JP3396862B2 - 多関節ロボットのコンプライアンス制御方法 - Google Patents
多関節ロボットのコンプライアンス制御方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多関節ロボットのコン
プライアンス制御方法に関し、特に手首の姿勢制御まで
コンプライアンス制御を適用する場合の方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】多関節ロボットのコンプライアンス制御
は、手先の位置と姿勢、及び手先にかかる力を用いてロ
ボットに柔らかい動きをさせる制御手法である。この手
法は、バネ、ダンパ、慣性パラメータを仮想的に設定し
たモデル系の運動をロボットの動きで実現するもので、
パラメータの値を変えることによりロボットの見かけ上
の応答特性を自由に設定できる。コンプライアンス制御
は、 Ｆ＝Ｍａ＋Ｄｖ＋Ｋ（ｘ−ｘ0 ） …(1) という特性方程式で表される。ここでＭは仮想慣性係
数、Ｄは仮想ダンピング係数、Ｋは仮想バネ係数、Ｆは
手先の受ける力、ｘは手先の現在位置、ｘ0 は目標位
置、ａはｘの２次微分（加速度）、ｖはｘの１次微分
（速度）を表す。設定したモデルからｘ0 はバネ平衡点
でもある。手先に加わる外力Ｆを力センサによって測定
し、（１）式を満足するようにロボットを制御する。一
般には、モデルに従ってロボットが追従すべき位置ｘ
(k) を（１）式により求めて位置制御する。すなわち、 ｘ＝ｘ(k) …(2-1) ｖ＝ｘ(k) −ｘ(k-1) …(2-2) ａ＝ｖ(k) −ｖ(k-1) ＝ｘ(k) − 2ｘ(k-1) ＋ｘ(k-2) …(2-3) とおき、（１）式に代入してｘ(k) について解いた ｘ(k) ＝｛Ｆ＋Ｋ・ｘo ＋（２Ｍ＋Ｄ）・ｘ(k-1) −Ｍ
・ｘ(k-2) ｝／（Ｍ＋Ｄ＋Ｋ） … (3) によって次の制御サイクルでの位置指令が得られる。こ
こでｘ(k-1) は前サイクルでの位置、ｘ(k-2) は前々サ
イクルでの位置を示している。 【０００３】通常、ロボットのコンプライアンス制御を
行なう際には、位置３自由度、姿勢３自由度の合計６自
由度で手先の位置と姿勢を制御する。位置については、
基準の位置からデカルト座標で表したＸ，Ｙ，Ｚ方向の
距離と、力センサから得られた並進力の各方向の成分を
用い、（３）式から指令位置（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。
また姿勢（回転）については、図２のコンプライアンス
制御のブロック図に示すように、運動学計算に用いられ
る回転行列表現から、目標姿勢を基準としたロール，ピ
ッチ，ヨー角（ＺＹＸオイラー角）表現に変換し、この
値と力センサより得られる各軸回りのモーメントを
（３）式に代入した ｒ(k) ＝｛ｍz ＋(2Ｍ＋Ｄ) ・ｒ(k-1) −Ｍ・ｒ(k-2)
｝／ (Ｍ＋Ｄ＋Ｋ) …(4-1) ｐ(k) ＝｛ｍy ＋(2Ｍ＋Ｄ) ・ｐ(k-1) −Ｍ・ｐ(k-2)
｝／ (Ｍ＋Ｄ＋Ｋ) …(4-2) ｙ(k) ＝｛ｍx ＋(2Ｍ＋Ｄ) ・ｙ(k-1) −Ｍ・ｙ(k-2)
｝／ (Ｍ＋Ｄ＋Ｋ) …(4-3) によって指令の姿勢成分（ｒ，ｐ，ｙ）が求められ、逆
運動学で使われる回転行列表現に戻される。ここでｒは
ロール角、ｐはピッチ角、ｙはヨー角、ｍは測定される
モーメントである。（４）式で、（３）式における目標
値ｘ0 に相当する項がないのは、目標姿勢を基準とした
目標姿勢のロール，ピッチ，ヨー角は０となるためであ
る。（４）式からわかるように、ロール角はＺ軸回りの
モーメント、ピッチ角はＹ軸回りのモーメント、ヨー角
はＸ軸回りのモーメントによって決定されることにな
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところがロール，ピッ
チ，ヨー角による姿勢表現を使ってコンプライアンス制
御を行なうと、ピッチ角が９０°のときには、ロール軸
とヨー軸が一致する、すなわちＺ軸回りのモーメントと
Ｘ軸回りのモーメントによって同じ軸に関する回転を生
じることになり、これによって実現される姿勢はオペレ
ータの予想と合わないものとなるという問題点があっ
た。例として、Ｘ軸回りのモーメントとＹ軸回りのモー
メントが等しい場合を考える。図５は、Ｘ，Ｙ軸回りに
大きさの等しいモーメントを加えたときの、モーメント
の大きさが０からＺ軸が９０°回転するまでモーメント
を加えたときの姿勢の軌跡を示している。オペレータの
予想姿勢（軌跡）では、破線で示すように、モーメント
が０のときの姿勢ＡからＸ軸と４５°をなす方向に回転
していき、Ｚ軸が９０°回転する大きさのモーメントを
加えたときには図中のＣで表される姿勢となるであろ
う。しかしながらロール，ピッチ，ヨー角を使ったとき
の実際の姿勢は、実線で示すようにモーメントが小さい
ときにはオペレータの予想軌跡とほぼ合っているが、モ
ーメントが大きくなるにつれて予想姿勢（軌跡）とはず
れてきて、Ｚ軸が９０°回転する大きさのモーメントを
加えたときには、Ｂで表される姿勢となり大幅なずれが
生じる。 【０００５】ロール軸周りに任意角度回転させた後に、
ピッチ軸周りに９０°回転させたときの様子を図６に示
して説明する。図６（ａ）はロール軸に回転させた後の
図であり、（ｂ）は（ａ）からピッチ軸周りに９０°回
転させた図である。ピッチ軸周りの回転前のロール軸
と、ピッチ軸周りの回転後のヨー軸は、方向が逆だが回
転軸としては同一となる。姿勢表現としてロール、ピッ
チ、ヨーを用いた場合、ロール、ピッチ、ヨーの順序で
回転させたことになる。したがって、ピッチ軸周りの回
転前のロール軸とピッチ軸回転後のヨー軸が一致する
（または１８０°逆向きで一致する）場合には、ロール
角、ヨー角にかかわらずピッチ軸は回転前のロール軸に
垂直な平面内にいかあり得ず、自由度が１つ減ったこと
と同じになる。例えばロール軸周りに９０°、ピッチ軸
周りに９０°、ヨー軸周りに４５°回転させてできる姿
勢は、ロール軸周りに４５°、ピッチ軸周りに９０°回
転すれば達成できることになる。実際の制御では、この
ような状況のときにオペレータの予想と合わないことに
なる。これはロール，ピッチ，ヨー角表現のピッチ角が
９０°のときは特異点となるために生じる問題であり、
他のオイラー角表現を使った場合にも同様である。そこ
で本発明は、上記問題点を解決するために、姿勢の表現
にひねりと回転を表す回転ベクトルを用いた表現を採用
し、オペレータの予想姿勢（軌跡）と合うような多関節
ロボットのコンプライアンス制御方法を提供することを
目的とするものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、設定したコンプライアンスモデルに従う
ように位置と姿勢の指令値を算出する多関節ロボットの
コンプライアンス制御方法において、姿勢３自由度のコ
ンプライアンスモデルで使用する姿勢の表現方法とし
て、目標姿勢座標系と現在姿勢座標系を基準デカルト座
標系として表現し、前記目標姿勢座標系の一つの座標軸
を選び、前記目標姿勢座標系の一つの座標軸が前記現在
姿勢座標系の対応する座標軸に一致するように前記目標
姿勢座標系の一つの座標軸に垂直な回転軸回りのひねり
と、前記目標姿勢座標系の残り二つの座標軸が前記現在
姿勢座標系の対応する二つの座標軸に一致するように前
記現在姿勢座標系の一つの座標軸回りの回転によって姿
勢を表現するとともに、前記ひねりの方向とひねり角を
前記目標姿勢座標系の一つの座標軸と垂直な平面上の２
次元ベクトルで表現するものとし、そのベクトルの方向
がひねりの方向となり、その絶対値がひねり角となるよ
うにその２次元ベクトルの要素を決定し、前記ひねり角
を表す２次元ベクトルの二つの要素とひねり後の前記現
在姿勢座標系の一つの座標軸回りの回転角からなる３次
元の回転ベクトルを定義し、回転ベクトルのそれぞれの
要素に対して姿勢のコンプライアンス制御を行なうこと
を特徴とするものである。 【０００７】 【作用】上記手段により、大きなモーメントが加わった
場合にも、オイラー角で表したときのような予想姿勢
（軌跡）に合わない挙動は生じなくなる。 【０００８】 【実施例】本発明の実施例を図を用いて説明する。図１
は、本発明によるコンプライアンス制御の姿勢指令値を
求めるフロー図である。運動学で用いる回転行列表現か
ら、ひねりと回転を表す回転ベクトルによる表現に変換
し、この値と測定されるモーメントからコンプライアン
ス制御の指令値を求め、これを逆運動学で用いる回転行
列表現に戻すことを示している。図３は、目標姿勢を基
準として前サイクルでの姿勢を、Ｚ軸を一致させるよう
にＺ軸に垂直な回転軸回りにひねったときのひねりの方
向とひねり角、及びひねりを加えた後にＸ，Ｙ軸が一致
するようにＺ軸回りに回転したときの回転角を用いて表
した様子である。ここで、αはＸ軸とひねりの軸のなす
角、βはひねり角、γはＺ軸回りの回転角である。図４
は、図３をＺ＝０の平面（ＸＹ平面）で切った図で、ひ
ねりの方向及びひねり角と、ひねりと回転を表す回転ベ
クトルのうちのひねりを表すＸＹ平面上の２次元ベクト
ルの要素Ｒx ，Ｒy との関係を表している。Ｘ軸とひね
りの軸のなす角αは、ＸＹ平面上の２次元ベクトルの方
向を表し、 tan(α) ＝Ｒy ／Ｒx …(5) という関係が成り立つ。ひねり角βは、ベクトルの絶対
値で決まり、 β＝（Ｒx 2 ＋Ｒy 2 ）1/2 …(6) となる。また回転ベクトルのもう一つの要素Ｒz は、ひ
ねりを加えた後のＺ軸回りの回転の回転角γと等しくな
る。従って、回転ベクトルの各成分Ｒx ，Ｒy ，Ｒ
z は、α，β，γを用いて Ｒx ＝cos(α) ・β … (7-1) Ｒy ＝sin(α) ・β … (7-2) Ｒz ＝γ … (7-3) と表すことができる。 【０００９】実際の制御においては、前サイクルでの姿
勢と前々サイクルでの姿勢を目標姿勢からのひねりと回
転を表す回転ベクトル表現で表し、（３）式と同様の Ｒx(k)＝｛ｍx ＋(2Ｍ＋Ｄ) ・Ｒx(k-1)−Ｍ・Ｒx(k-
2)｝／ (Ｍ＋Ｄ＋Ｋ) …(8-1) Ｒy(k)＝｛ｍy ＋(2Ｍ＋Ｄ) ・Ｒy(k-1)−Ｍ・Ｒy(k-
2)｝／ (Ｍ＋Ｄ＋Ｋ) …(8-2) Ｒz(k)＝｛ｍz ＋(2Ｍ＋Ｄ) ・Ｒz(k-1)−Ｍ・Ｒz(k-
2)｝／ (Ｍ＋Ｄ＋Ｋ) …(8-3) を用いて次サイクルでの指令姿勢を求める。ここでＲ
(k) は目標姿勢から回転ベクトル表現を用いて表した指
令姿勢、Ｒ(k-1) は目標姿勢から回転ベクトル表現を用
いて表した前サイクルでの姿勢、Ｒ(k-2) は目標姿勢か
ら回転ベクトル表現を用いて表した前々サイクルでの姿
勢、ｍは手先に加わるモーメントである。また（３）式
のｘ0 に相当する目標姿勢の項がないのは、目標姿勢を
基準とした目標姿勢の回転ベクトルの各要素は常に０に
なるためである。このひねりと回転を表す回転ベクトル
表現を用いてコンプライアンス制御を行なった結果、ロ
ール，ピッチ，ヨー角表現の場合に生じていた、実際の
感覚と大幅なズレを生じることはなくなる。 【００１０】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、人間
の予想姿勢（軌跡）に近い特性のコンプライアンス制御
が可能となる。
プライアンス制御方法に関し、特に手首の姿勢制御まで
コンプライアンス制御を適用する場合の方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】多関節ロボットのコンプライアンス制御
は、手先の位置と姿勢、及び手先にかかる力を用いてロ
ボットに柔らかい動きをさせる制御手法である。この手
法は、バネ、ダンパ、慣性パラメータを仮想的に設定し
たモデル系の運動をロボットの動きで実現するもので、
パラメータの値を変えることによりロボットの見かけ上
の応答特性を自由に設定できる。コンプライアンス制御
は、 Ｆ＝Ｍａ＋Ｄｖ＋Ｋ（ｘ−ｘ0 ） …(1) という特性方程式で表される。ここでＭは仮想慣性係
数、Ｄは仮想ダンピング係数、Ｋは仮想バネ係数、Ｆは
手先の受ける力、ｘは手先の現在位置、ｘ0 は目標位
置、ａはｘの２次微分（加速度）、ｖはｘの１次微分
（速度）を表す。設定したモデルからｘ0 はバネ平衡点
でもある。手先に加わる外力Ｆを力センサによって測定
し、（１）式を満足するようにロボットを制御する。一
般には、モデルに従ってロボットが追従すべき位置ｘ
(k) を（１）式により求めて位置制御する。すなわち、 ｘ＝ｘ(k) …(2-1) ｖ＝ｘ(k) −ｘ(k-1) …(2-2) ａ＝ｖ(k) −ｖ(k-1) ＝ｘ(k) − 2ｘ(k-1) ＋ｘ(k-2) …(2-3) とおき、（１）式に代入してｘ(k) について解いた ｘ(k) ＝｛Ｆ＋Ｋ・ｘo ＋（２Ｍ＋Ｄ）・ｘ(k-1) −Ｍ
・ｘ(k-2) ｝／（Ｍ＋Ｄ＋Ｋ） … (3) によって次の制御サイクルでの位置指令が得られる。こ
こでｘ(k-1) は前サイクルでの位置、ｘ(k-2) は前々サ
イクルでの位置を示している。 【０００３】通常、ロボットのコンプライアンス制御を
行なう際には、位置３自由度、姿勢３自由度の合計６自
由度で手先の位置と姿勢を制御する。位置については、
基準の位置からデカルト座標で表したＸ，Ｙ，Ｚ方向の
距離と、力センサから得られた並進力の各方向の成分を
用い、（３）式から指令位置（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。
また姿勢（回転）については、図２のコンプライアンス
制御のブロック図に示すように、運動学計算に用いられ
る回転行列表現から、目標姿勢を基準としたロール，ピ
ッチ，ヨー角（ＺＹＸオイラー角）表現に変換し、この
値と力センサより得られる各軸回りのモーメントを
（３）式に代入した ｒ(k) ＝｛ｍz ＋(2Ｍ＋Ｄ) ・ｒ(k-1) −Ｍ・ｒ(k-2)
｝／ (Ｍ＋Ｄ＋Ｋ) …(4-1) ｐ(k) ＝｛ｍy ＋(2Ｍ＋Ｄ) ・ｐ(k-1) −Ｍ・ｐ(k-2)
｝／ (Ｍ＋Ｄ＋Ｋ) …(4-2) ｙ(k) ＝｛ｍx ＋(2Ｍ＋Ｄ) ・ｙ(k-1) −Ｍ・ｙ(k-2)
｝／ (Ｍ＋Ｄ＋Ｋ) …(4-3) によって指令の姿勢成分（ｒ，ｐ，ｙ）が求められ、逆
運動学で使われる回転行列表現に戻される。ここでｒは
ロール角、ｐはピッチ角、ｙはヨー角、ｍは測定される
モーメントである。（４）式で、（３）式における目標
値ｘ0 に相当する項がないのは、目標姿勢を基準とした
目標姿勢のロール，ピッチ，ヨー角は０となるためであ
る。（４）式からわかるように、ロール角はＺ軸回りの
モーメント、ピッチ角はＹ軸回りのモーメント、ヨー角
はＸ軸回りのモーメントによって決定されることにな
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところがロール，ピッ
チ，ヨー角による姿勢表現を使ってコンプライアンス制
御を行なうと、ピッチ角が９０°のときには、ロール軸
とヨー軸が一致する、すなわちＺ軸回りのモーメントと
Ｘ軸回りのモーメントによって同じ軸に関する回転を生
じることになり、これによって実現される姿勢はオペレ
ータの予想と合わないものとなるという問題点があっ
た。例として、Ｘ軸回りのモーメントとＹ軸回りのモー
メントが等しい場合を考える。図５は、Ｘ，Ｙ軸回りに
大きさの等しいモーメントを加えたときの、モーメント
の大きさが０からＺ軸が９０°回転するまでモーメント
を加えたときの姿勢の軌跡を示している。オペレータの
予想姿勢（軌跡）では、破線で示すように、モーメント
が０のときの姿勢ＡからＸ軸と４５°をなす方向に回転
していき、Ｚ軸が９０°回転する大きさのモーメントを
加えたときには図中のＣで表される姿勢となるであろ
う。しかしながらロール，ピッチ，ヨー角を使ったとき
の実際の姿勢は、実線で示すようにモーメントが小さい
ときにはオペレータの予想軌跡とほぼ合っているが、モ
ーメントが大きくなるにつれて予想姿勢（軌跡）とはず
れてきて、Ｚ軸が９０°回転する大きさのモーメントを
加えたときには、Ｂで表される姿勢となり大幅なずれが
生じる。 【０００５】ロール軸周りに任意角度回転させた後に、
ピッチ軸周りに９０°回転させたときの様子を図６に示
して説明する。図６（ａ）はロール軸に回転させた後の
図であり、（ｂ）は（ａ）からピッチ軸周りに９０°回
転させた図である。ピッチ軸周りの回転前のロール軸
と、ピッチ軸周りの回転後のヨー軸は、方向が逆だが回
転軸としては同一となる。姿勢表現としてロール、ピッ
チ、ヨーを用いた場合、ロール、ピッチ、ヨーの順序で
回転させたことになる。したがって、ピッチ軸周りの回
転前のロール軸とピッチ軸回転後のヨー軸が一致する
（または１８０°逆向きで一致する）場合には、ロール
角、ヨー角にかかわらずピッチ軸は回転前のロール軸に
垂直な平面内にいかあり得ず、自由度が１つ減ったこと
と同じになる。例えばロール軸周りに９０°、ピッチ軸
周りに９０°、ヨー軸周りに４５°回転させてできる姿
勢は、ロール軸周りに４５°、ピッチ軸周りに９０°回
転すれば達成できることになる。実際の制御では、この
ような状況のときにオペレータの予想と合わないことに
なる。これはロール，ピッチ，ヨー角表現のピッチ角が
９０°のときは特異点となるために生じる問題であり、
他のオイラー角表現を使った場合にも同様である。そこ
で本発明は、上記問題点を解決するために、姿勢の表現
にひねりと回転を表す回転ベクトルを用いた表現を採用
し、オペレータの予想姿勢（軌跡）と合うような多関節
ロボットのコンプライアンス制御方法を提供することを
目的とするものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、設定したコンプライアンスモデルに従う
ように位置と姿勢の指令値を算出する多関節ロボットの
コンプライアンス制御方法において、姿勢３自由度のコ
ンプライアンスモデルで使用する姿勢の表現方法とし
て、目標姿勢座標系と現在姿勢座標系を基準デカルト座
標系として表現し、前記目標姿勢座標系の一つの座標軸
を選び、前記目標姿勢座標系の一つの座標軸が前記現在
姿勢座標系の対応する座標軸に一致するように前記目標
姿勢座標系の一つの座標軸に垂直な回転軸回りのひねり
と、前記目標姿勢座標系の残り二つの座標軸が前記現在
姿勢座標系の対応する二つの座標軸に一致するように前
記現在姿勢座標系の一つの座標軸回りの回転によって姿
勢を表現するとともに、前記ひねりの方向とひねり角を
前記目標姿勢座標系の一つの座標軸と垂直な平面上の２
次元ベクトルで表現するものとし、そのベクトルの方向
がひねりの方向となり、その絶対値がひねり角となるよ
うにその２次元ベクトルの要素を決定し、前記ひねり角
を表す２次元ベクトルの二つの要素とひねり後の前記現
在姿勢座標系の一つの座標軸回りの回転角からなる３次
元の回転ベクトルを定義し、回転ベクトルのそれぞれの
要素に対して姿勢のコンプライアンス制御を行なうこと
を特徴とするものである。 【０００７】 【作用】上記手段により、大きなモーメントが加わった
場合にも、オイラー角で表したときのような予想姿勢
（軌跡）に合わない挙動は生じなくなる。 【０００８】 【実施例】本発明の実施例を図を用いて説明する。図１
は、本発明によるコンプライアンス制御の姿勢指令値を
求めるフロー図である。運動学で用いる回転行列表現か
ら、ひねりと回転を表す回転ベクトルによる表現に変換
し、この値と測定されるモーメントからコンプライアン
ス制御の指令値を求め、これを逆運動学で用いる回転行
列表現に戻すことを示している。図３は、目標姿勢を基
準として前サイクルでの姿勢を、Ｚ軸を一致させるよう
にＺ軸に垂直な回転軸回りにひねったときのひねりの方
向とひねり角、及びひねりを加えた後にＸ，Ｙ軸が一致
するようにＺ軸回りに回転したときの回転角を用いて表
した様子である。ここで、αはＸ軸とひねりの軸のなす
角、βはひねり角、γはＺ軸回りの回転角である。図４
は、図３をＺ＝０の平面（ＸＹ平面）で切った図で、ひ
ねりの方向及びひねり角と、ひねりと回転を表す回転ベ
クトルのうちのひねりを表すＸＹ平面上の２次元ベクト
ルの要素Ｒx ，Ｒy との関係を表している。Ｘ軸とひね
りの軸のなす角αは、ＸＹ平面上の２次元ベクトルの方
向を表し、 tan(α) ＝Ｒy ／Ｒx …(5) という関係が成り立つ。ひねり角βは、ベクトルの絶対
値で決まり、 β＝（Ｒx 2 ＋Ｒy 2 ）1/2 …(6) となる。また回転ベクトルのもう一つの要素Ｒz は、ひ
ねりを加えた後のＺ軸回りの回転の回転角γと等しくな
る。従って、回転ベクトルの各成分Ｒx ，Ｒy ，Ｒ
z は、α，β，γを用いて Ｒx ＝cos(α) ・β … (7-1) Ｒy ＝sin(α) ・β … (7-2) Ｒz ＝γ … (7-3) と表すことができる。 【０００９】実際の制御においては、前サイクルでの姿
勢と前々サイクルでの姿勢を目標姿勢からのひねりと回
転を表す回転ベクトル表現で表し、（３）式と同様の Ｒx(k)＝｛ｍx ＋(2Ｍ＋Ｄ) ・Ｒx(k-1)−Ｍ・Ｒx(k-
2)｝／ (Ｍ＋Ｄ＋Ｋ) …(8-1) Ｒy(k)＝｛ｍy ＋(2Ｍ＋Ｄ) ・Ｒy(k-1)−Ｍ・Ｒy(k-
2)｝／ (Ｍ＋Ｄ＋Ｋ) …(8-2) Ｒz(k)＝｛ｍz ＋(2Ｍ＋Ｄ) ・Ｒz(k-1)−Ｍ・Ｒz(k-
2)｝／ (Ｍ＋Ｄ＋Ｋ) …(8-3) を用いて次サイクルでの指令姿勢を求める。ここでＲ
(k) は目標姿勢から回転ベクトル表現を用いて表した指
令姿勢、Ｒ(k-1) は目標姿勢から回転ベクトル表現を用
いて表した前サイクルでの姿勢、Ｒ(k-2) は目標姿勢か
ら回転ベクトル表現を用いて表した前々サイクルでの姿
勢、ｍは手先に加わるモーメントである。また（３）式
のｘ0 に相当する目標姿勢の項がないのは、目標姿勢を
基準とした目標姿勢の回転ベクトルの各要素は常に０に
なるためである。このひねりと回転を表す回転ベクトル
表現を用いてコンプライアンス制御を行なった結果、ロ
ール，ピッチ，ヨー角表現の場合に生じていた、実際の
感覚と大幅なズレを生じることはなくなる。 【００１０】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、人間
の予想姿勢（軌跡）に近い特性のコンプライアンス制御
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による姿勢に関するコンプライアンス制
御部分のブロック図 【図２】従来方法による姿勢に関するコンプライアンス
制御部分のブロック図 【図３】目標姿勢を基準として前サイクルでの姿勢をひ
ねりと回転による表現を用いて表した図 【図４】Ｚ軸を一致させる回転の回転軸の方向を求める
様子を示す図 【図５】Ｘ，Ｙ軸回りに等しい大きさのモーメントを加
えたときの姿勢の変化を表した様子を示す図 【図６】従来方法による問題点を説明する図
御部分のブロック図 【図２】従来方法による姿勢に関するコンプライアンス
制御部分のブロック図 【図３】目標姿勢を基準として前サイクルでの姿勢をひ
ねりと回転による表現を用いて表した図 【図４】Ｚ軸を一致させる回転の回転軸の方向を求める
様子を示す図 【図５】Ｘ，Ｙ軸回りに等しい大きさのモーメントを加
えたときの姿勢の変化を表した様子を示す図 【図６】従来方法による問題点を説明する図
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B25J 9/00 - 13/00
G05B 19/42
G05D 3/12 305
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】設定したコンプライアンスモデルに従うよ
うに位置と姿勢の指令値を算出する多関節ロボットのコ
ンプライアンス制御方法において、 姿勢３自由度のコンプライアンスモデルで使用する姿勢
の表現方法として、目標姿勢座標系と現在姿勢座標系を
基準デカルト座標系として表現し、前記目標姿勢座標系
の一つの座標軸を選び、前記目標姿勢座標系の一つの座
標軸が前記現在姿勢座標系の対応する座標軸に一致する
ように前記目標姿勢座標系の一つの座標軸に垂直な回転
軸回りのひねりと、前記目標姿勢座標系の残り二つの座
標軸が前記現在姿勢座標系の対応する二つの座標軸に一
致するように前記現在姿勢座標系の一つの座標軸回りの
回転によって姿勢を表現するとともに、 前記ひねりの方向とひねり角を前記目標姿勢座標系の一
つの座標軸と垂直な平面上の２次元ベクトルで表現する
ものとし、そのベクトルの方向がひねりの方向となり、
その絶対値がひねり角となるようにその２次元ベクトル
の要素を決定し、前記ひねり角を表す２次元ベクトルの
二つの要素とひねり後の前記現在姿勢座標系の一つの座
標軸回りの回転角からなる３次元の回転ベクトルを定義
し、回転ベクトルのそれぞれの要素に対して姿勢のコン
プライアンス制御を行なうことを特徴とする多関節ロボ
ットのコンプライアンス制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24995193A JP3396862B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 多関節ロボットのコンプライアンス制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24995193A JP3396862B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 多関節ロボットのコンプライアンス制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0780788A JPH0780788A (ja) | 1995-03-28 |
| JP3396862B2 true JP3396862B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=17200613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24995193A Expired - Fee Related JP3396862B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 多関節ロボットのコンプライアンス制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3396862B2 (ja) |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP24995193A patent/JP3396862B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0780788A (ja) | 1995-03-28 |
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