JP3951007B2

JP3951007B2 - Robot control device with tactile sensor

Info

Publication number: JP3951007B2
Application number: JP2001279635A
Authority: JP
Inventors: 尚士末廣
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: JP2003089091A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットに関し、特に、ロボットが人や物と接する可能性のある作業を行う場合に、触覚センサによる接触情報を利用して適切な動作を行わせるための制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロボットが工場内など整備され人と隔離された環境で作業を行う場合には、作業動作、作業環境は作業のために計画的に整えられており作業に直接関係のないロボット本体と人または他の物体との接触を考える必要はほとんどなかった。
最近では、防災支援ロボット、介護ロボットなど、未整備環境下や人と接する環境で作業をするロボットの開発が活発に行われている。
このようなロボットにおいては、作業中にロボット本体と人や他の物体とが接触する可能性が高くなってくる。
作業中に予想をしていなかった接触が起こりそれを検出した場合ロボット本体、人または他の物体を破壊しないために、停止する、接触と反対方向に動くなどの制御を行う必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
作業中にロボット本体と人や他の物体との接触を検出した場合、もっとも簡単な方法は停止させることであるが、その場合は作業の実行も一時的にせよ中断されることになる。しかし、ロボットのどこで接触が生じたかが分からない場合は、下手に避けようとして動くよりも停止している方が安全ともいえる。
接触が生じた場所が分かれば適切な制御を行うことでその接触を回避するような動作を行わせることができる。また接触と直接関係のない作業動作を安全に継続することもできる。
【０００４】
上記のような制御を行うためには、生じた接触に対する適切な回避動作を生成する必要がある。これは簡単には、接触が生じた面の方向と反対に動くことによって実現できる。しかし、モータなどロボットのアクチュエータを直接制御してこのような動作を行わせると、実行中の作業動作に大きな影響を与えることになる。また、同時に複数の接触が生じた場合、個々にロボットのアクチュエータを直接制御したのでは有効に重ね合わせることができない。これを避けるためには接触を回避する動作は必要最小限で、他の動作との重ね合わせが可能なようにしておく必要がある。
【０００５】
ロボットに多数の可動自由度がある場合、そのとき直接作業に関係のない自由度は他の目的のために利用することができる。従来にもそのような余分な自由度をあらかじめ求めておいて接触回避を行わせた例もある。しかし、そのような余分な自由度というのは時々刻々の作業情况に応じて変化するものであるから、容易に変更可能となっていなくてはならない。
【０００６】
本発明は、表面に多数の触覚センサが配置してありそれにより接触を生じた位置が分かるようなロボットにおいて、接触が生じた場所が分かれば適切な制御を行うことでその接触を回避するとともに、接触と直接関係のない作業動作を安全に継続することができるロボットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下のような基本的技術思想に基づいた。
１．本発明では、まず接触情報から接触回避動作を直接に定めるのではなく接触部分から遠ざかるような運動成分を持つということを接触回避動作の制約条件として生成し利用する。
２．作業動作と接触回避動作とを作業情况に応じて重みづけにより選択する機能を持たせる。
３．重みづけされた作業動作と接触回避動作とを、ロボットのアクチュエータ指令値との局所的な線形関係を利用して同時に解くことにより適切にアクチュエータ指令値に振り分けて、作業を実行しつつ接触を回避する動作を可能とする。
４．上記の振り分けのための解法として特異値分解などを利用して擬似逆行列を用いることにより作業や接触の状態により過剰拘束であったり、冗長であったりしても適切な制御が行われることになるようにする。具体的には作業動作に冗長自由度が存在する場合はそれを利用できる部分に関しては、それを有効に利用する動作が生成され、作業動作に冗長自由度が存在しなかったり、回避動作による拘束が過剰な場合は、その自由度に関して加重平均の形での制御を行う。
１．上記振り分けに必要な局所的な線形関係を生成する機能を分離して実現することにより、単純計算による生成だけでなく、オンライン自動推定機能をもたせるようにする。
【０００８】
上記した基本的技術思想に基づいた本発明の触覚センサを持つロボット用制御装置は、ロボットの表面に複数の触覚センサを持つロボットがそのとき実行中の作業に必要な動作と接触情報を利用した接触を回避する動作とを、ロボットのアクチュエータ指令値との局所的な線形関係を利用した方程式に基づいて自動的にロボットの持つ複数のアクチュエータに振り分けることにより作業を実行しつつ接触を回避する動作を行わせるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の触覚センサを持つロボット用制御装置は、作業に必要な動作と接触を回避する動作とを融合させた動作指令を
ｋｚ＝n・（v_Ｌ＋ω_Ｌ×p）＝Ｊ_{ａｖｏｉｄ}u および
【数１】

を連立させて同時に解くことにより得るようにしたことを特徴とする。
また、本発明の触覚センサを持つロボット用制御装置は、作業に必要な動作と接触を回避する動作とが、互いに干渉し合わないロボットの持つアクチュエータの結合動作として分離できる場合は、各々の動作を分離して実行することを特徴とする。
また、本発明の触覚センサを持つロボット用制御装置は、作業に必要な動作と接触を回避する動作とが、互いに干渉し合わないロボットの持つアクチュエータの結合動作として分離できない部分が生じる場合はその部分に関しては重みつき平均として動作するようにしたことを特徴とする。
また、本発明の触覚センサを持つロボット用制御装置は、接触回避動作や作業動作のロボットのアクチュエータへの配分を作業の要求に応じてフレキシブルに変更できるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の触覚センサを持つロボット用制御装置は、ロボットが伸長する軸回りの接触情報に重みを大きくすることにより、接触が生じていなくても軸からずれる方向の動きを少なくし、そっとまっすぐにアームを伸ばして狭隘路を通過するときに適した動作を実現するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の制御装置の実施の形態に係るブロック図を、図２は、本発明の制御装置の実施の形態に係るロボットのリンク上の各接触点での接触回避運動の状態を示した図である。
接触情報としては、複数の触覚センサ２、２・・・からの複数の点での接触(接触力)が入ってくる。
接触制御器３では、接触情報と作業指令部４の接触制御指令に基づいて接触回避のための動作生成を行う。本制御装置による、接触回避動作生成で特徴的な点は、モータなどのロボット１のアクチュエータの指令値を直接生成しないという点にある。回避動作はロボット１のアクチュエータにより間接的に動作させられるものならばなんでも良い。本制御装置では、触覚センサ２の各点で個別的に局所的な回避動作を決めることにしている。具体的には、図2のように、アームのリンク上の場所p（pはベクトル量。以下、同じ。）で接触により接触力f（fはベクトル量。以下、同じ。）が発生したとする。多くの触覚センサ２の出力zは主に接触力の法線方向成分n・f（nは法線ベクトル。以下、同じ。）に支配される。すなわち、
ｚ＝n・f （１）
である。
【００１０】
触覚センサ２が力ではなく接触の有無のみを検出する場合は、接触の有無によって0/1の値をとると考えれば良い。このとき接触点での局所的な接触回避運動を接触点における速度v（vはベクトル量。以下、同じ。）で表現することにする。このとき従来の方法としてはvを法線方向の速度に限定しようとする方法がある。ここでkは比例ゲインである。しかし、この方法は複数点接触の統合を考えるとうまく行かない。単純なベクトル加算ではリンクの回転運動への反映が行われないし、また接触から離脱する方向以外運動成分に対してよけいな影響を与えることになる。そこで、ここでは、
n・v＝ｋ（n・f）（２）
とし、vの法線方向成分だけを定めることにする。接触力の方向まで検出できる場合には
f・v＝ｋ（f・f）（３）
とすれば良い。
式（２）のように接触回避運動を選択するとそれだけではvを一意に定めることができない。しかし本制御装置の手法を用いると、複数点での接触や作業動作との関係から自動的に適切な回避動作が生成されることになる。このような回避動作を生成する基となる式やゲインが接触制御指令でり、接触制御装置では得られた接触情報ｚをこの式に当てはめ、接触回避動作としてｋｚ＝n・vを出力することになる。
【００１１】
作業情報とは、ロボット１に与えられた作業を実行するための情報である。本制御装置では、ロボット１の作業は、ロボット１の関節角度と視覚情報で記述される。手首部の力センサなど、その他のセンサ情報を作業情報として用いることも可能である。ロボットアーム本体による押し付け作業の場合には、触覚センサ２による接触情報を作業情報として用いることも考えられる。
作業制御器５では、ロボット１からの作業情報と作業指令部４からの作業制御指令に基づいて作業実行のための動作生成を行う。本制御装置による、作業動作生成でも特徴的な点は、モータなどのロボット１のアクチュエータの指令値を直接生成しないという点にある。作業動作はロボット１のアクチュエータにより間接的に動作させられるものならばなんでも良い。具体的には、手先の直交座標系での位置・姿勢や、視覚システム１０から視覚情報として得られる特徴点の画像中での位置などである。作業制御指令はその時点での望ましい動作状態(望ましい手先の直交座標系での位置・姿勢や、視覚情報として得られる特徴点の画像中での位置)として与えられる。生成される作業動作は、その望ましい動作状態と実際の動作状態とを比較し、その差をなくすようなそれらの動作状態の目標変化量である。
【００１２】
動作撰択器６では、動作変換器７の前段の処理を行う。すなわち、そのとき行っている作業においてどの動作の実現を重視するかといった撰択を作業指令部４からの動作撰択指令に基づいて値の重みづけを行う。
動作変換器７では、接触回避動作と作業動作とを統合して、モータなどのロボット１のアクチュエータの指令値への変換を行う。本制御装置で重要なことは、接触回避動作、作業動作、アクチュエータへの指令値は、静的な状態ではなくその変化量または変化速度(単位時間当たりの変化量)を用いるという点にある。このようにすると接触回避動作、作業動作からアクチュエータ指令値への変換は、その時点においては静的な線形関係となる。
【００１３】
たとえば本制御装置のようにアクチュエータ指令値を多関節型ロボットアームのモータの回転速度u（uはベクトル量。以下、同じ。）とすると、接触回避動作との関係は以下のように求められる。
接触点での運動のセンサ法線方向成分を図2の多関節マニピュレータのリンク座標系の並進・回転速度v_Ｌ、ω_Ｌで表すと、
n・v＝n・（v_Ｌ＋ω_Ｌ×p）（４）
となる。ここでpはリンク原点から接触点までのベクトルである。簡単のため式の各ベクトルはすべて同じ座標系(絶対座標、ベース座標など)で表現されている。この式は関節角速度uに関する線形方程式になる。センサ出力値zとの関係で表せば、
ｋｚ＝n・（v_Ｌ＋ω_Ｌ×p）＝Ｊ_{ａｖｏｉｄ}u
（５）
となる。ここでＪ_{ａｖｏｉｄ}は接触点の接線方向の運動と関節角との線形関係を表すヤコビ行列である。
【００１４】
作業動作に関しては、それが手先座標系の位置・姿勢の並進、回転速度v_E（v_Eはベクトル量。以下、同じ。）、ω_Ｅの場合は、いわゆるヤコビ行列Ｊ_ｔａｓｋを使って以下のように表すことができる。
【数１】

視覚を利用した場合にも、良く知られたビジュアルヤコビア用いて同様に表現できる。
【００１５】
最終的に動作変換器７では、式（５）と式（６）などを連立させて同時に動作指令uについて解くことにより作業動作と接触回避運動とを融合させた動作指令が生成される。これを解くときに特異値分解などを利用して擬似逆行列を用いることにより作業や接触の状態により過剰拘束であったり、冗長であったりしても適切な制御が行われることになる。作業動作に冗長自由度が存在する場合はそれを利用できる部分に関しては、それを有効に利用する動作が生成される。作業動作に冗長自由度が存在しなかったり、回避動作による拘束が過剰な場合は、その自由度に関して加重平均の形での制御が行われることになる。加重平均の重みづけは先の動作撰択器６によって行われる。
【００１６】
線形関係生成器８では、動作変換器７で用いるＪ_{ａｖｏｉｄ} 、Ｊ_ｔａｓｋを生成する。本制御装置では、触覚センサ２の位置、マップやカメラの据付位置・姿勢などが予め分かっていれば関節角から計算することができる。また、この関係は、線形関係であるためロボット１の状態が制御装置の計算時間と比べて急激な変化をしない場合には、静的線形システムの推定手法を用いて、接触情報、作業情報、接触回避動作、作業動作、動作指令値などを計測することにより実時間で推定することが可能である。このような推定機能を付加することにより、事前のキャリブレーションを不要としたり、ロボット１のアクチュエータが故障した場合にも適切な制御が行えるようにしたりすることができる。
【００１７】
上記の制御装置で、全体としてロボット１の伸長する軸周りの接触情報に重みを大きくして制御すると、接触が生じていなくてもロボット１は軸からずれる方向の動きを少なくするように動く。これはロボット１がそっとまっすぐにアームを伸ばすような動作となり、とりわけ蛇管形のロボットが狭隘路を通過するときに適した動作となる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明により、ロボットの表面に複数の触覚センサを持つロボットが接触情報を利用して作業を実行しつつ接触を回避する動作を可能となる。
これにより、ロボットが人や物と接する可能性のある作業を安全に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御装置のロボットのリンク上の各接触点での接触回避運動を示した図である。
【符号の説明】
１ロボット
２触覚センサ
３接触制御器
４作業指令部
５作業制御器
６動作選択器
７動作変換器
８線形関係生成器
１０視覚システム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a robot, and more particularly to a control device for performing an appropriate operation using contact information from a tactile sensor when the robot performs an operation that may come into contact with a person or an object.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when working in an environment where the robot is maintained in a factory and isolated from humans, the work operation and work environment are systematically prepared for the work, and the robot main body and people who are not directly related to the work Or there was almost no need to consider contact with other objects.
Recently, robots that work in an undeveloped environment or in contact with people, such as disaster prevention support robots and nursing robots, have been actively developed.
In such a robot, there is a high possibility that the robot main body and a person or another object come into contact during the work.
When an unexpected contact is detected during operation, it is necessary to perform control such as stopping or moving in the direction opposite to the contact so as not to destroy the robot body, human or other object.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When contact between the robot main body and a person or another object is detected during the work, the simplest method is to stop, but in this case, the execution of the work is also interrupted temporarily. However, if you don't know where the contact occurred on the robot, it can be safer to stop than to try to avoid it.
If the place where the contact occurs is known, an operation that avoids the contact can be performed by performing appropriate control. It is also possible to safely continue work operations not directly related to contact.
[0004]
In order to perform the control as described above, it is necessary to generate an appropriate avoidance action for the generated contact. This can be achieved simply by moving in the opposite direction of the contacted surface. However, if such an operation is performed by directly controlling an actuator of a robot such as a motor, the work operation being performed is greatly affected. In addition, when a plurality of contacts occur at the same time, it is not possible to effectively superimpose them by directly controlling the actuators of the robots individually. In order to avoid this, the operation for avoiding the contact is the minimum necessary, and it is necessary to be able to overlap with other operations.
[0005]
If the robot has multiple degrees of freedom of movement, then the degrees of freedom not directly related to work can be used for other purposes. Conventionally, there is also an example in which such extra degrees of freedom are obtained in advance to avoid contact. However, such an extra degree of freedom changes according to the work information from moment to moment, so it must be easily changeable.
[0006]
The present invention avoids the contact by performing appropriate control if the location of the contact is known in a robot in which a number of tactile sensors are arranged on the surface and the position where the contact is made can be known. An object of the present invention is to provide a robot capable of safely continuing work operations not directly related to contact.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is based on the following basic technical idea.
1. In the present invention, the contact avoidance operation is not directly determined from the contact information, but is generated and used as a constraint condition of the contact avoidance operation that has a motion component that moves away from the contact portion.
2. A function of selecting work operation and contact avoidance operation by weighting according to work information is provided.
3. By solving the weighted work motion and contact avoidance motion simultaneously using a local linear relationship with the actuator command value of the robot, it is appropriately distributed to the actuator command value to avoid contact while performing the work. The operation to perform is enabled.
4). By using a pseudo inverse matrix using singular value decomposition etc. as a solution for the above distribution, appropriate control is performed even if it is over-constrained or redundant depending on the state of work or contact To be. Specifically, if there is a redundant degree of freedom in the work operation, an action that effectively uses it is generated for the part that can use it, and there is no redundant degree of freedom in the work action, or the constraint by the avoidance action Is excessive, control is performed in the form of a weighted average with respect to the degree of freedom.
1. By separating and realizing the function for generating the local linear relationship necessary for the above distribution, it is possible to have not only a simple calculation but also an online automatic estimation function.
[0008]
The robot control device having a tactile sensor according to the present invention based on the basic technical idea described above uses the motion and contact information necessary for the operation being performed by the robot having a plurality of tactile sensors on the surface of the robot. Operation that avoids contact while performing work by automatically assigning the motion that avoids contact to multiple actuators of the robot based on an equation that uses a local linear relationship with the actuator command value of the robot It is characterized by having been made to perform.
The robot control apparatus having the tactile sensor according to the present invention can provide an operation command obtained by fusing an operation necessary for work and an operation for avoiding contact with kz = n · (v _L + ω _L × p) = J _avoid u And [Equation 1]

It is characterized by being obtained by simultaneously solving and simultaneously solving.
In addition, the robot control device having the tactile sensor according to the present invention can be separated from the operation required for work and the operation avoiding contact as the combined operation of the actuators of the robot that do not interfere with each other. Is executed separately.
In addition, the robot control device having the tactile sensor according to the present invention has a portion where the operation necessary for work and the operation for avoiding the contact cannot be separated as the coupling operation of the actuators of the robot that do not interfere with each other. The part is characterized by operating as a weighted average.
The robot control apparatus having a tactile sensor according to the present invention is characterized in that the distribution of the contact avoidance operation and the work operation to the actuators of the robot can be flexibly changed according to the work request.
In addition, the robot control device having the tactile sensor according to the present invention increases the weight of the contact information about the axis around which the robot extends to reduce the movement in the direction away from the axis even if no contact has occurred. It is characterized by realizing an operation suitable for extending an arm straight and passing through a narrow road.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram according to the embodiment of the control device of the present invention, and FIG. 2 shows the state of the contact avoidance motion at each contact point on the link of the robot according to the embodiment of the control device of the present invention. FIG.
As the contact information, contact (contact force) at a plurality of points from the plurality of

tactile sensors

2, 2.
The contact controller 3 generates an operation for avoiding contact based on the contact information and the contact control command of the work command unit 4. A characteristic point of contact avoidance operation generation by this control apparatus is that a command value of an actuator of the robot 1 such as a motor is not directly generated. Any avoidance operation may be used as long as it can be indirectly operated by the actuator of the robot 1. In the present control device, a local avoidance operation is individually determined at each point of the tactile sensor 2. Specifically, as shown in FIG. 2, it is assumed that a contact force f (f is a vector quantity, the same applies below) is generated by contact at a location p on the arm link (p is a vector quantity, the same applies hereinafter). To do. The output z of many tactile sensors 2 is mainly governed by the normal direction component n · f (n is a normal vector, hereinafter the same) of the contact force. That is,
z = n · f (1)
It is.
[0010]
When the tactile sensor 2 detects not the force but only the presence / absence of the contact, it may be considered that the value of 0/1 is taken depending on the presence / absence of the contact. At this time, the local contact avoidance motion at the contact point is expressed by the velocity v at the contact point (v is a vector amount, the same applies hereinafter). At this time, as a conventional method, there is a method in which v is limited to the velocity in the normal direction. Here, k is a proportional gain. However, this method does not work when considering the integration of multiple point contacts. Simple vector addition does not reflect the rotational motion of the link, and it has a significant effect on the motion component other than the direction away from the contact. So here,
n · v = k (n · f) (2)
And only the normal component of v is determined. When the direction of contact force can be detected
f ・ v = k (f ・ f) (3)
What should I do?
If the contact avoidance motion is selected as in equation (2), v cannot be uniquely determined by that alone. However, when the method of the present control device is used, an appropriate avoidance operation is automatically generated from the relationship between contact at multiple points and work operation. The formula or gain that is the basis for generating such an avoidance action is a contact control command, and the contact information z obtained by the contact control device is applied to this formula, and kz = n · v is output as the contact avoidance action. become.
[0011]
The work information is information for executing a work given to the robot 1. In this control apparatus, the operation of the robot 1 is described by the joint angle and visual information of the robot 1. Other sensor information such as a wrist force sensor can also be used as work information. In the case of the pressing work by the robot arm main body, it is conceivable to use the contact information by the touch sensor 2 as the work information.
The work controller 5 generates an operation for performing work based on the work information from the robot 1 and the work control command from the work command unit 4. A characteristic point in the generation of work movements by this control apparatus is that a command value for an actuator of the robot 1 such as a motor is not directly generated. Any work operation can be used as long as it can be indirectly operated by the actuator of the robot 1. Specifically, the position / posture of the hand in the orthogonal coordinate system, the position of the feature point obtained as visual information from the visual system 10 in the image, and the like. The work control command is given as a desired operation state (desired position / posture in the Cartesian coordinate system or a position of the feature point obtained as visual information in the image) at that time. The generated work operation is a target change amount of the operation state that compares the desired operation state with the actual operation state and eliminates the difference.
[0012]
The operation selector 6 performs the process preceding the operation converter 7. That is, the selection of which operation is to be emphasized in the work being performed at that time is weighted based on the operation selection command from the work command unit 4.
In the motion converter 7, the contact avoidance operation and the work operation are integrated and converted into a command value for the actuator of the robot 1 such as a motor. What is important in the present control device is that the contact avoidance operation, the work operation, and the command value to the actuator use a change amount or change speed (change amount per unit time) instead of a static state. In this way, the conversion from the contact avoidance operation and work operation to the actuator command value has a static linear relationship at that time.
[0013]
For example, when the actuator command value is the rotational speed u of the motor of the articulated robot arm (u is a vector amount; the same applies hereinafter) as in this control device, the relationship with the contact avoidance operation is obtained as follows.
The sensor normal direction component of the motion at the contact point is expressed by the translation / rotation speeds v _L and ω _L of the link coordinate system of the articulated manipulator in FIG.
n · v = n · (v _L + ω _L × p) (4)
It becomes. Here, p is a vector from the link origin to the contact point. For simplicity, all vectors in the formula are expressed in the same coordinate system (absolute coordinates, base coordinates, etc.). This equation is a linear equation for the joint angular velocity u. Expressed in relation to the sensor output value z,
kz = n · (v _L + ω _L × p) = J _avoid u
(5)
It becomes. Here, J _avoid is a Jacobian matrix representing a linear relationship between the tangential motion of the contact point and the joint angle.
[0014]
For work movement, if it is translation of the position / posture of the hand coordinate system, rotation speed v _E (v _E is a vector quantity, the same applies hereinafter), ω _E , the so-called Jacobian matrix J _task Can be expressed as:
[Expression 1]

When using vision, it can be expressed in the same way using the well-known Visual Jacovia.
[0015]
Eventually, the motion converter 7 generates a motion command in which the work motion and the contact avoidance motion are fused by simultaneously solving the equations (5) and (6) and solving the motion command u. When solving this, by using a pseudo inverse matrix using singular value decomposition or the like, appropriate control is performed even if it is over-constrained or redundant depending on the state of work or contact. If there is a redundant degree of freedom in the work operation, an operation that effectively uses it is generated for the portion that can use it. When there is no redundant degree of freedom in the work operation or there are excessive constraints by the avoidance operation, control in the form of a weighted average is performed with respect to the degree of freedom. The weighted average is weighted by the operation selector 6 described above.
[0016]
The linear relation generator 8 generates J _avoid and J _task used in the motion converter 7. In this control apparatus, if the position of the tactile sensor 2, the map, the installation position / orientation of the camera, and the like are known in advance, the calculation can be performed from the joint angle. In addition, since this relationship is a linear relationship, when the state of the robot 1 does not change abruptly compared with the calculation time of the control device, the contact information, work information, It is possible to estimate in real time by measuring a contact avoidance operation, a work operation, an operation command value, and the like. By adding such an estimation function, it is possible to eliminate the need for prior calibration or to perform appropriate control even when the actuator of the robot 1 fails.
[0017]
When the above control device controls the contact information about the axis around which the robot 1 extends by increasing the weight as a whole, the robot 1 moves to reduce the movement in the direction deviating from the axis even if no contact occurs. This is an operation in which the robot 1 gently extends the arm, and is particularly suitable for a serpentine-shaped robot passing through a narrow path.
[0018]
【The invention's effect】
According to the present invention, a robot having a plurality of tactile sensors on the surface of the robot can perform an operation of avoiding contact while performing work using contact information.
As a result, it is possible to safely perform operations that may cause the robot to come into contact with people or objects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a contact avoidance motion at each contact point on the link of the robot in the control device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot 2 Tactile sensor 3 Contact controller 4 Work command part 5 Work controller 6 Action selector 7 Action converter 8 Linear relation generator 10 Visual system

Claims

Operation selector for inputting contact information from each tactile sensor on the link of the robot and contact control command of the work command unit, work information from the robot, work command from the work command unit , and operation selection command from the work command unit The motion selector performs weighting of the contact avoidance motion component and the work motion component, and the motion converter simultaneously solves the following equations by simultaneously solving the following formulas, thereby avoiding the motion and contact necessary for the task: A control device for a robot having a tactile sensor, characterized in that an operation command u is obtained by fusing. ,
kz = n · (v _L + ω _L × p) = J _avoid u
and

[Where z is the output of the tactile sensor, k is the proportional gain, n is the normal vector, v _L is the translation speed of the link coordinate system, ω _L is the rotation speed of the link coordinate system, and p is the link origin. The position of the contact point (vector amount), u is an operation command (vector amount), v _E is the translation speed (vector amount) of the hand coordinate system, and ω _E is the rotation speed (vector amount) of the hand coordinate system. ]

2. The operation according to claim 1, wherein when the operation necessary for the work and the operation for avoiding contact can be separated as a joint operation of the actuators of the robot that do not interfere with each other, each operation is performed separately. Robot control device with a tactile sensor.

If there is a part that cannot be separated as a joint action of the robot's actuator that does not interfere with each other, the action necessary for the work and the action that avoids the contact, it is assumed that the part operates as a weighted average. The robot control device having the tactile sensor according to claim 1.

The tactile sensor according to claim 1, wherein the distribution of the contact avoidance operation and the work operation to the actuators of the robot can be flexibly changed by weighting the operation selector according to a request for the operation. Robot control device.

By increasing the weight of the contact information around the axis where the robot extends, the movement in the direction deviating from the axis is reduced even when no contact occurs, and it is suitable for gently extending the arm and passing through narrow roads. 2. The control apparatus for a robot having a tactile sensor according to claim 1, wherein the operation is realized.