JPH0441189A - 関節形マニピュレータの制御装置 - Google Patents
関節形マニピュレータの制御装置Info
- Publication number
- JPH0441189A JPH0441189A JP14455990A JP14455990A JPH0441189A JP H0441189 A JPH0441189 A JP H0441189A JP 14455990 A JP14455990 A JP 14455990A JP 14455990 A JP14455990 A JP 14455990A JP H0441189 A JPH0441189 A JP H0441189A
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- speed
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- joint
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- Pending
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 8
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 210000002310 elbow joint Anatomy 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 210000000323 shoulder joint Anatomy 0.000 description 1
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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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、関節形マニピュレータに適用する刺部装置に
関する。
関する。
〈従来の技術〉
関節形マニピュレータとは人間の腕に似た形をしており
肩関節や肘関節がある。また、このマニピュレータの手
先にはグリッパが設けられ、これが人間の手に相当する
。
肩関節や肘関節がある。また、このマニピュレータの手
先にはグリッパが設けられ、これが人間の手に相当する
。
また、かかる関節形マニピュレータの各関節には関節の
回転角度を検出する角度センサ、および関節を駆動する
ためのアクチユエータ、また手首部分には手先に加わっ
た力を検出するための力センサがそれぞれ備えられてい
る。
回転角度を検出する角度センサ、および関節を駆動する
ためのアクチユエータ、また手首部分には手先に加わっ
た力を検出するための力センサがそれぞれ備えられてい
る。
従来の技術としては、第２図に示す構成のものが上げら
れる。この第２図では各関節のトルクが指令として与え
られる関節形マニピユレータを対象としている。以下、
位置制御より順に説明する。すなわち、角度センサ１３
．１４，１５の信号は、角度・位置変換手段７によって
３次元空間上の直交座標系４゜からみた位置に変換され
る。この位置と目標位置との位置偏差が減算手段５０に
より求められ、位置制御方向選択手段１へ入力され、位
置制御を行う方向の位置偏差のみが速度分解手段３へ出
力される。速度分解手段３で位置偏差は角度偏差に変換
されこれが位置制御手段５に出力される。位置制御手段
５で角度偏差を修正するための修正トルクが求められる
。一方、力制御については、力センサ１６の信号は、力
変換手段８によって、３次元空間上の直交座標系４０か
らみた力に変換される。この力と目標力との刃傷差は力
ｍ一方向選択手段２へ入力され、力制御を行う方向の力
偏差のみが力・トルク変換手段４へ出力される。力・ト
ルク変換手段４で力偏差はトルク偏差に変換され、これ
がトルク制御手段６に出力される。トルク制御手段６で
トルク偏差を修正するための修正トルクが求められる。
れる。この第２図では各関節のトルクが指令として与え
られる関節形マニピユレータを対象としている。以下、
位置制御より順に説明する。すなわち、角度センサ１３
．１４，１５の信号は、角度・位置変換手段７によって
３次元空間上の直交座標系４゜からみた位置に変換され
る。この位置と目標位置との位置偏差が減算手段５０に
より求められ、位置制御方向選択手段１へ入力され、位
置制御を行う方向の位置偏差のみが速度分解手段３へ出
力される。速度分解手段３で位置偏差は角度偏差に変換
されこれが位置制御手段５に出力される。位置制御手段
５で角度偏差を修正するための修正トルクが求められる
。一方、力制御については、力センサ１６の信号は、力
変換手段８によって、３次元空間上の直交座標系４０か
らみた力に変換される。この力と目標力との刃傷差は力
ｍ一方向選択手段２へ入力され、力制御を行う方向の力
偏差のみが力・トルク変換手段４へ出力される。力・ト
ルク変換手段４で力偏差はトルク偏差に変換され、これ
がトルク制御手段６に出力される。トルク制御手段６で
トルク偏差を修正するための修正トルクが求められる。
これら角度偏差およびトルク偏差を修正するためのトル
クの和が加算手段６ｏで求められ、各軸のトルク入力形
サーボアンプ１９に送られ、各関節のアクチュエータ１
０．１１．１２を駆動することにより手先の位置あるい
は力が目標位置あるいは目標力と一致するように位置と
力が同時にａｍされる。
クの和が加算手段６ｏで求められ、各軸のトルク入力形
サーボアンプ１９に送られ、各関節のアクチュエータ１
０．１１．１２を駆動することにより手先の位置あるい
は力が目標位置あるいは目標力と一致するように位置と
力が同時にａｍされる。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、上述の位置制御及び力制御においては目
標位置や目標力との一致を目差すことになるのであるが
、マニピュレータのアクチユエータは一般に減速器を伴
うものが多く、この減速器の摩擦により高精度な力制御
が行ないにくいという１ｇ１Ｗ１がある。
標位置や目標力との一致を目差すことになるのであるが
、マニピュレータのアクチユエータは一般に減速器を伴
うものが多く、この減速器の摩擦により高精度な力制御
が行ないにくいという１ｇ１Ｗ１がある。
また、各関節にはマニピュレータ自身の自重トルクが加
わるが、この自重トルクによって関節の角度が同様に目
標値よりずれてしまうことがあり、やはり高精度な制御
ができにくい。
わるが、この自重トルクによって関節の角度が同様に目
標値よりずれてしまうことがあり、やはり高精度な制御
ができにくい。
本発明は、上述の欠点に鑑み高精度な制御を行なうよう
にした関節形マニピュレータの制御装置の提供を目的と
する。
にした関節形マニピュレータの制御装置の提供を目的と
する。
く課題を解決するための手段〉
上述の目的を達成する本発明は、各関節に角度センサを
備え手首に力センサを備えた関節形マニピュレータにお
いて、直交座標系における各方向の位置目標値及び力目
標値と、角度センサ及び力センサからの実際の位置測定
値及び力測定値との差を求める減算手段を備え、目標値
とのずれから修正速度を得る割部手段を備え、この修正
速度を各関節の回転速度に変換するよう速度分解する速
度分解手段を備え、この回転速度を指令として各関節を
方向別に力及び位置同時制御することを特徴とする。
備え手首に力センサを備えた関節形マニピュレータにお
いて、直交座標系における各方向の位置目標値及び力目
標値と、角度センサ及び力センサからの実際の位置測定
値及び力測定値との差を求める減算手段を備え、目標値
とのずれから修正速度を得る割部手段を備え、この修正
速度を各関節の回転速度に変換するよう速度分解する速
度分解手段を備え、この回転速度を指令として各関節を
方向別に力及び位置同時制御することを特徴とする。
〈作 用〉
関節形マニピュレータの各関節の指令が速度となるよう
に変更し、各関節の回転速度が指令として与えられる関
節形マニピュレータを対象に制御装置を構成し、制御装
置では、関節形マニピュレータに設けられた直交座標系
の各方向の位置や力の目標値と角度センサや力センサか
らの実際の位置や力の測定値との差を減算手段により求
め、目標値とのずれを計算し、このずれを修正するため
の修正速度を求め、この修正速度を速度分解手段により
速度分解し、マニピュレータの各関節の回転速度に変換
しこの回転速度を指令として関節形マニピュレータを駆
動する。
に変更し、各関節の回転速度が指令として与えられる関
節形マニピュレータを対象に制御装置を構成し、制御装
置では、関節形マニピュレータに設けられた直交座標系
の各方向の位置や力の目標値と角度センサや力センサか
らの実際の位置や力の測定値との差を減算手段により求
め、目標値とのずれを計算し、このずれを修正するため
の修正速度を求め、この修正速度を速度分解手段により
速度分解し、マニピュレータの各関節の回転速度に変換
しこの回転速度を指令として関節形マニピュレータを駆
動する。
この結果、各関節の速度が指令であるので指令がＯの場
合速度＝０すなわち、マニピュレータの各関節は静止し
たままとなる。
合速度＝０すなわち、マニピュレータの各関節は静止し
たままとなる。
したがって、マニピュレータ自身の自重トルクが加わっ
てもこの自重トルクによって関節の角度が目標値よりず
れることはない。
てもこの自重トルクによって関節の角度が目標値よりず
れることはない。
また、微小な速度指令に対して微小な速度で各関節が回
転するので摩擦の影響を大幅に軽減することが可能とな
り高精度な力制御が行える。
転するので摩擦の影響を大幅に軽減することが可能とな
り高精度な力制御が行える。
く実 施 例〉
ここで、第１図を参照して本発明の実施例を説明する。
なお、第２図と同一部分には同符号を付す。
関節形マニピユレータ２０の各関節には、関節の回転角
度を検出する角度センサ１３゜１４．１５および関節を
駆動するためのアクチュエータ１０，１１．１２が設け
られている。また手首部分には手先に加わった力を検出
するための力センサ１６が設けられている。
度を検出する角度センサ１３゜１４．１５および関節を
駆動するためのアクチュエータ１０，１１．１２が設け
られている。また手首部分には手先に加わった力を検出
するための力センサ１６が設けられている。
各関節のアクチュエータ１０，１１．１２は、速度入力
形サーボアンプ９接続されこれにより駆動される。すな
わち関節形マニピュレータ２０は、各関節の速度指令に
より駆動される。
形サーボアンプ９接続されこれにより駆動される。すな
わち関節形マニピュレータ２０は、各関節の速度指令に
より駆動される。
息下、位置制御よ吟順に説明する。角度センサ１３，１
４，１５の信号は、角度・位置変換手段７によって３次
元空間上の直交座標系４０からみた位置に変換される。
４，１５の信号は、角度・位置変換手段７によって３次
元空間上の直交座標系４０からみた位置に変換される。
この位置と目標位置との位置偏差が、減算手段５０で求
められ、位置制御方向選択手段１へ入力され、ここでは
位置制御を行う方向の位置偏差のみが位置制御手段５へ
出力される。位置制御手段５では位置輪差を修正するた
めの修正速度が求められる。
められ、位置制御方向選択手段１へ入力され、ここでは
位置制御を行う方向の位置偏差のみが位置制御手段５へ
出力される。位置制御手段５では位置輪差を修正するた
めの修正速度が求められる。
一方、力制御については、力センサ１６の信号は力変換
手段８によって３次元空間上の直交座標系４０からみた
力に変換される。この力と目標力との力偏差が減算手段
５０により求められ、力１＃ｉｍ方向選択手段２へ入力
され、ここで力制御を行う方向の力偏差のみが力制智手
段３０に出力される。力制御手段３０で、力偏差を修正
するための修正速度が求められる。
手段８によって３次元空間上の直交座標系４０からみた
力に変換される。この力と目標力との力偏差が減算手段
５０により求められ、力１＃ｉｍ方向選択手段２へ入力
され、ここで力制御を行う方向の力偏差のみが力制智手
段３０に出力される。力制御手段３０で、力偏差を修正
するための修正速度が求められる。
これら位置制御手段５、力ａｉｉａ手段３０からの修正
速度の和が加算手段６０で求められ、速度分解手段３へ
出力される。速度分解手段３では修正速度は各関節への
修正角速度・＼変換される。各軸の修正角速度は、速度
入力形サーボアンプ９へ送られ、各関節のアクチュエー
タ１０，１１，１２を駆動することにより、手先の位置
あるいは力が目標位置と、るいは目標力と一致するよう
に位置と力が同時に制御される。
速度の和が加算手段６０で求められ、速度分解手段３へ
出力される。速度分解手段３では修正速度は各関節への
修正角速度・＼変換される。各軸の修正角速度は、速度
入力形サーボアンプ９へ送られ、各関節のアクチュエー
タ１０，１１，１２を駆動することにより、手先の位置
あるいは力が目標位置と、るいは目標力と一致するよう
に位置と力が同時に制御される。
このように、各関節の制御を速度指令に変更して回転速
度を指令として与えることになるので、速度が０であれ
ば静止したままの状態となり、翻えって自重トルクが加
わっても関節角が動いてずれることもなく、また、減速
器の摩擦等があって微小速度が生じてもそれに応じて各
関節が回転することになる。
度を指令として与えることになるので、速度が０であれ
ば静止したままの状態となり、翻えって自重トルクが加
わっても関節角が動いてずれることもなく、また、減速
器の摩擦等があって微小速度が生じてもそれに応じて各
関節が回転することになる。
〈発明の効果〉
以上説明したように本発明によれば、速度を入力とする
関節形マニピュレータに対して位置及び力の同時制御を
実現することにより、マニピュレータ自身の自重トルク
や摩擦の影響を受けにくい高精度な制御が可能となる。
関節形マニピュレータに対して位置及び力の同時制御を
実現することにより、マニピュレータ自身の自重トルク
や摩擦の影響を受けにくい高精度な制御が可能となる。
第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は従来
例のブロック図である。 図 中、 ３は速度分解手段、 ５は位置制御手段、 ９は速度入力サーボアンプ、 １０．１１，１２はアクチュエータ、 １３．１４，１５は角度センサ、 ３０は力制御手段、 ５０は減算手段、 ６０は加算手段である。 特 許 出 願 人 三菱重工業株式会社 代 理 人
例のブロック図である。 図 中、 ３は速度分解手段、 ５は位置制御手段、 ９は速度入力サーボアンプ、 １０．１１，１２はアクチュエータ、 １３．１４，１５は角度センサ、 ３０は力制御手段、 ５０は減算手段、 ６０は加算手段である。 特 許 出 願 人 三菱重工業株式会社 代 理 人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 各関節に角度センサを備え手首に力センサを備えた関節
形マニピュレータにおいて、 直交座標系における各方向の位置目標値及び力目標値と
、角度センサ及び力センサからの実際の位置測定値及び
力測定値との差を求める減算手段を備え、 目標値とのずれから修正速度を得る制御手段を備え、 この修正速度を各関節の回転速度に変換するよう速度分
解する速度分解手段を備え、 この回転速度を指令として各関節を方向別に力及び位置
同時制御する、 ことを特徴とする関節形マニピュレータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14455990A JPH0441189A (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | 関節形マニピュレータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14455990A JPH0441189A (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | 関節形マニピュレータの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0441189A true JPH0441189A (ja) | 1992-02-12 |
Family
ID=15365079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14455990A Pending JPH0441189A (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | 関節形マニピュレータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0441189A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6540473B2 (en) * | 1996-10-18 | 2003-04-01 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot vehicle for hot-line job |
| JP2005517534A (ja) * | 2002-02-20 | 2005-06-16 | ニューフレイ リミテッド ライアビリティ カンパニー | 短時間アーク溶接システム及び方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01234182A (ja) * | 1988-03-15 | 1989-09-19 | Fujitsu Ltd | マニピュレータの制御装置 |
-
1990
- 1990-06-04 JP JP14455990A patent/JPH0441189A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01234182A (ja) * | 1988-03-15 | 1989-09-19 | Fujitsu Ltd | マニピュレータの制御装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6540473B2 (en) * | 1996-10-18 | 2003-04-01 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot vehicle for hot-line job |
| JP2005517534A (ja) * | 2002-02-20 | 2005-06-16 | ニューフレイ リミテッド ライアビリティ カンパニー | 短時間アーク溶接システム及び方法 |
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