JPS63260779A - Direct teaching control system - Google Patents

Direct teaching control system

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JPS63260779A
JPS63260779A JP9539587A JP9539587A JPS63260779A JP S63260779 A JPS63260779 A JP S63260779A JP 9539587 A JP9539587 A JP 9539587A JP 9539587 A JP9539587 A JP 9539587A JP S63260779 A JPS63260779 A JP S63260779A
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JP
Japan
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robot
hand
singularity
arm
force
Prior art date
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Pending
Application number
JP9539587A
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Japanese (ja)
Inventor
西本 克史
彰彦 矢吹
豊 吉田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概要〕 この発明は、手先にかかる力を検出する力センサをもつ
ロボットの直接教示制御方式において、ロボットの手先
に加えた力の方向に当該手先を移動させて教示する際に
、手先が特異点の範囲に侵入した場合、座I!!変換に
伴って生じる特異点近傍で速度信号が過大になってしま
い、手先が急激に移動される問題を解決するため、ロボ
ットの手先が特異点の近傍に侵入した場合、手先の移動
制御を予め定めた制御例えば停止するように制御するこ
とにより、ロボットにおいても特異点の近傍で急激な移
動を生じさせることなく、手先を持って直接に教示し得
るようにしている。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] This invention is a direct teaching control method for a robot that has a force sensor that detects the force applied to the hand, and teaches the robot by moving the hand in the direction of the force applied to the hand. If the stooge enters the range of the singularity when doing so, Locus I! ! In order to solve the problem of the robot's hand moving rapidly due to the excessive velocity signal near the singularity that occurs when the robot moves near the singularity, we have set the robot's hand movement control in advance when the robot's hand enters the vicinity of the singularity. By performing predetermined control, for example, controlling the robot to stop, it is possible to directly teach the robot by holding its hand without causing sudden movement in the vicinity of the singular point.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、例えば多関節型ロボットのように特異点を有
するロボットにおいて手先が特異点の範囲に侵入した場
合、手先の移動を停止などさせて急激な移動が生じない
ように構成した直接教示制御方式に関するものである。
The present invention provides direct teaching control configured to prevent rapid movement by stopping the movement of the hand when the hand enters the range of the singularity in a robot having a singularity, such as an articulated robot. It is related to the method.

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕従来、
ティーチングプレイバンク型ロボットは、多くの産業用
ロボットに用いられている。この際、ロボットの手先を
オペレータが持ち、ロボットを動かしながらティーチン
グ(教示)するいわゆるダイレクトティーチングは、テ
ィーチングポイントは教えやすいが、ロボ7)のアクチ
ュエータの電源を切るため、オペレータが重いロボット
を動かさなければならず、過大な負担がかかり、決して
使い易いものではなかった。このため、ロボットの手先
に加えられた力を検出する力センサを設け、オペレータ
がわずかな力でこの方センサに力を加え(あるいは引張
)ることによって当該力センサが加えられた力の方向を
検出し、ロボットにこの検出した力の方向に動かせる方
式がある。この方式は、直交ロボットに対するものであ
って、力センサが検、出したX、Y、およびZ方向の信
号を対応するアクチュエータに加えて、ロボットを移動
させればよかった。
[Problems to be solved by conventional technology and invention] Conventionally,
Teaching play bank type robots are used in many industrial robots. In this case, so-called direct teaching, in which the operator holds the robot's hands and teaches while moving the robot, teaches the teaching points easily, but in order to turn off the power to the robot's actuators, the operator has to move the heavy robot. However, it was not easy to use, and it placed an excessive burden on the user. For this reason, a force sensor is installed to detect the force applied to the robot's hand, and when the operator applies (or pulls) a small amount of force to this sensor, the force sensor detects the direction of the applied force. However, there is a method that allows the robot to move in the direction of this detected force. This method is for an orthogonal robot, and the robot only needs to be moved by applying signals in the X, Y, and Z directions detected and output by force sensors to the corresponding actuators.

しかし、この方式を多関節型ロボットに応用しようとす
ると、多関節型ロボットに特有の座標変換の際に生じる
特異点の近傍で速度信号が過大(無限大)になってしま
い、ロボ7)の手先を持ったオペレータに急激な移動を
与えてしまう問題点がある。
However, when this method is applied to an articulated robot, the velocity signal becomes excessive (infinite) near the singular point that occurs during coordinate transformation, which is unique to an articulated robot. There is a problem in that the operator with the hands is forced to move suddenly.

この急激な手先の移動状態をスカラロポントに例をとり
、第7図および第8図を用いて詳細に説明する。
This rapid movement of the hand will be explained in detail using FIGS. 7 and 8, taking the scalaropont as an example.

第7図は、真上から見たものであって、21は第1のア
ーム、22は第2のアーム、θ1およびθ2は夫々の回
転角度を表す。尚、通常のスカラロボットが持つ、2軸
およびZ軸周りの回転は省略しである。ここで、特異点
は、第1のアーム21と、第2のアーム22とが一直線
になる時、即ちθ2=0となる時に生じる。詳述すれば
、力センサによって検出され、生成される速度信号ベク
トル交は直交座標系であり、これを関節の角速度ベクト
ルθに変換する式は、下式で表される。
FIG. 7 is viewed from directly above, with 21 representing the first arm, 22 representing the second arm, and θ1 and θ2 representing their respective rotation angles. Note that the rotations around two axes and the Z axis, which a normal SCARA robot has, are omitted. Here, the singular point occurs when the first arm 21 and the second arm 22 are in a straight line, that is, when θ2=0. To be more specific, the velocity signal vector intersection detected and generated by the force sensor is a rectangular coordinate system, and the equation for converting this into the angular velocity vector θ of the joint is expressed by the following equation.

θ=J−1・X・・・・・・・・・・・・・・(1)こ
こで、J−1はロボットの構造によって決まるヤコビ行
列の逆行列であって、例えば第8図に示すように表され
る。
θ=J-1・X・・・・・・・・・・・・・・・(1) Here, J-1 is the inverse matrix of the Jacobian matrix determined by the structure of the robot. Represented as shown.

従って、この第8図に示すJ−1の式から明らかなよう
に、特異点θ*−0’の近辺でJ−1の各要素が無限大
になり、過大な角速度ベクトルらが発生されてしまい、
ロボットの手先が急激に移動されてしまい、オペレータ
に不安感を与えてしまうという問題点がある。
Therefore, as is clear from the equation for J-1 shown in Fig. 8, each element of J-1 becomes infinite near the singular point θ*-0', and excessive angular velocity vectors are generated. Sisters,
There is a problem in that the robot's hands are moved rapidly, giving the operator a sense of unease.

また、近年高速のディジタルシグナルプロセソサを用い
たロボットの制御が提案されているが、その処理し得る
語長が有限であって、これによって生じる精度劣化(固
定小数点演算による桁落ち)のため、必ずしもθ2=0
°だけでなく、その近辺でも特異点と同じ状況を作り出
してしまう問題点がある。
In addition, in recent years, robot control using high-speed digital signal processors has been proposed, but the word length that can be processed by these processors is finite, and this causes accuracy degradation (digit loss due to fixed-point arithmetic). Not necessarily θ2=0
There is a problem in that the same situation as a singularity is created not only at ° but also in the vicinity.

このため、本発明は、これらオペレータが無意識の内に
でも、特異点近傍にロボットの手先を入れてしまい、過
大な速度が生成され、不安感を与えないようにすること
を目的としている。
Therefore, an object of the present invention is to prevent these operators from unintentionally putting the robot's hands near the singularity point, generating excessive speed, and causing a sense of anxiety.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、前記問題点を解決するため、教示者が多関節
型ロボットの手先を持って教示しようとして移動させて
加えた力の方向を検出する力センサ4と、この方センサ
4によって検出された力の方向に基づいて、手先を移動
させるロボットコントローラ1と、このロボットコント
ローラ1によって移動される手先が予め定めた特異点の
範囲内に侵入した場合、手先の移動制御を予め定めた制
御に切り換えるようにしている。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a force sensor 4 that detects the direction of the force applied by the teacher when the teacher holds the hand of the articulated robot and moves it for teaching, and A robot controller 1 that moves the hand based on the direction of force, and when the hand moved by this robot controller 1 enters the range of a predetermined singularity, the control of the movement of the hand is switched to the predetermined control. That's what I do.

第1図は本発明の原理構成図を示し、第2図は本発明の
概念説明図を示す。図中ロボットコントローラ1は、力
センサ4によって検出された力方向にアーム3を移動さ
せるものである。
FIG. 1 shows a basic configuration diagram of the present invention, and FIG. 2 shows a conceptual diagram of the present invention. In the figure, a robot controller 1 moves an arm 3 in the direction of a force detected by a force sensor 4.

エンコーダ2は、アーム30角度を検出するものである
The encoder 2 detects the angle of the arm 30.

アーム3は、回転自在に取りつけられたものであって、
多関節型ロボット例えばスラカロボソトのアームに8亥
当するものである。アーム3−1は第1のアーム、アー
ム3−2は第2のアームを示す。
The arm 3 is rotatably attached,
This is equivalent to the arm of an articulated robot such as Surakarobosoto. Arm 3-1 represents a first arm, and arm 3-2 represents a second arm.

力センサ4は、教示者によってアーム3の手先に加えら
れ(あるいは引っ張られ)た力を検出するものである。
The force sensor 4 detects the force applied (or pulled) to the tip of the arm 3 by the instructor.

サーボL−1は、力センサ4によって検出された力の方
向等にアームを移動さ廿るように図示外のモータを制御
するものである。
The servo L-1 controls a motor (not shown) to move the arm in the direction of the force detected by the force sensor 4.

〔作用) 次に、第1図および第2図を用いて動作を説明する。[action] Next, the operation will be explained using FIGS. 1 and 2.

第2図において、図中斜線を用いて凹んだ範囲が特異点
近傍として予め設定した範囲である。アーム(第1のア
ーム)3−1に回転自在に接続されたアーム(第2のア
ーム)3−2の手先が、オペレータによって押され(引
っ張られ)ると、この力が力センサ4によって検出され
、サーボ1−1によって当該手先は図中点線の矢印を用
いて示すように動かされる。この際、エンコーダ2によ
って検出された角度信号に基づいて斜線の範囲に侵入し
たと判別された場合、ロボットコントローラ1は手先の
移動を例えば停止させる。そして、この斜線の領域外に
向かうような動きには再び移動させる。
In FIG. 2, the diagonally shaded range is the range preset as the vicinity of the singular point. When the tip of the arm (second arm) 3-2 rotatably connected to the arm (first arm) 3-1 is pushed (pulled) by the operator, this force is detected by the force sensor 4. The hand is moved as shown by the dotted arrow in the figure by the servo 1-1. At this time, if it is determined based on the angle signal detected by the encoder 2 that the robot controller 1 has entered the shaded range, the robot controller 1 stops the movement of the hand, for example. Then, when the object moves outside the diagonally shaded area, it is moved again.

以上のように、多関節型ロボットの手先が予め定めた特
異点の近傍に侵入した場合、手先の移動を停止などさせ
、特異点の近傍外に向かう力が検出された場合に再び手
先を移動させるよう制御することにより、ロボットの手
先が特異点の近傍に侵入した場合に、急激な動きが生じ
ないようにすることを可能となる。
As described above, when the hand of an articulated robot enters the vicinity of a predetermined singularity point, the hand movement is stopped, and when a force directed outside the vicinity of the singularity is detected, the hand moves again. By controlling the robot to do so, it is possible to prevent the robot's hands from making sudden movements when they enter the vicinity of the singularity.

〔実施例〕〔Example〕

次に、第3図および第4図を用いて本発明の1実施例の
構成および動作を詳細に説明する。
Next, the configuration and operation of one embodiment of the present invention will be explained in detail using FIGS. 3 and 4.

第3図において、ロボットコントローラ1は、高速サン
プリング時間で処理を行うディジタルシグナルプロセッ
サなどを用いた制御装置である。
In FIG. 3, the robot controller 1 is a control device using a digital signal processor or the like that performs processing at a high speed sampling time.

エンコーダ2は、アーム3の角度を検出するものである
The encoder 2 detects the angle of the arm 3.

力センサ4は、アーム3の手先に加えられ(あるいは引
っ張られ)たX、Y、Z軸方向の力および各軸周りのモ
ーメントを検出する6軸センサなどである。
The force sensor 4 is a six-axis sensor or the like that detects forces in the X, Y, and Z axis directions and moments around each axis that are applied (or pulled) to the tip of the arm 3.

力信号処理部5は、オペレータがロボットの手先を持っ
て動かした場合に、力センサ4によって検出された信号
をキャリブレーションしたり、および座標変換してロボ
ットの手先に加えられた力の方向に対応した速度信号X
を発生させたりするものである。
The force signal processing unit 5 calibrates the signal detected by the force sensor 4 when the operator holds and moves the robot's hand, and converts the coordinates to the direction of the force applied to the robot's hand. Corresponding speed signal
It is something that causes.

J−’6は、速度信号Xに逆ヤコビ行列J−1を乗じて
関節の角速度らに変換し、関数発生器7に入力するもの
である。
J-'6 multiplies the velocity signal X by the inverse Jacobian matrix J-1, converts it into the angular velocity of the joint, etc., and inputs it to the function generator 7.

関数発生!S7は、入力された関節の角速度らに基づい
てアーム3を駆動する例えば台形状の速度信号を生成し
てサーボ1−1供給し、図示外のモータを駆動してアー
ム3の速度制御を行うものである。
Function occurs! S7 generates, for example, a trapezoidal speed signal for driving the arm 3 based on the input angular velocities of the joints, supplies it to the servo 1-1, and controls the speed of the arm 3 by driving a motor (not shown). It is something.

以上のような手順によって、オペレータがロボットの手
先を押す(引っ張る)方向にロボットの手先が動くこと
になる。
Through the above procedure, the robot's hand moves in the direction in which the operator pushes (pulls) the robot's hand.

次に、ロボットの手先が第2図を用いて説明した斜線の
領域即ち特異点の近傍に侵入し、手先の移動が停止など
される動作を詳細に説明する。
Next, a detailed description will be given of the operation in which the robot's hand enters the diagonally shaded region, that is, the vicinity of the singular point explained using FIG. 2, and the movement of the hand is stopped.

第3図図中現在位置演算部8は、エンコーダ2によって
検出されたアーム3の回転角eに基づいて、直交座標系
で表される現在位置Xを演算して算出するものである。
The current position calculation unit 8 in FIG. 3 calculates the current position X expressed in a rectangular coordinate system based on the rotation angle e of the arm 3 detected by the encoder 2.

比較部9は、現在位置演算部8によって算出された現在
位1)1FXが、設定された特異点範囲(X a)10
即ち第2図斜線範囲内にあるか否かを比較して判別する
ものである。現在位置Xが設定された特異点範囲10内
でないと判別された場合、力信号処理部5に指令信号を
通知しないので、直接教示が実行される。一方、現在位
置Xが設定された特異点範囲10内とあると判別された
場合、指令信号が力信号処理部5に通知され、当該力信
号処理部5は例えば速度指令X=OをJ−’6に供給し
てアーム3の動きを停止などさせる。
The comparison unit 9 compares the current position 1)1FX calculated by the current position calculation unit 8 with the set singularity range (X a)10
That is, it is determined by comparing whether or not it is within the shaded range in FIG. If it is determined that the current position X is not within the set singularity range 10, the command signal is not notified to the force signal processing unit 5, so direct teaching is executed. On the other hand, if it is determined that the current position '6 to stop the movement of arm 3.

第4図を用いて本発明の動作を詳細に説明する。The operation of the present invention will be explained in detail using FIG.

第4図において、図中■は、関節角をセンサから読む状
態を示す。これは、アーム3に連結されたエンコーダ2
などによって関節角θ1、θ2を読むことを意味してい
る。
In FIG. 4, ■ indicates a state in which the joint angle is read from the sensor. This is encoder 2 connected to arm 3.
This means reading the joint angles θ1 and θ2.

図中■は、直交座標に変換する状態を示す。これは、第
3図現在位置演算部8がエンコーダ2)サーボ1−1を
介して入力された関節角θ1、θ2に基づいて、現在の
直交座標値ixを算出することを意味している。
■ in the figure indicates a state of conversion to orthogonal coordinates. This means that the current position calculation unit 8 in FIG. 3 calculates the current orthogonal coordinate value ix based on the joint angles θ1 and θ2 input via the encoder 2) and the servo 1-1.

図中■は、設定値内か否かを比較する状態を示す。これ
は、第3図比較部9が、図中■で算出された現在の直交
座標位置Xが、設定された特異点範囲10にあるか否を
比較して判別することを意味している。YESの場合に
は、第2図斜線領域内に位置するので、図中■以下を実
行する。N。
In the figure, ■ indicates a state in which a comparison is made to see if the value is within the set value. This means that the comparator 9 in FIG. 3 compares and determines whether the current orthogonal coordinate position X calculated at 3 in the figure is within the set singularity range 10. In the case of YES, the area is located within the shaded area in FIG. 2, so the steps below (■) in the figure are executed. N.

の場合には、第2図斜線領域外に位置するので、オペレ
ータはロボットの手先を押したり、引っ張ったりして教
示すると共に、図中■、■を繰り返し実行する。
In this case, since the robot is located outside the shaded area in FIG. 2, the operator teaches the robot by pushing or pulling the hand, and repeatedly executes steps (1) and (2) in the figure.

図中■は、ロボットの動きを止める状態を示す。■ in the figure indicates a state in which the robot stops moving.

これは、図中■で、第2図斜線領域内に位置することが
判明したので、第3図比較部9が指令信号を力信号処理
部5に通知し、速度X=0なる信号をJ−16に供給さ
せて、アーム3の動きを停止させることを意味している
This is indicated by ■ in the figure, and it was found that it was located within the shaded area in FIG. 2, so the comparator 9 in FIG. -16 to stop the movement of the arm 3.

図中■は、手先が押されて(あるいは引っ張られて)い
るか否かを判別する状態を示す。これは、力センサ4に
力が加えられ(あるいは引っ張られ)ているか否かを判
別することを意味している。
In the figure, ■ indicates a state in which it is determined whether or not the hand is being pushed (or pulled). This means determining whether a force is applied (or pulled) to the force sensor 4 or not.

YESの場合には、図中■を実行する。NOの場合には
、図中■を繰り返し実行する。
In the case of YES, perform ■ in the figure. In the case of NO, repeat the process ■ in the figure.

図中■は、範囲外に出る動きか否かを判別する状態を示
す。これは、図中■で力センサ4が押され(あるいは引
っ張され)たことによって手先が移動する方向が第2図
斜線領域外か否かを判別することを意味している。YE
Sの場合には、図中■でロボットの手先を再度動かす。
In the figure, ■ indicates a state in which it is determined whether or not the movement is outside the range. This means that it is determined whether or not the direction in which the hand moves when the force sensor 4 is pushed (or pulled) is outside the shaded area in FIG. YE
In the case of S, move the robot's hand again at ■ in the figure.

Noの場合には図中■を繰り返し実行し、第2図斜線領
域外に向かって力センサ4が押され(あるいは引っ張ら
れ)るまで停止した状態で待機する。
In the case of No, step 3 in the figure is repeatedly executed and the force sensor 4 is stopped and stands by until the force sensor 4 is pushed (or pulled) outside the shaded area in FIG.

以上のように、ロボットの手先が第2図斜線領域(特異
点近傍)内に侵入した場合、手先の動きを停止させ、特
異点近傍外に向かう方向に力センサ4に力を加えた場合
に再度手先を動かすことにより、特異点近傍における過
大な速度で手先が動くのを避けるようにしている。
As described above, when the robot's hand enters the shaded area (near the singularity) in Figure 2, the movement of the hand is stopped and force is applied to the force sensor 4 in the direction outside the vicinity of the singularity. By moving the hand again, the hand is prevented from moving at excessive speed near the singularity.

第5図は、他の要部実施例構成図を示す、これは、第3
図刀体号処理部5を図示のような構成に置き換えたもの
であって、ロボットの手先が第2図斜線(特異点近傍)
中に侵入した場合、比較部9からの通知に基づいて手先
を元の方向に戻すように移動制御するものである。これ
により、ロボットの手先を教示しているオペレータは、
手先に反対方向に動く力を受け、特異点近傍に侵入した
ことを知り、この領域を回避する態様で教示することが
可能となる。以下構成および動作を説明する。
FIG. 5 shows a configuration diagram of another main part embodiment.
The sword body name processing unit 5 is replaced with the configuration shown in the figure, and the robot hand is shown in the diagonal line (near the singularity) in Figure 2.
If the user enters the room, the movement of the hand is controlled to return to the original direction based on the notification from the comparison unit 9. This allows the operator who is teaching the robot's hands to
When the hand receives a force that moves in the opposite direction, it becomes possible to know that it has entered the vicinity of the singularity, and to teach in a manner to avoid this area. The configuration and operation will be explained below.

第5図において、ロボットの手先が特異点近傍外の時は
、速度ベクトル算出部5−2が力センサ4から通知され
た力Fの方向および大きさに基づいて生成した速度X、
を切換器5−6を介して速度XとしてJ−’6に通知し
ている。これにより、教示者がロボットの手先を押す(
引っ張る)方向に当該手先が移動されるように制御され
る。一方、ロボットの手先が特異点近傍内に侵入した時
、比較部9からの指令信号に基づいて切換器5−6が右
側に切り換えられる。そして、記憶レジスタ5−3に記
憶されていた特異点近傍に侵入する例えば直前にサンプ
リングした速度大、が読み出し部5−4によって読み出
され、符号反転部5−5によって符号が反転された速度
−交、が切換器5−6を介して速度大としてJ−+6に
通知される。これにより、特異点近傍に侵入した場合に
は、侵入した直前の方向に戻されることとなる。
In FIG. 5, when the robot's hand is outside the vicinity of the singularity, the velocity vector calculation unit 5-2 generates the velocity X based on the direction and magnitude of the force F notified from the force sensor 4,
is notified to J-'6 as the speed X via the switch 5-6. This allows the instructor to push the robot's hand (
The hand is controlled to be moved in the direction (pulling). On the other hand, when the robot's hand enters the vicinity of the singularity, the switch 5-6 is switched to the right side based on a command signal from the comparator 9. Then, for example, the high velocity sampled immediately before entering the vicinity of the singularity stored in the storage register 5-3 is read out by the reading unit 5-4, and the velocity whose sign is inverted by the sign inverting unit 5-5 is read out by the reading unit 5-4. - alternation is notified to J-+6 as high speed via the switch 5-6. As a result, if the object enters the vicinity of the singularity, it will be returned to the direction immediately before entering.

第6図は、他の要部実施例構成図を示す、これは、第3
図刀体号処理部5、J−’6、および関数発生器7を図
示のような構成に置き換えたものであって、ロボットの
手先が第2図斜線(特異点近傍)内に侵入した場合、比
較部9からの通知に基づいて所定のアーム例えば第2図
第2のアーム3−2の角度θ2のみを回転させて、特異
点近傍外に出るように移動制御するものである。これに
より、ロボッ(の手先を教示しているオペレータは、手
先にほぼ反対方向に動く力を受け、特異点近傍に侵入し
たことを知り、この領域を回避する態様で教示すること
が可能となる。尚、第2のアーム3−2のみを回転させ
て特異点近傍内に侵入することを回避しているため、本
実施例は逆ヤコビ行列による処理を行う必要がない。以
下構成および動作を説明する。
FIG. 6 shows a configuration diagram of another main part embodiment.
The sword body name processing unit 5, J-'6, and function generator 7 are replaced with the configuration shown in the figure, and when the robot's hand enters the diagonal line (near the singularity) in Figure 2. Based on the notification from the comparison unit 9, only the angle θ2 of a predetermined arm, for example, the second arm 3-2 in FIG. As a result, the operator who is teaching the robot's hand will be able to know that the hand is receiving a force that moves in almost the opposite direction and has entered the vicinity of the singularity, and will be able to teach the robot in a manner that avoids this area. Note that since only the second arm 3-2 is rotated to avoid entering the vicinity of the singularity, there is no need to perform processing using an inverse Jacobian matrix in this embodiment.The configuration and operation are described below. explain.

第6図において、ロボットの手先が特異点近傍外の時は
、速度ベクトル算出部1)−1が力センサ4から通知さ
れた力Fの方向および大きさに基づいて生成した速度大
、を速度大としてJ−’6に通知し、更にこのJ−16
によって変換された角速度θを切換器1)−4を介して
関数発生器7に通知している。これにより、教示者がロ
ボットの手先を押す(引っ張る)方向に当該手先が移動
されるように制御される。一方、ロボットの手先が特異
点近傍内に侵入した時、比較部9からの指令信号に基づ
いて切換器1)−4が右側に切り換えられる。そして、
記憶レジスタ1)−2に記憶されていた特異点近傍に侵
入する例えば直前にサンプリングした第2のアーム角度
θ2が記憶レジスタ1)−2から読み出されて通知を受
けた角速度生成部1)−3は、この特異点近傍外に出る
方向の角速度δ2を生成し、切換器1)−4を介して関
数発生器7に通知する。尚、この際、他のアームの角速
度θ、などには、角速度零の信号を関数発生器7に通知
する。これにより、ロボットの手先が特異点近傍内に侵
入した場合には、第2のアームが回転する態様で特異点
近傍外に戻されることとなる。
In FIG. 6, when the hand of the robot is outside the vicinity of the singularity, the velocity vector calculation unit 1)-1 generates the velocity large based on the direction and magnitude of the force F notified from the force sensor 4. J-'6 as a major, and furthermore, this J-16
The angular velocity .theta. converted by .theta. is notified to the function generator 7 via the switch 1)-4. This controls the robot's hand to move in the direction in which the teacher pushes (pulls) the robot's hand. On the other hand, when the hand of the robot enters into the vicinity of the singularity, the switch 1)-4 is switched to the right side based on the command signal from the comparator 9. and,
For example, the second arm angle θ2 sampled immediately before entering the vicinity of the singular point stored in the storage register 1)-2 is read out from the storage register 1)-2 and notified of the angular velocity generating unit 1)-. 3 generates an angular velocity δ2 in the direction outside the vicinity of this singularity, and notifies it to the function generator 7 via the switch 1)-4. At this time, a signal of zero angular velocity is notified to the function generator 7 for the angular velocity θ of other arms, etc. As a result, when the hand of the robot enters the vicinity of the singularity, the second arm rotates and is returned to the outside of the vicinity of the singularity.

尚、本実施例は、ディジタルシグナルプロセッサを用い
て処理しているので、サンプリング時間1ms内で全て
の処理を実行し得るように構成しであるので、ダイレク
トティーチングによるロボットの速度をlQcm/sと
しても、ロボットの手先が最大Q、1mmだけ特異点近
傍(第2図斜線領域)内に侵入するだけで、停止、元の
方向に戻す、あるいは第2のアームのみを特異点近傍外
に出るように移動させるなど実行することが可能となり
、オペレータに急激な手先の移動を感じさせて不安感を
与えることがない。また、ロボットの手先を、特異点近
傍の範囲を越えて反対側に移動させたい場合には、第2
図第1のアーム3−1および第2のアーム3−2を折り
曲げて特異点近傍を避けて動かせばよい。
In addition, since this embodiment uses a digital signal processor for processing, it is configured so that all processing can be executed within a sampling time of 1 ms. Also, if the robot's hand enters the vicinity of the singularity by a maximum Q of 1 mm (the shaded area in Figure 2), it will stop, return to its original direction, or move only the second arm out of the vicinity of the singularity. This allows the operator to move the hand quickly, without making the operator feel uneasy about the sudden movement of the hand. Also, if you want to move the robot's hand beyond the range near the singularity to the other side, you can use the second
The first arm 3-1 and the second arm 3-2 in the figure may be bent and moved to avoid the vicinity of the singular point.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、ロボットの手先
が特異点の近傍に侵入した場合、手先の移動制御を予め
定めた制御例えば停止するように制御する構成を採用し
ているため、多関節型ロボットのように特異点を有する
ロボットであってもロボットの手先の急激な移動を生じ
させることなく、直接に教示させることができる。
As explained above, according to the present invention, when the hand of the robot enters the vicinity of a singular point, the movement of the hand is controlled by a predetermined control, for example, to stop. Even a robot with a singularity, such as an articulated robot, can be taught directly without causing sudden movements of the robot's hands.

【図面の簡単な説明】 第1図は本実施例の原理構成図、第2図は本発明の概念
説明図、第3図は本発明の1実施例構成図、第4図は本
発明の動作説明フローチャート、第5図および第6図は
本発明の他の要部実施例構成図、第7図は従来方式の動
作説明図、第8図はJ弓値例を示す。 図中、1はロボットコントローラ、1−1 ハサ−ボ、
2はエンコーダ、3はアーム、4は力センサ、5−2.
1)−1は速度ベクトル算出部、5−3.1)−2は記
tαレジスタ、5−4は読み出し部、5−5は符号反転
部、5−6.1)−4は切換器、1)−3は角速度生成
部を表す。
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] Fig. 1 is a diagram of the principle configuration of this embodiment, Fig. 2 is a conceptual explanatory diagram of the present invention, Fig. 3 is a diagram of the configuration of one embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a diagram of the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 5 and FIG. 6 are flowcharts for explaining the operation, FIG. 5 and FIG. 6 are configuration diagrams of other main parts of the present invention, FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the conventional system, and FIG. 8 is an example of the J bow value. In the figure, 1 is a robot controller, 1-1 Hasabo,
2 is an encoder, 3 is an arm, 4 is a force sensor, 5-2.
1)-1 is a speed vector calculation unit, 5-3.1)-2 is a tα register, 5-4 is a readout unit, 5-5 is a sign inversion unit, 5-6.1)-4 is a switch, 1)-3 represents an angular velocity generation section.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)手先にかかる力を検出する力センサをもつロボッ
トの直接教示制御方式において、 教示者がロボットの手先を持って教示しようとして移動
させて加えた力の方向を検出する力センサ(4)と、 この力センサ(4)によって検出された力の方向に基づ
いて、手先を移動させるロボットコントローラ(1)と
、 このロボットコントローラ(1)によって移動される手
先が予め定めた特異点の範囲内に侵入した場合、手先の
移動制御を予め定めた制御に切り換えるよう構成したこ
とを特徴とする直接教示制御方式。
(1) In the direct teaching control method of a robot that has a force sensor that detects the force applied to the hand, a force sensor that detects the direction of the force applied when the teacher moves the robot's hand while trying to teach by holding the robot's hand (4) and a robot controller (1) that moves the hand based on the direction of the force detected by the force sensor (4), and a robot controller (1) that moves the hand within a predetermined singularity range. 1. A direct teaching control system characterized by being configured to switch hand movement control to a predetermined control when an intrusion occurs.
(2)特許請求の範囲第(1)項記載の予め定めた制御
に切り換えるを、停止制御させるように切り換えること
を特徴とする直接教示制御方式。
(2) A direct teaching control system characterized in that switching to the predetermined control described in claim (1) is switched to stop control.
(3)特許請求の範囲第(1)項記載の予め定めた制御
に切り換えるを、特異点の範囲外の方向に移動制御させ
るように切り換えることを特徴とする直接教示制御方式
(3) A direct teaching control system, characterized in that switching to the predetermined control described in claim (1) is switched to control movement in a direction outside the range of the singular point.
(4)特許請求の範囲第(1)項記載の予め定めた制御
に切り換えるを、特異点の範囲外の元の方向に移動制御
させるように切り換えることを特徴とする直接教示制御
方式。
(4) A direct teaching control system, characterized in that the switching to the predetermined control described in claim (1) is switched to control movement in the original direction outside the range of the singular point.
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