JPS5935754B2 - Hand position/posture control method and device for industrial robots - Google Patents

Hand position/posture control method and device for industrial robots

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JPS5935754B2
JPS5935754B2 JP2232477A JP2232477A JPS5935754B2 JP S5935754 B2 JPS5935754 B2 JP S5935754B2 JP 2232477 A JP2232477 A JP 2232477A JP 2232477 A JP2232477 A JP 2232477A JP S5935754 B2 JPS5935754 B2 JP S5935754B2
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JP
Japan
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hand
arm
link
drive mechanism
posture
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JP2232477A
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武雄 田中
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5935754B2 publication Critical patent/JPS5935754B2/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/046Revolute coordinate type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、産業用ロボットにおける手の位置および姿
勢を、それぞれ互に独立して制御し得るようにした、産
業用ロボットにおける手の位置。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a hand position in an industrial robot in which the position and posture of the hand in the industrial robot can be controlled independently of each other.

姿勢制御方法およびその装置に関する。一般に、産業ロ
ボットにおける、肩、上腕、ひじ、前腕、手首を備えた
腕と、手のひら、指を備えた手のうち、この手を、任意
の位置および任意の姿勢に設定するには、少なくとも6
自由度の上記腕が必要である。
The present invention relates to a posture control method and apparatus. In general, in an industrial robot, an arm with a shoulder, an upper arm, an elbow, a forearm, and a wrist, and a hand with a palm and fingers require at least 6
The above arms require degrees of freedom.

このため、電子計算機によつて、この腕および上記手の
運動を制御するには、上記腕の変数から上記手の位置と
姿勢を求めること、および上記手の位置と姿勢とが指定
された時、それを実現する上記腕の変数を求める必要が
あり、これら計算には、上記手の位置と姿勢の6変数に
ついての6元の非線形連立方程式を解かなければならな
い。
Therefore, in order to control the movement of this arm and the above-mentioned hand by an electronic computer, the position and posture of the above-mentioned hand must be determined from the variables of the above-mentioned arm, and when the position and posture of the above-mentioned hand are specified, , it is necessary to find the variables of the above-mentioned arm that realize this, and for these calculations, it is necessary to solve six nonlinear simultaneous equations for the six variables of the above-mentioned hand position and posture.

この場合に、上記腕の変数から腕の姿勢および上記手の
位置と姿勢を求めることは容易であるが、上記手の設定
から腕の変数を求めるには、実際問題として、遂次近似
法を用いなければならず、くりかえし計算を必要とし、
解の計算に時間がかかるとともに、上記手の位置および
姿勢制御変数の高い精度の解を求めることが難しい問題
があつた。そこで、上記問題を解決するために、すなわ
ち上記腕の6つの自由度についての連立方程式を解析的
に解法できる機構として、従来、シヤインマン・アーム
(SheinmanArm)と呼ばれる機構が提案され
ている。このシヤインマン・アームの特徴である手首機
構を応用した関節型ロボットを考えれば、その機構は第
1図に示す如く、0,上を垂直軸回りに回転するととも
に、水平軸回りに回転する腕Iの肩に相当するリンク1
と、このリンク1に腕Iの上腕に相当するリンク2を介
して連結され、かつ、02上を回転する腕Iのひじに相
当するリンク3と、このリンク3に連結され、かつ、0
,上を中心に回転する腕Iの前腕に相当するリンク4と
、このリンク4と連結され、かつ、04上を回転する腕
Iの手くびに相当するリンク5と、このリンク5と連結
され、かつ、04上および0,上を回転する手の手のひ
らに相当するリンク6と、このリンク6に連結され、リ
ンク6と一体に移動する手の指に相当するリンク7とで
構成されていて、リンク4、リンク5、リンク6の回転
軸がそれぞれ、1点04を通つて回転するようになつて
いる。
In this case, it is easy to find the arm posture and the hand position and posture from the above arm variables, but in practice, in order to find the arm variables from the above hand settings, the successive approximation method is used. have to be used, require repeated calculations,
There was a problem in that it took time to calculate the solution and it was difficult to obtain highly accurate solutions for the hand position and posture control variables. Therefore, in order to solve the above problem, that is, as a mechanism that can analytically solve the simultaneous equations for the six degrees of freedom of the arm, a mechanism called a Sheinman Arm has been proposed. If we consider an articulated robot that applies the wrist mechanism that is a feature of the Shinman arm, the mechanism is as shown in Figure 1. Link 1 corresponding to the shoulder of
and is connected to this link 1 via a link 2 corresponding to the upper arm of arm I, and is connected to link 3 corresponding to the elbow of arm I rotating on 02, and connected to this link 3 and 0
, a link 4 corresponding to the forearm of arm I that rotates around the top, a link 5 that is connected to this link 4 and corresponds to the wrist of arm I that rotates on 04, and a link 5 that is connected to this link 5. , and is composed of a link 6 corresponding to the palm of a hand that rotates on 04 and 0, and a link 7 corresponding to a finger of a hand that is connected to this link 6 and moves together with link 6. , link 4, link 5, and link 6 each rotate through a point 04.

このため、この構成によると、手の位置および姿勢を設
定すれば、それを実現する腕Iの変数の値を求めるには
、3つの変数をもつ2組の連立方程式に分離することが
できるので、6元連立方程式から3変数づつ解を解析的
に求めることができる。しかし、この分離は上記腕Iの
姿勢制御、手の位置制御および手の姿勢制御を機能面か
らは分離しておらず、すなわち、手Iの位置制御に必要
な変数は、リンク1、リンク3、リンクロリンク5にお
けるθ,,θ2,θ3,θ4,θ,の5個、手の姿勢制
御に必要な変数は、リンク1、りンク3、リンク5、リ
ンク6、リンク7におけるθ,,θ2,θ3,θ4,θ
5,θ6の6個で、6自由度のうち、θ1,θ2,θ3
,θ4,θ,の5つの変数は、位置と姿勢の両方の制御
に影響するため、手Iの位置設定にともなつて腕Iおよ
び手の姿勢が限定されなければ、解を得ることが困難で
ある。したがつて、手の位置設定後、手の位置を変更せ
ずに手の姿勢を変更すること、あるいは、手の姿勢設定
の後、手の姿勢を変更せずに手の位置を変更するのが困
難である。
Therefore, according to this configuration, once the hand position and posture are set, in order to find the values of the variables of arm I that realize it, it is possible to separate them into two sets of simultaneous equations with three variables. , it is possible to analytically find solutions for each three variables from a six-dimensional simultaneous equation. However, this separation does not separate the posture control of the arm I, the hand position control, and the hand posture control from a functional perspective. In other words, the variables necessary for the position control of the hand I are link 1, link 3, , 5 variables, θ, θ2, θ3, θ4, θ, are needed for link 1, link 3, link 5, link 6, and link 7. θ2, θ3, θ4, θ
5, θ6, of the 6 degrees of freedom, θ1, θ2, θ3
, θ4, θ, which affect both position and posture control, it is difficult to obtain a solution unless the arm I and hand posture are limited as the position of hand I is set. It is. Therefore, after setting the hand position, changing the hand posture without changing the hand position, or after setting the hand posture, changing the hand position without changing the hand posture. is difficult.

しかも、手の位置決めを行なう機構が、6自由度のうち
、基準座標系から、すなわち、リンク1から離れた段階
つまり、第5番の自由度までに影響するため、位置制御
を高くすることが困難な問題があつた。この発明は、上
記問題点を考慮してなされたものであつて、その目的は
、一端を基本座標系におけるX軸成分、Y軸成分および
Z軸成分上において変位可能に支持してある腕の他端を
移動せしめて、この腕の他端に手首機構を介して一端を
連結してある手の他端を設定位置に変位させるとともに
、上記手首機構によつて、上記手の一端を上記手の他端
を中心とする球面上を変位せしめ、上記手の姿勢を変え
るようにすることにより、上記手を任意の位置で、かつ
、任意の姿勢に制御する場合において、位置制御におけ
る変数および姿勢制御における変数の2組の連立方程式
に分離し、手の位置および姿ツを各方程式毎に、迅速、
かつ、確実に計算できるようにした産業ロボツトにおけ
る手の位置・姿勢制御方法を提供しようともるものであ
る。さらに、この発明の他の目的は、上記手首機構を、
上記手の他端を上記腕の他端の延長線上の一定位置上に
位置させた状態で、上記手の一端を上記一定位置を含む
第1平面の円周上に回転させる第1駆動機構と、上記手
の他端を上記一定位置上に位置させた状態で、上記手の
一端を上記一定位置を含み、かつ、上記第1平面と直交
する第2平面の円周上に回転させる第2駆動機構と、上
記手の他端を上記一定位置上に位置させた状態で、上記
手を上記一定位置を通過する線上を回転させる第3駆動
機構とで構成し、上記手の位置制御を上記腕の基本座標
系で行ない、また、手の姿勢制御を、上記手首機構にお
ける第1駆動機構、第2駆動機構、第3駆動機構を選択
駆動して、上記手の他端の位置を基準にした座標系で行
なうようにすることにより、位置制御における変数と、
姿勢制御における変数とを機能面からも独立させ、これ
ら変数の解を2組の連立方程式からそれぞれ独立して得
るようにして、手の位置および姿勢制御を簡単な装置で
、かつ、高い精度で行なうことができる産業ロボツトに
おける手の位置・姿勢制御装置を提供しようとするもの
である。
Moreover, the mechanism for positioning the hand affects the 5th degree of freedom from the reference coordinate system, that is, from link 1, of the 6 degrees of freedom, so it is difficult to increase the position control. A difficult problem arose. The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to support an arm whose one end is movable on the X-axis component, Y-axis component, and Z-axis component in the basic coordinate system. The other end of the hand is moved to the set position by moving the other end of the hand, one end of which is connected to the other end of the arm via the wrist mechanism, and the wrist mechanism moves one end of the hand to the set position. When controlling the hand in an arbitrary position and in an arbitrary posture by displacing it on a spherical surface centered on the other end and changing the posture of the hand, variables and postures in position control are Separate the control variables into two sets of simultaneous equations, and quickly calculate the hand position and posture for each equation.
Furthermore, the present invention aims to provide a method for controlling the position and posture of a hand in an industrial robot that enables reliable calculation. Furthermore, another object of the present invention is to provide the above-mentioned wrist mechanism,
a first drive mechanism that rotates one end of the hand on a circumference of a first plane including the certain position while the other end of the hand is located at a certain position on an extension line of the other end of the arm; , a second step of rotating one end of the hand onto the circumference of a second plane that includes the certain position and is orthogonal to the first plane, with the other end of the hand positioned on the certain position; and a third drive mechanism that rotates the hand on a line passing through the certain position with the other end of the hand positioned above the certain position, and controls the position of the hand according to the above. The hand posture is controlled based on the basic coordinate system of the arm, and the hand posture is controlled by selectively driving the first drive mechanism, the second drive mechanism, and the third drive mechanism in the wrist mechanism, based on the position of the other end of the hand. Variables in position control and
By making the variables involved in posture control functionally independent and obtaining solutions for these variables independently from two sets of simultaneous equations, hand position and posture control can be performed with a simple device and with high precision. The purpose of the present invention is to provide a hand position/posture control device for industrial robots that can control the position and posture of industrial robots.

以下、この発明を図面に示す実施例で詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to embodiments shown in the drawings.

第2図は、この発明にかかる産業ロボツトにおける手の
位置・姿勢制御方法を実現するための原理的な構成の一
例を示すものであつて、第1図のものと同一構成および
作用のものについては同一符号を付してある。
FIG. 2 shows an example of the basic configuration for realizing the hand position/posture control method in an industrial robot according to the present invention, and shows an example of the same configuration and operation as that in FIG. 1. are given the same reference numerals.

図において、手における手首10は、腕Iにおける前腕
4の一端4aに、中心点φがこの前腕4の一端4aの延
長線上に位置し、かつ、前腕4の移動に応じて一体に移
動するように外表面11aに支持されている球殼11に
より構成されている。
In the figure, the wrist 10 of the hand is located at one end 4a of the forearm 4 in the arm I, with the center point φ located on an extension line of the one end 4a of the forearm 4, and moves integrally with the movement of the forearm 4. It consists of a ball shell 11 supported on an outer surface 11a.

また、この手首10における球殼11は、第1駆動機構
(図示せず。
Further, the ball shell 11 on this wrist 10 is connected to a first drive mechanism (not shown).

)によつて、中心点Ψを中心にして水平線軸Aの回りを
回転駆動されるとともに、第2駆動機構(図示せず。)
によつて、中心点φを中心にして垂直線軸Bの回りを回
転駆動される。手における、手のひら12の一端12a
には、大略コの字型に屈曲してある指13を形成してお
り、上記手首10の球殼11内において、球殼11の中
心点φと球殻11の内表面Ilbの任意の点ωとを結ぶ
軸線C上に、指13における作用点13aを、球殼11
の中心点ψに位置させ、かつ、手のひら12の他端12
bを球殼11の内表面11bに支持してある。
) rotates around the horizontal axis A around the center point Ψ, and a second drive mechanism (not shown).
, it is driven to rotate around a vertical axis B with the center point φ as the center. One end 12a of the palm 12 in the hand
has a finger 13 bent in a roughly U-shape, and within the spherical shell 11 of the wrist 10, the center point φ of the spherical shell 11 and an arbitrary point on the inner surface Ilb of the spherical shell 11 are formed. The point of action 13a on the finger 13 is placed on the axis C connecting ω with the ball shell 11
, and the other end 12 of the palm 12
b is supported on the inner surface 11b of the bulb shell 11.

そして、手のひら12は、第3駆動機構(図示せず。The palm 12 is connected to a third drive mechanism (not shown).

)により、上記中心点φと上記球殼11の任意の点ωと
を結ぶ軸線C上の回りを回転駆動される。この構成によ
り、いま、手の位置が設定された場合において、腕Iに
おける前腕4の延長線上における手首10の球殼11の
中心ψに、手の指13の作用点13aが位置するので、
球殼11の中心点Ψが、すなわち、前腕4の長さと、球
殼11の半径とを加えた長さの、仮想の前腕4’の一端
4a’が、設定位置に移動するように制御すればよい。
), it is rotated around an axis C connecting the center point φ and an arbitrary point ω on the shell 11. With this configuration, when the hand position is set now, the point of action 13a of the finger 13 of the hand is located at the center ψ of the shell 11 of the wrist 10 on the extension line of the forearm 4 in the arm I.
The center point Ψ of the ball shell 11 is controlled so that one end 4a' of the virtual forearm 4' whose length is the sum of the length of the forearm 4 and the radius of the ball shell 11 moves to the set position. Bye.

したがつて、手の指13の作用点13aを設定位置に移
動させるための制御対象は、腕Iの肩に相当するリンク
1と、ひじに相当するリンク3となり、リンク1を中心
0,上において水平線軸回りに一定角度θ1回動させる
とともに、水平線軸回りに一定角度θ2回動させ、さら
に、リンク3を中心02上において一定角度θ3回動さ
せるだけで、指13における作用点13aを設定位置に
移動させることができる。よつて、手の位置決め制御に
関与する変数は、手の姿勢制御における変数とはまつた
く無関係に、リンク1の回動量θ,,θ2およびリンク
3の回動量θ3の3つのみとなり、これら変数の解を連
立方程式で直接求めることができる。
Therefore, the objects to be controlled for moving the point of action 13a of the finger 13 to the set position are link 1 corresponding to the shoulder of arm I and link 3 corresponding to the elbow, with link 1 at center 0 and above. The point of action 13a on the finger 13 is set by simply rotating the link 3 by a fixed angle θ1 around the horizontal axis, rotating the link 3 by a fixed angle θ3 around the horizontal axis, and then rotating the link 3 by a fixed angle θ3 on the center 02. can be moved to position. Therefore, the variables involved in hand positioning control are only three, the amount of rotation θ,, θ2 of link 1 and the amount of rotation θ3 of link 3, completely unrelated to the variables in hand posture control, and these variables The solution can be found directly using simultaneous equations.

また、手の位置が設定位置に制御され、次に手の姿勢を
設定する場合には、手首10に相当する球殼11を、手
の設定された姿勢に応じて、垂直線軸B回りに一定角度
θ4回動させるとともに、水平線軸A回りに一定角度θ
5回動させ、さらに、手のひら12および指13を軸線
C上に一定角度θ6回動させるだけで、指13における
作用点13aを設定位置に保持したままで、手の姿勢を
制御することができる。
In addition, when the hand position is controlled to a set position and the hand posture is set next, the ball shell 11 corresponding to the wrist 10 is fixed around the vertical axis B according to the set hand position. At the same time as rotating the angle θ4, the fixed angle θ is rotated around the horizontal line axis A.
By simply rotating the palm 12 and fingers 13 five times and then rotating the palm 12 and fingers 13 by a fixed angle θ6 on the axis C, the posture of the hand can be controlled while maintaining the point of action 13a on the fingers 13 at the set position. .

したがつて、この場合においても、手の姿勢制御に関与
する変数は、手の位置決め制御に関与する変数とは無関
係に、θ4、θ5、θ6の3つのみとなり、これら変数
の解を連立方程式で求めることができる。
Therefore, in this case as well, there are only three variables involved in hand posture control, θ4, θ5, and θ6, regardless of the variables involved in hand positioning control, and the solution of these variables is expressed as a simultaneous equation. It can be found by

第3図、第4図は、この発明にかかる産業用ロボツトに
おける手の位置・姿勢制御方法を実現するための、具体
的なリンク機構および、このリンク機構をさらに具体化
した装置を示すもので、第1図のものと同一構成および
作用のものについては同一符号を付してある。
3 and 4 show a specific link mechanism and a device that further embodies this link mechanism for realizing the hand position/posture control method for an industrial robot according to the present invention. , those having the same structure and function as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

第3図、第4図において、腕Iにおける前腕4は、手の
指13における作用点13aを通過する線上に位置して
いるとともに、回転軸22aは前腕4上に来てもよい。
In FIGS. 3 and 4, the forearm 4 of the arm I is located on a line passing through the point of action 13a on the finger 13 of the hand, and the rotation axis 22a may be on the forearm 4.

この時一定角度はo度といえる。クランクに曲げて描い
たのは必ずしもθ4の回転軸と腕4とが一致しなくても
よいからである。この前腕4の一端4bには、第1駆動
機構20における第1支持軸21の一端21aを固着し
ていて、第1支持軸21の他端21bが上記指13にお
ける作用点13aを通過する線上に、作用点13a側向
きに位置している。また、この第1支持軸21の他端2
1bには、第1駆動機構20における第1駆動モータ2
2を、回転軸22aが上記第1支持軸21の他端21b
と同一軸心上で、すなわち、上記指13における作用点
13aを通過する線上で、かつ、作用点13a側向きと
なるように固着してある。第2駆動機構23における第
2支持軸24は、一端24aと他端24bとが、互いに
大略直交した大略L字型をなしており、この第2支持軸
24の一端24aは、上記第1駆動機構20の第1駆動
モータ22の回転軸22aに、この回転軸22aに対し
て直交し、かつ、他端24bが回転軸22aに対して、
上記指13の作用点13a側の前方において平行となる
ように固着してある。
At this time, the constant angle can be said to be o degrees. The reason why the arm 4 is drawn bent toward the crank is that the rotation axis of θ4 and the arm 4 do not necessarily have to coincide. One end 21a of a first support shaft 21 in the first drive mechanism 20 is fixed to one end 4b of this forearm 4, and the other end 21b of the first support shaft 21 is located on a line passing through the point of action 13a on the finger 13. The point of action 13a is located facing toward the side. Also, the other end 2 of this first support shaft 21
1b includes a first drive motor 2 in the first drive mechanism 20.
2, the rotating shaft 22a is connected to the other end 21b of the first support shaft 21.
, that is, on a line passing through the point of action 13a of the finger 13 and facing toward the point of action 13a. The second support shaft 24 in the second drive mechanism 23 has a substantially L-shape in which one end 24a and the other end 24b are substantially orthogonal to each other. The rotating shaft 22a of the first drive motor 22 of the mechanism 20 is perpendicular to the rotating shaft 22a, and the other end 24b is relative to the rotating shaft 22a.
They are fixed in parallel at the front of the finger 13 on the side of the point of action 13a.

また、この第2支持軸24の他端24bには、第2駆動
機構23における第2駆動モータ25を、回転軸25a
が上記指13における作用点13aを通過する線上で、
上記第1駆動モータ22の回転軸22aと直交するよう
に、すなわち、上記第2支持軸24の一端24aと平行
となり、かつ、作用点13a側向きとなるように固着し
ている。そして、上記第1駆動機構20における第1駆
動モータ22の回転軸22aが回転駆動されると、第2
駆動機構23における第2駆動モータ25は、第2支持
軸24を介して仮想の球殼Gの中心gを通つた図4にお
ける水平面上の円周glを、回転軸25aが常に球殼G
の中心gに向つた状態で回転するようになつている。第
3駆動機構26における第3支持軸27も、一端2Ta
と他端2Tbとが、互いに大略直交した大略L字形をな
しており、この一端2Taは上記第2支持軸24の他端
24bよりも短く、他端2Tbは第2支持軸24の一端
24aよりも短くしてある。
Further, the second drive motor 25 in the second drive mechanism 23 is connected to the other end 24b of the second support shaft 24, and the second drive motor 25 is connected to the rotation shaft 25a.
is on a line passing through the point of action 13a on the finger 13,
It is fixed so as to be perpendicular to the rotating shaft 22a of the first drive motor 22, that is, parallel to one end 24a of the second support shaft 24, and facing toward the point of action 13a. When the rotating shaft 22a of the first drive motor 22 in the first drive mechanism 20 is rotationally driven, the second
The second drive motor 25 in the drive mechanism 23 has a rotating shaft 25a that constantly moves the circumference gl on the horizontal plane in FIG.
It rotates toward the center g. The third support shaft 27 in the third drive mechanism 26 also has one end 2Ta.
and the other end 2Tb are substantially L-shaped and are substantially perpendicular to each other, and the one end 2Ta is shorter than the other end 24b of the second support shaft 24, and the other end 2Tb is shorter than the one end 24a of the second support shaft 24. It has also been shortened.

第3支持軸2Tの一端2Taは、上記第2駆動機構23
における第2駆動モータ25の回転軸25aに対して直
交し、かつ、他端2Tbが上記第2支持軸24の一端2
4aと平行となるように固着している。第3支持軸27
の他端27bには、第3駆動機構26の第3駆動モータ
28を、回転軸28aが上記指13における作用点13
aを通過する線上に、作用点13a側に向くように固着
しているとともに、この回転軸28aには手における手
のひら12の他端12bを固着している。そして、上記
第2駆動機構23における第2駆動モータ25の回転軸
25aが回転駆動されると、第3駆動機構26における
第3駆動モータ28は、第3支持軸2Tを介して上記球
殼Gの中心gを通つた図4における垂直面上の円周G2
を、回転軸28aが、すなわち、手の手のひら12およ
び指13が、作用点13aを中心にして図4における垂
直面内を回転するようになつている。
One end 2Ta of the third support shaft 2T is connected to the second drive mechanism 23.
The second drive motor 25 is perpendicular to the rotating shaft 25a of the second drive motor 25, and the other end 2Tb is one end 2 of the second support shaft 24.
It is fixed so as to be parallel to 4a. Third support shaft 27
A third drive motor 28 of a third drive mechanism 26 is connected to the other end 27b, and a rotating shaft 28a is connected to the point of action 13 on the finger 13.
It is fixed on a line passing through point a so as to face the point of action 13a, and the other end 12b of the palm 12 of the hand is fixed to this rotating shaft 28a. When the rotating shaft 25a of the second drive motor 25 in the second drive mechanism 23 is rotationally driven, the third drive motor 28 in the third drive mechanism 26 rotates the ball shell G via the third support shaft 2T. The circumference G2 on the vertical plane in Fig. 4 passing through the center g of
The rotation axis 28a, that is, the palm 12 and fingers 13 of the hand rotate in a vertical plane in FIG. 4 about the point of action 13a.

また、第3駆動機構26における第3駆動モータ28が
回転駆動されると、手における手のひら12および指1
3が一体に、球殼Gの中心gと第3駆動モータ28の回
転軸28aを結ぶ線上を中心にして回転する。,上記構
成において、いま、手の位置が設定されると、上記の実
施例と同様に、腕Iにおける前腕4の一端4bの延長線
上に、手の指13における作用点13aが位!崖するの
で、前腕4の長さと・この前腕4の一端4bから指13
の作用点13aまでの長さを加えた、仮想の前腕オ′の
一端4b’が、設定位置に移動するように制御すればよ
い。
Further, when the third drive motor 28 in the third drive mechanism 26 is rotationally driven, the palm 12 and fingers 1 of the hand
3 rotate together around a line connecting the center g of the ball shell G and the rotating shaft 28a of the third drive motor 28. In the above configuration, when the hand position is set, the point of action 13a on the fingers 13 of the hand is located on the extension line of one end 4b of the forearm 4 on the arm I, as in the above embodiment! Since it slopes, the length of the forearm 4 and the finger 13 from one end 4b of this forearm 4
Control may be performed so that one end 4b' of the virtual forearm O', including the length up to the point of action 13a, moves to the set position.

したがつて、手の指13の作用点13aを設定位置に移
動させるための制御対象は、この場合においても、腕1
の肩に相当するリンク1と、ひじに相当するリンク3と
なる。よつて、手の位置決め制御に関与する変数は、手
の姿勢制御における変数とは全く無関係に、リンク1の
回動量θ,、θ2およびリンク3の回動量θ3の3つの
みとなり、これら変数の解を連立方程式で直接求めるこ
とができる。次に、上記のようにして、設定位置に制御
された手の姿勢を設定する場合には、第4図において、
まず、第1駆動機構20における第1駆動モータ22が
駆動され、回転軸22aが一定角度θ4回動させられる
と、これにより、第2駆動機構23における第2駆動モ
ータ25が、球殼Gの中心gを通過した図4における水
平面の円周gl上を回動する。
Therefore, in this case as well, the control target for moving the point of action 13a of the finger 13 to the set position is the arm 1.
Link 1 corresponds to the shoulder, and link 3 corresponds to the elbow. Therefore, the variables involved in hand positioning control are only three, the amount of rotation θ, θ2 of link 1 and the amount of rotation θ3 of link 3, completely unrelated to the variables in hand posture control, and these variables are Solutions can be found directly using simultaneous equations. Next, when setting the hand posture controlled to the set position as described above, in FIG.
First, when the first drive motor 22 in the first drive mechanism 20 is driven and the rotating shaft 22a is rotated by a certain angle θ4, the second drive motor 25 in the second drive mechanism 23 is driven to rotate the ball shell G. It rotates on the circumference gl of the horizontal plane in FIG. 4 passing through the center g.

この回動により、駆動モータ25の回転軸25aに、第
3駆動機構26を介して、上記水平面に対して一定角度
をなして支持してある手における手のひら12および指
13を、このままの状態すなわち球殼Gの中心gを中心
として円錐G3を描くように、一定角度θ4回動する。
この状態から、第2駆動機構23における第2駆動モー
タ25が駆動され、回転軸25aが一定角度θ,回動さ
せられると、これにより、第3駆動機構26における第
3駆動モータ28が、第2駆動モータ25の回転軸25
aの移動位置を中心にして、すなわち、手における手の
ひら12および指13が、上記球殼Gの中心gを通つた
図4における垂直面の円周G2を回動する。この回動に
より、手における手のひら12および指13は、駆動モ
ータ25の回動角度θ,に対応して図4における水平面
に対して傾く。さらに、この状態から、第3駆動機構2
6における第3駆動モータ28が駆動され、回転軸28
aが一定角度θ,回動させられると、手における手のひ
ら12および指13が、第3駆動モータ28の回転軸2
8aと、球殼Gの中心gとを結ぶ線上を回動して、指1
3の作用点13aに一定角度θ6のひねりを加える。
Due to this rotation, the palm 12 and fingers 13 of the hand, which are supported at a constant angle with respect to the horizontal plane, are held on the rotation shaft 25a of the drive motor 25 via the third drive mechanism 26, i.e. It rotates by a constant angle θ4 so as to draw a cone G3 around the center g of the shell G.
From this state, when the second drive motor 25 in the second drive mechanism 23 is driven and the rotating shaft 25a is rotated by a certain angle θ, this causes the third drive motor 28 in the third drive mechanism 26 to rotate. Rotating shaft 25 of 2 drive motor 25
Centering around the movement position a, that is, the palm 12 and fingers 13 of the hand rotate around a circumference G2 on a vertical plane in FIG. 4 passing through the center g of the shell G. Due to this rotation, the palm 12 and fingers 13 of the hand are tilted with respect to the horizontal plane in FIG. 4 in accordance with the rotation angle θ of the drive motor 25. Furthermore, from this state, the third drive mechanism 2
The third drive motor 28 at 6 is driven, and the rotation shaft 28
When a is rotated by a certain angle θ, the palm 12 and fingers 13 of the hand are rotated by the rotation axis 2 of the third drive motor 28.
8a and the center g of the ball shell G, rotate the finger 1
A twist of a constant angle θ6 is applied to the point of action 13a of No. 3.

以上のようにして、手の姿勢が制御されるが、この手の
姿勢制御に関与する変数は、各駆動機構20,23,2
6における各駆動モータ22,25,28の各回転軸2
2a,25a,28aの回動角度θ4,θ5,θ6の3
つのみとなり、これら変数の解を手の位置決め制御にお
ける変数とは、全く独立した連立方程式で直接求めるこ
とができる。
The hand posture is controlled in the above manner, and the variables involved in this hand posture control are as follows for each drive mechanism 20, 23,
Each rotation shaft 2 of each drive motor 22, 25, 28 in 6
3 of rotation angles θ4, θ5, θ6 of 2a, 25a, 28a
The solution to these variables can be directly determined using simultaneous equations that are completely independent of the variables in hand positioning control.

第5図はこの発明の他の実施例を示すもので、第4図の
ものと同一構成のものについては同一符号を付してある
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, in which the same components as those in FIG. 4 are given the same reference numerals.

図において、第1支持軸21の他端21bには、連結リ
ンク30の一端30aを固着しているとともに、この連
結リンク30の他端30bには、第1支持軸21の他端
21bと、手における指13の作用点13aとを結ぶ線
上Eで、かつ、この支持軸21の他端21bと上記指1
3との間に位置する一定長さの第2支持軸31を固着し
ている。
In the figure, one end 30a of a connecting link 30 is fixed to the other end 21b of the first support shaft 21, and the other end 21b of the first support shaft 21 is fixed to the other end 30b of the connecting link 30. On the line E connecting the point of action 13a of the finger 13 on the hand, and on the other end 21b of this support shaft 21 and the finger 1
3, a second support shaft 31 of a certain length is fixed thereto.

第2支持軸31は、上記第1支持軸21の他端21bが
上記線上Eにおいて、第1駆動モータ(図示せず。
The second support shaft 31 is arranged such that the other end 21b of the first support shaft 21 is connected to the first drive motor (not shown) on the line E.

)により回転されると、上記第2支持軸31も連結リン
ク30を介して、上記線上Eを回転する。また、この第
2支持軸31の上端31aおよび下端31bには、第3
支持軸32の平行リンクを構成する一対のリンク33,
34の一端33a,34aを、リンク33,34が互い
に平行となるように取り付けており、これらリンク33
,34はそれぞれ一対の第2駆動モータ(図示せ゜札)
によつて、第2支持軸31に対して、第2支持軸31を
含む、すなわち、上記指13の作用点13aを含む垂直
面内を、一体に同一角度、同一方向に回動する。第3支
持軸32の平行リンクを構成するもう一対のリンク35
,36のうち、リンク35の一端35aは、上記リンク
33の他端33bにピン(図示せず。
), the second support shaft 31 also rotates on the line E via the connecting link 30. Further, a third
A pair of links 33 forming parallel links of the support shaft 32,
One ends 33a and 34a of 34 are attached so that the links 33 and 34 are parallel to each other, and these links 33
, 34 are a pair of second drive motors (not shown)
Therefore, the fingers 13 rotate integrally with respect to the second support shaft 31 at the same angle and in the same direction within a vertical plane that includes the second support shaft 31, that is, the point of action 13a of the finger 13. Another pair of links 35 forming parallel links of the third support shaft 32
, 36, one end 35a of the link 35 is connected to the other end 33b of the link 33 with a pin (not shown).

)により、回転自在に取り付け、かつ、このリンク35
の上記リンク34と交差点35bを、リンク34にピン
(図示せず。)により、回転自在に取付付けているとと
もに、上記リンク36の一端36aは、上記リンク34
の他端34bにピン(図示せず。)により、回転自在に
取り付けている。第3支持軸32におけるリンク35,
36のうち、リンク36の他端36bは、上記リンク3
4とほぼ同一長さに形成してある、手における手のひら
12の他端12bに、リンク34と平行となるように、
ピン(図示せず。
), it can be rotatably attached and this link 35
The link 34 and the intersection 35b are rotatably attached to the link 34 with a pin (not shown), and one end 36a of the link 36 is connected to the link 34.
It is rotatably attached to the other end 34b with a pin (not shown). Link 35 in the third support shaft 32,
36, the other end 36b of the link 36 is connected to the link 3
4, the other end 12b of the palm 12 of the hand is parallel to the link 34,
Pin (not shown)

))により、回転自在に取り付けているとともに、リン
ク35の他端35cを、このリンク35を上記リンク3
6と平行に位置させた場合における、手のひら12上の
位置に、ピン(図示せず。)により、回転自在に取り付
けている。そして、上記構成により、上記実施例におけ
る上記した作動により、第5図に示す位置に、手の位置
決めがなされた状態で、姿勢制御を行なう場合は、まず
、第1駆動モータ(図示せず。
)), the other end 35c of the link 35 is attached to the link 35 in a rotatable manner.
It is rotatably attached to a position on the palm 12 with a pin (not shown) when it is positioned parallel to the palm 6. With the above configuration, when posture control is performed with the hand positioned at the position shown in FIG. 5 by the above-described operation in the embodiment, first, the first drive motor (not shown) is activated.

)を駆動して、第2支持軸31を連結リンク30を介し
て、線上Eにおいて一定角度θ4回動する。これにより
、第3支持機構32におけるリンク33,34は、第2
支持軸31と角度をなしたままで、線上Eを中心にして
回転する。したがつて、このリンク33,34と平行に
位置する手の手のひら12および指13は、リンク35
,36を介して、作用点13aを通過する水平面に対し
て、リンク33,34が第2支持軸31に対してなす角
度と同一角度をなして、作用点13aを中心に円錐を描
く面内を回転する。この場合、リンク33およびリンク
34が、それぞれ第2支持軸31に対して直交している
場合は、手における手のひら12および指13は、作用
点13aを通過する水平面内の円周上を回転する。この
状態から、第2駆動モータ(図示せず。
), the second support shaft 31 is rotated by a constant angle θ4 on the line E via the connecting link 30. As a result, the links 33 and 34 in the third support mechanism 32
It rotates around the line E while forming an angle with the support shaft 31. Therefore, the palm 12 and fingers 13 of the hand located parallel to the links 33 and 34 are connected to the link 35.
, 36, in a plane that draws a cone around the point of action 13a, making the same angle as the angle that the links 33 and 34 make with the second support shaft 31 with respect to the horizontal plane passing through the point of action 13a. Rotate. In this case, if the links 33 and 34 are perpendicular to the second support shaft 31, the palm 12 and fingers 13 of the hand rotate on the circumference within the horizontal plane passing through the point of action 13a. . From this state, the second drive motor (not shown) is activated.

)が駆動されると、リンク33,34が一端33a,3
4aを中心にして一定角度θ,回動させられ、指13の
作用点13aを含む垂直面内の円周上を一定角度θ5回
動する。さらに、第3駆動モータ(図示せず。
) is driven, the links 33 and 34 have one end 33a and 3
4a as a center, and rotates by a constant angle θ5 on the circumference in a vertical plane that includes the point of action 13a of the finger 13. Additionally, a third drive motor (not shown) is provided.

)が駆動され、手のひら12が一定角度θ6回動させら
れると、指13の作用点13aに、一定角度θ6のひね
りを加える。したがつて、この実施例においても、手の
姿勢制御に関与する変数は、手の位置決め制御に関与す
る変数とは無関係にθ4,θ,,θ6の6つとなるとと
もに、この実施例においては、上記指13の作用点13
aを通過する水平面内を回転するリンクと、作用点13
aを通過する垂直面で回転するリンクとを平行リンク3
2で構成してあり、上記実施例の如く、作用点13aの
位置で交差していないため、作業領域に制約を受けない
利点がある。
) is driven and the palm 12 is rotated by a certain angle θ6, a twist of a certain angle θ6 is applied to the action point 13a of the finger 13. Therefore, in this embodiment as well, there are six variables involved in hand posture control, θ4, θ, and θ6, regardless of the variables involved in hand positioning control, and in this embodiment, Point of action 13 of the finger 13
A link rotating in a horizontal plane passing through a and a point of action 13
Parallel link 3 with a link that rotates on a vertical plane passing through a
2, and since they do not intersect at the point of action 13a as in the above embodiment, there is an advantage that the work area is not restricted.

第6図は、さらにこの発明の他の実施例を示すもので、
第3図のものと同一構成および作用のものについては同
一符号を付してある。
FIG. 6 shows another embodiment of the invention,
Components having the same structure and function as those in FIG. 3 are given the same reference numerals.

図において、腕Iにおける前腕4の一端4bには、一定
半径の仮想の球殼Gの中心gを通過する面の円周上を一
定長さに つて延在するレール40の一端40aを、連
結リンク41を介して固着してある。
In the figure, one end 4b of the forearm 4 of the arm I is connected to one end 40a of a rail 40 that extends for a certain length on the circumference of a plane passing through the center g of an imaginary spherical shell G with a certain radius. It is fixed via a link 41.

このレール40は、球殼Gの円周上の全周に亘つて設け
てもよく、また、一部に設けるようにしてもよい。レー
ル40には、このレール40が中心部を貫通し、内部に
設けた第4駆動モータ(図示せず。
This rail 40 may be provided all around the circumference of the ball shell G, or may be provided in a portion thereof. The rail 40 has a fourth drive motor (not shown) provided inside the rail 40 passing through the center thereof.

)によつて、上記球殼Gの表面をレール40に沿つて往
復走行する移動機構42を装備している。移動機構42
の下部には、上記レール40と直交するように中心部を
貫通した、一定長さのレール43を、上記移動機構42
の移動位置を中心にして、内部に設けてある第5駆動モ
ータ(図示せず。)により、上記球殼Gの中心gを通過
する面の円周上を出入りさせる搬送機構44を取り付け
ている。レール43の一端43aには、指13の作用点
13aが球殼Gの中心gに位置するように、手における
手のひら12の他端12bを支持しており、この手にお
ける手のひら12および指13・は、第6駆動モータ(
図示せず。
) is equipped with a moving mechanism 42 that reciprocates along the rail 40 on the surface of the ball shell G. Moving mechanism 42
At the bottom of the moving mechanism 42, there is a rail 43 of a certain length that passes through the center so as to be orthogonal to the rail 40.
A conveyance mechanism 44 is attached that moves the ball shell G in and out on the circumference of the surface passing through the center g of the ball shell G by means of a fifth drive motor (not shown) provided inside, centering on the movement position of the ball shell G. . One end 43a of the rail 43 supports the other end 12b of the palm 12 of the hand so that the point of action 13a of the finger 13 is located at the center g of the shell G. is the sixth drive motor (
Not shown.

)により、レール43の一端43aと、球殼Gの中心g
とを結ぶ線上を回転する。そして、この構成により、手
の位置決め制御がなされた後、手の姿勢が設定され、こ
れに基 .づいて、手を制御する場合は、まず、レール
40上の図示の位置にある搬送機構44における第5駆
動モータ(図示せず。
), one end 43a of the rail 43 and the center g of the ball shell G
Rotate on the line connecting . With this configuration, after the hand positioning control is performed, the hand posture is set, and based on this, the hand position is controlled. When controlling the hand, first, the fifth drive motor (not shown) in the transport mechanism 44 located at the position shown on the rail 40 is used.

)を駆動して、レール43を一定長さ搬送機構44から
出入りさせる。これにより、このレール43の一端43
aに支持して ・ある手における手のひら12および指
13は、球殼Gの中心gを中心にして、レール43と中
心gとを含む面G。内で、上記レール43の上記搬送機
構44から出入りした長さに対応した一定角度θ4回動
する。次に、上記移動機構42における第4駆動モータ
(図示せず。
) to move the rail 43 in and out of the transport mechanism 44 for a certain length. As a result, one end 43 of this rail 43
Supported on a - The palm 12 and fingers 13 of a certain hand are centered on the center g of the ball shell G, and form a plane G that includes the rail 43 and the center g. The rail 43 rotates by a constant angle θ4 corresponding to the length of the rail 43 moving in and out from the transport mechanism 44. Next, a fourth drive motor (not shown) in the moving mechanism 42 is provided.

)を駆動して、移動機構42をレール40上を一定長さ
レール40の一端40a側に、あるいは他端40b側に
移動させると、上記の状態にある上記手のひら12およ
び指13が、上記レール43と上記中心gを含む面G4
に対して、上記移動機構42の移動量に応じて一定角度
θ,回動する。この状態から、第6駆動モータ(図示せ
ず。
) to move the moving mechanism 42 a certain length on the rail 40 toward one end 40a side or the other end 40b side, the palm 12 and fingers 13 in the above state are moved along the rail 40. 43 and the plane G4 including the above center g
, it rotates by a certain angle θ depending on the amount of movement of the moving mechanism 42 . From this state, the sixth drive motor (not shown) is activated.

)が駆動されると、手のひら12および指13は、上記
球殼Gの中心gとレール43の他端43aとを結ぶ線上
を回転して、指13の作用点13aに一定角度θ6のひ
ねりを加える。以上のように、この実施例による構成に
おいては、手の姿勢制御に関与する変数を、θ4,θ,
,θ6の3つとすることのできる手首機構を、レール4
0,43および移動・搬送機構42,44の極めて簡単
な機構で実現することができる。
) is driven, the palm 12 and fingers 13 rotate on a line connecting the center g of the shell G and the other end 43a of the rail 43, twisting the action point 13a of the finger 13 at a constant angle θ6. Add. As described above, in the configuration according to this embodiment, the variables involved in hand posture control are set to θ4, θ,
, θ6, the wrist mechanism is installed on the rail 4.
0, 43 and moving/conveying mechanisms 42, 44, which are extremely simple mechanisms.

第7図は、さらに、この発明の他の実施例を示すもので
、第3図のものと同一構成および作用のものについては
同一符号を付してある。図において、腕Iにおける前腕
4の一端4bには、球殼Gの中心gを通過する面G,の
円周上を一定長さに亘つて延在するレール50を、中心
部に貫通させるとともに、内部に設けてある第7駆動モ
ータ(図示せず。
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention, in which the same structures and functions as those in FIG. 3 are given the same reference numerals. In the figure, at one end 4b of the forearm 4 in the arm I, a rail 50 extending for a certain length on the circumference of the plane G passing through the center g of the ball shell G is passed through the center. , a seventh drive motor (not shown) provided inside.

)により、出入りさせる第1搬送機構51の上面51a
を固着している。レール50の一端50aには、上記面
G5−とほぼ直交した球殼Gの中心gを通過する面G6
の円周上を一定長さに亘つて延在するレール52が、中
心部を貫通し、このレール52を内部に設けてある第8
駆動モータ(図示せず。)により、出入りさせる第2搬
送機構53を固着している。この第2搬送機構53は、
上記第1搬送機構51によるレール50の移動に応じて
、上記面G5の円周上を一体に移動するようになつてい
る。レール52の一端52aには、指13の作用点13
aが球殻Gの中心gに位置するように、手における手の
ひら12の他端12bを支持しており、この手における
手のひら12および指13は、第9駆動モータ(図示せ
ず。
), the upper surface 51a of the first transport mechanism 51 is moved in and out.
is firmly attached. One end 50a of the rail 50 has a surface G6 passing through the center g of the ball shell G, which is substantially orthogonal to the surface G5-.
A rail 52 that extends for a certain length on the circumference of the
A second transport mechanism 53 for moving in and out is fixed by a drive motor (not shown). This second transport mechanism 53 is
According to the movement of the rail 50 by the first transport mechanism 51, it moves integrally on the circumference of the surface G5. At one end 52a of the rail 52, a point of action 13 of the finger 13 is provided.
The other end 12b of the palm 12 of the hand is supported so that a is located at the center g of the spherical shell G, and the palm 12 and fingers 13 of this hand are connected to a ninth drive motor (not shown).

)により、レール52の一端52aと、球殼Gの中心g
とを結ぶ線上を回転する。そして、この構成により、手
の姿勢が設定され、これに基づいて、手を制御する場合
は、まず、レール52上の図示の位置にある第2搬送機
構53における第8駆動モータ(図示せず。
), one end 52a of the rail 52 and the center g of the ball shell G
Rotate on the line connecting . With this configuration, the posture of the hand is set, and when controlling the hand based on this, first, the eighth drive motor (not shown) in the second transport mechanism 53 located at the illustrated position on the rail 52 is .

)を駆動して、レール52を一定長さ、第2搬送機構
J53から出入りさせる。これにより、このレール52
の一端52aに支持してある手における手のひら12お
よび指13は、球殻Gの中心gを中心にして、レール5
2と中心gとを含む面G6内で、上記レール52の上
J記搬送機構53から出入りした長さに対応した一定角
度θ4回動する。
) to move the rail 52 a certain length to the second transport mechanism.
Enter and exit from J53. As a result, this rail 52
The palm 12 and fingers 13 of the hand supported on one end 52a are placed on the rail 5 with the center g of the spherical shell G as the center.
2 and the center g, above the rail 52.
It rotates by a constant angle θ4 corresponding to the length of the movement in and out of the transport mechanism 53 marked J.

次に、上記第1搬送機構51における第7駆動モータ(
図示せず。
Next, the seventh drive motor (
Not shown.

)を駆動して、レール50を上記第1搬送機構51から
一定長さ出入りさせると、上記の状態にある上記手のひ
ら12および指13が、上記レール52と上記中心gを
含む面G6に対して、上記レール50の移動量に応じて
一定角度θ5回動する。この状態から、第9,駆動モー
タ(図示せず。
) to move the rail 50 in and out of the first transport mechanism 51 for a certain length, the palm 12 and fingers 13 in the above state will be moved against the plane G6 including the rail 52 and the center g. , rotates by a fixed angle θ5 according to the amount of movement of the rail 50. From this state, a ninth drive motor (not shown) is activated.

)が駆動されると、手のひら12および指13は、上記
球殼Gの中心gとレール52の他端52aとを結ぶ線上
を回転して、指13の作用点13aに一定角度θ6のひ
ねりを加える。以上のように、この実施例による構成に
おいても、手の姿勢制御に関与する変数を、θ4、θ,
、θ6の3つとすることのできる手首機構を、レール5
0,52および第1、第2搬送機構51,53の極めて
簡単な機構で実現することができる。
) is driven, the palm 12 and fingers 13 rotate on a line connecting the center g of the shell G and the other end 52a of the rail 52, twisting the action point 13a of the finger 13 at a constant angle θ6. Add. As described above, in the configuration according to this embodiment as well, the variables involved in hand posture control are set to θ4, θ,
, θ6, the wrist mechanism is installed on the rail 5.
0, 52 and the first and second transport mechanisms 51, 53, which are extremely simple mechanisms.

第8図は、さらに、この発明の他の実施例を示すもので
、第3図のものと同一構成および作用のものについては
同一符号を付してある。図において、腕Iにおける前腕
4の一端4bに、一端21aを固着してある第1支持軸
21の他端21bには、回転軸60aが球殻Gの中心g
を向くように、第10駆動モータ60を固着していると
ともに、この第10駆動モータ60の回転軸60aは、
リンク61を介して、搬送機構62の上面62aに取り
付けている。
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention, in which the same components and functions as those in FIG. 3 are given the same reference numerals. In the figure, a rotating shaft 60a is attached to the other end 21b of the first support shaft 21, which has one end 21a fixed to one end 4b of the forearm 4 in the arm I.
The tenth drive motor 60 is fixed so that it faces, and the rotation shaft 60a of this tenth drive motor 60 is
It is attached to the upper surface 62a of the transport mechanism 62 via a link 61.

この搬送機構62には、球殻Gの中心gを通過する面G
7の円周上を一定長さに亘つて延在するレール63を、
中心部に貫通させており、このレール63を内部に設け
てある第11駆動モータ(図示せず。
This transport mechanism 62 has a surface G passing through the center g of the spherical shell G.
A rail 63 extending over a certain length on the circumference of 7,
An eleventh drive motor (not shown) passes through the center, and this rail 63 is provided inside.

)により、面G,の円周上を出入りさせるようになつて
いる。レール63の一端63aには、指13の作用点1
3aが球殼Gの中心gに位置するように、手…における
手のひら12の他端12bを支持しており、この手にお
ける手のひら12および指13は、第12駆動脅−タ(
図示せず。
) allows it to move in and out on the circumference of the surface G. At one end 63a of the rail 63, the point of action 1 of the finger 13 is located.
The other end 12b of the palm 12 of the hand is supported so that the palm 3a is located at the center g of the ball shell G, and the palm 12 and fingers 13 of this hand are connected to the twelfth driving threat (
Not shown.

)により、レール63の一端63aと球殼Gの中心gと
を結ぶ線上を回転する。そして、この構成により、手の
位置決め制御がなされた後、手の姿勢が設定され、これ
に基づいて、手を制御する場合は、まず、第10駆動モ
ータ60を駆動して、搬送機構62を球殼Gの中心gを
中心にして回動する。
), it rotates on a line connecting one end 63a of the rail 63 and the center g of the shell G. With this configuration, after the hand positioning control is performed, the hand posture is set, and when controlling the hand based on this, first, the tenth drive motor 60 is driven, and the transport mechanism 62 is activated. It rotates around the center g of the shell G.

これにより、レール63およびこのレール63の一端6
3aに固着してある手のひら12および指13が、レー
ル63と中心gとを含む面G7に対して一定角度θ4回
動する。次に、上記搬送機構62における第11駆動モ
ータ(図示せず。
As a result, the rail 63 and one end 6 of this rail 63
The palm 12 and fingers 13 fixed to the handle 3a rotate by a constant angle θ4 with respect to a plane G7 including the rail 63 and the center g. Next, an eleventh drive motor (not shown) in the transport mechanism 62 is provided.

)を駆動して、レール63を搬送機構62から一定長さ
出入りさせると、上記の状態にある上記の手のひら12
および指13がレール63の移動量に応じて上記レール
63と上記中心gを含む面G7内を、中心gを中心にし
て一定角度θ5回動する。この状態から、第12駆動モ
ータ(図示せず。
) to move the rail 63 in and out of the transport mechanism 62 for a certain length, the palm 12 in the above state is moved.
According to the amount of movement of the rail 63, the finger 13 rotates by a fixed angle θ5 around the center g within a plane G7 including the rail 63 and the center g. From this state, the twelfth drive motor (not shown) is activated.

)が駆動されると、手のひら12および指13は、上記
球殼Gの中心gとレール63の他端63aとを結ぶ線上
を回転して、指13の作用点13aに一定角度θ6のひ
ねりを加える。以上のように、この実施例による構成に
おいては、手の姿勢制御に関与する変数を、θ4、θ5
、θ6の3つとすることができる手首機構を、搬送機構
62およびレール63のみで実現できる極めて簡単な機
構を提供できる。
) is driven, the palm 12 and fingers 13 rotate on a line connecting the center g of the shell G and the other end 63a of the rail 63, twisting the action point 13a of the finger 13 at a constant angle θ6. Add. As described above, in the configuration according to this embodiment, the variables involved in hand posture control are set to θ4, θ5.
, θ6, can be realized using only the transport mechanism 62 and the rail 63, making it possible to provide an extremely simple mechanism.

5 なお、上記各実施例において、腕Iの機構として、
直交座標形式、円筒座標形式、球座標形式その他、いず
れの形式であつても、3自由度を有し、かつ、位置決め
可能なものであれば、どの形式のものであつてもよい。
5. In each of the above embodiments, the mechanism of arm I is as follows:
Any format such as a rectangular coordinate format, a cylindrical coordinate format, a spherical coordinate format, etc. may be used as long as it has three degrees of freedom and can be positioned.

0 以上、詳述したように、この発明にかかる方法によ
れば、腕の他端を移動せしめて、この腕の他端に手首機
構を介して一端を連結してある手の他端を設定位置に変
位させるとともに、上記手首機構によつて、上記手の一
端を上記腕の他端を中心とする球面上を変位せしめて、
上記手の姿勢を変えるようにしてあるので、位置制御に
おける変数および姿勢制御における変数を機能的な面か
らも完全に分離でき、独立した2組の連立方程式で、各
変数の解をもとめることができ、迅速に、高い精度で手
の位置および姿勢を制御することができる。
0 As detailed above, according to the method according to the present invention, the other end of the arm is moved and the other end of the hand, one end of which is connected to the other end of the arm via the wrist mechanism, is set. position, and by the wrist mechanism, displace one end of the hand on a spherical surface centered on the other end of the arm,
Since the above-mentioned hand posture is changed, the variables for position control and the variables for posture control can be completely separated from a functional perspective, and the solution for each variable can be found using two independent sets of simultaneous equations. The position and posture of the hand can be controlled quickly and with high precision.

さらに、この発明にかかる装置によれば、手首機構を、
上記手の他端を上記腕の他端の延長線上の一定位置上に
位置させた状態で、上記手の一端を上記一定位置を含み
、かつ、上記第1平面と直交する第2平面の円周上に回
転させる第2駆動機構と、上記手の他端を上記一定位置
上に位置させた状態で、上記手を上記一定位置を通過す
る線上を回転させる第3駆動機構とで構成してあるので
上記手の位置制御は上記腕の基本座標系で行なうことが
でき、また、手の姿勢制御は上記第1、第2、第3駆動
機構により、上記腕の延長上の一定位置を基準とした座
標系で行なうことができ、したがつて、きわめて簡単な
装置で、位置制御における変数と、姿勢制御における変
数とを機能面からも完全に独立させることができ、この
変数の解を互いに独立した2組の連立方程式で独自にも
とめることができる。
Furthermore, according to the device according to the present invention, the wrist mechanism
With the other end of the hand positioned at a certain position on the extension line of the other end of the arm, one end of the hand is placed in a circle on a second plane that includes the certain position and is orthogonal to the first plane. a second drive mechanism that rotates the hand circumferentially; and a third drive mechanism that rotates the hand on a line passing through the certain position with the other end of the hand positioned above the certain position. Therefore, the position of the hand can be controlled using the basic coordinate system of the arm, and the posture of the hand can be controlled using the first, second, and third drive mechanisms based on a fixed position on the extension of the arm. Therefore, with an extremely simple device, the variables for position control and the variables for attitude control can be made completely independent from the functional point of view, and the solutions of these variables can be It can be determined independently using two independent sets of simultaneous equations.

また、この装置によれば、変数の解を迅速にもとめるこ
とができるので、手の位置制御および姿勢制御を迅速、
かつ、確実に高い精度で行なうことができる。
Additionally, with this device, it is possible to quickly find solutions for variables, so hand position and posture control can be performed quickly.
Moreover, it can be performed reliably with high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の産業ロボツトの腕と手のリンク機構を示
す概略斜視図、第2図はこの発明にかかる方法を実現す
るための基本的なリンク機構の一例を示す概略斜視図、
第3図は第2図の実施例で示したリンク機構をさらに具
体化したリンク機構の概略斜視図、第4図は第3図のリ
ンク機構を具体的な装置で構成した場合における概略斜
視図、第5図はこの発明の他の実施例の構成を示す概略
斜視図、第6図はこの発明のさらに他の実施例の構成を
示す概略斜視図、第7図はこの発明のさらに他の実施例
の構成を示す概略斜視図、第8図はこの発明のさらに他
の実施例の構成を示す概略斜視図である。 I ・・・・・・腕、・・・・・・手、12・・・・・
・手のひら、13・・・・・・指、13a・・・・・・
作用点、20・・・・・・第1駆動機構、23・・・・
・・第2駆動機構、1旦・・・・・・第3駆動機構、G
・・・・・・球殼、g・・・・・・中心。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a link mechanism between the arms and hands of a conventional industrial robot, and FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of a basic link mechanism for realizing the method according to the present invention.
3 is a schematic perspective view of a link mechanism that further embodies the link mechanism shown in the embodiment shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a schematic perspective view of the link mechanism shown in FIG. 3 configured with a specific device. , FIG. 5 is a schematic perspective view showing the structure of another embodiment of the invention, FIG. 6 is a schematic perspective view showing the structure of still another embodiment of the invention, and FIG. 7 is a schematic perspective view showing the structure of still another embodiment of the invention. FIG. 8 is a schematic perspective view showing the structure of yet another embodiment of the present invention. I...Arm,...Hand, 12...
・Palm, 13...Fingers, 13a...
Point of action, 20...First drive mechanism, 23...
...Second drive mechanism, 1...Third drive mechanism, G
...ball shell, g...center.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一端を基本座標系におけるX軸成分、Y軸成分およ
びZ軸成分上において変位可能に支持してある腕の他端
を移動せしめて、この他端に手首機構を介して一端を連
結してある手の他端を設定位置に変位させるとともに、
上記手首機構によつて、上記手の一端を上記手の他端あ
るいは設定位置を中心とする球面上を変位せしめて、上
記手の姿勢を変えるようにしたことを特徴とする産業ロ
ボットにおける手の位置・姿勢制御方法。 2 一端を基本座標系におけるX軸成分、Y軸成分およ
びZ軸成分上において変位可能に支持してある腕の他端
に、手首機構を介して手の一端を連結したものであつて
、この手首機構を、上記手の他端を上記腕の他端の延長
線上の一定位置上に位置させた状態で、上記手の一端を
上記一定位置を含む第1平面の円周上に回転させる第1
駆動機構と、上記手の他端を上記一定位置上に位置させ
た状態で、上記手の一端を上記一定位置を含み、かつ、
上記第1平面と直交する第2平面の円周上に回転させる
第2駆動機構と、上記手の他端を上記一定位置上に位置
させた状態で、上記手を上記一定位置を通過する線上を
回転させる第3駆動機構とで構成し、上記腕の変位によ
り上記手の他端の位置制御を行ない、上記手首機構にお
ける第1駆動機構、第2駆動機構、第3駆動機構を選択
駆動して上記手の姿勢制御を行なうようにしたことを特
徴とする産業ロボットにおける手の位置・姿勢制御装置
[Claims] 1. One end of the arm is supported so as to be displaceable on the X-axis component, Y-axis component, and Z-axis component in the basic coordinate system, and the other end of the arm is moved, and the other end is supported via a wrist mechanism. and move the other end of the hand connected to one end to the set position,
The hand in the industrial robot is characterized in that the wrist mechanism displaces one end of the hand on the other end of the hand or on a spherical surface centered on a set position to change the posture of the hand. Position/attitude control method. 2 One end of the arm is supported so that it can be displaced on the X-axis component, Y-axis component, and Z-axis component in the basic coordinate system, and one end of the hand is connected to the other end of the arm via a wrist mechanism. The wrist mechanism is configured to rotate one end of the hand on a circumference of a first plane including the fixed position while the other end of the hand is positioned at a fixed position on an extension line of the other end of the arm. 1
a drive mechanism, with the other end of the hand positioned above the certain position, one end of the hand including the certain position, and
a second drive mechanism that rotates the hand on a circumference of a second plane orthogonal to the first plane; and a second drive mechanism that rotates the hand on a line passing through the certain position with the other end of the hand positioned on the certain position. and a third drive mechanism that rotates the arm, controls the position of the other end of the hand by displacement of the arm, and selectively drives the first drive mechanism, second drive mechanism, and third drive mechanism in the wrist mechanism. A hand position/posture control device for an industrial robot, characterized in that the above-mentioned hand posture control is performed by using the hand position/posture control device.
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