JPS59116806A - 遠隔制御装置 - Google Patents
遠隔制御装置Info
- Publication number
- JPS59116806A JPS59116806A JP58202483A JP20248383A JPS59116806A JP S59116806 A JPS59116806 A JP S59116806A JP 58202483 A JP58202483 A JP 58202483A JP 20248383 A JP20248383 A JP 20248383A JP S59116806 A JPS59116806 A JP S59116806A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- robot
- force
- momentum
- end link
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
- G05B19/427—Teaching successive positions by tracking the position of a joystick or handle to control the positioning servo of the tool head, master-slave control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/02—Hand grip control means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/085—Force or torque sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H2239/00—Miscellaneous
- H01H2239/052—Strain gauge
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/20—Control lever and linkage systems
- Y10T74/20012—Multiple controlled elements
- Y10T74/20201—Control moves in two planes
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は全体としてロボットに関し、特に周囲と関連づ
けられるアクチュエータを有する少なくとも1個の端リ
ンクと、この端リンクに並進および/あるいは回転運動
を付与する駆動装置と、この駆動装置に制御コマンドを
与えである座標系に端リンクを動かすタイプの関節ロボ
ットの運動および/あるいは力および/あるいは運動量
をプログラムする方法および装置に関する。
けられるアクチュエータを有する少なくとも1個の端リ
ンクと、この端リンクに並進および/あるいは回転運動
を付与する駆動装置と、この駆動装置に制御コマンドを
与えである座標系に端リンクを動かすタイプの関節ロボ
ットの運動および/あるいは力および/あるいは運動量
をプログラムする方法および装置に関する。
従来、工業ロボットすなわちマニピュレータは(6)
キーアレーを介して制御されあるいはプログラムされる
。この従来方法の欠点は非直線経路に沿って行なわれる
比較的困難なロボットの案内にある。
。この従来方法の欠点は非直線経路に沿って行なわれる
比較的困難なロボットの案内にある。
同様の欠点はコンピュータのターミナルを介して数値を
入力する際に生じる。ロボットの運動をプログラムする
ためにいわゆる1ジ冒イステイツク”を使用すると、6
次元の制御コマンドを発生することができない。リンク
駆動モータを切離した後手操作するハンドルグリラグに
よってロボットが案内される公知の方法では、必須の機
構の平衡が口?、トによって操作される工具に依存する
という問題がある。さらにこのような従来の方法および
装置ではたとえ装置が力/運動量センサを有するとして
もロボットに適当な作業力/運動量を変換することはき
わめてむずかしい。力/運動量センサはロボットあるい
はマニビーレータの運動を制御しあるいはプログラムす
るのに適しており、このセンナはたとえば力あるいは回
転運動を感じるのに用いられるドイツ特許第2,727
,704号のセンナからも公知である。
入力する際に生じる。ロボットの運動をプログラムする
ためにいわゆる1ジ冒イステイツク”を使用すると、6
次元の制御コマンドを発生することができない。リンク
駆動モータを切離した後手操作するハンドルグリラグに
よってロボットが案内される公知の方法では、必須の機
構の平衡が口?、トによって操作される工具に依存する
という問題がある。さらにこのような従来の方法および
装置ではたとえ装置が力/運動量センサを有するとして
もロボットに適当な作業力/運動量を変換することはき
わめてむずかしい。力/運動量センサはロボットあるい
はマニビーレータの運動を制御しあるいはプログラムす
るのに適しており、このセンナはたとえば力あるいは回
転運動を感じるのに用いられるドイツ特許第2,727
,704号のセンナからも公知である。
本発明の主目的は工業口がットあるいは遠隔制御される
iニピュレータをプログラムする従来の方法および装置
の上述した欠点をなくすことにある。
iニピュレータをプログラムする従来の方法および装置
の上述した欠点をなくすことにある。
さらに本発明の他の目的はそのようなロボットアルいは
マニピユレータのプログラムおよび制御動作を実質的に
容易にかつ早くさせることにある。
マニピユレータのプログラムおよび制御動作を実質的に
容易にかつ早くさせることにある。
さらに本発明の他の目的はロボットの運動あるいは加工
力あるいは運動量のプログラムを組合せる方法を提供す
るにある。
力あるいは運動量のプログラムを組合せる方法を提供す
るにある。
さらに本発明の他の目的は本発明の方法を実行するだめ
の構造的に簡単で信頼性のある装置を提供することにあ
る。
の構造的に簡単で信頼性のある装置を提供することにあ
る。
上述した目的を達成するために、本発明の一つの特徴は
上述した種類の方法において、慣性グラ、トフオームに
力および/あるいは運動量の手で操作される第1のセン
サを固定し、この第1のセンサによって取り出された信
号を第1の変換マトリックスに与えてこれらの信号を第
1の力およびるいは運動量センサを固定し、第2センサ
によって取p出された信号を第2の変換マトリ、クスに
与えてこれらの信号を第2の力および/あるいは運動量
の値に変換し、第2の力および/あるいは運動量の値を
慣性系値に変換し、第1の力および/あるいは運動量の
値を慣性系値と組合せて並進および/あるいは回転速度
値を取多出し、並進および/あるいは回転速度値を端リ
ンクの座標系に゛対応する制御コマンドに変換し、この
制御コマンドを駆動装置に与えて組合せた第1の力およ
び運動量の値が周囲に前記アクチーエータを介して伝え
られるまで第1センサに作用した力および運動量の方向
に端リンクを並進あるいは回転することにある。
上述した種類の方法において、慣性グラ、トフオームに
力および/あるいは運動量の手で操作される第1のセン
サを固定し、この第1のセンサによって取り出された信
号を第1の変換マトリックスに与えてこれらの信号を第
1の力およびるいは運動量センサを固定し、第2センサ
によって取p出された信号を第2の変換マトリ、クスに
与えてこれらの信号を第2の力および/あるいは運動量
の値に変換し、第2の力および/あるいは運動量の値を
慣性系値に変換し、第1の力および/あるいは運動量の
値を慣性系値と組合せて並進および/あるいは回転速度
値を取多出し、並進および/あるいは回転速度値を端リ
ンクの座標系に゛対応する制御コマンドに変換し、この
制御コマンドを駆動装置に与えて組合せた第1の力およ
び運動量の値が周囲に前記アクチーエータを介して伝え
られるまで第1センサに作用した力および運動量の方向
に端リンクを並進あるいは回転することにある。
この本発明の装置は基準の慣性フレームに固定されたハ
ンドグリップを有し、このハンドグリップは人の手の骨
格に寸法をあわせた中空本体と測(9) 定中心点が中空本体の中心点に実質的に一致するように
中空本体の内壁にしっかシと取付けられた第1センナと
を有する。
ンドグリップを有し、このハンドグリップは人の手の骨
格に寸法をあわせた中空本体と測(9) 定中心点が中空本体の中心点に実質的に一致するように
中空本体の内壁にしっかシと取付けられた第1センナと
を有する。
本発明の好ましい実施例においては、たとえば上述した
ドイツ特許第2.727.704号に述べられたタイプ
の6次元力/回転モーメントセンサを用いる。このセン
サを取囲む中空本体はプラスチック材のような軽材料に
よって作られ、センナの低部を貫通する孔を有する。こ
の中空本体は好ましくは中空球状あるいは人の手の輪郭
にあった形状にする。センサの測定中心点と中空ノ・ン
Pルの中心点とが一致すると、オペレータによって与え
られた力およびトルクが確実に平衡される。もし直交座
標X + 7および2の空間的に固定された系に与えら
れた力がグリッツ臂あるいは工具のような口?ットのタ
ーミナルアクチェエータの並進速度コマンドを相関され
、あるいは固定された直交系の軸の一つを中心に与えら
れる回転モーメントが前記軸の一つを中心とするあるい
は選択された回転中心(たとえばアクチーエータあるい
は工具のチ(10) ッ7’)を中心とする端アクチーニー考の回転速度用コ
マンドに相関されているとすると、ロコ、トのターミナ
ルアクチェエータは座標系によって定められた空間でオ
ペレータの手により与えられた力および/あるいは回転
モーメントに対応する力および/あるいは回転モーメン
トによって任意に制御される。
ドイツ特許第2.727.704号に述べられたタイプ
の6次元力/回転モーメントセンサを用いる。このセン
サを取囲む中空本体はプラスチック材のような軽材料に
よって作られ、センナの低部を貫通する孔を有する。こ
の中空本体は好ましくは中空球状あるいは人の手の輪郭
にあった形状にする。センサの測定中心点と中空ノ・ン
Pルの中心点とが一致すると、オペレータによって与え
られた力およびトルクが確実に平衡される。もし直交座
標X + 7および2の空間的に固定された系に与えら
れた力がグリッツ臂あるいは工具のような口?ットのタ
ーミナルアクチェエータの並進速度コマンドを相関され
、あるいは固定された直交系の軸の一つを中心に与えら
れる回転モーメントが前記軸の一つを中心とするあるい
は選択された回転中心(たとえばアクチーエータあるい
は工具のチ(10) ッ7’)を中心とする端アクチーニー考の回転速度用コ
マンドに相関されているとすると、ロコ、トのターミナ
ルアクチェエータは座標系によって定められた空間でオ
ペレータの手により与えられた力および/あるいは回転
モーメントに対応する力および/あるいは回転モーメン
トによって任意に制御される。
力/モーメントと並進/回転速度との間の相関は静的あ
るいはダイナミック関係すなわちいわゆる調整規則(r
egulating rule )から決定される。
るいはダイナミック関係すなわちいわゆる調整規則(r
egulating rule )から決定される。
この規則にしたがえば、デカルト系のコマンドを口がッ
トのリンクを制御するコマンドに変換することは従来か
ら公知であシ、ここでは詳述する必要がない。口カット
のリンクの運動経路を決定する値は記憶されかつ後のく
りかえし動作に用いられる。
トのリンクを制御するコマンドに変換することは従来か
ら公知であシ、ここでは詳述する必要がない。口カット
のリンクの運動経路を決定する値は記憶されかつ後のく
りかえし動作に用いられる。
前述したように、本発明にしたがってロボットあるいは
マニピュレータの運動を制御しあるいはプログラムする
ために第1のセンサ(中空)・ンドルの内壁に固定的に
取付けられた6次元の力および/あるいは運動量センサ
)は取シ囲む空間に対して固定的に取付けられた、すな
わち慣!lEfラットフオームに固定された自由端を有
する。しかしながら、このセンナの測定方向はロボット
の工具あるいはアクチェエータに対して固定されている
座標系で決定される。この場合、制御される口?ットは
少なくとも5個の運動軸を有すべきである・このような
構成はたとえば原子力技術における遠隔IIJ 御マニ
ビーレータあるいは水中作業、あるいは宇宙分野向けに
設計されるロボットするいはマニピュレータの遠隔制御
に用いて有用である。
マニピュレータの運動を制御しあるいはプログラムする
ために第1のセンサ(中空)・ンドルの内壁に固定的に
取付けられた6次元の力および/あるいは運動量センサ
)は取シ囲む空間に対して固定的に取付けられた、すな
わち慣!lEfラットフオームに固定された自由端を有
する。しかしながら、このセンナの測定方向はロボット
の工具あるいはアクチェエータに対して固定されている
座標系で決定される。この場合、制御される口?ットは
少なくとも5個の運動軸を有すべきである・このような
構成はたとえば原子力技術における遠隔IIJ 御マニ
ビーレータあるいは水中作業、あるいは宇宙分野向けに
設計されるロボットするいはマニピュレータの遠隔制御
に用いて有用である。
さらに変形例として、本発明のノ・ンドグリッグセンサ
は口がットあるいはマニピュレータの端アクチーエータ
を直接案内することによってロボットするいはマニビー
レータの運動をプログラムするようにロボットあるいは
マニヒ0−レータのターミナルアクチーエータに固定的
に取付けられる。
は口がットあるいはマニピュレータの端アクチーエータ
を直接案内することによってロボットするいはマニビー
レータの運動をプログラムするようにロボットあるいは
マニヒ0−レータのターミナルアクチーエータに固定的
に取付けられる。
このときハンドグリップのセンサによって発生される信
号は空間的に固定された座標系に対応する値に再計算さ
れ、この値は並進および回転速度コVンドを計算するた
めに前例と同じように(空間的に固定されたセンサグリ
ラグに)作用する。
号は空間的に固定された座標系に対応する値に再計算さ
れ、この値は並進および回転速度コVンドを計算するた
めに前例と同じように(空間的に固定されたセンサグリ
ラグに)作用する。
オペレータに希望の運動を示すようにオペレータによっ
てロボットが最初に手動で案内される。
てロボットが最初に手動で案内される。
このプログラム法はふきつけ面あるいは光沢面に塗布す
るのに用いられるあらゆる種類の7オローアツグロゼツ
トに適用できる。この場合、フォローアッグロボ、トは
6軸を中心に運動する。
るのに用いられるあらゆる種類の7オローアツグロゼツ
トに適用できる。この場合、フォローアッグロボ、トは
6軸を中心に運動する。
もしロボットの運動と力あるいはモーメントを処理する
こととの組合せをプログラムしたいときに、第2の6次
元カーモーメントセンサが用いられ、この第2のセンサ
は上述した第1の一蔦ンドルグリップセンサに加えて固
定プラットフォームに固定(空間的に固定されあるいは
ロボットの端リンクとそのターミナルアクチュエータと
の間に固定的に取付けられる。以下の説明ではこの第2
のセンサはロボットリンクセンナとして説明される。
こととの組合せをプログラムしたいときに、第2の6次
元カーモーメントセンサが用いられ、この第2のセンサ
は上述した第1の一蔦ンドルグリップセンサに加えて固
定プラットフォームに固定(空間的に固定されあるいは
ロボットの端リンクとそのターミナルアクチュエータと
の間に固定的に取付けられる。以下の説明ではこの第2
のセンサはロボットリンクセンナとして説明される。
この場合、座標あるいは相関概念はロボットあるいはマ
ニピュレータを制御するのに用いられ、固定周囲と機械
的な接触がない場合にはwニピーレ(13) 2 一夕は上述した方法の一つにしたがって案内され1周囲
との機械的な接触が行なわれるとλハンドグリップセン
ナの中動操作によってi二%、レータにプログラムされ
る接触力あるいはモーメントに新たに調整される。この
相関概念の簡単な例ではAo、3rツトの並進および回
転コマンドがハンドグリップセンナ(第1のセンサ)お
よび口がラドリンクセンサ(第2のセンサ)の力/およ
びモーメントの和から取シ出される。このように自由に
移動できるロボット(周囲に接触しないで)の並進およ
び回転運動の制御と、接触か行なわれたときの力/運動
量の調整との間の連続的な移シ変シは行なわれる。
ニピュレータを制御するのに用いられ、固定周囲と機械
的な接触がない場合にはwニピーレ(13) 2 一夕は上述した方法の一つにしたがって案内され1周囲
との機械的な接触が行なわれるとλハンドグリップセン
ナの中動操作によってi二%、レータにプログラムされ
る接触力あるいはモーメントに新たに調整される。この
相関概念の簡単な例ではAo、3rツトの並進および回
転コマンドがハンドグリップセンナ(第1のセンサ)お
よび口がラドリンクセンサ(第2のセンサ)の力/およ
びモーメントの和から取シ出される。このように自由に
移動できるロボット(周囲に接触しないで)の並進およ
び回転運動の制御と、接触か行なわれたときの力/運動
量の調整との間の連続的な移シ変シは行なわれる。
本実施例ではロボットリンクセンナを用いてターミナル
アクチェエータの重さあるいは慣性に依存して変えられ
た空間位置によっであるいはターミナルアクチェエータ
の強い加速によって生じる計算誤差を補償することがで
きる。ロボットのターミナルアクチェエータの運動経路
だけでなくこの運動中に検出あるいは取出される力ある
いはモー(14) − メントは後で〈力かえして使用するために再生できるよ
うに好ましくはメモリに記憶される。キーターミナル工
具あるいはアクチーエータの特定形状を考慮して人の手
によって力のみがプログラムサしている間周囲に接触す
ることによって口が。
アクチェエータの重さあるいは慣性に依存して変えられ
た空間位置によっであるいはターミナルアクチェエータ
の強い加速によって生じる計算誤差を補償することがで
きる。ロボットのターミナルアクチェエータの運動経路
だけでなくこの運動中に検出あるいは取出される力ある
いはモー(14) − メントは後で〈力かえして使用するために再生できるよ
うに好ましくはメモリに記憶される。キーターミナル工
具あるいはアクチーエータの特定形状を考慮して人の手
によって力のみがプログラムサしている間周囲に接触す
ることによって口が。
トのリングに反動モーメントが生じることが期待される
。このときには計算によって口がラドリンクセンサの瞬
間結合をなくすことが必要である。
。このときには計算によって口がラドリンクセンサの瞬
間結合をなくすことが必要である。
前述したように、力あるいはモーメントを処理するプロ
グラムとロビットの運動を組合せるために、ハンドグリ
ップセンサを第2の口カットアームセンサに加えて固定
プラットフォームあるいは口?ットの端アクチュエータ
のいずれかに固定する。後者の場合には、−・ンドグリ
ップセンサがノ・ンドルグリップセンナの後で口がット
リンクの前に取付けられることに注意すべきである。し
たがって本発明の方法は、kの手の運動にしたがって6
階級の自由度で口がットを動かすコマンドを提供するだ
けでなく周囲に与えられる力に関する瞬時の情報を送る
ことによって口?ットの動作をプ(15) ログラムする新しい可能性を開く・ 本発明の特徴を以下の実施例の構成および動作を図面と
関連して説明することによって詳細に説明する。
グラムとロビットの運動を組合せるために、ハンドグリ
ップセンサを第2の口カットアームセンサに加えて固定
プラットフォームあるいは口?ットの端アクチュエータ
のいずれかに固定する。後者の場合には、−・ンドグリ
ップセンサがノ・ンドルグリップセンナの後で口がット
リンクの前に取付けられることに注意すべきである。し
たがって本発明の方法は、kの手の運動にしたがって6
階級の自由度で口がットを動かすコマンドを提供するだ
けでなく周囲に与えられる力に関する瞬時の情報を送る
ことによって口?ットの動作をプ(15) ログラムする新しい可能性を開く・ 本発明の特徴を以下の実施例の構成および動作を図面と
関連して説明することによって詳細に説明する。
第1図および第2図において、参照数字2で示されるも
のは従来のカー回転モーメントセンナを示しておシ、こ
のセンサはたとえば前述したドイツ特許第2,727,
704号に述べられたセンサに相当する。このセンサ2
は中空球体10の内壁に一体的に取付けられている。こ
の球体10は好ましくは固いプラスチック材料のような
軽い材料によって作られる。本例では中空球体10は2
個の半球体10mおよび10bによって構成され、下半
球体10bにはセンサ2の突出部を貫通させるための下
向きの孔12が形成されている。2個の半球体のそれぞ
れの内壁部分のインターフェイス領域には環状〈ぼみl
1mおよびllbが形成されておシ、これらのくぼみに
は、2個の半球体がたとえば図示しないねじ結合によっ
てたがいにしつか(16) ’ )と接続された後、センサの周囲リング25がしっかシ
とフランジされる。
のは従来のカー回転モーメントセンナを示しておシ、こ
のセンサはたとえば前述したドイツ特許第2,727,
704号に述べられたセンサに相当する。このセンサ2
は中空球体10の内壁に一体的に取付けられている。こ
の球体10は好ましくは固いプラスチック材料のような
軽い材料によって作られる。本例では中空球体10は2
個の半球体10mおよび10bによって構成され、下半
球体10bにはセンサ2の突出部を貫通させるための下
向きの孔12が形成されている。2個の半球体のそれぞ
れの内壁部分のインターフェイス領域には環状〈ぼみl
1mおよびllbが形成されておシ、これらのくぼみに
は、2個の半球体がたとえば図示しないねじ結合によっ
てたがいにしつか(16) ’ )と接続された後、センサの周囲リング25がしっかシ
とフランジされる。
センサ2の周囲リング25は負荷ピックアップ板23に
4個のスポーク24を介して接続されている。この負荷
ピックアップ板23の下面はスポーク24に対して直角
に伸びそして下半球体10bの孔12を介して下方向に
伸びたペース部分21と一体に示されている4個のサポ
ート22を介して接続されている。本発明によれば、ピ
ックアップ板23の測定中心点Sが中空球体10の中心
と一致するように中空球体10にセンサ2が増付けられ
ている。また以下の説明では中空球体10とカー運動量
センサ2とのこの一体接続構造はノーンPグリッゾセン
サ1と称される。球体10の測定中心点Sのセンタリン
グによって球状ノーンドグリップ1に置かれる人の千6
(第3図ないし第6図参照)によって与えられる力およ
びモーメントを安定的に平均化することができる。前述
したドイツ゛特許から理解できるようにひずみ測定r−
ジあるいはストリッグはスポーク24の上および下側(
17) 面およびサポート22の垂直側面に増付けられる。
4個のスポーク24を介して接続されている。この負荷
ピックアップ板23の下面はスポーク24に対して直角
に伸びそして下半球体10bの孔12を介して下方向に
伸びたペース部分21と一体に示されている4個のサポ
ート22を介して接続されている。本発明によれば、ピ
ックアップ板23の測定中心点Sが中空球体10の中心
と一致するように中空球体10にセンサ2が増付けられ
ている。また以下の説明では中空球体10とカー運動量
センサ2とのこの一体接続構造はノーンPグリッゾセン
サ1と称される。球体10の測定中心点Sのセンタリン
グによって球状ノーンドグリップ1に置かれる人の千6
(第3図ないし第6図参照)によって与えられる力およ
びモーメントを安定的に平均化することができる。前述
したドイツ゛特許から理解できるようにひずみ測定r−
ジあるいはストリッグはスポーク24の上および下側(
17) 面およびサポート22の垂直側面に増付けられる。
サポート22の垂直側面は周囲リング25に対して直角
位置にあシ、したかりて固定された慣性ブラットフオー
ムに対するピックアップ板のひずみあるいは曲げ量に比
例した電圧を発生する。曲げノ代)に周囲リングの平面
に対する負荷ピックアッグ板23上の少なくとも3点の
垂直ずれ、およびセンサペース部分21に対するキック
アップ板23上の少なくとも3点あるいは周面リング2
5の水平ずれを測定することもできる、ピックアップ板
の垂直および水平ずれは公知の適当なセンナによって測
定できる。
位置にあシ、したかりて固定された慣性ブラットフオー
ムに対するピックアップ板のひずみあるいは曲げ量に比
例した電圧を発生する。曲げノ代)に周囲リングの平面
に対する負荷ピックアッグ板23上の少なくとも3点の
垂直ずれ、およびセンサペース部分21に対するキック
アップ板23上の少なくとも3点あるいは周面リング2
5の水平ずれを測定することもできる、ピックアップ板
の垂直および水平ずれは公知の適当なセンナによって測
定できる。
第3図ないし第6図において、リンク35がジ冒インド
31によって連結された関節アームを有するロデット3
が簡略に示されている。このロボットシステムの示され
る軸32の下にある最後のリンクの自由端にはグリップ
形式の端アクチーエータ33が取付けられている。ハン
ドグリップセンサ1(2)に運動および/あるいは力お
よび/あるいは回転モーメントを付与することによって
人の(18) 手6が、プログラムにしたがって処理するのに適したデ
ータに変換して口がット3を制御しこれによジアームが
ハンドグリ、グセンサに与えられた運動および力に追従
する信号を作多出す。端アクチーエータ33の実際の運
動はオペレータ(人の目61によって模式的に示される
)によシ視覚的に管理される。
31によって連結された関節アームを有するロデット3
が簡略に示されている。このロボットシステムの示され
る軸32の下にある最後のリンクの自由端にはグリップ
形式の端アクチーエータ33が取付けられている。ハン
ドグリップセンサ1(2)に運動および/あるいは力お
よび/あるいは回転モーメントを付与することによって
人の(18) 手6が、プログラムにしたがって処理するのに適したデ
ータに変換して口がット3を制御しこれによジアームが
ハンドグリ、グセンサに与えられた運動および力に追従
する信号を作多出す。端アクチーエータ33の実際の運
動はオペレータ(人の目61によって模式的に示される
)によシ視覚的に管理される。
第3図に示される実施例において、ハンドグリップセン
サ1(2)は大きな慣性の、すなわち周面に固定された
プラットフォームに固定されている。
サ1(2)は大きな慣性の、すなわち周面に固定された
プラットフォームに固定されている。
オペレータの手6がハンドグリップセンサの中空本体に
ロボット3によって模写される運動および力を移すと、
センサ2は対応する電圧を発生する〇これらの信号はセ
ンサマトリックス7で乗算され、力におよびモーメン)
Mを表わす値に変換される〇これらの力におよびモーメ
ントMはユニット8の対応するアルカリズムによシ並進
運動/回転速度X′またJd y’に変換される。およ
び回転速度X′およびy′は矩形のデカルト座標系(r
ectangular cartesiancoord
inate s+ystem )にしたがってユニット
9で(19) 変換される。従来のデータ処理技術で知られるようにハ
ンドグリップセンサlにょっで作られる信号、シたがっ
てロボットのプログラム用制御データは後で使用するた
めに記憶される。ハンドグリップセンサ1はロボット3
のペースと同様に周囲に対して固定されているという事
実にもとづいてハンドグリップセンサ1に入力される方
向は口がット3の座標の直交デカルト座標系に一致する
〇変形例としてセンサ2により入力される運動の方向は
以下に詳述するように可動工具あるいは端アクチーエー
タ33に対して固定された座標に関係づけられる。第3
図の実施例はたとえば原子力、水中あるいは宇宙におい
て遠隔側fi11されるマニピーレータに用いられるよ
うにロボット3の遠隔制御に適している。
ロボット3によって模写される運動および力を移すと、
センサ2は対応する電圧を発生する〇これらの信号はセ
ンサマトリックス7で乗算され、力におよびモーメン)
Mを表わす値に変換される〇これらの力におよびモーメ
ントMはユニット8の対応するアルカリズムによシ並進
運動/回転速度X′またJd y’に変換される。およ
び回転速度X′およびy′は矩形のデカルト座標系(r
ectangular cartesiancoord
inate s+ystem )にしたがってユニット
9で(19) 変換される。従来のデータ処理技術で知られるようにハ
ンドグリップセンサlにょっで作られる信号、シたがっ
てロボットのプログラム用制御データは後で使用するた
めに記憶される。ハンドグリップセンサ1はロボット3
のペースと同様に周囲に対して固定されているという事
実にもとづいてハンドグリップセンサ1に入力される方
向は口がット3の座標の直交デカルト座標系に一致する
〇変形例としてセンサ2により入力される運動の方向は
以下に詳述するように可動工具あるいは端アクチーエー
タ33に対して固定された座標に関係づけられる。第3
図の実施例はたとえば原子力、水中あるいは宇宙におい
て遠隔側fi11されるマニピーレータに用いられるよ
うにロボット3の遠隔制御に適している。
第4図の実砲例は、前述した実施例とことなシ、ハンド
グリップセンサ1はロボット3の端アクチュエータ33
のすぐ上に固定されている。この場合、前述した例と同
様に−ンドグリップセンサ1のセンサ2によって発生さ
れる信号はセンサマド(20) リックスフに送られ、ここで乗Xされて力にあるいはモ
ーメントMに対応するデータに変換される。
グリップセンサ1はロボット3の端アクチュエータ33
のすぐ上に固定されている。この場合、前述した例と同
様に−ンドグリップセンサ1のセンサ2によって発生さ
れる信号はセンサマド(20) リックスフに送られ、ここで乗Xされて力にあるいはモ
ーメントMに対応するデータに変換される。
これらの力/モーメントは空間に固定された座標系に変
換され、ついで対応するアルゴリズム81によシ再び並
進および回転速度データに変換される・第3図と同じよ
うに、これらのr−夕は再び座標変換ステップ9で口カ
ットアーム35のゾ四インド31の駆動部を制御するの
に適したコマンドに変換される。したがってこのような
構成では、希望の運動経路に沿ってロア1e ツ) 3
のアームを人の手が積極的に案内し、そうする場合にこ
れらの運動を直接プログラムする。この種の構成はいわ
ゆるフォローアラプロd? 、トといわれるもので、こ
のフォローアツプロボットはたとえば表面を塗布するの
に用いられる。このフォローアラプロピットのアームは
6軸の方向に動くことができる。
換され、ついで対応するアルゴリズム81によシ再び並
進および回転速度データに変換される・第3図と同じよ
うに、これらのr−夕は再び座標変換ステップ9で口カ
ットアーム35のゾ四インド31の駆動部を制御するの
に適したコマンドに変換される。したがってこのような
構成では、希望の運動経路に沿ってロア1e ツ) 3
のアームを人の手が積極的に案内し、そうする場合にこ
れらの運動を直接プログラムする。この種の構成はいわ
ゆるフォローアラプロd? 、トといわれるもので、こ
のフォローアツプロボットはたとえば表面を塗布するの
に用いられる。このフォローアラプロピットのアームは
6軸の方向に動くことができる。
第5図は第3図と同様の構成を示しておフ、ノーンドグ
リップセンサ1は固定ブラケット7オームに固牽されて
いる。6方向の力あるいはモーメントを検出するように
設計された追加センサ4が軸(21) 32の下の最後のリンクと端アクチュエータ33との間
に取付けられている。このような構成において、ロボッ
ト3を制御するために、相関概念が用いられ、この概念
にしたがって固定された物体と機械的接触をしないロボ
ットが第3図の実施例にしたがって案内される。そして
周囲、たとえば加工物200との接触が行なわれると、
ハンドグリップセンサ1に人の手6によってプログラム
された接触力あるいはモーメントに口がットアームは調
整される。
リップセンサ1は固定ブラケット7オームに固牽されて
いる。6方向の力あるいはモーメントを検出するように
設計された追加センサ4が軸(21) 32の下の最後のリンクと端アクチュエータ33との間
に取付けられている。このような構成において、ロボッ
ト3を制御するために、相関概念が用いられ、この概念
にしたがって固定された物体と機械的接触をしないロボ
ットが第3図の実施例にしたがって案内される。そして
周囲、たとえば加工物200との接触が行なわれると、
ハンドグリップセンサ1に人の手6によってプログラム
された接触力あるいはモーメントに口がットアームは調
整される。
ロボットジ璽インドセンサといわれる口がットアームの
最終リンクに取付けられた第2センサ4はマトリックス
71に結合され、そこで後者のセンサによって取シ出さ
れた信号が乗算によシカKRo bあるいはモーメン)
M。bを示すデータに変換され、ついでつぎの殺82で
慣性系値KRo、およびMRobに変換される。この処
理俊では、力KRobあるいはMRo、を慣性値に変換
する前あるいは後に測定値の補償が行なわれる。この補
償は端アクチーエータ33の負荷変動を受けやすい。そ
の後第5図(22) に示されるような簡単な処理例では口&ツ)センサ4か
ら力あるいはモーメン) K+R0,およびMAo。
最終リンクに取付けられた第2センサ4はマトリックス
71に結合され、そこで後者のセンサによって取シ出さ
れた信号が乗算によシカKRo bあるいはモーメン)
M。bを示すデータに変換され、ついでつぎの殺82で
慣性系値KRo、およびMRobに変換される。この処
理俊では、力KRobあるいはMRo、を慣性値に変換
する前あるいは後に測定値の補償が行なわれる。この補
償は端アクチーエータ33の負荷変動を受けやすい。そ
の後第5図(22) に示されるような簡単な処理例では口&ツ)センサ4か
ら力あるいはモーメン) K+R0,およびMAo。
の慣性値がハンドグリップセンサ1のセンサ2からの力
に′M、、あるいはに、’、、、に加えられ、並進およ
び回転速度に直接変換される。第3図および第4図の例
と同様に並進および回転速度X′又はデは再び座標変換
系9でロボットアームのジヨイントを駆動するのに与え
られる適当なジヨイント制御コマンドに変換される。グ
リッツ433の特定の構成にもとづいてグリフAlが固
定された対象と接触した後反作用モーメントが口yf、
7)アームのジヨイントに発生されると、ノーンドグリ
ップセンサ1に人の手によって力だけがあらかじめプロ
グラムされていたとしても、これらの反作用モーメント
に応じて第2センサ4によって発生される信号はつぎの
データ処理ステップで中和される。
に′M、、あるいはに、’、、、に加えられ、並進およ
び回転速度に直接変換される。第3図および第4図の例
と同様に並進および回転速度X′又はデは再び座標変換
系9でロボットアームのジヨイントを駆動するのに与え
られる適当なジヨイント制御コマンドに変換される。グ
リッツ433の特定の構成にもとづいてグリフAlが固
定された対象と接触した後反作用モーメントが口yf、
7)アームのジヨイントに発生されると、ノーンドグリ
ップセンサ1に人の手によって力だけがあらかじめプロ
グラムされていたとしても、これらの反作用モーメント
に応じて第2センサ4によって発生される信号はつぎの
データ処理ステップで中和される。
第6図には前述した第5図および第4図の構成を組合せ
た構成が示されている。この実施例では最終アームジ、
インドの軸32の下で第20デツ(23) トアームセンサ4の前の口がットアームの最終リンクに
ハンドグリップセンサ1(2)が固定されている。
た構成が示されている。この実施例では最終アームジ、
インドの軸32の下で第20デツ(23) トアームセンサ4の前の口がットアームの最終リンクに
ハンドグリップセンサ1(2)が固定されている。
第5図および第6図に示される構成は口y3=”ットア
ームに直接人の手によって導かれた運動の教えこみ、加
工物200あるいは設備処理等の受動装置(recep
tim deyiee )のような周囲についてロボッ
トの力おるいはモーメントの影響を変えることができる
@一方第3図および第4図に示される装置は固定された
対象と機械的に接触した抜力およびモーメントを制御す
るとなくロボットあるいはマニピーレークの運動をプロ
グラムするのに適している。
ームに直接人の手によって導かれた運動の教えこみ、加
工物200あるいは設備処理等の受動装置(recep
tim deyiee )のような周囲についてロボッ
トの力おるいはモーメントの影響を変えることができる
@一方第3図および第4図に示される装置は固定された
対象と機械的に接触した抜力およびモーメントを制御す
るとなくロボットあるいはマニピーレークの運動をプロ
グラムするのに適している。
上述した要素のそれぞれあるいは2個あるいはそ以上の
ものが上述したタイプと異なる構造の他のタイプに利用
できることも理解していただきたい。
ものが上述したタイプと異なる構造の他のタイプに利用
できることも理解していただきたい。
また本発明は前述した実施例に限定されず種々の応用、
変形が考えられることはもちろんである。
変形が考えられることはもちろんである。
以上述べたように本発明によれば実質的に容易にかつ早
く工業口ゲットあるいはマニピーレークのプログラミン
グを行なうことができ、しかもそ(24) の構造も簡単で信頼性のある方法および装置が得られる
。
く工業口ゲットあるいはマニピーレークのプログラミン
グを行なうことができ、しかもそ(24) の構造も簡単で信頼性のある方法および装置が得られる
。
第1図は本発明が適用されたー・ンドグリップセンサの
部分的に切欠いた斜視図、第2a図は第1図のハンドグ
リップセンサの軸A−Hに沿った縦断面図、第2b図は
第1図の軸C−Dに沿った縦断面図、第3図は示される
プログラムフローチャートにしたがって離間して固定さ
れたー・ンドグリッグセンサによってロボットの運動を
制御しあるいはプログラムする実施例を示す概要図、第
4図はハンドグリップセンサがロボットのターミナルア
クチェエータに固定されている本発明の他の実施例を示
す図、第5図は口ざットのターミナルアクチーエータが
固定的に取付けられたカーモーメントセンナを有し、か
つ示されるフローチャートが固定的に取付けられたー・
ンドグリップセンサによるプログラム法を示す第3図の
構成の変形例を示す図、第6図はロボットの可動端リン
クがカーモーメントセンサおよびノーンドグリップセン
サを(25) 有し、かつフローチャートがこのセンサ構成によりロボ
ットをプログラムする方法を示す第5図の構成のさらに
変形例を示す図である。 1・・・ハンドグリップセンサ、2・・・センサ、3゛
°。 口・甘・ソト、4・・・追加センサ、6・・・人の手、
7.71・・・センサマトリックス、8.81.82・
・・アルがリズム、10・・・中空球体、10m、10
b・・・半球体、12・・・孔、21・・・ベース部分
、23・・・負荷ピックアップ板、24・・・スポーク
、25・・・周囲リング、31・・・ジ璽インド、33
・・・端アクチュエータ、35・・・口が、トアーム。 (26)
部分的に切欠いた斜視図、第2a図は第1図のハンドグ
リップセンサの軸A−Hに沿った縦断面図、第2b図は
第1図の軸C−Dに沿った縦断面図、第3図は示される
プログラムフローチャートにしたがって離間して固定さ
れたー・ンドグリッグセンサによってロボットの運動を
制御しあるいはプログラムする実施例を示す概要図、第
4図はハンドグリップセンサがロボットのターミナルア
クチェエータに固定されている本発明の他の実施例を示
す図、第5図は口ざットのターミナルアクチーエータが
固定的に取付けられたカーモーメントセンナを有し、か
つ示されるフローチャートが固定的に取付けられたー・
ンドグリップセンサによるプログラム法を示す第3図の
構成の変形例を示す図、第6図はロボットの可動端リン
クがカーモーメントセンサおよびノーンドグリップセン
サを(25) 有し、かつフローチャートがこのセンサ構成によりロボ
ットをプログラムする方法を示す第5図の構成のさらに
変形例を示す図である。 1・・・ハンドグリップセンサ、2・・・センサ、3゛
°。 口・甘・ソト、4・・・追加センサ、6・・・人の手、
7.71・・・センサマトリックス、8.81.82・
・・アルがリズム、10・・・中空球体、10m、10
b・・・半球体、12・・・孔、21・・・ベース部分
、23・・・負荷ピックアップ板、24・・・スポーク
、25・・・周囲リング、31・・・ジ璽インド、33
・・・端アクチュエータ、35・・・口が、トアーム。 (26)
Claims (9)
- (1)7クテーエータを備えた端リンクと、この端リン
クに並進および/あるいは回転モーメントを付与する駆
動装置と、この駆動装置に制御コマンドを与えである座
標系にしたがって端リンクを動かす制御装置とを有する
関節ロボットの運動および/あるいはモーメントをプロ
グラムする方法において、 基準の慣性フレームに対して力および/あるいは運動量
の手で操作される第1センサを固定し;この第1センサ
によって得られた信号を第1の力および/あるいは運動
量の値に変換シ;端リンクとアクチュエータとの間に力
および/あるいは運動量の第2センサを固定し;第2セ
ンサによって得られた信号を第20力および/あるいは
運動量の値に変換し; この第2の力および/あるいは運動量の値を慣性系の値
に変換し; 第1の力および/あるいは運動量の値を慣性系め値を組
合せて並進および/あるいは回転速度の値を引き出し、 並進および/あるいは回転速度の値を前記ロボットの端
リンクの運動の前記座標系に適合する駆動コマンドに変
換し、 この駆動コマンドを前記駆動装置に供給して人の手によ
って前記第1センサに与えられた力および/あるいはモ
ーメントの方向に端リンクを並進あるいは回転し、これ
によりロボットの並進および回転運動が周囲に対する対
応した力および/あるいはモーメントに変えられること
を特徴とする工業口が、トあるいはVニピュレータのプ
ログラム方法。 - (2) 前把手で操作される第1センサは固定された
慣性ゾラット7オームに固定されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の方法。 - (3)前把手で操作される第1センナは第2センサの前
のロボットの端リングに固定され、さらに第1センサか
らの信号を空間に固定されている座標系の信号値に変換
することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法
。 - (4)すらにアクチーエータの負荷の変動にもとづくエ
ラーのために慣性値に変換する前あるいは後の第2の力
および/あるいは運動量の値を補償する特許請求の範囲
第1項記載の方法。 - (5) アクチュエータを有する端リンクと、この端
リンクに並進および/あるいは回転運動を付与する駆動
装置と、この駆動装置に駆動コマンドを与えである座標
系に前記端リンクを動かす制御装置とを有する関節ロピ
ットの運動をプログラムする方法において、 基準の慣性フレームに対して力および/あるいはモーメ
ントの手で操作される第1センサを固定し、第1センサ
によって得られる信号を第1の力および/あるいは運動
量の値に変換し、アルゴリズムにしたがって前記第1の
力および/あるいは運動量の値を並進および速度の値に
変換し、この並進および/あるいは回転速度値を前記口
?ットの端リンクの運動の前記座標系に適合する駆動コ
マンドに変換することを特徴とする工業ロボットあるい
はマニピュレータのプログラム方法。 - (6)手で操作される前記第1センサは前記ロボットの
端リンクに固定され、さらに前記第1および/あるいは
運動量の値を空間に固定されているある座標系に適合す
る値に変換し、ついで変換値を並進および回転速度値に
変換することを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の
方法。 - (7) アクチュエータを有する端リンクと、この端
リンクに並進および/あるいは回転運動゛を付与する駆
動装置と、この駆動装置に制御コマンドを与えである座
標系にしたがって最終リンクを動かすIIrII御装置
と全装置る関節口?、トの運動をプログラムする装置に
おいて、 変形できる測定部と固定ベース部とを有するカー運動量
センナと、 人の手によって操作されるのに適した外表面を有する中
空本体と、 この中空本体の中心点が前記センナの測定部の中心点に
実質的に一致するように前記センサの測定部にしっかシ
と接続された内表面部分とが組合されたハンドグリ、プ
センサユニットを有することを特徴とする工業口ゲット
あるいはマニピュレータのプログラム装置。 - (8) 前記中空本体は前記センナのペース部を貫通
する孔が形成された軽量材、好ましくは固いシラステ、
り材によって作られていることを特徴とする特許請求の
範囲第7項記載の装置。 - (9)前記中空本体は、球形状を有し12個のしっかシ
と連結された半球体の組合せであ)、前記孔は前記半球
体の一つに形成されかつ2個の半球体の分離面に直角な
中心軸を定めることを特徴とする特許請求の範囲第8項
記載の装置。 αQ 前記球形状の中空本体の内表面部分には2個の半
球体の分離面に延在する現状くぼみが形成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の装置。 αや 前記センサの測定部は均等に分配されたス(5) ボークによって前記リングに接続されかつ前記スI−り
に対して直角に向けられた直線状のサポートによって前
記七ン丈のペース部にさらに接続されて前記全ハンドグ
リラグセンサユニットの測定中心点が球形状の前記中空
本体の中心点に置かれしかも2個の半球体の分離面に置
かれた負荷ピックアップ板を有することを特徴とする特
許請求の範囲第10項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3240251.1 | 1982-10-30 | ||
DE19823240251 DE3240251A1 (de) | 1982-10-30 | 1982-10-30 | Verfahren zum programmieren von bewegungen und erforderlichenfalls von bearbeitungskraeften bzw. -momenten eines roboters oder manipulators und einrichtung zu dessen durchfuehrung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59116806A true JPS59116806A (ja) | 1984-07-05 |
JPH0610769B2 JPH0610769B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=6176987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58202483A Expired - Lifetime JPH0610769B2 (ja) | 1982-10-30 | 1983-10-28 | 遠隔制御装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4589810A (ja) |
EP (1) | EP0108348B1 (ja) |
JP (1) | JPH0610769B2 (ja) |
DE (2) | DE3240251A1 (ja) |
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