JPH04178708A - ロボット制御装置 - Google Patents
ロボット制御装置Info
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- JPH04178708A JPH04178708A JP30665190A JP30665190A JPH04178708A JP H04178708 A JPH04178708 A JP H04178708A JP 30665190 A JP30665190 A JP 30665190A JP 30665190 A JP30665190 A JP 30665190A JP H04178708 A JPH04178708 A JP H04178708A
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- 239000012636 effector Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Manipulator (AREA)
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。
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〕
位置と力の混成制御を行なうロボット制御装置に関し、
位置制御方向でも力信号を監視することを目的とし、
位置と力の混成制御系からの制御信号によりロボット本
体の駆動機構を制御してエンドエフェクタの位置と力を
制御するロボット制御装置において、前記エンドエフェ
クタに与えられた力を検出する力覚センサからの検出信
号か入力され、前記混成制御系における位置制御方向と
同じ方向の力を演算算出する演算手段と、該演算手段に
より算出された力を監視し、核力の値か所定値以上のと
き異常を通知する監視手段とを有するように構成する。
体の駆動機構を制御してエンドエフェクタの位置と力を
制御するロボット制御装置において、前記エンドエフェ
クタに与えられた力を検出する力覚センサからの検出信
号か入力され、前記混成制御系における位置制御方向と
同じ方向の力を演算算出する演算手段と、該演算手段に
より算出された力を監視し、核力の値か所定値以上のと
き異常を通知する監視手段とを有するように構成する。
本発明はロボット制御装置に係り、特に位置と力の混成
制御を行なうロボット制御装置に関する。
制御を行なうロボット制御装置に関する。
第6図は従来のロボット制御装置の一例の構成図を示す
。ロボット制御装置llは、コンソール2からの各種コ
マンドの入力をコマンド入力部3で取り込み、コマンド
解析部4で入力コマンドをコマンドファイル5からの情
報に基づいて解析し、その解析結果とコマンドファイル
5からの情報とから動作生成目標値指令部6で位置目標
値及び力目標値を演算算出して混成制御系7へ供給し、
混成制御系7の出力信号でロボット本体8をi!JiI
Iする。
。ロボット制御装置llは、コンソール2からの各種コ
マンドの入力をコマンド入力部3で取り込み、コマンド
解析部4で入力コマンドをコマンドファイル5からの情
報に基づいて解析し、その解析結果とコマンドファイル
5からの情報とから動作生成目標値指令部6で位置目標
値及び力目標値を演算算出して混成制御系7へ供給し、
混成制御系7の出力信号でロボット本体8をi!JiI
Iする。
ロボット本体8はロボットアームに取り付けられた力覚
センサと、ロボットアームを駆動するモータと、そのモ
ータの回転角度位置を検出するためのエンコーダなどか
らなり、力覚センサの先端側ニハンド等のエンドエフェ
クタが設けられている。
センサと、ロボットアームを駆動するモータと、そのモ
ータの回転角度位置を検出するためのエンコーダなどか
らなり、力覚センサの先端側ニハンド等のエンドエフェ
クタが設けられている。
上記の混成制御系は例えば第7図に示す如き構成とされ
ている。同図中、前記した動作生成目標値指令部6から
の位置目標値及び力目標値のうち位置目標値は後述のエ
ンコーダ8からの位置情報の差分をとり座標変換部71
に入力され、一方、力目標値は後述の力覚センサ82か
らの力情報との差分をとり座標変換部72に入力される
。
ている。同図中、前記した動作生成目標値指令部6から
の位置目標値及び力目標値のうち位置目標値は後述のエ
ンコーダ8からの位置情報の差分をとり座標変換部71
に入力され、一方、力目標値は後述の力覚センサ82か
らの力情報との差分をとり座標変換部72に入力される
。
座標変換部71及び72でマトリクスR,。
R,どの演算により座標変換された位置目標値及び力目
標値は、演算部73,74て夫々選択行列S、I−3と
演算される。Sは位置制御する軸を選択するマトリクス
であり、対角行列のうち位置制御する軸の対角行列だけ
が1で、その他の値は0なる値を有する。また、■は単
位行列て、I−8なる選択行列は力制御する軸の対角行
列たけかlの値を持ち、その他の値は0である行列であ
る。
標値は、演算部73,74て夫々選択行列S、I−3と
演算される。Sは位置制御する軸を選択するマトリクス
であり、対角行列のうち位置制御する軸の対角行列だけ
が1で、その他の値は0なる値を有する。また、■は単
位行列て、I−8なる選択行列は力制御する軸の対角行
列たけかlの値を持ち、その他の値は0である行列であ
る。
選択行列S、(1−8)と各目標値との演算結果は、ゲ
インG、、G、の補償回路75.76を通して座標変換
部77に共通に入力され、ここで座標系変換用マトリク
スRとヤコビアンの逆行列J−’を用いて、X−Y−Z
の座標系からロボットの各軸への公知の座標変換が行な
われた後、軸サーボ78を通してロボット本体8内の制
御対象(モータ等)80へ入力され、その動作を制御す
る。
インG、、G、の補償回路75.76を通して座標変換
部77に共通に入力され、ここで座標系変換用マトリク
スRとヤコビアンの逆行列J−’を用いて、X−Y−Z
の座標系からロボットの各軸への公知の座標変換が行な
われた後、軸サーボ78を通してロボット本体8内の制
御対象(モータ等)80へ入力され、その動作を制御す
る。
制御対象80の位置はエンコーダ部81によりロボット
アーム駆動用モータの回転角度を検出することで検出さ
れ、またエンドエフェクタ等に加わる電力が力覚センサ
82により検出される。力覚センサ82は例えばセンサ
内の平行ばねの変位を例えば磁気抵抗素子又は歪みゲー
ジ等で検出し、力に換算する構成である。
アーム駆動用モータの回転角度を検出することで検出さ
れ、またエンドエフェクタ等に加わる電力が力覚センサ
82により検出される。力覚センサ82は例えばセンサ
内の平行ばねの変位を例えば磁気抵抗素子又は歪みゲー
ジ等で検出し、力に換算する構成である。
このような混成制御系7により位置と力を直交成分に分
解し、夫々の制御を行なうことかできるため、上記の従
来装置では指令された目標位置及び力目標に応じてエン
ドエフェクタを物体表面に成る程度の力を加えつつ物体
表面に沿って移動させるような、所謂倣いなどの動作か
できる。
解し、夫々の制御を行なうことかできるため、上記の従
来装置では指令された目標位置及び力目標に応じてエン
ドエフェクタを物体表面に成る程度の力を加えつつ物体
表面に沿って移動させるような、所謂倣いなどの動作か
できる。
しかるに、上記の従来のロボット制御装置は、第7@に
示したように力覚センサ82からの検出信号は位置制純
系に入力されておらず、混成制御系7か位置制御方向に
ついての力制御を行なっていないため、位置制御方向で
の物体とエンドエフェクタとの接触については対処する
ことかできず、そのため位置制御方向に予定外の障害物
かあった場合、エンドエフェクタ等の制御対象に過大な
力がかかってしまう等の問題かある。
示したように力覚センサ82からの検出信号は位置制純
系に入力されておらず、混成制御系7か位置制御方向に
ついての力制御を行なっていないため、位置制御方向で
の物体とエンドエフェクタとの接触については対処する
ことかできず、そのため位置制御方向に予定外の障害物
かあった場合、エンドエフェクタ等の制御対象に過大な
力がかかってしまう等の問題かある。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、位置制御方向
でも力信号を監視するロボット制御装置を提供すること
を目的とする。
でも力信号を監視するロボット制御装置を提供すること
を目的とする。
第1図は本発明の原理構成図を示す。本発明は駆動機構
12を制御する混成制御系IIを備えたロボット制御装
置10において、エンドエフェクタ13に与えられた力
を検出する力覚センサ14からの検出信号が入力され、
混成制御系11における位置制御方向と同じ方向の力を
演算算出する演算手段15と、算出された力を監視し、
力の値か所定値以上のとき異常を通知する監視手段16
とを有するように構成したものである。
12を制御する混成制御系IIを備えたロボット制御装
置10において、エンドエフェクタ13に与えられた力
を検出する力覚センサ14からの検出信号が入力され、
混成制御系11における位置制御方向と同じ方向の力を
演算算出する演算手段15と、算出された力を監視し、
力の値か所定値以上のとき異常を通知する監視手段16
とを有するように構成したものである。
本発明では、混成制御系11とは独立に力覚センサ14
からの検出信号を処理する演算手段15及び監視手段1
6よりなる力監視系を設けるようにしたため、混成制御
系11の位置制御方向と同方向において力の状態を監視
することができる。
からの検出信号を処理する演算手段15及び監視手段1
6よりなる力監視系を設けるようにしたため、混成制御
系11の位置制御方向と同方向において力の状態を監視
することができる。
第2図は本発明の一実施例の構成図を示す。同図中、第
1図及び第6図と同一構成部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。第2図において、ロボット制御装置
10は力監視系21.動作生成目標値指令部22及びパ
ラメータ格納部23を有している。また、エンコーダ2
4.モータ25等は前記駆動機構12を構成している。
1図及び第6図と同一構成部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。第2図において、ロボット制御装置
10は力監視系21.動作生成目標値指令部22及びパ
ラメータ格納部23を有している。また、エンコーダ2
4.モータ25等は前記駆動機構12を構成している。
力覚センサ14はパラメータ格納部23からのパラメー
タや力覚センサ14からの検出信号(力信号)などが入
力され、また動作生成目標値指令部22へ異常検知信号
を出力する。
タや力覚センサ14からの検出信号(力信号)などが入
力され、また動作生成目標値指令部22へ異常検知信号
を出力する。
力監視系2Iは前記した演算手段15及び監視手段16
からなり、第3図に示す如き構成とされている。同図中
、第1図と同一構成部分には同一符号を付し、その説明
を省略する。第3図において、力覚センサ14からの検
出信号(力信号)は力信号入力部211を通して作業系
座標変換部212に入力され、ここで位置と力の直交成
分に座標変換された後、選択行列演算部213に入力さ
れ、位置制御方向軸を選択するマトリクスSと演算され
る。選択行列Sは混成制御系11の位置制御方向軸の対
角行列だけが1で、他は0の行列である。
からなり、第3図に示す如き構成とされている。同図中
、第1図と同一構成部分には同一符号を付し、その説明
を省略する。第3図において、力覚センサ14からの検
出信号(力信号)は力信号入力部211を通して作業系
座標変換部212に入力され、ここで位置と力の直交成
分に座標変換された後、選択行列演算部213に入力さ
れ、位置制御方向軸を選択するマトリクスSと演算され
る。選択行列Sは混成制御系11の位置制御方向軸の対
角行列だけが1で、他は0の行列である。
これにより、選択行列演算部213から取り出された、
混成制御系11の位置制御方向軸の力信号成分は、過大
力検査部214に入力されて所定の基準値と比較され、
基準値以上のときは過大力と判定される。過大力との判
定結果か得られたときは、過大力検査部214は、その
旨を異常通知部215を介して異常信号として出力する
。
混成制御系11の位置制御方向軸の力信号成分は、過大
力検査部214に入力されて所定の基準値と比較され、
基準値以上のときは過大力と判定される。過大力との判
定結果か得られたときは、過大力検査部214は、その
旨を異常通知部215を介して異常信号として出力する
。
次に上記の力監視系21を有するロボット制御装置10
の動作について、第4図のフローチャートと共に説明す
る。ここで、第2図のロボット制御装置10か、4軸の
自由度を持つスカラロボットに対し第5図に示す如き倣
い動作をさせる場合を例にとって説明する。第5図中、
31は前記エンドエフェクタ13に相当するハンドで、
図示しない力覚センサ14の先端部に取付けられている
。
の動作について、第4図のフローチャートと共に説明す
る。ここで、第2図のロボット制御装置10か、4軸の
自由度を持つスカラロボットに対し第5図に示す如き倣
い動作をさせる場合を例にとって説明する。第5図中、
31は前記エンドエフェクタ13に相当するハンドで、
図示しない力覚センサ14の先端部に取付けられている
。
また力覚センサ14は前記したモータ25等により駆動
されるロボットアーム(図示せず)の先端に取り付けら
れており、4軸方向にハンド31と共に移動制御される
。
されるロボットアーム(図示せず)の先端に取り付けら
れており、4軸方向にハンド31と共に移動制御される
。
ハンド31はその先端が床面32に対して垂直方向(Z
軸方向)に一定力で押し付けられながら、床面32の表
面に沿ってX軸方向に移動するものとする。
軸方向)に一定力で押し付けられながら、床面32の表
面に沿ってX軸方向に移動するものとする。
前記したロボット制御装置lOは第4図に示す如く、ま
ず力制御動作を開始すると(ステップ101 ) 、力
覚センサ14からハンド31の床面32に対する力の大
きさを示す検出信号(力信号)か入力される(ステップ
102 )。
ず力制御動作を開始すると(ステップ101 ) 、力
覚センサ14からハンド31の床面32に対する力の大
きさを示す検出信号(力信号)か入力される(ステップ
102 )。
前記した混成制御系11はこの力信号に基づいて混成制
御演算を行ない(ステップ103 ’) 、前記Z軸方
向の力制御を行なうと共に、エンコーダ24からの位置
検出信号及び位置目標値に基づいてZ軸以外の方向につ
いて、移動軌跡を生成するための混成制御演算を行なっ
て位置制御を行なう。
御演算を行ない(ステップ103 ’) 、前記Z軸方
向の力制御を行なうと共に、エンコーダ24からの位置
検出信号及び位置目標値に基づいてZ軸以外の方向につ
いて、移動軌跡を生成するための混成制御演算を行なっ
て位置制御を行なう。
上記の混成制御演算は、ハンド31が目標位置に到達し
ているか否か判断しくステップ104 )、到達してい
ない場合は動作未終了として前記ステップ102へ戻る
。これにより、ハンド31はZ軸方向に力制御が行なわ
れるため、床面32に多少の段差があってもそれに追従
することかできる。
ているか否か判断しくステップ104 )、到達してい
ない場合は動作未終了として前記ステップ102へ戻る
。これにより、ハンド31はZ軸方向に力制御が行なわ
れるため、床面32に多少の段差があってもそれに追従
することかできる。
一方、前記ステップ103での混成演算と並行して、力
監視系21により入力力信号に基づいて第3図に示す構
成にて、X軸方向の力が算出され(ステップ105 )
、過大力か発生したか否かチエツクされる(ステップ
106)。過大力が発生していない場合は、ステップ1
02へ戻る。
監視系21により入力力信号に基づいて第3図に示す構
成にて、X軸方向の力が算出され(ステップ105 )
、過大力か発生したか否かチエツクされる(ステップ
106)。過大力が発生していない場合は、ステップ1
02へ戻る。
しかし、ハンド31の移動方向に障害物が存在し、この
障害物によってハンド31の移動か妨げられるような場
合には、過大力か発生するため、力監視系2Jから異常
信号か第2図の動作生成目標値部22へ供給される。こ
れに基づいて動作生成目標位置指令部22は割り込みな
どの手段により混成制御系11に対して非常停止などの
指令を与える、異常処理を行なう(ステップ107)。
障害物によってハンド31の移動か妨げられるような場
合には、過大力か発生するため、力監視系2Jから異常
信号か第2図の動作生成目標値部22へ供給される。こ
れに基づいて動作生成目標位置指令部22は割り込みな
どの手段により混成制御系11に対して非常停止などの
指令を与える、異常処理を行なう(ステップ107)。
そして、力制錘動作を終了させる(ステップ108)。
従って、本実施例によれば、ハンド31が障害物に移動
が阻まれるような場合には移動停止することてハンド3
1に過大な力がかかり続けることを防止することができ
る。
が阻まれるような場合には移動停止することてハンド3
1に過大な力がかかり続けることを防止することができ
る。
なお、上記の実施例ではハンド31に過大な力か加わっ
た場合には、移動を停止するようにしたか、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば移動方向を変えて
障害物を回避するように動作生成目標値指令部22を構
成することもてきる。
た場合には、移動を停止するようにしたか、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば移動方向を変えて
障害物を回避するように動作生成目標値指令部22を構
成することもてきる。
上述の如く、本発明によれば、混成制御系の位置制御方
向と同方向において力の状態を監視することかできるた
め、位置制御方向てエンドエフェクタと物体との接触か
生じた場合も、その接触に応じてエンドエフェクタに過
大な力か加わり続けないような制御かできる等の特長を
有するものである。
向と同方向において力の状態を監視することかできるた
め、位置制御方向てエンドエフェクタと物体との接触か
生じた場合も、その接触に応じてエンドエフェクタに過
大な力か加わり続けないような制御かできる等の特長を
有するものである。
第1図は本発明の原理構成図、
第2図は本発明のロボット制御装置の一実施例の構成図
、 第3図は力監視系の一実施例のブロック図、第4図は第
2図の動作説明用フローチャート、第5図は倣い動作の
位置と力制園説明図、第6図は従来のロボット制御装置
の一例の構成図、 第7図は混成制御系の一例のブロック図である。 図において、 10はロボット制御装置、 11は混成制御系、 12は駆動機構、 13はエンドエフェクタ、 14は力覚センサ、 15は演算手段、 16は監視手段、 213は選択行列演算部、 214は過大力検査部、 215は異常通知部 を示す。 特許出願人 富 士 通 株式会社 /G
、 第3図は力監視系の一実施例のブロック図、第4図は第
2図の動作説明用フローチャート、第5図は倣い動作の
位置と力制園説明図、第6図は従来のロボット制御装置
の一例の構成図、 第7図は混成制御系の一例のブロック図である。 図において、 10はロボット制御装置、 11は混成制御系、 12は駆動機構、 13はエンドエフェクタ、 14は力覚センサ、 15は演算手段、 16は監視手段、 213は選択行列演算部、 214は過大力検査部、 215は異常通知部 を示す。 特許出願人 富 士 通 株式会社 /G
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 位置と力の混成制御系(11)からの制御信号によりロ
ボット本体の駆動機構(12)を制御してエンドエフェ
クタ(13)の位置と力を制御するロボット制御装置に
おいて、 前記エンドエフェクタ(13)に与えられた力を検出す
る力覚センサ(14)からの検出信号が入力され、前記
混成制御系(11)における位置制御方向と同じ方向の
力を演算算出する演算手段(15)と、 該演算手段(15)により算出された力を監視し、該力
の値が所定値以上のとき異常を通知する監視手段(16
)と を有することを特徴とするロボット制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30665190A JPH04178708A (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | ロボット制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30665190A JPH04178708A (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | ロボット制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04178708A true JPH04178708A (ja) | 1992-06-25 |
Family
ID=17959677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30665190A Pending JPH04178708A (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | ロボット制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04178708A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010260173A (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Gm Global Technology Operations Inc | 人型ロボットの自動制御のための方法及び装置 |
JP2014061556A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Ihi Corp | ロボットシステム並びにセンサ検査装置及び方法 |
CN107962563A (zh) * | 2016-10-20 | 2018-04-27 | 精工爱普生株式会社 | 控制装置、机器人以及机器人系统 |
JP2018069441A (ja) * | 2016-10-20 | 2018-05-10 | セイコーエプソン株式会社 | 制御装置、ロボットおよびロボットシステム |
-
1990
- 1990-11-13 JP JP30665190A patent/JPH04178708A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010260173A (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Gm Global Technology Operations Inc | 人型ロボットの自動制御のための方法及び装置 |
US8364314B2 (en) | 2009-04-30 | 2013-01-29 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for automatic control of a humanoid robot |
JP2014061556A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Ihi Corp | ロボットシステム並びにセンサ検査装置及び方法 |
CN107962563A (zh) * | 2016-10-20 | 2018-04-27 | 精工爱普生株式会社 | 控制装置、机器人以及机器人系统 |
JP2018069441A (ja) * | 2016-10-20 | 2018-05-10 | セイコーエプソン株式会社 | 制御装置、ロボットおよびロボットシステム |
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