JPH0938877A - ダイレクトティーチング制御装置 - Google Patents
ダイレクトティーチング制御装置Info
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- JPH0938877A JPH0938877A JP7212503A JP21250395A JPH0938877A JP H0938877 A JPH0938877 A JP H0938877A JP 7212503 A JP7212503 A JP 7212503A JP 21250395 A JP21250395 A JP 21250395A JP H0938877 A JPH0938877 A JP H0938877A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
かすための人力、言い換えれば操作力を軽減した上で、
ロボット自身が軽量でかつ広可動範囲で取扱性がよく、
関節まわりの慣性モーメントを最小限におさえた制御性
のよいロボットを提供すること。 【解決手段】ロボット自重により対応する1又は複数の
関節に加わるトルクを計算し、これとほぼ同じ大きさで
逆方向のトルクを前記関節のアクチュエータに出力し、
ロボットの自重をキャンセルすることにより、人がロボ
ットを動かす力を軽減させる機能を具備すること。
Description
に係り、特にダイレクトティーチングが可能なロボット
の制御装置に関する。
ットの自重をメカ的にキャンセルする。すなわち、図2
に示すように、関節K先端側のリンク22の重量によっ
て関節Kに加わるトルクと同じ大きさで逆方向のトルク
を発生させるだけのおもり6を関節Kに関して当該リン
ク22の反対側のリンク23に設け、関節Kに加わるト
ルクがゼロになるように機構を設計することにより、人
がロボットを動かす力を軽減させている。この機構は、
次の欠点を有する。
6が加わるため、ロボット全体重量が増加し取扱い性が
低下するだけでなく、関節Kまわりの慣性モーメントが
大きくなり、ロボットとしての制御性能が低下する。第
2はロボットが図2のように単純でなく、市販の垂直多
関節マニピュレータ(図3参照)の様に、関節K先端に
他の関節がつながっている複雑な構造を有している場
合、先端の関節の動作によって、当該関節Kに加わるト
ルクが変化するため、関節Kにロボットの自重を正確に
キャンセルできず、この場合人間がダイレクトティーチ
ングを行う際の操作力が多く必要となり、取扱い性が悪
くなる。第3は関節K先端のリンク22だけでなく、逆
側のリンク23におもり6があり、このおもり6がロボ
ット自身のリンク21や周辺の障害物と干渉するため、
通常のロボットの様にリンク21、22のみを有する場
合と比し、関節の可動範囲がせまくなる。
術の欠点に鑑み、ロボットがいかなる構造、いかなる関
節角度にあろうとも、ダイレクトティーチングにおける
ロボットを動かすための人力、言い換えれば操作力を軽
減した上で、ロボット自身が軽量でかつ広可動範囲で取
扱性がよく、関節まわりの慣性モーメントを最小限にお
さえた制御性のよいロボットを提供することにある。
端を人間が直接手で保持し、人力によりロボットを動か
すことにより、動かされた動きをロボットが記憶し作業
するダイレクトティーチングが可能なロボットの制御装
置において、ロボット自重により対応する1又は複数の
関節に加わるトルクを計算し、これと同じ大きさで逆方
向のトルクを前記関節のアクチュエータに出力し、ロボ
ットの自重をキャンセルすることにより、人がロボット
を動かす力を軽減させる機能を具備することを特徴とす
るものである。この場合対応する1又は複数の関節とは
必ずしもすべての関節についてトルク演算を行うもので
はなく、演算の簡素化を計るために、実質的にトルクの
発生しない関節については演算を行う必要のないことに
対応させたものである。
ーチング制御装置をもつロボットの操作力低減方法の原
理を示す。ロボットの関節Kに加わるトルクTは、関節
K先端側のリンク22の重量M、リンク22の重心から
関節Kでの距離L、および関節角度θよりT=M×L×
sinθで計算される。
心位置データを制御装置3のメモリ32に記憶してお
き、その時々の関節角度θを関節角度検出器5で検出
し、上記の式より制御装置3内のコンピュータ31でト
ルクTを計算し、このトルクTと同じ大きさで逆方向の
トルクを関節Kアクチュエータ4が発生するよう制御装
置3内のモータドライバ33に指令を送ることにより、
関節Kのリンク22によるトルクがキャンセルされ、ロ
ボットの先端を保持してロボットを動かそうとする人間
は、ロボットの自重を意識することなく、ロボットを軽
々と動かすことができるものである。
ットリンクで、先端側ロボットリンク21と、根本側ロ
ボットリンク22からなる。3はロボット制御装置で、
ロボット制御コンピュータ31とメモリ32及びモータ
ドライバ33からなる。4は前記ロボット関節を駆動す
るためのアクチュエータで、本構成においてはモータを
用いているが、これのみに限定されることなく、油圧ア
クチュエータや空圧アクチュエータを用いることも可能
である。6はロボット関節1に内蔵された自動キャンセ
ル用おもり、5は関節角度検出器である。
により関節Kに加わるトルクは、関節構造が如何に複雑
になろうとも、すべての関節角度が検出でき、各リンク
の重量と重心位置のデータがあらかじめ判っていれば計
算可能である。又ロボットのリンクにより関節に加わる
トルクは、関節構造がいかに複雑になろうとも、すべて
の関節角度が検出でき、各リンクの重量と重心位置のデ
ータがあらかじめ判っていれば計算可能であるため、ロ
ボットが複雑な構造を有している場合でも、関節毎にロ
ボットの自重を正確にキャンセルできる。
関節角度であろうとも、ダイレクトティーチングにおけ
る人間の操作力は十分軽減される。又本発明は、ロボッ
トにおもりなどのメカ的にロボットの自重をキャンセル
する機構が不要なことから、従来のダイレクトティーチ
ング可能なロボットに比し、ロボット重量が軽くなり、
またリンク同士やリンクと周辺環境との干渉が少なく関
節の可動範囲が大きくとれることから、取扱い性が向上
するだけでなく、関節まわりの慣性モーメントが小さ
く、ロボットとしての制御性能が大幅に向上する。
の構造を示す。このロボットは7関節を有する垂直多関
節型のマニピュレータロボットであり、このロボットの
各リンクの構造・重量と重心位置および、各関節角度を
モデル化したものを図4に示す。
対応する各軸の関節部、R1〜R7は対応する各軸の運
動方向を示す矢印を示す。又、図4に示す装置におい
て、M1〜M7は各軸のリンク重量、L1〜L7は各軸
のリンク重心長、TH1〜TH7は各関節角を示す。こ
のモデルより、各関節に自重によって加わるトルクは図
5及び図6に示すように計算できる。(尚、図5及び図
6中、SINは三角関数のSin、COSは三角関数の
Cosを表わす。) しかしながら実際にこの計算をリアルタイムに行うこと
はCPUに多大の負荷を与えることになるので、次の考え
方により、式の簡素化をはかる。
関節の動きは、当該関節より根元の4軸(第1軸〜第4
軸)の関節に加わるトルクに対して、人間がロボットを
動かす上でさほど大きな影響を与えないと考え、図7に
示す様にモデルの簡素化を行った。さらに、ローテーシ
ョン関節(第1軸および第3軸)を人間が回転させよう
とする場合、ロボットの自重は当該関節にさほど大きく
かかってこない(第1軸に関しては厳密に自重による関
節トルクは零である。)と考え、当該2つの関節トルク
は零とした。以上の簡素化の考え方に基づき、各関節の
制御方法を次の様にさだめた。
に、基台40に接続され、重心(Z軸)を中心に回転す
るものであるために、トルクを発生させない(フリ
ー)。第2関節はM2〜M4リンク軸の重量が加わるた
めに、そのトルクT2は下記のようになる。
(TH2)*LG4*M4+Sin(TH2)*Cos(TH4)*LG4*M4+Sin(TH2)*M4*
L3+Sin(TH2)*M4*L2+Sin(TH2)*LG3*M3+Sin(TH2)*M3*L2+S
in(TH2)*LG2*M2)
2L2を中心に回転するものであるためにトルクを発生
させない(フリー)。第4関節はM4リンク軸の重量が
加わるために、そのトルクT4は下記のようになる。
M4+Sin(TH2)*Cos(TH4)*Cos(TH3)*LG4*M4) を発生させる。
7軸)の関節の動きは、当該関節より根元の4軸(第1
軸〜第4軸)の関節に加わるトルクに対して、人間がロ
ボットを動かす上でさほど大きな影響を与えないため
に、実質的にトルクを発生させない(フリー)と考えて
よい。上記の式中、図4〜図7のGは重力であり、又ト
ルクに負の記号が付されているのは、関節に発生させる
トルクは関節に自重によってかかるトルクの逆方向トル
クだからである。
おいても第2関節と第4関節においてのみ前記ロボット
自重により該関節に加わるトルクを計算し、これとほぼ
同じ大きさで逆方向のトルクを第2関節と第4関節のア
クチュエータに出力し、ロボットの自重をキャンセルす
ることが出来、第1関節、第3関節及び第5乃至第7関
節においてはトルク計算や逆トルクを付加する必要がな
く、一層の演算スピードの向上と操作性及び構造の簡便
さが達成できる。
トティーチングは、ロボットの性能を維持または向上さ
せながらも、ロボットの小型・軽量化に役立つことか
ら、従来のロボットが持ち込めなかった環境にロボット
を持ち込んで、ダイレクトティーチングという直観的で
判りやすい教示方法によりロボットに作業させることが
できるため、いままでロボットができなかった作業のロ
ボット化が図られ、これからの作業者不足の解消や、今
まで人出に頼らざるを得なかった3K作業の僕滅に役立
つ。
チングにおける操作力低減方法の制御原理図を示す。
ける操作力低減方法の原理図を示す。
す。
図を示す。
計算式構造の前半部分を示す。
計算式構造の後半部分を示す。
化モデル図。
Claims (1)
- 【請求項1】 ロボットの先端を人間が直接手で保持
し、人力によりロボットを動かすことにより、動かされ
た動きをロボットが記憶し作業するダイレクトティーチ
ングが可能なロボットの制御装置において、 前記ロボット自重により対応する1又は複数の関節に加
わるトルクを計算し、これとほぼ同じ大きさで逆方向の
トルクを前記関節のアクチュエータに出力し、ロボット
の自重をキャンセルすることにより、人がロボットを動
かす力を軽減させる機能を具備することを特徴とするロ
ボット制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21250395A JP3212491B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | ダイレクトティーチング制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21250395A JP3212491B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | ダイレクトティーチング制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0938877A true JPH0938877A (ja) | 1997-02-10 |
JP3212491B2 JP3212491B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=16623749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21250395A Expired - Fee Related JP3212491B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | ダイレクトティーチング制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3212491B2 (ja) |
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-
1995
- 1995-07-28 JP JP21250395A patent/JP3212491B2/ja not_active Expired - Fee Related
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