JPH0760333B2 - ロボットの制御方法及び装置 - Google Patents
ロボットの制御方法及び装置Info
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- JPH0760333B2 JPH0760333B2 JP23464189A JP23464189A JPH0760333B2 JP H0760333 B2 JPH0760333 B2 JP H0760333B2 JP 23464189 A JP23464189 A JP 23464189A JP 23464189 A JP23464189 A JP 23464189A JP H0760333 B2 JPH0760333 B2 JP H0760333B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、力・トルクセンサを用いてロボットアームを
バネとして動作させる作業を実行するロボットの制御方
法及び装置に関するものである。
バネとして動作させる作業を実行するロボットの制御方
法及び装置に関するものである。
［従来の技術］ 力・トルクセンサを用いて位置姿勢指令の修正量を求
め、ロボットアームを指定されたバネ定数を持ったバネ
として動作させる従来のロボット制御方式として、例え
ば、第５図に示すように、J.A.Maples及びJ.J.Beckerに
よる「ロボットマニピュッレータの力制御の実験（Expe
riments in Force Control of Robotic Manipulator
s）」（proc.IEEE Conf.Robotic and Automation,198
6）なる文献がある。
め、ロボットアームを指定されたバネ定数を持ったバネ
として動作させる従来のロボット制御方式として、例え
ば、第５図に示すように、J.A.Maples及びJ.J.Beckerに
よる「ロボットマニピュッレータの力制御の実験（Expe
riments in Force Control of Robotic Manipulator
s）」（proc.IEEE Conf.Robotic and Automation,198
6）なる文献がある。
図において、１はロボットアーム、２はアーム１の手首
部に組み込まれた力・トルクセンサ、３は位置姿勢制御
部、４はバネ制御演算部、５は積分器、６は合成部、７
はスイッチ、８は位置姿勢指令、９は軌道生成部であ
る。
部に組み込まれた力・トルクセンサ、３は位置姿勢制御
部、４はバネ制御演算部、５は積分器、６は合成部、７
はスイッチ、８は位置姿勢指令、９は軌道生成部であ
る。
次に動作について説明する。ロボットアーム１がバネと
して動作しないときはスイッチ７はオフとなっている。
この場合、積分器５の積分量つまり修正量は変化せず固
定である。軌道生成部９から位置姿勢指令８が出力され
る。この位置姿勢指令８は合成部６で積分器５の修正量
と合成され、その合成位置姿勢指令を位置姿勢制御部３
へ与え、ロボットアーム１は制御される。
して動作しないときはスイッチ７はオフとなっている。
この場合、積分器５の積分量つまり修正量は変化せず固
定である。軌道生成部９から位置姿勢指令８が出力され
る。この位置姿勢指令８は合成部６で積分器５の修正量
と合成され、その合成位置姿勢指令を位置姿勢制御部３
へ与え、ロボットアーム１は制御される。
ロボットアーム１がバネとして動作しないモードからバ
ネとして動作するモードに変化するとき、スイッチ７は
オンになる。この場合、力・トルクセンサ２の出力を用
いてバネ制御演算部４で、バネとして動作するための位
置姿勢の微小修正量を求める。ここで、位置姿勢の微小
修正量とは以下のとおりである。
ネとして動作するモードに変化するとき、スイッチ７は
オンになる。この場合、力・トルクセンサ２の出力を用
いてバネ制御演算部４で、バネとして動作するための位
置姿勢の微小修正量を求める。ここで、位置姿勢の微小
修正量とは以下のとおりである。
軌道生成部９の位置姿勢指令Pcとロボットアームの位置
姿勢（合成部６からの指令位置）Pmとの距離‖Pc−Pm‖
と、指定されたバネ定数ｋから、ロボットアーム１にか
かるべき力Ｆは Ｆ＝ｋ‖Pc−Pm‖ となる。
姿勢（合成部６からの指令位置）Pmとの距離‖Pc−Pm‖
と、指定されたバネ定数ｋから、ロボットアーム１にか
かるべき力Ｆは Ｆ＝ｋ‖Pc−Pm‖ となる。
しかし、実際にかかっている力がＦ′とすると、Ｆ′に
対応するロボットアームの位置姿勢Pm′は Ｆ′＝ｋ‖Pc−Pm′‖ から求めることができる。
対応するロボットアームの位置姿勢Pm′は Ｆ′＝ｋ‖Pc−Pm′‖ から求めることができる。
前述のPmと今求めたPm′との差 ΔＰ＝Pm′−Pm が位置姿勢の微小修正量となる。これを積分器５で累積
して位置姿勢修正量を得る。
して位置姿勢修正量を得る。
位置姿勢指令８がバネ中心（バネに力がかかっていない
ときのバネの先端（自由端）、つまり無負荷時のバネ自
由端を意味する。）の位置となり、力がつりあった状態
では積分器５の積分量がバネのたわみに相当する。
ときのバネの先端（自由端）、つまり無負荷時のバネ自
由端を意味する。）の位置となり、力がつりあった状態
では積分器５の積分量がバネのたわみに相当する。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のロボット制御方式によれば、バネ
として動作しないモードからバネとして動作するモード
に変化するとき、すなわちスイッチ７がオフからオンに
なるときに軌道指令はそのままで、積分量と作用してい
る力・トルクの関係がつりあっていなければバネ制御演
算部４からの微小修正量が積分器５で累積され、軌道指
令の修正量が変化するため、モードが変化しただけでロ
ボットアーム１が移動してしまい、危険であった。
として動作しないモードからバネとして動作するモード
に変化するとき、すなわちスイッチ７がオフからオンに
なるときに軌道指令はそのままで、積分量と作用してい
る力・トルクの関係がつりあっていなければバネ制御演
算部４からの微小修正量が積分器５で累積され、軌道指
令の修正量が変化するため、モードが変化しただけでロ
ボットアーム１が移動してしまい、危険であった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされた
もので、バネとして動作するモードに変化したとき、対
象物からどのような力・トルクが作用していても、ロボ
ットアームが移動することなく、バネとして動作するモ
ードに変化できるロボットの制御方法及び装置を得るこ
とを目的とする。
もので、バネとして動作するモードに変化したとき、対
象物からどのような力・トルクが作用していても、ロボ
ットアームが移動することなく、バネとして動作するモ
ードに変化できるロボットの制御方法及び装置を得るこ
とを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係るロボットの制御方法は、位置姿勢指令手段
から出力される位置姿勢指令をロボットアームの位置姿
勢指令とする第１の状態と、ロボットアームに支持され
た力・トルクセンサにより計測された対象物との間に働
く力・トルク値と指定されたバネ定数とにもとづき位置
姿勢指令を修正し、これをロボットアームの位置姿勢指
令とすることによりロボットアームをバネ定数を持つバ
ネとして動作させる第２の状態とのいずれかに切り換え
可能なロボットの制御方法であって、第１の状態から第
２の状態に切り換える指示が指示手段により発せられた
とき、そのときの力・トルクセンサにより計測された力
・トルク値とバネ定数とにもとづき第１の状態から第２
の状態への切り換え時にロボットアームの位置姿勢指令
の値の変化が阻止されるように、位置姿勢指令手段から
出力される位置姿勢指令の値が演算手段により求められ
る段階と、求められた位置姿勢指令の値が位置姿勢指令
手段から出力される段階と、を有するようにしたもので
ある。
から出力される位置姿勢指令をロボットアームの位置姿
勢指令とする第１の状態と、ロボットアームに支持され
た力・トルクセンサにより計測された対象物との間に働
く力・トルク値と指定されたバネ定数とにもとづき位置
姿勢指令を修正し、これをロボットアームの位置姿勢指
令とすることによりロボットアームをバネ定数を持つバ
ネとして動作させる第２の状態とのいずれかに切り換え
可能なロボットの制御方法であって、第１の状態から第
２の状態に切り換える指示が指示手段により発せられた
とき、そのときの力・トルクセンサにより計測された力
・トルク値とバネ定数とにもとづき第１の状態から第２
の状態への切り換え時にロボットアームの位置姿勢指令
の値の変化が阻止されるように、位置姿勢指令手段から
出力される位置姿勢指令の値が演算手段により求められ
る段階と、求められた位置姿勢指令の値が位置姿勢指令
手段から出力される段階と、を有するようにしたもので
ある。
また、本発明に係るロボットの制御装置は、位置姿勢指
令手段と、ロボットアームに支持された力・トルクセン
サと、力・トルクセンサにより計測された対象物との間
に働く力・トルク値と指定されたバネ定数とにもとづき
位置姿勢指令手段より出力された位置姿勢指令を修正
し、これをロボットアームの位置姿勢指令とすることに
よりロボットアームをバネ定数を持つバネとして動作さ
せる制御手段と、位置姿勢指令手段から出力される位置
姿勢指令をロボットアームの位置姿勢指令とする第１の
状態と、制御手段によりロボットアームが制御される第
２の状態と、を相互に切り換える指示を発生する指示手
段と、第１の状態から第２の状態に切り換える指示が指
示手段により発せられたとき、そのときの力・トルクセ
ンサにより計測された力・トルク値とバネ定数とにもと
づき第１の状態から第２の状態への切り換え時にロボッ
トアームの位置姿勢指令の値の変化が阻止されるよう
に、位置姿勢指令手段から出力される位置姿勢指令の値
を求める演算手段と、演算手段により求められた結果が
位置姿勢指令手段から出力されるようにこの結果を位置
姿勢指令手段に入力するスイッチ手段と、を備えるよう
にしたものである。
令手段と、ロボットアームに支持された力・トルクセン
サと、力・トルクセンサにより計測された対象物との間
に働く力・トルク値と指定されたバネ定数とにもとづき
位置姿勢指令手段より出力された位置姿勢指令を修正
し、これをロボットアームの位置姿勢指令とすることに
よりロボットアームをバネ定数を持つバネとして動作さ
せる制御手段と、位置姿勢指令手段から出力される位置
姿勢指令をロボットアームの位置姿勢指令とする第１の
状態と、制御手段によりロボットアームが制御される第
２の状態と、を相互に切り換える指示を発生する指示手
段と、第１の状態から第２の状態に切り換える指示が指
示手段により発せられたとき、そのときの力・トルクセ
ンサにより計測された力・トルク値とバネ定数とにもと
づき第１の状態から第２の状態への切り換え時にロボッ
トアームの位置姿勢指令の値の変化が阻止されるよう
に、位置姿勢指令手段から出力される位置姿勢指令の値
を求める演算手段と、演算手段により求められた結果が
位置姿勢指令手段から出力されるようにこの結果を位置
姿勢指令手段に入力するスイッチ手段と、を備えるよう
にしたものである。
［作用］ 本発明におけるロボットの制御方法は、、位置姿勢指令
手段から出力される位置姿勢指令をロボットアームの位
置姿勢指令とする第１の状態と、ロボットアームに支持
された力・トルクセンサにより計測された対象物との間
に働く力・トルク値と指定されたバネ定数とにもとづき
位置姿勢指令を修正し、これをロボットアームの位置姿
勢指令とすることによりロボットアームをバネ定数を持
つバネとして動作させる第２の状態とのいずれかに切り
換え可能なロボットの制御方法であって、第１の状態か
ら第２の状態に切り換える指示が指示手段により発せら
れたとき、そのときの力・トルクセンサにより計測され
た力・トルク値とバネ定数とにもとづき第１の状態から
第２の状態への切り換え時にロボットアームの位置姿勢
指令の値の変化が阻止されるように、位置姿勢指令手段
から出力される位置姿勢指令の値が演算手段により求め
られ、求められた位置姿勢指令の値が位置姿勢指令手段
から出力される。
手段から出力される位置姿勢指令をロボットアームの位
置姿勢指令とする第１の状態と、ロボットアームに支持
された力・トルクセンサにより計測された対象物との間
に働く力・トルク値と指定されたバネ定数とにもとづき
位置姿勢指令を修正し、これをロボットアームの位置姿
勢指令とすることによりロボットアームをバネ定数を持
つバネとして動作させる第２の状態とのいずれかに切り
換え可能なロボットの制御方法であって、第１の状態か
ら第２の状態に切り換える指示が指示手段により発せら
れたとき、そのときの力・トルクセンサにより計測され
た力・トルク値とバネ定数とにもとづき第１の状態から
第２の状態への切り換え時にロボットアームの位置姿勢
指令の値の変化が阻止されるように、位置姿勢指令手段
から出力される位置姿勢指令の値が演算手段により求め
られ、求められた位置姿勢指令の値が位置姿勢指令手段
から出力される。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図により説明する。第１図は
本発明の一実施例を示すロボットの制御装置の構成図で
ある。図において、１はロボットアーム、２はアーム１
の手首部に組み込まれた力・トルクセンサ、３は位置姿
勢制御部、４はバネ制御演算部、５はバネ制御演算部４
の出力である微小移動指令を積分して修正量をつくる積
分器、６は軌道指令と修正量を合成して合成位置姿勢指
令を生成する合成部、７は積分器５への入力をオン・オ
フするスイッチ、８は軌道指令、９は軌道生成部、10は
バネ制御の有効または無効を指示する指示装置、11は積
分器５の初期値演算部、12は軌道生成部９の初期値演算
部、13は積分器５への入力をオン・オフするスイッチ、
14は軌道生成部９への入力をオン・オフするスイッチ、
15は手先効果器、16は作業対象物である。
本発明の一実施例を示すロボットの制御装置の構成図で
ある。図において、１はロボットアーム、２はアーム１
の手首部に組み込まれた力・トルクセンサ、３は位置姿
勢制御部、４はバネ制御演算部、５はバネ制御演算部４
の出力である微小移動指令を積分して修正量をつくる積
分器、６は軌道指令と修正量を合成して合成位置姿勢指
令を生成する合成部、７は積分器５への入力をオン・オ
フするスイッチ、８は軌道指令、９は軌道生成部、10は
バネ制御の有効または無効を指示する指示装置、11は積
分器５の初期値演算部、12は軌道生成部９の初期値演算
部、13は積分器５への入力をオン・オフするスイッチ、
14は軌道生成部９への入力をオン・オフするスイッチ、
15は手先効果器、16は作業対象物である。
次に動作について説明する。以下の説明においてサンプ
リング周期をＴとし、ｋは時刻ｔ＝kTの値であることを
示す。
リング周期をＴとし、ｋは時刻ｔ＝kTの値であることを
示す。
まず、バネ動作について説明する。いま、指定されたバ
ネ定数が６行６列の行列Ksで与えられ、力・トルクセン
サ２により計測された対象物16から手先効果器15が受け
ている力・トルクを６行１列のベクトルFaとし、バネの
中心と考える軌道生成部９から与えられた位置姿勢指令
と実際のロボットアーム１の位置姿勢の偏差を６行１列
のベクトルΔｘであらわすと、 Fa＝KsΔｘ （１） なる関係が成り立っていれば、バネ定数Ksのバネとして
ロボットアーム１は動作していることになる。
ネ定数が６行６列の行列Ksで与えられ、力・トルクセン
サ２により計測された対象物16から手先効果器15が受け
ている力・トルクを６行１列のベクトルFaとし、バネの
中心と考える軌道生成部９から与えられた位置姿勢指令
と実際のロボットアーム１の位置姿勢の偏差を６行１列
のベクトルΔｘであらわすと、 Fa＝KsΔｘ （１） なる関係が成り立っていれば、バネ定数Ksのバネとして
ロボットアーム１は動作していることになる。
これを図で示すと、第２図のようになり、点線で示され
る位置姿勢が軌道生成部９の指令であり、手先効果器15
が対象物16から力・トルクFaを受け、Δｘ離れた実線の
位置姿勢に移っていれば、式（１）のバネとなってい
る。
る位置姿勢が軌道生成部９の指令であり、手先効果器15
が対象物16から力・トルクFaを受け、Δｘ離れた実線の
位置姿勢に移っていれば、式（１）のバネとなってい
る。
そこで、第１図のバネ制御演算部４は現在の位置姿勢偏
差と指定されたバネ定数を乗じて、バネとして発生して
いるべき力・トルクを求め、これと力・トルクセンサ２
で計測された実際の力・トルクとを比較し、それらが等
しくなるように位置姿勢の微小修正量を求める。位置の
微小修正量は３行１列のベクトルΔP,姿勢の微小修正量
は３行３列の回転行列ΔＲで得られる。積分器５はこの
微小修正量を積分して位置姿勢修正量を求める。位置の
修正量を３行１列のベクトルPs,姿勢の修正量を３行３
列の行列Rsとすると、位置修正量の積分はベクトルの
和、姿勢修正量の積分は行列の積で行われ、 Ps（ｋ）＝Ps（ｋ−１）＋ΔＰ （２） Rs（ｋ）＝Rs（ｋ−１）＊ΔＲ （３） となる。
差と指定されたバネ定数を乗じて、バネとして発生して
いるべき力・トルクを求め、これと力・トルクセンサ２
で計測された実際の力・トルクとを比較し、それらが等
しくなるように位置姿勢の微小修正量を求める。位置の
微小修正量は３行１列のベクトルΔP,姿勢の微小修正量
は３行３列の回転行列ΔＲで得られる。積分器５はこの
微小修正量を積分して位置姿勢修正量を求める。位置の
修正量を３行１列のベクトルPs,姿勢の修正量を３行３
列の行列Rsとすると、位置修正量の積分はベクトルの
和、姿勢修正量の積分は行列の積で行われ、 Ps（ｋ）＝Ps（ｋ−１）＋ΔＰ （２） Rs（ｋ）＝Rs（ｋ−１）＊ΔＲ （３） となる。
軌道生成部９で生成される軌道指令８の位置指令を３行
１列のベクトルPc,姿勢指令を３行３列の行列Rcとする
と、合成部６では、 Pm（ｋ）＝Pc（ｋ）＋Ps（ｋ） （４） Rm（ｋ）＝Rc（ｋ）＊Rs（ｋ） （５） により、３行１列の合成位置指令Pmと、３行３列の合成
姿勢指令Rmを求める。
１列のベクトルPc,姿勢指令を３行３列の行列Rcとする
と、合成部６では、 Pm（ｋ）＝Pc（ｋ）＋Ps（ｋ） （４） Rm（ｋ）＝Rc（ｋ）＊Rs（ｋ） （５） により、３行１列の合成位置指令Pmと、３行３列の合成
姿勢指令Rmを求める。
位置姿勢制御部３は、各関節を駆動してこの合成位置姿
勢にロボットアーム１を移動す。以上のようにしてバネ
動作は実現される。
勢にロボットアーム１を移動す。以上のようにしてバネ
動作は実現される。
次に、バネ動作が無効な場合の動作について説明する。
いま、時刻kTにバネ動作無効の指示が発せられたとす
る。バネ動作が無効な状態では、スイッチ７はオフとな
り、積分器５にはバネ制御演算部４からの微小修正量は
入力されなくなり、積分量は一定に保たれる。時刻kT以
後の位置姿勢制御部３への指令は次のように軌道指令に
一定の修正を行ったものになる。
る。バネ動作が無効な状態では、スイッチ７はオフとな
り、積分器５にはバネ制御演算部４からの微小修正量は
入力されなくなり、積分量は一定に保たれる。時刻kT以
後の位置姿勢制御部３への指令は次のように軌道指令に
一定の修正を行ったものになる。
Pm（ｎ）＝Pc（ｎ）＋Ps（ｋ） （６） Rm（ｎ）＝Rc（ｎ）＊Rs（ｋ） （７） ここで、ｎ＞k,Ps（ｋ）及びRs（ｋ）は時刻kTの修正量
で、以後一定である。
で、以後一定である。
次に、バネ動作が無効な状態から有効な状態に変化した
ときの動作について説明する。
ときの動作について説明する。
いま、時刻kTに有効の指示が発せられたとする。まず、
積分器５の初期値演算部11では、指定されたバネ定数Ks
と力・トルクセンサ２で計測された実際の力・トルクFa
とからバネとしてつりあうための位置姿勢偏差を求め
る。
積分器５の初期値演算部11では、指定されたバネ定数Ks
と力・トルクセンサ２で計測された実際の力・トルクFa
とからバネとしてつりあうための位置姿勢偏差を求め
る。
式（１）より、 Δｘ＝Ks-1Fa （８） となる。ここで、Ks-1はKsの逆行列をあらわす。
ただし、ΔXpは位置の偏差をあらわす３行１列のベクト
ル、ΔXrは姿勢の偏差をあらわす３行１列のベクトルで
ある。
ル、ΔXrは姿勢の偏差をあらわす３行１列のベクトルで
ある。
ΔXpと等価な、位置の積分量の初期値Ps′は以下のよう
になる。
になる。
Ps′＝ΔXp （10） 次に、ΔXrと等価な姿勢の積分量Rs′を求める。
ΔXrは次のように単位ベクトルKrと回転角θｓの積であ
る。
る。
ΔXr＝θsKr （11） ただし、θｓ＝｜ΔXr| Kr＝ΔXr/|ΔXr| である。
このとき、姿勢の積分量の初期値Rs′は、 ただし、Kr＝[Kx Ky Kz]t（ｔは転値を示す） ｓθｓ＝sinθｓ ｃθｓ＝cosθｓ ｖθｓ＝１−cosθｓ である。
以上より、初期値Ps′及びRs′が求まった。
次に、スイッチ13をオンして、積分器５の積分量を、位
置の積分量はPs′に、姿勢の積分量はRs′に初期設定し
て、スイッチ13をオフに戻す。すなわち、 Ps（ｋ）＝Ps′ （13） Rs（ｋ）＝Rs′ （14） とする。
置の積分量はPs′に、姿勢の積分量はRs′に初期設定し
て、スイッチ13をオフに戻す。すなわち、 Ps（ｋ）＝Ps′ （13） Rs（ｋ）＝Rs′ （14） とする。
次に、軌道生成部９の初期値演算部12では、積分器５か
らの位置修正量がPs（ｋ），同じく姿勢修正量がRs
（ｋ）のときに、合成位置姿勢指令が変化しないような
軌道指令の値を求める。すなわち、バネの中心位置姿勢
を求める。
らの位置修正量がPs（ｋ），同じく姿勢修正量がRs
（ｋ）のときに、合成位置姿勢指令が変化しないような
軌道指令の値を求める。すなわち、バネの中心位置姿勢
を求める。
いま、求める軌道指令の位置指令を３行１列のベクトル
Pc′，姿勢指令を３行３列の行列Rc′，バネ動作有効の
指示が出る直前の合成位置指令を３行１列のベクトルPm
（ｋ−１），合成姿勢指令を３行３列の行列Rm（ｋ−
１）とすると、 Pc′＝Pm（ｋ−１）−Ps（ｋ） （15） Rc′＝Rm（ｋ−１）＊(Rs(k))-1 （16） となる。ここで、(Rs(k))-1はRs（ｋ）の逆行列をあら
わす。
Pc′，姿勢指令を３行３列の行列Rc′，バネ動作有効の
指示が出る直前の合成位置指令を３行１列のベクトルPm
（ｋ−１），合成姿勢指令を３行３列の行列Rm（ｋ−
１）とすると、 Pc′＝Pm（ｋ−１）−Ps（ｋ） （15） Rc′＝Rm（ｋ−１）＊(Rs(k))-1 （16） となる。ここで、(Rs(k))-1はRs（ｋ）の逆行列をあら
わす。
次にスイッチ14をオンして、Pc′,Rc′を軌道生成部９
へ入力し、それぞれ軌道指令Pc（ｋ），軌道指令の姿勢
指令Rc（ｋ）とした後、スイッチ14をオフに戻す。
へ入力し、それぞれ軌道指令Pc（ｋ），軌道指令の姿勢
指令Rc（ｋ）とした後、スイッチ14をオフに戻す。
すなわち、 Pc（ｋ）＝Pc′ （17） Rc（ｋ）＝Rc′ （18） 次に、合成部６により時刻kTの合成位置姿勢を求める。
いま、合成位置指令を３行１列のベクトルPm,合成姿勢
指令を３行３列の行列Rmとすると、式（４），（５），
（17），（18）より、 Pm（ｋ）＝Pc′＋Ps（ｋ） （19） Rm（ｋ）＝Rc′＊Rs（ｋ） （20） となる。
指令を３行３列の行列Rmとすると、式（４），（５），
（17），（18）より、 Pm（ｋ）＝Pc′＋Ps（ｋ） （19） Rm（ｋ）＝Rc′＊Rs（ｋ） （20） となる。
式（19），（20）は、式（15），（16）により、 Pm（ｋ）＝Pm（ｋ−１） （21） Rm（ｋ）＝Rm（ｋ−１） （22） となり、バネ動作有効の指示が出る直前と同じ位置姿勢
指令であり、ロボットアーム１は動き出すことはない。
指令であり、ロボットアーム１は動き出すことはない。
次に、スイッチ７をオンにして、以後、最初に説明した
バネ動作有効の状態での制御を行う。
バネ動作有効の状態での制御を行う。
第３図に本発明のロボットアームの動きの説明図を示
す。第３図（ａ）において、A,B及びＣはあらかじめ計
画されたロボットアーム１が通過すべき地点である。軌
道生成部９はこれらの地点を補間して軌道を生成し、バ
ネ制御が最初か無効であれば実線のような軌道をロボッ
トアーム１は通過する。
す。第３図（ａ）において、A,B及びＣはあらかじめ計
画されたロボットアーム１が通過すべき地点である。軌
道生成部９はこれらの地点を補間して軌道を生成し、バ
ネ制御が最初か無効であれば実線のような軌道をロボッ
トアーム１は通過する。
次に、地点ＡからＢまではバネ制御が無効で、軌道生成
部９からの指令が地点Ｂに到達したとき、バネ制御が有
効になった場合のロボットアーム１の動きを第３図
（ｂ）に示す。地点Ｂにおいて既に対象物から力・トル
クF1を受けていた場合でも、地点Ｂにおいてロボットア
ーム１は移動せず、B1をバネ中心としたバネとして静止
している。以後、対象物からの力・トルクに応じてバネ
として動作し、例えば実線のように移動する。
部９からの指令が地点Ｂに到達したとき、バネ制御が有
効になった場合のロボットアーム１の動きを第３図
（ｂ）に示す。地点Ｂにおいて既に対象物から力・トル
クF1を受けていた場合でも、地点Ｂにおいてロボットア
ーム１は移動せず、B1をバネ中心としたバネとして静止
している。以後、対象物からの力・トルクに応じてバネ
として動作し、例えば実線のように移動する。
第４図に上で述べたＡからＣに至る動作のプログラム例
を示す。
を示す。
まず、バネ定数の設定を行う。３個の並進のバネ定数と
３個の回転のバネ定数を数値で指定する。次に第４図の
プログラム第２行の“STF OFF"命令を実行すると、プロ
グラム解釈部（図示せず）が解釈し、指示装置10へバネ
動作しないモードへ切り換えることを指示する。これに
より、指示装置10はスイッチ７を遮断することにより、
バネ制御演算部４から積分器５への微小修正量が遮断さ
れ、積分量を一定とすることにより、バネ動作しないモ
ードを実現する。従って、バネ動作が無効の状態でＢ点
へ直線で移動する。Ｂ点に達するとバネ動作を有効す
る。すなわち、プログラム第４行の“STF ON"命令を実
行すると、プログラム解釈部が解釈し、指示装置10へバ
ネ動作するモードへ切り換えることを指示する。これに
より、指示装置10はスイッチ13とスイッチ14を操作し
て、積分器５と軌道生成部９の初期値を設定し、しかる
のち、スイッチ７を閉じて積分器５へバネ制御演算部４
からの出力を接続することにより、バネ動作するモード
を実現する。そしてＣ点に移動する。
３個の回転のバネ定数を数値で指定する。次に第４図の
プログラム第２行の“STF OFF"命令を実行すると、プロ
グラム解釈部（図示せず）が解釈し、指示装置10へバネ
動作しないモードへ切り換えることを指示する。これに
より、指示装置10はスイッチ７を遮断することにより、
バネ制御演算部４から積分器５への微小修正量が遮断さ
れ、積分量を一定とすることにより、バネ動作しないモ
ードを実現する。従って、バネ動作が無効の状態でＢ点
へ直線で移動する。Ｂ点に達するとバネ動作を有効す
る。すなわち、プログラム第４行の“STF ON"命令を実
行すると、プログラム解釈部が解釈し、指示装置10へバ
ネ動作するモードへ切り換えることを指示する。これに
より、指示装置10はスイッチ13とスイッチ14を操作し
て、積分器５と軌道生成部９の初期値を設定し、しかる
のち、スイッチ７を閉じて積分器５へバネ制御演算部４
からの出力を接続することにより、バネ動作するモード
を実現する。そしてＣ点に移動する。
なお、上記実施例では、位置姿勢制御部への指令値を修
正することによりバネ動作を実現する場合について説明
したが、関節速度制御部への速度指令あるいは関節トル
ク制御部へのトルク指令などを変化させることによりバ
ネ動作を実現する場合にも適用可能である。
正することによりバネ動作を実現する場合について説明
したが、関節速度制御部への速度指令あるいは関節トル
ク制御部へのトルク指令などを変化させることによりバ
ネ動作を実現する場合にも適用可能である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ロボットアーム
がバネとして動作するような状態に変化したときに、対
象物からどのような力・トルクが作用していても、ロボ
ットアームが移動することがなく、バネとして動作する
モードに変化することが可能となる。
がバネとして動作するような状態に変化したときに、対
象物からどのような力・トルクが作用していても、ロボ
ットアームが移動することがなく、バネとして動作する
モードに変化することが可能となる。
第１図は本発明の一実施例によるロボットの制御装置の
構成図、第２図はバネ動作の説明図、第３図はロボット
アームの動きの説明図、第４図はロボットの動作プログ
ラム例を示す図、第５図は従来のロボットの制御方式の
説明図である。 １…ロボットアーム、２…力・トルクセンサ ３…位置姿勢制御部、４…バネ制御部 ５…積分器、６…合成部 ７…スイッチ、８…位置姿勢指令 ９…軌道生成部 10…バネ制御の有効／無効を指示する指示装置 11…積分器の初期値演算部 12…軌道生成部の初期値演算部 13,14…スイッチ なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
構成図、第２図はバネ動作の説明図、第３図はロボット
アームの動きの説明図、第４図はロボットの動作プログ
ラム例を示す図、第５図は従来のロボットの制御方式の
説明図である。 １…ロボットアーム、２…力・トルクセンサ ３…位置姿勢制御部、４…バネ制御部 ５…積分器、６…合成部 ７…スイッチ、８…位置姿勢指令 ９…軌道生成部 10…バネ制御の有効／無効を指示する指示装置 11…積分器の初期値演算部 12…軌道生成部の初期値演算部 13,14…スイッチ なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】位置姿勢指令手段から出力される位置姿勢
指令をロボットアームの位置姿勢指令とする第１の状態
と、上記ロボットアームに支持された力・トルクセンサ
により計測された対象物との間に働く力・トルク値と指
定されたバネ定数とにもとづき上記位置姿勢指令を修正
し、これを上記ロボットアームの位置姿勢指令とするこ
とにより上記ロボットアームを上記バネ定数を持つバネ
として動作させる第２の状態とのいずれかに切り換え可
能なロボットの制御方法であって、 上記第１の状態から上記第２の状態に切り換える指示が
指示手段により発せられたとき、そのときの上記力・ト
ルクセンサにより計測された力・トルク値と上記バネ定
数とにもとづき上記第１の状態から上記第２の状態への
切り換え時に上記ロボットアームの位置姿勢指令の値の
変化が阻止されるように、上記位置姿勢指令手段から出
力される位置姿勢指令の値が演算手段により求められる
段階と、 求められた上記位置姿勢指令の値が上記位置姿勢指令手
段から出力される段階と、 を有することを特徴とするロボットの制御方法。 - 【請求項２】位置姿勢指令手段と、 ロボットアームに支持された力・トルクセンサと、 上記力・トルクセンサにより計測された対象物との間に
働く力・トルク値と指定されたバネ定数とにもとづき上
記位置姿勢指令手段より出力された位置姿勢指令を修正
し、これを上記ロボットアームの位置姿勢指令とするこ
とにより上記ロボットアームを上記バネ定数を持つバネ
として動作させる制御手段と、 上記位置姿勢指令手段から出力される位置姿勢指令をロ
ボットアームの位置姿勢指令とする第１の状態と、上記
制御手段により上記ロボットアームが制御される第２の
状態と、を相互に切り換える指示を発生する指示手段
と、 上記第１の状態から上記第２の状態に切り換える指示が
上記指示手段により発せられたとき、そのときの上記力
・トルクセンサにより計測された力・トルク値と上記バ
ネ定数とにもとづき上記第１の状態から上記第２の状態
への切り換え時に上記ロボットアームの位置姿勢指令の
値の変化が阻止されるように、上記位置姿勢指令手段か
ら出力される位置姿勢指令の値を求める演算手段と、 上記演算手段により求められた結果が上記位置姿勢指令
手段から出力されるようにこの結果を上記位置姿勢指令
手段に入力するスイッチ手段と、 を備えたロボットの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23464189A JPH0760333B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | ロボットの制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23464189A JPH0760333B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | ロボットの制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0398101A JPH0398101A (ja) | 1991-04-23 |
| JPH0760333B2 true JPH0760333B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=16974212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23464189A Expired - Lifetime JPH0760333B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | ロボットの制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0760333B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103895010A (zh) * | 2012-12-27 | 2014-07-02 | 现代自动车株式会社 | 机器人手爪及其控制方法 |
-
1989
- 1989-09-12 JP JP23464189A patent/JPH0760333B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103895010A (zh) * | 2012-12-27 | 2014-07-02 | 现代自动车株式会社 | 机器人手爪及其控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0398101A (ja) | 1991-04-23 |
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