JPS61279482A - ロボツトの把持制御装置 - Google Patents
ロボツトの把持制御装置Info
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- JPS61279482A JPS61279482A JP12044385A JP12044385A JPS61279482A JP S61279482 A JPS61279482 A JP S61279482A JP 12044385 A JP12044385 A JP 12044385A JP 12044385 A JP12044385 A JP 12044385A JP S61279482 A JPS61279482 A JP S61279482A
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- robot arm
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ロボットアーム先端のハンドによる物体把持
制御装置に係り、特にドアのノブ等の物体の把持を行な
うに好適な制御装置に関する。
制御装置に係り、特にドアのノブ等の物体の把持を行な
うに好適な制御装置に関する。
従来、ロボットアーム先端のハンドにより、物体のつか
みを実現させる場合、正確な物体の位置をティーチング
するか、視覚装置などを用いて。
みを実現させる場合、正確な物体の位置をティーチング
するか、視覚装置などを用いて。
正確な位置情報を検出して実現していた。なお、触角を
用いた制御装置には、例えば、特公昭５８−２７０７４
号公報が挙げられる。
用いた制御装置には、例えば、特公昭５８−２７０７４
号公報が挙げられる。
前記の従来例では、物体の位置を正確に教示するために
、多、大な準備作業が必要であり、また視覚装置などの
高価なシステムが必要であった。
、多、大な準備作業が必要であり、また視覚装置などの
高価なシステムが必要であった。
本発明は省力及び省コストを図ることができるロボット
の物体把持制御装置を提供することを目的とする。
の物体把持制御装置を提供することを目的とする。
本発明の上記目的は、ロボットアームの先端のハンドを
構成する指部にタッチ式のセンサを設け。
構成する指部にタッチ式のセンサを設け。
このセンサのＯＮ−ＯＦＦ情報にもとづいて、ロボット
アームの先端に設定された直交座標系の前後方向の並進
動作を決めるベクトルと上下、左右方向の並進動作を決
めるベクトルと回転動作を決めるベクトルとを創成し、
これをロボットアーム駆動系に出力する演算処理制御装
置を備えることによって達成される。
アームの先端に設定された直交座標系の前後方向の並進
動作を決めるベクトルと上下、左右方向の並進動作を決
めるベクトルと回転動作を決めるベクトルとを創成し、
これをロボットアーム駆動系に出力する演算処理制御装
置を備えることによって達成される。
把持対象に対してハンドが位置ずれを生じても、ハンド
指部のタッチ式のセンサのＯＮ−ＯＦＦ情報により位置
修正ベクトルを求め、このベクトルによりロボットアー
ムの位置が修正される。その結果、ハンドは把持対象物
に正しく位置決めされるので１把持対象物を正しく把持
することができる。
指部のタッチ式のセンサのＯＮ−ＯＦＦ情報により位置
修正ベクトルを求め、このベクトルによりロボットアー
ムの位置が修正される。その結果、ハンドは把持対象物
に正しく位置決めされるので１把持対象物を正しく把持
することができる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の装置を備えた移動形のロボットを示
すもので、この例ではドアＤのノブＮを把持する場合を
示している。垂直多関節型のロボットアームＡは、基台
１に取付けられたモータ２によりＺ＠回りに回転するア
ーム３と、アーム３上に取付けられたモータ４によりＹ
軸回りに回転するアーム５と、アーム５上に取付けられ
たモータ６によりＹ軸回りに回転するアーム７と、アー
ム７上に取付けられたモータ８によりＹ軸回りに回転す
るアーム９と、アーム９上に取付けられたモータ１０に
よりＺ軸回りに回転するアーム１１と、アーム１１上に
取付けられたモータ１２によりＸ軸回りに回転するハン
ド１３より構成されている。このロボットアームＡの先
端のハンド１３は、基台１に固定された座標系ｘＹｚで
表現された位置に制御される。このロボットアームＡが
移動体１４に搭載されている。
すもので、この例ではドアＤのノブＮを把持する場合を
示している。垂直多関節型のロボットアームＡは、基台
１に取付けられたモータ２によりＺ＠回りに回転するア
ーム３と、アーム３上に取付けられたモータ４によりＹ
軸回りに回転するアーム５と、アーム５上に取付けられ
たモータ６によりＹ軸回りに回転するアーム７と、アー
ム７上に取付けられたモータ８によりＹ軸回りに回転す
るアーム９と、アーム９上に取付けられたモータ１０に
よりＺ軸回りに回転するアーム１１と、アーム１１上に
取付けられたモータ１２によりＸ軸回りに回転するハン
ド１３より構成されている。このロボットアームＡの先
端のハンド１３は、基台１に固定された座標系ｘＹｚで
表現された位置に制御される。このロボットアームＡが
移動体１４に搭載されている。
前述したハンド１３の一例の構造を第２図に示す、ハン
ド１３は、３本の指部１３Ａ〜１３Ｇから成り、これら
の指部１３Ａ〜１３Ｇは、モータ１５、傘歯車機構１６
．ねじ軸１７等の構成により求心的に並行に開閉する機
構となっている。このハンド１３の各指部１３Ａ〜１３
Ｇには、第２図および第３図に示すように、接触を検出
するタッチ式のセンサ１９，２０，２１，２２，２３゜
２４が取付けられている。各タッチ式のセンサ１９〜２
４の出力は、それぞれ、接触を検知した時は１の信号を
、接触を検知しない時は０の信号を出力する。
ド１３は、３本の指部１３Ａ〜１３Ｇから成り、これら
の指部１３Ａ〜１３Ｇは、モータ１５、傘歯車機構１６
．ねじ軸１７等の構成により求心的に並行に開閉する機
構となっている。このハンド１３の各指部１３Ａ〜１３
Ｇには、第２図および第３図に示すように、接触を検出
するタッチ式のセンサ１９，２０，２１，２２，２３゜
２４が取付けられている。各タッチ式のセンサ１９〜２
４の出力は、それぞれ、接触を検知した時は１の信号を
、接触を検知しない時は０の信号を出力する。
第４図は本発明の制御装置の一例の構成を示すもので、
この図において、１００は各タッチ式センサ１９〜２４
のＯＮ、ＯＦＦ信号を取り込むための入出力制御装置、
１０１はタッチ式のセンサ１９〜２４のＯＮ、ＯＦＦ信
号に基づいて、ハンド１３の移動位置を演算する演算処
理装置。
この図において、１００は各タッチ式センサ１９〜２４
のＯＮ、ＯＦＦ信号を取り込むための入出力制御装置、
１０１はタッチ式のセンサ１９〜２４のＯＮ、ＯＦＦ信
号に基づいて、ハンド１３の移動位置を演算する演算処
理装置。
１０２はその演算処理結果に基づき、ロボットアームＡ
を駆動するための増幅器１０２である。
を駆動するための増幅器１０２である。
次に上述した本発明の制御装置の一実施例の動作を説明
する。
する。
まず、このタッチ式のセンサ１９，２０，２１゜２２．
２３．２４の状態（接触しているか、いないか）を、そ
れぞれ、Ｓ １！ｊ ５ｔａｙ ５ａｌｔ Ｓｌｉｍｅ
Ｓ ２ Ｓ ｔ Ｓ ２４と表わし、第３図に示すよう
に指部Ｌ３Ｂの先端と指部１３Ｃの先端を結ぶ直線と同
じ方向をもつ単位ベクトル２５をｕ、 ｔ ｔ 指部
１３Ｃの先端と指部１３Ｃの先端を結ぶ直線と同じ方→ 向をもつ単位ベクトル２６をｕ３ 、指部１３Ａの先端
と指部１３Ｂの先端を結ぶ直線と同じ方向を→ もつ単位ベクトル２７をｕｓｅ指部１３Ａの先端を基点
とし、ベクトル２５と垂直な単位ベクトル→ ２８をｖｌ、指部Ｌ３Ｂの先端を基点とし、ベク→ トル２６と垂直な単位ベクトル２９をｖ２．指部１３Ｃ
の先端を基点とし、ベクトル２７と垂直な→ 単位ベクトル３０をｖ３．ベクトル２５，２６゜２７に
より作られる平面に垂直なベクトル３１を→ ｈとする。ここで、タッチ式のセンサ１９〜２４のＯＮ
−ＯＦＦ情報Ｓ１−８１４と、ロボットハンド１３の修
正動作の関係について考えてみる。
２３．２４の状態（接触しているか、いないか）を、そ
れぞれ、Ｓ １！ｊ ５ｔａｙ ５ａｌｔ Ｓｌｉｍｅ
Ｓ ２ Ｓ ｔ Ｓ ２４と表わし、第３図に示すよう
に指部Ｌ３Ｂの先端と指部１３Ｃの先端を結ぶ直線と同
じ方向をもつ単位ベクトル２５をｕ、 ｔ ｔ 指部
１３Ｃの先端と指部１３Ｃの先端を結ぶ直線と同じ方→ 向をもつ単位ベクトル２６をｕ３ 、指部１３Ａの先端
と指部１３Ｂの先端を結ぶ直線と同じ方向を→ もつ単位ベクトル２７をｕｓｅ指部１３Ａの先端を基点
とし、ベクトル２５と垂直な単位ベクトル→ ２８をｖｌ、指部Ｌ３Ｂの先端を基点とし、ベク→ トル２６と垂直な単位ベクトル２９をｖ２．指部１３Ｃ
の先端を基点とし、ベクトル２７と垂直な→ 単位ベクトル３０をｖ３．ベクトル２５，２６゜２７に
より作られる平面に垂直なベクトル３１を→ ｈとする。ここで、タッチ式のセンサ１９〜２４のＯＮ
−ＯＦＦ情報Ｓ１−８１４と、ロボットハンド１３の修
正動作の関係について考えてみる。
移動体４上に搭載されたロボットアームＡは。
予めノブＮの位置が与えられていても、移動体１４の移
動にともなう位置誤差のため、第５図に示すようにハン
ド１３の軸線１３ＤがノブＮの軸線Ｎ１に対して位置ず
れＥを生じることがある。
動にともなう位置誤差のため、第５図に示すようにハン
ド１３の軸線１３ＤがノブＮの軸線Ｎ１に対して位置ず
れＥを生じることがある。
この場合、ハンド１３は、指部１３Ａ〜１３Ｇの先でノ
ブＮをつかもうとしている状態であるから、もつと前に
ハンド１３を動かさなければならず、また上に動かさな
くてはならないことがわかる。
ブＮをつかもうとしている状態であるから、もつと前に
ハンド１３を動かさなければならず、また上に動かさな
くてはならないことがわかる。
このような考察を種々の状態について行なうと、前後に
ハンド１３を動かす必要があるのは、各指部に取付けら
れた２個のタッチ式のセンサが片方しかノブＮに接触し
ていない時で、上下、左右方向にハンド１３を動かす必
要があるのは、各指部に取付けられたタッチ式のセンサ
が２個とも接触していない時であることがわかる。また
、各指部に取付けられたセンサの片方しか接触していな
い時は、両方とも接触する方向に回転しなければならな
いこともわかる０以上を上述のベクトルによ→ り表わすと、前後方向の移動を表わすベクトルＨは → Ｈ＝（Ｓ１〜〆Ｓ１５ｓ３）ｈ−（Ｓ＊ｏＶＳｉｓＶＳ
ａ４）ｈ−（１）→ 上下・左右方向の移動を表わすベクトルＶは、と表わせ
ることがわかる。また回転を必要とする→ 時の回転軸Ｕは、 Ｕ＝（Ｓｚｓ−８ｚａ）ｕｔ＋（Ｓａｌ−８ｚＪｕ＊＋
（Ｓｔｉ−８ｚ、）ｕｉ ”’（３）で表わせることが
わかる。
ハンド１３を動かす必要があるのは、各指部に取付けら
れた２個のタッチ式のセンサが片方しかノブＮに接触し
ていない時で、上下、左右方向にハンド１３を動かす必
要があるのは、各指部に取付けられたタッチ式のセンサ
が２個とも接触していない時であることがわかる。また
、各指部に取付けられたセンサの片方しか接触していな
い時は、両方とも接触する方向に回転しなければならな
いこともわかる０以上を上述のベクトルによ→ り表わすと、前後方向の移動を表わすベクトルＨは → Ｈ＝（Ｓ１〜〆Ｓ１５ｓ３）ｈ−（Ｓ＊ｏＶＳｉｓＶＳ
ａ４）ｈ−（１）→ 上下・左右方向の移動を表わすベクトルＶは、と表わせ
ることがわかる。また回転を必要とする→ 時の回転軸Ｕは、 Ｕ＝（Ｓｚｓ−８ｚａ）ｕｔ＋（Ｓａｌ−８ｚＪｕ＊＋
（Ｓｔｉ−８ｚ、）ｕｉ ”’（３）で表わせることが
わかる。
また、ロボットアームＡの位置制御においては、ロボッ
トアームＡの基台１に設定された座標系ＸＹＺで表わさ
れた位置によりロボットアームＡは制御される。また姿
勢については、手先に設定された座標系Ｘ７Ｚを導入し
、そのＸ軸上にある単位ベクトルの方向余弦と、２軸上
にある単位ベクトルの方向余弦を用いて表現し、制御さ
れてい報により定められる移動方向ベクトルＨ，Ｖと、
→ 回転軸Ｕから、ロボットアームＡの目標位置、姿勢を求
めるには、上述のＸ軸方向の単位ベクトル→ の方向余弦をｆ＝ （ｎ、、ｎｖ、ｎ、）、Ｚ軸方向の
単位ベクトルの方向余弦をｇ＝（ａｘｅ ａｖｐ ａよ
）とし、前後方向の移動量をΔｂｉｔ上下・左右方向の
移動量をΔＶ９回転角度をΔθとすると、位置について
は、 ｆ’：ｆｃｏａΔθ＋Ｕ Ｘ ｆ ｓｉｎΔθ
−（５）ｇ’ ＝ｇｃｏｓΔθ＋（Ｕ−ｇ）Ｕ（１−ｃ
ｏｓ Ａθ）＋ＵＸｇ−ｓｉｎθ−（６）で計算できる
。
トアームＡの基台１に設定された座標系ＸＹＺで表わさ
れた位置によりロボットアームＡは制御される。また姿
勢については、手先に設定された座標系Ｘ７Ｚを導入し
、そのＸ軸上にある単位ベクトルの方向余弦と、２軸上
にある単位ベクトルの方向余弦を用いて表現し、制御さ
れてい報により定められる移動方向ベクトルＨ，Ｖと、
→ 回転軸Ｕから、ロボットアームＡの目標位置、姿勢を求
めるには、上述のＸ軸方向の単位ベクトル→ の方向余弦をｆ＝ （ｎ、、ｎｖ、ｎ、）、Ｚ軸方向の
単位ベクトルの方向余弦をｇ＝（ａｘｅ ａｖｐ ａよ
）とし、前後方向の移動量をΔｂｉｔ上下・左右方向の
移動量をΔＶ９回転角度をΔθとすると、位置について
は、 ｆ’：ｆｃｏａΔθ＋Ｕ Ｘ ｆ ｓｉｎΔθ
−（５）ｇ’ ＝ｇｃｏｓΔθ＋（Ｕ−ｇ）Ｕ（１−ｃ
ｏｓ Ａθ）＋ＵＸｇ−ｓｉｎθ−（６）で計算できる
。
ただし
Ｘ＝ （Ｘ、Ｙ、Ｚ）：基台１に設定された座標表現の
目標位置 → 目標姿勢 上述の計算は演算処理装置１０１によって実行される。
目標位置 → 目標姿勢 上述の計算は演算処理装置１０１によって実行される。
その演算結果に基づいてロボットアームＡを動作させる
ことを、すべてのタッチ式のセンサ１９〜２１が接触す
るまで繰り返し行うことにより、ハンド１３は正しくド
アＤのノブＮをつかむことができる。その詳しい制御動
作を第６図のフローチャートを用いて説明する。タッチ
式のセンサ１９〜２４は、入出力制御装置１００のパラ
レルボートに接続されており、まず、タッチ式のセンサ
１９〜２４のＯＮ−ＯＦＦ情報がパラレルボートに取り
込めるように、パラレルボートの初期設定を行う、その
後、タッチ式のセンサ１９〜２４のすべてのデータがＯ
Ｎとなるまで以下を繰り返す。
ことを、すべてのタッチ式のセンサ１９〜２１が接触す
るまで繰り返し行うことにより、ハンド１３は正しくド
アＤのノブＮをつかむことができる。その詳しい制御動
作を第６図のフローチャートを用いて説明する。タッチ
式のセンサ１９〜２４は、入出力制御装置１００のパラ
レルボートに接続されており、まず、タッチ式のセンサ
１９〜２４のＯＮ−ＯＦＦ情報がパラレルボートに取り
込めるように、パラレルボートの初期設定を行う、その
後、タッチ式のセンサ１９〜２４のすべてのデータがＯ
Ｎとなるまで以下を繰り返す。
まず、６個のセンサ１９〜２４のうちいずれかのセンサ
がＯＮとなるまで、ハンド１３の指部１３Ａ〜１３Ｃを
閉じ、センサがＯＮとなった時点で、ハンドの指部１３
Ａ〜１３Ｇの閉動作を停止させ、もう一度、すべてのセ
ンサからのデータを取込む。このデータを前述の計算式
にしたがって、ロボットハンドの次のサンプリング時点
の位置及び姿勢を計算する。この計算結果を、さらに線
形補間して、ロボットアームの各アクチュエータに出力
することにより、なめらかな動作を実現しながら、正確
にドアＤのノブＮをつかむことができる。
がＯＮとなるまで、ハンド１３の指部１３Ａ〜１３Ｃを
閉じ、センサがＯＮとなった時点で、ハンドの指部１３
Ａ〜１３Ｇの閉動作を停止させ、もう一度、すべてのセ
ンサからのデータを取込む。このデータを前述の計算式
にしたがって、ロボットハンドの次のサンプリング時点
の位置及び姿勢を計算する。この計算結果を、さらに線
形補間して、ロボットアームの各アクチュエータに出力
することにより、なめらかな動作を実現しながら、正確
にドアＤのノブＮをつかむことができる。
本発明の実施例によれば、物体のつかみをロボットアー
ムに行わせる場合に、物体の位置を正確にティーチする
必要や、視覚装置などの高価なシステムを用いずに、正
しく物体をつかむことができる。またロボットアームが
移動する機能を持っていて、移動することにより、ロボ
ットの基準となる位置に誤差が生じても、外界の対象物
に対して、その対象物を正しく把持することができる。
ムに行わせる場合に、物体の位置を正確にティーチする
必要や、視覚装置などの高価なシステムを用いずに、正
しく物体をつかむことができる。またロボットアームが
移動する機能を持っていて、移動することにより、ロボ
ットの基準となる位置に誤差が生じても、外界の対象物
に対して、その対象物を正しく把持することができる。
本発明によれば、ロボットアーム先端のハンドの指部に
設けたセンサのＯＮ−〇ＦＦ情報にもとづいて、把持対
象物とハンドの指部どの位置ずれを修正することができ
、従来にくらべて有力および省コストを図ることができ
る。
設けたセンサのＯＮ−〇ＦＦ情報にもとづいて、把持対
象物とハンドの指部どの位置ずれを修正することができ
、従来にくらべて有力および省コストを図ることができ
る。
第１図は本発明の制御装置の一例を備えた移動ロボット
を示す側面図、第２図は第１図に示す移動ロボットのハ
ンドを一部断面にて示す側面図、第３図はロボットハン
ドに取付けられ、たタッチ式のセンサの位置とベクトル
の定義を示す図、第４図は本発明の装置の制御回路の構
成の一例を示す１・・・基台、２，４，６，８，１０．
１２・・・モータ。 ３．５，７，９，１１・・・アーム％１３・・・ハンド
、１３Ａ〜１３Ｇ・・・指部、１４・・・移動体、１５
・・・ハンド駆動用モータ、１９，２０，２１，２２゜
２３．２４・・・タッチ式のセンサ、１００・・・入出
力制御装置、１０１・・・演算処理装置、１０２・・・
増幅■１図 Ｙ Ｚ 図 冨 ３ 図 ｑ 冨 ４ 図
を示す側面図、第２図は第１図に示す移動ロボットのハ
ンドを一部断面にて示す側面図、第３図はロボットハン
ドに取付けられ、たタッチ式のセンサの位置とベクトル
の定義を示す図、第４図は本発明の装置の制御回路の構
成の一例を示す１・・・基台、２，４，６，８，１０．
１２・・・モータ。 ３．５，７，９，１１・・・アーム％１３・・・ハンド
、１３Ａ〜１３Ｇ・・・指部、１４・・・移動体、１５
・・・ハンド駆動用モータ、１９，２０，２１，２２゜
２３．２４・・・タッチ式のセンサ、１００・・・入出
力制御装置、１０１・・・演算処理装置、１０２・・・
増幅■１図 Ｙ Ｚ 図 冨 ３ 図 ｑ 冨 ４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ロボットアームの先端に求心的に開閉する複数本指
のハンドを備えるロボットにおいて、前記ハンドの各々
の指部に一直線上にタッチ式のセンサを２個ずつ取付け
、これらのタッチ式のセンサのＯＮ−ＯＦＦ信号から、
ロボットアームの動く方向を定めるベクトルを創成し、
このベクトルによりロボットアームにその動作方向信号
を出力する演算処理装置を備えたことを特徴とするロボ
ットの把持制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のロボットの把持制御装
置において、前記ロボットアームは移動体に搭載されて
いることを特徴とするロボットの把持制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12044385A JPS61279482A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | ロボツトの把持制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12044385A JPS61279482A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | ロボツトの把持制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61279482A true JPS61279482A (ja) | 1986-12-10 |
Family
ID=14786330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12044385A Pending JPS61279482A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | ロボツトの把持制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61279482A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6453927A (en) * | 1987-06-03 | 1989-03-01 | Bat Cigarettenfab Gmbh | At least one load conveyor |
| JPH01321191A (ja) * | 1988-06-17 | 1989-12-27 | Fujitsu Ltd | 位置決め装置 |
| JP2001096483A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-10 | Aloka Co Ltd | 試験管搬送装置 |
-
1985
- 1985-06-05 JP JP12044385A patent/JPS61279482A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6453927A (en) * | 1987-06-03 | 1989-03-01 | Bat Cigarettenfab Gmbh | At least one load conveyor |
| JPH01321191A (ja) * | 1988-06-17 | 1989-12-27 | Fujitsu Ltd | 位置決め装置 |
| JP2001096483A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-10 | Aloka Co Ltd | 試験管搬送装置 |
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