JPS61264406A - 移動体制御装置 - 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】 〔目　次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段（第１図）作用 実施例 （ａ）　　一実施例の構成の説明 （第２図、第３図、第４図） （ｂ）　　一実施例の動作の説明 （第５図、第６図、第７図、第８図） （Ｃ）　　他の実施例の説Ｆ！Ａ（第９図）（ｄ）　　
別の実施例の説明 発明の効果 〔概　要〕 移動体を教示データによる移動指令と状態フィードバッ
ク量とに基いて移動せしめる移動体制御装置において、
該状態フィードバック量によって状態適応制御した結果
に基いて教示データを修正することによって、正確な教
示データを得るようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕 本発明は、ロボットにおけるハンド等の移動体を教示デ
ータに基いて制御する移動体制御・装置に関し、特に教
示データを動作に基いて修正しうる移動体制御装置に関
する。

移動体を移動させ、何等かの作業を物体に対し施す装置
が広く用いられている。この代表的なものがロボットで
オシ、一般に空間における絶対的位置で表わされた教示
データに基いてロボットの先端であるハンドを移動制御
して位置制御する位置制御型ロボットが広く利用されて
いる。

位置制御型ロボットは２作業環境からの拘束を受けずに
正確に教示データに従って動作することから、安定な制
御ができるというメリットがあり。

重要な移動体制御技術として確立している。

このような位置制御型ロボットの位置精度は。

ロボット自体の位置精度を高めて、教示データ自体が正
確に記述されていないと物体に対する位置精度の向上を
得られない。

特にｔ　ＣＡ　Ｄ　（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｓ５ｉｓｔ
ｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　）技術の発達によシ、ロボットを
教示操作しないで。

コンピュータによる作業シュミレーションによって教示
データを作成し９作成した教示データでロボットを制御
して作業を行なうＣＡ　Ｍ　（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｓｓ
ｉｓｔｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システムに
おいては。

正確な教示データを得ること自体は不可能に近い。

このため、このような精度の低い教示データでおっても
、正確にロボットが動作するように、誤差をロボット制
御技術によって補正又は吸収することが求められている
。

〔従来の技術〕

このようなロボット制御技術として作業空間における状
態を検出して誤差の補正乃至吸収を行なう試みがなされ
ている。

例えば、雑誌「日経メカニカル１９８５　、４　、８号
」（１９８５年４月８日　日経マグロウヒル社発行）の
第７３頁乃至第８１頁や刊行物「ロボット工学入門」（
昭和５８年９月１０日オーム社発行」等においては、ロ
ボットに対し対象物体に対する視覚、力覚等のセンナを
付与し、これらのセンナからの状態をフィードバックし
、状態適応制御を行なう技術が開示されておシ、これに
よって物体との相対位置誤差の補正等を行なうようにし
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、係る従来の技術においては５作成された
教示データ自体は変更せず（、状態適応制御によって位
置誤差の補正乃至吸収を行なうものであるから９作業毎
に誤差補正動作が必要となシ、その分高速な動作が困難
となるという問題が生じていた。即ち、状態適応制御で
は、誤差が大きい程高速性が損なわれ、高速性を犠牲に
して高精度なものを得ることであシ、従って作業毎にそ
れだけ作業時間が長くなり、その累積は無視できない状
態となっていた。

本発明は、状態適応制御の結果によって教示データを修
正し、動作速度の減少を最小限とすることのできる移動
体制御装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

図中、３は状態検出手段であシ、移動体の物体に対する
状態を検出するものでおり１例えば移動体に加わる外力
を検出する力センサ等で構成されるもの、５は移動体で
アシ、例えば物体に対して作業を行なうハンドである。

ＭＴは移動手段であシ、移動体（以下ハンドと称す）５
を移動させるものであυ、モータ等で構成されるもの、
８は制御装置でアシ、移動手段ＭＴを移動制御するもの
であり、教示データを格納するメモリ８１と、教示デー
タと状態検出手段（状態センサと称す）３からの状態量
とに応じて移動手段を移動制御する制御部ＣＴとを有す
るもの、９は対象物体であυ。

ハンド５が作業を行なう対象となるものである。

本発明では、制御部ＣＴがメモリ８１の教示データを移
動手段ＭＴの座標によシ修正できるように構成している
。

〔作　用〕

本発明では、ＣＡＤシステムで作成された又はロボット
の教示動作によって作成された教・示データがメモリ８
１に格納されている。そして制御部ＣＴはメモリ８１の
教示データを読み出し、移動手段ＭＴを移動制御し、ハ
ンド５を移動させる。

一方、状態センサ３はハンド５の物体９に対する状態（
外力、距離等）を検出し、状態量Ｆを制御部ＣＴにフィ
ードバックし、状態適応制御を行なわしめる０この教示
データによって移動手段ＭＴの移動が完了すると、移動
手段ＭＴは状態適応制御によって相対誤差が補正された
位置にある。そこで２本発明では、移動手段ＭＴの座標
を制御部ＣＴが得て、メモリ８１の係る教示データを修
正するようにしている。従って次回の動作からは相対誤
差が修正された教示データが得られるから。

状態適応制御による誤差補正動作が減少乃至零とするこ
とができ、動作の高速性を保つことができる。即ち、一
種の学習機能を付与することにな汎この修正は各動作毎
に行ってもよく、又は最初に１回又は数回又は複数動作
毎に行なうことができるＯ 〔実施例〕 （ａ）　　一実施例の構成の説明。

第２図は２本発明の一実施例構成図であシワ直交型ロボ
ットを例にしたものである。

図中、第１図で示したものと同一のものは同一の記号で
示して６ｂｐ　ｌａ、１ｂはＸ軸モジュールであシ、ロ
ボットの２つのＸ軸位置決め機構を構成し、各々Ｘ軸モ
ータ１０ａ、１０ｂにより搬送バレン）ｌｌａ、ｌｌｂ
をＸ軸方向へ搬送位置決めするもの、２は門型ロボット
であシ、Ｘ軸モジュールｌａ、ｌｂの両側に設けられた
一対の支持ベース２０．２１と、Ｙ軸方向に移動するＺ
軸ブロック２２と、Ｚ軸方向に移動する２軸可動部（ア
ーム）２３と、２軸ブロツク２２を送シ、ボールネジ２
４ａを回転させ、ガイド２５ａ、２５ｂに沿ってＹ軸方
向に駆動するＹ軸モータ２４と。

Ｚ軸ブロック２２に設けられ、Ｚ軸アーム２３を図示し
ないボールネジ送シ機構を介しＺ軸方向に駆動する２軸
モータ２６とを有している。３は状態検出センナとして
の力センサでアシ、板バネ機構と歪ゲージとから成り、
外力による板バネの変位を歪ゲージで電気信号に変換す
るものであシ。

Ｘ、Ｙ、Ｚ、γ軸の４自由度カセンナで構成されるもの
、４はγ軸モータであシ、ｚ軸アーム２３に支持され、
力センサ３及びハンド５をγ軸を中心に回転させるもの
、５は真空吸着ハンドでアシ。

後述する第５図に示す如く筒状本体の先端に吸着面が設
けられるとともに、吸気ポンプに接続された吸気チュー
ブを有するもの、６は治具であ）。

バレン）ｌｌａ上で対象物体としての円板（磁気ディス
ク板）９を保持するもの、７はベースであり、バレン）
ｌｌｂに搭載され２円板９が取付けられるものである。

８０は操作パネルであり、オペレータが操作してコマン
ド、データを入力するもの、８１はメモリでオシ、教示
データ等を格納するもの、８２はプロセッサ（以下ＣＰ
Ｕと称す）でアシ、マイクログ「才・忙ツシ゛等＝６構
成され、プレイバック時にメモリ８１の内容を・読出ｌ
、７て各部へ指令を与えるもの、８３はサーボ制御部で
お秒、Ｘ軸モジュ、−ル１ａ、１ｂのＸ軸モータ１０ａ
、１０ｂ及びＹ軸モータ２４．Ｚ軸モータ２６及びｒ軸
モータ４を位置、速度制御するため、ＣＰＵ８２からの
指令位１ｌＣＸ、、ＣＸ１．ＣＹ、ＣＺ、Ｃ７が入力”
：５れ。

後述−するハンド位置検出回路からの現在位置Ｐ　Ｘｌ
、ＰＸ、、ＰＹ、ＰＺ、Ｐｒが２゛イードバツクさハ。

更に合成部から指示速度Ｖｅｘ　−ｙ　Ｖｅｙが入力さ
れ。

ζ、れらにｊ−ってサーボ制御１−するもの、８４はパ
ワ・・−ア”ンブであり。入力を増幅してＸ、Ｙ、Ｚ、
ｒ軸モ・−夕１０ａ、ＩＱｂ、２４，２６，４に電流を
供給するもの７８５は合成部であり、第３図にて後述す
る如く、各軸の指令速度Ｖｘｘ〜ＶＦと後述する力制御
部の力制御指令ＰＦＸ−ＰＦｒとの差をとシ、ザーボ制
御部８３へ与えるもの、８６はインターフェイスでるｐ
、ＣＡＤシステムや上位コンビコータとコマンド、デー
タ（教示データを含む）のやシとりを行カニうもの、８
７は力制御部であり、第３図にて後述する様に力センサ
３の検出出力ＦＸ〜Ｆｒｔ受け、？：、れをデジタルイ
直Ｆｘ〜Ｆｒ　　に変換するとともに不感帯を設定して
制御出力ＰＦＸ−ＰＦ７を出力するもの、８８はハンド
位置検出部であり、各軸、のモータ１ｏａ、、ｉｏｂ。

２４．２６．４に設けられたロータリーエンフーダの出
力から各軸の現在位置ＰＸ、、ＰＸ、、ＰＹ。

ＰＺ、ＰＹを求め、ハンド５の現在位置を得るもの、８
９はバスであシ、ＣＰＵ８２とメモリ８ｉ。

操作パネル８０．インターフエイス８Ｇ、サーボ制御部
８３１合成部８５．力制御部８７及びハンド位置検出回
路８８とを接続し、データ、コマンドのやりとりを行な
うものである。

第３図は力制御部８７９合成部８５．サーボ制御部８３
及びパワー・アンプ８４の詳細回路である〇回申、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
、　８００　＝−８０３は各軸の合成回路であシ、力制
御部８７からの力制御指令ＰＦＸ−・ＰＦｒとＣＰＵ８
２からの速度指令１ｒｚ　−％＝　ｖｚとの差を出力す
るもの、８０４〜８０７は不感帯部であシ。

Ｃｒ　ｔＩ　８２からの不感帯幅Ｗ：）□ｌ：・パ・・
Ｗｙが設定され。

力計測値Ｆｘ　＝　Ｆν”に対し不感帯を与えるもので
あシ、力計測値Ｆｘ−・・・ｐｙに対し、非線形要素を
通した信号のフイ・−ドパツクを行なうものでめる。こ
の不感帯部８０４へ・８０７の特性は、入力の絶対値が
不感帯幅設定値Ｗより小さい時は出力をゼロとし。

一方、入力の絶対値が不感帯幅設定値Ｗよシ大きい時は
。

入力が正値の時はｌ、（入力−不感帯幅設定値）を出力
とし。

入力が負値の時は、り［入力子不感帯幅設定値）を出力
とする。８０８はスイッチであり、力計測値１’ｘ−＝
Ｆｒの人力の許Ｔｆ３／不許可をするものであり。

状ｉ、！：Ｉ、てのカッ・イードバックオン／″オフを
ＣＰ’［Ｊ　８２の制御により行つもの、８０９はアナ
ログ／デジタ、４・、ｉ　？、／パ・−・り（ｋ／勺）
′：Ｊンパー・・りと称・ノ゛）であり、力（Ｃンザ３
からのアナ彎グの力計測１　イ＝、　ｂ’Ｘ、ＦＹ、Ｆ
７．ＦＹをデジタル値に変換１．て。

スイッチ・８０８に出力するものｘ　ｓ　ａ　ａ＝＝＝
ｓ　ａ　ａｉａ、各々サーボ回路であり１位置検出器８
８からの現在位置と指令位置ＣＸ、ＣＹ、ＣＺ、Ｃγと
の差に基いて位置制御し、且つ指令速度■に〜Ｖ１と実
速度との差に基いて速度制御するもの、８４３〜８４ｄ
はパワーアンプであり、各々サーボ回路８３ａ〜８３ｄ
の出力に基いて各軸の七−夕に駆動電流を供給するもの
である。

従って、ＣＰＵ８２によってスイッチ部８０８がオフの
時には、力センサ３の出力（即らＡ／Ｄコンバータ８０
９の出力）は不感帯部８０４　、８０５　。

８０６．８０７へ入力されず、カフィードバックオフと
なり、ＣＰＵ８２からの教示データに従う指令位置ＣＸ
、ｅＹ、ｅｚ、Ｃｒ及び指令速度ＶＸ。

ｖｙ、ｖｚ、ｖｙがそのまま各軸のサーボ回路８３３〜
８３ｄに入力され１位置、速度制御される。

一一方、ＣＰＵ８２によってスイッチ部８０８がオンの
時には、カッイードバックオンとなシ、カセンザ３の出
力は不感帯部８０４〜８０７を介し制御出力ＰＦＸ、Ｐ
ＦＹ、ＰＦＺ、ＰＦγとなって合成部８００　＝　８０
３　Ｋ　入力し、指４４ｇｖｘ、ｖｙ、ｖｚ。

Ｖ　ｒ　トｏ合成出力Ｖ’Ｘ、　Ｖ’Ｙ　、　Ｖ’Ｚ　
、　Ｖ’７　カｔ　−ボ回路８３１〜８３ｄに速度指令
として与えられるＯ 尚、Ｘ軸はＸｌ軸とＸ２軸の２つがあるが、１つのＸ軸
サーボ回路８３ａ、アンプ８４ａで示してあシ実際には
２つある。

第４図は、メモリ８１における教示データの説明図であ
る。一般に教示データは動作命令と位置座標とで記述さ
れる。

この実施例では、動作命令としてマクロ命令を用いてい
る。

図中、８１ａは作業テーブルでメ）、動作の作業手順を
シーケンス順に記述されたものであシ。

この例では１つのマクロ的な動作を１作業分まとめたマ
クロ命令で記述されている。８１ｂは座標テーブルでア
シ、マクロ命令に対する指定位置を格納しておくもので
ある。

このマクロ命令は動詞部と目的語とから構成され９図の
例では取出しコマンド「ＰＩＣＫＪ　、取付はコマンド
ｌ’−ＰＬＡＣＥＪが動詞部でｓｂシ、　　「ＤＩＳＫ
Ｊ（円板９の意味）、ｒｓＰＩＮＤＬＥＪ　（後述する
スピンドルの意味）が目的語である。

例えば、シーケンス＠１００”の「ＰＩｃＫ、ＤＩＳＫ
」は、指定点（後述）に移動し、指定速度で降下し９円
板（ＤＩＳＫ）９を吸着取出（ＰＩＣＫ）Ｌ、。

指定点に戻るというマクロ命令でアシ、シーケンス′″
１００”の「ＰＬＡＣＥ　８ＰＩＮＤＬＢＪは、指定点
に移動し、指定速度で降下し、吸着したものをスピンド
ル（８ＰＩＮＤＬＥ）に置いて、指定点に戻れというコ
マンドである。

このような１作業をまとめたマクロ命令を２例えば［Ｐ
ＩＣＫＪでは、ミクロ動作命令で示すとｒＭＯＶＥ（動
ｆｆ）ｊ　、ｒＤＯＷＮ（降下せ！　）Ｊ　。

ｒＶＡｃＵＵＭ　ＯＮ（吸着セ！　）Ｊ　、　　ｒＭＯ
ＶＦｆ　（動け）」という４つの命令で構成する必要が
ｓｂ。

作業教示が大変面倒でおる。従ってこのようなマクロ命
令によって作業指示が容易となる。

一方、座標テーブル８１ｂには、マクロ命令語の目的語
である［ＤＩＳＫＪ　、　　「５ＰＩＮＤＬＥＪ　　の
前述の指定点の位置座標を格納しておく。

この方法の利点は９作業手順に変更がなく、座°標値が
変わる場合には、座標テーブル８１ｂの座標を変更する
だけでよく、逆に座標値が変わシ。

作業手順に変更がない時には９作業テーブル８１ａの作
業項序を変更するだけでよく、従って１作業内容の変更
毎に教示データを全て作ヤ直す必要はなく、係る変更を
容易に行なうことができる。

このような教示データは、前述の如（ＣＡＤシステムに
おいて作成され、又はロボットをティーチングボックス
によって教示し、更にロボットに対しダイレクトティー
チを行って教示して作成され。

メモリ８１に格納される。

（ｂ）　　一実施例構成の動作の説明。

第５図は本発明の一実施例作業動作説明図、第６図はそ
の動作のための処理フロー図、第７図。

第８図はその動作説明図である。

この実施例では、第４図の作業テーブル８１Ｍの「ＰＩ
ＣＫ　ＤＩＳＫＪ、　「ＰＬＡＣＥ　８ＰＩＮＤＬＢＪ
に対応した動作を示してお、９．　　「ＰＩＣＫ　ＤＩ
ＳＫＪにより、吸着ハンド５が現在位置Ａ点から座標テ
ーブル８１ｂのｌ’−ＤＩＳＫＪの座標で指示されたＢ
点に移動し、Ｃ方向に下降し、パンツ）ｌｌａの治具６
に保持された円板９を吸着保持し、更にＢ点に戻り２次
に「ＰＬＡＣＥ　　８ＰＩＮＤＬＢＪ　によシ。

吸着ハンド５がＢ点から座標テーブル８１ｂの「８ＰＩ
ＮＤＩＢｊの座標で指示されたＤ点に移動し。

Ｆ方向に下降し、パレット１１ｂ上のベース７に取付け
られ九スピンドル１２に吸着した円板９をはめ込んで取
付け、Ｄ点く戻る例を示している。

尚、第６図は係る円板９の取出し動作処理のフロー図で
ある。又、教示データは、ＣＡＤシステム又は上位コン
ピュータからインターフェイス８６を介し予じめ、メモ
リ８１に第４図の如く格納されているものとする。

■　操作パネル８０よ、９ＳＴＡＲＴ″：１マントが入
力されると、バス８９を介しＣＰＵ８２に動作開始命令
が与えられる。

これによって、ＣＰＵ８２はメモリ８１の作業テープ／
Ｌ／８１　ａＦ）命令文を解読し、　「ＰＩｃＫ　ＤＩ
ＳＫＪ　　テロると、ｒｊ＆着取出しくＰＩＣＫ）で４
ると判別し、取出り、処理を開始→゛る。

次ｆ、ＣＰＵ８２はメモリ８１、の座標テ・−プルＢ　
１　ｎ（Ｄ　Ｊｌ”）ＴＳＫＪ　柵ｆ読み出し７．前述
のＢ点（Ｘ、、Ｙ、Ｚ）の座標を得、これによる位＃指
令Ｃｘ、、ｃｙ、ｃｚを・（ス８９を・介１〜．す・・
−ポ制御部８３へ寿え且つ合成部８５にｘ、ｙ、ｚ速度
指令ＶＸ、、　Ｖ　Ｙ　Ｐ　Ｖ’　Ｚ　ｆＪ、、ｔＢ。

これによって、す〜・−・ボ制御部８３よ１３　パワ・
・−・１？／ニア’８４’を介１．．ＡＳＫ動電ｉ８Ｘ
、、、、　Ｓ　Ｙ　、、　Ｓ　ｚ、＋１＋ｌｔＸ柑ｉモ
・−・り］、　Ｏａ　、　Ｙ軸モ・〜・・タ２４．Ｚ軸
・で〜り２６に供給される。

従−１７３で、ンぐ軸（ン（、軸）千シュ・・−ノア・
」１の）ζ雇ｌ（−・タ：ｉ、ｏａＩｌｙ軸も−４２４
、Ｚ＠％　−夕２６　；６に駆動Δ）１６丁、　Ａｌｌ
空吸着ハンド５はンζ゛軸千ジ、コ、　ノア・］ａ上の
バＩ／ツｈ　１．１　ａの治具６の円板９Ｌの指示され
た、Ｂ点（第５図）に位置決めされる。

■　次に、ＣＰＵ８２はハンド位置検出回路８８の各軸
の現在位ｊｔＰＸ□ＰＹ、ＰＺからの所定のハンド位置
に到述１−たか否かを調べ、そして所定の位置に停止し
た後の所定の時間経過後（０，５秒程度）、力士・ンサ
゛３の振動停止とみなし、力２゛イ〜・ドパツクをオン
とする。即ち、力制御部８７のスイッチｓｏｓ　ｔ　、
ｉンとし、力制衝１部８７の出力ＰＦ　Ｘ　＝、、・Ｐ
ＦＺを合成部８５・“・・入力可能とする。又。

図示しない真空ボ／ゾのバルブを」Ｌ吸着ハンド５の吸
着をｒｌｉＪ能とする。

■　ＣＰＵ８２は、バス８９を介し速度指令値ｖｚを合
成部８５・・＼与える。後述の如く１円板９・・、の接
触部は力指令１３　Ｆ　Ｚ二〇であるから、サーボ回路
８３　Ｃ−＝、、は指令速度とし、て出力され、Ｚ軸モ
ーク２６を速度制御する。従って、吸着ハンド５は円板
９に向って指令速度■工で下降（接近）する０ 一方、ＣＰＵ８２はバス８９を介しバ／ド位置検出回路
８８の２軸現在位置ＰＺを監視し、Ｐｚが一定期間同一
の値を示すと、吸着ハンド５（即ち２軸）が停止したと
判定する。

この間に力センサ３の出力による外力適応制御が自律的
に実行される。これを第７図及び第８図によって説明“
する。

ハンド５が円板９に接近中ではカセ／す３の力計測値Ｆ
ｚは零゛′Ｔ′あるから１合成回路８０２の出力Ｖシ＝
Ｖ’ｚであシ、２軸モ・−夕２６はサーボ回路８３Ｇに
よってパワーアンプ８４Ｃを介し速度制御され、ハンド
５を下降せしめる。・、一方、ハンド５が円板９に位置
Ｒ（時刻１．）で接触すると、力センサ３が板バネて構
成されて（θるからたわみ、このか、わみを検出・する
力センサ３の歪ゲ・−・ジより力計測値Ｆｚが発生する
が、不感帯幅ＷＺに対応する押１，２付は力（力計測値
Ｆｚ　）になるまで指令ＶＺで与えられＡ・”速度で移
動を続け２時刻ｔ、１．でｌ吟＞　ＷＺとがることによ
って、力４）ツ令ＰＦｚが発生する。

従：’、Ｃ王ｏ　ｎ”　ｋ　回路８Ｏ２（’ｉ３９ｉ力
ｖ’、　６，１　（■ｚ−ＰＦＺ　）となり１合成部度
指令Ｖ’ｚｔ、ｊ：、速度指令■２：かｒ）力指令ＰＦ
ｚが差Ｌ２引かれ六・形と′！ｊ：す７児かし」上速度
指令仙台・・小さり（５゜７’ｃ形とに°、す、・１ン
ド５は減。速１〜始める。

力センサ３σ）　、−、ｉＦ−竹板バネがＺｇモ・・夕
２Ｇの回転（４、ｌ：るハンド５の゛ド降で更にプ；・
・、わみ、力１嗜１測値Ｆｚは上昇し、ハンド５は更に
減速する。

最終的な平衡状態では４時刻ｉ、で位置Ｐｏで２軸モ・
−夕２６が停止し、実速度値が零となる。この時入力指
令■ｚと力指令ＰＦｚが等しく、力指令ＰＦｚは力七ン
′？３の変形によって物体９への押し付は力Ｐｏとなる
から、入力指令Ｖｚは力指令とし７て働く。従って、入
力指令Ｖｚの大きさが押し付は力を制御、す”ることに
姦る。

この時の押し、付は力は、入力指令Ｖｚによる力指令値
と不感帯＠　’ｙｙｒに対応した力との和になり。

−・方９接近中の速度は入力指令ＶＺＩだけに依存する
ので、移動速度と押し付は力を独立に制御できる０ 人力指令Ｖｚは接近時の速度指令値と押し付は力発生時
の力指令値の両方を兼ているため、速度計測値Ｖｚと力
割測値Ｆｚの出力レベルの相対的な大きさによって（づ
：、１つの入力Ｖｚで最適な移動速度と、最適な押Ｌ７
付は力の両方を同時に満たせないおそれがある。

このため、力計測値ＦＺのフィードバック量を可変にす
るための入力を設け、即ち、不Ｉｆ＆帯幅Ｗによって、
速度指令Ｖｚと不感帯幅Ｗｚを独立に設定し、最適な速
度指令値と、力指令値とを１つの入力指令で得るように
している。又、力計測値Ｆ。

のフィードバックゲインを固定できることから。

閉ループ制御系としてのループ利得を一定に保ったまま
（つまシ制御系としての安定性を保証しつつ）押し付は
力を広い範囲で可変できること、及びハンド５が空中に
浮いた状態で（つｔ、ｂハンド５が他の物体を押してい
ない時）、入力をゼロとし、その場所に止めておきたい
時、カセン？３の力計測値にオフセット変動があると、
それによシハンド５の位置がドリフトすることがあるが
、この実施例では、不感帯幅よシ小さなオフセット変動
に対しては、不感になシアドリフト現象はなくなる。

従って、力センサ３のたわみ（変形）によ）接触時のシ
ョックを吸収しつつ、モータ２６の回転速度を連続的に
落としていき、速度が零となった所で、適切な押し付は
力を発生するという理想的乙　　な形とすることができ
る。

このようにして接近、接触、押し付けの３過程が連続的
に円滑に且つ自律的に行なわれる。。

巳　　　即ち、ロボットによる物体の取シ出し作業等に
おいては、ロボットのハンドが物体に接近し、接触した
後、一定力で物体を押し付けて９把持を行っておシ、同
様に物体の取付は作業等においても。

相手物体に対し物体を把持したハンドが相手物体に接近
し、接触した後、相手物体に把持した物体を一定力で押
し付け、はめ込み、取付けを行う。

本発明では、移動体であるハンドの前述の接近。

、　　接触９．一定力発生という３つの過程の制御を連
続的に且つ自律的に行なうことができる。

即ち、接触の前後で連続的にモータの回転速度が落ちる
ため、接触時の衝撃を小さく抑えることができ、力セン
サ３のリニアな力出力値を使って速度制御モードから力
制御モードへ、タイミングよく、かつなめらかに切シ替
えていくことができる。また、押し付は力制御時は速度
計測値（実速度）のフィードバックは状態変数フィード
バックの、いわゆるダンピング環として働らくため、制
御系としても、きわめて安定な形である。

更に、第５図のように、磁気ディスク９とスペーサー９
０を積み重ねたものを屓に取シ上げ、他の場所に移す時
のように、ハンド５が磁気ディスク９．又はスペーサー
９０を取る時の深さが、変化していく場合でも、希望の
ハンド下降速度と。

希望の押し付は力が常に、かつ自動的に得られるため、
深さ方向の距離のティーチングが不用になって、ロボッ
トに作業を教示する人間の負担が軽くなシ、ロボットの
知能化が一歩進むことになる。

又、この時、第８図（５）に示す如くＢ点の教示データ
のＹ座標に対しＹ軸方向に相対位置ずれがあシアハンド
５が円板９に接近中に治具６に接触して、はめ合いが円
滑に行なわれない場合にも、治具６との接触により力セ
ンサ３からＹ軸の力計測値ＦＴが第７図（Ｑの如く発生
し、　　Ｆｙ）ＷＹとなるとこれによって力指令ＰＦｙ
が出力され１合成回路８０１を介し合成速度指令Ｖ’Ｙ
　（＝−Ｐ　Ｆｙ　）が発生し。

Ｙ軸サーボ回路８３ｂ及びパワーアンプ８４ｂを介しＹ
軸モータ２４が駆動され、ハンド５が外力付与方向の図
の矢印Ｙ方向に自動的に移動し、ハンド５が治県６には
め合うようＫＹＸ軸方向相対位置誤差の修正が行なわれ
る。

同様に、第８図（ロ）の如（、Ｂ点の教示データＸ２座
標に対し、Ｘ軸方向に相対位置ずれがあシアハンド５が
円板９に接近中に治具６に接触して、はめ合いが円滑に
行なわれない場合にも、治具６との接触によシカセンサ
３からＸ軸の力計測値Ｆｘが第７図（Ｑの如く発生し、
同様にＸ軸サーボ回路８３ａ、パワーアンプ８４ａを介
しＸ軸モータ１゜ａが駆動され、パンツ）ｌｌａｔ即ち
治具６が図の矢印Ｘ方向に動き、ハンド５と治具６のＸ
軸方向の相対位置誤差が修正される。

結局最大抗力が不感帯幅よシ小さい範囲では治具６に沿
いながら、力センサ３のたわみによってハンド５と治具
６の相対位置誤差が吸収され、一方、不感帯幅を越える
と、前述の如くモータの駆動によって相対位置誤差の修
正が行なわれ、治具６の中心（円板９の中心）とハンド
５の中心が自動的に６わ・′す１．γ：いき、治−２（
５″′・、の（・」、め合いが実行される。と、の不感
ｉ帯幅を変えると、とはｆ電気的にみ、かけト・ち、さ
つ力を変えていることになる。

■　？−のＪ二りにｌ、、　ｆハンド５が治具６にはめ
合い、更に：Ｚ＠が停止すると、ＣＰＵ８２はバス８９
を介し、吸気チパノー・・・ブの負圧を検出する図示り
ない圧力（・−ンザの出力を監祝し、吸着ハンド５が円
板９をＶ、着１，２ｐ、かを検出ｔ−゛る。

吸着ハンド５が治仄６に対１，７て若干傾いては♂）：
】合りと、吸着面５　Ｏと円板９にすきまが生じ、前述
の所定（１月１（川、、付は力Ｆｚが付与５〜〕１１：
も円板、９ヲ吸着“Ｃきない。従って、このような事態
を救済すべく、吸着１２ていない時には７次の」二うに
一、救済動作を・行′ｌＩ：９゜ 先づ、ＣＰＵ８２はバス８９を介１．ｘ軸、１ｍの不感
帯部８０４．　、８Ｏ５の不感帯幅を零にする。即ち、
傾きはＸ、Ｙ方向のハンド５の姿勢によるものであるか
ら、？″、の方向の最大抗力全零と・！る。。

次に、ＣＰＵ８２は、Ｚ＠の押し付」づ力を増すべく、
速度指令Ｖｚをσ分増加し、従つ”ＣＺ軸モ・−・−夕
２６ａを駆動する。−モジ７、′Ｃ前述と同様吸着した
かを判定！、７．吸消していなｈと、更に速度指令をａ
！分増力ｏＬ、、Ｚ軸・モ、・−・タ２６ａ１ｉ：０Ｊ
ｉＫ動す５る０これを複数Ｍ繰返し２（図″ｒ″は１０
回）、それでも吸着しないと、吸着動作を必きらめ、０
：ｆ−チ一番号を設定し７．ステップ■パ・５、進む。

逆に吸着したど判定Ｊ′ると、直ちにステン′ブ■へａ
ｔｒ。

■　前述のステップ■で救済動作によらず吸着１．５た
とす“ると９次にＣＰＵ８２はハンド位置検出回路８Ｂ
のＸ、）（−座標：ｌ’、］ｚ　、　ｐｙをバス８９を
介し７読み出（２０，バス８９を・介し、メモリ８工の
座標ア゛・−７’ル８１　ｈ　）ｌ−Ｉ）ＩＳＫ、Ｊ　
欄ノＸｆｆ１ｉ　（ｅ　ｔテＬＪ：Ｘ＊座標）及びＹ座
標全書＠替えイ５゜これによりで。

外力適応制御による相対位置ずれを・吸収結果を教示デ
・−・夕に反映する仁とができ、Ｂ点の座標は相対位置
ずれ０ない座標に置き代えられる。

■　次に、ステップ■、■が終了すると、ＣＰＵ１’（
２はＺ＠速度指令値ＶＺを零とし、押１．２付Ｕ力を解
除し２次に前述のスイッチ８０８をオノとしてカフイー
　ドパツクをオノとする。

更にＣＰ　Ｔ−：ｌ’　８２　！；ｉ　、吸着ハンド！
ｉを、・上昇づべく。

前述の座標テ・−・プルＢ　１　ｂの「ＤＩ８Ｋｊ欄の
座松を読み出Ｌ７．スデッグ■と同様にしてＢ点へ、戻
−り。

これによって１円板９の取出しが行なわれる。

次に、こ８の取り出［１／た円板９をスピンドル１２に
６．め合わせるには、前述と同様に作業テ・−ゾＡ・８
　］、　ａ　ノ次ノシー・ケンスｌ’−ＰＬＡＣＢ　５
ＰＩＮＤＴＩＥ−］を読出１１、これによって座標チー
・プル８ｊｂの）”Ｓ　Ｐ　Ｎ　ＮＤＴ、Ｈｊの欄の座
標を読出［、、、、、、ステップ■。

■、■と同様にＩ、２て２方向に下降せ１．め、スピン
ドル１２への接近、接触９押し付けを行い、スピンドル
１ｚとはめ合い後、吸着を解除１．て円板９のスピンド
ル１２−＼の取付けを行う〇この時もスラ゛ツブ■と同
様に４１′４対゛イウ舅〆邑差の付・・止が行ン；ｃわ
）１．ステップ■と同様図のＤ点にｆ１５１元このより
に１．、、−Ｔ：　、、絶対的位置°薊゛示゛さｆｌ、
、、　７７：教７ｉヘデ・−タを、・、教示デ・−・夕
に基いて状態適Ｊｌｉ１制伺川　Ｃａ対位置ずれ補ｉ’
、ｔ：、、　１．、、、、、Ａ−動作結、（ダニによつ
Ｃ，′教犀／・−タを修止引る（゛どカスで外７Ｎ、。

ｃｅ＞　　他の実施例の脱ｌ男。

第９図はＣＰＵ＆２の処理説明図である。

この例では、−８次部８５及び力制御部８７の機能をＣ
ＰＵ８２のグログジムの実行にょっＣ行なうものである
。

ＣＰ　Ｕ　８２はメインル・・−チンにおい１コ、教示
デ〜・・・・夕のコマンドを解析し、これを実行して各
軸の位置指令、速度指令、力指令を作成ｉ、、、　、バ
ス８９を介しす・−ボ制御部８３へ出カシ、又位置検出
部８８からの現在位置内゛〜Ｐ）Ｃ２によって各軸の位
置及びカ七ンタ３の力計測値Ｆｙ〜ＦＷを゛Ａ／Ｄコン
パ・−タを介し監視する。

そし２て、力フイ・・・−ドパツク第２゛モ・〜ドでは
、スイッチが矢印点線の如く接続され、指令位置ど指令
速度をそのままジ゛−ボ制御部８３′＼与エテ、各軸ザ
ーポ回路８３・追−・・８３ｄを介し各軸を指令位１ｔ
に位置決め・丈る。−力、力フィードバラクモ・−ドオ
ンにおいては、スイッチが矢印点線の如く接続され、所
定周期でカフィードバック制御の割込み処理ル・−チン
を実行する。即ち、カセンザ３の力計測値Ｆｒ　−Ｆｘ
をオフセット補正し、さらに不感帯処理して、帰還利得
αを掛は制御出力ＰＦｒ〜ＰＦｚを得、これを指令速度
又は指令力から差し引いたものを指令速度ｖ′ｒ〜■粘
としてバス８９を介しサーボ制御部８３へ与える０ この場合、帰還利得αは、第７図（５）の減速の傾きを
制御し、前述の不感帯と同機に、指令速度と押し付は力
を一つの入力で制御することができる０従って、力指令
ＰＦは＝α・（ｉ；”−ｗ）となる。

（ｄ）　　別の実施例の説明。

前述のサーボ回路８３として９本発明者等の提案による
関数発生部と閉ループ制御部とから成るものを利用する
と、一層、安定な゛サーボ系が実現できる。このサーボ
回路は１例えば雑誌「日経エレクトロニクス１９８１．
９．２８号」（日経マグロクヒル社発行）等において周
知であるので詳述しない０ 又、ロボットをＸ軸が分割された直交盤のもので説明し
たが、他の直交盤ロボットにも適用でき。

更に多関節型等のロボットであってもよい０更に動作例
として磁気ディスク装置の組立て動作を例に説明したが
、これに限られず、倣い動作等の他の動作であってもよ
い。

又、状態検出として物体に対する力覚を与える力センサ
を例に説明しているが、視覚を与える距離センナやカメ
ラ等であってもよく、他の状態センナであってもよい。

しかも、相対位置ずれを補正する方式として、速度指令
と状態量との合成を用いているが９位置指令と状態量と
の合成にあっても同様に適用でき、更に係る指令と状態
量とを切換えて出力する周知のものであってもよい。

以上本発明を実施例によシ説明したが９本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能でアシ。

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９本発明によれば、物体への状態適応
制御に基いて相対位置ずれを補正した動作の結果を用い
て絶対座標の教示データを修正することができるという
効果を奏し、従って学習機能を持たせることが可能とな
る。又、教示データが修正されるから、高速且つ高精度
な動作が可能となるという優れた効果も奏し、特にＣＡ
Ｄシステムで作成した教示データや微少な物体に対する
教示データやはめ合い等の公差の少ない作業に対する教
示データ等の必ずしも正確に記述できないものに対して
用いて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図。 第２図は本発明の一実施例構成図。 第３図は第２図構成の要部回路図。 第４図は第２図構成の教示データ説明図。 第５図は第２図構成の作業動作側説明図。 第６図は第５回動作のための処理フロー図。 第７図、第８図は第６図における動作説明図。 第９図は本発明の他の実施例の説明図である。 図中、３・・・状態検出手段。 ５・・・移動体。 ８・・・制御装置。 ９・・・物体。 ＭＴ・・・移動手段。 ＣＴ・・・制゛御部。 ８１・・・メモリ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動体を移動する移動手段と、 該移動体の物体に対する状態を検出する状態検出手段と
   、 該移動体の移動を指示するための教示データを格納する
   メモリと、 該メモリの教示データによる移動指令と該状態検出手段
   の検出出力とに基いて該物体を移動制御する制御手段と
   を有するとともに、 該制御手段が該教示データに従う移動終了時に該移動手
   段の座標を検出して該メモリの教示データの座標値を修
   正することを特徴とする移動体制御装置。
2. （２）前記状態検出手段が、前記移動体に加わる外力に
   よつて変位し且つ外力に対応する出力を発する力検出手
   段であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載の移動体制御装置。
3. （３）前記移動体は物品を把持する把持手段と、該物品
   を、該物品が嵌合、あるいは突当てられる対象物の位置
   へ位置決めするためのアームとから構成され、前記力検
   出手段は前記物品の嵌合、突当て作業時に前記把持手段
   に加わる反力を検出するよう前記アームと把持手段との
   間に設けられ、更に前記メモリは前記物品を前記対象物
   に嵌合、あるいは突当てるように前記アームを移動する
   ためのデータが格納されて成り、 前記制御手段は該データに伴う該アームの移動終了時に
   該移動手段の座標を検出して該メモリのデータの座標値
   を修正することを特徴とする特許請求の範囲第（２）項
   記載の移動体制御装置。