JPH06339886A - ロボットアームの制御装置 - Google Patents
ロボットアームの制御装置Info
- Publication number
- JPH06339886A JPH06339886A JP13045293A JP13045293A JPH06339886A JP H06339886 A JPH06339886 A JP H06339886A JP 13045293 A JP13045293 A JP 13045293A JP 13045293 A JP13045293 A JP 13045293A JP H06339886 A JPH06339886 A JP H06339886A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- force
- target
- robot arm
- flag
- command
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロボットアームの手先部の工具をワーク表面
に押し付けつつ移動させていく際に、ワークから外れた
ときに、ロボットアームの手先部が押し付け方向にいつ
までも進むことを防ぐ。 【構成】 位置センサ１０から出力される位置信号１０
ａS と目標位置軌道ＬRとの偏差である目標位置軌道信
号ΔＬR を、位置フラグ器１８に設定した位置フラグ値
ＦＬL を掛けて目標位置軌道指令Ｌが得られる。一方、
力センサ１１から出力される力信号１１ａS と目標力Ｆ
W との偏差である目標力信号ΔＦW を、力フラグ器２１
に設定した力フラグ値ＦＬF を掛けて目標力指令Ｆを得
る。指令Ｌと指令Ｆを加えて、ロボットアーム１を作動
指令する各軸速度指令Ｓを得る。ロボットアームの手先
部の位置が、押し付け方向に関し、目標軌道の位置から
ズレてくるに従い、軌道制限器５０により、ＦＬL を０
から徐々に増加すると共にＦＬF を１から徐々に減少さ
せ、目標軌道の位置から設定値だけ離れたらＦＬL を１
としＦＬF を０とする。
に押し付けつつ移動させていく際に、ワークから外れた
ときに、ロボットアームの手先部が押し付け方向にいつ
までも進むことを防ぐ。 【構成】 位置センサ１０から出力される位置信号１０
ａS と目標位置軌道ＬRとの偏差である目標位置軌道信
号ΔＬR を、位置フラグ器１８に設定した位置フラグ値
ＦＬL を掛けて目標位置軌道指令Ｌが得られる。一方、
力センサ１１から出力される力信号１１ａS と目標力Ｆ
W との偏差である目標力信号ΔＦW を、力フラグ器２１
に設定した力フラグ値ＦＬF を掛けて目標力指令Ｆを得
る。指令Ｌと指令Ｆを加えて、ロボットアーム１を作動
指令する各軸速度指令Ｓを得る。ロボットアームの手先
部の位置が、押し付け方向に関し、目標軌道の位置から
ズレてくるに従い、軌道制限器５０により、ＦＬL を０
から徐々に増加すると共にＦＬF を１から徐々に減少さ
せ、目標軌道の位置から設定値だけ離れたらＦＬL を１
としＦＬF を０とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロボットアームの制御装
置に関し、ロボットアームの手先部に工具を備え、工具
をワーク表面に押し付けつつ移動させていく際に、工具
がワークの端から外れたときに、ロボットアームの押し
付け方向に沿う動きを停止させるよう工夫したものであ
る。
置に関し、ロボットアームの手先部に工具を備え、工具
をワーク表面に押し付けつつ移動させていく際に、工具
がワークの端から外れたときに、ロボットアームの押し
付け方向に沿う動きを停止させるよう工夫したものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図４に示すロボットアーム１は、多関節
マニピュレータアームである。このロボットアーム１の
手先部２には各種の工具が備えられて作業をする。作業
対象や作業環境との機械的な干渉を考慮しなくてよい作
業を行うときには、手先部２の位置や姿勢等の運動制御
をするだけでよい。また、モルタル塗りやグラインダ掛
け作業を行う場合には、ロボットアーム１と作業対象や
環境との機械的な干渉を考慮した制御をする必要があ
る。
マニピュレータアームである。このロボットアーム１の
手先部２には各種の工具が備えられて作業をする。作業
対象や作業環境との機械的な干渉を考慮しなくてよい作
業を行うときには、手先部２の位置や姿勢等の運動制御
をするだけでよい。また、モルタル塗りやグラインダ掛
け作業を行う場合には、ロボットアーム１と作業対象や
環境との機械的な干渉を考慮した制御をする必要があ
る。
【０００３】機械的な干渉を考慮した制御としては、力
制御とコンプライアンス制御がある。この両制御の概要
を図５を参照して説明する。図５の例ではロボットアー
ム１の手先部２にグラインダ３を備えており、Ｘ軸（紙
面に垂直方向）とＹ軸方向に関しては位置・姿勢制御を
し、Ｘ軸方向に関して力制御やコンプライアンス制御を
しているものとする。
制御とコンプライアンス制御がある。この両制御の概要
を図５を参照して説明する。図５の例ではロボットアー
ム１の手先部２にグラインダ３を備えており、Ｘ軸（紙
面に垂直方向）とＹ軸方向に関しては位置・姿勢制御を
し、Ｘ軸方向に関して力制御やコンプライアンス制御を
しているものとする。
【０００４】図５においてグラインダ３を備えた手先部
２はＹ軸方向に送られている。Ｚ軸方向に関して力制御
をしているときには、グラインダ３からワーク４に向い
Ｚ軸方向に押し付ける力ｆの値が一定になるようにして
いる。このためグラインダ３が平面部４ａに沿いＹ軸方
向に送られているときも、山部４ｂに沿いＹ軸方向に沿
い送られているときも、谷部４ｃに沿いＹ軸方向に沿い
送られているときにも、力ｆの値が一定となるようにロ
ボットアーム１の制御をしていく。
２はＹ軸方向に送られている。Ｚ軸方向に関して力制御
をしているときには、グラインダ３からワーク４に向い
Ｚ軸方向に押し付ける力ｆの値が一定になるようにして
いる。このためグラインダ３が平面部４ａに沿いＹ軸方
向に送られているときも、山部４ｂに沿いＹ軸方向に沿
い送られているときも、谷部４ｃに沿いＹ軸方向に沿い
送られているときにも、力ｆの値が一定となるようにロ
ボットアーム１の制御をしていく。
【０００５】図５においてグライダ３を備えた手先部２
をＹ軸方向に送りつつ、Ｚ軸方向に関してコンプライア
ンス制御をするときには、グラインダ３からワーク４に
向いＺ軸方向に押し付ける力ｆの値は、ワーク４表面の
高さによって異なってくる。つまり平面部４ａに沿い送
られているときの押付力ｆの値をｆ0 とすると、山部４
ｂに沿い送られているときの押付力ｆの値は、ｆ0 ＋α
・Δｈ（但し、αは予め測定されたコンプライアンス係
数、Δｈは平面部４ａを基準としたＺ軸方向の高さ）と
なり、山部４ｂを昇るにつれて押付力ｆの値が大きくな
っていく。また谷部４ｃに沿い送られているときの押付
力ｆの値は、ｆ0 −α・Δｈとなり、谷部４ｃに入って
下降するにつれて押付力ｆの値が小さくなっていく。
をＹ軸方向に送りつつ、Ｚ軸方向に関してコンプライア
ンス制御をするときには、グラインダ３からワーク４に
向いＺ軸方向に押し付ける力ｆの値は、ワーク４表面の
高さによって異なってくる。つまり平面部４ａに沿い送
られているときの押付力ｆの値をｆ0 とすると、山部４
ｂに沿い送られているときの押付力ｆの値は、ｆ0 ＋α
・Δｈ（但し、αは予め測定されたコンプライアンス係
数、Δｈは平面部４ａを基準としたＺ軸方向の高さ）と
なり、山部４ｂを昇るにつれて押付力ｆの値が大きくな
っていく。また谷部４ｃに沿い送られているときの押付
力ｆの値は、ｆ0 −α・Δｈとなり、谷部４ｃに入って
下降するにつれて押付力ｆの値が小さくなっていく。
【０００６】結局、力制御やコンプライアンス制御をし
ていると、ワーク４の表面に凹凸があっても、表面の凹
凸に沿いグラインダ３が上下動（Ｚ軸方向移動）しつつ
送られ、しかも力制御のときには一定の力でグライダ３
をワーク４に押し付けることができ、コンプライアンス
制御のときには平面部４ａのときの押付力に対し山部４
ｂでの押付力が強くなり、谷部４ｃでの押付力が弱くな
る。
ていると、ワーク４の表面に凹凸があっても、表面の凹
凸に沿いグラインダ３が上下動（Ｚ軸方向移動）しつつ
送られ、しかも力制御のときには一定の力でグライダ３
をワーク４に押し付けることができ、コンプライアンス
制御のときには平面部４ａのときの押付力に対し山部４
ｂでの押付力が強くなり、谷部４ｃでの押付力が弱くな
る。
【０００７】なお仮に、Ｚ軸方向に関し力制御やコンプ
ライアンス制御をせず、Ｚ軸方向に関し一定の高さとな
るようＺ軸方向の位置制御をしつつ、グラインダ３を備
えた手先部２をＹ軸方向に送っていったとすると、平面
部４ａでは良好な研摩・研削ができるが、山部４ｂでは
グラインダ３が山部４ｂに食い込むおそれがあり、谷部
４ｃの研摩・研削はまったくできない。
ライアンス制御をせず、Ｚ軸方向に関し一定の高さとな
るようＺ軸方向の位置制御をしつつ、グラインダ３を備
えた手先部２をＹ軸方向に送っていったとすると、平面
部４ａでは良好な研摩・研削ができるが、山部４ｂでは
グラインダ３が山部４ｂに食い込むおそれがあり、谷部
４ｃの研摩・研削はまったくできない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】力制御やコンプライア
ンス制御では、手先部２に反力が作用することにより制
御が行なわれ、反力を受けないときには反力を受けるま
でアーム動作の限界域までＺ軸方向にロボットアーム１
が動いていく。したがって例えば図６に示すように、ワ
ーク４がその端（図中右端）で切れ落ちているときに
は、グラインダ３がワーク４の端４ｄを過ぎてＹ軸方向
に送られていくと、反力を受けないため、ロボットアー
ム１の作動限界に達するまでグラインダ３（手先部２）
がＺ軸方向下方に動いていく。このような動きは不要で
あるばかりでなく、危険でもある。また、コンプライア
ンス制御では任意の点で任意の方向に一定の力を加える
ことができないという欠点がある。
ンス制御では、手先部２に反力が作用することにより制
御が行なわれ、反力を受けないときには反力を受けるま
でアーム動作の限界域までＺ軸方向にロボットアーム１
が動いていく。したがって例えば図６に示すように、ワ
ーク４がその端（図中右端）で切れ落ちているときに
は、グラインダ３がワーク４の端４ｄを過ぎてＹ軸方向
に送られていくと、反力を受けないため、ロボットアー
ム１の作動限界に達するまでグラインダ３（手先部２）
がＺ軸方向下方に動いていく。このような動きは不要で
あるばかりでなく、危険でもある。また、コンプライア
ンス制御では任意の点で任意の方向に一定の力を加える
ことができないという欠点がある。
【０００９】本発明は、上記従来技術に鑑み、ロボット
アームの手先部に工具を備え工具をワーク表面に押し付
けつつ移動させていく際に、押し付け方向に関して、ロ
ボットアームの手先部が目標軌道高さから一定距離以上
落ち込んだ（ズレた）ときには、それ以上の落ち込みを
停止させかつ、それ以外の範囲では指示された一定の力
を加えられるようにしたロボットアームの制御装置を提
供するものである。
アームの手先部に工具を備え工具をワーク表面に押し付
けつつ移動させていく際に、押し付け方向に関して、ロ
ボットアームの手先部が目標軌道高さから一定距離以上
落ち込んだ（ズレた）ときには、それ以上の落ち込みを
停止させかつ、それ以外の範囲では指示された一定の力
を加えられるようにしたロボットアームの制御装置を提
供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、ロボットアームの手先部に備えられた工具
を、ワーク表面に押し付けつつワーク表面に沿い送って
いくように、ロボットアームを制御する制御装置であっ
て、あらかじめ教示された点列である目標点が入力され
ると、手先部が通るべき軌道を示す目標位置軌道を求め
る軌道演算器と、ロボットアームの位置センサから出力
される位置信号で示す位置と前記目標位置軌道との偏差
を求め、この偏差を示す信号に位置フラグ値を掛けて目
標位置軌道指令を得てこの目標位置軌道指令を出力する
位置フィードバック機構と、ロボットアームの力センサ
から出力される力信号で示す力と設定される目標力との
偏差を求め、この偏差を示す信号に力フラグ値を掛けて
目標力指令を得てこの目標力指令を出力する力フィード
バック機構と、目標位置軌道指令と目標力指令とを加え
て、ロボットアームの各軸を作動させる速度指令を得
て、この速度指令をロボットアームの各軸に送る指令機
構と、ロボットアームの手先部が、押付方向に関し、目
標位置から最小許容誤差だけ進んだ位置と、目標位置か
ら最大許容誤差だけ進んだ位置との間にある時には、押
付方向に向うに従い力フラグの力フラグ値を徐々に小さ
くすると共に位置フラグのうち押付方向の位置フラグ成
分の値を徐々に大きくしていき、ロボットアームの手先
部が、押付方向に関し、目標位置から最大許容誤差だけ
進んだ位置に達したら、力フラグの力フラグ値を０にす
ると共に位置フラグのうち押付方向の位置フラグ成分の
値を最大にし、ロボットアームの手先部が、押付方向に
関し上記位置状態以外のところにあるときには、力フラ
グの力フラグ値を最大にすると共に位置フラグのうち押
付方向の位置フラグ成分の値を０にする軌道制限器と、
を備えていることを特徴とする。
明の構成は、ロボットアームの手先部に備えられた工具
を、ワーク表面に押し付けつつワーク表面に沿い送って
いくように、ロボットアームを制御する制御装置であっ
て、あらかじめ教示された点列である目標点が入力され
ると、手先部が通るべき軌道を示す目標位置軌道を求め
る軌道演算器と、ロボットアームの位置センサから出力
される位置信号で示す位置と前記目標位置軌道との偏差
を求め、この偏差を示す信号に位置フラグ値を掛けて目
標位置軌道指令を得てこの目標位置軌道指令を出力する
位置フィードバック機構と、ロボットアームの力センサ
から出力される力信号で示す力と設定される目標力との
偏差を求め、この偏差を示す信号に力フラグ値を掛けて
目標力指令を得てこの目標力指令を出力する力フィード
バック機構と、目標位置軌道指令と目標力指令とを加え
て、ロボットアームの各軸を作動させる速度指令を得
て、この速度指令をロボットアームの各軸に送る指令機
構と、ロボットアームの手先部が、押付方向に関し、目
標位置から最小許容誤差だけ進んだ位置と、目標位置か
ら最大許容誤差だけ進んだ位置との間にある時には、押
付方向に向うに従い力フラグの力フラグ値を徐々に小さ
くすると共に位置フラグのうち押付方向の位置フラグ成
分の値を徐々に大きくしていき、ロボットアームの手先
部が、押付方向に関し、目標位置から最大許容誤差だけ
進んだ位置に達したら、力フラグの力フラグ値を０にす
ると共に位置フラグのうち押付方向の位置フラグ成分の
値を最大にし、ロボットアームの手先部が、押付方向に
関し上記位置状態以外のところにあるときには、力フラ
グの力フラグ値を最大にすると共に位置フラグのうち押
付方向の位置フラグ成分の値を０にする軌道制限器と、
を備えていることを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明では、ワークの平面部や山部において押
し付け方向に関し力制御をして動作をし、谷部の浅いの
ところではコンプライアンス制御をして動作をし、谷部
の深いところやワークから外れたところでは位置制御を
することにより手先部が作動限界まで動くことを防ぐ。
し付け方向に関し力制御をして動作をし、谷部の浅いの
ところではコンプライアンス制御をして動作をし、谷部
の深いところやワークから外れたところでは位置制御を
することにより手先部が作動限界まで動くことを防ぐ。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。
説明する。
【００１３】図１は本発明の実施例に係るロボットアー
ムの制御装置を示すものである。同図においてロボット
アーム１は図４に示す機械的構成を有しており、手先部
２にはグラインダ３等の工具を備えると共に、各軸に位
置センサ１０及び力センサ１１が備えられている。本実
施例では図２に示すように、ロボットアーム１の手先部
２にグラインダ３を備え、Ｘ軸及びＹ軸方向に関しては
位置・姿勢制御をし、Ｚ軸方向に関しては本発明による
制御（力制御と位置制御を組み合せたもので、詳細は後
述する）をするものとして、説明する。
ムの制御装置を示すものである。同図においてロボット
アーム１は図４に示す機械的構成を有しており、手先部
２にはグラインダ３等の工具を備えると共に、各軸に位
置センサ１０及び力センサ１１が備えられている。本実
施例では図２に示すように、ロボットアーム１の手先部
２にグラインダ３を備え、Ｘ軸及びＹ軸方向に関しては
位置・姿勢制御をし、Ｚ軸方向に関しては本発明による
制御（力制御と位置制御を組み合せたもので、詳細は後
述する）をするものとして、説明する。
【００１４】図１において、位置センサ１０からはセン
サ座標系で示した位置信号１０ａSが出力され、この位
置信号１０ａS は、変換器１２において変換行列Ｔr に
よりロボット座標系の位置信号１０ａR に変換される。
一方、力センサ１１からはセンサ座標系で示した力信号
１１ａS が出力され、この力信号１１ａS は、変換器１
３において変換逆行列ＴS -1によりロボット座標系の力
信号１１ａR に変換され、更に変換器１４において変換
行列ＴW によりワーク座標系の力信号１１ａWに変換さ
れる。
サ座標系で示した位置信号１０ａSが出力され、この位
置信号１０ａS は、変換器１２において変換行列Ｔr に
よりロボット座標系の位置信号１０ａR に変換される。
一方、力センサ１１からはセンサ座標系で示した力信号
１１ａS が出力され、この力信号１１ａS は、変換器１
３において変換逆行列ＴS -1によりロボット座標系の力
信号１１ａR に変換され、更に変換器１４において変換
行列ＴW によりワーク座標系の力信号１１ａWに変換さ
れる。
【００１５】軌道演算器１５は、あらかじめ教示された
点列Ｐ1 ，Ｐ2 ，・・・Ｐn で示す目標点Ｐが入力され
ると、補間演算をして、ロボットアーム１の手先部２が
通るべき目標位置軌道ＬR （これはロボット座標等で示
している）を出力する。減算器１６は、目標位置軌道Ｌ
R と位置信号１０ａR との偏差である目標位置軌道信号
ΔＬR を出力する。ロボット座標系で示した目標位置軌
道信号ΔＬR は、変換器１７において変換行列ＴW によ
りワーク座標系の目標位置軌道信号ΔＬW に変換され
る。
点列Ｐ1 ，Ｐ2 ，・・・Ｐn で示す目標点Ｐが入力され
ると、補間演算をして、ロボットアーム１の手先部２が
通るべき目標位置軌道ＬR （これはロボット座標等で示
している）を出力する。減算器１６は、目標位置軌道Ｌ
R と位置信号１０ａR との偏差である目標位置軌道信号
ΔＬR を出力する。ロボット座標系で示した目標位置軌
道信号ΔＬR は、変換器１７において変換行列ＴW によ
りワーク座標系の目標位置軌道信号ΔＬW に変換され
る。
【００１６】目標位置軌道信号ΔＬW は、位置フラグ器
１８にて位置フラグ値が乗算され（この詳細は後述す
る）、更に位置ゲイン器１９にて所要ゲイン（ここでは
ゲインを「１」としている）が乗算され、目標位置軌道
指令Ｌとなる。
１８にて位置フラグ値が乗算され（この詳細は後述す
る）、更に位置ゲイン器１９にて所要ゲイン（ここでは
ゲインを「１」としている）が乗算され、目標位置軌道
指令Ｌとなる。
【００１７】減算器２０は、外部から設定される目標力
ＦW （これはワーク座標系で示している）と力信号１１
ａW との偏差である目標力信号ΔＦW を出力する。
ＦW （これはワーク座標系で示している）と力信号１１
ａW との偏差である目標力信号ΔＦW を出力する。
【００１８】目標力信号ΔＦW は、力フラグ器２１にて
力フラグ値が乗算され（この詳細は後述する）、更に力
ゲイン器２２にて所要ゲイン（ここではゲインを「１」
としている）が乗算され、目標力指令Ｆとなる。目標力
指令Ｆは、力制御したい方向の成分（本実施例ではＺ軸
方向成分）のみを有している。
力フラグ値が乗算され（この詳細は後述する）、更に力
ゲイン器２２にて所要ゲイン（ここではゲインを「１」
としている）が乗算され、目標力指令Ｆとなる。目標力
指令Ｆは、力制御したい方向の成分（本実施例ではＺ軸
方向成分）のみを有している。
【００１９】加算器２３は、目標位置軌道指令Ｌと目標
力指令Ｆとを加えて速度指令ＳW を出力する。ワーク座
標系で示された速度指令ＳW は、変換器２４において変
換逆行列ＴW -1によりロボット座標系の速度指令ＳR に
変換され、更に速度指令ＳRは変換器２５においてヤコ
ビアン逆行列Ｊ-1によりロボットアーム１の各軸に対す
る速度指令Ｓとなる。
力指令Ｆとを加えて速度指令ＳW を出力する。ワーク座
標系で示された速度指令ＳW は、変換器２４において変
換逆行列ＴW -1によりロボット座標系の速度指令ＳR に
変換され、更に速度指令ＳRは変換器２５においてヤコ
ビアン逆行列Ｊ-1によりロボットアーム１の各軸に対す
る速度指令Ｓとなる。
【００２０】ロボットアーム１の各軸は、速度指令Ｓの
うち各軸の成分に対応した指令値に応じた速度でもって
作動する。
うち各軸の成分に対応した指令値に応じた速度でもって
作動する。
【００２１】なお、変換器３４で用いるヤコビアン逆行
列Ｊ-1は、位置信号１０ａS を基にヤコビアン導出器２
６で演算したヤコビアン行列Ｊの逆行列を用いる。また
変換器１４，１７，２４で用いる変換行列ＴW 及び変換
逆行列ＴW -1は、目標位置軌道ＬR を基に変換行列導出
器２７で演算した変換行列ＴW 及び変換逆行列ＴW -1を
用いる。変換器１２の変換行列Ｔr 及び変換器１３の変
換逆行列ＴS -1は、あらかじめ設定されている。
列Ｊ-1は、位置信号１０ａS を基にヤコビアン導出器２
６で演算したヤコビアン行列Ｊの逆行列を用いる。また
変換器１４，１７，２４で用いる変換行列ＴW 及び変換
逆行列ＴW -1は、目標位置軌道ＬR を基に変換行列導出
器２７で演算した変換行列ＴW 及び変換逆行列ＴW -1を
用いる。変換器１２の変換行列Ｔr 及び変換器１３の変
換逆行列ＴS -1は、あらかじめ設定されている。
【００２２】これまで説明した構成は、従来から採用さ
れている位置と力のハイブリッド制御方式で用いられて
いる構成と同じである。ただし従来では位置フラグ器１
８及び力フラグ器２１のフラグ値は固定であったが、本
発明では後述するようにフラグ値を変化させている。従
来から採用されている位置と力のハイブリッド制御方式
を用いれば力制御（例えばＺ軸方向に関して、位置フラ
グ値を０にし力フラグ値を１とする）やコンプライアン
ス制御（例えばＺ軸方向に関して、位置フラグ値を０．
５にし力フラグ値を０．５とすると共に、目標力ＦW を
０とする）をすることができるが、図６に示すような問
題があった。
れている位置と力のハイブリッド制御方式で用いられて
いる構成と同じである。ただし従来では位置フラグ器１
８及び力フラグ器２１のフラグ値は固定であったが、本
発明では後述するようにフラグ値を変化させている。従
来から採用されている位置と力のハイブリッド制御方式
を用いれば力制御（例えばＺ軸方向に関して、位置フラ
グ値を０にし力フラグ値を１とする）やコンプライアン
ス制御（例えばＺ軸方向に関して、位置フラグ値を０．
５にし力フラグ値を０．５とすると共に、目標力ＦW を
０とする）をすることができるが、図６に示すような問
題があった。
【００２３】本発明の実施例では、図１に示すように上
述した構成に、更に軌道制限器５０を加え、この軌道制
限器５０によりフラグ器１８，２１のフラグ値を制御す
る。このことが本発明のポイントとなるところである。
述した構成に、更に軌道制限器５０を加え、この軌道制
限器５０によりフラグ器１８，２１のフラグ値を制御す
る。このことが本発明のポイントとなるところである。
【００２４】軌道制限器５０は、方向抽出器５１と、位
置フラグ値設定器５２と、減算器５３ａ及び値設定器５
３ｂでなる力フラグ値設定器５３とで構成されている。
置フラグ値設定器５２と、減算器５３ａ及び値設定器５
３ｂでなる力フラグ値設定器５３とで構成されている。
【００２５】方向抽出器５１は、目標力ＦW の成分構成
を調べることにより、ワーク４に対し手先部２のグライ
ンダ３をどちら方向に押し付けつつ作業をするように設
定されているのかを判定する。本実施例では図２に示す
ように押し付け方向はＺ軸方向であり、この判定結果が
位置フラグ値設定器５２に送られる。
を調べることにより、ワーク４に対し手先部２のグライ
ンダ３をどちら方向に押し付けつつ作業をするように設
定されているのかを判定する。本実施例では図２に示す
ように押し付け方向はＺ軸方向であり、この判定結果が
位置フラグ値設定器５２に送られる。
【００２６】位置フラグ値設定器５２は、目標位置軌道
信号ΔＬW を調べることにより、Ｚ軸方向に関しグライ
ンダ３の先端が目標軌道Ｌ0 （図２参照）からズレてい
る軌道誤差δＬを演算する。またこの位置フラグ値設定
器５２には、図３に示すように、軌道誤差δＬ（横軸）
に応じた位置フラグ値ＦＬL （縦軸）が設定されてい
る。図３の特性において、最小許容誤差δＬmin ，最大
許容誤差δＬmax はワークの加工条件等に応じて外部か
ら設定される。
信号ΔＬW を調べることにより、Ｚ軸方向に関しグライ
ンダ３の先端が目標軌道Ｌ0 （図２参照）からズレてい
る軌道誤差δＬを演算する。またこの位置フラグ値設定
器５２には、図３に示すように、軌道誤差δＬ（横軸）
に応じた位置フラグ値ＦＬL （縦軸）が設定されてい
る。図３の特性において、最小許容誤差δＬmin ，最大
許容誤差δＬmax はワークの加工条件等に応じて外部か
ら設定される。
【００２７】図２及び図３を参照して、設定した位置フ
ラグ値ＦＬL と軌道誤差δＬとの関係について説明す
る。図２においてグラインダ３の先端位置がＺ軸方向に
関し目標軌道Ｌ0 やその上方にあるとき、即ち図３にお
いて軌道誤差δＬが０ないし負であるときには、位置フ
ラグ値ＦＬL は０となり、この値０が位置フラグ値設定
器５３から出力される。
ラグ値ＦＬL と軌道誤差δＬとの関係について説明す
る。図２においてグラインダ３の先端位置がＺ軸方向に
関し目標軌道Ｌ0 やその上方にあるとき、即ち図３にお
いて軌道誤差δＬが０ないし負であるときには、位置フ
ラグ値ＦＬL は０となり、この値０が位置フラグ値設定
器５３から出力される。
【００２８】図２においてＺ軸方向に関しグラインダ３
が下方に沈み、図２，図３において目標軌道Ｌ0 とグラ
インダ３の先端との誤差が０〜最小許容誤差δＬmin で
あるときにも、位置フラグ値ＦＬL は０となり、この値
０が位置フラグ設定器５３から出力される。
が下方に沈み、図２，図３において目標軌道Ｌ0 とグラ
インダ３の先端との誤差が０〜最小許容誤差δＬmin で
あるときにも、位置フラグ値ＦＬL は０となり、この値
０が位置フラグ設定器５３から出力される。
【００２９】図２においてＺ軸方向に関しグラインダ３
が大きく下方に沈み、図２，図３において目標軌道Ｌ0
とグラインダ３の先端との誤差が最小許容誤差δＬmin
〜最大許容誤差δＬmax であるときには、誤差δＬが大
きくなるにつれて位置フラグ値ＦＬL が大きくなり、δ
Ｌ＝δＬmax のときにはＦＬL ＝１となる。この位置フ
ラグ値ＦＬL の値が位置フラグ設定器５３から出力され
る。
が大きく下方に沈み、図２，図３において目標軌道Ｌ0
とグラインダ３の先端との誤差が最小許容誤差δＬmin
〜最大許容誤差δＬmax であるときには、誤差δＬが大
きくなるにつれて位置フラグ値ＦＬL が大きくなり、δ
Ｌ＝δＬmax のときにはＦＬL ＝１となる。この位置フ
ラグ値ＦＬL の値が位置フラグ設定器５３から出力され
る。
【００３０】図２においてＺ軸方向に関しグラインダ３
が更に大きく下方に沈み、図２，図３において目標軌道
Ｌ0 とグラインダ３の先端との誤差が最大許容誤差δＬ
maxを越えるときには、誤差δＬの値にかかわらず位置
フラグ値ＦＬL は１となり、位置フラグ設定器５３から
この値１が出力される。
が更に大きく下方に沈み、図２，図３において目標軌道
Ｌ0 とグラインダ３の先端との誤差が最大許容誤差δＬ
maxを越えるときには、誤差δＬの値にかかわらず位置
フラグ値ＦＬL は１となり、位置フラグ設定器５３から
この値１が出力される。
【００３１】力フラグ設定器５３の値設定器５３ａは、
値が１の出力をする。減算器５３ｂは、値１から位置フ
ラグ値ＦＬF の値を引いた値を出力し、この値が力グラ
フ値ＦＬF の値となる。ちょうど力フラグ値ＦＬF と位
置フラグ値ＦＬL を加えると１になるようにしている。
値が１の出力をする。減算器５３ｂは、値１から位置フ
ラグ値ＦＬF の値を引いた値を出力し、この値が力グラ
フ値ＦＬF の値となる。ちょうど力フラグ値ＦＬF と位
置フラグ値ＦＬL を加えると１になるようにしている。
【００３２】軌道制限器５０により求めた位置フラグ値
ＦＬL の値が位置フラグ器１８に設定され、力フラグ値
ＦＬF の値が力フラグ器２１に設定される。
ＦＬL の値が位置フラグ器１８に設定され、力フラグ値
ＦＬF の値が力フラグ器２１に設定される。
【００３３】以上述べてきた構成となっているロボット
の制御装置により制御しつつグラインダ掛をするときの
状態を、図１，図２を基に説明する。
の制御装置により制御しつつグラインダ掛をするときの
状態を、図１，図２を基に説明する。
【００３４】ワーク４の平面部４ａ（図２の区間，
）をグラインダ掛するときには、グラインダ３の先端
が目標軌道Ｌ0 上に位置するため、位置フラグ値ＦＬL
＝０，力フラグ値ＦＬF ＝１となる。したがって目標位
置軌道指令ＬのうちＺ軸成分は０となると共に、目標力
指令Ｆ＝目標力信号ΔＦW となる。この結果、Ｚ軸方向
に関しては位置制御は行なわれず力制御が行なわれ、グ
ラインダ３はワーク４表面に向い、目標力ＦW の力で押
し付けられる。なおグラインダ３のＸ軸，Ｙ軸方向の送
りは位置制御により行なわれる。
）をグラインダ掛するときには、グラインダ３の先端
が目標軌道Ｌ0 上に位置するため、位置フラグ値ＦＬL
＝０，力フラグ値ＦＬF ＝１となる。したがって目標位
置軌道指令ＬのうちＺ軸成分は０となると共に、目標力
指令Ｆ＝目標力信号ΔＦW となる。この結果、Ｚ軸方向
に関しては位置制御は行なわれず力制御が行なわれ、グ
ラインダ３はワーク４表面に向い、目標力ＦW の力で押
し付けられる。なおグラインダ３のＸ軸，Ｙ軸方向の送
りは位置制御により行なわれる。
【００３５】ワーク４の山部４ｂ（図２の区間）や、
谷部４ｃのうち軌道誤差δＬがδＬ min より小さいとこ
ろ（図２の区間，）をグラインダ掛けするときに
は、位置フラグ値ＦＬL ＝０，力フラグＦＬF ＝１とな
り、Ｚ軸方向に力制御が行なわれつつグラインダ３によ
る研摩・研削が行なわれる。
谷部４ｃのうち軌道誤差δＬがδＬ min より小さいとこ
ろ（図２の区間，）をグラインダ掛けするときに
は、位置フラグ値ＦＬL ＝０，力フラグＦＬF ＝１とな
り、Ｚ軸方向に力制御が行なわれつつグラインダ３によ
る研摩・研削が行なわれる。
【００３６】ワーク４の谷部４ｃのうち軌道誤差δＬが
δmin とδmax の間になるところ（図２の区間，）
をグラインダ掛けするときには、軌道誤差δＬが大きく
なるにつれて、位置フラグ値ＦＬL は大きくなり力フラ
グ値ＦＬF は小さくなっていく。このため区間ではグ
ラインダ３がＹ軸方向（図２では右方向）に進むにつれ
て、力制御の割合が減少し位置制御の割合が増加してく
るため、グラインダ３をＺ軸方向（図２では下方）に押
し付ける力は徐々に小さくなっていく。逆に区間では
グラインダ３がＹ軸方向に進むにつれて押し付け力が徐
々に大きくなっていく。結局、区間，ではコンプラ
イアンス制御が行なわれる。
δmin とδmax の間になるところ（図２の区間，）
をグラインダ掛けするときには、軌道誤差δＬが大きく
なるにつれて、位置フラグ値ＦＬL は大きくなり力フラ
グ値ＦＬF は小さくなっていく。このため区間ではグ
ラインダ３がＹ軸方向（図２では右方向）に進むにつれ
て、力制御の割合が減少し位置制御の割合が増加してく
るため、グラインダ３をＺ軸方向（図２では下方）に押
し付ける力は徐々に小さくなっていく。逆に区間では
グラインダ３がＹ軸方向に進むにつれて押し付け力が徐
々に大きくなっていく。結局、区間，ではコンプラ
イアンス制御が行なわれる。
【００３７】ワーク４の谷部４ｃのうちワーク表面が最
大許容誤差δＬmax の位置より下方にあるところ（図２
の区間）でグラインダ３を送るときには、位置フラグ
値ＦＬL ＝１，力フラグ値ＦＬF ＝０となり、Ｚ軸方向
に関して力制御はなくなり位置制御のみが行なわれる。
このためＺ軸方向に関しては、グラインダ３の先端が最
大許容誤差δＬmax に位置したままでそれ以上下方に進
むことはなくなり、グラインダ３はＹ軸方向に送られ
る。よってこの区間ではグラインダ掛けは行なわな
い。
大許容誤差δＬmax の位置より下方にあるところ（図２
の区間）でグラインダ３を送るときには、位置フラグ
値ＦＬL ＝１，力フラグ値ＦＬF ＝０となり、Ｚ軸方向
に関して力制御はなくなり位置制御のみが行なわれる。
このためＺ軸方向に関しては、グラインダ３の先端が最
大許容誤差δＬmax に位置したままでそれ以上下方に進
むことはなくなり、グラインダ３はＹ軸方向に送られ
る。よってこの区間ではグラインダ掛けは行なわな
い。
【００３８】グラインダ掛けが終り、ワーク４の表面か
ら外れたとき（図２の区間）には、グラインダ３はＹ
軸方向に送られつつＺ軸方向に下りてくる。しかしグラ
インダ３の先端が最小許容誤差δＬmin の位置を越えて
下降してくると、力制御の割合が減少しつつ位置制御の
割合が増加してくるため、Ｚ軸方向下方への降下スピー
ドは徐々に減少していく。そしてグラインダ３の先端が
最大許容誤差δＬmaxの位置に達したら、位置フラグ値
ＦＬL ＝１，力フラグ値ＦＬF ＝０となり、力制御は無
くなり位置制御のみとなるので、グラインダ３はＺ軸方
向下方に向うことはなくなりＹ軸方向に送られるだけと
なる。そして位置制御によりＹ軸方向移動も設定位置で
終り停止する。
ら外れたとき（図２の区間）には、グラインダ３はＹ
軸方向に送られつつＺ軸方向に下りてくる。しかしグラ
インダ３の先端が最小許容誤差δＬmin の位置を越えて
下降してくると、力制御の割合が減少しつつ位置制御の
割合が増加してくるため、Ｚ軸方向下方への降下スピー
ドは徐々に減少していく。そしてグラインダ３の先端が
最大許容誤差δＬmaxの位置に達したら、位置フラグ値
ＦＬL ＝１，力フラグ値ＦＬF ＝０となり、力制御は無
くなり位置制御のみとなるので、グラインダ３はＺ軸方
向下方に向うことはなくなりＹ軸方向に送られるだけと
なる。そして位置制御によりＹ軸方向移動も設定位置で
終り停止する。
【００３９】上述したように本実施例では、ワーク４を
外れたときにはロボットアーム１の手先部２（グライン
ダ３）が目標軌道Ｌ0 から最大許容誤差δＬmax だけズ
レたところで、押し付け方向（Ｚ軸方向）への移動が停
止し、無駄なく安全なグラインダ掛け作業ができる。
外れたときにはロボットアーム１の手先部２（グライン
ダ３）が目標軌道Ｌ0 から最大許容誤差δＬmax だけズ
レたところで、押し付け方向（Ｚ軸方向）への移動が停
止し、無駄なく安全なグラインダ掛け作業ができる。
【００４０】なお上述した実施例では押し付け方向がＺ
軸方向であったが、他の軸方向であっても、その押し付
け方向の制御を上述したのと同じように調整することに
より、ロボットアーム１の手先部２を作動限界域に達す
る前に停止させることができる。
軸方向であったが、他の軸方向であっても、その押し付
け方向の制御を上述したのと同じように調整することに
より、ロボットアーム１の手先部２を作動限界域に達す
る前に停止させることができる。
【００４１】
【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、ロボットアームの手先部に工具を備
え工具をワーク表面に押し付けつつ移動させる作業を行
なわせているときに、作業が終了し工具がワークの端か
ら外れたり、深い谷部があったときには、手先部が押し
付け方向に所定距離だけ進んだところでそれ以上の進行
は停止し、ロボットアームが押し付け方向に関し作動限
界に達するまで動くことはなくなる。このため無駄がな
くなり安全な作業ができる。
に本発明によれば、ロボットアームの手先部に工具を備
え工具をワーク表面に押し付けつつ移動させる作業を行
なわせているときに、作業が終了し工具がワークの端か
ら外れたり、深い谷部があったときには、手先部が押し
付け方向に所定距離だけ進んだところでそれ以上の進行
は停止し、ロボットアームが押し付け方向に関し作動限
界に達するまで動くことはなくなる。このため無駄がな
くなり安全な作業ができる。
【００４２】またワークの平面部や山部では押し付け方
向に関し力制御ができ、谷部の浅い部分ではコンプライ
アンス制御ができ、良好な加工作業ができる。
向に関し力制御ができ、谷部の浅い部分ではコンプライ
アンス制御ができ、良好な加工作業ができる。
【図１】本発明に係るロボットの制御装置を示すブロッ
ク図。
ク図。
【図２】実施例におけるロボットアームの動作を示す説
明図。
明図。
【図３】位置フラグ値設定器に設定した特性を示す特性
図。
図。
【図４】ロボットアームを示す斜視図。
【図５】従来のグラインダ掛け動作を示す説明図。
【図６】従来のグラインダ掛け動作を示す説明図。
１ ロボットアーム ２ 手先部 ３ グラインダ ４ ワーク ４ａ 平面部 ４ｂ 山部 ４ｃ 谷部 １０ 位置センサ １０ａs ，１０ａR 位置信号 １１ 力センサ １１ａs ，１１ａR ，１１ａW 力信号 １２，１３，１４，１７，２４，２５ 変換器 １５ 軌道演算器 １６，２０ 減算器 １８ 位置フラグ器 １９ 位置ゲイン器 ２１ 力フラグ器 ２２ 力ゲイン器 ２３ 加算器 ２６ ヤコビアン導出器 ２７ 変換行列導出器 ５０ 軌道制限器 ５１ 方向抽出器 ５２ 位置フラグ値設定器 ５３ 力フラグ値設定器 ５３ａ 減算器 ５３ｂ 値設定器
Claims (1)
- 【請求項１】 ロボットアームの手先部に備えられた工
具を、ワーク表面に押し付けつつワーク表面に沿い送っ
ていくように、ロボットアームを制御する制御装置であ
って、 あらかじめ教示された点列である目標点が入力される
と、手先部が通るべき軌道を示す目標位置軌道を求める
軌道演算器と、 ロボットアームの位置センサから出力される位置信号で
示す位置と前記目標位置軌道との偏差を求め、この偏差
を示す信号に位置フラグ値を掛けて目標位置軌道指令を
得てこの目標位置軌道指令を出力する位置フィードバッ
ク機構と、 ロボットアームの力センサから出力される力信号で示す
力と設定される目標力との偏差を求め、この偏差を示す
信号に力フラグ値を掛けて目標力指令を得てこの目標力
指令を出力する力フィードバック機構と、 目標位置軌道指令と目標力指令とを加えて、ロボットア
ームの各軸を作動させる速度指令を得て、この速度指令
をロボットアームの各軸に送る指令機構と、 ロボットアームの手先部が、押付方向に関し、目標位置
から最小許容誤差だけ進んだ位置と、目標位置から最大
許容誤差だけ進んだ位置との間にある時には、押付方向
に向うに従い力フラグの力フラグ値を徐々に小さくする
と共に位置フラグのうち押付方向の位置フラグ成分の値
を徐々に大きくしていき、ロボットアームの手先部が、
押付方向に関し、目標位置から最大許容誤差だけ進んだ
位置に達したら、力フラグの力フラグ値を０にすると共
に位置フラグのうち押付方向の位置フラグ成分の値を最
大にし、ロボットアームの手先部が、押付方向に関し上
記位置状態以外のところにあるときには、力フラグの力
フラグ値を最大にすると共に位置フラグのうち押付方向
の位置フラグ成分の値を０にする軌道制限器と、 を備えていることを特徴とするロボットアームの制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5130452A JP2955150B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | ロボットアームの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5130452A JP2955150B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | ロボットアームの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06339886A true JPH06339886A (ja) | 1994-12-13 |
| JP2955150B2 JP2955150B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=15034577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5130452A Expired - Fee Related JP2955150B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | ロボットアームの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955150B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012130977A (ja) * | 2010-12-20 | 2012-07-12 | Toshiba Corp | ロボット制御装置 |
| JP2013180380A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Seiko Epson Corp | 制御装置、制御方法及びロボット装置 |
| JP2019076978A (ja) * | 2017-10-23 | 2019-05-23 | 株式会社Ihi | 加工装置及び加工方法 |
-
1993
- 1993-06-01 JP JP5130452A patent/JP2955150B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012130977A (ja) * | 2010-12-20 | 2012-07-12 | Toshiba Corp | ロボット制御装置 |
| JP2013180380A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Seiko Epson Corp | 制御装置、制御方法及びロボット装置 |
| JP2019076978A (ja) * | 2017-10-23 | 2019-05-23 | 株式会社Ihi | 加工装置及び加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2955150B2 (ja) | 1999-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20090069942A1 (en) | Robot apparatus and method of controlling the same | |
| JP5666920B2 (ja) | 粗倣い制御を行うロボットの制御装置 | |
| JPH06339886A (ja) | ロボットアームの制御装置 | |
| JPH0373887B2 (ja) | ||
| CN111745643A (zh) | 主机器人和从机器人遥操作系统位置控制方法 | |
| JPH077305B2 (ja) | ロボットの直接教示装置及び直接教示方法 | |
| JP2005196488A (ja) | 送り駆動系の制御装置 | |
| JPS6347058A (ja) | ロボツトの制御装置 | |
| EP4067012A1 (en) | Method for controlling robot, robot system, and program for controlling robot | |
| JP2001092508A (ja) | パラレルメカニズム工作機械の数値制御装置 | |
| JP2737325B2 (ja) | ロボットの軌道生成方式 | |
| JP3483675B2 (ja) | ソフトフローティング機能を用いた位置教示方法 | |
| JPH0386461A (ja) | グラインダ作業ロボットの制御方法 | |
| JP2682977B2 (ja) | ロボットの制御方法および装置 | |
| JP2718687B2 (ja) | 多自由度作業機械の位置と力の制御装置 | |
| JPH0255803B2 (ja) | ||
| JPS61226264A (ja) | グラインダ作業ロボツト装置 | |
| KR0155281B1 (ko) | 다관절 로보트의 직선보간방법 | |
| JP3350687B2 (ja) | ロボット制御方法およびロボット制御装置 | |
| US20220314451A1 (en) | Method For Controlling Robot, Robot System, And Storage Medium | |
| JP2007310594A (ja) | 数値制御工作機械の制御装置 | |
| JP3718515B2 (ja) | 力制御システム | |
| JPH0631664A (ja) | 倣い制御ロボットの制御装置 | |
| JPH06312345A (ja) | グラインダ作業ロボットの制御方法 | |
| JP3154268B2 (ja) | ロボットの位置決め方法および位置決め装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990622 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |