JPH07227782A - Manupilator controller - Google Patents

Manupilator controller

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JPH07227782A
JPH07227782A JP6043170A JP4317094A JPH07227782A JP H07227782 A JPH07227782 A JP H07227782A JP 6043170 A JP6043170 A JP 6043170A JP 4317094 A JP4317094 A JP 4317094A JP H07227782 A JPH07227782 A JP H07227782A
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JP
Japan
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arm
hand
control device
command
motion
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JP6043170A
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Mayumi Umetsu
真弓 梅津
Shinya Morimoto
進也 森本
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To make controlling possible by providing cooperative work between the fine motion control function of a hand and the movable range of an arm while the control parts of the hand and the arm being separated from each other by providing a communication device for sending and receiving data between an arm part controller and a hand part controller. CONSTITUTION:In an arm part controller 1, an arm motion control part 11 drives an arm part A and sends information on its tip position and tip posture (arm tip part position posture information) to a hand part controller 2 via a communication device 3. In this hand part controller 2, it is converted into the motion command of a hand coordinate system by a coordinate conversion calculating part 21 based on the arm tip part position posture sent from the arm part controller 1, sent to a hand motion control part 22 and thus a hand part H can be controlled according to a command from an operator. In this way, cooperative work between the arm part A and the hand part H can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】アームと、そのアームの先端に取
り付けたハンドを備えたマニピュレータの制御装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manipulator control device having an arm and a hand attached to the end of the arm.

【0002】[0002]

【従来の技術】マニピュレータのエンドエフェクタとし
てグリッパを装着して物体を把持する機能を持つものが
あるが、グリッパに開閉機能しかないと、把持物体の位
置姿勢や、エンドエフェクタと外界との間に働く接触力
を制御したりする時にはマニピュレータのアーム部のア
クチュエータによって動作させることになる。しかし、
アーム部のアクチュエータは大きな質量を持つアームリ
ンクを介してエンドエフェクタを運動させることになる
ため微妙な力制御には向かず、またアームリンクにある
程度の長さがあるため、エンドエフェクタ部の姿勢を変
えようとするとアームリンクを大きく動かさなければな
らないことがある。これに対してエンドエフェクタとし
て備えるハンドを、ユニバーサルハンドのような多指・
多関節ハンドにして、ハンド部だけで把持物体の位置姿
勢や接触力を制御する技術がある。多指・多関節ハンド
はグリッパタイプのハンドと違って物体の繰りを行うこ
とができ、アームのように大きな質量を介すことなくア
クチュエータの駆動力を指先に伝えることができるので
微妙な力制御に優れる。
2. Description of the Related Art As an end effector of a manipulator, there is an end effector having a function of gripping an object by mounting a gripper. When controlling the working contact force, it is operated by the actuator of the arm part of the manipulator. But,
The actuator of the arm part moves the end effector via an arm link with a large mass, so it is not suitable for delicate force control.Because the arm link has a certain length, the posture of the end effector part must be adjusted. If you try to change it, you may have to move the arm link significantly. On the other hand, a hand that is equipped as an end effector,
There is a technique of controlling the position / orientation and the contact force of a grasped object by using only a hand part as an articulated hand. Unlike the gripper type hand, the multi-fingered / multi-jointed hand can carry an object, and the driving force of the actuator can be transmitted to the fingertip without going through a large mass like an arm, so delicate force control is possible. Excellent in.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、ハンド部は
一般的に小さく可動範囲が極めて狭いので、結局ハンド
部だけで物体の全ての運動を司ることはできず、アーム
も連動して動かさなくてはならない。このとき、ハンド
も含めたマニピュレータ全体を一括して制御することに
なるので、扱う自由度が極めて多くなり制御方法自体も
複雑になる。そこで、本発明は、ハンドとアームの制御
部を分割したままで、ハンドの微妙な運動制御機能とア
ームの可動範囲の広さを協調させて制御する機能を提供
することを目的とする。
However, since the hand part is generally small and the movable range is extremely narrow, it is impossible to control all the movements of the object by the hand part alone, and the arm does not move together. Don't At this time, since the entire manipulator including the hand is collectively controlled, the degree of freedom in handling is extremely large and the control method itself is complicated. Therefore, it is an object of the present invention to provide a delicate motion control function of the hand and a function of controlling the width of the movable range of the arm in cooperation with each other while the control unit of the hand and the arm are divided.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、アームと、そ
のアームの先端に取り付けたハンドを持つマニピュレー
タの制御装置において、前記アームを駆動するアーム部
制御装置と、前記ハンドを駆動するハンド部制御装置
と、オペレータの手動操作指令または予め記憶した指令
に基づいて、前記アーム部制御装置にはアーム部の運動
指令を、前記ハンド部制御装置にはハンド部の運動指令
を送る動作指令作成装置と、前記アーム部制御装置と前
記ハンド部制御装置間のデータの送受信を行う通信装置
とを備え、前記通信装置により、前記アーム部制御装置
から前記ハンド部制御装置へアーム先端部位置姿勢情報
を、前記ハンド部制御装置から前記アーム部制御装置へ
アーム運動修正指令を送るようにしたものである。
According to the present invention, there is provided a control device for a manipulator having an arm and a hand attached to the end of the arm, an arm portion control device for driving the arm, and a hand portion for driving the hand. Based on a control device and an operator's manual operation command or a command stored in advance, a motion command creating device for sending an arm motion command to the arm control device and a hand motion command to the hand control device. And a communication device that transmits and receives data between the arm control device and the hand control device, and the communication device transmits arm tip position information from the arm control device to the hand control device. An arm movement correction command is sent from the hand control device to the arm control device.

【0005】[0005]

【作用】ハンド部制御装置はアーム部制御装置から送ら
れた位置姿勢情報を利用して、ハンド座標ではなく作業
座標における運動制御ができるので、把持物体の作業座
標における運動や接触力を直接ハンドに指令することが
できる。さらに可動範囲限界を検出した時には、ハンド
部制御装置はアーム部制御装置に運動指令もしくはアー
ムの運動を引き起こす情報を送信し、自律的にアームを
運動させて、ハンド自身の運動指令が可動範囲に収まる
ように働く。
The hand control device can use the position / orientation information sent from the arm control device to control the motion not at the hand coordinates but at the work coordinates. Can be ordered. Further, when the movable range limit is detected, the hand control device transmits a motion command or information that causes motion of the arm to the arm control device to autonomously move the arm so that the motion command of the hand itself is within the movable range. Work to fit.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明を、図面に示す実施例に基づい
て説明する。図1は、本発明を実施した装置の構成図で
ある。100は本発明のロボット制御装置、200は制
御されるロボットである。ロボット制御装置100は、
ロボット200のアーム部Aを制御するアーム部制御装
置1、ロボット200のハンド部Hを制御するハンド部
制御装置2、アーム部制御装置1とハンド部制御装置2
間のデータの送受信を行う通信装置3、およびオペレー
タの手動操作指令に基づいてアーム部制御装置1とハン
ド部制御装置2の双方に必要な作業座標系での運動指令
を送る動作指令作成装置4からなっている。アーム部制
御装置1とハンド部制御装置2は独立している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an apparatus embodying the present invention. Reference numeral 100 is a robot controller of the present invention, and 200 is a controlled robot. The robot controller 100 is
An arm control device 1 that controls the arm A of the robot 200, a hand control device 2 that controls the hand H of the robot 200, an arm control device 1 and a hand control device 2.
A communication device 3 for transmitting and receiving data between them, and a motion command creating device 4 for sending a motion command in a necessary work coordinate system to both the arm control device 1 and the hand control device 2 based on a manual operation command from an operator. It consists of The arm control device 1 and the hand control device 2 are independent.

【0007】ロボット200は、可動範囲内の任意の3
次元空間内で、その先端位置と先端姿勢を任意にとらせ
ることができる6軸以上の多関節型アーム部Aと、その
先端部に取り付けられた多指型ハンド部Hからなる。
The robot 200 has an arbitrary range of 3 within the movable range.
In the dimensional space, it comprises a multi-joint type arm section A having 6 or more axes capable of arbitrarily setting its tip position and tip posture, and a multi-fingered hand section H attached to the tip section.

【0008】次に本実施例の動作を説明する。動作指令
作成装置4は、オペレータの手動操作指令に基づいて、
アーム部制御装置1にはアーム部の運動指令を、ハンド
部制御装置2にハンド部の運動指令を送る。この指令
は、どちらも作業座標系での指令であり、互換性がある
ため、後で述べるように、ハンド部の動作の制限をアー
ム部の動作で補うということに使われる。動作指令作成
装置4の具体的構成は省略するが、例えばマスタアーム
を操作するマスタ装置やスイッチキーを操作するティー
チボックスであり、オペレータの手動操作により、アー
ム部とハンド部を独立して操作できるようにしたもので
ある。
Next, the operation of this embodiment will be described. The operation command creating device 4 is based on a manual operation command from the operator.
The arm unit controller 1 sends a motion command for the arm unit, and the hand unit controller 2 sends a motion command for the hand unit. Both of these commands are commands in the working coordinate system and are compatible with each other. Therefore, as will be described later, the commands are used to supplement the restriction of the motion of the hand part with the motion of the arm part. Although a specific configuration of the operation command creating device 4 is omitted, for example, it is a master device that operates a master arm or a teach box that operates a switch key, and an arm portion and a hand portion can be independently operated by an operator's manual operation. It was done like this.

【0009】アーム部制御装置1では、アーム運動制御
部11がアーム部Aを駆動するとともに、通信装置3を
介してハンド部制御装置2にその先端位置と先端姿勢の
情報(アーム先端部位置姿勢情報)を送信する。ハンド
部制御装置2では、アーム部制御装置1から送信されて
くるアーム先端部位置姿勢情報と、動作指令作成装置4
が発したハンド部への運動指令とに基づいて、座標変換
演算部21によってハンド座標系の運動指令に変換して
からハンド運動制御部22に送ることによって、ハンド
部Hをオペレータの指令通りに制御する。
In the arm control device 1, the arm motion control part 11 drives the arm part A, and the hand part control device 2 is informed to the hand part control device 2 via the communication device 3 about the tip position and the tip attitude (arm tip position and attitude). Information). In the hand part control device 2, the arm tip part position / orientation information transmitted from the arm part control device 1 and the motion command creation device 4 are used.
Based on the motion command issued to the hand unit by the coordinate conversion calculation unit 21 and converted to a motion command in the hand coordinate system and then sent to the hand motion control unit 22, the hand unit H is operated as instructed by the operator. Control.

【0010】ハンド部Hのいずれかの指が可動範囲限界
の近傍に近づいたことを可動限界近傍検出部23が検出
すると、動作指令作成装置4からハンド部制御装置2に
送られた運動指令を通信装置3を介してアーム部制御装
置1に送信され、動作指令作成装置4が発したアーム部
への運動指令に重畳される。ただし、このとき動作指令
作成装置4が発したアーム部への運動指令はないもの
(アーム部固定でハンド部を動作させている)とすると
すると、アーム運動制御部11によってアームがハンド
部の目標位置への未達分が補われるように動作し(図1
では、このときのようすを示すために、動作指令作成装
置4が発したアーム部への運動指令を点線にしてい
る)、その結果、ハンド部制御装置2にアーム先端部位
置姿勢情報として送信されているので、ハンド側もアー
ムの動作に応じて適宜制御される。
When the movable limit vicinity detection unit 23 detects that one of the fingers of the hand unit H approaches the vicinity of the movable range limit, the motion command sent from the motion command generation unit 4 to the hand unit control unit 2 is sent. It is transmitted to the arm controller 1 via the communication device 3 and is superimposed on the motion command to the arm issued by the motion command generator 4. However, if it is assumed that there is no motion command to the arm unit issued by the motion command generating device 4 at this time (the hand unit is operated with the arm unit fixed), the arm motion control unit 11 sets the arm as the target of the hand unit. It works to compensate for the undelivered position (Fig. 1
Then, in order to show the situation at this time, the motion command to the arm part issued by the motion command creating device 4 is indicated by a dotted line), and as a result, it is transmitted to the hand part control device 2 as arm tip position / posture information. Therefore, the hand side is appropriately controlled according to the operation of the arm.

【0011】また、オペレータがハンド部制御装置とア
ーム部制御装置両方に同時に同じ運動指令を送ることに
よって、ハンド部は動かずにアーム部のみが動くような
動作も指令することができる。
Further, by the operator sending the same motion command to both the hand controller and the arm controller at the same time, it is possible to command an operation in which only the arm moves without moving the hand.

【0012】以上の説明では、動作指令作成装置4はオ
ペレータの手動操作を前提としたものであったが、予め
記憶された動作指令に基づくものであってもよい。この
場合、通常の位置制御による再生であれば、本発明が機
能するケースはないが、予め記憶した軌跡(位置)から
外力により、実動作軌跡がずれることがある力制御(コ
ンプライアンス制御、インピーダンス制御)で制御され
る場合は有効に機能することになる。
In the above description, the operation command generating device 4 is based on the manual operation of the operator, but it may be based on the operation command stored in advance. In this case, if the reproduction is performed by normal position control, the present invention does not function, but the actual operation locus may deviate from the preliminarily stored locus (position) due to external force (force control (compliance control, impedance control). ), It will work effectively.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ハン
ドの動作範囲が限界に近づいた時に、ハンド部制御装置
からアーム部制御装置に指令信号が送信されてアームが
動くので、ハンドの狭い可動範囲を自動的にアーム側で
支援するというアームとハンドの協調動作を得ることが
できる。動作指令がハンドの可動範囲内だけで済む場合
はアームは動かず、ハンド側の微細な制御によって動作
が実行される。しかも、このアームとハンドの協調動作
は、アーム側とハンド側に分割された制御装置間の自動
通信によってなされているためオペレータは特に意識す
る必要はなく、制御装置が分割されているので装置自体
が複雑化することもない。
As described above, according to the present invention, when the operating range of the hand approaches the limit, a command signal is transmitted from the hand control device to the arm control device to move the arm. It is possible to obtain a coordinated operation of the arm and the hand that automatically supports a narrow movable range on the arm side. When the operation command is limited to within the movable range of the hand, the arm does not move, and the operation is executed by fine control on the hand side. Moreover, since the coordinated operation of the arm and the hand is performed by automatic communication between the control devices divided into the arm side and the hand side, the operator does not need to be particularly aware, and since the control device is divided, the device itself is divided. Does not become complicated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例における装置構成図FIG. 1 is a device configuration diagram according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アーム部制御装置 2 ハンド部制御装置 3 通信装置 4 動作指令装置 11 アーム運動制御部 21 座標変換演算部 22 ハンド運動制御部 23 ハンド可動範囲限界近傍検出部 100 ロボット制御装置 200 ロボット A アーム部 H ハンド部 1 Arm Control Device 2 Hand Control Device 3 Communication Device 4 Operation Command Device 11 Arm Motion Control Unit 21 Coordinate Conversion Calculation Unit 22 Hand Motion Control Unit 23 Hand Hand Range Limit Near Detection Unit 100 Robot Control Device 200 Robot A Arm Unit H Hand part

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アームと、そのアームの先端に取り付け
たハンドを持つマニピュレータの制御装置において、 前記アームを駆動するアーム部制御装置と、 前記ハンドを駆動するハンド部制御装置と、 オペレータの手動操作指令または予め記憶した指令に基
づいて、前記アーム部制御装置にはアーム部の運動指令
を、前記ハンド部制御装置にはハンド部の運動指令を送
る動作指令作成装置と、 前記アーム部制御装置と前記ハンド部制御装置間のデー
タの送受信を行う通信装置とを備え、 前記通信装置により、前記アーム部制御装置から前記ハ
ンド部制御装置へアーム先端部位置姿勢情報を、前記ハ
ンド部制御装置から前記アーム部制御装置へアーム運動
修正指令を送るようにしたことを特徴とするマニピュレ
ータの制御装置。
1. A control device for a manipulator having an arm and a hand attached to the tip of the arm, wherein an arm control device for driving the arm, a hand control device for driving the hand, and a manual operation of an operator. An operation command creating device for sending an arm motion command to the arm control device and a hand motion command to the hand control device based on a command or a command stored in advance; and the arm control device. And a communication device for transmitting and receiving data between the hand part control devices, wherein the communication device transmits arm tip position information and posture information from the arm part control device to the hand part control device, and the hand part control device from the hand part control device. A control device for a manipulator, characterized in that an arm movement correction command is sent to the arm control device.
【請求項2】 前記ハンド部制御装置にハンド可動範囲
限界近傍検出手段を備え、ハンド動作が可動範囲限界近
傍になったことを検出したとき、前記ハンドの目標動作
を前記アームの動作で補わせるアーム運動修正指令を発
するものである請求項1記載のマニピュレータの制御装
置。
2. The hand control device includes a hand movable range limit proximity detecting means, and when detecting that the hand motion is near the movable range limit, the target motion of the hand is supplemented by the motion of the arm. The manipulator control device according to claim 1, which issues an arm motion correction command.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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