JPS5822686A - 2腕多軸ロボツトにおける軸駆動制御装置 - Google Patents

2腕多軸ロボツトにおける軸駆動制御装置

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JPS5822686A
JPS5822686A JP12178981A JP12178981A JPS5822686A JP S5822686 A JPS5822686 A JP S5822686A JP 12178981 A JP12178981 A JP 12178981A JP 12178981 A JP12178981 A JP 12178981A JP S5822686 A JPS5822686 A JP S5822686A
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JP
Japan
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arm
axis
target data
robot
arms
Prior art date
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Application number
JP12178981A
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English (en)
Inventor
小柳 晴生
秀島 啓治
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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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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、2腕多軸ロボツト(二おける軸駆動制御装
置に関する。
近年、特に製造加工業分野では、溶接、塗装。
機械加工9組立、検査、測定−L程等の自動化の強い要
請に応えて各種の産業用ロボットの開発が盛んである。
この産業用ロボットとしては、例えば人間の上肢の動作
機能に類似した様々な動作機能や認識機能及び感覚機能
等を有して、自律的に行動し得る所謂知能(インテリジ
ェント)ロボットが主流になりつつある。
そして、このようなインテリジェントロボットにあって
は、人間の上肢の動作機能に類似した動作機能を持たせ
るため(=、例えば人間を真似て左右対称に軸構成した
複数の軸(上腕、下腕等に相当する)からなる2本の腕
を有する2腕多軸(多関節)の形態を採ることが多い。
ところで、このような2腕多軸ロボツトでは、一方の腕
に対して他方の腕を所定の位置関係を保ちながら追従さ
せる所謂協調動作を行わせることがある。
ところが、このような協調動作を行わせる際に、ティー
チインプレイパック方式、すなわち腕を初期位置から所
定の径路で目標位置まで手動操作により実際に動かすこ
とによって、通過すべき点及び目標点の座標をロボット
の制御部に記憶させた後、その記憶した各座標点を通過
して目標位置(=到達するように腕を駆動制御する方式
を採用した場合、一方の腕に対して他方の腕を所定の位
置関係を精度良く保つよう(−追従させることは、手動
操作によるティーチングの性質上大変難しかった。
この発明は、そのような背景に鑑みてなされたものであ
って、上記のような2腕多軸ロボツトにおいて、該ロボ
ットの2本の腕における一方の腕の先端の位置及び方向
を示す第1の目標データ(ティーチング(二よって得る
)に基づいて該一方の腕の各軸を駆動制御すると共に、
他方の腕の各軸を、前記一方の腕用の第1の目標データ
と予め定めた偏差データとに基づいて演算した第2の目
標データに基づいて駆動制御するよう叫した軸駆動制御
装置を提供して、2腕多軸ロボツトにおける一方の腕を
ティーチングするだけで、2本の腕を精度良く協調動作
させ得るようにすることを目的とする。
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。
先ず、第1図々び第2図を参照して、この発明の前提で
ある左右対称に軸構成した2腕多軸ロボツトの概要及び
この発明による棚駆動制御装置の基本概念について説明
する。
第1図C二おいて、ロボットの右腕1及び左腕2は、図
示のように夫々6軸によって左右対称に構成されている
。 なお、左右両腕1,2において、Rr1〜Rr3及
びRzt 〜R,z3が回転(Rotation)する
軸を、Prl〜Pr3及びP11〜P13が旋回(pi
vot)する軸を夫々示しており、左右両腕1゜2の先
端には夫々メカニカルハンド3.4 ヲ取IJ付けであ
る。
そして、このように構成した2腕多軸ロボツトの例えば
右腕1に関しては、そのメカニカルハンド3が所定の姿
勢で初期位置ARIから軌跡L1を描いて最終目標位置
A Rnまで移動するように、右腕1の各軸を予めティ
ーチングによって求めた空間位置座標AR2,kR3,
−−−−−−ARn−1,Aunと、これ等の各座標位
置におけるメカニカルハンド乙の方向を示すオイラー角
/’ R2,r R3,−−−−pRn−1゜pRnと
からなる第1の目標データ(二基づいて駆動制御する。
なお、オイラー角F(α、β、r)は第2図に示すよう
に定義され、メカニカルハンド6のオイラー角rRL(
αR乙、βRi、 rR’)とメカニカルハンド乙の空
間位置座標kRi(zni、 yRi、 z1′!i)
とを指定すると共に、右腕1における各軸の使役作業に
適した姿勢態様を設定すれば、右腕1の姿勢は一義的に
決定される。
そして、左腕2(1関しては、協調動作をさせる場合、
左腕2のメカニカルハンド4を、右腕1のメカニカルハ
ンド6が描く軌跡L1を一定距離平行移動して得られる
軌跡L2上をメカニカルハンド3と同じ姿勢態様でしか
もメカニカルハンド3の移動に同期して移動させれば良
い訳であるから、そのようにするための左腕2用の第2
の目標データを次のようにして求める。
すなわち、メカニカルハンド4の姿勢態様は、メカニカ
ルハンド6と全く同様であるから、前述のオイラー角p
R2,rR3,・・・・・−、rRn−1,rRnを夫
々そのままrL2. rL3.−・−FLn−1,rL
nとして用いる。
また、空間位置座標A”’ (”Lz+ YL!  Z
LL )(ie=2.3.・・・・・・、n)は、第1
図の場合例えば’2Li=ZRi+ΔZ r ’I/L
i=yRi+ΔV。
ZLi=zRi+Δz((ΔZ)2+(Δy’)2+(
Δz)2  が平行移動距離)によって求めることがで
きる。
このようにして求めたメカニカルハンド4のオイラー角
と空間位置座標とからなる第2の目標データ(二基づい
て、左腕2の各軸を右腕1の各軸と同期して駆動制御す
れば、左右両腕1,2は夫々のメカニカルハンド3,4
が軌跡Ll、L2を描いて協調的に移動するように作動
するようになる。
次に、第6図及び第4図を参照してこの発明の一実施例
を説明する。
なお、第3図及び第4図において、駆動量変換部51,
71,533,733及び軸駆動系52゜72以外の全
てのブロックは、ソフトウェアによって実現するもので
ある。
第6図において、右腕1用の第1の軸駆動制御手段5は
、図示しないロボットの制御部から逐次出力される前述
のような右腕1用の第1の目標データML(ZR1+ 
VRl、r ZR1+ αRi、βRi、γ旧→(i=
2.3.・・・・、n〕に基づいて右腕1の6つの軸を
夫々駆動制御するようになっている。
目標データ演算部6は、第1の目標データMiにおける
空間位置座標A ” (Z RL r Y RL 、 
Z Rt )に前述のような予め定めた偏差データΔM
(ΔX。
Δy、Δ2)を加算して、第2の目標データNi+二お
ける空間位置座標A” (”L2y yL+z+ Z’
LL ) =(ZRt+Δ1VRi+ΔmA zRz+
Δ2)を得るようになっている。
なお、第1図に示した左右両腕1,2の3次元空間(二
おける位置関係によっては、例えば(zLi。
11Lz+ ”LL)=”RZ−Δ’1uRi−ΔL 
zR器−Δ2)を目標データ演算部6で演算するよう(
二しても良い。
そして、この目標データ演算部6から出力される空間位
置座標A L’ (Z L LT Y L LT zL
’ )と第1の目標データMiにおけるオイラー角pn
i(αRt。
βR乙、γRi)をそのまま利用したオイラー角rLL
(αLi、βLi、rLi)とからなる第2の目標デー
タ”(”LL+ yLL+ zLL+αLz+β7.i
、 rr、i)(’=2.3.・・・・、n)に基づい
て、左腕2用の第2の軸駆動制御手段7は、左腕2の6
つの軸を夫々右腕1の駆動制御と同期して駆動制御する
ようになっており、これにより左右両腕の協調動作を達
成できる。
第1.第2の軸駆動制御手段5,7は、夫々座標変換部
50,70.駆動量変換部51,71.軸駆動系52.
72.及び修正制御部53.73等によって構成され、
夫々次のような動作をする。
すなわち、座標変換部50.70は、夫々第1゜第2の
目標データMi、Niと左右両腕1,2の各軸の所望姿
勢態様データとに基づいて、左右両腕1.2の各軸の回
転角及び旋回角を示す移動データθR1〜θR6,θL
1〜θL6を演算する。
駆動量変換部51.71は、夫々座標変換部50.70
から出力される移動データθR1〜θR6゜θL1〜θ
L6に基づいて、左右両腕1.2の各6つの軸を夫々駆
動するモータの駆動信号IRI〜IR6,ILl〜IL
6を形成する。
軸駆動系52.72は、夫々左右両腕1,2の各軸を駆
動する6個のモータと、これ等のモータの駆動を制御す
る位置・速度制御系とからなり、夫々駆動量変換部51
.71から出力される駆動信号IRI〜IR6,ILI
〜IL6に後述する修正制御部53.73から夫々出力
される誤差修正駆動信号ΔIRI〜ΔIR6,ΔILI
〜ΔIL6を加算した信号に基づいて、左右両腕1,2
の各軸を駆動制御する。
修正制御部53.7!lは、軸駆動系52.72によっ
て駆動制御される左右両腕1,2の各軸の姿勢により定
まるメカニカルハンド6.4の機首及び方向が、夫々第
1.第2の目標データMi、Niと一致するよう(=す
るものであり、夫々例えば第4図に示すように構成しで
ある。
第4図において、右腕1用の修正制御部56は、座標変
換部530,532.誤差演算部531.及び駆動量変
換部566によって構成され、次のような作用をする。
すなわち、先ず座標変換部560において、軸駆動系5
2の各位置検出器から出力される各軸の回転角及び旋回
角を示す実移動データθrl〜θr6を、右腕1のメカ
ニカルハンド6の位置醍び方向を示す実データMr(z
r、yr、zr、ar、βr、γr)に変換する。
次イニ、誤差演算部561において、第1の目標データ
MLと座標変換部530で得た実データMrとの差を演
算して、差データΔMri(ΔZr1=:tRiZl、
Δ’Jlri″1tRi#rrΔZr1=2R1−Zr
+Δgri=ctRi−(lr、Δβ1i=βRi−β
r、Δ1ri=γRi−lr)を得る。
そして、この誤差演痒部531において得た差データΔ
Mriを、座標変換部562において右腕1の各軸の回
転角及び旋回角を示す移動データΔθr1〜Δθr6に
変換し、さらにこの移動データΔθr1〜Δθr6を駆
動量変換部566において誤差修正駆動信号ΔIRt〜
ΔIR6に変換して、これ等の誤差修正駆動信号ΔIR
I〜ΔIR6を第6図に示すように駆動信号IRI〜I
R6に夫々加算する(ΔIR1〜ΔIR6は、Mi−M
rの時零となる)。
このような修正制御部56の作用によって、右腕1のメ
カニカルハンド6の実際の位置及び方向(姿勢)が第1
の目標データMiが示す位置及び方向と旧確に一致する
ようになる。
左腕2用の修正制御部73も、第4図に示すように右腕
1用の修正制御部56と同様C二、座標変換部730,
732.誤差演算部731.及び駆動量変換部763に
よって構成され、次の点を除いて右腕1用の修正制御部
56と略同様な作用をする。
すなわち、右腕1用の修正制御部53の誤差演算部56
1から出力される差データΔMriがゼロでない時、す
なわち右腕1のメカニカルハンド乙の位置及び方向が目
標の位置及び方向と一致していない時は、そのズレ量分
だけ左腕2のメカニカルハンド4との相対位置関係がく
ずれてしまう。
そこで、これを補正するため左腕2用の修正制御部73
の誤差演算部761では、第2の目標データNiから左
腕2の実データM1を差し引いて得た差データに、右腕
1用の修正制御部53の誤差演算部531から出力され
る差データΔMriに左右両腕1,2の作動特性によっ
て決まる定数Kをかけたものを加算して、それを差デー
タ3閤ハ(=Ni −MA +K・1Mr i )とす
る。
このようにすれば、左右両腕1,2は恰もリンクで連結
されたように連動して動くようになるので、右腕側に制
御ズレが発生しても、両者の相対位置関係は常に一定に
保たれる。
以上述べたように、こ、の発明C二よる2腕多軸ロボツ
トにおける軸駆動制御装置にあっては、一方の腕をティ
ーチングするだけで、2本の腕を精度良く協調動作させ
得るので、実用上非常に好ましい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、2腕多軸ロボツトの一例を図記号によって空
間座標系と共に示す説明図、 第2図は、オイラー角の定義を説明するための図、第6
図は、この発明の一実施例を示すブロック構成図、 第4図は、第6図における修正制御部53.76の詳細
を示すブロック構成図である。 1・・・・右腕      2・・・・左腕3.4・・
・・メカニカルハンド 5・・・・第1の軸駆動制御手段 6・・・・ロ漂データ演算部 7・・・・第2の軸駆動制御手段 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 左右対称に軸構成した2腕多軸ロボツトにおいて、
    該ロボットの2本の腕における一方の腕の先端の位置々
    び方向を示す第1の目標データに基づいて、該一方の腕
    の各軸を夫々駆動制御する第1の軸駆動制御手段と、前
    記第1の目標データと予め定めた偏差データとに基づい
    て他方の腕用の第2の目標データを演算する目標データ
    演算手段と、この目標データ演算手段によって演算した
    第2の目標データに基づいて前記他方の腕の各軸を夫々
    駆動制御する第2の軸駆動制御手段とによって構成した
    ことを特徴とする2腕多軸ロボツトにおける軸駆動制御
    装置。
JP12178981A 1981-08-05 1981-08-05 2腕多軸ロボツトにおける軸駆動制御装置 Pending JPS5822686A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS632681A (ja) * 1986-06-19 1988-01-07 富士通株式会社 複数ロボットの協調制御方法
JPS63216105A (ja) * 1987-03-05 1988-09-08 Agency Of Ind Science & Technol 複腕制御装置
US5371836A (en) * 1988-08-24 1994-12-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Position teaching method and control apparatus for robot

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