JPS60127986A - ならい制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は工業用ロボット等の作業機械のならい制御方法
および装置に係り、特にならい動作の対象物の曲率が変
化しても常に円滑なならい動作を行うに好適なならい制
御方法および装置に関する。

〔発明の背景〕

従来から行われているならい動作制御方式は、ならい動
作の基本となる動作方向（以下基本動作方向と呼ぶ）が
常に一定に保たれているものであって、これと直角方向
に対象物の凹凸をセンサによって検出し、この凹凸の形
状に応じて作業機械に取付けられた作業工具及びセンサ
を上記センサによる検出方向に駆動し、もって対象物形
状になられせる方式である。この場合、対象物の形状の
接線方向が上記センサの検出方向と一致もしくはほぼ一
致する個所においては、ならい動作が不可能となる欠点
を有していた。また、この方式では、対象物に対する作
業工具やセンサの姿勢、および対象物に沿った動作速度
を一定に保つことが困難であるといった欠点な有してい
た。

これらの欠点を解消する方策として、出願人は既に特開
昭５５−１８３７６および特開昭５８−３４７８１に記
載のものを提案している。これらの方法では、センサの
検出結果として得られる対象物の接線方向情報に着目し
、ならい動作の基本動作方向を上記接線方向に一致させ
るよう変更して行くという新しい考え方が導入されてい
る。しかしながら、この方式は対象物の接線方向の変化
、すなわち対象物表面の曲率を一定のタイミングないし
は、ならい動作移動距離ごとに検出し、同じく一定のタ
イミングないしは移動距離ごとにならい動作の方向を変
更していくものであって、対象物表面の曲率そのものの
値までをも考慮したものではなかった。すなわち、上記
提案による方式では、対象物表面の曲率にかかわらず一
定長さΔＬの線分で対象物表面形状を折れ線近似すると
いうことに相当したならい動作制御方法がとられていた
。

然るに、対象物表面の形状を折れ線近似するにあたって
常に同一の長さの線分を用いるものとすると、対象物表
面の曲率半径の小なる個所すなわち対象物表面の接線方
向の変化が激しい個所においては、ならい動作方向と実
際の接線方向との誤差が大きくなるという問題点が残さ
れている。

また、このように対象物表面の接線方向の変化が激しい
部分においてもゆるやかな部分においても、一定の移動
距離ごとに曲率の検出を行う方法であると２、はなはだ
しき場合にはならい動作中に対象物がセンサで検出でき
る範囲を外れてしまい、ならい動作を継続するために必
要なセンサ出力が得られなくなったり、あるいはセンサ
と対象物との干渉のおそれがあるなどの、大きな問題点
が残されていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前述の事柄にもとづいてなされたもの
で、対象物表面の接線方向の変化量、すなわち対象物表
面の曲率がならい動作中に太きく変化しても、これに対
して適応しながら円滑なならい動作の継続を可能とする
ならい制御方法および装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記の目的を達成するために、対象物表面の接
線方向を検出しならい動作方向を決定するにあたって、
接線方向の変化量に対応した情報が得られることに注目
して、次に再度対象物表面の接線方向を検出するまでの
ならい動作移動距離を、上記情報にもとづいて適応的に
決定することにより、曲率半径の小なる対象物個所にお
いても、高精度のならい動作制御をｏＪ能としたもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により具体的に説明する。

第１図は、本発明の装置の一例を備える作業機械として
、曲面Ｗの形状計測作業を行うロボット１の例が示され
ている。ロボット１は、油圧シリンダ２によシ第１のコ
ラム３Ｏ上を水平方向（以下Ｘ方向と呼ぶ）に往復動す
る第１の移動体４と、この第１の移動体４上に直立に設
けられた第２のコラム５に沿って油圧シリンダ６により
上下方向く以”Ｆ　Ｚ軸方向と呼ぶ）に動作する第２の
移動体７と、この第２の移動体７に取付けられ、油圧シ
リンダ８によってＸ軸と直交する水平方向（以下Ｙ軸方
向と呼ぶ）に往復動される第３の移動体９と、この第３
の移動体９の先端に取り付けられた手首機構１０とから
構成されている。手首機構１０は第３の移動体９に対し
て固定された垂直軸１１ｔわりに回転する振りブロック
１２ど、振ジブロック１２に取付けられ、水平軸ｉ３ｔ
わりに回転する曲げブロック１４とから成っている。更
に曲げブロック１４には、作業対象物との近接距離を恢
出するだめの渦電流式センサ２１が、その主軸線２１０
が水平軸１３と常に直交するように取付けられている。

またこの曲げブロック１４にはセンサ２１と同一型式の
センサ２２がセンサ２１と平行に１ｌｌｌ１間距離ＬＩ
＋をもって配置されており、しかもセンサ２１の主軸線
２１０が水平となるよう曲はブロック１４を駆動位置決
めした際に、センサ２２はセ／す２１の上方に位置する
ように配置されている。

第３図は本発明の装置およびロボットｌの制御系のブロ
ック図を示したものであって、制御用計算機５１はマイ
クロコンピュータ等がその具体的な形として考えられる
ものである。計算機５１からの位置指令はインターフェ
ース５２においてロボット１の各軸にふ部分けられ、各
軸の位置決め装置５３〜５７に送出される。例えばＸ軸
の位置決め装置５３に送られた位置指令は減算回路５３
１において位置検出器５３４から得られたロボット１の
Ｘ軸の現在位置との差を算出してサーボ回路５３２に送
られる。その出力は油圧サーボ弁、油圧・シリンダ２な
どから成るロボットＸ軸機構５３３を駆動させる。Ｘ軸
機構５３３の位置は位置検出器５３４によって検出され
、減算回路５３１に送られると共に、計算機５１にも読
込めるようになっている。また、センサ２１，２２の信
号はセンサインターフェース５８において線形化及び増
幅処理が行われ、計算機５１にその出力を読込めるよう
構成されている。

次に本発明の装置のならい動作制御アルゴリズムを第４
図〜第９図を用いて説明する。ここでは説明を容易にす
るために、ならい動作は水平面内において行われるもの
とし、第４図および第５図においては水平面内での制御
方法の原理を、第６図〜第９図においては垂直平面内で
の制御方法の原理を示しているが、もちろんならい動作
は水平面内に限定されるものではなく、任意の平面更に
は曲面内において実施可能であることは言うまでもない
。

なお、以下ではロボット■の手先に取伺けられだセンサ
ｚ１の主軸２１０−ヒで、センサ２１の先端から距離Ｓ
８だけ離れた点Ｐを、ロボットの手先位置と呼び、この
手先位置に着目して動作の説明を行うものとする。ここ
で、センサ２１の検出可能な近接距離の最小値Ｓ□１ｏ
とし、同じく最大値を８０．とすれば、Ｓ　、、、＋’
−＜　Ｓ　ｓ　＜　８、、−　なるように距離Ｓ８を選
ぶものとし、この距離Ｓ８をセンサ２１の標準検出距離
と呼ぶものとする。通常においては、距離ＳｇはＳ　ｍ
ｌａとＳユ、８との平均値をとればよいものと言える。

ロボットｌの手先位置Ｐの座標（Ｘｐ　、　Ｙｐ　。

Ｚｐ）を、ロボツ）１０基台に固定された座標系によっ
て表わせば、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の移動量をＸ。

ｙ、ｚ、また、Ｙ軸方向から測った手首振りブロック１
２の回転量をα、水平面から測った手首曲げブロック１
４の回転量をβとし、垂直軸１１と水平軸１３の軸間距
離をＡＡ、水平軸１３からセンサ２１先端までの距離を
Ｌｐとして Ｚｐ　＝Ｚ＋　（Ａｐ　＋Ｓｓ　）　ｓｉｎβ　）と表
わすことができる。

まず、第４図２よび第５図により水平面内でのならい動
作制御について説明する。ロボット１は最初にワークＷ
のならい開始点Ｑ、ｏの近傍に位置決めされている。こ
のとき、センサ２１は点Ｑ、。

におけるワークＷの接線とほぼ直角方向となるように、
予め操作者が位置決めしておくものとするうロボットｌ
はここから動作を開始し、センサ２１の出力がＳ　Ｓと
なったところで一旦動作を停止する。このときのロボッ
トｌの手先位置ＰはＱｏ点と一致している。

ならい動作は、センサ２１の主軸線２１０と直角方向、
すなわちワ−りＷのおおよその接線方向にロボット１を
駆動することによって開始される。

このようにして動作を開始し、移動距離Ｌｏ　となった
時のロボットの手先点を几１　とする。ロボットｌの手
先がＲｔ点に到達した時点で再度センサ２Ｊのデータを
人力する。このときの測定距離をＳ＋　とすれば、ワー
クＷ上の点Ｑ１の座標（ＸＩ。

Ｙ＋、Ｚ＋）は、ロボット各軸の移動量ＸＩ＋ｙｌ＋　
ｚｌ＋　α！　、β１を用いてとしてめられる。

なお、以Ｆでは上記の移動距離Ｌｏを基準す／プリンダ
距離と呼ぶことにする。また、点Ｑｏから点Ｒ’、への
基準サンプリング距離分のロボットｌの動きは、これら
の点間を結ぶ直線上に微細な距離ごとの中間点を設け、
これらの点の座標に対応するロボット１各軸の位置を順
次指令することによって、手先Ｐが滑らかな直線上を一
定速度で動作させることによって行９ものとする。以下
においても、ロボット１の動き、ないしはロボットｌを
駆動するといつだ表現は、上記のような直線状の一定速
度での動作、もしくはそれの組合わせによる動作を意味
するものとしておく。

さて、ロボット１が点Ｒ１に到着した時点で、（２）式
にエリワークＷ上の点Ｑ１が明らかとなった。

そこで点Ｑｏ　と点ＱＩ　とを結ぶ直線としてワークＷ
の近似的な接線が明らかとなった。なお、このときの接
線の傾きはＱｏ　、Ｑ＋点の座標から容易にめることが
できる。

いま、この傾きをロボットｌＯＸ軸正方向から測った角
度を用いて、これをβ１　と表わすことにすればＱｏ点
の座標を（Ｘｏ　、　Ｙｏ　、　Ｚｏ　）として、角度
θ１は、 −〇　（Ｘｏ　＝Ｘ＋のとき） 本ｊｔｊｌｌ　何方式は、このようにして得られた接線
の延長上に、ならい動作の目標点を設定しながら動作を
行っていくことが基本となっている。従って、点Ｑｏと
点Ｑ！とを結ぶ直線の延長上に、点Ｑ＋から距離Ｌｏの
点Ｒ２を定め、これを目標として次のサンプリング区間
のならい動作が行われる。

なお、この場合、センサ２１によるワークＷ位置の１１
１１１定の便のために、センサ２１が点Ｒ２において１
に線Ｑ１．１も２と直角になるように駆動する。

ここで以−トセンザ２１の姿勢を、手首振りブロック１
２の回転角を用いてαで示すものとし、Ｒ２点における
姿勢をα２と衣わすものとする。

ロボットの手先が点Ｒ２に到達した時点でセンサ２１の
出力を６１す定し、これを８２とすれば、（２）式と同
様に几２点におけるロボットｌの各軸の位１ガをｘ２　
＋　ｙ２　＋　ｚ２　＋　α２．β２とすると、ワーク
Ｗ上の点Ｑ２の座標（Ｘ２．Ｙ２　、Ｚ２　）はと表わ
される。直線Ｑ＋　、Ｑ２の傾きθ２はである。いま、
近似的な接線は直線Ｑ、Ｑ、、から直線ＱｌＱ２に変化
し、その傾きはθｌからθ２となった。この傾きの変化
は実はワーク表向形状の曲率を表わしている。すなわち
、接線方向の変化率は曲率半径に対応している。

本ならい動作はワーク表面の曲線を接線により折れ線近
似している。従って、同一の精度で曲線を折れ線近似す
るためには、曲率半径の小なるところでは折れ線の長さ
を短かくとってやる必要がある。すなわち、近似的に得
られた接線の延長上に、サンプリング距離したけ離れた
点を、ならい動作区間の目標点とするわけであるが、こ
のサンプリング距離りを上記の接線の傾きの変化量に応
じて変更チせて選択してやる必要がある。

ここでは、上記サンプリング距離りを、前記接線の傾き
変化θ２−θ１の値に応じて変化させる。

すなわち、 Δθ−θ２−〇Ｉ とおき、サンプリング距離りを とする。ここで、ΔＳ（１＋　Ｌｏ　＋　ΔθＣは定数
であって、ＬＯは基準サンプリング距離、まだΔＳ０は
Ｓｓ　Ｓ□ｉ　とＳ□、ｘ　Ｓｓのうちの小さい方より
も小なる値とする。一般的には（４）式の連続性からΔ
５ｏ＝ＬｏｔａｎΔθ。とすることが良い。また、Δθ
Ｃはならいｖ＃度の所要値から定めた定数であるとする
。

このようにし−Ｃ次のサンプリング距離りをきめて、な
らい目標点をきめる。いま、目標点Ｒ３の決定は（４）
式によりめたＬをＲ３として、直線ＱＩＱ、２の延長上
にＱ２から距離Ｌ３だけ離れた点として決定する。こう
して点１％Ｂにロボツｉ１が到達すれば、点Ｒ３におい
てセンサ２１の出力からワーク上の点Ｑ３の位置をめ、
今度は点Ｑ２　、Ｑｓを結ぶ直線の延長上に次の目標点
Ｒ４を定める。直線Ｑ、ｚＱｓの傾きを０３とすれば、
Ｒ４点における目標センサ姿勢は直線Ｑ２．　Ｑ、ｓに
直角な姿勢として手首振りブロック１２０回転角α４が
得られる。このような処理を繰返しながら、ならい動作
を行うのが、本発明のｊｔｔ制御方法の％徴である。な
淀、−膜化して４６５図を用いて示すと、いま、点Ｒ＋
４＋にロボットｌの手先が到達している時点において、
直線Ｑ　＋　−ｔ　ｒ　Ｑ　＋の傾きを０１、このとき
のセｙす姿勢をαＩｌｌとするっ点Ｒ＋、＋においでワ
ークＷ上の位置を測定し、センサ２１の出力Ｓ＋＋＋か
りワークＷ上の点ＱＩ＋　＋の座標をめ、これによシ直
線Ｑ　Ｉ、　Ｑ＋＋ｔの傾きθｌ＋１を決定する。これ
よシ、 Δθｌ＋１−θｌ＋ｌ−θ１ が得られる。−力、点Ｑ、　＋＋　Ｒ＋　＋　を間の距
離、すなわち前回のサンプリング距離ｔ　Ｌ　ｒ　＋＋
とすれば、Ｌ＋＋＋の距離間に接線の傾きがΔθｌ＋１
変化したわけであるから、基準サンプリング距離り。間
における接線の傾き変化Δθ■ヤ１°は、曲率半径を一
定と仮定し、−ｔＣ近似的に となる。そこで、次のサンブリング距離Ｌ＋や２を、（
４）式にならって と１ノで、次の区間のならい動作目標点Ｒ１＋＋２を直
線Ｑ、　ｌ＋　Ｑ、　ｌ　＋ｌの姑長上、点Ｑ　Ｉ　＋
　（から距離Ｌ１＋またけ離、ｌした点に設定し、かつ
Ｒ１４２点においてセンサ姿勢が画ｓ　Ｑ＋　＋　ＱＩ
＋＋と直角となる姿勢（ｆ　、や２どなるように設定し
、ならい動作を行っていくものである。（６）式の関係
を第６図として示す。

次に、第７図〜第１０図によυ、本発明の垂直面内での
姿勢制御について説明する。まず、第７図に示すように
、ロボットｌはワークＷのならい開妬点Ｑ。の近傍に位
置決めされておシ、センサ２１．２２は点Ｑｏにおける
ワークＷの垂直面内での接線とほぼ直角方向となるよう
に予め操作者によｐセットされる。ロボットｌはここか
ら動作を開始し、センサ２１，２２の出力がともに一致
するように姿勢を制御して、一旦動作を停止する。

なお、ここで姿勢制御にあたっては、ロボット１の手先
Ｐ点を位置が変化しないように（１）式にもとづいてロ
ボツ）１の各軸を駆動する。また、このときのセンサ２
１の主軸２１１の傾きを水平面からの仰角βで表わし、
これをβ０としまたワーク表面の接線の傾きを鉛直面か
らの古度φで表わすものとし、Ｑｏ点での傾きをφ０と
する。このとき、φ０−β０である。このとき、前述し
た水平面内におけるならい制御方法から、センサ２１の
出力はＳ、となるように制御される。従ってセンサ２１
．２２の出力はともにＳｌＩとなっている。

次いで、ならい動作が開始され、水平方向のならいが進
作して行くに従ってセンサ２１．２２の出力が変化する
。水平移動距離が第８図に示すようにＬｏ′　となった
ところを点Ｒｔ′とし、センサ２１の出力からワーク上
の点Ｑｌ’の位置をめる。

ここで２つのセンサ２１，２２の出力をそれぞれＳえｌ
ｌ５ＢＩとすれば、９１７点におけるワークＷの接線の
傾きφ１は、２つのセンサｚ１．ｚ２間の軸間距離Ｌｓ
を用いて表わすと、 となる。ここで、２つのセンサ２１，２２の出力Δφ１
　とおく。

なお、以下においては上記の水平方向のならい動作距離
り。′を基準姿勢サンプリング距離と呼ぶことにする。

。 さて、ロボット１が点几１′に到着した時点ではセンサ
仰角はβ。ｃある。次に、さらにならい動作を継続する
。いま、垂直面内におけるワーク搬面曲率変化も、前回
のならい動作区間における曲率変化とほぼ同じであると
すれば、点Ｑｌ’からならい動作距離Ｌｏ’だけ移動し
た点で、センサ２１゜２２の出力差はΔ８１１１となる
ものと予想される。

垂直面内におけるならい姿勢制御は、このような予想に
もとづいて次の基準姿勢サンプリング距離Ｌ′を選択決
定するものである。いま なるように、すなわちセンサ出力差からめた姿勢サンプ
リング距離間の角度変化の値に反比例させて、次の姿勢
サンプリング距離Ｌ′を定めるもも小さくなるようにそ
の値を定めるものとする。

このようにして仄の姿勢ザンプリンダ距１１ｉ１をきめ
て、ならい動作における次の姿勢サンプリング点Ｒｚ’
を定める。い’１　Ｒ２’点は（８）式によりめた距離
Ｌ′をＬ１２として、水平方向のならい動作における接
線上にとった道の９がＬ２／となる点として決定する。

こうしてロボット１が第９図に示すように点Ｂ２７点に
到達すれば、再度２つのセンサデータを読み込み、垂直
面内でのワークＷの傾きφ２及びセンサ仰角β２　（＝
φ２）を計算し、次の姿勢サンプリング点ｌ（３′をめ
て、几３′点に到着したときにセンサ仰角がβ２となる
ようにならい動作を行う。このような処理を繰返しで行
くのが、本光明のもう一つの特徴である。なお、上述し
た動作を一般化して第１０図に示すと、点１七Ｉ′にロ
ボット１の手先が到達している時点において、ワークＷ
の表面の垂直面内接線の１頃きをφ区とすれば、この傾
φＳは であり、ΔＳ旧＝　Ｓ　ａ　ＩＳ　Ａ　Ｉであって、セ
ンサ姿勢の仰角はβ１−１−φト！となっている。また
、点Ｑ’＋　−Ｌから点ｌ（１′壕での水平方向ならい
動作における接線上にとった道の９をＬ１２とすれば、
この道のりがＬ　Ｏ’である場合の垂直１ａ１内ワーク
接線傾きφｉ″ｔｊ−１曲率の変化が均一であると仮定
して、近似的に となる。よって とおけば、次の姿勢サンプリング区間の道のりＬ′Ｉや
ｌは、（８）式にならって、 としてめることができる。これにより、次の姿勢ザンプ
リング点Ｒ＋’＋＋＋の位置が得られる。従って、点Ｒ
’＋。１において、センサ仰角β１がβ」−φ！となる
ように設定し、ならい動作の姿勢制御を行って行くもの
である。圓式の関係を第１１図に示す。

なお、上述の例では、一般式としてならい動作方向の接
線決定のためのつ゛ンプリング距離Ｌｌの決定にあたっ
て（５）式、（６）式を用いたが、Δθ１は倣小月度で
あるとすれば、近似的に（５）式はと簡略化してもよく
、更に（６）式においてもとｔ・】ｎΔθＩ・ドーΔＵ
″田なる関係を用いて簡略化するなどの方法が考えられ
る。

あるいは、これしの式０免、　（１４）にνいてΔθ０
′や１゜Δφ１゛などの計算を行わず、ΔθＩ＋１＋Δ
φ凰の値から直接的にめる簡略化例をとることも考えら
れる。ヒＩ」えは、前区間のラーンプリング距離ｅ　Ｌ
　Ｉとしで、 あるいは同体ＶＣＳｉＪ区間の姿勢サンプリング距離を
Ｌ’＋とじて などは、ｋ、に／を定叙とした大まかな線型近似である
がこれによっても従来方式より、きめの細かい制御が＋
ｊＪ能であり、一つの簡略法として有効であると考えら
れる。さらに言えば、（６）式におい−ＣｌΔθｌ；ｌ
　ｌの１直にかかわらずＬｌ＋２−ΔＳｏ／ｌａｎΔθ
°Ｉ＋１とし、また（２）式においてＩΔφ、°１の値
にかかわらずＬ　＋’＋　１　＝Δφｃ−Ｌ′ｏ／Δφ
どとするような方法であってもよい。

また、前述の例においては、水平方向のならい動作にお
けるならい動作方向決定のだめの接線演算を行うサンプ
リング距離と、垂直面内での姿勢決定のだめの姿勢サン
プリング距離とをそれぞれＬ＋、Ｌ’＋のように区別し
て示したが、これらはり、、Ｔ、Ｉ’のうちの小なる方
を両者に共通したサンプリング距離として選び、センサ
２１，２２のデータを読み出す回数を削除することも可
能である。また、例えば垂直面内での姿勢を制御するこ
とが、作業の仕様から見てそれほど重要でない場合には
、水平方向のサンプリング距離のみを前述の方法によっ
て決定し、これに合わせて垂直面内での姿勢制御のだめ
の計算を行ったり、あるいは逆の選択方法をとるなどの
方法を用いてもよい。

更に、前述の実施例においては、水平面内におけるなら
い動作と、垂直面内における姿勢制御の例を示したが、
ならい動作は水平面内に限定されるものではなく、任意
の平面もしくは曲面内において？ｊうもので捗っても本
発明の実施には何らさしつかえない。ただし、ならい動
作を行う平面もしくは曲面内に、２本のセンｖ２１，２
２が同時に含まれないようにセンサを配置すればよく、
このために、ロボット１の手先にセンサ２１，２２をヒ
ンザ２１の主軸まわりに回転するだめのサーボ磯４’ｌ
’７などを追加する方法をとってもよい。

土た、ここではロボツ）１は直角座標形のロボット全例
ボしているが、多関節形、極座標形などのロボットであ
っても良く、またはレール上を走行する走行台用などの
ような釉の作業機械であっても良い１゜ まだ、ｆ’＋ｉＪ述の実施例では、センνとして非接触
式のめ’、　’Ｆ）Ａ　ｉｌ’ｌす、１１、センソ゛を
用いた例を示したが、センタの４車（白としては、ボデ
ンンヨノータ等をばねにより付勢した触針式センサ、超
音波式距離センツー。

レーリ゛光、赤外光などによるスポット光又はスリット
光などをワーク表面にｒＩｄ射し、これをイメージセン
サ−やテレビカメラなどでとらえて距離を検出する方法
、または画像処理によりワーク表面の位置を検出する方
式のセンサなと、いかなる形式のセンサであっても良い
ことは明らかである。

また、前述の実施列においては、センサ２１゜２２の主
軸２１０，２２０がワークＷの表面に対して常に垂直と
なる例を示したが、センサの姿勢はワークの表面に対し
て一定の角度をなしても良く、必ずしも垂直方向から距
離検出を行う必要性はない。また、このようにセンサが
一定の姿勢を持っていても、本発明のならい動作制御方
法の実施に何ら支障をきたすものではない。

以上、本発明の一実施例と、そのいくつかの変形例につ
いて述べたが、本発明によれば、複雑に曲率の変化する
対象物に対して、その曲率に応じてならい動作のサンプ
リング距離を変化させながらならい動作が行えるため、
曲率半径の小なるワーク部分についても、その曲率半径
の値に適応した円滑かつ高精度なならい動作が実現でき
る。また、接線の傾きが変化しなくとも、（６）式、α
つ式に見られるようにサンプリング距離の最大値をそれ
ぞれり。＋ＬＯ′としているが、これはならい動作にお
いて一定の長さ以下の折れ線により接線の近似を行おう
とするものであり、曲率半径が犬なる個所においてもこ
のようなならい制御を行うことによって、きめの細かい
高精度なならい動作が可能である。一方、常に微小距離
ごとに接線計算を行う方式では、その接線計算の梢贋に
対するセンサの計測精度の誤差がまぬがれないのに対し
、本発明の方法では安定したならい動作制御が可能であ
る。

「１１Ｊ述の実施例においては、その機能として、なら
い動作面内における接線検出およびならい動作面と異な
る面内（開示例においては垂直面内）における接線検出
の２つが含まれているが、これらのうちの一方の機能の
みを実現するものであっても、本発明の本質からはずれ
るものではなく、本発明の簡略化例として十分実用に供
しうるものである。

また、第１２図に示すごとくセンサ３１，３２を互いに
角度を持たせて配置し、それぞれのセンサでワークＷを
構戎する部材Ｗ＋’＋　Ｗ２を検出することにより部材
Ｗ＋　、　Ｗ’２’の交線を得て、これにならって動作
を行わせることも可能で必る。この場合、センサ３１，
３２の各々に対して、ならい動作面内で接線を検出する
とともに、その姿勢成分を計算し、これらの合成として
ロボット１の手首姿勢を決定しても良いし、あるいは、
作業の仕様によっては一方のセンサについては姿勢制御
を行わなくともよい。

また、更に第１３図に示すごとく、ならい動作面内に２
つのセンサ４１，４２を平行に配置し、これらセンサの
出力差によってワークＷの表面の接線方向を得る方法を
用いてもよい。この方法によれば、ならい動作方向、す
なわち接線方向の検出に２個のセンサ出力を用いている
だめ、よシ信頼性の高いならい動作制御が可能である。

なお、この例においては更にセンサ４３が付加されてお
シ、センサ４１，４２の平均値とセンサ４３の値とから
垂直面内のワーク傾斜を検出できる。

これらの実施例においては、第３図における計算機５１
のソフトウェアとしてそれぞれの演算式から成るｉｌｔ
！］　（ＡＩ、アルゴリズムを具体化しても良いし、専
用の電子回路を付／Ｊ［＋することにより演算処理時間
全短縮する方法を用いてもよいであろう。

さらに、前述の各実施例にち−いては、作業工具を図示
していないが、９１Ｊえば塗布用弾性体、塗装カ／、ｇ
接トーチ、グラインダ、シーリング工具などの作業工具
をロボットの手先に配［ゴし、これら工具の作業点位置
をロボット１の手先位置Ｐと一致させるか、もしくは点
Ｐに対して一定の位置関係を待つよりに配風し、工具の
作業点位置をロボットｌの手先位置とみなして演算制御
することにより作業工具による自動）１らい作業が可能
である。もちろん、作業工具を竹に備えず、センサによ
る検出テークからワークＷの形状を計算することにより
、＠ｌ゛側用日用ロボットて用いる用途、あるいは、こ
のようにしてワークＷの形状をワーク上にτＤつだ魚群
の位置テークとして得ることによって産業用ロボットに
２けるティーチング作業に代え、このならい動作結果と
して得られた動作経路に沿ってプレイバンク動作制御に
よってロボットに作業を行わせる自動ティーチング作業
として本方法を応用することも可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、対象物のべ面形
状が複雑に変化し、し公的に曲率が犬さく変化するよう
な個所を含む場合においても、その曲率に適応した距離
ごとにならい動作を行うことができる。このため、曲率
半径の犬なる個所においても、まだ小なる個所において
も、常に安定かつ高精度な、ならい動作を行９ことがｉ
」能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一例を備えた作業機械としての
ロボットの一具体列ヲ示す斜視図、第２図は第１図に示
す本発明の装置およびロボットの制御系のブロック図、
第３図は本発明の装置の一実施例における水平面内のな
らい動作制御方法の内容を示す説明図、第４図は第３図
を一般化して示した説明図、第５図は本発明に係るなら
いザンプリング距＠Ｌ＋、＋の選択にあたって用いるｔ
ａｎΔθ１°とＬ＋、１との関係を示す図、第６図〜第
８図は本発明の装置ｉｔ　Ｃ７１）一実施例における垂
直面内の姿努、１Ｉ１１１卸方法を示す説明図、第９図
は第６図〜第８図の内容を一般１ヒし、で示した説明図
、第１０図は同じく姿勢ブンプリング距離Ｌ’　ｌ　＋
　ｌの選択に用いるΔφｊ゛とＬ′Ｉ＋Ｉとの１先係を
ボず図、第１１図は本発明の装置の別の実施しＵｆ：備
えたロボットの概観図、第１２図は本発明の装置のさら
に他の実施例を備えたロボットの概観図である。 Ｗ・・・対象物、Ｐ・・・１．Ｊボットの手先位置、■
・・・ロボット、２１，２２，３１，３２，４１．４２
・・・セ：／ザ、５１・・・１ｌｉｌＪ　Ｚｌ用ｈ１算
機、５８・・・センサ用インク−２エース。 代理人　弁理士　高橋明夫 第　１　図 第　ｚ　図 １ Ｚ Ｌｆｌ Ｚ　５　図 Ｕｔ屹Ａ（９Ｃｔ久ｄθ才 ′ｆ、６　図 ＋Ａ／ ｆＪ７図 篤　ｑ　図 ％　ｌｏ　図 ■　１１　図 子　１２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移動体の先端に設けたセンサを対象物の表面形状に
   沿ってならい動作させるものにおいて、センサを設定距
   離移動させて得られるセンサの測定情報および移動体の
   移動情報にもとづいて、センサを移動すべき対象物表面
   の接線方向をめ、この方向へのセンサの移動量を、対象
   物表面の接線方向もしくは曲率の変化量に応じて順次設
   定変更して、センサを対象物の表面形状に沿ってならい
   動作させることを特徴とするならい制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載のならい制御方法におい
   て、前記センサは設定移動距離の両端の位置に対応する
   対象物表面の位置情報によつで得られる対象物の表面の
   近似的な接線の延長−ヒに沿って移動し、この接線の延
   長上に次のセンサ移動距離の終端点を定めながら対象物
   の表面形状に沿ってならい動作することを特徴とするな
   らい制御方法。 ３、％許請求の範囲第２項記載のならい制御方法におい
   て、前記センサの移動距離は前記接線の変化量を設定値
   に比較することにより設定変更されることを特徴とする
   ならい制御方法っ４、特許請求の範囲第３項記載のなら
   い？ｌ１ｌＪ御方法において、移動体はセンサの姿勢を
   対象物の表面に対して、概ね一定に制御しながら対象物
   の表面に沿って移動することを特徴とするならい制御方
   法。 ５、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載のならい制御方法において、対象物の表面上の複数の
   点の位置を測定する少なくとも２つのセンサの出カイ直
   によって、センサ移動距離区間毎の対象物表面の接線を
   決定しながら、センサを対象物の表面形状に沿ってなら
   い動作させることを特徴とするならい制御方法。 ６、％許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載のならい制御方法において、第１の平面に沿って移動
   する第１のセンサをこれに平行に設けられ、かつ第１の
   平面と交わる第２の平面に対向する第２のセンサとの出
   力値によって第２の平面におけるセンナの接線移動方向
   および移動量をめ、これによって第２のセンサを第２の
   平面に沿ってならい動作させることを特徴とするならい
   制御方法。 ７、　移動体の先端に設けたセンサを対象物の表面形状
   にｉＲってならい動作させるものにおいて、対象物のλ
   （面形状に沿ってセンー丈を移動させるだめの移動体の
   駆動手段と、センサを設定距離移動させて得られるセン
   サの測定情報と移動体の移動情報にもとづいて、対象物
   の表面に沿ってセンサを移動させる接線方向をめる第１
   の演算手段と、前記センサの設定された接線方向への移
   動量を、接線もしくは表面の曲率の変化量によって設定
   変更する第２の演算手段と、この第２の演算手段の演算
   値にもとづいて移動体の駆動手段を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とするならい制御装置。 ８、特許請求の範囲第７項記載のならい制御装置におい
   て、第１の演算手段はセンサの移動距離の両端に対応す
   る対象物表面の位置情報によって、センサの移動すべき
   対象物の表面の近似的な接線をめることを特徴とするな
   らい制御装置。 ９、％許請求の範囲第７項まだは第８項記載のならい装
   置において、第２の演算手段はセンサの移動距離の両端
   に対応する対象物表面の位置情報によって接線の変化量
   をめ、この変化量に応じて前記センサの移動量を修正変
   更することを特徴とするならい制御装置。 １０、特許請求の範囲第７項ないし第９項のいずれかに
   記載のならい制御装置において、センサは対象物の表面
   形状に沿ってならい移動する２つのセンサを備えたこと
   を特徴とするならい制御装置。 １１、％許請求の範囲第７項ないし第９項のいずれかに
   記載のならい制御装置において、センナは対象物の一つ
   の平面に沿ってならい移動するセンサと、前記一つの平
   面と交わる平面に沿つてならい移動するセンサとを備え
   たことを特徴とするならい制御装置。