JPS60250402A

JPS60250402A - ロボツトハンドの制御方法及びその装置

Info

Publication number: JPS60250402A
Application number: JP10456684A
Authority: JP
Inventors: Michinaga Kono; 河野　通長; Koichiro Sekiguchi; 関口　浩一郎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1984-05-25
Publication date: 1985-12-11

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、ロボットハンドの制御方法及びその装置に係
り１％に駆動源や検出器を多数個搭載してロボットハン
ドに接続する信号線が多数に上るロボットハンドの制御
に好適な制御信号。

検出信号の伝達手段に関する。

〔発明の背景〕

産業用ロボットは、プログラムの変更のみにより容易延
その動作順序、径路を変更することができるため、近年
の製造工程の自動化に好適な空間移動機構を提供してい
る。特に、生産現場に於咋る対象製品の機種切替えの頻
繁な多品種中小量生産に於いては１機種の切替え毎に生
じる製造設備の工具や動作内容の変更、すなわち段取り
替えに要する時間が製造設備の生産性に大きく影響する
ため、段取り替えに要する時間を短縮する努力がなされ
てきてい石。産業用ロボットは上記の様に動作の変更が
容易なため。

この様な多品種中小量生産１（於いて段取り替え時間の
短縮に著しい効果が期待できる。

更に、産業用ロボットをより効率よく使用す　ゝるため
に、複数種の作業に対応した複数の工具（操作部）を一
体に備えた多機能形のロボットハンドの使用が増加して
いる。ロボットハンドは１人間の腕に相当する産業用ロ
ボットの先端に取付けられ、産業用ロボットの動作によ
って空間的に位置姿勢を変化させて、所定の作業を実行
するものである。産業用ロボット自体は。

対象製品や作業によらず汎用的なものであるが。

ロボットハンドは通常、対象製品や作業に応じて夫々適
した工具を備えたものが開発される。

同一のロボットにより複数種の作業を実施する方法とし
て、（１）個々の作業に対応した単機能ロボットハンド
を複数個用意して、ロボットが順次これらのハンドを交
換しながら作業を実施するものと、（２）夫々の作業に
対応した工具を同一のロボットハンドに一体に搭載した
多機能形／’％ンドを用℃・て、ハンドの交換なしに作
業を実施するものとがある。前者の方法に対しては、ロ
ボットがハンドを自動的に交換するだめの、各種の自動
ハンド交換機構が考察され、実施されているが、作業中
に頻繁にハンドを交換する必要のある作業に対しては、
ハンド交換に要する時間のため、ロボットの生産性向上
を阻害する欠点を有する。一方、後者の方法は、ハンド
交換時間が生じないため、ロボットを能率よく稼動させ
ることができるが、ロボットハンドの機構や制御が複雑
になるため、従来、余り実施されなかった、しかし、近
年、ロボット制御装置の制御機能の向上や、ロボットの
応用作業の複雑化、更には、ロボットの生産性向上の要
求の増大などに伴ない、多機能形のロボットハンドへの
要求が増している。

しかしながら、多機能形のロボットハンドは数多くの駆
動源や検出器を備え、且つロボットの先端に取り付けら
れて空間的に移動するため。

これらの駆動源や検出器に接続する配線数が多く、更に
これらの導線がロボットの動作に従って振り回される結
果となる。このため、線材の重量やたわみ等の負荷によ
るロボ・ノドの動作への影響や、導線の信頼性、ロボ・
ノドハンドから制御装置に至るまでの配線径路に於ける
ノイズ対策等の問題を生じている。以下、か＼る従来技
術の欠点を第１図乃至第５図に示す多機能形ロボットハ
ンドの例を用いて説明する。

第１図及び第２図に於いて、ロボット１は、基底部２．
旋回部５、一対の上腕４α、４ｂ、前腕５、手首部６と
によって構成される関節形ロボットである。即ち、旋回
部５は内部に備えた第１駆動源（図示せず）により垂直
軸７０回りに旋回し、該旋回部５の上端部分には、上腕
４ａ及びリンク部材８が、各々その一端を第１水平軸９
０回りに回転可能に取り付けられ、更に該リンク部材８
の他端には第２０上腕４ｈが、その一端を上記第１水平
軸９に平行な第２水平軸１０の回りに回転可能に取り付
けられて℃・る。上記の一対の一ヒ腕４ａ　、　４ｈの
他端には、前腕５が上記第１及び第２水平軸９．１０に
平行な第３水平軸１１０回りに回転可能に取り付けられ
、一対の上腕４σ、４ｈ、前腕５及びリンク部材８とに
よって平行四辺形を形成（７ている。また、上記上腕４
ａは旋回部５の上端部に設けられた第２駆動源１２によ
って前後に回転駆動され、リンク部材８は。

旋回部５の上端部に、上記第２駆動源１２と同軸上相対
する位置に設けられた第５駆動源１６によって上下に回
転駆動される。従って、上記の第１駆動源（図１示せず
）、第２駆動源１２、第５駆動源１５を駆動することに
より、前腕５の先端部の位置を、その到達限界内に於い
て任意に設定することができる。

前腕５の先端部には手首部６が備えられ、上記の第１．
第２．第５水平軸ｏ、ｔｏ、＋＋に平行な第４水平軸１
４０回りの回軸動作、及び該第４水平軸１４に直交する
手首ひねり軸１５０回りの回転動作を行なう。これら手
首部６の回転動作は。

リンク部材８の後方に第２水平軸１０と同軸上に設けら
れた第４駆動源、第５駆動源１（Ｓ　、　＋７ＶＣよっ
て駆動され、上前４ｈ及び前腕５の内部に備えられた。

チェーン機構等の動力伝達機構（図示せず）を介して、
前腕５の先端部に伝えられる。

前腕５の先端部に於いては、歯車機構（図示せず）を用
いて、第４駆動源１６．第５駆動源１７から伝達された
回転運動を、第４水平軸１４及び手首ひねり軸１５まわ
りの回転運動に変換する。これにより１手首部６の先端
に設けられた工具取付部１８は２自由度を有し、前述の
、垂直軸７゜第１水平軸９、第２水平軸１０まわりの回
転動作と合わせて、ロボット１は、５自由度を有する。

工具取付部１８には、ロボットハンド１９が取り付けら
れている。該ロボットハンド１９は、複数の工具を備え
た多機能形で、本従来例では、ドライバ２０、ブツシャ
２１．大グリッパ２２、小グリツバ２３０４種の工具を
備えたものである。これらの工具は上記手首ひねり軸１
５に垂直な平面内に各９０°に放射状に配列されている
。従って、口ホット１が、作業ステーション２４に置か
れた対象ワーク２５に各種の作業を行なうには、ロボッ
トハンド１９を手首ひねり軸１５のまわりに回転して、
所要の工具を対象ワーク２５に向けて作業を行なう。

第３図に上記ロボットハンド１９の構造の詳細を示す。

ドライバ２０は、ロボットハンド１９のハウジング２６
に、軸受２７σ、２７ｈを介して回転可能に取付けられ
ている。ドライバ２０の後端は。

フｌ／キシプルカップリング２日を介して、減速機２９
付きの電動機Ａｆ＋　、５０に接続しており、ドライバ
２０を回転駆動する。該電動機Ｍ１．５０には。

タコジェネレータＴＧＩ、５１及びパルスエンコーダｐ
Ｅ＋、５２が接続しており、ドライバ２００回転速度及
び回転角度を検出制御する。電動機Ａｆｌ、５０は、ハ
ウジング２６の底板５５に固定されている。ブツシャ２
１は、上記ハウジング２６に直進案内５４を介して摺動
可能に取付けられている。

プ・ワイヤ２１の駆動源は、底板弼に固定された電動機
Ｍ２，５５で、減速機５６を介した出力軸３７にはピニ
オン５８が取付けられ、該ビニオフ３８はランク５９と
噛み合って電動機Ｍ２，５５の回転運動を直線運動に変
換する。該ラック５９とブツシャ２１とは連結部材４０
によって連結され、ブツシャ２１は前後に摺動する。電
動機＆２，５５０後端にはタコジェネレータＴＧ２．４
＋が取付けられており、ブツシャ２１の動作速度を検出
制御する。

また、連結部材４０にはドグ４２が設けられており。

底板５３に取付けられた光電スイッチｐｓｉ、４’ｒ。

ｐｓ２．４４を作動させてプ・ノンヤ２Ｉの前進端、後
退端を検出する。更に、ブツシャ２１の先端部にはロー
ドセルＬＣ１，４５が取付けられて、ブツシャ２１０対
象物に対する押付は力を検出し、ブツシャ２１の動作を
制御する。大グリッパ２２は。

一対の爪Ａ４６と爪Ｂ４７とから構成され、冬瓜４６゜
４７は、底板５５に固定された２本の平行なガイドバー
４８α、４８ｂに沿って直線動作を行なうスライダＡ４
９．スライダＢ５０に取りつけられている。

該スライダ４９　、５０は、プーリ（＋１　、　（２）
５１（Ｚ　、　５１／１開に３１１状に張られたワイヤ
５２に、結合点５５α。

５５Ａに於いて、相互に逆方向に移動するように結合さ
れている。スライダＡ４９には、ナツト部５４が設けら
れ、底板只に取付けられた電動機Ｍ３．５５に接続した
送りねじ５６と噛み合い、よって電動機Ｍ５．５５の正
逆転により、爪Ａ４６．爪Ｂｕを開閉する。上記電動機
＃５，５５には、タコジェネレータＴＧ５．５７が接続
し、大グリッパ２２の開閉速度を検出制御する。又プー
リ５１αと同軸にもう一つのプーリ（５１５Ｆ３を設け
、底板３３に取付けたボテンンヨメータｐＯＴＩ、５９
の軸に取付けたプーリ（４）６０との間にワイヤ６１を
かけて、爪４６　、４７の移動と、共にポテンショメー
タ５９を回転する。これにより、爪４６　、４７の位置
すなわち大グリッパ２２の開閉量を検出制御する。

更に爪Ａ４６の先端部分には、マイクロスイッチＭＳ＋
、６２が取付けられ、大グリッパ２２による対象物品の
把持を確認する。

小グリッパ２５は、一対の爪Ｃ６５，爪Ｄ６４により構
成され、冬瓜６５　、６４は夫々支点Ａ６５．支点Ｂ６
６のまわりに回動可能に取付けられている。

小グリッパ２５の駆動源は電動機Ｍ４．６７で、その出
力軸は、一対の軸受６８ａ　、　６８ｂ　、に支持され
た送りねじ６９に接続し、該送りねじ６９の回転により
、ナツト７０を前後に動かす。該ナツト７０に設けたピ
ン７１α、７１ｈは、爪（５５、６４のレバ一部７２α
、７２ｈの先端に設けた長孔７５ａ　、　７５ｂにはま
り合っており、従ってナツトフロ０前後動により、爪６
Ｓ　、　６４が開閉する。電動機Ｍ４．６７の後端には
タコジェネレータＴＧ４，７４が取付ケられており、爪
６５　、６４の開閉速度を検出制御する。更に、爪Ｃ・
５５の後端部にはドグ７５が設けられ、底板６５に取付
けられた２ケの光電スイッチＰＳ５．ＰＳ４，７６α、
７６ｂとにより、爪６３゜６４の開閉の両端位置を検出
する、以上の様に本例のロボットハンド１９には、４個の電動
機５０．！＋５．５５，６７、　４個のタコジェネレー
タ５＋　、　４＋、、　５７　、７４．　１個のパルス
エンコーダ５２．１個のポテンショメータ５９．１個の
ロードセル４５．４個の光電スイッチ４５，４４，７６
α。

７６ｂ、１個のマイクロスイッチ６２が搭載されている
。

第４図にロポ・ノド１の制御装置７７の詳細を示す。ロ
ボット制御装置７ハ耘主制御７０ロセ・ンヤーであるマ
ーイクロブロセ・ノサ（以下主ブロセ・ンサと呼ぶ）７
８と、該主プロセンサ７８に接続したノくスフ９に接続
する演算プロセツサ８０１　サーポフ゛ロセッサ８１．
メモリ８２％　シリアル入出力装置８５゜ディジタル／
アナログ変換器８４、カウンタ８５゜ディジタル入出力
装置８６．並びに、上言己ディジクル／アナログ変換器
８４に接続する→Ｉ−ホフ′ンプ８７によって構成され
でいる。シリアル入出力装甑８５には、ロボット１のプ
ログラム作成時にロボット１を手動操作で動かし、位置
データを入力するためのテイーチングボ・ノクス８８ｙ
￥接続され、ディジタル入出力の装置８６には、ロボッ
トハンド１９を制御するためのノ１ンド制御装置８９が
接続されている。

ロボット１のプログラム作成時に（マ、テイーチングポ
ヅクス８８を操作することにより、メモリ８２内の読み
出し専用メモリ（ＲＯＭ）Ｃ図示せず）に格納されたプ
ログラムに従って、ディジタル／アナログが変換器８４
を介して、ロボット１に取付けられた駆動源であるサー
ボモータ９０の数に等しい数のサーボアンプ８７に所定
の指令値ヲ出力して、ロボ・ノド１に所定の動作を生せ
しめる。必要な位置に於℃・てティー￥ングポノクス８
８を操作することにより、サー」くモータ９０に接続し
て取付けられたノくルスエンコーダ９１からの発生パル
ス数をカウンタ８５によって計Ｉｌｌし、上記の位置の
位置データとして、メモ１ノ８２内の随時等速読出しメ
モリ（ＲＡＭ）（図示せず）に格納する。サーボモータ
９０に接続したタコジェネレータ９２から速度帰還がサ
ーボアンプ。

８７に戻っている。

ロボット１を予め作成したプログラムに従って自動運転
する場合には、主プロセ・ソサ７８は。

メモリ８２内のＲＯＭに格納された所定のプログラムに
従ってメモリ内のＲＡＭに格納されたロボット動作デー
タを順次読み出し、演算プロセッサ８０を用いて目標値
を算出する。更に、サーボプロセッサ８１は、この目標
値と、カウンタ８５ヲ介シてパルスエンコーダ９１から
得られるロボット１の現在位置との偏差から指令値を算
出して、ディジタル／アナログ変換器８４を介してサー
ボアンプ８７に与えられ、サーボモータ９０を駆動する
。

ロボットハンド１９の制御もプログラムに従ってロボッ
ト１の動作と同期して行なわ」する。すなわち、メモリ
８２のＲ，４ＪＭから読み出されたノλンド制御データ
は、主プロセツサ７８で処理され。

ハンド制御指令値としてディジタル入出力装置８６を介
して／１ンド制御装置８９に与えられる。

第５図に／凡ンド制御装置ｅ・９の詳細を示す。ノーノ
ド制御装置８９は、１個のディジタル／アナログ変換器
９３．４１固のサーボアンプ９４α、　９４／ｌ　。

９４ｃ　、　９／Ｉｒｌ、１イ固のカウンタ９５％　１
ｆ固のアナログ／ディジタル変換器９６．　２個のスイ
ッチング回路（ＩＩ（２）９７　、９Ｂ、電源コーク・
ノド９９から構成されている。すなわち、ロボットハン
ド１９の各゛ンー、１．も耐Ｓ＋＋せ六ナー熟の鮨仝浦
丹バー　ロボット制御装置７７のディジタル入出力装置
８６から、各々８チヤンネルの並列信号として（本例の
ディジタルデータは８ビツトとする）、ハンド制御装置
８９のディジタル／アナログ変換器９５に与えられる。

該ディジタル／アナログ変換器９３で、上記の指令信号
はアナログ信号に変換され、各サーボアンプ９４α、　
９４ｈ　、　９４ｃ　、　９ｄｄに指令値として与えら
れ、各電動機”ｒｏ、乙５．５５，６７と駆動する。各
電動機５０　、　Ｋ５　、５５　、６７に取付けられた
タコジェネレータ！ｉ＋　、　４＋　、　５７．７４か
らの速度帰還は上記サーボアンプ９４にフィードバック
され、各ツールの動作速度を制御する。ロボットハンド
１９に搭載された各種の検出器からの検出信号は、下記
の様にハンド制御装置８９を経てロボット制御装置７７
（７フイードバソクされる。ドライバ２００回転位置を
検出するパルスエンコーダ５２の出力パルス列は、ハン
ド制御装＠８９のカウンタ９５により計数され、その値
は８ヒツトのデータとして、８チヤンネルの並列回線を
経て、ロボット制御装置７７のディジタル入出力装置８
６に与えられる。大グリッパ２２の開閉量を検出するボ
テンンヨメータ５９と、ブツシャ２１の押付は力を検出
するロードセル４５の出力信号は各々アナログ量である
が、ハンド制御装置８９のアナログ／ディジタル変換器
９６によって各々８ビツトのディジタル信号に変換され
、各８チヤンネルの回路を通してディジタル入出力装置
８６に送られる。ブツシャ２１の動作端や、小グリッパ
２３の開閉端を検出する光電スイッチ４”＋　、　４４
　、７６　ａ　、　７６ｈ。

及び大グリッパ２２による物品の把持を確認するマイク
ロスイッチ６２の出力はＯ＃　−ＯＦＦ信号であり、こ
れらをスイッチング回路（＋１　、　（２）　、　９７
　。

′９８によって、各々１ビツトのディジタル信号に変換
して、ディジタル入出力装置８６に接続する。

光電スイッチ４５．４４　、７６α、７６ｂの信号を処
理するスイッチング回路（＋　１９７は、光電スイッチ
４５゜４４　、７．６α、７６ｂに供給する電源をも備
えている。

電源ユニット９９は、外部の電源から電源線１００を介
して電源の供給を受け、所定の電圧に降圧。

安定化した上で、上記のディジタル／アナログ変換器９
５．カウンタ９５、アナログ／ディジタル変換器９６．
スイッチング回路９７　、９Ｂ、及びサーボアンプ９４
に電源を供給する。

以上の構成に於いて、ロボット制御装置７７とハンド制
御装置８９との間の配線（１１１０１は、ディジタル／
アナログ変換器９５．カウンタ９５、アナログ／ディジ
タル変換器９６と接続する各８チヤンネル（８ビツトデ
ータを伝送する）の回線カフ回線、すなわち５６本、更
に、スイッチング回路９７　、９８と接続する線が５本
あり、合計６１本が必要であり、更に電源線１００やコ
モン線（図示せず）等が必要である。一方、ハンド制御
装置８９とロボットハンド１９どの間の配線（２１１０
２は、電動機５０　、５５　、５５　、６７を駆動する
線が各２本。

計８本、タコジェネレータ３１．４＋　、５７．７４か
らの信号線が各２本、計８本、パルスエンコーダ５！２
からの信号線が５本（電源、接地、Ａ相、Ｂ相、Ａ相が
各１本）、ポテンショメータ５９からの信号線が３本（
両端と接触子）、ロードセル４５からの信号線が４本（
電源、接地、正出力。

負出力が各１本）、光電スイッチ４３．４４　、７６α
。

７６ｂからの信号線が各４本（電源２本（投光器。

受光器用各１本）、接地１本、出力１本）で、計１６本
、マイクロスイッチ６２からの信号線が２本となり１以
上総計４６本が必要となる。

本例では、第１図に示す様に、ハンド制御装置８９はロ
ボット制御装置７７の近傍に配置され。

ハンド制御装置８９とロボットハンド１９どの距離が大
きく、配線（２１１０２が長いものとなる。従って配線
（２）１０２は、ロボット１の多様な動作に追随して柔
軟に動く必要がある。そこで、ロボット１の関節部分で
は、配線（２Ｈｏ２にたるみ（＋）（２）１０２α、Ｉ
Ｑ３＋ｚを設け、ロボット１の腕部材に沿ツタ部分＋０
４（Ｚ　、　＋０４ｊＳ　テはホルｆ　Ｉ０５α、　＋
０５Ａ。

＋０５０．　＋０５ｄによって配線（２００２′！ａ１
′ロボツト１の前腕５及び上腕４ｈＫ固定している。ロ
ボット１０本体と、ハンド制御装置８９などの静止部分
との間では、配線（２００２に大きなたるみを与え、該
たるみ部分１０６は、ホルダ１０７によって、天井１０
８から吊るされたばね＋０９によって支持され、よって
ロボット１の動作によって生じる配線（２ＮＯ２の長さ
の違いを吸収している。

以上に述べた従来のロボットハンド１９の制御方法ｔ（
は下記の欠点がある。

第１に１．配線（２）＋０２の各回線に芯線径０２−の
ビニール被覆線（被覆外径１．０削）を用いると。

４６本の回線から成る配線（２ＮＯ２の束の断面積は５
６１−に達する。従ってロボット１は動作中、太い線束
な撮り動かす必要があり、線束の重量や慣性によりロボ
ット１の動作に悪影響を与える。

第２に、上述の弾な太い線束は可撓性が劣化するため、
頻繁なロボット動作によって断線を生じる恐れがある。

第５に、配線（２）Ｉ０２＆Ｃよって伝達される信号は
、電動機５Ｃ１，５５、５５、６７の駆動信号、タコジ
ェネと一夕５．１　、、４１　、５７’　、　７４．ポ
テンショメータ５９やロードセル４５等の検出信号など
アナログ信号が主であり、ロードセル４５の検出信号の
様な微弱な直流信号も含まれている。このため、配線（
２）＋０２の耐ノイズ性が悪く、配線（２）＋０２によ
って雑音を拾い、ロボットアーム上１９やロボ・ント１
の制御の信頼性の低化を招いて℃・る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、この様な従来技術の欠点を排し、多数
の駆動源や検出器を備えたロポ・ノドハンドを用いる際
にも、ロボ・ソトの動作部分での配線数を削減し、ロボ
ットの動作への負荷を取り除くと共に、雑音の混入しに
くい安定したロボットハンドの制御方法及びその装置を
提供することにある。

〔発明Ｑ概要〕

すなわち１本発明に於いて、ロポ・ソト制御装置のハン
ド制御信号入出力部分と、ロボットノ１ンドの近傍とに
、多様な制御信号及び検出信号を直列ディジタル信号に
変換して送受信を行なう中継回路を設け、ロボットハン
ド側の中継回路をロボットハンド部、ロボ・ソトの手首
部あるいはロボットアーム上の適当な箇所に設置して、
両中継回路間は、少ない配線でロボット動作への負荷を
減らすと共に、ディジタル信号処理により、雑音の混入
を防止する。更に１両中継回路間のデータ伝達に光通信
を用いることにより。

伝達速度を速めて大量のデータを伝送し、同時に雑音の
混入を排することを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の実施例を第６図乃至第１５図によって説
明する。

第６図及び第７図は本発明の一実施例である。

複数の工具を有するロボ−ｙ）／’ンノド９を備えたロ
ボット１を示している。

本実施例に於いて、ロポ・ソト１の構造、動作機能は、
第１図及び第２図に示されたものと完全ニ同一であるの
で、こてでは説明を省略する。

またロボット１に取付けられたロボットノ１７ド１９の
構造、動作原理、及びロボット制御装置７７の構造、動
作原理は、第５図及び第４図に示されたものと同様であ
るので、ここでは図及び説明を省略する。

本発明では、ロボット制御装置７７からロポ・ノドハン
ド１９に至る配線の途中に一対の中継回路。

すなわち、制御装置側中継回路１１０と、ハンド側中継
回路１１１を設け、これら中継回路１１０゜１１１の間
を、従来の配線（２ＨＯ２よりも少ない綜数の配線（５
１１１２によって接続している。

第８図乃至第１０図にロボット制御装置７７からロボッ
トハンド１９に至る回路構成、並びに制御装置側中継回
路１１０（第９図）、ハンド側中継回路１１１（第１０
図）の詳細を示す。

ロボット制御装置７７のディジタル入出力装置８６と、
制御装置側中継回路１１０とは、配線（４）１１４によ
って接続されている。該配線（４１Ｎ４の内、ロボット
ハンド１９に搭載した駆動源（本実施例では、電動機５
０　、３５　、５５　、６７　）を駆動制御する出力信
号は、制御装置側中継回路１１０に設けられた並列／′
直列変換器Ａ１１５に接続している。

該並列／直列変換器Ａ１１５は、これに接続するタイミ
ング回路Ａ１１６から発生される所定のクロックに従っ
て、ディジタル入出力装置８６から与えられた並列信号
を所定のフォーマット（例は後述）の直列信号に変換し
これを順次、制御回線１１７を通じてハンド側中断回路
１１１に送信される。ハンド側中継回路１１１に於℃・
では上記制御回線１１７は、直列／並列変換器Ａ１１Ｂ
に接続しており、該直列／並列変換器７１１Ｂは、制御
回路１１７を介して送られて来を直列制御信号を、タイ
ミング回路Ｂ１１９により発生される所定のクロックに
従って並列信号に変換し、バッファＡｌ２Ｏを介して、
所定の順に各出力１２１に分配する。この様にしてディ
ジタル並列信号に変換された制御信号（電動機５０　、
５５　、５５　、６７に対する指令値）は、ディジタル
／アナログ変換器＋２２ｚ　、　＋２２Ａ　、　１２２
ｃ　、　＋２２ｄを介して、ザーボテンプ９４σ、　９
４ｂ　、　９４Ｃ，９４ｄに与えられ、ハンド側中継回
路１１１とロボットハンド１９とを結ぶ配線（５１１２
３を経て、ロボットノ１ンド１９に搭載された電動機５
０．５５　、５５．６７を駆動する。該電動機５ｏ　、
　３５　、５５　、６７に結合されたタコジェネレータ
５１．４＋　、５７．７４によって検出される速度帰還
信号は、配線（５Ｎ２５を通じて、サーボアンブ９４σ
、　９４ｈ　、　９４ｃ　、　９４ｄ、にフィードツマ
・ツクされる。

一方、ロボ、ノド／＼ノド１９に搭載された各種の検出
器からの検出信号は、ノ１ノド側中継回路１１１に備え
られた並列／直列変換器Ｂ１２４１Ｃよって直列信号と
してロボット制御装置７７に向けて送信されるが、検出
信号の種類により各種の前処理を要する。本実旅例に於
いては、ドライノシ２０の回転位置を検出するノ（ルス
エンコータ゛３２力）ら発生するパルス列は、そのまま
、ノ＜・ソファＢ１２５を介して、並列／直列変換器Ｂ
＋２４に与えられる。太グリツバ２２の開閉量を検出す
るポテンショメータ５９の出力は、アナログ／ディジタ
ル変換器１２６によってディジタル信号に変換さね、た
後、並列／直列変換器＋２４に与えられる。フ゛″・ン
シャ２１の押付は力を検出するロードセル４５の出力は
、検出器用の電源回路と増幅器からなるロードセル検出
回路１２７を介した後、アナログ／ディジタル変換器１
２６によりディジタル信号に変換されて、並列／直列変
換器Ｂ１２４４Ｃ与えられる。ブンシャ２１の動作端及
び小グリツバ２３の開閉端を検出する光電スイッチ４５
，４４．７６ａ　。

７６ｈは、投光器、受光器用の雷、源と検出信号用の増
幅器とから成る光電スイッチ検出回路１２８α。

＋２８Ａ　、　１２８０．　＋２８ｄに接続され、該検
出回路１２８の出力（ＯＮ−ＯＦＦ信号）は、スイッチ
レシーブ回路１２９を介して、並列／直列変換器Ｂ−１
２４に与えられる。大グリッパ２２の物品の把持を確認
するためのマイクロスイッチ６２の出力信号（ＯＮ−Ｏ
ＦＦ信号）は、スイッチレシーブ回路ｊ２９に接続され
、並列／直列変換器１２４に与えられる。該並列／直列
変換器１２４は、タイミング回路Ｃ１５０によって発生
される所定のクロックに従って、これらの検出信号（並
列ディジタル信号）を、所定の順序で所定のフォーマッ
トの直列ディジタル信号和変換し、検出回線１５１を介
して、制御装置側中継回路１１０へ送信する。

制御装置側中継回路１１０では、上記検出回線１は、直
列／並列変換器Ｂ１５２に接続されており。

該直列／並列変換器Ｂ１５２は、順次送られて来る検出
信号を、タイミング回路Ｄ１５５により発生される所定
のクロックに従って、並列信号に変換され、配線（４）
＋＋４を介して、ディジタル入出力装置８６の所定の入
力部（図示せず）に所定の順序で伝達される。ロボット
制御装置７７はバス７９を通じてこれらの検出信号を読
み取り、所定の処理を行なう。

また、制御装置側中継回路１１０には電源ユニノ）Ａ１
３４が備えられ、電源線＋００から供給される電源を所
定の電圧に変換し、安定化して。

制御装置側中継回路１１０に備えられた各変換器Ｎ５　
、　＋５２やタイミング回路目６　、１５３等に電源を
供給すると共に、電源回線１５５α、　＋５５ｂを介し
て、ハンド側中継回路１１１に電源を供給する。ハンド
側中継回路１１１には、上記電源回線１５５α、　＋５
５ｈを受ける電源ユニッ）ＢＩ３６が備えられており、
ハンド側中継回路１１１に搭載された各要素に電源を供
給する。

第１１図に制御回線１１７及び検出回線１５１を用いて
伝送される直列ディジタル信号のフォーマットの一例を
示す。データは矢印１５７の方向に読み書きされる。無
信号（アイドル）状態１５Ｂから、データの伝送を開始
する際には１回路静止５＜ターン＋５９トコード・バイ
オレーション１４０とからなる開始シーケンス１４１を
先ず伝送する。

その後、同期ビット１４２に引き続き８ビツトデータＩ
４６、パリティビット１４４を続けて送り。

これで１セツトのデータ１４５を構成する。更にデータ
＋４５を順次続けて伝送するには、同期ビット１４２．
８ビットデータ１４５．パリティビット１４４をこの順
で順次連続して送り続ける。一連のデータの最後には、
最後のデータ１４５の後のパリティビット１４４に引き
続き終了シーケンス１４６を送信して送信を終える。本
実施例の制御回線１１７の信号を例にとると、そのデー
タフォーマットは第１２図に示す様に、開始シーケンス
１４１に続いて、同期ビット１４２％電動機Ｍ　＋。

５０の指令値（８ビツトデータ）＋４７．パリティビッ
ト１４４．同期ビット１４２、電動機Ｍ２．５５の指令
値（８ビツトデータ）１４８．ハリティビノ　ト　）４
４　、１司期　ヒ　ノ　ト　１４２　、電動機Ａｆ　５
．５ｓの指令値（８ヒツトデータ）１４９．パリティビ
ット１４４．同期ビット１４２、電動機Ｍ４．６７の指
令値（８ビツトデータ）＋５ｏ、パリティビット１４４
、終了シーケンス１４６の順で信号を伝送する。

第＋５図は、本発明の第２の実施例を示す。第２の実施
例に於いては、ロボット１．ロボットハンド１９、ロポ
ソ（・制御架＃７７の構造１機能は。

第１の実施例と同一であるので、制御装置側中継回路１
１０、ハンド側中継回路１１１及び配線（５）１１２０
部分のみ図示して説明する。

本実施例では、並列／直列変換器Ａ１１５によって直列
ディジタルと信号に変換された制御信号は、光伝送送信
器Ａ１５１によって光信号に変換された後、該光伝送送
信器Ａ１５１に接続された光ファイバＡ１５２を介して
、ハンド側中継回路１１１に送信される。ハンド側中継
回路１目では、上記光ファイバＡ１５２は、光伝送受信
器Ａ１５５に接続しており、該光伝送受信器Ａ１５５は
、受信した光信号を電気信号に変換して、直列／並列変
換器Δ１１８に与えろ。以下、ロボットハンＶ＋９（Ｑ
電動機５０　、３５　、５５　、６７Ｋ　至るまでの信
号処理は第１の実施例と同じであり、ここでは説明の省
略する。ロボｙ）ハンド１９に搭載された検出器からの
検出信号は、第１の実施例と同じ処理を経て、並列／直
列変換器Ｂ１２４に至り、直列ディジタル信号（電気信
号）に変換される。

第２の実施例では、この直列ディジタル電気信号は光伝
送送信器Ｂ１５４にょっ１光信号に変換され、該光伝送
送信器Ｂ１５４に接続する光ファイバＢ１５５を介して
、制御装置側中継回路＋ＩＱに送信される。制御装置側
中継回路ＮＯでは。

上記光ファイバＢ１５５は光伝送受信器Ｂ１５６に接続
しており、該光伝送受信器Ｂ１５６は受信した光信号を
電気信号に変換して、直列／並列変換器Ｂ１５２に与え
る。以下、ロボット制御装置７７のディジタル入出力装
置８６に至るまでの信号処理は第１の実施例と同じなの
で、ここでは説明を省略する。

以上の２つの実施例によれば、ロボットハンド１９とロ
ボット制御装置７７との間を結ぶ配線１０２が、従来方
法によれば信号線のみで４６本を要し、これに電源線を
加えて４８本を要して℃・だのに対し、中継回路ＮＯ、
Ｉｌｌを用いることにより。

両中継回路１１０．目１０間の配線（４）Ｎ２では信号
線２本、電源線２本の合計４本を要するのみであり、配
線の束径を大幅に削減する効果がある。これにより、ロ
ボット１の動作により配線を動かすために生ずる負荷を
低減することができる。また、信号伝送をすべてディジ
タル信号で行なうため、雑音の混入の防止に大きな効果
がある。特に第２の実施例に示すごとく光ファイバ１５
２　、１５５を用いることにより、回線の耐雑音性を向
上すると共に、データ伝達の高速化をはかることができ
る。

また、上記の実施例に於いては、ロボットハンド１９は
ロボット制御装置７７により直接制御される方式のもの
を示したが、第１４図に示す第５の実施例に見られる様
に、ロボットハンド１９の制御をロボット制御装置７７
とは別個の副制御装置１５８によって行なう方式に於い
ても同様のデータ伝送方式の適用が可能であり、同様の
効果が得られる。第１４図に於いて制御装置側中継回路
１１０は副制御装置１５８のディジタル入出力装置１５
９に接続している。ロボットハンド＋　９　（７）　制
御プログラムは副制御装置１５８に設けられたメモリ１
６０に格納されており、ロボット制御装置７７からディ
ジタル入出カ装＠８６．＋５９を介して得ら軌る同期信
号にもとづき、副制御装置１５８の中央処理装置１６１
がメモリ１６０がら制御データを読み出し、所定の処理
を行なった上、ロボソ）ハンド１９０制御指令値をディ
ジタル人出力　−装置１５９を介１−て制御装置側中継
回路＋ＩＱに与える。なお、第１１園於いて１６２はバ
ス、１６６はシリアル入出力装置、１６４は端末装置を
示す。

更に、第１５図は本発明の第４の実施例を示す。

第１・乃至第５の実施例に於いては、ロボットハンド１
９０制御信号は、ロボゾト制御装＠７７あるいは副制御
装置１５８のディジタル入出力装置（並外人出力装置）
ａ６．＋５９から出力され、制御装置側中継回路１１０
に於いて直列信号に変換された後にロボットハンド側に
送信され、ロボットハンド１９からの検出信号は、直列
信号で送られてきたものを、制御装置側中継回路１１０
に於いて並列信号に変換され、ロボット制御装置７７あ
るいは副制御装置１５８のディジタル入出力装置８６、
＋５９に入力される。一方、第４の実施例に於イては、
第１５図（ａｌに示す様に、ロボットハンド１９の制御
信号は、ロボット制御装置７７のシリアル入出力装＃８
５から直列信号として直接、制御回線１１７に出力され
、ハンド側中縦回路１１１へ伝送され、ロボットハンド
＋９からの検出信号は、直列信号のま＼、ロボット制御
装置７７のシリアル入出力装置８５に入力される。ロボ
ットハンド１９の制御を副制御装ｆｉｉ１５８によって
行なう場合は、制御回線１１７及び検出回線１５１を、
副制御装置１５８のシリアル入出力装置１６５に接続す
ることにより、同様の効果が得られることは言うまでも
ない。また、制御回線′＋１７及び検出回線１５１に光
ファイバ１５２　、１５５を用いる場合には、第１５図
（ｈ）に示す様に、ロボット制御装置７７のシリアル入
出力装置８５に光伝送送信器Ａ１５１及び光伝送受信器
Ｂ１５６を接続することにより、上述の各実施例と同様
の伝送方式が実現できる。

以上４つの実施例に於いて、ハンド側中継回路１１１は
ロボット１の前腕５の上面に取り付けられているが、こ
れをロボットハンド１９と一体に取り付けても、あるい
は手錠部６、前腕５の側面や下面に取付けてもその効果
は何ら変るところはない。また上腕４に取付けても同様
な効果が得られる。

また、配線（４）１１２は、ロボット１の動作による伸
びやたるみを吸収するため、ロボット１と固定部分との
間にたるみ１５７を設け、フック１５８とばね１０９に
より天井１０８より支持するが、（第６図、第７図）、
従来技術の場合と比べ配線の東経が小さく負荷が小さい
ので、これらの支持機構も安価で簡便なものを用いるこ
とができる。

更に以上の実施例では、制御信号と検出信号の両方を直
列信号に変換して伝送しているが。

制御対象や検出器の数や種類によっては、制御信号と検
出信号とのどちらか一方を本発明の直列信号伝送を行な
い、他の信号は従来通りの伝送方法を用いても、相当の
効果が得られることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べた様に本発明によれば、ロボットハンドに多数
の駆動源や検出器を備えていても。

ロボットの動作に伴なって動かされる配線の線数を大幅
に削減することができるため、配線の重量、慣性、剛性
を低減し、ロボットの動作に対する負荷を軽減する。こ
のため、ロボットの動作速度、停止精度が向上できる。

また、配線の削減、軽量化により７断絶などの事故要因
を削減し、ロボットシステムの信頼性が向上する。

更に配線の削減、線束径の低減忙より配線の実装処理が
容易になり、狭隘空間でのロボット動作など、ロボット
の応用分野の拡大に寄与する。

一方１本発明によれば、ロボットハンドの制御データ、
検出データの伝送はディジタル信号として行なうため、
雑音の混入の防止、除去が可能であり、信頼性向上の効
果は著しい。特にデータ伝送回路に光ファイバを用いた
場合には。

雑音の混入を極めて効果的に防止する上、伝送速度の高
速化が可能であるため、多数の駆動源や検出器を備えた
ロボットハンドに対しても。

大量のデータを制御性を損なうことなく伝送することが
でき、ロボットシステムの機能向上に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の多機能形ハンド装備のロボットシス
テムを示す側面図、第２図は第１図に示すロボットシス
テムの斜視図、第５図は多機能形ロボットハンドの構造
を示す一部断面正面図、第４図はロボット制御装置の構
成を示すブロック図、第５図は従来技術のロボットハン
ド制御系の構成を示すブロック図、第６図は本発明の一
実施例の多機能形ハンド装置のロボットシステムを示す
側面図、第７図は第６図に示すロボｙトンステムの斜視
図、第８図は本発明によるロボットハンド制御系の構成
を示すブロック図、第９図は本発明の一実施例における
制御装置側中継回路の構成を示すブロック図、第１０図
は第９図と同じ実施例におけるハンド側中継回路の構成
を示すブロック図、第１１図は本発明に用いられる信号
伝送のフォーマットの一例を示す図、第１２図は第６図
乃至第１０図に示す実施例における制御信号を第１１図
に示すフォーマットに従って送信する場合のデータ構成
を示す図、第１５図は本発明の他の実施例におけるロボ
ットハンド制御系の構成を示すブロック図、第１４図は
本発明の第３の実施例を示すブロック図、第１５図（α
１　、（Ａｌは本発明の第４の実施例を示すブロック図
である。符号の説明１　・・ロポソ　ト。１９・・・ロボットハンド。２０・・・ドライバ、２１・・ブツシャ。２２・・大グリッパ。２５・・・小グリッパ。７７・・・ロボット制御装置。７９　・・〕くス８６．１５９・・・ディジタル入出力装置、８９・・・
ハンド制御装置。＋０１　、　＋０２．１１２　、１１４　、１２５・・
・配線。１１０・・・制御装置側中断回路、口１・・・ハンド側中継回路。１１５　、１２４・・・並列／直列変換器、＋１８　、
　Ｌ５２・・・直列／並列変換器、９５、＋２２・・・
ディジタル／アナログ変換器、９６．１２６・アナログ
／ディジタル変換器。９９　、１５４　、１５６・・・電源ユニット、１５１
　、１５４・・・光伝送送信器。１５５　、１５６・・・光伝送受信器、１５２　、１５
５・・・光ファイバ。代理人弁理士　高　橋　明　夫第　脈第　２　ド）躬　３え第／１凶第１′）ｌ１ｇ八第　６ｎ躬ワη 第８　口第　Ｃ／閃弔１０凶第　１１　口躬７２０第７３凶躬１４０７弔　、・、〜謹（Ｏ−）７

Claims

【特許請求の範囲】１　ロポントの腕に取付けられたロボットハンドに設け
られた操作具の動作を制御するために、予め定められた
プログラムに従って、あるいはセンサからの信号に基い
て、制御装置より出力される制御信号を、並列／直列変
換して、所定の順序の直列信号としてロボットハンドに
対して送信し、ロボットハンド側に於いて上記の直列信
号を受信した後、直列／並列変換して所定の回路に分配
し、必要に応じてディジタル／アナログ変換をなした後
、所定の操作具の駆動機構に制御信号を与えることによ
り、制御装置からロボットハンドに至る制御信号伝送回
路の信号線の数を、−Ｆ起部動機構の信号入力点数より
も減するか、あるいは、ロボットハンドに設けられた検
出器からの検出信号を、必要に応じてアナログ／ディジ
タル変換し、更にこれらの信号を並列／直列変換して、
所定の順序の直列信号として制御装置に対して送信し、
制御装置側に於いて上記の検出信号を受信した後、直列
／並列変換して、制御装置の所定の入力点に分配するこ
とにより、ロボットノ１ンドから制御装置に至る検出信
号伝送回路の信号線の数を、上記検出器の信号出力点数
よりも減するか、あるいは、上記の制御信号および検出
信号の両方を直列信号として伝送し、制御信号伝送回路
及び検出信号伝送回路の両方の信号線の数を、夫々駆動
機構の信号入力点数と検出器の信号出力点数よりも減す
ることを特徴とするロボットノ１ンドの制御方法。２　ロボットハンドの制御機能を有する制御装置の入出
力部に接続して、ロボットハンドに対する制御信号を直
列信号に変換して発信するか。ロボットハンドから受信した検出信号を並列信号に変換
するか、あるいはその両方の、機能を備えた第１の中継
回路を設け、かつ、ロボットハンド側に於いて、制御装
置から伝送される制御信号を受信して並列信号に変換す
るか、ロボットハンドに備えた検出器の検出信号を直列
信号に変換して発信するか、あるいはその両方の機能を
備えた第２の中継回路を設け１両中継回路間の信号線の
数を、制御信号及び検出信号の数よりも減じたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボットハンドの
制御方法。３　前記第１の中継回路を、ロボットハンドの制御機能
を有する制御装置の内部、あるいは近傍に設置し、前記
第２の中継回路を、ロボットハンドあるいは、ロボット
の手首部あるいは。ロポｙ）の腕機構部に搭載したことを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載のロボットハンドの制御方法。４　前記第１の中継回路と前記第２の中継回路との間の
信号線の数を、制御信号用１本、検出信号用１本の金言
１２本として、すべての制御信号及び検出信号を夫々同
一の信号用で伝達することを特徴とする特許請求の範囲
第２項及び第５項記載のロボットハンドの制御方法。５　口、ポットハンドの制御機能を有する制御装置の直
列入出力設置を用℃・て、ロボットハンドの制御信号を
、制御装置とは別の並列／直列変換機構を用いることな
く、直列信号として直接に発信し、また、検出信号を直
列／並列変換することなく直接に入力することを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第４項記載のロボットハ
ンドの制御方法。６　ロボットハンドの制御信号を発信及び受信する部分
、あるいは、ロボットハンドからの検出信号を発柵゛及
び受信する部分、あるいは、これらの両方の部分に光伝
送送信器及び光伝送受信器を設け、制御信号あるいは検
出信号あるいはその両方を伝送する回線に光フアイバ等
光学式信号伝達手段な用いて、制御信号あるいは検出信
号あるいはその両方を光信号に変換して伝達することを
特徴とする特徴請求の範囲第１項乃至第５項記載のロボ
ットハンドの制御方法。Ｚ　ロボットの腕に取付けられたロボットハンドに設け
られた操作具の動作を所定のアルゴリズムに従って制御
する制御装置と、該制御装置に備えられて制御信号の出
方と検出信号の入力を実行する入出力装置と、該入出力
装置から出力された制御信号を直列信号に変換する並列
／直列変換手段と、直列信号をロボットハンドに向けて
発信させる発信手段と、該発信手段に接続して発信され
た制御信号を伝達する信号伝達手段と、該信号伝達手段
の他端にあって、送信されて来た制御信号を受信する受
信手段と、該受信手段に接続して受信した制御信号を並
列信号に変換して夫々の制御対象に対応した制御回路に
分配する直列／並列変換手段と、並列信号への変換後の
制御信号を受けてロボットハンドの操作具を駆動制御す
る駆動制御回路から成るロボットハンド制御系と、ロボ
ットハンドに設けられた検出器から得られる信号を必要
に応じて増幅する増幅手段と、上記の検出信号のうちの
アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ／デ
ィジタル変換手段と、これらの検出信号を直列信号に変
換する並列／直列変換手段と、直列信号となった検出信
号を上記の制御装置へ向けて発信する発信手段と、該発
信手段に接続して発信された検出信号を伝達する信号伝
達手段と、該信号伝達手段の他端にあって、送信されて
来た検出信号を受信する受信手段と、該受信手段に接続
して受信した検出信号を並列信号に変換して、制御装置
に備えられた入出力装置の所定の入力部に検出信号を分
配する直列／並列変換手段から成るロボットハンド検出
系との両方あるいはどちらか一方を備えたことを特徴と
するロボットハンドの制御装置。８、　制御装置の入出力装置から出力される制御信号を
直列信号に変換する並列／直列変換手段と該直列信号を
ロボットハンドに向けて発信する発信手段と、ロボット
ハンドから伝達される直列の検出信号を受信する受信手
段と、該検出信号を並列信号に変換して制御装置の入出
力装置の所定の入力部に分配する直列／並列変換手段を
備えた第１中継回路と、上記第１中継回路から伝送され
る制御信号を受信する受信手段と、該制御信号を並列信
号に変換して夫々の制御対象に対応した制御回路に分配
する直列／並列変換手段と、上記制御信号を受けてロボ
・ソトノ）ンドを駆動制御する駆動制御回路と、ロボ、
７）ノｓンドに設けられた検出器から得られる信号を必
要に応じて増幅１−、ティジタル信号に変換する増幅回
路及びアナログ／ディジタル変換手段と、これらの検出
信号を直列信号に変換する並列／直列変換手段と、該直
列信号を制御装置に向けて発信する発信手段を備えた第
２中継回路とを備え、両中継回路の間を、制御対象、あ
るいは検出器。あるいはその両方に接続する信号手９よりも少ｔ、ｃい
数の信号線を用いて接続したことを特徴とする特許請求
の範囲第７項記載のロポ、、／）／ＳＳトド制御装置。９　前記第１中継回路を制御装置の内部あるいは近傍に
設置１２、前記第２中継回路をロボットハンドと一体に
、あるいはロボ・ントの手首部あるいは腕部に設置した
ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載のロボット
ハンドの制御装置。１０　前記第１の中継回路と前記第２の中継回路との間
を制御信号用及び検出信号用の各々１本の信号線で結合
したことを特徴とする特許請求の範囲第８項及ｒ１第９
項記載のロボットノ１ンドの制御装置。１１゛ロボツトの腕に取付けられたロボットノ１ンドに
設けられた操作具の動作を所定のアルコ゛ＩＪズムに従
って制御する制御装置と、該制御装置に備えられて、制
御信号を直列信号として出力し、検出信号を直列信号と
して入力する機能を備えた直列入出力装置と、該直列入
出力装置の出力部に接続して該直列入出力装置から出力
された制御信号を前記第２の中継回路に伝達する信号伝
達手段と、前記第２の中継回路から発信された検出信号
を上記の直列入出力装置の入力部に伝達する信号伝達手
段とから構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第
８項乃至第１０項記載のロボットノ１ンドの制御装置。１２、信号伝達手段の両端に設けられた発信手段及び受
信手段に夫々光伝送発信器及び光伝送受信器を設け、信
号伝達手段に光ファイバを用いたことを特徴とする特許
請求の範囲第７項乃至第１１項記載のロボ・ソトハンド
の制御装置。