JPH11231925A - ダイレクトティーチング用ロボットの手先 - Google Patents
ダイレクトティーチング用ロボットの手先Info
- Publication number
- JPH11231925A JPH11231925A JP10028839A JP2883998A JPH11231925A JP H11231925 A JPH11231925 A JP H11231925A JP 10028839 A JP10028839 A JP 10028839A JP 2883998 A JP2883998 A JP 2883998A JP H11231925 A JPH11231925 A JP H11231925A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダイレクトティーチ用と力制御用を兼ねる力
センサを１台使用して、作業対象に加える目標力を入力
するダイレクトティーチング用ロボットを提供する。 【解決手段】 ロボット１の手先に加わる外力を計測す
る力センサ２を持ち、手先に加えられた外力の方向へロ
ボット１を誘導してロボットの手先位置を教示者が直接
教示するダイレクトティーチ制御モードを持つ、ロボッ
トのダイレクトティーチング装置におけるダイレクトテ
ィーチング用ロボットの手先において、手先の外力計測
点とその先端に取り付けられたエンドエフェクタ５の
間、あるいはエンドエフェクタ５自身に弾性体で構成さ
れた機械的なコンプライアンス機構４を備え、ダイレク
トティーチ制御モードと位置制御モードを切り替えるモ
ード切替手段１６と、位置制御モードにおいて力センサ
２からの外力情報を取り込む外力情報取込手段１８とを
備えたダイレクトティーチング用ロボットの手先。
センサを１台使用して、作業対象に加える目標力を入力
するダイレクトティーチング用ロボットを提供する。 【解決手段】 ロボット１の手先に加わる外力を計測す
る力センサ２を持ち、手先に加えられた外力の方向へロ
ボット１を誘導してロボットの手先位置を教示者が直接
教示するダイレクトティーチ制御モードを持つ、ロボッ
トのダイレクトティーチング装置におけるダイレクトテ
ィーチング用ロボットの手先において、手先の外力計測
点とその先端に取り付けられたエンドエフェクタ５の
間、あるいはエンドエフェクタ５自身に弾性体で構成さ
れた機械的なコンプライアンス機構４を備え、ダイレク
トティーチ制御モードと位置制御モードを切り替えるモ
ード切替手段１６と、位置制御モードにおいて力センサ
２からの外力情報を取り込む外力情報取込手段１８とを
備えたダイレクトティーチング用ロボットの手先。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、教示者が直接ロボ
ットの手先を持って作業位置を教示するダイレクトティ
ーチング機能を持ったロボットにおいて、対象物との接
触作業に必要な目標力をティーチングするダイレクトテ
ィーチング用ロボットの手先に関する。
ットの手先を持って作業位置を教示するダイレクトティ
ーチング機能を持ったロボットにおいて、対象物との接
触作業に必要な目標力をティーチングするダイレクトテ
ィーチング用ロボットの手先に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のダイレクトティーチング装置は、
図３に示すように、手首に、多軸、一般には６軸の力セ
ンサ２を装着し、力センサ２の先に装着されたエンドエ
フェクタ５あるいはティーチング用のハンドル３を教示
者が直接把持してロボット１を教示点へ誘導し、位置の
教示を行っている。ティーチングモードでは教示者が手
先に加えた力を力センサ２によって計測し、力の方向へ
ロボット１を誘導する制御手法が使われる。このような
ダイレクトティーチを実現するためには、外力に対して
バネ定数をゼロにしたコンプライアンス制御やダンピン
グ制御が利用されることが多く、これらの技術は、例え
ば特開昭５９−１５７７１５号公報等で開示されている
ように公知の技術である。
図３に示すように、手首に、多軸、一般には６軸の力セ
ンサ２を装着し、力センサ２の先に装着されたエンドエ
フェクタ５あるいはティーチング用のハンドル３を教示
者が直接把持してロボット１を教示点へ誘導し、位置の
教示を行っている。ティーチングモードでは教示者が手
先に加えた力を力センサ２によって計測し、力の方向へ
ロボット１を誘導する制御手法が使われる。このような
ダイレクトティーチを実現するためには、外力に対して
バネ定数をゼロにしたコンプライアンス制御やダンピン
グ制御が利用されることが多く、これらの技術は、例え
ば特開昭５９−１５７７１５号公報等で開示されている
ように公知の技術である。
【０００３】ところで、コンプライアンス制御あるいは
力制御されたロボットによる接触作業においては、作業
対象へ加える力、いわゆる目標力を与える必要がある
が、従来はロボットプログラムの中に数値入力するのが
一般的である。しかし、細かな力加減を数値で入力する
のは困難であり、ダイレクトティーチ時に位置情報と共
に教示者が加えている力も目標力として入力できること
が望ましい。このためには、図４に示すように、２台の
力センサ２，９を使用して、１台はダイレクトティーチ
ング用に、もう１台は力計測用に使用することが、容易
に考案できる。即ち、操作者のダイレクトティーチ用力
センサ２を利用して、ロボット１を望みの位置へ誘導
し、作業対象物の望ましい方向と力で接触させる。ロボ
ット１の手先が接触して止まっている状態では、ダイレ
クトティーチ用力センサ２には力は加わっておらず、操
作者が加えた目標力は、力計測用力センサ９を通して計
測することができる。この目標力を入力し、プレイバッ
ク時に再現することによって、ティーチング時に与えた
目標力を作業対象に加えることができる。
力制御されたロボットによる接触作業においては、作業
対象へ加える力、いわゆる目標力を与える必要がある
が、従来はロボットプログラムの中に数値入力するのが
一般的である。しかし、細かな力加減を数値で入力する
のは困難であり、ダイレクトティーチ時に位置情報と共
に教示者が加えている力も目標力として入力できること
が望ましい。このためには、図４に示すように、２台の
力センサ２，９を使用して、１台はダイレクトティーチ
ング用に、もう１台は力計測用に使用することが、容易
に考案できる。即ち、操作者のダイレクトティーチ用力
センサ２を利用して、ロボット１を望みの位置へ誘導
し、作業対象物の望ましい方向と力で接触させる。ロボ
ット１の手先が接触して止まっている状態では、ダイレ
クトティーチ用力センサ２には力は加わっておらず、操
作者が加えた目標力は、力計測用力センサ９を通して計
測することができる。この目標力を入力し、プレイバッ
ク時に再現することによって、ティーチング時に与えた
目標力を作業対象に加えることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、力センサを
２台使用する目標力の前述のティーチング装置では、高
価な力センサが新たに必要となるため、コストの面で採
用が難しいという問題点があった。そこで、本発明が解
決しようとする課題は、ダイレクトティーチ用と力制御
用を兼ねる力センサを１台使用して、作業対象に加える
目標力を入力する装置を提供することにある。
２台使用する目標力の前述のティーチング装置では、高
価な力センサが新たに必要となるため、コストの面で採
用が難しいという問題点があった。そこで、本発明が解
決しようとする課題は、ダイレクトティーチ用と力制御
用を兼ねる力センサを１台使用して、作業対象に加える
目標力を入力する装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のダイレクトティーチング用ロボットの手先
は、ロボットの手先に加わる外力を計測する力センサを
持ち、前記手先に加えられた外力の方向へロボットを誘
導してロボットの手先位置を教示者が直接教示するダイ
レクトティーチ制御モードを持つ、ロボットのダイレク
トティーチング装置におけるダイレクトティーチング用
ロボットの手先において、前記手先の外力計測点とその
先端に取り付けられたエンドエフェクタの間、あるいは
エンドエフェクタ自身に弾性体で構成された機械的なコ
ンプライアンス機構を備え、前記ダイレクトティーチ制
御モードと位置制御モードを切り替えるモード切替手段
と、前記位置制御モードにおいて前記力センサからの外
力情報を取り込む外力情報取込手段とを備えたものであ
る。本発明において、教示者はロボットの手先を持って
誘導し弾性体を介して作業対象物へ望みの方向と目標力
で接触させる。この状態で、ダイレクトティーチ制御モ
ードと位置制御モードを切り替えるモード切替手段によ
って、現在位置を目標とした位置制御モードへ切り替え
る。操作者が加えている目標力を取り除くと、弾性体か
らの反力が力センサに加わる。位置制御されたロボット
の剛性より、弾性体の剛性が十分低ければ、教示者が与
えた目標力とほぼ同じ力が力センサに加わることにな
る。この時点で外力情報取込手段によって目標力を計測
し教示データとして蓄える。このようにして一つの力セ
ンサを使って、位置のダイレクトティーチと目標力のダ
イレクトティーチを実現することが可能となる。
め、本発明のダイレクトティーチング用ロボットの手先
は、ロボットの手先に加わる外力を計測する力センサを
持ち、前記手先に加えられた外力の方向へロボットを誘
導してロボットの手先位置を教示者が直接教示するダイ
レクトティーチ制御モードを持つ、ロボットのダイレク
トティーチング装置におけるダイレクトティーチング用
ロボットの手先において、前記手先の外力計測点とその
先端に取り付けられたエンドエフェクタの間、あるいは
エンドエフェクタ自身に弾性体で構成された機械的なコ
ンプライアンス機構を備え、前記ダイレクトティーチ制
御モードと位置制御モードを切り替えるモード切替手段
と、前記位置制御モードにおいて前記力センサからの外
力情報を取り込む外力情報取込手段とを備えたものであ
る。本発明において、教示者はロボットの手先を持って
誘導し弾性体を介して作業対象物へ望みの方向と目標力
で接触させる。この状態で、ダイレクトティーチ制御モ
ードと位置制御モードを切り替えるモード切替手段によ
って、現在位置を目標とした位置制御モードへ切り替え
る。操作者が加えている目標力を取り除くと、弾性体か
らの反力が力センサに加わる。位置制御されたロボット
の剛性より、弾性体の剛性が十分低ければ、教示者が与
えた目標力とほぼ同じ力が力センサに加わることにな
る。この時点で外力情報取込手段によって目標力を計測
し教示データとして蓄える。このようにして一つの力セ
ンサを使って、位置のダイレクトティーチと目標力のダ
イレクトティーチを実現することが可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発明の実
施例を示す概略斜視図、図２は本発明の制御装置の構成
を示すブロック図である。図において、１はロボット、
２はダイレクトティーチ用力センサ、３はティーチング
用ハンドル、４は弾性体、５はエンドエフェクタ、６は
制御切り替えスイッチ、７は力情報入力スイッチ、８は
作業対象物である。本実施例において、ロボット１の手
首に６軸の力センサ２が装着され、その先にティーチン
グ用のハンドル３とスプリングコイルによる弾性体４を
介してエンドエフェクタ５が装着されている。ティーチ
ング用のハンドル３にはコンプライアンス制御と位置制
御の制御切り替えスイッチ６と力情報の入力スイッチ７
が取り付けられている。
面に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発明の実
施例を示す概略斜視図、図２は本発明の制御装置の構成
を示すブロック図である。図において、１はロボット、
２はダイレクトティーチ用力センサ、３はティーチング
用ハンドル、４は弾性体、５はエンドエフェクタ、６は
制御切り替えスイッチ、７は力情報入力スイッチ、８は
作業対象物である。本実施例において、ロボット１の手
首に６軸の力センサ２が装着され、その先にティーチン
グ用のハンドル３とスプリングコイルによる弾性体４を
介してエンドエフェクタ５が装着されている。ティーチ
ング用のハンドル３にはコンプライアンス制御と位置制
御の制御切り替えスイッチ６と力情報の入力スイッチ７
が取り付けられている。
【０００７】図２に示すように、本実施例の制御装置
は、プログラム編集手段１０、動作プログラム格納手段
１１、ティーチングデータ格納手段１２、インタプリタ
１３、軌道生成部１４、コンプライアンス制御部１５、
制御モード切替手段１６、サーボアンプ１７、力情報・
位置情報取込手段１８よりなっている。ロボット１のプ
ログラムによる動作時には、動作プログラム格納手段１
１に格納されている動作プログラムと、ティーチングデ
ータ格納手段１２に格納されているティーチングデータ
がインタプリタ１３によって読み込まれ、ロボット１の
動作命令が解釈されて、軌道生成部１４に直線補間や円
弧補間等の軌道生成指令が送られる。軌道生成部１４で
は、微少時間間隔での目標位置指令が作られる。コンプ
ライアンス制御部１５では、その位置指令を目標指令と
して、現在の位置情報と力情報からロボット各軸のモー
タへの指令を作成し、コンプライアンス制御を行う。制
御モード切替手段１６は、モード切替スイッチ６からの
信号に基づいて、コンプライアンス制御部１５の制御モ
ードを通常の位置制御かコンプライアンス制御に切り替
える。ロボットのダイレクトティーチング時はインタプ
リタ１３と軌道生成部１４は動作せず、制御モード切替
手段１６によって、コンプライアンス制御部１５はバネ
係数がゼロで自由にロボット１を動かせるダイレクトテ
ィーチング状態か、各軸がロックされた位置制御の状態
になる。力情報・位置情報取込手段１８は、力情報入力
スイッチ７によって、そのときの力センサ２の情報と各
軸の現在位置を取り込み、ティーチングデータとしてテ
ィーチングデータ格納手段１２に格納する。
は、プログラム編集手段１０、動作プログラム格納手段
１１、ティーチングデータ格納手段１２、インタプリタ
１３、軌道生成部１４、コンプライアンス制御部１５、
制御モード切替手段１６、サーボアンプ１７、力情報・
位置情報取込手段１８よりなっている。ロボット１のプ
ログラムによる動作時には、動作プログラム格納手段１
１に格納されている動作プログラムと、ティーチングデ
ータ格納手段１２に格納されているティーチングデータ
がインタプリタ１３によって読み込まれ、ロボット１の
動作命令が解釈されて、軌道生成部１４に直線補間や円
弧補間等の軌道生成指令が送られる。軌道生成部１４で
は、微少時間間隔での目標位置指令が作られる。コンプ
ライアンス制御部１５では、その位置指令を目標指令と
して、現在の位置情報と力情報からロボット各軸のモー
タへの指令を作成し、コンプライアンス制御を行う。制
御モード切替手段１６は、モード切替スイッチ６からの
信号に基づいて、コンプライアンス制御部１５の制御モ
ードを通常の位置制御かコンプライアンス制御に切り替
える。ロボットのダイレクトティーチング時はインタプ
リタ１３と軌道生成部１４は動作せず、制御モード切替
手段１６によって、コンプライアンス制御部１５はバネ
係数がゼロで自由にロボット１を動かせるダイレクトテ
ィーチング状態か、各軸がロックされた位置制御の状態
になる。力情報・位置情報取込手段１８は、力情報入力
スイッチ７によって、そのときの力センサ２の情報と各
軸の現在位置を取り込み、ティーチングデータとしてテ
ィーチングデータ格納手段１２に格納する。
【０００８】次に、本実施例によるロボット手先の操作
方法について説明する。 （１）制御切り替えスイッチ６を押すと、ダイレクトテ
ィーチ状態、すなわち、バネ係数をゼロにしてコンプラ
イアンス制御され、力センサ２に加えられた力の方向に
自由に手先の先端が動く状態となる。 （２）この状態で作業対象物８に接触させ望みの力を加
えると、弾性体４のコイルが縮んだ状態となる。 （３）ここで、制御切り替えスイッチ６を離すと、位置
制御モードに切り替わり、ロボットはサーボロックされ
た状態となる。 （４）次に教示者が加えている力を取り除くと、対象物
８からの反力が弾性体４を介して力センサ２に加わる。 （５）この状態で、力情報入力スイッチ７を押すと、そ
のとき力センサ２に加わっている力を計測しコントロー
ラ内部に取り込んで保存する。また、同時に現在位置の
情報もロボットの関節角度の値として取り込む。
方法について説明する。 （１）制御切り替えスイッチ６を押すと、ダイレクトテ
ィーチ状態、すなわち、バネ係数をゼロにしてコンプラ
イアンス制御され、力センサ２に加えられた力の方向に
自由に手先の先端が動く状態となる。 （２）この状態で作業対象物８に接触させ望みの力を加
えると、弾性体４のコイルが縮んだ状態となる。 （３）ここで、制御切り替えスイッチ６を離すと、位置
制御モードに切り替わり、ロボットはサーボロックされ
た状態となる。 （４）次に教示者が加えている力を取り除くと、対象物
８からの反力が弾性体４を介して力センサ２に加わる。 （５）この状態で、力情報入力スイッチ７を押すと、そ
のとき力センサ２に加わっている力を計測しコントロー
ラ内部に取り込んで保存する。また、同時に現在位置の
情報もロボットの関節角度の値として取り込む。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、力セ
ンサ一つで、位置のダイレクトティーチと力情報のダイ
レクトティーチが共に可能となる。この結果、ローコス
トで力教示の容易なロボットシステムを構築することが
可能となる。
ンサ一つで、位置のダイレクトティーチと力情報のダイ
レクトティーチが共に可能となる。この結果、ローコス
トで力教示の容易なロボットシステムを構築することが
可能となる。
【図１】 本発明の実施例を示す概略斜視図である。
【図２】 本発明の制御装置の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図３】 従来のダイレクトティーチング装置の構成図
である。
である。
【図４】 力センサ２台による力情報ティーチング装置
を示す図である。
を示す図である。
１：ロボット、２：ダイレクトティーチ用力センサ、
３：ティーチング用ハンドル、４：弾性体、５：エンド
エフェクタ、６：制御切り替えスイッチ、７：力情報入
力スイッチ、８：作業対象物、９：力計測用力センサ、
１０：プログラム編集手段、１１：動作プログラム格納
手段、１２：ティーチングデータ格納手段、１３：イン
タプリタ、１４：軌道生成部、１５：コンプライアンス
制御部、１６：制御モード切替手段、１７：サーボアン
プ、１８：力情報・位置情報取込手段
３：ティーチング用ハンドル、４：弾性体、５：エンド
エフェクタ、６：制御切り替えスイッチ、７：力情報入
力スイッチ、８：作業対象物、９：力計測用力センサ、
１０：プログラム編集手段、１１：動作プログラム格納
手段、１２：ティーチングデータ格納手段、１３：イン
タプリタ、１４：軌道生成部、１５：コンプライアンス
制御部、１６：制御モード切替手段、１７：サーボアン
プ、１８：力情報・位置情報取込手段
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｂ 19/42 Ｇ０５Ｄ 15/01 Ｇ０５Ｄ 15/01 Ｇ０５Ｂ 19/42 Ｈ
Claims (1)
- 【請求項１】 ロボットの手先に加わる外力を計測する
力センサを持ち、前記手先に加えられた外力の方向へロ
ボットを誘導してロボットの手先位置を教示者が直接教
示するダイレクトティーチ制御モードを持つ、ロボット
のダイレクトティーチング装置におけるダイレクトティ
ーチング用ロボットの手先において、前記手先の外力計
測点とその先端に取り付けられたエンドエフェクタの
間、あるいはエンドエフェクタ自身に弾性体で構成され
た機械的なコンプライアンス機構を備え、前記ダイレク
トティーチ制御モードと位置制御モードを切り替えるモ
ード切替手段と、前記位置制御モードにおいて前記力セ
ンサからの外力情報を取り込む外力情報取込手段とを備
えたことを特徴とするダイレクトティーチング用ロボッ
トの手先。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10028839A JPH11231925A (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | ダイレクトティーチング用ロボットの手先 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10028839A JPH11231925A (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | ダイレクトティーチング用ロボットの手先 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11231925A true JPH11231925A (ja) | 1999-08-27 |
Family
ID=12259548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10028839A Pending JPH11231925A (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | ダイレクトティーチング用ロボットの手先 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11231925A (ja) |
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-
1998
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