JPH09309089A - Wrist mechanism for assembly robot - Google Patents

Wrist mechanism for assembly robot

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JPH09309089A
JPH09309089A JP12938996A JP12938996A JPH09309089A JP H09309089 A JPH09309089 A JP H09309089A JP 12938996 A JP12938996 A JP 12938996A JP 12938996 A JP12938996 A JP 12938996A JP H09309089 A JPH09309089 A JP H09309089A
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JP
Japan
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actuator
wrist mechanism
rotary
force
robot
Prior art date
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Application number
JP12938996A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Yamada
茂 山田
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09309089A publication Critical patent/JPH09309089A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform further pliable assembly work by a method wherein a force generated at a compliance mechanism is detected and based on a detecting force, feedback control is performed. SOLUTION: The arm mechanism having three sets of links 13 is formed such that the arm mechanism of an assembly robot comprises a cylinder member 15 and a rod member 16, and forms a direct acting mechanism having one degree of freedom, the end part of the cylinder member 15 is coupled in such a manner to be rotated integrally with the rotary shaft 14a of the rotation motor 14, and the end pat of the rod member 16 is rotatably coupled to a moving body 12. A torque sensor 22 to detect torque of a rotary motor 14 is provided. Based on the detecting torque, feedback control is effected.

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、ロボットの手首機
構に係り、特に、組立部材間の位置ずれを吸収するコン
プライアンス機構を有するロボットの手首機構に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wrist mechanism of a robot, and more particularly to a wrist mechanism of a robot having a compliance mechanism that absorbs positional deviation between assembly members.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ロボットによるはめ合い作業を円
滑に行うために、アームに対してハンドを変位自在に連
結し、組立部品間の中心軸線の位置ずれを吸収するコン
プライアンス機構を有する組立ロボットの手首機構が知
られている。この種のロボットの手首機構としては、例
えば特公平4−20755号公報に記載されたものが報
告されている。この機構は、X方向制御用の互いに対向
する一対の平行板ばね23Aに、継鉄30A、コイルプ
レート33A、永久磁石34A、継鉄31Aを重ねたリ
ニアモータを設けるとともに、平行板ばね23Aに対し
て90゜位相をずらしたY方向制御用の互いに対向する
一対の平行板ばね23Bに、継鉄30B、コイルプレー
ト33B、永久磁石34B、継鉄31Bを重ねたリニア
モータを設け、平行ばね組体2を構成することで、組立
部品Aを相手部品Bに挿入する際の挿入圧力に応じてX
方向およびY方向に変形するコンプライアンス機構の小
型化および軽量化を図っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to smoothly perform a fitting operation by a robot, an assembly robot having a compliance mechanism for connecting a hand to an arm in a displaceable manner and absorbing a positional deviation of a central axis line between assembly parts. A wrist mechanism is known. As a wrist mechanism of this type of robot, for example, the one described in Japanese Examined Patent Publication No. 4-20755 is reported. This mechanism is provided with a linear motor in which a yoke 30A, a coil plate 33A, a permanent magnet 34A, and a yoke 31A are layered on a pair of parallel leaf springs 23A facing each other for controlling the X direction, and a parallel plate spring 23A is provided. A linear motor in which a yoke 30B, a coil plate 33B, a permanent magnet 34B, and a yoke 31B are superposed on a pair of parallel leaf springs 23B opposed to each other for Y-direction control with a 90 ° phase shift is provided. By configuring 2, the X is adjusted according to the insertion pressure when the assembly part A is inserted into the mating part B.
The size and weight of the compliance mechanism that deforms in the Y direction and the Y direction are reduced.

【0003】このように、従来のロボットの手首機構
は、一般に、X方向に変位可能なステージとY方向に移
動可能なステージとを積層ゴムやコイル等を用いて多段
に構成したコンプライアンス機構を採用しており、また
移動時のハンドのぶれを抑制するためにコンプライアン
スを可変としている。しかしながら、従来の手首機構に
あっては、X方向に変位可能なステージとY方向に変位
可能なステージとを多段に構成しているので、機構の厚
さ(XY平面に直交する方向)が大きくなってしまうと
ういった問題を残していた。
As described above, the conventional wrist mechanism of a robot generally employs a compliance mechanism in which a stage displaceable in the X direction and a stage movable in the Y direction are multi-staged by using laminated rubber or coils. In addition, the compliance is variable in order to suppress shaking of the hand during movement. However, in the conventional wrist mechanism, since the stage displaceable in the X direction and the stage displaceable in the Y direction are configured in multiple stages, the thickness of the mechanism (direction orthogonal to the XY plane) is large. I was left with such a problem.

【0004】また、従来の手首機構にあっては、X−Y
方向の挿入圧力に対しては、優れたコンプライアンス性
が得られたものの、XY平面に直交する方向を中心軸と
する回転方向(以下、θ方向ともいう)の位置ずれには
対応することができないといった問題を残していた。そ
こで、本願出願人は、上記問題を解決すべく、先に特願
平7−196386号公報記載の組立ロボットの手首機
構を提案した。この手首機構は、一端部がベース部材1
2に連結されるとともに、他端部が可動体13に連結さ
れた2つの1自由度回転関節および1自由度の直動機構
を有する3組のリンク12を設け、各リンク12をサー
ボ制御が可能な回転モータ14により駆動することで、
部品のはめ合い作業の際にX方向、Y方向あるいはθ方
向に位置ずれが生じた場合、可動体13の位置ずれ方向
に応じてリンク32が伸縮ないし回転させて位置ずれを
吸収するようにしている。また、サーボ制御回路9内の
PDゲイン回路28のPゲインおよびDゲインを変化さ
せて可動体13のコンプライアンス特性を変化させると
ともに、重力補償回路29によって重力補償値をPDゲ
インに加算してロボットの姿勢に拘らずコンプライアン
ス特性を維持している。このため、より円滑な挿入作業
を行うことができるロボットの手首機構を提供してい
る。
Further, in the conventional wrist mechanism, XY
Although excellent compliance was obtained with respect to the insertion pressure in the direction, it is not possible to cope with the positional deviation in the rotation direction (hereinafter, also referred to as the θ direction) with the direction orthogonal to the XY plane as the central axis. That left a problem. Therefore, the applicant of the present application previously proposed a wrist mechanism of an assembly robot described in Japanese Patent Application No. 7-196386 in order to solve the above problem. This wrist mechanism has a base member 1 at one end.
Two sets of links 12 having two 1-degree-of-freedom rotary joints and one-degree-of-freedom linear motion mechanism connected to the movable body 13 at the other end are provided, and each link 12 is servo-controlled. Driven by a possible rotary motor 14,
If a displacement occurs in the X direction, the Y direction, or the θ direction during the fitting work of the parts, the link 32 is expanded or contracted or rotated according to the displacement direction of the movable body 13 to absorb the displacement. There is. In addition, the P gain and D gain of the PD gain circuit 28 in the servo control circuit 9 are changed to change the compliance characteristic of the movable body 13, and the gravity compensation circuit 29 adds the gravity compensation value to the PD gain and Maintains compliance characteristics regardless of posture. For this reason, the wrist mechanism of the robot which can perform the insertion work more smoothly is provided.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
願平7−196386号公報記載の組立ロボットの手首
機構にあっては、各リンク12の関節毎にPD制御を行
っているため、回転モータ14とリンク12との間に減
速機を介材させると、減速機の摩擦損失や粘性抵抗のた
め、正確なコンプライアンスの設定が困難となるといっ
た問題があった。
However, in the wrist mechanism of the assembly robot described in Japanese Patent Application No. 7-196386, PD control is performed for each joint of each link 12, and therefore the rotary motor 14 is used. If a speed reducer is interposed between the link 12 and the link 12, there is a problem that it is difficult to accurately set the compliance due to friction loss and viscous resistance of the speed reducer.

【0006】また、コンプライアンス機構はその変位に
応じたフィードバック制御を行っているので、例えば変
位に拘らず一定力に保持したり、コンプライアンス機構
に所定の力を超える力が加わったときに作業を停止す
る、あるいは組立作業の終了とみなすといった能動的な
制御には至らなかった。そこで、本発明は、コンプライ
アンス機構に発生する力を検出し、検出された力に基づ
いてフィードバック制御を行うことで、より柔軟な組立
作業を行うことができるロボットの手首機構を提供する
ことを目的としている。
Further, since the compliance mechanism performs feedback control according to the displacement thereof, the work is stopped when a force exceeding a predetermined force is applied to the compliance mechanism, for example, a constant force is maintained regardless of the displacement. It did not reach the active control such as to perform, or regard it as the end of the assembly work. Therefore, an object of the present invention is to provide a wrist mechanism of a robot that can perform more flexible assembly work by detecting a force generated in a compliance mechanism and performing feedback control based on the detected force. I am trying.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、ロボットアームの先端部に
連結されたベース部材と、ロボットハンドを取付け可能
な可動部材と、前記ベース部材の一面側に回動可能に連
結された第1回動関節と前記可動部材の一面側に回動可
能に連結された第2回動関節と該第1および第2回動関
節間の距離を可変自在な直動機構とを有する少なくとも
3つ以上の複数のリンク手段と、前記リンク手段の第1
回動関節、第2回動関節および直動機構のうち何れか一
つを駆動するアクチュエータと、該アクチュエータに制
御信号を出力する制御手段と、を備えたロボットの手首
機構において、前記アクチュエータの駆動力を検出する
検出手段を設け、前記制御手段が、該検出手段の検出信
号に基づいて前記アクチュエータのフィッドバック制御
を行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a base member connected to the tip of a robot arm, a movable member to which a robot hand can be attached, and the base member. A first rotary joint rotatably connected to one surface of the movable member, a second rotary joint rotatably connected to one surface of the movable member, and a distance between the first and second rotary joints. At least three or more link means having a variable linear motion mechanism, and a first of the link means.
A robot wrist mechanism including an actuator that drives any one of a rotary joint, a second rotary joint, and a linear motion mechanism, and a control unit that outputs a control signal to the actuator. It is characterized in that a detecting means for detecting a force is provided, and the control means carries out a feedback control of the actuator based on a detection signal of the detecting means.

【0008】請求項1記載の発明では、検出手段により
検出されたアクチュエータの駆動力に基づいて制御手段
によりアクチュエータのフィッドバック制御が行なわれ
る。このため、検出手段により検出されたアクチュエー
タの駆動力に基づいてコンプライアンス機構に発生する
力を観測し、アクチュエータのフィードバック制御を行
うことができるので、コンプライアンスを適度な値に設
定しつつ組立作業を行うことができる。このため、例え
ば、部品間に無理な力をかけることなく、かじりの発生
を防止したり、コンプライアンス機構に発生する力を一
定に保持したり、コンプライアンス機構に所定の力を超
える力が加わったときに作業を停止する、あるいは組立
作業の終了とみなすといった能動的な制御が可能とな
る。したがって、より柔軟な組立作業を行うことができ
るロボットの手首機構を提供することができる。
According to the first aspect of the invention, the feed back control of the actuator is performed by the control means based on the driving force of the actuator detected by the detection means. Therefore, the force generated in the compliance mechanism can be observed based on the driving force of the actuator detected by the detection means, and the feedback control of the actuator can be performed. Therefore, the assembly work is performed while setting the compliance to an appropriate value. be able to. For this reason, for example, when no force is applied between the parts, the occurrence of galling is prevented, the force generated in the compliance mechanism is kept constant, or the force exceeding the predetermined force is applied to the compliance mechanism. It is possible to perform active control such that the work is stopped immediately or the assembly work is regarded as the end. Therefore, it is possible to provide a wrist mechanism of a robot that can perform more flexible assembly work.

【0009】請求項2記載の発明は、ロボットアームの
先端部に連結されたベース部材と、ロボットハンドを取
付け可能な可動部材と、前記ベース部材の一面側に回動
可能に連結された第1回動関節と、前記可動部材の一面
側に回動可能に連結された第2回動関節と、該第1およ
び第2回動関節間の距離を可変自在な直動機構とを有す
る少なくとも3つ以上の複数のリンク手段と、前記リン
ク手段の第1回動関節、第2回動関節および直動機構の
うち何れか一つを駆動するアクチュエータと、該アクチ
ュエータに制御信号を出力する制御手段と、を備えたロ
ボットの手首機構において、前記可動部材に、前記ロボ
ットハンドを介して該可動部材に作用する力を検出する
検出手段を設け、前記制御手段が、該検出手段の検出信
号に基づいて前記アクチュエータのフィッドバック制御
を行うことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, a base member connected to the tip of the robot arm, a movable member to which a robot hand can be attached, and a first member rotatably connected to one surface of the base member. At least 3 having a rotary joint, a second rotary joint rotatably connected to one surface of the movable member, and a linear motion mechanism capable of varying a distance between the first and second rotary joints. One or more plurality of link means, an actuator that drives any one of the first rotary joint, the second rotary joint, and the linear motion mechanism of the link means, and control means that outputs a control signal to the actuator In a wrist mechanism of a robot comprising: a detecting means for detecting a force acting on the movable member via the robot hand, the control means based on a detection signal of the detecting means. The above And performing Fiddobakku control actuator.

【0010】請求項2記載の発明では、可動部材にロボ
ットハンドとリンク手段との間に作用する力を検出する
検出手段を設け、この検出手段の検出信号に基づいて制
御手段によりアクチュエータのフィッドバック制御が行
なわれる。このため、検出手段によりコンプライアンス
機構に発生する力を観測し、アクチュエータのフィード
バック制御を行うことができるので、コンプライアンス
を適度な値に設定しつつ組立作業を行うことができる。
このため、例えば、部品間に無理な力をかけることな
く、かじりの発生を防止したり、コンプライアンス機構
に発生する力を一定に保持したり、コンプライアンス機
構に所定の力を超える力が加わったときに作業を停止す
る、あるいは組立作業の終了とみなすといった能動的な
制御が可能となる。したがって、より柔軟な組立作業を
行うことができるロボットの手首機構を提供することが
できる。
According to a second aspect of the present invention, the movable member is provided with detection means for detecting a force acting between the robot hand and the link means, and the control means performs the feedback of the actuator based on the detection signal of the detection means. Control is performed. Therefore, the force generated in the compliance mechanism can be observed by the detection means and feedback control of the actuator can be performed, so that the assembly work can be performed while setting the compliance to an appropriate value.
For this reason, for example, when no force is applied between the parts, the occurrence of galling is prevented, the force generated in the compliance mechanism is kept constant, or the force exceeding the predetermined force is applied to the compliance mechanism. It is possible to perform active control such that the work is stopped immediately or the assembly work is regarded as the end. Therefore, it is possible to provide a wrist mechanism of a robot that can perform more flexible assembly work.

【0011】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載の発明において、前記アクチュエータが、回転モー
タからなることを特徴とする。請求項3記載の発明で
は、アクチュエータを回転モータにより構成しているの
で、制御手段とともにフィードバック制御回路を有する
サーボ機構を容易に構成することができる。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2.
In the invention described above, the actuator is a rotary motor. According to the third aspect of the invention, since the actuator is constituted by the rotary motor, the servo mechanism having the feedback control circuit together with the control means can be easily constituted.

【0012】請求項4記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記アクチュエータが、回転モータからな
り、前記検出手段が、前記回転モータのトルクを検出す
るトルクセンサからなることを特徴とする。請求項4記
載の発明では、アクチュエータを回転モータにより構成
し、そのトルクをトルクセンサにより検出するように構
成しているので、制御手段とともにフィードバック制御
回路を有するサーボ機構を容易に構成することができ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the actuator comprises a rotary motor, and the detecting means comprises a torque sensor for detecting the torque of the rotary motor. . In the invention of claim 4, since the actuator is constituted by the rotary motor and the torque thereof is detected by the torque sensor, the servo mechanism having the feedback control circuit together with the control means can be easily constituted. .

【0013】請求項5記載の発明は、請求項2記載の発
明において、前記検出手段が、互いに直交するX軸、Y
軸、Z軸のうち、少なくとも2軸方向のそれぞれの力お
よび残りの1軸を中心軸とする回転力を検出することを
特徴とする。請求項5記載の発明では、検出手段を、互
いに直交するX軸、Y軸、Z軸のうち、少なくとも2軸
方向のそれぞれの力および残りの1軸を中心軸とする回
転力が検出されるように構成しているので、例えば部品
のはめ合い作業の際にX方向、Y方向あるいはθ方向に
挿入圧力が生じた場合、可動体の位置ずれ方向の圧力に
応じてアクチュエータによりリンク手段を駆動して位置
ずれ方向の圧力を吸収することができる。このため、よ
り円滑な挿入作業を行うことができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the detecting means has X-axis and Y-axis which are orthogonal to each other.
It is characterized in that each of at least two axial directions of the axes and the Z axis and the rotational force with the remaining one axis as a central axis are detected. In the invention according to claim 5, of the detecting means, the respective forces in at least two axial directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis orthogonal to each other and the rotational force having the remaining one axis as the central axis are detected. With this configuration, for example, when an inserting pressure is generated in the X direction, the Y direction, or the θ direction during the fitting work of the parts, the link means is driven by the actuator according to the pressure in the displacement direction of the movable body. As a result, the pressure in the displacement direction can be absorbed. Therefore, a smoother insertion work can be performed.

【0014】請求項6記載の発明は、請求項3または4
記載の発明において、前記回転モータの回転量を検出す
るエンコーダを設け、前記制御手段が、エンコーダによ
り検出された回転量に基づいて前記アクチュエータのフ
ィードバック制御を行うことを特徴とする。請求項6記
載の発明では、エンコーダにより検出された回転モータ
の回転量に基づいて制御手段によりアクチュエータのフ
ィードバック制御が行なわれる。このため、エンコーダ
により検出された回転モータの回転量に基づいてフィー
ドバック制御系を構成することができるので、リンク手
段の回動による可動部材の位置ずれ空間におけるコンプ
ライアンス効果を確実に生じさせることができる。
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 3 or 4.
In the invention described above, an encoder for detecting the rotation amount of the rotary motor is provided, and the control means performs feedback control of the actuator based on the rotation amount detected by the encoder. According to the sixth aspect of the invention, the feedback control of the actuator is performed by the control means based on the rotation amount of the rotary motor detected by the encoder. Therefore, since the feedback control system can be configured based on the rotation amount of the rotary motor detected by the encoder, the compliance effect in the position displacement space of the movable member due to the rotation of the link means can be reliably generated. .

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 (第1の実施の形態)図1〜図5は本発明に係るロボッ
トの手首機構の好ましい実施の形態を示す図であり、図
1はその手首機構を適用したロボットの全体構成を示す
図である。図1に示すように、ロボット1は、胴体2、
アーム3、アーム4、アーム5、手首機構6、ハンド7
およびコントローラ8を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1 to 5 are views showing a preferred embodiment of a wrist mechanism of a robot according to the present invention, and FIG. 1 is a view showing an overall configuration of a robot to which the wrist mechanism is applied. is there. As shown in FIG. 1, the robot 1 has a body 2,
Arm 3, arm 4, arm 5, wrist mechanism 6, hand 7
And a controller 8.

【0016】胴体2は設置面に固定された固定部2aと
アーム3を水平方向に旋回する旋回部2bとからなって
いる。アーム3は回動軸3aを支点として胴体2に対し
て垂直方向に回動するように設けられ、アーム3の先端
部にはアーム4が回転軸4aを支点として垂直方向に回
動するように設けられ、アーム4の先端部にはアーム5
が回動軸5aを支点として垂直方向に回動可能に設けら
れ、それぞれ回転関節を構成している。なお、アーム
3、アーム4およびアーム5のそれぞれ中心軸は略同一
の平面内を回動するようになっている。アーム5の先端
部には手首機構6を介してハンド7が設けられている。
The body 2 comprises a fixed part 2a fixed to the installation surface and a swivel part 2b for swiveling the arm 3 in the horizontal direction. The arm 3 is provided so as to rotate in the vertical direction with respect to the body 2 with the rotating shaft 3a as a fulcrum, and the arm 4 is provided at the tip of the arm 3 so as to rotate in the vertical direction with the rotating shaft 4a as a fulcrum. The arm 5 is provided at the tip of the arm 4.
Are provided so as to be rotatable in the vertical direction with the pivot shaft 5a as a fulcrum, and each constitutes a rotary joint. The central axes of the arms 3, 4 and 5 are designed to rotate in substantially the same plane. A hand 7 is provided at the tip of the arm 5 via a wrist mechanism 6.

【0017】図2〜図4に示すように、手首機構6は、
アーム5のフランジ状の先端部5bに複数のねじ10に
より固定されたベース体11と、ハンド7が取付けられ
た可動体12と、ベース体11の一面側に設けられ、一
端がベース体11と連結され、他端が可動体12と連結
された3組のリンク13と、ベース体11の他面側に設
けられ、各リンク13をそれぞれ駆動する回転モータ1
4とを備えている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the wrist mechanism 6 is
A base body 11 fixed to the flange-shaped tip portion 5b of the arm 5 with a plurality of screws 10, a movable body 12 to which the hand 7 is attached, and one end of the base body 11 provided on one surface side of the base body 11. Three sets of links 13 which are connected to each other and the other end of which is connected to the movable body 12, and a rotary motor 1 which is provided on the other surface side of the base body 11 and drives each link 13 respectively.
4 is provided.

【0018】リンク13は、シリンダ部材15とシリン
ダ部材15に進退自在に嵌装されたロッド部材16とか
らなり、1自由度の直動機構を構成する。また、シリン
ダ部材15の端部は、回転モータ14の回転軸14aと
一体的に連結された軸17を中心に軸17と一体的に回
動するよう連結され、1自由度の回転関節を構成してい
る。また、ロッド部材16の端部は、可動体12に設け
られた軸18を中心に可動体12対して回動自在に連結
され、1自由度の回転関節を構成している。
The link 13 is composed of a cylinder member 15 and a rod member 16 fitted in the cylinder member 15 so as to be able to move back and forth, and constitutes a linear motion mechanism having one degree of freedom. Further, the end portion of the cylinder member 15 is connected so as to rotate integrally with the shaft 17 around the shaft 17 that is integrally connected with the rotation shaft 14a of the rotary motor 14, and constitutes a rotary joint with one degree of freedom. are doing. The end of the rod member 16 is rotatably connected to the movable body 12 about a shaft 18 provided on the movable body 12 to form a rotary joint having one degree of freedom.

【0019】回転モータ14は、例えばサーボモータか
ら構成されており、回転モータ14の回転量を検出する
ロータリエンコーダ19とともに支持台20を介してベ
ース体11の他面側に固定されている。軸17は回転モ
ータ14の回転軸14aと連結されるとともに、ベース
体11に挿設されたベアリング21に軸支され、回転軸
14aと一体的に回動するようになっている。また、回
転軸14aには回転モータ14のトルクを検出するトル
クセンサ22が設けられ、検出されたトルクは後述する
サーボ制御回路9に出力される。トルクセンサ22とし
ては、例えばストレーンゲージを用いたものが小型かつ
軽量で使用しやすいが、これに限るものではない。な
お、シリンダ部材15の端部はスペーサ23を介して軸
17と嵌合され、ナット24により規定されている。
The rotary motor 14 is composed of, for example, a servo motor, and is fixed to the other surface side of the base body 11 via a support base 20 together with a rotary encoder 19 for detecting the rotation amount of the rotary motor 14. The shaft 17 is connected to the rotary shaft 14a of the rotary motor 14 and is axially supported by a bearing 21 inserted in the base body 11 so as to rotate integrally with the rotary shaft 14a. A torque sensor 22 for detecting the torque of the rotary motor 14 is provided on the rotary shaft 14a, and the detected torque is output to the servo control circuit 9 described later. As the torque sensor 22, for example, one using a strain gauge is small and lightweight and easy to use, but the present invention is not limited to this. The end of the cylinder member 15 is fitted to the shaft 17 via the spacer 23 and defined by the nut 24.

【0020】各リンク13は、図2および図4に示すよ
うに、初期状態において可動体12の中心とベース体1
1の中心とZ軸方向に一致するとともに、直動機構の進
退方向がベース体11の中心に向かうように互いに等角
度で配設されている。図1に戻り、コントローラ8はロ
ボット1の各駆動部の制御を行うものであり、内部に手
首機構6のコンプライアンスを制御するサーボ制御回路
9を有している。図5に示すように、サーボ制御回路9
は、各トルクセンサ22により検出されたそれぞれの回
転モータ14のトルクT1、T2、T3をフィードバック
するトルク制御系を構成している。
As shown in FIGS. 2 and 4, each link 13 has a center of the movable body 12 and the base body 1 in an initial state.
The center of the linear motion mechanism is aligned with the Z-axis direction, and the linear motion mechanisms are arranged at equal angles so that the linear motion mechanism moves toward the center of the base body 11. Returning to FIG. 1, the controller 8 controls each drive unit of the robot 1, and has a servo control circuit 9 inside which controls the compliance of the wrist mechanism 6. As shown in FIG. 5, the servo control circuit 9
Constitutes a torque control system for feeding back the torques T 1 , T 2 and T 3 of the rotary motors 14 detected by the torque sensors 22.

【0021】また、サーボ制御回路9は、各エンコーダ
19により検出された回転モータ14の回転角度Δ
θ1、Δθ2、Δθ3に基づいて Tr=KTΔθ ・・・(1) ただし、Tr=[Tr1r2r3t 、Δθ=[Δθ1 Δθ2 Δθ3t 、KT :3行3列の対角行列 で表される目標値(トルク)Trを演算する目標値演算
回路31を有しており、位置のフィードバック制御系を
構成している。
Further, the servo control circuit 9 controls the rotation angle Δ of the rotary motor 14 detected by each encoder 19.
Based on θ 1 , Δθ 2 , Δθ 3 Tr = K T Δθ (1) where Tr = [T r1 T r2 T r3 ] t , Δθ = [Δθ 1 Δθ 2 Δθ 3 ] t , K T It has a target value calculation circuit 31 for calculating a target value (torque) Tr represented by a diagonal matrix of 3 rows and 3 columns, and constitutes a position feedback control system.

【0022】KTは以下のようにして求められる。ここ
で、図4に示すように、初期状態におけるベース体11
の中心を原点とし、可動体12が位置ずれを発生する互
いに直交するX軸およびY軸方向からなるXY空間にお
いて、可動体12のX軸方向の変位をΔx、Y軸方向の
変位をΔy、可動体12の回転角度をΔθ0で表し、可
動体12に作用する力のX軸成分をfx、Y軸成分をf
y、可動体12に作用するモーメントをMで表すとする
と、Δθ=Jー1ΔX ・・・(2) Tr=JtF ・・・(3) ただし、J:ヤコビアン行列 、ΔX=[Δx Δy Δθ0t 、F=[fx fy M]t という関係が成り立つことが知られている。なお、ヤコ
ビアン行列は3つのリンクからなる手首機構幾何学的性
質を表す。そして、式(1)〜(3)から F=(Jtー1Tー1ΔX ・・・(4) が成り立つ。ここで、 F=KFΔX ・・・(5) ただし、KF:3行3列の対角行列と定義すると、式
(4)および(5)により、 KT=JtFJ ・・・(6) となり、XY空間におけるコンプライアンス効果をもた
せることができる。
KT is obtained as follows. Here, as shown in FIG. 4, the base body 11 in the initial state is
In the XY space consisting of the X-axis and the Y-axis directions which are orthogonal to each other and whose center is the origin of the movable body 12, the displacement of the movable body 12 in the X-axis direction is Δx, the displacement in the Y-axis direction is Δy, The rotation angle of the movable body 12 is represented by Δθ 0 , the X-axis component of the force acting on the movable body 12 is fx, and the Y-axis component is f.
y, and the moment acting on the movable body 12 is represented by M, Δθ = J -1 ΔX (2) Tr = J t F (3) where J: Jacobian matrix, ΔX = [Δx It is known that the relationship of Δy Δθ 0 ] t and F = [fx fy M] t holds. The Jacobian matrix represents the geometrical properties of the wrist mechanism consisting of three links. Then, from the formulas (1) to (3), F = (J t ) -1 K T J -1 ΔX (4) holds. Here, F = K F ΔX (5) However, if KF: is defined as a diagonal matrix of 3 rows and 3 columns, then by the equations (4) and (5), KT = J t K F J (6) becomes, and the compliance effect in the XY space can be provided.

【0023】また、32は目標値Trとトルクセンサ2
2により検出されたトルクTとを加減算して誤差ΔT=
Tr−Tを演算する演算回路であり、33はこの演算回
路32の演算結果に応じて比例−積分制御(PI制御)
を行うPIゲイン回路である。Pゲインは演算回路32
で得られた誤差ΔTのフィードバックを行い、Iゲイン
はΔTの定常偏差を低減するものである。回転モータ1
4はこのPIゲイン回路33の出力を制御信号として駆
動され、手首機構6が作動されるようになっている。
Further, 32 is a target value Tr and the torque sensor 2
Error ΔT =
An arithmetic circuit for calculating Tr-T, 33 is proportional-integral control (PI control) according to the arithmetic result of the arithmetic circuit 32.
It is a PI gain circuit for performing. The P gain is calculated by the arithmetic circuit 32.
The error ΔT obtained in step 1 is fed back, and the I gain reduces the steady deviation of ΔT. Rotary motor 1
4 is driven by using the output of the PI gain circuit 33 as a control signal, and the wrist mechanism 6 is operated.

【0024】次に、作用を説明する。本ロボットの手首
機構の動作を2つの部品間の挿入作業を例に説明する。
初期状態では、各リンク13は、ハンド7が一方の部品
を保持した状態で可動体12の中心とベース体11の中
心とがZ軸方向に一致するとともに、直動機構の進退方
向がベース体11の中心に向かうように互いに等角度に
配設されている。このとき、Δθ1=Δθ2=Δθ3=0
である。
Next, the operation will be described. The operation of the wrist mechanism of this robot will be described by taking an insertion operation between two parts as an example.
In the initial state, in each link 13, the center of the movable body 12 and the center of the base body 11 coincide with each other in the Z-axis direction with the hand 7 holding one component, and the forward / backward direction of the linear motion mechanism is the base body. They are arranged at equal angles to each other so as to face the center of 11. At this time, Δθ 1 = Δθ 2 = Δθ 3 = 0
It is.

【0025】挿入作業の際には、トルクセンサ22によ
り各回転モータのトルクT1、T2、T3が検出されると
ともに、エンコーダ19により各回転モータ14の回転
角度Δθ1、Δθ2、Δθ3が検出され、目標値演算回路
31により上記式(1)に基づいて目標値Trが演算さ
れ、演算回路32により誤差ΔTが演算され、PIゲイ
ン回路33によりPI制御が行われて回転モータ14が
作動される。これら各回転モータ14の作動により、そ
れぞれのリンク13が軸17を中心に回動するととも
に、ロッド部材16がシリンダ部材15に進退し、可動
体12が位置ずれ方向に変位して、コンプライアンスを
発生する。
During the inserting operation, the torque sensor 22 detects the torques T 1 , T 2 , and T 3 of the rotary motors, and the encoder 19 rotates the rotation angles Δθ 1 , Δθ 2 , and Δθ of the rotary motors 14. 3 is detected, the target value calculation circuit 31 calculates the target value Tr based on the above equation (1), the calculation circuit 32 calculates the error ΔT, and the PI gain circuit 33 performs PI control to perform rotation control of the rotary motor 14 Is activated. By the operation of each of the rotary motors 14, the link 13 rotates about the shaft 17, and the rod member 16 moves back and forth with respect to the cylinder member 15 to displace the movable body 12 in the direction of displacement, thereby generating compliance. To do.

【0026】従来の技術の欄で説明した特願平7−19
6386号公報記載の組立ロボットの手首機構にあって
は、各リンク12の関節毎にPD制御を行っているた
め、モータの電圧−トルク特性等のモデルにより間接的
に制御するようになっており、例えば減速機の摩擦等を
モデルに取り込まない限りその影響を排除することがで
きず、正確なコンプライアンスの設定を困難なものとし
ていた。
Japanese Patent Application No. 7-19 described in the section of the prior art.
In the wrist mechanism of the assembly robot described in Japanese Patent No. 6386, since PD control is performed for each joint of each link 12, it is indirectly controlled by a model such as the voltage-torque characteristic of the motor. For example, the influence cannot be excluded unless the friction of the speed reducer is incorporated into the model, which makes it difficult to set accurate compliance.

【0027】これに対して、本実施の形態のロボットの
手首機構においては、モータのトルクをフィードバック
することにより、上記の影響を外乱として捉え、フィー
ドバック制御系の外乱抑制動作によりその影響を抑制す
ることができる。したがって、正確なコンプライアンス
の設定が容易となる。このように、本実施の形態では、
トルクセンサ22により検出された回転モータ14の駆
動力に基づいてサーボ制御回路9により回転モータ14
のフィッドバック制御が行なわれる。このため、トルク
センサ22により検出された回転モータ14の駆動力に
基づいてコンプライアンス機構に発生する力を観測し、
回転モータ14のフィードバック制御を行うことができ
るので、コンプライアンスを適度な値に設定しつつ組立
作業を行うことができる。このため、例えば、部品間に
無理な力をかけることなく、かじりの発生を防止した
り、コンプライアンス機構に発生する力を一定に保持し
たり、コンプライアンス機構に所定の力を超える力が加
わったときに作業を停止する、あるいは組立作業の終了
とみなすといった能動的な制御が可能となる。したがっ
て、より柔軟な組立作業を行うことができるロボットの
手首機構を提供することができる。
On the other hand, in the robot wrist mechanism of the present embodiment, by feeding back the torque of the motor, the above influence is recognized as a disturbance, and the influence is suppressed by the disturbance suppressing operation of the feedback control system. be able to. Therefore, it becomes easy to set accurate compliance. Thus, in the present embodiment,
Based on the driving force of the rotary motor 14 detected by the torque sensor 22, the servo control circuit 9 causes the rotary motor 14 to rotate.
Feedback control is performed. Therefore, the force generated in the compliance mechanism is observed based on the driving force of the rotary motor 14 detected by the torque sensor 22,
Since the feedback control of the rotary motor 14 can be performed, the assembly work can be performed while setting the compliance to an appropriate value. For this reason, for example, when no force is applied between the parts, the occurrence of galling is prevented, the force generated in the compliance mechanism is kept constant, or the force exceeding the predetermined force is applied to the compliance mechanism. It is possible to perform active control such that the work is stopped immediately or the assembly work is regarded as the end. Therefore, it is possible to provide a wrist mechanism of a robot that can perform more flexible assembly work.

【0028】また、アクチュエータを回転モータ14に
より構成し、そのトルクをトルクセンサ22により検出
するように構成しているので、サーボ制御回路9ととも
にフィードバック制御回路を有するサーボ機構を容易に
構成することができる。さらに、エンコーダ19により
検出された回転モータ14の回転量に基づいてサーボ制
御回路9によりアクチュエータのフィードバック制御が
行なわれる。このため、エンコーダ19により検出され
た回転モータ14の回転量に基づいてフィードバック制
御系を構成することができるので、リンク13の回動に
よる可動部材の位置ずれ空間(XY空間)におけるコン
プライアンス効果を確実に生じさせることができる。
Since the actuator is constituted by the rotary motor 14 and the torque thereof is detected by the torque sensor 22, the servo mechanism having the feedback control circuit together with the servo control circuit 9 can be easily constructed. it can. Further, the servo control circuit 9 performs feedback control of the actuator based on the rotation amount of the rotary motor 14 detected by the encoder 19. Therefore, the feedback control system can be configured based on the rotation amount of the rotary motor 14 detected by the encoder 19, so that the compliance effect in the position displacement space (XY space) of the movable member due to the rotation of the link 13 is ensured. Can be caused to.

【0029】(第2の実施の形態)図6〜図7は本発明
に係るロボットの手首機構の好ましい実施の形態を示す
図であり、図6はその手首機構を示す図である。なお、
図2〜図4に示された手首機構と同様の構成には同一符
号を付してその説明を省略する。図6に示すように、手
首機構は可動体40をリンク13のロッド部材が連結さ
れた板状体30aとハンド7が取付けられた30bとか
ら構成し、板状体12aと板状体12bとの間に力セン
サ31を介装したものである。
(Second Embodiment) FIGS. 6 to 7 are views showing a preferred embodiment of a wrist mechanism of a robot according to the present invention, and FIG. 6 is a view showing the wrist mechanism. In addition,
The same components as those of the wrist mechanism shown in FIGS. 2 to 4 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 6, in the wrist mechanism, the movable body 40 is composed of a plate-shaped body 30a to which the rod members of the links 13 are connected and a hand 30b to which the hand 7 is attached, and a plate-shaped body 12a and a plate-shaped body 12b. The force sensor 31 is interposed between the two.

【0030】力センサ31は、内部にストレーンゲージ
を有しており、互いに略直交するX軸、Y軸およびZ軸
のそれぞれの軸方向に作用する力および各軸方向を中心
軸とするモーメントを検出するものである。力センサ3
1はこれら6成分のうち3成分が利用され、図6に示さ
れたX軸およびY軸方向のそれぞれの軸方向に作用する
力fx、fyおよびθ方向のモーメントMを検出するよ
うに設けられている。
The force sensor 31 has a strain gauge inside, and applies a force acting in each axial direction of the X-axis, the Y-axis and the Z-axis, which are substantially orthogonal to each other, and a moment about each axial direction. It is something to detect. Force sensor 3
Three of these six components are used to provide the force 1 for detecting the forces fx, fy and the moment M in the θ direction acting in each of the X-axis and Y-axis directions shown in FIG. ing.

【0031】すなわち、力センサ31はトルクセンサ2
2の代わりに設けられているが、この場合、前述の変換
式(6)を用いることなく可動体40に作用する力を観
測することができるので、力の制御が容易となってい
る。なお、32はカップリングであり、回転モータ14
の回転軸14aと一体的に連結している。図7は回転モ
ータ14の動作を制御するサーボ制御回路の構成を示す
図である。図7に示すように、サーボ制御回路は力セン
サ22により検出されたfx、fy、Mをフィードバッ
クする制御系を構成している。
That is, the force sensor 31 is the torque sensor 2
In this case, the force acting on the movable body 40 can be observed without using the conversion formula (6) described above, so that the force control is easy. In addition, 32 is a coupling,
Is integrally connected to the rotating shaft 14a. FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a servo control circuit that controls the operation of the rotary motor 14. As shown in FIG. 7, the servo control circuit constitutes a control system that feeds back fx, fy, and M detected by the force sensor 22.

【0032】また、サーボ制御回路は各エンコーダ19
により検出された回転モータ14の回転角度Δθ1、Δ
θ2、Δθ3に基づいて Fr=KFΔX ・・・(7) ただし、ΔX=JΔθで表される目標値Frを演算する
目標値演算回路51、52を有しており、フィードバッ
ク制御系を構成している。目標値演算回路52は、回転
モータ14の回転角度 Δθ=[Δθ1 Δθ2 Δθ3t に基づいて ΔX=[Δx Δy Δθ0t を演算する回路であり、目標値演算回路51は式(7)
を実行する回路である。演算回路51はゲインKFを所
望のコンプライアンスに設定することで目標値 Fr=[fxr fyrrt を演算する回路である。
Further, the servo control circuit is provided for each encoder 19
The rotation angles Δθ 1 , Δ of the rotary motor 14 detected by
Fr = K F ΔX based on θ 2 and Δθ 3 (7) However, the feedback control system includes target value calculation circuits 51 and 52 for calculating a target value Fr represented by ΔX = JΔθ. Are configured. The target value calculation circuit 52 is a circuit for calculating ΔX = [Δx Δy Δθ 0 ] t based on the rotation angle Δθ = [Δθ 1 Δθ 2 Δθ 3 ] t of the rotary motor 14, and the target value calculation circuit 51 is an equation. (7)
Is a circuit that executes. The calculation circuit 51 is a circuit that calculates the target value Fr = [fx r fy r M r ] t by setting the gain K F to a desired compliance.

【0033】また、53は目標値Frと力センサ41に
より検出された力Fとを加減算してΔF=Fr−Fを演
算する演算回路であり、54はJtΔFを演算する回路
であり、55はこの演算結果に応じて比例−積分制御
(PI制御)を行うPIゲイン回路である。回転モータ
14はこのPIゲイン回路55の出力を制御信号として
駆動され、手首機構6が作動されるようになっている。
Reference numeral 53 is a calculation circuit for calculating ΔF = Fr-F by adding / subtracting the target value Fr and the force F detected by the force sensor 41, and 54 is a circuit for calculating J t ΔF, Reference numeral 55 is a PI gain circuit that performs proportional-integral control (PI control) according to the result of this calculation. The rotary motor 14 is driven by using the output of the PI gain circuit 55 as a control signal, and the wrist mechanism 6 is operated.

【0034】次に、作用を説明する。本ロボットの手首
機構においても、第1の実施の形態の手首機構と同様、
2つの部品間の挿入作業の際に、力センサ41によりハ
ンド7を介して可動体40に作用する力fx、fy、M
が検出されるとともに、エンコーダ19により各回転モ
ータ14の回転角度Δθ1、Δθ2、Δθ3が検出され、
目標値演算回路52、51により上記式(7)に基づい
て目標値Frが演算され、演算回路53により誤差ΔF
が演算され、Jt回路54、PIゲイン回路55により
PI制御が行われて回転モータ14が作動される。これ
ら各回転モータ14の作動により、それぞれのリンク1
3が軸17を中心に回動するとともに、ロッド部材16
がシリンダ部材15に進退し、可動体40が位置ずれ方
向に変位して、コンプライアンスを発生する。
Next, the operation will be described. Also in the wrist mechanism of this robot, similar to the wrist mechanism of the first embodiment,
Forces fx, fy, M acting on the movable body 40 via the hand 7 by the force sensor 41 during the insertion work between the two components.
Is detected, the rotation angles Δθ 1 , Δθ 2 , and Δθ 3 of the rotary motors 14 are detected by the encoder 19.
The target value Fr is calculated by the target value calculation circuits 52 and 51 based on the above equation (7), and the error ΔF is calculated by the calculation circuit 53.
Is calculated, PI control is performed by the J t circuit 54 and the PI gain circuit 55, and the rotary motor 14 is operated. By the operation of each of these rotary motors 14, the respective link 1
3 rotates about the shaft 17, and the rod member 16
Moves toward and away from the cylinder member 15, and the movable body 40 is displaced in the direction of displacement, generating compliance.

【0035】このように、本実施の形態では、可動体4
0にハンド7を介してリンク13に作用する力を検出す
る力センサ41を設け、この力センサ41の検出信号に
基づいてサーボ制御回路により回転モータ14のフィッ
ドバック制御が行なわれる。このため、力センサにより
コンプライアンス機構に発生する力が直接検出され、回
転モータ14のフィードバック制御が行われるので、コ
ンプライアンスを適度な値に設定しつつ組立作業を行う
ことができる。このため、例えば、部品間に無理な力を
かけることなく、かじりの発生を防止したり、コンプラ
イアンス機構に発生する力を一定に保持したり、コンプ
ライアンス機構に所定の力を超える力が加わったときに
作業を停止する、あるいは組立作業の終了とみなすとい
った能動的な制御が可能となる。したがって、より柔軟
な組立作業を行うことができるロボットの手首機構を提
供することができる。
As described above, in the present embodiment, the movable body 4
0 is provided with a force sensor 41 for detecting a force acting on the link 13 via the hand 7, and a feed back control of the rotary motor 14 is performed by a servo control circuit based on a detection signal of the force sensor 41. Therefore, the force sensor directly detects the force generated in the compliance mechanism and the feedback control of the rotary motor 14 is performed, so that the assembly work can be performed while setting the compliance to an appropriate value. For this reason, for example, when no force is applied between the parts, the occurrence of galling is prevented, the force generated in the compliance mechanism is kept constant, or the force exceeding the predetermined force is applied to the compliance mechanism. It is possible to perform active control such that the work is stopped immediately or the assembly work is regarded as the end. Therefore, it is possible to provide a wrist mechanism of a robot that can perform more flexible assembly work.

【0036】また、アクチュエータを回転モータ14に
より構成しているので、サーボ制御回路とともにフィー
ドバック制御回路を有するサーボ機構を容易に構成する
ことができる。また、力センサ41を、互いに直交する
X軸、Y軸、Z軸のうち、少なくとも2軸方向のそれぞ
れの力および残りの1軸を中心軸とする回転力が検出さ
れるように構成しているので、部品のはめ合い作業の際
にX方向、Y方向あるいはθ方向に挿入圧力が生じた場
合、可動体40の位置ずれ方向の圧力に応じて回転モ−
タ14によりリンク13を駆動して位置ずれ方向の圧力
を吸収することができる。このため、より円滑な挿入作
業を行うことができる。
Further, since the actuator is constituted by the rotary motor 14, the servo mechanism having the feedback control circuit together with the servo control circuit can be easily constructed. Further, the force sensor 41 is configured to detect the respective forces in at least two axis directions among the X axis, the Y axis, and the Z axis which are orthogonal to each other and the rotational force having the remaining one axis as the central axis. Therefore, when an inserting pressure is generated in the X direction, the Y direction, or the θ direction during the fitting work of the parts, the rotation mode is changed according to the pressure in the displacement direction of the movable body 40.
The link 14 can be driven by the motor 14 to absorb the pressure in the displacement direction. Therefore, a smoother insertion work can be performed.

【0037】さらに、エンコーダ19により検出された
回転モータ14の回転量に基づいて制御手段により回転
モータ14のフィードバック制御が行なわれる。このた
め、エンコーダ19により検出された回転モータ14の
回転量に基づいてフィードバック制御系を構成すること
ができるので、リンク13の回動による可動部材の位置
ずれ空間(XY空間)におけるコンプライアンス効果を
確実に生じさせることができる。
Further, feedback control of the rotary motor 14 is performed by the control means based on the rotation amount of the rotary motor 14 detected by the encoder 19. Therefore, the feedback control system can be configured based on the rotation amount of the rotary motor 14 detected by the encoder 19, so that the compliance effect in the position displacement space (XY space) of the movable member due to the rotation of the link 13 is ensured. Can be caused to.

【0038】なお、本実施の形態では、力センサ41の
検出信号とエンコーダ19の検出信号とをそれぞれフィ
ードバックするようにサーボ制御回路を構成している
が、例えば図8に示すように、力センサ41の検出信号
のみをフィードバックすることもできる。この場合、X
Y空間におけるコンプライアンス効果を発生させること
ができない。図8に示された制御系はハンド7を介して
可動体40に作用する力Fを目標値Frに一致させるも
のであり、例えばグラインダ作業のように一定の力でワ
ーク表面をなぞるような作業に好適である。なお、エン
コーダ19による位置のフィードバックを行うか否かは
ロボットの作業内容に応じて、例えばソフト的な切換手
段で容易に切り換えることができることは勿論である。
In the present embodiment, the servo control circuit is configured to feed back the detection signal of the force sensor 41 and the detection signal of the encoder 19, respectively. However, as shown in FIG. It is also possible to feed back only the detection signal of 41. In this case, X
The compliance effect in Y space cannot be generated. The control system shown in FIG. 8 matches the force F acting on the movable body 40 via the hand 7 with the target value Fr. For example, a work such as a grinder work that traces the work surface with a constant force. Suitable for Of course, whether or not the position feedback is performed by the encoder 19 can be easily switched according to the work contents of the robot, for example, by software switching means.

【0039】[0039]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、検出手段
により検出されたアクチュエータの駆動力に基づいて制
御手段によりアクチュエータのフィッドバック制御を行
う。このため、検出手段により検出されたアクチュエー
タの駆動力に基づいてコンプライアンス機構に発生する
力を観測し、アクチュエータのフィードバック制御を行
うことができるので、コンプライアンスを適度な値に設
定しつつ組立作業を行うことができる。このため、例え
ば、部品間に無理な力をかけることなく、かじりの発生
を防止したり、コンプライアンス機構に発生する力を一
定に保持したり、コンプライアンス機構に所定の力を超
える力が加わったときに作業を停止する、あるいは組立
作業の終了とみなすといった能動的な制御が可能とな
る。したがって、より柔軟な組立作業を行うことができ
るロボットの手首機構を提供することができる。
According to the first aspect of the invention, the feed back control of the actuator is performed by the control means based on the driving force of the actuator detected by the detection means. Therefore, the force generated in the compliance mechanism can be observed based on the driving force of the actuator detected by the detection means, and the feedback control of the actuator can be performed. Therefore, the assembly work is performed while setting the compliance to an appropriate value. be able to. For this reason, for example, when no force is applied between the parts, the occurrence of galling is prevented, the force generated in the compliance mechanism is kept constant, or the force exceeding the predetermined force is applied to the compliance mechanism. It is possible to perform active control such that the work is stopped immediately or the assembly work is regarded as the end. Therefore, it is possible to provide a wrist mechanism of a robot that can perform more flexible assembly work.

【0040】請求項2記載の発明によれば、可動部材に
ロボットハンドを介して可動部材に作用する力を検出す
る検出手段を設け、この検出手段の検出信号に基づいて
制御手段によりアクチュエータのフィッドバック制御を
行う。このため、検出手段によりコンプライアンス機構
に発生する力を観測し、アクチュエータのフィードバッ
ク制御を行うことができるので、コンプライアンスを適
度な値に設定しつつ組立作業を行うことができる。この
ため、例えば、部品間に無理な力をかけることなく、か
じりの発生を防止したり、コンプライアンス機構に発生
する力を一定に保持したり、コンプライアンス機構に所
定の力を超える力が加わったときに作業を停止する、あ
るいは組立作業の終了とみなすといった能動的な制御が
可能となる。したがって、より柔軟な組立作業を行うこ
とができるロボットの手首機構を提供することができ
る。
According to the second aspect of the present invention, the movable member is provided with the detecting means for detecting the force acting on the movable member through the robot hand, and the control means detects the force of the actuator based on the detection signal of the detecting means. Performs feedback control. Therefore, the force generated in the compliance mechanism can be observed by the detection means and feedback control of the actuator can be performed, so that the assembly work can be performed while setting the compliance to an appropriate value. For this reason, for example, when no force is applied between the parts, the occurrence of galling is prevented, the force generated in the compliance mechanism is kept constant, or the force exceeding the predetermined force is applied to the compliance mechanism. It is possible to perform active control such that the work is stopped immediately or the assembly work is regarded as the end. Therefore, it is possible to provide a wrist mechanism of a robot that can perform more flexible assembly work.

【0041】請求項3記載の発明によれば、アクチュエ
ータを回転モータにより構成しているので、制御手段と
ともにフィードバック制御回路を有するサーボ機構を容
易に構成することができる。請求項4記載の発明によれ
ば、アクチュエータを回転モータにより構成し、そのト
ルクをトルクセンサにより検出するように構成している
ので、制御手段とともにフィードバック制御回路を有す
るサーボ機構を容易に構成することができる。
According to the third aspect of the invention, since the actuator is constituted by the rotary motor, it is possible to easily construct the servo mechanism having the feedback control circuit together with the control means. According to the invention of claim 4, since the actuator is constituted by the rotary motor and the torque thereof is detected by the torque sensor, the servo mechanism having the feedback control circuit together with the control means can be easily constituted. You can

【0042】請求項5記載の発明によれば、検出手段
を、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸のうち、少なくと
も2軸方向のそれぞれの力および残りの1軸を中心軸と
する回転力が検出されるように構成しているので、部品
のはめ合い作業の際にX方向、Y方向あるいはθ方向に
挿入圧力が生じた場合、可動体の位置ずれ方向の圧力に
応じてアクチュエータによりリンク手段を駆動して位置
ずれ方向の圧力を吸収することができる。このため、よ
り円滑な挿入作業を行うことができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the detecting means is rotated about the respective forces in at least two axial directions among the X axis, the Y axis and the Z axis which are orthogonal to each other and the remaining one axis as the central axis. Since the force is detected, if an inserting pressure is generated in the X direction, Y direction, or θ direction during the fitting work of the parts, the actuator is actuated according to the pressure in the displacement direction of the movable body. The link means can be driven to absorb the pressure in the displacement direction. Therefore, a smoother insertion work can be performed.

【0043】請求項6記載の発明によれば、エンコーダ
により検出された回転モータの回転量に基づいて制御手
段によりアクチュエータのフィードバック制御を行う。
このため、エンコーダにより検出された回転モータの回
転量に基づいてフィードバック制御系を構成することが
できるので、リンク手段の回動による可動部材の位置ず
れ空間におけるコンプライアンス効果を確実に生じさせ
ることができる。
According to the sixth aspect of the invention, the feedback control of the actuator is performed by the control means based on the rotation amount of the rotary motor detected by the encoder.
Therefore, since the feedback control system can be configured based on the rotation amount of the rotary motor detected by the encoder, the compliance effect in the position displacement space of the movable member due to the rotation of the link means can be reliably generated. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る手首機構を適用したロボットの構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a robot to which a wrist mechanism according to the present invention is applied.

【図2】本発明に係る第1の実施の形態のロボットの手
首機構を示す正面図である。
FIG. 2 is a front view showing a wrist mechanism of the robot according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図2に示された手首機構を下から見た底面図で
ある。
FIG. 3 is a bottom view of the wrist mechanism shown in FIG. 2 seen from below.

【図4】図2に示された手首機構の要部を示す拡大図で
ある。
FIG. 4 is an enlarged view showing a main part of the wrist mechanism shown in FIG.

【図5】図1に示されたコントローラ8内のサーボ制御
回路の構成を示すブロック図である。
5 is a block diagram showing a configuration of a servo control circuit in the controller 8 shown in FIG.

【図6】本発明に係る第2の実施の形態のロボットの手
首機構を示す正面図である。
FIG. 6 is a front view showing a wrist mechanism of a robot according to a second embodiment of the present invention.

【図7】図6に示された手首機構のコントローラ内のサ
ーボ制御回路の構成を示すブロック図である。
7 is a block diagram showing a configuration of a servo control circuit in the controller of the wrist mechanism shown in FIG.

【図8】図7にに示されたサーボ制御回路の変形例であ
り、力センサの検出信号のみをフィードバックした制御
回路の構成を示すブロック図である。
8 is a block diagram showing a modified example of the servo control circuit shown in FIG. 7, showing a configuration of a control circuit in which only a detection signal of a force sensor is fed back.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボット 2 胴体 3、4、5 アーム 6 手首機構 7 ハンド 8 コントローラ 9 サーボ制御回路(制御手段) 11 ベース体(ベース部材) 12 可動体(可動部材) 13 リンク(リンク手段) 14 回転モータ 14a 回転軸 15 シリンダ部材 16 ロッド部材 17、18 軸 19 ロータリエンコーダ 20 支持台 21 ベアリング 22 トルクセンサ(検出手段) 31、51、52 目標値演算回路 32、53、54 演算回路 33、55 PIゲイン回路 40 可動体 41 力センサ(検出手段) 42 カップリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 robot 2 body 3, 4, 5 arm 6 wrist mechanism 7 hand 8 controller 9 servo control circuit (control means) 11 base body (base member) 12 movable body (movable member) 13 link (link means) 14 rotary motor 14a rotation Axis 15 Cylinder member 16 Rod member 17, 18 Axis 19 Rotary encoder 20 Support base 21 Bearing 22 Torque sensor (detection means) 31, 51, 52 Target value calculation circuit 32, 53, 54 Calculation circuit 33, 55 PI gain circuit 40 Movable Body 41 Force sensor (Detection means) 42 Coupling

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ロボットアームの先端部に連結されたベー
ス部材と、 ロボットハンドを取付け可能な可動部材と、 前記ベース部材の一面側に回動可能に連結された第1回
動関節と、前記可動部材の一面側に回動可能に連結され
た第2回動関節と、該第1および第2回動関節間の距離
を可変自在な直動機構とを有する少なくとも3つ以上の
複数のリンク手段と、 前記リンク手段の第1回動関節、第2回動関節および直
動機構のうち何れか一つを駆動するアクチュエータと、 該アクチュエータに制御信号を出力する制御手段と、を
備えたロボットの手首機構において、 前記アクチュエータの駆動力を検出する検出手段を設
け、 前記制御手段が、該検出手段の検出信号に基づいて前記
アクチュエータのフィッドバック制御を行うことを特徴
とするロボットの手首機構。
1. A base member connected to the tip of a robot arm, a movable member to which a robot hand can be attached, a first rotating joint rotatably connected to one surface of the base member, At least three or more links having a second rotary joint rotatably connected to one surface side of the movable member and a linear mechanism capable of varying the distance between the first and second rotary joints. Means, an actuator for driving any one of the first rotary joint, the second rotary joint, and the linear motion mechanism of the link means, and a control means for outputting a control signal to the actuator. In the wrist mechanism, the detection means for detecting the driving force of the actuator is provided, and the control means performs the feedback control of the actuator based on the detection signal of the detection means. Bot of the wrist mechanism.
【請求項2】ロボットアームの先端部に連結されたベー
ス部材と、 ロボットハンドを取付け可能な可動部材と、 前記ベース部材の一面側に回動可能に連結された第1回
動関節と、前記可動部材の一面側に回動可能に連結され
た第2回動関節と、該第1および第2回動関節間の距離
を可変自在な直動機構とを有する少なくとも3つ以上の
複数のリンク手段と、 前記リンク手段の第1回動関節、第2回動関節および直
動機構のうち何れか一つを駆動するアクチュエータと、 該アクチュエータに制御信号を出力する制御手段と、を
備えたロボットの手首機構において、 前記可動部材に、前記ロボットハンドを介して該可動部
材に作用する力を検出する検出手段を設け、 前記制御手段が、該検出手段の検出信号に基づいて前記
アクチュエータのフィッドバック制御を行うことを特徴
とするロボットの手首機構。
2. A base member connected to a tip end portion of a robot arm, a movable member to which a robot hand can be attached, a first rotating joint rotatably connected to one surface side of the base member, At least three or more links having a second rotary joint rotatably connected to one surface side of the movable member and a linear mechanism capable of varying the distance between the first and second rotary joints. Means, an actuator for driving any one of the first rotary joint, the second rotary joint, and the linear motion mechanism of the link means, and a control means for outputting a control signal to the actuator. In the wrist mechanism of the above, the movable member is provided with a detection unit that detects a force acting on the movable member via the robot hand, and the control unit is configured to detect the force of the actuator based on a detection signal of the detection unit. Robot wrist mechanism and performs Ddobakku control.
【請求項3】前記アクチュエータが、回転モータからな
ることを特徴とする請求項1または2記載の組立ロボッ
トの手首機構。
3. The wrist mechanism of the assembly robot according to claim 1, wherein the actuator comprises a rotary motor.
【請求項4】前記アクチュエータが、回転モータからな
り、 前記検出手段が、該回転モータのトルクを検出するトル
クセンサからなることを特徴とする請求項1記載の組立
ロボットの手首機構。
4. The wrist mechanism of an assembly robot according to claim 1, wherein the actuator comprises a rotary motor, and the detecting means comprises a torque sensor for detecting a torque of the rotary motor.
【請求項5】前記検出手段が、互いに略直交するX軸、
Y軸、Z軸のうち、少なくとも2軸方向のそれぞれの力
および残りの1軸を中心軸とする回転力を検出すること
を特徴とする請求項2記載の組立ロボットの手首機構。
5. The X-axis, wherein the detecting means is substantially orthogonal to each other,
The wrist mechanism of the assembly robot according to claim 2, wherein each of the forces in at least two axis directions of the Y axis and the Z axis and the rotational force around the remaining one axis are detected.
【請求項6】前記回転モータの回転量を検出するエンコ
ーダを設け、 前記制御手段が、エンコーダにより検出された回転量に
基づいて前記アクチュエータのフィードバック制御を行
うことを特徴とする請求項3または4記載の組立ロボッ
トの手首機構。
6. An encoder for detecting the amount of rotation of the rotary motor is provided, and the control means performs feedback control of the actuator based on the amount of rotation detected by the encoder. The wrist mechanism of the described assembly robot.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100624217B1 (en) * 2005-06-27 2006-09-15 (주)스맥 Coupled close loop link mechanism for joints of robot
CN102029614A (en) * 2011-01-24 2011-04-27 哈尔滨工业大学 Three-degree-of-freedom spherical space robot wrist
CN102128213A (en) * 2011-02-24 2011-07-20 哈尔滨工业大学 Belt transmission cross full shaft type two-degree-of-freedom universal joint mechanism
JP2015003362A (en) * 2013-06-20 2015-01-08 アズビル株式会社 Compliance device
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