JP3130008B2 - 関節装置、ロボット装置及び関節制御方法 - Google Patents
関節装置、ロボット装置及び関節制御方法Info
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- JP3130008B2 JP3130008B2 JP10176755A JP17675598A JP3130008B2 JP 3130008 B2 JP3130008 B2 JP 3130008B2 JP 10176755 A JP10176755 A JP 10176755A JP 17675598 A JP17675598 A JP 17675598A JP 3130008 B2 JP3130008 B2 JP 3130008B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はロボットアームなど
の関節を動作させるアクチュエータを制御するアクチュ
エータ制御装置に関し、特にトルクを制御するアクチュ
エータ制御装置に関する。
の関節を動作させるアクチュエータを制御するアクチュ
エータ制御装置に関し、特にトルクを制御するアクチュ
エータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロボットなどの関節を持つ機械で
は、その関節を動かすために、モータや減速機などから
なるアクチュエータが設けられている。産業用のロボッ
トでは、トルクが強く動作も早いため、安全面において
万全の処置がなされている。
は、その関節を動かすために、モータや減速機などから
なるアクチュエータが設けられている。産業用のロボッ
トでは、トルクが強く動作も早いため、安全面において
万全の処置がなされている。
【０００３】一方、デモンストレーションなどに用いら
れる小型のロボットは、不特定多数の人が触れられるよ
うに、モータのトルクや動きが小さい設計となってい
る。
れる小型のロボットは、不特定多数の人が触れられるよ
うに、モータのトルクや動きが小さい設計となってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、それでも、歩
いたりしゃがんだりするときには、足などを曲げるため
に関節部分の角度が狭くなるので、人の指を挟んだりす
る危険がある。この場合、小型とはいえ、痛みを与えて
しまったり、最悪の場合にはけがをさせる危険がある。
また、負荷が増大するため、ロボット側の機構部が破損
するおそれもある。
いたりしゃがんだりするときには、足などを曲げるため
に関節部分の角度が狭くなるので、人の指を挟んだりす
る危険がある。この場合、小型とはいえ、痛みを与えて
しまったり、最悪の場合にはけがをさせる危険がある。
また、負荷が増大するため、ロボット側の機構部が破損
するおそれもある。
【０００５】これを防止するため、関節部分にセンサを
設け、大きな負荷がかかった場合には動作を停止させる
方法が考えられる。しかし、センサの数に比例して、配
線数が増えてコストアップになったり、サイズも大きく
なるなどの問題がある。
設け、大きな負荷がかかった場合には動作を停止させる
方法が考えられる。しかし、センサの数に比例して、配
線数が増えてコストアップになったり、サイズも大きく
なるなどの問題がある。
【０００６】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、安全性を格段と向上し得る関節装置、ロボット装置
及び関節制御方法を提案しようとするものである。
で、安全性を格段と向上し得る関節装置、ロボット装置
及び関節制御方法を提案しようとするものである。
【０００７】かかる課題を解決するため本発明において
は、関節装置において、第１及び第２の部材を回転軸を
中心として回転自在に支持する関節機構部と、関節機構
部を駆動するアクチュエータと、アクチュエータの出力
トルクを制限するトルク制限手段と、第１及び第２の部
材がなす角度を検出する角度検出手段とを設け、トルク
制限手段が、角度検出手段により検出された第１及び第
２の部材がなす角度に基づいて、当該角度が小さいほど
アクチュエータの出力トルクを小さくするように、アク
チュエータの出力トルクを制限するようにした。この結
果この関節装置においては、第１及び第２の部材間に指
を挟んだ場合においても、怪我の発生を有効に防止する
ことができる。また本発明においては、ロボット装置に
おいて、第１及び第２の部材間に設けられ、第１及び第
２の部材の回転軸を中心として回転自在に支持する関節
機構部と、関節機構部を駆動するアクチュエータと、ア
クチュエータの出力トルクを制限するトルク制限手段
と、第１及び第２の部材がなす角度を検出する角度検出
手段とを設け、トルク制限手段が、角度検出手段により
検出された第１及び第２の部材がなす角度に基づいて、
当該角度が小さいほどアクチュエータの出力トルクを小
さくするように、アクチュエータの出力トルクを制限す
るようにした。この結果このロボット装置においては、
第１及び第２の部材間に指を挟んだ場合においても、怪
我の発生を有効に防止することができる。
は、関節装置において、第１及び第２の部材を回転軸を
中心として回転自在に支持する関節機構部と、関節機構
部を駆動するアクチュエータと、アクチュエータの出力
トルクを制限するトルク制限手段と、第１及び第２の部
材がなす角度を検出する角度検出手段とを設け、トルク
制限手段が、角度検出手段により検出された第１及び第
２の部材がなす角度に基づいて、当該角度が小さいほど
アクチュエータの出力トルクを小さくするように、アク
チュエータの出力トルクを制限するようにした。この結
果この関節装置においては、第１及び第２の部材間に指
を挟んだ場合においても、怪我の発生を有効に防止する
ことができる。また本発明においては、ロボット装置に
おいて、第１及び第２の部材間に設けられ、第１及び第
２の部材の回転軸を中心として回転自在に支持する関節
機構部と、関節機構部を駆動するアクチュエータと、ア
クチュエータの出力トルクを制限するトルク制限手段
と、第１及び第２の部材がなす角度を検出する角度検出
手段とを設け、トルク制限手段が、角度検出手段により
検出された第１及び第２の部材がなす角度に基づいて、
当該角度が小さいほどアクチュエータの出力トルクを小
さくするように、アクチュエータの出力トルクを制限す
るようにした。この結果このロボット装置においては、
第１及び第２の部材間に指を挟んだ場合においても、怪
我の発生を有効に防止することができる。
【０００８】さらに本発明においては、関節制御方法に
おいて、第１及び第２の部材間に設けられ、第１及び第
２の部材の回転軸を中心として回転自在に支持する関節
機構部における第１及び第２の部材がなす角度を検出す
る第１のステップと、検出した第１及び第２の部材がな
す角度に基づいて、当該角度が小さいほどアクチュエー
タの出力トルクを小さくするように、アクチュエータの
出力トルクを制限する第２のステップとを設けるように
した。この結果この関節制御方法によれば、第１及び第
２の部材間に指を挟んだ場合においても、怪我の発生を
有効に防止することができる。
おいて、第１及び第２の部材間に設けられ、第１及び第
２の部材の回転軸を中心として回転自在に支持する関節
機構部における第１及び第２の部材がなす角度を検出す
る第１のステップと、検出した第１及び第２の部材がな
す角度に基づいて、当該角度が小さいほどアクチュエー
タの出力トルクを小さくするように、アクチュエータの
出力トルクを制限する第２のステップとを設けるように
した。この結果この関節制御方法によれば、第１及び第
２の部材間に指を挟んだ場合においても、怪我の発生を
有効に防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図２は本形態のロボットの外観構
成を示す側面図である。ロボット１は、例えばデモンス
トレーション用の小型ロボットであり、縦、横の寸法が
数十ｃｍ、重量が数ｋｇの４足歩行型ロボットである。
ロボット１の胴体部２の上には、頭部３が取り付けられ
ている。頭部３は、首部３１によって、上下左右に動作
することができる。
を参照して説明する。図２は本形態のロボットの外観構
成を示す側面図である。ロボット１は、例えばデモンス
トレーション用の小型ロボットであり、縦、横の寸法が
数十ｃｍ、重量が数ｋｇの４足歩行型ロボットである。
ロボット１の胴体部２の上には、頭部３が取り付けられ
ている。頭部３は、首部３１によって、上下左右に動作
することができる。
【００１０】胴体部２の下には、左前脚４、左後脚５、
図示されていない右前脚および右後脚が取り付けられて
いる。左前脚４は、付け根部４１、上脚部４２、および
下脚部４３から構成されている。それぞれの内部には、
モータやギアなどからなるアクチュエータ機構が設けら
れている。
図示されていない右前脚および右後脚が取り付けられて
いる。左前脚４は、付け根部４１、上脚部４２、および
下脚部４３から構成されている。それぞれの内部には、
モータやギアなどからなるアクチュエータ機構が設けら
れている。
【００１１】付け根部４１は、胴体部２に固定されてお
り、左前脚４全体の動作制御を行うための駆動回路など
を内蔵している。上脚部４２は、関節部４４部分で、例
えば前後方向にそれぞれ１２０°ずつ、さらに内側に１
５°、外側に９０°回動可能となっている。また、下脚
部４３は、関節部４５で、例えば前後方向にそれぞれ１
２０°ずつ回動可能となっている。
り、左前脚４全体の動作制御を行うための駆動回路など
を内蔵している。上脚部４２は、関節部４４部分で、例
えば前後方向にそれぞれ１２０°ずつ、さらに内側に１
５°、外側に９０°回動可能となっている。また、下脚
部４３は、関節部４５で、例えば前後方向にそれぞれ１
２０°ずつ回動可能となっている。
【００１２】同様に、左後脚５は、付け根部５１、上脚
部５２、および下脚部５３から構成されている。それぞ
れの内部には、モータやギアなどからなるアクチュエー
タ機構が設けられている。付け根部５１は、胴体部２に
固定されており、左後脚５全体の動作制御を行うための
駆動回路などを内蔵している。上脚部５２は、関節部５
４で、例えば前後方向にそれぞれ１２０°ずつ、さらに
内側に１５°、外側に９０°回動可能となっている。ま
た、下脚部５３は、関節部５５で、例えば前後方向にそ
れぞれ１２０°ずつ回動可能となっている。
部５２、および下脚部５３から構成されている。それぞ
れの内部には、モータやギアなどからなるアクチュエー
タ機構が設けられている。付け根部５１は、胴体部２に
固定されており、左後脚５全体の動作制御を行うための
駆動回路などを内蔵している。上脚部５２は、関節部５
４で、例えば前後方向にそれぞれ１２０°ずつ、さらに
内側に１５°、外側に９０°回動可能となっている。ま
た、下脚部５３は、関節部５５で、例えば前後方向にそ
れぞれ１２０°ずつ回動可能となっている。
【００１３】このようなロボット１は、胴体部２に内蔵
された制御装置によりその動作が制御される。図３は左
前脚４内部の構造を示す側面図である。また、図４は左
前脚４内部の構造を示す正面図である。付け根部４１の
ケース４１０内には、上脚部４２を駆動するためのモー
タ４１１が設けられている。モータ４１１の回転は、複
数枚のギアからなる減速機４１２によって減速され、関
節部４４の軸４４１（図４）に伝達される。これによ
り、軸４４１の先端に固定された上脚部４２が、前後方
向に回動可能となっている。上脚部４２の前後方向への
角度は、モータ４１１に取り付けられた位置検出器４１
３により検出される。
された制御装置によりその動作が制御される。図３は左
前脚４内部の構造を示す側面図である。また、図４は左
前脚４内部の構造を示す正面図である。付け根部４１の
ケース４１０内には、上脚部４２を駆動するためのモー
タ４１１が設けられている。モータ４１１の回転は、複
数枚のギアからなる減速機４１２によって減速され、関
節部４４の軸４４１（図４）に伝達される。これによ
り、軸４４１の先端に固定された上脚部４２が、前後方
向に回動可能となっている。上脚部４２の前後方向への
角度は、モータ４１１に取り付けられた位置検出器４１
３により検出される。
【００１４】上脚部４２のケース４２０内には、モータ
４２１が設けられている。モータ４２１の回転は、複数
枚のギアからなる減速機４２２によって減速され、ギア
４２４に伝達される。ギア４２４は、ケース４２０に対
して回動可能に、かつその軸４２４ａは、関節部４４の
軸４４１に固定されている。これにより、上脚部４２
は、開脚および閉脚方向に回動可能となっている。現在
の角度は、位置検出器４２３により検出される。
４２１が設けられている。モータ４２１の回転は、複数
枚のギアからなる減速機４２２によって減速され、ギア
４２４に伝達される。ギア４２４は、ケース４２０に対
して回動可能に、かつその軸４２４ａは、関節部４４の
軸４４１に固定されている。これにより、上脚部４２
は、開脚および閉脚方向に回動可能となっている。現在
の角度は、位置検出器４２３により検出される。
【００１５】下脚部４３のケース４３０内には、モータ
４３１が設けられている。モータ４３１の回転は、複数
枚のギアからなる減速機４３２によって減速され、関節
部４５のギア４５１に伝達される。ギア４５１は、上脚
部４２のケース４２０に対して固定されるとともに、そ
の軸４５１ａを介してケース４３０に回動可能に取り付
けられている。これにより、下脚部４３は、軸４５１ａ
を中心に前後方向に回動可能となっている。下脚部４３
の前後方向への角度は、位置検出器４３３により検出さ
れる。
４３１が設けられている。モータ４３１の回転は、複数
枚のギアからなる減速機４３２によって減速され、関節
部４５のギア４５１に伝達される。ギア４５１は、上脚
部４２のケース４２０に対して固定されるとともに、そ
の軸４５１ａを介してケース４３０に回動可能に取り付
けられている。これにより、下脚部４３は、軸４５１ａ
を中心に前後方向に回動可能となっている。下脚部４３
の前後方向への角度は、位置検出器４３３により検出さ
れる。
【００１６】また、付け根部４１のケース４１０内に
は、基板４６が設けられている。この基板４６上には、
駆動回路４７が搭載されている。駆動回路４７は、コネ
クタ４８を介してメインの制御回路から送られる位置指
令信号を受けて、各モータ４１１，４２１，４３１を駆
動制御する。
は、基板４６が設けられている。この基板４６上には、
駆動回路４７が搭載されている。駆動回路４７は、コネ
クタ４８を介してメインの制御回路から送られる位置指
令信号を受けて、各モータ４１１，４２１，４３１を駆
動制御する。
【００１７】なお、右後脚部５および図示されていない
他の脚部についても、左前脚４とほぼ同じ構成である。
図５は左前脚４の動作例を示す図であり、（Ａ）は下脚
部４３のみを曲げた状態を示す図、（Ｂ）は上脚部４２
も曲げた状態を示す図である。図（Ａ）では、下脚部４
３を、関節部４５部分で後方に約９０°曲げた状態を示
している。また、図（Ｂ）に示すように、下脚部４３を
曲げた状態で、上脚部４２も関節４４部分で曲げること
ができる。
他の脚部についても、左前脚４とほぼ同じ構成である。
図５は左前脚４の動作例を示す図であり、（Ａ）は下脚
部４３のみを曲げた状態を示す図、（Ｂ）は上脚部４２
も曲げた状態を示す図である。図（Ａ）では、下脚部４
３を、関節部４５部分で後方に約９０°曲げた状態を示
している。また、図（Ｂ）に示すように、下脚部４３を
曲げた状態で、上脚部４２も関節４４部分で曲げること
ができる。
【００１８】なお、右後脚部５および図示されていない
他の脚部についても、左前脚４とほぼ同じ動作を行うこ
とができる。また、各脚部は、個別に動作制御できるの
で、ロボット１に複雑な動作をさせることができる。
他の脚部についても、左前脚４とほぼ同じ動作を行うこ
とができる。また、各脚部は、個別に動作制御できるの
で、ロボット１に複雑な動作をさせることができる。
【００１９】ところで、このように関節部４４，４５な
どを曲げるときには、人の手が挟まる可能性がある。こ
のとき、各モータ４１１，４２１，４３１のトルクが強
いと、けがをする危険性がある。そこで、本形態では、
上脚部４２、下脚部４３の角度に応じて、モータ４１
１，４２１，４３１のトルクを制御するようにしてい
る。
どを曲げるときには、人の手が挟まる可能性がある。こ
のとき、各モータ４１１，４２１，４３１のトルクが強
いと、けがをする危険性がある。そこで、本形態では、
上脚部４２、下脚部４３の角度に応じて、モータ４１
１，４２１，４３１のトルクを制御するようにしてい
る。
【００２０】図６は本形態におけるトルク制御の特性例
を示す図である。また、図７は曲げ角度の基準を示す図
である。ここでは、図７に示すように、下脚部４３を曲
げない状態を０°、前方に曲げた場合をマイナス方向、
後方に曲げた場合をプラス方向とする。下脚部４３の曲
げ角度が０°の場合には、動作時のモータ４３１の最大
トルクをモータ４３１の持つトルク能力１００％に設定
する。そして、下脚４３の曲げが前後ともに大きくなる
につれて、すなわち、上脚部４２との角度が狭くなるに
つれて、その最大トルクを直線的に下げていく。これに
より、下脚部４３が大きく曲がっているときほど、動作
時のトルクが制限される。よって、誤って指などを挟ん
でも、けがをする心配がない。
を示す図である。また、図７は曲げ角度の基準を示す図
である。ここでは、図７に示すように、下脚部４３を曲
げない状態を０°、前方に曲げた場合をマイナス方向、
後方に曲げた場合をプラス方向とする。下脚部４３の曲
げ角度が０°の場合には、動作時のモータ４３１の最大
トルクをモータ４３１の持つトルク能力１００％に設定
する。そして、下脚４３の曲げが前後ともに大きくなる
につれて、すなわち、上脚部４２との角度が狭くなるに
つれて、その最大トルクを直線的に下げていく。これに
より、下脚部４３が大きく曲がっているときほど、動作
時のトルクが制限される。よって、誤って指などを挟ん
でも、けがをする心配がない。
【００２１】ただし、曲がり動作中であっても、その向
きが変わった場合には、モータ４３１の最大トルクをた
だちに１００％に戻す。例えば、下脚部４３を後方に曲
げる動作で曲げ角度約８０°のとき（点Ｐ１）に、関節
部４５を伸ばす動作に切り替わったとする。この場合に
は、モータ４３１の最大トルクを５０％程度から１００
％に戻す。これにより、敏速な切り替え動作が行える。
きが変わった場合には、モータ４３１の最大トルクをた
だちに１００％に戻す。例えば、下脚部４３を後方に曲
げる動作で曲げ角度約８０°のとき（点Ｐ１）に、関節
部４５を伸ばす動作に切り替わったとする。この場合に
は、モータ４３１の最大トルクを５０％程度から１００
％に戻す。これにより、敏速な切り替え動作が行える。
【００２２】また、点Ｐ２のように、最大の曲げ角度１
２０°（あるいは−１２０°）になった場合には、これ
以上は曲がらないので、最大トルクを１００％に戻す。
なお、上記トルク制御は、下脚部４３に限らず、上脚部
４２や他の脚部にも同様の制御がなされる。また、トル
ク制御の特性は、図６のものに限らず、図８の他の例よ
うに、下脚部４３を前方に曲げるときと後方に曲げると
きとで特性を変えることもできる。
２０°（あるいは−１２０°）になった場合には、これ
以上は曲がらないので、最大トルクを１００％に戻す。
なお、上記トルク制御は、下脚部４３に限らず、上脚部
４２や他の脚部にも同様の制御がなされる。また、トル
ク制御の特性は、図６のものに限らず、図８の他の例よ
うに、下脚部４３を前方に曲げるときと後方に曲げると
きとで特性を変えることもできる。
【００２３】次に、このようなモータのトルク制御を行
うための駆動回路４７の構成について説明する。図１は
本形態のモータのトルク制御を行うための駆動回路４７
の構成を示すブロック図である。ここでは、下脚部４３
に関する部分の構成を示す。比較器４７１は、胴体部２
の制御装置からの位置指令と、位置検出器４３３からの
軸の回転位置との誤差を求める。この誤差の値を誤差増
幅器４７２が増幅して、モータ４３１への印加電圧を制
御する。モータ４３１の回転は、減速機４３２によって
減速され、曲げの動力として関節部４５に伝達される。
位置検出器４３３は、関節部４５の軸の回転位置を検出
する。
うための駆動回路４７の構成について説明する。図１は
本形態のモータのトルク制御を行うための駆動回路４７
の構成を示すブロック図である。ここでは、下脚部４３
に関する部分の構成を示す。比較器４７１は、胴体部２
の制御装置からの位置指令と、位置検出器４３３からの
軸の回転位置との誤差を求める。この誤差の値を誤差増
幅器４７２が増幅して、モータ４３１への印加電圧を制
御する。モータ４３１の回転は、減速機４３２によって
減速され、曲げの動力として関節部４５に伝達される。
位置検出器４３３は、関節部４５の軸の回転位置を検出
する。
【００２４】トルク制限値発生器４７３は、比較器４７
１の出力をデータＤ１、位置検出器４３３の出力をデー
タＤ２として入力し、これらの値に基づいてトルクの制
限値を発生する。すなわち、データＤ１によって、モー
タ４３１の回転方向およびモータ４３１への印加電圧な
どのデータを知る。一方、データＤ２によって、関節部
４５の現在の曲げ角度を知る。そして、トルク制限値発
生器４７３は、これらのデータに基づいて、図６などで
示したトルク特性となるように、モータ４３１のトルク
制限値を発生し、誤差増幅器４７２に与える。
１の出力をデータＤ１、位置検出器４３３の出力をデー
タＤ２として入力し、これらの値に基づいてトルクの制
限値を発生する。すなわち、データＤ１によって、モー
タ４３１の回転方向およびモータ４３１への印加電圧な
どのデータを知る。一方、データＤ２によって、関節部
４５の現在の曲げ角度を知る。そして、トルク制限値発
生器４７３は、これらのデータに基づいて、図６などで
示したトルク特性となるように、モータ４３１のトルク
制限値を発生し、誤差増幅器４７２に与える。
【００２５】誤差増幅器４７２は、比較器４７１の出力
をトルク制限値の範囲内で増幅し、モータ４３１への印
加電圧を制御する。これにより、モータ４３１の最大ト
ルクが制御される。
をトルク制限値の範囲内で増幅し、モータ４３１への印
加電圧を制御する。これにより、モータ４３１の最大ト
ルクが制御される。
【００２６】図９はトルク制限値発生器４７３の構成を
示すブロック図である。トルク制限値発生器４７３で
は、入力側に２つのＡ／Ｄコンバータ４７３ａ，４７３
ｂが設けられている。Ａ／Ｄコンバータ４７３ａ，４７
３ｂは、それぞれデータＤ１，Ｄ２をＡ／Ｄ変換し、Ｒ
ＯＭ４７３ｃのアドレス信号として入力する。これによ
り、関節部４５の角度、モータ４３１の回転方向、モー
タ４３１への印加電圧に対応したＲＯＭ４７３ｃのアド
レスが割り当てられる。
示すブロック図である。トルク制限値発生器４７３で
は、入力側に２つのＡ／Ｄコンバータ４７３ａ，４７３
ｂが設けられている。Ａ／Ｄコンバータ４７３ａ，４７
３ｂは、それぞれデータＤ１，Ｄ２をＡ／Ｄ変換し、Ｒ
ＯＭ４７３ｃのアドレス信号として入力する。これによ
り、関節部４５の角度、モータ４３１の回転方向、モー
タ４３１への印加電圧に対応したＲＯＭ４７３ｃのアド
レスが割り当てられる。
【００２７】ＲＯＭ４７３ｃには、各アドレスに対応し
て、図６で示したようなトルク特性となるように、トル
ク制限値が記憶されている。ＲＯＭ４７３ｃは、入力さ
れたアドレスに対応するトルク制限値のデータを出力す
る。Ｄ／Ａコンバータ４７３ｄは、ＲＯＭ４７３ｃから
出力されたデータをＤ／Ａ変換し、図１で示した誤差増
幅器４７２に供給する。
て、図６で示したようなトルク特性となるように、トル
ク制限値が記憶されている。ＲＯＭ４７３ｃは、入力さ
れたアドレスに対応するトルク制限値のデータを出力す
る。Ｄ／Ａコンバータ４７３ｄは、ＲＯＭ４７３ｃから
出力されたデータをＤ／Ａ変換し、図１で示した誤差増
幅器４７２に供給する。
【００２８】このように、本形態では、関節部の曲げ角
度に応じてモータのトルクを制限するようにしたので、
特別なセンサを設けることなく、指などを挟んだときの
けがの発生を防止できる。また、堅い物体が挟まったと
きのギアなどの破損を防止できる。
度に応じてモータのトルクを制限するようにしたので、
特別なセンサを設けることなく、指などを挟んだときの
けがの発生を防止できる。また、堅い物体が挟まったと
きのギアなどの破損を防止できる。
【００２９】なお、本形態では、モータ４３１の印加電
圧を制御することによりトルク制限するようにしたが、
１方向クラッチやトルクリミッタなどの機械的装置を用
いてトルク制限するようにしてもよい。
圧を制御することによりトルク制限するようにしたが、
１方向クラッチやトルクリミッタなどの機械的装置を用
いてトルク制限するようにしてもよい。
【００３０】また、本形態では、ロボット１の脚部のト
ルク制御の例を示したが、産業用のロボットのアーム
や、ロボット以外にも関節部を有する機構のすべてに本
発明が適用できる。
ルク制御の例を示したが、産業用のロボットのアーム
や、ロボット以外にも関節部を有する機構のすべてに本
発明が適用できる。
【００３１】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、関節機構
部における第１及び第２の部材がなす角度を検出し、検
出結果に基づいて、当該角度が小さいほどアクチュエー
タの出力トルクを小さくするようにアクチュエータの出
力トルクを制限するようにしたことにより、第１及び第
２の部材間に指を挟んだ場合においても、怪我の発生を
有効に防止することができ、かくして安全性を格段と向
上し得る関節装置、ロボット装置及び関節制御方法を実
現できる。
部における第１及び第２の部材がなす角度を検出し、検
出結果に基づいて、当該角度が小さいほどアクチュエー
タの出力トルクを小さくするようにアクチュエータの出
力トルクを制限するようにしたことにより、第１及び第
２の部材間に指を挟んだ場合においても、怪我の発生を
有効に防止することができ、かくして安全性を格段と向
上し得る関節装置、ロボット装置及び関節制御方法を実
現できる。
【図１】本形態のモータのトルク制御を行うための駆動
回路の構成を示すブロック図である。
回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本形態のロボットの外観構成を示す側面図であ
る。
る。
【図３】左前脚部内部の構造を示す側面図である。
【図４】左前脚部内部の構造を示す正面図である。
【図５】左前脚部の動作例を示す図であり、（Ａ）は下
脚部のみを曲げた状態を示す図、（Ｂ）は上脚部も曲げ
た状態を示す図である。
脚部のみを曲げた状態を示す図、（Ｂ）は上脚部も曲げ
た状態を示す図である。
【図６】本形態におけるトルク制御の特性例を示す図で
ある。
ある。
【図７】曲げ角度の基準を示す図である。
【図８】トルク制御の他の特性例を示す図である。
【図９】トルク制限値発生器の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
１……ロボット、２……胴体部、３……頭部、４……左
前脚部、５……左後脚部、４１，５１……付け根部、４
２，５２……上脚部、４３，５３……下脚部、４４，４
５……関節部、４１１，４２１，４３１……モータ、４
１２，４２２，４３２……減速機、４７１……比較器、
４７２……誤差増幅器、４７３……トルク制限値発生
器。
前脚部、５……左後脚部、４１，５１……付け根部、４
２，５２……上脚部、４３，５３……下脚部、４４，４
５……関節部、４１１，４２１，４３１……モータ、４
１２，４２２，４３２……減速機、４７１……比較器、
４７２……誤差増幅器、４７３……トルク制限値発生
器。
Claims (9)
- 【請求項１】第１及び第２の部材間に設けられ、上記第
１及び第２の部材の回転軸を中心として回転自在に支持
する関節機構部と、 上記関節機構部を駆動するアクチュエータと、 上記アクチュエータの出力トルクを制限するトルク制限
手段と、 上記第１及び第２の部材がなす角度を検出する角度検出
手段とを具え、上記トルク制限手段は、 上記角度検出手段により検出された上記第１及び第２の
部材がなす上記角度に基づいて、当該角度が小さいほど
上記アクチュエータの上記出力トルクを小さくするよう
に、上記アクチュエータの上記出力トルクを制限する こ
とを特徴とする関節装置。 - 【請求項２】上記第１及び第２の部材がなす上記角度に
応じた上記アクチュエータの出力トルク制限値を記憶す
る記憶手段を具え、 上記出力トルク制限手段は、 上記第１及び第２の部材がなす上記角度と、上記記憶手
段に記憶された上記出力トルク制限値とに基づいて上記
アクチュエータの上記出力トルクを制限する ことを特徴
とする請求項１に記載の関節装置。 - 【請求項３】上記出力トルク制限手段は、 上記角度検出手段により検出された上記第１及び第２の
部材がなす上記角度に基づいて、上記関節機構部の回転
方向が変化したことを検出した場合には、上記アクチュ
エータの上記出力トルクの上記制限を解除する ことを特
徴とする請求項１に記載の関節装置。 - 【請求項４】第１及び第２の部材間に設けられ、上記第
１及び第２の部材の回転軸を中心として回転自在に支持
する関節機構部と、 上記関節機構部を駆動するアクチュエータと、 上記アクチュエータの出力トルクを制限するトルク制限
手段と、 上記第１及び第２の部材がなす角度を検出する角度検出
手段と を具え、 上記トルク制限手段は、 上記角度検出手段により検出された上記第１及び第２の
部材がなす上記角度に基づいて、当該角度が小さいほど
上記アクチュエータの上記出力トルクを小さくするよう
に、上記アクチュエータの上記出力トルクを制限する こ
とを特徴とするロボット装置。 - 【請求項５】上記第１及び第２の部材がなす上記角度に
応じた上記アクチュエータの出力トルク制限値を記憶す
る記憶手段を具え、 上記出力トルク制限手段は、 上記第１及び第２の部材がなす上記角度と、上記記憶手
段に記憶された上記出力トルク制限値とに基づいて上記
アクチュエータの上記出力トルクを制限する ことを特徴
とする請求項４に記載のロボット装置。 - 【請求項６】上記出力トルク制限手段は、 上記角度検出手段により検出された上記第１及び第２の
部材がなす上記角度に基づいて、上記関節機構部の回転
方向が変化したことを検出した場合には、上記アクチュ
エータの上記出力トルクの上記制限を解除する ことを特
徴とする請求項４に記載のロボット装置。 - 【請求項７】第１及び第２の部材間に設けられ、上記第
１及び第２の部材の回転軸を中心として回転自在に支持
する関節機構部における上記第１及び第２の部材がなす
角度を検出する第１のステップと、 検出した上記第１及び第２の部材がなす上記角度に基づ
いて、当該角度が小さいほど上記アクチュエータの出力
トルクを小さくするように、上記アクチュエータの上記
出力トルクを制限する第２のステップと を具える徴とす
る関節制御方法。 - 【請求項８】上記第２のステップでは、 予め記憶した上記第１及び第２の部材がなす上記角度に
応じた上記アクチュエータの出力トルク制限値と、上記
ステップＳＰ１において検出した上記第１及び第２の部
材がなす上記角度とに基づいて上記アクチュエータの上
記出力トルクを制限する ことを特徴とする請求項７に記
載の関節制御方法。 - 【請求項９】上記第２のステップでは、 上記角度検出手段により検出された上記第１及び第２の
部材がなす上記角度に基づいて、上記関節機構部の回転
方向が変化したことを検出した場合には、上記アクチュ
エータの上記出力トルクの上記制限を解除する ことを特
徴とする請求項７に記載の関節制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10176755A JP3130008B2 (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 関節装置、ロボット装置及び関節制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10176755A JP3130008B2 (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 関節装置、ロボット装置及び関節制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000006065A JP2000006065A (ja) | 2000-01-11 |
| JP3130008B2 true JP3130008B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=16019254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10176755A Expired - Fee Related JP3130008B2 (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 関節装置、ロボット装置及び関節制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3130008B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP5556558B2 (ja) * | 2010-10-05 | 2014-07-23 | トヨタ自動車株式会社 | ロボットアームの制御装置、制御方法、及び制御用プログラム |
| CN103025492B (zh) * | 2010-12-08 | 2015-07-22 | 松下电器产业株式会社 | 机器人的控制装置以及控制方法、机器人 |
| US20150068350A1 (en) | 2013-09-10 | 2015-03-12 | Seiko Epson Corporation | Robot arm and robot |
| JP6337432B2 (ja) | 2013-09-10 | 2018-06-06 | セイコーエプソン株式会社 | 関節駆動装置及びロボット |
| JP2015054387A (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-23 | セイコーエプソン株式会社 | ロボットアームおよびロボット |
| US9452532B2 (en) * | 2014-01-27 | 2016-09-27 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Robot, device and method for controlling robot, and computer-readable non-transitory recording medium |
| JP6633587B2 (ja) | 2017-10-05 | 2020-01-22 | ファナック株式会社 | ロボットの構成部材の速度を制限する制御装置 |
| CN112975990B (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-30 | 呜啦啦(广州)科技有限公司 | 一种机械关节同步控制方法及系统 |
-
1998
- 1998-06-24 JP JP10176755A patent/JP3130008B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2000006065A (ja) | 2000-01-11 |
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