JPS60108285A - 非接触センサによる多自由度ロボットの制御方法 - Google Patents
非接触センサによる多自由度ロボットの制御方法Info
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- JPS60108285A JPS60108285A JP21499883A JP21499883A JPS60108285A JP S60108285 A JPS60108285 A JP S60108285A JP 21499883 A JP21499883 A JP 21499883A JP 21499883 A JP21499883 A JP 21499883A JP S60108285 A JPS60108285 A JP S60108285A
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- robot
- speed
- contact sensor
- freedom
- hand
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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。
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、非接１咄センナによって多自由度ロボットを
制御′ｌ１ｌＩ−’Ｊ−るための方式に係り５特に非硬
１１１！Ｉ！センサによっである対象物との間の距離が
一定以内にあることが検出された場合には、それ丑での
制御モート°が変更されるようにした多自由度ロボット
の制御方式に関するものである。
制御′ｌ１ｌＩ−’Ｊ−るための方式に係り５特に非硬
１１１！Ｉ！センサによっである対象物との間の距離が
一定以内にあることが検出された場合には、それ丑での
制御モート°が変更されるようにした多自由度ロボット
の制御方式に関するものである。
これ壕で非接触センサによって多自由度ロボットを積極
的にＩｌ＋１１呻することは行なわれていないのが実状
である。ただ、研究レベルとしては多自由度ロボットに
近接センナ（超音波あるいは渦電流を利用したもの）を
装着せしめることが櫂に行なわれている程度である。た
たし、近接センナを装着せしめるといってもそれは安全
装置として機能するに止まり、ロボットのハンドがイ０
」等かの障Ｕ物に接近した場合での非常停止制峙に利用
されているのが殆んどである。
的にＩｌ＋１１呻することは行なわれていないのが実状
である。ただ、研究レベルとしては多自由度ロボットに
近接センナ（超音波あるいは渦電流を利用したもの）を
装着せしめることが櫂に行なわれている程度である。た
たし、近接センナを装着せしめるといってもそれは安全
装置として機能するに止まり、ロボットのハンドがイ０
」等かの障Ｕ物に接近した場合での非常停止制峙に利用
されているのが殆んどである。
よって本発明の目的は、非接触センサからのセンサ信号
によって多自由度ロボットの）刑ｆｄｌモードが様々に
変更可とされた非接１’ｌ！ｌｉセンナによる多自由度
口・ｋソトの制御方式を供するにある。
によって多自由度ロボットの）刑ｆｄｌモードが様々に
変更可とされた非接１’ｌ！ｌｉセンナによる多自由度
口・ｋソトの制御方式を供するにある。
この目的のため本発明は、非接触センサによってロボッ
トハンドと１１４ｊ等かの移動【コ」と芒れた障ｇ物と
の間の距離が一定以内にあることが検出された場合には
、口ｒＪ？ットにズ」するそれまでの市＋１ｉ１１１が
変更さＪ’Ｌるようにしたものである。これにより障害
物との間に一定の距離を保ってロボットハンドを停止き
せることか１５Ｊ能であるばかりか、障ｇ物が移動した
場合には一定の距離を保って口１１？ットハンドをその
移動に追従させることがｒ’ｆ ＭＱとなるものである
。
トハンドと１１４ｊ等かの移動【コ」と芒れた障ｇ物と
の間の距離が一定以内にあることが検出された場合には
、口ｒＪ？ットにズ」するそれまでの市＋１ｉ１１１が
変更さＪ’Ｌるようにしたものである。これにより障害
物との間に一定の距離を保ってロボットハンドを停止き
せることか１５Ｊ能であるばかりか、障ｇ物が移動した
場合には一定の距離を保って口１１？ットハンドをその
移動に追従させることがｒ’ｆ ＭＱとなるものである
。
以下、本発明を第１図から第１５図により説明する。
先ず不発明に係る多自由度（１〜６自由１蔓）ロボット
の’Ｒ＋ｆｆｌについて説明する。第１図はその外観を
示したものである。これによるとハンド部２とアーチ部
１の中間には非接触センサ３が装着されるが、装着Ｊａ
ｒ’）ｒとしてはこれに１収ポされずこ柱以外にも例
えばノ・ンド部２に装着することも町となっている。割
面されるものはノ・ンド部２でめるから、ハンド部２に
関しての位置、姿勢などの情報が直接得られる場Ｆｉで
あれば特に問題とされることはないものである。したか
つ−Ｃ，後述するようにロボット以外の場所に装着する
ことも川となっている。
の’Ｒ＋ｆｆｌについて説明する。第１図はその外観を
示したものである。これによるとハンド部２とアーチ部
１の中間には非接触センサ３が装着されるが、装着Ｊａ
ｒ’）ｒとしてはこれに１収ポされずこ柱以外にも例
えばノ・ンド部２に装着することも町となっている。割
面されるものはノ・ンド部２でめるから、ハンド部２に
関しての位置、姿勢などの情報が直接得られる場Ｆｉで
あれば特に問題とされることはないものである。したか
つ−Ｃ，後述するようにロボット以外の場所に装着する
ことも川となっている。
第２図は非接触センサとして超１波センリーを使用した
場合でのハンド部とその周辺の外１１況を示したもので
ある。超音波センナは超冴波の送信部および受信部エリ
なるが、これをｘ 、 ｙ 、 ｚ ＩＩＩＩＩＩの１
１二、負方向対比、に装着するものである。このように
装宥゛ノーる場合は、Ｘ軸の正方向Ｘ＋を向い一〇いる
超音波センナはその方向に存在する対象物との間の距離
を測定し得るものである。この他非接触センサとしては
ＬＥＤと７オトトランノスタとを組合せたものや渦′屯
流センサ、半導体、レーデ利用の測長機なども使用国で
ある。要は、距離を非接触にして測定しｆ！するもので
あればよいものである。
場合でのハンド部とその周辺の外１１況を示したもので
ある。超音波センナは超冴波の送信部および受信部エリ
なるが、これをｘ 、 ｙ 、 ｚ ＩＩＩＩＩＩの１
１二、負方向対比、に装着するものである。このように
装宥゛ノーる場合は、Ｘ軸の正方向Ｘ＋を向い一〇いる
超音波センナはその方向に存在する対象物との間の距離
を測定し得るものである。この他非接触センサとしては
ＬＥＤと７オトトランノスタとを組合せたものや渦′屯
流センサ、半導体、レーデ利用の測長機なども使用国で
ある。要は、距離を非接触にして測定しｆ！するもので
あればよいものである。
第３図はＩ沼邑−７反センサによってＸ軸止方向ｘ十に
任イＥするズ・１象吻４との間の距離ΔＡｘ＋を測定し
ている様子を示したものである。これについては特に説
明を安しないが、非接触センサは必ずしもロボットに装
治される必侵はなく、ロｄ？ット以外にも装−Ｒイ１ｆ
となっている。第４図は非接触センサとしての゛ｒｖカ
メラをロボットおまひ刈象物近傍の上部に取付した場合
をボしたものである。図示の如く天井に取付したもので
あり、このように取付する場合には・・ンド部２に固定
の座標系での距離を測定し得るばかりが、非可動部とし
てのベースに固定の１坐漂糸での距離も測定し得るもの
である。ＴＶカメラによる場合はまたハンド部２と対象
物４との間の距離たけではなく、ハンド部２０対象物４
に刈する姿勢も例えば方間♀弦として測定し倚るもので
ある。
任イＥするズ・１象吻４との間の距離ΔＡｘ＋を測定し
ている様子を示したものである。これについては特に説
明を安しないが、非接触センサは必ずしもロボットに装
治される必侵はなく、ロｄ？ット以外にも装−Ｒイ１ｆ
となっている。第４図は非接触センサとしての゛ｒｖカ
メラをロボットおまひ刈象物近傍の上部に取付した場合
をボしたものである。図示の如く天井に取付したもので
あり、このように取付する場合には・・ンド部２に固定
の座標系での距離を測定し得るばかりが、非可動部とし
てのベースに固定の１坐漂糸での距離も測定し得るもの
である。ＴＶカメラによる場合はまたハンド部２と対象
物４との間の距離たけではなく、ハンド部２０対象物４
に刈する姿勢も例えば方間♀弦として測定し倚るもので
ある。
さて、非候触センサなどからの□＋Ｈ命にもとづいて口
ｇットが如伊］に制御されるかについて説明する。
ｇットが如伊］に制御されるかについて説明する。
第５図はそのｉｌ＋１１呻糸の概要を示したものであり
。
。
これによると非接触センサが装着きれたロボットからは
位置信号０とロボット・物体間の距離１ｄ号ΔＬが得ら
れるようになっている。位置信号θはロボットの関節各
々に装着されたエンコーグより現ｕ６点での関節角とし
て得られるものであり、また、非接触センナからは物体
との間の距離信号が得られるものである。図示の如く制
師部５には位置指令値 Ｘ と距離の基準値Δｌｃが入
力さ汎ているが、これらとロボットの位置およびａ ｄ
＝’ット・物体間のロ′１シ直に応じて各関節に対する
角速度Ｊが１ｌＩＩｊ両部５で３ｖ、出されたうえナー
ボアンゾ６を介し各間Ｉ￥１ｊが駆ｄＵ、ｔされるよう
になっているものである。
位置信号０とロボット・物体間の距離１ｄ号ΔＬが得ら
れるようになっている。位置信号θはロボットの関節各
々に装着されたエンコーグより現ｕ６点での関節角とし
て得られるものであり、また、非接触センナからは物体
との間の距離信号が得られるものである。図示の如く制
師部５には位置指令値 Ｘ と距離の基準値Δｌｃが入
力さ汎ているが、これらとロボットの位置およびａ ｄ
＝’ット・物体間のロ′１シ直に応じて各関節に対する
角速度Ｊが１ｌＩＩｊ両部５で３ｖ、出されたうえナー
ボアンゾ６を介し各間Ｉ￥１ｊが駆ｄＵ、ｔされるよう
になっているものである。
第６図は第５図に示すものを史に詳細ｊに示し／Ｃもの
である。これによると訓飢部５には位置指令１１なｒマ
、距離の基準値Δｉｃが外部より与えられる一方、ロ＋
ｊ？ット１４側からは非接触センサ３工り口ｙＪ？ソト
・物体間の距離Δｔが、葦だ２エンコーグ１１からの・
ぞルス信号をカウントするかウンタ１２からは各関節角
θが与えられるようになっている。
である。これによると訓飢部５には位置指令１１なｒマ
、距離の基準値Δｉｃが外部より与えられる一方、ロ＋
ｊ？ット１４側からは非接触センサ３工り口ｙＪ？ソト
・物体間の距離Δｔが、葦だ２エンコーグ１１からの・
ぞルス信号をカウントするかウンタ１２からは各関節角
θが与えられるようになっている。
各関節角θは変換部１０によってロボットハンドの位置
・骨枠マに＆換されたうえ主要制峙部７に人力されるが
、この主要制峙部７にて０７にットハンドのとるべき速
＋Ｗ Ｖが算出されるものである。この速ＩＩ Ｖはロ
ボットハンドに固定の座標系におけるもの（並進速度お
よび回転速度）であるから、次に位置・姿勢マおよび各
関節角ｉにもとづき座標ｆ ｕＡＡｓ２よってベースに
固定の座標糸における速度ｖｂ に変換されるようにな
っている。この速ｊ隻ｖｂ ｉＣもとつき関節角速度算
出部９より関節各々がとるべき角速度ｆがめらｎるが、
これら角速度δによつ一〇はカーポアン７″６を介しそ
一タＩ３、したがって、口ｉＩ？ット１４が駆動される
ところとなるものでめる。
・骨枠マに＆換されたうえ主要制峙部７に人力されるが
、この主要制峙部７にて０７にットハンドのとるべき速
＋Ｗ Ｖが算出されるものである。この速ＩＩ Ｖはロ
ボットハンドに固定の座標系におけるもの（並進速度お
よび回転速度）であるから、次に位置・姿勢マおよび各
関節角ｉにもとづき座標ｆ ｕＡＡｓ２よってベースに
固定の座標糸における速度ｖｂ に変換されるようにな
っている。この速ｊ隻ｖｂ ｉＣもとつき関節角速度算
出部９より関節各々がとるべき角速度ｆがめらｎるが、
これら角速度δによつ一〇はカーポアン７″６を介しそ
一タＩ３、したがって、口ｉＩ？ット１４が駆動される
ところとなるものでめる。
このように主安制峙部は極めて重要な機能を有している
が、この４３％ ｍ目を詳細に説明すれば以下のようで
必る。
が、この４３％ ｍ目を詳細に説明すれば以下のようで
必る。
即ち、一般に外力が存在しない場合での１自由度の剛体
の運動は式（１）で表すされるものとなっている。
の運動は式（１）で表すされるものとなっている。
ｍ −＋ｃｖ＋ｋ（Ｘ−ｒｘ）＝ ０ −・−＝ （１
）Ａ ＋ １旦し、【ｎは′ＪＬ吐を、Ｃは粘１生１糸叡を、ｋは
パイ・係数を、Ｘは位置を、■は速度を、ｒｘはバネの
平衡位置をそれぞれ示す。
）Ａ ＋ １旦し、【ｎは′ＪＬ吐を、Ｃは粘１生１糸叡を、ｋは
パイ・係数を、Ｘは位置を、■は速度を、ｒｘはバネの
平衡位置をそれぞれ示す。
この式（１）においてＶい。＝０ 、ｘｔ−８−０であ
ろ場合にパイ・の平衡位置ｒＸ にステツノ人力（Ｘ・
ｕ（ｔＪ ）を／Ｊ［Ｉえたときの運動は以下のように
なる。
ろ場合にパイ・の平衡位置ｒＸ にステツノ人力（Ｘ・
ｕ（ｔＪ ）を／Ｊ［Ｉえたときの運動は以下のように
なる。
但し、ｐ ””−ｃ１２ｍ、ｑ ＝ ４ｍｋ −ｃ２で
ある。
ある。
式（２）から推察されるように式（υに示す運動はＸを
操作することによって位置Ｘをｉｌｊ！Ｉ Ｉ卸し得ろ
が、これがΔＬｃ、Δｔを除いた場合、即し、非接１１
」虫センサに係る・やラメータが存在しない場合での主
°決制峙部の基本的機能となっているもの′Ｃあり、ロ
ボットのハンドの運動があたかも式（りで与えられる呵
り体の運動となる様、口、Ｉ？ツトを＋ｌｌＩ呻するも
のである。
操作することによって位置Ｘをｉｌｊ！Ｉ Ｉ卸し得ろ
が、これがΔＬｃ、Δｔを除いた場合、即し、非接１１
」虫センサに係る・やラメータが存在しない場合での主
°決制峙部の基本的機能となっているもの′Ｃあり、ロ
ボットのハンドの運動があたかも式（りで与えられる呵
り体の運動となる様、口、Ｉ？ツトを＋ｌｌＩ呻するも
のである。
即ち、主費制帥部によってはロボットハンドのとるべき
速度７が式（３）によって算出されるものである。
速度７が式（３）によって算出されるものである。
式（３）は弐（１）をＶについて解くことによつ一〇導
出し得るが、式（３）の右辺中におけるＶは口ｙｒノッ
トタコノエ不レータなどの速度検出器が装備されている
場合にはその速度検出信号（フィードバック信号）と烙
れる。しかしながら、第６図に示すようにロボットにｉ
ｉ１等速変速度検出器備されていない場合は１式（３）
の右辺におけるＶは自身が式（３）によって算出した１
直とされる。
出し得るが、式（３）の右辺中におけるＶは口ｙｒノッ
トタコノエ不レータなどの速度検出器が装備されている
場合にはその速度検出信号（フィードバック信号）と烙
れる。しかしながら、第６図に示すようにロボットにｉ
ｉ１等速変速度検出器備されていない場合は１式（３）
の右辺におけるＶは自身が式（３）によって算出した１
直とされる。
ところで、実際の系では計算機内で離散直系として言１
昇処理されることから、式（３）の代わりに式（４）が
用いられるようになっている。
昇処理されることから、式（３）の代わりに式（４）が
用いられるようになっている。
但し、Δｔはナングリングタイムを、また、ナフィック
スｎはその１直がｎ番目サンプリングタイムでのもので
あり、ｖ、、ｖ、、はそれぞｎ次回、前回の積分効果信
号として作用する。
スｎはその１直がｎ番目サンプリングタイムでのもので
あり、ｖ、、ｖ、、はそれぞｎ次回、前回の積分効果信
号として作用する。
したがって、多自由度に拡張された場合式（３）。
（４）はそれぞれ式（５）、（６）として変１１１！！
表示される。
表示される。
八＝Δｔ ［Ｍｌ”−（［Ｋ］ （ｘ、−１ｒ”ｎ−ｓ
月−（Δｔ［Ｍｌ ・［Ｃ１−巨］ ） ’ｎ−１・・
・・−（６）但し、［Ｍｌ、［Ｃ１、［Ｋ桓それぞれ質
量、粘性係数、バネ係数に対応する行列であり、また、
［＝］は単位行列を示している。行列［Ｍｌ、［司、［
Ｋ］は通常対角行列とされ実際のロボット機構が待って
いる暗ではないが、ソノト上での仮想側斜・母うメータ
としである範囲内で任意に設定を行なうことにより、ノ
・ンドに自在な運動を行なわせることかり能となってい
る。即ら、これら仮想制御・母うメータをある範囲内で
変更＋ｊＪとすることによって停止特性（減衰率、固有
振動＆５りや追従特性などが好ましく調整され得るもの
である。また、位置（並進位置と回転角度）マおよび速
度（並進速度と回転速度）７はベクトルでｈ ！ｌ）
、通常６次元のものとなっている。
月−（Δｔ［Ｍｌ ・［Ｃ１−巨］ ） ’ｎ−１・・
・・−（６）但し、［Ｍｌ、［Ｃ１、［Ｋ桓それぞれ質
量、粘性係数、バネ係数に対応する行列であり、また、
［＝］は単位行列を示している。行列［Ｍｌ、［司、［
Ｋ］は通常対角行列とされ実際のロボット機構が待って
いる暗ではないが、ソノト上での仮想側斜・母うメータ
としである範囲内で任意に設定を行なうことにより、ノ
・ンドに自在な運動を行なわせることかり能となってい
る。即ら、これら仮想制御・母うメータをある範囲内で
変更＋ｊＪとすることによって停止特性（減衰率、固有
振動＆５りや追従特性などが好ましく調整され得るもの
である。また、位置（並進位置と回転角度）マおよび速
度（並進速度と回転速度）７はベクトルでｈ ！ｌ）
、通常６次元のものとなっている。
このように式（５） 、’（６）によって口ざットの位
１ｆ ｔｉ制御を行ない得るが、第７図は式（５）をブ
ロック図として示したものである。但し、この場合ノソ
ラメータΔｔ 、ΔＬｃは無視される。判定計算処理ブ
ロック１５では通常（ｒｘ−ｘ）が計算されるものであ
る。
１ｆ ｔｉ制御を行ない得るが、第７図は式（５）をブ
ロック図として示したものである。但し、この場合ノソ
ラメータΔｔ 、ΔＬｃは無視される。判定計算処理ブ
ロック１５では通常（ｒｘ−ｘ）が計算されるものであ
る。
なお、式（２）にて示される挙動の概要は第８図の一部
として示すところである。
として示すところである。
さて、以上のようにして行なわれるロボットの位置制御
に非接触センサによる訓呻をカロえる、本発明によるロ
ボットの制御方式について説明する。
に非接触センサによる訓呻をカロえる、本発明によるロ
ボットの制御方式について説明する。
第９図は口ｄ？ノットある作業領域空間内にて位置制菌
している最中に、万一危険領域内に入るような場合には
危険領域内への侵入を非接触センサによって回避せんと
するものである。既述のようにｏ ＩＦノット位置＋Ｉ
１１１ｆｃｌはｒｘ を操作することによって行なわれ
るが、したがって、これよりｒればｒマを作業領域空間
内にとれば、叩（”Ｊに操作しようともロボットはほぼ
作業領域空間内にｖＩＩすることか予想される。しかし
ながら、実際には設定場高ノリメータＵＭ″］、［Ｃ］
、［Ｋ］やロボット駆り山系の遅れなどによって、あ
るいは誤動作や外乱などによって口ｒｙｅットが作業領
域外、即ち、危険領域内に入ることがあり得るというも
のである。第９図に示す例ではＸ軸の市、負方向に壁１
６ 、１７があって、壁１６．１７からの距離がΔＬｃ
以内の頭載が危険領域として設定されている。したがっ
て、ロボットとしてはＸ軸の正方向、負方向における壁
１７ 。
している最中に、万一危険領域内に入るような場合には
危険領域内への侵入を非接触センサによって回避せんと
するものである。既述のようにｏ ＩＦノット位置＋Ｉ
１１１ｆｃｌはｒｘ を操作することによって行なわれ
るが、したがって、これよりｒればｒマを作業領域空間
内にとれば、叩（”Ｊに操作しようともロボットはほぼ
作業領域空間内にｖＩＩすることか予想される。しかし
ながら、実際には設定場高ノリメータＵＭ″］、［Ｃ］
、［Ｋ］やロボット駆り山系の遅れなどによって、あ
るいは誤動作や外乱などによって口ｒｙｅットが作業領
域外、即ち、危険領域内に入ることがあり得るというも
のである。第９図に示す例ではＸ軸の市、負方向に壁１
６ 、１７があって、壁１６．１７からの距離がΔＬｃ
以内の頭載が危険領域として設定されている。したがっ
て、ロボットとしてはＸ軸の正方向、負方向における壁
１７ 。
１６との間の距離を測定すべく少なくとも２個の非接触
センナを必要とし、これら非接触センナによってロバ？
ットハンドが危険領域の１”Ｊれかに侵入したことが知
れるものである。例えば口ｄ？ノットンドが壁１７に近
づきつつある場合を想定すれば、壁１７との距離Δｔｘ
＋がΔＬｘ＋ （ΔＬｃ となったことを以て危険領域
に侵入したことが知れるものである。
センナを必要とし、これら非接触センナによってロバ？
ットハンドが危険領域の１”Ｊれかに侵入したことが知
れるものである。例えば口ｄ？ノットンドが壁１７に近
づきつつある場合を想定すれば、壁１７との距離Δｔｘ
＋がΔＬｘ＋ （ΔＬｃ となったことを以て危険領域
に侵入したことが知れるものである。
もしも危険領域に口〆ットノ・ンドが侵入した場合ニハ
Δｔｘ＋ ７’ｉ’Δｌｃ となるべくロボット・・ノ
ドを押し尻すことが８装である。第１０図に示すように
ある時点ｔｃで危険直載に侵入したことが検知された場
合には、直ちに第８図に示した如くの挙動をとらせ円滑
に危＠領域より脱しさせるものである。勿論従来より行
なわれているようにその時点ｔｃ で非常１苧市せしめ
たり、あるいは円滑にではなく直ちに大きな加速度を以
て危険直載を脱しさせることも用能で必る。
Δｔｘ＋ ７’ｉ’Δｌｃ となるべくロボット・・ノ
ドを押し尻すことが８装である。第１０図に示すように
ある時点ｔｃで危険直載に侵入したことが検知された場
合には、直ちに第８図に示した如くの挙動をとらせ円滑
に危＠領域より脱しさせるものである。勿論従来より行
なわれているようにその時点ｔｃ で非常１苧市せしめ
たり、あるいは円滑にではなく直ちに大きな加速度を以
て危険直載を脱しさせることも用能で必る。
ところで、非＋ｄ町虫センサによる上ｉ己のような市り
御はこれまでに既に述べたｌ１ｉｌＩＩｉ１１方式に非
接触センサからのフィー１＋パツク信号をカロ味するこ
とによって容易に達成可能でめる。第７図は主要ｌｌ＋
ｌＩ御部のブロック構成を示したものであるが、ここで
その中でも屯安な機能を果たす刊定計韓処浬ブロック１
５について説明すれば以下のようである。
御はこれまでに既に述べたｌ１ｉｌＩＩｉ１１方式に非
接触センサからのフィー１＋パツク信号をカロ味するこ
とによって容易に達成可能でめる。第７図は主要ｌｌ＋
ｌＩ御部のブロック構成を示したものであるが、ここで
その中でも屯安な機能を果たす刊定計韓処浬ブロック１
５について説明すれば以下のようである。
即ち、第７図に示Ｊ−如く判定針線処理ブロックにはｒ
ｘ、マおよび（ΔＬｃ −Δｔ）が人力されるが、この
うちΔｔｃおよびΔｔは式（７） 、 （８）に示すよ
うに６成分よりなるものとなっている。
ｘ、マおよび（ΔＬｃ −Δｔ）が人力されるが、この
うちΔｔｃおよびΔｔは式（７） 、 （８）に示すよ
うに６成分よりなるものとなっている。
但し、式（７）において例えばΔｔｃ 、 ｘ＋はＸＩ
Ｘ軸止方向距離の基準値を示し、また、式（８）におけ
るΔＡｘ＋は非接触センサによって測定されたＸ軸止方
向でのロボットと対象物（壁など）との間の距離を示す
ものとなっている。
Ｘ軸止方向距離の基準値を示し、また、式（８）におけ
るΔＡｘ＋は非接触センサによって測定されたＸ軸止方
向でのロボットと対象物（壁など）との間の距離を示す
ものとなっている。
したがって、ここでＸ軸止方向のみを考慮すれば、Δｌ
ｘ＋−Δｌｃ 、Ｘ＋、＞ ０の場合には口ｄ？ノット
作業′追域内にあることから、通′帛の位置訓呻を続行
すればよいことになる。即ち、判定計算処理ブロックの
出力としては（ｒｘ−ｘ）が出力されろものである。ま
た、Δｌｘ＋−Δｔｃ 、ｘ＋ （Ｑである場合にはｃ
） 、＋（ノドは危険領域内に存在することになるから
、直しに危険領域外に脱しさせろ８装がある。
ｘ＋−Δｌｃ 、Ｘ＋、＞ ０の場合には口ｄ？ノット
作業′追域内にあることから、通′帛の位置訓呻を続行
すればよいことになる。即ち、判定計算処理ブロックの
出力としては（ｒｘ−ｘ）が出力されろものである。ま
た、Δｌｘ＋−Δｔｃ 、ｘ＋ （Ｑである場合にはｃ
） 、＋（ノドは危険領域内に存在することになるから
、直しに危険領域外に脱しさせろ８装がある。
このような場合には（Δｔｘ＋−ΔＡｃ、ｘ＋）が出力
として出力されｂものである。
として出力されｂものである。
寸だ、以上のような制呻以外に第１１図に示すような］
１ＩＩＩｆ卸も考えられている。第１１図（ａ） 、
（ｂ）はｏ ＩＩｆットが人間に近つきその間の距離が
ΔＬｃ 、ｘ＋ よりも小格くなった場合は口５？ソト
が人間から離れΔｔｃ、ｘ＋の位置まで戻るべく制呻す
れ、また、それとは逆に人間がｏ ）ｆットに近ついた
場合も同様に制＋ｉｌｉさ７Ｌることか示されている。
１ＩＩＩｆ卸も考えられている。第１１図（ａ） 、
（ｂ）はｏ ＩＩｆットが人間に近つきその間の距離が
ΔＬｃ 、ｘ＋ よりも小格くなった場合は口５？ソト
が人間から離れΔｔｃ、ｘ＋の位置まで戻るべく制呻す
れ、また、それとは逆に人間がｏ ）ｆットに近ついた
場合も同様に制＋ｉｌｉさ７Ｌることか示されている。
第１１図に示す側面はいわば壁が移動可と烙れた場合に
相当するものであり、このような制イ卸によって非接触
直接教示がＩＪＪ能となるものである。
相当するものであり、このような制イ卸によって非接触
直接教示がＩＪＪ能となるものである。
以上２つの制ｒｉ［１１（’１１は１１５］れもｏ 、
Ｊ？ノットズ・Ｊ象物との間の距離を検出したうえ、あ
る基準胆との関係にもとづい−Ｃａ、ｆットを市１１呻
するようにしたものでりる。このような制呻をづ広張し
たものとして第１２図に示すり１」＜のものが考えられ
Ｃいる。第１２図に示ｒものにおいては非接触センサ３
以外に接触センサとしてのカ七ンサ１８もロボットに装
着キれ、・・イグリソトな制御が可ｌ目となつ一〇いる
。
Ｊ？ノットズ・Ｊ象物との間の距離を検出したうえ、あ
る基準胆との関係にもとづい−Ｃａ、ｆットを市１１呻
するようにしたものでりる。このような制呻をづ広張し
たものとして第１２図に示すり１」＜のものが考えられ
Ｃいる。第１２図に示ｒものにおいては非接触センサ３
以外に接触センサとしてのカ七ンサ１８もロボットに装
着キれ、・・イグリソトな制御が可ｌ目となつ一〇いる
。
例えば軸状ワーク１９を穴が穿たれているワーク加に組
付する場合を想定−ｊ−れば、口Ｊ？ノドはワーク１９
を把持した後はワーク２０近僧よでｊ般送４−ることが
８袈である。ワーク□□□への搬送は重速にイエなわれ
ることが望ましいが、尚運搬送の場合Ｑよ１ノーク加に
接触した時点で大きな価・卓を受けることから、接触直
前に搬送速度を小さくすることが８沙となる。一般に接
触センサのみしか装堝°されていない場合は大きな衝撃
で初めて接触が検チ１」されるか、または大きな衝撃を
回避すべくワークは低速にてｉ送されることになるが、
何れによるとしても大きな衝撃または低速といった不具
合を生じることになる。しかしながら、非接触センサを
併用する場合には大きな＋＆ｊ １Ｍを回避し得、しか
も高速にワークを液送することが可能となるものである
。
付する場合を想定−ｊ−れば、口Ｊ？ノドはワーク１９
を把持した後はワーク２０近僧よでｊ般送４−ることが
８袈である。ワーク□□□への搬送は重速にイエなわれ
ることが望ましいが、尚運搬送の場合Ｑよ１ノーク加に
接触した時点で大きな価・卓を受けることから、接触直
前に搬送速度を小さくすることが８沙となる。一般に接
触センサのみしか装堝°されていない場合は大きな衝撃
で初めて接触が検チ１」されるか、または大きな衝撃を
回避すべくワークは低速にてｉ送されることになるが、
何れによるとしても大きな衝撃または低速といった不具
合を生じることになる。しかしながら、非接触センサを
併用する場合には大きな＋＆ｊ １Ｍを回避し得、しか
も高速にワークを液送することが可能となるものである
。
即ち、ワーク２０にワーク１９が接触する直前を非接触
セン゛リー３によって検出したうえ搬送速度を小さくし
、ワーク１９が低速搬送の状！法でワークＪに接触した
後は接触センサ１８によってワーク１９のワーク加への
組伺を竹なりんとするものでめる。
セン゛リー３によって検出したうえ搬送速度を小さくし
、ワーク１９が低速搬送の状！法でワークＪに接触した
後は接触センサ１８によってワーク１９のワーク加への
組伺を竹なりんとするものでめる。
このような＋Ｂｔｌ ＩＩＩＩＩも既述の制御方式を拡
張することによって基本的には同一の方式で実現可能で
必る。武（５） 、 （６）の代わりに式（９）、四を
用いればよいからでΦる。
張することによって基本的には同一の方式で実現可能で
必る。武（５） 、 （６）の代わりに式（９）、四を
用いればよいからでΦる。
但し、ｆは接触センサ（力センサ）からの力１６２０号
を、ｒｆは力の指令匝を示す。
を、ｒｆは力の指令匝を示す。
したがって、このような制御が行なわれるべく第５図、
第６図、第７図に示すものは第１３図、第１４図＋ ４
４５図にとって代わられることになる。
第６図、第７図に示すものは第１３図、第１４図＋ ４
４５図にとって代わられることになる。
以上説明したように本発明は、非接触センサによってＯ
）４ｅソト・・／ドと障害物などのズ１象物との間の距
離が一定以内であることが検出された場合にはその検出
時点でロボットに対する制御モードを変更するようにし
たものである。したがって、本発明による場合は、対象
物との関係でロボットは適切に副帥され、更に接触セン
ナを併用する場合はそれとのｌ／ＩＩＪ調制両も可制菌
なっており、多棟の制御動作特性がソフト上での・七う
メータを変更するだけで容易に実現し得るなどの効果か
める。
）４ｅソト・・／ドと障害物などのズ１象物との間の距
離が一定以内であることが検出された場合にはその検出
時点でロボットに対する制御モードを変更するようにし
たものである。したがって、本発明による場合は、対象
物との関係でロボットは適切に副帥され、更に接触セン
ナを併用する場合はそれとのｌ／ＩＩＪ調制両も可制菌
なっており、多棟の制御動作特性がソフト上での・七う
メータを変更するだけで容易に実現し得るなどの効果か
める。
第１図は、多自由度口どットの一例での外観を示す図、
第２図は、近傍に非接触センサが装着されてなる１１１
？ツトハンドとその周辺の一例での外観を示す図、第３
図は、非接触センサによって対象物との間の距離を測定
する様子を示す図、第４図ｅよ、非接触センサをロボッ
ト以外に装着する場合での例を／Ｊ＜ず図、第５図は、
本発明に係る制御系の概費を７Ｊ＜ ｊ−図、第６図は
、その制御部の詳細ケロｄ？ツト（幾構との関係で示す
図、第７図は、その制御部に」・・ける要部の機能を示
す図、第８図は、主費＋ＩｔｌＪ １ｆｌ１部によって
行なわれる制御のステツノ応答を示す図、第９図、第１
Ｏ図は、ロボットハンドの危険領域内への侵入を非接触
センサによって回避する制御を説明するための図、第１
１図ｆａＪ 、 （ｂ）は、周囲の人間を移動’ｃ＝ｆ
と逼れた障害物と見做した場合での制御と人間によるロ
ボットの積極的側斜を説明するための図、第１２図は、
接触センサとの協調１１１１ ＠１を説明ｒるための図
、第１３図、第１４図、ＩＥ１５図は、その協調制御の
第５図、第６図、第７図に対応するものを示す図である
。 ２・・・（０１ドツト）ハンド部、３・・・非接触セン
ナ、７・・・主要側両部、８・・・座標変換部、９・・
・関節角速度算出部、１５・・・判定計算処理ブロック
、１８・・・力センサ（接触センサ） 代理人 弁理士 秋 本 正 実 第１図 第２図 Ｚ＋ ３ 第３図 第４図 乏：；ｐ ５図 上、′；６図 ６ 第９図
第２図は、近傍に非接触センサが装着されてなる１１１
？ツトハンドとその周辺の一例での外観を示す図、第３
図は、非接触センサによって対象物との間の距離を測定
する様子を示す図、第４図ｅよ、非接触センサをロボッ
ト以外に装着する場合での例を／Ｊ＜ず図、第５図は、
本発明に係る制御系の概費を７Ｊ＜ ｊ−図、第６図は
、その制御部の詳細ケロｄ？ツト（幾構との関係で示す
図、第７図は、その制御部に」・・ける要部の機能を示
す図、第８図は、主費＋ＩｔｌＪ １ｆｌ１部によって
行なわれる制御のステツノ応答を示す図、第９図、第１
Ｏ図は、ロボットハンドの危険領域内への侵入を非接触
センサによって回避する制御を説明するための図、第１
１図ｆａＪ 、 （ｂ）は、周囲の人間を移動’ｃ＝ｆ
と逼れた障害物と見做した場合での制御と人間によるロ
ボットの積極的側斜を説明するための図、第１２図は、
接触センサとの協調１１１１ ＠１を説明ｒるための図
、第１３図、第１４図、ＩＥ１５図は、その協調制御の
第５図、第６図、第７図に対応するものを示す図である
。 ２・・・（０１ドツト）ハンド部、３・・・非接触セン
ナ、７・・・主要側両部、８・・・座標変換部、９・・
・関節角速度算出部、１５・・・判定計算処理ブロック
、１８・・・力センサ（接触センサ） 代理人 弁理士 秋 本 正 実 第１図 第２図 Ｚ＋ ３ 第３図 第４図 乏：；ｐ ５図 上、′；６図 ６ 第９図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 非接１１葎センサによってロボットハンドトに＝
Ｉ象物との間の距離を検出しつつロボットハンドの軌道
を割呻する１ｌｉ１１両方式にして、口Ｉポットハンド
と対象物との間の距離が一定以内であることが検とする
非接１咄センザによる多自由度ロボットの制御方式。 ２ ロボットハンドとズ１破物との間の距離が一定以上
である場合には、谷すンノリングタイム毎に、ロボット
の現時点での位置および姿勢と予め定められた位置およ
び姿勢との差をスカシ及び行列により線形変換３−るこ
とによって第１の速度をめるとともに、前回速度指令唾
をスカシおよび行列により線形変臭することによって第
２の速度をめ、該速度に上記第１の速度が所定にカロ算
されたうえ次回速度指令部としてロボットが制（ｄＵ
芒れる％許請求の範囲第１項記載の非接１甥センサによ
る多自由１隻口ビットの「間両方式。 ３、第１の速度をめるだめの線形変換は仮想パラメータ
としてのバネ１糸叙、ａｔをそれぞれ示す行列とスカシ
としてのサンプリングタイムトニもとついて行なわれる
一方、第２の速１隻をめるだめの線形変餉は仮想・々ラ
メータとしての質重、粘性係数をそれぞれ示す行列とス
カシとしてのリーンノリングタイムとにもとづいて行な
われる竹ｔＦＦ請求の範囲第２項記載の非接触センサに
よる多自由１隻口＋１”ツトの電］帥方式。 ４ バネ係数、實曖および粘性係数とナンノリングタイ
ムがザンゾリングタイムｍに可変とされる特許請求の範
囲第３項記載の非接触センサによる多自由１更ロボツト
の制御方式。 ５、 バネ係数、質量、粘性係数をそれぞれホす行列は
対角行列とされる特許請求の範囲第３項記載の非接触セ
ンサによる多自由度ロボットの制ｆｉ１１方式。 ６、 制御吐糸の減衰率および固有振動数が、バネ係数
、賀歌、粘性係数をそれぞれ示ｒ行列によって調整町と
される特許請求の範囲第５項記載の非接１咄センサによ
る多自由度ロボットの制御卸方式。 ７、 ロボットの予め定められた位置および姿勢を指令
呟として口ｌピットハンドの軌道が制御される特許請求
の範囲第５項記載の非接触センサによる多自由度ロボッ
トの亜Ｉｎ方式。 ８、 ロボットに）Ｊ口えられた力嘔よひモーメントを
検出すべくロボットに装着された接触センサからの現時
点での力およびモーメントと予め定められた力およびヒ
ーメントとの差、す／ｆクリングイムおよびバネ係数に
よって第１の速度を袖旧シフ。 該補正に係る第１の速度を新たなる第１の速度としたう
え予め定められた力およびモーメントを指令１直として
口ｄ？ノットカロわる力およびモーメントが副＋１１さ
れる特許請求の範囲第７項記載の非接触センナによる多
自由度ロボットの制御方式。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21499883A JPS60108285A (ja) | 1983-11-17 | 1983-11-17 | 非接触センサによる多自由度ロボットの制御方法 |
| US06/621,717 US4621332A (en) | 1983-06-20 | 1984-06-18 | Method and apparatus for controlling a robot utilizing force, position, velocity, spring constant, mass coefficient, and viscosity coefficient |
| EP84107013A EP0129245B1 (en) | 1983-06-20 | 1984-06-19 | Method and apparatus for controlling a robot |
| DE8484107013T DE3476172D1 (en) | 1983-06-20 | 1984-06-19 | Method and apparatus for controlling a robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21499883A JPS60108285A (ja) | 1983-11-17 | 1983-11-17 | 非接触センサによる多自由度ロボットの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60108285A true JPS60108285A (ja) | 1985-06-13 |
| JPH0438548B2 JPH0438548B2 (ja) | 1992-06-24 |
Family
ID=16665004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21499883A Granted JPS60108285A (ja) | 1983-06-20 | 1983-11-17 | 非接触センサによる多自由度ロボットの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60108285A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60141495A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-26 | 株式会社小松製作所 | 溶接ロボツトにおける位置検出方法 |
| JPS62293408A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-21 | Toyota Motor Corp | 作業端駆動制御装置 |
| JP2007513769A (ja) * | 2003-12-11 | 2007-05-31 | デーヴィス，ケヴィン，ステファン | 制御システム |
| JP2010188515A (ja) * | 2009-01-26 | 2010-09-02 | Fanuc Ltd | 人間とロボットとの協調動作領域を有する生産システム |
| JP2015171735A (ja) * | 2014-03-11 | 2015-10-01 | 株式会社ａｍｕｓｅ ｏｎｅｓｅｌｆ | フレキシブルアーム装置および点検診断装置 |
| JP2017078707A (ja) * | 2015-07-31 | 2017-04-27 | ジック アーゲー | 距離センサ |
| WO2017170305A1 (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | ライフロボティクス株式会社 | 近接センサ装置及びロボットアーム機構 |
| WO2018079771A1 (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | ライフロボティクス株式会社 | 近接センサ装置及びロボットアーム機構 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5179466A (ja) * | 1974-12-31 | 1976-07-10 | Tekuno Benchaa Kk | Gunrobotsuto |
| JPS58158712A (ja) * | 1982-03-15 | 1983-09-21 | Omron Tateisi Electronics Co | 工業用ロボツトの動作制御方法 |
-
1983
- 1983-11-17 JP JP21499883A patent/JPS60108285A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5179466A (ja) * | 1974-12-31 | 1976-07-10 | Tekuno Benchaa Kk | Gunrobotsuto |
| JPS58158712A (ja) * | 1982-03-15 | 1983-09-21 | Omron Tateisi Electronics Co | 工業用ロボツトの動作制御方法 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60141495A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-26 | 株式会社小松製作所 | 溶接ロボツトにおける位置検出方法 |
| JPS62293408A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-21 | Toyota Motor Corp | 作業端駆動制御装置 |
| JP2007513769A (ja) * | 2003-12-11 | 2007-05-31 | デーヴィス，ケヴィン，ステファン | 制御システム |
| JP2010188515A (ja) * | 2009-01-26 | 2010-09-02 | Fanuc Ltd | 人間とロボットとの協調動作領域を有する生産システム |
| JP4648486B2 (ja) * | 2009-01-26 | 2011-03-09 | ファナック株式会社 | 人間とロボットとの協調動作領域を有する生産システム |
| US8315735B2 (en) | 2009-01-26 | 2012-11-20 | Fanuc Ltd | Production system having cooperating process area between human and robot |
| JP2015171735A (ja) * | 2014-03-11 | 2015-10-01 | 株式会社ａｍｕｓｅ ｏｎｅｓｅｌｆ | フレキシブルアーム装置および点検診断装置 |
| JP2017078707A (ja) * | 2015-07-31 | 2017-04-27 | ジック アーゲー | 距離センサ |
| WO2017170305A1 (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | ライフロボティクス株式会社 | 近接センサ装置及びロボットアーム機構 |
| JPWO2017170305A1 (ja) * | 2016-03-29 | 2019-02-14 | ライフロボティクス株式会社 | 近接センサ装置及びロボットアーム機構 |
| WO2018079771A1 (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | ライフロボティクス株式会社 | 近接センサ装置及びロボットアーム機構 |
| JPWO2018079771A1 (ja) * | 2016-10-31 | 2019-09-19 | ライフロボティクス株式会社 | 近接センサ装置及びロボットアーム機構 |
| US11407121B2 (en) | 2016-10-31 | 2022-08-09 | Life Robotics Inc. | Proximity sensor apparatus and robot arm mechanism |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0438548B2 (ja) | 1992-06-24 |
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