JPH02274480A - アーム制御装置 - Google Patents
アーム制御装置Info
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- JPH02274480A JPH02274480A JP9520589A JP9520589A JPH02274480A JP H02274480 A JPH02274480 A JP H02274480A JP 9520589 A JP9520589 A JP 9520589A JP 9520589 A JP9520589 A JP 9520589A JP H02274480 A JPH02274480 A JP H02274480A
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- Japan
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- control
- arm
- joint
- terminal
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- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は非定常作業ロボットのロボットアームの位置制
御を行うロボットアーム制御装置に係る。
御を行うロボットアーム制御装置に係る。
（従来の技術）
従来、非定常作業を行うロボットのアームの自動制御は
困難とされ、マスタスレーブ・マニピュレータ等のよう
に遠隔操作によって制御されていた。しかしながら、遠
隔操作によるアームの制御はかなり難しく作業者に非常
な負担を強いている。
困難とされ、マスタスレーブ・マニピュレータ等のよう
に遠隔操作によって制御されていた。しかしながら、遠
隔操作によるアームの制御はかなり難しく作業者に非常
な負担を強いている。
そこで、ロボットアームの先端を目標位置まで移動させ
る点を自動化することが考えられている。
る点を自動化することが考えられている。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、多関節アームの先端位置を制御するには、ア
ームの各関節の関節角からアーム先端の位置座標を算出
し、これと目標位置との差を求め、計算によって制御す
べき関節角を求めるようにしなければならない、このよ
うな制御法においては。
ームの各関節の関節角からアーム先端の位置座標を算出
し、これと目標位置との差を求め、計算によって制御す
べき関節角を求めるようにしなければならない、このよ
うな制御法においては。
三角関数等の複雑な計算が必要であり、計算時間が長く
なる。また、目標位置の座標も正確に指示してやる必要
がある。
なる。また、目標位置の座標も正確に指示してやる必要
がある。
本発明は上記の事情に基づきなされたもので、複雑なま
た長時間を要する計算や、目標位置の座標の正確な指示
等を必要とすることなく、アームの先端を目標点に移動
させることができるアーム制御装置を提供することを目
的としている。
た長時間を要する計算や、目標位置の座標の正確な指示
等を必要とすることなく、アームの先端を目標点に移動
させることができるアーム制御装置を提供することを目
的としている。
［発明の構成コ
（課題を解決するための手段）
本発明のアーム制御装置は、ロボットアームの先端およ
びその先端を移動させるべき目標点を撮像するＴＶカメ
ラと、制御演算装置と、この制御演算装置に対する外部
指令を与える操作卓と、前記ＴＶカメラで得られた画像
信号からアーム先端および目標点の座標を求める画像処
理装置と、前記座標情報を前記制御演算装置に入力する
画像処理装置用インタフェースと、ロボットアームの関
節のセンサが検出した関節角情報を前記制御演算装置に
入力する関節角入力用インタフェースと、前記座標情報
および関節角情報に基づき前記制御演算装置が算出した
制御信号をロボットアームの関節に設けたアクチュエー
タに伝送する駆動用インタフェースとを有するものにお
いて、前記制御演算装置にはファジィ推論機能と学習機
能とを持たせたことを特徴とする。
びその先端を移動させるべき目標点を撮像するＴＶカメ
ラと、制御演算装置と、この制御演算装置に対する外部
指令を与える操作卓と、前記ＴＶカメラで得られた画像
信号からアーム先端および目標点の座標を求める画像処
理装置と、前記座標情報を前記制御演算装置に入力する
画像処理装置用インタフェースと、ロボットアームの関
節のセンサが検出した関節角情報を前記制御演算装置に
入力する関節角入力用インタフェースと、前記座標情報
および関節角情報に基づき前記制御演算装置が算出した
制御信号をロボットアームの関節に設けたアクチュエー
タに伝送する駆動用インタフェースとを有するものにお
いて、前記制御演算装置にはファジィ推論機能と学習機
能とを持たせたことを特徴とする。
（作用）
上記構成の本発明アーム制御装置によりロボットアーム
の制御を行えば、複雑な座標計算をすることなく高速且
つ円滑にアームを制御することができる。さらに、制御
実行中に自ら学習を行い初めに設定したメンバーシップ
関数を、制御対象に適したものに変更していくことがで
きるので、使用を継続するにつれてより制御対象に即し
た制御をなし得ることとなる。
の制御を行えば、複雑な座標計算をすることなく高速且
つ円滑にアームを制御することができる。さらに、制御
実行中に自ら学習を行い初めに設定したメンバーシップ
関数を、制御対象に適したものに変更していくことがで
きるので、使用を継続するにつれてより制御対象に即し
た制御をなし得ることとなる。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す模式図、第
２図は制御演算装置の一例の構成図、第３図Ａ−Ｃは学
習によりメンバーシップ関数を変化させる方法を説明す
るための線図である。第１図において、制御演算装置１
はファジィ理論によす制御量を計算するものであり、こ
の制御演算装置には操作卓２、アームＡの関節ａｉ、ａ
、のアクチュエータを駆動するための駆動用インタフェ
ース３．アームＡの各関節のセンサからの関節角を入力
するための関節角入力用インタフェース４、アームＡの
先端を撮像するＴＶカメラ７の映像信号に基づき、画像
処理を行う画像処理装置６と信号の授受を行うための画
像処理装置用インタフェース５がそれぞれ接続されてい
る。なお、操作卓２は制御演算装！１の機能の開始、終
了等を指示命令し、制御演算装＠１からの情報を受信し
これを表示する機能を有するものとしである。
２図は制御演算装置の一例の構成図、第３図Ａ−Ｃは学
習によりメンバーシップ関数を変化させる方法を説明す
るための線図である。第１図において、制御演算装置１
はファジィ理論によす制御量を計算するものであり、こ
の制御演算装置には操作卓２、アームＡの関節ａｉ、ａ
、のアクチュエータを駆動するための駆動用インタフェ
ース３．アームＡの各関節のセンサからの関節角を入力
するための関節角入力用インタフェース４、アームＡの
先端を撮像するＴＶカメラ７の映像信号に基づき、画像
処理を行う画像処理装置６と信号の授受を行うための画
像処理装置用インタフェース５がそれぞれ接続されてい
る。なお、操作卓２は制御演算装！１の機能の開始、終
了等を指示命令し、制御演算装＠１からの情報を受信し
これを表示する機能を有するものとしである。
駆動用インタフェース３は制御演算装置！１の算出した
関節の制御量の情報を受信し、これに基づきアームＡの
各関節のアクチュエータを駆動する機能を有する。関節
角入力用インタフェース４はアームＡの各関節のセンサ
が検知した関節角の情報を受信し、二九を制御演算装置
１に入力する機能を有する。
関節の制御量の情報を受信し、これに基づきアームＡの
各関節のアクチュエータを駆動する機能を有する。関節
角入力用インタフェース４はアームＡの各関節のセンサ
が検知した関節角の情報を受信し、二九を制御演算装置
１に入力する機能を有する。
ＴＶカメラ７はアームＡの先端と目標点とを撮像するも
のであり、これにより得られた画像情報は画像処理装置
６に入力される。画像処理装置６は前記画像情報に画像
処理を施し、アームＡの先端および目標点の座標を求め
る機能を有する。前記座標情報は画像処理装置用インタ
フェース５を介して制御演算装！ｉ！１に入力される。
のであり、これにより得られた画像情報は画像処理装置
６に入力される。画像処理装置６は前記画像情報に画像
処理を施し、アームＡの先端および目標点の座標を求め
る機能を有する。前記座標情報は画像処理装置用インタ
フェース５を介して制御演算装！ｉ！１に入力される。
なお１画像処理装置用インタフェース５は、制御演算装
置１からの命令により前記画像処理装置６の機能の開始
、終了を制御する。
置１からの命令により前記画像処理装置６の機能の開始
、終了を制御する。
第２図は制御演算装置１の内部構成を示すもので、８は
制御演算装置ｌ内部の各構成要素間を接続し、それ等の
間のデータ、制御信号の伝送を行う内部バスであり、こ
の内部バスには中央演算処理袋［（ＣＰＵ）９．随時読
み出し書き込みメモリ（ＲＡＭ）１０、読み出し専用メ
モリ（ＲＯＭ）１１、シリアルＩ１０ １２．バス制御
装置１３が接続されている。シリアルｌ１０１２は前記
操作卓２とのデータの伝送を行う。また、バス制御装置
１３にはマルチパス（ＩＥＥＥ−７９６） １４が接続
されており、前記駆動用インタフェース３、関節角入力
用インタフェース４、画像処理装置用インタフェース５
等の外部装置とのデータ伝送を制御する。
制御演算装置ｌ内部の各構成要素間を接続し、それ等の
間のデータ、制御信号の伝送を行う内部バスであり、こ
の内部バスには中央演算処理袋［（ＣＰＵ）９．随時読
み出し書き込みメモリ（ＲＡＭ）１０、読み出し専用メ
モリ（ＲＯＭ）１１、シリアルＩ１０ １２．バス制御
装置１３が接続されている。シリアルｌ１０１２は前記
操作卓２とのデータの伝送を行う。また、バス制御装置
１３にはマルチパス（ＩＥＥＥ−７９６） １４が接続
されており、前記駆動用インタフェース３、関節角入力
用インタフェース４、画像処理装置用インタフェース５
等の外部装置とのデータ伝送を制御する。
上記構成の本発明アーム制御装置は以下のように作動す
る。先ず、ＴＶカメラ７はアームＡの先端と目標点とを
撮像し、画像処理装置６はアーム先端および目標点の座
標を求める。求められた座標情報は画像処理装置用イン
タフェース５を介して制御演算装置１に入力される。ま
た、アームＡの各関節のセンサによって検出された関節
角の情報は、関節角入力用インタフェース４を介して制
御演算装置１に入力される。
る。先ず、ＴＶカメラ７はアームＡの先端と目標点とを
撮像し、画像処理装置６はアーム先端および目標点の座
標を求める。求められた座標情報は画像処理装置用イン
タフェース５を介して制御演算装置１に入力される。ま
た、アームＡの各関節のセンサによって検出された関節
角の情報は、関節角入力用インタフェース４を介して制
御演算装置１に入力される。
制御演算装［１は前記座標情報および関節角情報に基づ
き、ファジィ推論によって制御量を求めるが、その詳細
を以下に説明する。先ず、制御の前提条件としていくつ
かの制御ルールを定めておく、このルールは“現在の関
節角がど九くらいで、先端を何方の方向に動かしたいの
ならば、どの関節をどれだけ動かせ”のような形で定め
る。
き、ファジィ推論によって制御量を求めるが、その詳細
を以下に説明する。先ず、制御の前提条件としていくつ
かの制御ルールを定めておく、このルールは“現在の関
節角がど九くらいで、先端を何方の方向に動かしたいの
ならば、どの関節をどれだけ動かせ”のような形で定め
る。
また、関節角の大きさ、先端を動かす方向、動かす大き
さについて、それぞれメンバーシップ関数を設定してお
く、これ等は予めＲＯＭＩＩ内に記憶させておく。
さについて、それぞれメンバーシップ関数を設定してお
く、これ等は予めＲＯＭＩＩ内に記憶させておく。
制御開始後において、制御演算装置１は入力された前記
座標情報によって、目標点に達するのにアーム先端が取
るべき軌道を計算する。また、その軌道上にアーム先端
の現在位置からの距離がある一定の短い距離となるよう
なサブゴールを設定する。さらに、前記アーム先端の位
置とサブゴールの位置からアーム先端を動かすべき方向
を求める。この方向と入力される関節角情報とによって
、ファジィ推論によってそれぞれの関節における制御量
を求め、関節を駆動する。前記のサブゴール設定を次々
と繰り返し行って関節を駆動すれば。
座標情報によって、目標点に達するのにアーム先端が取
るべき軌道を計算する。また、その軌道上にアーム先端
の現在位置からの距離がある一定の短い距離となるよう
なサブゴールを設定する。さらに、前記アーム先端の位
置とサブゴールの位置からアーム先端を動かすべき方向
を求める。この方向と入力される関節角情報とによって
、ファジィ推論によってそれぞれの関節における制御量
を求め、関節を駆動する。前記のサブゴール設定を次々
と繰り返し行って関節を駆動すれば。
最終的にアームＡの先端を目標点に到達させることがで
きる。
きる。
なお、メンバーシップ関数の設定は初めは人間の感覚で
分かる程度の適当なものでよいが、学習によってその精
度を高めていく、以下、第３図により学習によるメンバ
ーシップ関数の変化について説明する。第３図Ａは１度
目のファジィ推論によって制御量ｍにを得た状態を示し
ている。この図では４箇の出力用メンバーシップ関数が
並んでおり、それぞれには入力用メンバーシップ関数の
適合度によって重み付けがなされ、図中斜線部はこの重
みを示している。制御量ｍにはこれ等の斜線部を加算し
てその重心点として求められている。
分かる程度の適当なものでよいが、学習によってその精
度を高めていく、以下、第３図により学習によるメンバ
ーシップ関数の変化について説明する。第３図Ａは１度
目のファジィ推論によって制御量ｍにを得た状態を示し
ている。この図では４箇の出力用メンバーシップ関数が
並んでおり、それぞれには入力用メンバーシップ関数の
適合度によって重み付けがなされ、図中斜線部はこの重
みを示している。制御量ｍにはこれ等の斜線部を加算し
てその重心点として求められている。
今、このようにして求められた目標出力値がｍｐであっ
たとする。而して、本発明のアーム制御装置における学
習機能は、算出される制御量ｍにの値が目標出力値ｍｐ
により近くなるようにすることを目標としている。その
ために、出力用メンバーシップ関数の重み付は量を個々
に増減させ、重心として算出される制御量ｍにの値を目
標出力値ｍｐに近付ける手法をとる。具体的には、目標
出力値ｍｐから一番近いところにピークを持つ出力用メ
ンバーシップ関数１５の重み付けを増やし。
たとする。而して、本発明のアーム制御装置における学
習機能は、算出される制御量ｍにの値が目標出力値ｍｐ
により近くなるようにすることを目標としている。その
ために、出力用メンバーシップ関数の重み付は量を個々
に増減させ、重心として算出される制御量ｍにの値を目
標出力値ｍｐに近付ける手法をとる。具体的には、目標
出力値ｍｐから一番近いところにピークを持つ出力用メ
ンバーシップ関数１５の重み付けを増やし。
一番遠いメンバーシップ関数１６の重み付けを減らすこ
とによって、ｍにの値をｍｐに接近させる。
とによって、ｍにの値をｍｐに接近させる。
ここに、出力用メンバーシップ関数の重み付けは、入力
用メンバーシップ関数の入力値に対する適合度によって
決定されている。従って、出力用メンバーシップ関数の
重み付けを増減させるには、入力用メンバーシップ関数
の適合度を操作すればよい。すなわち、入力用メンバー
シップ関数の入力に対する適合度を増やせば、それによ
って決定される出力用メンバーシップ関数の重みが増大
し、逆に適合度を減らせば重みが減少する。第３図Ｂは
適合度を増やす操作の状態を、第３図Ｃは適合度を減ら
す操作の状態をそれぞれ示している。これ等の図から分
かるように、入力用メンバーシップ関数の一方の稜線を
左右にずらすことによって、入力値に対する適合度を上
下させることができる。
用メンバーシップ関数の入力値に対する適合度によって
決定されている。従って、出力用メンバーシップ関数の
重み付けを増減させるには、入力用メンバーシップ関数
の適合度を操作すればよい。すなわち、入力用メンバー
シップ関数の入力に対する適合度を増やせば、それによ
って決定される出力用メンバーシップ関数の重みが増大
し、逆に適合度を減らせば重みが減少する。第３図Ｂは
適合度を増やす操作の状態を、第３図Ｃは適合度を減ら
す操作の状態をそれぞれ示している。これ等の図から分
かるように、入力用メンバーシップ関数の一方の稜線を
左右にずらすことによって、入力値に対する適合度を上
下させることができる。
以上のことをまとめると、目標出力値ｍｐに近い出力用
メンバーシップ関数１５を導き出した入力用メンバーシ
ップ関数に対しては、第３図Ｂに示した操作を行い、目
標出力値ｍｐから遠い出力用メンバーシップ関数１６を
導き出した入力用メンバーシップ関数に対しては、第３
図Ｃに示した操作を行う、なお、変更すべき適合度の量
ｄは、制御誤差の量およびメンバーシップ関数１５．１
６の目標出力値ｍｐからの距離によって定義される予め
用意された関数によって決定するものとする。
メンバーシップ関数１５を導き出した入力用メンバーシ
ップ関数に対しては、第３図Ｂに示した操作を行い、目
標出力値ｍｐから遠い出力用メンバーシップ関数１６を
導き出した入力用メンバーシップ関数に対しては、第３
図Ｃに示した操作を行う、なお、変更すべき適合度の量
ｄは、制御誤差の量およびメンバーシップ関数１５．１
６の目標出力値ｍｐからの距離によって定義される予め
用意された関数によって決定するものとする。
上記構成の本発明アーム制御装置によりロボットアーム
の制御を行えば、複雑な座標計算をすることなく高速且
つ円滑にアームを制御することができる。さらに、制御
実行中に自ら学習を行い初めに設定したメンバーシップ
関数を、制御対象に適したものに変更していくことがで
きるので、使用を継続するにつれてより制御対象に即し
た制御をなし得ることとなる。また、上記のような学習
機能を有するものであるから、初めのメンバーシップ関
数の設定は人間の感覚によって分かる程度のものでよい
。
の制御を行えば、複雑な座標計算をすることなく高速且
つ円滑にアームを制御することができる。さらに、制御
実行中に自ら学習を行い初めに設定したメンバーシップ
関数を、制御対象に適したものに変更していくことがで
きるので、使用を継続するにつれてより制御対象に即し
た制御をなし得ることとなる。また、上記のような学習
機能を有するものであるから、初めのメンバーシップ関
数の設定は人間の感覚によって分かる程度のものでよい
。
［発明の効果］
上記から明らかなように本発明のアーム制御装置におい
ては、三角関数を伴う複雑な計算を行うことなく、アー
ム先端の位置制御をなし得るだけでなく、制御に要する
時間も短縮される。また。
ては、三角関数を伴う複雑な計算を行うことなく、アー
ム先端の位置制御をなし得るだけでなく、制御に要する
時間も短縮される。また。
ファジィ制御に学習機能を持たせているため、より重な
んで制御対象に即した制御が可能である。
んで制御対象に即した制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す模式図、第
２図は制御演算装置の一例の構成図、第３図Ａ−Ｃは学
習によりメンバーシップ関数を変化させる方法を説明す
るための線図である。 １・・・・・・制御演算装置 ２・・・・・・操作卓
３・・・・・・駆動用インタフェース ４・・・・・・
関節角入力用インタフェース ５・・・・・・画像処理
装置用インタフェース６・・・・・・画像処理装置 ７
・・・・・・ＴＶカメラ ８・・・・・・内部バス ９
・・・・・・ＣＰＵ １０・・・・・・ＲＡＭ １
１・・・・・・ＲｏＭ １２・・・・・・シリアルＩ１
０ １３・・・・・・バス制御装置 １４・・・・・・
マルチパス １５，１６・・・・・・出力用メンバーシ
ップ関数 Ａ・・・・・・アームａ１、ａ２・・・・・
・関節
２図は制御演算装置の一例の構成図、第３図Ａ−Ｃは学
習によりメンバーシップ関数を変化させる方法を説明す
るための線図である。 １・・・・・・制御演算装置 ２・・・・・・操作卓
３・・・・・・駆動用インタフェース ４・・・・・・
関節角入力用インタフェース ５・・・・・・画像処理
装置用インタフェース６・・・・・・画像処理装置 ７
・・・・・・ＴＶカメラ ８・・・・・・内部バス ９
・・・・・・ＣＰＵ １０・・・・・・ＲＡＭ １
１・・・・・・ＲｏＭ １２・・・・・・シリアルＩ１
０ １３・・・・・・バス制御装置 １４・・・・・・
マルチパス １５，１６・・・・・・出力用メンバーシ
ップ関数 Ａ・・・・・・アームａ１、ａ２・・・・・
・関節
Claims (1)
- ロボットアームの先端およびその先端を移動させるべき
目標点を撮像するＴＶカメラと、制御演算装置と、この
制御演算装置に対する外部指令を与える操作卓と、前記
ＴＶカメラで得られた画像信号からアーム先端および目
標点の座標を求める画像処理装置と、前記座標情報を前
記制御演算装置に入力する画像処理装置用インタフェー
スと、ロボットアームの関節のセンサが検出した関節角
情報を前記制御演算装置に入力する関節角入力用インタ
フェースと、前記座標情報および関節角情報に基づき前
記制御演算装置が算出した制御信号をロボットアームの
関節に設けたアクチュエータに伝送する駆動用インタフ
ェースとを有するものにおいて、前記制御演算装置には
ファジィ推論機能と学習機能とを持たせたことを特徴と
するアーム制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9520589A JPH02274480A (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | アーム制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9520589A JPH02274480A (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | アーム制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02274480A true JPH02274480A (ja) | 1990-11-08 |
Family
ID=14131249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9520589A Pending JPH02274480A (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | アーム制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02274480A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0312709A (ja) * | 1989-06-12 | 1991-01-21 | Hitachi Ltd | マニピュレータの制御方法及び制御装置並びにマニピュレータ装置 |
-
1989
- 1989-04-17 JP JP9520589A patent/JPH02274480A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0312709A (ja) * | 1989-06-12 | 1991-01-21 | Hitachi Ltd | マニピュレータの制御方法及び制御装置並びにマニピュレータ装置 |
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