JPH05337861A - 冗長自由度ロボット装置 - Google Patents
冗長自由度ロボット装置Info
- Publication number
- JPH05337861A JPH05337861A JP14533392A JP14533392A JPH05337861A JP H05337861 A JPH05337861 A JP H05337861A JP 14533392 A JP14533392 A JP 14533392A JP 14533392 A JP14533392 A JP 14533392A JP H05337861 A JPH05337861 A JP H05337861A
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- robot
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Abstract
(57)【要約】
【構成】冗長自由度ロボットの姿勢決定パラメータとし
て、作業に必要な動作を記述する独立変数と冗長パラメ
ータがある。この作業に必要な動作を記述する独立変数
の現在値に依存する冗長パラメータの取り得る領域の演
算手段２５と表示手段３５を設ける。 【効果】冗長自由度ロボットにおいて、作業に必要な動
作を記述する独立変数の現在値に依存する冗長パラメー
タの取り得る領域の演算手段及び表示手段を設けること
ができるので、現在値が最適であるかどうかを判断で
き、ロボットの教示作業に役に立つ。
て、作業に必要な動作を記述する独立変数と冗長パラメ
ータがある。この作業に必要な動作を記述する独立変数
の現在値に依存する冗長パラメータの取り得る領域の演
算手段２５と表示手段３５を設ける。 【効果】冗長自由度ロボットにおいて、作業に必要な動
作を記述する独立変数の現在値に依存する冗長パラメー
タの取り得る領域の演算手段及び表示手段を設けること
ができるので、現在値が最適であるかどうかを判断で
き、ロボットの教示作業に役に立つ。
Description
【産業上の利用分野】本発明は、冗長自由度ロボット装
置に係り、特に、溶接，組立，シーリング，ばり取り，
塗装などの作業を行う産業用ロボット装置として有用な
冗長自由度ロボット装置に関する。
置に係り、特に、溶接，組立，シーリング，ばり取り，
塗装などの作業を行う産業用ロボット装置として有用な
冗長自由度ロボット装置に関する。
【従来の技術】従来の装置には、例えば、特開昭62−70
913 号公報に記載されている多関節型ロボット装置があ
る。この装置は、作業に必要な動作を記述する６個の独
立変数を手先の位置，方向とし、ロボットの姿勢を決定
するための冗長パラメータを、上腕と前腕とを含む平面
の傾斜角の１個とする７個の軸を有する冗長自由度ロボ
ット装置であり、手動操作手段と教示操作手段とを設け
ている。
913 号公報に記載されている多関節型ロボット装置があ
る。この装置は、作業に必要な動作を記述する６個の独
立変数を手先の位置，方向とし、ロボットの姿勢を決定
するための冗長パラメータを、上腕と前腕とを含む平面
の傾斜角の１個とする７個の軸を有する冗長自由度ロボ
ット装置であり、手動操作手段と教示操作手段とを設け
ている。
【発明が解決しようとする課題】上記従来装置では、表
示画面を有しているが、手先の位置，方向という６個の
独立変数の現在値に依存する冗長パラメータ１個の取り
得る領域を演算する手段及び表示する手段を持っていな
い。本発明の目的は、冗長パラメータの取り得る領域を
演算する手段及び表示する手段を設けて、教示作業に役
に立つ冗長自由度ロボット装置を提供することにある。
示画面を有しているが、手先の位置，方向という６個の
独立変数の現在値に依存する冗長パラメータ１個の取り
得る領域を演算する手段及び表示する手段を持っていな
い。本発明の目的は、冗長パラメータの取り得る領域を
演算する手段及び表示する手段を設けて、教示作業に役
に立つ冗長自由度ロボット装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】まず作業に必要な動作を
記述する独立変数の個数をＭとする。Ｎ＞ＭなるＮ個の
軸を有する冗長自由度ロボットを制御するパラメータと
して、前記Ｍ個の独立変数と、前記冗長自由度ロボット
の姿勢を決定するための（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータ
を設け、前記Ｍ個の独立変数の現在値に依存する、前記
（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータの取り得る領域を演算す
る手段及び表示する手段を設ける。さらに前記Ｍ個の独
立変数の現在値を表示する手段を設けても良い。あるい
は、前記（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータの現在値を表示
する手段を設けても良い。以上の手段を有する冗長自由
度ロボット装置を、冗長自由度ロボット本体と、制御装
置と、表示画面を有する教示装置より構成する。あるい
は教示装置を制御装置に含めても良い。また、前記冗長
自由度ロボット装置を、前記冗長自由度ロボットの動作
をシミュレートするオフラインプログラミング装置とし
ても良い。
記述する独立変数の個数をＭとする。Ｎ＞ＭなるＮ個の
軸を有する冗長自由度ロボットを制御するパラメータと
して、前記Ｍ個の独立変数と、前記冗長自由度ロボット
の姿勢を決定するための（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータ
を設け、前記Ｍ個の独立変数の現在値に依存する、前記
（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータの取り得る領域を演算す
る手段及び表示する手段を設ける。さらに前記Ｍ個の独
立変数の現在値を表示する手段を設けても良い。あるい
は、前記（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータの現在値を表示
する手段を設けても良い。以上の手段を有する冗長自由
度ロボット装置を、冗長自由度ロボット本体と、制御装
置と、表示画面を有する教示装置より構成する。あるい
は教示装置を制御装置に含めても良い。また、前記冗長
自由度ロボット装置を、前記冗長自由度ロボットの動作
をシミュレートするオフラインプログラミング装置とし
ても良い。
【作用】本発明のＮ個の軸を有する冗長自由度ロボット
装置では、ロボットの姿勢を決定するためにＮ個のパラ
メータが必要である。作業に必要な動作を記述する独立
変数の個数をＭ（＜Ｎ）とした場合、Ｍ個のパラメータ
では不十分であり、更にここで言う冗長パラメータを
（Ｎ−Ｍ）個追加して決定できる。Ｍ個のパラメータが
確定した場合、（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータはある領
域を取ることになり、その領域は演算して求めることが
できる。その演算した領域を表示できれば、ロボットの
教示作業に役に立つ。さらに、Ｍ個の独立変数の現在
値、（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータの現在値を表示でき
れば使い勝手はさらに向上する。
装置では、ロボットの姿勢を決定するためにＮ個のパラ
メータが必要である。作業に必要な動作を記述する独立
変数の個数をＭ（＜Ｎ）とした場合、Ｍ個のパラメータ
では不十分であり、更にここで言う冗長パラメータを
（Ｎ−Ｍ）個追加して決定できる。Ｍ個のパラメータが
確定した場合、（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータはある領
域を取ることになり、その領域は演算して求めることが
できる。その演算した領域を表示できれば、ロボットの
教示作業に役に立つ。さらに、Ｍ個の独立変数の現在
値、（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータの現在値を表示でき
れば使い勝手はさらに向上する。
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図５によ
り説明する。ここに図１は、本発明の冗長自由度ロボッ
トにおいて、冗長パラメータの取り得る領域を演算及び
表示するフローチャート、図２は図１に示すフローを実
現する、冗長自由度を持つ７自由度多関節型ロボット装
置の概略を示す斜視図、図３は図２に示す教示装置３０
の中の表示画面３７に表れる表示例、図４は図２に示す
ロボット本体１０の軸構成の説明図、図５は従来の６自
由度多関節型ロボットの軸構成の説明図である。なお、
これにより本発明が限定されるものではない。まず、図
２に示す７自由度多関節型ロボット装置という一例で、
本発明を説明する。７自由度多関節型ロボット装置は、
ロボット本体１０，制御装置２０，教示装置３０より構
成されている。最初に図２，図４によりロボット本体１
０の軸構成を説明する。ロボット本体１０を床等の面に
固定するベース１１、それに連結し床等の面に垂直とな
る旋回軸１２′を中心として回転運動をする旋回ボディ
１２、それに連結し旋回軸１２′に直角な方向となる上
腕軸１３′を中心として回転運動をする上腕１３、その
他端に上腕軸１３′と平行な軸である前腕軸１４′を中
心として回転運動をする前腕ベース１４、それに連結
し、前腕軸１４′の方向と、より先に位置する前腕１５
への方向のいずれに対しても直角方向となる前腕旋回軸
１５′を中心として回転運動をする前腕１５、それに連
結し、前腕１５の方向である手首回転軸１６′を中心と
して回転運動をする手首回転部１６、それに連結し、手
首回転軸１６′に直角な方向となる手首曲げ軸１７′を
中心として回転運動をする手首曲げ部１７、それに連結
し、手首曲げ軸１７′に直角な方向となる手首ひねり軸
１８′を中心として回転運動をする手首ひねり部１８よ
りなっている。手首ひねり部１８について詳しく書いて
はないが、ここにグリッパーなどが装着して手先を構成
している。また、図４にはロボット本体１０の床等との
設置位置を原点としたベース座標Ｏ−ＸＹＺも示してあ
る。作業に必要な動作に相当する手先の位置，方向を記
述する独立変数はこの場合、６個であるが、本ロボット
を制御するためには７個の独立変数が必要である。図５
に示す６自由度多関節型ロボットの場合は手先の位置，
方向という６個の独立変数で制御できるが、本ロボット
の場合、さらに１個のパラメータが必要となる。ここで
はそれを冗長パラメータと呼ぶ。冗長パラメータとして
考えられるのは、７軸の中の１個の軸、すなわち、旋回
軸あるいは上腕軸あるいは前腕軸あるいは前腕旋回軸あ
るいは手首回転軸あるいは手首曲げ軸あるいは手首ひね
り軸，上前腕アーム相対角，肘位置（図４のＥ点）など
が考えられる。教示装置３０は、操作者がロボット本体
１０を手動動作させたり、自動運転させるためのプログ
ラムを教示したり、ロボット本体１０を自動運転させた
りするためのものである。その構成は、手動操作手段，
教示操作手段，自動運転操作手段、いろいろな内容を表
示する表示画面３７，画面上のメニューを選択するファ
ンクションキー３８などよりなっている。制御装置２０
は、入力された教示データに基づいてロボット本体１０
の動作を制御する。また、教示装置３０の機能の一部あ
るいは全部が制御装置２０にあってもよい。次に図１の
フローに従い、図２に示す７自由度多関節型ロボットの
１個の冗長パラメータの取り得る領域を演算する手段２
５及び表示する手段３５について説明する。手先の位
置，方向という６個の独立変数の現在値Ｘｍと７個の各
軸動作範囲Σｎを用いて、１個の冗長パラメータの取り
うる領域Σ(n-m) は次式で示す関数ｆで求められる。 Σ(n-m)＝ｆ（Ｘｍ，Σｎ） …（数１） この結果を教示装置３０内の表示画面３７上に表示す
る。この場合は冗長パラメータが１個であるので、その
数値範囲を図３に一例として示している。このように表
示できれば、現在のロボット姿勢が最適であるか判断で
き、教示作業に役立つ。なお、本実施例では、冗長自由
度ロボット装置は、ロボット本体１０，制御装置２０，
教示装置３０よりなる構成としたが、教示装置を制御装
置に含めても構わないし、あるいはロボット動作をシミ
ュレートするオフラインプログラミング装置でもよい。
同様にして、一般的にＮ個の軸を有する冗長自由度ロボ
ットについて、図１を用いて説明する。作業に必要な動
作を記述する独立変数の個数をＭとし、Ｎ＞Ｍとする。
この冗長自由度ロボットを制御する場合、Ｍ個の独立変
数と、冗長自由度ロボットの姿勢を決定するための（Ｎ
−Ｍ）個の冗長パラメータが必要である。冗長パラメー
タとして考えられるのは、一般にＮ軸の中の（Ｎ−Ｍ）
個の軸角度、隣同志の軸でなす（Ｎ−Ｍ）個の相対角
度、２個のリンクあるいはアーム（仮想的なリンク，ア
ームでも良い）でできる面の（Ｎ−Ｍ）個の傾き角度な
どが考えられるが、それに限定されるものではない。そ
の冗長自由度ロボットを教示するとき、Ｍ個の独立変数
の現在値に依存する（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータの取
り得る領域を表示できれば、現在のロボット姿勢が最適
であるかどうか判断でき、教示作業をする上で役に立
つ。具体的には、Ｍ個の独立変数の現在値ＸｍとＮ個の
各軸動作領域Σｎを用いて、（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメ
ータの取りうる領域Σ(n-m)は、先に述べた(数１）で求
められる。この結果を教示装置３０内の表示画面３７に
表示する。以上述べてきたように、Ｎ個の軸を有する冗
長自由度ロボットにおいて、作業に必要な動作を記述す
るＭ個の独立変数の現在値に依存する（Ｎ−Ｍ）個の冗
長パラメータの取り得る領域の演算手段２５及び表示手
段３５を設けることにより、現在値が最適であるかどう
かを判断でき、教示作業に役に立つ。
り説明する。ここに図１は、本発明の冗長自由度ロボッ
トにおいて、冗長パラメータの取り得る領域を演算及び
表示するフローチャート、図２は図１に示すフローを実
現する、冗長自由度を持つ７自由度多関節型ロボット装
置の概略を示す斜視図、図３は図２に示す教示装置３０
の中の表示画面３７に表れる表示例、図４は図２に示す
ロボット本体１０の軸構成の説明図、図５は従来の６自
由度多関節型ロボットの軸構成の説明図である。なお、
これにより本発明が限定されるものではない。まず、図
２に示す７自由度多関節型ロボット装置という一例で、
本発明を説明する。７自由度多関節型ロボット装置は、
ロボット本体１０，制御装置２０，教示装置３０より構
成されている。最初に図２，図４によりロボット本体１
０の軸構成を説明する。ロボット本体１０を床等の面に
固定するベース１１、それに連結し床等の面に垂直とな
る旋回軸１２′を中心として回転運動をする旋回ボディ
１２、それに連結し旋回軸１２′に直角な方向となる上
腕軸１３′を中心として回転運動をする上腕１３、その
他端に上腕軸１３′と平行な軸である前腕軸１４′を中
心として回転運動をする前腕ベース１４、それに連結
し、前腕軸１４′の方向と、より先に位置する前腕１５
への方向のいずれに対しても直角方向となる前腕旋回軸
１５′を中心として回転運動をする前腕１５、それに連
結し、前腕１５の方向である手首回転軸１６′を中心と
して回転運動をする手首回転部１６、それに連結し、手
首回転軸１６′に直角な方向となる手首曲げ軸１７′を
中心として回転運動をする手首曲げ部１７、それに連結
し、手首曲げ軸１７′に直角な方向となる手首ひねり軸
１８′を中心として回転運動をする手首ひねり部１８よ
りなっている。手首ひねり部１８について詳しく書いて
はないが、ここにグリッパーなどが装着して手先を構成
している。また、図４にはロボット本体１０の床等との
設置位置を原点としたベース座標Ｏ−ＸＹＺも示してあ
る。作業に必要な動作に相当する手先の位置，方向を記
述する独立変数はこの場合、６個であるが、本ロボット
を制御するためには７個の独立変数が必要である。図５
に示す６自由度多関節型ロボットの場合は手先の位置，
方向という６個の独立変数で制御できるが、本ロボット
の場合、さらに１個のパラメータが必要となる。ここで
はそれを冗長パラメータと呼ぶ。冗長パラメータとして
考えられるのは、７軸の中の１個の軸、すなわち、旋回
軸あるいは上腕軸あるいは前腕軸あるいは前腕旋回軸あ
るいは手首回転軸あるいは手首曲げ軸あるいは手首ひね
り軸，上前腕アーム相対角，肘位置（図４のＥ点）など
が考えられる。教示装置３０は、操作者がロボット本体
１０を手動動作させたり、自動運転させるためのプログ
ラムを教示したり、ロボット本体１０を自動運転させた
りするためのものである。その構成は、手動操作手段，
教示操作手段，自動運転操作手段、いろいろな内容を表
示する表示画面３７，画面上のメニューを選択するファ
ンクションキー３８などよりなっている。制御装置２０
は、入力された教示データに基づいてロボット本体１０
の動作を制御する。また、教示装置３０の機能の一部あ
るいは全部が制御装置２０にあってもよい。次に図１の
フローに従い、図２に示す７自由度多関節型ロボットの
１個の冗長パラメータの取り得る領域を演算する手段２
５及び表示する手段３５について説明する。手先の位
置，方向という６個の独立変数の現在値Ｘｍと７個の各
軸動作範囲Σｎを用いて、１個の冗長パラメータの取り
うる領域Σ(n-m) は次式で示す関数ｆで求められる。 Σ(n-m)＝ｆ（Ｘｍ，Σｎ） …（数１） この結果を教示装置３０内の表示画面３７上に表示す
る。この場合は冗長パラメータが１個であるので、その
数値範囲を図３に一例として示している。このように表
示できれば、現在のロボット姿勢が最適であるか判断で
き、教示作業に役立つ。なお、本実施例では、冗長自由
度ロボット装置は、ロボット本体１０，制御装置２０，
教示装置３０よりなる構成としたが、教示装置を制御装
置に含めても構わないし、あるいはロボット動作をシミ
ュレートするオフラインプログラミング装置でもよい。
同様にして、一般的にＮ個の軸を有する冗長自由度ロボ
ットについて、図１を用いて説明する。作業に必要な動
作を記述する独立変数の個数をＭとし、Ｎ＞Ｍとする。
この冗長自由度ロボットを制御する場合、Ｍ個の独立変
数と、冗長自由度ロボットの姿勢を決定するための（Ｎ
−Ｍ）個の冗長パラメータが必要である。冗長パラメー
タとして考えられるのは、一般にＮ軸の中の（Ｎ−Ｍ）
個の軸角度、隣同志の軸でなす（Ｎ−Ｍ）個の相対角
度、２個のリンクあるいはアーム（仮想的なリンク，ア
ームでも良い）でできる面の（Ｎ−Ｍ）個の傾き角度な
どが考えられるが、それに限定されるものではない。そ
の冗長自由度ロボットを教示するとき、Ｍ個の独立変数
の現在値に依存する（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータの取
り得る領域を表示できれば、現在のロボット姿勢が最適
であるかどうか判断でき、教示作業をする上で役に立
つ。具体的には、Ｍ個の独立変数の現在値ＸｍとＮ個の
各軸動作領域Σｎを用いて、（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメ
ータの取りうる領域Σ(n-m)は、先に述べた(数１）で求
められる。この結果を教示装置３０内の表示画面３７に
表示する。以上述べてきたように、Ｎ個の軸を有する冗
長自由度ロボットにおいて、作業に必要な動作を記述す
るＭ個の独立変数の現在値に依存する（Ｎ−Ｍ）個の冗
長パラメータの取り得る領域の演算手段２５及び表示手
段３５を設けることにより、現在値が最適であるかどう
かを判断でき、教示作業に役に立つ。
【発明の効果】本発明によれば、冗長自由度ロボットに
おいて、作業に必要な動作を記述する独立変数の現在値
に依存する冗長パラメータの取り得る領域の演算手段及
び表示手段を設けることができるので、現在値が最適で
あるかどうか判断でき、ロボットの教示作業に役に立
つ。
おいて、作業に必要な動作を記述する独立変数の現在値
に依存する冗長パラメータの取り得る領域の演算手段及
び表示手段を設けることができるので、現在値が最適で
あるかどうか判断でき、ロボットの教示作業に役に立
つ。
【図１】本発明の冗長自由度ロボットにおいて、冗長パ
ラメータの取り得る領域を演算及び表示するフローチャ
ート。
ラメータの取り得る領域を演算及び表示するフローチャ
ート。
【図２】図１に示すフローを実現する７自由度多関節型
ロボット装置の概略を示す斜視図。
ロボット装置の概略を示す斜視図。
【図３】図２に示す教示装置の中の表示画面に表れる表
示例の説明図。
示例の説明図。
【図４】図２に示すロボット本体の軸構成の説明図。
【図５】従来の６自由度多関節型ロボットの軸構成の説
明図。
明図。
１０…ロボット本体、２０…制御装置、２５…（Ｎ−
Ｍ）個の冗長パラメータの取り得る領域を演算する手
段、３０…教示装置、３５…（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメ
ータの取り得る領域を表示する手段。
Ｍ）個の冗長パラメータの取り得る領域を演算する手
段、３０…教示装置、３５…（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメ
ータの取り得る領域を表示する手段。
Claims (1)
- 【請求項１】作業に必要な動作を記述する独立変数の個
数をＭとし、Ｎ＞ＭなるＮ個の軸を有する冗長自由度ロ
ボットを制御する冗長自由度ロボット装置において、前
記作業に必要な動作を記述するＭ個の独立変数の現在値
に依存する前記冗長自由度ロボットの姿勢を決定するた
めの（Ｎ−Ｍ）個の冗長パラメータの取り得る領域を演
算する手段と前記領域を表示する手段とを設けたことを
特徴とする冗長自由度ロボット装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14533392A JPH05337861A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 冗長自由度ロボット装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14533392A JPH05337861A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 冗長自由度ロボット装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05337861A true JPH05337861A (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=15382751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14533392A Pending JPH05337861A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 冗長自由度ロボット装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05337861A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0771621A3 (en) * | 1995-10-11 | 1999-03-24 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Elbow-position control way of redundant manipulator |
| JP2014061589A (ja) * | 2012-09-10 | 2014-04-10 | Fanuc Robotics America Inc | ロボット塗装装置 |
| JPWO2014129162A1 (ja) * | 2013-02-25 | 2017-02-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 産業用ロボットおよび産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法 |
-
1992
- 1992-06-05 JP JP14533392A patent/JPH05337861A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0771621A3 (en) * | 1995-10-11 | 1999-03-24 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Elbow-position control way of redundant manipulator |
| JP2014061589A (ja) * | 2012-09-10 | 2014-04-10 | Fanuc Robotics America Inc | ロボット塗装装置 |
| JPWO2014129162A1 (ja) * | 2013-02-25 | 2017-02-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 産業用ロボットおよび産業用ロボットのツール取り付け位置の較正方法 |
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