JPS62277290A

JPS62277290A - マニプレ−タの制御装置

Info

Publication number: JPS62277290A
Application number: JP12092086A
Authority: JP
Inventors: 水口　宏司
Original assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Priority date: 1986-05-26
Filing date: 1986-05-26
Publication date: 1987-12-02

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】３、発明の詳細な説明（発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、原子力発電プラント等、多数の機器が混在す
る環境下で保守や点検等の作業を行う多関節マニプレー
タに好適なマニプレータの制御装置に関するものである
。

（従来の技術）原子力発電所の内部には、配管、階段、手ずつ等の種々
の設備と併せて多数の機器が配設されており、かかる環
境下で作業するロボットには、障害物を避け、且つ、０
度な作業を行なえるマニプレータを必要とする。

一般に、工場などで使用されている産業用ロボットにａ
５いてはマニプレータが固定されて、）３つ、作業対象
物がコンベヤや移送機でマニプレータの作業領域まで移
送される。従って、マニプレータの近辺には大きな障害
物もなく、高々、作業中に、作業対象物を避ける程度で
あるため、この種の産業用ロボットでは４〜６１袖程度
の自由度を持つマニブレータでも十分であった。

しかし、原子力発電所では、礪鼎等の作業対象物が各所
に分散しており、所定の作業を行うにはロボット自体が
作業対象物の近辺まで移動し、しかも、障害物を避けて
作業しなければならない。

そのため、マニプレータとしては６軸以上の多自由度を
有し、しかも、アームの長いものが望まれる。

第４図はこの種のマニプレータの概略構成図であり、９
自由度を有するマニプレータ１は、把持部とも呼ばれる
手先２と、直接関節３と、複数の回転関節４および旋回
関節５とを嘉えている。

かかるマニプレータにより、例えば、障壁１１の陰の壁
１３に取付けられているボルト１３を取外す場合につい
て、従来の制御方法を以下に説明する。

従来の制御方法は大きく分りで、教示によるものと、マ
ニプレータの軌道を直接計算して各関節を動かずものと
がある。

このうち、教示によるものは人が直接マニプレータ１を
持って、障壁１１に当らないようにボルト１３を把持す
る位置まで誘導し、続いて、手先２を操作してボルト１
３を回動させる。この場合、マニプレータ１の各１３１
１節には、その角度、回転、伸縮量等を知るためのエン
コーダやポテンショメータが取付けられており、人の操
作による各関節の移動に対するデータがそれぞれ計算機
に入力される。ずなわち、各関節の位置または角度デー
タ等が時系列的に計算様に記憶される。実際の作業は、
人の教えた記憶データに基づいて計算機がマニプレータ
を操作することにより行なわれる。

一方、マニプレータの軌道を直接計算するブ）法は、マ
ニプレータ１の座標系（Ｘ−Ｙ−Ｚ）と、ボルト１３の
座標系（ｘ−ｙ−ｚ）とをそれぞれ設定し、ロボットお
よびボルト１３間の相対的な座標関係を補正し、マニプ
レータ１が障壁１１に触れないような各関節の動かし方
および位置を、あらかじめ計算で求めてＪ３き、その計
算結果に従ってマニプレータ１を動かして所定の作業を
行うものである。

第５図は上記２つの方法によってマニプレータを制御す
る計算機の処理手順を示ずフローチャートである。同図
において、教示または軌道計算によって定められた各軸
の位置指令１００が記憶装置に記憶されている。そして
、ステップ１０１で直動関節３２回転１！１ｆｆｌＴ４
および旋回関節５の位置信号が入力されると、ステップ
１０２ではこれらの位置信号と各軸位置指令１００とが
等しい状態になっているか否かを比較判断し、雨音が等
しくない場合にはステップ１０３にてアーム位置を制御
する。かかる操作を、各関節を動かす度毎に実行し、関
節の位置信号と各軸位置指令１００との偏差がなくなっ
たとき、ステップ１０４でポル１−１３の取外し作業を
指示する。

（発明が解決しようとづる問題点）ところで、上述したマニプレータ１の各１３１１節は、
第６図に示すように、駆動用モータ６の出力軸に取付け
た歯車７ａとアーム８に取付けた歯車７ｂとを噛合させ
、ざらに、エンコーダ（またはポテンショメータ）９に
取付けた歯車７Ｃを歯車７ｂに噛合させた構造になって
いる。

しかして、駆動用モータ６の駆動力が＃Ａ１７ａ。

７ｂを介してアーム８に伝達され、アーム８の移動分ま
たは位置が、歯車７ｂに歯車７Ｃを噛合わけたエンコー
ダ９によって測定される。

この場合、歯車間には周知のバックラッシュが存在する
ので、エンコーダ９の回転指示値と、アーム８の実際の
動作済とにずれが生ずる。

産業用ロボットのように、関節数が少なく、しかも、全
長の短いマニプレータで痛む場合には、そのずれは殆ん
ど問題にならないが、原子力発電所笠で作業するロボッ
トのように、６軸以上の多自由度を右し、■つ、アーム
の長いマニプレータではエンコーダ９の回転指示値と、
アーム８の実際の動作日とのずれが累積されてかなり大
きな位置ずれを生じ、精度の要求される作業が難しくイ
ヱるという問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、多関節で、しかも、アーム長の長いマニプレータでも
、位置ずれを僅かに保つと共に、高精度の作業をも可能
にするマニプレータの制御１８Ｖ！の提供を目的とする
。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は、マニプレータの先端部に取付けたテレビカメ
ラと、所定の作業手順に従って前記マニプレータがとる
べき位置から児た前記テレビカメラの画像データを記憶
させてある記憶装置と、この記憶装置の画像データと前
記テレビカメラの画像データとを比較する画像処理装置
と、この画像処理装置の比較結果に塁づいて前記マニプ
レータがとるべき位置に対する位置ずれを求めると共に
、この位置ずれを補正するように前記マニプレータを制
御する制御部とを備えたことを特徴とするものである。

（作　用）本発明においては、マニプレータの先端部に取付けたテ
レビカメラの画像データと、あらかじめ、記憶させてあ
る画像データとが一致するようにマニプレータを制御す
ることにより、多数の関節に存在する検出位置と実際位
置との誤差とは関係なく、マニプレータの先端部をこれ
が本来とるべき位置に位置補正し、この結果、予定した
正しい位置で高精度の作業を行うようにする。

（実施例）第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は同実施例の主要素の取付状態を示す概略構成図で
ある。

これら各図において、小型のテレビカメラ２１がマニプ
レータ１の最先のアームに取付けられている。一方、記
憶装置２２には、所定の作業手順に従ってマニプレータ
１がとるべき位置からテレビカメラ２１の画像データを
あらかじめ記憶させておく。また、テレビカメラ２１か
ら得られる画像データと記憶装置２２から読出された画
像データとが画像処理装置２３で比較されるようになっ
ている。また、この画像処理装置２３の出力情報に基づ
いて、マニプレータがとるべき位置ずれを求めると共に
、この位置ずれを補正するように駆動用モータ等のアク
チュエータ２５を制御し、且つ、手先に対して所定の作
業指示を与える制御部２４が設けられている。

上記のように構成された本実施例の動作を、第３図のフ
ローチャートをも参照して以下に説明する。

今、マニプレータ１が上述した教示または軌道計算によ
って所定の位置に移動させられたものとし、続いて、こ
の実施例による制御を開始したとする。

先ず、第３図に示ずステップ１１１でテレビカメラ２１
の画像データが画像１ｉ！１理装置２３に取り込まれる
。続いて、ステップ１１２で、このテレビカメラ２２の
画像データと記憶装置２２の画像データ１１０とが画像
処理装置２３で比較され、その比較結果が制御部２４に
送り込まれる。

次に、ステップ１１３にて、制御部２４は画像処理装置
２３の比較結果に基づいて、本来マニプレータ１の先端
部がとるべき位置に対する位置ずれを求めると共に、こ
の位置ずれを補正するべくアクチュエータ２５を制御す
る。

なお、制御部２４が位置ずれを求めるとき、テレビカメ
ラ２１の画像の大小に応じて映像対象物との距離の違い
も同時に求めることになる。

かかる制御により、テレビカメラ２１の画像データと記
憶装置２２の画像データとが一致した段階、ずなわら、
テレビカメラを取付けた最先のアームの位置合わせが終
了した段階でステップ１１４に進み、制御部２４が手先
２で行なう作業を１旨示する。

また、この作業に続いて、次の作業に移る場合には、制
御部２４が次の画面内容に対応する画像データを読み出
す指示を与える。

かくして、この実施例によれば、テレビカメラ２１が所
定の位置で、所定の方向に向くように最先のアームが位
置合わけされることになり、この結果、多関節で、しか
も、アーム長が長いマニプレータでも正しい位置で高精
度の作業を行うことができる。

なお、上記実施例では、最先のアームにテレビカメラを
取付けたが、作業内容によっては先端から２番目のアー
ムに取付けるようにしてもよい。

また、上記実施例では１台のテレビカメラの画像データ
に基づいて位置合わせしたが、複数台のテレビカメラを
設置すると共に、これらの各画像データを用いて位置合
わＶずれば、より高精度の作業が可能となる。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、
マニプレータの先端部に取付けたテレビカメラの画像デ
ータと、あらかじめ記憶させてある画像データとが一致
するようにマニプレータを制御しているので、多数の関
節に存在する検出位置と実際位置との間に誤差がある場
合でもマニプレータの先端部を、これが本来とるべき位
置に位置補正するので、予定した正しい位置で高精度の
作業を行なうことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は同実施例の土要素の取付状態を示ず概略構成図、
第３図は同実施例の動作を説明するためのフローチャー
ト、第４図は多自由度のマニプレータの概略構成図、第
５図はこのマニプレータを制御２１１　Ｔるための従来
の制御方法を示ずフローチャート、第６図は一般的なマ
ニプレータの関節部Ｚの概略構成図である。１・・・マニプレータ、２・・・手先、３・・・直動関
節、４・・・回転関節、５・・・旋回関節、６・・・駆
動用モータ、７ａ〜７Ｃ・・・歯車、８・・・アーム、
２１・・・テレビカメラ、２２・・・記憶装２．２３・
・・画像処理装置、２４・・・制御部、２５・・・アク
チュエータ。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

マニプレータの先端部に取付けたテレビカメラと、所定
の作業手順に従って前記マニプレータがとるべき位置か
ら見た前記テレビカメラの画像データを記憶させてある
記憶装置と、この記憶装置の画像データと前記テレビカ
メラの画像データとを比較する画像処理装置と、この画
像処理装置の比較結果に基づいて前記マニプレータがと
るべき位置に対する位置ずれを求めると共に、この位置
ずれを補正するように前記マニプレータを制御する制御
部とを備えたことを特徴とするマニプレータの制御装置
。