JPH1067500A - Assistant arm provided with power assist - Google Patents

Assistant arm provided with power assist

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Publication number
JPH1067500A
JPH1067500A JP8228651A JP22865196A JPH1067500A JP H1067500 A JPH1067500 A JP H1067500A JP 8228651 A JP8228651 A JP 8228651A JP 22865196 A JP22865196 A JP 22865196A JP H1067500 A JPH1067500 A JP H1067500A
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JP
Japan
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force
work
arm
arms
torque
Prior art date
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Pending
Application number
JP8228651A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takamasa Nakamura
孝雅 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Priority to US08/826,590 priority patent/US5956465A/en
Priority to KR1019970012615A priority patent/KR100471643B1/en
Publication of JPH1067500A publication Critical patent/JPH1067500A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To convey a workpiece lightly irrespective of its weight. SOLUTION: A load cell 18 detecting the dimensions of force, which is applied to a workpiece by a worker, in the three-dimensional directions and in the torsional direction of each dimension is arranged, while in a plurality of arms 10, 14, 16, motors 13, 17, 20 driving these arms 10, 14, 16 are installed individually, and on the basis of the dimensions and the directions of the force detected by means of the load cell 18 and the rotation angles of the respective motors 13, 17, 20 detected by means of encoders provided in the respective motors 13, 17, 20, torque of each of the motors 13, 17, 20 is controlled by means of a controller 25 so that torque compensating the working force of the worker can be applied to the workpiece.

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、ワークの重量如何
にかかわらずに軽く搬送できるようにしたパワーアシス
ト付き助力アームに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an assist arm with power assist which can be lightly conveyed regardless of the weight of a work.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、重量物を搬送する場合の負担
を軽減するために、図3に示すような助力アームが使用
されている。この助力アームは、アーム10に取り付け
られたシリンダ12(モータを用いている場合もある)
によってワークの重量を相殺できるようになっている。
このアーム10は、上下方向に移動でき、さらに主軸1
4に対して旋回でき、さらにその先端部が前後方向にス
ライドできるようになっているので、ワークを自由に搬
送させることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, an assisting arm as shown in FIG. 3 has been used in order to reduce a burden when a heavy object is carried. The assisting arm includes a cylinder 12 attached to the arm 10 (in some cases, a motor is used).
Thus, the weight of the work can be offset.
The arm 10 can be moved up and down, and
The work can be freely conveyed because it can be swiveled with respect to 4 and its tip can be slid forward and backward.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の助力アームでは、重量物(ワーク)の重量は
シリンダ12の作用によって相殺することはできるが、
ワークを搬送する場合には、ワークの重量に応じた慣性
力が作用するため、特にワークが重量物である場合に
は、その搬送にかなりの労力を要するという問題があっ
た。
However, in such a conventional assisting arm, the weight of a heavy object (work) can be offset by the action of the cylinder 12.
When a work is transported, an inertial force corresponding to the weight of the work is applied. Therefore, particularly when the work is heavy, there is a problem that a considerable labor is required for the transport.

【0004】本発明は、このような従来の問題点を解消
するためになされたものであり、作業者が作用させる力
に応じてアシスト力を与え、重量物でも搬送を容易とす
るパワーアシスト付き助力アームの提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a conventional problem, and has a power assist for providing an assisting force according to a force applied by an operator and facilitating the transfer of heavy objects. The purpose is to provide a helping arm.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、各請求項ごとに次のように構成されてい
る。
The present invention for achieving the above object is constituted as follows for each claim.

【0006】請求項1に記載の発明は、ワークを所望の
位置に搬送するアームを備えるとともに、当該アームに
前記ワークの重量を重力とバランスさせる重力バランス
機構を備えた助力アームであって、作業者が前記助力ア
ームに作用する力を検出する作用力検出センサと、前記
アームを駆動する駆動手段と、前記作用力検出センサに
よって検出された力の大きさ,方向に基づいて前記作業
者の作用力を補うように前記駆動手段を駆動する制御手
段とを有することを特徴とするパワーアシスト付き助力
アームである。このように構成すると、作業者が助力ア
ームに作用する力に応じてアームにアシスト力が付与さ
れることになるので、搬送に伴う慣性力を打ち消すこと
ができ、重量物のワークであっても容易に搬送すること
ができるようになる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an assisting arm provided with an arm for transferring a work to a desired position and a gravitational balance mechanism for balancing the weight of the work with gravity on the arm. Force detecting sensor for detecting a force acting on the assisting arm by a worker, driving means for driving the arm, and the action of the worker based on the magnitude and direction of the force detected by the force detecting sensor. And a control means for driving the driving means so as to supplement the force. With this configuration, the assist force is applied to the arm in accordance with the force acting on the assisting arm by the worker, so that the inertial force accompanying the conveyance can be canceled, and even if the work is a heavy object, It can be easily transported.

【0007】請求項2に記載の発明は、ワークを所望の
位置に搬送する複数のアームを備えるとともに、いずれ
かのアームに作用して当該ワークの重量を重力とバラン
スさせる重力バランス機構を備えた助力アームであっ
て、作業者が前記ワークに作用させる三次元方向及び各
次元の捩じれ方向の力の大きさを検出する作用力検出セ
ンサと、前記複数のアームのそれぞれに設けられた駆動
手段と、前記作用力検出センサによって検出された力の
大きさ,方向に基づいて前記作業者の作用力を補うトル
クが前記ワークに作用するように、前記複数の駆動手段
のそれぞれの動作を制御する制御手段とを設けたことを
特徴とするパワーアシスト付き助力アームである。この
ように構成すると、作業者がワークに作用する力に応じ
てワークにアシスト力が付与されることになるので、搬
送に伴う慣性力を打ち消すことができ、重量物のワーク
であっても容易に搬送することができるようになる。
According to a second aspect of the present invention, there are provided a plurality of arms for transferring a work to a desired position, and a gravitational balance mechanism which acts on one of the arms to balance the weight of the work with gravity. An assisting arm, an acting force detecting sensor that detects a magnitude of a force in a three-dimensional direction and a torsion direction in each dimension that an operator acts on the work, and a driving unit provided in each of the plurality of arms. A control for controlling the operation of each of the plurality of driving means so that a torque supplementing the acting force of the worker acts on the work based on the magnitude and direction of the force detected by the acting force detection sensor. And an assisting arm with power assist. With this configuration, the assist force is applied to the work in accordance with the force applied to the work by the worker, so that the inertial force accompanying the conveyance can be canceled, and even a heavy work can be easily performed. Can be transported to

【0008】請求項3に記載の発明は、ワークを所望の
位置に搬送する複数のアームを備えるとともに、いずれ
かのアームに作用して当該ワークの重量を重力とバラン
スさせる重力バランス機構を備えた助力アームであっ
て、作業者が前記ワークに作用させる三次元方向及び各
次元の捩じれ方向の力の大きさを検出する作用力検出セ
ンサと、前記複数のアームのそれぞれに設けられたモー
タと、当該それぞれのモータの回転角度を検出するエン
コーダと、前記作用力検出センサによって検出された力
の大きさ,方向及び当該エンコーダよって検出されたそ
れぞれのモータの回転角度に基づいて、前記作業者の作
用力を補うトルクが前記ワークに作用するように、前記
複数の駆動手段のそれぞれの動作を制御する制御手段と
を設けたことを特徴とするパワーアシスト付き助力アー
ムである。このように構成すると、作業者がワークに作
用する力やそのワークを移動させる速度に応じてワーク
にアシスト力が付与されることになるので、搬送に伴う
慣性力を打ち消すことができ、重量物のワークであって
も容易に搬送することができるようになる。
According to a third aspect of the present invention, there are provided a plurality of arms for transporting a work to a desired position, and a gravitational balance mechanism which acts on one of the arms to balance the weight of the work with gravity. An assisting arm, an acting force detecting sensor that detects a magnitude of a force in a three-dimensional direction and a torsion direction in each dimension that an operator acts on the work, and a motor provided in each of the plurality of arms, An encoder for detecting a rotation angle of each of the motors, and an action of the worker based on the magnitude and direction of the force detected by the acting force detection sensor and the rotation angle of each of the motors detected by the encoder. Control means for controlling the operation of each of the plurality of driving means so that torque for supplementing the force acts on the work. Is the power assist with helping arm to. With this configuration, an assist force is applied to the work according to the force acting on the work or the speed at which the work is moved, so that the inertial force accompanying the conveyance can be canceled, and The work can be easily conveyed.

【0009】請求項4に記載の発明は、請求項1から請
求項3の位置決め助力アームの制御手段に作業者の作用
力に対する当該作用力を補うトルクの割合を調整する調
整手段を付加したものである。このように構成すると、
作業者の好みに応じたアシスト力を発生させることがで
きるようになるので、使い勝手の良いパワーアシスト付
き助力アームとなる。
According to a fourth aspect of the present invention, the control means of the positioning assisting arm according to any one of the first to third aspects further comprises an adjusting means for adjusting a ratio of a torque for supplementing the working force to the working force of the worker. It is. With this configuration,
Since an assisting force can be generated according to the preference of the operator, the assisting arm with power assist is easy to use.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかるパワーア
シスト付き助力アームの一実施形態について説明する。
図1は、本発明のパワーアシスト付き助力アームの外観
図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of an assisting arm with power assist according to the present invention will be described below.
FIG. 1 is an external view of an assisting arm with power assist of the present invention.

【0011】図に示すように、アーム10には、重力バ
ランス用のシリンダ12が取り付けられている。このア
ームは、モータ13により主軸14を上下方向に移動す
る。このアーム10の先端部分には、ハンド15を進退
させるアーム16が設けられ、このアーム16の進退は
モータ17によって行う。ハンド15には作業者がワー
クに加える力を検出するロードセル18が取り付けら
れ、このロードセル18によって3次元(X,Y,Z)
方向の外力とこれらの各次元の捩じれ方向の力が検出さ
れる。アーム10は、主軸14に対して旋回できるよう
になっており、この旋回はモータ20によって行う。
As shown in the drawing, a cylinder 12 for gravity balance is attached to the arm 10. This arm moves a main shaft 14 in a vertical direction by a motor 13. An arm 16 for moving the hand 15 is provided at the distal end of the arm 10. The arm 17 is moved forward and backward by a motor 17. A load cell 18 for detecting a force applied by an operator to a work is attached to the hand 15, and the load cell 18 allows the hand 15 to perform three-dimensional (X, Y, Z) operations.
The external force in the direction and the force in the torsional direction in each of these dimensions are detected. The arm 10 can turn with respect to the main shaft 14, and this turning is performed by a motor 20.

【0012】コントローラ25は、このパワーアシスト
付き助力アームの動作を制御するものであって、このコ
ントローラ25には、ロードセル18からの検出信号、
各モータ13,17,20が有する回転角度検出用のエ
ンコーダ(図示せず)からのパルス信号が入力され、コ
ントローラ25からは各モータ13,17,20に与え
る電流や電圧が出力される。また、アシスト力を自由に
調整するための調整機能を有している。なお、これらの
モータ13,17,20には、安全面を考慮して80W
程度の低出力サーボモータを用いている。
The controller 25 controls the operation of the assisting arm with power assist. The controller 25 includes a detection signal from the load cell 18,
A pulse signal is input from a rotation angle detection encoder (not shown) of each of the motors 13, 17, and 20, and a current and a voltage applied to each of the motors 13, 17, and 20 are output from the controller 25. Further, it has an adjusting function for freely adjusting the assist force. Note that these motors 13, 17, 20 have an 80 W
A low-power servomotor of about the same degree is used.

【0013】図2は、本発明にかかるパワーアシスト付
き助力アームの制御系の概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a control system of the assisting arm with power assist according to the present invention.

【0014】エンコーダ1からエンコーダ3は、図1に
示した各アームを駆動するモータ13,17,20のそ
れぞれに設けられているものであって、一定の回転角度
ごとにパルス信号を出力するように構成されているもの
である。
The encoders 1 to 3 are provided in each of the motors 13, 17, and 20 for driving the respective arms shown in FIG. 1, and output pulse signals at fixed rotation angles. Is configured.

【0015】エンコーダ1からエンコーダ3でそれぞれ
出力されるパルス信号q1 〜q3 は、後述するヤコビア
ン行列演算部30,微分演算部32,h(q,qドッ
ト)演算部34,R(g)演算部36にそれぞれ入力さ
れる。
The pulse signals q1 to q3 output from the encoder 1 to the encoder 3 are converted into a Jacobian matrix operation unit 30, a differential operation unit 32, an h (q, q dot) operation unit 34, and an R (g) operation unit, which will be described later. 36 respectively.

【0016】ヤコビアン行列演算部30は、エンコーダ
1からエンコーダ3でそれぞれ出力されるパルス信号q
1 〜q3 に基づいて、各モータ13,17,20から出
力すべきトルクを演算するためのヤコビアン行列J
(g)を演算する部分である。
The Jacobian matrix operation unit 30 outputs pulse signals q output from the encoders 1 to 3 respectively.
Jacobian matrix J for calculating the torque to be output from each of the motors 13, 17, 20 based on 1 to q3
This is the part for calculating (g).

【0017】求められたヤコビアン行列J(g)は、J
-1(g)演算部41とJT (g)演算部43に出力さ
れ、J-1(g)演算部41ではヤコビアン行列J(g)
の逆行列J-1(g)が、また、JT (g)演算部43で
はヤコビアン行列J(g)の転置行列JT (g)が、そ
れぞれ演算され、求められた逆行列J-1(g)と転置行
列JT (g)は各軸モータトルク演算部50に出力され
る。
The obtained Jacobian matrix J (g) is J
-1 (g) calculation section 41 and J T (g) calculation section 43, and the J -1 (g) calculation section 41 outputs the Jacobian matrix J (g).
The inverse matrix J -1 (g) are also, J T (g) transposed matrix J T of the arithmetic unit 43 in the Jacobian matrix J (g) (g) is being respectively calculating the inverse obtained matrix J -1 (G) and the transposed matrix J T (g) are output to each axis motor torque calculator 50.

【0018】微分演算部32は、エンコーダ1からエン
コーダ3でそれぞれ出力されるパルス信号q1 〜q3 を
微分し、その微分値q1 ドット〜q3 ドットを求める部
分である。求められた微分値は、h(q,qドット)演
算部34と各軸モータトルク演算部50に出力される。
The differential operation section 32 is a section for differentiating the pulse signals q1 to q3 output from the encoder 1 to the encoder 3 and obtaining the differential values q1 to q3 dots. The obtained differential value is output to the h (q, q dot) calculation unit 34 and each axis motor torque calculation unit 50.

【0019】h(q,qドット)演算部34は、微分演
算部32によって求められた微分値q1 ドット〜q3 ド
ットと、エンコーダ1からエンコーダ3でそれぞれ出力
されるパルス信号q1 〜q3 に基づいて、コリオリ力、
遠心力、粘性摩擦力に関する項h(q,qドット)を求
める部分である。求められたh(q,qドット)は、各
軸モータトルク演算部50に出力される。
The h (q, q dot) calculation unit 34 calculates the differential values q1 to q3 dots obtained by the differential calculation unit 32 and the pulse signals q1 to q3 output from the encoder 1 to the encoder 3, respectively. , Coriolis force,
This is a part for calculating terms h (q, q dots) relating to centrifugal force and viscous friction force. The obtained h (q, q dots) are output to each axis motor torque calculation unit 50.

【0020】R(g)演算部36は、エンコーダ1から
エンコーダ3でそれぞれ出力されるパルス信号q1 〜q
3 に基づいて、各アーム等に対する慣性行列R(g)を
演算する部分である。求められた慣性行列R(g)は、
各軸モータトルク演算部50に出力される。
The R (g) calculation section 36 outputs pulse signals q 1 to q output from the encoder 1 to the encoder 3 respectively.
3 is a part for calculating an inertia matrix R (g) for each arm or the like based on the equation (3). The obtained inertia matrix R (g) is
It is output to each axis motor torque calculation unit 50.

【0021】ロードセル18は、前述のように作業者が
ワークに加える力を3次元方向及び各次元の捩じれ方向
にそれぞれ分けて電気信号として出力するものであっ
て、X,Y,Z方向の外力Fと、X,Y,Z方向の捩じ
れ力Nは各軸モータトルク演算部50に出力される。
The load cell 18 divides the force applied to the work by the worker into the three-dimensional direction and the torsion direction in each dimension as described above, and outputs the electric signal. The external force in the X, Y, and Z directions is provided. F and the torsional forces N in the X, Y, and Z directions are output to each axis motor torque calculation unit 50.

【0022】各軸モータトルク演算部50は、モータ1
3,17,20のそれぞれに発生させるべきトルクを演
算する機能を有しているが、このトルクの演算は、ヤコ
ビアン行列J(g)の逆行列J-1(g)、ヤコビアン行
列J(g)の転置行列JT (g)、パルス信号q1 〜q
3 の微分値q1 ドット〜q3 ドット コリオリ力、遠心力、粘性摩擦力に関する項h(q,q
ドット) 慣性行列R(g) X,Y,Z方向の外力Fと、X,Y,Z方向の捩じれ力
Nを用いて、次のような演算を行うことによって、トル
クを算出する。
Each axis motor torque calculation unit 50 includes a motor 1
3, 17 and 20 have a function of calculating the torque to be generated. The calculation of the torque is performed by inverting the Jacobian matrix J (g) J -1 (g) and the Jacobian matrix J (g transposed matrix J T of) (g), the pulse signal q1 to q
The differential value of q1 dot to q3 dot Term h (q, q) relating to Coriolis force, centrifugal force, viscous friction force
(Dot) Inertia matrix R (g) The torque is calculated by performing the following calculation using the external force F in the X, Y, and Z directions and the torsional force N in the X, Y, and Z directions.

【0023】一般的に、ワークに与えられた力に対応す
るモータのトルクをτとすると、各モータのトルクは下
記の式で表わすことができる。
Generally, assuming that the torque of the motor corresponding to the force applied to the work is τ, the torque of each motor can be represented by the following equation.

【0024】 ここで、JT (θ)は、アームのヤコビアン行列、F
は、ワークに加わる外力、Nは、捩じれ力、θは、間接
角であり、したがって、アシスト力は、このトルクτを
打ち消すようにモータにトルクを発生させれば良い。
[0024] Where J T (θ) is the Jacobian matrix of the arm, F
Is an external force applied to the work, N is a torsional force, and θ is an indirect angle. Therefore, the assist force may be generated by causing the motor to cancel the torque τ.

【0025】この時のモータのトルクτは、 となる。At this time, the motor torque τ is Becomes

【0026】なお、外力Fとねじれ力Nは、ロードセル
18から得られ、間接角θはエンコーダから出力される
パルス信号によって得られる。
The external force F and the torsional force N are obtained from the load cell 18, and the indirect angle θ is obtained from a pulse signal output from the encoder.

【0027】一般式は、以上の通りであるが、更にワー
クに関して具体的な運動方程式を考えると、作業者がワ
ークに加える外力をFとした場合、ワークの望ましい運
動を下式で与える。
The general formula is as described above. Further, considering a specific equation of motion for the work, if the external force applied to the work by the operator is F, the desired motion of the work is given by the following formula.

【0028】 F=M・d2 x/dt2 +D・dx/dt+Kx このとき、作業者の負荷軽減を望ましい運動とすれば、
K=0,D=0とし、Mは、実際のワークの質量よりも
小さい値(なるべく小さくした方が負荷の低減率が大き
くなる)を選定する。
F = M · d 2 x / dt 2 + D · dx / dt + Kx At this time, if it is desirable to reduce the load on the worker,
It is assumed that K = 0 and D = 0, and M is selected to be smaller than the actual mass of the work (the smaller the smaller, the larger the load reduction rate).

【0029】上記の条件に基づいて上式を書き替える
と、 F=M・d2 x/dt2 …(1) となる。
When the above equation is rewritten based on the above condition, F = M · d 2 x / dt 2 (1)

【0030】一方、助力アームの運動方程式は、一般的
に下式で表わされる。
On the other hand, the equation of motion of the assisting arm is generally represented by the following equation.

【0031】τ=(J0 +R(g))d2 q/dt2
h(q,qドット)+g(q) ここで、J0 は、各アームの慣性モーメント、R(g)
は、慣性行列、h(q,qドット)は、コリオリ力、遠
心力、粘性摩擦力に関する項g(q)は、重力に関する
項、τは、各モータのトルクである。
[0031] τ = (J0 + R (g )) d 2 q / dt 2 +
h (q, q dot) + g (q) where J0 is the moment of inertia of each arm and R (g)
Is an inertia matrix, h (q, q dots) is a term relating to Coriolis force, centrifugal force, viscous friction force, g (q) is a term relating to gravity, and τ is a torque of each motor.

【0032】したがって、望ましい運動特性を与えるモ
ータのトルクは、(1)式より τ=h(q,qドット)+g(q)−(J0 +R
(g))・J-1(g)・Jドット(g)・qドット+
{(J0 +R(g))・J-1(g)・M-1−J
T (g)}・F となり、助力アームの場合には、シリ
ンダー等により重力を相殺しているから、 τ=h(q,qドット)−(J0 +R(g))・J
-1(g)・Jドット(g)・qドット+{(J0 +R
(g))・J-1(g)・M-1−JT (g)}・F となる。
Therefore, the torque of the motor giving the desired motion characteristics is given by τ = h (q, q dot) + g (q)-(J0 + R
(G)) · J -1 (g) · J dot (g) · q dot +
{(J0 + R (g)) · J -1 (g) · M -1 -J
T (g)} · F In the case of the assisting arm, gravity is canceled by a cylinder or the like, so that τ = h (q, q dot) − (J0 + R (g)) · J
-1 (g) · J dot (g) · q dot + {(J0 + R
(G)) · J −1 (g) · M −1 −J T (g)} · F

【0033】前述したように、この演算に必要な諸量
は、J-1(g)演算部41,JT (g)演算部43,微
分演算部32,h(q,qドット)演算部34,R
(g)演算部36,ロードセル18からそれぞれ出力さ
れているので、ワークの重量Mを与えれば、各軸モータ
トルク演算部50によって各モータ13,17,20に
発生させるべきトルクが算出できることになる。
As described above, the various quantities required for this operation are calculated as follows: J -1 (g) operation unit 41, J T (g) operation unit 43, differentiation operation unit 32, h (q, q dot) operation unit 34, R
(G) Since the output is provided from the calculation unit 36 and the load cell 18, if the weight M of the work is given, the torque to be generated in each of the motors 13, 17, 20 can be calculated by the motor torque calculation unit 50 for each axis. .

【0034】また、各軸モータトルク演算部50には、
作業者がワークに与えた外力に対する当該外力を補うト
ルクの割合を調整する調整手段が設けてあるので、アシ
スト力を作業者の好みに応じて調整することができる。
Further, each axis motor torque calculating section 50 includes:
Since the adjusting means for adjusting the ratio of the torque to supplement the external force applied to the work by the worker is provided, the assist force can be adjusted according to the preference of the worker.

【0035】具体的には、上記のように算出されたトル
クτに調整手段で設定した係数K(0≦K≦1)を掛け
ることによって各モータ13,17,20に発生させる
べきトルクを調整する。
More specifically, the torque to be generated in each of the motors 13, 17, 20 is adjusted by multiplying the torque τ calculated as described above by a coefficient K (0 ≦ K ≦ 1) set by the adjusting means. I do.

【0036】各軸モータトルク演算部50は、算出され
たトルクを発生させるための指令をそれぞれのモータに
対して設けてある電流増幅部13A,17A,20Aに
出力し、電流増幅部13A,17A,20Aから与えら
れる電流によって各モータ13,17,20が所望のト
ルクを発生することになる。
Each axis motor torque calculating section 50 outputs a command for generating the calculated torque to the current amplifying sections 13A, 17A, 20A provided for the respective motors, and outputs the current amplifying sections 13A, 17A. , 20A, the motors 13, 17, 20 generate desired torque.

【0037】本発明のパワーアシスト付き助力アーム
は、以上のような演算が行われてアシスト力を発生する
ようになっているので、重量がかなり重いワークであっ
ても、慣性力を打ち消すことができるため、ワークを水
平、垂直、斜め等あらゆる方向に動かす場合でも、素早
く、しかも楽に動かすことができる。
The assisting arm with power assist of the present invention is configured to generate the assisting force by performing the above-described calculation, so that even if the work is heavy, the inertial force can be canceled. Therefore, even when the workpiece is moved in any direction such as horizontal, vertical, or diagonal, the workpiece can be quickly and easily moved.

【0038】また、アシスト力は、作業者がワークに外
力を加えた時だけ発生するので、ワークの搬送を安定し
てすることができる。
Further, the assist force is generated only when the worker applies an external force to the work, so that the work can be stably transported.

【0039】また、アシスト力は作業者が自由に変える
ことができるので、作業者の好みや、作業内容に応じて
適応したアシスト力を発生させることができるようにな
る。このように、本発明のパワーアシスト付き助力アー
ムは、ロボットのように複雑な機構や制御系を必要とし
ないので、非常に安価に制作をすることができ、生産現
場に多数配置することによって、より効率的に作業をす
ることができるようになる。
Further, since the assist force can be freely changed by the operator, it is possible to generate an assist force adapted in accordance with the preference of the operator and the work content. As described above, the assisting arm with power assist of the present invention does not require a complicated mechanism or control system unlike a robot, so that it can be produced at very low cost, and by arranging a large number at a production site, You can work more efficiently.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のように構成された本発明は、各請
求項ごとに次のような効果を奏する。請求項1に記載の
発明にあっては、作用力検出センサによって検出された
力の大きさ,方向に基づいて前記作業者の作用力を補う
ように駆動手段を駆動したので、作業者が助力アームに
作用する力に応じてアームにアシスト力が付与されるこ
とにり、搬送に伴う慣性力を打ち消すことができ、重量
物のワークであっても容易に搬送することができるよう
になる。
The present invention configured as described above has the following effects for each claim. According to the first aspect of the present invention, the driving means is driven so as to supplement the working force of the worker based on the magnitude and direction of the force detected by the working force detection sensor. By applying the assisting force to the arm according to the force acting on the arm, the inertial force accompanying the conveyance can be canceled, and even a heavy work can be easily conveyed.

【0041】請求項2に記載の発明にあっては、作用力
検出センサによって検出された力の大きさ,方向に基づ
いて作業者の作用力を補うトルクがワークに作用するよ
うにしたので、作業者がワークに作用する力に応じてワ
ークにアシスト力が付与されることになり、搬送に伴う
慣性力を打ち消すことができ、重量物のワークであって
も容易に搬送することができるようになる。
According to the second aspect of the present invention, the torque that supplements the working force of the worker is applied to the work based on the magnitude and direction of the force detected by the working force detection sensor. An assist force is applied to the work according to the force applied to the work by the worker, so that the inertial force accompanying the transfer can be canceled, and even a heavy work can be easily transferred. become.

【0042】請求項3に記載の発明にあっては、作用力
検出センサによって検出された力の大きさ,方向及びエ
ンコーダよって検出されたそれぞれのモータの回転角度
に基づいて、作業者の作用力を補うトルクがワークに作
用するようにしたので、作業者がワークに作用する力や
そのワークを移動させる速度に応じてワークにアシスト
力が付与されることになり、搬送に伴う慣性力を打ち消
すことができ、重量物のワークであっても容易に搬送す
ることができるようになる。
According to the third aspect of the present invention, the operation force of the worker is determined based on the magnitude and direction of the force detected by the operation force detection sensor and the rotation angle of each motor detected by the encoder. Is applied to the work, so that an assist force is applied to the work according to the force acting on the work or the speed at which the work is moved, thereby canceling the inertial force accompanying the conveyance. Therefore, even a heavy workpiece can be easily transported.

【0043】請求項4に記載の発明にあっては、位置決
め助力アームの制御手段に作業者の作用力に対する当該
作用力を補うトルクの割合を調整する調整手段を付加し
たので、作業者の好みに応じたアシスト力を発生させる
ことができるようになり、使い勝手の良いパワーアシス
ト付き助力アームとなる。
According to the fourth aspect of the present invention, the control means of the positioning assist arm is provided with an adjusting means for adjusting a ratio of a torque for supplementing the working force to the working force of the worker, so that the worker's preference is provided. Can be generated in accordance with the assist force, and the assisting arm with power assist is easy to use.

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

【図1】 本発明のパワーアシスト付き助力アームの外
観図である。
FIG. 1 is an external view of an assisting arm with power assist of the present invention.

【図2】 本発明のパワーアシスト付き助力アームの制
御系の概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a control system of the assisting arm with power assist of the present invention.

【図3】 従来の助力アームの動作説明に供する図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of a conventional assisting arm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,16…アーム、 12…シリンダ、14…主
軸、 15…ハンド、13,17,20…モ
ータ、18…ロードセル、25…コントローラ。
10, 16: arm, 12: cylinder, 14: spindle, 15: hand, 13, 17, 20: motor, 18: load cell, 25: controller.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ワークを所望の位置に搬送するアームを
備えるとともに、当該アームに前記ワークの重量を重力
とバランスさせる重力バランス機構を備えた助力アーム
であって、 作業者が前記助力アームに作用する力を検出する作用力
検出センサと、 前記アームを駆動する駆動手段と、 前記作用力検出センサによって検出された力の大きさ,
方向に基づいて前記作業者の作用力を補うように前記駆
動手段を駆動する制御手段とを有することを特徴とする
パワーアシスト付き助力アーム。
1. An assisting arm comprising an arm for transferring a work to a desired position and a gravitational balance mechanism for balancing the weight of the work with gravity in the arm, wherein an operator acts on the assisting arm. Acting force detecting sensor for detecting a force to be applied, driving means for driving the arm, magnitude of the force detected by the acting force detecting sensor,
And a control means for driving the driving means so as to supplement the working force of the worker based on a direction.
【請求項2】 ワークを所望の位置に搬送する複数のア
ームを備えるとともに、いずれかのアームに作用して当
該ワークの重量を重力とバランスさせる重力バランス機
構を備えた助力アームであって、 作業者が前記ワークに作用させる三次元方向及び各次元
の捩じれ方向の力の大きさを検出する作用力検出センサ
と、 前記複数のアームのそれぞれに設けられた駆動手段と、 前記作用力検出センサによって検出された力の大きさ,
方向に基づいて前記作業者の作用力を補うトルクが前記
ワークに作用するように、前記複数の駆動手段のそれぞ
れの動作を制御する制御手段とを設けたことを特徴とす
るパワーアシスト付き助力アーム。
2. An assisting arm comprising a plurality of arms for transporting a work to a desired position, and a gravitational balance mechanism acting on one of the arms to balance the weight of the work with gravity. Force detecting sensor for detecting the magnitude of a force in a three-dimensional direction and a torsion direction in each dimension to be applied to the workpiece by a person, a driving unit provided on each of the plurality of arms, and the working force detecting sensor. The magnitude of the detected force,
Controlling means for controlling the operation of each of the plurality of driving means so that a torque supplementing the acting force of the worker acts on the work based on a direction. .
【請求項3】 ワークを所望の位置に搬送する複数のア
ームを備えるとともに、いずれかのアームに作用して当
該ワークの重量を重力とバランスさせる重力バランス機
構を備えた助力アームであって、 作業者が前記ワークに作用させる三次元方向及び各次元
の捩じれ方向の力の大きさを検出する作用力検出センサ
と、 前記複数のアームのそれぞれに設けられたモータと、 当該それぞれのモータの回転角度を検出するエンコーダ
と、 前記作用力検出センサによって検出された力の大きさ,
方向及び当該エンコーダよって検出されたそれぞれのモ
ータの回転角度に基づいて、前記作業者の作用力を補う
トルクが前記ワークに作用するように、前記複数の駆動
手段のそれぞれの動作を制御する制御手段とを設けたこ
とを特徴とするパワーアシスト付き助力アーム。
3. An assisting arm comprising a plurality of arms for transporting a work to a desired position and a gravitational balance mechanism acting on one of the arms to balance the weight of the work with gravity. Force acting sensors for detecting the magnitudes of forces in the three-dimensional direction and in each of the torsional directions applied to the workpiece by a person, motors provided on each of the plurality of arms, and a rotation angle of each of the motors An encoder for detecting the magnitude of the force detected by the acting force detection sensor;
Control means for controlling the operation of each of the plurality of drive means based on the direction and the rotation angles of the respective motors detected by the encoder, so that a torque supplementing the working force of the worker acts on the work; An assist arm with power assist, characterized in that:
【請求項4】 前記制御手段には、作業者の作用力に対
する当該作用力を補うトルクの割合を調整する調整手段
が設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項
3のいずれかに記載の位置決め助力アーム。
4. The control means according to claim 1, wherein said control means is provided with an adjusting means for adjusting a ratio of a torque for supplementing said working force to a working force of an operator. 3. The positioning assisting arm according to item 1.
JP8228651A 1996-04-04 1996-08-29 Assistant arm provided with power assist Pending JPH1067500A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8228651A JPH1067500A (en) 1996-08-29 1996-08-29 Assistant arm provided with power assist
US08/826,590 US5956465A (en) 1996-04-04 1997-04-03 Production facility with automatic movable body for man-machine cooperation
KR1019970012615A KR100471643B1 (en) 1996-04-04 1997-04-04 Production equipment with automatic mobile unit for man-machine coordination

Applications Claiming Priority (1)

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JP8228651A JPH1067500A (en) 1996-08-29 1996-08-29 Assistant arm provided with power assist

Publications (1)

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JPH1067500A true JPH1067500A (en) 1998-03-10

Family

ID=16879683

Family Applications (1)

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JP8228651A Pending JPH1067500A (en) 1996-04-04 1996-08-29 Assistant arm provided with power assist

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JP (1) JPH1067500A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001075649A (en) * 1999-09-08 2001-03-23 Toyota Motor Corp Operation assisting device switching parameters at change time of operation phase

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