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

Operating range limiting device for direct teaching robot

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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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force
object
robot
limiting device
hand
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Application number
JP32834095A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Matsukuma
研司 松熊
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
株式会社安川電機
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Publication date
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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.
COPYRIGHT: (C)1997,JPO

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
回路、415はD/A回路414の出力に従ってモータ405を駆動するドライバである。 Circuit, 415 is a driver which drives the motor 405 according to the output of the D / A circuit 414.

【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,
対象物のまわりを一定距離Le をおいてならうような動きが実現できる。 Like movement learned at a certain distance Le around the object can be realized. 対象物に接近した時どのくらい緩やかに停止させるかはLs の値によって決定される。 How much slowly stopped when approaching the object is determined by the value of Ls. Ls とLeの間が長ければ緩やかな停止動作が行なわれるが、 Although a gradual stop operation is performed Longer between Ls and Le,
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,
手先の運動量をジョイスティックなどの運動量指令デバイスによって与えることでアームを運動させる。 Moving the arm by giving momentum of the hand by the movement amount command devices, such as joysticks. この場合も、運動量指令をそのままTinとして動作範囲制限装置に入力すれば、対象物付近において干渉する方向の運動量指令を無視していくような動作制限を行なうことができる。 Again, by entering the movement amount command as it operating range limiting device as Tin, it is possible to perform the operation restricted as will ignore the interference direction of the movement amount command near the object.

【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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