JPH05200686A - ロボット装置 - Google Patents
ロボット装置Info
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- JPH05200686A JPH05200686A JP4009115A JP911592A JPH05200686A JP H05200686 A JPH05200686 A JP H05200686A JP 4009115 A JP4009115 A JP 4009115A JP 911592 A JP911592 A JP 911592A JP H05200686 A JPH05200686 A JP H05200686A
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- JP
- Japan
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- control
- operating point
- operating
- command
- reaction force
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Control By Computers (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- General Factory Administration (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来のロボット装置よりも滑らかでかつ高速
な動作が可能なロボット装置を提供する。 【構成】 動作計画に基づき装置全体を統括制御するホ
ストコンピュータ１と、このホストコンピュータ１から
の動作コマンドＣ2 に基づき動作制御信号Ｏ1 を出力す
る制御装置２と、この動作制御信号Ｏ1 に基づき動作を
実行するとともに動作の各時点の状態を検出し状態検出
信号Ｄ1 を出力する動作装置３と、ホストコンピュータ
１から判断コマンドＣ1 を受けるとともに、状態検出信
号Ｄ1 を監視し、状態検出信号Ｄ1 において所定の条件
が成立するか否かを判断し、所定の条件が成立した場合
は、成立した条件の内容に応じて動作装置の動作モード
又は動作目標値を変更するように制御装置２に動作制御
信号Ｏ1 を変更させるための制御変更指令Ｈを制御装置
２に出力する判断装置４と、を備えて構成される。
な動作が可能なロボット装置を提供する。 【構成】 動作計画に基づき装置全体を統括制御するホ
ストコンピュータ１と、このホストコンピュータ１から
の動作コマンドＣ2 に基づき動作制御信号Ｏ1 を出力す
る制御装置２と、この動作制御信号Ｏ1 に基づき動作を
実行するとともに動作の各時点の状態を検出し状態検出
信号Ｄ1 を出力する動作装置３と、ホストコンピュータ
１から判断コマンドＣ1 を受けるとともに、状態検出信
号Ｄ1 を監視し、状態検出信号Ｄ1 において所定の条件
が成立するか否かを判断し、所定の条件が成立した場合
は、成立した条件の内容に応じて動作装置の動作モード
又は動作目標値を変更するように制御装置２に動作制御
信号Ｏ1 を変更させるための制御変更指令Ｈを制御装置
２に出力する判断装置４と、を備えて構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロボット装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、工場等において人手によって行わ
れている作業を自動化するためには、ロボットに、より
人間に近い動作を行わせる必要がある。現在、人手で行
われている作業としては、蓋の閉開動作、部品相互の組
付けといった作業に代表されるように、拘束された条件
下で複雑な動作を伴なう場合が多い。このような拘束さ
れた状態での作業の内容をロボットに教えて記憶させる
場合には、命令が適切でないと部品同士を衝突させるこ
とがあり、激突により部品が破損する事態が生じること
がある。このような事態を避けるためには、ロボットに
作業を教えるときに細心の注意を払う必要がある。従っ
て、小刻みに指令を与える必要があるため、ロボットへ
の作業内容教示に多くの時間を要していた。
れている作業を自動化するためには、ロボットに、より
人間に近い動作を行わせる必要がある。現在、人手で行
われている作業としては、蓋の閉開動作、部品相互の組
付けといった作業に代表されるように、拘束された条件
下で複雑な動作を伴なう場合が多い。このような拘束さ
れた状態での作業の内容をロボットに教えて記憶させる
場合には、命令が適切でないと部品同士を衝突させるこ
とがあり、激突により部品が破損する事態が生じること
がある。このような事態を避けるためには、ロボットに
作業を教えるときに細心の注意を払う必要がある。従っ
て、小刻みに指令を与える必要があるため、ロボットへ
の作業内容教示に多くの時間を要していた。
【０００３】また、ロボットが実際に作業を行う場合
に、部品相互の位置にわずかなずれがあった場合でもロ
ボットが対応できない、というケースも生じていた。こ
のような点を改善するためのロボットとして図７に示し
たものが知られている。すなわち、このロボット装置１
０１は、ホストコンピュータ２１と判断装置２４と、制
御装置２２と、動作装置２３とを図示のように接続する
ことにより構成されている。図７において、ホストコン
ピュータ２１は判断装置２４にホストコマンドＣ3 を与
え、判断装置２４はホストコマンドＣ3 に基づき制御装
置２２に動作コマンドＣ4 を与える。制御装置２２は、
動作コマンドＣ4 に基づき、動作装置２３に動作制御信
号Ｏ2 を与える。動作装置２３は、動作状態をセンサ等
により検出してその動作状態を表わす状態検出信号Ｄ4
を判断装置２４にフィードバックする。判断装置２４
は、この状態検出信号Ｄ4 も判断材料として再び動作コ
マンドＣ4 を出力する。
に、部品相互の位置にわずかなずれがあった場合でもロ
ボットが対応できない、というケースも生じていた。こ
のような点を改善するためのロボットとして図７に示し
たものが知られている。すなわち、このロボット装置１
０１は、ホストコンピュータ２１と判断装置２４と、制
御装置２２と、動作装置２３とを図示のように接続する
ことにより構成されている。図７において、ホストコン
ピュータ２１は判断装置２４にホストコマンドＣ3 を与
え、判断装置２４はホストコマンドＣ3 に基づき制御装
置２２に動作コマンドＣ4 を与える。制御装置２２は、
動作コマンドＣ4 に基づき、動作装置２３に動作制御信
号Ｏ2 を与える。動作装置２３は、動作状態をセンサ等
により検出してその動作状態を表わす状態検出信号Ｄ4
を判断装置２４にフィードバックする。判断装置２４
は、この状態検出信号Ｄ4 も判断材料として再び動作コ
マンドＣ4 を出力する。
【０００４】このようなロボット装置の場合、ロボット
装置は１ステップずつ動作（ステップ２２１）し、その
後、状態検出信号Ｄ4 に基づき動作状態が正常か異常か
を判断（ステップ２２２、２２３）し、異常であれば異
常処理を行う（ステップ２２５）。正常の場合には目標
値に到達するまで（ステップ２２４）上記と同様にして
１ステップずつ進む。上記の手順を示したフローチャー
ト図が図８である。
装置は１ステップずつ動作（ステップ２２１）し、その
後、状態検出信号Ｄ4 に基づき動作状態が正常か異常か
を判断（ステップ２２２、２２３）し、異常であれば異
常処理を行う（ステップ２２５）。正常の場合には目標
値に到達するまで（ステップ２２４）上記と同様にして
１ステップずつ進む。上記の手順を示したフローチャー
ト図が図８である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のロ
ボット装置では、ロボット装置が少し移動するたびごと
にその結果について判断するため連続的で滑らかな動作
を行うことが困難であること、また、１ステップずつ移
動させその都度判断するため高速な動作ができないこ
と、等の問題点があった。
ボット装置では、ロボット装置が少し移動するたびごと
にその結果について判断するため連続的で滑らかな動作
を行うことが困難であること、また、１ステップずつ移
動させその都度判断するため高速な動作ができないこ
と、等の問題点があった。
【０００６】そこで、本発明は、従来のロボット装置よ
りも滑らかでかつ高速な動作が可能なロボット装置を提
供することを目的とする。
りも滑らかでかつ高速な動作が可能なロボット装置を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、動作計画に基づき装置全体
を統括制御するホストコンピュータ１と、当該ホストコ
ンピュータ１からの動作コマンドＣ1 に基づき動作制御
信号Ｏ1 を出力する制御装置２と、当該動作制御信号Ｏ
1 に基づき動作を実行するとともに当該動作の各時点の
状態を検出し状態検出信号Ｄ1 を出力する動作装置３
と、前記ホストコンピュータ１から判断コマンドＣ2 を
受けるとともに、前記状態検出信号Ｄ1 を監視し、か
つ、前記状態検出信号Ｄ1 において所定の条件が成立す
るか否かを判断し、所定の条件が成立した場合は、当該
成立した条件の内容に応じて前記動作装置３の動作モー
ド又は動作の目標とする動作目標値を変更させるための
前記動作制御信号Ｏ1 を前記制御装置２に出力させるた
めの制御変更指令Ｈを前記制御装置２に出力する判断装
置４と、を備えて構成される。
め、請求項１記載の発明は、動作計画に基づき装置全体
を統括制御するホストコンピュータ１と、当該ホストコ
ンピュータ１からの動作コマンドＣ1 に基づき動作制御
信号Ｏ1 を出力する制御装置２と、当該動作制御信号Ｏ
1 に基づき動作を実行するとともに当該動作の各時点の
状態を検出し状態検出信号Ｄ1 を出力する動作装置３
と、前記ホストコンピュータ１から判断コマンドＣ2 を
受けるとともに、前記状態検出信号Ｄ1 を監視し、か
つ、前記状態検出信号Ｄ1 において所定の条件が成立す
るか否かを判断し、所定の条件が成立した場合は、当該
成立した条件の内容に応じて前記動作装置３の動作モー
ド又は動作の目標とする動作目標値を変更させるための
前記動作制御信号Ｏ1 を前記制御装置２に出力させるた
めの制御変更指令Ｈを前記制御装置２に出力する判断装
置４と、を備えて構成される。
【０００８】請求項２記載の発明は、前記動作装置３
は、動作点位置検出手段７及び動作反力検出手段８を有
し、前記状態検出信号Ｄ1 には、当該動作点検出手段７
の出力する前記動作装置３の動作点の位置を表した動作
点位置検出信号Ｄ2 及び当該動作反力検出手段８の出力
する前記動作点における動作対象物体からの反力を表し
た動作反力検出信号Ｄ3 が含まれ、かつ、前記判断コマ
ンドＣ2 には、前記動作目標値として、前記動作点の到
達すべき目標位置を表した目標位置座標データ及び前記
動作点が前記動作対象物体から受けるべき反力値を表し
た目標反力値データが含まれるように構成される。
は、動作点位置検出手段７及び動作反力検出手段８を有
し、前記状態検出信号Ｄ1 には、当該動作点検出手段７
の出力する前記動作装置３の動作点の位置を表した動作
点位置検出信号Ｄ2 及び当該動作反力検出手段８の出力
する前記動作点における動作対象物体からの反力を表し
た動作反力検出信号Ｄ3 が含まれ、かつ、前記判断コマ
ンドＣ2 には、前記動作目標値として、前記動作点の到
達すべき目標位置を表した目標位置座標データ及び前記
動作点が前記動作対象物体から受けるべき反力値を表し
た目標反力値データが含まれるように構成される。
【０００９】また、請求項３記載の発明は、前記動作モ
ードには、動作点の位置に基づいて制御が行われる位置
制御モード、前記動作点における前記動作対象物体から
の反力に基づいて制御が行われる力制御モード、又は前
記動作点に外力が作用した場合には前記動作点において
当該外力の作用方向に当該外力の値に比例した変化を与
えられて当該動作点を移動させるように制御が行われる
コンプライアンス制御モードのいずれかが含まれるよう
に構成される。
ードには、動作点の位置に基づいて制御が行われる位置
制御モード、前記動作点における前記動作対象物体から
の反力に基づいて制御が行われる力制御モード、又は前
記動作点に外力が作用した場合には前記動作点において
当該外力の作用方向に当該外力の値に比例した変化を与
えられて当該動作点を移動させるように制御が行われる
コンプライアンス制御モードのいずれかが含まれるよう
に構成される。
【００１０】さらに、請求項４の発明は、前記判断装置
４に前記目標位置座標データを与えて制御を行う場合に
は、前記判断装置４は、前記動作反力検出手段８からの
前記動作反力検出信号Ｄ3 を監視し、前記動作反力検出
信号Ｄ3 が所定の限界値を越えたときには、前記動作装
置３の動作点に外力が作用しない限りその時点の動作点
位置を保持させ、前記動作点に外力が作用したときに
は、外力が作用する方向に前記動作点を移動させるよう
に制御するための制御指令を前記制御装置２に送るよう
に構成される。
４に前記目標位置座標データを与えて制御を行う場合に
は、前記判断装置４は、前記動作反力検出手段８からの
前記動作反力検出信号Ｄ3 を監視し、前記動作反力検出
信号Ｄ3 が所定の限界値を越えたときには、前記動作装
置３の動作点に外力が作用しない限りその時点の動作点
位置を保持させ、前記動作点に外力が作用したときに
は、外力が作用する方向に前記動作点を移動させるよう
に制御するための制御指令を前記制御装置２に送るよう
に構成される。
【００１１】そして、請求項５記載の発明は、前記判断
装置４に前記目標反力値データを与えて制御を行う場合
には、前記判断装置４は、前記動作点位置検出手段７か
らの前記動作点位置検出信号Ｄ2 を監視し、前記動作点
の位置が所定の可動範囲を越えないように制御するため
の制御指令を前記制御装置２に送るように構成される。
装置４に前記目標反力値データを与えて制御を行う場合
には、前記判断装置４は、前記動作点位置検出手段７か
らの前記動作点位置検出信号Ｄ2 を監視し、前記動作点
の位置が所定の可動範囲を越えないように制御するため
の制御指令を前記制御装置２に送るように構成される。
【００１２】
【作用】上記構成を有する請求項１及至請求項５記載の
発明によれば、図７に示すような従来のロボット装置と
は異なり、図１の基本構成図に示すように、判断装置４
は制御装置２とは独立に作動し、状態検出信号Ｄ1 にお
いて所定の条件が成立した場合にのみ制御装置２に制御
変更指令Ｈを発し、動作装置３の動作モード又は動作目
標値を変更するための動作制御信号Ｏ1 を制御装置２か
ら動作装置３に出力させるように構成されたので、条件
が成立していない時点においては、判断動作によりロボ
ット動作が停滞することがなく、滑らかでかつ高速なロ
ボット動作を実現することができる。
発明によれば、図７に示すような従来のロボット装置と
は異なり、図１の基本構成図に示すように、判断装置４
は制御装置２とは独立に作動し、状態検出信号Ｄ1 にお
いて所定の条件が成立した場合にのみ制御装置２に制御
変更指令Ｈを発し、動作装置３の動作モード又は動作目
標値を変更するための動作制御信号Ｏ1 を制御装置２か
ら動作装置３に出力させるように構成されたので、条件
が成立していない時点においては、判断動作によりロボ
ット動作が停滞することがなく、滑らかでかつ高速なロ
ボット動作を実現することができる。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明の一実施例の基本的な構成を
示す。図１に示すように、このロボット装置１００は、
ホストコンピュータ１と、制御装置２と、動作装置３
と、判断装置４とが図示のように接続されて構成され
る。
示す。図１に示すように、このロボット装置１００は、
ホストコンピュータ１と、制御装置２と、動作装置３
と、判断装置４とが図示のように接続されて構成され
る。
【００１４】次に、このロボット装置１００における動
作を図１及び図２に基づいて説明する。ホストコンピュ
ータ１は、装置全体の作業計画を管理し、装置全体を統
括制御する。ホストコンピュータ１は動作コマンドＣ1
を生成して制御装置２に与えるとともに、判断コマンド
Ｃ2 を生成して判断装置４に与える。制御装置２は、動
作コマンドＣ1 を受けると、その動作コマンドＣ1 に基
づき動作制御信号Ｏ1 を動作装置３に出力する（ステッ
プ２０１）。動作装置３は、動作制御信号Ｏ1 を受ける
と、その動作制御信号Ｏ1 に基づき動作を実行する（ス
テップ２０２）。そして、同時に各時点における動作状
態を検出し、状態検出信号Ｄ1 を出力する（ステップ２
０３）。この状態検出信号Ｄ1 は、制御装置２及び判断
装置４に送られる。判断装置４は、この状態検出信号Ｄ
1 をを監視し、その状態検出信号Ｄ1 において所定の条
件が成立するか否かを常時判断する（ステップ２０
４）。そして、所定の条件が成立した場合には、成立し
た条件の内容に応じて制御変更指令Ｈを制御装置２に出
力する（ステップ２０５）。制御装置２は、制御変更指
令Ｈが入力されたか否かを常時判断し（ステップ２０
６）、制御変更指令Ｈが入力された場合には、この制御
変更指令Ｈに基づき動作制御信号Ｏ1 を変更し、動作装
置３に出力する（ステップ２０７）。動作装置３は、制
御装置２から送られた動作制御信号Ｏ1 に基づいて変更
された動作モード又は動作の目標とする動作目標値を変
更して再び動作を実行する（ステップ２０２）。このと
きにも状態検出信号Ｄ1 は出力されている（ステップ２
０３）。そして、プログラムによる全ての動作内容が終
了したか、又は動作停止指令等が入力された場合には
（ステップ２０８）、動作装置３は動作を停止する。
作を図１及び図２に基づいて説明する。ホストコンピュ
ータ１は、装置全体の作業計画を管理し、装置全体を統
括制御する。ホストコンピュータ１は動作コマンドＣ1
を生成して制御装置２に与えるとともに、判断コマンド
Ｃ2 を生成して判断装置４に与える。制御装置２は、動
作コマンドＣ1 を受けると、その動作コマンドＣ1 に基
づき動作制御信号Ｏ1 を動作装置３に出力する（ステッ
プ２０１）。動作装置３は、動作制御信号Ｏ1 を受ける
と、その動作制御信号Ｏ1 に基づき動作を実行する（ス
テップ２０２）。そして、同時に各時点における動作状
態を検出し、状態検出信号Ｄ1 を出力する（ステップ２
０３）。この状態検出信号Ｄ1 は、制御装置２及び判断
装置４に送られる。判断装置４は、この状態検出信号Ｄ
1 をを監視し、その状態検出信号Ｄ1 において所定の条
件が成立するか否かを常時判断する（ステップ２０
４）。そして、所定の条件が成立した場合には、成立し
た条件の内容に応じて制御変更指令Ｈを制御装置２に出
力する（ステップ２０５）。制御装置２は、制御変更指
令Ｈが入力されたか否かを常時判断し（ステップ２０
６）、制御変更指令Ｈが入力された場合には、この制御
変更指令Ｈに基づき動作制御信号Ｏ1 を変更し、動作装
置３に出力する（ステップ２０７）。動作装置３は、制
御装置２から送られた動作制御信号Ｏ1 に基づいて変更
された動作モード又は動作の目標とする動作目標値を変
更して再び動作を実行する（ステップ２０２）。このと
きにも状態検出信号Ｄ1 は出力されている（ステップ２
０３）。そして、プログラムによる全ての動作内容が終
了したか、又は動作停止指令等が入力された場合には
（ステップ２０８）、動作装置３は動作を停止する。
【００１５】次に、図３に、図１のロボット装置１００
のより詳細な構成を示す。図３に示すように、動作装置
３は、モータ６と、モータ６の位置を検出するための回
転式ロータリエンコーダ（以下、「エンコーダ」と呼
ぶ）７と、力センサ８と、を有している。制御装置２で
は、ホストコンピュータ１または判断装置４からの指令
内容に基づき、エンコーダの出力である位置検出信号Ｄ
2 と力センサの出力である力検出信号Ｄ3 をも入力とし
てモータ６に流す電流である動作制御信号Ｏ1 を決定し
ている。ここにおいて、位置検出信号Ｄ2 と力検出信号
Ｄ3 とは状態検出信号Ｄ1 を構成している。制御装置２
おいては、制御変更指令Ｈに応じて制御モードが容易に
切り換えられ、高速に動作できるようにＤＳＰ（Digita
l Signal Processor）５を使用している。また、判断装
置４では、ホストコンピュータからの判断コマンドＣ2
に応じて、エンコーダ７からの信号Ｄ2 または力センサ
８からの信号Ｄ3 に基づき判断を行い、所定の条件が成
立したときには、制御装置２に、動作装置３の動作モー
ドを決定する制御モードあるいは動作装置３の動作の目
標とする目標位置を変更させるような動作制御信号Ｏ1
を出力させるべく、制御変更指令Ｈが判断装置４から制
御装置２に出力される。判断装置４は高速性を追及する
ために専用のマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）９を使用し
ている。なお、判断装置４から制御装置２に制御変更指
令Ｈを出力する場合には、ＤＳＰ５からマイクロプロセ
ッサ９に割り込み信号を送出するようになっている。割
り込み処理を利用することにより、判断装置４と制御装
置２を容易に並列動作させることができる。ホストコン
ピュータ１にはパソコンまたはワークステーションを使
用し、オペレータとの通信あるいは、作業内容に応じた
動作ルーチンを作成するようになっている。
のより詳細な構成を示す。図３に示すように、動作装置
３は、モータ６と、モータ６の位置を検出するための回
転式ロータリエンコーダ（以下、「エンコーダ」と呼
ぶ）７と、力センサ８と、を有している。制御装置２で
は、ホストコンピュータ１または判断装置４からの指令
内容に基づき、エンコーダの出力である位置検出信号Ｄ
2 と力センサの出力である力検出信号Ｄ3 をも入力とし
てモータ６に流す電流である動作制御信号Ｏ1 を決定し
ている。ここにおいて、位置検出信号Ｄ2 と力検出信号
Ｄ3 とは状態検出信号Ｄ1 を構成している。制御装置２
おいては、制御変更指令Ｈに応じて制御モードが容易に
切り換えられ、高速に動作できるようにＤＳＰ（Digita
l Signal Processor）５を使用している。また、判断装
置４では、ホストコンピュータからの判断コマンドＣ2
に応じて、エンコーダ７からの信号Ｄ2 または力センサ
８からの信号Ｄ3 に基づき判断を行い、所定の条件が成
立したときには、制御装置２に、動作装置３の動作モー
ドを決定する制御モードあるいは動作装置３の動作の目
標とする目標位置を変更させるような動作制御信号Ｏ1
を出力させるべく、制御変更指令Ｈが判断装置４から制
御装置２に出力される。判断装置４は高速性を追及する
ために専用のマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）９を使用し
ている。なお、判断装置４から制御装置２に制御変更指
令Ｈを出力する場合には、ＤＳＰ５からマイクロプロセ
ッサ９に割り込み信号を送出するようになっている。割
り込み処理を利用することにより、判断装置４と制御装
置２を容易に並列動作させることができる。ホストコン
ピュータ１にはパソコンまたはワークステーションを使
用し、オペレータとの通信あるいは、作業内容に応じた
動作ルーチンを作成するようになっている。
【００１６】次に、図４に、本実施例の動作装置３の具
体的な構成を示す。図４において、この動作装置３は、
いわゆる直交型ロボットであり、その先端には６軸方向
の力（ＸＹＺ方向の力及びＸＹＺ各軸回りのモーメン
ト）を検出可能な力センサ８が取りつけられている。１
１はハンドである。なお、本発明においてはロボットは
直交型ロボットに限定されるものではなく、関節型ロボ
ットを含めロボット一般について成立するものである。
体的な構成を示す。図４において、この動作装置３は、
いわゆる直交型ロボットであり、その先端には６軸方向
の力（ＸＹＺ方向の力及びＸＹＺ各軸回りのモーメン
ト）を検出可能な力センサ８が取りつけられている。１
１はハンドである。なお、本発明においてはロボットは
直交型ロボットに限定されるものではなく、関節型ロボ
ットを含めロボット一般について成立するものである。
【００１７】次に、本実施例の具体的な動作方法につい
て、図５及び図６を用いて説明する。ここでは簡単のた
めに、ロボットを上下方向（Ｚ方向）に移動させる場合
について説明したが、以下の内容は上下方向（Ｚ方向）
の動作に限定されるものではなく、任意の方向（回転方
向も含む）に対しても成立するものである。
て、図５及び図６を用いて説明する。ここでは簡単のた
めに、ロボットを上下方向（Ｚ方向）に移動させる場合
について説明したが、以下の内容は上下方向（Ｚ方向）
の動作に限定されるものではなく、任意の方向（回転方
向も含む）に対しても成立するものである。
【００１８】（１）位置制御モードの場合 図５（Ａ）に示すように、このロボット装置の動作点で
あるハンド１１の先端がＡの位置にあるときに、作業台
５０の上方Ｂの位置にハンド１１の先端を移動させる場
合を考える。このような作業をロボットに教える場合、
通常ティーチングボックスなどが使用される。この場
合、Ｂより先の位置まで指令してしまうと、ハンド１１
の先端がＢの位置にある動作対象物体に衝突してしまう
ので、ティーチングボックスを使用する場合は、小刻み
に指令を与える必要がある。したがって、従来のように
ティーチングボックスを用いて教示するときは、少しず
つロボットを移動させる。これに対し、本実施例の方法
によれば、以下のようにして指令を出す。
あるハンド１１の先端がＡの位置にあるときに、作業台
５０の上方Ｂの位置にハンド１１の先端を移動させる場
合を考える。このような作業をロボットに教える場合、
通常ティーチングボックスなどが使用される。この場
合、Ｂより先の位置まで指令してしまうと、ハンド１１
の先端がＢの位置にある動作対象物体に衝突してしまう
ので、ティーチングボックスを使用する場合は、小刻み
に指令を与える必要がある。したがって、従来のように
ティーチングボックスを用いて教示するときは、少しず
つロボットを移動させる。これに対し、本実施例の方法
によれば、以下のようにして指令を出す。
【００１９】（イ）判断装置４に与える判断コマンドＣ
2 （判断装置４における成立条件と制御変更指令Ｈ） この判断コマンドＣ2 のうち「もし、Ｚ方向の力が１０
Ｎ（ニュートン）以上になったら、」の部分が判断装置
４における成立条件であり、「ダイレクトティーチモー
ドにする。」の部分が制御変更指令Ｈになる。
2 （判断装置４における成立条件と制御変更指令Ｈ） この判断コマンドＣ2 のうち「もし、Ｚ方向の力が１０
Ｎ（ニュートン）以上になったら、」の部分が判断装置
４における成立条件であり、「ダイレクトティーチモー
ドにする。」の部分が制御変更指令Ｈになる。
【００２０】（ロ）制御装置２に与える判断コマンドＣ
1 「Ｂの位置まで移動せよ。」このようにすれば、判断装
置４は、ハンド１１の先端がどのような位置にあろう
と、常にＺ方向の力を監視することになる。ここで、ダ
イレクトティーチモードというのは、一種の仮想的な無
重力状態であり、外力がかからないかぎり現在位置にと
どまり、外力が働いたときには外力が働く方向にハンド
先端を移動させるモードである。したがって、ダイレク
トティーチモードにおいて人間が先端をもって力を加え
ると人間に追従して動作する。ダイレクトティーチモー
ドを実現するためには、力制御モードで力の指令値を０
にすればよい。
1 「Ｂの位置まで移動せよ。」このようにすれば、判断装
置４は、ハンド１１の先端がどのような位置にあろう
と、常にＺ方向の力を監視することになる。ここで、ダ
イレクトティーチモードというのは、一種の仮想的な無
重力状態であり、外力がかからないかぎり現在位置にと
どまり、外力が働いたときには外力が働く方向にハンド
先端を移動させるモードである。したがって、ダイレク
トティーチモードにおいて人間が先端をもって力を加え
ると人間に追従して動作する。ダイレクトティーチモー
ドを実現するためには、力制御モードで力の指令値を０
にすればよい。
【００２１】上記の場合１０Ｎ以上の力が働いたときに
は、自動的に力が零になるようにロボットが動作するこ
とになるので、激突をさけることができる。また、制御
装置２は判断装置４とは独立に動作しているため、連続
的に滑らかに動作させることができる。
は、自動的に力が零になるようにロボットが動作するこ
とになるので、激突をさけることができる。また、制御
装置２は判断装置４とは独立に動作しているため、連続
的に滑らかに動作させることができる。
【００２２】このような本実施例の方法を用いれば、力
Ｆが１０Ｎを越えないように自動的に制御できるので、
安心して位置Ｂを指令できる。 （２）力制御モードの場合 図５（Ａ）において、ハンド１１の先端を位置Ａから位
置Ｂに移動させて、Ｂの位置に５Ｎの力を加える場合に
ついて考えてみる。作業台５０があると想定してロボッ
ト装置を動作させたときに、図５（Ｂ）に示すように実
際にはＢの場所に作業台がない場合には、ロボット装置
は暴走してしまう。このようなことは、人間が目視で作
業の確認を行っている場合にはあまり生じないが、作業
が複雑で人間が目視で確認できない場合には生じ易くな
る。このような場合には、以下のようにすればよい。
Ｆが１０Ｎを越えないように自動的に制御できるので、
安心して位置Ｂを指令できる。 （２）力制御モードの場合 図５（Ａ）において、ハンド１１の先端を位置Ａから位
置Ｂに移動させて、Ｂの位置に５Ｎの力を加える場合に
ついて考えてみる。作業台５０があると想定してロボッ
ト装置を動作させたときに、図５（Ｂ）に示すように実
際にはＢの場所に作業台がない場合には、ロボット装置
は暴走してしまう。このようなことは、人間が目視で作
業の確認を行っている場合にはあまり生じないが、作業
が複雑で人間が目視で確認できない場合には生じ易くな
る。このような場合には、以下のようにすればよい。
【００２３】（イ）判断装置４に与える判断コマンドＣ
2 （判断装置４における成立条件と制御変更指令Ｈ） 「もし、Ｚ方向に５０ｍｍ進んだ場合には、その場で停
止する。」 （ロ）制御装置２における動作制御信号Ｏ1 「押付け力が５Ｎになるまで移動せよ。」このようにす
れば、ロボット装置が暴走してしまうことはない。
2 （判断装置４における成立条件と制御変更指令Ｈ） 「もし、Ｚ方向に５０ｍｍ進んだ場合には、その場で停
止する。」 （ロ）制御装置２における動作制御信号Ｏ1 「押付け力が５Ｎになるまで移動せよ。」このようにす
れば、ロボット装置が暴走してしまうことはない。
【００２４】（３）制御モードを複雑に変更する場合 判断装置と制御装置とを様々にくみあわせることによ
り、従来の制御方法では困難な各種の制御方法を実現す
ることができる。ここでは、１例として、トラブル発生
時にダイレクトティーチモードで人間が直接ロボット装
置を動作させる場合を考える。ダイレクトティーチモー
ドで動作させていて問題になるのは、人が思わず動作装
置３の可動範囲外に動作装置３を移動させようとしてし
まう場合である。例えば、図５（Ｂ）の例であれば、ハ
ンド１１の先端を上に動かしていけば最後には動作装置
３は図示しないリミッタに引っ掛るため、リミッタを越
えて動作させることはできない。通常、リミッタは非常
事態に対処するために備えられており、リミッタに引っ
掛った時には、ロボット装置をロックさせたり、サーボ
電源を落とすなど特殊の処置を取る場合が多い。したが
って、リミッタにかかってしまうと、ロボットを再起動
せるための処置が必要となる。
り、従来の制御方法では困難な各種の制御方法を実現す
ることができる。ここでは、１例として、トラブル発生
時にダイレクトティーチモードで人間が直接ロボット装
置を動作させる場合を考える。ダイレクトティーチモー
ドで動作させていて問題になるのは、人が思わず動作装
置３の可動範囲外に動作装置３を移動させようとしてし
まう場合である。例えば、図５（Ｂ）の例であれば、ハ
ンド１１の先端を上に動かしていけば最後には動作装置
３は図示しないリミッタに引っ掛るため、リミッタを越
えて動作させることはできない。通常、リミッタは非常
事態に対処するために備えられており、リミッタに引っ
掛った時には、ロボット装置をロックさせたり、サーボ
電源を落とすなど特殊の処置を取る場合が多い。したが
って、リミッタにかかってしまうと、ロボットを再起動
せるための処置が必要となる。
【００２５】本実施例によれば、上記の事態は以下のよ
うにして避けることができる。ここでは、ロボットはＺ
方向に０〜１００ｍｍの範囲で移動可能とし、０ｍｍ以
下または１００ｍｍを越えて動作させるとリミッタに引
っ掛かるものとして説明する。
うにして避けることができる。ここでは、ロボットはＺ
方向に０〜１００ｍｍの範囲で移動可能とし、０ｍｍ以
下または１００ｍｍを越えて動作させるとリミッタに引
っ掛かるものとして説明する。
【００２６】（イ）判断装置４における成立条件と制御
変更指令Ｈ ａ）「Ｚ方向の位置座標が５ｍｍ以下になったときに
は、位置制御モードにし、目標値はＺ＝５ｍｍにす
る。」 ｂ）「Ｚ方向の位置座標が５ｍｍ〜２０ｍｍにあるとき
には、コンプライアンスモードで目標位置を２０ｍｍに
する。」ここに、コンプライアンスモードとは、動作点
であるハンド１１の先端に外力が作用した場合に、その
外力の作用の方向に向かって、外力値に比例した変位を
与えるようにハンド先端を移動させるモードである。
変更指令Ｈ ａ）「Ｚ方向の位置座標が５ｍｍ以下になったときに
は、位置制御モードにし、目標値はＺ＝５ｍｍにす
る。」 ｂ）「Ｚ方向の位置座標が５ｍｍ〜２０ｍｍにあるとき
には、コンプライアンスモードで目標位置を２０ｍｍに
する。」ここに、コンプライアンスモードとは、動作点
であるハンド１１の先端に外力が作用した場合に、その
外力の作用の方向に向かって、外力値に比例した変位を
与えるようにハンド先端を移動させるモードである。
【００２７】ｃ）「Ｚ方向の位置座標が２０〜８０ｍｍ
にあるときには、ダイレクトティーチモードにする。」 ｄ）「Ｚ方向の位置座標が８０〜９５ｍｍになったとき
には、コンプライアンスモードで目標位置を８０ｍｍに
する。」 ｅ）「Ｚ方向の位置座標が９５ｍｍ以上になったときに
は、位置制御モードにし、目標値はＺ＝９５ｍｍにす
る。」 （ロ）制御装置２に与える動作コマンドＣ1 この場合は、判断装置４における成立条件のいずれかが
常に成立するために、制御装置２に与える動作コマンド
Ｃ1 は必ずしも必要ではない。逆にいえば、制御装置２
に与える動作コマンドＣ1 は命令可能なものであればど
のようなコマンドを指令してもよいことになり、例え
ば、「ダイレクトティーチモードで移動せよ。」として
もよい。ここで述べた制御モードの特性を図に表すと図
６のようになる。なお、力はロボットが出力する値であ
り、上方への方向（Ｚの正方向）の力を正にとってい
る。
にあるときには、ダイレクトティーチモードにする。」 ｄ）「Ｚ方向の位置座標が８０〜９５ｍｍになったとき
には、コンプライアンスモードで目標位置を８０ｍｍに
する。」 ｅ）「Ｚ方向の位置座標が９５ｍｍ以上になったときに
は、位置制御モードにし、目標値はＺ＝９５ｍｍにす
る。」 （ロ）制御装置２に与える動作コマンドＣ1 この場合は、判断装置４における成立条件のいずれかが
常に成立するために、制御装置２に与える動作コマンド
Ｃ1 は必ずしも必要ではない。逆にいえば、制御装置２
に与える動作コマンドＣ1 は命令可能なものであればど
のようなコマンドを指令してもよいことになり、例え
ば、「ダイレクトティーチモードで移動せよ。」として
もよい。ここで述べた制御モードの特性を図に表すと図
６のようになる。なお、力はロボットが出力する値であ
り、上方への方向（Ｚの正方向）の力を正にとってい
る。
【００２８】ハンド１１の先端位置Ｚが２０ｍｍ〜８０
ｍｍの間にあるときは、ダイレクトティーチモードにな
っているが、２０ｍｍ以下の領域にあるときは、２０ｍ
ｍの位置に戻すように上向きの力が働く。ハンド先端が
５ｍｍの場所に達すると、壁にぶつかったような感じで
これ以上進めないようになる。８０ｍｍ以上の場合も同
様に８０ｍｍ以下に戻すように下向きの力が働くように
なっている。
ｍｍの間にあるときは、ダイレクトティーチモードにな
っているが、２０ｍｍ以下の領域にあるときは、２０ｍ
ｍの位置に戻すように上向きの力が働く。ハンド先端が
５ｍｍの場所に達すると、壁にぶつかったような感じで
これ以上進めないようになる。８０ｍｍ以上の場合も同
様に８０ｍｍ以下に戻すように下向きの力が働くように
なっている。
【００２９】このように、本実施例によれば、判断装置
４における成立条件の内容を変更することにより、各種
の複雑な制御特性を容易に実現することができる。
４における成立条件の内容を変更することにより、各種
の複雑な制御特性を容易に実現することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば拘
束作業化におけるロボット動作を滑らかでかつ高速に行
うことができるため、作業を安全にかつ効率的に進める
ことができる。また、複雑な動作モードを実現すること
もできるため、ロボットの適用範囲を広げることができ
るという利点を有する。
束作業化におけるロボット動作を滑らかでかつ高速に行
うことができるため、作業を安全にかつ効率的に進める
ことができる。また、複雑な動作モードを実現すること
もできるため、ロボットの適用範囲を広げることができ
るという利点を有する。
【図１】本発明の一実施例の基本的な構成を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明の一実施例の動作を説明するフローチャ
ート図である。
ート図である。
【図３】本発明の一実施例のより詳細な構成を示す図で
ある。
ある。
【図４】本発明の一実施例における動作装置の具体的な
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施例の動作を説明する図（１）で
ある。
ある。
【図６】本発明の一実施例の動作を説明する図（２）で
ある。
ある。
【図７】従来のロボット装置の構成例を示す図である。
【図８】従来のロボット装置における動作を説明するフ
ローチャート図である。
ローチャート図である。
１…ホストコンピュータ ２…制御装置 ３…動作装置 ４…判断装置 ５…ＤＳＰ ６…モータ ７…エンコーダ ８…力センサ ９…マイクロプロセッサ １１…ハンド ２１…ホストコンピュータ ２２…制御装置 ２３…動作装置 ２４…判断装置 ２０１〜２２５…処理ステップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/19 Ｍ 9064−3Ｈ 19/403 Ｅ 9064−3Ｈ 19/417 Ｐ 9064−3Ｈ Ｇ０５Ｄ 3/12 Ｑ 9179−3Ｈ 15/01 8914−3Ｈ
Claims (5)
- 【請求項１】 動作計画に基づき装置全体を統括制御す
るホストコンピュータ（１）と、 当該ホストコンピュータ（１）からの動作コマンド（Ｃ
1 ）に基づき動作制御信号（Ｏ1 ）を出力する制御装置
（２）と、 当該動作制御信号（Ｏ1 ）に基づき動作を実行するとと
もに当該動作の各時点の状態を検出し状態検出信号（Ｄ
1 ）を出力する動作装置（３）と、 前記ホストコンピュータ（１）から判断コマンド
（Ｃ2 ）を受けるとともに、前記状態検出信号（Ｄ1 ）
を監視し、かつ、前記状態検出信号（Ｄ1 ）において所
定の条件が成立するか否かを判断し、所定の条件が成立
した場合は、当該成立した条件の内容に応じて前記動作
装置（３）の動作モード又は動作の目標とする動作目標
値を変更させるための前記動作制御信号（Ｏ1 ）を前記
制御装置（２）に出力させるための制御変更指令（Ｈ）
を前記制御装置（２）に出力する判断装置（４）と、 を備えたことを特徴とするロボット装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のロボット装置において、 前記動作装置（３）は、動作点位置検出手段（７）及び
動作反力検出手段（８）を有し、 前記状態検出信号（Ｄ1 ）には、当該動作点位置検出手
段（７）の出力する前記動作装置（３）の動作点の位置
を表した動作点位置検出信号（Ｄ2 ）及び当該動作反力
検出手段（８）の出力する前記動作点における動作対象
物体からの反力を表した動作反力検出信号（Ｄ3 ）が含
まれ、かつ、 前記判断コマンド（Ｃ2 ）には、前記動作目標値とし
て、前記動作点の到達すべき目標位置を表した目標位置
座標データ及び前記動作点が前記動作対象物体から受け
るべき反力値を表した目標反力値データが含まれること
を特徴とするロボット装置。 - 【請求項３】 請求項１及至２記載のロボット装置にお
いて、 前記動作モードには、動作点の位置に基づいて制御が行
われる位置制御モード、前記動作点における前記動作対
象物体からの反力に基づいて制御が行われる力制御モー
ド、又は前記動作点に外力が作用した場合には前記動作
点において当該外力の作用方向に当該外力の値に比例し
た変位量を与えられて当該動作点を移動させるように制
御が行われるコンプライアンス制御モードのいずれかが
含まれることを特徴とするロボット装置。 - 【請求項４】 請求項２記載のロボット装置において、 前記判断装置（４）に前記目標位置座標データを与えて
制御を行う場合には、前記判断装置（４）は、前記動作
反力検出手段（８）からの前記動作反力検出信号
（Ｄ3 ）を監視し、 前記動作反力検出信号（Ｄ3 ）が所定の限界値を越えた
ときには、前記動作装置（３）の動作点に外力が作用し
ない限りその時点の動作点位置を保持させ、 前記動作点に外力が作用したときには、外力が作用する
方向に前記動作点を移動させるように制御するための制
御指令を前記制御装置（２）に送ることを特徴とするロ
ボット装置。 - 【請求項５】 請求項２記載のロボット装置において、 前記判断装置（４）に前記目標反力値データを与えて制
御を行う場合には、前記判断装置（４）は、前記動作点
位置検出手段（７）からの前記動作点位置検出信号（Ｄ
2 ）を監視し、 前記動作点の位置が所定の可動範囲を越えないように制
御するための制御指令を前記制御装置（２）に送ること
を特徴とするロボット装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4009115A JPH05200686A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | ロボット装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4009115A JPH05200686A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | ロボット装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05200686A true JPH05200686A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=11711640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4009115A Withdrawn JPH05200686A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | ロボット装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05200686A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09308283A (ja) * | 1996-03-13 | 1997-11-28 | Ricoh Co Ltd | 位置決め制御装置 |
| JPH1142577A (ja) * | 1997-07-28 | 1999-02-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロボットの制御方法および装置 |
| JP2004078895A (ja) * | 2002-06-17 | 2004-03-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 分散制御システムおよび分散制御方法 |
| CN104635007A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-20 | 江苏春兰空调设备有限公司 | 一种群控变频多联机计费系统控制装置 |
| JP2018114607A (ja) * | 2017-01-20 | 2018-07-26 | キヤノン株式会社 | ロボット制御装置、ロボットシステム、ロボット制御方法、プログラム、記録媒体及び物品の製造方法 |
-
1992
- 1992-01-22 JP JP4009115A patent/JPH05200686A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09308283A (ja) * | 1996-03-13 | 1997-11-28 | Ricoh Co Ltd | 位置決め制御装置 |
| JPH1142577A (ja) * | 1997-07-28 | 1999-02-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロボットの制御方法および装置 |
| JP2004078895A (ja) * | 2002-06-17 | 2004-03-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 分散制御システムおよび分散制御方法 |
| CN104635007A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-20 | 江苏春兰空调设备有限公司 | 一种群控变频多联机计费系统控制装置 |
| JP2018114607A (ja) * | 2017-01-20 | 2018-07-26 | キヤノン株式会社 | ロボット制御装置、ロボットシステム、ロボット制御方法、プログラム、記録媒体及び物品の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |