JPH1139020A - ロボットの直接教示装置 - Google Patents
ロボットの直接教示装置Info
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- JPH1139020A JPH1139020A JP9191667A JP19166797A JPH1139020A JP H1139020 A JPH1139020 A JP H1139020A JP 9191667 A JP9191667 A JP 9191667A JP 19166797 A JP19166797 A JP 19166797A JP H1139020 A JPH1139020 A JP H1139020A
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- force sensor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 力覚センサ１個のみで、機構的に単純で、電
力消費の少ない、ロボットの直接教示装置を提供する。 【解決手段】 力制御可能なロボットアーム１０１の先
端に力覚センサ１０２を介して手先効果器１０３を取り
付け、手先効果器１０３に３方向の操作力を加えること
の可能な操作ハンドル２０１を設け、アーム１０１を直
接動かしたときの力情報およびアーム１０１の位置情報
を記憶装置に記憶し、記憶したデータを力制御のもとで
再現することによりアーム１０１を駆動させるロボット
の直接教示装置において、操作ハンドル２０１に加えら
れた教示者からの３方向の操作力に基づいて出力される
力覚センサ１０２の３つの出力信号から、教示者からの
操作力及び作業対象物からの反力を演算及び記憶する手
段を備えたロボットの直接教示装置。これにより、力覚
センサが１つですむので、機構的に単純で、電力消費の
少ない、ロボットの直接教示装置を実現できる。
力消費の少ない、ロボットの直接教示装置を提供する。 【解決手段】 力制御可能なロボットアーム１０１の先
端に力覚センサ１０２を介して手先効果器１０３を取り
付け、手先効果器１０３に３方向の操作力を加えること
の可能な操作ハンドル２０１を設け、アーム１０１を直
接動かしたときの力情報およびアーム１０１の位置情報
を記憶装置に記憶し、記憶したデータを力制御のもとで
再現することによりアーム１０１を駆動させるロボット
の直接教示装置において、操作ハンドル２０１に加えら
れた教示者からの３方向の操作力に基づいて出力される
力覚センサ１０２の３つの出力信号から、教示者からの
操作力及び作業対象物からの反力を演算及び記憶する手
段を備えたロボットの直接教示装置。これにより、力覚
センサが１つですむので、機構的に単純で、電力消費の
少ない、ロボットの直接教示装置を実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの直接教
示装置に関する。
示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットの直接教示装置は、先端部に手
先効果器と操作ハンドルと力覚センサ部を有する、力制
御が可能なアームを直接動かし、その際の力情報および
アームの位置情報をメモリに記憶し、記憶したデータを
力制御のもとで再現することでアームを駆動させるもの
である。特開平２−１２１００７号公報に記載された従
来のロボットの直接教示装置を図５に示す。図５におい
て、１０１はアーム、１０３は手先効果器、５０１は作
業対象物からの反力を検出する第１の力覚センサ、５０
２は教示者の加えた操作力を検出する第２の力覚セン
サ、５０３は教示者が操作する操作ハンドルである。こ
のロボットの直接教示装置の制御装置の説明図を図６に
示す。図６において、４０１はアーム１０１を駆動する
モータ、４０２はモータ４０１の回転角を検出する回転
角検出計、４０３は第１の力覚センサ５０１により検出
された作業対象物からの反力、４０４は第２の力覚セン
サ５０２により検出された教示者からの操作力、４０５
は作業対象物からの反力４０３を記憶するメモリ、４０
６はメモリ４０５の入出力を制御するスイッチ、４０７
は減算装置、４０８は加算装置、４０９は力情報をアー
ム１０１の先端位置の変位に変換する変位算出部、４１
０はアーム１０１の先端の位置指令を記憶するメモリ、
４１１はメモリ４１０の入出力を制御するスイッチ、４
１２は加算装置、４１３はアーム１０１の先端の位置指
令からモータ４０１の角度指令を算出する逆運動学計算
部、４１４は角度指令に基づきモータ４０１を制御する
サーボコントローラである。
先効果器と操作ハンドルと力覚センサ部を有する、力制
御が可能なアームを直接動かし、その際の力情報および
アームの位置情報をメモリに記憶し、記憶したデータを
力制御のもとで再現することでアームを駆動させるもの
である。特開平２−１２１００７号公報に記載された従
来のロボットの直接教示装置を図５に示す。図５におい
て、１０１はアーム、１０３は手先効果器、５０１は作
業対象物からの反力を検出する第１の力覚センサ、５０
２は教示者の加えた操作力を検出する第２の力覚セン
サ、５０３は教示者が操作する操作ハンドルである。こ
のロボットの直接教示装置の制御装置の説明図を図６に
示す。図６において、４０１はアーム１０１を駆動する
モータ、４０２はモータ４０１の回転角を検出する回転
角検出計、４０３は第１の力覚センサ５０１により検出
された作業対象物からの反力、４０４は第２の力覚セン
サ５０２により検出された教示者からの操作力、４０５
は作業対象物からの反力４０３を記憶するメモリ、４０
６はメモリ４０５の入出力を制御するスイッチ、４０７
は減算装置、４０８は加算装置、４０９は力情報をアー
ム１０１の先端位置の変位に変換する変位算出部、４１
０はアーム１０１の先端の位置指令を記憶するメモリ、
４１１はメモリ４１０の入出力を制御するスイッチ、４
１２は加算装置、４１３はアーム１０１の先端の位置指
令からモータ４０１の角度指令を算出する逆運動学計算
部、４１４は角度指令に基づきモータ４０１を制御する
サーボコントローラである。
【０００３】図６におけるスイッチ４０６、４１１の位
置は直接教示時のものであり、再生時には反対方向にセ
ットされる。ロボットの直接教示を行う場合、教示者か
ら操作ハンドル５０３を介して第２の力覚センサ５０２
に加えられる操作力４０４は、加算装置４０８におい
て、作業対象物から第１の力覚センサ５０１に加わる反
力４０３と加算され、変位算出部４０９に入力される。
このとき作業対象物からの反力４０３は教示情報として
メモリ４０５に蓄積される。変位算出部４０９では、慣
性ｍ、粘性ｂ、弾性ｋからなる動特性モデルをもとに、
アーム１０１の先端が釣り合い位置から移動すべき変位
量が算出される。直接教示時には、動特性モデルの各パ
ラメータｍ，ｂ，ｋを小さな値に設定し、操作力４０４
に対しアーム１０１が軽く動くようになっている。変位
算出部４０９で算出された変位量は、加算装置４１２に
おいて、スイッチ４１１の出力する釣り合い位置（一
定）と加算され、アーム１０１の先端位置指令となる。
この値は教示情報としてメモリ４１０に蓄積される。逆
運動学計算部４１３は先端位置指令からモータ４０１の
角度指令を算出し、サーボコントローラ４１４に入力す
る。サーボコントローラ４１４は角度指令と回転角度検
出計４０２で検出した角度情報をもとにモータ４０１を
制御する。このように、直接教示時には、教示者が力覚
センサ５０２に操作力４０４を与えることでアーム１０
１を駆動し、その間の力と位置の情報をメモリ４０５、
４１０に蓄積する。再生時においては、操作力４０４は
与えられず、メモリ４０５から出力される直接教示時の
外力と、第１の力覚センサ５０１から検出される作業対
象物からの反力４０３との差が、減算装置４０７により
求められる。この差を変位算出部４０９に入力すること
で、記憶していた直接教示時の外力を実現するためのア
ーム先端位置の移動量が求められる。この移動量とメモ
リ４１０に蓄積しておいたアーム先端位置とを加算装置
４１２において加算し、新たなアーム１０１の先端位置
指令を得る。この位置指令に基づいてアーム１０１を制
御することで、作業対象物に加わる力を直接教示時と同
様に再現することができる。
置は直接教示時のものであり、再生時には反対方向にセ
ットされる。ロボットの直接教示を行う場合、教示者か
ら操作ハンドル５０３を介して第２の力覚センサ５０２
に加えられる操作力４０４は、加算装置４０８におい
て、作業対象物から第１の力覚センサ５０１に加わる反
力４０３と加算され、変位算出部４０９に入力される。
このとき作業対象物からの反力４０３は教示情報として
メモリ４０５に蓄積される。変位算出部４０９では、慣
性ｍ、粘性ｂ、弾性ｋからなる動特性モデルをもとに、
アーム１０１の先端が釣り合い位置から移動すべき変位
量が算出される。直接教示時には、動特性モデルの各パ
ラメータｍ，ｂ，ｋを小さな値に設定し、操作力４０４
に対しアーム１０１が軽く動くようになっている。変位
算出部４０９で算出された変位量は、加算装置４１２に
おいて、スイッチ４１１の出力する釣り合い位置（一
定）と加算され、アーム１０１の先端位置指令となる。
この値は教示情報としてメモリ４１０に蓄積される。逆
運動学計算部４１３は先端位置指令からモータ４０１の
角度指令を算出し、サーボコントローラ４１４に入力す
る。サーボコントローラ４１４は角度指令と回転角度検
出計４０２で検出した角度情報をもとにモータ４０１を
制御する。このように、直接教示時には、教示者が力覚
センサ５０２に操作力４０４を与えることでアーム１０
１を駆動し、その間の力と位置の情報をメモリ４０５、
４１０に蓄積する。再生時においては、操作力４０４は
与えられず、メモリ４０５から出力される直接教示時の
外力と、第１の力覚センサ５０１から検出される作業対
象物からの反力４０３との差が、減算装置４０７により
求められる。この差を変位算出部４０９に入力すること
で、記憶していた直接教示時の外力を実現するためのア
ーム先端位置の移動量が求められる。この移動量とメモ
リ４１０に蓄積しておいたアーム先端位置とを加算装置
４１２において加算し、新たなアーム１０１の先端位置
指令を得る。この位置指令に基づいてアーム１０１を制
御することで、作業対象物に加わる力を直接教示時と同
様に再現することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術にお
いては、力覚センサを２個要するため、機構的に複雑に
なり、また電力消費が大きいという問題があった。そこ
で、本発明が解決しようとする課題は、力覚センサ１個
のみを用いて、機構的に単純で、電力消費の少ない、ロ
ボットの直接教示装置を提供することにある。
いては、力覚センサを２個要するため、機構的に複雑に
なり、また電力消費が大きいという問題があった。そこ
で、本発明が解決しようとする課題は、力覚センサ１個
のみを用いて、機構的に単純で、電力消費の少ない、ロ
ボットの直接教示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】上記課題を解決するた
め、本発明のロボットの直接教示装置は、力制御可能な
ロボットアームの先端に力覚センサを介して手先効果器
を取り付け、前記手先効果器に３方向の操作力を加える
ことの可能な操作ハンドルを設け、前記アームを直接動
かしたときの力情報およびアームの位置情報を記憶装置
に記憶し、記憶したデータを力制御のもとで再現するこ
とによりアームを駆動させるロボットの直接教示装置に
おいて、前記操作ハンドルに加えられた教示者からの３
方向の操作力に基づいて出力される前記力覚センサの３
つの出力信号から、教示者からの操作力及び作業対象物
からの反力を演算及び記憶する手段を備えたことを特徴
とするものである。上記手段により、力覚センサが１つ
ですむので、機構的に単純で、電力消費の少ない、ロボ
ットの直接教示装置を実現できる。
め、本発明のロボットの直接教示装置は、力制御可能な
ロボットアームの先端に力覚センサを介して手先効果器
を取り付け、前記手先効果器に３方向の操作力を加える
ことの可能な操作ハンドルを設け、前記アームを直接動
かしたときの力情報およびアームの位置情報を記憶装置
に記憶し、記憶したデータを力制御のもとで再現するこ
とによりアームを駆動させるロボットの直接教示装置に
おいて、前記操作ハンドルに加えられた教示者からの３
方向の操作力に基づいて出力される前記力覚センサの３
つの出力信号から、教示者からの操作力及び作業対象物
からの反力を演算及び記憶する手段を備えたことを特徴
とするものである。上記手段により、力覚センサが１つ
ですむので、機構的に単純で、電力消費の少ない、ロボ
ットの直接教示装置を実現できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例を図
に基づいて説明する。図１はロボットの直接教示装置の
正面図、図２はロボットの直接教示装置の側面図であ
る。図１および図２において、１０１はアーム、１０２
は６軸の力覚センサ、１０３は手先効果器、１０４は固
定板、１０５はネジ、１０６は押さえ板、１０７は操作
ハンドル２０１を原点に復帰させるためのバネ、２０１
は操作ハンドルである。なお、本実施例において、アー
ム１０１は空間中で直線運動を行う３自由度ロボットと
する。また手先効果器１０３の根元には、ネジ１０５が
挿入できるようにネジ穴が切ってあり、固定板１０４に
はネジ１０５の径より大きく、押さえ板１０６の径より
小さい穴が設けられている。従って、操作ハンドル２０
１にＸ方向の操作力を加えると、操作力はＺ軸周りのモ
ーメントＭｚに変換され、操作ハンドル２０１にＹ方向
の操作力を加えると、操作力Ｆｙはそのまま力覚センサ
１０２に加えられる。そして操作ハンドル２０１にＺ方
向の操作力を加えると、ネジ１０５が回転し、固定板１
０４がたわむので、手先効果器１０３の根元にＸ方向の
力Ｆｘが加わる。また作業対象物からの反力は、Ｘ，Ｙ
方向がそれぞれＹ，Ｘ軸周りのモーメントＭｙ，Ｍｚに
変換され、またＺ方向の操作力Ｆｚはそのまま力覚セン
サ１０２に加えられる。
に基づいて説明する。図１はロボットの直接教示装置の
正面図、図２はロボットの直接教示装置の側面図であ
る。図１および図２において、１０１はアーム、１０２
は６軸の力覚センサ、１０３は手先効果器、１０４は固
定板、１０５はネジ、１０６は押さえ板、１０７は操作
ハンドル２０１を原点に復帰させるためのバネ、２０１
は操作ハンドルである。なお、本実施例において、アー
ム１０１は空間中で直線運動を行う３自由度ロボットと
する。また手先効果器１０３の根元には、ネジ１０５が
挿入できるようにネジ穴が切ってあり、固定板１０４に
はネジ１０５の径より大きく、押さえ板１０６の径より
小さい穴が設けられている。従って、操作ハンドル２０
１にＸ方向の操作力を加えると、操作力はＺ軸周りのモ
ーメントＭｚに変換され、操作ハンドル２０１にＹ方向
の操作力を加えると、操作力Ｆｙはそのまま力覚センサ
１０２に加えられる。そして操作ハンドル２０１にＺ方
向の操作力を加えると、ネジ１０５が回転し、固定板１
０４がたわむので、手先効果器１０３の根元にＸ方向の
力Ｆｘが加わる。また作業対象物からの反力は、Ｘ，Ｙ
方向がそれぞれＹ，Ｘ軸周りのモーメントＭｙ，Ｍｚに
変換され、またＺ方向の操作力Ｆｚはそのまま力覚セン
サ１０２に加えられる。
【０００７】ここでネジ１０５の中心から力覚センサ１
０２までの距離をｌ１、手先効果器１０３の先端から力
覚センサ１０２までの距離をｌ２、手先効果器１０３の
中心線から固定板１０４の中心線までの距離をｌ３、操
作ハンドル２０１から押さえ板１０６の中心までの距離
をｌ４とし、ｌ２≫ｌ１、ｌ４≫ｌ３が成り立つものと
する。そして力覚センサ１０２によって計測された力を
Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚとし、教示者が操
作ハンドル２０１に加える操作力をＦｘｏｐｅ，Ｆｙｏ
ｐｅ，Ｆｚｏｐｅとし、作業対象物から手先効果器１０
３に加わる反力をＦｘｅｎｖ，Ｆｙｅｎｖ，Ｆｚｅｎｖ
とし、操作ハンドル２０１を原点に復帰させるためのバ
ネ１０７のバネ定数の合成値をＫｒ（Ｎｍ／ｒａｄ）、
ネジ１０５のピッチをｐ（ｍ）、固定板１０４のバネ定
数の合成値をＫｌ（Ｎ／ｍ）とすると、教示者が操作ハ
ンドル２０１に加えた操作力Ｆｘｏｐｅ，Ｆｙｏｐｅ，
Ｆｚｏｐｅは以下のように求められる。 Ｆｘｏｐｅ＝Ｍｚ／ｌ４ Ｆｙｏｐｅ＝Ｆｙ−Ｍｘ／ｌ２ Ｆｚｏｐｅ＝（２πＫｒ／ｐＫｌ・ｌ４）（Ｆｘ−Ｍｙ
／ｌ２） また作業対象物からの反力Ｆｘｅｎｖ，Ｆｙｅｎｖ，Ｆ
ｚｅｎｖは以下のように求められる。 Ｆｘｅｎｖ＝Ｍｙ／ｌ２ Ｆｙｅｎｖ＝Ｍｘ／ｌ２ Ｆｚｅｎｖ＝Ｆｚ これにより、教示者からの操作力と、作業対象物からの
反力を、同一の力覚センサで計測することが可能とな
る。
０２までの距離をｌ１、手先効果器１０３の先端から力
覚センサ１０２までの距離をｌ２、手先効果器１０３の
中心線から固定板１０４の中心線までの距離をｌ３、操
作ハンドル２０１から押さえ板１０６の中心までの距離
をｌ４とし、ｌ２≫ｌ１、ｌ４≫ｌ３が成り立つものと
する。そして力覚センサ１０２によって計測された力を
Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚとし、教示者が操
作ハンドル２０１に加える操作力をＦｘｏｐｅ，Ｆｙｏ
ｐｅ，Ｆｚｏｐｅとし、作業対象物から手先効果器１０
３に加わる反力をＦｘｅｎｖ，Ｆｙｅｎｖ，Ｆｚｅｎｖ
とし、操作ハンドル２０１を原点に復帰させるためのバ
ネ１０７のバネ定数の合成値をＫｒ（Ｎｍ／ｒａｄ）、
ネジ１０５のピッチをｐ（ｍ）、固定板１０４のバネ定
数の合成値をＫｌ（Ｎ／ｍ）とすると、教示者が操作ハ
ンドル２０１に加えた操作力Ｆｘｏｐｅ，Ｆｙｏｐｅ，
Ｆｚｏｐｅは以下のように求められる。 Ｆｘｏｐｅ＝Ｍｚ／ｌ４ Ｆｙｏｐｅ＝Ｆｙ−Ｍｘ／ｌ２ Ｆｚｏｐｅ＝（２πＫｒ／ｐＫｌ・ｌ４）（Ｆｘ−Ｍｙ
／ｌ２） また作業対象物からの反力Ｆｘｅｎｖ，Ｆｙｅｎｖ，Ｆ
ｚｅｎｖは以下のように求められる。 Ｆｘｅｎｖ＝Ｍｙ／ｌ２ Ｆｙｅｎｖ＝Ｍｘ／ｌ２ Ｆｚｅｎｖ＝Ｆｚ これにより、教示者からの操作力と、作業対象物からの
反力を、同一の力覚センサで計測することが可能とな
る。
【０００８】以下に、本発明の第２の実施例を図に基づ
いて説明する。図３は本発明の第２の実施例を表すもの
である。本実施例において、アーム１０１はＹ−Ｚ平面
内で任意の運動を行う３自由度ロボットとする。また第
１の実施例と同様に、手先効果器１０３の根元には、ネ
ジ１０５が挿入できるようにネジ穴が切ってあり、固定
板１０４にはネジ１０５の径より大きく、押さえ板１０
６より小さい穴があいている。従って、操作ハンドル２
０１にＸ軸周りの操作モーメントを加えると、ネジ１０
５が回転し、固定板１０４がたわむので、手先効果器１
０３の根元にＸ方向の力が加わる。そして、操作ハンド
ル２０１にＹ−Ｚ方向の操作力を加えると、それぞれＺ
−Ｙ軸周りのモーメントとなり、力覚センサ１０２に作
用する。また作業対象物からの反力および反モーメント
は、そのまま力覚センサ１０２に加えられる。
いて説明する。図３は本発明の第２の実施例を表すもの
である。本実施例において、アーム１０１はＹ−Ｚ平面
内で任意の運動を行う３自由度ロボットとする。また第
１の実施例と同様に、手先効果器１０３の根元には、ネ
ジ１０５が挿入できるようにネジ穴が切ってあり、固定
板１０４にはネジ１０５の径より大きく、押さえ板１０
６より小さい穴があいている。従って、操作ハンドル２
０１にＸ軸周りの操作モーメントを加えると、ネジ１０
５が回転し、固定板１０４がたわむので、手先効果器１
０３の根元にＸ方向の力が加わる。そして、操作ハンド
ル２０１にＹ−Ｚ方向の操作力を加えると、それぞれＺ
−Ｙ軸周りのモーメントとなり、力覚センサ１０２に作
用する。また作業対象物からの反力および反モーメント
は、そのまま力覚センサ１０２に加えられる。
【０００９】ここで手先効果器１０３の先端から力覚セ
ンサ１０２までの距離をｌ１′、操作ハンドル２０１か
ら手先効果器１０３の中心までの距離をｌ２′とし、ｌ
２′≫ｌ１′が成り立つものとする。そして力覚センサ
１０２によって計測された力をＦｘ′，Ｆｙ′，Ｆ
ｚ′，Ｍｘ′，Ｍｙ′，Ｍｚ′とし、教示者が操作ハン
ドル２０１に加える操作力をＭｘｏｐｅ′，Ｆｙｏｐ
ｅ′，Ｆｚｏｐｅ′とし、作業対象物から手先効果器１
０３に加わる反力をＭｘｅｎｖ′，Ｆｙｅｎｖ′，Ｆｚ
ｅｎｖ′とし、操作ハンドル２０１を原点に復帰させる
ためのバネ１０７のバネ定数の合成値をＫｒ′（Ｎｍ／
ｒａｄ）、ネジ１０５にピッチをｐ′（ｍ）、固定板１
０４のバネ定数の合成値をＫｌ′（Ｎ／ｍ）とすると、
教示者が操作ハンドル２０１に加えた操作力Ｍｘｏｐ
ｅ′，Ｆｙｏｐｅ′，Ｆｚｏｐｅ′は以下のように求め
られる。 Ｍｘｏｐｅ′＝（２πＫｒ′／ｐ′Ｋｌ′）Ｆｘ′ Ｆｙｏｐｅ′＝Ｍｚ′／ｌ２′ Ｆｚｏｐｅ′＝Ｍｙ′／ｌ２′ また作業対象物からの反力Ｍｘｅｎｖ′，Ｆｙｅｎ
ｖ′，Ｆｚｅｎｖ′は以下のように求められる。 Ｍｘｅｎｖ′＝Ｍｘ′−（Ｆｙ’−Ｍｚ′／ｌ２′）ｌ
１′ Ｆｙｅｎｖ′＝Ｆｙ′−Ｍｚ′／ｌ２′ Ｆｚｅｎｖ′＝Ｆｚ′−Ｍｙ′／ｌ２′ これにより、教示者からの操作力と、作業対象物からの
反力を、同一の力覚センサで計測することが可能とな
る。
ンサ１０２までの距離をｌ１′、操作ハンドル２０１か
ら手先効果器１０３の中心までの距離をｌ２′とし、ｌ
２′≫ｌ１′が成り立つものとする。そして力覚センサ
１０２によって計測された力をＦｘ′，Ｆｙ′，Ｆ
ｚ′，Ｍｘ′，Ｍｙ′，Ｍｚ′とし、教示者が操作ハン
ドル２０１に加える操作力をＭｘｏｐｅ′，Ｆｙｏｐ
ｅ′，Ｆｚｏｐｅ′とし、作業対象物から手先効果器１
０３に加わる反力をＭｘｅｎｖ′，Ｆｙｅｎｖ′，Ｆｚ
ｅｎｖ′とし、操作ハンドル２０１を原点に復帰させる
ためのバネ１０７のバネ定数の合成値をＫｒ′（Ｎｍ／
ｒａｄ）、ネジ１０５にピッチをｐ′（ｍ）、固定板１
０４のバネ定数の合成値をＫｌ′（Ｎ／ｍ）とすると、
教示者が操作ハンドル２０１に加えた操作力Ｍｘｏｐ
ｅ′，Ｆｙｏｐｅ′，Ｆｚｏｐｅ′は以下のように求め
られる。 Ｍｘｏｐｅ′＝（２πＫｒ′／ｐ′Ｋｌ′）Ｆｘ′ Ｆｙｏｐｅ′＝Ｍｚ′／ｌ２′ Ｆｚｏｐｅ′＝Ｍｙ′／ｌ２′ また作業対象物からの反力Ｍｘｅｎｖ′，Ｆｙｅｎ
ｖ′，Ｆｚｅｎｖ′は以下のように求められる。 Ｍｘｅｎｖ′＝Ｍｘ′−（Ｆｙ’−Ｍｚ′／ｌ２′）ｌ
１′ Ｆｙｅｎｖ′＝Ｆｙ′−Ｍｚ′／ｌ２′ Ｆｚｅｎｖ′＝Ｆｚ′−Ｍｙ′／ｌ２′ これにより、教示者からの操作力と、作業対象物からの
反力を、同一の力覚センサで計測することが可能とな
る。
【００１０】次に本発明における、ロボットの直接教示
装置の制御装置の説明図を図４に示す。ロボットの直接
教示を行う場合、教示者が操作ハンドル２０１に加える
操作力４０４と、作業対象物からの反力４０３とは、上
記のように１つの力覚センサ１０２により計測される。
そしてこれらは加算装置４０８において加算され、変位
算出部４０９に入力される。このとき作業対象物からの
反力４０３は教示情報としてメモリ４０５に蓄積され
る。変位算出部４０９では、慣性ｍ、粘性ｂ、弾性ｋか
らなる動特性モデルをもとに、アーム１０１の先端が釣
り合い位置から移動すべき変位量が算出される。直接教
示時には、動特性モデルの各パラメータを小さな値に設
定し、操作力４０４に対しアーム１０１が軽く動くよう
になっている。変位算出部４０９で算出された変位量
は、スイッチ４１１の出力する釣り合い位置（一定）と
加算装置４１２において加算され、アーム１０１の先端
位置指令となる。この値は教示情報としてメモリ４１０
に蓄積される。逆運動学計算部４１３は先端位置指令か
らモータ４０１の角度指令を算出し、サーボコントロー
ラ４１４に入力する。サーボコントローラ４１４は角度
指令と回転角度検出計４０２で検出した角度情報をもと
にモータ４０１を制御する。このように、直接教示時に
は、教示者が力覚センサ５０２に操作力４０４を与える
ことでアーム１０１を駆動し、その間の力と位置の情報
をメモリ４０５、４１０に蓄積する。
装置の制御装置の説明図を図４に示す。ロボットの直接
教示を行う場合、教示者が操作ハンドル２０１に加える
操作力４０４と、作業対象物からの反力４０３とは、上
記のように１つの力覚センサ１０２により計測される。
そしてこれらは加算装置４０８において加算され、変位
算出部４０９に入力される。このとき作業対象物からの
反力４０３は教示情報としてメモリ４０５に蓄積され
る。変位算出部４０９では、慣性ｍ、粘性ｂ、弾性ｋか
らなる動特性モデルをもとに、アーム１０１の先端が釣
り合い位置から移動すべき変位量が算出される。直接教
示時には、動特性モデルの各パラメータを小さな値に設
定し、操作力４０４に対しアーム１０１が軽く動くよう
になっている。変位算出部４０９で算出された変位量
は、スイッチ４１１の出力する釣り合い位置（一定）と
加算装置４１２において加算され、アーム１０１の先端
位置指令となる。この値は教示情報としてメモリ４１０
に蓄積される。逆運動学計算部４１３は先端位置指令か
らモータ４０１の角度指令を算出し、サーボコントロー
ラ４１４に入力する。サーボコントローラ４１４は角度
指令と回転角度検出計４０２で検出した角度情報をもと
にモータ４０１を制御する。このように、直接教示時に
は、教示者が力覚センサ５０２に操作力４０４を与える
ことでアーム１０１を駆動し、その間の力と位置の情報
をメモリ４０５、４１０に蓄積する。
【００１１】再生時においては、操作力４０４は与えら
れず、メモリ４０５から出力される直接教示時の外力
と、力覚センサ５０１から検出される作業対象物からの
反力４０３との差が、減算装置４０７により求められ
る。この差を変位算出部４０９に入力することで、記憶
していた直接教示時の外力を実現するためのアーム先端
位置の移動量が求められる。この移動量とメモリ４１０
に蓄積しておいたアーム先端位置とを加算装置４１２に
おいて加算し、新たなアーム１０１の先端位置指令を得
る。この位置指令に基づいてアーム１０１を制御するこ
とで、作業対象物に加わる力を直接教示時と同様に再現
することができる。
れず、メモリ４０５から出力される直接教示時の外力
と、力覚センサ５０１から検出される作業対象物からの
反力４０３との差が、減算装置４０７により求められ
る。この差を変位算出部４０９に入力することで、記憶
していた直接教示時の外力を実現するためのアーム先端
位置の移動量が求められる。この移動量とメモリ４１０
に蓄積しておいたアーム先端位置とを加算装置４１２に
おいて加算し、新たなアーム１０１の先端位置指令を得
る。この位置指令に基づいてアーム１０１を制御するこ
とで、作業対象物に加わる力を直接教示時と同様に再現
することができる。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、教
示者からの操作力と、作業対象物からの反力が１つのセ
ンサで計測できるので、単純な機構で、電力消費の少な
い、ロボットの直接教示装置を実現できる。
示者からの操作力と、作業対象物からの反力が１つのセ
ンサで計測できるので、単純な機構で、電力消費の少な
い、ロボットの直接教示装置を実現できる。
【図１】 本発明における実施例１のロボットの直接教
示装置の正面図である。
示装置の正面図である。
【図２】 本発明における実施例１のロボットの直接教
示装置の側面図である。
示装置の側面図である。
【図３】 本発明における実施例２のロボットの直接教
示装置の正面図である。
示装置の正面図である。
【図４】 本発明におけるロボットの直接教示装置の制
御装置の概念ブロック図である。
御装置の概念ブロック図である。
【図５】 従来のロボットの直接教示装置の正面図であ
る。
る。
【図６】 従来のロボットの直接教示装置の制御装置の
概念ブロック図である。
概念ブロック図である。
１０１ アーム、１０２ ６軸の力覚センサ、１０３
手先効果器、１０４ 固定板、１０５ ネジ、１０６
押さえ板、１０７ バネ、２０１ 操作ハンドル、４０
１ モータ、４０２ 回転角検出計、４０３ 反力、４
０４ 操作力、４０５ メモリ、４０６ スイッチ、４
０７ 減算装置、４０８ 加算装置、４０９ 変位算出
部、４１０ メモリ、４１１ スイッチ、４１２ 加算
装置、４１３ 逆運動学計算部、４１４ サーボコント
ローラ、５０１ 力覚センサ、５０２ 力覚センサ、５
０３ 操作ハンドル
手先効果器、１０４ 固定板、１０５ ネジ、１０６
押さえ板、１０７ バネ、２０１ 操作ハンドル、４０
１ モータ、４０２ 回転角検出計、４０３ 反力、４
０４ 操作力、４０５ メモリ、４０６ スイッチ、４
０７ 減算装置、４０８ 加算装置、４０９ 変位算出
部、４１０ メモリ、４１１ スイッチ、４１２ 加算
装置、４１３ 逆運動学計算部、４１４ サーボコント
ローラ、５０１ 力覚センサ、５０２ 力覚センサ、５
０３ 操作ハンドル
Claims (1)
- 【請求項１】 力制御可能なロボットアームの先端に力
覚センサを介して手先効果器を取り付け、前記手先効果
器に３方向の操作力を加えることの可能な操作ハンドル
を設け、前記アームを直接動かしたときの力情報および
アームの位置情報を記憶装置に記憶し、記憶したデータ
を力制御のもとで再現することによりアームを駆動させ
るロボットの直接教示装置において、 前記操作ハンドルに加えられた教示者からの３方向の操
作力に基づいて出力される前記力覚センサの３つの出力
信号から、教示者からの操作力及び作業対象物からの反
力を演算及び記憶する手段を備えたことを特徴とするロ
ボットの直接教示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9191667A JPH1139020A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | ロボットの直接教示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9191667A JPH1139020A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | ロボットの直接教示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1139020A true JPH1139020A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16278462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9191667A Pending JPH1139020A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | ロボットの直接教示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1139020A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014184517A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Seiko Epson Corp | 処理装置、ロボット、プログラム及びロボットの制御方法 |
| US9211646B2 (en) | 2009-08-21 | 2015-12-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Control apparatus and control method for robot arm, assembly robot, control program for robot arm, and control-purpose integrated electronic circuit for robot arm |
| JP2019018340A (ja) * | 2017-07-20 | 2019-02-07 | キヤノン株式会社 | 作業用ロボット、作業用ロボットの制御方法 |
| JP2019089162A (ja) * | 2017-11-15 | 2019-06-13 | セイコーエプソン株式会社 | 力検出装置及びロボットシステム |
| CN111086006A (zh) * | 2019-12-14 | 2020-05-01 | 西安交通大学 | 一种可调长度关节臂式示教器 |
| WO2023112342A1 (ja) * | 2021-12-17 | 2023-06-22 | ファナック株式会社 | 教示装置、制御装置、及び機械システム |
-
1997
- 1997-07-16 JP JP9191667A patent/JPH1139020A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9211646B2 (en) | 2009-08-21 | 2015-12-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Control apparatus and control method for robot arm, assembly robot, control program for robot arm, and control-purpose integrated electronic circuit for robot arm |
| JP2014184517A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Seiko Epson Corp | 処理装置、ロボット、プログラム及びロボットの制御方法 |
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| JP2019089162A (ja) * | 2017-11-15 | 2019-06-13 | セイコーエプソン株式会社 | 力検出装置及びロボットシステム |
| CN111086006A (zh) * | 2019-12-14 | 2020-05-01 | 西安交通大学 | 一种可调长度关节臂式示教器 |
| CN111086006B (zh) * | 2019-12-14 | 2021-04-20 | 西安交通大学 | 一种可调长度关节臂式示教器 |
| WO2023112342A1 (ja) * | 2021-12-17 | 2023-06-22 | ファナック株式会社 | 教示装置、制御装置、及び機械システム |
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