JPH03190687A - Control method for profile speed of robot - Google Patents

Control method for profile speed of robot

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JPH03190687A
JPH03190687A JP32407289A JP32407289A JPH03190687A JP H03190687 A JPH03190687 A JP H03190687A JP 32407289 A JP32407289 A JP 32407289A JP 32407289 A JP32407289 A JP 32407289A JP H03190687 A JPH03190687 A JP H03190687A
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Yasuyuki Nakada
康之 中田
Akihiko Yabuki
彰彦 矢吹
Yutaka Yoshida
豊 吉田
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Abstract

PURPOSE:To reduce the burden of an operator, by applying a constant force by a force control part on the surface of the object having the curved face in an unknown shape based on a calculated profile coordinates system and moving command and performing a profile motion while changing the moving speed automatically. CONSTITUTION:A position control part 3 controlling the position of a robot based on the position coordinate value of a position detection part 5, a force control part 4 controlling the force of a robot based on the force detected by a force detection part 6, a curvature calculator 71 calculating the curvature of the point of contact of the object of the robot for performing the transmission of a force/ position commands and parameter to the robot, a control command producing part 7 having a moving speed setting part 72 which automatically changes the moving speed of the robot tip by the curvature and a slope line vector calculating part 8 which calculates the slope line vector of the point of contact of the robot and object and calculates a profile coordinate system, are provided. A calculation part 9 which calculates the vector in the moving direction of this robot is provided, a constant force is applied on the surface of the object, the moving speed is changed and the profile motion is executed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 ロボットの力制御時における倣い速度制御方式未知形状
の曲面を有する対象物体の表面を倣い動作するときに、
ロボットの先端の移動速度指令を変化させることにより
、倣い速度制御を容易に行うことを目的とし、 ロボットの力制御時における倣い速度制御方式において
、ロボットと対象物に作用する力を検出する力検出部と
、ロボットの位置を検出する位置検出部と、前記位置検
出部の位置座標値に基づきロボットの位置を制御する位
置制御部と、前記力検出部により検出した力に基づいて
ロボットの力を制御する力制御部と、ロボットヘカ・位
置指令及びパラメータの転送を行うため、ロボットの対
象物の接点の曲率を算出する曲率算出部と、曲率によっ
てロボット先端の移動速度を自動的に変化させる移動速
度設定部を有する制御指令生成部と、ロボットと対象物
の接点の法線ベクトルを算出し、かつ倣い座標系を算出
する法線ベクトル算出部と、ロボットの移動方向ベクト
ルを算出する移動方向ベクトル算出部とを備え、前記算
出した倣い座標系及び移動指令に基づいて未知形状の曲
面を持つ対象物の表面に、前記力制御部により一定の力
を加え、かつ自動的に移動速度を変化させながら倣い動
作を行うように構成する。
[Detailed description of the invention] [Summary] Tracing speed control method during force control of robot When scanning the surface of a target object having a curved surface of unknown shape,
The aim is to easily control the scanning speed by changing the movement speed command of the robot's tip.In the scanning speed control method during force control of the robot, force detection detects the force acting on the robot and the target object. a position detection section that detects the position of the robot; a position control section that controls the position of the robot based on the position coordinate values of the position detection section; and a position control section that controls the robot's force based on the force detected by the force detection section. A force control unit that controls the robot, a curvature calculation unit that calculates the curvature of the contact point of the robot object in order to transfer robot position commands and parameters, and a movement speed that automatically changes the movement speed of the robot tip depending on the curvature. A control command generation unit having a setting unit, a normal vector calculation unit that calculates the normal vector of the contact point between the robot and the object and also calculates the tracing coordinate system, and a movement direction vector calculation unit that calculates the movement direction vector of the robot. and applying a constant force to the surface of the object having a curved surface of unknown shape based on the calculated scanning coordinate system and movement command, and while automatically changing the movement speed. The device is configured to perform a copying operation.

[産業上の利用分野〕 本発明はロボットの力制御時における倣い速度制御方式
に関し、力制御ロボットにより対象物体の表面に沿って
倣い加工を行うための倣い制御装置における倣い速度制
御方式に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a scanning speed control method during force control of a robot, and more particularly to a scanning speed control method in a scanning control device for performing scanning along the surface of a target object by a force-controlled robot.

倣い制御装置は基本的に制御対象を作動させる操作部と
、制御対象の位置・姿勢を検出する位置検出部と、制御
対象が受ける力の検出を行う力検出部により構成される
。ロボットの先端が未知形状の曲面を有する対象物体の
表面を倣い動作するときに、ロボット先端の移動速度指
令を変化させて対象物体に加える力を一定に保持させる
必要がある。倣い制御装置はこのような制御を行うため
のものである。
The scanning control device basically includes an operation section that operates the controlled object, a position detection section that detects the position and orientation of the controlled object, and a force detection section that detects the force applied to the controlled object. When the tip of the robot traces the surface of a target object having an unknown curved surface, it is necessary to maintain a constant force applied to the target object by changing the movement speed command of the robot tip. The copying control device is for performing such control.

[従来の技術と発明が解決しようとする課題〕ロボット
の力制御時に未知形状の曲面を有する対象物体に対して
倣い作業を行う際に、ロボットの先端と対象物の接触点
における対象物表面の法線方向に一致する押しつけ方向
nと、倣い作業をしながら移動する移動方向0で決定さ
れる倣い座標(○い−X w Y w Z w )を対
象物の形状に合わせて逐次ロボットコントローラに与え
る必要がある。
[Problems to be solved by the prior art and the invention] When performing a copying operation on a target object having a curved surface of unknown shape during force control of a robot, the surface of the target object at the point of contact between the tip of the robot and the target object is The scanning coordinates (○-X w Y w Z w ) determined by the pressing direction n that coincides with the normal direction and the movement direction 0 that moves while scanning are sequentially sent to the robot controller according to the shape of the object. It is necessary to give.

第2図は曲率の大きい対象面Aと、曲率の小さい対象面
Bをロボットの先端が一定の移動速度で倣うときの状態
を説明する図である。図示のように、対象物体上の点P
、で倣い座標系n、oが設定され、オペレータにより設
定された力Fが加わっているとする。ロボットの先端は
次のサンプリング時間τ迄の間に、ベクトル0方向へは
一定速度■・r迄移動し、ベクトルn方向にはロボット
と対象物体のなすバネ系の釣り合いを満たす位置まで変
位する。このとき、ロボットの先端は面Aについては点
PA、i。1、面Bについては点P71.。
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the tip of the robot traces a target surface A having a large curvature and a target surface B having a small curvature at a constant moving speed. As shown, point P on the target object
Assume that the scanning coordinate systems n, o are set in , and a force F set by the operator is applied. Until the next sampling time τ, the tip of the robot moves in the direction of vector 0 to a constant speed .multidot.r, and in the direction of vector n to a position that satisfies the balance of the spring system formed by the robot and the target object. At this time, the tip of the robot is at point PA, i regarding surface A. 1. For surface B, point P71. .

まで移動する。点ptt、t。4、及び点PR5i。、
までのベクトルn方向への変位料をそれぞれδ8.δ6
とする。
Move up to. Point ptt, t. 4, and point PR5i. ,
The displacement amount in the vector n direction up to δ8. δ6
shall be.

ロボットと対象物がなすバネ系のバネ定数をkとすると
、点P A+ =++ 、及び点PR9i。1で対象物
に作用するベクトルn方向の力はそれぞれ、Fkδ1及
びF−にδ8となる。δ、〉δ8なので、本図に示すよ
うに、面の曲率が大きいと、設定力と対象物への押しつ
け力とのずれも大きくなる。
When the spring constant of the spring system formed by the robot and the object is k, the point P A+ =++ and the point PR9i. 1, the forces in the vector n direction acting on the object are δ8 on Fkδ1 and F−, respectively. Since δ,>δ8, as shown in this figure, when the curvature of the surface is large, the deviation between the setting force and the pressing force against the object also becomes large.

このように、ロボット先端の移動速度を一定のままにし
て異なった曲率を持つ対象物へ倣い作業を行うと、曲率
の大小により対象物への押しつけ力と設定力との間に差
が生じる。
In this way, when the moving speed of the robot's tip remains constant while tracing work on objects with different curvatures, a difference occurs between the pressing force against the object and the setting force depending on the magnitude of the curvature.

本発明の目的は未知形状の曲面を有する対象物体の表面
を倣い動作するときに、対象面の曲率によってロボット
の先端の移動速度指令を変化させて対象物体に加える力
を一定に保つための倣い制御装置の倣い速度制御方式を
提供することにある。
The purpose of the present invention is to provide a scanning method for keeping the force applied to the target object constant by changing the movement speed command of the tip of the robot depending on the curvature of the target surface when the robot moves to trace the surface of the target object having a curved surface of unknown shape. An object of the present invention is to provide a copying speed control method for a control device.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1図は本発明の原理構成図である。本発明は、ロボッ
トの力制御時における倣い速度制御方式であって、−ロ
ボット(1)と対象物(11)に作用する力を検出する
力検出部(6)と、ロボットの位置を検出する位置検出
部(5)と、前記位置検出部の位置座標値に基づきロボ
ットの位置を制御する位置制御部(3)と、前記力検出
部により検出した力に基づいてロボットの力を制御する
力制御部(4)と、ロボットヘカ・位置指令及びバラメ
−夕の転送を行うため、ロボットの対象物の接点の曲率
を算出する曲率算出部(71)と、曲率によってロボッ
ト先端の移動速度を自動的に変化させる移動速度設定部
(72)を有する制御指令生成部(7)と、ロボットと
対象物の接点の法線ベクトルを算出し、かつ倣い座標系
を算出する法線ベクトル算出部(8)と、ロボットの移
動方向ベクトルを算出する移動方向ベクトル算出部(9
)とを備え、前記算出した倣い座標系及び移動指令に基
づいて未知形状の曲面を持つ対象物の表面に、前記力制
御部により一定の力を加え、かつ自動的に移動速度を変
化させながら倣し)動作を行うようにしたことを特徴と
する。
FIG. 1 is a diagram showing the principle configuration of the present invention. The present invention is a scanning speed control method for force control of a robot, which includes: - a force detection unit (6) that detects the force acting on the robot (1) and the object (11); and a force detection unit (6) that detects the position of the robot; a position detection section (5), a position control section (3) that controls the position of the robot based on the position coordinate values of the position detection section, and a force that controls the force of the robot based on the force detected by the force detection section. A control unit (4), a curvature calculation unit (71) that calculates the curvature of the contact point of the robot object in order to transfer the robot position command and parameter data, and a curvature calculation unit (71) that calculates the curvature of the contact point of the robot object and automatically adjusts the moving speed of the robot tip based on the curvature. a control command generation unit (7) having a movement speed setting unit (72) that changes the movement speed to , and a normal vector calculation unit (8) that calculates the normal vector of the contact point between the robot and the object and also calculates the tracing coordinate system. and a movement direction vector calculation unit (9) that calculates the movement direction vector of the robot.
), the force control unit applies a constant force to the surface of the object having a curved surface of unknown shape based on the calculated scanning coordinate system and movement command, and while automatically changing the movement speed. It is characterized by the fact that it performs the following actions:

〔作 用〕[For production]

以下に倣い動作の制御方法と、対象物の曲率によりロボ
ット先端の移動速度を変化させる速度制御方法について
詳細に説明する。
Below, a method for controlling the tracing operation and a speed control method for changing the moving speed of the robot tip depending on the curvature of the object will be described in detail.

一υ(L欧見勤■イl唱」か汰 第3図は倣い座標系の説明図である。倣い座標系08−
X w Y w Z uは、対象物に対するロボット先
端部の位置・姿勢により決定される座標系で、第2図の
ように表される。ベクトルn、o、aはそれぞれ倣い座
標系の座標軸X。、y、4 、z、についての単位ベク
トルである。nは対象物へ力を加える時の押し付は方向
を示し、対象物の表面の法線ベクトルと同じ方向である
。0は、nと直交関係にあり、倣い動作時のロボット先
端の移動方向を示す。aは、n、oに直交するように定
められ、a=nX。
Figure 3 is an explanatory diagram of the copying coordinate system.Copying coordinate system 08-
X w Y w Z u is a coordinate system determined by the position and orientation of the robot tip with respect to the object, and is expressed as shown in FIG. Vectors n, o, and a are coordinate axes X of the scanning coordinate system, respectively. ,y,4, is a unit vector for z. n indicates the direction of pressing when applying force to the object, which is the same direction as the normal vector of the surface of the object. 0 is orthogonal to n and indicates the moving direction of the robot tip during the copying operation. a is determined to be perpendicular to n and o, and a=nX.

で与えられる。is given by

n、o、aの基準座標系X。YoZ。Reference coordinate system X of n, o, a. YoZ.

分表示を行うと、 n =(nxnynJ” 0 =(Ox Oy Og) ’ についての成 となる。ただし、Tは転置行列を示す。When displaying minutes, n = (nxnynJ” 0 = (Ox Oy Og)' About becomes. However, T indicates a transposed matrix.

第4図は対象物とマニプレータの位置関係の説明図であ
る。ロボットは、対象物のある面上で倣い動作を行って
おり、このとき、倣い座標系は第4図の位置P1の様に
与えられているものとする。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the positional relationship between the object and the manipulator. It is assumed that the robot is performing a copying operation on a certain surface of an object, and at this time, the copying coordinate system is given as the position P1 in FIG.

図のように、ベクトルnは面に垂直であり、ベクトルO
,aは接平面上にある。ロボットが倣い動作を行ってベ
クトル0の方向へ移動すると、ロボットと対象物の接点
での面の法線方向が位置Pでの押しつけ方向nと一致し
なくなる(位置Pz)。
As shown, vector n is perpendicular to the plane and vector O
, a are on the tangential plane. When the robot performs a tracing operation and moves in the direction of vector 0, the normal direction of the surface at the point of contact between the robot and the object no longer matches the pressing direction n at position P (position Pz).

面の法線方向と押しつけ方向nが一致しないと、対象物
に対して発生する押しつけ力が設定した値からずれる。
If the normal direction of the surface and the pressing direction n do not match, the pressing force generated against the object will deviate from the set value.

従って、正確な力を発生するためには、位置P1の倣い
座標系を位置P2の倣い座標系に切り換える必要がある
。こうした倣い座標系を変更するか否かを判断するため
の条件として、(1)一定時間経過したとき、 (2)対象物から受ける反力が設定力からある程度以上
ずれたとき、 (3)ロボットが一定距離を移動したとき、等が挙げら
れる。尚、以下の説明では(1)の条件に従って倣い座
標を変更するものとする。また、(2)、(3)の場合
でも、基本的な原理は、(1)と同一である。
Therefore, in order to generate accurate force, it is necessary to switch the scanning coordinate system at position P1 to the scanning coordinate system at position P2. The conditions for determining whether or not to change the tracing coordinate system are: (1) when a certain period of time has elapsed; (2) when the reaction force received from the object deviates from the set force by more than a certain degree; (3) when the robot When the object moves a certain distance, etc. In the following description, it is assumed that the scanning coordinates are changed according to the condition (1). Also, in cases (2) and (3), the basic principle is the same as in (1).

第5図は各点における倣い座標系の説明図であり、倣い
座標系とロボットの軌道がどのように変化するかを示し
たものである。第1図、第5図を用いて、曲面を有する
対象物へ倣い動作を行うための制御方法について説明す
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the tracing coordinate system at each point, and shows how the tracing coordinate system and the trajectory of the robot change. A control method for performing a tracing operation on an object having a curved surface will be explained using FIGS. 1 and 5.

1  い座・系の まず、第5図にある始点P、での倣い座標系の算出方法
について説明する。
1. First of all, the method of calculating the tracing coordinate system at the starting point P shown in FIG. 5 will be explained.

(1)始点での法線ベクトルの算出 始点Pgでの法線ベクトルnllを次のようにして求め
る。第6図(a)、(b)は、ハンドが対象物から受け
る反力Fと、力覚センサ座標系0゜X、Y、Z、の関係
を示した図である。力覚センサでは、反力FのXs  
、Ys  、Zs力方向それぞれの分力fX 、f、、
f、が検出される。(以下、力覚センサの検出するトル
ク成分についての説明は省略する。)反力3Fをベクト
ル表示すると、(Sは力覚センサ座標系Os  X5Y
sZsで記述されていることを示す、) ’F= (fxryrz)’           ・
・・(1)となる。力覚センサ座標系で表した法線ベク
トルSn、ば、!Fと逆向きのベクトルであり、成分表
示すると、 ・・・ (2) 13F1は、ベクトルの大きさ である。法線ベクトルSnlを基準座標系で表してみる
。力覚センサ座標系の各座標軸Xs、Ys。
(1) Calculation of the normal vector at the starting point The normal vector nll at the starting point Pg is calculated as follows. FIGS. 6(a) and 6(b) are diagrams showing the relationship between the reaction force F that the hand receives from the object and the force sensor coordinate system 0°X, Y, Z. In a force sensor, Xs of reaction force F
, Ys , Zs force direction component force fX , f, ,
f, is detected. (Hereinafter, a description of the torque component detected by the force sensor will be omitted.) When the reaction force 3F is expressed as a vector, (S is the force sensor coordinate system Os
) 'F= (fxryrz)' ・Indicates that it is written in sZs.
...(1). Normal vector Sn expressed in the force sensor coordinate system, b! It is a vector in the opposite direction to F, and when expressed as components: (2) 13F1 is the magnitude of the vector. Let us express the normal vector Snl in the reference coordinate system. Each coordinate axis Xs, Ys of the force sensor coordinate system.

Z、の基準座標系に対する単位ベクトルをOn。Turn on the unit vector for the reference coordinate system of Z.

Gos +  Oa、とする(0は、基準座標系で記述
されていることを示す)。成分表示すると、である。こ
のとき、力覚センサ座標系から基準座標系への座標変換
行列0A3は、 0As = (0ns。os。as>      −(
4)で与えられる。基準座標系で表した法線ベクトルO
n、は、座標変換行列’ A 3を用いて、’n++ 
= oA、5nll・+ (5)となる。法線ベクトル
は、第5図の法線ベクトル算出部で算出される。また、
始点以外の他の接触点での法線ベクトルの算出も同様の
操作で行われる。
Gos + Oa (0 indicates that it is written in the reference coordinate system). When the ingredients are displayed, it is. At this time, the coordinate transformation matrix 0A3 from the force sensor coordinate system to the reference coordinate system is 0As = (0ns.os.as> -(
4) is given by Normal vector O expressed in the reference coordinate system
n, using the coordinate transformation matrix 'A3,'n++
= oA, 5nll·+ (5). The normal vector is calculated by the normal vector calculation unit shown in FIG. Also,
Calculation of normal vectors at contact points other than the starting point is also performed in a similar manner.

(2)始点での移動方向ベクトルの算出部に、オペレー
タが与えた移動方向ベクトル0゜Pと、求めた法線ベク
トルOn、を用いて、始点PIlにおける移動方向ベク
トル0.を算出する。ただし、ベクトルOOFとベクト
ルOn、は、00P−OnBまたは0OP=  ’ni
  −(6)を満たさないものとする。移動方向ベクト
ルO8は、法線ベクトルOn、lに直交し、移動方向ベ
クトル0゜、と法線ベクトルOnI+の成す平面上にあ
るベクトルである。このとき、倣い座標系の座標軸を表
す単位ベクトルの1つであるa、は、0nllとQOF
を用いて、 ’a B = (’nHX 0or) / l ’ns
X OOF・・・ (7) で表される。移動方向ベクトル00.は、ベクトル0n
B+。a@との直交関係により、GoII= ’a、X
’n、         −(8)で求められる。移動
方向ベクトルは、第1図の移動方向ベクトル算出部で算
出される。
(2) The moving direction vector at the starting point PIl is calculated using the moving direction vector 0°P given by the operator and the obtained normal vector On. Calculate. However, vector OOF and vector On are 00P-OnB or 0OP='ni
- (6) shall not be satisfied. The moving direction vector O8 is a vector that is orthogonal to the normal vector On,l and is on a plane formed by the moving direction vector 0° and the normal vector OnI+. At this time, a, which is one of the unit vectors representing the coordinate axes of the scanning coordinate system, is 0nll and QOF
Using 'a B = ('nHX 0or) / l 'ns
X OOF... (7) Represented by: Movement direction vector 00. is the vector 0n
B+. Due to the orthogonal relationship with a@, GoII= 'a,X
'n, −(8). The moving direction vector is calculated by the moving direction vector calculating section shown in FIG.

次に、第5図の点P1での倣い座標系の算出方法につい
て説明する。
Next, a method of calculating the tracing coordinate system at point P1 in FIG. 5 will be explained.

(3)点P、での法線ベクトルの算出 点P、での法線ベクトルn1の算出方法は、始点P、で
の法線ベクトルの算出方法と同様であり、次式で表され
る。ただし、点P、での反力3F、を、・・・ (9) ’n(=0As=Sn、              
 −(10)’ A B iは、点P、の力覚センサ座
標系から基準座標系への座標変換行列である。
(3) Calculating the normal vector at point P The method for calculating the normal vector n1 at point P is the same as the method for calculating the normal vector at the starting point P, and is expressed by the following equation. However, the reaction force 3F at point P is... (9) 'n(=0As=Sn,
-(10)' A B i is a coordinate transformation matrix from the force sensor coordinate system of the point P to the reference coordinate system.

(4)点P、での移動方向ベクトルの算出ロボットの先
端位置は、ベクトルa方間にも位置制御されているので
、先端位置が常にベクトルn、oが成す平面上にあるよ
うに制御される。したがって、対象物の表面に描く軌跡
は、始点で与えられたベクトルnl+olの成す平面上
の曲線となる。このことから、点P、での移動方向ベク
直に与えられればよいことがわかる。また、移動方向ベ
クトル0.は、法線ベクトルn、にも直交するので、ベ
クトルOo 、は、 00i−(’aBx’nt)/l ’aBX’ntのよ
うに表される。
(4) Calculation of the movement direction vector at point P. Since the tip position of the robot is also controlled in the direction of vector a, the tip position is controlled so that it is always on the plane formed by vectors n and o. Ru. Therefore, the locus drawn on the surface of the object becomes a curve on the plane formed by the vector nl+ol given at the starting point. From this, it can be seen that the moving direction vector at point P can be given directly. Also, the moving direction vector 0. is also orthogonal to the normal vector n, so the vector Oo is expressed as 00i-('aBx'nt)/l'aBX'nt.

・・・ (11) 倣い座標系の座標軸を表す単 Oo 、との直交関係により、 Oa、= 0niX00゜ (12) で求められる。... (11) A unit representing the coordinate axes of the tracing coordinate system. Due to the orthogonal relationship with Oo, Oa, = 0niX00゜ (12) is required.

2    い   の  ′ 第5図にある始点P、での倣い動作の制御方法について
説明する。
2' A method of controlling the copying operation at the starting point P shown in FIG. 5 will be explained.

(1)目標力F1の発生 始点P、で、対象物に対して設定した力F1を発生する
時は、力の大きさがF、、で、方向・向きがnBの力を
発生すればよい。従って、設定力ベクトルOFrは、(
2)式で求めたOnBを用いて、0Fr=Fr”nB 
          ・ (13)で与えられる。
(1) When generating the set force F1 against the target object at the generation starting point P of the target force F1, it is sufficient to generate a force whose magnitude is F and whose direction is nB. . Therefore, the setting force vector OFr is (
2) Using OnB determined by formula, 0Fr=Fr”nB
・It is given by (13).

(2)目標位置の設定 始点P、でのロボットの進行方向は、始点P、lからの
相対位置指令で与える。始点P8からの移動方向は、式
(9)の移動方向々クトル0011で与られており、O
o8を用いて相対位置を表すと、OXB =α・00s
           +・+ (14)となる。αは
、2ページの倣い座標系の修正のための条件(1)〜(
3)から決まる適当な定数である。
(2) Setting the target position The direction of movement of the robot at the starting point P is given by a relative position command from the starting points P and l. The moving direction from the starting point P8 is given by the moving direction vector 0011 in equation (9), and O
Using o8 to represent the relative position, OXB = α・00s
+・+ (14). α is the condition (1) to (
It is an appropriate constant determined from 3).

目標力、目標位置の設定は第1図に示す制御指令生成部
で行う。
The target force and target position are set by the control command generation section shown in FIG.

(3)倣い動作の終了 次のような条件を満たした時に倣い動作を終了する。(3) End of copying operation The copying operation ends when the following conditions are met.

1)オペレータから終了の指令があったとき2)一定時
間を経過した時 3)衝突したとき、または、対象物から離れた時 4)ロボットの可動範囲を越えた時 代(11)はOa 、−On 、またはOa l== 
 On 。
1) When the operator gives a command to finish 2) When a certain period of time has elapsed 3) When the robot collides or leaves the target 4) When the robot exceeds its range of motion (11) is Oa, - On, or Oa l==
On.

のときには成立しない。このとき、点P、の移動方向ベ
クトルにオペレータが与えた移動方向ベクトル0゜、を
用いると進行方向が維持できる。
It does not hold when . At this time, the moving direction can be maintained by using the moving direction vector of 0° given by the operator as the moving direction vector of point P.

B ′−′ 前述のように、各サンプリング毎にロボットと対象物が
接触する点で倣い座標を設定して正しい制御方向を指示
すると、サンプリング毎のロボットと対象物との接触力
を一定に保つ事が可能になる。しかし、サンプリングが
行われないサンプリング点間で対象面が大きく変化する
と、ロボットと対象物との接触力が設定した力からずれ
てしまう。そこで、対象面が大きく変化する場合、つま
り、面の曲率が大きい時にはロボット先端の移動速度を
落として、接触力と設定力のずれが大きくならないよう
に制御する。
B ′−′ As mentioned above, if the scanning coordinates are set at the point where the robot and the object come into contact for each sampling and the correct control direction is indicated, the contact force between the robot and the object for each sampling can be kept constant. things become possible. However, if the target surface changes significantly between sampling points where sampling is not performed, the contact force between the robot and the target object will deviate from the set force. Therefore, when the target surface changes significantly, that is, when the curvature of the surface is large, the moving speed of the robot tip is slowed down to control so that the deviation between the contact force and the set force does not become large.

第7図は、点P、での曲率を算出する方法について示し
たものである。また、第8図は、ロボット先端の指令移
動速度の決定方法について示したものである。以下、第
1.7.8図を用いてロボットと対象物との接触力を一
定に保つための速度制御方法について説明する。
FIG. 7 shows a method for calculating the curvature at point P. Furthermore, FIG. 8 shows a method for determining the commanded moving speed of the robot tip. Hereinafter, a speed control method for keeping the contact force between the robot and the object constant will be explained using FIG. 1.7.8.

利土二典圭■l■ 対象物体は未知形状なので、次のサンプリングが行われ
る点までの曲率を、現在地点P、と、1サンプリング前
の点P、−1の情報を用いて推定する。ただし、Pi、
Pi−、付近の対象物体の形状が、球で近似できると仮
定する。このとき、球の半径をrとすると、曲率χは1
 / rで与えられる。
Since the target object has an unknown shape, the curvature up to the point where the next sampling will be performed is estimated using the information of the current point P and the point P, -1 one sampling before. However, Pi,
Pi-, it is assumed that the shape of a nearby target object can be approximated by a sphere. At this time, if the radius of the sphere is r, the curvature χ is 1
/ given by r.

第7図のように、点Pi、P、−,の位置ベクトルを、
 P i  +  OP i−1、点P8の法線ベクト
ルをOn 、とおいたときの点P、での曲率を求める。
As shown in Fig. 7, the position vector of the point Pi, P, -, is
Find the curvature at point P when P i + OP i-1 and the normal vector of point P8 are set to On.

点P、付近の形状は球で表すことができると仮定したの
で、曲率円の中心は法線ベクトルOn 、と線分p、、
p、Iの垂直2等分線の交点となる。
Since it is assumed that the shape of the point P and its vicinity can be represented by a sphere, the center of the circle of curvature is the normal vector On, and the line segment p,
This is the intersection of the perpendicular bisectors of p and I.

点P、から曲率円の中心Rへ向かうベクトルは、ことが
できる(r、は、点P、の曲率円の半径)。
A vector from point P to the center R of the circle of curvature can be expressed as (r, is the radius of the circle of curvature of point P).

第7図から次の関係が成り立つことがわかる。It can be seen from FIG. 7 that the following relationship holds true.

(’P4−’Pi−+) /2 = 。('P4-'Pi-+)/2=.

従って、曲率円の半径r1は、 ・・・ (15) の内積を示す。Therefore, the radius r1 of the circle of curvature is ... (15) shows the inner product of

のように求められる。式(16)から曲率にを求めとな
る。
It is required as follows. The curvature can be found from equation (16).

2゛庁′法 第2図で示したように、次のサンプリング点へ移動する
まで法線方向への制御指令は変更されないので、次のサ
ンプリング点でのベクトルn方向への変位をδとすると
、設定力からにδ(ただし、kはロボットと対象物が成
すバネ系のバネ定数)だけ変化する。P l  * P
 i−1付近の対象物体の形状が球で近似できると仮定
して求めたサンプリング時間τ後に生ずる力の変位の推
定(Jkδが常に許容範囲にある様に、移動ベクトル方
向の速度指令を制御する方法を示す。
As shown in Figure 2, the control command in the normal direction is not changed until moving to the next sampling point, so if the displacement in the vector n direction at the next sampling point is δ, then , changes from the set force by δ (where k is the spring constant of the spring system formed by the robot and the object). P l * P
Estimating the displacement of the force that occurs after the sampling time τ, which is obtained by assuming that the shape of the target object near i-1 can be approximated by a sphere (the speed command in the direction of the movement vector is controlled so that Jkδ is always within the allowable range) Show how.

今、力の変位の許容範囲をΔFとする。ロボットと対象
物が成すバネ系のバス定数kが与えられると許容条件は
、 kδ≦ΔF            ・・・(18)で
ある。バネ定数が不定のときは、許容範囲を力の変位で
はなく、ベクトルn方向への変位Δδで許容範囲を与え
る。このときの許容条件は、δ≦Δδ        
     ・・・(19)である。第8図を用いて、上
記の条件を満たすような指令速度の算出方法を説明する
。図において、現在のロボットの先端位置は点P、であ
る。もし、点P1からベクトル。方向へ指令速度1v=
Iで進んだ場合、次のサンプリング時間τ後にロボット
の先端は、曲率円上の点P、。、′(次サンプリング時
の推定位置)に達する。p、、、lへ移動したときに生
じるベクトルn方向の変位δは、式(16)で求めたr
iを用いて、 δ= ri−7ri −v r       −(19
)となる。弐(18)(19)から、変位δは、r、7
7ゴτゴ丁”≦ΔF/に−(20)あるいは、 rt、/−Y7:ゴ■〒P−≦Δδ   ・(21)の
条件を満足しなければならない。上式を満たすためには
6、指令速度1v、1を、 1v、1≦ ’i    ri       /rある
いは、 Vi  l≦ rt −r、 −/r:  ・= (2
2)に設定すればよい。従って、指令速度子をベクトル
で表すと、式(23)または(24)のlvt+を用い
て、 となる。
Now, let ΔF be the allowable range of force displacement. Given the bus constant k of the spring system formed by the robot and the object, the permissible condition is kδ≦ΔF (18). When the spring constant is indeterminate, the allowable range is given not by force displacement but by displacement Δδ in the vector n direction. The allowable condition at this time is δ≦Δδ
...(19). A method of calculating a command speed that satisfies the above conditions will be explained using FIG. 8. In the figure, the current tip position of the robot is point P. If the vector from point P1. Direction command speed 1v=
If the robot advances at I, the tip of the robot will be at a point P on the circle of curvature after the next sampling time τ. , ′ (estimated position at next sampling) is reached. The displacement δ in the vector n direction that occurs when moving to p, , l is r calculated using equation (16).
Using i, δ=ri-7ri-vr-(19
). From (18) and (19), the displacement δ is r, 7
7Go τGocho”≦ΔF/−(20) Or, rt, /−Y7:Go■〒P−≦Δδ ・(21) must be satisfied.In order to satisfy the above equation, 6 , command speed 1v, 1, 1v, 1≦ 'iri /r or Vi l≦ rt -r, -/r: ・= (2
2). Therefore, when the command speed factor is expressed as a vector, using lvt+ of equation (23) or (24), it becomes as follows.

式(23)で求めた指令速度Ov 、を用いて倣いを行
うと、サンプリングとサンプリングの間でも対象物とロ
ボット先端の間に働く接触力と設定力のずれが大きくな
らないように制御できる。
When tracing is performed using the command speed Ov determined by equation (23), it is possible to control so that the deviation between the contact force acting between the object and the robot tip and the set force does not become large even between samplings.

以上の計算は、第1図の位置検出部で検出したロボット
の先端位置、法線ベクトル算出部で算出した法線ベクト
ル、移動方向ベクトル算出部で算出した移動方向ベクト
ルを用いて、制御指令生成部内に設けられた曲率算出部
、及び移動速度設定部によって行う。
The above calculations are performed to generate control commands using the robot tip position detected by the position detection unit shown in Figure 1, the normal vector calculated by the normal vector calculation unit, and the movement direction vector calculated by the movement direction vector calculation unit. This is performed by a curvature calculation section and a movement speed setting section provided within the section.

〔実施例] 第9図は本発明の倣い制御装置の一実施例ブロック構成
図である。制御装置はマニプレータ21の制御を行う操
作部22を備えている。この操作部22はサーボ・モー
タ22aと、パワー・アンプ22bと、D/Aコンバー
タ22cと、補償器22dとを有している。
[Embodiment] FIG. 9 is a block diagram of an embodiment of the scanning control device of the present invention. The control device includes an operation section 22 that controls the manipulator 21. This operating section 22 includes a servo motor 22a, a power amplifier 22b, a D/A converter 22c, and a compensator 22d.

また、制御装置は、マニプレータ21の図示しないハン
ド部の先端位置の検出を行う位置検出部26を備えてお
り、この位置検出部26はカウンタ及びエンコーダ26
aとタコ・メータ26bとを有している。
The control device also includes a position detecting section 26 that detects the tip position of a hand section (not shown) of the manipulator 21, and this position detecting section 26 has a counter and an encoder 26.
a and a tachometer 26b.

更に、制御装置は、マニプレータ2Iのハンド部が受け
る力の検出を行う力検出部23を備えている。
Further, the control device includes a force detection section 23 that detects the force applied to the hand section of the manipulator 2I.

この力検出部23は上記と同様の力覚センサ23aとハ
ンド部座標系からロボット基準座標系への座標変換部2
3bとを有している。
This force detection section 23 includes a force sensor 23a similar to the above and a coordinate conversion section 2 from the hand coordinate system to the robot reference coordinate system.
3b.

更にまた、制御装置は倣い動作時に、力検出部23によ
り検出された力F。、設定力(力指令F、)及び力制御
パラメータに基づいて力制御方向の速度指令信号■、を
発する力制御部24と、位置検出部26に検出された位
置X0、目標位置Xr及び位置パラメータに基づいて位
置制御方向の速度指令信号VPを発する位置制御部27
とを備えている。
Furthermore, the control device detects the force F detected by the force detection section 23 during the copying operation. , a force control section 24 that issues a speed command signal (■) in the force control direction based on the set force (force command F,) and force control parameters, and the position X0, target position Xr, and position parameters detected by the position detection section 26. A position control unit 27 that issues a speed command signal VP in the position control direction based on
It is equipped with

第10図は位置制御部と力制御部の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of the position control section and the force control section.

この位置制御部27の具体的構成は、転置直交変換行列
(R7)演算部31と、選択行列N−5r)演算部32
と、直交行列(R)演算部33と、位置フィ−ドパツク
ゲイン(C7)演算部34とを有する。
The specific configuration of this position control unit 27 includes a transposed orthogonal transformation matrix (R7) calculation unit 31 and a selection matrix N-5r) calculation unit 32.
, an orthogonal matrix (R) calculation section 33, and a position feed pack gain (C7) calculation section 34.

一方、力制御部24は転置直交変換行列(R”)演算部
38と、選択行列(Sr)演算部37と、直交行列(R
)演算部36と、カフィードバックゲイン(c r)演
算部35とを有する。尚、符号24a及び27aは偏差
部である。
On the other hand, the force control unit 24 includes a transposed orthogonal transformation matrix (R”) calculation unit 38, a selection matrix (Sr) calculation unit 37, and an orthogonal matrix (R
) calculation unit 36 and a feedback gain (cr) calculation unit 35. Note that symbols 24a and 27a are deviation parts.

ベクトルn、o、aを用いてロボット基準座標系(X、
、Yo、Zo)から倣い座標系(X、IYt42t=)
への座標変換する直交座標変換行列Rは、次のように表
される。
The robot reference coordinate system (X,
, Yo, Zo) to copy coordinate system (X, IYt42t=)
An orthogonal coordinate transformation matrix R for coordinate transformation into is expressed as follows.

で与えられる。is given by

カフィードバックゲインCfは、基準座標系に関して、 ・・・ (25) で与えられる。The feedback gain Cf is expressed as follows with respect to the reference coordinate system: ... (25) is given by

また、位置フィードバックゲインC4は同様にして、 第3図のように、倣い座標系(X w Y w Z u
 )のXl、1方向を力制御方向、Yい、Zい方向を位
置制御方向とすると、選択行列演算部32 、37の選
択行列Sfは、 ・・・ (24) ・・・ (26) で与えられる。
In addition, the position feedback gain C4 is similarly calculated based on the tracing coordinate system (X w Y w Z u
), the Xl and 1 directions are the force control directions, and the Y and Z directions are the position control directions, then the selection matrices Sf of the selection matrix calculation units 32 and 37 are as follows: ... (24) ... (26) Given.

更に、制御装置は、力制御部24及び前記位置制御部2
7から出力された速度についての加算を行う加算部30
bと、加算された速度をマニプレータ21の各関節の角
速度θに変換する逆ヤコビ変換部30aとを有している
Furthermore, the control device includes a force control section 24 and the position control section 2.
Adding unit 30 that adds the speeds output from 7.
b, and an inverse Jacobi transform unit 30a that converts the added velocity into an angular velocity θ of each joint of the manipulator 21.

座標変換部20では、位置検出部26で検出されたマニ
プレータの関節角θ、を基準座標系での位置Xoに変換
する。
The coordinate conversion unit 20 converts the joint angle θ of the manipulator detected by the position detection unit 26 into a position Xo in the reference coordinate system.

ホストコンピュータ40は、(1)目標位置Xr、力指
令F、の制御指令、(2)倣い座標系の切り換えに伴う
位置制御、力制御パラメータの送信、(3)法線ベクト
ル算出部、移動方向ヘクトル算出部の状態制御の信号の
発生を行う制御指令生成部40aと、マニプレータと対
象物の接触点の法線ベクトルを算出する法線ベクトル算
出部40bと、マニプレータと対象物の接触点での移動
方向ベクトルを算出する移動方向ベクトル算出部40c
を有し、座標変換部20で変換されたロボットの先端位
置、法線ヘクトル算出部40bで算出した法線ベクトル
、移動方向ベクトル算出部40cで算出した移動方向ベ
クトルを用いて、現在のロボットの先端位置の曲率を算
出する曲率算出部40e、及び倣いを行う際のコントロ
ーラへの移動速度指令を算出する移動速度設定部40f
が制御指令生成部40a内に設けられている。また、制
御指令生成部には、オペレータにより倣い動作のための
パラメータが設定される。
The host computer 40 provides (1) control commands for target position Xr and force command F, (2) position control associated with switching of the scanning coordinate system, transmission of force control parameters, (3) normal vector calculation unit, and movement direction. A control command generation unit 40a generates a signal for state control of the hector calculation unit, a normal vector calculation unit 40b calculates a normal vector at the contact point of the manipulator and the object, and a normal vector calculation unit 40b calculates the normal vector at the contact point of the manipulator and the object. Movement direction vector calculation unit 40c that calculates a movement direction vector
The robot's tip position converted by the coordinate conversion unit 20, the normal vector calculated by the normal hector calculation unit 40b, and the movement direction vector calculated by the movement direction vector calculation unit 40c are used to calculate the current position of the robot. A curvature calculation unit 40e that calculates the curvature of the tip position, and a movement speed setting unit 40f that calculates a movement speed command to the controller when performing copying.
is provided in the control command generation section 40a. Further, parameters for the copying operation are set in the control command generation section by the operator.

第11図は本発明システムの構成図である。ホストコン
ピュータ40は、制御指令生成部40a、法線ベクトル
算出部40b、移動方向ヘクトル算出部40c、通信制
御部40d、曲率算出部40e、移動速度設定部40f
、メモU40gを有する。ロボットコントローラ10は
、メモリ10a、通信制御部Jobと、制御部、座標変
換部、偏差部等を有し、操作部22、位置検出部26を
介してマニプレータ21の制御を行う。ホストコンピュ
ータと、ロボットコントローラは、ハス等の通信インタ
ーフェースによって接続されており、それぞれの信号の
送・受信のタイミングを管理する通信制御部10b、4
0dによって、メモ1月Oaとメモリ40g間でデータ
が転送される。
FIG. 11 is a block diagram of the system of the present invention. The host computer 40 includes a control command generation section 40a, a normal vector calculation section 40b, a moving direction hectare calculation section 40c, a communication control section 40d, a curvature calculation section 40e, and a movement speed setting section 40f.
, has a memo U40g. The robot controller 10 includes a memory 10a, a communication control section Job, a control section, a coordinate conversion section, a deviation section, etc., and controls the manipulator 21 via an operation section 22 and a position detection section 26. The host computer and the robot controller are connected by a communication interface such as a HAS, and communication control units 10b and 4 manage the timing of sending and receiving respective signals.
Data is transferred between the memo 1 month Oa and the memory 40g by 0d.

制御生成指令部、法線ヘクトル算出部、移動方向ベクト
ル算出部、曲率算出部、移動速度設定部の計算で必要な
データは、メモリ上のデータが参照される。
Data necessary for calculations by the control generation command section, normal hector calculation section, movement direction vector calculation section, curvature calculation section, and movement speed setting section is referred to data on the memory.

システムを第11図のように構成した時に、曲面を有す
る対象物に対して倣い動作を行う場合の処理の流れを第
12図に示す。
FIG. 12 shows the flow of processing when a tracing operation is performed on an object having a curved surface when the system is configured as shown in FIG. 11.

第12図は本発明の処理手順図であり、ホストコンピュ
ータ内の制御指令生成部、法線ベクトル算出部、移動方
向ヘクトル算出部、曲率算出部、移動速度設定部、ロボ
ットコントローラで行われる処理の流れを示したもので
ある。尚、倣い動作のためのパラメータはオペレータに
よって設定されるものとする。また、図中添字Bは始点
を、添字iは第1番目でのロボットと対象物との接触点
を表す。
FIG. 12 is a processing procedure diagram of the present invention, showing the processing performed by the control command generation section, normal vector calculation section, movement direction hector calculation section, curvature calculation section, movement speed setting section, and robot controller in the host computer. This shows the flow. It is assumed that the parameters for the copying operation are set by the operator. Further, in the figure, the subscript B indicates the starting point, and the subscript i indicates the first contact point between the robot and the object.

まず、オペレータは移動方向ベクトル00o4、設定力
Fr、適当な値を持つ倣い座標系の切り換え時間τ、相
対位置を指定する係数α、始点で法線ベクトルを算出す
るために発生する力ベクトルFB、始点の移動速度指令
Ov’  を設定する。制御指令生成部では、始点で適
当な力Fllを発生するために力指令F、及び力制御パ
ラメータを生成し、ロボットコントローラへ転送する。
First, the operator selects the moving direction vector 00o4, the setting force Fr, the switching time τ of the scanning coordinate system having an appropriate value, the coefficient α specifying the relative position, the force vector FB generated to calculate the normal vector at the starting point, Set the starting point moving speed command Ov'. The control command generating section generates a force command F and force control parameters in order to generate an appropriate force Fll at the starting point, and transfers them to the robot controller.

ロボットコントローラは、指令に基づいて対象物に押し
つけ動作を行う。このとき、検出した反力が0のとき(
ロボットと対象物が離れた時)は、再度力ベクトルF3
の設定を行う。
The robot controller performs a pressing operation on the object based on the command. At this time, when the detected reaction force is 0 (
When the robot and the object are separated), the force vector F3 is applied again.
Configure settings.

次に、コントローラの位置検出部で検出したロボットの
先端位置op8をメモリに記憶する。さらに、法線ベク
トル算出部において、検出した反力Fから(2)式を用
いて、Sn8を求める。また、ヤコビ行列で力覚センサ
座標系を計算し、(4)式から座標変換行列0ASを算
出する。算出した0A3を用いて、法線ベクトルOnB
を求め、制御指令生成部と移動方向ベクトル算出部へO
nl+を転送する。
Next, the robot tip position op8 detected by the position detection section of the controller is stored in the memory. Furthermore, in the normal vector calculation section, Sn8 is calculated from the detected reaction force F using equation (2). Furthermore, a force sensor coordinate system is calculated using a Jacobian matrix, and a coordinate transformation matrix 0AS is calculated from equation (4). Using the calculated 0A3, the normal vector OnB
is calculated and sent to the control command generation unit and moving direction vector calculation unit.
Transfer nl+.

ここで、法線ベクトルOnBと移動方向ベクトル00o
、の方向が一致した場合は、再度パラメータの設定を行
う。
Here, the normal vector OnB and the moving direction vector 00o
, if the directions match, set the parameters again.

移動方向ベクトル算出部では、(7)式を用いてヘクト
ルOa!+を算出し、On8とOaBから移動方向ベク
トル00.を求める((8)式)。
The movement direction vector calculation unit calculates hector Oa! using equation (7). + is calculated, and the movement direction vector 00. is calculated from On8 and OaB. (Equation (8)).

制御指令生成部は、式(13)、 (14)と法線ベク
トルunB、斗多動万同ヘクトルUoBから、目標力ヘ
クトル0F1、目標相対位置ベクトルOXrを生成し、
ロボットコントローラへ転送する。始点opBでは、曲
率を算出することができないので、あらかじめオペレー
タによって与えられた移動速度指令Ovoを用いる。ロ
ボットコントローラは、制御指令生成部から速度指令O
v0を受けると倣い動作を開始する。
The control command generation unit generates a target force hector 0F1 and a target relative position vector OXr from equations (13) and (14), the normal vector unB, and the hector UoB.
Transfer to robot controller. Since the curvature cannot be calculated at the starting point opB, the moving speed command Ovo given by the operator in advance is used. The robot controller receives the speed command O from the control command generation section.
When v0 is received, copying operation is started.

一定時間τが経過するとロボットの可動範囲にあるかど
うかを調べ、可動範囲内であれば、第1番目の接触点で
の反力Fを検出する。
After a certain period of time τ has elapsed, it is checked whether the robot is within the movable range, and if it is within the movable range, the reaction force F at the first contact point is detected.

第1番目の接触点でも、目標相対位置ベクトル0マ、を
生成し、ロボ・ントコントローラへ転送するまで始点と
同様の操作で、法線ベクトル算出部で法線ベクトルを算
出し、移動方向ベクトル算出部で移動方向ベクトルを算
出する。制御指令生成部は、法線ベクトル0n9、移動
方向ベクトル°τ1から、目標力ヘクトル0Fr、目標
相対位置ベクトル0Xrを生成し、ロボットコントロー
ラへ転送する。曲率算出部では、メモリに記憶しである
法線ベクトル0nB、前回のロボ・ント先端の位置0P
B、現在のロボット先端の位J’P、。
At the first contact point, a target relative position vector 0 is generated, and the normal vector is calculated in the normal vector calculation unit using the same operation as for the starting point until it is transferred to the robot controller, and the movement direction vector is A calculation unit calculates a moving direction vector. The control command generation unit generates a target force hector 0Fr and a target relative position vector 0Xr from the normal vector 0n9 and the movement direction vector °τ1, and transfers them to the robot controller. The curvature calculation unit uses the normal vector 0nB stored in memory and the previous robot tip position 0P.
B. The current position of the robot's tip J'P.

から曲率円の半径r1を式(17)によって算出する。The radius r1 of the circle of curvature is calculated from equation (17).

移動速度設定部では、算出した曲率円の半径r7、オペ
レータによって設定された変位の許容範囲Δδ、サンプ
リング時間τから、移動指令速度Ov1を決定する。ロ
ボットコントローラは、制御指令生成部から速度指令O
v1を受けると倣い動作を開始する。
The movement speed setting unit determines the movement command speed Ov1 from the calculated radius r7 of the circle of curvature, the permissible displacement range Δδ set by the operator, and the sampling time τ. The robot controller receives the speed command O from the control command generation section.
When v1 is received, the copying operation is started.

一定時間τが経過するとオペレータから終了指令が有る
かどうかを調べ、指令があれば倣い動作を停止し、次の
動作を行う。指令がなければ、反力Fから第2番目の接
触点の法線ベクトルSn2を計算する。以上の操作を、
オペレータが終了指令を出すまで繰り返す。
After a certain period of time τ has elapsed, it is checked whether there is a termination command from the operator, and if there is a command, the copying operation is stopped and the next operation is performed. If there is no command, the normal vector Sn2 of the second contact point is calculated from the reaction force F. The above operations
Repeat until the operator issues a termination command.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、曲面を有する対
象物へ対する倣い動作を自動的に行うことができ、従来
ロボットの操作者が行っていた対象物体の変更や対象物
の位置ずれに伴うロポ・ントへの教示を行う必要がなく
なり操作者の負担が軽減される。また、対象面の曲率に
よってロボット先端の移動速度が自動的に変化するため
、対象物への目標力と対象物へ発生する力のずれを一定
に保って倣い動作を行うことができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to automatically perform a copying operation on a target object having a curved surface, and to change the target object or change the target object, which was conventionally performed by a robot operator. There is no need to teach the robot due to the positional shift of the object, and the burden on the operator is reduced. Furthermore, since the moving speed of the robot tip automatically changes depending on the curvature of the target surface, it is possible to perform a tracing operation while keeping the difference between the target force on the target object and the force generated on the target object constant.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の制御系の原理構成図、第2図は接触力
のずれの説明図、 第3図は倣い座標系の説明図、 第4図は対象物とマニプレータの位置関係説明図、 第5図は各点における倣い座標系の説明図、第6図(a
)、(b)は設定力の算出方法の説明図、 第7図は曲率の算出方法の説明図、 第8図は移動速度指令の算出方法の説明図、第9図は本
発明の一実施例構成図、 第10図は位置制御部及び力制御部の構成図、第11図
は本発明のシステム構成図、及び第12図(a)〜(c
)は本発明の処理手順図、(符号の説明) 1・・・制御対象、 3・・・位置制御部、 5・・・位置検出部、 7・・・制御指令生成部、 8・・・法線ベクトル算出部、 9・・・移動方向ベクトル算出部、 71・・・曲率算出部、  72・・・移動速度設定部
。 2・・・操作部、 4・・・力制御部、 6・・・力検出部、
Fig. 1 is a diagram of the principle configuration of the control system of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of contact force deviation, Fig. 3 is an explanatory diagram of the scanning coordinate system, and Fig. 4 is an explanatory diagram of the positional relationship between the object and the manipulator. , Figure 5 is an explanatory diagram of the scanning coordinate system at each point, Figure 6 (a
), (b) is an explanatory diagram of the method of calculating the setting force, Fig. 7 is an explanatory diagram of the method of calculating the curvature, Fig. 8 is an explanatory diagram of the method of calculating the moving speed command, and Fig. 9 is an explanatory diagram of the method of calculating the moving speed command. Example configuration diagram, FIG. 10 is a configuration diagram of the position control section and force control section, FIG. 11 is a system configuration diagram of the present invention, and FIG. 12 (a) to (c)
) is a processing procedure diagram of the present invention, (Explanation of symbols) 1...Controlled object, 3...Position control unit, 5...Position detection unit, 7...Control command generation unit, 8... Normal vector calculation unit, 9... Movement direction vector calculation unit, 71... Curvature calculation unit, 72... Movement speed setting unit. 2... Operation unit, 4... Force control unit, 6... Force detection unit,

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ロボットの力制御時における倣い速度制御方式にお
いて、 ロボット(1)と対象物(11)に作用する力を検出す
る力検出部(6)と、 ロボットの位置を検出する位置検出部(5)と、前記位
置検出部の位置座標値に基づきロボットの位置を制御す
る位置制御部(3)と、 前記力検出部により検出した力に基づいてロボットの力
を制御する力制御部(4)と、 ロボットへ力・位置指令及びパラメータの転送を行うた
め、ロボットの対象物の接点の曲率を算出する曲率算出
部(71)と、曲率によってロボット先端の移動速度を
自動的に変化させる移動速度設定部(72)を有する制
御指令生成部(7)と、ロボットと対象物の接点の法線
ベクトルを算出し、かつ倣い座標系を算出する法線ベク
トル算出部(8)と、 ロボットの移動方向ベクトルを算出する移動方向ベクト
ル算出部(9)とを備え、 前記算出した倣い座標系及び移動指令に基づいて未知形
状の曲面を持つ対象物の表面に、前記力制御部により一
定の力を加え、かつ自動的に移動速度を変化させながら
倣い動作を行うようにしたことを特徴とするロボットの
力制御時における倣い速度制御方式。
[Claims] 1. In a scanning speed control method during force control of a robot, a force detection unit (6) detects the force acting on the robot (1) and the object (11), and detects the position of the robot. a position detection unit (5) for controlling the position of the robot based on the position coordinate values of the position detection unit; a position control unit (3) for controlling the position of the robot based on the force detected by the force detection unit; A force control unit (4), a curvature calculation unit (71) that calculates the curvature of the contact point of the robot object in order to transfer force/position commands and parameters to the robot, and a curvature calculation unit (71) that automatically adjusts the moving speed of the robot tip based on the curvature. a control command generation unit (7) having a movement speed setting unit (72) that changes the movement speed according to ), and a movement direction vector calculation unit (9) that calculates a movement direction vector of the robot, and the force control is applied to the surface of an object having a curved surface of an unknown shape based on the calculated scanning coordinate system and movement command. A method for controlling the scanning speed during force control of a robot, characterized in that the scanning motion is performed while applying a constant force to the part and automatically changing the moving speed.
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