JPH0349888A - ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 把持機構を有するロボットアームの制御装置に関し、 ロボットハンドの指を力制御することにより作業対象物
体の位置のばらつきを吸収する場合も指令された目標位
置へ正確に位置決めすることを目的とし、 実際に物体を把持した指の位置を読み取り把持中心位置
はハンド中心位置とのずれを計算する把持中心検出部と
、該把持中心計算部の算出した把持中心位置のずれとハ
ンドの姿勢角から移動指令点の位置ずれ量を計算する位
置ずれ量計算部と、指令された目標座標を該位置ずれ量
計算部の算出した位置ずれ量によって修正する目標座標
修正部と、を備え、物体把持指令ののち目標座標への移
動指令を受けたとき、該指令された目標座標を目標座標
修正部において修正し、該修正された目標座標に移動す
るように制御する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、把持機構を有するロボットアームの制御装置
に関する。

ロボットにより組立作業を行う場合、ロボットアームの
先端にエンドエフェクタ（作業用具）を取りつけ、対象
物体を確実に保持する方法が多く用いられている。

エンドエフェクタとして指による把持ｊａ　ｊ：ｈを有
するもので、把持力を制御する機構を備えたものでは、
作業対象の物品が正確に位置決めして置いてなくとも、
指の可動範囲内の位置ずれは指が対象物品に倣うことに
より吸収できる。

しかし、そのとき把持を行った位置がハンドのどの位置
であったかは毎回変化して、予め指定された目標位置に
移動した際に組立が出来ない場合が生ずるという問題点
がある。

〔従来の技術〕

従来、ロボットによる組立作業は、動作経路を、予め数
値データとしての入力や、ティーチング（教示）などに
よって指令しておき、それに従った動作を行わせること
により達成され、ていた、そのため、物体の把持も、指
を成る指定された幅に開閉することによって行われる。

一方、物体の把持という点からみると、第り図に示すよ
うに、指に歪みゲージを設けて指に加わっている力を測
定し、これをフィードバックして把持力を制御し、一定
の力で把持を行うものが実用化されている。

このような制御法を用いたロボットは力制御ロボットと
呼ばれ、これによれば、小さな力で柔らかな部品も汲う
ことが可能である。また、正確な位置に置かれていない
部品も、指が物体に倣うので、把持することが可能であ
る。

〔発明が解決しようとするｉｙｓ、＋ 数値データにより組立作業を行う場合は、目標位置が正
確に指定されているので、組立が容易である。しかし、
部品を供給する場合に、部品を正確に位置決めして置く
必要が住する。

把持力を制御する機構を用いれば、指の可動範囲内の位
置ずれは指が対象物体に倣うことによって吸収できる。

このとき、把持を行った位置が、ハンドのどの位置であ
るかは、毎回変化するごとになる。

第７図は、ハンドと目標位置の関係を示す図である。

第７図（ａ）に示すように、目標位置の基準点（移ＩＪ
＋指令点）は、ハンドの中心位置である。図に示すよう
に、把持の中心がハンドの中心位置である場合には、把
持中心は移動指令点に一致する。

しかし、把持力制御ロボッＩ−では、指はハンド上を自
由に移動し、最も開いた位置から内側へ移動して作業対
象物体への接触を検知すると、両指の把持力を予め設定
された一定値になるよう指の押しつけ力を制御する。こ
れによって、作業対象物体の位置ずれは吸収することが
出来るが、そのときの把持中心は第ｇ図（ｂ）に示すよ
うに、把持中心はハンド中心からずれる場合がでてくる
。

従って、このまま予め指定された目標位置へ移動しても
、組立が出来ない場合が生ずるという問題点が生ずる。

本発明が解決しようとする課題は、このような従来の問
題点を解消し、正確な位置に置かれていない部品も把持
し、且つ正確な目標位置へ到達するよう制御するロボッ
ト制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の構成を示すブロック図である。

図において、１２１は把持中心計算部であり、実際に物
体を把持した指の位置を入力し把持中心位置のハンド中
心位置からのずれを計算する。

１２２は位置ずれ量計算部であり、把持中心計算部１２
１の算出した把持中心のずれとハンドの姿勢角から移動
指令点の位置ずれ量を計算する。

１２３は目標座標修正部であり、指令された目標座標を
位置ずれ量計算部１２２の算出した位置ずれによって修
正する。

〔作　用〕 本発明では、把持中心計算部１２１によって実際に物体
を把持した指の位置から把持中心を計算し、位置ずれ量
計算部１２２が把持中心のずれとハンドの姿勢角から位
置ずれを計算し、目標座標修正部１２３で指令された目
標座標を該位置ずれ星により修正し、該修正された目標
座標への移動するよう制御する。

把持中心計算部１２１は、ハンドに取りつりであるエン
コーダからのパルスをカウントしているカウンタから左
右の指の位置を読み取り、左右の指間の中点位置（把持
中心）のハンド中心位置からのずれＬを計算する。

位置ずれ量計算部１２２は、算出された把持中心位置の
ずれＬとハンドの姿勢角θ（ロボット座標系でのＸ軸方
向とハンドの方向のなす角）から、次の式によりロボッ
ト座標系におけるＸ、Ｙ軸方向へのずれ量を計算する。

Ｘ＝−Ｌｓｉｎθ Ｙ”　Ｌｃｏｓθ 目標座標修正部１２３は、指令された目標座標を位置ず
れ量計算部１２２の算出した位置ずれによって修正する
。

目標座標修正部１２３によって修正された目標座標をロ
ボット制御回路に与えることによって、作業対象物体を
正確に目標位置に位置決めすることができる。

〔実施例〕

第２図は、本発明を実施したロボットシステムの構成を
示す図である。

水平多関節型ロボットの先端に、開閉方向の一自由度に
対して力制御可能な二指を備えたハンド機構が取りつけ
られいる。

ロボットアームおよびハンドの制御は、制御装置により
行われる。

第３図は、本発明を実施したロボット制御装置の構成を
示す図である。

ロボット制御卸装置は、ロボット３のアーム、ハンドの
各駆動軸を回転させるアクチュエータ３１のサーボ制御
を行う制御回路２と、プログラムされた組立の作業シー
ケンスを解釈して実際の動作指令を生成するホスト部ｌ
とによって構成されている。

制御回路２は、ロボット３の各駆動軸を駆動するアクチ
ュエータ３１に電流を出力するためのＤ／Ａ変換器２３
、各駆動軸に取りつけられているエンコーダ３２からの
パルスをカウントして位置データを得るカウンタ２４、
ロボット３の指に取りつけられた歪みゲージ３３の出力
信Ｓ・をへ／Ｄ変換するΔ／Ｄ変換器２５、サーボ制御
プログラムを格納するメモリ２２、指令値と現在イ１α
からサーボ演算を実行するマイクロプロセッサ（Ｍｌ）
Ｕ）２１、およびホスト部１とのインタフェース（１／
Ｆ）２Ｇから成る。

ホスト部１は、作業命令解析プログラムおよび作業シー
ケンスを格納するメモリ１２、プログラムを実行するマ
イクロプロセッサ（ＭＰＬＪ）１１、人間からの指令を
入力するキーボード１５と人間に対して状態表示を行う
デイスプレィ（ＣＲＴ）１６、およびこれらとの入出力
インタフェース１４、メモリ１２および２２へのイニシ
ャルプログラムローディングを行う外部記憶装置１３、
および制御回路２とのインタフェース（１／Ｆ）１７か
ら成っている。

本発明による把持中心計算部、位置ずれ量計算部および
目標座標修正部は、メモリ１２中の作業シーケンスプロ
グラムの一部として格納されている。

第４図は、本発明の一実施例の動作を示すフローチャー
トである。

以下、フローチャートの処理ステップに従ってその動作
を説明する。

■作業命令解析プログラムにより動作コマンドを解析す
る。

■動作コマンドが移動命令であるかどうかを判定し、移
動命令であればステップ■へ進み、そうでなければこの
ルーチンは関係ないので処理を終了する。

■制御回路２のカウンタ２４から指の位置データＦ１、
Ｆ２を読み込む。

■指の位置データＦｌ、Ｆ２がら把持中心のハンド中心
からのずれＬを、Ｌ＝　（Ｆ１＋Ｆ２）／２を用いて計
算する。

■制御回路２のカウンタ２４からハンドの姿勢角θを読
み込む。

０次の式を用いてロボット座標系のＸ、Ｙ軸方向のずれ
量ｘ、ｙを計算する。

ｘ＝−Ｌｓｉｎθ；　ｙ＝Ｌｃ　ｏ　ｓθ■指令値（Ｘ
、Ｙ、Ｚ、θ）（θはハンドの指令姿勢角）とずれ１迂
（ｘ、ｙ）がら、目標座標Ｘ“、Ｙ゛を次式で計算する
。

Ｘ’　＝Ｘ−ｘ、　Ｙ’　＝Ｙ−ｙ ■目標座標（Ｘ’　、Ｙ’　、７．）とハンド姿勢角θ
を制御回路２に指令する。

第５図は、把持位置からの目標座標の修正例を示す図で
ある。

右指の座標（ハンド上座標）Ｆｌ−−５０ｍｍ、左指の
座標Ｆ２＝１０ｍｍであるから、把持中心の座標（把持
中心のハンド中心からのずれ）は、Ｌ＝−２０ｍｍとな
る。ハンドの姿勢角０は、θ−３０°である。

従って、動作教示時に指示座標として用いたハンドの中
心点と実際に指令すべき点の位置のずれは、 ｘ＝−（−２０）Ｘｓ　１ｎ３０’″＝１０ｙ＝　　　
−２０Ｘｃｏｓ３０°＝−１７，３２となる。

そこで、動作シーケンスで与えられている目標圧１票を
（Ｘ、Ｙ、Ｚ、　　θ）とすると、実Ｒ？にロボットア
ームに指令すべき座標は、 （Ｘ　−１０，Ｙ＋１７．３２　、　　Ｚ、　　θ）と
して与えられる。

〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように本発明によれば、ロボッ
トハンドの指を力制御することにより、供給すべき作業
対象部品の位置のばらつきを吸収する方式においても、
組立作業のために予め設定された目標位置へ部品を正確
に位置決めすることが可能となり、正確に位置決めする
ことなく供給された部品をティーチングされた組立シー
ケンスで扱うことができるという著しい工業的効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック閃、第２図は本発
明を実施したロボットシステムの構成を示す図、 第３図は本発明を実施例したロボット制御装置の＋１４
成を示す図、 第４図は本発明の位置実施例の動作を示すフローチャー
ト、 第５図は把（、冒９置からの「１標座標の修正例を示す
図、 第６図は力制御を行うロボット指の例を示す図、第７図
は物体の把持位↑’ｆｆと目標（ｉ７置との関係を示す
図である。 図において、 ■はホスト部、 ３ばロボット、 １２、２２はメモリ、 １４は入出力インクフェース、 １６はデイスプレィ（ＣＲＴ） １１、２６はインクフェース（１ ２３はＤ／Ａ変換器、 ２５はＡ／Ｄ変換器、 ３２はエンコーダ、 １２１　は把持中心計算部、 １２２は位置ずれ置針ゴγ部、 １２３は目標座標修正部、 を示す。 ２は制御回路、 １１、２１はＭＰＬＪ、 １３は外部記憶装置、 １５はキーボード、 ／Ｆ）、 ２４はカウンタ、 フ ３１はアチチュエータ、 ３３は歪みゲージ、 第 ■ 図 ロボット ロボットアーム 本発明を掲梃したロボノトノステム０誠を第１ＴＡ第　
　　２　　　　図 本発明を実施したロボット記ｙ冗だを刺ル戊を示す図第
　　　　３　　　　口 第 閲 たオ１イ立！ｐ゛ら／）ａオ累メ１才霞め修正伊Ｊを示
５１　図塾　　５　　囚 がＩ箭随行うロボン目険り１沿示す図 ５Ｔ＋Ｊ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 作業対象物体を把持する指の把持力を制御する機構を備
   えたロボットシステムにおいて、実際に物体を把持した
   指の位置を読み取り把持中心位置のハンド中心位置から
   のずれを計算する把持中心計算部（１２１）と、 把持中心計算部（１２１）の算出した把持中心位置のず
   れとハンドの姿勢角から移動指令点の位置ずれ量を計算
   する位置ずれ量計算部（１２２）と指令された目標座標
   を位置ずれ量計算部（１２２）の算出した位置ずれ量に
   よって修正する目標座標修正部（１２３）と、を備え、 物体把持指令ののち目標位置への移動指令を受けたとき
   、該指令された目標座標を目標座標修正部（１２３）に
   おいて修正し、該修正された目標座標に移動するよう制
   御することを特徴とするロボット制御装置。