# JPH09141580A - Operating range limiting device for direct teaching robot - Google Patents

Operating range limiting device for direct teaching robot

## Info

Publication number
JPH09141580A
JPH09141580A JP32834095A JP32834095A JPH09141580A JP H09141580 A JPH09141580 A JP H09141580A JP 32834095 A JP32834095 A JP 32834095A JP 32834095 A JP32834095 A JP 32834095A JP H09141580 A JPH09141580 A JP H09141580A
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JP
Japan
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force
object
robot
limiting device
hand
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Application number
JP32834095A
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Inventor
Kenji Matsukuma

Original Assignee

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Publication date
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Publication of JPH09141580A publication Critical patent/JPH09141580A/en
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## Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a finger from interfering with an obstacle by providing a force information limit part to calculate the coefficient of limit which varies monotonously and successively according to a distance between an object position and each finger position only when a force in an approaching direction is positive.
SOLUTION: A distance between an object 202 and a finger 203 is calculated, and a coefficient of limit αe varying monotonously and successively within the range of 1 to 0 according to its distance is obtained. Also the coefficient of limit αe thus obtained is multiplied by F' inx so as to newly obtain F' outx (=F' inx×α e). On the other hand, for F' outx as Y' component, F' iny is used undisturbed. Then a force of F' out after limit is re-synthesized from F' outx and F' outy, and the force is transformed into a force of F' out based on a coordinate system O fixed to the finger 203.

## Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用あるいは医療福祉用あるいはトレーニング用に用いられるロボットアームを力制御によって制御する場合の直接教示ロボットの動作範囲制限装置に関する。 The present invention relates to relates to the operating range limit device of the direct teaching robot in the case of controlling the robot arm to be used for industrial or medical welfare or training by the force control.

【０００２】 [0002]

【従来の技術】一般的なロボットアーム力制御の概念ブロック図を図４に示す。 The conceptual block diagram of the Related Art General robotic arm force control shown in FIG. 図４において、４０１はロボットアーム、４０２は対象物、４０３はアーム４０１の手先、４０４はアーム４０１の先端に取り付けられ、教示者の力を検出する力センサ、４０５はアーム４０１を駆動するモータ、４０６はモータ４０５の回転角を検出する回転角検出計、４０７は力センサ４０４の力情報をデジタル値に変換するＡ／Ｄ回路、４０８は力制御の慣性・粘性・弾性の各パラメータを設定するインピーダンス設定部、４０９は力情報を手先４０３の変位に変換する変位算出部、４１０は手先４０３のつりあい位置を設定する釣合い位置設定部、４１１は手先４０３の位置からモータ４０５の目標角度を算出する逆運動学計算部、４ 4, reference numeral 401 denotes a robot arm, 402 objects, 403 hand arms 401, 404 attached to the tip of the arm 401, a force sensor for detecting a force Tutor, 405 motor for driving the arm 401, 406 rotation angle detection meter for detecting the rotation angle of the motor 405, 407 is a / D circuit for converting the force information of the force sensor 404 to a digital value, 408 sets the parameters of the inertial-viscous-elastic force control impedance setting unit, 409 displacement calculating section that converts the force information to the displacement of the hand 403, 410 position setting unit balance setting a balanced position of the hand 403, 411 calculates the target angle of the motor 405 from the position of the hand 403 inverse kinematics calculation unit, 4
１２は回転角検出計４０６の出力をデジタル値に変換する回転角変換回路、４１３はゲイン積算器、４１４はゲイン積算器４１３の出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ 12 rotation angle converter for converting the output of the rotation angle detecting meter 406 to a digital value, 413 gain multiplier 414 converts the output of the gain multiplier 413 to an analog value D / A

【０００３】教示者が力センサ４０４に与える力情報は、Ａ／Ｄ変換回路４０７によってデジタル値に変換されたのち、変位算出部４０９に入力される。 [0003] Power information tutor gives the force sensor 404, after being converted to a digital value by A / D conversion circuit 407 is input to the displacement calculating section 409. 変位算出部４０９ではインピーダンス設定部４０８で設定された慣性・粘性・弾性パラメータをもとに手先４０３の釣合い位置からの変位が算出される。 Displacement from the balance position of the hand 403 is calculated on the basis of the set inertia, viscosity, elasticity parameters in the displacement calculating section 409 in the impedance setting unit 408. この変位は釣合い位置設定部４１０の出力に加算され、手先４０３の位置指令となり、さらに逆運動学計算部４１１により各関節の角度指令に変換される。 This displacement is added to the output of the balance position setting unit 410 becomes the position command of the hand 403, and is converted into angle command of each joint by the inverse kinematics calculation unit 411 further. この角度指令は、回転角検出計４０ The angle command, the rotation angle detecting meter 40
６により検出された回転角を回転角変換回路４１２により変換したデジタル値と比較され、この差分にゲイン積算器４１３によりゲインをかけた出力値が求められる。 The rotation angle detected by 6 is compared with the digital value converted by the rotational angle converter 412, an output value obtained by multiplying the gain by the gain multiplier 413 is required for this difference.
この出力値はＤ／Ａ回路４１４によってアナログ化され、ドライバ４１５によってモータ４０１に出力されることによってアーム４０１を駆動する。 This output value is analog by D / A circuit 414, drives the arm 401 by being outputted to the motor 401 by the driver 415. このようにして力センサ４０４に教示力を加えることでロボットアーム４０１が駆動され、複雑な制御を気にすることなく容易に手先４０２を所要の位置まで移動させることができる。 Thus the robot arm 401 by applying the teaching force to the force sensor 404 is driven, it can be moved easily hand 402 without having to worry about the complicated control to the required position.

【０００４】このロボットアーム４０１の動作環境内に障害物があり先端部を干渉させたくない場合の動作範囲制限は従来専ら教示者の教示力のノウハウに頼ることが多かった。 [0004] operating range limit in the case you do not want to interfere with the tip portion there is an obstacle within the operating environment of the robot arm 401 were often rely on knowledge of the teachings force prior solely caregiver. すなわち、障害物に接近した時教示者自らが教示力を弱めることで干渉を防ぐことが必要であった。 That is, his caregiver when approaching the obstacle was necessary to prevent interference by weakening the teachings force.
したがって教示者次第では当然障害物との干渉も起こり得、アームおよび障害物を破損する危険性がある。 Therefore also take place interference with the course obstacle depending tutor, there is a risk of damage to the arm and obstacles. また先端部を対象物の回りをならってスムーズに動かしたい場合にも、教示者の教示力の精度に頼っていることから、一定の距離を保ち続けるのは困難である。 Further, when desired to move smoothly follow around the object the tip also, since it relies on caregiver teachings force of accuracy, it is difficult to keep maintaining a certain distance. このならい動作の精度をあげる装置については、アーム先端の運動をある特定の線上や面上に拘束する拘束モードを有する制御装置が提案されている（特開平5-303425）。 The device to increase the accuracy of the copying operation, the control device has been proposed having a restraint mode for constrained on a specific line or plane in which the movement of the arm end (JP-A-5-303425). しかしこの方法では拘束モードと通常の力制御モードとの切替え信号の入力装置が必要であり、またその両モードの滑らかな接続も困難である。 However, this method requires an input device for switching signals between the restraint mode and the normal force control mode and it is difficult smooth connection of the both modes.

【０００５】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来の直接教示ロボットにおいては、 手先が動作環境内の障害物に干渉する恐れがある。 [0007] As described above, in the conventional direct teaching robot gripper ends may interfere with the obstacle within the operating environment. ならい動作の精度が保たれない。 The accuracy of the copying operation is not maintained. ある特定の線上や面上に拘束する拘束モードを有する制御装置の場合、通常の力制御モードとの切替えを滑らかに行なうことができない。 For the control device having a restraint mode for restraining the certain line and on the surface, it is impossible to perform switching between the normal force control mode smoothly. という欠点があった。 There has been a drawback.

【０００６】そこで、本発明は、手先と障害物との干渉を防止し、またならい動作においても、対象物への接近動作と、対象物に対しある一定の距離を保ち続けるならい動作とを、特別のモード変更を行なうことなく滑らかに実現できる動作範囲制限装置を提供することを目的とするものである。 [0006] Therefore, the present invention is to prevent interference between the hand and the obstacle, also in copying operation, the approaching operation to the object, the copying operation and to continue maintaining a certain distance relative to the object, it is an object to provide an operation range limiting device capable of smoothly realized without performing a special mode change.

【０００７】 [0007]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため、本発明は、ロボットアームの先端に取りつけた力センサの情報をもとにロボットの各関節を制御する力制御のもとで、教示者が力センサに教示力を加えることにより意図する動作をロボットアームに直接教示する直接教示装置において、力センサからの情報Ｔinを対象物に接近する方向とそれに垂直な方向とに分解し、接近する方向の力Ｔinが正の時のみ、装置内部に記憶している対象物位置と各関節角から算出した手先位置との間の距離に応じて１から０まで単調連続に変化するリミット係数α To solve the above problems According to an aspect of the present invention, under the force control for controlling each joint of the robot based on the information of the force sensor attached to the end of the robot arm, the teaching person in direct teaching apparatus for teaching directly to the robot arm operation intended by the addition of the teaching force to the force sensor, decomposed into the direction perpendicular thereto a direction to approach the information Tin from the force sensor to the object, approaching when force Tin is positive to only limit coefficient varies monotonically continuously from 1 to 0 depending on the distance between the calculated hand position from the object position and each joint angle stored in the internal device α
e 算出し、これをＴinに積算し、他の分力とともに再合成することで出力Ｔout を得る力情報リミット部を備えることを特徴とするものである。 And e is calculated, which is integrated into Tin, it is characterized in further comprising a force information limit unit for obtaining the output Tout by recombining with other component forces.

【０００８】 [0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of the present invention based on FIG. 本発明における力制御の概念ブロック図を図１に示す。 The conceptual block diagram of a power control in the present invention is shown in FIG. 図１において、１０１はロボットアーム、１０２は対象物、１０３はアーム１０１の手先、 In Figure 1, 101 is a robot arm, 102 objects, 103 hand of the arm 101,
１０４はアーム１０１の先端に取り付けられ、教示者の力を検出する力センサ、１０５はアーム１０１を駆動するモータ、１０６はモータ１０５の回転角を検出する回転角検出計、１０７は力センサ１０４の力情報をデジタル値に変換するＡ／Ｄ回路、１０８は対象物の位置を設定する対象物位置設定部、１０９は対象物との距離をもとに力情報を加工する動作範囲制限装置、１１０は回転角検出計１０６の出力をデジタル値に変換する回転角変換回路、１１１は回転角変換回路１１０の出力から手先１０３の位置を算出する順運動学計算部、１１２は力制御の慣性・粘性・弾性の各パラメータを設定するインピーダンス設定部、１１３は力情報を手先１０３の変位に変換する変位算出部、１１４は手先１０３のつりあい位置を設定する釣合 104 is attached to the distal end of the arm 101, a force sensor for detecting a force Tutor, 105 motor for driving the arm 101, 106 is a rotation angle detection meter for detecting the rotation angle of the motor 105, 107 of the force sensor 104 a / D circuit for converting the force data into a digital value, 108 target position setting unit for setting a position of the object, 109 operation range limiting device for processing the force information based on the distance to the object, 110 the rotation angle converter for converting the output of the rotation angle detecting meter 106 to a digital value, the forward kinematics calculation unit for calculating the position of the hand 103 from the output of the rotation angle converter 110 is 111, 112 of the force control inertia, viscous impedance setting unit for setting the parameters of elastic, 113 displacement calculating section that converts the force information to the displacement of the hand 103, 114 balance to set the balanced position of the hand 103 位置設定部、１１５は手先１０３の位置からモータ１０５の目標角度を算出する逆運動学計算部、１１６はゲイン積算器、１１７はゲイン積算器１ Position setting unit, 115 the inverse kinematics calculation unit for calculating a target angle of the motor 105 from the position of the hand 103, 116 gain multiplier, 117 is a gain multiplier 1
１６の出力ををアナログ値に変換するＤ／Ａ回路、１１ 16 D / A circuit for converting an analog value to the output of 11
８はＤ／Ａ回路１１７の出力にしたがってモータ１０５ 8 is a motor 105 according to the output of the D / A circuit 117
を駆動するドライバである。 Which is a driver for driving.

【０００９】教示者が力センサ１０４に与える力情報は、Ａ／Ｄ変換回路１０７によってデジタル値に変換されたのち、動作範囲制限装置１０９に入力される。 [0009] Power information tutor gives the force sensor 104, after being converted to a digital value by A / D conversion circuit 107 is input to the operating range limit device 109. また回転角検出計１０６により検出された回転角は、回転角変換回路１１２によりデジタル化されたのち、順運動学計算部１１１によって先端部の位置情報に変換され、動作範囲制限装置１０９に入力される。 Rotation angle detected by the rotation angle detecting meter 106 also, after being digitized by the rotational angle converter 112, the forward kinematical calculation unit 111 converts the position information of the distal end portion, is input to the operating range limit 109 that. また対象物位置設定部１０８で設定された対象物位置も動作範囲制限装置１０９に入力される。 The object set by the object position setting unit 108 position is also input to the operating range limit device 109. 動作範囲制限装置１０９は、これらの値をもとに力情報を加工し、変位算出部１１３に出力する。 Operation range limiting device 109, these values ​​are processed the force information based, and outputs the displacement calculating unit 113. 変位算出部１１３ではインピーダンス設定部１ The displacement calculating unit 113 impedance setting unit 1
１２で設定された慣性・粘性・弾性パラメータをもとに手先１０３の釣合い位置からの変位が算出される。 Displacement from the balance position of the hand 103 is calculated on the basis of the inertia-viscosity and elasticity parameters set at 12. この変位は釣合い位置設定部１１４の出力に加算され、手先１０３の位置指令となり、さらに逆運動学計算部１１５ This displacement is added to the output of the balance position setting unit 114 becomes the position command of the hand 103, further inverse kinematics calculation unit 115
により各関節の角度指令に変換される。 It is converted into angle command of each joint by. この角度指令は、回転角検出計１０６により検出された回転角を回転角変換回路１１０により変換したデジタル値と比較され、この差分にゲイン積算器１１６によりゲインをかけた出力値が求められる。 The angle command is compared with the rotation angle detected by the rotation angle detecting meter 106 and the digital value converted by the rotational angle conversion circuit 110, an output value obtained by multiplying the gain by the gain multiplier 116 is required for this difference. この出力値はＤ／Ａ回路１１７ The output value D / A circuit 117
によってアナログ化され、ドライバ１１８によってモータ１０５に出力されることによってアーム１０１を駆動する。 By the analog data, it drives the arm 101 by being outputted to the motor 105 by the driver 118.

【００１０】上記手段により、手先が対象物から離れている場合には通常の力制御が行なわれるが、手先が対象物に接近した状態でさらに対象物に向けた方向に力を加えていくと力センサに加えられた力が対象物との距離が縮まるにつれて徐々に無視されていき、やがて手先はある定められた距離において緩やかに停止する。 [0010] By the above means, normally of the force control is performed when the hand is away from the object, the hand goes applies a force in a direction towards the further object in a state close to the object will force applied to the force sensor is gradually ignored as shortened the distance between the object and eventually hand is gently stopped at some defined distance. このとき対象物に対し横向きの力は無視されないので、対象物に押しつけるようにしてかつ横向きに力を加えれば、一定距離でならうような運動も実現できる。 Since this time lateral force to the object is not ignored, be added the force sideways and as pressed against the object, the motion can be achieved, such as to follow a constant distance. また対象物から離れる方向の力も無視されないので、ならい動作から離れるのも特別な切替を要することなく容易に行なうことができる。 Since also not be ignored force away from the object, it can be readily performed without also moving away from the copying operation requiring a special switch.

【００１１】動作範囲制限装置１０９の動作を図２、３ [0011] FIGS an operation of the operation range limiting device 109
を用いて説明する。 It will be described with reference to. 図２は力情報の変換に関する説明図である。 Figure 2 is an explanatory diagram for the conversion of the force information. 力センサ２０４に加えられた力を、まず手先２ The force applied to the force sensor 204, first hand 2
０３での力Ｆinに変換する。 To convert to a force Fin of 03. このＦinは手先に固定された座標系Ｏに基づき記述される。 The Fin is described on the basis of the coordinate system O, which is fixed to the hand. これに対し、対象物位置設定部にて設定された対象物２０２に向けて手先から引いたベクトルをＸ'軸正方向とする座標系Ｏ'を新たに設ける。 In contrast, to provide a new 'coordinate system O to the axial positive direction' a vector drawn from the hand towards the object 202 which is set at the target position setting unit X. 座標系Ｏ上の力Ｆinを座標系Ｏ'上に変換し、力Ｆ'in を得る。 Converting the force Fin on the coordinate system O on a coordinate system O ', gain strength F'in. Ｆ'in をＸ' 軸方向とそれに垂直なＹ' 方向に分解し、それぞれＦ'inx、Ｆ'inyを得る。 F'in decomposed into the X 'direction perpendicular to the axial direction Y to it', obtained respectively F'inx, the F'iny.
このＦ'inxに力リミット係数αe を積算することによって動作範囲を制限する。 Limiting the operating range by integrating the force limit coefficient αe this F'inx.

【００１２】図３は力リミット係数αe の算出に関する説明図である。 [0012] FIG. 3 is an explanatory diagram relating to the calculation of the force limit coefficient .alpha.e. 対象物２０２と手先２０３との距離Ｌを計算し、その距離に応じて１から０までの範囲で単調連続的に変化する力リミット係数αe を求める。 It calculates the distance L between the object 202 and the hand 203, obtains the power limit coefficient αe that varies monotonically continuously in the range from 1 to 0 depending on the distance. Ｆ'inx＞０の場合 αe ＝ １ （Ｌs ＜Ｌ のとき） αe ＝（Ｌ−Ｌe ）／（Ｌs −Ｌe ） （Ｌe ≦Ｌ≦Ｌs のとき） αe ＝ ０ （Ｌ＜Ｌe のとき） Ｆ'inx＜０の場合 αe ＝ １ ここでＬs は力リミットを開始する距離、Ｌe は力リミットが終了する、すなわち停止すべき距離である。 F'inx> For 0 αe = 1 (Ls <When L) αe = (L-Le) / (Ls -Le) (when Le ≦ L ≦ Ls) αe = 0 (L <When Le) F 'inx <0 when .alpha.e = 1 where Ls is the distance to initiate power limit, Le is the force limit is completed, i.e. the distance to stop. こうして求めたリミット係数αe をＦ'inxに積算し、新たにＦ'outx とする。 The thus obtained limit coefficient αe integrated in F'inx, new and F'outx. Ｆ'outx ＝Ｆ'inx × αe 一方Ｙ' 成分であるＦ'outy には、Ｆ'inyをそのまま用いる。 F'outx = The F'inx × αe F'outy a contrast Y 'component, used as it is F'iny. Ｆ'outx とＦ'outy とからリミット後の力Ｆ'out Force after the limit from the F'outx and F'outy F'out
を再合成し、これを手先に固定された座標系Ｏに基づく力Ｆout に変換する。 The resynthesized, which is converted into a force Fout based on a fixed coordinate system O to the hand. このＦout を変位算出部１１３に出力し、あとは通常の力制御と同様に制御をおこなう。 Outputs the Fout the displacement calculating section 113, after performs a normal force control as well as control.

【００１３】本発明に従えば、例えば手先が対象物から離れている（Ｌs ＜Ｌ）場合には、αe ＝１なので、力センサから取り込んだ力はそのまま変位算出部へ通される。 According to the invention, for example, when the hand is away from the object (Ls <L) is, .alpha.e = 1 because the force imported from the force sensor is directly passed to the displacement calculating section. 従って通常の力制御が行なわれる。 Thus the normal force control is performed. 手先が対象物に近付いた場合（Ｌe ≦Ｌ≦Ｌs ）、対象物から離れる方向や横に動く方向には通常の力制御が行なわれるが、対象物に近付く方向の力は、対象物との距離が短くなるにつれ徐々に無視されていき、Ｌ≦Ｌe でαe ＝０となる。 If the hand is close to the object (Le ≦ L ≦ Ls), although normal force control is performed in the direction of motion in the direction or transverse away from the object, a direction approaching the object forces the object the distance will be ignored gradually as the shorter, the αe = 0 in L ≦ Le. つまりこの状態ではＦ'outx ＝０であり、力センサに力を加えてもそれ以上は対象物に近付かない。 In other words, in this state it is F'outx = 0, it is not further approach the subject even apply a force to the force sensor. この時も対象物から離れる方向や横に動く方向にはリミットを行なわないため、対象物から離れるのは容易であるし、 At this time also the direction of motion in the direction or transverse away from the object does not perform the limit, from leaving the object to be easily,
また対象物に押しつけながら横方向にも力を加えれば、 Also be added also force in the transverse direction while pressing the object,

その反面自由に動ける領域は狭くなる。 On the other hand free to move area is narrowed. また本実施例ではαe は単純な直線関数によって求めているが、これを例えばシグモイド関数のようなものにすれば、さらに滑らかな停止動作が期待できる。 Also in this embodiment αe it is determined by a simple linear function, if it for example like a sigmoid function can be expected more smooth stopping operation.

【００１４】以上の説明では簡単のため運動をＸＹ平面内に限定したが、この制限装置は３次元空間内の力制御アームにもそのまま適用できる。 [0014] The movement for simplicity in the above description has been limited to the XY plane, the limiting device can be directly applied to force control arm in the three-dimensional space. 対象物が点の場合、アームは半径Ｌe の球の周辺をならうような運動に制限される。 If the object is a point, the arm is limited to movement, such as to follow the periphery of the radius Le sphere. また対象物が線の場合にはＬは手先から線への距離として求められ、アームは半径Ｌe の円筒の周辺をならうような運動に制限される。 L If the object is a line also sought as the distance to the line from the hand, arm is limited to movement, such as to follow the periphery of the cylinder of radius Le. 対象物が平面など空間図形の場合にはＬは手先から図形表面への距離として求められ、アームは表面に対しある一定の距離Ｌeを保ちつつ運動するように制限される。 If the object is a solid figure, such as the plane L is determined as the distance to the graphics surface from the hand, arm is limited to movement while maintaining a certain distance Le in to the surface.

【００１５】請求項２で示した装置では、対象物の取り得る範囲すべてを新たな対象物として対象物位置設定部に入力する。 [0015] In the apparatus shown in claim 2 is input to the object position setting unit all possible range of the object as a new object. これにより、対象物も動く可能性があり、 Thus, there is a possibility that also move the object,
またその動作が予測できない場合においても対象物に干渉するおそれなく手先を動かすことができる。 Also it is possible to move the hand rather may interfere with the object even if the operation can not be predicted.

【００１６】請求項３で示した装置では、アーム手先の到達不可な範囲すべてを新たな対象物として対象物位置設定部に入力する。 [0016] In the apparatus shown in claim 3 is input to the object position setting unit all unreachable range of the arm the hand as a new object. これにより、対象物の有無によらずアームの動作範囲を制限することができ、直接教示時の安全装置として有効である。 This makes it possible to limit the operation range of the arm or without the object, it is effective as a safety device during the direct teaching.

【００１７】請求項４で示した装置では、対象物位置設定部のかわりに、対象物との距離Ｌを直接近接センサによって測定する。 [0017] In the apparatus shown in the fourth aspect, in place of the object position setting unit, measured by direct proximity sensor distance L to the object. また反応した近接センサの位置によって対象物の方向を認識する。 Further recognizing the direction of the object depending on the position of reacted proximity sensor. これにより、対象物の位置があらかじめわかっていない場合にも、対象物から一定の距離Ｌe の地点で緩やかに停止する動作制限装置が実現できる。 Accordingly, even when the position of the object is not known in advance, the operation limiting device for slowly stopped at a point a predetermined distance Le from the object can be realized.

【００１８】請求項５で示した装置では、アーム先端の力センサによってアームの運動を教示するのではなく、 [0018] In the apparatus shown in claims 5, rather than teaching the motion of the arm by the arm tip force sensor,

【００１９】請求項６で示した装置では、ロボットアームの動作制限ではなく移動ロボットの障害物回避に適用される。 [0019] In the apparatus shown in claim 6 is applied to the obstruction of the mobile robot avoidance rather than operating limits of the robot arm. すなわちジョイスティックなどの運動量指令デバイスによって移動ロボットを操縦する場合、障害物に接近する方向に操作したとしてもある一定距離Ｌe 以内には接近せず、障害物の周囲をならうような動きでこれを回避することができる。 That is, when steering the mobile robot by momentum command device such as a joystick, without approaching within a predetermined distance Le in even when operated in a direction to approach the obstacle, this motion that follow around the obstacle it can be avoided.

【００２０】 [0020]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、下記の効果がある。 As described above, according to the present invention, according to the present invention, there is the following effect. 手先が動作環境内の障害物に干渉するのを防止できる。 Hand can be prevented from interfering with the obstacle operating environment. 対象物に押しつける力を加えるだけで簡単にならい動作ができる。 It is simply by copying operation applies a force that presses the object. 通常の力制御から特別の切替を要することなく、滑らかにならい動作に移行できる。 Without the normal force control requires special switch, it shifts to smooth profiling operation. また復帰も容易である。 The return is also easy.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図１】本発明の実施例を示す力制御の概念ブロック図 Conceptual block diagram of a power control shown an embodiment of the invention, FIG

【図２】本発明における力情報の変換を示す図 Illustrates the conversion of force information in the present invention; FIG

【図３】本発明の動作を示す図 Shows the operation of the present invention; FIG

【図４】従来技術における力制御の概念ブロック図 Figure 4 is a conceptual block diagram of a power control in the prior art

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

１０１ ロボットアーム １０２ 対象物 １０３ 手先 １０４ 力センサ １０５ モータ １０６ 回転角検出計 １０７ Ａ／Ｄ回路 １０８ 対象物位置設定部 １０９ 動作範囲制限装置 １１０ 回転角変換回路 １１１ 順運動学計算部 １１２ インピーダンス設定部 １１３ 変位算出部 １１４ 釣合い位置設定部 １１５ 逆運動学計算部 １１６ ゲイン積算器 １１７ Ｄ／Ａ回路 １１８ ドライバ 101 robotic arm 102 target 103 hand 104 force sensor 105 the motor 106 rotation angle detecting meter 107 A / D circuit 108 target position setting unit 109 operating range limiting device 110 rotation angle conversion circuit 111 forward kinematics calculation unit 112 impedance setting unit 113 displacement calculating unit 114 balance position setting unit 115 inverse kinematics calculation unit 116 gain multiplier 117 D / A circuit 118 driver

## Claims (6)

【特許請求の範囲】 [The claims]
1. 【請求項１】 ロボットアームの先端に取りつけた力センサの情報をもとにロボットの各関節を制御する力制御のもとで、教示者が力センサに教示力を加えることにより意図する動作をロボットアームに直接教示する直接教示ロボットの動作範囲制限装置において、 力センサからの情報Ｔinを、対象物に接近する方向とそれに垂直な方向とに分解し、接近する方向の力Ｔxin が正の時のみ、装置内部に記憶している対象物位置と各関節角から算出した手先位置との間の距離に応じて１から０まで単調連続に変化するリミット係数αe を算出し、 1. A under the force control for controlling each joint of the robot based on the information of the force sensor attached to the end of the robot arm, the operation of the caregiver is intended by adding the teaching force to the force sensor in operation range limiting device for direct teaching robot teaching directly to the robot arm, the information Tin from the force sensor, is decomposed in the direction perpendicular thereto and a direction to approach the object, when the direction of the force Txin is positive approaching only, it calculates the limit factor αe that varies monotonically continuously from 1 to 0 depending on the distance between the calculated hand position from the object position and each joint angle stored in the internal device,
これをＴxin に積算し、他の分力とともに再合成することで出力Ｔout を得る力情報リミット部を備えたことを特徴とする直接教示ロボットの動作範囲制限装置。 This was integrated into TXIN, operation range limiting device for direct teaching robot comprising the force information limit unit for obtaining the output Tout by recombining with other component forces.
2. 【請求項２】 対象物がとりうる動作範囲すべてを新たな仮想の対象物として設定することを特徴とした請求項１記載の直接教示ロボットの動作範囲制限装置。 Wherein the operation range limiting device for direct teaching robot that claim 1, wherein the said set all operating ranges in which the object may take, as an object of a new virtual.
3. 【請求項３】 ロボットアームの手先位置の到達不可な範囲すべてを仮想の対象物として設定することを特徴とした請求項１記載の直接教示ロボットの動作範囲制限装置。 3. The operation range limiting device for direct teaching robot that claim 1, wherein the said set all unreachable range of the hand position of the robot arm as a virtual object.
4. 【請求項４】 対象物からの距離情報を近接センサによって測定し、対象物の方向を近接センサの取り付け位置によって決定することを特徴とした請求項１記載の直接教示ロボットの動作範囲制限装置。 4. A measured by the proximity sensor distance information from the object, the operation range limiting device for direct teaching robot according to claim 1, wherein it has been characterized to determine the mounting position of the proximity sensor direction of the object.
5. 【請求項５】 力センサを実際に用いることなく、Ｔin 5. A power without actually using a sensor, Tin
を手先の運動方向としてジョイスティック等の運動量指令デバイスによって与えることを特徴とした請求項１記載の直接教示ロボットの動作範囲制限装置。 The operation range limiting device for direct teaching robot according to claim 1, wherein it was characterized by providing the movement amount command device such as a joystick as the direction of movement of the hand.
6. 【請求項６】 移動ロボットを手先に見立てて障害物回避を行なわせることを特徴とする請求項４または５記載の直接教示ロボットの動作範囲制限装置。 6. The operation range limiting device for direct teaching robot according to claim 4 or 5, wherein resemble a mobile robot hand, characterized in that to perform obstacle avoidance.
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