JPH1142574A - Robot control method and control device - Google Patents

Robot control method and control device

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JPH1142574A
JPH1142574A JP20126297A JP20126297A JPH1142574A JP H1142574 A JPH1142574 A JP H1142574A JP 20126297 A JP20126297 A JP 20126297A JP 20126297 A JP20126297 A JP 20126297A JP H1142574 A JPH1142574 A JP H1142574A
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JP
Japan
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external force
motor
disturbance torque
hand
robot
Prior art date
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Application number
JP20126297A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Ooto
雅裕 大音
Keiji Yasui
啓二 安井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize force control following small external force without a force sensor by estimating disturbance torque acting upon a motor shaft end from the rotating speed and driving current of a motor, computing the direction and grade of external force along a predetermined coordinate system, and putting a robot in action. SOLUTION: In case of external force Fx acting upon the tip of a finger 2 fitted to the hand tip of a robot manipulator l, in a -X-axis direction of a predetermined coordinate system, disturbance torque τx is generated around a wrist rotating shaft 3. The disturbance torque τx is estimated from the rotating speed and driving current of a motor for driving the wrist reotating shaft 3, and a robot is put is action along the -X-axis direction according to the estimated disturbance torque τx. In the same way, disturbance torque τy, τz are estimated to put the robot in action in a -Y-axis direction and a -Z-axis direction, and the rotating direction is made different according to the component of external force. Force control following even micro external force can therefore be performed.

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、ロボットマニピュ
レータをモータで駆動し、力制御を行うロボットの制御
方法および制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method and a control apparatus for a robot which controls a force by driving a robot manipulator with a motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】力センサを用いないで、ロボットマニピ
ュレータに外力が加わったときに、外力に追従してマニ
ピュレータを動作させ、力制御を行うロボットの制御装
置の従来例としては、特開平6−39760号に開示さ
れている。
2. Description of the Related Art As a conventional example of a robot control device for controlling a force by operating a manipulator following an external force when an external force is applied to the robot manipulator without using a force sensor, Japanese Patent Application Laid-Open No. 39760.

【0003】この従来例は、ロボットマニピュレータに
外力が加わったときに、停止時に比べて増加したモータ
電流指令値に応じて位置変化分として位置指令値に加算
し、ロボットマニピュレータを動作させることで、ロボ
ット先端に力センサ等を設置せず、外力に追従して力制
御ができるものである。
In this conventional example, when an external force is applied to a robot manipulator, the position is added to a position command value as a position change in accordance with a motor current command value increased compared to when the robot manipulator is stopped, and the robot manipulator is operated. A force control can be performed by following an external force without installing a force sensor or the like at the tip of the robot.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
においては、モータに通電される駆動電流を元に外力の
推定を行っているため、外力の作用するロボットマニピ
ュレータのリンク部とモータ部との間に減速機が存在す
る場合、減速機内部の摩擦力が大きくなるため微小な外
力に追従した力制御ができないという問題点がある。こ
の問題は減速比が大きな基本軸において顕著となる。
However, in the above-described conventional example, since the external force is estimated based on the drive current supplied to the motor, the link portion and the motor portion of the robot manipulator to which the external force acts are used. If a speed reducer exists between the speed reducers, the frictional force inside the speed reducer increases, so that there is a problem that the force control that follows a minute external force cannot be performed. This problem is remarkable on a basic shaft having a large reduction ratio.

【0005】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、大きな摩擦力を伴う減速機を使用したロボットマ
ニピュレータにおいても、小さな外力に追従した力制御
を力センサなしで実現できるロボットマニピュレータの
制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems. Even in a robot manipulator using a speed reducer having a large frictional force, a robot manipulator capable of realizing force control following a small external force without a force sensor. It is an object to provide a control method and a control device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の手段は、モータの回転速度と駆動電流からモ
ータ軸端に作用する外乱トルクを推定し、アーム先端の
手先に外力が作用した際に、手先の姿勢を決定する手首
各軸のモータに作用する外乱トルクから、あらかじめ定
めた座標系に沿った外力の方向、大きさを計算し、その
値に従ってロボットを動作するようにしたロボットの制
御方法である。
In order to achieve the above object, a first means estimates a disturbance torque acting on a motor shaft end from a motor rotation speed and a driving current, and an external force acts on a tip of an arm tip. In this case, the direction and magnitude of external force along a predetermined coordinate system are calculated from the disturbance torque acting on the motor of each axis of the wrist that determines the posture of the hand, and the robot is operated according to the calculated value. This is a robot control method.

【0007】第2の手段は、モータの回転速度と駆動電
流からモータ軸端に作用する外乱トルクを推定し、アー
ム先端の手先に外力が作用した際に、手先の姿勢を決定
する手首各軸のモータに作用する外乱トルクから、あら
かじめ定めた座標系に沿った外力の方向、大きさを計算
し、その値に従って手先の姿勢は保持したまま、手先の
位置のみが動作するようにしたロボットの制御方法であ
る。
The second means estimates the disturbance torque acting on the motor shaft end from the rotation speed of the motor and the drive current, and determines the posture of the wrist when an external force acts on the hand at the tip of the arm. The robot calculates the direction and magnitude of the external force along a predetermined coordinate system from the disturbance torque acting on the motor, and operates only the position of the hand while maintaining the posture of the hand according to the value. It is a control method.

【0008】第3の手段は、モータの回転速度と駆動電
流からモータ軸端に作用する外乱トルクを推定し、アー
ム先端の手先に外力が作用した際に、手先の姿勢を決定
する手首各軸のモータに作用する外乱トルクの値から、
手先の位置を決定する基本軸のモータが動作しやすいよ
う付加駆動電流をもとめてあらかじめ通電しておくロボ
ットの制御方法である。
The third means estimates the disturbance torque acting on the motor shaft end from the rotation speed of the motor and the driving current, and determines the posture of the wrist when an external force acts on the hand at the tip of the arm. From the value of the disturbance torque acting on the motor of
This is a control method of a robot in which an additional drive current is applied and a current is supplied in advance so that a motor of a basic axis for determining a position of a hand is easily operated.

【0009】第4の手段は、モータの回転速度と駆動電
流からモータ軸端に作用する外乱トルクを推定し、アー
ム先端の手先に外力が作用した際に、手先の姿勢を決定
する手首各軸のモータに作用する外乱トルクから、あら
かじめ定めた座標系に沿った外力の方向を計算し、その
方向にのみ動作しやすいように手先の位置を決定する基
本軸のモータに通電するための付加駆動電流を求めてあ
らかじめ通電しておくようにしたロボットの制御方法で
ある。
The fourth means estimates the disturbance torque acting on the motor shaft end from the rotation speed of the motor and the drive current, and determines the posture of the wrist when an external force acts on the hand at the tip of the arm. Calculates the direction of the external force along a predetermined coordinate system from the disturbance torque acting on the motor, and determines the position of the hand so that it is easy to operate only in that direction. This is a control method of a robot in which a current is obtained and energized in advance.

【0010】第5の手段は、モータの回転速度と駆動電
流からモータ軸端に作用する外乱トルクを推定する外乱
トルク推定手段を有し、アーム先端の手先の姿勢を決定
する手首各軸のモータに作用する外乱トルクからあらか
じめ定めた座標系における手先に作用する外力を計算す
る外力計算手段を有し、前記外力計算手段の出力である
外力の方向、大きさにしたがってロボットを動作させる
力制御演算手段とを有するようにしたロボットの制御装
置である。
The fifth means has disturbance torque estimating means for estimating a disturbance torque acting on the motor shaft end from the rotation speed of the motor and the driving current, and a motor for each shaft of the wrist for determining the posture of the tip of the arm tip. Force calculation means for calculating an external force acting on a hand in a predetermined coordinate system from a disturbance torque acting on the robot, and a force control operation for operating the robot according to the direction and magnitude of the external force output from the external force calculation means Means for controlling the robot.

【0011】第6の手段は、モータの回転速度と駆動電
流からモータ軸端に作用する外乱トルクを推定する外乱
トルク推定手段を有し、アーム先端の手先の姿勢を決定
する手首各軸のモータに作用する外乱トルクからあらか
じめ定めた座標系における手先に作用する外力を計算す
る外力計算手段を有し、前記外力計算手段の出力である
外力の方向、大きさにしたがって手先の姿勢は保持した
まま、手先の位置のみを動作させる姿勢保持型力制御演
算手段とを有するようにしたロボットの制御装置であ
る。
The sixth means has a disturbance torque estimating means for estimating a disturbance torque acting on the motor shaft end from the rotation speed of the motor and the driving current, and a motor for each wrist axis which determines the posture of the tip of the arm tip. External force calculating means for calculating an external force acting on the hand in a predetermined coordinate system from a disturbance torque acting on the hand, while maintaining the posture of the hand according to the direction and magnitude of the external force output from the external force calculating means. And a posture control force control calculating means for operating only the hand position.

【0012】第7の手段は、モータの回転速度と駆動電
流からモータ軸端に作用する外乱トルクを推定する外乱
トルク推定手段を有し、アーム先端の手先の姿勢を決定
する手首各軸のモータに作用する外乱トルクから手先の
位置を決定する基本軸のモータが動作しやすいよう付加
駆動電流を求め、あらかじめ通電しておく駆動電流付加
手段とを有するようにしたロボットの制御装置である。
The seventh means includes disturbance torque estimating means for estimating a disturbance torque acting on the motor shaft end from the rotation speed of the motor and the driving current, and a motor for each shaft of the wrist for determining the posture of the tip of the arm tip. And a drive current adding means for obtaining an additional drive current so that the motor of the basic axis for determining the position of the hand from the disturbance torque acting on the drive shaft is easy to operate, and applying current in advance.

【0013】第8の手段は、モータの回転速度と駆動電
流からモータ軸端に作用する外乱トルクを推定する外乱
トルク推定手段を有し、アーム先端の手先の姿勢を決定
する手首各軸のモータに作用する外乱トルクからあらか
じめ定めた座標系における手先に作用する外力を計算す
る外力計算手段を有し、前記外力計算手段の出力である
外力の方向、大きさにしたがって外力の作用した方向に
のみ動作しやすいように手先の位置を決定する基本軸の
モータに駆動電流をあらかじめ通電する座標指定型駆動
電流付加手段を有するようにしたロボットの制御装置で
ある。
Eighth means includes disturbance torque estimating means for estimating a disturbance torque acting on the motor shaft end from the motor rotation speed and the driving current, and a motor for each wrist axis for determining the posture of the tip of the arm tip. External force calculating means for calculating an external force acting on the hand in a predetermined coordinate system from a disturbance torque acting on the external force direction, which is the output of the external force calculating means, only in the direction in which the external force acts according to the magnitude. A robot control device including a coordinate designation type driving current adding means for supplying a driving current to a motor of a basic axis for determining a position of a hand end so as to be easily operated.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】上記手段により、本発明の第1手
段による方法とその方法を用いるための第5手段の装置
によれば、手先に外力が作用した際に、基本軸に比して
摩擦力の小さな手首各軸のモータに作用する外乱トルク
から、あらかじめ定めた座標系に沿った外力の方向、大
きさを計算するため、微小な外力にも追従する力制御が
できるという作用を有する。
According to the above-mentioned means, according to the method of the first means of the present invention and the apparatus of the fifth means for using the method, when an external force acts on the hand, the external force is smaller than the basic axis. Calculates the direction and magnitude of the external force along a predetermined coordinate system from the disturbance torque acting on the motor on each axis of the wrist with a small frictional force. .

【0015】本発明の第2手段による方法とその方法を
用いるための第6手段の装置によれば、手先に外力が作
用した際に、基本軸に比して摩擦力の小さな手首各軸の
モータに作用する外乱トルクから、あらかじめ定めた座
標系に沿った外力の方向、大きさを計算するため、その
値に従って手先の姿勢は保持したまま、手先の位置のみ
を微小な外力に追従する力制御ができるという作用を有
する。
According to the method of the second means of the present invention and the apparatus of the sixth means for using the method, when an external force is applied to the hand, each wrist axis having a small frictional force as compared with the basic axis when an external force acts on the hand. To calculate the direction and magnitude of the external force along a predetermined coordinate system from the disturbance torque acting on the motor, the force that follows only the hand position and follows the minute external force while maintaining the posture of the hand according to the value It has the effect of being able to control.

【0016】本発明の第3手段による方法とその方法を
用いるための第7手段の装置によれば、手先に外力が作
用した際に、手先の姿勢を決定する手首各軸のモータに
作用する外乱トルクの値から手先の位置を決定する基本
軸のモータが動作しやすいよう付加駆動電流を求め、あ
らかじめ通電しておくことで、微小な外力に対して基本
軸が追従しやすくなるという作用を有する。
According to the method of the third means of the present invention and the apparatus of the seventh means for using the method, when an external force is applied to the hand, it acts on the motor of each axis of the wrist which determines the posture of the hand. An additional drive current is determined so that the motor of the basic axis, which determines the position of the hand from the value of the disturbance torque, is easy to operate, and by energizing in advance, the basic axis can easily follow small external forces. Have.

【0017】本発明の第4手段による方法とその方法を
用いるための第8手段の装置によれば、手先に外力が作
用した際に、手先の姿勢を決定する手首各軸のモータに
作用する外乱トルクから、あらかじめ定めた座標系に沿
った外力の方向を計算し、その方向にのみ動作しやすい
ように手先の位置を決定する基本軸のモータに通電する
ための付加駆動電流を求め、あらかじめ通電しておくこ
とで、あらかじめ定めた座標系に沿った微小な外力に対
してロボットが追従しやすくなるという作用を有する。
According to the method of the fourth aspect of the present invention and the apparatus of the eighth aspect for using the method, when an external force is applied to the hand, it acts on the motor of each axis of the wrist which determines the posture of the hand. From the disturbance torque, calculate the direction of the external force along the predetermined coordinate system, determine the position of the hand so that it is easy to operate only in that direction, find the additional drive current for energizing the motor of the basic axis, The energization has an effect that the robot can easily follow a small external force along a predetermined coordinate system.

【0018】以下本発明の一実施の形態について図面を
参照しながら説明する。図1(a)は本発明の第1手段
の1実施例を示している。ロボットマニピュレータ1の
手先に取り付けられた手先2の先端にあらかじめ定めた
座標系の−X軸方向に外力Fxが作用した場合、手首回
転軸3まわりに外乱トルクτxが発生する。このτxを
手首回転軸3を駆動するモータの回転速度と駆動電流か
ら推定し、推定したτxに従ってロボットを−X軸方向
に沿って動作させる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A shows an embodiment of the first means of the present invention. When an external force Fx acts on the tip of the hand 2 attached to the hand of the robot manipulator 1 in the −X-axis direction of a predetermined coordinate system, a disturbance torque τx is generated around the wrist rotation axis 3. This τx is estimated from the rotation speed of the motor driving the wrist rotating shaft 3 and the driving current, and the robot is operated along the −X axis direction according to the estimated τx.

【0019】図1(b)は図1(a)の手先周辺だけを
抜き出して描いたものである。図1(a)と同様に、手
先2の先端にY軸方向に外力Fyが作用した場合、手首
回転軸4まわりに外乱トルクτyが発生する。このτy
を手首回転軸4を駆動するモータの回転速度と駆動電流
から推定し、推定したτyに従ってロボットをY軸方向
に動作させる。
FIG. 1B is a drawing in which only the vicinity of the hand in FIG. 1A is extracted. 1A, when an external force Fy acts on the tip of the hand 2 in the Y-axis direction, a disturbance torque τy is generated around the wrist rotation shaft 4. This τy
Is estimated from the rotation speed of the motor driving the wrist rotating shaft 4 and the driving current, and the robot is operated in the Y-axis direction according to the estimated τy.

【0020】図1(c)も図1(a)の手先周辺だけを
抜き出して描いたものである。図1(a)、(b)と同
様に、手先2の先端にZ軸方向の外力Fzが作用した場
合、手首回転軸5まわりに外乱トルクτzが発生する。
このτzを手首回転軸5を駆動するモータの回転速度と
駆動電流から推定し、推定したτzに従ってロボットを
Z軸方向に動作させる。なお、ここで手首回転軸3と5
は同一であり、外力の成分によって回転方向が異なるこ
とになる。
FIG. 1 (c) is also drawn by extracting only the vicinity of the hand in FIG. 1 (a). 1A and 1B, when an external force Fz in the Z-axis direction acts on the tip of the hand 2, a disturbance torque τz is generated around the wrist rotation shaft 5.
This τz is estimated from the rotation speed of the motor driving the wrist rotation shaft 5 and the driving current, and the robot is operated in the Z-axis direction according to the estimated τz. Here, the wrist rotation axes 3 and 5
Are the same, and the rotation direction differs depending on the component of the external force.

【0021】また本発明の第2手段の場合、ある座標系
に沿った外力を手首回転軸に作用する外乱トルクとして
認識することは第1手段と同様であるが、ロボットを動
作させる際に、手首軸の姿勢だけを固定し、位置のみが
動作するように各関節を駆動する。
In the case of the second means of the present invention, recognizing an external force along a certain coordinate system as a disturbance torque acting on the wrist rotation axis is the same as the first means, but when operating the robot, Only the posture of the wrist axis is fixed, and each joint is driven so that only the position moves.

【0022】図2は本発明の第3手段の一実施例を示し
ている。図2(a)のように手先2に外力Fxが作用し
外乱トルクτxが計測された場合、基本軸6と基本軸7
を駆動するモータに対して図の矢印の方向に回転しやす
いようにあらかじめ駆動電流を付加する。この付加する
電流値は求めたτxに従い決定する。基本軸においても
外乱トルクを推定し、推定した外乱トルクを受け流すよ
うに力制御が行われているため、結果として微小な外力
が作用しても、基本軸は外力に追従して動作することに
なる。
FIG. 2 shows an embodiment of the third means of the present invention. When the external force Fx acts on the hand 2 and the disturbance torque τx is measured as shown in FIG.
A driving current is added in advance to the motor for driving the motor so as to easily rotate in the direction of the arrow in the figure. The value of the added current is determined according to the obtained τx. Since the disturbance torque is estimated also on the basic axis and force control is performed to pass the estimated disturbance torque, even if a small external force acts as a result, the basic axis operates following the external force. Become.

【0023】図2(b)、図2(c)はそれぞれY軸方
向の外力FyとZ軸方向の外力Fzが作用した場合を示
している。外力Fyの作用は外乱トルクτyの作用によ
り認識し、基本軸8のある回転方向に駆動電流を付加す
ることになる。
FIGS. 2B and 2C show the case where an external force Fy in the Y-axis direction and an external force Fz in the Z-axis direction are applied. The action of the external force Fy is recognized by the action of the disturbance torque τy, and a drive current is added in a certain rotation direction of the basic shaft 8.

【0024】また本発明の第4手段の場合、付加駆動電
流の求め方は第2手段と同様であるが、第3手段が各基
本軸が独立して外力(外乱トルク)を受け流すように動
作するのに対し、Fxが作用したときにはX軸方向、F
yが作用したときにはY軸方向というように動作する方
向をあらかじめ定めてロボットの各軸を駆動する。
In the case of the fourth means of the present invention, the method of obtaining the additional drive current is the same as that of the second means, but the third means operates such that each basic shaft independently receives an external force (disturbance torque). On the other hand, when Fx acts, the X-axis direction, F
When y acts, the direction of operation such as the Y-axis direction is determined in advance, and each axis of the robot is driven.

【0025】図3は本発明の第1手段による方法を用い
るための第5手段の構成を示している。外力が作用して
いるとき、手首軸のモータの回転速度と通電電流を入力
として手首軸の外乱トルク推定手段9において推定外乱
トルクτが計算される。推定外乱トルクτを入力として
外力計算手段10においてあらかじめ定めた座標系に沿
った推定外力Fdが計算される。力制御演算手段11は
推定外力Fdを入力としロボットをあらかじめ定めた座
標系に沿った外力の方向に動作させる。
FIG. 3 shows the structure of a fifth means for using the method according to the first means of the present invention. When an external force is acting, the estimated disturbance torque τ is calculated by the disturbance torque estimating means 9 of the wrist shaft using the rotation speed of the motor of the wrist shaft and the supplied current as inputs. Using the estimated disturbance torque τ as input, the external force calculation means 10 calculates an estimated external force Fd along a predetermined coordinate system. The force control calculation means 11 receives the estimated external force Fd and operates the robot in the direction of the external force along a predetermined coordinate system.

【0026】図4は本発明の第2手段による方法を用い
るための第6手段の構成を示している。外力が作用して
いるとき、手首軸のモータの回転速度と通電電流を入力
として手首軸の外乱トルク推定手段9において推定外乱
トルクτが計算される。推定外乱トルクτを入力として
外力計算手段10においてあらかじめ定めた座標系に沿
った推定外力Fdが計算される。姿勢保持型力制御演算
手段12は推定外力Fdを入力とし手先の姿勢は保持し
たまま、ロボットをあらかじめ定めた座標系に沿った外
力の方向に動作させる。
FIG. 4 shows the structure of a sixth means for using the method according to the second means of the present invention. When an external force is acting, the estimated disturbance torque τ is calculated by the disturbance torque estimating means 9 of the wrist shaft using the rotation speed of the motor of the wrist shaft and the supplied current as inputs. Using the estimated disturbance torque τ as input, the external force calculation means 10 calculates an estimated external force Fd along a predetermined coordinate system. The posture holding type force control calculating means 12 receives the estimated external force Fd and operates the robot in the direction of the external force along a predetermined coordinate system while holding the posture of the hand.

【0027】図5は本発明の第3手段による方法を用い
るための第7手段の構成を示している。外力が作用して
いるとき、手首軸のモータの回転速度と通電電流を入力
として手首軸の外乱トルク推定手段9において推定外乱
トルクτが計算される。駆動電流付加手段13において
推定外乱トルクτを入力として基本軸のモータに付加す
る付加駆動電流が計算されモータの通電電流に前記付加
駆動電流が通電され、力制御時の基本軸が外力に対して
追従性が向上する。
FIG. 5 shows the configuration of the seventh means for using the method according to the third means of the present invention. When an external force is acting, the estimated disturbance torque τ is calculated by the disturbance torque estimating means 9 of the wrist shaft using the rotation speed of the motor of the wrist shaft and the supplied current as inputs. The drive current adding means 13 calculates an additional drive current to be added to the motor of the basic axis by using the estimated disturbance torque τ as an input, and the additional drive current is applied to the current supplied to the motor. Followability is improved.

【0028】図6は本発明の第4手段による方法を用い
るための第8手段の構成を示している。外力が作用して
いるとき、手首軸のモータの回転速度と通電電流を入力
として手首軸の外乱トルク推定手段9において推定外乱
トルクτが計算される。推定外乱トルクτを入力として
外力計算手段10においてあらかじめ定めた座標系に沿
った推定外力Fdが計算される。座標指定型駆動電流付
加手段14においては推定外力Fdを入力として基本軸
のモータに付加する付加駆動電流が計算されモータの通
電電流に前記付加駆動電流が通電され、力制御時の基本
軸が外力に対して追従性が向上し、あらかじめ定めた座
標系の方向に動作しやすくなる。
FIG. 6 shows the configuration of an eighth means for using the method according to the fourth means of the present invention. When an external force is acting, the estimated disturbance torque τ is calculated by the disturbance torque estimating means 9 of the wrist shaft using the rotation speed of the motor of the wrist shaft and the supplied current as inputs. Using the estimated disturbance torque τ as input, the external force calculation means 10 calculates an estimated external force Fd along a predetermined coordinate system. In the coordinate designation type drive current adding means 14, an additional drive current to be applied to the motor of the basic axis is calculated by using the estimated external force Fd as an input, and the additional drive current is applied to the current of the motor. , It is easy to operate in the direction of a predetermined coordinate system.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように本発明の第1手段による方
法とその方法を用いるための第5手段の装置によれば、
手先に外力が作用した際に、基本軸に比して摩擦力の小
さな手首各軸のモータに作用する外乱トルクから、あら
かじめ定めた座標系に沿った外力の方向、大きさを計算
するため、微小な外力にも追従する力制御ができる。
As described above, according to the method of the first means of the present invention and the apparatus of the fifth means for using the method,
When external force acts on the hand, the direction and magnitude of the external force along a predetermined coordinate system are calculated from the disturbance torque acting on the motor of each wrist axis with a small frictional force compared to the basic axis, Force control that can follow even small external forces can be performed.

【0030】また本発明の第2手段による方法とその方
法を用いるための第6手段の装置によれば、手先に外力
が作用した際に、基本軸に比して摩擦力の小さな手首各
軸のモータに作用する外乱トルクから、あらかじめ定め
た座標系に沿った外力の方向、大きさを計算するため、
その値に従って手先の姿勢は保持したまま、手先の位置
のみを微小な外力に追従する力制御ができる。
According to the method of the second means of the present invention and the apparatus of the sixth means for using the method, when an external force is applied to the hand, each wrist shaft having a small frictional force as compared with the basic shaft. To calculate the direction and magnitude of the external force along a predetermined coordinate system from the disturbance torque acting on the motor,
According to this value, force control can be performed to keep only the position of the hand at a small external force while maintaining the posture of the hand.

【0031】また本発明の第3手段による方法とその方
法を用いるための第7手段の装置によれば、手先に外力
が作用した際に、手先の姿勢を決定する手首各軸のモー
タに作用する外乱トルクの値から手先の位置を決定する
基本軸のモータが動作しやすいよう付加駆動電流を求め
てあらかじめ通電しておくことで、微小な外力に対して
基本軸が追従しやすくなる。
Further, according to the method of the third means of the present invention and the apparatus of the seventh means for using the method, when an external force is applied to the hand, it acts on the motor of each axis of the wrist which determines the posture of the hand. By obtaining an additional drive current and energizing the motor in advance so that the motor of the basic axis that determines the position of the hand from the value of the disturbance torque to be easily operated, the basic axis can easily follow a small external force.

【0032】また本発明の第4手段による方法とその方
法を用いるための第8手段の装置によれば、手先に外力
が作用した際に、手先の姿勢を決定する手首各軸のモー
タに作用する外乱トルクから、あらかじめ定めた座標系
に沿った外力の方向を計算し、その方向にのみ動作しや
すいように手先の位置を決定する基本軸のモータに通電
するための付加駆動電流を求めてあらかじめ通電してお
くことで、あらかじめ定めた座標系に沿った微小な外力
に対してロボットが追従しやすくなる。
Further, according to the method of the fourth means of the present invention and the apparatus of the eighth means for using the method, when an external force is applied to the hand, it acts on the motor of each axis of the wrist which determines the posture of the hand. Calculate the direction of the external force along the predetermined coordinate system from the disturbance torque to determine the position of the hand so that it is easy to operate only in that direction. By energizing in advance, the robot can easily follow a small external force along a predetermined coordinate system.

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

【図1】本発明の一実施の形態例におけるロボットの制
御方法の基本概念図
FIG. 1 is a basic conceptual diagram of a robot control method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態例におけるロボットの制
御方法の基本概念図
FIG. 2 is a basic conceptual diagram of a robot control method according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態例におけるロボットの制
御装置の構成図
FIG. 3 is a configuration diagram of a robot control device according to an embodiment of the present invention;

【図4】本発明の実施例におけるロボットの制御装置の
構成図
FIG. 4 is a configuration diagram of a robot control device according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例におけるロボットの制御装置の
構成図
FIG. 5 is a configuration diagram of a robot control device according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例におけるロボットの制御装置の
構成図
FIG. 6 is a configuration diagram of a robot control device according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボットマニピュレータ 2 手先 3 手首回転軸 4 手首回転軸 5 手首回転軸 6 基本回転軸 7 基本回転軸 8 基本回転軸 9 手首軸の外乱トルク推定手段 10 外力計算手段 11 力制御手段 12 姿勢保持型力制御手段 13 駆動電流付加手段 14 座標指定型駆動電流付加手段 REFERENCE SIGNS LIST 1 robot manipulator 2 hand 3 wrist rotation axis 4 wrist rotation axis 5 wrist rotation axis 6 basic rotation axis 7 basic rotation axis 8 basic rotation axis 9 wrist axis disturbance torque estimation means 10 external force calculation means 11 force control means 12 posture holding force Control means 13 Drive current adding means 14 Coordinate designation type drive current adding means

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータの回転速度と駆動電流からモータ
軸端に作用する外乱トルクを推定し、アーム先端の手先
に外力が作用した際に、手先の姿勢を決定する手首各軸
のモータに作用する外乱トルクから、あらかじめ定めた
座標系に沿った外力の方向、大きさを計算し、その値に
従ってロボットを動作させるロボットの制御方法。
1. A method of estimating a disturbance torque acting on an end of a motor shaft from a rotation speed of a motor and a driving current, and determining an attitude of the hand when an external force acts on a tip of an arm tip. A method of controlling a robot that calculates the direction and magnitude of an external force along a predetermined coordinate system from a disturbance torque to be generated and operates the robot according to the calculated values.
【請求項2】 モータの回転速度と駆動電流からモータ
軸端に作用する外乱トルクを推定し、アーム先端の手先
に外力が作用した際に、手先の姿勢を決定する手首各軸
のモータに作用する外乱トルクから、あらかじめ定めた
座標系に沿った外力の方向、大きさを計算し、その値に
従って手先の姿勢は保持したまま、手先の位置のみを動
作させるロボットの制御方法。
2. A method of estimating a disturbance torque acting on a motor shaft end from a rotation speed of a motor and a driving current, and determining an attitude of the hand when an external force acts on a tip of an arm tip. A method of controlling a robot that calculates the direction and magnitude of an external force along a predetermined coordinate system from a disturbance torque to be generated, and operates only the position of the hand while maintaining the posture of the hand according to the values.
【請求項3】 モータの回転速度と駆動電流からモータ
軸端に作用する外乱トルクを推定し、アーム先端の手先
に外力が作用した際に、手先の姿勢を決定する手首各軸
のモータに作用する外乱トルクの値から、手先の位置を
決定する基本軸のモータへの付加駆動電流をもとめてあ
らかじめ通電するロボットの制御方法。
3. A method of estimating a disturbance torque acting on a motor shaft end from a rotation speed of a motor and a driving current, and applying an external force to a tip of an arm tip to determine a posture of the tip. A method of controlling a robot that energizes in advance by obtaining an additional drive current to a motor of a basic axis that determines a position of a hand from a value of disturbance torque to be performed.
【請求項4】 モータの回転速度と駆動電流からモータ
軸端に作用する外乱トルクを推定し、アーム先端の手先
に外力が作用した際に、手先の姿勢を決定する手首各軸
のモータに作用する外乱トルクから、あらかじめ定めた
座標系に沿った外力の方向を計算し、その方向にのみ動
作しやすいように手先の位置を決定する基本軸のモータ
に通電するための付加駆動電流を求めてあらかじめ通電
するロボットの制御方法。
4. A method of estimating a disturbance torque acting on a motor shaft end from a rotation speed of a motor and a driving current, and acting on a motor of each wrist axis for determining a posture of the hand when an external force acts on a hand at a tip of an arm. Calculate the direction of the external force along the predetermined coordinate system from the disturbance torque to determine the position of the hand so that it is easy to operate only in that direction. A control method for a robot that is energized in advance.
【請求項5】 モータの回転速度と駆動電流からモータ
軸端に作用する外乱トルクを推定する外乱トルク推定手
段と、アーム先端の手先の姿勢を決定する手首各軸のモ
ータに作用する外乱トルクからあらかじめ定めた座標系
における手先に作用する外力を計算する外力計算手段
と、前記外力計算手段の出力である外力の方向、大きさ
にしたがってロボットを動作させる力制御演算手段とを
有することを特徴としたロボットの制御装置。
5. A disturbance torque estimating means for estimating a disturbance torque acting on a motor shaft end from a rotation speed of a motor and a driving current, and a disturbance torque acting on a motor of each shaft of a wrist which determines a posture of a tip of an arm tip. External force calculation means for calculating an external force acting on the hand in a predetermined coordinate system; and force control calculation means for operating the robot in accordance with the direction and magnitude of the external force output from the external force calculation means. Robot control device.
【請求項6】 モータの回転速度と駆動電流からモータ
軸端に作用する外乱トルクを推定する外乱トルク推定手
段と、アーム先端の手先の姿勢を決定する手首各軸のモ
ータに作用する外乱トルクからあらかじめ定めた座標系
における手先に作用する外力を計算する外力計算手段
と、前記外力計算手段の出力である外力の方向、大きさ
にしたがって手先の姿勢は保持したまま、手先の位置の
みを動作させる姿勢保持型力制御演算手段とを有するこ
とを特徴としたロボットの制御装置。
6. A disturbance torque estimating means for estimating a disturbance torque acting on a motor shaft end from a rotation speed and a driving current of a motor, and a disturbance torque acting on a motor of each shaft of a wrist which determines a posture of a tip of an arm tip. External force calculating means for calculating an external force acting on the hand in a predetermined coordinate system; and operating only the position of the hand while maintaining the posture of the hand according to the direction and magnitude of the external force output from the external force calculating means. A control device for a robot, comprising: a posture holding type force control calculating unit.
【請求項7】 モータの回転速度と駆動電流からモータ
軸端に作用する外乱トルクを推定する外乱トルク推定手
段と、アーム先端の手先の姿勢を決定する手首各軸のモ
ータに作用する外乱トルクから手先の位置を決定する基
本軸のモータが動作しやすいように基本軸のモータにあ
らかじめ駆動電流を通電する駆動電流付加手段とを有す
ることを特徴としたロボットの制御装置。
7. A disturbance torque estimating means for estimating a disturbance torque acting on a motor shaft end from a rotation speed of a motor and a driving current, and a disturbance torque acting on a motor of each shaft of a wrist which determines a posture of a tip of an arm tip. A control device for a robot, comprising: drive current adding means for supplying a drive current to the motor of the basic axis in advance so that the motor of the basic axis that determines the position of the hand is easily operated.
【請求項8】 モータの回転速度と駆動電流からモータ
軸端に作用する外乱トルクを推定する外乱トルク推定手
段と、アーム先端の手先の姿勢を決定する手首各軸のモ
ータに作用する外乱トルクからあらかじめ定めた座標系
における手先に作用する外力を計算する外力計算手段
と、前記外力計算手段の出力である外力の方向、大きさ
にしたがって外力の作用した方向にのみ動作しやすいよ
うにあらかじめ手先の位置を決定する基本軸のモータに
駆動電流を通電する座標指定型駆動電流付加手段とを有
することを特徴としたロボットの制御装置。
8. A disturbance torque estimating means for estimating a disturbance torque acting on a motor shaft end from a rotation speed of a motor and a driving current, and a disturbance torque acting on a motor of each shaft of a wrist which determines a posture of a tip of an arm tip. External force calculating means for calculating an external force acting on the hand in a predetermined coordinate system; and a direction of the external force which is an output of the external force calculating means; A control device for a robot, comprising: a coordinate designation type driving current adding unit for supplying a driving current to a motor of a basic axis for determining a position.
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