JP2022157279A - Robot device - Google Patents

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JP2022157279A JP2021061406A JP2021061406A JP2022157279A JP 2022157279 A JP2022157279 A JP 2022157279A JP 2021061406 A JP2021061406 A JP 2021061406A JP 2021061406 A JP2021061406 A JP 2021061406A JP 2022157279 A JP2022157279 A JP 2022157279A
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Tomoki Ishikawa
賢人 山下
Kento Yamashita
裕介 山本
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Abstract

To suppress detection errors of a current detecting part from accumulating in an integral term to further enhance response of supply of fluid to an artificial muscle.SOLUTION: A robot device includes at least one artificial muscle and a fluid supply device. The fluid supply device comprises: a fluid supply source; a fluid adjustment part that adjusts pressure or flow volumes of fluid from the fluid supply source side and outputs the fluid to the artificial muscle by driving linear solenoid valves; a current detecting part that detects currents flowing through electromagnetic parts of the linear solenoid valves; and a control part that controls power distribution of the electromagnetic part by generating a PWM signal on the basis of feedback- calculation including an integral term based on a difference between required currents and currents detected by the current detecting part. The control part, when supply of fluid to the artificial muscle is not required, sets the required currents to the electromagnetic parts of the linear solenoid valves to predetermined currents larger that a value zero in a range in which the linear solenoid valves are not activated.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本明細書は、流体の供給を受けて作動する少なくとも1つの人工筋肉と、前記人工筋肉に前記流体を給排する流体供給装置とを含むロボット装置について開示する。 The present specification discloses a robotic device that includes at least one artificial muscle that receives a supply of fluid to operate, and a fluid supply device that supplies and discharges the fluid to and from the artificial muscle.

従来、この種のロボット装置としては、基台に立設された支持部材の先端部に軸支されたプーリと、基端部がプーリに固着されプーリの回転に従って回動するアームと、基台に取り付けられた係止ブラケットにそれぞれの一端が連結されると共にプーリに巻き掛けられたロープを介して互いの他端が連結された2つのゴム人工筋と、液圧源からの作動液を対応するゴム人工筋の出入口にそれぞれ供給する2つの圧力制御弁と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, this type of robot apparatus includes a pulley pivotally supported on the tip of a support member erected on a base, an arm whose base end is fixed to the pulley and rotates as the pulley rotates, and a base. Two rubber artificial muscles, each having one end connected to a locking bracket attached to a pulley and having the other end connected to each other via a rope wound around a pulley, and hydraulic fluid from a hydraulic pressure source. and two pressure control valves for supplying pressure to the entrance and exit of the artificial rubber muscle (see, for example, Patent Document 1).

特開昭63-216691号公報JP-A-63-216691

リニアソレノイドバルブ(圧力制御弁)の制御として、人工筋肉に対する圧力指令値または流量指令値に応じて目標電流を設定すると共に当該リニアソレノイドバルブの電磁部を流れる電流を電流検出部により検出し、目標電流と電流検出部により検出された電流との差分に基づく比例項や積分項を含むフィードバック演算によりPWM信号を生成して電磁部の通電を制御する場合、当該電流検出部に含まれる検出誤差によってフィードバック制御が適切に行なわれないおそれがある。例えば、値0の圧力指令値により目標電流に値0を設定してフィードバック演算を行なう場合、電流検出部に正の検出誤差が含まれていると、検出誤差が積分項に蓄積される。このため、次に、人工筋肉に流体を供給しようとした際に、積分項に蓄積された誤差により電磁部への電流の供給が遅れ、人工筋肉の流体供給のレスポンスを悪化させるおそれがある。 As a control of the linear solenoid valve (pressure control valve), a target current is set according to the pressure command value or the flow rate command value for the artificial muscle, and the current flowing through the electromagnetic part of the linear solenoid valve is detected by the current detection unit, and the target When generating a PWM signal by feedback calculation including a proportional term and an integral term based on the difference between the current and the current detected by the current detection unit to control the energization of the electromagnetic unit, the detection error included in the current detection unit Feedback control may not be performed appropriately. For example, when feedback calculation is performed by setting the target current to 0 with a pressure command value of 0, if the current detection unit includes a positive detection error, the detection error is accumulated in the integral term. Therefore, the next time an attempt is made to supply the fluid to the artificial muscle, the error accumulated in the integral term delays the supply of current to the electromagnetic unit, possibly degrading the fluid supply response of the artificial muscle.

本開示のロボット装置は、リニアソレノイドバルブの制御として目標電流と電流検出部により検出された電流との差分に基づくフィードバック制御により電磁部の通電を制御するものにおいて、電流検出部の検出誤差が積分項に蓄積されるのを抑制して人工筋肉への流体供給のレスポンスをより向上させることを主目的とする。 The robot apparatus of the present disclosure controls the energization of the electromagnetic section by feedback control based on the difference between the target current and the current detected by the current detection section as control of the linear solenoid valve, and the detection error of the current detection section is integrated. The main purpose is to suppress the accumulation of fluid in the joint and improve the response of fluid supply to the artificial muscle.

本開示のロボット装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The robotic device of the present disclosure employs the following means in order to achieve the above main object.

本開示のロボット装置は、流体の供給を受けて作動する少なくとも1つの人工筋肉と、前記人工筋肉に前記流体を給排する流体供給装置とを含むロボット装置であって、前記流体供給装置は、前記流体の供給源と、リニアソレノイドバルブの駆動により前記人工筋肉に前記供給源側からの前記流体の圧力または流量を調整して出力する流体調整部と、前記リニアソレノイドバルブの電磁部を流れる電流を検出する電流検出部と、前記リニアソレノイドバルブの前記電磁部に要求される要求電流と前記電流検出部により検出される電流との差分に基づく積分項を含むフィードバック演算に基づいてPWM信号を生成し、前記PWM信号により前記電磁部の通電を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記人工筋肉に前記流体の供給が要求されていないときには、前記リニアソレノイドバルブの前記電磁部への前記要求電流を、該リニアソレノイドバルブが作動しない範囲で値0よりも大きい所定電流に設定することを要旨とする。 A robotic device according to the present disclosure includes at least one artificial muscle that operates by receiving a supply of fluid, and a fluid supply device that supplies and discharges the fluid to and from the artificial muscle, the fluid supply device comprising: A supply source of the fluid, a fluid adjustment unit that adjusts and outputs the pressure or flow rate of the fluid from the supply source side to the artificial muscle by driving a linear solenoid valve, and a current that flows through the electromagnetic unit of the linear solenoid valve. and a feedback calculation including an integral term based on the difference between the current detected by the current detection unit and the required current required by the electromagnetic unit of the linear solenoid valve. and a control unit for controlling energization of the electromagnetic unit by the PWM signal, wherein the control unit controls the electromagnetic unit of the linear solenoid valve when the fluid is not required to be supplied to the artificial muscle. is set to a predetermined current greater than 0 within a range in which the linear solenoid valve does not operate.

この本開示のロボット装置では、リニアソレノイドバルブの電磁部を流れる電流を検出する電流検出部と、リニアソレノイドバルブの電磁部に要求される要求電流と電流検出部により検出される電流との差分に基づく積分項を含むフィードバック演算によりPWM信号を生成し、PWM信号により電磁部の通電を制御する制御部と、を備える。そして、制御部は、人工筋肉に流体の供給が要求されていないときには、リニアソレノイドバルブの電磁部への要求電流を、当該リニアソレノイドバルブが作動しない範囲で値0よりも大きい所定電流に設定する。これにより、電流検出部に正の検出誤差が含まれていても、当該検出誤差がフィードバック演算の積分項に蓄積されないようにすることができる。この結果、フィードバック制御を良好に行なうことができ、人工筋肉への流体供給のレスポンスをより向上させることができる。 In the robot device of the present disclosure, a current detection unit that detects the current flowing through the electromagnetic part of the linear solenoid valve, and a difference between the required current required for the electromagnetic part of the linear solenoid valve and the current detected by the current detection part. a control unit that generates a PWM signal by feedback calculation including an integral term based on the PWM signal, and controls energization of the electromagnetic unit by the PWM signal. Then, when the artificial muscle is not required to be supplied with fluid, the control unit sets the required current to the electromagnetic unit of the linear solenoid valve to a predetermined current greater than 0 within a range in which the linear solenoid valve does not operate. . As a result, even if the current detection unit includes a positive detection error, it is possible to prevent the detection error from being accumulated in the integral term of the feedback calculation. As a result, good feedback control can be performed, and the response of fluid supply to the artificial muscle can be further improved.

本開示のロボット装置を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a robot device of the present disclosure; FIG. 本開示のロボット装置を示す拡大図である。1 is an enlarged view of a robotic device of the present disclosure; FIG. 本開示のロボット装置の流体供給装置を示す系統図である。1 is a system diagram showing a fluid supply device of a robotic device of the present disclosure; FIG. 本開示のロボット装置の制御装置を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a control device of a robotic device of the present disclosure; FIG. 本開示のロボット装置の制御装置に含まれる駆動制御部を中心として示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram mainly showing a drive control unit included in the control device of the robot apparatus of the present disclosure; ハンド部の概略構成図である。4 is a schematic configuration diagram of a hand unit; FIG. ハンド部の動作の様子を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing how the hand section operates;

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。 Next, embodiments for carrying out the invention of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

図1は、本開示のロボット装置1を示す概略構成図であり、図2は、ロボット装置1を示す拡大図である。これらの図面に示すロボット装置1は、ロボットアーム2と、流体供給装置(液体供給装置)10とを含む。本実施形態において、ロボット装置1は、指定された目的位置まで自走可能な、いわゆる無人搬送車(AGV)である搬送台車20に搭載される。ただし、ロボット装置1は、搬送台車20に搭載されるものに限られず、予め定められた設置箇所に定置されてもよい。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a robot device 1 of the present disclosure, and FIG. 2 is an enlarged view showing the robot device 1. As shown in FIG. A robotic device 1 shown in these drawings includes a robotic arm 2 and a fluid supply device (liquid supply device) 10 . In this embodiment, the robot device 1 is mounted on a carrier 20, which is a so-called automated guided vehicle (AGV) capable of self-propelled to a designated target position. However, the robot device 1 is not limited to being mounted on the carriage 20, and may be fixed at a predetermined installation location.

ロボットアーム2は、複数(本実施形態では、3つ)の関節(ピン結合部)J1,J2,J3と、複数(本実施形態では、3つ)のアーム(リンク)3と、関節J1,J2,J3ごとに例えば偶数個(本実施形態では、2つ)ずつ設けられる人工筋肉としての複数の流体アクチュエータ(液圧アクチュエータ)M1,M2,M3,M4,M5,M6と、先端側のアーム3に取り付けられる把持部(手先)としてのハンド部(ロボットハンド)4とを含む多関節アームである。ロボットアーム2のハンド部4は、対象となる物体(以下、「把持対象」という。)を把持するようにロボット装置1の制御装置100(図3~図5参照)により制御される。また、流体供給装置10は、当該制御装置100により制御されて各流体アクチュエータM1-M6に流体(作動流体)としての作動油(液体)を給排する。これにより、ロボットアーム2を油圧(液圧)により駆動してハンド部4を所望の位置に移動させることができる。 The robot arm 2 includes a plurality of (three in this embodiment) joints (pin joints) J1, J2, and J3, a plurality of (three in this embodiment) arms (links) 3, joints J1, A plurality of fluid actuators (hydraulic pressure actuators) M1, M2, M3, M4, M5, M6 as artificial muscles provided, for example, in an even number (two in this embodiment) for each of J2 and J3, and an arm on the tip side. It is a multi-joint arm including a hand portion (robot hand) 4 as a grasping portion (tip) attached to the arm 3. The hand portion 4 of the robot arm 2 is controlled by the control device 100 (see FIGS. 3 to 5) of the robot device 1 so as to grip a target object (hereinafter referred to as a "gripping target"). Further, the fluid supply device 10 is controlled by the control device 100 to supply and discharge working oil (liquid) as a fluid (working fluid) to each of the fluid actuators M1 to M6. As a result, the robot arm 2 can be hydraulically driven to move the hand portion 4 to a desired position.

ロボットアーム2の各流体アクチュエータM1-M6は、図2に示すように、作動油の圧力によって膨張および収縮するチューブTと、当該チューブTを覆う編組スリーブSとを含む、いわゆるマッキベン型の人工筋肉である。チューブTは、高い耐油性をもった例えばゴム材等の弾性材により円筒状に形成されており、当該チューブTの両端部は、封止部材Cにより封止されている。チューブTの基端側(流体供給装置10側、図2中下端側)の封止部材Cには、作動油の出入口IOが形成されている。編組スリーブSは、所定方向に配向された複数のコードを互いに交差するように編み込むことにより円筒状に形成されており、軸方向および径方向に収縮可能である。編組スリーブSを形成するコードとしては、繊維コード、高強度繊維、極細のフィラメントによって構成される金属製コード等を採用することができる。このような流体アクチュエータM1-M6のチューブT内に上記出入口IOから作動油を供給して当該チューブT内の作動油の圧力を高めることで、チューブTは、編組スリーブSの作用により径方向に膨張すると共に軸方向に収縮し、内部の作動油の圧力に応じた収縮力を発生する。 Each of the fluid actuators M1-M6 of the robot arm 2 is a so-called McKibben-type artificial muscle including a tube T that expands and contracts by the pressure of hydraulic oil and a braided sleeve S that covers the tube T, as shown in FIG. is. The tube T is formed in a cylindrical shape from an elastic material such as a rubber material having high oil resistance. A hydraulic oil inlet/outlet IO is formed in a sealing member C on the base end side of the tube T (on the fluid supply device 10 side, the lower end side in FIG. 2). The braided sleeve S is formed in a cylindrical shape by weaving a plurality of cords oriented in a predetermined direction so as to intersect each other, and is contractible in the axial and radial directions. As the cords forming the braided sleeve S, fiber cords, high-strength fibers, metal cords composed of ultrafine filaments, and the like can be used. Hydraulic fluid is supplied from the inlet/outlet IO into the tubes T of the fluid actuators M1 to M6 to increase the pressure of the hydraulic fluid in the tubes T, so that the tubes T move radially due to the action of the braided sleeve S. It expands and contracts in the axial direction, generating a contraction force according to the pressure of the hydraulic oil inside.

図1および図2に示すように、複数のアーム3のうち、最基端側(最も流体供給装置10側)のアーム3は、関節J1を介してリンクとしての支持部材5により回動自在に支持される。また、2つのアーム3同士が、関節J2またはJ3を介して互いに回動自在に連結される。更に、流体供給装置10側の2つのアーム3の先端部(手先側の端部)には、連結部材6が固定されている。図示するように、支持部材5は、最基端側の関節J1に対応した流体アクチュエータM1の基端側の封止部材Cを第1の連結軸を介して回動自在に支持すると共に、当該関節J1に対応した流体アクチュエータM2の基端側の封止部材Cを第2の連結軸を介して回動自在に支持する。 As shown in FIGS. 1 and 2, among the plurality of arms 3, the arm 3 closest to the proximal end (the side closest to the fluid supply device 10) is rotatable by a support member 5 as a link via a joint J1. Supported. Also, the two arms 3 are rotatably connected to each other via a joint J2 or J3. Further, a connecting member 6 is fixed to the distal ends (tip-side ends) of the two arms 3 on the fluid supply device 10 side. As shown in the figure, the support member 5 rotatably supports the sealing member C on the proximal side of the fluid actuator M1 corresponding to the joint J1 on the most proximal side via the first connecting shaft, A sealing member C on the base end side of the fluid actuator M2 corresponding to the joint J1 is rotatably supported via a second connecting shaft.

また、各連結部材6は、基端側に位置する関節J1またはJ2に対応した流体アクチュエータM1またはM3の先端側(手先側)の封止部材Cを第1の連結軸を介して回動自在に支持すると共に、関節J1またはJ2に対応した流体アクチュエータM2またはM4の先端側(手先側)の封止部材Cを第2の連結軸を介して回動自在に支持する。更に、各連結部材6は、先端側に位置する関節J2またはJ3に対応した流体アクチュエータM3またはM5の基端側の封止部材Cを第1の連結軸を介して回動自在に支持すると共に、関節J2またはJ3に対応した流体アクチュエータM4またはM6の基端側の封止部材Cを第2の連結軸を介して回動自在に支持する。 In addition, each connecting member 6 rotates the sealing member C on the distal side (hand side) of the fluid actuator M1 or M3 corresponding to the joint J1 or J2 located on the proximal side via the first connecting shaft. Also, the sealing member C on the distal end side (hand side) of the fluid actuator M2 or M4 corresponding to the joint J1 or J2 is rotatably supported via the second connecting shaft. Further, each connecting member 6 rotatably supports the sealing member C on the base end side of the fluid actuator M3 or M5 corresponding to the joint J2 or J3 positioned on the distal end side through the first connecting shaft. , the sealing member C on the base end side of the fluid actuator M4 or M6 corresponding to the joint J2 or J3 is rotatably supported via the second connecting shaft.

これにより、関節J1-J3の関節軸から手先側(ハンド部4側)に延びる各アーム3の両側には、流体アクチュエータM1-M6のうちの対応する2つが当該アーム3と平行に配列される。そして、各アーム3の一側に配置される流体アクチュエータM1,M3,M5は、1つの関節J1,J2またはJ3に対応した第1の人工筋肉(一方の拮抗筋)を構成し、各アーム3の他側に配置される2つの流体アクチュエータM2,M4,M6は、当該第1の人工筋肉と対をなす1つの関節J1,J2またはJ3に対応した第2の人工筋肉を構成する。 As a result, on both sides of each arm 3 extending from the joint axis of the joints J1 to J3 to the hand side (hand portion 4 side), corresponding two of the fluid actuators M1 to M6 are arranged in parallel with the arm 3. . Fluid actuators M1, M3 and M5 arranged on one side of each arm 3 constitute a first artificial muscle (one antagonistic muscle) corresponding to one joint J1, J2 or J3. Two fluid actuators M2, M4, M6 arranged on the other side constitute a second artificial muscle corresponding to one joint J1, J2 or J3 paired with the first artificial muscle.

ただし、第1および第2の人工筋肉は、それぞれ2つ以上(同数)の流体アクチュエータにより構成されてもよく、第1の人工筋肉を構成する流体アクチュエータの数と、第2の人工筋肉を構成する流体アクチュエータの数とが異なっていてもよい。更に、本実施形態において、1つの関節J1,J2またはJ3に対して設けられる複数(2つ)の流体アクチュエータM1,M2等は、互いに同一の諸元を有するが、第1の人工筋肉を構成する流体アクチュエータの諸元と、第2の人工筋肉を構成する流体アクチュエータの諸元とが異なっていてもよい。 However, the first and second artificial muscles may each be composed of two or more (same number) fluid actuators, and the number of fluid actuators constituting the first artificial muscle and the number of fluid actuators constituting the second artificial muscle A different number of fluid actuators may be used. Furthermore, in the present embodiment, the plurality (two) fluid actuators M1, M2, etc. provided for one joint J1, J2 or J3 have the same specifications, but constitute the first artificial muscle. The specification of the fluid actuator that constitutes the second artificial muscle may be different from the specification of the fluid actuator that constitutes the second artificial muscle.

また、本実施形態において、各アーム3は、中空に形成されており、各アーム3の内部には、流体供給管としての複数のホースH(図2における破線参照)が配置される。各ホースHは、対応する流体アクチュエータM1-M6の基端側の封止部材Cに形成された出入口IOに接続され、各流体アクチュエータM-M6のチューブT内には、ホースHを介して流体供給装置10からの作動油(油圧)が供給される。 Further, in this embodiment, each arm 3 is formed hollow, and a plurality of hoses H (see broken lines in FIG. 2) as fluid supply pipes are arranged inside each arm 3 . Each hose H is connected to an inlet/outlet IO formed in a sealing member C on the base end side of the corresponding fluid actuator M1-M6. Hydraulic oil (hydraulic pressure) is supplied from the supply device 10 .

従って、制御装置100により流体供給装置10を制御することで、第1の人工筋肉を構成する流体アクチュエータM1等のチューブT内の油圧と、第1の人工筋肉と対をなす第2の人工筋肉を構成する流体アクチュエータM2等のチューブT内の油圧とを互いに異ならせることができる。これにより、互いに拮抗するように配置された2つの流体アクチュエータM1,M2等すなわち対をなす(1組の)第1および第2の人工筋肉から連結部材6を介して各アーム3に力(回転トルク)を伝達し、支持部材5または基端側のアーム3に対して各アーム3を回動させて関節J1-J3の関節角度を変化させることが可能となる。本実施形態において、第1の人工筋肉を構成する流体アクチュエータM1等と、第1の人工筋肉と対をなす第2の人工筋肉を構成する流体アクチュエータM2等とは、チューブTが自然状態から所定量(例えば、自然長の10%程度)だけ軸方向に収縮した状態を初期状態として流体供給装置10からの油圧により拮抗駆動される。 Therefore, by controlling the fluid supply device 10 with the control device 100, the hydraulic pressure in the tube T such as the fluid actuator M1 constituting the first artificial muscle and the second artificial muscle paired with the first artificial muscle are controlled. can be made different from the hydraulic pressure in the tube T of the fluid actuator M2 or the like that constitutes . As a result, a force (rotational force) is applied to each arm 3 via the connecting member 6 from the two fluid actuators M1, M2, etc., which are arranged to oppose each other, that is, a pair of first and second artificial muscles. torque) to rotate each arm 3 with respect to the support member 5 or the arm 3 on the base end side, thereby changing the joint angles of the joints J1 to J3. In this embodiment, the fluid actuators M1 and the like that constitute the first artificial muscle and the fluid actuators M2 and the like that constitute the second artificial muscle paired with the first artificial muscle are configured such that the tube T is positioned from the natural state. Antagonistically driven by the hydraulic pressure from the fluid supply device 10, the initial state is a state in which the axial direction is contracted by a fixed amount (for example, about 10% of the natural length).

本実施形態において、ロボット装置1(ロボットアーム2)の作動中、流体アクチュエータM1に対する最大要求出力が、すべての流体アクチュエータM1-M6の中で最大となる。流体アクチュエータM1-M6に対する要求出力は、流体アクチュエータM1-M6に対して要求される収縮力および収縮速度の積(仕事率あるいはパワー)である。 In this embodiment, during operation of the robot device 1 (robot arm 2), the maximum required output for the fluid actuator M1 is the maximum among all the fluid actuators M1-M6. The required output for fluid actuators M1-M6 is the product (power or power) of the retraction force and retraction velocity required for fluid actuators M1-M6.

上記流体アクチュエータM1-M6等に作動油を供給するロボット装置1の流体供給装置10は、図1に示すように、作動油貯留部(流体貯留部)を画成するタンク11と、当該タンク11を上下方向に延びる回転軸(図1における一点鎖線参照)の周りに回転自在に支持するベース部12とを含む。タンク11は、例えば上端および下端が閉鎖された筒体であり、内部に作動油を貯留可能なものである。本実施形態において、ロボットアーム2の支持部材5は、タンク11の回転軸と同軸に延在するように、タンク11の上壁部11uに図示しないボルト等を介して固定される(図2参照)。すなわち、ロボットアーム2は、流体供給装置10のタンク11(上壁部11u)により支持される。 As shown in FIG. 1, the fluid supply device 10 of the robot device 1 that supplies hydraulic fluid to the fluid actuators M1 to M6 and the like includes a tank 11 that defines a hydraulic fluid reservoir (fluid reservoir), and the tank 11 and a base portion 12 rotatably supported around a rotating shaft extending in the vertical direction (see one-dot chain line in FIG. 1). The tank 11 is, for example, a cylindrical body with closed upper and lower ends, and can store hydraulic oil therein. In this embodiment, the support member 5 of the robot arm 2 is fixed to the upper wall portion 11u of the tank 11 via a bolt or the like (not shown) so as to extend coaxially with the rotation axis of the tank 11 (see FIG. 2). ). That is, the robot arm 2 is supported by the tank 11 (upper wall portion 11 u) of the fluid supply device 10 .

ベース部12は、ロボットアーム2およびタンク11の下方に位置するように搬送台車20に搭載(固定)される。また、ベース部12は、タンク11を上記回転軸の周りに所定角度(例えば360°)だけ回転させる図示しない回転駆動ユニットを支持している。これにより、回転駆動ユニットを作動させることで、ロボットアーム2を当該回転軸の周りにタンク11と一体に回転させることが可能となる。本実施形態において、回転駆動ユニットは、流体供給装置10から供給される油圧により駆動される揺動モータである。ただし、当該回転駆動ユニットは、電動モータやギヤ機構等を含むものであってもよい。 The base portion 12 is mounted (fixed) on the carriage 20 so as to be positioned below the robot arm 2 and the tank 11 . The base portion 12 also supports a rotation drive unit (not shown) that rotates the tank 11 about the rotation axis by a predetermined angle (eg, 360°). Accordingly, by operating the rotation drive unit, the robot arm 2 can be rotated integrally with the tank 11 around the rotation axis. In this embodiment, the rotary drive unit is a swing motor driven by hydraulic pressure supplied from the fluid supply device 10 . However, the rotary drive unit may include an electric motor, a gear mechanism, or the like.

更に、流体供給装置10は、図3に示すように、タンク11およびベース部12に加えて、流体供給源としてのポンプ13と、タンク11内に配置される図示しないバルブボディと、リリーフ弁(圧力制御弁)RVと、逆止弁CVと、アキュムレータ(蓄圧器)14と、流体調整バルブ(流体調整部)としての複数のリニアソレノイドバルブ151,152,153,154,155,156およびコントロールバルブ(圧力制御弁)16とを含む。 Further, as shown in FIG. 3, the fluid supply device 10 includes, in addition to the tank 11 and the base portion 12, a pump 13 as a fluid supply source, a valve body (not shown) arranged in the tank 11, and a relief valve ( a pressure control valve) RV, a check valve CV, an accumulator (pressure accumulator) 14, a plurality of linear solenoid valves 151, 152, 153, 154, 155, 156 and control valves as fluid adjustment valves (fluid adjustment units) (pressure control valve) 16;

ポンプ13は、制御装置100により制御される電動ポンプであり、タンク11内に貯留された作動油を吸入して吐出口から油路L1に吐出(圧送)する。本実施形態において、ポンプ13は、タンク11内に配置されるポンプ部と、電動モータや減速ギヤ機構等を有すると共にタンク11内またはタンク11外に配置される駆動ユニット130とを含む。 The pump 13 is an electric pump controlled by the control device 100, sucks hydraulic oil stored in the tank 11, and discharges (pressure-feeds) the hydraulic oil from a discharge port to the oil passage L1. In this embodiment, the pump 13 includes a pump portion arranged inside the tank 11 and a drive unit 130 having an electric motor, a reduction gear mechanism, etc. and arranged inside or outside the tank 11 .

リリーフ弁RVは、ポンプ13により吐出された作動油の圧力を予め定められた一定の上限圧Plim(上限値、例えば6-7MPa程度)を超えないように制限可能なものである。逆止弁CVは、ポンプ13(およびリリーフ弁RV)側からの作動油を油路LLに流出させると共に、油路LL側からポンプ13(およびリリーフ弁RV)側への作動油の流通を規制する。アキュムレータ14は、逆止弁CVの下流側で油路LLに接続(直結)された作動油の出入口を有しており、ポンプ13側からの油圧を蓄える。また、アキュムレータ14としては、最高作動圧が上記上限圧Plim以上であるものが用いられる。更に、油路LLには、逆止弁CVの下流側かつアキュムレータ14の上流側で当該油路LLにおける作動油の圧力(元圧)を検出する元圧センサPSが設置されている。 The relief valve RV can limit the pressure of the hydraulic oil discharged by the pump 13 so as not to exceed a predetermined upper limit pressure Plim (upper limit, eg, about 6-7 MPa). The check valve CV allows hydraulic oil from the pump 13 (and relief valve RV) side to flow out to the oil passage LL, and regulates the flow of hydraulic oil from the oil passage LL side to the pump 13 (and relief valve RV) side. do. The accumulator 14 has an inlet/outlet for hydraulic oil connected (directly connected) to the oil passage LL on the downstream side of the check valve CV, and stores hydraulic pressure from the pump 13 side. As the accumulator 14, one having a maximum working pressure equal to or higher than the upper limit pressure Plim is used. Further, in the oil passage LL, a source pressure sensor PS is installed downstream of the check valve CV and upstream of the accumulator 14 to detect the pressure (original pressure) of the working oil in the oil passage LL.

リニアソレノイドバルブ151-156は、共通の構成を有しており、それぞれバルブボディ内に配置されると共に制御装置100により制御される。本実施形態において、リニアソレノイドバルブ151は、コントロールバルブ16への信号圧を調整し、リニアソレノイドバルブ152は、流体アクチュエータM2への油圧(駆動圧)を調整する。また、リニアソレノイドバルブ153は、流体アクチュエータM3への油圧(駆動圧)を調整し、リニアソレノイドバルブ154は、流体アクチュエータM4への油圧(駆動圧)を調整する。更に、リニアソレノイドバルブ155は、流体アクチュエータM5への油圧(駆動圧)を調整し、リニアソレノイドバルブ156は、流体アクチュエータM6への油圧(駆動圧)を調整する。 The linear solenoid valves 151 - 156 have a common configuration, are each arranged in a valve body and controlled by the controller 100 . In this embodiment, the linear solenoid valve 151 adjusts the signal pressure to the control valve 16, and the linear solenoid valve 152 adjusts the hydraulic pressure (driving pressure) to the fluid actuator M2. Also, the linear solenoid valve 153 adjusts the hydraulic pressure (driving pressure) to the fluid actuator M3, and the linear solenoid valve 154 adjusts the hydraulic pressure (driving pressure) to the fluid actuator M4. Furthermore, the linear solenoid valve 155 adjusts the hydraulic pressure (driving pressure) to the fluid actuator M5, and the linear solenoid valve 156 adjusts the hydraulic pressure (driving pressure) to the fluid actuator M6.

図3に示すように、リニアソレノイドバルブ151-156は、制御装置100により通電制御される電磁部15eと、スリーブ内に軸方向に移動可能に配置されるスプール15sと、スプール15sを電磁部15e側(出力ポート15o側から入力ポート15i側、図3中上側)に付勢するスプリング15spとを含む。更に、リニアソレノイドバルブ151-156は、入力ポート15iと、出力ポート15oと、出力ポート15oに連通するフィードバックポート15fと、入力ポート15iおよび出力ポート15oと連通可能なドレンポート15dとを含む。リニアソレノイドバルブ151-156の入力ポート15iは、アキュムレータ14の下流側で油路LLにそれぞれ連通する。また、リニアソレノイドバルブ152-156の出力ポート15oは、バルブボディに形成された油路やホースH等を介して対応する流体アクチュエータM2-M6(チューブT)の作動油の出入口IOに連通する。更に、リニアソレノイドバルブ151-156のドレンポート15dは、それぞれ油路LDを介してタンク11内の作動油貯留部に連通する。 As shown in FIG. 3, each of the linear solenoid valves 151-156 includes an electromagnetic portion 15e that is energized and controlled by the control device 100, a spool 15s that is axially movably arranged in a sleeve, and a spool 15s that is connected to the electromagnetic portion 15e. and a spring 15sp that biases toward the side (from the output port 15o side to the input port 15i side, the upper side in FIG. 3). Furthermore, the linear solenoid valves 151-156 include an input port 15i, an output port 15o, a feedback port 15f communicating with the output port 15o, and a drain port 15d communicating with the input port 15i and the output port 15o. The input ports 15i of the linear solenoid valves 151-156 communicate with the oil passage LL on the downstream side of the accumulator 14, respectively. Also, the output ports 15o of the linear solenoid valves 152-156 communicate with hydraulic oil inlets and outlets IO of the corresponding fluid actuators M2-M6 (tube T) via oil passages, hoses H, etc. formed in the valve bodies. Further, the drain ports 15d of the linear solenoid valves 151-156 communicate with the hydraulic oil reservoirs in the tank 11 via oil passages LD, respectively.

本実施形態において、リニアソレノイドバルブ151-156は、電磁部15eに電流が供給される際に開弁する常閉弁であり、各電磁部15eは、印加される電流に応じて入力ポート15iと出力ポート15oとを連通させるようにスプール15sを軸方向に移動させる。これにより、電磁部15e(コイル)への給電により発生する推力と、スプリング15spの付勢力と、出力ポート15oからフィードバックポート15fに供給された油圧(駆動圧)によりスプール15sに作用する電磁部15e側への推力とをバランスさせることで、入力ポート15iに供給されたポンプ13(およびリリーフ弁RV)側からの作動油を所望の圧力に調整して出力ポート15oから流出させることが可能となる。 In this embodiment, the linear solenoid valves 151-156 are normally closed valves that open when current is supplied to the electromagnetic part 15e. The spool 15s is axially moved so as to communicate with the output port 15o. As a result, the electromagnetic portion 15e acts on the spool 15s due to the thrust generated by the power supply to the electromagnetic portion 15e (coil), the biasing force of the spring 15sp, and the hydraulic pressure (driving pressure) supplied from the output port 15o to the feedback port 15f. By balancing the thrust to the side, it becomes possible to adjust the hydraulic oil from the pump 13 (and relief valve RV) side supplied to the input port 15i to a desired pressure and to flow it out from the output port 15o. .

また、流体アクチュエータM1-M6側に供給される油圧(信号圧または駆動圧)をリニアソレノイドバルブ151-156にフィードバックすることで、人工筋肉としての流体アクチュエータM1-M6により駆動されるロボットアーム2に当該流体アクチュエータM1-M6以外からの外力が加えられたときに、当該外力による流体アクチュエータM1-M6のチューブTの体積変化に応じた油圧の変動を吸収することができる。加えて、当該外力が無くなった後には、速やかに要求に応じた油圧(駆動圧)を流体アクチュエータM1-M6に供給することが可能となる。 In addition, by feeding back the hydraulic pressure (signal pressure or drive pressure) supplied to the fluid actuators M1-M6 to the linear solenoid valves 151-156, the robot arm 2 driven by the fluid actuators M1-M6 as artificial muscles When an external force is applied from a source other than the fluid actuators M1-M6, it is possible to absorb oil pressure fluctuations according to volume changes of the tubes T of the fluid actuators M1-M6 due to the external force. In addition, after the external force disappears, it is possible to quickly supply hydraulic pressure (driving pressure) to the fluid actuators M1 to M6 according to the demand.

コントロールバルブ16は、リニアソレノイドバルブ151からの信号圧に応じて油路LLからの作動油の圧力を調整して上記最大要求出力が最大となる流体アクチュエータM1のチューブTに供給するものである。コントロールバルブ16は、バルブボディ内に配置されるスプール16sおよび当該スプール16sを付勢するスプリング16spを含むスプールバルブである。また、コントロールバルブ16は、図3に示すように、入力ポート16iと、出力ポート16oと、フィードバックポート16fと、信号圧入力ポート16cと、ドレンポート16dとを含む。 The control valve 16 adjusts the pressure of the working oil from the oil passage LL according to the signal pressure from the linear solenoid valve 151, and supplies it to the tube T of the fluid actuator M1 that maximizes the maximum required output. The control valve 16 is a spool valve that includes a spool 16s arranged in a valve body and a spring 16sp that biases the spool 16s. 3, the control valve 16 includes an input port 16i, an output port 16o, a feedback port 16f, a signal pressure input port 16c and a drain port 16d.

入力ポート16iは、アキュムレータ14の下流側で油路LLに連通する。出力ポート16oは、バルブボディに形成された油路やホースH等を介して流体アクチュエータM1(チューブT)の作動油の出入口IOに連通する。フィードバックポート16fは、バルブボディに形成された油路を介して出力ポート16oに連通する。信号圧入力ポート16cは、バルブボディに形成された油路を介してリニアソレノイドバルブ151の出力ポート15oに連通する。ドレンポート16dは、油路LDを介してタンク11内の作動油貯留部に連通する。 The input port 16i communicates with the oil passage LL downstream of the accumulator 14 . The output port 16o communicates with the hydraulic fluid inlet/outlet IO of the fluid actuator M1 (tube T) via an oil passage formed in the valve body, a hose H, and the like. The feedback port 16f communicates with the output port 16o through an oil passage formed in the valve body. The signal pressure input port 16c communicates with the output port 15o of the linear solenoid valve 151 through an oil passage formed in the valve body. The drain port 16d communicates with the hydraulic oil reservoir in the tank 11 via the oil passage LD.

かかるコントロールバルブ16のスプール16sは、電磁部15eは印加される電流に応じたリニアソレノイドバルブ151からの信号圧が作用することで、スプリング16spの付勢力に抗して軸方向に移動する。これにより、信号圧の作用によりスプール16sに付与される推力と、スプリング16spの付勢力と、出力ポート16oからフィードバックポート16fに供給された油圧(駆動圧)によりスプール16sに作用する推力とをバランスさせることで、入力ポート16iに供給されたポンプ13(およびリリーフ弁RV)側からの作動油の一部を適宜ドレンポート16dを介してドレンして出力ポート16oから流体アクチュエータM1のチューブTへと供給される作動油を所望の圧力に調整することができる。これにより、単体のリニアソレノイドバルブよりも体格を小さくしつつ、要求出力が大きい流体アクチュエータM1に要求に応じた油圧を確実に供給することができる。ただし、すべての流体アクチュエータ(人工筋肉)M1-M6に対し、各々に対応したリニアソレノイドバルブから作動油が供給されるように構成されてもよい。また、2つ以上の流体アクチュエータに対し、各々に対応したコントロールバルブから作動油が供給されるように構成されてもよい。 The spool 16s of the control valve 16 moves in the axial direction against the biasing force of the spring 16sp due to the signal pressure from the linear solenoid valve 151 corresponding to the current applied to the electromagnetic portion 15e. This balances the thrust applied to the spool 16s by the action of the signal pressure, the biasing force of the spring 16sp, and the thrust acting on the spool 16s by the hydraulic pressure (driving pressure) supplied from the output port 16o to the feedback port 16f. As a result, part of the hydraulic fluid from the pump 13 (and the relief valve RV) supplied to the input port 16i is drained appropriately through the drain port 16d, and is discharged from the output port 16o to the tube T of the fluid actuator M1. The supplied hydraulic fluid can be adjusted to the desired pressure. As a result, it is possible to reliably supply the required hydraulic pressure to the fluid actuator M1, which requires a large output, while making the size smaller than that of a single linear solenoid valve. However, all the fluid actuators (artificial muscles) M1 to M6 may be configured so that hydraulic fluid is supplied from the corresponding linear solenoid valves. Further, the hydraulic fluid may be supplied to two or more fluid actuators from control valves corresponding to each.

なお、流体供給装置10において、リニアソレノイドバルブ151-156の少なくとも何れか1つは、常開弁であってもよい。この場合、当該常開弁は、電磁部からの推力および当該電磁部からの推力と同方向に作用するようにフィードバックポートに供給された液圧による推力を、スプリングの付勢力とバランスさせるものであってもよい。また、リニアソレノイドバルブ151-156の少なくとも何れか1つは、専用のフィードバックポートをもたず、スプールを収容するスリーブの内側で出力圧(駆動圧)をフィードバック圧としてスプールに作用させるように構成されたものであってもよい(例えば、特開2020-41687号公報参照)。同様に、コントロールバルブ16も、出力圧(駆動圧)をスプールの内部でフィードバック圧として当該スプールに作用させるように構成されたものであってもよい。 In the fluid supply device 10, at least one of the linear solenoid valves 151-156 may be a normally open valve. In this case, the normally open valve balances the thrust from the electromagnetic section and the thrust from the hydraulic pressure supplied to the feedback port so as to act in the same direction as the thrust from the electromagnetic section with the biasing force of the spring. There may be. In addition, at least one of the linear solenoid valves 151-156 does not have a dedicated feedback port, and is configured so that the output pressure (driving pressure) acts on the spool as feedback pressure inside the sleeve that accommodates the spool. (See, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2020-41687). Similarly, the control valve 16 may also be configured so that the output pressure (driving pressure) acts on the spool as feedback pressure inside the spool.

ロボット装置1の制御装置100は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータや各種ロジックIC等(何れも図示省略)を含む。制御装置100には、図4および図5に示すように、CPUやROM、RAM、ロジックICといったハードウエアと、ROMにインストールされた各種プログラムといったソフトウエアとの少なくともいずれか一方により、演算処理部110と、それぞれ対応するリニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15e(コイル)に接続される複数のバルブ駆動制御部120a-120fと、ポンプ13の駆動モータに接続されるポンプ駆動制御部130aとが機能ブロック(モジュール)として構築される。なお、図5には、説明の簡単のために、1つのバルブ駆動制御部のみを示す。 A control device 100 of the robot device 1 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input/output interface, etc., and various logic ICs (all not shown). As shown in FIGS. 4 and 5, the control device 100 includes at least one of hardware such as a CPU, ROM, RAM, and logic IC, and software such as various programs installed in the ROM. 110, a plurality of valve drive control units 120a-120f connected to the electromagnetic units 15e (coils) of the corresponding linear solenoid valves 151-156, and a pump drive control unit 130a connected to the drive motor of the pump 13. Built as functional blocks (modules). Note that FIG. 5 shows only one valve drive control section for the sake of simplicity of explanation.

また、制御装置100は、上記元圧センサPSや、リニアソレノイドバルブ151-156等の電源Vcの電圧を検出する図示しない電圧センサの検出値等を入力する。また、制御装置100は、元圧センサPSにより検出される油路LLにおける油圧(元圧)が目標値になるように、ポンプ13の駆動ユニット130を制御(デューティ制御)する。更に、制御装置100は、リニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15eに供給する電流を制御(デューティ制御)する。 Further, the control device 100 inputs the detection values of the source pressure sensor PS and voltage sensors (not shown) for detecting the voltage of the power source Vc such as the linear solenoid valves 151-156. Further, the control device 100 controls (duty control) the drive unit 130 of the pump 13 so that the oil pressure (source pressure) in the oil passage LL detected by the source pressure sensor PS becomes a target value. Further, the control device 100 controls (duty control) the current supplied to the electromagnetic portions 15e of the linear solenoid valves 151-156.

制御装置100の各バルブ駆動制御部120a-120fは、図5に示すように、対応するリニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15e(コイル)に要求される要求電流Ireqと後述する電流検出部125の検出電流Ieとの差分に基づくフィードバック演算により目標電流Itagを算出する目標電流算出部121と、目標電流算出部121により算出された目標電流Itagに基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成部123と、対応するリニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15eに接続される駆動回路124と、対応するリニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15e(コイル)を流れる電流(検出電流Ie)を検出する電流検出部125と、を有する。 As shown in FIG. 5, each valve drive control unit 120a-120f of the control device 100 detects a current Ireq required by the electromagnetic unit 15e (coil) of the corresponding linear solenoid valve 151-156 and a current detection unit 125, which will be described later. A target current calculator 121 that calculates the target current Itag by feedback calculation based on the difference from the detected current Ie, and a PWM signal generator 123 that generates a PWM signal based on the target current Itag calculated by the target current calculator 121. , the drive circuit 124 connected to the electromagnetic portion 15e of the corresponding linear solenoid valve 151-156, and the current (detection current Ie) flowing through the electromagnetic portion 15e (coil) of the corresponding linear solenoid valve 151-156. and a detection unit 125 .

目標電流算出部121は、演算処理部110からの要求電流Ireqと電流検出部125により検出された電流Ieとの差分に比例ゲインを乗じて比例項を演算する比例項演算部122pと、要求電流Ireqと電流Ieとの差分を所定の演算周期に亘って積算すると共に積算値に積分ゲインを乗じて積分項を演算する積分項演算部122iと、を含み、比例項と積分項との和に基づいて要求電流Ireqを補正した目標電流Itagを算出する。なお、目標電流算出部121は、要求電流Ireqと電流Ieとの差分を時間微分すると共に微分値に微分ゲインを乗じて微分項を演算する微分演算部を更に含み、比例項、積分項および微分項の和に基づいて目標電流Itagを算出するようにしてもよい。 The target current calculation unit 121 includes a proportional term calculation unit 122p that calculates a proportional term by multiplying the difference between the requested current Ireq from the calculation processing unit 110 and the current Ie detected by the current detection unit 125 by a proportional gain; an integral term calculator 122i that accumulates the difference between Ireq and the current Ie over a predetermined calculation cycle and calculates an integral term by multiplying the accumulated value by an integral gain, and the sum of the proportional term and the integral term is A target current Itag is calculated by correcting the required current Ireq based on the above. Note that the target current calculation unit 121 further includes a differential operation unit that time-differentiates the difference between the requested current Ireq and the current Ie and multiplies the differential value by a differential gain to calculate a differential term. The target current Itag may be calculated based on the sum of the terms.

PWM信号生成部123は、目標電流算出部121により算出された目標電流Itagに応じた目標電流デューティを設定し、目標電流デューティに基づいてパルス信号(PWM信号)を、予め設定された周期により生成して対応する駆動回路124に出力する。 The PWM signal generator 123 sets a target current duty according to the target current Itag calculated by the target current calculator 121, and generates a pulse signal (PWM signal) based on the target current duty at a preset cycle. and output to the corresponding drive circuit 124 .

駆動回路124は、例えばMOSFET、バイポーラトランジスタあるいはIGBTにより構成される第1および第2スイッチング素子Tr1,Tr2を含む。第1スイッチング素子Tr1のドレインは、電源Vcに接続され、第1スイッチング素子Tr1のソースと第2スイッチング素子Tr2のドレインとは互いに接続され、第2スイッチング素子Tr2のソースは接地されている。また、駆動回路124に対応したリニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15eは、互いに接続された第1スイッチング素子Tr1のソースおよび第2スイッチング素子Tr2のドレインと、第2スイッチング素子Tr2のソースとに接続されている。更に、PWM信号生成部123は、第1および第2スイッチング素子Tr1,Tr2のゲートに接続されている。これにより、PWM信号生成部123からのPWM信号により第1スイッチング素子Tr1がオンされると共に第2スイッチング素子Tr2がオフされると、電源Vcの電圧が対応するリニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15e(コイル)に印加され、当該電磁部15eに起電流が流れる。一方、PWM信号生成部123からのPWM信号により第1スイッチング素子Tr1がオフされると共に第2スイッチング素子Tr2がオンされると、対応するリニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15e(コイル)が接地され、当該電磁部15eに逆起電流が流れる。なお、本実施形態において、第1および第2スイッチング素子Tr1,Tr2は、Nチャネル型のトランジスタ(FET)により構成される例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、Pチャネル型のトランジスタとNチャネル型のトランジスタとを組み合わせたものや、Nチャネル型のトランジスタとダイオードとを組み合わせたもの等、PWM信号に基づくスイッチング素子のスイッチングによって電磁部15eへの通電を制御できるものであれば、如何なる構成も採用しうる。 The drive circuit 124 includes first and second switching elements Tr1 and Tr2 configured by, for example, MOSFETs, bipolar transistors or IGBTs. The drain of the first switching element Tr1 is connected to the power supply Vc, the source of the first switching element Tr1 and the drain of the second switching element Tr2 are connected to each other, and the source of the second switching element Tr2 is grounded. The electromagnetic portions 15e of the linear solenoid valves 151-156 corresponding to the driving circuit 124 are connected to the source of the first switching element Tr1, the drain of the second switching element Tr2, and the source of the second switching element Tr2, which are connected to each other. It is connected. Furthermore, the PWM signal generator 123 is connected to the gates of the first and second switching elements Tr1 and Tr2. As a result, when the first switching element Tr1 is turned on and the second switching element Tr2 is turned off by the PWM signal from the PWM signal generation unit 123, the voltage of the power source Vc corresponds to the electromagnetic parts of the linear solenoid valves 151 to 156. 15e (coil), and an electromotive current flows through the electromagnetic portion 15e. On the other hand, when the first switching element Tr1 is turned off and the second switching element Tr2 is turned on by the PWM signal from the PWM signal generator 123, the corresponding electromagnetic parts 15e (coils) of the linear solenoid valves 151 to 156 are grounded. and a back electromotive current flows through the electromagnetic portion 15e. In this embodiment, the first and second switching elements Tr1 and Tr2 are configured by N-channel type transistors (FETs), but are not limited to this. A combination of an N-channel transistor and an N-channel transistor, or a combination of an N-channel transistor and a diode, can control energization to the electromagnetic part 15e by switching a switching element based on a PWM signal. Any configuration can be adopted.

電流検出部125は、電磁部15eに対して直列に接続されたシャント抵抗と、当該シャント抵抗の電圧差を検出するオペアンプと、オペアンプの出力をデジタル信号に変換するA/D変換器等を含む。電流検出部125により検出された検出電流Ieは、目標電流算出部121に出力される。 The current detection unit 125 includes a shunt resistor connected in series to the electromagnetic unit 15e, an operational amplifier that detects the voltage difference of the shunt resistor, an A/D converter that converts the output of the operational amplifier into a digital signal, and the like. . The detected current Ie detected by the current detector 125 is output to the target current calculator 121 .

制御装置100の演算処理部110は、各流体アクチュエータM1-M6の油圧指令値に基づいて対応するリニアソレノイド151-156の電磁部15eに要求される要求電流Ireqを設定し、設定した要求電流Ireqを対応するバルブ駆動制御部120a-120fの目標電流算出部121側へ出力する。更に、本実施形態では、演算処理部110と各バルブ駆動制御部120a-120fとの間には下限ガード処理部111が設けられ、演算処理部110からの要求電流Ireqは、当該下限ガード処理部111により下限電流Iminで下限ガードされる。すなわち、下限ガード処理部111は、演算処理部110からの要求電流Ireqと下限電流Iminとのうち大きい方を新たな要求電流Ireqとして設定し、設定した要求電流Ireqを対応するバルブ駆動制御部120a-120fに出力する。ここで、下限電流Iminは、電磁部15eからの推力(とフィードバック圧との和の力)がスプリング15spの付勢力を超えない範囲で値0よりも大きい値が定められる。これにより、流体アクチュエータM1-M6への油圧の要求がなくても、要求電流Ireqには値0が設定されることはなく、各リニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15eには、基本的には、スプール15sが動かない程度の微少な電流(例えば、0.1A~0.2A程度)が常時、流れ続けることとなる。 The arithmetic processing unit 110 of the control device 100 sets the required current Ireq required for the electromagnetic part 15e of the corresponding linear solenoid 151-156 based on the hydraulic pressure command value of each of the fluid actuators M1-M6, and the set required current Ireq to the target current calculation unit 121 side of the corresponding valve drive control units 120a to 120f. Further, in this embodiment, a lower limit guard processing unit 111 is provided between the arithmetic processing unit 110 and each of the valve drive control units 120a to 120f, and the request current Ireq from the arithmetic processing unit 110 is applied to the lower limit guard processing unit 111, the lower limit is guarded with the lower limit current Imin. That is, the lower limit guard processing unit 111 sets the larger one of the required current Ireq from the arithmetic processing unit 110 and the lower limit current Imin as a new required current Ireq, and the valve drive control unit 120a corresponding to the set required current Ireq. Output to -120f. Here, the lower limit current Imin is set to a value greater than 0 within a range in which the thrust from the electromagnetic portion 15e (the sum of the force and the feedback pressure) does not exceed the biasing force of the spring 15sp. As a result, even if there is no request for hydraulic pressure to the fluid actuators M1-M6, the value 0 is not set to the request current Ireq, and the electromagnetic portions 15e of the linear solenoid valves 151-156 basically have , a minute current (for example, about 0.1 A to 0.2 A) that does not move the spool 15s will always flow.

次に、こうして構成されるロボット装置1の動作について説明する。 Next, the operation of the robot apparatus 1 configured in this manner will be described.

図示しない起動スイッチがオフされてロボット装置1の動作が完全に停止している際、ハンド部4は、図示しない支持台に形成された係止部により保持される。これにより、ロボットアーム2の姿勢は、予め定められた待機姿勢に強制的に保持される。また、ロボット装置1の起動スイッチがオンされてシステム起動が完了すると、制御装置100は、元圧センサPSの検出値に基づいて、リニアソレノイドバルブ151-156に供給される油路LLにおける油圧(元圧)が予め定められた比較的低い待機圧Pst(700-900kPa程度)になるようにポンプ13を制御する。 When a start switch (not shown) is turned off and the operation of the robot device 1 is completely stopped, the hand part 4 is held by a locking part formed on a support base (not shown). As a result, the posture of the robot arm 2 is forcibly held at the predetermined standby posture. Further, when the start switch of the robot device 1 is turned on and the system start-up is completed, the control device 100 controls the oil pressure ( The pump 13 is controlled so that the original pressure) becomes a predetermined relatively low standby pressure Pst (approximately 700-900 kPa).

次いで、制御装置100は、予め定められた順番で流体アクチュエータM1-M6のチューブTに作動油を充填して各チューブTを上記初期状態とするようにリニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15eへの電流を制御する。これにより、流体アクチュエータM1-M6のチューブTには、コントロールバルブ16およびリニアソレノイドバルブ152-156の対応する何れかから作動油が供給され、各チューブTは、自然状態から所定量(例えば、自然長の10%程度)だけ軸方向に収縮する。これ以後、ハンド部4が上記支持台等に載置されてロボット装置1の動作が停止されるまで、リニアソレノイドバルブ151-156の各電磁部15eには継続して電流が供給され、リニアソレノイドバルブ151-156は、ポンプ13側からの作動油の圧力を電磁部15eに供給される電流に応じて調整する。 Next, the control device 100 fills the tubes T of the fluid actuators M1-M6 with hydraulic oil in a predetermined order, and directs the electromagnetic portions 15e of the linear solenoid valves 151-156 to bring the tubes T into the initial state. to control the current of As a result, hydraulic fluid is supplied to the tubes T of the fluid actuators M1-M6 from any one of the control valve 16 and the linear solenoid valves 152-156, and each tube T moves from its natural state to a predetermined amount (for example, natural about 10% of the length) in the axial direction. After that, current is continuously supplied to each electromagnetic part 15e of the linear solenoid valves 151 to 156 until the hand part 4 is placed on the support base or the like and the operation of the robot apparatus 1 is stopped. The valves 151-156 adjust the pressure of hydraulic fluid from the pump 13 side according to the current supplied to the electromagnetic portion 15e.

上述のようなロボット装置1の作業開始準備の完了後、ロボットアーム2およびハンド部4を用いた作業の開始が指示されると、制御装置100は、元圧センサPSの検出値に基づいて、油路LLにおける油圧(元圧)が上記上限圧Plimよりも低く、かつアキュムレータ14の最低作動圧以上に定められた比較的高い常用圧Pw(例えば5-6MPa程度)になるようにポンプ13を制御する。更に、制御装置100は、外部(支持台)からの強制力無しにロボットアーム2を上記待機姿勢に保持するのに要求される油圧を予め定められた順番で流体アクチュエータM1-M6のチューブTに供給するようにリニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15eへの電流を制御する。 After completion of the work start preparation of the robot device 1 as described above, when the start of work using the robot arm 2 and the hand unit 4 is instructed, the control device 100, based on the detection value of the source pressure sensor PS, The pump 13 is operated so that the hydraulic pressure (original pressure) in the oil passage LL is lower than the upper limit pressure Plim and is a relatively high normal pressure Pw (for example, about 5-6 MPa) determined to be equal to or higher than the minimum operating pressure of the accumulator 14. Control. Further, the control device 100 supplies the hydraulic pressure required to hold the robot arm 2 in the standby posture without external force (support base) to the tubes T of the fluid actuators M1 to M6 in a predetermined order. The current to the electromagnetic portion 15e of the linear solenoid valves 151-156 is controlled to supply the current.

そして、制御装置100は、リニアソレノイドバルブ151-156から各流体アクチュエータM1-M6に対してロボットアーム2への要求に応じた油圧が供給されるように各電磁部15eへの要求電流Ireqを設定し、当該要求電流Ierqに基づいて各電磁部15eに供給される電流を制御する。これにより、流体アクチュエータM1-M6のチューブTに対し、コントロールバルブ16およびリニアソレノイドバルブ152-156により要求に応じて調整された油圧(駆動圧)を供給することが可能となる。この結果、複数の流体アクチュエータM1-M6により各アーム3を回動させてロボット装置1のハンド部4を所望の位置に移動させることができる。 Then, the control device 100 sets the required current Ireq to each electromagnetic part 15e so that the hydraulic pressure corresponding to the request to the robot arm 2 is supplied from the linear solenoid valves 151 to 156 to each of the fluid actuators M1 to M6. and controls the current supplied to each electromagnetic part 15e based on the requested current Ierq. As a result, hydraulic pressure (driving pressure) adjusted according to demand by the control valve 16 and the linear solenoid valves 152-156 can be supplied to the tubes T of the fluid actuators M1-M6. As a result, each arm 3 can be rotated by a plurality of fluid actuators M1 to M6 to move the hand section 4 of the robot device 1 to a desired position.

ここで、本実施形態では、上述したように、各バルブ駆動制御部120a-120fの目標電流算出部121には、演算処理部110からの要求電流Ireqと電流検出部125の検出電流Ieとの差分に基づいて積分項を演算する積分項演算部122iが含まれる。電流検出部125には、多少の検出誤差が含まれているのが通常であり、電流検出部125に正の検出誤差が含まれている場合に、要求電流Ireqに値0が設定されていると、電磁部15eに供給する電流は値0よりも小さくできないから、積分項演算部122iにより演算される積分項には、電流検出部125の正の検出誤差が蓄積されていく。そして、積分項に正の検出誤差が蓄積された状態で流体アクチュエータM1-M6(人工筋肉)に対して油圧が要求され、当該油圧の要求に応じて要求電流Ireqが上昇しても、検出誤差が蓄積された積分項によって目標電流Itagの上昇が抑制され、対応する流体アクチュエータM1-M6への油圧の供給に遅れが生じることとなる。そこで、本実施形態では、演算処理部110により、流体アクチュエータM1-M6への油圧の要求がなくても、下限電流Iminを下限として値0よりも大きな要求電流Ireqを設定することにより、電流検出部125に正の検出誤差が含まれている場合にはフィードバック制御の作用により電磁部15eに供給される電流が下限電流Iminよりも小さくなる方向に目標電流Itagが算出されるため、積分項演算部122iにより演算される積分項に電流検出部125の検出誤差が蓄積されるのを抑制することができる。したがって、次に、流体アクチュエータM1-M6に対して油圧が要求された際には、積分項によって目標電流Itagの上昇が抑制されることがなく、流体アクチュエータM1-M6(人工筋肉)への油圧の要求に素早く応答することが可能となる。 Here, in the present embodiment, as described above, the target current calculator 121 of each of the valve drive controllers 120a to 120f stores the difference between the requested current Ireq from the arithmetic processor 110 and the detected current Ie of the current detector 125. An integral term calculator 122i that calculates an integral term based on the difference is included. Current detection unit 125 normally includes some detection error, and when current detection unit 125 includes a positive detection error, request current Ireq is set to a value of 0. Then, since the current supplied to the electromagnetic section 15e cannot be less than 0, the positive detection error of the current detection section 125 is accumulated in the integral term calculated by the integral term calculation section 122i. Even if hydraulic pressure is requested to the fluid actuators M1-M6 (artificial muscles) with a positive detection error accumulated in the integral term, and the requested current Ireq rises in response to the hydraulic pressure request, the detection error The accumulated integral term suppresses the rise of the target current Itag, and delays the supply of hydraulic pressure to the corresponding fluid actuators M1-M6. Therefore, in the present embodiment, even if there is no request for hydraulic pressure to the fluid actuators M1 to M6, the current detection unit 110 sets the required current Ireq larger than the value 0 with the lower limit current Imin as the lower limit. When the positive detection error is included in the part 125, the target current Itag is calculated so that the current supplied to the electromagnetic part 15e becomes smaller than the lower limit current Imin due to the action of the feedback control. Accumulation of the detection error of the current detection unit 125 in the integral term calculated by the unit 122i can be suppressed. Therefore, when hydraulic pressure is next requested to the fluid actuators M1-M6, the increase in the target current Itag is not suppressed by the integral term, and the hydraulic pressure to the fluid actuators M1-M6 (artificial muscles) is not suppressed. It is possible to respond quickly to requests for

また、本実施形態では、ロボット装置1の作業開始準備において、上述したように、予め定められた順番で流体アクチュエータM1-M6のチューブTに作動油が充填され、各流体アクチュエータM1-M6は、順番が来るまで順番待ち状態となり、当該順番待ち状態中の流体アクチュエータには油圧は要求されない。この場合、順番待ち状態中の流体アクチュエータの対応するリニアソレノイドバルブの電磁部15eに対して値0の要求電流Ireqが設定されると、充填の順番が遅い流体アクチュエータほど、対応するソレノイドバルブのフィードバック制御において積分項に大きな検出誤差が蓄積されるおそれが生じる。本実施形態では、油圧が要求されていなくても、要求電流Ireqには値0よりも大きい下限電流Iminが設定されるため、フィードバック制御において積分項に電流検出部125の検出誤差が蓄積されるのを抑制することができる。これにより、作動油を充填する際には、要求に応じた油圧を素早く供給することができるため、作業開始準備を早期に完了させることが可能となる。 Further, in the present embodiment, in preparation for starting work of the robot device 1, as described above, the hydraulic fluid is filled in the tubes T of the fluid actuators M1 to M6 in a predetermined order, and each of the fluid actuators M1 to M6 A waiting state is established until the turn comes, and hydraulic pressure is not required for the fluid actuators in the waiting state. In this case, when a request current Ireq of 0 is set for the solenoid portion 15e of the linear solenoid valve corresponding to the fluid actuator in the turn waiting state, the fluid actuator whose order of filling is later is feedback of the corresponding solenoid valve. A large detection error may be accumulated in the integral term in the control. In the present embodiment, even if hydraulic pressure is not requested, the lower limit current Imin larger than the value 0 is set to the required current Ireq, so the detection error of the current detection unit 125 is accumulated in the integral term in the feedback control. can be suppressed. As a result, when the hydraulic fluid is filled, the hydraulic pressure that meets the demand can be quickly supplied, so that preparations for starting work can be completed early.

更に、ロボット装置1のハンド部4の駆動部分が、図6に示すように流体アクチュエータM7を含む場合においては、同様に、当該流体アクチュエータM7に油圧が要求されていないときには、対応するリニアソレノイドバルブ157の電磁部に対する要求電流Ireqを下限電流Iminに設定してもよい。すなわち、ハンド部4は、ロボットアーム2の先端に設けられる支持部4bと、支持部4bに対して互いに近接および離間する方向にスライド可能な一対の把持爪4ca,4cbと、一対の把持爪4ca,4cbの間に設けられる人工筋肉としての流体アクチュエータM7と、流体アクチュエータM7と対をなすように一対の把持爪4ca,4cbの間に当該流体アクチュエータM7と並列に設けられるスプリング4sp(弾性体)と、を備えて構成される。一対の把持爪4ca,4cbは、互いの爪先が外側を向くように当該一対の把持爪4ca,4cbのスライド方向に延在すると共にスプリング4spの付勢力により互いに離間する方向に付勢され、流体アクチュエータM7のチューブTに作動油が供給された際に当該チューブTに供給された作動油に応じた油圧により収縮力が発生することで互いに近接する。すなわち、一対の把持爪4ca,4cbの爪先は、流体供給装置10により流体アクチュエータM7に油圧を供給することにより内側に引き込まれ、流体アクチュエータM7に作用する油圧を解除することにより外側へ突出する。流体供給装置10には、流体アクチュエータM7に対して油圧を調整して出力するリニアソレノイドバルブ157が含まれ、制御装置100には、当該リニアソレノイドバルブ157の電磁部に接続されるバルブ駆動制御部120gが含まれ、当該バルブ駆動制御部120gは、比例項や積分項を含む上記フィードバック演算によりPWM信号を生成して当該リニアソレノイドバルブ157の電磁部への通電を制御する。こうして構成されたハンド部4を備えるロボット装置1は、例えば、図7に示すように、上方が開口した箱形に形成されると共に互いに向かい合う両側面に取手穴Ha,Hbを有するワークWをハンド部4で把持し、当該ワークWを搬送するのに用いることができる。ワークWの把持は、流体アクチュエータM7に油圧を供給して一対の把持爪4ca,4cbを内側に引き込み、この状態でハンド部4をワークWの内部に進入させて一対の把持爪4ca,4cbの爪先を取手穴Ha,Hbに位置合わせし、流体アクチュエータM7に作用する油圧を解除して当該爪先を取手穴Ha,Hbに係合させることにより行なうことができる。なお、ワークWの把持の解除は、把持の手順とは逆の手順、すなわち、流体アクチュエータM7に油圧を供給して一対の把持爪4ca,4cbを内側に引き込むことで爪先の取手穴Ha,Hbへの係合を解除し、この状態でハンド部4をワークWの内部から引き抜き、流体アクチュエータM7に作用する油圧を解除することにより行なうことができる。ワークWを把持している間は、当該把持の状態は、スプリング4spの付勢力によって維持されるため、流体アクチュエータM7には油圧が要求されない。この場合でも、リニアソレノイドバルブ157の電磁部への要求電流Ireqには値0よりも大きい下限電流Iminが設定されるため、フィードバック制御において積分項に電流検出部125の検出誤差が蓄積されるのを抑制することができる。したがって、ワークWの把持を開始するときやワークWの把持を解除するときに、要求に応じた油圧を素早く供給することができるため、把持開始動作や把持解除動作を素早く行なうことが可能となる。 Furthermore, in the case where the driving portion of the hand portion 4 of the robot device 1 includes a fluid actuator M7 as shown in FIG. The required current Ireq for the electromagnetic section 157 may be set to the lower limit current Imin. That is, the hand part 4 includes a support part 4b provided at the tip of the robot arm 2, a pair of gripping claws 4ca and 4cb slidable in directions toward and away from each other with respect to the support part 4b, and a pair of gripping claws 4ca. , 4cb as an artificial muscle, and a spring 4sp (elastic body) provided in parallel with the fluid actuator M7 between a pair of grasping claws 4ca and 4cb so as to form a pair with the fluid actuator M7. and The pair of gripping claws 4ca and 4cb extend in the sliding direction of the pair of gripping claws 4ca and 4cb so that the tips of the gripping claws 4ca and 4cb face outward, and are biased in a direction away from each other by the biasing force of the spring 4sp. When the hydraulic oil is supplied to the tube T of the actuator M7, the hydraulic pressure corresponding to the hydraulic oil supplied to the tube T generates a contraction force, so that they approach each other. That is, the tips of the pair of gripping claws 4ca and 4cb are pulled inward by supplying hydraulic pressure to the fluid actuator M7 from the fluid supply device 10, and protrude outward by releasing the hydraulic pressure acting on the fluid actuator M7. The fluid supply device 10 includes a linear solenoid valve 157 that adjusts and outputs hydraulic pressure to the fluid actuator M7. 120g, and the valve drive control section 120g generates a PWM signal by the feedback calculation including the proportional term and the integral term, and controls the energization of the electromagnetic section of the linear solenoid valve 157. For example, as shown in FIG. 7, the robot apparatus 1 having the hand portion 4 constructed in this manner handles a workpiece W which is formed in a box shape with an open top and has handle holes Ha and Hb on both sides facing each other. It can be used to hold the workpiece W by the part 4 and transport it. The workpiece W is gripped by supplying hydraulic pressure to the fluid actuator M7 to draw the pair of gripping claws 4ca and 4cb inward, and in this state, the hand unit 4 is moved into the workpiece W to pull the pair of gripping claws 4ca and 4cb. This can be done by aligning the toe with the handle holes Ha, Hb, releasing the hydraulic pressure acting on the fluid actuator M7, and engaging the toe with the handle holes Ha, Hb. The work W is released from the grip by reversing the gripping procedure, that is, by supplying hydraulic pressure to the fluid actuator M7 to pull the pair of gripping claws 4ca and 4cb inward, thereby opening the handle holes Ha and Hb at the tip of the claw. This can be done by releasing the engagement with and pulling out the hand portion 4 from the inside of the workpiece W in this state, and releasing the hydraulic pressure acting on the fluid actuator M7. While the workpiece W is being gripped, the gripping state is maintained by the biasing force of the spring 4sp, so hydraulic pressure is not required for the fluid actuator M7. Even in this case, the required current Ireq to the electromagnetic part of the linear solenoid valve 157 is set to the lower limit current Imin larger than the value 0, so the detection error of the current detection part 125 is accumulated in the integral term in the feedback control. can be suppressed. Therefore, when starting to grip the workpiece W or releasing the gripping of the workpiece W, the required hydraulic pressure can be quickly supplied, so that the gripping start operation and the gripping release operation can be performed quickly. .

以上説明したように、ロボット装置1では、リニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15eを流れる検出電流Ieを検出する電流検出部125と、電磁部15eに要求される要求電流Ireqと電流検出部125の検出電流Ieとの差分に基づく比例項や積分項を含むフィードバック演算によりPWM信号を生成し、PWM信号により電磁部15eへの通電を制御するバルブ駆動制御部120a-120fと、含む制御装置100を備える。制御装置100は、流体アクチュエータM1-M6の油圧が要求されていないときには、対応するリニアソレノイドバルブ151-156の電磁部15eへの要求電流Ireqを、スプール15sが動かない範囲で値0よりも大きい下限電流Imin(所定電流)に設定する。 As described above, in the robot apparatus 1, the current detection unit 125 for detecting the detected current Ie flowing through the electromagnetic units 15e of the linear solenoid valves 151 to 156, the required current Ireq required by the electromagnetic units 15e and the current detection unit 125 Valve drive control units 120a to 120f that generate a PWM signal by feedback calculation including a proportional term and an integral term based on the difference from the detected current Ie, and control the energization of the electromagnetic unit 15e by the PWM signal. Prepare. When the hydraulic pressure of the fluid actuators M1-M6 is not requested, the control device 100 sets the required current Ireq to the electromagnetic part 15e of the corresponding linear solenoid valve 151-156 to a value greater than 0 within a range in which the spool 15s does not move. The lower limit current Imin (predetermined current) is set.

これにより、電流検出部125に正の検出誤差が含まれていても、当該検出誤差がフィードバック演算の積分項に蓄積されないようにすることができる。この結果、フィードバック制御を良好に行なうことができ、人工筋肉への流体供給のレスポンスをより向上させることができる。 Thereby, even if the current detection unit 125 includes a positive detection error, it is possible to prevent the detection error from being accumulated in the integral term of the feedback calculation. As a result, good feedback control can be performed, and the response of fluid supply to the artificial muscle can be further improved.

また、制御装置100(下限ガード処理部111)は、流体アクチュエータM1-M6に対する油圧の要求(油圧指令値)に応じた電流と下限電流Iminとのうち大きい方を要求電流Ireqに設定する。これにより、流体アクチュエータM1-M6に対する油圧の要求に対応しつつ、油圧の要求がなくなった際にフィードバック演算の積分項に電流検出部125の検出誤差が蓄積されるのを抑制することができる。 Further, the control device 100 (lower limit guard processing unit 111) sets the larger one of the current corresponding to the hydraulic pressure request (hydraulic pressure command value) for the fluid actuators M1 to M6 and the lower limit current Imin to the required current Ireq. As a result, it is possible to suppress the detection error of the current detection unit 125 from accumulating in the integral term of the feedback calculation when the demand for hydraulic pressure is eliminated while responding to the demand for hydraulic pressure for the fluid actuators M1-M6.

さらに、バルブ駆動制御部120a-120fは、ロボット装置1の作業開始準備として、予め定められた順番で複数の流体アクチュエータM1-M6(人工筋肉)のチューブTに作動油を充填するものにおいて、順番待ち状態中の流体アクチュエータの対応するリニアソレノイドの電磁部15eへの要求電流Ireqを下限電流Iminに設定する。これにより、 順番待ち状態中の流体アクチュエータの対応するリニアソレノイドバルブのフィードバック制御において積分項に電流検出部125の検出誤差が蓄積されるのを抑制することができ、作業開始準備を早期に完了させることが可能となる。 Further, the valve drive control units 120a to 120f fill the tubes T of the plurality of fluid actuators M1 to M6 (artificial muscles) with hydraulic oil in a predetermined order as preparation for starting work of the robot device 1. The required current Ireq to the electromagnetic portion 15e of the corresponding linear solenoid of the fluid actuator in the waiting state is set to the lower limit current Imin. As a result, it is possible to suppress the accumulation of the detection error of the current detection unit 125 in the integral term in the feedback control of the linear solenoid valve corresponding to the fluid actuator in the turn waiting state, and the work start preparation can be completed early. becomes possible.

また、ハンド部4は、一対の把持爪4ca,4cbを作動させる作動部材としての流体アクチュエータM7およびスプリング4sp(弾性体)を有し、スプリング4spの付勢力により一対の把持爪4ca,4cb(作動対象)を作動させているときに、流体アクチュエータM7の対応するリニアソレノイドバルブ157の電磁部15eへの要求電流Ireqを下限電流Iminに設定する。これにより、スプリング4spの付勢力により一対の把持爪4ca,4cb(作動対象)を作動させているときに、流体アクチュエータM7の対応するリニアソレノイドバルブ157のフィードバック制御において積分項に電流検出部125の検出誤差が蓄積されるのを抑制することができ、ハンド部4(一対の把持爪4ca,4cb)を素早く動作させることが可能となる。 The hand portion 4 also has a fluid actuator M7 and a spring 4sp (elastic body) as operating members for operating the pair of gripping claws 4ca and 4cb. target) is being operated, the required current Ireq to the electromagnetic portion 15e of the corresponding linear solenoid valve 157 of the fluid actuator M7 is set to the lower limit current Imin. As a result, when the pair of gripping claws 4ca and 4cb (actuation targets) are actuated by the biasing force of the spring 4sp, the current detection unit 125 is applied to the integral term in the feedback control of the corresponding linear solenoid valve 157 of the fluid actuator M7. Accumulation of detection errors can be suppressed, and the hand portion 4 (the pair of gripping claws 4ca and 4cb) can be operated quickly.

また、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。 Further, the invention of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the present disclosure.

例えば、上述した実施形態では、流体供給装置10は、流体調整バルブ(流体調整部)として、例えば圧力センサにより検出される液圧(流体圧)が要求に応じた圧力になるように流体アクチュエータM1-M6への液体(流体)の流量を制御する流量制御弁を含むものであってもよい。そして、流体供給装置10は、水等の作動油以外の液体や空気等の気体を流体アクチュエータM1-M7に供給するものであってもよい。 For example, in the above-described embodiment, the fluid supply device 10 functions as a fluid adjustment valve (fluid adjustment unit), for example, the fluid actuator M1 that adjusts the fluid pressure (fluid pressure) detected by the pressure sensor to the required pressure. - May include a flow control valve to control the flow of liquid (fluid) to M6. The fluid supply device 10 may supply liquid other than working oil such as water or gas such as air to the fluid actuators M1 to M7.

更に、ロボット装置1は、関節を1つだけ含むものであってもよく、人工筋肉としての流体アクチュエータを1つまたは2つだけ含むものであってもよい。また、ロボット装置1は、少なくとも1つの流体アクチュエータM1等とハンド部4とを有するロボットアーム2を含むものに限られず、少なくとも1つの流体アクチュエータと、例えばドリルビット等の工具や例えばスイッチ等を押圧する押圧部材といったハンド部4以外の要素が手先に取り付けられたロボットアームとを含むものであってもよい。更に、ロボット装置1は、歩行ロボットや、ウェアラブルロボット等であってもよい。 Furthermore, the robot apparatus 1 may include only one joint, or may include only one or two fluid actuators as artificial muscles. Further, the robot device 1 is not limited to one including the robot arm 2 having at least one fluid actuator M1 or the like and the hand portion 4, and at least one fluid actuator and a tool such as a drill bit or a switch can be pressed. It may also include a robot arm to which elements other than the hand unit 4, such as a pressing member, are attached to the hand. Furthermore, the robot device 1 may be a walking robot, a wearable robot, or the like.

また、ロボット装置1のロボットアーム2は、アーム3を駆動する流体アクチュエータとして揺動モータ(例えば、ハンド部4の根元(手首部)を回転させる揺動モータ)を含むものであってもよい。すなわち、ロボット装置1のロボット本体は、人工筋肉としての流体アクチュエータと揺動モータとの少なくとも何れか1つを含むものであってもよい。更に、ロボット装置1のロボットアーム2は、流体アクチュエータとしてエアシリンダや油圧シリンダといった流体圧シリンダを含むものであってもよい。また、関節J1-J3を介して連結された2つのアーム3等のすべてに必ずしも対をなす複数の流体アクチュエータ(人工筋肉)Mが設けられる必要はなく、何れか1組の2つのアーム3等に、1つまたは複数の流体アクチュエータと、当該流体アクチュエータと拮抗するように配置されるスプリングやゴム材等の弾性体とが連結されてもよい。加えて、ロボット装置1において、タンク11がロボットアーム2といったロボット本体により支持されてもよい。 Further, the robot arm 2 of the robot device 1 may include a swing motor (for example, a swing motor that rotates the base (wrist) of the hand portion 4) as a fluid actuator that drives the arm 3. FIG. That is, the robot main body of the robot apparatus 1 may include at least one of a fluid actuator as an artificial muscle and a swing motor. Further, the robot arm 2 of the robot device 1 may include fluid pressure cylinders such as air cylinders and hydraulic cylinders as fluid actuators. Further, it is not always necessary to provide a plurality of pairs of fluid actuators (artificial muscles) M for all of the two arms 3 etc. connected via the joints J1-J3. Alternatively, one or more fluid actuators may be connected to an elastic body such as a spring or rubber material arranged to oppose the fluid actuators. Additionally, in the robot device 1 , the tank 11 may be supported by a robot body such as the robot arm 2 .

更に、上記実施形態において、人工筋肉としての流体アクチュエータM1-M7は、内部に作動油が供給されると共に当該内部の油圧の上昇に応じて径方向に膨張しながら軸方向に収縮するチューブTと、当該チューブTを覆う編組スリーブSとを含むマッキベン型の人工筋肉であるが、ロボット装置1における流体アクチュエータM1-M7の構成は、これに限られるものではない。すなわち、流体アクチュエータM1-M7は、流体が供給された際に径方向に膨張しながら軸方向に収縮するチューブを含むものであればよく、例えば弾性体により形成された内側筒状部材と、弾性体により形成されると共に内側筒状部材の外側に同軸に配置され外側筒状部材と、内側筒状部材と外側筒状部材との間に配置された繊維層とを含む軸方向繊維強化型の流体アクチュエータ(例えば、特開2011-137516号参照)であってもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the fluid actuators M1 to M7 as artificial muscles are provided with a tube T that radially expands and axially contracts in response to an increase in the hydraulic pressure inside the fluid actuators M1 to M7 supplied with hydraulic oil. , and a braided sleeve S covering the tube T, the configuration of the fluid actuators M1 to M7 in the robot device 1 is not limited to this. That is, the fluid actuators M1 to M7 may include a tube that expands in the radial direction and contracts in the axial direction when supplied with fluid. Axial fiber reinforced axial fiber reinforced body comprising an outer tubular member formed by a body and coaxially disposed outside the inner tubular member; and a fiber layer disposed between the inner tubular member and the outer tubular member. It may be a fluid actuator (see, for example, JP-A-2011-137516).

本開示の発明は、流体の供給を受けて作動する少なくとも1つの人工筋肉を含むロボット装置の製造産業等において利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The invention of the present disclosure can be used in industries such as the manufacturing industry of robotic devices including at least one artificial muscle that operates when supplied with fluid.

1 ロボット装置、2 ロボットアーム、3 アーム、4 ハンド部(手先)、4ca,4cb 把持爪(作動対象)、4sp スプリング(弾性体)、10 流体供給装置、13 ポンプ(流体の供給源)、15e 電磁部、16 コントロールバルブ、100 制御装置(制御部)、111 下限ガード処理部、120a,120b,120c,120d,120e,120f,120g バルブ駆動制御部、151,152,153,154,155,156,157 リニアソレノイドバルブ、J1,J2,J3 関節、M1,M2,M3,M4,M5,M6,M7 流体アクチュエータ(人工筋肉)。 REFERENCE SIGNS LIST 1 robot device 2 robot arm 3 arm 4 hand part (tip) 4ca, 4cb grasping claw (operation target) 4sp spring (elastic body) 10 fluid supply device 13 pump (fluid supply source) 15e Electromagnetic part 16 Control valve 100 Control device (control part) 111 Lower limit guard processing part 120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f, 120g Valve drive control part 151, 152, 153, 154, 155, 156 , 157 linear solenoid valves, J1, J2, J3 joints, M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7 fluid actuators (artificial muscles).

Claims (4)

流体の供給を受けて作動する少なくとも1つの人工筋肉と、前記人工筋肉に前記流体を給排する流体供給装置とを含むロボット装置であって、
前記流体供給装置は、
前記流体の供給源と、
リニアソレノイドバルブの駆動により前記人工筋肉に前記供給源側からの前記流体の圧力または流量を調整して出力する流体調整部と、
前記リニアソレノイドバルブの電磁部を流れる電流を検出する電流検出部と、
前記リニアソレノイドバルブの前記電磁部に要求される要求電流と前記電流検出部により検出される電流との差分に基づく積分項を含むフィードバック演算に基づいてPWM信号を生成し、前記PWM信号により前記電磁部の通電を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記人工筋肉に前記流体の供給が要求されていないときには、前記リニアソレノイドバルブの前記電磁部への前記要求電流を、該リニアソレノイドバルブが作動しない範囲で値0よりも大きい所定電流に設定する、
ロボット装置。
A robotic device comprising at least one artificial muscle that operates when supplied with a fluid, and a fluid supply device that supplies and discharges the fluid to and from the artificial muscle,
The fluid supply device
a source of the fluid;
a fluid adjustment unit that adjusts and outputs the pressure or flow rate of the fluid from the supply source side to the artificial muscle by driving a linear solenoid valve;
a current detector that detects current flowing through the electromagnetic part of the linear solenoid valve;
generating a PWM signal based on a feedback calculation including an integral term based on a difference between a current detected by the current detection unit and a required current required by the electromagnetic unit of the linear solenoid valve; a control unit that controls energization of the unit;
with
When the supply of the fluid to the artificial muscle is not requested, the control section sets the requested current to the electromagnetic section of the linear solenoid valve to a predetermined value greater than 0 within a range in which the linear solenoid valve does not operate. set to current,
robotic device.
請求項1に記載のロボット装置であって、
前記制御部は、前記人工筋肉に対する前記流体の圧力または流量の要求に応じて前記所定電流を下限として前記要求電流を設定する、
ロボット装置。
The robot device according to claim 1,
The control unit sets the required current with the predetermined current as a lower limit according to the pressure or flow rate of the fluid for the artificial muscle.
robotic device.
請求項1または2に記載のロボット装置であって、
前記少なくとも1つの人工筋肉として、それぞれ対応する前記リニアソレノイドバルブの駆動により前記流体が供給される複数の人工筋肉を含み、
前記制御部は、前記ロボット装置の動作開始の準備として、前記複数の人工筋肉に対して予め定められた順番に前記流体が供給されるように各リニアソレノイドの前記電磁部の通電を制御するものであり、順番待ち状態中の前記人工筋肉の対応する前記リニアソレノイドの前記電磁部に対する前記要求電流を前記所定電流に設定する、
ロボット装置。
The robot device according to claim 1 or 2,
The at least one artificial muscle includes a plurality of artificial muscles to which the fluid is supplied by driving the corresponding linear solenoid valves,
The control unit controls energization of the electromagnetic unit of each linear solenoid so that the fluid is supplied to the plurality of artificial muscles in a predetermined order in preparation for starting the operation of the robot device. and setting the required current for the electromagnetic part of the linear solenoid corresponding to the artificial muscle in the waiting state to the predetermined current;
robotic device.
請求項1ないし3いずれか1項に記載のロボット装置であって、
前記人工筋肉と対をなすように配置され、前記流体の供給を受けて前記人工筋肉に作用する収縮力とは逆向きに付勢される弾性体を含み、前記弾性体の付勢力と前記人工筋肉の収縮力とにより作動対象を作動させる作動部材を備え、
前記制御部は、前記弾性体の付勢力により前記作動対象を作動させるときに、前記人工筋肉の対応する前記リニアソレノイドバルブの前記電磁部に対する前記要求電流を前記所定電流に設定する、
ロボット装置。
The robot device according to any one of claims 1 to 3,
an elastic body arranged so as to be paired with the artificial muscle and biased in a direction opposite to contraction force acting on the artificial muscle when supplied with the fluid, wherein the biasing force of the elastic body and the artificial muscle an actuating member that actuates an object to be actuated by contraction force of muscles;
The control unit sets the required current for the electromagnetic unit of the linear solenoid valve corresponding to the artificial muscle to the predetermined current when the actuating target is actuated by the biasing force of the elastic body.
robotic device.
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