JPH0615152B2 - 多関節ロボット - Google Patents
多関節ロボットInfo
- Publication number
- JPH0615152B2 JPH0615152B2 JP58186734A JP18673483A JPH0615152B2 JP H0615152 B2 JPH0615152 B2 JP H0615152B2 JP 58186734 A JP58186734 A JP 58186734A JP 18673483 A JP18673483 A JP 18673483A JP H0615152 B2 JPH0615152 B2 JP H0615152B2
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- JP
- Japan
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- joint
- arm
- arms
- robot
- node
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、物をつかむ多関節ロボツトに係り、特に、自
律した節の集合により長さの違う複数の腕を構成するこ
とにより、つかもうとする物体の全体認識なしに、種々
の形，大きさの物体をつかむができるハンドリング方式
に関する。
律した節の集合により長さの違う複数の腕を構成するこ
とにより、つかもうとする物体の全体認識なしに、種々
の形，大きさの物体をつかむができるハンドリング方式
に関する。
従来の多関節のハンドリングロボツトは、中央の装置か
らの指令により動かされていたために、中央の装置の故
障が暴走により、ロボツト全体がダウンしてしまうし、
腕（指）をもつと長く、もしくは短くしようとすると、
中央装置を含めた改良が必要であった。また、多関節で
あつても、物を２本の腕（指）によつて挾むことにより
つかんでいたために、つかもうとする物体の位置を前も
つて認識して、２本の腕の間に物体が入るように腕を移
動しなければならないなどの欠点があつた。
らの指令により動かされていたために、中央の装置の故
障が暴走により、ロボツト全体がダウンしてしまうし、
腕（指）をもつと長く、もしくは短くしようとすると、
中央装置を含めた改良が必要であった。また、多関節で
あつても、物を２本の腕（指）によつて挾むことにより
つかんでいたために、つかもうとする物体の位置を前も
つて認識して、２本の腕の間に物体が入るように腕を移
動しなければならないなどの欠点があつた。
本発明の目的は、多関節ロボツトにおいて、種々の形，
大きさ，硬さの物体を、物体の全体認識なしにつかむこ
とができるハンドリング方式を提供することにある。
大きさ，硬さの物体を、物体の全体認識なしにつかむこ
とができるハンドリング方式を提供することにある。
本発明は、物体をつかむ多関節ロボツトにおいて、動力
装置とセンサーを持つ多数の関節（節）によつて長さの
違う複数の腕を構成し、それぞれの節が自律して動作す
ることによつて、種々の形，大きさ，硬さの物体を全体
の認識なしにつかむことに関する。
装置とセンサーを持つ多数の関節（節）によつて長さの
違う複数の腕を構成し、それぞれの節が自律して動作す
ることによつて、種々の形，大きさ，硬さの物体を全体
の認識なしにつかむことに関する。
第１図に、システムの全体構成を上面から見た図を示
す。ロボツトは、複数の節1200，1201，1202，1203，…
…からなる多数の腕１０１，１０２，１０３，……によ
り構成され、それぞれの腕は支柱1000に直線的に水平に
配置され長さがそれぞれ異なり、支柱の中央部分１０
１，120が最も長く外側に行くほど（腕１３６，１１
７）短くしておく。
す。ロボツトは、複数の節1200，1201，1202，1203，…
…からなる多数の腕１０１，１０２，１０３，……によ
り構成され、それぞれの腕は支柱1000に直線的に水平に
配置され長さがそれぞれ異なり、支柱の中央部分１０
１，120が最も長く外側に行くほど（腕１３６，１１
７）短くしておく。
第２Ａ図，第２Ｂ図に各節の接続を、上面と横から見た
図を示す。各節2002・2012，2001・2011，2000・2010
は、それぞれ１個の駆動装置2004・2014，2003・2013を
持ち、それによつて、第３図に示すように、各節の間の
各度を変え、自由に腕全体を曲げることができる。
図を示す。各節2002・2012，2001・2011，2000・2010
は、それぞれ１個の駆動装置2004・2014，2003・2013を
持ち、それによつて、第３図に示すように、各節の間の
各度を変え、自由に腕全体を曲げることができる。
第４図に各節の構成を示す。各節は伝送路4000でつなが
れており、コントローラー4001によつてサーボ4002に指
令を与え、サーボモータ4003を回転させる。また、トル
クセンサー4004ひずみゲージなどによつて、サーボモー
ター4003にかかるトルクは随時検知され、コントローラ
ー4001にその情報が伝えられる。第５図に、コントロー
ラー4001の構成を示す。コントローラーの処理装置は、
インターフエース5000，5001，5002，5003を介して、伝
送路4000，トルクセンサー4004，サーボ4002にそれぞれ
つながれており、処理装置5010はインターフエースを介
して、伝送路4000，トルクセンサー4004からの情報を得
て、サーボ4002に指令を与える。
れており、コントローラー4001によつてサーボ4002に指
令を与え、サーボモータ4003を回転させる。また、トル
クセンサー4004ひずみゲージなどによつて、サーボモー
ター4003にかかるトルクは随時検知され、コントローラ
ー4001にその情報が伝えられる。第５図に、コントロー
ラー4001の構成を示す。コントローラーの処理装置は、
インターフエース5000，5001，5002，5003を介して、伝
送路4000，トルクセンサー4004，サーボ4002にそれぞれ
つながれており、処理装置5010はインターフエースを介
して、伝送路4000，トルクセンサー4004からの情報を得
て、サーボ4002に指令を与える。
第６，７，８，９，１０図に複数の腕のうち、１本につ
いてその動きを追つてみると、つかもうとする物体6000
に対して、つかむ腕6001は、支柱6002から伸びた状態で
いる（第６図）。まず、伝送路を通じて、各節にスター
トの信号を送ることによつて、各節は、それぞれ自律的
に、各節の駆動装置を同一方向に一定のトルクＴｌ（ka
rｍ2／Ｓ2）がかかるまで回転させる。すると、第７図
に示すように、腕全体がまるまり、ある時点で腕6001の
節7000がつかもうとする物体6000とぶつかる。ここで、
節7000より支柱に近い各節は、さらに曲げようとする
が、駆動装置にかかるトルクＴＫがＴｌをこえるので、
曲げることをやめ、トルクＴｌがかかつた状態を保持し
たままでいるが、節7000より腕の先の方にある節の駆動
装置には、まだトルクがかかつていないので、さらに曲
りつづけ、第８，９図に示した状態となり、最終的に
は、第１０図に示したように、各節すべての駆動装置に
かかるトルクＴＫがＴｌを越えたところで腕の動きは停
止する。すなわち、各節は、自律的に第１１図に示す均
質なアルゴリズムで、スタート信号により、駆動装置を
一定方向に回転させ（節を曲げ）節にかかるトルクが一
定トルクＴｌを越えた時は回転をやめることでコントロ
ールする。このように、ハード・ソフトともに均質な節
からなる腕を、長さ（節の数）を変え外側の腕を短くす
ることによつて、第１２図に示すように、物体6000にか
らみつき、つかむことができる。
いてその動きを追つてみると、つかもうとする物体6000
に対して、つかむ腕6001は、支柱6002から伸びた状態で
いる（第６図）。まず、伝送路を通じて、各節にスター
トの信号を送ることによつて、各節は、それぞれ自律的
に、各節の駆動装置を同一方向に一定のトルクＴｌ（ka
rｍ2／Ｓ2）がかかるまで回転させる。すると、第７図
に示すように、腕全体がまるまり、ある時点で腕6001の
節7000がつかもうとする物体6000とぶつかる。ここで、
節7000より支柱に近い各節は、さらに曲げようとする
が、駆動装置にかかるトルクＴＫがＴｌをこえるので、
曲げることをやめ、トルクＴｌがかかつた状態を保持し
たままでいるが、節7000より腕の先の方にある節の駆動
装置には、まだトルクがかかつていないので、さらに曲
りつづけ、第８，９図に示した状態となり、最終的に
は、第１０図に示したように、各節すべての駆動装置に
かかるトルクＴＫがＴｌを越えたところで腕の動きは停
止する。すなわち、各節は、自律的に第１１図に示す均
質なアルゴリズムで、スタート信号により、駆動装置を
一定方向に回転させ（節を曲げ）節にかかるトルクが一
定トルクＴｌを越えた時は回転をやめることでコントロ
ールする。このように、ハード・ソフトともに均質な節
からなる腕を、長さ（節の数）を変え外側の腕を短くす
ることによつて、第１２図に示すように、物体6000にか
らみつき、つかむことができる。
第１３図に、１個の節13000が故障して関節を曲げるこ
とができなくなつた時の各腕の状態を示す。このよう
に、物体に接触する部分である重要な節が故障しても、
第１１図に示すアルゴリズムで、各節の駆動装置にかか
るトルクＴＫがＴｌを下回つている間、関節を曲げつづ
けることによつて、第１３図のようにして物体6000をつ
かむことができる。第１４，１５図にロボツト全体の動
きを示す。第１４図に示すように、ロボツト14000のま
わりにつかもうとする物体14001，14002，14003，14004
を配置しておきロボツトを動作させると、第１５図のよ
うに物体をつかむことができる。
とができなくなつた時の各腕の状態を示す。このよう
に、物体に接触する部分である重要な節が故障しても、
第１１図に示すアルゴリズムで、各節の駆動装置にかか
るトルクＴＫがＴｌを下回つている間、関節を曲げつづ
けることによつて、第１３図のようにして物体6000をつ
かむことができる。第１４，１５図にロボツト全体の動
きを示す。第１４図に示すように、ロボツト14000のま
わりにつかもうとする物体14001，14002，14003，14004
を配置しておきロボツトを動作させると、第１５図のよ
うに物体をつかむことができる。
なお、上記ロボツトでは、つかもうとする物体の重さが
軽いもの、物体の置いてある床がすべり易い場合は、腕
が物体にからみつく前に物体が動いてしまい物体をつか
むことができない。すなわち各節の長さをＬ（ｍ）、物
体の重さをＭ（kar）、床と物体の静止摩擦係数をμと
すると、駆動装置にかかるトルクＴＫ（kgrｍ2／Ｓ2）
は ＴＫ＜Ｔｌ………(1) であるから、物体をつかめる物体と床の条件は、Ｔｌの
トルクが節にかかつている時に物体が動かなければよい
から（関節における摩擦はないものとする） ここに、ｇ（kgrｍ／Ｓ2）：重力加速度 となる。
軽いもの、物体の置いてある床がすべり易い場合は、腕
が物体にからみつく前に物体が動いてしまい物体をつか
むことができない。すなわち各節の長さをＬ（ｍ）、物
体の重さをＭ（kar）、床と物体の静止摩擦係数をμと
すると、駆動装置にかかるトルクＴＫ（kgrｍ2／Ｓ2）
は ＴＫ＜Ｔｌ………(1) であるから、物体をつかめる物体と床の条件は、Ｔｌの
トルクが節にかかつている時に物体が動かなければよい
から（関節における摩擦はないものとする） ここに、ｇ（kgrｍ／Ｓ2）：重力加速度 となる。
また、節によつて関節を曲げる速度を変え、支柱に近い
節の関節を曲げる速度を上げると、第１６図に示すよう
に、ロボツトから遠くにある物体もつかむことができる
が、逆に、支柱から離れている節の関節を曲げる速度を
上げると、近くの物体だけをつかむことができる。さら
に、スタート信号に各節が関節を曲げる速度のパターン
を付与することによつて、適時、つかみ方のパターンを
変えることができる。なお、第１６図の点線は先端の方
の関節を曲げる速度を上げた時の腕の先端の軌跡，一点
鎖線は、支柱16000に近い節に速度を上げた時の腕の先
端の軌跡を示す。また、各節が自分のとなりの節と伝送
路を通じて情報を交換し、各節で駆動装置にかかるトル
クが一定トルクＴｌを起えたら、この情報を次の節（腕
の先端に近い方の節）に伝え、この情報により次の節が
関節を曲げる速度を上げることによつて、より効率的に
物体をつかむことができる。すなわち、第１７図に示す
ように、節17002が物体6000とぶつかることにより節170
02〜17015はＴｌ以上のトルクを検知して関節を曲げる
のをやめると同時に、次の節（たとえば、節17006なら
節17005）に関節を曲げるのをやめたことを伝える。こ
こで節17001〜17014までの各節は関節を曲げる速度を上
げようとするが、筋17002〜17014はすでに駆動装置にか
かるトルクがＴｌを超えているので、これ以上関節は曲
げないが、節17001はまだＴｌを超えていないので第１
７図のように、節17001で折れるようにして曲がり、最
終的には第１８図のように物体をつかむことができる。
節の関節を曲げる速度を上げると、第１６図に示すよう
に、ロボツトから遠くにある物体もつかむことができる
が、逆に、支柱から離れている節の関節を曲げる速度を
上げると、近くの物体だけをつかむことができる。さら
に、スタート信号に各節が関節を曲げる速度のパターン
を付与することによつて、適時、つかみ方のパターンを
変えることができる。なお、第１６図の点線は先端の方
の関節を曲げる速度を上げた時の腕の先端の軌跡，一点
鎖線は、支柱16000に近い節に速度を上げた時の腕の先
端の軌跡を示す。また、各節が自分のとなりの節と伝送
路を通じて情報を交換し、各節で駆動装置にかかるトル
クが一定トルクＴｌを起えたら、この情報を次の節（腕
の先端に近い方の節）に伝え、この情報により次の節が
関節を曲げる速度を上げることによつて、より効率的に
物体をつかむことができる。すなわち、第１７図に示す
ように、節17002が物体6000とぶつかることにより節170
02〜17015はＴｌ以上のトルクを検知して関節を曲げる
のをやめると同時に、次の節（たとえば、節17006なら
節17005）に関節を曲げるのをやめたことを伝える。こ
こで節17001〜17014までの各節は関節を曲げる速度を上
げようとするが、筋17002〜17014はすでに駆動装置にか
かるトルクがＴｌを超えているので、これ以上関節は曲
げないが、節17001はまだＴｌを超えていないので第１
７図のように、節17001で折れるようにして曲がり、最
終的には第１８図のように物体をつかむことができる。
また、つかんだ物体を離す時には、伝送路を通してリセ
ツト信号を各節に伝えることにより、各節が自律的に関
節を伸ばすことによつて行なえる。
ツト信号を各節に伝えることにより、各節が自律的に関
節を伸ばすことによつて行なえる。
また、多数の腕の構成法には第１９図に示すように、腕
から枝状に腕を出すことによつても行うことができる。
から枝状に腕を出すことによつても行うことができる。
〔発明の効果〕 以上述べた本発明により、つかもうとする物体の全体認
識なしに、複数の種々の形，大きさの物体をつかむこと
ができる。また、それぞれの関節が同一機能を持つため
に、腕の長さの拡張・縮小、腕の組み合せの変化を自由
に、各節のハード・ソフトの変更なく行なうことができ
る。さらに、故障がおき、関節が動かなくなつた場合で
も、ロボツト全体はダウンすることなく、所定の機能を
実行できる。また、腕の中での節（関節）の位置によつ
て関節節を曲げる速度を変えることにより、つかもうと
する物体の存在する範囲を限定してつかむことができ
る。
識なしに、複数の種々の形，大きさの物体をつかむこと
ができる。また、それぞれの関節が同一機能を持つため
に、腕の長さの拡張・縮小、腕の組み合せの変化を自由
に、各節のハード・ソフトの変更なく行なうことができ
る。さらに、故障がおき、関節が動かなくなつた場合で
も、ロボツト全体はダウンすることなく、所定の機能を
実行できる。また、腕の中での節（関節）の位置によつ
て関節節を曲げる速度を変えることにより、つかもうと
する物体の存在する範囲を限定してつかむことができ
る。
第１図は実施例で取り上げるロボツトの上からの概観
図、第２Ａ，第２Ｂ図は節（関節部）の上面図・側面
図、第３図は関節部の動作図、第４図は各節の構成図、
第５図はコントローラーの構成図、第６，７，８，９，
１０，１２，１４，１５図はロボツトの動作を示す図、
第１１図は動作のアルゴリズムを示す図、第１３図は故
障した時の動作を示す図、第１６図はロボツトの腕の動
く軌跡を示す図、第１７，１８図は関節を曲げる速さを
変えた時の１本の腕の動作を示す図、第１９図は多数の
腕の構成図である。 1000……ロボツトの腕をささえる支柱、１０１〜１３６
……ロボツトの腕、1200〜1205，2001〜2004，2011〜20
14，3000〜3005，3010〜3015……腕を構成する節、4000
……伝送路、4001……コントローラー、4002……サー
ボ、4003……サーボモーター、4004……トルクセンサ
ー、5001……処理装置、5000，5002，5003……インター
フエイス、1400……ロボツト本体、6000，14001，1400
2，14003……つかもうとしている物体。
図、第２Ａ，第２Ｂ図は節（関節部）の上面図・側面
図、第３図は関節部の動作図、第４図は各節の構成図、
第５図はコントローラーの構成図、第６，７，８，９，
１０，１２，１４，１５図はロボツトの動作を示す図、
第１１図は動作のアルゴリズムを示す図、第１３図は故
障した時の動作を示す図、第１６図はロボツトの腕の動
く軌跡を示す図、第１７，１８図は関節を曲げる速さを
変えた時の１本の腕の動作を示す図、第１９図は多数の
腕の構成図である。 1000……ロボツトの腕をささえる支柱、１０１〜１３６
……ロボツトの腕、1200〜1205，2001〜2004，2011〜20
14，3000〜3005，3010〜3015……腕を構成する節、4000
……伝送路、4001……コントローラー、4002……サー
ボ、4003……サーボモーター、4004……トルクセンサ
ー、5001……処理装置、5000，5002，5003……インター
フエイス、1400……ロボツト本体、6000，14001，1400
2，14003……つかもうとしている物体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能見 誠 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 宮本 捷二 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−120997（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−124787（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−157494（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−16997（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (4)
- 【請求項１】相互に関節で接続された複数の節からなる
複数の腕により物体をつかむよう構成された多関節ロボ
ットであって、前記関節を動かすための駆動装置と、該
駆動装置を制御して関節を動かすコントロール装置と、
前記駆動装置の駆動状態を検知するセンサとを前記複数
の節の各々に設け、前記コントロール装置相互を接続す
る伝送路を有し、前記コントロール装置の各々が、前記
伝送路上を伝えられる起動情報に応じて前記駆動装置を
駆動し、前記センサにより前記駆動状態が所定の状態と
なったことを検知して前記駆動装置を停止し、該駆動状
態を示す情報を前記伝送路上に送出するとともに、前記
伝送路を介して送られる情報に基づいて前記駆動装置の
駆動形態を制御することを特徴とする多関節ロボット。 - 【請求項２】特許請求範囲第１項記載の多関節ロボット
において、前記複数の腕のそれぞれの長さがことなるこ
とを特徴とする多関節ロボット。 - 【請求項３】特許請求範囲第１項記載の多関節ロボット
において、各関節を曲げる速さを腕の部分によって変え
ることを特徴とする多関節ロボット。 - 【請求項４】特許請求範囲第１項記載の多関節ロボット
において、腕から枝上に次の腕を出すことにより複数の
腕を構成し物体をつかむよう構成されたことを特徴とす
る多関節ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58186734A JPH0615152B2 (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 多関節ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58186734A JPH0615152B2 (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 多関節ロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6080592A JPS6080592A (ja) | 1985-05-08 |
| JPH0615152B2 true JPH0615152B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=16193708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58186734A Expired - Lifetime JPH0615152B2 (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 多関節ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0615152B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8999454B2 (en) | 2012-03-22 | 2015-04-07 | General Electric Company | Device and process for producing a reinforced hollow fibre membrane |
| US9022229B2 (en) | 2012-03-09 | 2015-05-05 | General Electric Company | Composite membrane with compatible support filaments |
| CN104669292A (zh) * | 2015-03-28 | 2015-06-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2680770B2 (ja) * | 1992-05-14 | 1997-11-19 | 三菱重工業株式会社 | 組織型群制御ロボット |
| JP7022964B2 (ja) * | 2018-04-26 | 2022-02-21 | 国立大学法人東海国立大学機構 | ロボットハンドの把持方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51124787A (en) * | 1975-04-24 | 1976-10-30 | Yamatake Honeywell Co Ltd | A fixing of rotational force in a rotational transmission system and t he control apparatus |
| JPS5816997A (ja) * | 1981-07-20 | 1983-01-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 船舶の自動位置制御装置 |
-
1983
- 1983-10-07 JP JP58186734A patent/JPH0615152B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9022229B2 (en) | 2012-03-09 | 2015-05-05 | General Electric Company | Composite membrane with compatible support filaments |
| US8999454B2 (en) | 2012-03-22 | 2015-04-07 | General Electric Company | Device and process for producing a reinforced hollow fibre membrane |
| CN104669292A (zh) * | 2015-03-28 | 2015-06-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种有凸起气囊的螺旋缠绕式充气抓捕手 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6080592A (ja) | 1985-05-08 |
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