JPH05285870A - 多関節ロボットの直接教示装置 - Google Patents
多関節ロボットの直接教示装置Info
- Publication number
- JPH05285870A JPH05285870A JP11227192A JP11227192A JPH05285870A JP H05285870 A JPH05285870 A JP H05285870A JP 11227192 A JP11227192 A JP 11227192A JP 11227192 A JP11227192 A JP 11227192A JP H05285870 A JPH05285870 A JP H05285870A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 産業用多関節ロボット先端部の制御点の位置
を変えずに方向のみを変えたり、ロボット先端部の方向
を変えずに３次元位置のみを変える等の操作性の向上に
有効な多関節ロボットの直接教示装置を提供する。 【構成】 ロボット先端部に取付けた力検出器１によっ
て力を検出し、その力検出信号を力検出器ツール座標変
換装置２によってツール座標系に変換し、モード切り換
えによってツール座標系での力検出信号の位置成分や方
向成分を消去した後、ロボットの関節へ座標変換してロ
ボットを動作させる。
を変えずに方向のみを変えたり、ロボット先端部の方向
を変えずに３次元位置のみを変える等の操作性の向上に
有効な多関節ロボットの直接教示装置を提供する。 【構成】 ロボット先端部に取付けた力検出器１によっ
て力を検出し、その力検出信号を力検出器ツール座標変
換装置２によってツール座標系に変換し、モード切り換
えによってツール座標系での力検出信号の位置成分や方
向成分を消去した後、ロボットの関節へ座標変換してロ
ボットを動作させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ティーチングプレイバ
ック方式の多関節ロボットに動作を教示する直接教示装
置において、操作性の向上に有効な装置に関するもので
ある。
ック方式の多関節ロボットに動作を教示する直接教示装
置において、操作性の向上に有効な装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来からロボット教示方法としては、教
示を行う者がロボットコントローラに接続された遠隔操
作装置のロボット動作キーを操作することによってロボ
ットを誘導し、位置を記憶させる遠隔教示方法と、ロボ
ットの先端部を操作者がつかんで動作させ、教示する直
接教示（ダイレクトティーチ）法がある。また、最近で
はロボット先端に力検出器を設け、この検出器から発生
する信号に基づいて、ロボットの駆動装置を駆動させて
教示を行う教示方法が開発されている。
示を行う者がロボットコントローラに接続された遠隔操
作装置のロボット動作キーを操作することによってロボ
ットを誘導し、位置を記憶させる遠隔教示方法と、ロボ
ットの先端部を操作者がつかんで動作させ、教示する直
接教示（ダイレクトティーチ）法がある。また、最近で
はロボット先端に力検出器を設け、この検出器から発生
する信号に基づいて、ロボットの駆動装置を駆動させて
教示を行う教示方法が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、遠隔教
示方法の場合においては、遠隔操作のため、ロボットを
動作させたい位置や姿勢へ誘導する上で、操作性が悪
く、熟練を要するという問題点がある。また、直接教示
法の場合には、古くは水平関節型において重力により落
下しない関節の駆動源を切り放し操作者がロボット先端
部をつかんで動作させる教示方法があったが、重力によ
り落下しない関節に限られ操作性が悪いという問題点が
あった。
示方法の場合においては、遠隔操作のため、ロボットを
動作させたい位置や姿勢へ誘導する上で、操作性が悪
く、熟練を要するという問題点がある。また、直接教示
法の場合には、古くは水平関節型において重力により落
下しない関節の駆動源を切り放し操作者がロボット先端
部をつかんで動作させる教示方法があったが、重力によ
り落下しない関節に限られ操作性が悪いという問題点が
あった。
【０００４】一方、力検出器を用いる教示方法では、ツ
ール座標系であるロボット先端部の３次元位置と方向を
同時に移動させるように制御するために、ロボット先端
部の制御点の位置を変えずに方向のみを変えたい場合
や、ロボット先端部の方向を変えずに３次元位置のみを
変えたい場合に、思うように動作させる制御を行うこと
が困難であった。本発明はこのような力検出器を用いた
教示方法における上記問題点を全面的に解消し得る多関
節ロボットの直接教示装置の提供を目的とするものであ
る。
ール座標系であるロボット先端部の３次元位置と方向を
同時に移動させるように制御するために、ロボット先端
部の制御点の位置を変えずに方向のみを変えたい場合
や、ロボット先端部の方向を変えずに３次元位置のみを
変えたい場合に、思うように動作させる制御を行うこと
が困難であった。本発明はこのような力検出器を用いた
教示方法における上記問題点を全面的に解消し得る多関
節ロボットの直接教示装置の提供を目的とするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明における多関節ロボットの直接教示装置は、原
理構成図である図１に示すように、ロボットとツールの
間に取付けてロボット先端部に加えられた力を検出する
力検出器１と、この力検出器１によって検出された力信
号を力検出器１の座標系からロボット先端部におけるツ
ール座標系に変換する力検出器ツール座標系変換装置２
と、方向移動モードと位置移動モードと位置方向移動モ
ードとを切り換えるモード切り換えスイッチ３と、方向
移動モードにおいてロボット先端部におけるツール座標
系での力信号の位置成分を消去する位置成分消去部４
と、位置移動モードにおいてツール座標系での力信号の
方向成分を消去する方向成分消去部５と、ツール座標系
からロボットの各関節系へ座標変換してロボット先端部
の位置と姿勢を動作させるためのツール関節座標変換装
置６と、関節速度指令に応じてロボット９の各関節駆動
モータ８を駆動する関節駆動アンプ７とを設け、方向移
動モードの時、力検出器が検出した力の方向と大きさか
らロボット先端部の制御点の位置を変えずに方向のみ動
作させ、位置移動モードの時、力検出器が検出した力の
方向と大きさからロボット先端部の方向を変えずに位置
のみ動作させるように構成している。
に本発明における多関節ロボットの直接教示装置は、原
理構成図である図１に示すように、ロボットとツールの
間に取付けてロボット先端部に加えられた力を検出する
力検出器１と、この力検出器１によって検出された力信
号を力検出器１の座標系からロボット先端部におけるツ
ール座標系に変換する力検出器ツール座標系変換装置２
と、方向移動モードと位置移動モードと位置方向移動モ
ードとを切り換えるモード切り換えスイッチ３と、方向
移動モードにおいてロボット先端部におけるツール座標
系での力信号の位置成分を消去する位置成分消去部４
と、位置移動モードにおいてツール座標系での力信号の
方向成分を消去する方向成分消去部５と、ツール座標系
からロボットの各関節系へ座標変換してロボット先端部
の位置と姿勢を動作させるためのツール関節座標変換装
置６と、関節速度指令に応じてロボット９の各関節駆動
モータ８を駆動する関節駆動アンプ７とを設け、方向移
動モードの時、力検出器が検出した力の方向と大きさか
らロボット先端部の制御点の位置を変えずに方向のみ動
作させ、位置移動モードの時、力検出器が検出した力の
方向と大きさからロボット先端部の方向を変えずに位置
のみ動作させるように構成している。
【０００６】
【作用】操作者がロボット先端部を持って力を加える
と、力検出器１によってこの力が検出され、その力検出
器座標系での力検出信号を力検出器ツール座標系変換装
置２によってツール座標系へ変換する。位置方向移動モ
ードの時はこの力検出信号が直接ツール関節座標変換装
置６へ送られるが、方向移動モードの時は、位置成分消
去部でツール座標系での力検出信号の内、位置成分が消
去されて方向移動成分のみになる。逆に位置移動モード
の時は、方向成分消去部でツール座標系での力検出信号
の内、方向成分が消去されて位置移動成分のみになる。
ツール関節座標変換装置６では入力されたツール座標系
の力検出信号から力が働いた方向へロボットが動作する
ようにロボット９の各関節の速度指令を作成する。関節
駆動アンプ７はこの速度指令に応じてロボット９の関節
駆動モータ８を駆動する。
と、力検出器１によってこの力が検出され、その力検出
器座標系での力検出信号を力検出器ツール座標系変換装
置２によってツール座標系へ変換する。位置方向移動モ
ードの時はこの力検出信号が直接ツール関節座標変換装
置６へ送られるが、方向移動モードの時は、位置成分消
去部でツール座標系での力検出信号の内、位置成分が消
去されて方向移動成分のみになる。逆に位置移動モード
の時は、方向成分消去部でツール座標系での力検出信号
の内、方向成分が消去されて位置移動成分のみになる。
ツール関節座標変換装置６では入力されたツール座標系
の力検出信号から力が働いた方向へロボットが動作する
ようにロボット９の各関節の速度指令を作成する。関節
駆動アンプ７はこの速度指令に応じてロボット９の関節
駆動モータ８を駆動する。
【０００７】
【実施例】次に、本発明の一実施例の構成および動作を
図２に基づいて詳細に説明する。図２において、操作者
１０がロボット９の先端部９ー２に取り付けられた力検
出器１に結合されている把持部１１を持って力を加える
と、力検出器１に力がかかる。力検出器１としては通常
３次元方向ＸＹＺの力（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ：位置成分）
と、３次元方向ＸＹＺ各軸まわりのモーメント（Ｍｘ、
Ｍｙ、Ｍｚ：方向成分）を検出するものを用いる。力検
出器１の出力が小さい（最大１０ｍｖ程度）ので、Ａ／
Ｄ変換器１５が変換しやすい電圧（最大５〜１０Ｖ程
度）まで信号増幅器１２で増幅する。さらに信号のノイ
ズ消去等のために遮断周波数が１００〜３００Ｈｚ程度
のローパスフィルタ１３を通す。
図２に基づいて詳細に説明する。図２において、操作者
１０がロボット９の先端部９ー２に取り付けられた力検
出器１に結合されている把持部１１を持って力を加える
と、力検出器１に力がかかる。力検出器１としては通常
３次元方向ＸＹＺの力（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ：位置成分）
と、３次元方向ＸＹＺ各軸まわりのモーメント（Ｍｘ、
Ｍｙ、Ｍｚ：方向成分）を検出するものを用いる。力検
出器１の出力が小さい（最大１０ｍｖ程度）ので、Ａ／
Ｄ変換器１５が変換しやすい電圧（最大５〜１０Ｖ程
度）まで信号増幅器１２で増幅する。さらに信号のノイ
ズ消去等のために遮断周波数が１００〜３００Ｈｚ程度
のローパスフィルタ１３を通す。
【０００８】ローパスフィルタ１３を通った上記６種の
力検出信号をマイクロプロセッサ１７の指令によりマル
チプレクサ１４で一本化し、Ａ／Ｄ変換器１５でデジタ
ル信号に変換する。マイクロプロセッサ１７に入った上
記６種の力検出信号を不感帯重力補正部１６によって、
まずツールの重力成分（ツールの重さによって生ずる
力）を取り除き、微小な力で動作しないように不感帯補
正する。次に力検出器ツール座標変換装置２によって力
検出器座標系での力検出信号をツール座標系へ変換す
る。
力検出信号をマイクロプロセッサ１７の指令によりマル
チプレクサ１４で一本化し、Ａ／Ｄ変換器１５でデジタ
ル信号に変換する。マイクロプロセッサ１７に入った上
記６種の力検出信号を不感帯重力補正部１６によって、
まずツールの重力成分（ツールの重さによって生ずる
力）を取り除き、微小な力で動作しないように不感帯補
正する。次に力検出器ツール座標変換装置２によって力
検出器座標系での力検出信号をツール座標系へ変換す
る。
【０００９】またモード切り換えスイッチ３ー１で設定
された信号はＩ／Ｏポート３ー２を経てモード切り換え
部３ー３に入る。位置方向移動モードに設定されている
時はモード切り換え部３ー３に入った信号は直接ツール
関節座標変換部６へ送る。方向移動モードに設定されて
いる時は、位置成分消去部４へ送り、力検出信号（位置
成分と方向成分がある）のうち位置成分を消去し、方向
移動成分のみにする。位置方向移動モードに設定されて
いる時は、方向成分消去部５へ送り、力検出信号のうち
位置成分を消去し、位置移動成分のみにする。
された信号はＩ／Ｏポート３ー２を経てモード切り換え
部３ー３に入る。位置方向移動モードに設定されている
時はモード切り換え部３ー３に入った信号は直接ツール
関節座標変換部６へ送る。方向移動モードに設定されて
いる時は、位置成分消去部４へ送り、力検出信号（位置
成分と方向成分がある）のうち位置成分を消去し、方向
移動成分のみにする。位置方向移動モードに設定されて
いる時は、方向成分消去部５へ送り、力検出信号のうち
位置成分を消去し、位置移動成分のみにする。
【００１０】ツール関節座標変換部６では入力されたツ
ール座標系での力検出信号をロボット先端部（ツール座
標系）の動作距離と角度の動作命令へ換算し、ロボット
各関節へ座標変換（通常インバースキネマティクスと呼
ばれている）を行い、各関節ごとの速度指令を作成す
る。関節駆動アンプ７はこの速度指令に応じて関節駆動
モータ８を駆動する。
ール座標系での力検出信号をロボット先端部（ツール座
標系）の動作距離と角度の動作命令へ換算し、ロボット
各関節へ座標変換（通常インバースキネマティクスと呼
ばれている）を行い、各関節ごとの速度指令を作成す
る。関節駆動アンプ７はこの速度指令に応じて関節駆動
モータ８を駆動する。
【００１１】上記のようにして、位置移動モードの時は
力検出器１の力が働いている方向へロボット先端部の方
向を変えずに位置のみを動作させ、方向移動モードの時
はロボット先端部の位置（制御点）を変えずに方向のみ
を動作させることができる。
力検出器１の力が働いている方向へロボット先端部の方
向を変えずに位置のみを動作させ、方向移動モードの時
はロボット先端部の位置（制御点）を変えずに方向のみ
を動作させることができる。
【００１２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の多関節ロボットの直接教示装置によれば、ロボットの
直接教示においてツール座標系であるロボット先端部の
制御点の位置を変えずに方向のみを変えたり、ロボット
先端部の方向を変えずに３次元位置のみを変えたい時に
自由自在に動作させることができ、操作性の向上を図る
ことができる。
の多関節ロボットの直接教示装置によれば、ロボットの
直接教示においてツール座標系であるロボット先端部の
制御点の位置を変えずに方向のみを変えたり、ロボット
先端部の方向を変えずに３次元位置のみを変えたい時に
自由自在に動作させることができ、操作性の向上を図る
ことができる。
【図１】本発明の原理構成図、
【図２】本発明の実施構成図、
１ 力検出器 ２ ツール座標系変換装置 ３ モード切り換えスイッチ ４ 位置成分消去部 ５ 方向成分消去部 ６ ツール関節座標変換装置 ７ 関節駆動アンプ ８ 関節駆動モータ ９ ロボット １７ マイクロプロセッサ
Claims (1)
- 【請求項１】 ティーチングプレイバック方式の多関節
ロボットにおいて、前記多関節ロボットの手首先端部に
取り付けられて手首先端部に働く力の方向と大きさを検
出する力検出器と、前記力検出器が検出した力検出信号
を力検出器の座標系から前記多関節ロボットのツール座
標系へ変換する座標変換装置と、前記ツール座標系にお
ける力検出信号が働いた方向へ移動するように前記多関
節ロボットの駆動源を駆動させる速度指令値を算出する
速度指令演算部と、前記多関節ロボットの各関節の位置
を記憶する記憶装置を有し、前記ツール座標系における
力検出信号の内、ツール座標系の位置を移動させる成分
を消去しツール座標系の位置を変えずに方向のみ移動さ
せるツール方向移動モードと、前記ツール座標系におけ
る力検出信号の内、ツール座標系の方向を移動させる成
分を消去しツール座標系の方向を変えずに位置のみ移動
させるツール位置移動モードと、前記ツール座標系にお
ける力検出信号通りにツール座標系の位置と方向を移動
させるツール位置方向移動モードとを有し、選択された
それぞれのモードごとにツール座標系を移動させるよう
に各関節の動作速度指令値を前記速度指令演算部で演算
し、各関節の駆動源により各関節を動作させ、前記記憶
装置で前記多関節ロボットの位置を記憶することで、直
接教示するように構成したことを特徴とする多関節ロボ
ットの直接教示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11227192A JPH05285870A (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 多関節ロボットの直接教示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11227192A JPH05285870A (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 多関節ロボットの直接教示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05285870A true JPH05285870A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=14582531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11227192A Pending JPH05285870A (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 多関節ロボットの直接教示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05285870A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1142576A (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 |
| WO2008123200A1 (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-16 | Gifu University | 動作支援装置およびその制御方法 |
| JP2010120124A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Toyota Motor Corp | ロボットアームの教示システム及び方法 |
| JP2016187844A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット、ロボット制御装置およびロボットシステム |
| JP2017071018A (ja) * | 2015-10-07 | 2017-04-13 | セイコーエプソン株式会社 | ロボットシステム、ロボット、及びロボット制御装置 |
| WO2017064851A1 (ja) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | 川崎重工業株式会社 | ロボット教示方法及びロボットアーム制御装置 |
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| US11472027B2 (en) | 2019-02-14 | 2022-10-18 | Denso Wave Incorporated | Apparatus and method for controlling robot |
-
1992
- 1992-04-03 JP JP11227192A patent/JPH05285870A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPWO2017064851A1 (ja) * | 2015-10-14 | 2018-09-06 | 川崎重工業株式会社 | ロボット教示方法及びロボットアーム制御装置 |
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| WO2020050032A1 (ja) * | 2018-09-07 | 2020-03-12 | アズビル株式会社 | ロボットの直接教示装置及び直接教示方法 |
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