JPH07246581A - マニピュレータの把持位置姿勢制御方式 - Google Patents
マニピュレータの把持位置姿勢制御方式Info
- Publication number
- JPH07246581A JPH07246581A JP4225094A JP4225094A JPH07246581A JP H07246581 A JPH07246581 A JP H07246581A JP 4225094 A JP4225094 A JP 4225094A JP 4225094 A JP4225094 A JP 4225094A JP H07246581 A JPH07246581 A JP H07246581A
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- manipulator
- gripping
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- joint limit
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明はオペレータの教示作業を軽減し、効率
的にマニピュレータを制御することができるマニピュレ
ータの把持位置姿勢制御方式を提供することを目的とす
る。 【構成】オペレータの把持物体２の指定により、マニピ
ュレータ１の関節回転可動範囲の限界である関節リミッ
トから把持物体２把持時の関節回転位置ができるだけ離
れるようにマニピュレータ１の把持位置姿勢を決定する
把持位置姿勢決定手段５を具備し、把持位置姿勢の決定
に応じて制御手段３がマニピュレータ１の把持動作を制
御するように構成する。
的にマニピュレータを制御することができるマニピュレ
ータの把持位置姿勢制御方式を提供することを目的とす
る。 【構成】オペレータの把持物体２の指定により、マニピ
ュレータ１の関節回転可動範囲の限界である関節リミッ
トから把持物体２把持時の関節回転位置ができるだけ離
れるようにマニピュレータ１の把持位置姿勢を決定する
把持位置姿勢決定手段５を具備し、把持位置姿勢の決定
に応じて制御手段３がマニピュレータ１の把持動作を制
御するように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマニピュレータの把持位
置姿勢制御方式に関する。マニピュレータは、工場での
ラインの自動化に用いられたり、原子炉内、海底、宇宙
空間等の人間が直接作業を行うには様々な制約が伴う場
所に用いられたりするものであり、オペレータの遠隔操
作によって動作するようになっている。
置姿勢制御方式に関する。マニピュレータは、工場での
ラインの自動化に用いられたり、原子炉内、海底、宇宙
空間等の人間が直接作業を行うには様々な制約が伴う場
所に用いられたりするものであり、オペレータの遠隔操
作によって動作するようになっている。
【０００２】しかし、オペレータが操作を行う際に、マ
ニピュレータに細かく作業教示を行わねばならないの
で、もっと簡単に操作できるような方式が要望されてい
る。
ニピュレータに細かく作業教示を行わねばならないの
で、もっと簡単に操作できるような方式が要望されてい
る。
【０００３】
【従来の技術】従来の、例えば図１０に示すようなマニ
ピュレータ１の作業教示としては、どんな物体（例えば
２）を掴む、その何処を掴むといった内容をオペレータ
が全て教示するティーチングプレイバック方式、オペレ
ータが画面を見ながらジョイスティック等の操作手段に
よって教示するマスタースレイブ方式等が知られてい
る。
ピュレータ１の作業教示としては、どんな物体（例えば
２）を掴む、その何処を掴むといった内容をオペレータ
が全て教示するティーチングプレイバック方式、オペレ
ータが画面を見ながらジョイスティック等の操作手段に
よって教示するマスタースレイブ方式等が知られてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来方式においては、把持位置姿勢に自由度がある物体の
場合、把持位置と姿勢を決める必要があるが、オペレー
タが把持位置姿勢を決定してマニピュレータを細かく教
示しなければならないため効率が悪く、オペレータに多
大な負担がかかるといった問題があった。
来方式においては、把持位置姿勢に自由度がある物体の
場合、把持位置と姿勢を決める必要があるが、オペレー
タが把持位置姿勢を決定してマニピュレータを細かく教
示しなければならないため効率が悪く、オペレータに多
大な負担がかかるといった問題があった。
【０００５】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、オペレータの教示作業を軽減し、効率的に
マニピュレータを制御することができるマニピュレータ
の把持位置姿勢制御方式を提供することを目的としてい
る。
ものであり、オペレータの教示作業を軽減し、効率的に
マニピュレータを制御することができるマニピュレータ
の把持位置姿勢制御方式を提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図１に本発明の原理図を
示す。図中、１はマニピュレータ、２は把持物体、３は
制御手段であり、把持物体２を把持するマニピュレータ
１の把持動作を制御するものである。
示す。図中、１はマニピュレータ、２は把持物体、３は
制御手段であり、把持物体２を把持するマニピュレータ
１の把持動作を制御するものである。
【０００７】４は記憶手段であり、マニピュレータ１の
関節数及び関節回転可動範囲の限界を示す両端の関節リ
ミット値と、把持物体２の形状、質量及び位置情報とが
記憶されている。
関節数及び関節回転可動範囲の限界を示す両端の関節リ
ミット値と、把持物体２の形状、質量及び位置情報とが
記憶されている。
【０００８】５は把持位置姿勢決定手段であり、オペレ
ータの把持物体２の指定に応じて得られる位置情報より
マニピュレータが把持物体２を把持する際の回転角であ
る関節角を求め、関節角が関節リミット値に近づけば値
が大きくなるような評価関数の評価値が最小となること
により把持位置姿勢を決定するものである。
ータの把持物体２の指定に応じて得られる位置情報より
マニピュレータが把持物体２を把持する際の回転角であ
る関節角を求め、関節角が関節リミット値に近づけば値
が大きくなるような評価関数の評価値が最小となること
により把持位置姿勢を決定するものである。
【０００９】
【作用】上述した本発明によれば、オペレータが把持物
体２の指定を行うと、把持位置姿勢決定手段５により、
記憶手段４に記憶された位置情報から関節角が求めら
れ、評価関数による評価値が最小となるような関節角
で、マニピュレータ１の把持位置姿勢が決定される。
体２の指定を行うと、把持位置姿勢決定手段５により、
記憶手段４に記憶された位置情報から関節角が求めら
れ、評価関数による評価値が最小となるような関節角
で、マニピュレータ１の把持位置姿勢が決定される。
【００１０】評価値が最小の場合は、関節角が関節リミ
ット値から遠いので、その分、マニピュレータ１の動作
範囲に余裕がある。従って、マニピュレータ１を安定的
に動作させることができる。また、オペレータは把持物
体２の指定のみを行えばよいので、従来のような複雑な
作業教示から解放される。
ット値から遠いので、その分、マニピュレータ１の動作
範囲に余裕がある。従って、マニピュレータ１を安定的
に動作させることができる。また、オペレータは把持物
体２の指定のみを行えばよいので、従来のような複雑な
作業教示から解放される。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。図２は本発明の一実施例によるマニピュ
レータの把持位置姿勢制御方式を説明するための図であ
る。
いて説明する。図２は本発明の一実施例によるマニピュ
レータの把持位置姿勢制御方式を説明するための図であ
る。
【００１２】この図において、１はマニピュレータ、２
はマニピュレータが把持する把持物体、３はマニピュレ
ータ１の動作制御を行うコントローラ、４は環境モデル
記憶部、５は把持位置姿勢決定部である。
はマニピュレータが把持する把持物体、３はマニピュレ
ータ１の動作制御を行うコントローラ、４は環境モデル
記憶部、５は把持位置姿勢決定部である。
【００１３】環境モデル記憶部４には、マニピュレータ
１の作業環境をモデル化した環境モデルが記憶されてい
る。環境モデルは具体的にはマニピュレータ１の関節数
及び関節可動範囲の限界を示す関節リミット値を示す関
節データ６と把持物体２の形状、質量、位置を示す把持
物体データ７とから成るものである。把持位置姿勢決定
部５には、後述で説明する評価関数８が記憶されてい
る。
１の作業環境をモデル化した環境モデルが記憶されてい
る。環境モデルは具体的にはマニピュレータ１の関節数
及び関節可動範囲の限界を示す関節リミット値を示す関
節データ６と把持物体２の形状、質量、位置を示す把持
物体データ７とから成るものである。把持位置姿勢決定
部５には、後述で説明する評価関数８が記憶されてい
る。
【００１４】また、マニピュレータ１は、第１アーム１
１、第２アーム１２、第３アーム１３、第４アーム１４
と、第４アーム１４の先端に取り付けられた把持部１５
と、また、図には示されていないが符号１７で指示する
位置にあり、且つ第１アーム１１を回転角θ１の範囲で
回転させる第１関節部１７と、第１及び第２アーム１
１，１２を接続し、且つ第２アーム１２を回転角θ２の
範囲で第１アーム１１と重なる方向に移動させる第２関
節部１８と、第２及び第３アーム１２，１３を接続し、
且つ第３アーム１３を回転角θ３の範囲で第２アーム１
２と重なる方向に移動させる第３関節部１９と、符号２
０で指示する位置にあり、且つ第３アーム１３を回転角
θ４の範囲で回転させる第４関節部２０と、第３及び第
４アーム１３，１４を接続し、且つ第４アーム１４を回
転角θ５の範囲で第３アーム１３と重なる方向に移動さ
せる第５関節部２１と、符号２２で指示する位置にあ
り、且つ把持部１５を回転角θ６の範囲で回転させる第
６関節部２２とを具備して構成されている。
１、第２アーム１２、第３アーム１３、第４アーム１４
と、第４アーム１４の先端に取り付けられた把持部１５
と、また、図には示されていないが符号１７で指示する
位置にあり、且つ第１アーム１１を回転角θ１の範囲で
回転させる第１関節部１７と、第１及び第２アーム１
１，１２を接続し、且つ第２アーム１２を回転角θ２の
範囲で第１アーム１１と重なる方向に移動させる第２関
節部１８と、第２及び第３アーム１２，１３を接続し、
且つ第３アーム１３を回転角θ３の範囲で第２アーム１
２と重なる方向に移動させる第３関節部１９と、符号２
０で指示する位置にあり、且つ第３アーム１３を回転角
θ４の範囲で回転させる第４関節部２０と、第３及び第
４アーム１３，１４を接続し、且つ第４アーム１４を回
転角θ５の範囲で第３アーム１３と重なる方向に移動さ
せる第５関節部２１と、符号２２で指示する位置にあ
り、且つ把持部１５を回転角θ６の範囲で回転させる第
６関節部２２とを具備して構成されている。
【００１５】マニピュレータ１が把持物体２を把持する
際には複数の握り方の自由度がある。自由度は関節数に
対応するので、この例では自由度は「６」である。第１
〜第６関節部１７〜２２にはモータが付いており、図３
に示すように機構的にそれ以上回らないと言う±のリミ
ットがあり、各関節部１７〜２２はそのリミットの範囲
内、即ち破線矢印で示す関節角（回転角）θｉの範囲内
で作動する。但し、各±リミットの中間を原点０とす
る。
際には複数の握り方の自由度がある。自由度は関節数に
対応するので、この例では自由度は「６」である。第１
〜第６関節部１７〜２２にはモータが付いており、図３
に示すように機構的にそれ以上回らないと言う±のリミ
ットがあり、各関節部１７〜２２はそのリミットの範囲
内、即ち破線矢印で示す関節角（回転角）θｉの範囲内
で作動する。但し、各±リミットの中間を原点０とす
る。
【００１６】±リミットに近づけば近づく程、アームの
動作範囲が限定されるので制御が難しくなる。できれば
±リミットに遠ざかる方向に常に移動した方がよい。そ
こで、各々の関節部１７〜２２に対して、±リミットに
近づけば評価値が大きくなるような評価関数を用意し、
その評価値が最小となるように把持位置を決定すれば、
安定したマニピュレータの制御が行える。評価値が最も
小さくなるのは原点Ｏの位置である。
動作範囲が限定されるので制御が難しくなる。できれば
±リミットに遠ざかる方向に常に移動した方がよい。そ
こで、各々の関節部１７〜２２に対して、±リミットに
近づけば評価値が大きくなるような評価関数を用意し、
その評価値が最小となるように把持位置を決定すれば、
安定したマニピュレータの制御が行える。評価値が最も
小さくなるのは原点Ｏの位置である。
【００１７】ここで、評価関数について説明する。評価
関数は、マニピュレータ１の自由度の位置から関節角θ
ｉを導く逆キネマティックス計算により求められる把持
物体２の把持点を把持する際の関節角θｉが０以上の場
合に、＋リミットを示す＋関節リミット値θpLi から関
節角θｉを引いた値の２乗分の１の計算を全ての関節毎
に行い、この関節毎に得られる値を全て加算したもの
と、関節角θｉが０より小さい場合に、−リミットを示
す−関節リミット値θmLi から関節角θｉを引いた値の
２乗分の１の計算をを全ての関節毎に行い、この関節毎
に得られる値を全て加算したものである。
関数は、マニピュレータ１の自由度の位置から関節角θ
ｉを導く逆キネマティックス計算により求められる把持
物体２の把持点を把持する際の関節角θｉが０以上の場
合に、＋リミットを示す＋関節リミット値θpLi から関
節角θｉを引いた値の２乗分の１の計算を全ての関節毎
に行い、この関節毎に得られる値を全て加算したもの
と、関節角θｉが０より小さい場合に、−リミットを示
す−関節リミット値θmLi から関節角θｉを引いた値の
２乗分の１の計算をを全ての関節毎に行い、この関節毎
に得られる値を全て加算したものである。
【００１８】即ち、評価関数は評価値をＥ（Θ）とする
と次のように式及びで示される。 但し、 Θ：｛θ１，θ２，…，θｋ｝ ｋ：関節数 θpLi 、i=1 …k ：プラスの関節リミット値 θmLi 、i=1 …k ：マイナスの関節リミット値 θi 、i=1 …k ：関節角 とする。
と次のように式及びで示される。 但し、 Θ：｛θ１，θ２，…，θｋ｝ ｋ：関節数 θpLi 、i=1 …k ：プラスの関節リミット値 θmLi 、i=1 …k ：マイナスの関節リミット値 θi 、i=1 …k ：関節角 とする。
【００１９】この評価関数は、図４に示すように、関節
角θｉが±関節リミット値θpLi ，θmLi に近づけば評
価値Ｅ（Θ）が増大し、更に±関節リミット値θpLi ，
θmLi と等しくなると無限大に発散する。また、関節角
θｉが０の時に評価値Ｅ（Θ）が最小となる。
角θｉが±関節リミット値θpLi ，θmLi に近づけば評
価値Ｅ（Θ）が増大し、更に±関節リミット値θpLi ，
θmLi と等しくなると無限大に発散する。また、関節角
θｉが０の時に評価値Ｅ（Θ）が最小となる。
【００２０】上述した評価関数では、２乗を使用したが
２乗とは限らないので一般化すると次式及びのよう
になる。 但し、 Θ：｛θ１，θ２，…，θｋ｝ ｋ：関節数 θpLi 、i=1 …k ：プラスの関節リミット値 θmLi 、i=1 …k ：マイナスの関節リミット値 θi 、i=1 …k ：関節角 λi 、i=1 …k ：関節の重み とする。但し、θpLi −θi 又はθmLi −θi の絶対値
としたのは、乗数ｎが奇数の時、θpLi −θi 又はθmL
i −θi の結果がマイナスとなった場合に評価値Ｅ
（Θ）が負の値となってしまうからである。
２乗とは限らないので一般化すると次式及びのよう
になる。 但し、 Θ：｛θ１，θ２，…，θｋ｝ ｋ：関節数 θpLi 、i=1 …k ：プラスの関節リミット値 θmLi 、i=1 …k ：マイナスの関節リミット値 θi 、i=1 …k ：関節角 λi 、i=1 …k ：関節の重み とする。但し、θpLi −θi 又はθmLi −θi の絶対値
としたのは、乗数ｎが奇数の時、θpLi −θi 又はθmL
i −θi の結果がマイナスとなった場合に評価値Ｅ
（Θ）が負の値となってしまうからである。
【００２１】また、各関節ごとに重み（λi ）を付加す
ることにより、重視したい関節への注目度を上げること
ができ、適用条件に応じた柔軟な評価関数にすることが
できる。
ることにより、重視したい関節への注目度を上げること
ができ、適用条件に応じた柔軟な評価関数にすることが
できる。
【００２２】このような特性を持つ評価関数は上記の他
に次式及びのものがある。 但し、 Θ：｛θ１，θ２，…，θｋ｝ ｋ：関節数 θpLi 、i=1 …k ：プラスの関節リミット値 θmLi 、i=1 …k ：マイナスの関節リミット値 θi 、i=1 …k ：関節角 である。
に次式及びのものがある。 但し、 Θ：｛θ１，θ２，…，θｋ｝ ｋ：関節数 θpLi 、i=1 …k ：プラスの関節リミット値 θmLi 、i=1 …k ：マイナスの関節リミット値 θi 、i=1 …k ：関節角 である。
【００２３】この評価関数は、図５に示すように、関節
角θｉが±関節リミット値θpLi ，θmLi で最大値１と
なる凸関数である。また上述した式〜における乗数
ｎが大きくなるにつれて傾きが大きくなる。
角θｉが±関節リミット値θpLi ，θmLi で最大値１と
なる凸関数である。また上述した式〜における乗数
ｎが大きくなるにつれて傾きが大きくなる。
【００２４】次に、図６のフローチャートを参照して、
マニピュレータ１の把持位置姿勢を決定する際の動作を
説明する。ステップＳ１において、オペレータによる把
持物体（例えば図２に示す把持物体２）の指定が行われ
る。これはマニピュレータ１で把持する対象物をオペレ
ータが単に指定するものである。
マニピュレータ１の把持位置姿勢を決定する際の動作を
説明する。ステップＳ１において、オペレータによる把
持物体（例えば図２に示す把持物体２）の指定が行われ
る。これはマニピュレータ１で把持する対象物をオペレ
ータが単に指定するものである。
【００２５】次にステップＳ２において、把持候補点の
抽出が行われる。これはステップＳ１の把持物体２の指
定に応じて図２に示す把持位置姿勢決定部５が、環境モ
デル記憶部４から把持物体２の把持箇所を示す把持候補
点を得るものである。
抽出が行われる。これはステップＳ１の把持物体２の指
定に応じて図２に示す把持位置姿勢決定部５が、環境モ
デル記憶部４から把持物体２の把持箇所を示す把持候補
点を得るものである。
【００２６】次にステップＳ３において、把持候補点を
得た把持位置姿勢決定部５によって把持候補点が１つか
どうかが判断される。この判断結果がｙｅｓであれば把
持候補点は１つだけであり選択の余地はないので終了す
る。
得た把持位置姿勢決定部５によって把持候補点が１つか
どうかが判断される。この判断結果がｙｅｓであれば把
持候補点は１つだけであり選択の余地はないので終了す
る。
【００２７】判断結果がｎｏの場合、ステップＳ４にお
いて、把持候補点の１つが選択される。次にステップＳ
５において、その選択された把持候補点について逆キネ
マティックスを解き、その把持候補点を把持する際のマ
ニピュレータ１の関節角θｉが導かれる。
いて、把持候補点の１つが選択される。次にステップＳ
５において、その選択された把持候補点について逆キネ
マティックスを解き、その把持候補点を把持する際のマ
ニピュレータ１の関節角θｉが導かれる。
【００２８】ステップＳ６において、把持位置姿勢決定
部５の評価関数８に、関節数ｋ、±関節リミット値θpL
i ，θmLi 、関節角θｉの関節データ６を代入し、評価
値Ｅ（Θ）が求められる。
部５の評価関数８に、関節数ｋ、±関節リミット値θpL
i ，θmLi 、関節角θｉの関節データ６を代入し、評価
値Ｅ（Θ）が求められる。
【００２９】次にステップＳ７において、他の把持候補
点があるかどうかが判断され、この判断結果がｙｅｓの
場合は、ステップＳ４からＳ６の手順で他の把持候補点
の評価値Ｅ（Θ）が求められる。
点があるかどうかが判断され、この判断結果がｙｅｓの
場合は、ステップＳ４からＳ６の手順で他の把持候補点
の評価値Ｅ（Θ）が求められる。
【００３０】判断結果がｎｏとなるとステップＳ８にお
いて、評価値Ｅ（Θ）が最小となる把持候補点が選択さ
れ、把持物体２の把持点に決定される。そしてステップ
Ｓ９において、その決定した把持点の位置姿勢データが
手先位置指令としてマニピュレータ１のコントローラ３
へ送出される。以上の動作によってマニピュレータ１は
把持物体２を把持する。
いて、評価値Ｅ（Θ）が最小となる把持候補点が選択さ
れ、把持物体２の把持点に決定される。そしてステップ
Ｓ９において、その決定した把持点の位置姿勢データが
手先位置指令としてマニピュレータ１のコントローラ３
へ送出される。以上の動作によってマニピュレータ１は
把持物体２を把持する。
【００３１】次に、把持物体２が図７に示すような円筒
物３０である場合の把持位置姿勢決定動作を説明する。
円筒物３０の場合は、Ｘ、Ｙ、Ｚで示すような円筒座標
系がある。円筒座標系においては，Ｚ軸回りの回転角α
と高さｌ′と半径ｒで円筒表面上の全ての点が表され
る。
物３０である場合の把持位置姿勢決定動作を説明する。
円筒物３０の場合は、Ｘ、Ｙ、Ｚで示すような円筒座標
系がある。円筒座標系においては，Ｚ軸回りの回転角α
と高さｌ′と半径ｒで円筒表面上の全ての点が表され
る。
【００３２】この場合、半径ｒが固定なので、円筒物３
０が決定すれば半径ｒは決まり、実質的には回転角αと
高さｌ′の２つのパラメータで把持点を導ける。その把
持点を導く場合、まず、Ｚ軸方向位置を把持物体データ
７中の質量情報より求め、次に、把持位置が質量中心
（重心）となるようなＺ方向のｌ′の位置を求める。
０が決定すれば半径ｒは決まり、実質的には回転角αと
高さｌ′の２つのパラメータで把持点を導ける。その把
持点を導く場合、まず、Ｚ軸方向位置を把持物体データ
７中の質量情報より求め、次に、把持位置が質量中心
（重心）となるようなＺ方向のｌ′の位置を求める。
【００３３】ところで、図８に示すように、円筒物３０
の端に別の物体３３が付いている場合の把持物体３４
は、双方の質量を考慮して質量中心を求める。この場
合、図９に示すように、円筒物３０の質量中心をＯ1 、
その質量をＭ1、物体３３の質量中心をＯ2 、その質量
をＭ2 、双方の質量中心Ｏ1 ，Ｏ2 の距離をｌとする
と、円筒物３０と物体３３とを組み合わせたときの質量
中心Ｏは、次式及びより求まる。
の端に別の物体３３が付いている場合の把持物体３４
は、双方の質量を考慮して質量中心を求める。この場
合、図９に示すように、円筒物３０の質量中心をＯ1 、
その質量をＭ1、物体３３の質量中心をＯ2 、その質量
をＭ2 、双方の質量中心Ｏ1 ，Ｏ2 の距離をｌとする
と、円筒物３０と物体３３とを組み合わせたときの質量
中心Ｏは、次式及びより求まる。
【００３４】Ｏ1 からＯまでの距離ｌ1 は、 ｌ1 ＝〔Ｍ2 ／（Ｍ1 ＋Ｍ2 ）〕・ｌ である。
【００３５】Ｏ2 からＯまでの距離ｌ2 は、 ｌ2 ＝〔Ｍ1 ／（Ｍ1 ＋Ｍ2 ）〕・ｌ である。
【００３６】このように、質量中心を求めた後は、図８
に示した回転角αを、評価関数を用いて、その評価値が
最小となる角度にする。これによって、円筒物３０又は
把持物体３４を安定的にしかもマニピュレータ１が動作
しやすい関節角で把持することが可能となる。
に示した回転角αを、評価関数を用いて、その評価値が
最小となる角度にする。これによって、円筒物３０又は
把持物体３４を安定的にしかもマニピュレータ１が動作
しやすい関節角で把持することが可能となる。
【００３７】以上説明したマニピュレータの把持位置姿
勢制御方式によれば、常に関節リミット値から遠ざかる
ようにマニピュレータ１の把持位置と姿勢を決定するこ
とができるので、常にマニピュレータ１が動作しやすい
（制御しやすい）空間で作業ができ、また、オペレータ
は把持したい対象物を指示するだけでよいので、教示作
業の負担が軽減され、かつその作業が短縮される。
勢制御方式によれば、常に関節リミット値から遠ざかる
ようにマニピュレータ１の把持位置と姿勢を決定するこ
とができるので、常にマニピュレータ１が動作しやすい
（制御しやすい）空間で作業ができ、また、オペレータ
は把持したい対象物を指示するだけでよいので、教示作
業の負担が軽減され、かつその作業が短縮される。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
オペレータの教示作業を軽減し、効率的にマニピュレー
タを制御することができる効果がある。
オペレータの教示作業を軽減し、効率的にマニピュレー
タを制御することができる効果がある。
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の一実施例によるマニピュレータの把持
位置姿勢制御方式を説明するための図である。
位置姿勢制御方式を説明するための図である。
【図３】マニピュレータの関節部の動作範囲を説明する
ための図である。
ための図である。
【図４】第１の評価関数における関節角と評価値との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図５】第２の評価関数における関節角と評価値との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図６】本発明の一実施例のマニピュレータの把持位置
姿勢制御方式による把持位置姿勢決定動作を説明するた
めの図である。
姿勢制御方式による把持位置姿勢決定動作を説明するた
めの図である。
【図７】把持物体である円筒物及びその円筒座標系を示
す図である。
す図である。
【図８】２物体を組み合わせた把持物体の構成を示す図
である。
である。
【図９】図８に示す把持物体の質量中心の求め方を説明
するための図である。
するための図である。
【図１０】マニピュレータの概略構成図である。
【符号の説明】 １ マニピュレータ ２ 把持物体 ３ 制御手段 ４ 記憶手段 ５ 把持位置姿勢決定手段
Claims (7)
- 【請求項１】 オペレータの指示に従って制御手段(3)
が把持物体(2) を把持するマニピュレータ(1) の把持動
作を制御するマニピュレータの把持位置姿勢制御方式に
おいて、 オペレータの前記把持物体(2) の指定により、該マニピ
ュレータ(1) の関節回転可動範囲の限界である関節リミ
ットから該把持物体(2) 把持時の関節回転位置ができる
だけ離れるように該マニピュレータ(1) の把持位置姿勢
を決定する把持位置姿勢決定手段(5) を具備し、 該把持位置姿勢の決定に応じて前記制御手段(3) が前記
マニピュレータ(1) の把持動作を制御することを特徴と
するマニピュレータの把持位置姿勢制御方式。 - 【請求項２】 前記マニピュレータ(1) の関節数及び関
節回転可動範囲の限界を示す両端の関節リミット値と、
前記把持物体(2) の形状、質量及び位置情報とが記憶さ
れた記憶手段(4) を設け、 前記把持位置姿勢決定手段(5) が、オペレータの前記把
持物体(2) の指定に応じて得られる該位置情報より該マ
ニピュレータが前記把持物体(2) を把持する際の回転角
である関節角を求め、該関節角が該関節リミット値に近
づけば値が大きくなるような評価関数の評価値が最小と
なることにより前記把持位置姿勢を決定することを特徴
とする請求項１記載のマニピュレータの把持位置姿勢制
御方式。 - 【請求項３】 前記評価関数は、 前記関節可動範囲の中心を０とし、この０に対して一方
向の関節リミット値をプラス関節リミット値とし、他方
向の関節リミット値をマイナス関節リミット値とし、該
プラス関節リミット値をθpLi 、該マイナス関節リミッ
ト値をθmLi 、前記関節角をθｉ、前記関節数をｋ、前
記評価値をＥ（Θ）とした場合に、 θi ≧０の条件において、 θi ＜０の条件において、 で表されることを特徴とする請求項２記載のマニピュレ
ータの把持位置姿勢制御方式。 - 【請求項４】 前記評価関数は、 前記関節可動範囲の中心を０とし、この０に対して一方
向の関節リミット値をプラス関節リミット値とし、他方
向の関節リミット値をマイナス関節リミット値とし、該
プラス関節リミット値をθpLi 、該マイナス関節リミッ
ト値をθmLi 、前記関節角をθｉ、前記関節数をｋ、関
節の重みをλi 、前記評価値をＥ（Θ）とした場合に、 θi ≧０の条件において、 θi ＜０の条件において、 で表されることを特徴とする請求項２記載のマニピュレ
ータの把持位置姿勢制御方式。 - 【請求項５】 前記評価関数は、 前記関節可動範囲の中心を０とし、この０に対して一方
向の関節リミット値をプラス関節リミット値とし、他方
向の関節リミット値をマイナス関節リミット値とし、該
プラス関節リミット値をθpLi 、該マイナス関節リミッ
ト値をθmLi 、前記関節角をθｉ、前記関節数をｋ、関
節の重みをλi 、前記評価値をＥ（Θ）とした場合に、 θi ≧０の条件において、 θi ＜０の条件において、 で表されることを特徴とする請求項２記載のマニピュレ
ータの把持位置姿勢制御方式。 - 【請求項６】 前記把持物体(2) が円筒形状の場合に、 前記記憶手段(4) に該把持物体(2) の円筒座標系情報を
記憶し、前記把持位置姿勢決定手段(5) が該円筒座標系
情報及び前記質量情報より該把持物体(2) の重心となる
Ｚ軸方向の位置を決めることを特徴とする請求項２記載
のマニピュレータの把持位置姿勢制御方式。 - 【請求項７】 前記把持物体(2) のＺ軸回りの回転角α
を、前記評価値が最小となる角度とすることを特徴とす
る請求項６記載のマニピュレータの把持位置姿勢制御方
式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4225094A JPH07246581A (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | マニピュレータの把持位置姿勢制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4225094A JPH07246581A (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | マニピュレータの把持位置姿勢制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07246581A true JPH07246581A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12630788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4225094A Withdrawn JPH07246581A (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | マニピュレータの把持位置姿勢制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07246581A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2013027250A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2015-03-05 | 株式会社安川電機 | ロボットシステム、ロボット及びロボット制御装置 |
| JP2016047591A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | キヤノン株式会社 | ロボット教示装置、方法、およびロボットシステム |
| US9390203B2 (en) | 2004-06-15 | 2016-07-12 | Abb Ab | Method and system for off-line programming of multiple interacting robots |
| JP2018153873A (ja) * | 2017-03-15 | 2018-10-04 | 株式会社オカムラ | マニピュレータの制御装置、制御方法およびプログラム、ならびに作業システム |
| JP2019181622A (ja) * | 2018-04-10 | 2019-10-24 | ファナック株式会社 | ハンド制御装置およびハンド制御システム |
| WO2020188646A1 (ja) * | 2019-03-15 | 2020-09-24 | オムロン株式会社 | パラメータ調整装置、パラメータ調整方法及びプログラム |
-
1994
- 1994-03-14 JP JP4225094A patent/JPH07246581A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9390203B2 (en) | 2004-06-15 | 2016-07-12 | Abb Ab | Method and system for off-line programming of multiple interacting robots |
| JPWO2013027250A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2015-03-05 | 株式会社安川電機 | ロボットシステム、ロボット及びロボット制御装置 |
| JP2016047591A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | キヤノン株式会社 | ロボット教示装置、方法、およびロボットシステム |
| JP2018153873A (ja) * | 2017-03-15 | 2018-10-04 | 株式会社オカムラ | マニピュレータの制御装置、制御方法およびプログラム、ならびに作業システム |
| JP2019181622A (ja) * | 2018-04-10 | 2019-10-24 | ファナック株式会社 | ハンド制御装置およびハンド制御システム |
| US11207788B2 (en) | 2018-04-10 | 2021-12-28 | Fanuc Corporation | Hand control apparatus and hand control system |
| WO2020188646A1 (ja) * | 2019-03-15 | 2020-09-24 | オムロン株式会社 | パラメータ調整装置、パラメータ調整方法及びプログラム |
| JPWO2020188646A1 (ja) * | 2019-03-15 | 2021-10-21 | オムロン株式会社 | パラメータ調整装置、パラメータ調整方法及びプログラム |
| US11945113B2 (en) | 2019-03-15 | 2024-04-02 | Omron Corporation | Parameter adjustment device, parameter adjustment method, and program |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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