JPH08112792A

JPH08112792A - 力制御ロボット

Info

Publication number: JPH08112792A
Application number: JP24796794A
Authority: JP
Inventors: Makoto Jinno; 野誠神; Taku Yoshimi; 見卓吉; Shintaro Nagataki; 滝真太郎永
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 1996-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】ロボット手先部に取り付けられたエンドエフ
ェクタで誘導する場合に、エンドエフェクタが加工対象
物等に衝突し破損するのを防ぐとともに、接触した状態
でもスムーズなエンドエフェクタの誘導が可能な力制御
ロボットを提供する。【構成】ロボットのエンドエフェクタ５に加わる反力
を検出する力覚センサ４を備え、ジョイスティック６を
介して位置姿勢制御手段８に指示する移動指令値に基づ
きエンドエフェクタ５をこの移動指令値に対応する目標
位置へ誘導可能な力制御ロボットにおいて、移動指令値
を力覚センサ４により検出した反力の関数として補正す
る補正手段１１を備え、移動指令値に対応する目標位置
が力覚センサ４により検出した反力の方向へ所定修正量
だけ修正されるように、力覚センサ４により検出した反
力に基づいて位置姿勢制御手段８へ作用する力制御手段
１２を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ジョイスティック等の
操作手段でロボットのエンドエフェクタの誘導が可能な
力制御ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットの手先部に取り付けられたエン
ドエフェクタを誘導する方法としては、ロボットの操作
ペンダントに設けられたスイッチを用い限られた方向へ
限られた速度で誘導する方法や、ジョイスティック等に
より誘導する方法がある。

【０００３】スイッチやジョイスティックを用いてエン
ドエフェクタを誘導する場合に、エンドエフェクタが加
工対象物や組立対象物や障害物などに衝突し、これらを
破損する危険性がある。特に、エンドエフェクタを教示
する段階においては、エンドエフェクタを加工対象物や
組立対象物に接近させて教示を行う必要も生じるので、
この危険性はより高くなる。

【０００４】スイッチを用い所定の方向へ所定の速度で
エンドエフェクタを誘導する場合には、ロボットに力覚
センサが備えられていれば、過大な力を検出した場合に
エンドエフェクタを誘導している方向の移動動作を停止
することは容易である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ジョイスティ
ック等の操作手段を用いて操作する場合には、操作者は
３次元の任意の方向へ任意の速度で誘導しているため、
時時刻刻変化する誘導方向や速さに対して単純な操作で
動作を制限することは容易でない。また、単に動作を停
止することにより上記の危険性を回避しようとすること
は、スムーズな操作に支障を来すことになる。このた
め、破損等の危険を回避しつつ任意の方向へ移動できる
ことが望ましい。

【０００６】そこで本発明の目的は、上記従来技術の有
する問題を解消し、ロボット手先部に取り付けられたエ
ンドエフェクタを誘導する場合にエンドエフェクタが加
工対象物や組立対象物や障害物などに衝突してロボット
やエンドエフェクタ、加工対象物、組立対象物などを破
損することを防止するとともに、加工対象物等と接触し
た状態でもスムーズなエンドエフェクタの誘導が可能な
力制御ロボットを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による力制御ロボットは、ロボットのエン
ドエフェクタに加わる反力を検出する力覚センサを備
え、操作手段を介して位置姿勢制御手段に指示する移動
指令値に基づき前記エンドエフェクタをこの移動指令値
に対応する目標位置へ誘導可能な力制御ロボットにおい
て、前記移動指令値を前記力覚センサにより検出した反
力の関数として補正する補正手段を備えることを特徴と
する。

【０００８】また、ロボットのエンドエフェクタに加わ
る反力を検出する力覚センサを備え、操作手段を介して
位置姿勢制御手段に指示する移動指令値に基づき前記エ
ンドエフェクタをこの移動指令値に対応する目標位置へ
誘導可能な力制御ロボットにおいて、前記移動指令値を
前記力覚センサにより検出した反力の関数として補正す
る補正手段を備え、前記移動指令値に対応する目標位置
が前記力覚センサにより検出した反力の方向へ所定修正
量だけ修正されるように、前記力覚センサにより検出し
た反力に基づいて前記位置姿勢制御手段へ作用する力制
御手段を備えることを特徴とする。

【０００９】また、前記補正手段は、前記力覚センサに
より検出した反力の大きさが、所定反力値より大きい場
合に前記移動指令値を減少させる補正をし、前記所定反
力値以下の場合に前記移動指令値を保持することが好適
である。

【００１０】また、前記力制御手段は、前記力覚センサ
により検出する反力が予め設定した目標押し付け力とな
るように、前記目標位置を所定修正量だけ修正すること
が好適である。

【００１１】また、前記補正手段は、前記力覚センサに
より検出した反力の大きさが、所定反力値より大きい場
合に前記移動指令値を減少させる補正をし、前記所定反
力値以下の場合に前記移動指令値のままにし、前記移動
指令値に対応する目標位置が前記力覚センサにより検出
した反力の方向へ所定修正量だけ修正されるように、前
記力覚センサにより検出した反力に基づいて前記位置姿
勢制御手段へ作用する力制御手段を備え、前記力制御手
段は、前記力覚センサにより検出する反力が予め設定し
た目標押し付け力となるように、前記目標位置を所定修
正量だけ修正し、予め設定した前記目標押し付け力は、
前記所定反力値より大きく設定されていることが好適で
ある。

【００１２】また、前記補正手段は、前記移動指令値に
対応する目標位置へ向く移動方向ベクトルと前記力覚セ
ンサにより検出した反力の方向ベクトルとのなす角度
が、所定角度範囲外のときには前記移動指令値を減少さ
せる補正をし、所定角度範囲内のときには前記移動指令
値を保持することが好適である。

【００１３】また、前記操作手段は、ジョイスティック
であることが好適である。

【００１４】

【作用】操作者がジョイスティック等の操作手段を介し
てエンドエフェクタが移動すべき目標位置を時系列的に
次々と指示すると、これらの目標位置を対応する移動指
令値が位置姿勢制御手段へ指示され、位置姿勢制御手段
は指示された移動指令値に基づき対応する目的位置へエ
ンドエフェクタを誘導する。エンドエフェクタに加わる
反力を力覚センサで検出し、位置姿勢制御手段へ指示し
た移動指令値を検出した反力の関数として補正手段によ
って補正する。

【００１５】補正手段は、例えば、力覚センサにより検
出した反力の大きさが、所定反力値より大きい場合には
前記移動指令値を減少させる補正をし、所定反力値以下
の場合には以前に指示した移動指令値を保持する。これ
によって、検出した反力が大きすぎる場合すなわちエン
ドエフェクタが加工対象物等へ所定反力値より大きい力
を与えるように誘導される場合には、移動指令値を減少
させ、エンドエフェクタが加工対象物等へ接近する速度
を小さくし過大な力が作用することを防止する。

【００１６】力制御手段は、移動指令値に対応する目標
位置へ誘導されるエンドエフェクタが反力を受けた場合
に、力覚センサにより検出した反力の方向へ所定修正量
だけ目標位置を修正するように、位置姿勢制御手段へ働
きかける。この結果、力覚センサで検出される反力が小
さくなる方向へ、当初設定した目標位置が修正される。
力制御手段によるこの修正は、例えば、力覚センサによ
り検出する反力が予め設定した目標押し付け力に等しく
なるように行われる。

【００１７】補正手段と力制御手段との両者を備える場
合には、移動指令値を検出した反力の関数として補正す
るとともに、検出した反力の方向へ所定修正量だけ目標
位置を修正することができる。

【００１８】移動方向ベクトルと検出した反力の方向ベ
クトルとのなす角度が所定角度範囲外のときには、移動
方向ベクトルの方向近辺に反力を与える加工対象物等が
存在することになり、この場合、移動指令値を減少させ
る補正をする。この角度が所定角度範囲内のときには、
移動方向ベクトルの方向近辺に反力を与える加工対象物
等が存在しないことになるので前記移動指令値を保持す
る。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の力制御ロボットの実施例につ
いて図面を参照して説明する。

【００２０】図２および図４乃至図８を参照して、本発
明の第１実施例について説明する。

【００２１】図４は力制御ロボットの全体構成を示す図
である。力制御ロボットは、基本的にはロボット本体１
と、ロボット本体１を制御するためのコントローラ２
と、操作手段としてのジョイスティック６を備えた操作
ペンタント３とから構成されている。ロボット本体１は
６軸円筒座標型ロボットであり、手先部には６軸力覚セ
ンサ４を介してディスクグラインダ等のエンドエフェク
タ５が装着されている。６軸力覚センサ４はエンドエフ
ェクタ５が加工対象物等から受ける反力の方向と大きさ
を３次元的に検出する。

【００２２】ジョイスティック６は、３次元の任意の方
向へエンドエフェクタ５を誘導可能な３次元ジョイステ
ィックである。図５に示すように、例えばジョイスティ
ック６をＸｊ方向へ倒せば、エンドエフェクタ５は、任
意の座標系のＸ方向へ誘導されるようになっている。こ
こで座標系は、例えばベース座標系やワーク座標系やツ
ール座標系などのいずれに設定してもよい。また、エン
ドエフェクタ５の位置の制御誘導から姿勢の制御誘導へ
切り替えることも可能である。

【００２３】図２に、本実施例の制御ブロック図を示
す。同図において、エンドエフェクタ５に所定の作業を
教示するために、エンドエフェクタ５を目標位置に時系
列的に誘導するようにジョイスティック６を操作する
と、これらの目標位置に対応する移動指令値が、補正手
段１１を介して位置姿勢制御手段１０へ指示される。位
置姿勢制御手段１０は図示しないモータ等の駆動手段に
接続されている。

【００２４】補正手段１１は、６軸力覚センサ４で検出
した反力のデータを受け、この反力のデータの関数とし
て、ジョイスティック６により指示される移動指令値を
補正する。

【００２５】補正手段１１による補正の種々の態様を図
６乃至図８に示す。図６乃至図８において、縦軸はジョ
イスティック６の単位倒れ角あたりのエンドエフェクタ
５の移動速度を示し、自由空間におけるエンドエフェク
タの１サンプルリング時間当たりの移動量を１としたと
きの係数Ａとして表現されている。例えば、係数Ａが１
のときジョイスティック６の単位倒れ角あたりの自由空
間におけるエンドエフェクタ５の移動速度をＶとする
と、係数ＡがＡ１のときにはジョイスティック６の単位
倒れ角当たりの移動速度はＡ１・Ｖで表現される。より
具体的には、例えば、係数Ａが１のときジョイスティッ
ク６の単位倒れ角あたりのエンドエフェクタ５の移動速
度を１ｃｍ／ｓとすると、係数Ａが０．１のときにはエ
ンドエフェクタ５の移動速度が０．１ｃｍ／ｓとなる。
また、横軸は６軸力覚センサ４によって検出した反力の
大きさＦを示す。反力の大きさＦは、６軸力覚センサ４
によって検出された検出力成分をＦｘ，Ｆｙ，Ｆｚとす
るとき、Ｆ＝（Ｆｘ・Ｆｘ＋Ｆｙ・Ｆｙ＋Ｆｚ・Ｆｚ）
^1/2と表される。

【００２６】図６は、反力の大きさＦがＦ１以下では係
数Ａを１に設定し、ＦがＦ１を越えると係数Ａを１より
小さい定数Ａ１に設定する補正の例である。ここで定数
Ａ１の値は例えば０．１などの適当な値に設定される。

【００２７】図６に示す補正の例によれば、反力ＦがＦ
１を越えると、係数Ａは１からＡ１に補正され、エンド
エフェクタ５の移動速度は小さくなる。この結果、エン
ドエフェクタ５に反力を与える加工対象物等に接近する
速度が小さくなり、エンドエフェクタ５と作業対象物等
の衝突の衝撃を低下させることが可能になり、対象物の
破損を防止することができる。

【００２８】図７に示す補正は、反力の大きさＦがＦ１
以下では係数Ａを１に設定し、ＦがＦ１を越えＦ２以下
の領域では、係数Ａが直線的に減少するように設定し、
ＦがＦ２を越える領域では、係数Ａを１より小さい定数
Ａ１に設定する補正の例である。図７に示す補正によれ
ば、図６に示す補正を行う場合に比べ、エンドエフェク
タ５と作業対象物等の衝突の衝撃等の回避をより正確に
制御することが可能になる。

【００２９】図８に示す補正は、図７に示す補正を微分
係数が連続的になるように滑らかに、例えば２次曲線で
表されるように、係数Ａを変化させた補正の例である。
図８に示す補正は、図６や図７に示す補正に比べ、より
高度な制御が可能になる。

【００３０】なお、図６乃至図８において、反力の大き
さＦが大きい領域では、係数Ａを１より小さい定数Ａ１
に補正する例を示したが、定数Ａ１を０に設定してもよ
い。ただし、単に定数Ａ１を０とするだけでは、ジョイ
スティック６による誘導ができなくなってしまう。

【００３１】本実施例の構成によれば、補正手段１１を
設け、ジョイスティック６による移動指令値を６軸力覚
センサ４により検出した反力の大きさＦの関数で変化さ
せることができるので、エンドエフェクタ５を教示など
する場合にエンドエフェクタ５が加工対象物や組立対象
物等に接触した際に、過大な反力がかかる前に、エンド
エフェクタ５を誘導する速度を速やかに減少させること
ができ、この結果、衝突の衝撃を低下させることが可能
になり、ロボット本体１やエンドエフェクタ５、加工対
象物、組立対象物などの破損を回避することができる。

【００３２】次に、図３および図９を参照して本実施例
の第２実施例について説明する。

【００３３】図３に示すように本実施例では、エンドエ
フェクタ５を目標位置に時系列的に誘導するようにジョ
イスティック６を操作すると、これらの目標位置に対応
する移動指令値が、直接、位置姿勢制御手段１０へ指示
される。また、６軸力覚センサ４と位置姿勢制御手段１
０との間に力制御手段が設けられている。

【００３４】力制御手段１２は、検出した反力の大きさ
Ｆが予め設定した目標押し付け力Ｆｄに比べて大きい場
合に、移動指令値に対応する目標位置が検出した反力の
方向へ所定修正量だけ修正されるように、位置姿勢制御
手段１０へ作用するものである。

【００３５】力制御手段１２の作用を図９を参照して説
明する。図９において、エンドエフェクタ５であるグラ
インダは加工対象物７に接触した状態にある。ベクトル
１は、操作者がジョイスティック６によりエンドエフェ
クタ５を誘導しようとしている誘導方向ベクトルであ
り、移動指令値に対応する目標位置へ向かうベクトルで
ある。ベクトル２は、検出された反力の方向に方向を有
し大きさが所定修正量△Ｖの修正ベクトルである。

【００３６】移動指令値に対応する目標位置を検出した
反力の方向へ修正される所定修正量△Ｖは式（１）に示
される。 △Ｖ＝Ｇ・（Ｆ−Ｆｄ）（Ｆ＞Ｆｄ）（１）ここで、Ｇは力制御ゲイン、Ｆｄは目標押し付け力、Ｆ
は検出した反力の大きさを表す。

【００３７】図９に示すように、誘導方向ベクトルであ
るベクトル１と修正ベクトルであるベクトル２とのベク
トル和であるベクトル３が、修正された誘導方向ベクト
ルとなる。

【００３８】ベクトル１とベクトル２が反対方向に向い
ている場合には、操作者が与える移動指令と式（１）に
よる所定修正量△Ｖが釣り合った位置で見かけ上は停止
することになる。従って、誘導方向ベクトル１と修正ベ
クトル２が概ね同程度の大きさとなるように係数Ａや力
制御ゲインＧなどを設定するようにすれば必要以上に過
大な反力が加わることはない。

【００３９】本実施例の構成によれば、力制御手段１２
を設けたことにより、反力の大きさＦが目標押し付け力
Ｆｄより大きい場合には、反力の方向に所定修正量△Ｖ
だけ、目標位置が修正される。この結果、エンドエフェ
クタ５を教示などする場合にエンドエフェクタ５が加工
対象物等に接触した際に過大な反力がかかる前に、エン
ドエフェクタ５を誘導する速度を速やかに減少させるこ
とができ、衝突の衝撃を低下させることが可能になり、
ロボット本体１やエンドエフェクタ５、加工対象物、組
立対象物などの破損を回避することができる。

【００４０】なお、式（１）は最も基本的な式を示した
ものである。本実施例はこれに限らず、検出される反力
が目標の押し付け力となるように、比例項、積分項、微
分項などを適当に組み合わせて所定修正量△Ｖを設定し
てもよい。

【００４１】また、本来ならば、Ｆｄ＝０として反力を
受けた方向にエンドエフェクタ５を逃がすことも可能で
あるが、６軸力覚センサ４の検出誤差や移動時のエンド
エフェクタ５の慣性力の影響があるため、不感帯を設け
る意味で、Ｆｄ＞０とした方がよい。

【００４２】また、式（１）の代わりに、 △Ｖ＝ＣＯＮＳＴ（Ｆ＞Ｆｄの場合）（２）により、所定修正量△Ｖを設定してもよい。この場合、
反力の大きさＦが、目標押し付け力Ｆｄより大きい場合
には、測定される反力が一定の速度で減少する方向に目
標位置が修正されることになる。

【００４３】次に、本発明の第３実施例について図１、
図１０及び図１１を参照して説明する。

【００４４】一般的には、自由空間ではエンドエフェク
タ５を高速で誘導したいのに対して、加工対象物等７と
接触するときには、自由空間における場合と同様の速度
で誘導することは不可能である。すなわち、自由空間に
おける移動と加工対象物等との接触しながらの移動とが
混在する状況では単一の手法のみで制御することは困難
である。また、誘導方向ベクトルであるベクトル１と修
正ベクトルであるベクトル２とが、同程度の大きさにな
るように力制御ゲインＧを上げることは容易ではない。

【００４５】本実施例は、このような状況に対応できる
ものであり、図１に示すように補正手段１１と力制御手
段１２との両者が設けられている。本実施例では、補正
手段１１による補正を図７に示すように、反力の大きさ
ＦがＦ１より小さい範囲では係数Ａを１に設定し、Ｆが
Ｆ１とＦ２との間では係数Ａは１からＡ１まで変化し、
ＦがＦ２を越えるとＡ１に設定される。

【００４６】さらに、力制御手段１２においては、式
（１）または式（２）における目標押し付け力Ｆｄは、
図４におけるＦ２以上の大きさに設定されている。上述
のように、Ｆ１、Ｆ２、Ｆｄを設定することにより、非
接触時すなわちＦがＦ１より小さいときには、係数Ａは
１であり、エンドエフェクタ５は大きな誘導速度で誘導
される。エンドエフェクタ５が加工対象物等に接触し、
ＦがＦ１以上であるがＦｄ以下である範囲では、図７に
従って補正手段１１のみが機能し、エンドエフェクタ５
の誘導速度は減少させられる。さらに、Ｆが大きくてＦ
ｄを越えた場合には、補正手段１１に加えて、力制御手
段１２が機能し、補正手段１１により係数ＡがＡ１に設
定されるとともに、力制御手段１２により反力の方向に
所定修正量△Ｖだけ目標位置が修正される。

【００４７】本実施例の構成によれば、補正手段と力制
御手段１２とを備えているので、加工対象物等との非接
触状態では高速な誘導が可能であり、接触状態では、反
力の大きさＦに応じてきめ細かい制御を行うことができ
る。すなわち、教示などの場合に、エンドエフェクタ５
が加工対象物等に接触した際に補正手段１１により誘導
速度を縮小または減少させて、衝突の衝撃を低下させる
ことができ、ロボット本体１やエンドエフェクタ５、加
工対象物、組立対象物などの破損を防止することができ
る。

【００４８】さらに、６軸力覚センサ４により検出した
反力の方向にジョイスティック６による移動指令値を力
制御手段１２を介して修正することにより、仮に加工対
象物等に過大な力が加わった場合でも、速やかにその反
力を除去することができる。

【００４９】また、反力が加わった状態でも、ジョイス
ティック６による移動が可能なため、操作者の意図する
方向へエンドエフェクタ５を誘導することができ、例え
ば、対象物表面に沿って誘導することも可能である。

【００５０】なお、本実施例では補正手段１１を図７に
従って設定した場合を示したが、本実施例はこれに限ら
ず図６または図８に従って設定してもよい。この場合、
図６においては、ＦｄはＦ１より大きい値に設定され、
図８においてはＦｄはＦ２より大きく設定される。図７
や図８のように連続的に移動指令を変化させる場合は、
関数値が切り替わる際の移動指令の不連続性がなくなり
安定した動作が可能になる。

【００５１】次に、本発明の第４実施例を図１０および
図１１を参照して説明する。第１実施例等では、検出さ
れる反力の方向に関わらずジョイスティック６で指示し
た移動指令値を補正していた。しかしながら、反力が減
少する方向にエンドエフェクタ５が移動している場合に
は、特に、移動指令値減を補正する必要性はない。本実
施例はこの思想に基づくものである。

【００５２】そこで、本実施例では、補正手段１１は、
第１実施例等とは異なり、移動方向ベクトルと検出した
反力の方向ベクトルとのなす角度に応じて係数Ａを設定
するように補正される。

【００５３】図１１に、エンドエフェクタ５と加工対象
物７との接触した状態を示す。移動指令値による誘導方
向ベクトルが、ベクトル１ａの場合とベクトル１ｂの場
合とが示されている。誘導方向ベクトルがベクトル１ａ
の場合は、反力が減少する方向にエンドエフェクタ５が
移動している場合に相当し、誘導方向ベクトルがベクト
ル１ｂの場合は、反力が増加する方向にエンドエフェク
タ５が移動している場合に相当する。ベクトル２は６軸
力覚センサ４によって検出された反力の方向ベクトルで
ある。ベクトル２に対して、所定角度範囲として６０度
の角度を考える。

【００５４】補正手段１１による補正は次のように行わ
れる。

【００５５】誘導方向ベクトルがベクトル１ａの場合に
は、反力が減少する方向にエンドエフェクタ５が移動し
ているので補正する必要はなく、補正手段１１は図１０
（ａ）に従う。

【００５６】一方、誘導方向ベクトルがベクトル１ｂの
場合には、反力が増加する方向にエンドエフェクタ５が
移動しているので補正する必要があり、補正手段１１は
図１０（ｂ）に示すように、反力の大きさがＦ１を越え
ると係数ＡをＡ１に設定する補正を実行する。

【００５７】なお、２つのベクトルのなす角が所定角度
範囲内にあるかどうかを判断するためには、２つのベク
トルの内積をとればよい。また、所定角度範囲は６０度
に設定することに限られず、他の適当な角度でもよい。
また、Ａ１＝０に設定しても問題ない。

【００５８】本実施例の構成によれば、補正手段１１
を、移動方向ベクトルと検出した反力の方向ベクトルと
のなす角度に応じて係数Ａを設定するように機能させる
ので、反力の減少する方向には通常の空間を誘導する速
度でエンドエフェクタ５を誘導することがで、よりスム
ーズな誘導が可能になる。

【００５９】以上、種々の実施例について説明したが、
上述の実施例において、ジョイスティック５による移動
指令をエンドエフェクタ５の並進方向の移動について述
べたが、必ずしもこれに限らず、姿勢軸を誘導する場合
でも本発明は適用できる。ここでの姿勢軸は、エンドエ
フェクタに固定された座標系やベース座標系、ワーク座
標系などの軸回りの回転を意味している。上述の説明と
同様に、ジョイスティック６による姿勢軸の移動指令値
を力覚センサの検出値つまり反力の関数で変化させれば
よく、また、力覚センサにより検出した反力の方向に式
（１）等を用いて移動指令値を修正すればよい。従っ
て、ジョイスティック６では、姿勢の変化を与え、式
（１）等では並進方向に反力を減少する方向に移動する
ことになる。また、モーメントを検出して力制御により
姿勢を変化させることも可能であるが、並進方向に変化
させる方がより容易である。

【００６０】さらに、ジョイスティック５でロボットの
関節各方向、つまりジョイント座標系で誘導する場合に
も同様の方法で誘導でることはいうまでもない。

【００６１】また、操作手段としてジョイスティックを
用いる場合を示したが、本発明はこれに限らず、他のジ
ョグ動作指令手段を用いてもよい。

【００６２】また、力覚センサとして６軸力覚センサを
用いた場合を示したが、６軸に限らず、より少ない並進
３軸方向の１軸方向の反力を検出可能なものを用いても
よい。

【００６３】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の構成によ
れば、補正手段あるいは力制御手段を設けたので、ロボ
ット手先部に取り付けられたエンドエフェクタで誘導す
る場合にエンドエフェクタが加工対象物等に衝突して破
損することを防止するとともに、加工対象物等と接触し
た状態でもスムーズなエンドエフェクタの誘導が可能な
力制御ロボットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の力制御ロボットの実施例を示す機能ブ
ロック図。

【図２】本発明の力制御ロボットの他の実施例を示す機
能ブロック図。

【図３】本発明の力制御ロボットのさらに他の実施例を
示す機能ブロック図。

【図４】力制御ロボットの全体構成を示す斜視図。

【図５】３次元ジョイスティックの概略構成を示す斜視
図。

【図６】補正手段による補正において、検出される反力
の大きさＦとジョイスティックの単位角度当たりの移動
速度の係数Ａの関係を示す関係図。

【図７】補正手段による補正において、検出される反力
の大きさＦとジョイスティックの単位角度当たりの移動
速度の係数Ａの関係を示す他の関係図。

【図８】補正手段による補正において、検出される反力
の大きさＦとジョイスティックの単位角度当たりの移動
速度の係数Ａの関係を示すさらに他の関係図。

【図９】誘導方向ベクトル（ベクトル１）と修正ベクト
ル（ベクトル２）と、修正された誘導方向ベクトル（ベ
クトル３）の関係を示す図。

【図１０】図１１に示すベクトル１ａとベクトル１ｂと
に対応して、係数Ａが（ａ）と（ｂ）に従って補正され
ることを示す関係図。

【図１１】誘導方向ベクトルが反力方向のベクトル２に
対して、所定角度範囲内のあるベクトル１ａの場合と所
定角度範囲外にあるベクトル１ｂの場合との関係を示す
図。

【符号の説明】

４６軸力覚センサ（力覚センサ）５エンドエフェクタ６ジョイスティック（操作手段）７加工対象物８位置姿勢制御手段１１補正手段１２力制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永滝真太郎静岡県沼津市大岡2068−３東芝機械株式会社沼津事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボットのエンドエフェクタに加わる反力
を検出する力覚センサを備え、操作手段を介して位置姿
勢制御手段に指示する移動指令値に基づき前記エンドエ
フェクタをこの移動指令値に対応する目標位置へ誘導可
能な力制御ロボットにおいて、前記移動指令値を前記力覚センサにより検出した反力の
関数として補正する補正手段を備えることを特徴とする
力制御ロボット。
【請求項２】ロボットのエンドエフェクタに加わる反力
を検出する力覚センサを備え、操作手段を介して位置姿
勢制御手段に指示する移動指令値に基づき前記エンドエ
フェクタをこの移動指令値に対応する目標位置へ誘導可
能な力制御ロボットにおいて、前記移動指令値を前記力覚センサにより検出した反力の
関数として補正する補正手段を備え、前記移動指令値に対応する目標位置が前記力覚センサに
より検出した反力の方向へ所定修正量だけ修正されるよ
うに、前記力覚センサにより検出した反力に基づいて前
記位置姿勢制御手段へ作用する力制御手段を備えること
を特徴とする力制御ロボット。
【請求項３】前記補正手段は、前記力覚センサにより検
出した反力の大きさが、所定反力値より大きい場合に前
記移動指令値を減少させる補正をし、前記所定反力値以
下の場合に前記移動指令値を保持することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の力制御ロボット。
【請求項４】前記力制御手段は、前記力覚センサにより
検出する反力が予め設定した目標押し付け力となるよう
に、前記目標位置を所定修正量だけ修正することを特徴
とする請求項２に記載の力制御ロボット。
【請求項５】前記補正手段は、前記力覚センサにより検
出した反力の大きさが、所定反力値より大きい場合に前
記移動指令値を減少させる補正をし、前記所定反力値以
下の場合に前記移動指令値のままにし、前記移動指令値に対応する目標位置が前記力覚センサに
より検出した反力の方向へ所定修正量だけ修正されるよ
うに、前記力覚センサにより検出した反力に基づいて前
記位置姿勢制御手段へ作用する力制御手段を備え、前記力制御手段は、前記力覚センサにより検出する反力
が予め設定した目標押し付け力となるように、前記目標
位置を所定修正量だけ修正し、予め設定した前記目標押し付け力は、前記所定反力値よ
り大きく設定されていることを特徴とする請求項２に記
載の力制御ロボット。
【請求項６】前記補正手段は、前記移動指令値に対応す
る目標位置へ向く移動方向ベクトルと前記力覚センサに
より検出した反力の方向ベクトルとのなす角度が、所定
角度範囲外のときには前記移動指令値を減少させる補正
をし、所定角度範囲内のときには前記移動指令値を保持
することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３ま
たは請求項５のいずれかに記載の力制御ロボット。
【請求項７】前記操作手段は、ジョイスティックである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記
載の力制御ロボット。