JPS60205716A - マニピユレ−タのハイブリツド制御装置 - Google Patents
マニピユレ−タのハイブリツド制御装置Info
- Publication number
- JPS60205716A JPS60205716A JP6398084A JP6398084A JPS60205716A JP S60205716 A JPS60205716 A JP S60205716A JP 6398084 A JP6398084 A JP 6398084A JP 6398084 A JP6398084 A JP 6398084A JP S60205716 A JPS60205716 A JP S60205716A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- force
- work
- manipulator
- vector
- controlled
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
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】
本発明は、一般的な産業分野あるいは極限環ｉ下におけ
る加工、組立、保守、点検等の作業に有効なマニピュレ
ータのハイブリッド制御装置に関するものである。
る加工、組立、保守、点検等の作業に有効なマニピュレ
ータのハイブリッド制御装置に関するものである。
ティーチングプレイバックを基本とした位置制御主体の
産業用ロボットは、例えば塗装や溶接のように、対象物
との直接的な接触による相互作用が生じない作業におい
て有効であるが、パルプのハンドルやボルトを廻す等の
保守あるいは組立のように、対象物との相互作用が生し
る場合には、有効に利用することができない。即ち、上
記位置制御主体の産業川口ボットにおいては、如何に高
精度に位置制御を行っても、マニピュレータ自体が有し
ている機械的誤差や位置等の測定誤差があり、このよう
な誤差はマニピュレータの位置制御という観点からは非
常に小さいものであるが、対象物との相互作用時におけ
る大きな力の発生の原因となり、その力によって対象物
を破損したり作業不能に陥ることになる。
産業用ロボットは、例えば塗装や溶接のように、対象物
との直接的な接触による相互作用が生じない作業におい
て有効であるが、パルプのハンドルやボルトを廻す等の
保守あるいは組立のように、対象物との相互作用が生し
る場合には、有効に利用することができない。即ち、上
記位置制御主体の産業川口ボットにおいては、如何に高
精度に位置制御を行っても、マニピュレータ自体が有し
ている機械的誤差や位置等の測定誤差があり、このよう
な誤差はマニピュレータの位置制御という観点からは非
常に小さいものであるが、対象物との相互作用時におけ
る大きな力の発生の原因となり、その力によって対象物
を破損したり作業不能に陥ることになる。
そこで、従来から力制御を行う方式が知られているが、
Ｑｔに力の制御をわっても適ｙノに作業を行わせること
は困難であり、力と同時に位置の制御を行うことが必要
になる。
Ｑｔに力の制御をわっても適ｙノに作業を行わせること
は困難であり、力と同時に位置の制御を行うことが必要
になる。
本発明のハイブリッド制御装置は、マニピュレータによ
って相ｑ−作用が生しるような作業を行わせるに際し、
その作業に応じた適切な作業座標系を設定し、この座標
系の中で、ある座標成分に関しては位置を、他の座標成
分に関しては力の制御を行い、即ち作業室・間において
位置と力を同時に制御することにより、作業を高精度に
、且つ滑らかに実行することを可能にしたものである。
って相ｑ−作用が生しるような作業を行わせるに際し、
その作業に応じた適切な作業座標系を設定し、この座標
系の中で、ある座標成分に関しては位置を、他の座標成
分に関しては力の制御を行い、即ち作業室・間において
位置と力を同時に制御することにより、作業を高精度に
、且つ滑らかに実行することを可能にしたものである。
即ち、本発明のハイブリッド制御装置は、マニピュレー
タに位置及び力の検出器を設け、これらの検出器によっ
て得られた位置及び力の情報をマニピュレータの関節座
標系から作業座標系に変換する座標変換器、その座標変
換器によって得られた位置及び力の情報の一部を指令値
と置換えるベクトル合成器、そのベクトル合成器によっ
て得られた位置及び力の指令ベクトルを関ｆｌｉｊ座標
系に変換する座標変換器、並びに上記座標変換器によっ
て得られた指令ベクトルと上記検出器によって得られた
現在値との差に基づいてマニピュレータへの指令値を演
算する指令値演算器とを備えたことを特徴とするもので
ある。
タに位置及び力の検出器を設け、これらの検出器によっ
て得られた位置及び力の情報をマニピュレータの関節座
標系から作業座標系に変換する座標変換器、その座標変
換器によって得られた位置及び力の情報の一部を指令値
と置換えるベクトル合成器、そのベクトル合成器によっ
て得られた位置及び力の指令ベクトルを関ｆｌｉｊ座標
系に変換する座標変換器、並びに上記座標変換器によっ
て得られた指令ベクトルと上記検出器によって得られた
現在値との差に基づいてマニピュレータへの指令値を演
算する指令値演算器とを備えたことを特徴とするもので
ある。
而して、このような本発明のハイブリッド制御装置によ
れば、ティーチングプレイパックを基本とした位置制御
主体の産業用ロボットにおいて実行不可能な組立作業等
の高度な作業をマニピュレータに行わせることがｕｆ能
となる。
れば、ティーチングプレイパックを基本とした位置制御
主体の産業用ロボットにおいて実行不可能な組立作業等
の高度な作業をマニピュレータに行わせることがｕｆ能
となる。
以下、図面を参照して本発明の実施例について詳述する
。
。
第１図に例示するように、作業空間に作業対象としての
一つの面１が存在し、この面１′上に設定したｙ軸に沿
って、接触子２がその面１に接触しながら移動するよう
に制御する場合、而ｌに垂直なＸ軸方向には力を制御し
、Ｘ軸方向には位置制御を行うことにより、面ｌに対し
て適当な力で接触子２を押し付けながらＸ軸方向に移動
させることができ、これにより位置と力を作業空間にお
いて同時に制御することができる。
一つの面１が存在し、この面１′上に設定したｙ軸に沿
って、接触子２がその面１に接触しながら移動するよう
に制御する場合、而ｌに垂直なＸ軸方向には力を制御し
、Ｘ軸方向には位置制御を行うことにより、面ｌに対し
て適当な力で接触子２を押し付けながらＸ軸方向に移動
させることができ、これにより位置と力を作業空間にお
いて同時に制御することができる。
このような制御を行うための具体的構成は、例えばアク
チュエータ４によって接触子２をＸ軸方向へ移動させる
機構３、及びアクチュエータ６によって上記接触ｆ−２
をＸ軸方向へ移動させる機構５を設け、アクチュエータ
４を力制御器７により、またアクチュエータ６を位置制
御器８により制御すればよい。
チュエータ４によって接触子２をＸ軸方向へ移動させる
機構３、及びアクチュエータ６によって上記接触ｆ−２
をＸ軸方向へ移動させる機構５を設け、アクチュエータ
４を力制御器７により、またアクチュエータ６を位置制
御器８により制御すればよい。
しかしながら、１−記第１図における制御のだめの構成
は、蔽も単純化された特殊例であって、一般的には、０
′Ｓ２図に示すように複数の腕１３．１５を関節１４．
ｌＥｉにより連結したマニピュレータの先端１２が作業
対象１１に対して作用を及ぼし、この場合に作業空間の
座標系とマニピュレータの関節座標系が一致するとは限
らない。従って、各関節について位置と力の両方を制御
するためのハイブリッド制御器１７．１８を設けること
が必要となり、また作業内容に応じて設定される作業座
標系と関節座標系との間で座標変換を行うことが必要と
なる。
は、蔽も単純化された特殊例であって、一般的には、０
′Ｓ２図に示すように複数の腕１３．１５を関節１４．
ｌＥｉにより連結したマニピュレータの先端１２が作業
対象１１に対して作用を及ぼし、この場合に作業空間の
座標系とマニピュレータの関節座標系が一致するとは限
らない。従って、各関節について位置と力の両方を制御
するためのハイブリッド制御器１７．１８を設けること
が必要となり、また作業内容に応じて設定される作業座
標系と関節座標系との間で座標変換を行うことが必要と
なる。
第３図は、上述したハイブリッド制御を行うための制御
装置の構成を示すものである。
装置の構成を示すものである。
ここで、
作業座標系 ＣｗＣＲ”
関節座標系 ＣｊＥ Ｒ”
を
作業位置ベクトル ｌ） ＝ （−ｄｌ＋” ｅｄｎ
） Ｅ Ｃｗ作業力ペクトＪＬ／ Ｆ ＝ （ｆ、、＊
ｍｆｎ ） ＣＣｗ関節位置ベクトルｅ＝（０，、−
−ｏｎ ）ｔＥ Ｃｊ関節カベクトル Ｔ＝（ｔ、、・
・ｔｎ）ｔＥＣｊ（Ｅは行列の転置） −Ｌイ【１添字 ｒ：目標値、０：現在値とする。
） Ｅ Ｃｗ作業力ペクトＪＬ／ Ｆ ＝ （ｆ、、＊
ｍｆｎ ） ＣＣｗ関節位置ベクトルｅ＝（０，、−
−ｏｎ ）ｔＥ Ｃｊ関節カベクトル Ｔ＝（ｔ、、・
・ｔｎ）ｔＥＣｊ（Ｅは行列の転置） −Ｌイ【１添字 ｒ：目標値、０：現在値とする。
また、作業座標系において、ｌからｉまでの座標は位置
が、ｉ＋１からＩＩまでの座標は力が制御されるものと
仮定する。
が、ｉ＋１からＩＩまでの座標は力が制御されるものと
仮定する。
従って、作業空間における作業指令値Ｗは、位置の指令
（ｐ’ｉと力の指令値として与えられ、と表わすことが
できる。
（ｐ’ｉと力の指令値として与えられ、と表わすことが
できる。
マニピュレータ２０におい人は１例えば各関節２１．２
２．２３に検出器を設けることにより、現在の位置（関
節角ｒ＆＞ｅｏと力（Ｉ・ルク） ’Ｉ”が測定される
。この′Ａ１１定結果に基づき、まず、座標変換器によ
って作業空間りにおけるマニピュレータの丁先イぜ装置
ｌ）０が、 によってめられる。但し、デは座標の変換関数である。
２．２３に検出器を設けることにより、現在の位置（関
節角ｒ＆＞ｅｏと力（Ｉ・ルク） ’Ｉ”が測定される
。この′Ａ１１定結果に基づき、まず、座標変換器によ
って作業空間りにおけるマニピュレータの丁先イぜ装置
ｌ）０が、 によってめられる。但し、デは座標の変換関数である。
而して、上記手先位置Ｄ０において位置制御されるｕＷ
を指令値Ｄ１と置換えるため、ベクトル分解器によりＤ
：をめて、これをベクトル合成器においてＤＩと合成し
、即ち によって作業空間における位置指令ベクトルを得る。こ
れを座標変換器において ｅ＝７’；（［１） の座標変換を行うことにより、関節空間における位置（
関節角度）の指令ベクトルｅがめられ、その位置指令ベ
クトルを現在値ｅ０とを比較し、その差ΔＯを指令値演
算器への入力とする。
を指令値Ｄ１と置換えるため、ベクトル分解器によりＤ
：をめて、これをベクトル合成器においてＤＩと合成し
、即ち によって作業空間における位置指令ベクトルを得る。こ
れを座標変換器において ｅ＝７’；（［１） の座標変換を行うことにより、関節空間における位置（
関節角度）の指令ベクトルｅがめられ、その位置指令ベ
クトルを現在値ｅ０とを比較し、その差ΔＯを指令値演
算器への入力とする。
一方、力についても同様に、マニピュレータ２０の各関
節２１．２２’、２３等に設けた検出器による前記検出
トルク■０に基づき、作業空間上において発生している
力が、座標変換器における座標変換、即ち、 によってめられる。但し、Ｊは Ｊ＝８３Ｉｇｌａ（１ で与えられる関数デのヤコビアン行列である。
節２１．２２’、２３等に設けた検出器による前記検出
トルク■０に基づき、作業空間上において発生している
力が、座標変換器における座標変換、即ち、 によってめられる。但し、Ｊは Ｊ＝８３Ｉｇｌａ（１ で与えられる関数デのヤコビアン行列である。
而して、ベクトル分解器及びベクトル合成器により、−
Ｉ；配力ｐＨにおいて力制御されるＦ：を指令値Ｆ２と
置換えることにより。
Ｉ；配力ｐＨにおいて力制御されるＦ：を指令値Ｆ２と
置換えることにより。
として作業空間ににおける作業力指令ベクトルを得るこ
とができ、これを座標変換器において再び関節座標系に
変換することにより、 ｔｒ Ｔ＝ＪＦ として関１１１空間−ににおける力（トルク）指令ベク
トルを１′する。従って、これを現在イ〆ｔ Ｔｌｌと
比較し、その；ｖ、；ａ ′ｒをもって指令値演算器へ
の人力とする。指令値演算器は、に述したところによっ
て得られたΔｅ及びΔ■に基づいてアクチュエータ指令
値Ｖを工１算するが、この指令値Ｖは、例えばＶ＝Ｋｅ
・ Ａｅ＋に１− ＡＩ （Ｋθ、 ＫＴは比例定数） によって与えられ、この指令値によってアクチュエータ
を駆動制御し、マニピュレータに必要な作業を行わせる
。
とができ、これを座標変換器において再び関節座標系に
変換することにより、 ｔｒ Ｔ＝ＪＦ として関１１１空間−ににおける力（トルク）指令ベク
トルを１′する。従って、これを現在イ〆ｔ Ｔｌｌと
比較し、その；ｖ、；ａ ′ｒをもって指令値演算器へ
の人力とする。指令値演算器は、に述したところによっ
て得られたΔｅ及びΔ■に基づいてアクチュエータ指令
値Ｖを工１算するが、この指令値Ｖは、例えばＶ＝Ｋｅ
・ Ａｅ＋に１− ＡＩ （Ｋθ、 ＫＴは比例定数） によって与えられ、この指令値によってアクチュエータ
を駆動制御し、マニピュレータに必要な作業を行わせる
。
第１図及び第２図は作業空間座標とマニピュレータの関
節座標についての説明図、第３図は本発明のハイブリッ
ド制御装置のプロ・ンク構成図である。 ２０・・マニピュレータ、 ２＋、２２，２３・・関節
。
節座標についての説明図、第３図は本発明のハイブリッ
ド制御装置のプロ・ンク構成図である。 ２０・・マニピュレータ、 ２＋、２２，２３・・関節
。
Claims (1)
- ｌ、マニピュレータに位置及び力の検出器を設け、これ
らの検出器によって得られた位置及び力の情報をマニピ
ュレータの関節座標系から作業座標系に変換する座標変
換器、その座標変換器によって得られた位置及び力の情
報の一部を指令値と置換えるベクトル合成器、そのベク
トル合成器によって得られた位置及び力の指令ベクトル
を関節座標系に変換する座標変換器、並びに１−記座標
変換器によって得られた指令ベクトルとに記検出器によ
って４′１られた現在植との差に基づいてマニピュレー
タへの指令値をｙｔ算する指令値ｙＩ算器とを備えたこ
とを特徴とするマニピュレータのハイブリッ ド制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59063980A JPH077290B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | マニピュレータのハイブリッド制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59063980A JPH077290B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | マニピュレータのハイブリッド制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60205716A true JPS60205716A (ja) | 1985-10-17 |
| JPH077290B2 JPH077290B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=13244936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59063980A Expired - Lifetime JPH077290B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | マニピュレータのハイブリッド制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077290B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6330905A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-09 | Agency Of Ind Science & Technol | 冗長マニピユレ−タのハイブリツド制御装置 |
| JPS63106805A (ja) * | 1986-10-24 | 1988-05-11 | Hitachi Ltd | 直動形多自由度ロボツトの位置と力のハイブリツド制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5927306A (ja) * | 1982-08-09 | 1984-02-13 | Hitachi Ltd | ロボツトの制御方法 |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP59063980A patent/JPH077290B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5927306A (ja) * | 1982-08-09 | 1984-02-13 | Hitachi Ltd | ロボツトの制御方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6330905A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-09 | Agency Of Ind Science & Technol | 冗長マニピユレ−タのハイブリツド制御装置 |
| JPS63106805A (ja) * | 1986-10-24 | 1988-05-11 | Hitachi Ltd | 直動形多自由度ロボツトの位置と力のハイブリツド制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH077290B2 (ja) | 1995-01-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |