JPS6334609A - Plural arms device - Google Patents
Plural arms deviceInfo
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- JPS6334609A JPS6334609A JP61178015A JP17801586A JPS6334609A JP S6334609 A JPS6334609 A JP S6334609A JP 61178015 A JP61178015 A JP 61178015A JP 17801586 A JP17801586 A JP 17801586A JP S6334609 A JPS6334609 A JP S6334609A
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
- G05B19/423—Teaching successive positions by walk-through, i.e. the tool head or end effector being grasped and guided directly, with or without servo-assistance, to follow a path
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、複数のアームを有する産業用ロボットにおい
て、複数アームで１つのワークを持って作業を行う場合
に、ワークに作用する外力に従って複数アームの動作を
決定しワークを移動するシステムに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention is an industrial robot having a plurality of arms, and when a work is carried out by the plurality of arms, the control of the plurality of arms is performed according to an external force acting on the workpiece. It relates to a system that determines motion and moves workpieces.
このような動作の一例としては、複数アームの動作教示
時に操作者がワークを移動したい方向にワークに力を加
えることによりアームを動作させる直接教示等がある。An example of such an operation is direct instruction in which an operator moves an arm by applying force to the workpiece in a direction in which the operator desires to move the workpiece when teaching the operation of a plurality of arms.
従来の技術
従来、２台のアームを同時に動作させて作業を行うロボ
ットとしてマスタースレーブ方式によるものがあった。BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, there have been robots using a master-slave system that operate two arms simultaneously to perform work.
これは、マスターアームと呼ばれる片方のアームを動か
した時に、スレーブアームと呼ばれる他方のアームがマ
スターアームの動作に従って動作するものである。This means that when one arm, called the master arm, is moved, the other arm, called the slave arm, moves in accordance with the movement of the master arm.
第９図はマスタースレーブ方式の複腕システムでワーク
を支持している場合の説明図である。スレーブアーム４
１はマスターアーム４０の動作に追従シ、スレーブアー
ムのハンド４１の基部にとりつけられた力センサ４４に
より検出される力に従ってスレーブアームの先端位置を
修正することでワーク４５に作用する力を調節している
。FIG. 9 is an explanatory diagram when a workpiece is supported by a master-slave type multi-arm system. slave arm 4
1 follows the movement of the master arm 40 and adjusts the force acting on the workpiece 45 by correcting the tip position of the slave arm according to the force detected by the force sensor 44 attached to the base of the hand 41 of the slave arm. ing.
発明が解決しようとする問題点
マスタースレーブ方式により複数アームに動作をさせる
ためには、まずマスターアームを操作して動かすことが
必要である。複数アームでワークを支持した状態で直接
教示を行う場合、ワークと各アームのハンドとの間に力
が作用しているため、操作者が直接マスターアームに対
して力をかけることによって動作させる方式では、ワー
クとの間に作用する力と操作者による力との判別が困難
であるという問題点がある。また、２台のアームを同時
に動作させてワークの位置決めを件本作→妾行う作業を
教示する場合、アームに力をかけるよりもワーク自体を
直接操作して各アームが動作する方が操作者にとってわ
かりゃすく都合のよいことが多い。Problems to be Solved by the Invention In order to cause a plurality of arms to operate using the master-slave system, it is first necessary to operate and move the master arm. When direct teaching is performed with a workpiece supported by multiple arms, force is acting between the workpiece and the hand of each arm, so a method in which the operator applies force directly to the master arm to operate it However, there is a problem in that it is difficult to distinguish between the force acting between the workpiece and the force exerted by the operator. In addition, when teaching a task of positioning a workpiece by operating two arms at the same time, it is better for the operator to operate each arm by directly operating the workpiece itself rather than applying force to the arms. There are many things that are easy to understand and convenient for people.
問題点を解決するための手段
上記のような問題点を解決するために、本発明の第１の
発明は、ワークに作用する外力の目標値を設定する目標
合力設定手段と、各アームのハンド基部に取り付けられ
る力センサ手段と、各ハンドとワークの間に作用する力
を算出する検出力座標変換手段と、算出された力の合力
を算出する合力算出手段と、算出された合力から目標合
力を差し引いた力に従って各アームの動作指令を行う検
出力動作制御手段を有している。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the first invention of the present invention provides a target resultant force setting means for setting a target value of an external force acting on a workpiece, and a hand of each arm. A force sensor means attached to the base, a detected force coordinate conversion means for calculating the force acting between each hand and the workpiece, a resultant force calculation means for calculating the resultant force of the calculated forces, and a target resultant force from the calculated resultant force. It has a detection force operation control means that commands the operation of each arm according to the force obtained by subtracting .
また、本発明の第２の発明は、ワークに作用する力およ
びモーメント（以下刃□・モーメントと記す）の目標値
を設定する目標合力設定手段と、各アームのハンド基部
に取り付けられた力およびモーメントを検出する力セン
サ手段と、各ハンドとワークの間に作用する力・モーメ
ントを算出してワーク上の一点に関する力・モーメント
に座標変換を行う検出力座標変換手段と、座標変換され
た合力・モーメントを加算してワークに作用する力・モ
ーメントの合力を算出する合力算出手段と、算出された
力・モーメントから目標合力を差し引いた力・モーメン
トに従ってワークの移動を行うように各アームの動作指
令を行う検出力動作制御手段を有している。The second aspect of the present invention also provides a target resultant force setting means for setting target values of force and moment (hereinafter referred to as blade □ moment) acting on the workpiece, and a force and moment attached to the hand base of each arm. A force sensor means for detecting a moment, a detected force coordinate conversion means for calculating the force/moment acting between each hand and the workpiece and converting the coordinates into a force/moment regarding one point on the workpiece, and a resultant force after the coordinate transformation.・Resultant force calculation means that calculates the resultant force of forces and moments acting on the workpiece by adding up moments, and operation of each arm to move the workpiece according to the force and moment obtained by subtracting the target resultant force from the calculated force and moment. It has a detection force operation control means for issuing commands.
また、本発明の第３の発明は、ワークの重量と重心位置
を記憶するワーク重量設定手段と、各アームのハンド基
部に取り付けられたら軸力センサ手段と、各ノ・ンドと
ワークの間に作用する力・モーメントを算出してワーク
上の一点に関する力・モーメントに座標変換を行う検出
力座標変換手段と、座標変換された合力・モーメントを
加算してワークに作用する力・モーメントの合力を算出
する合力算出手段と、ワーク重量と重心位置とから計算
されるワーク自重による力・モーメントの因子を前記力
・モーメントの合力から差し引いた力・モーメントに従
ってワークの移動を行うように各アームに動作指令を行
う検出力動作制御手段を有している。Further, the third invention of the present invention provides a workpiece weight setting means for storing the weight and center of gravity position of the workpiece, an axial force sensor means attached to the hand base of each arm, and an axial force sensor means between each node and the workpiece. A detection force coordinate conversion means that calculates the acting force/moment and converts the coordinates into a force/moment regarding one point on the workpiece, and a detection force coordinate conversion means that calculates the force/moment acting on the workpiece and converts the coordinates into a force/moment related to one point on the workpiece, and adds the coordinate-transformed resultant force/moment to calculate the resultant force of the force/moment acting on the workpiece. Each arm is operated to move the workpiece in accordance with the force/moment factor obtained by subtracting the force/moment factor due to the workpiece's own weight calculated from the resultant force calculation means and the workpiece weight and center of gravity position from the resultant force/moment force. It has a detection force operation control means for issuing commands.
作 用
第１図は本発明の構成に関する説明図であり、第２図は
本発明の複腕装置を用いて直接教示を行う場合の処理を
示すフローチャートである。まず、複数アーム１３．１
４でワークを支持した状態で各力センサ手段１，２によ
り検出された力を検出力座標変換手段３，４によりワ
−クと各ノ・ンドの間に作用する力を算出し、合力算出
手段子によりワークに作用している重力すなわちワーク
自重を求め、これを目標合力設定手段９により目標合力
として記憶する１、そして直接教示の終了が指示される
まで次の処理を繰り返する。Operation FIG. 1 is an explanatory diagram regarding the configuration of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing processing when direct teaching is performed using the multi-arm device of the present invention. First, multiple arms 13.1
The force detected by each force sensor means 1 and 2 while the workpiece is supported at 4 is converted into a force by the detected force coordinate conversion means 3 and 4.
- Calculate the force acting between the workpiece and each node, determine the gravity acting on the workpiece, that is, the workpiece's own weight, by the resultant force calculation means, and store this as a target resultant force by the target resultant force setting means 9; Then, the following process is repeated until the end of direct teaching is instructed.
力センサ手段１．２により検出される力を検出力座標変
換手段３，４によりワークと各ノ・ンドの間に作用する
力に変換し、合力算出手段７によりワークに作用してい
る力の合力を算出する。検出力動作制御手段８により、
算出された合力からはじめに記憶された目標合力すなわ
ちワーク自重を差し引いた力に従って各アーム制御手段
６，６に動作指令を行う。直接教示では、目標合力を差
し引いた力と同じ向きに７・ンド位置を移動するように
動作指令を行うが、動作の方向に関する制限がある場合
には、動作可能な方向を指定し、目標合力を差し引いた
力を指定された方向に射影変換し、これに従って各アー
ム制御手段６，６に動作指令を行うこともできる。The force detected by the force sensor means 1.2 is converted into a force acting between the workpiece and each node by the detected force coordinate conversion means 3 and 4, and the force acting on the workpiece is calculated by the resultant force calculation means 7. Calculate the resultant force. By the detection force operation control means 8,
An operation command is given to each arm control means 6, 6 in accordance with the force obtained by subtracting the target resultant force, that is, the weight of the workpiece, which is first stored from the calculated resultant force. In direct teaching, a motion command is given to move the 7-nd position in the same direction as the force after subtracting the target resultant force, but if there is a restriction on the direction of motion, specify a possible direction and set the target resultant force. It is also possible to projectively transform the force obtained by subtracting .
以上の処理を繰り返すことにより、各アームは操作者の
ワークへの力に従って動作し、操作者はワークに力を加
えることによって複数アーム動作の直接教示を行うこと
ができる。By repeating the above process, each arm operates according to the force applied to the workpiece by the operator, and the operator can directly teach the operation of multiple arms by applying force to the workpiece.
第２の発明では、力センサ手段を用いてワークと各ハン
ドとの間に作用する力とともにモーメントを検出し、検
出力座標変換手段３，４によりワーク上の一点に関する
力・モーメントに座標変換し、目標合力設定手段９によ
り設定された力・モーメントを差し引いて得られる力・
モーメントに従って各アームを動作させる。モーメント
を検出し、これを用いて各アームの動作を決めるだめ、
ワークに対する回転力に応じた複数アーム動作が可能と
なっている。In the second invention, the force and moment acting between the workpiece and each hand are detected using the force sensor means, and the detected force coordinate conversion means 3 and 4 convert the coordinates into force/moment regarding one point on the workpiece. , the force/moment obtained by subtracting the force/moment set by the target resultant force setting means 9.
Operate each arm according to the moment. Detect the moment and use it to determine the movement of each arm,
Multiple arm movements are possible according to the rotational force applied to the workpiece.
第３図は本発明の第３の発明の構成に関する説明図であ
る。ここで６軸力センサ手段とは、第４図に示すように
直交する３ＩＩＩＩＩ］方向の力と前記３軸のまわりの
モーメントを検出するものである。第３の発明では、ワ
ークの重量と重心位置をワーク重量設定手段１２により
記憶しておき、各アームのハンド基部に取り付けられだ
６軸力センサ手段１０．１１によりワークと各ノ・ンド
の間に作用する力とモーメントを検出し、検出力座標変
換手段３．４によりワーク上の一点に関する力・モーメ
ントに座標変換し、合力算出手段７によりワークに作用
する力・モーメントの合力を算出し、ワークの重量と重
心位置から算出されるワーク自重による力・モーメント
の因子を、ワークに作用する力・モーメントの合力から
差し引いて得られる値に従って検出力動作制御手段８が
各アームの動作指令を行う。ワークの重量と重心位置を
記憶しておき、ワークの姿勢が変化してもワーク自重の
影響なく直接教示できるように、ワーク自重による力・
モーメントをワークに作用する力・モーメン斗の合力か
ら差し引いて得られる値に従って、ワークの移動・回転
が決定されている。FIG. 3 is an explanatory diagram regarding the configuration of the third aspect of the present invention. Here, the six-axis force sensor means detects the force in the orthogonal 3III] direction and the moment around the three axes, as shown in FIG. In the third invention, the weight and center of gravity position of the workpiece are memorized by the workpiece weight setting means 12, and the 6-axis force sensor means 10.11 attached to the hand base of each arm is used to connect the workpiece to each node. Detecting the force and moment acting on the workpiece, converting the coordinates into a force/moment regarding one point on the workpiece using the detected force coordinate conversion means 3.4, calculating the resultant force of the force/moment acting on the workpiece using the resultant force calculation means 7, The detection force operation control means 8 commands each arm to operate according to the value obtained by subtracting the force/moment factor due to the weight of the workpiece and the position of the center of gravity from the resultant force of the force/moment acting on the workpiece. . The weight and center of gravity position of the workpiece are memorized, and even if the posture of the workpiece changes, the force and gravity due to the workpiece's own weight can be directly taught without being affected by the workpiece's own weight.
The movement and rotation of the workpiece is determined according to the value obtained by subtracting the moment from the resultant force of the force and moment acting on the workpiece.
実施例
第６図は本発明の一実施例における複腕装置の説明図で
ある７２台のアームはいずれも６軸垂直各間節ロボット
アーム１８，１７であり、動作許容範囲内で先端のハン
ドを任意の位置姿勢にとることができる。ハンドの位置
姿勢は、次のような４×４行列で表わされる。Embodiment FIG. 6 is an explanatory diagram of a multi-arm device according to an embodiment of the present invention. All of the 72 arms are six-axis vertical articulated robot arms 18 and 17, and the tip hand can be adjusted within the allowable range of motion. can be placed in any position. The position and orientation of the hand is represented by a 4×4 matrix as shown below.
ただしＮ、 、Ｏ，、Ａ、、アームｉのハンドに固定し
た座標系Ｈ工のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ１１１］正方向の単位ベ
クトルで、Ｐｉ は座標系ｈｉ の原点の位置ベクトル
である。However, N, , O, , A, , X-axis, Y-axis, Z111 of the coordinate system H fixed to the hand of arm i] are unit vectors in the positive direction, and Pi is the position vector of the origin of the coordinate system hi.
各アームのハンド基部には６＠力センサ手段１０゜１１
が敗り付けられており、ハンドの姿勢に従ってハンドの
自重による力・モーメントを除去して、ワークとハンド
の間に作用する力を検出することができる。本実施例の
６１１１［１１力センサ手段は弾性体にひずみゲージを
貼り付けたものであり、ひずみゲージの出力から第４図
に示すように直交する３４ｑｔ１方向の力と前記３軸の
まわりのモーメントを検出するセンサである。At the base of each arm's hand, there are 6@force sensor means 10゜11.
It is possible to detect the force acting between the workpiece and the hand by removing the force and moment due to the hand's own weight according to the posture of the hand. The 6111[11 force sensor means of this embodiment is a strain gauge attached to an elastic body, and from the output of the strain gauge, the force in the 34qt1 direction orthogonal to the other and the moment around the three axes are calculated from the output of the strain gauge, as shown in FIG. It is a sensor that detects
第６図は本実施例における制御装置１６の構成の説明図
である。制御装置１５は複数のマイクロコンピュータユ
ニット１８，１９，２ｏ（以下ＭＣＵと記す）と各アー
ムの関節を駆動するモータ側脚回路２２．２３とから構
成されている。各１ｖｘｃＵは共通のバス２１に接続さ
れ、２ポ一トＲＡＭを介して互いにデータ通信が可能で
あり、それぞれの１ｖｉｃＵはマイクロコンピュータと
プログラムおよびデータの格納されるメモリとＩ１０イ
ンターフェースを有している。FIG. 6 is an explanatory diagram of the configuration of the control device 16 in this embodiment. The control device 15 includes a plurality of microcomputer units 18, 19, and 2o (hereinafter referred to as MCU) and motor-side leg circuits 22 and 23 that drive the joints of each arm. Each 1vxcU is connected to a common bus 21 and can communicate data with each other via a two-point RAM, and each 1vicU has a microcomputer, a memory in which programs and data are stored, and an I10 interface. .
本発明の検出力座標変換手段３，４は、１ｖｉＣＵ１９
、２０のプログラムにより実現され、アーム制御手段
６，６はＭＣＵｌ ９．２０のプログラムとモータ制御
回路２２．２３によって実現され、合力算出手段７と検
出力動作制御手段８と目標合力設定手段９またはワーク
重量設定手段１２はＭＣＵｌａのプログラムにより実現
されている。The detection force coordinate conversion means 3 and 4 of the present invention include 1viCU19
, 20, and the arm control means 6, 6 are realized by the program of MCU1 9.20 and the motor control circuit 22.23, and the resultant force calculation means 7, the detection force operation control means 8, and the target resultant force setting means 9 or The workpiece weight setting means 12 is realized by the MCUla program.
検出力座標変換手段３，４は、６軸カセンサのＩ１０イ
ンターフェース２４．２６を介して６軸力センサ手段１
０．１１で検出されるセンサ座標系での力・モーメント
を、ハンドの現在姿勢に応してハンドに作用する重力に
よる因子を除去し、適当な座標変換を行ってワーク上の
一点に関する力・モーメントを算出する。２つの座標系
Ｃ１゜Ｃ２がある時、座標系Ｃ１から座標系Ｃ２への原
点に関する力・モーメントの変換は次のように行う。座
標系Ｃ２において座標系Ｃ１のＸ軸ＹｆｉＺ軸正方向の
単位ベクトルがそれぞれＮ、Ｏ，Ａで、座標系Ｃ１の頂
点の位置ベクトルがＰで表わされる時、座標系Ｃ１にお
ける力ベクトル
Ｆｌ ”（’ｘＩ Ｔｆｙｌ １ ’ｚ１ ） ｐ
モーメントペクト／ｌ／ １ｖｉ１＝ （ｍｘｌ、
ｍ、１．ｍ、）”は、座標系Ｃ２の力ベクトル
およびモーメントベクトル
に変換される。ハンドに作用する重力による因子は、ハ
ンド重量とハンド重心位置が予め制御装置内に記憶され
ており、ハンド重心位置におけるハンドへの重力をハン
ド姿勢に従ってセンサ座標系に座標変換し６軸カセンサ
の検出値から差し引くことにより除去される。The detection force coordinate conversion means 3 and 4 convert the 6-axis force sensor means 1 through the I10 interface 24, 26 of the 6-axis force sensor.
The force/moment in the sensor coordinate system detected at 0.11 is calculated by removing the factor of gravity acting on the hand according to the current posture of the hand, and performing appropriate coordinate transformation to calculate the force/moment related to one point on the workpiece. Calculate the moment. When there are two coordinate systems C1 and C2, the force/moment conversion regarding the origin from the coordinate system C1 to the coordinate system C2 is performed as follows. In the coordinate system C2, when the unit vectors in the positive directions of the X, Y, and Z axes of the coordinate system C1 are respectively N, O, and A, and the position vector of the vertex of the coordinate system C1 is represented by P, the force vector Fl in the coordinate system C1 is expressed as 'xI Tfyl 1 'z1) p
moment pect/l/ 1vi1= (mxl,
m, 1. m. The gravity on the hand is removed by converting the coordinates into the sensor coordinate system according to the hand posture and subtracting it from the detected value of the 6-axis sensor.
アーム制御手段６，６はＭＣＵｌ８からの指令により、
指定された位置に・・ンドを移動するように、目標ハン
ド位置に応じたアームの関節角度目標値を計算し、関節
角度目標値に従ってモータ制御回路２２．２３に動作指
令を行う。各関節を駆動するモータがモータ制御回路２
２．２３により制御されてアームは動作しハンドは目標
ハンド位置に移動する。The arm control means 6, 6 are instructed by the MCU18 to
In order to move the hand to the specified position, a joint angle target value of the arm according to the target hand position is calculated, and an operation command is given to the motor control circuits 22 and 23 in accordance with the joint angle target value. The motor that drives each joint is the motor control circuit 2.
2.23, the arm operates and the hand moves to the target hand position.
複数アームの同時動作は、ＭＣＵｌｓが各アームに対応
するＭＣＵ１９．２０のアーム制御手段５．６に対して
、各アームの目標ハンド位置データを送り、同期した動
作指令を行うことにより実行される。Simultaneous operation of a plurality of arms is executed by the MCUls sending target hand position data of each arm to the arm control means 5.6 of the MCU 19.20 corresponding to each arm and issuing synchronized operation commands.
ワークを支持した２台のアームは、ハンド間の相対位置
を保って動作することにより支持したワークを移動する
ことができる。このためにまず、ワーク上の一点に固定
された座標系が移動参照点として指定される。ワークの
移動経路は移動参照点の移動経路により指定される。移
動参照点Ｗは・・ンド位置と同様に４×４行列で表わさ
れる。The two arms supporting the workpiece can move the supported workpiece by operating while maintaining the relative positions of the hands. For this purpose, first, a coordinate system fixed at one point on the workpiece is designated as a moving reference point. The movement path of the workpiece is specified by the movement path of the movement reference point. The moving reference point W is represented by a 4×4 matrix similarly to the point position.
ただしＮＷ、Ｏｗ、Ａｗはそれぞれ移動参照点座標系の
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸止方向の単位ベクトルで、Ｐｗは移動
参照点座標系の原点の位置ベクトルである。However, NW, Ow, and Aw are unit vectors in the X-axis, Y-axis, and Z-axis stopping directions of the moving reference point coordinate system, respectively, and Pw is the position vector of the origin of the moving reference point coordinate system.
ワークの移動を行う動作では、移動参照点から一定の相
対位置を持つ位置を目標ハンド位置として各アームの動
作指令をＭＣ０１ａが行う。移動参照点Ｗからのハンド
位置Ｈｉの相対位置Ｒ工は、ハンド位置と同様に４×４
行列で表わされ、ワークを支持した状態で
Ｒ，＝”Ｆ −Ｈ，（ｉ＝１．２）
によって算出される。移動参照点の目標動作位置Ｗ′に
対する各アームの目標・・ンド位置Ｈ０は、Ｒを用いて
、
Ｈ・＝ Ｗ／・Ｒ（ｉ＝１．２）
で計算される。In the operation of moving the workpiece, the MC01a issues operation commands for each arm with a position having a constant relative position from the movement reference point as the target hand position. The relative position R of the hand position Hi from the movement reference point W is 4×4 like the hand position.
It is expressed as a matrix and is calculated as R, = "F - H, (i = 1.2) with the workpiece supported. Target position of each arm with respect to the target operation position W' of the moving reference point. H0 is calculated using R as follows: H.=W/.R (i=1.2).
次に本実施例において第３の発明を用いて直接教示を行
う場合について説明する。まずワーク重量設定手段１２
によりワークの重量と重心位置をメモリに格納して記憶
する。重心位置は移動参照点座標系で記憶する。そして
以下の処理を直接教示終了を指示する信号を操作者から
受けるまで繰り返す。Next, a case will be described in which direct teaching is performed using the third invention in this embodiment. First, workpiece weight setting means 12
The weight and center of gravity position of the workpiece are stored in the memory. The center of gravity position is stored in a moving reference point coordinate system. Then, the following process is repeated until a signal instructing the end of direct teaching is received from the operator.
６＠力センサ手段１０．１１により検出された力・モー
メントを検出力座標変換手段３，４により、・・ンドに
作用する重力の因子を除去してワークとハンドとの間に
作用する移動参照点座標系の力・モーメントに変換し、
これを加算してワークに作用する力・モーメントの合力
を算出する。そして前に記憶されたワークの重量とワー
クの重心位置をもとにワークの重力すなわちワーク重心
位置に作用するワークの重量だけ作用する力を移動参照
点座標系の力・モーメントに座標変換し、算出された力
・モーメントの合力から差し引く。このようにして得ら
れた力・モーメントのベクトルをそれぞれＦ、Ｍとする
と、次のように移動参照点の動作目標位置Ｗ′を計算し
、各アームの目標ノ・ンド位置を算出し、動作指令を行
う。6@Force sensor means 10. The force/moment detected by 11 is converted into a movement reference between the workpiece and the hand by removing the factor of gravity acting on the hand using the detected force coordinate conversion means 3 and 4. Convert to force/moment in point coordinate system,
Add these to calculate the resultant force and moment acting on the workpiece. Then, based on the previously memorized weight of the workpiece and the position of the center of gravity of the workpiece, the gravity of the workpiece, that is, the force acting on the workpiece's center of gravity position by the weight of the workpiece, is converted into a force/moment in the moving reference point coordinate system, Subtract from the calculated force/moment resultant. Letting the force/moment vectors obtained in this way be F and M, respectively, calculate the movement target position W' of the movement reference point as follows, calculate the target no/nd position of each arm, and Give commands.
移動参照点の現在位置が
とすると、
ただし、Ｒｏｔ（Ｍ’）はペクト／ｌ／ Ｍ’のまわり
にＩＭ′１だけ回転する３×３の変換行列、ｆ（ＩＦＩ
）。If the current position of the moving reference point is, where Rot(M') is a 3×3 transformation matrix that rotates by IM'1 around pect/l/M', f(IFI
).
ｑ（ＩＭＩ）は、それぞれ第７図に示すような関数であ
り、ワークに作用する力・モーメントの大きさに対する
移動参照点の動作量・回転量を定めた関数である。q(IMI) is a function as shown in FIG. 7, and is a function that determines the amount of movement and rotation of the moving reference point with respect to the magnitude of force and moment acting on the workpiece.
以上の処理のフローチャートを第８図に示す。A flowchart of the above processing is shown in FIG.
本発明の第２の発明を用いて直接教示を行う場合は、上
記の実施例において、ワークに作用する重力の向きが一
定であれば直接教示開始時の力・モーメントがワークの
重力による因子とみなせるので、これを目標合力として
記憶し、検出力動作制御手段８で合力から差し引く。こ
の場合、回転動作は重力方向のまわりの回転のみとなる
。When direct teaching is performed using the second aspect of the present invention, in the above embodiment, if the direction of gravity acting on the workpiece is constant, the force/moment at the start of direct teaching is a factor due to the gravity of the workpiece. Therefore, this is stored as the target resultant force, and the detection force operation control means 8 subtracts it from the resultant force. In this case, the rotational movement is only around the direction of gravity.
′：上だ、本発明の第１の発明を用いて直接教示を行う
場合は、上記の実施例にかいて、モーメントと回転に関
する処理を省略すればよい、３発明の効果
以上のように本発明では、複数の各アームのハンド基部
に力センサ手段を設け、検出力座標変換手段と合力算出
手段によりワークに作用する力の合力を求め、これをも
とに検出力動作制御手段により各アームに動作指令を行
うため、ワークに作用する力に従って複数アームで支持
された前記アームを移動することができ、操作者がワー
クに力を加えることによる複数アームの直接教示が可能
となる。また、第２の発明では、力とともにモーメント
を検出する力センサ手段を設け、ワークに対する直接教
示で回転動作も可能にしている。さらに、第３の発明で
は、６軸力センサ手段を各アームのハンド基部に設け、
ワーク重量設定手段により記憶されたワーク重量とワー
ク重心位置を用いてワークの姿勢変化に応じてワーク自
重による検出力・モーメントの因子を計算し除去してい
るため、ワークの重力にかかわらず回転を含むワークに
対する直接教示が可能となる。': Above, when directly teaching using the first invention of the present invention, it is only necessary to omit the processing related to moment and rotation in the above embodiment. In the invention, a force sensor means is provided at the hand base of each of the plurality of arms, and the resultant force of the force acting on the workpiece is determined by the detected force coordinate conversion means and the resultant force calculation means, and based on this, the resultant force of the force acting on the workpiece is determined by the detected force operation control means. Since the operation command is given to the workpiece, the arm supported by the plurality of arms can be moved according to the force acting on the workpiece, and the operator can directly teach the plurality of arms by applying force to the workpiece. Further, in the second invention, a force sensor means for detecting a moment as well as a force is provided, and rotational operation is also possible by direct teaching to the workpiece. Furthermore, in the third invention, a six-axis force sensor means is provided at the hand base of each arm,
Using the workpiece weight and workpiece center of gravity position stored by the workpiece weight setting means, the detection force and moment factors due to the workpiece's own weight are calculated and removed according to changes in the workpiece's posture, so rotation is possible regardless of the workpiece's gravity. It becomes possible to directly teach the work that contains the object.
第１図は本発明の第１の発明の構成に関する説明図、第
２図は直接教示の処理のフローチャート、第３図は本発
明の第３の発明の構成に関する説明図、第４図は６軸力
センサ手段の説明図、第５図は本発明の一実施例におけ
る複腕装置の説明図、第６図は本発明の一実施例におけ
る制御装置の構成の説明図、第７図は本発明の一実施例
において使用される関数の説明図、第８図ａ、ｂは本発
明の一実施例の直接教示の処理のフローチャート、第９
図はマスタースレーブ方式でワークを支持して動作する
場合の説明図である。
１．２・・・・・・力センサ手段、３，４・・・・・・
検出力座標変換手段、５，６・・・・・・アーム制御手
段、７・・・・・・合力算出手段、８・・・・・・検出
力動作制御手段、９・・・・・・目標合力設定手段、１
０．１１・・・・・・６軸力センサ手段、１２・・・・
・・ワーク重量設定手段、１３，１４・・・・・・アー
ム、１６・・・・・・制御装置、１６．１７・・・・・
・６軸垂直長間節ロボットアーム、１８，１９，２０・
・・・・・マイクロコンピュータユニット、２１・・・
・・・バス、２２．２３・・・・・・モータ制御回路、
２４．２５・・・・・力センサインターフェース、２６
．２７，２８゜２９．３０，３１ ．３２，３３，３４
，３５，３６゜３７・・・・・・モータ、３８，３９，
４２，４３・川・・ハンド、４ｏ・・・・・マスターア
ーム、４１・・・・・・スレーブアーム、４４・・・・
・・力センサ、４５・・・・・・ワーク。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図
第２図
第３図
第４図
（づｍｚ
；
第５図
第６図
第７図
第８図
第８図FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of the first aspect of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of the direct teaching process, FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of the third aspect of the present invention, and FIG. 4 is an explanatory diagram of the configuration of the third aspect of the present invention. An explanatory diagram of the axial force sensor means, FIG. 5 is an explanatory diagram of the multi-arm device in one embodiment of the present invention, FIG. 6 is an explanatory diagram of the configuration of the control device in one embodiment of the present invention, and FIG. An explanatory diagram of functions used in an embodiment of the invention, FIGS. 8a and 8b are flowcharts of direct teaching processing in an embodiment of the invention,
The figure is an explanatory diagram of a case in which a workpiece is supported and operated in a master-slave manner. 1.2...Force sensor means, 3,4...
Detection force coordinate conversion means, 5, 6... Arm control means, 7... Resultant force calculation means, 8... Detection force operation control means, 9... Target resultant force setting means, 1
0.11... 6-axis force sensor means, 12...
...Work weight setting means, 13, 14... Arm, 16... Control device, 16.17...
・6-axis vertical long articulated robot arm, 18, 19, 20・
...Microcomputer unit, 21...
... bus, 22.23 ... motor control circuit,
24.25...Force sensor interface, 26
．． 27, 28° 29. 30, 31. 32, 33, 34
, 35, 36° 37...Motor, 38, 39,
42, 43・kawa・・hand, 4o・・・master arm, 41・・・slave arm, 44・・・・
...Force sensor, 45...Work. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 2 Figure 3 Figure 4 (zmz; Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 8
Claims (3)
ことのできる複数のアームと、各アームの動作制御を行
うアーム制御手段を含む制御装置から構成され、前記複
数のアームの先端のハンドにより１つのワークを支持し
て動作する複腕装置であって、ワークに作用する外力の
目標値を目標合力として前記制御装置内のメモリに格納
する目標合力設定手段と、前記各アームのハンド基部に
それぞれ取り付けられた力センサ手段と、前記各力セン
サ手段により検出される各力から各ハンドとワークの間
に作用する力を算出する検出力座標変換手段と、算出さ
れた各ハンドとワークの間に作用する力を加算してワー
クに作用する力の合力を算出する合力算出手段と、算出
された合力から前記目標合力を差し引いた力に従って前
記アーム制御手段に各アームの動作指令を行いワークを
移動する検出力動作制御手段とを有することを特徴とす
る複腕装置。(1) Consists of a control device including a plurality of arms that can move the hand to any position within an allowable range of motion, and an arm control means for controlling the motion of each arm, and the hand at the tip of the plurality of arms. The multi-arm device operates by supporting one workpiece, the target resultant force setting means storing a target value of an external force acting on the workpiece as a target resultant force in a memory in the control device, and a hand base of each arm. force sensor means respectively attached to said force sensor means, detected force coordinate conversion means for calculating the force acting between each hand and workpiece from each force detected by said each force sensor means, and a detected force coordinate conversion means for calculating the force acting between each hand and workpiece, and a resultant force calculating means for calculating the resultant force of the forces acting on the workpiece by adding the forces acting between them; 1. A multi-arm device characterized by having a detecting force operation control means for moving the arm.
することのできる複数のアームと、各アームの動作制御
を行うアーム制御手段を含む制御装置から構成され、前
記複数のアームの先端のハンドにより１つのワークを支
持して動作する複腕装置であって、ワークに作用する外
力およびモーメントの目標値を目標合力として前記制御
装置内のメモリに格納する目標合力設定手段と、前記各
アームのハンド基部にそれぞれ取り付けられた力および
モーメントを検出する力センサ手段と、前記各力センサ
手段により検出される各力およびモーメントから各ハン
ドとワークの間に作用する力およびモーメントを算出し
てワーク上の一点に関する力およびモーメントに座標変
換する検出力座標変換手段と、座標変換された各力およ
びモーメントを加算して前記ワーク上の一点に関するワ
ークに作用する力およびモーメントの合力を算出する合
力算出手段と、算出された合力から前記目標合力を差し
引いた力およびモーメントに従って前記アーム制御手段
に各アームの動作指令を行いワークを移動する検出力動
作制御手段とを有することを特徴とする複腕装置。(2) Consists of a control device including a plurality of arms capable of moving the hand to any position and posture within an allowable range of motion, and an arm control means for controlling the motion of each arm, and the tip of the plurality of arms is A multi-arm device that operates while supporting one workpiece with a hand, comprising: target resultant force setting means for storing target values of external force and moment acting on the workpiece in a memory in the control device as a target resultant force; and each of the arms. A force sensor means for detecting force and moment is attached to the base of each hand, and the force and moment acting between each hand and the workpiece are calculated from each force and moment detected by each force sensor means, and the force and moment acting between each hand and the workpiece are detected. A detection force coordinate conversion means for converting the coordinates into a force and moment regarding one point on the workpiece; and a resultant force calculation unit for calculating the resultant force of the force and moment acting on the workpiece regarding one point on the workpiece by adding each coordinate-converted force and moment. and detection force operation control means for instructing the arm control means to move each arm and moving the workpiece according to the force and moment obtained by subtracting the target resultant force from the calculated resultant force. .
することのできる複数のアームと、各アームの動作制御
を行うアーム制御手段を含む制御装置から構成され、前
記複数のアームの先端のハンドにより１つのワークを支
持して動作する複腕装置であって、ワークの重量と重心
位置を前記制御装置内のメモリに格納するワーク重量設
定手段と、前記各アームにそれぞれ取り付けられた６軸
力センサ手段と、前記各６軸力センサ手段により検出さ
れる各力およびモーメントから各ハンドとワークの間に
作用する力およびモーメントを算出してワーク上の一点
に関する力およびモーメントに座標変換する検出力座標
変換手段と、座標変換された力およびモーメントを加算
して前記ワーク上の一点に関するワークに作用する力お
よびモーメントの合力を算出する合力算出手段と、算出
された合力からワーク自重による力およびモーメントの
因子を差し引いた力およびモーメントに従って前記アー
ム制御手段に各アームの動作指令を行いワークを移動す
る検出力動作制御手段とを有することを特徴とする複腕
装置。(3) Consisting of a control device including a plurality of arms capable of moving the hand to any position and posture within an allowable range of motion, and an arm control means for controlling the motion of each arm, the tip of the plurality of arms is The multi-arm device operates by supporting one workpiece with a hand, and includes a workpiece weight setting means for storing the weight and center of gravity position of the workpiece in a memory in the control device, and six axes attached to each of the arms. Detection of calculating the force and moment acting between each hand and the workpiece from each force and moment detected by the force sensor means and each of the six-axis force sensor means, and converting the coordinates into a force and moment regarding one point on the workpiece. a force coordinate conversion means; a resultant force calculation means for adding the coordinate-converted forces and moments to calculate the resultant force of the force and moment acting on the workpiece with respect to one point on the workpiece; A multi-arm device comprising: a detection force operation control means for instructing the arm control means to move each arm in accordance with the force and moment after subtracting a moment factor, and for moving the workpiece.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61178015A JP2667153B2 (en) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | Direct teaching method for multiple arm device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61178015A JP2667153B2 (en) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | Direct teaching method for multiple arm device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6334609A true JPS6334609A (en) | 1988-02-15 |
| JP2667153B2 JP2667153B2 (en) | 1997-10-27 |
Family
ID=16041073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61178015A Expired - Lifetime JP2667153B2 (en) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | Direct teaching method for multiple arm device |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2667153B2 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03287387A (en) * | 1990-03-31 | 1991-12-18 | Nachi Fujikoshi Corp | Master slave manipulator |
| JP2014050910A (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Transportation system and transportation method of the same |
| WO2014199414A1 (en) * | 2013-06-13 | 2014-12-18 | テルモ株式会社 | Medical manipulator, and control method therefor |
| JP2017193011A (en) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | 三菱電機株式会社 | Robot arm system and method of teaching robot arm |
| WO2018091103A1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | Abb Schweiz Ag | A robot arm system and a method for handling an object by a robot arm system during lead through programming |
| JP2019150918A (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-12 | オムロン株式会社 | Robot control device and robot control method |
| WO2020054649A1 (en) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | 日本電気株式会社 | Conveyance system, conveyance robot, supervision device, control method, and program |
| JP2020151812A (en) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | ファナック株式会社 | Device, method and program for estimating weight and position of center of gravity of load using robot |
| JP2023030396A (en) * | 2021-08-23 | 2023-03-08 | 株式会社トキワシステムテクノロジーズ | Direct teaching system, direct teaching program, and direct teaching method |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5175691B2 (en) * | 2008-11-20 | 2013-04-03 | トヨタ自動車株式会社 | Robot arm teaching system and method |
| DE102010029745A1 (en) * | 2010-06-07 | 2011-12-08 | Kuka Laboratories Gmbh | Workpiece handling system and method for manipulating workpieces by means of cooperating manipulators |
| JP6706489B2 (en) | 2015-11-24 | 2020-06-10 | 川崎重工業株式会社 | Robot direct teaching method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59189416A (en) * | 1983-04-13 | 1984-10-27 | Omron Tateisi Electronics Co | Guidance teaching method of industrial robot |
| JPS60189511A (en) * | 1984-03-09 | 1985-09-27 | Fujitsu Ltd | Teaching method of product processor |
-
1986
- 1986-07-29 JP JP61178015A patent/JP2667153B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59189416A (en) * | 1983-04-13 | 1984-10-27 | Omron Tateisi Electronics Co | Guidance teaching method of industrial robot |
| JPS60189511A (en) * | 1984-03-09 | 1985-09-27 | Fujitsu Ltd | Teaching method of product processor |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03287387A (en) * | 1990-03-31 | 1991-12-18 | Nachi Fujikoshi Corp | Master slave manipulator |
| JP2014050910A (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Transportation system and transportation method of the same |
| WO2014199414A1 (en) * | 2013-06-13 | 2014-12-18 | テルモ株式会社 | Medical manipulator, and control method therefor |
| JPWO2014199414A1 (en) * | 2013-06-13 | 2017-02-23 | テルモ株式会社 | Medical manipulator and method of operating the same |
| US9844416B2 (en) | 2013-06-13 | 2017-12-19 | Terumo Kabushiki Kaisha | Medical manipulator and method of controlling the same |
| JP2017193011A (en) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | 三菱電機株式会社 | Robot arm system and method of teaching robot arm |
| WO2018091103A1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | Abb Schweiz Ag | A robot arm system and a method for handling an object by a robot arm system during lead through programming |
| JP2019150918A (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-12 | オムロン株式会社 | Robot control device and robot control method |
| WO2020054649A1 (en) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | 日本電気株式会社 | Conveyance system, conveyance robot, supervision device, control method, and program |
| JPWO2020054649A1 (en) * | 2018-09-10 | 2021-08-30 | 日本電気株式会社 | Transport systems, transport robots, control devices, control methods, and programs |
| JP2020151812A (en) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | ファナック株式会社 | Device, method and program for estimating weight and position of center of gravity of load using robot |
| US11331810B2 (en) | 2019-03-20 | 2022-05-17 | Fanuc Corporation | Device, method and program for estimating weight and position of gravity center of load by using robot |
| JP2023030396A (en) * | 2021-08-23 | 2023-03-08 | 株式会社トキワシステムテクノロジーズ | Direct teaching system, direct teaching program, and direct teaching method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2667153B2 (en) | 1997-10-27 |
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| JPH0443747B2 (en) |