JPS63174893A - Manipulator - Google Patents
ManipulatorInfo
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- JPS63174893A JPS63174893A JP174187A JP174187A JPS63174893A JP S63174893 A JPS63174893 A JP S63174893A JP 174187 A JP174187 A JP 174187A JP 174187 A JP174187 A JP 174187A JP S63174893 A JPS63174893 A JP S63174893A
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- joint
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明はマニプレータ、特に周囲に何等かの構造物が存
在する狭隘な場所で使用するに適する絶対的位置精度を
必要とするマニプレータに係る。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a manipulator, which requires absolute positional accuracy suitable for use in a narrow space, especially where there are some structures around it. This relates to a manipulator.
(従来の技術)
従来の産業用マニプレータ等は、高位置精度を称しては
いるもののこの精度は再現性に関する位置精度であって
、マニプレータのベースを基点として任意の先端部座標
を与えた場合、どの程度その座標に近付けるかを示す絶
対的位置精度を意味するものではない。(Prior Art) Although conventional industrial manipulators claim to have high positional accuracy, this accuracy is a positional accuracy related to repeatability, and when arbitrary tip coordinates are given from the base of the manipulator, It does not mean absolute positional accuracy indicating how close to the coordinates.
通常のマニプレータは、アクチュエータに直結したイン
クリメンタルなエンコーダを有しているため、アクチュ
エータからギヤヘッドを介して出力される先端部の位置
(ギヤの遊び等による誤差を含む)を検出していない。Since a normal manipulator has an incremental encoder directly connected to the actuator, it does not detect the position of the tip output from the actuator via the gear head (including errors due to gear play, etc.).
(発明が解決しようとする問題点) 従って、前記の絶対的位置精度の点から見ると。(Problem to be solved by the invention) Therefore, from the point of view of the above-mentioned absolute positional accuracy.
誤差を生じることは避けられない。極端なことを云えば
、アクチュエータとギヤヘッドとが空・耘していても、
ロボットコントローラは異常を検出することはできない
。また、インクリメンタルエンコーダを使用しているた
め、事故や、誤操作によるエンコーダのクリアや、ノイ
ズによるミスカウント等があると、現在のマニプレータ
の姿勢がわからなくなってしまう。It is inevitable that errors will occur. To put it in an extreme way, even if the actuator and gearhead are empty,
The robot controller cannot detect abnormalities. Furthermore, since an incremental encoder is used, if there is an accident, the encoder is cleared due to an erroneous operation, or a miscount due to noise, the current posture of the manipulator becomes unclear.
狭隘な場所にマニプレータを挿入して使用している場合
には、マニプレータを元の状態に戻すことが困難となり
、周囲の構造物等に損傷を及ぼすおそれがある。When the manipulator is inserted and used in a narrow place, it becomes difficult to return the manipulator to its original state, which may cause damage to surrounding structures and the like.
本発明は上記の事情に基づきなされたもので、絶対的位
置精度が得られ、しかも事故や誤操作等によりエンコー
ダのカウントが狂わされても、元の状態に復帰すること
ができるマニプレータを提供する。The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and provides a manipulator that can obtain absolute position accuracy and can return to its original state even if the encoder count is messed up due to an accident or erroneous operation.
(問題点を解決するための手段)
本発明のマニプレータは、マニプレータ先端部を駆動す
るアクチュエータに直結したインクリメンタルエンコー
ダと、アクチュエータによりギヤヘッド、傘歯車機構を
介して駆動される関節軸に直結したアブソリュートエン
コーダとを設けたことを特徴とする。(Means for Solving Problems) The manipulator of the present invention includes an incremental encoder directly connected to an actuator that drives the tip of the manipulator, and an absolute encoder directly connected to a joint shaft driven by the actuator via a gear head and a bevel gear mechanism. It is characterized by having the following.
(作用)
上記構成の本発明マニプレータにおいては、前記インク
リメンタルエンコーダ、アブソリュートエンコーダの出
力を使用し、適切な制御回路を使用してアクチュエータ
を制御すれば、関節部の出力軸に関する制御のみをする
場合に生じる歯車系のバツクラツシ等を原因とする先端
部の位置誤差を解消でき、さらに運動の不安定性を解消
することができる。(Function) In the manipulator of the present invention having the above configuration, if the outputs of the incremental encoder and absolute encoder are used and the actuator is controlled using an appropriate control circuit, it is possible to control only the output axis of the joint part. It is possible to eliminate positional errors at the tip caused by backlash in the gear system, and further to eliminate instability of movement.
(実施例)
第1図は本発明一実施例のマニプレータの一関節部の構
成を示す模式図である。この図において、マニプレータ
1の関節部2は、筒体3内に収容され関節部のアクチュ
エータとなるDCモータ4゜このDCモータ4により駆
動されるギヤヘッド5、ギヤヘッド5の出力軸5aに連
結した1箇の大傘歯車6aと、この大傘歯車6aに噛合
する1対の小傘歯車6bとを有し、前記1対の小傘歯車
6bを中央片7aにその一方は可回動に、他方は固定支
持する口字状の関節軸7とを有する。大傘歯車6a、同
6bと、関節軸7とは傘歯車機構6を構成する。(Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of one joint of a manipulator according to an embodiment of the present invention. In this figure, the joint part 2 of the manipulator 1 is housed in a cylindrical body 3 and serves as an actuator for the joint part, including a DC motor 4, a gear head 5 driven by the DC motor 4, and a gear head 5 connected to an output shaft 5a of the gear head 5. It has a large bevel gear 6a and a pair of small bevel gears 6b that mesh with the large bevel gear 6a, and the pair of small bevel gears 6b are mounted on a central piece 7a, one of which is rotatable and the other. has a mouth-shaped joint shaft 7 that is fixedly supported. The large bevel gears 6a and 6b and the joint shaft 7 constitute a bevel gear mechanism 6.
この関節軸7の両脚片7bの先端にはマニプレータ先端
部1aが固着され、さらに関節軸7の中央片7aの筒体
3から突出した延長部にはアブソリュートエンコーダ8
が取り付けられている。A manipulator tip 1a is fixed to the tips of both leg pieces 7b of the joint shaft 7, and an absolute encoder 8 is attached to an extension of the center piece 7a of the joint shaft 7 that protrudes from the cylinder body 3.
is installed.
また、DCモータ4にはブレーキ9.タコジェネレータ
10が付属されている。図中、11はDCモータ4直結
のインクリメンタルエンコーダ、12は先端部1aの位
置検出を行うリミットスイッチを示す。The DC motor 4 also has a brake 9. A tacho generator 10 is attached. In the figure, 11 is an incremental encoder directly connected to the DC motor 4, and 12 is a limit switch for detecting the position of the tip 1a.
DCモータ4を回転させれば、ギヤヘッド5を介して大
傘歯車6aが低速で回転され、小傘歯車6bも回転され
る。而して、小傘歯車6bの中で中央片7aに固定支持
されたものが関節軸7を回動させ、先端部1aを関節軸
7の中央片7aを軸として揺動させる。この図には1箇
の関節のみを示したが、マニプレータに複数の関節があ
る場合にもそれ等の関節は前記と同様に構成されている
。When the DC motor 4 is rotated, the large bevel gear 6a is rotated at low speed via the gear head 5, and the small bevel gear 6b is also rotated. Thus, the small bevel gear 6b that is fixedly supported by the center piece 7a rotates the joint shaft 7, causing the distal end portion 1a to swing about the center piece 7a of the joint shaft 7. Although only one joint is shown in this figure, even if the manipulator has a plurality of joints, those joints are constructed in the same manner as described above.
上記構成の本発明のマニプレータにおいては、インクリ
メンタルエンコーダ11と、アブソリュートエンコーダ
8との間には、ギヤヘッド5と傘歯車機構6とが介在さ
れているため、ギヤヘッド5や傘歯車機構6の遊びが原
因で前記両エンコーダ間にずれを生じる。In the manipulator of the present invention having the above configuration, since the gear head 5 and the bevel gear mechanism 6 are interposed between the incremental encoder 11 and the absolute encoder 8, play in the gear head 5 and the bevel gear mechanism 6 may be the cause. This causes a deviation between the two encoders.
本発明のマニプレータの制御は第2図に示す制御回路に
よって行われる。オペレータまたはホストコンピュータ
により、先端部1aの座標、その姿勢、移動速度のデー
タが補間演算回路20にインプットされると、補間演算
回路20は前記データとアブソリュートエンコーダ8か
らインプットされた現在の姿勢に関するデータとを比較
し、関節の微小時間毎の角度誤差(インクリメンタルエ
ンコーダのカウント値に換算)を求める。同時にアブソ
リュートエンコーダ8のデータを変換器21、カウンタ
値変換器22を経由してインクリメンタルエンコーダ1
1のカウンタ回路23にプリセットする。タイミング回
路24はタイミングパルスを発生し、速度算出回路25
はそれを受けて関節の速度データを求め、サーボドライ
バ26に向けて出力する。The manipulator of the present invention is controlled by a control circuit shown in FIG. When the operator or the host computer inputs data on the coordinates of the tip 1a, its posture, and moving speed to the interpolation calculation circuit 20, the interpolation calculation circuit 20 combines the data with the data regarding the current posture input from the absolute encoder 8. The angle error (converted to the count value of the incremental encoder) of the joint at each minute time is determined by comparing the At the same time, data from absolute encoder 8 is transferred to incremental encoder 1 via converter 21 and counter value converter 22.
1 counter circuit 23. The timing circuit 24 generates timing pulses, and the speed calculation circuit 25
receives the data, calculates joint velocity data, and outputs it to the servo driver 26.
また、タイミング回路24はカウンタ値変換回路22に
対してタイミングパルスを送り、アブソリュートエンコ
ーダ8のカウンタ値をインクリメンタルエンコーダ11
のカウンタ値にプリセットする。Further, the timing circuit 24 sends a timing pulse to the counter value conversion circuit 22, and converts the counter value of the absolute encoder 8 to the incremental encoder 11.
preset to the counter value.
なお、第2図において、27はオペレータまたは緊急停
止スイッチ、28−1.28−2はリレー接点を示して
いる。In addition, in FIG. 2, 27 indicates an operator or an emergency stop switch, and 28-1, 28-2 indicates a relay contact.
上記の制御ルーチンによってアクチュエータの制御を行
う。The actuator is controlled by the above control routine.
上記のようにすれば、アブソリュートエンコーダ8の与
える先端部1aの実際の状態に関するデータと、インク
リメンタルエンコーダ11によるデータとにより、刻々
誤差を修正しながら関節(先端部1a)を駆動するので
、先端部1aの速度の不安定が解消され、同時に先端部
1aの絶対位置精度が得られることとなる。With the above method, the joint (the tip 1a) is driven while correcting the error moment by moment based on the data regarding the actual state of the tip 1a given by the absolute encoder 8 and the data from the incremental encoder 11. The instability of the speed of the tip 1a is eliminated, and at the same time, the absolute position accuracy of the tip 1a is obtained.
第3図はA点、B点間の補間ポイントでは先端部の位置
を出力軸位置センサで求め、A点B点およびA点B点間
では出力軸センサでをアクチュエータ直結のセンサをチ
ェックしながら、駆動がなされることを示す。なお、こ
の図において今はひねり関節を示し、0は曲げ関節を示
している。Figure 3 shows the position of the tip at the interpolation point between points A and B using the output shaft position sensor, and between points A and B while checking the sensor directly connected to the actuator. , indicates that the drive is performed. In this figure, a twisting joint is shown, and 0 indicates a bending joint.
なお、本発明は上記実施例に限定されない。例えば、ア
ブソリュート、インクリメンタル各エンコーダに代え、
ポテンショメータやレゾルバを使用してもよい。Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, instead of absolute and incremental encoders,
Potentiometers or resolvers may also be used.
[発明の効果]
上記から明らかなように本発明のマニプレータにおいて
は、関節部の出力軸に関する制御のみをする場合に生じ
る歯車系のバックラッシを原因とする先端部の位置誤差
を解消でき、さらに運動の不安定性を解消することがで
きる。[Effects of the Invention] As is clear from the above, in the manipulator of the present invention, it is possible to eliminate the positional error of the tip caused by the backlash of the gear system that occurs when controlling only the output shaft of the joint, and furthermore, the manipulator of the present invention can The instability of can be eliminated.
また、インクリメンタルエンコーダのカウンタ値が何等
かの原因で異常となっても、制御回路による補正がなさ
れるので、マニプレータの信頼性は向上される。Further, even if the counter value of the incremental encoder becomes abnormal for some reason, the control circuit corrects it, thereby improving the reliability of the manipulator.
Claims (1)
たインクリメンタルエンコーダと、アクチュエータによ
りギヤヘッド、傘歯車機構を介して駆動される関節軸に
直結したアブソリユートエンコーダとを設けたことを特
徴とするマニプレータ。A manipulator comprising: an incremental encoder directly connected to an actuator that drives the tip of the manipulator; and an absolute encoder directly connected to a joint shaft driven by the actuator via a gear head and a bevel gear mechanism.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62001741A JP2554643B2 (en) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | Manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
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JPS63174893A true JPS63174893A (en) | 1988-07-19 |
JP2554643B2 JP2554643B2 (en) | 1996-11-13 |
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ID=11509989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP62001741A Expired - Fee Related JP2554643B2 (en) | 1987-01-09 | 1987-01-09 | Manipulator |
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
KR102057236B1 (en) * | 2017-11-02 | 2019-12-18 | 조형진 | A Driving Controller Based on a Detecting Module and Integrated with a Actuator |
KR102003485B1 (en) * | 2017-11-02 | 2019-07-24 | 조형진 | An Actuating Apparatus Having a Structure Integrated with a Module for Regulating an Angle of a Driving Output Shaft |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5866692A (en) * | 1981-10-19 | 1983-04-20 | 日産自動車株式会社 | Position detector |
JPS61294510A (en) * | 1985-06-24 | 1986-12-25 | Nissan Motor Co Ltd | Absolute position detector |
-
1987
- 1987-01-09 JP JP62001741A patent/JP2554643B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5866692A (en) * | 1981-10-19 | 1983-04-20 | 日産自動車株式会社 | Position detector |
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JP2554643B2 (en) | 1996-11-13 |
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