JPH10193290A - Robot control device - Google Patents

Robot control device

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JPH10193290A
JPH10193290A JP142597A JP142597A JPH10193290A JP H10193290 A JPH10193290 A JP H10193290A JP 142597 A JP142597 A JP 142597A JP 142597 A JP142597 A JP 142597A JP H10193290 A JPH10193290 A JP H10193290A
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JP
Japan
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control
robot
value
position command
correction value
Prior art date
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Application number
JP142597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mina Kaneda
弥奈 金田
Masato Hayashi
正人 林
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10193290A publication Critical patent/JPH10193290A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely realize relaxation of external force, so that high accurate work can be realized. SOLUTION: In this device, by switching control of a first/second change over switch 12, 16, in a position control mode, based on a position command value and a position/speed value of a robot 10, robot is position controlled. In a compliance control mode, based on a compliance control position command value and a position/speed value calculated by a force/torque value applied to the robot 10, it is position controlled. Or based on an active limp control position command value and a position/speed value calculated from an integration compensation value and a position command value of the compliance control position command value, the robot can be selectively switching set to an active limp control mode position controlling the robot.

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】この発明は、例えば宇宙航行
体に搭載されて各種の作業に供される多関節ロボットの
操作制御に好適するロボット制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot control device suitable for operation control of an articulated robot mounted on, for example, a spacecraft and used for various operations.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、宇宙開発の分野において
は、作業用宇宙航行体に多関節ロボットを搭載し、この
宇宙航行体で宇宙空間を航行して、宇宙ステーションの
構築作業等の各種の作業を実行する構想がある。このよ
うな多関節のロボットの関節角度を制御する手段として
は、関節角度に対する目標値を設定して、この目標値に
対応して関節角度を駆動して動作制御することにより、
所望の作業内容を行う方法が採られる。
2. Description of the Related Art As is well known, in the field of space development, an articulated robot is mounted on a working spacecraft, and the spacecraft navigates through space to perform various operations such as construction of a space station. There is a plan to carry out the work. As means for controlling the joint angle of such a multi-joint robot, a target value for the joint angle is set, and the operation is controlled by driving the joint angle in accordance with the target value.
A method of performing desired work content is adopted.

【0003】ところで、このようなロボットは、その作
業対象に対して把持・接触作業等の高精度な作業を実行
する場合、手先に加わる力を制御することにより、作業
対象を傷つけたり、破損することなく、所望の作業を安
全で、且つ、高精度に実行するように動作制御される。
By the way, when such a robot performs a highly accurate operation such as a grasping / contacting operation on the work object, the work object is damaged or damaged by controlling a force applied to a hand. The operation is controlled so that the desired operation can be performed safely and with high accuracy without any trouble.

【0004】このようなロボットの力を制御する方法と
しては、間接的に仮想のインピーダンスを実現するよう
なロボットの動作制御を実行することにより、アーム先
端に加わる外力を緩和するコンプライアンス制御と称す
る方式が知られている。即ち、コンプライアンス制御
は、ロボットのアームに与える位置指令値に対して、仮
想的なバネマスダンパを持たせることにより、加わる外
力を吸収するような位置制御を実行する。
[0004] As a method of controlling the force of such a robot, a method called compliance control for reducing the external force applied to the tip of the arm by executing operation control of the robot so as to indirectly realize a virtual impedance is used. It has been known. That is, the compliance control executes a position control that absorbs an external force to be applied by providing a virtual spring mass damper to the position command value given to the robot arm.

【0005】しかしながら、上記コンプライアンス制御
では、ロボットの手先の接触力の緩和という点では、外
力とバネマスダンパが吊り合うところまでの緩和を効果
的に行うことが可能であるが、それ以上の外力が加わる
と、その軽減が困難となるという問題を有する。
However, in the above-described compliance control, it is possible to effectively reduce the contact force of the hand of the robot to the point where the external force and the spring mass damper are suspended, but more external force is applied. In addition, there is a problem that the reduction is difficult.

【0006】これによると、制御系を設計する際、加わ
る外力を考慮して行わなければならないことにより、使
用状況に制約を有し、設計以上の外力が加わると、ロボ
ットの手先が壊れたり、あるいは作業対象を損傷させた
りする虞れがあるために、その操作に熟練を必要とする
ことで、その取扱操作が非常に面倒であるとう問題を有
する。
According to this, when designing a control system, it is necessary to take into account the external force to be applied, so that there is a restriction on the use condition. When an external force exceeding the design is applied, the hand of the robot may be broken, Alternatively, there is a problem in that handling operations are very troublesome because the operation requires skill because there is a possibility of damaging the work target.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のロボット制御装置では、ロボットの手先に大きな外
力が加わると、外力の緩和が困難となるという問題を有
する。この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
簡易な構成で、外力の緩和を確実に実現して、高精密な
作業を実現し得るようにしたロボット制御装置を提供す
ることを目的とする。
As described above, the conventional robot controller has a problem that it is difficult to reduce the external force when a large external force is applied to the hand of the robot. The present invention has been made in view of the above circumstances,
It is an object of the present invention to provide a robot control device that can realize a high-precision work by reliably realizing an external force with a simple configuration.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、位置指令値
とロボットの位置/速度値に基づいて前記ロボットの関
節駆動信号を生成して動作制御する位置制御手段と、ロ
ボットに加わる力/トルク値に基づいて仮想バネマス特
性を算出してコンプライアンス制御補正値を算出する第
1の演算手段と、この第1の演算手段で算出したコンプ
ライアンス制御補正値を積分補償して前記ロボットの接
触量を可変設定するアクティブリンプ制御補正値を算出
する第2の演算手段と、前記第1の演算手段で算出した
コンプライアンス制御補正値あるいは前記第2の演算手
段で算出したアクティブリンプ補正値の一方を選択する
第1の選択手段と、この第1の選択手段で選択した前記
第1あるいは第2の位置指令補正値を前記ロボットのア
ーム位置を定める座標系に変換して第1あるいは第2の
位置指令補正値を算出する座標変換手段と、この座標変
換手段で算出した第1あるいは第2の位置指令補正値と
前記位置指令値に基づいてコンプライアンス制御位置指
令値あるいはアクティブリンプ制御位置指令値を算出し
て前記位置制御手段に位置指令値として出力する第3の
演算手段と、この第3の演算手段に対して前記第1ある
いは第2の位置指令補正値を選択的に出力して、位置制
御モードとコンプライアンス制御モードあるいはアクテ
ィブリンプ制御モードを選択する第2の選択手段と、前
記第1及び第2の選択手段を動作制御して位置制御モー
ド、コンプライアンス制御モードあるいはアクティブリ
ンプ制御モードに切替制御するモード切替手段とを備え
てロボット制御装置を構成したものである。
According to the present invention, there is provided a position control means for generating a joint drive signal of the robot based on a position command value and a position / velocity value of the robot to control the operation thereof, and a force / torque applied to the robot. A first calculating means for calculating a virtual spring mass characteristic based on the value to calculate a compliance control correction value, and a variable contact amount of the robot by integrating and compensating for the compliance control correction value calculated by the first calculating means. A second calculating means for calculating an active limp control correction value to be set; and a second calculating means for selecting one of the compliance control correction value calculated by the first calculating means or the active limp correction value calculated by the second calculating means. A first selecting means, and the first or second position command correction value selected by the first selecting means determines an arm position of the robot. Coordinate conversion means for converting to a reference system to calculate a first or second position command correction value, and compliance based on the first or second position command correction value calculated by the coordinate conversion means and the position command value. A third calculating means for calculating a control position command value or an active limp control position command value and outputting the calculated position command value to the position control means as a position command value; and the first or second position for the third calculating means. A second selecting means for selectively outputting a command correction value to select a position control mode, a compliance control mode, or an active limp control mode; and a position control mode for controlling operation of the first and second selecting means. And a mode control means for performing a control control for switching to a compliance control mode or an active limp control mode. A.

【0009】上記構成によれば、モード切替手段は、第
2の選択手段を動作制御して、位置指令値とロボットの
位置/速度値に基づいて該ロボットの位置制御を実行
し、第1及び第2の選択手段の双方を動作制御して、ロ
ボットに加わる力/トルク値に基づいて算出される第1
の位置指令補正値によるコンプライアンス制御位置指令
値と位置/速度値とに基づいてロボットを位置制御する
コンプライアンス制御を実行し、且つ第2の位置指令補
正値によるアクティブリンプ制御位置指令値と位置/速
度値とに基づいて位置制御するアクティブリンプ制御を
実行する。
According to the above configuration, the mode switching means controls the operation of the second selection means to execute the position control of the robot based on the position command value and the position / speed value of the robot. The operation of both of the second selecting means is controlled, and the first is calculated based on the force / torque value applied to the robot.
The compliance control for controlling the position of the robot based on the position command value and the position / speed value is executed, and the active limp control position command value and the position / speed based on the second position command correction value are executed. The active limp control for performing position control based on the value is executed.

【0010】これにより、モード切替手段の切替操作に
より、外力から加わる力の緩和するように位置補正を実
行するコンプライアンス制御、あるいは外部から加わる
力を0にするような、いわゆる外部からの力に逆らわな
いアクティブリンプ制御が可能となり、ロボット操作上
の多様化が図れて、高精密な作業を容易にして、安全に
実行することが可能となる。
[0010] With this configuration, the switching operation of the mode switching means opposes the so-called external force, such as compliance control for executing position correction so as to reduce the force applied from an external force, or reducing the externally applied force to zero. Active limp control is possible, and diversification in robot operation can be achieved, and high-precision work can be facilitated and safely performed.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。図1はこの発明
の一実施の形態に係るロボット制御装置を示すもので、
ここでは、ロボット10として、肩関節(第1関節)、
肘関節(第2関節)、手首関節(第3関節)の3関節式
のものを宇宙航行体に搭載した場合を示す。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a robot control device according to an embodiment of the present invention.
Here, as the robot 10, a shoulder joint (first joint),
A case where a three-joint type of an elbow joint (second joint) and a wrist joint (third joint) is mounted on a spacecraft is shown.

【0012】すなわち、加算器11には、その一方の入
力端に図示しない操作部が接続され、他方の入力端に切
替用第1の切替スイッチ12の固定接点aが接続され
る。そして、加算器11の出力端には、位置制御部13
が接続され、入力した位置指令値、後述するコンプライ
アンス制御位置指令値、あるいはアクティブリンプ制御
位置指令値を位置制御部13に出力する。
That is, the adder 11 has one input terminal connected to an operation unit (not shown) and the other input terminal connected to the fixed contact a of the first switch 12 for switching. The output terminal of the adder 11 has a position control unit 13.
And outputs the input position command value, the compliance control position command value described later, or the active limp control position command value to the position control unit 13.

【0013】位置制御部13には、ロボット10の位置
/速度値が図示しない検出センサから入力され、この位
置/速度値と、上記操作部(図示せず)からの位置指令
値、後述するコンプライアンス制御位置指令値、あるい
はアクティブリンプ制御位置指令値とに基づいて各モー
ド毎に制御駆動信号を生成してロボット10の各関節を
駆動制御し、目標値に対応して手先位置を位置制御す
る。
The position / speed value of the robot 10 is input to a position control unit 13 from a detection sensor (not shown). The position / speed value, a position command value from the operation unit (not shown), a compliance Based on the control position command value or the active limp control position command value, a control drive signal is generated for each mode to drive and control each joint of the robot 10, and to control the position of the hand position in accordance with the target value.

【0014】上記第1の切替スイッチ12の可動接点b
には、座標変換部14の出力端が接続され、この座標変
換部14の入力端には、加算器15の出力端が接続され
る。この加算器15の一方の入力端には、切替用第2の
切替スイッチ16の固定点cが接続される。この第2の
切替スイッチ16の可動接点dには、補償演算部17の
出力端が接続される。この補償演算部17には、その入
力端に演算部18の出力端が接続される。
The movable contact b of the first changeover switch 12
Is connected to the output terminal of the coordinate conversion unit 14, and the input terminal of the coordinate conversion unit 14 is connected to the output terminal of the adder 15. The fixed point c of the second changeover switch 16 is connected to one input terminal of the adder 15. The output terminal of the compensation calculation unit 17 is connected to the movable contact d of the second changeover switch 16. The output terminal of the operation unit 18 is connected to the input terminal of the compensation operation unit 17.

【0015】また、加算器15の他方の入力端には、上
記演算部18の出力端が接続される。演算部18には、
上記ロボッ10トに加わる力/トルク値が図示しない検
出センサから入力され、該力/トルク値に基づいて (MS2 +CS+K)-1 の演算を実行して力制御座標系で表される仮想バネマス
ダンパ特性を算出し、この値をコンプライアンス補正値
として補償演算部17に出力する。
The other input terminal of the adder 15 is connected to the output terminal of the operation unit 18. The arithmetic unit 18 includes
A virtual spring mass damper represented by a force control coordinate system by executing a calculation of (MS 2 + CS + K) −1 based on the force / torque value applied to the robot 10 from a detection sensor (not shown) based on the force / torque value. The characteristic is calculated, and this value is output to the compensation calculation unit 17 as a compliance correction value.

【0016】なお、Mは、仮想質量、Cは、仮想粘性、
Kは、仮想剛性、Sは、時間微分の演算子である。ま
た、上記補償演算部17は、演算部18からのコンプラ
イアンス補正値を積分補償して積分補償値を第2の切替
スイッチ16の可動接点dに出力して、該第2の切替ス
イッチ16を介して加算器15に出力する。加算器15
は、コンプライアンス制御位置指令値と積分補償値を加
算して上記座標変換部14に出力する。
M is a virtual mass, C is a virtual viscosity,
K is a virtual rigidity, and S is a time differential operator. Further, the compensation operation unit 17 performs integral compensation on the compliance correction value from the operation unit 18 and outputs the integral compensation value to the movable contact d of the second changeover switch 16, via the second changeover switch 16. And outputs it to the adder 15. Adder 15
Adds the compliance control position command value and the integral compensation value and outputs the result to the coordinate conversion unit 14.

【0017】ここで、座標変換部14は、加算器15を
介して入力されるコンプライアンス補正値、あるいは積
分補償値を力制御座標系からロボット10のアーム基準
座標系に座標変換して第1の切替スイッチ12に出力す
る。
Here, the coordinate conversion unit 14 converts the compliance correction value or the integral compensation value input via the adder 15 from the force control coordinate system to the arm reference coordinate system of the robot 10 and performs a first conversion. Output to the changeover switch 12.

【0018】上記第1及び第2の切替スイッチ12,1
6には、その信号入力端にそれぞれモード切替制御部1
9が接続される。このモード切替制御部19は、図示し
ないモード切替指令部に接続され、該モード切替指令部
(図示せず)から位置制御モード指令信号が入力される
と、これに応動して、図2に示すように第1及び第2の
切替スイッチ12,16をオフに切替設定する。ここ
で、位置制御部13には、加算器11を介して位置指令
値が入力され、上述したようにロボット10の位置/速
度値に基づいて、位置制御を実行する。
The first and second changeover switches 12, 1
6 has a mode switching control unit 1 at its signal input end.
9 is connected. The mode switching control section 19 is connected to a mode switching command section (not shown). When a position control mode command signal is input from the mode switching command section (not shown), the mode switching control section 19 shown in FIG. Thus, the first and second changeover switches 12 and 16 are switched off. Here, a position command value is input to the position control unit 13 via the adder 11, and position control is performed based on the position / velocity value of the robot 10 as described above.

【0019】そして、上記モード切替制御部19は、上
記モード切替指令部(図示せず)からコンプライアンス
制御モード指令信号が入力されると、これに応動して第
1の切替スイッチ12をオンに切替制御すると共に、第
2の切替スイッチ16をオフに切替接続する(図2参
照)。
When the compliance control mode command signal is input from the mode switching command unit (not shown), the mode switching control unit 19 switches the first switch 12 on. While controlling, the second changeover switch 16 is switched off and connected (see FIG. 2).

【0020】ここで、制御系の動作モードがコンプライ
アンス制御モードに切替設定され、加算器15には、演
算部18で算出されるコンプライアンス制御補正値が入
力され、このコンプライアンス制御補正値を座標変換部
14を介して第1の切替スイッチ12に出力する。第1
の切替スイッチ12は、入力したコンプライアンス制御
補正値を加算器11に出力する。加算器11は、コンプ
ライアンス制御補正値と位置指令値を加算してコンプラ
イアンス制御位置指令値を算出して位置制御部13に出
力する。すると、位置制御部13は、加算器11の出力
に基づいてコンプライアンス制御駆動信号を生成してロ
ボット10のコンプライアンス制御を実行する。
Here, the operation mode of the control system is switched to the compliance control mode, the compliance control correction value calculated by the arithmetic unit 18 is input to the adder 15, and this compliance control correction value is converted into a coordinate conversion unit. 14 to the first changeover switch 12. First
Switch 12 outputs the input compliance control correction value to the adder 11. The adder 11 calculates a compliance control position command value by adding the compliance control correction value and the position command value, and outputs the calculated compliance control position command value to the position control unit 13. Then, the position control unit 13 generates a compliance control drive signal based on the output of the adder 11, and executes the compliance control of the robot 10.

【0021】また、モード切替制御部19は、上記モー
ド切替指令部(図示せず)からアクティブリンプ制御モ
ード指令信号が入力されると、これに応動して第1の切
替スイッチ12をオンに切替制御すると共に、第2の切
替スイッチ16をオンに切替制御する(図2参照)。
When an active limp control mode command signal is input from the mode switch command section (not shown), the mode switch control section 19 switches the first switch 12 on. While controlling, the second changeover switch 16 is controlled to be turned on (see FIG. 2).

【0022】ここで、制御系の動作モードがアクティブ
リンプ制御モードに切替設定され、加算器15には、補
償演算部17で算出される積分補償値が第2の切替スイ
ッチ16、加算器15、座標変換部14及び第1の切替
スイッチ12を介して入力され、この積分補償値と位置
指令値を加算してアクティブリンプ制御位置指令値を位
置制御部13に出力する。すると、位置制御部13は、
加算器11の出力に基づいてアクティブリンプ制御駆動
信号を生成してロボット10のアクティブリンプ制御を
実行する。
Here, the operation mode of the control system is switched and set to the active limp control mode, and the adder 15 receives the integral compensation value calculated by the compensation calculator 17 from the second changeover switch 16, the adder 15, It is input via the coordinate converter 14 and the first switch 12, adds the integral compensation value and the position command value, and outputs an active limp control position command value to the position controller 13. Then, the position control unit 13
The active limp control of the robot 10 is executed by generating an active limp control drive signal based on the output of the adder 11.

【0023】上記構成において、モード切替制御部19
は、上記モード切替指令部(図示せず)からの指令信号
に応動して第1及び第2の切替スイッチ12,16を選
択的にオン・オフ切替制御し、制御系の動作モードを位
置制御モード、コンプライアンス制御モード、あるいは
アクティブリンプ制御モードのいずれかに選択的に切替
設定する。
In the above configuration, the mode switching control unit 19
Selectively switches on and off the first and second switches 12, 16 in response to a command signal from the mode switching command section (not shown), and controls the operation mode of the control system by position control. Mode, compliance control mode, or active limp control mode.

【0024】即ち、上記モード切替制御部19は、上記
モード切替指令部(図示せず)から位置制御モード指令
信号が入力されると、これに応動して、図2に示すよう
に第1の切替スイッチ12をオフに切替設定して制御系
を位置制御モードに設定する。
That is, when the position control mode command signal is input from the mode switch command unit (not shown), the mode switch control unit 19 responds to the input and outputs the first control signal as shown in FIG. The changeover switch 12 is turned off and the control system is set to the position control mode.

【0025】ここで、位置制御部13には、位置指令値
が加算器11を介して直接的に入力され、この位置指令
値と上記検出センサ(図示せず)で検出されるロボット
10の位置/速度値に基づいて位置制御モード駆動信号
を生成してロボット10の関節を駆動制御し、その位置
指令値に基づいて手先位置を位置制御する。これによ
り、ロボット10は、位置指令値に基づいて位置制御さ
れて作業対象20に対する所望の作業を実行する。
Here, the position command value is directly input to the position control unit 13 via the adder 11, and the position command value and the position of the robot 10 detected by the detection sensor (not shown) are detected. / A position control mode drive signal is generated based on the speed value to drive and control the joint of the robot 10, and the hand position is controlled based on the position command value. Accordingly, the robot 10 performs a desired operation on the operation target 20 under the position control based on the position command value.

【0026】そして、モード切替制御部19は、上記モ
ード切替指令部(図示せず)からコンプライアンス制御
モード指令信号が入力されると、これに応動して、図2
に示すように第1の切替スイッチ12をオンに切替設定
すると共に、第2の切替スイッチ16をオフに切替制御
して制御系をコンプライアンス制御モードに設定する。
When the compliance control mode command signal is input from the mode switching command unit (not shown), the mode switching control unit 19 responds to this by receiving the signal shown in FIG.
As shown in (1), the first changeover switch 12 is set to be turned on, and the second changeover switch 16 is controlled to be turned off to set the control system to the compliance control mode.

【0027】ここで、演算部18は、上記検出センサ
(図示せず)で検出されるロボット10に加わる力/ト
ルク値に基づいて上述したようにロボット10の各関節
の力制御座標系のコンプライアンス制御補正値を算出し
て加算器15を介して座標変換部14に出力する。
Here, as described above, the operation unit 18 determines the compliance of the force control coordinate system of each joint of the robot 10 based on the force / torque value applied to the robot 10 detected by the detection sensor (not shown). The control correction value is calculated and output to the coordinate conversion unit 14 via the adder 15.

【0028】座標変換部14は、入力したコンプライア
ンス制御補正値をロボット10のアーム基準座標系に座
標変換して第1の切替スイッチ12を介して加算器11
に出力する。加算器11は、コンプライアンス制御補正
値を位置指令値に加算してコンプライアンス制御位置指
令値を生成して位置制御部13に出力する。
A coordinate converter 14 converts the input compliance control correction value into an arm reference coordinate system of the robot 10 and converts the corrected value into an adder 11 via a first switch 12.
Output to The adder 11 generates a compliance control position command value by adding the compliance control correction value to the position command value, and outputs the generated compliance control position command value to the position control unit 13.

【0029】ここで、位置制御部13は、入力したコン
プライアンス制御位置指令値とロボット10の位置/速
度値に基づいてコンプライアンス制御モード駆動信号を
生成してロボット10の関節を駆動制御して、外部(作
業対象)から加わる力を緩和するように位置制御を行う
コンプライアンス制御を実行する。これにより、ロボッ
ト10は、位置指令値に基づいてコンプライアンス制御
されて作業対象20に加わる力を緩和しつつ所望の作業
を実行する。
Here, the position control unit 13 generates a compliance control mode drive signal based on the input compliance control position command value and the position / velocity value of the robot 10, drives and controls the joints of the robot 10, and controls the external control. The compliance control that performs the position control so as to reduce the force applied from the (work target) is executed. As a result, the robot 10 performs a desired operation while reducing the force applied to the operation target 20 under compliance control based on the position command value.

【0030】また、モード切替制御部19は、上記モー
ド切替指令部(図示せず)からアクティブリンプ制御モ
ード指令信号が入力されると、これに応動して、図2に
示すように第1の切替スイッチ12をオンに設定すると
共に、第2の切替スイッチ16をオンに切替制御して、
制御系をアクティブリンプ制御モードに設定する。
When an active limp control mode command signal is input from the mode switching command section (not shown), the mode switching control section 19 responds to the first signal as shown in FIG. The changeover switch 12 is set to ON, and the second changeover switch 16 is controlled to be turned ON.
Set the control system to the active limp control mode.

【0031】ここで、演算部18は、上記検出センサ
(図示せず)からのロボット10に加わる力/トルク値
に基づいて上述したように力制御座標系のコンプライア
ンス制御補正値を算出して補償演算部17に出力する。
補償演算部17は、入力したコンプライアンス制御補正
値を積分補償して積分補償値を算出し、その積分補償値
を第2の切替スイッチ16を介して加算器15に出力す
る。同時に、加算器15には、コンプライアンス制御補
正値が入力され、このコンプライアンス制御補正値と積
分補償値を加算してアクティブリンプ制御補正値を算出
して座標変換部14に出力する。
Here, the calculation unit 18 calculates and compensates for the compliance control correction value of the force control coordinate system as described above based on the force / torque value applied to the robot 10 from the detection sensor (not shown). Output to the operation unit 17.
The compensation calculation unit 17 integrates the input compliance control correction value to calculate an integral compensation value, and outputs the integrated compensation value to the adder 15 via the second switch 16. At the same time, the compliance control correction value is input to the adder 15, and the compliance control correction value and the integral compensation value are added to calculate an active limp control correction value, which is output to the coordinate conversion unit 14.

【0032】座標変換部14は、入力したアクティブリ
ンプ制御補正値をロボット10のアーム基準座標系に座
標変換して第1の切替スイッチ12を介して加算器11
に出力する。加算器11は、入力したアクティブリンプ
制御補正値と位置指令値とを加算してアクティブリンプ
制御位置指令値を算出して位置制御部13に出力する。
The coordinate conversion unit 14 converts the input active limp control correction value into a coordinate system for the arm 10 of the robot 10 and converts the coordinate value into the adder 11 via the first switch 12.
Output to The adder 11 calculates the active limp control position command value by adding the input active limp control correction value and the position command value, and outputs the calculated active limp control position command value to the position control unit 13.

【0033】位置制御部13は、入力したコンプライア
ンス位置指令値と、上記検出センサ(図示せず)からの
ロボット10の位置/速度値に基づいてコンプライアン
ス制御モード駆動信号を生成してロボット10の関節を
駆動制御して、作業対象20から加わる力を「0」とす
る如く、外部からの力に対して逆らわないように位置制
御を行うアクティブリンプ制御を実行する。これによ
り、ロボットは、位置指令値に基づいてアクティブリン
プ制御されて作業対象20に加わる力を「0」として所
望の作業を実行する。
The position controller 13 generates a compliance control mode drive signal based on the input compliance position command value and the position / velocity value of the robot 10 from the detection sensor (not shown) to generate a joint control And active limp control for performing position control so as not to oppose an external force such that the force applied from the work target 20 is set to “0”. As a result, the robot performs active limp control based on the position command value and executes a desired operation by setting the force applied to the operation target 20 to “0”.

【0034】このように、上記ロボット制御装置は、第
1及び第2の切替スイッチ12,16の切替制御によ
り、位置指令値とロボット10の位置/速度値に基づい
てロボット10を位置制御する位置制御モード、ロボッ
ト10に加わる力/トルク値より算出されるコンプライ
アンス制御位置指令値と位置/速度値とに基づいてロボ
ットを位置制御するコンプライアンス制御モード、ある
いはコンプライアンス制御位置指令値の積分補償値及び
位置指令値から算出されるアクティブリンプ制御位置指
令値と位置/速度値とに基づてロボットを位置制御する
アクティブリンプ制御モードに選択的に切替設定し得る
ように構成した。
As described above, the robot control device controls the position of the robot 10 based on the position command value and the position / velocity value of the robot 10 by controlling the switching of the first and second switches 12 and 16. A control mode, a compliance control mode in which the position of the robot is controlled based on a compliance control position command value and a position / speed value calculated from a force / torque value applied to the robot 10, or an integral compensation value and position of the compliance control position command value The active limp control mode is configured to be selectively switched to the active limp control mode for controlling the position of the robot based on the active limp control position command value calculated from the command value and the position / velocity value.

【0035】これによれば、作業対象20から加わる力
を緩和するように位置制御を実行するコンプライアンス
制御、あるいは作業対象20から加わる力を「0」にす
るような、いわゆる作業対象20からの力に逆らわない
ようにするアクティブリンプ制御を選択することが可能
となることにより、操作上の多様化が図れるため、作業
内容に最適な動作モードを選択することにより、高精度
な動作制御が容易に実現される。
According to this, the compliance control for executing the position control so as to reduce the force applied from the work object 20, or the so-called force from the work object 20 such that the force applied from the work object 20 is set to “0” It is possible to select the active limp control that does not oppose the operation, and diversification in operation can be achieved. Is achieved.

【0036】したがって、ロボット10の操作に熟練を
有することなく、高精度なロボット操作が容易に実現さ
れて、位置決め作業を含む高精密な作業内容を安全にし
て、容易に行うことが可能となる。
Therefore, high-precision robot operation can be easily realized without skill in operation of the robot 10, and high-precision operation contents including positioning operation can be performed safely and easily. .

【0037】なお、上記実施の形態では、3関節式の多
関節ロボットシステムに適用した場合で説明したが、こ
れに限ることなく、その他、各種のロボットシステムに
おいて適用可能である。
In the above embodiment, the description has been given of the case where the present invention is applied to a three-joint type articulated robot system. However, the present invention is not limited to this and can be applied to various other robot systems.

【0038】また、上記実施の形態では、ロボットシス
テムを宇宙航行体に構築した場合で説明したが、この使
用形態に限るこなく、構成可能であり、いずれの使用形
態においても、略同様の効果が期待される。
Further, in the above-described embodiment, the case where the robot system is constructed in a space navigation body has been described. However, the present invention is not limited to this use form, and can be configured. There is expected.

【0039】さらに、上記実施の形態では、第1及び第
2の切替スイッチ12,16の二つスイッチをを用いて
動作モードを位置制御モード、コンプライアンス制御モ
ード、あるいはアクティブリンプ制御モードに切替設定
するように構成した場合で説明したが、このモード選択
手段に限ることなく、その他、各種のモード選択手段を
構成することが可能である。よって、この発明は、上記
実施の形態に限ることなく、その他、この発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることは勿論で
ある。
Further, in the above-described embodiment, the operation mode is switched and set to the position control mode, the compliance control mode, or the active limp control mode using the two switches of the first and second changeover switches 12 and 16. Although described in the case of such a configuration, the present invention is not limited to this mode selection means, and various other mode selection means can be configured. Therefore, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、簡易な構成で、外力の緩和を確実に実現して、高精
密な作業を実現し得るようにしたロボット制御装置を提
供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, there is provided a robot control apparatus which can realize a high-precision operation with a simple structure, reliably reducing an external force. be able to.

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

【図1】この発明の一実施の形態に係るロボット制御装
置を示した図。
FIG. 1 is a diagram showing a robot control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のモード切替動作を説明するために示した
図。
FIG. 2 is a view shown for explaining a mode switching operation of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ロボット。 11,15…加算器。 12,16…第1及び第2の切替スイッチ。 13…位置制御部。 14…座標変換部。 17…補償演算部。 18…演算部。 19…モード切替制御部。 20…作業対象。 10 ... Robot. 11, 15 ... Adder. 12, 16: First and second changeover switches. 13 ... Position control unit. 14 Coordinate conversion unit. 17 ... compensation operation unit. 18 ... Calculation unit. 19: Mode switching control unit. 20… Work target.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 位置指令値とロボットの位置/速度値に
基づいて前記ロボットの関節駆動信号を生成して動作制
御する位置制御手段と、 ロボットに加わる力/トルク値に基づいて仮想バネマス
特性を算出してコンプライアンス制御補正値を算出する
第1の演算手段と、 この第1の演算手段で算出したコンプライアンス制御補
正値を積分補償して前記ロボットの接触量を可変設定す
るアクティブリンプ制御補正値を算出する第2の演算手
段と、 前記第1の演算手段で算出したコンプライアンス制御補
正値あるいは前記第2の演算手段で算出したアクティブ
リンプ補正値の一方を選択する第1の選択手段と、 この第1の選択手段で選択した前記第1あるいは第2の
位置指令補正値を前記ロボットのアーム位置を定める座
標系に変換して第1あるいは第2の位置指令補正値を算
出する座標変換手段と、 この座標変換手段で算出した第1あるいは第2の位置指
令補正値と前記位置指令値に基づいてコンプライアンス
制御位置指令値あるいはアクティブリンプ制御位置指令
値を算出して前記位置制御手段に位置指令値として出力
する第3の演算手段と、 この第3の演算手段に対して前記第1あるいは第2の位
置指令補正値を選択的に出力して、位置制御モードとコ
ンプライアンス制御モードあるいはアクティブリンプ制
御モードを選択する第2の選択手段と、 前記第1及び第2の選択手段を動作制御して位置制御モ
ード、コンプライアンス制御モードあるいはアクティブ
リンプ制御モードに切替制御するモード切替手段とを具
備するロボット制御装置。
1. A position control means for generating a joint drive signal of the robot based on a position command value and a position / velocity value of the robot and controlling the operation thereof, and a virtual spring mass characteristic based on a force / torque value applied to the robot. A first calculating means for calculating and calculating a compliance control correction value; and an active limp control correction value for variably setting a contact amount of the robot by integrating and compensating the compliance control correction value calculated by the first calculating means. A second calculating means for calculating; a first selecting means for selecting one of the compliance control correction value calculated by the first calculating means or the active limp correction value calculated by the second calculating means; The first or second position command correction value selected by the first selection means is converted into a coordinate system for determining an arm position of the robot. Is a coordinate conversion means for calculating a second position command correction value; and a compliance control position command value or active limp control based on the first or second position command correction value calculated by the coordinate conversion means and the position command value. A third calculating means for calculating a position command value and outputting it as a position command value to the position control means; and selectively outputting the first or second position command correction value to the third calculating means. A second selection means for selecting a position control mode, a compliance control mode, or an active limp control mode; A robot control device comprising: a mode switching unit that controls switching to a mode.
【請求項2】 前記座標変換手段は、力制御座標系で算
出された値をアーム基準座標系に座標変換することを特
徴とする請求項1記載のロボット制御装置。
2. The robot control device according to claim 1, wherein the coordinate conversion means converts the value calculated in the force control coordinate system into an arm reference coordinate system.
【請求項3】 前記ロボットは、宇宙航行体に搭載され
ることを特徴とする請求項1又は2に記載のロボット制
御装置。
3. The robot control device according to claim 1, wherein the robot is mounted on a spacecraft.
【請求項4】 前記ロボットは、多関節式であることを
特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のロボット
制御装置。
4. The robot control device according to claim 1, wherein the robot is an articulated robot.
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