JPS61142087A

JPS61142087A - 物体の運搬制御方式

Info

Publication number: JPS61142087A
Application number: JP59261482A
Authority: JP
Inventors: 浅川　和雄; 信彦恩田; 正秋田; 徹鎌田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1984-12-11
Filing date: 1984-12-11
Publication date: 1986-06-28
Also published as: JPH0426992B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、ロボットを重量物体の運搬のために制御する
物体の運搬制御方式に関し、特にオペレータがロボット
のハンドに触れることにより重量物の運搬を可能とする
物体の運搬制御方式に関する。

近年のファクトリ−オートメーション（ＦＡ）技術の進
展により、ロボットが機械加工や組立ライン等に導入さ
れ、自動化が促進されている。一方、電子計算機等のラ
ンク等の装機作業においては、重い装機物体に対し微妙
な位置合せが必要とされるため、その自動化が遅れ、人
手に頼っているのが現状である。このような装機作業は
、装機する物体が重いため、人間にとって作業環境は好
ましいものとはいえない。

〔従来の技術〕

このような重量物の装機作業のため、従来第８図（Ａ）
に示すバランサを用いた方法や第８図（Ｂ）の如くロボ
ットを用いた方法が知られている。

バランサは第８図（Ａ）に示す如く支持部ＳＰに設けら
れたてこＬ■の一端に重りＷＴを設け、他端に装機物体
ＳＢを設け、重りＷＴ側にわずかな力を付与することに
よりてこの原理によって装機物体ＳＢを持ち上げて運搬
するものである。又、ロボソ）ＲＢを用いる方法は第８
図（Ｂ）に示す如く、ハンドＨＤによって装機物体ＳＢ
を把み運搬するものであり、オペレータがクレーンを操
作するようにロボットに指令を与えて装機物体ＳＢを運
搬するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のバランサを用いた方法では、人間の重りＷＴ側へ
の力配分が難しく、物体ＳＢの重さによって変化し、物
体ＳＢの慣性による暴走を常に注意しながら、作業を行
なうため、危険であるばかりか、効率も悪いという問題
があった。又、従来のロボットによる方法では、オペレ
ータが遠隔操作するので、微妙な位置合せが難しいとい
う問題がある他に作業を迅速にできないという問題もあ
った。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ロボットのハンドに触れることにより重量物
の運搬が可使な物体の運搬制御方式を提供するにある。

このため、本発明は、物体を持ち運ぶための物体取扱部
と、該物体取扱部を移動する移動手段と、該物体取扱部
に与えられる外力を検出する力センサと、該力センサの
出力に基いて該移動手段を制御する制御手段とを有し、
該制御手段は、該物体取扱部が該運搬すべき物体を持っ
た時に該力センサの出力をラッチするラッチ手段を備え
、該制御手段は該力センサの出力と該ラッチ手段のラッ
チ内容との差に基いて該移動手段を移動制御することを
特徴としている。

〔作用〕

本発明においては、力センサと力センサの出力に基いて
移動手段の移動制御を行なう制御手段とが設けられ、ハ
ンド等の物体取扱部に手等で外力が付与されると、これ
に従って移動手段を移動制御する様に構成するとともに
制御手段に力センサの出力をランチするランチ手段を設
け、運（駁すべき物体の重量をランチせしめ、物体取扱
部が持った物体を、力センサの出力とランチ内容との差
、即ち物体の重量を除く外力に従って移動手段を制御し
て運搬するものである。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例構成図であり、図中、１はロ
ボット制御装置であり、後述するロボットを制御するも
の、１０は操作パネルであり、オペレータが操作して位
置モード／カモードの選択及びハンド開閉指令等を指示
するもの、１）はメモリであり、データ等を格納するた
めのもの、１２はマイクロプロセッサ（以下プロセッサ
と称す）であり、ロボットの移動制御をプログラムの実
行によって行なうもの、１３は位置制御部であり、プロ
セッサ１２からの指令軌道に従って位置又は速度制御す
るため、指令軌道の各軸の移動量ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ、Δ
Ｔを対応する周波数のパルス列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、■γ
に変換して出力するものであり、プロセッサ１２とによ
って主制御部を構成する。１゛４はハンド位置検出部で
あり、現在のハンドの３次元位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）及び姿
勢γを検出するため、各軸の駆動源に設けられたエンコ
ーダの出力Ｐｘ、Ｐｙ、ＰＺ％　Ｐγを受け、各軸の位
置（Ｘ、Ｙ、Ｚ、γ）を検出するもの、１５は力制御部
であり、後述する力センサの検出出力Ｆｘ−Ｆｙ、ＴＴ
から、追従移動量ＰＦＸ、ＰＦｙ。

ＰＦｚ、ＰＴγを作成するものであり、第２図で後述す
るもの、１６はアーム駆動回路であり、位置制御部１３
からの指令移動量Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｖγと力制御部１
５からの追従移動量ＰＦｘ、ＰＦｙ、ＰＦｚ、ＰＴγと
の和によって各軸の駆動源をサーボ駆動するもの、１７
はハンド開閉部であり、プロセッサ１２のハンド開閉指
令により、ハンドを開閉駆動するものであり、１８はバ
スであり、プロセッサ１２とメモリ１）、操作パネル１
０、位置制御部１３、位置検出部１４、ハンド開閉部１
７とを接続するものである。

２はロボット本体であり、ロボット制御装置１によって
制御されて所望の作業を行なうもの、２１はロボット本
体のベースであり、後述する第１のアームをＹ軸方向に
駆動するＹ軸駆動源（モータ）を有しているもの、２２
は第１のアームであり、第２のアーム（後述）をＸ軸方
向に駆動するＸ軸駆動源（モータ）を有し、ベース２１
のＹ軸駆動源によってＹ軸方向に移動するもの、２３は
第２のアームであり、第１のアーム２２に対しＸ軸方向
に駆動するＸ軸駆動源（モータ）を有し、Ｘ軸方向に移
動するもの、２６は第２のアーム２３に設けられ、第２
のアーム２３に対してハンドをγ軸回りに回転するγ軸
駆動源（モータ）である。２５は力センサであり、第２
のアーム２３の先端にモータ２６を介して設けられ、後
述するハンドに加えられる力を検出するものであり、詳
細は第７図により後述するもの、２４はハンドであり、
作業を行うため物品を把持するものであり。

力センサ２５の先端に設けられるものである。従って、
ハンド２４は第１のアーム２２の左右動によってＹ軸方
向の位置決めがされ、第２のアーム２３の前後動と上下
動によって各々Ｘ軸方向とＸ軸方向の位置決めがされ、
結果として３つの動作軸により３次元の位置決めができ
、更にハンド２４の第２のアーム２３に対する回転（γ
軸）によって４軸のロボットを構成している。

第２図は第１図構成における力制御部１５の構成図であ
り、図中、１５ａは選択回路であり、後述するモードセ
レクト信号によって切換を行なうものであり、各軸に対
応した接点１５０ｅ〜１５３ｅを有するもの、１５ｂ〜
１５ｉは各軸の追従指令発生回路であり、各々選択回路
１５ａからの制御指令ΔＦｘ、ΔＦｙ、ΔＦｚ、八Ｔγ
へ対応する周波数のパルス列の追従指令ＰＦｘ、ＰＦｙ
、ＰＦｚＳｐ’ｒｒを出力するもの、１５ｅ　〜１５ｈ
は制御指令発生回路であり、力センサ２５からの各軸の
検出力成分Ｆｘ、Ｆｙ、ＦｚＳＴｒをラッチ指令により
ラッチするラッチ回路ＲＡと、ラッチ回路ＲＡの内容を
力センサ２５からの力成分Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｔｒから
差引いて制御指令ΔＦＸ、ΔＦｙ、ΔＦｚ、ΔＴγを作
成する比較器ＣＯＭＰとで構成されるものである。

次に、第１図及び第２図実施例構成の全体動作について
説明する。

本発明のロボット２は通常の位置制御モードの他に力制
御モードによっても制御できる。

即ち、位置制御モードにおいては、プロセッサ１２はメ
モリ１）の教示データ又は操作パネル１０からの入力デ
ータに従った位置指令を位置制御部１３に与えて、位置
制御部１３よりアーム駆動部１６に各軸の移動指令（パ
ルス）Ｖｘ、Ｖｙ。

Ｖｚ、Ｖｒを入力せしめ、アーム駆動部１６はハンド位
置検出部１４からの検出位置（実際の位置）との差に基
いてＸ、Ｙ、Ｚ、ｒ軸のモータをサーボ制御してハンド
２４を指令位置に移動せしめる。

一方、力制御モードにおいては、第２図の選択回路１５
ａが力制御モードセレクト信号に基いて各軸の制御指令
発生面１？＆１５ｅ〜１５ｈを各軸の追従指令発生回路
に接続せしめる。これによって各制御指令発生回路１５
ｅ〜１５ｈは力センサ２５の力成分ＦＸ％　Ｆｙ、Ｆ２
％　Ｔγからランチ回路ＲＡのランチ内容を差引いた制
御指令ΔＦｘ、Δｐｙ、ΔＦ　Ｚ　％ΔＴｒを出力し、
選択回路１５ａを介し対応する追従指令発生回路１５ｂ
〜１５１に入力する。追従指令発生回路１５ｂ〜１５ｉ
はＶ／Ｆコンバータ（電圧／周波数変換器）を有し、入
力された各軸の制御指令の大きさに応じた周波数でその
極性に応じアンプ又はダウンパルスを出力する。このパ
ルス列ＰＦｘ、ＰＦｙ、ＰＦｚ、ＰＴｒは通常の移動指
令Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｖｒと同様に移動指令としてアー
ム駆動部１６のサーボ回路に入力し、各軸のモータをサ
ーボ制御する。従って、ランチ回路ＲＡの内容を零とす
ると、各軸のモータはハンド２４に加わった力が零とな
る様に、ハンド２４を移動せしめる。

即ち、この力制御は、位置制御部１３の位置制御とは独
立して行なわれ、基本的にハンド２４に加わった力を零
となる様にハンド２４の駆動モー夕を駆動制御して、ハ
ンド２４に一種の復元力を付与している。そしてこの実
施例では、力センサ２５からの出力に基づく力成分Ｆｘ
、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｔγを直接各軸駆動源に電流指令として
導くのではなく、通常の位置制御系の指令と同様の形式
の追従指令に変換し、位置制御系の位置指令と同様にア
ーム（サーボ）駆動回路１６に入力し、各軸駆動源をサ
ーボ駆動している。従って、力制御においては、力セン
サ２５からの出力に基づく力成分Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｔ
γは単なる状態フィードバックの意味だけでなく。位置
フィードバンクのサーボ系に対する追従指令を発生する
意味を持ちサーボ系の共用が可能となるとともに、位置
制御を加味した復元力制御ができ、しかも位置制御系の
位置制御と並行動作ができる。

本発明では、この様な力制御の特性を利用して、操作者
がハンド２４を持って、ハンド２４に外力を与えてハン
ド２４を所望の方向に移動できるようにしている。即ち
、プロセッサ１２が位置制御モードを行なわない状態に
おいては、アーム駆動部１６へ入力される制御入力は力
センサ２５からの力検出出力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｔγに
基づく追従指令ＰＦｘ、ＰＦｙ、ＰＦｚ、ＰＴｒのみで
あるから、第３図に示す様に、オペレータがハンド２４
を持ってＡ方向く＋Ｙ方向）に力を加えると、第１のア
ーム２２がＹ軸モータに駆動され、ハンド２４は同方向
のＡ′方向に移動する。同様にオペレータがハンド２４
を持ってＢ方向（−Ｘ方向）に力を加えると、Ｘ軸モー
タによって第２のアーム２３が駆動され、第２のアーム
２３はＢ′方向（−Ｘ方向）に移動し、ハンド２４をＣ
方向（＋Ｚ方向）に力を加えると、第２のアーム２３が
Ｚ軸モータによって駆動され、ハンド２４がＣ′力方向
＋Ｚ方向）に移動する。

このようにしてハンド２４に外力が付与されると、この
外力が零となる様にハンド２４を自由に移動制御できる
。従って、物体を運搬する場合には、運搬時素に物体の
重量がハンド２４にかかっているから、これに対応して
力センサの出力が発生しているため、これをオフセント
としてランチしておけば、ハンド２４に手等でわずかな
力を付与することで重量物の３！！！搬が前述の力制御
を利用して可能となる。

次に、本発明に係る運搬制御について第４図処理フロー
図及び第５囲動作説明図を用いて説明する。

ここで、第５図に示す様に物体ＳＢをＰ点から０点に運
搬する例について説明する。

■　オペレータは、操作パネル１０より位置モードを指
定し、プロセッサ１２はこの時の力センサ２５の出力（
各成分ＦＸ、Ｆｙ、Ｆｚ、’Ｔｒ）を力制御部１５のラ
ンチ回路ＲＡにランチせしめる。即ち、ハンド２４のみ
の重量がラッチ回路ＲＡにランチされる。

■　次に、オペレータは操作パネル１０より力制御モー
ドを指定する。これによって第２図の選択回路１５ａは
各軸の制御指令発生回路１５６〜＋５ｈと追従指令発生
回路＋５ｂ〜１５ｉとを接続する。

そして、オペレータはロボットのハンド２４を把んで目
標位置Ｐに向けて外力を付与する。これによって、制御
指令発生回路１５８〜１５ｈから外力骨の制御指令ΔＦ
！、ΔＦｙ、ΔＦ２％ΔＴγが出力され、選択回路１５
ａを介し追従指令発生回路１５ｂ〜１ｊ＋に入力し、追
従指令ＰＦｘ、ＰＦｙＳＰＦｚ、ＰＴγが出力される。

このため、第１、第２のアーム２２．２３がアーム駆動
部１６によって駆動され、ハンド２４は外力が零、即ち
、力センサ２５の出力がハンド２４の重量骨となる様に
移動制御される。

■　このようにして、ハンド２４が物体ＳＢの位置する
Ｐ点へ移動されると、オペレータは操作パネル１０より
ハンド閉（把持）命令を与える。

これによってプロセッサ１２はハンド開閉部１７よりハ
ンド２４を閉制御せしめ、ハンド２４に物体ＳＢを把持
せしめる。

■　次に、オペレータは操作パネル１０より位置モード
を指定し、更に上方移動（例えば図の＋Ｚ方向）及び移
動量を指示する。プロセッサ１２はこれに応じて選択回
路１５ａを復帰して制御指全発生回路１５６〜１５ｈと
追従指令発生回路１５ｂ〜１５ｉとの接続を断ち、力制
御が行なわれないようにし、位置制御部１３に上方移動
量を位置指令として与える。これによって、位置制御部
１３から指令移動パＪｌ／スＶＸ、Ｖｙ、ＶｚＸＶｙが
出力し、アーム駆動部１？３によってハンド２４が若干
上方へ移動し、物体ＳＢを持ち上げる。

次に、プロセッサ１２は力制御部１５の各制御指令発生
回路１５ｅ〜１５ｈのランチ回路ＲＡにラッチ指令を送
り、この時の力センサ２５の各力検出成分Ｆｘ、Ｆｙ、
Ｆｚ、Ｔγをラッチせしめる。これによってハンド２４
と物体ＳＢとの重量がラッチされたことになる。

■　次に、オペレータは操作パネル１０より力モードを
指示する。ステップ■と同様にこれによって第２図の選
択回路１５ａは各軸の制御指令発生回＠１５ｅ〜１５ｈ
と追従指令発生回路１５ｂ〜１５ｉとを接続する。

そして、オペレータはロボットのハンド２４を把んで目
標位置Ｑに向けて外力を付与する。これによって制御指
令発生回路１５ｅ〜１５ｈから外力分の制御指令ΔＦＸ
％ΔＦｙ、ΔＦ　Ｚ　％ΔＴγが出力され、選択回路１
５ａを介し追従指令発生回路１５ｂ〜１５ｉに入力し、
追従指令ＰＦｘ。

Ｐ　Ｆ　ｙ　、　Ｐ　Ｆ　ｚ　ＳＰ　Ｔ　ｒが出力され
る。このため、第１、第２のアーム２２、ｚ３がアーム
駆動部１６によって駆動され、ハンド２４は外力が零、
即ち、力センサ２５の出力がハンド２４と物体ＳＢとの
重量分となる様に移動制御される。

■　このようにして、ハンド２４が物体ＳＢの到達位置
であるＱ点へ移動されると、オペレータは操作パネル１
０より位置モードを指定する。

プロセッサ１２はこれに応じて選択回路１５ａを復帰し
て制御指令発生回路１５ｅ〜１５ｈと追従指令発生回路
１５ｂ〜１５ｉとの接続を断ち、力制御が行なわれない
ようにする。

■　更に、オペレータは操作パネル１０よりハンド開命
令を与える。これによってプロセッサ１２はハンド開閉
部１７よりハンド２４を開制御せしめ、ハンド２４に物
体ＳＢの把持を解放させる。

そして、プロセッサ１２は、ハンド間接の力センサ２５
の検出成分Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｔｒをラッチ回路ＲＡに
ラッチ指令を送ってラッチせしめる。これによってラッ
チ内容はハンド２４のみの重量となる。

■　次に、オペレータは操作パネルＩＯより力モードを
指示する。これによって、ステップ■、■と同様に第２
図の選択回路１５ａは各軸の制御指令発生回路１５ｅ〜
１５ｈと追従指令発生回路１５ｂ〜１５ｉとを接続し、
力制御を可能とする。

オペレータはハンド２４を把んでロボッ・トを適・当な
位置に退避させて、運搬を終了する。

このようにして、位置モードを指定してハンド２４の重
量を計測しオフセットとし、力モードを指定してハンド
２４に手によって外力を与えハンド２４を移動させて物
体ＳＢの運搬を行なう。この外力は小さくてもそれに応
じてハンド２４が移動するから、極めて重い物体でも指
先のハンド２４への接触によって運搬できることになる
。

次に、第１図構成の力制御部１５の他の実施例について
説明する。第６図は力制御部１５の他の実施例構成図で
あり、図中、第１図乃至第２図で示したものと同一のも
のは同一の記号で示してあり、各制御指令発生回路１５
ｅ〜１５ｈは同一の構成を有し、例えば制御指令発生回
路１５ｇは、プロセッサ１２からのラッチ指令に応じて
発振してパルスを出力する発振器１５０ｇと、発振器１
５０ｇの発振パルスをアップ又はダウンカウントするカ
ウンタ１５１ｇと、カウンタ１５１ｇの内容（デジタル
値）をアナログ量に変換するＤ／Ａ（デジタル／アナロ
グ）コンバータ１５２ｇと、力センサ２５の出力Ｆ、Ｘ
とＤ／Ａコンバータ１５２ｇの出力との差をとる演算ア
ップ１５３ｇと、演算アンプ１５３ｇの出力を反転する
反転アンプ１５４ｇと、反転アンプ１５４ｇの制御出力
を反転する反転回路１５５ｇと、発振パルスのカウンタ
１５１ｇへの入力制御を行う一対のＮＡＮＤゲ−）１５
６ｇ、１５７ｇとで構成されるものである。

又、追従ｉｔｔ令発生回路１５ｂ〜１５ｉは同一の構成
を有し、追従指令発生回路１５ｂはゲイン調整用アンプ
１５０ｂ、１５１ｂと電圧／周波数変換器（以下Ｖ／Ｆ
コンバータと称す）１５２ｂ、１５３ｂで構成され、制
御指令ΔＦｘが正の極性の時にはＶ／Ｆコンバータ１５
２ｂからその大きさに応じた周波数のパルス列（アップ
パルス）が、制御ｔけ令ΔＦｘが負の極性の時にはＶ／
Ｆコンバータ１５３ｂからその大きさに応じた周波数の
パルス列（ダウンパルス）が、追従指令ＰＦＸとして出
力される。１６８〜１６ｄは、アーム駆動回路１６の各
軸の駆動回路であり、同一の構成を有し、追従指令ＰＦ
ｘ、ＰＦｙ、Ｐ、Ｆ２．ＰＴｒと移動指令Ｖｘ、Ｖｙ、
Ｖｚ、ｖｒとを受け、各軸駆動源の電流指令（！５１ｉ
！動信号）Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ、Ｓγを各々出力するもの
である。駆動回路１６ａは一対のオア回路１６０ａ、１
６０ｂとサーボ回路１６２ａとで構成され、オア回路１
６０ａは移動指令Ｖｘのアップパルスと追従指令ＰＦｘ
のアップパルスの論理和をサーボ回路１６２ａへ与え、
オア回路１６１ａは移動指令Ｖｘのダウンパルスと追従
指令ＰＦｘのダウンパルスの論理和をサーボ回路１６２
ａへ与えるものである。一方、サーボ回路１６２ａはア
ンプダウンカウンタと、デジタル・アナログ変換器（Ｄ
／Ａコンバータ）と、サーボアンプで構成され、アップ
ダウンカウンタがオア回路」６０ａの出力をアップカウ
ントし、オア回路１６１ａの出力をダウンカウントする
とともに、位置検出部１４からの位置パルスＰｘをダウ
ン又はアンプカウントし、指令位置と実位置との差を求
め、Ｄ／Ａコンバータでアナログ量に変換して、これを
サーボアンプで増幅し電流指令を出力する周知のもので
ある。

第６図実施例構成の動作について説明すると、ランチ指
令が与えられると、発振器１５０ｇから発振パルスが出
力される。一方、演算アンプ１５３ｇは力センサ２５の
力成分ＦｘからＤ／Ａコンバータ１５２ｇの出力Ｄｘ（
即ちカウンタ１５１ｇのカウント値）を差引き、反転ア
ンプ１５４ｇに入力している。このため、反転アンプ１
５４ｇからはＦｘ＞Ｄｘならロー、Ｆｘ＜Ｄｘならハイ
の制御出力が発生し、これによってＦｘ＞Ｄｘ　（即ち
、ロー）なら、ＮＡＮＤゲート１５７ｇが開き、Ｆｘ＜
Ｄｘなら、ＮＡＮＤゲー）１５６ｇが開く。従って、発
振パルスはＦｘ＞ＤｘならＮＡＮＤゲート１５７ｇより
カウンタ１５１ｇのアップ入力端子へ入力され、カウン
タ１５１ｇをアップカウントし、カウント値を増加して
Ｄ／Ａコンバータ１５２ｇの出力１）ｘを増加せしめ、
逆にＦｘ＜ＤｘならＮＡＮＤゲート１５６ｇよりカウン
タ１５１ｇのダウン入力端子へ入力され、カウンタ１５
１ｇをダウンカウントし、そのカウント値を減少してＤ
／Ａコンバータ１５２ｇの出力Ｄｘを減少せしめる。こ
のようにしてランチ指令が与えられ発振器１５０ｇから
発振パルスが出力されている間は、Ｄ／Ａコンバータ１
５２ｇの出力ＤＸと力センサ２５の力成分Ｆｘとが一致
するようにカウンタ１５１ｇの値が増減し、従って力セ
ンサ２５の力成分Ｆｘのデジタル値がカウンタ１５１ｇ
にランチされることになる。係る構成においては、Ａ／
Ｄコンバータを用いずに、重量物の重量をアナログ値と
してもデジタル値としても高速に計測できる。

一方、ラッチ指令が与えられない時には、カウンタ１５
１ｇのカウント値（ランチ内容）は変化せず、演算アン
プ１５３ｇは制御指令ΔＦｘとして力センサ２５の力成
分ＦｘからＤ／Ａコンバータ１５２ｇの出力Ｄｘを差し
引いたものを出力する。追従指令発生回路１５ｂでは、
制御指令ΔＦＸの極性に応じＶ／Ｆコンバータ１５２ｂ
又は１５３ｂよりその大きさに比例した周波数のパルス
を追従指令ＰＦｘとして出力し、駆動回路１６ａに入力
する。駆動回路１６ａは前述した如く、係る指令パルス
を入力としてサーボ制御を行なう。

次に、力センサ２５について第７図を用いて説明する。

第７図は、第１図実施例構成の力センサ２５の一実施例
構成図であり、第７図（Ａ）はその斜視図、第７図（Ｂ
）はその分解斜視図である。

図において、２５０はＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の力を検出する
力検出モジュールであって、Ｘ、Ｙの２方向にのびる角
棒２５１，２５２より構成される十字状の角棒に角穴ａ
、ａ’、ｂ、ｂ’、ＣＳＣ′を設ける（放電加工等を使
用して穴を開ける）ことにより、夫々に平行板ばね体ａ
１、ａｌ　１、ｂｌ、ｂ１’、ＣＩ、０１′を構成する
。

力検出モジュール２５０は、第７図から明らかな如く、
各平行板ばね体が変位方向が互いに直交するように設け
られているので、平行板ばね体ａ１、ａ　ｌ　ｌでＸ軸
方向のたわみ、平行板ばね体ｂ１、ｂｌ’でＹ軸方向の
たわみ、平行板ばね体ＣＩ、０１′でＺ方向のたわみを
夫々分担する３自由度を有する。

２５３．２５４は夫々力検出モジュール２５０を支持す
る支持体であって、支持体２５３はねじ２５５により角
棒２５２と連結され、支持体２５４はねじ２５６により
角棒２５１と連結されている。尚、ねじ２５５．２５６
は片方のみ示し、さらに、各ねじ２５５が螺合するねじ
穴２５３ａと他方の穴は中心穴２５０ａの中心位置から
等しい距離の位置に設定され、同様にねじ２５６が螺合
するねじ穴２５４ａと２５４ｂは中心穴２５０ａの中心
位置から等しい距離（Ｌ９＝Ｌ１０）の位置に設定され
ている。

２５７は支持体２５３にねじ２５８により連結される出
力棒であって、力検出モジュール２５０に設けられた穴
２５０ａを貫通するように構成されている。

この場合、支持体２５４が例えばロボット等の基台上に
固定される。

尚、出力棒２５７は力検出モジュール２５０に設けられ
た穴２５０ａを貫通するよう構成されているが、支持体
２５４を貫通するように構成してもよく、この場合は、
支持体２５４の基台への取付けを反対側（角棒２５１．
２５２側）で連結する必要がある。

２５９ａ、２５９ｂ、２５９ｃ、２５９ｄ、２５９ｅ、
２５９ｆは歪ゲージであって、夫々各平行板ばね体ａ　
ｌ　／、ｂｌ、Ｃ１′の変位を検出する。ここで、この
歪ゲージは軸方向の力をトルクの影響を受けずに検出す
るため、中心穴２５０ａを中心として中心点対象となる
ように貼付し、夫々ブリッジ回路を構成せしめる。

従って、図示されていないが、平行板ばね体ａ１、ｃｌ
、ｂ１’にも歪ゲージが中心穴２５０ａの中心点対象位
置となるように各々２枚づつ貼付されている。

以上説明した構成とすることにより、例えば、出力棒２
５７はＸ軸方向の力が加わった場合、歪ゲージ２５９ｃ
、２５９ｄが平行板ばねＣ′１の変位を検出し、Ｘ軸方
向のみの力を検出でき、同様にＹ軸方向の力が加わった
場合歪ゲージ２５９ｅ、２５９ｆが平行板ばねｂｌの変
位を検出し、Ｘ軸方向の力が加わった場合歪ゲージ２５
９ａ、２５９ｂが平行板ばねａ′１の変位を検出し、各
軸の力成分を検出する。

さらに複数方向の合力が加わった場合でも、角棒２５１
．２５２に加わる力の位置は中心穴２５０ａの中心位置
から等しい距離の位置に支持体２５３．２５４により加
わるため、各平行板ばね体が夫々の分力Ｆｘ、Ｆｙを独
立して検出することができる。

２６０はＴモジュールであって、力検出モジュール２５
０の出力棒２５７にねじ２６１を介して取付けられる中
心部材２６２を備えると共に、板ばね２６０ａ、’　２
６０ｂ、２６０ｃ、２６０ｄを介して接続される外輪２
６３を含む。２６４ａ、２６４ｂ、２６４ｃ、２６４ｄ
は歪ゲージであって、板ばね２６０ａ、２６０ｃに貼付
（中心部材２６２の中心点対象位置で、同−而ＩＩＩ）
され、同様にブリッジ回路を構成する。

尚、γモジュール２６０の出力棒２５７への取付けは、
ねじ２６１のみで出力棒２５７の中心位置としているが
、この構成では外輪２６３にトルクを与えた際に、ねじ
２６１のゆるみ等が生じるため、実際には、中心部材２
６２から突出するビンを出力軸２５７に係合させてまわ
り止めを施すと共に、中心位置からずれたところでねじ
２６１により固定する必要がある。

また、このことは、出力軸２５７と支持体２５４との結
合の場合も同様である。

この構成とすることにより中心部材２６２を固定し、外
輪２６３に中心軸（γ軸）まわりのトルクを加えると板
ばね２６０　ａ、　２６０　ｂ、　２６０Ｃ１２６０ｄ
がたわむ。このたわみを歪ゲージ２６４ａ、２６４ｂ、
２６４ｃ、２６４ｄで検出し、ブリッジ回路を介して出
力を取り出すことにより、Ｚ軸（γ）に関するトルクＴ
γのみを検出することができる。

前述の実施例では、４軸の直交ロボットを例に説明した
が、他の円筒座標系ロボットや関節形ロボット等に適用
してもよい。又、力制御系と位置制御系が独立なもので
説明したが、独立でないものに適用してもよい。

以上本発明を一実施例により説明したが、本発明は本発
明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこ
れらを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、物体を持ち運ぶた
めの物体取扱部と、該物体取扱部を移動する移動手段と
、該物体取扱部に与えられる外力を検出する力センサと
、該力センサの出力に基いて該移動手段を制御する制御
手段とを有し、該制御手段は、該物体取扱部が該運搬す
べき物体を持った時に該力センサの出力をラッチするラ
ッチ手段を備え、該制御手段は該力センサの出力と該ラ
ンチ手段のラッチ内容との差に基いて該移動手段を移動
制御することを特徴としているので、重量物を操作者は
微小力で運搬できるという効果を奏する他に微妙な位置
合わせが微小力で容易にできるという効果も奏する。又
、物体に加わる外力を操作者が直接感することができる
ので、高精度な位置合せ及び組込み作業が容易にできる
という効果も奏する。又、重量物の重さや慣性力を考慮
しないで運搬できるため作業の安全性も向上するという
効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例構成図、第２図は第１図構成
における力制御部の一実施例ブロック図、第３図は第１
図構成の力制御モード説明図、第４図は第１図構成にお
ける重量物理）膜処理フロー図、第５図は第１図構成に
よるｉｌ搬動作説明図、第６図は第１図構成における力
制御部の他の実施例ブロック図、第７図は第１図構成に
おける力センサの一実施例構成図、第８図は従来の重量
物運搬方法の説明図である。図中、１−ロボット制御装置、２−ロボット、２１．２
２．２３−アーム（移動手段）、２４・−ハンド、２５
−・−力センサ、１５−力制御部、１５ｅ〜１５　ｈ−
制御指令発生回路（ラッチ手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）物体を持ち運ぶための物体取扱部と、該物体取扱
部を移動する移動手段と、該物体取扱部に与えられる外
力を検出する力センサと、該力センサの出力に基いて該
移動手段を制御する制御手段とを有し、該制御手段は、
該物体取扱部が該運搬すべき物体を持った時に該力セン
サの出力をラッチするラッチ手段を備え、該制御手段は
該力センサの出力と該ラッチ手段のラッチ内容との差に
基いて該移動手段を移動制御することを特徴とする物体
の運搬制御方式。
（２）前記制御手段は、前記移動手段の移動指令値に基
づいて前記移動手段を移動制御する手段を含み、前記移
動指令値と前記力センサの出力の和によって前記移動手
段を制御することを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項記載の物体の運搬制御方式。