JP2509581B2 - マニピュレ―タの制御方法 - Google Patents
マニピュレ―タの制御方法Info
- Publication number
- JP2509581B2 JP2509581B2 JP23784086A JP23784086A JP2509581B2 JP 2509581 B2 JP2509581 B2 JP 2509581B2 JP 23784086 A JP23784086 A JP 23784086A JP 23784086 A JP23784086 A JP 23784086A JP 2509581 B2 JP2509581 B2 JP 2509581B2
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- Japan
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- manipulator
- target
- command
- speed
- control system
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、人間が実時間でその動きを指令するマニピ
ュレータの制御方法に関する。
ュレータの制御方法に関する。
（従来の技術） クレーン、マニピュレータなどの多関節機構を有する
機械を人間が操作するに当り、ジョイスティックやレバ
ーにより移動時の速度を指令し、その速度を実現するよ
うな制御系を構成することによって目標動作を実現させ
ることが広く行われている。このようなリアルタイムに
よる制御は一般に「実時間制御」と呼ばれている。
機械を人間が操作するに当り、ジョイスティックやレバ
ーにより移動時の速度を指令し、その速度を実現するよ
うな制御系を構成することによって目標動作を実現させ
ることが広く行われている。このようなリアルタイムに
よる制御は一般に「実時間制御」と呼ばれている。
第３図にその従来のマニピュレータの制御方法を示
す。
す。
しかしながら、上記の従来の制御方法にあっては、次
のような問題点があった。すなわち、クレーンやマニピ
ュレータで作業を行うときは、目標がマニピュレータの
手先、あるいは手先で把持した対象物の特定の位置への
位置決めとなることが多い。従って操作者はマニピュレ
ータの手先が目標地点で停止するようなマニピュレータ
の動きを予測し、指令速度を与えねばならない。ところ
が、おうおうにして機構部の慣性などにより指令速度に
対して実際のアームの動きに遅れが生じることがある。
すると操作者はこのマニピュレータの姿勢によって必ず
しも一定ではない動作の遅れをも考慮に入れて指令速度
を決定しなければならず、特に目標値付近の正確な動き
が要求される段階での操作が困難なものとなり、位置決
めに時間を要し、位置決め精度を上げることが難しかっ
た。
のような問題点があった。すなわち、クレーンやマニピ
ュレータで作業を行うときは、目標がマニピュレータの
手先、あるいは手先で把持した対象物の特定の位置への
位置決めとなることが多い。従って操作者はマニピュレ
ータの手先が目標地点で停止するようなマニピュレータ
の動きを予測し、指令速度を与えねばならない。ところ
が、おうおうにして機構部の慣性などにより指令速度に
対して実際のアームの動きに遅れが生じることがある。
すると操作者はこのマニピュレータの姿勢によって必ず
しも一定ではない動作の遅れをも考慮に入れて指令速度
を決定しなければならず、特に目標値付近の正確な動き
が要求される段階での操作が困難なものとなり、位置決
めに時間を要し、位置決め精度を上げることが難しかっ
た。
（発明が解決しようとする問題点） 上述したように従来の制御方法では、マニピュレータ
の動きに指令に対する遅れが存在するときの位置決めに
要する時間が長くなり、位置決め精度が上がらなかっ
た。
の動きに指令に対する遅れが存在するときの位置決めに
要する時間が長くなり、位置決め精度が上がらなかっ
た。
そこで、本発明は指令に対する遅れが存在するときに
も迅速に正確な位置決めができるマニピュレータの制御
方法を提供することを目的としている。
も迅速に正確な位置決めができるマニピュレータの制御
方法を提供することを目的としている。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、マニピュレータの動きを実時間で指令を与
えることにより制御するマニピュレータの制御方法にお
いて、制御系の目標動作をマニピュレータの位置とする
制御系とマニピュレータの速度とする制御系の二つの制
御系を有し、マニピュレータの動作中に目標動作をマニ
ピュレータの速度からマニピュレータの位置に変更可能
にするとともに、目標動作変更後のマニピュレータの指
令の座標原点を、目標動作をマニピュレータの位置に変
更した時点でのマニピュレータの位置に設定することを
特徴とするものである。
えることにより制御するマニピュレータの制御方法にお
いて、制御系の目標動作をマニピュレータの位置とする
制御系とマニピュレータの速度とする制御系の二つの制
御系を有し、マニピュレータの動作中に目標動作をマニ
ピュレータの速度からマニピュレータの位置に変更可能
にするとともに、目標動作変更後のマニピュレータの指
令の座標原点を、目標動作をマニピュレータの位置に変
更した時点でのマニピュレータの位置に設定することを
特徴とするものである。
（作用） マニピュレータの目標動作を速度に設定しておけば指
令部から実時間で目標速度を与えることにより、マニピ
ュレータを適切な軌道を経て目標値付近まで誘導するこ
とができる。目標動作を位置に設定すれば、マニピュレ
ータの動きに動作指令に対する遅れがあろうとも、指令
値を一定にしておく限り一定時間経過後には指令位置に
停止する。従って、目標位置付近までは目標動作後マニ
ピュレータの速度に設定し、目標位置付近に達したら目
標動作を位置に設定することにより、目標位置への迅速
かつ正確な位置決めが行える。
令部から実時間で目標速度を与えることにより、マニピ
ュレータを適切な軌道を経て目標値付近まで誘導するこ
とができる。目標動作を位置に設定すれば、マニピュレ
ータの動きに動作指令に対する遅れがあろうとも、指令
値を一定にしておく限り一定時間経過後には指令位置に
停止する。従って、目標位置付近までは目標動作後マニ
ピュレータの速度に設定し、目標位置付近に達したら目
標動作を位置に設定することにより、目標位置への迅速
かつ正確な位置決めが行える。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第２図は多関節マニピュレータが手先でペイロードを
把持している図である。９は６関節を有するマニピュレ
ータであり、各関節に位置および速度センサを取りつけ
てある。10はマニピュレータが把持しているペイロード
である。11はマニピュレータの基部直交座標系である。
把持している図である。９は６関節を有するマニピュレ
ータであり、各関節に位置および速度センサを取りつけ
てある。10はマニピュレータが把持しているペイロード
である。11はマニピュレータの基部直交座標系である。
第１図は制御系を表すブロック図である。指令部１
で、マニピュレータ手先の動作を指令する。目標動作を
例えばスイッチ操作により速度に設定すると、指令部１
で与えられた指令値がモード選択部２から座標変換演算
部４に送られ、マニピュレータの各関節Ｏの値に従って
関節角速度に変換される。この目標関節角速度とマニピ
ュレータの各関節に取り付けられた速度センサの値Ｖと
の偏差がサーボ系６に送られ、マニピュレータ駆動部へ
の指令値を計算し、モード選択部７を通してマニピュレ
ータ機構部８へ加えることにより各関節ごとの目標関節
角速度が実現される。よって指令部１で与えた指令速度
が実現される。ただし。マニピュレータおよびマニピュ
レータ手先で把持したペイロードの質量が大きいときは
目標速度に対する遅れが存在し、ペイロードの正確な位
置決めは難しくなる。
で、マニピュレータ手先の動作を指令する。目標動作を
例えばスイッチ操作により速度に設定すると、指令部１
で与えられた指令値がモード選択部２から座標変換演算
部４に送られ、マニピュレータの各関節Ｏの値に従って
関節角速度に変換される。この目標関節角速度とマニピ
ュレータの各関節に取り付けられた速度センサの値Ｖと
の偏差がサーボ系６に送られ、マニピュレータ駆動部へ
の指令値を計算し、モード選択部７を通してマニピュレ
ータ機構部８へ加えることにより各関節ごとの目標関節
角速度が実現される。よって指令部１で与えた指令速度
が実現される。ただし。マニピュレータおよびマニピュ
レータ手先で把持したペイロードの質量が大きいときは
目標速度に対する遅れが存在し、ペイロードの正確な位
置決めは難しくなる。
そこでスイッチの操作により目標動作を位置に設定変
更すると、指令部１で与えられた指令値がモード選択部
２から座標変換演算部３に送られ、目標動作が位置に設
定変更された時点でのマニピュレータの各関節角度θの
値から計算により座標原点となる関節角度が求められ
る。具体的には、この目標関節角とマニピュレータの各
関節角度θとの偏差がサーボ系５に送られ、マニピュレ
ータ駆動部への指令値を計算し、モード選択部７を通し
てマニピュレータ機構部８へ加えられることによって目
標関節角度が実現される。そして、目標動作が位置に設
定変更された時点でのマニピュレータの位置・姿勢が指
令の座標原点として保持された状態で、位置制御が行わ
れる。従って指令部１で目標地点を指令すれば、一定時
間ののちにマニピュレータの手先は目標地点に停止す
る。
更すると、指令部１で与えられた指令値がモード選択部
２から座標変換演算部３に送られ、目標動作が位置に設
定変更された時点でのマニピュレータの各関節角度θの
値から計算により座標原点となる関節角度が求められ
る。具体的には、この目標関節角とマニピュレータの各
関節角度θとの偏差がサーボ系５に送られ、マニピュレ
ータ駆動部への指令値を計算し、モード選択部７を通し
てマニピュレータ機構部８へ加えられることによって目
標関節角度が実現される。そして、目標動作が位置に設
定変更された時点でのマニピュレータの位置・姿勢が指
令の座標原点として保持された状態で、位置制御が行わ
れる。従って指令部１で目標地点を指令すれば、一定時
間ののちにマニピュレータの手先は目標地点に停止す
る。
以上では座標系を特に指定しなかったが、目標動作を
速度から位置へ変更した時点でのマニピュレータ先端の
位置を原点とする座標系をとれば、マニピュレータの動
作範囲が位置決め精度に比べてかなり広いときでも座標
位置近傍に設定できるので、ジョイスティックなどの指
令部のフルスケールを小さくとることが可能になり微小
位置決め指令が容易になる。また、目標地点でのマニピ
ュレータ手先の目標姿勢がマニピュレータ基部直交座標
系の一つの座標軸と平行なときなど、基部直交座標系で
はっきりわかっていることはかなりあると思われるが、
このようなときは基部直交座標系と平行移動した座標系
をとることにより、マニピュレータの目標姿勢の指令が
はるかに容易になる。上記の２点は、いづれも目標動作
を位置にとったことによる利点である。
速度から位置へ変更した時点でのマニピュレータ先端の
位置を原点とする座標系をとれば、マニピュレータの動
作範囲が位置決め精度に比べてかなり広いときでも座標
位置近傍に設定できるので、ジョイスティックなどの指
令部のフルスケールを小さくとることが可能になり微小
位置決め指令が容易になる。また、目標地点でのマニピ
ュレータ手先の目標姿勢がマニピュレータ基部直交座標
系の一つの座標軸と平行なときなど、基部直交座標系で
はっきりわかっていることはかなりあると思われるが、
このようなときは基部直交座標系と平行移動した座標系
をとることにより、マニピュレータの目標姿勢の指令が
はるかに容易になる。上記の２点は、いづれも目標動作
を位置にとったことによる利点である。
以上詳述してきたように、本発明によれば、マニピュ
レータの目標動作をマニピュレータの速度とする制御系
だけでなく、マニピュレータの位置とする制御系も有
し、そのいづれかを選択できるようにするとともに、マ
ニピュレータの動作中に目標動作をマニピュレータの速
度からマニピュレータの位置に変更可能にするととも
に、目標動作変更後のマニピュレータの指令の座標原点
を、目標動作をマニピュレータの位置に変更した時点で
のマニピュレータの位置に設定することにより、マニピ
ュレータの動作に指令値に対する遅れが存在するときで
も、迅速かつ正確な位置決めができる効果がある。
レータの目標動作をマニピュレータの速度とする制御系
だけでなく、マニピュレータの位置とする制御系も有
し、そのいづれかを選択できるようにするとともに、マ
ニピュレータの動作中に目標動作をマニピュレータの速
度からマニピュレータの位置に変更可能にするととも
に、目標動作変更後のマニピュレータの指令の座標原点
を、目標動作をマニピュレータの位置に変更した時点で
のマニピュレータの位置に設定することにより、マニピ
ュレータの動作に指令値に対する遅れが存在するときで
も、迅速かつ正確な位置決めができる効果がある。
第１図は、実施例における制御系を表すブロック図、第
２図はマニピュレータを表す概略図、第３図はマニピュ
レータ手先の速度を指令する従来の制御系のブロック図
である。 １……指令部、2,7……目標動作選択部、３……位置座
標変換部、４……速度座標変換部、5,6……サーボ系、
８……マニピュレータ機構部、９……６軸マニピュレー
タ、10……ペイロード、11……基部直交座標系。
２図はマニピュレータを表す概略図、第３図はマニピュ
レータ手先の速度を指令する従来の制御系のブロック図
である。 １……指令部、2,7……目標動作選択部、３……位置座
標変換部、４……速度座標変換部、5,6……サーボ系、
８……マニピュレータ機構部、９……６軸マニピュレー
タ、10……ペイロード、11……基部直交座標系。
Claims (1)
- 【請求項１】マニピュレータの動きを実時間で指令を与
えることにより制御するマニピュレータの制御方法にお
いて、 制御系の目標動作をマニピュレータの位置とする制御系
とマニピュレータの速度とする制御系の二つの制御系を
有し、 前記マニピュレータの動作中に前記目標動作をマニピュ
レータの速度からマニピュレータの位置に変更可能にす
るとともに、前記目標動作変更後の前記マニピュレータ
の指令の座標原点を、前記目標動作を前記マニピュレー
タの位置に変更した時点でのマニピュレータの位置に設
定することを特徴とするマニピュレータの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23784086A JP2509581B2 (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | マニピュレ―タの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23784086A JP2509581B2 (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | マニピュレ―タの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6393012A JPS6393012A (ja) | 1988-04-23 |
| JP2509581B2 true JP2509581B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=17021189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23784086A Expired - Lifetime JP2509581B2 (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | マニピュレ―タの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2509581B2 (ja) |
-
1986
- 1986-10-08 JP JP23784086A patent/JP2509581B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6393012A (ja) | 1988-04-23 |
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