JPH03262009A - 多自由度ロボットの制御方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多自由度ロボットの力・位置フィードバック制
御方法およびその教示方法に係り、特に目標軌道に基づ
いて運動の諸パラメータを設定するときに好適な軌道に
固有の座標系によって運動特性を教示する多自由度ロボ
ットの制御方法およびその教示方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の多自由度ロボットの力・位置フィードバック制御
方法およびその教示方法としては、昭５９−１４６７８
０号、昭６０−３０１０号、昭６０−１０８２８５号、
昭６１−７９０５号公報等に記載のように、ロボットに
力センサを付けて力・位置フィードバックを行ないロボ
ットに柔軟な機能と多種機能を持たせて、特にロボット
が対象物から力を受ける作業を行なう場合に有効な仮想
コンプライアンス制御方法が提案されている。この制御
方法は運動のパラメータを基本的にロボットハンドに固
有の座標系であるハンド座標系（Ｈ系と略す）またはロ
ボットを取り付けているベースに固定の座標系であるベ
ース座標系（Ｂ系と略す）に基づいて決めていた（第１
図参照）。以下に本発明により改良が加えられる従来の
仮想コンプライアンス制御方法の概要を第９図および第
１０図により説明する。

第９図は従来の多自由度ロボットの仮想コンプライアン
ス制御方法を例示する原理説明図である。

第９図において、この制御方法は６自由度ロボットの手
首部（ロボットハンド）がちょうど図示のように並進３
と回転３の６自由度のばねＫと粘性機構Ｃで空中につる
されているかのような動きを作り出すことに特徴がある
。しがも外カニを検出するカセンサ付きロボットの全関
節を力・位置フィードバック制御するという手段を用い
ているために、この６自由度のばねと粘性機能をソフト
ウェアのパラメータ設定によって自由な値に作り出すこ
とができ、つまりプログラマブルな６自由度のばねと粘
性機能を作り出せると言える。第９図に示すようにこの
ばね定数は仮想ばね定数行列（Ｋ）として、また粘性定
数は仮想粘性定数行列（Ｃ）として定め、また質量は仮
想質量行列（Ｍ）として定める。つぎにこの仮想コンプ
ライアンス制御の制御系を第１０図により説明する。

第１θ図は第９図の仮想コンプライアンス制御の制御系
ブロック図である。第１Ｏ図において、まず第９図のロ
ボットハンドの運動を実現するために、ロボットのハン
ドが実行すべき運動を統一的に示す式として式（Ａ１）
を提示する。

２二に亙はハンドに加わる外力（６次元ベクトル）（第
９図参照）、Δｉは第９図のばねＫと粘性機構Ｃ（ダン
パー）が丁度バランスよくつり合った状態のハンドの位
置・姿勢基準とハンドの位置・姿勢現在値との差の位置
・姿勢偏差、■はハンドの並進・回転速度（６次元ベク
トル）である。

式（Ａ１）を■について解き離散値系で表示すると式（
Ａ２）となる（第１０図参照）。

ｖ、＝Δｔ　（Ｍ）　　（Ｑｌｌ−１（Ｋ）ΔＸ５−１
）＋（（Ｉ）−Δｔ　（Ｍγ”　（Ｃ）　）　Ｖｆｉ−
１（Ａ２）ここにΔｔはサンプリング時間であり、サフ
ィックスｎはΔｔ−ｎの時刻の状態を表わす。このハン
ドの速度Ｖは直交座標における速度指令値であるから、
これを関節速度指令値１（７ｆはモータの電圧指令値に
比例する）に式（Ａ３）により変換する必要がある（第
１０図参照）。

１＝〔Ｊγ”　ｖ　　　　　　　　　　　　（Ａ３）こ
こに（Ｊ）はヤコビアン行列である。

さて式（Ａ２）における位置・姿勢基準からの偏差Δマ
は位置フィードバック信号とみなすことができる。次に
Δマがエンコーダ値より算出される過程を示す。まずエ
ンコーダ値から求まる各関節角度１よりハンドの位置・
姿勢の現在値ｐ、Ｔ、Ｔ。

ｈ（共に３次元ベクトルが求まる。ここで第１図に示す
ようにロボットの座標系として、ベースに固定のベース
座標系（Ｂ系）ｘ＝　＋　　）’ｌ　＊　　Ｚｌとハン
ドに固定のハンド座標系（Ｈ系）　ＸＨ＋　　３’Ｍ　
＋！、を定める。そしてＨ系の原点位置およびＸＭ＋’
ｊ　Ｎ＋　　Ｚ　Ｍ軸の各方向余弦をそれぞれＢ系で表
示したものがベクトルｐ　＋　Ｔ＊　　ｇ　、Ｈであり
、またｐ、ｆ、ｇ＋　　ｈはハンドの現在の位置・姿勢
であるとも言える。またこの現在値ｉ＋　Ｔ、ｉ、Ｔに
対応する基準値がｐｒ＋　Ｔ、、ｇｒ＋　　ｈ、である
（第１０図参照）。

ここでハンドの現在値ｉ、　Ｔ、　　ｇ＋　　ｈは各関
節角度１と各ロボットアームの長さから求まるが（式は
略す）、偏差Δマは次式で求まる。

ｑ　＝　？　−ｑｌｇ（Ａ７） ここに７は力センサの歪ゲージ電圧ｉより歪電圧／力・
トルク変換行列（Ｔ）を用いて求まる値であり、またｑ
ｌｇはハンドおよびワークの重量に起因する力・トルク
で、それぞれ次式で求まる。

マ＝　（Ｔ）　ｅ　　　　　　　　　　　　（Ａ８）（
Ａ４） ここに、 またハンドに加わる外力ｉはカフィードバック信号であ
り、６軸カセンサより次のように求まる（第１０図参照
）。

（Ａ９） ここにＷはハンドおよびワークの重量、■は重量Ｗの重
心位置ベクトル、Ｔ＝　（ｆ、、ｆ、、ｆ、）Ｔｇ””
　　（ｇｘ　　、　ｇｙ　　、　ｇｚ　　）丁　、　　
Ｈ＝　　（ｈ−、ｈｙ　　。

ｈ、）”である。

以上に従来のロボットの仮想コンプライアンス制御方法
の概要を述べたが、これまでは第９図の原理図より説明
を始めたのでばねＫに吊さげられたハンドの受動的な動
作に主眼があった。しかし実際には第９図のフレームを
動かすことが、とりもなおさず既に述べた位置・姿勢基
準を動かすことになり、これよりハンドに軌道制御およ
び力制御の両方をさせることができる。つまりハンドに
力が加わらないとフレームが動く位置・姿勢の通りにハ
ンドの位置・姿勢が動く軌道制御を行ない、しかし同時
にその最中にハンドに外力が加わると外力を避ける方向
（この避は方はパラメータにより決まる）にハンドが動
く力制御を行ない、そして外力が除かれた後には再びも
との軌道制御を行なう。

この従来の制御方法は運動のパラメータを基本的にハン
ド座標系（Ｈ系）またはベース座標系（Ｂ系）に基づい
て決めていたが、しかし実際の作業に応用する際には改
良すべき点が見える場合がある。たとえば第２図に示す
ようなぼり取りや磨きなどの作業の場合を例に説明する
。ロボットに回転ツール２を持たせて対象物１０のエツ
ジのぼり取りを実行させる時に、回転ツール２と対象物
１０のエツジとの力関係を考えると、軌道に沿った■。

■、■の位置の時の実線で示した座標のように、ロボッ
トのハンド（この場合には回転ツール２）の進行方向と
、対象物１０のエツジ（または進行方向）に垂直でエツ
ジを押し付ける方向と、それらに共に垂直な上方向との
３方向よりなる座標系を考えると便利な場合がある。こ
れをロボットの軌道（運動の方向）に固定の座標である
ので軌道座標系（Ｔ系と略す。ＴはＴｒａｊｅｃｔｏｒ
ｙ　　（軌道）の略）と呼ぶ。

この軌道座標系（Ｔ系）において、主にハンド（回転ツ
ール）の力はたえずエツジ（進行方向）に垂直方向に大
きな力で押し付けられながら運動する必要があり、また
この押付は方向には力を大きくするだけでなく力の微妙
な応答も求められている。一方の進行方向は予め決めら
れたか毎瞬時毎に決めた軌道を力とはあまり関係なしに
正確により速く追従することが要求される。このように
軌道座標系（Ｔ系）の進行方向と押付は方向ではそれぞ
れ目的が異なり、したがって設定する運動のパラメータ
も異なるのが実状である。

ところが従来の制御方法では、主にロボットのハンド（
この場合はハンドに直結している回転ツール２）に固定
の第２図に破線で示したハンド座標系（Ｈ系）で運動の
パラメータを定めている。

これは人間がロボットに動作を教示する時に、−船釣に
はハンドを中心に考えると考え易い場合が多いからであ
る。しかしこの場合にはＴ系と異なり、Ｈ系はロボット
の軌道の進行方向またはツール２の押付は方向とは本質
的に無関係である。さらにロボットのベースに固定のベ
ース座標系（Ｂ系）は−層この進行方向および押付は方
向との関係が薄い。このためロボットのハンド（ツール
）の進行方向と押付は方向とのそれぞれ異なる運動パラ
メータを決めようとすると、別途にＨ系の中に特有の方
向を定めたうえ座標変換を行なうことを前提として運動
のパラメータを決めることが必要となり、直観的でなく
なるため教示する上で不便であってロボットの運動を考
える上で教示ミスを起こし昌い状況にある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、ロボットの軌道が単純な線ではなしに
複雑にカーブしている時でも、たえず進行方向あるいは
押付は方向などを見い出して、その軌道に固有な方向に
特定のパラメータを設定したい場合への配慮がされてお
らず、ロボットに高度な運動を教示する運動パラメータ
の設定時に不便な場合が多いという問題があった。

本発明の目的はロボットの軌道の進行方向が曲線のよう
に各瞬間毎に変るような時にも各瞬間毎に軌道に固有の
座標系を定めて運動特性を教示することにより、多自由
度ロボットの力・位置フィードバック制御ができる多自
由度ロボットの制御方法およびその教示方法を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明による多自由度ロボ
ットの制御方法およびその教示方法は、ロボットの目標
軌道から軌道に固有の座標系である軌道座標系をフレネ
の方法により定め、この軌道座標系に基づいて仮想コン
プライアンス制御にマツチしたばね定数や粘性定数等の
運動特性を指定することにより、多自由度ロボットの力
・位置フィードバック制御を行うようにしたものである
。

〔作用〕

上記多自由度ロボットの制御方法およびその教示方法は
、例えば大槻冨之助著「朝食数学講座１５微分幾何学Ｊ
　　（１９６１年）朝食書店発行の第４頁から第９頁に
論じられているフレネの方法を導入することにより、ロ
ボットの目標軌道から軌道に固有の座標系（Ｔ系）を軌
道の各部で定められるうえ、第２図に示したような一平
面上の軌道だけではなく３次元の任意曲線で構成される
軌道へと適用の範囲を拡大できる可能性があり、ロボッ
トがその各部を通過する時に実行させたいばね定数や粘
性定数等の運動特性を各各部での軌道座標系に基づいて
、その各部毎に事前に指定するかあるいは各部毎のサン
プリング時間毎に指定することにより、仮想コンプライ
アンス制御にマツチさせた多自由度ロボットの力・フィ
ードバック制御が行われる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図から第８図により説明
する。

第１図は本発明による多自由度ロボットの制御方法およ
びその教示方法の一実施例を示すロボットの制御に必要
な座標系のハンド座標系（Ｈ系）およびベース座標系（
Ｂ系）の説明図である。第１図において、−ロボットの
軌道は一般に目標値の集合より構成される。ここでの目
標値とは６次元の値を持ち、ロボット（正確にはロボッ
トハンド１）の取るべき３次元の位置（ｘ、ｙ、ｚ）と
姿勢（θ８．θ７．θ３）から構成される。なお本実施
例では姿勢はθ８．θ７．θ、の代りにロボットハンド
１に固定のハンド座標系（Ｈ系）のｘ、、　ｌ　　ｙ８
　＋　　ＺＨ軸の各方向余弦ｆ、ｇ、ｈを用い、またＨ
系の原点はｉとする。ここでロボットハンド１の位置・
姿勢のｐ、　Ｔ、　ｉ、　Ｔは各３次元の値より成り、
各成分はロボットのベースに固定のベース座標系（Ｂ系
）Ｘｌ１７お、ｚ、を用いて表示する。これよりロボッ
トのハンド１の代りにぼり取り等の時に用いる回転ツー
ル２を付けた場合を例に説明する。

第２図は第１図のロボットに回転ツール２を付けて対象
物１０にぼり取りさせる時を例にとり、破線で示すハン
ド（ツール２）に固定のハンド座標系（Ｈ系）よりも実
線で示す軌道に固定の軌道座標系（Ｔ系）が教示に都合
のよいことを示す説明図である。第２図において、既に
説明したように主に力は軌道の進行方向と直角方向に大
きな力で対象物１０のエツジに押し付けながら運動し、
この方向には力を大きくするだけでなく力の微妙な応答
も要求される一方、軌道の進行方向には予め決められた
軌道や毎瞬時毎に決めた軌道を力とはあまり関係なく正
確により速く追従することが要求される。このようにＴ
系はロボットの軌道方向とハンド（ツール）の押付は方
向とに関係しており、ロボットに運動を教示する時の運
動パラメータの設定に好都合と言える。つぎにフレネの
方法を用いて、ロボットの軌道から軌道に固有の軌道座
標系（Ｔ系）を定め、これを仮想コンプライアンス制御
にマツチさせる方法を説明する。

第３図は第２図のロボットのハンド（ツール）などの軌
道の接線の定義を示す説明図である。第３図において、
フレネの方法によればロボットの目標軌道２０に対して
、 である、ここでｘ（ｔ）、マ（ｔ＋ｈ）は軌道上の各点
の位置ベクトル（第１図のｉに対応）である。

第４図は第２図のロボットのハンド（ツール）などの軌
道の接線と主法線と従法線を示す説明図である。第４図
において、ロボットの目標軌道２゜に対して、 従法線：　ｔ　Ｘ　Ｔ　　　　　　　　　　　　（２）
主法線：　（ｃｘ＊）ｘｔ　　　　　　　　（３）ここ
で、 である。

これらの接線と主法線と従法線のベクトルの式（１）　
、　（２）　、　（３）の各単位ベクトルを方向余弦と
する座標系を軌道座標系（Ｔ系）とする。こうしてＴ系
の”　＋　　３’ｔ　Ｉ　　Ｚｔ軸の方向余弦は各々、
マ ｈｚ＝ｆｔＸｇｔ　　　　　　（主法線方向）（３）’
である。またＴ系の原点はＰｔとする。このＰｔ＋Ｔ　
ｔ　＋　　ｇ　ｔ　＋　　ｈ　ｔは共にＢ系で表示した
３次元ベクトルである。

第５図は第２図のロボットのハンド（ツール）などの軌
道が目標値の集合であることを示す説明図である。第５
図において、ロボットの実際の目標軌道２０は目標値（
Ｐｒ　、Ｔｒ　２ｇｒ　−ｈ、）の集合より成立してい
る。この目標値はロボットの現在値（（ｐ、Ｔ、ｇ、ｈ
）に対応して決められている。つまり目標値にロボット
が達したとすると、その時にはｆ）＝Ｐｒ　、Ｔ＝Ｔｒ
　、ｇ＝ｇｒ　。

ｈ＝ｈ、の値をとる。第５図のｎは軌道２０上の目標値
の順序を示し、目標値の始点１および終点Ｎとして、 １≦ｎ≦Ｎ である。またこの目標値はロボットが運動を開始する前
に事前に決まっている方法もあり、また概要が決まって
いても正確には運動の各瞬間ごとに決める方法もあるが
、いずれの場合にも本制御方法の適用が可能である。つ
ぎにｎの時点で次の時点ｎ＋１に対する運動状態を決め
る場合を説明する。ここでまずフレネの式をディジタル
化する例を示す。

第６図は第５図の軌道の目標値からフレネの方法でＴ系
を作る方法を示す説明図である。第６図において、第５
図の一部を取り出して第６図のように表示すると、フレ
ネの式を次式のようにディジタル化できる。

Ｔｔ　＝＊、ｌ （１１） 式（１０）　、　（１２）より、 である。式（２０）〜（２３）より、 Ｔｔ−文、１（２４） ）１　ｔ　　＝Ｔｔ　　Ｘ　ｇ　ｔ （１４） と決まる。

フレネの式をディジタル化する例は、これ以外にも次の
ように重み平均をつける場合も考えられる。

文ｎ　＝ａ　Ｂ　Ｔ＠　＋　ａ　１ｌ−１ｔｎ−＋　＋
　・・”・・・・’・＋　ａ　１１−１１　ｔｌｌ−＠
　　　　　（２０）ここにａｎ　＋　　ａＲ−１＋　・
・・・・・１　　ａ　Ｒ−＠は正数で、ａ、１＋ａｌｌ
−ｒ＋・・・−・−＋ａｎ−ｖａ＝１　　　　（２１）
である。

Ｙ１１＝＝ｂ、Ｔゎ＋ｂ　１１−１　ｙ、−、十・・・
・・・・・・・・・ｂ、−１ＩＴ、−、（２２）ここに
ｂ−、ｂ−＋　、・・・・・・、　　ｂｌｌ−１１１は
正数で、ｂ、　＋ｂ、ｌ−、＋・・・・・・＋ｂ、１−
、＝１　　　　（２３）■−＝　Ｔｔ　　Ｘ　ｇ　ｔ　
　　　　　　　　　　　　　（２６）と決める。この方
法のほうが安定性が高くてノイズに強いが計算量が増大
する。

ここでいずれのディジタル化の方法をとっても、目標値
からＴ系が決まったら、この軌道座標系（Ｔ系）で運動
のパラメータ（ＭＬ）　、　（ＫＬ）　、　（ｃｔ〕を
決める。ここに（Ｍｔ）　、（ＫＪ　、　（Ｃｔ）は６
行６列の行列であり、第９図に示したような振動の質量
とばね定数と粘性定数を表わす行列である（式（５１）
参照）。以上の手順で本実施例に必要な軌道に固有の座
標系（Ｔ系）すなわちｆ’　ｔ　＋　Ｔｔ　＊ｇｔ＋ｈ
ｔの定め方を示し、またこのＴ系での運動のパラメータ
（ＭＬ）　、　（ＫＬ）　、　（Ｃｔ）の定めることも
述べた。　なおＨ系におけるロボットハンドへの外力ｉ
は力センサ等より検出され、ここでの１は並進力と回転
力を示す６次元ベクトルである（第９図参照）。またロ
ボットハンドの目標値（ｐｒ、Ｔｒ、ｇｒ＋　　ｈｒ）
と現在値（ｐ、Ｔ。

ｉ、■）の偏差Δマは式（３１）で示される（式（Ａ４
）参照）。ここでΔマは並進の偏差と回転の偏差を示す
６次元ベクトルである。

ここに、 （３５） となる。

ここで本実施例のＴ系による仮想コンプライアンス制御
は式（５１）を基礎式として、実際には式（５２）を用
いて毎回に式（５２）を計算することにより、その瞬間
でのロボット（ロボットハンド）の速度の目標値を計算
している。

ｐ＝２ｔａｎ−”Ｔ−Ｔ、−２（π・Ｔ）・＋１（３３
） である。これらの外力ｉと偏差ΔマをＴ系表示の外カニ
、と偏差Δマ、に直すと、 （３４） （Ｃｔ　　）　　ｖｔ　　　　　　　　（５１）ここで
■、は並進と回転の速度をＴ系で表わす６次元ベクトル
である。式（５１）をＶｔについて解いて離散値系で表
示すると、 Ｖｔ、、＝Δｔ　（ＭＬ）−”　（Ｑｉゎ−＋　　（Ｋ
ｔ）Δマ２，７−〇＋（（１）−Δｔ　（ＭＪ”　（Ｃ
ｔ））　ＶＩＭ−１（５２） となる。ここでΔｔはサンプリング時間、サフィックス
ｎはその順番、（１）は６行６列のマトリックスを示す
。つぎにこのＶｔ、ｎはｎ時点の目標値Ｐｒ＊ｎ　ｒ　
　ｆ　ｒ＋ｎ　ｒ　　ｇｒ＋ｓ＋　　ｈｒ＊に向かいつ
つロボットに運動パラメータ（ＭＬ）　（Ｋｔ）　（Ｃ
ｔ）を実行させるために次の瞬間にロボットが実行すべ
き速度指令値をＴ系で表示したものであるから、このＶ
　ｔ、ｎを各関節のモータの回転速度指令値すに次式に
より変換することが必要である。

ここで（Ｊ　、）は６行６列のヤコビアン行列であり、
これは各瞬間毎にロボットの各部の長さと位置より通常
の方法が算出される。これらの一連の手順を第７図でま
とめて示しである。

第７図は本発明による多自由度ロボットの制御方法およ
びその教示方法の一実施例を示すロボット制御の全体的
な流れの制御系ブロック図である。

第７図において、まずロボットアーム３１の先端のロボ
ットハンド３２の６軸カセンサ３３よりカフィードバッ
ク信号Ｑｔが検出され、またエンコーダ３４およびカウ
ンタ３５より位置フィードバック信号Δマ、が検出され
る。同時に目標値９　ｒ　、　Ｔｒ　。

ｇｒ、ｈｒの集合である目標軌道より、軌道に固定の座
標系（Ｔ系）が各瞬間毎に制御部３８で定められる。ま
た予め運動パラメータ（Ｍｔ）、（Ｋｔ）。

（’Ｃｔ）が定められているが、これらを計算して以上
の条件を満足するためにロボット（ロボットハンド３２
）が次の瞬間にとるべき各モータ３７およびアンプ３６
への速度指令値すが制御部３８で計算される。このよう
な一連の第７図に示した流れを毎瞬間つまり毎サンプリ
ングタイムごとに制御部３８で計算実行することによっ
て、軌道座標系（Ｔ系）によるロボットの仮想コンプラ
イアンス制御が可能となる。

第８図は第７図のロボット制御のより詳細な制御構成お
よび流れを示す制御系ブロック図である。

第８図において、本実施例の制御構成をより詳細に従来
例との違いも第１０図と比較できるように説明する。ま
ず目標値Ｐｒ　、Ｔｒ　、ｇｒ　、ｈｒはロボットハン
ド３２（ロボットハンド１またはツール２）の位置・姿
勢基準値であるが、これは位置・姿勢基準値の集合すな
わち位置・姿勢目標値の集合で、つまり目標軌道と考え
る。この目標軌道からロボットの動作前に事前にまたは
動作中にリアルタイムで軌道座標系（Ｔ系）の各軸の方
向余弦Ｔｔ　　（接線方向）とｇｔ　　（従法線方向）
とｈｔ　　（主法線方向）および原点ｐｔが求まる。こ
の求める方法の例としては式（１０）〜式（１４）のよ
うに１つづつ定める方法もあれば、式（２０）〜式（２
６）のように適度ないくつかのまとまりを考え、それら
に適度な重み付けをして定める方法が考えられる。その
前者は計算量が少なくて、後者は安定性が高いことに特
徴がある。またロボットの動作前に求める方法と動作中
に求める方法の両者が考えられるが、前者は事前に定め
ておくので動作中における変更（例えば学習に基づく目
標軌道の変更）はできない。しかしリアルタイムで計算
する必要がないので、ロボットの１サンプリング時間Δ
ｔを長くすることはできない。一方の後者はその逆で動
作中における変更等の融通がきくが、サンプリングタイ
ムで実行すべき計算量が多くなるのはやむおえない、し
かしこの問題は計算機の処理時間が短縮されるにしたが
って解決される。

第８図からもわかるようにハンド座標系に基づいた位置
フィードバック信号Δマおよびカフィードバック信号冗
を算出するまでは第１０図の従来方法と基本的には変わ
りない。ロボットのエンコーダおよびカウンタからの各
関節角度１とロボットの各部の長さよりハンドルの位置
・姿勢現在値ｉ。

Ｔ、ｉ、Ｔを算出しく式略す）、これより位置フィード
バック信号Δマを式（３１）〜式（３３）から求める。

また６軸カセンサからの出力ｉよりカフィードバック信
号ｉを式（Ａ７）〜式（Ａ９）から求める。つぎに本制
御方法の最大の特徴である軌道に固有の座標系（Ｔ系）
で運動特性つまり運動のパラメータを変えられるために
は、Ｔ系に基づいた〔Ｍ〕。

（Ｋ）、（Ｃ）すなわち（Ｍｔ）、　　（Ｋｔ）、　　
（ｃｔ）。

を定めることが必要となる。このため位置フィードパツ
ク信号Δマもカフィードバック信号ｉもＴ系に基づいた
値Δマｔ＋Ｑｔに変換する必要があり、この変換をそれ
ぞれ式（３５）、式（３４）により行なう、こうしてＴ
系で各値（Ｍｔ）、　　（Ｋｔ）、　　（ｃｔ）。

ΔＸｔｖＱｔが揃った後に、式（５２）によってＴ系で
速度指令値Ｖｔを求める。ついでこの速度指令値Ｖ、を
式（５３）によってモータへの角速度指令値すに変換す
る。上記のように本制御方法の制御構成および計算手順
をまとめることができる。

なお本実施例の多自由度ロボットの制御方法に関わる教
示方法として、ロボットの目標軌道が直線の部分では速
く、軌道が曲線の部分では遅く指定することができる。

また目標軌道が平面内にあり、軌道の進行方向にはばね
定数〔Ｋｔ〕をωに指定して位置制御とし、曲率半径方
向にはばね定数〔Ｋ、〕を正数に指定して力制御とする
ことができる。さらに目標軌道が平面内にあり、軌道の
進行方向には粘性定数（Ｃｔ）を小さく指定して遅れや
定常偏差を小さくし、曲率半径方向には粘性定数〔Ｃｔ
〕を大きく指定して安定性を増加させる制御とすること
ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ロボットの軌道に固定の座標系で運動
の諸パラメータが設定できることになるので、軌道に固
有の運動やまた軌道が対象物の形と強い関係があるため
対象物の形状にあったきめ細い運動を容易に設定できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すロボット制御の座標系
の説明図、第２図は第１図のロボットのぼり取り時の軌
道座標系の説明図、第３図は第２図の軌道の接線の定義
の説明図、第４図は第２図の軌道の接線と主法線と従法
線の説明図、第５図は第２図の軌道の目標値の説明図、
第６図は第５図の目標値からフレネの方法で軌道座標系
を作る方法の説明図、第７図は本発明の一実施例を示す
ロボット制御の全体的な流れのブロック図、第８図は第
７図の制御構成および手順のブロック図、第９図は従来
例のロボット仮想コンプライアンス制御の原理説明図、
第１０図は第９図の制御ブロック図である。 １・・・ロボットハンド、２・・・ぼり取り回転ツール
、１０・・・ぼり取り対象物、２０・・・ロボットの目
標軌道、３１・・・ロボットアーム、３２・・・ロボッ
トハンド、３３・・・力センサ、３４・・・エンコーダ
、３５・・・カウンタ、３６・・・アンプ、３７・・・
モータ、３８・・・制御部。 第　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多自由度ロボットの力・位置フィードバック制御方
   法において、ロボットの目標軌道に固有の座標系である
   軌道座標系を軌道の各部で定め、ロボットがその部分を
   通過する時に実行させたいばね定数および粘性定数等の
   運動特性をその部分での軌道座標系に基づいて軌道の各
   部毎に事前に指定することにより、ロボットの力・位置
   フィードバック制御を行なうことを特徴とする多自由度
   ロボットの制御方法。 ２、多自由度ロボットの力・位置フィードバック制御方
   法において、ロボットの目標軌道に固有の座標系である
   軌道座標系を軌道の各部で定め、ロボットがその部分を
   通過する時に実行させたいばね定数および粘性定数等の
   運動特性をその部分での軌道座標系に基づいて軌道の各
   部毎のサンプリング時間毎に指定することにより、ロボ
   ットの力・位置フィードバック制御を行なうことを特徴
   とする多自由度ロボットの制御方法。 ３、ロボットの速度を目標軌道が直線の部分では速く、
   軌道が曲線の部分では遅く指定できることを特徴とする
   請求項１または請求項２記載の多自由度ロボットの制御
   方法における教示方法。 ４、ロボットの目標軌道が平面内にあり、その軌道の進
   行方向にはばね定数を無限大に指定して位置制御とし、
   曲率半径方向にはばね定数を正数に指定して力制御とす
   ることができることを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載の多自由度ロボットの制御方法における教示方法
   。 ５、ロボットの目標軌道が平面内にあり、その軌道の進
   行方向には粘性定数を小さく指定して遅れや定常偏差を
   小さくし、曲率半径方向には粘性定数を大きく指定して
   安定性を増加させる制御とすることができることを特徴
   とする請求項１または請求項２記載の多自由度ロボット
   の制御方法における教示方法。