JPH05177562A - 遠隔操作型はめ合い作業ロボット - Google Patents
遠隔操作型はめ合い作業ロボットInfo
- Publication number
- JPH05177562A JPH05177562A JP3345788A JP34578891A JPH05177562A JP H05177562 A JPH05177562 A JP H05177562A JP 3345788 A JP3345788 A JP 3345788A JP 34578891 A JP34578891 A JP 34578891A JP H05177562 A JPH05177562 A JP H05177562A
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- JP
- Japan
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- arm
- force
- control
- robot
- joint
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- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】マニピュレータ１は、関節要素７をマニピュレ
ータ２の関節８に結合し、制御装置は、関節要素７を関
節８の結合位置に引きつける第１の制御機構をもつ。結
合時の力Ｆは６分力センサ６によって検出され、その力
Ｆが減じる方向にアームを動作させる第２の制御機構を
もつ。この制御機構は、関節結合力を減じる作用をす
る。制御周期の数十倍長い時定数をもつ積分器１５によ
って、目標結合力Ｆｄと力Ｆとの差を積分して、アーム
を動作させる第３の制御機構をもつ。 【効果】結合対象の位置ずれが大きくとも、また系のコ
ンプライアンスが未知でかつ変化しても、安定、かつ、
自動的に部品を結合できる。
ータ２の関節８に結合し、制御装置は、関節要素７を関
節８の結合位置に引きつける第１の制御機構をもつ。結
合時の力Ｆは６分力センサ６によって検出され、その力
Ｆが減じる方向にアームを動作させる第２の制御機構を
もつ。この制御機構は、関節結合力を減じる作用をす
る。制御周期の数十倍長い時定数をもつ積分器１５によ
って、目標結合力Ｆｄと力Ｆとの差を積分して、アーム
を動作させる第３の制御機構をもつ。 【効果】結合対象の位置ずれが大きくとも、また系のコ
ンプライアンスが未知でかつ変化しても、安定、かつ、
自動的に部品を結合できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、組立作業に伴う部品の
結合を遠隔操作で円滑に行うのに好適なロボットに関す
る。
結合を遠隔操作で円滑に行うのに好適なロボットに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、原子力関連施設の遠隔操作で保守
作業を実行するマニピュレータは、特開昭60−161081号
公報に記載されている。この公知例では、人がマスタア
ームと呼ばれるマニピュレータを操作して、スレーブマ
ニピュレータを遠隔操縦する。この時、外部からスレー
ブアームに加わっている力をマスタアームに帰還制御す
ることで、人がスレーブアームに加わっている力を反力
の形で感じとりながら制御する。この力帰還のため、マ
スタ，スレーブ両アームの関節軸にトルク検出器を装着
してある。
作業を実行するマニピュレータは、特開昭60−161081号
公報に記載されている。この公知例では、人がマスタア
ームと呼ばれるマニピュレータを操作して、スレーブマ
ニピュレータを遠隔操縦する。この時、外部からスレー
ブアームに加わっている力をマスタアームに帰還制御す
ることで、人がスレーブアームに加わっている力を反力
の形で感じとりながら制御する。この力帰還のため、マ
スタ，スレーブ両アームの関節軸にトルク検出器を装着
してある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】マニピュレータを遠隔
操作することで組立作業を実行する場合、一方の部品を
他の部品に結合する作業が必要になる。この結合作業で
は、アームの先端の位置・姿勢をそれぞれ３次元的に正
確に位置決めすることが要求される。操作者が、この６
次元の位置を正確に知ることは難しく、作業が困難であ
った。また、運良くスレーブアームの先端を結合面の近
くに位置決めできたとしても、スレーブアームに加わっ
ている反力を感じとるだけでは円滑な結合は困難であ
る。なぜならば、操作者は、反力により結合に対する挿
入抵抗は感じとることができるが、どの方向に力を加え
たら良いか、正確に判らないからである。
操作することで組立作業を実行する場合、一方の部品を
他の部品に結合する作業が必要になる。この結合作業で
は、アームの先端の位置・姿勢をそれぞれ３次元的に正
確に位置決めすることが要求される。操作者が、この６
次元の位置を正確に知ることは難しく、作業が困難であ
った。また、運良くスレーブアームの先端を結合面の近
くに位置決めできたとしても、スレーブアームに加わっ
ている反力を感じとるだけでは円滑な結合は困難であ
る。なぜならば、操作者は、反力により結合に対する挿
入抵抗は感じとることができるが、どの方向に力を加え
たら良いか、正確に判らないからである。
【０００４】さらに、結合をする部品は、一般に剛性が
高いので、操作者がわずかに位置を変えただけで大きな
反作用の力が発生する結果、アームの制御系が発振する
という問題点もあった。
高いので、操作者がわずかに位置を変えただけで大きな
反作用の力が発生する結果、アームの制御系が発振する
という問題点もあった。
【０００５】本発明の第１の目的は、結合対象の位置ず
れが大きくても自動的に部品をはめ合わすことができる
マニピュレータを提供することにある。第２の目的は、
結合対象が変わっても安定な制御系を提供することにあ
る。
れが大きくても自動的に部品をはめ合わすことができる
マニピュレータを提供することにある。第２の目的は、
結合対象が変わっても安定な制御系を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めに、アームに位置及び力のそれぞれ６次元情報を検出
する手段を設け、アームの目標位置を提供する機構と、
アームに仮想的なばね力を発生させる制御機構と、力の
６次元情報と目標力情報との誤差を制御周期に比べて十
分に長い時定数で積分する機構とでアーム制御装置を構
成する。
めに、アームに位置及び力のそれぞれ６次元情報を検出
する手段を設け、アームの目標位置を提供する機構と、
アームに仮想的なばね力を発生させる制御機構と、力の
６次元情報と目標力情報との誤差を制御周期に比べて十
分に長い時定数で積分する機構とでアーム制御装置を構
成する。
【０００７】第２の目的を達成するために、アームと結
合が行われる部品との干渉で生じる系のコンプライアン
スを推定する機構と、制御系の安定性を判別する機構
と、制御系のパラメータである位置ゲインと制御コンプ
ライアンスを変化させる機構とを制御装置に設ける。
合が行われる部品との干渉で生じる系のコンプライアン
スを推定する機構と、制御系の安定性を判別する機構
と、制御系のパラメータである位置ゲインと制御コンプ
ライアンスを変化させる機構とを制御装置に設ける。
【０００８】
【作用】アームが把持する部品を第１の部品とし、第１
部品をはめ合わせる部品を第２の部品と呼ぶことにす
る。アームの目標位置は、第１の部品が第２の部品には
め合う位置に設定する。この目標位置を原点として仮想
的なばね力が発生するように、第１の駆動力をアームに
発生させる。同時に、力検出手段で検出された挿入方向
の力成分が一定の値になるように、第２の駆動力をアー
ムに発生させる。且つ、残りの５次元の力成分が減じる
方向に、その大きさに応じて、第３の駆動力をアームに
発生させる。
部品をはめ合わせる部品を第２の部品と呼ぶことにす
る。アームの目標位置は、第１の部品が第２の部品には
め合う位置に設定する。この目標位置を原点として仮想
的なばね力が発生するように、第１の駆動力をアームに
発生させる。同時に、力検出手段で検出された挿入方向
の力成分が一定の値になるように、第２の駆動力をアー
ムに発生させる。且つ、残りの５次元の力成分が減じる
方向に、その大きさに応じて、第３の駆動力をアームに
発生させる。
【０００９】この結果、アームは、第２の部品と接触し
ていない間は、第１の駆動力によって第２の部品に接近
する。第２の部品と接触すると、アームは、第２の駆動
力によって、第１の部品を第２の部品にはめる動作をす
る。この時、第１の部品と第２の部品の位置が少しずれ
ていても、アームは、第３の駆動力によって、部品の挿
入方向の接触力が小さくなる方向に逃げる動作をするの
で、この位置ずれを自動修正でき、第１の部品を第２の
部品に円滑に挿入できる。
ていない間は、第１の駆動力によって第２の部品に接近
する。第２の部品と接触すると、アームは、第２の駆動
力によって、第１の部品を第２の部品にはめる動作をす
る。この時、第１の部品と第２の部品の位置が少しずれ
ていても、アームは、第３の駆動力によって、部品の挿
入方向の接触力が小さくなる方向に逃げる動作をするの
で、この位置ずれを自動修正でき、第１の部品を第２の
部品に円滑に挿入できる。
【００１０】位置ずれが大きく、第１の部品と第２の部
品が結合位置からずれた位置で接触して静止した場合、
一定値で押しつける力の誤差が積分され、第２のアーム
駆動力が大きくなる。その結果、アームを接触状態から
逃がす力が、仮想的なばね力に打ち勝ち、アームは挿入
方向から後退する。第１の部品が第２の部品に接触しな
くなると、第２及び第３の駆動力はなくなるので、仮想
的なばね力（第１の駆動力）によって、アームは再び挿
入される部品に接近し、結合動作をやり直す。この動作
は、結合が成功するまで繰り返される。従って、第１の
部品と第２の部品との間に大きな位置ずれがあっても、
アームは部品の自動結合を実行できる。第１部品と第２
部品とがはめ合う結果、アームと第２部品との結合関係
が強くなり、制御系が不安定になる問題がある。そこ
で、目標位置と現在位置の誤差と、前述の力情報の関係
から、この結合状態のコンプライアンスを推定し、この
推定値により、制御系の安定判別を実行することで、位
置ゲインと制御コンプライアンスゲインを系が安定にな
るように自動調整する。この結果、系のコンプライアン
スが未知な結合対象であっても、安定な部品の結合作業
が実行できる。
品が結合位置からずれた位置で接触して静止した場合、
一定値で押しつける力の誤差が積分され、第２のアーム
駆動力が大きくなる。その結果、アームを接触状態から
逃がす力が、仮想的なばね力に打ち勝ち、アームは挿入
方向から後退する。第１の部品が第２の部品に接触しな
くなると、第２及び第３の駆動力はなくなるので、仮想
的なばね力（第１の駆動力）によって、アームは再び挿
入される部品に接近し、結合動作をやり直す。この動作
は、結合が成功するまで繰り返される。従って、第１の
部品と第２の部品との間に大きな位置ずれがあっても、
アームは部品の自動結合を実行できる。第１部品と第２
部品とがはめ合う結果、アームと第２部品との結合関係
が強くなり、制御系が不安定になる問題がある。そこ
で、目標位置と現在位置の誤差と、前述の力情報の関係
から、この結合状態のコンプライアンスを推定し、この
推定値により、制御系の安定判別を実行することで、位
置ゲインと制御コンプライアンスゲインを系が安定にな
るように自動調整する。この結果、系のコンプライアン
スが未知な結合対象であっても、安定な部品の結合作業
が実行できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は、本発明を双腕マニピュレータに適用した時
の一実施例を示す。本実施例は、関節要素が着脱できる
マニピュレータ２とその関節要素をマニピュレータ２に
連結・組立するマニピュレータ１と、両マニピュレータ
を支持するベース機構４と、制御装置３とから構成され
る。マニピュレータ１は、腕の３関節と手首の３関節の
計６個の関節を有し、アームの先端にハンド５を有す
る。マニピュレータ２は、６個の関節要素を有し、その
関節要素はそれぞれ互い連結できる機構を有する。マニ
ピュレータ１は、ハンド５によって関節要素７を把持
し、マニピュレータ２の先端にある関節要素８に関節要
素７を連結したり、着脱したりする。
る。図１は、本発明を双腕マニピュレータに適用した時
の一実施例を示す。本実施例は、関節要素が着脱できる
マニピュレータ２とその関節要素をマニピュレータ２に
連結・組立するマニピュレータ１と、両マニピュレータ
を支持するベース機構４と、制御装置３とから構成され
る。マニピュレータ１は、腕の３関節と手首の３関節の
計６個の関節を有し、アームの先端にハンド５を有す
る。マニピュレータ２は、６個の関節要素を有し、その
関節要素はそれぞれ互い連結できる機構を有する。マニ
ピュレータ１は、ハンド５によって関節要素７を把持
し、マニピュレータ２の先端にある関節要素８に関節要
素７を連結したり、着脱したりする。
【００１２】この動作を実現するため、マニピュレータ
の関節には、関節角度を検出するエンコーダと、関節軸
を回転するモータが内蔵されており、これらの機器と制
御装置３によってハンドの位置を自動制御する。また、
ハンドと手首の間には、６分力センサ６があり、このセ
ンサ６と制御装置３によって、関節要素７を関節要素８
に挿入する時の力を自動制御する。
の関節には、関節角度を検出するエンコーダと、関節軸
を回転するモータが内蔵されており、これらの機器と制
御装置３によってハンドの位置を自動制御する。また、
ハンドと手首の間には、６分力センサ６があり、このセ
ンサ６と制御装置３によって、関節要素７を関節要素８
に挿入する時の力を自動制御する。
【００１３】以下、これらの自動制御を行う制御装置３
の構成について説明する。最初に位置制御実行する第一
の制御機構に関して説明する。目標設定器１０は、関節
要素の挿入位置・姿勢角の各３成分を目標位置Ｘｄ＝
（Ｘｄｘ，Ｘｄｙ，Ｘｄｚ，ｕｄｘ，ｕｄｙ，ｕｄｚ）
に設定する。位置座標変換器１３は、エンコーダが表す
関節角θ１からθ６から、関節要素７の着脱面の位置Ｘ
＝（Ｘｘ，Ｘｙ，Ｘｚ，ｕｘ，ｕｙ，ｕｚ）を計算す
る。減算器１１は、Ｘｄ−Ｘを演算し、加算器１６，１
７、ゲインεの可変係数器１８を経由して、関節座標変
換器１９に入力される。関節座標変換器１９では、入力
されたデータを各関節に割り振り、それぞれの関節駆動
モータ用ドライバ２０に入力する。ドライバ２０は、そ
れぞれの関節駆動用モータに電流τ１からτ６を与え
て、アーム関節を駆動する。この制御機構によって、関
節要素７を関節要素８に位置決めされる。
の構成について説明する。最初に位置制御実行する第一
の制御機構に関して説明する。目標設定器１０は、関節
要素の挿入位置・姿勢角の各３成分を目標位置Ｘｄ＝
（Ｘｄｘ，Ｘｄｙ，Ｘｄｚ，ｕｄｘ，ｕｄｙ，ｕｄｚ）
に設定する。位置座標変換器１３は、エンコーダが表す
関節角θ１からθ６から、関節要素７の着脱面の位置Ｘ
＝（Ｘｘ，Ｘｙ，Ｘｚ，ｕｘ，ｕｙ，ｕｚ）を計算す
る。減算器１１は、Ｘｄ−Ｘを演算し、加算器１６，１
７、ゲインεの可変係数器１８を経由して、関節座標変
換器１９に入力される。関節座標変換器１９では、入力
されたデータを各関節に割り振り、それぞれの関節駆動
モータ用ドライバ２０に入力する。ドライバ２０は、そ
れぞれの関節駆動用モータに電流τ１からτ６を与え
て、アーム関節を駆動する。この制御機構によって、関
節要素７を関節要素８に位置決めされる。
【００１４】次に、関節要素７を関節要素８に挿入する
場合の力制御を実行する第２の制御機構について説明す
る。マニピュレータ１が関節要素８に加える並進力の３
成分ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ及びモーメントの３成分ｍｘ，ｍ
ｙ，ｍｚは６分力センサ６によって検出され（図２）、
ゲインが制御コンプライアンスの逆数１／Ｋである可変
係数器１４に入力される。可変係数器１４は、これらの
センサの６成分をＫで割り算し、加算器１７に出力し、
前述の減算器１１の出力と加算される。この制御機構に
よって、関節要素７と関節要素８とが接触した場合、そ
の接触力が減じる方向に関節軸駆動用モータに力が発生
し、マニピュレータ１が挿入を妨げない方向に動作しな
がら関節要素の結合が行われるので、関節要素を結合す
る場合に発生する不要な力を小さくできる。
場合の力制御を実行する第２の制御機構について説明す
る。マニピュレータ１が関節要素８に加える並進力の３
成分ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ及びモーメントの３成分ｍｘ，ｍ
ｙ，ｍｚは６分力センサ６によって検出され（図２）、
ゲインが制御コンプライアンスの逆数１／Ｋである可変
係数器１４に入力される。可変係数器１４は、これらの
センサの６成分をＫで割り算し、加算器１７に出力し、
前述の減算器１１の出力と加算される。この制御機構に
よって、関節要素７と関節要素８とが接触した場合、そ
の接触力が減じる方向に関節軸駆動用モータに力が発生
し、マニピュレータ１が挿入を妨げない方向に動作しな
がら関節要素の結合が行われるので、関節要素を結合す
る場合に発生する不要な力を小さくできる。
【００１５】次に、位置ずれが大きい場合に関節要素を
結合する動作を自律的にやり直す第３の制御機構につい
て説明する。目標設定器１０では挿入力及びモーメント
の各３成分の目標値Ｆｄ＝（ｆｄｘ，ｆｄｙ，ｆｄｚ，
ｍｄｘ，ｍｄｙ，ｍｄｚ）を設定し、減算器１２に入力
される。減算器１２は、目標値Ｆｄとセンサで検出され
た現在の力Ｆの差を積分器１５に入力後、加算器１６で
前述の減算器１１の出力に加算される。但し、積分器１
５の時定数は、制御周期に比べて数倍以上大きくとる。
目標値Ｆｄの値は、挿入のやり直しが正常に行われるよ
うに、実験的に決定すれば良い。例えば、関節の挿入が
Ｚ軸方向で行われる場合には、ｆｄｘ＝ｆｄｙ＝ｍｄｘ
＝ｍｄｙ＝ｍｄｚ＝０を選び、ｆｄｚの値は、関節要素
の結合機構を挿入するために必要な大きさより大きい値
を選べば良い。この制御機構は、関節が正常に結合でき
る場合は、アームに加わっている力Ｆが目標値に等しく
なるように作用する。ここで、関節要素７，８の着脱面
の位置ずれが図３に示すように大きい状況を考える。こ
の状況では、マニピュレータ１は、第１の制御機構によ
って関節挿入位置に動こうとするが、第２の制御機構に
よって関節挿入位置から逃げようと動作する。したがっ
て、この両者の力がバランスした状態で静止し、正常な
関節要素の結合が実行できない。この時、第３の制御機
構によって、時間の経過と共に、力の誤差Ｆｄ−Ｆが積
分されていくので、先ほどの力のバランスが崩れ、関節
要素を互いに引き離すようにマニピュレータ１が動作す
る。関節要素同士が接触しなくなくなると、第２，第３
の制御機構による駆動力がなくなるので、マニピュレー
タ１は、第１の制御機構の駆動力によって再び結合を開
始する。この説明から明らかなように、第３の制御機構
は、関節要素同士の位置ずれが大きくても、マニピュレ
ータが自動的にやり直しする効果がある。積分器１５の
時定数は、マニピュレータや結合対象の特性に基づいて
決定する。通常、挿入の結合は数秒で終わるので、その
値の数倍大きく設定すれば良い結果が得られる。
結合する動作を自律的にやり直す第３の制御機構につい
て説明する。目標設定器１０では挿入力及びモーメント
の各３成分の目標値Ｆｄ＝（ｆｄｘ，ｆｄｙ，ｆｄｚ，
ｍｄｘ，ｍｄｙ，ｍｄｚ）を設定し、減算器１２に入力
される。減算器１２は、目標値Ｆｄとセンサで検出され
た現在の力Ｆの差を積分器１５に入力後、加算器１６で
前述の減算器１１の出力に加算される。但し、積分器１
５の時定数は、制御周期に比べて数倍以上大きくとる。
目標値Ｆｄの値は、挿入のやり直しが正常に行われるよ
うに、実験的に決定すれば良い。例えば、関節の挿入が
Ｚ軸方向で行われる場合には、ｆｄｘ＝ｆｄｙ＝ｍｄｘ
＝ｍｄｙ＝ｍｄｚ＝０を選び、ｆｄｚの値は、関節要素
の結合機構を挿入するために必要な大きさより大きい値
を選べば良い。この制御機構は、関節が正常に結合でき
る場合は、アームに加わっている力Ｆが目標値に等しく
なるように作用する。ここで、関節要素７，８の着脱面
の位置ずれが図３に示すように大きい状況を考える。こ
の状況では、マニピュレータ１は、第１の制御機構によ
って関節挿入位置に動こうとするが、第２の制御機構に
よって関節挿入位置から逃げようと動作する。したがっ
て、この両者の力がバランスした状態で静止し、正常な
関節要素の結合が実行できない。この時、第３の制御機
構によって、時間の経過と共に、力の誤差Ｆｄ−Ｆが積
分されていくので、先ほどの力のバランスが崩れ、関節
要素を互いに引き離すようにマニピュレータ１が動作す
る。関節要素同士が接触しなくなくなると、第２，第３
の制御機構による駆動力がなくなるので、マニピュレー
タ１は、第１の制御機構の駆動力によって再び結合を開
始する。この説明から明らかなように、第３の制御機構
は、関節要素同士の位置ずれが大きくても、マニピュレ
ータが自動的にやり直しする効果がある。積分器１５の
時定数は、マニピュレータや結合対象の特性に基づいて
決定する。通常、挿入の結合は数秒で終わるので、その
値の数倍大きく設定すれば良い結果が得られる。
【００１６】以上の説明では、アナログ系の制御要素を
用いたが、計算機による数値演算でディジタル制御系を
構成しても、同じ効果が期待できる。
用いたが、計算機による数値演算でディジタル制御系を
構成しても、同じ効果が期待できる。
【００１７】次に、この制御系を安定にする制御機構に
ついて説明する。マニピュレータ１が関節要素７を関節
要素８に結合する場合の関節要素の接触による系のコン
プライアンスΓは、未知であり、また接触状態によって
変化する。第１と第２の制御機構では、この系のコンプ
ライアンスΓと、制御パラメータである制御コンプライ
アンスＫとゲインεとの値に依存して、アームの動作が
安定せず、振動的になったり、発振したりする不安定な
状態を引き起こすという問題点がある。そこで、コンプ
ライアンス推定機構２１によって系のコンプライアンス
Γを推定し、推定した系のコンプライアンスΓと安定判
別器２２を用いて、パラメータ決定器２３によって、制
御コンプライアンスＫとゲインεを決定し、可変係数器
１４と１８の係数値を調整する。この調整機構によっ
て、系のコンプライアンスが未知であっても、また変化
して第１及び第２の制御機構は常に安定性が保たれる。
以下、その原理を説明する。コンプライアンス推定機構
２１は、関節要素７の着脱面の位置Ｘと関節要素７と８
の間に生じる力Ｆに関する時系列データを入力し、その
時系列データを統計的処理して、系のコンプライアンス
Γを推定する。統計的処理の方法は、公知のものを使え
ば良い。例えば、最小２乗法によって、コンプライアン
スΓを推定する。安定判別器２２では、系のコンプライ
アンスΓ、制御コンプライアンスＫとゲインεの値によ
って、安定係数Ｓｂを出力する。
ついて説明する。マニピュレータ１が関節要素７を関節
要素８に結合する場合の関節要素の接触による系のコン
プライアンスΓは、未知であり、また接触状態によって
変化する。第１と第２の制御機構では、この系のコンプ
ライアンスΓと、制御パラメータである制御コンプライ
アンスＫとゲインεとの値に依存して、アームの動作が
安定せず、振動的になったり、発振したりする不安定な
状態を引き起こすという問題点がある。そこで、コンプ
ライアンス推定機構２１によって系のコンプライアンス
Γを推定し、推定した系のコンプライアンスΓと安定判
別器２２を用いて、パラメータ決定器２３によって、制
御コンプライアンスＫとゲインεを決定し、可変係数器
１４と１８の係数値を調整する。この調整機構によっ
て、系のコンプライアンスが未知であっても、また変化
して第１及び第２の制御機構は常に安定性が保たれる。
以下、その原理を説明する。コンプライアンス推定機構
２１は、関節要素７の着脱面の位置Ｘと関節要素７と８
の間に生じる力Ｆに関する時系列データを入力し、その
時系列データを統計的処理して、系のコンプライアンス
Γを推定する。統計的処理の方法は、公知のものを使え
ば良い。例えば、最小２乗法によって、コンプライアン
スΓを推定する。安定判別器２２では、系のコンプライ
アンスΓ、制御コンプライアンスＫとゲインεの値によ
って、安定係数Ｓｂを出力する。
【００１８】 Ｓｂ＝ε（Γ／Ｋ＋１） …（１） 系の状態は、Ｓｂの値で次のように判定される。
【００１９】 ０＜Ｓｂ＜１ ：過制動状態 １＜Ｓｂ＜２ ：減衰振動状態 …（２） ２＜Ｓｂ ：不安定状態 パラメータ決定器２３は、次の手順で制御パラメータが
決定される。推定した系のコンプライアンスとその推定
誤差の和を推定した系のコンプライアンスの最大値とし
て（１）式に代入した場合、Ｓｂが１に等しくなるよう
に、かつゲインεが最大になるように、εとＫを選べば
良い。
決定される。推定した系のコンプライアンスとその推定
誤差の和を推定した系のコンプライアンスの最大値とし
て（１）式に代入した場合、Ｓｂが１に等しくなるよう
に、かつゲインεが最大になるように、εとＫを選べば
良い。
【００２０】減衰振動状態では、関節結合が振動しなが
ら実行されるので、大きな力がマニピュレータに加わる
可能性があるが、応答は早いので、速応性を優先させる
場合には、Ｓｂができる限り２に等しくなるように選ん
でも良い。
ら実行されるので、大きな力がマニピュレータに加わる
可能性があるが、応答は早いので、速応性を優先させる
場合には、Ｓｂができる限り２に等しくなるように選ん
でも良い。
【００２１】系のコンプライアンスが変化する場合で
も、その最大値で計算したＳｂの値が１を越えず、か
つ、ゲインεが最大になるパラメータの組み合わせを選
ぶべきである。
も、その最大値で計算したＳｂの値が１を越えず、か
つ、ゲインεが最大になるパラメータの組み合わせを選
ぶべきである。
【００２２】本実施例では、関節同士の結合を例にあげ
たが、関節要素７をある部品３０とし、関節要素８を部
品３１として置き換えて、マニピュレータ１が部品３０
を部品３１に組み込む作業等を実施する時の制御系とし
ても、適用可能である。
たが、関節要素７をある部品３０とし、関節要素８を部
品３１として置き換えて、マニピュレータ１が部品３０
を部品３１に組み込む作業等を実施する時の制御系とし
ても、適用可能である。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、結合対象の位置ずれが
大きくても、部品の結合を自動的に実行できるマニピュ
レータを提供できる。また、結合対象が変わっても、安
定な制御系を提供できる。
大きくても、部品の結合を自動的に実行できるマニピュ
レータを提供できる。また、結合対象が変わっても、安
定な制御系を提供できる。
【図１】双腕マニピュレータに本発明を適用したときの
マニピュレータシステムの実施例を示す制御系統図。
マニピュレータシステムの実施例を示す制御系統図。
【図２】６分力センサの６成分を示す説明図。
【図３】本発明の実施例によって可能になる関節要素の
位置関係を表す説明図。
位置関係を表す説明図。
１，２…マニピュレータ、５…ハンド、６…６分力セン
サ、７，８…関節要素、１４，１８…可変係数器、１５
…積分器、２１…コンプライアンス推定器、２２…安定
判別器、２３…パラメータ決定器。
サ、７，８…関節要素、１４，１８…可変係数器、１５
…積分器、２１…コンプライアンス推定器、２２…安定
判別器、２３…パラメータ決定器。
Claims (3)
- 【請求項１】ハンド機構と、ハンドを位置決めする複数
の関節機構と、前記ハンドの位置及び前記ハンドに加わ
る力を検出する力検出器とをもつロボット機構におい
て、アームに仮想的なばね機構を発生させる制御手段
と、前記ハンドに加わる力と目標とする力の誤差を制御
周期の数倍以上長い時定数をもつ積分器と、前記積分器
の出力でアームに修正動作をさせる制御手段とを含むこ
とを特徴とする遠隔操作型はめ合い作業ロボット。 - 【請求項２】アームにばね機構を発生させる制御手段
と、系のコンプライアンスを推定する手段と、この推定
した前記コンプライアンスにより、制御系の安定性を評
価する手段と、前記評価手段に基づいて、前記制御手段
の制御パラメータを可変にする手段とを含むことを特徴
とする遠隔操作型はめ合い作業ロボット。 - 【請求項３】請求項１において、前記ロボット機構と、
複数の関節要素に着脱できる機構をもったロボットを設
け、前記着脱可能なロボットの関節要素の交換を前記ロ
ボット機構で実行する遠隔操作型はめ合い作業ロボッ
ト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345788A JPH05177562A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 遠隔操作型はめ合い作業ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345788A JPH05177562A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 遠隔操作型はめ合い作業ロボット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05177562A true JPH05177562A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=18378984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3345788A Pending JPH05177562A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 遠隔操作型はめ合い作業ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05177562A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1845427A2 (en) | 2006-03-07 | 2007-10-17 | Fanuc Ltd | Controller |
| CN107671875A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-02-09 | 哈尔滨工业大学 | 柔性机器人关节上能测力矩的紧凑型金属橡胶弹性元件 |
| CN119407800A (zh) * | 2025-01-08 | 2025-02-11 | 山西兰一科技有限公司 | 一种机器人系统的控制方法 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP3345788A patent/JPH05177562A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1845427A2 (en) | 2006-03-07 | 2007-10-17 | Fanuc Ltd | Controller |
| US7508155B2 (en) | 2006-03-07 | 2009-03-24 | Fanuc Ltd | Controller |
| EP1845427A3 (en) * | 2006-03-07 | 2013-05-15 | Fanuc Corporation | Controller |
| CN107671875A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-02-09 | 哈尔滨工业大学 | 柔性机器人关节上能测力矩的紧凑型金属橡胶弹性元件 |
| CN107671875B (zh) * | 2017-11-23 | 2020-07-07 | 哈尔滨工业大学 | 柔性机器人关节上能测力矩的紧凑型金属橡胶弹性元件 |
| CN119407800A (zh) * | 2025-01-08 | 2025-02-11 | 山西兰一科技有限公司 | 一种机器人系统的控制方法 |
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