JPS64199B2 - - Google Patents
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- JPS64199B2 JPS64199B2 JP16282279A JP16282279A JPS64199B2 JP S64199 B2 JPS64199 B2 JP S64199B2 JP 16282279 A JP16282279 A JP 16282279A JP 16282279 A JP16282279 A JP 16282279A JP S64199 B2 JPS64199 B2 JP S64199B2
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- joint
- arm
- tip
- arm members
- distance
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 22
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
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- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
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ツト等に用いられる多関節
機構の位置決め方法の改良に関する。
機構の位置決め方法の改良に関する。
従来の産業用ロボツトに見られるような多関節
機構は、高速化および小形化に有利な構造をして
いる。しかしロボツトの腕は機能上６自由度を有
しており、その先端を目標位置に位置決めする場
合、従来の位置決め方法は自由度数だけの連立方
程式、即ち三角関数を含む６元連立方程式を解法
しなければならないし、またこの方程式の解は一
意的に求まらないため条件付けを必要とする等計
算処理に時間がかかる。従つてオンライン処理が
ミニコンレベルでは困難となる。また位置決め精
度は機構の組立て精度に支配される等の欠点があ
る。
機構は、高速化および小形化に有利な構造をして
いる。しかしロボツトの腕は機能上６自由度を有
しており、その先端を目標位置に位置決めする場
合、従来の位置決め方法は自由度数だけの連立方
程式、即ち三角関数を含む６元連立方程式を解法
しなければならないし、またこの方程式の解は一
意的に求まらないため条件付けを必要とする等計
算処理に時間がかかる。従つてオンライン処理が
ミニコンレベルでは困難となる。また位置決め精
度は機構の組立て精度に支配される等の欠点があ
る。
本発明は上記問題点に鑑み、マイクロプロセツ
サのレベルの計算機でオンライン処理可能とし、
且つ位置決め精度は機構及び計測システムの最小
分解能まで高めた関節機構の位置決め方法を提供
することを目的とするものである。
サのレベルの計算機でオンライン処理可能とし、
且つ位置決め精度は機構及び計測システムの最小
分解能まで高めた関節機構の位置決め方法を提供
することを目的とするものである。
上記目的は、複数の腕部材と、前記各腕部材に
対応して設けられた関節とを有する関節機構にお
いて、 (a) 回動指令が与えられていない関節に回転止め
制御をかけた状態とする一方、 根元側の腕部材から順に、共通の関節に接続
される２本の腕部材を回動すべき腕部材の組と
して定めると共に、前記腕部材の組の根元側に
接続される関節を回動動作する関節として定め
るステツプ、 (b) 前記腕部材の先端の位置情報と、位置決め目
標位置情報を観測すると共に、前記回動動作す
る関節の位置情報を観測するステツプ、 (c) 観測された位置情報から前記先端位置と目標
位置との間の距離情報を求めるステツプ、 (d) 前記回動動作する関節と前記先端とを結んだ
直線の傾きを、前記回動動作する関節と前記目
標位置とを結んだ直線の傾きに一致させる方向
を回動方向と定めるステツプ、 (e) 前記回動動作する関節を、前記得られた回動
方向に所定角度回動させた後、前記各位置情報
を観測するステツプ、 (f) 前記腕部材の先端が前記位置決め目標位置か
ら所定距離の範囲内に存在するか否かを確認す
るステツプ、 (g) 前記所定距離の範囲内に存在せず、前記距離
情報値が大きくなつた場合は、回動方向を反転
させて前記回動動作を実行させ、前記距離情報
値が小さくなつた場合は、前記２つの傾きの大
小関係が反転したかを判断するステツプ、 (h) 大小関係が反転していない場合は、前記ステ
ツプ(c)に戻し、大小関係が反転している場合
は、前記腕部材の組の共通の関節を回動動作さ
せる関節として定め、前記ステツプ(b)に戻すス
テツプ、 (i) 前記所定距離の範囲内に存在する場合は、前
記腕部材の組を、次の腕部材の組に変更し、且
つ前記所定距離の範囲を狭めて前記ステツプ(a)
〜(h)を繰り返し実行させるステツプ、 とを含み、前記腕部材の先端を前記位置決め目標
位置に位置決めする関節機構の位置決め方法によ
つて達成される。
対応して設けられた関節とを有する関節機構にお
いて、 (a) 回動指令が与えられていない関節に回転止め
制御をかけた状態とする一方、 根元側の腕部材から順に、共通の関節に接続
される２本の腕部材を回動すべき腕部材の組と
して定めると共に、前記腕部材の組の根元側に
接続される関節を回動動作する関節として定め
るステツプ、 (b) 前記腕部材の先端の位置情報と、位置決め目
標位置情報を観測すると共に、前記回動動作す
る関節の位置情報を観測するステツプ、 (c) 観測された位置情報から前記先端位置と目標
位置との間の距離情報を求めるステツプ、 (d) 前記回動動作する関節と前記先端とを結んだ
直線の傾きを、前記回動動作する関節と前記目
標位置とを結んだ直線の傾きに一致させる方向
を回動方向と定めるステツプ、 (e) 前記回動動作する関節を、前記得られた回動
方向に所定角度回動させた後、前記各位置情報
を観測するステツプ、 (f) 前記腕部材の先端が前記位置決め目標位置か
ら所定距離の範囲内に存在するか否かを確認す
るステツプ、 (g) 前記所定距離の範囲内に存在せず、前記距離
情報値が大きくなつた場合は、回動方向を反転
させて前記回動動作を実行させ、前記距離情報
値が小さくなつた場合は、前記２つの傾きの大
小関係が反転したかを判断するステツプ、 (h) 大小関係が反転していない場合は、前記ステ
ツプ(c)に戻し、大小関係が反転している場合
は、前記腕部材の組の共通の関節を回動動作さ
せる関節として定め、前記ステツプ(b)に戻すス
テツプ、 (i) 前記所定距離の範囲内に存在する場合は、前
記腕部材の組を、次の腕部材の組に変更し、且
つ前記所定距離の範囲を狭めて前記ステツプ(a)
〜(h)を繰り返し実行させるステツプ、 とを含み、前記腕部材の先端を前記位置決め目標
位置に位置決めする関節機構の位置決め方法によ
つて達成される。
作用は実施例において詳述する。
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例につ
き詳細に説明する。本発明方法は関節機構の自由
度には支配されないが、以下第１図に示す平面移
動形４自由度アームにおける実施例について説明
する。図において、r1，r2，r3およびr4はアーム
であつて、これらは関節Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３および
Ｎ４で連結されている。またＡ１は目標位置、Ｔ
はアームr4の先端であり、関節Ｎ１，Ｎ２，Ｎ
３，Ｎ４、目標位置Ａ１、アームの先端Ｔにはそ
れぞれ位置を計測するためのLEDが装着されて
いる。この関節機構は、位置決めに際してr1，r2
およびr3，r4の２関節のアームの結合した形で４
関節アームが制御される。
き詳細に説明する。本発明方法は関節機構の自由
度には支配されないが、以下第１図に示す平面移
動形４自由度アームにおける実施例について説明
する。図において、r1，r2，r3およびr4はアーム
であつて、これらは関節Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３および
Ｎ４で連結されている。またＡ１は目標位置、Ｔ
はアームr4の先端であり、関節Ｎ１，Ｎ２，Ｎ
３，Ｎ４、目標位置Ａ１、アームの先端Ｔにはそ
れぞれ位置を計測するためのLEDが装着されて
いる。この関節機構は、位置決めに際してr1，r2
およびr3，r4の２関節のアームの結合した形で４
関節アームが制御される。
今Ａ１（xA1，yA1）が最初の目標位置で先端Ｔ
（xT，yT）が第１図に示すような位置関係にある
とする。本方法では先端Ｔがr3，r4の２関節アー
ムで目標位置Ａ１に届く範囲に関節Ｎ３（xN3，
yN3）を位置決めしなければならない。この範囲
を半径Ｒ１の下半分とすればＲ１は Ｒ１＜√3 2＋3 2 とするのが好ましい。これはr3とr4の角度が略90゜
となる領域である。このような角度で設定してお
くと後述する試行錯誤法による位置決めにおいて
位置決めが早く収束する。
（xT，yT）が第１図に示すような位置関係にある
とする。本方法では先端Ｔがr3，r4の２関節アー
ムで目標位置Ａ１に届く範囲に関節Ｎ３（xN3，
yN3）を位置決めしなければならない。この範囲
を半径Ｒ１の下半分とすればＲ１は Ｒ１＜√3 2＋3 2 とするのが好ましい。これはr3とr4の角度が略90゜
となる領域である。このような角度で設定してお
くと後述する試行錯誤法による位置決めにおいて
位置決めが早く収束する。
第２図は関節Ｎ３が領域Ｒ１内に位置決めされ
る過程を示すものである。ここではＡ１とＮ３間
の距離１・３、Ａ１と関節Ｎ１（xN1，yN1）
の方向、およびＡ１と関節Ｎ２（xN2，yN2）との
方向を評価関数とし試行錯誤的に関節Ｎ３を領域
Ｒ１内に位置決めする。
る過程を示すものである。ここではＡ１とＮ３間
の距離１・３、Ａ１と関節Ｎ１（xN1，yN1）
の方向、およびＡ１と関節Ｎ２（xN2，yN2）との
方向を評価関数とし試行錯誤的に関節Ｎ３を領域
Ｒ１内に位置決めする。
第３図及び第４図は以上の過程をフローチヤー
トにより示したものである。即ち第３図でスタ
ートし、Ｎ１，Ｎ３及びＡ１のXY座標を測定
する。（Ｔが目標位置にあつたらストツプする）
その座標からＡ１〜Ｎ３間の距離l1を計算し、
そのl1をＲ１と比較し、l1がＲ１より小さい時
は第５図のスタート２へ、大きいか等しい時は
Ａ１−Ｎ１と３，１の傾きからアームr1の振
り方向を決定し、r1をＤ１rad振り（Ｄ１は≦
Ｒ１／r1＋r2に設定）ＴとＮ３のXY座標を測定す る。（Ｔが目標位置にあつたらストツプする）
このときのＮ３のXY座標からＡ１〜Ｎ３間の距
離l2を計算し、l2がＲ１より小さければスター
ト２へ飛び、等しいか大きい時は前記l1と比較
してl1より大きいときは、振り方向を変えてr1
をＤ１rad振り第４図のへ進み、小さいときは
傾きの大小関係が反転したかを見て、反転した
場合は第４図へ進み、反転しない場合は、l2
の各前をl1と変えてへ戻る。次に第４図に移
り、Ｔ，Ｎ２，Ｎ３及びＡ１の各XY座標を計
測する。（Ｔが目標位置にあつたらストツプす
る。）その座標位置からＡ１〜Ｎ３間の距離l3
を計算し、l3がＲ１より大きければ第５図のス
タート２へ飛び、小さければ１，２と
３，Ｎ２の傾きからアームr2の振り方向を決定
し、アームr2をＤ１rad振り、Ｔ，Ｎ３のXY
座標を測定する。（Ｔが目標位置にあつたらスト
ツプする）その座標からＡ１〜Ｎ３間の距離l4
を算出し、l4がＲ１より小さければ第５図のス
タート２へ飛び、大きいか等しければl3と比較
し、l3より大きければ、〓〓振り方向を変えr2をＤ
１rad振る。小さい時は、１，２と３，
Ｎ２の傾きの大小関係が反転したかを見て、反転
しない場合は、〓〓l4の名前をl3と変えへ戻り再
度からのステツプを繰返す。が反転した場合
は〓〓の場合と同じく、〓〓Ｄ１が最小振角かを見
て、YESの場合はそのまま、NOの場合は〓〓Ｄ１
を1/2にしてそれぞれスタート１へ戻り再度上記
ステツプを繰返す。
トにより示したものである。即ち第３図でスタ
ートし、Ｎ１，Ｎ３及びＡ１のXY座標を測定
する。（Ｔが目標位置にあつたらストツプする）
その座標からＡ１〜Ｎ３間の距離l1を計算し、
そのl1をＲ１と比較し、l1がＲ１より小さい時
は第５図のスタート２へ、大きいか等しい時は
Ａ１−Ｎ１と３，１の傾きからアームr1の振
り方向を決定し、r1をＤ１rad振り（Ｄ１は≦
Ｒ１／r1＋r2に設定）ＴとＮ３のXY座標を測定す る。（Ｔが目標位置にあつたらストツプする）
このときのＮ３のXY座標からＡ１〜Ｎ３間の距
離l2を計算し、l2がＲ１より小さければスター
ト２へ飛び、等しいか大きい時は前記l1と比較
してl1より大きいときは、振り方向を変えてr1
をＤ１rad振り第４図のへ進み、小さいときは
傾きの大小関係が反転したかを見て、反転した
場合は第４図へ進み、反転しない場合は、l2
の各前をl1と変えてへ戻る。次に第４図に移
り、Ｔ，Ｎ２，Ｎ３及びＡ１の各XY座標を計
測する。（Ｔが目標位置にあつたらストツプす
る。）その座標位置からＡ１〜Ｎ３間の距離l3
を計算し、l3がＲ１より大きければ第５図のス
タート２へ飛び、小さければ１，２と
３，Ｎ２の傾きからアームr2の振り方向を決定
し、アームr2をＤ１rad振り、Ｔ，Ｎ３のXY
座標を測定する。（Ｔが目標位置にあつたらスト
ツプする）その座標からＡ１〜Ｎ３間の距離l4
を算出し、l4がＲ１より小さければ第５図のス
タート２へ飛び、大きいか等しければl3と比較
し、l3より大きければ、〓〓振り方向を変えr2をＤ
１rad振る。小さい時は、１，２と３，
Ｎ２の傾きの大小関係が反転したかを見て、反転
しない場合は、〓〓l4の名前をl3と変えへ戻り再
度からのステツプを繰返す。が反転した場合
は〓〓の場合と同じく、〓〓Ｄ１が最小振角かを見
て、YESの場合はそのまま、NOの場合は〓〓Ｄ１
を1/2にしてそれぞれスタート１へ戻り再度上記
ステツプを繰返す。
なお、上記において回転指令が与えられていな
いときは各関節には回転止め制御がかけられてい
る。
いときは各関節には回転止め制御がかけられてい
る。
以上の如くにして関節Ｎ３が領域Ｒ１内に位置
決めされると、次の段階で２関節アームr3，r4に
より先端Ｔを目標位置Ａ１に位置決めることにな
る。
決めされると、次の段階で２関節アームr3，r4に
より先端Ｔを目標位置Ａ１に位置決めることにな
る。
先ず前述の方法と同様に関節Ｎ３，Ｎ４、先端
Ｔおよび目標位置Ａ１の関係からある小領域Ｒ２
内に先端Ｔを位置決めする。その後先端Ｔと目標
位置Ａ１との距離のみを評価関数として機構の最
小分解能まで位置決めを行なう。なおＲ２は
LEDの取り付けおよび機構の組立て精度を考慮
して大きめに決める。第５図および第６図は以上
の過程をフローチヤートで示したものである。即
ち第５図〓〓でスタートし、〓〓Ａ１，Ｎ３及びＴの
XY座標を測定し、〓〓その座標からＡ１〜Ｔ間の
距離l5を計算する。（l2 5＝０ならストツプ）この
l5をＲ２と比較し、Ｒ２より大きければ第７図の
スタート３へ飛び、等しいか小さければ、
１，Ｎ３と，３の傾きからr3の振り方向を決
定し、r3をＤ３rad振る。（Ｄ３≦Ｒ２／r3＋r4と設
定 する）次に〓〓ＴのXY座標を測定し、〓〓Ａ１〜Ｔ
間の距離l6を計算する。（l2 6＝０ならストツプ）〓〓
このl6をＲ２と比較し、Ｒ２より大きければ第７
図のスタート３へ飛び、等しいか小さければ、〓〓
l5と比較して大きければ〓〓振り方向を変えてr3を
Ｄ３rap振り第６図Ｂへ進む。また〓〓にて小さい
か等しい場合には〓〓１，３と，３の傾き
の大小関係が反転したかを見てYESの場合は第
６図へ進み、NOの場合は〓〓l6の名前をl5と変
えてステツプへ戻る。
Ｔおよび目標位置Ａ１の関係からある小領域Ｒ２
内に先端Ｔを位置決めする。その後先端Ｔと目標
位置Ａ１との距離のみを評価関数として機構の最
小分解能まで位置決めを行なう。なおＲ２は
LEDの取り付けおよび機構の組立て精度を考慮
して大きめに決める。第５図および第６図は以上
の過程をフローチヤートで示したものである。即
ち第５図〓〓でスタートし、〓〓Ａ１，Ｎ３及びＴの
XY座標を測定し、〓〓その座標からＡ１〜Ｔ間の
距離l5を計算する。（l2 5＝０ならストツプ）この
l5をＲ２と比較し、Ｒ２より大きければ第７図の
スタート３へ飛び、等しいか小さければ、
１，Ｎ３と，３の傾きからr3の振り方向を決
定し、r3をＤ３rad振る。（Ｄ３≦Ｒ２／r3＋r4と設
定 する）次に〓〓ＴのXY座標を測定し、〓〓Ａ１〜Ｔ
間の距離l6を計算する。（l2 6＝０ならストツプ）〓〓
このl6をＲ２と比較し、Ｒ２より大きければ第７
図のスタート３へ飛び、等しいか小さければ、〓〓
l5と比較して大きければ〓〓振り方向を変えてr3を
Ｄ３rap振り第６図Ｂへ進む。また〓〓にて小さい
か等しい場合には〓〓１，３と，３の傾き
の大小関係が反転したかを見てYESの場合は第
６図へ進み、NOの場合は〓〓l6の名前をl5と変
えてステツプへ戻る。
次に第６図に移り、〓〓Ａ１，Ｔ及びＮ４のXY
座標を測定し、〓〓１，４と，４の傾きの
関係からアームr4の振り方向を決定し、〓r4をＤ
３red振る。〓ＴのXY座標を測定し、〓〓Ａ１〜Ｔ
間の距離l6を計算する。（l6＝０ならストツプ）46
このl6をＲ２と比較しＲ２より大きければ第７図
のスタート３へ飛び、小さいか等しければ、〓〓l5
と比較し、大きければ〓〓方向を変えてr4をＤ３rad
振る。小さいか等しければ、〓〓１，４と，
Ｎ４の傾きの大小関係が反転したかを見て、反転
した場合は〓〓l6の名前をl5と変え、ステツプ〓へ
戻り、反転しない場合は〓〓と共に〓〓Ｄ３は最小振
角かを見てYESの場合はスタート２へ、NOの場
合は〓Ｄ３＝Ｄ３÷２としてそれぞれスタート２
へ戻る。
座標を測定し、〓〓１，４と，４の傾きの
関係からアームr4の振り方向を決定し、〓r4をＤ
３red振る。〓ＴのXY座標を測定し、〓〓Ａ１〜Ｔ
間の距離l6を計算する。（l6＝０ならストツプ）46
このl6をＲ２と比較しＲ２より大きければ第７図
のスタート３へ飛び、小さいか等しければ、〓〓l5
と比較し、大きければ〓〓方向を変えてr4をＤ３rad
振る。小さいか等しければ、〓〓１，４と，
Ｎ４の傾きの大小関係が反転したかを見て、反転
した場合は〓〓l6の名前をl5と変え、ステツプ〓へ
戻り、反転しない場合は〓〓と共に〓〓Ｄ３は最小振
角かを見てYESの場合はスタート２へ、NOの場
合は〓Ｄ３＝Ｄ３÷２としてそれぞれスタート２
へ戻る。
以上の如くにして先端Ｔは領域Ｒ２内に位置決
めされる。次に機構の分解能の精度で位置決めす
る過程について説明する。この方法は各関節の位
置は認識せずに全くの試行錯誤で行なうため我々
はこの方法を「試行錯誤法」と名付けた。こ方法
の位置決め過程は第７図乃至第１０図にフローチ
ヤートで示す。なお図において領域Ｒ３はアーム
の振り角Ｄ３に対応するように定め、Ｄ３を小さ
くするにつれＲ３も小さくして収束を早め最終的
にはＤ３は最小振角とし、位置決めを収束させる
のである。
めされる。次に機構の分解能の精度で位置決めす
る過程について説明する。この方法は各関節の位
置は認識せずに全くの試行錯誤で行なうため我々
はこの方法を「試行錯誤法」と名付けた。こ方法
の位置決め過程は第７図乃至第１０図にフローチ
ヤートで示す。なお図において領域Ｒ３はアーム
の振り角Ｄ３に対応するように定め、Ｄ３を小さ
くするにつれＲ３も小さくして収束を早め最終的
にはＤ３は最小振角とし、位置決めを収束させる
のである。
即ち、第７図の〓〓でスタートし、〓Ｓ＝０、Ｎ
＝０、ED＝０にセツトし、〓〓Ｔ及びＡ１のXY
座標を測定し、Ａ１〜Ｔ間の距離l7を計算する。
このl7が零であればストツプし、零でなければ
〓〓Ｄ３が最小振れ角かどうかを見てNOの場合に
は〓〓Ｒ３と比較し、Ｒ３より大きければ、〓〓Ｒ３
及びＤ３を小さくしてスタート３へ戻る。〓〓にお
いてＤ３が最小振角の場合及び〓〓でl7がＲ３より
小さいか等しい場合は、〓振り方向を右廻りにセ
ツトし、〓r3をＤ３rad振る。（Ｄ３≦Ｒ３／r3＋r4に
設 定する）次に〓〓Ｔ及びＡ１のXY座標を測定し、
〓〓Ａ１〜Ｔ間の距離l8を計算する。〓l8が零の場
合はストツプし、零でない場合は〓〓Ｄ３が最小振
角かを見て、YESの場合はステツプ〓〓へ進み、
NOの場合は〓〓l8とＲ３と比較してl8がＲ３より
大きければ〓〓を経てスタート３へ戻る。〓〓でl8が
Ｒ３より小さいか等しいときはステツプ〓〓へ進
む。〓〓ではl8とl7を比較し、l8がl7より大きければ
第８図のへ進み、l8がl7より小さいか等しい場
合は〓〓l8の名前をl7に変え、且つ〓〓Ｓ＝１にセツ
トしてステツプ〓へ戻る。次に第８図に移り、
から、〓Ｎ＝Ｎ＋１とし〓Ｎ＝２ならば73方向を
変えてr3をＤ３rad振り、〓Ｓ＝０ならば〓〓Ｄ３が
最小振角かを見て、NOの場合は〓〓Ｄ３＝Ｄ３÷
２として第７図のへ戻る。ステツプ〓〓でYES
の場合は〓〓ED＝１にセツトして第９図のに進
み、ステツプ〓でＳ＝０でない場合も第９図に
進む。ステツプ〓でＮ＝２でない場合は〓〓方向を
変えてr3をＤ３rad振り、〓〓Ｓ＝１ならば第９図
に進み、Ｓ＝１でない場合は第７図へ戻る。次
に第９図に移りより、〓〓Ｓ＝０、Ｎ＝０にセツ
トし、〓振り方向を反転し、〓〓r4をＤ３rad振り、
〓〓Ａ１及びＴのXY座標を測定する。〓〓この座標
からＡ１〜Ｔ間の距離l8を計算する。〓l8が零の
場合はストツプとなり、零でない場合は、〓Ｄ３
は最小振角かを見て、YESの場合はステツプ〓〓
へ進み、NOの場合は〓Ｒ３と比較して、Ｒ３よ
り大きいときは第７図のへ戻り、小さいか等し
いときは〓〓へ進む。〓〓ではl8とl7を比較し、l7よ
りl8が小さい場合は〓〓l8の名前をl7と変え、且つ
〓〓Ｓ＝１にセツトしてステツプ〓〓に戻る。ステツ
プ〓〓においてl8よりl7が大きいか等しい場合は〓〓
Ｎ＝Ｎ＋１として、〓〓振り方向を変えてr4をＤ３
ｒａｄ振る。〓〓Ｎ＝２であり〓〓Ｓ＝０であり、〓〓
Ｄ
３が最小振角であり〓〓ED＝１である場合は第１
０図のに進む。〓〓でNOの場合、及び〓〓でNO
の場合は第７図のへ戻る。また〓〓でNOの場合
も97D３＝Ｄ３÷２としてへ戻る。また〓〓で
NOの場合、98S＝１ならばへ戻り、Ｓ＝１で
ないならば〓〓へ戻る。次に第１０図に移り、よ
り、〓〓Ｆ＝０をセツトし、 100 l2 7をＭ(F)に記憶
し、 101 アームr3をＤ３rad振り、 102 アームr4
をＤ３rad振る。 103 Ａ１及びＴのXY座標を測
定し、 104 Ａ１〜Ｔ間の距離l8を計算する。
105 l8が零ならばストツプし、零でなければ、
106 Ｆ＝Ｆ＋１とし、 107 l2 8をＭ(F)に記憶し、
108 Ｆ＝６となれば 109 Ｍ（０）〜Ｍ(6)の最小値
を算出し、 110 最小値の位置へＴを位置決めし、
ストツプする。ステツプ 108 においてＦ＝６で
ない場合、 111 Ｆ＝３である場合は、 112 アー
ムr3を２×Ｄ３rad振り 103 へ戻る。 111 でＦ＝
３でない場合、 113 でＦ＝１ならば、 114 振り
方向を変えて 102 へ戻り、 113 でＦ＝１でない
場合、 115 でＦ＝４でないならば 102 へ、Ｆ＝
４ならば 114 で振り方向を変えて、それぞれ
102 へ戻。
＝０、ED＝０にセツトし、〓〓Ｔ及びＡ１のXY
座標を測定し、Ａ１〜Ｔ間の距離l7を計算する。
このl7が零であればストツプし、零でなければ
〓〓Ｄ３が最小振れ角かどうかを見てNOの場合に
は〓〓Ｒ３と比較し、Ｒ３より大きければ、〓〓Ｒ３
及びＤ３を小さくしてスタート３へ戻る。〓〓にお
いてＤ３が最小振角の場合及び〓〓でl7がＲ３より
小さいか等しい場合は、〓振り方向を右廻りにセ
ツトし、〓r3をＤ３rad振る。（Ｄ３≦Ｒ３／r3＋r4に
設 定する）次に〓〓Ｔ及びＡ１のXY座標を測定し、
〓〓Ａ１〜Ｔ間の距離l8を計算する。〓l8が零の場
合はストツプし、零でない場合は〓〓Ｄ３が最小振
角かを見て、YESの場合はステツプ〓〓へ進み、
NOの場合は〓〓l8とＲ３と比較してl8がＲ３より
大きければ〓〓を経てスタート３へ戻る。〓〓でl8が
Ｒ３より小さいか等しいときはステツプ〓〓へ進
む。〓〓ではl8とl7を比較し、l8がl7より大きければ
第８図のへ進み、l8がl7より小さいか等しい場
合は〓〓l8の名前をl7に変え、且つ〓〓Ｓ＝１にセツ
トしてステツプ〓へ戻る。次に第８図に移り、
から、〓Ｎ＝Ｎ＋１とし〓Ｎ＝２ならば73方向を
変えてr3をＤ３rad振り、〓Ｓ＝０ならば〓〓Ｄ３が
最小振角かを見て、NOの場合は〓〓Ｄ３＝Ｄ３÷
２として第７図のへ戻る。ステツプ〓〓でYES
の場合は〓〓ED＝１にセツトして第９図のに進
み、ステツプ〓でＳ＝０でない場合も第９図に
進む。ステツプ〓でＮ＝２でない場合は〓〓方向を
変えてr3をＤ３rad振り、〓〓Ｓ＝１ならば第９図
に進み、Ｓ＝１でない場合は第７図へ戻る。次
に第９図に移りより、〓〓Ｓ＝０、Ｎ＝０にセツ
トし、〓振り方向を反転し、〓〓r4をＤ３rad振り、
〓〓Ａ１及びＴのXY座標を測定する。〓〓この座標
からＡ１〜Ｔ間の距離l8を計算する。〓l8が零の
場合はストツプとなり、零でない場合は、〓Ｄ３
は最小振角かを見て、YESの場合はステツプ〓〓
へ進み、NOの場合は〓Ｒ３と比較して、Ｒ３よ
り大きいときは第７図のへ戻り、小さいか等し
いときは〓〓へ進む。〓〓ではl8とl7を比較し、l7よ
りl8が小さい場合は〓〓l8の名前をl7と変え、且つ
〓〓Ｓ＝１にセツトしてステツプ〓〓に戻る。ステツ
プ〓〓においてl8よりl7が大きいか等しい場合は〓〓
Ｎ＝Ｎ＋１として、〓〓振り方向を変えてr4をＤ３
ｒａｄ振る。〓〓Ｎ＝２であり〓〓Ｓ＝０であり、〓〓
Ｄ
３が最小振角であり〓〓ED＝１である場合は第１
０図のに進む。〓〓でNOの場合、及び〓〓でNO
の場合は第７図のへ戻る。また〓〓でNOの場合
も97D３＝Ｄ３÷２としてへ戻る。また〓〓で
NOの場合、98S＝１ならばへ戻り、Ｓ＝１で
ないならば〓〓へ戻る。次に第１０図に移り、よ
り、〓〓Ｆ＝０をセツトし、 100 l2 7をＭ(F)に記憶
し、 101 アームr3をＤ３rad振り、 102 アームr4
をＤ３rad振る。 103 Ａ１及びＴのXY座標を測
定し、 104 Ａ１〜Ｔ間の距離l8を計算する。
105 l8が零ならばストツプし、零でなければ、
106 Ｆ＝Ｆ＋１とし、 107 l2 8をＭ(F)に記憶し、
108 Ｆ＝６となれば 109 Ｍ（０）〜Ｍ(6)の最小値
を算出し、 110 最小値の位置へＴを位置決めし、
ストツプする。ステツプ 108 においてＦ＝６で
ない場合、 111 Ｆ＝３である場合は、 112 アー
ムr3を２×Ｄ３rad振り 103 へ戻る。 111 でＦ＝
３でない場合、 113 でＦ＝１ならば、 114 振り
方向を変えて 102 へ戻り、 113 でＦ＝１でない
場合、 115 でＦ＝４でないならば 102 へ、Ｆ＝
４ならば 114 で振り方向を変えて、それぞれ
102 へ戻。
以上の如くにして平面移動形４関節アームの位
置決めができるが、この位置決め方法は関節数に
よらず同様な方法で位置決め可能である。そこで
本方法を実施できる一番簡単な２関節アームの構
成例を第１１図に示す。図について説明すると、
符号１および２はアーム、３，４は関節、５，６
はアームを回動するDCモータ、７，８はオプテ
イカルエンコーダである。また９，１０は関節４
とアーム２の先端に取着されたLEDである。こ
のように構成された２関節アームはテレビカメラ
１１によりLEDの座標が観測され、それがXYト
ラツカコントロール１２、Ａ／Ｄ変換器１３、イ
ンターフエイスコントロールユニツト１４、指令
レジスタ１５を経て減算器１６に入り、オプテイ
カルエンコーダ７，８から位置レジスタ１７を経
た信号との間で減算が行なわれ、Ｄ／Ａ変換器１
８、補償回路１９、電力増幅回路２０を経てDC
モータを駆動するようになつている。またインタ
フエイスコントロールユニツト１４には制御プロ
グラム２１を有するコンピユータ２２が接続さ
れ、プログラムが指示されるようになつている。
置決めができるが、この位置決め方法は関節数に
よらず同様な方法で位置決め可能である。そこで
本方法を実施できる一番簡単な２関節アームの構
成例を第１１図に示す。図について説明すると、
符号１および２はアーム、３，４は関節、５，６
はアームを回動するDCモータ、７，８はオプテ
イカルエンコーダである。また９，１０は関節４
とアーム２の先端に取着されたLEDである。こ
のように構成された２関節アームはテレビカメラ
１１によりLEDの座標が観測され、それがXYト
ラツカコントロール１２、Ａ／Ｄ変換器１３、イ
ンターフエイスコントロールユニツト１４、指令
レジスタ１５を経て減算器１６に入り、オプテイ
カルエンコーダ７，８から位置レジスタ１７を経
た信号との間で減算が行なわれ、Ｄ／Ａ変換器１
８、補償回路１９、電力増幅回路２０を経てDC
モータを駆動するようになつている。またインタ
フエイスコントロールユニツト１４には制御プロ
グラム２１を有するコンピユータ２２が接続さ
れ、プログラムが指示されるようになつている。
次に前述した「試行錯誤法」の具体例を第１２
図を用いて説明する。図のハツチングを入れた丸
印の上のローマ数字は動作順序を示したものであ
る。以下順序に従つて説明する。
図を用いて説明する。図のハツチングを入れた丸
印の上のローマ数字は動作順序を示したものであ
る。以下順序に従つて説明する。
振り方向を時計方向としてアームr3をＤ３ラ
ジアン振る。
ジアン振る。
ＴとＡ１の距離がより大となつたため振り
方向を変えてアームr3をＤ３ラジアン振る。
方向を変えてアームr3をＤ３ラジアン振る。
ＴとＡ１の距離がより小であるため同方向
にアームr3をＤ３ラジアン振る。
にアームr3をＤ３ラジアン振る。
ＴとＡ１の距離がより小であるため同方向
にアームr3をＤ３ラジアン振る。
にアームr3をＤ３ラジアン振る。
ＴとＡ１の距離がより小であるため同方向
にアームr3をＤ３ラジアン振る。
にアームr3をＤ３ラジアン振る。
ＴとＡ１の距離がＶより小であるため同方向
にアームr3をＤ３ラジアン振る。
にアームr3をＤ３ラジアン振る。
ＴとＡ１の距離がより大となつたため振り
方向を変えてアームr3をＤ３ラジアン振る。
方向を変えてアームr3をＤ３ラジアン振る。
振り方向を変えて（この場合反時計方向）ア
ームr4をＤ３ラジアン振る。
ームr4をＤ３ラジアン振る。
先端Ｔが領域Ｒ３内となつたためＲ３及びＤ
３を小さくする。
３を小さくする。
最後、振角Ｄ３ラジアンがアームの最小振角
であり、アームr3，r4を時計方向及び反時計方
向に振つても目標位置に近づかない場合は収束
とする。
であり、アームr3，r4を時計方向及び反時計方
向に振つても目標位置に近づかない場合は収束
とする。
以上、本発明にかかる関節構造の位置決め方法
を説明したが、本発明方法は以下のような特徴お
よび利点を有する。即ち 先端の位置を確認しながら先端を目標位置に
位置決めする。
を説明したが、本発明方法は以下のような特徴お
よび利点を有する。即ち 先端の位置を確認しながら先端を目標位置に
位置決めする。
先端および各関節には目印（本実施例では
LED）が装着してあり、この目印を基準に位
置決めするため位置決め精度は機構の組立て精
度に支配されない。
LED）が装着してあり、この目印を基準に位
置決めするため位置決め精度は機構の組立て精
度に支配されない。
位置決めに対し評価関数を距離および方向、
あるいは距離のみとするため計算処理は四則演
算だけですむ。従つてマイクロプロセツサレベ
ルの計算機でオンライン制御が可能となる。
あるいは距離のみとするため計算処理は四則演
算だけですむ。従つてマイクロプロセツサレベ
ルの計算機でオンライン制御が可能となる。
目印の確認にはイメージデイテクタを用いた
XY座標認識テレビカメラを使用し、高速且つ
同時に４点の目印位置を計測することができ
る。
XY座標認識テレビカメラを使用し、高速且つ
同時に４点の目印位置を計測することができ
る。
先端の位置決めは先端が目標位置の座標と一
致することで確認しているため座標の観測系が
ゆがんでいてもかまわない。即ち精確な絶対座
標を必要としないため観測系のセツテイングが
容易となる。
致することで確認しているため座標の観測系が
ゆがんでいてもかまわない。即ち精確な絶対座
標を必要としないため観測系のセツテイングが
容易となる。
以上説明した様に、本発明の第１発明では、各
関節毎に先端とを結ぶ直線の傾きと、目標位置を
結ぶ直線の傾きとが一致するように回動方向を定
め、所定角度づつ回動動作させてゆくだけで良い
ので演算も簡単であり、所要時間も短かくてす
む。更に第２の発明においても目標位置と先端と
の距離情報が短かくなる方向に関節を回動させる
ので、距離情報の演算のみで良く、更には、先端
側の関節から順にこの動作を行なうので確実にし
かも素早く位置決めすることが可能となる。
関節毎に先端とを結ぶ直線の傾きと、目標位置を
結ぶ直線の傾きとが一致するように回動方向を定
め、所定角度づつ回動動作させてゆくだけで良い
ので演算も簡単であり、所要時間も短かくてす
む。更に第２の発明においても目標位置と先端と
の距離情報が短かくなる方向に関節を回動させる
ので、距離情報の演算のみで良く、更には、先端
側の関節から順にこの動作を行なうので確実にし
かも素早く位置決めすることが可能となる。
第１図は平面移動形４自由度アームの関節機構
の動作説明用模式図、第２図は関節Ｎ３を領域Ｒ
１内に位置決めする過程の説明図、第３図ないし
第１０図は本発明にかかる位置決め方法のフロー
チヤート図、第１１図は２関節アームの構成図、
第１２図は試行錯誤法の説明図である。
の動作説明用模式図、第２図は関節Ｎ３を領域Ｒ
１内に位置決めする過程の説明図、第３図ないし
第１０図は本発明にかかる位置決め方法のフロー
チヤート図、第１１図は２関節アームの構成図、
第１２図は試行錯誤法の説明図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の腕部材と、前記各腕部材に対応して設
けられた関節とを有する関節機構において、 (a) 回動指令が与えられていない関節に回転止め
制御をかけた状態とする一方、 根元側の腕部材から順に、共通の関節に接続
される２本の腕部材を回動すべき腕部材の組と
して定めると共に、前記腕部材の組の根元側に
接続される関節を回動動作する関節として定め
るステツプ、 (b) 前記腕部材の先端の位置情報と、位置決め目
標位置情報を観測すると共に、前記回動動作す
る関節の位置情報を観測するステツプ、 (c) 観測された位置情報から前記先端位置と目標
位置との間の距離情報を求めるステツプ、 (d) 前記回動動作する関節と前記先端とを結んだ
直線の傾きを、前記回動動作する関節と前記目
標位置とを結んだ直線の傾きに一致させる方向
を回動方向と定めるステツプ、 (e) 前記回動動作する関節を、前記得られた回動
方向に所定角度回動させた後、前記各位置情報
を観測するステツプ、 (f) 前記腕部材の先端が前記位置決め目標位置か
ら所定距離の範囲内に存在するか否かを確認す
るステツプ、 (g) 前記所定距離の範囲内に存在せず、前記距離
情報値が大きくなつた場合は、回動方向を反転
させて前記回動動作を実行させ、前記距離情報
値が小さくなつた場合は、前記２つの傾きの大
小関係が反転したかを判断するステツプ、 (h) 大小関係が反転していない場合は、前記ステ
ツプ(c)に戻し、大小関係が反転している場合
は、前記腕部材の組の共通の関節を回動動作さ
せる関節として定め、前記ステツプ(b)に戻すス
テツプ、 (i) 前記所定距離の範囲内に存在する場合は、前
記腕部材の組を、次の腕部材の組に変更し、且
つ前記所定距離の範囲を狭めて前記ステツプ(a)
〜(h)を繰り返し実行させるステツプ、 とを含み、前記腕部材の先端を前記位置決め目標
位置に位置決めする関節機構の位置決め方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16282279A JPS5689492A (en) | 1979-12-17 | 1979-12-17 | Method of positioning joint mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16282279A JPS5689492A (en) | 1979-12-17 | 1979-12-17 | Method of positioning joint mechanism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5689492A JPS5689492A (en) | 1981-07-20 |
| JPS64199B2 true JPS64199B2 (ja) | 1989-01-05 |
Family
ID=15761881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16282279A Granted JPS5689492A (en) | 1979-12-17 | 1979-12-17 | Method of positioning joint mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5689492A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5981092A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-10 | 株式会社東芝 | 多関節ア−ム制御装置 |
| JPS5981091A (ja) * | 1982-10-29 | 1984-05-10 | 株式会社東芝 | 多関節ア−ム制御装置 |
-
1979
- 1979-12-17 JP JP16282279A patent/JPS5689492A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5689492A (en) | 1981-07-20 |
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