JP2619227B2 - ロボットの制御方法および装置 - Google Patents
ロボットの制御方法および装置Info
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Description
ルに作用する外力に対する予め定める一定の方向への逃
げ追従動作、すなわちコンプライアンス動作を行うため
の制御方法および装置に関する。
トでは、その位置剛性が高く、高速度、高精度での位置
制御の実現を目的として構成されている。このような位
置制御を行うロボットでは、そのロボットのたとえば手
首に装着されたツールに外力が加わっても、その外力に
反抗して、予め定めた指令位置を維持する。このような
従来からのロボットは、たとえばダイキャスト成形品で
あるワークを、ロボットのツールで把持してダイキャス
トマシーンから取出すにあたり、油圧シリンダでワーク
がダイキャストマシーンから強制的に押出される際に、
そのワークをダイキャストマシーンから予め定める方向
に把持して取出すためには、そのまま使用することはで
きず、そのロボットには適切な柔らかさであるコンプラ
イアンス動作が必要となる。
るための1つの先行技術は、たとえば特開昭58−45
891に開示されている。この先行技術では、ロボット
の手首に、専用のコンプライアンスツールを装着し、そ
の弾性力を利用して2つの部品を、こじれを生じること
なく、円滑に嵌め合わせる動作を達成する。
を行うための各種の作業に併せて、ワークと接触する専
用のツールを設計して開発する必要があるという問題が
ある。またロボットの手首によってワークと専用ツール
とを持つことになるので、その専用ツールの重量分だ
け、ロボットの可搬重量が減少してしまう。
に開示されている。この先行技術では、ロボットのハン
ドに把持された部品の相手組立部品への接触力を力セン
サで検出し、その力センサからの出力によってコンプラ
イアンス動作を達成する。この先行技術では、力センサ
を必要とし、このような力センサは比較的構造が複雑で
あり、高価である。またこの力センサの機械的強度は、
ロボットの手首の機械的強度に比較してかなり低く、そ
の力センサの許容トルクを超えて力センサに外力が作用
すると、著しい性能の劣化が起こるという問題がある。
2213に開示されており、これはロボットの制御系の
パラメータを調整する構成を有し、すなわちサーボ制御
されるコンプライアンスを直接的にロボットの作業によ
って要求されるとおり、装置のみかけのスチフネスを変
えるようにプログラム制御する。
で、前述の先行技術の問題は生じないけれども、ロボッ
トの制御系のパラメータを調整してコンプライアンスを
実現する手法であるので、外力を正確に検出してコンプ
ライアンス動作を行わせることはできず、したがって制
御系の中に力制御系を組み込むことは難しい。
加わる外力によってロボットの各軸を動かす受動的コン
プライアンス制御動作では、ロボットの各軸を動かすに
必要な外力をロボットに加えなければならない。したが
ってロボットのたとえばベース付近の静摩擦力が大きい
軸を動かすには、そのロボットの関節の摩擦力に打ち勝
つだけの外力が必要であり、したがって所定のコンプラ
イアンス動作を実現することができないことがある。手
首に装着したツールに小さい外力が作用したときであっ
ても、静摩擦力の大きい軸をも併せて動かすことができ
るようにしたロボットの制御を実現することが望まれ
る。
ことなく、ロボットの制御系のパラメータを調節してコ
ンプライアンス動作を実現するので、ばねおよびダンパ
の動作をするために、コンプライアンス動作中の可動範
囲が狭く制限されるという問題がある。たとえばロボッ
トのアームを水平軸線まわりに角変位駆動するとき、重
力による悪影響の変化が小さい範囲内でのみ、アームを
動かす必要があり、したがってコンプライアンス動作中
の可動範囲が狭くなるという問題がある。
一定に保つことができないという欠点がある。
動作からコンプライアンス制御動作へ切換えるとき、各
軸の位置制御に用いられている積分器の内部状態に依存
してロボットが積分器の出力によって動くことがある。
状態において、ツールの現在位置が、位置制御時の指令
位置からずれていたとき、そのロボットの位置制御動作
に切換えると、ツールが、前記指令位置に急激に戻り、
したがって危険であるという問題がある。
ける重力を補償する力を達成するための制御を実現する
ために、ロボットの制御系における積分器の働きによっ
て行っている。このようなロボットの制御系の積分器に
よる重力補償の手法は、そのロボットに設けられたツー
ルの予め定める姿勢でしか、有効ではなく、コンプライ
アンス動作中にロボットの各軸の姿勢が変わると、正確
な重力補償を保証することはできなくなってしまう。
プライアンス動作のための専用ツールを用いることな
く、また力センサを必要とすることなしに、しかも静摩
擦力の大きい軸を、小さい外力を受けたときにおいても
動かすことができるようにし、しかもツールの姿勢を一
定にして希望するコンプライアンス動作を達成すること
ができるようにしたロボットの制御方法および装置を提
供することである。
作中における可動範囲を広くすることができるようにし
たロボットの制御方法および装置を提供することであ
る。
ンス制御状態においてツールの現在位置が位置制御動作
中における予め定める指令位置からずれているとき、コ
ンプライアンス制御動作から位置制御動作に切換えたと
きにおいても、ツールが急激に前記指令位置に戻ること
を防ぐことができるようにして安全性を確保したロボッ
トの制御方法および装置を提供することである。
種の姿勢においても、正確な重力補償を行うことができ
るようにして、ツールの重力による悪影響を防ぐことが
できるようにしたロボットの制御方法および装置を提供
することである。
ンス動作開始直前のロボットの初期の各軸角度θ0を検
出し、その検出した初期の各軸角度θ0に基づいて、ロ
ボットの手首に装着されたツールの初期の姿勢R
(θ0)を算出し、コンプライアンス動作中のロボット
の各軸角度θ1を検出し、前記検出した各軸角度θ1に基
づいて、ツールの予め定める移動方向にのみ現在位置を
位置指令値に置き換えて位置tPΣt.comを求め、前記初
期の姿勢R(θ0)と前記位置tPΣt.comとに基づい
て、初期の姿勢R(θ0)が一定のままとなるための位
置指令値Tcomを求め、位置指令値Tcomに基づいて、各
軸角度の指令値θcomを算出して、各軸を駆動し、再び
コンプライアンス動作中のロボットの各軸角度θ1の検
出、位置tPΣt.comの算出、位置指令値Tcomの算出、
および各軸角度の指令値θcomの算出を、繰返すことを
特徴とするロボットの制御方法である。また本発明は、
ツールが装着される軸のゲインを小さく設定して、外力
によってツールが装着される軸が変位しやすくすること
を特徴とする。 また本発明は、コンプライアンス動作中の前記検出した
軸角度θ1が予め定める動作制限角度を超えるとき、ま
たはxyz軸座標系での動作範囲を越えるとき、その軸
の予め定める位置にもたらされるように位置制御動作を
することを特徴とする。 また本発明は、各軸を予め定める位置にもたらされるよ
うに位置制御動作をするために用いられる積分器を、コ
ンプライアンス動作中には、クリアしたままにすること
を特徴とする。 また本発明は、各軸に作用する重力を補償するためのト
ルクが加算されて発生されるように各軸毎の駆動源を重
力補償動作することを特徴とする。 また本発明は、ロボットの手首にツールが装着され、ロ
ボットの各軸を駆動する駆動源による各軸の位置を、軸
角度検出手段によって検出し、その検出軸角度と予め定
める軸角度の指令値との差を減算手段によって求めて、
その差が零になるように駆動源を負帰還制御するロボッ
トの制御装置において、コンプライアンス動作開始直前
の軸角度検出手段の検出軸角度θ0に基づいて、ツール
の初期姿勢R(θ0)を算出する第1演算手段と、コン
プライアンス動作中の検出軸角度θ1に基づいて、ツー
ルの予め定める移動方向にのみ現在値を位置指令値に置
き換えた位置0PΣt.comを算出する第2演算手段と、第
1および第2演算手段の出力に応答し、初期の姿勢R
(θ0)と位置0PΣt.comとに基づいて、初期の姿勢R
(θ0)は一定のままとなるための位置指令値Tcomを算
出する第3演算手段と、第3演算手段の出力に応答し、
位置指令値Tcomに基づいて、軸角度の指令値θcomを算
出して前記減算手段に与える第4演算手段とを含むこと
を特徴とするロボットの制御装置である。 また本発明は、減算手段の出力を、可変ゲインの係数器
を介して駆動源に与え、コンプライアンス動作中には、
係数器のゲインを小さく設定することを特徴とする。 また本発明は、軸角度検出手段の出力に応答し、コンプ
ライアンス動作中の検出軸角度が予め定める動作制限角
度を超えるとき、前記予め定める軸角度の指令値を減算
手段に与える手段を含むことを特徴とする。 また本発明は、減算手段と駆動源との間に積分器が介在
され、コンプライアンス動作中には、積分器をクリアし
たままにする手段を含むことを特徴とする。 また本発明は、積分器と駆動源との間に介在される加算
手段と、軸角度検出手段の出力に応答して、軸の重力補
償トルクを発生する指令値を発生して加算手段に与える
重力補償演算手段とを含むことを特徴とする。
前またはその開始直後におけるロボットの複数の各軸の
初期の各軸角度θ0とツールの初期の姿勢R(θ0)とを
求めておき、その後のコンプライアンス動作中における
各軸角度θ1を検出し、ツールの予め定める移動方向に
射影し、すなわちその移動方向にのみ現在位置を位置指
令値に置き換え、位置tPΣt.comを求めて前記初期の姿
勢R(θ0)を一定のままに保ちつつ、前記予め定める
移動方向に沿ってツールを移動することができるよう
に、その位置指令値Tcomによる各軸角度の指令値θcom
を算出して各軸を動作させ、このような演算動作を、た
とえば16msecなどの短時間に繰り返して行うこと
によって、位置指令値を逐次変更することができる。す
なわちコンプライアンス動作中、外力によって各軸の位
置変化した各軸角度θ1をリアルタイムで検出して取り
込み、ツール座標系などの予め指定した座標系での位置
/姿勢の現在値を演算し、そのうち、指定したベクトル
成分の現在値を指令値に逐次変換してゆく。これによっ
てコンプライアンス動作中であっても、ロボットの各軸
は、位置指令値によって駆動することができ、ツールの
姿勢を一定に保つことができ、したがって静摩擦力が大
きい軸、たとえばベース付近の基本軸などをも動かすこ
とができる。
することによって、コンプライアンス制御動作から通常
の位置制御動作に切換えるときにおける移行を滑らかに
行うことができる。
る軸、すなわち手首軸の駆動のためのゲインを小さく設
定することによって、外力によってツールが装着される
軸が変位しやすくなり、したがって僅かの外力に対して
も、コンプライアンス動作を達成することができ、この
コンプライアンス動作中には、前述のように静摩擦力の
大きい基本軸をも動かすことができるようになる。
動作中における検出した軸角度θ1が、予め定めた動作
制限角度および動作範囲を超えると、その軸に関して
は、位置制御動作時における予め定める指令位置にもた
らされるように位置制御動作を行うようにし、またその
コンプライアンス動作中における安全性を確保すること
ができる。すなわちコンプライアンス動作中の安全を確
保するために、各軸毎に、コンプライアンス動作中の動
作角度および動作範囲を指定し、コンプライアンス動作
中に指定した角度を超えた軸および動作範囲に関して
は、通常の位置制御動作に切換える。このような機能に
よって、コンプライアンス動作中のロボットの異常動作
を停止させる監視機能を持たせることもまた、可能とな
る。
るために用いられる積分器は、コンプライアンス動作中
には、クリアしたままにされ、すなわちその積分値は零
にリセットされたままに保たれ、これによってコンプラ
イアンス動作中のバネおよびダンパの動作を解消するた
めに、ロボット制御系内の積分器を、上述のように全
て、零クリアし、これによって通常の位置制御動作から
コンプライアンス制御へ切換えたときのロボットの各軸
の急激な動作を防止することができる。
位置制御動作へ切換えるとき、コンプライアンス動作中
現在値を位置指令値に置き換えているので、ツールなど
の各軸が位置指令値へ向かって各軸が急激に戻る動作を
防ぐことができ、安全性を確保することができる。
うに全て零クリアするので、各軸の重力によるアームの
落下が発生するおそれがある。この問題を解決するため
に本発明に従えば、各軸に作用する重力トルクを計算す
る重力補償の式によって、重力補償動作を行わせる。こ
れによってコンプライアンス動作中に、ロボットの各軸
の姿勢が変化しても、その姿勢に対応した重力補償を正
確に行うことが可能になる。
1の簡略化した斜視図である。固定位置に据え付けられ
たベース2上では移動体3は鉛直な第1軸4まわりに角
変位駆動され、アーム5は水平な第2軸6まわりに角変
位駆動され、さらにアーム7は水平な第3軸8まわりに
角変位駆動され、さらにそのアーム7の先端の手首9の
フランジには、ツール10が着脱可能に装着され、この
ツール10は、ツール座標系xyzにおける図3の第4
軸11、第5軸12および第6軸13まわりに角変位駆
動されることができる。本発明ではこのような6軸の産
業用ロボット1だけでなく、その他の複数軸を有するロ
ボットに関連してもまた実施することができる。
れるダイキャストマシン14に関連して実施することが
できる。ダイキャストマシン14の金型15によって成
形されたワーク16を、金型15から強制的に押し出す
ために、油圧シリンダ17が設けられ、この油圧シリン
ダ17は、矢符18で示される一方向に、ワーク16に
外力を作用する。これによってワーク16は、矢符18
の方向に、押し出しピン19によって力が作用される。
そのためワーク16は金型15の形状に応じて、予め定
める移動方向20に移動する。本発明の産業用ロボット
1に従えば、そのツール10はワーク16を把持し、矢
符18方向の外力が作用するとき、そのワーク16を移
動方向20に向けて移動して、そのツール10が外力に
応じて逃げ動作をし、ワーク16を掴んで、金型15か
らワーク16を取り出すことができる。こうしてコンプ
ライアンス動作を達成することができる。
コンプライアンス動作させるための制御系の簡略化した
構成を示すブロック図である。ロボット1の各軸毎の制
御回路22には、サーボ制御回路23が接続され、さら
にホスト制御回路24が接続される。各軸毎の制御回路
22は、第1〜第6軸4,6,8,11〜13毎に設け
られ、それらは類似の構成を有しており、代表的に、1
つの制御回路22についての説明を行う。各軸を角変位
駆動するサーボモータ25には、ベースアンプと呼ぶこ
とができる増幅回路26から、駆動電流が与えられ、こ
れによってサーボモータ25が対応する各軸を駆動す
る。各軸の各角度は、エンコーダ27によって検出され
る。
を示す電気回路図である。ホスト制御回路24からライ
ン28を介して各軸毎の位置指令値が減算手段29の一
方の入力に与えられる。エンコーダ27からの各軸の軸
角度を表す信号は、ライン30から、減算手段29の他
方の入力に与えられる。減算手段29の出力は、係数器
31に与えられ、ここで位置ゲインKpで増幅され、加
算手段32に与えられる。エンコーダ27の出力はま
た、微分回路33で微分され、係数器34で速度ゲイン
Kvで増幅され、加算手段32に与えられる。加算手段
32の出力は、積分器35に与えられ、積分演算が行わ
れる。積分器35のゲインG1は、式1で示される。
る。積分器35の出力は位相補償器36に与えられて位
相制御動作時に位相補償の演算が行われ、このゲインG
2は式2で示される。
出力は、もう1つの加算手段37に与えられる。加算手
段37には、エンコーダ27の出力に応答する重力補償
演算回路38からの出力が与えられて加算され、その加
算出力はライン39から各軸のトルク指令値として制御
回路22の増幅回路26に入力される。
設定するためのブロック図である。ライン39を介する
サーボ制御回路23からの各軸のトルク指令信号は、ラ
イン39を経て増幅回路26に与えられ、これによって
サーボモータ25が駆動される。モータ25の負荷であ
るアームには、参照符41で示されるように重力が作用
し、したがってモータ25によって駆動されるアームな
どの負荷には、重力41が引き算され、その重力41
が、動補償回路51の出力により、キャンセルされて補
償され、アームなどが移動される。アームなどの慣性力
43の角加速度は、積分手段44によって積分されるこ
とによって、角速度が求められ、さらに積分手段45に
よってその角速度を積分することによって、アームなど
の回転角が求められ、この回転角はエンコーダ27によ
って前述のように検出される。
して示す図である。ロボット1に適用作業をさせると
き、ロボット1のツール10に加わる外力Fに対して、
任意の希望する移動方向20にそのツール10が逃げ動
作をさせてコンプライアンス機能を達成するにあたり、
外力に対して受動的にそのコンプライアンス機能が達成
され、ツール10は図7(1)に示されるようにコンプ
ライアンス動作開始直前の一定の姿勢を保持し、その移
動方向20は、ツール10の座標系で定める方向とし、
コンプライアンス度を調整可能とし、各軸の重力補償
は、計算式によって補償する構成とし、ワーク16(前
述の図3参照)への反力は、粘性抵抗力とし、静摩擦力
が大きい基本軸である第1軸4などもまた動くように構
成し、安全対策として、各軸の動作制限角度を設定する
ように構成される。このコンプライアンス度の調整のた
めに、図5に示されるサーボ制御回路23では、係数器
31および34における位置ゲインKpおよび速度ゲイ
ンKvを調整することによって達成される。外力による
ツール10の各軸の変位を、エンコーダ27によって検
出することによって、力センサなどを用いることが不要
になる。このエンコーダ27は、通常の位置制御動作の
ためにもまた、用いられ、こうしてエンコーダ27は、
位置制御動作とコンプライアンス制御動作とに兼用され
る。ツール10のコンプライアンス制御動作中における
現在位置は、ツール座標系におけるx,y,zの各成分
に分解し、位置指令値を作成してコンプライアンス制御
動作を達成する。こうしてツール10によって把持して
いるワーク16に外力Fが作用したとき、そのツール1
0の姿勢を保持したままで予め定める指定したツール座
標系の移動方向20にのみツール10を移動し、こうし
てダイキャストマシン10からのワーク16の取出し作
業などを行うことができ。コンプライアンス制御動作中
に、外力Fが矢符18方向に作用したとき、図7(2)
に示されるようにそのツール10が取付けられている手
首9のx,y,zの各軸11〜13の位置および速度の
各ゲインは低く設定されており、したがってそれらの手
首11〜13に変位が生じる。このことがエンコーダ2
7によって検出され、そのツール10の変位を、図7
(3)に示されるように移動方向20に射影し、すなわ
ち移動方向にのみ現在位置を置き換えた位置46、すな
わちtPΣt.comをホスト制御回路24によって演算して
求める。図8では、参照符47は、ツール座標系におけ
る原点位置への初期位置tPΣt(θ0)を示し、外力F
によって図7(2)のように移動したツール座標系の原
点位置48は、tPΣt(θ1)で示される。移動方向2
0への射影し、すなわち移動方向にのみ現在位置を置き
換えた前記原点位置49は、tPΣt.com(θ0)で示さ
れている。
した位置となるように、しかもツールの姿勢が図7
(1)で示される初期の姿勢に保たれるように、各軸の
位置指令値を作成する。こうして図7(2)および図7
(3)の各軸の位置は仮想線50で示されるとおりとな
り、これを補正した後には、図7(4)の実線51で示
されるように各軸が駆動され。このような演算動作を繰
り返すことによって、図7(5)で示されるように、ツ
ール10は移動方向20に沿ってツール10の姿勢を図
7(1)の初期の姿勢に保ったままで、移動してコンプ
ライアンス動作を達成することができる。
およびホスト制御回路24の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
ライアンス動作をさせる場合について説明する。本発明
の原理を述べると、ツール座標軸コンプライアンスを開
始したときのツール座標系の原点位置をtPΣt(θ0)
とすると、ロボットに外力が加わったとき、ツール座標
系の原点位置がtPΣt(θ1)に移動したとする。
z軸方向にのみ移動とする。x,y軸成分の位置指令値
は零とし、z軸成分の位置指令値に外力により移動した
z軸成分を与える。
与える。この位置と姿勢の指令値を逆変換することによ
り、各軸の角度指令値θcom を求めることができる。こ
の角度指令値をサーボモータ25のための制御回路22
に指令することによりz軸方向へのみツール座標系の原
点が移動し、その姿勢を維持することができる。
標軸コンプライアンスの実現手順について説明する。ス
テップa1からステップa2に移り、各軸角度θ0を得
る。
た角度である。
によって座標変換行列を計算する。
る順座標変換行列
する。
る逆座標変換行列
御回路22,23,24への動補償を開始する。ステッ
プa6では、これらの制御回路22,23,24の係数
器31,34および増幅回路などのゲインを変更して設
定し、たとえばツール10が装着される手首9の各軸の
位置ゲインKpおよび速度ゲインKvを、小さく設定
し、また積分器35のゲインKi を零とし、この積分器
35の内容を零にクリアし、さらに位相補償器36の機
能を停止し、換言すると、減算手段32の出力をそのま
ま加算手段37に与えたときの状態とする。
トの位置、姿勢が移動したとする。
ときの各軸角度θ1を得る。
を次の動作c,dによって計算する。
る順座標変換行列
る逆座標変換行列
θ1を得る。動作制限角内かどうかは、ステップa8で
行う。その後、次のステップa9では、ツール座標系の
位置を求め、次のステップa10では、移動量をツール
座標に変換する。動作範囲内かどうかは、ステップa1
0で行う。
する。
に変換する。
定した移動方向へのみ現在位置に置き換えた位置指令値
を作成する。ステップa11,a13,a15は、設定
した移動方向への位置指令値を作成するためのアルゴリ
ズムであって、移動方向へのみ現在値を指令値に置き換
える。
令値0PΣt.comに変換する。
ル座標系の原点位置を持つ座標変換行列
を計算する。
comをサーボ側へ指令する。
作の一連の演算が終了したかどうかが判断され、さらに
引続きコンプライアンス動作を行うときには、ステップ
a7に戻って上述の各動作を短時間で、たとえば16m
secの時間間隔毎に繰り返す。
御を終了して通常の位置制御を行うにあたり、ステップ
a21において現在位置およびツール10の姿勢を、指
令値とし、ステップa22では、制御回路22,23,
24の各ゲインを、その位置制御の予め定める値に戻
す。
し、ステップa24で、一連の動作を終了する。
して設けられている重力補償回路51について説明す
る。この重力補償回路51は、エンコーダ27からの各
軸の回転角出力に応答し、重力補償トルクが発生される
ように、制御回路22を動作させる。この各軸毎の重力
補償トルクは、次の式20〜式27に示される。
イアンス動作を達成するための前述の先行技術に関連し
て述べた専用ツールが不要となり、したがってその専用
ツールを準備する必要がないのは勿論、ロボットの可搬
重量の減少を防ぐことができ、また力センサを用いない
ので、製品価格が低くなり、また力センサの性能の劣化
による誤動作を防ぐことができる。
作中に、外力によって位置変化した各軸角度をリアルタ
イムで取り込んで、その指定したベクトル成分の現在位
置を指令値に逐次置換していくので、コンプライアンス
動作中であっても、ロボットはその位置指令値によって
動くことができ、したがって静摩擦力の大きい基本軸で
あっても動かすことができ、そのため僅かな外力に対し
ても確実なコンプライアンス動作を達成することができ
る。さらにこのような位置指令値を逐次変更することに
よって、コンプライアンス制御動作から通常の位置制御
動作に切換えたときにおけるロボットの各軸の移行を滑
らかに行うことができるという効果が達成される。
ことによって、ロボットの各軸をコンプライアンス動作
中に、移動方向を変化して指令することもまた、ツール
姿勢を一定にすることから可能であり、用途を拡大する
ことができるるという効果もある。
にコンプライアンス動作中の動作制限角度および動作範
囲を指定し、コンプライアンス動作中に指定した動作制
限角度および動作範囲を超えた軸は、通常の位置制御動
作に切換え、これによってコンプライアンス動作中のロ
ボットの異常動作を停止させる監視機能を達成すること
ができるとともに、この動作制限角および動作範囲を設
定することによって、コンプライアンス動作中の安全性
を確保することができる。
る軸のゲインを小さく設定し、たとえば位置および速度
ゲインを、調整して小さく設定することによって、各軸
のコンプライアンス動作を瞬時にかつ詳細に調整するこ
とができるようになる。
動作中におけるバネおよびダンパの動作を解消するため
に、位置制御系内に含まれている積分器の積分内容を零
にクリアし、これによって通常の位置制御からコンプラ
イアンス制御動作へ切換えたときにおけるロボットの各
軸の急激な動作を防止することができる。
よってコンプライアンス制御動作から通常の位置制御動
作への切換え時にも、位置制御の指令値へ向かってロボ
ットの各軸が急激に戻る動作を防ぐことができる。これ
によって動作の安全性を確保することができる。
作用する重力トルクを補償することによって、コンプラ
イアンス動作中にロボットの各軸の姿勢が変化しても、
その姿勢に対応した重力補償を正確に行うことができる
という効果も達成される。
した斜視図である。
して示す図である。
ン14の簡略化した断面図である。
化して示すブロック図である。
す電気回路図である。
図である。
図である。
の動作を説明するためのフローチャートである。
Claims (10)
- 【請求項1】 コンプライアンス動作開始直前のロボッ
トの初期の各軸角度θ0を検出し、その検出した初期の
各軸角度θ0に基づいて、ロボットの手首に装着された
ツールの初期の姿勢R(θ0)を算出し、 コンプライアンス動作中のロボットの各軸角度θ1を検
出し、 前記検出した各軸角度θ1に基づいて、ツールの予め定
める移動方向にのみ現在位置を位置指令値に置き換えて
位置tPΣt.comを求め、 前記初期の姿勢R(θ0)と前記位置tPΣt.comとに基
づいて、初期の姿勢R(θ0)が一定のままとなるため
の位置指令値Tcomを求め、 位置指令値Tcomに基づいて、各軸角度の指令値θcomを
算出して、各軸を駆動し、再びコンプライアンス動作中
のロボットの各軸角度θ1の検出、位置tPΣt.comの算
出、位置指令値Tcomの算出、および各軸角度の指令値
θcomの算出を、繰返すことを特徴とするロボットの制
御方法。 - 【請求項2】 ツールが装着される軸のゲインを小さく
設定して、外力によってツールが装着される軸が変位し
やすくすることを特徴とする請求項1記載のロボットの
制御方法。 - 【請求項3】 コンプライアンス動作中の前記検出した
軸角度θ1が予め定める動作制限角度を超えるとき、ま
たはxyz軸座標系での動作範囲を越えるとき、その軸
の予め定める位置にもたらされるように位置制御動作を
することを特徴とする請求項1記載のロボットの制御方
法。 - 【請求項4】 各軸を予め定める位置にもたらされるよ
うに位置制御動作をするために用いられる積分器を、 コンプライアンス動作中には、クリアしたままにするこ
とを特徴とする請求項1記載のロボットの制御方法。 - 【請求項5】 各軸に作用する重力を補償するためのト
ルクが加算されて発生されるように各軸毎の駆動源を重
力補償動作することを特徴とする請求項4記載のロボッ
トの制御方法。 - 【請求項6】 ロボットの手首にツールが装着され、ロ
ボットの各軸を駆動する駆動源による各軸の位置を、軸
角度検出手段によって検出し、その検出軸角度と予め定
める軸角度の指令値との差を減算手段によって求めて、
その差が零になるように駆動源を負帰還制御するロボッ
トの制御装置において、 コンプライアンス動作開始直前の軸角度検出手段の検出
軸角度θ0に基づいて、ツールの初期姿勢R(θ0)を算
出する第1演算手段と、 コンプライアンス動作中の検出軸角度θ1に基づいて、
ツールの予め定める移動方向にのみ現在値を位置指令値
に置き換えた位置0PΣt.comを算出する第2演算手段
と、 第1および第2演算手段の出力に応答し、初期の姿勢R
(θ0)と位置0PΣt.comとに基づいて、初期の姿勢R
(θ0)は一定のままとなるための位置指令値Tcomを算
出する第3演算手段と、 第3演算手段の出力に応答し、位置指令値Tcomに基づ
いて、軸角度の指令値θcomを算出して前記減算手段に
与える第4演算手段とを含むことを特徴とするロボット
の制御装置。 - 【請求項7】 減算手段の出力を、可変ゲインの係数器
を介して駆動源に与え、 コンプライアンス動作中には、係数器のゲインを小さく
設定することを特徴とする請求項6記載のロボットの制
御装置。 - 【請求項8】 軸角度検出手段の出力に応答し、コンプ
ライアンス動作中の検出軸角度が予め定める動作制限角
度を超えるとき、前記予め定める軸角度の指令値を減算
手段に与える手段を含むことを特徴とする請求項6記載
のロボットの制御装置。 - 【請求項9】 減算手段と駆動源との間に積分器が介在
され、 コンプライアンス動作中には、積分器をクリアしたまま
にする手段を含むことを特徴とする請求項1記載のロボ
ットの制御装置。 - 【請求項10】 積分器と駆動源との間に介在される加
算手段と、 軸角度検出手段の出力に応答して、軸の重力補償トルク
を発生する指令値を発生して加算手段に与える重力補償
演算手段とを含むことを特徴とする請求項9記載のロボ
ットの制御装置。
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---|---|---|---|
JP6323713A JP2619227B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | ロボットの制御方法および装置 |
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JPH08155868A JPH08155868A (ja) | 1996-06-18 |
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JP6323713A Expired - Lifetime JP2619227B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | ロボットの制御方法および装置 |
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1994
- 1994-11-30 JP JP6323713A patent/JP2619227B2/ja not_active Expired - Lifetime
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