JP2512327B2 - 多関節型ロボットの制御方法 - Google Patents
多関節型ロボットの制御方法Info
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- JP2512327B2 JP2512327B2 JP1023925A JP2392589A JP2512327B2 JP 2512327 B2 JP2512327 B2 JP 2512327B2 JP 1023925 A JP1023925 A JP 1023925A JP 2392589 A JP2392589 A JP 2392589A JP 2512327 B2 JP2512327 B2 JP 2512327B2
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- robot
- coordinate system
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ロボットのアーム先端の保持物の質量の違
いに合わせて自動的に最適な加減速値あるいは動作最高
速度を設定することのできる多関節型ロボットの制御方
法に関するものである。
いに合わせて自動的に最適な加減速値あるいは動作最高
速度を設定することのできる多関節型ロボットの制御方
法に関するものである。
［従来の技術］ 第６図は従来の多関節型ロボットの制御方法が適用さ
れたロボットを示す全体構成図である。図において、１
は多関節型ロボットのロボット本体、例えば水平多関節
型のロボット本体である。２はロボット本体１のアーム
３先端に着脱可能に取り付けられたハンド、４はハンド
２によって把持移送される保持物、例えばワークであ
る。５はロボット本体１を制御するための制御装置、６
は制御装置５に接続されてロボット本体１のプログラム
を行うためのプログラミングユニットである。
れたロボットを示す全体構成図である。図において、１
は多関節型ロボットのロボット本体、例えば水平多関節
型のロボット本体である。２はロボット本体１のアーム
３先端に着脱可能に取り付けられたハンド、４はハンド
２によって把持移送される保持物、例えばワークであ
る。５はロボット本体１を制御するための制御装置、６
は制御装置５に接続されてロボット本体１のプログラム
を行うためのプログラミングユニットである。
次に、従来の多関節型ロボットの制御方法について説
明する。この従来の制御方法において、ロボット本体１
を動作させるときの最高速度は、ハンド２とワーク４の
許容最大質量を予め想定し、その最大質量に合わせて決
められるように構成されており、軽質量の作業時におい
ても依然として重質量の作業時と同等の最高速度で制御
されるようになっている。
明する。この従来の制御方法において、ロボット本体１
を動作させるときの最高速度は、ハンド２とワーク４の
許容最大質量を予め想定し、その最大質量に合わせて決
められるように構成されており、軽質量の作業時におい
ても依然として重質量の作業時と同等の最高速度で制御
されるようになっている。
また、アームに作用する荷重をアームに装着されたス
トレインゲージ等で測定し、この測定結果に基づきマニ
ピュレータの回転速度を設定するという実開昭60−6648
5号公報に記載の従来技術があるが、加速度に関しては
触れられていない。
トレインゲージ等で測定し、この測定結果に基づきマニ
ピュレータの回転速度を設定するという実開昭60−6648
5号公報に記載の従来技術があるが、加速度に関しては
触れられていない。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の多関節型ロボットの制御方法は、以上のように
構成されていたので、過負荷によるロボット本体の機構
部の破損を発生しない範囲で出来るだけ高速運転を行う
というロボット本体の性能を十分に生かした運転モード
を設定することが困難であった。
構成されていたので、過負荷によるロボット本体の機構
部の破損を発生しない範囲で出来るだけ高速運転を行う
というロボット本体の性能を十分に生かした運転モード
を設定することが困難であった。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る多関節型ロボットの制御方法は、下記の
構成からなるものである。すなわち、一方のアームの一
端側が他方のアームの他端側に回動可能に支持されるよ
うにして所定数のアームが連結され末尾のアームの一端
側がベース部に回動可能に支持されたアーム体と、この
アーム体の先頭のアームの他端側に設けられた力センサ
と、この力センサを介して支持されるとともに所定の保
持物を保持可能なハンドと、を有する多関節型ロボット
の制御方法において、アーム体の所定数の姿勢のそれぞ
れにおける力センサが検出する力センサ座標系での力の
方向および力の大きさと慣性座標系での力センサの姿勢
とに基づき保持物の質量を含む負荷質量およびこの負荷
質量の重心が演算処理手段により算出される段階と、こ
の算出された負荷質量およびその重心に基づきロボット
本体の動作加速度が制御量算出手段により求められる段
階と、を有することを特徴としている。
構成からなるものである。すなわち、一方のアームの一
端側が他方のアームの他端側に回動可能に支持されるよ
うにして所定数のアームが連結され末尾のアームの一端
側がベース部に回動可能に支持されたアーム体と、この
アーム体の先頭のアームの他端側に設けられた力センサ
と、この力センサを介して支持されるとともに所定の保
持物を保持可能なハンドと、を有する多関節型ロボット
の制御方法において、アーム体の所定数の姿勢のそれぞ
れにおける力センサが検出する力センサ座標系での力の
方向および力の大きさと慣性座標系での力センサの姿勢
とに基づき保持物の質量を含む負荷質量およびこの負荷
質量の重心が演算処理手段により算出される段階と、こ
の算出された負荷質量およびその重心に基づきロボット
本体の動作加速度が制御量算出手段により求められる段
階と、を有することを特徴としている。
［作用］ 本発明における多関節型ロボットの制御方法は、所定
数のアームからなるアーム体の先頭のアームの自由端側
に設けられた力センサと、この力センサを介して支持さ
れるとともに所定の保持物を保持可能なハンドと、を有
する多関節型ロボットの制御方法において、アーム体の
所定数の姿勢のそれぞれにおける力センサが検出する力
センサ座標系での力の方向および力の大きさと慣性座標
系での力センサの姿勢とに基づき保持物の質量を含む負
荷質量およびこの負荷質量の重心が演算処理手段により
算出され、この算出された負荷質量およびその重心に基
づきロボット本体の動作加速度が制御量算出手段により
求められる。
数のアームからなるアーム体の先頭のアームの自由端側
に設けられた力センサと、この力センサを介して支持さ
れるとともに所定の保持物を保持可能なハンドと、を有
する多関節型ロボットの制御方法において、アーム体の
所定数の姿勢のそれぞれにおける力センサが検出する力
センサ座標系での力の方向および力の大きさと慣性座標
系での力センサの姿勢とに基づき保持物の質量を含む負
荷質量およびこの負荷質量の重心が演算処理手段により
算出され、この算出された負荷質量およびその重心に基
づきロボット本体の動作加速度が制御量算出手段により
求められる。
［実施例］ 以下、第１図乃至第５図について本発明の一実施例を
説明する。第１図に示されるようにロボット本体１のア
ーム３先端、すなわちハンド２が取り付けられるアタッ
チメントのフランジ７面に、複数の歪ゲージ（本実施例
では８個）を用いた力センサ８が固定されており、ハン
ド２は力センサ８を介し装着されるようになっている。
力センサ８は、ロボット本体１のアーム３先端にハンド
２が取り付けられ、ハンド２でさらにワーク４を保持し
ている状態で力センサ８が受ける力とこの力の方向を計
測し、制御装置５に出力する。制御装置５は、力センサ
８で計測した値を基にワーク４含む負荷質量を演算した
後、ロボット本体１を動かすための加減速値を算出す
る。
説明する。第１図に示されるようにロボット本体１のア
ーム３先端、すなわちハンド２が取り付けられるアタッ
チメントのフランジ７面に、複数の歪ゲージ（本実施例
では８個）を用いた力センサ８が固定されており、ハン
ド２は力センサ８を介し装着されるようになっている。
力センサ８は、ロボット本体１のアーム３先端にハンド
２が取り付けられ、ハンド２でさらにワーク４を保持し
ている状態で力センサ８が受ける力とこの力の方向を計
測し、制御装置５に出力する。制御装置５は、力センサ
８で計測した値を基にワーク４含む負荷質量を演算した
後、ロボット本体１を動かすための加減速値を算出す
る。
これを第３図のブロック図、及び第４図のフローチャ
ートを参照しながら更に詳述すると、ロボット本体１の
アーム３先端に取り付けられた力センサ８は、その内部
に８枚の歪ゲージが張り付けられており、その歪ゲージ
の出力電流をブリッジ回路を組むことにより測定でき
る。測定された歪ゲージの出力値は増幅器９で増幅さ
れ、A/D変換器10でアナログ出力をデジタル出力に変換
後、シリアルインタフェースを通じてロボットコントロ
ーラ11内の演算処理手段すなわちセンサ処理用プロセッ
サ12に取り込まれ、センサ処理用プロセッサ12ではその
値を基に力センサ座標系においてのX,Y,Z並進およびX,
Y,Z軸回転成分の力・トルク値に変換する。
ートを参照しながら更に詳述すると、ロボット本体１の
アーム３先端に取り付けられた力センサ８は、その内部
に８枚の歪ゲージが張り付けられており、その歪ゲージ
の出力電流をブリッジ回路を組むことにより測定でき
る。測定された歪ゲージの出力値は増幅器９で増幅さ
れ、A/D変換器10でアナログ出力をデジタル出力に変換
後、シリアルインタフェースを通じてロボットコントロ
ーラ11内の演算処理手段すなわちセンサ処理用プロセッ
サ12に取り込まれ、センサ処理用プロセッサ12ではその
値を基に力センサ座標系においてのX,Y,Z並進およびX,
Y,Z軸回転成分の力・トルク値に変換する。
この変換式は、 Rt＝CD ……………………（１） で表され、 ここで、ＲをX,Y,Zの力及び回転トルク値（１×６行
列） Ｒ＝（fX，fY，fZ，tX，tY，tZ）Ｃを歪ゲージ出力値
から力・トルク変換を行うための構成行列であるところ
のキャリブレーション・マトリックス（６×８行列） Ｄを歪ゲージ出力値（８×１行列） とすると、上記（１）式は、 となる。
列） Ｒ＝（fX，fY，fZ，tX，tY，tZ）Ｃを歪ゲージ出力値
から力・トルク変換を行うための構成行列であるところ
のキャリブレーション・マトリックス（６×８行列） Ｄを歪ゲージ出力値（８×１行列） とすると、上記（１）式は、 となる。
以上のように、力センサ８の歪ゲージ出力値より、力
センサ座標系における力・トルク値を求めることができ
る。なお、キャリブレーション・マトリックスＣは予め
専用測定器を用いて計測し求めておく。
センサ座標系における力・トルク値を求めることができ
る。なお、キャリブレーション・マトリックスＣは予め
専用測定器を用いて計測し求めておく。
ここで、負荷重心位置を原点とし、慣性座標系Ｗと平
行な座標系Ｇを考える。
行な座標系Ｇを考える。
重心に働く重力 は負荷質量をｍとすると、 となり、 また力センサ８に固定された座標系をＳとし、原点が
重心に一致しかつセンサ座標系Ｓと平行な座標系をＧ′
とし、慣性座標系で表したセンサ座標系の姿勢 とすると、 座標系Ｇ′で表した重力 となる。
重心に一致しかつセンサ座標系Ｓと平行な座標系をＧ′
とし、慣性座標系で表したセンサ座標系の姿勢 とすると、 座標系Ｇ′で表した重力 となる。
次に、センサ座標系Ｓで表した座標系Ｇ′の位置 とすると、 センサ座標系Ｓと座標系Ｇ′の姿勢は一致しているの
で、座標系Ｇ′から見たセンサ座標系Ｓの位置 となる。
で、座標系Ｇ′から見たセンサ座標系Ｓの位置 となる。
また、センサ座標系Ｓで表した重力 となる。
よって、計測された力・トルクと上記関係より となる。
これにより、負荷質量ｍの解が求まるようにロボット
の姿勢を変化させ、力センサ８の姿勢を決定し、その時
の力センサ出力値より得られる力・トルク値（fX，fY，
fZ，tX，tY，tZ）と慣性座標系で表したセンサ座標系の
姿勢（nX，oX，aX）より、上記計算式を用いて重心位置
1X，1Y，1Zを算出して決定し、これによって負荷質量ｍ
を求める。
の姿勢を変化させ、力センサ８の姿勢を決定し、その時
の力センサ出力値より得られる力・トルク値（fX，fY，
fZ，tX，tY，tZ）と慣性座標系で表したセンサ座標系の
姿勢（nX，oX，aX）より、上記計算式を用いて重心位置
1X，1Y，1Zを算出して決定し、これによって負荷質量ｍ
を求める。
そして、負荷質量ｍとして求められた値を基にロボッ
トコントローラ11内の制御量算出手段13では加減速値を
演算し、最適な加減速値を算出する。
トコントローラ11内の制御量算出手段13では加減速値を
演算し、最適な加減速値を算出する。
また、動作の最高速度値も上述したと同様に、ロボッ
ト本体１のアーム３先端に取り付けられているハンド
２、及びワーク４の質量を求め、これにより最適な最高
速度値を算出する。
ト本体１のアーム３先端に取り付けられているハンド
２、及びワーク４の質量を求め、これにより最適な最高
速度値を算出する。
このようにして、求められた加減速値、最高速度値の
自動設定は、第５図の如く、プログラムで記述すること
で行われ、記述しないときは加減速値、最高速度値の自
動設定は行われない。
自動設定は、第５図の如く、プログラムで記述すること
で行われ、記述しないときは加減速値、最高速度値の自
動設定は行われない。
なお、上述の実施例では本発明を水平多関節型ロボッ
トの制御に用いたものを示したが、これに限らず、他の
型式のロボットやオートツールチェンジャを有した工作
機械の加減速制御装置、ワークを保持し、移動する加速
度制御装置等にも本発明を適用できることは言うまでも
ない。
トの制御に用いたものを示したが、これに限らず、他の
型式のロボットやオートツールチェンジャを有した工作
機械の加減速制御装置、ワークを保持し、移動する加速
度制御装置等にも本発明を適用できることは言うまでも
ない。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、所定数のアー
ムからなるアーム体の先頭のアームの自由端側に設けら
れた力センサと、この力センサを介して支持されるとと
もに所定の保持物を保持可能なハンドと、を有する多関
節型ロボットの制御方法において、アーム体の所定数の
姿勢のそれぞれにおける力センサが検出する力センサ座
標系での力の方向および力の大きさと慣性座標系での力
センサの姿勢とに基づき保持物の質量を含む負荷質量お
よびこの負荷質量の重心が演算処理手段により算出さ
れ、この算出された負荷質量およびその重心に基づきロ
ボット本体の動作加速度が制御量算出手段により求めら
れるので、保持物の重量が未知の場合にも重量計等を用
いてこれを測定することなしに保持物をハンドに保持さ
せた状態のままで、過負荷によるロボット本体の機構部
の破損を発生しない範囲で高速運転を行うというロボッ
ト本体の性能を生かした運転モードを設定できる効果が
ある。
ムからなるアーム体の先頭のアームの自由端側に設けら
れた力センサと、この力センサを介して支持されるとと
もに所定の保持物を保持可能なハンドと、を有する多関
節型ロボットの制御方法において、アーム体の所定数の
姿勢のそれぞれにおける力センサが検出する力センサ座
標系での力の方向および力の大きさと慣性座標系での力
センサの姿勢とに基づき保持物の質量を含む負荷質量お
よびこの負荷質量の重心が演算処理手段により算出さ
れ、この算出された負荷質量およびその重心に基づきロ
ボット本体の動作加速度が制御量算出手段により求めら
れるので、保持物の重量が未知の場合にも重量計等を用
いてこれを測定することなしに保持物をハンドに保持さ
せた状態のままで、過負荷によるロボット本体の機構部
の破損を発生しない範囲で高速運転を行うというロボッ
ト本体の性能を生かした運転モードを設定できる効果が
ある。
第１図は本発明に係る多関節型ロボットの制御方法が適
用されたロボットを示す全体構成図、第２図は力センサ
座標系と慣性座標系の関係を説明するためのハンド装着
部の斜視図、第３図は第１図におけるロボット制御部の
ブロック図、第４図はその動作を示すフローチャート、
第５図はその動作を説明するためのプログラム例を示す
図、第６図は従来の多関節型ロボットの制御方法が適用
されたロボットを示す全体構成図である。 図において、１はロボット本体、２はハンド、３はアー
ム、４はワーク、８は力センサ、11はロボットコントロ
ーラ、12はセンサ処理用プロセッサ、13は制御量算出手
段である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
用されたロボットを示す全体構成図、第２図は力センサ
座標系と慣性座標系の関係を説明するためのハンド装着
部の斜視図、第３図は第１図におけるロボット制御部の
ブロック図、第４図はその動作を示すフローチャート、
第５図はその動作を説明するためのプログラム例を示す
図、第６図は従来の多関節型ロボットの制御方法が適用
されたロボットを示す全体構成図である。 図において、１はロボット本体、２はハンド、３はアー
ム、４はワーク、８は力センサ、11はロボットコントロ
ーラ、12はセンサ処理用プロセッサ、13は制御量算出手
段である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】一方のアームの一端側が他方のアームの他
端側に回動可能に支持されるようにして所定数の上記ア
ームが連結され末尾の上記アームの一端側がベース部に
回動可能に支持されたアーム体と、このアーム体の先頭
の上記アームの他端側に設けられた力センサと、この力
センサを介して支持されるとともに所定の保持物を保持
可能なハンドと、を有する多関節型ロボットの制御方法
において、 上記アーム体の所定数の姿勢のそれぞれにおける上記力
センサが検出する力センサ座標系での力の方向および力
の大きさと慣性座標系での上記力センサの姿勢とに基づ
き上記保持物の質量を含む負荷質量およびこの負荷質量
の重心が演算処理手段により算出される段階と、 この算出された上記負荷質量およびその重心に基づきロ
ボット本体の動作加速度が制御量算出手段により求めら
れる段階と、 を有することを特徴とする多関節型ロボットの制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1023925A JP2512327B2 (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 多関節型ロボットの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1023925A JP2512327B2 (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 多関節型ロボットの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02205490A JPH02205490A (ja) | 1990-08-15 |
| JP2512327B2 true JP2512327B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=12124104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1023925A Expired - Lifetime JP2512327B2 (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 多関節型ロボットの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2512327B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101360450B1 (ko) * | 2012-12-27 | 2014-02-12 | 현대자동차주식회사 | 로봇그리퍼 및 그 제어방법 |
| KR101438971B1 (ko) * | 2012-12-27 | 2014-09-15 | 현대자동차주식회사 | 로봇그리퍼 및 그 제어방법 |
| JP2015128763A (ja) * | 2013-12-05 | 2015-07-16 | 鈴健興業株式会社 | 廃棄物選別処理設備及び廃棄物選別処理方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5383760B2 (ja) | 2011-09-09 | 2014-01-08 | ファナック株式会社 | ワーク質量測定機能を備えたロボット |
| JP6309847B2 (ja) * | 2014-07-14 | 2018-04-11 | ファナック株式会社 | 定格ワークパラメータを超えるワークを搬送可能なロボット制御装置 |
| JP6844434B2 (ja) * | 2017-06-15 | 2021-03-17 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットの負荷重心位置推定装置及びロボットの負荷重心位置推定方法 |
| JP6649336B2 (ja) | 2017-10-24 | 2020-02-19 | ファナック株式会社 | ワーク移動装置及びロボットを協調して動作させるように制御する制御装置及び制御方法 |
| JP2020124774A (ja) * | 2019-02-05 | 2020-08-20 | 株式会社Ｆｕｊｉ | ワーク受渡し構造 |
| JP2022090523A (ja) * | 2020-12-07 | 2022-06-17 | 東急建設株式会社 | ロボットハンド、ロボットアーム及び制御システム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6066485U (ja) * | 1983-10-12 | 1985-05-11 | ダツクエンジニアリング株式会社 | ロボツト |
| JPS6284991A (ja) * | 1985-10-09 | 1987-04-18 | 株式会社日立製作所 | 力センサによる重量，重心位置算出方法 |
-
1989
- 1989-02-03 JP JP1023925A patent/JP2512327B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101360450B1 (ko) * | 2012-12-27 | 2014-02-12 | 현대자동차주식회사 | 로봇그리퍼 및 그 제어방법 |
| KR101438971B1 (ko) * | 2012-12-27 | 2014-09-15 | 현대자동차주식회사 | 로봇그리퍼 및 그 제어방법 |
| US8903550B2 (en) | 2012-12-27 | 2014-12-02 | Hyundai Motor Company | Gripper of robot and method for controlling the same |
| JP2015128763A (ja) * | 2013-12-05 | 2015-07-16 | 鈴健興業株式会社 | 廃棄物選別処理設備及び廃棄物選別処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02205490A (ja) | 1990-08-15 |
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