JPH05261691A - 冗長マニピュレータ制御方式 - Google Patents
冗長マニピュレータ制御方式Info
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- JPH05261691A JPH05261691A JP4061795A JP6179592A JPH05261691A JP H05261691 A JPH05261691 A JP H05261691A JP 4061795 A JP4061795 A JP 4061795A JP 6179592 A JP6179592 A JP 6179592A JP H05261691 A JPH05261691 A JP H05261691A
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- JP
- Japan
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- redundant manipulator
- joint
- torque
- redundant
- elbow joint
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 冗長マニピュレータの姿勢を制御する冗長マ
ニピュレータ制御方式に関し、冗長マニピュレータの姿
勢を制御して手首関節に過大な負荷が掛かるのを防止す
る。 【構成】 マスタアーム２０は、冗長マニピュレータ１
０の各関節の角度を制御する指令信号を出力し、肘関節
位置指令手段３０は、冗長マニピュレータ１０の肘関節
の位置を制御する指令信号を出力する。評価手段５０に
は、このマスタアーム２０及び肘関節位置指令手段３０
からの指令信号及び冗長マニピュレータ１０の手先に設
けられた力検出手段４０の検出信号が入力される。評価
手段５０は、これらの入力信号に基づいて、冗長マニピ
ュレータ１０の手首関節に掛かるトルクを評価し、許容
値を越えた場合は、冗長マニピュレータ１０の姿勢を変
更する変更指令信号を出力し、その変更指令信号によっ
て姿勢が変更されると、手首関節のトルクは許容値以下
に低減する。
ニピュレータ制御方式に関し、冗長マニピュレータの姿
勢を制御して手首関節に過大な負荷が掛かるのを防止す
る。 【構成】 マスタアーム２０は、冗長マニピュレータ１
０の各関節の角度を制御する指令信号を出力し、肘関節
位置指令手段３０は、冗長マニピュレータ１０の肘関節
の位置を制御する指令信号を出力する。評価手段５０に
は、このマスタアーム２０及び肘関節位置指令手段３０
からの指令信号及び冗長マニピュレータ１０の手先に設
けられた力検出手段４０の検出信号が入力される。評価
手段５０は、これらの入力信号に基づいて、冗長マニピ
ュレータ１０の手首関節に掛かるトルクを評価し、許容
値を越えた場合は、冗長マニピュレータ１０の姿勢を変
更する変更指令信号を出力し、その変更指令信号によっ
て姿勢が変更されると、手首関節のトルクは許容値以下
に低減する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冗長マニピュレータの姿
勢を制御する冗長マニピュレータ制御方式に関し、特に
冗長マニピュレータの姿勢を制御して手首の弱い関節を
保護するようにした冗長マニピュレータ制御方式に関す
る。
勢を制御する冗長マニピュレータ制御方式に関し、特に
冗長マニピュレータの姿勢を制御して手首の弱い関節を
保護するようにした冗長マニピュレータ制御方式に関す
る。
【０００２】近年、産業用マニピュレータの応用範囲の
広がりとともに、機構的に融通性や汎用性の高い多関節
構造を持つマニピュレータが多く開発されている。例え
ば、通常の６自由度のマニピュレータに余分な自由度を
付加した７自由度の冗長マニピュレータでは、マニピュ
レータの融通性や汎用性が高くなり、障害物を回避して
回り込んで作業を行うことなどができるようになる。
広がりとともに、機構的に融通性や汎用性の高い多関節
構造を持つマニピュレータが多く開発されている。例え
ば、通常の６自由度のマニピュレータに余分な自由度を
付加した７自由度の冗長マニピュレータでは、マニピュ
レータの融通性や汎用性が高くなり、障害物を回避して
回り込んで作業を行うことなどができるようになる。
【０００３】
【従来の技術】このような冗長マニピュレータを制御す
る場合、その冗長な自由度を有効に活用することが重要
となる。そのために、従来から、障害物、特異点または
各関節のリミット等からの距離や、各関節のトルク総和
などが評価関数として導入されている。その評価関数に
よる評価に基づいて、オフラインによる最適な経路生成
や、リアルタイムでのマニピュレータ形状更新等が行わ
れ、冗長マニピュレータが有する冗長自由度の有効活用
が図られる。
る場合、その冗長な自由度を有効に活用することが重要
となる。そのために、従来から、障害物、特異点または
各関節のリミット等からの距離や、各関節のトルク総和
などが評価関数として導入されている。その評価関数に
よる評価に基づいて、オフラインによる最適な経路生成
や、リアルタイムでのマニピュレータ形状更新等が行わ
れ、冗長マニピュレータが有する冗長自由度の有効活用
が図られる。
【０００４】一方、冗長マニピュレータは、アクチュエ
ータが内蔵された多関節型が多く用いられるが、この多
関節型の場合、各関節の重量は増大する傾向にある。ま
た、根本側の関節には、それより先の関節の重量がその
まま負荷となって掛かる。このため、最も根本に位置す
る関節にはかなりの負荷が掛かることになるが、この根
本の関節の場合は、その関節に内蔵されるアクチュエー
タとして、多少重くても能力に余裕のあるものを使用す
ることができる。
ータが内蔵された多関節型が多く用いられるが、この多
関節型の場合、各関節の重量は増大する傾向にある。ま
た、根本側の関節には、それより先の関節の重量がその
まま負荷となって掛かる。このため、最も根本に位置す
る関節にはかなりの負荷が掛かることになるが、この根
本の関節の場合は、その関節に内蔵されるアクチュエー
タとして、多少重くても能力に余裕のあるものを使用す
ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、手先側にゆく
ほど、関節に内蔵されるアクチュエータとして軽量、小
型のものが要求されるので、手先側の関節に内蔵される
アクチュエータとしては、能力に余裕のないものを使用
せざるを得ない状況にある。このため、手先側に位置す
る手首関節には、それほど大きな負荷を掛けることがで
きず、手首関節は負荷に対して弱い関節となる。したが
って、マニピュレータの可搬重量として最大レベルのも
のをそのマニピュレータのハンドで支持等する場合、手
首関節の角度決め精度が悪化し、ひいては変形、破損等
が発生することも考えられる。
ほど、関節に内蔵されるアクチュエータとして軽量、小
型のものが要求されるので、手先側の関節に内蔵される
アクチュエータとしては、能力に余裕のないものを使用
せざるを得ない状況にある。このため、手先側に位置す
る手首関節には、それほど大きな負荷を掛けることがで
きず、手首関節は負荷に対して弱い関節となる。したが
って、マニピュレータの可搬重量として最大レベルのも
のをそのマニピュレータのハンドで支持等する場合、手
首関節の角度決め精度が悪化し、ひいては変形、破損等
が発生することも考えられる。
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、手首関節に過大な負荷が掛かるのを防止する
ことができる冗長マニピュレータ制御方式を提供するこ
とを目的とする。
のであり、手首関節に過大な負荷が掛かるのを防止する
ことができる冗長マニピュレータ制御方式を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理ブロ
ック図である。図１において、本発明の冗長マニピュレ
ータ制御方式は、冗長自由度を有する冗長マニピュレー
タ１０、その冗長マニピュレータ１０の各関節の角度の
指令信号を出力するマスタアーム２０、肘関節の位置の
指令信号を出力する肘関節位置指令手段３０、冗長マニ
ピュレータ１０の手先に設けられた力検出手段４０、及
び評価手段５０から構成される。評価手段５０は、各関
節の角度及び肘関節の位置を制御する指令信号並びに力
検出手段４０の検出信号に基づいて冗長マニピュレータ
１０の手首関節のトルクを評価し、そのトルクが許容値
を越えた場合に許容値以下となるように冗長マニピュレ
ータ１０の姿勢を変更する変更指令信号を出力する。
ック図である。図１において、本発明の冗長マニピュレ
ータ制御方式は、冗長自由度を有する冗長マニピュレー
タ１０、その冗長マニピュレータ１０の各関節の角度の
指令信号を出力するマスタアーム２０、肘関節の位置の
指令信号を出力する肘関節位置指令手段３０、冗長マニ
ピュレータ１０の手先に設けられた力検出手段４０、及
び評価手段５０から構成される。評価手段５０は、各関
節の角度及び肘関節の位置を制御する指令信号並びに力
検出手段４０の検出信号に基づいて冗長マニピュレータ
１０の手首関節のトルクを評価し、そのトルクが許容値
を越えた場合に許容値以下となるように冗長マニピュレ
ータ１０の姿勢を変更する変更指令信号を出力する。
【０００８】
【作用】マスタアーム２０は、冗長マニピュレータ１０
の各関節の角度を制御する指令信号を出力し、肘関節位
置指令手段３０は、冗長マニピュレータ１０の肘関節の
位置を制御する指令信号を出力する。評価手段５０に
は、このマスタアーム２０及び肘関節位置指令手段３０
からの指令信号が入力される。さらに、評価手段５０に
は、冗長マニピュレータ１０の手先に設けられた力検出
手段４０の検出信号が入力される。評価手段５０は、こ
れらの指令信号及び検出信号に基づいて、冗長マニピュ
レータ１０の手首関節に掛かるトルクを評価する。その
際に、手首関節に掛かるトルクによって角度決め精度の
悪化や変形、破損等が発生しないように、予め手首関節
のトルクに許容値が設定される。評価手段５０は、手首
関節のトルクがその許容値内にあるか否かを判別し、許
容値を越えた場合は、冗長マニピュレータ１０の姿勢を
変更する変更指令信号を出力する。冗長マニピュレータ
１０は、その変更指令信号によって姿勢が変更され、そ
の姿勢によって手首関節のトルクは許容値以下に低減す
る。したがって、能力に余裕のない手首関節に過大な負
荷が掛かるのを防止することができる。その結果、手首
関節の角度決め精度の悪化や、変形、破損等の発生をも
防止することができる。
の各関節の角度を制御する指令信号を出力し、肘関節位
置指令手段３０は、冗長マニピュレータ１０の肘関節の
位置を制御する指令信号を出力する。評価手段５０に
は、このマスタアーム２０及び肘関節位置指令手段３０
からの指令信号が入力される。さらに、評価手段５０に
は、冗長マニピュレータ１０の手先に設けられた力検出
手段４０の検出信号が入力される。評価手段５０は、こ
れらの指令信号及び検出信号に基づいて、冗長マニピュ
レータ１０の手首関節に掛かるトルクを評価する。その
際に、手首関節に掛かるトルクによって角度決め精度の
悪化や変形、破損等が発生しないように、予め手首関節
のトルクに許容値が設定される。評価手段５０は、手首
関節のトルクがその許容値内にあるか否かを判別し、許
容値を越えた場合は、冗長マニピュレータ１０の姿勢を
変更する変更指令信号を出力する。冗長マニピュレータ
１０は、その変更指令信号によって姿勢が変更され、そ
の姿勢によって手首関節のトルクは許容値以下に低減す
る。したがって、能力に余裕のない手首関節に過大な負
荷が掛かるのを防止することができる。その結果、手首
関節の角度決め精度の悪化や、変形、破損等の発生をも
防止することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は本発明の冗長マニピュレータ制御方式の
全体構成を示す図である。図において、オペレータ７１
はマスタアーム２１及びそのマスタアーム２１に設けら
れたスイッチ３１を操作して冗長マニピュレータの１１
の動作を制御する。
明する。図２は本発明の冗長マニピュレータ制御方式の
全体構成を示す図である。図において、オペレータ７１
はマスタアーム２１及びそのマスタアーム２１に設けら
れたスイッチ３１を操作して冗長マニピュレータの１１
の動作を制御する。
【００１０】図３及び図４はマスタアーム及びスイッチ
の説明図である。図３において、オペレータ７１は、マ
スタアーム２１のハンドル２２を握り、そのハンドル２
２を上下左右前後のＸ，Ｙ，Ｚ方向に操作し、また、
α，β，γの３方向に回転させることにより、マスタア
ーム２１から冗長マニピュレータ１１に６個の指令信号
を送ることができる。この６個の指令信号によって、冗
長マニピュレータ１１の手先の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び
姿勢（α，β，γ）が決まる。ハンドル２２には、図４
に示すようにスイッチ３１が設けられ、オペレータ７１
がこのスイッチ３１を押すと、冗長マニピュレータ１１
の肘関節位置φを制御する指令信号が出力される。ボタ
ン３１１からの指令信号は肘関節を順方向に回転させ、
ボタン３１２からの指令信号は肘関節を逆方向に回転さ
せる。
の説明図である。図３において、オペレータ７１は、マ
スタアーム２１のハンドル２２を握り、そのハンドル２
２を上下左右前後のＸ，Ｙ，Ｚ方向に操作し、また、
α，β，γの３方向に回転させることにより、マスタア
ーム２１から冗長マニピュレータ１１に６個の指令信号
を送ることができる。この６個の指令信号によって、冗
長マニピュレータ１１の手先の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び
姿勢（α，β，γ）が決まる。ハンドル２２には、図４
に示すようにスイッチ３１が設けられ、オペレータ７１
がこのスイッチ３１を押すと、冗長マニピュレータ１１
の肘関節位置φを制御する指令信号が出力される。ボタ
ン３１１からの指令信号は肘関節を順方向に回転させ、
ボタン３１２からの指令信号は肘関節を逆方向に回転さ
せる。
【００１１】図２の変数変換器６１は、マスタアーム２
１及びスイッチ３１から送られてきた７個の指令信号を
変換し、角度指令信号とする。すなわち、冗長マニピュ
レータ１１の手先位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、その姿勢（α，
β，γ）及び肘関節の位置φを制御する指令信号を変換
して７個の角度指令信号とする。この７個の角度指令信
号は冗長マニピュレータ１１に送られ、その信号によっ
て冗長マニピュレータ１１の７個の軸の角度θ１〜θ７
が制御される。また、冗長マニピュレータ１１の手先に
は力センサ４１が設けられる。力センサ４１は、手先に
掛かる負荷を検出し、その検出信号を評価部５１に送
る。
１及びスイッチ３１から送られてきた７個の指令信号を
変換し、角度指令信号とする。すなわち、冗長マニピュ
レータ１１の手先位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、その姿勢（α，
β，γ）及び肘関節の位置φを制御する指令信号を変換
して７個の角度指令信号とする。この７個の角度指令信
号は冗長マニピュレータ１１に送られ、その信号によっ
て冗長マニピュレータ１１の７個の軸の角度θ１〜θ７
が制御される。また、冗長マニピュレータ１１の手先に
は力センサ４１が設けられる。力センサ４１は、手先に
掛かる負荷を検出し、その検出信号を評価部５１に送
る。
【００１２】評価部５１には、変数変換器６１からの７
個の軸角度θ１〜θ７の角度指令信号及び力センサ４１
からの検出信号が入力される。評価部５１は、その角度
指令信号及び検出信号に基づいて、冗長マニピュレータ
１１の第６軸（手首関節）１１６（図５）に掛かるトル
クを評価する。すなわち、第６軸１１６に掛かるトルク
を求め、そのトルクが予め設定された許容値内にあるか
否かを判別する。許容値は、第６軸１１６に掛かるトル
クによって角度決め精度の悪化や変形、破損等が生じな
い範囲の値に設定される。第６軸１１６に掛かるトルク
が許容値を越えている場合は、冗長マニピュレータ１１
の姿勢を変更する変更指令信号を出力し、そのトルクが
低減するような姿勢を冗長マニピュレータ１１にとらせ
る。この変更指令信号は、冗長マニピュレータ１１の肘
関節の位置φを変更する信号である。その詳細は後述す
る。
個の軸角度θ１〜θ７の角度指令信号及び力センサ４１
からの検出信号が入力される。評価部５１は、その角度
指令信号及び検出信号に基づいて、冗長マニピュレータ
１１の第６軸（手首関節）１１６（図５）に掛かるトル
クを評価する。すなわち、第６軸１１６に掛かるトルク
を求め、そのトルクが予め設定された許容値内にあるか
否かを判別する。許容値は、第６軸１１６に掛かるトル
クによって角度決め精度の悪化や変形、破損等が生じな
い範囲の値に設定される。第６軸１１６に掛かるトルク
が許容値を越えている場合は、冗長マニピュレータ１１
の姿勢を変更する変更指令信号を出力し、そのトルクが
低減するような姿勢を冗長マニピュレータ１１にとらせ
る。この変更指令信号は、冗長マニピュレータ１１の肘
関節の位置φを変更する信号である。その詳細は後述す
る。
【００１３】評価部５１は、第６軸１１６のトルク評価
だけでなく、変数変換器６１からの７個の軸角度θ１〜
θ７の角度指令信号を受けて、冗長マニピュレータ１１
の外形をシミュレートし、そのシミュレートにより得ら
れた外形を評価する。評価項目としては、外形と特異点
との距離、障害物や周囲の壁との距離等である。その評
価が悪い場合、第６軸１１６のトルク評価のときと同様
に、評価を良くするために肘関節位置φの変更指令を出
力する。
だけでなく、変数変換器６１からの７個の軸角度θ１〜
θ７の角度指令信号を受けて、冗長マニピュレータ１１
の外形をシミュレートし、そのシミュレートにより得ら
れた外形を評価する。評価項目としては、外形と特異点
との距離、障害物や周囲の壁との距離等である。その評
価が悪い場合、第６軸１１６のトルク評価のときと同様
に、評価を良くするために肘関節位置φの変更指令を出
力する。
【００１４】図５は冗長マニピュレータの構成を示す図
である。図において、冗長マニピュレータ１１は７自由
度スレーブアームであり、７個の軸（関節）１１１〜１
１７から構成される。根本１１０側から第１軸１１１，
第３軸１１３，第５軸１１５及び第７軸１１７が回転
軸、第２軸１１２，第４軸１１４及び第６軸１１６が屈
曲軸である。第６軸１１６は手首関節である。また、第
７軸１１７の先端には手先（アーム先端）１１８が設け
られている。このようなアーム構成において、第２軸１
１２と第６軸１１６を結ぶ直線を中心にして第４軸１１
４を回転させた場合を図６に示す。
である。図において、冗長マニピュレータ１１は７自由
度スレーブアームであり、７個の軸（関節）１１１〜１
１７から構成される。根本１１０側から第１軸１１１，
第３軸１１３，第５軸１１５及び第７軸１１７が回転
軸、第２軸１１２，第４軸１１４及び第６軸１１６が屈
曲軸である。第６軸１１６は手首関節である。また、第
７軸１１７の先端には手先（アーム先端）１１８が設け
られている。このようなアーム構成において、第２軸１
１２と第６軸１１６を結ぶ直線を中心にして第４軸１１
４を回転させた場合を図６に示す。
【００１５】図６は冗長マニピュレータの肘関節の説明
図である。冗長マニピュレータ１１の第２軸１１２と第
６軸１１６を結ぶ直線を中心にして第４軸１１４を回転
させると、図に示すように第４軸１１４は第２軸１１２
と第６軸１１６の間で肘関節として動作する。そのとき
の手先１１８の位置及び姿勢は不変である。すなわち、
手先１１８の位置及び姿勢を一定にしたままで、第４軸
１１４の位置を自由にとることができる。ここで、第２
軸１１２及び第６軸１１６を含む鉛直面と、第２軸１１
２、第４軸１１４及び第６軸１１６を含む平面との成す
角度φを肘関節の位置として定義する。この肘関節の位
置φは、上述したように、手首関節である第６軸１１６
に掛かるトルクが許容値以上となると、そのトルクが低
減するように変更される。次に、この肘関節の位置φの
変更による手首関節のトルク低減について説明する。
図である。冗長マニピュレータ１１の第２軸１１２と第
６軸１１６を結ぶ直線を中心にして第４軸１１４を回転
させると、図に示すように第４軸１１４は第２軸１１２
と第６軸１１６の間で肘関節として動作する。そのとき
の手先１１８の位置及び姿勢は不変である。すなわち、
手先１１８の位置及び姿勢を一定にしたままで、第４軸
１１４の位置を自由にとることができる。ここで、第２
軸１１２及び第６軸１１６を含む鉛直面と、第２軸１１
２、第４軸１１４及び第６軸１１６を含む平面との成す
角度φを肘関節の位置として定義する。この肘関節の位
置φは、上述したように、手首関節である第６軸１１６
に掛かるトルクが許容値以上となると、そのトルクが低
減するように変更される。次に、この肘関節の位置φの
変更による手首関節のトルク低減について説明する。
【００１６】図７は手首関節の構成を示す図であり、
（Ａ）は手首関節に掛かるトルクが大のときを、（Ｂ）
はそのトルクが小のときをそれぞれ示す。図において、
第６軸（手首関節）１１６のアクチュエータ１１６Ａが
回転すると、手先１１８は、重量物１１９をつかんだ状
態で屈曲動作する。手先１１８と第７軸１１７との間に
は力センサ４１が設けられ、手先１１８に働く力を検出
している。その検出信号は評価部５１に送られ、評価部
５１では、上述したように、その検出信号及び７個の角
度指令信号に基づいて、第６軸１１６に掛かるトルクを
求めて評価する。そのトルク計算は、次式（１）に基づ
いて行われる。
（Ａ）は手首関節に掛かるトルクが大のときを、（Ｂ）
はそのトルクが小のときをそれぞれ示す。図において、
第６軸（手首関節）１１６のアクチュエータ１１６Ａが
回転すると、手先１１８は、重量物１１９をつかんだ状
態で屈曲動作する。手先１１８と第７軸１１７との間に
は力センサ４１が設けられ、手先１１８に働く力を検出
している。その検出信号は評価部５１に送られ、評価部
５１では、上述したように、その検出信号及び７個の角
度指令信号に基づいて、第６軸１１６に掛かるトルクを
求めて評価する。そのトルク計算は、次式（１）に基づ
いて行われる。
【００１７】τ＝ＪT ・Ｆ ・・・・・（１） ここで、Ｆ：力センサ４１の検出値（６×１行列） τ：各軸トルク （７×１行列） Ｊ：ヤコビアン （７×６行列） 第６軸が図７（Ａ）に示すような姿勢をとる場合、第６
軸１１６のアクチュエータ１１６Ａに掛かるトルクは大
きくなる。そのトルクを小さくするためには、図７
（Ｂ）に示すように、第６軸１１６自体を回転させて垂
直に近づければよい。一方、図５に示した冗長マニピュ
レータ１１は、第６軸１１６を垂直に近づけると、第４
軸１１４の位置すなわち、図６に示した肘関節の位置φ
は水平に近づくように構成されている。肘関節の位置φ
を水平に近づけた場合、第６軸１１６は垂直に近づく
が、そのときの第７軸１１７及び手先１１８の位置及び
姿勢は一定のままである。すなわち、肘関節の位置φの
変更により、第７軸１１７及び手先１１８の位置及び姿
勢を変えずに、手首関節である第６軸１１６に掛かるト
ルクを低減することができる。
軸１１６のアクチュエータ１１６Ａに掛かるトルクは大
きくなる。そのトルクを小さくするためには、図７
（Ｂ）に示すように、第６軸１１６自体を回転させて垂
直に近づければよい。一方、図５に示した冗長マニピュ
レータ１１は、第６軸１１６を垂直に近づけると、第４
軸１１４の位置すなわち、図６に示した肘関節の位置φ
は水平に近づくように構成されている。肘関節の位置φ
を水平に近づけた場合、第６軸１１６は垂直に近づく
が、そのときの第７軸１１７及び手先１１８の位置及び
姿勢は一定のままである。すなわち、肘関節の位置φの
変更により、第７軸１１７及び手先１１８の位置及び姿
勢を変えずに、手首関節である第６軸１１６に掛かるト
ルクを低減することができる。
【００１８】図８は肘関節の位置の変更指令を生成する
ためのフローチャートである。図中Ｓに続く数字はステ
ップ番号を表す。 〔Ｓ１〕式（１）に基づいて求められた第６軸１１６の
トルクτ6 が予め設定された許容値τmax 以下であるか
否かを判別する。許容値τmax 以下であればステップＳ
２に、そうでなければステップＳ４にそれぞれ進む。 〔Ｓ２〕肘関節の位置φを変更する必要がないので、肘
関節の位置φの変化分Δφ＝０とする。 〔Ｓ３〕本来の肘関節の位置φに変化分Δφを加えて新
たな肘関節の位置φを求め、出力する。なお、肘関節の
位置φは、上述したように、肘位置が最高のときに値０
と定義される。 〔Ｓ４〕第６軸１１６に掛かるトルクτ6 を低減するた
めに必要な肘関節の位置φの変化分Δφを次式（２）か
ら求める。
ためのフローチャートである。図中Ｓに続く数字はステ
ップ番号を表す。 〔Ｓ１〕式（１）に基づいて求められた第６軸１１６の
トルクτ6 が予め設定された許容値τmax 以下であるか
否かを判別する。許容値τmax 以下であればステップＳ
２に、そうでなければステップＳ４にそれぞれ進む。 〔Ｓ２〕肘関節の位置φを変更する必要がないので、肘
関節の位置φの変化分Δφ＝０とする。 〔Ｓ３〕本来の肘関節の位置φに変化分Δφを加えて新
たな肘関節の位置φを求め、出力する。なお、肘関節の
位置φは、上述したように、肘位置が最高のときに値０
と定義される。 〔Ｓ４〕第６軸１１６に掛かるトルクτ6 を低減するた
めに必要な肘関節の位置φの変化分Δφを次式（２）か
ら求める。
【００１９】 Δφ＝ｋ（τ6 −τmax ）・・・・・（２） ここで、ｋはゲインであり、肘関節の位置φと第６軸１
１６のトルクτ6 との関係から設定される。 〔Ｓ５〕位置φが正であるか否かを判別する。正であれ
ばステップＳ３に、そうでなければステップＳ６にそれ
ぞれ進む。 〔Ｓ６〕位置φが負であるため、変化分Δφに−を掛け
て負にする。これにより、肘関節の位置φをより水平方
向に寝かすような補正が最短経路で行われる。
１６のトルクτ6 との関係から設定される。 〔Ｓ５〕位置φが正であるか否かを判別する。正であれ
ばステップＳ３に、そうでなければステップＳ６にそれ
ぞれ進む。 〔Ｓ６〕位置φが負であるため、変化分Δφに−を掛け
て負にする。これにより、肘関節の位置φをより水平方
向に寝かすような補正が最短経路で行われる。
【００２０】以上述べたように、本実施例では、第６軸
１１６に掛かるトルクτ6 を求め、トルクτ6 が予め設
定された許容値を越えている場合は、肘関節の位置φを
変更する変更指令信号を出力する。その変更指令信号に
よって姿勢が変更されると、第６軸１１６のトルクτ6
は許容値以下に低減する。したがって、能力に余裕のな
い第６軸１１６のアクチュエータ１１６Ａに過大な負荷
が掛かるのを防止することができる。その結果、従来第
６軸１１６の過負荷によって発生していた第６軸１１６
の角度決め精度の悪化や、変形、破損等を防止すること
ができる。また、能力に余裕のある根本側の軸１１１等
に仕事を行わせることができるようになる。
１１６に掛かるトルクτ6 を求め、トルクτ6 が予め設
定された許容値を越えている場合は、肘関節の位置φを
変更する変更指令信号を出力する。その変更指令信号に
よって姿勢が変更されると、第６軸１１６のトルクτ6
は許容値以下に低減する。したがって、能力に余裕のな
い第６軸１１６のアクチュエータ１１６Ａに過大な負荷
が掛かるのを防止することができる。その結果、従来第
６軸１１６の過負荷によって発生していた第６軸１１６
の角度決め精度の悪化や、変形、破損等を防止すること
ができる。また、能力に余裕のある根本側の軸１１１等
に仕事を行わせることができるようになる。
【００２１】図９は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。第１の実施例との相違点は、肘関節の位置φの変更
をマニュアル操作で行うように構成した点である。評価
部５２は、第６軸１１６のトルクτ6 を求め、そのトル
クτ6 が許容値τmax を越えている場合は、表示装置５
３を通してオペレータ７１に肘関節の位置φの変更を指
令する。オペレータ７１は、表示装置５３の指示を受け
てマスタアーム２１のハンドル２２に設けられたスイッ
チ３１で、肘関節の位置φをより水平方向に寝かすよう
に指令する。
る。第１の実施例との相違点は、肘関節の位置φの変更
をマニュアル操作で行うように構成した点である。評価
部５２は、第６軸１１６のトルクτ6 を求め、そのトル
クτ6 が許容値τmax を越えている場合は、表示装置５
３を通してオペレータ７１に肘関節の位置φの変更を指
令する。オペレータ７１は、表示装置５３の指示を受け
てマスタアーム２１のハンドル２２に設けられたスイッ
チ３１で、肘関節の位置φをより水平方向に寝かすよう
に指令する。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、評価手
段において冗長マニピュレータの手首関節に掛かるトル
クを評価し、その手首関節のトルクが許容値を越えた場
合は、冗長マニピュレータの姿勢を変更する変更指令信
号を出力するように構成した。冗長マニピュレータは、
その変更指令信号によって姿勢が変更され、その姿勢に
よって手首関節のトルクは許容値以下に低減する。した
がって、能力に余裕のない手首関節に過大な負荷が掛か
るのを防止することができる。その結果、手首関節の角
度決め精度の悪化や、変形、破損等の発生を防止するこ
とができる。また、能力に余裕のある根本側の軸に仕事
を行わせることができるようになる。
段において冗長マニピュレータの手首関節に掛かるトル
クを評価し、その手首関節のトルクが許容値を越えた場
合は、冗長マニピュレータの姿勢を変更する変更指令信
号を出力するように構成した。冗長マニピュレータは、
その変更指令信号によって姿勢が変更され、その姿勢に
よって手首関節のトルクは許容値以下に低減する。した
がって、能力に余裕のない手首関節に過大な負荷が掛か
るのを防止することができる。その結果、手首関節の角
度決め精度の悪化や、変形、破損等の発生を防止するこ
とができる。また、能力に余裕のある根本側の軸に仕事
を行わせることができるようになる。
【図１】本発明の原理ブロック図である。
【図２】本発明の冗長マニピュレータ制御方式の全体構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図３】マスタアームの説明図である。
【図４】スイッチの説明図である。
【図５】冗長マニピュレータの構成を示す図である。
【図６】冗長マニピュレータの肘関節の説明図である。
【図７】手首関節の構成を示す図であり、（Ａ）は手首
関節に掛かるトルクが大のときを、（Ｂ）はトルクが小
のときをそれぞれ示す。
関節に掛かるトルクが大のときを、（Ｂ）はトルクが小
のときをそれぞれ示す。
【図８】肘関節の位置の変更指令を生成するためのフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図９】本発明の第２の実施例を示す図である。
１０，１１ 冗長マニピュレータ ２０，２１ マスタアーム ２２ ハンドル ３０，３１ スイッチ ４０ 力検出手段 ４１ 力センサ ５０ 評価手段 ５１，５２ 評価部 ５３ 表示装置 ６１ 変数変換器 ７１ オペレータ １１４ 第４軸（肘関節） １１６ 第６軸（手首関節） １１６Ａ アクチュエータ １１８ 手先
Claims (3)
- 【請求項１】 冗長マニピュレータの姿勢を制御する冗
長マニピュレータ制御方式において、 冗長自由度を有する冗長マニピュレータ（１０）と、 前記冗長マニピュレータ（１０）の各関節の角度を制御
する指令信号を出力するマスタアーム（２０）と、 前記冗長マニピュレータ（１０）の肘関節の位置を制御
する指令信号を出力する肘関節位置指令手段（３０）
と、 前記冗長マニピュレータ（１０）の手先に設けられた力
検出手段（４０）と、 前記各関節の角度及び前記肘関節の位置を制御する指令
信号並びに前記力検出手段（４０）の検出信号に基づい
て前記冗長マニピュレータ（１０）の手首関節のトルク
を評価し、前記トルクが許容値を越えた場合前記許容値
以下となるように前記冗長マニピュレータ（１０）の姿
勢を変更する変更指令信号を出力する評価手段（５０）
と、 を有することを特徴とする冗長マニピュレータ制御方
式。 - 【請求項２】 前記変更指令信号は、前記肘関節の位置
の変更指令信号であることを特徴とする請求項１記載の
冗長マニピュレータ制御方式。 - 【請求項３】 前記評価手段（５０）は、前記手首関節
のトルクが許容値を越えた場合前記冗長マニピュレータ
（１０）の姿勢変更を表示装置を通してオペレータに指
示することを特徴とする請求項１記載の冗長マニピュレ
ータ制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4061795A JPH05261691A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 冗長マニピュレータ制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4061795A JPH05261691A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 冗長マニピュレータ制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05261691A true JPH05261691A (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=13181398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4061795A Withdrawn JPH05261691A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 冗長マニピュレータ制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05261691A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007118175A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-05-17 | Yaskawa Electric Corp | 搬送システム |
| EP2025477A3 (en) * | 2007-08-10 | 2010-04-07 | Fanuc Ltd | Robot program adjusting system |
| JP2011104773A (ja) * | 2005-09-27 | 2011-06-02 | Yaskawa Electric Corp | ワーク加工システム |
| JP2016043439A (ja) * | 2014-08-21 | 2016-04-04 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットの制御装置及び制御方法 |
| WO2016136346A1 (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | オリンパス株式会社 | マニピュレータシステム及び医療システム |
| JP2019123051A (ja) * | 2018-01-17 | 2019-07-25 | キヤノン株式会社 | ロボット装置、ロボットの制御方法、ロボットの制御装置 |
| JP2023502721A (ja) * | 2019-11-21 | 2023-01-25 | フランカ エーミカ ゲーエムベーハー | 冗長ロボットマニピュレータの力測定と力生成 |
| US11628564B2 (en) | 2019-06-21 | 2023-04-18 | Fanuc Corporation | Robot control device and robot programming device |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP4061795A patent/JPH05261691A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007118175A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-05-17 | Yaskawa Electric Corp | 搬送システム |
| JP2011104773A (ja) * | 2005-09-27 | 2011-06-02 | Yaskawa Electric Corp | ワーク加工システム |
| EP2025477A3 (en) * | 2007-08-10 | 2010-04-07 | Fanuc Ltd | Robot program adjusting system |
| US8340821B2 (en) | 2007-08-10 | 2012-12-25 | Fanuc Ltd | Robot program adjusting system |
| JP2016043439A (ja) * | 2014-08-21 | 2016-04-04 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボットの制御装置及び制御方法 |
| WO2016136346A1 (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | オリンパス株式会社 | マニピュレータシステム及び医療システム |
| JP6084344B2 (ja) * | 2015-02-25 | 2017-02-22 | オリンパス株式会社 | マニピュレータシステム及び医療システム |
| US9974620B2 (en) | 2015-02-25 | 2018-05-22 | Olympus Corporation | Manipulator system, and medical system |
| JP2019123051A (ja) * | 2018-01-17 | 2019-07-25 | キヤノン株式会社 | ロボット装置、ロボットの制御方法、ロボットの制御装置 |
| US11298822B2 (en) | 2018-01-17 | 2022-04-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Robot, method of controlling robot, and robot control device |
| US11628564B2 (en) | 2019-06-21 | 2023-04-18 | Fanuc Corporation | Robot control device and robot programming device |
| JP2023502721A (ja) * | 2019-11-21 | 2023-01-25 | フランカ エーミカ ゲーエムベーハー | 冗長ロボットマニピュレータの力測定と力生成 |
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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: 19990518 |