JPS6249403A - Manipulator control device - Google Patents

Manipulator control device

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JPS6249403A
JPS6249403A JP60188769A JP18876985A JPS6249403A JP S6249403 A JPS6249403 A JP S6249403A JP 60188769 A JP60188769 A JP 60188769A JP 18876985 A JP18876985 A JP 18876985A JP S6249403 A JPS6249403 A JP S6249403A
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JP
Japan
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manipulator
program
manual
control
mask
Prior art date
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Application number
JP60188769A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomomasa Sato
知正 佐藤
Shigeoki Hirai
成興 平井
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Publication of JPS6249403A publication Critical patent/JPS6249403A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To control correspondingly a motion of a manipulator through a manual control device even in the course of an autonomous operation by a program, by providing a program interpreting device, a manual control data generating device, and a control system superposing device. CONSTITUTION:When a manual 11 is operated, a corresponding manual control data is generated by a manual control data generating device 12. When making the manual device 11 and a manipulator 16 correspond to each other as desired, a concept of a generalized coordinate is led into a manual control data. On the other hand, a fixed and predetermined program 13 is inputted to a program interpreting device 14, converted to a data which is suitable for controlling the manipulator 16 therein and outputted. When both such data are superposed by a control system superposing device 15, a forced operation corresponding to the manual operation can be executed by applying an interruption to an operation sequence of the manipulator 16, or, on the contrary, a device system in which the manual operation is a main operation mode can be backed up by a program.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、産業用ロボットのマニピュレータやマスク・
スレーブ・マニピュレータのスレーブ・マニピュレータ
等に対し、与えられた特定の作業を実行させるために用
いられるマニピュレータ制御装置における改良に関する
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention is applicable to manipulators and masks for industrial robots.
The present invention relates to improvements in a manipulator control device used to cause a slave manipulator or the like to execute a given specific task.

〈従来の技術〉 プログラムによる自律的作業実行能力を持つマニピュレ
ータ、例えば特に産業用ロボットのマニピュレータ等は
、従来、当該プログラムに応じて生成される軌道やトル
クに従い、制御装置によって一方的に動かされるのみで
あった。
<Prior Art> Manipulators that have the ability to perform tasks autonomously based on a program, such as manipulators for industrial robots in particular, have conventionally been moved only unilaterally by a control device according to a trajectory or torque generated according to the program. Met.

また、マスク・マニピュレータを操作者が動かすことに
より、当該動きに対応、追従させるように、空間的に別
途な位置に設けたスレーブ・マニピュレータの動きを遠
隔制御する(こうした制御モードを追従型制御と呼ぶ)
マスク・スレーブ・マニピュレータにあっても、中には
プログラム制御モードを持つものがあったが、従来、そ
うしたマスク・スレーブ・マニピュレータでプログラム
制御モードを選択した場合、他の制御モードは一切、無
効化され、やはり当該プログラムによってのみ、スレー
ブ・マニピュレータが一方的に動かされるだけであった
In addition, when the operator moves the mask manipulator, the movement of a slave manipulator installed at a separate spatial position is remotely controlled so that it corresponds to and follows the movement of the mask manipulator (this control mode is called tracking control). call)
Some mask slave manipulators had program control modes, but conventionally, when program control mode was selected with such mask slave manipulators, all other control modes were disabled. However, the slave manipulator was only moved unilaterally by the program.

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記した従来例のように、与えられたプログラムに従っ
てマニピュレータを制御し、特定の作業を行なう制御装
置では、プログラムは固定的なため、突発的な環境の変
化や予期し得ない事故には即応できないという問題があ
った。
<Problems to be solved by the invention> In a control device that controls a manipulator according to a given program to perform a specific task, as in the conventional example described above, the program is fixed, so sudden changes in the environment are not possible. There was a problem in that it was not possible to respond immediately to unexpected accidents.

例えばマニピュレータの移動先が不意に変化してしまっ
たり、あるいはマニピュレータの動作範囲中に障害物が
侵入してきたような場合、到底、これに旨く対処するこ
とはできず、所定の作業ができなくなったり、あるいは
マニピュレータが障害物にぶつかって破損したり等の事
故を防ぎきれなかった。ましてやマニピュレータにとっ
ての障害物が人間であったような場合には、単に機械的
、経済的な損失だけでは済まされない、文字通り致命的
な結果をも引き起こしかねなかった。
For example, if the destination of the manipulator changes unexpectedly, or if an obstacle enters the manipulator's operating range, there is no way to deal with it effectively, and it may become impossible to perform the specified work. Or, accidents such as the manipulator colliding with an obstacle and being damaged could not be prevented. Furthermore, in cases where the obstacle to the manipulator was a human being, it could cause not only mechanical and economic losses, but literally fatal consequences.

このような危険に対し、従来からもこうしたマニピュレ
ータ装置に非常停止装置を組入れたものも提案されては
いたが、こうした従来装置ではプログラムを中断した後
、再実行するとか、プログラム自体を作り直さなければ
ならない手間を必須としていた。これはマニピュレータ
の作業効率を著しく低減させる因となる。
In order to deal with this kind of danger, it has been proposed to incorporate an emergency stop device into such manipulator devices, but with these conventional devices, it is difficult to restart the program after it has been interrupted, or to recreate the program itself. It required unnecessary effort. This causes a significant reduction in the working efficiency of the manipulator.

本発明はこうした従来の実情に鑑みて成されたもので、
プログラムによる自動的、自律的な動作実行中にも、例
えばマスク・マニピュレータやティーチング・ペンダン
トその他、適当なる手動制御装置を介して操作者が意図
的な操作を為した場合には、それによってもマニピュレ
ータの動きを対応的に制御可能とせんとしたものである
The present invention has been made in view of these conventional circumstances.
Even when a program is executing an automatic or autonomous operation, if the operator performs an intentional operation via a mask manipulator, teaching pendant, or other suitable manual control device, the manipulator may The aim is to make it possible to control the movements of the

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明は次のような構成のマ
ニピュレータ制御装置を提供する。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the present invention provides a manipulator control device having the following configuration.

マニピュレータを自律的に動かすプログラムを解釈し、
該プログラムに対応したプログラム制御データを生成す
るプログラム解釈装置と;操作者が動かす手動装置の該
動きに従って所定の関係で対応的にマニピュレータを動
かすデータを生成する手動制御データ生成装置と:上記
プログラム制御データと上記手動制御データとを重畳す
る制御方式重畳装置と; を有して成るマニピュレータ制御装置。
Interpret the program that moves the manipulator autonomously,
a program interpretation device that generates program control data corresponding to the program; a manual control data generation device that generates data that moves the manipulator in a predetermined relationship in accordance with the movement of the manual device moved by the operator; and: the program control described above. A manipulator control device comprising: a control method superimposition device for superimposing data and the manual control data;

〈作 用〉 本発明の上記要旨構成中におけるプログラム解釈装置は
、あらかじめ用意されたプログラム命令を順次フェッチ
し、マニピュレータを制御すべきプログラム制御データ
を制御方式重畳装置に送る。
<Operation> The program interpretation device in the above-described gist of the present invention sequentially fetches program instructions prepared in advance, and sends program control data for controlling the manipulator to the control method superimposition device.

手動制御データ生成装置は、手動装置を操作者が操作し
たとき、これに対応させてマニピュレータを動かすのに
適当な対応関係にある手動制御データを生成してこれを
制御方式重畳装置に送る。
The manual control data generation device generates manual control data that has an appropriate correspondence to move the manipulator in response to the operation of the manual device by the operator, and sends this to the control method superimposition device.

制御方式重畳装置は上記二つのデータを重畳し、これに
よってマニピュレータを制御する。
The control method superimposition device superimposes the above two data and controls the manipulator accordingly.

もちろん、上記データに応じて実際にマニピュレータを
駆動する部分等は、公知既存の回路系や機械系を採用し
て良い。
Of course, a known existing circuit system or mechanical system may be used for the part that actually drives the manipulator according to the above data.

また、操作者が操作する手動装置は、マスク・マニピュ
レータ、ティーチング・ペンダント。
In addition, the manual devices operated by the operator are a mask manipulator and a teaching pendant.

ジョイ・スティック、マウス、キー・ボード、ライト・
ペン、タブレット等々、既存の任意の形態のものを使う
ことができ、ユニ・ラテラルでもパイ・ラテラルでも良
い。
joy stick, mouse, keyboard, light
Any existing form such as a pen, tablet, etc. can be used, and it may be uni-lateral or pie-lateral.

ユニ・ラテラルの場合、水制御装置を用いてのシーケン
スは一般に次のようになる。
In the case of unilaterals, the sequence using the water control device is generally as follows.

■手動装置の動きに応じて対応的な手動制御データを生
成し、制御方式重畳装置へ送る。
■Generate corresponding manual control data according to the movement of the manual device and send it to the control method superimposition device.

■与えられたプログラムからプログラム解釈装置によっ
てプログラム制御データを生成する。
■Generate program control data from a given program by a program interpreter.

■プログラムの動作命令の目標状態に至る途中状態を計
算し、それを制御方式重畳装置に送る。
(2) Calculate the state on the way to the target state of the program's operation command and send it to the control method superimposition device.

■上記両データからマニピュレータの移動状態を計算す
る。
■Calculate the movement state of the manipulator from both of the above data.

(つ上記計算結果のマニピュレータへの出力と動作実行
(Output the above calculation results to the manipulator and execute the operation.

(Φ上記■へ戻る。(ΦReturn to ■ above.

これに対し、パイ・ラテラルの場合は次のようになる。On the other hand, in the case of pi lateral, it is as follows.

■手動装置の動きに応じて対応的な手動制御データを生
成し、制御方式重畳装置へ送る。
■Generate corresponding manual control data according to the movement of the manual device and send it to the control method superimposition device.

■与えられたプログラムからプログラム解釈装置によっ
てプログラム制御データを生成する。
■Generate program control data from a given program by a program interpreter.

(■上記両データからマニピュレータの移動状態を計算
する。
(■ Calculate the movement state of the manipulator from both of the above data.

■上記計算結果をマニピュレータに送信し、作業を実行
させる。
■Send the above calculation results to the manipulator and have it execute the work.

(5)一方で上記計算結果を手動装置の移動先のデータ
に逆変換して手動装置へ送信し、操作者へ動きとしてフ
ィード°バックする争 (◇上記■へ戻る。
(5) On the other hand, the above calculation result is inversely converted into data on the movement destination of the manual device, transmitted to the manual device, and fed back to the operator as a movement (◇Return to ◇ above).

〈実 施 例〉 第1図には本発明の原理構成ないし基本的な一実施例と
してのマニピュレータ制御装置10が示されている。
<Embodiment> FIG. 1 shows a manipulator control device 10 as a principle configuration or a basic embodiment of the present invention.

既述したように、マスク・マニピュl/−タ、ティーチ
ング・ペンダント、ジョイ・スティック、マウス、キー
・ボード、ライト・ペン、タブレット等々、既存の任意
の形態のもので良い、そしてユニ・ラテラルでもパイ・
ラテラルでも良い手動装置11があり、これは操作者が
マニピュレータI6を意図するように動かすためである
As mentioned above, any existing form can be used, such as a mask manipulator, teaching pendant, joy stick, mouse, keyboard, light pen, tablet, etc., and even a unilateral device can be used. pie·
There is a manual device 11, which may be lateral, for the operator to move the manipulator I6 as intended.

手動装置11が動かされると、これに対応した手動制御
データが手動制御データ生成装ご12により生成される
When the manual device 11 is moved, manual control data corresponding to the movement is generated by the manual control data generation device 12.

このとき、当該手動装置とマニピュレータ16との間に
所求の対応付けをなすには、当該手動制御データに一般
化座標という概念を導入すると便宜である。
At this time, in order to create a desired correspondence between the manual device and the manipulator 16, it is convenient to introduce the concept of generalized coordinates into the manual control data.

例えば手動装置が既存のマスク・スレーブ・マニピュレ
ータ装置におけるマスク・マニピュレータであった場合
には、まず当該マスク・マニピュレータの関節角あるい
はcJJfl:I力に関し、必要な一般化座標を算出し
、これに基づいてスレーブ・マニピュレータとして構成
されているマニピュレータ18の駆動のための必要なデ
ータ変換処理をなうことが最も合理的で簡単である。
For example, if the manual device is a mask manipulator in an existing mask slave manipulator device, first calculate the necessary generalized coordinates regarding the joint angle or cJJfl:I force of the mask manipulator, and then calculate the necessary generalized coordinates based on this. It is most rational and simple to perform the necessary data conversion processing for driving the manipulator 18 configured as a slave manipulator.

ここにおいて一般化座標とは、通常の物理学系における
概念をここで問題にしたマスク・マニピュレータやスレ
ーブ・マニピュレータに援用した場合、当該マスク・マ
ニピュレータあるいはスレーブ・マニピュレータに対し
、既知の特定の関係にある空間内の点の運動を規定する
各物理量が張る空間を一般的に表現したものとなる。
In this case, generalized coordinates means that when a concept from a normal physical system is applied to the mask manipulator or slave manipulator discussed here, a known specific relationship is established for the mask manipulator or slave manipulator. It is a general representation of the space spanned by each physical quantity that defines the movement of a point within a certain space.

具体的には位置、姿勢(回転)、速度、角速度、加速度
、角加速度、並行力、回転力(トルク)′:Jを有する
。ただし、常にこれらの物理量を全て含んでいる必要は
なく、要するもののみ、選択すれば良い。
Specifically, it has position, attitude (rotation), speed, angular velocity, acceleration, angular acceleration, parallel force, and rotational force (torque)': J. However, it is not always necessary to include all of these physical quantities, and only the necessary ones may be selected.

例えば位置対称型のマスク・スレーブ・マニピュレータ
においては、それぞれマスク・マニピュレータ、スレー
ブ・マニピュレータが取付けられている台の一点を原点
とする直交座標系を想定し、マスク・マニピュレータ、
スレーブ・マニピュレータそれぞれの手先の位置や姿勢
、速度、角速度をもって一般化座標系とすれば良いし、
力逆送方式や力帰還方式のマスク・スレーブ・マニピュ
レータにおいては、位置、姿勢、速度、角速ビュレータ
における関節角の組そのものも、恒等変換により得られ
る一般化座標の一例である。
For example, in a position-symmetric mask slave manipulator, we assume an orthogonal coordinate system with the origin at one point on the base on which the mask manipulator and slave manipulator are attached, respectively.
The position, posture, velocity, and angular velocity of each hand of the slave manipulator may be used as a generalized coordinate system.
In mask slave manipulators using the force reversal method or the force feedback method, the position, orientation, velocity, and joint angle set in the angular velocity bulator are also examples of generalized coordinates obtained by identity transformation.

もちろん、用いる手動装置の形態ないし種類の如何によ
り、それぞれに適当なる対応関係の一般化座標群を得る
ことができる。換言すれば、マニピュレータ16とは異
なる機構系であったり、位置、姿勢や可動範囲が異なる
手動装置llであっても、一般化座標を用いれば、それ
らの間の適当なる対応付けは所定の変換データに基き比
較的容易に行なうことができる。
Of course, depending on the form or type of manual device used, generalized coordinate groups with appropriate correspondence can be obtained. In other words, even if the mechanical system is different from that of the manipulator 16, or the manual device ll has a different position, posture, or range of movement, if generalized coordinates are used, an appropriate correspondence between them can be achieved using a predetermined transformation. This can be done relatively easily based on data.

一方、固定の、そしてあらかじめ定められているプログ
ラム13は、プログラム解釈装置14に入力され、ここ
でマニピュレータ1Bを制御するのに相応しいデータに
変換されて出力される。このプログラム制御データも、
上記同様、−膜化座標表現されることが望ましい。
On the other hand, the fixed and predetermined program 13 is input to a program interpreter 14, where it is converted into data suitable for controlling the manipulator 1B and output. This program control data also
As above, it is desirable to express the -film coordinates.

こうした両データを制御方式重畳装置15にて重畳すれ
ば、プログラムに従って動作しているマこピュレータ1
6の当該動作シーケンスに割込みを掛け1手動操作に対
応した強制動作をさせることができるようになり、ある
いは逆に、手動動作を主たる動作モードとする装置系に
おいて、プログラムにより支援をすることができるよう
になる。
If these two data are superimposed by the control method superimposition device 15, the macomulator 1 operating according to the program
It is now possible to interrupt the relevant operation sequence in step 6 to perform a forced action corresponding to manual operation in step 1, or conversely, support can be provided by a program in a device system whose main operation mode is manual operation. It becomes like this.

本発明は、これまでプログラムによってのみ制御されて
いた産業用ロボットのマニピュレータ制御装置として手
動制御可能な制御装置とすることができるし、逆にこれ
まで追従型制御を基本としてきたマスク・スレーブ・マ
ニピュレータ装置にプログラム支援機能を付加する制御
装置とすることもできる。
The present invention can be used as a control device that can be manually controlled as a manipulator control device for an industrial robot, which has hitherto been controlled only by a program, and conversely, it can be used as a control device for a mask slave manipulator, which has hitherto been based on follow-up control. It can also be a control device that adds a program support function to the device.

第2図には、後者の場合で代表させて、より実際的に組
まれた本発明実施例が示されている。
FIG. 2 shows a more practically constructed embodiment of the invention, representing the latter case.

この実施例では、本発明の思想に加えて、通常の追従型
制御モードに他の制御モードとしての比率型制御と増分
型制御の双方を重畳(ちょうじよう)し得る機走や、後
述する拘束動作機能をも含んでいる。
In addition to the idea of the present invention, this embodiment provides a control mode in which both ratio type control and incremental type control as other control modes can be superimposed on the normal follow-up type control mode, and a control mode which will be described later. It also includes a constraint operation function.

この実施例においては、本発明要旨構成中で言う手動装
置11は、既存のマスク・スレーブ・マニピュレータ装
置17におけるマスク・マニピュレ−タ11となってい
る。
In this embodiment, the manual device 11 referred to in the gist of the present invention is the mask manipulator 11 in the existing mask slave manipulator device 17.

このマスク・マニピュレータ11がリンク型のものであ
る場合、当該マスク・マニピュレータの状態を検出する
マスク・マニピュレータ状態検出装置18は、各関節に
取り付けた公知既存の適当なる角度検出器等で構成する
ことができる。
When the mask manipulator 11 is of a link type, the mask manipulator state detection device 18 for detecting the state of the mask manipulator may be constituted by a known and existing suitable angle detector attached to each joint. Can be done.

このマスク・マニピュレータ状態検出装置18からの出
力による各関節の角度情報からマスク・マニピュレータ
の手先の直交座標系における六つの自由度の値、すなわ
ちX 、Y 、Zの各座標、及び各軸まわりの各回転角
A、B、Cを算出するマスク・マニピュレーター膜化座
標生成装置12−1は、第1図中の本発明で言う手動制
御データ生成装置12の一部をなしており、これは通常
の計算器等で構成することができる。
From the angle information of each joint output from the mask/manipulator state detection device 18, the values of the six degrees of freedom in the orthogonal coordinate system of the hand of the mask/manipulator, that is, the coordinates of X, Y, and Z, and the coordinates around each axis are determined. The mask/manipulator film coordinate generation device 12-1 that calculates each rotation angle A, B, and C forms a part of the manual control data generation device 12 referred to in the present invention in FIG. It can be configured with a calculator, etc.

一方、制御方式重畳装N15を含むデータ加工部19を
介して与えられる当該各時点での一般化座標JT X、
Y、Z;A、B、Ci、:関し、スレ、−ブ・マニピュ
レータ側では、スレーブ・マニピュレータ状jE逆変換
装置20により、スレーブ・マニピュレータの手先が対
応する位置、姿勢になるようなスレーブ・マニピュレー
タの各関節角の値を算出する。
On the other hand, the generalized coordinates JT
Y, Z; A, B, Ci,: On the slave manipulator side, the slave manipulator-like jE inverse conversion device 20 converts the slave manipulator so that the hand of the slave manipulator assumes the corresponding position and posture. Calculate the value of each joint angle of the manipulator.

そうして得られた各関節角の値を目標値とし、公知既存
の技術により構成されたスレーブ・マニピュレータ駆動
装置21は、スレーブ・マニピュレータ16の各関節に
取り付けられた図示していない適当なアクチュエータ、
例えば電気モータを駆動、制御して、当該目標値を実現
せんとする。
The slave manipulator drive device 21, which is constructed using known and existing technology and uses the thus obtained joint angle values as target values, uses an appropriate actuator (not shown) attached to each joint of the slave manipulator 16. ,
For example, an electric motor is driven and controlled to achieve the target value.

制御用記号列入力装置22は、木マスク・スレーブ・マ
ニピュレータ17の起動や停止等の全体制御を始め、各
部分装置への指令を記号で入力する。
The control symbol string input device 22 inputs commands to each partial device in symbols, including overall control such as starting and stopping the tree mask slave manipulator 17.

このような構成の下で、図示されたマスク・スレーブ・
マニピュレータ17には、プログラム13ヲ解釈し、制
御方式重畳装置15を介して上記追従制御に重畳させる
に適当な形態のデータを生成するプログラム解釈装置1
4が付属している。
Under such a configuration, the illustrated mask slave
The manipulator 17 includes a program interpretation device 1 that interprets the program 13 and generates data in a suitable form to be superimposed on the follow-up control via the control method superimposition device 15.
4 is included.

したがって、既に述べたように、このプログラム13に
従ってスレーブ・マニピュレータ16を動作させながら
、必要時には操作者の手動命令を強制付加できるし、逆
に追従制御を基本モードとしてスレーブ・マニピュレー
タ動作させているときにプログラムの支援を受けること
ができる。
Therefore, as mentioned above, while operating the slave manipulator 16 according to this program 13, manual commands from the operator can be forcibly added when necessary, and conversely, when the slave manipulator is operating with follow-up control as the basic mode. can receive program support.

装置15は、当該比δ制御指令入力装置23の各スイッ
チからの入力信号が続く間、対応する自由度の値を対応
する一定の速度で増加または減少さ小続ける。増減の速
度は当該比δ制御指令入力装置23に備えたスイッチや
制御用記号列入力装置22により、設定、変更すること
ができる。
The device 15 continues to increase or decrease the value of the corresponding degree of freedom at a corresponding constant speed while the input signal from each switch of the ratio δ control command input device 23 continues. The speed of increase/decrease can be set or changed using a switch provided in the ratio δ control command input device 23 or a control symbol string input device 22.

同様にして、図示されたマスク・スレーブ・マの増減を
指示できるスイッチ群が備えられている。
Similarly, a group of switches are provided that can instruct the number of mask slaves shown in the figure to be increased or decreased.

この増分型制御指令入力装置24に備えられている特定
のスイッチを一回、操作するたびに、制御方式重畳装置
15ではこのスイ−7チに対応する自由度の値を対応す
る一定量だけ、増加または減少する。これにより、−膜
化座標の任意の自由度の値が当該スイッチ群の選択操作
によりそれぞれ対応する一定量だけ、増減し、スレーブ
・マニビュ様、当該増分型制御指令入力装置24に備え
たスイッチや制御用記号列入力袋5122にて設定、変
更できる。
Each time a specific switch provided in the incremental control command input device 24 is operated, the control method superimposition device 15 changes the value of the degree of freedom corresponding to this switch by a corresponding fixed amount. Increase or decrease. As a result, the value of any degree of freedom of the membrane coordinates increases or decreases by a certain amount corresponding to the selection operation of the switch group. It can be set and changed using the control symbol string input box 5122.

本実施例においては、スレーブ・マニピュレータ16の
側からマスク・マニピュレータ11を追従制御できるよ
うにもなっている。すなわち、スレーブ・マニピュレー
タの状態を検出するスレーブ・マニピュレータ状態検出
装置25は、先のマスク・マニピュレータ用と同様、当
該スレーブ・マニピュレータ16の各関節に取り付けた
公知既存の適当なる角度検出器等で構成することができ
、このスレーブ・マニピュレータ状態検出装置25の出
力による各関節の角度情報からは、スレーブ・マニピュ
レータ16の手先の直交座標系における六つの自由度の
値、すなわちX、Y、Zの各座標、及び各軸まわりの各
回転角A、B、Cがスレーブ・マニピュレーター・膜化
座標生成装置26により算出される。
In this embodiment, the mask manipulator 11 can also be controlled to follow from the slave manipulator 16 side. In other words, the slave manipulator state detection device 25 that detects the state of the slave manipulator is composed of a known and existing suitable angle detector attached to each joint of the slave manipulator 16, as in the case for the mask manipulator described above. From the angle information of each joint output from the slave manipulator state detection device 25, the values of the six degrees of freedom in the orthogonal coordinate system of the hand of the slave manipulator 16, that is, each of X, Y, and Z, can be determined. The coordinates and the rotation angles A, B, and C around each axis are calculated by the slave manipulator/film coordinate generation device 26.

一方、データ加工部19を介して与えられる当該各時点
での一般化座標群X、Y、Z;A、B、Gに関し、マス
ク・マニピュレータ側では、マスク・マニピュレータ状
態逆変換装置27により、マスク・マニピュレータ11
の手先が対応する位置、姿勢になるようなマスク・マニ
ピュレータ11の各関節角の値を算出する。
On the other hand, regarding the generalized coordinate group X, Y, Z;・Manipulator 11
The value of each joint angle of the mask manipulator 11 is calculated so that the hand of the mask manipulator 11 assumes the corresponding position and posture.

そうして得られた各関節角の値を目標値とし、公知既存
の技術により構成されたマスタ・マニピュレータ駆動装
置28は、マスタ・マニピュレータ11の各関節に取り
付けられた図示していない適当なアクチュエータ、例え
ば電気モータを駆動、制御して、当該目標値を実現せん
とする。
The master manipulator drive device 28, which is constructed using known existing technology and uses the thus obtained joint angle values as target values, uses appropriate actuators (not shown) attached to each joint of the master manipulator 11. , for example, to drive and control an electric motor to achieve the target value.

上記の一般化座標生成装置1’#2Bにあっては、上記
穴つの自由度の値の算出に限らない外、場合によっても
っと少ない数の自由度に関しての演算を行なうようにな
っていても良いし、逆にトルク情報等も加えることがで
きる。
In the above generalized coordinate generation device 1'#2B, in addition to calculating the value of the degrees of freedom of the hole, it may be possible to perform calculations regarding a smaller number of degrees of freedom depending on the case. However, conversely, torque information etc. can also be added.

例えばスレーブ・マニピュレータがマスク・マニピュレ
ータの動きに追従せんとして発生したトルクを一般化座
標生成装置2Bによってトルク情報として算出し、これ
からマスク・マニピュレータ状態逆変換装置27により
、マスク・マニピュレータの関節力を算出してこの力を
目標値とし、マスク・マニピュレータ駆動装置28によ
って図示していない適当なアクチュエータを制御する等
が考えられる。また、特殊な場合には、関節力の伝達機
構にのみ、既述してきた構成部分を適用することも可能
ではある。
For example, the torque generated when the slave manipulator tries to follow the movement of the mask manipulator is calculated as torque information by the generalized coordinate generation device 2B, and from this, the joint force of the mask manipulator is calculated by the mask manipulator state inversion device 27. It is conceivable to use this force as a target value and control an appropriate actuator (not shown) using the mask manipulator drive device 28. Furthermore, in special cases, it is possible to apply the components described above only to the joint force transmission mechanism.

図示の場合にはさらに、操作者がマスク・マニピュレー
タ11を操作しているか否かを検出するマスク・マニピ
ュレータ操作検出装置28も設けられていて、その検出
信号はデータ加工部18に入力されている。
In the illustrated case, a mask manipulator operation detection device 28 is further provided to detect whether or not the operator is operating the mask manipulator 11, and the detection signal is inputted to the data processing section 18. .

これは、操作者がマスク・マニピュレータ11から手を
離したとき以降、マスク・マニピュレータが外力によっ
て動かされないように、当該データ加工部18から制動
信号を送ってマスク・マニピュレータに制動を掛けるた
めである。
This is to apply braking to the mask manipulator by sending a braking signal from the data processing unit 18 so that the mask manipulator is not moved by external force after the operator releases his/her hand from the mask manipulator 11. .

しかるに、データ加工部ls内に設けられた変換データ
生成装置12−2は、データ生成を指令されると(指令
部は図示していない)、その時点でのマスク・マニピュ
レータの一般化座標とスレーブ・マニピュレータの一般
化座標との間の所求の対応材はデータ(座標変換データ
)を生成する。
However, when the conversion data generation device 12-2 provided in the data processing unit ls is instructed to generate data (the command unit is not shown), it generates the generalized coordinates of the mask manipulator and the slave data at that time. - The desired correspondence between the generalized coordinates of the manipulator generates data (coordinate transformation data).

これを受けた座標系対応付は装置12−3では、マスク
・マニピュレータの一般化座標をスレーブ・マニピュレ
ータのそれに変換すること、また望ましくはその逆も行
なう。
In the coordinate system mapping device 12-3 that receives this, the generalized coordinates of the mask manipulator are converted to those of the slave manipulator, and preferably vice versa.

したがって、これら変換データ生成装置12−2や座標
系対応付は装置 12−3は、マスク・マニピュレータ
を一般化して各種任意の手動装置11と見れば顕かなよ
うに、第1図中の手動制御データ生成装置l12の一部
をなす。
Therefore, these conversion data generation device 12-2 and coordinate system correspondence device 12-3 are the manual control devices shown in FIG. It forms part of the data generation device l12.

こうした場合、既述した各種制御方式の重畳はこの変換
データに関して行なわれる。ただし、制御方式の重畳は
マスク・マニピュレータ11の一般化座標、スレーブ・
マニピュレータ16の一般化座標のいづれにおいてなす
ものとしても良いし、比率制御指令入力装置23、増分
型制御指令入力装置24ヲマスク・マニピュレータ側用
、スレーブ・マニピュレータ側用に個々に用意しても良
い。
In such a case, the various control methods described above are superimposed on this converted data. However, the superposition of the control method is based on the generalized coordinates of the mask manipulator 11, the slave
It may be done at any of the generalized coordinates of the manipulator 16, or the ratio control command input device 23 and the incremental control command input device 24 may be provided separately for the mask manipulator side and the slave manipulator side.

しかし一般には、これら指令装置23 、24は、マス
ク・マニピュレータ側用、スレーブ・マニピュレータ側
用のいづれか一方の側で用意されていれば十分である。
However, in general, it is sufficient that these command devices 23 and 24 are provided on either the mask manipulator side or the slave manipulator side.

この実施例ではまた、拘束動作条件をも設定可能として
いる。
In this embodiment, it is also possible to set constraint operating conditions.

拘束動作とは、既述のように一般化座標表現されたスレ
ーブ・マニピュレータ1Bの動作に関し、指定された自
由度の値を所定の値に固定したり、他の自由度の値との
間に特定の関係を維持させたりすることを言う。
Constraint motion refers to the motion of the slave manipulator 1B expressed in generalized coordinates as described above, such as fixing the value of a specified degree of freedom to a predetermined value or changing the value between it and the value of another degree of freedom. Say something about maintaining a particular relationship.

例えばスレーブ・マニピュレータの手先が三次元直交座
標系において一般化座標表現されているとき、X軸まわ
りの回転角だけを一定の値に固定したり、X座標とY座
標の値が一致するような関係の運動にのみ、限定したり
することである。
For example, when the hand of a slave manipulator is expressed in generalized coordinates in a three-dimensional orthogonal coordinate system, it is possible to fix only the rotation angle around the X axis to a constant value, or to make the values of the X and Y coordinates match. It is to limit it only to related movements.

この第2図に示された実施例のマスク・スレーブ・マニ
ピュレータ装置17では、必要とするそれぞれの拘束動
作を、拘束動作指令入力装置32により、適当なる記号
列のデータで与えることができる。また、拘束動作選択
入力装置33は、どの拘束動作を選ぶかを指令するもの
である。
In the mask slave manipulator device 17 of the embodiment shown in FIG. 2, each required restraint motion can be given as data in an appropriate symbol string through the restraint motion command input device 32. Further, the restraint motion selection input device 33 is for instructing which restraint motion to select.

このようにして与えられた拘束動作は、当該拘束動作指
令データとスレーブ・マニピュレータ16から回路25
 、28を介して与えられる一般化座標との値に基づい
て拘束すべき座標値を生成し、これを制御方式重畳装置
15に送ることにより実現される゛。
The constraint motion given in this way is transmitted from the constraint motion command data and the slave manipulator 16 to the circuit 25.
, 28 to generate the coordinate values to be constrained based on the values of the generalized coordinates, and send these to the control method superimposition device 15.

またこうした拘束動作は、スレーブ・マニピュレータI
8に代えて、あるいは加えて、マスク・マニピュレータ
状態逆変換装置27とマスク・マニピュレータ駆動装置
28を介することにより、マスク・マニピュレータ11
に対しても与えることができる。なお、拘束動作指令入
力装置32は、先に述べた制御用記号列入力装置22で
兼用することも可能である。
In addition, such a restraining operation is performed by the slave manipulator I.
Instead of or in addition to 8, the mask manipulator 11 is
It can also be given to Note that the aforementioned control symbol string input device 22 can also be used as the constraint motion command input device 32.

上記各種制御方式゛の重畳は、例えばマスク・マニピュ
レータ11の握り部分の適当な位置に設けた制御指令ス
イッチ群により、操作者の手元から指令するようにする
こともできる。このようにすればもちろん、作業性は極
めて高いものとなる。
The superimposition of the various control methods described above can also be commanded from the operator's hand, for example, by a group of control command switches provided at appropriate positions on the grip portion of the mask manipulator 11. Of course, if this is done, the workability will be extremely high.

以上、詳記したが、本発明の技術思想は、要旨構成中に
見られるように、そしてまた第1図及び第2図の実施例
中の構成に見られるように、プログラム制御モードと手
動制御モードとを重畳させ得るようにすることにあるか
ら、原則的には当該プログラム制御モードや手動モード
以外の制御方式の重畳や拘束動作には無関係で、それら
は決して限定的なものではない、ただし、第2図に示さ
れるようなマスク・スレーブ・マニピュレータ装置構成
は極めて望ましく、現在考え得る最も進んだタイプと言
って差支えないし、またもちろん、既述したように、本
発明はマスク・スレーブ・マニピュレータ装置に限らず
、プログラム制御により自律的動作をするのを原則とし
てきた各種産業ロボットに広く応用できることは顕かで
ある。
As described above in detail, the technical idea of the present invention is that, as seen in the summary structure and also in the structure of the embodiment of FIGS. 1 and 2, the program control mode and manual control mode Therefore, in principle, it has nothing to do with the superimposition or constraint operation of control methods other than the program control mode or manual mode, and these are by no means limiting, however. The mask slave manipulator device configuration as shown in FIG. It is clear that the invention can be widely applied not only to equipment but also to various industrial robots, which in principle operate autonomously through program control.

〈発明の効果) 本発明によれば、マニピュレータがプログラム制御によ
って自律的な動作実行中にある時においても、障害物に
衝突するのを回避する動作を手動装置を介して当該マニ
ピュレータに重畳させることができる。
<Effects of the Invention> According to the present invention, even when the manipulator is executing an autonomous operation under program control, an operation to avoid colliding with an obstacle can be superimposed on the manipulator via a manual device. I can do it.

例えばベルト・コンベアで運ばれてきた部品をパレット
に並べる作業をプログラムにより実行しているロボット
があった場合、当該ロボットのマニピュレータの軌道中
に人間が入り込んできてしまったようなときにも、本発
明を適用してあれば手動装置によりその人間を避ける動
作が可能となり、重大な事故は防ぐことができる。
For example, if there is a robot that uses a program to arrange parts carried by a belt conveyor onto pallets, the robot will be able to run the program even if a human enters the trajectory of the robot's manipulator. If the invention is applied, a manual device can be used to avoid the person, and serious accidents can be prevented.

あるいは災害現場にマスク・スレーブ・マニピュレータ
装置を持ち込み、投げ出された箱詰めのビンを一木一本
回収する作業をプログラム制御で実行している最中に、
そのスレーブ・マニピュレータの動作範囲に突発的に岩
等がころがってきたような場合には、マスク・マニピュ
レータを手動操作して一時的にスレーブ・マニピュレー
タの軌道を変えてその岩との衝突を避けてやること等も
できる。
Or, while bringing a mask slave manipulator device to a disaster site and using program control to retrieve thrown out boxes of bottles one by one,
If a rock or the like suddenly falls into the operating range of the slave manipulator, manually operate the mask manipulator to temporarily change the trajectory of the slave manipulator to avoid collision with the rock. I can also do things.

そしてこれらの場合、障害物がマニピュレータの動作範
囲外に出た後には、通常のプログラム制御で作業を続行
することが可能となる。プログラムを作り直したり、作
業を始めからやり直す必要も特にはない。
In these cases, once the obstacle is out of the operating range of the manipulator, the work can be continued under normal program control. There is no need to rewrite the program or start over from the beginning.

さらに、プログラムによる自律的な動作実行中に手動装
置を止めることでその動作を中断させること等も可能と
なる0例えば、組立作業中にマニピュレータが把持した
部品を設置すべき目標位置がプログラムにより設定され
た位置と異なってしまったような場合、マスク・マニピ
ュレータの動きを止めることで当該自律的動作を一時的
に中断させることができる。
Furthermore, it is also possible to interrupt the operation by stopping the manual device while the program is executing an autonomous operation. For example, the program can set the target position where the parts gripped by the manipulator should be placed during assembly work. If the position differs from the original position, the autonomous operation can be temporarily interrupted by stopping the movement of the mask manipulator.

またプログラムされた作業を実行中にそのプログラムを
作成したときには考慮されていなかった新たな動作を手
動装置を介して教示し、その結果を修正されたプログラ
ムとして利用すること等もできる。
Furthermore, while a programmed work is being executed, a new action that was not considered when the program was created can be taught via a manual device, and the results can be used as a modified program.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるマニピュレータ制御装置の基本的
な実施例の概略構成図、第2図は本発明をより具体的に
応用した実施例の概略構成図、である。 図中、11はマスク・マニピュレータ等の手動装置、1
2は手動制御データ生成装置、12−1は一般化座標生
成装置、12−2は変換データ生成装置、12−3は座
標系対応材は装置、13はプログラム、14はプログラ
ム制御データ生成装置、15は制御方式重畳装置、IB
は本発明により制御されるマニピュレータ、17はマス
ク・スレーブ・マニピュレータ装指令入力装置、32は
拘束動作指令入力装置、33ば拘束動作選択入力装置、
である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a basic embodiment of a manipulator control device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of an embodiment to which the present invention is more specifically applied. In the figure, 11 is a manual device such as a mask manipulator, 1
2 is a manual control data generation device, 12-1 is a generalized coordinate generation device, 12-2 is a conversion data generation device, 12-3 is a coordinate system compatible material device, 13 is a program, 14 is a program control data generation device, 15 is a control method superimposition device, IB
17 is a mask/slave manipulator installation command input device; 32 is a constraint motion command input device; 33 is a constraint motion selection input device;
It is.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 マニピュレータを自律的に動かすプログラムを解釈し、
該プログラムに対応したプログラム制御データを生成す
るプログラム解釈装置と; 操作者が動かす手動装置の該動きに従って所定の関係で
対応的にマニピュレータを動かすデータを生成する手動
制御データ生成装置と; 上記プログラム制御データと上記手動制御データとを重
畳する制御方式重畳装置と; を有して成るマニピュレータ制御装置。
[Claims] Interpreting a program to autonomously move a manipulator,
a program interpretation device that generates program control data corresponding to the program; a manual control data generation device that generates data that moves the manipulator in a predetermined relationship in accordance with the movement of the manual device moved by the operator; A manipulator control device comprising: a control method superimposition device for superimposing data and the manual control data;
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03280103A (en) * 1990-03-29 1991-12-11 Okuma Mach Works Ltd Numerical controller
WO2017033353A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 川崎重工業株式会社 Remote control robot system
WO2019107454A1 (en) * 2017-11-28 2019-06-06 川崎重工業株式会社 Skill transferring machinery

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59135507A (en) * 1983-01-22 1984-08-03 Hitachi Constr Mach Co Ltd Play-back control system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59135507A (en) * 1983-01-22 1984-08-03 Hitachi Constr Mach Co Ltd Play-back control system

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03280103A (en) * 1990-03-29 1991-12-11 Okuma Mach Works Ltd Numerical controller
JPWO2017033377A1 (en) * 2015-08-25 2018-07-05 川崎重工業株式会社 Robot system
US10932874B2 (en) 2015-08-25 2021-03-02 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Remote control robot system
JPWO2017033363A1 (en) * 2015-08-25 2018-07-05 川崎重工業株式会社 Robot system
WO2017033377A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 川崎重工業株式会社 Robot system
JP2022119943A (en) * 2015-08-25 2022-08-17 川崎重工業株式会社 Industrial robot and operating method thereof
CN107848114A (en) * 2015-08-25 2018-03-27 川崎重工业株式会社 Industrial robot and its method of operation
KR20180039133A (en) * 2015-08-25 2018-04-17 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 Robot system
US11116593B2 (en) 2015-08-25 2021-09-14 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Robot system
JPWO2017033376A1 (en) * 2015-08-25 2018-06-14 川崎重工業株式会社 Industrial robot and driving method thereof
JPWO2017033352A1 (en) * 2015-08-25 2018-06-14 川崎重工業株式会社 Industrial remote control robot system
JPWO2017033356A1 (en) * 2015-08-25 2018-06-14 川崎重工業株式会社 Robot system
WO2017033353A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 川崎重工業株式会社 Remote control robot system
WO2017033376A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 川崎重工業株式会社 Industrial robot and operation method thereof
CN107848112A (en) * 2015-08-25 2018-03-27 川崎重工业株式会社 Robot system
JPWO2017033353A1 (en) * 2015-08-25 2018-06-07 川崎重工業株式会社 Remote control robot system
US10631941B2 (en) 2015-08-25 2020-04-28 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Robot system
US11039895B2 (en) 2015-08-25 2021-06-22 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Industrial remote control robot system
CN107848114B (en) * 2015-08-25 2021-04-20 川崎重工业株式会社 Industrial robot and method for operating same
US10856945B2 (en) 2015-08-25 2020-12-08 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Industrial robot and method of operating the same
WO2017033363A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 川崎重工業株式会社 Robot system
JP2021053802A (en) * 2015-08-25 2021-04-08 川崎重工業株式会社 Industrial robot and operation method thereof
JPWO2019107455A1 (en) * 2017-11-28 2020-11-19 川崎重工業株式会社 Skill transfer machinery
JPWO2019107454A1 (en) * 2017-11-28 2020-11-19 川崎重工業株式会社 Skill transfer machinery
WO2019107455A1 (en) * 2017-11-28 2019-06-06 川崎重工業株式会社 Skill transferring machinery
WO2019107454A1 (en) * 2017-11-28 2019-06-06 川崎重工業株式会社 Skill transferring machinery

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