JP3154510B2 - マニピュレータの制御装置 - Google Patents
マニピュレータの制御装置Info
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- JP3154510B2 JP3154510B2 JP13003291A JP13003291A JP3154510B2 JP 3154510 B2 JP3154510 B2 JP 3154510B2 JP 13003291 A JP13003291 A JP 13003291A JP 13003291 A JP13003291 A JP 13003291A JP 3154510 B2 JP3154510 B2 JP 3154510B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマニピュレータの制御装
置に係り、特にアーム先端にマニピュレータを操作する
操作レバーを備えたマニピュレータの制御装置に関す
る。
置に係り、特にアーム先端にマニピュレータを操作する
操作レバーを備えたマニピュレータの制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、マスターアームとの間に間隔
を隔ててマスターアームと類似した機構のスレーブアー
ムを設置し、マスターアームとスレーブアームとを伝達
手段で連結したマニピュレータが知られている。このマ
ニピュレータによれば、マスターアームの操作が伝達手
段を介してスレーブアームに忠実に伝達されると共に、
これに力感知機能を付加することによりマスターアーム
の操作に応じてスレーブアームによってワークに加えら
れた力が、マスターアームにフィードバックされること
により操作者が手で行うと同様な作業感覚を得ることが
できる。
を隔ててマスターアームと類似した機構のスレーブアー
ムを設置し、マスターアームとスレーブアームとを伝達
手段で連結したマニピュレータが知られている。このマ
ニピュレータによれば、マスターアームの操作が伝達手
段を介してスレーブアームに忠実に伝達されると共に、
これに力感知機能を付加することによりマスターアーム
の操作に応じてスレーブアームによってワークに加えら
れた力が、マスターアームにフィードバックされること
により操作者が手で行うと同様な作業感覚を得ることが
できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マスタースレーブ式のマニピュレータは、スレーブアー
ムがマスターアームによって遠隔操作されるものである
ため、釘打、ボルト締め等のように操作者が直接ワーク
に対して作業を行う必要がある場合には、操作者がワー
クの位置する場所まで移動するかまたはマニピュレータ
を操作する操作者とは別に他の作業員を必要とする、と
いう問題があった。
マスタースレーブ式のマニピュレータは、スレーブアー
ムがマスターアームによって遠隔操作されるものである
ため、釘打、ボルト締め等のように操作者が直接ワーク
に対して作業を行う必要がある場合には、操作者がワー
クの位置する場所まで移動するかまたはマニピュレータ
を操作する操作者とは別に他の作業員を必要とする、と
いう問題があった。
【０００４】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、マニピュレータを操作する操作者がワーク
に対して直接作業を行えると共に、操作者が希望する力
で希望する方向にエンドエフェクタを動作させることが
できるマニピュレータの制御装置を提供することを目的
とする。
れたもので、マニピュレータを操作する操作者がワーク
に対して直接作業を行えると共に、操作者が希望する力
で希望する方向にエンドエフェクタを動作させることが
できるマニピュレータの制御装置を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、マニピュレータの各関節を駆動する駆動手
段と、マニピュレータのアーム先端に取付けられると共
に操作者の操作力に応じた動作指令を出力する動作指令
出力手段と、アーム先端に取付けられたエンドエフェク
タが外部環境から受ける力を検出する力検出手段と、エ
ンドエフェクタの動作の主方向及び前記操作力に対する
エンドエフェクタのワークへの押付力の倍率を設定する
ための設定手段と、前記動作指令、前記力検出手段出力
及び前記設定手段に設定された内容に基づいて、操作者
がマニピュレータの操作を行う際にエンドエフェクタが
設定された倍率の押付力で設定された主方向に動作する
ように前記駆動手段を制御する制御手段と、を含んで構
成したものである。
に本発明は、マニピュレータの各関節を駆動する駆動手
段と、マニピュレータのアーム先端に取付けられると共
に操作者の操作力に応じた動作指令を出力する動作指令
出力手段と、アーム先端に取付けられたエンドエフェク
タが外部環境から受ける力を検出する力検出手段と、エ
ンドエフェクタの動作の主方向及び前記操作力に対する
エンドエフェクタのワークへの押付力の倍率を設定する
ための設定手段と、前記動作指令、前記力検出手段出力
及び前記設定手段に設定された内容に基づいて、操作者
がマニピュレータの操作を行う際にエンドエフェクタが
設定された倍率の押付力で設定された主方向に動作する
ように前記駆動手段を制御する制御手段と、を含んで構
成したものである。
【０００６】
【作用】本発明の動作指令出力手段は、マニピュレータ
のアーム先端に取付けられており、操作者の操作力に応
じた動作指令を出力する。このように動作指令出力手段
がマニピュレータのアーム先端に取付けられているた
め、マニピュレータ操作者はマニピュレータを操作する
位置でワークに対しても作業を行うことができる。力検
出手段は、アーム先端に取付けられたエンドエフェクタ
が外部環境から受ける力を検出する。本発明には、設定
手段が設けられており、この設定手段によってエンドエ
フェクタの動作の主方向及び前記操作力に対するエンド
エフェクタのワークへの押付力の倍率を設定することが
できる。制御手段は、動作指令出力手段から出力された
動作指令、力検出手段によって検出されたエンドエフェ
クタが外部環境から受ける力、及び、設定手段に設定さ
れた内容に基づいて、操作者がマニピュレータの操作を
行う際にエンドエフェクタが設定された倍率の押付力で
かつ設定された方向に動作するように、マニピュレータ
の各関節を駆動する駆動手段を制御する。このように、
操作者がマニピュレータの操作を行う際にエンドエフェ
クタが設定された倍率の押付力で設定された主方向に動
作されるため、操作者の癖や熟練度等によって操作者が
意図した動作指令を与えることができない場合であって
も、設定手段に設定された内容に一致するようにマニピ
ュレータが駆動されるため、作業を迅速にかつ正確に行
うことができ操作性の良いマニピュレータを提供するこ
とができる。
のアーム先端に取付けられており、操作者の操作力に応
じた動作指令を出力する。このように動作指令出力手段
がマニピュレータのアーム先端に取付けられているた
め、マニピュレータ操作者はマニピュレータを操作する
位置でワークに対しても作業を行うことができる。力検
出手段は、アーム先端に取付けられたエンドエフェクタ
が外部環境から受ける力を検出する。本発明には、設定
手段が設けられており、この設定手段によってエンドエ
フェクタの動作の主方向及び前記操作力に対するエンド
エフェクタのワークへの押付力の倍率を設定することが
できる。制御手段は、動作指令出力手段から出力された
動作指令、力検出手段によって検出されたエンドエフェ
クタが外部環境から受ける力、及び、設定手段に設定さ
れた内容に基づいて、操作者がマニピュレータの操作を
行う際にエンドエフェクタが設定された倍率の押付力で
かつ設定された方向に動作するように、マニピュレータ
の各関節を駆動する駆動手段を制御する。このように、
操作者がマニピュレータの操作を行う際にエンドエフェ
クタが設定された倍率の押付力で設定された主方向に動
作されるため、操作者の癖や熟練度等によって操作者が
意図した動作指令を与えることができない場合であって
も、設定手段に設定された内容に一致するようにマニピ
ュレータが駆動されるため、作業を迅速にかつ正確に行
うことができ操作性の良いマニピュレータを提供するこ
とができる。
【０００７】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図１に示すように本実施例のマニピュレータ
は、第１アーム１０及び第２アーム１２を備えたアーム
と、アーム先端に取付けられたエンドエフェクタ２５と
を備えている。第１アーム１０の一端は基台１４に回転
可能に取付けられ、第１アーム１０の他端は第２アーム
１２の一端と回転可能に連結されている。第１アーム１
０と基台１４との連結部、即ち関節には、第１アーム１
０をこの関節を中心に回動させるモーター等で構成され
た第１アーム用アクチュエータ１６が取付けられてい
る。また、第１アーム１０と第２アーム１２との連結
部、即ち関節には、この関節を中心に第２アーム１２を
回動させるための第２アーム用アクチュエータ１８が取
付けられている。
説明する。図１に示すように本実施例のマニピュレータ
は、第１アーム１０及び第２アーム１２を備えたアーム
と、アーム先端に取付けられたエンドエフェクタ２５と
を備えている。第１アーム１０の一端は基台１４に回転
可能に取付けられ、第１アーム１０の他端は第２アーム
１２の一端と回転可能に連結されている。第１アーム１
０と基台１４との連結部、即ち関節には、第１アーム１
０をこの関節を中心に回動させるモーター等で構成され
た第１アーム用アクチュエータ１６が取付けられてい
る。また、第１アーム１０と第２アーム１２との連結
部、即ち関節には、この関節を中心に第２アーム１２を
回動させるための第２アーム用アクチュエータ１８が取
付けられている。
【０００８】また、基台１４にはアームを旋回させるた
めの旋回用アクチュエータ３２が取付けられている。
めの旋回用アクチュエータ３２が取付けられている。
【０００９】第１アーム１０と平行に、一端が基台１４
に回転可能に取付けられかつ他端が連結部材２１に回転
可能に取付けられた姿勢一定制御用リンク２０が設けら
れている。また第２アーム１２と平行に一端が連結部材
２１に回転可能に取付けられた姿勢一定制御用リンク２
０が設けられている。第２アーム１２と姿勢一定制御用
リンク２０との先端部にはセンサ取付箱２２が取付けら
れている。第２アーム１２と姿勢一定制御用リンク２
０、第１アーム１０と姿勢一定制御用リンク２０とによ
ってそれぞれ平行リンクが構成されているためセンサ取
付箱２２は姿勢をかえることなくＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移
動することができる。
に回転可能に取付けられかつ他端が連結部材２１に回転
可能に取付けられた姿勢一定制御用リンク２０が設けら
れている。また第２アーム１２と平行に一端が連結部材
２１に回転可能に取付けられた姿勢一定制御用リンク２
０が設けられている。第２アーム１２と姿勢一定制御用
リンク２０との先端部にはセンサ取付箱２２が取付けら
れている。第２アーム１２と姿勢一定制御用リンク２
０、第１アーム１０と姿勢一定制御用リンク２０とによ
ってそれぞれ平行リンクが構成されているためセンサ取
付箱２２は姿勢をかえることなくＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移
動することができる。
【００１０】センサ取付箱２２の前面にはエンドエフェ
クタ２５が外部環境から受ける力をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の
３分力に分解して検出する環境用力センサ２４を介して
エンドエフェクタ２５が取付けられている。また、セン
サ取付箱２２の側面には図２にも示すように操作レバー
２８に作用する操作力をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の３分力に分
解して検出する操作用力センサ２６が取付けられてい
る。また、センサ取付箱２２の底面には、エンドエフェ
クタ２５の動作の主方向、操作レバー２８に作用する操
作力とエンドエフェクタ２５のワークに対する押付力と
の倍率を設定するための設定装置３０が取付けられてい
る。
クタ２５が外部環境から受ける力をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の
３分力に分解して検出する環境用力センサ２４を介して
エンドエフェクタ２５が取付けられている。また、セン
サ取付箱２２の側面には図２にも示すように操作レバー
２８に作用する操作力をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の３分力に分
解して検出する操作用力センサ２６が取付けられてい
る。また、センサ取付箱２２の底面には、エンドエフェ
クタ２５の動作の主方向、操作レバー２８に作用する操
作力とエンドエフェクタ２５のワークに対する押付力と
の倍率を設定するための設定装置３０が取付けられてい
る。
【００１１】図３に示すように、設定装置３０は、操作
用力センサ２６の動作の主方向を設定するための動作主
方向設定スイッチ３４、操作力に対する押付力の倍率を
設定するための押付力倍率設定用ボリューム３８が設け
られている。動作主方向設定スイッチ３４には、Ｘ方
向、Ｙ方向、Ｚ方向及び解除の表示があり、つまみをい
ずれかの表示に一致させることによって動作の主方向を
設定したりこの設定を解除することができる。また、押
付力倍率設定用ボリューム３８のつまみを回転させるこ
とによって操作力に対する押付力の倍率を変更すること
ができる。
用力センサ２６の動作の主方向を設定するための動作主
方向設定スイッチ３４、操作力に対する押付力の倍率を
設定するための押付力倍率設定用ボリューム３８が設け
られている。動作主方向設定スイッチ３４には、Ｘ方
向、Ｙ方向、Ｚ方向及び解除の表示があり、つまみをい
ずれかの表示に一致させることによって動作の主方向を
設定したりこの設定を解除することができる。また、押
付力倍率設定用ボリューム３８のつまみを回転させるこ
とによって操作力に対する押付力の倍率を変更すること
ができる。
【００１２】図４はマニピュレータを制御する制御装置
４８をロボット、操作者及び環境に関連させて示すもの
で、この制御装置４８は環境用力センサ２４出力Ｆe に
ゲインＫe を乗算することによって位置検出値Ｘe を出
力する環境用コントローラ４２と、操作用力センサ２６
の出力Ｆh にゲインＫh を乗算することによって位置指
令値Ｘh を出力する操作用コントローラ４０とを備えて
いる。操作用コントローラ４０及び環境用コントローラ
４２の出力端は操作用コントローラ４０出力から環境用
コントローラ４２出力を減算した差Ｘを出力する減算器
４４に接続されている。減算器４４はサーボアンプ４６
を介してマニピュレータの各関節に設けられたアクチュ
エータに接続されている。また、操作用コントローラ４
０及び環境用コントローラ４２には設定装置３０が接続
されている。
４８をロボット、操作者及び環境に関連させて示すもの
で、この制御装置４８は環境用力センサ２４出力Ｆe に
ゲインＫe を乗算することによって位置検出値Ｘe を出
力する環境用コントローラ４２と、操作用力センサ２６
の出力Ｆh にゲインＫh を乗算することによって位置指
令値Ｘh を出力する操作用コントローラ４０とを備えて
いる。操作用コントローラ４０及び環境用コントローラ
４２の出力端は操作用コントローラ４０出力から環境用
コントローラ４２出力を減算した差Ｘを出力する減算器
４４に接続されている。減算器４４はサーボアンプ４６
を介してマニピュレータの各関節に設けられたアクチュ
エータに接続されている。また、操作用コントローラ４
０及び環境用コントローラ４２には設定装置３０が接続
されている。
【００１３】操作用コントローラ４０は、図５に示すよ
うに、操作用力センサ２６で検出されたＸ軸方向分力Ｆ
hxをゲインＫhxで増幅してＸ軸方向の位置指令Ｘを出力
する増幅器５０、Ｙ軸方向分力ＦhyにゲインＫhyを乗算
してＹ軸方向の位置指令Ｙを出力する増幅器５２、及び
Ｚ軸方向分力ＦhzにゲインＫhzを乗算してＺ軸方向の位
置指令Ｚを出力する増幅器５４を備えている。ゲインＫ
hx、Ｋhy、ＫhzはゲインＫh をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に分解
したときの成分である。またこれらの増幅器のゲインＫ
hx、Ｋhy、Ｋhzは設定装置３０の動作主方向設定スイッ
チ３４の設定に応じて変更される。増幅器５０、増幅器
５２、増幅器５４は変換回路５６に接続されている。こ
の変換回路５６は、位置指令Ｘ、Ｙ、Ｚを用いてヤコビ
行列を利用した周知の変換方法によって第１アーム用ア
クチュエータ１６、第２アーム用アクチュエータ１８及
び旋回用アクチュエータ３２の各関節での指令値、即ち
目標角度θ１、θ２及びθ３を演算して出力する。
うに、操作用力センサ２６で検出されたＸ軸方向分力Ｆ
hxをゲインＫhxで増幅してＸ軸方向の位置指令Ｘを出力
する増幅器５０、Ｙ軸方向分力ＦhyにゲインＫhyを乗算
してＹ軸方向の位置指令Ｙを出力する増幅器５２、及び
Ｚ軸方向分力ＦhzにゲインＫhzを乗算してＺ軸方向の位
置指令Ｚを出力する増幅器５４を備えている。ゲインＫ
hx、Ｋhy、ＫhzはゲインＫh をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に分解
したときの成分である。またこれらの増幅器のゲインＫ
hx、Ｋhy、Ｋhzは設定装置３０の動作主方向設定スイッ
チ３４の設定に応じて変更される。増幅器５０、増幅器
５２、増幅器５４は変換回路５６に接続されている。こ
の変換回路５６は、位置指令Ｘ、Ｙ、Ｚを用いてヤコビ
行列を利用した周知の変換方法によって第１アーム用ア
クチュエータ１６、第２アーム用アクチュエータ１８及
び旋回用アクチュエータ３２の各関節での指令値、即ち
目標角度θ１、θ２及びθ３を演算して出力する。
【００１４】環境用コントローラ４２は、図５に示すよ
うに、環境用力センサ２４で検出されたＸ軸方向分力Ｆ
exをゲインＫexで増幅してＸ軸方向の位置検出値Ｘ’を
出力する増幅器４２Ａ、Ｙ軸方向分力ＦeyにゲインＫey
を乗算してＹ軸方向の位置検出値Ｙ’を出力する増幅器
４２Ｂ、及びＺ軸方向分力ＦezにゲインＫezを乗算して
Ｚ軸方向の位置検出値Ｚ’を出力する増幅器４２Ｃを備
えている。ゲインＫex、Ｋey、ＫezはゲインＫe をＸ、
Ｙ、Ｚ軸方向に分解したときの成分である。またこれら
の増幅器のゲインＫex、Ｋey、Ｋezは設定装置３０の押
付力倍率設定用ボリューム３８で設定された押付力の倍
率に応じて変更される。増幅器４２Ａ、増幅器４２Ｂ、
増幅器４２Ｃは変換回路４３に接続されている。この変
換回路４３は、位置検出値Ｘ' 、Ｙ’、Ｚ’を用いてヤ
コビ行列を利用した周知の変換方法によって第１アーム
用アクチュエータ１６、第２アーム用アクチュエータ１
８及び旋回用アクチュエータ３２の各関節での位置検出
値Ｘex、Ｘey、ＸeZを演算して出力する。
うに、環境用力センサ２４で検出されたＸ軸方向分力Ｆ
exをゲインＫexで増幅してＸ軸方向の位置検出値Ｘ’を
出力する増幅器４２Ａ、Ｙ軸方向分力ＦeyにゲインＫey
を乗算してＹ軸方向の位置検出値Ｙ’を出力する増幅器
４２Ｂ、及びＺ軸方向分力ＦezにゲインＫezを乗算して
Ｚ軸方向の位置検出値Ｚ’を出力する増幅器４２Ｃを備
えている。ゲインＫex、Ｋey、ＫezはゲインＫe をＸ、
Ｙ、Ｚ軸方向に分解したときの成分である。またこれら
の増幅器のゲインＫex、Ｋey、Ｋezは設定装置３０の押
付力倍率設定用ボリューム３８で設定された押付力の倍
率に応じて変更される。増幅器４２Ａ、増幅器４２Ｂ、
増幅器４２Ｃは変換回路４３に接続されている。この変
換回路４３は、位置検出値Ｘ' 、Ｙ’、Ｚ’を用いてヤ
コビ行列を利用した周知の変換方法によって第１アーム
用アクチュエータ１６、第２アーム用アクチュエータ１
８及び旋回用アクチュエータ３２の各関節での位置検出
値Ｘex、Ｘey、ＸeZを演算して出力する。
【００１５】ここで、位置検出値Ｘe （Ｘex、Ｘey、Ｘ
eZ）、位置指令値Ｘh （θ1 、θ2 、θ3 ）、減算器４
４出力Ｘ及び操作力Ｆh は図４から次の（１）〜（４）
式に示すようになる。この（１）〜（４）式に基づいて
エンドエフェクタがワークと接触するときの押付力Ｆe
と操作力Ｆh との比Ｆe ／Ｆh を求めると（５）式に示
すようになる。
eZ）、位置指令値Ｘh （θ1 、θ2 、θ3 ）、減算器４
４出力Ｘ及び操作力Ｆh は図４から次の（１）〜（４）
式に示すようになる。この（１）〜（４）式に基づいて
エンドエフェクタがワークと接触するときの押付力Ｆe
と操作力Ｆh との比Ｆe ／Ｆh を求めると（５）式に示
すようになる。
【００１６】 Ｘe ＝Ｋe ・Ｆe ……（１） Ｘh ＝Ｋh ・Ｆh ……（２） Ｘ ＝Ｘh −Ｘe ……（３） Ｆh ＝Ｒ・Ｘ ……（４） Ｒ：ロボットの特性で定まる定数
【００１７】
【数１】
【００１８】この（５）式から理解されるようにゲイン
ＫeまたはゲインＫhを変更することによって操作力の倍
率Ｆe／Ｆhを変更することができる。即ち、ゲインＫh
とゲインＫeを設定すると任意の操作力の倍率Ｆe／Ｆh
を得ることができる。例えば、ゲインＫhを一定にして
ゲインＫeを大きくすると倍率は小さくなり、ゲインＫe
を小さくすると倍率は大きくなる。操作者の癖や熟練度
により任意に倍率Ｆe／Ｆhを選択すれば、使いやすい操
作性の良いマニピュレータになる。また、操作力Ｆhと
押付力Ｆeの関係を自由に選択できることから図７に示
すように操作力Ｆhと押付力Ｆeとの関係を曲線ａまたは
曲線ｂのように任意設定することが可能になり、操作者
の癖や熟練度によりさまざまな曲線を持たせることがで
きる。
ＫeまたはゲインＫhを変更することによって操作力の倍
率Ｆe／Ｆhを変更することができる。即ち、ゲインＫh
とゲインＫeを設定すると任意の操作力の倍率Ｆe／Ｆh
を得ることができる。例えば、ゲインＫhを一定にして
ゲインＫeを大きくすると倍率は小さくなり、ゲインＫe
を小さくすると倍率は大きくなる。操作者の癖や熟練度
により任意に倍率Ｆe／Ｆhを選択すれば、使いやすい操
作性の良いマニピュレータになる。また、操作力Ｆhと
押付力Ｆeの関係を自由に選択できることから図７に示
すように操作力Ｆhと押付力Ｆeとの関係を曲線ａまたは
曲線ｂのように任意設定することが可能になり、操作者
の癖や熟練度によりさまざまな曲線を持たせることがで
きる。
【００１９】次に、図８のガラス板等の板状ワーク４８
を天井と床との間を通って壁方向へ接近させる場合を例
にとって本実施例の動作を説明する。まず板状ワークを
Ｙ軸方向に移動するため、動作主方向設定スイッチ３４
のつまみをＹ方向に設定し、押付力倍率設定用ボリュー
ム３８によって押付力の倍率を設定する。これによっ
て、ゲインＫhyは押付力の倍率によって定まる大きな値
になりかつゲインＫhx、Ｋhzは小さな値になる。また、
壁へ押付けるため、設定された倍率によってゲインＫey
は大きく、ゲインＫex、Ｋezは小さくなる。次に、操作
レバー２８を握ってエンドエフェクタ２５をＹ軸方向に
移動させる。このとき操作レバー２８に作用する操作力
は操作用力センサ２６によってＸ、Ｙ、Ｚ方向の分力と
して検出される。増幅器５２のゲインＫhyは大きな値で
あり、増幅器５０及び増幅器５４のゲインＫhx、Ｋhzは
小さな値であるため、位置指令Ｙは操作力のＹ軸方向の
分力ＦhyとゲインＫhyとの積で表される大きな値にな
り、Ｘ方向の位置指令値及びＺ軸方向の位置指令値は０
に近い小さな値になる。従って操作者の熟練度等によっ
て操作レバーがＺ軸方向またはＸ軸方向に振動しながら
Ｙ軸方向に移動された場合であってもＺ軸方向またはＸ
軸方向に作用する操作力による位置指令はほとんど０の
値になるためエンドエフェクタ２５がＺ軸方向またはＸ
軸方向に振動するのが防止され、Ｙ軸方向へのみ移動さ
れる。板状ワークが、壁に接触すると動作主方向切換用
スイッチ３４によって設置された押付方向に、押付力倍
率設定用ボリューム３８で設定された押付力の倍率（ゲ
インＫeyの大きさによって定まる）に応じた押付力が得
られるため板状ワークの材質に応じた押付力で板状ワー
クを壁に押付けることができ、板状ワークの破損を防止
することができる。
を天井と床との間を通って壁方向へ接近させる場合を例
にとって本実施例の動作を説明する。まず板状ワークを
Ｙ軸方向に移動するため、動作主方向設定スイッチ３４
のつまみをＹ方向に設定し、押付力倍率設定用ボリュー
ム３８によって押付力の倍率を設定する。これによっ
て、ゲインＫhyは押付力の倍率によって定まる大きな値
になりかつゲインＫhx、Ｋhzは小さな値になる。また、
壁へ押付けるため、設定された倍率によってゲインＫey
は大きく、ゲインＫex、Ｋezは小さくなる。次に、操作
レバー２８を握ってエンドエフェクタ２５をＹ軸方向に
移動させる。このとき操作レバー２８に作用する操作力
は操作用力センサ２６によってＸ、Ｙ、Ｚ方向の分力と
して検出される。増幅器５２のゲインＫhyは大きな値で
あり、増幅器５０及び増幅器５４のゲインＫhx、Ｋhzは
小さな値であるため、位置指令Ｙは操作力のＹ軸方向の
分力ＦhyとゲインＫhyとの積で表される大きな値にな
り、Ｘ方向の位置指令値及びＺ軸方向の位置指令値は０
に近い小さな値になる。従って操作者の熟練度等によっ
て操作レバーがＺ軸方向またはＸ軸方向に振動しながら
Ｙ軸方向に移動された場合であってもＺ軸方向またはＸ
軸方向に作用する操作力による位置指令はほとんど０の
値になるためエンドエフェクタ２５がＺ軸方向またはＸ
軸方向に振動するのが防止され、Ｙ軸方向へのみ移動さ
れる。板状ワークが、壁に接触すると動作主方向切換用
スイッチ３４によって設置された押付方向に、押付力倍
率設定用ボリューム３８で設定された押付力の倍率（ゲ
インＫeyの大きさによって定まる）に応じた押付力が得
られるため板状ワークの材質に応じた押付力で板状ワー
クを壁に押付けることができ、板状ワークの破損を防止
することができる。
【００２０】また、図９に示すようにエンドエフェクタ
としてグラインダー５０を取付けた場合においても、グ
ラインダー５０を対象物に押し当ててグラインディング
するときに操作者の熟練度、対象物５２の材質、グライ
ンディング量から適切な押付け力の倍率を自由に設定で
きるため作業が早く正確に行え操作性の良いマニピュレ
ータとなる。
としてグラインダー５０を取付けた場合においても、グ
ラインダー５０を対象物に押し当ててグラインディング
するときに操作者の熟練度、対象物５２の材質、グライ
ンディング量から適切な押付け力の倍率を自由に設定で
きるため作業が早く正確に行え操作性の良いマニピュレ
ータとなる。
【００２１】なお、上記ではＦe／Ｆhが線形である例に
ついて説明したが、第１０図に示すように操作力と押付
力との関係を非線型に設定できる表示または設定パネル
６０に置換えて設定するようにしても良い。さらに、上
記では動作主方向設定スイッチ３４、押付力倍率設定用
ボリューム３８を用いた例について説明したが、図１１
に示すように、動作主方向設定スイッチ３４に変えて
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸各方向のゲインＫhx、Ｋhy、Ｋhzをそれぞ
れ任意に設定できるボリューム６２、押付力倍率設定用
ボリューム３８に代えてゲインＫex、Ｋey、Ｋezをそれ
ぞれ任意に設定できるボリューム６４を設けても良い。
ついて説明したが、第１０図に示すように操作力と押付
力との関係を非線型に設定できる表示または設定パネル
６０に置換えて設定するようにしても良い。さらに、上
記では動作主方向設定スイッチ３４、押付力倍率設定用
ボリューム３８を用いた例について説明したが、図１１
に示すように、動作主方向設定スイッチ３４に変えて
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸各方向のゲインＫhx、Ｋhy、Ｋhzをそれぞ
れ任意に設定できるボリューム６２、押付力倍率設定用
ボリューム３８に代えてゲインＫex、Ｋey、Ｋezをそれ
ぞれ任意に設定できるボリューム６４を設けても良い。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンドエフェクタの動作の主方向及びエンドエフェクタと
ワークとの押付力を設定できるようにしたため、マニピ
ュレータを操作者が直接ワークに対して作業を行うこと
ができると共にマニピュレータの操作性を向上すること
ができる、という効果が得られる。
ンドエフェクタの動作の主方向及びエンドエフェクタと
ワークとの押付力を設定できるようにしたため、マニピ
ュレータを操作者が直接ワークに対して作業を行うこと
ができると共にマニピュレータの操作性を向上すること
ができる、という効果が得られる。
【図１】本発明のマニピュレータの概略図である。
【図２】第２アームの先端部の斜視図である。
【図３】図２の拡大図である。
【図４】制御装置と環境、ロボット、操作者の関係を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図５】操作用コントローラのブロック図である。
【図６】ゲインＫh と操作力の倍率Ｆe ／Ｆh との関係
を示す線図である。
を示す線図である。
【図７】操作力と押付力との関係を示す線図である。
【図８】天井と床との間隙を通してワークを壁に押付け
る使用例を説明するための概略図である。
る使用例を説明するための概略図である。
【図９】対象物をグラインダーでグラインディングする
使用例を説明するための概略図である。
使用例を説明するための概略図である。
【図１０】操作力と接触とが非線型の場合の表示パネル
の概略図である。
の概略図である。
【図１１】設定装置の他の例を示す斜視図である。
１０ 第１アーム １２ 第２アーム １４ 基台 １６ 第１アーム用アクチュエータ １８ 第２アーム用アクチュエータ ２０ 姿勢一定制御リンク ２１ 連結部材 ２４ 環境用力センサ ２５ エンドエフェクタ ２６ 操作用力センサ ２８ 操作レバー ３０ 設定装置 ３２ 旋回用アクチュエータ ３４ 動作主方向設定スイッチ ３８ 押付力倍率設定用ボリューム ４０ 操作用コントローラ ４２ 環境用コントローラ ４４ 減算器 ４６ サーボアンプ ４８ 制御装置 ５０ 増幅器 ５２ 増幅器 ５４ ゲイン設定用ボリューム ５６ 変換回路 ６０ 設定パネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 貴志 東京都江東区南砂二丁目５番14号 株式 会社竹中工務店 技術研究所内 (72)発明者 福田 敏男 東京都新宿区原町１−16牛込ハイマンシ ョン303 (72)発明者 大坪 和彦 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松 製作所メカトロニクス研究所内 (72)発明者 上原 和雄 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松 製作所メカトロニクス研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−29292（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−89278（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−292193（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−19388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−10485（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−200983（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 1/02 B25J 13/02 B25J 17/00
Claims (1)
- 【請求項１】 マニピュレータの各関節を駆動する駆動
手段と、 マニピュレータのアーム先端に取付けられると共に操作
者の操作力に応じた動作指令を出力する動作指令出力手
段と、 アーム先端に取付けられたエンドエフェクタが外部環境
から受ける力を検出する力検出手段と、 エンドエフェクタの動作の主方向及び前記操作力に対す
るエンドエフェクタのワークへの押付力の倍率を設定す
るための設定手段と、 前記動作指令、前記力検出手段出力及び前記設定手段に
設定された内容に基づいて、操作者がマニピュレータの
操作を行う際にエンドエフェクタが設定された倍率の押
付力で設定された主方向に動作するように前記駆動手段
を制御する制御手段と、 を含むマニピュレータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13003291A JP3154510B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | マニピュレータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13003291A JP3154510B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | マニピュレータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04354685A JPH04354685A (ja) | 1992-12-09 |
| JP3154510B2 true JP3154510B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=15024463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13003291A Expired - Fee Related JP3154510B2 (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | マニピュレータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3154510B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4578809B2 (ja) * | 2004-01-08 | 2010-11-10 | 本田技研工業株式会社 | アシスト搬送装置 |
| JP4530672B2 (ja) * | 2004-01-08 | 2010-08-25 | 本田技研工業株式会社 | アシスト搬送装置 |
| EP1642693A1 (en) * | 2003-06-25 | 2006-04-05 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Assist transportation method and device |
| JP4578808B2 (ja) * | 2004-01-08 | 2010-11-10 | 本田技研工業株式会社 | アシスト搬送装置 |
| JP2009028893A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-02-12 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | マニピュレータおよびそれを複数備えたパワーアシスト装置 |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP13003291A patent/JP3154510B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04354685A (ja) | 1992-12-09 |
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