JP3436087B2 - 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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- JP3436087B2 JP3436087B2 JP20125897A JP20125897A JP3436087B2 JP 3436087 B2 JP3436087 B2 JP 3436087B2 JP 20125897 A JP20125897 A JP 20125897A JP 20125897 A JP20125897 A JP 20125897A JP 3436087 B2 JP3436087 B2 JP 3436087B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットマニピュ
レータをサーボモータで駆動し、ロボットのエンドエフ
ェクタにかかった外力に対し柔軟に逃げる動作、すなわ
ちコンプライアンス動作を行うためのロボットの制御方
法および装置に関する。
レータをサーボモータで駆動し、ロボットのエンドエフ
ェクタにかかった外力に対し柔軟に逃げる動作、すなわ
ちコンプライアンス動作を行うためのロボットの制御方
法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、力センサを用いないで、ロボット
マニピュレータに外力が加わったときに、外力に追従し
てマニピュレータを動作させコンプライアンス動作を行
うロボットの制御装置（特開平６−３９７６０号）が知
られている。
マニピュレータに外力が加わったときに、外力に追従し
てマニピュレータを動作させコンプライアンス動作を行
うロボットの制御装置（特開平６−３９７６０号）が知
られている。
【０００３】この従来例は、ロボットマニピュレータに
外力が加わったときに、停止時に比べて増加したモータ
電流指令値に応じて位置変化分として位置指令値に加算
し、ロボットマニピュレータを動作させることで、ロボ
ット先端に力センサ等を設置せず、外力に追従してコン
プライアンス動作ができるものである。
外力が加わったときに、停止時に比べて増加したモータ
電流指令値に応じて位置変化分として位置指令値に加算
し、ロボットマニピュレータを動作させることで、ロボ
ット先端に力センサ等を設置せず、外力に追従してコン
プライアンス動作ができるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例
は、ロボットの停止時のモータ電流を基に外力を算出し
ているために、ロボットがプレイバック動作で動いてい
るときは使用できないという問題点があり、外力が加わ
ったときに、ロボットのマニピュレータの逃げる方向等
を規定していないために、外力をかけるものが完全にロ
ボットマニピュレータを拘束せずに押している場合は、
ロボットマニピュレータの逃げる方向が不安定であり、
ロボットの動作する近くに治具等がある場合に衝突する
という問題点があった。
は、ロボットの停止時のモータ電流を基に外力を算出し
ているために、ロボットがプレイバック動作で動いてい
るときは使用できないという問題点があり、外力が加わ
ったときに、ロボットのマニピュレータの逃げる方向等
を規定していないために、外力をかけるものが完全にロ
ボットマニピュレータを拘束せずに押している場合は、
ロボットマニピュレータの逃げる方向が不安定であり、
ロボットの動作する近くに治具等がある場合に衝突する
という問題点があった。
【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、力センサを用いずロボットマニピュレータに外力
が加わったときに柔軟に逃げる動作、すなわちコンプラ
イアンス動作を行うロボットの制御装置において、ロボ
ットがプレイバック動作で動いているときでも使用で
き、外力をかけるものが完全にロボットマニピュレータ
を拘束せずに押している場合に、ロボットマニピュレー
タが逃げる方向を特定できるロボットの制御方法および
装置を提供することを目的とする。
ので、力センサを用いずロボットマニピュレータに外力
が加わったときに柔軟に逃げる動作、すなわちコンプラ
イアンス動作を行うロボットの制御装置において、ロボ
ットがプレイバック動作で動いているときでも使用で
き、外力をかけるものが完全にロボットマニピュレータ
を拘束せずに押している場合に、ロボットマニピュレー
タが逃げる方向を特定できるロボットの制御方法および
装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の第１手段は、ロボットマニピュレータを駆動
するサーボモータのモータ電流値を検出し、前記サーボ
モータのモータ回転速度を検出し、前記モータ電流値と
前記モータ回転速度からロボットマニピュレータにかか
った外乱負荷トルクを検出し、検出した外乱負荷トルク
の大きさに応じてロボットマニピュレータのコンプライ
アンス動作指令値を演算し、前記コンプライアンス動作
指令値と通常のプレイバック動作の位置指令値を加算し
てプレイバック動作時のコンプライアンス動作させる際
に、プレイバック動作を行う座標系での動作制限を行わ
ない場合のコンプライアンス動作の位置から動作制限し
た座標方向の対応する位置へ位置指令値を演算し、外乱
がかかった位置から前記対応する位置へ動作することを
特徴とするロボットの制御方法である。
に本発明の第１手段は、ロボットマニピュレータを駆動
するサーボモータのモータ電流値を検出し、前記サーボ
モータのモータ回転速度を検出し、前記モータ電流値と
前記モータ回転速度からロボットマニピュレータにかか
った外乱負荷トルクを検出し、検出した外乱負荷トルク
の大きさに応じてロボットマニピュレータのコンプライ
アンス動作指令値を演算し、前記コンプライアンス動作
指令値と通常のプレイバック動作の位置指令値を加算し
てプレイバック動作時のコンプライアンス動作させる際
に、プレイバック動作を行う座標系での動作制限を行わ
ない場合のコンプライアンス動作の位置から動作制限し
た座標方向の対応する位置へ位置指令値を演算し、外乱
がかかった位置から前記対応する位置へ動作することを
特徴とするロボットの制御方法である。
【０００７】また、本発明の第２手段は、第１手段の動
作位置制限方法において、ロボットのツールセンターポ
イントの動作をワールド座標系において動作位置制限し
た方法としたものである。
作位置制限方法において、ロボットのツールセンターポ
イントの動作をワールド座標系において動作位置制限し
た方法としたものである。
【０００８】つぎに、本発明の第３手段は、第１手段の
動作位置制限方法において、ロボットのツールセンター
ポイントの動作をベース座標系において動作位置制限し
た方法としたものである。
動作位置制限方法において、ロボットのツールセンター
ポイントの動作をベース座標系において動作位置制限し
た方法としたものである。
【０００９】つぎに、本発明の第４手段は、第１手段の
動作位置制限方法において、ロボットのツールセンター
ポイントの動作をメカニカルインターフェース座標系に
おいて動作位置制限した方法としたものである。
動作位置制限方法において、ロボットのツールセンター
ポイントの動作をメカニカルインターフェース座標系に
おいて動作位置制限した方法としたものである。
【００１０】つぎに、本発明の第５手段は、第１手段の
動作位置制限方法において、ロボットのツールセンター
ポイントの動作を作業座標系において動作位置制限した
方法としたものである。
動作位置制限方法において、ロボットのツールセンター
ポイントの動作を作業座標系において動作位置制限した
方法としたものである。
【００１１】つぎに、本発明の第６手段は、第１手段の
動作位置制限方法において、ロボットのツールセンター
ポイントの動作をエンドエフェクタ座標系において動作
位置制限した方法としたものである。
動作位置制限方法において、ロボットのツールセンター
ポイントの動作をエンドエフェクタ座標系において動作
位置制限した方法としたものである。
【００１２】つぎに、本発明の第７手段は、ロボットマ
ニピュレータを駆動するサーボモータと、前記サーボモ
ータの電流を検出するモータ電流検出器と、前記サーボ
モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出器と、
前記モータ回転速度とモータ電流からロボットマニピュ
レータにかかった外乱負荷トルクを検出する外乱検出器
と、前記外乱検出器が検出した外乱負荷トルクの大きさ
に応じてロボットマニピュレータのコンプライアンス動
作指令値を演算する力制御演算器と、前記コンプライア
ンス動作指令値を通常のプレイバック動作の位置指令値
に加算して座標系において動作位置制限した位置指令値
を演算する動作制限演算器を備え、前記動作制限演算器
は、プレイバック動作を行う座標系での動作制限を行わ
ない場合のコンプライアンス動作の位置から動作制限し
た座標方向の対応する位置へ位置指令値を演算するもの
である。
ニピュレータを駆動するサーボモータと、前記サーボモ
ータの電流を検出するモータ電流検出器と、前記サーボ
モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出器と、
前記モータ回転速度とモータ電流からロボットマニピュ
レータにかかった外乱負荷トルクを検出する外乱検出器
と、前記外乱検出器が検出した外乱負荷トルクの大きさ
に応じてロボットマニピュレータのコンプライアンス動
作指令値を演算する力制御演算器と、前記コンプライア
ンス動作指令値を通常のプレイバック動作の位置指令値
に加算して座標系において動作位置制限した位置指令値
を演算する動作制限演算器を備え、前記動作制限演算器
は、プレイバック動作を行う座標系での動作制限を行わ
ない場合のコンプライアンス動作の位置から動作制限し
た座標方向の対応する位置へ位置指令値を演算するもの
である。
【００１３】つぎに、本発明の第８手段は、第７手段の
動作制限演算器としてロボットのツールセンターポイン
トの動作をワールド座標系において動作位置制限した位
置指令値を演算する構成としたものである。
動作制限演算器としてロボットのツールセンターポイン
トの動作をワールド座標系において動作位置制限した位
置指令値を演算する構成としたものである。
【００１４】つぎに、本発明の第９手段は、第７手段の
動作制限演算器としてロボットのツールセンターポイン
トの動作をベース座標系において動作位置制限した位置
指令値を演算する構成としたものである。
動作制限演算器としてロボットのツールセンターポイン
トの動作をベース座標系において動作位置制限した位置
指令値を演算する構成としたものである。
【００１５】つぎに、本発明の第１０手段は、第７手段
の動作制限演算器としてロボットのツールセンターポイ
ントの動作をメカニカルインターフェース座標系におい
て動作位置制限したコンプライアンス動作指令値を演算
する構成としたものである。
の動作制限演算器としてロボットのツールセンターポイ
ントの動作をメカニカルインターフェース座標系におい
て動作位置制限したコンプライアンス動作指令値を演算
する構成としたものである。
【００１６】つぎに、本発明の第１１手段は、第７手段
の動作制限演算器としてロボットのツールセンターポイ
ントの動作が作業座標系により動作位置制限した位置指
令値を演算する構成としたものである。
の動作制限演算器としてロボットのツールセンターポイ
ントの動作が作業座標系により動作位置制限した位置指
令値を演算する構成としたものである。
【００１７】つぎに、本発明の第１２手段は、第７手段
の動作制限演算器としてロボットのツールセンターポイ
ントの動作がエンドエフェクタ座標系により動作位置制
限した位置指令値を演算する構成としたものである。
の動作制限演算器としてロボットのツールセンターポイ
ントの動作がエンドエフェクタ座標系により動作位置制
限した位置指令値を演算する構成としたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】上記手段により、本発明の第１手
段による方法とその方法を用いるための第７手段の装置
によれば、ロボットがプレイバック動作で動いていると
きでも、力センサを用いずロボットマニピュレータに外
力が加わったときにコンプライアンス動作を行う作用を
有する。
段による方法とその方法を用いるための第７手段の装置
によれば、ロボットがプレイバック動作で動いていると
きでも、力センサを用いずロボットマニピュレータに外
力が加わったときにコンプライアンス動作を行う作用を
有する。
【００１９】さらに、本発明の第２手段による方法とそ
の方法を用いるための第８手段の装置によれば、外力を
かけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束せず
に押している場合に、ロボットマニピュレータが逃げる
方向をロボットのツールセンターポイントがワールド座
標系において動作位置制限された動作位置に特定する作
用を有する。
の方法を用いるための第８手段の装置によれば、外力を
かけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束せず
に押している場合に、ロボットマニピュレータが逃げる
方向をロボットのツールセンターポイントがワールド座
標系において動作位置制限された動作位置に特定する作
用を有する。
【００２０】さらに、本発明の第３手段による方法とそ
の方法を用いるための第９手段の装置によれば、外力を
かけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束せず
に押している場合に、ロボットマニピュレータは逃げる
方向をロボットのツールセンターポイントがベース座標
系において動作位置制限された動作位置に特定する作用
を有する。
の方法を用いるための第９手段の装置によれば、外力を
かけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束せず
に押している場合に、ロボットマニピュレータは逃げる
方向をロボットのツールセンターポイントがベース座標
系において動作位置制限された動作位置に特定する作用
を有する。
【００２１】さらに、本発明の第４手段による方法とそ
の方法を用いるための第１０手段の装置によれば、外力
をかけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束せ
ずに押している場合に、ロボットマニピュレータが逃げ
る方向をロボットのツールセンターポイントがメカニカ
ルインターフェース座標系において動作位置制限された
動作位置に特定する作用を有する。
の方法を用いるための第１０手段の装置によれば、外力
をかけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束せ
ずに押している場合に、ロボットマニピュレータが逃げ
る方向をロボットのツールセンターポイントがメカニカ
ルインターフェース座標系において動作位置制限された
動作位置に特定する作用を有する。
【００２２】さらに、本発明の第５手段による方法とそ
の方法を用いるための第１１手段の装置によれば、外力
をかけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束せ
ずに押している場合に、ロボットマニピュレータが逃げ
る方向をロボットのツールセンターポイントが作業座標
系において動作位置制限された動作位置に特定する作用
を有する。
の方法を用いるための第１１手段の装置によれば、外力
をかけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束せ
ずに押している場合に、ロボットマニピュレータが逃げ
る方向をロボットのツールセンターポイントが作業座標
系において動作位置制限された動作位置に特定する作用
を有する。
【００２３】さらに、本発明の第６手段による方法とそ
の方法を用いるための第１２手段の装置によれば、外力
をかけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束せ
ずに押している場合に、ロボットマニピュレータが逃げ
る方向をロボットのツールセンターポイントがエンドエ
フェクタ座標系において動作位置制限された動作位置に
特定する作用を有する。
の方法を用いるための第１２手段の装置によれば、外力
をかけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束せ
ずに押している場合に、ロボットマニピュレータが逃げ
る方向をロボットのツールセンターポイントがエンドエ
フェクタ座標系において動作位置制限された動作位置に
特定する作用を有する。
【００２４】以下、本発明の一実施の形態について図１
ないし図６を参照しながら説明する。
ないし図６を参照しながら説明する。
【００２５】図１に示すように本実施の形態は、ロボッ
トマニピュレータを駆動するサーボモータ１ないし１Ｎ
と、サーボモータ１ないし１Ｎを駆動する電流を検出す
るモータ電流検出器２ないし２Ｎとを備えており、サー
ボ装置３ないし３Ｎ内に、ロータリエンコーダ４ないし
４Ｎの信号からサーボモータ１ないし１Ｎの回転速度を
検出するモータ回転速度検出器５ないし５Ｎと、モータ
回転速度とモータ電流からロボットマニピュレータにか
かった外乱負荷トルクを検出する外乱検出器６ないし６
Ｎとを備えており、演算装置７内に、外乱負荷トルクか
らコンプライアンス動作量を算出する力制御演算器８
と、通常のプレイバック動作等の動作量を演算する通常
動作演算器９と、通常の位置指令値Ｓo にコンプライア
ンス動作指令値Ｓk を加算演算しロボットのツールセン
ターポイントが座標系において動作制限を受け動作させ
るように位置指令値を演算する動作制限演算器１０とを
備えており、ロボットマニピュレータに外乱負荷トルク
Ｔ１ないしＴＮがかかったときに、演算装置７は検出さ
れた外乱負荷トルクＴ１ないしＴＮから位置指令値Ｓ１
ないしＳＮを算出し、ロボットマニピュレータを外乱負
荷トルクＴ１ないしＴＮから逃げる方向に動作させるよ
うに構成されている。ロボットは通常複数のＮ軸のマニ
ピュレータから構成されているので、サーボモータ１な
いし１Ｎとロータリエンコーダ４ないし４Ｎとサーボ装
置３ないし３ＮはＮ軸分必要となる。
トマニピュレータを駆動するサーボモータ１ないし１Ｎ
と、サーボモータ１ないし１Ｎを駆動する電流を検出す
るモータ電流検出器２ないし２Ｎとを備えており、サー
ボ装置３ないし３Ｎ内に、ロータリエンコーダ４ないし
４Ｎの信号からサーボモータ１ないし１Ｎの回転速度を
検出するモータ回転速度検出器５ないし５Ｎと、モータ
回転速度とモータ電流からロボットマニピュレータにか
かった外乱負荷トルクを検出する外乱検出器６ないし６
Ｎとを備えており、演算装置７内に、外乱負荷トルクか
らコンプライアンス動作量を算出する力制御演算器８
と、通常のプレイバック動作等の動作量を演算する通常
動作演算器９と、通常の位置指令値Ｓo にコンプライア
ンス動作指令値Ｓk を加算演算しロボットのツールセン
ターポイントが座標系において動作制限を受け動作させ
るように位置指令値を演算する動作制限演算器１０とを
備えており、ロボットマニピュレータに外乱負荷トルク
Ｔ１ないしＴＮがかかったときに、演算装置７は検出さ
れた外乱負荷トルクＴ１ないしＴＮから位置指令値Ｓ１
ないしＳＮを算出し、ロボットマニピュレータを外乱負
荷トルクＴ１ないしＴＮから逃げる方向に動作させるよ
うに構成されている。ロボットは通常複数のＮ軸のマニ
ピュレータから構成されているので、サーボモータ１な
いし１Ｎとロータリエンコーダ４ないし４Ｎとサーボ装
置３ないし３ＮはＮ軸分必要となる。
【００２６】通常、外乱検出器はモータ電流からモータ
回転速度の時間微分値に負荷イナーシャを掛けたものを
ひいて外乱負荷トルクＴ１ないしはＴＮを算出してい
る。
回転速度の時間微分値に負荷イナーシャを掛けたものを
ひいて外乱負荷トルクＴ１ないしはＴＮを算出してい
る。
【００２７】そして、ロボットが運搬物をハンドリング
するときに外乱負荷トルクがかかりコンプライアント動
作する位置を演算する動作制限演算器１０のワールド座
標系のＸ座標において動作制限する場合を図２に示す。
するときに外乱負荷トルクがかかりコンプライアント動
作する位置を演算する動作制限演算器１０のワールド座
標系のＸ座標において動作制限する場合を図２に示す。
【００２８】図２において、１００はロボットの手首、
１０１は運搬物、１０２はワールド座標系（地面または
作業床面に設定した座標系）。外乱Ｂ１がツールセンタ
ーポイントＴＰにかかると、動作制限を行わない場合点
Ｐ１へ動作するようにコンプライアンス動作演算される
が、ワールド座標系のＸ座標方向Ｘ１に動作制限されて
いるとき点Ｐ１から直線に垂線をおろした点Ｐ２へ動作
するように演算されて、ツールセンターポイントＴＰが
動作する。
１０１は運搬物、１０２はワールド座標系（地面または
作業床面に設定した座標系）。外乱Ｂ１がツールセンタ
ーポイントＴＰにかかると、動作制限を行わない場合点
Ｐ１へ動作するようにコンプライアンス動作演算される
が、ワールド座標系のＸ座標方向Ｘ１に動作制限されて
いるとき点Ｐ１から直線に垂線をおろした点Ｐ２へ動作
するように演算されて、ツールセンターポイントＴＰが
動作する。
【００２９】つぎに、ロボットが運搬物をハンドリング
するときに外乱負荷トルクがかかりコンプライアント動
作する位置を演算する動作制限演算器１０のベース座標
系のＸ座標において動作制限する場合を図３に示す。
するときに外乱負荷トルクがかかりコンプライアント動
作する位置を演算する動作制限演算器１０のベース座標
系のＸ座標において動作制限する場合を図３に示す。
【００３０】図３において、２００はロボットの手首、
２０１は運搬物、２０２はベース座標系（ロボットのベ
ース底面に設定した座標系）。ここに外乱Ｂ２がツール
センターポイントＴＰにかかると、動作制限を行わない
場合点Ｐ３へ動作するようにコンプライアンス動作演算
されるが、ベース座標系のＸ座標系方向Ｘ２に動作制限
されているとき点Ｐ３から垂線をおろした点Ｐ４へ動作
するように演算されて、ツールセンターポイントＴＰが
動作する。
２０１は運搬物、２０２はベース座標系（ロボットのベ
ース底面に設定した座標系）。ここに外乱Ｂ２がツール
センターポイントＴＰにかかると、動作制限を行わない
場合点Ｐ３へ動作するようにコンプライアンス動作演算
されるが、ベース座標系のＸ座標系方向Ｘ２に動作制限
されているとき点Ｐ３から垂線をおろした点Ｐ４へ動作
するように演算されて、ツールセンターポイントＴＰが
動作する。
【００３１】つぎに、ロボットが運搬物をハンドリング
するときに外乱負荷トルクがかかりコンプライアント動
作する位置を演算する動作制限演算器１０のメカニカル
インターフェース座標系のＸ座標において動作制限する
場合を図４に示す。
するときに外乱負荷トルクがかかりコンプライアント動
作する位置を演算する動作制限演算器１０のメカニカル
インターフェース座標系のＸ座標において動作制限する
場合を図４に示す。
【００３２】図４において、３００はロボットの手首、
３０１は運搬物、３０２はメカニカルインターフェース
座標系（メカニカルインターフェース底面に設定した座
標系）。ここに外乱Ｂ３がツールセンターポイントＴＰ
にかかると、動作制限を行わない場合点Ｐ５へ動作する
ようにコンプライアンス動作演算されるが、メカニカル
インターフェース座標系のＸ座標系方向Ｘ３に動作制限
されているとき点Ｐ５から垂線をおろした点Ｐ６へ動作
するように演算されて、ツールセンターポイントＴＰが
動作する。
３０１は運搬物、３０２はメカニカルインターフェース
座標系（メカニカルインターフェース底面に設定した座
標系）。ここに外乱Ｂ３がツールセンターポイントＴＰ
にかかると、動作制限を行わない場合点Ｐ５へ動作する
ようにコンプライアンス動作演算されるが、メカニカル
インターフェース座標系のＸ座標系方向Ｘ３に動作制限
されているとき点Ｐ５から垂線をおろした点Ｐ６へ動作
するように演算されて、ツールセンターポイントＴＰが
動作する。
【００３３】つぎに、ロボットが運搬物をハンドリング
するときに外乱負荷トルクがかかりコンプライアント動
作する位置を演算する動作制限演算器１０の作業座標系
のＸ座標において動作制限する場合を図５に示す。
するときに外乱負荷トルクがかかりコンプライアント動
作する位置を演算する動作制限演算器１０の作業座標系
のＸ座標において動作制限する場合を図５に示す。
【００３４】図５において、４００はロボットの手首、
４０１は運搬物、４０２はエンドエフェクタ、４０３は
作業座標系（作業によって決定される座標系）。ここに
外乱Ｂ４がツールセンターポイントＴＰにかかると、動
作制限を行わない場合点Ｐ７へ動作するようにコンプラ
イアンス動作演算されるが、作業座標系のＸ座標系方向
Ｘ４に動作制限されているとき点Ｐ７から垂線をおろし
た点Ｐ８へ動作するように演算されて、ツールセンター
ポイントＴＰが動作する。
４０１は運搬物、４０２はエンドエフェクタ、４０３は
作業座標系（作業によって決定される座標系）。ここに
外乱Ｂ４がツールセンターポイントＴＰにかかると、動
作制限を行わない場合点Ｐ７へ動作するようにコンプラ
イアンス動作演算されるが、作業座標系のＸ座標系方向
Ｘ４に動作制限されているとき点Ｐ７から垂線をおろし
た点Ｐ８へ動作するように演算されて、ツールセンター
ポイントＴＰが動作する。
【００３５】つぎに、ロボットが運搬物をハンドリング
するときに外乱負荷トルクがかかりコンプライアント動
作する位置を演算する動作制限演算器１０のエンドエフ
ェクタ座標系のＸ座標において動作制限する場合を図６
に示す。
するときに外乱負荷トルクがかかりコンプライアント動
作する位置を演算する動作制限演算器１０のエンドエフ
ェクタ座標系のＸ座標において動作制限する場合を図６
に示す。
【００３６】図６において、５００はロボットの手首、
５０１は運搬物、５０２はエンドエフェクタ、５０３は
エンドエフェクタ座標系（エンドエフェクタに設定した
座標系）。ここに外乱Ｂ５がツールセンターポイントＴ
Ｐにかかると、動作制限を行わない場合点Ｐ９へ動作す
るようにコンプライアンス動作演算されるが、エンドエ
フェクタ座標系のＸ座標系方向Ｘ５に動作制限されてい
るとき点Ｐ９から垂線をおろした点Ｐ１０へ動作するよ
うに演算されて、ツールセンターポイントＴＰが動作す
る。
５０１は運搬物、５０２はエンドエフェクタ、５０３は
エンドエフェクタ座標系（エンドエフェクタに設定した
座標系）。ここに外乱Ｂ５がツールセンターポイントＴ
Ｐにかかると、動作制限を行わない場合点Ｐ９へ動作す
るようにコンプライアンス動作演算されるが、エンドエ
フェクタ座標系のＸ座標系方向Ｘ５に動作制限されてい
るとき点Ｐ９から垂線をおろした点Ｐ１０へ動作するよ
うに演算されて、ツールセンターポイントＴＰが動作す
る。
【００３７】上記の例ではＸ座標で説明したが、Ｙ座標
やＺ座標に指定されるときやそれらが複合される場合も
ある。通例上記５種類の座標系のいずれにおいても、各
ロボット関節軸で検出した外乱負荷トルクを順運動学で
ツールセンターポイントＴＰの動作に変換し、各座標系
で動作制限した後、逆運動学で各関節の動作に変換し位
置指令値Ｓ１ないしＳＮを算出する。
やＺ座標に指定されるときやそれらが複合される場合も
ある。通例上記５種類の座標系のいずれにおいても、各
ロボット関節軸で検出した外乱負荷トルクを順運動学で
ツールセンターポイントＴＰの動作に変換し、各座標系
で動作制限した後、逆運動学で各関節の動作に変換し位
置指令値Ｓ１ないしＳＮを算出する。
【００３８】
【発明の効果】以上のように本発明の第１手段による方
法とその方法を用いるための第７手段の装置によれば、
ロボットマニピュレータを駆動するサーボモータと、サ
ーボモータの電流を検出するモータ電流検出器と、サー
ボモータの回転速度を検出するモータ回転速度検出器
と、モータ回転速度とモータ電流からロボットマニピュ
レータにかかった外乱負荷トルクを検出する外乱検出器
と、前記外乱検出器が検出した外乱負荷トルクの大きさ
に応じてロボットマニピュレータのコンプライアンス動
作指令値を演算する力制御演算器と、そのコンプライア
ンス動作指令値と通常の位置指令値と加算する動作制限
演算器を備えたことにより、力センサを用いずロボット
マニピュレータに外力が加わったときにコンプライアン
ス動作を行い、かつロボットがプレイバック動作で動い
ているときでも力制御を行うことができるという優れた
効果を奏するものである。
法とその方法を用いるための第７手段の装置によれば、
ロボットマニピュレータを駆動するサーボモータと、サ
ーボモータの電流を検出するモータ電流検出器と、サー
ボモータの回転速度を検出するモータ回転速度検出器
と、モータ回転速度とモータ電流からロボットマニピュ
レータにかかった外乱負荷トルクを検出する外乱検出器
と、前記外乱検出器が検出した外乱負荷トルクの大きさ
に応じてロボットマニピュレータのコンプライアンス動
作指令値を演算する力制御演算器と、そのコンプライア
ンス動作指令値と通常の位置指令値と加算する動作制限
演算器を備えたことにより、力センサを用いずロボット
マニピュレータに外力が加わったときにコンプライアン
ス動作を行い、かつロボットがプレイバック動作で動い
ているときでも力制御を行うことができるという優れた
効果を奏するものである。
【００３９】また、本発明の第２手段による方法とその
方法を用いるための第８手段の装置によれば、前記第１
手段の動作制限演算器をロボットのツールセンターポイ
ントがワールド座標系で指定されている動作制限方向の
みへ動作させるように通常の位置指令値にコンプライア
ンス動作指令値を加算演算する構成としたことにより、
外力をかけるものが完全にロボットマニピュレータを拘
束せずに押している場合に、ロボットマニピュレータが
逃げる方向をロボットのツールセンターポイントがワー
ルド座標系で指定されている動作制限方向に特定すると
いう優れた効果を奏するものである。
方法を用いるための第８手段の装置によれば、前記第１
手段の動作制限演算器をロボットのツールセンターポイ
ントがワールド座標系で指定されている動作制限方向の
みへ動作させるように通常の位置指令値にコンプライア
ンス動作指令値を加算演算する構成としたことにより、
外力をかけるものが完全にロボットマニピュレータを拘
束せずに押している場合に、ロボットマニピュレータが
逃げる方向をロボットのツールセンターポイントがワー
ルド座標系で指定されている動作制限方向に特定すると
いう優れた効果を奏するものである。
【００４０】また、本発明の第３手段による方法とその
方法を用いるための第９手段の装置によれば、前記第１
手段の動作制限演算器をロボットのツールセンターポイ
ントがベース座標系で指定されている動作制限方向のみ
へ動作させるように通常の位置指令値にコンプライアン
ス動作指令値を加算演算する構成としたことにより、外
力をかけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束
せずに押している場合に、ロボットマニピュレータが逃
げる方向をロボットのツールセンターポイントがベース
座標系で指定されている動作制限方向に特定するという
優れた効果を奏するものである。
方法を用いるための第９手段の装置によれば、前記第１
手段の動作制限演算器をロボットのツールセンターポイ
ントがベース座標系で指定されている動作制限方向のみ
へ動作させるように通常の位置指令値にコンプライアン
ス動作指令値を加算演算する構成としたことにより、外
力をかけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束
せずに押している場合に、ロボットマニピュレータが逃
げる方向をロボットのツールセンターポイントがベース
座標系で指定されている動作制限方向に特定するという
優れた効果を奏するものである。
【００４１】また、本発明の第４手段による方法とその
方法を用いるための第１０手段の装置によれば、前記第
１手段の動作制限演算器をロボットのツールセンターポ
イントがメカニカルインターフェース座標系で指定され
ている動作制限方向のみへ動作させるように通常の位置
指令値にコンプライアンス動作指令値を加算演算する構
成としたことにより、外力をかけるものが完全にロボッ
トマニピュレータを拘束せずに押している場合に、ロボ
ットマニピュレータが逃げる方向をロボットのツールセ
ンターポイントがメカニカルインターフェース座標系で
指定されている動作制限方向に特定するという優れた効
果を奏するものである。
方法を用いるための第１０手段の装置によれば、前記第
１手段の動作制限演算器をロボットのツールセンターポ
イントがメカニカルインターフェース座標系で指定され
ている動作制限方向のみへ動作させるように通常の位置
指令値にコンプライアンス動作指令値を加算演算する構
成としたことにより、外力をかけるものが完全にロボッ
トマニピュレータを拘束せずに押している場合に、ロボ
ットマニピュレータが逃げる方向をロボットのツールセ
ンターポイントがメカニカルインターフェース座標系で
指定されている動作制限方向に特定するという優れた効
果を奏するものである。
【００４２】また、本発明の第５手段による方法とその
方法を用いるための第１１手段の装置によれば、前記第
１手段の動作制限演算器をロボットのツールセンターポ
イントが作業座標系で指定されている動作制限方向のみ
へ動作させるように通常の位置指令値にコンプライアン
ス動作指令値を加算演算する構成としたことにより、外
力をかけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束
せずに押している場合に、ロボットマニピュレータが逃
げる方向をロボットのツールセンターポイントが作業座
標系で指定されている動作制限方向に特定するという優
れた効果を奏するものである。
方法を用いるための第１１手段の装置によれば、前記第
１手段の動作制限演算器をロボットのツールセンターポ
イントが作業座標系で指定されている動作制限方向のみ
へ動作させるように通常の位置指令値にコンプライアン
ス動作指令値を加算演算する構成としたことにより、外
力をかけるものが完全にロボットマニピュレータを拘束
せずに押している場合に、ロボットマニピュレータが逃
げる方向をロボットのツールセンターポイントが作業座
標系で指定されている動作制限方向に特定するという優
れた効果を奏するものである。
【００４３】また、本発明の第６手段による方法とその
方法を用いるための第１２手段の装置によれば、前記第
１手段の動作制限演算器をロボットのツールセンターポ
イントがエンドエフェクタ座標系で指定されている動作
制限方向のみへ動作させるように通常の位置指令値にコ
ンプライアンス動作指令値を加算演算する構成としたこ
とにより、外力をかけるものが完全にロボットマニピュ
レータを拘束せずに押している場合に、ロボットマニピ
ュレータが逃げる方向をロボットのツールセンターポイ
ントがエンドエフェクタ座標系で指定されている動作制
限方向に特定するという優れた効果を奏するものであ
る。
方法を用いるための第１２手段の装置によれば、前記第
１手段の動作制限演算器をロボットのツールセンターポ
イントがエンドエフェクタ座標系で指定されている動作
制限方向のみへ動作させるように通常の位置指令値にコ
ンプライアンス動作指令値を加算演算する構成としたこ
とにより、外力をかけるものが完全にロボットマニピュ
レータを拘束せずに押している場合に、ロボットマニピ
ュレータが逃げる方向をロボットのツールセンターポイ
ントがエンドエフェクタ座標系で指定されている動作制
限方向に特定するという優れた効果を奏するものであ
る。
【図１】本発明の実施の形態におけるロボットの制御装
置のブロック図
置のブロック図
【図２】同実施の形態において、動作制限演算器がワー
ルド座標系でＸ座標に動作方向制限することを示す動作
説明図
ルド座標系でＸ座標に動作方向制限することを示す動作
説明図
【図３】同実施の形態において、動作制限演算器がベー
ス座標系でＸ座標に動作方向制限することを示す動作説
明図
ス座標系でＸ座標に動作方向制限することを示す動作説
明図
【図４】同実施の形態において、動作制限演算器がメカ
ニカルインターフェース座標系でＸ座標に動作方向制限
することを示す動作説明図
ニカルインターフェース座標系でＸ座標に動作方向制限
することを示す動作説明図
【図５】同実施の形態において、動作制限演算器が作業
座標系でＸ座標に動作方向制限することを示す動作説明
図
座標系でＸ座標に動作方向制限することを示す動作説明
図
【図６】同実施の形態において、動作制限演算器がエン
ドエフェクタ座標系でＸ座標に動作方向制限することを
示す動作説明図
ドエフェクタ座標系でＸ座標に動作方向制限することを
示す動作説明図
１ないし１Ｎ サーボモータ
２ないし２Ｎ モータ電流検出器
５ないし５Ｎ モータ回転速度検出器
６ないし６Ｎ 外乱検出器
８ 力制御演算器
１０ 動作制限演算器
Ｓo 通常の位置指令値
Ｓk コンプライアンス動作指令値
Ｓ１ないしＳＮ 位置指令値
Ｘ１ ワールド座標系のＸ座標方向
Ｘ２ ベース座標系のＸ座標方向
Ｘ３ メカニカルインターフェース座標系のＸ座標方向
Ｘ４ 作業座標系のＸ座標方向
Ｘ５ エンドエフェクタ座標系のＸ座標方向
ＴＰ ツールセンターポイント
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B25J 9/10
B25J 13/00
G05B 19/18
Claims (12)
- 【請求項１】 ロボットマニピュレータを駆動するサー
ボモータのモータ電流値を検出し、前記サーボモータの
モータ回転速度を検出し、前記モータ電流値と前記モー
タ回転速度からロボットマニピュレータにかかった外乱
負荷トルクを検出し、検出した外乱負荷トルクの大きさ
に応じてロボットマニピュレータのコンプライアンス動
作指令値を演算し、前記コンプライアンス動作指令値と
通常のプレイバック動作の位置指令値を加算してプレイ
バック動作時のコンプライアンス動作させる際に、プレ
イバック動作を行う座標系での動作制限を行わない場合
のコンプライアンス動作の位置から動作制限した座標方
向の対応する位置へ位置指令値を演算し、外乱がかかっ
た位置から前記対応する位置へ動作することを特徴とす
るロボットの制御方法。 - 【請求項２】 ロボットのツールセンターポイントの動
作がワールド座標系において動作位置制限した位置指令
値を演算し、コンプライアンス動作を行うことを特徴と
する請求項１記載のロボットの制御方法。 - 【請求項３】 ロボットのツールセンターポイントの動
作がベース座標系において動作位置制限した位置指令値
を演算し、コンプライアンス動作を行うことを特徴とす
る請求項１記載のロボットの制御方法。 - 【請求項４】 ロボットのツールセンターポイントの動
作がメカニカルインターフェース座標系において動作位
置制限した位置指令値を演算し、コンプライアンス動作
を行う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】 ロボットのツールセンターポイントの動
作が作業座標系において動作位置制限した位置指令値を
演算し、コンプライアンス動作を行うことを特徴とする
請求項１記載のロボットの制御方法。 - 【請求項６】 ロボットのツールセンターポイントの動
作がエンドエフェクタ座標系において動作位置制限した
位置指令値を演算し、コンプライアンス動作を行うこと
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７】 ロボットマニピュレータを駆動するサー
ボモータと、前記サーボモータの電流を検出するモータ
電流検出器と、前記サーボモータの回転速度を検出する
モータ回転速度検出器と、前記モータ回転速度とモータ
電流からロボットマニピュレータにかかった外乱負荷ト
ルクを検出する外乱検出器と、前記外乱検出器が検出し
た外乱負荷トルクの大きさに応じてロボットマニピュレ
ータのコンプライアンス動作指令値を演算する力制御演
算器と、前記コンプライアンス動作指令値を通常のプレ
イバック動作の位置指令値に加算して座標系において動
作位置制限した位置指令値を演算する動作制限演算器を
備え、前記動作制限演算器は、プレイバック動作を行う
座標系での動作制限を行わない場合のコンプライアンス
動作の位置から動作制限した座標方向の対応する位置へ
位置指令値を演算するロボットの制御装置。 - 【請求項８】 動作制限演算器は、ロボットのツールセ
ンターポイントの動作をワールド座標系において動作位
置制限した位置指令値を演算する構成とした請求項７記
載のロボットの制御装置。 - 【請求項９】 動作制限演算器は、ロボットのツールセ
ンターポイントの動作をベース座標系において動作位置
制限した位置動作指令値を演算する構成とした請求項７
記載のロボットの制御装置。 - 【請求項１０】 動作制限演算器は、ロボットのツール
センターポイントの動作をメカニカルインターフェース
座標系において動作位置制限した位置指令値を演算する
構成とした請求項７記載のロボットの制御装置。 - 【請求項１１】 動作制限演算器は、ロボットのツール
センターポイントの動作を作業座標系において動作位置
制限した位置指令値を演算する構成とした請求項７記載
のロボットの制御装置。 - 【請求項１２】 動作制限演算器は、ロボットのツール
センターポイントの動作をエンドエフェクタ座標系にお
いて動作位置制限した位置指令値を演算する構成とした
請求項７記載のロボットの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20125897A JP3436087B2 (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | ロボットの制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20125897A JP3436087B2 (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | ロボットの制御方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1142575A JPH1142575A (ja) | 1999-02-16 |
| JP3436087B2 true JP3436087B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=16437968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20125897A Expired - Fee Related JP3436087B2 (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | ロボットの制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3436087B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104483897B (zh) * | 2014-08-27 | 2017-01-25 | 渤海大学 | 一种直驱龙门式运动平台轮廓控制装置及方法 |
| JP2016187844A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット、ロボット制御装置およびロボットシステム |
| DE112016004725B4 (de) | 2015-10-14 | 2021-09-16 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Verfahren zum Teach-ln eines Roboters und Roboterarmsteuervorrichtung |
| WO2017073052A1 (ja) | 2015-10-30 | 2017-05-04 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステムの監視装置 |
| JP6706489B2 (ja) * | 2015-11-24 | 2020-06-10 | 川崎重工業株式会社 | ロボットのダイレクト教示方法 |
| JP6285405B2 (ja) * | 2015-12-04 | 2018-02-28 | ファナック株式会社 | 工作機械及びロボットを備えた複合システム |
-
1997
- 1997-07-28 JP JP20125897A patent/JP3436087B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1142575A (ja) | 1999-02-16 |
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