WO2004103651A1 - 物体協調運搬ロボットの制御方法及びその装置 - Google Patents

Description

物体協調運搬ロボットの制御方法及びその装置 技術分野

本発明は、 鉱工業 ·農林水産業 ·建設業 ·流通業 ·家庭等における重量物運搬 作業に利用できる物体協調運搬口ボットの制御方法及びその装置に関するもので ある。 背景技術

人間と口ポットが協調して物体を運搬する方法としては、 まず、 カリフォルニ ァ大学、 東北大学、 工業技術院機械技術研究所等で研究されてきたパワーアシス トという方法がある。 これは、 ロボットアーム先端に把持した物体の負荷と操作 者から加えられる力をそれぞれ検出する二つのカ覚センサを装着し、 操作者から 加えられた力を増幅して物体に加えることにより、 ロボットが操作者の運動にな らつて運動しながら操作者の負荷を低減するという技術である。

ところが、 この方法では操作者がロボットアーム先端のカ覚センサハンドルを 掴んで動かすことが必要となるため、 力を加えることができるのは物体の 1力所 のみに限定される。 長尺物あるいは寸法の大きな物体を運搬する場合には、 図 1 に示すように、 ロボットアーム 1先端のハンド 2と操作者 （人間） 3が物体 4の 両端等を持って支えることが望ましいが、 その場合に、 ロボットアーム 1側では カ覚センサ 5を設けて力を測定できて'も、 操作者 3側では物体 4に加えてレ、る力 は直接測定することができず、 そのため、 上記パワーアシストの技術を適用する ことは困難である。 '

—方、 人間とロボットが物体の何力所かを支持し、 負荷を分担して運搬する方 法は、 米国スタンフォード大学、 東北大学等において研究されてきた。 これらは 主にインピーダンス制御に基づいている。 すなわち、 物体の重量を補償すること により、 物体を無重量状態にして支えると同時に、 物体または口ポットに仮想的 なインピーダンス （慣性、 粘性、 パネ係数） を設定し、 人間が加えた力の変化に 応じて物体の運動を変化させ、 人間の動きに物体の運動をならわせるという方法 である。

しかしながら、 物体に作用する重力を捕償するためには、 物体の質量及び質量 配分を予め知っていることが必要である。 このことは、 様々な物体の運搬に柔軟 に適用するための妨げとなる。

また、 物体が長尺物の場合に、 人間が加えることのできるのは主に並進力のみ であり、 対象物の一端でトルク （回転力） を加えることは難しい。 インピーダン ス制御を基本とした場合、 人間とロボットを結ぶ長軸方向の直進動作は容易であ るが、 回転を含む動作で、 口ポット側の端点を目標点に位置制御するのは、 人間 にとつて困難な作業となる。 人間が弱い力を加えただけで物体が動くようにする には、 'I賞性 ·粘生等のインピーダンスパラメータを低く設定する必要がある。 し かし、 そうした場合、 法線方向のドリフト （ずれ運動） が生じ、 それを停止させ るのは難しいため、 物体の拳動が直感的に予想しにくいという問題点がある。 上記の従来の技術の問題点は、 インピーダンスパラメータを全方向均一に、 ま た、 固定された絶対座標空間内で設定するために生じたものである。 その結果と して、 物体の挙動は、 あたかも無重力空間に浮かんだ物体に力を加えて動かす場 合という、 人間が日常経験しないものとなり、 物体を目標の位置'姿勢へと動か す作業が困難になる。 発明の開示

本発明は、 このような問題に対処し、 人間とロボットが長尺物の両端を把持し て、 その重量による負荷を分担して運搬するようにした協調運搬ロボットの制御 において、 物体重量の約半分をロボットアームに負担させるようにした制御手段 を得ることにある。

本発明の他の目的は、 カ覚センサとして、 ロボットアームに物体から加えられ る力を計測する 1個のセンサのみを備えればよく、.操作者の力を計測するための カ覚センサを必要とせず、 さらに、 物体の寸法や質量も予め知る必要がない物体 協調運搬ロボットの制御手段を得ることにある。 本発明の他の目的は、 上記物体協調運搬口ポットの制御において、 物体が運動 可能な方向を制限することにより、 人間が加えた力と物体の運動の関係を単純化 し、 人間が物体の挙動を日常的な感覚で直感的に把握できる うにすることにあ る。

また、 本発明の更に他の目的は、 物体を任意の目標位置.姿勢に運搬するとい う、 作業本来の目的を損なうことなく、 上述した物体の挙動を日常的な感覚で把 握できるようにした物体協調運搬ロボットの制御手段を得ることにある。

上記目的を達成するため、 本発明に係る制御方法は、 基本的には、 人間とロボ ットが長尺物あるいは寸法の大きな物体の両端を把持して運搬するための物体協 調運搬ロボットを制御する制御方法であって、 ロボットの手先の角度を角度セン サで検出し、 そのセンサ信号に基づき、 物体が水平を維持するように手先の鉛直 方向の並進運動の運動指令を出力させることを特徴とするものである。

上記制御方法においては、 物体からロボットに加わる力及び手先の角度をセン サで検出し、 そのセンサ信号に基づき、 水平軸周りの回転運動成分及び水平前後 方向の並進運動成分について、 ロボットの抵抗力が小さくなるようにゲインを設 定して、 ロボットアームを駆動する運動指令を出力させることができる。

一方、 本発明に係る制御装置は、 基本的には、 人間とロボットが長尺物あるい は寸法の大きな物体の両端を把持して運搬するための物体協調運搬ロボットを制 御する制御装置であって、 ロボットの手先の物体把持角度を検出する角度センサ と、 上記角度センサにより検出された手先の角度に基づいて、 物体が水平を維持 するように手先の鉛直方向の運動成分を出力する運動変換部と、 上記運動成分に 基づいてロボットアームを駆動するための運動指令を出力する座標変換部とを備 えたことを特徴とするものである。

上記制御装置は、 物体からロボットに加わる力を検出するカ覚センサと、 その カ覚センサのセンサ信号から水平軸周りの回転力成分及び水平前後方向の並進力 成分を分離する座標変換部と、 上記両カ成分に基づいて、 それらの回転及び並進 方向のロボットの抵抗力が小さくなるゲインでそれらの運動成分を出力するカー 運動変換部と、 各運動成分を合成してロボットアームを駆動するための運動指令 を出力する座標変換部とを備えたものとすることができる。 上記構成を有する物体協調運搬口ポットの制御手段によれば、 人間とロボット が物体の両端を把持して、 その重量による負荷を分担して運搬するようにした物 体協調運搬ロボットを制御するに際し、 物体が水平を維持するように手先の鉛直 方向の並進運動を制御することによって、 物体重量の約半分をロボットアームに 負担させるように制御する一方、 ロボットアームの手先における回転力が零とな るように手先の回転運動を制御することができる。 カ覚センサとして、 ロボット アームに物体から加えられる力を計測する 1個のセンサのみを備えればよく、 操 作者の力を計測する.ためのカ覚センサの必要がなく、 物体の寸法や質量も予め知 る必要もない。

また、 本発明の第 2の制御方法は、 人間とロボットが長尺物あるいは寸法の大 きな物体の両端を把持して水平面内を運搬するための物体協調運搬ロボットを制 御する制御方法であって、 物体からロポットに加わる力をカ覚センサで検出し、 そのセンサ信号から分離した鉛直軸周りの回転力成分及び人間による把持点と口 ボットによる把持点とを結ぶ物体長軸方向の並進力成分に基づき、 上記鉛直軸周 りの回転運動成分及び上記物体長軸方向の並進運動成分を、 ロボットの抵抗力が 小さくなるようにゲインを設定して出力させ、 一方、 上記物体長軸方向と直交す る物体短軸方向の並進力成分に対しては物体短軸方向の並進運動が生じないよう に拘束し、 それにより、 物体に対してそれがロボット側の一点で物体長軸方向を 向いた仮想的な車輪に支えられているのと同等な運動制限を与えてロボットァー ムを駆動することを特徴とし、 更に、 そのような制御方法において、 ロボットの 手先の角度を角度センサで検出し、 そのセンサ信号に基づき、 物体が水平を維持 するように手先の鉛直方向の並進運動の運動指令を出力させることを前提とした 制御を行うこともできる。

更に、 本発明の第 2の制御装置は、 人間と口ポットが長尺物あるいは寸法の大 きな物体の両端を把持して水平面内を運搬するための物体協調運搬ロボットを制 御する制御装置であって、 物体からロボットに加わる力を検出するカ覚センサと、 そのセンサ信号から鉛直軸周りの回転力成分、 並びに人間による把持点とロボッ トによる把持点とを結ぶ物体長軸方向及びそれと直交する物体短軸方向の並進力 成分を分離する座標変換部と、 上記鉛直軸周りの回転力成分及ぴ物体長軸方向の 並進力成分に基づいて、 それらの回転及び並進方向のロボットの抵抗力が小さく なるゲインでそれらの運動成分を出力する力一運動変換部と、 これらの運動成分 及ぴゼロに設定した上記物体短軸方向の並進運動成分を合成し、 ロボットアーム を駆動する運動指令を出力する座標変換部とを備えたことを特徴とするものであ る。

上記構成を有する物体協調運搬ロボットの制御手段によれば、 人間とロボット が長尺物あるいは寸法の大きな物体の両端を把持して水平面内を運搬する物体協 調運搬ロボットを制御するに際し、 物体に対してそれがロボット側の一点で上記 物体長軸方向を向いた仮想的な車輪に支えられているのと同等な運動制限を与え、 それにより、 物体が運動可能な方向を制限しているので、 操作者が加えた力と物 体の運動の関係が単純化され、 操作者が物体の挙動を日常的な感覚で直感的に把 握することが可能になる。 しかも、 物体を任意の目標位置'姿勢に運搬するとい う、 作業本来の目的を損なうこともない。 図面の簡単な説明

図 1は本発明に基づいて制御する物体協調運搬ロボットについての説明図であ る。

図 2は本発明による物体協調運搬ロポットの第 1の制御において用いるカ覚セ ンサの検出出力成分についての説明図である。

図 3は本発明における物体協調運搬ロボットの第 1の制御系の構成図である。 図 4は本発明による第 2の制御についての概念的な説明図である。

図 5は本発明による物体協調運搬ロボットの第 2の制御において用いるカ覚セ ンサの検出出力成分についての説明図である。

図 6は本発明における物体協調運搬ロボットの第 2の制御系の構成図である。 発明を実施するための最良の形態

人間とロボットが物体の両端を把持して協調運搬する場合、 物体の重量をどの ように分配して負担するかが最も重要となる。 一般に、 物体を支持した点でトル ク （回転力） を加えることなく、 並進力のみで物体を支えれば、 鉛直方向の力は 物体重心からの距離に反比例して配分される。 長尺物はほぼ均一な質量配分を持 つ場合が多いから、 ロボット先端でトルクを物体に加えず先端が自由に回転する 状態になれば、 長尺物の質量や寸法に関係なく、 人間と口ポットはほぼ半分ずつ 重量を負担することになる。

一方、 長尺物の運搬においては、 物体を水平に保ったまま移動する場合が最も 多いと考えられる。 したがって、 ロボット先端の上下方向の運動は、 物体の傾き を打ち消すように制御するのがよレ、。 すなわち、 人間が物体を持ち上げることに よって物体に傾きが発生した場合、 ロボットもやはり物体を持ちあげるようにす れば、 物体の傾きが打ち消され、 水平状態が保たれる。 物体を下に降ろす場合も 同様である。

物体の水平移動に関しては、 人間が物体に加えた力にならうようにロボットが 運動すればよい。 すなわち、 ロボット先端の水平方向の運動に関して仮想的な慣 性、 粘性を設定し、 その値を十分低く取れば、 人間に抵抗力を与えることなく人 間にならつた運動が可能となる。

具体的には、 図 1及ぴ図 2に示すように、 ロボットアーム 1とその先端のハン ド 2との間にカ覚センサ 5を設け、 このカ覚センサ 5により、 物体 4における口 ポット側の物体支持点 Pにおいて操作者側 Qから物体 4を介してロボットアーム 1側に加えられる力を検出し、 得られたセンサ信号を、 水平前後方向 （P Q方 向） の並進力成分 F x 1、 鉛直方向 （P R方向） の並進力成分 F z、 及び点 P周 りにおける水平軸周りの回転力成分て 1に分解する。

また、 ロボットアームの各関節には、 図示を省略しているが、 それぞれの関節 を駆動する関節ァクチユエータを設けると共に、 その関節角度を検出する角度セ ンサを設け、 それらのセンサ信号に基づいて物体の傾き角 eを検出する。

そして、 水平前後方向の並進力成分 F x 1と回転力成分て 1については、 ロボ ットがそれぞれの方向に抵抗なく運動するように、 物体 4の点 Pでの水平方向の 速度、 手先の回転速度が決定される。 また、 物体 4の傾き角 Θに比例して、 物体 を水平にするための点 Pでの鉛直方向の速度が決定される。

そのためには、 カ覚センサ 5のセンサ信号における水平軸周りの回転力成分て 1及び水平前後方向の並進力成分 F X 1に基づき、 水平軸周りの回転運動成分及 ぴ水平前後方向の並進運動成分を、 ロボットの抵抗力が小さくなるようにゲイン を設定して出力させることにより、 ロボットアームを駆動し、 一方、 手先の角度 センサのセンサ信号で検出した手先角度 （物体 4の傾き角 Θ ) については、 それ に比例する鉛直方向の並進運動の運動指令を出力させ、 物体が水平を維持するよ うにロボットアームの手先を昇降駆動することになる。

このようにして、 ロボットが物体を支持する点 （図 2上の点 P ) の周りでは、 物体を自由に回転することができ、 物体にトルクを加えることがないため、 人間 とロボットの鉛直方向の力は長尺物の質量配分に従ってほぼ半分ずっとなる。 さ らに、 人間が物体に水平方向の力を加えると、 ロボットはそれにならって抵抗な く水平に移動する。 また、 人間が物体を持ち上げて物体が傾くと、 傾き角を零と するようにロボット手先に鉛直方向上向きの速度が発生するため、 物体は水平を 保ったまま上昇することになる。 人間が把持している物体を降ろす場合も同様で ある。

このような制御は、 水平方向についてはインピーダンス制御を行い、 鉛直方向 については物体の初期状態を保つような制御ということもできる。

上述した制御方法を実施するためには、 図 2及び図 3によって以下に説明する ような装置を用いることができる。

まず、 口ポットアーム 1の先端には、 図 2に示すように、 物体 4を把持するた めのハンド 2及び操作者が加えた力を物体 4を介して検出するカ覚センサ 5を配 することが必要である。 また、 前述したように、 ロボットアームの各関節には、 それぞれの関節を'駆動する関節ァクチユエータを設けると共に、 その関節角度を 検出する角度センサが設けられる。 なお、 これらの関節ァクチユエータゃ角度セ ンサは、 駆動制御されるロボットアームに一般的に設けられているものをそのま ま利用するものである。

カ覚センサ 5において検出されたセンサ信号は、 制御装置 （コンピュータ） に 入力されるが、 この制御装置では、 図 3に示すように、 座標変換部 ( a ) におい て、 水平前後方向の並進力成分 F x 1及び鉛直方向の並進力成分 F z、 並びに水 平軸周りの回転力成分て 1が分離される。

一方、 ロボットアームの各関節の角度センサにおいては、 物体 4の傾き角 0が 計測される。

そして、 カー運動変換部において、 上記水平前後方向の並進力成分 Fx に基 づき、 下記式 （1) のような演算により、 図 2の点 Pにおける PQ方向の並進運 動成分 （速度 '加速度） が決定され、 また、 水平軸周りの回転力成分 τ 1に基づ き、 下記式 （2) のような演算により、 点 Ρまわりの回転運動成分 （角速度 '角 加速度） が決定される。 これらは、 回転及び並進方向の口ポットの抵抗力が小さ くなるゲインの設定により決定されるものである。

.. , .. Fxi ~ Bx

Fxi = Mx + Bx x → x = x = J x d t (1) τ ι-Bd Θ- τ ι= I 'θ +Bd Θ → 'θ = , θ = θ d t (2)

この場合、 ロボットによる抵抗力を小さくするために、 目標憤性係数 M、 目標 慣性モーメント係数 Iや、 目標粘性摩擦係数 Bx 、 目標粘性摩擦係数 Bd は、 低 一方、 角度センサにおいて検出され、 座標変換部 (b) において求めた傾き角 0に基づき、 運動変換部において、 式 （3) のように、 物体の傾き角 0に比例し て点 Pの鉛直方向の並進運動成分 （速度） が決定される。

z =Κ Θ (3)

座標変換部 (c) は、 上述した各運動成分を合成して、 ロボットアーム 1の手 先の運動を決定し、 各関節 クチユエータを駆動する運動指令を出力し、 各関節 ァクチユエータの動作は、 それぞれの関節に設けた角度センサにより検出され、 ロボットアームの動作が目標値に近づくように関節 位置や駆動速度がフィード パックされる。 次に、 図 4ないし図 6を参照して、 本発明に係る第 2の制御手段について説明 する。 この制御においては、 上述したロボットの手先の角度を角度センサで検出 し、 そのセンサ信号に基づき、 物体が水平を維持するように手先の鉛直方向の並 進運動の運動指令を出力させることを前提として、 以下に説明する方法及び装置 を構成することもできる。

受動的な車輪を持つ台車に物体を載せ、 水平な床面上で台車を押して物体を運 搬するという作業は、 一輪運搬車 （いわゆるネコ車） 、 ショッピングカート、 ベ ビーカー、 テーブルワゴン等において、 人間が日常的にしばしば経験するもので ある。

これらの場合、 台車が運動可能な方向は、 瞬間的には車輪の方向によって制限 されている。 すなわち、 車輪と平行な方向には、 車輪の回転によって台車を前後 に動かすことが可能であるが、 車輪と垂直な方向には、 床面と車輪との摩擦力に' 逆らって車輪をスリップさせない限り、 動かすことができない。 このような性質 の運動制限を非ホロノミック拘束と呼ぶ。

このような運動方向の制限に拘わらず、 適切な軌道に沿って台車を押すことに より台車を最終的に任意の目標位置 ·姿勢に持って行くことは可能であり、 その ことは数学的にも証明されている。 また、 人間は日常の経験からそれを実現する 技能を一般に有していると言える。

そこで、 図 1に示すように、 ロボットアーム 1のハンド 2と操作者 3とが長尺 物あるいは寸法の大きな物体 4の両端を把持し、 向かい合って水平面内を協調運 搬する場合においても、 物体 4が台車と同様の挙動を行うようにロポットを制御 すれば、 人間は物体の拳動を直感的に把握することができるため、 容易に目標の 位置 .姿勢まで物体を運搬することが可能になる。 そのためには、 図 4に示すよ うに、 物体 4に対して、 それがロボット側 4 aで物体長軸方向を向いた仮想的な 車輪 6に支えられているような運動制限を与えればよく、 それにより、 操作者側 4 bでは、 矢印によって例示する適宜方向に台車を押して物体を運搬するのと同 様な作業が可能になる。 ·

具体的には、 図 5に示すように、 ロボットアーム 1とその先端のハンド 2との 間にカ覚センサ 5を設け、 このカ覚センサ 5により、 物体⁴における口ポット側 の 1点 Pにおいて操作者側 Qから物体 4を介してロボットアーム 1側に加えられ る力を検出し、 得られたセンサ信号を、 操作者とロボットを結ぶ物体長軸方向 ( P Q方向） の並進力成分 Fx ²、 それと垂直の方向 （P R方向） の並進力成分 F y、 及ぴ点 Pにおける鉛直軸周りの回転力成分て ₂に分解する。 そして、 回転 力成分て 2と長軸方向の並進力成分 F X2とについては、 それぞれの方向にロボッ トが抵抗なく運動するようにし、 並進力成分 F yについては、 ロボットの運動を 制限し、 それにより、 物体 4が点 Pで物体長軸方向を向いた仮想的な車輪によつ て支えられているのと同等な運動制限を与えることになる。

そのためには、 カ覚センサ 5のセンサ信号における鉛直軸周りの回転力成分 τ 2及ぴ物体長軸方向の並進力成分 F X 2に基づき、 鉛直軸周りの回転運動成分及び

■物体長軸方向の並進運動成分を、 ロボットの抵抗力が小さくなるようにゲインを 設定して出力させ、 一方、 物体短軸方向の並進力成分 F yに対しては物体短軸方 向の並進運動が生じないように拘束し、 ロボットアームを駆動することになる。 なお、 この物体短軸方向の並進運動が生じないようにするための拘束は、 短軸 方向運動成分が実質的に 0になるように運動指令が出力されるようにすればよい。 このようにして、 図 5に示す物体 4上の点 Pは、 P Q方向にのみ並進させるこ とができる。 また、 点 P周りで回転させることも可能である。 さらに、 直線 F Q に接する滑らかな曲線軌道に沿って進みながら、 進行方向を連続的に変えてゆく こともできる。 物体 4の挙動は、 点 Pで車輪に支えられている場合と同様になる ため、 操作者は台車を押す場合と同じ技能を用いて、 直感的に目標の位置 ·姿勢 まで物体を運搬することができる。

上述した第 1の制御方法を実施するためには、 図 5及び図 6によつて以下に説 明するような第 2の装置を用いることができる。

まず、 ロボットアーム 1の先端には、 図 5に示すように、 物体 4を把持するた めのハンド 2及び操作者が加えた力を物体 4を介して検出するカ覚センサ 5を配 することが必要である。 カ覚センサ 5において検出されたセンサ信号は、 制御装 置 （コンピュータ） に入力されるが、 この制御装置では、 図 6に示すように、 座 標変換部 （1 ) において、 物体長軸方向の並進力成分 F x²及び物体短軸方向の 並進力成分 F y、 並びに鉛直軸周りの回転力成分 τ ₂が分離される。 そして、 カー運動変換部において、 上記物体長軸方向の並進力成分 F _{X 2}に基 づき、 図 5の点 Pにおける P Q方向の並進運動成分 （速度 ·加速度） が決定され、 また、 鉛直軸周りの回転力成分 τ 2に基づいて、 点 Ρまわりの回転運動成分 （角 速度，角加速度） が決定される。 これらは、 回転及ぴ並進方向のロボットの抵抗 力が小さくなるゲインの設定により決定されるるものである。 一方、 短軸方向並 進力成分 F yについては、 カ覚センサの出力の如何に拘わらず、 点 Pの P R方向 の並進運動成分 （速度 '加速度） をゼロに設定し、 座標変換部 （2 ) においてこ れらの運動成分を合成して、 ロボットアーム 1の各関節ァクチユエータを駆動す る運動指令を出力させる。 関節ァクチユエータの動作は、 それぞれの関節に設け た関節センサにより検出され、 ロボットアームの動作が目標値に近づくように関 節の位置や駆動速度がフィードパックされる。

Claims

言青求の範囲

1 . 人間とロボットが長尺物あるいは寸法の大きな物体の両端を把持して運 搬するための物体協調運搬ロボットを制御する制御方法であって、

ロボットの手先の角度を角虔センサで検出し、 そのセンサ信号に基づき、 物体 が水平を維持するように手先の鉛直方向の並進運動の運動指令を出力させる、 ことを特徴とする物体協調運搬ロボットの制御方法。

2 . 請求の範囲 1に記載の方法において、

物体からロボットに加わる力及び手先の角度をセンサで検出し、 そのセンサ信 号に基づき、 水平軸周りの回転運動成分及び水平前後方向の並進運動成分につい て、 ロボットの抵抗力が小さくなるようにゲインを設定して、 ロボットアームを 駆動する運動指令を出力させる、

ことを特徴とする物体協調運搬ロボットの制御方法。

3 . 人間とロボットが長尺物あるいは寸法の大きな物体の両端を把持して水 平面内を運搬するための物体協調運搬ロポットを制御する制御方法であって、 物体からロボットに加わる力をカ覚センサで検出し、 そのセンサ信号から分離 した鉛直軸周りの回転力成分及び人間による把持点とロボットによる把持点とを 結ぶ物体長軸方向の並進力成分に基づき、 上記鉛直軸周りの回転運動成分及び上 記物体長軸方向の並進運動成分を、 ロボットの抵抗力が小さくなるようにゲイン を設定して出力させ、 一方、 上記物体長軸方向と直交する物体短軸方向の並進力 成分に対しては物体短軸方向の並進運動が生じないように拘束し、

それにより、 物体に対してそれがロボット側の一点で物体長軸方向を向いた仮 想的な車輪に支えられているのと同等な運動制限を与えてロボットアームを駆動 する、

ことを特^¾とする物体協調運搬ロボットの制御方法。

4 . 請求の範囲 3に記載の方法において、

ロボットの手先の角度を角度センサで検出し、 そのセンサ信号に基づき、 物体 が水平を維持するように手先の鉛直方向の並進運動の運動指令を出力させる、 ことを特徴とする物体協調運搬ロボットの制御方法。

5 . 人間とロボットが長尺物あるいは寸法の大きな物体の両端を把持して運 搬するための物体協調運搬ロボットを制御する制御装置であって、

ロボットの手先の物体把持角度を検出する角度センサと、 上記角度センサによ り検出された手先の角度に基づいて、 物体が水平を維持するように手先の鉛直方 向の運動成分を出力する運動変換部と、 上記運動成分に基づいてロボットアーム を駆動するための運動指令を出力する座標変換部とを備えた、

ことを特徴とする物体協調運搬ロボットの制御装置。

6 . 請求の範囲 5に記載の装置において、

物体からロポットに加わる力を検出するカ覚センサと、 そのカ覚センサのセン サ信号から水平軸周りの回転力成分及び水平前後方向の並進力成分を分離する座 標変換部と、 上記両カ成分に基づいて、 それらの回転及び並進方向の口ポットの 抵抗力が小さくなるゲインでそれらの運動成分を出力するカー運動変換部と、 各 運動成分を合成してロボットアームを駆動するための運動指令を出力する座標変 換部とを備えた、 ·

ことを特徴とする物体協調運搬ロボットの制御装置。

7 . 人間とロボットが長尺物あるいは寸法の大きな物体の両端を把持して水 平面内を運搬するための物体協調運搬ロボットを制御する制御装置であって、 物体からロボットに加わる力を検出するカ覚センサと、 そのセンサ信号から鉛 直軸周りの回転力成分、 並びに人間による把持点とロボットによる把持点とを結 ぶ物体長軸方向及びそれと直交する物体短軸方向の並進力成分を分離する座標変 換部と、 上記鉛直軸周りの回転力成分及ぴ物体長軸方向の並進力成分に基づいて、 それらの回転及び並進方向の口ボットの抵抗力が小さくなるゲインでそれらの運 動成分を出力する力一運動変換部と、 これらの運動成分及びゼロに設定した上記 物体短軸方向の並進運動成分を合成し、 ロボットアームを駆動する運動指令を出 力する座標変換部とを備えた、

ことを特徴とする物体協調運搬ロボットの制御装置。