JPS58160084A - テイ−チング時におけるロボツトの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ティーチング時におけるロボットの駆動方
法に関するものである。

近時、特に製造加工業分野では、例えば人間のヒ肢の運
動機能に類似した機能等を有して、自律的（−行動し得
る産業用ロボットの開発が盛んである。

ところで、このような産業用ロボットでは、例えば溶接
、塗装２組立、研磨等の作業を行わせるために、連続経
路（ｃｐ）制御方式の１つであるティーチインプレイバ
ック方式を採用することがある。

このティーティンプレイパック方式とは、ティーチング
用操作桿によるか、あるいは直接人力によってロボット
を実際に初期位置から目標位置まで所要の軌跡で動かし
て、通過すべき点の座標を記憶させ、その記憶した座標
点を通過するように連続的に位置決めを行うことによっ
てティーチング時の動作を再現させるものである。

ところが、このようなティーチインプレイバック方式に
おいては、次のような欠点があった。

すなわち、ティーチング用操作桿による間接手動制御で
は、ロボットを正確に所要の軌跡で動がすのに熟練を要
し、又直接人力によって動かす場合は、ロボットの減速
機として逆伝達効率の良いものを用いることによってフ
リー機能を持たせれば良い訳であるが、そのようにして
も、大型のロボットや大型でなくても比較的慣性の大き
い部分（腰部等）を動かすにはある程度大きなカを必要
とするため、ロボットを自由に動がすには限界があった
。

この発明は、上記のような背景に鑑みてなされたもので
、指令信号とロボットの可動部を駆動するモータの出力
軸に取り付けた位置検出器からのフィードバック信号と
の偏差量に基づいて前記モータを駆動制御して、前記ロ
ボットの可動部を駆動するようにした公知のフリー機能
付ロボットにおいて、このロボットの可動部にティーチ
ング時に加わる外力によって前記モータの出力軸に取り
付けた位置検出器から出力されるフィードバック（ｉ’
ｉｌをティーチング指令信号として、このティーチング
指令信号と外力によるフィードバック信号を予め定めた
時間遅延させた遅延信号との偏差量に基づいて前記モー
タを駆動制御して、ロボットの可動部を駆動するように
したティーチング時におけるロボットの駆動方法を提供
して、教示者が簡単にしかも軽い力で直接ティーチング
を行えるようにするものである。

以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。

第１図は、この発明を適用したロボットの側面図である
。

同図において、ロボットの制御部等を内蔵した基部１の
Ｆ面には、核間と直交する軸１ａによって肩部２を矢示
Ａ方向に回転可能に装着している。

肩部２には、軸２ａによって上腕６を矢示Ｂ方向に旋回
可能に連結し、この上腕６の先端部には軸６ａによって
中腕４を矢示Ｃ方向に旋回可能に連結している。

また、中腕４の先端部には軸４ａによって第１Ｆ腕５を
矢示り方向に旋回”Ｔ能に連結し、この第１下腕５の先
端部には軸４ａと直交する方向に設けた軸５ａによって
第２下腕６を矢示Ｅ方向に回転可能に連結している。

さらに、第２下腕６Ｃ二は軸６ａによってメカニカルハ
ンド８を取り付けた手首７を矢示Ｆ方向に旋回可能に連
結している。

そして、上記のように可動部を構成した多関節ロボット
の各部には、夫々駆動モータが取り付けられており、こ
れ等の駆動モータを夫々基部１内の制御部からの指令や
後述するティーチング時のフィードバック指令に基づい
て駆動制御することによって、肩部２から手首７までの
各可動部を駆動するようになっている。

また、この多関節ロボットの各可動部における駆動モー
タは、逆伝達効率の良い例えばスパーギア等を用いた減
速機を介して各可動部の駆動軸に取り付けられており、
各可動部を外部から押すことによって駆動モータが回転
し得るようになっている。

すなわち、この多関節ロボットは所謂フリー機能を有し
ている。

第２図は、この発明の一実施例を示すブロック構成図で
ある。

なお、同図では肩部２から手首７までの各可動部におい
て、肩部２（二関する回路のみを具体的に示しであるが
、上腕６から手首７までの各可動部に関する回路も肩部
２と全く同様に構成されているので、それ等の説明を省
略する。

同図中、マイクロコンピュータ等からなる制御部９は、
肩部２を駆動するモータ１０の総回転量と加速、定速、
及び減速の速度情報を含む指令パルス信号ＣＰと、上腕
６から手首７までの各可動部用の指令パルス信号とを出
力する。

偏差カウンタ１１は、プレイバック時にＯＲ回路１２を
介して入力される制御部９からの指令パルス信号ＣＰの
パルス数と、後述するトランスミッションゲート１７及
びＯＲ回路１６を介して入力されるモータ１０の出力軸
１０ａに取り付けた位置検出器としてのパルスジェネレ
ータ１４がらのフィードバック信号ＦＰのパルス数との
偏差量（たまり量）ＤＳを作り出す。

なお、この偏差カウンタ１１の出力である偏差量ＤＳに
は正負があり、例えばモータ１０が時計方向（二回転し
ている時は＋ＤＳ　、逆方向ζ−回転している時は−Ｄ
８となる。

１）／Ａ変換器１５は、偏差カウンタ１１からの偏差量
ＤＳをアナログ値である電圧信号Ｓ１に変換する。

サーボ増幅器１６は、Ｄ／Ａ変換器１５からの電圧信号
Ｓｌと、パルスジェネレータ１４からのフィードバック
信号ＦＰをＦ／Ｖ変換器１７によって電圧信号に変換し
た速度フィードバック信号Ｓ２との偏竣量に応じた電圧
信号Ｓ３をモータ１０に出力し、それによってモータ１
０が回転して肩部２を所定量予め定めた速度パターンで
駆動する。

ＣＭＯ８のトランスミッションゲート１７，１８゜１９
は、夫々Ｐチャンネルゲートにローレベル信号が、Ｎチ
ャンネルゲートにハイレベル信号が入力された時にオン
し、逆にＰチャンネルゲートにバインベル信号が、Ｎチ
ャンネルゲートにローレベル信号が入力された時にオフ
する。

スイッチ２０は、プレイバックモードとティーチングモ
ードとを切換えるためのスイッチであり、このスイッチ
２０がオフの時、プルダウン抵抗２１の両端に現われる
信号ａはローレベルであり、オンの時信号ａはハイレベ
ルとなる。

そして、この信号ａがトランスミッションゲート１７の
Ｐチャンネルゲート及びトランスミッションデート１８
，１９のＮチャンネルゲートに入力されると共（：、信
号ａを図示しないＮＯＴ回路で反転した信号１がトラン
スミッションゲート１７のＮチャンネルゲート及びトラ
ンスミッションゲ−１１８，１９のＰチャンネルゲート
に入力されるようになっている。

したがって、スイッチ２０がオフの時はトランスミッシ
ョンデート１７のみがオンになり、スイッチ２０をオン
にするとトランスミッションゲート１７のみがオフにな
ってトランスミッションゲート１８，１９がオンになる
。

そこで、プレイパック時にはスイッチ２０を図示のよう
にオフにしておけば、前述したように偏差カウンタ１１
はＯＲ回路１２を介して入力される指令パルス信号ＣＰ
のパルス数と、トランスミッションゲート１７及びＯＲ
回路１３を介して入力されるフィードバック信号ＦＰの
パルス数トの偏差量ＤＳを出力するから、この偏差量Ｄ
ｅｃ基ツイてモータ１０が駆動制御される。

次に、ティーチング時にはスイッチ２ｏをオン（ニする
と、トランスミッションゲート１７がオフになり、トラ
ンスミッションゲート１８，１９がオンになる。

この状態で、教示者が例えばロボットの手首７を持って
所望の方向に力を加えると、ロボットのフリー機能によ
り各可動部のモータが回転するから、モータ１０も回転
してバルジエネレータ１４からその回転量（角）に応じ
てティーチング指令信号としてのフィードバックパルス
ＦＰが出力すれる。

そして、このフィードバックパルスＦＰは、トランスミ
ッションゲート１８を介して０１（回路１２に人力され
ると共に、トランスミッションゲート１９を介して遅延
回路２２に入力される。

遅延回路２２は、例えばシフトレジスタからなり、入力
されるフィードバック信号ＦＰを予め定めた時間遅延さ
せた遅延信号ＦＰ’をＯＲ回路１６（＝出力する。

なお、この遅延回路２２を設けた理由は、フィードバッ
ク信号ＦＰをそのままＯＲ’回路１６に入力すると、偏
差カウンタ１１の偏差ＩＤｓが零のまま変化せず、モー
タ１０が駆動されないためである。

このようにすると、ティーチング時には制御部９からは
指令パルス信号ＣＰが出力されないため、ＯＲ，回路１
２に入力されるフィードバック信号ＦＰが指令パルス信
号ＣＰ′となるから、この指令パルス信号ＣＰ’のパル
ス数とＯＲ回路１６からの遅延信号ＦＰ’のパルス数と
の偏差量Ｄ８’が偏差カウンタ４１から出力される。

したがって、この偏差量ＤＳ’−二基づいてモータ１０
が駆動制御されて肩部２がモータ１０の力によって動く
。

そして、教示者が手首７を持って連続的に各可動部のモ
ータが若干回転するだけの力で押すことを繰り返せば、
肩部２及び上腕６から手首７までの各可動部は、教示者
の力ではなく各モータの力で教示者の加えた力の方向に
自走していく。

なお、制御部９は、このティーチング時に入力される各
可動部からのフィードバック信号に基づいて各可動部の
移動位置を認識してその移動位置を記憶し、プレイパッ
ク時（−その記憶した移動位置データに基づいて指令パ
ルス信号ＣＰを形成して出力する。

また、従来のようにティーチング用操作桿によって各可
動部を動かしたければシスイッチ２１をオフにすると共
に、操作桿による操作指令を制御部９を介してＯＲ，回
路１２に出力するようにすれば良い。

以上述べたよ、うに、この発明のティーチング時におけ
るロボットの駆動方法によれば、教示者が簡１４１にし
かも軽い力でロボットを動かすことができるので、どの
ような大型のロボットや慣性の大きい可動部を有するロ
ボットであっても、所要の軌跡を正＠にティーチングで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用したロボットの一例を示す側
面図、 第２図は、この発明の一実施例を示す駆動制御回路のブ
ロック図である。 １・・・基部　　　２・・・肩部　　　６・・・上腕４
・・・中腕　　　５・・・第１下腕　６・・・第２下腕
７・・・手首　　　９・・・制御部　　１０・９．モー
タ１１・・・偏差カウンタ　　１２，１３・・・ＯＲ回
路１４・・・パルスジェネレータ（位置検出器）１６・
・・サーボ増幅器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　指令信号とロボットの可動部を駆動するモータの出
   力軸に取り付けた位置検出器からのフィードバック信号
   との偏差量に基づいて前記モータを駆動制御して、前記
   ロボットの可動部を駆動するようにしたフリー機能付ロ
   ボットにおいて、ティーチング時に前記ロボットの可動
   部に加わる外力によって前記モータの出力軸に取り付け
   た位置検出器から出力されるフィードバック信号をティ
   ーチング指令信号として、このティーチング指令信号と
   前記外力によるフィードバック信号を予め定めた時間遅
   延させた濯延信号との偏差量に基づいて前記モータを駆
   動制御して、前記ロボットの可動部を駆動するようにし
   たことを特徴とするティーチング時におけるロボットの
   駆動方法。