JPH06155346A - ロボットの教示装置 - Google Patents
ロボットの教示装置Info
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- JPH06155346A JPH06155346A JP33980192A JP33980192A JPH06155346A JP H06155346 A JPH06155346 A JP H06155346A JP 33980192 A JP33980192 A JP 33980192A JP 33980192 A JP33980192 A JP 33980192A JP H06155346 A JPH06155346 A JP H06155346A
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- JP
- Japan
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- robot
- force
- matrix
- orientation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】力制御の可能なロボットにおけるジョグ運転に
よる教示動作において障害物の破損を防止すること。 【構成】位置姿勢制御と力制御とを行うことのできるロ
ボットの教示装置において、ロボットのハンド部に配設
され、反力を検出する力覚センサと、ジョグ運転指令を
与える操作手段と、操作手段の操作状態に応じてロボッ
トをジョグ動作させる制御手段１３２と、ジョグ動作中
に力覚センサの出力する信号を入力１１８して、各反力
成分が予め設定された所定値を越えるか否かを判定する
判定手段１２６と、操作手段の操作状態にかかわらず、
判定手段により所定値を越えると判定される期間、その
方向のジョグ動作を禁止させる動作方向制限手段１４１
とを設けた。
よる教示動作において障害物の破損を防止すること。 【構成】位置姿勢制御と力制御とを行うことのできるロ
ボットの教示装置において、ロボットのハンド部に配設
され、反力を検出する力覚センサと、ジョグ運転指令を
与える操作手段と、操作手段の操作状態に応じてロボッ
トをジョグ動作させる制御手段１３２と、ジョグ動作中
に力覚センサの出力する信号を入力１１８して、各反力
成分が予め設定された所定値を越えるか否かを判定する
判定手段１２６と、操作手段の操作状態にかかわらず、
判定手段により所定値を越えると判定される期間、その
方向のジョグ動作を禁止させる動作方向制限手段１４１
とを設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位置決め制御と力制御
とを同時に行うことができるロボットにおける教示装置
に関する。特に、ジョグ運転による教示動作時に、動作
経路周辺に存在する障害物を破壊しないようにした装置
に関する。
とを同時に行うことができるロボットにおける教示装置
に関する。特に、ジョグ運転による教示動作時に、動作
経路周辺に存在する障害物を破壊しないようにした装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットに加工物体の表面を研磨させた
りバリ取りをさせる場合には、常時、加工物体に一定の
力がかかるように制御する必要がある。このために、ロ
ボットのハンド部に力覚センサを配設して、加工物体か
らハンドが受ける反力を検出して、この反力が指令値を
とるように工具の加工物体への接触圧力を制御してい
る。一方において、時々刻々指令される指令位置及び姿
勢に対する現実の工具の位置及び姿勢の偏差が零となる
ように位置姿勢決め制御が行われている。このように、
工具の加工物体に対する圧力を制御する必要があるロボ
ットでは、実際の加工に際して力制御と位置制御とが同
時に行われている。
りバリ取りをさせる場合には、常時、加工物体に一定の
力がかかるように制御する必要がある。このために、ロ
ボットのハンド部に力覚センサを配設して、加工物体か
らハンドが受ける反力を検出して、この反力が指令値を
とるように工具の加工物体への接触圧力を制御してい
る。一方において、時々刻々指令される指令位置及び姿
勢に対する現実の工具の位置及び姿勢の偏差が零となる
ように位置姿勢決め制御が行われている。このように、
工具の加工物体に対する圧力を制御する必要があるロボ
ットでは、実際の加工に際して力制御と位置制御とが同
時に行われている。
【０００３】又、このような力制御と位置制御とが行わ
れるロボットにおける教示操作には、ロボットのハンド
部を把持して、工具先端点を必要な動作経路に沿って移
動させて教示させる方法と、操作盤を操作してジョグ運
転により工具先端点を必要な動作経路上に位置決めする
方法がある。
れるロボットにおける教示操作には、ロボットのハンド
部を把持して、工具先端点を必要な動作経路に沿って移
動させて教示させる方法と、操作盤を操作してジョグ運
転により工具先端点を必要な動作経路上に位置決めする
方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ジョグ
運転による方法は、作業者の操作盤の誤操作により工具
先端点が作業者の意図しない経路を移動して、動作経路
の周囲に存在する物体を傷つけたり、破壊したりすると
いう問題がある。また、このことを避けるためには、作
業者は慎重にロボットのジョグ運転を行わなければなら
ず、教示操作に時間がかかるという問題がある。本発明
は、上記の課題を解決するために成されたものであり、
力制御と位置制御とを同時に行うことのできるロボット
において、動作経路周囲に存在する物体を傷つけたり、
破壊したりすることを防止すると共にジョグ運転による
教示を効率良く行うことを目的とする。
運転による方法は、作業者の操作盤の誤操作により工具
先端点が作業者の意図しない経路を移動して、動作経路
の周囲に存在する物体を傷つけたり、破壊したりすると
いう問題がある。また、このことを避けるためには、作
業者は慎重にロボットのジョグ運転を行わなければなら
ず、教示操作に時間がかかるという問題がある。本発明
は、上記の課題を解決するために成されたものであり、
力制御と位置制御とを同時に行うことのできるロボット
において、動作経路周囲に存在する物体を傷つけたり、
破壊したりすることを防止すると共にジョグ運転による
教示を効率良く行うことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、ロボットの工具の位置及び姿勢を指令
された位置及び姿勢に追随させる位置姿勢制御と、ロボ
ットのハンド部に反力を検出する力覚センサを取り付
け、力覚センサの検出する反力を指令された反力に追随
させる力制御とを行うことのできるロボットの教示装置
において、ロボットのハンド部に配設され、反力を検出
する力覚センサと、ジョグ運転指令を与える操作手段
と、操作手段の操作状態に応じてロボットをジョグ動作
させる制御手段と、ジョグ動作中に力覚センサの出力す
る信号を入力して、各反力成分が予め設定された所定値
を越えるか否かを判定する判定手段と、判定手段により
所定値を越えると判定される期間、操作手段の操作状態
にかかわらず、その方向のジョグ動作を禁止させる動作
方向制限手段とを設けたことを特徴とする。
の発明の構成は、ロボットの工具の位置及び姿勢を指令
された位置及び姿勢に追随させる位置姿勢制御と、ロボ
ットのハンド部に反力を検出する力覚センサを取り付
け、力覚センサの検出する反力を指令された反力に追随
させる力制御とを行うことのできるロボットの教示装置
において、ロボットのハンド部に配設され、反力を検出
する力覚センサと、ジョグ運転指令を与える操作手段
と、操作手段の操作状態に応じてロボットをジョグ動作
させる制御手段と、ジョグ動作中に力覚センサの出力す
る信号を入力して、各反力成分が予め設定された所定値
を越えるか否かを判定する判定手段と、判定手段により
所定値を越えると判定される期間、操作手段の操作状態
にかかわらず、その方向のジョグ動作を禁止させる動作
方向制限手段とを設けたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】ロボットのハンド部には工具が加工物体から受
ける反力を検出する力覚センサが配設されている。ジョ
グ運転中、この力覚センサにより検出される反力の各成
分が判定手段により監視され、各成分が所定値を越えた
か否かが判定される。ある反力成分が所定値を越えた場
合には、動作方向制限手段により、操作手段の操作状態
にかかわらず、その所定値を越える方向の動作が禁止さ
れる。
ける反力を検出する力覚センサが配設されている。ジョ
グ運転中、この力覚センサにより検出される反力の各成
分が判定手段により監視され、各成分が所定値を越えた
か否かが判定される。ある反力成分が所定値を越えた場
合には、動作方向制限手段により、操作手段の操作状態
にかかわらず、その所定値を越える方向の動作が禁止さ
れる。
【０００７】
【発明の効果】このように、操作手段の指令によりジョ
グ運転を行って動作経路を教示させる場合に、反力が大
きくなる方向への動作が制限されるので、周囲に存在す
る物体を傷つけたり、破壊したりすることが防止され
る。又、周囲の物体を傷つけたり、破壊したりする心配
がないことから、作業者はジョグ運転を迅速に行うこと
ができ、教示操作を効率良く行うことができる。
グ運転を行って動作経路を教示させる場合に、反力が大
きくなる方向への動作が制限されるので、周囲に存在す
る物体を傷つけたり、破壊したりすることが防止され
る。又、周囲の物体を傷つけたり、破壊したりする心配
がないことから、作業者はジョグ運転を迅速に行うこと
ができ、教示操作を効率良く行うことができる。
【０００８】
【実施例】以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明
する。図１は６軸多関節ロボットの機構を示した機構図
である。１０がロボット本体であり、フロアに本体１０
を固定するベース１３が配設され、ベース１３上にはコ
ラム１２が固設されており、コラム１２はボディ１４を
回転自在に配設している。ボディ１４はアッパーアーム
１５を回動自在に軸支し、アッパーアーム１５は、フォ
アアーム１６を回動自在に軸支している。ボディ１４、
アッパーアーム１５、フォアアーム１６は、それぞれ、
サーボモータSm１，Sm２，Sm３（図２参照）によって、
軸ａ，ｂ，ｃの回りに回転駆動される。この回転角はエ
ンコーダＥ１，Ｅ２，Ｅ３によって検出される。フォア
アーム１６の先端部にはリスト１７がｄ軸の周りに回転
可能に軸支され、リスト１７にはハンド１８がｅ軸の周
りに回動自在に軸支されている。ハンド１８のフランジ
１８ａはｆ軸の回りに回転可能に軸支されており、その
フランジ１８ａには円筒形状の力覚センサ３０が固設さ
れている。
する。図１は６軸多関節ロボットの機構を示した機構図
である。１０がロボット本体であり、フロアに本体１０
を固定するベース１３が配設され、ベース１３上にはコ
ラム１２が固設されており、コラム１２はボディ１４を
回転自在に配設している。ボディ１４はアッパーアーム
１５を回動自在に軸支し、アッパーアーム１５は、フォ
アアーム１６を回動自在に軸支している。ボディ１４、
アッパーアーム１５、フォアアーム１６は、それぞれ、
サーボモータSm１，Sm２，Sm３（図２参照）によって、
軸ａ，ｂ，ｃの回りに回転駆動される。この回転角はエ
ンコーダＥ１，Ｅ２，Ｅ３によって検出される。フォア
アーム１６の先端部にはリスト１７がｄ軸の周りに回転
可能に軸支され、リスト１７にはハンド１８がｅ軸の周
りに回動自在に軸支されている。ハンド１８のフランジ
１８ａはｆ軸の回りに回転可能に軸支されており、その
フランジ１８ａには円筒形状の力覚センサ３０が固設さ
れている。
【０００９】力覚センサ３０は図３に示すように、上部
フランジ３０ａと下部フランジ３０ｂと円筒部３０ｃと
で構成されており、上部フランジ３０ａがハンド１８の
フランジ１８ａに固設され、下部フランジ３０ｂに工具
台１９が固設される。又、円筒部３０ｃの側壁には図示
するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の３力成分と各軸の回りの各
モーメント成分の併せて６力成分を検出するための歪み
センサ３１〜３８が貼付されている。この歪みセンサ３
１〜３８の出力する信号を処理して、中心点Ｏにかかる
反力の６力成分が演算される。尚、歪みセンサの出力か
ら６力成分を演算するための歪み変換行列は、例えば、
特開平２−２４０９１号公報に記載されている方法によ
り求められる。
フランジ３０ａと下部フランジ３０ｂと円筒部３０ｃと
で構成されており、上部フランジ３０ａがハンド１８の
フランジ１８ａに固設され、下部フランジ３０ｂに工具
台１９が固設される。又、円筒部３０ｃの側壁には図示
するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の３力成分と各軸の回りの各
モーメント成分の併せて６力成分を検出するための歪み
センサ３１〜３８が貼付されている。この歪みセンサ３
１〜３８の出力する信号を処理して、中心点Ｏにかかる
反力の６力成分が演算される。尚、歪みセンサの出力か
ら６力成分を演算するための歪み変換行列は、例えば、
特開平２−２４０９１号公報に記載されている方法によ
り求められる。
【００１０】力覚センサ３０の下部フランジ３０ｂには
工具台１９が固設され、その工具台１９にはバリ取り工
具１１が固設されている。そして、ｄ軸、ｅ軸、ｆ軸は
サーボモータSm４、Sm５、Sm６によって駆動される。
工具台１９が固設され、その工具台１９にはバリ取り工
具１１が固設されている。そして、ｄ軸、ｅ軸、ｆ軸は
サーボモータSm４、Sm５、Sm６によって駆動される。
【００１１】図２は、本発明にかかる教示装置を含むロ
ボットの位置姿勢制御装置の電気的構成を示したブロッ
クダイヤグラムである。ＣＰＵ２０には、メモリ２５、
サーボモータを駆動するためのサーボＣＰＵ２２ａ〜２
２ｆ、ジョグ運転の指令、教示点の指示等を行う操作盤
２６が接続されている。ロボットに取付けられた各軸ａ
〜ｆ駆動用のサーボモータSm１〜Sm６は、それぞれサー
ボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆによって駆動される。
ボットの位置姿勢制御装置の電気的構成を示したブロッ
クダイヤグラムである。ＣＰＵ２０には、メモリ２５、
サーボモータを駆動するためのサーボＣＰＵ２２ａ〜２
２ｆ、ジョグ運転の指令、教示点の指示等を行う操作盤
２６が接続されている。ロボットに取付けられた各軸ａ
〜ｆ駆動用のサーボモータSm１〜Sm６は、それぞれサー
ボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆによって駆動される。
【００１２】サーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｆのそれぞれ
は、ＣＰＵ２０から出力される各軸のトルク指令値Ｗ１
〜Ｗ６に基づいて、サーボモータSm１〜Sm６の出力トル
クを制御する。各駆動軸に連結されたエンコーダＥ１〜
Ｅ６の出力α１〜α６はＣＰＵ２０に入力しており、Ｃ
ＰＵ２０による位置及び姿勢行列の演算に用いられる。
ＣＰＵ２０には操作盤２６が接続されており、操作盤２
６の操作状態により、ジョグ運転による教示や教示され
た動作経路に沿った加工が実行される。メモリ２５には
ロボットを教示点データに従って動作させるためのプロ
グラムが記憶されたＰＡ領域とバリ取り工具１１の位置
と姿勢を表す教示点データを記憶するＰＤＡ領域とが設
けられている。教示モードにおいて、複数の教示点にお
ける位置データと姿勢データはＰＤＡ領域に記憶され
る。また、バリ取り工具１１は工具駆動回路２３により
駆動され、力覚センサ３０の各歪みセンサ３１〜３８の
信号は、ＣＰＵ２０に入力されるようになっている。
は、ＣＰＵ２０から出力される各軸のトルク指令値Ｗ１
〜Ｗ６に基づいて、サーボモータSm１〜Sm６の出力トル
クを制御する。各駆動軸に連結されたエンコーダＥ１〜
Ｅ６の出力α１〜α６はＣＰＵ２０に入力しており、Ｃ
ＰＵ２０による位置及び姿勢行列の演算に用いられる。
ＣＰＵ２０には操作盤２６が接続されており、操作盤２
６の操作状態により、ジョグ運転による教示や教示され
た動作経路に沿った加工が実行される。メモリ２５には
ロボットを教示点データに従って動作させるためのプロ
グラムが記憶されたＰＡ領域とバリ取り工具１１の位置
と姿勢を表す教示点データを記憶するＰＤＡ領域とが設
けられている。教示モードにおいて、複数の教示点にお
ける位置データと姿勢データはＰＤＡ領域に記憶され
る。また、バリ取り工具１１は工具駆動回路２３により
駆動され、力覚センサ３０の各歪みセンサ３１〜３８の
信号は、ＣＰＵ２０に入力されるようになっている。
【００１３】次に、本装置の作動について説明する。ロ
ボットの力と位置のフィードバック制御は、ＣＰＵ２０
により、図７、図８に示す手順に従って、図４に示す伝
達関数を用いて実行される。図７、図８に示すプログラ
ムは、微小時間間隔毎のタイマ割り込みにより繰り返し
起動されている。
ボットの力と位置のフィードバック制御は、ＣＰＵ２０
により、図７、図８に示す手順に従って、図４に示す伝
達関数を用いて実行される。図７、図８に示すプログラ
ムは、微小時間間隔毎のタイマ割り込みにより繰り返し
起動されている。
【００１４】１）位置姿勢制御 各駆動軸のエンコーダＥ１〜Ｅ６により検出された角度
α１〜α６から、ワールド座標系におけるハンド座標系
の位置姿勢行列Ｘが演算される（ステップ２００）。良
く知られたように、ロボットの各駆動軸の回転角（α１
〜α６）（以下、駆動軸の角度で表す座標系を「ジョイ
ント座標系」という）を用いて、フロアに固定された絶
対座標系０−ＸＹＺ（以下、「ワールド座標系」とい
う）で表されたハンド１８のフランジ１８ａの中心に固
定された座標系（以下、「ハンド座標系」という）の位
置及び姿勢を表す行列（以下、「位置姿勢行列」とい
う）を求める関数ｇi,j （α１，…，α６）が存在す
る。現時点での位置姿勢行列はこの関数を用いて演算す
ることができる。
α１〜α６から、ワールド座標系におけるハンド座標系
の位置姿勢行列Ｘが演算される（ステップ２００）。良
く知られたように、ロボットの各駆動軸の回転角（α１
〜α６）（以下、駆動軸の角度で表す座標系を「ジョイ
ント座標系」という）を用いて、フロアに固定された絶
対座標系０−ＸＹＺ（以下、「ワールド座標系」とい
う）で表されたハンド１８のフランジ１８ａの中心に固
定された座標系（以下、「ハンド座標系」という）の位
置及び姿勢を表す行列（以下、「位置姿勢行列」とい
う）を求める関数ｇi,j （α１，…，α６）が存在す
る。現時点での位置姿勢行列はこの関数を用いて演算す
ることができる。
【００１５】この位置姿勢行列Ｘに行列（Ｉ−Ａ）が掛
け算され、位置姿勢のフィードバック値（Ｉ−Ａ）Ｘが
演算される（ステップ２０２）。但し、Ｉは単位行列で
あり、Ａは位置姿勢制御と力制御との組み合わせを調節
する選択行列であり、この選択行列Ａは成分の全てが０
〜１の間の値をとる対角行列で表される。又、ワールド
座標系で表されたハンド座標系の指令位置姿勢行列Ｘt
に（Ｉ−Ａ）が掛け算され、位置姿勢の指令値（Ｉ−
Ａ）Ｘt が演算される（ステップ２０４）。そして、指
令値（Ｉ−Ａ）Ｘt のフィードバック値（Ｉ−Ａ）Ｘに
対する偏差（Ｉ−Ａ）（Ｘ−Ｘt ）が演算され（ステッ
プ２０６）、この偏差に逆ヤコビ行列Ｊ-1が掛け算さ
れ、ジョイント座標における角度偏差δt （＝Ｊ-1（Ｉ
−Ａ）（Ｘ−Ｘt ））が求められる（ステップ２０
８）。ヤコビ行列Ｊは、上記関数ｇi,j （α１，…，α
６）に関する一次偏微分関数行列である。即ち、ヤコビ
行列Ｊは、ジョイント座標の微小変化Δαを位置姿勢行
列の微小変化ΔＸに変換する変換行列である。上記の偏
差（Ｉ−Ａ）（Ｘ−Ｘt ）は、通常は小さいので、逆ヤ
コビ行列Ｊ-1によりジョイント座標系における角度偏差
δt を演算することができる。
け算され、位置姿勢のフィードバック値（Ｉ−Ａ）Ｘが
演算される（ステップ２０２）。但し、Ｉは単位行列で
あり、Ａは位置姿勢制御と力制御との組み合わせを調節
する選択行列であり、この選択行列Ａは成分の全てが０
〜１の間の値をとる対角行列で表される。又、ワールド
座標系で表されたハンド座標系の指令位置姿勢行列Ｘt
に（Ｉ−Ａ）が掛け算され、位置姿勢の指令値（Ｉ−
Ａ）Ｘt が演算される（ステップ２０４）。そして、指
令値（Ｉ−Ａ）Ｘt のフィードバック値（Ｉ−Ａ）Ｘに
対する偏差（Ｉ−Ａ）（Ｘ−Ｘt ）が演算され（ステッ
プ２０６）、この偏差に逆ヤコビ行列Ｊ-1が掛け算さ
れ、ジョイント座標における角度偏差δt （＝Ｊ-1（Ｉ
−Ａ）（Ｘ−Ｘt ））が求められる（ステップ２０
８）。ヤコビ行列Ｊは、上記関数ｇi,j （α１，…，α
６）に関する一次偏微分関数行列である。即ち、ヤコビ
行列Ｊは、ジョイント座標の微小変化Δαを位置姿勢行
列の微小変化ΔＸに変換する変換行列である。上記の偏
差（Ｉ−Ａ）（Ｘ−Ｘt ）は、通常は小さいので、逆ヤ
コビ行列Ｊ-1によりジョイント座標系における角度偏差
δt を演算することができる。
【００１６】この角度偏差δt に位置ゲインＫP が掛け
算され、位置姿勢に関する最終指令モーメントＭXt（＝
ＫP Ｊ-1（Ｉ−Ａ）（Ｘ−Ｘt ））が演算される（ステ
ップ２１０）。今、仮に、選択行列Ａを零行列に等しく
すると、力のフィードバック制御はなくなるので（ステ
ップ２２４の力に関する最終指令モーメントＭFtは０と
なる）、位置姿勢に関する最終指令モーメントＭXTの検
出モーメントＭd に対する偏差に応じて各駆動軸のサー
ボモータSm１〜Sm６の出力トルクが制御される（ステッ
プ２２８〜２３０）。この結果、検出されたハンド座標
系の位置姿勢行列Ｘが指令位置姿勢行列Ｘt に等しくな
るように各駆動軸のサーボモータSm１〜Sm６の出力トル
クが制御されることになる。
算され、位置姿勢に関する最終指令モーメントＭXt（＝
ＫP Ｊ-1（Ｉ−Ａ）（Ｘ−Ｘt ））が演算される（ステ
ップ２１０）。今、仮に、選択行列Ａを零行列に等しく
すると、力のフィードバック制御はなくなるので（ステ
ップ２２４の力に関する最終指令モーメントＭFtは０と
なる）、位置姿勢に関する最終指令モーメントＭXTの検
出モーメントＭd に対する偏差に応じて各駆動軸のサー
ボモータSm１〜Sm６の出力トルクが制御される（ステッ
プ２２８〜２３０）。この結果、検出されたハンド座標
系の位置姿勢行列Ｘが指令位置姿勢行列Ｘt に等しくな
るように各駆動軸のサーボモータSm１〜Sm６の出力トル
クが制御されることになる。
【００１７】２）力制御 力覚センサ３０の各歪みセンサ３１〜３８の出力する信
号からハンド１８のフランジ１８ａの中心に固定された
ハンド座標系における力の６成分ｆが演算される（ステ
ップ２１２）。次に、ハンド座標系における力の６成分
ｆをワールド座標系における力の６成分へ変換する行列
Ｔ（ジョイント座標α１〜α６の関数）を用いて、ワー
ルド座標系での力の６成分Ｆが求められる（ステップ２
１４）。
号からハンド１８のフランジ１８ａの中心に固定された
ハンド座標系における力の６成分ｆが演算される（ステ
ップ２１２）。次に、ハンド座標系における力の６成分
ｆをワールド座標系における力の６成分へ変換する行列
Ｔ（ジョイント座標α１〜α６の関数）を用いて、ワー
ルド座標系での力の６成分Ｆが求められる（ステップ２
１４）。
【００１８】この力の６成分Ｆに選択行列Ａが掛け算さ
れ、力のフィードバック値ＡＦが求められる（ステップ
２１６）。一方、力の６成分の指令値Ｆt に選択行列Ａ
が掛け算され、指令値ＡＦt が演算される（ステップ２
１８）。この指令値ＡＦt のフィードバック値ＡＦに対
する偏差Ａ（Ｆt −Ｆ）が演算され（ステップ２２
０）、この偏差Ａ（Ｆt −Ｆ）に転置ヤコビ行列ＪT が
掛け算されて、ジョイント座標系における各駆動軸回り
の偏差モーメントΔt （＝ＪT Ａ（Ｆt −Ｆ））が演算
され（ステップ２２２）、その偏差モーメントΔt に力
ゲインＫf が掛け算されて、力制御に関する最終指令モ
ーメントＭFt（＝Ｋf Δt ＝Ｋf ＪT Ａ（Ｆt −Ｆ））
が演算される（ステップ２２４）。又、検出された力の
６成分Ｆに転置ヤコビ行列ＪT が掛け算されて各駆動軸
にかかる検出モーメントＭd （＝ＪT Ｆ）が演算される
（ステップ２２６）。今、仮に、選択行列Ａを単位行列
に等しくすると、位置姿勢のフィードバック制御はなく
なるので（ステップ２１０の位置姿勢に関する最終指令
モーメントＭXtは０となる）、力制御に関する最終指令
モーメントＭFtの検出モーメントＭd に対する偏差に応
じて各駆動軸のサーボモータSm１〜Sm６の出力トクルが
制御される（ステップ２２８〜２３０）。この結果、検
出された力の６成分Ｆが力の６成分の指令値Ｆt に等し
くなるように各駆動軸のサーボモータSm１〜Sm６の出力
トクルが制御されることになる。
れ、力のフィードバック値ＡＦが求められる（ステップ
２１６）。一方、力の６成分の指令値Ｆt に選択行列Ａ
が掛け算され、指令値ＡＦt が演算される（ステップ２
１８）。この指令値ＡＦt のフィードバック値ＡＦに対
する偏差Ａ（Ｆt −Ｆ）が演算され（ステップ２２
０）、この偏差Ａ（Ｆt −Ｆ）に転置ヤコビ行列ＪT が
掛け算されて、ジョイント座標系における各駆動軸回り
の偏差モーメントΔt （＝ＪT Ａ（Ｆt −Ｆ））が演算
され（ステップ２２２）、その偏差モーメントΔt に力
ゲインＫf が掛け算されて、力制御に関する最終指令モ
ーメントＭFt（＝Ｋf Δt ＝Ｋf ＪT Ａ（Ｆt −Ｆ））
が演算される（ステップ２２４）。又、検出された力の
６成分Ｆに転置ヤコビ行列ＪT が掛け算されて各駆動軸
にかかる検出モーメントＭd （＝ＪT Ｆ）が演算される
（ステップ２２６）。今、仮に、選択行列Ａを単位行列
に等しくすると、位置姿勢のフィードバック制御はなく
なるので（ステップ２１０の位置姿勢に関する最終指令
モーメントＭXtは０となる）、力制御に関する最終指令
モーメントＭFtの検出モーメントＭd に対する偏差に応
じて各駆動軸のサーボモータSm１〜Sm６の出力トクルが
制御される（ステップ２２８〜２３０）。この結果、検
出された力の６成分Ｆが力の６成分の指令値Ｆt に等し
くなるように各駆動軸のサーボモータSm１〜Sm６の出力
トクルが制御されることになる。
【００１９】３）力及び位置姿勢制御 選択行列Ａが零行列でも単位行列でもない場合には、力
と位置姿勢の同時制御が行われる。力制御に関する最終
指令モーメントＭFtと位置姿勢に関する最終指令モーメ
ントＭXtの和ＭFt＋ＭXtの検出モーメントＭd に対する
偏差によりトルク指令値Ｗが演算され（ステップ２２
８）、各軸のトルク指令値Ｗ１〜Ｗ６がサーボＣＰＵ２
２ａ〜２２ｆに出力され、サーボモータSm１〜Sm６の出
力トルクが指令トルクに等しくなるように制御される
（ステップ２３０）。この結果、検出された力の６成分
Ｆが力の６成分の指令値Ｆt に等しくなり、検出された
ハンド座標系の位置姿勢行列Ｘが指令位置姿勢行列Ｘt
に等しくなるように各駆動軸のサーボモータSm１〜Sm６
の出力トクルが制御されることになる。
と位置姿勢の同時制御が行われる。力制御に関する最終
指令モーメントＭFtと位置姿勢に関する最終指令モーメ
ントＭXtの和ＭFt＋ＭXtの検出モーメントＭd に対する
偏差によりトルク指令値Ｗが演算され（ステップ２２
８）、各軸のトルク指令値Ｗ１〜Ｗ６がサーボＣＰＵ２
２ａ〜２２ｆに出力され、サーボモータSm１〜Sm６の出
力トルクが指令トルクに等しくなるように制御される
（ステップ２３０）。この結果、検出された力の６成分
Ｆが力の６成分の指令値Ｆt に等しくなり、検出された
ハンド座標系の位置姿勢行列Ｘが指令位置姿勢行列Ｘt
に等しくなるように各駆動軸のサーボモータSm１〜Sm６
の出力トクルが制御されることになる。
【００２０】尚、上記の説明において、指令位置姿勢行
列Ｘt はハンド１８のフランジ１８ａの中心に固定され
たハンド座標系の位置及び姿勢を表す行列としている。
しかし、教示データとして、ワールド座標系で表したバ
リ取り工具１１の位置姿勢行列が与えられた場合には、
バリ取り工具１１の位置姿勢行列に工具行列（ハンド座
標系の位置姿勢行列をバリ取り工具１１の位置姿勢行列
に変換する行列）の逆行列を掛けて、上記処理過程にお
けるハンド座標系の指令位置姿勢行列Ｘt を求める必要
がある。
列Ｘt はハンド１８のフランジ１８ａの中心に固定され
たハンド座標系の位置及び姿勢を表す行列としている。
しかし、教示データとして、ワールド座標系で表したバ
リ取り工具１１の位置姿勢行列が与えられた場合には、
バリ取り工具１１の位置姿勢行列に工具行列（ハンド座
標系の位置姿勢行列をバリ取り工具１１の位置姿勢行列
に変換する行列）の逆行列を掛けて、上記処理過程にお
けるハンド座標系の指令位置姿勢行列Ｘt を求める必要
がある。
【００２１】次に、上記構成のロボットにおける教示動
作について、ＣＰＵ２０の処理手順を示した図５、図６
に示すフローチャートを参照して説明する。図５に示す
プログラムは、操作盤２６のジョグ運転教示開始キーの
操作に応答して実行が開始される。
作について、ＣＰＵ２０の処理手順を示した図５、図６
に示すフローチャートを参照して説明する。図５に示す
プログラムは、操作盤２６のジョグ運転教示開始キーの
操作に応答して実行が開始される。
【００２２】ステップ１００では、選択行列Ａが零行列
に初期設定される。即ち、ジョグ運転による教示動作に
おいては、力制御は行われずに、位置姿勢制御のみが行
われる。次に、ステップ１０２において、操作盤２６の
キーの操作状態が読取られ、ステップ１０４において、
動作指令キーがオン状態か否かが判定される。動作指令
キーがオン状態でなければ、ステップ１０６において教
示キーがオン状態か否かが判定され、オン状態であれ
ば、ステップ１０８において、その時のエンコーダＥ１
〜Ｅ６の出力値が読み込まれる。そして、ステップ１１
０において、変換関数ｇを用いて、ワールド座標におけ
るハンド座標系の位置姿勢行列Ｘが演算される。さら
に、工具行列を用いて、バリ取り工具１１の位置姿勢行
列が演算され、ステップ１１２において、その位置姿勢
行列は教示データとしてＰＤＡ領域に記憶され、ステッ
プ１０２に戻る。
に初期設定される。即ち、ジョグ運転による教示動作に
おいては、力制御は行われずに、位置姿勢制御のみが行
われる。次に、ステップ１０２において、操作盤２６の
キーの操作状態が読取られ、ステップ１０４において、
動作指令キーがオン状態か否かが判定される。動作指令
キーがオン状態でなければ、ステップ１０６において教
示キーがオン状態か否かが判定され、オン状態であれ
ば、ステップ１０８において、その時のエンコーダＥ１
〜Ｅ６の出力値が読み込まれる。そして、ステップ１１
０において、変換関数ｇを用いて、ワールド座標におけ
るハンド座標系の位置姿勢行列Ｘが演算される。さら
に、工具行列を用いて、バリ取り工具１１の位置姿勢行
列が演算され、ステップ１１２において、その位置姿勢
行列は教示データとしてＰＤＡ領域に記憶され、ステッ
プ１０２に戻る。
【００２３】又、ステップ１０６において、教示キーが
オン状態でないと判定された場合には、ステップ１１４
において、操作盤２６の終了キーがオン状態か否かが判
定され、オン状態であれば、本動作は終了し、オン状態
でなければ、ステップ１１６において、操作キーの種類
に対応した処理が実行される。
オン状態でないと判定された場合には、ステップ１１４
において、操作盤２６の終了キーがオン状態か否かが判
定され、オン状態であれば、本動作は終了し、オン状態
でなければ、ステップ１１６において、操作キーの種類
に対応した処理が実行される。
【００２４】次に、ステップ１０４において、動作指令
キーがオン状態であると判定された場合には、ジョグ運
転を行うためのステップ１１８以下の処理が実行され
る。ステップ１１８では、力覚センサ３０の各歪みセン
サ３１〜３８の出力が読み取られ、ステップ１２０にお
いて、上述したように、ワールド座標系における力の６
成分Ｆが演算される。そして、ステップ１２２では、エ
ンコーダＥ１〜Ｅ６の出力が読み取られ、ステップ１２
４において、上述したように、ワールド座標系における
ハンド座標系の位置姿勢行列Ｘが演算される。
キーがオン状態であると判定された場合には、ジョグ運
転を行うためのステップ１１８以下の処理が実行され
る。ステップ１１８では、力覚センサ３０の各歪みセン
サ３１〜３８の出力が読み取られ、ステップ１２０にお
いて、上述したように、ワールド座標系における力の６
成分Ｆが演算される。そして、ステップ１２２では、エ
ンコーダＥ１〜Ｅ６の出力が読み取られ、ステップ１２
４において、上述したように、ワールド座標系における
ハンド座標系の位置姿勢行列Ｘが演算される。
【００２５】次に、ステップ１２６において、力の６成
分Ｆの各成分Ｆi がしきい値Thi 以上か否かが判定さ
れ、少なくとも１つの成分がしきい値Thi を越えた場合
には、ステップ１２８に移行してそのことを記憶するた
めにフラグＲが１に設定され、６成分が全てしきい値を
越えていない場合には、ステップ１３０において、その
ことを記憶するためにフラグＲが０に設定される。
分Ｆの各成分Ｆi がしきい値Thi 以上か否かが判定さ
れ、少なくとも１つの成分がしきい値Thi を越えた場合
には、ステップ１２８に移行してそのことを記憶するた
めにフラグＲが１に設定され、６成分が全てしきい値を
越えていない場合には、ステップ１３０において、その
ことを記憶するためにフラグＲが０に設定される。
【００２６】次に、ステップ１３２において、操作盤２
６の押下されている動作指令キーの種類に対応して、位
置姿勢行列の微小変化を示す行列ΔＸt （以下、この行
列を「微小変化行列」という）が演算され、前制御周期
における指令位置姿勢行列Ｘt0 ` に微小変化行列ΔＸt
が加算されて、今回の制御周期における指令位置姿勢行
列Ｘt が演算される。そして、ステップ１３４におい
て、この指令位置姿勢行列Ｘt に対して、図７、図８の
フィードバック制御プログラムが起動される。
６の押下されている動作指令キーの種類に対応して、位
置姿勢行列の微小変化を示す行列ΔＸt （以下、この行
列を「微小変化行列」という）が演算され、前制御周期
における指令位置姿勢行列Ｘt0 ` に微小変化行列ΔＸt
が加算されて、今回の制御周期における指令位置姿勢行
列Ｘt が演算される。そして、ステップ１３４におい
て、この指令位置姿勢行列Ｘt に対して、図７、図８の
フィードバック制御プログラムが起動される。
【００２７】そして、指令位置姿勢行列Ｘt に対する位
置姿勢制御が完了すると、ステップ１３６において、フ
ラグＲが１か否かが判定される。フラグＲが１であれ
ば、力の６成分のうち少なくとも１成分がしきい値を越
えているので、ステップ１３８において、力覚センサ３
０の出力が読み取られ、力の６成分Ｆが演算される。そ
して、しきい値を越えている成分Ｆi の大きさが前制御
周期における測定値に比べて増加したか否かが判定さ
れ、成分Ｆi が増加した場合には、ステップ１４１以下
の動作禁止制御が行われる。
置姿勢制御が完了すると、ステップ１３６において、フ
ラグＲが１か否かが判定される。フラグＲが１であれ
ば、力の６成分のうち少なくとも１成分がしきい値を越
えているので、ステップ１３８において、力覚センサ３
０の出力が読み取られ、力の６成分Ｆが演算される。そ
して、しきい値を越えている成分Ｆi の大きさが前制御
周期における測定値に比べて増加したか否かが判定さ
れ、成分Ｆi が増加した場合には、ステップ１４１以下
の動作禁止制御が行われる。
【００２８】ステップ１４１では、前制御周期における
指令位置姿勢行列Ｘt ' がフィードバック制御の指令値
とされ、図７、図８に示すフィードバック制御が実行さ
れる。これにより、力の６成分のうち、しきい値を越え
て増加する成分が存在する場合には、元の位置姿勢に戻
されることになり、動作指令キーにより指令された位置
変化及び姿勢変化が禁止されることになる。そして、ス
テップ１４２において、位置姿勢変化が禁止されたこと
を示すメッセージが操作盤２６に表示され、ステップ１
０２に戻る。尚、ステップ１３６において、フラグＲが
０と判定された場合、ステップ１４０において力の成分
が拡大していないと判定された場合には、ステップ１４
１の位置姿勢の戻し動作を行うことなく、ステップ１０
２に戻る。
指令位置姿勢行列Ｘt ' がフィードバック制御の指令値
とされ、図７、図８に示すフィードバック制御が実行さ
れる。これにより、力の６成分のうち、しきい値を越え
て増加する成分が存在する場合には、元の位置姿勢に戻
されることになり、動作指令キーにより指令された位置
変化及び姿勢変化が禁止されることになる。そして、ス
テップ１４２において、位置姿勢変化が禁止されたこと
を示すメッセージが操作盤２６に表示され、ステップ１
０２に戻る。尚、ステップ１３６において、フラグＲが
０と判定された場合、ステップ１４０において力の成分
が拡大していないと判定された場合には、ステップ１４
１の位置姿勢の戻し動作を行うことなく、ステップ１０
２に戻る。
【００２９】この状態で、同一動作指令キーが押下され
続けると、その動作指令キーの指令する方向の微小な位
置姿勢の変化とその戻し動作が繰り返し実行されること
になり、結果的に、その動作指令キーによる動作が禁止
される。作業者は、この停止動作や操作盤２６の表示に
より、動作が禁止されたことを知り、その動作指令キー
の押下を中止することができる。
続けると、その動作指令キーの指令する方向の微小な位
置姿勢の変化とその戻し動作が繰り返し実行されること
になり、結果的に、その動作指令キーによる動作が禁止
される。作業者は、この停止動作や操作盤２６の表示に
より、動作が禁止されたことを知り、その動作指令キー
の押下を中止することができる。
【００３０】ステップ１２６で力の６成分が全てしきい
値を越えていないと判定された場合には、ステップ１３
６の判定がNOとなるので、ステップ１０２に戻り、同一
の動作指令キーが押下され続けている間、ステップ１１
８〜ステップ１３４が繰り返し実行されることになり、
ステップ１３４のフィードバック制御により、ロボット
は、動作指令キーに応じて、順次、位置及び姿勢を変化
することになる。
値を越えていないと判定された場合には、ステップ１３
６の判定がNOとなるので、ステップ１０２に戻り、同一
の動作指令キーが押下され続けている間、ステップ１１
８〜ステップ１３４が繰り返し実行されることになり、
ステップ１３４のフィードバック制御により、ロボット
は、動作指令キーに応じて、順次、位置及び姿勢を変化
することになる。
【図１】本発明の具体的な実施例装置で使用されるロボ
ットを示した構成図。
ットを示した構成図。
【図２】ロボットの制御装置の構成を示したブロック
図。
図。
【図３】力覚センサの構造を示した構造図。
【図４】ロボットの力と位置姿勢のフィードバック制御
を示したブロック図。
を示したブロック図。
【図５】ジョグ運転による教示動作におけるＣＰＵの処
理手順を示したフローチャート。
理手順を示したフローチャート。
【図６】図５に続くフローチャート。
【図７】ロボットの力と位置姿勢のフィードバック制御
におけるＣＰＵの処理手順を示したフローチャート。
におけるＣＰＵの処理手順を示したフローチャート。
【図８】図７に続くフローチャート。
１０…ロボット １１…バリ取り工具 １８…ハンド １８ａ…フランジ ２０…ＣＰＵ（制御手段、判定手段、動作方向制限手
段） ２６…操作盤（操作手段） ３０…力覚センサ ３０ａ、３０ｂ…フランジ ３１〜３８…歪みセンサ ステップ１００〜１１６、１２２、１２４、１３２、１
３４、２００〜２３０…制御手段 ステップ１１８、１２０、１２６〜１３０、１３６〜１
４０…判定手段 ステップ１４１…動作方向制限手段
段） ２６…操作盤（操作手段） ３０…力覚センサ ３０ａ、３０ｂ…フランジ ３１〜３８…歪みセンサ ステップ１００〜１１６、１２２、１２４、１３２、１
３４、２００〜２３０…制御手段 ステップ１１８、１２０、１２６〜１３０、１３６〜１
４０…判定手段 ステップ１４１…動作方向制限手段
Claims (1)
- 【請求項１】 ロボットの工具の位置及び姿勢を指令さ
れた位置及び姿勢に追随させる位置姿勢制御と、ロボッ
トのハンド部に反力を検出する力覚センサを取り付け、
力覚センサの検出する反力を指令された反力に追随させ
る力制御とを行うことのできるロボットの教示装置にお
いて、 ロボットのハンド部に配設され、反力を検出する力覚セ
ンサと、 ジョグ運転指令を与える操作手段と、 前記操作手段の操作状態に応じて前記ロボットをジョグ
動作させる制御手段と、 ジョグ動作中に前記力覚センサの出力する信号を入力し
て、各反力成分が予め設定された所定値を越えるか否か
を判定する判定手段と、 前記判定手段により所定値を越えると判定される期間、
前記操作手段の操作状態にかかわらず、その方向のジョ
グ動作を禁止させる動作方向制限手段とを備えることを
特徴とするロボットの教示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33980192A JPH06155346A (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | ロボットの教示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33980192A JPH06155346A (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | ロボットの教示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06155346A true JPH06155346A (ja) | 1994-06-03 |
Family
ID=18330944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33980192A Pending JPH06155346A (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | ロボットの教示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06155346A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000141259A (ja) * | 1999-01-01 | 2000-05-23 | Fanuc Ltd | ロボット制御装置 |
| WO2009098056A1 (de) | 2008-02-09 | 2009-08-13 | Abb Ag | Verfahren und vorrichtung zum verbinden von formteilen |
| KR100964961B1 (ko) * | 2009-02-25 | 2010-06-21 | 한국기계연구원 | 로봇의 직접교시 방법 |
| JP2011093011A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Toyota Motor Corp | ロボットアーム制御装置、その制御方法及びプログラム |
| JP2013107147A (ja) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Amada Co Ltd | ワーク搬送機の衝突検出装置 |
| JP2014128843A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Toyota Motor Corp | ロボットアーム教示システム及びロボットアーム教示方法 |
| DE102016002338A1 (de) | 2015-03-06 | 2016-09-08 | Fanuc Corporation | Roboter-Steuerungsvorrichtung, die den erneuten Start eines Betriebsprogramms beurteilt |
| US10406692B2 (en) | 2015-10-07 | 2019-09-10 | Seiko Epson Corporation | Robot system, robot, and robot control apparatus |
-
1992
- 1992-11-26 JP JP33980192A patent/JPH06155346A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000141259A (ja) * | 1999-01-01 | 2000-05-23 | Fanuc Ltd | ロボット制御装置 |
| WO2009098056A1 (de) | 2008-02-09 | 2009-08-13 | Abb Ag | Verfahren und vorrichtung zum verbinden von formteilen |
| KR100964961B1 (ko) * | 2009-02-25 | 2010-06-21 | 한국기계연구원 | 로봇의 직접교시 방법 |
| JP2011093011A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Toyota Motor Corp | ロボットアーム制御装置、その制御方法及びプログラム |
| JP2013107147A (ja) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Amada Co Ltd | ワーク搬送機の衝突検出装置 |
| JP2014128843A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Toyota Motor Corp | ロボットアーム教示システム及びロボットアーム教示方法 |
| DE102016002338A1 (de) | 2015-03-06 | 2016-09-08 | Fanuc Corporation | Roboter-Steuerungsvorrichtung, die den erneuten Start eines Betriebsprogramms beurteilt |
| JP2016163928A (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | ファナック株式会社 | 動作プログラムの再開を判断するロボット制御装置 |
| CN105936046A (zh) * | 2015-03-06 | 2016-09-14 | 发那科株式会社 | 判断动作程序的重新开始的机器人控制装置 |
| US9808934B2 (en) | 2015-03-06 | 2017-11-07 | Fanuc Corporation | Robot control apparatus judging restart of operation program |
| DE102016002338B4 (de) * | 2015-03-06 | 2018-02-08 | Fanuc Corporation | Roboter-Steuerungsvorrichtung, die den erneuten Start eines Betriebsprogramms beurteilt |
| US10406692B2 (en) | 2015-10-07 | 2019-09-10 | Seiko Epson Corporation | Robot system, robot, and robot control apparatus |
| US10828782B2 (en) | 2015-10-07 | 2020-11-10 | Seiko Epson Corporation | Robot system, robot, and robot control apparatus |
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