関節部の位置(関節角)検出(S303)と外力(操作力)検出(S304)とを行う。これらの検出結果から操作があったか否かの判断を行い(S305)、操作ありと判断した場合(S305のYES)、設定した操作力の目標値と検出した外力との誤差の検出を行う(S306)。一方、操作無しと判断した場合(S305のNO)、マニピュレータ501の関節部の位置(関節角)検出(S303)に戻り、操作ありと判断するまで、繰り返す。
For example, as in the control flow shown in FIG. 13, when the assist control is started (started), the position / speed command value of the hand of the manipulator 501 (see FIG. 14) is set (S301). This setting is set based on the operation area of the hand of the
操作力の目標値と検出した外力との誤差を検出したら(S306)、目標値、位置(関節角)検出(S306)の検出結果、及び検出した誤差とに基づいて、手先の位置/速度指令値設定(S301)で設定した位置/速度指令値の変更を行う(S307)。そして、目標値と検出した誤差及び変更した位置/速度指令値に基づいて、モータ(トルク)出力値の算出を行い(S308)、算出した出力値でのモータ駆動を行う(S309)。
その後、再度、モータ駆動後のマニピュレータ501の関節部の位置(関節角)検出(S310)と外力(操作力)検出(S311)とを行う。そして、これらの検出結果から操作があったか否かの判断を行い(S312)、操作ありと判断した場合(S312のYES)、設定した操作力の目標値と検出した外力との誤差を検出に戻る(S306)。一方、操作無しと判断した場合(S312のNO)、アシスト制御を終了する。
When an error between the target value of the operating force and the detected external force is detected (S306), based on the target value, the detection result of the position (joint angle) detection (S306), and the detected error, the hand position / speed command The position / speed command value set in the value setting (S301) is changed (S307). Based on the target value, the detected error, and the changed position / speed command value, the motor (torque) output value is calculated (S308), and the motor is driven with the calculated output value (S309).
Thereafter, the position (joint angle) detection (S310) and the external force (operation force) detection (S311) of the joint portion of the
このようにアシスト制御を行うことで、入力部113等の入力手段により、マニピュレータ501の手先(アーム先端)の動作領域を予め入力して、マニピュレータ501に外力(操作力)を加えたときに駆動させるモータ404の出力を制御することができる。このように出力を制御することで、マニピュレータ501に外力(操作力)を加えたときに、回動させる各関節部の回動角度を制御してマニピュレータ501の手先の動作方向や動作軌跡等の動作領域を、入力部113等の入力手段により予め入力した動作領域に制限することができる。その結果、例え、ユーザーが意図していなかった方向に外力を加えてしまった場合であっても、その方向へマニピュレータ501の手先が動作してしまうことを防ぐことができる。したがって、マニピュレータ501に外力を加えたときに、マニピュレータ501の手先が、ユーザーの意図していない移動方向に移動したり、ユーザーが意図していな動作軌跡を描いて移動したりしてしまうことを抑制できる。
よって、人の手で行うダイレクトティーチングにおいて、マニピュレータ501の手先の移動を、任意の位置・姿勢・移動軌跡でユーザーが意図した通りに教示(登録)することができるマニピュレータの制御装置を提供できる。
By performing the assist control in this manner, the operation region of the hand (arm tip) of the
Therefore, it is possible to provide a manipulator control device that can teach (register) the movement of the hand of the
次に、アシスト制御方法3を用いて、入力部113等の入力手段により入力(制限、設定)可能なマニピュレータ501の手先の動作領域と、この動作領域内で検出する外力成分について、複数の具体例を挙げて説明する。
(具体例1)
具体例1のマニピュレータ501は、図14に示すように4軸を有する4自由度のマニピュレータであり、その手先z軸506、y軸507、x軸508の座標をおき、手先座標系504を設定している。この手先座標系504はユーザーが任意に設定できる。また、マニピュレータ501は4軸マニピュレータとしているが、他の複数軸のマニピュレータでも置き換えられる。
Next, by using the
(Specific example 1)
The
具体例1のマニピュレータ501は、図14に示すようにx軸508を動作領域505とおいている。このため、マニピュレータ501の手先に加わる外力502を手先座標系504で分解するとz軸外力509、y軸外力510、x軸外力511となり、動作領域内の外力503はx軸外力511となる。
In the
(具体例2)
具体例2のマニピュレータ501は、具体例1のマニピュレータと同様な4自由度のマニピュレータであり、図15に示すように、y−z平面を動作領域505とおいている。このため、マニピュレータ501の手先に加わる外力502を手先座標系504で分解するとz軸外力509、y軸外力510、x軸外力511となり、動作領域内の外力503はz軸外力509とy軸外力510の合力になる。
(Specific example 2)
The
(具体例3)
具体例3のマニピュレータ501は、具体例1、2のマニピュレータと同様な4自由度のマニピュレータであり、図16に示すように、x軸508を回転軸として回転する回転方向を動作領域505とおいている。そして、マニピュレータ501の手先に加わる外力502を手先座標系504で分解するとz軸外力509、y軸外力510、x軸外力511となる。また、回転方向の外力512はx軸508にかかるとする。すると、動作領域内の外力503は回転方向の外力512になる。
(Specific example 3)
The
上述した具体例1〜3で検出した動作領域内の外力ベクトルは位置速度指令生成部411(制御部)に送られ、各関節部のモータ404(駆動部)の指令値生成に用いられる。
ここで、上述した具体例1〜3のマニピュレータ501は4軸マニピュレータで表しているが、複数軸のマニピュレータでも置き換えられる。
ただし、3軸マニピュレータまでは図15まで適応でき、4軸マニピュレータ以降は図16まで適応可能である。
The external force vector in the operation region detected in the above-described specific examples 1 to 3 is sent to the position / velocity command generation unit 411 (control unit) and used to generate command values for the motor 404 (drive unit) of each joint unit.
Here, the
However, up to FIG. 15 can be applied up to the 3-axis manipulator, and up to FIG. 16 can be applied after the 4-axis manipulator.
上述したアシスト制御に係る各制御や各構成を、図1に示したマニピュレータ装置100に適用すると、例えば、以下に列挙するような構成にできる。
制御部210は、第一アーム101先端の動作領域を入力する入力部113を有している。そして、外力検出部112で外力(操作力)のベクトルが検出されたとき、次のようにアシスト制御を行う。外力検出部112の検出結果と入力部113から入力される動作領域とに基づいて、入力された動作領域内を第一アーム101先端が移動するように、第一駆動部160(第一モータ106)や第二駆動部170(第二モータ109)の駆動を制御して外力を補助する。
When the control and each configuration related to the assist control described above are applied to the
The
このように制御することで、入力部113により、第一アーム101先端の動作領域を予め入力して、マニピュレータに外力(操作力)を加えたときに駆動させる第一駆動部160(第一モータ106)や第二駆動部170(第二モータ109)の出力を制御できる。このように出力を制御することで、マニピュレータに外力(操作力)を加えたときに、回動させる各関節部の回動角度を制御して第一アーム101先端の動作方向や動作軌跡等の動作領域を、入力手段により予め入力した動作領域に制限することができる。その結果、例え、ユーザーが意図していなかった方向に外力を加えてしまった場合であっても、その方向へマニピュレータ先端部が動作してしまうことを防ぐことができる。したがって、マニピュレータに外力を加えたときに、第一アーム101先端が、ユーザーの意図していない移動方向に移動したり、ユーザーが意図していな動作軌跡を描いて移動したりしてしまうことを抑制できる。
よって、人の手で行うダイレクトティーチングにおいて、マニピュレータ装置100の第一アーム101先端の移動を、任意の位置・姿勢・移動軌跡で教示者が意図した通りに教示することができるマニピュレータの制御装置としての制御部210を提供できる。
By controlling in this way, the first drive unit 160 (first motor) that is driven when an external force (operation force) is applied to the manipulator by previously inputting an operation region at the tip of the
Therefore, as a manipulator control device that can teach the movement of the tip of the
また、マニピュレータ装置100は、第一関節部130、及び第二関節部140のそれぞれに連結される第一アーム101と第二アーム102、及び第二アーム102と支柱部111bがなす角度を、各関節部毎に検出する角度検出部を備えている。ここで、角度検出部としては、第一アーム用エンコーダ131及び第二アーム用エンコーダ141をそれぞれ単独で備えても良いし、第一モータ用エンコーダ107及び第二モータ用エンコーダ110を、各アーム用エンコーダとして機能させても良い。そして、制御部210は、各アーム用エンコーダの内、少なくとも一つの検出結果に基づいて、入力された動作領域内を第一アーム101先端が移動するように、第一駆動部160と第二駆動部170の駆動を制御して前記外力を補助する。
このように外力(操作力)を補助することで、次のような効果を奏することができる。
ユーザーがマニピュレータへ操作力(外力)を加えたときに、各アーム用エンコーダの内、少なくとも一つの検出結果に基づいてアシスト動作することが可能となり、第一アーム101先端のアシスト動作の精度を、より高めることができる。
Further, the
Thus, the following effects can be produced by assisting the external force (operation force).
When the user applies an operating force (external force) to the manipulator, it is possible to perform an assist operation based on the detection result of at least one of the encoders for each arm. Can be increased.
また、制御部210は、第一アーム101先端の姿勢を保持した状態で、入力された動作領域内を第一アーム101先端が移動するように、第一駆動部160と第二駆動部170の駆動を制御して前記外力を補助する。
このように外力(操作力)を補助することで、例えば、入力された移動方向に沿ってマニピュレータ先端部を平行移動させるようにアシスト動作することが可能となる。
Further, the
By assisting the external force (operation force) in this way, for example, it is possible to perform an assist operation so as to translate the tip of the manipulator along the input movement direction.
また、制御部210は、第一関節部130、及び第二関節部140のそれぞれに連結される第一アーム101と第二アーム102、及び第二アーム102と支柱部111bがなす角度を、各関節部毎に記憶する記憶部215を有している。そして、入力部113(入力装置114)は、記憶部215に記憶した角度を用いて、第一アーム101先端が移動するときに描く軌道を指定できる。
このように指定できることで、マニピュレータ先端部を指定した軌道に沿って移動させるようにアシスト動作することが可能となる。
In addition, the
By being able to specify in this way, it becomes possible to perform an assist operation so as to move the tip of the manipulator along the specified trajectory.
また、制御部210は、第一関節部130、及び第二関節部140のそれぞれに連結される第一アーム101と第二アーム102、及び第二アーム102と支柱部111bがなす角度を、各関節部毎に記憶する記憶部215を有している。そして、入力部113(入力装置114)は、記憶部215に記憶した角度を用いて、第一アーム101先端が移動する平面を指定できる。
このように指定できることで、第一アーム101先端を指定した平面に沿って移動させるようにアシスト動作することが可能となる。
In addition, the
By being able to designate in this way, it is possible to perform an assist operation so that the tip of the
また、制御部210は、第一関節部130、及び第二関節部140のそれぞれに連結される第一アーム101と第二アーム102、及び第二アーム102と支柱部111bがなす角度を、各関節部毎に記憶する記憶部215などの記憶手段を有している。そして、入力部113(入力装置114)は、記憶部215に記憶した角度を用いて、第一アーム101先端が回転する位置を指定できる。
このように指定できることで、第一アーム101先端を指定した位置(回転軸)を中心に回転させるようにアシスト動作することが可能となる。
In addition, the
By being able to designate in this way, it becomes possible to perform an assist operation so as to rotate the tip of the
また、制御部210は、第一アーム101先端などの前記マニピュレータ先端部の移動速度が所定の速度を超えないように制御する。
このように制御することで、次のような効果を奏することができる。
外力検出部112の検出結果だけに基づいて、マニピュレータに加えられる外力を補助するように第一駆動部160と第二駆動部170の駆動を制御する構成では、ユーザーが意図した移動速度から、かけ離れた移動速度で第一アーム101先端が移動するおそれがある。
一方、アシスト制御の制御ブロックに位置速度指令生成部411を設ける等して、所定の速度を超えないように制御することで、ユーザーが意図した移動速度から、かけ離れた移動速度で第一アーム101先端が移動することを抑制できる。
Further, the
By controlling in this way, the following effects can be obtained.
In the configuration in which the drive of the
On the other hand, by providing a position / velocity
また、マニピュレータ駆動装置に備える制御部として、上述したいずれかの制御部210を備えることで、上述したいずれかの制御部210と同様な効果を奏することができるマニピュレータ装置100を提供できる。
Moreover, the
(実施例2)
次に、本実施形態のマニピュレータの制御装置を備えたマニピュレータ駆動装置の実施例2について、図を用いて説明する。
本実施例のマニピュレータ駆動装置(以下、マニピュレータ装置600)は、上述した実施例1のマニピュレータ駆動装置と、動作領域を入力する入力手段(入力装置)に有した動作領域指定手段の具体例を例示した点が主に異なる。その他の点については、上述した実施例1のマニピュレータ駆動装置と同様な機能や構成を備えることができるため、その説明については、適宜、省略して説明する。
(Example 2)
Next, Example 2 of the manipulator driving device including the manipulator control device of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
The manipulator driving device of the present embodiment (hereinafter, manipulator device 600) exemplifies a specific example of the manipulator driving device of the above-described first embodiment and the operation region specifying means included in the input means (input device) for inputting the operation region. The differences are mainly different. Since other functions can be provided with the same functions and configurations as those of the manipulator driving device according to the first embodiment, the description thereof will be omitted as appropriate.
図17は、本実施例に係るマニピュレータ装置600の概要説明図、図18は、ツールポイント座標系691と、マニピュレータ絶対座標系692の説明図、図19は、マニピュレータ装置600に備える動作領域指定手段の説明図である。図20は、動作領域(動作方向)を指定するときの一例の説明図である。
ここで、本実施例では図17に示すように4自由度のマニピュレータを備えたマニピュレータ装置600を例に説明するが、マニピュレータの形態はいかなるものでもよく、広く知られるスカラ型や6軸垂直多関節型であっても良い。
FIG. 17 is a schematic explanatory diagram of the
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 17, a
図17に示すように、本実施例のマニピュレータ装置600は設置台620に設置されている。そして、マニピュレータの根本側には不動部605があり、第四関節604が配置される。この第四関節604と第三関節603は、第三支持部613によって連結されている。同様に第三関節603と第二関節602は第二支持部612によって連結され、第二関節602と第一関節601は第一支持部611によって連結されている。また、第一関節601の先端には作業ツールであるエンドエフェクタ610が設けられる。
As shown in FIG. 17, the
ここで、第一関節601はツールポイントとも呼ばれ、ダイレクトティーチングの際にはユーザー(操作者)630はエンドエフェクタ610の姿勢と位置を動かしたいためツールポイント(第一関節601)近傍を操作することが自然である。
また、マニピュレータ装置600に対して、ユーザーがダイレクトティーチング(教示・設定)を行うときには、図18に示すようなツールポイント(第一関節601)座標系691と、マニピュレータ絶対座標系692を考慮する必要がある。ここで、ツールポイント座標系691は、第一関節601から第四関節604が回動するにならって位置と姿勢が変化し、マニピュレータ絶対座標系692は不動である。
Here, the first joint 601 is also called a tool point, and the user (operator) 630 operates the vicinity of the tool point (first joint 601) in order to move the posture and position of the
Further, when the user performs direct teaching (teaching / setting) on the
また、ユーザー(操作者)630が意図として、例えばXtpベクトルに沿ってまっすぐにツールポイントを動かしたい場合、従来のダイレクトティーチングでは人間の操作なので厳密に方向を定めたり、まっすぐ動かしたりすることは不可能である。そして、上述した実施例1で説明したようなマニピュレータの制御装置を備えることで、人の手で行うダイレクトティーチングにおいて、マニピュレータ駆動装置の第一支持部の移動を、従来よりも任意の位置・姿勢・移動軌跡で正確に教示することができる。
しかし、入力手段として、ユーザーにより保持する入力装置114等を用いる構成では、ユーザーがマニピュレータに操作力としての外力を加えるときに、次のような必要が生じる場合があり、直感的で簡便な教示方法としては不十分となる場合がある。ユーザーが入力装置114等から片手あるいは両手を離して持ち替えながら作業したり、マニピュレータ位置や姿勢によらずマニピュレータ座標系を把握・確認しながら操作したりする必要である。
Also, if the user (operator) 630 wants to move the tool point straight along the Xtp vector, for example, it is not possible to determine the direction or move straight because the conventional direct teaching is a human operation. Is possible. Further, by providing the manipulator control device as described in the first embodiment, in the direct teaching performed by a human hand, the movement of the first support portion of the manipulator driving device can be moved to any position / posture as compared with the prior art.・ It can be taught accurately with the movement trajectory.
However, in the configuration using the
そこで、本実施例のマニピュレータ装置600では、人の手で行うダイレクトティーチング方法を、より直感的で簡便な教示方法とするため、動作領域を入力する入力手段に動作領域を指定する手段として、次のような動作領域指定手段を有することとした。
図19に示すように、ツールポイント座標系におけるXtpベクトルに動作領域を指定するためのXtp動作領域指定ボタン651、Ztpベクトルに動作領域を指定するためのZtp動作領域指定ボタン652を第一関節601に有している。
これらを有さない構成では、例えば、ユーザー(操作者)が意図としてXtpベクトルに沿ってまっすぐに動かしたいとき、ユーザーが加えた操作力:Fが図20に示すようにXtpからθdegずれていた場合、Xtpからθdegずれたままアシストされる。
一方、図19に示すように、Xtp動作領域指定ボタン651、Ztp動作領域指定ボタン652を第一関節601に有した構成では、ユーザー630がXtp動作領域指定ボタン651を押下すると、ZtpおよびYtp方向にはブレーキ(規制)がかかる。そして、Xtp方向のみにアシストがなされ、ユーザー630の意図通りにツールポイント(第一関節601)を誘導することができる。
Therefore, in the
As shown in FIG. 19, the first joint 601 includes an Xtp motion
In a configuration without these, for example, when the user (operator) wants to move straight along the Xtp vector as an intention, the operation force F applied by the user: F deviates from θtp by θdeg as shown in FIG. In this case, the assist is performed with a shift of θ deg from Xtp.
On the other hand, as shown in FIG. 19, in the configuration in which the first joint 601 includes the Xtp action
また、Xtp動作領域指定ボタン651はXtp方向を明示するような向きに配置されており、ユーザーがツールポイント座標系691を意識することなく直感的に選択することができる。さらに、Xtp動作領域指定ボタン651にはLEDが備えられ、押下した状態では青く点灯し、動作領域の指定が明示されるようになっている。
The Xtp operation
上記説明では、Xtp動作領域指定ボタン651を押下すると、指定方向のXtp方向のみ動作可能にする構成を示した。しかし、高さ方向であるZtp方向を維持したままXtp−Ytp平面を自在に動かしたい場合には、Ztp方向を指定してZtp方向への移動を規制した方が、つまり動作不可にした方が便利な場合もある。このため、Ztp動作領域指定ボタン652を1度押下すると、LEDが青く点灯してZtpにのみ動作可能となり、さらにもう一度押下すると、赤く点灯しZtpのみ動作不能とし、さらにもう一度押下すると動作領域指定が解除されるように構成している。
In the above description, a configuration has been shown in which, when the Xtp operation
また、上記説明では、ツールポイント座標系691における動作領域指定に関する構成例を説明した。しかし、従来のティーチングペンダントと併用する場合やマニピュレータ装置と例えば部品搬送のためのコンベアなどの周辺機器との座標を合わせて教示したい場合、マニピュレータ絶対座標系692に関しても操作する必要がある。そこで、図19に示すように、第三支持部613が接続された不動部605にマニピュレータ絶対座標系692に関してのXab動作領域指定ボタン654、Yab動作領域指定ボタン655、及びZab動作領域指定ボタン653を設けている。これらによって、マニピュレータ絶対座標系692に関して動作領域指定することができる。
In the above description, the configuration example related to the operation area designation in the tool point coordinate
以上、本実施例のマニピュレータ装置600に備えるマニピュレータの制御装置(制御部210)では、入力手段は、マニピュレータ先端部となる第一関節601の移動方向を、例えば、Xtp方向等の指定したベクトル方向のみに限定するXtp動作領域指定ボタン651等を有する。
これにより、次のような効果を奏することができる。
ツールポイント座標系691やマニピュレータ絶対座標系692のX,Y,Z方向のいずれかの方向、例えば、ツールポイント座標系691のXtp(横方向)方向への移動のみに限定し、横方向に移動させたい場合に、直感的な教示が可能となる。
As described above, in the manipulator control device (control unit 210) included in the
Thereby, the following effects can be produced.
The tool point coordinate
また、本実施例のマニピュレータの制御装置では、入力手段は、マニピュレータ先端部となる第一関節601の移動方向を、例えば、Ztp方向等の指定したベクトル方向への移動のみを規制するZtp動作領域指定ボタン652等を有する。
これにより、次のような効果を奏することができる。
ツールポイント座標系691やマニピュレータ絶対座標系692のX,Y,Z方向のいずれかの方向、例えば、ツールポイント座標系691のZtp(高さ)方向への移動のみ規制(固定)し、高さを保持して移動させたい場合に、直感的な教示が可能となる。
In the manipulator control device according to the present embodiment, the input means controls the movement direction of the first joint 601 serving as the manipulator tip, for example, only the movement in the designated vector direction such as the Ztp direction. A
Thereby, the following effects can be produced.
Only the movement of the tool point coordinate
また、本実施例のマニピュレータの制御装置では、入力手段は、次のようなLEDを有している。Xtp動作領域指定ボタン651、Ztp動作領域指定ボタン652、Xab動作領域指定ボタン654、Yab動作領域指定ボタン655、及びZab動作領域指定ボタン653等で指定したベクトル方向を点灯により表示するLEDである。
これにより、次のような効果を奏することができる。
上述したような動作領域指定手段で指定したベクトル方向、つまり、どの方向に動かせるか、又はどの方向への移動が規制されているかを、ユーザー(操作者)に伝達できるので、ユーザーの直感的な操作を助けることができる。
Moreover, in the control device for the manipulator of the present embodiment, the input means has the following LEDs. This LED is lit to display the vector direction designated by the Xtp operation
Thereby, the following effects can be produced.
Since the vector direction specified by the motion area specifying means as described above, that is, in which direction it can be moved or in which direction movement is restricted, can be transmitted to the user (operator), the user's intuitive Can help the operation.
また、本実施例のマニピュレータの制御装置では、入力手段は、動作領域を指定するXtp動作領域指定ボタン651、Ztp動作領域指定ボタン652、Xab動作領域指定ボタン654、Yab動作領域指定ボタン655、及びZab動作領域指定ボタン653を有し、該動作領域指定手段で指定した動作領域を微調整可能なコントローラも有することができる。
これにより、次のような効果を奏することができる。
ツールポイント座標系691やマニピュレータ絶対座標系692のX,Y,Z方向のいずれでもない方向、例えば、マニピュレータ絶対座標系692のXab方向に対して30degの方向に動かしたい場合はコントローラで調整できる。
In the control device for the manipulator of the present embodiment, the input means includes an Xtp action
Thereby, the following effects can be produced.
If it is desired to move the tool point coordinate
また、本実施例のマニピュレータ駆動装置では、備えるマニピュレータの制御装置として、上述したいずれかのマニピュレータの制御装置を備えることで、上述したいずれかのマニピュレータの制御装置と同様な効果を奏することができるマニピュレータ装置600を提供できる。
Moreover, in the manipulator drive device of the present embodiment, by providing any of the above-described manipulator control devices as a manipulator control device, the same effects as any of the above-described manipulator control devices can be achieved. A
また、本実施例のマニピュレータ装置600では、第一関節601の動作領域を入力する入力手段は、マニピュレータ装置600本体に設置されている。そして、動作領域を指定するXtp動作領域指定ボタン651、Ztp動作領域指定ボタン652、Xab動作領域指定ボタン654、Yab動作領域指定ボタン655、Zab動作領域指定ボタン653等の動作領域指定手段を有している。
In the
これにより、次のような効果を奏することができる。
入力手段として、ユーザーにより保持する入力装置114等を用いる構成では、ユーザーがマニピュレータに操作力としての外力を加えるときに、次のような必要が生じ、直感的で簡便な教示方法としては不十分となる場合がある。ユーザーが入力装置114等から片手あるいは両手を離して持ち替えながら作業したり、マニピュレータ位置や姿勢によらずマニピュレータ座標系を把握・確認しながら操作したりする必要である。
一方、入力手段に、マニピュレータ装置600本体に設置され、動作領域を指定する動作領域指定手段を有している構成では、ユーザーが操作力を加える近傍に動作領域指定手段を配置でき、上述したような必要が生じることを抑制することができる。
よって、マニピュレータ装置600本体から離れることなく誘導方向を任意に切り替えることが可能で、教育や経験を積んだ専門の作業者でなくとも容易、且つ、直感的にダイレクトティーチングを行うことができるマニピュレータ装置600を提供できる。
Thereby, the following effects can be produced.
In the configuration using the
On the other hand, in the configuration in which the input means has an operation area designating means that is installed in the main body of the
Therefore, it is possible to arbitrarily switch the guiding direction without leaving the main body of the
また、本実施例のマニピュレータ装置600では、入力手段に有したXtp動作領域指定ボタン651やZtp動作領域指定ボタン652等の動作領域指定手段は、マニピュレータ先端部近傍となる第一関節601に配置されている。
これにより、ユーザーの操作位置の1つとなるツールポイント近傍での動作領域の入力(設定)が可能となるので、より直感的な教示が行える。
In the
As a result, it becomes possible to input (set) an operation region in the vicinity of the tool point that is one of the user's operation positions, and thus more intuitive teaching can be performed.
また、本実施例のマニピュレータ装置600では、入力手段に有したXab動作領域指定ボタン654、Yab動作領域指定ボタン655、及びZab動作領域指定ボタン653等の前記動作領域指定手段は、不動部605に配置されている。
これにより、次のような効果を奏することができる。
マニピュレータ装置600の根本で、マニピュレータ絶対座標系692で動作領域を定義できるため、より実践的な教示が行える。
Further, in the
Thereby, the following effects can be produced.
Since the operation region can be defined by the manipulator absolute coordinate
(実施例3)
次に、本実施形態のマニピュレータの制御装置を備えたマニピュレータ駆動装置の実施例3について、図を用いて説明する。
本実施例のマニピュレータ駆動装置(以下、マニピュレータ装置700)は、上述した実施例1、2のマニピュレータ駆動装置と、次の構成に係る点が主に異なる。ユーザー(操作者)が操作力(外力)を加えた支持部を検出するための接触検出手段を設け、意図した通りに回動させる関節部を設定できる構成を設けたことに係る点である。その他の点については、上述した実施例1のマニピュレータ駆動装置と同様な機能や構成を備えることができるため、その説明については、適宜、省略して説明する。
(Example 3)
Next, Example 3 of the manipulator driving device including the manipulator control device of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
The manipulator driving device of the present embodiment (hereinafter referred to as manipulator device 700) is mainly different from the manipulator driving device of
図21は、本実施例に係るマニピュレータ装置700の概略説明図であり、図21(a)が平面説明図、図21(b)が主な構成部材の側面説明図である。図22は、本実施例に係る第一関節部130、第二関節部140、第三関節部150及びを動作させるマニピュレータ装置700の駆動制御装置の制御ブロック図である。図23は、マニピュレータ装置700に設けることができる接触検出部の例の説明図であり、図23(a)がタッチセンサを用いた例の説明図、図23(b)が光学センサを用いた例の説明図である。
FIG. 21 is a schematic explanatory diagram of a
図24は、接触検出部を用いた、マニピュレータ装置700の動作モードの例の説明図であり、図24(a)が第一動作モードである動作モード1の説明図、図24(b)が第二動作モードである動作モード2の説明図である。また、図24(c)が第三動作モードである動作モード3の説明図、図24(d)が第四動作モードである動作モード4の説明図である。図25は、本実施例のダイレクトティーチングにおける動作制御シーケンスの一例の説明図である。
ここで、本実施例では図21等に示すように3自由度のマニピュレータ(3つの関節部を設けたマニピュレータ)を備えたマニピュレータ装置700を例に説明する。しかし、以下に説明する本実施例の要旨は、このような構成に限定されるものではなく、後述する動作モード1と動作モード2は2自由度以上、動作モード3と動作モード4は3自由度以上のマニピュレータを備えたマニピュレータ駆動装置に適用可能である。
FIG. 24 is an explanatory diagram of an example of the operation mode of the
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 21 and the like, a
マニピュレータ装置700は、図21に示すように、複数の支持部の内、装置本体の土台111aに固定された不動部である支柱部111bから最も後段側(先端側)に第一関節部130を介して連結される第一アーム101を有している。この前段側には、第一関節部130を介して第一アーム101と連結される第二アーム102を有しており、更に前段側には、第二関節部140を介して第二アーム102と連結される第三アーム121を有している。そして、第三アーム121は、第三関節部150を介して支柱部111bに連結されている。
As shown in FIG. 21, the
また、第一アーム101、第二アーム102、及び第三アーム121は、次のように支持されている。図21(b)に示すように、第一アーム101と第二アーム102はそれぞれ、前段側の端部近傍が、第一関節部130の第一駆動中心103と第二関節部140の第二駆動中心104に回転可能に支持されている。そして、第三アーム121も、前段側の端部近傍が、第三関節部150の第三駆動中心122に回転可能に支持されている。
ここで、第一関節部130の第一駆動中心103、第二関節部140の第二駆動中心104、及び第三関節部150の第三駆動中心122は平行に設けられている。
The
Here, the
第一関節部130には、第一駆動部160としての、第一モータ106と、その第一駆動中心103を出力軸心とする第一減速機105とが接続されており、第一モータ106からの回転駆動力を減速して第一アーム101に伝達し、第一アーム101を回転駆動する。また、第二アーム102とは反対側の第一モータ106の側面には、第一モータ106の回転量を計測可能なように、第一モータ用エンコーダ107が取付けられており、第一減速機105と第一モータ106は第二アーム102に固定されている。
第二関節部140には、第二駆動部170としての、第二モータ109と、その第二駆動中心104を出力軸心とする第二減速機108とが接続されており、第二モータ109からの回転駆動力を減速して第二アーム102に伝達し、第二アーム102を回転駆動する。また、第三アーム121とは反対側の第二モータ109の側面には、第二モータ109の回転量を計測可能なように、第二モータ用エンコーダ110が取付けられており、第二減速機108と第二モータ109は第三アーム121に固定されている。
The first
A
第三関節部150には、第三駆動部180としての、第三モータ124と、その第三駆動中心122を出力軸心とする第三減速機123とが接続されており、第三モータ124からの回転駆動力を減速して第三アーム121に伝達し、第三アーム121を回転駆動する。また、支柱部111bと第三モータ124の間には、第三モータ124の回転量を計測可能なように、第三モータ用エンコーダ125が取付けられており、第三駆動中心122の一端側は、支柱部111b(土台111a)に固定されている。
A
第一モータ用エンコーダ107は、第一減速機105の減速比と計測した回転量から、第二アーム102に対する第一アーム101の回転量を計測する第一アーム用エンコーダ131としても機能する。また、第二モータ用エンコーダ110は、第二減速機108の減速比と計測した回転量から、第三アーム121に対する第二アーム102の回転量を計測する第二アーム用エンコーダ141としても機能する。そして、第三モータ用エンコーダ125は、第三減速機123の減速比と計測した回転量から、支柱部111bに対する第三アーム121の回転量を計測する第三アーム用エンコーダ151としても機能する。但し、第一アーム用エンコーダ131、第二アーム用エンコーダ141、及び第三アーム用エンコーダ151を別体で設け、各関節部に接続される各アームがなす角度を計測し、各関節部の回転量としても良い。
The
第一アーム101には、第一アーム101を介して第一駆動中心103に加わる外力のベクトルを検知するための第一外力検出部132と、ユーザーの手等の物体が第一アーム101に接触したことを検出するための第一接触検出部133が取付けられている。そして、第一アーム101先端には作業ツールである把持機構が取り付けられている。一方、第二アーム102には、第二アーム102を介して第二駆動中心104に加わる外力のベクトルを検知するための第二外力検出部142と、ユーザーの手等の物体が第二アーム102に接触したことを検出するための第二接触検出部143が取付けられている。また、第三アーム121には、第三アーム121を介して第三駆動中心122に加わる外力のベクトルを検知するための第二外力検出部142と、ユーザーの手等の物体が第三アーム121に接触したことを検出するための第三接触検出部153が取付けられている。
The
また、詳しくは後述するが、マニピュレータの制御装置として機能する制御部210aには、次のようなものが接続されている。各モータ、各モータ用エンコーダ、各外力検出部、各接触検出部、及びアーム先端の動作領域や各関節部をそれぞれ回動させる各駆動部の駆動を制御して外力を補助する(アシスト制御の)動作モードを入力する入力部113が接続されている。
動作の一例としては、第二外力検出部142と第三外力検出部152に外力が加わり、第二接触検出部143でユーザーの手等の物体の接触を検出すると、制御部210からの信号で第二モータ109に動作指令が伝達され、第二モータ109が駆動する。ここで、入力部113から入力された動作モードに応じて、第一モータ106、第二モータ109、第三モータ124の内、第二モータ109が駆動されることとなる。また、いずれかのアームが駆動されるときには各モータ用エンコーダから各モータの回転情報と、各アームの回転情報とが測定可能となっている。
As will be described in detail later, the following is connected to the
As an example of the operation, when an external force is applied to the second external
次に、第一関節部130、第二関節部140、第三関節部150及びを動作させるマニピュレータ装置700の駆動制御装置の制御ブロック図である、図22を用いてマニピュレータ装置100の具体的な構成、及び動作について説明する。
マニピュレータ装置700は、図2を用いて説明した実施例1のマニピュレータ装置と同様に、主に、マニピュレータ本体200a、電源部291、ホストコントローラ281等からなる。例えば、マニピュレータ動作に画像情報が必要な場合は画像入力装置271が接続されることもある。ここで、図22ではマニピュレータ本体200a、ホストコントローラ281、電源部291等を別体としているが、全てがマニピュレータ本体200a内に実装されたスタンドアロン型の構成としても良い。
Next, it is a control block diagram of the drive control device of the
The
制御部210aには、中央処理装置であるCPU211等が備えられており、マニピュレータ本体200aの動作制御を行う。
ホストコントローラ281とCPU211は通信網282で接続されており、通信網282にて動作モード情報、駆動制御に必要な各種パラメータ、マニピュレータ本体200aの目標移動位置情報などが送られてくる。
また、CPU211には、各種センサ220やスイッチ221の信号が入力されており、これらの信号情報をもとに、マニピュレータの稼動領域の入力(設定)、動作開始や緊急停止等の起動や停止が行われる。
The
The
The CPU 211 receives signals from
マニピュレータ本体200aの各関節は、第一関節部130が第一モータ106で、第二関節部140が第二モータ109で、第三関節部150が第三モータ124で、駆動される。
第一モータ106、第二モータ109、及び第三モータ124の駆動情報は、第一モータ用エンコーダ107、第二モータ用エンコーダ110、及び第三モータ用エンコーダ125からの信号として第一駆動情報検出部234、第二駆動情報検出部236、及び第三駆動情報検出部238に入力される。これら入力された信号は、それぞれ第一駆動情報検出部234、第二駆動情報検出部236、及び第三駆動情報検出部238で、移動量、移動速度、移動加速度といった回転情報に変換される。これら変換された回転情報と外力検出部112で検出されるマニピュレータ本体200aに加わる外力がCPU211(制御部210a)内の駆動制御部214に入力される。
Each joint of the
The drive information of the
また、入力部113から第一アーム101のアーム先端の動作領域がCPU211に入力され、第一アーム101のアーム先端の動作領域や動作方向が制限される。
そして、これに加え、本実施例では、入力部113から動作モードが入力されたり、変更されたりして、各関節部をそれぞれ回動させる各駆動モータの駆動を制御して外力を補助する。
駆動制御部214は、これらの回転情報、外力、制限された動作方向、及び動作モードを元に目標指令値を生成する。そして、生成した目標指令値に沿った駆動となるよう、第一モータドライバ233、第二モータドライバ235、及び第三モータドライバ237に制御指令を出し、第一モータ106、第二モータ109、及び第三モータ124を駆動する。
また、CPU211内には記憶部215を有しており、この記憶部215が、各関節部のそれぞれに連結される支持部がなす角度を、各関節部毎に記憶する記憶手段として機能する。
In addition, the operation region at the tip of the
In addition to this, in this embodiment, the operation mode is input or changed from the
The
Further, the CPU 211 has a
ここで、制御部210aでは、ダイレクトティーチング開始時間から一定間隔で、開始からの時間、及びマニピュレータの位置、姿勢として、各関節部のそれぞれに連結される支持部がなす角度を、各関節部毎に記憶部215に登録(記憶)する。これにより、ユーザーがマニピュレータを動かした場合、現在のマニピュレータ位置姿勢と現在の位置姿勢までの動作軌跡を登録する。
そして、ダイレクトティーチングした動作をマニピュレータに再現させる場合、ダイレクトティーチング後のユーザーの合図(入力部113からの指示)で、制御部210aは記憶部215に登録された位置、姿勢に登録された時間間隔にあわせて各関節部を駆動する。
また、第一アーム101のアーム先端の動作領域や動作方向、及び動作モードの入力や変更は、図3を用いて説明した実施例1と同様な入力装置114のタッチパネル114aやテンキー114bにより行うことができる。例えば、タッチパネル114aに動作モードの種類を表示し、タッチパネル114aまたはテンキー114bより動作モードを選択する。そして、選択された入力信号は制御部210aに入力され、動作指令値生成のとき使用される。
Here, in the
When the manipulator reproduces the direct teaching operation, the
Also, the input and change of the operation area, the operation direction, and the operation mode of the arm tip of the
次に、図23(a)、図23(b)を用いて、本実施例のマニピュレータ装置700に設けることができる各接触検出部の例を説明する。
物体であるユーザーの手がいずれかのアームに触れたことを検出する各接触検出部にタッチセンサを用いた例について、図23(a)を説明する。
図23(a)に示すように、第一アーム101の側面には、第一接触検出部133としての第一タッチセンサ134を設けている。そして、第二アーム102の側面には、第二接触検出部143としての第二タッチセンサ144を設け、第三アーム121の側面には、第三接触検出部153としての第三タッチセンサ154を設けている。
これらのタッチセンサは、上述したCPU211(制御部200a)の駆動制御部214に接続されており、CPU211内部では閾値が設定されており、その閾値を超えると接触と判断する。
Next, an example of each contact detection unit that can be provided in the
FIG. 23A illustrates an example in which a touch sensor is used for each contact detection unit that detects that a user's hand, which is an object, has touched one of the arms.
As shown in FIG. 23A, the
These touch sensors are connected to the
物体であるユーザーの手がいずれかのアームに触れたことを検出する各接触検出部に光学センサを用いた例について、図23(b)を説明する。
図23(b)に示すように、第一アーム101の上部前段側(第一関節部130)には、第一接触検出部133としての第一光学センサ135を設けている。そして、第二アーム102の上部前段側(第二関節部140)には、第二接触検出部143としての第二光学センサ145を設け、第三アーム121の上部前段側(第三関節部150)には、第三接触検出部153としての第三光学センサ155を設けている。
これらの三光学センサは、上述したCPU211(制御部200a)の駆動制御部214に接続されており、CPU211内部では閾値が設定されており、その閾値を超えると接触と判断する。
FIG. 23B illustrates an example in which an optical sensor is used for each contact detection unit that detects that the user's hand, which is an object, has touched any arm.
As shown in FIG. 23 (b), a first
These three optical sensors are connected to the
次に、本実施例のマニピュレータ装置700における各接触検出部を用いた動作モードの例について、図24を用いて説明する。
本実施例のマニピュレータ装置700は、以下に説明する動作モード1から動作モード4の、4つの動作モードを有する。そして、入力装置114を用いて設定(入力・選択・変更)した動作モードのアシスト制御は、回転情報、外力、制限された動作方向、及び動作モードを元に目標指令値を生成し、実施例1で説明したアシスト制御方法1から3のいずれかと同様な方法で行う。
Next, an example of an operation mode using each contact detection unit in the
The
ここで、複数の関節部を介して直列に連結された複数の支持部を備えたマニピュレータ装置700では、意図している関節部が回動しなかったり、意図していない関節部が回動したりすることがある。このように意図した関節部を回動できないと、各関節部の回動角が意図したものから乖離してしまい、各関節部の回動を補正する必要が生じ、教示するのに要する時間が長くなるおそれがある。
そこで、本実施例のマニピュレータ装置700では、以下のような複数の動作モードを備えることとした。
Here, in the
Therefore, the
(動作モード1)
動作モード1(第一動作モード)では、例えば、図24(a)に示すように、ユーザーが手で第二アーム102に第一操作力F71を下方に加えたときに、第二関節部140の第二駆動部170と第三関節部150の第三駆動部180を駆動するアシスト制御を行う。
ここで、上述したようにマニピュレータ装置700には、複数の支持部の内、支柱部111bを除く支持部である第一アーム101、第二アーム102、及び第三アーム121には、物体が接触したことを検出する接触検出部がそれぞれ設けられている。そして、物体が接触したことを検出した第二接触検出部143を設けた接触支持部である第二アーム102から支柱部111bまでの間に第二関節部140と第三関節部150の2つの関節部がある。
このような場合、動作モード1では、制御部210aは上記2つの関節部をそれぞれ回動させる第二駆動部170と第三駆動部180の駆動を制御して、第一操作力F71を補助する。
(Operation mode 1)
In the operation mode 1 (first operation mode), for example, as shown in FIG. 24A, when the user manually applies the first operating force F71 to the
Here, as described above, the
In such a case, in the
このような動作モード1を有することで、マニピュレータ装置700は、次のような効果を奏することができる。
接触支持部である第二アーム102と支柱部111bとの間の、2つの関節部だけを回動させたいと考えた場合、動作モード1に設定し、第二アーム102に第一操作力F71を加えることができる。このようにして第一操作力F71を加えることで、意図している関節部が回動しなかったり、意図していない関節部が回動したりして、各関節部の回動角が意図したものから乖離することを抑制できる。
したがって、各関節部の回動角を補正するのに要する時間を低減して、マニピュレータ駆動装置700の教示を行うときに要する時間を短縮することが可能となる。
By having such an
When it is desired to rotate only two joints between the
Therefore, it is possible to reduce the time required to correct the rotation angle of each joint, and to reduce the time required when teaching the
(動作モード2)
動作モード2(第二動作モード)では、例えば、図24(b)に示すように、ユーザーが手で第二アーム102に第二操作力F72を下方に加えたときに、第二関節部140の第二駆動部170を駆動するアシスト制御を行う。
ここで、上述したようにマニピュレータ装置700には、複数の支持部の内、支柱部111bを除く支持部である第一アーム101、第二アーム102、及び第三アーム121には、物体が接触したことを検出する接触検出部がそれぞれ設けられている。そして、物体が接触したことを検出した第二接触検出部143を設けた接触支持部である第二アーム102から支柱部111bまでの間に第二関節部140と第三関節部150の2つ(2以上)の関節部がある。
このような場合、動作モード2では、制御部210aは上記2つ(2以上)の関節部の内、接触支持部である第二アーム102が連結された第二関節部140を回動させる第二駆動部170の駆動を制御して、第二操作力F72を補助する。
(Operation mode 2)
In the operation mode 2 (second operation mode), for example, as shown in FIG. 24B, when the user manually applies the second operating force F72 to the
Here, as described above, the
In such a case, in the operation mode 2, the
このような動作モード2を有することで、マニピュレータ装置700は、次のような効果を奏することができる。
接触支持部である第二アーム102が連結される支柱部111b側の1つの関節部だけを回動させたいと考えた場合、動作モード2に設定し、第二アーム102に第二操作力F72を加えることができる。このようにして第二操作力F72を加えることで、意図している関節部が回動しなかったり、意図していない関節部が回動したりして、各関節部の回動角が意図したものから乖離することを抑制できる。
したがって、各関節部の回動角を補正するのに要する時間を低減して、マニピュレータ駆動装置700の教示を行うときに要する時間を短縮することが可能となる。
By having such an operation mode 2, the
When it is desired to rotate only one joint part on the
Therefore, it is possible to reduce the time required to correct the rotation angle of each joint, and to reduce the time required when teaching the
(動作モード3)
動作モード3(第三動作モード)では、例えば、図24(c)に示すように、ユーザーが手で第一アーム101に第三操作力F73を下方に加えたときに、次のようなアシスト制御を行う。第一関節部130の第一駆動部160、第二関節部140の第二駆動部170、及び第三関節部150の第三駆動部180を駆動するアシスト制御を行う。
ここで、上述したようにマニピュレータ装置700には、複数の支持部の内、支柱部111bを除く支持部である第一アーム101、第二アーム102、及び第三アーム121には、物体が接触したことを検出する接触検出部がそれぞれ設けられている。そして、物体が接触したことを検出した第一接触検出部133を設けた接触支持部である第一アーム101から支柱部111bまでの間に第一関節部130、第二関節部140、及び第三関節部150の3つ(3以上)の関節部がある。
このような場合、動作モード3では、制御部210aは上記3つ(3以上の関節部の内、接触支持部である第一アーム101に近い側の3つ)の関節部をそれぞれ回動させる第一駆動部160、第二駆動部170、及び第三駆動部180の駆動を制御して、第一操作力F71を補助する。
(Operation mode 3)
In the operation mode 3 (third operation mode), for example, as shown in FIG. 24C, when the user manually applies the third operating force F73 downward to the
Here, as described above, the
In such a case, in the
このような動作モード3を有することで、マニピュレータ装置700は、次のような効果を奏することができる。
接触支持部である第一アーム101と支柱部111bとの間の、(第一アーム101に近い側の)3つの関節部だけを回動させたいと考えた場合、動作モード3に設定し、第一アーム101に第三操作力F73を加えることができる。このようにして第三操作力F73を加えることで、意図している関節部が回動しなかったり、意図していない関節部が回動したりして、各関節部の回動角が意図したものから乖離することを抑制できる。
したがって、各関節部の回動角を補正するのに要する時間を低減して、マニピュレータ駆動装置700の教示を行うときに要する時間を短縮することが可能となる。
By having such an
If you want to rotate only the three joints (on the side close to the first arm 101) between the
Therefore, it is possible to reduce the time required to correct the rotation angle of each joint, and to reduce the time required when teaching the
(動作モード4)
動作モード4(第四動作モード)では、例えば、図24(d)に示すように、ユーザーが手で第一アーム101に第四操作力F74を下方に加えたときに、第一関節部130の第一駆動部160と第二関節部140の第二駆動部170を駆動するアシスト制御を行う。
ここで、上述したようにマニピュレータ装置700には、複数の支持部の内、支柱部111bを除く支持部である第一アーム101、第二アーム102、及び第三アーム121には、物体が接触したことを検出する接触検出部がそれぞれ設けられている。そして、物体が接触したことを検出した第一接触検出部133を設けた接触支持部である第一アーム101から支柱部111bまでの間に第一関節部130、第二関節部140、及び第三関節部150の3つ(3以上)の関節部がある。また、(接触支持部である第一アーム101に近い側の)3つの関節部の回動軸が平行に設けられている。
このような場合、動作モード4では、制御部210aは上記3つ(3以上)の関節部の内、接触支持部である第一アーム101に近い側の2つの関節部をそれぞれ回動させる第一駆動部160と第二駆動部170の駆動を制御して、第一操作力F71を補助する。
(Operation mode 4)
In the operation mode 4 (fourth operation mode), for example, as shown in FIG. 24D, when the user manually applies the fourth operating force F74 to the
Here, as described above, the
In such a case, in the operation mode 4, the
このような動作モード4を有することで、マニピュレータ装置700は、次のような効果を奏することができる。
接触支持部である第一アーム101と支柱部111bとの間の、第一アーム101に近い側の回動軸が平行な2つの関節部だけを回動させたいと考えた場合、動作モード4に設定し、第一アーム101に第四操作力F74を加えることができる。このようにして第四操作力F74を加えることで、意図している関節部が回動しなかったり、意図していない関節部が回動したりして、各関節部の回動角が意図したものから乖離することを抑制できる。
したがって、各関節部の回動角を補正するのに要する時間を低減して、マニピュレータ駆動装置700の教示を行うときに要する時間を短縮することが可能となる。
By having such an operation mode 4, the
When it is desired to rotate only the two joint portions between the
Therefore, it is possible to reduce the time required to correct the rotation angle of each joint, and to reduce the time required when teaching the
次に、本実施例のマニピュレータ装置700におけるアシスト制御の動作制御シーケンスの一例について、図25を用いて説明する。
図25に示すように、ダイレクトティーチング(アシスト制御)を開始すると、まず、外力(操作力)検出を行い、いずれかの外力検出部で外力を検出したか否かの判断を行う(S401)。この判断で、いずれかの外力検出部で外力を検出したと判断した場合には(S401のYES)、いずれの接触検出部で接触を検出したかを特定(検出)する接触位置検出を行う(S402)。一方、いずれの外力検出部でも外力を検出していないと判断した場合には(S401のNO)、外力検出に戻り、いずれかの外力検出部で外力を検出するまで外力検出を繰り返す。また、接触位置検出で、いずれの接触検出部で接触を検出したか判断できない場合も(S402のNO)、外力検出に戻り、いずれかの外力検出部で外力を検出し、いずれの接触検出部で接触を検出したか判断できるまで外力検出と接触位置検出を繰り返す。
Next, an example of an operation control sequence of assist control in the
As shown in FIG. 25, when direct teaching (assist control) is started, first, external force (operation force) is detected, and it is determined whether any external force is detected by any of the external force detection units (S401). If it is determined in this determination that any of the external force detection units has detected an external force (YES in S401), contact position detection for specifying (detecting) which contact detection unit has detected the contact is performed ( S402). On the other hand, when it is determined that no external force is detected by any of the external force detection units (NO in S401), the external force detection is repeated until the external force is detected by any of the external force detection units. Further, even when the contact position detection cannot determine which contact detection unit detects contact (NO in S402), the process returns to the external force detection, and the external force is detected by any one of the external force detection units. The external force detection and the contact position detection are repeated until it can be determined whether or not contact has been detected.
接触位置検出で、いずれの接触検出部で接触を検出したかを特定できたら(S402のYES)、設定(選択)されている動作モードの判定を行う(S403〜S406)。そして、判定した動作モードと、接触位置検出で特定した接触位置とに基づいた駆動部を駆動するアシスト制御を行い(S407〜S410)、マニピュレータの動作を記憶(登録)して(S411)終了する。但し、動作モード4であるか否かの判で(S406)、動作モード4でないと判断した場合(S406のNO)、マニピュレータの動作を記憶することなく終了する。 If it is possible to identify which contact detection unit has detected the contact by detecting the contact position (YES in S402), the set (selected) operation mode is determined (S403 to S406). Then, assist control for driving the drive unit based on the determined operation mode and the contact position specified by the contact position detection is performed (S407 to S410), and the operation of the manipulator is stored (registered) (S411), and the process ends. . However, if it is determined whether or not the operation mode is 4 (S406) and it is determined that the operation mode is not 4 (NO in S406), the operation is terminated without storing the operation of the manipulator.
より具体的には、以下のようにアシスト制御を行う。
動作モードが動作モード1であるか否かの判断を行い(S403)、動作モード1であると判断した場合(S403のYES)、例えば、第二接触検出部143での接触を特定したら第二駆動部170と第三駆動部180を駆動してアシスト制御を行う(S407)。そして、マニピュレータの動作を記憶(登録)して(S411)終了する。
一方、動作モードが動作モード1であるか否かの判断で、動作モード1ではないと判断した場合(S403のNO)、動作モード2であるか否かの判断に移行する(S404)。
More specifically, assist control is performed as follows.
It is determined whether or not the operation mode is the operation mode 1 (S403). If it is determined that the operation mode is the operation mode 1 (YES in S403), for example, the second
On the other hand, when it is determined that the operation mode is the
動作モード2であるか否かの判断で、動作モード2であると判断した場合(S404のYES)、例えば、第二接触検出部143での接触を特定したら第二駆動部170を駆動してアシスト制御を行う(S408)。ここで、第一接触検出部133での接触を特定したら第一駆動部160を、第三接触検出部153での接触を特定したら第三駆動部180を駆動してアシスト制御を行う。そして、マニピュレータの動作を記憶(登録)して(S411)終了する。
一方、動作モードが動作モード2であるか否かの判断で、動作モード2ではないと判断した場合(S404のNO)、動作モード3であるか否かの判断に移行する(S405)。
When it is determined whether or not the operation mode 2 is selected (YES in S404), for example, when the contact at the second
On the other hand, if it is determined whether the operation mode is the operation mode 2 or not (NO in S404), the process proceeds to the determination of whether or not the operation mode is 3 (S405).
動作モード3であるか否かの判断で、動作モード3であると判断した場合(S405のYES)、第一接触検出部133での接触を特定したら第一駆動部160、第二駆動部170、及び第三駆動部180を駆動してアシスト制御を行う(S409)。そして、マニピュレータの動作を記憶(登録)して(S411)終了する。
一方、動作モードが動作モード3であるか否かの判断で、動作モード3ではないと判断した場合(S405のNO)、動作モード4であるか否かの判断に移行する(S406)。
動作モード4であるか否かの判断で、動作モード4であると判断した場合(S406のYES)、第一接触検出部133での接触を特定したら第一駆動部160と第二駆動部170を駆動してアシスト制御を行う(S410)。ここで、動作モード4であるか否かの判断では、駆動する隣り合った駆動部の回動軸が平行であることも条件となっている。そして、マニピュレータの動作を記憶することなく終了する。
If it is determined whether or not the
On the other hand, if it is determined whether the operation mode is the
If it is determined whether or not the operation mode 4 is in the operation mode 4 (YES in S406), the
上述したアシスト制御の動作制御シーケンスの一例の特徴は、いずれかの外力検出部で外力を検出しても、接触位置検出ができなければアシスト制御を行わない点にある。
このように構成し、動作モードを選択して操作力(外力)を接触支持部に加えることで、意図している関節部が回動しなかったり、意図していない関節部が回動したりして、各関節部の回動角が意図したものから乖離することを確実に抑制できる。
したがって、各関節部の回動角を補正するのに要する時間を低減して、マニピュレータ駆動装置700の教示を行うときに要する時間を短縮することが可能となる。
One feature of the operation control sequence of the assist control described above is that the assist control is not performed if the contact position cannot be detected even if the external force is detected by any of the external force detection units.
By configuring in this way and selecting an operation mode and applying an operating force (external force) to the contact support part, the intended joint part does not rotate or the unintended joint part rotates. And it can suppress reliably that the rotation angle of each joint part deviates from what was intended.
Therefore, it is possible to reduce the time required to correct the rotation angle of each joint, and to reduce the time required when teaching the
以上、本実施形態について、図面を参照しながら説明してきたが、具体的な構成は、上述した本実施形態のマニピュレータの制御装置を備えた構成に限られるものではなく、要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等を行っても良い。
例えば、マニピュレータ駆動装置を備えたロボットシステムにおいて、上述したいずれかのマニピュレータの制御装置、又はいずれかマニピュレータ駆動装置の、少なくともいずれかを備えたロボットシステムにも適用可能である。このようにマニピュレータ駆動装置を備えたロボットシステムを構成することで、上述したいずれかのマニピュレータの制御装置、又はいずれかマニピュレータ駆動装置と同様な効果を奏することができるロボットシステムを提供できる。
As described above, the present embodiment has been described with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the configuration provided with the above-described manipulator control device of the present embodiment, and the scope of the present invention is not deviated. Design changes may be made.
For example, in a robot system provided with a manipulator drive device, the present invention can also be applied to a robot system provided with at least one of the above-described manipulator control device or any manipulator drive device. By configuring the robot system including the manipulator driving device in this way, it is possible to provide a robot system that can achieve the same effects as any of the manipulator control devices described above or any of the manipulator driving devices.
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
第一関節部130や第二関節部140などの2以上の関節部と、各関節部を介して直列に連結され、第一アーム101先端などのマニピュレータ先端部に取り付けられる把持機構などの支持対象を支持する第一アーム101、第二アーム102、及び支柱部111bなどの複数の支持部と、前記2以上の関節部をそれぞれ回動させる第一駆動部160や第二駆動部170などの2以上の駆動部と、前記2以上の関節部及び前記複数の支持部の内、第一アーム101の先端部などの少なくともいずれかに外部から加えられる外力のベクトルを検出する外力検出部112などの外力検出部と、を備えたマニピュレータ装置100などのマニピュレータ駆動装置に用いられ、前記外力検出部の検出結果に基づいて前記2以上の駆動部の駆動を制御する制御部210などのマニピュレータの制御装置において、前記マニピュレータ先端部の動作領域を入力する入力部113(入力装置114)などの入力手段を有し、前記外力検出部で前記外力のベクトルが検出されたとき、前記外力検出部の検出結果と前記入力手段から入力される動作領域とに基づいて、前記入力された動作領域内を前記マニピュレータ先端部が移動するように、前記2以上の駆動部の駆動を制御することを特徴とする。
What was demonstrated above is an example, and there exists an effect peculiar for every following aspect.
(Aspect A)
Two or more joint parts such as the first
これによれば、本実施形態で説明したように、入力手段により、マニピュレータ先端部の動作領域を予め入力して、マニピュレータに外力(操作力)を加えたときに駆動させる各駆動部の出力を制御できる。このように出力を制御することで、マニピュレータに外力(操作力)を加えたときに、回動させる各関節部の回動角度を制御してマニピュレータ先端部の動作方向や動作軌跡等の動作領域を、入力手段により予め入力した動作領域に制限することができる。その結果、例え、ユーザーが意図していなかった方向に外力を加えてしまった場合であっても、その方向へマニピュレータ先端部が動作してしまうことを防ぐことができる。したがって、マニピュレータに外力を加えたときに、マニピュレータ先端部が、ユーザーの意図していない移動方向に移動したり、ユーザーが意図していな動作軌跡を描いて移動したりしてしまうことを抑制できる。
よって、人の手で行うダイレクトティーチングにおいて、マニピュレータ駆動装置のマニピュレータ先端部の移動を、任意の位置・姿勢・移動軌跡で教示者が意図した通りに教示することができるマニピュレータの制御装置を提供できる。
According to this, as described in the present embodiment, the operation area of the tip portion of the manipulator is input in advance by the input means, and the output of each driving unit that is driven when an external force (operation force) is applied to the manipulator is output. Can be controlled. By controlling the output in this way, when an external force (operation force) is applied to the manipulator, the rotation angle of each joint portion to be rotated is controlled, and the operation area such as the operation direction and the operation locus of the manipulator tip Can be limited to the operation region previously input by the input means. As a result, even if an external force is applied in a direction not intended by the user, it is possible to prevent the manipulator tip from moving in that direction. Therefore, when an external force is applied to the manipulator, the manipulator tip can be prevented from moving in a movement direction not intended by the user or moving along an operation trajectory not intended by the user. .
Therefore, it is possible to provide a manipulator control device capable of teaching the movement of the manipulator tip of the manipulator driving device at an arbitrary position, posture, and movement locus as intended by a teacher in direct teaching performed by a human hand. .
(態様B)
(態様A)において、マニピュレータ装置100などの前記マニピュレータ駆動装置は、第一関節部130や第二関節部140などの前記2以上の関節部のそれぞれに連結される第一アーム101と第二アーム102や第二アーム102と支柱部111bなどの支持部又は前記支持対象がなす角度を、前記2以上の関節部毎に検出する第一アーム用エンコーダ131や第二アーム用エンコーダ141などの2以上の角度検出部を備え、前記2以上の角度検出部の内、少なくとも一つの検出結果に基づいて、前記入力された動作領域内を第一アーム101先端などの前記マニピュレータ先端部が移動するように、第一駆動部160や第二駆動部170などの前記2以上の駆動部の駆動を制御して前記外力を補助することを特徴とする。
(Aspect B)
In (Aspect A), the manipulator driving device such as the
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
ユーザーがマニピュレータへ操作力(外力)を加えたときに、2以上の角度検出部の内、少なくとも一つの検出結果に基づいてアシスト動作することが可能となり、マニピュレータ先端部のアシスト動作の精度を、より高めることができる。
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
When the user applies an operating force (external force) to the manipulator, it is possible to perform an assist operation based on at least one detection result of two or more angle detection units, and the accuracy of the assist operation of the manipulator tip is Can be increased.
(態様C)
(態様A)又は(態様B)において、マニピュレータ装置100などの前記マニピュレータ駆動装置は、第一アーム101などの前記マニピュレータ先端部の姿勢を保持した状態で、前記入力された動作領域内を前記マニピュレータ先端部が移動するように、前記2以上の駆動部の駆動を制御して前記外力を補助することを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、例えば、入力された移動方向に沿ってマニピュレータ先端部を平行移動させるようにアシスト動作することが可能となる。
(Aspect C)
In (Aspect A) or (Aspect B), the manipulator driving device such as the
According to this, as described in the present embodiment, for example, it is possible to perform an assist operation so as to translate the tip of the manipulator along the input movement direction.
(態様D)
(態様A)乃至(態様C)のいずれかにおいて、第一関節部130や第二関節部140などの前記2以上の関節部のそれぞれに連結される第一アーム101と第二アーム102や第二アーム102と支柱部111bなどの支持部又は前記支持対象がなす角度を、前記2以上の関節部毎に記憶する記憶部215などの記憶手段を有し、入力部113(入力装置114)などの前記入力手段は、前記憶手段に記憶した角度を用いて、第一アーム101先端などの前記マニピュレータ先端部が移動するときに描く軌道を指定できることを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、マニピュレータ先端部を指定した軌道に沿って移動させるようにアシスト動作することが可能となる。
(Aspect D)
In any one of (Aspect A) to (Aspect C), the
According to this, as described in the present embodiment, it is possible to perform an assist operation so that the tip of the manipulator is moved along the designated trajectory.
(態様E)
(態様A)乃至(態様C)のいずれかにおいて、第一関節部130や第二関節部140などの前記2以上の関節部のそれぞれに連結される第一アーム101と第二アーム102や第二アーム102と支柱部111bなどの支持部又は前記支持対象がなす角度を、前記2以上の関節部毎に記憶する記憶部215などの記憶手段を有し、入力部113(入力装置114)などの前記入力手段は、前記憶手段に記憶した角度を用いて、第一アーム101先端などの前記マニピュレータ先端部が移動する平面を指定できることを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、マニピュレータ先端部を指定した平面に沿って移動させるようにアシスト動作することが可能となる。
(Aspect E)
In any one of (Aspect A) to (Aspect C), the
According to this, as described in the present embodiment, it is possible to perform an assist operation so as to move the manipulator tip along a designated plane.
(態様F)
(態様A)乃至(態様C)のいずれかにおいて、第一関節部130や第二関節部140などの前記2以上の関節部のそれぞれに連結される第一アーム101と第二アーム102や第二アーム102と支柱部111bなどの支持部又は前記支持対象がなす角度を、前記2以上の関節部毎に記憶する記憶部215などの記憶手段を有し、入力部113(入力装置114)などの前記入力手段は、前記憶手段に記憶した角度を用いて、第一アーム101先端などの前記マニピュレータ先端部が回転する位置を指定できることを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、マニピュレータ先端部を指定した位置(回転軸)を中心に回転させるようにアシスト動作することが可能となる。
(Aspect F)
In any one of (Aspect A) to (Aspect C), the
According to this, as described in the present embodiment, the assist operation can be performed so as to rotate the manipulator tip portion around the designated position (rotation axis).
(態様G)
(態様A)乃至(態様E)のいずれかにおいて、前記入力手段は、第一関節601などの前記マニピュレータ先端部の移動方向を、Xtp方向などの指定したベクトル方向のみに限定するXtp動作領域指定ボタン651などの動作領域指定手段を有することを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
ツールポイント座標系691やマニピュレータ絶対座標系692のX,Y,Z方向のいずれかの方向、例えば、ツールポイント座標系691のXtp(横方向)方向への移動のみに限定し、横方向に移動させたい場合に、直感的な教示が可能となる。
(Aspect G)
In any one of (Aspect A) to (Aspect E), the input means specifies an Xtp operation region that limits the moving direction of the tip of the manipulator such as the first joint 601 to only a specified vector direction such as the Xtp direction. It has an operation area designating means such as a
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
The tool point coordinate
(態様H)
(態様A)乃至(態様F)のいずれかにおいて、前記入力手段は、第一関節601などの前記マニピュレータ先端部の移動方向を、Ztp方向などの指定したベクトル方向への移動のみを規制するZtp動作領域指定ボタン652などの動作領域指定手段を有することを特徴とする。
(Aspect H)
In any one of (Aspect A) to (Aspect F), the input means regulates the movement direction of the manipulator tip such as the first joint 601 only in the designated vector direction such as the Ztp direction. It has an operation area specifying means such as an operation
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
ツールポイント座標系691やマニピュレータ絶対座標系692のX,Y,Z方向のいずれかの方向、例えば、ツールポイント座標系691のZtp(高さ)方向への移動のみ規制(固定)し、高さを保持して移動させたい場合に、直感的な教示が可能となる。
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
Only the movement of the tool point coordinate
(態様I)
(態様G)又は(態様H)において、前記入力手段は、Xtp動作領域指定ボタン651、Ztp動作領域指定ボタン652、Xab動作領域指定ボタン654、Yab動作領域指定ボタン655、及びZab動作領域指定ボタン653などの前記動作領域指定手段で指定したベクトル方向を点灯により表示するLEDを有していることを特徴とする。
(Aspect I)
In (Aspect G) or (Aspect H), the input means includes an Xtp action
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
動作領域指定手段で指定したベクトル方向、つまり、どの方向に動かせるか、又はどの方向への移動が規制されているかを、ユーザー(操作者)に伝達できるので、ユーザーの直感的な操作を助けることができる。
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
It can convey to the user (operator) the vector direction specified by the motion area specification means, that is, in which direction it can be moved, or in which direction movement is restricted, so that it helps the user's intuitive operation. Can do.
(態様J)
(態様A)乃至(態様I)のいずれかにおいて、前記入力手段は、動作領域を指定するXtp動作領域指定ボタン651、Ztp動作領域指定ボタン652、Xab動作領域指定ボタン654、Yab動作領域指定ボタン655、及びZab動作領域指定ボタン653などの動作領域指定手段を有し、該動作領域指定手段で指定した動作領域を微調整可能なコントローラも有することを特徴とする。
(Aspect J)
In any one of (Aspect A) to (Aspect I), the input means includes an Xtp action
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
ツールポイント座標系691やマニピュレータ絶対座標系692のX,Y,Z方向のいずれでもない方向、例えば、マニピュレータ絶対座標系692のXab方向に対して30degの方向に動かしたい場合はコントローラで調整できる。
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
If it is desired to move the tool point coordinate
(態様K)
(態様A)乃至(態様J)のいずれかにおいて、第一アーム101先端などの前記マニピュレータ先端部の移動速度が所定の速度を超えないように制御することを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
外力検出部112などの外力検出部の検出結果だけに基づいて、マニピュレータに加えられる外力を補助するように2以上の駆動部の駆動を制御する構成では、ユーザーが意図した移動速度から、かけ離れた移動速度でマニピュレータ先端部が移動するおそれがある。
一方、アシスト制御の制御ブロックに位置速度指令生成部411を設けるなどして、所定の速度を超えないように制御することで、ユーザーが意図した移動速度から、かけ離れた移動速度で第一支持部の先端部が移動することを抑制できる。
(Aspect K)
In any one of (Aspect A) to (Aspect J), the moving speed of the manipulator tip such as the tip of the
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
In the configuration in which the drive of two or more drive units is controlled so as to assist the external force applied to the manipulator based only on the detection result of the external force detection unit such as the external
On the other hand, by providing a position speed
(態様L)
第一関節部130や第二関節部140などの2以上の関節部と、各関節部を介して直列に連結され、第一アーム101先端などのマニピュレータ先端部に取り付けられる把持機構などの支持対象を支持する第一アーム101、第二アーム102、及び支柱部111bなどの複数の支持部と、前記2以上の関節部をそれぞれ回動させる第一駆動部160や第二駆動部170などの2以上の駆動部と、前記2以上の関節部及び前記複数の支持部の内、第一アーム101の先端部などの少なくともいずれかに外部から加えられる外力のベクトルを検出する外力検出部112などの外力検出部と、前記外力検出部の検出結果に基づいて前記2以上の駆動部の駆動を制御する制御部210などの制御部と、を備えたマニピュレータ装置600などのマニピュレータ駆動装置において、前記制御部として、請求項1乃至11のいずれか一に記載のマニピュレータの制御装置を備えることを特徴とする。
(Aspect L)
Two or more joint parts such as the first
これによれば、本実施形態で説明したように、(態様A)乃至(態様K)のいずれかのマニピュレータの制御装置と同様な効果を奏することができるマニピュレータ駆動装置を提供できる。 According to this, as described in the present embodiment, it is possible to provide a manipulator driving device that can achieve the same effect as the manipulator control device of any one of (Aspect A) to (Aspect K).
(態様M)
(態様L)において、第一関節601などのマニピュレータ先端部の動作領域を入力する入力手段は、当該マニピュレータ駆動装置本体に設置され、動作領域を指定するXtp動作領域指定ボタン651、Ztp動作領域指定ボタン652、Xab動作領域指定ボタン654、Yab動作領域指定ボタン655、Zab動作領域指定ボタン653などの動作領域指定手段を有していることを特徴とする。
(Aspect M)
In (Aspect L), the input means for inputting the operation region of the tip of the manipulator such as the first joint 601 is installed in the manipulator driving device body, and the Xtp operation
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
入力手段として、ユーザーにより保持する入力装置114などを用いる構成では、ユーザーがマニピュレータに操作力としての外力を加えるときに、次のような必要が生じ、直感的で簡便な教示方法としては不十分となる場合がある。ユーザーが入力装置114などから片手あるいは両手を離して持ち替えながら作業したり、マニピュレータ位置や姿勢によらずマニピュレータ座標系を把握・確認しながら操作したりする必要である。
一方、入力手段に、マニピュレータ駆動装置本体に設置され、動作領域を指定する動作領域指定手段を有している構成では、ユーザーが操作力を加える近傍に動作領域指定手段を配置でき、上述したような必要が生じることを抑制することができる。
よって、マニピュレータ駆動装置本体から離れることなく誘導方向を任意に切り替えることが可能で、教育や経験を積んだ専門の作業者でなくとも容易、且つ、直感的にダイレクトティーチングを行うことができるマニピュレータ駆動装置を提供できる。
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
In the configuration using the
On the other hand, in the configuration having the operation area designating means that is installed in the manipulator driving device main body and designates the operation area as the input means, the operation area designating means can be arranged in the vicinity where the user applies the operation force. It is possible to suppress the occurrence of unnecessary necessity.
Therefore, it is possible to switch the direction of guidance without leaving the main body of the manipulator drive device, and manipulator drive that enables direct teaching intuitively and easily even if it is not a specialized worker who has been trained or experienced. Equipment can be provided.
(態様N)
(態様M)において、前記入力手段に有したXtp動作領域指定ボタン651やZtp動作領域指定ボタン652などの前記動作領域指定手段は、第一関節601などの前記マニピュレータ先端部近傍に配置されていることを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、ユーザーの操作位置の1つとなるツールポイント近傍での動作領域の入力(設定)が可能となるので、より直感的な教示が行える。
(Aspect N)
In (Aspect M), the operation region specifying means such as the Xtp operation
According to this, as described in the present embodiment, it becomes possible to input (set) an operation area in the vicinity of a tool point that is one of the user's operation positions, so that more intuitive teaching can be performed.
(態様O)
(態様M)において、入力部113(入力装置114)などの前記入力手段に有したXab動作領域指定ボタン654、Yab動作領域指定ボタン655、及びZab動作領域指定ボタン653などの前記動作領域指定手段は、不動部605などの不動部に配置されていることを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
マニピュレータ装置600などのマニピュレータ駆動装置の根本で、マニピュレータ絶対座標系692などのマニピュレータ駆動装置の絶対座標で動作領域を定義できるため、より実践的な教示が行える。
(Aspect O)
In (Aspect M), the operation area specifying means such as the Xab operation
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
Since the operation region can be defined by the absolute coordinates of the manipulator driving device such as the manipulator absolute coordinate
(態様P)
(態様L)乃至(態様O)のいずれかにおいて、前記複数の支持部の内、支柱部111bなどの不動部を除く第一アーム101、第二アーム102、及び第三アーム121などの支持部には、ユーザーの手などの物体が接触したことを検出する第一接触検出部133、第二接触検出部143、及び第三接触検出部153などの接触検出部が設けられており、前記物体が接触したことを検出した第二接触検出部143などの接触検出部を設けた第二アーム102などの接触支持部から前記不動部までの間に第二関節部140と第三関節部150などの2つの関節部がある場合、制御部210aなどの前記マニピュレータの制御装置は、前記2つの関節部をそれぞれ回動させる第二駆動部170と第三駆動部180などの2つの駆動部の駆動を制御して第一操作力F71などの前記外力を補助する動作モード1などの第一動作モードを有していることを特徴とする。
(Aspect P)
(Aspect L) In any one of Aspects O, the support parts such as the
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
接触支持部と不動部との間の、接触支持部に近い側の2つの関節部だけを回動させたいと考えた場合、第一動作モードに設定し、接触支持部に外力を加えることができる。このようにして外力を加えることで、意図している関節部が回動しなかったり、意図していない関節部が回動したりして、各関節部の回動角が意図したものから乖離することを抑制できる。
したがって、各関節部の回動角を補正するのに要する時間を低減して、マニピュレータ駆動装置の教示を行うときに要する時間を短縮することが可能となる。
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
If you want to rotate only the two joints near the contact support part between the contact support part and the non-moving part, you can set the first operation mode and apply external force to the contact support part. it can. By applying external force in this way, the intended joint part does not rotate or the unintended joint part rotates, and the rotation angle of each joint part deviates from the intended one. Can be suppressed.
Therefore, it is possible to reduce the time required to correct the rotation angle of each joint, and to shorten the time required when teaching the manipulator driving device.
(態様Q)
(態様L)乃至(態様O)のいずれかにおいて、前記複数の支持部の内、支柱部111bなどの不動部を除く第一アーム101、第二アーム102、及び第三アーム121などの支持部には、ユーザーの手などの物体が接触したことを検出する第一接触検出部133、第二接触検出部143、及び第三接触検出部153などの接触検出部が設けられており、前記物体が接触したことを検出した第二接触検出部143などの接触検出部を設けた第二アーム102などの接触支持部から前記不動部までの間に第二関節部140と第三関節部150などの2以上の関節部がある場合、制御部210aなどの前記マニピュレータの制御装置は、前記2以上の関節部の内、前記接触支持部が連結された第二関節部140などの関節部を回動させる第二駆動部170などの駆動部の駆動を制御して第二操作力F72などの前記外力を補助する動作モード2などの第二動作モードを有していることを特徴とする。
(Aspect Q)
(Aspect L) In any one of Aspects O, the support parts such as the
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
接触支持部が連結される不動部側の1つの関節部だけを回動させたいと考えた場合、第二動作モードに設定し、接触支持部に外力を加えることができる。このようにして外力を加えることで、意図している関節部が回動しなかったり、意図していない関節部が回動したりして、各関節部の回動角が意図したものから乖離することを抑制できる。
したがって、各関節部の回動角を補正するのに要する時間を低減して、マニピュレータ駆動装置の教示を行うときに要する時間を短縮することが可能となる。
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
When it is desired to rotate only one joint portion on the non-moving portion side to which the contact support portion is connected, the second operation mode can be set and an external force can be applied to the contact support portion. By applying external force in this way, the intended joint part does not rotate or the unintended joint part rotates, and the rotation angle of each joint part deviates from the intended one. Can be suppressed.
Therefore, it is possible to reduce the time required to correct the rotation angle of each joint, and to shorten the time required when teaching the manipulator driving device.
(態様R)
(態様L)乃至(態様O)のいずれかにおいて、前記複数の支持部の内、支柱部111bなどの不動部を除く第一アーム101、第二アーム102、及び第三アーム121などの支持部には、ユーザーの手などの物体が接触したことを検出する第一接触検出部133、第二接触検出部143、及び第三接触検出部153などの接触検出部が設けられており、前記物体が接触したことを検出した第一接触検出部133などの接触検出部を設けた第一アーム101などの接触支持部から前記不動部までの間に第一関節部130、第二関節部140、及び第三関節部150などの3以上の関節部がある場合、制御部210aなどの前記マニピュレータの制御装置は、前記3以上の関節部の内、前記接触支持部に近い側の第一関節部130、第二関節部140、及び第三関節部150などの3つの関節部をそれぞれ回動させる第一駆動部160、第二駆動部170、及び第三駆動部180などの3つの駆動部の駆動を制御して第三操作力F73などの前記外力を補助する動作モード3などの第三動作モードを有していることを特徴とする。
(Aspect R)
(Aspect L) In any one of Aspects O, the support parts such as the
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
接触支持部と不動部との間の、接触支持部に近い側の3つの関節部だけを回動させたいと考えた場合、第三動作モードに設定し、接触支持部に外力を加えることができる。このようにして外力を加えることで、意図している関節部が回動しなかったり、意図していない関節部が回動したりして、各関節部の回動角が意図したものから乖離することを抑制できる。
したがって、各関節部の回動角を補正するのに要する時間を低減して、マニピュレータ駆動装置の教示を行うときに要する時間を短縮することが可能となる。
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
If you want to rotate only the three joints close to the contact support part between the contact support part and the non-moving part, you can set the third operation mode and apply external force to the contact support part. it can. By applying external force in this way, the intended joint part does not rotate or the unintended joint part rotates, and the rotation angle of each joint part deviates from the intended one. Can be suppressed.
Therefore, it is possible to reduce the time required to correct the rotation angle of each joint, and to shorten the time required when teaching the manipulator driving device.
(態様S)
(態様L)乃至(態様O)のいずれかにおいて、前記複数の支持部の内、支柱部111bなどの不動部を除く第一アーム101、第二アーム102、及び第三アーム121などの支持部には、ユーザーの手などの物体が接触したことを検出する第一接触検出部133、第二接触検出部143、及び第三接触検出部153などの接触検出部が設けられており、前記物体が接触したことを検出した第一接触検出部133などの接触検出部を設けた第一アーム101などの接触支持部から前記不動部までの間に第一関節部130、第二関節部140、及び第三関節部150などの3以上の関節部があり、且つ、前記接触支持部に近い側の第一関節部130と第二関節部140などの3つの関節部の第一駆動中心103、第二駆動中心104、及び第三駆動中心122などの回動軸が平行であり、制御部210aなどの前記マニピュレータの制御装置は、前記3以上の関節部の内、前記接触支持部に近い側の第一関節部130と第二関節部140などの2つの関節部をそれぞれ回動させる第一駆動部160と第二駆動部170などの2つの駆動部の駆動を制御して第四操作力F74などの前記外力を補助する動作モード4などの第四動作モードを有していることを特徴とする。
(Aspect S)
(Aspect L) In any one of Aspects O, the support parts such as the
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
接触支持部と不動部との間の、接触支持部に近い側の回動軸が平行な2つの関節部だけを回動させたいと考えた場合、第四動作モードに設定し、接触支持部に外力を加えることができる。このようにして外力を加えることで、意図している関節部が回動しなかったり、意図していない関節部が回動したりして、各関節部の回動角が意図したものから乖離することを抑制できる。
したがって、各関節部の回動角を補正するのに要する時間を低減して、マニピュレータ駆動装置の教示を行うときに要する時間を短縮することが可能となる。
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
If you want to rotate only two joints between the contact support part and the non-moving part, the rotation axis on the side close to the contact support part is parallel, set to the fourth operation mode, contact support part External force can be applied. By applying external force in this way, the intended joint part does not rotate or the unintended joint part rotates, and the rotation angle of each joint part deviates from the intended one. Can be suppressed.
Therefore, it is possible to reduce the time required to correct the rotation angle of each joint, and to shorten the time required when teaching the manipulator driving device.
(態様T)
マニピュレータ装置100やマニピュレータ装置600などのマニピュレータ駆動装置を備えたロボットシステムにおいて、(態様A)乃至(態様K)のいずれかの制御部210などのマニピュレータの制御装置、又は(態様L)乃至(態様S)のいずれかのマニピュレータ装置600などのマニピュレータ駆動装置の、少なくともいずれかを備えたことを特徴とする。
これによれば、本実施形態で説明したように、次のような効果を奏することができる。
(態様A)乃至(態様K)のいずれかのマニピュレータの制御装置、又は(態様L)乃至(態様S)のいずれかのマニピュレータ駆動装置の、少なくともいずれかと同様な効果を奏することができるロボットシステムを提供できる。
(Aspect T)
In a robot system including manipulator driving devices such as the
According to this, as described in the present embodiment, the following effects can be achieved.
A robot system capable of producing the same effect as at least one of the manipulator control device according to any one of (Aspect A) to (Aspect K) or the manipulator driving device according to any one of (Aspect L) to (Aspect S). Can provide.
100 マニピュレータ装置(実施例1)
101 第一アーム
102 第二アーム
103 第一駆動中心
104 第二駆動中心
105 第一減速機
106 第一モータ
107 第一モータ用エンコーダ
108 第二減速機
109 第二モータ
110 第二モータ用エンコーダ
111a 土台
111b 支柱部
112 外力検出部
113 入力部
114 入力装置
121 第三アーム
122 第三駆動中心
123 第三減速機
124 第三モータ
125 第三モータ用エンコーダ
130 第一関節部
131 第一アーム用エンコーダ
132 第一外力検出部
133 第一接触検出部
134 第一タッチセンサ
135 第一光学センサ
140 第二関節部
141 第二アーム用エンコーダ
142 第二外力検出部
143 第二接触検出部
144 第二タッチセンサ
145 第二光学センサ
150 第三関節部
151 第三アーム用エンコーダ
152 第三外力検出部
153 第三接触検出部
154 第三タッチセンサ
155 第三光学センサ
160 第一駆動部
170 第二駆動部
180 第三駆動部
200 マニピュレータ本体
200a マニピュレータ本体(実施例3)
210 制御部
210a 制御部(実施例3)
214 駆動制御部
215 記憶部
233 第一モータドライバ
234 第一駆動情報検出部
235 第二モータドライバ
236 第二駆動情報検出部
237 第三モータドライバ
238 第三駆動情報検出部
409 操作力目標生成部
411 位置速度指令生成部
504 手先座標系
505 動作領域
600 マニピュレータ装置(実施例2)
601 第一関節
602 第二関節
603 第三関節
604 第四関節
605 不動部
610 エンドエフェクタ
611 第一支持部
612 第二支持部
613 第三支持部
620 設置台
630 ユーザー(操作者)
651 Xtp動作領域指定ボタン
652 Ztp動作領域指定ボタン
653 Zab動作領域指定ボタン
654 Xab動作領域指定ボタン
655 Yab動作領域指定ボタン
691 ツールポイント座標系
692 マニピュレータ絶対座標系
700 マニピュレータ装置(実施例3)
100 Manipulator device (Example 1)
101
210
214
601 1st joint 602 2nd joint 603 3rd joint 604 4th joint 605
651 Xtp action
Claims (20)
前記マニピュレータ先端部の動作領域を入力する入力手段を有し、前記外力検出部で前記外力のベクトルが検出されたとき、前記外力検出部の検出結果と前記入力手段から入力される動作領域とに基づいて、
前記入力された動作領域内を前記マニピュレータ先端部が移動するように、前記2以上の駆動部の駆動を制御することを特徴とするマニピュレータの制御装置。 Two or more joint parts, a plurality of support parts that are connected in series via each joint part, and support a support target attached to the tip of the manipulator, and two or more drives that respectively rotate the two or more joint parts And an external force detection unit that detects a vector of an external force applied to at least one of the two or more joint portions and the plurality of support portions from the outside, and the external force detection In the control device of the manipulator that controls the driving of the two or more driving units based on the detection result of the unit,
An input unit that inputs an operation region of the manipulator tip, and when the external force vector is detected by the external force detection unit, a detection result of the external force detection unit and an operation region input from the input unit; On the basis of,
The manipulator control device, wherein the drive of the two or more drive units is controlled so that the tip of the manipulator moves within the input operation region.
前記マニピュレータ駆動装置は、前記2以上の関節部のそれぞれに連結される支持部又は前記支持対象がなす角度を、前記2以上の関節部毎に検出する2以上の角度検出部を備え、
前記2以上の角度検出部の内、少なくとも一つの検出結果に基づいて、
前記入力された動作領域内を前記マニピュレータ先端部が移動するように、前記2以上の駆動部の駆動を制御して前記外力を補助することを特徴とするマニピュレータの制御装置。 In the manipulator control device according to claim 1,
The manipulator driving device includes two or more angle detection units that detect, for each of the two or more joint parts, a support part connected to each of the two or more joint parts or an angle formed by the support target.
Based on the detection result of at least one of the two or more angle detectors,
A manipulator control device that assists the external force by controlling driving of the two or more drive units so that the manipulator tip moves within the input operation region.
前記マニピュレータ先端部の姿勢を保持した状態で、前記入力された動作領域内を前記マニピュレータ先端部が移動するように、前記2以上の駆動部の駆動を制御して前記外力を補助することを特徴とするマニピュレータの制御装置。 The manipulator control device according to claim 1 or 2,
The external force is assisted by controlling the driving of the two or more drive units so that the manipulator tip moves within the input operation region while maintaining the posture of the manipulator tip. A manipulator control device.
前記2以上の関節部のそれぞれに連結される支持部又は前記支持対象がなす角度を、前記2以上の関節部毎に記憶する記憶手段を有し、
前記入力手段は、前記憶手段に記憶した角度を用いて、前記マニピュレータ先端部が移動するときに描く軌道を指定できることを特徴とするマニピュレータの制御装置。 In the control device of the manipulator according to any one of claims 1 to 3,
A storage unit that stores, for each of the two or more joints, a support unit connected to each of the two or more joints or an angle formed by the support target;
The manipulator control device characterized in that the input means can designate a trajectory to be drawn when the tip of the manipulator moves using the angle stored in the pre-storage means.
前記2以上の関節部のそれぞれに連結される支持部又は前記支持対象がなす角度を、前記2以上の関節部毎に記憶する記憶手段を有し、
前記入力手段は、前記憶手段に記憶した角度を用いて、前記マニピュレータ先端部が移動する平面を指定できることを特徴とするマニピュレータの制御装置。 In the control device of the manipulator according to any one of claims 1 to 3,
A storage unit that stores, for each of the two or more joints, a support unit connected to each of the two or more joints or an angle formed by the support target;
The manipulator control device characterized in that the input means can designate a plane on which the tip of the manipulator moves using the angle stored in the pre-storage means.
前記2以上の関節部のそれぞれに連結される支持部又は前記支持対象がなす角度を、前記2以上の関節部毎に記憶する記憶手段を有し、
前記入力手段は、前記憶手段に記憶した角度を用いて、前記マニピュレータ先端部が回転する位置を指定できることを特徴とするマニピュレータの制御装置。 In the control device of the manipulator according to any one of claims 1 to 3,
A storage unit that stores, for each of the two or more joints, a support unit connected to each of the two or more joints or an angle formed by the support target;
The manipulator control device characterized in that the input means can designate a position where the tip of the manipulator rotates using the angle stored in the pre-storage means.
前記入力手段は、前記マニピュレータ先端部の移動方向を、指定したベクトル方向のみに限定する動作領域指定手段を有することを特徴とするマニピュレータの制御装置。 In the control device of the manipulator according to any one of claims 1 to 5,
The manipulator control device characterized in that the input means includes an operation area specifying means for limiting a moving direction of the tip portion of the manipulator to only a specified vector direction.
前記入力手段は、前記マニピュレータ先端部の移動方向を、指定したベクトル方向への移動のみを規制する動作領域指定手段を有することを特徴とするマニピュレータの制御装置。 In the control device of the manipulator according to any one of claims 1 to 6,
The manipulator control device according to claim 1, wherein the input unit includes an operation region designating unit that regulates a movement direction of the manipulator tip only in a designated vector direction.
前記入力手段は、前記動作領域指定手段で指定したベクトル方向を点灯により表示するLEDを有していることを特徴とするマニピュレータの制御装置。 The control device for a manipulator according to claim 7 or 8,
The manipulator control device characterized in that the input means has an LED for displaying the vector direction designated by the operation area designating means by lighting.
前記入力手段は、動作領域を指定する動作領域指定手段を有し、該動作領域指定手段で指定した動作領域を微調整可能なコントローラも有することを特徴とするマニピュレータの制御装置。 In the control device of the manipulator according to any one of claims 1 to 9,
The manipulator control device characterized in that the input means includes an operation area specifying means for specifying an operation area, and a controller capable of finely adjusting the operation area specified by the operation area specifying means.
前記マニピュレータ先端部の移動速度が所定の速度を超えないように制御することを特徴とするマニピュレータの制御装置。 In the control device of the manipulator according to any one of claims 1 to 10,
A control device for a manipulator, characterized in that control is performed so that the moving speed of the tip of the manipulator does not exceed a predetermined speed.
前記制御部として、請求項1乃至11のいずれか一に記載のマニピュレータの制御装置を備えることを特徴とするマニピュレータ駆動装置。 Two or more joint parts, a plurality of support parts that are connected in series via each joint part, and support a support target attached to the tip of the manipulator, and two or more drives that respectively rotate the two or more joint parts An external force detection unit that detects a vector of an external force applied to at least one of the two or more joint units and the plurality of support units, and the two or more based on a detection result of the external force detection unit A manipulator driving device comprising: a control unit that controls driving of the driving unit;
A manipulator driving device comprising: the manipulator control device according to claim 1 as the control unit.
前記マニピュレータ先端部の動作領域を入力する入力手段は、当該マニピュレータ駆動装置本体に設置され、動作領域を指定する動作領域指定手段を有していることを特徴とするマニピュレータ駆動装置。 The manipulator drive device according to claim 12,
The manipulator driving device characterized in that the input means for inputting the operation region of the tip portion of the manipulator has an operation region specifying device which is installed in the manipulator driving device body and specifies the operation region.
前記入力手段に有した前記動作領域指定手段は、前記マニピュレータ先端部近傍に配置されていることを特徴とするマニピュレータ駆動装置。 The manipulator drive device according to claim 13,
The manipulator driving device characterized in that the operation area designating means included in the input means is disposed in the vicinity of the manipulator tip.
前記入力手段に有した前記動作領域指定手段は、不動部に配置されていることを特徴とするマニピュレータ駆動装置。 The manipulator drive device according to claim 13,
The manipulator driving device according to claim 1, wherein the operation area designating unit included in the input unit is disposed in a non-moving part.
前記複数の支持部の内、不動部を除く支持部には、物体が接触したことを検出する接触検出部が設けられており、
前記物体が接触したことを検出した接触検出部を設けた接触支持部から前記不動部までの間に2つの関節部がある場合、
前記マニピュレータの制御装置は、
前記2つの関節部をそれぞれ回動させる2つの駆動部の駆動を制御して前記外力を補助する第一動作モードを有していることを特徴とするマニピュレータ駆動装置。 In the manipulator drive device according to any one of claims 12 to 15,
Of the plurality of support parts, the support part excluding the non-moving part is provided with a contact detection part that detects that an object has contacted,
When there are two joint parts between the contact support part provided with a contact detection part that detects that the object has contacted and the stationary part,
The control device of the manipulator is
A manipulator driving device having a first operation mode for assisting the external force by controlling driving of two driving units for rotating the two joints.
前記複数の支持部の内、不動部を除く支持部には、物体が接触したことを検出する接触検出部が設けられており、
前記物体が接触したことを検出した接触検出部を設けた接触支持部から前記不動部までの間に2以上の関節部がある場合、
前記マニピュレータの制御装置は、
前記2以上の関節部の内、前記接触支持部が連結された関節部を回動させる駆動部の駆動を制御して前記外力を補助する第二動作モードを有していることを特徴とするマニピュレータ駆動装置。 In the manipulator drive device according to any one of claims 12 to 15,
Of the plurality of support parts, the support part excluding the non-moving part is provided with a contact detection part that detects that an object has contacted,
When there are two or more joint parts between the contact support part provided with a contact detection part that detects that the object has contacted and the stationary part,
The control device of the manipulator is
A second operation mode for assisting the external force by controlling driving of a drive unit that rotates a joint unit to which the contact support unit is coupled among the two or more joint units is provided. Manipulator drive device.
前記複数の支持部の内、不動部を除く支持部には、物体が接触したことを検出する接触検出部が設けられており、
前記物体が接触したことを検出した接触検出部を設けた接触支持部から前記不動部までの間に3以上の関節部がある場合、
前記マニピュレータの制御装置は、
前記3以上の関節部の内、前記接触支持部に近い側の3つの関節部をそれぞれ回動させる3つの駆動部の駆動を制御して前記外力を補助する第三動作モードを有していることを特徴とするマニピュレータ駆動装置。 In the manipulator drive device according to any one of claims 12 to 15,
Of the plurality of support parts, the support part excluding the non-moving part is provided with a contact detection part that detects that an object has contacted,
When there are three or more joint parts between the contact support part provided with a contact detection part that detects that the object has contacted and the stationary part,
The control device of the manipulator is
A third operation mode for assisting the external force by controlling the driving of the three driving sections that respectively rotate the three joint sections closer to the contact support section among the three or more joint sections. A manipulator driving device characterized by that.
前記複数の支持部の内、不動部を除く支持部には、物体が接触したことを検出する接触検出部が設けられており、
前記物体が接触したことを検出した接触検出部を設けた接触支持部から前記不動部までの間に3以上の関節部があり、且つ、前記接触支持部に近い側の3つの関節部の回動軸が平行であり、
前記マニピュレータの制御装置は、
前記3以上の関節部の内、前記接触支持部に近い側の2つの関節部をそれぞれ回動させる2つの駆動部の駆動を制御して前記外力を補助する第四動作モードを有していることを特徴とするマニピュレータ駆動装置。 In the manipulator drive device according to any one of claims 12 to 15,
Of the plurality of support parts, the support part excluding the non-moving part is provided with a contact detection part that detects that an object has contacted,
There are three or more joint parts between the contact support part provided with a contact detection part that detects that the object is in contact and the stationary part, and rotation of the three joint parts on the side close to the contact support part. The axes of movement are parallel,
The control device of the manipulator is
Of the three or more joint portions, a fourth operation mode for assisting the external force by controlling driving of two drive portions that respectively rotate two joint portions closer to the contact support portion. A manipulator driving device characterized by that.
請求項1乃至11のいずれか一に記載のマニピュレータの制御装置、又は請求項12乃至19のいずれか一に記載のマニピュレータ駆動装置の、少なくともいずれかを備えたことを特徴とするロボットシステム。 In a robot system equipped with a manipulator driving device,
A robot system comprising at least one of the manipulator control device according to any one of claims 1 to 11 and the manipulator driving device according to any one of claims 12 to 19.
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