JP7131323B2 - Control device - Google Patents

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本発明は、把持対象物を把持するマニピュレータを有するロボットの制御装置に関する。 The present invention relates to a robot controller having a manipulator that grips an object to be gripped.

近年、把持対象物を把持するマニピュレータを有するロボットの制御方法について様々な研究開発が行われている。当該制御方法として、位置制御、力制御の一種であるインピーダンス制御、インピーダンス制御を簡易化したコンプライアンス制御などが一般的に知られている。特許文献1には、コンプライアンス制御のパラメータを動的に変更して衝撃を和らげるようにする技術が開示されている。 2. Description of the Related Art In recent years, various researches and developments have been made on control methods for robots having manipulators that grip objects to be gripped. Position control, impedance control, which is a type of force control, and compliance control, which is a simplified form of impedance control, are generally known as such control methods. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200001 discloses a technique for dynamically changing compliance control parameters to soften the impact.

特開2011-104740号公報JP 2011-104740 A

しかしながら、特許文献1に開示された技術では、外力とそれ以外の力(自重や加速したときの慣性力)を区別することができずに誤認識が起こり、把持対象物に精度良くアプローチできない可能性がある。これに対し、位置制御でロボットを制御すると、把持対象物に精度良くアプローチできるものの、マニピュレータに過大な力(衝撃)がかかっても、衝撃を和らげるように制御することができない。このため、マニピュレータが衝撃を受けている障害物を破壊してしまったり、マニピュレータが衝撃により破損したりする可能性があった。 However, with the technology disclosed in Patent Document 1, misrecognition occurs due to the inability to distinguish between external forces and other forces (self-weight and inertia force when accelerating), and it is possible that the grasped object cannot be approached with high accuracy. have a nature. On the other hand, if the robot is controlled by position control, it is possible to accurately approach the object to be grasped, but even if excessive force (impact) is applied to the manipulator, it cannot be controlled to soften the impact. As a result, there is a possibility that the manipulator will destroy the obstacle that receives the impact, or that the manipulator will be damaged by the impact.

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、マニピュレータに衝撃が及ぼされた場合に衝撃を和らげることができるとともに、把持対象物へのアプローチを精度良く行うことができる制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above background, and provides a control device capable of softening the impact when it is applied to the manipulator and accurately approaching the object to be grasped. The purpose is to

本発明にかかる制御装置は、把持対象物を把持するマニピュレータを有するロボットの制御装置であって、前記ロボットを制御する制御モードとして、位置制御により制御する第1の制御モードと、インピーダンス制御により制御する第2の制御モードと、を備え、まず、前記第1の制御モードに設定して前記ロボットにより前記把持対象物の把持動作を開始させ、前記マニピュレータに及ぼされる衝撃を検出する衝撃検知部において衝撃を検出した場合には、前記第2の制御モードに切替えて前記ロボットが衝撃を和らげる方向へ回避するように動作させ、衝撃を和らげる方向への回避が完了した後に、前記第1の制御モードに切替えて、前記把持対象物の把持を再度試みるよう前記ロボットを動作させるものである。 A control device according to the present invention is a control device for a robot having a manipulator that grips an object to be gripped, wherein the control mode for controlling the robot is a first control mode that controls by position control and a control mode that controls by impedance control. first, the first control mode is set to cause the robot to start gripping the object to be gripped, and an impact detection unit detects an impact exerted on the manipulator. When an impact is detected, the control mode is switched to the second control mode and the robot is operated to avoid the impact in the direction of softening the impact. , and causes the robot to attempt to grip the gripping object again.

まず、第1の制御モードで把持対象物の把持動作を開始させることで、把持対象物の周辺に障害物がない場合に把持対象物へのアプローチを精度良く行うことができる。また、マニピュレータに衝撃が及ぼされた場合に第2の制御モードに切替えることで、マニピュレータに及ぼされている衝撃を和らげることができる。さらに、衝撃を和らげる方向への回避が完了した後に、第1の制御モードに切替えることで、把持対象物の把持を再度の試みにおいて把持対象物へのアプローチを精度良く行うことができる。 First, by starting the gripping operation of the gripping target in the first control mode, it is possible to accurately approach the gripping target when there are no obstacles around the gripping target. Further, by switching to the second control mode when an impact is applied to the manipulator, the impact applied to the manipulator can be softened. Furthermore, by switching to the first control mode after the avoidance in the direction of softening the impact is completed, it is possible to accurately approach the grasped object in a second attempt to grasp the grasped object.

また、前記マニピュレータの所定の位置が、前記把持対象物から所定の距離以上離れたときに、前記第1の制御モードによる前記把持対象物の把持を再度試みるようにしてもよい。マニピュレータと把持対象物との距離が近い状態で第1の制御モードに切替えて把持対象物の把持を再度試みた場合、衝撃を受けた障害物に再び衝突して衝撃を受ける可能性が高い。把持対象物から所定の距離以上離れたときに把持対象物の把持を再度試みることで、再度の試みにおいて成功率を高めることができる。 Further, when a predetermined position of the manipulator is separated from the grasped object by a predetermined distance or more, grasping of the grasped object in the first control mode may be attempted again. When switching to the first control mode and attempting to grip the gripping object again in a state where the manipulator is close to the gripping object, there is a high possibility that the manipulator will collide with the impacted obstacle again and receive an impact. By reattempting to grip the gripping object when the gripping object is separated from the gripping object by a predetermined distance or more, the success rate of the second attempt can be increased.

さらに、衝撃を受けたときにおける前記マニピュレータの所定の位置の座標情報を記憶させ、回避が完了した後、前記把持対象物の把持を再度試みる際に、当該座標情報を考慮するようにしてもよい。このように、前回の把持の試みにおける情報を生かすことで、今回の把持の試みにおける成功率を高めることができる。 Furthermore, coordinate information of a predetermined position of the manipulator at the time of impact may be stored, and the coordinate information may be taken into account when attempting to grip the gripping object again after avoidance is completed. . In this way, the success rate of the current grasping attempt can be increased by utilizing the information obtained in the previous grasping attempt.

本発明によれば、マニピュレータに衝撃が及ぼされた場合に衝撃を和らげることができるとともに、把持対象物へのアプローチを精度良く行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when an impact is applied to a manipulator, an impact can be softened, and an approach to an object to be grasped can be accurately performed.

本実施形態に係る制御装置を適用するロボットの外観斜視図である。1 is an external perspective view of a robot to which a control device according to this embodiment is applied; FIG. ロボットの制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of a robot. 制御装置において、ロボットが把持対象物の把持を行う動作を制御する処理の流れについて説明するフローチャートである。4 is a flowchart for explaining a flow of processing for controlling an operation of a robot to grip an object to be gripped in a control device; 図3のステップS103の処理の一例について示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of processing in step S103 of FIG. 3; FIG. 図3のステップS104における回避が完了したか否か判定する処理の一例について示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of processing for determining whether or not avoidance has been completed in step S104 of FIG. 3 ; 制御装置をロボットとは別体として構成した例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example which comprised the control apparatus separately from the robot.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the invention according to the scope of claims is not limited to the following embodiments. Moreover, not all the configurations described in the embodiments are essential as means for solving the problems. For clarity of explanation, the following descriptions and drawings are omitted and simplified as appropriate. In each drawing, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as necessary.

まず、本実施形態に係る制御装置を適用するロボットの構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る制御装置を適用するロボット100の外観斜視図である。図において、xy平面はロボット100の走行面であり、z軸プラス方向は天頂方向を示す。図1に示すように、ロボット100は、大きく分けて、走行面を移動するための移動機構としての台車部110と、本体部120と、把持機構としてのマニピュレータ230と、によって構成される。マニピュレータ230は、ロボットアーム130及びロボットハンド140を含む。
First, the configuration of a robot to which the control device according to this embodiment is applied will be described.
FIG. 1 is an external perspective view of a robot 100 to which a control device according to this embodiment is applied. In the figure, the xy plane is the running plane of the robot 100, and the z-axis plus direction indicates the zenith direction. As shown in FIG. 1, the robot 100 is roughly composed of a carriage 110 as a moving mechanism for moving on a running surface, a main body 120, and a manipulator 230 as a gripping mechanism. Manipulator 230 includes a robot arm 130 and a robot hand 140 .

台車部110は、円筒形状の筐体内に、それぞれが走行面に接地する2つの駆動輪111と1つのキャスター112とを支持している。2つの駆動輪111は、互いに回転軸芯が一致するように配設されている。それぞれの駆動輪111は、不図示のモータによって独立して回転駆動される。キャスター112は、従動輪であり、台車部110から鉛直方向に延びる旋回軸が車輪の回転軸から離れて車輪を軸支するように設けられており、台車部110の移動方向に倣うように追従する。ロボット100は、例えば、2つの駆動輪111が同じ方向に同じ回転速度で回転されれば直進し、逆方向に同じ回転速度で回転されれば台車部110の2つの駆動輪111の中央を通る鉛直軸周りに旋回する。 The truck portion 110 supports two drive wheels 111 and one caster 112, each of which is in contact with the running surface, in a cylindrical housing. The two driving wheels 111 are arranged so that their rotation axes are aligned with each other. Each driving wheel 111 is independently rotationally driven by a motor (not shown). The caster 112 is a driven wheel, and is provided so that a turning shaft extending vertically from the truck portion 110 is separated from the rotation axis of the wheel and supports the wheel, and follows the moving direction of the truck portion 110. do. For example, if the two driving wheels 111 are rotated in the same direction at the same rotational speed, the robot 100 goes straight, and if it is rotated in the opposite direction at the same rotational speed, the robot 100 passes through the center of the two driving wheels 111 of the carriage 110. Rotate around a vertical axis.

本体部120は、ロボットアーム130を支持すると共に、ユーザインタフェースの一部を成す表示パネル123を有する。表示パネル123は、例えば液晶パネルであり、キャラクターの顔を表示したり、ロボット100に関する情報を提示したりする。表示パネル123は、表示面にタッチパネルを有し、ユーザからの指示入力を受け付けることができる。 The main body 120 supports the robot arm 130 and has a display panel 123 forming part of the user interface. The display panel 123 is, for example, a liquid crystal panel, and displays the character's face and presents information about the robot 100 . The display panel 123 has a touch panel on its display surface, and can receive an instruction input from the user.

本体部120は、ロボットアーム130及びロボットハンド140の動作範囲を含む前方の環境空間を見渡せる位置に環境カメラ121を有する。環境カメラ121は、例えばCMOSイメージセンサである撮像素子と画像データ生成部を含み、前方の環境空間を撮像して生成した画像データを出力する。また、本体部120には、コントロールユニット190が設けられている。コントロールユニット190は、後述の制御部とメモリ等を含む。 The main body 120 has an environmental camera 121 at a position where it can overlook the forward environmental space including the operating range of the robot arm 130 and the robot hand 140 . The environmental camera 121 includes an imaging device such as a CMOS image sensor and an image data generation unit, and outputs image data generated by imaging the environmental space in front. A control unit 190 is also provided in the body portion 120 . The control unit 190 includes a control section, memory, etc., which will be described later.

本体部120に支持されたロボットアーム130は、複数のリンク、例えば図示するように2つのリンクを有し、各リンクを回動可能に連結する関節部131(手首関節、肘関節、肩関節など)に設けられたアクチュエータを駆動させることにより様々な姿勢を取り得る。各関節部131には、減速機構が設けられている。ロボットアーム130の先端部にはロボットハンド140が接続されており、ロボットハンド140の全体は、ロボットアーム130の先端リンクの伸延方向と平行な旋回軸周りに、アクチュエータの駆動によって旋回し得る。 A robot arm 130 supported by the body portion 120 has a plurality of links, for example, two links as shown in the figure, and joint portions 131 (wrist joints, elbow joints, shoulder joints, etc.) rotatably connecting the links. ) can take various postures by driving the actuators provided in. Each joint 131 is provided with a reduction mechanism. A robot hand 140 is connected to the tip of the robot arm 130 , and the entire robot hand 140 can rotate around a pivot axis parallel to the extending direction of the tip link of the robot arm 130 by driving the actuator.

ロボットアーム130の先端部にあるロボットハンド140にはハンドカメラ141が配設されている。ハンドカメラ141は、例えばCMOSイメージセンサである撮像素子と画像データ生成部を含み、ロボットハンド140の前方空間を撮像して生成した画像データを出力する。ロボットハンド140は、先端部に設けられたアクチュエータによって駆動される第1フィンガー140aと第2フィンガー140bを備える。第1フィンガー140aと第2フィンガー140bは、点線矢印で示すようにそれぞれが互いに接近するように動作して、対象物を挟持することにより把持を実現する。 A robot hand 140 at the tip of the robot arm 130 is provided with a hand camera 141 . The hand camera 141 includes an imaging device such as a CMOS image sensor and an image data generator, and outputs image data generated by imaging the space in front of the robot hand 140 . The robot hand 140 has a first finger 140a and a second finger 140b driven by an actuator provided at the tip. The first finger 140a and the second finger 140b move toward each other, as indicated by the dotted arrows, to grasp the object by pinching it.

図2は、ロボット100の制御構成を示すブロック図である。本実施形態に係る制御装置200は、ロボット100に組み込まれている。すなわち、制御装置200は、例えばCPUであり、本体部120のコントロールユニット190(図1参照)に格納されている。駆動輪ユニット210は、駆動輪111(図1参照)を駆動するための駆動回路やモータを含み、台車部110(図1参照)に設けられている。 FIG. 2 is a block diagram showing the control configuration of the robot 100. As shown in FIG. A control device 200 according to this embodiment is incorporated in the robot 100 . That is, the control device 200 is, for example, a CPU, and is stored in the control unit 190 (see FIG. 1) of the main body 120. FIG. The drive wheel unit 210 includes a drive circuit and a motor for driving the drive wheels 111 (see FIG. 1), and is provided on the truck portion 110 (see FIG. 1).

マニピュレータ230に含まれるロボットアーム130は、図1を用いて説明した構造体の他に、各関節部131(図1参照)を駆動するアクチュエータ132と、各関節部131の回転情報を検出する回転センサ134と、各関節部131の操作力(トルク)を検出する力センサ133と、を有する。アクチュエータ132は、例えばサーボモータなどである。回転センサ134は、例えばエンコーダなどである。力センサ133は、例えば、各関節部131のトルクを検出するトルクセンサなどである。マニピュレータ230に含まれるロボットハンド140は、第1フィンガー140aと第2フィンガー140b(図1参照)を駆動するアクチュエータ142と、ロボットハンド140の操作力を検出する力センサ143と、を有する。 The robot arm 130 included in the manipulator 230 includes, in addition to the structure described using FIG. It has a sensor 134 and a force sensor 133 that detects the operating force (torque) of each joint 131 . Actuator 132 is, for example, a servo motor. The rotation sensor 134 is, for example, an encoder. The force sensor 133 is, for example, a torque sensor that detects torque of each joint 131 . The robot hand 140 included in the manipulator 230 has an actuator 142 that drives the first finger 140 a and the second finger 140 b (see FIG. 1), and a force sensor 143 that detects the operating force of the robot hand 140 .

センサユニット220は、移動中に障害物を検出したり、外部からの接触を検出したりする各種センサを含み、台車部110及び本体部120(図1参照)に分散して配置されている。制御装置200は、センサユニット220に制御信号を送ることにより、各種センサを駆動してその出力を取得する。センサユニット220は、マニピュレータ230に及ぼされる衝撃を検出する衝撃検知部221を含む。 The sensor unit 220 includes various sensors for detecting obstacles during movement and for detecting contact from the outside, and is distributed between the carriage 110 and the main body 120 (see FIG. 1). By sending a control signal to the sensor unit 220, the control device 200 drives various sensors and acquires their outputs. Sensor unit 220 includes an impact detection section 221 that detects an impact exerted on manipulator 230 .

衝撃検知部221は、ロボットアーム130の力センサ133、ロボットハンド140の力センサ143を用いて、マニピュレータ230に及ぼされる衝撃を検出するものである。ここで、マニピュレータ230に衝撃が及ぼされている、とは、予め定められた閾値以上の力がマニピュレータ230に及ぼされている状態を意味する。なお、衝撃検知部221は、マニピュレータ230に及ぼされる衝撃を検出することができればどのようなものであってもよい。例えば、衝撃検知部221は、ロボットアーム130のアクチュエータ132やロボットハンド140のアクチュエータ142の電流値の波形変化から衝撃を検出するものであってもよい。また、衝撃検知部221は、マニピュレータ230の所定の位置に設置されたタッチセンサにより衝撃を検出するものであってもよい。ここで、タッチセンサとは、所定圧力以上の圧力を受けるとONする感圧式のセンサである。 The impact detection unit 221 detects an impact exerted on the manipulator 230 using the force sensor 133 of the robot arm 130 and the force sensor 143 of the robot hand 140 . Here, the impact being applied to manipulator 230 means a state in which a force equal to or greater than a predetermined threshold is being applied to manipulator 230 . Note that the impact detection unit 221 may be of any type as long as it can detect impact applied to the manipulator 230 . For example, the impact detection unit 221 may detect impact from waveform changes in current values of the actuator 132 of the robot arm 130 and the actuator 142 of the robot hand 140 . Moreover, the impact detection unit 221 may detect impact by a touch sensor installed at a predetermined position of the manipulator 230 . Here, the touch sensor is a pressure-sensitive sensor that turns ON when pressure equal to or higher than a predetermined pressure is received.

環境カメラ121は、上述のように、ロボットアーム130及びロボットハンド140の動作範囲を含む前方の環境空間を観察するために利用され、制御装置200の撮像指示に従って撮像を実行する。環境カメラ121は、生成した画像データを制御装置200へ引き渡す。ハンドカメラ141は、上述のように、ロボットハンド140の前方空間を観察するために利用され、制御装置200の撮像指示に従って撮像を実行する。ハンドカメラ141は、生成した画像データを制御装置200へ引き渡す。 The environmental camera 121 is used to observe the forward environmental space including the operating range of the robot arm 130 and the robot hand 140 as described above, and performs imaging according to imaging instructions from the control device 200 . The environmental camera 121 delivers the generated image data to the control device 200 . The hand camera 141 is used to observe the space in front of the robot hand 140 as described above, and performs imaging according to imaging instructions from the control device 200 . Hand camera 141 delivers the generated image data to control device 200 .

メモリ240は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばソリッドステートドライブが用いられる。メモリ240は、ロボット100を制御するためのロボット制御プログラムの他、制御に用いられる様々なパラメータ値、関数、ルックアップテーブル等を記憶している。 The memory 240 is a nonvolatile storage medium such as a solid state drive. The memory 240 stores a robot control program for controlling the robot 100 as well as various parameter values, functions, lookup tables, etc. used for control.

制御装置200は、ロボット100における把持対象物の把持を行う動作を制御する。すなわち、制御装置200は、把持対象物の把持を行うための様々な演算を行い、その演算結果に基づいて、マニピュレータ230及び駆動輪ユニット210へ駆動信号を送信する。制御装置200は、ロボット100における把持対象物の把持を行う動作を制御する制御モードとして、位置制御により制御する第1の制御モードとインピーダンス制御により制御する第2の制御モードの2つを備えている。マニピュレータ230にかかる力の検出は、衝撃検知部221により行う。 The control device 200 controls the operation of gripping a gripping target in the robot 100 . That is, the control device 200 performs various calculations for grasping the grasped object, and transmits drive signals to the manipulator 230 and the driving wheel unit 210 based on the calculation results. The control device 200 has two control modes, a first control mode for controlling by position control and a second control mode for controlling by impedance control, as control modes for controlling the operation of gripping an object to be gripped in the robot 100. there is A force applied to the manipulator 230 is detected by the impact detector 221 .

第1の制御モードでは、把持対象物の位置にマニピュレータ230を精度良くアプローチさせることができる。しかしながら、第1の制御モードでは、把持対象物へのアプローチの途中で障害物などによりマニピュレータ230に衝撃が及ぼされた場合に、衝撃を和らげるようにマニピュレータ230を回避させることができない。一方、第2の制御モードでは、マニピュレータ230に衝撃が及ぼされた場合に、衝撃を和らげるようにマニピュレータ230を回避させることができる。しかしながら、第2の制御モードでは、把持対象物の位置にマニピュレータ230を精度良くアプローチさせることができない。そこで、本実施形態に係る制御装置200では、ロボット100が把持対象物の把持を行う動作を制御において、第1の制御モードと第2の制御モードを適宜切替えするようにする。 In the first control mode, the manipulator 230 can be accurately approached to the position of the object to be grasped. However, in the first control mode, if the manipulator 230 is impacted by an obstacle or the like while approaching the grasped object, the manipulator 230 cannot be avoided so as to soften the impact. On the other hand, in the second control mode, when manipulator 230 receives an impact, manipulator 230 can be avoided so as to soften the impact. However, in the second control mode, the manipulator 230 cannot accurately approach the position of the object to be grasped. Therefore, in the control device 200 according to the present embodiment, the robot 100 controls the gripping operation of the gripping object by appropriately switching between the first control mode and the second control mode.

次に、制御装置200において、ロボット100が把持対象物の把持を行う動作を制御する処理の流れについて説明する。
図3は、制御装置200において、ロボット100が把持対象物の把持を行う動作を制御する処理の流れについて説明するフローチャートである。図3に示すように、まず、制御モードを第1の制御モードに設定し、把持対象物の把持動作を開始する(ステップS101)。
Next, the flow of processing in which the robot 100 grips an object to be gripped in the control device 200 will be described.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the flow of processing in the control device 200 for controlling the action of the robot 100 gripping an object to be gripped. As shown in FIG. 3, first, the control mode is set to the first control mode, and the gripping operation of the gripping object is started (step S101).

ステップS101に続いて、衝撃検知部221が衝撃を検出したか否か判定する(ステップS102)。ステップS102で衝撃検知部221が衝撃を検出したと判定された場合、制御モードを第2の制御モードに切替えて衝撃を和らげる方向に回避するようロボット100を動作させる(ステップS103)。 After step S101, it is determined whether or not the impact detector 221 has detected an impact (step S102). If it is determined in step S102 that the impact detection unit 221 has detected an impact, the control mode is switched to the second control mode, and the robot 100 is operated to avoid the impact in a direction that softens the impact (step S103).

ステップS103に続いて、衝撃を和らげる方向への回避が完了したか否かを判定する(ステップS104)。ステップS104で衝撃を和らげる方向への回避が完了したと判定された場合、ロボット100の制御モードを第1の制御モードに切替え、把持対象物の把持を再度試みる(ステップS105)。なお、前回の把持対象物の把持における衝撃を検出した際のマニピュレータ230の所定の位置の座標情報をメモリ240(図2参照)に記憶させておき、把持対象物の把持を再度試みるにあたり、当該座標情報を考慮するようにしてもよい。ここで、マニピュレータ230の所定の位置は、例えばマニピュレータ230の先端部である。このように、前回の把持の試みにおける情報を生かすことで、今回の把持の試みにおける成功率を高めることができる。 After step S103, it is determined whether or not the avoidance in the direction of softening the impact has been completed (step S104). If it is determined in step S104 that the avoidance in the direction of softening the impact has been completed, the control mode of the robot 100 is switched to the first control mode, and gripping of the gripping object is attempted again (step S105). Coordinate information of a predetermined position of the manipulator 230 at the time of detecting the impact in gripping the previous gripping object is stored in the memory 240 (see FIG. 2). Coordinate information may be taken into consideration. Here, the predetermined position of the manipulator 230 is the tip of the manipulator 230, for example. In this way, the success rate of the current grasping attempt can be increased by utilizing the information obtained in the previous grasping attempt.

ステップS102で衝撃検知部221が衝撃を検出されていないと判定した場合、把持対象物の把持に成功したか否かを判定する(ステップS106)。ステップS106において把持対象物の把持に成功していないと判定された場合、処理をステップS102に戻す。ステップS106において把持対象物の把持に成功したと判定された場合、処理を終了する。 If the impact detection unit 221 determines in step S102 that an impact has not been detected, it is determined whether or not the gripping object has been successfully gripped (step S106). If it is determined in step S106 that the gripping object has not been successfully gripped, the process returns to step S102. If it is determined in step S106 that the gripping object has been successfully gripped, the process ends.

次に、図3のステップS103における回避する処理について具体的に説明する。図4は、図3のステップS103の処理の一例について示す模式図である。図4の上段に示すように、マニピュレータ230のロボットハンド140が把持対象物としてのコップW1を把持しようとして、障害物としての棚W2にぶつかったとする。このとき、衝撃検知部221(図2参照)がマニピュレータ230に衝撃が及ぼされたことを検出する。マニピュレータ230をコップW1にこれ以上近づけようとすると衝撃が大きくなる。このため、制御装置200(図2参照)は、制御モードを第2の制御モードに切替えて、図4の下段に示すように、衝撃を和らげる方向D1に回避するようにロボット100を動作させる。 Next, the avoidance processing in step S103 of FIG. 3 will be specifically described. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the processing in step S103 of FIG. As shown in the upper part of FIG. 4, it is assumed that the robot hand 140 of the manipulator 230 tries to grip a cup W1 as an object to be gripped and bumps into a shelf W2 as an obstacle. At this time, the impact detector 221 (see FIG. 2) detects that the manipulator 230 is impacted. An attempt to bring the manipulator 230 closer to the cup W1 would increase the impact. Therefore, the control device 200 (see FIG. 2) switches the control mode to the second control mode, and operates the robot 100 so as to avoid in the direction D1 that softens the impact, as shown in the lower part of FIG.

次に、図3のステップS104における回避が完了したか否か判定する処理について具体的に説明する。図5は、図3のステップS104における回避が完了したか否か判定する処理の一例について示す模式図である。図5に示すように、制御装置200(図2参照)は、マニピュレータ230の所定の位置P1が、把持対象物であるコップW1から所定の距離L1以上離れたときに、第1の制御モードに切替えて把持対象物の把持を再度試みる。ここで、マニピュレータ230の所定の位置は、例えばマニピュレータ230の先端部である。 Next, the process of determining whether or not avoidance has been completed in step S104 of FIG. 3 will be specifically described. FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the process of determining whether the avoidance in step S104 of FIG. 3 is completed. As shown in FIG. 5, the control device 200 (see FIG. 2) enters the first control mode when the predetermined position P1 of the manipulator 230 is separated from the cup W1, which is the object to be grasped, by a predetermined distance L1 or more. It switches and attempts to grip the gripping object again. Here, the predetermined position of the manipulator 230 is the tip of the manipulator 230, for example.

なお、衝撃検知部221が衝撃を検出しなくなった時点で回避が完了したと判定するようにしてもよいが、上述したように、マニピュレータ230と把持対象物との距離が所定の距離以上離れた時に回避が完了したと判定する方が好ましい。これは、マニピュレータ230と把持対象物との距離が近い状態で第1の制御モードに切替えて把持対象物の把持を再度試みた場合、衝撃を受けた障害物(ここでは棚W2)に再び衝突し衝撃を受けてしまう可能性が高いからである。把持対象物から所定の距離以上離れたときに把持対象物の把持を再度試みることで、再度の試みにおいて成功率を高めることができる。 It should be noted that it may be determined that the avoidance is completed when the impact detection unit 221 no longer detects impact. Sometimes it is preferable to determine that avoidance has been completed. This is because when the manipulator 230 is close to the object to be grasped and the control mode is switched to the first control mode to attempt to grasp the object to be grasped again, the robot collides with the impacted obstacle (here, the shelf W2) again. This is because there is a high possibility of receiving a shock. By reattempting to grip the gripping object when the gripping object is separated from the gripping object by a predetermined distance or more, the success rate of the second attempt can be increased.

以上より、本実施形態に係る制御装置200では、衝撃検知部221が衝撃を検出するまでは第1の制御モードでロボット100の制御を行い、衝撃検知部221が衝撃を検出した時にインピーダンス制御に切替えて衝撃を和らげる方向へ回避する。そして、回避が完了した後に、前記第1の制御モードに切替えて把持対象物の把持を再度試みる。まず、第1の制御モードで把持対象物の把持動作を開始させることで、把持対象物の周辺に障害物がない場合に把持対象物へのアプローチを精度良く行うことができる。また、マニピュレータ230に衝撃が及ぼされた場合に第2の制御モードに切替えることで、衝撃を和らげることができる。さらに、衝撃を和らげる方向への回避が完了した後に、第1の制御モードに切替えることで、把持対象物の把持を再度の試みにおいて把持対象物へのアプローチを精度良く行うことができる。 As described above, in the control device 200 according to the present embodiment, the robot 100 is controlled in the first control mode until the impact detection unit 221 detects an impact, and when the impact detection unit 221 detects an impact, the impedance control is performed. Dodge in the direction to soften the impact by switching. Then, after the avoidance is completed, the control mode is switched to the first control mode, and gripping of the gripping object is attempted again. First, by starting the gripping operation of the gripping target in the first control mode, it is possible to accurately approach the gripping target when there are no obstacles around the gripping target. Moreover, when the manipulator 230 is subjected to an impact, the impact can be softened by switching to the second control mode. Furthermore, by switching to the first control mode after the avoidance in the direction of softening the impact is completed, it is possible to accurately approach the grasped object in a second attempt to grasp the grasped object.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記実施の形態では、制御装置がロボットに組み込まれた構成について説明したが、制御装置をロボットとは別体として構成してもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention. In the above embodiment, the configuration in which the control device is incorporated in the robot has been described, but the control device may be configured separately from the robot.

図6は、制御装置200をロボット100とは別体として構成した例を示す模式図である。図6に示すように、制御装置200からの制御信号は、インターネット600に接続されたシステムサーバ500を介して、ロボット100に送信される。ロボット100及び制御装置200は、無線ルータ700を介してインターネット600と接続されている。ここで、システムサーバ500を接続するネットワークはインターネットに限らず、イントラネット等他のネットワークであっても構わない。 FIG. 6 is a schematic diagram showing an example in which the control device 200 is configured separately from the robot 100. As shown in FIG. As shown in FIG. 6, a control signal from control device 200 is transmitted to robot 100 via system server 500 connected to the Internet 600 . Robot 100 and control device 200 are connected to Internet 600 via wireless router 700 . Here, the network connecting the system server 500 is not limited to the Internet, and may be another network such as an intranet.

100 ロボット
110 台車部
111 駆動輪
112 キャスター
120 本体部
121 環境カメラ
123 表示パネル
130 ロボットアーム
131 関節部
132 アクチュエータ
133 力センサ
134 回転センサ
140 ロボットハンド
140a 第1フィンガー
140b 第2フィンガー
141 ハンドカメラ
142 アクチュエータ
143 力センサ
190 コントロールユニット
200 制御装置
210 駆動輪ユニット
220 センサユニット
221 衝撃検知部
230 マニピュレータ
240 メモリ
500 システムサーバ
600 インターネット
700 無線ルータ
100 Robot 110 Carriage 111 Drive wheel 112 Caster 120 Body 121 Environmental camera 123 Display panel 130 Robot arm 131 Joint 132 Actuator 133 Force sensor 134 Rotation sensor 140 Robot hand 140a First finger 140b Second finger 141 Hand camera 142 Actuator 143 Force sensor 190 Control unit 200 Control device 210 Driving wheel unit 220 Sensor unit 221 Impact detector 230 Manipulator 240 Memory 500 System server 600 Internet 700 Wireless router

Claims (2)

把持対象物を把持するマニピュレータを有するロボットの制御装置であって、
前記ロボットを制御する制御モードとして、位置制御により制御する第1の制御モードと、インピーダンス制御により制御する第2の制御モードと、を備え、
まず、前記第1の制御モードに設定して前記ロボットにより前記把持対象物の把持動作を開始させ、前記マニピュレータに及ぼされる衝撃を検出する衝撃検知部において衝撃を検出した場合には、前記第2の制御モードに切替えて前記ロボットが衝撃を和らげる方向へ回避するように動作させ、衝撃を受けたときにおける前記マニピュレータの所定の位置の座標情報を記憶させ、
衝撃を和らげる方向への回避が完了した後に、前記第1の制御モードに切替えて、前記マニピュレータの位置を、記憶している前記座標情報に基づいて制御することにより、前記把持対象物の把持を再度試みる制御装置。
A control device for a robot having a manipulator that grips an object to be gripped,
As control modes for controlling the robot, a first control mode for controlling by position control and a second control mode for controlling by impedance control are provided,
First, when the robot is set to the first control mode and the gripping operation of the gripping object is started by the robot, and an impact is detected by the impact detection unit for detecting impact exerted on the manipulator, the second control mode is set. by switching to the control mode of , causing the robot to evade in a direction that softens the impact, and storing the coordinate information of the predetermined position of the manipulator when receiving the impact;
After the avoidance in the direction of softening the impact is completed, the gripping of the gripping object is performed by switching to the first control mode and controlling the position of the manipulator based on the stored coordinate information. Try again , controller.
前記マニピュレータの所定の位置が、前記把持対象物から所定の距離以上離れたときに、前記第1の制御モードによる前記把持対象物の把持を再度試みる、請求項1に記載の制御装置。 2. The control device according to claim 1, wherein when the predetermined position of the manipulator is separated from the gripped object by a predetermined distance or more, gripping of the gripped object in the first control mode is attempted again.
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