KR940003089B1 - 수평다관절형의 아암기구를 가진 산업용로봇 - Google Patents

수평다관절형의 아암기구를 가진 산업용로봇 Download PDF

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KR940003089B1
KR940003089B1 KR1019910002735A KR910002735A KR940003089B1 KR 940003089 B1 KR940003089 B1 KR 940003089B1 KR 1019910002735 A KR1019910002735 A KR 1019910002735A KR 910002735 A KR910002735 A KR 910002735A KR 940003089 B1 KR940003089 B1 KR 940003089B1
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토모히로 마루오
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마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤
다니이 아끼오
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Abstract

내용 없음.

Description

수평다관절형의 아암기구를 가진 산업용로봇
제1도는 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 로봇의 구성도.
제2도는 제1도에 표시한 로봇의 동작원리를 설명한 도면.
제3도는 본 발명의 제2의 실시예에 있어서의 로봇의 구성도.
제4도는 제3에 표시한 로봇의 동작원리를 설명한 도면.
제5도는 본 발명의 제3의 실시예에 있어서의 로봇의 구성도.
제6도는 제5도에 표시한 로봇의 동작원리를 설명한 도면.
제7도는 제1의 종래예에 있어서의 로봇의 구성과 동작원리를 설명한 도면.
제8도는 제2의 종래예에 있어서의 로봇의 구성과 동작원리를 설명한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,13,26,38,44 : 제1원동기 2,14,27,39,45 : 제2원동기
3,15,28,40,46 : 아암 4,17,29 : 부하
5,18,30 : 이동기구 6,19,31 : 신축기구
7,20,32 : 신축부 8,21,33,41,47 : 파지기구
9,22,34 : 힘센서 10,23,35,42,48 : 파지대상물
16 : 벨트
본 발명은 수평다관절형의 아암기구를 가진 산업용로봇에 관한 것이다.
종래, 조립기타의 작업자동화를 위해, 특히 수평다관절형이라고 호칭되는 로봇이 산업용 로봇으로서 사용되고 있다.
제7도 및 제8도는 종래예의 로봇의 구성원리를 표시한 것이고, 제7도는 제1의 종래예로서의 직렬아암형로봇, 제8도는 제2의 종래예로서 평행사변형 링크아암형 로봇을 표시하고 있다.
제7도에 있어서, (38)은 원동기, (39)는 제2원동기, (40)은 아암, (41)은 파지기구, (42)는 파지대상물, (43)은 로봇제어장치로서, 제1원동기(38)의 구동축에 제1아암(40a)의 일단부가 장착되어 있고, 제1아암(40a)의 타단부에는 제2원동기(39)가 배치되고, 제2원동기(39)의 구동축에 제2아암(40b)이 장착되어 있다. 또, 제2아암(40b)의 타단부에는 파지기구(41)가 설치되어 있고, 파지기구(41)에 의해 파지대상물(42)을 파지한다. 제1원동기(38)와 제2원동기(39) 및 파지기구의 동작은 로봇제어장치(43)에 의해서 제어되도록 구성되어 있다.
다음에 이상과 같이 구성된 로봇의 동작에 대해서 설명한다. 로봇제어장치(43)의 메모리(도시않음)내에 미리 교시 기억된 동작데이터에 의거해서, 로봇제어장치(43)로부터 제1원동기(38), 제2원동기(39) 및 파지기구(41)에 동작지령을 부여해서 아암(40)등에 소망의 동작을 시키고, 파지대상물(42)에 대한 픽앤드플레이스(pick and place)작업을 행하는 것이다.
제7b도는 상기 픽앤드플레이스작업을 행할때, 제1원동기(38) 및 제2원동기(39)에 발생하는 토오크 T1, T2에 대해서 표시한 것이다. 제7b도에 있어서, 절대좌표축(x-y)위의 원점에 제1원동기(38)의 회전둥심이 일치하는 것으로 하고, 제1아암(40a)과 y정축(正軸)과 이루는 각도를 θ1, 제2아암(40b)과 제1아암(40a)과의 이루는 각도를 θ2로하고, 제1아암(40a)의 길이, 질량, 중심(重心) 위치에 대한 관성모멘트, 베어링부에 발생하는 마찰력등이 힘을 각각ℓ1, m1, I1, F1로하고, 제2아암(40b)의 길이, 질량, 중심위치에 대한 관성모멘트, 베어링부에 발생하는 마찰력등의 힘을 각각 ℓ2, m2, I2, F2로하고, 제1원동기(38)와 제2원동기(39)의 관성모멘트를 각각 IS1, IS2로하고, 제1원동기(39)의 회전중심에서 제1아암(40a)의 중심위치(도면중 X표로 표시)까지의 거리를 h1, 제2원동기(39)의 회전중심에서 제2아암(40b)의 중심위치(도면중 x표로 표시)까지의 거리를 h2로 하고, 제2원동기(39)의 회전중심부분에 있는 모우터등의 질량을 질점(質點)(도면중에서는
Figure kpo00001
표로 표시)으로 간주해서 이것을 W1로하고, 제2아암(40b)의 선단부분에 있는 파지기구(41)등의 질량을 질점(도면중에서
Figure kpo00002
표로 표시)으로 간주해서 이것을 W2로 한다. 라그랑쥬의 운동방정식에 의해 제1원동기의 발생 토오크 T1 및 제2원동기의 발생토오크 T2에 대해서 풀면 다음과 같이 된다.
Figure kpo00003
①식에서 J11, J12, J21, E12, E21, K1다같이 각각의 식속에 제1아암(40a)과 제2아암(40b)과의 이루는 각 θ2의 계수(mℓ 1h2+W2ℓ1ℓ2)를 "0"으로 할수는 없기 때문에 이들 J11등의 계수의 크기는 θ2가 변경되므로서 변화하게 된다. 이것은 즉 아암(40)의 동작에 의해 제1원동기(38)와 제2원동기(39)와의 사이에 동적간섭이 있는 것을 표시하고, 제2아암(40b)가 동작할 때마다 제1원동기(39)에 동적간섭을 해소하기 위한 보상제어를 행할 필요가 있어, 제어부가 복잡고가의 것이 되어 버린다.
상기 문제를 해결하기 위한 구성으로서 제8도에 표시한 제2의 종래예가 있다. 제8도에 있어서, (44)는 제1원동기, (45)는 제2원동기, (46)은 아암, (47)은 파지기구, (48)은 파지대상물, (49)는 로봇제어장치로서, 제1원동기(44)의 구동축에 제1아암(46a)의 일단부가 장착되어 있고, 또 제1의 원동기(44)의 회전축과 동축에 제2의 원동기(45)가 있고 제2원동기(45)의 구동축에 제2아암(46b)의 일단부가 장착되어 있다. 제2아암(45b)의 타단부에는 제1아암(46a)와 길이가 같은 제3아암(46c)의 일단부가 결합되어 있고, 또 제3아암(45c)의 타단부 및 제1아암(46a)의 타단부에 제4아암(46d)이 결합되어 있어서, 아암(46)은 4개로 평행사변형 링크구조를 구성하고 있다. 제4아암(46d)의 타단부에는 파지기구(47)가 설치되어 있고, 파지기구(47)에 의해 파지대상물(48)을 파지한다. 로봇제어장치(49)에 의해서 제1원동기(44), 제2원동기(45) 및 파지기구(47)이 동작이 제어되는 구성으로 되어 있다.
이상과 같이 구성된 로봇의 동작으로서는, 제1의 종래예와 마찬가지이므로 설명은 생략한다.
제8b도는 이 로봇이 픽앤드플레이스를 행할때, 제1원동기(44) 및 제2원동기(45)에 발생하는 토오크 T1, T2에 대해서 표시한 것이다. 제8b도에 있어서, 절대좌표축(x-y)위의 원점에 제1원동기(44) 및 제2원동기(45)의 회전중심이 일치하는 것으로 하고, 제1아암(46a)과 y정축과의 이루는 각도를 θ1, 제2아암(46b)과 x부축(負軸)과의 이루는 각도를 θ2로하고, 제1아암(46a)의 길이, 질량, 중심(重心)에 대한 관성모멘트, 베어링부에 발생하는 마찰력등의 힘을 각각 ℓ1, m1, I1, F1으로하고, 제2아암(46b)의 길이, 질량, 중심에 대한 관성모멘트, 베어링부에 발생하는 마찰력등의 힘을 각각 ℓ1, m2, I2, F2로하고, 제3아암(46c)의 길이, 질량, 중심에 대한 관성모멘트를 각각 m3, I3(길이는 제1아암(44)과 마찬가지로 ℓ1)로하고, 제4아암(46d)의 길이, 질량, 중심에 대한 관성모멘트를 각각 (ℓ2+ℓ4), m4, I4로하고, 제1원동기(44)와 제2원동기(45)의 관성모멘트를 각각 IS1, IS2로하고, 제1원동기(44)의 회전중심으로부터 제1아암(4a)의 중심위치(도면중 x표로 표시)까지의 거리와 제2아암(46b)의 중심위치(도면중 X표로 표시)까지의 거리를 각각 h1, h2로하고, 제2아암(46b)의 선단위치로부터 제3아암(46c)의 중심위치(도면중 x표로 표시)까지의 거리를 h3으로하고, 제1아암(46a)선단위치로부터 제4아암(46d)의 중심위치(도면중 x표로 표시)까지의 거리를 h4로하고, 제4아암(46d)의 선단부분에 있는 파지기구(47)등의 질량을 질점(도면중
Figure kpo00004
표로 표시)으로 간주하며 W1으로 한다. 라그랑쥬의 운동방정식에 의해 상기 제1원동기 및 제2원동기의 발생토오크 T1 및 T2에 대해서 풀면 다음과 같이 된다.
Figure kpo00005
②식에 있어서, J12, J21, E12, E21의 각 식속에 θ1및 θ2를 포함하고, 그 θ1및 θ2의 계수는 (m4 ℓ 1h4-m3ℓ 2h3+w1ℓ 1h4)가 되기 때문에, 이것이 "0"이 아니면 상기 제1의 종래예와 마찬가지로, 아암(46)의 동작에 수반해서 제1원동기(44)와 제2원동기(45)와의 사이에 동적간섭을 일으키나, 계수(m4ℓ1h4-m3ℓ 2h3+W1ℓ 1h4)속에 마이너스의 항을 포함하기 때문에, 아암의 설계를 연구하므로서 이것을 "0"으로 할 수가 있다. 그러면 ②식중 J12, J21, E11, E12, E21, E22는 모두 "0"이 되고, θ1및 θ2를 포함하지 않는 J11, J22가 일정한 값만을 가지게 되므로, 아암(46)의 동작에 수반해서 제1원동기(44)와 제2원동기(45)가 동작간섭을 일으키는 일없이, 간소하고 값싼 제어장치에 의해 비교적 안정적으로 로봇을 동작시킬 수 있다고 하는 큰 메릿이 있었다.
그런, 상기 제2의 종래예의 평행사변형 링크아암형 로봇은, 단지 로봇아암을 단독으로 동작시키는 경우나, 매우 가벼운 파지대상물에 대한 픽앤드플레이스작업을 시키는 경우는 문제가 없으나, 아암 1개의 질량과 비교해서 같은 정도이상의 중량물을 파지해서, 옮겨 놓는 경우에 있어서는 중량물을 파지하고 있을때와 파지하고 있지 않을때와는 아암선단부 질량이 크게 변화하고, 제2의 종래예의 설명중에서 기술한 계수(m4ℓ1h4-m3 ℓ 2h3+W1 ℓ 1h4)의 W1이 크게 변화하기 때문에, 모처럼 파지물이 없는 상태에서 "0"으로한 상기 계수가, 파지물을 잡았을때 "0"이외의 값을 가지게 되고, 아암의 동작에 수반해서 로봇의 제1원동기와 제2원동기와의 사이에서 동적간섭을 발생시키게 되어, 로봇에 안정된 동작을 시키는데 있어서 큰문제가 되고 있었다.
본 발명은 상기 종래 문제를 해결하는 것이며, 로봇이 중량물을 옮겨 놓는 경우에서 부터 아무것도 파지하지 않는 경우까지 비교적 간단한 제어장치에 의해서 로봇의 각 구동부 상호간의 동적간섭이 생기지 않거나 혹은 동적간섭이 최소 또한 단순한 형식이 되고, 안정된 동작을 행할 수 있는 로봇을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 제1의 로봇은 수평방향으로 회전동작하고, 회전축이 동축위에 있는 제1원동기 및 제2원동기와, 상기 제1원동기에 일단부가 장착된 제1아암 및 상기 제2원동기에 일단부가 장착된 제2아암 및 상기 제2아암과 일단부가 결합된 제3아암 및 상기 제3아암과 일단부가 결합되고, 또한 타단부 또는 중간부가 상기 제1아암과 결합된 제4아암에 의해, 평행사변형 링크구조를 구성한 수평다관절형아암과, 상기 제3아암위에 설치된 부하와, 상기 제4아암위에 설치된 부하와, 상기 부하를 각각 개별적으로 상기 제3아암 및 제4아암을 따라서 이동시키는 이동기구와, 상기 제4아암위에 배치된 대상물을 파지하기 위한 파지기구와, 상기 파지기구내에 설치된 힘센서와, 상기 힘센서로부터의 신호에 따라서 상기 부하의 이동을 제어하는 제어장치와, 상기 아암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비하고, 파지하는 대상물의 중량 변화에 따라서 상기 부하를 이동시키므로서, 상기 제1원동기와 상기 제2원동기와의 사이에 생기는 동적간섭분을 상쇄하도록한 것이다.
또, 상기 목적을 달성하기 위한 제2의 로봇은, 수평방향으로 회전동작을 하고, 회전축이 동축위에 있는 제1원동기 및 제2원동기와, 상기 제1원동기에 일단부가 장착된 제1아암 및 상기 제2원동기에 일단부가 장착된 제2아암 및 상기 제2아암과 일단부가 결합되고, 신축이 가능한 제3아암 및 상기 제3아암과 일단부가 결합되고, 또한 타단부 혹은 중간부가 상기 제1아암과 결합된 신축이 가능한 제4아암에 의해 평행사변형 링크구조를 조성한 수평다관절형아암과, 상기 제3아암 및 상기 제4아암을 각각 개별적으로 신축시키는 신축기구와, 상기 제4아암위에 설치되고 대상물을 파지하기 위한 파지기구와, 상기 파지기구내에 설치된 힘센서와, 상기 힘센서로부터의 신호에 따라서 상기 신축기구의 동작을 제어하는 제어장치와, 상기 아암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비하고, 파지하는 대상물의 중량변화에 따라서 상기 제3아암 및 제4아암의 신축을 행하므로서, 상기 제1원동기와 상기 제2원동기와의 사이에 생기는 동적간섭성분을 상쇄시키도록 한 것이다.
또, 상기 목적을 달성하기 위한 제3의 로봇은, 수평방향으로 회전동작을 하고 회전축이 동축위에 있는 제1원동기 및 제2원동기와, 상기 제1원동기에 일단부가 장착된 제1아암 및 상기 제1아암에 일단부가 결합되고, 벨트등에 의해 상기 제2원동기의 회전이 전달되어서 동작하는 신축이 가능한 제2아암에 의해 구성된 수평 다관절형아암과, 상기 제2아암위에 설치된 부하와, 상기 부하를 제2아암을 따라서 이동시키는 이동기구와, 상기 제2아암을 신축시키는 신축기구와, 상기 제2아암위에 설치되고, 대상물을 파지하기 위한 파지기구와, 상기 파지기구내에 설치된 힘센서와, 상기 힘센서로부터의 신호에 따라서 상기 이동기구 및 상기 신축기구의 동작을 제어하는 제어장치와, 상기 제1아암 및 제2아암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비하고, 파지하는 대상물의 중량변화에 따라서 상기 부하의 이동과 상기 제2아암의 신축을 행함으로서, 상기 제1원동기와 상기 제2와의 사이에 생기는 동적간섭 성분을 봉쇄하도록 한 것이다.
또, 상기 목적을 달성하기 위한 제4의 로봇은, 수평방향으로 회전동작을 하는 제1원동기와, 상기 제1원동기에 일단부가 장착된 제1아암과, 상기 제1아암의 타단부에 장착되고, 수평방향으로 회전동작을 하는 제2원동기와, 상기 제2원동기에 일단부가 장착되고, 신축이 가능한 제2아암과, 상기 제2아암위에 설치된 부하와 상기 부하를 상기 제2아암을 따라서 이동시키는 이동기구와, 상기 제2아암을 신축시키는 신축기구와, 상기 제2아암위에 설치되고, 대상물을 파지하기 위한 파지기구와, 상기 파지기구내에 설치된 힘센서와, 상기 힘센서로부터의 신호에 따라서 상기 이동기구 및 상기 신축기구의 동작을 제어하는 제어장치와, 상기 제1아암 및 제2아암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비하고, 파지하는 대상물의 중량변화에 따라서 상기 부하의 이동과 상기 제2아암의 신축을 행하므로서, 상기 제1원동기와 상기 제2원동기와의 사이에 생기는 동적간섭성분중, 상기 아암의 자세에 의해서 변화하는 성분을 상쇄하도록 한 것이다.
따라서 본 발명에 의하면, 상기한 구성에 의해서, 로봇이 중량물을 옮겨 놓는 경우에서 부터 아무것도 파지하지 않는 경우까지, 비교적 간단한 제어장치에 의해서, 로봇의 각 구동부 상호간의 동적간섭이 생기지 않는 안정된 동작을 행할 수 있는 로봇을 실현할 수가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거해서 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 로봇의 구성을 표시한 것이다. 제1도에 있어서, (1)은 제1원동기, (2)는 제2원동기, (3)는 아암, (4)는 부하, (5)는 이동기구, (6)은 신축기구, (7)은 신축부, (8)은 파지기구, (9)는 힘센서, (10)은 파지대상물, (11)은 이동.신축제어장치, (12)는 로봇제어장치로서, 제1원동기(1)의 구동축에 제1아암(3a)의 일단부가 장착되어 있고, 또 상기 제1원동기(1)의 회전축과 동축위에 제1원동기(2)가 있고, 상기 제2원동기(2)의 구동축에 제2아암(3b)의 일단부가 장착되어 있다. 상기 제2아암(3b)의 타단부에는 상기 제1아암(3a)과 길이가 같은 제3아암(3c)의 일단부가 결합되어 있고, 또 상기 제3아암(3c)의 타단부 및 상기 제1아암(3a)의 타단부에 제4아암(3d)이 결합되어 있어서, 상기아암(3)은 4개로 평행사변형 링크구조를 구성하고 있다. 상기 제3아암(3c)위에는 부하(4a)가 설치되고, 상기 부하(4a)는 에어실린더 또는 모우터.보올나사등으로 구성되고, 상기 제3아암(3c)내에 배치된 이동기구(5a)의 이동부에 접합되어 있고, 상기 이동기구(5a)에 의해서 상기 부하(4a)가 상기 제3아암(3c)을 따라서 이동할 수 있는 기구로 되어 있다. 또 상기 제3아암(3c)의 일단부의 일부가 분리되어 있고, 신축부(7a)로서, 상기 제3아암(3c)내에 배치된 에어실린더 또는 모우터.보올나사(ball screw)등으로 구성된 신축기구(6a)에 의해 상기 제3아암(3c)을 따라서 이동하는 구조로 되어 있고 상기 신축부(7a)의 이동에 의해 상기 제3아암(3c)이 외관상 신축해서 상기 제3아암(3c)의 중심위치가 변화하는 구성으로 되어 있가. 상기 제4아암(3d)위에는 부하(4b)가 설치되고, 상기 부하(4b)에는 에어실린더 혹은 모우터.보올나사등으로 구성된 이동기구(5b)의 이동부에 접합되어 있고, 상기 이동기구 (5b)에 의해서 상기 부하(4b)가 상기 제4아암(3d)을 따라서 이동될 수 있는 기구로 되어 있다. 또, 상기 제4아암(3d)의 일단부의 일부가 분리되어 있고, 선축부(7b)로서, 상기 제4아암(3d)내에 배치된 에어실린더 또는 모우터, 보올나사 등으로 구성된 신축가구(6b)에 의해 상기 제4아암(3d)을 따라서 이동하는 구조로 되어 있고, 상기 신축부(7b)의 이동에 의해, 상기 제4아암(3d)이 외관상 신축해서, 상기 제4아암(3d)의 중심위치가 변화하는 구성으로 되어 있다. 상기 제4아암(3d)의 타단부에는 파지기구(8)가 설치되어 있고, 상기 파지기구(8)에 의해 파지대상물(10)을 파지한다. 또 상기 타지기구(8) 내에는 힘센서(9)가 짜넣어져 있고, 상기 힘센서(9)로부터의 신호가 이동.신축제어장치(11)에 입력되어, 상기 이동.신축제어장치(11)는 상기 파지대상물(10)의 질량을 검지해서, 상기 이동기구(5) 및 상기 신축기구(6)에 적절한 동작지령을 부여함과 동시에, 상기 동작지령의 내용을 로봇제어장치(12)에도 송신한다. 상기 로봇제어장치(12)는, 상기 이동.신축제어장치(11)로부터의 신호를 받아서 로봇의 현상황에 맞는 아암중심위치등의 동작파라미터를 변경한 후, 상기 제1원동기(1), 상기 제2원동기(2) 및 상기 파지기구(8)의 동작을 제어하는 것이다.
다음에 상기와 같이 구성된 로봇의 동작에 대해서 설명한다.
상기 실시예에 있어서, 상기 로봇제어장치(12)의 메모리(도시않음) 내에 미리 교시기억된 동작데이터에 의거해서 상기 로봇제어장치(12)로부터 상기 제1원동기(1), 상기 제2원동기(2) 및 상기 파지기구(8)에 동작지령을 부여해서 상기 아암(3) 등에 소망의 동작을 시키고, 상기 파지대상물(10)에 대한 픽앤드플레이스 작업을 행하는 것이나, 이때 상기 이동.신축제어장치(11)는 항상 상기 힘센서(9)로부터의 신호 출력을 감시하고 있고, 예를들면 상기 파지기구(8)가 상기 파지대상물(10)을 잡는 순간, 상기 이동.신축제어장치(11)는 그 중량변화량을 판독해서 뒤에 설명하는 먼저 정해진 간단한 계산법칙에 의거해서 상기 이동기구(5) 및 상기 신축기구(6)에 동작지령을 부여해서 적절히 동작시킴과 동시에, 상술한 계산결과를 상기 로봇제어장치(12)에 송신한다. 상기 로봇제어장치(12)도 상술한 바와 같이 상기 아암(3) 등의 동작제어를 행함과 동시에 항상 상기 이동.신축제어장치(11)로부터의 신호입력을 감시하고 있고, 상기 신호입력을 받은 직후, 그 내용에 의거해서 뒤에 설명하는 미리 정해진 상기 제1원동기(1) 및 상기 제2원동기(2)에 대한 필요동작토오크 발생식중의 파라미터를 변경하고, 그 식에 따라서 상기 로봇의 동작제어를 속행하는 것이다.
제2도는 상기 픽앤드프레스작업을 행할때, 상기 제1원동기(1) 및 상기 제2원동기(2)에 발생하는 토오크 T1, T2에 대해서 표시하고 있는 것이다. 제2도에 있어서, 절대좌표측(x-y)위의 원점에 상기 제1원동기(1) 및 상기 제2원동기(2)의 회전중심이 일치하는 것으로 하고, 상기 제1아암(3a)과 y정축과의 이루는 각도를 θ1, 상기 제2아암(3b)과 x부축과의 이루는 각도를 θ2로하고, 제2아암(3a)의 길이, 질량, 중심에 대한 관성모멘트, 베어링부에 발생하는 마찰력 등의 힘을 각각 ℓ1, m1, I1, F1으로하고, 상기 제2아암(3b)의 길이, 질량, 중심에 대한 관성모멘트, 베어링부에 발생하는 마찰력 등의 힘을 각각 ℓ2, m2, I2, F2로하고, 상기 제3아암(3c)(길이는 ℓ1의 질량, 중심에 대한 관성모멘트를 각각 m3,I3으로하고, 상기 제4아암(3d)의 길이, 질량, 중심에 대한 관성모멘트를 각각(ℓ2+ℓ4), m4,I4로 하고, 상기 제1원동기(1)와 상기 제2원동기(2)의 관성모멘트를 각각 IS1, IS2로 하고, 상기 제1원동기(1)의 회전중심으로부터 상기 제1아암(3a)의 중심위치(도면중 X표로 표시)까지의 거리와, 상기 제2아암(3b)의 중심위치(도면중 X표로 표시)까지의 거리를 각각 h1, h2로하고, 제2아암(3b)의 선단위치로부터 상기 제3아암(3c)의 중심위치(도면중 X표로 표시)까지의 거리를 h3로하고, 상기 제1아암(3a)의 선단위치로부터 제4아암(3d)의 중심위치(도면중 X표로 표시)까지의 거리를 h4로하고, 제4아암(3d)의 선단부분에 있는 상기 파지기구(8) 및 파지대상물(10) 등의 질량을 질점(도면중
Figure kpo00006
표로 표시)으로 간주하여 W2로 하고, 상기 제3아암(3c) 위에 배치하고, 상기 이동기구(5a)에 의해 상기 제3아암(3c)을 따라서 이동하는 상기 부하(4a)의 질량을 질점(도면중
Figure kpo00007
표로 표시)으로 간주하여 W6으로 하고, 상기 제2아암(3b)의 선단위치로부터 상기 부하(4a)의 질점위치까지의 거리를 h6으로 하고,
상기 제4아암(3d) 위에 배치하고, 상기 이동기구(5b)에서 상기 제4아암(3d)을 따라서 이동하는 상기 부하(4b)의 질량을 질점(도면중
Figure kpo00008
표로 표시)으로 간주하여 W5로하고, 상기 제1아암(3a)의 선단위치로부터 상기 부하(4b)의 질점위치까지의 거리를 h5로 한다. 라그랑쥬의 운동방정식에 의해 상기 토오크 T1 및 T2에 대해서 풀면 다음과 같이 된다.
Figure kpo00009
③ 식에 있어서, J12, J21, E12, E21의 각 식속에 θ1및 θ2를 포함하고, 그 θ1및 θ2의 계수는
(m4l1h4-m3l2h3+w2l1l4-w5l1h5-w6l2h6)………………………………④
로 되기 때문에, ④ 식이 "0"이 아니면 상기 아암(3)의 동작에 수반하여 T1 및 T의 값이 시시각각으로 변화하고, 상기 제1원동기(1)와 제2원동기(2)와의 사이에 동적간섭을 일으키나, ④ 식중에 3개의 마이너스형을 포함하기 때문에, 아암의 설계를 연구하므로서 ④ 식을 "0"으로 할 수가 있고, 이에 의해 J12, J21, E11, E22, E12, E21은 모두 "0"이 되고, θ1및 θ2를 포함하지 않는 J11, J22가 일정한 값만을 가지게 되므로, 상기 아암(3)의 동작에 수반해서 상기 제1원동기(1)와 제2원동기(2)가 동작간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 상기 파지기구(8)가 비교적 질량이 큰 상기 파지대상물(10)을 옮겨 놓을때, 상기 파지대상물(10)을 파지하고 있을때와 파지하고 있지 않을때 있어서 ④ 식중의 W2의 값이 크게 변화하므로, 예를 들면 상기 파지대상물(10)을 잡고 있지 않을때 ④ 식이 "0"이 되도록 상기 아암(3)의 설계를 행하고 있었다고 하면, 상기 파지대상물(10)을 파지하고 있는 동안, ④ 식은 "0" 이외의 값을 가지게 되고, 상기 제1원동기(1)와 상기 제2원동기(2)와의 사이에 동적간섭을 일으키게 된다. 그래서, 상기 이동.신축제어장치(11)는 W2의 변화량을 상기 힘센서(9)에 의해서 인식하고, 이 변화량에 의해서 ④ 식중에서 변화하는 값 W2l1l4를 계산한 후, 상기 이동기구(5)의 동작에 의해서 변화하는 h5 또는 h6 혹은 상기 신축기구(6)의 동작에 의해서 변화하는 h3, h4 중, 1치 혹은 복수치를 적절히 변화시키므로서, 상기 W1l1l4의 값을 상쇄할 수 있는 변화량을 산정하고, 상기 이동기구(5) 및 상기 신축기구(6)에 동작지령을 보내서 동작시킨다. 또 동시에 변화후의 값으로서의 h3, h4, h5, h6의 값을 상기 로봇제어장치(12)에도 송신하고, 상기 로봇제어장치(12)는 메모리(도시않음)내에 먼저 기억하고 있는 ③ 식의 파라리터량중 h3, h4, h5, h6 등을 수신한 값에 맞도록 변경해서 상기 제1원동기(1) 및 상기 제2원동기(2) 등의 동작을 속행시키는 것이다.
이상과 같이 본 발명의 제1의 실시예의 로봇에 의하면, 파지대상물(10)의 중량변화가 있을 때마다 변화량을 인식한 다음에, 제1원동기(1)과 제2원동기(2)와의 사이에 발생하는 토오크 ③ 식중의 동적간섭항이 "0"이 되도록 이동기구(5) 및 신축기구(6)를 적절히 동작시키므로서, 아암(3)의 동작궤적이나 동작스피이드에 상관없이 항상 제1원동기(1)와 제2원동기(2)와의 사이에 발생하는 동적간섭을 방지하고, 안정된 로봇동작을 실현할 수 있다.
제3도는 본 발명의 제2의 실시예에 있어서의 로봇의 구성을 표시한 것이다.
제2도에 있어서, (13)은 제1원동기, (14)는 제2원동기, (15)는 아암, (16)은 벨트, (17)은 부하, (18)은 이동기구, (19)는 신축기구, (20)은 신축부, (21)은 파지기구, (22)는 힘센서, (23)은 파지대상물, (24)는 이동.신축제어장치, (25)는 로봇제어장치로서, 제1원동기(13)의 구동축에 제1아암(15a)의 일단부가 장착되어 있다. 상기 제1아암(15a)의 타단부에는 제2아암(15b)의 일단부가 결합되어 있고, 상기 제1원동기(13)의 구동축의 회전중심과 동축위에 배치된 제2원동기(14)의 구동축과 상기 제2아암(15b)의 벨트(16)에 의해서 결합되므로서, 상기 제2원동기(14)의 구동축의 회전동작이 상기 제2아암(15b)에 마찬가지로 회전동작으로서 전달되는 구조로 되어 있다. 상기 제2아암(15b)위에는 부하(17)가 설치되고, 상기 부하(17)는 에어실린더 또는 모우터 보울나사 등으로 구성되고, 상기 제2아암(15b) 내에 배치된 이동기구(18)의 이동부에 접합되어 있고, 상기 이동기구(18)에 의해서 상기 부하(17)가 상기 제2아암(15b)을 따라서 이동할 수 있는 기구로 되어 있다. 또 상기 제2아암(15b)의 일단부의 일부가 분리되어 있고, 신축부(20)로서, 상기 제2아암(15b) 내에 배치되어 에어실린더 또는 모우터.보올나사 등으로 구성된 신축기구(19)에 의해 상기 제2아암(15b)을 따라서 이동하는 구조로 되어 있고, 상기 신축부(20)의 이동에 의해, 상기 제2아암(15b)의 외관상 신축해서 상기 제2아암(15b)의 중심위치가 변화하는 구성으로 되어 있다. 상기 제2아암(15b)의 타단부에는 파지기구(21)가 설치되어 있고, 상기 파지기구(21)에 의해 파지대상물(23)을 파지한다.
또 상기 파지기구(21)내에는 힘센서(22)가 짜넣어져 있고, 상기 힘센서(22)로부터의 신호가 이동.신축제어장치(24)에 입력되고, 상기 이동.신축제어장치(24)는 상기 파지대상물(23)의 질량을 검지하고, 상기 이동기구(18) 및 상기 신축기구(19)에 적절한 동작지령을 부여함과 동시에, 상기 동작지령의 내용을 로봇제어장치(25)에도 송신한다. 상기 로봇제어장치(25)는 상기 이동.신축제어장치(24)로부터의 신호를 받아서 로봇의 현상황에 맞는 아암중심위치 등의 동작 파라미터를 변경한 후, 상기 제1원동기(13), 상기 제2원동기(14) 및 상기 파지기구(21)의 동작을 제어하는 것이다.
다음 상기와 같이 구성된 로봇의 동작에 대해서 설명한다.
상기 실시예에 있어서 상기 로봇제어장치(25)의 메모리(도시않음)내에 미리 교시 기억된 동작데이터에 의거해서 상기 로봇제어장치(25)로부터 상기 제1원동기(13), 상기 제2원동기(14) 및 상기 파지기구(21)에 동작지령을 부여해서 상기 아암(15) 등에 소망하는 동작을 시키고, 상기 파지대상물(23)에 대한 픽앤드플레이스작업을 행하는 것이나, 이동안 상기 이동.신축제어장치(24)는 항상 상기 힘센서(22)로부터의 신호출력을 감시하고 있고, 예를들면 상기 파지기구(21)가 상기 파지대상물(23)을 파지하는 순간, 상기 이동.신축제어장치(24)는 그 중량 변화량을 판독하여, 뒤에 설명하는 미리 정해진 간단한 계산법칙에 의거해서 상기 이동기구(18) 및 상기 신축기구(19)에 동작지령을 부여해서 적절히 동작시킴과 동시에, 상술의 계산결과를 상기 로봇제어장치(25)에 송신한다. 상기 로봇제어장치(25)도 상술한 바와 같이 상기 아암(15) 등의 동작제어를 행함과 동시에 항상 상기 이동, 신축제어장치(24)로부터의 신호입력을 감시하고 있고, 상기 신호입력을 받은 직후, 그 내용에 의거해서 뒤에 설명하는 미리 정해진 상기 제1원동기(13) 및 상기 제2원동기(14)에 대한 필요동작토오크 발생식중의 파라미터를 변경하고, 그 식에 따라서 상기 로봇의 동작제어를 속행하는 것이다.
제4도는 상기 픽do드플레이스작업을 행할때에, 상기 제1원동기(13) 및 상기 제2원동기(14)에 발생하는 토오크 T1, T2에 대해서 표시하고 있는 것이다. 제4도에 있어서, 절대좌표측(x-y) 위의 원점에 상기 제1원동기(13) 및 상기 제2원동기(14)의 회전중심이 일치하는 것으로 하고, 상기 제1아암(15a)과 y정측과의 이루는 각도를 θ1, 상기 제2아암(15b)과 y정측과의 이루는 각도를 θ2로하고, 제1아암(15a)의 길이, 질량, 중심에 대한 관성모멘트, 베어링부에 발생하는 마찰력 등의 힘을 각각 ℓ1, m1, I1, F1으로 하고, 상기 제2아암(15b)의 길이, 질량, 중심에 대한 관성모멘트, 베어링부에 발생하는 마찰력 등의 힘을 각각 ℓ2, m2, I2, F2로하고, 상기 제1원동기(13)와 상기 제2원동기(14)의 관성모멘트를 각각 IS1, IS2로 하고, 상기 제1원동기(13)의 회전중심으로부터 상기 제1아암(15a)의 중심위치(도면중 X표로 표시)까지의 거리를 h1으로하고, 상기 제1아암(15a)의 선단위치로부터 상기 제2아암(15b)의 중심위치(도면중 X표로 표시)까지의 거리를 h2로 하고, 상기 제2아암(15b)의 선단부분에 있는 상기 파지기구(21) 및 파지대상물(23) 등의 질량을 질점(도면중
Figure kpo00010
표로 표시)으로 간주하여 W2로하고, 상기 제2아암(15b) 위에 배치하고, 상기 이동기구(18)에 의해 상기 제2아암(15b)을 따라서 이동하는 상기 부하(17)를 질점(도면중
Figure kpo00011
로 표시)으로 간주하여 W3으로 하고, 상기 제1아암(15a)의 선단위치로부터 상기 부하(17)의 질점위치까지의 거리를 h3으로 한다. 라그랑쥬의 운동방정식에 의해 상기 토오크 T1 및 T2에 대해서 풀면 이하와 같이 된다.
Figure kpo00012
상기 식에 있어서, J12, J21, E12, E21의 각 식속에 θ1 및 θ2를 포함하고, 그 θ1 및 θ2의 계수는
(m2ℓ 1h2+W2 ℓ1 ℓ2-W3 ℓ 1h3)……………………………………………⑥
가 되기 때문에, ⑥식이 "0"이 아니면 상기 아암(15)의 동작에 수반해서 T1 및 T2의 값이 시시각각 변화하고, 상기 제1원동기(13)와 제2원동기(14)와의 사이에 동적간섭을 일으키나, ⑥식중에 마이너스항을 포함하기 때문에, 아암의 설계를 연구하므로서, ⑥식을 "0"으로 할 수가 있고, 이에 의해 J12, J21, E11, E22, E12, E21은 모두 "0"이 되고, θ1 및 θ2를 포함하지 않는 J11, J22가 일정한 값만을 갖게 되므로, 상기 아암(15)의 동작에 수반해서 상기 제1원동기(13)와 제2원동기(14)가 동적간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 상기 파지기구(21)가 비교적 질량이 큰 상기 파지대상물(23)을 옮겨 놓을때, 상기 파지대상물(23)을 파지하고 있을때와 파지하고 있지 않을때에 있어서 ⑥식중의 W2의 값이 크게 변화하므로, 예를들면 상기 파지대상물(23)을 파지하고 있지 않을때에 ⑥식이 "0"이 되되도록 상기 아암(15)의 설계를 행하고 있었다고하면, 상기 파지대상물(23)을 파지하고 있는 동안, ⑥식은 "0"이외의 값을 가지게 되고, 상기 제1원동기(13)와 상기 제2원동기(14)와의 사이에 동적간섭을 일으키게 된다. 그래서, 상기 이동ㆍ신축제어장치(24)는 W2의 변화량을 상기 힘센서(22)에 의해서 인식하고, 이 변화량에 의해서 ⑥식중에서 변화하는 값 W2ℓ 1 ℓ 2를 계산한 후, 상기 이동기구(18)의 동작에 의해서 변화하는 h3, 혹은 상기 신축기구(19)의 동작에 의해서 변화하는 h2중 1치 혹은 2치 다같이 적절히 변화시키므로서 상기 W2ℓ 1 ℓ 2의 값을 상쇄할 수 있는 변화량을 산정하고, 상기 이동기구(18) 및 상기 신축기구(19)에 동작지령을 보내서 동작시킨다. 또 동시에 변화후의 값으로의 h2, h3의 값을 상기 로봇제어장치(25)에도 송신하고, 상기 로봇제어장치(25)는 메모리(도시않음)내에 미리 기억하고 있는 ⑤식의 피라미터량중 h2, h3등을 수신한 값에 맞도록 변경해서 상기 제1원동기(13) 및 상기 제1원동기(14)등의 동작을 속행시키는 것이다.
이상과 같이 본 발명의 제2의 로봇에 의하면, 파지대상물(23)의 중량변화가 있을때마다 변화량을 인식한 다음에, 제1원동기(13)와 제2원동기(14)와의 사이에 발생하는 토오크⑤식중의 동적간섭항이 "0"이 되도록 이동기구(18) 및 신축기구(19)를 적절히 동작시키므로서, 아암(15)의 동작궤적이나 동작스피이드에 상관없이 항상 제1원동기(13)와 제2원동기(14)와이 사이에 발생하는 동작간섭을 방지하고, 안정적 로봇동작을 실현할 수 있다.
제5도는 본 발명의 제3의 실시예에 있어서의 로봇의 구성을 표시한 것이다. 제5도에 있어서, (26)은 제1원동기, (27)은 제2원동기, (28)은 아암, (29)은 부하, (30)은 이동기구, (31)은 신축기구, (32)은 신축부, (33)은 파지기구, (34)은 힘센서, (35)는 파지대상물, (36)은 이동ㆍ신축제어장치, (27)은 로봇제어장치로서, 제1원동기(26)의 구동축에 제1아암(28a)의 일단부가 장착되어 있다. 상기 제1아암(28a)의 타단부에는 제2원동기(27)가 배치되고, 상기 제2원동기(27)의 구동축에 제2아암(28b)이 장착되어 있다. 상기 제2아암(28b) 위에는 부하(29)가 설치되고, 상기 부하(29)는 에어실린더 또는 모우터ㆍ보올나사등으로 구성되고, 상기 제2아암(28b)내에 배치된 이동기구(30)의 이동부에 접합되어 있고, 상기 이동기구(30)에 의해서 상기 부하(29)가 상기 제2아암(28b)을 따라서 이동할 수 있는 기구로 되어 있다. 또 상기 제2아암(28b)의 일단부의 일부가 분리되어 있고, 신축부(32)로서 상기 제2아암(28b)내에 배치된 에어실린더 또는 모우터ㆍ보올나사 등으로 구성된 신축기구(31)에 의해 상기 제2아암(28b)을 따라서 이동하는 구조로 되어 있고, 상기 신축부(32)의 이동에 의해 상기 제2아암(28b)이 외관상 신축해서 상기 제2아암(28b)의 중심위치가 변화하는 구성으로 되어 있다. 상기 제2아암(28b)의 타단부에는 파지기구(33)가 설치되어 있고, 상기 파지기구(33)에 의해 파지대상물(35)을 잡는다. 또 상기 파지기구(33)내에는 힘센서(34)가 짜넣어져 있고, 상기 힘센서(34)로부터의 신호가 이동ㆍ신축제어장치(36)에 입력되고, 상기 이동ㆍ신축제어장치(36)는 상기 파지대상물(35)의 질량을 검지하고, 상기 이동기구(30) 및 상기 신축기구(31)에 적절한 동작지령을 부여함과 동시에, 상기 동작지령의 내용을 로봇제어장치(37)에도 송신한다. 상기 로봇제어장치(37)는, 상기 이동ㆍ신축제어장치(36)로부터의 신호를 받아서 로봇의 현상황에 맞는 아암중심위치등의 동작파라미터를 변경한 후, 상기 제1원동기(26), 상기 제2원동기(27) 및 상기 파지기구(33)의 동작을 제어하는 것이다.
다음 상기와 같이 구성된 로봇의 동작에 대해서 설명한다.
상기 실시예에 있어서, 상기 로봇제어장치(37)의 메모리(도시않음)내에 미리 교시 기억된 동작데이터에 의거해서 상기 로봇제어장치(37)로부터 상기 제1원동기(26), 상기 제2원동기(27) 및 상기 파지기구(33)에 동작지령을 부여해서, 상기 아암(28)등에 소망의 동작을 시키고, 상기 파지대상물(35)에 대한 픽앤드플레이스작업을 행하는 것이나, 이동안, 상기 이동ㆍ신축제어장치(36)는 항상 상기 힘센서(34)로부터의 신호출력을 감시하고 있고, 예를들면 상기 잡는기구(33)가 상기 파지대상물(35)을 파지하는 순간, 상기 이동ㆍ신축제어장치(36)는 그 중량변화량을 판독하여, 뒤에 설명하는 미리 정해진 간단한 계산법칙에 의거해서 상기 이동기구(18) 및 상기 신축기구(31)에 동작지령을 부여해서 적절히 동작시킴과 동시에, 상술한 계산결과를 상기 로봇제어장치(37)에 송신한다. 상기 로봇제어장치(37)도 상술한 바와같이 상기 아암(28)등의 동작제어를 행함과 동시에 항상 이동ㆍ신축제어장치(36)로부터의 신호입력을 감시하고 있고, 상기 신호입력을 받은 직후, 그 내용에 의거해서 뒤에 설명하는 미리 정해진 상기 제1원동기(26) 및 상기 제2원동기(26)에 대한 필요동작 토오크 발생식중의 파라미터를 변경하고, 그 식에 따라서 상기 로봇의 동작제어를 속행하는 것이다.
제6도는 상기 픽앤드플레이스작업을 행할때에 상기 제1원동기(26) 및 상기 제2원동기(27)에 발생하는 토오크 T1, T2에 대해서 표시하고 있는 것이다. 제6도에 있어서, 절대좌표측(x-y)위의 원점에 상기 제1원동기(26) 및 상기 제2원동기(27)의 회전중심이 일치하는 것으로 하고, 상기 제1아암(28a)과 y정축과의 이루는 각도를 θ1, 상기 제1아암(28a)과 제2아암(28b)과의 이루는 각도를 θ2로하고, 제1아암(28a)의 길이, 질량, 중심에 대한 관성모멘트, 베어링부에 발생하는 마찰력등의 힘을 각각 ℓ1, m1, I1, F1으로하고, 상기 제2아암(28b)의 길이, 질량, 중심에 대한 관성모멘트, 베어링부에 발생하는 마찰력등의 힘을 각각 ℓ2, m2, I2, F2로하고, 상기 제1원동기(26)와 상기 제2원동기(27)의 관성모멘트를 각각 IS1, IS2로하고, 상기 제1원동기(26)의 회전중심으로부터 상기 제1아암(28a)의 중심위치(도면중 X표로 표시)까지의 거리를 h1으로하고, 상기 제1아암(28a)의 선단위치로부터 상기 제2아암(28b)의 중심위치(도면중 X표로 표시)까지의 거리를 h2로하고, 상기 제1아암(28a)의 선단부분에 있는 상기 제2의 원동기(27)등의 질량을 질점(도면중
Figure kpo00013
표로 표시)으로 간주하여 W1로하고, 상기 제2아암(28b)의 선단부분에 있는 상기 파지기구(33) 및 상기 파지대상물(35)등의 질량을 질점(도면중
Figure kpo00014
표로 표시)으로 간주하여 W2로하고, 상기 제2아암(28b)위에 배치하고, 상기 이동기구(30)에 의해 상기 제2아암(28b)을 따라서 이동하는 상기 부하(29)를 질점(도면중
Figure kpo00015
표로 표시)으로 간주하여 W3으로하고, 상기 제1아암(28a)의 선단위치로부터 상기 부하(29)의 질점위치까지의 거리를 h3으로 한다. 라그랑쥬의 운동방전식에 의해 상기 토오크 T1 및 T2에 대해서 풀면, 이하와 같이 된다.
Figure kpo00016
⑦식에 있어서, J11, J12, J21, E12, E21, K1의 각 식속에 θ2를 포함하고, 그 θ2의 공통적인 계수는
(m2ℓ1h2+W2ℓ1ℓ2-W3 ℓ1h3)……………………………………………⑧
이 되기 때문에, ⑧식이 "0"이 아니면 상기 제1아암(28a) 및 상기 제2아암(28b)의 동작에 수반해서 T1 및 T2의 값이 시시각각으로 변화하고, 상기 제1원동기(26)와 제2원동기(27)와의 사이에 동적 간섭성분이 상기 제1아암(28a)에 대한 상기 제2아암(28b)의 상대자세 변화에 따라 시시각각 변화한다. 이 제3의 로봇의 경우, 상술한 제1 및 제2의 로봇과 비교해서 T1과 T2의 간섭성분인 J12, J21를 완전 상쇄할 수는 없으나, 적어도 ⑧식을 "0"으로 할수 있다면, J12, J21이 최소치, 또, E12, E1, K1이 "0"이 되도록, T1과 T2의 간섭성분을 최소 또한 단순하게 할수 있다. 그리고 ⑧식에 대해서는, 식중에 마이너스항을 포함하기 때문에, 아암의 설계를 연구하므로서 "0"으로 할 수는 있다. 그러나 상기 파지기구(33)가 비교적 질량이 큰 상기 파지대상물(35)을 이재할때, 상기 파지대상물(35)을 파지하고 있을때와 파지하고 있지 않을때에 있어서 ⑧식중의 W2의 값이 크게 변화하므로, 예를들면 상기 파지대상물(35)을 파지하고 있지 않을때 ⑧식이 "0"이 되도록 상기 아암(28)의 설계를 행하고 있었다고 하면, 상기 파지대상물(35)을 파지하고 있는 동안, ⑧식은 "0"이외의 값을 가지게 되고, 상기 제1원동기(26)와 상기 제2원동기(27)와의 사이에 생기는 동적간섭의 성분이 증대 또한 복잡화하게 된다. 그래서, 상기 이동ㆍ신축제어장치(36)는 W2의 변화량을 상기 힘센서(34)에 의해서 인식하고, 이 변화량에 의해서 ⑧식중에서 변화하는 값 W2 ℓ 1ℓ 2를 계산한 후, 상기 이동기구(30)의 동작에 의해서 변화하는 h3, 혹은 상기 신축기구(31)의 동작에 의해서 변화하는 h2중 1치 혹은 2치 다같이 적절히 변화시키므로서 상기 W2 ℓ 1ℓ 2의 값을 상쇄할 수 있는 변화량을 산정하고, 상기 이동기구(30) 및 상기 신축기구(31)에 동작지령을 보내서 동작시킨다. 또 동시에 변화후의 값으로서의 h2, h3의 값을 상기 로봇제어장치(37)에도 송신하고, 상기 로봇제어장치(37)는 메모리(도시않음)내에 미리 기억하고 있는 ⑦식의 파라미터량중, h2, h3등을 수신한 값에 맞도록 변화해서 상기 제1원동기(26) 및 상기 제2원동기(27)등의 동작을 속행시킨다.
이상과 같이 본 발명의 제3의 실시예의 로봇에 의하면, 파지대상물(35)의 중량변화가 있을때마다, 이 변화량을 인식하고 제1원동기(26)와 제2원동기(27)와의 사이에 발생하는 토오크 ⑦식중의 동적간섭항이 최소 또한 단순하게 되도록 이동기구(30) 및 신축기구(31)를 적절히 동작시키므로서, 아암(28)의 동작궤적이나 동작스피이드의 변화에 대해서 제1원동기(26)와 제2원동기(27)와의 사이에 발생하는 동적간섭을 최소 또한 계산하기 쉬운 양으로해서, 비교적 안정적인 로봇동작을 실현할 수 있다.
또한, 상술한 3예의 로봇에 있어서, 이동기구 및 신축기구로서 에어실린더 혹은 모우터ㆍ보올나사로 구성된 구동기구에 대해서만 설명하였으나 목적을 만족하는 기타의 어떠한 구동기구를 사용해도 됨은 말할 것도 없다.
또, 제2도, 제4도, 제6도중에서 로봇을 단순히 모식화하기 위하여 아암중에 존재할 수 있는 질점중 특히 중요하지 않는 것은 될수 있는 한 생략하였으나, 미기술한 고저질점에 관해서 T1이나 T2의 토오크식의 내용이 다소달라도 이론적으로는 하등 좌우되는 일은 없다.
또, 상술한 파지기구내의 상하동작이나 회전동작을 하는 구동부등이 포함되어 있어도 하등지장없다. 또, 제2실시예의 로봇에 있어서, 제2원동기로부터 제2아암에로의 회전전도수단으로서 벨트를 사용한 예를 들었으나, 기어등 다른 전도수단을 사용해도 지장없다.
본 발명은 상기 실시예에서 명백한 바와같이, 중량물을 옮겨 놓는 경우에서부터 아무것도 파지하지 않는 경우까지 그 중량변화를 힘센서로 잡아서 그 변화상태에 대해서 미리 로봇아암내에 설치한 부하이동기구 및 아암신축기구를 적절히 동작시키므로서, 비교적 간단한 제어장치에 의해서, 로봇의 각 구동부상신호간의 동적간섭이 생기지 않거나 또는 최소 또한 단순한 형식으로 할 수가 있고, 안정된 동작을 행할 수 있는 뛰어난 로봇을 실현할 수 있다고 하는 효과를 가진다.

Claims (6)

  1. 수평방향으로 회전동작을 하고, 회전축이 동축위에 있는 제1원동기(1) 및 제2원동기(2)와, 상기 제1원동기(1)에 일단부가 장착된 제1아암(3a) 및 상기 제2원동기(2)에 일단부가 장착된 제2아암(3b) 및 상기 제2아암(3b)과 일단부가 결합된 제3아암(3c) 및 상기 제3아암(3c)과 일단부가 결합되고 또한 타단부 혹은 중간부가 상기 제1아암(3a)과 결합된 제4아암(3d)에 의해, 평행사변형링크구조를 구성한 수평단관절형아암과, 상기 제4아암(3d)위에 형성된 부하(4b)와, 상기 부하(4b)를 각각 개별적으로 상기 제3아암(3c) 및 제4아암(3d)을 따라서 이동시키는 이동기구(5a), (5b)와, 상기 제4아암(3d)위에 설치된 대상물(10)을 파지하기 위한 파지기구(8)와, 상기 파지기구(8)내에 설치된 힘센서(9)와, 상기 힘센서(9)로부터의 신호에 따라서 상기 부하(4b)의 이동을 제어하는 제어장치(11)와, 상기 아암(3a), (3b), (3c), (3d) 및 상기 파지기구(8)등의 동작을 제어하는 제어장치(12)를 구비하고, 파지하는 대상물(10)의 중량변화에 따라서 상기 부하를 이동시키므로서, 상기 제1원동기(1)와 상기 제2원동기(2)와의 사이에 생기는 동적간섭성분을 상쇄하는 것을 특징으로하는 수평다관절형의 아암기구를 가진 산업용로봇.
  2. 수평방향으로 회전동작을 하고, 회전축이 동축위에 있는 제1원동기(1) 및 제2원동기(2)와, 상기 제1원동기(1)에 일단부가 장착된 제1아암(3a) 및 상기 제2원동기(2)에 일단부가 장착된 제2아암(3b) 및 상기 제2아암(3b)과 일단부가 결합되고 또한 신축이 가능한 제3아암(3c) 및 상기 제3아암(3c)과 일단부가 결합되고 또한 타단부 혹은 중간부가 상기 제1아암(3a)과 결합된 신축가능한 제4아암(3d)에 의해 평행사변형 링크구조를 구성한 수평다관절형 아암과, 상기 제3아암(3c) 및 상기 제4아암(3d)을 각각 개별적으로 신축시키는 신축기구(6a), (6b)와, 상기 제4아암(3d)위에 설치되고 대상물(10)을 파지하기 위한 파지기구(8)와, 상기 파지기구(8)내에 설치된 힘센서(9)와, 상기 힘센서(9)로부터의 신호에 따라서 상기 신축기구(6a), (6b)의 동작을 제어하는 제어장치(11)와, 상기 아암(3a), (3b), (3c), (3d) 및 상기 파지기구(8)등의 동작을 제어하는 제어장치(12)를 구비하고, 파지하는 대상물(10)의 중량변화에 따라서 상기 제3 및 제4아암(3c), (3d)의 신축을 행하므로서, 상기 제1원동기(1)와 상기 제2원동기(2)와의 사이에 생기는 동적간섭성분을 상쇄하는 것을 특징으로하는 수평다관절형의 아암기구를 가진 산업용로봇.
  3. 수평방향으로 회전동작을 하고, 회전축이 동축위에 있는 제1원동기(13) 및 제2원동기(14)와 상기 제1원동기(13)에 일단부가 장착된 제1아암(15a) 및 상기 제1아암(15a)에 일단부가 결합되고, 벨트(16)등에 의해 상기 제2원동기(14)의 회전이 전달되어 동작하는 제2아암(15b)에 의해 구성된 수평다관절형아암과, 상기 제2아암(15b)위에 설치된 부하(17)와, 상기 부하(17)를 상기 제2아암(15b)을 따라서 이동시키는 이동기구(18)와, 상기 제2아암(15b)위에 설치되고 대상물(23)을 파지하기 위한 파지기구(21)와, 상기 파지기구(21)내에 설치된 힘센서(22)와, 상기 힘센서(22)로부터의 신호에 따라서 상기 이동기구(18)의 동작을 제어하는 제어장치(24)와, 상기 제1, 제2아암(15a), (15b) 및 상기 파지기구(21)등의 동작을 제어하는 제어장치(25)를 구비하고, 파지하는 대상물(23)의 중량변화에 따라서 상기 부하(17)의 이동을 행하므로서, 상기 제1원동기(13)와 상기 제2원동기(14)와의 사이에 생기는 동적간섭성분을 상쇄하는 것을 특징으로하는 수평다관절형의 아암기구를 가진 산업용로봇.
  4. 수평방향으로 회전동작을 하고, 회전축이 동축위에 있는 제1원동기(13) 및 제2원동기(14)와, 상기 제1원동기(13)에 일단부가 장착된 제1아암(15a) 및 상기 제1아암(15a)에 일단부가 결합되고, 벨트(16)등에 의해 상기 제2원동기(14)의 회전이 전달되어 동작하는 신축이 가능한 제2아암(15b)에 의해 구성된 수평다관절형아암과, 상기 제2아암(15b)을 신축시키는 신축기구(19)와, 상기 제2아암(15b)위에 설치된 대상물(23)을 파지하기 위한 파지기구(21)와, 상기 파지기구(21)내에 설치된 힘센서(22)와, 상기 힘센서(22)로부터의 신호에 따라서 상기 신축기구(19)의 동작을 제어하는 제어장치(24)와, 상기 제1, 제2아암(15a), (15b) 및 상기 파지기구(21)등의 동작을 제어하는 제어장치(25)를 구비하고, 파지하는 대상물(23)의 중량변화에 따라서 제2아암(15b)의 신축을 행하므로서, 상기 제1원동기(13)와 상기 제2원동기(14)와의 사이에 생기는 동적간섭성분을 상쇄하는 것을 특징으로하는 수평다관절형의 아암기구를 가진 산업용로봇.
  5. 수평방향으로 회전동작을 하는 제1원동기(26)와, 상기 제1원동기(26)에 일단부가 장착된 제1아암(28a)과, 상기 제1아암(28a)의 타단부에 장착되고 수평방향으로 회전동작을 하는 제2원동기(27)와, 상기 제2원동기(27)에 일단부가 장착된 제2아암(28b)과, 상기 제2아암(28b)위에 설치된 부하(29)와, 상기 부하(29)를 상기 제2아암(28b)을 따라서 이동시키는 이동기구(30)와, 상기 제2아암(28b)위에 설치되고 대상물(35)을 파지하기 위한 파지기구(33)와, 상기 파지기구(33)내에 설치된 힘센서(34)와, 상기 힘센서(34)로부터의 신호에 따라서 상기 이동기구(30)의 동작을 제어하는 제어장치(36)와, 상기 제1, 제2아암(28a), (28b) 및 상기 파지기구(33)등의 동작을 제어하는 제어장치(37)를 구비하고, 파지하는 대상물(35)의 중량변화에 따라서 상기 부하(29)의 이동을 행하므로서, 상기 제1원동기(26)와 상기 제2원동기(27)와의 사이에 생기는 동적간섭성분을 최소 또한 단순하게 하는 것을 특징으로 하는 수평다관절형의 아암기구를 가진 산업용로봇.
  6. 수평방향으로 회전동작을 하는 제1원동기(26)와, 상기 제1원동기(26)에 일단부가 장착된 제1아암(28a)과, 상기 제1아암(28a)의 타단부에 장착되고 수평방향으로 회전동작을 하는 제2원동기(27)와, 상기 제2원동기(27)에 일단부가 장착되고 신축이 가능한 제2아암(28b)과, 상기 제2아암(28b)을 신축시키는 신축기구(31)와, 상기 제2아암(28b)위에 설치되고 대상물(35)을 파지하기 위한 파지기구(33)와, 상기 파지기구(33)내에 설치된 힘센서(34)와, 상기 힘센서(34)로부터의 신호에 따라서 상기 신축기구(31)의 동작을 제어하는 제어장치(36)와, 상기 제1, 제2아암(28a), (28b) 및 상기 파지기구(33)등의 동작을 제어하는 제어장치(37)을 구비하고, 파지하는 대상물(35)의 중량변화에 따라서 상기 제2아암(28b)의 신축을 행하므로서, 상기 제1원동기(26)와 상기 제2원동기(27)와의 사이에 생기는 동적간섭성분을 최소 또한 단순하게 하는 것을 특징으로하는 수평다관절형의 아암기구를 가진 산업용로봇.
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