JP3565955B2

JP3565955B2 - Manipulator operation point setting device

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Publication number: JP3565955B2
Application number: JP23424595A
Authority: JP
Inventors: 邦雄柏木; 榑沼　　透; 義紀古野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2015-09-12
Also published as: JPH0976180A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作者が操作するマニピュレータに係わり、特に、重量物ハンドリング機のような建設作業用マニピュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設作業用マニピュレータにおいては、操作者によるマニピュレータの操作を容易にするためには、例えばハンドのような作業具の位置と姿勢とを独立に操作できるようにするのが好ましい。つまり、例えば、作業具の姿勢を変化させることにより、作業具の位置が変化するため、その変化した位置を姿勢から独立して調整できることが好ましい。
【０００３】
この位置姿勢制御の例としては、例えば、特公平４−５９４１３号公報に開示された「マニピュレータの作業機構制御装置」がある。この作業機構制御装置にあっては、「予め作業具の所定箇所に定められた位置に関する基準点」の位置が変化しないように作業具の姿勢が変化させられる。すなわち、姿勢の操作時には、作業具は、上記基準点を中心に回転するように動作制御される。
【０００４】
上記基準点と同様な考え方は、産業用ロボットにおいて、ＴＰＣ（ツールセンタポイント）と呼ばれるものがある。産業用ロボットでは、ロボット手先の工具の適切な位置にＴＣＰを設定し、このＴＣＰを基準点として教示や補間を行っている。また、この基準点を中心として、工具の姿勢を変える。産業用ロボットでは、通常は、数値入力によりＴＣＰを予め設定する。
【０００５】
このＴＣＰの設定方法の例としては、特開平２−２６２９８２号公報に開示された「ツールセンタポイントの設定方法」がある。このツールセンターポイントの設定方法においては、ツールをツール取付面から取り外さなくとも、基準点と設定点との２点を教示することにより、ツールの姿勢を含めたＴＣＰが設定されるように、工夫がなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、建設作業用マニピュレータにおいては、把持する対象物の形状は種々様々であり、把持対象物の把持位置も変化する状態で作業しなければならない。このため、様々な形状の対象物を把持するたびに、その把持物に合わせて、基準点を変えて作業したい場合がある（この基準点のことを、操作の基準になる点という意味から、以下操作点と呼ぶ）。
【０００７】
つまり、この操作点が、把持物に適合して、把持物の中心や端部に設定してあると、把持物の移動等の操作が容易となる。通常の物では、把持具の中心あたりにこの操作点を設定すると操作が容易となるが、長尺物の把持では、端部の位置合わせ等では、この端部に操作点があった方が操作が容易となることもある。
【０００８】
しかしながら、上述した従来の技術にあっては、操作点が作業具に固定になっており、予め定められた基準点を中心に作業具の姿勢制御をするので、定まった用途の作業をするには、その操作は容易であるが、把持対象物等が様々な形状である場合の作業には、操作が困難となる。
つまり、操作点が作業具に固定になっていると、把持物の形状や把持位置によって、把持物側から見れば、その中心点とは異なった位置が操作点となってしまい、把持物を所望のように動作させることが困難となる。
【０００９】
上述した産業用ロボットのＴＣＰの場合、このＴＣＰの設定を変えられるようになっているが、ティーチングプレイバックによる自動運転を基本としていることから、予め設定されたＴＣＰを切換えるに過ぎない。したがって、予測できない形状の把持対象物や、把持位置の変動に対しては、操作点を適切な位置とすることができなかった。
【００１０】
本発明の目的は、把持物の形状や、把持位置に応じて、その操作点を適切な位置に設定可能なマニピュレータの操作点設定装置を実現することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
作業対象物を把持する２つの把持部を有する作業具の操作点を任意に設定するマニピュレータの操作点設定装置において、２つの把持部の互いの開度角を検出する手段と、開度角検出手段により検出された開度角に基づいて、作業具の姿勢変化回転中心である操作点を設定する操作点設定手段とを備える。
【００１２】
２つの把持部の互いの開度角は、把持部が把持した把持物の厚みに応じて変化する。したがって、検出した開度角に基づいて、操作点を設定すれば、把持物の大きさ等に応じた操作点を設定することができる。
【００１３】
また、作業対象物を把持する２つの把持部を有する作業具の操作点を任意に設定するマニピュレータの操作点設定装置において、互いに直交する３方向のうち、２つの方向における操作点の位置を指定する操作点設定入力手段と、２つの把持部の互いの開度角を検出する手段と、開度角検出手段により検出された開度角に基づいて、２つの把持部の互いの距離を算出する把持状態検出手段と、把持状態検出手段により検出された距離に基づいて、３方向のうち、２つの方向以外の他の方向における操作点の位置を設定し、この設定した位置と、操作点設定入力手段から入力される２つの方向における操作点の位置とに従って、作業具の姿勢変化回転中心である操作点を設定する操作点設定手段とを備える。
【００１４】
操作点設定入力により設定された２つの方向における操作点の位置以外の他の１つの方向の位置は、把持状態検出手段により算出された２つの把持部の互いの距離に基づいて、操作点設定手段により設定される。２つの把持部の互いの距離は、把持部が把持した把持物の厚みに応じて変化する。したがって、検出した開度角に基づいて、操作点を設定すれば、把持物の大きさ等に応じた操作点を設定することができる。
【００１５】
好ましくは、上記マニピュレータの操作点設定装置において、２つの把持部が把持対象物を把持したことを検出する把持検出手段と、さらに備え、操作点設定手段は、把持検出手段により２つの把持部が把持対象物を把持したことが検出されたときの、把持状態検出手段により検出された距離に基づいて、他の方向における操作点の位置を設定する。
【００１６】
把持検出手段により、把持対象物が把持部により把持されたことを検出することができ、確実に、把持物が把持されたときの状態で操作点を設定することができる。
【００１７】
また、作業対象物を把持する２つの把持部を有する作業具の操作点を任意に設定するマニピュレータの操作点設定装置において、２つの把持部により作業対象物が把持された状態を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された撮像情報に基づいて、作業対象物の重心位置を算出する把持状態検出手段と、把持状態検出手段により算出された重心位置に基づいて、作業具の姿勢変化回転中心である操作点を設定する操作点設定手段とを備える。
【００１８】
撮像手段により撮像された撮像情報に基づいて、作業対象物の重心位置を算出し、これに従って操作点を設定すれば、作業対象物の形状、大きさに関係なく、常に、その重心位置に操作点を設定することが可能となる。
【００１９】
また、作業対象物を把持する２つの把持部を有する作業具の操作点を任意に設定するマニピュレータの操作点設定装置において、互いに直交する３方向における操作点の位置を、それぞれ独立して、操作者により設定可能な操作点調整手段を備え、この操作点調整手段により設定された位置を、作業具の姿勢変化回転中心である操作点とする。
【００２０】
操作点調整装置により、作業対象物の形状、大きさに応じた操作点を設定することができる。
以上のように、把持部が把持物を把持した状態によって、操作点を設定するので、把持物上の適切な位置に、操作点を設定することができ、マニピュレータの操作を容易に行なうことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の概略構成図であり、１は建設作業マニピュレータ本体、２は作業腕、３は手首機構、４は作業具である。作業腕２は本体１に装着され、主にマニピュレータの作業具４の位置を制御し、通常、３自由度を有している。また、手首機構３は作業腕２の端部に装着され、主に作業具４の姿勢を制御し、通常３、自由度を有している。そして、作業具４は、手首機構３の端部に装着されて作業を行うものであり、把持作業を行う２つの把持部４ａ及び４ｂを有している。
【００２２】
６は制御装置であり、マニピュレータの角度計（図示せず）等からの情報が供給され、マニピュレータを動作させるアクチュエータに制御信号を送って、マニピュレータを駆動する。７は操作装置であり、多軸レバー等で構成され、制御装置６に作業具４の並進及び回転の速度を指令する。図１においては、操作装置７の２つのレバーのうち一方が、３軸の並進速度、もう一方が３軸まわりの回転速度を与える。
【００２３】
８は、操作点設定入力装置であり、操作点を設定するための情報を入力したり、設定ボタン等により操作点を変更する指令を入力する。
【００２４】
制御装置６において、１０は速度座標変換部であり、操作装置７からの操作点での並進及び回転速度指令値ｖ、ｗを、作業腕２及び手首機構３の各関節回りの角速度θ_Ｄに変換する。この速度座標変換部１０には、操作点設定部１４によって設定された操作点の位置と、各関節の角度θとが入力される。
【００２５】
１１は、アクチュエータ速度指令部であり、このアクチュエータ速度指令部１１は、速度座標変換部１０で演算された関節角速度θ_Ｄで関節を移動させるための、アクチュエータの速度を演算する。１２はアクチュエータサーボ部で、アクチュエータ速度指令部１１で演算されたアクチュエータ速度でアクチュエータを駆動するためのサーボ制御を行う。図１の例では、油圧アクチュエータを使用しているため、電気油圧制御による速度制御を行う。
【００２６】
１３は把持状態検出部であり、この把持状態検出部１３は関節角度信号θや、その他のセンサ信号、つまり、把持用シリンダの長さ、把持部４ａと４ｂとの開度角等（開度角検出手段（図示せず）により検出される）によって、作業具４による対象物の把持の状態を検出する。また、１４は操作点設定部で、この操作点設定部１４は操作点設定入力装置８によって入力された情報と、把持状態検出部１３によって検出された把持物の把持情報とによって、操作点の位置を設定する。そして、上述したように、操作点設定部１４によって設定された操作点の位置は、速度座標変換部１０に供給される。
【００２７】
操作点設定部１４で設定される操作点の位置は、手首機構３の先端部に定められた手先基準点を基準とした位置であり、手先基準点に固定された手先座標系で表現される。
これを説明したのが図３であり、点Ｐ_１が手先基準点であり、これに固定された座標系からの位置として、操作点Ｐ_２を設定する。
【００２８】
図２は、図１における速度座標変換部１０の詳細ブロック図であり、基準点間速度変換部１５は、操作点での並進、回転速度、ｖ、ｗを手先基準点での並進回転速度、ｖ_Ｂ、ｗ_Ｂに変換する。このとき、操作点設定入力装置１４により設定された、手先基準点から見た操作点の位置と、関節角度θから演算した手先基準点での手先座標系の値が用いられる。関節角速度演算部１６は、手先基準点での並進、回転速度ｖ_Ｂ、ｗ_Ｂ及び関節角度θから、いわゆるヤコビの逆行列によって、関節角速度θ_Ｄが演算される。
【００２９】
上述した構成の制御装置６においては、まず操作点設定入力装置８により、操作点を設定するために必要な情報を入力する。例えば、把持した時には、その中央を操作点にする等の情報や、把持してない時の操作点の位置等の情報を入力する。そして、操作位置７を操作して、把持物を把持する。
【００３０】
このとき、把持状態検出部１３では、センサの信号から把持の状態を検知し、操作点設定部１４では、これらの情報により、操作点の位置を設定する。そして、操作装置７により、操作点での並進及び回転速度を指令すると、速度座標変換部１０で、マニピュレータの関節角速度θ_Ｄの指令値に変換される。その過程は、まず、基準点間速度変換部１５で手先基準点での速度に変換される。このとき、操作点設定入力装置８によって設定された操作点の位置が使用される。
【００３１】
その後、関節角速度演算部１６で関節角速度θ_Ｄに変換される。ここでは、あらかじめ求めた演算式に、関節角速度を代入して得られたヤコビの逆行列が用いられる。この関節角速度θ_Ｄの指令値は、アクチュエータ速度指令部１１で、油圧モータや油圧シリンダなどの速度指令値に変換され、アクチュエータサーボ部１２で、その速度になるように作業腕２及び手首機構３が制御される。
その結果、作業腕２及び手首機構３の関節は、速度座標変換部１０で指令した関節角速度θ_Ｄで動き、作業具４は、操作点において、操作装置７によって入力された並進及び回転速度で動く。
【００３２】
図４〜図７は、把持状態の検知及び作業具４の動作を説明する図である。
これら図４〜図７は、把持状態の検知として、作業具４の把持部４ａ、４ｂの開度を用いた例であり、把持状態検出部１３に供給されるセンサ信号としては、上述したように、把持用シリンダの長さや、把持部４ａと４ｂとの角度等を用いる。また、操作点設定入力装置８では、操作点の左右・前後方向の位置を設定する。そして、操作点の上下方向の位置は、後述するように、把持部４ａ及び４ｂの爪部の中点となるように自動的に設定される。
【００３３】
次に、図４及び図５に示すように、作業具４により把持物１８又は１９を把持し、操作点設定入力装置８の設定ボタンを押すと、操作点設定部１４では、把持物１８又は１９の上下方向の操作点の位置、つまり、作業具４の２つの把持部４ａ及び４ｂの爪部を互いに結ぶ直線方向の操作点の位置を計算し設定する。この場合、操作点設定部１４は、作業具４の２つの把持爪の中点を操作点の位置を計算する。この操作点の位置は、把持用シリンダの長さや、２つの把持部４ａ、４ｂの角度から、把持状態検出部１３により、２つの把持爪間の距離が計算される。そして、操作点設定部１４により、２つの把持爪間の距離を２分の１とすることにより計算できる。
【００３４】
これによって、図４に示すような、厚みが厚い把持物１８であっても、図５に示すような、厚みが比較的薄い把持物１９であっても、把持物１８及び１９の中心点Ｐｓ付近を常に操作点に設定できる。
【００３５】
このように、把持物１８、１９の厚みに関係なく、操作点をその中心付近に設定することができるので、操作装置７により、操作点回りの回動操作を指令した時には、種々の形状の把持物に応じて、その中心点Ｐｓを回動中心として作動させることが可能となる。
【００３６】
上述した例は、操作点を把持物の厚み方向の中心点となるように、把持用シリンダの長さや、２つの把持部４ａ、４ｂの角度から算出する例である。把持物の長手方向に関しては、把持部４ａ、４ｂを結ぶ直線上に操作点を設定しているが、これ以外に、例えば、図８及び図９に示すように、地上に置かれた把持物２０、２１を、地上に置かれた状態のままで、その姿勢を変える場合には（図１０、図１１に示すように）、操作点を地上付近に設定したほうが、操作上、有利となる。
【００３７】
この場合には、地上に置かれた把持物を把持したときの、作業具４の地上等の把持物の配置表面からの位置が用いられる。この位置は、把持状態検出部１３により検出される。把持状態検出部１３は、センサ信号として特別のものは用いず、マニピュレータの関節角度θから、作業具４の地表面等からの位置を演算する。そして、操作点設定部１４は、把持状態検出部１３により演算された作業具４の地表面等からの位置により、操作点の位置を地表面等の近辺に設定する。
【００３８】
このように、作業具４の地表面等からの位置により、操作点の位置を地表面等の近辺に自動的に設定できるようにすれば、互いにサイズが異なる図８及び図９に示す対象物２０、２１であっても、同等に地表面等の近辺に操作点Ｐｓを設定することができる。これにより、図１０及び図１１に示すような、回動動作を実行することができる。
【００３９】
なお、操作点を把持部４ａ、４ｂを結ぶ直線の中心点に設定するか、地表面等の近辺に設定するかの切り換えは、操作点設定入力装置８により、操作者が行うことができる。また、この操作者の切り換えによって、把持状態検出部１３は、関節角度θ及びセンサ信号から、把持爪間の距離を計算するか、地表面からの作業具４の位置を計算するかの切り換えが行われる。
【００４０】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、把持物の形状や、把持位置に応じて、その操作点を適切な位置に自動的に設定可能なマニピュレータの操作点設定装置を実現することができる。これより、作業を適切に、しかも容易に行うことができ、作業効率の向上を図ることが可能となる。
【００４１】
図１２は、本発明の第２の実施形態の概略説明図である。
この第２の実施形態においては、把持物２２の作業具４による把持状態の検知を、マニピュレータ本体１の適切な部位に設置されたカメラ１７により撮影された画像を画像処理した画像情報を用いる例である。つまり、カメラ１７によって得た画像を画像処理して、把持物２２の形状や、把持位置を判断して、それに基づいて、操作点の位置を設定する。
【００４２】
制御装置としては、図１に示した制御装置６と同様な構成となるので、図示は省略する。
ただし、把持状態検出部１３に入力されるセンサ信号として、カメラ１７により得られた画像情報が用いられる。そして、把持状態検出部１３は、入力された画像情報から把持物２２の重心位置を演算し、演算した重心位置が操作点設定部１４に供給される。
【００４３】
操作点設定部１４は、操作点設定入力装置８の設定ボタンが押されると、そのとき入力された把持物２２の重心位置を操作点Ｐｓとして設定する。
この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００４４】
なお、把持状態の検知としては、上述した映像情報の他に、超音波やレーザ等の各種センサを用いることができる。つまり、例えば、超音波発生素子を複数個配置し、把持物から反射された超音波を受信することにより、把持物の形状を検知することも可能である。
【００４５】
図１３は、本発明の第３の実施形態の概略構成図である。
上述した第１の実施形態においては、操作者が操作点設定入力装置８の設定ボタンを押すことにより、そのときの把持状態における操作点が設定される構成となっている。
【００４６】
これに対して、第３の実施形態においては、圧力検出器２３により、作業具４の把持物の把持圧力を検出し、検出した圧力が所定圧力以上、つまり、作業具４が把持物を把持し動作可能な状態となったことを検知して、そのときの把持状態における操作点を自動的に設定する構成となっている。
【００４７】
圧力検出器２３は、図１４に示すように、作業具４の把持部４ａ及び４ｂを動作させる油圧シリンダー２４に取り付けられ、油圧シリンダー２４の圧力を検出する。そして、検出された圧力が、操作点設定部１４に供給される。この操作点設定部１４は、供給された圧力が所定レベル以上となったことを判断し、そのときの把持状態における操作点を自動的に設定する。
なお、他の構成は、第１の実施形態と同等であるので、説明は省略する。
この第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００４８】
図１５は、本発明の第４の実施形態の概略構成図であり、操作点調整装置２５を用いて操作者が操作点を任意の位置に設定可能となっている。制御装置６Ａは、速度座標変換部１０と、アクチュエータ速度指令部１１とアクチュエータサーボ部１２とを備えている。操作点調整装置２５により設定された操作点は、速度座標変換部１０に供給される。これら速度座標変換部１０、アクチュエータ速度指令部１１、アクチュエータサーボ部１２は、図１に示したものと同等であるので、詳細な説明は省略する。
【００４９】
操作点調整装置２５は、直線型のポテンショメータで直交３軸方向の位置を設定できるようになっている。この操作点調整装置２５は、操作点の上下方向及び左右方向の調整を行う操作板２５ａと、前後方向の調整を行う操作板２５ｂとからなる。これら操作板２５ａ及び２５ｂは、断面がほぼＬ字状となるように、互いにほぼ直交している。
【００５０】
そして、操作板２５ａには、上下方向設定用の直線状溝２５ＺＧが形成され、この直線状溝２５ＺＧに摺動可能な状態で、つまみ２５Ｚが配置されている。このつまみ２５Ｚを直線状溝２５ＺＧの任意の位置に設定することにより、操作点の上下方向位置が設定される。
【００５１】
また、操作板２５ａには、左右方向設定用の直線状溝２５ＸＧが形成され、この直線状溝２５ＸＧに摺動可能な状態で、つまみ２５Ｘが配置されている。このつまみ２５Ｘを直線状溝２５ＸＧの任意の位置に設定することにより、操作点の左右方向位置が設定される。
【００５２】
操作板２５ｂには、前後方向設定用の直線状溝２５ＹＧが形成され、この直線状溝２５ＹＧに摺動可能な状態で、つまみ２５Ｙが配置されている。このつまみ２５Ｙを直線状溝２５ＹＧの任意の位置に設定することにより、操作点の前後方向位置が設定される。
【００５３】
操作点調整装置２５により操作点を設定する場合には、予め、適当なわかりやすい位置を基準点として設定される。例えば、図１６に示すように、作業具４の把持中心点Ｐ_３に設定される。この把持中心点Ｐ_３は、つまみ２５Ｘ、２５Ｙ、２５Ｚが、それぞれの直線状溝２５ＸＧ、２５ＹＧ、２５ＺＧの中点に位置するときの設定操作点となる。
【００５４】
また、作業具４を他の形状の作業具と交換する場合には、標準操作点として、中心点Ｐ_３の位置を作業具毎に設定しておき、作業具の交換と共に変える。このようにすると、操作点調整装置２５の直線状溝２５ＸＧ、２５ＹＧ、２５ＺＧの中点で標準の操作点となり、そこから上下、左右、前後に設定を変えるようにできる。
【００５５】
また、把持する対象物に合わせた位置を標準操作点Ｐ_３として設定しておき、それからの修正分を入力するようにして、把持状態によって変わる分を修正するようにしても良い。
【００５６】
以上のように、本発明の第４の実施形態によれば、把持物の形状や、把持位置に応じて、その操作点を適切な位置に手動で設定可能なマニピュレータの操作点設定装置を実現することができる。これより、作業を適切に、しかも容易に行うことができ、作業効率の向上を図ることが可能となる。
【００５７】
図１７は、本発明の第５の実施形態の概略構成図である。この図１７の例は、図１５の例と同様に、操作点調整装置を用いて操作者が操作点を任意の位置に設定可能となっている例であり、図１５の例における操作点調整装置２５と、図１７の例における操作点調整装置２６とは構成がことなっている。他の構成は、図１５の例と図１７の例とは同等となっているので、説明は省略する。
【００５８】
操作点調整装置２６には、上下方向位置調整表示部２６ＺＨと、前後方向位置調整表示部２６ＸＨと、左右方向位置調整表示部２６ＹＨとが形成されている。そして、上下方向位置調整表示部２６ＺＨは、この上下方向位置調整表示部２６ＺＨの両端部側に、操作点の上下方向調整矢印キー２６ＺＵ及び２６ＺＤが配置されている。これら矢印キー２６ＺＵ又は２６ＺＤが、操作者により押されると、表示部２６ＺＨに表示された位置表示マーク２６Ｚが移動し、停止された位置が操作点の上下方向位置として設定される。
【００５９】
また、前後方向位置調整表示部２６ＸＨは、この前後方向位置調整表示部２６ＺＨの両端部側に、操作点の前後方向調整矢印キー２６ＸＦ及び２６ＸＲが配置されている。これら矢印キー２６ＸＦ又は２６ＸＲが、操作者により押されると、表示部２６ＸＨに表示された位置表示マーク２６Ｘが移動し、停止された位置が操作点の前後方向位置として設定される。
【００６０】
また、左右方向位置調整表示部２６ＹＨは、この左右方向位置調整表示部２６ＹＨの両端部側に、操作点の左右方向調整矢印キー２６ＹＲ及び２６ＹＬが配置されている。これら矢印キー２６ＹＲ又は２６ＹＬが、操作者により押されると、表示部２６ＹＨに表示された位置表示マーク２６Ｙが移動し、停止された位置が操作点の左右方向位置として設定される。
この操作点調整装置２６においても、操作点調整装置２５と同様に、予め、適当なわかりやすい位置を基準点として設定される。
この本発明の第５の実施形態においても、上述した第４の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６１】
図１８は、本発明の第６の実施形態の概略構成図である。この図１８の例は、図１の例と図１５の例とを組合わせた例であり、操作点設定部１４により、自動的に操作点が設定された後、必要に応じて操作点調整装置２５により操作者が操作点を調整可能となった例である。
【００６２】
建設作業用マニピュレータが把持する対象物は、上述したように、種々の形状の物があり、複雑な形状のものも対象物となる。複雑な形状をした対象物の場合、作業具４が把持した位置における把持爪の中点が、対象物のほぼ中心点となるとは限らない。このため、操作点調整装置２５により、操作点の補正操作が行える構成となっている。
【００６３】
この図１８の例の構成については、上述した図１及び図１５の例と同様となるので、説明は省略する。
この図１８の例においては、図１の例と同様な効果を得ることができる他、操作点調整装置２５により、操作点の補正操作を行うことができるので、複雑な形状の把持対象物に対しても、適切な位置に操作点を設定することが可能となる。
【００６４】
なお、図１８の例において、操作点調整装置２５に代えて、図１７に示した操作点調整装置２６を用いることも可能である。
【００６５】
また、上述した例においては、作業具として、把持手段を有するマニピュレータを説明したが、本発明は、その他の作業具にも適用可能である。例えば、作業具としてグラインダを適用することも可能であり、砥石がワークにあたる点に合わせて、操作点を変化させることができる。この場合、操作点の入力装置は、砥石の外周の沿って入力できるように構成すると便利である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているため、次のような効果がある。２つの把持部の互いの開度角を検出し、検出し開度角に基づき、作業具の姿勢変化回転中心である操作点を設定するように構成したので、把持物の形状や、把持位置に応じて、その操作点を適切な位置に自動的に設定可能なマニピュレータの操作点設定装置を実現することができる。これより、作業を適切に、しかも容易に行うことができ、作業効率の向上を図ることが可能となる。
【００６７】
また、２つの把持部が把持対象物を把持したことを検出する把持検出手段を備えるように構成した場合には、把持対象物が把持部により把持されたことを検出することができ、確実に、把持物が把持されたときの状態で操作点を設定することができる。
【００６８】
また、撮像手段により撮像された撮像情報に基づいて、作業対象物の重心位置を算出し、これに従って操作点を設定すつように構成すれば、作業対象物の形状、大きさに関係なく、常に、その重心位置に操作点を設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略構成図である。
【図２】図１の例の速度座標変換部の内部ブロック図である。
【図３】操作基準点についての説明図である。
【図４】把持物の一例を把持した場合における操作点の設定に関する説明図である。
【図５】把持物の他の例を把持した場合における操作点の設定に関する説明図である。
【図６】図４の例の動作説明図である。
【図７】図５の例の動作説明図である。
【図８】把持物のさらに他の例を把持した場合における操作点の設定に関する説明図である。
【図９】把持物のさらに他の例を把持した場合における操作点の設定に関する説明図である。
【図１０】図８の例の動作説明図である。
【図１１】図９の例の動作説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の概略説明図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態の概略構成図である。
【図１４】図１３の例における圧力検出器の説明図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態の概略構成図である。
【図１６】図１５の例における操作点の設定の説明図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態の概略構成図である。
【図１８】本発明の第６の実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
１建設作業マニピュレータ本体
２作業腕
３手首機構
４作業具
６、６Ａ制御装置
７操作装置
８操作点設定入力装置
１０速度座標変換部
１１アクチュエータ速度指令部
１２アクチュエータサーボ部
１３把持状態検出部
１４操作点設定部
１５基準点間速度変換部
１６関節角速度演算部
１７カメラ
１８、１９把持物
２０、２１把持物
２２把持物
２３圧力検出器
２４油圧シリンダー
２５、２６操作点調整装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a manipulator operated by an operator, and more particularly to a manipulator for construction work such as a heavy object handling machine.
[0002]
[Prior art]
In a construction work manipulator, it is preferable that the position and the posture of a work tool such as a hand can be independently operated in order to facilitate the operation of the manipulator by an operator. That is, for example, since the position of the work implement changes by changing the posture of the work implement, it is preferable that the changed position can be adjusted independently of the posture.
[0003]
An example of the position and orientation control is, for example, a "manipulator working mechanism control device" disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-59413. In this working mechanism control device, the posture of the work implement is changed so that the position of the "reference point relating to the position predetermined in the work implement in advance" does not change. That is, at the time of operating the posture, the operation of the work implement is controlled so as to rotate about the reference point.
[0004]
An idea similar to the above-mentioned reference point is called TPC (tool center point) in an industrial robot. In an industrial robot, TCP is set at an appropriate position of a tool at the end of the robot, and teaching and interpolation are performed using the TCP as a reference point. Further, the attitude of the tool is changed around the reference point. In an industrial robot, TCP is usually set in advance by numerical input.
[0005]
As an example of the TCP setting method, there is a "tool center point setting method" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-262982. In this method of setting the tool center point, the TCP including the posture of the tool is set by teaching two points, the reference point and the set point, without removing the tool from the tool mounting surface. Has been made.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the manipulator for construction work, the shape of the object to be gripped is various and various, and it is necessary to work in a state where the gripping position of the object to be gripped also changes. For this reason, each time an object of various shapes is gripped, there is a case where it is desired to work while changing the reference point in accordance with the gripped object (this reference point is a point that becomes a reference for operation, Hereinafter referred to as operating points).
[0007]
In other words, if the operation point is set at the center or the end of the grasped object so as to be suitable for the grasped object, operations such as movement of the grasped object are facilitated. For ordinary objects, setting this operation point around the center of the gripper makes it easier to operate.However, when gripping a long object, it is better to have an operation point at this end when aligning the ends. Operation may be easier.
[0008]
However, in the above-described conventional technology, the operation point is fixed to the work implement, and the posture of the work implement is controlled around a predetermined reference point. Although the operation is easy, the operation becomes difficult when the object to be gripped or the like has various shapes.
In other words, if the operating point is fixed to the work implement, a position different from the center point will be the operating point when viewed from the gripping object side, depending on the shape and gripping position of the gripping object. It is difficult to operate as desired.
[0009]
In the case of the TCP of the industrial robot described above, the setting of this TCP can be changed. However, since the TCP is based on the automatic operation based on the teaching playback, the TCP is simply switched to the preset TCP. Therefore, the operation point cannot be set to an appropriate position for a grasp target having an unpredictable shape or a change in the grasp position.
[0010]
An object of the present invention is to realize a manipulator operation point setting device capable of setting an operation point to an appropriate position according to a shape of a grasped object and a grasped position.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
In an operating point setting device of a manipulator for arbitrarily setting an operating point of a work implement having two gripping portions for gripping a work target, a means for detecting mutual opening angles of two gripping portions, and opening angle detection Operating point setting means for setting an operating point, which is the rotation center of the posture change of the work implement, based on the opening angle detected by the means.
[0012]
The opening angle of each of the two gripping portions changes according to the thickness of the gripped object gripped by the gripping portions. Therefore, if the operating point is set based on the detected opening angle, the operating point can be set according to the size of the object to be gripped.
[0013]
Further, in an operation point setting device of a manipulator for arbitrarily setting an operation point of a work implement having two grippers for gripping a work target, a position of an operation point in two directions among three directions orthogonal to each other is designated. Operating point setting input means, means for detecting the mutual opening angle of the two grip parts, and calculating the distance between the two grip parts based on the opening angle detected by the opening angle detecting means The position of the operation point in a direction other than the two directions out of the three directions is set based on the gripping state detecting means to be performed and the distance detected by the gripping state detecting means. Operating point setting means for setting an operating point which is a rotation center of posture change of the work implement according to the positions of the operating points in the two directions inputted from the setting input means.
[0014]
The position in one direction other than the position of the operation point in the two directions set by the operation point setting input is set based on the distance between the two grip portions calculated by the grip state detection means. Set by means. The distance between the two gripping portions changes according to the thickness of the gripped object gripped by the gripping portions. Therefore, if the operating point is set based on the detected opening angle, the operating point can be set according to the size of the object to be gripped.
[0015]
Preferably, in the operating point setting device for the manipulator, the operating point setting device further includes a grip detecting unit that detects that the two gripping units grip the gripping target object, and the operating point setting unit includes two gripping units by the grip detecting unit. The position of the operation point in another direction is set based on the distance detected by the grip state detection unit when it is detected that the grip target has been gripped.
[0016]
The grip detection unit can detect that the grip target is gripped by the grip unit, and can reliably set the operation point in a state where the grip object is gripped.
[0017]
Further, in an operation point setting device of a manipulator for arbitrarily setting an operation point of a work implement having two grip portions for gripping a work target, an imaging means for imaging a state in which the work target is gripped by the two grip portions. A grip state detecting means for calculating a position of the center of gravity of the work target based on the imaging information captured by the image capturing means; and a posture change rotation center of the work implement based on the position of the center of gravity calculated by the grip state detecting means. Operating point setting means for setting an operating point.
[0018]
Based on the imaging information captured by the imaging means, the center of gravity position of the work target is calculated, and the operation point is set in accordance with this. It is possible to set points.
[0019]
Further, in an operation point setting device of a manipulator for arbitrarily setting an operation point of a work implement having two gripping portions for gripping a work target, the positions of the operation points in three directions orthogonal to each other can be operated independently. An operation point adjustment unit that can be set by a user is provided, and the position set by the operation point adjustment unit is set as an operation point that is the rotation center of the posture change of the work implement.
[0020]
With the operation point adjusting device, an operation point according to the shape and size of the work target can be set.
As described above, since the operating point is set according to the state in which the gripper grips the gripped object, the operating point can be set at an appropriate position on the gripped object, and the manipulator can be easily operated. it can.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of the present invention, wherein 1 is a construction work manipulator main body, 2 is a work arm, 3 is a wrist mechanism, and 4 is a work implement. The work arm 2 is mounted on the main body 1 and mainly controls the position of the work implement 4 of the manipulator, and usually has three degrees of freedom. The wrist mechanism 3 is attached to the end of the working arm 2 and mainly controls the posture of the working tool 4, and usually has three degrees of freedom. The work implement 4 is mounted on the end of the wrist mechanism 3 to perform work, and has two grip portions 4a and 4b for performing grip work.
[0022]
Reference numeral 6 denotes a control device, which is supplied with information from a goniometer (not shown) of the manipulator and sends a control signal to an actuator for operating the manipulator to drive the manipulator. Reference numeral 7 denotes an operation device, which includes a multi-axis lever or the like, and instructs the control device 6 on the translation and rotation speeds of the work implement 4. In FIG. 1, one of the two levers of the operating device 7 gives a translation speed of three axes, and the other gives a rotation speed around three axes.
[0023]
Reference numeral 8 denotes an operation point setting input device, which inputs information for setting an operation point and inputs a command to change the operation point by using a setting button or the like.
[0024]
In the control device 6, reference numeral 10 denotes a speed coordinate conversion unit which converts the translation and rotation speed command values v and w at the operation point from the operation device 7 into angular velocities θ around the joints of the working arm 2 and the wrist mechanism 3. _D Convert to The position of the operation point set by the operation point setting unit 14 and the angle θ of each joint are input to the speed coordinate conversion unit 10.
[0025]
Reference numeral 11 denotes an actuator speed command unit. The actuator speed command unit 11 calculates the joint angular velocity θ calculated by the speed coordinate conversion unit 10. _D Calculates the speed of the actuator to move the joint. Reference numeral 12 denotes an actuator servo unit, which performs servo control for driving the actuator at the actuator speed calculated by the actuator speed command unit 11. In the example of FIG. 1, since a hydraulic actuator is used, speed control by electro-hydraulic control is performed.
[0026]
Reference numeral 13 denotes a grip state detection unit. The grip state detection unit 13 includes a joint angle signal θ and other sensor signals, that is, the length of the gripping cylinder, the opening angle of the gripping parts 4a and 4b, and the like (opening degree). An angle detection unit (not shown) detects a state in which the work implement 4 grasps the target object. Reference numeral 14 denotes an operation point setting unit. The operation point setting unit 14 determines an operation point based on the information input by the operation point setting input device 8 and the grip information of the grip object detected by the grip state detection unit 13. Set the position. Then, as described above, the position of the operation point set by the operation point setting unit 14 is supplied to the velocity coordinate conversion unit 10.
[0027]
The position of the operation point set by the operation point setting unit 14 is a position based on a hand reference point defined at the tip of the wrist mechanism 3, and is represented by a hand coordinate system fixed to the hand reference point. .
This is explained in FIG. ₁ Is a hand reference point, and as the position from the coordinate system fixed to this, the operation point P ₂ Set.
[0028]
FIG. 2 is a detailed block diagram of the speed coordinate conversion unit 10 in FIG. 1. The reference point speed conversion unit 15 converts the translation at the operation point, the rotation speed, v, w into the translation rotation speed at the hand reference point, v _B , W _B Convert to At this time, the value of the hand coordinate system at the hand reference point calculated from the hand reference point and the joint angle θ, which is set by the operation point setting input device 14, is used. The joint angular velocity calculation unit 16 calculates the translation and rotation speed v at the hand reference point. _B , W _B From the joint angle θ and the joint angle θ _D Is calculated.
[0029]
In the control device 6 having the above-described configuration, first, information necessary for setting an operation point is input by the operation point setting input device 8. For example, when gripping, information such as setting the center as an operation point or information such as the position of the operation point when not gripping is input. Then, the operation position 7 is operated to grip the object to be gripped.
[0030]
At this time, the grip state detection unit 13 detects the grip state from the signal of the sensor, and the operation point setting unit 14 sets the position of the operation point based on the information. Then, when the translation and the rotation speed at the operation point are commanded by the operation device 7, the velocity coordinate conversion unit 10 causes the joint angular velocity θ of the manipulator to be changed. _D Is converted to the command value. In this process, first, the speed between the reference points is converted into the speed at the hand reference point by the reference point speed conversion unit 15. At this time, the position of the operation point set by the operation point setting input device 8 is used.
[0031]
Then, the joint angular velocity calculating section 16 calculates the joint angular velocity θ. _D Is converted to Here, the Jacobian inverse matrix obtained by substituting the joint angular velocity into the previously calculated arithmetic expression is used. This joint angular velocity θ _D Is converted into a speed command value for a hydraulic motor or a hydraulic cylinder by an actuator speed command unit 11, and the working arm 2 and the wrist mechanism 3 are controlled by the actuator servo unit 12 to achieve the speed.
As a result, the joints of the working arm 2 and the wrist mechanism 3 become the joint angular velocity θ commanded by the velocity coordinate conversion unit 10. _D The work implement 4 moves at the operating point at the translation and rotation speeds input by the operating device 7.
[0032]
4 to 7 are diagrams illustrating the detection of the grip state and the operation of the work implement 4. FIG.
4 to 7 are examples in which the degrees of opening of the grips 4a and 4b of the work implement 4 are used as the detection of the grip state, and the sensor signals supplied to the grip state detection unit 13 are as described above. The length of the gripping cylinder, the angle between the gripping portions 4a and 4b, and the like are used. The operation point setting input device 8 sets the position of the operation point in the left, right, front and rear directions. Then, the vertical position of the operation point is automatically set to be the middle point of the claw portions of the grip portions 4a and 4b as described later.
[0033]
Next, as shown in FIGS. 4 and 5, when the gripping object 18 or 19 is gripped by the work implement 4 and the setting button of the operation point setting input device 8 is pressed, the operation point setting unit 14 causes the gripping object 18 or The positions of the 19 operation points in the vertical direction, that is, the positions of the operation points in the linear direction connecting the claws of the two grips 4a and 4b of the work implement 4 are calculated and set. In this case, the operation point setting unit 14 calculates the position of the operation point at the midpoint between the two gripping claws of the work implement 4. As for the position of the operation point, the distance between the two gripping claws is calculated by the gripping state detecting unit 13 from the length of the gripping cylinder and the angles of the two gripping parts 4a and 4b. The calculation can be performed by the operation point setting unit 14 by setting the distance between the two gripping claws to ２.
[0034]
Thereby, even if the gripping object 18 is thick as shown in FIG. 4 or the gripping object 19 is relatively thin as shown in FIG. The neighborhood can always be set as the operating point.
[0035]
As described above, since the operating point can be set near the center thereof regardless of the thickness of the gripping objects 18 and 19, when the operation device 7 instructs a rotation operation around the operating point, various shapes are obtained. It is possible to operate with the center point Ps as the center of rotation according to the gripped object.
[0036]
The above-described example is an example in which the operation point is calculated from the length of the gripping cylinder and the angles of the two gripping portions 4a and 4b so that the operating point becomes the center point in the thickness direction of the gripped object. Regarding the longitudinal direction of the grasped object, the operation points are set on a straight line connecting the grasping portions 4a and 4b, but in addition to this, for example, as illustrated in FIGS. In the case where the posture is changed while keeping the positions of the units 20 and 21 on the ground (as shown in FIGS. 10 and 11), it is advantageous in terms of operation to set the operation point near the ground. .
[0037]
In this case, the position of the work implement 4 from the surface on which the grasped object is disposed, such as the ground, when the grasped object placed on the ground is grasped is used. This position is detected by the grip state detection unit 13. The gripping state detecting unit 13 calculates the position of the work implement 4 from the ground surface or the like from the joint angle θ of the manipulator without using any special sensor signal. Then, the operation point setting unit 14 sets the position of the operation point near the ground surface or the like based on the position of the work implement 4 from the ground surface or the like calculated by the grip state detection unit 13.
[0038]
If the position of the operation point can be automatically set near the ground surface or the like based on the position of the work implement 4 from the ground surface or the like, the objects shown in FIGS. Even in the case of 20, 21, the operation point Ps can be set in the vicinity of the ground surface or the like. Thereby, a rotation operation as shown in FIGS. 10 and 11 can be performed.
[0039]
Switching between setting the operation point at the center of a straight line connecting the grips 4a and 4b or near the ground surface or the like can be performed by the operator using the operation point setting input device 8. In addition, by the switching of the operator, the grip state detection unit 13 switches between calculating the distance between the grip claws or calculating the position of the work implement 4 from the ground surface based on the joint angle θ and the sensor signal. Done.
[0040]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, an operation point setting device for a manipulator that can automatically set an operation point to an appropriate position according to the shape of a grasped object or a grasped position is provided. Can be realized. Thus, the work can be performed appropriately and easily, and the work efficiency can be improved.
[0041]
FIG. 12 is a schematic explanatory diagram of the second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, an example in which the detection of the gripping state of the gripping object 22 by the work implement 4 uses image information obtained by performing image processing on an image captured by a camera 17 installed at an appropriate portion of the manipulator body 1. It is. In other words, the image obtained by the camera 17 is subjected to image processing to determine the shape and the gripping position of the gripping object 22, and the position of the operation point is set based on the determination.
[0042]
Since the control device has the same configuration as the control device 6 shown in FIG. 1, it is not shown.
However, image information obtained by the camera 17 is used as a sensor signal input to the grip state detection unit 13. Then, the grip state detection unit 13 calculates the position of the center of gravity of the gripping object 22 from the input image information, and the calculated position of the center of gravity is supplied to the operation point setting unit 14.
[0043]
When the setting button of the operation point setting input device 8 is pressed, the operation point setting unit 14 sets the position of the center of gravity of the grasped object 22 input at that time as the operation point Ps.
In the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0044]
In addition, various sensors, such as an ultrasonic wave and a laser, can be used for the detection of the holding state in addition to the above-described video information. That is, for example, it is also possible to detect the shape of the grasped object by arranging a plurality of ultrasonic wave generating elements and receiving the ultrasonic waves reflected from the grasped object.
[0045]
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of the third embodiment of the present invention.
In the first embodiment described above, when the operator presses the setting button of the operating point setting input device 8, the operating point in the gripping state at that time is set.
[0046]
On the other hand, in the third embodiment, the gripping pressure of the gripping object of the work implement 4 is detected by the pressure detector 23, and the detected pressure is equal to or higher than a predetermined pressure, that is, the work implement 4 grips the gripper. Then, it is configured that the operation point in the grasping state at that time is automatically set by detecting that the operation state is enabled.
[0047]
As shown in FIG. 14, the pressure detector 23 is attached to a hydraulic cylinder 24 that operates the grips 4a and 4b of the work implement 4, and detects the pressure of the hydraulic cylinder 24. Then, the detected pressure is supplied to the operation point setting unit 14. The operation point setting unit 14 determines that the supplied pressure is equal to or higher than a predetermined level, and automatically sets the operation point in the gripping state at that time.
The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
In the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0048]
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of the fourth embodiment of the present invention, in which an operator can set an operation point to an arbitrary position using the operation point adjustment device 25. The control device 6A includes a speed coordinate conversion unit 10, an actuator speed command unit 11, and an actuator servo unit 12. The operation point set by the operation point adjustment device 25 is supplied to the speed coordinate conversion unit 10. The speed coordinate conversion unit 10, the actuator speed command unit 11, and the actuator servo unit 12 are the same as those shown in FIG. 1, and a detailed description will be omitted.
[0049]
The operating point adjusting device 25 can set the position in the three orthogonal directions by a linear potentiometer. The operation point adjusting device 25 includes an operation plate 25a for adjusting the operation point in the vertical and horizontal directions, and an operation plate 25b for adjusting the front and rear directions. These operation plates 25a and 25b are substantially orthogonal to each other so that the cross section is substantially L-shaped.
[0050]
A linear groove 25ZG for setting the vertical direction is formed on the operation plate 25a, and a knob 25Z is disposed so as to be slidable in the linear groove 25ZG. By setting the knob 25Z at an arbitrary position of the linear groove 25ZG, the vertical position of the operation point is set.
[0051]
Further, a linear groove 25XG for setting the left / right direction is formed on the operation plate 25a, and a knob 25X is arranged so as to be slidable in the linear groove 25XG. By setting the knob 25X at an arbitrary position of the linear groove 25XG, the position of the operation point in the left-right direction is set.
[0052]
A linear groove 25YG for setting the front-rear direction is formed on the operation plate 25b, and a knob 25Y is arranged so as to be slidable in the linear groove 25YG. By setting the knob 25Y at an arbitrary position of the linear groove 25YG, the position of the operation point in the front-rear direction is set.
[0053]
When the operating point is set by the operating point adjusting device 25, an appropriate easy-to-understand position is set in advance as a reference point. For example, as shown in FIG. ₃ Is set to This gripping center point P ₃ Is a setting operation point when the knobs 25X, 25Y, 25Z are located at the midpoints of the respective linear grooves 25XG, 25YG, 25ZG.
[0054]
When the work implement 4 is replaced with a work implement of another shape, the center point P ₃ Is set for each work implement, and is changed when the work implement is replaced. In this way, the standard operating point is set at the midpoint of the linear grooves 25XG, 25YG, and 25ZG of the operating point adjusting device 25, and the setting can be changed up, down, left, right, front and back.
[0055]
Further, the position corresponding to the object to be grasped is set to the standard operation point P. ₃ May be set in advance, and the amount of correction after that may be input to correct the amount that changes depending on the gripping state.
[0056]
As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, a manipulator operation point setting device capable of manually setting an operation point to an appropriate position according to the shape of a grasped object and a grasped position is realized. can do. Thus, the work can be performed appropriately and easily, and the work efficiency can be improved.
[0057]
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a fifth embodiment of the present invention. The example of FIG. 17 is an example in which the operator can set the operation point to an arbitrary position using the operation point adjustment device, similarly to the example of FIG. 15, and the operation point adjustment in the example of FIG. The configuration of the device 25 differs from that of the operation point adjusting device 26 in the example of FIG. Other configurations are the same as those in the example of FIG. 15 and the example of FIG. 17, and a description thereof will be omitted.
[0058]
The operation point adjustment device 26 includes a vertical position adjustment display section 26ZH, a front / rear position adjustment display section 26XH, and a left / right position adjustment display section 26YH. In the vertical position adjustment display section 26ZH, the vertical adjustment arrow keys 26ZU and 26ZD of the operation point are arranged on both ends of the vertical position adjustment display section 26ZH. When these arrow keys 26ZU or 26ZD are pressed by the operator, the position display mark 26Z displayed on the display unit 26ZH moves, and the stopped position is set as the vertical position of the operation point.
[0059]
In the front-rear position adjustment display section 26XH, front-rear adjustment arrow keys 26XF and 26XR for operating points are arranged on both end sides of the front-rear position adjustment display section 26ZH. When the arrow key 26XF or 26XR is pressed by the operator, the position display mark 26X displayed on the display unit 26XH moves, and the stopped position is set as the front-back position of the operation point.
[0060]
The left and right direction adjustment arrow keys 26YR and 26YL of the operation point are arranged on both ends of the left and right direction adjustment display section 26YH. When these arrow keys 26YR or 26YL are pressed by the operator, the position display mark 26Y displayed on the display unit 26YH moves, and the stopped position is set as the left-right position of the operation point.
In this operating point adjusting device 26 as well, similarly to the operating point adjusting device 25, an appropriate easy-to-understand position is set in advance as a reference point.
Also in the fifth embodiment of the present invention, the same effects as in the above-described fourth embodiment can be obtained.
[0061]
FIG. 18 is a schematic configuration diagram of the sixth embodiment of the present invention. The example of FIG. 18 is an example in which the example of FIG. 1 and the example of FIG. 15 are combined. After the operation point is automatically set by the operation point setting unit 14, the operation point adjustment is performed as necessary. This is an example in which the device 25 allows the operator to adjust the operation point.
[0062]
As described above, there are various shapes of the object to be gripped by the construction work manipulator, and a complicated shape is also an object. In the case of an object having a complicated shape, the middle point of the gripping claw at the position gripped by the work implement 4 does not always become almost the center point of the object. For this reason, the operation point adjusting device 25 is configured to perform the operation of correcting the operation point.
[0063]
The configuration of the example in FIG. 18 is the same as the example in FIGS. 1 and 15 described above, and thus the description will be omitted.
In the example of FIG. 18, the same effect as that of the example of FIG. 1 can be obtained. In addition, since the operation point adjusting device 25 can perform the operation of correcting the operation point, the operation of the grip target having a complicated shape can be performed. On the other hand, it is possible to set the operation point at an appropriate position.
[0064]
In the example of FIG. 18, the operating point adjusting device 26 shown in FIG. 17 can be used instead of the operating point adjusting device 25.
[0065]
Further, in the above-described example, the manipulator having the grip means has been described as the working tool, but the present invention can be applied to other working tools. For example, a grinder can be applied as a working tool, and the operating point can be changed according to the point at which the grindstone hits the workpiece. In this case, it is convenient if the input device of the operating point is configured to be able to input along the outer periphery of the grindstone.
[0066]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. Since the configuration is such that the angle of opening of the two gripping portions is detected and the operating point that is the rotation center of the posture change of the work implement is set based on the detected angle of opening, the shape of the gripped object and the gripping position are set. Accordingly, it is possible to realize a manipulator operating point setting device capable of automatically setting the operating point to an appropriate position. Thus, the work can be performed appropriately and easily, and the work efficiency can be improved.
[0067]
In addition, in a case where the apparatus is configured to include a grip detecting unit that detects that the two grips have gripped the grip target, it is possible to detect that the grip target is gripped by the grip, and to reliably detect the grip target. In addition, the operation point can be set in a state when the object is gripped.
[0068]
Further, based on the imaging information captured by the imaging unit, the position of the center of gravity of the work target is calculated, and if the operation point is set in accordance with the calculated position, regardless of the shape and size of the work target, An operation point can always be set at the position of the center of gravity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an internal block diagram of a speed coordinate converter in the example of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation reference point.
FIG. 4 is an explanatory diagram regarding setting of operation points when an example of a grasped object is grasped.
FIG. 5 is an explanatory diagram regarding setting of an operation point when another example of a grasped object is grasped.
FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the example of FIG. 4;
FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the example of FIG. 5;
FIG. 8 is an explanatory diagram regarding setting of an operation point when another example of a grasped object is grasped.
FIG. 9 is an explanatory diagram regarding setting of an operation point when another example of a grasped object is grasped.
FIG. 10 is an operation explanatory diagram of the example of FIG. 8;
FIG. 11 is an operation explanatory diagram of the example of FIG. 9;
FIG. 12 is a schematic explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram of a pressure detector in the example of FIG.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a fourth embodiment of the present invention.
16 is an explanatory diagram of setting of operation points in the example of FIG.
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic configuration diagram of a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Construction work manipulator body
2 working arms
3 Wrist mechanism
4 Work tools
6, 6A control device
7 Operating device
8 Operating point setting input device
10 Speed coordinate converter
11 Actuator speed command section
12 Actuator servo section
13 Gripping state detector
14 Operating point setting section
15 Speed conversion unit between reference points
16 Joint angular velocity calculator
17 Camera
18, 19 Gripping object
20, 21 Grasping object
22 Gripping object
23 Pressure detector
24 hydraulic cylinder
25, 26 operating point adjustment device

Claims

In an operation point setting device of a manipulator for arbitrarily setting an operation point of a work tool having two grip portions for gripping a work target,
Means for detecting mutual opening angles of the two gripping portions;
An operation point setting unit configured to set an operation point that is a rotation center of the posture change of the work implement based on the opening angle detected by the opening angle detection unit;
An operating point setting device for a manipulator, comprising:

In an operation point setting device of a manipulator for arbitrarily setting an operation point of a work tool having two grip portions for gripping a work target,
Operating point setting input means for specifying the position of the operating point in two directions among three directions orthogonal to each other;
Means for detecting mutual opening angles of the two gripping portions;
A grip state detection unit that calculates a distance between the two grip units based on the opening angle detected by the opening angle detection unit;
Based on the distance detected by the gripping state detecting means, a position of an operating point is set in a direction other than the two directions among the three directions, and the set position and an operating point setting input means Operating point setting means for setting an operating point that is the center of rotation of the posture change of the work implement according to the positions of the operating points in the two directions input from
An operating point setting device for a manipulator, comprising:

3. The operating point setting device for a manipulator according to claim 2, further comprising: grip detecting means for detecting that the two grip portions grip the gripping target object, wherein the operating point setting means comprises two grips by the grip detecting means. Operating the manipulator, wherein the position of the operation point in the other direction is set based on the distance detected by the grip state detection unit when it is detected that the unit grips the grip target object. Point setting device.

In an operation point setting device of a manipulator for arbitrarily setting an operation point of a work tool having two grip portions for gripping a work target,
Imaging means for imaging a state in which the work target is gripped by the two gripping portions;
A grip state detection unit that calculates a center of gravity position of a work target based on imaging information captured by the imaging unit;
An operation point setting unit that sets an operation point that is a rotation center of posture change of the work implement, based on the center of gravity position calculated by the grip state detection unit;
An operating point setting device for a manipulator, comprising:

The operating point setting device for a manipulator according to any one of claims 1 to 4, wherein the positions of the operating points in three directions orthogonal to each other can be independently adjusted by an operator. An operating point setting device for a manipulator, further comprising operating point adjusting means for adjusting the operating point set by the setting means.